JP2009198199A - 部材位置検出装置および電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】外来光による影響を排して正確な部材位置の検出ができ、且つ、連続的な検出処理でトータルの処理時間の短縮および消費電力の低減を図れる部材位置検出装置、ならびに、それにより針位置の検出を行う電子時計を提供する。
【解決手段】１回の運針処理を行う都度、外来光の強度を検出するためのＡＤ変換処理と、発光素子を発光状態として検出信号としきい値とを比較するコンパレート処理との２種類の処理を行うのではなく、１回の運針処理Ｊ３を行う都度、フォトインタラプタによるコンパレート処理Ｊ２を１回行い、歯車の光透過孔部が検出位置で重なった状態にあるか判別を行う一方、これらの運針処理Ｊ３やコンパレート処理Ｊ２を複数回（例えば１０回）行った後に、外来光を検出するためのＡＤ変換処理Ｊ１を１回行い、外来光の強度分しきい値をオフセットさせて外来光の影響を排除する。
【選択図】図１４

Description

この発明は、フォトインタラプタを用いて部材の位置や状態を検出する部材位置検出装置、並びに、この部材位置検出装置により針位置の自動修正を行う電子時計に関する。

標準電波を受信してその時刻コードに合わせて自動的に時刻修正を行うアナログ表示時計が知られている。また、操作ボタンを操作することで指針を電気的に駆動して、例えばアラーム時刻の設定などユーザから種々の設定入力を行わせるようにした電子時計もある。このような機能は、電子時計の制御部が針位置を認識した状態で、指針を回転駆動することで実現されている。

アナログ表示部を有する電子時計においては、時計が強磁界に触れたときや、時計に強い衝撃が加わったときに、指針の位置が制御部の認識している位置からずれてしまうことがある。この場合、制御部が指針を駆動して時刻を自動修正すると、針位置がずれている分、時刻が狂ってしまう。また、針位置を駆動してユーザが何らかの設定入力を行った場合に、ユーザが認識している設定入力値と時計の制御部が内部で認識する設定入力値とが、針位置がずれている分、ずれてしまう。

そこで、近年の電子時計では、針位置の検出機構を内部に設け、所定時刻ごとに針位置がずれていないか確認するようになっている。また、針位置のずれが確認された場合には、針を高速に回転させて実際の針位置を検出し、時計内部で認識している針位置と実際の針位置とのずれを正す針位置自動修正機能を備えたものも開発されている。

針位置の検出機構としては、例えば、指針と連動される歯車に貫通孔等の透過孔を設け、この孔をフォトインタラプタによって検出する構造が一般的である（例えば特許文献１）。
特開２０００−１６２３３６号公報

フォトインタラプタにより歯車の透過孔を検出することで針位置を検出する構造では、その受光素子に外来光が入射した場合に誤検出となる可能性がある。すなわち、外来光の入射によってフォトインタラプタの受光強度が大きくなると、透過孔が検出位置に来ていない段階でしきい値を超えて、透過孔の検出と誤って判別されてしまう可能性がある。

外来光は、文字板中央の針穴から時計内部に進入することが多いが、時計の多機能化に伴って文字板を液晶パネルやソーラーパネルにより形成することがあり、このような場合に針穴の寸法精度がやや落ちて、時計内部に進入する外来光もやや多くなってしまう。

そこで、本出願人は、一旦、フォトインタラプタの発光手段を非発光状態として受光手段により外来光の強度を測定し、この外来光の影響が除外されるようにしきい値等をオフセットしてフォトインタラプタによる検出処理を行うことで、外来光の影響を排して正確な透過孔の検出を行う技術、ならびに、この技術を適用した針位置の自動修正技術について開発している。

すなわち、図１８に示すように、先ず、外来光の強度を測定するためにフォトインタラプタの発光手段を非発光状態として受光手段の検出信号を取り込むＡＤ変換処理Ｊ１を行い。次いで、この外来光の強度分しきい値をオフセットするとともに、発光手段を発光状態にして受光手段の検出信号としきい値とを比較するコンパレート処理Ｊ２を行う。そして、このコンパレート処理Ｊ２により透過孔の有無を判別したら、次いで、モータを１ステップ又は２ステップ駆動して針を１ステップ進める運針処理Ｊ３を行う。そして、このような一連の処理Ｊ１〜Ｊ３を繰り返すことで、歯車の透過孔が所定位置で重なった針位置を検出し、それにより、針位置の自動修正を行う。

しかしながら、図１８に示したような方式では、１回の運針処理Ｊ３ごとに、外来光の強度を検出するＡＤ変換処理Ｊ１と、発光手段を発光状態として検出信号としきい値とを比較するコンパレート処理Ｊ２との２種類の処理を行う必要があることから、このような処理を連続して多数回行う場合に、トータルの針位置検出にかかる時間が長くなるという課題があった。また、針位置検出にかかる時間が長くなることから、この処理にかかる消費電力も余分にかかるという課題があった。

この発明の目的は、外来光による影響を排して正確な部材位置の検出が可能であるとともに、部材位置の検出を連続的に多数回繰り返し行う場合でも、トータルの検出処理にかかる時間の短縮および消費電力の低減を図ることのできる部材位置検出装置、並びに、正確な針位置検出が可能で且つ針位置検出の高速化および低消費電力化の図れる電子時計を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
発光手段と受光手段との間を移動する移動部材が光を遮る位置にあるか否かを検出する部材位置検出装置において、
前記発光手段が非発光状態のときの前記受光手段の検出信号を取り込んでこの検出信号の値を外来光の強度として設定する外来光強度設定手段と、
比較対象の一方を前記設定された外来光の強度値でオフセットして、前記発光手段が発光状態のときの前記受光手段の検出信号と、前記移動部材による遮光の有無を区別するためのしきい値とを比較し、この比較結果から移動部材の前記位置を判別する比較判別手段と、
前記外来光強度設定手段による１回の外来光の強度の設定に対して、前記比較判別手段による比較判別処理を複数回実行する制御手段と、
を備えていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の部材位置検出装置において、
前記制御手段は、
前記移動部材が連続的に変位する際に、前記外来光強度設定手段による１回の外来光の強度設定と、前記比較判別手段による複数回の比較判別処理からなる一連の処理を繰り返し実行することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の部材位置検出装置において、
前記移動部材をステップ単位で変位させる部材駆動手段を備え、
前記制御手段は、
前記移動部材が１又は２ステップ変位するごとに前記比較判別手段による比較判別処理を実行するとともに、
前記移動部材が２より大きい複数ステップ変位するごとに前記外来光強度設定手段による前記外来光の強度設定を実行することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の部材位置検出装置において、
前記制御手段は、
前記外来光強度設定手段による前記外来光の強度設定の実行頻度を設定変更可能であることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の部材位置検出装置において、
前記制御手段は、
前回の外来光の強度設定の処理で取り込まれた前記受光手段の検出信号の大きさと、今回の外来光の強度設定の処理で取り込まれた前記受光手段の検出信号の大きさとの差異に応じて、前記外来光の強度設定の実行頻度を設定変更することを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項３記載の部材位置検出装置において、
前記制御手段は、
前回の外来光の強度設定の処理で取り込まれた前記受光手段の検出信号の大きさと、今回の外来光の強度設定の処理で取り込まれた前記受光手段の検出信号の大きさとの差異が所定量以上であった場合に、
前記部材駆動手段を逆転させて前記移動部材を複数ステップ分戻し、戻した箇所から前記移動部材の位置の判別処理を継続させることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、
請求項１〜６の何れかに記載の部材位置検出装置を時計本体に配設したことを特徴とする電子時計である。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の電子時計において、
前記移動部材は、複数の針と連動して回転されるとともに光を通す透過孔がそれぞれ形成された複数の歯車を備え、
前記制御手段は、前記複数の針を、時を刻むときより高速に回転させながら前記複数の透過孔が所定位置で互いに重なった状態か否かを検出し、この検出によって前記複数の針の位置を割り出して針位置の修正を行う針位置自動修正制御手段を備えていることを特徴としている。

本発明に従うと、外来光の強度設定と、比較判別手段による外来光の強度を考慮した比較判別処理とによって、外来光の影響を排して正確な部材の位置・状態の検出を行うことができる。さらに、外来光の強度設定は毎回の検出処理ごとに行うのではなく、何回か間引いて、複数回の検出処理に１回の割り合いで行われるので、トータルの処理時間の短縮ならびに消費電力の低減を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態の電子時計の内部構成を示すブロック図である。

この実施形態の電子時計１は、例えば電子制御によって針を回転させるアナログ表示部を有する電子式腕時計の本体となるものである。その内部には、次のような回路構成が設けられている。すなわち、アナログ表示部の指針２〜４（図３参照）を駆動する時計ムーブメント８と、発光部３１および受光部３２を有し後述する歯車の孔の重なり状態を検出するフォトインタラプタである検出部１３と、受光部３２の検出信号をデジタル化して取り込むＡＤコンバータ３４と、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を内蔵し装置の全体的な制御を行うマイクロコンピュータ３５と、制御プログラムや制御データを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）３６と、ＣＰＵに作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）３７と、時刻を計時するためのクロックを形成する発振回路３８および分周回路３９と、電池電圧から各部の電源を生成し供給する電源部４０と、時刻コードの含まれる標準電波を受信するアンテナ４１および検波回路４２と、アナログ表示部を照らす照明部４３および照明駆動回路４４と、アラーム出力を行うスピーカ４５およびブザー回路４６と、複数の操作ボタンからなる操作部４７等が設けられている。

図２には、図１の検出部１３とその周辺の構成を詳細に示した回路構成図を示す。

検出部１３は、電気的な駆動により光を発光する発光部３１と、光を受光して検出信号を出力する受光部３２とを備え、複数の歯車に設けられた孔が所定位置で重なったときに、この孔を通過して発光部３１から受光部３２へ光が進んで、この状態を検出するものである。歯車は、後で詳細に説明するが、指針２〜４と連動して回転される時針車２７、分針車２５、秒針車２０、中間車２３などである。

発光部３１は、駆動電流を受けて光を出力する発光ダイオードＤ１と、発光ダイオードＤ１に所定の電流を流す定電流回路３１１と、電流制御用の検出抵抗Ｒ１等から構成される。そして、マイクロコンピュータ３５から電流スタート信号ＩＳが出力されることで、定電流回路３１１から電流が出力されて発光ダイオードＤ１が発光するようになっている。

受光部３２は、光を受けてその強度に応じた電流を流すフォトトランジスタＴｒ１と、この電流を電圧信号に変換する抵抗Ｒ２と、フォトトランジスタＴｒ１に定電圧ＶＣＣを供給する定電圧回路３２１等から構成される。そして、マイクロコンピュータ３５から電圧スタート信号ＶＳが出力されると、定電圧回路３２１から電圧出力がなされてフォトトランジスタＴｒ１が駆動されるようになっている。

ＡＤコンバータ３４は、逐次比較タイプのもので、例えば、マイクロコンピュータ３５に外付けされる形態で、アナログコンパレータ３４１と、例えば４ビットのＤＡコンバータ３４２とを有するものである。また、ＡＤ変換の際に、コンパレータ３４１の出力を記憶する逐次比較レジスタや、ＤＡコンバータ３４２の出力制御を行う論理回路等は、図示は省略するが、マイクロコンピュータ３５の内部に設けられている。ＤＡコンバータ３４２は、定電圧ＶＣＣを４ビット諧調で分割し、そのうち論理回路の出力データＤＯに応じた電圧を比較参照電圧としてコンパレータ３４１の反転入力端子へ出力する。コンパレータ３４１はこの比較参照電圧と入力電圧とを比較して、その比較結果を表わす出力結果ＤＩを逐次比較レジスタに出力するようになっている。そして、このような比較を４回繰り返すことで、４ビット諧調のＡＤ変換値が逐次比較レジスタに書き込まれるようになっている。

このＡＤコンバータ３４においては、上記の通常のＡＤ変換処理に加えて、マイクロコンピュータ３５のＣＰＵの制御によって論理回路や逐次比較レジスタの動作を切り換えることで、ＤＡコンバータ３４２に任意のデジタルデータＤＯを出力して、コンパレータ３４１の比較参照電圧（反転入力端子の電圧）をＣＰＵが直接的に制御することが可能になっている。また、その際のコンパレータ３４１の出力結果ＤＩを１ビットデータの状態でＣＰＵが直接的に読み込むことが可能なように構成されている。

図３は、本発明の実施形態の電子時計の外観を示した正面図、図４はその矢印Ａ−Ａ線断面図、図５は針を回転させる歯車の構成を裏蓋側からみた背面図である。図６〜図８には、秒針車、分針車と三番車、時針車にそれぞれ形成された孔部を説明する正面図を示す。

図３に示すように、電子時計１の正面側には風防ガラスの下側に文字板５およびソーラーパネル９が設けられ、この文字板５とソーラーパネル９に正面側が覆われて内部機構が遮光されている。文字板５やソーラーパネル９の中央には、秒針軸２０ａ、分針軸２５ａ、時針軸２７ａを内部機構から前面側に通過させる貫通孔５ａ，９ａ（図４参照）が設けられ、これら軸２０ａ，２５ａ，２７ａの突出した部位に秒針２と分針３と時針４とがそれぞれ固定されている。そして、各軸２０ａ，２５ａ，２７ａが回転することで、文字板５上で秒針２と分針３と時針４とが回転し、時刻が表示されるようになっている。

図４に示すように、時針４が固定される時針軸２７ａと分針３が固定される分針軸２５ａとは、中空管状の軸であり、時針軸２７ａの中に分針軸２５ａが通され、分針軸２５ａの中に秒針軸２０ａが通されて、これら秒針軸２０ａ、分針軸２５ａおよび時針軸２７ａが同一の回転軸を中心に回転可能な状態にされている。

これら秒針軸２０ａ、分針軸２５ａおよび時針軸２７ａは、文字板５の背面側で互いに重なるように配置された３つの歯車、すなわち、秒針車２０、分針車２５および時針車２７の回転中心位置にそれぞれ固着されている。そして、秒針車２０、分針車２５および時針車２７は、互いに同一の回転軸を中心に回転可能な状態にされている。図５において、分針車２５と時針車２７とは、秒針車２０と同心の位置に重なった状態に配置されている。

この電子時計１の指針を駆動する時計ムーブメント８は、図５に示すように、秒針２を回転駆動する第１駆動系１１と、時針４と分針３とを連動させて回転駆動する第２駆動系１２とを含んでいる。これら２系統の駆動系１１，１２はそれぞれ独立的に駆動可能にされている。第１駆動系１１は、第１ステッピングモータ１７と、五番車１８と、秒針車２０とからなり、第１ステッピングモータ１７のロータ１７ｃの運動がロータカナ１７ｄ、五番車１８、五番車カナ１８ａ、秒針車２０と伝達されて、秒針車２０および秒針２を回転するように構成されている。

第２駆動系１２は、第２ステッピングモータ２２、中間車２３、三番車２４、分針車２５、図示略の日の裏車、時針車２７等から構成され、第２ステッピングモータ２２のロータ２２ｃの運動がロータカナ２２ｄ、三番車２４、三番車カナ２４ａ、中間車２３、中間車カナ２３ａ、分針車２５と伝達され、さらに、分針車２５のカナ２５ｂから日の裏車、日の裏車のカナ２６ａ（図４参照）、時針車２７と伝達されて、分針車２５および分針３と時針車２７および時針４とが連動して回転するようになっている。

なお、図４中、６は上部ハウジング、７は下部ハウジング、１０は回路基板、１４〜１６は各歯車の軸を保持する軸受板、１７ａは第１ステッピングモータ１７のコイルブロック、１７ｂは第１ステッピングモータ１７のステータ、２２ａは第２ステッピングモータ２２のコイルブロック、２２ｂは第２ステッピングモータ２２のステータである。

図６〜図８には、秒針車２０、分針車２５および中間車２３、時針車２７に形成された光透過孔部を表わした正面図を示す。

図６に示すように、秒針車２０には、例えば秒針２と重なる位置に円形の第１光透過孔部２１ａが形成され、この孔部２１ａと同一半径上、周方向に沿って長い２つの第２長孔２１ｂと第３長孔２１ｃとが形成されている。第１光透過孔部２１と第２長孔２１ｂとの間は第１遮光部２１ｄ、第１光透過孔部２１と第３長孔２１ｅとの間は第２遮光部２１ｅとなっており、これら第１遮光部２１ｄと第２遮光部２１ｅとは異なる長さに設定されている。また、第２長孔２１ｂと第３長孔２１ｃとの間の第３遮光部２１ｆは、第１光透過孔部２１ａの位置から１８０度の位置に設定されている。

分針車２５には、図７に示すように、例えば分針３と重なる位置に円形状の１個の第２光透過孔部２８が形成されている。この第２光透過孔部２８は、秒針車２０の第１光透過孔部２１ａと同一半径上に形成されている。また、中間車２３には円形状の１個の第４光透過孔部３０が形成されている。この第４光透過孔部３０は、分針車２５の第２光透過孔部２８の半径位置と重なる中間車２３の半径位置に形成されている。

時針車２７には、図８に示すように、例えば時針４と重なる位置、および、これと同一半径上で３０度ごとに分割された位置に１１個の第３光透過孔部２９が設けられている。第３光透過孔部２９はそれぞれ円形孔である。時針４が１１時を指し示すときに０時の位置に来る部位には、円形孔が設けられず、第４遮光部２９ａとなっている。これら第３光透過孔部２９も、秒針車２０の第１光透過孔部２１ａ、分針車２５の第２光透過孔部２８と同一半径位置に形成されている。

上記のような第１〜第４光透過孔部２１ａ，２８，２９，３０の構成により、各時間の所定分のうち１時間分を除く所定分（例えば０時５０分、１時５０分、〜、１０時５０分）となったときに分針車２５の第２光透過孔部２８と、時針車２７の第３光透過孔部２９と、中間車２３の第４光透過孔部３０とが、検出位置Ｐにおいて重なるようになっている。また、残りの１時間の所定分（例えば１１時５０分）になったときには、時針車２７の第４遮光部２９ａが検出位置Ｐに来て、孔が閉じた状態にされるようになっている。このような構成により、秒針車２０の長孔２１ｂ，２１ｃが検出位置Ｐに来るようにした状態で、分針３と時針４とを１２時間分回転させつつその回転量をカウントしながら検出部１３で孔の開閉状態を判別していくことで、一時間の回転ごとに第２〜第４光透過孔部２８，２９，３０の重なりが検出されて、それにより分針３の位置を検出することができるとともに、そのうち一時間分だけ第２〜第４光透過孔部２８，２９，３０の重なりが検出されず、それにより時針４の位置を検出することができるようになっている。

また、第２〜第４光透過孔部２８〜３０を検出位置Ｐに重ねた状態にして、秒針２を６０秒分回転させ、その回転量をカウントしながら検出部１３で孔の開閉状態を判別していくことで、秒針車２０の第１光透過孔部２１ａ、第１遮光部２１ｄ、第２長孔２１ｂ、第３遮光部２１ｆ、第３長孔２１ｃ、第２遮光部２１ｅの検出パターンを得ることができ、それにより秒針２の位置を検出することができるようになっている。

図１に示したマイクロコンピュータ３５においては、その内部に日付や時刻を計時する時刻カウンタが設けられ、この時刻カウンタが分周回路３９からのクロックによりカウントアップされて現在日時の計時が行われるようになっている。また、検波回路４２により標準電波を受信した場合には、ＣＰＵが時刻コードが表わす値に時刻カウンタの値を修正して、現在時刻に内部の時刻が同期するようになっている。

また、マイクロコンピュータ３５には、上記の時刻カウンタとは別に、秒針２、分針３、時針４の位置を計数する針位置カウンタが設けられ、時計ムーブメント８が第１ステッピングモータ１７や第２ステッピングモータ２２を作動させるごとに、この針位置カウンタの値がカウントアップされて、３つの針位置とその値とが同期するようになっている。また、時刻カウンタと針位置カウンタの値とが同期するように時計ムーブメント８が制御されることで、現在時刻がアナログ表示部の針２〜４により示されるようになっている。

上記のように構成された電子時計１においては、電子時計１が強磁界に触れたときや強い衝撃が加わった場合に、駆動パルスが出力されているのにも拘らず、ステッピングモータ１７，２２のロータ１７ｃ，２２ｃが回転しなかったり、或いは、駆動パルスの出力以上にロータ１７ｃ，２２ｃが回転してしまったりして、実際の針位置と針位置カウンタの値とがずれてしまう場合がある。そこで、マイクロコンピュータ３５のＣＰＵは、検出部１３により所定時刻ごとに歯車（秒針車２０、中間車２３、分針車２５、時針車２７）の光透過孔部の重なり状態を検出して、針位置カウンタの値が間違ったものになっていないか確認するようになっている。そして、針位置カウンタの値が間違っていると判断された場合には、秒針２、分針３、時針４を高速回転させつつ検出部１３により第１〜第４光透過孔部２１ａ，２８〜３０の重なり状態の検出を行わせることで実際の針位置を検出し、それと針位置カウンタの値が等しくなるように修正処理を行うようになっている。

次に、この実施形態の電子時計１における制御動作について説明する。

図９には、電子時計のＣＰＵにより実行されるメイン制御処理のフローチャートを示す。

この実施形態の電子時計１においては、マイクロコンピュータ３５のＣＰＵにより電源投入時から図９のメイン制御処理が開始され、その後、このメイン制御処理のステップＳ１〜Ｓ４のループ処理が繰り返し実行されるようになっている。すなわち、操作部４７のスイッチ信号を入力してこの入力に応じて各種処理を行うＳＷ処理（ステップＳ１）、計時カウンタを適宜更新する計時処理（ステップＳ２）、針位置が狂っていないか検出を行う針位置検出処理（ステップＳ３）、電波受信処理や各種エラー処理などのその他の機能処理（ステップＳ４）、これらからなるループ処理が繰り返し実行される。

図１０には、図９のステップＳ３で実行される針位置検出処理のフローチャートを示す。

針位置検出処理は、複数の歯車（時針車２７、分針車２５、秒針車２０、中間車２３）に形成された第１〜第４の光透過孔部２１ａ，２８，２９，３０が所定時刻に重なった状態となっているか確認する処理である。また、所定時刻（例えば、正時、すなわち「１：００」「２：００」「３：００」・・・の時刻、または、０時５０分，１時５０分・・・１０時５０分）に孔の重なりが確認されない場合には、針位置がずれていると判断して針位置を正しい位置に修正する処理を行うものである。

この針位置検出処理に移行すると、図１０に示すように、先ず、予め設定された孔検出時刻か判別し（ステップＳ１１で）、検出時刻でなければそのままこの針位置検出処理を終了してメイン制御処理に戻るが、孔検出時刻（例えば、正時、または、それよりも1０分早い時刻など、第１〜第４光透過孔部２１ａ，２８〜２９が検出位置Ｐで重なる時刻）であれば、検出部１３を動作させて孔の有無を検出する孔有無検出処理を行う（ステップＳ１２）。そして、この検出処理の結果を判別し（ステップＳ１３）、孔有りと判別されれば、針位置に異常はないとしてこのまま針位置検出処理を終了するが、孔無しと判別されれば、針位置を修正する針位置自動修正処理（ステップＳ１４）を実行してから、この針位置検出処理を終了する。なお、ステップＳ１２で実行される孔有無検出処理は、後述する孔有無検出処理Ａ（図１２）と同様の処理を適用することができる。

図１１には、図１０のステップＳ１４で実行される針位置自動修正処理のフローチャートを示す。

針位置自動修正処理は、先ず、分針３と時針４について、次いで、秒針２について、それぞれ針を高速に回転させながら、１ステップの回転ごとに複数の歯車の光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態になったか否かを検出し、それにより分針３、時針４および秒針２の実際の位置を割り出すとともに、針位置の修正を行うものである。

この針位置自動修正処理に移行すると、図１１に示すように、２種類の孔有無検出処理Ａ，Ｂ（ステップＳ２１，Ｓ２５）の何れかと針を１ステップ分進める運針処理（ステップＳ２３，Ｓ２７）とをループ処理により繰り返し行って、複数の歯車の光透過孔部が検出位置Ｐで重なる状態を検出していく。

ここで、一方の孔有無検出処理Ａ（ステップＳ２１）は、発光部３１を非発光状態としたときの受光強度を取り込みこれを外来光の強度として設定する処理を前段に含んだ光透過孔部の検出処理であり、もう一方の孔有無検出処理Ｂ（ステップＳ２５）は、外来光の設定処理は省いて既に設定されている外来光の強度設定値を用いて光透過孔部の検出を行う処理である（詳細は後述）。そして、光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態が検出されるまで、１回の孔有無検出処理Ａ（ステップＳ２１）に対して１０回の孔有無検出処理Ｂ（ステップＳ２５）が実行されるようにループ処理が構成されている。すなわち、ステップＳ２４で孔有無検出処理Ｂの連続回数を表わす変数ＮＢをゼロに初期化し、孔有無検出処理Ｂ（ステップＳ２５）が実行されるごとに変数ＮＢの値を“１”加算し（ステップＳ２８）、続くステップＳ２９で、変数ＮＢが１０以下であれば孔有無検出処理Ｂが繰り返し実行されるようにステップＳ２５に分岐する一方、変数ＮＢが１０より大きくなったら孔有無検出処理Ａが実行されるようにステップＳ２１に分岐する。

そして、このようなループ処理の中で、孔有無検出処理Ａ，Ｂ（ステップＳ２１，Ｓ２５）の直後に、光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態が検出されたか否か判別され（ステップＳ２２，Ｓ２６）、該状態が検出された場合には、ステップＳ２１〜Ｓ２９のループ処理を抜けてステップＳ３０に移行する。

ステップＳ３０では、直前の運針処理で動かしていた針の種類（分針３および時針４、或いは、秒針２）や、光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態の検出時間間隔等から、所定の演算処理を行って針位置の割り出しを行う。そして、続くステップＳ３１で、全ての針位置が検出されたか否かを判別し、全てでなければステップＳ２１に戻って、ステップＳ２１〜Ｓ２９のループ処理を再び実行する。一方、全ての針位置が検出されていれば、針位置カウンタをリセットして、実際の針位置と内部で認識している針位置とのずれとを修正する（ステップＳ３２）。そして、時刻カウンタにより示される現在時刻の位置まで秒針２、分針３、時針４を動かして（ステップＳ３３）、この針位置自動修正処理を終了する。

図１２には、図１１のステップＳ２１で実行される孔有無検出処理Ａのフローチャートを示す。

孔有無検出処理Ａは、上記で簡単に述べたように、外来光の強度設定と、光透過孔部の重なり状態の検出処理とを行うものである。この孔有無検出処理Ａに移行すると、先ず、ＡＤコンバータ３４に動作電圧を供給し（ステップＳ４１）、ＡＤコンバータ３４の動作モードとしてＡＤ変換動作を選択する（ステップＳ４２）。そして、定電圧回路３２１を動作させてフォトトランジスタＴｒ１に駆動電圧を供給し（ステップＳ４３）、フォトトランジスタＴｒ１の出力が安定するのを待機する（ステップＳ４４）。続いて、ＡＤコンバータ３４によりフォトトランジスタＴｒ１の出力をＡＤ変換して、その値を変数Ｎにセットする（ステップＳ４５）。

この変数Ｎにセットされた値が、発光部３１が非発光状態のときの受光強度、すなわち、外来光の強度値として設定された値となる。

次に、変数Ｎの値が過大（例えば４以上）でないか確認し、過大値であれば外来光が強すぎだとしてエラー処理に移行するが、通常値であれば次の処理に進む。

その結果、変数Ｎの値が通常値で次の処理に進むと、先ず、定電流回路３１１を動作させて発光ダイオードＤ１をオンさせ（ステップＳ４７）、次いで、光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態にあるか否かを判別するためのしきい値Ｖｔｈとして、外来光がない場合のしきい値ＴＨ０を外来光の強度分の値（変数Ｎの値）でオフセットして決定する（ステップＳ４８）。

そして、ＡＤコンバータ３４の動作モードとしてコンパレータ動作を選択し（ステップＳ４９）、ＤＡコンバータ３４２にしきい値Ｖｔｈを表わすデータＤＯを出力して、このしきい値Ｖｔｈと同値の比較参照電圧をコンパレータ３４１に供給する（ステップＳ５０）。続いて、フォトトランジスタＴｒ１の出力が安定するのを待機して（ステップＳ５１）、コンパレータ３４１の出力ＤＩを読み込む（ステップＳ５２）。そして、この出力ＤＩに基づく判別処理（ステップＳ５３）を行って、出力ＤＩがハイレベルであれば光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態にあると判断する（ステップＳ５４）一方、ローレベルであればその状態にないと判断する（ステップＳ５５）。その後、ＡＤコンバータ３４、フォトトランジスタＴｒ１、発光ダイオードＤ１の電源供給を断って（ステップＳ５６）、この孔有無検出処理Ａを終了する。

図１３には、図１１のステップＳ２５で実行される孔有無検出処理Ｂのフローチャートを示す。

孔有無検出処理Ｂは、上記で簡単に述べたように、外来光の強度設定を省いて、以前に設定された外来光の強度設定を用いて光透過孔部の重なり状態の検出処理を行うものである。この孔有無検出処理Ｂに移行すると、先ず、ＡＤコンバータ３４、フォトトランジスタＴｒ１、および発光ダイオードＤ１に電源供給を行い（ステップＳ６１）、ＡＤコンバータ３４の動作モードとしてコンパレータ動作を選択する（ステップＳ６２）。そして、ＤＡコンバータ３４２に図１２のステップＳ４８で設定したしきい値Ｖｔｈを示すデータＤＯを出力して、このしきい値Ｖｔｈと同値の比較参照電圧をコンパレータ３４１に供給する（ステップＳ６３）。

その後、フォトトランジスタＴｒ１の出力が安定する時間を待機して（ステップＳ６４）、コンパレータ３４１の出力ＤＩを読み込み（ステップＳ６５）、この出力ＤＩに基づく判別処理（ステップＳ６６）を行って、出力ＤＩがハイレベルであれば光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態にあると判断する（ステップＳ６７）一方、ローレベルであればその状態にないと判断する（ステップＳ６８）。そして、ＡＤコンバータ３４、フォトトランジスタＴｒ１、発光ダイオードＤ１の電源供給を断って（ステップＳ６９）、この孔有無検出処理Ｂを終了する。

図１４には、針位置自動修正処理における検出部１３の動作と運針動作の手順を表わした説明図を、図１５には、針位置自動修正処理における検出部１３と運針の動作を説明するタイムチャートをそれぞれ示す。図１５の（ａ）段は受光部３２の定電圧回路３２１を動作させる電圧スタート信号ＶＳ、（ｂ）段は発光部３１の定電流回路３１１を動作させる電流スタート信号ＩＳ、（ｃ）段はＡＤコンバータ３４の動作状態、（ｄ）段は分針３および時針４や秒針２を１ステップずつ進める運針動作をそれぞれ示している。

図１４に示すように、針位置自動修正処理においては、外来光を検出するのに必要なＡＤ変換処理Ｊ１（図１２のステップＳ４５）と、光透過孔部の重なり状態を検出するためのコンパレート処理Ｊ２（図１２のステップＳ５２，図１３のステップＳ６５）と、針を１ステップ進める運針処理Ｊ３（図１１のステップＳ２３，Ｓ２７）とを多数回繰り返し行って針位置の検出を行う。しかしながら、この実施の形態の針位置自動修正処理では、図１４に示すように、光透過孔部の重なり状態を検出するためのコンパレート処理Ｊ２が１回の運針処理Ｊ３ごとに行われるのに対して、外来光の強度を検出するＡＤ変換処理Ｊ１は、１回の運針処理Ｊ３ごとに行うのではなく、例えば、１１回など複数回の運針処理Ｊ３ごとに実行されるようになっている。

この針位置自動修正処理においては、運針処理Ｊ３は連続的に実行されるため、１０回〜２０回程度の運針処理Ｊ３が実行される時間間隔はそれほど長くなく、その間に外来光の強度が大きく変化することは稀である。また、外来光の強度を検出するＡＤ変換処理Ｊ１は、外来光の強度があまり変動しない間隔ごとに行えば十分である。そのため、この実施形態の針位置自動修正処理においては、外来光の強度を検出・設定するＡＤ変換処理Ｊ１を間引いて行うことで、針位置自動修正処理のトータルの処理時間の短縮化と消費電力の低減とが図られている。

詳細には、図１５に示すように、１回のＡＤ変換処理Ｊ１には、ＡＤ変換にかかる時間（例えば６５０μｓ）と、その前段でフォトトランジスタＴｒ１の出力が安定するのを待機する時間（例えば１．４ｍｓ）とを要し、また、１回のコンパレート処理Ｊ２には、電圧比較にかかる時間（例えば１２２μｓ）と、その前段でフォトトランジスタＴｒ１の出力が安定するのを待機する時間（例えば１．４ｍｓ）とを要する。また、１回の運針処理Ｊ３には第１又は第２のステッピングモータ１７，２２を駆動するのに比較的長い時間（例えば６０ｍｓ）を要する。

１回の運針処理Ｊ３ごとにＡＤ変換処理Ｊ１とコンパレート処理Ｊ２とを実行していたのでは、１回の運針処理Ｊ３から次の運針処理Ｊ３までの間に４ｍｓ弱の時間を要するが、ＡＤ変換処理Ｊ１が省かれることで２回の運針処理Ｊ３，Ｊ３の間隔を２ｍｓ弱に短縮することができる。そして、このような処理が多数回繰り返されることで、針位置自動修正処理のトータルの処理時間が短縮され、また、その分、トータルの消費電力が低減されるようになっている。

以上のように、この実施の形態の電子時計１によれば、針位置の検出処理において、一旦、外来光の強度を検出し、この外来光の強度分しきい値をオフセットして歯車の光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態にあるか否かの検出処理を行うので、外来光の影響を排して正確な針位置検出を行うことができる。また、光透過孔部の重なり状態の検出処理（コンパレート処理Ｊ２）を１回の運針ごとに行うのに対して、外来光の強度を検出する処理（ＡＤ変換処理Ｊ１）は複数回の運針ごとに行うので、正確な針位置検出を実現しつつ過度な外来光検出の処理を省いて処理時間の短縮や消費電力の低減が図られている。

［第２実施形態］
図１６には、本発明の第２実施形態の針位置自動修正処理のフローチャートを示す。

本発明の第２実施形態の電子時計は、針位置自動修正処理で実行される外来光の強度検出処理の実行頻度を、マイクロコンピュータ３５のＣＰＵによる制御処理によって設定変更可能なようにしたものである。

具体的には、図１６のフローチャートに示すように、この実施形態の針位置自動修正処理においては、外来光の強度検出処理を前段に含む孔有無検出処理Ａ（ステップＳ２１）を行った後に、前回の外来光の強度検出値（ＡＤ変換値）と今回の外来光の強度検出値（ＡＤ変換値）との差異ΔＮを演算し（ステップＳ７１）、この差異ΔＮの大きさに基づく分岐処理（ステップＳ７２）を行う。そして、差異ΔＮが大きければ、外来光強度が短期間に大きく変化する状況であると判断して、外来光の強度検出の間隔を狭めるために切換回数Ｑを少ない回数（例えば５回）に設定する（ステップＳ７３）。また、差異ΔＮが中程度であればこの切換回数Ｑを中程度の回数（例えば１０回）に設定し（ステップＳ７４）、差異ΔＮが小さければ外来光強度が大きく変化しない状況であると判断して切換回数Ｑを多い回数（例えば２０回）に設定する（ステップＳ７５）。

続く、ステップＳ２２〜Ｓ２８，Ｓ３０〜Ｓ３３の処理は、図１１の同符号のステップと同一の処理であるため、ここでは説明を省略する。

そして、ステップＳ２９の分岐処理において、上記ステップＳ７３〜Ｓ７５で設定した切換回数Ｑと孔有無検出処理Ｂの連続回数ＮＢとの比較を行って、連続回数ＮＢが切換回数Ｑ以内であれば外来光の強度検出を省いた孔有無検出処理Ｂを実行するためにステップＳ２５に戻り、連続回数ＮＢが切換回数Ｑに達していれば外来光の強度検出を含む孔処理検出処理Ａを実行するためにステップＳ２１に戻る。

以上のように、この実施形態の電子時計によれば、針を高速に回転させながら針位置の検出を行う針位置自動修正処理において、外来光の強度検出および強度設定を実行する頻度をマイクロコンピュータ３５のＣＰＵにより設定変更可能な構成としたので、そのときの状況に合わせて適宜な実行頻度で外来光の強度検出やその設定処理を実行することができる。また、前回の外来光の検出強度と今回の外来光の検出強度との差異ΔＮに応じて孔有無検出処理Ａの実行頻度変化させるようにしているので、外来光の変化の大きさに合わせて適宜な実行頻度で外来光の強度検出やその設定処理を実行できるという効果がある。

［第２実施形態］
図１７には、本発明の第３実施形態の針位置自動修正処理のフローチャートを示す。

本発明の第３実施形態の電子時計は、針位置自動修正処理において外来光の検出強度が大きく変化していた場合に、それ以前に実行されていた複数回の孔有無検出処理Ｂ（ステップＳ２５）の信頼性がやや低いと判断し、針を戻して、その範囲の孔有無検出処理Ｂをもう一度やり直すようにしたものである。

具体的には、図１７のフローチャートに示すように、先ず、ステップＳ２１で外来光の強度検出を含む孔有無検出処理Ａを行って、光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態が検出されなかった場合には、ステップＳ２２の分岐処理でステップＳ８１に移行して、前回の外来光の強度検出値（ＡＤ変換値）と今回の外来光の強度検出値（ＡＤ変換値）との差異ΔＮを演算する。

そして、この差異ΔＮの大きさを判別して（ステップＳ２２）、差異ΔＮが所定値以下であれば、外来光の強度変化は大きくないものとして、そのまま次のステップＳ２３へと移行するが、差異ΔＮが所定値より大きかった場合には、検出処理を複数運針分やり直すために歯車を複数ステップ分（例えば１０ステップ分）逆回転させ（ステップＳ８３）、その後、次のステップＳ２３へ移行する。

そして、第１実施形態で説明したのと同様の処理を行って、針位置の検出処理を継続する。続くステップＳ２３〜Ｓ３３の処理は、説明を省略するが、図１１の同符号のステップと同一の処理である。

第１実施形態や第２実施形態の針位置自動修正処理（図１１，図１６）においては、外来光の強度検出を１回の運針ごとに行わずに、複数回の運針ごとに行うようにプログラムしているため、稀な状況ではあるが、外来光の強度が急激に変化した場合に、変数Ｎに設定される外来光の強度値と実際の外来光の強度値との間に比較的大きなずれが生じてしまう。その場合、その間に外来光の強度検出を省いた孔有無検出処理Ｂが実行されると、そこで使用されるしきい値Ｖｔｈのオフセット量が実際の外来光の強度値からずれた値となるため、孔有無検出処理Ｂによる検出結果の信頼性はやや低下する。

そこで、第３実施形態の針位置自動修正処理では、外来光の検出強度が前回検出時と今回検出時とで大きく異なっていた場合に、針を複数ステップ戻して、そこから検出処理をやり直すので、外来光が急激に変化した場合でも正確な針位置検出を行うことが可能となる。

なお、本発明は、上記第１〜第３実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記第１〜第３実施形態では、発光部３１を発光状態としたときの受光部３２の検出強度としきい値とを比較するのに、ＡＤコンバータ３４をコンパレータ動作させてアナログ動作による比較処理を実現しているが、発光部３１を発光状態としたときの受光部３２の検出信号をＡＤコンバータ３４でデジタル値に変換し、この値としきい値とをデジタル処理により比較して、光透過孔部が検出位置Ｐで重なった状態にあるか否かの判別を行うようにしても良い。また、その比較の際、しきい値のほうを外来光の強度分でオフセットするのでなく、受光部３２の検出信号のほうを外来光の強度分でオフセットするようにしても良い。

また、上記第１〜第３実施形態では、電子時計の針位置を検出するのに本発明を適用した例を示したが、フォトインタラプタにより連続的に移動部材の位置・状態を検出する種々の装置に対して、本発明を同様に適用することが出来る。

その他、フォトインタラプタ（検出部１３）の回路構成や、針位置を検出するための歯車の構成、フォトインタラプタ（１３）やＡＤコンバータ３４を動作させる処理プログラムの手順など、実施形態で具体的に示した細部等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１実施形態の電子時計の内部構成を示すブロック図である。 図１の検出部とその周辺の構成を詳細に示した回路構成図である。 本発明の実施形態の電子時計の外観を示した正面図である。 図３の電子時計の矢印Ａ−Ａ線断面図である。 針を回転させる歯車の構成を裏蓋側からみた背面図である。 秒針車に形成された光透過孔部を表わした正面図である。 分針車と三番車に形成された光透過孔部を表わした正面図である。 時針車に形成された光透過孔部を表わした正面図である。 電子時計のＣＰＵにより実行されるメイン制御処理の処理手順を示すフローチャートである。 メイン制御処理のステップＳ３で実行される針位置検出処理の処理手順を示すフローチャートである。 針位置検出処理のステップＳ１４で実行される針位置自動修正処理の処理手順を示すフローチャートである。 針位置自動修正処理のステップＳ２１で実行される孔有無検出処理Ａのフローチャートである。 針位置自動修正処理のステップＳ２５で実行される孔有無検出処理Ｂのフローチャートである。 針位置自動修正処理における検出部と運針の動作の流れを表わした説明図である。 針位置自動修正処理における検出部と運針の動作を説明するタイムチャートである。 本発明の第２実施形態の針位置自動修正処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態の針位置自動修正処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明を適用しない場合（従来の場合）の針位置自動修正処理中の運針と検出部の動作の流れを表わした説明図である。

符号の説明

１ 電子時計
２ 秒針
３ 分針
４ 時針
１３ 検出部（フォトインタラプタ）
２０ 秒針車（移動部材）
２１ａ 第１光透過孔部
２５ 分針車（移動部材）
２８ 第２光透過孔部
２７ 時針車（移動部材）
２９ 第３光透過孔部
３１ 発光部
３２ 受光部
３４ ＡＤコンバータ
３５ マイクロコンピュータ
３１１ 定電流回路
３２１ 定電圧回路
Ｄ１ 発光ダイオード
Ｔｒ１ フォトトランジスタ
３４１ コンパレータ
３４２ ＤＡコンバータ

Claims (8)

1. 発光手段と受光手段との間を移動する移動部材が光を遮る位置にあるか否かを検出する部材位置検出装置において、
   前記発光手段が非発光状態のときの前記受光手段の検出信号を取り込んでこの検出信号の値を外来光の強度として設定する外来光強度設定手段と、
   比較対象の一方を前記設定された外来光の強度値でオフセットして、前記発光手段が発光状態のときの前記受光手段の検出信号と、前記移動部材による遮光の有無を区別するためのしきい値とを比較し、この比較結果から移動部材の前記位置を判別する比較判別手段と、
   前記外来光強度設定手段による１回の外来光の強度の設定に対して、前記比較判別手段による比較判別処理を複数回実行する制御手段と、
   を備えていることを特徴とする部材位置検出装置。
2. 前記制御手段は、
   前記移動部材が連続的に変位する際に、前記外来光強度設定手段による１回の外来光の強度設定と、前記比較判別手段による複数回の比較判別処理からなる一連の処理を繰り返し実行することを特徴とする請求項１記載の部材位置検出装置。
3. 前記移動部材をステップ単位で変位させる部材駆動手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記移動部材が１又は２ステップ変位するごとに前記比較判別手段による比較判別処理を実行するとともに、
   前記移動部材が２より大きい複数ステップ変位するごとに前記外来光強度設定手段による前記外来光の強度設定を実行することを特徴とする請求項２記載の部材位置検出装置。
4. 前記制御手段は、
   前記外来光強度設定手段による前記外来光の強度設定の実行頻度を設定変更可能であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の部材位置検出装置。
5. 前記制御手段は、
   前回の外来光の強度設定の処理で取り込まれた前記受光手段の検出信号の大きさと、今回の外来光の強度設定の処理で取り込まれた前記受光手段の検出信号の大きさとの差異に応じて、前記外来光の強度設定の実行頻度を設定変更することを特徴とする請求項４記載の部材位置検出装置。
6. 前記制御手段は、
   前回の外来光の強度設定の処理で取り込まれた前記受光手段の検出信号の大きさと、今回の外来光の強度設定の処理で取り込まれた前記受光手段の検出信号の大きさとの差異が所定量以上であった場合に、
   前記部材駆動手段を逆転させて前記移動部材を複数ステップ分戻し、戻した箇所から前記移動部材の位置の判別処理を継続させることを特徴とする請求項３記載の部材位置検出装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の部材位置検出装置を時計本体に配設したことを特徴とする電子時計。
8. 前記移動部材は、複数の針と連動して回転されるとともに光を通す透過孔がそれぞれ形成された複数の歯車を備え、
   前記制御手段は、前記複数の針を、時を刻むときより高速に回転させながら前記複数の透過孔が所定位置で互いに重なった状態か否かを検出し、この検出によって前記複数の針の位置を割り出して針位置の修正を行う針位置自動修正制御手段を備えていることを特徴とする請求項７記載の電子時計。

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