JP2017146117A - 電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の機構を追加することなく、精度よく電子時計の傾きを検出することができる電子時計を提供する。【解決手段】電子時計１００は、指針１０５に形成される第１の電極２０１と、文字板１０４上であって第１の電極２０１に対向する位置に形成される第２の電極２０２と、第１の電極２０１と第２の電極２０２との距離に応じて発生する静電容量の変化を位相変化として検出する容量位相変換回路２０３とを有する姿勢検出機構２１８を備え、電子時計１００の姿勢を、第１の電極２０１と第２の電極２０２との電極間に発生する静電容量の変化に基づいて判別する。【選択図】図５

Description

この発明は、水晶振動子の発振周波数に基づいて時刻を計時する電子時計に関する。

従来、水晶振動子の発振周波数に基づいて時刻を計時する電子時計においては、水晶振動子の発振周波数は、当該水晶振動子にかかる重力の方向によって変化することが知られており、電子時計の姿勢によっては、発振周波数の変化に起因して計時精度が低下することがあった。このため、高い計時精度が要求される電子時計においては、水晶振動子の姿勢による計時精度の低下を抑制するために、電子時計の姿勢を検出する機構を備えたものがある。

たとえば、特許文献１に記載の電子時計は、当該電子時計の姿勢を検出するための姿勢センサを備えており、姿勢センサの出力信号に基づいて、電子時計の姿勢を判定し、姿勢検出信号に基づいて、モータの回転制御を行っている。この姿勢センサは、長円形上のケースに複数の検出用電極が形成されており、ケース内部に封止された導電性液体と複数の検出用電極との導通パターンによって姿勢を検出している。

国際公開第ＷＯ０１／０７９９４０号パンフレット（第１１頁、図６）

しかしながら、上述した従来の技術は、従来から知られている電子時計に、姿勢を検出するための専用の機構を追加する必要があり、そのため電子時計に新たに搭載するスペースを確保しなければならないため、時計本体が大きくなるという問題があった。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、電子時計本来の構成とは別に専用の機構を搭載することなく姿勢を検出することができる電子時計を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる電子時計は、軸を支点として回動する指針と、姿勢検出機構とを有する時計であって、姿勢検出機構は、指針に形成される第１の電極と、第１の電極と対向する位置に形成される第２の電極と、第１の電極と第２の電極との距離に応じて発生する容量の変化を位相変化として検出する容量位相変換回路とを有することを特徴とする。

これにより、指針が重力の影響を受けて撓んだ際に第１の電極と第２の電極との間に発生する数〜数十ｆＦという微少な静電容量値の変化を検出することができ、この検出信号から電子時計の姿勢を判別することができる。また、この姿勢検出機構は既存の電子時計の構成を用いているため、別途専用の検出機構を設けることなく小型化ができる。

また、第１の電極は、指針の先端に形成してもよい。

これにより、第１の電極と第２の電極の変位量を大きくすることができるため、検出感
度を高めることができる。

また、指針は、樹脂材料で形成してもよい。

これにより、電子時計の姿勢変化に伴う第１の電極を先端に有する指針における、片持ち梁状に撓む際の撓み量が、たとえば金属材料を用いた場合に比べて数倍大きく変化することから、電子時計の微小な姿勢変化に対する検出感度を高めることができる。

また、電子時計は、文字板を有し、第２の電極は、文字板上に配置される時字としてもよい。

これにより、文字板上に新たな電極部材を設ける必要がなく、電子時計の外観を損なうことなく電極を設けることが可能となる。また、第２の電極を形成する時字を任意に複数選択することで、中心に位置する軸に対し、該当する時字の向きにおける姿勢を複数方向に対して検出可能になることから、電子時計のより詳細な姿勢を検出することができる。

また、電子時計は、風防ガラスを有し、第２の電極は、風防ガラス上に配置してもよい。

これにより、第１の電極と第２の電極間距離が小さくなるため、検出感度を高めることができる。

また、第２の電極は、支点を中心とする円周方向に複数配置される分割電極を有し、姿勢検出機構は、複数の分割電極のうちのどの分割電極と第１の電極との間に容量が発生したのかを検出する指針位置検出回路を有していてもよい。

この構成によれば、第１の電極が対向する分割電極でのみ信号を検出できることから、第１の電極を有する指針の位置とそのときの姿勢情報を得ることができるため、より精度よく電子時計の姿勢を検出することができる。

また、電子時計は、振動子を有する発振回路と、発振回路の発振周波数を分周する分周回路と、振動子の発振周波数又は分周回路の分周比を調整する緩急調整回路と、を備え、緩急調整回路は、姿勢検出機構の出力に応じた姿勢差補整テーブルを有し、姿勢差補整テーブルの値に基づいて発振回路又は分周回路に補整信号を入力する構成としてもよい。

これにより、電子時計の姿勢検出の結果から、振動子の重力に起因する発振周波数の変化分を補整することができ、電子時計の計時精度を高めることができる。

上記の電子時計の構成によれば、指針が重力の影響を受けて撓んだ際に第１の電極と第２の電極との間に発生する数〜数十ｆＦという微少な静電容量値の変化を検出することができ、この検出信号から電子時計の姿勢を判別することができる。また、この姿勢検出機構は既存の電子時計の構成を用いているため、別途専用の検出機構を設けることなく小型化ができる。

この発明にかかる実施の形態の電子時計の外観を示す説明図である。 この発明にかかる実施の形態の電子時計の姿勢検出機構の構成を示す説明図である。 静電容量変化を検出する回路図である。 相関テーブルの一例を示す説明図である。 この発明にかかる実施の形態の電子時計の計時精度調整機構の構成を示す説明図である。 この発明にかかる実施の形態の電子時計の処理手順を示すフローチャートである。

本発明の電子時計の特徴は、軸を支点として回動する指針と、姿勢検出機構とを備え、姿勢検出機構は、指針に形成される第１の電極と、第１の電極と対向する位置に形成される第２の電極と、第１の電極と第２の電極との距離に応じて発生する容量の変化を位相変化として検出する容量位相変換回路とを有しており、専用の機構を搭載するためのスペースを設けることなく姿勢を検出することができる点にある。以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

本発明の実施形態について図１を用いて詳細に説明を行う。図１は本発明の実施の形態における電子時計の外観平面図である。図１において、電子時計１００は、電子時計１００の外装をなすケース１０１を備えている。ケース１０１は、たとえば、両端が開口した略筒形状をなす。

図１に示すように、ケース１０１の一端側（表側）には、当該表側の開口を閉塞する風防ガラス１０２と、当該風防ガラス１０２の周縁を支持するベゼル１０３と、が設けられている。風防ガラス１０２は、たとえば、透明なガラス材料を用いて形成される。あるいは、風防ガラス１０２は、プラスチックなどと称される高分子材料を用いて形成されていてもよい。ベゼル１０３は、たとえば、金属材料を用いて形成することができる。あるいは、ベゼル１０３は、セラミックスを用いて形成されていてもよい。

ケース１０１の他端側（裏側）には、当該裏側の開口を閉塞する裏蓋部材（図示は省略する）が設けられている。裏蓋部材は、たとえば、金属材料を用いて形成することができる。あるいは、裏蓋材料は、プラスチックなどと称される高分子材料を用いて形成されていてもよい。

ケース１０１の内側には、文字板１０４が設けられている。文字板１０４には、指針軸１０８を軸として回転し時刻を示す指針１０５と、当該指針１０５が指示する時刻を示すインデックス１０６とが設けられている。指針１０５は、具体的には、たとえば、時針１０５ａ、分針１０５ｂ、秒針１０５ｃなどによって実現することができる。

指針１０５は、たとえば、金属材料を用いて形成することができる。あるいは、指針１０５は、プラスチックなどと称される高分子材料を用いて形成されていてもよい。

インデックス１０６は、文字板１０４において、指針１０５の回転中心を中心とする円周上に配置されている。インデックス１０６は、たとえば文字板１０４に設けられた突起によって実現することができる。インデックス１０６は、文字板１０４に設けられた突起に限るものではなく、たとえば、文字、数字、記号などによって実現してもよい。インデックス１０６は、たとえば、金属材料を用いて形成することができる。あるいは、インデックス１０６は、金属材料以外の別部材を設けることによって実現されるものであってもよい。

上述の指針１０５とインデックス１０６とに電極を設け、指針１０５にかかる重力による両電極間の静電容量変化を検出することで、電子時計１００の姿勢を測定することができる。構成や動作の詳細については後述する。

また、電子時計１００は、外部操作手段１０７を有しており、上述の指針１０５の操作や姿勢検出機構のＯＮ／ＯＦＦなどを切り替えることができる。外部操作手段１０７は、たとえばケース１０１の３時位置に設けられ、竜頭や押しボタン形状のスイッチなどによって実現される。

（電子時計１００の姿勢検出機構の構成）
つぎに、電子時計１００の姿勢検出機構について説明する。図２は、電子時計１００の姿勢検出機構の構成を説明するための概略図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。姿勢検出機構は２つの電極間の静電容量変化を検出し、相関テーブルを用いて姿勢情報に変換することによって実現するものであり、以下では２つの電極のうち一方の電極（第１の電極）を指針１０５のうちの秒針１０５ｃに形成し、他方の電極（第２の電極）を文字板上のインデックス１０６として説明を行う。

図２に示すように、電子時計１００の姿勢検出機構は、秒針１０５ｃの先端に形成される第１の電極２０１と、文字板１０４において第１の電極２０１に対向する位置に形成される第２の電極２０２であるインデックス１０６と、第１の電極２０１と第２の電極２０２との距離に応じて発生する容量の変化を位相変化として検出する容量位相変換回路２０３と、容量位相変換回路２０３の検出信号に基づいて電子時計１００の姿勢を判別する姿勢検出回路２１４とを備え、それぞれ電気的に接続されている。

第１の電極２０１は、たとえば指針１０５の先端であって文字板１０４側の第２の電極２０２と対向するように形成される。第１の電極２０１は容量位相変換回路２０３と電気的に接続するため、指針１０５が樹脂材料である場合は、指針１０５上に金属などの導電性材料を用いたリード線２０４ａが形成される。指針１０５について、金属などの導電性材料を用いた場合は、指針１０５と、第１の電極２０１及びリード線２０４ａとの間に絶縁層を配置する構成としてもよいし、リード線２０４ａを別途設けることなく、指針１０５全体を第１の電極２０１とみなしてもよい。そして、指針１０５は指針軸１０８、リード線２０４を介して容量位相変換回路２０３と電気的に接続されている。リード線２０４が指針軸１０８中を通って直接指針１０５と接続されていても良い。なお、本実施形態において第１の電極２０１を形成する指針１０５は、秒針１０５ｃとして説明を行うが、時針１０５ａや分針１０５ｂとしてもよく、他の情報表示用の指針としてもよい。

第２の電極２０２は、文字板１０４上の、第１の電極２０１に対向する位置に形成される。第２の電極２０２の材料は、金属や導電性インクなどの導電性材料を用いて形成することができる。第２の電極は文字板１０４に形成した貫通電極２０４ｂ、リード線２０４を介して容量位相変換回路２０３と電気的に接続されている。第２の電極２０２は、文字板１０４上に設けられたインデックス１０６に形成してもよい。さらにインデックス１０６に金属などの導電性材料を用いた場合、インデックス１０６そのものを第２の電極２０２とみなすことができる。第２の電極２０２は第１の電極２０１と対向する位置に配置できるのであれば、インデックス１０６とは別の部材として形成してもよい。

第２の電極２０２はたとえば１２時位置のインデックス１０６の１つとしてもよいし、３時，６時，９時，１２時位置のインデックス１０６に設けても良いし、全てのインデックス１０６に設けても良い。第２の電極２０２の数が多いほど、姿勢を検出するタイミングが増えるため応答性がよくなるとともに、第１の電極２０１に対向する第２の電極２０２がどの位置であるかを判別できるようにすることで、より精度よく姿勢を検出することができる。

また、第２の電極２０２は文字板１０４上に配置されることに限定されず、風防ガラス
１０２に配置されていても良い。風防ガラス１０２上の第２の電極２０２は導電性インクなどの導電性材料を印刷などの公知の技術で形成することができる。この場合も第２の電極２０２は、風防ガラス１０２に配置するインデックス１０６と兼ねるようにしてもよいし、都市情報などの他の情報を表示するための印刷部分に設けても良い。指針１０５のうち秒針１０５ｃは風防ガラス１０２に一番近い側に取り付けられることが多いため、このような構成にすることより、第１の電極２０１と第２の電極２０２との距離をより小さくすることができる。これにより、静電容量値を大きくすることができ検出感度を高めることができる。

この第１の電極２０１及び第２の電極２０２の２つの電極によって静電容量変化型の変位センサが構成され、姿勢検出機構として用いることができる。詳細には、第１の電極２０１が形成されている指針１０５が、重力の影響を受けて撓むことにより、第１の電極２０１と第２の電極２０２の電極間距離が変化することで、２つの電極間の静電容量が変化する。そのため、指針１０５の材料には金属よりも曲げヤング率の小さい樹脂材料を用いることが好ましい。また、第１の電極２０１を、指針１０５が撓んだときに最大量変位する先端部に設けることが好ましいが、後述する容量位相変換回路２０３で十分検出できるだけの変位が確保できるのであれば、指針１０５の先端よりも軸側に設けても良い。その場合は、第２の電極２０２を第１の電極２０１と対向するように配置する。

容量位相変換回路２０３は、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間で発生する静電容量の変化を検出するものであり、詳細は後述する。容量位相変換回路２０３は文字板１０４と蓋１０９との間であってケース１０１の内部に配置されるムーブメント２０５の一部として配置することができる。容量位相変換回路２０３は上述した、第１の電極２０１及び第２の電極２０２とそれぞれ２０４を介して接続され、検出信号を姿勢検出回路２１４に出力する。

姿勢検出回路２１４は、容量位相変換回路２０３からの検出信号に基づいて、後述する検出信号と姿勢の相関テーブルを用いて電子時計１００の姿勢を判別し、姿勢判別信号を出力する。これにより、姿勢判別信号の情報に基づいて、電子時計１００は姿勢の影響による発振回路の発振周波数または分周回路の分周比を補償することができ、計時精度の高い電子時計を実現することができる。なお、容量位相変換回路２０３や姿勢検出回路２１４は、ムーブメント２０５と独立して配置されていてもよい。

ムーブメント２０５は他に、基準クロックを生成する発振回路と、基準クロックを分周する分周回路と、発振回路または分周回路の制御を行う緩急調整回路と、指針１０５を駆動させる駆動回路とを有する制御回路２１０が配置されるが、詳細は後述する。

上述した第１の電極２０１と第２の電極２０２との２つの電極間が重力の影響を受けて変化する静電容量が数〜数十ｆＦと微少である場合、容量位相変換回路２０３のように、静電容量変化を位相変化に変換することが好ましい。この位相変化量から電極間距離の変位量を検出する。指針１０５の撓みとなる重力の影響は、電子時計１００の傾きを起因して発生するため、変位量から電子時計１００の傾きが推定できることにより、姿勢差の検出が可能となる。

（容量位相変換回路２０３の構成）
つぎに、容量位相変換回路２０３の一例について図３を用いて説明する。図３は、容量位相変換回路２０３ａの回路図であり、ｆＦレベルの微少な静電容量の変化を検出するのに適している。この容量位相変換回路２０３ａは、微少な静電容量変化を位相変化量として検出することができる。

図３に示すように、容量位相変換回路２０３ａは、静電容量Ｃ_１と、参照静電容量Ｃ_２と、オペアンプＡ_１と、オペアンプＡ_１の増幅率を決定するための、抵抗Ｒ_ｔと、静電容量Ｃ_ｔと、で構成される。静電容量Ｃ_１には入力電圧Ｖ_１が、参照静電容量Ｃ_２には入力電圧Ｖ_２が入力され、出力電圧Ｖ_ｏによって位相変化量を求めることができる。静電容量Ｃ_１は可変容量となっており、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間で生じる静電容量に相当する。静的状態における基準静電容量をＣ_ｍ０、Ｃ_１の基準静電容量Ｃ_ｍ０からの微少静電容量変化量をΔＣ_ｍ、Ｃ_１とＣ_２の容量比をα、出力電圧の位相変化をθ、角速度をω、時間をｔ、遅れ位相をφとし、ωＲ_ｔＣ_ｔ＞＞１とした場合、各部の電圧は、下記の式１〜式４で記載することができる。

Ｃ_１＝Ｃ_ｍ０＋ΔＣ_ｍ ・・・式１
Ｃ_２＝−αＣ_１ ・・・式２
Ｖ_１＝Ｖｓｉｎωｔ ・・・式３
Ｖ_２＝（Ｖ／α）×ｓｉｎ（ωｔ＋π−φ） ・・・式４
式１〜式４より、第１入力電圧Ｖ_１と、第２入力電圧Ｖ_２との間で、あらかじめπラジアン位相をずらした上で、さらに任意の遅れ位相φを設定することで、静電容量Ｃ_１で発生した微少な静電容量変化を、位相変化として検出することができる。この場合、出力電圧の位相変化θは、下記の式５のように求められることが既に知られている。

θ＝ａｒｃｔａｎ｛（０．５φ^２Ｃ_ｍ０＋ΔＣ_ｍ）／φＣ_ｍ０｝ ・・・式５
容量位相変換回路２０３ａにおいて、静電容量Ｃ_１の変化に対する、出力電圧の位相変化θの感度は、第２入力電圧Ｖ_２で設定する遅れ位相φを変えることで、変化させることができる。

たとえば、図２における指針１０５（秒針１０５ｃ）を、長さ１８ｍｍ、幅０．３ｍｍ、厚み０．０８ｍｍのアルミニウム製として第１の電極２０１の表面積を０．６ｍｍ^２とし、第２の電極２０２аをアルミニウムで形成して電極２０２ａの表面積を０．６ｍｍ^２とし、電極間距離を０．５ｍｍとした場合、基準静電容量Ｃ_ｍ０は１０．６３ｆＦとなる。また、指針１０５が第２の電極２０２の配置方向に重力の影響を受けた場合、静電容量が変化し、その微少静電容量変化量ΔＣ_ｍは０．１１ｆＦとなる。このとき、遅れ位相φを１２度とすると、出力電圧の位相変化θは１０．９度となり、遅れ位相φを９０度とすると、出力電圧の位相変化θは１．４度となる。このように、容量位相変換回路２０３ａは遅れ位相φを変えることで微少静電容量変化量ΔＣ_ｍに対する、感度特性を変化させることができる。

（姿勢と静電容量との姿勢相関テーブルの一例）
つぎに、電子時計１００の傾きと静電容量変化量との姿勢相関テーブルの一例について図４を用いて詳細に説明する。ここで、第２の電極２０２は電子時計１００の１２時位置に配置されているものとし、第１の電極２０１と対向したとき、すなわち変位センサとして機能するときとする。図４は、姿勢相関テーブル２１７の一例を示す説明図であり、電子時計１００がそれぞれ重力に対して異なる傾きで配置されたときに対する指針１０５の撓みによる変位と、そのときに生じる静電容量変化と、その静電容量変化が容量位相変換回路を介して検出される位相について示している。電子時計１００の傾きは、重力に対し垂直方向に保持し、文字板１０４の視認側が天頂方向を向いている状態を条件Ａとし、１２時位置を右に、６時を左としたときに反時計回りに４５°回転させた状態を条件Ｂ、同様に９０°回転させて重力方向と平行になった状態を条件Ｃ、１３５°回転させた状態を条件Ｃ、１８０°回転させて文字板１０４が重力Ｇ方向を向いている状態を条件Ｄとしている。

また図４は、容量位相変換回路２０３ａの遅れ位相φは１２度の場合を示している。

第１の電極２０１の寸法、第２の電極２０２の寸法、電極間距離は上述と同様であり、条件Ｃのときが両電極間の変位０μｍとなる基準位置であり、このときの静電容量が基準静電容量Ｃ_ｍ０に相当する。

図４に示すように、指針１０５は、重力Ｇがかかる方向に対して変位するため、条件Ｃのときは指針１０５と重力Ｇとのかかる向きが同方向となり、指針１０５は撓まず、変位は発生しない。また、条件Ａ及び条件Ｅのときは指針１０３が重力Ｇのかかる向きと直行するため、指針１０３はもっとも撓み、変位は最大となる。

ここで、条件Ａは電極間距離が小さくなるため静電容量変化は０．２２ｆＦに相当し、位相変化が２１．１度の進みとなる一方、条件Ｅでは電極間距離が大きくなるため、静電容量変化は−０．２１ｆＦに相当し、位相変化は−２０．７度（２０．７度の遅れ）となる。条件Ａと条件Ｅでは正負が逆転しているため条件Ａの状態と条件Ｅの状態とを区別することができる。同様に条件Ｂは、条件Ａと条件Ｃとの中間値となり静電容量変化は０．１１ｆＦに相当し、位相変化が１０．９度の進みとなる一方、条件Ｄは条件Ｃと条件Ｅの中間値となり静電容量変化は−０．１１ｆＦに相当し、位相変化が−１０．８度（１０．８度の遅れ）となるため、区別することができる。

このような姿勢相関テーブル２１７を上述した姿勢検出回路２１４に記憶しておけば、容量位相変換回路２０３の検出信号に応じて電子時計１００の姿勢を出力することができる。姿勢相関テーブル２１７は、別途用意したメモリに保存し、必要に応じて姿勢検出回路２１４がメモリの姿勢相関テーブル２１７を読み込むようにしてもよい。なお、説明のために図４の姿勢相関テーブル２１７には変位と静電容量変化を記載したが、位相変化とそれに対応する傾きの情報だけでもよい。

（電子時計１００の発振周波数の調整の説明）
つぎに、上述の位相変化の値に基づいて電子時計１００の発振回路の発振周波数の調整について図５を用いて詳細に説明する。図５は、この発明の実施の形態の電子時計１００の構成を示すブロック図である。図５において、ムーブメント２０５は、発振回路２１１、分周回路２１２、駆動回路２１３、緩急調整回路２１５、姿勢検出回路２１４および容量位相変換回路２０３を備えている。ここで、図５に示すように、発振回路２１１と分周回路２１２と駆動回路２１３と緩急調整回路２１５とが、図２における制御回路２１０に相当し、第１の電極２０１と、第２の電極２０２と、容量位相変換回路２０３と、姿勢検出回路２１４とが姿勢検出機構２１８に相当する。

発振回路２１１は、水晶振動子を有する回路を備え、当該水晶振動子の振動周波数に基づいて発振し、基準クロックを生成し、分周回路２１２に出力する。分周回路２１２は、発振回路２１１によって生成された基準クロックを分周して、１Ｈｚのクロックを生成し駆動回路へ出力する。駆動回路２１３は、ステップパルスを出力してモータ１１０を駆動させる。たとえば、分周回路から入力された１Ｈｚのクロックを基準にして駆動パルスを生成し、モータ１１０を駆動するためのステップパルスを出力する。モータ１１０はステップパルスに応じて指針１０５を回転させる。これにより、水晶振動子の発振周波数に基づく任意の周期でモータ１１０を駆動させ、指針１０５を運針させることができる。

緩急調整回路２１５は、発振回路２１１の発振周波数や分周回路２１２の分周比を調整して所定の基準クロックになるように補償し、高精度な電子時計を実現するものである。緩急調整を行う方法として、たとえば、発振回路における可変容量を調整して水晶振動子の発振周波数を所定の基準発振周波数にする容量緩急調整や、分周回路２１２の通常の分周動作の合間に分周出力の周期を変えることにより、結果的に分周出力の周波数を調整す
る論理緩急調整が知られている。分周回路はフリップフロップなどの論理回路で構成され、デジタル的に動作が実現できる。容量緩急調整や論理緩急調整などの電子時計の精度の調整方法については公知の技術を用いて実現可能であるため説明を省略する。

緩急調整回路２１５は電子時計１００の姿勢に基づく緩急調整量の姿勢差補整テーブル２１６を有し、姿勢検出回路２１４からの姿勢判別信号に基づいて、姿勢差補整テーブル２１６に応じて、発振回路２１１または分周回路２１２を制御する。

姿勢検出回路２１４は、上述したとおり容量位相変換回路２０３の検出信号から、現在の電子時計１００の姿勢を検出し、姿勢判別信号を出力する。姿勢検出回路２１４は、検出信号に対する電子時計１００の姿勢情報を示す姿勢相関テーブル２１７を備えている。また、姿勢の基準となる初期設定姿勢（たとえば中心軸に対し、６時位置が重力Ｇの向きと同じ向きの場合の姿勢：条件Ｃ）の記憶について、姿勢差補整テーブルへ初期設定姿勢に関する情報を記憶するタイミングは、電子時計１００の製造時や使用開始などの任意で行われる。

電子時計１００の姿勢検出は、たとえば、第１の電極２０１が形成された秒針１０５ｃが指針軸１０８を中心に回動し、文字板１０４に設けられた第２の電極２０２に対向するごとに行われる。上述したとおり、第２の電極２０２が複数設けられた分割電極とする場合は、どの分割電極であるかを判別できるようにしておき、分割電極の位置と検出信号とによる指針の位置を検出する指針位置検出回路を備え、姿勢を判別するようにしてもよい。

（電子時計１００の処理手順）
つぎに、この発明にかかる実施の形態の電子時計１００の処理手順について図６を用いて詳細に説明する。図６は、電子時計１００の姿勢を検出して発振回路または分周回路を補整するまでの処理手順であるステップＳ３０１〜Ｓ３０５を示すフローチャートである。電子時計１００は、第１の電極２０１を有する指針１０５が、指針軸１０８を支点に１周回動して第２の電極２０２と対向するごとに図６のフローチャートに示した処理を実行する。指針１０５は時刻を表示する通常運針を行っているものとする。また、位相容量変換回路２０３は図３における位相容量変換回路２０３ａを用いるものとする。また、初期設定姿勢に関する姿勢差補整テーブル２１６及び姿勢相関テーブル２１７は既に記憶されている。

ステップＳ３０１において、指針１０５が、文字板１０４に設けられた第２の電極２０２に対向する位置、すなわち姿勢検出位置の判別を行う。具体的には位相容量変換回路２０３ａの可変容量Ｃ_１が発生したか否か、または値が閾値以上であるか否かを判断する。当該姿勢検出位置ではない場合（判定：ＮＯ）には、指針１０５が姿勢検出位置に来るまで待機する。指針１０５が姿勢検出位置にある場合（判定：ＹＥＳ）は、ステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２において、姿勢検出位置における第１の電極２０１と第２の電極２０２との間に発生する静電容量の検出を行う。具体的には上述した位相容量変換回路２０３ａを用いて、基準となる静電容量からの変化量を位相の変化量として検出し、姿勢検出回路２１４に検出信号を出力する。たとえば、上述した姿勢相関テーブル２１７の値を参考に説明すると、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間の距離の変位が基準に対して−５μｍとなる位置であった場合、位相変化は１０．９度進みであり、これが検出信号となる。

つぎに、ステップＳ３０３において、検出信号に基づいて電子時計の姿勢判別を行う。
具体的には、上述した姿勢検出回路２１４を用いて、位相容量変換回路２０３ａから出力された検出信号（位相情報）について、姿勢相関テーブル２１７を参照し、電子時計１００の姿勢を判別する。この姿勢判別信号は緩急調整回路２１５に出力される。上述した姿勢相関テーブル２１７の値を参考に説明すると、１０．９度進みである検出信号の情報と図４の姿勢相関テーブル２１７との関係から電子時計１００は条件Ｂに姿勢であると判別し、これを姿勢判別信号とする。

つぎに、ステップＳ３０４において、姿勢判別信号に基づいて緩急量の導出を行う。具体的には上述した緩急調整回路２１５を用いて、姿勢検出回路２１４から出力された姿勢判別信号について、姿勢差補整テーブル２１６を参照し、姿勢検出位置における電子時計１００の姿勢に基づいて緩急量を求め発振回路２１１または分周回路２１２のいずれかを補整する補整信号を出力する。姿勢差補整テーブル２１６には、たとえば条件Ａのときは論理緩急を所定の分周比になるように補整するという情報が記憶されており、条件Ｂのときは容量緩急における可変容量を所定量補正するという情報が記憶されている。これらの情報は、容量緩急の補整情報と論理緩急の補正情報との組合せでもよい。ステップＳ３０４において、求めた緩急量が直前の姿勢検出のときの緩急量と同じである場合は、ステップＳ３０５をスキップさせて終了としてもよい。

最後に、ステップＳ３０５において、補整信号に基づいて発振回路２１１の発振周波数または分周回路２１２の分周比の補整を行う。具体的にはＳ３０４において緩急調整回路２１５が姿勢差補整テーブル２１６に基づいて発振回路２１１を補整するべきか、分周回路２１２を補整するべきかを判別する。補整は、発振回路２１１と分周回路２１２の両方に行っても良い。補整信号は、発振回路２１１向けであれば発振回路２１１の可変容量を変更するための情報が含まれ、分周回路２１２向けであれば分周比を変えるタイミングなどの情報が含まれている。

これにより、電子時計１００は、電子時計１００の姿勢に起因する水晶振動子の発振周波数の影響を補償することができ、精度の高い計時を行うことができる。

なお、この電子時計１００の処理手順は常に行っていても良いが、上述した外部操作手段１０７によって、この処理手順を行うか否かを判断するようにしてもよい。この処理手順を行わない期間は、位相容量変換回路２０３や姿勢検出回路２１４に電力を供給しないようにスイッチを設けておくことで、消費電力を抑えることができる。外部操作手段１０７によってこの処理手順に行う信号（ＯＮ信号）が入ったときは、上述の手順に従って氏電子時計１００の姿勢を検出し補整をおこなう。

以上説明したとおり、この発明にかかる実施の形態の電子時計１００によれば、特別に姿勢を検出する機構を必要とすることなく、電子時計１００の姿勢を検出することが可能となり、電子時計１００を大きくすることなく、高い計時精度を確保することができる。このため、小型化が求められる腕時計によって、この発明にかかる実施の形態の電子時計１００を実現することにより、たとえば姿勢が長期間固定される夜間において、姿勢差を検出し、この姿勢差に基づく緩急調整を行うことで、高い計時精度を確保することができる。

なお、姿勢差検出機構２１８の姿勢判別信号を電子時計１００のは発振回路２１１または分周回路２１２の補整に使うものとして説明を行ったが、これに限定されず、たとえば、複数の姿勢判別信号のパターンから特定の動作を行うスイッチ機能として使用してもよい。その場合、第１の電極や第２の電極を複数設けておくと、姿勢判別信号のパターンを検出するまでの期間を短くできるので好ましい。

１００ 電子時計
１０１ ケース
１０２ 風防ガラス
１０３ ベゼル
１０４ 文字板
１０５ 指針
１０５ａ 時針
１０５ｂ 分針
１０５ｃ 秒針
１０６ インデックス
１０７ 外部操作手段
１０８ 指針軸
１０９ 蓋
１１０ モータ
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２０３ 容量位相変換回路
２０３ａ 容量位相変換回路の一例
２０４ リード線
２０４ａ リード線（第１の電極と接続）
２０４ｂ 貫通電極（第２の電極と接続）
２０５ ムーブメント
２１０ 制御回路
２１１ 発振回路
２１２ 分周回路
２１３ 駆動回路
２１４ 姿勢検出回路
２１５ 緩急調整回路
２１６ 姿勢差補整テーブル
２１７ 姿勢相関テーブル
２１８ 姿勢検出機構

Claims (7)

1. 軸を支点として回動する指針と、姿勢検出機構とを有する電子時計であって、
   前記姿勢検出機構は、前記指針に形成される第１の電極と、前記第１の電極と対向する位置に形成される第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との距離に応じて発生する容量の変化を位相変化として検出する容量位相変換回路とを有する
   ことを特徴とする電子時計。
2. 前記第１の電極は、前記指針の先端に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子時計。
3. 前記指針は、樹脂材料で形成される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子時計。
4. 前記電子時計は、文字板を有し、
   前記第２の電極は、前記文字板上に配置される時字である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の電子時計。
5. 前記電子時計は、風防ガラスを有し、
   前記第２の電極は、前記風防ガラス上に配置される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の電子時計。
6. 前記第２の電極は、前記支点を中心とする円周方向に複数配置される分割電極を有し、
   前記姿勢検出機構は、複数の前記分割電極のうちのどの分割電極と前記第１の電極との間に容量が発生したのかを検出する指針位置検出回路を有する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の電子時計。
7. 前記電子時計は、振動子を有する発振回路と、前記発振回路の発振周波数を分周する分周回路と、前記振動子の発振周波数又は前記分周回路の分周比を調整する緩急調整回路と、を備え、
   前記緩急調整回路は、前記姿勢検出機構の出力に応じた姿勢差補整テーブルを有し、該姿勢差補整テーブルの値に基づいて前記発振回路又は前記分周回路に補整信号を入力する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の電子時計。
   

Images