JPS6120817B2 - - Google Patents

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JPS6120817B2
JPS6120817B2 JP742427A JP242774A JPS6120817B2 JP S6120817 B2 JPS6120817 B2 JP S6120817B2 JP 742427 A JP742427 A JP 742427A JP 242774 A JP242774 A JP 242774A JP S6120817 B2 JPS6120817 B2 JP S6120817B2
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JP
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signal
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mechanical
seconds
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Shigeru Morokawa
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Priority to CH1716674A priority patent/CH626221B/de
Priority to FR7442686A priority patent/FR2279142A1/fr
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    • G04C13/11—Secondary clocks actuated intermittently by electromechanical step-advancing mechanisms with rotating armature
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  • Furan Compounds (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高精度と高信頼性を有する電気時計に
関する。
正確な計時を特徴とする水晶発振式腕時計が商
品化に至つたのは最近の事である。日差0.3秒以
下という高精度を誇り、時計の伝統的なスタイル
にまとめられた機械運針式の水晶腕時計は、装飾
性と実用性の兼備において、全電子表示式水晶腕
時計とは異なつた独得の商品価値を有するもので
ある。しかるに日差0.3秒の高精度を完全に生か
すには時計構成上の問題があつた。第一には累積
誤差の処理であり、第二は秒修正に要する時間で
ある。
累積誤差の要因としては、時刻保持の基準とな
る水晶振動子の固有振動周期が温度係数を有し、
又経時的な方向的変化を生じ、又激しい機械的外
乱により不連続に変化する事がある。更には発振
器としての周期の合せ込み限界が１×10-6程度と
いうことであつた。これら累積誤差を減ずるため
に温度補償や水晶の支持構造の改良、合せ込みの
電子処理化が実施されたが、実際上も、理屈の上
からも零にする事は不可能であつた。実際、日差
0.1秒程度の時計で、累積により日差数秒になる
事を覚悟しなければならなかつた。毎日秒修正を
行なう事にすれば日差0.3秒の時計において、指
示誤差0.5秒程度も期待できるはずであるが、実
際上そのような使い方は不可能に近いものであつ
た。これは秒修正機構上の問題であつた。
人が秒針を合わせようとする場合に、時報を聞
くなり電話の秒音を聞くなり標準時計の秒針を見
るなりして、正しい時刻を知り、時計の秒修正の
準備を行ない、修正動作を行ない、時計が修正せ
られ、更に時計が定常運針動作を開始する一連の
動作に要する時間が合計で１秒を越えるとする
と、0.2秒の正確さの程度まで日常の動作のなか
で負担を感じる事なく時計を合わせる事を普通の
人に期待する事は無理である。秒針停止により適
当な秒針位置で秒針を待機させ、正しい時刻と一
致した時間に時計をスタートさせる方式は、最初
に、時計を合わせる場合はともかく、通常携帯時
における１秒ないし２秒の誤差を修正しようとす
るために、最悪状態で数十秒間時計を見ながら待
たねばならず、実用的でない。又、ハートカムを
用いた秒帰零装置を秒針に取付け、瞬時に秒針を
零秒位置に設定する事が可能であるが、秒修正動
作では秒修正信号の入力から秒針の移動・秒修正
機構の自動解除までの全動作を１秒以内に完了さ
せなければならないことや、人間の手動の応答特
性を考慮して修正信号入力に要する力は軽く節度
を有するものでなければならないこと、更に実用
時計に取付けるためには量産性があり、価格の低
いものでなければならないこと等が要求された。
しかるにハートカムを用いた上記要求を満たす機
構は極めて繊細かつ高価で大型なものとなり、実
用時計に用いる事が不可能に近く、又せつかくの
高精度の計時に対し、丈夫さや信頼性の点でその
特徴を低減するものとなる。
本発明の目的は、上記諸点に鑑み、秒修正に対
する要求を満足し、かつ機構構成上の問題を除去
した電気時計を提供するものである。
本発明を要約すると、本発明は時間基準信号発
生源と、該時間基準信号を分割する手段を含む計
時単位信号作成手段と、該計時単位信号に基づき
計時を行う機械的な計時手段と、該機械的計時手
段に於て保持される時刻表示装置と、該機械的計
時手段と重複して計時を行う電気的な計時手段
と、該機械的な計時手段と電気的な計時手段のい
ずれをも制御可能な電子的制御手段とを有する電
気時計であり、更に、前記電気時計において、前
記機械的な計時手段により保持される時刻が前記
電気的な計時手段により保持される時刻と如何な
る関係にあるかを電気的な時刻系に於て比較記憶
し前記機械的計時手段の保持時刻を前記電気的計
時手段の保持時刻に一致させる手段を有すること
を特徴とする電気時計に存する。
本発明における構成及び機能は下記の如きもの
で、その基本的な構成はＡ零秒セツト入力信号を
受信し、時計の保持する時刻系における該信号の
観測時刻を何らかの方法で記憶する手段と、Ｂ該
記憶せられた時刻に基ずいて、時計の保持する時
刻系の修正制御を行なう手段と、Ｃ表示時刻系と
主保持時刻系との同期を取る手段とよりなる。
零秒セツト入力信号を受信し時計の保持する
時刻系における該入力信号の観測時刻を記憶す
ることは、従来の時計ではさほど問題としなか
つたが、高精度の時計に於ては修正時における
時刻設定誤差が、大きな割合を占めるようにな
るため必要となる。例えば第１番目の方法とし
て正確な標準時計Csの時刻Tsにおける被修正
時計Ccの時刻Tcを想定し、被修正時計Ccを標
準時計Csに合わせる事を考える。１つの方法
は標準時計Csの区切りの良い時刻Tsoにおける
被修正時計Ccの時刻Tc1を精密に読取り、Tso
−Tc1なる被修正時計Ccの標準時計Csに対す
る偏差量を求め、被修正時計Ccの計時機構に
（Tso−Tc1）なる偏差量を加えてやる。被修正
時計Ccは計時を停止する事なく保持刻系をよ
り正確なものに修正する事になる。
以上の方式は例えば標準時計の区切りの良い
時刻Tsoとしてラジオの時報、被修正時計の時
刻Tc1として個人の持つ時計にあてはめて考え
れば理解し易い。この例では被修正時計の時刻
Tc1を非常に精密に測定できる場合には、自動
修正の電波時計の如く、0.01秒の程度まで正確
に時計を合わせる事が可能であるが、逆に秒針
のない時計をラジオの時報で合わせようとして
も、10秒程度の合せ込み誤差が生じる。前記方
法とは逆に被修正時刻Ccの区切り良い時刻Tco
におけるCsの時刻Ts1を読みとり標準時計Cs
の被修正時計Ccに対する偏差（Tco−Ts1）を
求め、被修正時計Ccの計時機構において（Tco
−Ts1）なる偏差量を差引いてやる場合を考え
る事ができる。式の上では、見掛上何の変哲も
ないが、意味する所は被修正時計Ccの特定時
刻Tcoにおける標準時計Csの時刻Ts1を被修正
時計Csの保持する保持時刻系上で観測する事
になる。
時計で記憶する情報は標準時計Ｃsと被修正
時計Ｃcとの保持時刻の偏差でも良いし、修正
後の想定される被修正時計Ccの値でも良い
し、修正信号入力時の両時計の保持時刻Ts及
びToの両方でも良く、等価的に両時刻系の修
正信号入力時の関係が記憶されれば良いもので
ある。
要するに本発明の構成は、時報等の正確な時
刻系の特定時刻の信号を間欠的に受けて時計の
保持時刻修正を行なうものである。
次に上記の如く記憶せられた時刻系に基いて
時計の保持する時計の保持する時刻系の修正制
御を行う手段を述べる。
被修正時刻系Ccの加速及び停止或は逆進を
用い、前記で記憶された信号に基ずき、電気
制御系により制御される。特別な演算機構を用
意する事もできるが、本発明においては電気保
持系の正進計数器、一致検出器、記憶器を用い
て等価的に演算機能を果している。
又、表示時刻系と、主保持時刻系との同期を
取る手段は、本構成において機械保持時刻系と
並列的に設置されている電気保持時刻系の両時
刻を一致せしめるものである。機械保持時刻は
輪列に結合された指針表示により保持時刻を表
示する。電気保持時刻は外部操作部材によるセ
ツトが可能な計数器に通常時には機械保持系と
同一の信号が入力されて実現化されている。
電気保持時刻と機械保持時刻の間に相異が生じ
た場合、 いずれの時刻系を基準とするか いずれの保持時刻に合わせるか について定めねばならない。電気保持時刻を秒の
単位で読取る事は瞬時にでき、かつ容易である
が、機械保持時刻を秒の単位まで読取るためには
機械量から電気量に変換を要し容易でない。特に
電子ウオツチの場合には空間的及び消費エネルギ
ー的に大きな制約があり実用的でない。電気保持
時刻の読取はＣ／MOSIC論理回路の使用により
微少電力で瞬時に行なう事ができる。従つて電気
保持時刻の読取を基本とするシステム構成が実用
的である。機械保持時刻系の特定の指定された時
刻TMOにおいて信号を発し、その瞬間における
電気保持時刻系の時刻ＴEOを読取る事により、機
械保持時刻系ＴMと電気保持時刻系ＴEの差ΔＴEM
を求める事ができる。
電気保持時刻系ＴEと機械保持時刻系ＴMの両時
刻系を同期させる事は、少なく共一方の時刻系を
ずらして合せてやる事で実現される。ここで、電
気保持時刻系ＴEの信頼度が機械保持時刻系ＴMの
信頼度に比較して非常に高いものであるならば、
機械保持時刻系ＴMを電気保持時刻系ＴEに一致さ
せる方が合理的である。
電気保持時刻系ＴE、機械保持時刻系ＴMの信頼
度に応じて加重平均的に確からしい時刻系ＴXを
定め、ＴEよりＴX、ＴMよりＴXとする事も考えら
れるが、構成の簡單さからＴMよりＴEとするシス
テムが実用的である。
ΔＴEMの検出について更に詳しく考える。電気
時刻系ＴEの特定状態ＴEOにおける機械保持時刻
系ＴMの状態ＴMOを読取る場合に、読取に要する
時間ｔSAMPLEは、読取くり返し時間ｔREPEATに比
して極めて小さくでき例えばｔSAMPLE＝±１μ
SEC.tREPEAT＝60SECとすると10-8程度が容易に
実現化される。又ＴMよりＴEに合わせる場合には
ｔREPEATは一定で機械保持時刻系の状態ＴMOの読
取は周期的に行なう事ができ特別な雑音対策が不
要になる。しかるに機械保持時刻系のＴMの特定
状態ＴMOにおける電気保持時刻系ＴEの状態ＴEO
を読取るようにすると、ＴMよりＴEとする場合機
械保持時刻系の特定状態ＴMO入力信号は電気保持
時刻系ＴE系の上での周期性が保たれなくなる。
又機械的外乱や、機械量より電気量変換部のノイ
ズが非周期的に入る可能性があり、このノイズ信
号と正規の同期化の為の機械保持系の特定状態Ｔ
MOの信号との識別機構が必要になる。従つて時刻
の読取そのものについては特定のＴMOにおける電
気保持時刻系の状態ＴEOを読取る方が、特定のＴ
EOにおける特定のＴMOを読取るよりも容易である
が識別機構の分だけ電気的構成が複雑化する。逆
に電気保持系の特定の状態ＴEOにおける機械保持
系の特定状態ＴMOの読取は情報量が多い場合（偏
差を詳しく読取る場合）機械電気変換器が複雑化
し、機械的な構成の負担が多大になる。偏差の情
報量が減ずると、電気保持系ＴEと機械保持系ＴM
の同期化機構の応答性が悪くなる。時計の構成の
今後の発展の方向を考えると、電気系の価格低下
と信頼性の向上から、機械的な構成の負担を減ら
して電気的構成に負わせる事が合理的と考えら
れ、又時計の操作性と信頼性に対する評価を高め
る上からも機械保持時刻系の特定状態ＴMOにおけ
る電気保持時刻系の状態ＴEOを読取る方式が望ま
しい。
以下図面に従つて本発明の一実施例を説明す
る。
第１図は本発明による電気時計の基本構成図の
一実施例である。
この電気時計の場合基本的には、基準信号発振
源１１、分周回路１２、該分周回路１２の分周比
を制御する周波数調整装置１３、該分周回路１２
で作成された計時単位信号を受けて計時する電気
的計時装置１４と機械的計時装置１５、該機械的
計時装置の保持時刻を表示する表示装置１６、電
気的及び機械的計時装置のそれぞれを操作する操
作機構１７、該操作機構からの信号により電気的
計時装置１４と機械的計時装置１５とを制御する
電気的制御装置１８から構成されている。
上記周波数調整装置１３は操作部１３ａ、分周
比制御回路１３ｂ、EXCLUSIVE−ORゲート１
３ｃとからなり、分周回路１２からの信号の一部
はクロツクパルス作成回路３３を介してクロツク
パルス信号φcl12として夫々の回路部に送出す
る。
上記機械的計時装置１５は、駆動パルス形成回
路１５ａ、駆動機構１５ｂ、輪列１５ｃとからな
り、又上記表示装置１６は、通常の機械的な指針
１６ａからなつている。上記操作機構１７は、Ｒ
スイツチ入力回路３０とＳスイツチ入力回路２１
及びパルス成形回路２２Ｓ、M0スイツチ入力回
路２０、ノイズ防止回路３２、パルス成形回路２
２Ｍとからなつており、上記電気的制御装置１８
はS0スイツチ入力制御回路２３Ｍ、保持時刻制御
回路２４、記憶計数回路２５、計数内容判別回路
２６、一致検出回路２９、セツト指令回路２８と
からなつており、又上記LED表示部１９は前記
計数内容判別回路２６からの信号によつて制御さ
れる。
上記基準信号発振源１１は水晶振動子音又、音
片等の振動子を含む基準信号発振器で、分周回路
１２により低周波にまで分周される。従来の水晶
式電気時計では該低周波信号により機械的計時装
置１５を駆動し、指針１６ａにより表示するもの
である。
本発明の電気時計では操作機構１７、電気的計
時装置１４、電気的制御装置１８が設けられてい
るが、その動作を以下詳述する。
分周回路１２からの１Hz信号は保持時刻制御回
路２４を経て電気的計時装置１４で計数し、該計
数値を記憶計数装置２５に記憶せしめておく。時
計の通常動作時に於ては電気的計時装置１４と記
憶計数回路２５との内容は一致し、一致検出回路
２９により検出し、保持時刻制御回路２４から駆
動パルスを送出し指針を駆動している。即ち通常
の時計動作時に於てはこの電気時計では指針１６
ａに於る秒針が０秒の位置にくるたびに該秒針軸
と連動するカム機構によつて自動的にM0スイツ
チが動作するように構成されている。そしてこの
M0スイツチが入ると機械的計時装置１５の保持
時刻を、電気的計時装置１４の保持時刻に一致さ
せるように形成されていてそれぞれの時刻系に差
異が発生しないようになつている。外部標準時刻
の０秒時にS0スイツチが動作すると電気時計の保
持時刻が「０秒〜29秒」の間にあるときはその間
の秒数だけ標準時刻に比較し「進んでいる」こと
になり、秒針がそのままの位置で停止し、進んで
いる秒数が経過した後定常どうり駆動し、保持時
刻が「30秒〜59秒」のときには、その秒数の補数
だけ標準時刻に比較し「遅れている」ことにな
り、秒針は０秒の位置まで早送りされた後、定常
どうり駆動し、それぞれ標準時刻に一致させるよ
うに構成される。
この場合S0スイツチが動作されるとパルス成形
回路２２Ｓで同期パルスが作成され、この信号は
S0スイツチ入力制動回路２３Ｓを介して保持時刻
制御回路２４へ伝送される。ここでは記憶計数回
路２５で記憶保持されている時刻が「０秒〜29
秒」か「30秒〜59秒」かを計数内容判別回路２６
で判別した信号を受け、判別信号によつて電気的
計時装置１４、記憶計数回路２５、駆動パルス形
成回路２８のそれぞれにセツト信号かリセツト信
号か32Hz信号、１Hz信号か停止命令信号かのいず
れかを瞬間的あるいは継続的に送る。この時、外
部標準時刻と電気的計時装置１４での保持時刻と
の誤差分は、該電気的計時装置１４又は記憶計数
回路２５で計測記憶され、標準時刻との一致同期
を得た時点で、それぞれの計数器が一致しこの一
致内容を一致検出回路２９で検出した信号がS0ス
イツチ入力制御回路２３Ｓに伝送され、ここから
時刻修正動作を完了させるよう保持時刻制御回路
１４に命令信号が伝送される。
M0スイツチによる機械的計時装置１５と電気
的計時装置１４のそれぞれの保持時刻を一致同期
させる場合もこのS0スイツチによる機能構成と同
様になつている。
このようにこの電気時計では０秒時に１回S0ス
イツチを押すだけで時刻の極めて精度の高い修正
が計られる。
又Ｒスイツチ入力回路３０は急ぐ場合などに、
標準時刻の０秒以外の時刻に於いて、一旦秒針を
停止させた上で、標準時刻に合わせて秒針を通常
動作にスタートさせる場合に用いるものでS0スイ
ツチの機能を補充している。
第２図は、第１図に示された電気時計の実際の
IC回路の一実施例で、以下第２図に基づき詳細
に説明する。
第２図に於いて、端子５１，５２は水晶振動子
５３に接続され、インバータ５４の両端に接続さ
れたMOSトランジスタ５５，５６は、抵抗素子
として使用している。ＲNはインバータ５４の入
力端と出力端を接続する高抵抗であり、両者は直
流的に等電位に保たれる。Ｃcは水晶発振用の入
力端子５１とインバータ５４の入力端を結合した
コンデンサであつて、第２図で明らかな如く直流
的には絶縁し、交流的には結合しているので、イ
ンーバータ５４の入力端の直流バイアスレベルが
安定する。発振用インバータ５４の出力端は抵抗
素子を介して端子５２に接続され、水晶振動子を
励振する。励振した水晶振動子５３の出力信号は
端子５１、コンデンサＣcを介して発振用インバ
ータ５４の入力端に伝達される。該水晶発振イン
バータの出力信号は２つのインバータを経由し、
時間基準信号として、周波数加算回路を構成して
いるイクスクルーシブオア回路１３Ｃの１つの入
力端子に接続される。該周波数加算回路１３Ｃの
出力信号は分周回路１２ａによつて分周されて、
計時単位信号（本発明においては32Hz）となつて
いる。フリツプフロツプFF１１〜FF１５からな
る計数回路は、第２図から明らかな如くＲ端子に
より初期設定されるので、計時計数器の一部と見
なす事ができる。
J12，J6，J3，J15は周波数調整用端子で回路１
３ｂへの制御入力となつて周波数調整用の信号Ｊ
〓の周波数を制御している。
端子Ｒはリユーズスイツチ（図示せず）に接続さ
れ、任意の秒針位置で秒針を停止させるのに用い
る。
即ち端子Ｒは通常時解放状態で電源の負側Vss
に接続され、秒針を停止する場合のみ時計の地板
（電源の正側ＶDD）に接続される。これにより、
フリツプフロツプFF１１〜FF１５からなる計数
回路のＳ端子がセツトされることにより、該計数
回路が初期状態にセツトされる。又、Ｒ端子から
の信号線は、S0入力回路２１のNAND回路にも接
続されていて、Ｒが高レベルの場合はS0が高レベ
ル或は低レベルのいかなる信号レベルにあつても
該入力回路２１からの出力信号で回路２２Ｓに送
出される信号のレベルはS0入力端がローレベルの
状態のままであるが如くさせる働きをしている。
これにより、Ｒ入力とS0入力の両方が入力された
場合に、Ｒ入力の方がS0入力より優先する構成と
なつている。同様にフリツプフロツプ２３Ｓの
出力１がローレベルの場合にはM0入力回路２
０のNANDゲートにローレベル信号が印加される
事によりM0入力が抑圧されている。これにより
Ｒ＞S0＞S1＞M0なる入力信号と回路の内部状態
に関する優先関係が回路的に構成されている。又
Ｒ入力についても、パルスモータを駆動する位相
すなわち第２図の１信号のローレベル位相では
抑圧されているので、P1＞Ｒなる優先関係が設定
されている。
端子S0はクユーズスイツチに接続され、零秒セ
ツトしたい時のみ電源の正側ＶDDに接続され、Ｒ
端子により時計が停止している状態では零秒セツ
トが行なわれないようになつている。即ち零秒セ
ツトは秒針の早送り又は停止により行なわれる。
Ｒがローレベルのノーマル状態でS0信号が入力さ
れてハイレベルになると、回路２１の記憶作用の
あるリング入力端回路でS0スイツチのチヤタリン
グ雑音が緩和され、クロツク信号ψcl１２**信
号でFF３１において同期読取されて更に完全な
雑音除去がなされる。更に該FF３１の出力信号
は次のFF３４でクロツク信号ψcl１２**によ
り時間的に遅れて同期読取がなされ、両フリツプ
フロツプFF３１とFF３４の出力信号の差が生ず
る過渡的な状態をゲート回路２２ａで検出し、Ｓ
↑信号を作つている。Ｓ↑信号はS0入力信号がハ
イレベルに立上るタイミングに位置し、ψcl１２
に同期した巾のせまい微分信号である。FF３１
によりψcl１２に同期読取しているので、S0がい
かなるタイミングで入力されてもFF３１の出力
信号はψcl１２の立上りに同期するようになる。
ψcl１２は回路３３で作成されて明らかな如く
FF１０の信号の32Hz信号のローレベルに位置
するクロツク信号である。一たん雑音なしの信号
に変換した後で微分信号Ｓ↑を作るので、S0スイ
ツチを操作する人が、S0スイツチを短時間押して
入力した場合、いかに短かい時間の入力信号であ
つても、入力回路２１で記憶されてψclの周期で
時間延長されるので確実に入力され、又S0スイツ
チを押す時間がいかに長くなろうとも、立上り微
分信号Ｓ↑を作成して用いるので、入力操作時間
の長短は完全に規格化される。Ｓ↑信号はセツト
リセツトフリツプフロツプ２３Ｓをセツトする事
でS0入力のあつた事は、S0修正記憶用のフリツプ
フロツプ２３Ｓに一たん記憶され、該２３Ｓの出
力信号１＝１（ハイレベル）に基づいて秒設定
動作が行なわれる。ノーマルのS0入力の状態では
＝０（ローレベル）１＝１（ハイレベル）で
あるので、秒針が０〜29秒すなわちカウンタ１４
の値が０〜29でQC＝０であるとＵ＝Ｗ＝Ｖ＝
０、Ｘ＝１となつてまず回路２８ａのＳ↑入力に
よりカウンタ１４がリセツトされ、次にＸ＝１で
あるので、カウンタ入力ECが１Hzで、モータ駆
動信号MCはストップ状態のまま１HzのP1信号
が計数されカウンタ１４の計数値がメモリラツチ
２５に記憶されている自身のもとの値に一致する
と回路２９によりDET＝１となつてフリツプフ
ロツプ２３ＳがリセツトされS0入力による修正動
作が完了する。これによりｎ秒進んでいた時計は
ｎ秒遅らされる。同様にQC＝１の場合は、回路
２８の働きによりラツチ２５は既に信号でリ
セツトされ、カウンタ１４はＳ↑信号でリセツト
されておらず、Ｕ＝Ｗ＝１、Ｖ＝０、Ｘ＝０とな
りＰMC及びＰECは共に32Hzで早送りされてカウン
タ１４がフルカウント60（＝０）になつてラツチ
２５の値（＝０）に一致するとDET＝１となり
フリツプフロツプ２３Ｓをリセツトして修正を終
了する。この結果秒針位置30秒〜60秒すなわちカ
ウンチ１４の値が30〜60の間にあつた時は60秒位
置まで32Hzで早送りされる。結局S0入力時の秒針
同期のカウンタ１４の値により、30を境として時
計の遅進の符号をQCとしてFF２３に記憶設定
し、同時に時計が合せられるべき秒針の位置の情
報は瞬時にラツチ２５に一たん記憶設定し、該記
憶された情報に基いて修正動作を行つている。後
述するM0入力による同期化の動作も上記S0入力
時と同等の動作であるが、S0入力時に遅らせるべ
き０〜29秒の秒針位置で逆にカウンタ１４を早送
りし、又S0入力時に早送りすべき30〜60秒の間を
遅らせている。これにより、S0入力時には、該入
力で機械計時系の秒針を０秒に合わせ電気計数器
１４も等価的に０秒に合せるに対し、M0入力で
は電気計数器１４の内容に秒針の位置を１秒以内
で合わせるという電気優先の同期が行なわれてい
る。
端子M0は同期用の入力端子で、秒針が０秒を
指した状態で少く共１回地板に接続される。秒針
の０秒毎に接続してもよいし、手動で電池を時計
にセツトした後１回だけ秒針０秒の位置で地板に
接続してもよいものである。これにより、時計の
秒針位置と電気的計時の秒との相対関係が時計に
記憶せられ、IC内部で同期化演算がなされ、秒
針の早送り、停止により両者の同期が取られる。
同期化された状態で、時計の秒針位置と電気的計
時の秒とは一致している。秒針を電気計時に合わ
せる事により同期化する。M0の入力によりタイ
マ回路３２がスタートさせられる。該タイマ３２
は、同期入力M0スイツチのチヤタリング除去用
に用意されたものであつて出力のレベルはM0入
力後から24秒ないし32秒の間ハイレベル続持する
ので、M0信号が入力されると約24〜32秒間は次
の入力を受付けない。この時間巾を拡げられた
M0入力信号は、回路２２Ｍで同期読取と立上り
微分により雑音のないψcl１２同期のＭ↑信号と
なり、同期記憶フリツプフロツプ２３Ｍをセツト
し、既述の同期化動作により電気計数器に対して
Ｍ↑に同期して秒針を合わせる。単に秒針と電気
計数器の同期を取るだけならば、M0入力時に電
気計数器１４とラツチ２５をリセツトして０にし
てしまえば良いのであるが、S0入時と逆の早送り
及び遅らせ動作を行う本方式によれば、秒針駆動
系における誤動作も電気系に合わせる事により補
正できる。又補正用の回路２４，２５，２８，２
９，２６，１４がS0，M0に対して共通化して使
われ、回路構成上もコンパクトになつている。
LED表示部１９は秒針停止により０秒セツト
を行なう場合に、時計が故障して停止しているの
ではない事を表示するために用意され、秒パルス
と同期して点滅する。
更にLED出力は入力端子をも兼ねており、S0
端子とLED端子とを結合して地板（電源の正側
ＶDD）に接地する事により電気回路の内部状態を
“０”にセツトするようになつている。このよう
な入・出力兼用のIC端子は、ICの検査時、及び
実装組立時において非常に有効であつて、ICの
端子数を増さずにICからの情報の抽出とICへの
情報の入力ができる。内部状態の“０”とは、電
気計時の秒の内容が“０”で、かつパルスモータ
駆動の位相決め装置（フリツプフロツプFF２４
が相当）を偶数秒位相（秒針の０秒相当）にセツ
トする。
QA，QBはパルスモータの交互パルス駆動信号
で、該駆動信号QA・QBの電位差は１秒毎に符号
が変わり、かつ1/64秒間持続の巾の狭いパルスと
なつている。
今、端子５１，５２間に32.768（＝215）Hzの水
晶振動子５３を接続すると、該32768Hzの発振周
波数がフリツプフロツプFF1〜FF10の分周回路列
１２ａとフリツプフロツプFF11〜FF15のリセツ
ト付き分周回路列１２ｂとによつて、１Hzにまで
分周される。
上記フリツプフロツプFF1〜FF10までは、単に
入力周波数の分周だけを行なうが、フリツプフロ
ツプFF11〜FF15はリセツトをかける事により出
力信号の位相を規正でき、時計の計時単位は
FF10の出力である64Hz信号の周期すなわち16ｍ
SEC（＝1/64秒）となつている。
本実施例におけるフリツプフロツプFFは、す
べて入力信号の立上りに同期して出力を変えるよ
うにしてあるため、フリツプフロツプFF10の出
力パルスQ10のパルス列の間にフリツプフロツプ
FF22の出力パルスQ22と前記フリツプフロツプ
FF10の出力パルスQ10とから作成されるφcl12な
るクロツクパルスが位置するようになつている。
クロツクパルスφcl12は本実施例回路であるIC
の動作を確実にするために作成されたもので、
IC内部の種々の演算の過程において電気計時の
時刻がノイズのために誤つたものとなることを防
止しており、ICの基本動作とはあまり関係のな
いものである。分周出力としては、1/64秒巾の１
Hzの出力信号P1と、1/64秒巾の32Hzの出力信号
P32とがある。
分周回路１２からは分周比制御回路１３ｂを介
してEXCLUSIVE−ORゲート１３ｃに帰還が掛
けられている。
保持時刻制御回路２４からの出力信号MCはフ
リツプフロツプFF24に入力され、1/2分周され
る。フリツプフロツプFF24の出力信号Q24は保持
時刻制御回路２４の出力信号ＰＭの入力毎に交互
に反転するのでモータ駆動位相と同期させて、モ
ータ位相の代りに用いることができる。従つてフ
リツプフロツプFF24の出力信号Q24は保持時刻制
御回路２４の出力信号MCとを組合せることによ
りパルスモータの交互パルス駆動信号QA，QBを
作成することができる。
即ち QA＝Q24・MC＋24・ＰMC QB＝Q24 としてパルスモータ駆動信号が得られる。
パルスモータ駆動、信号QA，QBによりモータ
が駆動され、モータに直結された輪列系１５ｃに
より秒以降の時刻保持がなされ、指針１６ｃによ
り時刻の表示がなされている（以下機械的計時系
と称す） 一方、本発明の時計は電気計時系を有し、保持
時刻制御回路２４からの出力信号ECは、電気的
計時装置１４である６段のフリツプフロツプ
FF16〜FF21に接続され、60秒までの計時が行な
われる。通常６段のフリツプフロツプでは64まで
の計数がされるが、“60”“61”“62”“63”をフリ
ツプフロツプFF23で検出してNANDゲート２８
ａにより“０”にセツトし60進としている。
即ち、機械的計時系、電気的計時系共に制御部
２４からの出力信号により計時を行なつている。
特にフリツプフロツプFF11〜FF15の分周回路が
フリツプフロツプFF10の分周回路と直結した計
数器であるのに対し、フリツプフロツプFF16〜
FF21の電気的計時装置１４は、機械的計時装置
１５と対等独立の計時系である点に特徴を有して
いる。
次に制御について説明する。
０秒セツトをする場合、電気的計時装置１４の
内容は、記憶計数回路２５に刻々読込まれてお
り、この記憶計数回路２５は一時的に制御演算に
用いる際に電気的計時装置としての保持時刻を失
わないための記憶素子で、保持時刻を場合に応じ
て記憶したり修正後の時刻を記憶するために用い
たりしている。電気的計時装置１４の計数内容を
EC2、記憶計数回路２５の記憶計数内容をEC3と
以下略称する。
定常状態においては、EC2＝０〜29秒の場合、
計数内容は、EC2＝EC3 EC2＝30〜59秒の場合計
数内容はEC3＝０にそれぞれセツトされるように
なつている。
ここで０秒セツト信号S0が入力された場合につ
いて考える。
ａ EC2＝０〜29秒の状態で０秒セツト信号が入
力されたとき時計は観測の対象となつた標準時
計に比較して、EC2の計数分だけ進んでいる訳
で、EC2をいつたん０秒にセツトし、次にEC2
＝EC3になるまで機械的計時系の指針１６ａを
停止したまま電気的計時装置１４に１Hz信号が
送られ、該電気的計時装置の計数内容EC2が記
憶計数回路の記憶計数内容EC3と等しくなつた
時点で、機械的計時系の指針１６ａがとかれ、
定常動作に移る。
ｂ EC2＝30〜59秒の状態で０秒セツト信号S0が
入力されたとき、時計は観測の対象となつた標
準時計に比較して（60−EC3）の分だけ遅れて
いる訳で、この場合EC3を０秒にリセツトし、
電気的計時装置１４及び機械的計時装置32Hz信
号を送り、機械的計時装置と電気的計時装置と
もに早送りし、EC2が０となりEC3と等しくな
つた時点で早送りをとめ、定常動作に移る。
上記の如き機能動作により時計の進み、遅れを
制御して行くことが可能になつている。
上記の制御動作は、機械的計時系と電気的計時
系がそれぞれの保持時刻が一致していて始めて意
味あるものとなる。
この保持時刻（この場合、時刻の秒単位に関し
て）の一致を計ることを「同期」と記す事にし、
機械的計時系の保持時刻をMC1と記す事にする
と、電気的計時系の保持時刻、実は電気的計時装
置１４の計数内容EC2との同期には次の二つの方
法が考えられる。
(i) 機械的計時系を電気的計時系に合わせる場合
（MC1→EC2） (ii) 電気的計時系を機械的計時系に合わせる場合
（MC1←EC2） MC1が、動作の不確実な電気機械計系を含む場
合には(i)の方法を取る方が合理的である。MC1と
EC2とを前記の０秒セツト信号のS0入力時の演算
制御と同様にして同期させる事が可能である。本
実施例ではM0なる入力端が同期のための入力端
である。手動で同期化するには、秒針が０秒を指
示した所でM0信号を入力してやればよい。これ
により変換器が誤動作しないかぎり、MCとEC2
とは同期する。
別の方法として、秒針歯車にカムをつけ、60秒
に１回０秒においてM0信号を自動的に入力して
やる方法がある。
上記(ii)の方法で同期を取るにはMC1＝“０”に
おいてEC2→“01”Q24→“０”とすればよい。
(i)の方法で同期化する場合について考えると、 (a) EC2＝０〜29秒でM0２０５を入力したと
き、M0は指針の０秒の位置で入力されるので
あるからこの場合、機械的計時系は、EC2の値
の分だけ電気的計時系より遅れている訳で、
EC2をいつたん０秒にし電気的計時装置１４に
32Hzの早送り信号を送り機械的計時系、電気的
計時系共に早送りし、EC2＝EC3となつた時点
で定常動作にもどす。
(b) EC2＝30〜59秒でM0信号を入力したとき、
この場合機械的計時系は（60−EC2）の値の分
だけ電気的計時系より進んでいる訳で、EC3を
０にリセツトし、電気的計時装置１４にはその
まま１Hz信号を送り機械的計時系は停止させ、
EC2＝EC3＝０となつた時点でその停止を解除
し、定常動作にもどす。
S0，M0両入力時において早送りは30秒分よ
り少ないステツプを32Hzで送るので１秒以内に
動作を完了する。時計の修正信号に応じて時計
を進めたり遅らせたりするには、時計の時刻差
と保持時刻との両方を関連ずけて何らかの手段
で記憶する事が必要であり、更に加減の演算を
時計としての保持時刻を損うことなく行なう事
が必要である。
ここで本構成において特徴的な記憶計数回路２
５及びM0入力タイムゲートについて説明をし、
その後で具体的な修正についての説明を行なう事
にする。
電気的計時装置１４の計数内容EC2と機械的計
時系の保持時刻MC1とを比較するにはEC2＝０に
おけるMC1の状態を検出する方法と、MC1＝０に
おけるEC2の計数状態を検出する方法が考えられ
る。前者においては機械的計数器の状態をMC1の
いかなる状態においてもEC2＝０において符号及
び値において知る必要がある。少く共符号と差の
有無の両方の機械的な量を計測する必要がある。
従つて偏差の有無はともかく、偏差の量の測定は
簡単でない。後者においては、MC1＝０における
EC2の状態すなわち電気計時の時刻を何らかの手
段で記憶すれば、わざわざMC1とEC2の偏差を算
出せずとも１回の情報入力によりその後の同期化
動作が定められる。
すなわち前者においては機械的な量としての指
針の保持時刻の偏差と符号をいかなる時刻におい
ても検出する必要があるに対し、後者においては
指針の０秒における信号さえ得られればよい。後
者においてMC1＝０におけるEC2の値が判つたと
して、MC1とEC2との同期を取るためには 演算による修正の結果を記憶に結果的に一致
するまでMC1、EC2を制御する。
修正量を記憶し、その量だけ単純にMC1、
EC2を修正する。
いずれの場合も何らかの記憶手段が必要な事が
判る。本構成例では上記のを用い、時刻記憶の
ための記憶計数回路２５を用意する。この記憶計
数回路の計数機能は、電気的計時装置１４に頼
り、該装置の計数内容（保持時刻）EC2の修正結
果を記憶する。
後者においても、修正の結果でなく、修正量の
有無と符号のみただ１つのフリツプフロツプに記
憶する事により複数回の同期信号で同期化する事
が可能である。
しかして、記憶計数回路２５の記憶計数内容
EC3は常時電気的計時装置１４の計数内容EC2と
一致しているが、EC2＝30〜59秒においては、
EC3＝０となつている。なんとなればEC2の修正
はEC2＝30〜59秒の場合必らず60秒になるように
するからである。EC2＝０〜29秒においては、
EC2の計数分だけ修正し、修正に用する時間経過
に対する修正を行なうと、EC2のもとの値になる
から、修正信号によりEC2の値はEC3に記憶さ
れ、EC2自身は０秒にいつたんなるEC2→EC3と
する修正の遅促及び機械的計時系、電気計時系の
制御はS0入力（０秒セツト）とM0入力（同期入
力）とによつて異なるので、S0とM0の両入力を
区別して記憶する機構が必要である。
本構成例ではフリツプフロツプFF３７及びFF
３８がこれに相当する。
一致検出回路２９の出力信号DETはEC2とEC3
の一致不一致を検出する信号である。この信号
DETによりＳスイツチ入力制御回路２３、Ｍス
イツチ入力制御回路２３Ｍはリセツトされ修正状
態或は同期化の状態から定常状態に戻る。
上記信号Qcは電気的計時装置１４の計数内容
が30〜59秒にあるか否かを検出する信号で、EC2
＝30〜59秒にあるときは、常時論理出力１、EC2
＝０〜29秒にあるときは、論理出力“０”とな
る。
上記信号Q0とQ37又はQ38の組合せ論理から電
気計時系、機械計時系の駆動を停止するか、32dl
で早送りをするか、共に１Hz送りを行うか各々
別々に制御する。
上記構成により、同期化と０秒セツトの両方が
できる事が示されるが、初期状態における収束動
作の検討が更に必要である。すなわちMC1とEC2
とが一致しない状態におけるM0入力及びS0入力
に対する検討である。
例えばMC1＝０でEC2＝28秒とすると、MC1＝
28、EC2＝28に同期し、MC1＝１でEC2＝29秒で
S0が入力されると、MC1＝１で秒針は29秒間停止
する。したがつて初め28秒間MC1が遅れており、
更に29秒間遅れることになる。
そしてMC1が動き出してからMC1＝60秒になつ
た時点でEC2＝28秒のためMC1の秒針は28秒早送
りされてMC1＝EC2＝28秒となる。従つて初期状
態では、S0を入力せずにM0信号が入力するまで
待つてやればよい。M0のスイツチにノイズを含
むとすると、該M0のノイズ信号によつて電気的
計時装置１４の保持時刻EC2と機械的計時系の保
持時刻MC1とは常に同期外れになる。これを除く
ためにフリツプフロツプFF33，FF36とからなる
ノイズ防止回路３２を挿入し、M0信号が入力さ
れると、その後16〜24秒間はM0信号が入力され
ても修正制御機構は不感となるようなタイマー回
路となつている。このノイズ防止回路がないと時
計の指針は正しい時刻に収束しない場合が出てく
る。又S0入力は禁止されている。
即ち、S0信号入力は、フリツプフロツプ
FF31，FF34とNORゲート２２ａとからなるパル
ス整形回路２２Ｓにより整形され、クロツクパル
スφcl2に同期して信号となり、しかもS0信号入
力の前縁に同期した微分信号Ｓ↑としてS0スイツ
チ入力制御回路２３Ｓをセツトする。
同様にしてM0信号が入力し、ノイズ防止回路
３２で８〜24秒間持続した信号に変換された後、
微分され、フリツプフロツプFF32，FF35とNOR
ゲート２２ｂとからなるパルセ整形回路２２Ｍに
より整形され、クロツクパルスφcl12に同期した
信号となり、微分信号Ｍ↑となりM0スイツチ入
力制御回路２３をセツトする。ノイズ防止回路２
２によるM0信号の巾の拡大は、拡大中のM0信号
により延長されるだけなので、その出力信号は単
に後縁が延長されるだけで、前縁で作成される微
分立上り微分信号には影響を与えない。
従つて、フリツプフロツプFF37，FF38の出力
信号Q37，Q38と、計数内容判別回路２６の出力
信号QcとからＵ，Ｖなる制御信号が作成され
る。
即ち、Q37＝１， Q33＝１ Ｕ ＝S1・Qc＋M1・ｃ Ｖ ＝１・・１ となり、Ｕは早送り、すなわち０〜29秒のS0入
力、又は30〜59秒のM0入力信号で、機械的計時
系の保持時刻MC1を早送りする信号である。同じ
信号で電気的計時装置の保持時刻EC2も早送りす
る。
従つてＵ＝０の論理値はEC2を１Hz送りするこ
とになる。またＶは機械的計時系の保持時刻MC1
を１Hzで送る信号で、Ｖ＝１の論理値において、
電気的計時装置の保持時刻EC2から記憶計数回路
の記憶計数内容EC3への読込みクロツクパルスが
作成され、MC1を送る信号をＰMC、EC2を送る信
号をＰEC、P1を１Hz、P32を32Hzの信号として式
で表わすと、 ＰMC＝P1・Ｖ＋P32・Ｕ ＰEC＝P1・＋P32・Ｕ となり、EC3＝EC2が検出されるとDET信号でS0
スイツチ入力制御回路２３Ｓ、M0スイツチ入力
回路２３Ｍがリセツトされ、修正或は同期の動作
が完了する。
なお、第２図における回路に記された記号Q1
……Q38はフリツプフロツプFF1……FF38の出力
信号、P1は１Hz信号、P32は32Hz信号、φcl12はク
ロツクパルス信号SE1，SE2はセツト指令回路の
出力信号、DETは一致検出回路の出力信号、Ｒ
はリセツト信号、Ｓはセツト信号、Ｕ，Ｖは機械
的及電気的計時系に１Hz又は32Hzの信号の伝送を
制御する信号、ＰMCは機械的計時系への駆動制御
信号、ＰECは電気的計時系の駆動制御信号、Qc
は電気的計時系の計数内容判別回路２６の出力信
号、Ｓ↑，Ｍ↑は夫々パルス整形回路２２Ｓ，２
２Ｍの出力信号、M1はM0スイツチ入力制御回路
２３Ｍの出力信号を夫々記号で表わしたものでそ
のタイムチヤートを第３図〜第７図に示す。
本構成によれば、少く共時間遅れの修正に対し
ては１秒以内でしかも１回で修正及び同期化がな
され、又同期化と修正が同一の演算機構を利用し
て行なわれ、さらに制御系の発振も生じない。そ
の代りに電気的な計時記憶機構を必要とする。又
機械的計時系からはMC1＝０なる信号ただ１で、
しかも１回だけで充分である。むろん連続的使用
も可能である。
このように本発明において、入力信号の受信・
時計の秒針位置の制御はすべて電子的に構成され
た制御機構により行われ、秒針の修正に関連する
時間的な誤差や定常状態への切換えに要する時間
による誤差は生じない。秒修正入力信号の受信・
処理・時計の保持時刻との比較・記憶・秒針制御
は電子的構成による演算により確実に行なわれ
る。これらは集積回路化されており、極めて強固
かつ信頼性が高く、また大型化しないため、秒修
正機構を実用化するに効果が大である。
以上の記載の如く、本発明による電気時計は構
成上従来にない新規な発明であり、又精確な修正
がすばやくできる等、実用上極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による電気時計の基本構成を示
すブロツク図、第２図は第１図の一実施例を示す
回路図、第３図〜第７図は第２図の各部のタイム
チヤートを示し、第３図はＲスイツチ操作時のタ
イムチヤート、第４図は０≦Ｅ・C2＜30の時に
S0スイツチを操作した場合のタイムチヤート、第
５図は30≦EC2＜60の時にS0スイツチを操作した
場合のタイムチヤート、第６図は０≦EC2＜30の
時にM0スイツチを操作した場合のタイムチヤー
ト、第７図は、30≦EC2＜60の時にM0スイツチ
を操作した場合のタイムチヤートである。 １１……基準信号発信源、１２……分周回路、
１３……周波数調整装置、１４……電気的計時装
置、１５……機械的計時装置、１７……操作機
構、１８……電気的制御装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 時間基準信号発生手段と、該時間基準信号を
    分周し計時単位信号を作成する計時単位信号作成
    手段と、該計時単位信号に基ずき計時を行う機械
    的計時手段と、該機械的計時手段と重複して計時
    を行う電気的な計時手段とを備えた電気時計にお
    いて、前記機械的計時手段の保持時刻を検出する
    手段を有し、該電気的計時手段の保持する時刻
    と、前記機械的計時手段の保持する時刻との差異
    時間の符号と量を該機械的計時手段の保持時刻を
    検出する手段からの信号に基ずいて測定し、該機
    械的計時手段の保持する時刻を前記電気的計時手
    段の保持する時刻に同期させる同期手段を備えた
    ことを特徴とする電気時計。 ２ 特許請求の範囲第１項に於て更に時刻修正用
    外部操作手段を備え、該外部操作手段により入力
    された操作時刻信号に基ずき電気的計時手段の保
    持する時刻と該操作時刻信号との差異時間の符号
    と量を測定し記憶し該電気的計時手段の保持する
    時刻と機械的計時手段の保持する時刻とを共に修
    正する電気的修正手段を備えたことを特徴とする
    電気時計。
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