JP6506066B2 - 衛星電波腕時計 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池が発電する電力によって動作し、衛星から受信した信号に基づいて時刻の修正を行う衛星電波腕時計に関する。

太陽電池が供給する電力により動作する電子腕時計において、太陽電池の発電量から受光量を測定し、一定期間受光が無い場合に、指針の動作を停止して電力消費を抑えるパワーセーブモードに移行するものがある。また、近年、いわゆる電波時計の一種として、時刻情報を含んだ電波をＧＰＳ衛星等の衛星から受信する機能を有する衛星電波腕時計が上市されている。衛星電波腕時計も又、電子腕時計であるから、パワーセーブモードを備えるものとすることが考えられる。

特許文献１には、パワーセーブモードを有する衛星電波腕時計が、制御回路の動作が停止し、時刻情報を失っているパワーブレイク状態から再起動されるとパワーセーブ状態に移行し、その後時刻情報の受信をすること、そしてパワーセーブ状態を解除するか否かの判断のための照度閾値と、パワーセーブ状態が解除された後に時刻情報の受信を開始するか判断するための照度閾値とが異なることが示されている。

国際公開第２０１２／１３２８７４号

衛星電波腕時計がパワーブレイク状態となると、正確な時刻情報が失われるため、復帰後、時刻情報の受信が必要となる。しかしながら、衛星電波腕時計がパワーブレイク状態となっていなくとも、時刻情報を正確に保つためには定期的又は不定期な時刻情報の受信が必要であるところ、ＵＨＦ帯を使用するため、受信動作の消費電力が大きく、また衛星電波の受信では障害物の憂乱を受けやすい。このような衛星電波腕時計において、パワーブレイク状態からの復帰時でない場合に、パワーセーブモードへの移行及び復帰の条件と、受光量に基づく時刻情報を含む衛星信号の受信（環境受信）の開始条件との関係をいかに定めるべきかについては知られていなかった。

本発明は上述の事情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、衛星電波腕時計のパワーブレイク状態からの復帰でない場合に、パワーセーブモードへの移行及び復帰の条件と、環境受信の開始条件とが調和された衛星電波腕時計を提供することにある。

本発明に係る衛星電波腕時計は、内部クロックに基づいて時刻をカウントする時刻取得手段と、衛星から時刻信号を含む衛星信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した衛星信号に基づいて前記時刻を修正する修正手段と、第１の閾値および第２の閾値を含む複数の閾値のいずれかより明るい光が入力されたか否かを検出する照度検出手段と、所定の条件を満たした場合に省電力情報を設定し、省電力で動作するよう制御する省電力制御手段と、衛星信号を受信してから所定の期間が経過した場合に要受信情報を設定する要受信判定手段と、前記省電力情報が設定された場合に、前記要受信情報にかかわらず前記照度検出手段から前記第１の閾値より明るい光が入力されたか否かを示す第１信号を取得し、前記要受信情報が設定され、前記省電力情報が設定されていない場合に、前記照度検出手段から前記第１の閾値より明るい光を示す第２の閾値より明るい光が入力されたか否かを示す第２信号を取得する照度検出制御手段と、前記第２の閾値より明るい光が検出された場合に前記受信手段による受信を開始させる受信制御手段と、を含み、前記省電力制御手段は、前記省電力情報が設定され、かつ、前記第１の閾値より明るい光が検出された場合に前記省電力情報を解除する、ことを特徴とする。

前記衛星電波腕時計において、前記照度検出制御手段は、前記要受信情報が設定され、前記省電力情報が設定されておらず、かつ現在時刻が屋外検出時間帯に含まれる場合に、前記第２信号を取得してもよい。

前記衛星電波腕時計において、前記省電力設定手段は、発電時からの経過時間を示す情報が所定の条件を満たす場合に省電力情報を設定し、前記省電力設定手段は、前記照度検出制御手段が前記第１信号または前記第２信号を取得した場合に、前記発電時からの経過時間を示す情報を初期化してもよい。

前記衛星電波腕時計において、前記照度検出制御手段は、前記要受信情報が設定され、前記省電力情報が設定されておらず、かつ前記屋外検出時間帯に含まれない時刻である場合に、前記第１信号を取得し、前記省電力設定手段は、発電時からの経過時間を示す情報が所定の条件を満たす場合に省電力情報を設定し、前記省電力設定手段は、前記照度検出制御手段が前記第１信号を取得した場合に、前記発電時からの経過時間を示す情報を初期化してもよい。

前記衛星電波腕時計において、前記要受信判定手段は、衛星信号を受信してから所定の期間が経過し、かつ所定の時刻である場合に要受信情報を設定してもよい。

前記衛星電波腕時計は、前記屋外検出時間帯を更新する更新手段をさらに含んでもよい。

本発明に係る衛星電波腕時計によれば、衛星電波腕時計のパワーブレイク状態からの復帰でない場合に、パワーセーブモードへの移行及び復帰の条件と、環境受信の開始条件とを調和することができる。

本発明の実施形態にかかる衛星電波腕時計の外観の一例を示す平面図である。 本発明の実施形態にかかる衛星電波腕時計の内部構成を示す構成ブロック図である。 照度検出回路の回路構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態にかかる衛星電波腕時計が実現する機能を示す機能ブロック図である。 照度を検出する態様と衛星電波腕時計の状態との関係を説明する図である。 制御回路がパワーセーブモードにおいて実行する処理の一例を示すフロー図である。 照度検出制御部による照度検出処理の一例を示すフロー図である。 制御回路が通常モードにおいて実行する処理の一例を示すフロー図である。 制御回路が通常モードにおいて実行する処理の一例を示すフロー図である。 選択される照度閾値と入力照度との時間変化の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施形態に係る衛星電波腕時計１について説明する。本実施形態に係る衛星電波腕時計１は、時刻情報を含んだ電波を受信し、当該受信した電波に含まれる時刻情報を用いて自身が計時している時刻の修正を行う。図１は、本実施形態に係る衛星電波腕時計１の外観の一例を示す平面図であり、図２は、衛星電波腕時計１の内部構成を示す構成ブロック図である。これらの図に示されるように、衛星電波腕時計１は、アンテナ１０と、受信回路２０と、制御回路３０と、電力供給部４０と、駆動機構５０と、時刻表示部５１と、指針５２と、文字板５３と、操作部６０と、照度検出回路７０と、を含んで構成される。

アンテナ１０は、時刻情報を含んだ電波として、衛星から送信される衛星信号を受信する。特に本実施形態では、アンテナ１０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から送信される周波数約１．６ＧＨｚの電波を受信するパッチアンテナである。ＧＰＳは、衛星測位システムの一種であって、地球の周囲を周回する複数のＧＰＳ衛星によって実現されている。これらのＧＰＳ衛星は、それぞれ高精度の原子時計を搭載しており、原子時計によって計時された時刻情報を含んだ衛星信号を周期的に送信している。

受信回路２０は、アンテナ１０によって受信された衛星信号を復号して、復号の結果得られる衛星信号の内容を示すビット列（受信データ）を出力する。具体的に、受信回路２０は、高周波回路（ＲＦ回路）２１及びデコード回路２２を含んで構成されている。

高周波回路２１は、高周波数で動作する集積回路であって、アンテナ１０が受信したアナログ信号に対して増幅、検波を行って、ベースバンド信号に変換する。デコード回路２２は、ベースバンド処理を行う集積回路であって、高周波回路２１が出力するベースバンド信号を復号してＧＰＳ衛星から受信したデータの内容を示すビット列を生成し、制御回路３０に対して出力する。

制御回路３０は、衛星電波腕時計１に含まれる各種回路や機構を制御する回路であり、マイクロコントローラ３１と、モータ駆動回路３５と、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）３６と、カウンタ３７とを含んで構成される。マイクロコントローラ３１は、演算部３２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３４と、を含み、例えば１つの集積回路により構成される。

演算部３２は、ＲＯＭ３４に格納されたプログラムに従って各種の情報処理を行う。本実施形態において演算部３２が実行する処理の詳細については、後述する。ＲＡＭ３３は、演算部３２のワークメモリとして機能し、演算部３２の処理対象となるデータが書き込まれる。特に本実施形態では、受信回路２０によって受信された衛星信号の内容を表すビット列（受信データ）が、ＲＡＭ３３内のバッファ領域に順次書き込まれるほか、後述する非受信カウンタや要受信フラグ等の、内部制御用の各種レジスタの値が保持される。

ＲＴＣ３６は、衛星電波腕時計１の内部での計時に使用されるクロック信号を供給する。また、カウンタ３７は、ＲＴＣ３６が出力するクロック信号に含まれるパルスをカウントする。演算部３２は、カウンタ３７によりカウントされたパルスの数に応じた内部時刻を取得し、時刻表示部５１に表示すべき時刻（表示時刻）を決定する。

モータ駆動回路３５は、演算部３２により決定された表示時刻に応じて、駆動機構５０に含まれるモータを駆動する駆動信号を出力する。これにより、制御回路３０によって生成された表示時刻が時刻表示部５１に表示される。

また、本実施形態に係る衛星電波腕時計１では、演算部３２が、ＲＴＣ３６から供給される信号とカウンタ３７とによって計時された内部時刻を、受信回路２０によって受信された衛星信号に基づいて修正する。

電力供給部４０は、受信回路２０や制御回路３０、駆動機構５０など、衛星電波腕時計１内の各部に対して、その動作に必要な電力を供給する。電力供給部４０は太陽電池４１と、二次電池４２と、スイッチＳｗ１とを含む。

太陽電池４１は、文字板５３の下に配置されており、衛星電波腕時計１に対して照射される太陽光などの外光によって発電し、発電した電力を二次電池４２に供給する。太陽電池４１の発電量は、衛星電波腕時計１に照射される光の入力照度Ｌに応じて変化する。太陽電池４１の正極は照度検出回路７０に接続されている。

二次電池４２は、リチウムイオン電池等の充電可能な電池と、そのリチウムイオン電池等の充電および放電を管理するバッテリーマネジメント回路とを含み、太陽電池４１によって発電された電力を蓄積する。そして、蓄積された電力を、受信回路２０や制御回路３０、駆動機構５０など、電力を必要とする各部に対して供給する。二次電池４２は、直列接続されたスイッチＳｗ１を介して太陽電池４１と並列接続されている。具体的には、太陽電池４１の正極と二次電池４２の正極とはスイッチＳｗ１を介して接続されている。太陽電池４１は、スイッチＳｗ１がオンになっている間だけ二次電池４２へ電力供給を行う。

ここで、制御回路３０はスイッチＳｗ２をさらに含む。スイッチＳｗ２は、電力供給部４０からマイクロコントローラ３１への電力供給を制御する。この動作の詳細については後述する。

ここで、スイッチＳｗ１及びＳｗ２は、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）スイッチ素子である。スイッチＳｗ１は、マイクロコントローラ３１の制御によりオンオフが切り替えられる。またスイッチＳｗ１はマイクロコントローラ３１の動作停止時にはオンとなるノーマルクローズ（常時閉）のスイッチ素子である。

駆動機構５０は、前述したモータ駆動回路３５から出力される駆動信号に応じて動作するステップモータと、輪列と、を含んで構成され、ステップモータの回転を輪列が伝達することによって、指針５２を回転させる。時刻表示部５１は、指針５２及び文字板５３によって構成される。指針５２は、時針５２ａ、分針５２ｂ、及び秒針５２ｃからなり、これらの指針５２が文字板５３上を回転することによって、現在時刻が表示される。なお、文字板５３上には、時刻表示のための目盛だけでなく、時刻情報受信の成否をユーザに示すためのマーカーなどが表示されてもよい。

操作部６０は、例えば竜頭や操作ボタン等であって、衛星電波腕時計１の使用者による操作を受け付けて、その操作内容を制御回路３０に対して出力する。制御回路３０は、操作部６０が受け付けた操作入力の内容に応じて各種の処理を実行する。

照度検出回路７０は、太陽電池４１に照射されている光の入力照度Ｌを検出する。より具体的には、照度検出回路７０は、入力照度Ｌが所与の閾値を超えているか否かを示す信号を出力する。この閾値は、場面によって照度閾値Ｌｔｈ１、照度閾値Ｌｔｈ２、および照度閾値Ｌｔｈ３のいずれかに切り替えられる。これら３つの閾値の大小関係は、Ｌｔｈ１＜Ｌｔｈ２＜Ｌｔｈ３となっている。なお、照度閾値の種類の数は３でなくてもよく、例えば５種類の照度閾値が存在してよい。

照度閾値Ｌｔｈ１は衛星電波腕時計１の動作に必要な電力と二次電池４２の充電に必要な電力とを太陽電池４１が発電できるか否かを判定するための閾値であり、蛍光灯が点灯する屋内程度の明るさであれば入力照度Ｌは照度閾値Ｌｔｈ１より大きくなる。照度閾値Ｌｔｈ３は屋外にいるか否かを判定する閾値であり、曇りの屋外または晴れの屋外であれば入力照度Ｌは照度閾値Ｌｔｈ３より大きくなる。なお、照度閾値Ｌｔｈ２はＬｔｈ１とＬｔｈ３の間の明るさに相当する閾値であり、ユーザの指示により入力照度Ｌをより詳細に測定する場合に用いられる。

図３は、照度検出回路７０の回路構成の一例を示す図である。同図に示すように、照度検出回路７０は、１つの固定抵抗器７１と、第１レギュレータ７２、第２レギュレータ７３、及び第３レギュレータ７４の３つのレギュレータと、コンパレータ７７と、スイッチＳｗ３、Ｓｗ４、及びＳｗ５の３つのスイッチ素子と、を備えている。

コンパレータ７７は、２つの入力端子Ｔ１及びＴ２を備え、その両者に入力される電圧の大小を比較した結果を示す信号を出力する比較回路である。入力端子Ｔ１は、太陽電池４１の出力と接続されている。入力端子Ｔ２には閾値電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３のいずれかが入力される。入力端子Ｔ２に入力される閾値電圧がどのように選択されるかについては後述する。その結果、コンパレータ７７は、出力電圧Ｖｈｄが選択された閾値電圧を超えているか否かを示す信号を出力する。なお、コンパレータ７７の出力は、マイクロコントローラ３１の入出力ポートに接続されており、演算部３２はコンパレータ７７の出力信号を取得する。以下では、コンパレータ７７は、出力電圧Ｖｈｄが閾値電圧を超えている場合にＨレベルの信号を、そうでない場合にＬレベルの信号を出力するものとする。

固定抵抗器７１は、スイッチ素子を介さずに太陽電池４１と並列接続されている。そのため本実施形態では、この固定抵抗器７１が常に太陽電池４１の接続抵抗器となる。太陽電池４１に照射される光の入力照度Ｌと、固定抵抗器７１の抵抗値Ｒと、に応じて決まる太陽電池４１の出力電圧Ｖｈｄは、コンパレータ７７の入力端子Ｔ１に入力される。ここで、照度検出回路７０が照度を検出する際には、スイッチＳｗ１はオフされる。これにより、出力電圧Ｖｈｄにより入力照度Ｌを検出することが可能になる。

３つのレギュレータは、いずれも予め定められた電圧を出力する定電圧出力回路であって、それぞれ対応するスイッチ素子と直列接続されている。以下では、第１レギュレータ７２の出力電圧を閾値電圧Ｖｔｈ１、第２レギュレータ７３の出力電圧を閾値電圧Ｖｔｈ２、また第３レギュレータ７４の出力電圧を閾値電圧Ｖｔｈ３とする。これらのレギュレータの出力は、それぞれスイッチＳｗ３，Ｓｗ４，Ｓｗ５を介してコンパレータ７７の入力端子Ｔ２に接続されている。そのため、スイッチＳｗ３、Ｓｗ４、及びＳｗ５のうちのいずれか１つがオン、他の２つがオフに切り替えられることによって、いずれか１つのレギュレータの出力だけが選択され、選択されたレギュレータの出力がコンパレータ７７の入力端子Ｔ２に入力されることになる。

スイッチＳｗ３，Ｓｗ４，及びＳｗ５は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）スイッチ素子等であって、いずれもマイクロコントローラ３１からの制御信号によってそのオン／オフが切り替えられる。

太陽電池４１の接続抵抗器が常に固定抵抗器７１なので、太陽電池４１の出力電圧Ｖｈｄは、太陽電池４１に照射される光の入力照度Ｌが大きくなればなるほど大きくなる。そのため、この出力電圧Ｖｈｄを互いに異なる大きさの３つの閾値電圧のそれぞれと比較することによって、本実施形態に係る衛星電波腕時計１は、太陽電池４１に照射される光の入力照度Ｌが互いに異なる３つの照度閾値のそれぞれを超えたか否か判定することができる。具体的に、本実施形態では、閾値電圧Ｖｔｈ１が入力端子Ｔ２に入力されているときには、入力照度Ｌが照度閾値Ｌｔｈ１を超えるとコンパレータ７７の出力信号がＨレベルになる。同様に、閾値電圧Ｖｔｈ２が入力端子Ｔ２に入力されているときは、入力照度Ｌが照度閾値Ｌｔｈ２を超えた場合に、コンパレータ７７の出力信号がＨレベルに切り替わる。また、閾値電圧Ｖｔｈ３が入力端子Ｔ２に入力されているときは、入力照度Ｌが照度閾値Ｌｔｈ３を超えた場合に、コンパレータ７７の出力信号がＨレベルに切り替わる。

閾値電圧の種類の数は、照度閾値の数と同じである。また、閾値電圧の種類の数に応じて、レギュレータやスイッチ素子の数が変化する。

なお、照度検出回路７０は、入力端子Ｔ２に入力する閾値電圧を複数の閾値電圧から選択する代わりに、固定抵抗器７１に相当する箇所の抵抗値を複数の値から選択させてもよい。この場合、入力端子Ｔ１に入力される太陽電池４１の出力電圧を増幅または減衰させてもよい。この場合でも、抵抗値に応じた照度閾値を超えたか否かをコンパレータ７７の出力信号によって検出することができる。

なお、受信回路２０、モータ駆動回路３５、照度検出回路７０のそれぞれには、電力供給部４０から電力が供給されるが、例えば衛星信号を受信する間や、照度を検出する間など、最低限必要な期間のみ電力を消費するように構成されている。

次に、本実施形態において制御回路３０のマイクロコントローラ３１の動作について説明する。図４は、衛星電波腕時計１が実現する機能を示す機能ブロック図である。マイクロコントローラ３１に含まれる演算部３２は、ＲＯＭ３４に格納されたプログラムを実行することにより、機能的に、図５に示すように、受信要否判定部３１ａと、衛星信号受信部３１ｂと、時刻修正部３１ｃと、パワーセーブ制御部３１ｄと、照度検出制御部３１ｅと、時刻表示制御部３１ｆと、パワーブレイク制御部３１ｇと、を実現する。

受信要否判定部３１ａは、内部時刻の修正のために衛星信号を受信してから所定の期間が経過したか否かに応じて要受信フラグを設定する。以下では、内部時刻の修正のための時刻情報を含む衛星信号の受信のうち、衛星電波腕時計１自身が周辺環境、ここでは照度を検知して受信することを環境受信と記載する。より具体的には、受信要否判定部３１ａは、衛星信号受信部３１ｂが環境受信し、時刻修正部３１ｃが時刻を修正した際に非受信カウンタの値を０（初期状態）に設定する。そして、受信要否判定部３１ａは、午前６：００などの受信判定時刻をまたいだ場合に非受信カウンタの値を１つ増加させ、さらに非受信カウンタの値が所定の値（例えば７日間隔で時刻を修正するのであれば７）になった場合に要受信フラグをオンに設定する。ここで、初期状態の非受信カウンタの値を７とし、受信要否判定部３１ａは受信判定時刻をまたいだ場合に非受信カウンタの値を１つ減少させ、非受信カウンタの値が０になった場合に要受信フラグをオンに設定してもよい。また、受信要否判定部３１ａは、衛星信号受信部３１ｂが環境受信し、時刻修正部３１ｃが時刻を修正した時刻を前回受信時刻としてメモリに記憶し、その前回受信時刻から現在時刻までの期間が所定の期間（例えば７日間）を超えた場合に要受信フラグを設定してもよい。また、非受信カウンタが要受信フラグとして利用されてもよい。例えば、非受信カウンタに２５５などの特別な値が入っていることを要受信フラグがオンであると判定してもよい。上記の所定の期間は、受信による時刻修正が行われなくても正確な時刻を保てる期間より大きくなるように設定されている。また正確な時刻を保てる期間は、制御回路３０の計時時間精度（ＲＴＣ３６のクロック精度等）に応じて定まる。なお、正確な時刻を保てる期間を超えた場合に、直前の受信結果の有効期限が切れたことを通知するように制御部３０がモータ駆動回路３５や時刻表示部５１等を制御してもよい。

衛星信号受信部３１ｂは、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号を受信すること（環境受信）により、その中に含まれる時刻情報のデータを取得する。なお、衛星信号受信部３１ｂは、受信要否判定部３１ａが環境受信を必要と判定したことを示す要受信フラグが設定され、衛星電波腕時計１が屋外にあると判定された場合に時刻情報の取得処理を実行する。衛星電波腕時計１が屋外にあるか否かの判定は、太陽電池４１に照射される入力照度Ｌに基づいて行われる。この判定は、昼間は屋内と屋外とでは照度が異なることを利用している。

時刻修正部３１ｃは、衛星信号受信部３１ｂがＧＰＳ衛星から受信した情報を用いて、衛星電波腕時計１の内部で計時されている内部時刻の修正を行う。

パワーセーブ制御部３１ｄは、照度検出制御部３１ｅにより取得された照度閾値を超えるか否かを示す信号に基づいて、衛星電波腕時計１を通常モードからパワーセーブモードへと移行するか否かを判定し、またパワーセーブモードから通常モードに復帰するか否かを判定する。

パワーセーブモードは、衛星電波腕時計１はその動作の一部を停止し、省電力で動作する。より具体的には、秒針５２ｃの動作を停止し、起動間隔ごと（例えば１０秒ごと）にマイクロコントローラ３１が起動される。より具体的には、パワーセーブモードにおいて、カウンタ３７は起動間隔が経過するごとにスイッチＳｗ２をオンする。これにより、スイッチＳｗ２はマイクロコントローラ３１に電力供給部４０からの電力を供給し、マイクロコントローラ３１に起動間隔ごとにパワーセーブモードにおける処理を開始させる。通常モードでは、スイッチＳｗ２は常にオンになっている。なお、スイッチＳｗ２によりマイクロコントローラ３１への電力供給を制御する代わりに、カウンタ３７が起動間隔ごとに出力する起動信号によりマイクロコントローラ３１を起動させ、マイクロコントローラ３１はパワーセーブモード時には処理の終了後にその動作を自ら停止するようにしてもよい。

パワーセーブ制御部３１ｄは、例えば、パワーセーブモードに移行する場合にパワーセーブフラグをオンし、通常モードに復帰する場合にパワーセーブフラグをオフしてもよいし、あわせてパワーセーブ制御部３１ｄは、パワーセーブモードに移行する場合にカウンタ３７が起動間隔ごとにスイッチＳｗ２をオンするように設定する。パワーセーブ制御部３１ｄはさらにマイクロコントローラ３１が起動された際にパワーセーブモード時の処理が起動されるように設定してもよい。パワーセーブモード時の処理には、パワーセーブ制御部３１ｄがパワーセーブモードから通常モードに復帰するか否かを判定する処理も含まれる。

照度検出制御部３１ｅは、計測に用いられる照度閾値を決定し、照度検出回路７０においてスイッチＳｗ３〜５のうち決定された照度閾値に対応するスイッチ素子をオンするように制御し、コンパレータ７７から出力される信号を取得する。これにより、照度検出制御部３１ｅは、選択された照度閾値より明るい光が入力されたか否かを示す信号を取得する。

時刻表示制御部３１ｆは、モータ駆動回路３５を制御し、時刻表示部５１に表示時刻が表示されるように制御する。パワーセーブモードでは、前述のように起動間隔ごと（例えば１０秒ごと）にマイクロコントローラ３１が起動され、その際に時刻表示制御部３１ｆは秒針５２ｃを除く指針５２が表示時刻を指すようにモータ駆動回路３５を制御する。通常モードでは、時刻表示制御部３１ｆは秒針５２ｃも含む指針５２が表示時刻を指すようにモータ駆動回路３５を制御する。

パワーブレイク制御部３１ｇは、二次電池４２の電池電圧が所定値以下となった場合に、制御回路３０の動作を停止させるパワーブレイク制御を行う。これにより衛星電波腕時計１はパワーブレイク状態に移行する。パワーブレイク状態に移行すると、計時は行われなくなり、現在時刻を示す情報は失われる。

屋外検出時間帯更新部３１ｈは、ユーザの操作に基づいて、屋外検出時間帯を更新する。屋外検出時間帯は、後述する照度検出処理において、照度閾値の選択に用いられるものであり、照度の測定により衛星電波腕時計１が屋外にあるか否かを判定できる時間帯（昼間の時間帯）に相当する。屋外検出時間帯更新部３１ｈは、季節や緯度による日の出や日の入りの時間の変化を屋外検出時間帯に反映するために、ユーザの操作部６０に対する操作により予め定められた複数の時間帯（例えば５：００〜１９：００、６：００〜１８：００、７：００〜１９：００）から適切なものを選択させ、屋外検出時間帯を選択された時間帯に更新する。なお、この屋外検出時間帯は、ユーザの操作以外にも、衛星電波腕時計１がカレンダ情報を保持する場合には、かかるカレンダ情報に基いて自動設定されてよく、さらに、衛星電波腕時計１が衛星電波に基いて、緯度を検出する場合には、かかる緯度に基いて自動設定されてよい。あるいは、屋外検出時間帯を一定範囲として固定しておいてもよい。

次に、照度の検出および検出された照度の利用についてより詳細に説明する。マイクロコントローラ３１は、現在時刻が屋外検出時間帯に含まれるか否か、パワーセーブモードであるか否か、要受信フラグの有無により照度を検出する態様を変化させる。

図５は、照度を検出する態様と衛星電波腕時計１の状態との関係を説明する図である。本図に示す表は、パワーセーブモードの列と通常モードの列とを有し、受信不要の行と受信要の行とを有する。受信要の行は要受信フラグがオンの状態に相当し、受信不要の行は要受信フラグがオフの状態に相当する。また受信要の行は、昼間の行と夜間の行とを含む。昼間は現在時刻が屋外検出時間帯に属する場合を示し、夜間は現在時刻が屋外検出時間帯に属さない場合を示す。また列と行とにより特定される表のセルには、そのセルが存在する行及び列に相当する条件を満たす場合の照度を検出する態様が記載されている。図５の各セルにおける「閾値」は、照度閾値を示している。

図５に示すように、パワーセーブモードでは、要受信フラグや現在時刻にかかわらず照度の検出の態様は、照度閾値Ｌｔｈ１（二次電池４２の充電が可能なレベル）かつ照度を検出する間隔は１０秒である。また、通常モードでは、要受信フラグがオンでありかつ現在時刻が屋外検出時間帯に含まれるである場合に、照度検出の態様が照度閾値Ｌｔｈ３（屋外にあると判定されるレベル）かつ検出間隔１０秒であり、要受信フラグがオフまたは現在時刻が屋外検出時間帯に含まれない場合に照度検出の態様は照度閾値Ｌｔｈ１および検出間隔１分である。照度検出制御部３１ｅにより取得される照度の検出結果は、要受信フラグがオン、通常モードかつ現在時刻が屋外検出時間帯に含まれる場合には環境受信を開始するか否かの判定に用いられ、通常モードの場合はパワーセーブモードを開始するか否かの判定のための処理に用いられ、パワーセーブモードの場合は通常モードに復帰するか否かの判定に用いられる。

次に、照度の検出および検出された照度を用いる具体的な処理について処理フローを用いて説明する。図６は、制御回路３０がパワーセーブモードにおいて実行する処理の一例を示すフロー図である。図６に示す処理は、パワーセーブモードにおいてマイクロコントローラ３１がカウンタ３７により起動された際に、マイクロコントローラ３１がパワーセーブフラグがオンであるか判定し、パワーセーブフラグがオンであると判定された場合に実行されてもよいし、カウンタ３７による起動により直接的に実行されてもよい。

図６に示す処理では、はじめに、受信要否判定部３１ａは、現在時刻が受信判定時刻（例えば午前６：００）であり、かつ前回の環境受信から７日間以上経過しているか判定する（ステップＳ２０１）。より具体的には、受信要否判定部３１ａは、前回のこのステップＳ２０１の判定が行われてから今回の判定が行われるまでの間に、受信判定時刻（例えば午前６時０分０秒）が存在する場合は現在時刻が受信判定時刻であると判定し、受信要否判定部３１ａは非受信カウンタを１増加させる。そして、非受信カウンタが７である場合に、受信要否判定部３１ａは前回の受信から７日間以上経過していると判定する。また、受信要否判定部３１ａは非受信カウンタを減少させ、減少された非受信カウンタが０の場合に前回の受信から７日間以上経過していると判定してもよいし、受信要否判定部３１ａは前回の時刻補正時刻と現在時刻との差が７日間以上の場合に前回の環境受信から７日間以上経過していると判定してもよい。

そして、現在時刻が受信判定時刻であり、かつ前回の環境受信から７日間以上経過していると判定された場合には（ステップＳ２０１のＹ）、受信要否判定部３１ａは要受信フラグをオンに設定する（ステップＳ２０２）。また、現在時刻が受信判定時刻でない、または前回の環境受信から７日間以上経過していないと判定された場合には（ステップＳ２０１のＮ）、ステップＳ２０２の処理をスキップする。

次に、照度検出制御部３１ｅは、照度の検出に用いる照度閾値を選択し、選択された照度閾値より入力照度Ｌが大きいかを検出する照度検出処理を実行する（ステップＳ２０３）。

ここで照度検出処理の詳細を説明する。図７は、照度検出制御部３１ｅによる照度検出処理の一例を示すフロー図である。はじめに、照度検出制御部３１ｅは、パワーセーブフラグがオンに設定されている場合（パワーセーブモード）には（ステップＳ３０１のＹ）、照度検出回路７０に含まれ、照度閾値Ｌｔｈ１に対応するスイッチ素子であるスイッチＳｗ３をオンし（ステップＳ３０５）、さらにスイッチＳｗ１をオフしてコンパレータ７７の出力を取得する（ステップＳ３０６）。一方、パワーセーブフラグが設定されていない場合（通常モード）には（ステップＳ３０１のＮ）、衛星電波腕時計１が屋外にいるか否かを検出可能とするか否かを判定する。より具体的には、照度検出制御部３１ｅは要受信フラグが設定され、かつ現在時刻が屋外検出時間帯に含まれるか判定し（ステップＳ３０２）、その条件を満たすと判定された場合には（ステップＳ３０２のＹ）、照度検出制御部３１ｅは照度検出回路７０に含まれ、照度閾値Ｌｔｈ３に対応するスイッチ素子であるスイッチＳｗ５をオンし（ステップＳ３０３）、さらにスイッチＳｗ１をオフしてコンパレータ７７の出力を取得する（ステップＳ３０６）。また、要受信フラグが設定されない、または現在時刻が屋外検出時間帯に含まれないと判定された場合には（ステップＳ３０２のＮ）、照度検出制御部３１ｅはパワーセーブモードに移行するかのみを判定するための処理を行う。具体的には、照度検出制御部３１ｅは前回の照度検出から１分経っているかを判定し、１分経っている場合には、ステップＳ３０５およびステップＳ３０６の処理を実行する。なお、どの場合にも照度検出制御部３１ｅは、ステップＳ３０６の後にスイッチＳｗ１をオンし、照度閾値に対応するスイッチ素子をオフすることで、二次電池４２の充電が行われる時間を保持しつつ電力の消費も抑えられる。

パワーセーブモードでは、照度検出処理により、照度検出制御部３１ｅは、起動間隔である１０秒ごとに照度閾値Ｌｔｈ１より明るい光が入力されたか否かを示すコンパレータ７７の信号（以下では「第１信号」と記載する）を取得する。これにより、例えば衛星電波腕時計１がユーザにより暗所から取り出された場合に、その屋内外を問わず、長時間ユーザを待たせることなく（すなわち、少なくとも１０秒以内に）、パワーセーブモードからの復帰がなされる。

一方、上述したように要受信フラグが設定されない、または現在時刻が屋外検出時間帯に含まれないと判定された場合には（ステップＳ３０２のＮ）、第１信号を取得する間隔は１分と、パワーセーブモードの場合や、要受信フラグが設定され、かつ現在時刻が屋外検出時間帯に含まれる場合より長い。これにより、二次電池４２の充電が行われる時間を長く確保し、二次電池４２の充電電圧の低下を可能な限り抑える。

パワーセーブモードにおいて照度検出処理が実行され、照度検出処理により取得された第１信号が、選択された照度閾値Ｌｔｈ１より、太陽電池４１に入力される入力照度Ｌが明るいことを示す場合には（ステップＳ２０４のＹ）、パワーセーブ制御部３１ｄはパワーセーブモードから復帰し、パワーセーブフラグを解除する（ステップＳ２０５）。なお、受信要否判定部３１ａは、ステップＳ２０１およびステップＳ２０２のタイミングで処理を行わずに、ステップＳ２０５の後に、前回の環境受信から７日間以上経過しているか判定し、７日間以上経過している場合に要受信フラグを設定してもよい。この場合、受信要否判定部３１ａは、前回の時刻補正時刻と現在時刻との差が７日間以上の場合に前回の受信から７日間以上経過していると判定してもよいし、パワーセーブの期間に相当する値を非受信カウンタに加算し、非受信カウンタの値に基づいて前回の受信から７日間以上経過しているか判定してもよい。

図８および図９は、制御回路３０が通常モードにおいて実行する処理の一例を示すフロー図である。図８および図９に示す処理は、カウンタ３７が所定の時間間隔（例えば１０秒）が経過するごとに実行される。この処理は、マイクロコントローラ３１がパワーセーブモードではないと判定した場合に実行されてもよいし、カウンタ３７が出力する信号に基づいて直接的に起動されてもよい。

はじめに、受信要否判定部３１ａは、現在時刻が受信判定時刻であり、かつ前回の環境受信から７日間以上経過しているか判定する（ステップＳ２５１）。そして、現在時刻が受信判定時刻であり、かつ前回の環境受信から７日間以上経過していると判定された場合には（ステップＳ２５１のＹ）、受信要否判定部３１ａは要受信フラグをオンに設定する（ステップＳ２５２）。また、現在時刻が受信判定時刻でない、または前回の環境受信から７日間以上経過していないと判定された場合には（ステップＳ２５１のＮ）、ステップＳ２０２の処理をスキップする。ステップＳ２５１およびＳ２５２の処理は、パワーセーブモードにおけるステップＳ２０１およびステップＳ２０２の処理と同じである。

次に、照度検出制御部３１ｅは、照度の検出に用いる照度閾値を選択し、選択された照度閾値より入力照度Ｌが大きいかを検出する照度検出処理を実行する（ステップＳ２０３）。照度検出処理は図７で説明された処理であるので詳細の説明を省略する。

そして、選択された照度閾値より入力照度Ｌが明るい場合には（ステップＳ２５４のＹ）、パワーセーブモードへの移行の判定に関する処理や、衛星信号受信部３１ｂに関する処理が実行される。より具体的には、パワーセーブ制御部３１ｄは、未受光カウンタをリセットする（ステップＳ２５５）。ここで未受光カウンタは選択された照度閾値を超える光を受光していない期間（未受光期間）を示す情報であり、太陽電池４１が最後に発電を行ってからの経過時間を示す情報である。パワーセーブ制御部３１ｄは、未受光カウンタの初期化として、その未受光カウンタに０を設定する。これは、未受光カウンタが増加する場合の処理である。未受光カウンタが減少する場合には、パワーセーブ制御部３１ｄはパワーセーブを判定するための発電しない期間の閾値（未発電期間閾値）に相当する値を未受光カウンタに設定してもよい。なお、未受光カウンタの初期化の代わりに、ステップＳ２５５における現在時刻を最終発電日時としてＲＡＭ３３に格納してもよい。ここで、環境受信を開始するか判定するのに適した照度閾値Ｌｔｈ３による検出結果も、未受光期間の測定のための未受光カウンタの制御に用いられている。

さらに、要受信フラグが設定され、かつ現在時刻が屋外検出時間帯に含まれる場合には（ステップＳ２５６のＹ）、衛星信号受信部３１ｂは屋外カウンタを１増加させる（ステップＳ２５７）。また増加された屋外カウンタが２以上である場合には（ステップＳ２５８のＹ）、衛星信号受信部３１ｂは衛星信号を取得し、取得された衛星信号に含まれる時刻情報に基づいて衛星電波腕時計１の内部時刻を補正する（ステップＳ２５９）。ステップＳ２５９では、より具体的には、衛星信号受信部３１ｂは、受信回路２０を起動し、受信回路２０に時刻情報を含む衛星信号を受信させ、受信回路２０から受信された衛星信号を取得する。屋外カウンタを用いることで、衛星信号受信部３１ｂは選択された照度閾値Ｌｔｈ３より入力照度Ｌが明るいと２回連続して判定された場合に、衛星信号の受信と時刻の補正を行う。衛星信号の受信には、より多くの電力を消費するため、衛星信号受信部３１ｂは、確実に屋外であることが判定された上で受信動作を開始する必要がある。そのため、照度閾値Ｌｔｈ３より入力照度Ｌが１回だけ明るいことではなく、２回連続して入力照度Ｌが照度閾値Ｌｔｈ３より明るいことを、受信移行の判定条件としている。

一方、ステップＳ２５４において、選択された照度閾値より入力照度Ｌが暗いと判定された場合には（ステップＳ２５４のＮ）、屋外カウンタを０にし（ステップＳ２６０）、さらにパワーセーブモードに移行するか否かを判定するための処理を実行する。具体的には、パワーセーブ制御部３１ｄは、現在時刻がパワーセーブ判定時刻か判定し（ステップＳ２６１）、パワーセーブ判定時刻と判定された場合には（ステップＳ２６１のＹ）、太陽電池４１が最後に発電を行ってからの経過時間を示す情報に基づいて、パワーセーブモードに移行するか否かを制御する。パワーセーブ判定時刻は、例えば午前０時であり、日付は含まれない。パワーセーブ制御部３１ｄは未受光期間が未発電期間閾値より大きくなる場合に、パワーセーブモードに移行するよう制御する。さらに、二次電池４２の電圧が低い場合は、パワーセーブ制御部３１ｄは、パワーセーブモードに移行するまでの経過時間（未発電期間閾値）を短く設定しても良いし、非受信カウンタの値を大きくして要受信フラグが設定されるまでの期間を長く設定しても良い。これらにより二次電池が電力を供給する期間を延ばすことができる。また、図９におけるステップＳ２６０の屋外カウンタを０にする処理に加えて、入力照度Ｌが照度閾地Ｌｔｈ１を越えている場合は、未受光カウンタをリセットすることとしても良い。これによりパワーセーブモードへ不用意に移行することを防ぐことができる。

より具体的には、未受光カウンタの値を１増加させ（ステップＳ２６２）、未受光カウンタの値が４以上の場合には（ステップＳ２６３のＹ）、パワーセーブ制御部３１ｄは最終的に発電がされてから３日以上経っている（未受光期間が未発電期間閾値より大きい）と判定する。そして、その判定がされた場合に、パワーセーブ制御部３１ｄはパワーセーブモードに移行する処理を実行し、パワーセーブフラグを設定する（ステップＳ２６４）。パワーセーブ制御部３１ｄは、ステップＳ２６１からステップＳ２６３の代わりに未受光カウンタを１減少させ、未受光カウンタの値が０になるか否かで未受光期間が未発電期間閾値を超えるか判定してもよいし、最終発電時刻と現在時刻との差から未受光期間が未発電期間閾値を超えるか判定してもよい。

ここで、パワーセーブモードに移行するか否かの判定は１日につきパワーセーブ判定時刻（例えば午前０時）の１回のみ行われる。これにより、パワーセーブモードに移行する際の指針５２の位置が一定になるため、この後にパワーブレイク状態に移行して針の位置に関する情報が失われてしまっても、その状態から容易に復帰することが可能になる。

図１０は、選択される照度閾値と入力照度Ｌとの時間変化の一例を示す図である。時刻ｔ１〜ｔ６は照度検出が行われるタイミングであり、時刻ｔ２は受信判定時刻であり、時刻ｔ１は受信判定時刻の１０秒前である。また時刻ｔ３〜ｔ６は屋外検出時間帯に含まれるとする。例えば、時刻ｔ２は午前６時ちょうどであり、時刻ｔ３は朝の起床により蛍光灯が点灯された、または窓のカーテンが開けられた時刻であり、時刻ｔ５は昼間に外出した時刻である。ここで、パワーセーブ判定時刻（例えば午前０時）と受信判定時刻（例えば午前６時０分０秒）とが、互いに異なっているのは以下の理由による。パワーセーブ判定では周囲が暗い状態を検出し、受信判定では周囲が明るい状態を検出する。この関係を有する二つの状態を同一の回路で検出させるため、受信を行う時間帯（例えば午前６時０分０秒から午後６時０分０秒）と重ならないパワーセーブ判定時刻（例えば午前０時）を設定している。これにより、それぞれの判定において適切な照度閾値と入力照度Ｌとの比較を実施することができる。

時刻ｔ１では、非受信カウンタの値は６でありかつパワーセーブモードであり、パワーセーブ制御部３１ｄは、照度閾値Ｌｔｈ１より入力照度Ｌが暗いために、パワーセーブフラグを変更せず、パワーセーブモードを維持する。時刻ｔ２には受信要否判定部３１ａは前回の環境受信から７日間以上経過したと判定し、要受信フラグを設定する。しかし、パワーセーブフラグが設定されているため、照度検出制御部３１ｅは照度閾値Ｌｔｈ１を選択し、その照度閾値Ｌｔｈ１と入力照度Ｌとの比較結果を示す信号を取得する。そして、時刻ｔ３になると、照度検出制御部３１ｅは選択された照度閾値Ｌｔｈ１より入力照度Ｌが明るいことを示す信号を取得し、パワーセーブフラグを解除するとともに、パワーセーブモードから通常モードに復帰させる。時刻ｔ４から時刻ｔ６までは、屋外検出時間帯に含まれかつ要受信フラグが設定されているので、照度検出制御部３１ｅは照度閾値Ｌｔｈ３を選択し、その照度閾値Ｌｔｈ３より入力照度Ｌが明るいかを否かを示す信号を取得する。時刻ｔ５になると照度閾値Ｌｔｈ３より入力照度Ｌが明るくなり、次の照度検出の時刻ｔ６において、衛星信号受信部３１ｂはその状態が２回連続したことを判定し、衛星信号を受信し、時刻修正部３１ｃは衛星電波腕時計１の時刻を修正する。そして、要受信フラグは解除され、非受信カウンタは０となる。その後は、図示していないが、パワーセーブモードに入るか否かを判定するための未発電期間を測定するために、照度検出制御部３１ｅによる照度測定で選択される照度閾値はＬｔｈ１となり、これまでの間隔と異なり１分間隔で照度の検出を行うようになる。

図１０に示すように、本実施形態にかかる衛星電波腕時計１は、照度検出処理において、要受信フラグとパワーセーブフラグとに基づいて照度閾値を制御することにより、パワーセーブモードと通常モード、衛星信号の受信による時刻補正の必要性に応じた照度の検出をすることができる。これにより、例えば、パワーセーブモードや通常モードにおいて一定の間隔ごとに１つの照度閾値と入力照度Ｌとの比較をするのみでパワーセーブモードの移行と復帰や、環境受信の開始の判定をすることが可能となる。

１ 衛星電波腕時計、１０ アンテナ、２０ 受信回路、２１ 高周波回路、２２ デコード回路、３０ 制御回路、３１ マイクロコントローラ、３１ａ 受信要否判定部、３１ｂ 衛星信号受信部、３１ｃ 時刻修正部、３１ｄ パワーセーブ制御部、３１ｅ 照度検出制御部、３１ｆ 時刻表示制御部、３１ｇ パワーブレイク制御部、３１ｈ 屋外検出時間帯更新部、３２ 演算部、３３ ＲＡＭ、３４ ＲＯＭ、３５ モータ駆動回路、３６ ＲＴＣ、３７ カウンタ、４０ 電力供給部、４１ 太陽電池、４２ 二次電池、５０ 駆動機構、５１ 時刻表示部、５２ 指針、５２ａ 時針、５２ｂ 分針、５２ｃ 秒針、５３ 文字板、６０ 操作部、７０ 照度検出回路、７１ 固定抵抗器、７２ 第１レギュレータ、７３ 第２レギュレータ、７４ 第３レギュレータ、７７ コンパレータ、Ｌ 入力照度、Ｌｔｈ１，Ｌｔｈ２，Ｌｔｈ３ 照度閾値、Ｓｗ１，Ｓｗ２，Ｓｗ３，Ｓｗ４，Ｓｗ５ スイッチ、Ｔ１，Ｔ２ 入力端子、Ｖｈｄ 出力電圧、Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３ 閾値電圧。

Claims (5)

1. 衛星から時刻信号を含む衛星信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した衛星信号に基づいて時刻を修正する修正手段と、
   光の入力照度が閾値を超えるか否かを検出する照度検出手段と、
   該照度検出手段が前記閾値を超える入力照度を検出したか否かに基づいて、省電力で動作するよう制御する省電力制御手段と、
   衛星信号を受信してから所定の期間が経過した場合に要受信情報を設定する要受信判定手段と、
   第１の閾値と前記第１の閾値より大きい第２の閾値とを含む複数の候補閾値から前記照度検出手段の検出に用いる前記閾値を選択する照度検出制御手段と、を備え、
   前記省電力制御手段が省電力で動作するよう制御しており、かつ、前記要受信情報が設定された場合に、前記照度検出手段が第１の閾値より明るい前記入力照度を検出した後に、前記省電力制御手段は前記省電力の動作を解除し、前記照度検出制御手段は前記入力照度の閾値として前記第２の閾値を選択し、
   前記照度検出手段が前記第２の閾値より明るい入力照度を検出した場合に、前記受信手段は前記衛星信号を受信する、
   ことを特徴とする衛星電波腕時計。
2. 請求項１に記載の衛星電波腕時計において、
   前記照度検出手段は、現在時刻が屋外検出時間帯に含まれる場合に、前記第２の閾値より明るい入力照度を受けたか否かを検出する、
   ことを特徴とする衛星電波腕時計。
3. 請求項１または２に記載の衛星電波腕時計において、
   前記省電力制御手段は、太陽電池が最後に発電してからの経過時間を示す情報が所定の条件を満たす場合に省電力情報を設定し、
   前記省電力制御手段は、前記照度検出手段が前記選択された閾値より明るい光を検出した場合に、前記太陽電池が最後に発電してからの経過時間を示す前記情報を初期化する、
   ことを特徴とする衛星電波腕時計。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の衛星電波腕時計において、
   前記要受信判定手段は、衛星信号を受信してから所定の期間が経過し、かつ所定の時刻である場合に要受信情報を設定する、
   ことを特徴とする衛星電波腕時計。
5. 請求項２に記載の衛星電波腕時計において、
   前記屋外検出時間帯を更新する更新手段をさらに含む、
   ことを特徴とする衛星電波腕時計。

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