JPH11223682A - 電子機器、電子機器の制御方法、計時装置、および計時装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運針用のステッピングモータと発電装置が共
に収納された腕時計装置において、ユーザーが不便を感
じることなくエネルギーが節約できる計時装置を提供す
る。 【解決手段】 回転錘を用いて運動エネルギーを捉えて
発電を行う発電装置４０を内蔵した計時装置１におい
て、発電装置４０が発電しているか否かを発電状態検出
部９１で検出し、非発電時間が所定の時間を越えたとき
に節電モードに移行して時刻表示を停止する。そして、
発電状態検出部９１で発電を検出すると表示モードに戻
って時刻表示を再開する。回転錘を用いた発電装置４０
は、ユーザーの腕の動きなどを捉えて発電を行うので、
発電の有無によって携帯されているか否かを精度良く判
断することが可能であり、携帯されているときは夜間や
冬季でも時刻表示を継続し、携帯されているときは明る
くても時刻表示をせずに節電することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器、特に時
刻表示機能を備えた計時装置およびそれらの制御方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、腕時計タイプなどの小型の電子時
計に太陽電池などの発電装置を内蔵し、電池交換なしに
動作するものが実現されている。これらの電子時計にお
いては、発電装置で発生した電力をいったん大容量コン
デンサなどに充電する機能を備えており、発電が行われ
ないときはコンデンサから放電される電力で時刻表示が
行われるようになっている。このため、電池なしでも長
時間安定した動作が可能であり、電池の交換の手間ある
いは電池の廃棄上の問題などを考慮すると、今後、多く
の電子時計に発電装置が内蔵されるものと期待されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、腕時計
などに内蔵される発電装置は、照射された光を電気エネ
ルギーに変換する太陽電池、あるいは、ユーザの腕の動
きなどを捉えて運動エネルギーを電気エネルギーに変換
する発電システムなどである。これらの発電装置はユー
ザの周囲のエネルギーを電気エネルギーに変換して使用
するという面では非常にすぐれているが、利用可能なエ
ネルギー密度が低く、さらに、継続したエネルギーが得
られないという問題がある。従って、継続した発電は行
われず、その間は大容量コンデンサに蓄積された電力で
電子時計は動作する。このため、大容量コンデンサはで
きるだけ大きな容量のものが望ましいが、サイズが大き
すぎると腕時計装置に収納できず、また、充電に時間が
かかるので適当な電圧が得にくいなどの問題がある。一
方、容量が小さいと、発電できない期間が長くなると電
子時計が止まってしまい、再び光を当てるなどして電子
時計が動作を開始しても時刻表示が狂っており正確な現
時刻が表示されない。従って、時計としての機能を果た
さなくなる。

【０００４】太陽電池を用いた腕時計装置では、太陽電
池を用いて周辺の照度を検出できるので、照度が設定値
より低下すると時刻表示を停止して内部のカウンタで停
止している時間を計測し、照度が高くなると時刻表示を
再開すると共に内部カウンタの値に基づき現時刻に復帰
するようなシステムが考えられている。このような腕時
計装置では、就寝中などの照明を落とした状態では時刻
の表示動作を停止してエネルギーを節約し、朝になって
明るくなると自動的に時刻表示を再開すると共に現時刻
に復帰する。従って、ユーザーに不便を感じさせること
なく、大容量コンデンサの持続時間を延長でき、長時間
にわたり腕時計を稼働させることができる。また、照度
が低下して一定時間が経過した後に時刻表示を停止する
ようなシステムにすることにより、腕時計が衣類に隠れ
たような短時間の照度低下であれば時刻表示を継続する
ようにすることも可能であり、この点でもユーザーに不
便を感じさせることなくエネルギーを節約できる。

【０００５】しかしながら、夜間でも時刻を見たいこと
は多々あり、そのときに瞬時に現時刻がわからないのは
不便である。また、コートなどを着用している冬季には
腕時計に光が当たらない機会が多く、このようなときに
計時が停止してしまうと腕時計としての機能が果たされ
ない。逆に、腕時計を着用していなくても室内などに放
置されていれば微弱な光があたるので計時を行うことに
なり、無駄な電力消費が発生する。

【０００６】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
のであり、ユーザーの使用状態に応じて、節電モードと
動作モードを切り換えることができる電子機器およびそ
の制御方法を提供することを目的としている。また、他
の目的は、電池を用いなくても、長時間にわたり精度良
く時刻を表示可能な計時装置およびその制御方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る電子機器は、運動エネルギーを電気
エネルギーに変換して交流電力を発電する発電部と、発
電された交流電力を整流して蓄電する電源部と、前記電
源部から供給される電力を用いて動作する電力消費部
と、前記発電部の発電状態を検出する発電状態検出部
と、この発電状態検出部の検出結果に基づいて、前記電
力消費部の動作を停止させる節電モード、および、前記
電力消費部を動作させる動作モードとを切換制御する制
御部とを備えることを特徴とする。また、本発明に係る
電子機器の制御方法は、運動エネルギーを電気エネルギ
ーに変換して交流電力を発電する発電部と、発電された
交流電力を整流して蓄電する電源部と、前記電源部から
供給される電力を用いて動作する電力消費部とを有する
電子機器の制御方法であって、前記発電部の発電状態を
検出し、この検出結果に基づいて、前記電力消費部の動
作を停止させる節電モード、および、前記電力消費部を
動作させる動作モードとを切換制御することを特徴とす
る。この場合、ユーザーが電子機器を携帯すると、これ
に伴って発電部が運動エネルギーを電気エネルギーに変
換して交流電力を発電するから、発電部の発電状態を検
出することによって、電子機器の使用状態を判断するこ
とができる。そして、使用状態に応じて節電モードと動
作モードとを切り換えることができるので、無駄な電力
消費を低減することができる。

【０００８】本発明に係る発電状態検出部は、前記発電
部の起電圧に基づいて発電状態を検出するものであって
よい。この場合、発電状態検出部は、前記発電部の起電
圧を複数の設定電圧値と比較し、比較結果に応じて発電
状態を検出するものであってもよく、また、前記複数の
設定電圧値を現在のモードに応じて選択し、前記発電部
の起電圧を選択された設定電圧値と比較することによっ
て、発電状態を検出するものであってもよい。さらに、
節電モードから動作モードへのモード切換に用いる設定
電圧値を、動作モードから節電モードへの切換に用いる
設定電圧値よりも高く設定することが好ましい。この場
合には、節電モードから動作モードへ移行する場合に
は、強い発電が行われることが条件となるので、確実に
発電が行われる場合に電力消費部を動作させることがで
きる。なお、電子機器の制御方法において、発電部の発
電状態の検出は、前記発電部の起電圧を設定電圧値と比
較し、比較結果に応じて発電状態を検出すればよい。

【０００９】本発明に係る発電状態検出部は、前記電源
部の充電電流に基づいて発電状態を検出するものであっ
てよい。この場合、発電状態検出部は、前記電源部の充
電電流を複数の設定電流値と比較し、比較結果に応じて
発電状態を検出するものであってもよく、また、前記複
数の設定電流値を現在のモードに応じて選択し、前記発
電部の充電電流を選択された設定電流値と比較すること
によって、発電状態を検出するものであってもよい。さ
らに、節電モードから動作モードへのモード切換に用い
る設定電流値を、動作モードから節電モードへの切換に
用いる設定電流値よりも高く設定することが好ましい。
この場合には、節電モードから動作モードへ移行する際
には、強い発電が行われることが条件となるので、確実
に発電が行われる場合に電力消費部を動作させることが
できる。なお、電子機器の制御方法において、発電部の
発電状態の検出は、前記電源部の充電電流を設定電圧値
と比較し、比較結果に応じて発電状態を検出すればよ
い。

【００１０】本発明に係る発電状態検出部は、前記発電
部の発電継続時間に基づいて発電状態を検出するもので
あってもよい。また、発電状態検出部は、前記発電部で
発電された交流電力の周期に応じてスイッチングするス
イッチング手段と、前記スイッチング手段によるスイッ
チング動作に応じて電荷を蓄電する容量素子と、前記容
量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄電され
た電荷を放電する放電手段と、前記容量素子の電圧が所
定値を超えた期間を計測して前記発電継続時間を計測す
る計測部とを備えることが好ましい。この場合には、簡
易な構成で発電継続時間を計測することができる。ま
た、発電状態検出部は、前記発電部の発電継続時間を複
数の設定時間値と比較し、比較結果に基づいて発電状態
を検出するものであってもよい。また、発電状態検出部
は、前記複数の設定時間値を現在のモードに応じて選択
し、前記発電部の発電継続時間を設定された設定時間値
と比較することによって、発電状態を検出してもよく、
また、複数の設定時間値を現在のモードに応じて選択
し、前記発電部の発電継続時間を設定された設定時間値
と比較してもよい。さらに、節電モードから動作モード
へのモード切換に用いる設定時間値を、動作モードから
節電モードへの切換に用いる設定時間値よりも長く設定
することことが好ましい。この場合には、節電モードか
ら動作モードへ移行する際には、強い発電が行われるこ
とが条件となるので、確実に発電が行われる場合に電力
消費部を動作させることができる。なお、電子機器の制
御方法において、発電部の発電状態の検出は、発電部の
発電継続時間値を設定時間値と比較し、比較結果に応じ
て発電状態を検出すればよい。

【００１１】本発明に係る発電状態検出部は、前記発電
部の発電周波数に基づいて発電状態を検出するものであ
ってもよい。また、発電状態検出部は、前記発電部の起
電圧が設定電圧値を越えてから設定時間を経過するまで
の期間中、前記起電圧の山の数をカウントすることによ
り、前記発電部の発電周波数を検出するものであっても
よい。また、発電状態検出部は、前記発電部の発電周波
数を複数の設定周波数値と比較し、比較結果に基づいて
発電状態を検出するものであってもよい。また発電状態
検出部は、前記複数の設定周波数値を現在のモードに応
じて選択し、前記発電部の発電周波数値を設定された設
定周波数値と比較することによって、発電状態を検出す
るものであってもよく、さらに、節電モードから動作モ
ードへのモード切換に用いる設定周波数値を、動作モー
ドから節電モードへの切換に用いる設定周波数値よりも
高く設定することが好ましい。この場合には、節電モー
ドから動作モードへ移行する際には、強い発電が行われ
ることが条件となるので、確実に発電が行われる場合に
電力消費部を動作させることができる。なお、電子機器
の制御方法において、発電部の発電状態の検出は、発電
部の発電周波数値を設定周波数値と比較し、比較結果に
応じて発電状態を検出すればよい。

【００１２】本発明に係る発電部は、旋回運動を行う回
転錘と、前記回転錘の回転運動により起電力を発生する
発電素子とを有することが好ましい。この場合には、ユ
ーザーの腕に電子機器が装着されていれば腕の動きや体
の振動を捉えて発電が行われる。また、ポケットなどに
入れられている場合でも体の振動や乗り物の振動を捉え
て発電が行われる。これに対し、家庭の机の上や物入れ
に放置されている場合は、振動が加わらず回転錘が動か
ないので発電が行われない。したがって、発電部の発電
状態によって電子機器がユーザーに携帯されているか否
かを判断することが可能である。これによってモードを
切り換えることにより、電子機器がユーザーに携帯され
て使用状態にあるときは動作モードにし、一方、電子機
器が携帯されずに放置されているときには節電モードに
することができる。このため、夜間や冬季などでもユー
ザーが電子機器を携帯していれば動作するので、ユーザ
ーに全く不便をかけずにエネルギー消費を節約すること
ができる。

【００１３】また、本発明に係る発電部は、変形力が加
えられる弾性部材と、前記弾性部材の元の形状に戻ろう
とする復元力により回転運動を行う回転手段と、前記回
転手段の回転運動により起電力を発生する発電素子とを
有するものであってもよい。また、本発明に係る発電部
は、変位が加えられると、圧電効果により起電力を発生
する圧電素子であってもよい。

【００１４】また、本発明に係る計時装置は、前記電子
機器において前記電力消費部を前記電源部から供給され
る電力を用いて時刻を表示する時刻表示部で構成し、前
記動作モードを時刻表示部に時刻表示させる表示モード
とすることを特徴とする。本発明に係る計時装置の制御
方法は、電子機器の制御方法において前記電力消費部を
前記電源部から供給される電力を用いて時刻を表示する
時刻表示部で構成し、前記動作モードを時刻表示部に時
刻表示させる表示モードとすることを特徴とする。これ
らの場合には、時刻表示を必要に応じて切り換えること
ができ、消費電力を削減することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】[１．第１実施形態] [１−１：全体構成]以下に図面を参照しながら本発明に
係る第１実施形態を説明する。図１に、本発明の一実施
形態に係る計時装置１の概略構成を示してある。この計
時装置１は、腕時計であって、使用者は装置本体に連結
されたベルトを手首に巻き付けて使用するようになって
いる。本例の計時装置１は、交流電力を発電する発電部
Ａ、発電部Ａからの交流電圧を整流するとともに昇圧し
た電圧を蓄電し、各構成部分へ電力を給電する電源部
Ｂ、発電部Ａの発電状態を検出し（後述する発電状態検
出部９１）、その検出結果に基づいて装置全体を制御す
る制御部Ｃ、運用針をステップモータ１０を用いて駆動
する運針機構Ｄ、制御部Ｃからの制御信号に基づいて運
指機構Ｄを駆動する駆動部Ｅから大略構成される。ここ
で、制御部Ｃは、発電部Ａの発電状態に応じて、運指機
構Ｄを駆動して時刻表示を行う表示モードと、運針機構
Ｄへの給電を停止して電力を節電する節電モードとを切
り換えるようになっている。また、節電モードから表示
モードへの移行は、ユーザが計時装置１を手に持ってこ
れを振ることによって、強制的に移行されるようになっ
ている。以下、各構成部分について説明する。なお、制
御部Ｃについては機能ブロックを用いて後述する。

【００１６】まず、発電部Ａは、発電装置４０、回転錘
４５および増速用ギア４６を備えている。発電装置４０
としては、発電用ロータ４３が発電用ステータ４２の内
部で回転し発電用ステータ４２に接続された発電コイル
４４に誘起された電力を外部に出力できる電磁誘導型の
交流発電装置が採用されている。また、回転錘４５は、
発電用ロータ４３に運動エネルギーを伝達する手段とし
て機能する。そして、この回転錘４５の動きが増速用ギ
ア４６を介して発電用ロータ４３に伝達されるようにな
っている。この回転錘４５は、腕時計型の計時装置１で
は、ユーザの腕の動きなどを捉えて装置内で旋回できる
ようになっている。したがって、使用者の生活に関連し
たエネルギーを利用して発電を行い、その電力を用いて
計時装置１を駆動できるようになっている。

【００１７】次に、電源部Ｂは、整流回路として作用す
るダイオード４７、大容量コンデンサ４８および昇降圧
回路４９から構成されている。昇降圧回路４９は、複数
のコンデンサ４９ａ、４９ｂおよび４９ｃを用いて多段
階の昇圧および降圧ができるようになっており、制御部
Ｃからの制御信号φ１１によって駆動部Ｅに供給する電
圧を調整することができる。また、昇降圧回路４９の出
力電圧はモニタ信号φ１２によって制御部Ｃにも供給さ
れており、これによって出力電圧をモニタしている。こ
こで、電源部Ｂは、Ｖｄｄ（高電圧側）を基準電位（Ｇ
ＮＤ）に取り、Ｖｓｓ（低電圧側）を電源電圧として生
成している。

【００１８】次に運針機構Ｄについて説明する。運針機
構Ｄに用いられているステッピングモータ１０は、パル
スモータ、ステッピングモータ、階動モータあるいはデ
ジタルモータなどとも称され、デジタル制御装置のアク
チュエータとして多用されている、パルス信号によって
駆動されるモータである。近年、携帯に適した小型の電
子装置あるいは情報機器用のアクチュエータとして小
型、軽量化されたステッピングモータが多く採用されて
いる。このような電子装置の代表的なものが電子時計、
時間スイッチ、クロノグラフといった計時装置である。

【００１９】本例のステッピングモータ１０は、駆動部
Ｅから供給される駆動パルスによって磁力を発生する駆
動コイル１１と、この駆動コイル１１によって励磁され
るステータ１２と、さらに、ステータ１２の内部におい
て励磁される磁界により回転するロータ１３を備えてい
る。また、ステッピングモータ１０は、ロータ１３がデ
ィスク状の２極の永久磁石によって構成されたＰＭ型
（永久磁石回転型）で構成されている。ステータ１２に
は、駆動コイル１１で発生した磁力によって異なった磁
極がロータ１３の回りのそれぞれの相（極）１５および
１６に発生するように磁気飽和部１７が設けられてい
る。また、ロータ１３の回転方向を規定するために、ス
テータ１２の内周の適当な位置には内ノッチ１８が設け
られており、コギングトルクを発生させてロータ１３が
適当な位置に停止するようにしている。

【００２０】ステッピングモータ１０のロータ１３の回
転は、かなを介してロータ１３に噛合された五番車５
１、四番車５２、三番車５３、二番車５４、日の裏車５
５および筒車５６からなる輪列５０によって各針に伝達
される。四番車５２の軸には秒針６１が接続され、二番
車５４には分針６２が接続され、さらに、筒車５６には
時針６３が接続されている。ロータ１３の回転に連動し
てこれらの各針によって時刻が表示される。輪列５０に
は、さらに、年月日などの表示を行うための伝達系など
（不図示）を接続することももちろん可能である。

【００２１】次に、駆動部Ｅは制御部Ｃの制御の基にス
テッピングモータ１０に様々な駆動パルスを供給する。
駆動部Ｅは、直列に接続されたｐチャンネルＭＯＳ３３
ａとｎチャンネルＭＯＳ３２ａ、およびｐチャンネルＭ
ＯＳ３３ｂとｎチャンネルＭＯＳ３２ｂによって構成さ
れたブリッジ回路を備えている。また、駆動部Ｅは、ｐ
チャンネルＭＯＳ３３ａおよび３３ｂとそれぞれ並列に
接続された回転検出用抵抗３５ａおよび３５ｂと、これ
らの抵抗３５ａおよび３５ｂにチョッパパルスを供給す
るためのサンプリング用のｐチャンネルＭＯＳ３４ａお
よび３４ｂを備えている。したがって、これらのＭＯＳ
３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａおよび３４ｂ
の各ゲート電極に制御部Ｃからそれぞれのタイミングで
極性およびパルス幅の異なる制御パルスを印加すること
により、駆動コイル１１に極性の異なる駆動パルスを供
給したり、あるいは、ロータ１３の回転検出用および磁
界検出用の誘起電圧を励起する検出用のパルスを供給す
ることができるようになっている。

【００２２】[１−２：制御部]次に、制御部Ｃの構成に
ついて図２を参照しつつ説明する。図２は、制御部Ｃと
その周辺構成の機能ブロック図である。制御部Ｃは、パ
ルス合成回路２２、モード設定部９０、時刻情報記憶部
９６、および駆動制御回路２４を備えている。まず、パ
ルス合成回路２２は、水晶振動子などの基準発振源２１
を用いて安定した周波数の基準パルスを発振する発振回
路、基準パルスを分周して得た分周パルスと基準パルス
とを合成してパルス幅やタイミングの異なるパルス信号
を発生する合成回路から構成される。

【００２３】次に、モード設定部９０は、発電状態検出
部９１、発電状態の検出のために用いる設定値を切り換
える設定値切換部９５、大容量コンデンサ４８の充電電
圧Ｖcを検出する電圧検出回路９２、発電状態に応じて
時刻表示のモードを制御するとともに充電電圧に基づい
て昇圧倍率を制御する中央制御回路９３、およびモード
を記憶するモード記憶部９４から構成される。

【００２４】この発電状態検出部９１は、発電装置４０
の起電圧Ｖｇｅｎを設定電圧値Ｖｏと比較して発電が検
出されたか否かを判断する第１の検出回路９７と、設定
電圧値Ｖｏよりもかなり小さな設定電圧値Ｖｂａｓ以上
の起電圧Ｖｇｅｎが得られた発電継続時間Ｔｇｅｎを設
定時間値Ｔｏと比較して発電が検出されたか否かを判断
する第２の検出回路９８とを備えており、第１および第
２の検出回路９７および９８にいずれか一方の条件が満
足すると、発電状態であると判断するようになってい
る。ここで、設定電圧値ＶｏおよびＶｂａｓは、いずれ
もＶｄｄ（＝ＧＮＤ）を基準としたときの負電圧であ
り、Ｖｄｄからの電位差を示している。なお、第１およ
び第２の検出回路９７および９８の構成については後述
する。

【００２５】ここで、設定電圧値Ｖｏおよび設定時間値
Ｔｏは、設定値切換部９５によって切換制御できるにな
っている。設定値切換部９５は、表示モードから節電モ
ードに切り換わると、発電検出回路９１の第１および第
２の検出回路９７および９８の設定値ＶｏおよびＴｏの
値を変更する。本例においては、表示モードの設定値Ｖ
ａおよびＴａとして、節電モードの設定値ＶｂおよびＴ
ｂよりも低い値がセットされるようになっている。した
がって、節電モードから表示モードへ切り換えるために
は、大きな発電が必要とされる。ここで、その発電の程
度は、計時装置１を通常携帯して得られる程度では足ら
ず、ユーザが手振りによって強制的に充電する際に生じ
る大きなものである必要がある。換言すれば、節電モー
ドの設定値ＶｂおよびＴｂは手振りによる強制充電を検
出できるように設定されている。

【００２６】また、中央制御回路９３は、第１および第
２の検出回路９７および９８で発電が検出されない非発
電時間Ｔｎを計測する非発電時間計測回路９９を備えて
おり、非発電時間Ｔｎが所定の設定時間を越えると表示
モードから節電モードに移行するようになっている。一
方、節電モードから表示モードへの移行は、発電状態検
出部９１によって、発電部Ａが発電状態にあることが検
出され、かつ、大容量コンデンサ４８の充電電圧ＶCが
十分であるという条件が整うと実行される。ところで、
この例の電源部Ｂは昇降圧回路４９を備えているため、
充電電圧ＶCがある程度低い状態でも昇降圧回路４９を
用いて電源電圧を昇圧することにより、運針機構Ｄを駆
動することが可能である。そこで、中央制御回路９３
は、充電電圧ＶCに基づいて昇圧倍率を決定し、昇降圧
回路４９を制御している。しかし、充電電圧ＶCがあま
りに低いと、昇圧しても運針機構Ｄを動作させることが
できる電源電圧を得ることができない。そのような場合
に、節電モードから表示モードに移行すると、正確な時
刻表示を行うことができず、また、無駄な電力を消費し
てしまうことになる。そこで、この例にあっては、充電
電圧ＶCを予め定められた設定電圧値Ｖcと比較すること
により、充電電圧ＶCが十分であるか否かを判断し、こ
れを節電モードから表示モードへ移行するための一条件
としている。

【００２７】こうして設定されたモードは、モード記憶
部９４に記憶され、その情報が駆動制御回路２４、時刻
情報記憶部９６および設定値切換部９５に供給されてい
る。駆動制御回路２４においては、表示モードから節電
モードに切り換わると、駆動部Ｅに対しパルス信号を供
給するのを停止し、駆動部Ｅの動作を停止させる。これ
により、モータ１０は回転しなくなり、時刻表示は停止
する。

【００２８】次に、時刻情報記憶部９６は、カウンタと
メモリで構成されており（図示せず）、表示モードから
節電モードに切り換わると、パルス合成回路２２によっ
て生成された基準信号を受けて時間計測を開始し、節電
モードから表示モードに切り換わると、時間計測を終了
するようになっている。これにより、節電モードの継続
時間が計測されることになる。ここで、節電モードの継
続時間はメモリに記憶されるようになっている。また、
節電モードから表示モードに切り換わると、前記カウン
タを用いて駆動制御回路２４から駆動部Ｅに供給される
早送りパルスをカウントし、そのカウント値が節電モー
ドの継続時間に応じた値になると、早送りパルスの送出
を停止するための制御信号を生成し、これを駆動部Ｅに
供給している。したがって、時刻情報記憶部９６は、再
表示された時刻表示を現時刻に復帰させる機能も備えて
いる。なお、カウンタとメモリの内容は、表示モードか
ら節電モードに切り換わる時にリセットされるようにな
っている。

【００２９】次に、駆動制御回路２４は、パルス合成回
路２２から出力される各種のパルスに基づいて、モード
に応じた駆動パルスを生成する。まず、節電モードにあ
っては、駆動パルスの供給を停止する。次に、節電モー
ドから表示モードへの切換が行われた直後には、再表示
された時刻表示を現時刻に復帰させるために、パルス間
隔が短い早送りパルスを駆動パルスとして駆動部Ｅに供
給する。次に、早送りパルスの供給が終了した後には、
通常のパルス間隔の駆動パルスを駆動部Ｅに供給する。

【００３０】[１−３：発電状態検出部]次に、発電状態
検出部９１の構成を図面を参照しつつ、説明する。図３
は、発電状態検出部９１の回路図である。図３におい
て、第１の検出回路９７は、起電圧Ｖｇｅｎの振幅が所
定電圧を上回るとハイレベルとなり、これを下回るとロ
ーレベルになる電圧検出信号Ｓｖを生成する。一方、第
２の検出回路９８は、発電継続時間が所定時間を越える
とハイレベルとなり、これを下回るとローレベルになる
発電継続時間検出信号Ｓｔを生成する。また、電圧検出
信号Ｓｖと発電継続時間検出信号Ｓｔとは、オア回路９
７５において論理和が算出され、これが発電状態検出信
号Ｓとして中央制御回路９３に供給されるようになって
いる。この発電状態検出信号Ｓは、ハイレベルにおいて
発電状態を示し、ローレベルにおいて非発電状態を示
す。したがって、発電状態検出部９１は、上述したよう
に第１および第２の検出回路９７および９８にいずれか
一方の条件が満足すると、発電状態であると判断する。
以下、第１の検出回路９７と第２の検出回路９８につい
て詳細に説明する。

【００３１】[１−３−１：第１の検出回路］図３にお
いて、まず、第１の検出回路９７は、コンパレータ９７
１、定電圧を発生する基準電圧源９７２，９７３、スイ
ッチＳＷ１、リトリガブルモノマルチ９７４から大略構
成されている。基準電圧源９７２の発生電圧値は、表示
モードにおける設定電圧値Ｖａとなっており、一方、基
準電圧源９７３の発生電圧値は、節電モードの設定電圧
値Ｖｂとなっている。基準電圧源９７２,９７３は、ス
イッチＳＷ１を介してコンパレータ９７１の正入力端子
に接続されている。このスイッチＳＷ１は、設定値切換
部９５によって制御され、表示モードにおいて基準電圧
源９７２を、節電モードにおいて基準電圧源９７３をコ
ンパレータ９７１の正入力端子に接続する。また、コン
パレータ９７１の負入力端子には、発電部Ａの起電圧Ｖ
ｇｅｎが供給されている。したがって、コンパレータ９
７１は、起電圧Ｖｇｅｎを設定電圧値Ｖａまたは設定電
圧値Ｖｂと比較し、起電圧Ｖｇｅｎがこれらを下回る場
合（大振幅の場合）にはハイレベルとなり、起電圧Ｖｇ
ｅｎがこれらを上回る場合（小振幅の場合）にはローレ
ベルとなる比較結果信号を生成する。

【００３２】次に、リトリガブルモノマルチ９７４は、
比較結果信号がローレベルからハイレベルに立ち上がる
際に発生する立上エッジでトリガされ、ローレベルから
ハイレベルに立ち上がり、所定時間が経過した後にロー
レベルからハイレベルに立ち上がる信号を生成する。ま
た、リトリガブルモノマルチ９７４は、所定時間が経過
する前に再度トリガされると、計測時間をリセットして
新たに時間計測を開始するように構成されている。

【００３３】次に、第１の検出回路９７の動作を、図４
を参照しつつ説明する。図４は第１の検出回路９７のタ
イミングチャートである。同図（ａ）は起電圧Ｖｇｅｎ
をダイオード４７によって半波整流した波形である。こ
の例では、設定電圧値ＶａおよびＶｂを図に示すレベル
に設定したものとする。現在のモードが表示モードであ
るとすれば、スイッチＳＷ１は基準電圧源９７２を選択
し、設定電圧値Ｖａをコンパレータ９７１に供給する。
すると、コンパレータ９７１は設定電圧値Ｖａと同図
（ａ）に示す起電圧Ｖｇｅｎとを比較して、同図（ｂ）
に示す比較結果信号を生成する。この場合、リトリガブ
ルモノマルチ９７４は、時刻ｔ１で発生する比較結果信
号の立ち上がりエッジに同期して、ローレベルからハイ
レベルに立ち上がる（同図（ｃ）参照）。ここで、リト
リガブルモノマルチ９７４の遅延時間Ｔｄを同図（ｂ）
に示す。この場合、エッジｅ１から次のエッジｅ２まで
の時間は遅延時間Ｔｄよりも短いので、電圧検出信号Ｓ
ｖはハイレベルを維持することになる。

【００３４】一方、現在のモードが表示モードであると
すれば、スイッチＳＷ１は基準電圧源９７３を選択し、
設定電圧値Ｖｂをコンパレータ９７１に供給する。この
例では、起電圧Ｖｇｅｎは設定電圧値Ｖｂを越えないの
で、リトリガブルモノマルチ９７４にトリガが入力され
ない。したがって、電圧検出信号Ｓｖはローレベルを維
持することになる。このように第１の検出回路９７で
は、モードに応じた設定電圧値ＶａまたはＶｂと起電圧
Ｖｇｅｎとを比較することによって、電圧検出信号Ｓｖ
を生成している。

【００３５】[１−３−２：第２の検出回路]図３におい
て、第２の検出回路９８は、積分回路９８１、ゲート９
８２、カウンタ９８３、デジタルコンパレータ９８４お
よびスイッチＳＷ２から構成されている。まず、積分回
路９８１はＭＯＳトランジスタ２、コンデンサ３、プル
アップ抵抗４、インバータ回路５から構成されている。
起電圧ＶｇｅｎがＭＯＳトランジスタ２のゲートに接続
されており、起電圧ＶｇｅｎによってＭＯＳトランジス
タ２はオン、オフ動作を繰り返し、コンデンサ３の充電
を制御する。スイッチング手段を、ＭＯＳトランジスタ
で構成すればインバータ回路５も含めて、積分回路９８
１は安価なＣＭＯＳ−ＩＣで構成できるが、これらのス
イッチング素子、電圧検出手段はバイポーラトランジス
タで構成しても構わない。プルアップ抵抗４は、コンデ
ンサ３の電圧値Ｖ３を非発電時にＶｓｓ電位に固定する
とともに、非発電時のリーク電流を発生させる役割があ
る。これは数十から数百ＭΩ程度の高抵抗値であり、オ
ン抵抗が大きなＭＯＳトランジスタでも構成可能であ
る。コンデンサ３に接続されたインバータ回路５により
コンデンサ３の電圧値Ｖ３を判定している。検出信号Ｖ
ｏｕｔを出力する。ここで、インバータ回路５の閾値
は、第１の検出回路９７で用いられる設定電圧値Ｖｏよ
りもかなり小さな設定電圧値Ｖｂａｓとなるように設定
されている。

【００３６】ゲート９８２には、パルス合成回路２２か
ら供給される基準信号と検出信号Ｖｏｕｔが供給されて
いる。したがって、カウンタ９８３は検出信号Ｖｏｕｔ
がハイレベルの期間、基準信号をカウントする。このカ
ウント値はデジタルコンパレータ９８３の一方の入力に
供給される。また、デジタルコンパレータ９８３の他方
の入力には、設定時間に対応する設定時間値Ｔｏが供給
されるようになっている。ここで、現在のモードが表示
モードである場合にはスイッチＳＷ２を介して設定時間
値Ｔａが供給され、現在のモードが節電モードである場
合にはスイッチＳＷ２を介して設定時間値Ｔｂが供給さ
れるようになっている。なお、スイッチＳＷ２は、設定
値切換部９５によって制御される。デジタルコンパレー
タ９８４は、検出信号Ｖｏｕｔの立ち下がりエッジに同
期して、その比較結果を発電継続時間検出信号Ｓｔとし
て出力する。発電継続時間検出信号Ｓｔは、設定時間を
越えた場合にハイレベルとなり、一方、設定時間を下回
った場合にローレベルとなる。

【００３７】次に、第２の検出回路９８の動作を、図５
を参照しつつ説明する。図５は第２の検出回路９８の動
作を説明するためのタイミングチャートである。発電部
Ａによって同図（ａ）に示す交流電力の発電が始まる
と、発電装置４０は、ダイオード４７を介して同図
（ｂ）に示す起電圧Ｖｇｅｎを生成する。発電が始まり
起電圧Ｖｇｅｎの電圧値がＶｄｄからＶｓｓへ立ち下が
るとＭＯＳトランジスタ２がオンして、コンデンサ３の
充電が始まる。Ｖ３の電位は、非発電時はプルアップ抵
抗４によってＶｓｓ側に固定されているが、発電が起こ
り、コンデンサ３の充電が始まるとＶｄｄ側に上がり始
める。次に起電圧Ｖｇｅｎの電圧がＶｓｓへ増加に転
じ、ＭＯＳトランジスタ２がオフすると、コンデンサ３
への充電は止まるが、同図（ｃ）に示すＶ３の電位はコ
ンデンサ３によってそのまま保持される。以上の動作
は、発電が持続されている間、繰り返され、Ｖ３の電位
はＶｄｄまで上がっていき安定する。Ｖ３の電位がイン
バータ回路５の閾値より上がると、インバータ回路５’
の出力である検出信号Ｖｏｕｔがローレベルからハイレ
ベルに切り替わり、発電の検出ができる。発電検出まで
の応答時間は、電流制限抵抗を接続したり、ＭＯＳトラ
ンジスタの能力を変えてコンデンサ３への充電電流の値
を調整したり、またコンデンサ３の容量値を変えること
によって任意に設定できる。

【００３８】発電が停止すると起電圧ＶｇｅｎはＶｄｄ
レベルで安定するため、ＭＯＳトランジスタ２はオフし
た状態のままとなる。Ｖ３の電圧はコンデンサ３によっ
てしばらくは保持され続けるが、プルアップ抵抗４によ
るわずかなリーク電流によってコンデンサ３の電荷が抜
けるため、Ｖ３はＶｄｄからＶｓｓへ徐々に下がり始め
る。そしてＶ３がインバータ回路５の閾値を越えるとイ
ンバータ回路５’の出力である検出信号Ｖｏｕｔはハイ
レベルからローレベルに切り替わり、発電がされていな
いことの検出ができる（同図（ｄ）参照）。この応答時
間はプルアップ抵抗４の抵抗値を変え、コンデンサ３の
リーク電流を調整することで任意に設定可能である。

【００３９】この検出信号Ｖｏｕｔによって基準信号が
ゲートされると、同図（ｅ）に示す信号が得られ、これ
をカウンタ９８３がカウントする。このカウント値は、
デジタルコンパレータ９８４によって、設定時間に対応
する値とタイミングＴ１で比較される。ここで、検出信
号Ｖｏｕｔのハイレベル期間Ｔxが設定時間値Ｔｏより
も長いならば、発電継続時間検出信号Ｓｔは、同図
（ｆ）に示すようにタイミングＴ１においてローレベル
からハイレベルに変化する。

【００４０】さてここで、発電用ロータ４３の回転速度
の違いによる起電圧Ｖｇｅｎおよび該起電圧Ｖｇｅｎに
対する検出信号Ｖｏｕｔを説明する。図６は、このこと
を説明するための概念図である。特に、同図（ａ）は、
発電用ロータ４３の回転速度が小さい場合であり、同図
（ｂ）は、発電用ロータ４３の回転速度が大きい場合で
ある。起電圧Ｖｇｅｎの電圧レベルおよび周期（周波
数）は、発電用ロータ４３の回転速度に応じて変化す
る。すなわち、回転速度が大きいほど、起電圧Ｖｇｅｎ
の振幅は大となり、かつ周期が短くなる。このため、発
電用ロータ４３の回転速度、すなわち発電装置４０の発
電の強さに応じて、検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間
（発電継続時間）の長さが変化することになる。すなわ
ち、同図（ａ）の動きが小さい場合には、出力保持時間
はｔａとなり、同図（ｂ）の動きが大きい場合には、出
力保持時間はｔｂとなる。両者の大小関係は、ｔａ＜ｔ
ｂである。このように、検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時
間の長さによって、発電装置４０の発電の強さを知るこ
とができる。

【００４１】[１−４：計時装置の動作]次に、本例の計
時装置１においてモード切り換え処理を行うモード設定
工程を説明する。図７はその概要を示すフローチャート
である。まず、ステップ７１において現在のモードを判
断する。節電中のときは、ステップ７４において時刻情
報記憶部９６を用いて停止時間のカウントを継続する。
また、ステップ７５において電圧検出回路９１の設定値
ＶｏおよびＴｏを節電モードの値ＶｂおよびＴｂにセッ
トする。一方、表示モードのときは、ステップ７２にお
いて駆動制御部２４によって駆動回路３０を制御して駆
動パルスを生成し、時刻表示を行う。そして、ステップ
７３において発電状態検出部９１の設定値ＶｏおよびＴ
ｏを表示モードの値ＶａおよびＴａにセットする。

【００４２】次に、ステップ７６において、発電レベル
（起電圧）を検出する。微小でも起電圧があると判断さ
れると、ステップ７７において発電継続時間Ｔｇｅｎを
カウントアップする。さらに、ステップ７８において発
電継続時間Ｔｇｅｎを設定時間Ｔｏと比較し、発電継続
時間Ｔｇｅｎが設定時間Ｔｏ以上であれば発電が検出さ
れたとしてステップ８０に移行する。ステップ７８にお
いて、発電継続時間Ｔｇｅｎが設定時間Ｔｏに達してい
ないときは、ステップ７９において、起電圧Ｖｇｅｎを
設定値Ｖｏと比較する。そして、起電圧Ｖｇｅｎが設定
値Ｖｏに達していると発電が検出されたとしてステップ
８０に移行する。ステップ８０においては、モードが再
度判定され、節電モードでなければステップ８１で非発
電時間Ｔｎをクリアしてステップ７１に戻り、ステップ
７２で時刻表示を継続して行う。一方、節電モードのと
きは、ステップ８２で電源部Ｂの充電電圧ＶCを判断
し、十分に充電されていればステップ８３で節電モード
から表示モードに移行して節電を解除する。表示モード
に移行して時刻を再表示する際は、上述したように、時
刻情報記憶部９６でカウントされている停止時間に基づ
き時刻表示が早送りされ、現時刻に復帰した後に１秒毎
の通常運針が開始される。これにより、ユーザーは表示
モードに復帰して表示された正確な時刻を知ることがで
きる。

【００４３】一方、ステップ７６で起電圧が検出され
ず、あるいは、発電継続時間Ｔｇｅｎが設定時間Ｔｏに
達しておらず起電圧Ｖｇｅｎも設定値Ｖｏに達していな
い場合は、発電が検出されなかったと判断され、ステッ
プ８５に移行してそのときのモードを判断する。この
際、ステップ７６で起電圧が検出されなかったときは、
ステップ８４で発電継続時間Ｔｇｅｎがクリアされる。
ステップ８５で節電モードのときは、そのままステップ
７１に戻って停止時間のカウントアップを継続する。表
示モードのときは、ステップ８６で非発電時間Ｔｎをカ
ウントアップし、ステップ８７で所定の非発電時間が継
続しているか否かを判断する。そして、非発電時間Ｔｎ
が経過していると、ステップ８８で表示モードから節電
モードに移行し、節電を開始する。ステップ８８におい
ては、表示駆動回路２４および駆動回路３０の動作を停
止してモータ１０の消費電力をなくし、さらに、時刻情
報記憶部９６で停止時間のカウントを開始する。

【００４４】このようにして、本例の計時装置１は、発
電の有無によって時刻表示を停止し、あるいは再開する
ようになっている。先に説明したように、本例の発電装
置４０は、回転錘４５を用いてユーザーの腕の動きある
いは振動などを捉えて発電を行うシステムである。した
がって、発電が検出されるということは、ユーザーの腕
に計時装置１が装着されているか、あるいはポケットな
どに入れて携帯されていることを示している。このた
め、発電が検出されているときは計時装置１が携帯され
ているものとして時刻表示を行う表示モードにする。一
方、発電が検出されないときは計時装置１が携帯されて
いないものとして時刻表示を行わない節電モードにする
ことにより、大容量コンデンサ４８に蓄積されたエネル
ギーを節約することができる。

【００４５】さらに、本例の計時装置１においては、所
定の起電圧Ｖｇｅｎが検出された場合と、所定の時間、
継続して発電が行われた場合に発電が検出されたと判断
するようにしている。したっがて、ユーザーが携帯して
いない状態で節電モードになり、振動などの何らかの原
因で偶然に発電が誘起されても、その起電圧が弱く、継
続時間が短ければ表示モードに移行することはなく、エ
ネルギーの浪費を防止できる。一方、表示モードにおい
ては、節電モードよりも設定値Ｖｏが低く設定されてい
るので、検出対象となる起電圧Ｖｇｅｎが多少低くても
起電圧が得られれれば発電されていると判断される。こ
のため、多少でも発電していれば時刻表示が継続して行
われる。また、表示モードにおいては、発電継続時間Ｔ
ｇｅｎの設定時間Ｔｏも短く設定されるので、短時間で
も発電されていれば時刻表示が維持される。

【００４６】さらに、本例の計時装置１においては、非
発電時間Ｔｎが計測されており、非発電時間が設定時間
に達しなければ節電モードに移行しないようになってい
る。従って、短時間、ユーザーの動きが停止して発電が
行われないような場合はもちろん、会議程度の時間、腕
時計を外しておいても時刻表示を維持するようにするこ
ともできる。また、一晩外しても置いても時刻を継続し
て表示するようにしても良い。あるいは、５分程度外す
と節電モードに移行するようにセットし、エネルギーの
節約を図ることも可能である。

【００４７】このように、本例の計時装置１は、発電状
態に基づき自動的に携帯あるいは非携帯を判断すること
が可能であり、携帯時には時刻表示を行って腕時計など
の計時装置として十分な機能を発揮し、非携帯時には時
刻表示を行わずにエネルギーの消費を抑えることができ
る。したがって、いったん大容量コンデンサ４８に充電
した電力を有効に活用することができ、長時間にわたり
放置されたとしても、その間は表示を行わずに経過時間
だけを計測し、携帯されたときに表示を再開すると共に
現時刻に復帰して正確な時刻を表示することができる。
このため、それほど大型のコンデンサを用いなくても、
電池の代わりに発電装置と適当な容量のコンデンサを内
蔵することで精度良く長時間にわたり計時できる小型の
腕時計などを実現することが可能である。また、コンデ
ンサの容量がそれほど大きくしなくて良いので、起動特
性も良好であり、発電を開始するとすぐに表示を再開
し、現時刻に復帰可能な計時装置を実現できる。さら
に、本例の計時装置は、周囲の条件にかかわらず、例え
ば、暗い所でも携帯しているときはいつでも時刻を参照
することができるので不便はまったくない。

【００４８】[１−５：第１実施形態の変形例] （１）上述した第１実施形態において、発電状態検出部
９１は、発電部Ａからの起電圧Ｖｇｅｎに基づいて発電
状態を検出したが、電源部Ｂにおいて大容量コンデンサ
４８に流れる充電電流に基づいて発電状態を検出するよ
うにしてもよい。この場合には、図８に示すように第１
の検出回路９７および第２の検出回路９８の前段に電流
電圧変換部１００を設ければよい。この電流電圧変換部
１００は、電流検出抵抗Ｒとその両端の電位差を検出す
るオペアンプＯＰから構成されている。

【００４９】（２）また、上述した第１実施形態では、
起電圧Ｖｇｅｎを設定値Ｖｏと比較して発電が検出され
たか否かを判断する第１の検出回路９７と、設定値Ｖｏ
よりもかなり小さな電圧Ｖｂａｓ以上の起電圧Ｖｇｅｎ
が得られた発電継続時間Ｔｇｅｎを設定値Ｔｏと比較し
て発電が検出されたか否かを判断する第２の検出回路９
８の双方を備えた発電状態検出部９１に基づき説明して
いるが、これらの第１および第２の検出回路９７および
９８のいずれか一方を用いて発電の有無を判断すること
ももちろん可能である。

【００５０】[２．第２実施形態］次に、本発明の第２
実施形態に係る計時装置について説明する。第２実施形
態の計時装置は、発電状態検出部９１の構成を除いて、
第１実施形態の計時装置と同様に構成されている。発電
部Ａの発電周波数は発電の強さに応じて変化する。たと
えば、机の上に置いてある計時装置１に何らかの弾みで
少し動かした程度では、発電周波数は低いが、腕の手首
に計時装置１を装着して歩行しているときには発電周波
数は高くなる。また、使用者が、計時装置１を手振りに
よって充電する場合には発電周波数がさらに高くなる。
本実施形態は、この点に着目してなされたものであり、
発電周波数に基づいて発電状態を検出するものである。

【００５１】図９は、第２実施形態に係る発電状態検出
部９１’のブロック図であり、図１０はそのタイミング
チャートである。発電状態検出部９１’は、コンパレー
タ９７１、定電圧を発生する基準電圧源９７２、スイッ
チＳＷ１、およびタイマ９７５、ＳＲフリップフロップ
９７６、ゲート９７７、カウンタ９７８、およびデジタ
ルコンパレータ９７９から構成されている。

【００５２】基準電圧源９７２は、表示モードにおける
設定電圧値Ｖａを発生するものであって、コンパレータ
９７１の正入力端子に接続されている。また、コンパレ
ータ９７１の負入力端子には、図１０（ａ）に示す発電
部Ａの起電圧Ｖｇｅｎが供給されている。したがって、
コンパレータ９７１は、起電圧Ｖｇｅｎを設定電圧値Ｖ
ａと比較し、起電圧Ｖｇｅｎがこれらを下回る場合には
ハイレベルとなり、起電圧Ｖｇｅｎがこれらを上回る場
合にはローレベルとなる比較結果信号を生成する（図１
０（ｂ）参照）。

【００５３】この比較結果信号は、ＳＲフリップフロッ
プ９７６のセット端子に供給されており、そのリセット
端子にはタイマ９７５の出力信号が供給されている。タ
イマ９７５は、ＳＲフリップフロップ９７６の出力信号
の立ち上がりに同期して時間計測を開始し、所定時間が
経過すると立ち下がるように構成されている。ここでタ
イマの計測時間をＴｓとすれば、ＳＲフリップフロップ
９７６の出力信号は、図１０（ｃ）に示すように比較結
果信号の立ち上がりエッジｅ３，ｅ４に同期してローレ
ベルからハイレベルに変化し、ハイレベルを時間Ｔｓ継
続した後に、ハイレベルからローベルに立ち下がる。

【００５４】ゲート９７７はＳＲフリップフロップ９７
６の出力信号と比較結果信号との論理積を出力する。カ
ウンタ９７８はゲート９７７の出力信号をカウントし、
そのカウント値Ｚをデジタルコンパレータ９７９に出力
する。デジタルコンパレータ９７９には、スイッチＳＷ
２を介して設定値Ｘ１、Ｘ２が選択的に供給されてい
る。スイッチＳＷ２は、設定値切換部９５によって制御
され、表示モードにおいて設定値Ｘ１を、節電モードに
おいて設定値Ｘ２をデジタルコンパレータ９７９に供給
している。設定値Ｘ１は、通常の携帯による発電状態か
否かを判別できる発電周波数ｆ１に対応するものであ
り、設定値Ｘ２は強制充電か否かを判別できる発電周波
数ｆ２に対応するものである。デジタルコンパレータ９
７９は、ゲート９７７の立ち下がりエッジにおいて、カ
ウンタ９７８のカウント値Ｚと設定値Ｘ１またはＸ２と
を比較するように構成されている。

【００５５】現在の状態が節電モードであるならば、発
電部Ａの発電周波数がｆ２を越えた場合に発電状態を指
示する発電状態検出信号Ｓが生成される。したがって、
通常の携帯では節電モードは解除されず、ユーザが節電
モードを解除する意志をもって強制充電（手振り）を行
った場合にのみ、節電モードから表示モードに移行する
ことになる。したがって、計時装置１に軽く触れた程度
では、節電モードは解除されず、電力を無駄に消費する
ことがなくなる。

【００５６】一方、現在の状態が表示モードであるなら
ば、発電部Ａの発電周波数がｆ１を下回ると非発電状態
を指示する発電状態検出信号Ｓが生成される。上述した
ように発電周波数ｆ１は通常の携帯による発電状態か否
かを判別できるように設定されているから、計時装置１
が使用されていない状態を的確に検知し、表示モードか
ら節電モードに速やかに移行することができる。これに
より、電力を無駄に消費することがなくなる。

【００５７】[３．変形例] （１）上述した各実施形態においては、ステップモータ
１０を用いて時刻表示を行う計時装置を例に説明してい
るが、ＬＣＤなどで時刻表示を行う計時装置に対しても
適用できることはもちろんである。この場合には、ＬＣ
Ｄで消費される電力を節約して長時間にわたり時刻を継
続して計時でき、必要なときはいつでも正しい現時刻を
表示させることができる。

【００５８】（２）上述した各実施形態においては、１
つのモータで時分および秒を表示する計時装置を例に説
明しているが、時分および秒を複数のモータを用いて時
刻表示することも可能である。このような計時装置にお
いては、各モータ毎に計時表示を停止するタイミングを
変えることも可能であり、例えば、運針速度の速い秒表
示は非発電時間が短い段階で早めに停止してエネルギー
を節約し、時分についてはできるかぎり時刻表示を継続
して行うといった制御も可能である。

【００５９】（３）上述した各実施形態では、発電装置
４０として、回転錘４５の回転運動をロータ４３に伝達
し、該ロータ４３の回転により出力用コイル４４に起電
力Ｖｇｅｎを発生させる電磁発電装置を採用している
が、本発明はこれに限定されることなく、例えば、ゼン
マイの復元力により回転運動を生じさせ、該回転運動で
起電力を発生させる発電装置や、外部あるいは自励によ
る振動または変位を圧電体に加えることにより、圧電効
果によって電力を発生させる発電装置であってもよい。

【００６０】（４）上述した各実施形態では、腕時計型
の計時装置１を一例として説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、上述した発電部Ａ、電源部
Ｂ、制御部Ｃが適用される電子機器としては、腕時計以
外にも、懐中時計などであってもよい。また、電卓、携
帯電話、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、携
帯ラジオ、携帯型ＶＴＲなどの電子機器に適応すること
もできる。この場合には、電源部Ｂから供給される電力
を用いて動作する電力消費部を備えており、発電部Ａの
発電状態を発電状態検出部９１で検出し、その検出結果
に基づいて、電力消費部の動作を停止させる節電モー
ド、および、電力消費部を動作させる動作モードとを制
御部Ｃで切換制御すればよい。これらの電子機器におい
て、動作モードはそれらの機器の使用状態（例えば、携
帯電話の場合は、電話機能を使用できる状態）にある状
態を指し、節電モードはそれらの機器が使用状態にな
く、且つ交流発電を検出できる状態にある状態を指す。
また、液晶表示パネル等の表示部を併設している場合、
通常は動作モードにおいて表示状態にあり、節電モード
において非表示状態にある。

【００６１】（５）上述した各実施形態において、節電
モードから表示モードへ移行する際には、ユーザーが、
計時装置１を手振りによって強制充電する必要がある。
この場合には、計時装置１を携帯して日常の生活を営む
場合と比較して、大きな発電が行われることになる。こ
のため、発電装置４０が発生する電磁ノイズレベルが通
常の携帯時と比較して大きくなる。すると、電磁ノイズ
の影響をステッピングモータ１０が受けて、時刻表示が
不正確になることも考えられる。そこで、手振りによる
強制的な発電状態を検出し、この場合には幅の広い駆動
パルスを駆動部Ｅで生成するようにしてもよい。これに
より、発電装置４０の電磁ノイズレベルが大きくなって
も、幅広の駆動パルスによって、ステップモータ１０を
確実に動作させることができる。また、計時装置１を手
振りによって強制充電する場合には、充電電流が大きい
ため、大容量コンデンサ４８の内部抵抗によって電源電
圧の変動が大きくなり、回路動作に悪影響を与えるおそ
れもある。そこで、手振りによる強制的な発電状態を検
出し、この場合には発電用ステータ４２の両端を短絡さ
せるようにしてもよい。これにより、電源電圧の変動を
抑圧して回路を確実に動作させることができる。

【００６２】（６）上述した第１実施形態で説明した第
１の検出回路９７、第２の検出回路９８、第２実施形態
で説明した発電状態検出部９１’を、適宜組み合わせて
発電状態を検出するようにしてもよい。すなわち、起電
圧Ｖｇｅｎと発電継続時間、発電継続時間と発電周波
数、発電周波数と起電圧Ｖｇｅｎ、起電圧Ｖｇｅｎと発
電継続時間と発電周波数のいずれの組み合わせによって
発電状態を検出するようにしてもよい。さらに、検出の
対象は起電圧であってもよいし、第１実施形態の変形例
で説明したように充電電流であってもよい。本発明の発
電状態の検出は、各実施形態に限定されるものではな
く、電圧による検出、電流による検出、発電継続時間に
よる検出、および発電周波数による検出のうち、いずれ
か１種により検出してもよく、あるいは、それらの複数
を適宜組み合わせて検出するようにしてもよい。

【００６３】（７）上述した第１実施形態で説明した第
１の検出回路９７、第２の検出回路９８、第２実施形態
で説明した発電状態検出部９１’においては、比較の基
準となる設定値を現在のモードに応じて切り換えるよう
にしたが、複数の設定値と比較して、非発電状態（非携
帯状態）、携帯状態、強制発電状態を検出するようにし
てもよい。

【００６４】（８）上述した各実施形態においては、基
準電位（ＧＮＤ）をＶｄｄ（高電位側）に設定したが、
基準電位（ＧＮＤ）をＶｓｓ（低電位側）に設定しても
よいことは勿論である。この場合には、設定電圧値Ｖｏ
およびＶｂａｓは、Ｖｓｓを基準として、高電圧側に設
定される検出レベルとの電位差を示すものとなる。

【００６５】（９）上述した各実施形態において、表示
モードから節電モードへの移行は、発電状態を検出する
ことにより行ったが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、ユーザからの指示に基づいて実行するようにし
てもよい。例えば、計時装置１の外装に配置されるボタ
ン、あるいは、リュウズ等の操作を検出し、検出結果に
基づいて、表示モードから節電モードへの移行するよう
にしてもよい。この場合には、ユーザの意図的な操作に
よって、節電モードへ速やかに移行させることができる
ので、ユーザが時刻表示を知る必要がなく単に携帯して
いるときなどにも、節電することができる。この結果、
より一層、消費電力を削減することが可能となる。 （１０）上述した各実施形態において電源部Ｂは発電部
Ａから供給される交流電圧を半波整流したが、本発明は
これに限定されるものではなく、全波整流するものを用
いてもよいことは勿論である。

【００６６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の発明特
定事項によれば、電子機器は、運動エネルギーを電気エ
ネルギーに変換して交流電力を発電する発電部を備えて
おり、その発電状態を検出することによって電子機器が
携帯されているか否かを判断することができる。そして
発電状態に応じて節電モードと動作モードの切換を行え
るようになっている。このため、発電状態にないときに
は電子機器の動作を停止させ、無駄な電力消費を削減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る計時装置１の概
略構成を示す図である。

【図２】 同実施形態に係る制御部Ｃとその周辺構成の
機能ブロック図である。

【図３】 同実施形態に係る発電状態検出部９１の回路
図である。

【図４】 同実施形態に係る第１の検出回路９７の動作
を説明するためのタイミングチャートである。

【図５】 同実施形態に係る第２の検出回路９８の動作
を説明するためのタイミングチャートである。

【図６】 同実施形態において発電用ロータ４３の回転
速度の違いによる起電圧Ｖｇｅｎおよび該起電圧Ｖｇｅ
ｎに対する検出信号Ｖｏｕｔを説明するための概念図で
ある。

【図７】 同実施形態に係る計時装置１におけるモード
設定工程の概要を示すフローチャートである。

【図８】 同実施形態の変形例に係る発電状態検出部９
１の構成を示すブロック図である。

【図９】 本発明の第２実施形態に係る発電状態検出部
９１’のブロック図である。

【図１０】 同実施形態に係る発電状態検出部９１’の
タイミングチャートである。

【符号の説明】

１・・計時装置 Ａ・・発電部 Ｂ・・電源部 Ｃ・・制御部 Ｄ・・駆動部 Ｅ・・運針機構 ９１・・発電状態検出部 ４０・・発電装置 ４５・・回転錘 ４６・・増速ギア ４７・・ダイオード ４８・・大容量コンデンサ ９０・・モード設定部 ９５・・設定値切換部 ９７・・第１の検出回路 ９８・・第２の検出回路

フロントページの続き (72)発明者 北原 丈二 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 小島 博之 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 志村 典昭 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 携帯用の電子機器において、 運動エネルギーを電気エネルギーに変換し交流電力を発
   電する発電部と、 発電された交流電力を整流して蓄電する電源部と、 前記電源部から供給される電力を用いて動作する電力消
   費部と前記発電部の発電状態を検出する発電状態検出部
   と、 この発電状態検出部の検出結果に基づいて、前記電力消
   費部の動作を停止させる節電モード、および、前記電力
   消費部を動作させる動作モードとを切換制御する制御部
   とを備えることを特徴とする電子機器。
2. 【請求項２】 前記発電状態検出部は、前記発電部の起
   電圧に基づいて発電状態を検出することを特徴とする請
   求項１に記載の電子機器。
3. 【請求項３】 前記発電状態検出部は、前記発電部の起
   電圧を複数の設定電圧値と比較し、比較結果に応じて発
   電状態を検出することを特徴とする請求項２に記載の電
   子機器。
4. 【請求項４】 前記発電状態検出部は、前記複数の設定
   電圧値を現在のモードに応じて選択し、前記発電部の起
   電圧を選択された設定電圧値と比較することによって、
   発電状態を検出することを特徴とする請求項３に記載の
   電子機器。
5. 【請求項５】 前記発電状態検出部は、節電モードから
   動作モードへのモード切換に用いる設定電圧値を、動作
   モードから節電モードへの切換に用いる設定電圧値より
   も高く設定することを特徴とする請求項４に記載の電子
   機器。
6. 【請求項６】 前記発電状態検出部は、前記電源部の充
   電電流に基づいて発電状態を検出することを特徴とする
   請求項１に記載の電子機器。
7. 【請求項７】 前記発電状態検出部は、前記電源部の充
   電電流を複数の設定電流値と比較し、比較結果に基づい
   て発電状態を検出することを特徴とする請求項６に記載
   の電子機器。
8. 【請求項８】 前記発電状態検出部は、前記複数の設定
   電流値を現在のモードに応じて選択し、前記電源部の充
   電電流を選択された設定電流値と比較することによっ
   て、発電状態を検出することを特徴とする請求項７に記
   載の電子機器。
9. 【請求項９】 前記発電状態検出部は、節電モードから
   動作モードへのモード切換に用いる設定電流値を、動作
   モードから節電モードへの切換に用いる設定電流値より
   も高く設定することを特徴とする請求項８に記載の電子
   機器。
10. 【請求項１０】 前記発電状態検出部は、前記発電部の
    発電継続時間に基づいて発電状態を検出することを特徴
    とする請求項１に記載の電子機器。
11. 【請求項１１】 前記発電状態検出部は、 前記発電部で発電された交流電力の周期に応じてスイッ
    チングするスイッチング手段と、 前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて
    電荷を蓄電する容量素子と、 前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄
    電された電荷を放電する放電手段と、 前記容量素子の電圧が所定値を超えた期間を計測して前
    記発電継続時間を計測する計測部とを備えることを特徴
    とする請求項１０に記載の電子機器。
12. 【請求項１２】 前記発電状態検出部は、前記発電部の
    発電継続時間を複数の設定時間値と比較し、比較結果に
    基づいて発電状態を検出することを特徴とする請求項１
    ０または１１に記載の電子機器。
13. 【請求項１３】 前記発電状態検出部は、前記複数の設
    定時間値を現在のモードに応じて選択し、前記発電部の
    発電継続時間を設定された設定時間値と比較することに
    よって、発電状態を検出することを特徴とする請求項１
    ２に記載の電子機器。
14. 【請求項１４】 前記発電状態検出部は、節電モードか
    ら動作モードへのモード切換に用いる設定時間値を、動
    作モードから節電モードへの切換に用いる設定時間値よ
    りも長く設定することを特徴とする請求項１３に記載の
    電子機器。
15. 【請求項１５】 前記発電状態検出部は、前記発電部の
    発電周波数に基づいて発電状態を検出することを特徴と
    する請求項１に記載の電子機器。
16. 【請求項１６】 前記発電状態検出部は、前記発電部の
    起電圧が設定電圧値を越えてから設定時間を経過するま
    での期間中、前記起電圧の山の数をカウントすることに
    より、前記発電部の発電周波数を検出することを特徴と
    する請求項１６に記載の電子機器。
17. 【請求項１７】 前記発電状態検出部は、前記発電部の
    発電周波数を複数の設定周波数値と比較し、比較結果に
    基づいて発電状態を検出することを特徴とする請求項１
    ５または１６に記載の電子機器。
18. 【請求項１８】 前記発電状態検出部は、前記複数の設
    定周波数値を現在のモードに応じて選択し、前記発電部
    の発電周波数値を設定された設定周波数値と比較するこ
    とによって、発電状態を検出することを特徴とする請求
    項１７に記載の電子機器。
19. 【請求項１９】 前記発電状態検出部は、節電モードか
    ら動作モードへのモード切換に用いる設定周波数値を、
    動作モードから節電モードへの切換に用いる設定周波数
    値よりも高く設定することを特徴とする請求項１８に記
    載の電子機器。
20. 【請求項２０】 前記発電部は、旋回運動を行う回転錘
    と、前記回転錘の回転運動により起電力を発生する発電
    素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の電子
    機器。
21. 【請求項２１】 前記発電部は、変形力が加えられる弾
    性部材と、前記弾性部材の元の形状に戻ろうとする復元
    力により回転運動を行う回転手段と、前記回転手段の回
    転運動により起電力を発生する発電素子とを有すること
    を特徴とする請求項１に記載の電子機器。
22. 【請求項２２】 前記発電部は、変位が加えられると、
    圧電効果により起電力を発生する圧電素子を有すること
    を特徴とする請求項１に記載の電子機器。
23. 【請求項２３】 請求項１乃至２２のうちいずれか１項
    に記載の電子機器であって、 前記電力消費部は、前記電源部から供給される電力を用
    いて時刻を表示する時刻表示部であり、 前記動作モードは、この時刻表示部に時刻表示させる表
    示モードであることを特徴とする計時装置。
24. 【請求項２４】 運動エネルギーを電気エネルギーに変
    換して交流電力を発電する発電部と、発電された交流電
    力を整流して蓄電する電源部と、前記電源部から供給さ
    れる電力を用いて動作する電力消費部とを有する電子機
    器の制御方法であって、 前記発電部の発電状態を検出し、 この検出結果に基づいて、前記電力消費部の動作を停止
    させる節電モード、および、前記電力消費部を動作させ
    る動作モードとを切換制御することを特徴とする電子機
    器の制御方法。
25. 【請求項２５】 前記発電部の発電状態の検出は、 前記発電部の起電圧を設定電圧値と比較し、 比較結果に応じて発電状態を検出することを特徴とする
    請求項２４に記載の電子機器の制御方法。
26. 【請求項２６】 前記発電部の発電状態の検出は、 前記電源部の充電電流を設定電流値と比較し、 比較結果に応じて発電状態を検出することを特徴とする
    請求項２４に記載の電子機器の制御方法。
27. 【請求項２７】 前記発電部の発電状態の検出は、 前記発電部の発電継続時間値を設定時間値と比較し、 比較結果に応じて発電状態を検出することを特徴とする
    請求項２４に記載の電子機器の制御方法。
28. 【請求項２８】 前記発電部の発電状態の検出は、 前記発電部の発電周波数値を設定周波数値と比較し、 比較結果に応じて発電状態を検出することを特徴とする
    請求項２４に記載の電子機器の制御方法。
29. 【請求項２９】 請求項２４乃至２８のうちいずれか１
    項に記載の電子機器の制御方法であって、 前記電力消費部は、前記電源部から供給される電力を用
    いて時刻を表示する時刻表示部であり、 前記動作モードは、この時刻表示部に時刻表示させる表
    示モードであることを特徴とする計時装置の制御方法。