JP3484704B2 - 電子機器および電子機器の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、携帯可能な電子機器及び電子機器の制御方
法に係り、特にユーザーの使用状態に応じて、節電モー
ドと通常動作モードとを切り換えることができる電子機
器及び電子機器の制御方法に関し、より詳細には、電池
交換なしに長時間にわたり精度良く時刻を表示可能な計
時装置およびその制御方法に関するものである。

背景技術 近年、携帯可能な電子機器の一態様としては腕時計タ
イプなどの小型の電子時計に太陽電池などの発電装置を
内蔵し、電池交換なしに動作するものが実現されてい
る。これらの電子時計においては、発電装置で発生した
電力をいったん大容量コンデンサなどに充電する機能を
備えており、発電が行われないときはコンデンサから放
電される電力で時刻表示が行われるようになっている。
このため、電池なしでも長時間安定した動作が可能であ
り、電池の交換の手間あるいは電池の廃棄上の問題など
を考慮すると、今後、多くの電子時計に発電装置が内蔵
されるものと期待されている。

しかしながら、腕時計などに内蔵される発電装置は、
照射された光を電気エネルギーに変換する太陽電池、あ
るいは、ユーザの腕の動きなどを捉えて運動エネルギー
を電気エネルギーに変換する発電システムなどである。
これらの発電装置はユーザの周囲のエネルギーを電気エ
ネルギーに変換して使用するという面では非常にすぐれ
ているが、利用可能なエネルギー密度が低く、さらに、
継続したエネルギーが得られないという問題がある。従
って、継続した発電は行われず、その間は大容量コンデ
ンサに蓄積された電力で電子時計は動作する。このた
め、大容量コンデンサはできるだけ大きな容量のものが
望ましいが、サイズが大きすぎると腕時計装置に収納で
きず、また、充電に時間がかかるので適当な電圧が得に
くいなどの問題がある。一方、容量が小さいと、発電で
きない期間が長くなると電子時計が止まってしまい、再
び光を当てるなどして電子時計が動作を開始しても時刻
表示が狂っており正確な現時刻が表示されない。従っ
て、時計としての機能を果たさなくなる。

そこで、本発明の目的は、ユーザーの使用状態に応じ
て、節電モードと通常動作モードを切り換えることがで
きる電子機器およびその制御方法を提供することにあ
る。

また、本発明の他の目的は、電池交換なしに長時間に
わたり精度良く時刻を表示可能な計時装置およびその制
御方法を提供することにある。

発明の開示 上記課題を解決するため、発明は、携帯用の電子機器
において、電気エネルギーを蓄積可能な電源装置と、前
記電源装置から供給される電力を用いて駆動される被駆
動装置と、前記電子機器が携帯されている携帯状態にあ
るか否かを検出する携帯検出装置と、この携帯検出装置
の検出結果に基づいて、前記電子機器が非携帯状態にあ
る場合に前記被駆動装置の消費電力を低減させるべく、
前記被駆動装置の動作モードを通常動作モードから節電
モードに移行させるモード移行制御装置と、を備えるこ
とを特徴としている。

さらに本発明の前記電源装置は、第１のエネルギーを
第２のエネルギーである前記電気エネルギーに変換する
ことにより発電を行う発電装置を有し、前記発電された
電力を蓄積可能であることを特徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
発電状態に基づいて前記電子機器が携帯されている携帯
状態にあるか否かを検出することを特徴としている。

また、本発明は、節電モードへ移行後、再び前記通常
モードへ復帰させるに際し、前記節電モードへの移行時
から前記復帰時までの経過時間に前記被駆動装置を継続
して動作させた場合と同一の動作状態に前記被駆動装置
の動作状態を復帰させる動作状態復帰装置を備えたこと
を特徴としている。

また、本発明の前記モード移行制御装置は、前記電源
装置における蓄電量が前記動作状態復帰に対応する予め
定めた所定の蓄電量以上である場合に前記節電モードに
移行させることを特徴としている。

また、本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
起電圧に基づいて前記携帯状態を検出することを特徴と
している。

また、本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
起電圧を複数の設定電圧値と比較し、比較結果に応じて
前記携帯状態を検出することを特徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記複数の設定
電圧値を現在のモードに応じて選択し、前記発電装置の
起電圧を選択された設定電圧値と比較することによっ
て、前記携帯状態を検出することを特徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記動作モード
を前記節電モードから前記通常動作モードへ移行するか
否かを判別するのに用いる設定電圧値を、前記通常動作
モードから節電モードへ移行するか否かを判別するのに
用いる設定電圧値よりも高く設定することを特徴として
いる。

また、本発明の携帯検出装置は、前記電源装置の充電
電流に基づいて前記携帯状態を検出することを特徴とし
ている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記電源装置の
充電電流を複数の設定電流値と比較し、比較結果に基づ
いて前記携帯状態を検出することを特徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記複数の設定
電流値を現在の動作モードに応じて選択し、前記電源装
置の充電電流を選択された設定電流値と比較することに
よって、前記携帯状態を検出することを特徴としてい
る。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、節電モードから
通常動作モードへのモード切換に用いる設定電流値を、
通常動作モードから節電モードへの切換に用いる設定電
流値よりも高く設定することを特徴としている。

また、本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
発電継続時間に基づいて前記携帯状態を検出することを
特徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
発電継続時間を複数の設定時間値と比較し、比較結果に
基づいて前記携帯状態を検出することを特徴としてい
る。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記複数の設定
時間値を現在のモードに応じて選択し、前記発電装置の
発電継続時間を設定された設定時間値と比較することに
よって、前記携帯状態を検出することを特徴としてい
る。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、節電モードから
通常動作モードへのモード切換に用いる設定時間値を、
通常動作モードから節電モードへの切換に用いる設定時
間値よりも長く設定することを特徴としている。

また、本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
発電周波数に基づいて前記携帯状態を検出することを特
徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
起電圧が設定電圧値を越えてから設定時間を経過するま
での期間中、前記起電圧の山の数をカウントすることに
より、前記発電装置の発電周波数を検出することを特徴
としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
発電周波数を複数の設定周波数値と比較し、比較結果に
基づいて前記携帯状態を検出することを特徴としてい
る。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記複数の設定
周波数値を現在のモードに応じて選択し、前記発電装置
の発電周波数値を設定された設定周波数値と比較するこ
とによって、前記携帯状態を検出することを特徴として
いる。

また、本発明の前記携帯検出装置は、動作モードを節
電モードから通常動作モード移行させるか否かを判別す
る際に用いる設定周波数値を、通常動作モードから節電
モードへ移行させるか否かを判別する際に用いる設定周
波数値よりも高く設定することを特徴としている。

また、本発明の前記発電装置は、互いに相異なる前記
第１のエネルギーを変換する複数の副発電装置を備えた
ことを特徴としている。

また、本発明の前記第１のエネルギーは、運動エネル
ギー、圧力エネルギーあるいは熱エネルギーのいずれか
であることを特徴としている。

また、本発明の前記発電装置は、前記第１のエネルギ
ーである運動エネルギーを電気エネルギーに変換して交
流電力を発電し、前記電源装置は、前記発電された交流
電力を整流して蓄電する、 ことを特徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置で
発電された交流電力の周期に応じてスイッチングするス
イッチング手段と、 記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて
電荷を蓄電する容量素子と、前記容量素子の放電経路に
挿入され、前記容量素子に蓄電された電荷を放電する放
電手段と、前記容量素子の電圧が所定値を超えた期間を
計測して前記発電継続時間を計測する計測部と、前記発
電継続時間に基づいて前記携帯状態を検出する携帯検出
部と、を備えることを特徴としている。

また、本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
発電周波数に基づいて前記携帯状態を検出することを特
徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記発電装置の
起電圧が設定電圧値を越えてから設定時間を経過するま
での期間中、前記起電圧の山の数をカウントすることに
より、前記発電装置の発電周波数を検出することを特徴
としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記発電部の発
電周波数を複数の設定周波数値と比較し、比較結果に基
づいて前記携帯状態を検出することを特徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記複数の設定
周波数値を現在のモードに応じて選択し、前記発電部の
発電周波数値を設定された設定周波数値と比較すること
によって、前記携帯状態を検出することを特徴としてい
る。

また、本発明の前記発電装置は、旋回運動を行う回転
錘と、前記回転錘の回転運動により起電力を発生する発
電素子とを有することを特徴としている。

また、本発明の前記発電装置は、変形力が加えられる
弾性部材と、前記弾性部材の元の形状に戻ろうとする復
元力により回転運動を行う回転手段と、前記回転手段の
回転運動により起電力を発生する発電素子とを有するこ
とを特徴としている。

また、本発明の前記発電装置は、変位が加えられる
と、圧電効果により起電力を発生する圧電素子を有する
ことを特徴としている。

また、本発明の前記モード移行制御装置は、前記電子
機器が非携帯状態にあり、かつ、前記発電装置の発電状
態が予め定めた前記節電モードに対応する所定の発電状
態にある場合に、前記被駆動装置の動作モードを前記節
電モードに移行させる、ことを特徴としている。

さらに本発明の前記携帯検出装置は、前記電子機器の
携帯時に発生する加速度を検出する加速度センサを備え
たことを特徴としている。

また、本発明の前記携帯検出装置は、前記電子機器の
携帯時における電極間抵抗値または電極間静電容量の変
化を検出することにより前記携帯状態を検出することを
特徴としている。

また、本発明の前記携帯検出装置は、前記電子機器の
携帯時にオン様態あるいはオフ状態となるスイッチ部を
有し、前記スイッチ部のオン／オフ状態に基づいて前記
携帯状態を検出することを特徴としている。

また、本発明は、電気エネルギーを蓄積可能な電源装
置と、前記電源装置から供給される電力を用いて駆動さ
れる被駆動装置と、を有する電子機器の制御方法におい
て、前記電子機器が携帯されている携帯状態にあるか否
かを検出する携帯検出工程と、前記検出結果に基づい
て、前記電子機器が非携帯状態にある場合に前記被駆動
装置の消費電力を低減させるべく、前記被駆動装置の動
作モードを通常動作モードから節電モードに移行させる
モード移行制御工程と、を備えたことを特徴としてい
る。

さらに本発明の前記電源装置は、第１のエネルギーを
第２のエネルギーである前記電気エネルギーに変換する
ことにより発電を行う発電装置を有し、前記携帯検出工
程は、前記発電装置の発電状態に基づいて前記電子機器
が携帯されている携帯状態にあるか否かを検出すること
を特徴としている。

また、本発明は、前記節電モードへ移行後、再び前記
通常モードへ復帰させるに際し、前記節電モードへの移
行時から前記復帰時までの経過時間に前記被駆動装置を
継続して動作させた場合と同一の動作状態に前記被駆動
装置の動作状態を復帰させる動作状態復帰工程を備えた
ことを特徴としている。

また、本発明の前記モード移行制御工程は、前記電源
装置における蓄電量が前記動作状態復帰に対応する予め
定めた所定の蓄電量以上である場合に前記節電モードに
移行させることを特徴としている。

また、本発明の前記被駆動装置は、前記電源装置から
供給される電力を用いて時刻を表示する時刻表示装置で
あり、前記通常動作モードは、この時刻表示装置に時刻
表示させる表示モードであることを特徴としている。

また、本発明の前記第１のエネルギーは、運動エネル
ギー、圧力エネルギーあるいは熱エネルギーのいずれか
であることを特徴としている。

また、本発明の前記第１のエネルギーは光エネルギー
であり、前記モード移行制御工程は、当該電子機器が携
帯状態にあるか否かを検出する携帯検出工程を有し、前
記電子機器が非携帯状態にあり、かつ、前記発電装置の
発電状態が予め定めた前記節電モードに対応する所定の
発電状態にある場合に、前記被駆動装置の動作モードを
前記節電モードに移行させることを特徴としている。

また、本発明の被駆動装置は、前記電源装置から供給
される電力を用いて時刻を表示可能な時刻表示装置であ
り、前記モード移行制御装置は、前記発電装置の発電状
態に基づき前記時刻表示装置の消費電力を低減させるべ
く前記時刻表示装置の動作モードを節電モードに移行さ
せることを特徴としている。

さらに本発明は、前記節電モードへ移行後、再び前記
通常モードである時刻表示モードへ復帰させるに際し、
前記節電モードへの移行時から前記復帰時までの経過時
間に前記時刻表示装置を継続して動作させた場合と同一
の時刻表示状態に前記時刻表示装置の時刻表示状態を復
帰させる時刻表示復帰装置を備えたことを特徴としてい
る。

また、本発明の前記節電モードは、前記時刻表示装置
における時刻表示を停止させることを特徴としている。

また、本発明の前記時刻表示装置は、時分針を駆動す
る時分針駆動装置と、秒針を駆動する秒針駆動装置と、
を備え、前記節電モードは、前記秒針駆動装置の駆動を
停止する第１節電モードと、記時分針駆動装置及び前記
秒針駆動装置の駆動を停止する第２節電モードと、を備
えていることを特徴としている。

また、本発明の前記時刻表示装置は、アナログ指針を
機械的に駆動して運針を行うアナログ表示装置であり、
前記モード移行制御装置は、前記節電モードの継続時間
である節電モード継続時間を記憶する節電モード時間記
憶部と、動作モードを前記節電モードから表示モードに
移行したときに前記節電モード継続時間に基づき前記ア
ナログ表示装置の時刻表示を復帰する時刻復帰部と、を
備えていることを特徴としている。

また、本発明のモード移行制御装置は、前記発電装置
の発電状態に基づき前記時刻表示装置の時刻表示を停止
する節電モード、および、時刻表示を行う表示モードを
切り換えて設定可能なモード設定機能を備えていること
を特徴としている。

また、本発明は、電気エネルギーを蓄積可能な電源装
置と、前記電源装置から供給される電力を用いて時刻を
表示可能な時刻表示装置と、を備えた電子機器の制御方
法において、前記電子機器が携帯されている携帯状態に
あるか否かを検出する携帯検出工程と、この携帯検出工
程における検出結果に基づいて、前記電子機器が非携帯
状態にある場合に前記被駆動装置の消費電力を低減させ
るべく、前記被駆動装置の動作モードを通常動作モード
から節電モードに移行させるモード移行制御工程と、を
備えることを特徴としている。

さらに本発明の前記電源装置は、第１のエネルギーを
第２のエネルギーである前記電気エネルギーに変換する
ことにより発電を行う発電装置を有し、 前記携帯検出工程は、前記発電装置の発電状態に基づ
いて前記電子機器が携帯されている携帯状態にあるか否
かを検出することを特徴としている。

また、本発明は前記節電モードへ移行後、再び前記通
常モードへ復帰させるに際し、前記節電モードへの移行
時から前記復帰時までの経過時間に前記時刻表示装置を
継続して動作させた場合と同一の時刻表示状態に前記時
刻表示装置の時刻表示状態を復帰させる時刻表示復帰工
程を備えたことを特徴としている。

また、本発明の前記モード移行制御工程は、前記電源
装置における蓄電量が前記動作状態復帰に対応する予め
定めた所定の蓄電量以上である場合に前記節電モードに
移行させることを特徴としている。

また、本発明の前記モード移行制御工程は、前記発電
装置の起電圧が予め設定した設定電圧より高いか否かに
基づいて前記発電装置が発電状態にあるか否かを判別す
る発電状態判別工程を有し、前記判別結果に基づいて前
記発電装置が発電状態に移行した場合に、前記動作モー
ドを前記節電モードから前記時刻表示を行う表示モード
に切り換えることを特徴としている。

また、本発明の前記モード移行制御工程は、前記発電
装置の発電継続時間が予め設定した設定時間より長いか
否かに基づいて前記発電装置が発電状態にあるか否かを
判別する発電状態判別工程を有し、前記判別結果に基づ
いて前記発電装置が発電状態に移行した場合に、前記動
作モードを前記節電モードから前記時刻表示を行う表示
モードに移行させることを特徴としている。

また、本発明の前記節電モードは、前記時刻表示装置
における時刻表示を停止させることを特徴としている。

また、本発明の前記時刻表示装置は、時分針を駆動す
る時分針駆動装置と、秒針を駆動する秒針駆動装置と、
を備え、前記節電モードは、前記秒針駆動装置の駆動を
停止する第１節電モードと、記時分針駆動装置及び前記
秒針駆動装置の駆動を停止する第２節電モードと、を備
えていることを特徴としている。

以上の各発明によれば、電子機器の非携帯時あるいは
電子機器のひけ異体字であって発電装置が非発電状態に
ある場合に、節電モードに移行することとなり、ユーザ
ーが不便を感じることなくエネルギーが節約できる電子
機器（計時装置）を提供することができる。

図面の簡単な説明 第１図は、第１実施形態に係るモータと発電装置を格
納した計時装置の概略構成を示す図である。

第２図は、第１図に示す計時装置の概略構成をブロッ
ク図を用いて示す図である。

第３図は、第１図に示す計時装置においてモード切り
換えを行う処理の概要を示すフローチャートである。

第４図は、本発明の第２実施形態に係る計時装置の概
略構成を示す図である。

第５図は、第２実施形態に係る制御部とその周辺構成
の機能ブロック図である。

第６図は、第２施形態に係る発電状態検出部の回路図
である。

第７図は、第２実施形態に係る第１の検出回路の動作
を説明するためのタイミングチャートである。

第８図は、第２実施形態に係る第２の検出回路の動作
を説明するためのタイミングチャートである。

第９図は、第２施形態において発電用ロータの回転速
度の違いによる起電圧および該起電圧に対する検出信号
の関係を説明するための概念図である。

第10図は、第２実施形態に係る計時装置におけるモー
ド設定工程の概要を示すフローチャートである。

第11図は、第２実施形態の変形例に係る発電状態検出
部の構成を示すブロック図である。

第12図は、本発明の第３実施形態に係る発電状態検出
部のブロック図である。

第13図は、第３実施形態に係る発電状態検出部のタイ
ミングチャートである。

発明を実施するための最良の形態 次に本発明をより詳細に説明すべく、図面を参照して
説明する。

［１］ 第１実施形態 ［1.1］ 計時装置の概略構成 図１に、本発明の第１実施形態の電子機器である計時
装置１の概略構成を示す。

本第１実施形態の計時装置１は、ステッピングモータ
10を制御装置20によって駆動して輪列50を介して秒針6
1、分針62および時針63を運針すると共に、ステッピン
グモータ10および制御装置20などを駆動する電源が発電
装置40から得られるようになっている。

計時装置１の発電装置40としては、発電用ロータ43が
発電用ステータ42の内部で回転し発電用ステータ42に接
続された発電コイル44に誘起された電力を外部に出力で
きる電磁誘導型の交流発電装置が採用されている。さら
に、本例の計時装置１は、発電ロータ43に運動エネルギ
ーを伝達する手段として回転錘45が用いられており、こ
の回転錘45の動きが増速用ギア46を介して発電用ロータ
43に伝達されるようになっている。この回転錘45は、腕
時計型の計時装置１では、ユーザの腕の動きなどを捉え
て装置内で旋回できるようになっており、ユーザの生活
に関連したエネルギーを利用して発電を行い、その電力
を用いて計時装置１を駆動できるようになっている。

発電装置40から出力された電力は、ダイオード47によ
って半波整流された後に電源装置である大容量コンデン
サ48にいったん蓄積される。そして、大容量コンデンサ
48からステッピングモータ10を駆動するための駆動用電
力が昇降圧回路49を介して制御装置20の駆動回路30に供
給される。本例の昇降圧回路49は、複数のコンデンサ49
a、49bおよび49cを用いて多段階の昇圧および降圧がで
きるようになっており、制御装置20の制御回路23から制
御信号φ11によって駆動回路30に供給する電圧を調整す
ることができる。また、昇降圧回路49の出力電圧はモニ
タ回路φ12によって制御回路23にも供給されており、こ
れによって出力電圧をモニタできると共に、出力電圧の
微小な増減によって発電装置40が発電を行っているか否
か制御装置20で判断できるようにしている。

本第１実施形態の計時装置１に用いられているステッ
ピングモータ10は、パルスモータ、ステッピングモー
タ、階動モータあるいはデジタルモータなどとも称さ
れ、デジタル制御装置のアクチュエータとして多用され
ている、パルス信号によって駆動されるモータである。
近年、携帯に適した小型の電子装置あるいは情報機器用
のアクチュエータとして小型、軽量化されたステッピン
グモータが多く採用されている。このような電子装置の
代表的なものが電子時計、時間スイッチ、クロノグラフ
といった計時装置である。本例のステッピングモータ10
は、制御装置20から供給される駆動パルスによって磁力
を発生する駆動コイル11と、この駆動コイル11によって
励磁されるステータ12と、さらに、ステータ12の内部に
おいて励磁される磁界により回転するロータ13を備えて
おり、ロータ13がディスク状の２極の永久磁石によって
構成されたPM型（永久磁石回転型）のステッピングモー
タ10となっている。ステータ12には、駆動コイル11で発
生した磁力によって異なった磁極がロータ13の回りのそ
れぞれの相（極）15および16に発生するように磁気飽和
部17が設けられている。また、ロータ13の回転方向を規
定するために、ステータ12の内周の適当な位置には内ノ
ッチ18が設けられており、コギングトルクを発生させて
ロータ13が適当な位置に停止するようにしている。

ステッピングモータ10のロータ13の回転は、かなを介
してロータ13に噛合された五番車51、四番車52、三番車
53、二番車54、日の裏車55および筒車56からなる輪列50
によって各針に伝達される。四番車52の軸には秒針61が
接続され、二番車54には分針62が接続され、さらに、筒
車56には時針63が接続されており、ロータ13の回転に連
動してこれらの各針によって時刻が表示される。輪列50
には、さらに、年月日などの表示を行うための伝達系な
ど（不図示）を接続することももちろん可能である。

この計時装置１では、ステッピングモータ10の回転に
よって時刻を表示するために、ステッピングモータ10に
は基準となる周波数の信号をカウント（計時）して駆動
パルスが供給される。ステッピングモータ10を制御する
本例の制御装置20は、水晶振動子などの基準発振源21を
用いて基準周波数の基準パルスやパルス幅やタイミング
の異なるパルス信号を発生するパルス合成回路22と、パ
ルス合成回路22から供給された種々のパルス信号に基づ
きステッピングモータ10を制御する制御回路23を備えて
いる。制御装置20は、詳しく後述するが、駆動回路を制
御すると共に回転検出などを行う制御回路23を備えてお
り、駆動回路を介して駆動コイル11に対しステッピング
モータ10の駆動用ロータ13を駆動するための駆動パル
ス、駆動パルスに続いて駆動用ロータ13の回転検出用に
誘導電圧を誘起する回転検出パルス、駆動用ロータ13が
回転しなかったときに強制的に回転させる実効電力の大
きな補助パルス、さらに、補助パルスに続いて消磁を行
う極性の異なる消磁パルスなどのパルスを出力できるよ
うになっている。

制御回路23の制御の基にステッピングモータ10に様々
な駆動パルスを供給する駆動回路30は、直列に接続され
たｐチャンネルMOSトランジスタ33aとｎチャンネルMOS
トランジスタ32a、およびｐチャンネルMOSトランジスタ
33bとｎチャンネルMOSトランジスタ32bによって構成さ
れたブリッジ回路を備えており、これらによって電源装
置である大容量コンデンサ48および昇降圧回路49からス
テッピングモータ10に供給される電力を制御できるよう
になっている。さらに、ｐチャンネルMOSトランジスタ3
3aおよび33bとそれぞれ並列に接続された回転検出用抵
抗35aおよび35bと、これらの抵抗35aおよび35bにチョッ
パパルスを供給するためのサンプリング用のｐチャンネ
ルMOSトランジスタ34aおよび34bを備えている。従っ
て、これらのMOSトランジスタ32a、32b、33a、33b、34a
および34bの各ゲート電極に制御回路23からそれぞれの
タイミングで極性およびパルス幅の異なる制御パルスを
印加することにより、駆動コイル11に極性の異なる駆動
パルスを供給したり、あるいは、ロータ13の回転検出用
および磁界検出用の誘起電圧を励起する検出用のパルス
を供給することができるようになっている。

［1.2］ 第１実施形態の計時装置の概略機能構成 図２に、第１実施形態の計時装置１の概略構成を機能
ブロック図を用いて示してある。

上述したように、本例の計時装置１においては、パルス
合成回路22によって生成された基準信号が駆動制御回路
24に供給され、駆動制御回路24の制御の下に駆動回路30
が動作して運針用のステッピングモータ10が駆動され
る。

制御回路23および駆動回路30には、電源装置48から電
力が供給されており、この電源装置48は発電装置40で発
電された電力によって充電される。発電装置40の出力側
の電圧（起電圧）Vgenは、制御回路23のモード設定部90
の発電検出回路91に供給されており、この発電検出回路
91によって発電装置40において発電が行われているか否
かが判断できるようになっている。本例の発電検出回路
91は、起電圧Vgenを設定値Voと比較して発電が検出され
たか否かを判断する第１の検出回路97と、設定値Voより
もかなり小さな電圧Vbas以上の起電圧Vgenが得られた発
電継続時間Tgenを設定値Toと比較して発電が検出された
か否かを判断する第２の検出回路98を備えており、第１
および第２の検出回路97および98にいずれか一方の条件
が満足すると、発電が検出されたと判断するようになっ
ている。

さらに、モード設定部90は、電源装置48である大容量
コンデンサの出力電圧Voutを設定値と比較して大容量コ
ンデンサ48の充電状態が判断できる電圧検出回路92を備
えている。これら発電検出回路91および電圧検出回路92
の判断結果は、モード設定部90および他の制御回路23の
制御機能を備えた中央制御回路93に供給され、消費電力
を低減させる節電モードおよび通常の時刻表示を行う表
示モードが切り換えて設定される。

この場合において、節電モードとは、ステッピングモ
ータ10の駆動を停止して、運針を停止する動作モードを
いうが、この状態においても、基準発振源21、パルス合
成回路22、電圧検出回路92、モード設定部90等は動作状
態にあり、動作モードの切換を行えるようになってい
る。

中央制御回路93は、第１および第２の検出回路97およ
び98で発電が検出されない非発電時間Tnを計測する非発
電時間計測回路99を備えており、非発電時間Tnが所定の
設定時間を越えると表示モードから節電モードに移行す
るようになっている。設定された動作モードは、モード
記憶部94に記憶され、その情報が駆動制御回路24、時刻
情報記憶部96および設定値切換部95に供給されている。
駆動制御回路24においては、表示モードから節電モード
に切り換わると、駆動回路30に対しパルス信号を供給す
るのを停止し、駆動回路30を停止する。従って、モータ
10は回転しなくなり、時刻表示は停止する。

時刻情報記憶部96においては、表示モードから節電モ
ードに切り換わると、パルス合成回路22によって生成さ
れた基準信号を受けて節電モードの継続時間を記憶する
停止時間カウンタとして稼働を開始する。そして、節電
モードから表示モードに切り換わると、駆動制御回路24
から駆動回路30に供給される早送りパルスをカウント
し、再表示された時刻表示を現時刻に復帰させる機能も
備えている。

設定値切換部95は、表示モードから節電モードに切り
換わると、発電検出回路91の第１および第２の検出回路
97および98の設定値VoおよびToの値を変更する。本例に
おいては、表示モードの設定値VaおよびTaとして、節電
モードの設定値VbおよびTbよりも低い値がセットされる
ようになっている。このため、表示モードにおいては、
発電状態の検出精度が高く（敏感あるいは鋭く）設定さ
れることとなり、電圧が低いとき、あるいは、発電継続
時間が短いときでも発電出力が得られれば発電が検出さ
れたものとして表示モードが維持される。一方、節電状
態においては、発電状態の検出精度が低く（鈍感あるい
は鈍く）設定されることとなり、比較的高い起電圧が得
られたとき、また、比較的長い発電継続時間が得られた
ときに発電が検出されたものと判断され、さらに充電電
圧が十分であるという条件が整うと表示モードに移行す
る。

充電状態によってシステムの供給電圧が変動するの
で、これに対し安定した電圧を発生する定電圧回路を用
いて起電圧Vgenなどを比較判断するための設定電圧を発
生させることが望ましい。また、変動するシステム電源
電圧に対し、一定の差分を持つ電圧を閾値（設定値）と
して採用することも可能であり、一定の差分値は、例え
ば、電源電圧に依存しないMOSFETの閾値Vthなどを用い
て判断することができる。

［1.3］ モード設定工程 図３に、本例の計時装置１においてモード切り換え処
理を行うモード設定工程の概要をフローチャートを用い
て示してある。

まず、ステップ71において現在の動作モードを判断す
る。

現在の動作モードが節電モードであるときは、ステッ
プ74において時刻情報記憶部96を用いて停止時間のカウ
ントを継続する。また、ステップ75において電圧検出回
路91の設定値VoおよびToを節電モードの値VbおよびTbに
セットする。一方、現在のモードが表示モードのとき
は、ステップ72において駆動制御部24によって駆動回路
30を制御して駆動パルスを生成し、時刻表示を行う。そ
して、ステップ73において電圧検出回路91の設定値Voお
よびToを表示モードの値VaおよびTaにセットする。

次に、ステップ76において、発電レベル（起電圧）を
検出する。

ステップ76において、微小でも起電圧があると判断さ
れると、ステップ77において発電継続時間Tgenをカウン
トアップする。

さらに、ステップ78において発電継続時間Tgenを設定
時間Toと比較し、発電継続時間Tgenが設定時間To以上で
あれば発電が検出されたとしてステップ80に移行する。

ステップ78において、発電継続時間Tgenが設定時間To
に達していないときは、ステップ79において、起電圧Vg
enを設定値Voと比較する。そして、起電圧Vgenが設定値
Voに達していると発電が検出されたとしてステップ80に
移行する。

ステップ80においては、モードが再度判定され、節電
モードでなければステップ81で非発電時間Tnをクリアし
てステップ71に戻り、ステップ72で時刻表示を継続して
行う。

一方、節電モードのときは、ステップ82で電源装置48
の電圧Voutを判断し、十分に充電されていればステップ
83で節電モードから表示モードに移行して節電モードを
解除する。

また、ステップ82で電源装置48の電圧Voutを判断し、
十分に充電されていない場合には、節電モードを維持し
たままで、ステップ71に再び移行し、同様の処理を繰り
返すこととなる。

表示モードに移行して時刻を再表示する際は、上述し
たように、時刻情報記憶部96でカウントされている停止
時間に基づき時刻表示が早送りされ、現時刻に復帰した
後に１秒毎の通常運針が開始される。これにより、ユー
ザーは表示モードに復帰して表示された正確な時刻を知
ることができる。

一方、ステップ76で起電圧が検出されず、あるいは、
発電継続時間Tgenが設定時間Toに達しておらず起電圧Vg
enも設定値Voに達していない場合は、発電が検出されな
かったと判断され、ステップ85に移行してそのときのモ
ードを判断する。この際、ステップ76で起電圧が検出さ
れなかったときは、ステップ84で発電継続時間Tgenがク
リアされる。ステップ85で節電モードのときは、そのま
まステップ71に戻って停止時間のカウントアップを継続
する。

表示モードのときは、ステップ86で非発電時間Tnをカ
ウントアップし、ステップ87で所定の非発電時間が継続
しているか否かを判断する。そして、非発電時間Tnが経
過していると、ステップ88で表示モードから節電モード
に移行し、節電を開始する。ステップ88においては、表
示駆動回路24および駆動回路30の動作を停止してモータ
10の消費電力をなくし、さらに、時刻情報記憶部96で停
止時間のカウントを開始する。

このようにして、本例の計時装置１は、発電の有無に
よって時刻表示を停止し、あるいは再開するようになっ
ている。先に説明したように、本例の発電装置40は、回
転錘45を用いてユーザーの腕の動きあるいは振動などを
捉えて発電を行うシステムである。従って、発電が検出
されるということは、ユーザーの腕に計時装置が装着さ
れているか、あるいはポケットなどに入れて携帯されて
いることを示している。このため、発電が検出されてい
るときは計時装置が携帯されているものとして時刻表示
を行う表示モードにする。一方、発電が検出されないと
きは計時装置が携帯されていないものとして時刻表示を
行わない節電モードにすることにより、大容量コンデン
サ48に蓄積されたエネルギーを節約することができる。

さらに、第１実施形態の計時装置１においては、所定
の起電圧Vgenが検出された場合と、所定の時間、継続し
て発電が行われた場合に発電が検出されたと判断するよ
うにしている。従って、ユーザーが携帯していない状態
で節電モードになり、振動などの何らかの原因で偶然に
発電が誘起されても、その起電圧が弱く、継続時間が短
ければ表示モードに移行することはなく、エネルギーの
浪費を防止できる。一方、表示モードにおいては、節電
モードよりも設定値Voが低く設定されているので、検出
対象となる起電圧Vgenが多少低くても起電圧が得られれ
れば発電されていると判断される。このため、多少でも
発電していれば時刻表示が継続して行われる。また、表
示モードにおいては、発電継続時間Tgenの設定時間Toも
短く設定されるので、短時間でも発電されていれば時刻
表示が維持される。

さらに、第１実施形態の計時装置１においては、非発
電時間Tnが計測されており、非発電時間が設定時間に達
しなければ節電モードに移行しないようになっている。

従って、短時間、ユーザーの動きが停止して発電が行わ
れないような場合はもちろん、会議程度の時間、腕時計
を外しておいても時刻表示を維持するようにすることも
できる。また、一晩外しても置いても時刻を継続して表
示するようにしても良い。あるいは、５分程度外すと節
電モードに移行するようにセットし、エネルギーの節約
を図ることも可能である。

［1.4］ 第１実施形態の効果 このように、本例の計時装置１は、発電状態に基づき
自動的に携帯あるいは非携帯を判断することが可能であ
り、携帯時には時刻表示を行って腕時計などの計時装置
として十分な機能を発揮し、非携帯時には時刻表示を行
わずにエネルギーの消費を抑えることができる。

より具体的には、時刻表示を現在時刻に復帰させるに
際し、運針間隔を短くして早送りする場合の消費電力
は、表示モード（通常動作モード）に比較して大きなも
のとなる。

しかしながら、計時装置１として上述したアナログ時
計を用いる場合には、12時間表示の場合、12時間周期
で、表示様態が同一となるため、節電モードにおける経
過時間が長くなればなるほど、節電効果が高くなり、エ
ネルギーの消費を抑制することができるのである。な
お、24時間表示の場合には24時間周期で同様のことが言
える。

より詳細には、例えば、表示モードにおいて、12時間
分の運針を行う場合に、約Ｘ［mW］の消費電力を要する
場合に、108時間（12×９時間）分の運針を行うために
要する消費電力は、約（Ｘ×９）［Ｗ］となる。

これに対し、節電モードにおいて、12時間放置された
場合に現在時刻に復帰するのに必要な消費電力がＹ（＞
Ｘ）［Ｗ］である場合に、108時間放置された場合に現
在時刻に復帰するのに必要な消費電力はやはりＹ［Ｗ］
であるため、節電モードにおいて放置された時間が長け
れば長いほど、節電効果が表れることとなる。

従って、いったん大容量コンデンサに充電した電力を
有効に活用することができ、長時間にわたり放置された
としても、その間は表示を行わずに経過時間だけを計測
し、携帯されたときに表示を再開すると共に現時刻に復
帰して正確な時刻を表示することができる。このため、
それほど大型のコンデンサを用いなくても、電池の代わ
りに発電装置と適当な容量のコンデンサを内蔵すること
で精度良く長時間にわたり計時できる小型の腕時計など
を実現することが可能である。また、コンデンサの容量
がそれほど大きくしなくて良いので、起動特性も良好で
あり、発電を開始するとすぐに表示を再開し、現時刻に
復帰可能な計時装置を実現できる。さらに、本例の計時
装置は、周囲の条件にかかわらず、例えば、暗い所でも
携帯しているときはいつでも時刻を参照することができ
るので不便はまったくない。

［1.5］ 第１実施形態の変形例 ［1.5.1］ 第１変形例 上記説明においては、モータ10を用いて時刻表示を行
う計時装置を例に説明しているが、LCD（液晶表示装
置）などで時刻表示を行う計時装置に対しても適用でき
ることはもちろんであり、LCDで消費される電力を節約
して長時間にわたり時刻を継続して計時でき、必要なと
きはいつでも正しい現時刻を表示させることができる。

［1.5.2］ 第２変形例 さらに、上記説明においては、起電圧Vgenを設定値Vo
と比較して発電が検出されたか否かを判断する第１の検
出回路97と、設定値Voよりもかなり小さな電圧Vbas以上
の起電圧Vgenが得られた発電継続時間Tgenを設定値Toと
比較して発電が検出されたか否かを判断する第２の検出
回路98の双方を備えた発電検出回路91に基づき説明して
いるが、これらの第１および第２の検出回路97および98
のいずれか一方を用いて発電の有無を判断することもも
ちろん可能である。

特に、第２の検出回路98を設けることにより、計時装
置を装着しているか否かをより確実に判断することがで
きる。

［1.5.3］ 第３変形例 上記説明においては、図３に示したように、表示モー
ドのときは、ステップ87で所定の非発電時間が継続して
いるか否かを判断し、カウントした非発電時間Tnが所定
の非発電時間を経過していると、表示モードから節電モ
ードに移行し、節電を開始する構成となっていたが、本
第３変形例は、電源装置である大容量コンデンサ48の電
圧が節電モードから表示モードに復帰する際に現在時刻
表示に復帰させるのに充分な電圧以上となっている場合
にのみ、節電モードへ移行させる変形例である。

より具体的には、カウントした非発電時間Tnが所定の
非発電時間を経過している場合であっても、大容量コン
デンサ48の電圧が、復帰時に時刻表示の復帰（現在時刻
への高速運針）を行えるのに充分な電圧以上となってい
るか否かを判別し、復帰時に現在時刻表示状態に復帰さ
せるのに充分な電圧以上となっているとなっている場合
には、節電モードに移行させる。

一方、大容量コンデンサ48の電圧が、復帰時に現在時
刻表示状態に復帰させるのに充分な電圧未満である場合
には、時刻表示の態様をユーザに充電を促す表示態様と
して、表示モードを継続する。

この場合において、ユーザに充電を促す表示態様とし
ては、例えば、通常運針時の秒針の運針間隔が１秒であ
る場合に、運針間隔を２秒とする。

このような構成とする結果、ユーザは、充電が不十分
であることを容易に把握でき、計時装置を強制的に振る
ことなどにより強制的に充電を行うことができる。

［1.5.4］ 第４変形例 上記説明においては、図３に示したように、ステップ
82で電源装置48の電圧Voutを判断し、十分に充電されて
いない場合には、節電モードを維持したままとなってい
たが、本第４変形例においては、電源装置48が十分に充
電されていない場合であって、電源装置48の電圧Voutが
現在時刻に表示を復帰させるのには足りないが、通常運
針を行うのには十分な電圧である場合には、現在時刻復
帰をおこわずに通常運針を再開させる。

この結果、ユーザは現在時刻には復帰しないが、通常
運針を開始したことにより充電が不十分であることを容
易に把握でき、計時装置を強制的に振ることなどにより
強制的に充電を行うことができる。

［２］ 第２実施形態 次に図面を参照しながら本発明に係る第２実施形態を
説明する。

［2.1］ 全体構成 図４に、第２実施形態に係る計時装置１の概略構成を
示してある。この場合において、図１の第１実施形態と
同様の部分には、同一の符号を付している。

この計時装置１は、腕時計であって、使用者は装置本
体に連結されたベルトを手首に巻き付けて使用するよう
になっている。本例の計時装置１は、交流電力を発電す
る発電部Ａ、発電部Ａからの交流電圧を整流するととも
に昇圧した電圧を蓄電し、各構成部分へ電力を給電する
電源部Ｂ、発電部Ａの発電状態を検出し（後述する発電
状態検出部91）、その検出結果に基づいて装置全体を制
御する制御部Ｃ、運用針をステップモータ10を用いて駆
動する運針機構Ｄ、制御部Ｃからの制御信号に基づいて
運針機構Ｄを駆動する駆動部Ｅから大略構成される。こ
こで、制御部Ｃは、発電部Ａの発電状態に応じて、運針
機構Ｄを駆動して時刻表示を行う表示モードと、運針機
構Ｄへの給電を停止して電力を節電する節電モードとを
切り換えるようになっている。また、節電モードから表
示モードへの移行は、ユーザが計時装置１を手に持って
これを振ることによって、強制的に移行されるようにな
っている。

以下、各構成部分について順次説明するが、制御部Ｃ
については機能ブロック図を用いて後述する。

［2.1.1］ 発電部 まず、発電部Ａについて説明する。

発電部Ａは、発電装置40、回転錘45および増速用ギア
46を備えている。

発電装置40としては、発電用ロータ43が発電用ステー
タ42の内部で回転し発電用ステータ42に接続された発電
コイル44に誘起された電力を外部に出力できる電磁誘導
型の交流発電装置が採用されている。また、回転錘45
は、発電用ロータ43に運動エネルギーを伝達する手段と
して機能する。そして、この回転錘45の動きが増速用ギ
ア46を介して発電用ロータ43に伝達されるようになって
いる。この回転錘45は、腕時計型の計時装置１では、ユ
ーザの腕の動きなどを捉えて装置内で旋回できるように
なっている。したがって、使用者の生活に関連したエネ
ルギーを利用して発電を行い、その電力を用いて計時装
置１を駆動できるようになっている。

［2.1.2］ 電源部 次に、電源部Ｂについて説明する。

電源部Ｂは、整流回路として作用するダイオード47、
大容量コンデンサ48および昇降圧回路49から構成されて
いる。昇降圧回路49は、複数のコンデンサ49a、49bおよ
び49cを用いて多段階の昇圧および降圧ができるように
なっており、制御部Ｃからの制御信号φ11によって駆動
部Ｅに供給する電圧を調整することができる。また、昇
降圧回路49の出力電圧はモニタ信号φ12によって制御部
Ｃにも供給されており、これによって出力電圧をモニタ
している。ここで、電源部Ｂは、Vdd（高電圧側）を基
準電位（GND）に取り、Vss（低電圧側）を電源電圧とし
て生成している。

［2.1.3］ 運針機構 次に運針機構Ｄについて説明する。

運針機構Ｄに用いられているステッピングモータ10
は、パルスモータ、ステッピングモータ、階動モータあ
るはデジタルモータなどとも称され、デジタル制御装置
のアクチュエータとして多用されている、パルス信号に
よって駆動されるモータである。近年、携帯に適した小
型の電子装置あるいは情報機器用のアクチュエータとし
て小型、軽量化されたステッピングモータが多く採用さ
れている。このような電子装置の代表的なものが電子時
計、時間スイッチ、クロノグラフといった計時装置であ
る。

［2.1.3.1］ ステッピングモータ 本第２実施形態のステッピングモータ10は、駆動部Ｅ
から供給される駆動パルスによって磁力を発生する駆動
コイル11と、この駆動コイル11によって励磁されるステ
ータ12と、さらに、ステータ12の内部において励磁され
る磁界により回転するロータ13を備えている。また、ス
テッピングモータ10は、ロータ13がディスク状の２極の
永久磁石によって構成されたPM型（永久磁石回転型）で
構成されている。ステータ12には、駆動コイル11で発生
した磁力によって異なった磁極がロータ13の回りのそれ
ぞれの相（極）15および16に発生するように磁気飽和部
17が設けられている。また、ロータ13の回転方向を規定
するために、ステータ12の内周の適当な位置には内ノッ
チ18が設けられており、コギングトルクを発生させてロ
ータ13が適当な位置に停止するようにしている。

ステッピングモータ10のロータ13の回転は、かなを介
してロータ13に噛合された五番車51、四番車52、三番車
53、二番車54、日の裏車55および筒車56からなる輪列50
によって各針に伝達される。四番車52の軸には秒針61が
接続され、二番車54には分針62が接続され、さらに、筒
車56には時針63が接続されている。ロータ13の回転に連
動してこれらの各針によって時刻が表示される。輪列50
には、さらに、年月日などの表示を行うための伝達系な
ど（不図示）を接続することももちろん可能である。

［2.1.4］ 駆動部 次に、駆動部Ｅは制御部Ｃの制御の基にステッピング
モータ10に様々な駆動パルスを供給する。駆動部Ｅは、
直列に接続されたｐチャンネルMOSトランジスタ33aとｎ
チャンネルMOSトランジスタ32a、およびｐチャンネルMO
Sトランジスタ33bとｎチャンネルMOSトランジスタ32bに
よって構成されたブリッジ回路を備えている。また、駆
動部Ｅは、ｐチャンネルMOSトランジスタ33aおよび33b
とそれぞれ並列に接続された回転検出用抵抗35aおよび3
5bと、これらの抵抗35aおよび35bにチョッパパルスを供
給するためのサンプリング用のｐチャンネルMOSトラン
ジスタ34aおよび34bを備えている。したがって、これら
のMOSトランジスタ32a、32b、33a、33b、34aおよび34b
の各ゲート電極に制御部Ｃからそれぞれのタイミングで
極性およびパルス幅の異なる制御パルスを印加すること
により、駆動コイル11に極性の異なる駆動パルスを供給
したり、あるいは、ロータ13の回転検出用および磁界検
出用の誘起電圧を励起する検出用のパルスを供給するこ
とができるようになっている。

［2.1.5］ 制御部 次に、制御部Ｃの構成について図５を参照しつつ説明
する。図５は、制御部Ｃとその周辺構成の機能ブロック
図である。制御部Ｃは、パルス合成回路22、モード設定
部90、時刻情報記憶部96、および駆動制御回路24を備え
ている。

まず、パルス合成回路22は、水晶振動子などの基準発
振源21を用いて安定した周波数の基準パルスを発振する
発振回路、基準パルスを分周して得た分周パルスと基準
パルスとを合成してパルス幅やタイミングの異なるパル
ス信号を発生する合成回路から構成される。

次に、モード設定部90は、発電状態検出部91、発電状
態の検出のために用いる設定値を切り換える設定値切換
部95、大容量コンデンサ48の充電電圧Vcを検出する電圧
検出回路92、発電状態に応じて時刻表示のモードを制御
するとともに充電電圧に基づいて昇圧倍率を制御する中
央制御回路93、およびモードを記憶するモード記憶部94
から構成される。

この発電状態検出部91は、発電装置40の起電圧Vgenを
設定電圧値Voと比較して発電が検出されたか否かを判断
する第１の検出回路97と、設定電圧値Voよりもかなり小
さな設定電圧値Vbas以上の起電圧Vgenが得られた発電継
続時間Tgenを設定時間値Toと比較して発電が検出された
か否かを判断する第２の検出回路98とを備えており、第
１および第２の検出回路97および98にいずれか一方の条
件が満足すると、発電状態であると判断するようになっ
ている。ここで、設定電圧値VoおよびVbasは、いずれも
Vdd（＝GND）を基準としたときの負電圧であり、Vddか
らの電位差を示している。なお、第１および第２の検出
回路97および98の構成については後述する。

ここで、設定電圧値Voおよび設定時間値Toは、設定値
切換部95によって切換制御できるになっている。設定値
切換部95は、表示モードから節電モードに切り換わる
と、発電検出回路91の第１および第２の検出回路97およ
び98の設定値VoおよびToの値を変更する。本例において
は、表示モードの設定値VaおよびTaとして、節電モード
の設定値VbおよびTbよりも低い値がセットされるように
なっている。したがって、節電モードから表示モードへ
切り換えるためには、大きな発電が必要とされる。ここ
で、その発電の程度は、計時装置１を通常携帯して得ら
れる程度では足らず、ユーザが手振りによって強制的に
充電する際に生じる大きなものである必要がある。換言
すれば、節電モードの設定値VbおよびTbは手振りによる
強制充電を検出できるように設定されている。

また、中央制御回路93は、第１および第２の検出回路
97および98で発電が検出されない非発電時間Tnを計測す
る非発電時間計測回路99を備えており、非発電時間Tnが
所定の設定時間を越えると表示モードから節電モードに
移行するようになっている。一方、節電モードから表示
モードへの移行は、発電状態検出部91によって、発電部
Ａが発電状態にあることが検出され、かつ、大容量コン
デンサ48の充電電圧ＶCが十分であるという条件が整う
と実行される。

ところで、この例の電源部Ｂは昇降圧回路49を備えて
いるため、充電電圧ＶCがある程度低い状態でも昇降圧
回路49を用いて電源電圧を昇圧することにより、運針機
構Ｄを駆動することが可能である。そこで、中央制御回
路93は、充電電圧ＶCに基づいて昇圧倍率を決定し、昇
降圧回路49を制御している。

しかし、充電電圧ＶCがあまりに低いと、昇圧しても
運針機構Ｄを動作させることができる電源電圧を得るこ
とができない。そのような場合に、節電モードから表示
モードに移行すると、正確な時刻表示を行うことができ
ず、また、無駄な電力を消費してしまうことになる。

そこで、この例にあっては、充電電圧ＶCを予め定め
られた設定電圧値Vcと比較することにより、充電電圧Ｖ
Cが十分であるか否かを判断し、これを節電モードから
表示モードへ移行するための一条件としている。

こうして設定されたモードは、モード記憶部94に記憶
され、その情報が駆動制御回路24、時刻情報記憶部96お
よび設定値切換部95に供給されている。駆動制御回路24
においては、表示モードから節電モードに切り換わる
と、駆動部Ｅに対しパルス信号を供給するのを停止し、
駆動部Ｅの動作を停止させる。これにより、モータ10は
回転しなくなり、時刻表示は停止する。

次に、時刻情報記憶部96は、カウンタとメモリで構成
されており（図示せず）、表示モードから節電モードに
切り換わると、パルス合成回路22によって生成された基
準信号を受けて時間計測を開始し、節電モードから表示
モードに切り換わると、時間計測を終了するようになっ
ている。これにより、節電モードの継続時間が計測され
ることになる。ここで、節電モードの継続時間はメモリ
に記憶されるようになっている。また、節電モードから
表示モードに切り換わると、前記カウンタを用いて駆動
制御回路24から駆動部Ｅに供給される早送りパルスをカ
ウントし、そのカウント値が節電モードの継続時間に応
じた値になると、早送りパルスの送出を停止するための
制御信号を生成し、これを駆動部Ｅに供給している。し
たがって、時刻情報記憶部96は、再表示された時刻表示
を現時刻に復帰させる機能も備えている。なお、カウン
タとメモリの内容は、表示モードから節電モードに切り
換わる時にリセットされるようになっている。

次に、駆動制御回路24は、パルス合成回路22から出力
される各種のパルスに基づいて、モードに応じた駆動パ
ルスを生成する。まず、節電モードにあっては、駆動パ
ルスの供給を停止する。次に、節電モードから表示モー
ドへの切換が行われた直後には、再表示された時刻表示
を現時刻に復帰させるために、パルス間隔が短い早送り
パルスを駆動パルスとして駆動部Ｅに供給する。次に、
早送りパルスの供給が終了した後には、通常のパルス間
隔の駆動パルスを駆動部Ｅに供給する。

［2.1.6］ 発電状態検出部 次に、発電状態検出部91の構成を図面を参照しつつ、
説明する。

図６に、発電状態検出部91の回路図を示す。

図６において、第１の検出回路97は、起電圧Vgenの振
幅が所定電圧を上回るとハイレベルとなり、これを下回
るとローレベルになる電圧検出信号Svを生成する。一
方、第２の検出回路98は、発電継続時間が所定時間を越
えるとハイレベルとなり、これを下回るとローレベルに
なる発電継続時間検出信号Stを生成する。また、電圧検
出信号Svと発電継続時間検出信号Stとは、オア回路975
において論理和が算出され、これが発電状態検出信号Ｓ
として中央制御回路93に供給されるようになっている。
この発電状態検出信号Ｓは、ハイレベルにおいて発電状
態を示し、ローレベルにおいて非発電状態を示す。した
がって、発電状態検出部91は、上述したように第１およ
び第２の検出回路97および98にいずれか一方の条件が満
足すると、発電状態であると判断する。以下、第１の検
出回路97と第２の検出回路98について詳細に説明する。

［2.1.6.1］ 第１の検出回路 ［2.1.6.1.1］ 第１の検出回路の構成 図６において、まず、第１の検出回路97は、コンパレ
ータ971、定電圧を発生する基準電圧源972,973、スイッ
チSW1、リトリガブルモノマルチ974から大略構成されて
いる。基準電圧源972の発生電圧値は、表示モードにお
ける設定電圧値Vaとなっており、一方、基準電圧源973
の発生電圧値は、節電モードの設定電圧値Vbとなってい
る。基準電圧源972,973は、スイッチSW1を介してコンパ
レータ971の正入力端子に接続されている。このスイッ
チSW1は、設定値切換部95によって制御され、表示モー
ドにおいて基準電圧源972を、節電モードにおいて基準
電圧源973をコンパレータ971の正入力端子に接続する。
また、コンパレータ971の負入力端子には、発電部Ａの
起電圧Vgenが供給されている。したがって、コンパレー
タ971は、起電圧Vgenを設定電圧値Vaまたは設定電圧値V
bと比較し、起電圧Vgenがこれらを下回る場合（大振幅
の場合）にはハイレベルとなり、起電圧Vgenがこれらを
上回る場合（小振幅の場合）にはローレベルとなる比較
結果信号を生成する。

次に、リトリガブルモノマルチ974は、比較結果信号
がローレベルからハイレベルに立ち上がる際に発生する
立上エッジでトリガされ、ローレベルからハイレベルに
立ち上がり、所定時間が経過した後にローレベルからハ
イレベルに立ち上がる信号を生成する。また、リトリガ
ブルモノマルチ974は、所定時間が経過する前に再度ト
リガされると、計測時間をリセットして新たに時間計測
を開始するように構成されている。

［2.1.6.1.2］ 第１の検出回路の動作 次に、第１の検出回路97の動作を、図７を参照しつつ
説明する。

図７に第１の検出回路97のタイミングチャートを示
す。

図７（ａ）は起電圧Vgenをダイオード47によって半波
整流した波形である。この例では、設定電圧値Vaおよび
Vbを図に示すレベルに設定したものとする。現在のモー
ドが表示モードであるとすれば、スイッチSW1は基準電
圧源972を選択し、設定電圧値Vaをコンパレータ971に供
給する。

すると、コンパレータ971は設定電圧値Vaと図７
（ａ）に示す起電圧Vgenとを比較して、図７（ｂ）に示
す比較結果信号を生成する。この場合、リトリガブルモ
ノマルチ974は、時刻t1で発生する比較結果信号の立ち
上がりエッジに同期して、ローレベルからハイレベルに
立ち上がる（図７（ｃ）参照）。

ここで、リトリガブルモノマルチ974の遅延時間Tdを
図７（ｂ）に示す。この場合、エッジe1から次のエッジ
e2までの時間は遅延時間Tdよりも短いので、電圧検出信
号Svはハイレベルを維持することになる。

一方、現在のモードが節電モードであるとすれば、ス
イッチSW1は基準電圧源973を選択し、設定電圧値Vbをコ
ンパレータ971に供給する。この例では、起電圧Vgenは
設定電圧値Vbを越えないので、リトリガブルモノマルチ
974にトリガが入力されない。したがって、電圧検出信
号Svはローレベルを維持することになる。

このように第１の検出回路97は、モードに応じた設定
電圧値VaまたはVbと起電圧Vgenとを比較することによっ
て、電圧検出信号Svを生成している。

［2.1.6.2］ 第２の検出回路 ［2.1.6.2.1］ 第２の検出回路の構成 図６において、第２の検出回路98は、積分回路981、
ゲート982、カウンタ983、デジタルコンパレータ984お
よびスイッチSW2から構成されている。

まず、積分回路981はMOSトランジスタ２、コンデンサ
３、プルアップ抵抗４、インバータ回路５から構成され
ている。起電圧VgenがMOSトランジスタ２のゲートに接
続されており、起電圧VgenによってMOSトランジスタ２
はオン、オフ動作を繰り返し、コンデンサ３の充電を制
御する。スイッチング手段を、MOSトランジスタで構成
すればインバータ回路５も含めて、積分回路981は安価
なCMOSICで構成できるが、これらのスイッチング素子、
電圧検出手段はバイポーラトランジスタで構成しても構
わない。プルアップ抵抗４は、コンデンサ３の電圧値V3
を非発電時にVss電位に固定するとともに、非発電時の
リーク電流を発生させる役割がある。これは数十から数
百ＭΩ程度の高抵抗値であり、オン抵抗が大きなMOSト
ランジスタでも構成可能である。コンデンサ３に接続さ
れたインバータ回路５によりコンデンサ３の電圧値V3を
判定している。検出信号Voutを出力する。ここで、イン
バータ回路５の閾値は、第１の検出回路97で用いられる
設定電圧値Voよりもかなり小さな設定電圧値Vbasとなる
ように設定されている。

ゲート982には、パルス合成回路22から供給される基
準信号と検出信号Voutが供給されている。したがって、
カウンタ983は検出信号Voutがハイレベルの期間、基準
信号をカウントする。このカウント値はデジタルコンパ
レータ983の一方の入力に供給される。また、デジタル
コンパレータ983の他方の入力には、設定時間に対応す
る設定時間値Toが供給されるようになっている。ここ
で、現在のモードが表示モードである場合にはスイッチ
SW2を介して設定時間値Taが供給され、現在のモードが
節電モードである場合にはスイッチSW2を介して設定時
間値Tbが供給されるようになっている。なお、スイッチ
SW2は、設定値切換部95によって制御される。

デジタルコンパレータ984は、検出信号Voutの立ち下
がりエッジに同期して、その比較結果を発電継続時間検
出信号Stとして出力する。発電継続時間検出信号Stは、
設定時間を越えた場合にハイレベルとなり、一方、設定
時間を下回った場合にローレベルとなる。

［2.1.6.2.2］ 第２の検出回路の動作 次に、第２の検出回路98の動作を、図８を参照しつつ
説明する。

図８に第２の検出回路98の動作を説明するためのタイ
ミングチャートを示す。

発電部Ａによって図８（ａ）に示す交流電力の発電が
始まると、発電装置40は、ダイオード47を介して図８
（ｂ）に示す起電圧Vgenを生成する。発電が始まり起電
圧Vgenの電圧値がVddからVssへ立ち下がるとMOSトラン
ジスタ２がオンして、コンデンサ３の充電が始まる。V3
の電位は、非発電時はプルアップ抵抗４によってVss側
に固定されているが、発電が起こり、コンデンサ３の充
電が始まるとVdd側に上がり始める。次に起電圧Vgenの
電圧がVssへ増加に転じ、MOSトランジスタ２がオフする
と、コンデンサ３への充電は止まるが、図８（ｃ）に示
すV3の電位はコンデンサ３によってそのまま保持され
る。以上の動作は、発電が持続されている間、繰り返さ
れ、V3の電位はVddまで上がっていき安定する。V3の電
位がインバータ回路５の閾値より上がると、インバータ
回路5'の出力である検出信号Voutがローレベルからハイ
レベルに切り替わり、発電の検出ができる。発電検出ま
での応答時間は、電流制限抵抗を接続したり、MOSトラ
ンジスタの能力を変えてコンデンサ３への充電電流の値
を調整したり、またコンデンサ３の容量値を変えること
によって任意に設定できる。

発電が停止すると起電圧VgenはVddレベルで安定する
ため、MOSトランジスタ２はオフした状態のままとな
る。V3の電圧はコンデンサ３によってしばらくは保持さ
れ続けるが、プルアップ抵抗４によるわずかなリーク電
流によってコンデンサ３の電荷が抜けるため、V3はVdd
からVssへ徐々に下がり始める。そしてV3がインバータ
回路５の閾値を越えるとインバータ回路5'の出力である
検出信号Voutはハイレベルからローレベルに切り替わ
り、発電がされていないことの検出ができる（図８
（ｄ）参照）。この応答時間はプルアップ抵抗４の抵抗
値を変え、コンデンサ３のリーク電流を調整することで
任意に設定可能である。

この検出信号Voutによって基準信号がゲートされる
と、図８（ｅ）に示す信号が得られ、これをカウンタ98
3がカウントする。このカウント値は、デジタルコンパ
レータ984によって、設定時間に対応する値とタイミン
グT1で比較される。ここで、検出信号Voutのハイレベル
期間Txが設定時間値Toよりも長いならば、発電継続時間
検出信号Stは、図８（ｆ）に示すようにタイミングT1に
おいてローレベルからハイレベルに変化する。

さてここで、図９を参照して、発電用ロータ43の回転
速度の違いによる起電圧Vgenおよび該起電圧Vgenに対す
る検出信号Voutを説明する。

図９は、発電用ロータ43の回転速度の違いによる起電
圧Vgenおよび該起電圧Vgenに対する検出信号Voutの関係
を説明するための概念図である。

特に、図９（ａ）は、発電用ロータ43の回転速度が小
さい場合であり、図９（ｂ）は、発電用ロータ43の回転
速度が大きい場合である。起電圧Vgenの電圧レベルおよ
び周期（周波数）は、発電用ロータ43の回転速度に応じ
て変化する。すなわち、回転速度が大きいほど、起電圧
Vgenの振幅は大となり、かつ周期が短くなる。このた
め、発電用ロータ43の回転速度、すなわち発電装置40の
発電の強さに応じて、検出信号Voutの出力保持時間（発
電継続時間）の長さが変化することになる。すなわち、
図９（ａ）の動きが小さい場合には、出力保持時間はta
となり、図９（ｂ）の動きが大きい場合には、出力保持
時間はtbとなる。両者の大小関係は、ta＜tbである。こ
のように、検出信号Voutの出力保持時間の長さによっ
て、発電装置40の発電の強さを知ることができる。

［2.2］ 計時装置の動作 次に、本第２実施形態の計時装置１においてモード切
り換え処理を行うモード設定工程を説明する。

図10にモード設定工程の概要フローチャートを示す。

まず、ステップ71において現在のモードを判断する。
節電中のときは、ステップ74において時刻情報記憶部96
を用いて停止時間のカウントを継続する。また、ステッ
プ75において電圧検出回路91の設定値VoおよびToを節電
モードの値VbおよびTbにセットする。一方、表示モード
のときは、ステップ72において駆動制御部24によって駆
動回路30を制御して駆動パルスを生成し、時刻表示を行
う。そして、ステップ73において発電状態検出部91の設
定値VoおよびToを表示モードの値VaおよびTaにセットす
る。

次に、ステップ76において、発電レベル（起電圧）を
検出する。微小でも起電圧があると判断されると、ステ
ップ77において発電継続時間Tgenをカウントアップす
る。さらに、ステップ78において発電継続時間Tgenを設
定時間Toと比較し、発電継続時間Tgenが設定時間To以上
であれば発電が検出されたとしてステップ80に移行す
る。ステップ78において、発電継続時間Tgenが設定時間
Toに達していないときは、ステップ79において、起電圧
Vgenを設定値Voと比較する。そして、起電圧Vgenが設定
値Voに達していると発電が検出されたとしてステップ80
に移行する。ステップ80においては、モードが再度判定
され、節電モードでなければステップ81で非発電時間Tn
をクリアしてステップ71に戻り、ステップ72で時刻表示
を継続して行う。一方、節電モードのときは、ステップ
82で電源部Ｂの充電電圧ＶCを判断し、十分に充電され
ていればステップ83で節電モードから表示モードに移行
して節電を解除する。表示モードに移行して時刻を再表
示する際は、上述したように、時刻情報記憶部96でカウ
ントされている停止時間に基づき時刻表示が早送りさ
れ、現時刻に復帰した後に１秒毎の通常運針が開始され
る。これにより、ユーザーは表示モードに復帰して表示
された正確な時刻を知ることができる。

一方、ステップ76で起電圧が検出されず、あるいは、
発電継続時間Tgenが設定時間Toに達しておらず起電圧Vg
enも設定値Voに達していない場合は、発電が検出されな
かったと判断され、ステップ85に移行してそのときのモ
ードを判断する。この際、ステップ76で起電圧が検出さ
れなかったときは、ステップ84で発電継続時間Tgenがク
リアされる。ステップ85で節電モードのときは、そのま
まステップ71に戻って停止時間のカウントアップを継続
する。表示モードのときは、ステップ86で非発電時間Tn
をカウントアップし、ステップ87で所定の非発電時間が
継続しているか否かを判断する。そして、非発電時間Tn
が経過していると、ステップ88で表示モードから節電モ
ードに移行し、節電を開始する。ステップ88において
は、表示駆動回路24および駆動回路30の動作を停止して
モータ10の消費電力をなくし、さらに、時刻情報記憶部
96で停止時間のカウントを開始する。

［2.3］ 第２実施形態の効果 このようにして、本例の計時装置１は、発電の有無に
よって時刻表示を停止し、あるいは再開するようになっ
ている。先に説明したように、本例の発電装置40は、回
転錘45を用いてユーザーの腕の動きあるいは振動などを
捉えて発電を行うシステムである。したがって、発電が
検出されるということは、ユーザーの腕に計時装置１が
装着されているか、あるいはポケットなどに入れて携帯
されていることを示している。このため、発電が検出さ
れているときは計時装置１が携帯されているものとして
時刻表示を行う表示モードにする。一方、発電が検出さ
れないときは計時装置１が携帯されていないものとして
時刻表示を行わない節電モードにすることにより、大容
量コンデンサ48に蓄積されたエネルギーを節約すること
ができる。

さらに、本第２実施形態の計時装置１においては、所
定の起電圧Vgenが検出された場合と、所定の時間、継続
して発電が行われた場合に発電が検出されたと判断する
ようにしている。

したっがて、ユーザーが携帯していない状態で節電モ
ードになり、振動などの何らかの原因で偶然に発電が誘
起されても、その起電圧が弱く、継続時間を短ければ表
示モードに移行することはなく、エネルギーの浪費を防
止できる。一方、表示モードにおいては、節電モードよ
りも設定値Voが低く設定されているので、検出対象とな
る起電圧Vgenが多少低くても起電圧が得られれれば発電
されていると判断される。このため、多少でも発電して
いれば時刻表示が継続して行われる。また、表示モード
においては、発電継続時間Tgenの設定時間Toも短く設定
されるので、短時間でも発電されていれば時刻表示が維
持される。

さらに、本第２実施形態の計時装置１においては、非
発電時間Tnが計測されており、非発電時間が設定時間に
達しなければ節電モードに移行しないようになってい
る。

従って、短時間、ユーザーの動きが停止して発電が行
われないような場合はもちろん、会議程度の時間、腕時
計を外しておいても時刻表示を維持するようにすること
もできる。また、一晩外しても置いても時刻を継続して
表示するようにしても良い。あるいは、５分程度外すと
節電モードに移行するようにセットし、エネルギーの節
約を図ることも可能である。

このように、本第２実施形態の計時装置１は、発電状
態に基づき自動的に携帯あるいは非携帯を判断すること
が可能であり、携帯時には時刻表示を行って腕時計など
の計時装置として十分な機能を発揮し、非携帯時には時
刻表示を行わずにエネルギーの消費を抑えることができ
る。したがって、いったん大容量コンデンサ48に充電し
た電力を有効に活用することができ、長時間にわたり放
置されたとしても、その間は表示を行わずに経過時間だ
けを計測し、携帯されたときに表示を再開すると共に現
時刻に復帰して正確な時刻を表示することができる。こ
のため、それほど大型のコンデンサを用いなくても、電
池の代わりに発電装置と適当な容量のコンデンサを内蔵
することで精度良く長時間にわたり計時できる小型の腕
時計などを実現することが可能である。また、コンデン
サの容量をそれほど大きくしなくて良いので、起動特性
も良好であり、発電を開始するとすぐに表示を再開し、
現時刻に復帰可能な計時装置を実現できる。さらに、本
例の計時装置は、周囲の条件にかかわらず、例えば、暗
い所でも携帯しているときはいつでも時刻を参照するこ
とができるので不便はまったくない。

［2.4］ 第２実施形態の変形例 ［2.4.1］ 第１変形例 上述した第２実施形態の説明において、発電状態検出
部91は、発電部Ａからの起電圧Vgenに基づいて発電状態
を検出したが、電源部Ｂにおいて大容量コンデンサ48に
流れる充電電流に基づいて発電状態を検出するようにし
てもよい。

この場合には、図11に示すように、第１の検出回路97
および第２の検出回路98の前段に電流電圧変換部100を
設ければよい。この電流電圧変換部100は、電流検出抵
抗Ｒとその両端の電位差を検出するオペアンプOPから構
成されている。

［2.4.2］ 第２変形例 また、上述した第２実施形態の説明では、起電圧Vgen
を設定値Voと比較して発電が検出されたか否かを判断す
る第１の検出回路97と、設定値Voよりもかなり小さな電
圧Vbas以上の起電圧Vgenが得られた発電継続時間Tgenを
設定値Toと比較して発電が検出されたか否かを判断する
第２の検出回路98の双方を備えた発電状態検出部91に基
づき説明しているが、これらの第１および第２の検出回
路97および98のいずれか一方を用いて発電の有無を判断
することももちろん可能である。

［３］ 第３実施形態 次に、本発明の第３実施形態に係る計時装置について
説明する。

本第３実施形態の計時装置は、発電状態検出部91の構
成を除いて、第２実施形態の計時装置と同様に構成され
ている。

ところで、発電部Ａの発電周波数は発電の強さに応じ
て変化する。たとえば、机の上に置いてある計時装置１
に何らかの弾みで少し動かした程度では、発電周波数は
低いが、腕の手首に計時装置１を装着して歩行している
ときには発電周波数は高くなる。また、使用者が、計時
装置１を手振りによって充電する場合には発電周波数が
さらに高くなる。本実施形態は、この点に着目してなさ
れたものであり、発電周波数に基づいて発電状態を検出
するものである。

［3.1］ 発電状態検出部の構成 図12に、第３実施形態に係る発電状態検出部91'のブ
ロック図を示す。

また、図13に発電状態検出部91'のタイミングチャー
トを示す。

発電状態検出部91'は、コンパレータ971、定電圧を発
生する基準電圧源972、スイッチSW1、およびタイマ97
5、SRフリップフロップ976、ゲート977、カウンタ978、
およびデジタルコンパレータ979から構成されている。

基準電圧源972は、表示モードにおける設定電圧値Va
を発生するものであって、コンパレータ971の正入力端
子に接続されている。また、コンパレータ971の負入力
端子には、図13（ａ）に示す発電部Ａの起電圧Vgenが供
給されている。したがって、コンパレータ971は、起電
圧Vgenを設定電圧値Vaと比較し、起電圧Vgenがこれらを
下回る場合にはハイレベルとなり、起電圧Vgenがこれら
を上回る場合にはローレベルとなる比較結果信号を生成
する（図13（ｂ）参照）。

この比較結果信号は、SRフリップフロップ976のセッ
ト端子に供給されており、そのリセット端子にはタイマ
975の出力信号が供給されている。タイマ975は、SRフリ
ップフロップ976の出力信号の立ち上がりに同期して時
間計測を開始し、所定時間が経過すると立ち下がるよう
に構成されている。ここでタイマの計測時間をTsとすれ
ば、SRフリップフロップ976の出力信号は、図13（ｃ）
に示すように比較結果信号の立ち上がりエッジe3,e4に
同期してローレベルからハイレベルに変化し、ハイレベ
ルを時間Ts継続した後に、ハイレベルからローベルに立
ち下がる。

ゲート977はSRフリップフロップ976の出力信号と比較
結果信号との論理積を出力する。カウンタ978はゲート9
77の出力信号をカウントし、そのカウント値Ｚをデジタ
ルコンパレータ979に出力する。デジタルコンパレータ9
79には、スイッチSW2を介して設定値X1、X2が選択的に
供給されている。スイッチSW2は、設定値切換部95によ
って制御され、表示モードにおいて設定値X1を、節電モ
ードにおいて設定値X2をデジタルコンパレータ979に供
給している。設定値X1は、通常の携帯による発電状態か
否かを判別できる発電周波数f1に対応するものであり、
設定値X2は強制充電か否かを判別できる発電周波数f2に
対応するものである。デジタルコンパレータ979は、ゲ
ート977の立ち下がりエッジにおいて、カウンタ978のカ
ウント値Ｚと設定値X1またはX2とを比較するように構成
されている。

現在の動作モードがが節電モードであるならば、発電
部Ａの発電周波数がf2を越えた場合に発電状態を指示す
る発電状態検出信号Ｓが生成される。したがって、通常
の携帯では節電モードは解除されず、ユーザが節電モー
ドを解除する意志をもって強制充電（手振り）を行った
場合にのみ、節電モードから表示モードに移行すること
になる。したがって、計時装置１に軽く触れた程度で
は、節電モードは解除されず、電力を無駄に消費するこ
とがなくなる。

一方、現在の動作モードが時刻を表示する表示モード
であるならば、発電部Ａの発電周波数がf1を下回ると非
発電状態を指示する発電状態検出信号Ｓが生成される。
上述したように発電周波数f1は通常の携帯による発電状
態か否かを判別できるように設定されているから、計時
装置１が使用されていない状態を的確に検知し、表示モ
ードから節電モードに速やかに移行することができる。
これにより、電力を無駄に消費することがなくなる。

［５］ 実施形態の変形例 ［5.1］ 第１変形例 上述した各実施形態においては、ステップモータ10を
用いて時刻表示を行う計時装置を例に説明しているが、
LCDなどで時刻表示を行う計時装置に対しても適用でき
ることはもちろんである。

この場合には、LCDで消費される電力を節約して長時
間にわたり時刻を継続して計時でき、必要なときはいつ
でも正しい現時刻を表示させることができる。

［5.2］ 第２変形例 また、上記各実施形態においては、１つのモータで時
分および秒を表示する計時装置を例に説明しているが、
時針、分針および秒針を複数のモータを用いて駆動し時
刻表示することも可能である。

この結果、各モータが独立して運針を行うことがで
き、上述の実施形態のように、１モータで全ての指針を
駆動する場合と比較して、節電モードから表示モード
（通常動作モード）に移行する際の現在時刻への復帰に
要する運針量を低減することができ、ひいては、表示モ
ードにおける運針に要する消費電力よりも、指針の早送
りによる現在時刻への復帰に要する消費電力の低下を図
ることが可能となる。

さらに逆転運針（反時計回りの運針）と正転運針を併
用することにより、最大の運針量を1/2周期（例えば、
時針が12時間表示の場合、６時間）とすることができ、
より現在時刻復帰時の消費電力を低減することが可能と
なる。

複数のモータで指針を駆動する具体例としては、時分
針を第１のモータで駆動し、秒針を第２のモータで駆動
するように構成することができる。この場合には、各モ
ータ毎に計時表示を停止するタイミングを変えることも
可能である。

すなわち、節電モードを２段階構成とし、動作モード
が表示モードから第１の節電モードに移行した場合にお
いては、第２のモータの駆動のみを停止し、秒針のみを
停止させる。これは、秒針のみを停止しても、ユーザは
時刻を容易に把握することができるとともに、エネルギ
ー消費の大きい秒針駆動用の第２のモータを停止状態と
して、効率よく消費電力を低減するためである。

そして第１の節電モードから第２の節電モードに移行
すると、時分針を駆動する第１のモータについても、停
止状態として、より消費電力の低減を図ることができ
る。

この結果、運針間隔が短くエネルギー消費の大きい秒
表示は非発電時間が短い段階で早めに停止することによ
りエネルギーを節約し、運針間隔が比較的長くエネルギ
ー消費が比較的小さい時分についてはできるかぎり時刻
表示を継続して行ことができる。

またさらに時針を第１のモータで駆動し、分針を第２
のモータで駆動し、秒針を第３のモータで駆動するよう
に構成することも可能である。

このように複数のモータで駆動する構成とすることに
より、現時刻を復帰するまでの時間をさらに速くするこ
とができる。

さらに加えてユーザが好みにより各モータ毎に計時表
示を停止するタイミングを変えることが可能な構成とす
ることもできる。

同様にして、カレンダ機能を有する計時装置において
は、カレンダ機構を駆動するモータを個別に設けるよう
に構成することも可能である。

［5.3］ 第３変形例 上述した各実施形態では、発電装置40として、回転錘
45の回転運動（＝運動エネルギー）をロータ43に伝達
し、該ロータ43の回転により出力用コイル44に起電力Vg
enを発生させる電磁誘導発電装置を採用しているが、本
発明はこれに限定されることない。

［5.3.1］ 第３変形例の第１の態様 発電装置40に代えて、ゼンマイの復元力（＝運動エネ
ルギー）により回転運動を生じさせ、該回転運動で起電
力を発生させる発電装置を用いることができる。

［5.3.2］ 第３変形例の第２の態様 発電装置40に代えて、外部あるいは自励による振動ま
たは変位を圧電体（ピエゾ素子）に加えることにより、
圧力を電気エネルギーに変換する圧電効果によって電力
を発生させる発電装置を用いることができる。

より具体的には、圧電体層を備えた振動片を回転錘の
回転により加振し、発電を行う。

また、手巻き装置を設け、手巻き装置を回転させるこ
とにより圧電体を加振するように構成することも可能で
ある。

［5.3.3］ 第３変形例の第３の態様 発電装置40に代えて、熱電対などの熱発電素子に温度
差を与えることにより熱エネルギーを電気エネルギーに
変換する熱電変換により電力を発生させる発電装置を用
いることができる。

より具体的には、計時装置の文字盤側に放熱板を設
け、計時装置の裏蓋側にユーザからの体熱を吸収する吸
熱部材を設け、放熱板と吸熱部材との間を熱伝導率の高
い材質で形成した熱伝導部材により接続することによ
り、効率よく、温度差を保つことにより効率的な発電を
行うことができる。

［5.3.4］ 第３変形例の第４の態様 上記発電装置40に代えて上記第３変形例の第１〜第３
の態様の発電装置を複数設けたり、あるいは、上記発電
装置40に加えて、上記第３変形例の第１〜第５の態様の
発電装置を設けるようにして、複数の発電装置（副発電
装置に相当）を有するように構成することも可能であ
る。

これにより、いずれかの発電装置により発電を継続す
ることができ、より安定な発電、ひいては、安定な電源
供給を行うことができる。

［5.4］ 第４変形例 上述した各実施形態では、腕時計型の計時装置１を一
例として説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、上述した発電部Ａ、電源部Ｂ、制御部Ｃを設け
ることが可能な電子機器として腕時計以外にも、懐中時
計などであってもよい。

また、電卓、携帯電話、携帯用パーソナルコンピュー
タ、電子手帳、携帯ラジオ、携帯型VTR、携帯用ナビゲ
ーション装置などの電子機器に適応することもできる。

この場合には、電源部Ｂから供給される電力を用いて
動作する電力消費部を備えており、発電部Ａの発電状態
を発電状態検出部91で検出し、その検出結果に基づい
て、電力消費部の動作を停止させる節電モード、およ
び、電力消費部を動作させる動作モードとを制御部Ｃで
切換制御すればよい。具体的には、動作モードが電卓や
携帯電話等の使用状態に相当し、節電モードが非使用状
態に相当する。但し、節電モードにおいて、発電状態検
出部91には電力が給電され、使用者が当該電子機器を携
帯しているか否かが判別できるようになっている。特
に、表示部を備えるものにあっては、節電モードでは画
面表示がなされず、通常動作モードでは画面表示を行う
ようにすることが望ましい。この場合には、使用者は表
示部を見ることによって、節電モードか通常動作モード
かを知ることができる。

さらにこの場合において、節電モード移行の際の動作
状態をメモリなどに記憶しておくとともに、節電モード
中の時間経過に伴う動作状態を継続的に蓄え、通常動作
モードに復帰した際に、これらの情報に基づいて、経過
状態を含む情報を現在情報とする動作状態に復帰し、あ
るいは、経過状態を含む情報を現在情報に加えて通常動
作状態に復帰するようにする。

例えば、自立型ナビゲーション装置においては、途中
の移動状態などを表示を行わずに蓄積し、これらの蓄積
結果である現在位置を表示すべく、通常動作状態に復帰
させ、あるいは、途中の移動状態の情報を通常動作モー
ド復帰時に表示可能とするように構成することができ
る。

［5.5］ 第５変形例 上述した各実施形態において、節電モードから表示モ
ードへ移行する際には、ユーザが、計時装置１を手振り
によって強制充電する必要がある。

この場合には、計時装置１を携帯して日常の生活を営
む場合と比較して、大きな発電が行われ、発電装置40が
発生する電磁ノイズレベルが通常の携帯時と比較して大
きくなる可能性が生じる。

この結果、電磁ノイズの影響をステッピングモータ10
が受けて、時刻表示が不正確になることも考えられる。

そこで、本第５変形例においては、手振りによる強制
的な発電状態を検出し、この場合には幅の広い駆動パル
スを駆動部Ｅで生成するようにしてもよい。これによ
り、発電装置40の電磁ノイズレベルが大きくなっても、
幅広の駆動パルスによって、ステップモータ10を確実に
動作させることができる。

また、計時装置１を手振りによって強制充電する場合
には、充電電流が大きいため、大容量コンデンサ48の内
部抵抗によって電源電圧の変動が大きくなり、回路動作
に悪影響を与えるおそれもある。

そこで、手振りによる強制的な発電状態を検出し、こ
の場合には発電用ステータ42の両端を短絡させるように
してもよい。これにより、電源電圧の変動を抑圧して回
路を確実に動作させることができる。

［5.6］ 第６変形例 上述した第１実施形態及び第２実施形態で説明した第
１の検出回路97、第２の検出回路98、第３実施形態で説
明した発電状態検出部91'を、適宜組み合わせて発電状
態を検出するように構成することも可能である。

すなわち、起電圧Vgenと発電継続時間、発電継続時間
と発電周波数、発電周波数と起電圧Vgen、起電圧Vgenと
発電継続時間と発電周波数のいずれの組み合わせによっ
て発電状態を検出するようにしてもよい。

さらに、検出の対象は起電圧であってもよいし、第２
実施形態の変形例で説明したように充電電流であっても
よい。

すなわち、電圧による検出、電流による検出、発電継
続時間による検出、および発電周波数による検出のう
ち、いずれか少なくとも１つを用いることによって、発
電状態を検出するようにすることが可能である。

［5.7］ 第７変形例 上述した第１実施形態及び第２実施形態で説明した第
１の検出回路97、第２の検出回路98、第２実施形態で説
明した発電状態検出部91'においては、比較の基準とな
る設定値を現在のモードに応じて切り換えるようにした
が、複数の設定値と比較して、非発電状態（非携帯状
態）、携帯状態、強制発電状態を検出するようにしても
よい。

［5.8］ 第８変形例 上述した各実施形態においては、基準電位（GND）をV
dd（高電位側）に設定したが、基準電位（GND）をVss
（低電位側）に設定してもよいことは勿論である。

この場合には、設定電圧値VoおよびVbasは、Vssを基
準として、高電圧側に設定される検出レベルとの電位差
を示すものとなる。

［5.9］ 第９変形例 上述した各実施形態において、表示モードから節電モ
ードへの移行は、携帯状態を検出することにより行った
が、本発明はこれに限定されるものではなく、ユーザか
らの指示に基づいて実行するようにしてもよい。

例えば、計時装置１の外装に配置されるボタン、ある
いは、リュウズ等の操作を検出し、検出結果に基づい
て、表示モードから節電モードへの移行するようにして
もよい。

この場合には、ユーザの意図的な操作によって、節電
モードへ速やかに移行させることができるので、ユーザ
が時刻表示を知る必要がなく単に携帯しているときなど
にも、節電することができる。この結果、より一層、消
費電力を削減することが可能となり、より長期にわたっ
て正確な時刻を刻むことが可能となる。

［5.10］ 第10変形例 上述した各実施形態において電源部Ｂは発電部Ａから
供給される交流電圧を半波整流したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、全波整流するものを用いても
よいことは勿論である。

［5.11］ 第11変形例 以上の説明においては、発電装置を有する電子機器に
ついてのみ説明したが、発電装置を有しない場合であっ
ても、電気エネルギーを蓄えることが可能な電源装置、
例えば、一次電池を用いた電子機器についても、携帯状
態にあるか否かを検出して、節電モードに移行し、ある
いは、節電モードから通常動作モードに移行させるよう
に構成することも可能である。

産業上の利用可能性 以上のように、本発明の携帯用の電子機器は、当該電
子機器が携帯されている携帯状態にあるか否かを検出す
る携帯検出装置を備え、当該電子機器が携帯されていな
い状態、すなわち、ユーザが使用していない状態におい
ては、電子機器の消費電力を低減させるべく、動作モー
ドを通常動作モードから節電モードに移行させるので、
電子機器の不使用時の無駄な電力消費を低減することが
できる。

さらに本発明の電子機器は、第１のエネルギー（＝運
動エネルギー、熱エネルギー、圧力エネルギー、電磁波
エネルギー）を第２のエネルギーである電気エネルギー
に変換して電力を発電する発電装置及び当該電子機器が
携帯状態にあるか否かを検出する携帯検出装置を備えて
おり、発電状態あるいはそれに加えて携帯状態に応じて
その動作モードを節電モードと通常動作モード（上述の
例では、表示モード）との間で、切換えて移行させるよ
うになっている。

このため、少なくとも、発電装置が発電状態にないと
きには電子機器の動作を停止させ、無駄な電力消費を削
減することができ、さらには、発電装置が発電状態にあ
っても、電子機器が携帯状態にない場合には、節電モー
ドに移行してさらなる電力消費の低減が図れる。

従って、本発明の電子機器である計時装置は夜間ある
いは冬季などであっても、ユーザーが計時装置を携帯し
て時刻を見たいときには時刻が表示されており、ユーザ
ーが不便に感じることはない。その一方で、計時装置が
ユーザーに携帯されておらず、ユーザーが時刻を見るこ
とがないときは、周囲が明るくても表示を停止してエネ
ルギーを節約できる。このため、電池を用いなくても、
長時間にわたり精度良く時刻を表示でき、ユーザーが不
便に感じることがない電子機器（計時装置）およびその
制御方法を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北原 丈二 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 小島 博之 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 志村 典昭 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−264972（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−28069（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−304555（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−278380（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−241927（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−266289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−63781（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−89782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−60277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−89471（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−60075（ＪＰ，Ｂ２) 国際公開98／05013（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G04C 10/00 G04G 19/00 G04C 3/00 - 3/14

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】携帯用の電子機器において、 第１のエネルギーを第２のエネルギーである電気エネル
   ギーに変換することにより発電を行う発電装置を有し、
   前記電気エネルギーを蓄積可能な電源装置と、 前記電源装置から供給される電力を用いて駆動される被
   駆動装置と、 前記発電装置の発電状態に基づいて前記電子機器が携帯
   されている携帯状態にあるか否かを検出する携帯検出装
   置と、 この携帯検出装置の検出結果に基づいて、前記電子機器
   が非携帯状態にある場合に前記被駆動装置の消費電力を
   低減させるべく、前記被駆動装置の動作モードを通常動
   作モードから節電モードに移行させるモード移行制御装
   置と、 を備えることを特徴とする電子機器。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
   て、 前記節電モードへ移行後、再び前記通常動作モードへ復
   帰させるに際し、前記節電モードへの移行時から前記復
   帰時までの経過時間に前記被駆動装置を継続して動作さ
   せた場合と同一の動作状態に前記被駆動装置の動作状態
   を復帰させる動作状態復帰装置を備えたことを特徴とす
   る電子機器。
3. 【請求項３】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
   て、 前記モード移行制御装置は、前記電源装置における蓄電
   量が前記動作状態復帰に対応する予め定めた所定の蓄電
   量以上である場合に前記節電モードに移行させることを
   特徴とする電子機器。
4. 【請求項４】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
   て、 前記携帯検出装置は、前記発電装置の起電圧に基づいて
   前記携帯状態を検出することを特徴とする電子機器。
5. 【請求項５】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
   て、 前記携帯検出装置は、前記電源装置の充電電流に基づい
   て前記携帯状態を検出することを特徴とする電子機器。
6. 【請求項６】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
   て、 前記携帯検出装置は、前記発電装置の発電継続時間に基
   づいて前記携帯状態を検出することを特徴とする電子機
   器。
7. 【請求項７】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
   て、 前記携帯検出装置は、前記発電装置の発電周波数に基づ
   いて前記携帯状態を検出することを特徴とする電子機
   器。
8. 【請求項８】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
   て、 前記発電装置は、互いに相異なる前記第１のエネルギー
   を変換する複数の副発電装置を備えたことを特徴とする
   電子機器。
9. 【請求項９】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
   て、 前記第１のエネルギーは、運動エネルギー、圧力エネル
   ギーあるいは熱エネルギーのいずれかであることを特徴
   とする電子機器。
10. 【請求項１０】請求項１記載の携帯用の電子機器におい
    て、 前記発電装置は、前記第１のエネルギーである運動エネ
    ルギーを電気エネルギーに変換して交流電力を発電し、 前記電源装置は、前記発電された交流電力を整流して蓄
    電する、 ことを特徴とする電子機器。
11. 【請求項１１】請求の範囲第10項記載の電子機器におい
    て、 前記携帯検出装置は、前記発電装置で発電された交流電
    力の周期に応じてスイッチングするスイッチング手段
    と、 前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて
    電荷を蓄電する容量素子と、 前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄
    電された電荷を放電する放電手段と、 前記容量素子の電圧が所定値を超えた期間を計測して前
    記発電継続時間を計測する計測部と、 前記発電継続時間に基づいて前記携帯状態を検出する携
    帯検出部と、 を備えることを特徴とする電子機器。
12. 【請求項１２】請求の範囲第10項記載の電子機器におい
    て、 前記発電装置は、旋回運動を行う回転錘と、前記回転錘
    の回転運動により起電力を発生する発電素子とを有する
    ことを特徴とする電子機器。
13. 【請求項１３】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
    て、 前記モード移行制御装置は、前記電子機器が非携帯状態
    にあり、かつ、前記発電装置の発電状態が予め定めた前
    記節電モードに対応する所定の発電状態にある場合に、
    前記被駆動装置の動作モードを前記節電モードに移行さ
    せる、 ことを特徴とする電子機器。
14. 【請求項１４】請求の範囲第１項記載の電子機器におい
    て、 前記被駆動装置は、前記電源装置から供給される電力を
    用いて時刻を表示可能な時刻表示装置であり、 前記モード移行制御装置は、前記発電装置の発電状態に
    基づき前記時刻表示装置の消費電力を低減させるべく前
    記時刻表示装置の動作モードを節電モードに移行させる
    ことを特徴とする電子機器。
15. 【請求項１５】請求の範囲第14項記載の電子機器におい
    て、 前記節電モードへ移行後、再び前記通常動作モードであ
    る時刻表示モードへ復帰させるに際し、前記節電モード
    への移行時から前記復帰時までの経過時間に前記時刻表
    示装置を継続して動作させた場合と同一の時刻表示状態
    に前記時刻表示装置の時刻表示状態を復帰させる時刻表
    示復帰装置を備えたことを特徴とする電子機器。
16. 【請求項１６】請求の範囲第14項記載の電子機器におい
    て、 前記節電モードは、前記時刻表示装置における時刻表示
    を停止させることを特徴とする電子機器。
17. 【請求項１７】請求の範囲第14項記載の電子機器におい
    て、 前記時刻表示装置は、時分針を駆動する時分針駆動装置
    と、秒針を駆動する秒針駆動装置と、を備え、 前記節電モードは、前記秒針駆動装置の駆動を停止する
    第１節電モードと、 前記時分針駆動装置及び前記秒針駆動装置の駆動を停止
    する第２節電モードと、 を備えていることを特徴とする電子機器。
18. 【請求項１８】請求の範囲第14項記載の電子機器におい
    て、 前記時刻表示装置は、アナログ指針を機械的に駆動して
    運針を行うアナログ表示装置であり、 前記モード移行制御装置は、前記節電モードの継続時間
    である節電モード継続時間を記憶する節電モード時間記
    憶部と、 動作モードを前記節電モードから表示モードに移行した
    ときに前記節電モード継続時間に基づき前記アナログ表
    示装置の時刻表示を復帰する時刻復帰部と、 を備えていることを特徴とする電子機器。
19. 【請求項１９】請求の範囲第14項記載の電子機器におい
    て、 前記モード移行制御装置は、前記発電装置の発電状態に
    基づき前記時刻表示装置の時刻表示を停止する節電モー
    ド、および、時刻表示を行う表示モードを切り換えて設
    定可能なモード設定機能を備えていることを特徴とする
    電子機器。
20. 【請求項２０】第１のエネルギーを第２のエネルギーで
    ある電気エネルギーに変換することにより発電を行う発
    電装置を有し、前記電気エネルギーを蓄積可能な電源装
    置と、前記電源装置から供給される電力を用いて駆動さ
    れる被駆動装置と、を有する電子機器の制御方法におい
    て、 前記発電装置の発電状態に基づいて前記電子機器が携帯
    されている携帯状態にあるか否かを検出する携帯検出工
    程と、 前記検出結果に基づいて、前記電子機器が非携帯状態に
    ある場合に前記被駆動装置の消費電力を低減させるべ
    く、前記被駆動装置の動作モードを通常動作モードから
    節電モードに移行させるモード移行制御工程と、 を備えたことを特徴とする電子機器の制御方法。