JP5656417B2 - 電波時計 - Google Patents
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Description
製にしたい要望もあるが、金属文字盤は光を透過しない問題もある。いずれもソーラーセルを用いる事に付随した問題点であり、特にデザインの観点から問題が生ずるのである。だが、こうした問題の解決にも種々の提案を見ることが出来る。
カバーガラスの下に配置された文字盤と、
時計内に配置されたアンテナと、
時計内に配置されたソーラーセルと、を備え、
前記ソーラーセルが前記文字盤下に配置され、かつ、
前記ソーラーセルの発電面が文字盤に平行に配置されており、
前記ソーラーセルは扇形にカットされ、
前記アンテナは、前記扇形にカットされた切り欠き部の2辺の間に、該2辺のいずれにも近接して配置され、
前記2辺は、それぞれ分割線で構成され、
前記切り欠き部は、前記文字盤方向から見て、前記アンテナが投影される面積以上の領域を有することを特徴とする。
従って、GPSなどの高周波を受信する電波時計においても、従来の電波時計と略同様の構成を採用しながら、受信性能を確保することが可能となる。
ソーラーセルとしては、文字盤下に配置された面ソーラーセルの他、時計の側面に配置された、所謂リングソーラーセル(特許文献1参照)にも適用可能である。
このため、より大きな発電量を得ながら、受信性能を保つことが可能となる。
このため、より大きな発電量を得ながら、受信性能を保つことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態に係わる電波時計1を図面に基づいて説明する。
本第1の実施の形態は、本発明の基本実施形態を示すものである。
第1の実施形態における電波時計1は、図1に示すようにカバーガラス100の下に文字盤101、文字盤101の直下にソーラーセル102が配置されている。更にその下方にアンテナ103、アンテナを保持し、固定している回路基板104、回路基板に実装された信号処理IC105、時計針を駆動する為の輪列106、輪列106を動かすモーター107が配置されている。ソーラーセル102にて発生した電力は時計裏蓋側に配置された電池108にて蓄えられ使用される。これらの内蔵物を納める外装109、時計に対して外部からの制御を行う竜頭110が配置される。これらの代表的な部品以外にも時計を構成する部品はたくさんあるが、本発明の趣旨に直接的に関わらないので省略する。
これは、パッチアンテナのアンテナ特性に重大な影響を与えるアンテナ表面のパッチ面とソーラーセル102の持つ金属成分とのカップリングの影響を小さくし、アンテナ本来の特性を損なわないためである。
これ以外の周波数や、アンテナやサイズが更に小さいチップアンテナ等でもアンテナ投影領域部分以上の切り欠けが必要であり、大きさ、形状等は調整を要し一概に決定出来ない。だが、最低限の領域設定として、アンテナ投影面積と同等は必要である。
、アンテナの電波到来方向は文字盤方向のみとなり、金属外装によって側面や裏蓋側からの電波の進入は不可能である。このような形態の場合、文字盤方向でのアンテナ特性に有害な影響を与えるソーラーセル102の当該部分を切り欠く有効性が強く発揮される。
(1)受信性能の向上
本実施形態の電波時計1では、ソーラーセル102を文字盤方向から見てアンテナ103が投影される部分以上の領域にあたるソーラー切り欠き部111を切り欠く事により、外装109が金属からなる材料が用いられたとしても電波到来方向にアンテナ性能を阻害するソーラーセル102の持つ金属薄膜が切り欠かれている事により、効果的にアンテナ103が電波を捕捉することが可能になる。
[第1の実施形態の変形例]
図1cはソーラーセル102から扇形にカットしたものであり、図1dはソーラーセル102からアンテナ部分に相当する領域のみを切り落としたものであり、図1eはソーラーセル102からアンテナ部分に相当する領域よりもより大きな範囲を切り欠いたものである。
これらはアンテナ部分に相当する領域をアンテナに対して影響を及ぼさない配慮とソーラーセル102の発電量の兼ね合いからカットする面積を適宜調整した構造例である。
このうち、図1d、図1eの例は、図1b、図1cの例と比較し、形状的に強度が強く、時計への組み込み等扱いが容易となるメリットがある。
特に図1eの形状は、製造が簡単で取り扱いやすいメリットがあるが、反面、発電面積が小さくなるデメリットも有する。
いずれにせよ、どのような形状を採用するかは、アンテナの形状と特性、ならびに時計に必要な発電量、組み込みなどの取り扱いの良さ等を適宜勘案し、決定すればよい。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第1実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
第1実施形態はソーラーセルを切り欠くことにより、強度的に問題が発生していた。第2の実施形態では、ソーラーセルの強度の改善を目的にしたものである。
第2の実施形態における電波時計1は、図2に示すように構成されている。第1の実施形態における電波時計との差異は、ソーラーセル202はソーラーセル202を文字盤方向から見てアンテナ203が投影される部分以上の領域の電極を抜いたソーラー電極未配置部211が存在している事である。ソーラー電極未配置部211はソーラーセル102のアモルファスシリコン薄膜からなる光電変換層やアルミニウム薄膜からなる電極薄膜、ITOからなる透明電極薄膜等の金属要素を持つ部分が配置されておらず、樹脂フィルムのみが存在している。
(1)受信性能の向上
本実施形態の電波時計1では、ソーラーセル202を文字盤方向から見てアンテナ203が投影される部分以上の領域の電極を抜いたソーラー電極未配置部211が存在している事により、外装209が金属からなる材料が用いられたとしても電波到来方向にアンテナ性能を阻害する事無く、効果的にアンテナ203が電波を捕捉することが可能になる。
ソーラーセルの一部を切り欠く事により、残った端部が細くなり、当該箇所のソーラーセルの強度が低下する。また、強度が不足するので、端部を固定する為の特別な保持構造が必要となってしまう。本実施形態の電波時計1では、ソーラーセル202にソーラー電極未配置部211を有しているが、切り欠いていないので樹脂フィルムが残っている。これにより、一般的なソーラーセルを用いた腕時計の保持構造をそのまま適用出来るメリットが生ずる。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第2実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
第1、第2実施形態とも、ソーラーセルに太陽電池層が配置されている領域と配置されていない領域が存在する。このため、透過するソーラーセルの色が上記各領域で異なり、文字盤の見栄えを悪化させていた。第3の実施形態は、これを改善するものである。
第3の実施形態における電波時計1は、図3に示すように構成されている。第2の実施形態における電波時計との差異は、ソーラーセル302はソーラーセル302を文字盤方向から見てアンテナ303が投影される部分以上の領域の電極を抜いたソーラー電極未配置部をソーラーセル302のその他の部分と同色になるように濃紫色に着色した、ソーラー着色部311を有することである。
(1)受信性能の向上
本実施形態の電波時計1では、ソーラーセル302を文字盤方向から見てアンテナ303が投影される部分以上の領域の電極を抜いたソーラー電極未配置部が存在している事により、外装309が金属からなる材料が用いられたとしても電波到来方向にアンテナ性能を阻害する事無く、効果的にアンテナ303が電波を捕捉することが可能になる。
ソーラーセルの一部を切り欠く事により、残った端部が細くなり、当該箇所のソーラーセルの強度が低下する。更に、強度が不足するので端部を固定する為の特別な保持構造が
必要となる。本実施形態の電波時計1では、ソーラーセル302にソーラー電極未配置部を有しているが、切り欠いていないのでソーラーセルの樹脂フィルムが残っている。これにより、一般的なソーラーセルを用いた腕時計の保持構造をそのまま適用出来るメリットが生ずる。
本実施形態3の如く、ソーラー電極未配置部をソーラーセル302のその他の部分と同色になるように濃紫色に着色した、ソーラー着色部311を有することにより、透過率のある文字盤301を通して着色された部分とソーラーセルが配置された部分との色味の差が認識されなくなり、文字盤301の下に配置されたソーラーセル302が目立たなくなり、商品の質の向上やデザインの向上が図られる。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第1実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
第4の実施形態における電波時計1は、図4に示すように構成されている。第1の実施形態における電波時計との差異は、カバーガラス400の文字盤側方向に透明ソーラー411が配置されている。
(1)受信性能の向上
本実施形態の電波時計1では、ソーラーセル402、及び透明ソーラー413を文字盤方向から見てアンテナ403が投影される部分以上の領域の電極を抜いたソーラー電極未配置部が存在している事により、外装409が金属からなる材料が用いられたとしても電波到来方向にアンテナ性能を阻害する事無く、効果的にアンテナ403が電波を捕捉することが可能になる。
ソーラーセルの一部が切り欠かれる事により、受光面積が減少し発電量が減ってしまうが、本実施形態では透明ソーラーをカバーガラス400の文字盤側方向に配置した事により、透明ソーラーとソーラーセルの2つのソーラーセルからの発電が可能になり、光発電の発電量アップがなされる。特に外装材料が金属等の光を透過しない素材からなる場合は特別な採光の手段を必要としない本実施例が極めて有効である。
(1)上述の第4の実施形態では、ソーラーセル402はアンテナと平面的に重なる部分を切り欠く第1実施形態と同じ形状で説明したが、太陽電池層を形成しない第2実施形態や太陽電池非配置領域を着色する第3実施形態を採用しても良く、その効果も同一のものとなる。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第1実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
第5の実施形態における電波時計1は、図5、図5a、図5bに示すように構成されている。第1の実施形態における電波時計との差異は、外装509の素材とリングソーラー513が外装509の内側円周に沿って配置されている。
光を透過する素材としては、ガラス、アクリル、その為透明または半透明樹脂等があげられる。採光手段を講じた形状としては光を取り込むためのスリットや穴等の形状を有した光を透過しない金属や樹脂等の素材と、その採光部分に前記光を透過する素材を複合的に用いて構成される。
勿論、外装全体を光を透過する素材で構成すればその限りではではない。また、外装が非金属で構成された場合、アンテナ503の受信劣化要因として大きな要因となる外装509の影響が無くなるのでアンテナの性能を最大限に引き出すことが可能になる。
(1)受信性能の向上
本実施形態の電波時計1では、ソーラーセル502を文字盤方向から見てアンテナ503が投影される部分以上の領域の電極を抜いたソーラー電極未配置部が存在している事と、同じく文字盤方向から見てアンテナ503が投影される部分以上の外側にリングソーラー513が配置されていることにより、外装509が金属からなる材料が用いられたとしても電波到来方向にアンテナ性能を阻害する事無く、効果的にアンテナ503が電波を捕捉することが可能になる。更に、外装全体が非金属による光を透過する材料から構成された場合にはアンテナの性能を最大限に引き出すことが可能になる。
ソーラーセルの一部が切り欠かれる事により、受光面積が減少し発電量が減ってしまうが、本実施形態ではリングソーラーを外装側面に配置した事により、リングソーラーとソーラーセルの2つのソーラーセルからの発電が可能になり、光発電の発電量アップがなされる。
(1)図5cの如く、文字盤501とカバーガラス500との間に生じる空間の内周部にリングソーラー513を配置することも本実施例の範疇である。この場合には、外装の選定自由度が増す事によるデザインの多様性が確保されるが、他方アンテナ上面部分にリングソーラー513が配置されるのでその電極がアンテナ503へ影響を及ぼし、感度劣化の一因となるデメリットも存在する。
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第5実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
しかし、若干の影響は存在するので、その影響を低減するのが本実施形態である。
第6の実施形態における電波時計1は、図6、図6aに示すように構成されている。第5の実施形態における電波時計との差異は、リングソーラー613がアンテナ603と近接する箇所の部分をカットした事である。
この方法によれば、例えば外装609が光を透過する非金属製からなる場合は、外装609による劣化、ソーラーセル602による劣化、リングソーラー613による劣化のいずれも受けることなく、最大の性能を発揮する事が可能となる。
(1)受信性能の向上
本実施形態の電波時計1では、ソーラーセル602を文字盤方向から見てアンテナ603が投影される部分以上の領域の電極を抜いたソーラー電極未配置部が存在している事と、同じく文字盤方向から見てアンテナ603が投影される部分以上の外側にリングソーラー613が配置されており、更にアンテナ603近傍部分がカットされていることにより、電波到来方向にアンテナ性能を阻害する要因が無く、効果的にアンテナ603が電波を捕捉することが可能になる。更に、外装全体が非金属による光を透過する材料から構成された場合にはアンテナの性能を最大限に引き出すことが可能になる。
ソーラーセルの一部が切り欠かれる事により、受光面積が減少し発電量が減ってしまうが、本実施形態ではリングソーラーを外装側面に配置した事により、リングソーラーとソーラーセルの2つのソーラーセルからの発電が可能になり、光発電の発電量アップがなされる。
(1)上述の第6の実施形態では、ソーラーセル602はアンテナと平面的に重なる部分を切り欠く第1実施形態と同じ形状で説明したが、太陽電池層を形成しない第2実施形態や太陽電池非配置領域を着色する第3実施形態を採用しても良く、その効果も同一のものとなる。
(2)上述の第6の実施形態では、リングソーラー613のアンテナ603近傍部分がカットされている実施形態(第1の実施形態相当)で説明したが、カットするかわりに太陽電池層を設置しない実施形態(第2の実施形態相当)で実施しても良い。
また、外装609が透明部材で構成されソーラーセルの色調をそろえる必要がある場合は、太陽電池非配置領域を着色する(第3実施形態相当)を実施しても良い。
(3)上述の第6の実施形態では、リングソーラー613が外装609の側面に配置される構造で説明したが、図5cの実施形態に適用しても同様の効果を売ることが出来る。
リングソーラー613としては、上記(2)と同じ内容の構成とすることが出来る。
101、201、301、401、501、601、701 文字盤
102、202、302、402、502、602、702 ソーラーセル
103、203、303、403、503、603、703 アンテナ
104、204、304、404、504、604、704 基板
105、205、305、405、505、605 信号処理IC
705 RF受信IC
106、206、306、406、506、606、706 輪列
107、207、307、407、507、607、707 モーター
108、208、308、408、508、608、708 電池
109、209、309、409、509、609、709 外装
110、210、310、410、510、610、710 竜頭
111、511、611 ソーラー切り欠き部
211 ソーラー電極未配置部
311 ソーラー着色部
112 分割線
413 透明ソーラー
513、613 リングソーラー
Claims (2)
- カバーガラスの下に配置された文字盤と、
時計内に配置されたアンテナと、
時計内に配置されたソーラーセルと、を備え、
前記ソーラーセルは前記文字盤下に配置され、かつ、
前記ソーラーセルの発電面が文字盤に平行に配置されており、
前記ソーラーセルは扇形にカットされ、
前記アンテナは、前記扇形にカットされた切り欠き部の2辺の間に、該2辺のいずれにも近接して配置され、
前記2辺は、それぞれ分割線で構成され、
前記切り欠き部は、前記文字盤方向から見て、前記アンテナが投影される面積以上の領域を有する
ことを特徴とする電波時計。 - 前記アンテナはGPS帯域を受信するパッチアンテナである
ことを特徴とする請求項1に記載の電波時計。
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