JP4475311B2 - 貫通状態判別装置および電子時計 - Google Patents

Description

この発明は、複数の移動部材に設けられた透過孔の重なり状態を判別する貫通状態判別装置、ならびに、アナログ表示部における針を動かす歯車の透過孔の重なり状態を検出して針位置を検出するようにした電子時計に関する。

標準電波を受信して、該標準電波の時刻コードに合わせて時刻のずれを自動的に修正するアナログ表示時計が知られている。また、操作ボタンを操作することで針を電気駆動により回転させて、例えばアラーム時刻の設定など種々の設定を行わせるようにした電子時計もある。このような針の回転駆動により得られる機能は、電子時計の制御部が針位置を認識した状態で、針を回転駆動することで実現されている。

アナログ表示部を有する電子時計においては、時計が強磁界に触れたときや、時計に強い衝撃が加わったときに、針位置が制御部の認識している位置からずれてしまうことがある。この場合、実際の針位置を制御部が認識している針位置へ修正しないと、針により示される時刻がずれたままとなってしまう。そこで、近年の電子時計では、針位置の検出機構を内部に設け、所定時刻ごとに針位置がずれていないか確認するようになっている。また、針位置のずれが検出された場合には、針位置を自動修正する機能を備えたものも開発されている。

針位置の検出機構としては、例えば、針と連動される歯車に貫通孔等の透過孔を設け、この孔をフォト・インタラプタにより検出する構造が一般的である（例えば特許文献１）。

また、本願の発明に関連する従来技術として、次のような技術の開示があった。例えば、特許文献２には、針位置を検出するフォトセンサに外光が入射することで誤検出されないように、フォト・インタラプタの受光素子を外光の入射されにくい文字板側に配置し、発光素子を腕時計の裏蓋側に配置した技術が開示されている。また、引用文献３には、火災を光センサで検知して報知を行う火災検知器において、試験時に外来光が大きかった場合にその試験を無効化する技術が開示されている。また、特許文献４には、リモコン装置の受光部において２個の受光センサを設けて外乱光を検出させ、外乱光の影響が小さくなるように２個の受光センサのセンサ信号に重み付けを行ってリモコン信号の受信を行う技術が開示されている。
特願平１０−３４０５８９号公報 特開２００７−４０８６３号公報 特開２００２−４２２６２号公報 特開平０５−１９９１７８号公報

特許文献２に示されるように、フォト・インタラプタにより歯車の透過孔を検出することで針位置を検出する構造では、フォト・インタラプタの受光素子に外来光が入射した場合に誤検出となる可能性がある。

外来光は、文字板中央の針穴から時計内部に進入することが多いが、時計の多機能化により文字板を液晶パネルにより形成したり、ソーラーパネルにより形成した場合、針穴の寸法精度がやや落ちることから、時計内部に進入する外来光もやや多くなってしまう。

また、時計内部では様々な部品により光が乱反射されるため、フォト・インタラプタの配置を変えたところで、時計内部に進入した外来光を受光素子に入射させないようにするのは難しい。

さらに、フォト・インタラプタでは、発光素子から光を出力させ、これを透過孔を有する移動部材を挟んで受光素子で受光し、受光強度が所定のしきい値以上となった場合に、両者間に透過孔があると判別するのが通常である。また、マイクロコンピュータなどデジタルの制御回路により透過孔の有無を判別する回路構成であれば、フォト・インタラプタの受光強度をＡＤ変換して取り込み、この値としきい値とを比較して透過孔の有無を判別するのが通常である。特に、しきい値をデジタル値により可変設定可能とする場合には、上記のように受光素子の受光強度はＡＤ変換して取り込むのが通常である。

しかしながら、一般的な逐次比較タイプのＡＤコンバータを用いた場合、ＡＤ変換にかかる時間は分解能に応じて複数クロックの時間を要するため、多数回連続して透過孔の判別を行う場合に、透過孔が見つかるまでにかかる時間が長くなるという課題があった。このような課題は、例えば、アナログ表示時計の針位置修正処理において、針を高速回転させながら複数の歯車が所定の配置になるのを探しだす際などに、顕著なものとなる。

また、ＡＤ変換時には、発光素子から光を出力し続ける必要があることから、ＡＤ変換にかかる時間が長くなると、その分、発光素子の発光時間も長くなって消費電力が増加するという課題があった。このような課題は、例えば、電池駆動する腕時計に適用する場合に顕著なものとなる。

また、上述の外来光により検出精度が低下する問題、受光強度をＡＤ変換することで多数回の判別に時間と電力が浪費されるという課題は、アナログ表示時計に適用した場合に限られず、種々の装置において移動部材の透過孔をフォト・インタラプタにより検出する構造を適用した場合に同様に生じるものである。

この発明の目的は、外来光による影響を排して常に正確な透過孔の有無の判別を行うことのできる貫通状態判別装置を提供することにある。

この発明の他の目的は、１回の判別にかかる時間の短縮ならびに消費電力の低減を図ることのできる貫通状態判別装置を提供することにある。

また、このような貫通状態判別装置によって、正確に、また、短時間かつ低消費電力に針位置を検出することのできる電子時計を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
電気的な駆動により発光する発光素子と、
光を通す透過孔を有する移動部材と、
光を受光して受光強度を表わす検出信号を出力する受光素子とを備え、
前記発光素子と前記受光素子とが、前記移動部材の透過孔が所定位置にきたときにこの透過孔を介して前記発光素子から前記受光素子へ光が進行するように配置された貫通状態判別装置において、
前記発光素子が非発光状態のときに前記受光素子から出力される検出信号を取り込んでこの検出信号の大きさを外来光の強度として設定する外来光強度設定手段と、
前記発光素子が発光状態のときに前記受光素子から出力される検出信号を取り込むとともに、前記外来光強度設定手段により設定された前記外来光の強度分だけ比較対象の一方をオフセットさせて前記検出信号の大きさとしきい値とを比較し前記移動部材の透過孔が所定位置にあるか否かを判別する判別手段と、
を備えていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の貫通状態判別装置において、
前記外来光強度設定手段は、
前記受光素子の検出信号を受けて該検出信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、
前記外来光強度設定手段により設定された前記外来光の強度の値で前記しきい値をオフセットさせ、このオフセットしたしきい値を前記ＤＡコンバータに出力して前記アナログコンパレータにより比較処理を行わせることで、前記発光素子が発光状態のときの前記受光素子の検出信号の大きさと前記外来光の強度分オフセットされたしきい値との比較を行う比較部と、
を備えていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の貫通状態判別装置において、
前記ＡＤコンバータは、ＤＡコンバータと、当該ＤＡコンバータの出力と入力信号とを比較するアナログコンパレータとを有し、前記ＤＡコンバータに複数種のデジタル信号を逐次出力して前記アナログコンパレータで比較させることで、入力信号に対応するデジタル信号の生成を行う逐次比較型のＡＤコンバータであり、
前記判別手段のアナログコンパレータおよびＤＡコンバータは、前記ＡＤコンバータのアナログコンパレータおよびＤＡコンバータと共通化されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の貫通状態判別装置において、
前記外来光強度設定手段は、
前記発光素子を駆動せずに前記受光素子をアクティブにして当該受光素子の出力が安定するのを待機する非発光待機手段と、
この非発光待機手段による待機の後に前記ＡＤコンバータにより外来光の強度を取り込んで設定する設定手段と、
を備え、
前記判別手段は、
前記設定手段による設定の後に前記発光素子を駆動させて前記受光素子の出力が安定するのを待機する発光待機手段と、
この発光待機手段による待機の前後又はこの発光待機手段の待機と並行させて、予め設定されたしきい値を前記設定手段で設定された外来光の強度値でオフセットした値を前記ＤＡコンバータに出力する出力手段と、
前記発光待機手段と前記出力手段の後に前記アナログコンパレータで前記受光素子の出力信号と前記ＤＡコンバータの出力とを比較する比較手段と、
この比較手段の比較結果により前記移動部材の透過孔が所定位置にあるか否かを判別する所定位置判別手段と、
を備えていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の貫通状態判別装置において、
前記移動部材の透過孔を、前記発光素子からの光を通す所定位置に配置させる移動部材設定手段と、
この移動部材設定手段により前記移動部材の透過孔が所定位置に配置された状態で、前記発光素子を発光状態にして前記受光素子の検出信号を取り込み、この検出信号の大きさを前記しきい値として設定するトリミング処理手段と、
をさらに備えていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の貫通状態判別装置において、
前記移動部材の透過孔を、前記発光素子からの光を通す所定位置に配置させる移動部材設定手段と、
この移動部材設定手段により前記複数の移動部材の透過孔が互いに重ねられた状態で、前記発光素子を非発光状態にしたときと発光状態にしたときとの前記受光素子の検出信号をそれぞれ取り込み、これら検出信号の大きさの差を前記しきい値として設定するトリミング処理手段と、
をさらに備えていることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れか１項に記載の貫通状態判別装置において、
前記移動部材は複数設けられ、
前記発光素子と前記受光素子とが、前記複数の移動部材の透過孔が互いに重なった状態にされたときにこれらの透過孔を介して前記発光素子から前記受光素子へ光が進行するように配置され、
前記判別手段は、前記検出信号の大きさに基づき、前記複数の移動部材の透過孔が互いに重なった状態にあるか否かを判別するように構成されていることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の貫通状態判別装置において、さらに、
前記判別手段による前記複数の移動部材の透過孔が互いに重なった状態にあるか否かの判別に基づいて前記移動部材の移動を制御する制御手段を備えたことを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８の何れか１項に記載の貫通状態判別装置を時計本体に配設したことを特徴とする電子時計である。

本発明に従うと、先ず、外来光の強度を検出し、その後に、発光素子を発光させて検出光の強度またはしきい値を外来光の強度分オフセットさせて比較を行うことで、透過孔の有無の判別を行うので、外来光の影響を排して移動部材の透過孔の検出を高精度に行えるという効果がある。

また、発光素子を発光させたときの検出光の強度をＡＤコンバータで取り込んで比較するのでなく、外来光の強度分オフセットされたしきい値をＤＡ変換して出力し、これと受光素子の検出信号とをアナログ比較する構成にすることで、ＡＤ変換にかかる時間や発光素子の駆動時間を削減して、透過孔の判別処理にかかる時間の短縮と消費電力の低減を図れるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の実施の形態の時計モジュールを示す正面図、図２は、その矢印Ａ−Ａ線断面図、図３は針を回転させる歯車を裏蓋側からみた背面図である。

この実施の形態の時計モジュール１は、例えば電子制御によって針を回転させる電子アナログ腕時計の本体となるものである。時計モジュール１の正面側には風防ガラスの下側に文字板５およびソーラーパネル９が設けられ、この文字板５とソーラーパネル９に正面側が覆われかつ周囲が本体枠ＴＫに囲まれて内部機構が遮光されている。文字板５やソーラーパネル９の中央には、秒針軸２０ａ、分針軸２５ａ、時針軸２７ａを内部機構から前面側に通過させる貫通孔５ａ，９ａが設けられ、これら軸２０ａ，２５ａ，２７ａの突出した部位に秒針２と分針３と時針４とがそれぞれ固定されている。そして、各軸２０ａ，２５ａ，２７ａが回転することで、文字板５上で秒針２と分針３と時針４とが回転し、時刻が表示されるようになっている。

図２に示すように、時針４が固定される時針軸２７ａと分針３が固定される分針軸２５ａとは、中空管状の軸であり、時針軸２７ａの中に分針軸２５ａが通され、分針軸２５ａの中に秒針軸２０ａが通されて、これら秒針軸２０ａ、分針軸２５ａおよび時針軸２７ａが同一の回転軸を中心に回転可能な状態にされている。

これら秒針軸２０ａ、分針軸２５ａおよび時針軸２７ａは、文字板５の背面側で互いに重なるように配置された３つの歯車、すなわち、秒針車２０、分針車２５および時針車２７の回転中心位置にそれぞれ固着されている。これら秒針車２０、分針車２５および時針車２７は、互いに同一の回転軸を中心に回転可能な状態にされている。図３において、分針車２５と時針車２７とは、秒針車２０と同心の位置にが重なった状態に配置されている。

また、図３に示すように、この時計モジュール１の駆動系は、秒針２を回転駆動する第１駆動系１１と、時針４と分針３を連動させて回転駆動する第２駆動系１２とに別れ、これら２系統の駆動系１１，１２がそれぞれ独立的に駆動可能にされている。第１駆動系１１は、第１ステッピングモータ１７と、五番車１８と、秒針車２０とからなり、第１ステッピングモータ１７のロータ１７ｃの運動がロータカナ１７ｄ、五番車１８、五番車カナ１８ａ、秒針車２０と伝達されて、秒針車２０および秒針２を回転するように構成されている。

第２駆動系１２は、第２ステッピングモータ２２、中間車２３、三番車２４、分針車２５、図示略の日の裏車、時針車２７等から構成され、第２ステッピングモータ２２のロータ２２ｃの運動がロータカナ２２ｄ、三番車２４、三番車カナ２４ａ、中間車２３、中間車カナ２３ａ、分針車２５と伝達され、さらに、分針車２５のカナ２５ｂから日の裏車、日の裏車のカナ２６ａ（図２参照）、時針車２７と伝達されて、分針車２５および分針３と時針車２７および時針４とが連動して回転するようになっている。

なお、図２中、６は上部ハウジング、７は下部ハウジング、１０は回路基板、１４〜１６は各歯車の軸を保持する軸受板、１７ａは第１ステッピングモータ１７のコイルブロック、１７ｂは第１ステッピングモータ１７のステータ、２２ａは第２ステッピングモータ２２のコイルブロック、２２ｂは第２ステッピングモータ２２のステータである。

また、この時計モジュール１の内部機構には、複数の歯車（時針車２７、分針車２５、秒針車２０、中間車２３）に設けられた孔の重なり状態を検出する検出部１３が設けられている。検出部１３は、電気的な駆動により光を発光する発光部３１と、光を受光して検出信号を出力する受光部３２とを備えている。詳細は後述するが、発光部３１は例えば発光ダイオードなど有し、受光部３２は例えばフォトトランジスタなどを有する構成である。この実施形態では、発光部３１と受光部３２とは、上記の複数の歯車を挟んで対向するように文字板５側と裏蓋側とに配置されている。そして、上記複数の歯車に形成された孔が検出位置Ｐで重なると、発光部３１の光が孔を通過して受光部３２に届いてそれが検出されるようになっている。また、歯車に形成された孔が検出位置Ｐで重なっていなければ、発光部３１の光は歯車に遮られて受光部３２へあまり届かず、それが検出されるようになっている。

図４〜図６には、秒針車２０、分針車２５および中間車２３、時針車２７に形成された孔を表わした正面図を示す。

図４に示すように、秒針車２０には、例えば秒針２と重なる位置に円形の第１光透過孔部２１ａが形成され、この孔部２１ａと同一半径上、周方向に沿って長い２つの第２長孔２１ｂと第３長孔２１ｃとが形成されている。第１光透過孔部２１と第２長孔２１ｂとの間は第１遮光部２１ｄ、第１光透過孔部２１と第３長孔２１ｅとの間は第２遮光部２１ｅとなっており、これら第１遮光部２１ｄと第２遮光部２１ｅとは異なる長さに設定されている。また、第２長孔２１ｂと第３長孔２１ｃとの間の第３遮光部２１ｆは、第１光透過孔部２１ａの位置から１８０度の位置に設定されている。

分針車２５には、図５に示すように、例えば分針３と重なる位置に円形状の１個の第２光透過孔部２８が形成されている。この第２光透過孔部２８は、秒針車２０の第１光透過孔部２１ａと同一半径上に形成されている。また、中間車２３には円形状の１個の第４光透過孔部３０が形成されている。この第４光透過孔部３０は、分針車２５の第２光透過孔部２８の半径位置と重なる中間車２３の半径位置に形成されている。

時針車２７には、図６に示すように、例えば、時針４と重なる位置、および、これと同一半径上で３０度ごとに分割された位置に１１個の第３光透過孔部２９が設けられている。第３光透過孔部２９はそれぞれ円形孔である。時針４が１１時を指し示すときに０時の位置に来る部位には、円形孔が設けられず、第４遮光部２９ａとなっている。これら第３光透過孔部２９も、秒針車２０の第１光透過孔部２１ａ、分針車２５の第２光透過孔部２８と同一半径位置に形成されている。

上記のような第１〜第４光透過孔部２１ａ，２８，２９，３０の構成により、各時間の所定分のうち１時間分を除く所定分（例えば０時５０分、１時５０分、〜、１０時５０分）となったときに分針車２５の第２光透過孔部２８と、時針車２７の第３光透過孔部２９と、中間車２３の第４光透過孔部３０とが、検出位置Ｐにおいて重なるようになっている。また、残りの１時間の所定分（例えば１１時５０分）になったときには、時針車２７の第４遮光部２９ａが検出位置Ｐに来て、孔が閉じた状態にされるようになっている。このような構成により、秒針車２０の長孔２１ｂ，２１ｃが検出位置Ｐに来るようにした状態で、分針３と時針４とを１２時間分回転させつつその回転量をカウントしながら検出部１３で孔の開閉状態を判別していくことで、一時間の回転ごとに第２〜第４光透過孔部２８，２９，３０の重なりが検出されて、それにより分針３の位置を検出することができるとともに、そのうち一時間分だけ第２〜第４光透過孔部２８，２９，３０の重なりが検出されず、それにより時針４の位置を検出することができるようになっている。

また、第２〜第４光透過孔部２８〜３０を検出位置Ｐに重ねた状態にして、秒針２を６０秒分回転させ、その回転量をカウントしながら検出部１３で孔の開閉状態を判別していくことで、秒針車２０の第１光透過孔部２１ａ、第１遮光部２１ｄ、第２長孔２１ｂ、第３遮光部２１ｆ、第３長孔２１ｃ、第２遮光部２１ｅの検出パターンを得ることができ、それにより秒針２の位置を検出することができるようになっている。

図７は、時計モジュールの回路構成を示すブロック図である。

時計モジュール１には、次のような回路構成が備わっている。すなわち、上記の第１ステッピングモータ１７と第２ステッピングモータ２２とを含みアナログ表示時計の針２〜４の駆動を行う時計ムーブメント８、歯車（秒針車２０、分針車２５、中間車２３、時針車２７）の孔の重なり状態を検出する上述の検出部１３、検出部１３の受光部３２の検出信号をデジタル化して取り込むＡＤコンバータ３４、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を内蔵し装置の全体的な制御を行うマイクロコンピュータ３５、制御プログラムや制御データを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）３６、ＣＰＵに作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）３７、時刻を計時するためのクロックを形成する発振回路３８と分周回路３９、電池電圧から各部の電源を生成し供給する電源部４０、時刻コードの含まれる標準電波を受信して取り込むアンテナ４１と検波回路４２、時計表示部を照らす照明部４３と照明駆動回路４４、アラーム出力を行うスピーカ４５とブザー回路４６、複数の操作ボタンからなる操作部４７等が設けられている。

マイクロコンピュータ３５には、日付や時刻を計時する時刻カウンタが設けられ、この時刻カウンタが分周回路３９からのクロックによりカウントアップされて現在日時の計時が行われていく。検波回路４２により標準電波を受信した場合には、ＣＰＵが時刻コードが表わす値に時刻カウンタの値を修正して、現在時刻に内部の時刻が同期するようになっている。また、マイクロコンピュータ３５には、時刻カウンタとは別に、秒針２、分針３、時針４の位置を計数する針位置カウンタが設けられ、時計ムーブメント８が第１ステッピングモータ１７や第２ステッピングモータ２２を作動させるごとに、この針位置カウンタの値がカウントアップされて、３つの針位置とその値とが同期するようになっている。また、時刻カウンタと針位置カウンタの値とが同期するように時計ムーブメント８が制御されることで、現在時刻がアナログ表示時計の針２〜４により示されるようになっている。

時計モジュール１においては、時計モジュール１が強磁界に触れたときや強い衝撃が加わった場合に、駆動パルスが出力されているのにも拘らず、ステッピングモータ１７，２２のロータ１７ｃ，２２ｃが回転しなかったり、駆動パルスの出力以上にロータ１７ｃ，２２ｃが回転してしまったりして、実際の針位置と針位置カウンタの値とがずれてしまう場合がある。そこで、マイクロコンピュータ３５のＣＰＵは、検出部１３によって所定時刻ごとに歯車（秒針車２０、中間車２３、分針車２５、時針車２７）の孔の重なり状態を検出して、針位置カウンタの値が間違ったものになっていないか確認する。そして、針位置カウンタの値が間違ったものになっていると判断した場合には、秒針２、分針３、時針４を高速回転させつつ検出部１３によって連続的に第１〜第４光透過孔部孔２１ａ，２８〜３０の重なり状態の検出を行うことで実際の針位置を検出し、それと針位置カウンタの値が等しくなるように修正処理を行うようになっている。

図８には、図７の検出部１３とその周辺部分を詳細に表わした回路構成図を示す。

検出部１３の発光部３１は、駆動電流を受けて光を出力する発光ダイオードＤ１と、発光ダイオードＤ１に所定の電流を出力する定電流回路３１１と、電流制御用の検出抵抗Ｒ１等から構成される。そして、マイクロコンピュータ３５から出力される電流スタート信号ＩＳがアサートとなった場合に、定電流回路３１１から電流が出力されて発光ダイオードＤ１が発光するようになっている。

受光部３２は、光を受けてその強度に応じた電流を流すフォトトランジスタＴｒ１と、この電流を電圧信号に変換する抵抗Ｒ２と、フォトトランジスタＴｒ１に定電圧ＶＣＣを供給する定電圧回路３２１等から構成される。そして、マイクロコンピュータ３５から出力される電圧スタート信号ＶＳがアサートとなったら、定電圧回路３２１から電圧出力がなされてフォトトランジスタＴｒ１が駆動されるようになっている。

ＡＤコンバータ３４は、逐次比較タイプのもので、例えば、マイクロコンピュータ３５に外付けされる形態で、アナログコンパレータ３４１と、例えば４ビットのＤＡコンバータ３４２とを有するものである。また、ＡＤ変換する際に、コンパレータ３４１の出力の記憶を行う逐次比較レジスタや、ＤＡコンバータ３４２の出力制御を行う論理回路等は、図示は省略するが、マイクロコンピュータ３５の内部に設けられているものである。ＤＡコンバータ３４２は、定電圧ＶＣＣを４ビット諧調で分割し、そのうち論理回路の出力データＤＯに応じた電圧を比較参照電圧としてコンパレータ３４１の反転入力端子へ出力する。コンパレータ３４１はこの比較参照電圧と入力電圧とを比較して、その比較結果を示す出力結果ＤＩを逐次比較レジスタに出力するようになっている。そして、このような比較を４回繰り返すことで、４ビット諧調のＡＤ変換値が逐次比較レジスタに書き込まれるようになっている。

このＡＤコンバータ３４においては、上述の通常のＡＤ変換処理に加えて、マイクロコンピュータ３５のＣＰＵの制御により論理回路や逐次比較レジスタの動作が切り換えられることで、ＤＡコンバータ３４２に任意のデジタルデータＤＯを出力して、ＣＰＵがコンパレータ３４１の比較参照電圧（反転入力端子の電圧）を制御することが可能になっている。また、その際のコンパレータ３４１の出力結果ＤＩを１ビットデータの状態でＣＰＵが読み込むことが可能に構成されている。

次に、上記構成の時計モジュール１における制御処理についてフローチャートを参照しながら説明する。

図９は、時計モジュールのＣＰＵにより実行されるメイン制御処理のフローチャートである。

この実施形態の時計モジュール１においては、マイクロコンピュータ３５のＣＰＵにより電源投入時から図９のメイン制御処理が開始され、その後、このメイン制御処理のステップＳ１〜Ｓ４のループ処理が繰り返し実行されるようになっている。すなわち、操作部４７のスイッチ信号を入力してこの入力に応じて各種処理を行うＳＷ処理（ステップＳ１）、計時カウンタを適宜更新する計時処理（ステップＳ２）、針位置が狂っていないか検出を行う針位置検出処理（ステップＳ３）、電波受信処理や各種エラー処理などのその他の機能処理（ステップＳ４）、これらからなるループ処理が繰り返し実行される。

上記のステップＳ１のＳＷ処理には、後述するトリミング処理が含まれている。

図１０には、図９のステップＳ３で実行される針位置検出処理のフローチャートを示す。

針位置検出処理は、複数の歯車（時針車２７、分針車２５、秒針車２０、中間車２３）に形成された第１〜第４の光透過孔部２１ａ，２８，２９，３０が所定時刻に正しく重なった状態となっているか確認する処理である。また、正しく重なった状態となっていないことが検出された場合には、針位置がずれていると判断して針位置を正しい位置に修正する処理も行うようになっている。

針位置検出処理に移行すると、先ず、予め設定された孔検出時刻か判別し（ステップＳ１１で）、検出時刻でなければそのままこの針位置検出処理を終了してメイン制御処理に戻るが、孔検出時刻（例えば、０時５０分，１時５０分〜１０時５０分など、第１〜第４光透過孔部２１ａ，２８〜２９が検出位置Ｐで重なる時刻）であれば、検出部１３を動作させて孔の有無を検出する孔有無検出処理を行う（ステップＳ１２）。そして、この検出処理の結果を判別し（ステップＳ１３）、孔有りと判別されれば、針位置に異常はないとしてこのまま針位置検出処理を終了するが、孔無しと判別されれば、針位置を修正する針位置自動修正処理（ステップＳ１４）を実行してから、この針位置検出処理を終了する。

針位置自動修正処理は、公知の技術なので詳細は省略するが、分針３と時針４とを高速に回転させながら１ステップの回転ごとに連続的に孔有無検出処理を行って、分針３と時針４の実際の位置を検出する。その後、秒針２を高速に回転させながら孔有無検出処理を連続的に行って、秒針２の実際の位置を検出する。そして、これらの位置が確認されたら、これらの位置と内部の針位置カウンタの値とを同期させるものである。

図１１には、図１０のステップＳ１２や針位置検出処理で連続的に実行される孔有無検出処理の詳細なフローチャートを示す。図１２は、孔有無検出処理における検出部１３の動作を説明するタイムチャートである。

孔有無検出処理は、検出部１３の発光部３１と受光部３２とを動作させて、受光部３２で検出される光の強度と、検出位置Ｐにおいて孔が開状態となっていることを示すしきい値とを比較して、この比較結果により、検出位置Ｐで第１〜第４光透過孔部２１ａ，２８，２９，３０が重なった状態となっているか否かを判別する処理である。この実施形態では、歯車のバックラッシュ等により孔の開閉状態のばらつきを考慮して予め定められたしきい値に対して、さらに外来光の影響分だけオフセットされたしきい値を生成して、このオフセットされたしきい値と検出された光強度との比較が行われるようになっている。

この孔有無検出処理に移行されると、先ず、マイクロコンピュータ３５のＣＰＵは、ＤＡコンバータ３４２とコンパレータ３４１の動作電源をオンにする（ステップＳ２１）。次いで、電圧スタート信号ＶＳをアサートしてフォトトランジスタＴｒ１にコレクタ電圧を供給する（ステップＳ２２）。

フォトトランジスタＴｒ１を駆動したら、フォトトランジスタＴｒ１の出力が安定するのに所定秒（例えば１．４ｍｓ）待機した後（ステップＳ２３）、ＡＤコンバータ３４によりＡＤ変換処理を開始させる（ステップＳ２４）。そして、ＡＤ変換処理にかかる時間（例えば４ビット諧調であれば４回の比較にかかる時間：６５０μｓ）を待機し（ステップＳ２５）、この待機後にＡＤコンバータ３４からＡＤ変換値を読み込んで変数Ｎにセットする（ステップＳ２６）。

つまり、これらのステップＳ２１〜Ｓ２６の処理により、発光部３１を駆動してないときの受光部３２の出力値が変数Ｎに格納されるようになっている。すなわち、この変数Ｎの値が、外部から進入した外来光の受光強度を表わすこととなる。

変数Ｎをセットしたら、次にこの変数Ｎの値がエラー値（例えば「４」より小さい値）か否かを判別し（ステップＳ２７）、エラー値であればＮＧの値を戻してこの孔有無検出処理を終了し、元のフローに戻る。ここで、エラー値とは、外来光の強度が過大であることを示す値である。外来光の強度が大き過ぎると、さらに発光ダイオードＤ１の光が追加されたときに、フォトトランジスタＴｒ１の出力が飽和してしまい、孔が無しのときと有りのときとでフォトトランジスタＴｒ１の出力差が小さくなる。そのため、他の出力ばらつきの要因も加わって、孔の有無の判別が困難となるものである。したがって、外来光の受光強度が所定値より大きい場合には、その後の孔の有無を判別するための処理を省略してエラーとして処理するもののである。

一方、ステップＳ２７の判別処理で、変数Ｎの値が正常値であると判別された場合には、次の処理に移行して孔の有無を判別するための処理を行う。すなわち、先ず、電流スタート信号ＩＳをアサートして発光ダイオードＤ１を点灯させる（ステップＳ２８）。

次に、孔の有無を判別するのに予め設定されたしきい値に外来光の影響分のオフセットをかけて新たなしきい値を生成する（ステップＳ２９）。すなわち、外来光がない場合のしきい値が“８”であれば、ステップＳ２６で得た変数Ｎの値だけオフセットして今回のしきい値“８＋Ｎ”とする。そして、このしきい値“８＋Ｎ”をＤＡコンバータ３４２へ出力するデータＤ０として設定する（ステップＳ３０）。

出力データＤ０を設定したら、発光ダイオードＤ１を点灯させたタイミングからフォトトランジスタＴｒ１の出力が安定するタイミングまで（例えば１．４ｍｓ）待機する（ステップＳ３１）。続いて、フォトトランジスタＴｒ１の出力が安定したら、コンパレータ３４１の出力ＤＩを直接的に読み込む（ステップＳ３２）。

このステップＳ３２のタイミングにおいては、コンパレータ３４１の反転入力端子には上記オフセットされたしきい値のＤＡ変換された電圧が入力され、非反転入力端子にはフォトトランジスタＴｒ１の出力電圧が入力されている。したがって、このコンパレータ３４１の出力ＤＩにより、発光ダイオードＤ１が点灯したときのフォトトランジスタＴｒ１の出力と、上記オフセットされたしきい値との比較結果が示されている。

そして、上記出力ＤＩに応じた分岐処理を行って（ステップＳ３３）、出力ＤＩがハイレベルであれば孔有りと判別し（ステップＳ３４）、ローレベルであれば孔無しと判別する（ステップＳ３５）。判別がなされたら、スタート信号ＶＳ，ＩＳをネゲートして、発光ダイオードＤ１とフォトトランジスタＴｒ１の駆動を停止し、さらに、ＤＡコンバータ３４２とコンパレータへ供給する電源もオフして、この孔有無判別処理を終了する（ステップＳ３６）。

図１２のＡＤＣの動作タイミング（ｃ）に示すように、ステップＳ２４，Ｓ２５で行ったＡＤ変換処理はコンパレータ３４１での４回の比較処理が必要であったことから６５０μｓの時間を必要としている。それに対して、上記ステップＳ３２のコンパレータ３４１の比較処理は１回の比較処理で済んでいることから１２０μｓの時間に短縮されている。

例えば、第２実施形態で詳細に示すが、発光ダイオードＤ１が点灯したときのフォトトランジスタＴｒ１の出力と上記オフセットされたしきい値との比較処理は、上記のステップＳ３０〜Ｓ３３の以外の処理方法でも実現することができる。例えば、一旦、発光ダイオードＤ１が点灯したときのフォトトランジスタＴｒ１の出力をＡＤ変換してＣＰＵがデジタル値として取り込み、このデジタル値と上記オフセットされたしきい値とをＣＰＵの論理演算により比較することで実現することもできる。しかしながら、この場合、発光ダイオードＤ１が点灯したときのフォトトランジスタＴｒ１の出力をデジタル値として取り込むのに６５０μｓのＡＤ変換処理が必要となる。このＡＤ変換処理の際には、発光ダイオードＤ１を点灯しつづける必要があるため、この期間を短縮できれば大幅な消費電力の削減となる。この実施形態の方式では、発光ダイオードＤ１が点灯したときのフォトトランジスタＴｒ１の出力としきい値との比較をコンパレータ３４１の１回の比較で行っていることから、この部分での時間短縮が図られ、その分、消費電力の削減が図られている。また、このコンパレータ３４１や比較参照電圧を出力するＤＡコンバータ３４２として、ＡＤコンバータ３４の構成回路を流用しているため、回路構成数の削減が図られている。

また、この部分の時間短縮は６５０μｓが１２０μｓに短縮されるものであり、１回の孔有無検出処理だけではユーザの感覚で認識できる程度の時間短縮とはならない。しかしながら、この孔有無検出処理が連続的に繰り返し行われる針位置自動修正処理（図１０：ステップＳ１４）においては、この短い短縮時間が多数回積み重ねられることで、針位置自動修正処理の開始から終了までにかかる時間をユーザ感覚で認識できる程度に短縮することができる。また、その際の針の移動スピードも速くすることができる。

次に、上記のしきい値について詳細に説明する。

図１３と図１４には、孔有無検出処理で孔開状態と孔閉状態と判別されるときの光透過孔部の重なり状態の一例をそれぞれ表わした説明図を示す。また、図１５には、孔有無検出処理で孔開状態や孔閉状態と判別すべき光透過孔部の重なり状態のばらつきを表わした説明図を示す。なお、図１３〜図１５には、秒針車２０、分針車２５、時針車２７の第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９についてのみ示し、中間車２３の第４光透過孔部３０を省略しているが、中間車２３を含めた場合でも同様の状態が生じるものである。

一般に、歯車の噛み合わせ部分にはバックラッシュが生じるため、ステッピングモータ１７，２２の駆動により歯車が所定ステップで回転した場合でも、歯車の回転量はステップ中心からバックラッシュ分の揺らぎが生じる。したがって、図１３に示すように、本来、第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９が完全に重なるステップであっても、秒針車２０、分針車２５、時針車２７が回転方向に僅かにずれて第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９の重なる面積が狭められることがある。

また、図１４に示すように、第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９が重ならないはずのステップであっても、第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９が近い回転角度に配置されたときに、秒針車２０、分針車２５、時針車２７がそれぞれ近づく回転方向に僅かにずれて第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９に重なり部分が僅かに生じてしまうことがある。

すなわち、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、孔が閉状態と判別すべき歯車のステップにおいても、第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９の重なり部分が完全に閉じた状態（ａ）から、バックラッシュが互い違いに最大限生じて第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９の重なり部分が僅かに生じる状態（ｂ）まで発生しえる。重なり部分が完全に閉じた状態（ａ）であれば、発光部３１から受光部３２に届く光は最小強度（“閉ＭＩＮ光”と記す）となるが、バックラッシュが互い違いに最大限生じた状態（ｂ）であれば、発光部３１から受光部３２に光が届いて、孔が閉状態であると判断すべきステップにおいて最大の強度（“閉ＭＡＸ光”と記す）となる。

また、図１５（ｃ），（ｄ）に示すように、孔が開状態と判別すべき歯車のステップにあっても、バックラッシュが最大限生じて第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９が完全に重ならない状態（ｃ）から、第１〜第３光透過孔部２０ａ，２８，２９が完全に重なる状態（ｄ）まで発生しえる。完全に重なる（ｄ）の状態では、発光部３１から受光部３２に届く光は最大強度（“開ＭＡＸ光”と記す）となるが、最大バックラッシュ分ずれた状態（ｃ）では、発光部３１から受光部３２に届く光は、孔が開状態であると判断すべきステップにおいて最小強度（“開ＭＩＮ光”と記す）となる。

上記のような歯車のバックラッシュにより生じる検出光の強度バラツキは、歯車がステップ間隔で回転することで、さほど大きくならない。しかしながら、検出光の強度ばらつきは、バックラッシュによるものに限られず、例えば、発光ダイオードＤ１やフォトトランジスタＴｒ１の個体ごとの特性ばらつきや、電池電圧の変動等に基づく駆動電流や駆動電圧のばらつきなどにより生じるものもあり、これらのばらつき要因がワーストとなったときを考慮した“閉ＭＡＸ光”と“開ＭＩＮ光”の強度差はさほど大きくならない。

検出部１３は、このように様々なバラツキを考慮して想定された“閉ＭＡＸ光”と“開ＭＩＮ光”とを判別する必要がある。上述のしきい値は、これら“閉ＭＡＸ光”の検出出力と“開ＭＩＮ光”の検出出力の境界に設定されたもので、このしきい値と受光強度を比較することで、“閉ＭＡＸ光”と“開ＭＩＮ光”との判別が可能とされ、この値が上述した予め設定されたしきい値“８”である。この実施の形態の時計モジュール１においては工場出荷前に設定されてＲＯＭ３６等に記憶されるようになっている。また、後述するトリミング処理によって、このしきい値を工場出荷時やその後に設定するようにしても良い。

図１６と図１７には、孔有無検出処理におけるセンサ出力としきい値の第１例と第２例とを表わしたグラフを示す。これらの図において、“Ｄ１＿ＯＦＦ”の区間は発光ダイオードＤ１がオフのときの受光部３２の出力を、“Ｄ１＿ＯＮ”の区間は発光ダイオードＤ１がオンのときの受光部３２の出力を示している。また、“Ｄ１＿ＯＮ”区間の左側に孔が閉状態のときに受光部３２から出力される信号のワーストパターンを、その右側に孔が開状態のときに受光部３２から出力される信号のワーストパターンを、それぞれ示している。

先ず、図１６を参照して外来光が少ない場合を説明する。外来光が少なくて、そのＡＤ変換値（図１１のステップＳ２６で取得した変数Ｎの値）が例えば“０”である場合、図１６の中央の帯に示すように、孔の状態が閉状態のワーストパターンとなって“閉ＭＡＸ光”が受光部３２に届いた場合、受光部３２の検出信号はＡＤ変換値で“６”又は“７”の強度となる。すなわち、“閉ＭＡＸ光”による出力と外来光による出力とが加算された出力となる。一方、図１６の右の帯に示すように、孔の状態が開状態のワーストパターンとなって“開ＭＩＮ光”しか受光部３２に届かなった場合には、受光部３２の検出信号はＡＤ変換値で“８”又は“９”の強度となる。すなわち、“開ＭＩＮ光”による出力と外来光による出力とが加算された出力となる。

したがって、この場合、しきい値は変数Ｎの値が“０”なので、元のしきい値“８”をオフセットすることなく、このしきい値“８”と受光部３２の信号強度とを比較することで、孔が開状態なのか閉状態なのかを判別することができる。

次に、図１７を参照しながら外来光が比較的多い場合について説明する。外来光が比較的に多くて、そのＡＤ変換値（変数Ｎの値）が例えば“３”である場合、図１７の中央の帯に示すように、孔の状態が閉状態のワーストパターンになって“閉ＭＡＸ光”が受光部３２に届いた場合、受光部３２の検出信号はＡＤ変換値で“９”又は“１０”の強度となる。すなわち、“閉ＭＡＸ光”による出力と外来光による出力とが加算された出力となる。一方、図１７の右の帯に示すように、孔の状態が開状態のワーストパターンになって “開ＭＩＮ光”しか受光部３２に届かなかった場合に、受光部３２の検出信号はＡＤ変換値で“１１”又は“１２”の強度となる。すなわち、“開ＭＩＮ光”による出力と外来光による出力とが加算された出力となる。

したがって、この場合、しきい値を変数Ｎの値“３”だけオフセットして“８＋３＝１１”とし、このしきい値“１１”と受光部３２の信号強度と比較することで、孔が開状態なのか閉状態なのかを判別することが可能となる。しきい値を外来光の強度でオフセットしないと、正常な孔開閉の判別結果が得られない場合が生じるが、外来光の強度分オフセットすることで、“閉ＭＡＸ光”の出力と“開ＭＩＮ”光の出力とが近接している場合でも、正確な孔開閉の判別結果が得られることが分かる。

なお、この実施の形態の時計モジュール１では、図１１のステップＳ２７に示すように、外来光が過大となった場合（Ｎ≧４）に、受光部３２の出力が飽和して、図１６，図１７に示すような受光量と検出出力とが線形な関係を維持しなくなる恐れがあり、そのため、ＮＧとして判別処理を行わないようにしているが、光量やフォトトランジスタＴｒ１の特性により、上記のような受光部３２の出力飽和状態が生じなければ、Ｎ≧４の場合でも同様に孔開閉の判別処理を行うことができる。

次に、トリミングモード処理について説明する。

図１８は、メイン制御処理のスイッチ処理（図９のステップＳ１）で所定のスイッチ操作がなされた場合に実行されるトリミングモード処理の処理手順を示したフローチャートである。

このトリミングモード処理は、例えば、工場出荷前など針位置にずれが生じていないことが分かっているタイミングで行われる処理であり、例えば、ユーザに知らされない特殊なボタン操作等により開始される処理である。あるいは、針位置検出処理で針位置が正しい位置と判別された直後や、針位置修正処理の直後など、針位置にずれが生じていないタイミングにおいてユーザにより或いは自動的に行われるようにしても良い。

このトリミングモード処理は、上述の孔有無検出処理で受光強度と比較されるしきい値（外来光の強度でオフセットされる前のしきい値）を、時計モジュール１ごとに最適な値となるように個々の時計モジュール１ごとに自動設定する処理である。

例えば、複数個の時計モジュール１，１…を製造する場合、各時計モジュール１ごとに個体バラツキによって発光ダイオードＤ１やフォトトランジスタＴｒ１の特性が異なってくる。また、定電流回路３１１や定電圧回路３２１も構成素子の固体バラツキによってその特性が異なってくる。このような特性バラツキは、複数の時計モジュール１，１…間で比較すればバラツキとなって現われるが、１個の時計モジュール１でみれば各特性は時間的に変化することはない。したがって、トリミングモード処理により、上記の特性バラツキの影響が除去されるようにしきい値を設定することで、これらの特性バラツキを考慮して想定されていた上述の“閉ＭＡＸ光”および“開ＭＩＮ光”の光強度から、この特性バラツキの影響分を除去することができ、それにより“閉ＭＡＸ光”と “開ＭＩＮ光”の想定される強度差が大きく開いて、より正確な孔の有無判別を実現することができる。すなわち、“閉ＭＡＸ光”と“開ＭＩＮ光”が生じる原因として歯車のバックラッシュのみが影響し、電気素子の個体バラツキは影響しないものとできるため、“閉ＭＡＸ光”と“開ＭＩＮ光”の想定される強度差が大きく広がって、その境界部分に設定されるしきい値の割り出しも容易なものとなる。

図１８に示すように、このトリミングモード処理が開始されると、マイクロコンピュータ３５のＣＰＵは各種変数値をトリミングモード用に初期化し（ステップＳ４１）、複数の歯車（時針車２７、分針車２５、秒針車２０、中間車２３）を動かして、例えば第１〜第４光透過孔部２１ａ，２８，２９，３０が重なる正時位置に秒針２、分針３、時針４を移動させ停止させる。

次いで、外来光の強度を検出するため、発光部３１は駆動させずに、順次、ＤＡコンバータ３４２とコンパレータ３４１の電源をＯＮし（ステップＳ４３）、電圧スタート信号ＶＳをアサートし（ステップＳ４４）、フォトトランジスタＴｒ１の出力を安定させるのに１．４ｍｓ待機し（ステップＳ４５）、ＡＤコンバータ３４にＡＤ変換処理を開始させる（ステップＳ４６）。そして、ＡＤ変換にかかる時間（６５０μｓ）を待機し、ＡＤ変換の結果を読み込んで変数Ｎにセットする（ステップＳ４８）。

続いて、外来光が過大である場合にエラーとするため、変数Ｎの値が過大値（４以上）か否か判別し（ステップＳ４９）、過大値であればＮＧとして元の処理に戻るが、変数Ｎの値が過大値でなければ、次の処理に移行する。

次の処理では、発光部３１を駆動させたときの受光部３２での受光強度を得るために、順次、電流スタート信号ＩＳをアサートして発光ダイオードＤ１を点灯させ（ステップＳ５０）、フォトトランジスタＴｒ１の出力を安定させるのに１．４ｍｓ待機し（ステップＳ５１）、ＡＤコンバータ３４にＡＤ変換処理を開始させる（ステップＳ５２）。そして、ＡＤ変換にかかる時間（６５０μｓ）待機し、ＡＤ変換の結果を読み込んで変数Ｋにセットする。

続いて、この受光強度が過小である場合にエラーとするため、変数Ｋの値が過小値（４より小さい）か否か判別し（ステップＳ４９）、過小値であればＮＧとして元の処理に戻るが、変数Ｋの値が過小値でなければ、次の処理に移行する。

そして、上記取得した変数Ｎと変数Ｋの値か正常値であれば、これら変数Ｋ，Ｎの値から新たに設定するしきい値Ｍを演算により求める（ステップＳ５６）。例えば、関数「Ｍ＝Ｋ−Ｎ」によりしきい値Ｍを求める。なお、このしきい値Ｍを求める関数は、“閉ＭＡＸ光”と“開ＭＩＮ光”の強度差がある程度広くなると想定できる場合には、例えば「Ｍ＝Ｋ−Ｎ−１」や「Ｍ＝Ｋ−Ｎ−２」など、しきい値を少し小さめに設定できるなど、適宜、変更可能である。

そして、求められたしきい値Ｍが孔開閉検出処理で使用されるようにメモリの所定領域に書き込んで（ステップＳ５７）、新たなしきい値の設定が完了する。その後、発光部３１と受光部３２の動作を停止させ（ステップＳ５８）、停止させていた針を動かして現在の時刻表示に戻る処理をして（ステップＳ５８）、このトリミングモード処理を終了する。そして、メイン制御処理の次のステップに戻る。

このようなトリミングモード処理により、発光ダイオードＤ１やフォトトランジスタＴｒ１として、許容誤差の比較的大きな部品を用いた場合でも、それぞれ正確な孔開閉の判別を行うことが可能となる。それゆえ、部品コストの低減を図ることができる。また、このトリミングモード処理を針位置検出処理で針位置が正しいと判別されるごとに行うようにすることで、例えば、検出部１３の定電流回路３１１や定電圧回路３２１を省いて、電池電圧と抵抗により発光ダイオードＤ１を駆動したりフォトトランジスタＴｒ１を駆動するようにすることも可能である。使用時間により電池電圧が変動して発光ダイオードＤ１の発光強度やフォトトランジスタＴｒ１の受光特性が変化した場合でも、その変化分をトリミングモード処理でトリミングして、常に正確な孔の有無の検出が可能なしきい値を設定して使用することができる。

なお、トリミングモード処理は暗いところで行うように定めておくことで、ステップＳ４５〜Ｓ４９の外来光を検出する処理を省いて、外来光の強度値をゼロとしてトリミングモード処理を行うようにすることもできる。

［第２実施形態］
図１９は、孔有無検出処理の第２実施形態を示すフローチャート、図２０は、この孔有無検出処理における検出部１３の動作を説明したタイムチャートである。

第２実施形態の時計モジュールにおいては、孔有無検出処理の処理内容が一部異なるだけで、その他の構成や処理内容は第１実施形態と同様のものである。したがって異なる点のみ説明する。

第２実施形態の孔有無検出処理は、ステップＳ２１〜Ｓ２８の処理内容において第１実施形態の孔有無検出処理（図１１）と同一である。これらのステップにより、発光部３１を駆動せずに受光部３２の出力を読み取って外来光の受光強度を取得し、続いて、発光部３１が駆動される。

第２実施形態の孔有無検出処理は、発光部３１を駆動させた後に、次のような処理を行う。すなわち、外来光の検出処理と同様に、フォトトランジスタＴｒ１の出力を安定させるのに１．４ｍｓ待機し（ステップＳ６９）、ＡＤコンバータ３４にＡＤ変換処理を開始させ（ステップＳ７０）、その後、ＡＤ変換処理にかかる時間（６５０μｓ）待機して（ステップＳ７１）、ＡＤコンバータ３４からＡＤ変換値を読み込む。そして、この値を発光部３１を発光させたときの受光強度として変数Ｂにセットする（ステップＳ７２）。

次いで、この発光部３１を発光させたときの受光強度（変数Ｂの値）を、外来光の強度（変数Ａの値）でオフセットさせて、しきい値（例えば“８”）と比較する（ステップＳ７３）。そして、オフセットさせた受光強度（“Ｂ−Ａ”）がしきい値より大きければ、孔有りと判別し（ステップＳ３４）、小さければ孔無しと判別する（ステップＳ３５）、そして、後処理をして（ステップＳ３６）この孔有無検出処理を終了する。

このように、発光部３１を発光させたときの受光強度もＡＤ変換してデジタル値として認識し、これを外来光の強度値でオフセットさせてから論理演算によりしきい値と比較して、孔の有無を検出することができる。

但し、図２０のタイムチャートと、図１２のタイムチャートとを比較すると分かるように、この実施の形態の孔有無検出処理では、発光部３１を発光させたときの受光強度をＡＤ変換するために、第１実施形態のものと比較して１回の孔有無検出処理にかかる時間が５００μｓ程度長くなっている。また、この長くなる期間は電流スタート信号ＩＳがアサートとなって発光ダイオードＤ１が駆動されている時間なので、その分、消費電流が多くなり、これらの点から第１実施形態のほうが有利なものであるといえる。なお、ＡＤコンバータ３４として逐次比較型のＡＤＣでなく、１クロックでＡＤ変換処理できるコンバータを適用することで、上記の欠点を解消することもできる。

なお、この実施の形態で示したしきい値（“８”）についても、第１実施形態において図１３〜図１７を参照して説明したものと同様の意義を有するものであり、第１実施形態の場合と同様に、このしきい値をトリミングモード処理により時計モジュールごとに設定することもできる。また、この第２実施形態においては、外来光の受光強度分のオフセットを、発光部３１を発光させたときの受光強度（変数Ｂの値）に対して行っているが、しきい値（“８”）の側を変数Ａの値でオフセットして、これと変数Ｂの値とを比較するようにしても良い。すなわち、「Ｂ＞８＋Ａ」の比較処理を行っても同一の結果が得られる。

なお、本発明は、上記第１と第２の実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、針を回転させる歯車の構成や、歯車に設けられた針位置を示す孔の配置や個数などは適宜変更可能である。また、孔でなくその部分を透明板により形成して透過孔とすることもできる。また、発光部と受光部とを歯車を挟んで対向配置させた例を示したが、例えば、ミラーや光ファイバーなどを介して、発光部の光を歯車の孔を通過させて受光部まで導くようにすれば、発光部と受光部の配置は適宜変更可能である。

また、第１実施形態では、ＡＤコンバータ３４に内蔵されるコンパレータ３４１とＤＡコンバータ３４２を使用して、受光強度の比較処理を行っているが、ＡＤコンバータ３４とは独立したアナログコンパレータとＤＡコンバータを設けて、それにより比較処理を行うようにしても良い。

また、上記の実施形態では、本発明の孔貫通状態判別装置を、時計モジュールの針位置検出に適用した例を示したが、透過孔が所定位置に来ているか否かを検出して移動部材の状態を検出する種々の装置に、本発明の孔貫通状態判別装置を同様に適用することができる。その他、実施の形態で示した細部等は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の実施の形態の時計モジュールを示す正面図である。 図１の時計モジュールの矢印Ａ−Ａ線断面図である。 針を回転させる歯車の構成を裏蓋側からみた背面図である。 秒針車に形成された孔部を表わした正面図である。 分針車と三番車に形成された孔部を表わした正面図である。 時針車に形成された孔部を表わした正面図である。 時計モジュールの回路構成を示すブロック図である。 貫通状態判別装置として機能する図７の検出部とその周辺部分を詳細に示した回路構成図である。 時計モジュールのＣＰＵにより実行されるメイン制御処理の処理手順を示すフローチャートである。 メイン制御処理のステップＳ３の針位置検出処理の処理手順を示すフローチャートである。 針位置検出処理のステップＳ１２の孔有無検出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図１１の孔有無検出処理における発光部と受光部の動作を説明するタイムチャートである。 孔有無検出処理で穴開と判別される状態の一例を示す説明図である。 孔有無検出処理で穴閉と判別される状態の一例を示す説明図である。 歯車のバックラッシュによって穴開と判別すべき状態や穴閉と判別すべき状態のばらつきを示す説明図である。 孔有無検出処理におけるセンサ出力としきい値の第１例を説明するグラフである。 孔有無検出処理におけるセンサ出力としきい値の第２例を説明するグラフである。 メイン制御処理のスイッチ処理で所定のスイッチ操作がなされた場合に実行されるトリミングモード処理の処理手順を示したフローチャートである。 孔有無検出処理のその他の方式を示すフローチャートである。 図１９の孔有無検出処理における発光部と受光部の動作を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１ 時計モジュール（電子時計）
２ 秒針
３ 分針
４ 時針
１３ 検出部
２０ 秒針車（移動部材）
２１ａ 第１光透過孔部
２５ 分針車（移動部材）
２８ 第２光透過孔部
２７ 時針車（移動部材）
２９ 第３光透過孔部
３１ 発光部
３２ 受光部
３４ ＡＤコンバータ
３５ マイクロコンピュータ
３１１ 定電流回路
３２１ 定電圧回路
Ｄ１ 発光ダイオード
Ｔｒ１ フォトトランジスタ
３４１ コンパレータ
３４２ ＤＡコンバータ

Claims (9)

1. 電気的な駆動により発光する発光素子と、
   光を通す透過孔を有する移動部材と、
   光を受光して受光強度を表わす検出信号を出力する受光素子とを備え、
   前記発光素子と前記受光素子とが、前記移動部材の透過孔が所定位置にきたときにこの透過孔を介して前記発光素子から前記受光素子へ光が進行するように配置された貫通状態判別装置において、
   前記発光素子が非発光状態のときに前記受光素子から出力される検出信号を取り込んでこの検出信号の大きさを外来光の強度として設定する外来光強度設定手段と、
   前記発光素子が発光状態のときに前記受光素子から出力される検出信号を取り込むとともに、前記外来光強度設定手段により設定された前記外来光の強度分だけ比較対象の一方をオフセットさせて前記検出信号の大きさとしきい値とを比較し前記移動部材の透過孔が所定位置にあるか否かを判別する判別手段と、
   を備えていることを特徴とする貫通状態判別装置。
2. 前記外来光強度設定手段は、
   前記受光素子の検出信号を受けて該検出信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、
   前記外来光強度設定手段により設定された前記外来光の強度の値で前記しきい値をオフセットさせ、このオフセットしたしきい値を前記ＤＡコンバータに出力して前記アナログコンパレータにより比較処理を行わせることで、前記発光素子が発光状態のときの前記受光素子の検出信号の大きさと前記外来光の強度分オフセットされたしきい値との比較を行う比較部と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の貫通状態判別装置。
3. 前記ＡＤコンバータは、ＤＡコンバータと、当該ＤＡコンバータの出力と入力信号とを比較するアナログコンパレータとを有し、前記ＤＡコンバータに複数種のデジタル信号を逐次出力して前記アナログコンパレータで比較させることで、入力信号に対応するデジタル信号の生成を行う逐次比較型のＡＤコンバータであり、
   前記判別手段のアナログコンパレータおよびＤＡコンバータは、前記ＡＤコンバータのアナログコンパレータおよびＤＡコンバータと共通化されていることを特徴とする請求項２記載の貫通状態判別装置。
4. 前記外来光強度設定手段は、
   前記発光素子を駆動せずに前記受光素子をアクティブにして当該受光素子の出力が安定するのを待機する非発光待機手段と、
   この非発光待機手段による待機の後に前記ＡＤコンバータにより外来光の強度を取り込んで設定する設定手段と、
   を備え、
   前記判別手段は、
   前記設定手段による設定の後に前記発光素子を駆動させて前記受光素子の出力が安定するのを待機する発光待機手段と、
   この発光待機手段による待機の前後又はこの発光待機手段の待機と並行させて、予め設定されたしきい値を前記設定手段で設定された外来光の強度値でオフセットした値を前記ＤＡコンバータに出力する出力手段と、
   前記発光待機手段と前記出力手段の後に前記アナログコンパレータで前記受光素子の出力信号と前記ＤＡコンバータの出力とを比較する比較手段と、
   この比較手段の比較結果により前記移動部材の透過孔が所定位置にあるか否かを判別する所定位置判別手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の貫通状態判別装置。
5. 前記移動部材の透過孔を、前記発光素子からの光を通す所定位置に配置させる移動部材設定手段と、
   この移動部材設定手段により前記移動部材の透過孔が所定位置に配置された状態で、前記発光素子を発光状態にして前記受光素子の検出信号を取り込み、この検出信号の大きさを前記しきい値として設定するトリミング処理手段と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の貫通状態判別装置。
6. 前記移動部材の透過孔を、前記発光素子からの光を通す所定位置に配置させる移動部材設定手段と、
   この移動部材設定手段により前記複数の移動部材の透過孔が互いに重ねられた状態で、前記発光素子を非発光状態にしたときと発光状態にしたときとの前記受光素子の検出信号をそれぞれ取り込み、これら検出信号の大きさの差を前記しきい値として設定するトリミング処理手段と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の貫通状態判別装置。
7. 前記移動部材は複数設けられ、
   前記発光素子と前記受光素子とが、前記複数の移動部材の透過孔が互いに重なった状態にされたときにこれらの透過孔を介して前記発光素子から前記受光素子へ光が進行するように配置され、
   前記判別手段は、前記検出信号の大きさに基づき、前記複数の移動部材の透過孔が互いに重なった状態にあるか否かを判別するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の貫通状態判別装置。
8. 請求項７記載の貫通状態判別装置において、さらに、
   前記判別手段による前記複数の移動部材の透過孔が互いに重なった状態にあるか否かの判別に基づいて前記移動部材の移動を制御する制御手段を備えたことを特徴とする貫通状態判別装置。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の貫通状態判別装置を時計本体に配設したことを特徴とする電子時計。

Images