JP5569668B2 - 電子腕時計 - Google Patents

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Description

本発明は、光発電により発生した電力を動力源とし、マイクロ波を受信する機能を有する電子時計に関する。
近年、マイクロ波を受信し、マイクロ波に重畳された情報を取得する電子時計が開発されている。例えば、地球上空の軌道を周回する人工衛星（ＧＰＳ衛星）が時刻情報や軌道情報を重畳させたマイクロ波を送信し、地上の受信機（ＧＰＳ受信機）がこのマイクロ波を受信して自己の位置を測位するＧＰＳ（Global Positioning System）システムを利用して、現在の位置、日付、正確な時刻等を取得する腕時計が開発されている。このような腕時計として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載された腕時計が提案されている。
特開２０００−１３８６０７号公報 特許第４０４４８９８号公報
しかし、特許文献１又は特許文献２に記載された腕時計では、アンテナが格納された場所が外部から視認可能な突起になっているため、装飾性や装着性を低下させており、使い易さにも問題がある。そこで、これらの腕時計において、例えば、マイクロ波を透過させる部材で文字板を構成し、文字板の裏面側にアンテナを配置することにより装飾性や装着性を向上させることが考えられる。
一方、近年、ソーラーセルの光発電により発生した電力を動力源として４０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚの標準電波を受信する腕時計型の電波時計が開発されている。一般的に、ソーラーセルは、その発電効率を高めるために、光が入射する面積ができるだけ大きくなるように設計される。そのため、例えば、ソーラーセルを装備した腕時計型の電波時計では、装飾性や装着性も考慮し、ソーラーセルの表面が文字板の裏面のほぼ全面と対向するように、ソーラーセルが配置される。従って、文字板の裏面側にアンテナを配置すると、ソーラーセルを通過した標準電波を受信することになるが、標準電波は長波であり周波数が低いのでソーラーセルによる標準電波のシールド効果はほとんどなく、標準電波の受信性能には影響がない。しかし、周波数の高いマイクロ波においては、ソーラーセルによるシールド効果は非常に強く、受信性能が劣化するため、マイクロ波を受信する電子時計においては、ソーラーセルを装備し、かつ、装飾性や装着性を良くするために文字板の裏面側にアンテナを配置する試みはなされてこなかった。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、マイクロ波の確実な受信を維持しながらもソーラーセル及びアンテナを文字板の裏面側に配置することにより装飾性や装着性が良い電子時計を提供することを目的とする。
（１）本発明は、光発電により発生した電力を動力源とし、マイクロ波を受信する機能を有する電子時計であって、表面に時刻情報を表示する文字板と、前記文字板を透過した光を受光して前記光発電を行うソーラーセルと、受信面の少なくとも一部が前記文字板の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記文字板を透過した前記マイクロ波を受信するアンテナと、を含み、前記文字板の裏面と前記アンテナの前記受信面の間に挟まれる空間には前記ソーラーセルが配置されていないことを特徴とする。
マイクロ波は、一般的には、波長が１００μｍ〜１ｍ、周波数が３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの電波であり、デシメートル波（ＵＨＦ）、センチメートル波（ＳＨＦ）、ミリメートル波（ＥＨＦ）、サブミリ波が含まれる。例えば、ＧＰＳ、ブルートゥース（Bluetooth）、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）に使用される電波はマイクロ波である。従って、本発明の電子時計には、例えば、ＧＰＳ、ブルートゥース（Bluetooth）、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）による受信や通信を行う電子時計が含まれる。
文字板は、マイクロ波を透過させるために非金属であるのが望ましい。また、文字板は、光を透過させることも必要であるので基材を樹脂とし、樹脂の表面にマイクロ波を減衰させない程度の厚みの金属蒸着を施すようにしてもよい。さらに、文字板は、その表面に形成された文字、数字、記号等と指針の位置を組み合わせたアナログ時刻表示により時、分、秒等の時刻情報を表示するようにしてもよいし、その表面にデジタル時刻表示により時、分、秒等の時刻情報を表示するようにしてもよい。
本発明の電子時計によれば、アンテナが文字板の裏面側の電子時計内部に配置されるため、装飾性や装着性のよい電子時計を提供することができる。
また、本発明の電子時計によれば、文字板の裏面とアンテナの受信面の間にソーラーセルが存在しないため、ソーラーセルによりマイクロ波が減衰することはない。従って、本発明の電子時計によれば、受信中にソーラーセルが光発電していても確実な受信を維持することができる。
（２）本発明の電子時計において、前記ソーラーセルは、前記文字板の裏面と前記アンテナの前記受信面の間に挟まれる空間に開口部が形成されていてもよい。
（３）本発明の電子時計において、前記ソーラーセルは、受光面の少なくとも一部が前記文字板の裏面の少なくとも一部と対向するように配置されていてもよい。
（４）本発明の電子時計において、前記ソーラーセルの前記受光面と前記アンテナの前記受信面が略同一平面上に配置されるようにしてもよい。
本発明の電子時計によれば、アンテナをより文字板に近い位置に配置することができるので、アンテナの放射パターンが広がり、受信性能を向上させることができる。
また、本発明の電子時計によれば、腕時計内部における他の時計部品の配置の自由度を高めることができる。そのため、例えば、各時計部品の間にできるだけ隙間ができないように配置すれば外装ケースをより薄くして軽量化を図ることができる。
（５）本発明は、光発電により発生した電力を動力源とし、マイクロ波を受信する機能を有する電子時計であって、表面に時刻情報を表示する文字板と、受光面の少なくとも一部が前記文字板の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記文字板を透過した光を受光して前記光発電を行うソーラーセルと、受信面の少なくとも一部が前記ソーラーセルの前記受光面の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記ソーラーセルを通過した前記マイクロ波を受信するアンテナと、を含み、前記ソーラーセルは、少なくとも、前記文字板の裏面と前記アンテナの前記受信面の間に挟まれる部分は、電極が形成されていないことを特徴とする。
ソーラーセルの電極が形成されていない部分は、電極が形成されている部分と比較してマイクロ波のシールド効果がほとんどないので、マイクロ波がソーラーセルを通過する際に減衰がない。本発明の電子時計によれば、ソーラーセルの電極が形成されていない部分を通過したマイクロ波を受信するので、確実な受信をすることができる。
（６）本発明の電子時計において、前記アンテナと前記ソーラーセルに含まれる金属部材との距離が所定値以上離れているようにしてもよい。
アンテナとソーラーセルに含まれる金属部材との距離が近いほどアンテナと当該金属部材が電気的に結合してロスが発生する。また、アンテナとソーラーセルに含まれる金属部材との距離が近いほどアンテナの放射パターンが当該金属部材に遮られて小さくなり、アンテナの受信性能が劣化する。本発明の電子時計によれば、アンテナとソーラーセルに含まれる金属部材との距離が所定値以上離れているので、受信性能が劣化することなく、マイクロ波を確実に受信することができる。
（７）本発明は、光発電により発生した電力を動力源とし、マイクロ波を受信する機能を有する電子時計であって、表面に時刻情報を表示する文字板と、受光面の少なくとも一部が前記文字板の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記文字板を透過した光を受光して前記光発電を行うソーラーセルと、受信面の少なくとも一部が前記ソーラーセルの前記受光面の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記ソーラーセルを通過した前記マイクロ波を受信するアンテナと、を含み、前記ソーラーセルは、少なくとも、前記文字板の裏面と前記アンテナの前記受信面の間に挟まれる部分の電極がメッシュ状に形成されていることを特徴とする。
ソーラーセルの電極がすべてメッシュ状に形成されていてもよい。
本発明の電子時計では、文字板の裏面とアンテナの受信面の間に存在するソーラーセルの電極がメッシュ状に形成されているため、電極の表面積を小さくすることができる。従って、ソーラーセルの電極によるマイクロ波のシールド効果を弱くすることができるので、マイクロ波がソーラーセルを通過して、確実な受信をすることができる。
また、本発明の電子時計では、ソーラーセルの受光面の全体が文字板の裏面の全体と対向するようにソーラーセルを配置することも可能である。ソーラーセルをそのように配置すれば、文字板の透過率が低くても、文字板全体にわたってソーラーセルの色合いが外部から視認されるようにすることができるので、装飾性が良くすることができる。
（８）本発明の電子時計は、少なくとも一部が金属部材で形成された時計部品を含み、前記アンテナと前記金属部材の距離が所定値以上となるように前記時計部品が配置されていてもよい。
アンテナと金属部材の距離が近いほどアンテナと金属部材が電気的に結合してロスが発生する。また、アンテナと金属部材の距離が近いほどアンテナの放射パターンが金属部材に遮られて小さくなり、アンテナの放射パターンが小さくなり、アンテナの受信性能が劣化する。本発明の電子時計によれば、金属部材との距離が所定値以上となるようにアンテナが配置されるので、アンテナの受信性能が劣化せずに、確実な受信をすることができる。
（９）本発明の電子時計は、前記時計部品として、外装ケースと、ムーブメントと、裏蓋と、を含んでいてもよい。
本発明の電子時計では、外装ケース、ムーブメント、裏蓋の少なくとも一部を構成する金属部材との距離がそれぞれ所定値以上となるようにアンテナが配置されるので、確実な受信をすることができる。
（１０）本発明の電子時計において、前記アンテナは、パッチアンテナ（一般的にはマイクロストリップアンテナとも呼ばれる）であってもよい。
本発明の電子時計によれば、円偏波を受信可能なパッチアンテナを使用するので、円偏波のマイクロ波を受信し易くすることができる。例えば、ＧＰＳにおけるマイクロ波は円偏波である。
（１１）本発明の電子時計において、前記アンテナは、パッチアンテナであり、前記所定値は、前記アンテナの、前記受信面に対して直交する方向の厚み以上であってもよい。
アンテナと金属部材の距離がアンテナの厚み以上あればアンテナと金属部材が電気的に結合せずにロスが発生しないので、アンテナの受信性能がほとんど劣化しない。そのため、本発明の電子時計によれば、確実な受信を維持することができる。
（１２）本発明の電子時計において、前記ソーラーセルは、前記受光面が前記文字板の裏面の略全部と対向するように配置されていてもよい。
ソーラーセルが文字板を透過した光を受光するには、文字板がある程度の透過率を有する必要があるため、文字板の裏面側に配置された部材が外部から視認される。本発明の電子時計では、ソーラーセルの受光面の全体が文字板の裏面の全体と対向するようにソーラーセルが配置される。従って、文字板全体にわたってソーラーセルの色合いが外部から視認されるので、装飾性を良くすることができる。
また、本発明の電子時計では、ソーラーセルの受光面の全体が文字板の裏面の全体と対向するようにソーラーセルを配置するので、ソーラーセルの受光面をより広くすることができる。従って、本発明の電子時計によれば、ソーラーセルの発電効率をより高くすることができる。
（１３）本発明の電子時計において、前記アンテナは、前記文字板の裏面側の周縁部の少なくとも一部に配置されていてもよい。
（１４）本発明の電子時計において、前記周縁部は、前記文字板の表面の１２時から６時の位置に対応する裏面側の周縁部であってもよい。
文字板の表面の１２時から６時の位置に対応する裏面側の周縁部は、文字板の表面の１２時、３時、６時の位置を含む略右半分の領域に対応する、文字板の裏面側の周縁部である。
本発明の電子時計を左腕に装着した場合、ユーザーの歩行時や走行時など日常生活においてアンテナの放射パターンがＧＰＳ衛星が存在する上空に向きやすい。従って、本発明の電子時計によればマイクロ波を受信し易くすることができるので利便性が向上する。
（１５）本発明の電子時計において、前記マイクロ波は、位置情報衛星から送信された衛星信号であり、前記アンテナが受信した前記衛星信号から衛星情報を取得し、当該衛星情報に基づいて時刻修正情報を生成する時刻修正情報生成部と、前記時刻修正情報に基づいて、前記時刻情報を修正する時刻情報修正部と、を含むようにしてもよい。
衛星情報は、位置情報衛星が保有する時刻情報や位置情報衛星の軌道情報等である。
時刻修正情報は、電子時計の時刻情報を修正するために必要な情報であり、例えば、位置情報衛星の時刻情報又は当該時刻情報に基づいて算出された時刻情報、複数の位置情報衛星の軌道情報に基づいて算出された時差情報等である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１．ＧＰＳシステム
１−１．概要
図１は、マイクロ波による通信システムであるＧＰＳシステムの概要について説明するための図である。
ＧＰＳ衛星１０は、地球の上空の所定の軌道上を周回しており、１．５７５４２ＧＨｚのマイクロ波（Ｌ１波）に航法メッセージを重畳させて地上に送信している。ここで、ＧＰＳ衛星１０は本発明における位置情報衛星の一例であり、航法メッセージが重畳された１．５７５４２ＧＨｚのマイクロ波（以下、「衛星信号」という）は本発明における衛星信号の一例である。
現在、約３０個のＧＰＳ衛星１０が存在しており、衛星信号がどのＧＰＳ衛星１０から送信されたかを識別するために、各ＧＰＳ衛星１０はＣ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）と呼ばれる１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ周期）の固有のパターンを衛星信号に重畳する。Ｃ／Ａコードは、各ｃｈｉｐが＋１又は−１のいずれかでありランダムパターンのように見える。従って、衛星信号と各Ｃ／Ａコードのパターンの相関をとることにより、衛星信号に重畳されているＣ／Ａコードを検出することができる。
ＧＰＳ衛星１０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（以下、「ＧＰＳ時刻情報」という）が含まれている。また、地上のコントロールセグメントにより各ＧＰＳ衛星１０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も含まれている。そのため、ＧＰＳ受信機１は、１つのＧＰＳ衛星１０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を使用して内部時刻を正確な時刻に修正することができる。
衛星信号にはＧＰＳ衛星１０の軌道上の位置を示す軌道情報も含まれている。ＧＰＳ受信機１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、ＧＰＳ受信機１の内部時刻に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、ＧＰＳ受信機１の３次元の位置を特定するためのｘ，ｙ，ｚパラメータに加えて時刻誤差も未知数になる。そのため、ＧＰＳ受信機１は、一般的には４つ以上のＧＰＳ衛星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．航法メッセージ
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、航法メッセージの構成について説明するための図である。
図２（Ａ）に示すように、航法メッセージは、全ビット数１５００ビットのメインフレームを１単位とするデータとして構成される。メインフレームは、それぞれ３００ビットの５つのサブフレーム１〜５に分割されている。１つのサブフレームのデータは、各ＧＰＳ衛星１０から６秒で送信される。従って、１つのメインフレームのデータは、各ＧＰＳ衛星１０から３０秒で送信される。
サブフレーム１には、週番号データ等の衛星補正データが含まれている。週番号データは、現在のＧＰＳ時刻情報が含まれる週を表す情報である。ＧＰＳ時刻情報の起点は、ＵＴＣ（協定世界時）における１９８０年１月６日００：００：００であり、この日に始まる週は週番号０となっている。週番号データは、１週間単位で更新される。
サブフレーム２、３には、エフェメリスパラメータ（各ＧＰＳ衛星１０の詳細な軌道情報）が含まれる。また、サブフレーム４、５には、アルマナックパラメータ（全ＧＰＳ衛星１０の概略軌道情報）が含まれている。
さらに、サブフレーム１〜５には、先頭から、３０ビットのＴＬＭ（Telemetry word）データが格納されたＴＬＭ（Telemetry）ワードと３０ビットのＨＯＷ（hand over word）データが格納されたＨＯＷワードが含まれている。
従って、ＴＬＭワードやＨＯＷワードは、ＧＰＳ衛星１０から６秒間隔で送信されるのに対し、週番号データ等の衛星補正データ、エフェメリスパラメータ、アルマナックパラメータは３０秒間隔で送信される。
図２（Ｂ）に示すように、ＴＬＭワードには、プリアンブルデータ、ＴＬＭメッセージ、Reservedビット、パリティデータが含まれている。
図２（Ｃ）に示すように、ＨＯＷワードには、ＴＯＷ（Time of Week、「Ｚカウント」ともいう）というＧＰＳ時刻情報が含まれている。Ｚカウントデータは毎週日曜日の０時からの経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の０時に０に戻るようになっている。つまり、Ｚカウントデータは、週の初めから一週間毎に示される秒単位の情報である。このＺカウントデータは、次のサブフレームデータの先頭ビットが送信されるＧＰＳ時刻情報を示す。例えば、サブフレーム１のＺカウントデータは、サブフレーム２の先頭ビットが送信されるＧＰＳ時刻情報を示す。また、ＨＯＷワードには、サブフレームのＩＤを示す３ビットのデータ(ＩＤコード)も含まれている。すなわち、図２（Ａ）に示すサブフレーム１〜５のＨＯＷワードには、それぞれ「００１」、「０１０」、「０１１」、「１００」、「１０１」のＩＤコードが含まれている。
ＧＰＳ受信機１は、サブフレーム１に含まれる週番号データとサブフレーム１〜５に含まれるＨＯＷワード（Ｚカウントデータ）を取得することで、ＧＰＳ時刻情報を取得することができる。ただし、ＧＰＳ受信機１は、以前に週番号データを取得し、週番号データを取得した時期からの経過時間を内部でカウントしている場合は、週番号データを取得しなくてもＧＰＳ衛星の現在の週番号データを得ることができる。従って、ＧＰＳ受信機１は、Ｚカウントデータを取得すれば、日付以外の現在時刻が分かるようになっている。このため、ＧＰＳ受信機１は、通常、現在時刻としてＺカウントデータのみを取得する。
なお、ＴＬＭワード、ＨＯＷワード（Ｚカウントデータ）、衛星補正データ、エフェメリスパラメータ、アルマナックパラメータ等は、本発明における衛星情報の一例である。
ＧＰＳ受信機１として、例えば、ＧＰＳ装置付き腕時計（以下、「ＧＰＳ付き腕時計」という）を考えることができる。ＧＰＳ付き腕時計は本発明に係る電子時計の一例であり、以下では本実施形態のＧＰＳ付き腕時計について説明する。
２．ＧＰＳ付き腕時計
２−１．第１実施形態
［ＧＰＳ付き腕時計の回路構成］
図３は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の回路構成について説明するための図である。
ＧＰＳ付き腕時計３は、少なくとも１つのＧＰＳ衛星１０からの衛星信号を受信してＧＰＳ時刻情報に基づいて内部時刻情報の修正を行うモード（測時モード）と複数のＧＰＳ衛星１０からの衛星信号を受信して測位計算を行い現在地を求めて、現在地から特定される時差及びＧＰＳ時刻情報に基づいて内部時刻情報の修正を行うモード（測位モード）のいずれかに設定される。すなわち、ＧＰＳ付き腕時計３は、測時モードによる時刻修正処理と測位モードによる時刻修正処理（時差修正処理）のいずれかの処理を行う。
ＧＰＳ付き腕時計３は、受信モジュール３０、ＧＰＳアンテナ２７、時刻表示装置８０及び電源供給装置９０を含んで構成されている。
［受信モジュールの構成］
受信モジュール３０は、ＧＰＳアンテナ２７が接続される。ＧＰＳアンテナ２７は、複数のＧＰＳ衛星１０からの衛星信号を受信するアンテナである。
また、受信モジュール３０は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタ３１とＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）部５０とベースバンド部６０を含んで構成されている。ＳＡＷフィルタ３１は、ＧＰＳアンテナ２７が受信した信号から衛星信号を抽出する処理を行う。すなわち、ＳＡＷフィルタ３１は、１．５ＧＨｚ帯の信号を通過させるバンドパスフィルタとして構成される。
以下に説明するように、ＲＦ部５０とベースバンド部６０は、ＳＡＷフィルタ３１が抽出した１．５ＧＨｚ帯の衛星信号から航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報等の衛星情報を取得する処理を行う。
ＲＦ部５０は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）５１、ミキサ５２、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）５３、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路５４、ＩＦアンプ５５、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）フィルタ５６、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）５７等を含んで構成されている。
ＳＡＷフィルタ３１が抽出した衛星信号は、ＬＮＡ５１で増幅される。ＬＮＡ５１で増幅された衛星信号は、ミキサ５２でＶＣＯ５３が出力するクロック信号とミキシングされて中間周波数帯の信号にダウンコンバートされる。ＰＬＬ回路５４は、ＶＣＯ５３の出力クロック信号を分周したクロック信号と基準クロック信号を位相比較してＶＣＯ５３の出力クロック信号を基準クロック信号に同期させる。その結果、ＶＣＯ５３は基準クロック信号の周波数精度の安定したクロック信号を出力することができる。なお、中間周波数として、例えば、数ＭＨｚを選択することができる。
ミキサ５２でミキシングされた信号は、ＩＦアンプ５５で増幅される。ここで、ミキサ５２でのミキシングにより、中間周波数帯の信号とともに数ＧＨｚの高周波信号も生成される。そのため、ＩＦアンプ５５は、中間周波数帯の信号とともに数ＧＨｚの高周波信号も増幅する。ＩＦフィルタ５６は、中間周波数帯の信号を通過させるとともに、この数ＧＨｚの高周波信号を除去する（正確には、所定のレベル以下に減衰させる）。ＩＦフィルタ５６を通過した中間周波数帯の信号はＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）５７でデジタル信号に変換される。
ベースバンド部６０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６２、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）６３、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）６４を含んで構成されている。また、ベースバンド部６０には、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）６５やフラッシュメモリ６６等が接続されている。
温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）６５は、温度に関係なくほぼ一定の周波数の基準クロック信号を生成する。
フラッシュメモリ６６には時差情報が記憶されている。時差情報は、地理情報が分割された複数の領域の各々の時差が定義された情報である。
ベースバンド部６０は、測時モード又は測位モードに設定されると、ＲＦ部５０のＡＤＣ５７が変換したデジタル信号（中間周波数帯の信号）からベースバンド信号を復調する処理を行う。
また、ベースバンド部６０は、測時モード又は測位モードに設定されると、後述する衛星検索工程において、各Ｃ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードを発生し、ベースバンド信号に含まれる各Ｃ／Ａコードとローカルコードの相関をとる処理を行う。そして、ベースバンド部６０は、各ローカルコードに対する相関値がピークになるようにローカルコードの発生タイミングを調整し、相関値が閾値以上となる場合にはそのローカルコードのＧＰＳ衛星１０に同期（すなわち、ＧＰＳ衛星１０を捕捉）したものと判断する。ここで、ＧＰＳシステムでは、すべてのＧＰＳ衛星１０が異なるＣ／Ａコードを用いて同一周波数の衛星信号を送信するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用している。従って、受信した衛星信号に含まれるＣ／Ａコードを判別することで、捕捉可能なＧＰＳ衛星１０を検索することができる。
さらに、ベースバンド部６０は、捕捉したＧＰＳ衛星１０のＣ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードとベースバンド信号をミキシングして航法メッセージを復調し、航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報等の衛星情報を取得してＳＲＡＭ６３に記憶する。
航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報は、本発明における時刻修正情報の一例であり、受信モジュール３０は、本発明における時刻修正情報生成部として機能する。
なお、ベースバンド部６０の動作は、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）６５が出力する基準クロック信号に同期する。ＲＴＣ６４は、衛星信号を処理するためのタイミングを生成するものである。このＲＴＣ６４は、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）６５から出力される基準クロック信号でカウントアップされる。
［時刻表示装置の構成］
時刻表示装置８０は、制御部（ＣＰＵ）４０及び水晶振動子４３を含んで構成されている。
制御部（ＣＰＵ）４０は、記憶部４１、発振回路４２、駆動回路４４を備え、各種制御を行う。
制御部（ＣＰＵ）４０は、受信モジュール３０を制御する。すなわち、制御部（ＣＰＵ）４０は、制御信号を受信モジュール３０に送り、受信モジュール３０の受信動作を制御する。
また、制御部（ＣＰＵ）４０内の駆動回路４４を介して指針１２の駆動を制御する。
記憶部４１には内部時刻情報が記憶されている。内部時刻情報は、ＧＰＳ付き腕時計３の内部で計時される時刻の情報である。内部時刻情報は、水晶振動子４３および発振回路４２によって生成される基準クロック信号によって更新される。従って、受信モジュール３０への電力供給が停止されていても、内部時刻情報を更新して指針１２の運針を継続することができるようになっている。
制御部（ＣＰＵ）４０は、測時モードに設定されると、受信モジュール３０の動作を制御し、ＧＰＳ時刻情報に基づいて内部時刻情報を修正して記憶部４１に記憶する。より具体的には、内部時刻情報は、取得したＧＰＳ時刻情報にＵＴＣパラメータ（ＧＰＳ時刻とＵＴＣとの差である累積うるう秒で現在は−１４秒）を加算することで求められるＵＴＣ（協定世界時）に修正される。また、制御部（ＣＰＵ）４０は、測位モードに設定されると、受信モジュール３０の動作を制御し、ＧＰＳ時刻情報とＵＴＣパラメータ及び現在地から求められる時差データに基づいて、内部時刻情報を修正して記憶部４１に記憶する。すなわち、制御部（ＣＰＵ）４０は、本発明における時刻情報修正部として機能する。
［電源供給装置の構成］
電源供給装置９０は、充電制御回路２８、二次電池２４、レギュレータ２９及び時刻表示装置８０に組み込まれているソーラーセル２２を含んで構成されている。
二次電池２４は、レギュレータ２９を介して、受信モジュール３０及び時刻表示装置８０等に駆動電力を供給する。ソーラーセル２２の光発電により発生した電流が、充電制御回路２８を通じて二次電池２４に供給され、二次電池２４が充電される。
充電制御回路２８は、ソーラーセル２２の電極と二次電池２４の電極の間に接続され、制御信号４０Ａに基づいて、ソーラーセル２２の電極と二次電池２４の電極の間を電気的に接続又は切断する。
以下、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３における時刻修正処理（測時モード）及び時差修正処理（測位モード）の手順について説明する。制御部（ＣＰＵ）４０は、専用回路により実現してこれらの処理の各種制御を行うようにすることもできるが、記憶部４１に記憶された制御プログラムを実行することによりこれらの処理の各種制御を行うようにすることもできる。すなわち、図４に示すように、制御プログラムにより、制御部（ＣＰＵ）４０は受信制御手段４０−１、時刻情報修正手段４０−２及び駆動制御手段４０−３として機能し、時刻修正処理（測時モード）及び時差修正処理（測位モード）が実行される。
［時刻修正処理（測時モード）］
図５は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の時刻修正処理（測時モード）手順の一例を示すフローチャートである。
ＧＰＳ付き腕時計３は、測時モードに設定された場合、図５に示す時刻修正処理（測時モード）を実行する。
時刻修正処理（測時モード）が開始されると、ＧＰＳ付き腕時計３は、まず、受信制御手段４０−１によって受信モジュール３０を制御し、受信処理を行う。すなわち、受信制御手段４０−１が受信モジュール３０を起動し、受信モジュール３０はＧＰＳ衛星１０から送信される衛星信号の受信を開始する（ステップＳ１０）。
次に、受信制御手段４０−１は、衛星検索工程（衛星サーチ工程）を開始する（ステップＳ１２）。衛星検索工程において、受信モジュール３０は、捕捉可能なＧＰＳ衛星１０を検索する処理を行う。
具体的には、ベースバンド部６０において、例えば３０個のＧＰＳ衛星１０が存在する場合、まず、衛星番号ＳＶを１から３０まで順次変更しながら衛星番号ＳＶのＣ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードを発生させる。次に、ベースバンド部６０は、ベースバンド信号に含まれるＣ／Ａコードとローカルコードの相関値を計算する。ベースバンド信号に含まれるＣ／Ａコードとローカルコードが同じコードであれば相関値は所定のタイミングでピークを持つが、異なるコードであれば相関値はピークをもたず常にほぼゼロとなる。
ベースバンド部６０は、ベースバンド信号に含まれるＣ／Ａコードとローカルコードの相関値が最大になるようにローカルコードの発生タイミングを調整し、相関値が所定の閾値以上の場合には衛星番号ＳＶのＧＰＳ衛星１０を捕捉したものと判断する。そして、ベースバンド部６０は、捕捉した各ＧＰＳ衛星１０の情報（例えば衛星番号）をＳＲＡＭ６３に記憶する。
なお、ローカルコードのコード長は１msであり、ローカルコードの発生タイミングを調整しながら約３０個のＧＰＳ衛星１０のサーチ処理を行った場合でも、約２秒ですべてのＧＰＳ衛星１０のサーチを完了することができる。
次に、受信制御手段４０−１は、衛星検索工程を開始してからの経過時間が予め設定した所定時間（例えば６秒）を越えたか否かでタイムアウトであるか否かを判断する（ステップＳ１４）。
受信制御手段４０−１は、衛星検索工程がタイムアウトした場合（ステップＳ１４でＹｅｓの場合）、受信モジュール３０の受信動作を強制的に終了させる（ステップＳ３２）。ＧＰＳ付き腕時計３が、受信できない環境である場合、例えば、屋内であるような場合には、すべてのＧＰＳ衛星１０の衛星検索工程を行っても、捕捉できるＧＰＳ衛星１０が存在しない。ＧＰＳ付き腕時計３は、所定時間が経過しても捕捉可能なＧＰＳ衛星１０を検出できない場合、ＧＰＳ衛星１０の衛星検索工程を強制的に終了することにより無駄に電力が消費されることを低減することができる。
一方、タイムアウトする前に衛星検索工程を終了した場合（ステップＳ１６でＹｅｓの場合）、受信制御手段４０−１は、ＧＰＳ衛星１０を捕捉することができたか否かを判定する（ステップＳ１８）。
ＧＰＳ衛星１０を捕捉することができなかった場合（ステップＳ１８でＮｏの場合）、受信制御手段４０−１は衛星検索工程を再び開始する（ステップＳ１２）。
一方、ＧＰＳ衛星１０を捕捉することができた場合（ステップＳ１８でＹｅｓの場合）、受信制御手段４０−１は捕捉したＧＰＳ衛星１０の衛星情報（特にＧＰＳ時刻情報）の取得を開始する（ステップＳ２０）。具体的には、ベースバンド部６０は、捕捉した各ＧＰＳ衛星１０からの航法メッセージをそれぞれ復調して３サブフレーム分のＺカウントデータを取得する処理を行う。そして、ベースバンド部６０は、取得したＧＰＳ時刻情報をＳＲＡＭ６３に記憶する。受信制御手段４０−１は、取得した３サブフレーム分のＺカウントデータがすべて正しい場合は、衛星情報の取得を終了する。
受信制御手段４０−１は、１つ以上のＧＰＳ衛星１０の衛星情報の取得を終了する前にタイムアウトした場合（ステップＳ２２でＹｅｓの場合）、衛星検索工程を再び開始する（ステップＳ１２）。例えば、ＧＰＳ衛星１０からの衛星信号の受信レベルが低いために、１つ以上のＧＰＳ衛星１０の衛星情報を正しく復調することができないままタイムアウトすることが考えられる。
一方、タイムアウトする前に１つ以上のＧＰＳ衛星１０の衛星情報の取得を終了することができた場合（ステップＳ２４でＹｅｓの場合）、受信制御手段４０−１は、少なくとも１つのＧＰＳ衛星１０の衛星情報（ＧＰＳ時刻情報）をＳＲＡＭ６３から読み出して受信モジュール３０の受信動作を終了させる（ステップＳ２６）。
そして、時刻情報修正手段４０−２は、受信モジュール３０から取得したＧＰＳ時刻情報に基づいて記憶部４１に記憶されている内部時刻情報を修正する（ステップＳ２８）。
最後に、駆動制御手段４０−３は、修正した内部時刻情報に基づいて駆動回路４４を制御し、時刻表示が修正される（ステップＳ３０）。
［時差修正処理（測位モード）］
図６は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の時差修正処理（測位モード）手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、時刻修正処理（測時モード）手順と同じ処理については、その説明を省略又は簡略する。
ＧＰＳ付き腕時計３は、測位モードに設定された場合、図６に示す時差修正処理（測位モード）を実行する。
時差修正処理（測位モード）が開始されると、ＧＰＳ付き腕時計３は、まず、受信制御手段４０−１によって受信モジュール３０を制御し、受信処理を行う。すなわち、受信制御手段４０−１が受信モジュール３０を起動し、受信モジュール３０はＧＰＳ衛星１０から送信される衛星信号の受信を開始する（ステップＳ１００）。
次に、受信制御手段４０−１は、衛星検索工程（衛星サーチ工程）を開始する（ステップＳ１０２）。
次に、受信制御手段４０−１は、衛星検索工程を開始してからの経過時間が予め設定した所定時間（例えば６秒）を越えたか否かでタイムアウトあるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
受信制御手段４０−１は、衛星検索工程がタイムアウトした場合（ステップＳ１０４でＹｅｓの場合）、受信モジュール３０の受信動作を強制的に終了させる（ステップＳ１２８）。
一方、タイムアウトする前に衛星検索工程を終了した場合（ステップＳ１０６でＹｅｓの場合）、受信制御手段４０−１は、所定数（Ｎ個）以上のＧＰＳ衛星１０を捕捉することができたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ここで、ＧＰＳ付き腕時計３の３次元の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を特定するためにはｘ，ｙ，ｚが３つの未知数となる。そのため、ＧＰＳ付き腕時計３の３次元の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を計算するためには、３個以上のＧＰＳ衛星１０のＧＰＳ時刻情報及び軌道情報が必要である。さらに、測位精度を高めるためにＧＰＳ付き腕時計３の内部時刻情報とＧＰＳ時刻情報の時刻誤差も未知数と考えると、４個以上のＧＰＳ衛星１０のＧＰＳ時刻情報及び軌道情報が必要である。
Ｎ個（例えば４個）以上のＧＰＳ衛星１０を捕捉することができなかった場合（ステップＳ１０８でＮｏの場合）、受信制御手段４０−１は衛星検索工程を再び開始する（ステップＳ１０２）。
一方、Ｎ個（例えば４個）以上のＧＰＳ衛星１０を捕捉することができた場合（ステップＳ１０８でＹｅｓの場合）、受信制御手段４０−１は捕捉したＧＰＳ衛星１０の衛星情報（特にＧＰＳ時刻情報及び軌道情報）の取得を開始する（ステップＳ１１０）。具体的には、ベースバンド部６０は、捕捉した各ＧＰＳ衛星からの航法メッセージをそれぞれ復調してＺカウントデータとエフェメリスパラメータを取得する処理を行う。そして、ベースバンド部６０は、取得したＧＰＳ時刻情報及び軌道情報をＳＲＡＭ６３に記憶する。
受信制御手段４０−１は、Ｎ個（例えば４個）以上のＧＰＳ衛星１０の衛星情報を取得する前にタイムアウトした場合（ステップＳ１１２でＹｅｓの場合）、衛星検索工程を再び開始する（ステップＳ１０２）。例えば、ＧＰＳ衛星１０からの衛星信号の受信レベルが低いために、Ｎ個（例えば４個）以上のＧＰＳ衛星１０の衛星情報を正しく復調することができないままタイムアウトすることが考えられる。
一方、タイムアウトする前にＮ個（例えば４個）以上のＧＰＳ衛星１０の衛星情報の取得を終了することができた場合（ステップＳ１１４でＹｅｓの場合）、ベースバンド部６０は、捕捉したＧＰＳ衛星１０からＮ個（例えば４個）のＧＰＳ衛星１０の組を選択して測位計算を開始する（ステップＳ１１６）。
具体的には、ベースバンド部６０は、選択したＮ個（例えば４個）のＧＰＳ衛星１０の衛星情報（ＧＰＳ時刻情報及び軌道情報）をＳＲＡＭ６３から読み出して測位計算を行い、位置情報（ＧＰＳ付き腕時計３が位置する場所の緯度及び経度）を生成する。
そして、ベースバンド部６０は、フラッシュメモリ６６に記憶されている時差情報を参照し、位置情報及び測位誤差に基づいてＧＰＳ付き腕時計３が位置する場所の時差データを取得する。そして、ベースバンド部６０は、時差データを取得することができれば測位計算を終了する。
受信制御手段４０−１は、測位計算を終了する前にタイムアウトした場合（ステップＳ１１８でＹｅｓの場合）、衛星検索工程を再び開始する（ステップＳ１０２）。
一方、タイムアウトする前に測位計算を終了することができた場合（ステップＳ１２０でＹｅｓの場合）、受信制御手段４０−１は、時差データとともに少なくとも１つのＧＰＳ衛星１０のＧＰＳ時刻情報をＳＲＡＭ６３から読み出し、受信モジュール３０の受信動作を終了させる（ステップＳ１２２）。
そして、時刻情報修正手段４０−２は、受信モジュール３０から取得したＧＰＳ時刻情報と時差データに基づいて記憶部４１に記憶されている内部時刻情報を修正する（ステップＳ１２４）。
最後に、駆動制御手段４０−３は、修正した内部時刻情報に基づいて駆動回路４４を制御し、時刻表示（時差）が修正される（ステップＳ１２６）。
［ＧＰＳ付き腕時計の構造］
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の構造について説明するための図である。図７（Ａ）はＧＰＳ付き腕時計３の概略平面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＧＰＳ付き腕時計３の概略断面図である。
図７（Ａ）に示すように、ＧＰＳ付き腕時計３は、文字板１１及び指針１２を備えている。指針１２は、秒針、分針、時針等により構成されており、歯車を介してステップモータで駆動される。
ＧＰＳ付き腕時計３は、リューズ１４やボタン１５（Ａボタン）、ボタン１６（Ｂボタン）を手動操作することにより、測時モードと測位モードに設定できるように構成されている。
例えば、ボタン１５（Ａボタン）が数秒（例えば３秒）以上押されると、ＧＰＳ付き腕時計３は測時モードによる時刻修正処理を行う。また、ボタン１６（Ｂボタン）が数秒（例えば３秒）以上押されると、ＧＰＳ付き腕時計３は測位モードによる時刻修正処理（時差修正処理）を行う。
一方、ボタン１５（Ａボタン）が短い時間押されると、ＧＰＳ付き腕時計３は文字板１１及び指針１２により直前の測時モードにおける受信結果を表示する。また、ボタン１６（Ｂボタン）が短い時間押されると、ＧＰＳ付き腕時計３は文字板１１及び指針１２により直前の測位モードにおける受信結果を表示する。例えば、受信成功の場合には、秒針が「Ｙ」の位置（１０秒位置）に移動し、受信失敗の場合には秒針が「Ｎ」の位置（２０秒位置）に移動する。
なお、ＧＰＳ付き腕時計３は、測時モードや測位モードを定期的に（自動的に）実行することもできる。
図７（Ｂ）に示すように、ＧＰＳ付き腕時計３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン等の金属で構成された外装ケース１７を備えている。
外装ケース１７は、略円筒状に形成され、表面側の開口にはベゼル１８を介して表面ガラス１９が取り付けられている。ベゼル１８は、衛星信号の受信性能を向上させるためにセラミック等の非金属材料で構成される。外装ケース１７の裏面側の開口には裏蓋２６が取り付けられている。
外装ケース１７の内部には、ムーブメント１３、ソーラーセル２２、ＧＰＳアンテナ２７、二次電池２４等が配置されている。
ムーブメント１３は、ステップモータや輪列２１を含んで構成されている。ステップモータは、モータコイル２０、ステータ、ロータ等で構成されており、輪列２１を介して指針１２を駆動する。
ムーブメント１３の裏蓋側には回路基板２５が配置され、回路基板２５は、コネクタ３２を介してアンテナ基板２３及び二次電池２４と接続されている。
回路基板２５には、ＧＰＳアンテナ２７で受信した衛星信号を処理する受信回路を含む受信モジュール３０、ステップモータの駆動制御等を行う制御部（ＣＰＵ）４０等が取り付けられている。受信モジュール３０や制御部（ＣＰＵ）４０は、シールド板３３に覆われており、二次電池２４から供給される電力で駆動される。
二次電池２４はリチウムイオン電池等の充電可能な二次電池であり、ソーラーセル２２が発電した電力を蓄えられるようになっている。すなわち、ソーラーセル２２の電極と二次電池２４の電極の間を電気的に接続することにより、ソーラーセル２２が光発電を行い、二次電池２４が充電される。なお、本実施形態では、二次電池２４としてリチウムイオン電池等の二次電池を用いているが、二次電池２４は蓄電体であればよく、例えば、コンデンサ等であってもよい。
ソーラーセル２２は、受光面２２ａ（図７（Ｂ）では上面）が文字板１１の裏面１１ｂ（表面（時刻表示面）１１ａの反対側の面）の一部と対向するように配置され、表面ガラス１９及び文字板１１を通過した光を受光して光発電を行う。
文字板１１は、外部から視認できるため、透過率の低い材料を用いて出来るだけ光を透過させつつ見栄えをよくすることが望ましい。そのため、文字板１１は、光を透過させるプラスチックやガラス等の非金属の材料で構成されている。
アンテナ基板２３に実装されたＧＰＳアンテナ２７は、複数のＧＰＳ衛星１０からの衛星信号を受信するアンテナであり、パッチアンテナ、ヘリカルアンテナ、チップアンテナ、逆Ｆアンテナ等により実現される。なお、ＧＰＳ衛星１０から送信される１．５７５４２ＧＨｚのマイクロ波は円偏波であるので、ＧＰＳアンテナ２７は円偏波を受信可能なパッチアンテナにより実現することは、好ましい。
本実施形態では、ＧＰＳ付き腕時計３の装飾性や装着性を向上させるために、ＧＰＳアンテナ２７は文字板１１の裏面１１ｂの側に配置される。そのため、文字板１１は、１．５ＧＨｚ帯のマイクロ波を通す材料、例えば導電率及び透磁率の低い材料であるプラスチックやガラス等の非金属で構成されているのが好ましい。
ＧＰＳアンテナ２７は、上面や側面を含む表面全体からマイクロ波（衛星信号）を受信する。そのため、ソーラーセル２２内の金属性部材がマイクロ波をシールドしないように、本実施形態では、文字板１１の裏面１１ｂとＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａ（図７（Ｂ）では上面）の間には、ソーラーセル２２が配置されていない。しかし、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の距離が近いほどＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２内の金属性部材が電気的に結合してロスが発生する。また、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の距離が近いほどＧＰＳアンテナ２７の放射パターンがソーラーセル２２に遮られてＧＰＳアンテナ２７の放射パターンが小さくなってしまう。そして、ＧＰＳアンテナ２７の構成要素である透明電極２２１及び金属電極２２５が金属性の部材で構成されているので、導電率が大きい、ソーラーセル内の透明電極２２１及び金属電極２２５が受信性能を劣化させる大きな要因になっている。そのため、受信性能が劣化しないように、本実施形態では、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５との距離Ｍ１が所定値以上になるように配置されている。
また、ＧＰＳアンテナ２７は、ソーラーセル２２以外の金属部材により電気的に結合してロスが発生しないようにすることと、ＧＰＳアンテナ２７の放射パターンが金属部材に遮られてＧＰＳアンテナ２７の放射パターンが小さくなり、ＧＰＳアンテナ２７の受信性能が劣化しないように、金属部材との距離が所定値以上になるように配置されている。例えば、外装ケース１７やムーブメント１３が金属部材で構成されている場合、ＧＰＳアンテナ２７は、外装ケース１７との距離Ｍ２及びムーブメント１３との距離Ｍ３がともに所定値以上になるように配置される。
なお、後述するように、パッチアンテナの場合は、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５や金属部材の距離が受信面２７ａに対して直交する方向の厚みＬ以上あればＧＰＳアンテナ２７と電気的に結合せずにロスが発生しないので、アンテナの受信性能がほとんど劣化しない。このため、距離Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、ＧＰＳアンテナ２７の、受信面２７ａに対して直交する方向の厚みＬ以上であることが好ましい。
ＧＰＳアンテナ２７と外装ケース１７やムーブメント１３の間に空間が出来るが、その空間に各部品を固定するスペーサーが存在しても良い。スペーサーは受信性能に影響しない非金属材料で構成される。
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３におけるソーラーセル２２の構造について説明するための図である。図８（Ａ）は、光が入射する方向（図７（Ｂ）において上方向）からソーラーセル２２を見た図である。また、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すソーラーセル２２のII−II線断面図である。なお、図８（Ｂ）において、便宜上、横方向の拡大率よりも縦方向の拡大率を大きくして図示されているが、実際のソーラーセル２２の厚みＰは数μｍ程度であり、ＧＰＳアンテナ２７の厚みＬやＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の金属電極２２５の距離Ｍ１は数ｍｍ程度である。
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、ソーラーセル２２は、指針１２を通すための開口部２２ｃを有する。なお、例えば、ＧＰＳ付き腕時計３がデジタル時刻表示型の腕時計である場合には指針１２が存在しないため、開口部２２ｃは無くてもよいが、ソーラーセル２２の裏面にデジタル表示部が配置されるため、外部から視認できるように、別途開口部が、必要となる。
また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、ソーラーセル２２は、プラスチックフィルム基板２２６に形成されたアモルファスシリコン２２８が保護フィルム２２０及び２２７によりカバーされた構造を有する。アモルファスシリコン２２８は、ｐ型半導体２２２及びｎ型半導体２２４がｉ型半導体２２３を挟むように形成されており、アモルファスシリコン２２８の表面２２８ａ（図７（Ｂ）において文字板１１の裏面１１ｂに対向する面）及び裏面２２８ｂ（図７（Ｂ）においてムーブメント１３等に対向する面）には、それぞれ透明電極２２１及び金属電極２２５が形成されている。
また、プラスチックフィルム基板２２６は、金属性の材料で構成されていてもよい。プラスチックフィルム基板２２６が、金属性の材料で構成されている場合は、ＧＰＳアンテナ２７との距離が所定値以上になるように配置される。
保護フィルム２２０及び透明電極２２１を通過した光がアモルファスシリコン２２８の表面２２８ａに入射すると、光のエネルギーによりｉ型半導体２２３に電子と正孔が発生する。発生した電子と正孔は、それぞれｐ型半導体２２２とｎ型半導体２２４の方向に移動する。その結果、透明電極２２１及び金属電極２２５に接続された外部回路に電流が流れる。このようにして、ソーラーセル２２は光発電を行う。
前述したように、ソーラーセル２２は、金属性の材料で構成される透明電極２２１及び金属電極２２５を含むため、マイクロ波をシールドする効果が高いので、マイクロ波が遮られないようにするため、本実施形態では、文字板１１の裏面１１ｂとＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａ（図８（Ｂ）では上面）の間にはソーラーセル２２が配置されていない。
さらに、マイクロ波の受信性能を向上させるために、つまり、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５および外装ケース１７が電気的に結合してロスの発生を抑えることと、ＧＰＳアンテナ２７の放射パターンがソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５および外装ケース１７に遮られてＧＰＳアンテナ２７の放射パターンが小さくなり、ＧＰＳアンテナ２７の受信性能が劣化しないように、ＧＰＳアンテナ２７は、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５との距離Ｍ１及び外装ケース１７との距離Ｍ２が所定値以上になるように配置されている。
なお、ソーラーセル２２の表面の色や質感が外部から視認できると、ＧＰＳ付き腕時計３の装飾性は十分ではない。そのため、図７（Ｂ）に示すように、ソーラーセル２２は、文字板１１の裏面１１ｂの側に配置され、外部から視認されにくいようになっている。
図９は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３におけるＧＰＳアンテナ２７の放射パターンの一例を示す図である。
ＧＰＳアンテナ２７の放射パターンは、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５や外装ケース１７により遮られる。そのため、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５の距離Ｍ１やＧＰＳアンテナ２７と外装ケース１７の距離Ｍ２が短くなるほどＧＰＳアンテナ２７の放射パターンが小さくなり、ＧＰＳアンテナ２７の受信性能が劣化する。そこで、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、受信性能の劣化を低減するために、ＧＰＳアンテナ２７は、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５との距離Ｍ１や外装ケース１７との距離Ｍ２が所定値以上になるように配置される。測定データに基づきＧＰＳアンテナ２７の受信性能が確保できるようにＭ１及びＭ２を決定するのが好ましい。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、ＧＰＳアンテナ２７に使用されるパッチアンテナの受信能力に関する測定データを示す図である。このパッチアンテナの、受信面に対して直交する方向の厚みＬ（図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示したＧＰＳアンテナ２７の厚みＬ）は３ｍｍである。
図１０（Ａ）の測定データは、パッチアンテナと金属部材乃至はそれに準じた筐体の距離Ｍと１．５７５４２ＧＨｚのマイクロ波（ＧＰＳのＬ１波）の受信感度の関係を示している。なお、図１０（Ａ）において、横軸はパッチアンテナと金属部材乃至はそれに準じた筐体の距離Ｍであり、縦軸は距離Ｍが無限大の時の受信感度に対する相対感度である。図１０（Ａ）の測定データによれば、パッチアンテナと金属部材乃至はそれに準じた筐体の距離Ｍがパッチアンテナの厚みＬ（３ｍｍ）（パッチアンテナの上面の放射電極とパッチアンテナ下面のアンテナ基板間の距離）より短くなると、本来、パッチアンテナの上面の放射電極とパッチアンテナ下面の基板間に流れるべき電流が、アンテナの上面の放射電極と金属部材が電気的に結合してロスが発生して、流れるべき電流量が減少してしまいパッチアンテナの受信感度が急激に劣化する。逆に、パッチアンテナと金属部材の距離Ｍがパッチアンテナの厚みＬ（３ｍｍ）以上であれば、パッチアンテナの受信感度はほとんど劣化しない。
パッチアンテナに限らず、他の種類のアンテナにおいても、アンテナ近くに金属部材乃至はそれに準じた筐体が存在すると、その金属部材乃至はそれに準じた筐体と電気的に結合してしまうので、一定以上の距離を取ることで受信感度を劣化させることなく、受信感度を確保できる。
図１０（Ｂ）の測定データは、パッチアンテナと金属部材乃至はそれに準じた筐体の距離Ｍと最大受信感度を示す周波数と１．５７５４２ＧＨｚ（ＧＰＳのＬ１波の周波数）の差（同調周波数の変動）の関係を示している。なお、図１０（Ｂ）において、横軸はパッチアンテナと金属部材乃至はそれに準じた筐体の距離Ｍであり、縦軸は同調周波数の変動である。図１０（Ｂ）の測定データによれば、パッチアンテナと金属部材の距離Ｍがパッチアンテナの厚みＬ（３ｍｍ）（パッチアンテナの上面の放射電極とパッチアンテナ下面のアンテナ基板間の距離）より短くなると、金属部材乃至はそれに準じた筐体を配置することにより、アンテナのインピーダンスとして誘導又は容量成分が変動し、その結果同調周波数の変動が急激に増大する。逆に、パッチアンテナと金属部材乃至はそれに準じた筐体の距離Ｍがパッチアンテナの厚みＬ（３ｍｍ）以上であれば、周波数変動が小さい。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）の測定データから、図７（Ｂ）、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示したＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５の距離Ｍ１はＬ以下であれば、受信感度の劣化及び周波数変動が非常に小さい。すなわち、衛星信号を確実に受信するためには、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５の距離Ｍ１はＬ以下であることが好ましい。同様に、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）の測定データから、図７（Ｂ）に示したＧＰＳアンテナ２７と外装ケース１７の距離Ｍ２及びＧＰＳアンテナ２７とムーブメント１３の距離Ｍ３はともにＬ以上であることが好ましい。
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３におけるＧＰＳアンテナ２７の配置の一例について説明するための図である。
第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３は、指針１２によるアナログ時刻表示型の腕時計であり、図７（Ｂ）に示したように、指針１２は文字板１１の中心に配置される。そして、ムーブメント１３が腕時計内部の中心付近に配置されて指針１２を駆動するため、ＧＰＳアンテナ２７は、文字板１１の裏面１１ｂの側の外装ケース１７に近い周縁部（図１１（Ａ）において斜線で示される領域）の少なくとも一部に配置される。そのため、図９に示したように、ＧＰＳアンテナ２７の放射パターンは、外装ケース１７に遮られて内側を向く。
そこで、図１１（Ｂ）に示すように、ＧＰＳアンテナ２７は、文字板１１の表面（時刻表示面）１１ａの１２時から６時の位置（１２時、３時、６時の位置を含む略右半分の領域）に対応する裏面１１ｂの側の周縁部（図１１（Ｂ）において斜線で示される領域）の少なくとも一部に配置されるのが好ましい。ＧＰＳアンテナ２７をこのように配置すると、ユーザーがＧＰＳ付き腕時計３を左手首に装着した状態で歩行時や走行時など日常生活においてＧＰＳアンテナ２７の放射パターンがＧＰＳ衛星１０が存在する上空に向きやすい。従って、マイクロ波を受信し易くすることができので利便性が向上する。
［第１実施形態の効果］
ある材質に入射した電磁界が１／ｅに減衰する距離を表皮深さ（skin depth）といい、表皮深さが小さい材質ほど電波を通しにくい。周波数ｆの電波に対する、透磁率μ、導電率σの導体の表皮深さｄは、以下の式で与えられる。
式（１）によれば、電波の周波数ｆが大きいほど表皮深さｄが小さくなる。すなわち、周波数ｆが大きいほど電波を通しにくい。周波数の高いマイクロ波に対しては、特に表皮深さへの影響が大きい。つまり、特に金属性の材料などは、導電率σが大きいので、表皮深さが大きくなる。表皮深さが大きいと、マイクロ波に対するシールド効果が、大きく作用する事になる。ソーラーセル２２の構成に含まれる透明電極２２１、金属電極２２５は、金属性の材料が含まれるため、そのシールド効果によりマイクロ波が減衰する大きな要因になる。
第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図７（Ｂ）に示したように、文字板１１の裏面１１ｂとＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａの間にはソーラーセル２２が存在しないので、ＧＰＳ衛星１０からのマイクロ波がソーラーセル２２により遮られずに、出来る限りソーラーセル２２を通過させる事で確実な受信を確保することができる。そのため、文字板１１の裏面１１ｂの側の腕時計内部にＧＰＳアンテナ２７を配置しても、確実な受信を維持することができる。従って、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３によれば、アンテナ配置の制約を緩和することができるので、装飾性や装着性を向上させることができる。
また、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図７（Ｂ）に示したように、ＧＰＳアンテナ２７が、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５との距離Ｍ１、外装ケース１７との距離Ｍ２及びムーブメント１３との距離Ｍ３がともに所定値以上になるように配置される。ＧＰＳアンテナ２７と金属部材との距離が近いほど、ＧＰＳアンテナ２７の放射パターンが小さくなるため受信しにくくなるが、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、ＧＰＳアンテナ２７と金属部材が所定値以上の距離だけ離れているので、受信性能の劣化を低減することができる。さらに、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３において、ＧＰＳアンテナ２７と金属部材の距離がＧＰＳアンテナ２７の厚みＬ以上となるようにＧＰＳアンテナ２７を配置すれば、受信性能の劣化をより低減させることができる。
また、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図１１（Ａ）に示したように、ＧＰＳアンテナ２７は外装ケース１７に近い周縁部に配置される。さらに、図１１（Ｂ）に示したように、ＧＰＳアンテナ２７を文字板１１の表面１１ａの１２時から６時の位置に対応する裏面１１ｂの側の周縁部の少なくとも一部に配置することにより、ユーザーがＧＰＳ付き腕時計３を左手首に装着した状態で歩行時や走行時など日常生活においてＧＰＳアンテナ２７の放射パターンがＧＰＳ衛星１０が存在する上空に向きやすい。従って、マイクロ波を受信し易くすることができるので利便性が向上する。
以上の通り、第１実施形態によれば、文字板１１の裏面１１ｂの側の腕時計内部にＧＰＳアンテナ２７を配置しても確実な受信を維持することができるので、装飾性及び装着性の良いＧＰＳ付き腕時計を提供することができる。
［変形例］
図１２は、第１実施形態の変形例の概略断面図である。なお、図１２において、図７（Ｂ）と同じ構成には同じ符号を付している。
第１実施形態の変形例では、ソーラーセル２２の受光面２２ａとアンテナ２７の受信面２７ａが略同一平面上に配置されている。
ＧＰＳアンテナ２７は、受信性能が大きく劣化しないように、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５との距離Ｍ１が所定値以上になるように配置されている。さらに、ＧＰＳアンテナ２７は、外装ケース１７との距離Ｍ２及びムーブメント１３との距離Ｍ３がともに所定値以上になるように配置されている。
なお、変形例のその他の構造は、図７（Ｂ）の構造と同様であるため説明を省略する。
本変形例では、図７（Ｂ）の構造と比較してＧＰＳアンテナ２７が表面ガラス１９により近い位置に配置されている。そのため、ＧＰＳアンテナ２７の放射パターンは、外装ケース１７やソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５によって遮られにくくなる。従って、本変形例によれば、図７（Ｂ）のＧＰＳ付き腕時計３よりもＧＰＳアンテナ２７の受信性能を向上させることができる。
また、本変形例では、ＧＰＳアンテナ２７が文字板１１の裏面１１ｂに近接して配置されている。そのため、図７（Ｂ）の構造と比較して腕時計内部における他の時計部品の配置の自由度を高めることができる。例えば、各時計部品の間にできるだけ隙間ができないように配置すれば外装ケース１７をより薄くして軽量化を図ることが可能となる。
２−２．第２実施形態
図１３は、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の概略断面図である。なお、図１３において、図７（Ｂ）と同じ構成には同じ符号を付している。
第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、ソーラーセル２２は、受光面２２ａ（図１３では上面）が文字板１１の裏面１１ｂの略全部と対向するように配置され、表面ガラス１９及び文字板１１を通過した光を受光して光発電を行う。また、ＧＰＳ付き腕時計３の装飾性や装着性を向上させるために、ＧＰＳアンテナ２７は文字板１１の裏面１１ｂの側にソーラーセル２２を挟んで配置される。すなわち、ＧＰＳアンテナ２７は、受信面２７ａ（図１２では上面）の少なくとも一部がソーラーセル２２の裏面２２ｂ（受光面２２ａの反対側の面）の少なくとも一部と対向するように配置される。その結果、ＧＰＳアンテナ２７は、表面ガラス１９、文字板１１及びソーラーセル２２を通過した衛星信号を受信することになる。
ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５はマイクロ波をシールドする効果が高い。そのため、ＧＰＳアンテナ２７は、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５を通過したマイクロ波（衛星信号）を受信しづらい。そこで、本実施形態では、ソーラーセル２２は、少なくとも、文字板１１の裏面１１ｂとＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａの間に挟まれる部分には透明電極２２１及び金属電極２２５が形成されていない。さらに、ＧＰＳアンテナ２７は、受信性能が大きく劣化しないように、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５との距離Ｍ１が所定値以上になるように配置されている。
また、プラスチックフィルム基板２２６は、金属性の材料で構成されていてもよい。プラスチックフィルム基板２２６が、金属性の材料で構成されている場合は、ＧＰＳアンテナ２７との距離が所定値以上になるように配置される。
さらに、本実施形態では、第１実施形態と同様に、ＧＰＳアンテナ２７は、金属部材との距離が所定値以上になるように配置されている。すなわち、ＧＰＳアンテナ２７は、外装ケース１７との距離Ｍ２及びムーブメント１３との距離Ｍ３がともに所定値以上になるように配置される。なお、前述したように、ＧＰＳアンテナ２７がパッチアンテナである場合は、距離Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、ＧＰＳアンテナ２７の厚みＬ以上であることが好ましい。
第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３のその他の構造は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３と同様であるため説明を省略する。
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３におけるソーラーセル２２の構造について説明するための図である。図１４（Ａ）は、光が入射する方向（図１３において上方向）からソーラーセル２２を見た図である。また、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）に示すソーラーセル２２のII−II線断面図である。なお、図１４（Ｂ）において、便宜上、横方向の拡大率よりも縦方向の拡大率を大きくして図示されているが、実際のソーラーセル２２の厚みＰは数μｍ程度であり、ＧＰＳアンテナ２７の厚みＬやＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の金属電極２２５の距離Ｍ１は数ｍｍ程度である。図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）において、それぞれ図８（Ａ）及び図８（Ｂ）と同じ構成には同じ符号を付しており、その説明を省略又は簡略する。
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、本実施形態のソーラーセル２２は、指針１２を通すための開口部２２ｃを有する。なお、例えば、ＧＰＳ付き腕時計３がデジタル時刻表示型の腕時計である場合には指針１２が存在しないため、開口部２２ｃは無くてもよいが、ソーラーセル２２の裏面にデジタル表示部が配置されるため、外部から視認できるように、別途開口部が、必要となる。
ソーラーセル２２の発電効率を高めるためには、アモルファスシリコン２２８の表面２２８ａに入射する光量をできるだけ多くする必要がある。そのため、アモルファスシリコン２２８の表面積をなるべく大きくすることが望ましい。しかし、前述したように、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５はマイクロ波をシールドする効果が高いため、本実施形態では、文字板１１の裏面１１ｂとＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａ（図１４（Ｂ）では上面）の間に挟まれる部分には透明電極２２１及び金属電極２２５が形成されていない。
さらに、マイクロ波の受信性能を向上させるために、ＧＰＳアンテナ２７は、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５との距離Ｍ１及び外装ケース１７との距離Ｍ２が所定値以上になるように配置されている。
なお、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の回路構成は、図３に示した第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の回路構成と同様であってもよいため、その説明を省略する。また、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の時刻修正処理（測時モード）手順及び時差修正処理（測位モード）手順は、図５及び図６にそれぞれ示した第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の時刻修正処理（測時モード）手順及び時差修正処理（測位モード）手順と同様であってもよいため、その説明を省略する。また、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３におけるＧＰＳアンテナ２７の配置は、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示した第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３におけるＧＰＳアンテナ２７の配置と同様であってもよいため、その説明を省略する。
［第２実施形態の効果］
第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３によれば、以下のような効果が得られる。
第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図１３に示したように、ソーラーセル２２は、文字板１１の裏面１１ｂとＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａの間に挟まれる部分には透明電極２２１及び金属電極２２５が形成されていない。ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５が形成されていない部分はマイクロ波のシールド効果が弱いので、ＧＰＳ衛星１０からのマイクロ波がソーラーセル２２により遮られずに、出来る限りソーラーセル２２を通過させる事で確実な受信を確保することができる。そのため、ソーラーセル２２の裏面側の腕時計内部にＧＰＳアンテナ２７を配置しても、確実な受信を維持することができる。従って、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３によれば、アンテナ配置の制約を緩和することができるので、装飾性や装着性を向上させることができる。
また、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図１３に示したように、ソーラーセル２２の受光面２２ａの全体が文字板１１の裏面１１ｂの全体と対向するようにソーラーセル２２が配置される。従って、文字板１１全体にわたってソーラーセル２２の色合いが外部から視認されるので、装飾性を良くすることができる。また、ソーラーセル２２の受光面２２ａをより広くすることができるので、ソーラーセル２２の発電効率をより高くすることができる。
また、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図１３に示したように、ＧＰＳアンテナ２７が、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５との距離Ｍ１、外装ケース１７との距離Ｍ２及びムーブメント１３との距離Ｍ３がともに所定値以上になるように配置される。すなわち、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、ＧＰＳアンテナ２７と金属部材が所定値以上の距離だけ離れているので、受信性能の劣化を低減することができる。さらに、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３において、ＧＰＳアンテナ２７がパッチアンテナである場合には、ＧＰＳアンテナ２７と金属部材の距離がＧＰＳアンテナ２７の厚みＬ以上となるようにＧＰＳアンテナ２７を配置すれば、受信性能の劣化をより低減させることができる。
また、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図１３に示したように、ＧＰＳアンテナ２７は外装ケース１７に近い周縁部に配置される。第１実施形態と同様に、ＧＰＳアンテナ２７を文字板１１の表面１１ａの１２時から６時の位置に対応する裏面１１ｂの側の周縁部の少なくとも一部に配置することにより、ユーザーがＧＰＳ付き腕時計３を左手首に装着した状態で歩行時や走行時など日常生活においてＧＰＳアンテナ２７の放射パターンがＧＰＳ衛星１０が存在する上空に向きやすい。従って、マイクロ波を受信し易くすることができるので利便性が向上する。
以上の通り、第２実施形態によれば、文字板１１の裏面１１ｂの側の腕時計内部にＧＰＳアンテナ２７を配置しても確実な受信を維持することができるので、装飾性及び装着性の良いＧＰＳ付き腕時計を提供することができる。
２−３．第３実施形態
図１５は、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の概略断面図である。なお、図１５において、図７（Ｂ）と同じ構成には同じ符号を付している。
第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、ソーラーセル２２は、受光面２２ａ（図１５では上面）が文字板１１の裏面１１ｂの略全部と対向するように配置され、表面ガラス１９及び文字板１１を通過した光を受光して光発電を行う。また、ＧＰＳ付き腕時計３の装飾性や装着性を向上させるために、ＧＰＳアンテナ２７は文字板１１の裏面１１ｂの側にソーラーセル２２を挟んで配置される。
本実施形態では、ソーラーセル２２は、文字板１１の裏面１１ｂとＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａ（図１５では上面）の間に挟まれる部分を含むＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａの近傍部分の透明電極２２１及び金属電極２２５がメッシュ状に形成されている。
また、本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、ＧＰＳアンテナ２７は、金属部材との距離が所定値以上になるように配置されている。すなわち、ＧＰＳアンテナ２７は、外装ケース１７との距離Ｍ２及びムーブメント１３との距離Ｍ３がともに所定値以上になるように配置される。なお、前述したように、ＧＰＳアンテナ２７がパッチアンテナである場合には、距離Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、ＧＰＳアンテナ２７の厚みＬ以上であることが好ましい。
第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３のその他の構造は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３と同様であるため説明を省略する。
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３におけるソーラーセル２２の構造について説明するための図である。図１６（Ａ）は、光が入射する方向（図１５において上方向）からソーラーセル２２を見た図である。また、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に示すソーラーセル２２のII−II線断面図である。なお、図１６（Ｂ）において、便宜上、横方向の拡大率よりも縦方向の拡大率を大きくして図示されているが、実際のソーラーセル２２の厚みＰは数μｍ程度であり、ＧＰＳアンテナ２７の厚みＬやＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の金属電極２２５の距離Ｍ１は数ｍｍ程度である。図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）において、それぞれ図８（Ａ）及び図８（Ｂ）と同じ構成には同じ符号を付しており、その説明を省略又は簡略する。
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように、本実施形態のソーラーセル２２は、指針１２を通すための開口部２２ｃを有する。なお、例えば、ＧＰＳ付き腕時計３がデジタル時刻表示型の腕時計である場合には指針１２が存在しないため、開口部２２ｃは無くてもよいが、ソーラーセル２２の裏面にデジタル表示部が配置されるため、外部から視認できるように、別途開口部が、必要となる。
ソーラーセル２２の発電効率を高めるためには、アモルファスシリコン２２８の表面２２８ａに入射する光量をできるだけ多くする必要がある。そのため、アモルファスシリコン２２８の表面積をなるべく大きくすることが望ましい。そこで、本実施形態では、文字板１１の裏面１１ｂとＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａの間にもソーラーセル２２が配置されている。しかし、前述したように、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５はマイクロ波をシールドする効果が高いため、本実施形態では、ＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａ（図１６（Ｂ）では上面）の近傍部分の透明電極２２１及び金属電極２２５がメッシュ状に形成されている。
なお、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の回路構成は、図３に示した第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の回路構成と同様であってもよいため、その説明を省略する。また、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の時刻修正処理（測時モード）手順及び時差修正処理（測位モード）手順は、図５及び図６にそれぞれ示した第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の時刻修正処理（測時モード）手順及び時差修正処理（測位モード）手順と同様であってもよいため、その説明を省略する。また、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３におけるＧＰＳアンテナ２７の配置は、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示した第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３におけるＧＰＳアンテナ２７の配置と同様であってもよいため、その説明を省略する。
［第３実施形態の効果］
第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３によれば、以下のような効果が得られる。
第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図１５に示したように、ソーラーセル２２は、文字板１１の裏面１１ｂとＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａの間に挟まれる部分を含むＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａの近傍部分の透明電極２２１及び金属電極２２５がメッシュ状に形成されているので、その面積を減らすことが出来る。つまり、ＧＰＳ衛星１０からのマイクロ波がソーラーセル２２による減衰を緩和することが出来るので、出来る限りソーラーセル２２を通過させる事で確実な受信を確保することができる。また、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５が電気的に結合して発生するロスを緩和することが出来る。そのため、ソーラーセル２２の裏面２２ｂの側の腕時計内部にＧＰＳアンテナ２７を配置しても、確実な受信を維持することができる。従って、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３によれば、アンテナ配置の制約を緩和することができるので、装飾性や装着性を向上させることができる。
また、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、第１実施形態及び第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３と比較して、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５の表面積が大きい。そのため、ソーラーセル２２による光発電効率をより高くすることができる。
また、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図１５に示したように、ＧＰＳアンテナ２７が、外装ケース１７との距離Ｍ２及びムーブメント１３との距離Ｍ３がともに所定値以上になるように配置される。すなわち、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、ＧＰＳアンテナ２７と金属部材が所定値以上の距離だけ離れているので、受信性能の劣化を低減することができる。さらに、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３において、ＧＰＳアンテナ２７がパッチアンテナである場合には、ＧＰＳアンテナ２７と金属部材の距離がＧＰＳアンテナ２７の厚みＬ以上となるようにＧＰＳアンテナ２７を配置すれば、受信性能の劣化をより低減させることができる。
また、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３では、図１５に示したように、ＧＰＳアンテナ２７は外装ケース１７に近い周縁部に配置される。第１実施形態及び第２実施形態と同様に、ＧＰＳアンテナ２７を文字板１１の表面１１ａの１２時から６時の位置に対応する裏面側の周縁部の少なくとも一部に配置することにより、ユーザーがＧＰＳ付き腕時計３を左手首に装着した状態で歩行時や走行時など日常生活においてＧＰＳアンテナ２７の放射パターンがＧＰＳ衛星１０が存在する上空に向きやすい。従って、マイクロ波を受信し易くすることができるので利便性が向上する。
以上の通り、第３実施形態によれば、文字板１１の裏面１１ｂの側の腕時計内部にＧＰＳアンテナ２７を配置しても確実な受信を維持することができるので、装飾性及び装着性の良いＧＰＳ付き腕時計を提供することができる。
２−４．ＧＰＳ付き腕時計の外観
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、第１〜第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の外観の一例を示す図である。例えば、図１７（Ａ）に示すように、ＧＰＳ付き腕時計３は、文字板１１の裏面とＧＰＳアンテナ２７の受信面の間に挟まれる空間にはソーラーセル２２が配置されていないようにしてもよい（第１実施形態）。また、例えば、図１７（Ｂ）に示すように、ＧＰＳ付き腕時計３は、文字板１１の裏面とＧＰＳアンテナ２７の受信面の間に挟まれる部分は、ソーラーセル２２の電極が形成されていないようにしてもよいし（第２実施形態）、ソーラーセル２２は文字板１１の裏面とＧＰＳアンテナ２７の受信面の間に挟まれる部分の電極がメッシュ状に形成されているようにしてもよい（第３実施形態）。
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示すように、第１〜第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３は、ＧＰＳアンテナ２７が文字板１１の裏面側に配置されているため、装飾性や装着性が良い。さらに、ＧＰＳアンテナ２７は、図１７（Ａ）では文字板１１の１２時の位置の裏面側に配置され、図１７（Ａ）では文字板１１の６時の位置の裏面側に配置されている。従って、図１１（Ｂ）で説明したように、ＧＰＳ付き腕時計３は、ユーザーの歩行時や走行時など日常生活においてＧＰＳアンテナ２７の放射パターンがＧＰＳ衛星１０が存在する上空に向きやすい。従って、マイクロ波を受信し易くすることができるので利便性が向上する。
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、第３実施形態において、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５がＧＰＳアンテナ２７の受信面２７ａの近傍のみメッシュ状に形成されている場合を例にとり説明したが、ソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５の全体がともにメッシュ状に形成されていてもよい。
また、第１実施形態および第２実施形態のソーラーセル２２は、プラスチックフィルム基板２２６を使っているが、プラスチックフィルム基板２２６が金属基板であっても良い。金属基板の場合には、マイクロ波を遮るシールド効果およびＧＰＳアンテナ２７と電気的に結合してロスが発生してしまうので、ＧＰＳアンテナ２７とは、所定値以上離れて配置されることが望ましい。
同様に第３実施形態においてもソーラーセル２２は、プラスチックフィルム基板２２６を使っているが、プラスチックフィルム基板２２６が金属基板であっても良い。金属基板の場合には、金属基板のソーラーセル２２の透明電極２２１及び金属電極２２５がメッシュ状になっている部分と重なる部分が、メッシュ状あるいは、空間であることが望ましい。
また、例えば、前述の各実施形態は文字板１１と指針１２により時刻表示を行うアナログ時刻表示型の腕時計を例に挙げて説明したが、本発明の電子時計はアナログ時刻表示型の腕時計に限らず、指針１２を有さず文字板１１に時刻情報をデジタル表示するデジタル時刻表示型の腕時計であってもよい。
また、例えば、前述の各実施形態はＧＰＳ付き腕時計を例に挙げて説明したが、本発明の電子時計はＧＰＳ付き腕時計に限らず、他の種類の電子時計であってもよい。他の種類の電子時計としては、例えば、ブルートゥース（Bluetooth）やＣＤＭＡ方式等で携帯電話や基地局等と通信を行う腕時計が考えられる。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
ＧＰＳシステムの概要について説明するための図。 航法メッセージの構成について説明するための図。 第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計の回路構成について説明するための図。 第１実施形態の制御部（ＣＰＵ）４０の構成について説明するための図。 第１実施形態の時刻修正処理手順の一例を示すフローチャート。 第１実施形態の時差修正処理手順の一例を示すフローチャート。 図７（Ａ）は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計の概略平面図であり、図７（Ｂ）は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計の概略断面図である。 第１実施形態におけるソーラーセル２２の構造について説明するための図。 第１実施形態におけるＧＰＳアンテナ２７の放射パターンの一例を示す図。 パッチアンテナの受信能力に関する測定データを示す図。 第１実施形態におけるＧＰＳアンテナ２７の配置の一例について説明するための図。 第１実施形態の変形例の概略断面図。 第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計の概略断面図。 第２実施形態におけるソーラーセル２２の構造について説明するための図。 第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計の概略断面図。 第３実施形態におけるソーラーセル２２の構造について説明するための図。 第１〜第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計の外観の一例を示す図。
符号の説明
１ ＧＰＳ受信機、３ ＧＰＳ付き腕時計、１０ ＧＰＳ衛星、１１ 文字板、１２ 指針、１３ ムーブメント、１４ リューズ、１５ ボタン、１６ ボタン、１７ 外装ケース、１８ ベゼル、１９ 表面ガラス、２０ モータコイル、２１ 輪列、２２ ソーラーセル、２３ アンテナ基板、２４ 二次電池、２５ 回路基板、２６ 裏蓋、２７ ＧＰＳアンテナ、２８ 充電制御回路、２９ レギュレータ、３０ 受信モジュール、３１ ＳＡＷフィルタ、３２ コネクタ、３３ シールド板、４０ 制御部（ＣＰＵ）、４１ 記憶部、４２ 発振回路、４３ 水晶振動子、４４ 駆動回路、５０ ＲＦ部、５１ ＬＮＡ、５２ ミキサ、５３ ＶＣＯ、５４ ＰＬＬ回路、５５ ＩＦアンプ、５６ ＩＦフィルタ、５７ ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）、６０ ベースバンド部、６１ ＤＳＰ、６２ ＣＰＵ、６３ ＳＲＡＭ、６４ ＲＴＣ、６５ 温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）、６６ フラッシュメモリ、８０ 時刻表示装置、９０ 電源供給装置、２２０ 保護フィルム、２２１ 透明電極、２２２ ｐ型半導体、２２３ ｉ型半導体、２２４ ｎ型半導体、２２５ 金属電極、２２６ プラスチックフィルム基板、２２７ 保護フィルム、２２８ アモルファスシリコン

Claims (18)

  1. 光発電により発生した電力を動力源とし、ＧＰＳ衛星から送信された衛星信号を受信する機能を有する電子腕時計であって、
    表面に時刻情報を表示する文字板と、
    前記文字板を透過した光を受光して前記光発電を行うソーラーセルと、
    受信面の少なくとも一部が前記文字板の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記文字板を透過した前記衛星信号を受信し、前記ソーラーセルとは別体であるパッチアンテナと、を含み、
    前記文字板の裏面と前記パッチアンテナとの間に挟まれる空間には前記ソーラーセルが配置されておらず、
    前記パッチアンテナと前記ソーラーセルに含まれる金属部材との距離が所定値以上離れていることを特徴とする電子腕時計。
  2. 請求項１において、
    前記ソーラーセルは、
    前記文字板の裏面と前記パッチアンテナとの間に挟まれる空間に開口部が形成されていることを特徴とする電子腕時計。
  3. 請求項１又は２において、
    前記ソーラーセルは、
    受光面の少なくとも一部が前記文字板の裏面の少なくとも一部と対向するように配置されていることを特徴とする電子腕時計。
  4. 請求項３において、
    前記ソーラーセルの前記受光面と前記パッチアンテナの前記受信面が略同一平面上に配置されることを特徴とする電子腕時計。
  5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
    前記パッチアンテナが受信した前記衛星信号から衛星情報を取得し、当該衛星情報に基
    づいて時刻修正情報を生成する時刻修正情報生成部と、
    前記時刻修正情報に基づいて、前記時刻情報を修正する時刻情報修正部と、を含むことを特徴とする電子腕時計。
  6. 光発電により発生した電力を動力源とし、マイクロ波を受信する機能を有する電子腕時計であって、
    表面に時刻情報を表示する文字板と、
    受光面の少なくとも一部が前記文字板の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記文字板を透過した光を受光して前記光発電を行うソーラーセルと、
    受信面の少なくとも一部が前記ソーラーセルの前記受光面の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記ソーラーセルを通過した前記マイクロ波を受信するアンテナと、を含み、
    前記ソーラーセルは、
    少なくとも、前記文字板の裏面と前記アンテナの前記受信面の間に挟まれる部分は、電極が形成されていないことを特徴とする電子腕時計。
  7. 請求項６において、
    前記アンテナと前記ソーラーセルに含まれる金属部材との距離が所定値以上離れていることを特徴とする電子腕時計。
  8. 光発電により発生した電力を動力源とし、マイクロ波を受信する機能を有する電子腕時計であって、
    表面に時刻情報を表示する文字板と、
    受光面の少なくとも一部が前記文字板の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記文字板を透過した光を受光して前記光発電を行うソーラーセルと、
    受信面の少なくとも一部が前記ソーラーセルの前記受光面の裏面の少なくとも一部と対向するように配置され、前記ソーラーセルを通過した前記マイクロ波を受信するアンテナと、を含み、
    前記ソーラーセルは、
    少なくとも、前記文字板の裏面と前記アンテナの前記受信面の間に挟まれる部分の電極がメッシュ状に形成されていることを特徴とする電子腕時計。
  9. 請求項６乃至８のいずれかにおいて、
    少なくとも一部が金属部材で形成された時計部品を含み、
    前記アンテナと前記金属部材の距離が所定値以上となるように前記時計部品が配置されていることを特徴とする電子腕時計。
  10. 請求項９において、
    前記時計部品として、外装ケースと、ムーブメントと、裏蓋と、を含むことを特徴とする電子腕時計。
  11. 請求項６乃至１０のいずれかにおいて、
    前記マイクロ波は、位置情報衛星から送信された衛星信号であり、
    前記アンテナが受信した前記衛星信号から衛星情報を取得し、当該衛星情報に基づいて時刻修正情報を生成する時刻修正情報生成部と、
    前記時刻修正情報に基づいて、前記時刻情報を修正する時刻情報修正部と、を含むことを特徴とする電子腕時計。
  12. 請求項６乃至１１のいずれかにおいて、
    前記アンテナは、パッチアンテナであることを特徴とする電子腕時計。
  13. 請求項１乃至５のいずれか又は請求項７又は９又は１０に従属する請求項１２において、
    前記所定値は、前記パッチアンテナの、前記受信面に対して直交する方向の厚み以上であることを特徴とする電子腕時計。
  14. 請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
    前記ソーラーセルは、
    前記受光面が前記文字板の裏面の略全部と対向するように配置されていることを特徴とする電子腕時計。
  15. 請求項１乃至１４のいずれかにおいて、
    前記アンテナは、
    前記文字板の裏面側の周縁部の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする電子腕時計。
  16. 請求項１５において、
    前記周縁部は、
    前記文字板の表面の１２時から６時の位置に対応する裏面側の周縁部であること特徴とする電子腕時計。
  17. 請求項１又は７において、
    前記ソーラーセルに含まれる金属部材は、透明電極であることを特徴とする電子腕時計。
  18. 請求項１又は７において、
    前記ソーラーセルに含まれる金属部材は、金属電極であることを特徴とする電子腕時計。
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