JP2020030056A - 電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの利得低下を低減する電子時計を提供する。【解決手段】給電部に接続される第１導体素子３１、平面視で第１導体素子３１と重なる第２導体素子３２、および第１導体素子３１と第２導体素子３２とを短絡する短絡部３４を有するアンテナ３と、ソーラーパネル５と、給電部に電気的に接続される回路基板２２と、ソーラーパネル５と回路基板２２とを電気的に接続する接続部５０と、アンテナ３、ソーラーパネル５、回路基板２２、給電部および接続部５０を収納し、側壁を有するケースと１１、を備え、アンテナ３には、短絡部とは異なる位置に、指針軸２５が貫通する貫通孔３０１が設けられ、接続部５０は、平面視において、側壁で囲まれた第１領域から、第１導体素子３１または第２導体素子３２の中心から外周までの距離の３分の１の位置を示す仮想線で囲まれた第２領域を除く第３領域に位置する。【選択図】図３

Description

本発明は、電子時計に関する。

ＧＰＳ電波を受信するアンテナと、ソーラーパネルとを備える電子時計が知られている。例えば、特許文献１には、板状のパッチ型アンテナと、パッチ型アンテナの表側に配置されるソーラーパネルと、パッチ側アンテナの裏側に配置される回路基板とを有する腕時計が開示される。パッチ型アンテナは、放射導体と、接地導体と、これらの間に配置される誘電体とを有する。また、ソーラーパネルは、回路基板に電気的に接続される電極部を有する。

特開２０１２−９３２８８号公報

しかし、特許文献１に記載の電子時計において、パッチ型アンテナ装置の代わりに、放射導体と接地導体とを短絡する短絡部を有する逆Ｆアンテナを用いると、逆Ｆアンテナの短絡部に対する電極部の配置によっては、アンテナの利得低下を招くという課題がある。

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、平面視で前記第１導体素子と重なる第２導体素子、および前記第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アンテナと、ソーラーパネルと、前記給電部に電気的に接続される回路基板と、前記ソーラーパネルと前記回路基板とを電気的に接続する接続部と、前記アンテナ、前記ソーラーパネル、前記回路基板、前記給電部および前記接続部を収納し、側壁を有するケースと、を備え、前記アンテナには、前記短絡部とは異なる位置に、指針軸が貫通する貫通孔が設けられ、前記接続部は、前記平面視において、前記側壁で囲まれた第１領域から、前記第１導体素子または前記第２導体素子の中心から外周までの距離の３分の１の位置を示す仮想線で囲まれた第２領域を除く第３領域に位置する。

第１実施形態にかかる電子時計の一例である電子時計を含む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およびソーラーパネルを示す平面図である。 接続部の配置とアンテナの利得との関係を示すグラフである。 接続部の配置を説明するための図である。 接続部の配置とアンテナの利得との関係を示すグラフである。 接続部の配置を説明するための図である。 第１実施形態における第３領域を示す平面図である。 第２実施形態における接続部の配置を示す平面図である。 第３実施形態における接続部の配置を示す平面図である。 第４実施形態における接続部の配置を示す平面図である。 第５実施形態における短絡部および接続部の配置を示す平面図である。 第６実施形態における短絡部および接続部の配置を示す平面図である。 第７実施形態における短絡部を示す断面図である。 第７実施形態における短絡部を示す平面図である。

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の一例である電子時計を含む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、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、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。

ケース１０は、ケース１０の側壁を構成する筒状のケース胴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、例えば、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、回路基板２２が配置される。回路基板２２は、電子時計１００の各部の駆動を制御する。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、回路基板２２の地板２１とは反対側には、駆動機構２４および回路基板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の回路基板２２とは反対側には、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４２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．アンテナおよびソーラーパネル

図３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断面図である。図４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、ソーラーパネル５およびケース胴１１を模式的に図示する。

１−３Ａ．アンテナ

図３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板状の「誘電体」である基板３３と、基板３３の側面に配置される短絡部３４と、を有する。なお、図４に示すように、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、外周の一部が凹凸を有した形状であってもよい。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２導体素子３２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２導体素子３２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。具体的には、第１導体素子３１、第２導体素子３２および短絡部３４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２導体素子３２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。

第２導体素子３２は、接地電極として機能する。第２導体素子３２の平面積は、基板３３の平面積とほぼ同じであり、第２導体素子３２は、基板３３の他方の主面３３９のほぼ全域を覆う。なお、第２導体素子３２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。

短絡部３４は、第１導体素子３１と第２導体素子３２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。１２時に対応する箇所に短絡部３４が位置していることで、逆Ｆアンテナであるアンテナ３の右旋偏波の指向性が、第１導体素子３１の厚さ方向に沿った中心軸Ｏ１から９時側に約６０°傾いた方向を向く。そのため、使用者が電子時計１００を左手首に装着して歩行するとき、アンテナ３の右旋偏波の指向性がほほ鉛直上向きとなる。よって、歩行中にアンテナ３の電波を受信し易くなる。なお、短絡部３４は、１２時に対応する箇所以外の箇所に設けられてもよい。短絡部３４は、指針軸２５が挿通する貫通孔３０１を除く箇所に設けられていればよく、基板３３の側面上以外の箇所に設けられてもよい。例えば、短絡部３４は、基板３３に形成される図示しない孔に挿通されていてもよい。

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。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。

１−３Ｂ．ソーラーパネル
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。

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、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。

接続部５０は、平面視でアンテナ３とケース胴１１との間の領域Ｓ１０に配置される。なお、図４において、理解を容易にするために領域Ｓ１０にドットパターンを付す。また、接続部５０とケース胴１１との間の距離Ｄ２は、短絡部３４とケース胴１１との間の距離Ｄ１よりも短い。また、本実施形態では、接続部５０は１２時に対応する箇所に位置しており、接続部５０と短絡部３４とはＹ軸方向から見て重なる。なお、これらは重なっていなくてもよい。

１−４．接続部の配置
アンテナ３が有する短絡部３４に対して接続部５０の配置を設定することにより、アンテナ３の利得低下を抑制できる。以下、２つのシミュレーション結果を参照しつつ、接続部５０の配置によるアンテナ３の利得低下の抑制について説明する。なお、以下の各シミュレーションで用いる図６または図８に示す電子時計１００ｘの各部の符号は、それぞれ、本実施形態における電子時計１００の対応する各部の符号の後に「ｘ」を付けて表記する。また、電子時計１００ｘの構成は、電子時計１００の構成とほぼ同じであるので、その説明を省略する。ただし、以下では、代表して１つの接続部５０ｘの配置に関して各シミュレーションを行った。

１−４Ａ．第１シミュレーション
図５は、接続部の配置とアンテナの利得との関係を示すグラフであって、第１シミュレーションの結果である。図６は、第１シミュレーションにおける接続部の配置を説明するための図である。

図５のグラフは、図６に示すソーラーパネル５ｘおよび接続部５０ｘが無い状態と、ソーラーパネル５ｘをアンテナ３ｘ上に配置して接続部５０ｘを１２時に対応する箇所から時計回りに１時間ごとに回転させた状態とでのアンテナ３ｘの利得の差を示している。図５の中の「ｎ」は、ソーラーパネル５ｘおよび接続部５０ｘが無い状態を示す。図５のグラフの縦軸は、アンテナ３ｘの利得の差ΔＧ［ｄＢ］である。図５のグラフでは、ソーラーパネル５ｘが無い状態の利得を０［ｄＢ］とする。また、図５のグラフの横軸は、接続部５０ｘの配置Ｐ１を示す。例えば、図５の中の「１２」は、１２時に対応する箇所であり、「１」は、１時に対応する箇所である。

なお、図６に示すように、短絡部３４ｘは、１２時に対応する箇所に配置する。また、接続部５０ｘは、平面視で領域Ｓ１０ｘ内においてアンテナ３ｘの外周に沿って１時間ごとに回転させる。また、円形をなす第１導体素子３１ｘの半径Ｌ１を１４ｍｍとし、第１導体素子３１ｘの中心Ｘ３と接続部５０ｘとの間の距離Ｌ２を１４．５ｍｍとする。

図５に示す第１シミュレーションの結果からも分かるように、短絡部３４ｘが１２時に対応する箇所に配置される場合、接続部５０ｘを５時、６時および７時以外の箇所に配置すれば、接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響を３．５［ｄＢ］以下に抑えることができる。また、接続部５０ｘを９時、１０時、１１時、１２時、１時、２時および３時のいずれかの箇所に配置すれば、接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響を１．０［ｄＢ］以下に抑えることができる。さらには、接続部５０ｘを１２時の箇所に配置することで、接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響を最も抑制できる。

ここで、前述のように、本実施形態では、接続部５０および短絡部３４をそれぞれ１２時の箇所に配置している。第１シミュレーションの結果からも分かるように、かかる配置にすることで、接続部５０の影響によるアンテナ３の性能の低下を最も抑制できる。なお、例えば、接続部５０が４時の箇所に配置されている場合、短絡部３４も４時の箇所に配置されていると、接続部５０の影響によるアンテナ３の性能の低下を最も抑制できる。

１−４Ｂ．第２シミュレーション

図７は、接続部の配置とアンテナの利得との関係を示すグラフであって、第２シミュレーションの結果である。図８は、第２シミュレーションにおける接続部の配置を説明するための図である。

図７のグラフは、図８に示すように接続部５０ｘが３時に対応する箇所にある状態と、３時に対応する箇所から９時に対応する箇所に向かって接続部５０を矢印Ａ１２方向に移動させた状態と、でのアンテナ３ｘの利得の差を示している。図７のグラフの縦軸は、アンテナ３ｘの利得の差ΔＧ［ｄＢ］である。図７のグラフでは、ソーラーパネル５ｘおよび接続部５０ｘが無い状態の利得を０「ｄＢ」とする。また、図７のグラフの横軸は、中心Ｘ３に対する接続部５０ｘと中心Ｘ３との間の距離Ｌ２［ｍｍ］を示す。

なお、短絡部３４ｘは、１２時に対応する箇所に配置する。また、第１導体素子３１ｘの半径Ｌ１を１４ｍｍとし、図８に示す位置にある接続部５０ｘと中心Ｘ３との間の距離Ｌ２を１４．５ｍｍとする。また、距離Ｌ２を変更して、距離Ｌ２が１４．５ｍｍ、１３．０ｍｍ、１０．０ｍｍ、５．０ｍｍである場合の利得の差［ｄＢ］を求めた。例えば、図７の中の横軸に示す「１３．０」は、距離Ｌ２が１３．０ｍｍであることを示す。

図７に示すように、距離Ｌ２が５．０ｍｍであると、接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響が大きくなる。そのため、接続部５０ｘを、おおよそ５．０ｍｍ以上に配置することが好ましい。したがって、平面視で半径Ｌ１の３分の１の長さを半径とする仮想円よりも外側に接続部５０ｘを配置することで、接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響を低減できると考えられる。さらには、距離Ｌ２が１０．０ｍｍであると、接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響を大幅に低減できる。そのため、平面視で半径Ｌ１の３分の２の長さを半径とする仮想円よりも外側に接続部５０ｘを配置することで、接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響を大幅に低減できると考えられる。また、図７に示すように、距離Ｌ２が１３．０ｍｍ以上であると、接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響が特に小さい。そのため、平面視でアンテナ３ｘの外周と重なる箇所、またはアンテナ３ｘよりも外側に接続部５０ｘを配置することで接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響を特に小さくすることができる。

図９は、第１実施形態における第３領域を示す平面図である。第２シミュレーションの結果からも分かるように、図９中のドットパターンを付した第３領域Ｓ３に接続部５０を配置することが好ましい。第３領域Ｓ３は、平面視において、ケース胴１１で囲まれた第１領域Ｓ１から、第１導体素子３１の中心Ｘ３から外周３１４までの間の距離の３分の１の位置を示す仮想線Ｒ１で囲まれた第２領域Ｓ２を除く領域である。本実施形態では、仮想線Ｒ１は、半径Ｌ１の３分の１を半径とする円である。なお、図９において、第３領域Ｓ３にドットパターンを付す。

ここで、アンテナ３は、第１導体素子３１、第２導体素子３２、および短絡部３４を有する逆Ｆアンテナであって、短絡部３４とは異なる位置に貫通孔３０１が設けられる。そのため、アンテナ３の電離経路長を長くできるので小型でかつ感度に優れた逆Ｆアンテナを実現できる。かかる逆Ｆアンテナであるアンテナ３を有する電子時計１００において、第３領域Ｓ３に接続部５０を配置することで、それ以外の領域に接続部５０が配置される場合に比べて、短絡部３４の配置によらずに、接続部５０がアンテナ３の利得に及ぼす影響を低減できる。そのため、ソーラーパネル５およびアンテナ３を備える電子時計１００において、アンテナ３の性能の低下を抑制できる。

また、本実施形態では、接続部５０は２つあって、その２つの接続部５０が第３領域Ｓ３内にある。全ての接続部５０が第３領域Ｓ３にあることで、短絡部３４の配置によらず、接続部５０がアンテナ３の利得に及ぼす影響を抑制できる。

なお、第２領域Ｓ２は、第１導体素子３１の中心Ｘ３から外周３１４までの半径Ｌ１の３分の１の位置を示す仮想線Ｒ１で囲まれた領域であるが、「第２領域」は、第２導体素子３２の中心からその外周までの距離の３分の１の位置を示す仮想線で囲まれた領域であってもよい。

また、「第１導体素子」は平面視で円形でなくてもよく、「中心」とは、「第１導体素子」の外周に接する仮想円のうち、最大半径の仮想円の中心である。なお、「第２導体素子」についても同様である。

また、詳細な図示はしないが、接続部５０は、第１領域Ｓ１から、第１導体素子３１の中心Ｘ３から外周３１４までの間の距離の３分の２の位置を示す仮想線で囲まれた領域を除く領域に配置することがより好ましい。接続部５０ｘがアンテナ３ｘの利得に及ぼす影響をさらに低減できる。

また、本実施形態では、接続部５０は、平面視においてアンテナ３とケース胴１１との間に位置する。すなわち、接続部５０が、領域Ｓ１０に配置される。接続部５０が領域Ｓ１０に配置されることで、第２シミュレーションの結果からも分かるように、接続部５０がアンテナ３の利得に及ぼす影響を特に小さくすることができる。

さらに、本実施形態では、接続部５０は、平面視において、領域Ｓ１０内であって、短絡部３４とケース胴１１との間に位置する。また、図示では、貫通孔３０１、短絡部３４、および接続部５０は、Ｚ軸方向に交差するＹ軸方向に沿ってこの順に並ぶ。かかる位置に接続部５０があることで、前述の第１および第２シミュレーション結果からも分かるように、接続部５０がアンテナ３の利得に及ぼす影響を最も小さくすることができる。

また、前述のように、アンテナ３は、ソーラーパネル５と回路基板２２との間に配置される。つまり、アンテナ３は、ソーラーパネル５よりも裏面側に配置される。

アンテナ３がソーラーパネル５よりも裏面側に配置される場合、ソーラーパネル５が平面視でアンテナ３に包含され、かつ、平面視で第３領域Ｓ３に接続部５０が配置されることで、アンテナ３の性能の低下を特に抑制できる。また、アンテナ３がソーラーパネル５と回路基板２２との間に配置される場合、接続部５０が領域Ｓ１０に配置されることで、接続部５０をアンテナ３の外側に位置させることができるので、アンテナ３に接続部５０を挿通させる孔を設けずに済む。よって、接続部５０、アンテナ３およびソーラーパネル５の配置が容易である。

また、接続部５０と短絡部３４とは、Ｚ軸方向と交差するＹ軸方向から見て重なる。接続部５０と短絡部３４とがＺ軸方向と交差する方向から見て重なる場合、接続部５０の配置によっては、接続部５０がアンテナ３の利得に影響を生じる。そのため、接続部５０と短絡部３４とがＺ軸方向と交差する方向から見て重なる場合、接続部５０を第３領域Ｓ３に配置することで、接続部５０がアンテナ３の利得に及ぼす影響を小さくすることができる。

なお、接続部５０と短絡部３４とがＺ軸方向と交差する方向から見て、すなわち側面視で重なっていなくてもよい。また、アンテナ３とソーラーパネル５との配置は図示のものに限定されない。本実施形態では、アンテナ３とソーラーパネル５は、Ｚ軸方向と交差する方向から見て重ならないが、これらは重なってもよい。また、例えば、アンテナ３は基板３３を備えていなくてもよい。また、第１導体素子３１と第２導体素子３２との間にソーラーパネル５が配置されてもよい。その場合には、第１導体素子３１は透明導電材料で構成された透明電極とする。また、回路基板２２が第１導体素子３１と第２導体素子３２との間に配置されてもよい。

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１０は、第２実施形態における接続部の配置を示す平面図である。

本実施形態は、接続部の配置が主に第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１０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。また、以下では、平面視で短絡部３４を中心として、反時計回りを「−」とし、時計回りを「＋」とする。

図１０に示すように、平面視において、接続部５０Ａは、４時に対応する箇所に配置される。接続部５０Ａは、平面視において、第３領域Ｓ３内であって、中心Ｘ３と接続部５０Ａとを通る第１線分Ｌ３１と、中心Ｘ３と短絡部３４とを通る第２線分Ｌ３２とのなす角度θが０°以上１５０°以下の範囲を満足する箇所に配置される。別の言い方をすれば、接続部５０Ａは、平面視において短絡部３４を中心として、±１５０°以内の範囲を満足する領域Ｓ４内に配置される。図１０において領域Ｓ４にドットパターンを付す。

接続部５０Ａが領域Ｓ４内に配置されることで、前述の第１シミュレーションからも分かるように、領域Ｓ４以外の領域に配置される場合に比べ、接続部５０Ａがアンテナ３の利得に影響を及ぼすことを低減できる。

また、本実施形態では、２つの接続部５０Ａが領域Ｓ４内にある。全ての接続部５０Ａが領域Ｓ４にあることで、前述のように接続部５０Ａがアンテナ３の利得に及ぼす影響を低減できる。なお、前述の第１線分Ｌ３１は、接続部５０Ａの中心を通る線である。また、前述の第２線分Ｌ３２は、短絡部３４の中心を通る線である。また、接続部５０Ａおよび短絡部３４がそれぞれ複数ある場合は、各接続部５０Ａについての第１線分Ｌ３１と各短絡部３４についての第２線分Ｌ３２とのそれぞれに関する角度θが前述の関係を満足することが好ましい。なお、後述する第３および第４実施形態においても同じである。

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１１は、第３実施形態における接続部の配置を示す平面図である。

本実施形態は、接続部の配置が主に第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。また、以下では、平面視で短絡部３４を中心とする反時計回りを「−」とし、時計回りを「＋」とする。

図１１に示すように、平面視において、接続部５０Ｂは、２時に対応する箇所に配置される。接続部５０Ｂは、平面視において、第３領域Ｓ３内であって、中心Ｘ３と接続部５０Ｂとを通る第１線分Ｌ３１と、中心Ｘ３と短絡部３４とを通る第２線分Ｌ３２とのなす角度θが０°以上９０°以下の範囲を満足する箇所に配置される。別の言い方をすれば、接続部５０Ｂは、平面視において短絡部３４を中心として、±９０°以内の範囲を満足する領域Ｓ５内に配置される。図１１において領域Ｓ５にドットパターンを付す。

接続部５０Ｂが領域Ｓ５内に配置されることで、前述の第１シミュレーションからも分かるように、領域Ｓ５以外の領域に配置される場合に比べ、接続部５０Ｂがアンテナ３の利得に影響を及ぼすことを低減できる。

また、本実施形態では、２つの接続部５０Ｂが領域Ｓ５内にある。全ての接続部５０Ｂが領域Ｓ５にあることで、前述のように接続部５０Ｂがアンテナ３の利得に及ぼす影響を低減できる。

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１２は、第４実施形態における接続部の配置を示す平面図である。

本実施形態は、接続部の配置が主に第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。また、以下では、平面視で短絡部３４を中心とする反時計回りを「−」とし、時計回りを「＋」とする。

図１２に示すように、平面視において、接続部５０Ｃは、１２時と１時との間に対応する箇所に配置される。接続部５０Ｃは、平面視において、第３領域Ｓ３内であって、中心Ｘ３と接続部５０Ｃとを通る第１線分Ｌ３１と、中心Ｘ３と短絡部３４とを通る第２線分Ｌ３２とのなす角度θが０°以上３０°以下の範囲を満足する箇所に配置される。別の言い方をすれば、接続部５０Ｃは、平面視において短絡部３４を中心として、±３０°以内の範囲を満足する領域Ｓ６内に配置される。図１２において領域Ｓ６にドットパターンを付す。

接続部５０Ｃが領域Ｓ６内に配置されることで、前述の第１シミュレーションからも分かるように、領域Ｓ６以外の領域に配置される場合に比べ、接続部５０Ｃがアンテナ３の利得に影響を及ぼすことを低減できる。

また、本実施形態では、２つの接続部５０Ｃが領域Ｓ６内にある。全ての接続部５０Ｃが領域Ｓ６にあることで、前述のように接続部５０Ｃがアンテナ３の利得に及ぼす影響を低減できる。

５．第５実施形態
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１３は、第５実施形態における短絡部および接続部の配置を示す平面図である。

本実施形態は、短絡部の構成が主に第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に示すように、本実施形態における短絡部３４Ｄは、第１実施形態における短絡部３４よりも、アンテナ３Ｄの周方向における長さが長い。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、接続部５０Ｄは、平面視において、アンテナ３Ｄとケース胴１１との間であって、アンテナ３Ｄの周方向における短絡部３４Ｄの両端の間に位置し、かつ、短絡部３４Ｄとケース胴１１との間に位置する。また、図示では、貫通孔３０１、短絡部３４Ｄ、および接続部５０Ｄは、Ｚ軸方向に交差するＹ軸方向に沿ってこの順に並ぶ。

かかる位置に接続部５０Ｄが配置されることで、接続部５０Ｄがアンテナ３の利得に及ぼす影響を特に少なくすることができる。なお、接続部５０Ｄのアンテナ３の利得への影響を考慮すると、短絡部３４Ｄのアンテナ３Ｄの周方向における長さは、アンテナ３Ｄの外周の長さの２分の１以内であることが好ましい。

６．第６実施形態
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図１４は、第６実施形態における短絡部および接続部の配置を示す平面図である。

本実施形態は、短絡部の構成が主に第１実施形態と異なる。なお、以下の説明では、第６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、本実施形態における短絡部３４Ｅは、第１実施形態における短絡部３４よりも、アンテナ３Ｅの周方向における長さが長い。また、短絡部３４Ｅは、平面視における中央部が中心Ｘ３に向かって凸となる凸部３４１を有する。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、接続部５０Ｅは、平面視において、アンテナ３Ｅとケース胴１１との間であって、アンテナ３Ｅの周方向における短絡部３４Ｅの両端の間に位置し、かつ、かつ、短絡部３４Ｅとケース胴１１との間に位置する。また、図示では、貫通孔３０１、短絡部３４Ｅ、および接続部５０Ｅは、Ｚ軸方向に交差するＹ軸方向に沿ってこの順に並ぶ。凸部３４１を有する短絡部３４Ｅであっても、接続部５０Ｅが前述の位置に在ることで、接続部５０Ｅがアンテナ３Ｅの利得に及ぼす影響を特に少なくすることができる。また、凸部３４１を設けて内側に接続部５０Ｅを配置することで、ムーブメントの径を小さくすることができる。

７．第７実施形態
次に、本発明の第７実施形態について説明する。図１５は、第７実施形態におけるアンテナを示す断面図である。図１６は、第７実施形態におけるアンテナを示す平面図である。

本実施形態は、アンテナおよび接続部の構成が主に第１実施形態と異なる。なお、以下の説明では、第７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１５および図１６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１５に示すように、本実施形態における電子時計１００Ｆが有するアンテナ３Ｆの第２導体素子３２Ｆは、第１部材３２１と、第２部材３２２とを有する。

第１部材３２１は、第１導体素子３１および短絡部３４とともに一体成形される。第１部材３２１、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。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。また、第２部材３２２には、金属ネジ等で構成される導電性を有する複数の導通部材２７０が接続されており、第２部材３２２は、静電気対策のため、導通部材２７０を介して耐磁板２７と導通している。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３Ｆ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、第２部材３２２には、図１６に示すように、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。第１導体素子３１、第２導体素子３２Ｆ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。なお、第１導体素子３１には、ネジ締めに用いるネジと第１導体素子３１とが接触しないよう、ネジ孔３３７に対応する箇所に複数の孔３１７が形成される。

図１６に示すソーラーパネル５Ｆには、負極端子５３１と正極端子５３２とが設けられる。負極端子５３１は、電極５０５に接続される。電極５０５は、コイルばねで構成されるが、ケーブル等であってもよい。電極５０５は、第１導体素子３１に電気的に接続される。なお、本実施形態では、ソーラーパネル５Ｆの負極端子５３１を第１導体素子３１に電気的に接続したが、ソーラーパネル５Ｆの正極端子５３２に接地電位を与える場合には、当該正極端子５３２を第１導体素子３１に電気的に接続すればよい。つまり、ソーラーパネル５Ｆの正極端子５３２と負極端子５３１のうち接地電位を与える方の端子を第１導体素子３１に接続すればよい。

正極端子５３２は、「接続部」としての電極５０６に接続される。電極５０６は、コイルばねで構成されるが、ケーブル等であってもよい。電極５０６は、回路基板２２に接続される。電極５０６は、平面視でアンテナ３Ｆとケース胴１１との間に位置する。電極５０５および５０６のうちの一方の電極５０６のみが、アンテナ３Ｆとケース胴１１との間に位置するため、アンテナ３Ｆとケース胴１１との間に、電極５０５および５０６の双方を配置する空間を設けずに済む。すなわち、アンテナ３Ｆとケース胴１１との間に、電極５０６のみが配置可能な空間を設ければよい。その結果、電子時計１００Ｆの小型化を図ることができる。

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、前述した実施形態では、「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、および短絡部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、本発明の電子時計は、腕時計に限定されず、例えば、置時計、壁掛け時計等であってもよい。

３…アンテナ、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…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、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、４２…固定部材、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、１８１…竜頭、１８２…ボタン、１９１…バンド、２１１…中枠、２４１…ステップモーター、２４２…輪列、２６１…指針、２６２…指針、２６３…指針、２７０…導通部材、２８１…導通ばね、３０１…貫通孔、３１４…外周、３１７…孔、３２１…第１部材、３２２…第２部材、３３７…ネジ孔、３３８…主面、３３９…主面、３４１…凸部、５０１…貫通孔、５０４…外周、５０５…電極、５０６…電極、５３０…端子、６０１…貫通孔、Ｌ１…半径、Ｌ２…距離、Ｌ３１…第１線分、Ｌ３２…第２線分、Ｏ１…中心軸、Ｒ１…仮想線、Ｓ１…第１領域、Ｓ２…第２領域、Ｓ３…第３領域。

Claims (7)

1. 給電部に接続される第１導体素子、平面視で前記第１導体素子と重なる第２導体素子、および前記第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アンテナと、
   ソーラーパネルと、
   前記給電部に電気的に接続される回路基板と、
   前記ソーラーパネルと前記回路基板とを電気的に接続する接続部と、
   前記アンテナ、前記ソーラーパネル、前記回路基板、前記給電部および前記接続部を収納し、側壁を有するケースと、を備え、
   前記アンテナには、前記短絡部とは異なる位置に、指針軸が貫通する貫通孔が設けられ、
   前記接続部は、前記平面視において、前記側壁で囲まれた第１領域から、前記第１導体素子または前記第２導体素子の中心から外周までの距離の３分の１の位置を示す仮想線で囲まれた第２領域を除く第３領域に位置することを特徴とする電子時計。
2. 前記平面視において、前記第１導体素子または前記第２導体素子のいずれか一方の中心と前記接続部とを通る第１線分と、前記一方の中心と前記短絡部とを通る第２線分とのなす角度は、０°以上１５０°以下である請求項１に記載の電子時計。
3. 前記角度は、０°以上９０°以下である請求項２に記載の電子時計。
4. 前記角度は、０°以上３０°以下である請求項３に記載の電子時計。
5. 前記接続部は、前記平面視において、前記アンテナと前記側壁との間に位置する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子時計。
6. 前記接続部は、前記平面視において、前記短絡部と前記側壁との間に位置する請求項５に記載の電子時計。
7. 前記アンテナは、側面視において前記回路基板と前記ソーラーパネルとの間に位置する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子時計。

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