(57)【要約】【課題】より正確な時刻を表示できる電子制御式機械時計を提供すること。【解決手段】指針４を０時に合わせてボタンや竜頭などの操作部７１を操作して０位置を認識した後、アンテナ７２１によって時刻情報が重畳された電波を受信する。時刻修正制御手段７３は受信した時刻情報から時刻修正量を算出し、回転制御手段６のアップダウンカウンタ６４のカウンタ値に置き換え、そのカウンタ値を変更する。回転制御手段６は、カウンタ値がプリセット値になるように発電機５のロータの回転周期を制御して、指針４を進めるあるいは遅らせる。これによって時刻を修正する。標準電波を受信して時刻修正を行うので、より一層正確な時刻表示ができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的エネルギ蓄積手段と、この機械的エネルギ蓄積手段からの機械的エネルギにより駆動されて発電する発電機と、この発電機に連動して作動する時刻表示手段と、前記発電機の回転速度を調節する回転制御手段とを備えた電子制御式機械時計において、前記時刻表示手段の表示時刻を修正する時刻修正手段を備え、この時刻修正手段は、前記時刻表示手段の表示時刻を０位置として認識する０位置認識手段と、時刻情報が重畳された電波を受信する受信手段と、０位置における表示時刻および前記受信手段で受信された時刻情報に基づいて前記回転制御手段を制御し、表示時刻を修正する時刻修正制御手段とを備えることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項２】
機械的エネルギ蓄積手段と、この機械的エネルギ蓄積手段からの機械的エネルギにより駆動されて発電する発電機と、この発電機に連動して作動し、二つ以上の時刻表示針を有する時刻表示手段と、前記発電機の回転速度を調節する回転制御手段とを備えた電子制御式機械時計において、前記時刻表示手段の表示時刻を修正する時刻修正手段を備え、この時刻修正手段は、前記時刻表示針の表示位置を検出する針位置検出手段と、時刻情報が重畳された電波を受信する受信手段と、この受信手段で受信された時刻情報および前記針位置検出手段により検出された前記時刻表示針の位置情報に基づいて前記回転制御手段を制御し、表示時刻を修正する時刻修正制御手段とを備えることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子制御式機械時計において、前記回転制御手段は、前記発電機の回転周期を検出してその回転周期に対応した回転検出信号を出力する回転検出手段と、時間標準源からの信号に基づいて基準信号を発生する基準信号発生手段と、前記基準信号および前記回転検出信号の一方をアップカウント信号とし、他方をダウンカウント信号として入力するアップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタの予め設定されたアップダウンカウンタ設定値を境に前記発電機にブレーキをかけ、または前記発電機にブレーキをかけない制御を行う制動制御手段とを備え、前記時刻修正制御手段は、前記受信手段で受信された時刻情報と前記時刻表示手段の表示時刻との差をアップダウンカウンタ値に置き換えて表示時刻を修正することを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項４】
請求項３に記載の電子制御式機械時計において、前記アップダウンカウンタは、前記発電機のブレーキをかけない制御が行われるカウンタの範囲が、前記発電機にブレーキをかける制御が行われるカウンタの範囲より広く設定されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の電子制御式機械時計において、前記機械的エネルギ蓄積手段は、当該電子制御式機械時計を２４時間以上作動させることができる量の機械的エネルギが蓄積されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ぜんまいなどの機械的エネルギ源からの機械的エネルギを発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギにより回転制御手段を作動させて発電機の回転周期を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動する電子制御式機械時計に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、電子制御式機械時計としては、ぜんまいが開放する時の機械的エネルギを発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギにより回転制御手段を作動させて発電機のコイルに流れる電流値を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動して正確に時刻を表示するものがある（例えば特許文献１）。
この電子制御式機械時計では、回転制御手段は、水晶振動子の振動から基準周波数信号を取り出し、この基準周波数信号とロータの回転速度とを比較することにより、ロータの回転速度を調節し、輪列の調速を行っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１６６９８０号公報  （第５−６頁、第４図、第９図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水晶振動子の振動周波数にも個体差があるため、このような構成の電子制御式機械時計では、月差±１５秒程度の時間誤差が生じる。これは、従来の機械時計と比較すれば飛躍的な精度の向上といえるが、一方でより一層正確な電子制御式機械時計も望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、より正確な時刻を表示できる電子制御式機械時計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子制御式機械時計は、機械的エネルギ蓄積手段と、この機械的エネルギ蓄積手段からの機械的エネルギにより駆動されて発電する発電機と、この発電機に連動して作動する時刻表示手段と、発電機の回転速度を調節する回転制御手段とを備えた電子制御式機械時計において、時刻表示手段の表示時刻を修正する時刻修正手段を備え、この時刻修正手段は、時刻表示手段の表示時刻を０位置として認識する０位置認識手段と、時刻情報が重畳された電波を受信する受信手段と、０位置における表示時刻および受信手段で受信された時刻情報に基づいて回転制御手段を制御し、表示時刻を修正する時刻修正制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、受信手段は時刻情報が重畳された電波を受信し、時刻修正制御手段は、この時刻情報に基づいて回転制御手段を制御して表示時刻を修正するので、回転制御手段による発電機の回転速度の調整で生じた時刻の表示誤差が確実に補正される。従って、電子制御式機械時計の時刻表示がより正確となる。また、０位置認識手段で時刻表示手段の０位置を認識するので、時刻表示手段による表示時刻と、受信手段で受信した時刻情報との差は、受信手段で受信した時刻情報から常に同じ０位置の表示時刻分を減算したものと同じになる。従って、時刻修正量の算出が簡単となり、電子制御式機械時計の制御や構成が簡単になる。
【０００８】
本発明の電子制御式機械時計は、機械的エネルギ蓄積手段と、この機械的エネルギ蓄積手段からの機械的エネルギにより駆動されて発電する発電機と、この発電機に連動して作動し、二つ以上の時刻表示針を有する時刻表示手段と、発電機の回転速度を調節する回転制御手段とを備えた電子制御式機械時計において、時刻表示手段の表示時刻を修正する時刻修正手段を備え、この時刻修正手段は、時刻表示針の表示位置を検出する針位置検出手段と、時刻情報が重畳された電波を受信する受信手段と、この受信手段で受信された時刻情報および針位置検出手段により検出された時刻表示針の位置情報に基づいて回転制御手段を制御し、表示時刻を修正する時刻修正制御手段とを備えることが望ましい。
【０００９】
この発明によれば、受信手段は時刻情報が重畳された電波を受信し、時刻修正制御手段は、この時刻情報と時刻表示針の位置情報とに基づいて回転制御手段を制御して表示時刻を修正するので、回転制御手段による発電機の回転速度調整で生じた時刻の表示誤差が確実に補正される。従って、電子制御式機械時計の時刻表示がより正確となる。
また、電子制御式機械時計は針位置検出手段を備えているので、時刻修正制御手段は、時刻表示針の表示位置と受信手段で受信される時刻情報とを比較して、表示時刻からの時刻修正を行う。従って、時刻修正時間が短くなり、時刻修正の際の消費エネルギも最小限に抑制される。
【００１０】
本発明では、回転制御手段は、発電機の回転周期を検出してその回転周期に対応した回転検出信号を出力する回転検出手段と、時間標準源からの信号に基づいて基準信号を発生する基準信号発生手段と、基準信号および回転検出信号の一方をアップカウント信号とし、他方をダウンカウント信号として入力するアップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタの予め設定されたアップダウンカウンタ設定値を境に発電機にブレーキをかけ、または発電機にブレーキをかけない制御を行う制動制御手段とを備え、時刻修正制御手段は、受信手段で受信された時刻情報と時刻表示手段の表示時刻との差をアップダウンカウンタ値に置き換えて表示時刻を修正することが望ましい。
【００１１】
このような電子制御式機械時計では、時刻修正制御手段は、受信手段で受信した時刻情報と時刻表示手段の表示時刻との差をアップダウンカウンタ値に置き換えるので、アップダウンカウンタではカウンタ値が時刻情報と表示時刻との差の分だけ大きくあるいは小さくなる。すると、回転制御手段はカウント値がアップダウンカウンタ設定値よりも大きく、または小さくなるので、アップダウンカウンタ設定値との差、つまり修正時間分だけ発電機にブレーキをかけ続けるまたはブレーキをかけない制御を行う。例えば、発電機にブレーキをかけ続ける時には、発電機の回転周期が遅くなって時刻表示手段の進みが遅くなるので、表示時刻を遅らせることにより実際の時刻が表示時刻に追いついて時刻が修正される。また発電機にブレーキをかけない場合には、発電機の回転周期が早くなり、表示時刻を進ませることにより表示時刻が実際の時刻に追いついて時刻が修正される。
【００１２】
この発明によれば、時刻修正制御手段が時刻情報と表示時刻との差をアップダウンカウンタ値に置き換えてアップダウンカウンタに入力すると、回転制御手段がそのカウンタ分だけ表示時刻の修正を行うので、回転制御手段の構成を利用して時刻修正が可能となり、構成が簡単になる。また、発電機の回転検出信号と基準信号との比較にアップダウンカウンタを用いているので、各信号のカウントと同時に各カウント値の比較を行うため、構成が簡易になり、かつ各カウント値の差の算出が容易になる。
【００１３】
本発明では、アップダウンカウンタは、発電機のブレーキをかけない制御が行われるカウンタの範囲が、発電機にブレーキをかける制御が行われるカウンタの範囲より広く設定されていることが望ましい。
このような電子制御式機械時計では、この時発電機にブレーキをかけない制御においては、時刻表示手段を速く駆動して実際の時刻に追いつく制御を行うため、時刻修正に必要な時刻表示手段の駆動時間量は、修正時間量と略同じになる。一方、発電機にブレーキをかける制御においては、時刻表示手段を遅く駆動して実際の時刻が追いつくのを待つ制御を行うため、時刻修正に必要な時刻表示手段の駆動時間量は、発電機にブレーキをかけない制御を行う場合よりも短くなる。従って、発電機のブレーキをかけない制御に必要な修正時間量をアップダウンカウンタ値に置き換えた場合、発電機のブレーキをかける制御に必要なアップダウンカウンタ値よりも大きくなる。
【００１４】
つまり、この発明によれば、アップダウンカウンタ値をより多く使用する、ブレーキをかけない制御用のカウンタの範囲が、ブレーキをかける制御用のカウンタの範囲より広く設定されているので、アップダウンカウンタのカウンタ領域が有効に活用される。逆に、このため、時刻修正に必要なアップダウンカウンタのカウンタが最小限に抑制されるので、アップダウンカウンタの構成が簡単になる。
【００１５】
本発明では、機械的エネルギ蓄積手段は、当該電子制御式機械時計を２４時間以上作動させることができる量の機械的エネルギが蓄積されていることが望ましい。
この発明によれば、時刻修正を行う際には、実際に時刻表示手段が駆動した量の機械的エネルギを消費するが、機械的エネルギ蓄積手段は２４時間以上の機械的エネルギを蓄積しているので、時刻修正途中で駆動が止まってしまうというような不都合が発生せず、良好かつ確実に時刻が修正される。
ここで、電子制御式機械時計を２４時間以上作動させることができる量とは、時刻表示手段が表示する表示時刻上での時間においての意味であり、例えば発電機にブレーキをかけずに時刻表示手段を速く駆動した場合に、表示時刻の変化分作動させることができる量をいい、従って実際の駆動時間とは異なる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第二実施形態以降で、以下に説明する第一実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００１７】
〔第一実施形態〕
図１には、第一実施形態にかかる電子制御式機械時計１の全体の概略を示す平面図が、また図２には、その構成がブロック図として示されている。これらの図１および図２において、電子制御式機械時計１は、ぜんまい（機械的エネルギ蓄積手段）２と、このぜんまい２に接続される輪列３と、この輪列３に固定されて時刻を表示する指針（時刻表示手段、時刻表示針）４と、輪列３からの回転運動で回転して発電する発電機５と、発電機５のロータ５Ａの回転周期を制御する回転制御手段６と、指針４の表示時刻を修正する時刻修正手段７とを備えている。
【００１８】
ぜんまい２は、香箱２１に収納され、電子制御式機械時計１を２４時間以上の時刻表示量作動できる機械的エネルギが蓄積されている。また、香箱２１の外周には、香箱歯車２２が形成され、輪列３と噛合している。
輪列３は、ぜんまい２がほどける時の機械的エネルギを回転運動として取り出し、この回転運動を順次増速する二番車３１，三番車３２，四番車３３，五番車３４，および六番車３５を備えている。また、指針４は、時針４１と、分針４２と、秒針４３とを備え、時針４１は二番車３１に噛合された日の裏車（図示せず）を介して時針車（図示せず）に固定され、分針４２は二番車３１に、また秒針は四番車３３に固定されている。指針４が固定されたそれぞれの歯車（つまり時針車、二番車３１、および四番車３３）は、所定の回転数で回転できるように歯車比などが適宜設定されている。つまり、時針車は１２時間に１回転、二番車３１は６０分間に１回転、四番車３３は１分間に１回転するように設定されている。
発電機５は、ロータ５Ａ、ステータ５Ｂ、およびコイル５Ｃから構成されており、ロータ５Ａは、六番車３５に接続されている。
ここで、例えばぜんまい２の仕様を最大トルク１．２Ｎｃｍ、巻数８．２巻、香箱歯車２２から二番車３１までの増速比を９．８とすると、ぜんまい２は約５０時間駆動できるように設定されている。また、輪列３の増速比は、二番車３１からロータ５Ａまでの増速比が２８，８００に設定されている。
【００１９】
次に、電子制御式機械時計１の制御回路について説明する。図３には、第一実施形態の電子制御式機械時計１の回路図が示されている。この図３および前述の図２において、発電機５からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路５１を通して昇圧、整流され、コンデンサで構成される電源回路５２に充電供給される。
また、発電機５には、スイッチング素子のトランジスタ５３Ｂからなるブレーキ回路５３が接続されており、このブレーキ回路５３を制御することで発電機５を調速可能に構成されている。
【００２０】
回転制御手段６は、発振回路６１、分周回路６２、発電機５のロータの回転検出回路６３、第一計数手段６４Ａ、第二計数手段６４Ｂ、比較手段６４Ｃ、制動制御回路６５を備えて構成されている。なお、本実施形態では、第一計数手段６４Ａ、第二計数手段６４Ｂ、比較手段６４Ｃ、制動制御回路６５により、アップダウンカウンタ６４が構成されている。
発振回路６１は、時間標準源である水晶振動子６１Ａを用いて発振信号（３２，７６８Ｈｚ）を出力し、この発振信号は１２段のフリップフロップからなる分周回路６２によってある一定周期まで分周される。この分周信号は、８Ｈｚの基準信号ｆｓとして第一計数手段６４Ａに出力されている。従って、発振回路６１および分周回路６２により、基準信号発生手段が構成されている。
【００２１】
回転検出回路６３は、発電機５に接続された波形整形回路６３１とモノマルチバイブレータ６３２とで構成されている。波形整形回路６３１は、アンプ、コンパレータで構成され、正弦波を矩形波に変換する。モノマルチバイブレータ６３２は、ある周期近傍のパルスだけを通過させるバンドパス・フィルタとして機能し、ノイズを除去した回転検出信号ＦＧ１を出力する。
回転検出回路６３の回転検出信号ＦＧ１および分周回路６２からの基準信号ｆｓは、同期回路８０（図３）を介してアップダウンカウンタ６４のアップカウント入力およびダウンカウント入力にそれぞれ入力されている。
同期回路８０は、４つのフリップフロップ８１やＡＮＤゲート８２，ＮＡＮＤゲート８３からなり、分周回路６２の５段目の出力（１，０２４Ｈｚ）や６段目の出力（５１２Ｈｚ）の信号を利用して、回転検出信号ＦＧ１を基準信号ｆｓ（８Ｈｚ）に同期させるとともに、これらの各信号パルスが重なって出力されないように調整している。
【００２２】
アップダウンカウンタ６４は、２１ビットのカウンタで構成されている。アップダウンカウンタ６４のアップカウント入力には、前記回転検出信号ＦＧ１に基づく信号が同期回路８０から入力され、ダウンカウント入力には、前記基準信号ｆｓに基づく信号が同期回路８０から入力される。これにより、基準信号ｆｓおよび回転検出信号ＦＧ１の計数（第一計数手段６４Ａ、第二計数手段６４Ｂ）と、その差の算出（比較手段６４Ｃ）とが同時に行えるようになっている。
【００２３】
なお、このアップダウンカウンタ６４には、２１個のデータ入力端子（プリセット端子）が設けられており、これらのデータ入力端子のうちの所定端子にＨレベル信号が入力されていることで、アップダウンカウンタ６４のプリセット値（アップダウンカウンタ設定値）が予め「Ｎ」に設定されている。
ここで、プリセット値Ｎは、アップダウンカウンタの全カウンタ値に対して、発電機５のロータ５Ａにブレーキをかけない制御が行われるカウンタの範囲が、発電機５のロータ５Ａにブレーキをかける制御が行われるカウンタの範囲より広く設定されている。つまり、２１個のデータ入力端子の全カウンタ値（２，０９７，１５２）に対して、プリセット値は例えば１，１００，０００に設定され、０からプリセット値までのカウンタ数よりもプリセット値から２，０９７，１５２までのカウンタ数の方が小さく設定されている。
また、アップダウンカウンタ６４のＬＯＡＤ入力端子には、起動設定回路９０が接続されている。起動設定回路９０は、コンデンサ５２に接続されてコンデンサ５２に最初に電力が供給された際に、システムリセット信号ＳＲを出力する初期化回路９１と、このシステムリセット信号ＳＲでリセットされるとともに、前記回転検出信号ＦＧ１が所定数入力されることをカウントする分周回路９２と、この分周回路９２からの信号がクロック入力とされ、前記システムリセット信号ＳＲでリセットされるフリップフロップ９３とを備えて構成されている。
【００２４】
分周回路９２は、４段のフリップフロップにより構成されて前記回転検出信号ＦＧ１が１６パルス分入力されると、Ｈレベル信号を出力するように構成されている。従って、フリップフロップ９３からは、システムリセット信号ＳＲが出力されてから、回転検出信号ＦＧ１が１６パルス分入力されるとＨレベル信号がアップダウンカウンタ６４のＬＯＡＤ入力に入力されるように設定されている。
アップダウンカウンタ６４は、ＬＯＡＤ入力がＨレベルになるまで、つまりシステムリセット信号ＳＲが出力されてから一定期間は、アップダウン入力を受け付けないため、アップダウンカウンタ６４のカウンタ値は「Ｎ」に維持される。
【００２５】
アップダウンカウンタ６４は、２１ビットの出力ＱＡ〜ＱＵを有している。これらの出力ＱＡ〜ＱＵはブレーキ信号発生部６４１に接続されており、このブレーキ信号発生部６４１は、カウンタ値がＮ以下であればＬレベル信号を出力し、Ｎ＋１以上であればＨレベル信号を出力するように構成されている。ブレーキ信号発生部６４１の出力は、発電機５に並列に接続されたブレーキ回路５３のＮｃｈトランジスタ５３Ｂにおけるゲートに接続されている。従って、このブレーキ信号発生部６４１からＨレベル信号が出力されると、トランジスタ５３Ｂのゲートに電圧が加わり、トランジスタ５３ＢはＯＮ状態に維持され、発電機５がショートされてブレーキがかかる。
一方、ブレーキ信号発生部６４１からＬレベル信号が出力されると、トランジスタ５３Ｂのゲート電圧が下がるため、トランジスタ５３ＢはＯＦＦ状態に維持され、発電機５にはブレーキが加わらない。従って、ブレーキ回路５３は、アップダウンカウンタ６４の出力によって制御されるため、アップダウンカウンタ６４は制動制御回路６５も兼用している。
【００２６】
時刻修正手段７は、指針４の０位置を認識するための操作部（０位置認識手段）７１と、この操作部７１で０位置が認識された時に、時刻情報が重畳された電波を受信する受信手段７２と、受信した時刻情報から指針４の修正時間を算出し、回転制御手段６を制御して表示時刻を修正する時刻修正制御手段７３とを備えている。
操作部７１は、例えば竜頭やボタンなど、電子制御式機械時計１の外部から操作可能に構成されており、指針４を０時（１２時）に合わせて入力操作することにより、その時の指針４の位置を０位置として認識して、認識信号を時刻修正制御手段に送信する。なお、カレンダー機能付きの電子制御式機械時計の場合には、指針４を０時あるいは２４時に合わせる。
【００２７】
受信手段７２は、時刻情報を含んだ標準電波を受けるアンテナ７２１と、アンテナ７２１で受けた時刻情報を処理（増幅、復調等）する受信回路７２２と、受信回路７２２で処理された信号から時刻情報をデコードするデコード回路７２３とを備えている。
アンテナ７２１は、フェライト棒にコイルを巻いたフェライトアンテナ等で構成されている。なお、このアンテナ７２１は、発電機５のコイルがその機能を兼ねていてもよい。
受信回路７２２は、電波をアンテナ７２１で受信するように構成されている。また、受信回路７２２は、図示しない増幅回路、バンドパスフィルタ、復調回路を備え、受信した電波を波形成形し、復調して時刻コードを表す矩形パルスとしてデコード回路７２３に出力する。デコード回路７２３は、このパルス信号を変換し、デジタルデータからなる時刻情報（タイムコード）として時刻修正制御手段７３に出力する。
ここで、受信回路７２２は、水晶振動子７２２Ａを用いて同調回路を構成し、所定周波数の電波を受信するように設定されている。例えば４０ｋＨｚの電波を受信する場合では、受信回路７２２は、水晶振動子７２２Ａを適宜分周して４０ｋＨｚの振動周波数を得て、この振動周波数で同調するように設定されている。また、例えば６０ｋＨｚの電波を受信する場合には、受信回路７２２に別の水晶振動子を設けて６０ｋＨｚの振動周波数を得ればよい。
【００２８】
ここで、時刻情報を含んだ標準電波としては、日本の長波標準電波（ＪＩＹ）などを利用できる。この長波標準電波のタイムコードフォーマットでは、１秒ごとに一つの信号が送信され、１分（６０秒）で１レコード（１フレーム）として構成されている。つまり、１フレームが６０ビットのデータである。また、データ項目として現時刻の分、時、現在年の１月１日からの通算日、年（西暦下２桁）、曜日およびうるう秒が含まれている。なお、秒の項目がないが、これは時刻情報が毎分０秒の時刻データであるためである。各項目の値は、各秒毎に割り当てられた数値の組み合わせによって構成される。
【００２９】
時刻修正制御手段７３は、受信手段７２で受信した時刻情報が正しい時刻データであるかを判断するとともに、正しい時刻データであれば、その時刻情報に基づいて時刻修正量を算出する。この時、時刻修正量は、時刻修正後に正しい時刻表示となるように時刻修正に必要な時間を予測して算出される。そして、この時刻修正量をアップダウンカウンタ値に置き換えて、アップダウンカウンタ６４へ出力する。
ここで、時刻修正量は、常に０位置から指針４を進ませる、つまり発電機５のロータにブレーキをかけない制御を行う方向の進み量として算出される場合や、逆に常に指針４を遅らせる方向の遅れ量として算出される場合などがある。または、受信手段７２からの時刻情報と０位置との差に基づいて、指針４を遅らせる方向あるいは進ませる方向のどちらが速く修正できるか判断して時刻修正量を算出してもよい。
また、時刻修正制御手段７３は、操作部７１により認識された０位置を基準にして、システムの起動後、例えば起動時および１日数回など、予め設定された時刻（あるいはシステム起動時間）に時刻修正を行うように設定されている。
【００３０】
次に、第一実施形態における電子制御式機械時計１の動作を説明する。
ぜんまい２がほどけるに従って、輪列３が回転し、回転運動を増速しながら発電機５のロータに伝達する。発電機５では、回転制御手段６によって発電機５のロータの回転周期を制御して輪列３を調速し、時針４１、分針４２、秒針４３が固定された歯車を所定の周期８Ｈｚで回転させて、時刻を表示する。
【００３１】
図４には、回転制御手段６によって発電機５のロータ５Ａの回転周期を制御する場合のフローチャートが示されている。
図４において、発電機５が作動し始めると、システムリセット信号ＳＲが出力される（ステップ１、以下「ステップ」を「Ｓ」と略す）。その後、一定期間経過後に、起動設定回路９０からＨレベル信号がアップダウンカウンタ６４のＬＯＡＤ入力に入力される（Ｓ２）。
次に、操作部７１で時刻を０時（１２時、あるいは２４時）に合わせてボタンを押すなどの操作を行うと、操作部７１は現在の指針４の位置を０位置として認識して時刻修正制御手段７３に信号を送信する（Ｓ３）。そして、時刻修正を行うかどうかを判断する（Ｓ４）。通常、システム起動直後は時刻が修正されていないので、時刻を修正するように設定されており、この場合には、Ｓ１１にスキップし、後述の時刻修正を行う。時刻修正を行わない場合には、回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とがアップダウンカウンタ６４でカウントされる（Ｓ５）。
【００３２】
Ｓ５でカウントされた各信号は、同期回路８０によって同時にアップダウンカウンタ６４に入力されないように設定されている。このため、初期カウント値が「Ｎ」に設定されている状態から、アップカウント信号が入力されるとカウンタ値は「Ｎ＋１」となり、出力ＱＤからＨレベル信号がブレーキ回路５３のトランジスタ５３Ｂに出力され、発電機５にブレーキを掛けるブレーキオン制御が行われる（Ｓ６，Ｓ７）。
【００３３】
次に、ダウンカウント信号が入力されれば、カウンタ値は「Ｎ」に戻り、ブレーキ信号発生部６４１からはＬレベル信号が出力されるため、発電機５のブレーキが掛けられないブレーキオフ制御が行われる（Ｓ６，Ｓ８）。
一方、ぜんまい２のトルクが大きくて発電機５の回転速度が大きい場合などでは、アップカウント信号によりカウンタ値が「Ｎ＋１」になった後に、さらにアップカウント信号が入力されることがある。この場合には、カウンタ値は「Ｎ＋２」となり、ブレーキ信号発生部６４１からの出力はＨレベルを維持するため、ブレーキが掛けられたままとなる。そして、ブレーキが掛けられたままであることにより、発電機５の回転速度が低下し、回転検出信号ＦＧ１が入力される前に基準信号ｆｓ（ダウンカウント信号）が２回入力されると、カウンタ値は「Ｎ＋１」、「Ｎ」と低下し、「Ｎ」になった際にブレーキが解除される。
【００３４】
このような制御を行うと、発電機５が設定された回転スピード近くになり、アップカウント信号と、ダウンカウント信号とが交互に入力されて、カウンタ値が「Ｎ」と「Ｎ＋１」とを繰り返すロック状態に移行する。この際は、カウンタ値に応じてブレーキのオン、オフが繰り返される。
【００３５】
次に、時刻修正を行う際の動作について説明する。
図５には、時刻修正手段７によって指針４の表示時刻を修正する場合のフローチャートが示されている。
図４のＳ３でシステム起動後に時刻修正を行う設定時刻となった場合、あるいはＳ１０で利用者が任意の時刻に指針４を０時（１２時、または２４時）に合わせて操作部７１を操作した場合には、電子制御式機械時計１は以下のような時刻修正を行う。この時、時刻修正は実際の時刻での０時（１２時）あるいは２４時付近で行うことが望ましい。つまり、このようにすると、修正時刻と実際の時刻との差が小さくなるので、時刻修正量を小さくすることができ、時刻修正にかかる時間や消費エネルギを小さくすることができる。
なお、通常、０位置の認識は時刻修正の度に行う必要はなく、一度０位置を認識した後はシステムがダウンするまで必要はない。ただし、外部磁界などの外乱により回転検出の誤検出が生じて時刻がずれると０位置もずれるので、この場合には再度０位置認識を行う（Ｓ１０）必要がある。
【００３６】
受信手段７２では、受信回路７２２がオンされる（Ｓ１１）。受信回路７２２が作動されることで、標準電波がアンテナ７２１で受信され（Ｓ１２）、受信回路７２２、デコード回路７２３を介して時刻情報（時刻データ）が時刻修正制御手段７３に記憶される。時刻修正制御手段７３は、数分間受信回路７２２を作動させて数フレーム分（通常２，３フレーム分）の時刻情報を受信すると、受信回路７２２をオフする（Ｓ１３）。
【００３７】
時刻修正制御手段７３では、記憶された時刻情報が正確な時刻データとなっているかを確認して受信成功か否かを判定する（Ｓ１４）。
なお、受信した時刻情報が正確であるかの判断方法は、従来の電波修正時計で利用されている各種方法を採用できる。例えば、６８分等のように非存在の時間や日になっていないかという点と、各時刻データ同士がそれぞれ予想される時刻を表しているか、つまり連続して受信した時刻データであれば、それぞれが１分毎の時刻データとなっていると予測されるため、各データがそのような時刻になっているかという点とから、正確な時刻データとなっているかを確認する方法などを採用できる。
また、Ｓ１４において受信失敗と判断された場合には、時刻修正を終了し、図４のＳ５に戻って通常の調速を行う。
【００３８】
受信された時刻情報が正確であると判断した場合には、受信が成功したと判断して、０位置からの時刻修正量を算出する（Ｓ１５）。ここで、０位置は本実施形態では０時に合わせられているので、時刻情報と０位置との差は、時刻情報と同じまたは時刻情報から１２時間を減算した時刻と等しくなる、あるいは時刻表示が２４時間式の場合には、時刻情報と等しくなるくなる。そこで、時刻修正制御手段７３は、この時刻情報（または時刻情報から１２時間を減算した時刻）に、時刻情報の受信に要した時間を加算し、さらに時刻修正のために電子制御式機械時計１を駆動するのに要する時間を予測して加算した時間を時刻修正量として算出する。
【００３９】
またこの時、前述のように、受信した時刻情報に応じて、指針４を進ませる方向に修正する場合と、指針４を遅らせる方向に修正する場合とを比較して、より修正時間や消費エネルギが小さい方を判断選択してもよい。この場合には、指針４の制御方向、つまり発電機５のロータにブレーキをかけずに指針４を進ませるか、ロータにブレーキをかけて指針４を遅らせるかのいずれかを指定し、かつその制御方向に対しての時刻修正量を算出すればよい。
【００４０】
時刻修正制御手段７３は、さらに時刻修正量に対応するアップダウンカウンタ６４のカウンタ値を算出、設定する（Ｓ１６）。具体的には、発電機５のロータにブレーキをかけずに指針４を進めて修正時刻に追いつくように制御する場合には、アップダウンカウンタ６４のカウンタ値は、回転制御手段６においてアップカウンタ値を一つ計数する毎に指針４が何秒進むかが予め設定されているので、その設定条件に応じて時刻修正量をカウンタ量に置き換え、プリセット値からこのカウンタ量を減算することにより、算出できる。
逆に、発電機５のロータにブレーキをかけて指針４を遅らせ、修正時刻が追いつくのを待つように制御する場合には、アップダウンカウンタ６４のカウンタ値は、時刻修正量をカウンタ量に置き換え、プリセット値にこのカウンタ量を加算することによって算出できる。
時刻修正制御手段７３は、算出されたカウンタ値をアップダウンカウンタ６４に入力し、アップダウンカウンタ６４のカウンタ値を強制的に変更する。
【００４１】
制動制御回路６５では、変更されたアップダウンカウンタ６４のカウンタ値に基づいて、カウンタ値がプリセット値に近づくように発電機５のロータ５Ａの回転周期を制御する（図４のＳ５〜Ｓ８）。つまり、時刻修正制御手段７３によってカウンタ値がプリセット値よりも小さくなるように変更された場合には、発電機５のロータ５Ａにブレーキをかけない制御を行う。ロータ５Ａは、例えば１２０Ｈｚの回転周期で回転して、指針４を速く駆動する。これにより、アップダウンカウンタ６４には回転検出信号ＦＧ１によるアップカウンタ値が多く入力されてカウンタ値が大きくなる。そしてカウンタ値が「Ｎ＋１」になるとロータにブレーキがかかるようになり、カウンタ値が「Ｎ」と「Ｎ＋１」とを繰り返すロック状態に移行して時刻修正を終了する。
【００４２】
逆に、時刻修正制御手段７３によってカウンタ値がプリセット値よりも大きくなるように変更された場合は、発電機５のロータ５Ａにブレーキがかかり、ロータ５Ａが例えば４Ｈｚの回転周期で回転することにより指針４が遅く駆動される。ロータ５Ａが遅く回転することにより、アップダウンカウンタ６４には基準信号ｆｓによるダウンカウンタ値が多く入力されて、カウンタ値が小さくなる。そしてカウンタ値がプリセット値の「Ｎ」になるまでブレーキをかけ続け、その後カウンタ値が「Ｎ」と「Ｎ＋１」を繰り返すロック状態に移行して時刻修正を終了する。
なお、以上のような０位置認識（Ｓ３，Ｓ１０）または時刻修正（Ｓ１１〜Ｓ１６）の間は、電源回路５２に充電されたエネルギを使用して回転制御手段６を駆動することにより、例えば０位置認識の際にロータ５Ａの回転が停止しても、回転制御手段６は停止せずに駆動される。
【００４３】
このような電子制御式機械時計１によれば、以下のような効果が得られる。
（１）  受信手段７２によって電波を受信し、時刻修正手段７で回転制御手段６を制御することにより指針４の表示時刻を修正するので、水晶振動子６１Ａの発信信号の個体差などによる時刻誤差を修正することができる。従って、従来の電子制御式機械時計に比べてより一層正確な時刻を表示できる。
【００４４】
（２）  アップダウンカウンタ６４によって、発電機５のロータの回転検出信号ＦＧ１と水晶振動子６１Ａからの基準信号ｆｓとをカウントすると同時に、両カウントの比較を行うことができる。従って、回転制御手段６の構成を簡単にでき、製造コストを低減できる。
また、回転制御手段６に用いられるアップダウンカウンタ６４のカウンタ値を変更することにより時刻修正を行うので、元々電子制御式機械時計１に設けられている構成を利用することができ、時刻修正手段７の構成を簡単にすることができる。
【００４５】
（３）  操作部７１を操作することによって指針４の０位置を認識できるので、標準電波からの時刻情報と指針４の表示時刻との差は、標準電波からの時刻情報に等しく、あるいは当該時刻情報から１２時間を減算した時刻に等しくなる。従って、時刻修正量を簡単に算出でき、時刻修正制御手段７３の構成を簡単にできる。また、指針４の位置を検出する必要がないので、指針４の位置検出手段などが不要となり、時刻修正手段７の構成を簡単にできる。
【００４６】
（４）  時刻修正手段７によって、発電機５のロータの回転周期を制御することによって時刻修正を行うので、時刻修正をしている際にもぜんまい２からの機械的エネルギを消費することとなる。本実施形態ではぜんまい２に蓄積された機械的エネルギ量が電子制御式機械時計１を２４時間以上駆動できる量となっているので、時刻修正の途中で電子制御式機械時計１が停止してしまうというような不具合が生じず、確実に時刻を修正できる。
【００４７】
（５）  ２１ビットのアップダウンカウンタ６４のプリセット値がＮ（例えば１，１００，０００）に設定されているので、発電機５のロータにブレーキをかけない制御を行うカウンタ値の範囲を、ブレーキをかける制御を行うカウンタ値の範囲よりも広くすることができる。従って、カウンタ値をより多く必要とする、ブレーキをかけない制御により多くのカウンタ値を割くことができ、アップダウンカウンタ６４のカウンタ値を有効に活用できる。
【００４８】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、第一実施形態の電子制御式機械時計１に針位置検出手段が設けられたものである。
図６には、第二実施形態にかかる電子制御式機械時計１の構成ブロック図が示されている。この図６において、電子制御式機械時計１は、指針４の位置を検出する針位置検出手段７４を備えている。
【００４９】
針位置検出手段７４は、例えば、指針４が固定される歯車にそれぞれ形成された複数の透過孔（図７）と、光透過型の光検出センサ（図示せず）とを備えている。
図７には、針位置検出手段７４の平面図が示されており、図７（Ａ）には秒針４３が固定された四番車３３の平面図、図７（Ｂ）には分針４２が固定された二番車３１の平面図、図７（Ｃ）には時針４１が固定された時針車３６の平面図が示されている。図７（Ａ）において、四番車３３の円周上には、例えば十二箇所に等間隔に円形の透過孔３３Ａが形成されている。また、図７（Ｂ）において、二番車３１の円周上には、円弧切欠状の透過孔３１Ａと、透過孔３１Ａと長さの異なる円弧切欠状の二つの透過孔３１Ｂとが形成されている。ここで、二つの透過孔３１Ｂの間の間隔Ｂは、片方の透過孔３１Ｂおよび透過孔３１Ａの間隔Ｂと同じとなるように設定されている。また、他方の透過孔３１Ｂおよび透過孔３１Ａの間隔Ａは間隔Ｂとは異なる間隔となるように形成されている。図７（Ｃ）において、時針車３６には三箇所に円弧切欠状の透過孔３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが形成されており、これらの透過孔３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃはそれぞれ異なる長さで、かつ互いに異なる間隔Ｃ，Ｄ，Ｅで形成されている。
これらの透過孔３３Ａ，３１Ａ，３１Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃは、四番車３３、二番車３１、および時針車３６において、回転時にこれらの全ての歯車が平面視で互いに重なり合う領域の周方向にそれぞれ形成されている。
【００５０】
光検出センサは、発光ダイオードからなる発光素子と、フォトトランジスタからなる受光素子とを備えている。これらの発光素子および受光素子は、時針車３６、二番車３１、および四番車３３の透過孔３３Ａ，３１Ａ，３１Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが形成された円周上に、歯車の厚み方向に歯車を挟むようにして対向して配置されている。
【００５１】
このような電子制御式機械時計１では、次のように動作する。
図８には、第二実施形態の電子制御式機械時計１で時刻修正を行う場合のフローチャートが示されている。
まず、第一実施形態と同様に、ボタンなどの操作部７１を操作することによって０位置を認識して（Ｓ２０）時刻修正を開始する場合、あるいは時刻修正制御手段７３で予め設定された時刻に時刻修正を行う場合、受信回路７２２はオンとなり（Ｓ２１）、時刻情報を受信する（Ｓ２２〜Ｓ２４）。
【００５２】
受信が成功したと判断された場合には、針位置検出手段７４の発光素子がオンする（Ｓ２５）。
時刻修正制御手段７３によってアップダウンカウンタ６４のカウンタ値を制御して、指針４を所定速度で駆動すると（Ｓ２６）、時針車３６の透過孔３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃのいずれかと、二番車３１の透過孔３１Ａ，３１Ｂのいずれかと、四番車３３の透過孔３３Ａのいずれかが重なった時には、発光素子からの光がこれらの透過孔を通過して受光素子へ入力されるため、受光素子から検出信号が出力される。逆に時針車３６、二番車３１および四番車３３のいずれか一つの透過孔の位置がずれている時には発光素子からの信号が遮光されて受光素子からの検出信号は出力されない。この時、時針車３６、二番車３１、および四番車３３の透過孔は、それぞれ長さおよび間隔が異なるので、発光素子の光が透過孔を透過する間隔および遮蔽する間隔がそれぞれ異なる出力パターンを形成しており、各歯車を早送りすると、光検出センサの受光素子は、これらの出力パターンが合成された出力パターンを検出することとなる。
【００５３】
図９には、針位置検出手段７４の検出パターンが示されている。この図９において、図９（Ａ）には、二番車３１の透過孔３１Ａ，３１Ｂによる検出パターンが、また図９（Ｂ）には、時針車３６の透過孔３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃによる検出パターンが、図９（Ｃ）にはこれら二つの透過パターンを合成した検出パターンが示されている。なお、四番車３３の透過孔３３Ａによる検出パターンは、１分間に１２回等間隔でオンオフが繰り返されるものであり、図９（Ｃ）では図示を省略する。
この図９（Ａ）に示されるように、二番車３１の透過孔３１Ａ，３１Ｂによる検出パターンは６０分毎に、そして図９（Ｂ）に示されるように、時針車３６の透過孔３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃによる検出パターンは１２時間毎に同じパターンを繰り返す。これらの出力パターンを合成すると、図９（Ｃ）に示されるように、時針車３６には、三つの透過孔３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃがそれぞれ異なる間隔Ｃ，Ｄ，Ｅで形成されているので、１２時間の間に三つの異なる出力パターンが形成されることとなり、つまり４時間毎にそれぞれ違った出力パターンが形成されることとなる。
針位置検出手段７４では、これらの三つの出力パターンとそれらの出力パターンが現れた時の指針４の表示時刻を予め記憶しておき、これらの出力パターンと受光素子から出力される出力パターンとを比較する（Ｓ２７）。そして、得られた出力パターンと記憶された出力パターンとが適合した場合は、その出力パターンに対応した表示時刻、例えば０時（１２時）、４時、８時のいずれかと判定し、時刻修正制御手段７３に表示時刻を送信し、発光素子をオフにする（Ｓ２８、Ｓ２９）。
【００５４】
時刻修正制御手段７３では、針位置検出手段７４から得られた指針４の表示時刻と、受信手段７２から得られた時刻情報との時刻差を算出する（Ｓ３０）。そして、この時刻差に基づいて、標準電波からの時刻情報を得るのに要した時間と、指針４の表示時刻を検出するのに要した時間と、時刻修正に要する時間とを考慮して時刻修正量を算出する（Ｓ３１）。この時刻修正量をアップダウンカウンタ６４のカウンタ値に置き換えてアップダウンカウンタ６４のカウンタ値を強制的に変更する（Ｓ３２）と、回転制御手段６は変更されたカウンタ値に従ってブレーキ制御を行い、指針４の表示時刻を修正する。
【００５５】
このような電子制御式機械時計１によれば、第一実施形態の（１）、（２）、（４）および（５）の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
（６）  針位置検出手段７４によって指針４の針位置を検出できるので、時刻修正を表示時刻から行うことができる。従って、時刻修正時間を短縮でき、ぜんまい２の消費エネルギも節約できる。
また、第一実施形態と異なり利用者が電子制御式機械時計１を操作して指針４を０位置に合わせる必要がないので、電子制御式機械時計１の取扱性を向上させることができる。
【００５６】
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
操作部７１は、ボタンや竜頭などの外部入力によって０位置認識を行うとともに時刻修正を行う操作も可能となるように構成されていたが、これに限らず０位置認識のみを行うものであってもよい。この場合には、操作部７１によって０位置を認識した後、時刻修正制御手段７３が所定の時刻、例えば表示時刻が０時の時に自動的に修正を行えばよい。
【００５７】
受信手段７２での時刻情報の受信に失敗した場合には時刻修正を終了していたが、これに限らず例えば受信手段７２にカウンタなどを設けて、所定回数受信を試みるようにしてもよい。このように構成すれば、一時的に電波の届きにくいところで操作した場合でも、電波受信の成功率を高めることができる。また、時刻修正に失敗した時には時刻修正が行われなかった旨の表示を行うように構成してもよい。
【００５８】
０位置認識手段の０位置は、０時に限らず任意の時間を設定できる。例えば２時を０位置として予め設定した場合には、時刻修正量にその時間（２時）を考慮に入れて算出するように構成すればよい。このように構成した場合でも、指針４を２時に合わせて操作部７１を操作すると、その表示時刻を０位置として認識して正しく時刻修正を行うことができるので、本発明の目的を達成できる。
【００５９】
針位置検出手段は、第二実施形態では時針車３６に透過孔３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを三箇所形成することにより４時間毎の三箇所の表示時刻のいずれかを検出するものであったが、これに限らない。例えば時針車３６に異なる長さの透過孔を十二箇所異なる間隔で配置して、１時間毎に違った出力パターンを得られるように構成すれば、１時間毎の表示時刻を検出できるので、より速く時刻修正でき、消費エネルギをさらに節約できる。
あるいは、指針４をある程度駆動して出力パターンを得るものに限らず、例えば指針４それぞれの回転角度を直接検出する構成とすれば、指針４を駆動することなく指針４の表示時刻を検出することができるので、より一層時刻修正時間および消費エネルギを短縮できる。
さらに、針位置検出手段７４は、第二実施形態では透過型の光検出センサであったが、これに限らず静電検出や磁気検出など、任意の手段によって検出してよい。要するに、指針４の回転角度を検出して表示時刻を検出できるものであれば、構成は任意である。
【００６０】
整流回路５１およびブレーキ回路５３は、例えば、簡易同期昇圧チョッパ整流を採用してもよい。この場合には、発電機５の二つの出力端を短絡させてショートブレーキをかけるスイッチを設けることにより、ブレーキ回路を構成する。また、発電機５に接続されたコンデンサ、ダイオードおよびトランジスタにより倍電圧整流回路を構成する。ブレーキ回路のスイッチは分周回路５２からの出力とアップダウンカウンタ６４の出力とを利用したチョッパ信号発生部に接続されており、アップダウンカウンタ６４のカウンタ値に応じてデューティー比が大きいチョッパ信号と、デューティー比が小さいチョッパ信号が印加されるようになっている。このような簡易同期昇圧チョッパ整流によれば、アップダウンカウンタ６４のカウンタ値に応じて、デューティー比が大きければ発電機５に強いブレーキがかかり、ディーティー比が小さければ発電機５にほとんどブレーキがかからない、弱いブレーキとなる。従って、強いブレーキと弱いブレーキとでブレーキのオンオフを制御するので、ブレーキをかけている間も必要な発電量を確保できる。また、スイッチをオンからオフした際にチョッパ昇圧することができるので、発電電力を向上させることができる。
【００６１】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる電子制御式機械時計の概略を示す平面図。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる電子制御式機械時計の構成ブロック図。
【図３】第一実施形態にかかる電子制御式機械時計の構成を示す回路図。
【図４】第一実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図５】第一実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図６】第二実施形態にかかる電子制御式機械時計の構成ブロック図。
【図７】第二実施形態にかかる針位置検出手段の平面図。
【図８】第二実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図９】第二実施形態にかかる針位置検出手段の検出パターンを示す図。
【符号の説明】
１…電子制御式機械時計、２…ぜんまい（機械的エネルギ蓄積手段）、３…輪列、４…指針（時刻表示手段、時刻表示針）、５…発電機、６…回転制御手段、７…時刻修正手段、６４…アップダウンカウンタ、７１…受信手段、７２…操作部（０位置認識手段）、７３…時刻修正制御手段、７４…針位置検出手段。
【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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【図８】
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【図９】
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