JPWO2006090831A1 - クロック信号出力装置及びその制御方法、電子機器及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
比較的消費電力が高い高精度発振器を用いても、全体の消費電力の増大を回避しつつクロック信号の精度を高めることが可能なクロック信号出力装置及びその制御方法、電子機器及びその制御方法を提供する。基準クロック信号ＣＬ１を生成する水晶発振器４１を備え、基準クロック信号ＣＬ１から所定周波数の出力用クロック信号ＣＬ０を生成して出力するクロック信号出力装置において、水晶発振器４１よりも高精度なクロック信号ＣＬ２を生成する原子発振器４２と、原子発振器４２を間欠的に駆動させる間欠時間管理部４７と、原子発振器４２が駆動される毎に、クロック信号ＣＬ２を基準に出力用クロック信号ＣＬ０のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき出力用クロック信号ＣＬ０を補正する補正部４６とを備えるようにした。
Description
本発明は、基準クロック信号を生成する基準発振器を備え、基準クロック信号から所定周波数の出力用クロック信号を生成して出力するクロック信号出力装置及びその制御方法、電子機器及びその制御方法に関する。
従来より、電子時計においては、基準発振器から出力される基準クロック信号を分周して例えば１Ｈｚの信号を生成し、この１Ｈｚの信号に基づいて時刻を計時するものがある。この種の電子時計には、基準発振器に、温度補償水晶発振器（Temperature Compensated Crystal Oscillator）を用いて、年差±数十秒以内を実現した年差時計が知られている（例えば、特許文献１）。近年では、原子発振器を使った標準発振器が提案されている（例えば、特許文献２、３）。
特公平６−３１７３１号公報
米国特許第６８０６７８４号
米国特許第６２６５９４５号
しかし、従来の温度補償水晶発振器は、三次特性を有する水晶の温度特性を、二次特性を有する容量の温度特性で温度補償する構成であるため、発振周波数に温度変化が生じてしまう。また、この種の水晶発振器は、水晶のエージング特性により長期的には発振周波数が変化してしまい、原子発振器に比して周波数精度が劣っていた。
一方、電子時計の基準発振器に原子発振器を使用しようとすると、原子発振器は、その消費電力が水晶発振器に比して高いため、電池の持続期間が短くなってしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、比較的消費電力が高い高精度発振器を用いても、全体の消費電力の増大を回避しつつクロック信号の精度を高めることが可能なクロック信号出力装置及びその制御方法、電子機器及びその制御方法を提供することを目的としている。
一方、電子時計の基準発振器に原子発振器を使用しようとすると、原子発振器は、その消費電力が水晶発振器に比して高いため、電池の持続期間が短くなってしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、比較的消費電力が高い高精度発振器を用いても、全体の消費電力の増大を回避しつつクロック信号の精度を高めることが可能なクロック信号出力装置及びその制御方法、電子機器及びその制御方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため、本発明は、基準クロック信号を生成する基準発振器を備え、基準クロック信号から所定周波数の出力用クロック信号を生成して出力するクロック信号出力装置において、前記基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器と、この高精度発振器を間欠的に駆動させる間欠駆動部と、前記高精度発振器が駆動される毎に、前記高精度クロック信号を基準に前記出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき前記出力用クロック信号を補正する補正部とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器と、この高精度発振器を間欠的に駆動させる間欠駆動部と、高精度発振器が駆動される毎に、高精度クロック信号を基準に出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき出力用クロック信号を補正する補正部とを備えるので、消費電力が高い高精度発振器を用いても、この高精度発振器を間欠的に停止して全体の消費電力の増大を回避しつつ、高精度発振器を基準に出力用クロック信号の精度を高めることができる。
上記構成において、前記基準発振器の動作に影響を与える基準発振器影響情報を検出する基準発振器影響情報検出部を備え、前記基準発振器影響情報を検出した場合、前記間欠駆動部が前記高精度発振器を駆動させて前記補正部が前記補正データを得ることが好ましい。
この構成によれば、基準発振器の動作に影響を与える基準発振器影響情報を検出した場合に、高精度発振器を駆動させて補正データを得るので、上記基準発振器影響情報により生じた周波数変化を迅速に補正することができ、出力用クロック信号の精度をより高めることができる。
この構成によれば、基準発振器の動作に影響を与える基準発振器影響情報を検出した場合に、高精度発振器を駆動させて補正データを得るので、上記基準発振器影響情報により生じた周波数変化を迅速に補正することができ、出力用クロック信号の精度をより高めることができる。
また、上記構成において、前記基準発振器の動作に影響を与える基準発振器影響情報を検出する基準発振器影響情報検出部と、前記基準発振器影響情報の各値に対応する補正データが格納される格納部とを備え、前記基準発振器影響情報を検出し、検出した前記基準発振器影響情報が初めて検出された値の場合、前記間欠駆動部が前記高精度発振器を駆動させて前記補正部が前記補正データを得、この補正データを前記格納部に格納し、この補正データに基づき前記出力クロック信号を補正し、検出した前記基準発振器影響情報が初めて検出された値でない場合、前記格納部に格納された前記基準発振器影響情報の値に対応する補正データに基づき前記出力クロック信号を補正することが好ましい。この構成によれば、検出した前記基準発振器影響情報が初めて検出された値の場合にだけ高精度発振器を駆動させるので、高精度発振器の駆動回数を低減することができ、消費電力を低減することができる。
上記構成において、前記間欠駆動部は、検出された前記基準発振器影響情報が予め定めた補正データ更新期間内に初めて検出された値の場合、前記高精度発振器を駆動し、検出された前記基準発振器影響情報が前記補正データ更新期間内に初めて検出された値でない場合、前記高精度発振器を非駆動状態に保持することが好ましい。
この構成によれば、検出された基準発振器影響情報が補正データ更新期間内に初めて検出された値でない場合は高精度発振器を非駆動状態に保持するので、低消費電力化を図ることができると共に、検出された基準発振器影響情報が補正データ更新期間内に初めて検出された値の場合は高精度発振器を駆動するので、補正データ更新期間が経過する毎に新たな補正データを得て格納済みの補正データを更新することができる。これにより、基準発振器のエージング特性等による周波数変化に合わせて補正データを更新することができ、出力用クロック信号の精度をより高めることができる。
上記構成において、前記基準発振器影響情報は、温度変化量、湿度変化量、電源電力、当該クロック信号出力装置の姿勢又は重力方向の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
この構成によれば、検出された基準発振器影響情報が補正データ更新期間内に初めて検出された値でない場合は高精度発振器を非駆動状態に保持するので、低消費電力化を図ることができると共に、検出された基準発振器影響情報が補正データ更新期間内に初めて検出された値の場合は高精度発振器を駆動するので、補正データ更新期間が経過する毎に新たな補正データを得て格納済みの補正データを更新することができる。これにより、基準発振器のエージング特性等による周波数変化に合わせて補正データを更新することができ、出力用クロック信号の精度をより高めることができる。
上記構成において、前記基準発振器影響情報は、温度変化量、湿度変化量、電源電力、当該クロック信号出力装置の姿勢又は重力方向の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
また、上記構成において、前記高精度発振器の動作に影響を与える高精度発振器影響情報を検出する高精度発振器影響情報検出部を備え、前記高精度発振器影響情報を検出する間は、前記高精度発振器を非駆動状態に保持することが好ましい。この構成によれば、高精度発振器の動作に影響を与える高精度発振器影響情報を検出する間は、高精度発振器を非駆動状態に保持するので、高精度発振器を動作不安定の状態で駆動してしまう場合を回避することができる。また、上記構成において、前記高精度発振器影響情報は、磁界又は電源電力の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
上記構成において、前記基準発振器は、前記高精度発振器よりも消費電力が小さいことが好ましく、前記基準発振器に水晶発振器、ＣＲ発振器又はＭＥＭＳ発振器を使用してもよい。また、前記高精度クロック信号は、前記基準クロック信号よりも周波数が高い信号であってもよく、前記高精度発振器を、原子発振器、温度補償発振器、恒温槽制御水晶発振器、ＡＴカット振動子を用いた発振器のいずれかを使用してもよい。
上記構成において、前記基準発振器は、前記高精度発振器よりも消費電力が小さいことが好ましく、前記基準発振器に水晶発振器、ＣＲ発振器又はＭＥＭＳ発振器を使用してもよい。また、前記高精度クロック信号は、前記基準クロック信号よりも周波数が高い信号であってもよく、前記高精度発振器を、原子発振器、温度補償発振器、恒温槽制御水晶発振器、ＡＴカット振動子を用いた発振器のいずれかを使用してもよい。
また、上記構成において、前記基準クロック信号と前記高精度クロック信号との位相比較あるいは周波数比較を行う比較部を備え、前記間欠駆動部は、前記高精度発振器を駆動する間だけ前記比較部を駆動させ、消費電力を更に低減させてもよい。
また、上記構成において、前記間欠駆動部は、前記基準発振器のエージング特性に合わせて間欠駆動周期を段階的に長くすることが好ましい。この構成によれば、エージングによる周波数変化を抑制しつつ高精度発振器の駆動回数を減らすことができ、低消費電力化を図ることができる。
また、上記構成において、前記間欠駆動部は、前記基準発振器のエージング特性に合わせて間欠駆動周期を段階的に長くすることが好ましい。この構成によれば、エージングによる周波数変化を抑制しつつ高精度発振器の駆動回数を減らすことができ、低消費電力化を図ることができる。
また、本発明は、基準クロック信号を生成する基準発振器を備え、基準クロック信号から所定周波数の出力用クロック信号を生成して出力するクロック信号出力装置の制御方法において、前記基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器を間欠的に駆動し、この高精度発振器を駆動する毎に、前記高精度クロック信号を基準に前記出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき前記出力用クロック信号を補正することを特徴とする。
この構成によれば、基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器を間欠的に駆動し、この高精度発振器を駆動する毎に、高精度クロック信号を基準に出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき出力用クロック信号を補正するので、消費電力が高い高精度発振器を用いても、全体の消費電力の増大を回避しつつ出力用クロック信号の精度を高めることができる。
また、本発明は、基準発振器から出力される基準クロック信号から所定周波数の出力用クロック信号を生成して出力するクロック信号出力部を備える電子機器において、前記基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器と、この高精度発振器を間欠的に駆動させる間欠駆動部と、前記高精度発振器が駆動される毎に、前記高精度クロック信号を基準に前記出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき前記出力用クロック信号を補正する補正部とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器と、この高精度発振器を間欠的に駆動させる間欠駆動部と、高精度発振器が駆動される毎に、高精度クロック信号を基準に出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき出力用クロック信号を補正する補正部とを備えるので、消費電力が高い高精度発振器を用いても、全体の消費電力の増大を回避しつつ出力用クロック信号の精度を高めることができる。
また、上記構成において、前記電子機器は、前記出力用クロック信号に基づいて時刻を表示する時刻表示部を有する時計として構成してもよい。また、前記電子機器は、当該電子機器に動作電力を供給する電源部を内蔵することが好ましい。この構成によれば、電源部を内蔵する電子機器であっても、長期間の動作が可能になる。
また、本発明は、基準発振器から出力される基準クロック信号から所定周波数の出力用クロック信号を生成して出力するクロック信号出力部を備える電子機器の制御方法において、前記基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器を間欠的に駆動し、この高精度発振器を駆動する毎に、前記高精度クロック信号を基準に前記出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき前記出力用クロック信号を補正することを特徴とする。
この構成によれば、基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器を間欠的に駆動し、この高精度発振器を駆動する毎に、高精度クロック信号を基準に出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき出力用クロック信号を補正するので、消費電力が高い高精度発振器を用いても、全体の消費電力の増大を回避しつつ出力用クロック信号の精度を高めることができる。
本発明は、基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器と、この高精度発振器を間欠的に駆動させる間欠駆動部と、高精度発振器が駆動される毎に、高精度クロック信号を基準に出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき出力用クロック信号を補正する補正部とを備えるので、消費電力が高い高精度発振器を用いても、この高精度発振器を間欠的に停止して全体の消費電力の増大を回避しつつ、高精度発振器を基準に出力用クロック信号の精度を高めることができる。
また、本発明は、基準発振器の動作に影響を与える基準発振器影響情報を検出した場合に、高精度発振器を駆動させて補正データを得るので、上記基準発振器影響情報により生じた周波数変化を迅速に補正することができ、出力用クロック信号の精度をより高めることができる。
また、本発明は、検出された基準発振器影響情報が予め定めた補正データ更新期間内に初めて検出された値の場合、高精度発振器を駆動し、検出された基準発振器影響情報が補正データ更新期間内に初めて検出された値でない場合、高精度発振器を非駆動状態に保持するので、高精度発振器の駆動回数を低減して低消費電力化を図ることができる。この場合、補正データ更新期間が経過する毎に、高精度発振器の駆動により新たな補正データを得るので、基準発振器のエージング特性等による周波数変化に合わせて補正データを更新することができ、出力用クロック信号の精度をより高めることができる。
また、本発明は、高精度発振器の動作に影響を与える高精度発振器影響情報を検出する間は、高精度発振器を非駆動状態に保持するので、高精度発振器を動作不安定の状態で駆動してしまう場合を回避することができる。
また、本発明は、基準発振器の動作に影響を与える基準発振器影響情報を検出した場合に、高精度発振器を駆動させて補正データを得るので、上記基準発振器影響情報により生じた周波数変化を迅速に補正することができ、出力用クロック信号の精度をより高めることができる。
また、本発明は、検出された基準発振器影響情報が予め定めた補正データ更新期間内に初めて検出された値の場合、高精度発振器を駆動し、検出された基準発振器影響情報が補正データ更新期間内に初めて検出された値でない場合、高精度発振器を非駆動状態に保持するので、高精度発振器の駆動回数を低減して低消費電力化を図ることができる。この場合、補正データ更新期間が経過する毎に、高精度発振器の駆動により新たな補正データを得るので、基準発振器のエージング特性等による周波数変化に合わせて補正データを更新することができ、出力用クロック信号の精度をより高めることができる。
また、本発明は、高精度発振器の動作に影響を与える高精度発振器影響情報を検出する間は、高精度発振器を非駆動状態に保持するので、高精度発振器を動作不安定の状態で駆動してしまう場合を回避することができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る腕時計の構成を示すブロック図である。この腕時計（電子時計）１０は、時計モジュールを構成する運針機構１１及び駆動部１２と、この時計モジュールに動作電力を供給する電源部１３とを備えて構成されている。
運針機構１１は、秒針２１、分針２２及び時針２３を駆動して時刻を表示する時刻表示部を構成し、同図に示すように、秒車２４、２番車２５及び筒車２６が互いに連動するように中間車２７、２８を介して連結された歯車輪列２９を有している。秒車２４の回転軸には、秒針２１の一端が取り付けられ、２番車２５の回転軸には、分針２２の一端が取り付けられ、また、筒車２６の回転軸には、時針２３の一端が取り付けられている。秒車２４には、駆動モータ３０の駆動歯車３１が噛み合い、駆動モータ３０の回転によって秒車２４が回転駆動され、この回転が２番車２５及び筒車２６に伝達されて、秒針２１、分針２２及び時針２３の各々が回転駆動され、これら針２１〜２３によって時刻が表示される。
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る腕時計の構成を示すブロック図である。この腕時計（電子時計）１０は、時計モジュールを構成する運針機構１１及び駆動部１２と、この時計モジュールに動作電力を供給する電源部１３とを備えて構成されている。
運針機構１１は、秒針２１、分針２２及び時針２３を駆動して時刻を表示する時刻表示部を構成し、同図に示すように、秒車２４、２番車２５及び筒車２６が互いに連動するように中間車２７、２８を介して連結された歯車輪列２９を有している。秒車２４の回転軸には、秒針２１の一端が取り付けられ、２番車２５の回転軸には、分針２２の一端が取り付けられ、また、筒車２６の回転軸には、時針２３の一端が取り付けられている。秒車２４には、駆動モータ３０の駆動歯車３１が噛み合い、駆動モータ３０の回転によって秒車２４が回転駆動され、この回転が２番車２５及び筒車２６に伝達されて、秒針２１、分針２２及び時針２３の各々が回転駆動され、これら針２１〜２３によって時刻が表示される。
駆動部１２は、発振部（クロック信号出力部）４０と、モータ駆動部５０とを備え、発振部４０は、１Ｈｚのクロック信号（出力用クロック信号）ＣＬ０を出力し、モータ駆動部５０は、この１Ｈｚのクロック信号ＣＬ０に基づき、駆動モータ３０に駆動パルスを供給し、駆動モータ３０を駆動させる。なお、この腕時計１が、運針機構１１に代えて、あるいは、運針機構１１に加えて、液晶表示装置を備え、この液晶表示装置に時刻を表示させるように構成にしてもよい。この場合、駆動部１２に、１Ｈｚのクロック信号ＣＬ０をカウントする時計用カウンタと、この時計用カウンタのカウント値に基づき液晶表示装置を駆動する液晶駆動部とを設けるように構成すればよい。
電源部１３は、この腕時計１０内に配置された電池６０と、この電池６０に蓄電された電力を定電圧にして駆動部１２の各部に供給する定電圧回路（図示せず）とを備えて構成されている。この電池６０には、リチウム電池や銀電池等のコイン型の一次電池が適用される。なお、この腕時計１０にソーラパネル等の発電部を配置してもよく、この場合には、電池６０に二次電池が適用される。
本実施形態では、発振部４０が、図２に示すように、水晶発振器（基準発振部）４１と原子発振器（高精度発振器）４２とを備えている。水晶発振器４１は、音叉型水晶振動子を発振させて例えば３２．７６８ｋＨｚの基準クロック信号ＣＬ１を出力する発振器であり、原子発振器４２は、水晶発振器４１に比して周波数精度及び周波数安定度が高いセシウム原子発振器が適用され、例えば９．２ＧＨｚのクロック信号ＣＬ２を出力する発振器である。なお、セシウム原子発振器以外の原子発振器（例えばルビジウム原子発振器）を使用してもよい。また、水晶発振器４１は、年差時計又は月差時計等で使用される発振器等の任意の水晶発振器でよい。
発振部４０は、水晶発振器４１の基準クロック信号ＣＬ１を分周する分周回路４３を備え、この分周回路４３は、緩急量付与部として機能するデータセット機能付き１／２分周回路４３ａを含む複数の分周器を多段に接続して構成され、基準クロック信号ＣＬ１を１Ｈｚまで分周し、１Ｈｚのクロック信号ＣＬ０を出力する。このクロック信号ＣＬ０は、発振部４０の出力として外部出力される他、比較用信号ＣＬ４として、発振部４０内の比較回路４５に出力される。
発振部４０は、水晶発振器４１の基準クロック信号ＣＬ１を分周する分周回路４３を備え、この分周回路４３は、緩急量付与部として機能するデータセット機能付き１／２分周回路４３ａを含む複数の分周器を多段に接続して構成され、基準クロック信号ＣＬ１を１Ｈｚまで分周し、１Ｈｚのクロック信号ＣＬ０を出力する。このクロック信号ＣＬ０は、発振部４０の出力として外部出力される他、比較用信号ＣＬ４として、発振部４０内の比較回路４５に出力される。
また、発振部４０は、原子発振器４２のクロック信号ＣＬ２を分周する分周回路４４を備え、分周回路４４は、クロック信号ＣＬ２を１Ｈｚまで分周し、この１Ｈｚの分周信号ＣＬ３を比較回路４５に出力する。
比較回路４５は、水晶発振器４１の基準クロック信号ＣＬ１の分周信号である１Ｈｚの比較用信号ＣＬ４と、原子発振器４２のクロック信号ＣＬ２の分周信号である１Ｈｚのクロック信号ＣＬ３との位相比較を行う回路であり、具体的には、図３に示すように、比較用信号ＣＬ４とクロック信号ＣＬ３との立ち上がりタイミングを、原子発振器４２の分周信号（分周回路４４の分周段のいずれかから取得したクロック信号、例えば１００Ｈｚの信号）で測定することにより、クロック信号ＣＬ２に対する比較用信号ＣＬ４の位相差ΔＦを示す補正データＤ１を補正部４６に出力する。
なお、比較用信号ＣＬ４とクロック信号ＣＬ３との位相差ΔＦを、原子発振器４２の９．２ＧＨｚのクロック信号ＣＬ２で測定することも可能であるが、消費電力低減の観点から、原子発振器４２のクロック信号ＣＬ２の分周信号で測定して高周波構成回路網を減らすことが好ましい。また、比較回路４５に入力する比較用信号ＣＬ４は、出力クロック信号の周期でなくても、例えば１６Ｈｚなど、クロック信号ＣＬ３と設計上の周波数が同じ周波数であれば分周の中間周波数を用いてもよい。
比較回路４５は、水晶発振器４１の基準クロック信号ＣＬ１の分周信号である１Ｈｚの比較用信号ＣＬ４と、原子発振器４２のクロック信号ＣＬ２の分周信号である１Ｈｚのクロック信号ＣＬ３との位相比較を行う回路であり、具体的には、図３に示すように、比較用信号ＣＬ４とクロック信号ＣＬ３との立ち上がりタイミングを、原子発振器４２の分周信号（分周回路４４の分周段のいずれかから取得したクロック信号、例えば１００Ｈｚの信号）で測定することにより、クロック信号ＣＬ２に対する比較用信号ＣＬ４の位相差ΔＦを示す補正データＤ１を補正部４６に出力する。
なお、比較用信号ＣＬ４とクロック信号ＣＬ３との位相差ΔＦを、原子発振器４２の９．２ＧＨｚのクロック信号ＣＬ２で測定することも可能であるが、消費電力低減の観点から、原子発振器４２のクロック信号ＣＬ２の分周信号で測定して高周波構成回路網を減らすことが好ましい。また、比較回路４５に入力する比較用信号ＣＬ４は、出力クロック信号の周期でなくても、例えば１６Ｈｚなど、クロック信号ＣＬ３と設計上の周波数が同じ周波数であれば分周の中間周波数を用いてもよい。
補正部４６は、比較回路４５から取得した補正データＤ１に基づいてクロック信号ＣＬ０を補正する回路であり、図２に示すように、補正データＤ１等を格納するメモリ４６ａと、このメモリ４６ａに格納された補正データＤ１に基づいて、データセット機能付き１／２分周回路４３ａに緩急タイミング信号Ｔ１を送信しこれを緩急起動させる論理緩急回路４６ｂとを備えて構成されている。そして、この論理緩急回路４６ｂは、データセット機能付き１／２分周回路４３ａを緩急起動させることにより、図４に示すように、クロック信号ＣＬ０を、補正周期（１０秒）ＴＨ毎に、必要な位相量（緩急量）だけ伸縮させ、クロック信号ＣＬ２に対する位相ずれ分（位相差ΔＦに相当）だけ、クロック信号ＣＬ０の位相を補正する。
ところで、原子発振器４２は、水晶発振器４１に比して短期精度（発振周波数の温度変化に起因する精度）及び長期安定性（エージング等に起因する精度）に優れる一方で、消費電力が水晶発振器４１に比して格段に高いため、原子発振器４２を常時駆動すると電池６０の持続時間が短くなってしまう。
そこで、本実施形態では、発振部４０が、図２に示すように、間欠時間管理部（間欠駆動部）４７を備え、この間欠時間管理部４７が、原子発振器４２を時間間隔を空けて間欠駆動させるように構成されている。
そこで、本実施形態では、発振部４０が、図２に示すように、間欠時間管理部（間欠駆動部）４７を備え、この間欠時間管理部４７が、原子発振器４２を時間間隔を空けて間欠駆動させるように構成されている。
間欠時間管理部４７は、水晶発振器４１のクロック信号（例えば、分周回路４３内の所定周波数のクロック信号（１Ｈｚのクロック信号ＣＬ０でもよい））をカウントするカウンタ４７ａを備え、このカウンタ４７ａのカウント値が駆動停止期間（例えば３時間）に相当する値に達する毎に、駆動期間（例えば１０秒）だけ、原子発振器４２、分周回路４４及び比較回路４５からなる間欠被駆動部４９に、電源部１３からの電力を供給する。これにより、３時間毎に、１０秒だけ間欠被駆動部４９が駆動され、この駆動の間だけ、比較回路４５から、原子発振器４２の分周信号（上記１Ｈｚのクロック信号ＣＬ３）と、水晶発振器４１の分周信号（１Ｈｚの比較用信号ＣＬ４）との位相差ΔＦを示す補正データＤ１が出力される。そして、補正部４６においては、この補正データＤ１を取得すると前回の補正データＤ１を新たな補正データＤ１に更新し、この更新された補正データＤ１に基づきクロック信号ＣＬ０の位相を補正するようになっている。
図５は、発振部４０の動作を示すフローチャートである。
発振部４０において、間欠時間管理部４７は、カウンタ４７ａをリセットして計時を開始させ（ステップＳ１）、カウンタ４７ａのカウント値に基づいて駆動停止期間（３時間）が経過したか否かを判定する（ステップＳ２）。間欠時間管理部４７は、駆動停止期間（３時間）が経過するまで上記ステップＳ２の判定を繰り返し（ステップＳ２：ｎ）、駆動停止期間（３時間）が経過したと判定すると（ステップＳ２：ｙ）、原子発振器４２を含む間欠被駆動部４９に電力を供給し、原子発振器４２の発振を開始させる（ステップＳ３）。
発振部４０において、間欠時間管理部４７は、カウンタ４７ａをリセットして計時を開始させ（ステップＳ１）、カウンタ４７ａのカウント値に基づいて駆動停止期間（３時間）が経過したか否かを判定する（ステップＳ２）。間欠時間管理部４７は、駆動停止期間（３時間）が経過するまで上記ステップＳ２の判定を繰り返し（ステップＳ２：ｎ）、駆動停止期間（３時間）が経過したと判定すると（ステップＳ２：ｙ）、原子発振器４２を含む間欠被駆動部４９に電力を供給し、原子発振器４２の発振を開始させる（ステップＳ３）。
続いて、原子発振器４２の発振周波数が安定した後に、比較回路４５が、原子発振器４２の分周信号（上記１Ｈｚのクロック信号ＣＬ３）と、水晶発振器４１の分周信号（１Ｈｚの比較用信号ＣＬ４）との位相差ΔＦを測定し（ステップＳ４）、補正データＤ１を補正部４６に出力する。そして、補正部４６は、この補正データＤ１をメモリ４６ａの所定領域に格納し、前回の補正データＤ１が存在する場合はこの補正データを新たに取得した補正データＤ１に更新し、この補正データＤ１に基づいて補正量（論理緩急量）を計算する（ステップＳ５）。
次いで、補正部４６は、この補正量（論理緩急量）をメモリ４６ａの所定領域に格納し、論理緩急回路４６ｂが、この補正量に基づいてデータセット機能付き１／２分周回路４３ａを緩急起動させる処理を実行して（ステップＳ６）、１Ｈｚのクロック信号ＣＬ０（比較用信号ＣＬ４）の位相ずれ量を補正し、また、間欠時間管理部４７は、原子発振器４２を含む間欠被駆動部４９への電力供給を開始してから駆動期間（１０秒）が経過すると、電力供給を遮断し、間欠被駆動部４９の動作を停止させ、ステップＳ１の処理に移行する（ステップＳ７）。これにより、間欠被駆動部４９が停止中は、メモリ４６ａに記憶された補正量（論理緩急量）に基づいて、１Ｈｚのクロック信号ＣＬ０の位相ずれ量が補正され、３時間経過後に、間欠被駆動部４９が再駆動されると、原子発振器４２の分周信号と、水晶発振器４１の分周信号との位相差ΔＦが新たに測定され、この位相差ΔＦを補正するように、１Ｈｚのクロック信号ＣＬ０の位相ずれ量が補正される、という処理が繰り返される。
本構成では、腕時計１の駆動中は水晶発振器４１を常時駆動すると共に、原子発振器４２を間欠的に駆動し、原子発振器４２を駆動する毎に、原子発振器４２のクロック信号ＣＬ２を基準に水晶発振器４１の分周信号である１Ｈｚの比較用信号ＣＬ４の位相ずれ量を測定し、この位相ずれ量を補正するように、１Ｈｚのクロック信号ＣＬ０を補正するので、原子発振器４２を間欠的に停止して全体の消費電力の増大を回避しつつ、原子発振器４２を基準にクロック信号ＣＬ０の精度を高めることができ、時計誤差を低減することができる。
具体的には、一日の気温が、図６（Ａ）に示すように変動した場合、補正前の水晶発振器４１は、図６（Ｂ）に示すように、基準温度（例えば２５℃）Ｔ０より低い昼間時間帯では、周波数偏差がマイナス側に生じ、基準温度Ｔ０より高い夜間時間帯では、プラス側に生じる。本構成では、この水晶発振器４１が、３時間毎に原子発振器４２の精度で補正されるため、図６（Ｃ）に示すように、周波数偏差の絶対値が小さくなる。
また、図６（Ｃ）において、基準温度Ｔ０のライン（図中符号α）と周波数偏差のライン（図中符号β）とにより囲まれる面積が１日当たりの時計誤差（日差）に相当することとなる。本実施形態では、１日のうちで比較的高温となる昼間時間帯又は比較的低温となる夜間時間帯より短い周期（３時間）で、原子発振器４２の精度に補正するので、昼間時間帯のプラス側の周波数ずれと、夜間時間帯のマイナス側の周波数ずれとを互いに相殺させることができ、腕時計１０の日差、月差及び年差を小さくすることができる。例えば、水晶発振器４１の温度特性に依存する周波数偏差が０．１ｐｐｍであった場合には、１日当たり８回補正することで周波数偏差を約１／８、つまり、０．０１２５ｐｐｍ程度（年差約０．４秒に相当）にすることができる。また、原子発振器４２の消費電力が０．１Ｗの場合には、３時間（１０８００秒）当たり１０秒しか駆動させないため、原子発振器４２で消費される電力を、１０／１０８００倍、つまり、約１／１０００倍の消費電力（１０-4Ｗ）に抑えることができる。
また、図６（Ｃ）において、基準温度Ｔ０のライン（図中符号α）と周波数偏差のライン（図中符号β）とにより囲まれる面積が１日当たりの時計誤差（日差）に相当することとなる。本実施形態では、１日のうちで比較的高温となる昼間時間帯又は比較的低温となる夜間時間帯より短い周期（３時間）で、原子発振器４２の精度に補正するので、昼間時間帯のプラス側の周波数ずれと、夜間時間帯のマイナス側の周波数ずれとを互いに相殺させることができ、腕時計１０の日差、月差及び年差を小さくすることができる。例えば、水晶発振器４１の温度特性に依存する周波数偏差が０．１ｐｐｍであった場合には、１日当たり８回補正することで周波数偏差を約１／８、つまり、０．０１２５ｐｐｍ程度（年差約０．４秒に相当）にすることができる。また、原子発振器４２の消費電力が０．１Ｗの場合には、３時間（１０８００秒）当たり１０秒しか駆動させないため、原子発振器４２で消費される電力を、１０／１０８００倍、つまり、約１／１０００倍の消費電力（１０-4Ｗ）に抑えることができる。
また、図７に示すように、水晶のエージング特性に依存する周波数偏差が３年で０．２ｐｐｍの場合には（図中符号γ）、本実施形態では、原子発振器４２の長期的な周波数偏差とほぼ同一に補正されるので、原子発振器４２の精度と同じ周波数偏差である１０-4ｐｐｍ程度にすることができ（図中符号θ）、使用開始時から長期間に渡って誤差が変動しない高品質な腕時計１０を提供することができる。さらに、本構成では、原子発振器４２だけでなく、分周回路４４及び比較回路４５についても間欠的に停止させるため、その分、消費電力を更に低減することができ、従来の腕時計と同一の電池を用いても電池の持続時間が大幅に短くなることがない。このように本構成では、消費電力が高い原子発振器４２を使用しても、消費電力の増大を回避しつつ長期間に渡って時計誤差を低減できるため、この腕時計１を、精度が要求される地下鉄等の鉄道駅員や列車運転者が使用する鉄道時計に十分に適用することが可能になる。
（第２実施形態）
第２実施形態に係る腕時計１０Ａは、図８に示すように、センサ部６５を備え、このセンサ部６５が、水晶発振器（基準発振部）４１等の動作に影響を与える第１情報（基準発振器影響情報）を検出する第１検出部（基準発振器影響情報検出部）７０と、原子発振器（高精度発振器）４２等の動作に影響を与える第２情報（高精度発振器影響情報）を検出する第２検出部（高精度発振器影響情報検出部）８０とを有している。以下、第１実施形態と略同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略し、異なる部分を詳述する。
第２実施形態に係る腕時計１０Ａは、図８に示すように、センサ部６５を備え、このセンサ部６５が、水晶発振器（基準発振部）４１等の動作に影響を与える第１情報（基準発振器影響情報）を検出する第１検出部（基準発振器影響情報検出部）７０と、原子発振器（高精度発振器）４２等の動作に影響を与える第２情報（高精度発振器影響情報）を検出する第２検出部（高精度発振器影響情報検出部）８０とを有している。以下、第１実施形態と略同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略し、異なる部分を詳述する。
第１検出部７０は、温度（外気温を含む）を検出する温度検出部７１と、電源電圧を検出する電圧検出部７２と、腕時計１０Ａの姿勢を検出する姿勢検出部７３とを備えている。ここで、温度変化は、水晶発振器４１の周波数変化を招く要因であり、電源電圧の低下は、腕時計１０Ａの各部の動作不安定を招く要因であり、腕時計１０Ａの姿勢は、例えば、水晶の機械振動に影響を与える姿勢等、水晶発振器４１の周波数変化等を招く要因となるものである。
また、第２検出部８０は、地磁気等の磁界（変化磁束）を検出する磁界検出部８１を備え、磁界は、許容レベルを超えると原子発振器４２の動作不安定を招く要因となるものである。
また、第２検出部８０は、地磁気等の磁界（変化磁束）を検出する磁界検出部８１を備え、磁界は、許容レベルを超えると原子発振器４２の動作不安定を招く要因となるものである。
また、本実施形態では、発振部４０内の間欠時間管理部４７が、図９に示すように、原子発振器４２の駆動停止時間ＳＴを、水晶のエージング特性γに合わせて設定している。より具体的には、同図に示すように、水晶のエージング特性γが対数的に変化する特性となるため、間欠時間管理部４７が、原子発振器４２の駆動停止時間ＳＴを対数的に変化させることにより、腕時計１０の使用開始直後に最も短い駆動停止時間を設定し、時間の経過に従って駆動停止時間を段階的に長く設定している。なお、図示の例では、水晶の周波数偏差が一定量変化する毎に、駆動停止時間ＳＴを変更する場合を示しているが、一定時間が経過する毎に駆動停止時間ＳＴを変更する等、変更タイミングは任意に設定可能である。
この腕時計１０Ａにおいては、発振部４０が間欠時間管理部４７が設定した駆動停止時間ＳＴに基づいて原子発振器４２を駆動して水晶発振器４１のクロック補正を行う定期補正処理に加え、上記センサ部６５の検出結果に基づいて水晶発振器４１のクロックを補正或いは補正停止する臨時補正処理を実行している。
以下、この臨時補正処理について説明する。図１０はこの場合の動作を示すフローチャートである。なお、この臨時補正処理は、所定の割り込み周期で継続的に実行される処理である。
以下、この臨時補正処理について説明する。図１０はこの場合の動作を示すフローチャートである。なお、この臨時補正処理は、所定の割り込み周期で継続的に実行される処理である。
発振部４０において、間欠時間管理部４７は、まず、電圧検出部７２により検出された電圧が予め設定した閾値Ｚ１以下か否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、この閾値Ｚ１は、電池残量が少ないか否かの判定基準値が適用される。
電圧が閾値Ｚ１以下の場合（ステップＳ１１：YES）、間欠時間管理部４７は、原子発振器４２の駆動等に要する電力消費を回避すべく、水晶発振器４１のクロック補正を停止状態に設定する（ステップＳ２０）。この停止状態に設定されている場合、発振部４０は、駆動停止時間ＳＴが経過しても原子発振器４２の駆動やクロック補正を行わず、これにより、電力消費を抑え、腕時計１０Ａの駆動時間を確保することができる。なお、この停止状態の設定は、電圧が閾値Ｚ１を超えると解消される。
電圧が閾値Ｚ１以下の場合（ステップＳ１１：YES）、間欠時間管理部４７は、原子発振器４２の駆動等に要する電力消費を回避すべく、水晶発振器４１のクロック補正を停止状態に設定する（ステップＳ２０）。この停止状態に設定されている場合、発振部４０は、駆動停止時間ＳＴが経過しても原子発振器４２の駆動やクロック補正を行わず、これにより、電力消費を抑え、腕時計１０Ａの駆動時間を確保することができる。なお、この停止状態の設定は、電圧が閾値Ｚ１を超えると解消される。
一方、電圧が閾値Ｚ１を超える場合（ステップＳ１１：NO）、間欠時間管理部４７は、磁界検出部８１により検出された磁界が予め設定した閾値Ｚ２を超えるか否かを判定し（ステップＳ１２）、閾値Ｚ２を超える場合（ステップＳ１２：YES）もステップＳ２０の処理に移行し、クロック補正を停止状態に設定する。ここで、閾値Ｚ２は、原子発振器４２に対する磁界の許容レベルが適用され、これにより、原子発振器４２の動作不安定を招くレベルの磁界が生じたときに原子発振器４２を駆動してしまう場合を回避することができる。
次に、磁界が閾値Ｚ２以下の場合（ステップＳ１２：NO）、間欠時間管理部４７は、温度検出部７１により検出された所定時間当たりの温度変化量が予め設定した閾値Ｚ３を超えるか否かを判定し（ステップＳ１３）、超える場合（ステップＳ１３：YES）、原子発振器４２を含む間欠被駆動部４９を駆動して水晶発振器４１からのクロック信号ＣＬ０を補正するステップＳ３〜Ｓ７の処理（以下、クロック補正処理という）を行う（ステップＳ２１）。ここで、閾値Ｚ３は、水晶発振器４１の温度に依存する周波数変化の許容レベルが適用され、これにより、許容レベルを超える周波数変化が生じる場合にクロック補正処理を実行し、水晶発振器４１の温度変化に伴う周波数変化によるクロック信号ＣＬ０の周波数ずれを迅速に回避することができる。
また、温度変化量が閾値Ｚ３以下の場合（ステップＳ１３：NO）、間欠時間管理部４７は、姿勢検出部７３により検出された姿勢が、水晶発振器４１に周波数変化等の影響を与える姿勢か否かを判定し（ステップＳ１４）、影響を与える姿勢の場合には（ステップＳ１４：YES）、ステップＳ２１のクロック補正処理を実行する。これにより、水晶発振器４１の姿勢変化に伴う周波数変化によるクロック信号ＣＬ０の周波数ずれを迅速に回避することができる。一方、ステップＳ１４の判定結果が否定結果の場合、間欠時間管理部４７は、この処理を一時終了した後、当該処理を繰り返し実行する。
以上説明したように、本構成では、水晶発振器４１と原子発振器４２との動作に影響を与える情報を監視し、水晶発振器４１に周波数変化を招く情報（温度変化量、姿勢）を検出した場合にはクロック補正処理を行い、水晶発振器４１や原子発振器４２の動作不安定を招く情報（電源電圧、磁界）を検出した場合にはクロック補正を停止させるので、水晶発振器４１の周波数変化に合わせてクロック信号ＣＬ０を迅速に補正でき、第１実施形態のものに比して、時計誤差をより低減することができる。
しかも、本構成では、原子発振器４２の駆動停止時間ＳＴを、水晶のエージング特性γに合わせて段階的に長く設定するので、エージングによる水晶発振器４１の周波数変化が大きい前半期間（図９に示す使用開始から略半年以内）は、比較的短い周期でクロック補正処理を行う一方で、エージングにより周波数変化が少ない後半期間（図９に示す略半年以降）は長い周期でクロック補正処理を行うので、エージングによる周波数変化を抑制しつつ原子発振器４２等の駆動回数を減らすことができ、消費電力を低減することができる。これらにより、第１実施形態に比して、時計誤差をより低減し、かつ、低消費電力化を図ることが可能になる。
しかも、本構成では、原子発振器４２の駆動停止時間ＳＴを、水晶のエージング特性γに合わせて段階的に長く設定するので、エージングによる水晶発振器４１の周波数変化が大きい前半期間（図９に示す使用開始から略半年以内）は、比較的短い周期でクロック補正処理を行う一方で、エージングにより周波数変化が少ない後半期間（図９に示す略半年以降）は長い周期でクロック補正処理を行うので、エージングによる周波数変化を抑制しつつ原子発振器４２等の駆動回数を減らすことができ、消費電力を低減することができる。これらにより、第１実施形態に比して、時計誤差をより低減し、かつ、低消費電力化を図ることが可能になる。
（第３実施形態）
第３実施形態に係る腕時計１０Ｂは、図１１に示すように、温度（基準発振器影響情報）を検出する温度検出部７１を備え、この温度検出部７１が、発振部４０の間欠時間管理部４７に接続されている。この間欠時間管理部４７は、補正データの更新期間Ｐ１を計時するためのカウンタ４７ａ１と、温度検出間隔Ｐ２を計時するためのカウンタ４７ｂ２とを備え、更新期間Ｐ１と温度検出間隔Ｐ２とを計時可能に構成されている。
また、メモリ４６ａには、図１２に示すように、各温度に対応した補正データＤ１（ｋ）（ｋ＝温度）が格納されている。なお、この図では補正データＤ１（ｋ）を１度刻みで設定する場合を示しているが、データ量削減の観点から例えば５度刻みといったように荒く設定してもよく、この場合、補正データが設定されていない中間温度の補正データＤ１（ｎ）については、前後の温度に対応する補正データＤ１（ｍ）、Ｄ１（ｍ＋１）（なお、ｍ＜ｎ＜ｍ＋１）等から補完演算処理等で特定すればよく、また、精度向上の観点から例えば０．５度刻みといったように細かく設定してもよい。
第３実施形態に係る腕時計１０Ｂは、図１１に示すように、温度（基準発振器影響情報）を検出する温度検出部７１を備え、この温度検出部７１が、発振部４０の間欠時間管理部４７に接続されている。この間欠時間管理部４７は、補正データの更新期間Ｐ１を計時するためのカウンタ４７ａ１と、温度検出間隔Ｐ２を計時するためのカウンタ４７ｂ２とを備え、更新期間Ｐ１と温度検出間隔Ｐ２とを計時可能に構成されている。
また、メモリ４６ａには、図１２に示すように、各温度に対応した補正データＤ１（ｋ）（ｋ＝温度）が格納されている。なお、この図では補正データＤ１（ｋ）を１度刻みで設定する場合を示しているが、データ量削減の観点から例えば５度刻みといったように荒く設定してもよく、この場合、補正データが設定されていない中間温度の補正データＤ１（ｎ）については、前後の温度に対応する補正データＤ１（ｍ）、Ｄ１（ｍ＋１）（なお、ｍ＜ｎ＜ｍ＋１）等から補完演算処理等で特定すればよく、また、精度向上の観点から例えば０．５度刻みといったように細かく設定してもよい。
図１３は発振部４０の動作を示すフローチャートである。
まず、間欠時間管理部４７は、補正データＤ１（ｋ）の更新期間Ｐ１として３０日を設定すると共に、温度検出間隔Ｐ２として１０分を設定し（ステップＳ３１）、カウンタ４７ａ１による更新期間Ｐ１の計時を開始し（ステップＳ３２）、更新期間Ｐ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ３３）。
そして、間欠時間管理部４７は、更新期間Ｐ１が経過した場合には（ステップＳ３３：YES）、更新期間Ｐ１の計時を最初から開始する一方、更新期間Ｐ１が経過していなければ（ステップＳ３３：NO）、カウンタ４７ａ２による温度検出の温度検出間隔Ｐ２の計時を開始し（ステップＳ３４）、温度検出間隔Ｐ２が経過するまで待機する（ステップＳ３５）。
温度検出間隔Ｐ２が経過すると（ステップＳ３５：YES）、間欠時間管理部４７は、温度検出部７１により温度Ｔを測定し（ステップＳ３６）、測定温度Ｔが現在の更新期間Ｐ１の計時中に初めて検出された温度か否かを判定する（ステップＳ３７）。
まず、間欠時間管理部４７は、補正データＤ１（ｋ）の更新期間Ｐ１として３０日を設定すると共に、温度検出間隔Ｐ２として１０分を設定し（ステップＳ３１）、カウンタ４７ａ１による更新期間Ｐ１の計時を開始し（ステップＳ３２）、更新期間Ｐ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ３３）。
そして、間欠時間管理部４７は、更新期間Ｐ１が経過した場合には（ステップＳ３３：YES）、更新期間Ｐ１の計時を最初から開始する一方、更新期間Ｐ１が経過していなければ（ステップＳ３３：NO）、カウンタ４７ａ２による温度検出の温度検出間隔Ｐ２の計時を開始し（ステップＳ３４）、温度検出間隔Ｐ２が経過するまで待機する（ステップＳ３５）。
温度検出間隔Ｐ２が経過すると（ステップＳ３５：YES）、間欠時間管理部４７は、温度検出部７１により温度Ｔを測定し（ステップＳ３６）、測定温度Ｔが現在の更新期間Ｐ１の計時中に初めて検出された温度か否かを判定する（ステップＳ３７）。
ここで、初めて検出された温度の場合（ステップＳ３７：NO）、間欠時間管理部４７は、原子発振器４２を含む間欠被駆動部４９に電力を供給して原子発振器４２の発振を開始させる（ステップＳ３８）。続いて、間欠時間管理部４７は、原子発振器４２が安定駆動すると、比較回路４５により原子発振器４２の分周信号（上記１Ｈｚのクロック信号ＣＬ３）と、水晶発振器４１の分周信号（１Ｈｚの比較用信号ＣＬ４）との位相差ΔＦを測定し（ステップＳ３９）、この位相差ΔＦを補正する補正量を計算し（ステップＳ４０）、補正部４６によりメモリ４６ａに格納された上記測定温度Ｔに対応する補正データＤ１（Ｔ）を、計算した補正量に対応する補正データに書き換え（ステップＳ４１）、間欠被駆動部４９への電力供給を遮断し、間欠被駆動部４９の動作を停止させる（ステップＳ４２）。
そして、間欠時間管理部４７は、この書き換えた補正データＤ１（Ｔ）に基づいてクロック信号ＣＬ０の位相ずれ量を補正する処理を実施した後（ステップＳ４３）、ステップＳ３３の処理に移行し、ステップＳ３３〜Ｓ４３の処理を繰り返し実行する。
一方、測定温度Ｔが現在の更新期間Ｐ１の計時中に初めて検出された温度でない場合（ステップＳ３７：YES）、メモリ４６ａに格納済みの上記測定温度Ｔに対応する補正データＤ１（Ｔ）に基づいてクロック信号ＣＬ０の位相ずれ量を補正する処理を実施した後（ステップＳ４３）、ステップＳ３３の処理に移行し、ステップＳ３３〜Ｓ４３の処理を繰り返し実行する。
従って、更新期間Ｐ１の計時中に、温度検出間隔Ｐ２で温度Ｔが測定され、この温度Ｔが初めて検出された温度の場合にのみ、原子発振器４２を含む間欠被駆動部４９を駆動してその測定温度Ｔに対応する補正データＤ１（Ｔ）を得て、メモリ４６ａ内の補正データＤ１（ｋ）を最新の値に更新することができる。これにより、エージング等によって水晶発振器４１の温度に対する周波数が変動しても、この変動に合わせてメモリ４６ａ内の補正データＤ１（ｋ）を更新することができ、クロック信号ＣＬ０の周波数ずれを回避することができる。
一方、測定温度Ｔが現在の更新期間Ｐ１の計時中に初めて検出された温度でない場合（ステップＳ３７：YES）、メモリ４６ａに格納済みの上記測定温度Ｔに対応する補正データＤ１（Ｔ）に基づいてクロック信号ＣＬ０の位相ずれ量を補正する処理を実施した後（ステップＳ４３）、ステップＳ３３の処理に移行し、ステップＳ３３〜Ｓ４３の処理を繰り返し実行する。
従って、更新期間Ｐ１の計時中に、温度検出間隔Ｐ２で温度Ｔが測定され、この温度Ｔが初めて検出された温度の場合にのみ、原子発振器４２を含む間欠被駆動部４９を駆動してその測定温度Ｔに対応する補正データＤ１（Ｔ）を得て、メモリ４６ａ内の補正データＤ１（ｋ）を最新の値に更新することができる。これにより、エージング等によって水晶発振器４１の温度に対する周波数が変動しても、この変動に合わせてメモリ４６ａ内の補正データＤ１（ｋ）を更新することができ、クロック信号ＣＬ０の周波数ずれを回避することができる。
以上説明したように、本構成では、検出した温度Ｔが予め設定した更新期間Ｐ１内に初めて検出された値の場合にだけ、原子発振器４２を含む間欠被駆動部４９に電力を供給してその温度Ｔに対応する補正データＤ１（Ｔ）を得てメモリ４６ａ内の補正データを更新するので、予め定めた間隔で間欠被駆動部４９に電力を供給して補正データを取得する第１実施形態のものに比して、原子発振器４２の駆動回数を減らすことができ、消費電力を低減することができる。これらにより、第１実施形態に比して、時計誤差をより低減し、かつ、低消費電力化を図ることが可能になる。
しかも、更新期間Ｐ１が経過すると、次の更新期間Ｐ１内に初めて検出された温度Ｔ毎に、その温度Ｔに対応する補正データＤ１（Ｔ）を得てメモリ４６ａ内の補正データを更新するので、水晶のエージング特性等による周波数変動に合わせてメモリ４６ａ内の補正データを適切に更新することができ、時計誤差がより一層低減される。
しかも、更新期間Ｐ１が経過すると、次の更新期間Ｐ１内に初めて検出された温度Ｔ毎に、その温度Ｔに対応する補正データＤ１（Ｔ）を得てメモリ４６ａ内の補正データを更新するので、水晶のエージング特性等による周波数変動に合わせてメモリ４６ａ内の補正データを適切に更新することができ、時計誤差がより一層低減される。
また、本構成によれば、水晶発振器４１の温度補償システム及び調整システムを内蔵することになるため、工場出荷時の調整を行うための高価な調整装置や調整作業が不要となる。また、工場出荷時に調整を行って出荷後の原子発振器４２の駆動頻度を低減して電池寿命の延命を図る場合でも、工場出荷時に高温槽等により必要な温度（例えば−２０℃〜７０℃）を体験させるだけで調整を終了させることができ、調整作業の短時間化や簡略化を図ることが可能である。
なお、更新期間Ｐ１を固定にする場合に限らず、更新期間Ｐ１を可変させてもよく、より好ましくは、更新期間Ｐ１を水晶のエージング特性γ（図９参照）に合わせて段階的に長く設定してもよい。更新期間Ｐ１をエージング特性γに合わせて可変すれば、エージングによる周波数変化を抑制しつつ原子発振器４２等の駆動回数を減らすことができ、消費電力をより一層低減することが可能になる。これらにより、本構成では、全体精度については原子発振器の精度に近く、消費電力については水晶発振器の消費電力に近い発振器を提供することが可能となる。
なお、更新期間Ｐ１を固定にする場合に限らず、更新期間Ｐ１を可変させてもよく、より好ましくは、更新期間Ｐ１を水晶のエージング特性γ（図９参照）に合わせて段階的に長く設定してもよい。更新期間Ｐ１をエージング特性γに合わせて可変すれば、エージングによる周波数変化を抑制しつつ原子発振器４２等の駆動回数を減らすことができ、消費電力をより一層低減することが可能になる。これらにより、本構成では、全体精度については原子発振器の精度に近く、消費電力については水晶発振器の消費電力に近い発振器を提供することが可能となる。
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形が可能である。例えば、上述の第２及び第３実施形態では、水晶発振器４１に周波数変化を招く情報として、温度変化量や姿勢を検出する場合を述べたが、これに限らず、例えば湿度変化量を検出してもよく、また、姿勢の検出に代えて重力方向を検出してもよい。また、水晶発振器４１や原子発振器４２の動作不安定を招く情報についても、電源電圧や磁界に限らず、それ以外の情報を検出してもよい。また、第３実施形態において、原子発振器４２等の動作に影響を与える第２情報を検出する第２検出部８０を設け、この第２検出部８０が第２情報を検出する間は原子発振器４２の駆動や補正データを取得しないように構成してもよい。
また、上述の実施形態では、水晶発振器４１と原子発振器４２との位相比較を行う場合を例示したが、水晶発振器４１と原子発振器４２との周波数比較を行い、原子発振器４２の周波数を基準に水晶発振器４１の発振周波数を補正してもよい。
図１４は、発振周波数を補正する場合の発振部４０の構成例を示すブロック図である。なお、この図において、図１と同様の構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この発振部４０において、水晶発振器４１ａは、図１５に一例を示すように、水晶振動子Ｘ、発振用のインバータＩＮＶ１、帰還抵抗Ｒｆ、ドライブ調整抵抗Ｒｄ、ゲート側のコンデンサＣｇ及びドレイン側のコンデンサＣｄに加えて、コンデンサＣｇに並列に、コンデンサＣ１、Ｃ２・・・ＣｎとスイッチＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷｎの直列回路からなる周波数調整部４１ｂを備えて構成されている。また、補正部４６ｃは、図１４に示すように、メモリ４６ａと、上記スイッチＳＷ１〜ＳＷｎを制御する容量可変回路４６ｄから構成される。なお、分周回路４３ｂは、データセット機能付き１／２分周回路４３ａの代わりに、データセット機能を持たない１／２分周回路を備える点だけが異なる。
図１４は、発振周波数を補正する場合の発振部４０の構成例を示すブロック図である。なお、この図において、図１と同様の構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この発振部４０において、水晶発振器４１ａは、図１５に一例を示すように、水晶振動子Ｘ、発振用のインバータＩＮＶ１、帰還抵抗Ｒｆ、ドライブ調整抵抗Ｒｄ、ゲート側のコンデンサＣｇ及びドレイン側のコンデンサＣｄに加えて、コンデンサＣｇに並列に、コンデンサＣ１、Ｃ２・・・ＣｎとスイッチＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷｎの直列回路からなる周波数調整部４１ｂを備えて構成されている。また、補正部４６ｃは、図１４に示すように、メモリ４６ａと、上記スイッチＳＷ１〜ＳＷｎを制御する容量可変回路４６ｄから構成される。なお、分周回路４３ｂは、データセット機能付き１／２分周回路４３ａの代わりに、データセット機能を持たない１／２分周回路を備える点だけが異なる。
この発振部４０においては、比較回路４５ａが、水晶発振器４１の基準クロック信号ＣＬ１の分周信号である１Ｈｚの比較用信号ＣＬ４の周期を、原子発振器４２の例えば１００ＭＨｚの分周信号で測定し、この周期を示す補正データＤ２を補正部４６ｃに出力する。そして、補正部４６ｃは、この補正データＤ２に基づいて、水晶発振器４１の周波数ずれ量を求め、この周波数ずれ量に応じて上記スイッチＳＷ１〜ＳＷｎの開閉状態を制御し、クロック信号ＣＬ０（比較用信号ＣＬ４）の周波数が１Ｈｚとなるように水晶発振器４１ａの発振周波数を変化させた状態に維持する。これにより、３時間毎に、水晶発振器４１ａの発振周波数が原子発振器４２の周波数精度で更新され、上記実施形態の効果に加えて、クロック信号ＣＬ０を補正周期ＴＨ（１０秒）毎に補正する論理緩急の場合（図４）に比して、図１６に示すように、クロック信号ＣＬ０の発振周期をほぼ一定にすることができる。
また、本実施形態では、クロック信号ＣＬ０の補正方式として、上述した論理緩急方式と水晶発振器の容量可変方式とを併用するように構成してもよい。この場合、論理緩急方式と容量可変方式とを併用することで、クロック信号ＣＬ０の調整量を増やすことができる。なお、水晶発振回路内に容量可変用のコンデンサを設ける場合に限らず、水晶発振回路の外に、容量可変用のコンデンサを設けるようにしてもよい。
また、上述の各実施形態では、基準クロック信号ＣＬ１の位相又は周波数を制御してクロック信号ＣＬ０のずれ量を補正する場合について述べたが、基準クロック信号ＣＬ１に限らず、クロック信号ＣＬ０の生成基準となるその他の信号（例えば分周信号）のいずれかの位相又は周波数を制御してクロック信号ＣＬ０のずれ量を補正してもよい。
また、上述の実施形態では、原子発振器４２等の駆動停止期間を３時間に設定し、駆動期間を１０秒に設定する場合を例示したが、これに限らず、任意の時間でよく、また、間欠駆動周期を等間隔にせずに、例えば、駆動停止期間を昼間時間帯は短くし（例えば２時間）、夜間時間帯は長くする（例えば４時間）等、間欠駆動周期を不等間隔にしてもよい。
また、上述の実施形態では、原子発振器４２等の駆動停止期間を３時間に設定し、駆動期間を１０秒に設定する場合を例示したが、これに限らず、任意の時間でよく、また、間欠駆動周期を等間隔にせずに、例えば、駆動停止期間を昼間時間帯は短くし（例えば２時間）、夜間時間帯は長くする（例えば４時間）等、間欠駆動周期を不等間隔にしてもよい。
また、上述の実施形態では、基準発振器として、音叉型水晶振動子を使用する水晶発振器を用いると共に、基準発振器より高精度な発振器（高精度発振器）として、原子発振器を用いる場合を例示したが、基準発振器には、温度補償水晶発振器等の他の水晶発振器やＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路、水晶発振以外のＣＲ発振器やセラミック発振器、又は、機械要素部品や電子回路等を一つのシリコン基板上に集積化したＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical Systems）発振器を適用してもよく、また、高精度発振器には、基準発振器より周波数精度又は周波数安定度が高い範囲で、ＡＴカット振動子を使用する発振回路、温度補償発振器（ＴＣＸＯ）、恒温槽制御水晶発振器（Oven Controlled Xtal Oscillator：ＯＣＸＯ）等を適用してもよい。但し、基準発振器は常時駆動されるため、消費電力低減の観点から、高精度発振器よりも発振周波数が低い発振器であることが好ましい。
また、上述の実施形態では、運針機構１１、駆動部１２及び電源部１３からなる腕時計１０に本発明を適用する場合を例示したが、カレンダ機構を具備する時計、タイムコードが重畳された電波を受信してタイムコードに基づき時刻を補正する電波時計、懐中時計、置き時計及び掛け時計等の時計全般、若しくは、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、携帯型計測器、携帯型ＧＰＳ（Global Positioning System）装置等の携帯可能な電子機器、又は、標準発振器、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器に広く適用可能である。特に本発明は消費電力が低減されるため、動作電力を供給する電源部（電池）を内蔵して長期間の動作が要求される電源内蔵電子機器に好適である。
なお、電波時計に適用した場合、電波を受信できない状況、例えば、電波が届かない場所（ビルの中、地下、水中、ノイズ源の近く）であったり、電波のない場所（標準時報局のない場所、宇宙等）であったり、アンテナの向きが不適切、電波の定期点検中、電波周波数やタイムコードが異なっていたり、気象上の電界強度低下等の状況が生じている場合でも、十分に正確な時刻を表示することが可能になり、様々な状況下でも高精度な電波時計を提供することが可能になる。また、携帯電話機等のデータ通信機器に適用した場合には、発振部４０からのクロック信号を通信ビットレート用決定用基準信号として使用することで、高信頼でかつ高速な通信を行うことができる。
なお、電波時計に適用した場合、電波を受信できない状況、例えば、電波が届かない場所（ビルの中、地下、水中、ノイズ源の近く）であったり、電波のない場所（標準時報局のない場所、宇宙等）であったり、アンテナの向きが不適切、電波の定期点検中、電波周波数やタイムコードが異なっていたり、気象上の電界強度低下等の状況が生じている場合でも、十分に正確な時刻を表示することが可能になり、様々な状況下でも高精度な電波時計を提供することが可能になる。また、携帯電話機等のデータ通信機器に適用した場合には、発振部４０からのクロック信号を通信ビットレート用決定用基準信号として使用することで、高信頼でかつ高速な通信を行うことができる。
１０、１０Ａ、１０Ｂ…腕時計（電子機器）、１１…運針機構（時刻表示部）、１２…駆動部、１３…電源部、３０…駆動モータ、４０…発振部、４１、４１ａ…水晶発振器（基準発振器）、４１ｂ…周波数調整部、４２…原子発振器（高精度発振器）、４３、４４、４３ｂ…分周回路、４５…比較回路、４６、４６ｃ…補正部、４６ａ…メモリ（格納部）、４６ｂ…論理緩急回路、４６ｄ…容量可変回路、４７…間欠時間管理部、４９…間欠被駆動部、５０…モータ駆動部、６０…電池、６５…センサ部、７０…第１検出部（基準発振器影響情報検出部）、７１…温度検出部、７２…電圧検出部、７３…姿勢検出部、８０…第２検出部（高精度発振器影響情報検出部）、８１…磁界検出部、ＣＬ０…クロック信号（出力用クロック信号）、ＣＬ１…基準クロック信号、ＣＬ２、ＣＬ３…クロック信号、ＣＬ４…比較用信号、Ｄ１、Ｄ２…補正データ、Ｐ１…更新期間（補正データ更新期間）、Ｐ２…温度検出間隔
Claims (18)
- 基準クロック信号を生成する基準発振器を備え、基準クロック信号から所定周波数の出力用クロック信号を生成して出力するクロック信号出力装置において、
前記基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器と、
この高精度発振器を間欠的に駆動させる間欠駆動部と、
前記高精度発振器が駆動される毎に、前記高精度クロック信号を基準に前記出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき前記出力用クロック信号を補正する補正部と
を備えることを特徴とするクロック信号出力装置。 - 前記基準発振器の動作に影響を与える基準発振器影響情報を検出する基準発振器影響情報検出部を備え、前記基準発振器影響情報を検出した場合、前記間欠駆動部が前記高精度発振器を駆動させて前記補正部が前記補正データを得ることを特徴とする請求項１に記載のクロック信号出力装置。
- 前記基準発振器の動作に影響を与える基準発振器影響情報を検出する基準発振器影響情報検出部と、前記基準発振器影響情報の各値に対応する補正データが格納される格納部とを備え、
前記基準発振器影響情報を検出し、検出した前記基準発振器影響情報が初めて検出された値の場合、前記間欠駆動部が前記高精度発振器を駆動させて前記補正部が前記補正データを得、この補正データを前記格納部に格納し、この補正データに基づき前記出力クロック信号を補正し、検出した前記基準発振器影響情報が初めて検出された値でない場合、前記格納部に格納された前記基準発振器影響情報の値に対応する補正データに基づき前記出力クロック信号を補正することを特徴とする請求項１に記載のクロック信号出力装置。 - 前記間欠駆動部は、検出された前記基準発振器影響情報が予め定めた補正データ更新期間内に初めて検出された値の場合、前記高精度発振器を駆動し、検出された前記基準発振器影響情報が前記補正データ更新期間内に初めて検出された値でない場合、前記高精度発振器を非駆動状態に保持することを特徴とする請求項３に記載のクロック信号出力装置。
- 前記基準発振器影響情報は、温度変化量、湿度変化量、電源電力、当該クロック信号出力装置の姿勢又は重力方向の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のクロック信号出力装置。
- 前記高精度発振器の動作に影響を与える高精度発振器影響情報を検出する高精度発振器影響情報検出部を備え、前記高精度発振器影響情報を検出する間は、前記高精度発振器を非駆動状態に保持することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のクロック信号出力装置。
- 前記高精度発振器影響情報は、磁界又は電源電力の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項６に記載のクロック信号出力装置。
- 前記基準発振器は、前記高精度発振器よりも消費電力が小さいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のクロック信号出力装置。
- 前記基準発振器は、水晶発振器、ＣＲ発振器又はＭＥＭＳ発振器であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のクロック信号出力装置。
- 前記高精度クロック信号は、前記基準クロック信号よりも周波数が高い信号であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のクロック信号出力装置。
- 前記高精度発振器は、原子発振器、温度補償発振器、恒温槽制御水晶発振器、ＡＴカット振動子を用いた発振器のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のクロック信号出力装置。
- 前記基準クロック信号と前記高精度クロック信号との位相比較あるいは周波数比較を行う比較部を備え、前記間欠駆動部は、前記高精度発振器を駆動する間だけ前記比較部を駆動させることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のクロック信号出力装置。
- 前記間欠駆動部は、前記基準発振器のエージング特性に合わせて間欠駆動周期を段階的に長くすることを特徴とする請求項１乃至１２に記載のクロック信号出力装置。
- 基準クロック信号を生成する基準発振器を備え、基準クロック信号から所定周波数の出力用クロック信号を生成して出力するクロック信号出力装置の制御方法において、
前記基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器を間欠的に駆動し、この高精度発振器を駆動する毎に、前記高精度クロック信号を基準に前記出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき前記出力用クロック信号を補正することを特徴とするクロック信号出力装置の制御方法。 - 基準発振器から出力される基準クロック信号から所定周波数の出力用クロック信号を生成して出力するクロック信号出力部を備える電子機器において、
前記基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器と、
この高精度発振器を間欠的に駆動させる間欠駆動部と、
前記高精度発振器が駆動される毎に、前記高精度クロック信号を基準に前記出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき前記出力用クロック信号を補正する補正部と
を備えることを特徴とする電子機器。 - 前記電子機器は、前記出力用クロック信号に基づいて時刻を表示する時刻表示部を有する時計として構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の電子機器。
- 前記電子機器は、当該電子機器に動作電力を供給する電源部を内蔵することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の電子機器。
- 基準発振器から出力される基準クロック信号から所定周波数の出力用クロック信号を生成して出力するクロック信号出力部を備える電子機器の制御方法において、
前記基準発振器よりも高精度な高精度クロック信号を生成する高精度発振器を間欠的に駆動し、この高精度発振器を駆動する毎に、前記高精度クロック信号を基準に前記出力用クロック信号のずれ量を補正する補正データを得て、この補正データに基づき前記出力用クロック信号を補正することを特徴とする電子機器の制御方法。
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