JP2004184404A - 針位置検出装置及びこれを備えた電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】 指針車の初期位置を検出するに要する指針車の回転を最小限に抑え得る針位置検出装置及びこれを備えた電子時計を提供すること
【解決手段】 電子時計１の針位置設定装置２の針位置位置検出装置３は、分車２４及び時車２５が所定位置に達した際に発光素子３３からの光Ｂｉを分車２４の入射光通過用開口２４ｉを介して時車２５上の反射面２６、２７、２８又は２９に斜めに入射させ反射面２６、２７、２８又は２９で斜めに反射された反射光Ｂｒを分車２４の反射光通過用開口２４ｒを介して受光素子３１で検出する。時車２５は、所定位置以外の複数の中間回転位置にある際にも、受光素子３１が反射光Ｂｒを受けるように、複数の反射面２６、２７、２８又は２９を相互に異なる角度間隔Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４で有する。反射は斜めの代わりに垂直でもよく、反射光の代わりに透過孔を検出するようになっていてもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、時計の針位置検出装置及びこれを備えた電子時計に関する。

時刻情報を含む標準電波を受信して時刻修正を行う電波修正機能を備えた時計において秒針や分針や時針の如き指針の位置を一旦初期位置（例えば正１２時の位置）に戻したことを検出する針位置検出装置は知られており、この針位置検出装置として、回転位置が検出されるべき指針車を間に挟むように、発光素子及び受光素子と反射面とを配置し、指針車が所定位置に達した際に発光素子からの光を指針車の開口を介して反射面に入射させて該反射面で反射された反射光を指針車の開口を介して受光素子で検出することは、知られている（例えば、特許文献１や特許文献２）。

しかしながら、これらの針位置検出装置では、初期位置に関する情報を与える反射面は、一箇所にあるので、時車、分車及び秒車の全体を一つのモータで回転駆動する場合、針を初期位置に設定するために最大で１２時間分、針を回転駆動する必要がある。また、その回転駆動の間、モータ及びその回転駆動回路だけでなく発光素子や受光素子にも給電を続ける必要がある。従って、初期位置に位置決めするに要する時間が長くかかるだけでなく、駆動源が電池である場合、そのエネルギ消費を無視し難い。
特開２０００−３５４８９号公報 特許第２９４１５７６号公報（特許掲載公報）

本発明は、前記した点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、指針車の初期位置を確定するに要する指針車の回転（モータの回転駆動量ないし駆動数）を最小限に抑え得る針位置検出装置及びこれを備えた電子時計を提供することにある。

本発明の針位置検出装置は、前記目的を達成すべく、第一の指針車及び該第一の指針車の回転に応じて回転され該第一の指針車の整数回の回転に伴って一回転する第二の指針車が所定位置に達した際に発光素子からの光を第一の指針車の入射光通過用開口を介して第二の指針車の光検出可能化領域に入射させ該光検出可能化領域からの検出可能化光を受光素子で検出する針位置検出装置であって、前記第二の指針車は、所定位置以外の複数の中間回転位置にある際にも、受光素子が検出可能化光を受けるように、複数の光検出可能化領域を相互に異なる角度間隔で有する。

本発明の針位置検出装置では、「所定位置以外の複数の中間回転位置にある際にも、受光素子が検出可能化光を受けるように、時車が複数の光検出可能化領域を備えている」ので、光検出可能化領域を検出するに要する第二の指針車の回転角ないし時間（モータの回転駆動量ないし駆動数）が少なくて済む。また、本発明の針位置検出装置では、「第二の指針車が、複数の光検出可能化領域を相互に異なる角度間隔で有する」ので、一つの光検出可能化領域を検出した後、次の光検出可能化領域を検出するに要する第二の指針車の回転角度を検出する（典型的には光検出可能化領域を二回検出する）だけで、第二の指針車の位置が特定され得る。従って、特定された位置を基準にして、第二の指針車を該特定位置に応じた角度だけ回転させるだけで、第二の指針車を所定位置又は該所定位置に対して特定の位置関係（角度関係）にある別の特定の位置に位置決めし得る。従って、指針車の所定位置又は前記別の特定の位置への位置決めのために指針車を回転させる角度を最小限に抑え得るだけでなく、該位置決めに要する時間を最小限に抑え得、エネルギ消費も最小限に抑え得る。ここで、電波修正時計等の場合には、初期位置は典型的には所定位置に該当する。但し、初期位置が、所定位置である代わりに、該所定位置に対して特定の位置関係にある前記別の特定の位置であってもよい。

本発明の針位置検出装置において、第二の指針車の光検出可能化領域は、入射光を反射して反射光を与える反射面であっても、入射光を透過させて透過光を与える光透過性領域（開口又は光透過性材料からなる領域）であってもよい。

本発明の針位置検出装置において、第二の指針車の光検出可能化領域が反射面である場合、検出可能化光が反射光であって、受光素子が、該反射面で反射された反射光を第一の指針車の反射光通過用開口を介して検出するように構成される。この場合、入射及び反射が、反射面に対して斜めに行われても、反射面に対して実質的に垂直に行われてもよい。本発明の針位置検出装置において、入射及び反射が、反射面に対して斜めに行われるときは、第一及び第二の指針車が所定位置に達した際に発光素子からの光が第一の指針車の入射光通過用開口を介して第二の指針車上の反射面に斜めに入射され、該反射面で斜めに反射された反射光が第一の指針車の反射光通過用開口を介して受光素子で検出されるように構成される。一方、後者の場合、入射光通過用開口と反射光通過用開口とが同一の共用開口からなり、第一及び第二の指針車が所定位置に達した際に発光素子からの光が入射光通過用開口として働く第一の指針車の共用開口を介して第二の指針車上の反射面に実質的に垂直に入射され、該反射面で実質的に垂直に反射された反射光が第一の指針車の反射光通過用開口として働く前記共用開口を介して受光素子で検出されるように構成される。

本発明の針位置検出装置において、第二の指針車の光検出可能化領域が光透過性領域である場合、検出可能化光が第二の指針車の光透過性領域を通過した透過孔であって、受光素子が、該光透過性領域からの透過孔を検出するように構成される。

本発明の針位置検出装置において、前記第二の指針車の検出可能化領域の角度間隔は、第一の指針車が一回転される際に第二の指針車が回転する単位角度の整数倍に設定される。

本発明の針位置検出装置において、典型的には、第一の指針車が分車であり、第二の指針車が時車である。但し、所望ならば、第一の指針車が秒車であり、第二の指針車が分車であってもよく、また、第一の指針車が分車で第二の指針車が時車である第一組と、第一の指針車が秒車で第二の指針車が分車である第一組とが、組み合わされていてもよい。

第一及び第二の指針車が、夫々、分車及び時車であるような典型的な針位置検出装置では、典型的には、時車の複数の検出可能化領域（典型的には反射面）の角度間隔は、第一の指針車としての分車が一回転される際に第二の指針車としての時車が回転する単位角度、即ち、３０度の整数倍である。この場合、分車が、正確に１時間の整数倍ずれた位置すなわち所定位置と同じ位置に設定され得るので、分車に入射光通過用開口及び検出可能化光（典型的には反射光）通過用開口を一箇所形成しておくだけで、発光素子からの入射光を受けて受光素子に検出可能化光を送る所定位置に時車の検出可能化領域が位置するか否かを確実に検出し得る。すなわち、本発明の針位置検出装置では、時車が３０度の整数倍の角度間隔で検出可能化領域を備えているので、時車で反射の如き検出可能化イベントが得られるのは、１時間の整数倍だけ時間がずれた回転位置になる。一方、分車は、１時間の整数倍だけずれた時間では同じ位置に戻るから、時車の回転位置の検出に際して、分車は自動的に位置あわせされることになる。なお、分車以外に秒車の位置を同時に位置合せする場合にも、更に、時車と分車とを噛合・結合させる中間車や分車と秒車とを噛合・結合させる中間車等を同時に位置合せする場合にもこの事情は変らない。

本発明の針位置検出装置では、典型的には、時車は、該時車が所定位置にある際に発光素子からの入射光を受光素子に検出可能化光（典型的には反射光）として与える基準位置を含めて、回転方向の四箇所に検出可能化領域（典型的には反射面）を有する。この場合、典型的には、四つの検出可能化領域のうちの隣接する検出可能化領域の角度間隔が、３０度、６０度、１２０度及び１５０度である。

その場合、時車を最大でも１８０度（６時間分）程度回転させるだけで、指針車の位置を特定し得、指針車を所定位置に迅速に位置決めし得、エネルギ消費も最小限に抑え得る。

なお、四つの検出可能化領域（例えば、反射面）のうちの隣接する検出可能化領域の角度間隔が、３０度、６０度、１２０度及び１５０度である代わりに、３０度、６０度、９０度及び１８０度であってもよい。

本発明の針位置検出装置において、時車に形成する検出可能化領域（例えば、反射面）の数を少なくしておきたいような場合には、時車は、該時車が所定位置にある際に発光素子からの入射光を受光素子に検出可能化光（例えば反射光）として与える基準位置を含めて、回転方向の三箇所に相互に異なる間隔で検出可能化領域（例えば反射面）を有していてもよい。

本発明の針位置検出装置において、第一及び第二の指針車が分車及び時車である場合、典型的には、時車の回転により最初の検出可能化領域（例えば、反射面）が検出された後は、発光素子及び受光素子の駆動が一旦停止され、時車が１時間回転する毎に、該回転位置において発光素子からの光が受光素子で受光されるか否かを検出するに要する時間の間、発光素子及び受光素子が駆動されるように構成される。この場合、発光素子及び受光素子への給電による該素子の駆動は、実際上、最初の検出可能領域を検出するに要する時間分だけ指針車（時車や分車）を回転させるに要する時間の間行えばよいので、発光素子や受光素子の駆動に要するエネルギ消費を最小限に抑え得るから、電池駆動の場合には、電池の消耗を最小限に押さえ得る。すなわち、二度目の反射面の検出に際しては、１時間分の回転毎に一回だけ受光の有無を検出すればよく、１時間分の回転毎にサンプリングするかの如く発光素子や受光素子を駆動すればよいので、発光素子や受光素子の駆動に要するエネルギ消費を無視し得る程度に抑え得る。

、発光素子からの光が反射面に斜めに入射されて該反射面で斜めに反射されて受光素子に入るように本発明の針位置検出装置が構成されている場合、全体としてＶ字型の光路になり、発光素子及び受光素子が実装される回路基板等の実装部と反射面との間の間隔ないし厚さが比較的小さくても、発光素子と受光素子との間隔を比較的大きくし得るから、受光素子が迷光を受光する虞れが低い。なお、反射面での入射角や反射角は、典型的には、例えば、３０度程度である。但し、受光素子により十分な強度で受光し得る限り、例えば４５度程度でも場合によっては６０度程度でも、又はそれ以上に大きくてもよい。また、発光部から出た光のうちの一部が所定（本来）の反射面以外のところで反射されて迷光として誤って受光部に入る虞れが実際上ない限り、入射角や反射角はより小さくてもよく、例えば、１５度程度またはそれ以下でもよい。

本発明の針位置検出装置において発光素子からの光が反射面に斜めに入射されて該反射面で斜めに反射されて受光素子に入るように構成される場合、典型的には、入射光通過用開口と反射光通過用開口とは隔壁部で分離されている。この場合、入射光通過用開口を通っていた入射光が誤って反射光通過用開口に達する虞れが少ないので、受光素子が迷光を受光する虞れが最低限に抑えられ得る。但し、所望ならば、回転位置が検出されるべき分車などにおいて、入射光通過用開口を形成する開口部分と反射光通過用開口を形成する開口部分とが、一つながりの細長い開口になっていてもよい。なお、例えば、分車及び秒車の両方に入射光通過用開口及び反射光通過用開口が設けられ反射面を備えた時車に近接して分車が位置する場合、分車の入射光通過用開口及び反射光通過用開口が一つながりの細長い開口を有するときでも、反射面から遠いところに位置する秒車は、典型的には、二つの相互に分離された開口を有する。開口は、孔であっても、利用する光に対して透明な材料からなる窓であってもよい。

本発明の針位置検出装置において発光素子からの光が反射面に斜めに入射されて該反射面で斜めに反射されて受光素子に入るように構成される場合、該装置のサイズが大きくなるのを避けるためには、発光素子と受光素子との離間方向を、回転位置が検出されるべき分車や時車の半径方向に対して交差する向き、典型的には、該半径方向に直角な向きにする。その場合、歯車などの回転部品の径の割には該回転部品の入射光通過用開口と反射光通過用開口との間隔を大きくとり得るので、発光素子と受光素子との間隔を比較的大きくとることが可能になり、受光素子が迷光を受光する虞れを小さくすることが可能になる。発光素子と受光素子との離間方向を、回転位置が検出されるべき分車や時車などの半径方向に対して交差する向き、典型的には、該半径方向に直角な向きにすることは、例えば、相互に平行な回転中心軸を備えた二つの歯車の回転位置を同時に検出する場合、発光素子と受光素子とを結ぶ向きが、二つの歯車の回転中心軸を結ぶ向きに対して斜め（典型的には直角）になり、二つの回転中心軸の間に発光素子や受光素子を配置する必要がないので、回転位置検出装置の軸方向に垂直な面内でのサイズを最小限に抑え得ることになる。

本発明の好ましい実施の形態のいくつかを添付図面に示した好ましい実施例に基づいて説明する。

本発明による好ましい一実施例のウオッチ１では、図１に示したように、発振回路１０からの信号Ｐ１が分周回路１１で分周されてなるパルス信号Ｐ２に基づいて、マイクロプロセッサ１３やメモリ１４を含む制御回路１２がモータドライバ回路１５に駆動制御信号Ｐ３を送り、モータドライバ回路１５による駆動信号Ｐ４に従ってモータ１６を回転させ、該モータ１６の出力軸に噛合・結合された輪列１７を回転させる。なお、この輪列１７は、中間の輪列と秒車２３や第一の指針車としての分車２４や第二の指針車としての時車２５（図２）のような指針車とを含む。秒車２３、分車２４及び時車２５には、夫々、秒針６０、分針６１及び時針６２（図５）が取付けられている。なお、メモリ１４は、図４のフローチャートで示した針位置検出用プログラム５０を格納したＲＯＭ（読出専用メモリ）部５５及び作業領域となるＲＡＭ部５２を含み、該ＲＡＭ部５２には後述の指針車相対位置データ記憶部５３や反射面間隔カウンタ５４が形成される。

以下では、説明の簡明化のために、分周回路１１からの出力パルスＰ２は、通常運針時には繰返し周波数が１Ｈｚのパルスであると想定し、モータ１６の出力軸と秒車２３との減速比が１／３０で、モータ１６を半回転づつ歩進的に回転させる毎に秒針６０が一秒分だけ進む（１／６０だけ回転する）とする。ここで、秒パルスＰ２の数は、該パルスＰ２のカウンタとして働く指針車相対位置データ記憶部５３で計数される。すなわち、指針車相対位置データ記憶部５３の内容は、指針車２３、２４、２５即ち指針６０、６１、６２の秒単位での回転位置に一対一で対応している。

指針車としての秒車２３、分車２４及び時車２５が目標位置（所定位置）としての初期位置Ｓｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３にあることは、図２に示すようにして、検出される。

すなわち、図２の（ａ）からわかるように、例えば、回路基板２２に、ＬＥＤのような発光素子３３（図３）を含む発光部１８と、フォトトランジスタのような受光素子３１（図３）を含む受光部１９とを、間隔Ｄをあけて実装すると共に、時車２５のうち発光部１８及び受光部１９に対向する側で、発光部１８から斜めに入射される入射光Ｂｉを斜めに反射して検出可能化光としての反射光Ｂｒを受光部１９に与える位置に光検出可能化領域としての反射面２６、２７、２８、２９を形成しておく。なお、秒車２３及び分車２４には、指針車２３、２４の両方が初期位置Ｓｉ１、Ｓｉ２（正時の位置）にある際、発光部１８からの入射光Ｂｉが斜めに反射面２６、２７、２８又は２９に丁度入る入射光路Ｌｉが開き、且つ反射光Ｂｒが反射面２６、２７、２８又は２９から斜めに出て受光部１９に丁度入る受光光路Ｌｒが開くように、秒車２３及び分車２４には、入射光通過用開口２３ｉ、２４ｉと反射光通過用開口２３ｒ、２４ｒとが、間隔をおいて別々に形成されている。

なお、図２の（ｃ）からわかるように、発光部１８と受光部１９とを結ぶ向き乃至入射光路Ｌｉ及び反射光路Ｌｒによって規定される平面の延在方向は、図２の（ｃ）のような平面図（回転中心軸線Ｃに垂直な平面）で見て、半径方向Ｈに対して直角な向きである。換言すれば、秒車２３や分車２４が夫々の初期位置Ｓｉ１、Ｓｉ２にある際、秒車２３の入射光通過用開口２３ｉと反射光通過用開口２３ｒとを結ぶ向きや分車２４の入射光通過用開口２４ｉと反射光通過用開口２４ｒとを結ぶ向きは、半径方向Ｈに対して、実質的に、直角である。ここで、半径方向Ｈとは、開口２３ｉ、２３ｒを結ぶ線や開口２４ｉ、２４ｒを結ぶ線の中点と中心軸線Ｃとを結ぶ向きとする。

入射光路Ｌｉ及び反射光路Ｌｒが開き角の大きいＶ字型の光路を形成するように発光部１８及び受光部１９並びに反射面２６等を配置すると共に、半径方向Ｈに対して直角な向きに並ぶように発光部１８や受光部１９を配置させることによって、ウオッチ１の厚さや大きさを最小限に抑えて、位置精度の高い位置検出を行うことが可能になる。なお、入射光通過用開口２３ｉ、２４ｉと反射光通過用開口２３ｒ、２４ｒとを壁部２３ｗ、２４ｗを介して分離させていることも、発光部１８から出た光Ｂｉの一部が反射面（２６、２７、２８又は２９）以外の所で反射などを受けて迷光となって受光部１９に入るのを抑制したり、指針車２３、２４の回転角に対する分解能を高めるのに役立つ。

勿論、所望ならば、入射光通過用開口と反射光通過用開口とを一つながりの細長い開口にしたり、発光部１８及び受光部１９を結ぶ方向が、半径方向Ｈに対して直角ではなくて、より小さい角度で斜交していてもよく、比較的大型化が許容されるような場合など場合によっては、半径方向に沿って延びていてもよい。

ここで、図２の（ａ）及び（ｃ）に示した初期位置Ｓｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３においては、秒針６０、分針６１及び時針６２が、図５に示したように、正１２時の位置をとる。

このように、秒車２３、分車２４及び時車２５が、初期位置Ｓｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３にある場合、発光部１８からの光Ｂｉが光路Ｌｉ、Ｌｒを通って反射光Ｂｒとして受光部１９で丁度検出されるので、秒車２３、分車２４及び時車２５が、初期位置Ｓｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３に達したことが判別・検出されることになり、秒車２３、分車２４及び時車２５が、初期位置Ｓｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３に位置設定されることになる。

具体的な回路の例について、図３に示した例を参照してより詳しく説明すると、発光部１８は、例えば、発光ダイオード３３と電流制限抵抗３４とからなり、受光部１９は、例えば、フォトトランジスタ３１と受光感度調整抵抗３２とからなる。

図２の（ｂ）に示したように、時車２５は、正１２時の位置の基本反射面２６に加えて、該基本反射面２６に対して、時計回りＣ１に、３０度、９０度及び２１０度ずれた位置に、夫々、反射面２７、２８及び２９を有する。すなわち、反射面２７は１時の位置に、反射面２８は３時の位置に、反射面２９は７時の位置にある。従って、反射面２６、２７の間の角度間隔Ａ１は３０度、反射面２７、２８の間の角度間隔Ａ２は６０度、反射面２８、２９の間の角度間隔Ａ３は１２０度、反射面２９、２６の間の角度間隔Ａ４は１５０度であり、間隔Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の大きさが相互に異なっている。なお、図２の（ａ）では、図の下の方に文字板（図示せず）や指針がある。

従って、この針位置検出装置３では、基本反射面２６が入射光路Ｌｉ上に丁度位置する反射位置Ｋにある正１２時の回転位置に時車２５が位置する場合だけでなく、反射面２７が反射位置Ｋに位置する正１時の回転位置や、反射面２８が反射位置Ｋに位置する正３時の回転位置や、反射面２９が反射位置Ｋに位置する正７時の回転位置に、時車２５が位置する場合にも、発光部１８からの光が反射面２７、２８又は２９で反射されて受光部１９で受光されることになる。なお、正時には、秒車２３及び分車２４は、夫々の初期位置Ｓｉ１、Ｓｉ２に位置するので、光路Ｌｉ、Ｌｒが開かれることは保証されている。

次に、以上の如く構成された本発明による好ましい一実施例の針位置検出装置３を備えた針位置設定装置２による初期位置検出を行う初期位置検出プログラム５０の処理の流れについて、図４のフローチャートに基づいて説明する。メモリ１４に格納されたこの初期位置検出プログラム５０がＣＰＵ１３で実行されることにより、フローチャートに記載の処理が行われることになる。

電波修正などにおいて、ウオッチ１の針６０、６１、６２を正１２時の初期位置に戻すべき旨の指令が出されると、針位置検出装置３自体が初期設定され、該初期設定の後、ウオッチ１が強制帰零モードに入る。

針位置検出装置３自体の初期設定では、例えば、指針車相対位置データ記憶部５３の内容がゼロにリセットされる。所望ならば、リセット時の状態が再現可能なように、このリセット時における内容を他の記憶領域に退避させておいてもよい。

次に、発光部１８の発光素子３３及び受光部１９の受光素子３１への給電・駆動が開始され、発光部１８の発光素子３３からビームＢｉの放出が始まる（図４のステップＳ１０１）。

次に、ウオッチ１が、強制帰零モードに入る。この強制帰零モードでは、図１の分周回路１１からのパルスＰ２の繰返し周波数が、例えば、数１０倍以上に高められるか又は分周回路１１から元々出ている出力のうち数１０Ｈｚ以上の繰返し周波数のパルスがモータ駆動用に採用されて、秒針６０が１回転／秒程度またはそれを上回る早さで高速に強制回転される（ステップＳ１０２）。なお、この強制帰零モードで指針６０、６１、６２の回転が開始せしめられる際、指針車相対位置データ記憶部５３の内容が、リセットされているので、それ以後の指針６０、６１、６２の位置、換言すれば指針車２３、２４、２５の位置は、帰零動作開始時点での位置を最初の位置（原点）として、指針車相対位置データ記憶部５３の計数値と一対一に対応する。

強制帰零モードにおいて、分周回路１２からパルスＰ２が一つ出されると、指針車相対位置データ記憶部５３のカウント値が「１」だけ増加すると共に、駆動回路１５を介してモータ１６が一ステップだけ回転され（図４のステップＳ１０２）、該モータ１６の一ステップの歩進的回転に応じて輪列１７の秒車２３が１秒分だけ回転し、該秒車２３に輪列を介して結合された分車２４及び該分車２４に輪列を介して結合された時車２５も１秒分だけ回転する。

このように、輪列１７の指針車２３、２４、２５が１秒分だけ回転した状態で、受光部１９が発光部１８から出て反射面で反射されてなる反射光Ｂｒを受光したかどうかがチェックされる（ステップＳ１０３）。

受光部１９で、発光部１８からの光を検出していない場合、ステップＳ１０２に戻ってモータ１６が再度一ステップだけ正転駆動され、該一秒分の回転後の状態において受光部１９で反射光Ｂｒを検出したかどうかがステップＳ１０３でチェックされる。このモータ１６の正転駆動（ステップＳ１０２）と受光部１９による光検出の有無のチェック（ステップＳ１０３）とは、受光部１９が、いずれかの反射面２６、２７、２８又は２９からの反射光Ｂｒを検出するまで、繰返しつづけられる。

入射光通過用開口２３ｉ、２４ｉが整列して入射光路Ｌｉが開かれると共に反射光通過用開口２３ｒ、２４ｒが整列して反射光路Ｌｒが開かれる正時の位置に秒車２３及び分車２４が達し、且つ反射面２６、２７、２８、２９のうちのいずれかが、入射光路Ｌｉと反射光路Ｌｒの交点となるべき反射位置Ｋに位置する正０（１２）時、正１時、正３時又は正７時の回転位置に時車２５が達すると、発光部１８から出た光Ｂｉが入射光路Ｌｉを通って反射面２６、２７、２８又は２９に達し該反射面２６、２７、２８又は２９で反射されて反射光路Ｌｒを通る反射光Ｂｒとなって受光部１９に達し、該受光部１９で検出されるので、反射面間隔カウンタ５４をゼロにリセットしてステップＳ１０３をＹＥＳで抜け、発光素子１８及び受光素子１９の駆動を一旦停止させる（ステップＳ１０４）。

この反射面間隔カウンタ５４は、いずれかの反射面２６、２７、２８又は２９の検出後におけるモータ１６の回転駆動による時間単位の相対回転量Ｒを１秒の精度でカウントする。次に、反射面間隔カウンタ５４のカウント値が１時間（例えば３、６００）に達するまで、モータ１６の高速正転駆動を行わせる（ステップＳ１０５及びＳ１０６）。

１時間分の回転駆動が完了すると、再度、発光部１８の発光素子３３及び受光部１９の受光素子３１を駆動し（ステップＳ１０７）、発光部１８からの光Ｂｒが受光部１９で受光されるか否かをチェックする（ステップＳ１０８）。

即ち、ステップＳ１０５〜Ｓ１０８では、モータ１６を１時間分回転駆動する毎に、発光素子３３及び受光素子３１を駆動して、受光部１９で発光部１８からの光Ｂｒを受光しているか否か（反射面２６、２７、２８、２９のうちのいずれかが入射及び反射光路Ｌｉ、Ｌｒの交点となる反射位置Ｋに達しているか否か）をチェックする。この間に、モータ１６が何時間回転されたかは、反射面間隔カウンタ５４でカウントされる。

最初の１時間の回転駆動の後で最初にステップＳ１０８に達した際に受光部１９で光Ｂｒの検出があった場合、ステップＳ１０８をＹＥＳで抜けて発光素子３３及び受光素子３１の駆動を停止させ（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１０に入る。ここでは、反射面間隔カウンタ５４の内容が１時間であることを示していて最初の検出から１時間後であるので、ステップＳ１１０をＹＥＳで抜ける。１時間の間隔で位置する反射面は、正１２時の位置にある反射面２６と正１時の位置にある反射面２７とだけであるので、当該時点で二度目の反射を与えているのは反射面２７であることがわかる。従って、ステップＳ１１３では、モータ１６を１時間だけ逆転駆動させて時車２５を正１２時の位置に戻して（ステップＳ１１４）、初期位置への位置設定が完了する。

一方、最初の１時間の回転駆動の後でステップＳ１０８に達した際に受光部１９で光Ｂｒの検出がなかった場合、ステップＳ１１５で最初の検出後の時間が４時間になったか否かを反射面間隔カウンタ５４の内容を参照してチェックする。

この場合、１時間分経過しているだけであるから、ステップＳ１１５をＮＯで抜けて、ステップＳ１０４に戻り、受光素子３１及び発光素子３３の駆動を一旦停止する。

その後、モータ１６を１時間分だけ更に回転駆動した後（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）、発光素子３３及び受光素子３１を駆動して、受光部１９による受光の有無をチェックする（ステップＳ１０８）。

受光部１９で光Ｂｒの検出があった場合、ステップＳ１０８をＹＥＳで抜けて発光素子３３及び受光素子３１の駆動を停止させ（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１０に入る。ここでは、反射面間隔カウンタ５４の内容から最初の検出から２時間後であることがわかるので、ステップＳ１１０をＮＯで抜けてステップＳ１１１に入りステップＳ１１０をＹＥＳで抜ける。２時間の間隔で位置する反射面は、正１時の位置にある反射面２７と正３時の位置にある反射面２８とだけであるので、当該時点で二度目の反射を与えているのは正３時の位置にある反射面２８であることがわかることになる。従って、ステップＳ１１４では、モータ１６を３時間だけ逆転駆動させて時車２５を正１２時の位置に戻して、初期位置への位置設定が完了する。

最初の検出後２時間分の回転駆動の後でステップＳ１０８に達した際に受光部１９で光Ｂｒの検出がなかった場合、ステップＳ１１５で最初の検出後の回転駆動量が４時間分になったかどうかをチェックし、ステップＳ１１５をＮＯで抜けて、ステップＳ１０４に戻り、受光素子３１及び発光素子３３の駆動を一旦停止する。

その後、モータ１６を１時間分だけ更に回転駆動し（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）、発光素子３３及び受光素子３１を駆動して、受光部１９による受光の有無をチェックする（ステップＳ１０８）。

最初の検出から３時間後に受光部１９で光Ｂｒを検出することはないので、ステップＳ１０８をＮＯで抜けてステップＳ１１５に入り、更に、ステップＳ１１５をＮＯで抜けて、再度、ステップＳ１０４に戻り、受光素子３１及び発光素子３３の駆動を一旦停止する。

その後、モータ１６を１時間分だけ更に回転駆動し（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）、発光素子３３及び受光素子３１を駆動して、受光部１９による受光の有無をチェックする（ステップＳ１０８）。この時点では、反射面間隔カウンタ５４の内容は、４時間になっている。

受光部１９で光Ｂｒの検出があった場合、ステップＳ１０８をＹＥＳで抜けて発光素子３３及び受光素子３１の駆動を停止させ（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１０に入る。ここでは、最初の検出から４時間後であるので、ステップＳ１１０をＮＯで抜け更にステップＳ１１１をＮＯで抜ける。４時間の間隔で位置する反射面は、正３時の位置にある反射面２８と正７時の位置にある反射面２９とだけであるので、当該時点で二度目の反射を与えているのは正７時の位置にある反射面２９であることがわかることになる。従って、ステップＳ１１２では、モータ１６を５時間分だけ正転駆動させて時車２５を正１２時の位置に移動させ、初期位置への位置設定が完了する。

一方、受光部１９で光Ｂｒの検出がなかった場合、最初の検出の後４時間の回転駆動でも受光部１９での検出がないことになるので、ステップＳ１１５をＹＥＳで抜けて、受光素子３１及び発光素子３３の駆動を停止させる（ステップＳ１１６）。なお、４時間分を超える間隔で位置する反射面は、正７時の位置にある反射面２９と正１２時の位置にある反射面２６とだけであるので、当該時点で正７時の位置から４時間分回転された位置、即ち正１１時の位置にあることがわかることになる。従って、この正１１時の位置からモータ１６を１時間分だけ更に回転駆動させて（ステップＳ１１７）時車２５を正１２時の位置に移動させ、初期位置への位置設定が完了する。

以上において、最初の反射面が正１２時の反射面２６である場合、該反射面２６を検出するために、平均で２．５時間分の回転駆動が行われ、その後、第二の反射面２７を検出するのに１時間分の回転駆動が行われるから、全体では、平均的には、３．５時間分の回転駆動が行われることになる。

一方、最初の反射面が正１時の反射面２７である場合、該反射面２７を検出するために、平均で０．５時間分の回転駆動が行われ、その後、第二の反射面２８を検出するのに２時間分の回転駆動が行われるから、全体では、平均的には、２．５時間分の回転駆動が行われることになる。

また、最初の反射面が正３時の反射面２８である場合、該反射面２８を検出するために、平均で１時間分の回転駆動が行われ、その後、第二の反射面２９を検出するのに４時間分の回転駆動が行われるから、全体では、平均的には、５時間分の回転駆動が行われることになる。

更に、最初の反射面が正７時の反射面２９である場合、該反射面２９を検出するために、平均で２時間分の回転駆動が行われ、その後、第二の反射面２６に達しないことを検出するのに４時間分の回転駆動が行われるから、全体では、平均的には、６時間分の回転駆動が行われることになる。

以上の如く、このウオッチ１では、複数の反射面２６、２７、２８、２９を異なる角度間隔Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４で備えるので、時車２５を最大でも半回転程度回転させるだけで、初期位置が何処にあるかを確定し得るから、迅速に初期位置を決定し得る。また、このウオッチ１では、反射面が正時の位置にあるので、最初の反射面を検出した後は、時車２５の回転量が１時間分の整数倍になる毎に発光素子３３や受光素子３１を短い時間の間駆動するだけで、初期位置の決定を行い得るから、エネルギ消費を最小限に抑え得る。

なお、例えば、反射面２９を正７時の位置に配置する代わりに、例えば、正６時の位置に配置してもよい。その場合、角度間隔Ａ３は９０度（３時間分）であり、角度間隔Ａ４は１８０度（６時間分）になる。この場合、最初の反射面２８を見つけた後、第二の反射面２９を検出又は確定するためには、３時間分の回転で足りる。即ち、図４のステップＳ１１５では、４時間の代わりに３時間で判定評価することになり、二度目の反射面が正６時の反射面である場合に位置決定に要する平均時間（回転量ないしモータ駆動数）が１時間＋３時間＝４時間になり、最初の反射面が正６時の反射面である場合に要する平均位置決定時間（回転量ないしモータ駆動数）は、１．５時間＋３時間＝４．５時間になる。但し、最初の反射面が正１２時の反射面になる場合に、要する平均位置決定時間が３時間＋１時間＝４時間になる。

なお、正時における反射を検出するという条件に限れば、相互に間隔の異なる五つ以上の反射面を配置することはできない。位置検出・確定に要する時間が長くなるけれども、所望ならば、三個の反射面を相互に異なる角度間隔で配置してもよい。例えば、正１２時と正１時と正３時との組合せ（ここでは、説明の簡明化のために（０、１、３）と表す）でも、（０、１、４）でも、（０、１、５）でも、（０、１、６）でも、（０、２、５）でも、（０、２、６）でも、（０、３、７）でもよい。ここで、反射面を最初に検出するまでの時間（回転量ないしモータ駆動数）の情報を位置検出に用いない場合には、同じ角度間隔の組合せについて順序を変えるのは、実質的に等価であるから、省略している。

また、以上の実施例で示したウオッチ１では、最初の受光検出後４時間で回転位置が確定されることから、確定された回転位置から任意の特定の位置に針を移動させ得ることになる。従って、以上の例では、反射面２６が正１２時の位置にあるとして説明したけれども、反射面２６、２７、２８、２９が正時の位置にある（時車が正時の位置にある際に反射面２６、２７、２８、２９が発光部１８からの光Ｂｉを受光部１９に反射光Ｂｒとして与える）限り、反射面２６が正１２時の位置になくてもよく、場合によっては、正時以外の位置でもよい。但し、例えば、正１２時の位置に時車２５が位置決めされたことを再度確認するような便宜を考慮すると、正１２時の位置に反射面があることが好ましい。

更に、図４のフローチャートでは、最初の反射が得られる回転位置に達する前のステップＳ１０２におけるモータの回転駆動量についての情報を利用していないけれども、例えば、指針車相対位置データ記憶部５３の計数値に基づいて、４時間分を超えて回転させて初めて反射面を検出した場合（該計数値が４時間を越える場合）には、反射面２６に達していることが無条件に確定され、２時間分を超えて回転させて初めて反射面を検出した場合には、反射面２６又は２９に達していることが確定される。従って、後者の場合、更に１時間分回転させても二度目の反射面が検出されない場合には最初の反射面が反射面２９であることが確定される（１時間分回転させて二度目の反射面が検出される場合は最初の反射面が反射面２７であることは図４のステップＳ１０８、Ｓ１１０、Ｓ１１３の流れと同じ）。このように、最初の反射が得られる回転位置に達するまでに、ステップＳ１０２でモータをどれだけ回転させたかについての情報を利用して、時車２５の回転位置をより少ない回転駆動量で確定するようにしてもよい。この場合、反射面２６を基準として、時間単位での角度間隔を、１、２、４、５のような漸増間隔にする代わりに、１、４、２、５や１、５、２、４のように大小の間隔が交互になるように配置することによって、位置を確定するに要する回転量をより少なくすることも可能である。但し、発光素子３３や受光素子３１の平均駆動時間は、最初の反射面を検出するに要する駆動量に実質的に依存するので、実際上同程度である。

以上においては、発光素子３３と受光素子３１とが間隔Ｄをおいて配置され、発光素子３３からの光Ｂｉが入射光通過用開口２３ｉ，２４ｉを通って斜めに反射面２６等に当たり該反射面２６等で斜めに反射されてなる反射光Ｂｒが反射光通過用開口２３ｒ，２４ｒを介して受光素子３１で受光される斜め入射・斜め反射の例について説明したけれども、その代わりに、図６に示したように、構成されていてもよい。

図６の針位置検出装置３ａでは、発光素子３３と受光素子３１とが実質的に反射面２６等に正対し得るように相互に近接して配置され、秒車２２が入射光通過用開口及び反射光通過用開口として働く共用開口２３ｃを有し、分車２３も同様に入射光通過用開口及び反射光通過用開口として働く共用開口２４ｃを有する。

従って、この針位置検出装置３ａでは、秒車２３や分車２４や時車２５が初期位置Ｓｉ１，Ｓｉ２，Ｓｉ３等にある場合、発光素子３３からの光Ｂｉが入射光通過用開口として働く共用開口２３ｃ，２４ｃを通って時車２５上の反射面２６，２７，２８，２９等に実質的に垂直に入射し、該反射面２６，２７，２８，２９等で実質的に垂直に反射されてなる反射光Ｂｒが反射光通過用開口としても働く共用開口２３ｃ，２４ｃを通り、発光素子３３に近接して位置する受光素子３１で受光される。この針位置検出装置３ａは、発光素子３３から受光素子３１までの光路が図２などの針位置検出装置３と異なる点を除き、その他の点では、実質的に針位置検出装置３と同様に構成される。

また、以上においては、時車２５の光検出可能化領域が該時車２５上の反射面である例について説明したけれども、時車２５の光検出可能化領域は、反射面の代わりに図７に示したように光透過性領域であってもよい。

図７の針位置検出装置３ｂでは、時車２５が、反射面２６，２７，２８，２９の代わりに該反射面２６，２７，２８，２９と同じ位置に光透過性領域としての開口２６ｈ，２７ｈ，２８ｈ，２９ｈを有し、輪列１７に関して基板２２とは反対側に受光素子３１が実装された検出用基板２２ｄをする。

従って、この針位置検出装置３ｂでは、秒車２３や分車２４や時車２５が初期位置Ｓｉ１，Ｓｉ２，Ｓｉ３等にある場合、発光素子３３からの光Ｂｉが秒車２３及び分車２４の入射光通過用開口２３ｉ，２４ｉを通り更に時車２５の開口２６ｈ，２７ｈ，２８ｈ，２９ｈ等を通って、時車２５の背面側の基板２２ｄ上で発光素子３３に正対する受光素子３１で受光される。この針位置検出装置３ａは、時車２５の光検出可能化領域が反射面の代わりに開口で、受光素子３１が基板２２の代わりに輪列１７の反対側の基板２２ｄに実装されている点で図６の針位置検出装置３ａと異なる点を除き、その他の点では、実質的に針位置検出装置３ａと同様に構成される。

以上においては、一つのモータで輪列を介してすべての指針車を回転させる例について説明したけれども、初期設定に際して、モータの回転駆動に関して同期をとり得る場合には、複数のモータで輪列が回転されるようになっていてもよい。

例えば、図６において、想像線で示したように、基板２２のうち回転中心Ｃからの距離が異なるところににもう一組の発光素子３３ａ及び受光素子３１ａを設けると共に、秒車２３のうち該発光素子３３ａ及び受光素子３１ａ間の入射光Ｂａｉ及び反射光Ｂａｒを通過させ得る半径位置で所定の角度位置に入射光通過用開口及び反射光通過用開口として機能し得る別の共用開口２３ａｃを設けておき、更に、分車２４のうち共用開口２３ａｃに正対しうる半径位置で且つ所定の角度位置に所望の角度間隔で、時車２５の反射面２６，２７，２８，２９と同様な反射面２６ａ等を形成してもよい。

このように構成された針位置検出装置３ｃでは、発光素子３３ａ及び受光素子３１ａとの関係では、秒車２３が第一の指針車として働き、分車２４が第二の指針車として働く。従って、前述の例において、発光素子３３及び受光素子３１との関係において第一の指針車としての分車２４と第二の指針車としての時車２５とが所定の角度位置に達したことが受光素子３１で検出されるのと同様に、発光素子３３a及び受光素子３１ａとの関係において秒車２３と分車２４とが所定の基準位置に達したが受光素子３１ａによって検出されると、秒車２３を高速回転させることにより秒車２３及び分車に関する次の所定の基準位置を検出するまでの回転量等から秒車２３及び分車２４の位置を短時間のうちに検出し得る。従って、この検出情報に基づいて、例えば、正時位置を短時間のうちに特定し、該正時位置を基準にして、発光素子３３及び受光素子３１との関係において時車２５の位置を高速に特定し得る。この場合、発光及び受光素子３３，３１の組に対して、秒車２３が係っていなくてもよく、例えば、秒車２３の半径が他の車２４，２５の半径よりも小さかったり、例えば、秒車２３又はこれに対応する車が分車２４や時車２５と同心でなくてもよい。

なお、このような二組の発光・受光素子及び夫々の組に関連した入射光通過用開口や光検出可能化領域等の配備は、図６の例だけではなく、図２の例や図７の例でも同様に行われ得る。その場合、二組の発光・受光素子に対して、図２のような斜め反射、図６のような垂直反射及び図７のような透過のうちの同種のものを組合わせても、異なる二種類のものを組合わせてもよい。

本発明による好ましい実施例の針位置検出装置を備えた針位置設定装置を有するウオッチの模式的な機能ブロック図。 図１のウオッチにおける光学的検出系の初期位置検出動作を模式的に示した説明図で、（ａ）は（ｃ）のＩＩＡ−ＩＩＡ線断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢに沿って見た時車の反射面の配置を示した平面断面説明図、（ｃ）は（ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線断面説明図（平面断面説明図）。 図１のハードウエアのうち発光部及び受光部の回路構成の一例を示した模式的な回路図。 本発明による好ましい一実施例の針位置検出装置を備えた針位置設定装置の処理の流れを示したフローチャート。 図１のウオッチの指針が初期位置にある場合を示した平面説明図。 図１のウオッチにおける光学的検出系の初期位置検出動作を模式的に示した本発明による別の好ましい一実施例の説明図で、（ａ）及び（ｂ）は、夫々、図２の（ａ）及び（ｂ）と同様な条件下でみた断面説明図。 図１のウオッチにおける光学的検出系の初期位置検出動作を模式的に示した本発明による更に別の好ましい一実施例の説明図で、（ａ）及び（ｂ）は、夫々、図２の（ａ）及び（ｂ）と同様な条件下でみた断面説明図。

符号の説明

１ ウオッチ
２ 針位置設定装置
３、３ａ、３ｂ、３ｃ 針位置検出装置
１２ 制御部
１５ モータ駆動部
１６ モータ
１７ 輪列
１８ 発光部
１９ 受光部
２２、２２ｄ 回路基板
２３ 秒車
２３ｃ、２４ｃ 共用開口
２３ｉ、２４ｉ 入射光通過用開口
２３ｒ、２４ｒ 反射光通過用開口
２４ 分車
２５ 時車
２６、２６ａ、２７、２８、２９ 反射面
２６ｈ、２７ｈ、２８ｈ、２９ｈ 開口
３１、３１ａ 受光素子
３３、３３ａ 発光素子
５４ 面間隔カウンタ
６０ 秒針
６１ 分針
６２ 時針
７０ プログラム
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ 角度間隔
Ｂｉ、Ｂａｉ、Ｂｒ、Ｂａｒ 光
Ｋ 反射位置
Ｌｉ、Ｌｒ 光路

Claims (12)

1. 第一の指針車及び該第一の指針車の回転に応じて回転され該第一の指針車の整数回の回転に伴って一回転する第二の指針車が所定位置に達した際に発光素子からの光を前記第一の指針車の入射光通過用開口を介して前記第二の指針車の光検出可能化領域に入射させ該光検出可能化領域からの検出可能化光を受光素子で検出する針位置位置検出装置であって、
   前記第二の指針車は、所定位置以外の複数の中間回転位置にある際に、前記受光素子が前記検出可能化光を受けるように、複数の光検出可能化領域を相互に異なる角度間隔で有する針位置検出装置。
2. 前記第二の指針車の光検出可能化領域が反射面であり、前記検出可能化光が反射光であって、前記受光素子が、該反射面で反射された反射光を前記第一の指針車の反射光通過用開口を介して検出するように構成されている請求項１に記載の針位置検出装置。
3. 前記第一及び前記第二の指針車が所定位置に達した際に前記発光素子からの光が前記第一の指針車の前記入射光通過用開口を介して前記第二の指針車上の前記反射面に斜めに入射され、該反射面で斜めに反射された反射光が前記第一の指針車の反射光通過用開口を介して前記受光素子で検出されるように構成されている請求項２に記載の針位置検出装置。
4. 前記入射光通過用開口と前記反射光通過用開口とが同一の共用開口からなり、前記第一及び前記第二の指針車が所定位置に達した際に前記発光素子からの光が入射光通過用開口として働く前記第一の指針車の共用開口を介して前記第二の指針車上の反射面に実質的に垂直に入射され、該反射面で実質的に垂直に反射された反射光が第一の指針車の反射光通過用開口として働く前記共用開口を介して受光素子で検出されるように構成されている請求項２に記載の針位置検出装置。
5. 前記第二の指針車の光検出可能化領域が光透過性領域であり、検出可能化光が前記第二の指針車の光透過性領域を通過した透過孔であって、前記受光素子が、該光透過性領域からの透過孔を検出するように構成されている請求項１に記載の針位置検出装置。
6. 前記第二の指針車の検出可能化領域の角度間隔は、前記第一の指針車が一回転される際に前記第二の指針車が回転する単位角度の整数倍である請求項１に記載の針位置検出装置。
7. 前記第一の指針車が分車であり、前記第二の指針車が時車である請求項１から５までのいずれか一つの項に記載の針位置検出装置。
8. 前記時車の検出可能化領域の角度間隔が３０度の整数倍である請求項７に記載の針位置検出装置。
9. 前記時車は、該時車が所定位置にある際に前記発光素子からの入射光を前記受光素子に検出可能化光として与える基準位置を含めて、回転方向の四箇所に検出可能化領域を有し、前記四つの検出可能化領域のうちの隣接する検出可能化領域の角度間隔が、３０度、６０度、１２０度及び１５０度である請求項７又は８に記載の針位置検出装置。
10. 前記時車は、該時車が所定位置にある際に前記発光素子からの入射光を前記受光素子に検出可能化光として与える基準位置を含めて、回転方向の四箇所に検出可能化領域を有し、前記四つの検出可能化領域のうちの隣接する反射面の角度間隔が、３０度、６０度、９０度及び１８０度である請求項７又は８に記載の針位置検出装置。
11. 前記時車の回転により最初の前記検出可能化領域が検出された後は、前記発光素子及び前記受光素子の駆動が一旦停止され、前記時車が１時間回転する毎に、該回転位置において前記発光素子からの光が前記受光素子で受光されるか否かを検出するに要する時間の間、前記発光素子及び前記受光素子が駆動されるように構成されている請求項７から９までのいずれか一つの項に記載の針位置検出装置。
12. 請求項１から１０までのいずれか一つの項に記載の針位置検出装置を備えた電子時計。

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