JP2006322913A - 時計の照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル式の時計に備えることが出来、あるいは既存の時計に後付けすることも可能な、省電力性に優れた時計の時刻表示部の照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】磁石駆動部と磁気検知部と光量検知部と接続スイッチ部と発光体駆動部とを備え、磁石駆動部に周回移動する磁石を備え、磁気検知部を磁石が磁気センサ位置に至ると磁気検知信号を出力するものとし、光量検知部を光センサを備えて暗闇検知信号を出力するものとし、接続スイッチ部は前記磁気検知信号と前記暗闇検知信号により接続スイッチを発光体駆動部に通電接続し、発光体駆動部はコンデンサと発光体とを、接続スイッチのオン時にコンデンサを充電しつつ発光体を点灯し、前記接続スイッチのオフ時に発光体をコンデンサの充電電流が無くなるまで点灯させる時計の照明装置とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電池式の時計に部品として、あるいは外付けで取り付けて、時計の時刻表示部を照明する照明装置に係る。

電池を電源とする時計では暗闇時に時刻を読みとるために、点灯ボタンを押して一時的にのみ時刻表示部を照明することで、電力消費を抑える方法が一般的である。
しかし、このような操作を暗闇で行うことは非常に煩わしいものであった。
そこで、電池の消耗を減らして照明を行う方法として、本出願人は、特許第３６５０４４２号において間欠的に発光体を発光させて時計の文字盤を照明する技術を開示している。
しかし、この技術では発光体を間欠点灯させるために、時計の指針に取り付けて周回させた磁石で磁気センサを作動させるため、指針を有するアナログ時計においてのみ適用可能であり、デジタル式の時計には適用できなかった。
また、照明装置を備えていない時計に外付けで取り付けられるものでは無かった。

特許第３６５０４４２号

本発明は上記技術的課題に鑑みて、アナログ時計のみならずデジタル式の時計にも備えることが出来、あるいは既存の時計に後付けすることも可能な、省電力効果の高い時計の時刻表示部の照明装置を提供することを目的とする。

本発明の技術的要旨は、時計に取り付ける照明装置であって、磁石駆動部と磁気検知部と光量検知部と接続スイッチ部と発光体駆動部とを備え、磁石駆動部は駆動軸と該駆動軸の駆動により周回移動する磁石を備え、磁気検知部は前記磁石の周回範囲に磁気センサ配設して前記磁石が磁気センサ位置に至ると磁気検知信号を出力し、光量検知部は時計周囲光を検知する光センサを備えて時計周囲が暗闇時に暗闇検知信号を出力する暗闇検知機能を備え、接続スイッチ部は前記磁気検知信号と前記暗闇検知信号が共に出力された時に発光体駆動部に通電接続する接続スイッチを備え、発光体駆動部はコンデンサと発光体とを、前記接続スイッチのオン時には前記接続スイッチからの通電電流によりコンデンサを充電しつつ発光体を点灯し、前記接続スイッチのオフ時にはコンデンサの充電電流を放電して発光体をコンデンサの充電電流が無くなるまで点灯させることを特徴とする時計の照明装置とした点である。

磁石駆動部は、例えばムーブメントにより駆動する駆動軸に、先端に磁石を備えた針部を取り付けて磁石を周回移動させる。
ここで、先端に磁石を備えたとは、針に別体で磁石を取り付けるものでも、あるいは、針そのものを磁石で形成するものでも良い。
磁気検知部は、磁石が周回移動する範囲に磁石により作動するように磁気センサを配設することで、磁石が磁気センサ位置に至った時のみ磁気検知信号を出力する。
この磁気センサはリードスイッチを用いると、磁気センサ非作動時の漏れ電流が無くなる。
光量検知部は光センサを時計の周囲光を検知出来る様に配設し、例えば光センサの出力値をシュミットトリガ回路等で判定し、整形して暗闇検知信号として出力する。
この光センサの出力値の判定回路は、ＣＭＯＳ−ＩＣを用いて形成すると消費電力が小さくなり、更に光センサとこの判定回路とにはリードスイッチを介して給電すると、リードスイッチのオフ時の光量検知部での電力消費が無くなる。
光センサの出力は、シュミットトリガ回路を経由させずに直接光量検知部から暗闇検知信号として出力しても良い。
接続スイッチ部は、例えば、リードスイッチの磁気検知信号を暗闇検知信号で駆動する増幅回路で増幅して、この増幅電流をリレーのコイルに通電することで、リレーの接点を駆動して閉じ、発光体駆動部へ給電するようにする。
発光体駆動部は、接続スイッチからの給電電流をコンデンサと発光体点灯回路へ分配して、コンデンサを充電しつつ、発光体を点灯させる。
発光体点灯回路は、例えば接続スイッチからの給電電流を発光体駆動信号として受け取り、増幅して発光体に通電し点灯する。
発光体はＬＥＤランプを用いると消費電力が小さくなる。
磁気検知信号か暗闇検知信号がオフになると、コンデンサへの充電電流が放電することで発光体駆動信号となり発光体点灯回路を駆動し、発光体をコンデンサの充電電流が無くなるまで点灯させる。

磁気駆動部の駆動軸を指針式時計の駆動軸と兼用するように、指針式時計に照明装置を取り付ける場合には、兼用している駆動軸の時計指針の反対側の時計裏面側に針部を取り付けて、その針部先端に磁石を備えて、この時計裏面側の磁石の周回移動範囲に磁気センサを配設する。

本発明に係る時計の照明装置においては、駆動軸の駆動により周回移動するように備えた磁石により、磁石の移動範囲に備えた磁気センサを定期的に作動させて、磁気センサが作動した時に光センサが暗闇を検知すると発光体を自動的に点灯させ、同時にコンデンサに充電する。
そして磁気センサがオフした後はコンデンサに充電した充電電流を放電して、コンデンサの充電電流が無くなるまでの間発光体を点灯するため、暗闇時において時計の時刻表示部を間欠的に照明して、電力消費を少なくしながら時刻を読みとれるようにする。
この照明は、昼夜を検知して行うため消し忘れが無い。
この照明装置は別部品として、アナログ時計、デジタル時計のいずれの時計にも取り付け出来る。
省電力性に優れるＬＥＤランプ、リードスイッチを用い、例えば光センサの出力値を整形するためのＩＣを用いた場合にはこのＩＣと光センサへの給電をリードスイッチ経由で行うと、発光体点灯時における電力消費を更に少なくして、また、非点灯時における漏れ電流を更に少なく出来るため、電力消費が更に少なくなる。
これにより、電池交換を行わずに長期間連続して使用出来る。
また、指針式時計の指針軸を時計裏面側に設けた照明装置の針部を駆動することでも、更に省電力性を高められる。

図２（イ）は、本発明に係る時計の照明装置の外観の説明図を示す。
時計の照明装置（以下、照明装置と称する）１０は、本体部１１には、ムーブメント１６で駆動する軸１５と、軸１５に取り付けた針部１３と、その針部１３の先端付近に取り付けた小さい磁石１４からなる磁石駆動部を備えている。
針部１３は、駆動の妨げとならないように磁石１４を取り付けて、ムーブメント１６の駆動により化粧板部１２に沿って、１分周期の秒針として回転する。
針部は６０分周期の分針として回転させるものでも良い。
このムーブメント１６は、照明装置１０に備えた電池（図示省略）や、取り付け対象の時計の電池から給電して駆動する。
化粧板部１２には、針部１３の回動により周回移動する磁石１４により定期的に作動させるように、磁石１４の周回移動範囲にリードスイッチ２５、２６を配設している。
リードスイッチ２５、２６は、磁石１４が作用する適度な間隔を磁石１４との間に備えている。
照明装置１０は、本体部１１の外部にリード線２８ａ、２８ｂ、２８ｃで接続したＬＥＤランプ３０ａとＣｄＳ光導電セル２３、２４とを備えている。

図１に照明装置１０をデジタル式の置時計１に取り付けた実施例を示す。
照明装置１０は時計１に、本体部１１を化粧板部１２と針部１３が外部から見えるように取り付け、液晶パネル式の時刻表示部２の縁付近からパネル面を照らすようにＬＥＤランプ３０ａを配設し、ＣｄＳ光導電セル２３、２４を筐体３に検知面が露出するように取り付けている。
照明装置１０は、針部１３が回動して磁石１４によりリードスイッチ２５、２６を作動させた時に、時計周囲が暗闇であれば、その暗闇状態をＣｄＳ光導電セル２３、２４で検知し、ＬＥＤランプ３０ａを点灯して時刻表示部を照明する。
図１では液晶式のデジタル時計に取り付けた例を示したが、数字を描いた文字板で時刻を表し、この文字板をモータ駆動により時刻に合わせて切り替える方式のデジタル時計に適用しても良い。

照明装置の実施例の回路部動作について、図３（イ）に示す回路図を用いて説明する。
時計の周囲が暗闇の時に、針部の磁石が磁気検知部２０ａのリードスイッチ２５、２６のいずれかを作動させると、リードスイッチを経由した電流は、一つには光量検知部２０ｂのＣｄＳ光導電セル２３に抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して通電する。
この時、ＣｄＳ光導電セル２３は暗闇を検知しているため高抵抗となり、これにより半固定抵抗器Ｒ８にかかる電圧は高くなり、この出力値を抵抗器Ｒ３を経由して、シュミットトリガ回路２７へ、そのしきい値電圧より高い電圧として入力する。
シュミットトリガ回路２７は、図３（ロ）に示すインバータを複数備えたＣＭＯＳ−ＩＣ（論理回路ＩＣ）２７ａと抵抗器Ｒ４で形成している
この時のＣｄＳ光導電セル２３の出力レベル（感度）は、時計の設置場所の明るさに応じて可変抵抗器Ｒ８で調整する。
ＣＭＯＳ−ＩＣ２７ａには作動したリードスイッチを経由してＶｃｃとして給電し、ＣｄＳ光導電セル２３にも作動したリードスイッチを経由して給電することから、リードスイッチのオフ時には光量検知部２０ｂにおける漏電電流を防止して節電を図っている。
シュミットトリガ回路２７はＣｄＳ光導電セル２３の出力値を整形して、この場合Ｈｉレベルの磁気検知信号として出力し、磁気検知信号の増幅回路であるエミッタ接地したトランジスタＴｒ１のベースに入力する。
ＣｄＳ光導電セル２３の出力は、ヒステリシス特性を備えたシュミットトリガ回路２７を経由することで、時計周囲が明るい状態と暗い状態の境界状態にある場合においても接続スイッチ部２０ｃのトランジスタＴｒ１を安定的にオンオフ動作させる。
トランジスタＴｒ１は、オンすることでリレー２２の励磁コイル２２ａに通電してリレー接点２２ｂを閉じる。
そして、リレー接点２２ｂが閉じることで電池２１からの電流を、発光体駆動部２０ｄの電界コンデンサ３３と、発光体点灯回路３０ｂに通電する。
発光体点灯回路３０ｂは、接合型電界効果トランジスタ３２と半固定抵抗器Ｒ９で形成する定電流回路３１と、トランジスタＴｒ２で形成する増幅回路を備えている。
リレー接点２２ｂが閉じると通電電流は、コンデンサ３３を充電し、そして、定電流回路３１を経由した発光体駆動信号としてエミッタ接地しているトランジスタＴｒ２のベースに入力する。
トランジスタＴｒ２のベース端子は抵抗器Ｒ１０とＣｄＳ光導電セル２４を介して接地しているが、周囲が暗闇であり光導電セルは高抵抗となっていることから、トランジスタＴｒ２はオンする。
トランジスタＴｒ２がオンするとその増幅電流がコレクタ端子に接続したＬＥＤランプ３０ａを点灯させる。

リードスイッチの作動が終了すると、光量検知部２０ｂとトランジスタＴｒ１のコレクタへの通電が止まり、これにより接続スイッチ部２０ｃのリレー２２のコイル２２ａの励磁が終了して接点２２ｂを開き、リレー２２から発光体駆動部２０ｄへの給電を停止する。
すると、コンデンサ３３は充電した充電電流（電荷）を発光体点灯回路３０ｂに向けて発光体駆動信号として放電し、この放電電流によりトランジスタＴｒ２をオンさせて、コンデンサ３３の充電電流が無くなるまでＬＥＤランプ３０ａを点灯させる。
このようにリードスイッチのオフ時には、発光体点灯回路の駆動をコンデンサの放電電流で行うため、発光体を除く回路への電源からの給電を停止して節電出来る。
定電流回路３１によりコンデンサの放電電流は一定になり、トランジスタＴｒ２の増幅電流が一定になるため、ＬＥＤランプ３０ａの発光状態は一定となる。
ＬＥＤランプ３０ａの点灯時間はコンデンサ３３の容量と半固定抵抗器Ｒ９の抵抗値を変えることで調整する。
ＬＥＤランプ３０ａは、コンデンサ３３の容量を大きくすることで次のリードスイッチ作動時まで点灯を継続出来るようにして、暗闇時に常時点灯させることも出来る。
ＬＥＤランプが点灯している時に時計周囲が明るくなった場合には、ＣｄＳ光導電セル２４は低抵抗となって定電流回路３１を通ったコンデンサ３２の放電電流を通電し、発光体駆動信号をオフとしてトランジスタＴｒ２をオフする。
これにより、ＬＥＤランプ３０ａの点灯を終了させて、電力消費を抑える。
この抵抗器Ｒ１０と光センサとしてのＣｄＳ光導電セル２４とからなり、時計周囲が明るいことを検知した時には発光体駆動信号をオフする発光体駆動信号停止部は、ＬＥＤランプ３０ａの点灯時間を比較的長くした場合に設けると良く、必ず設ける必要はない。
又、この発光体駆動信号停止部の光導電セル２４は、図９に示すように光量検知部のＣｄＳ光導電セル２３と兼用させてもよく、その場合にはＴｒ１とＴｒ２の誤作動を防止するために回り込み防止のダイオードＤ２、Ｄ３を設ける。
充放電用のコンデンサ３３はタンタルコンデンサを用いると漏れ電流を少なくして省電力性を高められる。

時計の周囲が明るい時に、針部の磁石がリードスイッチ２５、２６のいずれかを作動させると、リードスイッチを経由した電流はＣｄＳ光導電セル２３に通電するが、ＣｄＳ光導電セル２３が周囲の明るさを検知して低抵抗となっていることから、半固定抵抗Ｒ８にかかる電圧が低くなり、この出力値がシュミットトリガ回路２７にしきい値電圧よりも低い電圧として入力する。
この時、シュミットトリガ回路２７の出力がＬｏレベルとなるためトランジスタＴＲ１はオフのままで、リレー２２は駆動せず、従ってコンデンサ３３、定電流回路３１への給電はなく、ＬＥＤランプ３０ａも点灯しない。
この回路の構成部品は、例えばリレー２２部分はフォトカプラを用いることも考えられ、動作が同じであれば他の部品や回路構成を用いても良い。

図４に、図３に示す回路よりも部品点数を削減し、小型化、低コスト化を図った回路を示す。
図４に示す回路では、図３の回路で２個使用したリードスイッチ２５、２６はリードスイッチ２５のみとしている。
又、時計周囲が明るくなった際にコンデンサを放電するＲ１０とＣｄＳ光導電セル２４からなる放電回路は設けず、光導電セルは光量検知部のＣｄＳ光導電セル２３のみとしている。
このコンデンサを放電する回路は、図１０に示すように光量検知部のＣｄＳ光導電セル２３と兼用してもよい。
光量検知部はＣｄＳ光導電セル２３の出力をシュミットトリガ回路を設けて整形しないで直接Ｔｒ１に入力している。
図２（ロ）は、図４に示す回路を用いた照明装置１０ａの実施例を示す。
照明装置１０ａの針１３ａは、先端に磁石１４ａを一体化して有している。
図４に示す回路において、例えばＲ６を１００Ω、Ｒ７を６０Ω、半固定抵抗の、Ｒ９を１ＭΩ、Ｒ１１を１ｋΩとし、コンデンサ３３を４７０μＦ、電源２１を３Ｖとすると、暗闇時に一度リードスイッチ２５がＯＮした際に、発光体３０ａが１４〜１５分程点灯する。
そして単３電池２本で電源を構成した場合に、試算では１年間電池交換を行わず使用出来る。

図５はアナログ式（指針式）の掛け時計に照明装置を取り付けた実施例を示す。
図２（ハ）、図２（ニ）、図２（ホ）、図２（ヘ）に別の照明装置の実施の形態例を示す。
図２（ハ）は、２本の針部１３を軸１５から１８０度の角度で２方向に備えた場合を示す。
このように複数の針部１３を設けることで、ムーブメント１６の構造を変えることなくＬＥＤランプ３０ａの点灯間隔を短く調整出来る。
図２（ニ）、図２（ホ）は、リードスイッチの上に、リードスイッチに沿った細い隙間を開けて薄板状の軟鉄板１２ａで覆った場合を示し、図２（ホ）は針部１３を２本設けた場合を示す。
軟鉄板１２ａにてリードスイッチ２５、２６に伝わる磁力線を、リードスイッチ上のスリット状部分を除いて遮ることで、例えば針部を分針とした時に、磁石１４がリードスイッチを作動させる時間を極僅かにして、リードスイッチが通電する時間を短くして節電を図ることが出来る。
図２（ヘ）は軸１５を駆動するムーブメントを設けずに、時計側の指針の駆動軸と軸１５を兼用する場合の照明装置を示す。

図６は、時計を文字盤の横側からみた模式図を示し、ムーブメントを設けない照明装置１０ｅの針部１３の軸１５ａを、時計４ａの指針（秒針）６ａの駆動軸７に連結することで兼用とした場合を示す。
針部１３の軸１５ａは、時計４ａの秒針の軸７を時計裏面９側に延ばした共通軸８で連結している。
照明装置１０ｅは時計の裏面９に取り付けて、ＬＥＤランプ３０ａとＣｄＳ光導電セル２３を時計の文字盤５ａに取り付けている。
図７は時計に後付けで取り付ける照明装置１０ｆの外観説明図を示す。
照明装置１０ｆは、本体部１１ａにＬＥＤランプ３０ａと光導電セル２３を一体で備え、本体部１１ａ内には回路部に給電する電池（図示省略）を交換可能に備えている。
図８に照明装置１０ｆをデジタル式時計１ａに取り付けた状態を示す。
照明装置１０ｆは時計筐体３の表側面に、シール等の接着部材によりＬＥＤランプ３０ａが時計１ａの時刻表示部２を照明するように貼り付けている。

本発明に係る時計の時刻表示部の照明装置をデジタル式の置時計に取り付けた実施例を示す。 本発明に係る時計の時刻表示部の照明装置を示す。 （イ）は回路図を示し、（ロ）は論理回路ＩＣを示す。 照明装置の別の実施例の回路図を示す。 照明装置をアナログ式の掛け時計に取り付けた実施例を示す。 照明装置をアナログ式の時計に取り付け、針部を時計の指針軸により駆動する場合の実施例を示す。 発光体と光センサを一体的に備えた照明装置の実施例を示す。 照明装置をデジタル式の置時計に外付けで取り付けた場合の実施例を示す。 発光体の駆動信号を停止する回路のＣｄＳ光導電セルを光量検知部のＣｄＳ光導電セルと兼用した場合の回路図を示す。 発光体の駆動信号を停止する回路のＣｄＳ光導電セルを光量検知部のＣｄＳ光導電セルと兼用した場合の別の回路図を示す。

符号の説明

１、１ａ デジタル式置時計
２ 液晶パネル式の時刻表示部
３ 筐体
４、４ａ アナログ式掛時計（指針式時計）
５ アナログ式時計の時刻表示部
５ａ 時計の文字盤
６ａ 時計の秒針
６ｂ 時計の分針
６ｃ 時計の時針
７ 時計の秒針の軸
８ 共通軸
９ 時計の裏面
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ 照明装置
１１、１１ａ 本体部
１２ 化粧板部
１２ａ 薄板状の軟鉄板
１３、１３ａ 針部
１４、１４ａ 磁石
１５、１５ａ 軸
１６ ムーブメント
２０ａ 磁気検知部
２０ｂ 光量検知部
２０ｃ 接続スイッチ部
２０ｄ 発光体駆動部
２１ 電池
２２ リレー
２２ａ リレー励磁コイル
２２ｂ リレー接点
２３、２４ ＣｄＳ光導電セル（光センサ）
２５、２６ リードスイッチ（磁気センサ）
２７ シュミットトリガ回路
２７ａ ＣＭＯＳ−ＩＣ（論理回路ＩＣ）
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ リード線
３０ａ ＬＥＤランプ（発光体）
３０ｂ 発光体点灯回路
３１ 定電流回路
３２ 電界効果トランジスタ
３３ 充放電用電界コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ ダイオード
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７ 抵抗器
Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１ 半固定抵抗器
Ｔｒ１、Ｔｒ２ トランジスタ

Claims (3)

1. 時計に取り付ける照明装置であって、
   磁石駆動部と磁気検知部と光量検知部と接続スイッチ部と発光体駆動部とを備え、
   磁石駆動部は駆動軸と該駆動軸の駆動により周回移動する磁石を備え、
   磁気検知部は前記磁石の周回範囲に磁気センサ配設して前記磁石が磁気センサ位置に至ると磁気検知信号を出力し、
   光量検知部は時計周囲光を検知する光センサを備えて時計周囲が暗闇時に暗闇検知信号を出力する暗闇検知機能を備え、
   接続スイッチ部は前記磁気検知信号と前記暗闇検知信号が共に出力された時に発光体駆動部に通電接続する接続スイッチを備え、
   発光体駆動部はコンデンサと発光体とを、
   前記接続スイッチのオン時には前記接続スイッチからの通電電流によりコンデンサを充電しつつ発光体を点灯し、
   前記接続スイッチのオフ時にはコンデンサの充電電流を放電して発光体をコンデンサの充電電流が無くなるまで点灯させることを特徴とする時計の照明装置。
2. 指針式時計に取り付ける照明装置であって、
   前記磁石駆動部の駆動軸は時計の指針の駆動軸と兼用し、
   駆動軸の時計指針の反対側に針部を取り付けて該針部先端に前記磁石を備えたことを特徴とする請求項１記載の時計の照明装置。
3. 磁気検知部は磁気センサとしてリードスイッチを用い、
   発光体駆動部は発光体としてＬＥＤランプを用い、
   光量検知部は光センサの出力値を判定して暗闇検知信号を出力するシュミットトリガ回路をＣＭＯＳ−ＩＣを用いて形成して備え、
   該光量検知部にはリードスイッチを介して給電することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の時計の照明装置。

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