JPH10282263A - 電子時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の光発電式時計は無充電時の電池寿命が
充分ではないため、非使用状態が続くと電池が枯渇して
しまい、再使用のためには時刻合わせと再充電が必要で
あった。 【解決手段】 光発電素子１０１の発電状態を検知する
検知回路機構１１０、検知結果を記憶する記憶回路機構
１０９を備え、光発電素子１０１の発電量が所定値以下
の状態が検出された場合に記憶回路１０９に暗状態が記
憶されて秒運針が停止され、光発電素子１０１の発電量
が所定値以上の状態が検出された場合に記憶回路１０９
に明状態が記憶されて秒運針が再開されることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光照射によって起電
力を発生する光発電素子を備える光発電式の電子時計の
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光発電素子と電力蓄積素子を備え蓄積電
力によって電子時計モジュールの駆動が行われる電子時
計、いわゆる光発電式時計が今日広く普及しはじめてい
る。これは電池交換の手間が不要になる利便性ととも
に、環境汚染防止という時代の要請との合致がユーザー
に指示されている結果である。

【０００３】従来の技術における光発電式の電子時計の
構造を、図８の模式図を用いて説明する。従来技術の光
発電式時計の最も基本的な構成は、図８に示すように、
光発電素子１０１により発電された電力が、電力蓄積素
子１０２である大容量キャパシタもしくは２次電池に蓄
積され、この蓄積電力により電子時計モジュール８１０
の駆動が行われる。ダイオード１０３は電流逆流防止用
でありトランジスタスイッチによる代用も可能である。

【０００４】さらに今日の市販されている光発電式時計
では使い勝手向上のための種々の機能が付加されてい
る。それらはたとえば蓄積電力が枯渇した状態でも光が
当たるとすぐに動作が開始されるクイックスタート機能
や、蓄積電力量があるレベルまで下がったことを知らせ
る充電警告機能や、電力蓄積素子の劣化防止のための過
充電防止機能などである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように種々の機
能が付加され使い勝手の向上が図られている光発電式時
計であるが、無充電時の電池寿命に関してはユーザーの
要求に応えられているとはいえない。光発電式時計が毎
日携帯使用されている場合には無充電状態が長期間継続
されるような事態は発生しないが、大多数のユーザーが
複数の時計を所有しＴＰＯにあわせて使い分けている現
状においては、光発電時計がたとえば机の引出し等に長
期間放置される状況も往々にして発生する。

【０００６】充分な電池寿命を備えていない従来の光発
電式時計ではこのような状況下で電池が枯渇してしま
い、再使用の度に再充電と時刻合わせというユーザーに
とって大変煩わしい作業が必要となっている。電池寿命
延長のため電力蓄積素子の体積増加が行われている市販
品も存在するが、時計本体の体積も同様に増加してしま
うこの手法は広く用いられるには至っていない。

【０００７】〔発明の目的〕本発明の目的は、前述の課
題点を解決して、電池寿命の大幅な延長を図ることが可
能な光発電式の電子時計の構造を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の電子時計は、光発電素子の発電状態を検知する
電気的検知回路機構、この検知回路による検知結果を記
憶する電気的記憶回路機構を備え、光発電素子の発電量
が所定値以下の状態が検知された場合に、記憶回路に暗
状態が記憶されて秒運針が停止され、光発電素子の発電
量が所定値以上の状態が検知された場合に、記憶回路に
明状態が記憶されて秒運針が再開されることを特徴とし
ている。

【０００９】さらに別の構成として本発明の電子時計
は、電力蓄積素子に蓄えられている電力量を検知する電
気的検知回路機構、この検知回路による検知結果を記憶
する電気的記憶回路機構を備え、蓄積電力量が所定値以
下の状態が検知された場合に、記憶回路に電力消耗状態
が記憶されて秒運針が停止され、蓄積電力量が所定値以
上の状態が検知された場合に、記憶回路に電力正常状態
が記憶されて秒運針が再開されることを特徴としてい
る。

【００１０】さらに別の構成として本発明の電子時計
は、電気回路機構駆動用電力および時分運針用電力を供
給する第１の電力蓄積素子と、秒運針用電力を専門に供
給する第２の電力蓄積素子を備えることを特徴としてい
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の電子時
計を実施するための最適な形態を説明する。

【００１２】〔第１の実施形態：図１〕本発明の電子時
計の基本構造を図１に示す。光発電素子１０１の発電状
態が検知回路１１０によって常時もしくは間欠的にモニ
ターされ、光発電素子１０１への照射光量の判定が行わ
れる。光発電素子１０１の発電量が所定値以下の状態が
検知された場合、発電素子１０１への照射光量が少ない
暗状態であることが判定され、状態記憶回路１０９に暗
状態が記憶されて秒運針の停止が行われる。光発電素子
１０１の発電量が所定値以上の状態が検知された場合に
は明状態であることが判定され、記憶回路１０９に明状
態が記憶され秒運針が再開される。

【００１３】すなわち照射光量の少ない暗状態を非使用
状態としてとらえ、この状態において見られる必要がな
い秒針が停止されることで、消費電力の大幅な削減を図
っている。現状の電子時計の消費電力はおよそ１マイク
ロワット程度であるが、その約８割はロータ、輪列、針
等の機械機構の駆動に費やされ、さらにその大部分は動
作頻度の大きい秒針駆動のために消費されているため、
秒針が停止されることによる省電効果は非常に大きなも
のである。

【００１４】最初から秒針を省いた構成の２針式電子時
計も現存するが、ユーザー嗜好という点で２針式時計は
限定された商品としてのみしか受け入れられていないの
が現状である。本発明の電子時計は使用時には通常３針
式電子時計とまったく変わらぬ動作が行われる点で２針
式のものとは異なる構成である。

【００１５】運針用モータは時分針用１０４と秒針用１
０５とそれぞれ別のものを用いることで、時分針による
時刻表示には影響を与えずに秒運針停止および再開を行
うことが可能である。このような２モータ構成の場合に
は時分針は毎秒運針される必要はなく、それよりは遙か
に長い適当な時間間隔で駆動が行われればよい。３０秒
や１分単位の比較的長い時間間隔の運針が行われる場合
には消費電力を低く押さえることが可能であり、２０秒
や１０秒といった比較的短い時間間隔にした場合はより
スムーズな運針が可能になる。

【００１６】図１の構成の電子時計では秒針は停止され
た位置から補正されることなく運針再開がなされるため
に、秒針に関しては正確な時刻表示が成されない。通常
の使用においては、秒針は動作継続表示用もしくは短期
時間計測用として用いられることが一般的であるので、
上記事項は大きな問題にはならないと思われる。秒針補
正機構を備えた電子時計については後述する。また図１
の電子時計では秒運針停止機構は常時有効であるが、ユ
ーザーが有効・無効を設定するための操作手段を備えた
構成も可能である。

【００１７】〔発電状態検知回路の説明：図２、図３〕
発電状態検知回路１１０としては、図２（ａ）に示すよ
うな光発電素子１０１の出力電圧を検知する構成と、図
３（ａ）に示すような光発電素子１０１の出力電流を検
知する回路構成が考えられる。図２（ａ）の回路構成に
ついて以下に説明する。

【００１８】図２（ａ）に示すように、負荷一定の場合
の光発電素子１０１の照射光量に対する出力電圧の特性
は、一般に図２（ｂ）の照射光量と出力電圧の関係に示
すように、照射光量の増加に対して出力電圧は非線形的
に増加する。このため、光発電素子１０１の出力電圧と
基準電圧発生回路２０３電圧との比較により照射光量の
判定が可能である。この構成の検知回路は電圧比較回路
２０４に高い入力インピーダンスをもったものを使用す
ることで、きわめて低い消費電力での動作が可能であ
る。

【００１９】続いて図３（ａ）の回路構成について以下
に説明する。電圧一定の場合の光発電素子の照射光量に
対する出力電流の特性は、一般に図３（ｂ）の照射光量
と出力電圧の関係に示すように、照射光量の増加に対し
て出力電流はほぼ線形的に増加する。光発電素子１０１
と電力蓄積素子１０２間に設けられた抵抗素子３０５の
両端の電位差を基準電圧発生回路３０３電圧と比較する
ことで照射光量の判定が行われる。損失を低く押さえる
ためには抵抗素子３０５の抵抗値はなるべく小さいもの
が望ましい。照射光量と出力電流の関係は線形であるた
め電圧検出に比べてより正確な判定が可能である。

【００２０】図１の回路では秒運針停止および再開は検
知結果で直接行われず、一旦記憶回路に保存された情報
によって行われることを上述したが、これは結果である
秒運針停止および再開による、原因である光発電素子出
力電圧もしくは出力電流への影響を排除し、安定した制
御を行うためである。上記の要素への影響が大きく、な
お制御の安定が得られない場合には、基準電圧値にヒス
テレシス性を持たせ、暗状態認識電圧値より明状態認識
電圧値を高い値に設定を行う等の対策が必要になる。

【００２１】図１に示した電子時計は発電量所定値以下
の状態が検知されると、ただちに秒運針停止が行われる
構成であるが、暗状態が所定時間継続された後に秒運針
停止が行われる構成も以下の理由により有効である。す
なわち実際の使用においては腕時計が袖下に隠された
り、ユーザーが消灯されている部屋に入る等の原因によ
る短時間の照射光量低下が往々にして発生し、この度毎
の秒運針停止および再開がユーザーに不快感を与える恐
れがあるためである。

【００２２】上述した特徴をもつ電子時計の基本構成を
図４に示す。光発電素子１０１の発電量が所定値以下の
状態が検知回路１１０により検知された場合に計時回路
４０１による計時が開始され、この計時が所定時間以上
継続された場合に初めて状態記憶回路１０９に暗状態が
記憶されて秒運針停止が行われる。上記所定時間を適当
な値に設定することにより、一時的な照射光量低下と非
使用による長期の照射光量低下との判別が可能となる。
光発電素子１０１の発電量が所定値を越えた場合には、
計時回路４０１はリセットされ、記憶回路１０９に明状
態が記憶されて秒運針再開が行われる。

【００２３】図１および図４に示した電子時計では秒運
針の停止、再開が行われた後には秒針は正確な時刻を示
さない。秒針位置の正確さを求める要求に対しては秒運
針再開時に秒針位置補正が必要である。この機能を備え
た電子時計の基本構成を図５に示す。秒運針停止の際に
は時刻記憶回路５１０に時刻（刻秒値）が記憶された後
秒運針停止が行われ、秒運針停止中も常時計時回路５１
１による計時（計秒）は継続される。秒運針再開の際に
は時刻記憶回路５１０保持時刻と常時計時回路５１１保
持時刻が比較回路５１２によって比較され、この比較結
果に基づいて秒針駆動モータ１０５が加速運転もしくは
停止されることにより、秒針１０６位置が常時計時回路
５１１保持時刻に同期された後、通常秒運針が再開され
る。

【００２４】時刻記憶回路５１０は秒針１０６と完全同
期駆動される第２の計時回路で置き換えることも可能で
ある。この第２の計時回路は通常は常時計時回路５１１
と同様に計時動作が行われ、秒運針停止時には秒針と同
期して、時刻（刻秒値）が保持された状態で停止される
ことで記憶回路としての働きが行われる。同じく時刻記
憶回路５１０は秒針１０６位置の機械的検知機構とこの
位置情報を時刻に変換する変換回路の組み合わせによっ
ても置き換えることが可能である。

【００２５】なお図５では説明の都合上常時計時回路５
１１を独立させて記述したが、これを時計用電子回路５
０６内の計時回路と共通化させることも可能である。

【００２６】時刻記憶回路５１０保持時刻と常時計時回
路５１１保持時刻との比較同期の方法としては順次比較
と差分析出の２通りが考えられる。順次比較は比較の後
１秒の加速運針もしくは待機を同期完了まで繰り返す手
法であり、差分析出は比較によって差分を求め、この差
分の値だけ加速運針もしくは停止を行う手法である。秒
針逆回転機構を備えた電子時計では、差分析出により正
逆回転時の移動量を求め、より移動量が少ない回転方向
を選択して同期を行うことも可能である。

【００２７】〔第２の実施の形態：図６〕つぎに本発明
の第２の実施形態における電子時計の構成を説明する。
秒運針停止により時計モジュール消費電力の大幅な削減
が可能であることは上述したが、この秒運針停止機構を
電力蓄積素子の蓄積電力量がわずかである電力消耗状態
に適用することも非常に有効である。本発明の基本構成
を図６に示す。

【００２８】蓄積電力量検知回路６０９によって電力蓄
積素子１０２の蓄積電力量が検知され、残電力量が所定
値以下の場合には、電力消耗状態が記憶回路１０９に記
憶されて秒運針の停止が行われる。蓄積電力量が再び所
定値を越えた場合には、電力正常状態が記憶回路１０９
に記憶され秒運針が再開される。

【００２９】すなわち電力消耗状態において消費電力の
多い秒運針作業が停止され、最も重要な作業である計時
および時分針による時刻表示に残り電力が集中されるこ
とにより、上記重要作業である計時および時刻表示の継
続時間大幅延長が図られる。また電力消耗時の秒針停止
機能は充電警告機能の役割も兼ねることができる。

【００３０】蓄積電力量検知回路６０９としては電力蓄
積素子１０２の出力電圧を検知する構成と、入力電流お
よび出力電流を測定する構成が考えられる。出力電圧検
知は電力蓄積素子１０２の出力電圧を電圧比較回路によ
って基準電圧と比較し、残電力量の検知を行う構成で回
路構成が比較的簡単である。電流測定は電力蓄積素子１
０２の入力電流および出力電流を測定し、この電流の積
算によって残電力量検出を行う構成で、負荷変動の影響
を受けにくい、より正確な検出が可能である。

【００３１】秒運針停止および再開の制御に関しては第
１の実施の形態での記述と同様であり、そこで述べた秒
針補正機構等を付加することも同様に可能である。また
本稿で述べた電力消耗時秒運針停止機構と第１の実施の
形態記載の暗状態秒運針停止機構をともに装備すること
も当然可能であり、より有効な省電力化が可能になる。

【００３２】〔第３の実施の形態：図７〕つぎに本発明
の第３の実施形態における電子時計の構成を説明する。
第２の実施の形態で述べた、電力消耗時には消費電力の
大きい秒運針を停止させ、重要作業である計時および時
分針による時刻表示に残り電力を集中させるという考え
方は、以下に述べる構成によっても実現可能である。本
発明の基本構成を図７に示す。

【００３３】図７に示すように、時計用電気回路７０６
駆動および時分運針用の電力を供給する第１の電力蓄積
素子７０２と、秒運針用電力を専門に供給する第２の電
力蓄積素子７０３とを備え、双方の電力蓄積素子７０２
および７０３は独立に充電され、各々指定された電力供
給先のみに電力を供給する。

【００３４】各電力蓄積素子のサイズは設置スペースや
電力供給先の消費電力の関係から決められるが、第１の
電力蓄積素子７０２には充分な無充電電池寿命が確保さ
れるように設定される。すなわち第１の電力素子７０２
には電力消耗状態においてもなお電力が確保され、電力
が完全になくなる最後の瞬間まで電気回路駆動および時
刻表示が継続されるが、他方第２の電力蓄積素子７０３
には電力に余裕がある状態では電力が確保され秒運針が
行われるが、電力消耗状態では電力が自然に枯渇し秒運
針が停止される。本構成では電力蓄積素子が複数必要に
なるが、第２の実施の形態記載の構成に比べて蓄積電力
検出回路機構を省略することが可能になる。

【００３５】双方の電力蓄積素子７０２および７０３の
充電は図７に示すように逆流防止ダイオード７１０およ
び７１１を介して完全並列に行う手段の他に、それぞれ
に電気スイッチを配して時分割で行う構成も考えられ
る。時分割手段の場合にはタイミング制御をおこなうこ
とで、たとえば電力消耗時には第１の電力蓄積素子を重
点的に充電するといった制御も可能である。

【００３６】第３の実施形態の構成にたいしても第１の
実施の形態に述べた秒針位置補正機構を組み込むことが
でき、また本構成と暗状態秒運針停止機構をともに装備
することも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の光発電式時
計は暗状態および電力消耗状態において秒運針が停止さ
れることで、電池寿命の大幅な延長が図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における電子時計の構成を示
す図面である。

【図２】本発明の実施形態における電子時計を構成する
発電状態検知回路の構成と照射光量と出力電圧の関係を
示す図面である。

【図３】本発明の実施形態における電子時計を構成する
発電状態検知回路の構成と照射光量と出力電圧の関係を
示す図面である。

【図４】本発明の実施形態における電子時計の構成を示
す図面である。

【図５】本発明の実施形態における電子時計の秒針位置
補正機構を備える電子時計の構成を示す図面である。

【図６】本発明の実施形態における電子時計の構成を示
す図面である。

【図７】本発明の実施形態における電子時計の構成を示
す図面である。

【図８】従来技術における電子時計の基本構成を示す図
面である。

【符号の説明】

１０１ 光発電素子 １０２ 電力蓄積素子 １０３ 逆流防止ダイオード １０４ 時分針駆動モータ １０５ 秒針駆動モータ １０９ 状態記憶回路 １１０ 発電状態検知回路 ４０１ 計時回路 ６０９ 残電力量検知回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光発電素子と、電力蓄積素子と、時間基
   準信号発生機構と、時間基準信号から複数の計時単位信
   号を合成する電気回路機構と、計時単位信号に基づき間
   欠同期駆動される複数の電気機械エネルギー変換機構
   と、電気機械エネルギー変換機構機に結合される械的計
   数機構と、械的計数機構に結合される時刻表示機構と、
   保持時刻を修正あるいは入力するための操作手段を備え
   る光発電式の電子時計であって、 光発電素子の発電状態を検知する電気的検知回路機構
   と、検知回路による検知結果を記憶する電気的記憶回路
   機構を設け、 光発電素子の発電量が所定値以下の状態が検知された場
   合に記憶回路に暗状態が記憶されて秒運針が停止され、
   光発電素子の発電量が所定値以上の状態が検知された場
   合に記憶回路に明状態が記憶されて秒運針が再開される
   ことを特徴とする電子時計。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子時計であって、 発電状態検知回路は、基準電圧発生回路と電圧比較回路
   から構成され、 光発電素子の出力電圧と基準電圧とが比較されることに
   よって検知動作が行われることを特徴とする電子時計。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電子時計であって、 発電状態検知回路は、光発電素子と電力蓄積素子の間に
   設けられた抵抗素子と基準電圧発生回路と電圧比較回路
   から構成され、 光発電素子の出力電流が抵抗素子を通過することによっ
   て発生する電位差と基準電圧とが比較されることによっ
   て検知動作が行われることを特徴とする電子時計。
4. 【請求項４】 請求項１記載の電子時計であって、 光発電素子の発電量が所定値以下の状態が検知された場
   合に計時が開始される電気的計時回路機構を備え、 計時回路による計時が所定時間を越えて継続された場合
   に記憶回路に暗状態が記憶されて秒運針が停止され、光
   発電素子の発電量が所定値以上の状態が検知された場合
   に計時回路はリセットされ、記憶回路に明状態が記憶さ
   れて秒運針が再開されることを特徴とする電子時計。
5. 【請求項５】 光発電素子と、電力蓄積素子と、時間基
   準信号発生機構と、時間基準信号から複数の計時単位信
   号を合成する電気回路機構と、計時単位信号に基づき間
   欠同期駆動される複数の電気機械エネルギー変換機構
   と、電気機械エネルギー変換機構機に結合される械的計
   数機構と、械的計数機構に結合される時刻表示機構と、
   保持時刻を修正あるいは入力するための操作手段を備え
   た光発電式の電子時計であって、 電力蓄積素子に蓄えられている電力量を検知する電気的
   検知回路機構と、検知回路による検知結果を記憶する電
   気的記憶回路機構を設け、 蓄積電力容量が所定値以下の状態が検知された場合に記
   憶回路に電力消耗状態が記憶されて秒運針が停止され、
   蓄積電力量が所定値以上の状態が検知された場合に記憶
   回路に電力正常状態が記憶されて秒運針が再開されるこ
   とを特徴とする電子時計。
6. 【請求項６】 請求項１もしくは請求項４もしくは請求
   項５記載の電子時計であって、 常時計秒が継続される電気的計時回路機構と、秒運針停
   止時の時刻を記憶する電気的記憶回路機構と、計時回路
   保持時刻と記憶回路保持時刻を比較する電気的比較回路
   機構を設け、 秒運針停止に際して記憶回路に時刻が記憶された後秒運
   針停止が行われ、秒運針再開に際して記憶回路保持時刻
   と計時回路保持時刻が比較回路によって比較され、この
   比較結果に基づいて秒針が計時回路保持時刻に同期され
   た後、通常秒運針が再開されることを特徴とする電子時
   計。
7. 【請求項７】 光発電素子と、電力蓄積素子と、時間基
   準信号発生機構と、時間基準信号から複数の計時単位信
   号を合成する電気回路機構と、計時単位信号に基づき間
   欠同期駆動される複数の電気機械エネルギー変換機構
   と、電気機械エネルギー変換機構機に結合される械的計
   数機構と、械的計数機構に結合される時刻表示機構、保
   持時刻を修正あるいは入力するための操作手段を備えた
   光発電式の電子時計であって、 電気回路機構駆動用電力および時分運針用電力を供給す
   る第１の電力蓄積素子と、秒運針用電力を専門に供給す
   る第２の電力蓄積素子を設けることを特徴とする電子時
   計。