JP3764966B2 - 太陽電池付電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池と二次電池を備えた電子機器、例えば図３に示すソーラー時計などでは、ソーラーセル１１に光りが当たっているときはソーラーセル１１で発電した電力で時計部１２の回路を駆動し、ソーラーセル１１に光りが当たっていないときには二次電池１３から電力を供給して時計部１２の回路を駆動する。このとき二次電池１３からソーラーセル１１を通って電流がリークするのを防止するために二次電池１３とソーラーセル１１の間にリーク防止用ダイオード１４を設けている。
【０００３】
二次電池１３を充電する場合、二次電池１３の電圧が高くなってもそのまま充電を続けると、過充電となって二次電池１３の特性の劣化等を生じることがある。そこで、二次電池１３の電圧を基準電圧と比較し、電池電圧が設定電圧を超えると、ソーラーセル１１の出力端子に接続されたトランジスタ１５をオンしてソーラーセル１１の出力をショートさせる過電圧防止回路１６が用いられている。
【０００４】
この過電圧防止回路１６は、図３に示すようにコンパレータ１７の反転入力端子に二次電池１３の出力電圧を分圧した電圧を印加し、非反転入力端子にソーラーセル１１の出力電圧を分圧した電圧を基準電圧１８として印加して、二次電池１３の電圧を分圧した電圧が基準電圧１８より高くなったならトランジスタ１５をオンさせてソーラーセル１１の出力を短絡するようになっている。
【０００５】
腕時計の中には、暗いところでも時刻が分かるように、エレクトロルミネッセンス素子等の照明装置で時刻表示部を照明するようにしたものがあり、それらの中には、腕時計を特定の方向に傾けると照明装置が点灯するようになっているものもある。
【０００６】
照明装置をオン、オフさせるスイッチとして、図４に示すような傾斜スイッチ２１が用いられる。傾斜スイッチ２１は、根元の部分が太くなっている２本の電極ピン２２と、金属性の球形の接触子２３とがケース２４に収納されている。この傾斜スイッチ２１を特定の方向に傾けると、接触子２３が移動して太くなっている電極ピン２２の根元の部分に接触して２本の電極ピン２２が導通してスイッチがオンする。
【０００７】
この傾斜スイッチ２１を文字盤の６時の方向を鉛直方向下向きにしたときに２本の電極ピン２２が接触子２３により導通するような位置に配置しておけば、腕時計を腕に装着している人が時刻を確認する動作をしたときに傾斜スイッチ２１がオンして照明装置が自動的に点灯するようにできる。
【０００８】
しかしながら、傾斜スイッチ２１のオン、オフだけで照明装置をオン、オフさせると、ユーザが腕を少し動かしただけでも傾斜スイッチ２１がオンして照明が点灯してしまう。
【０００９】
そこで、図５に示すように傾斜スイッチ２１のオン、オフをキー判断回路２５で検出し、ある程度以上長い時間傾斜スイッチ２１がオン状態を保持しているときのみ、時刻を確認するために文字盤の６時方向が下に向けられたものと判断してエレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）２７を点灯させるようにしている。傾斜スイッチ２１がオンされたと判断されると、時計部１２のＥＬＤ端子からエレクトロルミネッセンスドライバー２６を駆動させる信号が出力され、エレクトロルミネッセンス素子２７が一定時間点灯し、その後自動的に消灯する。その後傾斜スイッチがオフされたことが確認されないと、ＥＬ２７を再度点灯させないようになっている。これは時計を傾けたままの状態で置かれたときにＥＬ２７が点灯しっぱなしとなるのを防止するためである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにキー判断回路２５で傾斜スイッチ２１のオン、オフを判断するよにしても、ＥＬ２７を点灯させるか否かのユーザの意志に関わらず腕を傾けたときにＥＬ２７が自動的に点灯してしまう。そこで、傾斜スイッチ２１がオンしたときにＥＬ２７が点灯するオートＥＬオンモードと、傾斜スイッチ２１がオンしてもＥＬ２７が点灯しないオートＥＬオフモードの２つのモードを設け、それらのモードをユーザがキーを操作して選択するようにしたものもある。
【００１１】
ＥＬ２７を点灯させる必要のある機会はそれほど多くないので、通常はオートＥＬオフモードに設定されていると考えられる。するとＥＬ２７を点灯させたいいときには、キーを操作してオートＥＬオンモードに切り換えことになり、これでは腕を傾けるだけでＥＬ２７を自動的に点灯させることができるという機能が意味の無いものとなってしまう。また、普段からオートＥＬオンモードに設定しておくと、腕を傾けただけでＥＬ２７が点灯してしまうので消費電力が多くなってしまう。
【００１２】
また、太陽電池付電子機器では、周囲の明るさが充分あり太陽電池により二次電池１３が充電されているのか、それとも周囲の明るさが充分ではなく、二次電池１３から電圧が供給されているのかを外部から確認することができないので、その明るさで二次電池１３の充電が十分に行えるか否かを判断できないという問題点もあった。
【００１３】
本発明の課題は、必要なときに照明装置を点灯させることのできる太陽電池付電子機器を提供することである。また、他の課題は、太陽電池により二次電池を充電するのに充分な明るさがあるか否かを判断できるようにすることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の太陽電池付電子機器は、太陽電池と、この太陽電池の出力により充電される蓄電体と、前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、機器の姿勢を検出する姿勢検出手段と、照明手段と、前記電圧検出手段で検出された前記太陽電池の出力電圧が所定値以下の場合は、前記姿勢検出手段により特定の方向に傾けられたことが検出されたときに前記照明手段を点灯させ、前記電圧検出手段で検出された前記太陽電池の出力電圧が所定値を超える場合には、前記姿勢検出手段の検出出力にかかわらず前記照明手段を非点灯にする駆動制御手段とを備える。
【００１５】
請求項１の発明は、姿勢検出手段で、機器が特定の方向に傾けられているか否かを検出し、太陽電池の出力電圧と姿勢検出手段の検出出力とから照明手段の点灯、非点灯を制御することにより、周囲が暗く太陽電池の出力電圧が低く、かつ特定の姿勢に設定されたときに照明手段を点灯させ、それ以外のときは照明手段を消灯させることができる。これにより照明手段を照明が必要なときのみ点灯させることができるので、電力消費の無駄を減らすことができる。
【００１６】
請求項２の発明の太陽電池付電子機器は、太陽電池と、この太陽電池の出力により充電される蓄電体と、前記太陽電池の出力電圧を平均化するためのローパスフィル及びこのローパスフィルタによって平均化された電圧と基準電圧とを比較するコンパレータを有し、前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、機器の姿勢を検出する姿勢検出手段と、照明手段と、前記姿勢検出手段で検出される機器の姿勢と前記電圧検出手段の検出結果に基づいて前記照明手段を駆動する駆動制御手段とを備える。
【００１７】
請求項２の発明は、例えば機器本体、あるいは機器の表示部が特定の方向に傾けられているか否かを検出し、その検出結果と太陽電池の出力電圧とから照明手段の点灯、非点灯を制御する。
【００１８】
また、電源周波数の２倍の周期で明暗を繰り返す電灯の光の下でも正確に照度を検出できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のソーラー時計の回路ブロック図である。以下、前述した従来のソーラ時計の回路ブロック（図３）と同じブロックには同じ番号を付け、それらの説明は省略する。
【００２３】
コンパレータ（ＣＯＭ２）３１は、リーク防止用ダイオード１４の両端の電圧を比較するものであり、反転入力端子には、二次電池１３の出力電圧ＶＢＴを分割した電圧を、さらに抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で分圧した電圧がアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２を介して印加され、非反転入力端子には、ソーラーセル１１の出力電圧ＶＳＣを分割した電圧が印加されている。これら抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、アナログスイッチＡＳ１、ＡＳ２及びコンパレータ３１により二次電池（蓄電池・ニッカド、リチウム等）１３が充電状態にあるのか、放電状態にあるのかを判別する充放電判別回路３２を構成している。
【００２４】
コンパレータ３１の出力は時計部１２のＶＣＯ端子に入力しており、時計部１２のＣＰＵが、アナログスイッチＡＳ１及びＡＳ２の状態と、コンパレータ３１の出力電圧の変化により二次電池１３の充放電状態を判別している。
【００２５】
例えば、アナログスイッチＡＳ１がオンでアナログＡＳ２がオフの場合には、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２＋Ｒ３との分圧比で決まる電圧がコンパレータ３１の反転入力端子に印加される。そのとき、ソーラーセル１１の出力電圧ＶＳＣ（正確には、ＶＣＳを分圧した電圧）と二次電池１３の出力電圧ＶＢＡＴ（二次電池１３ｂの電圧ＶＢＡＴを分圧した電圧）の関係が、
｜ＶＳＣ｜−｜ＶＢＡＴ｜＜０．１Ｖ
のとき、コンパレータ３１の出力電圧はハイレベル（グランドレベル）となる（この状態を分類１と呼ぶ）。アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２をオン、オフさせる信号は時計部１２の出力端子ＶＯ１、ＶＯ２から供給されているので、出力端子ＶＯ１、ＶＯ２の出力信号によりアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２の状態を知ることができる。
【００２６】
ソーラーセル１１の電圧ＶＣＳの絶対値が、二次電池１３の電圧ＶＢＡＴの絶対値に０．１Ｖを加えた値より小さくなるのは、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が小さい場合、つまり周囲が暗くソーラーセル１１により二次電池１３の充電が行えない場合である。
【００２７】
従って、アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２が特定の状態（この場合ＡＳ１がオンで、ＡＳ２がオフ）にあるときのコンパレータ３１の出力を調べることで、現在ソーラーセル１１により充電が行われているか、それとも二次電池１３が放電しているかを判別することができる。
【００２８】
次に、アナログスイッチＡＳ１がオン、アナログＡＳ２がオフで、
（ｉ） ｜ＶＳＣ｜−｜ＶＢＡＴ｜＞０．１Ｖ
のとき、コンパレータ３１の出力はローレベル（ＶＳＣレベル）となる。
【００２９】
かつ、アナログスイッチＡＳ１がオフ、アナログスイッチＡＳ２がオンで
（ii） ｜ＶＳＣ｜−｜ＶＢＡＴ｜＜０．２５Ｖ
のとき、コンパレータ３１の出力はハイレベルとなる（（ｉ）及び（ii）の状態を分類２と呼ぶ）。これはソーラーセル１１の電圧ＶＣＳの絶対値が、｜ＶＢＡＴ｜＋０．１Ｖより大きく、｜ＶＢＡＴ｜＋０．２５Ｖより小さい場合、つまりソーラーセル１１の出力電圧があまり高くないので二次電池１３の充電はできないが、駆動電圧の一部を供給している場合である。
【００３０】
従って、アナログスイッチＡＳ１がオン、ＡＳ２０オフ及びアナログスイッチＳＡ１がオフ、アナログスイッチＳＡ２がオンのときのコンパレータ３１の出力を調べることで、周囲が明るくソーラーセル１１により二次電池１３が充電されている状態か、あるいは周囲が薄暗く駆動電圧の一部をソーラーセル１１から供給されている状態かを判別することができる。
【００３１】
次に、アナログスイッチＡＳ１がオフ、アナログスイッチＡＳ２がオンで、
｜ＶＳＣ｜−｜ＶＢＡＴ｜＞０．２５Ｖ
のとき、コンパレータ３１の出力はローレベルとなる（この状態を分類３と呼ぶ）。
【００３２】
これは、ソーラーセル１１の電圧ＶＳＣの絶対値が、｜ＶＢＡＴ｜＋０．２５Ｖより大きい場合、つまり周囲が明るくソーラーセル１１の出力電圧が高い場合である。
【００３３】
従って、アナログスイッチＡＳ１がオフ、ＡＳ２がオンのときに、コンパレータ３１の出力を調べることでソーラーセル１１により二次電池１３が充電されている状態か、そうでないかを判別することができる。
【００３４】
上述したようにコンパレータ３１の入力電圧レベルを決めるアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２をオン、オフさせて入力電圧レベルを変化させ、コンパレータ３１の出力を判定することにより、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が小さく二次電池１３を充電できない状態と（分類１）、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値があまり大きくなく、ソーラーセル１１から駆動電圧の一部の電圧が供給されている状態と（分類２）、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が大きく二次電池１３を十分充電できる状態（分類３）の３つの状態に分類することができる。
【００３５】
この３つの状態は、ソーラーセル１１の電圧についてみると、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が大きいということは、ソーラーセル１１の受光量が大きい、つまり周囲が明るいということであり、ソーラーセル１１の電圧の絶対値があまり大きくないとうことは、周囲があまり明るくないということであり、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が小さいということは、周囲が暗いということである。
【００３６】
すなわち、アナログスイッチＡＳ１、ＡＳ２の状態と、コンパレータ３１の出力を判定することで、外部環境が明るいのか、薄暗いのか、暗いのかの３つの状態の何れであるかを判別できることになる。この判別結果を前述したオートＥＬモードの切り換えに利用し、周囲が明るいときにはオートＥＬモードがオフで、周囲が暗くなったときにオートＥＬモードをオンにすることができる。
【００３７】
図１の回路は、充放電判別回路３２で二次電池１３の充電が行われていると判別された場合は、周囲が明るい場合であるのでオートＥＬモードをオフ状態にし、二次電池１３が放電していると判別された場合は、周囲が暗い場合であるのでオートＥＬモードをオン状態にしている。
【００３８】
ただし、充放電判別回路３２の判別だけでは、ＥＬ２７を点灯させる必要がないときでも、周囲が暗いときにはＥＬ２７が点灯してしまうので、例えば、設定１としてオートＥＬオフモード、設定２として分類１の条件に該当するとき、つまり周囲が暗いときのみ、傾斜スイッチ２１の状態によってＥＬ２７が点灯または消灯するオートＥＬオンモードに、設定３として分類１と分類２のとき、つまり周囲が暗いとき、あるいは薄暗いときに、傾斜スイッチ２１の状態によってＥＬ２７が点灯または消灯するオートＥＬオンモードとなるようにする。そして、ユーザがそれらの設定を任意に選択することで、どの程度の暗さのときにオートＥＬモードをオンにして、傾斜スイッチ２１がオンしたときＥＬ２７を点灯させるかを決めることができる。
【００３９】
また、上述した分類１、２、３の何れの状態にあるかを文字盤の液晶表示部等に表示すれば、太陽電池付電子機器が、ソーラーセル１１により二次電池を充電中か、充電はされないが駆動電圧の一部の電圧がソーラーセル１１から供給されている状態か、二次電池１３を充電できない状態の何れの状態であるかが分かるので、ユーザが充電するのに充分な明るさがあるか否かを判断できる。
【００４０】
上述した第１の実施の形態では、アナログスイッチＡＳ１、ＡＳ２によりコンパレータ３１の入力電圧レベルを切り換えているが、この方法に限らずトランジスタ、ＩＣ回路等により電圧レベルを切り換えてもよい。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態を図２を参照して説明する。図２の回路において上述した図１の回路と同じブロックには同じ符号をつけてそれらの説明は省略する。
【００４２】
ソーラセル１１の出力に抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＭＯＳトランジスタ４１が直列に接続され、抵抗Ｒ１に並列にコンデンサＣ１が接続されている。これらの抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ１によりローパスフィルタを構成している。抵抗Ｒ１とＲ２との接続点Ｐはコンパレータ４２の反転入力端子に接続され、二次電池１３の出力電圧を分圧して得られる基準電圧４３がコンパレータ４２の非反転入力端子に入力している。コンパレータ４２は、反転入力端子に入力するソーラセル１１の出力電圧を分圧した接続点Ｐの電圧Ｖｐと、非反転入力端子に入力する基準電圧４３とを比較し、接続点Ｐの電圧Ｖｐが基準電圧４３より高いときには、コンパレータ４２の出力電圧、すなわち時計部１２のＶＣＯ端子に出力される電圧はローレベル（ＶＳＣレベル）となり、Ｐ点の電圧が基準電圧４３より低いときには、ハイレベル（グランドレベル）となる。これら抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｃ１、ＭＯＳトランジスタ４１及びコンパレータ４２により、ソーラセル１１の周囲の照度を検出する照度検出回路４０を構成している。この照度検出回路４０で、抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデンサＣ１からなるローパスフィルタを設けているのは、電灯の光が電源周波数の２倍の周期で明暗を繰り返すので、ソーラセル１１の出力電圧も同じ周期で変動し、その出力電圧と基準電圧４３をコンパレータ４２で比較すると正確な照度を検出できないからである。そこで、ローパスフィルタにより接続点Ｐの電圧Ｖｐを平均化して、その平均化した電圧Ｖｐと基準電圧４３を比較することで照度を正確に測定できるようにしている。
【００４３】
次に、以上のような構成の第２の実施の形態の動作を説明する。時計部１２はＥＮ端子から一定時間毎にＭＯＳトランジスタ４１をオンさせる信号を出力する。ＭＯＳトランジスタ４１がオンすると、抵抗Ｒ１、Ｒ２にソーラセル１１の出力電圧が印加され、ソーラセル１１の出力電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧した接続点Ｐの電圧Ｖｐがコンパレータ４２の反転入力端子に入力する。
【００４４】
この接続点Ｐの電圧Ｖｐが基準電圧４３より高くなると、コンパレータ４２から時計部１２のＶＣＯ端子にローレベルの信号が出力される。なお、電圧Ｖｐ及び基準電圧４３は負電圧である。時計部１２は、ＶＣＯ端子にローレベルの信号が入力されたときには、ソーラセル１１の出力電圧の絶対値が小さく、ソーラーセル１１の周囲が暗いものと判断して、傾斜スイッチ２１のオン、オフによりＥＬ２７を自動的に点灯または非点灯とするオートライトモードをオンにする。この状態でユーザが腕時計の文字盤を見るための動作を行うと、キー判別回路２５が傾斜スイッチ２１がオンしたことを検出し、時計部１２によりＥＬ２７が自動的に点灯される。
【００４５】
他方、接続点Ｐの電圧Ｖｐが基準電圧４３以下となると、コンパレータ４２から時計部１２のＶＣ０端子にハイレベルの信号が出力される。時計部１２はＶＣＯ端子にハイレベルの信号が入力されたときには、ソーラセル１１の出力電圧の絶対値が大きく、ソーラセル１１の周囲が明るいものと判断してオートライトモードをオフにする。この状態では、キー判断回路２５で傾斜スイッチ２１がオンしたことを検出しても、ＥＬ２７は点灯されない。
【００４６】
すなわち、ソーラセル１１の出力電圧の絶対値が所定値より小さいときには、周囲が暗いものと判断してオートライトモードをオンにして、傾斜スイッチ２１がオンとなったときＥＬ２７を点灯させる。他方、ソーラセル１１の出力電圧の絶対値が所定値と等しいか、大きいときには、周囲が明るいものと判断してオートライトモードをオフにする。オートライトモードがオフとなると、傾斜スイッチ２１がオンとなってもＥＬ２７は点灯しないので電力が無駄に消費されるのを防止でき、ソーラセル１１の出力エネルギーを回路の駆動エネルギーとして有効に利用できる。特に、二次電池１３からＥＬ２７の駆動電流の一部が供給されているときには、二次電池１３の電力の消費を減らすことができる。
【００４７】
上述した実施の形態は、本発明を太陽電池を有する腕時計に適用した場合であるが、腕時計以外の他の機器にも適用できる。例えば、太陽電池と表示部とその表示部を照明する照明装置を有する電子機器において、ユーザが表示部を見るために機器本体、あるいは表示部を傾けたときにその姿勢を検出し、周囲の明るさに応じて照明装置を自動的にオン、オフさせることもできる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、周囲が暗く、かつ機器が特定の姿勢に設定されたときのみ照明手段を点灯させ、それ以外のときは照明手段を点灯させないようにしたので、照明手段を照明が必要なときのみ点灯させることができ、消費電力の無駄を減らすことができる。
【００４９】
また、太陽電池の出力電圧が小さく、姿勢検出手段で機器が特定の姿勢にあることが検出されたときのみ照明手段を駆動するようにしたので、照明する必要のあるときのみ照明手段を点灯させ、無駄な電力消費を減らすことができる。また、電源周波数の２倍の周期で明暗を繰り返す電灯の光の下でも正確に照度を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のソーラー時計の回路ブロック図である。
【図２】第２の実施の形態のソーラー時計の回路ブロック図である。
【図３】従来のソーラー時計の回路ブロック図である。
【図４】傾斜スイッチの構造を示す図である。
【図５】ＥＬ点灯回路を示す図である。
【符号の説明】
１１ ソーラーセル
１３ 二次電池
２１ 傾斜スイッチ
３１、４２ コンパレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池と二次電池を備えた電子機器、例えば図３に示すソーラー時計などでは、ソーラーセル１１に光りが当たっているときはソーラーセル１１で発電した電力で時計部１２の回路を駆動し、ソーラーセル１１に光りが当たっていないときには二次電池１３から電力を供給して時計部１２の回路を駆動する。このとき二次電池１３からソーラーセル１１を通って電流がリークするのを防止するために二次電池１３とソーラーセル１１の間にリーク防止用ダイオード１４を設けている。
【０００３】
二次電池１３を充電する場合、二次電池１３の電圧が高くなってもそのまま充電を続けると、過充電となって二次電池１３の特性の劣化等を生じることがある。そこで、二次電池１３の電圧を基準電圧と比較し、電池電圧が設定電圧を超えると、ソーラーセル１１の出力端子に接続されたトランジスタ１５をオンしてソーラーセル１１の出力をショートさせる過電圧防止回路１６が用いられている。
【０００４】
この過電圧防止回路１６は、図３に示すようにコンパレータ１７の反転入力端子に二次電池１３の出力電圧を分圧した電圧を印加し、非反転入力端子にソーラーセル１１の出力電圧を分圧した電圧を基準電圧１８として印加して、二次電池１３の電圧を分圧した電圧が基準電圧１８より高くなったならトランジスタ１５をオンさせてソーラーセル１１の出力を短絡するようになっている。
【０００５】
腕時計の中には、暗いところでも時刻が分かるように、エレクトロルミネッセンス素子等の照明装置で時刻表示部を照明するようにしたものがあり、それらの中には、腕時計を特定の方向に傾けると照明装置が点灯するようになっているものもある。
【０００６】
照明装置をオン、オフさせるスイッチとして、図４に示すような傾斜スイッチ２１が用いられる。傾斜スイッチ２１は、根元の部分が太くなっている２本の電極ピン２２と、金属性の球形の接触子２３とがケース２４に収納されている。この傾斜スイッチ２１を特定の方向に傾けると、接触子２３が移動して太くなっている電極ピン２２の根元の部分に接触して２本の電極ピン２２が導通してスイッチがオンする。
【０００７】
この傾斜スイッチ２１を文字盤の６時の方向を鉛直方向下向きにしたときに２本の電極ピン２２が接触子２３により導通するような位置に配置しておけば、腕時計を腕に装着している人が時刻を確認する動作をしたときに傾斜スイッチ２１がオンして照明装置が自動的に点灯するようにできる。
【０００８】
しかしながら、傾斜スイッチ２１のオン、オフだけで照明装置をオン、オフさせると、ユーザが腕を少し動かしただけでも傾斜スイッチ２１がオンして照明が点灯してしまう。
【０００９】
そこで、図５に示すように傾斜スイッチ２１のオン、オフをキー判断回路２５で検出し、ある程度以上長い時間傾斜スイッチ２１がオン状態を保持しているときのみ、時刻を確認するために文字盤の６時方向が下に向けられたものと判断してエレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）２７を点灯させるようにしている。傾斜スイッチ２１がオンされたと判断されると、時計部１２のＥＬＤ端子からエレクトロルミネッセンスドライバー２６を駆動させる信号が出力され、エレクトロルミネッセンス素子２７が一定時間点灯し、その後自動的に消灯する。その後傾斜スイッチがオフされたことが確認されないと、ＥＬ２７を再度点灯させないようになっている。これは時計を傾けたままの状態で置かれたときにＥＬ２７が点灯しっぱなしとなるのを防止するためである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにキー判断回路２５で傾斜スイッチ２１のオン、オフを判断するよにしても、ＥＬ２７を点灯させるか否かのユーザの意志に関わらず腕を傾けたときにＥＬ２７が自動的に点灯してしまう。そこで、傾斜スイッチ２１がオンしたときにＥＬ２７が点灯するオートＥＬオンモードと、傾斜スイッチ２１がオンしてもＥＬ２７が点灯しないオートＥＬオフモードの２つのモードを設け、それらのモードをユーザがキーを操作して選択するようにしたものもある。
【００１１】
ＥＬ２７を点灯させる必要のある機会はそれほど多くないので、通常はオートＥＬオフモードに設定されていると考えられる。するとＥＬ２７を点灯させたいいときには、キーを操作してオートＥＬオンモードに切り換えことになり、これでは腕を傾けるだけでＥＬ２７を自動的に点灯させることができるという機能が意味の無いものとなってしまう。また、普段からオートＥＬオンモードに設定しておくと、腕を傾けただけでＥＬ２７が点灯してしまうので消費電力が多くなってしまう。
【００１２】
また、太陽電池付電子機器では、周囲の明るさが充分あり太陽電池により二次電池１３が充電されているのか、それとも周囲の明るさが充分ではなく、二次電池１３から電圧が供給されているのかを外部から確認することができないので、その明るさで二次電池１３の充電が十分に行えるか否かを判断できないという問題点もあった。
【００１３】
本発明の課題は、必要なときに照明装置を点灯させることのできる太陽電池付電子機器を提供することである。また、他の課題は、太陽電池により二次電池を充電するのに充分な明るさがあるか否かを判断できるようにすることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の太陽電池付電子機器は、太陽電池と、この太陽電池の出力により充電される蓄電体と、前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、機器の姿勢を検出する姿勢検出手段と、照明手段と、前記電圧検出手段で検出された前記太陽電池の出力電圧が所定値以下の場合は、前記姿勢検出手段により特定の方向に傾けられたことが検出されたときに前記照明手段を点灯させ、前記電圧検出手段で検出された前記太陽電池の出力電圧が所定値を超える場合には、前記姿勢検出手段の検出出力にかかわらず前記照明手段を非点灯にする駆動制御手段とを備える。
【００１５】
請求項１の発明は、姿勢検出手段で、機器が特定の方向に傾けられているか否かを検出し、太陽電池の出力電圧と姿勢検出手段の検出出力とから照明手段の点灯、非点灯を制御することにより、周囲が暗く太陽電池の出力電圧が低く、かつ特定の姿勢に設定されたときに照明手段を点灯させ、それ以外のときは照明手段を消灯させることができる。これにより照明手段を照明が必要なときのみ点灯させることができるので、電力消費の無駄を減らすことができる。
【００１６】
請求項２の発明の太陽電池付電子機器は、太陽電池と、この太陽電池の出力により充電される蓄電体と、前記太陽電池の出力電圧を平均化するためのローパスフィル及びこのローパスフィルタによって平均化された電圧と基準電圧とを比較するコンパレータを有し、前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、機器の姿勢を検出する姿勢検出手段と、照明手段と、前記姿勢検出手段で検出される機器の姿勢と前記電圧検出手段の検出結果に基づいて前記照明手段を駆動する駆動制御手段とを備える。
【００１７】
請求項２の発明は、例えば機器本体、あるいは機器の表示部が特定の方向に傾けられているか否かを検出し、その検出結果と太陽電池の出力電圧とから照明手段の点灯、非点灯を制御する。
【００１８】
また、電源周波数の２倍の周期で明暗を繰り返す電灯の光の下でも正確に照度を検出できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のソーラー時計の回路ブロック図である。以下、前述した従来のソーラ時計の回路ブロック（図３）と同じブロックには同じ番号を付け、それらの説明は省略する。
【００２３】
コンパレータ（ＣＯＭ２）３１は、リーク防止用ダイオード１４の両端の電圧を比較するものであり、反転入力端子には、二次電池１３の出力電圧ＶＢＴを分割した電圧を、さらに抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で分圧した電圧がアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２を介して印加され、非反転入力端子には、ソーラーセル１１の出力電圧ＶＳＣを分割した電圧が印加されている。これら抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、アナログスイッチＡＳ１、ＡＳ２及びコンパレータ３１により二次電池（蓄電池・ニッカド、リチウム等）１３が充電状態にあるのか、放電状態にあるのかを判別する充放電判別回路３２を構成している。
【００２４】
コンパレータ３１の出力は時計部１２のＶＣＯ端子に入力しており、時計部１２のＣＰＵが、アナログスイッチＡＳ１及びＡＳ２の状態と、コンパレータ３１の出力電圧の変化により二次電池１３の充放電状態を判別している。
【００２５】
例えば、アナログスイッチＡＳ１がオンでアナログＡＳ２がオフの場合には、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２＋Ｒ３との分圧比で決まる電圧がコンパレータ３１の反転入力端子に印加される。そのとき、ソーラーセル１１の出力電圧ＶＳＣ（正確には、ＶＣＳを分圧した電圧）と二次電池１３の出力電圧ＶＢＡＴ（二次電池１３ｂの電圧ＶＢＡＴを分圧した電圧）の関係が、
｜ＶＳＣ｜−｜ＶＢＡＴ｜＜０．１Ｖ
のとき、コンパレータ３１の出力電圧はハイレベル（グランドレベル）となる（この状態を分類１と呼ぶ）。アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２をオン、オフさせる信号は時計部１２の出力端子ＶＯ１、ＶＯ２から供給されているので、出力端子ＶＯ１、ＶＯ２の出力信号によりアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２の状態を知ることができる。
【００２６】
ソーラーセル１１の電圧ＶＣＳの絶対値が、二次電池１３の電圧ＶＢＡＴの絶対値に０．１Ｖを加えた値より小さくなるのは、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が小さい場合、つまり周囲が暗くソーラーセル１１により二次電池１３の充電が行えない場合である。
【００２７】
従って、アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２が特定の状態（この場合ＡＳ１がオンで、ＡＳ２がオフ）にあるときのコンパレータ３１の出力を調べることで、現在ソーラーセル１１により充電が行われているか、それとも二次電池１３が放電しているかを判別することができる。
【００２８】
次に、アナログスイッチＡＳ１がオン、アナログＡＳ２がオフで、
（ｉ） ｜ＶＳＣ｜−｜ＶＢＡＴ｜＞０．１Ｖ
のとき、コンパレータ３１の出力はローレベル（ＶＳＣレベル）となる。
【００２９】
かつ、アナログスイッチＡＳ１がオフ、アナログスイッチＡＳ２がオンで
（ii） ｜ＶＳＣ｜−｜ＶＢＡＴ｜＜０．２５Ｖ
のとき、コンパレータ３１の出力はハイレベルとなる（（ｉ）及び（ii）の状態を分類２と呼ぶ）。これはソーラーセル１１の電圧ＶＣＳの絶対値が、｜ＶＢＡＴ｜＋０．１Ｖより大きく、｜ＶＢＡＴ｜＋０．２５Ｖより小さい場合、つまりソーラーセル１１の出力電圧があまり高くないので二次電池１３の充電はできないが、駆動電圧の一部を供給している場合である。
【００３０】
従って、アナログスイッチＡＳ１がオン、ＡＳ２０オフ及びアナログスイッチＳＡ１がオフ、アナログスイッチＳＡ２がオンのときのコンパレータ３１の出力を調べることで、周囲が明るくソーラーセル１１により二次電池１３が充電されている状態か、あるいは周囲が薄暗く駆動電圧の一部をソーラーセル１１から供給されている状態かを判別することができる。
【００３１】
次に、アナログスイッチＡＳ１がオフ、アナログスイッチＡＳ２がオンで、
｜ＶＳＣ｜−｜ＶＢＡＴ｜＞０．２５Ｖ
のとき、コンパレータ３１の出力はローレベルとなる（この状態を分類３と呼ぶ）。
【００３２】
これは、ソーラーセル１１の電圧ＶＳＣの絶対値が、｜ＶＢＡＴ｜＋０．２５Ｖより大きい場合、つまり周囲が明るくソーラーセル１１の出力電圧が高い場合である。
【００３３】
従って、アナログスイッチＡＳ１がオフ、ＡＳ２がオンのときに、コンパレータ３１の出力を調べることでソーラーセル１１により二次電池１３が充電されている状態か、そうでないかを判別することができる。
【００３４】
上述したようにコンパレータ３１の入力電圧レベルを決めるアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２をオン、オフさせて入力電圧レベルを変化させ、コンパレータ３１の出力を判定することにより、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が小さく二次電池１３を充電できない状態と（分類１）、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値があまり大きくなく、ソーラーセル１１から駆動電圧の一部の電圧が供給されている状態と（分類２）、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が大きく二次電池１３を十分充電できる状態（分類３）の３つの状態に分類することができる。
【００３５】
この３つの状態は、ソーラーセル１１の電圧についてみると、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が大きいということは、ソーラーセル１１の受光量が大きい、つまり周囲が明るいということであり、ソーラーセル１１の電圧の絶対値があまり大きくないとうことは、周囲があまり明るくないということであり、ソーラーセル１１の出力電圧の絶対値が小さいということは、周囲が暗いということである。
【００３６】
すなわち、アナログスイッチＡＳ１、ＡＳ２の状態と、コンパレータ３１の出力を判定することで、外部環境が明るいのか、薄暗いのか、暗いのかの３つの状態の何れであるかを判別できることになる。この判別結果を前述したオートＥＬモードの切り換えに利用し、周囲が明るいときにはオートＥＬモードがオフで、周囲が暗くなったときにオートＥＬモードをオンにすることができる。
【００３７】
図１の回路は、充放電判別回路３２で二次電池１３の充電が行われていると判別された場合は、周囲が明るい場合であるのでオートＥＬモードをオフ状態にし、二次電池１３が放電していると判別された場合は、周囲が暗い場合であるのでオートＥＬモードをオン状態にしている。
【００３８】
ただし、充放電判別回路３２の判別だけでは、ＥＬ２７を点灯させる必要がないときでも、周囲が暗いときにはＥＬ２７が点灯してしまうので、例えば、設定１としてオートＥＬオフモード、設定２として分類１の条件に該当するとき、つまり周囲が暗いときのみ、傾斜スイッチ２１の状態によってＥＬ２７が点灯または消灯するオートＥＬオンモードに、設定３として分類１と分類２のとき、つまり周囲が暗いとき、あるいは薄暗いときに、傾斜スイッチ２１の状態によってＥＬ２７が点灯または消灯するオートＥＬオンモードとなるようにする。そして、ユーザがそれらの設定を任意に選択することで、どの程度の暗さのときにオートＥＬモードをオンにして、傾斜スイッチ２１がオンしたときＥＬ２７を点灯させるかを決めることができる。
【００３９】
また、上述した分類１、２、３の何れの状態にあるかを文字盤の液晶表示部等に表示すれば、太陽電池付電子機器が、ソーラーセル１１により二次電池を充電中か、充電はされないが駆動電圧の一部の電圧がソーラーセル１１から供給されている状態か、二次電池１３を充電できない状態の何れの状態であるかが分かるので、ユーザが充電するのに充分な明るさがあるか否かを判断できる。
【００４０】
上述した第１の実施の形態では、アナログスイッチＡＳ１、ＡＳ２によりコンパレータ３１の入力電圧レベルを切り換えているが、この方法に限らずトランジスタ、ＩＣ回路等により電圧レベルを切り換えてもよい。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態を図２を参照して説明する。図２の回路において上述した図１の回路と同じブロックには同じ符号をつけてそれらの説明は省略する。
【００４２】
ソーラセル１１の出力に抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＭＯＳトランジスタ４１が直列に接続され、抵抗Ｒ１に並列にコンデンサＣ１が接続されている。これらの抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ１によりローパスフィルタを構成している。抵抗Ｒ１とＲ２との接続点Ｐはコンパレータ４２の反転入力端子に接続され、二次電池１３の出力電圧を分圧して得られる基準電圧４３がコンパレータ４２の非反転入力端子に入力している。コンパレータ４２は、反転入力端子に入力するソーラセル１１の出力電圧を分圧した接続点Ｐの電圧Ｖｐと、非反転入力端子に入力する基準電圧４３とを比較し、接続点Ｐの電圧Ｖｐが基準電圧４３より高いときには、コンパレータ４２の出力電圧、すなわち時計部１２のＶＣＯ端子に出力される電圧はローレベル（ＶＳＣレベル）となり、Ｐ点の電圧が基準電圧４３より低いときには、ハイレベル（グランドレベル）となる。これら抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｃ１、ＭＯＳトランジスタ４１及びコンパレータ４２により、ソーラセル１１の周囲の照度を検出する照度検出回路４０を構成している。この照度検出回路４０で、抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデンサＣ１からなるローパスフィルタを設けているのは、電灯の光が電源周波数の２倍の周期で明暗を繰り返すので、ソーラセル１１の出力電圧も同じ周期で変動し、その出力電圧と基準電圧４３をコンパレータ４２で比較すると正確な照度を検出できないからである。そこで、ローパスフィルタにより接続点Ｐの電圧Ｖｐを平均化して、その平均化した電圧Ｖｐと基準電圧４３を比較することで照度を正確に測定できるようにしている。
【００４３】
次に、以上のような構成の第２の実施の形態の動作を説明する。時計部１２はＥＮ端子から一定時間毎にＭＯＳトランジスタ４１をオンさせる信号を出力する。ＭＯＳトランジスタ４１がオンすると、抵抗Ｒ１、Ｒ２にソーラセル１１の出力電圧が印加され、ソーラセル１１の出力電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧した接続点Ｐの電圧Ｖｐがコンパレータ４２の反転入力端子に入力する。
【００４４】
この接続点Ｐの電圧Ｖｐが基準電圧４３より高くなると、コンパレータ４２から時計部１２のＶＣＯ端子にローレベルの信号が出力される。なお、電圧Ｖｐ及び基準電圧４３は負電圧である。時計部１２は、ＶＣＯ端子にローレベルの信号が入力されたときには、ソーラセル１１の出力電圧の絶対値が小さく、ソーラーセル１１の周囲が暗いものと判断して、傾斜スイッチ２１のオン、オフによりＥＬ２７を自動的に点灯または非点灯とするオートライトモードをオンにする。この状態でユーザが腕時計の文字盤を見るための動作を行うと、キー判別回路２５が傾斜スイッチ２１がオンしたことを検出し、時計部１２によりＥＬ２７が自動的に点灯される。
【００４５】
他方、接続点Ｐの電圧Ｖｐが基準電圧４３以下となると、コンパレータ４２から時計部１２のＶＣ０端子にハイレベルの信号が出力される。時計部１２はＶＣＯ端子にハイレベルの信号が入力されたときには、ソーラセル１１の出力電圧の絶対値が大きく、ソーラセル１１の周囲が明るいものと判断してオートライトモードをオフにする。この状態では、キー判断回路２５で傾斜スイッチ２１がオンしたことを検出しても、ＥＬ２７は点灯されない。
【００４６】
すなわち、ソーラセル１１の出力電圧の絶対値が所定値より小さいときには、周囲が暗いものと判断してオートライトモードをオンにして、傾斜スイッチ２１がオンとなったときＥＬ２７を点灯させる。他方、ソーラセル１１の出力電圧の絶対値が所定値と等しいか、大きいときには、周囲が明るいものと判断してオートライトモードをオフにする。オートライトモードがオフとなると、傾斜スイッチ２１がオンとなってもＥＬ２７は点灯しないので電力が無駄に消費されるのを防止でき、ソーラセル１１の出力エネルギーを回路の駆動エネルギーとして有効に利用できる。特に、二次電池１３からＥＬ２７の駆動電流の一部が供給されているときには、二次電池１３の電力の消費を減らすことができる。
【００４７】
上述した実施の形態は、本発明を太陽電池を有する腕時計に適用した場合であるが、腕時計以外の他の機器にも適用できる。例えば、太陽電池と表示部とその表示部を照明する照明装置を有する電子機器において、ユーザが表示部を見るために機器本体、あるいは表示部を傾けたときにその姿勢を検出し、周囲の明るさに応じて照明装置を自動的にオン、オフさせることもできる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、周囲が暗く、かつ機器が特定の姿勢に設定されたときのみ照明手段を点灯させ、それ以外のときは照明手段を点灯させないようにしたので、照明手段を照明が必要なときのみ点灯させることができ、消費電力の無駄を減らすことができる。
【００４９】
また、太陽電池の出力電圧が小さく、姿勢検出手段で機器が特定の姿勢にあることが検出されたときのみ照明手段を駆動するようにしたので、照明する必要のあるときのみ照明手段を点灯させ、無駄な電力消費を減らすことができる。また、電源周波数の２倍の周期で明暗を繰り返す電灯の光の下でも正確に照度を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のソーラー時計の回路ブロック図である。
【図２】第２の実施の形態のソーラー時計の回路ブロック図である。
【図３】従来のソーラー時計の回路ブロック図である。
【図４】傾斜スイッチの構造を示す図である。
【図５】ＥＬ点灯回路を示す図である。
【符号の説明】
１１ ソーラーセル
１３ 二次電池
２１ 傾斜スイッチ
３１、４２ コンパレータ
Claims (4)
- 太陽電池と、
この太陽電池の出力により充電される蓄電体と、
前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
機器の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
照明手段と、
前記電圧検出手段で検出された前記太陽電池の出力電圧が所定値以下の場合は、前記姿勢検出手段により特定の方向に傾けられたことが検出されたときに前記照明手段を点灯させ、前記電圧検出手段で検出された前記太陽電池の出力電圧が所定値を超える場合には、前記姿勢検出手段の検出出力にかかわらず前記照明手段を非点灯にする駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする太陽電池付電子機器。 - 太陽電池と、
この太陽電池の出力により充電される蓄電体と、
前記太陽電池の出力電圧を平均化するためのローパスフィル及びこのローパスフィルタによって平均化された電圧と基準電圧とを比較するコンパレータを有し、前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
機器の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
照明手段と、
前記姿勢検出手段で検出される機器の姿勢と前記電圧検出手段の検出結果に基づいて前記照明手段を駆動する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする太陽電池付電子機器。 - 前記姿勢検出手段は、人体の動きによりオン、オフするスイッチ手段であることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池付電子機器。
- 前記駆動制御手段は、前記電圧検出手段で検出された前記太陽電池の出力電圧が所定値以下で、かつ前記姿勢検出手段により特定の方向に傾けられたことが検出されたとき、前記照明手段を点灯させ、前記電圧検出手段で検出された前記太陽電池の出力電圧が所定値を超えるときには、前記姿勢検出手段の検出出力にかかわらず前記照明手段を非点灯にすることを特徴とする請求項２記載の太陽電池付電子機器。
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