JP7151266B2 - 電子時計 - Google Patents

Description

本発明は、電子時計に関する。

例えば、腕時計などの電子時計の筐体にＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を組込む場合、当該受信機に用いられるアンテナについても体積を小さくする必要がある。例えば、特許文献１には、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信可能なパッチアンテナを文字板と地板との間に設けた電子時計が記載されている。

特開２０１２－９３２１１号公報

特許文献１に開示の技術には、パッチアンテナを設ける分だけ電子時計の厚みが増すといった問題がある。

本発明の電子時計の一態様は、給電部に接続される第１導体素子と、平面視で前記第１導体素子と重なる第２導体素子と、前記第１導体素子および前記第２導体素子の間に配置される誘電体と、を有するアンテナと、前記誘電体と平面視で重なる文字板と、前記誘電体に対して、前記文字板とは反対側に配置される回路基板と、を備え、前記誘電体は、前記文字板とは反対側に開口する凹部を有し、前記第２導体素子は、板状の部材を含み、前記凹部と前記板状の部材で形成される空間内には、前記回路基板が配置される。

第１実施形態にかかる電子時計を含むＧＰＳの概念図である。 第１実施形態にかかる電子時計の断面図である。 第１実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板およびソーラーパネルを示す断面図である。 第１実施形態におけるアンテナを示す斜視図である。 第１実施形態におけるアンテナを示す分解斜視図である。 第１実施形態におけるアンテナおよびソーラーパネルを示す平面図である。 第１実施形態におけるアンテナが有する短絡部の位置を示す図である。 第１実施形態におけるアンテナの右旋偏波の放射パターンを示す図である。 短絡部の配置とアンテナの右旋偏波の指向性との関係を説明するための図である。 短絡部の配置とアンテナの右旋偏波の指向性との関係を説明するための図である。 第２実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板、ソーラーパネルおよび文字板の配置を示す断面図である。 第３実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板、およびソーラーパネルの配置を示す断面図である。 第４実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板、およびソーラーパネルの配置を示す断面図である。 第５実施形態における電子時計の断面図である。 第５実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板、およびソーラーパネルの配置を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法や縮尺は実際のものと適宜異なり、理解を容易にするために模式的に示す部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。

１．第１実施形態
１－１．電子時計を含むＧＰＳ
図１は、第１実施形態にかかる電子時計を含むＧＰＳの概念図である。図１に示す電子時計１００は、複数のＧＰＳ衛星８の少なくとも１つから送信させる無線信号を受信して内部時刻を修正する腕時計である。ＧＰＳ衛星８は、地球上空における所定の軌道上を周回する位置情報衛星であり、１．５７５４２ＧＨｚの電波に航法メッセージを重畳させて地上に送信している。以降の説明では、航法メッセージが重畳された１．５７５４２ＧＨｚの電波を「衛星信号」という。衛星信号は、例えば、右旋偏波の円偏波である。

ＧＰＳ衛星８は原子時計を搭載しており、衛星信号には、原子時計で計時された極めて正確な時刻情報であるＧＰＳ時刻情報が含まれる。また、地上のコントロールセグメントにより各ＧＰＳ衛星８に搭載されている原子時計のわずかな時刻誤差が測定されており、衛星信号には、その時刻誤差を補正するための時刻補正パラメーターも含まれている。電子時計１００は、１つのＧＰＳ衛星８から送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるＧＰＳ時刻情報と時刻補正パラメーターを使用して内部時刻を正確な時刻に修正する。

衛星信号には、ＧＰＳ衛星８の軌道上の位置を示す軌道情報も含まれている。電子時計１００は、ＧＰＳ時刻情報と軌道情報を使用して測位計算を行うことができる。測位計算は、電子時計１００の内部時刻にはある程度の誤差が含まれていることを前提として行われる。すなわち、電子時計１００の３次元の位置を特定するためのｘ、ｙ、ｚパラメーターに加えて時刻誤差も未知数になる。そのため、電子時計１００は、一般的には４つ以上のＧＰＳ衛星８からそれぞれ送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるＧＰＳ時刻情報と軌道情報を使用して測位計算を行う。

１－２．電子時計の構成
以下では、説明の便宜上、図１に示す互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜用いて説明する。また、本明細書では、Ｚ軸方向から見ることを「平面視」という。また、電子時計１００の使用者の腕と接触する面を「裏面」、その反対側の面を「表面」と称する。また、後述する裏蓋１２からカバー１４に向かう方向と、Ｚ軸方向とは平行である。

図１に示すように、電子時計１００は、使用者の手首に装着可能である。電子時計１００は、ケース１０と、カバー１４と、一対のバンド１９１および１９２とを有する。一対のバンド１９１および１９２は、ケース１０を使用者に装着するために用いられる装着部材である。また、ケース１０は、バンド１９１を取り付けるための取付部１１１ａと、バンド１９２を取り付けるための取付部１１１ｂとを有する。取付部１１１ａおよび１１１ｂは、それぞれ、対応するバンド１９１またはバンド１９２を挟持するようにして保持する部分である。例えば、図示はしないが、取付部１１１ａおよび１１１ｂには、それぞれ、対応するバンド１９１またはバンド１９２を取り付けるためのピンを挿通する孔が設けられる。

また、ケース１０には、竜頭１８１と、複数のボタン１８２とが設けられる。竜頭１８１および複数のボタン１８２を使用者が操作することにより、電子時計１００の表示等を変更することができる。なお、図示では、ケース１０の平面視形状は円形であるが、当該平面視形状は、これに限定されず四角形等の多角形等であってもよい。

図２は、第１実施形態にかかる電子時計の断面図である。図２に示すように、電子時計１００は、地板２１と、制御回路基板２２と、二次電池２３と、駆動機構２４と、指針軸２５と、複数の指針２６１、２６２および２６３と、アンテナ３と、「時計部品」としてのＬＥＤ（light emitting diode）回路基板４０と、発光素子４１と、受光素子４２と、ソーラーパネル５と、文字板６と、を有する。これらは、ケース１０内に収納されている。また、ＬＥＤ回路基板４０と、発光素子４１と、受光素子４２とで検出部４を構成する。

ケース１０は、筒状のケース胴１１と、ケース胴１１の２つの開口のうち裏面側の開口を塞ぐ裏蓋１２とを有する。なお、ケース胴１１と裏蓋１２とは別体であるが、これらは一体構成であってもよい。また、ケース胴１１の表面側には、環状のベゼル１３が配置される。ベゼル１３の内側には、光透過性を有する板状のカバー１４が配置される。

ケース１０およびベゼル１３の各構成材料としては、特に限定されず、例えば各種樹脂材料およびステンレス等の金属材料等が挙げられる。例えば、ケース１０およびベゼル１３を導電性の材料で構成することで、ケース１０内への外乱ノイズを遮蔽することができる。また、ケース１０を金属材料で構成することで、電子時計１００の高級感を高めることができる。また、カバー１４の構成材料としては、例えば、ガラス材料、および各種樹脂材料等が挙げられる。

地板２１は、中枠２１１によって押し上げられ、そのＺ軸方向が位置決めされる。地板２１には、二次電池２３および駆動機構２４を配置するための複数の凹部が形成される。地板２１の構成材料は、例えば各種樹脂材料等である。

二次電池２３は、後述するソーラーパネル５からの電力によって充電され、駆動機構２４等に電力を供給する。二次電池２３としては、例えばリチウムイオン二次電池等が挙げられる。また、駆動機構２４は、駆動源としてのステップモーター２４１と、ステップモーター２４１からの駆動力を指針軸２５に伝達する動力伝達機構としての輪列２４２とを含む。駆動機構２４には、指針軸２５が接続されており、駆動機構２４によって指針軸２５は回転可能となっている。

指針軸２５は、地板２１からカバー１４に向かって延在する。指針軸２５には、時刻を指し示すための複数の指針２６１、２６２、および２６３が取り付けられる。指針２６１、２６２、および２６３は、それぞれ、後述する文字板６よりもカバー１４側に位置しており、指針軸２５を中心に回転する。

地板２１よりも裏面側には、制御回路基板２２が配置される。制御回路基板２２は、電子時計１００の各部の駆動を制御する。制御回路基板２２は、例えば、ステップモーター２４１の駆動等を制御する制御回路を含む。当該制御回路は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＴＣ（real time clock）等を含む。また、制御回路基板２２の地板２１とは反対側には、駆動機構２４および制御回路基板２２を外部磁場から保護する耐磁板２７が配置される。また、耐磁板２７の制御回路基板２２とは反対側には、制御回路基板２２および耐磁板２７を支持する回路基板押さえ２８が配置される。なお、回路基板押さえ２８は、導通ばね２８１を介して裏蓋１２と導通する。

地板２１よりも表面側には、アンテナ３が配置される。アンテナ３は、平板状をなす逆Ｆアンテナであり、衛星信号を受信する。また、アンテナ３の平面視での中央部には、指針軸２５を挿通するための貫通孔３０１が設けられる。また、アンテナ３は、ケース胴１１に対して離間して配置される。ここで、アンテナ３とケース胴１１との間の距離が短いほど、アンテナ３に流れる電流とは逆向きにケース胴１１に流れる電流が増加する。そのため、アンテナ３へ到達する電波が当該電流の影響で打ち消されてアンテナ３の感度が低下する。したがって、アンテナ３とケース胴１１とが離間していることで、アンテナ３の感度の低下を抑制できる。

アンテナ３よりも裏面側には、ＬＥＤ回路基板４０が配置される。また、ＬＥＤ回路基板４０の平面視での中央部には、指針軸２５を挿通するための貫通孔４０１が設けられる。

アンテナ３よりも表面側には、平板状のソーラーパネル５が配置される。ソーラーパネル５は、太陽光等の光を電気エネルギーに変換する。また、ソーラーパネル５の平面視での中央部には、指針軸２５を挿通するための貫通孔５０１が設けられる。なお、アンテナ３、ＬＥＤ回路基板４０およびソーラーパネル５については、後で詳述する。

ソーラーパネル５のアンテナ３とは反対側には、板状の文字板６が配置される。文字板６は、アンテナ３を囲む環状の固定部材２８３に固定されており、ソーラーパネル５に対して離間している。文字板６の平面視での中央部には、指針軸２５を挿通するための貫通孔６０１が設けられる。なお、貫通孔６０１は、前述した貫通孔３０１、４０１および５０１と連通している。また、文字板６は、光透過性および絶縁性を有し、例えば、ポリカーボネート等の樹脂部材で構成されている。

文字板６よりも表面側には、環状をなす見切り板４３が文字板６の外周を覆うようにして配置される。見切り板４３の構成材料としては、特に限定されないが、アンテナ３で受信する信号の遮断を抑制するよう各種樹脂材料を用いることが好ましい。

以上が電子時計１００の基本的構成であるが、電子時計１００は、前述の各部品以外の部品を備えてもよい。

１－３．アンテナ、ソーラーパネルおよびＬＥＤ回路基板の各構成

図３は、第１実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板およびソーラーパネルを示す断面図である。図４は、第１実施形態におけるアンテナを示す斜視図である。図５は、第１実施形態におけるアンテナを示す分解斜視図である。図６は、第１実施形態におけるアンテナおよびソーラーパネルを示す平面図である。なお、説明の便宜上、アンテナ３、ＬＥＤ回路基板４０およびソーラーパネル５を模式的に図示する。

１－３Ａ．アンテナ

図３、図４および図５に示すように、アンテナ３は、第１導体素子３１と、第２導体素子３２と、第１導体素子３１と第２導体素子３２との間に配置される「誘電体」で構成される基板３３と、基板３３の側面に配置される短絡部３４と、を有する。また、第２導体素子３２は、第１部材３２１と、第２部材３２２とを有する。なお、アンテナ３の平面視形状は、円形であるが、当該平面視形状はこれに限定されず、例えば多角形等であってもよい。また、第１導体素子３１と第２導体素子３２とが重なる方向はＺ軸方向と平行である。

第１導体素子３１、第１部材３２１および短絡部３４は、一体成形物であり、これらは基板３３の外表面上に設けられる。第１導体素子３１、第１部材３２１および短絡部３４は、めっきまたは蒸着等により基板３３上に形成された導電性を有する薄膜である。第１導体素子３１、第１部材３２１および短絡部３４は、具体的には、例えば銅、銀およびニッケル等の金属膜で構成される。なお、第１導体素子３１、第１部材３２１および短絡部３４は、一体成形物であるが、これらは別体で形成されてもよい。また、これらはそれぞれ、膜状でなくてもよく、例えば板状であってもよい。

第１導体素子３１は、アンテナ３の周波数、および受信する電波の偏波を決める放射電極として機能する。第１導体素子３１は、導電性を有する「給電部」としての給電ピン３５に接続されており、給電ピン３５を介して制御回路基板２２に電気的に接続されている。第１導体素子３１の平面積は、基板３３の平面積とほぼ同じであり、第１導体素子３１は、基板３３の一方の主面３３８のほぼ全域を覆う。なお、第１導体素子３１の平面視形状は、基板３３の平面視形状よりも小さくても大きくてもよい。また、図４に示すように、第１導体素子３１には、複数の孔３１７が設けられる。孔３１７は、後述する基板３３に設けられるネジ孔３３７に対応する位置に設けられる。孔３１７の平面積は、ネジ孔３３７の平面積よりも大きい。孔３１７は、ネジ孔３３７に挿通して第２導体素子３２と導通する図示しないネジと、第１導体素子３１と、の接触を回避するために設けられる。

第２導体素子３２は、接地電極としての機能を有する。第２導体素子３２は、前述のように、膜状の第１部材３２１と、板状の第２部材３２２との２つの部材を有する。第１部材３２１は、第２部材３２２と短絡部３４とを電気的に接続する導通部としての機能を有する。図５に示すように、第１部材３２１の平面視形状は、基板３３の平面視形状に比べて小さく、第１部材３２１は、基板３３の他方の主面３３９の一部を覆う。

第２部材３２２は、耐磁板としての機能を有する。第２部材３２２は、板状をなし、例えば純鉄またはフェライト系ステンレスを含む板材を銅、金およびニッケル等の金属膜で被覆した導体板である。第２部材３２２が耐磁板としての機能を有することで、別途耐磁板を用意する必要が無いので、電子時計１００の部品点数を削減することができる。

また、第２部材３２２の平面積は、基板３３の平面積とほぼ同じであり、第２部材３２２は、平面視で基板３３に重なる。なお、第２部材３２２の平面積は、基板３３の平面積よりも小さくても大きくてもよいが、アンテナ３の感度の低下を抑制するためには基板３３の平面積とほぼ同じかそれ以上であることが好ましい。また、図５に示すように、第２部材３２２には、複数のネジ孔３２７が設けられる。ネジ孔３２７は、後述する基板３３に設けられるネジ孔３３７に対応する位置に設けられる。

短絡部３４は、第１導体素子３１と第１部材３２１とを接続しており、これらを短絡している。短絡部３４は、基板３３の側面の一部を覆う。また、本実施形態では、短絡部３４は、基板３３の＋Ｙ軸側、すなわち１２時に対応する箇所に位置する。

基板３３は、絶縁性を有する部材である。基板３３を備えることで、波長短縮効果によりアンテナ３の小型化を図ることができる。また、基板３３は、樹脂で構成されることが好ましい。ここで、マイクロストリップアンテナはλ／２で共振するため、比誘電率の大きなセラミック等を構成材料として使用する。これに対し、逆Ｆアンテナはλ／４で共振するため、比誘電率の小さな樹脂でもアンテナ３として動作させることができる。また、基板３３をセラミックスで構成すると、コストがかかり、かつ、割れ易くて加工が難しいという問題がある。これに対し、基板３３を樹脂で構成することで、セラミックスで構成する場合に比べ、安価で、かつ割れにくく加工が容易である。

基板３３は、誘電正接ができるだけ小さな樹脂で構成されることが好ましく、具体的には１×１０^－４程度の誘電正接の樹脂で構成されることが好ましい。誘電正接ができるだけ小さな樹脂を用いることで、アンテナ３の感度の低下を抑制できる。基板３３の構成材料としては、例えばアクリル（PMMA）、ポリカーボネート（PC）、ポリプロピレン（PP）、ポリ塩化ビニル（PVC）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ABS樹脂）などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂（PF）、エポキシ樹脂（EP）、メラミン樹脂（MF）、ポリウレタン樹脂（PUR）、シリコン樹脂（SI）などの熱硬化性樹脂が挙げられる。

図５に示すように、基板３３には、裏面側に開口する凹部３３５が設けられており、基板３３は、第１部分３３１と、第１部分３３１の厚さよりも厚さが厚く、平面視で第１部分３３１を囲む第２部分３３２とを有する。前述のように、基板３３を樹脂で構成することで、凹部３３５を容易にかつ寸法精度良く形成することができる。

また、第２部分３３２には、アンテナ３を地板２１にネジ締めにより固定するために用いる複数のネジ孔３３７が設けられる。かかるネジ締めでは、ネジ孔３３７および３２７に図示しないネジを挿通することで行われる。第１導体素子３１、第２導体素子３２および基板３３は、文字板６側からを地板２１に対して一括でネジ締めにより固定される。また、第２部分３３２は、第１部材３２１と接触しており、第１部材３２１と導通している。また、第２部材３２２は、凹部３３５の開口を塞ぐようにして基板３３に固定される。

図３に示すように、凹部３３５と第２部材３２２とで形成される空間内には、ＬＥＤ回路基板４０が配置される。基板３３は、ＬＥＤ回路基板４０を保持する保持部材としての機能を有する。ＬＥＤ回路基板４０は、基板３３によって第２部材３２２側に押さ付けらえることにより位置決めされており、所定の位置から位置ずれしないよう基板３３により保持されている。なお、凹部３３５の形状は、基板３３によってＬＥＤ回路基板４０を保持可能なようにＬＥＤ回路基板４０の形状等に応じて適宜設定される。

１－３Ｂ．検出部
図３に示す検出部４は、指針２６１、２６２および２６３のうちの１つまたは複数の位置を検出する。検出部４は、ＬＥＤ等の発光素子４１と、受光素子４２と、ＬＥＤ回路基板４０と、を有する。

発光素子４１は、ＬＥＤ回路基板４０に搭載される。発光素子４１は、駆動機構２４が有する輪列２４２の一部を構成する日の裏車である歯車２４２１に向かって光Ｌを出射する。また、受光素子４２は、歯車２４２１よりも裏面側に配置される。歯車２４２１には、その厚さ方向に貫通する孔が設けられており、受光素子４２は、当該孔を通過する光Ｌを受光する。また、受光素子４２は、光Ｌの受光に応じて、制御回路基板２２が有する制御回路に対して信号を出力する。

当該制御回路は、受光素子４２から出力される信号を基にして、指針２６１、２６２および２６３のうちの１つまたは複数の位置を検出する。また、制御回路は、指針２６１、指針２６２または指針２６３が所定の位置にあるか否かを判断し、所定の位置に無い場合、位置のずれを求めて位置を補正する。そのため、電子時計１００は、正確な時刻を刻むことができる。

１－３Ｃ．ソーラーパネル
図３に示すソーラーパネル５は、平板状をなし、アンテナ３によって保持される。ソーラーパネル５は、第１導体素子３１に対して、例えば両面接着シート等により接着される。なお、ソーラーパネル５は、アンテナ３以外の図示しない他の部品によって支持されることにより、アンテナ３に対して離間して配置されてもよい。

図６に示すように、ソーラーパネル５は、貫通孔５０１から外周５０４に向かって放射状に延びる複数の分割線５２によって分割される複数のソーラーセル５１を有する。これら複数のソーラーセル５１は、直列に接続されている。なお、図示では、ソーラーセル５１の数は８個であるが、その数は８個に限定されず任意である。

ソーラーセル５１は、例えば、樹脂製の基材、金属電極、半導体層、透明電極、保護層がこの順に第１導体素子３１側から積層されて形成されている。半導体層は、ｐ型半導体およびｎ型半導体がｉ型半導体を挟むように形成されている。なお、ソーラーセル５１の構成はこれに限定されない。

また、ソーラーパネル５の平面積は、アンテナ３の平面積と同等もしくはアンテナ３の平面積よりも小さく、ソーラーパネル５は、平面視でアンテナ３に包含されている。ここで、アンテナ３では、第１導体素子３１の外周３１４が、特に強い電波を放射する放射部として機能する。そのため、第１導体素子３１の外周３１４を平面視でソーラーパネル５の外側に位置させることで、ソーラーパネル５のアンテナ３に対する影響を低減でき、アンテナ３の受信または送信に関する性能の低下を抑制できる。

また、ソーラーパネル５は、その一部が外側に向かって突出する突出部５３を有する。突出部５３は、例えば樹脂製の基材と保護層とからなる。突出部５３には、２つの端子５３０が設けられる。２つの端子５３０の一方が、正極端子であり、他方が負極端子である。２つの端子５３０は、それぞれ、制御回路基板２２に接続される電極である接続部５０に接続されている。なお、例えば２つの端子５３０のうちの負極端子は、基準電位に接続される。また、端子５３０および接続部５０は、それぞれ、平面視においてアンテナ３の外側に位置している。

以上、アンテナ３、ＬＥＤ回路基板４０およびソーラーパネル５の構成について説明した。

前述のように、アンテナ３の一部である「誘電体」で構成される基板３３は、「時計部品」としてのＬＥＤ回路基板４０を保持する機能を有する。したがって、アンテナ３は、衛星信号を受信する機能と、ＬＥＤ回路基板４０を保持する機能とを有する。

アンテナ３が、衛星信号を受信する機能に加え、ＬＥＤ回路基板４０を保持する機能も兼ねているので、別途ＬＥＤ回路基板４０を保持する回路保持部材を用意する必要が無い。そのため、電子時計１００の部品点数を削減でき、部品点数の増加に伴う電子時計１００の大型化を抑制することができる。特に、アンテナ３を構成する部品のうち基板３３がＬＥＤ回路基板４０を保持している。そのため、例えば、ＬＥＤ回路基板４０を保持する既存の回路保持部材を基板３３として利用し、その回路保持部材に第１導体素子３１、第２導体素子３２および短絡部３４を配置することで、アンテナ３を構成できる。そのため、大幅な設計変更がなく、衛星信号を受信する機能に加え、ＬＥＤ回路基板４０を保持する機能も兼ねたアンテナ３を製造できる。よって、部品点数の追加がなく、電子時計１００の小型化を図ることができる。

ここで、前述の「保持」とは、「所定の時計部品」が所定の位置から位置ずれしないように「所定の時計部品」を支持することをいう。また、基板３３が保持する機能とは、基板３３が「所定の時計部品」を直接的に保持する機能と、基板３３が図示しない他の部材とともに協働して「所定の時計部品」を保持する機能を含む。また、アンテナ３が「所定の時計部品」を保持することは、アンテナ３の一部、例えば基板３３によって「所定の時計部品」を保持することを含む。

また、前述のように、基板３３には凹部３３５が設けられており、ＬＥＤ回路基板４０は凹部３３５内に配置される。つまり、基板３３には、ＬＥＤ回路基板４０を保持するための凹部３３５が設けられる。

凹部３３５が設けられている基板３３によれば、凹部３３５が設けられていない場合に比べ、凹部３３５内にＬＥＤ回路基板４０を配置できるので、アンテナ３およびＬＥＤ回路基板４０からなる構造体の厚さを薄くすることができる。そのため、電子時計１００の厚さを薄くすることができる。また、凹部３３５が設けられることで、凹部３３５内にＬＥＤ回路基板４０を配置して、基板３３によりＬＥＤ回路基板４０を裏面側に押さえ付けることで、ＬＥＤ回路基板４０のＺ軸方向の位置決めを簡単に行うことができる。

ＬＥＤ回路基板４０は、基板３３の厚み内に配置される。具体的には、本実施形態では、基板３３は、凹部３３５が設けられる第１部分３３１と、平面視で凹部３３５を囲み、第１部分３３１よりも厚さの厚い第２部分３３２とを有しており、凹部３３５内にＬＥＤ回路基板４０が配置される。また、本実施形態では、凹部３３５は、第２部材３２２側に開口する。ここで、第１導体素子３１と第２導体素子３２との距離が小さくなるとアンテナ３の感度が低下する。凹部３３５を設け、その周りの厚さを厚くすることにより、凹部３３５が設けられる第１部分３３１よりも厚い部分である第２部分３３２で第１導体素子３１と第２導体素子３２との距離を大きくすることができる。これにより、アンテナ３とＬＥＤ回路基板４０とで構成される構造体であっても、当該構造体全体の厚さを増加させること無く、アンテナ３の感度の大幅な低下を押さえることができる。

また、本実施形態では、「時計部品」の一例としてＬＥＤ回路基板４０を用いており、ＬＥＤ回路基板４０が基板３３によって保持されている。ＬＥＤ回路基板４０を基板３３により保持することで、ＬＥＤ回路基板４０を安定して保持できる。また、前述のように、既存の部材を基板３３として利用することで大幅な設計変更がなくアンテナ３を製造できる。

なお、「所定の時計部品」とは、電子時計１００のケース１０内に配置されるアンテナ３以外の部品であり、「所定の時計部品」としては、ＬＥＤ回路基板４０の他、文字板６およびソーラーパネル５が挙げられる。「所定の時計部品」が文字板６またはソーラーパネル５の場合であっても、文字板６またはソーラーパネル５を安定して保持でき、また、既存の部材を用いて大幅な設計変更がなくアンテナ３を製造できる。また、詳細な図示はしないが、基板３３は、ＬＥＤ回路基板４０のみならず、ＬＥＤ回路基板４０、文字板６およびソーラーパネル５のうちの一部または全部を保持することも可能である。

また、「所定の時計部品」としては、その他に、制御回路基板２２、制御回路基板２２およびＬＥＤ回路基板４０以外の図示しない回路基板、例えば日車、曜車、月齢板等の図示しない回転表示体等が挙げられる。

また、前述のように、アンテナ３は、第１導体素子３１と第２導体素子３２とを短絡する短絡部３４を有する。短絡部３４を有することで、短絡部３４を有さない場合に比べ、アンテナ３の電流経路長を長くできるので、アンテナ３の平面視形状を小さくできる。よって、電子時計１００の小型化を図ることができる。

さらに、前述のように、アンテナ３には、短絡部３４とは異なる位置に、指針軸２５が貫通する貫通孔３０１が設けられる。第１導体素子３１と第２導体素子３２とは、貫通孔３０１で導通していない。アンテナ３が、アンテナ３の中央部に配置される貫通孔３０１とは異なる位置であって、基板３３の外周側に短絡部３４を有することで、第１導体素子３１と第２導体素子３２と短絡部３４とで小型でかつ感度に優れる逆Ｆアンテナを構成できる。

なお、貫通孔３０１は、本実施形態では、平面視でアンテナ３の中央部に位置するが、貫通孔３０１は中央部以外の他の位置に設けられてもよい。また、「指針軸」が挿通する「貫通孔」は複数設けられていても良い。また、短絡部３４は、本実施形態では１２時に対応する箇所に設けられるが、それ以外の箇所に設けられてもよい。アンテナ３においては、短絡部３４は、基板３３の側面上以外の箇所に設けられてもよい。ただし、短絡部３４は、第１導体素子３１の外周３１４、または、平面視で貫通孔３０１よりも第１導体素子３１の外周３１４に近い位置に設けられることが好ましい。かかる位置に短絡部３４があることで、小型でかつ感度に優れる逆Ｆアンテナを構成できる。

また、前述のように、第１導体素子３１および第１部材３２１の両方と短絡部３４とは、一体成形物である。第１導体素子３１、第２導体素子３２、および短絡部３４を一体で形成することで、これらを別体に形成して互いに接続する場合に比べ、第１導体素子、第２導体素子、および短絡部３４の接続の信頼性を高めることができる。また、互いを接続する部材を別途用いる必要がなく部品数を削減できる。

なお、第１導体素子３１および第２導体素子３２の一方のみと、短絡部３４とが一体で形成されてもよい。また、第１導体素子３１、第２導体素子３２、および短絡部３４を別体に形成して互いに接続してもよい。

さらに、第１導体素子３１、第１部材３２１および短絡部３４は、めっきまたは蒸着等により基板３３上に形成されている。これらを基板３３上に一体形成することで、金属板で構成される第１導体素子３１等を基板３３に固定する場合に比べ、部品数を減らすことができる。そのため、部品点数の増加に伴う電子時計１００の大型化を抑制できる。

また、短絡部３４がめっきまたは蒸着等により基板３３上に形成されていると、短絡部３４をレーザー等でカットすることにより受信周波数の調整を簡単に行うことができる。例えば、短絡部３４の幅を小さくすることで受信周波数の調整を簡単に行うことができる。また、短絡部３４が複数ある場合、短絡部３４の数を増減等することで受信周波数の調整を行うことができる。このため、電子時計１００のモデル毎に異なるアンテナ３を用意する必要はなく、短絡部３４の形状または数等の調整で受信周波数の調整を行うことができる。

１－４．アンテナの短絡部の配置

図７は、第１実施形態におけるアンテナが有する短絡部の位置を示す図である。図８は、第１実施形態におけるアンテナの右旋偏波の放射パターンを示す図である。なお、図８では、アンテナ３の中心Ｘ３を原点とするＸ－Ｚ平面における放射パターンである。図８中の「０」は、中心Ｘ３から見て文字板６の中央部の方向であり、「１２」は、中心Ｘ３の中心から見て裏蓋１２の中央部の方向であり、「９０」は、中心Ｘ３から見て文字板６の３時方向であり、「－９０」は、中心Ｘ３から見て文字板６の９時方向である。

図７に示すように、短絡部３４は、アンテナ３の中心Ｘ３よりも１２時側に配置される。また、アンテナ３は、前述のように逆Ｆアンテナである。逆Ｆアンテナであるアンテナ３の右旋偏波の指向性は、第１導体素子３１の厚さ方向に沿う中心軸Ｏ１から９時側に約６０°傾く。ゆえに、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、平面視で図７中の矢印Ａ１１方向を向く。ここで、使用者が電子時計１００を左手首に装着して腕を自然に下げた姿勢では、電子時計１００の中心Ｘ３から見て９時方向がほほ鉛直上向きとなる。そのため、短絡部３４を中心Ｘ３よりも１２時側に配置することでアンテナ３の右旋偏波の指向性をほぼ鉛直上向きにすることができるので、衛星信号を効率良く受信することができる。

図９は、短絡部の配置とアンテナの右旋偏波の指向性との関係を説明するための図である。図８に示すように、短絡部３４を中心Ｘ３から見て１０時側に配置すると、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、中心軸Ｏ１から７時側に約６０°傾く。ゆえに、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、平面視において図９中の矢印Ａ１２方向を向く。また、短絡部３４を中心Ｘ３から見て２時側に配置すると、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、平面視において中心軸Ｏ１から１１時側に約６０°傾く。ゆえに、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、平面視において図９中の矢印Ａ１３方向を向く。

ここで、使用者が電子時計１００を左手首に装着して腕を自然に下げて前後に腕を振りながら歩行する歩行姿勢では、中心Ｘ３から見て７時、８時、９時、１０時および１１時の各方向がほぼ鉛直上向きとなる。そのため、電子時計１００が左手首への装着用である場合、中心Ｘ３よりも１０時側、１１時側、１２時側、１時側または２時側に短絡部３４を配置することが好ましい。つまり、短絡部３４が、平面視でアンテナ３の中心Ｘ３を基準として時計回りに１０時から２時までの角度範囲内に位置することが好ましい。かかる配置であると、電子時計１００を左手首に装着して歩行する歩行姿勢において、アンテナ３の右旋偏波の指向性をほぼ鉛直上向きにすることができる。それゆえ、歩行時において衛星信号を効率良く受信することが可能になる。

また、短絡部３４の一部のみが平面視において中心Ｘ３よりも１０時側、１１時側、１２時側、１時側または２時側に位置するよりも、短絡部３４の全てが平面視において中心Ｘ３よりも１０時側、１１時側、１２時側、１時側または２時側に位置することで、衛星信号を特に効率良く受信することが可能になる。なお、平面視とは、第１導体素子３１と第２導体素子３２とが重なる方向であるＺ軸方向から見ることをいう。

なお、本実施形態では、電子時計１００は、アナログ時計であるが、デジタル時計であっても、同様に、短絡部３４が平面視でアンテナ３の中心Ｘ３を基準として時計回りに１０時から２時までの角度範囲内に相当する箇所に位置することで、電子時計１００が左手首への装着用である場合、歩行時において衛星信号を効率良く受信できる。

図１０は、短絡部の配置とアンテナの旋偏波の指向性との関係を説明するための図である。

短絡部３４を中心Ｘ３よりも６時側に配置すると、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、中心軸Ｏ１から３時側に約６０°傾く。ゆえに、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、平面視において図１０中の矢印Ａ１４方向を向く。ここで、使用者が電子時計１００を右手首に装着して腕を自然に下げた姿勢では、電子時計１００の中心Ｘ３から見て３時方向がほほ鉛直上向きとなる。そのため、電子時計１００を右手首への装着用の構成とする場合、短絡部３４をアンテナ３の中心Ｘ３よりも６時側に配置することで、アンテナ３の右旋偏波の指向性をほぼ鉛直上向きにすることができるので、衛星信号を効率良く受信することが可能になる。

また、図１０に示すように、短絡部３４を中心Ｘ３よりも４時側に配置すると、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、中心軸Ｏ１から１時側に約６０°傾く。ゆえに、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、平面視において図１０中の矢印Ａ１５方向を向く。また、短絡部３４を中心Ｘ３よりも８時側に配置すると、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、中心軸Ｏ１から５時側に約６０°傾く。ゆえに、アンテナ３の右旋偏波の指向性は、平面視において図１０中の矢印Ａ１６方向を向く。

ここで、使用者が電子時計１００を右手首に装着して腕を自然に下げて前後に腕を振りながら歩行する歩行姿勢では、中心Ｘ３から見て１時、２時、３時、４時および５時の各方向がほぼ鉛直上向きとなる。そのため、電子時計１００が右手首への装着用である場合、中心Ｘ３よりも４時側、５時側、６時側、７時側または８時側に短絡部３４を配置することが好ましい。つまり、短絡部３４は、平面視でアンテナ３の中心Ｘ３を基準として時計回りに４時から８時までの角度範囲内に位置することが好ましい。かかる配置であると、電子時計１００を右手首に装着して歩行する歩行姿勢において、アンテナ３の右旋偏波の指向性をほぼ鉛直上向きにすることができる。それゆえ、歩行時において衛星信号を効率良く受信することが可能になる。

なお、本実施形態では、電子時計１００は、アナログ時計であるが、デジタル時計であっても、同様に、短絡部３４が平面視でアンテナ３の中心Ｘ３を基準として時計回りに４時から８時までの角度範囲に相当する箇所に位置することで、電子時計１００が右手首への装着用である場合、歩行時において衛星信号を効率良く受信できる。

以上説明のように、腕時計である電子時計１００において短絡部３４の配置を特定することは、衛星信号を特に効率良く受信するにあたり有用である。なお、アンテナ３の左旋偏波の指向性を考慮する場合には、短絡部３４は、前述の説明とは逆の関係になるよう配置すればよい。

２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１１は、第２実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板、ソーラーパネルおよび文字板の配置を示す断面図である。

本実施形態は、アンテナの構成が主に第１実施形態と異なる。なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１１において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。

図１１に示す電子時計１００Ａが有するアンテナ３Ａの基板３３Ａには、表面側に開口する凹部３３６が設けられる。凹部３３６内には、ソーラーパネル５が配置されており、ソーラーパネル５は、基板３３Ａによって保持され、位置決めされる。また、アンテナ３Ａが有する第１導体素子３１Ａは、基板３３Ａに接触する導体層３１１と、導体層３１１と接触する導体板３１２とを有する。導体板３１２は、光透過性を有する。導体板３１２は、例えばネジ締め等により基板３３Ａに固定されている。導体板３１２は、基板３３Ａに固定されることで、導体層３１１と接触して導体層３１１との導通が確保される。また、本実施形態では、文字板６は、第１導体素子３１Ａに対して例えば両面接着シート等により接着されることでアンテナ３Ａによって保持される。

本実施形態では、アンテナ３Ａが、ＬＥＤ回路基板４０、ソーラーパネル５、および文字板６を保持する保持部材として機能する。アンテナ３Ａが、衛星信号を受信する機能に加え、かかる保持部材としての機能も兼ねているので、アンテナ３Ａ以外に別途保持部材を用意する必要が無い。そのため、アンテナ３Ａを備えることで、電子時計１００の小型化を図ることができる。

さらに、前述のように、本実施形態では、基板３３Ａには、ＬＥＤ回路基板４０を保持するための凹部３３５と、ソーラーパネル５を保持するための凹部３３６とが設けられる。そのため、凹部３３５および３３６が設けられていない場合に比べ、凹部３３５内にＬＥＤ回路基板４０が配置され、かつ凹部３３６内にソーラーパネル５が配置されるので、アンテナ３、ＬＥＤ回路基板４０およびソーラーパネル５からなる構造体の厚さを薄くすることができる。それゆえ、電子時計１００の厚さを薄くすることができる。さらに、凹部３３６の周囲の厚みにより、第１導体素子３１と第２導体素子３２との距離を維持することができるので、基板３３Ａ全体の厚みを増加させることなく、アンテナ３Ａの感度の大幅な低下を抑えることができる。

なお、電子時計１００Ａが、ソーラーパネル５を備えていない場合、凹部３３６には例えば文字板６が配置されてもよい。

３．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１２は、第３実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板、およびソーラーパネルの配置を示す断面図である。

第３実施形態は、アンテナの構成が主に第１実施形態と異なる。なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１２において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。

図１２に示す電子時計１００Ｂが有するアンテナ３Ｂの第２導体素子３２Ｂは、第１導体素子３１および短絡部３４とともに一体的に形成される。つまり、第２導体素子３２Ｂ、第１導体素子３１および短絡部３４は、一体成形物である。また、第２導体素子３２Ｂ、第１導体素子３１および短絡部３４はめっきまたは蒸着等により基板３３上に形成された導電性を有する薄膜である。

かかるアンテナ３Ｂは、裏面側に開口する凹部３０３を有する。凹部３０３内には、ＬＥＤ回路基板４０が配置される。ＬＥＤ回路基板４０は、アンテナ３Ｂにより地板２１に対して押さえ付けられることにより位置決めされており、アンテナ３Ｂによって所定の位置から位置ずれしないよう保持されている。また、ＬＥＤ回路基板４０は、例えば接着両面テープ等でアンテナ３に接着されてもよい。アンテナ３Ｂを用いることで、別途ＬＥＤ回路基板４０を保持する回路保持部材を用意する必要が無く、電子時計１００Ｂの大型化を抑制できる。

４．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１３は、第４実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板、およびソーラーパネルの配置を示す断面図である。

第４実施形態は、アンテナの構成が主に第１実施形態と異なる。なお、以下の説明では、第４実施形態に関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１３において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。

図１３に示す電子時計１００Ｃが有するアンテナ３Ｃが有する第２導体素子３２Ｃには、第１実施形態における凹部３３５が設けられていない。また、第２導体素子３２Ｃ、第１導体素子３１および短絡部３４は、一体成形物であり、めっきまたは蒸着等により基板３３Ｃ上に形成された導電性を有する薄膜である。

ＬＥＤ回路基板４０は、アンテナ３Ｃにより保持される。ＬＥＤ回路基板４０は、第２導体素子３２Ｃに対して例えば両面接着シートにより接着されることでアンテナ３Ｃに保持される。同様に、ソーラーパネル５は、アンテナ３Ｃにより保持される。ソーラーパネル５は、第１導体素子３１に対して例えば両面接着シートにより接着されることでアンテナ３Ｃに保持される。アンテナ３Ｃは、ＬＥＤ回路基板４０およびソーラーパネル５を保持するため、アンテナ３Ｃ以外に別途ＬＥＤ回路基板４０およびソーラーパネル５を保持する各部材を用意する必要が無い。そのため、電子時計１００の部品点数を削減できる。なお、例えば、アンテナ３Ｃは、ソーラーパネル５の代わりに文字板６等を保持してもよい。

５．第５実施形態
次に、第５実施形態について説明する。図１４は、第５実施形態における電子時計の断面図である。図１５は、第５実施形態におけるアンテナ、ＬＥＤ回路基板、およびソーラーパネルの配置を示す断面図である。

本実施形態は、電子時計が複数の駆動機構および指針軸等を有すること等が第１実施形態と異なる。なお、以下の説明では、第５実施形態に関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１４および図１５において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。

図１４に示すように、電子時計１００Ｄは、駆動機構２９と、指針軸２５１と、指針２６４および２６５を有する。駆動機構２９は、駆動源としてのステップモーター２９１と、ステップモーター２９１からの駆動力を指針軸２５１に伝達する動力伝達機構としての輪列２９２とを含む。駆動機構２９には、指針軸２５１が接続されており、駆動機構２９によって指針軸２５１は回転可能となっている。また、指針軸２５１は、地板２１からカバー１４に向かって延在する。指針軸２５１には、例えば曜日を指し示すための複数の指針２６４および２６５が取り付けられる。指針２６４および２６５は、それぞれ、文字板６よりもカバー１４側に位置しており、指針軸２５１を中心に回転する。なお、本実施形態の電子時計１００Ｄは、第１実施形態におけるソーラーパネル５を備えていない。

図１５に示すように、アンテナ３Ｄは、第１導体素子３１Ｄ、第２導体素子３２Ｄ、基板３３Ｄおよび短絡部３４を有する。第１導体素子３１Ｄ、第２導体素子３２Ｄおよび短絡部３４は、一体成形物であり、めっきまたは蒸着等により基板３３Ｄ上に形成された導電性を有する薄膜である。

また、アンテナ３Ｄには、表面側に開口する凹部３０４が設けられる。凹部３０４内には、文字板６が配置される。文字板６は、第１導体素子３１Ｄに対して例えば両面接着シートにより接着されることでアンテナ３Ｄに保持される。なお、複数の指針２６４および２６５は、凹部３０４内に位置している。前述のように、アンテナ３Ｄは、文字板６を保持する保持部材としての機能を有するため、アンテナ３Ｄ以外に別途文字板６を保持する部材を用意する必要が無い。そのため、電子時計１００Ｄの部品点数を削減できる。また、凹部３０４の周囲の凸形状によりアンテナ３Ｄの体積が増加するため、アンテナ３の利得も向上する。

以上、本発明について図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。また、本発明の各部の構成は、前述した実施形態と同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。

また、本発明の電子時計は、腕時計に限定されず、置時計、壁掛け時計等であってもよい。

また、前述の実施形態では、「アンテナ」は、ＧＰＳ衛星信号を受信する機能を有するＧＰＳアンテナを例に説明したが、「アンテナ」は、第１導体素子、第２導体素子、および誘電体を少なくとも有すればよく、ＧＰＳアンテナに限定されない。例えば、ガリレオ（EU）、GLONASS（ロシア）、北斗（中国）などの他の位置情報衛星からの衛星信号や、SBASなどの静止衛星や準天頂衛星などからの衛星信号を受信するアンテナであってもよい。また、Bluetoothなどの近距離無線を受信するアンテナであってもよい。なお、Bluetoothは、登録商標である。

また、前述の実施形態では、「アンテナ」として平板状の逆Ｆアンテナを例示したが、「アンテナ」の形状は平板以外のであってもよい。また、「アンテナ」は、第１導体素子、第２導体素子および誘電体を少なくとも備えていればよく、例えばマイクロストリップアンテナ等であってもよい。

３…アンテナ、４…検出部、５…ソーラーパネル、６…文字板、８…ＧＰＳ衛星、１０…ケース、１１…ケース胴、１２…裏蓋、１３…ベゼル、１４…カバー、２１…地板、２２…制御回路基板、２３…二次電池、２４…駆動機構、２５…指針軸、２７…耐磁板、２８…回路基板押さえ、２９…駆動機構、３１…第１導体素子、３２…第２導体素子、３３…基板、３４…短絡部、３５…給電ピン、４０…ＬＥＤ回路基板、４１…発光素子、４２…受光素子、４３…見切り板、５０…接続部、５１…ソーラーセル、５２…分割線、５３…突出部、１００…電子時計、１１１ａ…取付部、１１１ｂ…取付部、１８１…竜頭、１８２…ボタン、１９１…バンド、１９２…バンド、２１１…中枠、２４１…ステップモーター、２４２…輪列、２５１…指針軸、２６１…指針、２６２…指針、２６３…指針、２６４…指針、２８１…導通ばね、２８３…固定部材、２９１…ステップモーター、２９２…輪列、３０１…貫通孔、３１１…導体層、３１２…導体板、３１４…外周、３１７…孔、３２１…第１部材、３２２…第２部材、３２７…ネジ孔、３３１…第１部分、３３２…第２部分、３３７…ネジ孔、５０４…外周、５３０…端子、２４２１…歯車、Ｌ…光、Ｏ１…中心軸、Ｘ３…中心。

Claims (4)

1. 給電部に接続される第１導体素子と、平面視で前記第１導体素子と重なる第２導体素子と、前記第１導体素子および前記第２導体素子の間に配置される誘電体と、を有するアンテナと、
   前記誘電体と平面視で重なる文字板と、
   前記誘電体に対して、前記文字板とは反対側に配置される回路基板と、を備え、
   前記誘電体は、前記文字板とは反対側に開口する凹部を有し、
   前記第２導体素子は、板状の部材を含み、
   前記凹部と前記板状の部材で形成される空間内には、前記回路基板が配置されることを特徴とする電子時計。
2. 前記アンテナは、前記第１導体素子と前記第２導体素子とを短絡する短絡部を有する請求項１に記載の電子時計。
3. 前記短絡部は、前記平面視で前記アンテナの中心を基準として時計回りに、１０時から２時までの角度範囲内、または４時から８時までの角度範囲内に位置する請求項２に記載の電子時計。
4. 前記誘電体は、樹脂で構成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子時計。

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