本发明涉及包括用于检测地磁北极方向的装置的表。这种检测结 果或是用来指示给定的地理方向或是用来指示予定地区，特别在麦加 (Mecca)的方向。

从专利文件EP0448018中已知一种罗盘表，它包括一电子钟表机 件(movement)，两个用于直接检测地磁通量的磁性检测器，一个用 于处理由两个磁性检测器提供的信号的部件以便确定该表的基准轴的 磁方位，管理和控制的电子装置，用来驱动显示装置至某一地理方向 ，尤其是地理北极方向。为实现这点，规定：可通过电子管理和控制 装置以这样一种方式使该电子装置能确定与被测磁方位相对应的地理 方位，提供钟表用户所在地的位置的磁偏角。

具有罗盘功能的装置的主要功能是尽可能正确地指示地理北极或 任何地理方位的方向。为实现这一点，除了知道使用的位置的磁偏角 外最重要的是用于检测磁北极方向的装置是精确和可靠的。

专利文献EP0448018提出为利用两个各由磁阻构成的磁性检测器 来确定磁北极方向。这类检测器是对沿一可取方向的地磁场的通量敏 感的。这样，两个检测器实际上根据该可取方向各测量该检测器所在 区域内的地磁通分量。两个检测器以这样一种方式安排以使它们各自 的可取方向是正交的。由两检测器接收的信息使由电子管理和控制装 置判读的方向能确定为磁北极方向。

在上述文献中提议的对磁北极方向的确定是灵敏的但并不很可靠 。起初，借助两磁性检测器测得的磁北极方向是取决于由两检测器的 两个可取方向所定义的平面方位。若钟表用户不保持钟表的一般平面 (general plane)水平，则对磁北极方向的测量会失真。

其次，地磁场受磁性检测器的环境干扰，尤其受到容纳在表内的 电子表机件的磁质量(magnetic masses)的干扰。这种磁质量局部使 地磁通线变形到由两磁检测器所检测到的地磁通的各自分量不能准确 判定地磁北极方向的程度。

最后，应注意，上述文献未给出有关在罗盘表内的两个磁检测器 或用作罗盘的装置的定位方面的信息。

本发明的目的在于克服上述种种缺陷而提供一种包括用于指示给 定地理方向时呈现在判定磁北极时的高精度的装置的表。

为达此目的，本发明涉及的钟表包括：

一个时计机件，

其内存放该时计机件的外壳，

检测装置，它对地磁场敏感并提供第一检测信号和第二检测信号，

用于指示地理方向的装置，

电子装置，用于随所述第一和第二检测信号控制所述指示装置。

这种钟表的特点在于：检测装置包括一个可旋转地安装在置于所 述外壳内的一根轴上以便自由地围绕一予定旋转轴旋转的双极性永久 磁铁，这种磁铁具有基本垂直于这种转轴的磁轴。这种检测装置还包 括置于外壳内并对永久磁铁的磁场敏感的至少第一传感器和第二传感 器，该第一和第二传感器分别提供所述第一和第二检测信号，所述信 号由所述电子装置在某种意义上受到处理以确定永久磁铁的磁轴的角 位置。

由于这些特性，对地磁北极方向的测量得到了极大改进。该永久 磁铁自然地将其本身定位于最小能量位置，那时该磁铁的磁轴指示一 个在将该磁铁安置在垂直于转轴的一平面上的那个区中流通的地磁通 的合成方向(mean direction)。

假定：由在该磁铁相邻区中的永久磁铁产生的磁场实际上未受干 扰，则借助置于这种磁铁附近的两个传感器以高精度确定该磁铁的磁 轴方向是容易的。此外，与本文前述先有技术相反，两传感器是为检 测由永久磁铁产生的磁通而安置，这种磁通的密度显着大于该永久磁 铁相邻区中的地磁通密度。据此，永久磁铁和两传感器之间的相对位 置被固定。这样，在时间和空间上的测量条件是恒定的。

根据本发明的一个具体特性，该永久磁铁位于容纳在该钟表内的 时计机件处，侧向边缘区的钟表外壳内。由于这点，由于存在钟表机 件所产生的干扰被降至最小并被局部化。

当钟表机件包括磁质，如电子时计机件的情况时，永久磁铁被安 置在离这类磁质足够距离的外壳中，以使其最小能量位置基本上由地 磁通确定。

根据本发明的其他特性，该钟表还包括一信息存储部件--其内 贮存有一张对永久磁铁的磁轴的第一多个角位置定义第二多个各自角 位置的表格，该第二多个角位置的每一个根据第一多个各自角位置确 定永久磁铁的磁轴被定向时，磁北极的方向。所述磁轴位置和磁北极 相应方向之间所成角度值的大小是由包含在钟表范围内的磁质对永久 磁铁所在区域内的地磁通和对永久磁铁本身所产生的干扰的一个函数 。

根据本发明的这些后者特性，对磁北极方向的判定是与包含在钟 表内干扰地磁通的元件的存在无关。由于设置有相应表格，故可以可 靠方式校正由永久磁铁本身指示的磁北极方向。实际上，例如借助标 准罗盘(master compass)而不用其他装置的情况下是可能确定永久 磁铁不论那个任意位置的磁轴与磁北极相应方向之间的夹角的。一旦 已确定永久磁铁多个不同角位置的该值，则就已知和很好确定由该永 久磁铁环境所产生的干扰。这种对永久磁铁的磁轴给定方向的干扰基 本不随时间和空间而变化。

由本发明的前述这些不同特性引出的钟表包括一个用于指示磁北 极方向的精密和可靠的装置。此外，虽然有利但并不是必须的一点是： 在一最佳实施例中，当永久磁铁的转轴垂直于钟表的这类一般平面时 ，钟表的该一般平面为水平面。

本文此后将借助参照非限定性实例所给出的诸附图的以下说明来 描述本发明的其他目的，特性和优点。

图1概略示出根据本发明(钟)表的第一实施例的俯视图，该视 图包括一局部去除(torn-away)区；

图2是按图1之II-II线所取的横截面图；

图3是沿图2的截面该表的部分放大视图；

图4示意地表示由位于按图3中所示组件的永久磁铁附近的霍尔探 头提供的电信号的幅度；

图5是本发明第一实施例装置的一个一般示意图；

图6是简要表示本发明第一实施例的操作的流程图；

图7是根据本发明的一个表的第二实施例顶视图，该视图包括一暴 露(torn-away)区；

图8是本发明第二实施例装置的一般示意图；

图9是简要表示本发明第二实施例的操作流程图；

借助图1至6，将描述包括按本发明用于指示一地理方向的装置的 第一实施例手表。

该手表包括一外壳2，外壳2包括后盖4，壳带6和旋转企口8。该 手表还包括表盘10--其上呈现有关时刻的标记；。表盘10的一个区 专供液晶显示器12(LCD)之用。这种手表附加包括第一针14和第二 针16以及冠状件18。外壳内容纳一个定位于表壳衬圈22内的时计机件 20。在时计机件20的侧向区24中安置有一贮笼26--其中存放着可旋 转地安装在轴30上的永久磁铁28，轴30能围绕予定的旋转轴线32自由 地转动。要注意的是永久磁铁28定位于时计机件20的外部，而且转轴 线32垂直于表盘10的一般平面。

同样设有例如由两个霍尔探头构成，安置在一公共基底38上的两 个磁性传感器34和36。贮笼26在存放永久磁铁28的区中表现为第一园 筒部40和位于永久磁铁28上方的较小直径的第二园筒部42。该两园筒 部40和42由界定一外部支承面的环状部分44相耦连，在该支承面上基 底38以悬臂梁形式被配置。

这样，基底38被定位于垂直于转轴线32的平面内而且要注意：传 感器34和36定位于离开转轴线32相同距离处并围绕该转轴线彼此相对 成90°角度。基底38包括一个其直径为贮笼26的园筒部分42的开孔， 园筒部分42以使传感器34和36相对于永久磁铁38的正确位置的方式进 入基底38的所述开孔。为了维持基底38支承在环形部分44上，将该基 底38或是固定到贮笼26，或固定到表壳衬圈22或再次通过沿由转轴线 32所确定方向起作用的任何压力装置固定，是可能的。

永久磁铁28是具有径向磁化的双极性磁铁。因此这种永久磁铁的 磁轴46基本垂直于转轴32。

图4用图解显示了当磁铁28经受360°的旋转时，由传感器36测得 的磁通的幅度A。要注意：如此得到的曲线50的形状为正弦波。因此 ，借助分隔成大约90°角的两个传感器34和36去以精确和明确地方式 直接确定磁铁28之磁轴46的角度方向是可能的。图4所示曲线50对应 于在诸如图3所示等的装置上所测得的实验曲线。

包含在该手表中，特别在电子机件中的磁质形成地磁场的干扰源 并易于感测到永久磁铁的磁场通量线从而影响该永久磁铁28的角位置 。为了克服这些缺陷并尽可能多地减小上述磁质的影响，只要以此方 式将永久磁铁28安置在时计机件外的一个外围区，致使该磁铁尽可能 远离时计机件的磁质，尤其远离那些能产生强干扰的磁质--例如用 于给时计机件赋能的电池。

借助于相对简单的实验研究，有可能确定上述外围区中至少一个 有利位置，在该外围区中永久磁铁28的位置基本由该磁铁的该区中所 传播的地磁通来确定。

图5示出双极磁铁28有其磁轴46以及两个磁性传感器34和36在启 动罗盘方式时分别提供第一检测信号54和第二检测信号56。如此安排 分别供至两处理单元58和60的检测信号54和56，以便将两个可用检测 信号64和66供至电子管理和控制单元68。如此安排电子单元68以借助 两可用信号64和66计算磁铁28的磁轴46的方向。

根据一个改型实施例，两个处理单元58和60构成仅仅一个公共处 理部件，该部件为确定磁铁28的磁轴46的角方位并为将代表磁轴46的 角方位的输入信号供至电子单元68而配置。

还规定：冠状件18被连到(可旋)转柄70，该转柄以能将不同电 输入信号供到电子单元68的方式被安置在表内。对本领域技术人员来 说这种转柄是已知的并例如描述于专利文献CH632894，EP0569868和 CH608164中。在此处所述实施例中，假若：转柄和与此转柄相关的电 接触装置能根据转柄是否相对中间空档位置被压入或拉出并通过将转 柄在一个方向(sense)上或另一方向上的转动来提供不同信息。

电子单元68被如此安排以便控制LCD显示器12和电耦合到双向电 动机76的能源74，电动机76被机械耦合到指针16。该指针16用于指示 小时或指示予选的地理方向。此处要注意：能以等价方式选择分针14 。同样，装备按本发明的表的每种其他指针当该表以罗盘方式被启动 时均能用来指示予选的地理方向。

就图5来说，指针16指示地理北极方向。借助可转柄70，可由表 的用户操作的冠状件18以及液晶显示器12，规定用户能选择0°和 360°之间无论哪个地理方位，也能引入(introduce)与用户所在地 的磁偏角相对应的磁偏角。这将在此后借助图6更详细地描述。

这里将要提到每一种用于显示方向的装置均能用来指示根据本发 明的予选地理方向。同样，本领域技术人员所已知的能由用户选择角 度的装置可用于为选择地理方位和上述磁偏角的其他实施例改型中。

根据本发明，设有一个信息存贮单元76，单元76中贮存了定义磁 铁28的磁轴46的第一多个角位置和第二多个各自角位置的相应表格。 当磁铁28的磁轴46沿第一多个各自角位置取向时，第二多个角位置的 每一个确定磁北极的方向。

磁轴46的位置和地磁北极的相应方向之间所成角度值的大小取决 于由包含于表中的磁质所产生的干扰，与此同时取决于其内安置磁铁 28的那个区中的地磁通以及取决于该磁铁28本身。正如前面已提及的 ，磁铁28以这种方式安置在表中，致使磁质对该磁铁的直接影响相当 微弱，因此磁铁28其本由地磁场的通量来定向。不过，直接残留干扰 实际上是不可避免的而且磁质改变了地磁通的流量线(flow lines) 的分布。

为了获得对磁北极或任何其他磁方位的精确和可靠的定向，有必 要确定对磁轴46的许多不同角度位置的上述相应表格。例如，这种表 格包括对应于磁轴46的以3°分隔的120个连续间距的120个值。这样 ，对磁轴46的角位置的每一被测值，电子单元68能在贮存在单元76中 的第一多个角位置中确定一个等于或接近被测值的值并因此得到有关 地磁北极的真实角方向的信息。

此后将借助图6，简要描述本发明第一实施例的操作原理。要注 意此后所描述的操作原理不是详尽的并可设想若干变型。

该表为操作在标准模式下而被配置。在这种标准模式下，指针14 和16指示用户本地时刻。在这种标准模式下，液晶显示器12也能指示 时间或任何其他有用信息，特别是日期。

当已中断对表的赋能时，特别由于更换为这种赋能服务的电池时 ，提供了特别用于指示予选方向的指针16的位置初始化性能。为了进 入初始化模式，必须在经过大于一确定限值L的时间TS期间通过冠状 件对转柄70施加一压力。在图6中，标记TP已用于指示轴向压迫柄70 的动作，标记TT指示轴向抽回柄70的动作，标记TR指示将柄70压回到 中间空档位置的动作。

在初始化模式下，例如借助冠状件18用户使针16回到12点钟位置 。通过对柄70施加新压力，将针16的角位置供至电子单元68，单元68 被如此设置以及时记录针16的角位置。

为使表在罗盘模式下启动，只要在小于限值L的时段TS期间压在 柄70上。当罗盘模式有效时磁性传感器34和36被赋能，电子单元68借 助有用的检测信号64和66计算磁铁28的磁轴46的角位置。接着，借助 贮存在单元76中的相应表格，电子单元68计算对应于地磁北极方向的 角位置。此后，这种电子单元68确定相对于针16旋转中心的角位置α ，该角位置α对应于由手表用户引入的地理方位并考虑了也由该用户 引入的磁偏角。

一旦确定了该角位置α，电子单元68操作步进电动机76的供电器 (energization)74以使指针16对准角方向α，于是指针16便指示手 表用户根据本发明所予选的地理方向。为返回到标准操作模式，则必 须再次按压转柄70。

为修改对予选地理方向和手表使用地点的磁偏角的选择，规定通 过抽出柄70来进入选择模式MS。在选择模式下，通过在第一方向上旋 转柄70来引起对地理方向的选择，在液晶显示器12上产生一系列可选 方向的连续显示(run-past)。同样，为选择磁偏角，用户在第二旋 转方向上致动转柄70，从而在显示器12产生一系列可选磁偏角的连续 显示。为退出选择模式回到罗盘操作，用户将柄70推回到其中间空档 位置。

在该实施例第一变型中，提供用户直接且唯一选择一个磁方位是 可能的。在该实施例的第二变型中，当沿其第二旋转方向旋转驱动冠 状件使手表在选择模式下启动时，除选择所需地理方向外，还可通过 在显示器12上连续显示城市或国家的诸地区而实现对磁偏角的判定。 在用户已选择显示器12上的他所在地点后，电子单元68借助第二相应 表格确定对应于所述地点的磁偏角，在该第二相应表格中给出了对每 个可选城市，地区或国家的相应磁偏角。在后一变型方案中，设有其 内贮存所述第二相应表格的第二信息存储单元(未示出)。

此后将借助图7至9描述本发明的第二实施例及其工作原理。

参见图7，该(手)表包括一标有进间标记82的固定企口(bezel) 80。该表还包括机械耦合到一轴向可操作旋转的转柄70的把手18。该 转柄70类似于第一实施例中所描述的转柄。此外，该表包括推动部件 84和含有对应于多个重要城市的若干标记90的表盘88，这些城市名各 刻在各自标记的附近。该表还包括一分针14和一时针16。

按第二实施例该表的内部配置类似于诸如借助图2所述的第一实 施例的配置。在暴露区(torn-away zone)92中，将会注意到磁传感 器34和36的布置等同于第一实施例的布置，只是为了使容纳永久磁铁 28的贮笼26能置于离表中心94尽可能远离区而采取了45°的分隔角。 进一步要注意的是其上安置传感器34和36的底座38呈现与第一实施例 的底座不同的形状，而且该底座38包括两个金属化孔96和97使其能同 安置传感器34和36的表面相对的底座38的表面上的传感器34和36建立 电气连接。

图8概略示出本发明第二实施例的装置。

磁性传感器34和36以与第一实施例的等同方式分别提供两个检测 信号54和56，该两信号分别经由处理单元58和60处理。单元58和60分 别将两个可用检测信号64和66供至电子管理和控制单元100。

电子单元100被电气耦合到固定至表把18和推动部件84的可转柄 70。柄70和推动部件84以这样一种方式安置在表壳中，以致能在柄70 和部件84致动时能给电子单元100提供控制信号。如在第一实施例中 一样，当柄70在第一方向上和在另一方向上转动以及当其被轴向推入 或向外拉出时，柄70提供不同的控制信号。当由表用户将推动部件84 压动时，部件84给电子单元100提供控制信号。

同样设有包含诸如第一实施例所述的第一相应表格的第一信息存 贮单元76。该装置和单元76的操作在此不再详述。此外，还设有一个 第二信息存贮单元102，其内存贮有相对对应于设置在表盘88(图7) 上的多个标记90的给定国家或地区的多个地点予先定义的地理地点的 磁方位角。此外还设有第三信息存贮单元104，其内贮存所述多个地 点，地区或国家的磁偏角。

为借助检测信号64和66及贮存在单元76内的第一相应表格确定地 磁北极的角方向而配置电子单元100。这一确定是以本文前面已述第 一实施例的类似方式实现的。

正如后面进一步要详述的，手表用户可在选择模式下通过将分针 14对准相应标记90而选择刻在盘88上的城市之一。这样选择的结果借 助单元104被加到电子单元100，单元100确定由用户所选地点和基本 对应于他所在地的磁偏角。从而，电子单元100能以优良的精确度确 定地理北极的方向。

这样在操作的罗盘模式下，指针16能正确地给表用户指示地理北 极的方向。为做到这点，电子单元100控制供电单元108，单元108独 立地给第一双向电动机110和第二单向或双向电动机112供电。电动机 110被机械地耦合到时针16，而电动机112被机械耦合到分针14。正如 已提及过的，指针14和16在标准模式下能指示时刻。在选择方式下， 针14用于在盘88上所指示的许多城市中选择一个城市。在罗盘操作方 式下，针16用于指示地理北极的方向，以及在予定地点特别在麦加的 方向的指示模式下针16用于指示这种方向。

此后将借助图9简要描述本发明第二实施例操作原理。

标记TP用于指示柄70的推动动作，标记PP用于指示按压推动部件 84的动作。在标准模式下，该表被安排成借助指针14和16指示当地时 刻。当将柄70推入时，指示标为麦加方式的麦加方向的模式被启动。 在这种麦加模式下，针16向表用户指示麦加的方向，也就是说，以基 本对应表用户所在地的所选地点为准的麦加的地理方位角。

通过按压推动部件84，便启动了罗盘模式。在这种罗盘模式下， 如前已述针16指示地理北极方向。通过接着按压推动部件84，便不再 继续罗盘模式而是再次启动了标准模式。为退出麦加模式，只要再次 按压柄70。

还设置有借助推动部件84可启动的选择模式和初始化模式。通过 在大于限值L的时段TS期间按压该推动部件84，便启动了初始化模式 。这种初始化模式能对两针14和16的角位置作出定位。为实现这点， 例如通过适当操作，用户使两针14和16达到12点钟位置。为退出初始 化模式，只要再次按压推动部件84。

为进入选择模式，必须在小于极限值L的时段TS期间按压推动部 件84。在这种选择模式下，可从刻在盘88上的并借助标记90识别的多 个城市中选择一个城市。该选择是通过将指针16对准与用户所在城市 或与所指示的多个城市中最接近的城市相对应的标记90来实现的。为 退出选择模式，必须进一步按压推动部件84。

在对麦加方向的指示模式下，电子单元100借助其内存贮了盘88 上所标识的多个城市磁方位角的单元102确定对应于麦加方向的角方 向并为使指针16指示麦加的正确方向而通过供电单元108控制双向电 动机110。

在本发明该第二实施例中要注意，该手表仅拥有模拟指示和选择 装置。

最后，要注意：无论指示麦加方向还是指示地理北极方向均是以 用作方向指示器的指针16，在表于盘88的平面上转动时，连续指示预 定方向的方式实完成的。磁铁28的磁轴46的角方向在相对表壳固定的 参考座标系XY内被连续跟随。用于计算对应于磁轴46的角位置的磁北 极方向的算法是以能被提高的确定重复频率执行的。