JP2018146240A - 電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ感度を向上させると共に、部品レイアウトの自由度が高い電波時計を提供する。【解決手段】ケース１１と、ケース１１内に収容され計時を行う制御回路と、制御回路で計時される時刻を表示する時刻表示部と、電波信号を受信する平面アンテナ２０と、を備える電波時計１であって、平面視において、平面アンテナ２０に発生する電界ベクトルが一方の辺から他方の辺に向かう所定方向になるように、所定方向及び所定方向に直交する方向を略二分する方向における平面アンテナ２０の端部（角部）から所定距離の範囲に、金属部材（ソーラーパネル３０、ケース１１等）が配置されない非配置領域２２ａ〜２２ｄを有する構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、時刻情報を有する電波を受信して時刻を修正する電波時計に関し、特にＧＰＳ衛星等からの高周波電波を受信する電波時計に関するものである。

太陽光などの光を受光して発電するソーラーパネルを備えたソーラー時計が実用化されており、広く使用されている。また近年、ＧＰＳ衛星からの時刻情報を有する高周波電波を受信する平面アンテナを備えた電波時計が実用化されている。また更に、ソーラーパネルと平面アンテナの両方を備えたソーラー電波時計も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１は、時計内にソーラーパネルと平面アンテナ（パッチアンテナ）が配置され、ソーラーパネルは切り欠き部を有し、平面アンテナはソーラーパネルの切り欠き部に配置されている。また、ソーラーパネルの電極層と平面アンテナとが平面的に重ならない構成である。これにより、アンテナの受信性能を損なうことなく、ソーラーパネルによる充分な起電力が得られることが示されている。

特開２０１４−５９３２１号公報（第５頁、図１）

しかしながら、特許文献１は、平面アンテナにソーラーパネルが近接しており、また、信号処理ＩＣなどの金属部品も近くに配置されているので、平面アンテナの受信感度が低下する懸念がある。

以下、図面により、従来のソーラー電波時計の内部配置から、本発明が解決しようとする課題を説明する。図１３は、特許文献１などで示されている従来のソーラー電波時計のソーラーパネルと平面アンテナの配置の一例である。なお、文字板と指針は外した状態である。図１３に示すように、従来のソーラー電波時計１００は、金属製のケース１０１の内部に、ソーラーパネル１０２が配置され、ソーラーパネル１０２の切り取り部１０３に、平面アンテナ１１０が配置されている。

図１４は、平面アンテナ１１０に発生する電流Ｉと電界Ｅの方向を示した平面アンテナ１１０とその周辺の拡大図である。図１４に示すように、平面アンテナ１１０がＧＰＳ衛星などから電波を受信すると、平面アンテナ１１０の電極上に矢印で示す電流Ｉが発生する。なお、電流Ｉの矢印は、電流方向を示しており、図１４においては、Ｙ方向に流れるものとする。
そして、電流Ｉに起因して平面アンテナ１１０の周辺に電界Ｅが発生する。

ここで、平面アンテナ１１０の端部が、ソーラーパネル１０２や金属ケース１０１に近接しているため、電流Ｉと同方向（Ｙ方向）の電界Ｅの他に、Ｘ方向の成分を含んだ電界ベクトルＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が発生する。
電界ベクトルＥ１とＥ２、またＥ３とＥ４のＸ方向は、互いに逆方向であり合成すると打ち消し合う損失成分であり、アンテナ感度が低下する原因となる。

このように、平面アンテナ１１０の近傍に金属部材が配置されていると、発生した電界Ｅは、近傍の金属部材にも飛んでしまい、電界Ｅの方向は分散してしまう。

また、ソーラーパネル１０２やケース１０１だけでなく、時計内部に配置される電池や輪列等の金属部材によっても電界Ｅは影響を受けてしまう。

本発明の目的は上記課題を解決し、アンテナ感度を向上させると共に、部品レイアウトの自由度が高い電波時計を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の電波時計は下記記載の構成を採用する。

本発明の電波時計は、ケースと、ケース内に収容され計時を行う制御回路と、制御回路で計時される時刻情報を表示する時刻表示部と、誘電体上にアンテナ電極を有し電波信号を受信する平面アンテナと、を備える電波時計であって、平面視において、電波信号の受信に起因して平面アンテナの周辺に発生する電界ベクトルの方向が所定方向になるように、アンテナ電極の中心を通り、所定方向及び所定方向に直交する方向を略二分する方向におけるアンテナ電極の端部から所定距離の範囲に、金属部材が配置されない非配置領域を有することを特徴とする。

また、所定方向におけるアンテナ電極の端部から金属部材までの距離は、所定距離よりも小さくしてもよい。

また、所定距離は、所定方向におけるアンテナ電極の端部から金属部材までの距離の平方根倍以上であるとよい。

また、金属部材は、ケース、ケース内に配置されるソーラーパネル、電池、ステップモータ、地板、輪列、輪列受け、リューズ、受信回路、制御回路のうち少なくともいずれか１つを含むとよい。

また、金属部材はソーラーパネルであって、平面視において非配置領域に対する部分は切り欠き又は絶縁体で構成されるとよい。

また、金属部材はケースであって、平面視において非配置領域に対する部分は、切り欠かれているとよい。

また、非配置領域には、誘電体が配置されていてもよい。

また、平面アンテナのアンテナ電極は矩形であり、電界ベクトルは、アンテナ電極の対向する一方の辺から他方の辺に向かう方向であり、非配置領域は、アンテナ電極の角部から所定距離の範囲であるとよい。

また、平面アンテナのアンテナ電極は矩形であり、電界ベクトルの方向はアンテナ電極の所定の角部から対角に向かう方向であり、非配置領域は、アンテナ電極の辺から所定距離の範囲であるとよい。

本発明の電波時計によれば、平面アンテナの周辺に発生する電界が金属部材の影響を受けにくくすることができ、電界の損失が減少し、電界ベクトルが所定方向に揃い、アンテ
ナ感度を向上させることができる。また、非配置領域以外には、金属部材を自由に配置できるので、時計内部の部品レイアウトの自由度が向上する。

本発明の第１実施形態に係わる電波時計の外観図である。 本発明の第１実施形態に係わる電波時計の平面アンテナとソーラーパネルの配置図である。 本発明の第１実施形態に係わる電波時計の非配置領域を説明する平面アンテナとその周辺の拡大図である。 本発明の第１実施形態に係わる電波時計の平面アンテナと金属部材の配置図である。 本発明の第２実施形態に係わる電波時計の平面アンテナとその周辺の拡大図である。 本発明の第３実施形態に係わる電波時計の平面アンテナとその周辺の拡大図である。 本発明の第４実施形態に係わる電波時計の平面アンテナとその周辺の拡大図である。 本発明の第５実施形態に係わる電波時計の平面アンテナとその周辺の拡大図である。 本発明の第５実施形態の変形例１に係わる電波時計の平面アンテナとその周辺の拡大図である。 本発明の第５実施形態の変形例２に係わる電波時計の平面アンテナとその周辺の拡大図である。 本発明の第６実施形態に係わる電波時計の平面アンテナとその周辺の拡大図である。 本発明の第６実施形態の変形例に係わる電波時計の平面アンテナとその周辺の拡大図である。 従来の電波時計の平面アンテナとソーラーパネルの配置図である。 従来の電波時計の平面アンテナに発生する電界を説明する平面アンテナとその周辺の拡大図である。

本発明は、平面アンテナの端部（角部）から所定距離の範囲に金属部材が配置されない非配置領域を有する構成とすることによって、平面アンテナの周辺に発生する電界ベクトルの損失成分を減らしてアンテナ感度を向上させることを特徴とする。以下、図面を用いて詳細に説明する。
図面の縮尺等は説明のため適宜変更し、また、構造が理解しやすいように一部を模式的に示している。

［第１実施形態］
第１実施形態について図１〜図４を用いて説明する。図１は、第１実施形態の電波時計の外観を示す平面図である。図２は、電波時計１の平面アンテナと金属部材の一つであるソーラーパネルの配置について説明をするための平面図である。図３は、平面アンテナ近傍の金属部材を配置しない非配置領域について説明をするための図２の部分拡大図である。図４は、平面アンテナとソーラーパネル以外の代表的な金属部材との配置について説明をするための平面図である。

［第１実施形態の電波時計の外観説明：図１］
第１実施形態の電波時計の外観について図１を用いて説明する。図１に示すように、電波時計１は、ケース１１内部に、時刻表示をおこなう文字板１２と指針の時針１３ａ、分
針１３ｂ、秒針１３ｃが配置されている。この文字板１２と指針によって時刻表示部が構成される。

ケース１１は、たとえば金属などの導電性部材やセラミックスや樹脂などの非導電性部材で形成され、略円筒状をしており、文字板１２の時刻表示部側を風防で覆われている。また、時刻表示部側とは反対側は裏蓋で覆われている。
ケース１１の側面には、時刻修正やその他の機能を操作するためのリューズ１４、操作ボタン１５ａ、１５ｂなどが配置されている。また、ケース１１には、バンド１４が繋がっている。
ケース１１の内部であって、文字板１２の時刻表示部とは反対側には、時刻を計時する制御回路、時刻情報を有する電波を受信する平面アンテナ、ソーラーパネル、受信回路、輪列、電池などが配置される。

電波時計１は、平面アンテナによって受信した電波信号を受信回路によって時刻情報データに復号し、制御回路によって計時している自機の時刻を更新し、時刻表示部である時針１３ａ、分針１３ｂ、秒針１３ｃが時刻を表示する。
平面アンテナは、ＧＰＳ衛星やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等から送信される高周波電波を受信するアンテナであり、パッチアンテナやマイクロストリップアンテナと称されることもある。

［電波時計１の平面アンテナとソーラーパネルの配置説明：図２］
電波時計１の平面アンテナとソーラーパネルの配置について図２を用いて説明する。図２は図１の文字板１２と指針を外した状態に相当する。図２に示すように、ケース１１の内部に平面アンテナ２０と金属部材であるソーラーパネル３０が平面視において重ならないように配置されている。

平面アンテナ２０は、誘電体基板の両面に電極が形成され、下面側（裏蓋側）の電極はＧＮＤに接続されるグラウンド電極であり、上面側（文字板１２側）の電極がアンテナ電極２１である。アンテナ電極２１は略矩形であり、平面アンテナ２０の大部分を覆っている。図２において、平面アンテナ２０の四つの端部（角部）には、金属部材が配置されない破線で示す円形の非配置領域２２ａ〜２２ｄが設けられている。

ソーラーパネル３０は、太陽光などの外部光によって光発電をおこなうデバイスであり、発電した電力を用いて、制御回路などに電力を供給したり、二次電池などに蓄電したりするために接続される。ソーラーパネル３０は基板上に太陽電池層と太陽電池層の両面に形成される電極層を有する一つまたは複数のソーラーセルで構成される。複数のソーラーセルで構成される場合は、互いの太陽電池層間は絶縁され、電極層で直列または並列的に接続され使用される。本実施形態のソーラーパネル３０は、ケース１１の内側に略円形に配置され、平面アンテナ２０と平面視において重ならないように、略扇状の切り取り部３１を有している。また、指針（図１参照）の回転軸である指針軸１６の位置は、ソーラーパネル３０が切り抜かれている。

ソーラーパネル３０の平面視において平面アンテナ２０の非配置領域２２ａ、２２ｂに対する部分は、略半円状に切り欠いた切り欠き部３２ａ、３２ｂを有している。切り取り部３１と切り欠き部３２ａ、３２ｂの領域は、絶縁体で構成してもよく、非導電性の基板にソーラーセルを形成する際に、この切り取り部３１や切欠き部３２ａ、３２ｂに対する部分に太陽電池層や電極層を形成しない領域を設けるような構成とすることで実現できる。このように、平面アンテナ２０とソーラーパネル３０は、平面視で重ならずに配置されるので、平面アンテナ２０は、ソーラーパネル３０に妨げられることなく、高周波電波を受信できる。また、ソーラーパネル３０は、切り取り部３１と切り欠き部３２ａ、３２ｂ
以外の領域で効率よく光を受光して発電できる。

［電波時計１の平面アンテナ２０の非配置領域の説明：図３］
平面アンテナ２０の非配置領域２２ａ〜２２ｄと発生する電界との関係について図３を用いて説明する。図３に示すように、平面アンテナ２０の周辺には、外部からの電波信号に基づいて電界ベクトルＥ発生する。

本実施形態において、電波時計１が所望する電界ベクトルＥの方向（所定方向）は、アンテナ電極２１の対向する一方の辺２１ｅから他方の辺２１ｆに向かう方向であり、図３の矢印で示すＹ方向である。
この電界ベクトルＥのＹ方向に直交するＸ方向を略二分する方向（すなわち、電界ベクトルＥの方向に対して±４５度）における平面アンテナ２０の端部（角部）から所定距離ｒ１の範囲が非配置領域２２ａ〜２２ｄである。この非配置領域２２ａ〜２２ｄが金属部材を配置しない領域である。つまり、アンテナ電極２１の面積を電界ベクトルＥの方向に略二等分する線分と、この等分されたアンテナ電極２１のそれぞれの面積をさらに略二等分する電界ベクトルＥと直交する線分に対し、さらにその等分（４等分）された面積をそれぞれ略二等分する線分を引き、この線分とアンテナ電極２１の外周との交点を端部として、この端部から所定距離ｒ１を非配置領域としている。

図３においては、アンテナ電極２１が平面視において略正方形であるとして説明を行ったが、これに限定されずアンテナ電極２１は長方形や台形、平行四辺形その他の矩形形状であってもよい。この場合、対辺方向に電界ベクトルＥを発生させる場合は、それぞれの角（端部）から所定の範囲を非配置領域としてもよい。
また、平面視におけるアンテナ電極２１の形状が多角形であり、電界ベクトルＥの方向でアンテナ電極２１の面積を略二等分する線分を仮定したときの、二等分線に近い角部を端部としてもよい。

このように、平面アンテナ２０に非配置領域２２ａ〜２２ｄを設けて、ソーラーパネル３０が平面視において、非配置領域２２ａ、２２ｂと重ならないように切り欠き部３２ａ、３２ｂを形成する。また、非配置領域２２ｃ、２２ｄと金属部材のケース１１が平面視で重ならないように、平面アンテナ２０はケース１１から離れた位置に配置される。

この金属部材を配置しない非配置領域２２ａ〜２２ｄを設けることにより、非配置領域を設けない場合と比較して、電界の金属部材による影響、すなわち金属部材の方向に（または金属部材の方向から）電界が飛ぶことを抑制することができ、電界ベクトルＥをＹ方向に揃えることができる。これにより、アンテナ感度を向上させることができる。

［電波時計１の平面アンテナ２０と金属部材の配置説明：図４］
次に、電波時計１の平面アンテナ２０と複数の金属部材の配置について図４を用いて説明する。図４は、図２で示す電波時計１のソーラーパネル３０と指針を取り外した状態に相当する平面アンテナ２０と複数の金属部材の配置図である。図４に示すように、ケース１１の内部には平面アンテナ２０と複数の金属部材が配置されている。

複数の金属部材は、電池４１、ステップモータ４２、輪列４３、リューズ１４の巻真４４、高周波電波を受信する受信回路４５、時刻を計時する制御回路４６などである。なお、輪列４３を受ける輪列受け４７も金属部材である。これらの部材が配置され位置決めするための基板である地板４８も金属部材とみなすこともできる。

電池４１は、たとえばリチウムイオン電池などの二次電池をもちいることができ、ソーラーパネル３０で発電した電気を蓄電し、制御回路４６や受信回路４５、ステップモータ
４２などの駆動に使用される。図４においては、地板４８の内部に配置されているため破線で外形が示されている。電池４１は、ケース１１の内面積に対して占める割合が高く、アンテナ感度に与える影響が大きいため、平面アンテナ２０から最も離間した位置に配置することが好ましい。

ステップモータ４２は、制御回路４６から出力される駆動パルスに応じた正転（右回り）または逆転（左回り）の回転動作をおこなう。ステップモータ４２は輪列４３に連結される。ステップモータ４２のケース１１の無い面積に対して占める割合は比較的高く、平面アンテナ２０の近傍に配置されると、ステップモータ４２のコイルによる影響を受けるため、離間して配置することが好ましい。

輪列４３は、複数の歯車で構成され、ステップモータ４２の回転動作にともない回転運動を行う。歯車には指針が取付けられており、回転運動によって指針を回転させることにより指針の運針を実現することができる。輪列４３は、加工精度や耐久性などの観点から金属部材で形成してもよく、その場合、平面アンテナ２０の近傍に配置されることによってアンテナ感度に寄与するため、非配置領域を除く領域に配置される。

巻真４４は一端がリューズ１４に、他端が輪列４３の一部に接続され、指針の調整や電波時計１に搭載される機能の選択動作などを行う。図４においては、地板４８の内部に配置されているため破線で外形が示されている。

受信回路４５は、平面アンテナ２０と接続されており、平面アンテナ２０が受信した電波信号を復号し、たとえば時刻情報を含むデータを出力する。出力した信号は制御回路４６に送られる。

これらの金属部材においても、平面アンテナ２０の非配置領域２２ａ〜２２ｄと平面視において重ならないように配置される。

地板４８については、ケース内周に収まる円板形状で金属単体または樹脂との組合せで構成されることが多いが、そのうち少なくとも金属で構成される領域が平面視で非配置領域２２ａ〜２２ｄと重ならなければよい。

この構成により、平面アンテナ２０の非配置領域２２ａ〜２２ｄには、金属部材が配置されないので、平面アンテナ２０の周辺に発生した電界は、金属部材による影響、すなわち金属部材の方向に（または金属部材の方向から）電界が飛ぶことを抑制することができ、電界ベクトルＥを所望の方向（所定方向）に揃えることができる。

以上のように、本実施形態による電波時計１によれば、平面アンテナ２０の端部に非配置領域２２ａ〜２２ｄを設けて金属部材を配置しないことで、平面アンテナ２０に発生する電界ベクトルＥを所定方向（Ｙ方向）に揃えることができる。これにより、電界の損失が減少し、アンテナ感度に優れた電波時計を提供できる。
また、非配置領域２２ａ〜２２ｄ以外の領域には、ソーラーパネル３０、ケース１１、電池４１、ステップモータ４２、輪列４３等の金属部材を自由に配置できるので、金属部材のレイアウト設計の自由度が増し、スペース効率に優れた小型で高性能の電波時計を実現できる。

ソーラーパネル３０は、平面アンテナ２０のアンテナ電極２１の近傍またはソーラーパネル３０の方が文字板１２側に配置され、アンテナ感度に影響を与える可能性が大きい。次に、ソーラーパネル３０の第１実施形態とは別の構成例について、第２実施形態〜第６実施形態の説明をおこなう。

［第２実施形態］
第２実施形態は、所望する電界ベクトルの方向（所定方向）の平面アンテナの端部から金属部材までの距離が非配置領域の距離よりも小さい構成である。なお、図面の説明において、上述した実施形態と同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第２実施形態の電波時計の説明：図５］
第２実施形態の電波時計２の平面アンテナとソーラーパネルについて図５を用いて説明する。図５は、図２で示した電波時計１と同様に、電波時計２の文字板と指針を外した状態に相当し、平面アンテナ２０とその周辺を示した部分拡大図である。

図５に示すように、ソーラーパネル３０は、ケース１１の内部に平面アンテナ２０とソーラーパネル３０が平面視において重ならないように配置され、かつ、略扇状の切り取り部３１と略半円状の切り欠き部３２ａ、３２ｂとを有している。
また、所定方向である電界ベクトルＥの方向のソーラーパネル３０の端部は、アンテナ電極２１の辺２１ｅの中央に近接するように略円弧状の凸部３３を有している。すなわち、電界ベクトルＥの方向であるアンテナ電極２１の端部の辺２１ｅの中央からソーラーパネル３０までの距離ｒ２が、非配置領域２２ａ〜２２ｄの所定距離ｒ１よりも小さくなるように構成される。

ここで、非配置領域２２ａ〜２２ｄの所定距離ｒ１は、アンテナ電極２１の辺２１ｅからソーラーパネル３０の凸部３３までの距離ｒ２の平方根倍以上あるとよい。この理由は、平面アンテナ２０に発生する電界の強さは、金属部材までの距離の２乗に相関し、ソーラーパネル３０の切り欠き部３２ａ、３２ｂに対して発生する電界に対して、Ｙ方向であるソーラーパネル３０の凸部３３に対して発生する電界を２倍以上とすることにより、金属部材の影響がほぼ無視できる程度に小さくできるためである。

この構成により、平面アンテナ２０に発生する電界ベクトルは、近接しているソーラーパネル３０の凸部３３が支配的になり、Ｙ方向の電界ベクトルＥの強さをソーラーパネル３０の切り欠き部３２ａ、３２ｂに対して発生する電界よりも２倍以上強くできる。この結果、電界ベクトルＥをソーラーパネル３０の凸部３３の方向、すなわち、所定方向であるＹ方向に揃えることができる。
また、ソーラーパネル３０の面積を凸部３３の分だけ広げることができるため、発電量をより大きくすることができる。

また、アンテナ電極２１の辺２１ｅの中央付近は、ソーラーパネル３０以外の金属部材（電池や輪列等）も近接させられるので、金属部材の配置面積が増えてレイアウト設計の自由度を増やすことができる。

なお、アンテナ電極２１の辺２１ｅに対向する他方の辺２１ｆからケース１１までの距離が、非配置領域２２ａ〜２２ｄの所定距離ｒ１よりも小さくなるようにケース１１の内側に凸部を設けてもよい。また、このケースの凸部に代えて、同領域に金属部材を配置してもよい。これにより、電界ベクトルＥをＹ方向に更に揃えることが可能となる。

以上のように、本実施形態の電波時計２によれば、ソーラーパネル３０の端部は、アンテナ電極２１の辺２１ｅに近接する凸部３３を有している。これにより、平面アンテナ２０の周辺に発生する電界ベクトルＥをＹ方向に更に揃えることができ、電界の損失成分の発生を抑制することができ、アンテナ感度に優れた電波時計を提供できる。

［第３実施形態］
第３実施形態は、金属部材がケースであって、非配置領域はケースが切り欠かれている構成である。なお、図面の説明において、上述した実施形態と同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第３実施形態の電波時計の説明：図６］
第３実施形態の電波時計３の平面アンテナ、ソーラーパネル、及びケースの構成について図６を用いて説明する。図６は、図２で示した電波時計１と同様に、電波時計３の文字板と指針を外した状態に相当し、平面アンテナ２０、ソーラーパネル３０、及びケース１１の周辺を示した部分拡大図である。この実施形態において、ケース１１は金属などの導電性部材で構成されている。

図６に示すように、ケース１１の平面視において平面アンテナ２０の非配置領域２２ｃ、２２ｄに対する部分は、円弧状に切り欠いたケース切り欠き部１１ａ、１１ｂを有している。これにより、ケース１１が、平面視において平面アンテナ２０の非配置領域２２ｃ、２２ｄと重なることがない。

この構成により、平面アンテナ２０の非配置領域２２ａ〜２２ｄには、平面視においてソーラーパネル３０やケース１１が重ならないので、平面アンテナ２０の周辺に発生した電界は、ケース１１による影響を抑制することができ、電界ベクトルＥを所定方向（図３におけるＹ方向）に揃えることができる。

以上のように、本実施形態の電波時計３によれば、平面アンテナ２０に発生する電界ベクトルＥを所定方向に揃えることができるので、電界の損失成分の発生を抑制することができアンテナ感度に優れた電波時計を提供できる。また、ケース１１にケース切り欠き部１１ａ、１１ｂを形成することで、平面アンテナ２０をケース１１近傍の外周部に配置できるので、その分、ソーラーパネル３０、及び、他の金属部材の領域を増やすことができる。

［第４実施形態］
第４実施形態は、第２及び第３実施形態の特徴を有する構成である。なお、図面の説明において、上述した実施形態と同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第４実施形態の電波時計の説明：図７］
第４実施形態の電波時計４の平面アンテナ、ソーラーパネル、及びケースの構成について図７を用いて説明する。図７は、図２で示した電波時計１と同様に、電波時計４の文字板と指針を外した状態に相当し、平面アンテナ２０、ソーラーパネル３０、及びケース１１の周辺を示した部分拡大図である。この実施形態において、ケース１１は金属などの導電性部材で構成されている。

図７に示すように、電波時計４は、前述した第２実施形態の電波時計２と第３実施形態の電波時計３の特徴を併せ持った構成である。すなわち、ソーラーパネル３０は、切り取り部３１と非配置領域２２ａ、２２ｂに対応する切り欠き部３２ａ、３２ｂとを有して、、アンテナ電極２１の辺２１ｅの中央に近接するように凸部３３を有している。

これにより、電界ベクトルＥの方向であるアンテナ電極２１の辺２１ｅの中央からソーラーパネル３０までの距離ｒ２が、非配置領域２２ａ〜２２ｄの所定距離ｒ１よりも小さくなる。

また、ケース１１は、平面アンテナ２０の非配置領域２２ｃ、２２ｄと平面視で重なる領域に、円弧状のケース切り欠き部１１ａ、１１ｂを有している。

この構成により、平面アンテナ２０の周辺に発生する電界は、損失となる成分の発生を抑制することができ、所望の所定方向である電界ベクトルＥを支配的にして、アンテナ感度を向上させることができるとともに、ソーラーパネル３０の発電面積をより大きくすることができる。さらにケース１１の近傍までアンテナ２０を配置することができるため、電波時計の小型化やレイアウトの自由度が向上する。

以上のように、本実施形態の電波時計４によれば、ソーラーパネル３０の凸部３３とケース１１のケース切り欠き部１１ａ、１１ｂの二つの構成によって、平面アンテナ２０の周辺に発生する電界ベクトルＥをＹ方向に揃えることができるので、電界の損失成分を抑制することができ、アンテナ感度に優れた電波時計を提供できる。

［第５実施形態］
第５実施形態は、ソーラーパネルが非配置領域を除いて平面アンテナの上面側に配置される構成である。なお、図面の説明において、上述した実施形態と同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第５実施形態の電波時計の説明：図８］
第５実施形態の電波時計５の平面アンテナとソーラーパネルの構成について図８を用いて説明する。図８は、図２で示した電波時計１と同様に、電波時計５の文字板と指針を外した状態に相当する平面アンテナ２０とその周辺を示した部分拡大図である。

図８に示すように、ソーラーパネル３０は、平面アンテナ２０の非配置領域２２ａ〜２２ｄに対して平面視で重ならないように円形の切り抜き部３４ａ〜３４ｄが設けられている。切り抜き部３４ａ〜３４ｄは、非導電性の基板上に導電部材を形成しない構成としてもよい。

また、ケース１１や、図示しないが他の金属部材も、非配置領域２２ａ〜２２ｄに平面視で重ならない位置となるように配置される。上述の第４実施形態と同様に、非配置領域とケース１１とが重なる場合は、ケース切り欠き部をさらに設ける構成とすることができる。

この構成により、平面アンテナ２０の周辺に発生する電界は、損失となる成分の発生を抑制することができ、所望の所定方向である電界ベクトルＥを支配的にして、アンテナ感度を向上させることができる。また、ソーラーパネル３０は、非配置領域２２ａ〜２２ｄ以外の領域のすべてに配置できるので、発電面積をより大きくすることができる。さらにケース１１の近傍までアンテナ２０を配置することができるため、電波時計の小型化やレイアウトの自由度が向上する。

次に、上述したソーラーパネル３０の非配置領域に対応する部分に金属部材を配置しないとともに、ソーラーパネル３０が平面アンテナ２０の少なくとも一部を覆う構成に関する変形例を説明する。

［第５実施形態の変形例１の電波時計の説明：図９］
第５実施形態の変形例１の電波時計６の平面アンテナとソーラーパネルの構成について図９を用いて説明する。図９は、図２で示した電波時計１と同様に、電波時計６の文字板と指針を外した状態に相当する平面アンテナとその周辺を示した部分拡大図である。

図９に示すように、電波時計６は、ソーラーパネル３０は、非配置領域２２ａ〜２２ｄに対して平面視で重ならないように切り抜き部３５ａ、３５ｂが設けられているとともに、非配置領域２２ａと２２ｂとの間も切り抜かれて、横方向の長穴状に構成されている。
また、非配置領域２２ｃと２２ｄとについても同様に、非配置領域２２ｃと２２ｄとの間が横方向に切り抜かれている。

図９において、切り抜き部３５ｂは、ケース１１の近傍であるため、非配置領域２２ｃ、２２ｄとケース１１の隙間には、ソーラーパネル３０は配置されない。ただし、平面アンテナ２０を電波時計６の中心に近い側に配置する場合は、非配置領域２２ｃ、２２ｄとケース１１との隙間領域にもソーラーパネル３０を配置して、切り抜き部３５ａと同様に長穴状としてもよい。

ソーラーパネル３０の切り抜き部３５ａ、３５ｂ以外の部分には太陽電池層が形成されており、平面アンテナ２０に対して平面視で横方向に覆うように配置される。この横断される部分は、１つのソーラーセルとしてもよいし、複数のソーラーセルがそれぞれ覆うような構成としてもよい。

この構成により、所望の電界ベクトルＥの方向に対応する平面アンテナ２０の切り抜き部３５ａ及び３５ｂに対応する位置には、金属部材が配置されないため、平面アンテナ２０のアンテナ感度をより向上することができるとともに、平面アンテナ２０の周辺に発生した電界は、損失となる成分の発生を抑制することができ、所望の所定方向である電界ベクトルＥを支配的にすることができる。

また、ソーラーパネル３０の一部を、平面アンテナ２０上にも配置することができるため、発電面積をより大きくすることができる。
また、ソーラーパネル３０は、切り抜き部３５ａと３５ｂの二つだけの切り抜き部を形成すれば良いので、ソーラーパネル３０の製造工程を簡略化できる。

［第５実施形態の変形例２の電波時計の説明：図１０］
第５実施形態の変形例２の電波時計７の平面アンテナとソーラーパネルの構成について図１０を用いて説明する。図１０は、図２で示した電波時計１と同様に、電波時計７の文字板と指針を外した状態に相当する平面アンテナとその周辺を示した部分拡大図である。

図１０に示すように、ソーラーパネル３０は、非配置領域２２ａ〜２２ｄに対して平面視で重ならないように切り抜き部３６ａ、３６ｂが設けられている。

切り抜き部３６ａは、非配置領域２２ａと２２ｃを含み、非配置領域２２ａと２２ｃとの間も切り抜かれた縦方向の長穴状である。また切り抜き部３６ｂも同様に、非配置領域２２ｂと２２ｄを含み、非配置領域２２ｂと２２ｄとの間も切り抜かれた縦方向の長穴状である。

図１０において、平面アンテナ２０はケース１１の近傍に配置されているため、非配置領域２２ｃ、２２ｄとケース１１の隙間には、ソーラーパネル３０は配置されない。ただし、平面アンテナ２０を電波時計７の中心側に配置され、非配置領域２２ｃ、２２ｄとケース１１との隙間領域が充分に確保される場合は、非配置領域２２ｃ、２２ｄとケース１１の隙間にソーラーパネル３０を配置してもよい。

ソーラーパネル３０の切り抜き部３６ａ、３６ｂ以外の部分には太陽電池層が形成されており、平面アンテナ２０に対して平面視で縦方向に覆うように配置される。この横断される部分は、１つのソーラーセルとしてもよいし、複数のソーラーセルがそれぞれ覆うような構成としてもよい。

この構成により、平面アンテナ２０の切り抜き部３６ａ及び３６ｂに対応する位置には
、金属部材が配置されないため、平面アンテナ２０のアンテナ感度をより向上することができるとともに、平面アンテナ２０の周辺に発生した電界は、損失となる成分の発生を抑制することができ、所望の所定方向である電界ベクトルＥを支配的にすることができる。

また、ソーラーパネル３０の一部を、平面アンテナ２０上にも配置することができるため、発電面積をより大きくすることができる。
また、ソーラーパネル３０は、切り抜き部３６ａと３６ｂの二つだけの切り抜き部を形成すれば良いので、ソーラーパネル３０の製造工程を簡略化できる。

［第６実施形態］
第６実施形態は、略矩形の平面アンテナ２０のアンテナ電極の角部から対角に向かう方向に電流が発生し、所望の電界ベクトルＥの方向も角部から対角に向かう方向とされ、非配置領域はアンテナ電極の辺から所定距離の範囲に設定される構成である。
なお、図面の説明において、上述した実施形態と同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第６実施形態の電波時計の説明：図１１］
第６実施形態の電波時計８の平面アンテナとソーラーパネルの配置について図１１を用いて説明する。図１１は、図２で示した電波時計１と同様に、電波時計８の文字板と指針を外した状態に相当する平面アンテナ２０とその周辺を示した部分拡大図である。

図１１に示すように、電波時計８の平面アンテナ２０は、前述した第１〜第５実施形態の平面アンテナ２０と同様に矩形であるが、平面アンテナ２０の方向は第１〜第５実施形態に対して４５度傾いて配置されている。平面アンテナ２０の周辺に発生する所定方向である所望の電界ベクトルＥの方向（Ｙ方向）は、アンテナ電極２１の所定の角部２１ａから対角の角部２１ｄに向かう方向である。

平面アンテナ２０が図１１に示されるように配置される構成において、平面アンテナ２０の非配置領域２２ａ〜２２ｄは、アンテナ電極２１の四つの辺２１ｅ〜２１ｈの中央から所定距離ｒ１を半径とする破線で示す円形の範囲である。図１１においては、非配置領域２２ａは、アンテナ電極２１の辺２１ｇの角部２１ａと２１ｃの中点からの範囲である。また同様に非配置領域２２ｂは、アンテナ電極２１の辺２１ｅの中央からの範囲であり、非配置領域２２ｃは、アンテナ電極２１の辺２１ｆの中央からの範囲であり、非配置領域２２ｄは、アンテナ電極２１の辺２１ｈの中央からの範囲である。

ソーラーパネル３０は、平面視において平面アンテナ２０の非配置領域２２ａ、２２ｂに対する部分は、略半円状に切り欠いた切り欠き部３８ａ、３８ｂを有している。なお、切り取り部３７と切り欠き部３８ａ、３８ｂの領域は、絶縁体で構成してもよい。
また、非配置領域２２ｃ、２２ｄとケース１１が平面視で重ならないように、平面アンテナ２０は金属部材であるケース１１から離れた位置に配置される。非配置領域２２ｃ、２２ｄがケース１１と重なる場合は、第３実施形態と同様にケースに切欠き部を設けることができる。

また、辺２１ｆ、２１ｈとケース１１の間であって、非配置領域２２ｃ、２２ｄを除く領域にソーラーパネル３０を配置するだけの領域が充分に確保できるのであれば、ソーラーパネル３０をよい。

また、アンテナ電極２１の対角線が電界ベクトルＥと平行になるように配置されているので、平面アンテナ２０の共振周波数のファクターとなるアンテナ電極２１の長さＬは等価的に２辺分となり、アンテナの共振周波数を下げることができる。また、共振周波数が同じであれば、アンテナ電極２１の面積を小さくできる。

この構成により、平面アンテナ２０の周辺に発生した電界は、損失となる成分の発生を抑制することができ、所望の所定方向である電界ベクトルＥを支配的にすることができる。

以上のように、平面アンテナ２０の配置する向きや形状によらず、所定方向である所望の電界ベクトルＥに対して、所定方向と所定方向に垂直な方向とを二分する方向に対応するアンテナ電極の端部から非配置領域を設ける構成にすることにより、平面アンテナ２０の周辺に発生する電界ベクトルＥの損失成分を抑制し、所定方向を支配的になるように揃えることができ、アンテナ感度に優れた電波時計を提供することができる。

［第６実施形態の変形例の電波時計の説明：図１２］
第６実施形態の変形例の電波時計９の平面アンテナとソーラーパネルの配置について図１２を用いて説明する。図１２は、図２で示した電波時計１と同様に、電波時計９の文字板と指針を外した状態に相当する平面アンテナ２０とその周辺を示した部分拡大図である。

図１２に示すように、平面アンテナ２０の外形は略矩形であり、前述した第１〜第５の実施形態の平面アンテナ２０と同様の向きで配置されている。アンテナ電極２３は矩形であるが、図１１と同様に対角線（アンテナ電極２３の角部２３ｅと対角の角部２３ｆとを結ぶ線）が所定方向である所望の電界ベクトルＥに平行になるように、平面アンテナ２０上に形成されている。

非配置領域２２ａ〜２２ｄは、所定方向と、所定方向に垂直な方向とを略二分する方向に対応するアンテナ電極２３の端部から所定距離ｒ１を半径とする円形の範囲である。すなわち、非配置領域２２ａ〜２２ｄは、四つの辺２３ａ〜２３ｄの中央から所定距離ｒ１を半径とする円形の範囲である。

ソーラーパネル３０は、非配置領域２２ａ〜２２ｄに、平面視において重ならないように、略矩形の切り取り部３９を有している。アンテナ電極２３の端部からのｒ１を半径とする範囲であるため、図１２に示すように、アンテナ電極２３が形成されるアンテナ２０の基板とソーラーパネル３０とは重なっている構成とすることができる。

この構成においても、平面アンテナ２０のアンテナ電極の周辺に発生した電界は、損失となる成分の発生を抑制することができ、所望の所定方向である電界ベクトルＥを支配的にすることができるため、アンテナ感度に優れた電波時計を提供できる。

なお、本発明の実施形態で示した構成図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。また、第６実施形態や第６実施形態の変形例のようなアンテナ２０を採用した電波時計に対しても、非配置領域にはソーラーパネル以外の金属部材を配置しない構成とすることができる。

本発明の電波時計は、ＧＰＳ衛星等からの高周波電波を受信する平面アンテナを備えた電波時計に幅広く利用することが出来る。

１〜９ 電波時計
１１ ケース
１１ａ、１１ｂ ケース切り欠き部
２０ 平面アンテナ
２１、２３ アンテナ電極
２２ａ〜２２ｄ 非配置領域
３０ ソーラーパネル
３１、３７、３９ 切り取り部
３２ａ、３２ｂ、３８ａ、３８ｂ 切り欠き部
３３ 凸部
３４ａ〜３４ｄ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ 切り抜き部
４１ 電池
４２ ステップモータ
４３ 輪列
４４ 巻真
４５ 受信回路
４６ 制御回路

Claims (9)

1. ケースと、前記ケース内に収容され計時を行う制御回路と、前記制御回路で計時される時刻情報を表示する時刻表示部と、誘電体上にアンテナ電極を有し電波信号を受信する平面アンテナと、を備える電波時計であって、
   平面視において、前記電波信号の受信に起因して前記平面アンテナの周辺に発生する電界ベクトルの方向が所定方向になるように、前記アンテナ電極の中心を通り、前記所定方向及び前記所定方向に直交する方向を略二分する方向における前記アンテナ電極の端部から所定距離の範囲に、金属部材が配置されない非配置領域を有する電波時計。
2. 前記所定方向における前記アンテナ電極の端部から前記金属部材までの距離は、前記所定距離よりも小さい請求項１に記載の電波時計。
3. 前記所定距離は、前記所定方向における前記アンテナ電極の端部から前記金属部材までの距離の平方根倍以上である請求項２に記載の電波時計。
4. 前記金属部材は、前記ケース、前記ケース内に配置されるソーラーパネル、電池、ステップモータ、地板、輪列、輪列受け、リューズ、受信回路、制御回路のうち少なくともいずれか１つを含む請求項１〜３のいずれか一つに記載の電波時計。
5. 前記金属部材はソーラーパネルであって、平面視において前記非配置領域に対する部分は、切り欠き又は絶縁体で構成される請求項１〜４のいずれか一つに記載の電波時計。
6. 前記金属部材は前記ケースであって、平面視において前記非配置領域に対する部分は、
   切り欠かれている請求項１〜５のいずれか一つに記載の電波時計。
7. 前記非配置領域には、誘電体が配置される請求項１〜６のいずれか一つに記載の電波時計。
8. 前記平面アンテナの前記アンテナ電極は矩形であり、
   前記電界ベクトルは、前記アンテナ電極の対向する一方の辺から他方の辺に向かう方向であり、
   前記非配置領域は、前記アンテナ電極の角部から所定距離の範囲である
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の電波時計。
9. 前記平面アンテナの前記アンテナ電極は矩形であり、
   前記電界ベクトルの方向は前記アンテナ電極の所定の角部から対角に向かう方向であり、
   前記非配置領域は、前記アンテナ電極の辺から所定距離の範囲である
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の電波時計。
   

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