JP4468997B2 - 指針位置検出装置、時計及び指針位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、指針位置検出装置、時計及び指針位置検出方法に関する。

従来から、時計などの指針を検出する装置が知られている。このような装置は、指針と連結した歯車に反射板又は透孔を設け、歯車と対向するように発光素子を設け、反射板又は透孔を介して発光素子からの光を受光する受光素子からの信号に基づいて、指針の位置を検出する（特許文献１参照）。

特開平５−２０９９７０号公報

このような歯車に複数の反射板又は透孔を設けることにより、指針の位置を複数箇所で検出することが可能となる。しかしながら、歯車に設けることが可能な反射板又は透孔の数は限られている。このため、短期間で指針の位置を検出することが困難であった。

そこで、本発明は、短期間で指針の位置を検出することができる指針位置検出装置、時計及び指針位置検出方法を提供することを目的とする。

上記目的は、駆動源から輪列を介して運針する指針の位置を検出する指針位置検出装置において、前記輪列に含まれる歯車と、前記歯車が所定の位置にあるか否かに応じたビット信号を出力する第１出力手段と、前記輪列の作動に応じた一定の周期で基準信号を出力する第２出力手段と、前記出力された基準信号を基準として、前記出力された連続する複数の前記ビット信号からなるコードに対応付けられている前記指針の位置を検出する制御手段とを備え、前記基準信号の周期及び前記ビット信号のパターンの周期は、前記指針の周期よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が前記指針の周期と一致する、ことを特徴とする指針位置検出装置によって達成できる。

上記構成において、基準信号の周期及びビット信号のパターンの周期は、指針の周期よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が指針の周期と一致するので、第１出力手段が出力するビット信号のパターンの周期が短い場合であっても、指針の検出位置を増やすことができる。

上記構成において、前記ビット信号のパターンの周期間で出力されるビット数は、前記指針の周期間で出力される前記基準信号数と一致する、構成を採用できる。

上記構成において、前記歯車には、所定位置に反射板又は透孔が設けられ、
前記第１出力手段は、前記歯車へ投光する発光素子と、前記反射板又は透孔を介して前記発光素子からの光の受光の有無に応じた前記ビット信号を出力する受光素子とを含む、構成を採用できる。

上記構成において、前記輪列は、前記歯車以外の他の歯車を含み、前記他の歯車には、所定位置に反射板又は透孔が設けられ、前記第２出力手段は、前記他の歯車へ投光する発光素子と、前記反射板又は透孔を介して前記発光素子からの光の受光に応じて前記基準信号を出力する受光素子とを含む、構成を採用できる。

上記構成において、位置検出の対象となる前記指針は、時針であり、前記歯車は、分針と連結した分針車よりも回転周期が短い、構成を採用できる。

上記構成において、位置検出の対象となる前記指針は、時針であり、前記他の歯車は、分針と連結した分針車よりも回転周期が長い、構成を採用できる。

上記構成において、前記歯車及び前記他の歯車のそれぞれの回転周期は、前者の方が後者よりも短い、構成を採用できる。

また、上記構成の指針位置検出装置を時計に採用することにより、短期間で指針の位置を検出することができる時計を提供できる。

また、上記目的は、駆動源から輪列を介して運針する指針の位置を検出する指針位置検出方法において、前記輪列に含まれる歯車が所定の位置にあるか否かに応じたビット信号を出力するステップと、前記輪列の作動に応じた一定の周期で基準信号を出力するステップと、前記出力された基準信号を基準として、前記出力された連続する複数の前記ビット信号からなるコードに対応付けられている前記指針の位置を検出するステップとを備え、前記基準信号の周期及び前記ビット信号のパターンの周期は、前記指針の周期よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が前記指針の周期と一致する、指針位置検出方法によって達成できる。

本発明によれば、短期間で指針の位置を検出することができる指針位置検出装置、時計及び指針位置検出方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態に係る電波修正時計を図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る電波修正時計の構成を示した機能ブロック図である。
電波修正時計１は、受信部１０、受信アンテナ１１、制御部２０、電源部４０、駆動源５０、輪列６０、指針７０などから構成される。

制御部２０は、電波修正時計１の全体の動作を制御するものである。また、制御部２０は、内部時計２１を備えている。図２は、制御部２０のハードウェア構成を示した図である。制御部２０は、インターフェース２２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３、ＲＯＭ（Read Only Memory）２４、ＲＡＭ（Random Access Memory）２５などのハードウェア、所要のソフトウェアから構成される。

電波修正時計１の大略を説明する。制御部２０は、不図示の発信局から電波送信される標準時刻電波（時刻コード信号）を、特定時刻に受信アンテナ１１及び受信部１０を介して受信する。この信号は、制御部２０内の内部時計２１に供給される。制御部２０は、この時刻コード信号に基づいて内部時計２１の時刻を修正すると共に、駆動源５０を駆動制御して輪列６０を回転してアナログ時計の指針７０の指す時刻を修正する時刻修正動作を行う。このように指針７０の指す時刻を修正するために、電波修正時計１は、指針７０の位置を検出するための第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂを備えている。指針７０は、図示しないが時針と分針とを含む。

図３は、電波修正時計１に搭載されているムーブメントの透視図である。図４は、ムーブメントの断面図である。駆動源５０は、ステータ５１、コイル板５２、ロータかな５３、ホール素子５４、コイル５５、ロータ５６を含む。輪列６０は、第１分中間車６１、第２分中間車６２、第３分中間車６３、日の裏車６４、分針車６５、時針車６６を含む。駆動源５０、輪列６０、回路基板８０は、上板９０ａと下板９０ｂとの空間内に収納されている。

第１ホトセンサー３０ａは、第２分中間車６２と対向するように下板９０ｂに固定されている。第２ホトセンサー３０ｂは、日の裏車６４と対向するように下板９０ｂに固定されている。第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂについての詳細は後述する。

回路基板８０には、ＣＰＵ２３、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５が実装されている。また、回路基板８０には、第２ホトセンサー３０ｂと対向する位置に透孔８０ｃが形成されている。

ロータ５６は、円筒状の永久磁石から構成され、周方向にそれぞれＮ極、Ｓ極の２極に着磁されている。ホール素子５４は、ロータ５６の磁極の向きを検出する。電源部４０によって、コイル板５２に巻回されたコイル５５に通電がなされると、ロータ５６は制御部２０によって間欠的に回転駆動される。また、ロータかな５３は、ロータ５６と一体に回転する。

次に輪列６０について説明する。第３分中間車６３は、大径歯車６３ａとロータかな５３とが噛合し、ロータかな５３の回転に従動する。また、第２分中間車６２は、大径歯車６２ａと、第３分中間車６３の小径歯車６３ｂとが噛合し、第３分中間車６３の回転に従動する。

第１分中間車６１は、大径歯車６１ａと、第２分中間車６２の小径歯車６２ｂとが噛合し、第２分中間車６２の回転に従動する。分針車６５は、大径歯車６５ａと、第１分中間車６１の小径歯車６１ｂとが噛合し、第１分中間車６１の回転に従動する。

日の裏車６４は、大径歯車６４ａと、分針車６５の小径歯車６５ｂとが噛合し、分針車６５の回転に従動する。時針車６６は、大径歯車６６ａと、日の裏車６４の小径歯車６４ｂとが噛合し、日の裏車６４の回転に従動する。分針車６５と時針車６６とは同軸上に配置されている。分針車６５、時針車６６には、それぞれ不図示の分針、時針が連結されている。

ロータかな５３は、後述する図１２において、ＯＵＴ１、ＯＵＴ４として示される交互に出力される駆動パルスの１パルス毎に１８０°回転するように構成されている。なお、これ以降、単にパルスと表記する場合には、この駆動パルスを指すものとする。従って、１パルス毎にホール素子５４に対向するロータ５６の向きは、Ｓ極又はＮ極に変わる。また、ロータ５６は、２パルスで１回転する。

ロータかな５３と、第３分中間車６３の大径歯車６３ａとの減速比は、３であり、ロータかな５３が３回転することにより、第３分中間車６３は１回転する。従って、第３分中間車６３は、６パルスで１回転する。

また、第３分中間車６３の小径歯車６３ｂと、第２分中間車６２の大径歯車６２ａとの減速比は、６である。従って、ロータかな５３と第２分中間車６２との減速比は、１８であり、第２分中間車６２は、３６パルスで１回転する。

第２分中間車６２の小径歯車６２ｂと、第１分中間車６１の大径歯車６１ａとの減速比は、２４／７である。従って、ロータかな５３と第１分中間車６１との減速比は、４３２／７であり、第１分中間車６１は、８６４パルスで７回転する。

第１分中間車６１の小径歯車６１ｂと、分針車６５の大径歯車６５ａとの減速比は、３５／１２である。従って、ロータかな５３と分針車６５との減速比は、１８０であり、分針車６５は、３６０パルスで１回転する。

分針車６５の小径歯車６５ｂと、日の裏車６４の大径歯車６４ａとの減速比は、３である。従って、ロータかな５３と日の裏車６４との減速比は、５４０であり、日の裏車６４は、１０８０パルスで１回転する。

日の裏車６４の小径歯車６４ｂと、時針車６６の大径歯車６６ａとの減速比は、４である。従って、第３分中間車６３と時針車６６との減速比は、２１６０であり、時針車６６は、４３２０パルスで１回転する。以上のように、分針は３６０パルスで１回転し、時針は４３２０パルスで１回転する。

次に、第１分中間車６１、第２分中間車６２、日の裏車６４について説明する。図５は、第１分中間車６１、第２分中間車６２、日の裏車６４の説明図である。

図５（Ａ）に示すように、第１分中間車６１には、大径歯車６１ａの、第１ホトセンサー３０ａが配置されている下板９０ｂ側の面に、１２箇所にわたって反射板６１ｃが設けられている。隣接する反射板６１ｃの最小間隔は、１５°である。図５（Ａ）に示すように、複数の反射板６１ｃのうちの一つである反射板６１ｃ１を基準とした場合に、反射板６１ｃ１から反時計方向に、１５°、４５°、６０°、７５°、１０５°、１５０°、２２５°、２４０°、２５５°、２７０°、３４５°の間隔で他の反射板６１ｃが配置されている。

図５（Ｂ）に示すように、第２分中間車６２には、軸方向に大径歯車６２ａを貫通する単一の透孔６２ｃが形成されている。

図５（Ｃ）に示すように、日の裏車６４には、大径歯車６４ａの、第２ホトセンサー３０ｂが配置されている下板９０ｂ側の面に、６箇所にわたって反射板６４ｃが設けられている。反射板６４ｃは、６０°の等間隔で設けられている。尚、指針７０が０時００分を示している場合には、反射板６１ｃ１と透孔６２ｃとが重なる。

制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂのそれぞれに設けられた発光素子を所定のタイミングで発光させる。第１ホトセンサー３０ａの発光素子は、第１分中間車６１へと投光可能に設けられている。第２ホトセンサー３０ｂの発光素子は、日の裏車６４へと投光可能に設けられている。

第１ホトセンサー３０ａが発光した際に、図４に示すように、第１ホトセンサー３０ａと、第２分中間車６２の透孔６２ｃとが対向し、透孔６２ｃと、第１分中間車６１の反射板６１ｃとが対向した際には、第１ホトセンサー３０ａの発光素子からの光が、透孔６２ｃを通過して反射板６１ｃで反射し、反射した光が再び透孔６２ｃを通過して、第１ホトセンサー３０ａの受光素子が受光することになる。

尚、第１ホトセンサー３０ａと第１分中間車６１との間に第２分中間車６２を介在させた理由は、第１分中間車６１の１パルスでの移動量が微小であるために、本来検出するべき位置以外でも検出してしまうことを避けるために、１パルスでの移動量が十分に大きい第２分中間車６２を介在させて、透孔６２ｃを光が通過する場合にのみ、第１ホトセンサー３０ａの受光素子が受光できるように構成したものである。

第１ホトセンサー３０ａの受光素子が受光した場合には、図１２の第１ホトセンサＳＥＮＳＯＲに示すように、所定の電圧値の信号が制御部２０へ出力される。一方、第１ホトセンサー３０ａと透孔６２ｃとが対向していない際、または、第１ホトセンサー３０ａと透孔６２ｃとは対向するが、透孔６２ｃと反射板６１ｃとが対向していない際に、第１ホトセンサー３０ａの発光素子が発光した場合には、第１ホトセンサー３０ａの受光素子は、発光素子からの光を受光することはできず、第１ホトセンサー３０ａの受光素子が受光した場合と比較して低い電圧値、例えば接地ＧＮＤレベルの信号が制御部２０へと出力される。制御部２０は、この第１ホトセンサー３０ａの受光素子からの出力に基づいて、第１分中間車６１の回転位置を把握することができる。

同様に、制御部２０は、所定のタイミングで第２ホトセンサー３０ｂの発光素子を発光させる。第２ホトセンサー３０ｂの発光素子が発光した際に、第２ホトセンサー３０ｂと日の裏車６４の反射板６４ｃとが対向している場合には、透孔８０ｃを介して、第２ホトセンサー３０ｂの受光素子が受光して、図１２の第２ホトセンサーＳＥＮＳＯＲに示すように、所定の電圧値の信号が制御部２０へと出力される。第２ホトセンサー３０ｂと反射板６４ｃとが対向しない場合には、第２ホトセンサー３０ｂが受光した場合と比較して低い電圧値、例えば接地ＧＮＤレベルの信号が制御部２０へと出力される。このようにして、制御部２０は、日の裏車６４の回転位置を把握することができる。

次に、第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂからの信号と指針の位置関係とを説明する。図６は、第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂからの信号と指針の位置関係との説明図である。制御部２０は、３６パルス周期で、第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂのそれぞれの発光素子を発光させる。尚、第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂのそれぞれの発光素子が発光するタイミングは、１８パルス分ずれており、両者が同時に発光することはない。

図６において、このタイミングで発光素子をそれぞれ発光させた場合に、第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂのそれぞれの受光素子が受光した際に出力する信号を「Ｈ」として示し、受光していない際に出力する信号を「Ｌ」として示している。また、図６に示すように、第１分中間車６１は、３６パルスで１０５°回転し、日の裏車６４は、３６パルスで１２°回転する。

図６に示すように、第２ホトセンサー３０ｂの受光素子は、１８０パルス周期で受光する。換言すると、第２ホトセンサー３０ｂの受光素子は、第２ホトセンサー３０ｂの発光素子が５回発光したうち１回は必ず受光する。この理由は、日の裏車６４は、１８０パルスで６０度回転し、これと対応するように、日の裏車６４の大径歯車６４ａには、６０度間隔で６個の反射板６４ｃが設けられているからである。

また、第１ホトセンサー３０ａの受光素子は、透孔６２ｃと、反射板６１ｃとの位置関係によって、受光するタイミングが異なる。第１ホトセンサー３０ａからの連続して出力される信号「Ｈ」「Ｌ」の周期は、第１分中間車６１の７回転分に相当する８６４パルスである。即ち、８６４パルス毎に、同一の順番で信号「Ｈ」「Ｌ」が、制御部２０へと出力されることになる。

次に、第１ホトセンサー３０ａからの信号と、時刻との対応関係について説明する。図７は、第１ホトセンサー３０ａからの信号をビット信号とし、５個の連続するビット信号からなるコードと、時刻との関係を示した表である。

図７に示すように、制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａからの信号を、０時００分から「Ｈ」「Ｈ」「Ｌ」「Ｌ」「Ｈ」「Ｌ」「Ｈ」…の順に検出する。換言すると、第１ホトセンサー３０ａの受光素子は、上記の順番に制御部２０へと信号を出力する。制御部２０は、この第１ホトセンサー３０ａからの信号をビット信号として処理し、連続して出力されるビット信号から、後述する第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」を基準として、第１ホトセンサー３０ａから出力された連続する５個のビット信号から構成されるコードを生成する。このコードは、時刻に対応付けられており、図８に示す、後述する対応表から、制御部２０は指針の位置を検出する。尚、１２時間は、時針の１周期に相当する。

また、ビット信号のパターンは、ビット信号２４個で１周期となる。従って、図７に示すように、２時３０分から連続して検出される５個のビット信号は、０時００分から連続して検出される５個のビット信号よりも１個分のビット信号が遅れて検出される、連続する５個のビット信号に一致する。換言すると、０時００分に対応したコードと、２時３０分に対応したコードとは、それぞれビット信号が１個分ずれている。この理由は、３０分毎の時刻に対応するコードが５個のビット信号から成り立つのに対し、ビット信号のパターンは、５の倍数である２５よりも１少ない２４個のビット信号から構成されているからである。

また、図６に示すように、０時００分において第１ホトセンサー３０ａからの信号「Ｈ」と、その次の信号「Ｈ」との間の期間において、制御部２０は、第２ホトセンサー３０ｂから信号「Ｈ」を検出する。また、０時３０分において第１ホトセンサー３０ａからの信号「Ｌ」と、その次の信号「Ｈ」との間の期間において、制御部２０は、第２ホトセンサー３０ｂから信号「Ｈ」を検出する。換言すると、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」は、第１ホトセンサー３０ａから出力される任意の連続する５個のビット信号から構成される１のコードに対して１回出力される。この第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」を基準として、制御部２０は、その前後で出力される第１ホトセンサー３０ａからの信号を参照して、指針位置を検出する。

ここで、再度図６を用いて、指針位置を検出する動作を実施した場合について１時２４分の指針位置から検出する場合を例に簡単に説明する。検出動作が実施されると、制御部２０は、２パルスに１回のタイミングで第１ホトセンサー３０ａからの出力を検出する。１時２４分においては、第１ホトセンサー３０ａからの出力は「Ｌ」であり、１時３０分においても同様であるが、１時３６分において、第１ホトセンサー３０ａからの出力は「Ｈ」となる。制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａからの出力「Ｈ」を検出した際には、この検出結果をＲＡＭ２５に記憶させると共に、１８パルスに１回のタイミングで第１ホトセンサー３０ａ及び第２ホトセンサー３０ｂからの出力を検出する。１時３９分から１時５７分までは、第２ホトセンサー３０ｂからの信号は「Ｌ」であり、２時０３分において、第２ホトセンサー３０ｂからの信号は「Ｈ」となる。

尚、制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａ及び第２ホトセンサー３０ｂからの検出結果がそれぞれ５個ＲＡＭ２５に記憶されるまで、検出結果を記憶させる。ＲＡＭ２５に記憶された検出結果が１０個に達すると、この１０個の検出結果から対応する指針位置を検出する。以上の方法により、３０分毎に時針の位置を検出することができる。

図８は、図６、図７に示すようなパターンで生成されるビット信号のうち１０個を検出した検出結果と、それに対応する指針位置との関係を示した指針位置対応表である。制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａからの連続する５個のビット信号からなるコードと、このコードに対する、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」の出力タイミングとに基づいて、１２時間で６０箇所の検出位置を把握することができる。図８に示した表は、ＲＯＭ２４に記憶されている。尚、図８においては、第１ホトセンサー３０ａを「ホトセンサー１」、第２ホトセンサー３０ｂを「ホトセンサー２」として示している。また、「Ｈ」を「Ｈｉｇｈ」、「Ｌ」を「Ｌｏｗ」として示している。

次に、本発明を考案するに至った過程を説明する。
３０分毎に指針の位置を検出するためには、１２時間で２４種類の指針位置を判別する必要がある。２４種類のビット信号を生成するためには、２×２×２×２×２＝２^５＝３２の、５ビットの信号が必要となる。５ビットの信号から構成されるコードが、２４種類必要なので、必要となる信号の全個数は、２４×５＝１２０個となる。

図９（Ａ）は、１２０個のビット信号からなるパターンを採用した場合での説明図である。図９（Ａ）に示すように、１２０個のビット信号を生成するためには、歯車に多くの反射板又は透孔を設ける必要がある。歯車にこのような多くの反射板又は透孔を設けようとすると、隣り合う反射板等の間隔が狭くなり、誤検出する可能性がある。また、小型の歯車に多くの反射板等を設けることは難しい。

次に、異なる種類のコード数を減らすために、１２時間でビット信号のパターンが２回繰り返される場合を想定する。図９（Ｂ）は、６０個のビット信号からなるパターンを採用した場合での説明図である。図９（Ｂ）に示すように、１２時間で同一のビット信号のパターンが２回繰り返すと、ビット信号の個数は、６０個で済むことになる。従って、上記の場合よりも、歯車に設けることが必要となる反射板等の数は少なくてすむ。

しかしながら、この場合には、０時００分におけるコードと６時００分におけるコードとが一致する。同様に、０時３０分におけるコードと６時３０分におけるコードとが一致する。従って、これらの指針位置の判別をすることができない。これは、ビットパターンを構成するビット信号の個数（６０個）が、コードを構成するビット信号の個数（５個）の倍数だからである。

１２時間でビット信号のパターンを３回繰り返される場合には、パターンを構成するビット信号の数は４０個であり、これも５の倍数となり、異なる指針位置で同一のコードが複数生成されることになる。

一方、図７に示したように、１２時間でビット信号のパターンが５回繰り返される場合には、８：３０と９：００のコードを除き、各パターン間でコードが一致することはない。このように２４個のビット信号を生成するだけで、２４種類の５ｂｉｔ信号を（１箇所を除き）全て異なるコードで構成できる。第１分中間車６１に設けられた反射板６１ｃの位置及び反射板６１ｃの個数等は、この２４個のビット信号が繰り返し出力されるように設定されている。

なお、重複しているコード（本実施例における８：３０と９：００）については、それぞれの前後のビット信号に基づいて判定するようにすれば、時刻を特定することができるので、実質的には２４種類の５ｂｉｔ信号を全て異なるコードで構成できる。

さらに、図８に示すように本実施例においては指針の位置を確認するためのコードを第１ホトセンサー３０ａからの信号と、第２ホトセンサー３０ｂからの信号からなるパターンとすることで、重複するコードを無くし、全て異なるコードとなるようにすることができる。従って指針の検出に支障はない。

ここで、第１ホトセンサー３０ａは、第１分中間車６１の位置に応じて信号「Ｈ」又は「Ｌ」を出力するので、第１分中間車６１が所定位置にあるか否かに応じたビット信号を出力する第１出力手段に相当する。第１分中間車６１は、歯車に相当する。また、第２ホトセンサー３０ｂは、前述したように第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」が、３０分毎に出力されるので、輪列６０の作動に応じた一定の周期で基準信号を出力する第２出力手段に相当する。日の裏車６４は、他の歯車に相当する。制御部２０は、この第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」（基準信号に相当）を基準として、第１ホトセンサー３０ａから出力された連続する複数のビット信号からなるコードに対応付けられている指針の位置を検出する制御手段に相当する。

また、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」の周期は、第１ホトセンサー３０ａから出力されるビット信号５個分に相当する。また、第１ホトセンサー３０ａから出力されるビット信号のパターン周期は、ビット信号２４個分に相当する。また、時針の周期は、ビット信号１２０個分に相当する。従って、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」の周期（ビット信号５個分）、及び第１ホトセンサー３０ａから出力されるビット信号のパターン周期（ビット信号２４個分）は、時針の周期（ビット信号１２０個分）より短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数（５×２４＝１２０）は、時針の周期（ビット信号１２０個分）と一致することになる。これにより、第１ホトセンサー３０ａが出力するビット信号のパターン周期が短い場合であっても、時針の検出位置を増やすことができる。

以上により、反射板６１ｃの個数が少なくても、時針の検出位置を増やすことができ、短期間で指針の位置を検出することができる。従って、小型の歯車にもこのような構成を採用することができる。また、歯車の大型化を抑制しつつ短期間で指針の位置を検出することができる。また、少ないビット信号で指針の検出位置を増やすことができるので、制御部２０の処理の負荷を低減できる。

また、前述したように、第１ホトセンサー３０ａから出力されるビット信号は、２４個で１周期となる。このパターンの周期間で出力されるビット信号の数と、時針の周期間で第２ホトセンサー３０ｂから出力される信号「Ｈ」の数は一致する。このように構成されることにより、パターンのビット信号数を最小限にしつつ、時針の検出位置を増やすことができる。

また、第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂのそれぞれの位置検出の対象は、第１分中間車６１、第１分中間車６１よりも回転周期が長い日の裏車６４である。このように位置検出の対象を設定した理由は、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」は、前述したように、第１ホトセンサー３０ａから出力されるビット信号からなるコードを判別するための基準となる信号であるので、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」の出力数は、第１ホトセンサー３０ａからのビット信号よりも少なくてすむからである。

次に、制御部２０が実行する指針位置検出処理について、フローチャート及びタイミングチャートを参照して説明する。図１０、図１１は、制御部２０が実行する指針位置検出処理の一例を示したフローチャートである。図１２は、制御部２０が実行する指針位置検出処理の一例を示したタイミングチャートである。

指針位置検出処理が実行されると、制御部２０は、ロータ５６を早送り駆動させる（ステップＳ１、ｔ１）。次に、制御部２０は、ホール素子５４からの検出信号に基づき、ロータ５６の極性の変化を検出する（ステップＳ２、ｔ２）。
制御部２０は、ロータ５６の極性がＳ極からＮ極に変化したかどうかを判定する（ステップＳ３）。ロータ５６の向きを検出するためである。ロータ５６の極性がＳ極からＮ極に変化していない場合、即ち、ロータの磁極がＮ極からＳ極に変化した場合（ｔ３）には、制御部２０は、再度ステップＳ２の処理を実行する。

ロータ５６の磁極がＳ極からＮ極に変化した場合（ｔ４）に、制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａの発光素子を発光させる（ステップＳ４、ｔ５）。従って、ロータの磁極がＮ極からＳ極に変化した場合には、第１ホトセンサー３０ａの発光素子を発光しない。

制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａの発光素子を発光させた後に第１ホトセンサー３０ａの受光素子からの信号を確認し（ステップＳ５）、この信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳ６、ｔ６）。入力がない場合、即ち第１ホトセンサー３０ａの受光素子が受光していない場合（ｔ７）には、制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａの発光素子を消灯し（ステップＳ７）、再度ステップＳ２の処理を実行する。

入力があった場合、即ち、第１ホトセンサー３０ａの受光素子が受光した場合（ｔ８）、制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａの発光素子を消灯し（ステップＳ８）この検出結果をＲＡＭ２５に記憶させる（ステップＳ９、ｔ９）。次に、制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａの受光素子の受光後から１８パルス後に第２ホトセンサー３０ｂの発光素子を発光させ（ステップＳ１０、ｔ１０）、その後に第２ホトセンサー３０ｂの受光素子からの信号を確認する（ステップＳ１１、ｔ１１）。次に制御部２０は、第２ホトセンサー３０ｂの発光素子を消灯し（ステップＳ１２）、第２ホトセンサー３０ｂの受光素子による受光の有無に関する検出結果をＲＡＭ２５に記憶させる（ステップＳ１３）。尚、図１２に示したタイミングチャートでは、第２ホトセンサー３０ｂの受光素子が受光した場合を示している（ｔ１２）。

次に、制御部２０は、１８パルス後に第１ホトセンサー３０ａの発光素子を発光させ（ステップＳ１４、ｔ１３）、その後に第１ホトセンサー３０ａの受光素子からの信号を確認する（ステップＳ１５、ｔ１４）。その後、制御部２０は、第１ホトセンサー３０ａの発光素子を消灯させ（ステップＳ１６）、ＲＡＭ２５にその検出結果を記憶させる（ステップＳ１７、ｔ１５）。次に、１８パルス後に第２ホトセンサー３０ｂの発光素子を発光させ（ステップＳ１８、ｔ１６）、その後に第２ホトセンサー３０ｂの受光素子からの信号を確認し（ステップＳ１９、ｔ１７）、第２ホトセンサー３０ｂの発光素子を消灯させる（ステップＳ２０）。そして、制御部２０は、ＲＡＭにその検出結果を記憶させる（ステップＳ２１、ｔ１８）。

次に、制御部２０は、ＲＡＭ２５に記憶された検出結果の数Ｎが１０であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。この場合の検出結果の数とは、第１ホトセンサー３０ａ、第２ホトセンサー３０ｂの双方の受光素子からの信号の検出結果の数である。検出結果の数Ｎが１０に満たない場合には、再度ステップＳ１４の処理を実行する。検出結果の数Ｎが１０である場合には、制御部２０は、ＲＡＭ２５に記憶されている検出結果と、図８に示した表と比較して、指針の位置を確定する（ステップＳ２３、ｔ１９）。

次に、指針位置検出方法の変形例について説明する。
図１３、図１４は、変形例に係る、コードと検出位置との関係を示した表である。図１３（Ａ）に示すように、ビットパターンが２８個のビット信号から構成されるように反射板６１ｃの個数等を設定し、時針が一周する間に第１ホトセンサー３０ａからのビット信号が８４個出力されるように第１分中間車６１の回転周期等を設定してもよい。また、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」が、第１ホトセンサー３０ａから出力される任意の連続する６個のビット信号から構成される１のコードに対して１回出力されるように、日の裏車６４の回転周期を設定してもよい。

この場合も、第２ホトセンサー３０ｂからの信号の周期（ビット信号６個分）及びビット信号のパターンの周期（ビット信号２８個分）は、指針の周期（ビット信号８４個分）よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が、指針の周期と一致する。

また、図１３（Ｂ）に示すように、ビットパターンを４８個のビット信号から構成してもよい。この場合には、時針が一周する間に、２４０個のビット信号が出力されるように設定してもよい。また、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」が、第１ホトセンサー３０ａから出力される任意の連続する１０個のビット信号から構成される１のコードに対して１回出力されるように設定してもよい。

この場合も、第２ホトセンサー３０ｂからの信号の周期（ビット信号１０個分）及びビット信号のパターンの周期（ビット信号４８個分）は、指針の周期（ビット信号２４０個分）よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が、指針の周期と一致する。

また、図１４（Ａ）に示すように、時針が一周する間に３２箇所の検出可能な位置を設定する場合には、ビットパターンが３２個のビット信号から構成されるように設定し、時針が一周する間に１６０個のビット信号が出力されるように設定し、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」が、第１ホトセンサー３０ａから出力される任意の連続する５個のビット信号から構成される１のコードに対して１回出力されるように設定してもよい。

この場合も、第２ホトセンサー３０ｂからの信号の周期（ビット信号５個分）及びビット信号のパターンの周期（ビット信号３２個分）は、指針の周期（ビット信号１６０個分）よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が、指針の周期と一致する。また、パターンの周期間で出力されるビット信号の数（３２個）と、時針の周期間で第２ホトセンサー３０ｂから出力される信号「Ｈ」の数（３２個）は一致する。

また、図１４（Ｂ）に示すように、時針が一周する間に１９箇所の検出可能な位置を設定する場合には、ビットパターンが１９個のビット信号から構成されるように設定し、時針が一周する間に９５個のビット信号が出力されるように設定し、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」が、第１ホトセンサー３０ａから出力される任意の連続する５個のビット信号から構成される１のコードに対して１回出力されるように設定してもよい。

この場合も、第２ホトセンサー３０ｂからの信号の周期（ビット信号５個分）及びビット信号のパターンの周期（ビット信号１９個分）は、指針の周期（ビット信号９５個分）よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が、指針の周期と一致する。また、パターンの周期間で出力されるビット信号の数（１９個）と、時針の周期間で第２ホトセンサー３０ｂから出力される信号「Ｈ」の数（１９個）は一致する。

また、図１４（Ｃ）に示すように、ビットパターンが７個のビット信号から構成されるように設定し、時針が一周する間に３５個のビット信号が出力されるように設定し、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」が、第１ホトセンサー３０ａから出力される任意の連続する５個のビット信号から構成される１のコードに対して１回出力されるように設定してもよい。

この場合も、第２ホトセンサー３０ｂからの信号の周期（ビット信号５個分）及びビット信号のパターンの周期（ビット信号７個分）は、指針の周期（ビット信号３５個分）よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が、指針の周期と一致する。また、パターンの周期間で出力されるビット信号の数（７個）と、時針の周期間で第２ホトセンサー３０ｂから出力される信号「Ｈ」の数（７個）は一致する。

また、図１４（Ｄ）に示すように、ビットパターンが４個のビット信号から構成されるように設定し、時針が一周する間に２０個のビット信号が出力されるように設定し、第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」が、第１ホトセンサー３０ａから出力される任意の連続する５個のビット信号から構成される１のコードに対して１回出力されるように設定してもよい。

尚、図１３、図１４に示したように設定した場合であっても、図８に示したように、コードと、コードに対する第２ホトセンサー３０ｂからの信号「Ｈ」の出力タイミングとに基づいて、より多くの検出位置を把握することが可能である。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

上記実施例においては、歯車に反射板を設けたが、歯車を挟むように発光素子及び受光素子を配置し、その歯車に発光素子からの光を透過させる透孔を設けてもよい。

本実施例に係る電波修正時計の構成を示した機能ブロック図である。 制御部のハードウェア構成を示した図である。 電波修正時計に搭載されているムーブメントの透視図である。 ムーブメントの断面図である。 第１分中間車、第２分中間車、日の裏車の説明図である。 第１ホトセンサー、第２ホトセンサーからの信号と指針の位置関係との説明図である。 第１ホトセンサーからの信号をビット信号とし、５個の連続するビット信号からなるコードと、時刻との関係を示した表である。 指針位置対応表である。 １２０個のビット信号からなるパターンを採用した場合、６０個のビット信号からなるパターンを採用した場合での説明図である。 制御部が実行する指針位置検出処理の一例を示したフローチャートである。 制御部が実行する指針位置検出処理の一例を示したフローチャートである。 制御部が実行する指針位置検出処理の一例を示したタイミングチャートである。 変形例に係る、コードと検出位置との関係を示した表である。 変形例に係る、コードと検出位置との関係を示した表である。

符号の説明

２０ 制御部
２３ ＣＰＵ
２４ ＲＯＭ
２５ ＲＡＭ
３０ａ 第１ホトセンサー（第１出力手段）
３０ｂ 第２ホトセンサー（第２出力手段）
４０ 電源部
５０ 駆動源
５３ ロータかな
５４ ホール素子
５６ ロータ
６０ 輪列
６１ 第１分中間車
６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ、６６ａ 大径歯車
６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ 小径歯車
６１ｃ 反射板
６２ 第２分中間車
６２ｃ、８０ｃ 透孔
６３ 第３分中間車
６４ 日の裏車
６４ｃ 反射板
６５ 分針車
６６ 時針車
８０ 回路基板
９０ａ 上板
９０ｂ 下板

Claims (9)

1. 駆動源から輪列を介して運針する指針の位置を検出する指針位置検出装置において、
   前記輪列に含まれる歯車と、
   前記歯車が所定の位置にあるか否かに応じたビット信号を出力する第１出力手段と、
   前記輪列の作動に応じた一定の周期で基準信号を出力する第２出力手段と、
   前記出力された基準信号を基準として、前記出力された連続する複数の前記ビット信号からなるコードに対応付けられている前記指針の位置を検出する制御手段とを備え、
   前記基準信号の周期及び前記ビット信号のパターンの周期は、前記指針の周期よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が前記指針の周期と一致する、ことを特徴とする指針位置検出装置。
2. 前記ビット信号のパターンの周期間で出力されるビット数は、前記指針の周期間で出力される前記基準信号数と一致する、ことを特徴とする請求項１に記載の指針位置検出装置。
3. 前記歯車には、所定位置に反射板又は透孔が設けられ、
   前記第１出力手段は、前記歯車へ投光する発光素子と、前記反射板又は透孔を介して前記発光素子からの光の受光の有無に応じた前記ビット信号を出力する受光素子とを含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の指針位置検出装置。
4. 前記輪列は、前記歯車以外の他の歯車を含み、
   前記他の歯車には、所定位置に反射板又は透孔が設けられ、
   前記第２出力手段は、前記他の歯車へ投光する発光素子と、前記反射板又は透孔を介して前記発光素子からの光の受光に応じて前記基準信号を出力する受光素子とを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の指針位置検出装置。
5. 位置検出の対象となる前記指針は、時針であり、
   前記歯車は、分針と連結した分針車よりも回転周期が短い、ことを特徴とする請求項３に記載の指針位置検出装置。
6. 位置検出の対象となる前記指針は、時針であり、
   前記他の歯車は、分針と連結した分針車よりも回転周期が長い、ことを特徴とする請求項４に記載の指針位置検出装置。
7. 前記歯車及び前記他の歯車のそれぞれの回転周期は、前者の方が後者よりも短い、ことを特徴とする請求項４に記載の指針位置検出装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の指針位置検出装置を備えたことを特徴とする時計。
9. 駆動源から輪列を介して運針する指針の位置を検出する指針位置検出方法において、
   前記輪列に含まれる歯車が所定の位置にあるか否かに応じたビット信号を出力するステップと、
   前記輪列の作動に応じた一定の周期で基準信号を出力するステップと、
   前記出力された基準信号を基準として、前記出力された連続する複数の前記ビット信号からなるコードに対応付けられている前記指針の位置を検出するステップとを備え、
   前記基準信号の周期及び前記ビット信号のパターンの周期は、前記指針の周期よりも短く、かつ、それぞれの周期の最小公倍数が前記指針の周期と一致する、ことを特徴とする指針位置検出方法。

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