JP7115332B2 - 電子制御式機械時計、電子制御式機械時計の制御方法および電子時計 - Google Patents
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Description
本発明は、電子制御式機械時計、電子制御式機械時計の制御方法および電子時計に関する。
ぜんまいが開放する時の機械的エネルギーによって発電機を駆動して発生させた電気的エネルギーを電源回路に充電し、当該電気的エネルギーにより制動制御回路を作動して発電機のローターの回転を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動して正確に時刻を表示する電子制御式機械時計が知られている（特許文献１参照）。
電子制御式機械時計では、ぜんまいによって発電機に加えられるトルク（機械的エネルギー）は、指針を基準スピードよりも速く回転させるように設定されており、その回転スピードを制動制御装置で発電機にブレーキをかけることで調速している。
具体的には、水晶振動子から出力される発振信号に基づく基準信号と、発電機のローターの回転周期に対応した回転検出信号とを比較して、発電機のブレーキ量を設定して発電機を調速している。したがって、電子制御式機械時計は、基準信号の精度に応じた時刻精度を維持することができる。
具体的には、水晶振動子から出力される発振信号に基づく基準信号と、発電機のローターの回転周期に対応した回転検出信号とを比較して、発電機のブレーキ量を設定して発電機を調速している。したがって、電子制御式機械時計は、基準信号の精度に応じた時刻精度を維持することができる。
水晶振動子は温度特性があるため、電子制御式機械時計の使用環境が温度特性の基準温度である常温（２５℃）に比べて大きく異なる場合は、水晶振動子の発振周波数が変化し、基準信号の周波数も変動するため、電子制御式機械時計の時刻精度も低下する。このため、水晶振動子の温度補償を行う温度補償機能部を設けることが考えられる。
しかしながら、温度補償機能部を設ける事により消費電流が大きくなってしまう。電子制御式機械時計は、ぜんまいが巻きほどけるに従い、発電機に加えられるトルクが小さくなるため発電電力が小さくなる。そのため、温度補償機能部の消費電流が大きい場合、ぜんまいによって発電機に加えられるエネルギーが小さい領域ではエネルギー収支のバランスが悪化し、温度補償機能部および制動制御装置を駆動するだけの発電電圧が得られず、正確な調速制御が行えない。つまり、電子制御式機械時計が正確に動作する持続時間が短くなる。
そのため、電子制御式機械時計では、発電機に加えられるトルクが小さく、小さな発電電力しか得られなくても、制動制御装置および温度補償機能部を動作させることができるように、低消費電流および低電圧で駆動可能な温度補償機能部が求められていた。
また、このような低消費電流および低電圧で駆動可能な温度補償機能部は、水晶振動子を用いた一般的な電子時計においても求められている。
しかしながら、温度補償機能部を設ける事により消費電流が大きくなってしまう。電子制御式機械時計は、ぜんまいが巻きほどけるに従い、発電機に加えられるトルクが小さくなるため発電電力が小さくなる。そのため、温度補償機能部の消費電流が大きい場合、ぜんまいによって発電機に加えられるエネルギーが小さい領域ではエネルギー収支のバランスが悪化し、温度補償機能部および制動制御装置を駆動するだけの発電電圧が得られず、正確な調速制御が行えない。つまり、電子制御式機械時計が正確に動作する持続時間が短くなる。
そのため、電子制御式機械時計では、発電機に加えられるトルクが小さく、小さな発電電力しか得られなくても、制動制御装置および温度補償機能部を動作させることができるように、低消費電流および低電圧で駆動可能な温度補償機能部が求められていた。
また、このような低消費電流および低電圧で駆動可能な温度補償機能部は、水晶振動子を用いた一般的な電子時計においても求められている。
本発明の目的は、低消費電流および低電圧で駆動可能な温度補償機能部を有する電子制御式機械時計、電子制御式機械時計の制御方法および電子時計を提供することにある。
本発明の電子制御式機械時計は、機械的エネルギー源と、前記機械的エネルギー源によって駆動されるローターを備える発電機と、前記機械的エネルギー源のトルクを前記ローターに伝達するエネルギー伝達装置と、前記エネルギー伝達装置に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置と、前記ローターの回転を制御する回転制御装置と、水晶振動子と、前記発電機で発電された電気エネルギーを蓄積する電源回路と、を備え、前記回転制御装置は、前記水晶振動子を発振させる発振回路と、前記発振回路から出力される発振信号を分周して基準信号を出力する分周回路と、前記基準信号の温度による変動を補正する温度補償機能部と、前記ローターの回転周波数を測定する回転検出回路と、前記ローターの回転周波数と、前記基準信号の周波数との差に応じて前記ローターの制動を制御する制動制御回路と、を有し、前記温度補償機能部は、前記発振回路を制御する周波数調整制御回路と、前記分周回路を制御する論理緩急回路と、温度測定を行う温度測定部と、演算回路と、電子制御式機械時計で共通の温度補正データが記憶される温度補正テーブル記憶部と、電子制御式機械時計の個体差補正データが記憶される個体差補正データ記憶部と、前記温度補正テーブル記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第１スイッチと、前記個体差補正データ記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第２スイッチと、を備え、前記演算回路は、前記温度測定部で測定された測定温度と、前記温度補正データと、前記個体差補正データとに基づいて補正量を演算し、前記周波数調整制御回路および前記論理緩急回路に出力し、前記第１スイッチは、少なくとも前記温度補正テーブル記憶部から前記温度補正データを読み出す温度補正データ読み出し期間を含む第１電源接続期間は接続状態とされ、前記第１電源接続期間以外は非接続状態に制御され、前記第２スイッチは、少なくとも前記個体差補正データ記憶部から前記個体差補正データを読み出す個体差補正データ読み出し期間を含む第２電源接続期間は接続状態とされ、前記第２電源接続期間以外は非接続状態に制御されることを特徴とする。
本発明によれば、ぜんまい等の機械的エネルギー源で駆動される発電機を有し、発電機のローターの回転速度を調速することで、時刻表示装置の指針を正確に駆動する電子制御式機械時計において、温度測定部で測定された温度に基づいて補正量を算出する演算回路と、前記補正量に基づいて発振回路の付加容量などを制御して発振信号の周波数を調整する周波数調整制御回路と、前記補正量に基づいて分周回路を制御して分周回路から出力される基準信号の信号変化タイミングを調整する論理緩急回路とを備える。このため、電子制御式機械時計を使用する環境に応じて温度が変化しても、論理緩急回路によって粗調整を行え、周波数調整制御回路によって微調整を行えるので、水晶振動子等の温度特性の影響を補償でき、基準信号の周波数精度を向上でき、時刻精度も向上できる。
また、電子制御式機械時計で共通化できるデータを記憶する温度補正テーブル記憶部と、各電子制御式機械時計の個体差の補正データを記憶する個体差補正データ記憶部とを備えるため、補正データを効率的に記録でき、ＩＣ面積を削減できる。すなわち、温度補正テーブル記憶部は書き換え不要のため、回路規模を小さくできるマスクＲＯＭ等で構成でき、個体差補正データのみを書き換え可能な不揮発性メモリーで構成できるので、ＩＣ内の面積を小さくできる。個体差補正データ記憶部を小さくする事に伴い、動作電流や非動作時のリーク電流も低減できる。
さらに、温度補正テーブル記憶部および個体差補正データ記憶部と、電源回路との間に第１スイッチおよび第２スイッチを配置したので、温度補正テーブル記憶部および個体差補正データ記憶部は、補正データを読み出す期間のみ電源回路に接続し、それ以外の期間は電源回路から切り離すことができ、非動作時のリーク電流を削減できる。特に、電子制御式機械時計の内部が高温になった時は、リーク電流が増加するため、電源回路から各記憶部を切り離すことによるリーク電流の削減効果を大きくすることができる。電子制御式機械時計は、発電された電気エネルギーをコンデンサーなどの電源回路に充電し、電源回路の電圧によりＩＣを駆動するため、ＩＣの消費電流が大きくなると電源回路からの放電量が大きくなり、電源回路の電圧が小さくなる。この電圧がＩＣ動作の停止電圧を下回るとＩＣが停止して調速制御ができなくなる。したがって、ＩＣの消費電流が小さければ、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣを駆動できる電圧が得られるようになり、電子制御式機械時計の持続時間を延ばすことができる。
また、論理緩急回路および周波数調整制御回路を組み合わせることで、低消費電流で細かな周波数制御が可能な温度補償機能を実現することができる。すなわち、論理緩急回路は、消費電流の増加は抑制できるが、基準信号の細かい調整を行うことが難しい。また、周波数調整制御回路は、基準信号の微調整も可能であるが、調整範囲を広くするためには付加容量を大きくする必要があり、付加容量の充放電が増加するため消費電流が増大する。本発明では、このような特性を有する論理緩急回路および周波数調整制御回路を組み合わせることで、基準信号の細かい調整を行うことができ、かつ、消費電流も低減できる。
また、電子制御式機械時計で共通化できるデータを記憶する温度補正テーブル記憶部と、各電子制御式機械時計の個体差の補正データを記憶する個体差補正データ記憶部とを備えるため、補正データを効率的に記録でき、ＩＣ面積を削減できる。すなわち、温度補正テーブル記憶部は書き換え不要のため、回路規模を小さくできるマスクＲＯＭ等で構成でき、個体差補正データのみを書き換え可能な不揮発性メモリーで構成できるので、ＩＣ内の面積を小さくできる。個体差補正データ記憶部を小さくする事に伴い、動作電流や非動作時のリーク電流も低減できる。
さらに、温度補正テーブル記憶部および個体差補正データ記憶部と、電源回路との間に第１スイッチおよび第２スイッチを配置したので、温度補正テーブル記憶部および個体差補正データ記憶部は、補正データを読み出す期間のみ電源回路に接続し、それ以外の期間は電源回路から切り離すことができ、非動作時のリーク電流を削減できる。特に、電子制御式機械時計の内部が高温になった時は、リーク電流が増加するため、電源回路から各記憶部を切り離すことによるリーク電流の削減効果を大きくすることができる。電子制御式機械時計は、発電された電気エネルギーをコンデンサーなどの電源回路に充電し、電源回路の電圧によりＩＣを駆動するため、ＩＣの消費電流が大きくなると電源回路からの放電量が大きくなり、電源回路の電圧が小さくなる。この電圧がＩＣ動作の停止電圧を下回るとＩＣが停止して調速制御ができなくなる。したがって、ＩＣの消費電流が小さければ、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣを駆動できる電圧が得られるようになり、電子制御式機械時計の持続時間を延ばすことができる。
また、論理緩急回路および周波数調整制御回路を組み合わせることで、低消費電流で細かな周波数制御が可能な温度補償機能を実現することができる。すなわち、論理緩急回路は、消費電流の増加は抑制できるが、基準信号の細かい調整を行うことが難しい。また、周波数調整制御回路は、基準信号の微調整も可能であるが、調整範囲を広くするためには付加容量を大きくする必要があり、付加容量の充放電が増加するため消費電流が増大する。本発明では、このような特性を有する論理緩急回路および周波数調整制御回路を組み合わせることで、基準信号の細かい調整を行うことができ、かつ、消費電流も低減できる。
本発明の電子制御式機械時計において、前記回転制御装置は、定電圧回路を備え、前記発振回路、前記分周回路、前記制動制御回路、前記温度補償機能部、前記周波数調整制御回路、前記演算回路、前記温度測定部は、前記定電圧回路から出力される定電圧で駆動され、前記温度補正テーブル記憶部と前記個体差補正データ記憶部とは、前記定電圧回路と異なる電源で駆動されることが好ましい。
定電圧回路は、発電機によって充電される電源回路の電圧（発電電圧）が変動しても、一定の電圧を出力できるため、発振回路や温度測定部等を定電圧で駆動すれば、発電電圧が大きくなっても消費電流の増加を防止できる。また、発振回路や温度測定部等を一定の電圧で駆動することで、出力信号の電圧による変動を小さくできる。このため、低消費電流化が必要な電子制御式機械時計において低消費電流化と高精度化を実現できる。
また、温度補正テーブル記憶部や個体差補正データ記憶部に、不揮発性メモリー等が使用された場合、動作時の消費電流が大きいため、定電圧回路で駆動すると、定電圧回路の出力電圧が変動することがある。定電圧回路の電圧変動は、発振回路の出力信号の周波数の変動や、発振回路の動作停止の原因となる。そこで、温度補正テーブル記憶部と個体差補正データ記憶部は、発振回路や温度測定部等を駆動する定電圧回路とは異なる電源、例えば、電源回路（コンデンサー等）の両端に発生する電圧で駆動している。これにより、温度補正テーブル記憶部と個体差補正データ記憶部の動作時の消費電流により、電源回路の電圧が降下したとしても、定電圧回路の出力に与える影響は小さくなり、発振回路や温度測定部の出力信号の周波数の変動や、発振回路の動作停止を防止できる。
さらに、定電圧回路の出力電圧値の設定を、発振回路や温度測定部等の動作停止電圧を下回らない範囲で、低く設定できるため、ＩＣを低消費電流で駆動することができる。よって、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣが駆動できるだけの発電電圧が得られるようになり、持続時間を延ばすことができる。
また、温度補正テーブル記憶部や個体差補正データ記憶部に、不揮発性メモリー等が使用された場合、動作時の消費電流が大きいため、定電圧回路で駆動すると、定電圧回路の出力電圧が変動することがある。定電圧回路の電圧変動は、発振回路の出力信号の周波数の変動や、発振回路の動作停止の原因となる。そこで、温度補正テーブル記憶部と個体差補正データ記憶部は、発振回路や温度測定部等を駆動する定電圧回路とは異なる電源、例えば、電源回路（コンデンサー等）の両端に発生する電圧で駆動している。これにより、温度補正テーブル記憶部と個体差補正データ記憶部の動作時の消費電流により、電源回路の電圧が降下したとしても、定電圧回路の出力に与える影響は小さくなり、発振回路や温度測定部の出力信号の周波数の変動や、発振回路の動作停止を防止できる。
さらに、定電圧回路の出力電圧値の設定を、発振回路や温度測定部等の動作停止電圧を下回らない範囲で、低く設定できるため、ＩＣを低消費電流で駆動することができる。よって、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣが駆動できるだけの発電電圧が得られるようになり、持続時間を延ばすことができる。
本発明の電子制御式機械時計において、前記温度測定部を動作させる温度測定期間と、前記温度補正データ読み出し期間と、前記個体差補正データ読み出し期間とは、異なるタイミングに設定されていることが好ましい。
電子制御式機械時計は、発電された電気エネルギーが比較的小さいため、電源回路としては二次電池に比べて内部抵抗の小さなコンデンサーを用いることが好ましい。コンデンサーは、二次電池に比べて容量が小さいため、電流負荷による電圧降下が大きくなる。そのため、電子制御式機械時計に用いられる回路において、動作電流が比較的大きな温度測定部と、温度補正テーブル記憶部と、個体差補正データ記憶部の各動作期間が重なり、電流負荷が大きくなると、電源回路（コンデンサー）の電圧が降下し、ＩＣの動作停止電圧を下回る可能性がある。ＩＣの動作が停止すると、時計の運針を制御できなくなり、正確な時刻を表示できない。
そこで、温度測定部を動作させる温度測定期間と、温度補正データ読み出し期間と、個体差補正データ読み出し期間とを異なるタイミングに設定し、各期間が重ならないように制御することで、電流負荷を分散でき、ＩＣの動作停止電圧を下回る電源回路の電圧降下を防止できる。すると、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さく、電源回路の両端に発生する発電電圧が小さくなる領域においても、発電電圧がＩＣの動作停止を下回ることがなくなり、正確に調速できて持続時間を長くすることができる。
そこで、温度測定部を動作させる温度測定期間と、温度補正データ読み出し期間と、個体差補正データ読み出し期間とを異なるタイミングに設定し、各期間が重ならないように制御することで、電流負荷を分散でき、ＩＣの動作停止電圧を下回る電源回路の電圧降下を防止できる。すると、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さく、電源回路の両端に発生する発電電圧が小さくなる領域においても、発電電圧がＩＣの動作停止を下回ることがなくなり、正確に調速できて持続時間を長くすることができる。
本発明の電子制御式機械時計において、前記回転制御装置は、ＳＯＩプロセスで製造されたＩＣで構成され、前記個体差補正データ記憶部は、ＦＡＭＯＳで構成されていることが好ましい。
個体差補正データ記憶部のデータは、発振回路や温度測定部等の特性の個体差を理想特性に補正するためのデータであり、このデータは電子制御式機械時計の量産工程の中で書き込む必要がある。このため、個体差補正データ記憶部は、書き込んだデータが電源回路の電圧が無くなっても消えることがない不揮発性メモリーで構成される。不揮発性メモリーには、通常、ＥＥＰＲＯＭのような複数回書き込み可能な不揮発性メモリーが使用される。しかし、ＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリーは書き込みに大きな電圧が必要となる。一方、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）プロセスで製造されたＩＣは耐圧が低いという特性があるため、書き込みに大きな電圧が必要な不揮発性メモリーを搭載することができない。
そこで、個体差補正データ記憶部を構成する不揮発性メモリーとしてＦＡＭＯＳ（Floating gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor）を使用している。ＦＡＭ
ＯＳへの書き込みは低電圧で行えるため、耐圧が低いＳＯＩプロセスで製造されたＩＣでも、その耐圧を超えて破壊してしまうことを防止できる。このため、ＳＯＩプロセスにより、低リーク電流、低電圧駆動が可能な、温度補償機能を持った回転制御装置（ＩＣ）を構成でき、ぜんまいから得られる機械的エネルギーが小さくなる領域においても、回転制御装置を駆動でき、持続時間を長くすることができる。
そこで、個体差補正データ記憶部を構成する不揮発性メモリーとしてＦＡＭＯＳ（Floating gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor）を使用している。ＦＡＭ
ＯＳへの書き込みは低電圧で行えるため、耐圧が低いＳＯＩプロセスで製造されたＩＣでも、その耐圧を超えて破壊してしまうことを防止できる。このため、ＳＯＩプロセスにより、低リーク電流、低電圧駆動が可能な、温度補償機能を持った回転制御装置（ＩＣ）を構成でき、ぜんまいから得られる機械的エネルギーが小さくなる領域においても、回転制御装置を駆動でき、持続時間を長くすることができる。
本発明の電子制御式機械時計において、前記温度測定部は、定電流によって駆動されるＣＲ発振回路で構成されていることが好ましい。
温度測定部として、定電流で駆動するＣＲ発振回路を使用すると、環境温度により定電流や抵抗の値が変動し、環境温度に応じた周波数の信号がＣＲ発振回路から出力され、その周波数により温度を検出することができる。また、温度測定部の駆動電流は、定電流で決まるため、設計により電流値をコントロールし易く、容易に低消費電流化できる。
消費電流が小さくなれば、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣが駆動できるだけの発電電圧が得られるようになり、持続時間を延ばすことができる。
消費電流が小さくなれば、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣが駆動できるだけの発電電圧が得られるようになり、持続時間を延ばすことができる。
本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギー源と、前記機械的エネルギー源によって駆動されるローターを備える発電機と、前記機械的エネルギー源のトルクを前記ローターに伝達するエネルギー伝達装置と、前記エネルギー伝達装置に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置と、前記ローターの回転を制御する回転制御装置と、水晶振動子と、前記発電機で発電された電気エネルギーを蓄積する電源回路と、を備える電子制御式機械時計の制御方法であって、前記回転制御装置は、前記水晶振動子を発振させる発振回路と、前記発振回路から出力される発振信号を分周して基準信号を出力する分周回路と、前記基準信号の温度による変動を補正する温度補償機能部と、前記ローターの回転周波数を測定する回転検出回路と、前記ローターの回転周波数と、前記基準信号の周波数との差に応じて前記ローターの制動を制御する制動制御回路と、を有し、前記温度補償機能部は、温度測定を行う温度測定部と、電子制御式機械時計で共通の温度補正データが記憶される温度補正テーブル記憶部と、電子制御式機械時計の個体差補正データが記憶される個体差補正データ記憶部と、前記温度補正テーブル記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第１スイッチと、前記個体差補正データ記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第２スイッチと、を備え、前記温度測定部を作動して温度を測定するステップと、前記第１スイッチを接続して前記温度補正テーブル記憶部から前記温度補正データを読み出し、前記第１スイッチを切断するステップと、前記第２スイッチを接続して前記個体差補正データ記憶部から前記個体差補正データを読み出し、前記第２スイッチを切断するステップと、測定された測定温度と、前記温度補正データと、前記個体差補正データとに基づいて補正量を演算するステップと、前記補正量に応じて前記発振回路を制御するステップと、前記補正量に応じて前記分周回路を制御するステップと、を実行することを特徴とする。
本発明の制御方法によれば、前記電子制御式機械時計と同様の作用効果を奏することができる。
本発明の制御方法によれば、前記電子制御式機械時計と同様の作用効果を奏することができる。
本発明の電子時計は、時刻表示を行う時刻表示装置と、水晶振動子と、電源回路と、前記水晶振動子を発振させる発振回路と、前記発振回路から出力される発振信号を分周して基準信号を出力する分周回路と、前記基準信号の温度による変動を補正する温度補償機能部と、を備え前記温度補償機能部は、前記発振回路を制御する周波数調整制御回路と、前記分周回路を制御する論理緩急回路と、温度測定を行う温度測定部と、演算回路と、電子時計で共通の温度補正データが記憶される温度補正テーブル記憶部と、電子時計の個体差補正データが記憶される個体差補正データ記憶部と、前記温度補正テーブル記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第１スイッチと、前記個体差補正データ記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第２スイッチと、を備え、前記演算回路は、前記温度測定部で測定された測定温度と、前記温度補正データと、前記個体差補正データとに基づいて補正量を演算し、前記周波数調整制御回路および前記論理緩急回路に出力し、前記第１スイッチは、少なくとも前記温度補正テーブル記憶部から前記温度補正データを読み出す温度補正データ読み出し期間を含む第１電源接続期間は接続状態とされ、前記第１電源接続期間以外は非接続状態に制御され、前記第２スイッチは、少なくとも前記個体差補正データ記憶部から前記個体差補正データを読み出す個体差補正データ読み出し期間を含む第２電源接続期間は接続状態とされ、前記第２電源接続期間以外は非接続状態に制御されることを特徴とする。
本発明によれば、温度測定部で測定された温度に基づいて補正量を算出する演算回路と、前記補正量に基づいて発振回路の付加容量などを制御して発振信号の周波数を調整する周波数調整制御回路と、前記補正量に基づいて分周回路を制御して分周回路から出力される基準信号の信号変化タイミングを調整する論理緩急回路とを備える。このため、電子時計を使用する環境に応じて温度が変化しても、論理緩急回路によって粗調整を行え、周波数調整制御回路によって微調整を行えるので、水晶振動子等の温度特性の影響を補償でき、基準信号の周波数精度を向上でき、時刻精度も向上できる。
また、電子時計で共通化できるデータを記憶する温度補正テーブル記憶部と、各電子時計の個体差の補正データを記憶する個体差補正データ記憶部とを備えるため、補正データを効率的に記録でき、ＩＣ面積を削減できる。すなわち、温度補正テーブル記憶部は書き換え不要のため、回路規模を小さくできるマスクＲＯＭ等で構成でき、個体差補正データのみを書き換え可能な不揮発性メモリーで構成できるので、ＩＣ内の面積を小さくできる。個体差補正データ記憶部を小さくする事に伴い、動作電流や非動作時のリーク電流も低減できる。
さらに、温度補正テーブル記憶部および個体差補正データ記憶部と、電源回路との間に第１スイッチおよび第２スイッチを配置したので、温度補正テーブル記憶部および個体差補正データ記憶部は、補正データを読み出す期間のみ電源回路に接続し、それ以外の期間は電源回路から切り離すことができ、非動作時のリーク電流を削減できる。特に、電子時計の内部が高温になった時は、リーク電流が増加するため、電源回路から各記憶部を切り離すことによるリーク電流の削減効果を大きくすることができる。電子時計は、電源の電圧によりＩＣを駆動するため、ＩＣの消費電流が大きくなると電源回路からの放電量が大きくなり、ＩＣの消費電流が小さい時と比較して電源回路の電圧低下が早まる。この電圧がＩＣ動作の停止電圧を下回るとＩＣが停止して正確な時刻表示ができなくなる。つまり、電子時計の持続時間が短くなってしまう事になる。したがって、ＩＣの消費電流が小さければ、電源回路からの放電量も小さくなるため、電源回路の電圧低下も遅くなるので、ＩＣを駆動できる電圧が長期間得られるようになり、電子時計の持続時間を延ばすことができる。
また、論理緩急回路および周波数調整制御回路を組み合わせることで、低消費電流で細かな周波数制御が可能な温度補償機能を実現することができる。すなわち、論理緩急回路は、消費電流の増加は抑制できるが、基準信号の細かい調整を行うことが難しい。また、周波数調整制御回路は、基準信号の微調整も可能であるが、調整範囲を広くするためには付加容量を大きくする必要があり、付加容量の充放電が増加するため消費電流が増大する。本発明では、このような特性を有する論理緩急回路および周波数調整制御回路を組み合わせることで、基準信号の細かい調整を行うことができ、かつ、消費電流も低減できる。
また、電子時計で共通化できるデータを記憶する温度補正テーブル記憶部と、各電子時計の個体差の補正データを記憶する個体差補正データ記憶部とを備えるため、補正データを効率的に記録でき、ＩＣ面積を削減できる。すなわち、温度補正テーブル記憶部は書き換え不要のため、回路規模を小さくできるマスクＲＯＭ等で構成でき、個体差補正データのみを書き換え可能な不揮発性メモリーで構成できるので、ＩＣ内の面積を小さくできる。個体差補正データ記憶部を小さくする事に伴い、動作電流や非動作時のリーク電流も低減できる。
さらに、温度補正テーブル記憶部および個体差補正データ記憶部と、電源回路との間に第１スイッチおよび第２スイッチを配置したので、温度補正テーブル記憶部および個体差補正データ記憶部は、補正データを読み出す期間のみ電源回路に接続し、それ以外の期間は電源回路から切り離すことができ、非動作時のリーク電流を削減できる。特に、電子時計の内部が高温になった時は、リーク電流が増加するため、電源回路から各記憶部を切り離すことによるリーク電流の削減効果を大きくすることができる。電子時計は、電源の電圧によりＩＣを駆動するため、ＩＣの消費電流が大きくなると電源回路からの放電量が大きくなり、ＩＣの消費電流が小さい時と比較して電源回路の電圧低下が早まる。この電圧がＩＣ動作の停止電圧を下回るとＩＣが停止して正確な時刻表示ができなくなる。つまり、電子時計の持続時間が短くなってしまう事になる。したがって、ＩＣの消費電流が小さければ、電源回路からの放電量も小さくなるため、電源回路の電圧低下も遅くなるので、ＩＣを駆動できる電圧が長期間得られるようになり、電子時計の持続時間を延ばすことができる。
また、論理緩急回路および周波数調整制御回路を組み合わせることで、低消費電流で細かな周波数制御が可能な温度補償機能を実現することができる。すなわち、論理緩急回路は、消費電流の増加は抑制できるが、基準信号の細かい調整を行うことが難しい。また、周波数調整制御回路は、基準信号の微調整も可能であるが、調整範囲を広くするためには付加容量を大きくする必要があり、付加容量の充放電が増加するため消費電流が増大する。本発明では、このような特性を有する論理緩急回路および周波数調整制御回路を組み合わせることで、基準信号の細かい調整を行うことができ、かつ、消費電流も低減できる。
本発明の電子時計において、少なくとも前記発振回路を定電圧で駆動する定電圧回路を備え、前記温度補正テーブル記憶部と前記個体差補正データ記憶部とは、前記定電圧回路と異なる電源で駆動されることが好ましい。
定電圧回路は、一次電池や二次電池などで構成される電源回路の電圧が変動しても、一定の電圧を出力できるため、少なくとも発振回路を定電圧で駆動すれば、電源回路の電圧が大きくなっても消費電流の増加を防止できる。また、発振回路を一定の電圧で駆動することで、出力信号の電圧による変動を小さくできる。このため、電子時計において低消費電流化と高精度化を実現できる。
また、温度補正テーブル記憶部や個体差補正データ記憶部に、不揮発性メモリー等が使用された場合、動作時の消費電流が大きいため、定電圧回路で駆動すると、定電圧回路の出力電圧が変動することがある。定電圧回路の電圧変動は、発振回路の出力信号の周波数の変動や、発振回路の動作停止の原因となる。そこで、温度補正テーブル記憶部と個体差補正データ記憶部は、発振回路を駆動する定電圧回路とは異なる電源、例えば、電源回路（一次電池や二次電池）の両端に発生する電圧で駆動している。これにより、温度補正テーブル記憶部と個体差補正データ記憶部の動作時の消費電流により、電源回路の電圧が降下したとしても、定電圧回路の出力に与える影響は小さくなり、発振回路の出力信号の周波数の変動や、発振回路の動作停止を防止できる。
さらに、定電圧回路の出力電圧値の設定を、発振回路の動作停止電圧を下回らない範囲で、低く設定できるため、ＩＣを低消費電流で駆動することができる。よって、一次電池や二次電池などの電源から供給される電圧をＩＣが駆動できる最小限のレベルに設定でき、持続時間を延ばすことができる。
また、温度補正テーブル記憶部や個体差補正データ記憶部に、不揮発性メモリー等が使用された場合、動作時の消費電流が大きいため、定電圧回路で駆動すると、定電圧回路の出力電圧が変動することがある。定電圧回路の電圧変動は、発振回路の出力信号の周波数の変動や、発振回路の動作停止の原因となる。そこで、温度補正テーブル記憶部と個体差補正データ記憶部は、発振回路を駆動する定電圧回路とは異なる電源、例えば、電源回路（一次電池や二次電池）の両端に発生する電圧で駆動している。これにより、温度補正テーブル記憶部と個体差補正データ記憶部の動作時の消費電流により、電源回路の電圧が降下したとしても、定電圧回路の出力に与える影響は小さくなり、発振回路の出力信号の周波数の変動や、発振回路の動作停止を防止できる。
さらに、定電圧回路の出力電圧値の設定を、発振回路の動作停止電圧を下回らない範囲で、低く設定できるため、ＩＣを低消費電流で駆動することができる。よって、一次電池や二次電池などの電源から供給される電圧をＩＣが駆動できる最小限のレベルに設定でき、持続時間を延ばすことができる。
［電子制御式機械時計の構成］
図１は、本発明の第１実施形態の電子制御式機械時計１を示すブロック図である。
電子制御式機械時計１は、機械的エネルギー源としてのぜんまい２と、ぜんまい２のトルクを伝達するエネルギー伝達装置としての増速輪列３と、増速輪列３に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置４と、前記増速輪列３を介して伝達されるトルクで駆動される発電機５と、整流回路６と、電源回路７と、水晶振動子８と、回転制御装置１０とを備えている。
回転制御装置１０は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）プロセスによって製造されたＩＣによって構成され、発振回路１１、分周回路１２、回転検出回路１３、制動制御回路１４、定電圧回路１５および温度補償機能部２０を備えて構成されている。
図１は、本発明の第１実施形態の電子制御式機械時計１を示すブロック図である。
電子制御式機械時計１は、機械的エネルギー源としてのぜんまい２と、ぜんまい２のトルクを伝達するエネルギー伝達装置としての増速輪列３と、増速輪列３に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置４と、前記増速輪列３を介して伝達されるトルクで駆動される発電機５と、整流回路６と、電源回路７と、水晶振動子８と、回転制御装置１０とを備えている。
回転制御装置１０は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）プロセスによって製造されたＩＣによって構成され、発振回路１１、分周回路１２、回転検出回路１３、制動制御回路１４、定電圧回路１５および温度補償機能部２０を備えて構成されている。
時刻表示装置４は、図示を省略するが、秒針、分針、時針の各指針を備えている。
発電機５は、図２に示すように、ローター５Ａと、ローター５Ａの回転に伴い誘起電力を発生するコイル５Ｂとを備え、電気的エネルギーを供給する。ローター５Ａは、増速輪列３を介してぜんまい１によって駆動される。ローター５Ａは、２極に着磁されたローターなどであり、ローター５Ａの一部が磁石で構成されている。発電機５は、ローター５Ａが回転することで磁束が変化し、コイル５Ｂに誘起電力を発生させて発電する。
発電機５のコイル５Ｂの第１の出力端子ＭＧ１、第２の出力端子ＭＧ２には、制動制御回路１４で制御されるブレーキ回路５０と、整流回路６とが接続されている。このため、発電機５から供給された電気エネルギーは、整流回路６を介して、電源回路７の電源コンデンサー７１に充電される。そして、電源コンデンサー７１の両端に発生する電圧（発電電圧）で回転制御装置１０を駆動する。
発電機５は、図２に示すように、ローター５Ａと、ローター５Ａの回転に伴い誘起電力を発生するコイル５Ｂとを備え、電気的エネルギーを供給する。ローター５Ａは、増速輪列３を介してぜんまい１によって駆動される。ローター５Ａは、２極に着磁されたローターなどであり、ローター５Ａの一部が磁石で構成されている。発電機５は、ローター５Ａが回転することで磁束が変化し、コイル５Ｂに誘起電力を発生させて発電する。
発電機５のコイル５Ｂの第１の出力端子ＭＧ１、第２の出力端子ＭＧ２には、制動制御回路１４で制御されるブレーキ回路５０と、整流回路６とが接続されている。このため、発電機５から供給された電気エネルギーは、整流回路６を介して、電源回路７の電源コンデンサー７１に充電される。そして、電源コンデンサー７１の両端に発生する電圧（発電電圧）で回転制御装置１０を駆動する。
［ブレーキ回路］
ブレーキ回路５０は、発電機５を調速機として機能させるために、ローター５Ａの回転にブレーキを掛けるものである。ブレーキ回路５０は、発電機５で発電された交流信号（交流電流）が出力される第１の出力端子ＭＧ１に接続された第１のチョッピングトランジスター５１と、前記交流信号が出力される第２の出力端子ＭＧ２に接続された第２のチョッピングトランジスター５２とを有する。そして、各チョッピングトランジスター５１、５２をオンすることにより、第１の出力端子ＭＧ１と第２の出力端子ＭＧ２とを短絡させて閉ループ状態にし、発電機５にショートブレーキを掛けるようになっている。
これらの各チョッピングトランジスター５１、５２は、電源回路７の入力端子側（ＶＤＤ側）に接続されている。
ブレーキ回路５０は、発電機５を調速機として機能させるために、ローター５Ａの回転にブレーキを掛けるものである。ブレーキ回路５０は、発電機５で発電された交流信号（交流電流）が出力される第１の出力端子ＭＧ１に接続された第１のチョッピングトランジスター５１と、前記交流信号が出力される第２の出力端子ＭＧ２に接続された第２のチョッピングトランジスター５２とを有する。そして、各チョッピングトランジスター５１、５２をオンすることにより、第１の出力端子ＭＧ１と第２の出力端子ＭＧ２とを短絡させて閉ループ状態にし、発電機５にショートブレーキを掛けるようになっている。
これらの各チョッピングトランジスター５１、５２は、電源回路７の入力端子側（ＶＤＤ側）に接続されている。
各チョッピングトランジスター５１、５２は、Ｐチャネル型（Ｐｃｈ）の電界効果型トランジスター（ＦＥＴ）で構成されている。これらの各チョッピングトランジスター５１、５２のゲートには、制動制御回路１４から制動制御信号が入力される。このため、各チョッピングトランジスター５１、５２は、制動制御信号がＬレベルとなっている間はオン状態に維持される。一方、制動制御信号がＨレベルとなっている間は、各チョッピングトランジスター５１、５２はオフ状態に維持され、発電機５にはブレーキが加わらない。すなわち、制動制御信号のレベルによって、各チョッピングトランジスター５１、５２のオン、オフが制御され、発電機５をチョッピング制御することができる。
ここで、制動制御信号は、たとえば１２８Ｈｚの信号であり、デューティー比を変えることで、発電機５のブレーキ力を調整する。すなわち、制動制御信号の１周期においてＬレベルの期間が長くなると、各チョッピングトランジスター５１、５２がオン状態に維持されてショートブレーキが加えられる期間も長くなり、ブレーキ力が増加する。一方、制動制御信号の１周期においてＬレベルの期間が短くなると、ブレーキ力が低下する。したがって、制動制御信号のデューティー比によって、ブレーキ力を調整できる。
［整流回路］
整流回路６は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスター整流等からなり、発電機５からの交流出力を昇圧、整流して、電源回路７に充電供給するものである。図２に示すように、本実施形態の整流回路６は、第１の整流用スイッチ６１と、第２の整流用スイッチ６２と、ダイオード６５と、ダイオード６６と、昇圧用コンデンサー６７とを備えている。
第１の整流用スイッチ６１は、ブレーキ回路５０の第１のチョッピングトランジスター５１と並列に接続され、かつ、第２の出力端子ＭＧ２にゲートが接続された第１の整流用トランジスターで構成されている。
同様に、第２の整流用スイッチ６２は、第２のチョッピングトランジスター５２と並列に接続され、かつ、第１の出力端子ＭＧ１にゲートが接続された第２の整流用トランジスターで構成されている。これらの各整流用トランジスターも、Ｐｃｈの電界効果型トランジスター（ＦＥＴ）で構成されている。
ダイオード６５、６６は、一方向に電流を流す一方向性素子であればよく、その種類は問わない。特に、電子制御式機械時計１では、発電機５の起電圧が小さいため、ダイオード６５、６６としては降下電圧や逆リーク電流が小さいショットキーバリアダイオードやシリコンダイオードを用いることが好ましい。
整流回路６は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスター整流等からなり、発電機５からの交流出力を昇圧、整流して、電源回路７に充電供給するものである。図２に示すように、本実施形態の整流回路６は、第１の整流用スイッチ６１と、第２の整流用スイッチ６２と、ダイオード６５と、ダイオード６６と、昇圧用コンデンサー６７とを備えている。
第１の整流用スイッチ６１は、ブレーキ回路５０の第１のチョッピングトランジスター５１と並列に接続され、かつ、第２の出力端子ＭＧ２にゲートが接続された第１の整流用トランジスターで構成されている。
同様に、第２の整流用スイッチ６２は、第２のチョッピングトランジスター５２と並列に接続され、かつ、第１の出力端子ＭＧ１にゲートが接続された第２の整流用トランジスターで構成されている。これらの各整流用トランジスターも、Ｐｃｈの電界効果型トランジスター（ＦＥＴ）で構成されている。
ダイオード６５、６６は、一方向に電流を流す一方向性素子であればよく、その種類は問わない。特に、電子制御式機械時計１では、発電機５の起電圧が小さいため、ダイオード６５、６６としては降下電圧や逆リーク電流が小さいショットキーバリアダイオードやシリコンダイオードを用いることが好ましい。
なお、本実施形態では、図２に示すように、第１のチョッピングトランジスター５１、第２のチョッピングトランジスター５２、第１の整流用スイッチ６１、第２の整流用スイッチ６２、ダイオード６５、ダイオード６６は、回転制御装置１０と同様にＩＣ内に構成され、発電機５のローター５Ａおよびコイル５Ｂと、昇圧用コンデンサー６７と、電源コンデンサー７１はＩＣの外部に設けられている。このように、整流回路６の一部をＩＣ内に構成することで、電子制御式機械時計１の回路基板に実装する素子を少なくでき、コストを低減できる効果がある。また、リーク電流の小さなＩＣ製造プロセスにより製造されたＩＣを使用する事で、リーク電流も小さくできる。
なお、各チョッピングトランジスター５１、５２の能力、つまりサイズは、発電機５におけるチョッピング時の電流に基づいて設定すればよい。
なお、各チョッピングトランジスター５１、５２の能力、つまりサイズは、発電機５におけるチョッピング時の電流に基づいて設定すればよい。
このような整流回路６は、昇圧用コンデンサー６７を備えているため、充電の過程で昇圧用コンデンサー６７に充電された電荷も利用して、電源コンデンサー７１を充電する。このため、回転制御装置１０を構成するＩＣに印加できる電圧も大きくなり、ＩＣの安定的な動作が実現できる。なお、図２の整流回路６は、２段昇圧整流回路であるが、ダイオード、コンデンサーを使用し、３段昇圧、４段昇圧など、昇圧段数を増やし、電源コンデンサー７１の電圧を高くすることもできる。
［回転制御装置の構成］
次に、図１を参照して、発電機５のローター５Ａの回転を制御する回転制御装置１０の構成について説明する。
発振回路１１は、電源コンデンサー７１の電圧が高くなると駆動し、発振信号発生源である水晶振動子８を発振させる。そして、水晶振動子８の発振信号（３２７６８Ｈｚ）をフリップフロップからなる分周回路１２に出力する。
図３に周波数調整用の付加容量を備えた発振回路１１の一例の回路図を示す。発振回路１１は、水晶振動子８を発振させるための一般的な回路であり、発振インバーター１１１と、帰還抵抗１１２と、発振インバーター１１１のゲート１１１Ｇに接続されたゲートコンデンサー１１３と、発振インバーター１１１のドレイン１１１Ｄに接続されたドレインコンデンサー１１４と、周波数調整部１２０とを備えている。
周波数調整部１２０は、トランスミッションゲート１２１と、トランスミッションゲート１２１に直列に接続された調整用容量（コンデンサー）１２５とで構成されている。トランスミッションゲート１２１は、調整用容量１２５を発振インバーター１１１のドレイン１１１Ｄに接続する状態と、切り離した状態とに切り替えるスイッチである。このスイッチ用のトランスミッションゲート１２１のゲートおよびサブストレイト（サブストレート）に印加される信号はすべて定電圧化された信号になっている。
次に、図１を参照して、発電機５のローター５Ａの回転を制御する回転制御装置１０の構成について説明する。
発振回路１１は、電源コンデンサー７１の電圧が高くなると駆動し、発振信号発生源である水晶振動子８を発振させる。そして、水晶振動子８の発振信号（３２７６８Ｈｚ）をフリップフロップからなる分周回路１２に出力する。
図３に周波数調整用の付加容量を備えた発振回路１１の一例の回路図を示す。発振回路１１は、水晶振動子８を発振させるための一般的な回路であり、発振インバーター１１１と、帰還抵抗１１２と、発振インバーター１１１のゲート１１１Ｇに接続されたゲートコンデンサー１１３と、発振インバーター１１１のドレイン１１１Ｄに接続されたドレインコンデンサー１１４と、周波数調整部１２０とを備えている。
周波数調整部１２０は、トランスミッションゲート１２１と、トランスミッションゲート１２１に直列に接続された調整用容量（コンデンサー）１２５とで構成されている。トランスミッションゲート１２１は、調整用容量１２５を発振インバーター１１１のドレイン１１１Ｄに接続する状態と、切り離した状態とに切り替えるスイッチである。このスイッチ用のトランスミッションゲート１２１のゲートおよびサブストレイト（サブストレート）に印加される信号はすべて定電圧化された信号になっている。
トランスミッションゲート１２１は、並列に接続されたスイッチ用の２つの電界効果型トランジスター１２２、１２３で構成される。Ｐｃｈの電界効果型トランジスター１２２のサブストレイトには、高電位の定電圧ＶＤＤと、定電圧回路１５が出力する低電位の定電圧ＶＲＥＧのうち、高電位の定電圧ＶＤＤが接続（供給）される。電界効果型トランジスター１２２のゲートにはレベルシフター１３０で定電圧化された第１制御信号ＸＡが入力される。
また、Ｎチャネル型（Ｎｃｈ）の電界効果型トランジスター１２３のサブストレイトには、低電位の定電圧ＶＲＥＧが接続され、ゲートにはレベルシフター１３０で定電圧化された第２制御信号Ａが入力される。
レベルシフター１３０は、後述する周波数調整制御回路３７から出力された制御信号を定電圧化して周波数調整部１２０に入力する回路である。また、第１制御信号ＸＡは、第２制御信号Ａを反転した信号である。
周波数調整制御回路３７から出力される制御信号は、所定時間内（例えば１０秒間）で、調整用容量（コンデンサー）１２５をドレイン１１１Ｄに接続する時間と接続しない時間の割合を変化させるように制御する。これにより、周波数調整部１２０は、発振回路１１から出力される発振信号の所定時間内における平均周波数を細かく調整できる。また、調整用容量（コンデンサー）１２５を複数配置するスペースがなくても、１つの調整用容量（コンデンサー）１２５で周波数の調整が可能である。
なお、発振回路１１は、図３に示す回路に限らない。例えば、複数の周波数調整部１２０を設け、ドレイン１１１Ｄに接続する調整用容量（コンデンサー）１２５の個数を変化させることで、発振信号の周波数を細かく調整してもよい。
また、Ｎチャネル型（Ｎｃｈ）の電界効果型トランジスター１２３のサブストレイトには、低電位の定電圧ＶＲＥＧが接続され、ゲートにはレベルシフター１３０で定電圧化された第２制御信号Ａが入力される。
レベルシフター１３０は、後述する周波数調整制御回路３７から出力された制御信号を定電圧化して周波数調整部１２０に入力する回路である。また、第１制御信号ＸＡは、第２制御信号Ａを反転した信号である。
周波数調整制御回路３７から出力される制御信号は、所定時間内（例えば１０秒間）で、調整用容量（コンデンサー）１２５をドレイン１１１Ｄに接続する時間と接続しない時間の割合を変化させるように制御する。これにより、周波数調整部１２０は、発振回路１１から出力される発振信号の所定時間内における平均周波数を細かく調整できる。また、調整用容量（コンデンサー）１２５を複数配置するスペースがなくても、１つの調整用容量（コンデンサー）１２５で周波数の調整が可能である。
なお、発振回路１１は、図３に示す回路に限らない。例えば、複数の周波数調整部１２０を設け、ドレイン１１１Ｄに接続する調整用容量（コンデンサー）１２５の個数を変化させることで、発振信号の周波数を細かく調整してもよい。
分周回路１２は、前記発振信号を分周して、複数の周波数（たとえば、２ｋＨｚ～８Ｈｚ）のクロック信号を作成し、制動制御回路１４や温度補償機能部２０に必要なクロック信号を出力する。ここで、分周回路１２から制動制御回路１４に出力されるクロック信号は、後述するように、ローター５Ａの回転制御の基準となる基準信号ｆｓ１である。
回転検出回路１３は、発電機５に接続された図示しない波形整形回路とモノマルチバイブレーターとで構成され、発電機５のローター５Ａの回転周波数を表す回転検出信号ＦＧ１を出力する。
回転検出回路１３は、発電機５に接続された図示しない波形整形回路とモノマルチバイブレーターとで構成され、発電機５のローター５Ａの回転周波数を表す回転検出信号ＦＧ１を出力する。
制動制御回路１４は、回転検出回路１３から出力される回転検出信号ＦＧ１と、分周回路１２から出力される基準信号ｆｓ１とを比較し、発電機５の調速を行うための制動制御信号をブレーキ回路５０に出力する。なお、基準信号ｆｓ１は、通常運針時のローター５Ａの基準回転速度（例えば８Ｈｚ）に合わせた信号である。したがって、制動制御回路１４は、ローター５Ａの回転速度（回転検出信号ＦＧ１）と基準信号ｆｓ１との差に応じて制動制御信号のデューティー比を変更し、ブレーキ回路５０のチョッピングトランジスター５１、５２のオン時間を制御してブレーキ力を調整し、ローター５Ａの動きを制御する。
定電圧回路１５は、電源回路７から供給される外部電圧を一定電圧（定電圧）に変換して供給する回路である。定電圧回路１５で駆動される回路については、後述する。
［温度補償機能部］
温度補償機能部２０は、水晶振動子８等の温度特性を補償して発振周波数の変動を抑制するものであり、温度補償機能制御回路２１と、温度補償回路３０とを備える。
温度補償機能制御回路２１は、所定のタイミングになると、温度補償回路３０を動作させる。
温度補償回路３０は、温度測定部である温度センサー３１と、温度補正テーブル記憶部３２と、個体差補正データ記憶部３３と、演算回路３５と、論理緩急回路３６と、周波数調整制御回路３７とを備える。
温度補償機能部２０は、水晶振動子８等の温度特性を補償して発振周波数の変動を抑制するものであり、温度補償機能制御回路２１と、温度補償回路３０とを備える。
温度補償機能制御回路２１は、所定のタイミングになると、温度補償回路３０を動作させる。
温度補償回路３０は、温度測定部である温度センサー３１と、温度補正テーブル記憶部３２と、個体差補正データ記憶部３３と、演算回路３５と、論理緩急回路３６と、周波数調整制御回路３７とを備える。
回転制御装置１０において、定電圧回路１５で駆動される回路は、図１に示すように、外部とのインターフェイス（回転検出回路１３）と、温度補正テーブル記憶部３２と、個体差補正データ記憶部３３とを除く各回路である。
すなわち、定電圧回路１５は、発振回路１１、分周回路１２、制動制御回路１４、温度補償機能制御回路２１、温度センサー３１、演算回路３５、論理緩急回路３６、周波数調整制御回路３７を定電圧で駆動する。一方、温度補正テーブル記憶部３２および個体差補正データ記憶部３３は、定電圧回路１５ではなく、電源回路７によって駆動される。
すなわち、定電圧回路１５は、発振回路１１、分周回路１２、制動制御回路１４、温度補償機能制御回路２１、温度センサー３１、演算回路３５、論理緩急回路３６、周波数調整制御回路３７を定電圧で駆動する。一方、温度補正テーブル記憶部３２および個体差補正データ記憶部３３は、定電圧回路１５ではなく、電源回路７によって駆動される。
温度センサー３１は、電子制御式機械時計１が使用されている環境の温度に応じた出力を演算回路３５に入力する。温度センサー３１としては、ダイオードを使用したものや、ＣＲ発振回路を使用したものが利用でき、ダイオードやＣＲ発振回路の温度特性を利用して変化する出力信号で現在の温度を検出している。本実施形態では、出力信号を波形整形すれば、すぐにデジタル信号処理が可能なＣＲ発振回路を、温度センサー３１として使用している。すなわち、環境温度により、ＣＲ発振回路から出力される信号の周波数が変化し、その周波数により温度を検出している。また、ＣＲ発振回路を定電流で駆動するように構成すると、温度センサー３１の駆動電流は定電流値で決まるため、設計により電流値をコントロール可能となり、低消費電流化し易くなる。定電流駆動型のＣＲ発振回路は低電圧駆動、低消費電流化が可能なため、電子制御式機械時計１に温度補償機能を付ける場合の温度センサー３１として適している。
ＣＲ発振回路を用いた温度センサー３１の一例を図４に示す。温度センサー３１は、定電流回路３１０と、ＣＲ発振回路３２０と、出力バッファー３７０とを備えている。
定電流回路３１０は、カレントミラー回路３１１と、定電流源３１５とを備える。カレントミラー回路３１１は、第１および第２のＰｃｈの電界効果型トランジスター３１２、３１３を備えて構成された一般的な回路である。定電流源３１５は、デプレッショントランジスターを用いて構成された一般的な定電流源である。このため、定電流回路３１０は、ＣＲ発振回路３２０に定電流を供給する。
ＣＲ発振回路３２０は、コンデンサー（Ｃ）および抵抗（Ｒ）により構成される回路であり、予め設定された周波数の発振信号を出力する。本実施形態のＣＲ発振回路３２０は、３段のインバーターを備える一般的なＣＲ発振回路である。各段のインバーターは、Ｐｃｈの電界効果型トランジスター３２１～３２３およびＮｃｈの電界効果型トランジスター３３１～３３３で構成される。各インバーターには、抵抗３４１～３４３と、コンデンサー３５１～３５３が直列に接続されている。
出力バッファー３７０は、Ｐｃｈの電界効果型トランジスター３７１およびＮｃｈの電界効果型トランジスター３７２を備えたインバーターである。
出力バッファー３７０からの出力は、ＣＲ発振回路３２０で発振された発振信号の出力であり、温度センサー３１の出力として演算回路３５に入力される。
定電流回路３１０は、カレントミラー回路３１１と、定電流源３１５とを備える。カレントミラー回路３１１は、第１および第２のＰｃｈの電界効果型トランジスター３１２、３１３を備えて構成された一般的な回路である。定電流源３１５は、デプレッショントランジスターを用いて構成された一般的な定電流源である。このため、定電流回路３１０は、ＣＲ発振回路３２０に定電流を供給する。
ＣＲ発振回路３２０は、コンデンサー（Ｃ）および抵抗（Ｒ）により構成される回路であり、予め設定された周波数の発振信号を出力する。本実施形態のＣＲ発振回路３２０は、３段のインバーターを備える一般的なＣＲ発振回路である。各段のインバーターは、Ｐｃｈの電界効果型トランジスター３２１～３２３およびＮｃｈの電界効果型トランジスター３３１～３３３で構成される。各インバーターには、抵抗３４１～３４３と、コンデンサー３５１～３５３が直列に接続されている。
出力バッファー３７０は、Ｐｃｈの電界効果型トランジスター３７１およびＮｃｈの電界効果型トランジスター３７２を備えたインバーターである。
出力バッファー３７０からの出力は、ＣＲ発振回路３２０で発振された発振信号の出力であり、温度センサー３１の出力として演算回路３５に入力される。
ＣＲ発振回路３２０の発振信号の周波数は、各コンデンサー３５１～３５３に充電される電荷の充放電速度により決定する。よって、抵抗（放電抵抗）３４１～３４３と、コンデンサー３５１～３５３の値と、定電流回路３１０から供給される定電流によって発振周波数が決定する。ＣＲ発振回路３２０を構成する抵抗３４１～３４３やコンデンサー３５１～３５３等の素子は温度特性を有しているため、ＣＲ発振回路３２０から出力される発振信号の周波数は、温度によって変化する。この温度特性を利用することで、ＣＲ発振回路３２０を備えた温度センサー３１を構成できる。
温度補正テーブル記憶部３２は、理想的な水晶振動子８、および、理想的な温度センサー３１の場合に、ある温度でどれだけ歩度を補正すればよいかが設定された温度補正テーブルを記憶している。
しかし、水晶振動子８や温度センサー３１には製造による個体差が生じるため、あらかじめ製造や検査の工程で測定した、水晶振動子８の特性や、温度センサー３１の特性を基に、どれだけ個体差を補正すれば良いかを設定した個体差補正データが個体差補正データ記憶部３３に書き込まれている。
温度補正テーブル記憶部３２は、マスクＲＯＭを利用している。マスクＲＯＭを利用するのは、半導体メモリーの中で最も単純なため、集積度を高くし、面積を小さくできるためである。
個体差補正データ記憶部３３は、不揮発性メモリーで構成され、特にＦＡＭＯＳを使用している。ＦＡＭＯＳは、書込み後の電流値（リーク電流）が低い事や、不揮発性メモリーの中で比較的低い電圧でデータ書き込みが可能なためである。
通常、個体差補正データ記憶部３３用の不揮発性メモリーにはEEPROMのような複数回書き込み可能な不揮発性メモリーが使われる。しかし、EEPROMのような不揮発性メモリーは書き込みに大きな電圧が必要になる。ＳＯＩプロセスで製造された回転制御装置（ＩＣ）１０の場合、耐圧が低いという特徴があるため、データ書き込みに大きな電圧を使用すると、書き込み時にＩＣの破壊が発生する場合がある。
そこで、ＳＯＩプロセスで製造された回転制御装置１０の場合、個体差補正データを記憶する不揮発性メモリーにはＦＡＭＯＳを使用する必要がある。ＦＡＭＯＳへの書き込みは低電圧で行えるため、耐圧が低いＳＯＩプロセスでも耐圧を超えて破壊してしまうことを防止でき、ＳＯＩプロセスで製造したＩＣへの搭載が可能となる。また、ＳＯＩプロセスの特徴である、低電圧、低リークでの駆動も可能となる。
しかし、水晶振動子８や温度センサー３１には製造による個体差が生じるため、あらかじめ製造や検査の工程で測定した、水晶振動子８の特性や、温度センサー３１の特性を基に、どれだけ個体差を補正すれば良いかを設定した個体差補正データが個体差補正データ記憶部３３に書き込まれている。
温度補正テーブル記憶部３２は、マスクＲＯＭを利用している。マスクＲＯＭを利用するのは、半導体メモリーの中で最も単純なため、集積度を高くし、面積を小さくできるためである。
個体差補正データ記憶部３３は、不揮発性メモリーで構成され、特にＦＡＭＯＳを使用している。ＦＡＭＯＳは、書込み後の電流値（リーク電流）が低い事や、不揮発性メモリーの中で比較的低い電圧でデータ書き込みが可能なためである。
通常、個体差補正データ記憶部３３用の不揮発性メモリーにはEEPROMのような複数回書き込み可能な不揮発性メモリーが使われる。しかし、EEPROMのような不揮発性メモリーは書き込みに大きな電圧が必要になる。ＳＯＩプロセスで製造された回転制御装置（ＩＣ）１０の場合、耐圧が低いという特徴があるため、データ書き込みに大きな電圧を使用すると、書き込み時にＩＣの破壊が発生する場合がある。
そこで、ＳＯＩプロセスで製造された回転制御装置１０の場合、個体差補正データを記憶する不揮発性メモリーにはＦＡＭＯＳを使用する必要がある。ＦＡＭＯＳへの書き込みは低電圧で行えるため、耐圧が低いＳＯＩプロセスでも耐圧を超えて破壊してしまうことを防止でき、ＳＯＩプロセスで製造したＩＣへの搭載が可能となる。また、ＳＯＩプロセスの特徴である、低電圧、低リークでの駆動も可能となる。
図５および図６に示すように、温度補正テーブル記憶部３２および個体差補正データ記憶部３３は、第１スイッチ３８および第２スイッチ３９を介して電源回路７に接続されている。第１スイッチ３８および第２スイッチ３９は、電界効果型トランジスターで構成されている。
第１スイッチ３８、第２スイッチ３９は、温度補償機能制御回路２１から出力される電源接続制御信号によってオン、オフが制御される。したがって、第１スイッチ３８、第２スイッチ３９は、前記電源接続制御信号により、電源回路７との接続、非接続を簡単に制御でき、オフリーク電流も小さくできる。
温度補正テーブル記憶部３２および個体差補正データ記憶部３３を、定電圧回路１５ではなく、電源回路７で駆動するのは、以下の理由のためである。
例えば、個体差補正データ記憶部３３を定電圧回路１５で駆動した場合、図７に示すように、個体差補正データを読み出す期間は、定電圧出力が降下し、発振回路１１の動作停止電圧を下回る可能性がある。したがって、定電圧回路１５の定電圧出力を、電圧降下が発生しても、発振回路停止電圧より高い電圧が確保できるように設定する必要があり、定電圧出力を高く設定する分だけ消費電流が増加する。
一方、個体差補正データ記憶部３３を定電圧回路１５とは別の電源である電源回路７で駆動した場合、図８に示すように、個体差補正データ読み出し処理のための電流負荷により、電源回路７の発電電圧が電圧降下するが、定電圧回路１５の出力には影響を与えていない。そのため、定電圧回路１５の定電圧出力の設定は、発振回路１１や温度センサー３１等が駆動する範囲で小さくすることが可能となり、消費電流を小さくすることができる。
第１スイッチ３８、第２スイッチ３９は、温度補償機能制御回路２１から出力される電源接続制御信号によってオン、オフが制御される。したがって、第１スイッチ３８、第２スイッチ３９は、前記電源接続制御信号により、電源回路７との接続、非接続を簡単に制御でき、オフリーク電流も小さくできる。
温度補正テーブル記憶部３２および個体差補正データ記憶部３３を、定電圧回路１５ではなく、電源回路７で駆動するのは、以下の理由のためである。
例えば、個体差補正データ記憶部３３を定電圧回路１５で駆動した場合、図７に示すように、個体差補正データを読み出す期間は、定電圧出力が降下し、発振回路１１の動作停止電圧を下回る可能性がある。したがって、定電圧回路１５の定電圧出力を、電圧降下が発生しても、発振回路停止電圧より高い電圧が確保できるように設定する必要があり、定電圧出力を高く設定する分だけ消費電流が増加する。
一方、個体差補正データ記憶部３３を定電圧回路１５とは別の電源である電源回路７で駆動した場合、図８に示すように、個体差補正データ読み出し処理のための電流負荷により、電源回路７の発電電圧が電圧降下するが、定電圧回路１５の出力には影響を与えていない。そのため、定電圧回路１５の定電圧出力の設定は、発振回路１１や温度センサー３１等が駆動する範囲で小さくすることが可能となり、消費電流を小さくすることができる。
ここで、図９のタイミングチャートに示すように、第２スイッチ３９が接続（オン）される第２電源接続期間は、個体差補正データ記憶部３３が正常に動作するまでの立上り期間と、演算回路３５が個体差補正データを読み出す個体差補正データ読み出し期間とを含んで設定されている。
同様に、第１スイッチ３８が接続される第１電源接続期間も、温度補正テーブル記憶部３２が正常に動作するまでの立ち上がり期間と、温度補正データを読み出す温度補正データ読み出し期間とを含んで設定されている。
同様に、第１スイッチ３８が接続される第１電源接続期間も、温度補正テーブル記憶部３２が正常に動作するまでの立ち上がり期間と、温度補正データを読み出す温度補正データ読み出し期間とを含んで設定されている。
図１０は、第１スイッチ３８、第２スイッチ３９によるスイッチ制御の有無による消費電流の変化を示すグラフである。温度補正テーブル記憶部３２、個体差補正データ記憶部３３を、スイッチ制御を行わずに電源回路７に接続している場合に比べて、スイッチ制御を行った場合は、温度補正テーブル記憶部３２、個体差補正データ記憶部３３の非動作時のリーク電流を低減することができ、ＩＣの消費電流を小さくすることができる。また、特に温度が高くなると、リーク電流は指数関数的に増加するため、消費電流に与える影響は非常に大きくなり、スイッチ制御を行った場合はスイッチ制御無しの場合に比べて消費電流を大幅に低減できる。
図１１は、発電機５にある一定の機械的エネルギーが与えられた時の消費電流と発電電圧との相関を示している。消費電流が大きくなると発電電圧は小さくなり、消費電流が小さくなると発電電圧は大きくなる。したがって、消費電流が小さければ、機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣを駆動できるだけの発電電圧が得られるようになり、持続時間を延ばすことができる。
図１１は、発電機５にある一定の機械的エネルギーが与えられた時の消費電流と発電電圧との相関を示している。消費電流が大きくなると発電電圧は小さくなり、消費電流が小さくなると発電電圧は大きくなる。したがって、消費電流が小さければ、機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣを駆動できるだけの発電電圧が得られるようになり、持続時間を延ばすことができる。
演算回路３５は、温度センサー３１の出力（温度）と、温度補正テーブル記憶部３２に記憶された温度補正テーブルと、個体差補正データ記憶部３３に記憶された個体差補正データとを利用して、歩度の補正量を計算し、その結果を、論理緩急回路３６および周波数調整制御回路３７に出力する。
本実施形態では、論理緩急回路３６および周波数調整制御回路３７の２つの方法で歩度の調整を行っている。
本実施形態では、論理緩急回路３６および周波数調整制御回路３７の２つの方法で歩度の調整を行っている。
論理緩急回路３６は、分周回路１２の各分周段に所定のタイミングでセットもしくはリセット信号を入力することで、デジタル的にクロック信号の周期を長くしたり、短くしたりする回路である。例えば、１０秒に１回、約30.5μsec（1/32768Hz）だけクロック信号の周期を短くすると、１日では8640回クロックの周期を短くすることになるので、8640回×30.5μsec＝0.264secだけ信号の変化が速くなる。つまり、１日で0.264sec/dayだけ時刻は進むことになる。なお、sec/day（ｓ／ｄ）は歩度であり、一日の時刻のずれを表す。
例えば、図１２に示すように、論理緩急回路３６が分周回路１２の分周段において、緩急前のクロック信号Ａの立ち下がりのタイミングでセット信号を入力すれば、緩急後のクロック信号Ｂは半周期分だけ早く変化し、時刻を半周期分進めることができる。
例えば、図１２に示すように、論理緩急回路３６が分周回路１２の分周段において、緩急前のクロック信号Ａの立ち下がりのタイミングでセット信号を入力すれば、緩急後のクロック信号Ｂは半周期分だけ早く変化し、時刻を半周期分進めることができる。
周波数調整制御回路３７は、前述のとおり、発振回路１１の付加容量を調整することにより、発振回路１１の発振周波数そのものを調整する回路である。発振回路１１は付加容量を大きくすると、発振周波数が小さくなるため、時刻を遅らすことができる。逆に、付加容量を小さくすると、発振周波数が大きくなるため、時刻を進ませることができる。例えば、図１３に示すように、調整前の発振信号Ａ１に対し、付加容量を小さくした場合の発振信号Ｂ１は、発振周波数が大きくなり、周期が短くなるため、時刻を進ませることができる。そして、予め設定された所定時間（例えば１０秒間）で付加容量を追加するもしくは追加しない時間の割合を調整することで、論理緩急に比べても歩度の調整を細かく行うことができる。
例えば、図３の構成を有する発振回路１１において、論理緩急の補正タイミング間隔（10秒間）の内、9.9秒間は周波数調整用の付加容量がドレイン１１１Ｄに接続されるように制御され、その時の歩度が0.1sec/dayであり、0.1秒間は周波数調整用の付加容量がドレイン１１１Ｄから切断されるように制御され、その時の歩度が1sec/dayであったとすると、10秒間の歩度の平均は0.109sec/dayとなる。したがって、0.109sec/day－0.1sec/day＝0.009sec/dayだけ調整することができ、調整量が0.264sec/dayである論理緩急に比べて細かい調整が可能である。
例えば、図３の構成を有する発振回路１１において、論理緩急の補正タイミング間隔（10秒間）の内、9.9秒間は周波数調整用の付加容量がドレイン１１１Ｄに接続されるように制御され、その時の歩度が0.1sec/dayであり、0.1秒間は周波数調整用の付加容量がドレイン１１１Ｄから切断されるように制御され、その時の歩度が1sec/dayであったとすると、10秒間の歩度の平均は0.109sec/dayとなる。したがって、0.109sec/day－0.1sec/day＝0.009sec/dayだけ調整することができ、調整量が0.264sec/dayである論理緩急に比べて細かい調整が可能である。
なお、論理緩急回路３６は、論理緩急タイミングの周期を長くすることで、歩度の調整を細かく行うことができる。例えば、１０秒に１回の調整を２０秒に１回のタイミングにすれば、１日に実行される論理緩急の回数が半分になり、修正量も半分になる。ただし、販売店などで利用されている歩度の測定器のゲートタイムは、通常、１０秒間であり、１０秒より長い論理緩急周期だと正確に測定できず、アフターサービス上課題となる。
また、周波数調整制御回路３７により、大きく歩度を調整しようとすると、非常に大きな追加付加容量が必要となる。大きな付加容量が付くと、発振回路１１を駆動するための消費電流が増大し、低消費電流化を実現できない。
したがって、本実施形態では、粗い調整は論理緩急回路３６を使用し、細かな調整は発振回路１１の付加容量を調整する容量緩急を使用することで、低消費電流化や、アフターサービスの課題を解決している。
また、周波数調整制御回路３７により、大きく歩度を調整しようとすると、非常に大きな追加付加容量が必要となる。大きな付加容量が付くと、発振回路１１を駆動するための消費電流が増大し、低消費電流化を実現できない。
したがって、本実施形態では、粗い調整は論理緩急回路３６を使用し、細かな調整は発振回路１１の付加容量を調整する容量緩急を使用することで、低消費電流化や、アフターサービスの課題を解決している。
次に、本実施形態の電子制御式機械時計１における歩度調整の実行方法に関して説明する。
前述したように、電子制御式機械時計１は、工場出荷前に、予め水晶振動子８の周波数－温度特性（歩度の温度特性）を測定し、水晶振動子８や温度センサー３１の個体差補正データを求め、個体差補正データ記憶部３３に記憶しておく。なお、温度補正テーブル記憶部３２は、理想的な水晶振動子８、温度センサー３１の場合の歩度の温度特性であるため、電子制御式機械時計１に共通する温度補正データが記憶されている。
前述したように、電子制御式機械時計１は、工場出荷前に、予め水晶振動子８の周波数－温度特性（歩度の温度特性）を測定し、水晶振動子８や温度センサー３１の個体差補正データを求め、個体差補正データ記憶部３３に記憶しておく。なお、温度補正テーブル記憶部３２は、理想的な水晶振動子８、温度センサー３１の場合の歩度の温度特性であるため、電子制御式機械時計１に共通する温度補正データが記憶されている。
次に、電子制御式機械時計１の歩度調整について説明する。
電子制御式機械時計１が動作している際、温度補償機能制御回路２１は、分周回路１２から出力されるクロック信号をカウントして、定期的な温度測定タイミングを計測し、温度測定タイミングになると、温度を測定するステップを実行し、温度センサー３１を作動し、温度センサー３１で測定された温度を演算回路３５に出力する。
演算回路３５は、温度補正テーブル記憶部３２、個体差補正データ記憶部３３のデータを読み出し、読み出したデータを利用して温度センサー３１の出力値の補正を行う。このデータ読み出し期間と、温度測定期間とは、重ならないように設定されている。すなわち、図９に示すように、温度を測定するステップが実行されると、演算回路３５は、第２スイッチ３９を接続状態とし、個体差補正データ記憶部３３から個体差補正データを読み出す。演算回路３５は、個体差補正データの読み出し期間が終了したら、第２スイッチ３９を非接続状態とし、温度センサー３１による温度測定を実行する。
演算回路３５は、温度測定期間が終了したら、第１スイッチ３８を接続状態とし、温度補正テーブル記憶部３２から温度補正データを読み出す。演算回路３５は、温度補正データの読み出し期間が終了したら、第１スイッチ３８を非接続状態とする。
なお、温度測定タイミングは、論理緩急回路３６や周波数調整制御回路３７による歩度調整タイミングと同じ周期でもよいが、温度変化はそれほど短時間で発生しないので、歩度調整タイミングよりも長い周期で実行しても良い。温度測定を頻繁に行うと、電流負荷により発電電圧の電圧が降下するため、歩度調整タイミングよりも長い周期（例えば１６０秒周期）での実行が好ましい。
電子制御式機械時計１が動作している際、温度補償機能制御回路２１は、分周回路１２から出力されるクロック信号をカウントして、定期的な温度測定タイミングを計測し、温度測定タイミングになると、温度を測定するステップを実行し、温度センサー３１を作動し、温度センサー３１で測定された温度を演算回路３５に出力する。
演算回路３５は、温度補正テーブル記憶部３２、個体差補正データ記憶部３３のデータを読み出し、読み出したデータを利用して温度センサー３１の出力値の補正を行う。このデータ読み出し期間と、温度測定期間とは、重ならないように設定されている。すなわち、図９に示すように、温度を測定するステップが実行されると、演算回路３５は、第２スイッチ３９を接続状態とし、個体差補正データ記憶部３３から個体差補正データを読み出す。演算回路３５は、個体差補正データの読み出し期間が終了したら、第２スイッチ３９を非接続状態とし、温度センサー３１による温度測定を実行する。
演算回路３５は、温度測定期間が終了したら、第１スイッチ３８を接続状態とし、温度補正テーブル記憶部３２から温度補正データを読み出す。演算回路３５は、温度補正データの読み出し期間が終了したら、第１スイッチ３８を非接続状態とする。
なお、温度測定タイミングは、論理緩急回路３６や周波数調整制御回路３７による歩度調整タイミングと同じ周期でもよいが、温度変化はそれほど短時間で発生しないので、歩度調整タイミングよりも長い周期で実行しても良い。温度測定を頻繁に行うと、電流負荷により発電電圧の電圧が降下するため、歩度調整タイミングよりも長い周期（例えば１６０秒周期）での実行が好ましい。
演算回路３５は、温度補償用の補正量を演算するステップを実行し、温度測定タイミング（１６０秒）毎に測定された温度と、温度補正テーブル記憶部３２、個体差補正データ記憶部３３に記憶されたデータとに基づいて歩度の補正量を計算する。
例えば、水晶振動子８の発振周波数の温度特性が、図１４に示すように、２５℃の場合に歩度が０（ｓ／ｄ）であり、２５℃よりも低い低温や２５℃よりも高い高温の場合に、温度に応じて歩度が０～－３（ｓ／ｄ）であるとする。この場合、演算回路３５は測定温度に応じて、歩度を０（ｓ／ｄ）にするための補正量を算出する。さらに、演算回路３５は、歩度の補正タイミング（例えば、１０秒毎）になると、算出した補正量に応じて、論理緩急回路３６および周波数調整制御回路３７にそれぞれ補正量を入力し、発振回路１１を制御するステップと、分周回路１２を制御するステップを実行する。
例えば、測定温度が２５℃近辺の場合には、周波数調整制御回路３７のみで調整できる場合があり、この場合、演算回路３５は、論理緩急回路３６には補正量０（補正不要）を入力し、周波数調整制御回路３７に歩度の補正量を入力する。また、測定温度が－１０℃や＋４０℃など、２５℃から離れている場合は、論理緩急回路３６で粗い調整を行い、周波数調整制御回路３７で細かい調整を行うため、それぞれの回路に補正量を入力する。
例えば、図１４において、周波数調整制御回路３７によって調整できる補正量をΔＹ１とし、論理緩急回路３６によって調整できる補正量をΔＹ２とすると、温度ｔ［℃］の時には、論理緩急による粗調整１ステップ（ΔＹ２×１）と周波数調整による微調整３ステップ（ΔＹ１×３）を行う事により歩度の調整を行う。水晶振動子８（32kHz）を源振とする発振回路１１の場合、デジタル的にクロック信号の周期を調整できる最小幅は約30μ秒となる。１０秒に一回論理緩急を行うと、１日では8640回行うことになり、１日では約0.264秒だけ調整できる。これを何ステップ行うかを演算回路３５が算出して制御する。
また、周波数調整は、論理緩急の補正タイミング間隔（10秒間）で、付加容量を追加する、もしくは、追加しない時間の割合を調整することで、歩度を微調整することができる。
例えば、水晶振動子８の発振周波数の温度特性が、図１４に示すように、２５℃の場合に歩度が０（ｓ／ｄ）であり、２５℃よりも低い低温や２５℃よりも高い高温の場合に、温度に応じて歩度が０～－３（ｓ／ｄ）であるとする。この場合、演算回路３５は測定温度に応じて、歩度を０（ｓ／ｄ）にするための補正量を算出する。さらに、演算回路３５は、歩度の補正タイミング（例えば、１０秒毎）になると、算出した補正量に応じて、論理緩急回路３６および周波数調整制御回路３７にそれぞれ補正量を入力し、発振回路１１を制御するステップと、分周回路１２を制御するステップを実行する。
例えば、測定温度が２５℃近辺の場合には、周波数調整制御回路３７のみで調整できる場合があり、この場合、演算回路３５は、論理緩急回路３６には補正量０（補正不要）を入力し、周波数調整制御回路３７に歩度の補正量を入力する。また、測定温度が－１０℃や＋４０℃など、２５℃から離れている場合は、論理緩急回路３６で粗い調整を行い、周波数調整制御回路３７で細かい調整を行うため、それぞれの回路に補正量を入力する。
例えば、図１４において、周波数調整制御回路３７によって調整できる補正量をΔＹ１とし、論理緩急回路３６によって調整できる補正量をΔＹ２とすると、温度ｔ［℃］の時には、論理緩急による粗調整１ステップ（ΔＹ２×１）と周波数調整による微調整３ステップ（ΔＹ１×３）を行う事により歩度の調整を行う。水晶振動子８（32kHz）を源振とする発振回路１１の場合、デジタル的にクロック信号の周期を調整できる最小幅は約30μ秒となる。１０秒に一回論理緩急を行うと、１日では8640回行うことになり、１日では約0.264秒だけ調整できる。これを何ステップ行うかを演算回路３５が算出して制御する。
また、周波数調整は、論理緩急の補正タイミング間隔（10秒間）で、付加容量を追加する、もしくは、追加しない時間の割合を調整することで、歩度を微調整することができる。
ここで、図９に示すように、温度補正データ読み出し期間と、個体差補正データ読み出し期間と、温度測定部の動作期間には、データの読み出し動作や温度測定動作のために、電源回路７の電圧が低下する。このため、各期間が重ならないように制御することで、電流負荷を分散でき、電源回路７における発電電圧の電圧降下を少なくできる。
論理緩急回路３６は、演算回路３５から入力された補正量に応じた論理緩急信号を分周回路１２に出力し、論理緩急の補正タイミング毎（例えば１０秒毎）に分周回路１２のクロックのタイミングを変更することで歩度を調整する。
周波数調整制御回路３７は、演算回路３５から入力された補正量に応じて、発振回路１１の付加容量を調整し、発振周波数を調整する。例えば、論理緩急の補正タイミング間隔（１０秒間隔）の間で、付加容量を追加する、もしくは、追加しない時間の割合を調整し、論理緩急に比べて歩度を細かく調整できる。
このように、電子制御式機械時計１は、温度測定タイミング（１６０秒）毎に測定された温度に基づいて歩度の補正量を設定し、この補正量に応じて論理緩急回路３６、周波数調整制御回路３７を作動させることで、分周回路１２から出力される基準信号ｆｓ１の精度を向上できる。制動制御回路１４は、回転検出回路１３で検出した回転検出信号ＦＧ１の周波数（周期）が、分周回路１２から出力される基準信号ｆｓ１と一致するようにブレーキ制御する。このため、分周回路１２から出力される基準信号ｆｓ１の精度が高ければ、ローター５Ａの回転速度も同様に精度が高くなる。ローター５Ａは、増速輪列３に連結されており、ローター５Ａの回転速度の精度が向上すれば、増速輪列３に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置４の各指針も正確な時刻を指示することができる。
したがって、ぜんまい２を駆動源とする電子制御式機械時計１でありながら、いわゆる年差時計と呼ばれる時間精度の高い電子制御式機械時計１を提供できる。
周波数調整制御回路３７は、演算回路３５から入力された補正量に応じて、発振回路１１の付加容量を調整し、発振周波数を調整する。例えば、論理緩急の補正タイミング間隔（１０秒間隔）の間で、付加容量を追加する、もしくは、追加しない時間の割合を調整し、論理緩急に比べて歩度を細かく調整できる。
このように、電子制御式機械時計１は、温度測定タイミング（１６０秒）毎に測定された温度に基づいて歩度の補正量を設定し、この補正量に応じて論理緩急回路３６、周波数調整制御回路３７を作動させることで、分周回路１２から出力される基準信号ｆｓ１の精度を向上できる。制動制御回路１４は、回転検出回路１３で検出した回転検出信号ＦＧ１の周波数（周期）が、分周回路１２から出力される基準信号ｆｓ１と一致するようにブレーキ制御する。このため、分周回路１２から出力される基準信号ｆｓ１の精度が高ければ、ローター５Ａの回転速度も同様に精度が高くなる。ローター５Ａは、増速輪列３に連結されており、ローター５Ａの回転速度の精度が向上すれば、増速輪列３に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置４の各指針も正確な時刻を指示することができる。
したがって、ぜんまい２を駆動源とする電子制御式機械時計１でありながら、いわゆる年差時計と呼ばれる時間精度の高い電子制御式機械時計１を提供できる。
［第１実施形態の効果］
本実施形態によれば、水晶振動子８の温度特性を補償する温度補償機能部２０を備えているので、電子制御式機械時計１を使用している環境の温度が基準温度（２５℃）から離れていても、分周回路１２から出力される基準信号ｆｓ１の精度を向上でき、これにより、制動制御回路１４によるローター５Ａの回転速度の精度も向上できて時刻表示装置４で指示する時刻精度も向上できる。したがって、電子制御式機械時計１を年差時計と呼ばれる高精度の時計とすることができる。
温度補正テーブル記憶部３２は書き換え不要のため、マスクＲＯＭ等で構成でき、個体差補正データ記憶部３３のみを書き換え可能な不揮発性メモリーで構成できるので、補正データを効率的に記憶でき、ＩＣ内の面積を削減できる。個体差補正データ記憶部３３を小さくする事に伴い、動作電流や非動作時のリーク電流も低減できる。
温度補正テーブル記憶部３２および個体差補正データ記憶部３３は、電源回路７との間に配置された第１スイッチ３８および第２スイッチ３９によって、補正データを読み出す期間のみ電源回路７に接続し、それ以外の期間は電源回路７から切り離すことができ、非動作時のリーク電流を削減できる。これにより、回転制御装置１０の消費電流を小さくでき、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣを駆動できる電圧が得られるようになり、電子制御式機械時計１の持続時間を延ばすことができる。
本実施形態によれば、水晶振動子８の温度特性を補償する温度補償機能部２０を備えているので、電子制御式機械時計１を使用している環境の温度が基準温度（２５℃）から離れていても、分周回路１２から出力される基準信号ｆｓ１の精度を向上でき、これにより、制動制御回路１４によるローター５Ａの回転速度の精度も向上できて時刻表示装置４で指示する時刻精度も向上できる。したがって、電子制御式機械時計１を年差時計と呼ばれる高精度の時計とすることができる。
温度補正テーブル記憶部３２は書き換え不要のため、マスクＲＯＭ等で構成でき、個体差補正データ記憶部３３のみを書き換え可能な不揮発性メモリーで構成できるので、補正データを効率的に記憶でき、ＩＣ内の面積を削減できる。個体差補正データ記憶部３３を小さくする事に伴い、動作電流や非動作時のリーク電流も低減できる。
温度補正テーブル記憶部３２および個体差補正データ記憶部３３は、電源回路７との間に配置された第１スイッチ３８および第２スイッチ３９によって、補正データを読み出す期間のみ電源回路７に接続し、それ以外の期間は電源回路７から切り離すことができ、非動作時のリーク電流を削減できる。これにより、回転制御装置１０の消費電流を小さくでき、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣを駆動できる電圧が得られるようになり、電子制御式機械時計１の持続時間を延ばすことができる。
また、温度補償機能部２０は、論理緩急回路３６および周波数調整制御回路３７を備えているので、低消費電流で細かな周波数制御が可能な温度補償機能を実現でき、信号精度を向上できて消費電力を低減できる。すなわち、論理緩急回路３６のみで調整する場合には、歩度調整用の一般的な測定器のゲートタイムを考慮すると、細かい調整を行うことができない。また、周波数調整制御回路３７のみで調整する場合は、付加容量を大きくすることで細かい調整は可能であるが、発振回路１１を駆動するための消費電流が増大してしまう。さらに、温度補償機能としては、２本の水晶振動子を用いたツインクオーツや、高発振周波数水晶振動子等を使用する方法もあるが、歩留まりが悪化したり、低パワー化が困難であるため、電子制御式機械時計１に組み込むことができない。
これに対し、本実施形態では、論理緩急回路３６および周波数調整制御回路３７を併用し、粗い調整は論理緩急回路３６で行い、細かい調整を周波数調整制御回路３７で行うため、基準信号ｆｓ１の精度を向上でき、かつ、消費電流を抑制でき、電子制御式機械時計１用の温度補償機能部２０として最適な構成とすることができる。
これに対し、本実施形態では、論理緩急回路３６および周波数調整制御回路３７を併用し、粗い調整は論理緩急回路３６で行い、細かい調整を周波数調整制御回路３７で行うため、基準信号ｆｓ１の精度を向上でき、かつ、消費電流を抑制でき、電子制御式機械時計１用の温度補償機能部２０として最適な構成とすることができる。
回転制御装置１０内に定電圧回路１５を設けたので、回転制御装置１０内の各回路を電圧変化が小さい定電圧で駆動することができ、消費電流を低減できる。よって、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、回転制御装置１０が駆動できるだけの発電電圧が得られるようになり、電子制御式機械時計１の持続時間を延ばすことができる。
また、温度センサー３１や発振回路１１を定電圧で駆動することで、それらの出力信号における電圧変動による変動を小さくでき、電圧変動による精度の低下を防止できる。
さらに、温度補正テーブル記憶部３２と個体差補正データ記憶部３３は、温度センサー３１や発振回路１１を駆動する定電圧回路１５で駆動しないため、温度補正テーブル記憶部３２と個体差補正データ記憶部３３の動作時の電流負荷による定電圧の変動が無くなるため、定電圧を低く設定でき、消費電流を削減できる。このため、電子制御式機械時計１で高精度を実現する上で、最適な構成にできる。
また、温度センサー３１や発振回路１１を定電圧で駆動することで、それらの出力信号における電圧変動による変動を小さくでき、電圧変動による精度の低下を防止できる。
さらに、温度補正テーブル記憶部３２と個体差補正データ記憶部３３は、温度センサー３１や発振回路１１を駆動する定電圧回路１５で駆動しないため、温度補正テーブル記憶部３２と個体差補正データ記憶部３３の動作時の電流負荷による定電圧の変動が無くなるため、定電圧を低く設定でき、消費電流を削減できる。このため、電子制御式機械時計１で高精度を実現する上で、最適な構成にできる。
温度センサー３１を動作させる温度測定期間と、温度補正テーブル記憶部３２からデータを読み出す温度補正データ読み出し期間と、個体差補正データ記憶部３３からデータを読み出す個体差補正データ読み出し期間とを異なるタイミングに設定し、各期間が重ならないように制御しているので、電流負荷を分散でき、ＩＣの動作停止電圧を下回る電源回路７の電圧降下を防止できる。よって、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さく、電源回路７の両端に発生する発電電圧が小さくなる領域においても、発電電圧がＩＣの動作停止を下回ることがなくなり、正確に調速できて、電子制御式機械時計１の持続時間を長くすることができる。
回転制御装置１０は、ＳＯＩプロセスのＩＣで構成されているので、ＩＣに搭載される回路を低電圧で駆動でき、消費電流を低減できる。また、個体差補正データ記憶部３３をＦＡＭＯＳで構成したので、耐圧が低いＳＯＩプロセスのＩＣに個体差補正データ記憶部３３を設けた場合に、ＦＡＭＯＳへの書き込みを低電圧で行え、ＩＣに耐圧を超える電圧が加わることを防止できる。したがって、ＳＯＩプロセスにより、低リーク電流、低電圧駆動が可能な、温度補償機能を持った回転制御装置１０を構成でき、ぜんまいから得られる機械的エネルギーが小さくなる領域においても、回転制御装置１０を駆動でき、電子制御式機械時計１の持続時間を長くすることができる。
温度補正テーブルをマスクＲＯＭで構成される温度補正テーブル記憶部３２に記憶し、個体差補正データを電圧印加等で書き換え可能な不揮発性メモリーで構成される個体差補正データ記憶部３３に記憶したので、ＩＣ内での記憶部の面積を小さくできる。すなわち、マスクＲＯＭは、半導体メモリーの中で最も単純な構成であるため、集積度を高くでき、温度補正テーブル記憶部３２を電圧印加等で書き換え可能な不揮発性メモリーで構成する場合に比べて面積を小さくできる。
温度センサー３１として、定電流で駆動するＣＲ発振回路３２０を使用したので、環境温度に応じた周波数の信号がＣＲ発振回路３２０から出力され、その周波数により温度を検出することができる。また、温度センサー３１の駆動電流は、定電流で決まるため、設計により電流値をコントロールし易く、容易に低消費電流化できる。
消費電流が小さくなれば、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣが駆動できるだけの発電電圧が得られるようになり、電子制御式機械時計１の持続時間を延ばすことができる。
消費電流が小さくなれば、ぜんまいから与えられる機械的エネルギーが小さい領域でも、ＩＣが駆動できるだけの発電電圧が得られるようになり、電子制御式機械時計１の持続時間を延ばすことができる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の電子時計１Ｂについて、図１５を参照して説明する。なお、電子時計１Ｂにおいて、第１実施形態の電子制御式機械時計１と同一の構成に関しては同一符号を付し、説明を簡略する。
電子時計１Ｂは、時計用のＩＣ１０Ｂと、ＩＣ１０Ｂを駆動する電源４０と、水晶振動子８と、モーター４２と、モーター４２によって駆動される減速輪列４３と、減速輪列４３に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置４とを備えた一般的なアナログクオーツ時計である。なお、電源４０は、一次電池や二次電池で構成され、電源４０を二次電池で構成した場合は、別途、ソーラーセルや回転錘を用いた発電機等の二次電池を充電する充電装置を備えることが好ましい。
次に、第２実施形態の電子時計１Ｂについて、図１５を参照して説明する。なお、電子時計１Ｂにおいて、第１実施形態の電子制御式機械時計１と同一の構成に関しては同一符号を付し、説明を簡略する。
電子時計１Ｂは、時計用のＩＣ１０Ｂと、ＩＣ１０Ｂを駆動する電源４０と、水晶振動子８と、モーター４２と、モーター４２によって駆動される減速輪列４３と、減速輪列４３に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置４とを備えた一般的なアナログクオーツ時計である。なお、電源４０は、一次電池や二次電池で構成され、電源４０を二次電池で構成した場合は、別途、ソーラーセルや回転錘を用いた発電機等の二次電池を充電する充電装置を備えることが好ましい。
ＩＣ１０Ｂは、第１実施形態の回転制御装置１０と同様に、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）プロセスによって製造されたＩＣであり、発振回路１１、分周回路１２、モーター制御回路４１および温度補償機能部２０を備えて構成されている。
水晶振動子８、発振回路１１、分周回路１２は、第１実施形態と同じ構成である。分周回路１２は、前記発振信号を分周して所定周波数のクロック信号を作成し、モーター制御回路４１に出力する。モーター制御回路４１は、入力されたクロック信号に基づいて、モーター４２を駆動する。
水晶振動子８、発振回路１１、分周回路１２は、第１実施形態と同じ構成である。分周回路１２は、前記発振信号を分周して所定周波数のクロック信号を作成し、モーター制御回路４１に出力する。モーター制御回路４１は、入力されたクロック信号に基づいて、モーター４２を駆動する。
温度補償機能部２０は、第１実施形態と同一の構成であり、温度補償機能制御回路２１と、温度補償回路３０とを備える。
温度補償機能制御回路２１は、第１実施形態と同じく、所定のタイミングになると、温度補償回路３０を動作させる。
温度補償回路３０は、温度測定部である温度センサー３１と、温度補正テーブル記憶部３２と、個体差補正データ記憶部３３と、演算回路３５と、論理緩急回路３６と、周波数調整制御回路３７とを備え、第１実施形態と同一の構成であるため、説明を省略する。
温度補償機能制御回路２１は、第１実施形態と同じく、所定のタイミングになると、温度補償回路３０を動作させる。
温度補償回路３０は、温度測定部である温度センサー３１と、温度補正テーブル記憶部３２と、個体差補正データ記憶部３３と、演算回路３５と、論理緩急回路３６と、周波数調整制御回路３７とを備え、第１実施形態と同一の構成であるため、説明を省略する。
なお、第１実施形態では、回転制御装置１０において、外部とのインターフェイス（回転検出回路１３）と、温度補正テーブル記憶部３２と、個体差補正データ記憶部３３とを除く各回路を定電圧回路１５で駆動していたが、第２実施形態の電子時計１Ｂでは、定電圧回路を設けずに、ＩＣ１０Ｂは電源４０によって駆動されている。
［第２実施形態の効果］
本実施形態においても、前記第１実施形態と同じ温度補償機能部２０を備えているので、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。例えば、電子時計１Ｂを使用している環境の温度が基準温度（２５℃）から乖離しても、分周回路１２から出力されるクロック信号の精度を向上でき、これにより、モーター制御回路４１によるモーター４２の駆動精度も向上できて時刻表示装置４で指示する時刻精度も向上できる。したがって、電子時計１Ｂを年差時計と呼ばれる高精度の時計とすることができる。
温度補正テーブル記憶部３２および個体差補正データ記憶部３３は、第１実施形態と同じく、電源４０との間に配置された図示略の第１スイッチおよび第２スイッチによって、補正データを読み出す期間のみ電源４０に接続し、それ以外の期間は電源４０から切り離すことができ、非動作時のリーク電流を削減できる。これにより、ＩＣ１０Ｂの消費電流を小さくでき、一次電池や二次電池の消耗を抑えることができるため、電子時計１Ｂの持続時間を延ばすことができる。
本実施形態においても、前記第１実施形態と同じ温度補償機能部２０を備えているので、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。例えば、電子時計１Ｂを使用している環境の温度が基準温度（２５℃）から乖離しても、分周回路１２から出力されるクロック信号の精度を向上でき、これにより、モーター制御回路４１によるモーター４２の駆動精度も向上できて時刻表示装置４で指示する時刻精度も向上できる。したがって、電子時計１Ｂを年差時計と呼ばれる高精度の時計とすることができる。
温度補正テーブル記憶部３２および個体差補正データ記憶部３３は、第１実施形態と同じく、電源４０との間に配置された図示略の第１スイッチおよび第２スイッチによって、補正データを読み出す期間のみ電源４０に接続し、それ以外の期間は電源４０から切り離すことができ、非動作時のリーク電流を削減できる。これにより、ＩＣ１０Ｂの消費電流を小さくでき、一次電池や二次電池の消耗を抑えることができるため、電子時計１Ｂの持続時間を延ばすことができる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の電子時計１Ｃについて、図１６を参照して説明する。電子時計１Ｃは、電子時計用のＩＣ１０Ｃに定電圧回路４５を設けた点が、第２実施形態の電子時計１Ｂと相違し、その他の構成は電子時計１Ｂと同一である。このため、電子時計１Ｂと相違する構成のみ説明する。
定電圧回路４５は、第１実施形態の定電圧回路１５と同様に、電源４０から供給される外部電圧を一定電圧（定電圧）に変換して供給する回路である。電子時計１Ｃの定電圧回路４５は、発振回路１１および分周回路１２を駆動している。
次に、第３実施形態の電子時計１Ｃについて、図１６を参照して説明する。電子時計１Ｃは、電子時計用のＩＣ１０Ｃに定電圧回路４５を設けた点が、第２実施形態の電子時計１Ｂと相違し、その他の構成は電子時計１Ｂと同一である。このため、電子時計１Ｂと相違する構成のみ説明する。
定電圧回路４５は、第１実施形態の定電圧回路１５と同様に、電源４０から供給される外部電圧を一定電圧（定電圧）に変換して供給する回路である。電子時計１Ｃの定電圧回路４５は、発振回路１１および分周回路１２を駆動している。
［第３実施形態の効果］
第３実施形態の電子時計１Ｃにおいても、電子制御式機械時計１や電子時計１Ｂと同様の温度補償機能部２０を備えているので、第１、２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
発振回路１１および分周回路１２を駆動する定電圧回路４５を設けたので、発振回路１１および分周回路１２を電圧変化が小さい定電圧で駆動することができ、消費電流を低減できる。
また、発振回路１１を定電圧で駆動することで、電源４０の出力電圧が変動しても、発振回路１１の出力信号の変動を抑制でき、電圧変動による精度の低下を防止できる。
さらに、温度補正テーブル記憶部３２と個体差補正データ記憶部３３は、発振回路１１を駆動する定電圧回路４５で駆動しないため、温度補正テーブル記憶部３２と個体差補正データ記憶部３３の動作時の電流負荷による定電圧の変動を無くすことができる。このため、定電圧を低く設定でき、消費電流を削減でき、電子時計１Ｃで高精度を実現する上で、最適な構成にできる。
第３実施形態の電子時計１Ｃにおいても、電子制御式機械時計１や電子時計１Ｂと同様の温度補償機能部２０を備えているので、第１、２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
発振回路１１および分周回路１２を駆動する定電圧回路４５を設けたので、発振回路１１および分周回路１２を電圧変化が小さい定電圧で駆動することができ、消費電流を低減できる。
また、発振回路１１を定電圧で駆動することで、電源４０の出力電圧が変動しても、発振回路１１の出力信号の変動を抑制でき、電圧変動による精度の低下を防止できる。
さらに、温度補正テーブル記憶部３２と個体差補正データ記憶部３３は、発振回路１１を駆動する定電圧回路４５で駆動しないため、温度補正テーブル記憶部３２と個体差補正データ記憶部３３の動作時の電流負荷による定電圧の変動を無くすことができる。このため、定電圧を低く設定でき、消費電流を削減でき、電子時計１Ｃで高精度を実現する上で、最適な構成にできる。
［変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
温度補償機能部２０は、温度センサー３１と、論理緩急回路３６と、周波数調整制御回路３７と、演算回路３５とを備えていればよく、演算回路３５が温度センサー３１の測定値に基づいて補正量を算出する方法は、温度補正テーブル記憶部３２、個体差補正データ記憶部３３に記憶された温度補正テーブルや個体差補正データを用いるものに限定されない。例えば、各電子制御式機械時計１で共通する温度補正テーブルを用いずに、個体差の補正データを反映した温度補正テーブルを作成し、不揮発性メモリーに記憶してもよい。また、温度補正テーブルを用いずに、温度と周波数との関係を示す関係式を用いて補正量を算出してもよい。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
温度補償機能部２０は、温度センサー３１と、論理緩急回路３６と、周波数調整制御回路３７と、演算回路３５とを備えていればよく、演算回路３５が温度センサー３１の測定値に基づいて補正量を算出する方法は、温度補正テーブル記憶部３２、個体差補正データ記憶部３３に記憶された温度補正テーブルや個体差補正データを用いるものに限定されない。例えば、各電子制御式機械時計１で共通する温度補正テーブルを用いずに、個体差の補正データを反映した温度補正テーブルを作成し、不揮発性メモリーに記憶してもよい。また、温度補正テーブルを用いずに、温度と周波数との関係を示す関係式を用いて補正量を算出してもよい。
前記各実施形態では、温度センサー３１を動作させる温度測定期間と、温度補正データ読み出し期間と、個体差補正データ読み出し期間とを異なるタイミングに設定していたが、一部が重なるタイミングに設定してもよい。例えば、電源回路７の電圧が比較的高い場合は、温度測定期間と、温度補正データ読み出し期間または個体差補正データ読み出し期間とが重なるように設定してもよい。
また、温度センサー３１は、ＣＲ発振回路３２０を用いたものに限定されず、電子制御式機械時計１に組み込み可能なものであればよい。
また、温度センサー３１は、ＣＲ発振回路３２０を用いたものに限定されず、電子制御式機械時計１に組み込み可能なものであればよい。
定電圧回路１５で駆動される対象は前記第１、３実施形態の例に限定されず、実施にあたって適宜設定すれば良い。
温度補償機能部２０は、ＳＯＩプロセスで製造されたＩＣに限定されず、実施にあたって適宜設定すれば良い。
温度補正テーブル記憶部３２は、マスクＲＯＭで構成されたものに限定されない。また、個体差補正データ記憶部３３は、ＦＡＭＯＳで構成されたものに限定されない。これらも実施にあたって適宜設定すれば良い。
温度補正テーブル記憶部３２や、個体差補正データ記憶部３３は、電源回路７での駆動に限定されない。定電圧回路１５とは別の定電圧回路を設けても良い。
温度補償機能部２０は、ＳＯＩプロセスで製造されたＩＣに限定されず、実施にあたって適宜設定すれば良い。
温度補正テーブル記憶部３２は、マスクＲＯＭで構成されたものに限定されない。また、個体差補正データ記憶部３３は、ＦＡＭＯＳで構成されたものに限定されない。これらも実施にあたって適宜設定すれば良い。
温度補正テーブル記憶部３２や、個体差補正データ記憶部３３は、電源回路７での駆動に限定されない。定電圧回路１５とは別の定電圧回路を設けても良い。
電子時計としては、アナログクオーツ時計に限定されず、デジタルクオーツ時計や、アナログクオーツ時計とデジタルクオーツ時計の表示機能を有するコンビネーションクオーツ時計にも適用できる。
１…電子制御式機械時計、１Ｂ、１Ｃ…電子時計、２…機械的エネルギー源であるぜんまい、３…エネルギー電圧装置である増速輪列、４…時刻表示装置、５…発電機、５Ａ…ローター、５Ｂ…コイル、６…整流回路、７…電源回路、８…水晶振動子、１０…回転制御装置、１０Ｂ、１０Ｃ…ＩＣ、１１…発振回路、１２…分周回路、１３…回転検出回路、１４…制動制御回路、１５…定電圧回路、２０…温度補償機能部、２１…温度補償機能制御回路、３０…温度補償回路、３１…温度測定部である温度センサー、３２…温度補正テーブル記憶部、３３…個体差補正データ記憶部、３５…演算回路、３６…論理緩急回路、３７…周波数調整制御回路、３８…第１スイッチ、３９…第２スイッチ、４１…モーター制御回路、４２…モーター、４３…減速輪列、５０…ブレーキ回路、７１…電源コンデンサー、１２０…周波数調整部、１３０…レベルシフター、３１０…定電流回路、３２０…ＣＲ発振回路、３７０…出力バッファー。
Claims (8)
- 機械的エネルギー源と、
前記機械的エネルギー源によって駆動されるローターを備える発電機と、
前記機械的エネルギー源のトルクを前記ローターに伝達するエネルギー伝達装置と、
前記エネルギー伝達装置に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置と、
前記ローターの回転を制御する回転制御装置と、
水晶振動子と、
前記発電機で発電された電気エネルギーを蓄積する電源回路と、を備え、
前記回転制御装置は、
前記水晶振動子を発振させる発振回路と、
前記発振回路から出力される発振信号を分周して基準信号を出力する分周回路と、
前記基準信号の温度による変動を補正する温度補償機能部と、
前記ローターの回転周波数を測定する回転検出回路と、
前記ローターの回転周波数と、前記基準信号の周波数との差に応じて前記ローターの制動を制御する制動制御回路と、を有し、
前記温度補償機能部は、
前記発振回路を制御する周波数調整制御回路と、
前記分周回路を制御する論理緩急回路と、
温度測定を行う温度測定部と、
演算回路と、
電子制御式機械時計で共通の温度補正データが記憶される温度補正テーブル記憶部と、
電子制御式機械時計の個体差補正データが記憶される個体差補正データ記憶部と、
前記温度補正テーブル記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第１スイッチと、
前記個体差補正データ記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第２スイッチと、を備え、
前記演算回路は、前記温度測定部で測定された測定温度と、前記温度補正データと、前記個体差補正データとに基づいて補正量を演算し、前記周波数調整制御回路および前記論理緩急回路に出力し、
前記第１スイッチは、少なくとも前記温度補正テーブル記憶部から前記温度補正データを読み出す温度補正データ読み出し期間を含む第１電源接続期間は接続状態とされ、前記第１電源接続期間以外は非接続状態に制御され、
前記第２スイッチは、少なくとも前記個体差補正データ記憶部から前記個体差補正データを読み出す個体差補正データ読み出し期間を含む第２電源接続期間は接続状態とされ、前記第２電源接続期間以外は非接続状態に制御される
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 - 請求項１に記載の電子制御式機械時計において、
前記回転制御装置は、定電圧回路を備え、
前記発振回路、前記分周回路、前記制動制御回路、前記温度補償機能部、前記周波数調整制御回路、前記演算回路、前記温度測定部は、前記定電圧回路から出力される定電圧で駆動され、
前記温度補正テーブル記憶部と前記個体差補正データ記憶部とは、前記定電圧回路と異なる電源で駆動される
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 - 請求項１または請求項２に記載の電子制御式機械時計において、
前記温度測定部を動作させる温度測定期間と、前記温度補正データ読み出し期間と、前記個体差補正データ読み出し期間とは、異なるタイミングに設定されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 - 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子制御式機械時計において、
前記回転制御装置は、ＳＯＩプロセスで製造されたＩＣで構成され、
前記個体差補正データ記憶部は、ＦＡＭＯＳで構成されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 - 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子制御式機械時計において、
前記温度測定部は、定電流によって駆動されるＣＲ発振回路で構成されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。 - 機械的エネルギー源と、
前記機械的エネルギー源によって駆動されるローターを備える発電機と、
前記機械的エネルギー源のトルクを前記ローターに伝達するエネルギー伝達装置と、
前記エネルギー伝達装置に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置と、
前記ローターの回転を制御する回転制御装置と、
水晶振動子と、
前記発電機で発電された電気エネルギーを蓄積する電源回路と、を備える電子制御式機械時計の制御方法であって、
前記回転制御装置は、
前記水晶振動子を発振させる発振回路と、
前記発振回路から出力される発振信号を分周して基準信号を出力する分周回路と、
前記基準信号の温度による変動を補正する温度補償機能部と、
前記ローターの回転周波数を測定する回転検出回路と、
前記ローターの回転周波数と、前記基準信号の周波数との差に応じて前記ローターの制動を制御する制動制御回路と、を有し、
前記温度補償機能部は、
温度測定を行う温度測定部と、
電子制御式機械時計で共通の温度補正データが記憶される温度補正テーブル記憶部と、
電子制御式機械時計の個体差補正データが記憶される個体差補正データ記憶部と、
前記温度補正テーブル記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第１スイッチと、
前記個体差補正データ記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第２スイッチと、を備え、
前記温度測定部を作動して温度を測定するステップと、
前記第１スイッチを接続して前記温度補正テーブル記憶部から前記温度補正データを読み出し、前記第１スイッチを切断するステップと、
前記第２スイッチを接続して前記個体差補正データ記憶部から前記個体差補正データを読み出し、前記第２スイッチを切断するステップと、
測定された測定温度と、前記温度補正データと、前記個体差補正データとに基づいて補正量を演算するステップと、
前記補正量に応じて前記発振回路を制御するステップと、
前記補正量に応じて前記分周回路を制御するステップと、を実行する
ことを特徴とする電子制御式機械時計の制御方法。 - 時刻表示を行う時刻表示装置と、
水晶振動子と、
電源回路と、
前記水晶振動子を発振させる発振回路と、
前記発振回路から出力される発振信号を分周して基準信号を出力する分周回路と、
前記基準信号の温度による変動を補正する温度補償機能部と、を備え
前記温度補償機能部は、
前記発振回路を制御する周波数調整制御回路と、
前記分周回路を制御する論理緩急回路と、
温度測定を行う温度測定部と、
演算回路と、
電子時計で共通の温度補正データが記憶される温度補正テーブル記憶部と、
電子時計の個体差補正データが記憶される個体差補正データ記憶部と、
前記温度補正テーブル記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第１スイッチと、
前記個体差補正データ記憶部および前記電源回路の接続および非接続を制御する第２スイッチと、を備え、
前記演算回路は、前記温度測定部で測定された測定温度と、前記温度補正データと、前記個体差補正データとに基づいて補正量を演算し、前記周波数調整制御回路および前記論理緩急回路に出力し、
前記第１スイッチは、少なくとも前記温度補正テーブル記憶部から前記温度補正データを読み出す温度補正データ読み出し期間を含む第１電源接続期間は接続状態とされ、前記第１電源接続期間以外は非接続状態に制御され、
前記第２スイッチは、少なくとも前記個体差補正データ記憶部から前記個体差補正データを読み出す個体差補正データ読み出し期間を含む第２電源接続期間は接続状態とされ、前記第２電源接続期間以外は非接続状態に制御される
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項７に記載の電子時計において、
少なくとも前記発振回路を定電圧で駆動する定電圧回路を備え、
前記温度補正テーブル記憶部と前記個体差補正データ記憶部とは、前記定電圧回路と異なる電源で駆動される
ことを特徴とする電子時計。
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