JP3942717B2 - 電子時計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池のエネルギを用いて計時および表示を行う電子時計に関するものであり、特に、電池寿命を延ばすための表示制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の針表示の電子腕時計では、ステップモーターと連動した時針、分針、秒針の三針表示のものがあり、１秒毎にステップモーターを動かし、秒針が６度回転する。秒針の動きを歯車で６０分の１に減速して分針を動かし、更に歯車で１２分の１に減速して時針を動かし、１２時間表示を行っている。この場合の消費電力は１．５μW程度となる。
【０００３】
また、時針、分針の二針表示の電子腕時計も従来より商品化されており、この場合、通常１０秒に１回ステップモーターを動かしており、これにより分針が１度回転する。この分針の動きを歯車で１２分の１１に減速して時針を動かし、１２時間表示を行っている。この場合の消費電力は０．２５μW程度となり三針の場合の約４分に１となる。
【０００４】
更に、液晶表示器を用いたデジタル表示の時計も商品化されている。この場合、液晶表示器には例えば３２Hz程度で反転する駆動信号が常時加えられており、これによる電力消費が大きい。通常４μW程度の電力を消費している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子腕時計に対する要求として、薄型化及び電池の長寿命化がある。薄型化のためには小型薄型の電池を使わざるを得ないが、これは電池寿命の点では不利となり、これらの要求の両立は難しい。
また、太陽電池や腕の動きを回転運動に変換して電磁発電機を回すタイプの発電機構を有し、発電エネルギーを一時蓄電器に蓄えて時計を駆動する時計もあるが、この発電機構の小型化要求があり、一方で、発電が停止している期間の消費エネルギーを蓄えることができる容量の畜電器が必要であるため、畜電器の小型化のネックとなっている。
【０００６】
この様な要求には消費電力の少ない二針の時計が有利だが、秒針に対する要求も強い。そこで、三針でありながら薄型化及び電池の長寿命化が可能な構成が求められている。
また、デジタル表示の電子腕時計においても電池交換の手間や費用を減らすため長寿命化が要求されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として本発明の電子時計においては計時回路とこの計時結果を表示する表示部とこの表示部を制御する表示制御回路と腕に装着した事を検出する装着検出回路を有し、この装着検出回路が装着を検出すると時計の通常表示を行い、腕からはずされた事を検出すると、表示制御回路は表示部の一部を動作停止するか、より消費電力が減る動作モードに切り替える。
【０００８】
表示モード切替えとして、時分針用のモーターと秒針用のモーターを持つアナログ表示の時計で通常は時分秒表示を行ない、腕に装着していない時は秒針を止めている。または、時針用のモーターと分針用のモーターと秒針用のモーターの３モーターのアナログ表示の時計で通常は時分秒表示を行ない、腕に装着していない時は秒針と分針を止めている。
【０００９】
また、液晶表示のデジタル時計で、腕に装着していない時は表示を消したり、あるいは、腕に装着していない時は１秒表示して３秒消している。または、腕に装着していない時は液晶の反転ドライブ周波数を下げて表示器の消費電力を減らしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の電子時計の実施例を図１のブロック図を用いて説明する。計時回路１は約３２ｋＨｚの水晶を用いて基準信号を発振し、これを分周して１秒周期の信号を発生し、時刻をカウントする。この時刻データは表示部２に送られ、ドライブ手段がデジタル表示の液晶表示器を駆動して時刻が表示される。
装着検出回路３はこの時計が腕に装着されたかどうかを検出し、その結果を表示制御回路４に伝える。表示制御回路４は時計が腕に装着されている時は通常の時刻表示を行ない、装着されていない時は表示部２の消費電力を低減するよう制御する。
【００１１】
表示部２内部の液晶ドライバの電源を切断するか強制的に液晶の上下電極間を同電位として表示動作を停止することにより消費電力を低減できる。これにより腕に着けていない時の消費電力を１／３から１／１０に低減できる。この場合、腕に着けていない時は表示がされていないため時刻が分らないが、腕に着けていない時でもボタンを押すと暫く時刻表示を行なうように制御することも可能であり、これも本構成に含まれる。
【００１２】
電力低減制御の方法として、腕に着けていない時の表示を間欠させることも可能である。例えば、間欠周期を４秒として３秒間表示を停止して１秒間表示を行なう。これにより表示で消費する電力が１／４になり、時計全体での電力は１／２以下にする事が可能である。
液晶表示器は同じ方向の電位差を加え続けると劣化するため、適当な周期で反転するようドライブしているが、この反転により電力を消費している。通常、６４Ｈｚ程度の信号を用いて反転させており、３２Ｈｚ以下だと表示のちらつきを感じる。時計を腕に着けていない時に表示を見る頻度は低く、多少の表示のちらつきは問題にならない。このため、腕に着けていない時の液晶ドライブ反転信号を例えば１６Ｈｚあるいは８Ｈｚと下げて消費電力を低減する事が可能である。
【００１３】
これにより、表示部の電力を１／２程度にする事が可能である。なお、ストップウォッチ等のモードでは腕からはずして使う可能性が高いので、これらのモードを設定した時は常時通常の液晶ドライブ反転信号を用いてちらつきを防止する事も可能であり、これも本構成に含まれる。
以上の制御を実現するためには簡単なロジック回路、又はマイクロプロセッサのプログラムを追加すればよいので、その詳細な説明は省略する。
【００１４】
図２は本発明の別の実施例を説明するブロック図である。図１と同様の部分については説明を省略する。
計時回路１からの１Ｈｚの信号が表示部２に送られる。表示部２はモーター駆動回路５、時・分針を動かす第一のモーター６、秒針を動かす第二のモーター７及びこれらのモーターにつながる輪列、表示針からなる。通常動作では、モーター駆動回路５は１秒毎に第二のモーター７を動かし、１０秒に１回第一のモーター６を動かし、時・分・秒針が同心で回転する３針表示を行なう。
【００１５】
装着検出回路３はこの時計が腕に装着されたかどうかを検出し、その結果を表示制御回路４に伝える。表示制御回路４は秒針位置制御回路８とモーター駆動制御回路９から構成され、時計が腕に装着されている時は通常の時刻表示を行ない、装着されていない時は第二のモーター７を停止して消費電力を低減するよう制御する。
【００１６】
第一のモーター６は１０秒で１ステップずつ常時動作し、正確な時・分を表示している。一方、時計が腕からはずされた事を装着検出回路３が検出すると秒針位置制御回路８は第二のモーター７の停止準備に入り、やがて１２時方向・正秒位置で秒針が止る。その後、時計が腕に装着されると秒針位置制御回路８は第二のモーター７の運針準備に入り、しばらくすると運針を再開し、正しい秒を表示する。
【００１７】
次に秒針位置制御回路８の動作を詳しく説明する。秒針位置制御回路８は６０進の秒差カウンタと６０進の針位置カウンタを持ち、第二のモーター７が秒表示を行う通常状態では秒差カウンタはリセットされ、カウント０を維持する。一方、針位置カウンタは１秒パルスをカウントし秒針の表示位置をカウントする。装着検出回路３から時計がはずされた事を示す信号が送られると針位置カウンタが０になるまでは通常運針を続け、針位置カウンタが０となり秒針が正秒となるところでモーター駆動制御回路９を介してモーター駆動回路５の第二のモーター７側の動作を停止し、秒針が停止する。この時点で秒差カウンタのリセットが解除され１秒パルスのカウントを開始する。これにより秒差カウンタは正確な秒と秒針位置との差をカウントする。その後、装着検出回路３が時計の装着を検出すると秒針を停止したまま秒差カウンタのカウントを継続する。そして、秒差カウンタがゼロになった時に第二のモーター９０９の運針を再開し、針位置カウンタのカウントも再開し、秒差カウンタをリセットしてカウントを停止する。これにより秒針は正確な時刻を表示する。この秒針合わせの方法として上記のように秒が合うまで待つ方法以外に、秒針を逆転させたり、秒針を１秒に８ステップの早送りを行ったり、秒針を２秒に１ステップの遅送りを行なったり、これらを組み合わせて正確な秒表示に至るまでの時間を短縮する事ができる。
【００１８】
この様に、時計を腕から外した状態では時刻を見る頻度が少ないので秒針を特定の位置に止めて電池の消耗を低減する事により電池寿命を数倍に延ばす事が可能になる。
なお、上記説明では秒針停止位置を１２時方向としたが、別の位置であっても良く、装着検出回路３からの信号が発生した時点での秒針位置にそのまま停止させることも可能である。また、時針用モーターと分針用モーターの２モーター構成で、時計を腕から外した時に分針モーターを止める事により低消費電力化する構成も図２で説明した考え方と同様に実現できる。更に、時針用モーターと分針用モーターと秒針用モーターの３モーター構成で、時計を腕から外した時に秒針モーター及び分針モーターのふたつのモーターを止める事により低消費電力化する構成も実現できる。これらの構成も本発明に含まれるものである。
【００１９】
次に装着検出回路３の具体的検出方法について説明する。第一の検出方法を図３を用いて説明する。装着検出回路３は温度センサー１０と温度判定回路１１から構成されている。温度センサー１０として、例えば温度によりその抵抗が変化するサーミスターを用い、温度判定回路１１によりサーミスターの抵抗を測定して基準値と比較することにより時計の温度を測定する事ができる。この時計の温度が３０度以上なら装着していると判定する事ができる。この場合、気温が高い場合に誤判定する事があるが、これにより電池寿命の延長効果が低減する可能性はあるものの、時計機能には問題は無く、簡単な検出回路で低消費電力化が可能である。なお、温度判定回路１１は通常用いられる回路であるが、間欠動作によりローパワー化している。また、時計の裏ブタと胴とを熱絶縁すると時計装着時に裏ブタ・胴間で温度差が生じる。温度センサー１０として温度差を検出する熱電対等を用いる事により時計の装着を検出する事も可能である。
【００２０】
装着検出回路３の第二の実施例を図４に示す。図４では装着検出回路３は振動検出器１２と振動判定回路１３とにより構成される。振動検出器１２として、例えば半導体加速度センサーを用い、振動判定回路１３によりセンサー出力を増幅して基準値と比較することにより時計の振動を検出する事ができる。一度時計の振動を検出すると一定時間は装着が続いていると判定し、振動を長期間検出出来なかった時に時計がはずされたと判定している。なお、振動判定回路１３も間欠動作によりローパワー化している。
【００２１】
装着検出回路３の別の実施例を図５に示す。図５の装着検出回路３は圧力検出器１４と圧力判定回路１５とにより構成される。圧力検出器１２として、圧力により抵抗値が変化する導電性ゴム等を用いるか、圧力変化により電圧が発生する圧電フィルムを用いている。圧力判定回路１５では圧力検出器１２の出力を間欠的に増幅・処理して基準値と比較して装着を検出している。なお、圧力検出器１２として圧電フィルムを用いた場合、圧力変化を検出すると一定時間は装着が続いていると判定し、圧力変化を長期間検出出来なかった時に時計がはずされたと判定している。
【００２２】
装着検出回路３の更に別の実施例を図６のブロック図と図７の裏ブタ断面図に示す。図６の装着検出回路３は検出電極１６と抵抗判定回路１７とにより構成される。検出電極１６は裏ブタ１８に分割されたふたつの電極として形成され、腕に装着された時に検出電極１６が腕の皮膚に直接触れる。このため、抵抗判定回路１７はふたつの検出電極１６間の抵抗を測定し、基準値以下であれば時計が腕に装着していると判定する事ができる。抵抗が基準値以下になると一定時間は装着が続いていると判定し、長期間抵抗値が高いままである場合に時計がはずされたと判定している。
【００２３】
図７のプラスチック材の裏ブタ１８にふたつの検出電極１６が組み込まれ、検出電極１６の一部が裏ブタ１８の外側に露出しており、裏ブタ１８の内面にも検出電極１６が露出し、コイルバネ１９により抵抗判定回路１７に接続されている。また、裏ブタ１８の内面にはシール剤２０が設けられ防水性を確保している。裏ブタ１８は防水パッキンを挟んで胴にネジ止め固定される（図示せず）。
装着検出回路３の更に別の実施例を図８のブロック図に示す。図８の装着検出回路３は静電検出電極２１と誘導電圧判定回路２２とにより構成される。静電検出電極２１は裏ブタ全面または一部に設けた電極で、腕と接触する事により人体の誘導電圧を受け取る。この静電検出電極２１の検出電圧は誘導電圧判定回路２２に送られ、誘導電圧判定回路２２ではこの検出電圧と腕及び静電検出電極２１から絶縁された時計ケースの電圧との差を増幅し、その人体誘導電圧から時計が腕に装着されているかどうかを判定する。誘導電圧を検出して時計が装着されていると判定すると一定時間通常表示状態に保ち、誘導電圧が例えば１時間検出できない場合は時計がはずされていると判定して低消費電力表示モードに切り替える事により消費電力を節約している。
【００２４】
本発明の別の実施例を図９のブロック図を用いて説明する。図１と同様の回路については説明を省略する。計時回路１の出力が表示部２に送られ、時刻表示がなされる。光検出器２３は太陽電池あるいはフォトダイオード、フォトトランジスター等の光センサーの出力を間欠的に動作・増幅して、定期的に時計に当たる光量を測定する。この値が基準値以下の時は時計が服に隠れているか、光の当たらない場所に置かれている場合であり、時刻を見る可能性が極めて少ない。この状態では表示制御回路４は表示部２の消費電力を低減するよう表示状態を変化させている。表示状態の変化の内容については既に説明したので、ここでは省略する。このような構成により表示部２の平均的消費電力を低減でき、電池寿命を延ばす事ができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の電子時計を用いることにより、時刻を確認する頻度が少ない腕からはずした状態又は時計に光が当たらない状態では表示の一部を停止する等により低消費電力化が可能になり、小型電池を用いて、薄くしかも十分電池寿命の長い時計を構成する事ができる。あるいは発電機構と蓄電器により使い捨ての一次電池を持たない時計でも、本発明により低消費電力化が可能になり、発電機構と畜電器の小型化を達成でき、本発明を用いる効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子時計の実施例を示すブロック図
【図２】本発明の別の実施例を示すブロック図
【図３】本発明の装着検出回路を示すブロック図
【図４】本発明の装着検出回路の第二の実施例を示すブロック図
【図５】本発明の装着検出回路の別の実施例を示すブロック図
【図６】本発明の装着検出回路の更に別の実施例を示すブロック図
【図７】図６の実施例で用いる裏ブタの断面図
【図８】本発明の装着検出回路の更に別の実施例を示すブロック図
【図９】本発明の別の実施例を示すブロック図
【符号の説明】
１ 計時回路
２ 表示部
３ 装着検出回路
４ 表示制御回路
５ モーター駆動回路
６ 第一のモーター
７ 第二のモーター
８ 秒針位置制御回路
９ モーター駆動制御回路
１０ 温度センサー
１１ 温度判定回路
１２ 振動検出器
１３ 振動判定回路
１４ 圧力検出器
１５ 圧力判定回路
１６ 検出電極
１７ 抵抗判定回路
１８ 裏ブタ
１９ コイルバネ
２０ シール剤
２１ 静電検出電極
２２ 誘導電圧判定回路
２３ 光検出器

Claims (6)

1. 計時回路と、計時結果を表示する表示部と、この表示部を制御する表示制御回路と、時計を腕に装着したことを検出する装着検出回路とを有し、前記腕に装着していない時に前記表示部の表示状態を変化させ、
   前記表示部が液晶表示器等のデジタル方式であり、前記表示制御回路は、前記腕に装着していない時に前記表示部を反転駆動する周波数が、前記腕に装着している時に前記表示部を反転駆動する周波数よりも低い周波数で前記表示部を駆動することを特徴とする電子時計。
2. 請求項１の電子時計において、前記装着検出回路が時計の温度をモニターする温度センサーと装着を判定する温度判定回路とにより構成されることを特徴とする電子時計。
3. 請求項１の電子時計において、前記装着検出回路が時計の動きを検出する振動検出器と、装着を判定する振動判定回路とにより構成されることを特徴とする電子時計。
4. 請求項１の電子時計において、前記装着検出回路が時計の裏蓋圧力を検出する圧力検出器と圧力判定回路とにより構成されることを特徴とする電子時計。
5. 請求項１の電子時計において、前記装着検出回路が腕の皮膚抵抗を検出する複数の検出電極と抵抗判定回路とを持つことを特徴とする電子時計。
6. 請求項１の電子時計において、前記装着検出回路が人体の誘導電圧を検出する静電検出電極と誘導電圧判定回路とを持つことを特徴とする電子時計。

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