(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置と、この発電装置によって充電される蓄電装置と、
この蓄電装置から供給された電力によって時刻表示を行う少なくとも１つのモータを備え、前記蓄電装置の充電電圧が低下すると時刻表示を停止し、前記充電電圧が高くなると時刻表示を再開する時刻表示制御手段と、
前記蓄電装置からの電力または電池電源の電力の少なくともいずれかによって計時を行う計時装置と、
前記モータを順方向に早送り制御する第１の制御手段と、
前記モータを逆方向に逆送り制御する第２の制御手段と、
前記時刻表示制御手段が時刻表示を再開する直前の表示時刻を供給する手段と、
前記表示時刻から前記計時装置の現在時刻まで前記早送りするための単位角度当たりの消費電力と前記早送り角度とから演算する第１の消費電力および、前記表示時刻から前記現在時刻まで前記逆送りするための単位角度当たりの消費電力と前記逆送り角度とから演算する第２の消費電力を求める演算手段と、
前記第１の消費電力が前記第２の消費電力に等しいか、または少ないときは前記第１の制御手段を選択し、前記第１の消費電力が前記第２の消費電力より大きいときは前記第２の制御手段を選択する選択手段とを有することを特徴とする電子時計。
【請求項２】
請求項１において、前記時刻表示制御手段は、時間単位を表示する第１のモータと、分単位を表示する第２のモータを備えており、
前記演算手段は、時間単位および分単位の各々について前記第１および第２の消費電力を求めることを特徴とする電子時計。
【請求項３】
発電装置と、この発電装置によって充電される蓄電装置と、
この蓄電装置から供給された電力によって時刻表示を行う少なくとも１つのモータを備え、前記蓄電装置の充電電圧が低下すると時刻表示を停止し、前記充電電圧が高くなると時刻表示を再開する時刻表示制御手段と、
前記蓄電装置からの電力または電池電源の電力の少なくともいずれかによって計時を行う計時装置と、
前記モータを順方向に早送り制御する第１の制御手段と、
前記モータを逆方向に逆送り制御する第２の制御手段とを有する電子時計の制御方法であって、
前記時刻表示制御手段が時刻表示を再開する直前の表示時刻を識別する第１の工程と、
前記表示時刻から前記計時装置の現在時刻まで前記早送りするための第１の消費電力を、単位角度当たりの消費電力と前記早送り角度とから演算して求める第２の工程と、
前記表示時刻から前記現在時刻まで前記逆送りするための第２の消費電力を、単位角度当たりの消費電力と前記逆送り角度とから演算して求める第３の工程と、
前記第１および第２の消費電力を比較する第４の工程と、
前記第１の消費電力が前記第２の消費電力に等しいか、または少ないときは前記第１の制御手段を選択する第５の工程と、
前記第１の消費電力が前記第２の消費電力より大きいときは前記第２の制御手段を選択する第６の工程とを有することを特徴とする電子時計の制御方法。
【請求項４】
請求項３において、前記時刻表示制御手段は、時間単位を表示する第１のモータと、分単位を表示する第２のモータとを備えており、前記第２の工程から第６の工程を前記第１のモータおよび第２のモータのそれぞれについて行うことを特徴とする電子時計の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池などの発電装置を備えた電子時計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池などの発電装置と、この発電装置によって充電される蓄電装置を備えており、発電装置から給電が行われないときは蓄電装置から放電された電力によって継続して動作する電子時計が開発されている。しかしながら、太陽電池を備えた電子時計が太陽光にさらされない状態で長時間放置されると、蓄電装置も放電してしまうので電子時計は計時を停止してしまう。従って、その後、太陽光に当てられて計時が開始されたとしても正しい時刻は表示されない。特に、モータを用いて運針を行ったり、表示板を駆動して時刻を表示する電子時計においては、モータで消費される電力が比較的大きい。このため、正しい時刻を長時間表示できるようにするには容量の大きな大型の蓄電装置が必要となる。しかしながら、小型軽量で携帯に適した電子時計においては、搭載できる蓄電装置の容量は限られている。さらに、近年、計時機能に加えて、通信機能など複数の機能を搭載した電子時計が開発されており、搭載される機能が増加すると消費される電力も増加し、ますます時刻表示の可能な時間が限られてしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
限られた容量の蓄電装置を用いて計時可能な時間を延長するために、蓄電装置の充電電圧が所定の値以下になると消費電力の大きなモータを停止して時刻表示は停止し、計時機能のみを活かして長時間継続して計時可能な電子時計が開発されている。このような電子時計においては、発電装置が発電を再開して蓄電装置に十分な電圧が確立されると、表示を停止していた間の針の動きを、モータを高速で回転させることによって高速で再生し、現在時刻の表示に戻すようにしている。
【０００４】
このような電子時計は、蓄電装置に充電された電力が減少した際に、消費電力の大きなモータによる時刻表示を停止することによって、消費電力の小さな計時機能は長時間継続して稼動させることができる。しかしながら、電圧が確立された後に表示を停止していた間の針の動きを高速で再生する必要がある。従って、この間で非常に大きな電力が消費される。時刻表示の再現は、蓄電装置に所定の電圧が確立された直後に行われるため、蓄電装置の充電状態は必ずしも十分であるとはいいがたく、時刻表示を復帰することによって充電電圧が低下し、再び運針を停止せざるを得ない状況も考えられる。さらに、時刻表示がストップしてから再開されるまで長い時間が経過していると、運針を高速で再生し現在時刻を表示するまでに必要な時間が長くなり、ユーザはこの間、正確な時刻を確認できない。
【０００５】
そこで、本発明においては、現在時刻への復帰を短時間で行い、さらに、そのために消費される電力を大幅に低減可能な電子時計およびその制御方法を提供することを目的としている。そして、電圧が復帰すると短時間で現在時刻を再現でき、その後も安定して時刻表示を継続可能な電子時計およびその制御方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、時刻表示用のモータを早送りするだけでなく、逆送りも可能とし、さらに、早送りと逆送りのそれぞれに必要な消費電力を比較し、消費される電力の少ない方向にモータを回転して現在時刻に復帰するようにしている。すなわち、本発明の電子時計は、発電装置と、この発電装置によって充電される蓄電装置と、この蓄電装置から供給された電力によって時刻表示を行う少なくとも１つのモータを備え、前記蓄電装置の充電電圧が低下すると時刻表示を停止し、前記充電電圧が高くなると時刻表示を再開する時刻表示制御手段と、前記蓄電装置からの電力または電池電源の電力の少なくともいずれかによって計時を行う計時装置と、前記モータを順方向に早送り制御する第１の制御手段と、前記モータを逆方向に逆送り制御する第２の制御手段と、前記時刻表示制御手段が時刻表示を再開する直前の表示時刻を供給する手段と、前記表示時刻から前記計時装置の現在時刻まで前記早送りするための単位角度当たりの消費電力と前記早送り角度とから演算する第１の消費電力および、前記表示時刻から前記現在時刻まで前記逆送りするための単位角度当たりの消費電力と前記逆送り角度とから演算する第２の消費電力を求める演算手段と、前記第１の消費電力が前記第２の消費電力に等しいか、または少ないときは前記第１の制御手段を選択し、前記第１の消費電力が前記第２の消費電力より大きいときは前記第２の制御手段を選択する選択手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
時刻表示を再開する直前の表示時刻は、時刻表示制御手段が表示を停止したときの時刻をメモリーに記憶させておき、その時刻表示を採用しても良い。また、時刻表示を停止している間に龍頭が操作されて表示時刻が変化する場合も考慮すると、磁気センサーなどを用いて時刻表示を再開する直前の針位置などの時刻表示の状態を検出することが望ましい。
【０００８】
針や表示板などを駆動して時刻を表示するモータは、順方向の回転が主となるので順方向に回転する際の消費電力の方が逆方向に回転する際の消費電力より小さくなることが多い。そこで、現在時刻を表示するために必要な回転角を単に比較するのではなく、消費電力の大小を比較することにより回転方向を選択している。また、早送りと逆送りで消費電力が等しい場合は、より信頼性の高い早送りを選択するようにしている。
【０００９】
さらに、時刻表示制御手段に、時間単位を表示する第１のモータと、分単位を表示する第２のモータを設け、演算手段によって時間単位および分単位の各々について第１および第２の消費電力を求め、それぞれの消費電力が少なくなる方向に回転させることにより、いっそう短時間に現在時刻に復帰でき、消費電力もさらに低減できる。
【００１０】
このような電子時計においては、以下のような工程により、現在時刻に時刻表示が復帰される。
【００１１】
１．時刻表示制御手段が時刻表示を再開する直前の表示時刻を識別する。
【００１２】
２．表示時刻から計時装置の現在時刻まで早送りするための第１の消費電力を求める。
【００１３】
３．これと同時にあるいは前後して、表示時刻から現在時刻まで逆送りするための第２の消費電力を求める。
【００１４】
４．第１および第２の消費電力を比較する。
【００１５】
５．第１の消費電力が第２の消費電力に等しいか、または少ないときは第１の制御手段を選択する。
【００１６】
６．第１の消費電力が第２の消費電力より大きいときは第２の制御手段を選択する。
【００１７】
そして、時刻表示制御手段が時間単位を表示する第１のモータと、分単位を表示する第２のモータとを備えている場合は、第２の工程から第６の工程をそれぞれのモータに対し行えば良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に、本発明に係る電子時計の概略構成を示してある。本例の電子時計１０は、発電装置として太陽電池１を備えており、この太陽電池１によって発電された電力によって蓄電装置２が充電され、さらに、時刻表示機能と計時機能が動くようになっている。本例の電子時計１０は、時間を示す時針２１と分を示す分針２２とを備えた表示部２０と、時針２１を動かす第１のモータ２８と、分針２２を動かす第２のモータ２９を備えている。第１のモータ２８は、第１のモータ駆動回路２６から供給された駆動パルスによって順方向および逆方向に回転可能であり、同様に第２のモータ２９は、第２のモータ駆動回路２７から供給された駆動パルスによって順方向および逆方向に回転可能となっている。これら第１および第２のモータ駆動回路２７は、太陽電池１および蓄電装置２に並列に接続されており、太陽電池１が発電を行っている間は太陽電池１から供給された電力によってモータ２８および２９が駆動され、太陽電池から給電されない場合は、蓄電装置２から放出された電力によってモータ２８および２９が駆動されるようになっている。
【００１９】
本例の電子時計１０は、これらのモータ駆動回路２６および２７を制御する時刻表示制御部３を備えており、この時刻表示制御部３が計時部７から供給された時刻表示データに基づいてモータ駆動回路２６および２７を制御し時刻表示を行う。さらに、本例の電子時計１０は、モータ駆動回路２６に順方向に高速でモータを回転させる早送りパルスを供給する早送り制御部４と、逆方向に高速でモータを回転させる逆送りパルスを供給する逆送り制御部５を備えている。これら早送り制御部４および逆送り制御部５も時刻表示制御部３からの指示によってそれぞれのモータ駆動回路２６および２７に駆動パルスを供給する。また、本例の時刻表示制御部３は、蓄電装置２の充電電圧を監視しており、充電電圧が所定の電圧以下に低下するとモータ駆動回路２６および２７を停止し、時刻表示を停止する機能を備えている。さらに、充電電圧が所定の電圧以上に増加すると、モータ駆動回路２６および２７を再稼動させ、時刻表示を再開する機能も備えている。本例の電子時計１０において、モータ駆動回路２６および２７は最も消費電力の大きな回路に相当する。従って、これらのモータ駆動回路２６および２７に供給する電力を停止することにより、蓄電装置２の放電速度を低下させ、計時部７の計時機能をより長い時間活かすことができる。
【００２０】
本例の電子時計１０は、さらに、表示部２０における時針２１と分針２２の位置を磁気センサーなどによって検出する表示時刻検出部６を備えている。従って、本例の電子時計１０は、ユーザが龍頭２３を用いてそれぞれの針を動かした場合であっても、現在の表示部２０における時針２１および分針２２の位置を正確に把握することができる。表示時刻検出部６で検出された表示部２０の表示時刻は、時刻表示制御部３に入力され、この表示時刻に基づきモータ２８および２９が早送りあるいは逆送りされる。
【００２１】
本例の電子時計１０の計時部７は、水晶発振子などの基準周波数を発振する発振部９と、バックアップコンデンサなどの蓄電装置２に比べ比較的容量の小さな２次電源８または予備電池を備えており、太陽電池１が発電を行っている間は、太陽電池１から供給された電力で計時を行い、太陽電池１が発電を停止すると蓄電装置２から放電された電力によって計時を行う。さらに、本例の計時部７は、蓄電装置２の充電電圧が所定の電圧以下に低下し、時刻表示制御部３がモータ駆動回路２６および２７を停止させた後も蓄電装置２の電力によって計時機能を維持できるようになっている。そして、蓄電装置２がさらに放電を続け、計時部７の稼動電圧を維持できないときは、２次電源８の電圧によって計時を継続できるようになっている。従って、本例の電子時計１０においては、時刻表示が停止されても計時機能は継続して動作しており、いったん電圧が復帰して時刻表示が可能になればいつでも正確な時刻を表示することができる。なお、蓄電装置２に十分な電力が残った状態でモータ駆動回路２６および２７への給電を中止することによって計時機能は十分に長い間継続して機能させることができるので、２次電源８は必ずしも必要ではない。また、計時部７は、蓄電装置とは別の電池電源によって動作するようにしてももちろん良い。また、本例の電子時計１０は、蓄電装置２から太陽電池１への電荷の逆流を防止するダイオード３０と、計時部７から蓄電装置２への電荷の逆流を防止するダイオード３１を備えている。
【００２２】
図２に示したフローチャートに基づき、本例の電子時計１０の時刻表示を復帰する動作を説明する。いったん充電電圧が所定の値以下に低下し、時刻表示を停止すると、ステップ３１において太陽電池１が発電を再開し蓄電装置２の充電電圧が確立されるのを待つ。充電電圧が確立されると、時刻表示制御部３は、ステップ３２において、表示時刻検出部６を用いて表示部２０の時針２１の角度（θ１１）と、分針２２の角度（θ１２）を取得する。もちろん、角度に変わる位置データを用いて以下の処理を行うことも可能である。そして、ステップ３３で時針の表示が再設定されているか否かを判断し、まず、時間表示の再設定から開始する。ステップ３４において時針用を駆動するモータ２８が選択される。時刻表示制御部３は、次に、ステップ３６において、表示時刻の角度θ１１から、計時部７から供給された現在時刻の時針２１の角度（θ０１）までモータ２８を早送りしたときに消費される電力が計算される。例えば、時刻表示を再開する直前の表示時刻が２時１５分であり、現在時刻が１２時００分の場合は、時針２１を順方向に回転させた時にモータ駆動回路２６で消費される電力は、単位角度当たりの消費電力をｘとすると以下の式で表れる。なお、本例においては実際の演算は時刻単位で行っている。
【００２３】
ＡＢＳ（（θ０１−θ１１）  ×  ｘ  ）
＝  （１２  −  ２）×  ｘ  ＝  １０ｘ      ・・・（１）
次のステップ３７においては、時針２１を逆方向に回転させたときにモータ駆動回路２６で消費される電力が計算される。一般に、表示用のモータを逆方向に回転させる場合は順方向に回転させる場合より消費電力が大きく、ここでは単位角度当たりの消費電力が５ｘであるとする。従って、逆方向に回転させたときの消費電力は以下の式で演算される。
【００２４】
ＡＢＳ（（θ１１＋（３６０−θ０１）  ×  ５ｘ  ）
＝  （２  ＋  １２  −１２）×  ５ｘ  ＝  １０ｘ  ・・・（２）
この例では、早送りした場合と逆送りした場合とでモータ駆動回路２６で消費される電力が等しいという結果が得られる。この演算結果をステップ３８で比較し、早送りした場合と逆送りした場合の消費電力が等しいので早送りが選択されステップ３９において早送り制御部４が動作する。これにより時針２１はステップ４１において１２時の位置まで早送りされる。運針用のモータ２８および２９、さらに、これらのモータと時針あるいは分針を連絡する輪列は順方向の回転を標準として設計されている。このため、本例の電子時計１０においては、演算された消費電力が順方向と逆方向で等しい場合は、より信頼性の高い順方向を選択して時刻表示を復帰するようにしている。
【００２５】
時針２１が現在時刻に復帰すると、ステップ４２において分針２２の設定が済んだか否かを判断し、未設定であればステップ３３に戻り、次に分針用のモータ２９をステップ３５で選択する。そして、上記と同様の演算を繰り返す。分針２２においては、分針の現在時刻の表示角度（θ０２）  を得て、早送りした場合および逆送りした場合の消費電力がステップ３６および３７において以下のように算出される。
【００２６】
0003624532.tif 000002
従って、ステップ３８において早送りが選択され、上記と同様に早送り制御部４から駆動パルスが第２のモータ駆動回路２７に供給される。そして、分針２２が現在時刻に復帰すると、ステップ４１において計時部７の時刻表示信号によってモータ駆動回路２７が動作し、正しい時刻が継続して表示される。
【００２７】
これらに対し、時針２１あるいは分針２２が１時の位置にあり、１２時の位置に復帰する場合は、ステップ３６および３７において以下のように消費電力が演算される。
【００２８】
0003624532.tif 000003
従って、ステップ３８において逆送りが選択され、ステップ４０において逆送り制御部５から駆動パルスが対応するモータ駆動回路に供給され、時針２１あるいは分針２２が逆転して現在時刻に復帰する。
【００２９】
このようにして表示部２０の時刻表示が現在時刻に復帰すると、時刻表示制御部３は、ステップ４３において充電電圧をさらに監視する。そして、充電電圧が低下するとステップ４４で時刻表示を停止し蓄電装置２の電力を保持し、計時機能だけを継続して動作させてステップ３１に戻って電圧が復帰するのを待つ。
【００３０】
以上に説明したように、本例の電子時計は、運針を開始する直前の表示時刻と、電圧が復帰して運針を再開するときの現在時刻と、順方向にモータを回転させたときの消費電力と、さらに、逆方向にモータを回転させたときの消費電力を用いて最もパワーセーブできる時刻合わせを実現しており、蓄電装置に再充電された電力が浪費されるのを防止し、その後の時刻表示を安定して確実に行えるようにしている。従って、本例の電子時計は、太陽電池の発電が停止して電力が不足した場合であっても、時刻表示は停止するが計時機能は継続して動作し正確な時間を計時することができる。そして、いったん時刻表示機能が復帰すると、正確な表示時刻が得られ、さらに、その後も安定して確実な運針を期待できる。
【００３１】
さらに、本例の電子時計においては、時針および分針の各々にモータを設け、別々に現在時刻に復帰できるようにしている。このため、時針および分針のそれぞれが最も低パワーで現在時刻に復帰できるので、時針および分針の双方で消費される電力を最も少なくすることができる。さらに、時針および分針を別々に復帰制御できるので、時刻表示機能が復帰してから正確な現在時刻が表示されるまでの時間を大幅に短縮することができる。
【００３２】
なお、本例では復帰直前の針位置から表示時刻を求めているが、時刻表示を停止した時刻を記憶しており、その時刻を用いて時針および分針の復帰を行ってももちろん良い。さらに、時針および分針を１つのモータで駆動する電子時計においても、上記のように順方向と逆方向で消費される電力を確認して現在時刻に復帰させることにより消費電力の浪費を防止できる。また、時刻表示は、本例のように針を回転するタイプに限定されることはなく、表示板の側を回転するなどの方式の電子時計であっても良いことはもちろんである。
【００３３】
また、本例の電子時計においては発電装置として太陽電池を用いているが、重りの運動などによって発電を行う装置など、様々な発電装置を備えた電子時計に本発明が適用できることはもちろんである。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、運針を開始する直前の表示時刻から現在時刻に復帰するときに、順方向にモータを回転させたときの消費電力と、逆方向にモータを回転させたときの消費電力を演算して最もパワーセーブできる時刻合わせを実現している。従って、時刻表示を復帰するために消費される電力を低減できる。さらに、逆方向に時刻表示を動かして現在時刻に復帰できるようにしているので、現在時刻に復帰するために必要な時間も大幅に短縮できる。また、時間単位の表示および分単位の表示の各々にモータを設けることにより、これらの表示を別々に現在時刻に復帰させられるので、復帰に必要な時間および消費電力をさらに低減することができる。
【００３５】
従って、本発明により、蓄電装置に再充電された電力が浪費されるのを防止できるので、太陽電池などの発電装置の発電が停止して電力が不足した場合であっても、計時機能を継続して動作させて正確な時間を計時することができ、さらに、いったん時刻表示機能が復帰すると、正確な表示時刻が安定して長時間行える電子時計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子時計の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電子時計において時刻表示を復帰させる工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・太陽電池
２・・蓄電装置
３・・時刻表示制御部
４・・早送り制御部
５・・逆送り制御部
６・・表示時刻検出部
７・・計時部
１０・・電子時計
２０・・表示部
２１・・時針
２２・・分針
２３・・龍頭
２６、２７・・モータ駆動回路
２８、２９・・モータ
３０、３１・・逆流防止ダイオード
【図１】
0003624532.tif 000004
【図２】
0003624532.tif 000005