JP5630510B2 - アナログ電子時計 - Google Patents

Description

この発明は、地磁気の計測機能を備えたアナログ電子時計に関する。

従来、複数のステッピングモータを個々に駆動して、各々対応する指針を独立に移動させることが出来るアナログ電子時計がある。このようなアナログ電子時計では、複数の指針を時刻表示以外に用いる場合や、時刻表示に係る各指針の位置を大きく移動させる場合に、速やかに指針の移動を行わせることが出来る。

このようなアナログ電子時計の中には、加速度、磁場（地磁場）、気圧、温度といった各種物理量を計測して当該物理量に係る情報を表示する機能を有する多機能電子時計がある。この多機能電子時計では、時刻表示を行わせる時針、分針、秒針に加えて、これらの情報を表示させるための機能針が１又は複数本更に設けられている場合がある。また、機能針が設けられていない場合でも、地磁場計測に基づいて方位磁針表示や方角表示を行わせる場合のように、１又は２本の指針のみの動作で当該機能に係る表示を行うことが出来る場合がある。これらの場合には、機能針以外の指針や、機能表示に用いられない指針により、同時並列的に時刻表示を行うことが出来る。

しかしながら、アナログ電子時計では、ステッピングモータが駆動されると、ロータの回転動作に伴い磁場が生じる。また、ステッピングモータは、磁化しやすくオフセット磁場が生じるので、このオフセット磁場がロータの回転動作中に変化することになる。特に、小型の腕時計などで計測される磁場は、このオフセット磁場の影響を受けやすい。そこで、従来、ステッピングモータの動作状態を検出してステッピングモータの停止状態でのみ方位を検出する電子アナログ時計がある（特許文献１）。また、特許文献２には、時刻表示に係る指針動作の周期と同じ周期で、且つ、この指針動作と位相をずらして方位を検出する技術について記載されている。

特開平５−３１２５７３号公報 特許第３５９６２０１号公報

しかしながら、アナログ電子時計で指針を用いて時刻表示と共に磁場の計測及び当該磁場や方位の表示を行う場合、計測された磁場の変化の大きさに伴って一回当たりの指針の回転角度が変化する。指針の回転頻度（回転速度）は、ステッピングモータや歯車の性能といった条件に応じて定められるので、一回当たりの回転角度に応じて指針の移動に要する時間も変化する。従って、指針の回転速度に比して所望の磁場計測の時間分解能が高い場合には、磁場や方位の表示用の指針動作や更にその後の磁場計測が、時刻表示に係る指針の動作タイミングと重なる場合が生じ得る。即ち、磁場計測及び磁場表示に係る指針動作に要する時間が不規則に変化することで、時刻表示に用いられる指針の動作が正確なタイミングに行えなかったり、反対に、磁場計測の時間間隔が不適切に開いたりして、ユーザの快適な利用を妨げるという課題がある。

この発明の目的は、ユーザが快適に知得可能な計時動作に係る情報表示と磁場計測に係る情報表示とを並列に行うことの出来るアナログ電子時計を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、
磁場計測手段と、
時刻計数手段と、
回転自在に配置された複数の指針と、
前記複数の指針の回転動作を制御する指針制御手段と、
前記指針制御手段による前記指針の回転動作と、前記磁場計測手段による磁場の計測とを期間の重複なく実行させるタイミング制御手段と
を備え、
前記複数の指針のうち少なくとも一本の指針は、前記指針制御手段により他の指針とは独立に回転動作可能な独立駆動指針であり、
前記指針制御手段は、
前記独立駆動指針の一部又は全部により前記磁場計測手段の計測データに基づく所定の向きを指し示させると共に、前記複数の指針のうちの残りの指針を時刻指針として、前記時刻計数手段で計数された現在時刻を所定の時間間隔で指し示させ、
前記タイミング制御手段は、
前記磁場の計測中に前記時刻指針の移動動作のタイミングとなった際に、前記時刻指針の中に前記所定の時間間隔が所定の設定時間未満の指針が含まれる場合には、前記磁場の計測を中断して前記時刻指針の移動動作を行わせ、一方、含まれない場合には、前記時刻指針の移動動作を前記磁場の計測が終了するまで延期させる
ことを特徴とするアナログ電子時計である。

本発明に従うと、アナログ電子時計において、ユーザが快適に知得可能な計時動作に係る情報表示と磁場計測に係る情報表示とを並列に行うことが出来るという効果がある。

本発明の第１実施形態のアナログ電子時計の内部構成を示すブロック図である。 第１実施形態のアナログ電子時計における磁場計測及び指針動作のタイミングを説明するタイムチャートである。 指針移動処理の制御手順を示すフローチャートである。 第１実施形態の計測処理及び割込計時処理の制御手順を示すフローチャートである。 第１実施形態の計測後早送り設定処理の制御手順を示すフローチャートである。 第２実施形態のアナログ電子時計の内部構成を示すブロック図である。 第２実施形態のアナログ電子時計における磁場計測及び指針動作のタイミングを説明するタイムチャートである。 第２実施形態の計測処理の制御手順を示すフローチャートである。 第２実施形態の割込計時処理及び計測後早送り設定処理の制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態のアナログ電子時計１の内部構成を示すブロック図である。

本実施形態のアナログ電子時計１は、３本の指針を各々独立に移動させることが可能な携帯型のものであり、特には限られないが、例えば、腕に装着するためのバンドを備えた電子腕時計である。このアナログ電子時計１は、時針５１と、輪列機構６１を介して時針５１を駆動するステッピングモータ７１と、分針５２と、輪列機構６２を介して分針５２を駆動するステッピングモータ７２と、秒針５３と、輪列機構６３を介して秒針５３を駆動するステッピングモータ７３と、モータ駆動回路８１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１（指針制御手段、タイミング制御手段）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３と、発振回路３４と、分周回路３５と、時刻計数手段としての時刻計数回路３６と、電源部３７と、操作部３８と、磁場計測手段としての地磁気センサ３９及びそのドライバ４０と、報知部４１及びそのドライバ４２などを備えている。

時針５１、分針５２、及び、秒針５３（以下、第１実施形態のアナログ電子時計１について、まとめて指針５１〜５３とも記す）は、時刻表示用の目盛及び方位表示用の標識が設けられた文字盤上の略中心の同一位置に設けられた回転軸に対してそれぞれ独立に回転自在な指針（独立駆動指針）である。時針５１及び分針５２は、特には限られないが、ステッピングモータ７１、７２の各ステップ駆動により１度単位で回転移動可能となっており、３６０ステップの移動で文字盤上を一周する。また、秒針５３は、ステッピングモータ７３のステップ駆動により６度単位で回転移動可能となっており、６０ステップの移動で文字盤上を一周する。即ち、時刻を表示する際には、秒針５３は、１秒に１ステップ移動し、分針５２は、１０秒に１ステップ移動し、また、時針５１は、２分に１ステップ移動する。

モータ駆動回路８１は、ＣＰＵ３１から入力された制御信号に基づいてステッピングモータ７１〜７３を駆動するための駆動電圧パルスを適切なタイミングで出力する。このモータ駆動回路８１は、ＣＰＵ３１による設定動作に基づき、ステッピングモータ７１〜７３の駆動電圧の値やパルス幅を調整して出力可能である。本実施形態のモータ駆動回路８１は、各ステッピングモータ７１〜７３に対して、例えば、最速でロータを正転方向に６４ｐｐｓ（Pulse per second）、逆転方向に３２ｐｐｓでそれぞれ回転させる駆動電圧パルスの出力が可能な設定となっている。

ＣＰＵ３１は、各種演算処理を行い、アナログ電子時計１の全体動作を統括制御する。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納された制御プログラムを読み出して実行し、継続的に各部に時刻表示に係る動作を行わせる。また、ＣＰＵ３１は、磁場計測及び表示に係る動作制御プログラムに基づいて方位表示を行わせる。
また、このアナログ電子時計１では、ＣＰＵ３１は、指針移動動作に係る検出処理を常時行っており、ＲＡＭ３３に記憶されている現在の指針位置データと、設定された指針位置データ（移動先設定データ）とを比較して、ずれが生じた場合には、移動先設定データに示された位置へ指針を移動させる処理を行う。また、ＣＰＵ３１は、指針５１〜５３の早送りフラグが設定されると、当該早送りフラグを検出して、この早送りフラグと共に設定される早送り速度、早送り方向、及び、早送り目標位置まで指針５１〜５３を早送りさせる割込処理を呼び出して実行する。

ＲＯＭ３２には、各種制御プログラムや初期設定データが格納されている。制御プログラムは、アナログ電子時計１の起動時にＣＰＵ３１により読み出されて継続的に実行される。また、ＲＯＭ３２には、磁場計測プログラムが格納され、操作部３８への入力操作に基づいて呼び出されて予め定められた時間継続して磁場計測と当該計測に基づく表示動作に係る処理を行う。

ＲＡＭ３３は、ＳＲＡＭやＤＲＡＭといった揮発性メモリであり、ＣＰＵ３１に作業用のメモリ空間を提供する。また、ＲＡＭ３３には、操作部３８への入力操作に基づいて設定されたユーザ設定データを一時記憶させておくことが可能である。ＲＡＭ３３の一部は、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）といった不揮発性メモリであっても良い。

発振回路３４は、固有の周波数信号を生成して分周回路３５に出力する。発振回路３４としては、例えば、水晶発振回路が用いられる。
分周回路３５は、発振回路３４から入力された信号をＣＰＵ３１や時刻計数回路３６が利用する各種周波数の信号に分周して出力する。
時刻計数回路３６は、分周回路３５から入力された所定の周波数信号（例えば、１６Ｈｚ信号）の回数を計数し、初期時刻に加算していくことで現在時刻を計数するカウンタ回路である。時刻計数回路３６により計数される現在時刻がＣＰＵ３１により読み出されて時刻表示に用いられる。或いは、時刻の計数は、ＲＡＭを用いてソフトウェア的にＣＰＵ３１により制御されても良い。

電源部３７は、アナログ電子時計１を長期間継続的且つ安定的に動作させることが可能な構成となっており、例えば、ソーラ電池と二次電池の組み合わせである。

操作部３８は、ユーザによる入力操作を受け付けて電気信号に変換し、ＣＰＵ３１に出力する。本実施形態のアナログ電子時計１には、一又は複数の押しボタンスイッチが設けられている。或いは、操作部３８は、押しボタンスイッチの他に、又は、押しボタンスイッチの代わりに、りゅうずを備えることとしても良い。

地磁気センサ３９は、直交する３軸方向又は文字盤に平行な２軸方向の地磁場を計測する。この地磁気センサ３９により計測された地磁場に対応する電気信号は、ドライバ４０を介して所定のフォーマットでＣＰＵ３１に入力され、所定のサンプリング周波数でデジタル変換される。ＣＰＵ３１は、所定時間（例えば、２００ｍｓ）に亘り取得された地磁場のデジタル値に対して座標変換といった所定の処理を行い、磁北の向きを同定する。ＣＰＵ３１は、例えば、アナログ電子時計１に方位磁針機能に係る表示を行わせる際に、指針５１〜５３のうちの一本又は複数本、ここでは、秒針５３を移動させて、同定された磁北の向きを表示させる。

報知部４１は、例えば、ビープ音を発生するための音声出力素子である。この音声出力素子としては、例えば、ピエゾ素子が用いられる。ドライバ４２は、ＣＰＵ３１から入力された制御信号に基づいて報知部４１からビープ音を発生させるための駆動電圧信号を報知部４１に出力する。ＣＰＵ３１は、例えば、アラーム機能が有効な場合に、アラーム設定時刻に制御信号をドライバ４２に出力して報知部４１にビープ音を発生させる。或いは、報知部４１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）といった発光素子や、振動モータを備えても良い。

次に、本実施形態のアナログ電子時計１における方位表示に係る動作について説明する。

本実施形態のアナログ電子時計１では、方位表示を行う場合、予め設定された時間、例えば、２０秒間に亘り、毎秒計測された磁北の方向を秒針５３により継続的に指し示させると共に、時針５１及び分針５２（以下、第１実施形態において、時刻指針５１、５２と記す）による時刻表示を継続させる。

図２は、本実施形態のアナログ電子時計１において方位表示を行う場合の磁場計測及び指針動作のタイミングを示すタイムチャートである。

本実施形態のアナログ電子時計１では、指針５１〜５３をそれぞれ１ステップ移動させる際に、数ｍｓ程度のパルス幅（継続時間）の駆動電圧パルスがモータ駆動回路８１からステッピングモータ７１〜７３に出力される。これらの駆動電圧パルスは、ステッピングモータ７１〜７３のうち２個以上から同時に出力されない構成となっており、ＣＰＵ３１から複数個同時に駆動すべき旨の駆動制御信号が入力された場合には、駆動電圧パルスは、各ステッピングモータ７１〜７３に順番に出力される。ここで、上述のように、指針５１〜５３の連続動作速度は、３２ｐｐｓ（３１．２５ｍｓに一回）や６４ｐｐｓ（１５．６２５ｍｓに一回）が上限である。従って、例えば、指針５１〜５３を駆動電圧パルス幅５ｍｓで互いに５ｍｓずつタイミングをずらしながら出力することで、指針５１〜５３をそれぞれ６４ｐｐｓで並列に早送りさせることが出来る。

一方、磁場計測は、原則的に、各秒の先頭のタイミング（秒同期点と記す）に合わせて毎秒一回開始され、所定時間、例えば、２００ｍｓに亘り行われる。但し、ステッピングモータ７１〜７３のロータは、その回転動作中、及び、回転後暫くの間には、オフセット磁場の変動が生じるので、磁場計測は、当該期間と重複しないように設定される必要がある。磁場計測が終了し、計測値に基づいて秒針５３の指し示す位置が算出されると、秒針５３を当該算出位置まで早送りさせる早送り動作が行われる。

従って、図２（ａ）に示すように、磁場計測の開始時（ｔ１）、及び、その後各秒の秒同期点（ｔ２、ｔ３、ｔ５）から所定時間に亘り磁場の計測が行われ、次いで、計測結果に基づいて、秒針５３の早送り動作が行われる。但し、１０秒に一回分針５２が移動する秒同期点のタイミング（ｔ４）（以下、１０秒キャリーと記す）では、磁場の計測は、分針５２を移動させるステッピングモータ７２の駆動が終了してから行われる。そして、磁場計測の更に後に秒針５３の早送り動作が行われる。

ここで、方位表示の際には、方位表示に係る指針、ここでは、秒針５３は、移動が均等に行われるように、正転方向及び逆転方向への移動の何れの場合でも、３２ｐｐｓで早送りが行われる。従って、磁場の方向が急激に変化して１８０度反転する場合には、秒針５３の３０ステップの指針動作に約１秒（３０／３２秒）を要することになる。

図２（ｂ）に示すように、秒針５３の早送り動作に要する時間が長くなり、１０秒キャリーのタイミングで早送り動作が終了していない場合があり得る。この場合には、当該１０秒キャリーのタイミング（ｔ４）で秒針５３の早送り動作と共に、分針５２及び必要に応じて時針５１を移動させる。従って、秒針５３の早送り回転を妨げない。また、次回の磁場計測は、秒針５３の移動が終了してから開始される。従って、秒同期点で磁場計測を開始出来ない場合であっても、この磁場計測は、省略されずに行われることになる。

一方、図２（ｃ）に示すように、磁場計測の開始（ｔ１１）の後、秒針５３の早送り動作に長い時間を要した結果、その後に行われる磁場の計測が１０秒キャリーのタイミングと重なる場合があり得る。この場合には、磁場の計測が終了してから時刻指針５１、５２の移動動作を行わせる。本実施形態では、分針５２の移動は、磁場の計測が終了し、更に、当該計測結果に基づく秒針５３の移動が終了した後に行われる。このように、時刻指針５１、５２の動作タイミングが１０秒キャリーのタイミングから若干ずれても、視覚上の不自然さや実用上の問題は、ほとんど生じない。
なお、この場合でも、図２（ｂ）のタイミング（ｔ４）と同様に、磁場の計測終了後に時刻指針５１、５２の動作と秒針５３の動作とを並列に行わせることとしても良い。

図３は、本実施形態のアナログ電子時計１において実行される指針移動処理のＣＰＵ３１による制御手順を示すフローチャートである。また、図４は、指針移動処理で呼び出される計測処理と、この計測処理に割込みで実行される割込み計時処理のＣＰＵ３１による制御手順をそれぞれ示すフローチャートである。また、図５は、指針移動処理で呼び出される計測後早送り設定処理のＣＰＵ３１による制御手順を示すフローチャートである。

この指針移動処理は、方位磁針機能に係る動作が開始されたとき、及び、方位磁針機能に係る動作中に計時動作の実行タイミングに対応する周波数信号（ここでは、１６Ｈｚ信号）の入力に合わせて繰り返し呼び出されて実行される。
図３に示すように、指針移動処理が開始されると、ＣＰＵ３１は、計時処理を行う（ステップＳ１１）。ＣＰＵ３１は、時刻計数回路３６から現在時刻を取得する。

次いで、ＣＰＵ３１は、現在時刻が運針タイミング、ここでは、１０秒キャリーのタイミングであるか否かを判別する（ステップＳ１２）。運針タイミングではないと判別された場合には（ステップＳ１２で“ＮＯ”）、ＣＰＵ３１の処理は、ステップＳ１６に移行する。

一方、運針タイミングであると判別された場合には（ステップＳ１２で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ３１は、時刻指針５１、５２の運針後の位置データを移動先設定データとして設定する（ステップＳ１３）。それから、ＣＰＵ３１は、磁場の計測中であるか否かを判別する（ステップＳ１４）。即ち、ＣＰＵ３１は、後述する計測処理の実行中であるか否かを判別する。磁場の計測中であると判別された場合には（ステップＳ１４で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ３１の処理は、ステップＳ１６に移行する。磁場の計測中ではないと判別された場合には（ステップＳ１４で“ＮＯ”）、ＣＰＵ３１は、モータ駆動回路８１に制御信号を出力して、ステップＳ１３の処理で設定された位置に移動対象となる時刻指針を移動させる（ステップＳ１５）。それから、ＣＰＵ３１の処理は、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６の処理に移行すると、ＣＰＵ３１は、現在時刻が磁場の計測開始タイミングであるか否かを判別する（ステップＳ１６）。即ち、ＣＰＵ３１は、現在時刻が秒同期点のタイミングであるか否かを判別する。磁場の計測開始タイミングであると判別された場合には（ステップＳ１６で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ３１は、計測命令の設定を示す計測フラグをオンに設定し（ステップＳ１７）、処理をステップＳ１８に移行させる。磁場の計測タイミングではないと判別された場合には（ステップＳ１６で“ＮＯ”）、ＣＰＵ３１の処理は、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８の処理に移行すると、ＣＰＵ３１は、磁場の計測を開始して良いか否かを判別する（ステップＳ１８）。即ち、ＣＰＵ３１は、計測フラグがオンであり、且つ、指針５１〜５３の移動動作が行われている最中ではないか否かを判別する。磁場の計測を開始して良いタイミングではないと判別された場合には（ステップＳ１８で“ＮＯ”）、ＣＰＵ３１は、指針移動処理を終了する。

磁場の計測を開始して良いと判別された場合には（ステップＳ１８で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ３１は、計測フラグに係る計測命令に応じて後述する計測処理を呼び出して実行する（ステップＳ１９）。続いて、ＣＰＵ３１は、後述する計測後早送り設定処理を呼び出して実行する（ステップＳ２０）。それから、ＣＰＵ３１は、指針移動処理を終了する。

次に、ステップＳ１９の処理で呼び出される計測処理について説明する。
計測処理が呼び出されると、図４（ａ）に示すように、ＣＰＵ３１は、計測準備処理を行う（ステップＳ２１）。ＣＰＵ３１は、地磁気センサ３９の動作準備や、地磁気センサ３９から取得される計測データの記憶領域の確保といった初期設定に係る準備動作を行う。次いで、ＣＰＵ３１は、割込動作の設定及び割込許可を行う（ステップＳ２２）。即ち、ＣＰＵ３１は、磁場計測が行われている間に所定の時間間隔で後述する割込計時処理を割込み実行させるための設定を行う。

ＣＰＵ３１は、磁場計測を行う（ステップＳ２３）。ＣＰＵ３１は、ドライバ４０を介して地磁気センサ３９の出力データを所定のフォーマットで所定時間（例えば、２００ｍｓ）取得する。この所定時間は、計測値の安定度といった条件に応じて可変としても良い。ＣＰＵ３１は、取得された磁場データに基づいて、方位演算を行う（ステップＳ２５）。即ち、ＣＰＵ３１は、アナログ電子時計１における磁北の向きを算出する。

ＣＰＵ３１は、計測終了処理を行い、また、許可していた割込計時処理の割込禁止の設定を行う（ステップＳ２７）。最後に、ＣＰＵ３１は、計測フラグをオフに変更した後（ステップＳ２８）、計測処理を終了して処理を指針移動処理に戻す。

この計測処理では、ステップＳ２２の処理で割込許可が設定されてから、ステップＳ２７の処理で割込禁止が設定されるまでの間、計時処理が行われる１６Ｈｚ信号の入力タイミングに合わせて割込計時処理が割込動作として起動される。
図４（ｂ）に示すように、割込計時処理では、ＣＰＵ３１は、計時処理を実行する（ステップＳ３１）。次いで、ＣＰＵ３１は、現在時刻が運針タイミング、即ち、１０秒キャリーのタイミングであるか否かを判別する（ステップＳ３２）。運針タイミングではないと判別された場合には（ステップＳ３２で“ＮＯ”）、ＣＰＵ３１は、割込計時処理を終了し、処理を計測処理における元の処理位置に復帰させる。
運針タイミングであると判別された場合には（ステップＳ３２で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ３１は、時刻指針５１、５２の運針による移動先の位置データを移動先設定データとして設定する（ステップＳ３３）。そして、ＣＰＵ３１は、割込計時処理を終了し、計測処理における元の処理位置に復帰する。

一方、計測後早送り設定処理が開始されると、図５に示すように、ＣＰＵ３１は、算出された磁北の向きとアナログ電子時計１の姿勢とに応じて秒針５３を移動させる目的位置及び回転移動させる方向を算出して早送り速度と共に設定する（ステップＳ４１）。次いで、ＣＰＵ３１は、計測処理の間の時刻変化に基づく時刻指針５１、５２の移動位置設定を行う（ステップＳ４２）。それから、ＣＰＵ３１は、設定された移動先位置への早送り処理を呼び出すための早送りフラグの設定を行う（ステップＳ４４）。そして、ＣＰＵ３１は、計測後早送り設定処理を終了して、処理を指針移動処理に戻す。
従って、実際の指針５１〜５３の早送り動作は、計測後早送り設定処理を含む指針移動処理が終了した後に、上述の割込処理によって別途実行されることになる。そして、この早送り動作が終了するまでは、以降に実行された指針移動処理におけるステップＳ１８の判別処理で、計測開始が不可となり、“ＮＯ”に分岐することになる。

以上のように、第１実施形態のアナログ電子時計１は、地磁気センサ３９を備え、時針５１及び分針５２による時刻の表示と、ステッピングモータ７３により独立駆動される秒針５３による方位表示とを同時に所定時間継続して行うことが出来る。そして、磁場の計測は、ステッピングモータ７１〜７３の動作タイミングと重複しない期間に実行されることでステッピングモータ７１〜７３の動作に係る磁気ノイズの影響の混入を防ぐ構成となっている。このとき、このアナログ電子時計１において、磁場の計測中にステッピングモータ７１、７２の動作タイミング、即ち、時針５１又は分針５２の運針タイミングとなった場合に、磁場計測を優先して継続した後にステッピングモータ７１、７２を動作させるので、磁場計測の頻度とデータの質とを落とさずに継続的な磁場の計測及び表示を時刻表示と並列的に行うことが出来る。従って、ユーザが予期しない表示の遅延等の発生を防ぎ、快適に時刻情報と方位表示に係る情報とを知得することが出来る。
特に、磁場計測の間隔と比較して秒針５３を表示位置に移動させるのに要する時間が長い場合に本発明が適用されることで、アナログ電子時計１において高精度且つ高時間分解能での方位表示を時刻表示と並列的に行うことが出来る。

また、分針５２や時針５１のように、運針動作タイミングの小さなずれがユーザに不自然に知覚されない指針の移動動作に対して磁場計測を優先することで、時刻表示の精度に問題を生じさせずに磁場の計測及び表示を所望の精度且つ時間分解能で継続的に行うことが出来る。

また、磁場計測の間隔と比較して指針動作に時間が長くかかる場合が続いて、先の磁場計測の終了前に次の磁場計測のタイミングとなるような場合に、当該先の磁場計測がその後の磁場計測を兼用する構成としているので、指針動作の時間に比して設定可能な範囲で十分な測定頻度を保ちつつ、一時的に必要以上の測定要求が積み重なって無駄にデータ計測を行う事態の発生を避けることが出来る。

また、予め所定の磁場計測間隔に合わせて磁場計測に係る命令を設定し、このタイミングで指針動作が行われている場合には、当該動作の終了後即座に当該命令が実行される構成であるので、測定磁場の質を落とさずに、必要な磁場計測を実行可能なタイミングで遅滞なく開始させることが出来る。

また、秒針５３を用いた方位表示において、秒針５３の正転方向へ早送り可能な最高速度と逆転方向へ早送り可能な最高速度との間に違いがある場合でも、同一速度で早送りさせる設定とすることで、均等且つスムーズな表示でユーザに違和感を与えずに方位の表示を行うことが出来る。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態のアナログ電子時計１ａについて説明する。
図６は、第２実施形態のアナログ電子時計１ａの内部構成を示すブロック図である。

第２実施形態のアナログ電子時計１ａは、モータ駆動回路８１により駆動されるステッピングモータ７４が追加され、また、このステッピングモータ７４により回転する輪列機構６４及び機能針５４が追加されている点を除き、第１実施形態のアナログ電子時計１と同一であり、同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
この機能針５４は、時針５１、分針５２、及び、秒針５３と同一位置に回転軸が設けられた４本目の指針であっても良いし、文字盤上の他の位置に別途設けられた回転軸の周りを回転移動する小針であっても良い。本実施形態の機能針５４は、６度単位での回転移動が可能となっており、６０ステップの回転動作により文字盤上で一周する。機能針５４は、他の指針５１〜５３と同様、最大で正転方向に６４ｐｐｓ、逆転方向に３２ｐｐｓでの早送り移動が可能となっている。

次に、第２実施形態のアナログ電子時計１ａの方位表示に係る動作について説明する。
図７は、第２実施形態のアナログ電子時計１ａにおいて、時刻表示と同時に方位表示を行う場合の磁場計測及び指針動作のタイミングを示すタイムチャートである。

本実施形態のアナログ電子時計１ａでは、機能針５４により方位の表示を行いながら、時針５１、分針５２、及び、秒針５３（以下、第２実施形態において、まとめて時刻指針５１〜５３と記す）により通常通りの時刻表示が行われる。このとき、秒針５３の運針タイミングが秒同期点からずれるとユーザに不自然に知覚されるので、図７（ａ）に示すように、毎秒秒針５３の動作が優先的に行われる。また、秒針５３の動作タイミングと、時針５１及び分針５２の動作タイミングとがずれるとユーザに不自然に知覚され得るので、１０秒キャリーなどの分針５２、時針５１が動作するタイミングでは、これらの指針が秒針５３に続けて移動される。そして、その後、第１実施形態のアナログ電子時計１と同様に、磁場の計測及び機能針５４の動作が行われる。但し、このアナログ電子時計１ａでは、秒針５３の動作タイミングを維持することで時刻表示の精度が保たれているので、敢えて秒針５３の動作タイミングと、分針５２及び時針５１の動作タイミングとを分離しても問題は生じない。

ここで、図７（ｂ）のタイミング（ｔ２）、及び、図７（ｃ）のタイミング（ｔ２）、（ｔ３）に示すように、機能針５４の移動動作に時間がかかって次の秒同期点までに移動が終了しない場合には、タイミング（ｔ２）で示すように、機能針５４の移動に係る駆動電圧パルスの出力の間に秒針５３の移動に係る駆動電圧パルスを挿入し、秒針５３を移動させる。従って、秒針５３の移動タイミングは正確に保たれる。また、機能針５４の移動を停止させる必要がなく、ユーザには継続的に移動しているように見せることが出来る。

一方、図７（ｃ）のタイミング（ｔ４）に示すように、磁場の計測期間中に秒同期点が含まれる場合には、このアナログ電子時計１ａでは、磁場の計測を中断させ、この中断の間に秒針５３の移動を行わせることで、秒針５３の運針タイミングを正確に保ちながら磁場計測に当該運針による悪影響が出ないようにしている。

次に、本実施形態のアナログ電子時計１ａにおいて実行される指針移動処理のＣＰＵ３１による制御手順について説明する。
本実施形態の指針移動処理の制御手順は、図３に示した第１実施形態のアナログ電子時計１により実行される指針移動処理と同一であり、説明を省略する。

図８は、第２実施形態の指針移動処理で呼び出される計測処理のＣＰＵ３１による制御手順を示すフローチャートである。

この第２実施形態のアナログ電子時計１ａで実行される計測処理は、第１実施形態のアナログ電子時計１で実行される計測処理と比較して、ステップＳ２３の処理がステップＳ２３ａ、Ｓ２３ｂの処理に変更され、また、ステップＳ２４、Ｓ２６及びＳ２９の処理が追加されて、処理の流れが修正されている。その他の処理については第１実施形態の計測処理と同一であり、同一の符号を付して説明を省略する。

計測処理において割込処理の設定及び許可がなされた後（ステップＳ２２）、ＣＰＵ３１は、磁場の計測を行う（ステップＳ２３ａ）。このとき、ＣＰＵ３１は、所定の計測時間ごとに、後に詳述する運針タイミングであることを示す計測中運針フラグがオンであるか否かを判別する（ステップＳ２４）。計測中運針フラグがオンであると判別された場合には（ステップＳ２４で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ３１の処理は、ステップＳ２９に移行する。

計測中運針フラグがオンではないと判別された場合には（ステップＳ２４で“ＮＯ”）、ＣＰＵ３１は、磁場の計測が完了したか否かを判別する（ステップＳ２３ｂ）。計測が完了していないと判別された場合には（ステップＳ２３ｂで“ＮＯ”）、ＣＰＵ３１の処理は、ステップＳ２３ａに戻って、磁場の計測を継続する。

磁場の計測が完了したと判別された場合には（ステップＳ２３ｂで“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ３１の処理は、ステップＳ２５に移行し、ＣＰＵ３１は、計測データに基づいて方位演算を行う（ステップＳ２５）。その後、ＣＰＵ３１は、再度、計測中運針フラグがオンであるか否かを判別する（ステップＳ２６）。オンではないと判別された場合には（ステップＳ２６で“ＮＯ”）、ＣＰＵ３１の処理は、ステップＳ２７に移行する。オンであると判別された場合には（ステップＳ２６で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ３１の処理は、ステップＳ２９に移行する。

ステップＳ２４又はステップＳ２６の判別処理で“ＹＥＳ”に分岐してステップＳ２９の処理に移行すると、ＣＰＵ３１は、計測中断処理を行う（ステップＳ２９）。ＣＰＵ３１は、計測済みデータの保持を継続すると共に、中断前後のデータを用いた方位演算処理に影響が出ないように各種処理設定を行う。そして、ＣＰＵ３１は、計測処理を抜けて指針移動処理に戻る。

図９は、第２実施形態の計測処理に割込で実行される割込計時処理、及び、計測後早送り設定処理のＣＰＵ３１による制御手順をそれぞれ示すフローチャートである。

図９（ａ）に示すように、第２実施形態の割込計時処理は、第１実施形態の割込計時処理の内容にステップＳ３４の処理が追加されたものである。運針タイミングであると判別されて（ステップＳ３２で“ＹＥＳ”）、時刻指針５１〜５３の移動先位置の設定がなされた後（ステップＳ３３）、ＣＰＵ３１は、計測中運針フラグをオンにセットする（ステップＳ３４）。そして、ＣＰＵ３１は、割込計時処理を終了して、処理を計測処理におけるものと処理位置に復帰させる。

また、図９（ｂ）に示すように、計測処理の終了後に行われる計測後早送り設定処理は、第１実施形態の計測後早送り設定処理におけるステップＳ４１、Ｓ４２の処理がステップＳ４３の処理に変更されている。

計測後早送り設定処理が開始されると、ＣＰＵ３１は、算出された磁北の向きに応じて機能針５４を移動させる位置及び回転移動させる方向を算出して早送り速度と共に設定する（ステップＳ４３）。それから、ＣＰＵ３１は、早送りフラグの設定を行う（ステップＳ４４）。そして、ＣＰＵ３１は、計測後早送り設定処理を終了する。

ここで、ステップＳ２９の処理で計測中断処理がなされて計測処理から指針移動処理に戻った場合には、計測フラグと計測中運針フラグとが何れもオンとなっている。この場合、ステップＳ２０の処理では何も実行されずに一旦指針移動処理が終了する。そして、次に起動された指針移動処理において、計測中運針フラグに基づいて、ステップＳ１２の判別処理で“ＹＥＳ”に分岐し、ステップＳ１４の判別処理で“ＮＯ”に分岐して駆動対象の時刻指針５１〜５３を移動動作させる。その後、計測中運針フラグがオフにリセットされる。次いで、計測フラグに基づき、ステップＳ１８の判別処理で“ＹＥＳ”に分岐して、計測処理に戻る。

以上のように、第２実施形態のアナログ電子時計１ａは、時針５１、分針５２、及び、秒針５３による時刻の表示と、ステッピングモータ７４により独立駆動される機能針５４による方位表示とを同時に所定時間継続して行うことが出来る。そして、磁場の計測中にステッピングモータ７１〜７３の動作タイミング、即ち、指針５１〜５３の運針タイミングとなった場合には、第１実施形態のアナログ電子時計１とは反対に、磁場計測を中断して先にステッピングモータ７１〜７３を動作させる。従って、秒針５３のように移動動作のタイミングのずれがユーザに不自然に知覚されやすい指針の動作については、当該指針の動作を優先させると共に、磁場計測を中断して計測済み部分を有効に利用するので、アナログ電子時計１ａで秒程度の精度で時刻及び方位の表示を並列に行う場合でも、所望の表示精度を落とさず、且つ、高時間分解能を維持することが出来る。その結果、ユーザが予期しない表示の遅延等の発生を抑え、快適に時刻情報と方位表示に係る情報とを知得することが出来る。

また、特に秒針５３を含む時刻表示により通常のアナログ電子時計で行われる時刻の表示精度を維持したまま磁場表示を高精度で継続実施することが出来るので、複数の機能に係る表示を精度や時間分解能を何れも落とさずに並列的に行うことが出来る。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、１秒ごとに計測される磁場に係る方位表示に用いる指針は、６度単位で回転する構成であり、この指針が３２ｐｐｓにより早送りされる場合について説明したが、この組み合わせに限られない。磁場の計測間隔に比して磁場の計測時間及び指針の移動に要する時間が長くなり得る組み合わせについては、本発明の適用により同様の効果が得られる。また、磁場の計測間隔が広い場合であっても、磁場計測の間隔と指針動作の間隔との関係により磁場計測中に時刻表示に係る指針動作が行われ得る場合には、本発明を適用することが出来る。

また、上記実施の形態では、時針５１、分針５２、及び、秒針５３を備える場合、及び、時針５１、分針５２、秒針５３及び機能針５４を備える場合について説明したが、更に異なる指針が設けられている場合であっても良い。また、上記実施の形態では、全ての指針が独立に駆動される構成を例に挙げて説明したが、方位表示を行う指針を独立して移動させることが可能でさえあれば、例えば、時針５１と分針５２とが一のステッピングモータの駆動に対して連動して回転動作する構成であっても良い。また、秒針５３の動作間隔（所定の時間間隔）が０．５秒であったり２秒であったりする場合や、６４ｐｐｓ、９６ｐｐｓで運針可能な場合についても同様に本発明を適用することが出来る。このとき、時刻指針、特に秒針５３の動作間隔に比較して、動作タイミングにどの程度のずれまで許容されるかについては、ユーザの視覚認識能力、注意力や主観も影響する。従って、上記各パラメータの組み合わせやアナログ電子時計のユーザ層に応じて、時刻表示に係る指針動作を磁場計測に対して優先させる動作間隔に係る設定時間（所定の設定時間）の範囲を、例えば、１０秒未満や２秒未満とするなど、適宜設定することが出来る。また、ユーザの操作によりこの設定時間を変更可能としても良い。

また、上記実施の形態では一本の指針のみを磁場表示用途に用いたが、二本以上の指針、例えば、同軸に対して回転する秒針５３と機能針５４の二本を１８０度反対側に向けて回転させることで時刻表示と異なる磁場表示を行っていることをより明確に示すことが出来る構成としても良い。

また、上記の第２実施形態では、割込計時処理でオンされた計測中運針フラグを計測処理中において所定の時間間隔で検出する処理を行ったが、計測処理の単位データ取得に係る時間が可変の場合には、当該単位データ当たりの処理ごとに計測中運針フラグを検出しても良い。或いは、割込計時処理において、計測中運針フラグの設定を直接計測処理に対して報知する処理を含ませることとしても良い。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、制御内容、手順などの細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

［付記］
＜請求項１＞
磁場計測手段と、
時刻計数手段と、
回転自在に配置された複数の指針と、
前記複数の指針の回転動作を制御する指針制御手段と、
前記指針制御手段による前記指針の回転動作と、前記磁場計測手段による磁場の計測とを期間の重複なく実行させるタイミング制御手段と
を備え、
前記複数の指針のうち少なくとも一本の指針は、前記指針制御手段により他の指針とは独立に回転動作可能な独立駆動指針であり、
前記指針制御手段は、
前記独立駆動指針の一部又は全部により前記磁場計測手段の計測データに基づく所定の向きを指し示させると共に、前記複数の指針のうちの残りの指針を時刻指針として、前記時刻計数手段で計数された現在時刻を所定の時間間隔で指し示させ、
前記タイミング制御手段は、
前記磁場の計測中に前記時刻指針の移動動作のタイミングとなった際に、前記時刻指針の中に前記所定の時間間隔が所定の設定時間未満の指針が含まれる場合には、前記磁場の計測を中断して前記時刻指針の移動動作を行わせ、一方、含まれない場合には、前記時刻指針の移動動作を前記磁場の計測が終了するまで延期させる
ことを特徴とするアナログ電子時計。
＜請求項２＞
前記タイミング制御手段は、
予め設定された磁場の計測時間間隔ごとに磁場の計測命令を設定し、
当該計測命令の設定時に前回の前記計測命令に係る磁場の計測が実行中の場合には、当該磁場の計測の終了を以って前記計測命令の設定を取り消す
ことを特徴とする請求項１記載のアナログ電子時計。
＜請求項３＞
前記指針制御手段は、前記複数の指針のうち何れかの指針の移動動作期間中に前記計測命令が設定された場合には、当該移動動作期間の終了後に前記計測命令を実行することを特徴とする請求項２記載のアナログ電子時計。
＜請求項４＞
前記複数の指針には、時針、分針、及び、秒針が含まれ、前記指針制御手段が前記秒針を前記一本の指針として前記所定の向きを指し示させる場合に、
前記タイミング制御手段は、前記磁場の計測中に前記他の指針の移動動作のタイミングとなった場合には、前記磁場の計測終了後に前記他の指針の移動動作を行わせる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアナログ電子時計。
＜請求項５＞
前記複数の指針には、時針、分針、秒針、及び、機能針が含まれ、前記指針制御手段が前記機能針を前記一本の指針として前記所定の向きを指し示させる場合に、
前記タイミング制御手段は、前記磁場の計測中に前記他の指針の移動動作のタイミングとなった場合には、前記磁場の計測を中断して前記他の指針のうち、少なくとも前記秒針の移動動作を行わせる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアナログ電子時計。
＜請求項６＞
前記指針制御手段は、前記一本の指針を前記所定の向きに対応する位置に移動させる際に、正転方向への移動速度と逆転方向への移動速度を等しく設定することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のアナログ電子時計。

１ アナログ電子時計
１ａ アナログ電子時計
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＯＭ
３３ ＲＡＭ
３４ 発振回路
３５ 分周回路
３６ 時刻計数回路
３７ 電源部
３８ 操作部
３９ 地磁気センサ
４０ ドライバ
４１ 報知部
４２ ドライバ
５１ 時針
５２ 分針
５３ 秒針
５４ 機能針
６１ 輪列機構
６２ 輪列機構
６３ 輪列機構
６４ 輪列機構
７１ ステッピングモータ
７２ ステッピングモータ
７３ ステッピングモータ
７４ ステッピングモータ
８１ モータ駆動回路

Claims (6)

1. 磁場計測手段と、
   時刻計数手段と、
   回転自在に配置された複数の指針と、
   前記複数の指針の回転動作を制御する指針制御手段と、
   前記指針制御手段による前記指針の回転動作と、前記磁場計測手段による磁場の計測とを期間の重複なく実行させるタイミング制御手段と
   を備え、
   前記複数の指針のうち少なくとも一本の指針は、前記指針制御手段により他の指針とは独立に回転動作可能な独立駆動指針であり、
   前記指針制御手段は、
   前記独立駆動指針の一部又は全部により前記磁場計測手段の計測データに基づく所定の向きを指し示させると共に、前記複数の指針のうちの残りの指針を時刻指針として、前記時刻計数手段で計数された現在時刻を所定の時間間隔で指し示させ、
   前記タイミング制御手段は、
   前記磁場の計測中に前記時刻指針の移動動作のタイミングとなった際に、前記時刻指針の中に前記所定の時間間隔が所定の設定時間未満の指針が含まれる場合には、前記磁場の計測を中断して前記時刻指針の移動動作を行わせ、一方、含まれない場合には、前記時刻指針の移動動作を前記磁場の計測が終了するまで延期させる
   ことを特徴とするアナログ電子時計。
2. 前記タイミング制御手段は、
   予め設定された磁場の計測時間間隔ごとに磁場の計測命令を設定し、
   当該計測命令の設定時に前回の前記計測命令に係る磁場の計測が実行中の場合には、当該磁場の計測の終了を以って前記計測命令の設定を取り消す
   ことを特徴とする請求項１記載のアナログ電子時計。
3. 前記指針制御手段は、前記複数の指針のうち何れかの指針の移動動作期間中に前記計測命令が設定された場合には、当該移動動作期間の終了後に前記計測命令を実行することを特徴とする請求項２記載のアナログ電子時計。
4. 前記複数の指針には、時針、分針、及び、秒針が含まれ、前記指針制御手段が前記秒針を前記一本の指針として前記所定の向きを指し示させる場合に、
   前記タイミング制御手段は、前記磁場の計測中に前記他の指針の移動動作のタイミングとなった場合には、前記磁場の計測終了後に前記他の指針の移動動作を行わせる
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアナログ電子時計。
5. 前記複数の指針には、時針、分針、秒針、及び、機能針が含まれ、前記指針制御手段が前記機能針を前記一本の指針として前記所定の向きを指し示させる場合に、
   前記タイミング制御手段は、前記磁場の計測中に前記他の指針の移動動作のタイミングとなった場合には、前記磁場の計測を中断して前記他の指針のうち、少なくとも前記秒針の移動動作を行わせる
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアナログ電子時計。
6. 前記指針制御手段は、前記一本の指針を前記所定の向きに対応する位置に移動させる際に、正転方向への移動速度と逆転方向への移動速度を等しく設定することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のアナログ電子時計。

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