JP2017096776A - 電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】節電機能を有する時計において、電池の持続時間を長くできる付加機能の制御方法を提供する。【解決手段】本発明による電子時計は、時刻計時手段と、時刻表示手段と、光発電手段と、発電電力の蓄電手段と、発電検出手段と、時刻の進行に応じて各指針を駆動する通常動作状態と通常動作状態よりも消費電力の少ない節電動作状態とを選択して電子時計を動作させる制御手段と、付加機能の動作を行う付加機能手段と、を有し、電圧比較判定手段は、蓄電電圧又は発電手段の発電電圧のいずれか一方の検出電圧と、予め記憶した複数の電圧値から選択した閾値電圧とを比較して、付加機能手段の動作制限を判定するが、通常動作状態と節電動作状態とで閾値電圧を変更するため、節電動作状態において付加機能を制限しやすくなり、電池の持続時間を長くできる。【選択図】図３

Description

本発明は、消費電力を低減するための節電機能を有する電子時計に関する。

光発電する発電手段と二次電池を備え、計時した時刻を表示するだけでなく、電波受信などの付加機能を備えた電子時計がある。このような電子時計においては、蓄電した電力の無駄な消費を抑制するため、発電状態に応じて通常状態から消費電力を低減できる節電状態に移行する。節電状態から通常状態に移行した際に、迅速に正確な時刻表示を行うために、節電状態でも一定の頻度で電波受信を行う。但し、通常状態か節電状態かにかかわらず、電波受信完了に必要な唯一の電圧以上の電池電圧でない場合は、電波受信は行わない。

特許第３５９６４６４号公報 （図３）

特許文献１の電子時計は、通常状態か節電状態かにかかわらず、電波受信完了できる下限電圧を少しでも超えている場合は一定の頻度で電波受信動作を行うため、節電状態中でも電池電圧が下限電圧を下回るまでの電力を消費し、電池の持続時間が短くなる。また、節電状態において、電波受信により正確な時刻表示ができる状態を維持できていたとしても、電池電圧が低下し、時計としての最低限の機能である時刻表示ができなくなってしまう可能性がある。更に、クロノグラフやアラーム、照明、指針位置検出等の付加機能も上述した電波受信と同様に作動することで電力を消費し、電池電圧が低下する恐れがある。

本発明は、節電機能を有し付加機能を備えた時計において、電池の持続時間を長くできる制御方法を備えた電子時計を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明による電子時計は、発振信号に基づいて時刻を計時する時刻計時手段と、時刻を表示する時刻表示手段と、光発電する発電手段と、発電手段で発電した電力を蓄電する蓄電手段と、発電手段の発電を検出する発電検出手段と、計時手段により計時された時刻の進行に応じて各指針を駆動する通常動作状態と通常動作状態よりも消費電力の少ない節電動作状態とを選択して電子時計を動作させる制御手段と、付加機能の動作を行う付加機能手段と、付加機能手段の動作を制限するか否かを判定する電圧比較判定手段と、を有し、電圧比較判定手段は、蓄電手段の蓄電電圧又は発電手段の発電電圧のいずれか一方を検出した検出電圧を有し、予め記憶した複数の電圧値から選択した閾値電圧と比較して付加機能手段の動作を制限するか否かを判定し、通常動作状態と節電動作状態とで、閾値電圧を変更することを特徴とする。

本発明によれば、節電状態では付加機能の禁止を判断する電圧閾値を変更する制御を行うことで、電池の持続時間の向上につなげることが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る電子時計の外観を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る電子時計の内部構成を示すブロック図である。 通常状態と節電状態における電波受信禁止を判断する閾値電圧を示した図である。 第１の実施形態に係る電子時計が実行する節電状態移行の処理の流れを示すフロー図である。 第１の実施形態に係る電子時計が実行する通常状態移行の処理の流れを示すフロー図である。 第１の実施形態に係る電子時計が実行する処理の流れを示すフロー図である。 節電状態において電池電圧が、閾値電圧を下回ったときの指針表示の一例を示す図である。 節電状態において電池電圧が、閾値電圧を下回ったときの指針表示の一例を示す図である。 節電状態における電波受信表示の制御に関するフロー図である。 閾値電圧に関する第１の変形例を示す図である。 閾値電圧に関する第２の変形例を示す図である。 節電移行後の経過時間と、各負荷機能における閾値電圧を示した表である。 閾値電圧に関する第３の変形例を示す図である。

以下、図面を用いて本発明の第１の実施形態に係る電子時計１について、説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子時計１の外観の一例を示す平面図であり、図２は、電子時計１の内部構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、電子時計１は、時刻を表示する時針２ａ・分針２ｂ・秒針２ｃ（時刻表示手段）と、クロノグラフ秒を表示する指針３と、クロノグラフ秒や曜日等を表示する液晶表示４ａ、４ｂと、プッシュボタン５と、りゅうず６とを備えている。また図２に示されるように、電子時計１は、発電機構１０と、操作部６０、時刻機能部４０、付加機能部３０（付加機能手段）、制御部２０（制御手段）を有して構成される。上記発電機構１０は、ソーラーセル１１（発電手段）、電源制御部１２、２次電池１３（蓄電手段）、電圧検出部１４、を備える。操作部６０は、図１に示したプッシュボタン５とりゅうず６に相当する。制御部２０は、発電検出部２１（発電検出手段）、節電判定部２２、閾値電圧記憶部２３、閾値電圧切換部２４、電圧比較判定部２５（電圧比較判定手段）、駆動制御部２６を有している。時刻表示を行う時刻機能部４０は、指針４１、モータ４２、文字表示を行うＬＣＤ４４、を有していて、付加機能部３０は、電波受信３１、アラーム３２、クロノグラフ３３、針位置検出３４、照明３５、を備えている。

次に、図２における各ブロックの動作について詳しく述べる。

ソーラーセル１１は、太陽光などの外光を電気エネルギーに変換する発電素子であり、ここで発電した電力は充電制御を行う電源制御部１２を介して２次電池１３に蓄電され、制御部２０、時刻機能部４０、付加機能部３０、操作部６０、電源制御部１２、電圧検出部１４に供給され、それぞれの動作の為に消費される。

電圧検出部１４によって検出された２次電池１３の電圧は、閾値電圧記憶部２３に記憶された複数の閾値電圧から閾値電圧切換部２４により選択された閾値電圧と、電圧比較判定部２５で比較され、その比較結果が駆動制御部２６に伝達される。駆動制御部２６は、図示しない発振器と分周器などからなる時刻計時回路（時刻掲示手段）により時刻を計時しており、モータ４２に駆動信号を出力して指針を回転させて、この内部計時時刻や電波受信により確定した時刻、または時計動作に関する情報を表示する。さらに、駆動制御部
２６はＬＣＤ４４に駆動信号を入力し、時計動作に関連する情報、例えば、時刻、カレンダ、クロノグラフ３３の計測値、各種設定、等を表示できる。

以下では、内部計時時刻を表示するために、時刻の進行に応じて各指針を動かすことを通常運針と呼ぶ。特に、秒針は１秒毎に指針を進める。そして、電子時計１が通常運針で動作している状態を通常状態と呼ぶことにする。

また、駆動制御部２６は、電波受信３１、アラーム３２、クロノグラフ３３、指針位置検出３４、照明３５のそれぞれの付加機能に対し、動作あるいは停止を指示する付加機能制御信号を出力する。

発電検出部２１は、ソーラーセル１１が光を受けて発電しているか否かを定期的に検知して節電判定部２２に伝え、一定時間以上連続して発電していない場合は、節電判定部２２で使用者が電子時計１を使用していないと判断し、通常状態から節電状態に移行するよう駆動制御部２６に指示を伝達する。ここで節電状態とは、電子時計１が電力を節約するために例えば秒針を停止させた状態のことをいい、これにより、秒針を駆動する電力の消費を抑制できるため、電池電力使い切って計時機能が停止するまでの期間を長くすることができる。

節電状態は、操作部６０が操作されるか、または光発電が行われた時点で、通常運針に復帰する。節電状態中でも駆動制御部２６の内部計時は継続しており、節電状態が解除され通常状態に復帰する場合、駆動制御部２６は停止していた現在の指針位置から、内部計時時刻を表示する指針位置までの駆動信号をモータ４２に出力する。

操作部６０は、例えば図１に示したプッシュボタン５またはりゅうず６等であって、電子時計１の使用者による操作を受け付けて、その操作による信号を駆動制御回路２６に出力する。駆動制御部２６は、操作部６０が受け付けた操作入力に応じて各種の処理を実行する。

節電状態は、操作部６０が操作されるか、または光発電が行われた時点で、通常運針に復帰する。節電状態中でも駆動制御部２６の内部計時の動作は継続しており、節電状態が解除され通常状態に復帰する場合、停止していた現在の指針位置から内部計時時刻を表示する位置まで指針を移動させるため、駆動制御部２６はモータ駆動信号をモータ４２に出力する。なお、時計の使用者は、プッシュボタン５またはりゅうず６を操作することにより、付加機能の選択と動作設定が可能である。

次に、付加機能の動作について説明する。

電波受信３１は、アンテナを有していて長波標準電波を受信し、受信信号を増幅、検波、復調し、時刻データに変換する。長波標準電波に含まれる時刻データは、６０秒で１セットであり、現在年の１月１日から現在日までの通算日数、現在の時分などのデータが含まれる。複数の時刻データは、月、日、時、分、等のデータ毎に比較され、一定数以上の一致を認めた場合、その時刻データが確実であると判断し、モータ４２を駆動して表示時刻を修正する。

電波受信３１は、常に正しい時刻を表示するために毎日１回もしくは複数回決められた時刻に行うが、電波受信時に消費される電流は、毎秒数１０〜１００ｕＡほどであり、通常運針時における消費電流の１００倍もの電流が流れる。さらに電波受信３１には、分単位の時間を必要とするため、１回の電波受信による電力消費は大きいものになる。

ここでは、長波標準電波の受信を例に説明してきたが、ＧＰＳ（登録商標）等の衛星信号受信や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離通信の受信等に本実施形態を適用してもよい。

アラーム３２は、あらかじめ使用者により設定されたアラーム時刻と、内部時刻が一致した場合、駆動制御部２６から出力された駆動信号に応じて、圧電素子を振動させアラーム音を鳴動させる。アラーム駆動時は、圧電素子に数秒間にわたり間欠的にｍＡレベルの高電流を与えて鳴らすため、消費する電力が大きい。さらに、毎日決まった時刻に数秒間アラーム３２が鳴るため電力は確実に消費され、特にアラーム３２の鳴動に応じてＬＥＤによるバックライトを点滅させる場合は、さらなる電力を消費することになる。

クロノグラフ３３は、使用者が操作部６０を押下することにより時間を計測できる機能であり、駆動制御部２６がクロノグラフ用モータ、あるいは、秒針用モータに駆動信号を出力して動作させる。

指針位置検出３４は、時計に加わる衝撃により時分秒の指針位置がずれてしまうことがあるため、光学的手段により現在の指針位置を検出し、正常な時刻を示す位置に指針を自動で再配置する機能のことである。駆動制御部２６からの駆動信号により、指針位置が検出される。指針位置の検出方法の１例としては、時針が取り付けられる時針車と分針が取り付けられる分針車に透過穴が設けられ、透過穴同士が一致する位置をフォトダイオードあるいはＬＥＤとフォトセンサーにより検出している。同様に秒針にも透過穴が設けられ、位置検出が行われる。これら歯車の透過穴位置に対する指針の相対的な位置は記憶されており、指針の位置の特定が可能となる。ＬＥＤの発光により検出する場合、数ｍｓ間に数１００ｕＡの電流を消費してしまう。

指針位置検出３４の結果、指針位置がずれていると判断した場合には、駆動制御部２６がモータ４２に駆動信号を出力し、指針を正しい位置に補正する。従って、連続的にモータ４２を駆動することになり電力を消費するが、特に指針位置が進み方向にずれていた場合に指針の補正を行うと、ピーク電流として数ｍＡの電流が流れるため、電力消費は大きい。

照明３５は、ＬＣＤのバックライト、あるいは文字板の照明するＬＥＤのことであり、駆動制御部２６の駆動信号により動作する。

閾値電圧記憶部２３は、付加機能の動作を許可するか禁止するかを決定する閾値電圧を記憶している。具体的には、通常常態あるいは節電状態か、クロノグラフ３３の使用時か否かなど、時計の動作モードに応じて付加機能の動作を判定するための複数の閾値電圧を記憶している。

閾値電圧切替部２４は、閾値電圧記憶部２３が記憶した閾値電圧データから、時計の動作モードに応じて閾値電圧を選択し、電圧比較判定部２５は、電圧検出部１４により検出された２次電池１３の電池電圧が選択した閾値電圧を超えているか否かを判定し、超えていない場合は付加機能の動作を禁止する。

次に、通常状態と節電状態における閾値電圧の違いについて、図２の電波受信３１を例にとって説明する。

図３は、通常状態と節電状態における電波受信禁止を判断するための閾値電圧を示している。縦軸の矢印は電池の蓄電電圧が高い方向を示しており、鎖線で示したＶＡ〜ＶＤは閾値電圧記憶部２３が記憶した閾値電圧データであり、電圧の大きさはＶＡ＞ＶＢ＞ＶＣ
＞ＶＤの関係にある。通常状態では、電池電圧が閾値電圧ＶＤより低い場合は電波受信３１を禁止し、閾値電圧ＶＤ以上であれば電波受信３１を許可する。節電状態では、電池電圧が閾値電圧ＶＣより低い場合は電波受信３１を禁止し、閾値電圧ＶＣ以上であれば電波受信３１を許可する。

詳しく述べると閾値電圧記憶部２３が、例えば０．２Ｖ刻みにＶＡ＝２．８５Ｖ、ＶＢ＝２．６５Ｖ、ＶＣ＝２．４５Ｖ、ＶＤ＝２．２５Ｖを閾値電圧として記憶していて、通常状態では電波受信禁止する閾値電圧にＶＤを選択し、節電状態への移行条件が成立した場合に閾値電圧切替部２４により、閾値電圧をＶＤからＶＣに変更する。つまり、通常状態では電源電圧が２．２５Ｖに低下するまで電波受信３１を許可するが、節電状態では電源電圧が２．４５Ｖに低下した時点で電波受信３１を禁止し、電波受信３１の受信条件を厳しくしている。

先にも説明したように、一定期間発電が行われない場合に通常状態から節電状態に移行する。すなわち節電状態は、時計に光があたらない状況が一定期間続いた場合に、通常状態から遷移するモードであり、机の引き出しなどの暗所に時計が保管され、使用されていない時に節電状態に移行しやすい。このとき暗所で保管されている時計の蓄電電力は減る一方であり、特に定時刻に標準電波受信を行うようにプログラミングされていると、大幅に電力が消費されて、短期間のうちに時計機能を停止せざるを得ない電池電圧まで低下してしまう。更に暗所での時計保管が続く場合は、そのまま不使用期間が継続される傾向にあるため、標準電波受信を続けて正確な時刻を得ることができたとしても、使用者は時計を見ることがなく、時計機能を停止させるまでの期間を早めているだけになる。また、時計が保管されている暗所は、概して標準電波の届きにくい場所であることが多く、大量の電力を消費するにもかかわらず電波受信３１に成功しない可能性も高い。従って本実施形態では、節電状態に移行したときには電波受信３１を禁止する閾値電圧を、通常状態の閾値電圧よりも高くすることにより、電波受信３１を動作できる電池電圧の条件をより厳しくして、消費電力の浪費を抑制している。

上記実施形態は、電池電圧が閾値電圧ＶＣより充分高ければ、節電状態であっても電波受信３１は動作可能である。これは次の利点を生む。例えば複数の時計を交代に使用する場合などは、節電状態が数日で解除されることもあるし、長期間にわたって暗所にしまわれて節電状態が延々と続くこともある。時計が節電状態に移行した途端に電波受信３１を禁止すると、数日の暗所保管であっても標準電波による正確な時刻情報が得られなくなり、使用者が時計を装着したときには、正しい時刻からずれていることが考えられる。従って本実施形態では、節電状態に移行しても電池電圧の残量が十分な場合は、電波受信３１を許可して正しい時刻を保持する一方で、電波受信３１を禁止する閾値電圧を通常状態より高く設定して、節電状態が続いて電池残量が減ってくると早い時期に電波受信３１を禁止し、節電状態が今後も継続することに備えて電池容量を確保し、時計が動作する期間をより長く維持できるようにしている。

なお、通常状態と節電状態における電波受信禁止のための閾値電圧は、ＶＤ、ＶＣに限らず、節電状態における電波受信禁止のための閾値電圧が、通常状態における閾値電圧より高くなるように選べば、上記の効果を得ることができる。

次に、電子時計１が通常状態から節電状態に移行する処理の流れを、図４のフロー図を用いて説明する。この処理の開始時には、電子時計１は節電状態移行条件が成立しているものとしている。

節電状態移行条件が成立すると、駆動制御部２６は００秒位置まで指針位置を移動するための駆動信号を付加機能部３０に出力する（Ｓ１）。これにより秒針２ｃの移動が始ま
り、秒針２ｃが００秒位置まで到達しなければ指針の移動を継続し（Ｓ２：Ｎ）、秒針２ｃが００秒位置まで到達したら（Ｓ２：「Ｙ」）、駆動制御部２６は駆動信号の出力を停止する（Ｓ３）。その後、閾値電圧記憶部２３に記憶されている閾値電圧からＶＣを選択して、閾値電圧切替部２４により電波受信３１の動作を判定する閾値電圧を通常状態のＶＤからＶＣに変更し（Ｓ４）、節電状態への移行が完了する。ここでは、指針位置を００秒位置まで移動させ、使用者に対して時計が節電状態にあることを示すが、００秒位置に指針位置を移動する替わりに、文字板（図示せず）上に節電状態を示す専用表示を設け、その位置に指針し停止してもよい。また、ＬＣＤ４４による表示を有する場合には、ＬＣＤ４４における表示の更新を止めても良いし、ＬＣＤにおける表示を消してしまっても良い。

次に、電子時計１が節電状態から通常状態に移行する処理の流れを、図５のフロー図を用いて説明する。なお、この処理の開始時には、電子時計１は通常状態移行条件が成立しているものとする。

通常状態移行条件が成立すると駆動制御部２６は、電子時計１の内部計時時刻を指し示す位置まで指針を移動するため、指針位置カウンタに計時時刻をセットし（Ｓ５）駆動信号を付加機能部３０に出力する。これにより秒針２ｃが移動し現在時刻表示への復帰が始まり、指針位置を示す時刻カウンタと指針位置カウンタの値が一致しなければ（Ｓ７：Ｎ）秒針２ｃの移動を継続し、上記２つのカウンタの値が一致すると（Ｓ７：「Ｙ」）、駆動制御部２６は通常運針を開始する（Ｓ８）。その後、閾値電圧記憶部２３に記憶されている閾値電圧からＶＤを選択し、閾値電圧切替部２４により電波受信３１の動作を判定する閾値電圧ＶＣをＶＤに変更（Ｓ９）するが、通常運針を開始する（Ｓ８）前に閾値電圧ＶＣをＶＤに変更しても良い。

次に、第１の実施形態に係る電子時計１が電波受信３１の動作を判定する処理の流れを、図６のフロー図を用いて説明する。

節電状態において（Ｓ１０：「Ｙ」）、発電が検出された場合（Ｓ１１：「Ｙ」）、図４に示した通常状態移行処理を行う（Ｓ１２）。

通常状態移行後、電子時計１が受信開始タイミングとなった場合（Ｓ１３：「Ｙ」）、電圧検出部２６により検出された電池電圧Ｖ_SSが、電波受信禁止の閾値電圧ＶＤを超えていれば（Ｓ１４：「Ｙ」）、電波受信３１を実行する（Ｓ１５）。

Ｓ１３で受信開始タイミングではない場合（Ｓ１３：「Ｎ」）、もしくは、Ｓ１４で電池電圧が電波受信禁止の閾値電圧ＶＤを超えていない場合（Ｓ１４：「Ｎ」）は、電波受信３１を実行しない。

一方、Ｓ１１で発電が検出されなかった場合（Ｓ１１：「Ｎ」）、節電状態が継続されており、電子時計１が受信開始タイミングとなった場合（Ｓ１９：「Ｙ」）、電池電圧Ｖ_SSが電波受信禁止の閾値電圧ＶＣを超えていれば（Ｓ２０：「Ｙ」）、電波受信３１を実行する（Ｓ２１）。Ｓ１９で受信開始タイミングではない場合（Ｓ１９：「Ｎ」）、もしくは、Ｓ２０で電池電圧が電波受信禁止の閾値電圧ＶＣを超えていない場合（Ｓ２０：「Ｎ」）は、電波受信３１を実行しない。

また、Ｓ１０で節電状態ではなく、通常状態において（Ｓ１０：「Ｎ」）、発電が検出されなかった場合（Ｓ１６：「Ｎ」）、非発電の時間が規定時間（例えば３０分）経過していれば（Ｓ１７：「Ｙ」）、前述の節電状態移行処理を行う（Ｓ１８）。上記の非発電時間の経過判断は、非発電時間の経過に応じてカウント値が増加する非発電時間カウンタ
が、予め定めた規定時間に相当するカウント値に達したか否かにより判断する。節電状態移行後は、前述したＳ１９の処理を行う。

一方、Ｓ１６で発電が検出された場合（Ｓ１６：「Ｙ」）、非発電時間カウンタを初期化し、前述したＳ１３の処理を行う（Ｓ２２）。また、Ｓ１７で非発電の時間が規定時間経過していない場合（Ｓ１７：「Ｎ」）、節電状態へは移行せず、前述したＳ１３の処理を行う。

ここでは通常状態への移行条件、そして節電状態の移行条件を、発電機構による発電の検出の有無としたが、使用者が電子時計１を使用しているか否かを判断できれば、操作部６０の入力の有無や、時計の姿勢位置に伴う加速度センサの変化により、節電状態への移行と解除を判断してもよい。

節電状態においては、一瞬でも発電を検出すると通常状態に移行するが、その発電時間が短い場合は、再度節電状態に移行しやすくなるように移行条件を緩めても良い。例えば、夜中にトイレに行くために電気をつけた場合に、時計は節電状態から通常状態に移行するが、その後は時計が使用されることが無いにもかかわらず、３０分間非発電であることが節電状態への移行条件であるので、３０分間は通常状態の運針が続き、電力を多く消費する。従って発電を検出した時間が数分で、その後に発電が検出されない状態が、通常の移行条件（例えば３０分）よりも短い時間（例えば５分）継続したら、節電状態に移行するように制御すると良い。これにより、使用者が時計の使用を意図しない場合は、通常より早い段階で節電状態に移行でき、電力消費を抑えることが可能である。

また、電池電圧が閾値電圧に満たない場合は、表示形態を変更しても良い。例えば、節電状態において電池電圧が閾値電圧以上の場合、秒針２ｃは００秒位置で停止しているが、電池電圧が閾値電圧に満たない場合は、秒針２ｃは３０秒位置で停止しても良いし、
文字板（図示せず）上に付加機能が制限されていることを示す専用表示を設け、その位置を指し停止しても良い。これにより、電池電圧の不足で付加機能が行えないことを使用者に示すことができる。電池電圧の残容量表示がある場合は、残容量表示を指針しても良い。さらには、秒針の表示に加えて、秒針とは別の指針で残容量表示を指しても良い。これは、電波受信３１が電池電圧の残容量不足で動作できなかった場合に有効であり、次に詳しく述べる。

電波受信３１の結果を表示可能な場合には、受信成功あるいは失敗の表示を秒針等で指し結果を表示するが、電池電圧が電波受信禁止の閾値電圧より低く電波受信３１を実行しなかった場合も、受信失敗の表示を秒針等で指し示すため、電波受信３１を動作して失敗した場合と同じ表示になってしまい、使用者は電波受信３１に成功しなかった理由を知ることができない。よって、図７を用いてその解決方法を示す。

図７において、７１は電波受信失敗の表示、７２は電波受信成功の表示、７３は電池電圧ＦＵＬＬの表示、７４は電池電圧ＥＭＰＴＹの表示、７５は電池残量レベル表示、７０は小秒針である。

電池電圧が閾値電圧に満たず、電波受信３１を実行できなかった場合には、図７に示すように秒針２Ｃで電波受信失敗７１を指し示すと共に、６時位置の小指針７０で電池残量レベル表示７５を指し示し、電池残量が少ないことを表示させる。これによって、使用者は電波受信３１に成功しなかった理由を知ることができ、電池電圧が閾値電圧に満たないためと分かれば、積極的に充電を行うであろう。早い段階で使用者に充電を促すことができれば、電池電圧が低下し電子時計１の計時や運針が短期に止まってしまうことを回避でき、電池の持続時間も延びる。電池残量の少ないことを表示させる手段としては、図８の
ように６時位置の小指針７０で、付加機能が禁止されていることを示す専用の表示（ＤＯＷＮ）７６を指し示しても良い。

電池電圧が閾値電圧より低いため電波受信３１が禁止された場合に、上記のように表示状態を変更したり、電池残量の少ないことを表示しても、時計に光があたり発電が検出され通常運針に戻ってしまうと、指針が通常運針に移行してしまうため、節電状態における付加機能の動作結果や、電池電圧の不足で付加機能が動作できなかったことを使用者に示すことができない。従って、光発電を検出して節電状態から通常状態に移行しても、節電状態における表示を維持し、使用者が操作部６０を操作することで通常状態の運針に復帰するようにしても良い。これにより、電池電圧が閾値電圧よりも低いために付加機能が動作されなかったことを、使用者に知らせることができ充電を促すことができる。以下、図９を用いて詳しく述べる。

図９は、節電状態から通常状態に移行する際の表示制御の流れを示したフロー図である。

通常状態から節電状態に移行すると、電波受信を禁止するための閾値電圧をＶＤからＶＣに変更（Ｓ３０）し、電波受信を行う定刻になると（Ｓ３１）電池電圧を閾値電圧と比較して、電池電圧が閾値電圧以上の場合（Ｓ３２：Ｎ）は電波受信を開始し（Ｓ３８）、電波受信に成功（Ｓ３９：Ｙ）すれば受信成功の表示を行い（Ｓ４１）、失敗すれば（Ｓ３９：Ｎ）受信失敗の表示を行う（Ｓ４０）。その後、時計に光が当たり発電が検出されなければ（Ｓ４２：Ｎ）電波受信を行う定刻になったときのフロー（Ｓ３１）に戻るが、発電が検出されると（Ｓ４２：Ｙ）、通常状態の運針、すなわち時刻の進行に応じて各指針を動かす運針（Ｓ４３）を行い、通常状態に移行する。

電波受信を行う定刻になり（Ｓ３１）電池電圧を閾値電圧と比較して、電池電圧が閾値電圧に満たない場合（Ｓ３２：Ｙ）は、電波受信３１は禁止され（Ｓ３３）受信失敗の表示を行う（Ｓ３４）と共に、電池残量、または、付加機能が禁止されていることを示す専用の表示（ＤＯＷＮ）などを指し示して、電池電圧が低い理由で機能が働かなかったことを示す表示を行う（Ｓ３５）。その後、時計に光が当たり発電が検出されなければ（Ｓ３６：Ｎ）電波受信３１を行う定刻になったときのフロー（Ｓ３１）に戻るが、発電が検出されると（Ｓ３６：Ｙ）プッシュボタンやりゅうずなどの操作部材が操作されるまでそのままの表示を維持し（Ｓ３７：Ｎ）、操作部材が操作されると（Ｓ３７：Ｙ）、通常状態の運針、すなわち時刻の進行に応じて各指針を動かす運針（Ｓ４３）を行い、通常状態に移行する。

なおＳ４２のフローでは、時計に光が当たり発電が検出されると（Ｓ４２：Ｙ）、通常状態の運針、すなわち時刻の進行に応じて各指針を動かす運針（Ｓ４３）を行うとしたが、プッシュボタンやりゅうずなどの操作部材が操作されるまでそのままの表示を維持し、操作部材が操作されると通常状態の運針を行うようにしてもよい。

次に、第１の実施形態における第１の変形例を、図１０のグラフを用いて説明する。図１０は、節電状態へ移行してからの時間経過に伴う閾値電圧の変更方法を示している。縦軸は、閾値電圧を示しており、電圧の大きさはＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４の関係にある。横軸は、節電状態に移行してからの経過時間を示しており、経過時間の長さはＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３の関係にある。

条件が成立し節電状態に移行すると、閾値電圧切替部２４により電波受信３１の禁止を判断する閾値電圧をＶ１に設定する。節電状態へ移行してからＴ１（例えば３日）の期間が経過すると、閾値電圧をＶ１から、Ｖ１より高い電圧Ｖ２に変更する。使用者によって
は、休日となる土、日曜日には時計をはずして保管し、月曜日には再び時計を装着することがあり、時計の暗所保管の期間、すなわち節電状態の継続期間が長くても３日を越えることはない。従って、節電状態が３日続く時には、この後も使用者がしばらく時計を装着しない可能性が高く、節電状態に移行してＴ１経過した時点で、閾値電圧をＶ１からＶ２に引き上げ、Ｖ２未満の電池電圧では電波受信３１を禁止して、電池の消耗を抑制し時計の稼働時間を長くできるようにしている。

節電状態の経過期間が、Ｔ２（例えば５日）と更に長く続いた場合は、閾値電圧をＶ２から、Ｖ２より高い電圧Ｖ３に変更する。つまり更に長い期間、節電状態が継続されているということは、使用者は暫く電子時計１を使う意思がないと想定される。そこで、節電状態の継続期間が長期に渡るほど、電波受信３１やアラーム３２などの付加機能を禁止する閾値電圧を上げる、すなわち起動させる条件をより厳しくすることで、電力消費を抑え電池の持続時間の向上に繋げることができる。上記では、節電状態の経過期間をＴ１、Ｔ２、Ｔ３の３段階で説明したが、上記の経過期間と段階数には限定されず、電池容量と電子時計１の消費電力に応じて定めればよい。

これまで電波受信３１の禁止を判断する閾値電圧について説明してきたが、アラーム３２、文字板を照らす照明３５、液晶表示部材のバックライト、指針位置検出３４の動作など、電力を大幅に消費する機能に対しても、同様に適用することができ効果が得られる。

次に、第１の実施形態における第２の変形例を、図１１のグラフを用いて説明する。図１１は、節電状態へ移行してからの時間経過に伴う閾値電圧の変更方法を示している。縦軸と横軸で示している内容は、図１０と同じであるため説明を省略する。ここでは、図２で示したアラーム３２を例にとり説明する。

アラーム３２等の機能は、使用者が設定したものであることから優先度が高く、動作を禁止することは極力避けねばならない。例えば起床のためにアラーム３２を設定している使用者がいた場合、節電状態でもできる限りアラーム出力を許可する必要がある。しかしながら、節電状態に移行してからの経過期間がＴ３と十分長い場合、使用者はアラーム３２を設定していることを忘れて時計を暗所に保管している可能性がある。このような場合、図１０のように段階的に閾値電圧を上げていくのではなく、節電状態に移行して充分に長い経過期間を過ぎると、Ｖ１からＶ４のように大幅に閾値電圧を上げ、電池電圧がＶ４以上の高い電圧を有する場合のみ、アラーム出力を許可しても良い。ここでＶ１は、選択されうる閾値電圧の中で最も低い電圧を選択し、Ｖ４は、選択されうる閾値電圧の中で最も高い電圧、もしくは、電源における定格電圧の８５％〜９５％の電圧を閾値電圧として選択するとよい。

図１１では、節電状態に移行してからＴ３に至るまでの期間、閾値電圧としてＶ１を選択しているが、アラーム３２の禁止を極力避けるために、節電状態に移行してからの経過期間がＴ３に至るまでは、閾値電圧を設けず無条件でアラーム３２を許可し、経過期間がＴ３に至った時点で閾値電圧をＶ４に設定し、電池電圧がＶ４以上の高い電圧を有する場合のみ、アラーム出力を許可しても良い。

図１２は、節電状態に移行してからの経過時間と、付加機能を禁止する閾値電圧について、それぞれの付加機能ごとに示した表である。Ｔ１〜Ｔ３は経過時間を示しＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３、ＶＡ〜ＶＤは閾値電圧を示しＶＤ＜ＶＣ＜ＶＢ＜ＶＡの関係にあるものとする。

例えば、経過時間に応じて正確な時間を表示する重要性が低下してくるため、電波受信３１では経過時間の長さに応じて段階的に閾値電圧を上げている。指針位置検出は、指針ずれを防止する基本的な機能であるため禁止になりにくいよう、Ｔ３になるまで閾値電圧
ＶＣを維持し、その後は閾値電圧をＶＢに変更している。アラーム３２は、できる限り動作させるために、Ｔ３になるまで最も低い閾値電圧ＶＤを維持し、その後は最も高い閾値電圧ＶＡを選択している。ＬＥＤ照明は、機能の動作を禁止しても大きな支障は無いため、経過時間が短いＴ２で最も高い閾値電圧ＶＡを選択している。つまり、付加機能の重要性や消費電力に合わせて閾値電圧を変更することで、使用者にとって有益な付加機能を動作させつつ、電池の持続時間を向上できる。

以上のように、使用者が意図して設定した付加機能に関しては、節電状態が十分長く継続した場合に、付加機能の動作を許可する条件を大幅に厳しくすることで、電力消費を抑え電池の持続時間の向上に繋げることができる。

次に、第１の実施形態における第３の変形例を、図１３を用いて説明する。図１３は、節電状態において２つ以上の付加機能、例えば、図２に示した電波受信３１とアラーム３２の動作タイミングが重なった際の電波受信３１を禁止する閾値電圧を記載している点で、図６と異なっており、その他の同じ内容については説明を省略する。

図１３では、時計が節電状態にあるときに、電波受信３１とアラーム３２との動作期間が重なる場合は、電波受信３１の動作を禁止する閾値電圧を、電波受信単独での動作を禁止する閾値電圧より高く選択している。以下で詳しく述べる。

節電状態では、電池電圧が閾値電圧ＶＣより高ければ定刻に電波受信３１を開始するが、電波受信３１中にアラーム時刻をむかえた場合、アラーム３２は使用者が設定したものであることから優先度が高いため、電波受信３１を中止しアラーム出力を行う。そして、アラーム出力が終了したら、一旦中断した電波受信３１を最初からやり直す。従って、中断される電波受信３１（受信回路８の起動も含む）で消費される電力は、全くの無駄になってしまう。

従って節電状態において、定時電波受信が予定されている同時間帯（例えば最長の動作時間幅である午前２時から２時１５分）のいずれか時刻にアラーム３２が設定されている場合には、電波受信禁止の閾値電圧をＶＣより高いＶＢに設定する。なお、アラーム３２の禁止を判断する閾値電圧は設定せず、無条件に動作を許可するものとしている。

従って電池電圧が低下してくると、電波受信３１とアラーム３２が重複している期間は電波受信３１が禁止され、アラーム鳴動する前に電波受信が始まることは無く、電波受信３１が中断されて電力の無駄が生じることも無い。そして、電波受信３１とアラーム３２が重複している期間を過ぎると、電波受信禁止の閾値電圧をＶＢからＶＣに変更するため、電池電圧がＶＣ以上であれば電波受信３１を開始することができる。また、閾値電圧のＶＢからＶＣへの変更は、アラーム終了後すぐに行ってもよく、電池電圧がＶＣ以上であればアラーム直後に電波受信３１を開始することができる。

定時の電波受信期間とアラーム時刻が重なって設定されると、相互の時間関係は変わらないため毎日無駄に電力が消費される。上記の実施形態は、節電状態に移行した早い時期で無駄な消費電力を抑制できるため、時計の稼働時間を長く保つ上で有効である。

これまで、電波受信３１の禁止を判断する各閾値電圧については、通常状態がＶＤ、節電状態がＶＣ、節電状態での機能重複のときがＶＢとして説明してきたが、電圧の高低の関係が満たされるなら、それぞれの閾値電圧はＶＢ、ＶＣ、ＶＤに限らず選択してよい。さらに本実施形態は、３つ以上の機能の動作期間が重複した場合にも、同様に適用が可能である。

また、電波受信３１とアラーム機能の動作時間が重複した例で説明したが、それ以外にも液晶表示部材のバックライト、指針位置の検出動作など、電力を消費する付加機能に対しても、同様に適用することができ、効果が得られる。指針位置の検出動作とアラーム３２が重複したときの例を、次に説明する。

節電状態における指針の運針制御の１例として、秒針は停止し時分針は稼動させ、分針の指針位置検出を１分に１回定期的に行う場合に、指針位置検出は分の正時（分表示が変わるタイミング）に動作され、アラーム３２も時分の正時に動作される。従って、この指針位置検出とアラーム３２の動作時間が重複する可能性がある。従って、指針位置検出機能が稼動する時間帯とアラーム３２の動作時間帯が重なったときは、指針位置検出機能の禁止を判断する閾値電圧を、上記の電波受信禁止の閾値電圧と同様に選択すれば、無駄な消費電力を抑制でき、時計の稼働時間を長く保つことができる。

つまり付加機能の動作期間が重複した場合は、重複した付加機能のうち、アラーム３２のように使用者が動作時刻を設定した機能の方でなく、他方の付加機能の禁止を判定する閾値電圧を高くするのである。これにより、節電状態に移行した早い時期で、無駄な消費電力を抑制でき、時計の稼働時間を長く保つことができるのである。

さらに、付加機能が重複したときに消費される電力の大きさに応じて、付加機能、例えば電波受信３１の禁止を判断する閾値電圧の高さを選んでも良い。つまり重複した付加機能のうち、使用者が動作時刻を設定した方でない付加機能の消費電力が大きいなら、その節電状態の閾値電圧を、通常状態の閾値電圧ＶＤに対してＶＡのように大幅に高くし、消費電力が小さいならＶＣのように低く設定する。すると、消費電力の大きい機能は電池電圧が十分に無いと実行しにくくなり、電力の消費を抑制し時計の稼働時間を長くできる。

これまで、アラーム３２の閾値電圧を設けず無条件で動作するものとして説明してきたが、時計の稼働時間を長くすることを優先するならば、アラーム３２に閾値電圧を設けても良い。その場合、アラーム３２は使用者の意思により設定される機能であることから、通常状態の閾値電圧に対する節電状態の閾値電圧をＶＣのように低く設定し、電池電圧が大幅に低下したときのみアラーム機能を禁止することが望ましい。

これまで説明に用いたＶＡ〜ＶＤ、Ｖ１〜Ｖ４、は、電圧の大小関係を示す一例であり、電池容量等の条件で電圧値を変更することが可能である。また、図２に示した２次電池１３の蓄電電圧と閾値電圧を、電圧比較判定部２５で比較することで、付加機能を禁止するか否かを判定してものとして説明してきたが、ソーラーセル１１等の発電器が発電する発電電圧と閾値電圧を比較して判定してもよい。

１ 電子時計
５ プッシュボタン
６ りゅうず
１１ ソーラーセル
１２ 電源制御部
１３ ２次電池
１４ 電圧検出部
２０ 制御部
２１ 発電検出部
２２ 節電判定部
２３ 閾値電圧記憶部
２４ 閾値電圧切換部
２５ 電圧比較判定部
２６ 駆動制御部
３０ 付加機能部
３１ 電波受信
３２ アラーム
３３ クロノグラフ
３４ 指針位置検出
３５ 照明
４０ 時刻機能部
４１ 指針
４２ モータ
４３ 文字表示
４４ ＬＣＤ
６０ 操作部

Claims (10)

1. 発振信号に基づいて時刻を計時する時刻計時手段と、
   前記時刻を表示する時刻表示手段と、
   光発電する発電手段と、
   前記発電手段で発電した電力を蓄電する蓄電手段と、
   前記発電手段の発電を検出する発電検出手段と、
   前記計時手段により計時された時刻の進行に応じて各指針を駆動する通常動作状態と前記通常動作状態よりも消費電力の少ない節電動作状態のいずれか一方を選択して動作させる制御手段と、
   付加機能の動作を行う付加機能手段と、
   前記付加機能手段の動作を制限するか否かを判定する電圧比較判定手段と、
   を有し、
   前記電圧比較判定手段は、前記蓄電手段の蓄電電圧又は前記発電手段の発電電圧のいずれか一方を検出した検出電圧を有し、
   予め記憶した複数の電圧値から選択した閾値電圧と比較して前記付加機能手段の動作を制限するか否かを判定し、前記通常動作状態と前記節電動作状態とで、前記閾値電圧を変更する
   ことを特徴とする電子時計。
2. 前記電圧比較判定手段は、前記検出電圧が前記閾値電圧よりも低い場合に前記付加機能の動作を禁止し、前記節電動作状態では前記通常動作状態よりも高い前記閾値電圧を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子時計。
3. 前記節電動作状態が継続する期間の長さに連動して、段階的に電圧が高くなるように前記閾値電圧を選択する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子時計。
4. 前記付加機能は、時刻情報を含む電波を受信して時刻情報を取得する機能である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子時計。
5. 前記付加機能は、アラーム機能であって、
   前記節電動作状態が長期間継続するときまでは、閾値電圧を設定しないか、又は、前記記憶された電圧値から最も低い電圧値を設定するかのいずれか一方を選択し、
   前記節電動作状態が長期間継続されたときには、前記記憶された電圧値から最も高い電圧値、又は、電源における定格電圧の８５％〜９５％の電圧値のいずれか一方を選択する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子時計。
6. 複数の前記付加機能が重複して動作される場合、使用者が設定する前記付加機能とは異なる前記付加機能の前記閾値電圧を、節電状態の前記閾値電圧より高く設定する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子時計。
7. 使用者が設定する前記付加機能とは異なる前記付加機能の前記閾値電圧は、消費電力の大きさに比例して、前記記憶された電圧値から前記閾値電圧を選択する
   ことを特徴とする請求項１〜３又は６のいずれか一項に記載の電子時計。
8. 前記節電動作状態が継続した後に前記発電検出手段が発電を検出し、その発電時間が予め定めた時間に満たず、再び発電が無いときに、
   前記節電動作状態への移行を判断するための非発電時期間を通常より短く設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子時計。
9. 前記節電動作状態において付加機能手段の動作が禁止されたとき、
   前記付加機能手段の動作が失敗したことを表示するとともに、前記蓄電手段の蓄電量又は付加機能が禁止されていることのいずれか一方を表示する
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子時計。
10. 前記節電動作状態が継続した後に前記発電検出手段が発電を検出した場合、操作部材が操作されるまでの間、前記付加機能の動作に関する表示を続ける
    ことを特徴とする請求項１、２又は９のいずれかに一項に記載の電子時計。

Images