(57)【要約】      （修正有）【課題】電波時計は、標準電波で時刻の校正をするものである。しかし、ビル内や地下室、鉄骨・鉄筋コンクリート構造等の集合住宅環境では、電波の電界強度不足が原因で標準電波の受信が困難であった。電波時計は、標準電波で校正が成功しなかった場合、クオーツ時計として動作し、1ヵ月で１５秒程度の誤差を生じ、誤差が累積され正確な時刻を表示できなかった。【解決手段】インターネットで校正されたＰＣ２００の内蔵時計データをもとにした日付と時刻データを、電波時計用送信機内の１チップマイコン１１が取得し、１チップマイコン内のマイコン時計を初期化する。初期化されたマイコン時計をもとに、ＤＡＣ１２でＪＪＹ標準電波の変調を行い、バンドパスフィルタ１３、電力増幅１４から、又は、短縮アンテナ１５から標準電波に準じた微弱電波を発射する電波時計用送信機１１０と１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線や赤外線又は有線インターフェースで、パーソナルコンピュータや携帯端末等の内蔵時計データを取得する手段と、取得した内蔵時計データで初期化する時計機能を備え、初期化された時計機能をもとに、標準電波を微弱電波で送信する送信機能を備えた電波時計用送信機。
【請求項２】
パーソナルコンピュータや携帯端末等の内蔵時計データが時刻オフセットデータで演算されたデータを請求項１の取得手段で取得し、請求項１の初期化を行う電波時計用送信機。
【請求項３】
送信アンテナを具備しないで漏れ電波を送信電波とする請求項１および請求項２の電波時計用送信機。







































【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
標準電波を受信する腕時計、置時計、掛け時計（以下電波時計と言う）の時刻校正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波時計は、２４時間に少なくとも１回標準電波を受信して時刻の校正を行い、本来正確な時刻を表示するものである。しかし、ビル内や地下室、鉄骨・鉄筋コンクリート構造の集合住宅環境では、標準電波の受信が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００２―１７００６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電波時計は、２４時間に少なくとも１回標準電波を受信して、時刻の校正をするものである。しかし、ビル内や地下室、鉄骨・鉄筋コンクリート構造の集合住宅環境では、標準電波の受信が困難である。当該環境下で受信が困難な理由は、電波の電界強度不足が原因である。電波時計は、標準電波で校正が成功しなかった場合、クオーツ時計として動作し、1ヵ月で１５秒程度の誤差を生じることがある。しかも誤差が累積される。このような環境に設置された電波時計は、本来の機能が発揮できないので、不正確な時刻を表示することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１態様によれば、本発明の電波時計用送信機（以下送信機と言う）は内蔵している１チップマイコンに、タイマーと割込みおよびソフトウェアで時計機能（以下マイコン時計という）を構築し時計として稼働する機能を有する。
【０００６】
一方パーソナルコンピュータ（以下ＰＣと言う）には内蔵された時計機能を有しており、送信機がパーソナルコンピュータのＵＳＢインターフェースを通して、ＰＣは内蔵の時計（以下ＰＣ時計と言う）の日付と時刻データを送り、本発明の送信機が内蔵している１チップマイコンはＵＳＢコネクタを通してＰＣ時計の日付と時刻データを取得する。取得した日付と時刻データで、1チップマイコンは直ちにマイコン時計を初期化する。初期化されたマイコン時計は、マイコン時計用クリスタル振動子の精度で、時計として稼働する。
【０００７】
ＰＣは、ＰＣ時計の時刻データに時刻オフセットデータで演算した時刻データを得ることができる。当該演算が零時零分零秒付近で実行されるとＰＣ時計が示す日付データが、更新されることがある。ＰＣはＵＳＢインターフェースを通して、時刻オフセットデータで演算後の日付と時刻データを送り、送信機が内蔵している１チップマイコンは時刻オフセットデータで演算後の日付と時刻データを取得し、直ちにマイコン時計を取得した日付と時刻データで初期化する。
【０００８】
ＰＣは通常、自動的にインターネット時刻サーバとＰＣ時計を同期させる機能を有している。つまり、ＰＣ時計自身が校正される訳である。あるいは、時刻補正ソフトを使ってＰＣ時計を補正しても良い。ユーザは、ＮＩＣＴ情報通信研究機構等のホームページで、ＰＣ時計と地域標準時との差を知ることができる。この差を無くし、より正確な時刻データでマイコン時計を初期化するために、ＰＣ上で走る専用ソフトウェア（以下ＰＣソフトウェアと言う）は時刻のオフセット設定機能を有する。
【０００９】
具体的に、ＰＣソフトウェアはＰＣ時計から日付と時刻データの取得を行い、ユーザが設定した時刻オフセットデータで時刻データに加算または減算を施し、新規時刻データを得る機能を有する。以下、この新規時刻データを改めて時刻データという。時刻オフセットデータが零ならば、時刻データはＰＣ時計の値と等しくなることは言うまでもない。ＰＣソフトウェアは、ＵＳＢインターフェースを使って、送信機の１チップマイコンに日付と時刻テータを送信する。尚、送信機は１チップマイコンを含め、図２の機能ブロックを有している。すなわち、本発明の送信機は、ＵＳＢコネクタ、１チップマイコン、ＤＡＣ（デジタル・アナログ変換器）、パンドパスフィルタ、電力増幅器、短縮アンテナである。電力増幅器からの漏れ電波を送信電波として利用すれば、短縮アンテナは不要となり、図３で示したブロック構成となる。
【００１０】
送信機の１チップマイコンは、日付データと時刻データを取得すると、直ちにマイコン時計の日付と時刻を取得した日付と時刻データで初期化することは前記の通りである。
尚、ＰＣソフトウェアは、ＵＳＢ通信直前にＰＣ時計と時刻オフセットデータで日付と時刻データを更新し、１チップマイコンにＵＳＢインターフェースで日付と時刻データを送信する。この後、ＰＣソフトウェアは正時前後数分間を避け、定期的に日付データと時刻データをＵＳＢインターフェースで１チップマイコンに送信する。正時前後数分間を避ける理由は、電波時計が正時に標準電波の受信を開始するからで、その時刻付近では、送信機電波の変調情報は安定しているべきである。１チップマイコンは、日付と時刻データを受信する度に、マイコン時計を受信した日付と時刻データで初期化する。
【００１１】
ＰＣソフトウェアは、４０ｋＨｚと６０ｋＨｚのキャリア周波数選択機能を有する。キャリア選択機能は、お互い排他的で４０ｋＨｚと６０ｋＨｚのいずれか一方を選択する。選択されたキャリア周波数選択情報は、日付データ、時刻データと共に１チップマイコンにＵＳＢインターフェースを通して送信される。また、キャリア周波数の選択が変えられると、その度に、新しい選択情報がＵＳＢインターフェースを通して１チップマイコンに送られる。
【００１２】
日付データと時刻データで初期化され、それ以降通常の時計として稼働するマイコン時計を参照し、1チップマイコンは、ＪＪＹのタイムコードを２値化にエンコードする。そして選択された４０kＨｚか６０kＨｚのキャリア信号のいずれか一方の周波数を発生するために、ＤＡＣに５つの電圧値のバイナリデータを与える。
【００１３】
ＤＡＣは、エンコードされた２値化信号で変調した電圧をパルス状に出力する。送信機は、ＤＡＣ出力信号をバンドパスフィルタに通してキャリア周波数以外の周波数成分を減衰させ、更に電力増幅して、短縮アンテナから微弱電波の電力で標準電波相当の電波をＡ１ＢとＡ１Ａ形式で送信する。あるいは、送信機は、電力増幅器からの漏れ電波を送信電波としても良い。
【００１４】
電波の送信にあたって、送信機は、通常４０ｋＨｚ受信地域においては６０ｋＨｚを送信し、６０ｋＨｚ受信地域では、４０ｋＨｚを送信する。この様にすることで、本来の標準電波との混信を低減でき、送信機から送信された微弱電波によって、電波時計はデコード可能な電界強度を得ることが可能であり、したがって電波時計は校正されことになる。
【００１５】
以上のように、ＰＣ時計の日付と時刻データおよび時刻オフセットデータで電波時計を校正できるので、標準電波の電界強度不足の前記環境に設置された電波時計の誤差の累積を防止できる。少なくとも、ＰＣ時計と同等の精度で電波時計の校正が可能である。電波法の微弱無線局の規定によれば、電界強度が規定以下であれば、周波数や用途などの制限はないので、標準電波に準じた電波を送信する電波時計用送信機が実現できる。
【００１６】
無線や赤外線通信は、前記ＵＳＢなどの通信ハードウェアとプロトコールが、無線や赤外線通信のハードウェアとプロトコールに変わるだけで、インターフェースの機能構成以外、前記送信機の機能は変わらない。また、前記１チップマイコンはプログラマブルな集積回路やディスクリート部品でも実現可能である。
【００１７】
本発明送信機は、ＵＳＢポートにケーブルで接続しても良く、又は電力増幅器からの漏れ電波を利用すれば、ＵＳＢポートに直接嵌合する小型な送信機が実現できる。両者の場合、送信機の電力はＵＳＢポートから供給され、外部電源が不要なエコノミー電力機器として実現できる。
以上は、本発明の１態様の説明である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、パーソナルコンピュータや携帯端末機器等から、電波時計用送信機に日付と時刻データを与え、電波時計用送信機はほぼ正確な時刻の標準電波準じた電波を送信するので、標準電波が受信困難な環境下に設置された電波時計は、必要な時又は定期的に時刻の校正が可能で、クオーツ動作時より正確な時刻表示を提供する。しがって、クオーツ動作時の誤差累積を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の１実施形態で本発明の使用環境を示す図
【図２】この発明の１実施形態に係る電波時計用送信機のブロック構成図
【図３】この発明の１実施形態に係る請求項３の電波時計用送信機のブロック構成図
【図４】この発明の１実施形態に係る送信機内のＤＡＣ出力波形図
【図５】この発明の１実施形態に係るＪＪＹ標準電波のタイムコードの意味を表す図
【図６】この発明の１実施形態に係るバイアスが加えられたバンドパスフィルタ出力      波形図
【図７】この発明の１実施形態に係るパーソナルコンピュータのＧＵＩ画面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各ブロックの寸法等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、各ブロックの具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の構成、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【実施例】
【００２１】
図１は、鉄骨や鉄筋コンクリート構造のビルや集合住宅内の部屋に設置された電波時計４と本発明の送信機１００と１１０、インターネットが可能なパーソナルコンピュータ（以下ＰＣと言う）２００を使用した構成を示した。ＰＣ２００は、ＬＡＮケーブル７、ターミナルアダプタ８、光ケーブル９で外部プロバイダに接続され、いわゆるインターネットを構築していて、ＰＣ時計はインターネット時刻に同期する。
【００２２】
標準電波ＪＪＹ送信短縮アンテナ１から送信された標準電波２は、ビルの壁３で遮蔽又は吸収され、電波時計４は受信できる十分な標準電波の電界強度を得ることができない。このような部屋でＰＣ２００にＵＳＢケーブル６で接続された送信機１００、または送信機１１０から、標準電波に準じた微弱電波５を送信することで、電波時計は、ＰＣ時計の精度か又はＰＣ時計の時刻に時刻オフセットデータを加減算した精度で校正することができる。図１ではＵＳＢケーブル６を使っているが、送信機１００または送信機１１０を直接ＵＳＢポートに嵌合してもよい。又はＵＳＢインターフェースの代わりに、赤外線や無線インターフェース使っても良い。
【００２３】
次に本発明を以下に説明する。図２と図３はそれぞれ送信機１００と送信機１１０のブロック構成を示す。ＵＳＢケーブル６はＵＳＢコネクタ１０に嵌合し、１チップマイコン１１は、ＵＳＢインターフェースを通して、ＰＣ２００からＰＣ時計の日付データと時刻データまたは、時刻オフセットデータで演算されたＰＣ時計の日付データと時刻データ及びキャリア周波数選択情報を取得する。その後、１チップマイコン１１は、マイコンのタイマー、割込み処理およびソフトウェアで構築された時計機能（マイコン時計）を、取得した日付データと時刻データで初期化し、その後マイコン時計は通常の時計として動作する。
【００２４】
ＰＣ２００のＰＣソフトウェアは定期的にＰＣ時計の日付データと時刻データまたは時刻オフセットデータで演算された日付データと時刻データを送信するように構築されているので、ＰＣがＵＳＢインターフェースで日付データと時刻データを送信する度に、マイコン時計は、取得した日付データと時刻データで初期化される。
初期化から次の初期化の間は、マイコン時計は1チップマイコンに接続されたクリスタル発振子の精度で動作する。
【００２５】
１チップマイコンは、マイコン時計の日付と時刻情報を使って、ＪＪＹのフォーマットに準じ、タイムコードをエンコードする。図４にタイムコード波形２２を示した。タイムコードは、タイムコード波形２２のハイレベルＰ１の時間長により、マーカー、２進数の０と１を表す。ただし、呼び出し符号領域は除かれる。タイムコード波形２２の意味は図５に示した。タイムコードのマーカー及びポジションマーカは、タイムコード波形２２のハイレベルＰ１が０．２秒±５ミリ秒である。そして、２進数の０は、タイムコード波形２２のハイレベルＰ１が０．８秒±５ミリ秒であり、２進数の１はＰ１が０．５秒±５ミリ秒である。
【００２６】
１チップマイコンは、ＤＡＣ１２が４０ｋＨｚか６０ｋＨｚのDuty５０％のパルス電圧波形を出力するためのバイナリデータをＤＡＣ１２に与える。図４において、tn+2−tnは４０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚの周期に等しい。そして、tn、tn+1、・・・は、４０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚの周期の１/２のタイミングを示す。1チップマイコンは、時刻tnにおいて電圧V2のバイナリ値をＤＡＣ１２に与える。tn+1で電圧V1のバイナリ値を与える。タイムコード波形２２の立ち上がりのタイミングであるtn+2で電圧V3、tn+3で電圧V4のバイナリ値をＤＡＣ１２に与える。V3−V4の振幅を１００％とした時、V2−V1は１０％の振幅である。タイムコード波形２２がハイレベルＰ１の間、ＤＡＣ１２は１００％の振幅を出力し、これは図４の変調信号２０に示した。タイムコード波形２２がローレベルの間１０％の振幅を出力するこれは変調信号２１に示した。このように変調された信号が、高調波成分を除去し、最終的にＡ１Ｂ形式の電波として送信される。
【００２７】
ＤＡＣ１２は、４つの電圧V1、V2、V3、V4を発生可能であれば良く、必ずしも高分解能のＤＡＣである必要は無い。またＤＡＣ１２は実施形態の１例であり、固定電圧源をスイッチで切替えても同じ結果が得られる。
【００２８】
呼び出し符号領域では、電圧V1と電圧V2は両者の平均値の電圧を出力して、最終的にＡ１Ａ形式の電波として送信される。
ここで、図５と前記１００％、１０％の振幅と電波形式Ａ１Ｂ及び呼び出し符号領域の振幅は、ＪＪＹ標準電波規格の参照値である。
【００２９】
図６は、ＤＡＣ１２出力の図４の変調信号２１と変調信号２０をバンドパスフィルタ１３に入力した時、バンドパスフィルタ１３の出力波形である。ただし、適切にバイアス電圧を印加した。
【００３０】
図６に示したバンドパスフィルタ１３の出力は、更に電力増幅１４で微弱電力に調整し、図２の送信機１００の短縮アンテナ１５から送信される。短縮アンテナ１５の送信電波はＪＪＹの標準電波に準じているので、電波時計は、正時又は強制受信時に時刻を校正できる。
【００３１】
図３のブロック構成図では、バンドパスフィルタ１３の出力は、電力増幅１４からの漏れ電波を微弱電力になるように電力増幅１４のゲインを調整し、短縮アンテナを不要とした実施形態の１例である。
【００３２】
図７に、ＰＣ２００で実行されるＰＣソフトのＧＵＩ画面３０を示した。日付３１と時刻３２は、ＰＣソフトウェアがＰＣ時計データで日付と時刻を表示した１例である。ユーザはオフセット入力ボックス３３に、秒単位でオフセットを入力できる。キャリア周波数選択チェックボックス３５は、送信機１００または送信機１１０が使うキャリア周波数を４０ｋＨｚか６０ｋＨｚに選択する。設定釦３４の押下げで、日付３１、ＰＣ時刻３２とオフセット３３の演算時刻データ及びキャリア周波数選択ボックス３５の情報をＵＳＢケーブル６とＵＳＢコネクタを通して、１チップマイコン１１に送る。この時、ＰＣ時刻３２が０時0分0秒付近であれば、ＰＣ時刻３２とオフセット３３の演算により、１チップマイコンに送る日付データは、日付３１表示より１日前後する可能性がある。その後、前記のようにＰＣソフトウェアは、定期的に、オフセット３３にしたがって演算された日付と時刻データ及びキャリア周波数選択ボックス３５の情報を１チップマイコン１１に送る。時刻オフセットデータが零であれば、ＰＣソフトウェアは、日付３１、ＰＣ時刻３２及びキャリア周波数選択ボックス３５の情報を１チップマイコン１１に送り、直ちに１チップマイコン１１はマイコン時計を初期化する。
【００３３】
上記のように、本発明の１実施形態を記述したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
このように、本発明は本発明の趣旨においてここでは記述していない様々な実施の形態を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の送信機は、ビル内及び鉄骨や鉄筋コンクリート構造の集合住宅そして地下室など、本来の標準電波電界強度が弱い環境に設置した電波時計を校正し、より正確な時刻を表示させる分野で利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１    標準電波ＪＪＹ送信アンテナ
２    標準電波
３    ビルや鉄骨及び鉄筋コンクリート構造の集合住宅等の壁
４    電波時計
５    標準電波に準じた微弱電波
６    ＵＳＢケーブル
７    ＬＡＮケーブル
８    ターミナルアダプタ
９    光ケーブル
１０  ＵＳＢコネクタ
１１  １チップマイコン
１２  デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）
１３  バンドパスフィルタ
１４  電力増幅回路
１５  標準電波に準じた微弱電波送信短縮アンテナ
２０  ＤＡＣ出力における変調波の原信号を示し１００％の振幅図
２１  ＤＡＣ出力における変調波の原信号を示し１０％の振幅図
２２  タイムコード波形図
３０  パーソナルコンピュータのＧＵＩ画面図
３１  ＧＵＩの日付表示図
３２  ＧＵＩのＰＣ時計の表示図
３３  時刻オフセットデータを与える入力ボックス図
３４  設定釦図
３５  ４０ｋＨｚか６０ｋＨｚキャリア周波数選択チェックボックス図
１００  電波時計用送信機
１１０  電波時計用送信機
２００  パーソナルコンピュータ
Ｖ１  変調信号の１０％振幅を実現する電圧
Ｖ２  変調信号の１０％振幅を実現する電圧
Ｖ３  変調信号の１００％振幅を実現する電圧
Ｖ４  変調信号の１００％振幅を実現する電圧
ｔn   ＤＡＣに電圧値を与えるタイミング

















【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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