アンテナ内蔵式電子時計
【課題】指針軸がアンテナを貫通する構造でありながら、高い受信性能を確保可能で十分に薄型のアンテナ内蔵式電子時計を提供する。
【解決手段】アンテナ内蔵式電子時計１００は、指針軸１２と、指針１３と、指針軸１２を回転させて指針１３を駆動する駆動機構３０と、アンテナ基板２１とアンテナ基板２１上の誘電体２２と誘電体２２上の放射電極２３とを有するパッチアンテナ２０と、パッチアンテナ２０を用いて衛星信号を受信するＧＰＳ受信部２６とを備える。パッチアンテナ２０は、下側に凹み１０ａを有し、凹み１０ａにより薄くなっている中央部よりも凹み１０ａにより薄くなっていない周縁部が厚い。指針軸１２は、パッチアンテナ２０の中央部を貫通している。駆動機構３０の一部は、凹み１０ａの内側に位置する。
【解決手段】アンテナ内蔵式電子時計１００は、指針軸１２と、指針１３と、指針軸１２を回転させて指針１３を駆動する駆動機構３０と、アンテナ基板２１とアンテナ基板２１上の誘電体２２と誘電体２２上の放射電極２３とを有するパッチアンテナ２０と、パッチアンテナ２０を用いて衛星信号を受信するＧＰＳ受信部２６とを備える。パッチアンテナ２０は、下側に凹み１０ａを有し、凹み１０ａにより薄くなっている中央部よりも凹み１０ａにより薄くなっていない周縁部が厚い。指針軸１２は、パッチアンテナ２０の中央部を貫通している。駆動機構３０の一部は、凹み１０ａの内側に位置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナを内蔵したアナログ時刻表示のアンテナ内蔵式電子時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には厚みが均一のスロットアンテナを内蔵したアンテナ内蔵式電子時計が、特許文献２には厚みが均一のパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）を内蔵したアンテナ内蔵式電子時計が記載されている。いずれのアンテナ内蔵式電子時計でも、その厚み方向においてアンテナと指針とが重なる構造を採る場合には、指針軸はアンテナを貫通する。
【０００３】
なお、特許文献３には金属ケースの上に厚みが均一のパッチアンテナを配置したデジタル時刻表示の腕時計が記載されている。また、特許文献４には中央部が薄く周縁部が厚いパッチアンテナ（円環パッチアンテナ）が記載されている。しかし、いずれも、アンテナ内蔵式電子時計に関する技術ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８-２１３８１９号公報
【特許文献２】特開平１０-１９７６６２号公報
【特許文献３】特許２００１-２７６８０号公報
【特許文献４】特開２００７-１２９４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２に記載のアンテナ内蔵式電子時計では、アンテナの厚みが均一である。したがって、指針軸がアンテナを貫通する構造を採る場合には、アンテナの厚みの分だけ時計が厚くなる。したがって、時計を薄くするためにはアンテナ全体を薄くせねばならない。しかし、アンテナ全体を薄くすると、アンテナの感度（アンテナゲイン）が著しく低下し、受信性能が低下してしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、指針軸がアンテナを貫通する構造でありながら、高い受信性能を確保可能で十分に薄型のアンテナ内蔵式電子時計を提供することを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、本発明に係るアンテナ内蔵式電子時計は、上下方向に延在する指針軸と、前記指針軸を中心に周回する指針と、前記指針の下側に配置され、前記指針軸を回転させて前記指針を駆動する駆動機構と、前記指針と前記駆動機構との間に配置された非導電性の文字板と、前記文字板と前記駆動機構との間に配置され、前記指針軸の横断面に沿って延在し、グランド電極と、前記グランド電極上の誘電体と、前記誘電体上の放射電極とを有するパッチアンテナと、前記パッチアンテナを用いて無線信号を受信する無線受信部とを備え、前記パッチアンテナは、下側に凹みを有し、前記凹みにより薄くなっている中央部よりも当該凹みにより薄くなっていない周縁部が厚く、前記指針軸は、前記文字板および前記中央部を貫通しており、前記駆動機構の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置することを特徴とする。
このアンテナ内蔵式電子時計でも、指針軸がアンテナを貫通するから、パッチアンテナの分だけ厚くなる。しかし、このパッチアンテナは下側が凹んで中央部が周縁部よりも薄く、薄い中央部を指針軸が貫通し、指針軸を回転させる駆動機構の一部又は全部がパッチアンテナの凹みの内側に位置する。よって、パッチアンテナの装備による時計の厚みの増分を、パッチアンテナの周縁部の厚みよりも薄くすることができる。すなわち、アンテナ全体を薄くすることなく、時計を薄くすることができる。また、パッチアンテナの感度は主に周縁部の厚みに依存するから、周縁部が十分に厚ければ、中央部が薄くても十分に高い感度が得られる。よって、このアンテナ内蔵式電子時計によれば、時計の薄型化と感度の低下の抑制との両立が可能である。すなわち、本発明によれば、指針軸がアンテナを貫通する構造でありながら、高い受信性能を確保可能で十分に薄型のアンテナ内蔵式電子時計を提供することができる。
なお、「指針」としては時針や分針、秒針が挙げられる。また、「パッチアンテナ」は例えばマイクロストリップアンテナである。また、「面に沿って延在」には、当該面の延在方向に延在することや、当該面に直交しない面の延在方向に延在することが含まれる。
【０００７】
このアンテナ内蔵式電子時計において、前記駆動機構は、前記指針軸を回転させる輪列を備え、前記輪列の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置するようにしてもよい。なお、輪列に含まれる歯車は単数でも複数でもよい。複数の場合、複数の歯車のうち少なくとも一つの歯車の一部又は全部がパッチアンテナの凹みの内側に位置することになる。さらに、前記駆動機構は、前記輪列を駆動するモーターを備え、前記モーターのコイルの一部又は全部は、前記凹みの内側に位置するようにしてもよい。
【０００８】
このアンテナ内蔵式電子時計において、前記誘電体と前記放射電極との間に光発電素子を備え、前記放射電極は透明電極で形成されているようにしてもよい。
このアンテナ内蔵式電子時計によれば、放射電極を介して光発電素子へ光が入射するから、光発電が可能となる。なお、光発電素子を放射電極上に配置すれば、放射電極を透明電極で形成する必要はない。しかし、このように配置すると、受信すべき無線信号が光発電素子で減衰する。この減衰を十分に抑制するためには、受信すべき無線信号の周波数に比較して光発電素子の透明電極を十分に薄くする必要がある。しかし、この薄型化には限度があり、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの無線信号（周波数は１．５ＧＨｚ程度）の減衰を十分に抑制できる程度に光発電素子の透明電極を薄くすることは困難である。このことから明らかなように、このアンテナ内蔵式電子時計によれば、ＧＰＳ衛星からの無線信号の受信性能を低下させずに光発電を行うことができる。
【０００９】
ところで、剛性や美観の観点から、外装に金属ケースを採用する場合がある。一方、パッチアンテナは、図８に示すように、主にアンテナ側面から電磁波を放射（受信）する。したがって、金属ケースを採用する場合には、所望のアンテナ特性を確保するために、アンテナ側面と金属ケースとを十分に離間させる必要がある。例えば、パッチアンテナの周縁部の厚みが４ｍｍの場合、アンテナ側面と金属ケースとの距離を２〜３ｍｍ以上とするのが望ましい。しかし、アンテナ側面と金属ケースとを十分に離間させると、時計が大型化してしまう。また、パッチアンテナでは、グランド電極を大きくするとアンテナ特性が向上することが知られている。しかし、グランド電極を単純に大きくすると時計が大型化してしまう。
【００１０】
そこで、上記の各アンテナ内蔵式電子時計において、一部が金属で形成されたケースを備え、前記一部は前記放射電極の下側に位置し、前記グランド電極と前記一部とは電気的に接続されているようにする。
このアンテナ内蔵式電子時計によれば、ケースの金属部分が放射電極の下側に位置するから、十分に高いアンテナ特性を確保しつつ放射電極の周縁とケースとの距離を短くすることができるとともに、グランド電極とケースの金属部分とが電気的に接続されているから、グランド電極を大きくしたのと同様の効果（パッチアンテナの性能向上）を得ることができる。
なお、一部が金属で形成されたケースは、上下方向に延在する筒状の部材であってもよいし、上下方向に延在する筒状の部材と時計の裏蓋とを一体化した容器であってもよい。
【００１１】
また、上記の各アンテナ内蔵式電子時計において、前記中央部で前記誘電体と前記グランド電極とを貫通した導通ピンを備え、前記無線受信部は、前記パッチアンテナの下側に配置され、前記導通ピンは、前記放射電極と前記無線受信部とを電気的に接続するようにしてもよい。このアンテナ内蔵式電子時計では、導通ピンがパッチアンテナの周縁部ではなく中央部の誘電体とグランド電極とを貫通するから、誘電体とグランド電極とに孔を形成することによる受信性能の低下を抑制することができる。また、無線受信部をパッチアンテナの凹みの内側に配置しやすいという利点もある。
【００１２】
上記の各アンテナ内蔵式電子時計において、前記文字板および前記中央部には日付を表示するための貫通孔が形成され、前記文字板および前記中央部の貫通孔を通じて日付を表示する日付表示機構を備え、前記日付表示機構の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置するようにしてもよい。このアンテナ内蔵式電子時計によれば、日付表示機構の一部又は全部がパッチアンテナの凹みの内側に位置するから、時計の厚みを抑制しつつ、日付を表示することができる。また、貫通孔がパッチアンテナの周縁部ではなく中央部に形成されるから、パッチアンテナに貫通孔を形成することによる受信性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計１００（電子時計１００）を含むＧＰＳシステムの全体図である。
【図２】電子時計１００の平面図である。
【図３】電子時計１００の一部断面図である。
【図４】電子時計１００の一部の形状例を示す平面図である。
【図５】電子時計１００の一部の分解斜視図である。
【図６】電子時計１００の一部の構造を示す平面図である。
【図７】アンテナ厚みとアンテナゲインとの関係を示す図である。
【図８】パッチアンテナの動作原理を説明するための図である。
【図９】電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計２００（電子時計２００）の一部断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係るアンテナ内蔵式電子時計３００（電子時計３００）の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。ただし、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、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るものではない。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計１００（以下「電子時計１００」という）を含むＧＰＳシステムの全体図である。電子時計１００は、ＧＰＳ衛星９０からの電波（無線信号）を受信して内部時刻を修正する腕時計であり、腕に接触する面（以下、「裏面」という）の反対側の面（以下「表面」という）に時刻を表示する。なお、以降の説明では、電子時計１００の「表」及び「裏」を「上」及び「下」ともいう。
【００１６】
ＧＰＳ衛星９０は、地球の上空の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（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。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、右旋偏波の円偏波である。
【００１７】
現在、約３１個のＧＰＳ衛星９０（図１においては、約３１個のうち４個のみを図示）が存在しており、衛星信号がどのＧＰＳ衛星９０から送信されたかを識別するために、各ＧＰＳ衛星９０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。したがって、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。
【００１８】
ＧＰＳ衛星９０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９０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。電子時計１００は、１つのＧＰＳ衛星９０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。
【００１９】
衛星信号にはＧＰＳ衛星９０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。
【００２０】
図２は電子時計１００の平面図であり、図３は電子時計１００の一部断面図であり、図４は電子時計の一部の形状例を示す平面図であり、図５は電子時計１００の一部の分解斜視図であり、図６は電子時計１００の一部の構造を示す平面図である。図２及び図３に示すように、電子時計１００は、一部が金属で形成された略円筒状のケース８０を備える。
【００２１】
ケース８０は、表面側に位置する略円筒状のベゼル８１と、裏面側に位置する略円筒状の本体８２とを有する。本体８２はステンレス鋼（ＳＵＳ）やチタン等の金属で形成されている。ベゼル８１は、セラミックやプラスチックなどの非導電部材で形成されており、その内周に沿って、プラスチックで形成された環状のダイヤルリング８３が取り付けられている。
【００２２】
図３に示すように、ケース８０の二つの開口のうち、表面側の開口には表面ガラス８４が取り付けられ、裏面側の開口には裏蓋８５が取り付けられている。裏蓋８５は、金属で形成されたリング状の部分の開口に裏面ガラスを取り付けた構造を有する。なお、裏蓋８５が裏面ガラスを有するのは後述の非接触充電を行うためである。
【００２３】
また電子時計１００は、ケース８０の内部に、リチウムイオン電池などの二次電池２７と、二次電池２７および押さえ板９５の下側に配置された充電コイル２８とを備える。二次電池２７は、外部のコイル（充電器）から裏蓋８５の裏面ガラスを介して充電コイル２８に送られた電力で充電される。すなわち、非接触充電が行われる。
【００２４】
また電子時計１００は、ケース８０の内部に、非導電性の文字板１１と、文字板１１を貫通した指針軸１２と、指針軸１２を中心に周回して予め定められた第１地域の現在時刻を指し示す複数の指針１３（秒針１３ａ、分針１３ｂ及び時針１３ｃ）と、指針軸１２を回転させて複数の指針１３を駆動する駆動機構３０とを備える。
【００２５】
駆動機構３０は、モーターコイル３１などからなるステップモーターと歯車などの輪列とを有し、当該ステップモーターが当該輪列を介して指針１３を回転させることにより、複数の指針１３を駆動する。具体的には、時針１３ｃは１２時間、分針１３ｂは６０分、秒針１３ａは６０秒で一周する。以降の説明では、指針が周回する面（指針の可動範囲）を当該指針の「周回面」という。
【００２６】
文字板１１は、プラスチック（例えばポリカーボーネート）などの非導電性の材料で形成され、その周縁は、上から見るとダイヤルリング８３の陰に隠れている。また、指針軸１２は上下方向に延在しており、分針１３ｂは秒針１３ａの下側かつ時針１３ｃの上側に位置し、上下方向において、時針１３ｃの周回面は分針１３ｂの周回面に覆われ、分針１３ｂの周回面は秒針１３ａの周回面に覆われる。
【００２７】
図２及び図３に示すように、電子時計１００は、ケース８０の内部に、上下方向に延在して文字板１１を貫通した複数の指針軸１４（１４ａ、１４ｂ及び１４ｃ）と、指針軸１４ａを中心に周回する小針（指針）１５ａと、指針軸１４ｂを中心に周回する小針（指針）１５ｂと、指針軸１４ｃを中心に周回する複数の小針（指針）１５ｃと、複数の指針軸１４に対応する複数の駆動機構４０とを備える。なお、図３では、複数の駆動機構４０のうち、指針軸１４ｃに対応する駆動機構４０のみが示されている。
【００２８】
小針１５ａ、１５ｂ、１５ｃ１及び１５ｃ２は、時針１３ｃの下側に配置されており、その周回面は、いずれも、上下方向において時針１３ｃの周回面と重なる。駆動機構４０は、モーターコイル４１などからなるステップモーターと歯車などの輪列とを有し、対応する指針軸１４を当該ステップモーターが当該輪列を介して回転させることにより、当該指針軸１４を中心に周回する小針を駆動する。
【００２９】
小針１５ａは、日付を指し示すカレンダー針であり、一ヶ月（例えば３１日）で一周する。すなわち、電子時計１００はカレンダー表示機能を備える。小針１５ｂは、衛星信号の受信中には受信レベルを指し示し、衛星信号の非受信中には電池容量を指し示すレベル針である。すなわち、電子時計１００は受信レベル表示機能および電池容量表示機能を備える。複数の小針１５ｃは、予め定められた第２地域の現在時刻を指し示すデュアルタイム針であり、２４時間で一周する短針１５ｃ２と６０分で一周する長針１５ｃ１とを含む。すなわち、電子時計１００はデュアルタイム表示機能を備える。
【００３０】
図３及び図５に示すように、電子時計１００は、ケース８０の内部に、指針軸１２の横断面に沿って延在する略円形のパッチアンテナ１０を備える。パッチアンテナ１０は、円偏波を受信可能なマイクロストリップアンテナであり、アンテナ基板２１と、アンテナ基板２１上に配置された誘電体２２と、誘電体２２上に配置された放射電極（アンテナ電極）２３とを有する。
【００３１】
アンテナ基板２１は、厚みが約０．１ｍｍの金属板（好ましくはステンレス鋼板）であり、指針軸１２の横断面に沿って延在し、パッチアンテナ１０のグランド電極として機能する。延在方向におけるアンテナ基板２１のサイズは、後述の地板３８と略同じである。なお、金属板ではなく、基板に金属材料（銀ペースト）を印刷したものをアンテナ基板２１として採用してもよい。
【００３２】
誘電体２２は、波長短縮効果によってパッチアンテナを小型化するための部材であり、指針軸１２の横断面に沿って延在する。パッチアンテナは、その外形形状が方形の場合には一辺を半波長とし、円形の場合には直径を約０．５８波長とすることで共振するが、誘電体を用いると、波長短縮効果により、より小型でも共振するのである。電子時計１００は腕時計であるから、誘電体２２としては、比誘電率が１０程度の誘電体（例えばセラミック）が好適である。そのような誘電体の入手は容易である。
【００３３】
放射電極２３は、誘電体２２の上面に沿って延在する略円形の金属膜であり、例えば、誘電体２２上への金属材料の印刷（例えば銀印刷）で形成される。放射電極２３の具体的な形状例としては、図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に例示するものが挙げられる。これらの図に示すように、１点給電でパッチアンテナを円偏波とするためには、放射電極が二つの縮退分離部を持つようにすればよい。これにより、パッチアンテナは共振周波数を二つ持つことになる。そして、両者の電流位相差が９０度となるような１箇所を選んで給電すれば、円偏波が得られる。
【００３４】
パッチアンテナ１０は、文字板１１と駆動機構３０及び複数の駆動機構４０の各々との間に配置され、下側に凹み１０ａを有する。すなわち、誘電体２２は、パッチアンテナ１０が凹み１０ａを有するように成形されている。具体的には、放射電極２３は平板状に形成されており、その下側の誘電体２２の上面は放射電極２３に沿って平坦であり、誘電体２２の下面は中央部が凹んでおり、アンテナ基板２１は誘電体２２の下面に沿って延在している。パッチアンテナ１０において、凹み１０ａにより薄くなっている中央部の厚みをＴ２とし、凹み１０ａにより薄くなっていない周縁部の厚みをＴ１としたとき、Ｔ２＜Ｔ１である。
【００３５】
図６に示すように、上下方向から見ると、凹み１０ａの内側には、駆動機構３０に含まれるモーターコイル３１及び輪列と、カレンダー表示用の駆動機構４０（指針軸１４ａに対応する駆動機構４０）に含まれるモーターコイル４１及び輪列と、デュアルタイム表示用の駆動機構４０（指針軸１４ｃに対応する駆動機構４０）に含まれるモーターコイル４１及び輪列と、受信レベル及び電池容量の表示用の駆動機構４０（指針軸１４ｂに対応する駆動機構４０）に含まれる輪列とが位置する。
【００３６】
これらのモーターコイル及び輪列の各々の上部は、図３に示すように、凹み１０ａの内側に位置する。つまり、これらのモーターコイル及び輪列は、いずれも、その一部が凹み１０ａに収まっている。電子時計１００が備えるモーターコイル及び輪列のうち、凹み１０ａに収まっていないもの（全部が凹み１０ａの外側に位置するもの）は、受信レベル及び電池容量の表示用の駆動機構４０（指針軸１４ｂに対応する駆動機構４０）に含まれるモーターコイル４１のみである。
【００３７】
文字板１１は、パッチアンテナ１０の上面に沿って延在する１枚の平板である。指針軸１２と複数の指針軸１４との各々は、文字板１１の中央部とパッチアンテナ１０の中央部とを貫通している。
【００３８】
また電子時計１００は、図３及び図５に示すように、ケース８０の内部に、地板３８と、導通ピン２４と、回路基板２５と、回路基板２５に実装されたフラッシュメモリ６６、ＧＰＳ受信部（無線受信部）２６及び制御部７０とを備える。地板３８には、指針軸１２を回転させる駆動機構３０と複数の指針軸１４を回転させる複数の駆動機構４０とが取り付けられ、指針軸１２と複数の指針軸１４との各々は、地板３８の上面から突出してパッチアンテナ１０及び文字板１１を貫通する。
【００３９】
導通ピン２４は、地板３８と誘電体２２とアンテナ基板２１とを貫通して放射電極２３と回路基板２５とに接し、放射電極２３とＧＰＳ受信部２６とを電気的に接続する。ＧＰＳ受信部２６は、パッチアンテナ１０を用いて無線信号を受信する。なお、導通ピン２４によって放射電極２３とアンテナ基板２１とが短絡することはない。
【００４０】
パッチアンテナ１０と回路基板２５との間の部品のうち、上下方向の長さ（厚み）が最も長い部品は駆動機構３０と複数の駆動機構４０である。駆動機構３０に含まれる部品のうち上下方向の長さ（厚み）が長い部品としては、モーターコイル３１と輪列とが挙げられる。駆動機構４０に含まれる部品のうち上下方向の長さ（厚み）が長い部品としては、モーターコイル４１と輪列とが挙げられる。したがって、モーターコイルや輪列の一部又は全部を凹み１０ａに収めることは、時計の薄型化に寄与する。
【００４１】
電子時計１００は、図２に示す竜頭１６やボタン１７、１８及び１９を手動操作することにより、少なくとも１つのＧＰＳ衛星９０からの衛星信号を受信して内部時刻情報の修正を行うモード（時刻情報取得モード）と複数のＧＰＳ衛星９０からの衛星信号を受信して測位計算を行い内部時刻情報の時差を修正するモード（位置情報取得モード）に設定できるように構成されている。また、電子時計１００は、時刻情報取得モードや位置情報取得モードを定期的に（自動的に）実行することもできる。
【００４２】
図７は、パッチアンテナにおけるアンテナ厚みとアンテナゲイン（特性）との関係を示す図であり、破線は平坦なパッチアンテナ（以降、「通常形状のパッチアンテナ」という）における上記関係を示し、実線は中央が凹んでいるパッチアンテナ（以降、「凹形状のパッチアンテナ」という）における上記関係を示す。いずれのパッチアンテナも円形であり、アンテナ直径は３５ｍｍである。アンテナ厚みは、パッチアンテナの最も薄い部分の厚みであり、通常形状のパッチアンテナでは周縁部の厚みと一致する。また、凹形状のパッチアンテナにおいて、凹み（中央部）の直径は２０ｍｍ程度、周縁部の厚みは４ｍｍ程度に固定されている。
【００４３】
図７に示すように、アンテナ厚みを４ｍｍ程度から薄くすると、アンテナゲインは、通常形状のパッチアンテナでは急に低下し、凹形状のパッチアンテナでは緩やかに低下する。すなわち、アンテナ厚みを薄くすることによる特性劣化は、通常形状のパッチアンテナでは大きく、凹形状のパッチアンテナでは小さい。例えば、２ｄＢ以上のアンテナゲインが必要な場合、通常形状のパッチアンテナでは３ｍｍ程度のアンテナ厚みを確保せねばならないのに対して、凹形状のパッチアンテナでは１ｍｍ程度のアンテナ厚みで足りる。
【００４４】
図８は、パッチアンテナの動作原理を説明するための図であり、図中の矢印は電気力線である。この図に示すように、パッチアンテナを送信アンテナとして使用すると、放射電極の周縁に沿った強い電界（電磁波）が、周縁から空間へ向かって放射される。したがって、通常形状のパッチアンテナにおいてアンテナ厚みを薄くすると、パッチアンテナの周縁部において放射電極とグランド電極とが近くなり、周縁から電磁波が放射され難くなるため、アンテナ特性が劣化する。このような特性劣化は、パッチアンテナを受信アンテナとして使用した場合にも同様に発生する。
【００４５】
これに対して、凹形状のパッチアンテナでは、周縁部における放射電極とグランド電極との距離を一定に保ちつつアンテナ厚みを薄くすることができるから、上記の特性劣化を抑制することができる。これが、アンテナ厚みを薄くしたときの特性劣化が、通常形状のパッチアンテナでは大きく、凹形状のパッチアンテナでは小さい理由である。
【００４６】
また、放射電極における電圧分布は図中の一点鎖線で示す通りであり、電気力線の向きは、左右で逆向きとなる。したがって、放射電極とグランド電極との間のインピーダンスは、周縁部では高くなり、中央部では低くなる。このことから、中央部に指針軸が貫通する貫通孔を設けてもアンテナ特性はさほど劣化しないことが分かる。
【００４７】
以上より、本実施形態では、凹形状のパッチアンテナを採用し、指針軸がパッチアンテナの薄い中央部を貫通し、指針軸を回転させる駆動機構の一部をパッチアンテナの凹みの内側に配置することにより、受信性能を維持しつつ時計の厚みを薄くしている。具体的には、パッチアンテナ１０として、中央部の厚みが１ｍｍ程度の凹形状のパッチアンテナを採用し、指針軸１２及び複数の第２指針軸１４がパッチアンテナ１０の中央部を貫通し、指針軸１２を回転させる駆動機構３０と指針軸１４を回転させる駆動機構４０との一部を凹み１０ａの内側に配置してある。したがって、時計の厚みは、パッチアンテナを備えない場合よりも中央部の厚みの分だけ厚くなるだけであり、時計のデザインに与える影響を十分に小さく抑制することができる。
【００４８】
前述したように、パッチアンテナは、その周縁から電波を放射（受信）する。したがって、全部が金属で形成された金属ケースを採用する場合には、所望のアンテナ特性を確保するために、アンテナ側面と金属ケースとを十分に離間させる必要がある。例えば、パッチアンテナの周縁部の厚みが４ｍｍの場合、アンテナ側面と金属ケースとの距離を２〜３ｍｍ以上とするのが望ましい。しかし、アンテナ側面と金属ケースとを十分に離間させると、時計が大型化してしまう。
【００４９】
そこで、本実施形態では、本体８２のみが金属で形成されたケース８０を採用し、本体８２が放射電極２３の下側に位置するようにケース８０とパッチアンテナ１０とを配置している。これにより、十分に高いアンテナ特性を確保しつつ放射電極２３の周縁とケース８０との距離を短くすることができる。
【００５０】
一方、パッチアンテナの性能は、グランド電極が大きいほど高くなる。しかし、腕時計のサイズには制約があり、グランド電極を無制限に大きくすることはできない。そこで、本実施形態では、ケース導通板３９を介してアンテナ基板２１と本体８２とを電気的に接続している。これにより、グランド電極を大きくしたのと同様の効果（パッチアンテナ１０の性能向上）を得ることができる。なお、アンテナ性能を向上させる観点では、ケース導通板３９と本体８２とを１箇所で接続するよりも複数個所で接続する方が好ましい。
【００５１】
図９は、電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。
電子時計１００は、ＧＰＳ受信部２６及び制御表示部３６を含んで構成されている。ＧＰＳ受信部２６は、衛星信号の受信、ＧＰＳ衛星９０の捕捉、位置情報の生成、時刻修正情報の生成等の処理を行う。制御表示部３６は、内部時刻情報の保持及び内部時刻情報の修正等の処理を行う。
【００５２】
充電コイル２８は、充電制御回路２９を通じて二次電池２７に電力を充電する。電子時計１００はレギュレータ３４及び３５を備え、二次電池２７は、レギュレータ３４を介して制御表示部３６に、レギュレータ３５を介してＧＰＳ受信部２６に駆動電力を供給する。また電子時計１００は、二次電池２７の電圧を検出する電圧検出回路３７を備える。
【００５３】
なお、レギュレータ３５に代えて、例えば、ＲＦ部５０（詳細は後述）に駆動電力を供給するレギュレータ３５−１と、ベースバンド部６０（詳細は後述）に駆動電力を供給するレギュレータ３５−２（ともに図示せず）とに分けて設けてもよい。レギュレータ３５−１は、ＲＦ部５０の内部に設けてもよい。
【００５４】
ＧＰＳ受信部２６は、パッチアンテナ１０及びＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタ３２を含む。パッチアンテナ１０は、図３で説明したように、複数のＧＰＳ衛星９０からの衛星信号を受信するアンテナである。ただし、パッチアンテナ１０は衛星信号以外の不要な電波も若干受信してしまうため、ＳＡＷフィルタ３２は、パッチアンテナ１０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３２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。
【００５５】
また、ＧＰＳ受信部２６は、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。以下に説明するように、ＧＰＳ受信部２６は、ＳＡＷフィルタ３２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。
【００５６】
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。
【００５７】
ＳＡＷフィルタ３２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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、例えば時差情報が記憶されている。時差情報は、時差データ（座標値（例えば、緯度及び経度）に関連づけられたＵＴＣに対する補正量等）が定義された情報である。
【００６１】
ベースバンド部６０は、時刻情報取得モード又は位置情報取得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。
【００６２】
また、ベースバンド部６０は、時刻情報取得モード又は位置情報取得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９０に同期（すなわち、ＧＰＳ衛星９０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９０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。したがって、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９０を検索することができる。
【００６３】
また、ベースバンド部６０は、時刻情報取得モード又は位置情報取得モードにおいて、捕捉したＧＰＳ衛星９０の衛星情報を取得するために、当該ＧＰＳ衛星９０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する処理を行う。ミキシングされた信号には、捕捉したＧＰＳ衛星９０の衛星情報を含む航法メッセージが復調される。そして、ベースバンド部６０は、航法メッセージの各サブフレームのＴＬＭワード（プリアンブルデータ）を検出し、各サブフレーム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（例えばＳＲＡＭ６３に記憶する）処理を行う。ここで、ＧＰＳ時刻情報は、週番号データ（ＷＮ）及びＺカウントデータであるが、以前に週番号データが取得されている場合にはＺカウントデータのみであってもよい。
【００６４】
そして、ベースバンド部６０は、衛星情報に基づいて、内部時刻情報を修正するために必要な時刻修正情報を生成する。
【００６５】
時刻情報取得モードの場合、より具体的には、ベースバンド部６０は、ＧＰＳ時刻情報に基づいて測時計算を行い、時刻修正情報を生成する。時刻情報取得モードにおける時刻修正情報は、例えば、ＧＰＳ時刻情報そのものであってもよいし、ＧＰＳ時刻情報と内部時刻情報との時間差の情報であってもよい。
【００６６】
一方、位置情報取得モードの場合、より具体的には、ベースバンド部６０は、ＧＰＳ時刻情報や軌道情報に基づいて測位計算を行い、位置情報（より具体的には、受信時に電子時計１００が位置する場所の緯度及び経度）を取得する。さらに、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、位置情報により特定される電子時計１００の座標値（例えば、緯度及び経度）に関連づけられた時差データを取得する。このようにして、ベースバンド部６０は、時刻修正情報として衛星時刻データ（ＧＰＳ時刻情報）及び時差データを生成する。位置情報取得モードにおける時刻修正情報は、上記の通り、ＧＰＳ時刻情報と時差データそのものであってもよいが、例えば、ＧＰＳ時刻情報の代わりに内部時刻情報とＧＰＳ時刻情報の時間差のデータであってもよい。
【００６７】
なお、ベースバンド部６０は、１つのＧＰＳ衛星９０の衛星情報から時刻修正情報を生成してもよいし、複数のＧＰＳ衛星９０の衛星情報から時刻修正情報を生成してもよい。
【００６８】
また、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、ＴＣＸＯ６５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。
【００６９】
制御表示部３６は、制御部７０、駆動回路７４及び水晶振動子７３を含んで構成されている。
【００７０】
制御部７０は、記憶部７１、ＲＴＣ（Real Time Clock）７２を備え、各種制御を行う。制御部７０は、例えばＣＰＵで構成することが可能である。
【００７１】
制御部７０は、制御信号をＧＰＳ受信部２６に送り、ＧＰＳ受信部２６の受信動作を制御する。また制御部７０は、電圧検出回路３７の検出結果に基づいて、レギュレータ３４及びレギュレータ３５の動作を制御する。また制御部７０は、駆動回路７４を介してすべての指針の駆動を制御する。
【００７２】
記憶部７１には内部時刻情報が記憶されている。内部時刻情報は、電子時計１００の内部で計時される時刻の情報であり、水晶振動子７３及びＲＴＣ７２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。したがって、ＧＰＳ受信部２６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の運針を継続することができるようになっている。
【００７３】
制御部７０は、時刻情報取得モードに設定されると、ＧＰＳ受信部２６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７１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オフセット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７０は、位置情報取得モードに設定されると、ＧＰＳ受信部２６の動作を制御し、衛星時刻データ（ＧＰＳ時刻情報）及び時差データに基づいて、内部時刻情報を修正して記憶部７１に記憶する。
【００７４】
以上説明したように、電子時計１００は、指針軸１２と、指針１３と、指針軸１２を回転させて指針１３を駆動する駆動機構３０と、複数の指針軸１４を回転させて小針１５を駆動する複数の駆動機構４０と、指針１３と駆動機構３０及び複数の駆動機構４０の各々との間に配置された非導電性の文字板１１と、文字板１１と駆動機構３０及び複数の駆動機構４０の各々との間に配置され、アンテナ基板２１とアンテナ基板２１上の誘電体２２と誘電体２２上の放射電極２３とを有するパッチアンテナ１０と、パッチアンテナ１０を用いて衛星信号を受信するＧＰＳ受信部２６とを備え、パッチアンテナ１０は、下側に凹み１０ａを有し、凹み１０ａにより薄くなっている中央部よりも凹み１０ａにより薄くなっていない周縁部が厚く、指針軸１２は文字板１１及びパッチアンテナ１０の中央部を貫通し、駆動機構３０と複数の駆動機構４０との一部は凹み１０ａの内側に位置する。
【００７５】
電子時計１００でも、指針軸１２がパッチアンテナ１０を貫通するから、パッチアンテナ１０の分だけ厚くなる。しかし、電子時計１００では、パッチアンテナ１０は下側が凹んで中央部が周縁部よりも薄く、薄い中央部を指針軸１２が貫通し、駆動機構３０と複数の駆動機構４０との一部がパッチアンテナの凹み１０ａの内側に位置する。より詳しくは、駆動機構３０に含まれるモーターコイル３１及び輪列と、二つの駆動機構４０に含まれるモーターコイル３１と、すべての駆動機構４０に含まれる輪列との一部が凹み１０ａの内側に位置する。
【００７６】
したがって、パッチアンテナ１０の装備による時計の厚みの増分を、パッチアンテナ１０の周縁部の厚み（Ｔ１）よりも薄くすることができる。すなわち、アンテナ全体を薄くすることなく、時計を薄くすることができる。また、パッチアンテナの感度は主に周縁部の厚みに依存するから、周縁部が十分に厚ければ、中央部が薄くても十分に高い感度が得られる。よって、電子時計１００によれば、時計の薄型化と感度の低下の抑制との両立が可能である。すなわち、電子時計１００は、指針軸１２と複数の指針軸１４とがパッチアンテナ１０を貫通する構造でありながら、高い受信性能を確保可能であり、十分に薄型となる。
【００７７】
また、電子時計１００は、一部（本体８２）が金属で形成されたケース８０を備え、本体８２は、放射電極２３の下側に位置し、アンテナ基板２１と電気的に接続されている。つまり、ケース８０の金属部分が放射電極２３の下側に位置するから、十分に高いアンテナ特性を確保しつつ放射電極２３の周縁とケース８０との距離を短くすることができる。また、アンテナ基板２１と本体８２とが電気的に接続されているから、グランド電極を大きくしたのと同様の効果（パッチアンテナの性能向上）を得ることができる。
【００７８】
また、電子時計１００は、導通ピン２４を備える。導通ピン２４は、パッチアンテナ１０の周縁部ではなく中央部で誘電体２２とアンテナ基板２１とを貫通し、放射電極２３とＧＰＳ受信部２６とを電気的に接続している。したがって、誘電体２２とアンテナ基板２１とに導通ピン２４用の孔を形成することによる受信性能の低下を抑制することができる。なお、本実施形態では、ＧＰＳ受信部２６が回路基板２５の下側に設けられているが、回路基板２５の上側に設けることも可能であり、この場合には、導通ピン２４が周縁部ではなく中央部を貫通することにより、ＧＰＳ受信部２６を凹み１０ａの内側に配置することが容易となる。
【００７９】
［第２実施形態］
図１０は、本発明の第２実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計２００（以下「電子時計２００」という）の一部断面図である。電子時計２００は電子時計１００と同様の効果を奏するアンテナ内蔵式電子時計であり、小針を備えない点と、非接触充電のための構成に代えてソーラー充電のための構成を備える点で電子時計１００と相違する。すなわち、電子時計２００は、充電コイル２８に代えて、光エネルギーを電力に変換する複数のソーラーセル（光発電素子）を直列接続したソーラーパネル８７を備え、ソーラーパネル８７で発電した電力で二次電池２７を充電する。
【００８０】
ソーラーパネル８７は、誘電体２２と放射電極８９との間に配置された平板であり、パッチアンテナ２０を構成している。つまり、電子時計２００は、パッチアンテナ１０に代えてパッチアンテナ２０を備え、パッチアンテナ２０は、アンテナ基板２１及び放射電極２３に代えてアンテナ基板８８及び放射電極８９を備えるとともにソーラーパネル８７を備える。パッチアンテナ１０が下側に凹み１０ａを有するように、パッチアンテナ２０は下側に凹み２０ａを有する。
【００８１】
また、ソーラーパネル８７と回路基板２５とはプラスとマイナスの２本の導通バネ９１で接続されている。なお、ソーラーパネル８７は、文字板１１の裏側に一体的に形成されてもよい。
【００８２】
放射電極８９は、ソーラーパネル８７へ光を通すために、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極で形成され、例えばスパッタやインクジェットなどの方法で成形される。したがって、電子時計２００では、放射電極８９を介してソーラーパネル８７へ光が入射し、これによって光発電が可能となる。
【００８３】
ところで、ソーラーパネル８７を放射電極８９上に配置すれば、放射電極８９を透明電極で形成する必要はない。しかし、このように配置すると、放射電極８９への衛星信号はソーラーパネル８７で減衰する。この減衰を十分に抑制するためには、衛星信号の周波数に比較してソーラーパネル８７の透明電極を十分に薄くする必要がある。しかし、衛星信号の周波数は１．５ＧＨｚ程度であり、電波時計で用いられる長波の周波数よりも遥かに高いから、ソーラーパネル８７の透明電極を十分に薄くすることは困難である。このため、本実施形態では、放射電極８９をソーラーパネル８７上に配置している。すなわち、電子時計２００によれば、ＧＰＳ衛星９０からの衛星信号の受信性能を低下させずに光発電を行うことができる。
【００８４】
また電子時計２００は、ケース８０に代えてケース９９を備える。ケース９９は、ベゼル８１に代えてベゼル９８を備える点でケース８０と相違する。ベゼル９８は、プラスチックなどの非導電性の材料で形成された円筒状のベゼル本体９６の外側に金属で形成された金属カバー９７を被せた構造を有する。したがって、ベゼル９８とパッチアンテナ２０とを近づけても、パッチアンテナ２０と金属カバー９７との間には十分に長い距離が確保される。よって、電子時計２００によれば、受信性能を維持しつつ美観を向上させることができる。
【００８５】
アンテナ基板８８は、その周縁がケース９９の本体８２に接している点でアンテナ基板２１と相違する。したがって、電子時計２００はケース導通板３９を備えない。電子時計２００では、ケース導通板３９を介さずにアンテナ基板８８と本体８２とが電気的に接続されるから、両者の電気的接続がより強化される。前述したように、パッチアンテナの性能はグランド電極が大きいほど高くなるから、アンテナ基板８８と本体８２との電気的接続の強化は、パッチアンテナ２０の性能向上に寄与する。
【００８６】
また電子時計２００は、一部が金属で形成された裏蓋８５に代えて、全部が金属で形成された裏蓋８６を備える。裏蓋８６の採用が可能なのは、非接触充電を行わないからである。裏蓋８６は、裏蓋８５と同様に本体８２と接しており、本体８２を介してアンテナ基板８８と電気的に接続されている。したがって、一部が金属で形成された裏蓋８５に代えて全部が金属で形成された裏蓋８６を備えることは、パッチアンテナ２０の性能の更なる向上に寄与する。
【００８７】
なお、電子時計２００では、押さえ板９５がアンテナ基板８８に接している。したがって、押さえ板９５として導電性の板材を採用し、押さえ板９５と裏蓋８６とに接する導電性の裏蓋導通板を設け、アンテナ基板８８と裏蓋８６とを電気的に接続するようにしてもよい。この場合、アンテナ基板８８とケース９９の本体８２とを接触させずとも、アンテナ基板８８と本体８２及び裏蓋８６との電気的な接続を確保することができる。また、ケース９９の全部をプラスチックなどの非導電性の材料で形成してもアンテナ基板８８と裏蓋８６との電気的な接続を確保することができるという利点もある。
【００８８】
ここで、凹み２０ａをパッチアンテナ２０の上側に設けた形態を想定する。この形態では、パッチアンテナ２０の上面に沿って文字板が延在し、文字板の凹みの内側で指針１３の一部又は全部が周回するように構成することにより、時計の厚みを薄くすることができる。しかし、このように構成すると、誘電体の上面に段差が生じるから、ソーラーパネルを１枚の平板で構成することが困難となる。
【００８９】
これに対して、電子時計２００では、上面が平坦な誘電体２２上にソーラーパネルが配置される。したがって、１枚の平板であるソーラーパネル８７を採用可能である。これは、製造コストの抑制に寄与する利点である。
【００９０】
また、電子時計２００は、小針を備えないから、小針を駆動する駆動機構も備えない。つまり、電子時計２００が備えるモーターコイルは、指針１３を駆動する駆動機構４０に含まれるモーターコイル３１のみである。したがって、電子時計２００では、凹み２０ａに収まらないモーターコイルを０個とすることができる。これは、時計の更なる薄型化に寄与する。なお、２個のモーターが協働して指針軸１２を回転させるように構成してもよく、その場合でも、モーターの数は十分に少ないから、凹み２０ａに収まらないモーターコイルを０個とすることができる。
【００９１】
［変形例］
上述した各実施形態を以下に例示するように変形してもよい。なお、本発明の範囲には、上述した各実施形態はもちろん、以下に例示する変形例や、以下に例示する変形例および上述した実施形態を適宜に組み合わせて得られる各種の形態も含まれうる。
【００９２】
例えば、時計の形状を略円形以外の形状としてもよい。
図１１は、本発明の変形例に係るアンテナ内蔵式電子時計３００（電子時計３００）の平面図である。電子時計３００は、外形形状が略円形ではなく略方形である点で電子時計２００と異なる。電子時計３００が備える文字板９２は、外形形状が略方形の平板である。また、電子時計３００が備えるパッチアンテナ９３は、外形形状が略方形であり、下側の中央に略円形の凹みを有する。なお、略方形のパッチアンテナでは、正方形の放射電極から対角線の二箇所の角を切って縮退分離部としている。また、同様の変形は電子時計１００に対しても可能である。
【００９３】
また例えば、文字板およびパッチアンテナの中央部に日付を表示するための貫通孔を形成し、形成した貫通孔を通じて日付を表示する日付表示機構を備えるように電子時計２００を変形してもよい。すなわち、上述した第１実施形態では図２に示すように指針軸１４ａが文字板１１に印刷された日付を指し示してカレンダー表示が行われるが、これとは違い、１から３１までの整数（日付）が印刷された円板状の日車をカレンダー表示用のモーター（図６においては指針軸１４ａを回転させるモーター）で回転させてカレンダー表示を行う。日車は、パッチアンテナの延在方向においてパッチアンテナの凹み（図６においては凹部１４ａ）の内側に位置し、パッチアンテナの厚み方向においてパッチアンテナと駆動機構との間に位置する。
この場合にも、貫通孔がパッチアンテナの周縁部ではなく中央部に形成されるから、パッチアンテナに貫通孔を形成することによる受信性能の低下を抑制しつつ日付を表示することができる。なお、日付表示機構の一部又は全部がパッチアンテナの凹みの内側に位置するようにするのが好ましい。より詳しくは、日付表示機構に含まれる部品（例えば日車などの輪列やモーターコイル）の一部又は全部をパッチアンテナの凹みの内側に位置させる。こうすることにより、時計の厚みを抑制することができる。
【００９４】
また例えば、駆動機構に含まれる輪列の全部がパッチアンテナの凹部の内側に位置するようにしてもよいし、駆動機構に含まれるモーターコイルの全部が当該凹部の内側に位置するようにしてもよいし、駆動機構の全部が当該凹部の内側に位置するようにしてもよい。また例えば、輪列を構成する複数の歯車のうち少なくとも一つの歯車の一部又は全部がパッチアンテナの凹部の内側に位置する一方、モーターコイルの全部が当該凹部の外側に位置するようにしてもよい。これと同様に、モーターコイルの一部又は全部がパッチアンテナの凹部の内側に位置する一方、輪列を構成する複数の歯車の各々の全部が当該凹部の外側に位置するようにしてもよい。
【００９５】
また例えば、ベゼル８１と本体８２とを別体とし、ベゼル８１として金属製のベゼルを採用してもよい。金属製のベゼルであっても、本体８２と別体であれば、渦電流の影響が低減されるから、アンテナ性能の低下を抑制することができる。
【００９６】
また例えば、非接触充電やソーラー充電以外の充電方式を採用してもよい。この場合、第２実施形態と同様に、全部が金属で形成された裏蓋を採用可能である。また、二次電池２７に代えてリチウム電池などの一次電池を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１００，２００，３００…アンテナ内蔵式電子時計、１０，２０，９３…パッチアンテナ、１０ａ，２０ａ…凹み、１１…文字板、１２，１４…指針軸、１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ），１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（１５ｃ１，１５ｃ２））…指針、２１，８８…アンテナ基板、２２…誘電体、２３，８９…放射電極、２６…ＧＰＳ受信部、３０，４０…駆動機構、８０，９９…ケース、８１，９８…ベゼル、８２…本体、８７…ソーラーパネル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナを内蔵したアナログ時刻表示のアンテナ内蔵式電子時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には厚みが均一のスロットアンテナを内蔵したアンテナ内蔵式電子時計が、特許文献２には厚みが均一のパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）を内蔵したアンテナ内蔵式電子時計が記載されている。いずれのアンテナ内蔵式電子時計でも、その厚み方向においてアンテナと指針とが重なる構造を採る場合には、指針軸はアンテナを貫通する。
【０００３】
なお、特許文献３には金属ケースの上に厚みが均一のパッチアンテナを配置したデジタル時刻表示の腕時計が記載されている。また、特許文献４には中央部が薄く周縁部が厚いパッチアンテナ（円環パッチアンテナ）が記載されている。しかし、いずれも、アンテナ内蔵式電子時計に関する技術ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８-２１３８１９号公報
【特許文献２】特開平１０-１９７６６２号公報
【特許文献３】特許２００１-２７６８０号公報
【特許文献４】特開２００７-１２９４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２に記載のアンテナ内蔵式電子時計では、アンテナの厚みが均一である。したがって、指針軸がアンテナを貫通する構造を採る場合には、アンテナの厚みの分だけ時計が厚くなる。したがって、時計を薄くするためにはアンテナ全体を薄くせねばならない。しかし、アンテナ全体を薄くすると、アンテナの感度（アンテナゲイン）が著しく低下し、受信性能が低下してしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、指針軸がアンテナを貫通する構造でありながら、高い受信性能を確保可能で十分に薄型のアンテナ内蔵式電子時計を提供することを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、本発明に係るアンテナ内蔵式電子時計は、上下方向に延在する指針軸と、前記指針軸を中心に周回する指針と、前記指針の下側に配置され、前記指針軸を回転させて前記指針を駆動する駆動機構と、前記指針と前記駆動機構との間に配置された非導電性の文字板と、前記文字板と前記駆動機構との間に配置され、前記指針軸の横断面に沿って延在し、グランド電極と、前記グランド電極上の誘電体と、前記誘電体上の放射電極とを有するパッチアンテナと、前記パッチアンテナを用いて無線信号を受信する無線受信部とを備え、前記パッチアンテナは、下側に凹みを有し、前記凹みにより薄くなっている中央部よりも当該凹みにより薄くなっていない周縁部が厚く、前記指針軸は、前記文字板および前記中央部を貫通しており、前記駆動機構の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置することを特徴とする。
このアンテナ内蔵式電子時計でも、指針軸がアンテナを貫通するから、パッチアンテナの分だけ厚くなる。しかし、このパッチアンテナは下側が凹んで中央部が周縁部よりも薄く、薄い中央部を指針軸が貫通し、指針軸を回転させる駆動機構の一部又は全部がパッチアンテナの凹みの内側に位置する。よって、パッチアンテナの装備による時計の厚みの増分を、パッチアンテナの周縁部の厚みよりも薄くすることができる。すなわち、アンテナ全体を薄くすることなく、時計を薄くすることができる。また、パッチアンテナの感度は主に周縁部の厚みに依存するから、周縁部が十分に厚ければ、中央部が薄くても十分に高い感度が得られる。よって、このアンテナ内蔵式電子時計によれば、時計の薄型化と感度の低下の抑制との両立が可能である。すなわち、本発明によれば、指針軸がアンテナを貫通する構造でありながら、高い受信性能を確保可能で十分に薄型のアンテナ内蔵式電子時計を提供することができる。
なお、「指針」としては時針や分針、秒針が挙げられる。また、「パッチアンテナ」は例えばマイクロストリップアンテナである。また、「面に沿って延在」には、当該面の延在方向に延在することや、当該面に直交しない面の延在方向に延在することが含まれる。
【０００７】
このアンテナ内蔵式電子時計において、前記駆動機構は、前記指針軸を回転させる輪列を備え、前記輪列の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置するようにしてもよい。なお、輪列に含まれる歯車は単数でも複数でもよい。複数の場合、複数の歯車のうち少なくとも一つの歯車の一部又は全部がパッチアンテナの凹みの内側に位置することになる。さらに、前記駆動機構は、前記輪列を駆動するモーターを備え、前記モーターのコイルの一部又は全部は、前記凹みの内側に位置するようにしてもよい。
【０００８】
このアンテナ内蔵式電子時計において、前記誘電体と前記放射電極との間に光発電素子を備え、前記放射電極は透明電極で形成されているようにしてもよい。
このアンテナ内蔵式電子時計によれば、放射電極を介して光発電素子へ光が入射するから、光発電が可能となる。なお、光発電素子を放射電極上に配置すれば、放射電極を透明電極で形成する必要はない。しかし、このように配置すると、受信すべき無線信号が光発電素子で減衰する。この減衰を十分に抑制するためには、受信すべき無線信号の周波数に比較して光発電素子の透明電極を十分に薄くする必要がある。しかし、この薄型化には限度があり、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの無線信号（周波数は１．５ＧＨｚ程度）の減衰を十分に抑制できる程度に光発電素子の透明電極を薄くすることは困難である。このことから明らかなように、このアンテナ内蔵式電子時計によれば、ＧＰＳ衛星からの無線信号の受信性能を低下させずに光発電を行うことができる。
【０００９】
ところで、剛性や美観の観点から、外装に金属ケースを採用する場合がある。一方、パッチアンテナは、図８に示すように、主にアンテナ側面から電磁波を放射（受信）する。したがって、金属ケースを採用する場合には、所望のアンテナ特性を確保するために、アンテナ側面と金属ケースとを十分に離間させる必要がある。例えば、パッチアンテナの周縁部の厚みが４ｍｍの場合、アンテナ側面と金属ケースとの距離を２〜３ｍｍ以上とするのが望ましい。しかし、アンテナ側面と金属ケースとを十分に離間させると、時計が大型化してしまう。また、パッチアンテナでは、グランド電極を大きくするとアンテナ特性が向上することが知られている。しかし、グランド電極を単純に大きくすると時計が大型化してしまう。
【００１０】
そこで、上記の各アンテナ内蔵式電子時計において、一部が金属で形成されたケースを備え、前記一部は前記放射電極の下側に位置し、前記グランド電極と前記一部とは電気的に接続されているようにする。
このアンテナ内蔵式電子時計によれば、ケースの金属部分が放射電極の下側に位置するから、十分に高いアンテナ特性を確保しつつ放射電極の周縁とケースとの距離を短くすることができるとともに、グランド電極とケースの金属部分とが電気的に接続されているから、グランド電極を大きくしたのと同様の効果（パッチアンテナの性能向上）を得ることができる。
なお、一部が金属で形成されたケースは、上下方向に延在する筒状の部材であってもよいし、上下方向に延在する筒状の部材と時計の裏蓋とを一体化した容器であってもよい。
【００１１】
また、上記の各アンテナ内蔵式電子時計において、前記中央部で前記誘電体と前記グランド電極とを貫通した導通ピンを備え、前記無線受信部は、前記パッチアンテナの下側に配置され、前記導通ピンは、前記放射電極と前記無線受信部とを電気的に接続するようにしてもよい。このアンテナ内蔵式電子時計では、導通ピンがパッチアンテナの周縁部ではなく中央部の誘電体とグランド電極とを貫通するから、誘電体とグランド電極とに孔を形成することによる受信性能の低下を抑制することができる。また、無線受信部をパッチアンテナの凹みの内側に配置しやすいという利点もある。
【００１２】
上記の各アンテナ内蔵式電子時計において、前記文字板および前記中央部には日付を表示するための貫通孔が形成され、前記文字板および前記中央部の貫通孔を通じて日付を表示する日付表示機構を備え、前記日付表示機構の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置するようにしてもよい。このアンテナ内蔵式電子時計によれば、日付表示機構の一部又は全部がパッチアンテナの凹みの内側に位置するから、時計の厚みを抑制しつつ、日付を表示することができる。また、貫通孔がパッチアンテナの周縁部ではなく中央部に形成されるから、パッチアンテナに貫通孔を形成することによる受信性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計１００（電子時計１００）を含むＧＰＳシステムの全体図である。
【図２】電子時計１００の平面図である。
【図３】電子時計１００の一部断面図である。
【図４】電子時計１００の一部の形状例を示す平面図である。
【図５】電子時計１００の一部の分解斜視図である。
【図６】電子時計１００の一部の構造を示す平面図である。
【図７】アンテナ厚みとアンテナゲインとの関係を示す図である。
【図８】パッチアンテナの動作原理を説明するための図である。
【図９】電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計２００（電子時計２００）の一部断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係るアンテナ内蔵式電子時計３００（電子時計３００）の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。ただし、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、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るものではない。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計１００（以下「電子時計１００」という）を含むＧＰＳシステムの全体図である。電子時計１００は、ＧＰＳ衛星９０からの電波（無線信号）を受信して内部時刻を修正する腕時計であり、腕に接触する面（以下、「裏面」という）の反対側の面（以下「表面」という）に時刻を表示する。なお、以降の説明では、電子時計１００の「表」及び「裏」を「上」及び「下」ともいう。
【００１６】
ＧＰＳ衛星９０は、地球の上空の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（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。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、右旋偏波の円偏波である。
【００１７】
現在、約３１個のＧＰＳ衛星９０（図１においては、約３１個のうち４個のみを図示）が存在しており、衛星信号がどのＧＰＳ衛星９０から送信されたかを識別するために、各ＧＰＳ衛星９０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。したがって、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。
【００１８】
ＧＰＳ衛星９０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９０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。電子時計１００は、１つのＧＰＳ衛星９０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。
【００１９】
衛星信号にはＧＰＳ衛星９０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。
【００２０】
図２は電子時計１００の平面図であり、図３は電子時計１００の一部断面図であり、図４は電子時計の一部の形状例を示す平面図であり、図５は電子時計１００の一部の分解斜視図であり、図６は電子時計１００の一部の構造を示す平面図である。図２及び図３に示すように、電子時計１００は、一部が金属で形成された略円筒状のケース８０を備える。
【００２１】
ケース８０は、表面側に位置する略円筒状のベゼル８１と、裏面側に位置する略円筒状の本体８２とを有する。本体８２はステンレス鋼（ＳＵＳ）やチタン等の金属で形成されている。ベゼル８１は、セラミックやプラスチックなどの非導電部材で形成されており、その内周に沿って、プラスチックで形成された環状のダイヤルリング８３が取り付けられている。
【００２２】
図３に示すように、ケース８０の二つの開口のうち、表面側の開口には表面ガラス８４が取り付けられ、裏面側の開口には裏蓋８５が取り付けられている。裏蓋８５は、金属で形成されたリング状の部分の開口に裏面ガラスを取り付けた構造を有する。なお、裏蓋８５が裏面ガラスを有するのは後述の非接触充電を行うためである。
【００２３】
また電子時計１００は、ケース８０の内部に、リチウムイオン電池などの二次電池２７と、二次電池２７および押さえ板９５の下側に配置された充電コイル２８とを備える。二次電池２７は、外部のコイル（充電器）から裏蓋８５の裏面ガラスを介して充電コイル２８に送られた電力で充電される。すなわち、非接触充電が行われる。
【００２４】
また電子時計１００は、ケース８０の内部に、非導電性の文字板１１と、文字板１１を貫通した指針軸１２と、指針軸１２を中心に周回して予め定められた第１地域の現在時刻を指し示す複数の指針１３（秒針１３ａ、分針１３ｂ及び時針１３ｃ）と、指針軸１２を回転させて複数の指針１３を駆動する駆動機構３０とを備える。
【００２５】
駆動機構３０は、モーターコイル３１などからなるステップモーターと歯車などの輪列とを有し、当該ステップモーターが当該輪列を介して指針１３を回転させることにより、複数の指針１３を駆動する。具体的には、時針１３ｃは１２時間、分針１３ｂは６０分、秒針１３ａは６０秒で一周する。以降の説明では、指針が周回する面（指針の可動範囲）を当該指針の「周回面」という。
【００２６】
文字板１１は、プラスチック（例えばポリカーボーネート）などの非導電性の材料で形成され、その周縁は、上から見るとダイヤルリング８３の陰に隠れている。また、指針軸１２は上下方向に延在しており、分針１３ｂは秒針１３ａの下側かつ時針１３ｃの上側に位置し、上下方向において、時針１３ｃの周回面は分針１３ｂの周回面に覆われ、分針１３ｂの周回面は秒針１３ａの周回面に覆われる。
【００２７】
図２及び図３に示すように、電子時計１００は、ケース８０の内部に、上下方向に延在して文字板１１を貫通した複数の指針軸１４（１４ａ、１４ｂ及び１４ｃ）と、指針軸１４ａを中心に周回する小針（指針）１５ａと、指針軸１４ｂを中心に周回する小針（指針）１５ｂと、指針軸１４ｃを中心に周回する複数の小針（指針）１５ｃと、複数の指針軸１４に対応する複数の駆動機構４０とを備える。なお、図３では、複数の駆動機構４０のうち、指針軸１４ｃに対応する駆動機構４０のみが示されている。
【００２８】
小針１５ａ、１５ｂ、１５ｃ１及び１５ｃ２は、時針１３ｃの下側に配置されており、その周回面は、いずれも、上下方向において時針１３ｃの周回面と重なる。駆動機構４０は、モーターコイル４１などからなるステップモーターと歯車などの輪列とを有し、対応する指針軸１４を当該ステップモーターが当該輪列を介して回転させることにより、当該指針軸１４を中心に周回する小針を駆動する。
【００２９】
小針１５ａは、日付を指し示すカレンダー針であり、一ヶ月（例えば３１日）で一周する。すなわち、電子時計１００はカレンダー表示機能を備える。小針１５ｂは、衛星信号の受信中には受信レベルを指し示し、衛星信号の非受信中には電池容量を指し示すレベル針である。すなわち、電子時計１００は受信レベル表示機能および電池容量表示機能を備える。複数の小針１５ｃは、予め定められた第２地域の現在時刻を指し示すデュアルタイム針であり、２４時間で一周する短針１５ｃ２と６０分で一周する長針１５ｃ１とを含む。すなわち、電子時計１００はデュアルタイム表示機能を備える。
【００３０】
図３及び図５に示すように、電子時計１００は、ケース８０の内部に、指針軸１２の横断面に沿って延在する略円形のパッチアンテナ１０を備える。パッチアンテナ１０は、円偏波を受信可能なマイクロストリップアンテナであり、アンテナ基板２１と、アンテナ基板２１上に配置された誘電体２２と、誘電体２２上に配置された放射電極（アンテナ電極）２３とを有する。
【００３１】
アンテナ基板２１は、厚みが約０．１ｍｍの金属板（好ましくはステンレス鋼板）であり、指針軸１２の横断面に沿って延在し、パッチアンテナ１０のグランド電極として機能する。延在方向におけるアンテナ基板２１のサイズは、後述の地板３８と略同じである。なお、金属板ではなく、基板に金属材料（銀ペースト）を印刷したものをアンテナ基板２１として採用してもよい。
【００３２】
誘電体２２は、波長短縮効果によってパッチアンテナを小型化するための部材であり、指針軸１２の横断面に沿って延在する。パッチアンテナは、その外形形状が方形の場合には一辺を半波長とし、円形の場合には直径を約０．５８波長とすることで共振するが、誘電体を用いると、波長短縮効果により、より小型でも共振するのである。電子時計１００は腕時計であるから、誘電体２２としては、比誘電率が１０程度の誘電体（例えばセラミック）が好適である。そのような誘電体の入手は容易である。
【００３３】
放射電極２３は、誘電体２２の上面に沿って延在する略円形の金属膜であり、例えば、誘電体２２上への金属材料の印刷（例えば銀印刷）で形成される。放射電極２３の具体的な形状例としては、図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に例示するものが挙げられる。これらの図に示すように、１点給電でパッチアンテナを円偏波とするためには、放射電極が二つの縮退分離部を持つようにすればよい。これにより、パッチアンテナは共振周波数を二つ持つことになる。そして、両者の電流位相差が９０度となるような１箇所を選んで給電すれば、円偏波が得られる。
【００３４】
パッチアンテナ１０は、文字板１１と駆動機構３０及び複数の駆動機構４０の各々との間に配置され、下側に凹み１０ａを有する。すなわち、誘電体２２は、パッチアンテナ１０が凹み１０ａを有するように成形されている。具体的には、放射電極２３は平板状に形成されており、その下側の誘電体２２の上面は放射電極２３に沿って平坦であり、誘電体２２の下面は中央部が凹んでおり、アンテナ基板２１は誘電体２２の下面に沿って延在している。パッチアンテナ１０において、凹み１０ａにより薄くなっている中央部の厚みをＴ２とし、凹み１０ａにより薄くなっていない周縁部の厚みをＴ１としたとき、Ｔ２＜Ｔ１である。
【００３５】
図６に示すように、上下方向から見ると、凹み１０ａの内側には、駆動機構３０に含まれるモーターコイル３１及び輪列と、カレンダー表示用の駆動機構４０（指針軸１４ａに対応する駆動機構４０）に含まれるモーターコイル４１及び輪列と、デュアルタイム表示用の駆動機構４０（指針軸１４ｃに対応する駆動機構４０）に含まれるモーターコイル４１及び輪列と、受信レベル及び電池容量の表示用の駆動機構４０（指針軸１４ｂに対応する駆動機構４０）に含まれる輪列とが位置する。
【００３６】
これらのモーターコイル及び輪列の各々の上部は、図３に示すように、凹み１０ａの内側に位置する。つまり、これらのモーターコイル及び輪列は、いずれも、その一部が凹み１０ａに収まっている。電子時計１００が備えるモーターコイル及び輪列のうち、凹み１０ａに収まっていないもの（全部が凹み１０ａの外側に位置するもの）は、受信レベル及び電池容量の表示用の駆動機構４０（指針軸１４ｂに対応する駆動機構４０）に含まれるモーターコイル４１のみである。
【００３７】
文字板１１は、パッチアンテナ１０の上面に沿って延在する１枚の平板である。指針軸１２と複数の指針軸１４との各々は、文字板１１の中央部とパッチアンテナ１０の中央部とを貫通している。
【００３８】
また電子時計１００は、図３及び図５に示すように、ケース８０の内部に、地板３８と、導通ピン２４と、回路基板２５と、回路基板２５に実装されたフラッシュメモリ６６、ＧＰＳ受信部（無線受信部）２６及び制御部７０とを備える。地板３８には、指針軸１２を回転させる駆動機構３０と複数の指針軸１４を回転させる複数の駆動機構４０とが取り付けられ、指針軸１２と複数の指針軸１４との各々は、地板３８の上面から突出してパッチアンテナ１０及び文字板１１を貫通する。
【００３９】
導通ピン２４は、地板３８と誘電体２２とアンテナ基板２１とを貫通して放射電極２３と回路基板２５とに接し、放射電極２３とＧＰＳ受信部２６とを電気的に接続する。ＧＰＳ受信部２６は、パッチアンテナ１０を用いて無線信号を受信する。なお、導通ピン２４によって放射電極２３とアンテナ基板２１とが短絡することはない。
【００４０】
パッチアンテナ１０と回路基板２５との間の部品のうち、上下方向の長さ（厚み）が最も長い部品は駆動機構３０と複数の駆動機構４０である。駆動機構３０に含まれる部品のうち上下方向の長さ（厚み）が長い部品としては、モーターコイル３１と輪列とが挙げられる。駆動機構４０に含まれる部品のうち上下方向の長さ（厚み）が長い部品としては、モーターコイル４１と輪列とが挙げられる。したがって、モーターコイルや輪列の一部又は全部を凹み１０ａに収めることは、時計の薄型化に寄与する。
【００４１】
電子時計１００は、図２に示す竜頭１６やボタン１７、１８及び１９を手動操作することにより、少なくとも１つのＧＰＳ衛星９０からの衛星信号を受信して内部時刻情報の修正を行うモード（時刻情報取得モード）と複数のＧＰＳ衛星９０からの衛星信号を受信して測位計算を行い内部時刻情報の時差を修正するモード（位置情報取得モード）に設定できるように構成されている。また、電子時計１００は、時刻情報取得モードや位置情報取得モードを定期的に（自動的に）実行することもできる。
【００４２】
図７は、パッチアンテナにおけるアンテナ厚みとアンテナゲイン（特性）との関係を示す図であり、破線は平坦なパッチアンテナ（以降、「通常形状のパッチアンテナ」という）における上記関係を示し、実線は中央が凹んでいるパッチアンテナ（以降、「凹形状のパッチアンテナ」という）における上記関係を示す。いずれのパッチアンテナも円形であり、アンテナ直径は３５ｍｍである。アンテナ厚みは、パッチアンテナの最も薄い部分の厚みであり、通常形状のパッチアンテナでは周縁部の厚みと一致する。また、凹形状のパッチアンテナにおいて、凹み（中央部）の直径は２０ｍｍ程度、周縁部の厚みは４ｍｍ程度に固定されている。
【００４３】
図７に示すように、アンテナ厚みを４ｍｍ程度から薄くすると、アンテナゲインは、通常形状のパッチアンテナでは急に低下し、凹形状のパッチアンテナでは緩やかに低下する。すなわち、アンテナ厚みを薄くすることによる特性劣化は、通常形状のパッチアンテナでは大きく、凹形状のパッチアンテナでは小さい。例えば、２ｄＢ以上のアンテナゲインが必要な場合、通常形状のパッチアンテナでは３ｍｍ程度のアンテナ厚みを確保せねばならないのに対して、凹形状のパッチアンテナでは１ｍｍ程度のアンテナ厚みで足りる。
【００４４】
図８は、パッチアンテナの動作原理を説明するための図であり、図中の矢印は電気力線である。この図に示すように、パッチアンテナを送信アンテナとして使用すると、放射電極の周縁に沿った強い電界（電磁波）が、周縁から空間へ向かって放射される。したがって、通常形状のパッチアンテナにおいてアンテナ厚みを薄くすると、パッチアンテナの周縁部において放射電極とグランド電極とが近くなり、周縁から電磁波が放射され難くなるため、アンテナ特性が劣化する。このような特性劣化は、パッチアンテナを受信アンテナとして使用した場合にも同様に発生する。
【００４５】
これに対して、凹形状のパッチアンテナでは、周縁部における放射電極とグランド電極との距離を一定に保ちつつアンテナ厚みを薄くすることができるから、上記の特性劣化を抑制することができる。これが、アンテナ厚みを薄くしたときの特性劣化が、通常形状のパッチアンテナでは大きく、凹形状のパッチアンテナでは小さい理由である。
【００４６】
また、放射電極における電圧分布は図中の一点鎖線で示す通りであり、電気力線の向きは、左右で逆向きとなる。したがって、放射電極とグランド電極との間のインピーダンスは、周縁部では高くなり、中央部では低くなる。このことから、中央部に指針軸が貫通する貫通孔を設けてもアンテナ特性はさほど劣化しないことが分かる。
【００４７】
以上より、本実施形態では、凹形状のパッチアンテナを採用し、指針軸がパッチアンテナの薄い中央部を貫通し、指針軸を回転させる駆動機構の一部をパッチアンテナの凹みの内側に配置することにより、受信性能を維持しつつ時計の厚みを薄くしている。具体的には、パッチアンテナ１０として、中央部の厚みが１ｍｍ程度の凹形状のパッチアンテナを採用し、指針軸１２及び複数の第２指針軸１４がパッチアンテナ１０の中央部を貫通し、指針軸１２を回転させる駆動機構３０と指針軸１４を回転させる駆動機構４０との一部を凹み１０ａの内側に配置してある。したがって、時計の厚みは、パッチアンテナを備えない場合よりも中央部の厚みの分だけ厚くなるだけであり、時計のデザインに与える影響を十分に小さく抑制することができる。
【００４８】
前述したように、パッチアンテナは、その周縁から電波を放射（受信）する。したがって、全部が金属で形成された金属ケースを採用する場合には、所望のアンテナ特性を確保するために、アンテナ側面と金属ケースとを十分に離間させる必要がある。例えば、パッチアンテナの周縁部の厚みが４ｍｍの場合、アンテナ側面と金属ケースとの距離を２〜３ｍｍ以上とするのが望ましい。しかし、アンテナ側面と金属ケースとを十分に離間させると、時計が大型化してしまう。
【００４９】
そこで、本実施形態では、本体８２のみが金属で形成されたケース８０を採用し、本体８２が放射電極２３の下側に位置するようにケース８０とパッチアンテナ１０とを配置している。これにより、十分に高いアンテナ特性を確保しつつ放射電極２３の周縁とケース８０との距離を短くすることができる。
【００５０】
一方、パッチアンテナの性能は、グランド電極が大きいほど高くなる。しかし、腕時計のサイズには制約があり、グランド電極を無制限に大きくすることはできない。そこで、本実施形態では、ケース導通板３９を介してアンテナ基板２１と本体８２とを電気的に接続している。これにより、グランド電極を大きくしたのと同様の効果（パッチアンテナ１０の性能向上）を得ることができる。なお、アンテナ性能を向上させる観点では、ケース導通板３９と本体８２とを１箇所で接続するよりも複数個所で接続する方が好ましい。
【００５１】
図９は、電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。
電子時計１００は、ＧＰＳ受信部２６及び制御表示部３６を含んで構成されている。ＧＰＳ受信部２６は、衛星信号の受信、ＧＰＳ衛星９０の捕捉、位置情報の生成、時刻修正情報の生成等の処理を行う。制御表示部３６は、内部時刻情報の保持及び内部時刻情報の修正等の処理を行う。
【００５２】
充電コイル２８は、充電制御回路２９を通じて二次電池２７に電力を充電する。電子時計１００はレギュレータ３４及び３５を備え、二次電池２７は、レギュレータ３４を介して制御表示部３６に、レギュレータ３５を介してＧＰＳ受信部２６に駆動電力を供給する。また電子時計１００は、二次電池２７の電圧を検出する電圧検出回路３７を備える。
【００５３】
なお、レギュレータ３５に代えて、例えば、ＲＦ部５０（詳細は後述）に駆動電力を供給するレギュレータ３５−１と、ベースバンド部６０（詳細は後述）に駆動電力を供給するレギュレータ３５−２（ともに図示せず）とに分けて設けてもよい。レギュレータ３５−１は、ＲＦ部５０の内部に設けてもよい。
【００５４】
ＧＰＳ受信部２６は、パッチアンテナ１０及びＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタ３２を含む。パッチアンテナ１０は、図３で説明したように、複数のＧＰＳ衛星９０からの衛星信号を受信するアンテナである。ただし、パッチアンテナ１０は衛星信号以外の不要な電波も若干受信してしまうため、ＳＡＷフィルタ３２は、パッチアンテナ１０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３２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。
【００５５】
また、ＧＰＳ受信部２６は、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。以下に説明するように、ＧＰＳ受信部２６は、ＳＡＷフィルタ３２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。
【００５６】
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。
【００５７】
ＳＡＷフィルタ３２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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、例えば時差情報が記憶されている。時差情報は、時差データ（座標値（例えば、緯度及び経度）に関連づけられたＵＴＣに対する補正量等）が定義された情報である。
【００６１】
ベースバンド部６０は、時刻情報取得モード又は位置情報取得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。
【００６２】
また、ベースバンド部６０は、時刻情報取得モード又は位置情報取得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９０に同期（すなわち、ＧＰＳ衛星９０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９０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。したがって、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９０を検索することができる。
【００６３】
また、ベースバンド部６０は、時刻情報取得モード又は位置情報取得モードにおいて、捕捉したＧＰＳ衛星９０の衛星情報を取得するために、当該ＧＰＳ衛星９０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する処理を行う。ミキシングされた信号には、捕捉したＧＰＳ衛星９０の衛星情報を含む航法メッセージが復調される。そして、ベースバンド部６０は、航法メッセージの各サブフレームのＴＬＭワード（プリアンブルデータ）を検出し、各サブフレーム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（例えばＳＲＡＭ６３に記憶する）処理を行う。ここで、ＧＰＳ時刻情報は、週番号データ（ＷＮ）及びＺカウントデータであるが、以前に週番号データが取得されている場合にはＺカウントデータのみであってもよい。
【００６４】
そして、ベースバンド部６０は、衛星情報に基づいて、内部時刻情報を修正するために必要な時刻修正情報を生成する。
【００６５】
時刻情報取得モードの場合、より具体的には、ベースバンド部６０は、ＧＰＳ時刻情報に基づいて測時計算を行い、時刻修正情報を生成する。時刻情報取得モードにおける時刻修正情報は、例えば、ＧＰＳ時刻情報そのものであってもよいし、ＧＰＳ時刻情報と内部時刻情報との時間差の情報であってもよい。
【００６６】
一方、位置情報取得モードの場合、より具体的には、ベースバンド部６０は、ＧＰＳ時刻情報や軌道情報に基づいて測位計算を行い、位置情報（より具体的には、受信時に電子時計１００が位置する場所の緯度及び経度）を取得する。さらに、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、位置情報により特定される電子時計１００の座標値（例えば、緯度及び経度）に関連づけられた時差データを取得する。このようにして、ベースバンド部６０は、時刻修正情報として衛星時刻データ（ＧＰＳ時刻情報）及び時差データを生成する。位置情報取得モードにおける時刻修正情報は、上記の通り、ＧＰＳ時刻情報と時差データそのものであってもよいが、例えば、ＧＰＳ時刻情報の代わりに内部時刻情報とＧＰＳ時刻情報の時間差のデータであってもよい。
【００６７】
なお、ベースバンド部６０は、１つのＧＰＳ衛星９０の衛星情報から時刻修正情報を生成してもよいし、複数のＧＰＳ衛星９０の衛星情報から時刻修正情報を生成してもよい。
【００６８】
また、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、ＴＣＸＯ６５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。
【００６９】
制御表示部３６は、制御部７０、駆動回路７４及び水晶振動子７３を含んで構成されている。
【００７０】
制御部７０は、記憶部７１、ＲＴＣ（Real Time Clock）７２を備え、各種制御を行う。制御部７０は、例えばＣＰＵで構成することが可能である。
【００７１】
制御部７０は、制御信号をＧＰＳ受信部２６に送り、ＧＰＳ受信部２６の受信動作を制御する。また制御部７０は、電圧検出回路３７の検出結果に基づいて、レギュレータ３４及びレギュレータ３５の動作を制御する。また制御部７０は、駆動回路７４を介してすべての指針の駆動を制御する。
【００７２】
記憶部７１には内部時刻情報が記憶されている。内部時刻情報は、電子時計１００の内部で計時される時刻の情報であり、水晶振動子７３及びＲＴＣ７２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。したがって、ＧＰＳ受信部２６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の運針を継続することができるようになっている。
【００７３】
制御部７０は、時刻情報取得モードに設定されると、ＧＰＳ受信部２６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７１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オフセット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７０は、位置情報取得モードに設定されると、ＧＰＳ受信部２６の動作を制御し、衛星時刻データ（ＧＰＳ時刻情報）及び時差データに基づいて、内部時刻情報を修正して記憶部７１に記憶する。
【００７４】
以上説明したように、電子時計１００は、指針軸１２と、指針１３と、指針軸１２を回転させて指針１３を駆動する駆動機構３０と、複数の指針軸１４を回転させて小針１５を駆動する複数の駆動機構４０と、指針１３と駆動機構３０及び複数の駆動機構４０の各々との間に配置された非導電性の文字板１１と、文字板１１と駆動機構３０及び複数の駆動機構４０の各々との間に配置され、アンテナ基板２１とアンテナ基板２１上の誘電体２２と誘電体２２上の放射電極２３とを有するパッチアンテナ１０と、パッチアンテナ１０を用いて衛星信号を受信するＧＰＳ受信部２６とを備え、パッチアンテナ１０は、下側に凹み１０ａを有し、凹み１０ａにより薄くなっている中央部よりも凹み１０ａにより薄くなっていない周縁部が厚く、指針軸１２は文字板１１及びパッチアンテナ１０の中央部を貫通し、駆動機構３０と複数の駆動機構４０との一部は凹み１０ａの内側に位置する。
【００７５】
電子時計１００でも、指針軸１２がパッチアンテナ１０を貫通するから、パッチアンテナ１０の分だけ厚くなる。しかし、電子時計１００では、パッチアンテナ１０は下側が凹んで中央部が周縁部よりも薄く、薄い中央部を指針軸１２が貫通し、駆動機構３０と複数の駆動機構４０との一部がパッチアンテナの凹み１０ａの内側に位置する。より詳しくは、駆動機構３０に含まれるモーターコイル３１及び輪列と、二つの駆動機構４０に含まれるモーターコイル３１と、すべての駆動機構４０に含まれる輪列との一部が凹み１０ａの内側に位置する。
【００７６】
したがって、パッチアンテナ１０の装備による時計の厚みの増分を、パッチアンテナ１０の周縁部の厚み（Ｔ１）よりも薄くすることができる。すなわち、アンテナ全体を薄くすることなく、時計を薄くすることができる。また、パッチアンテナの感度は主に周縁部の厚みに依存するから、周縁部が十分に厚ければ、中央部が薄くても十分に高い感度が得られる。よって、電子時計１００によれば、時計の薄型化と感度の低下の抑制との両立が可能である。すなわち、電子時計１００は、指針軸１２と複数の指針軸１４とがパッチアンテナ１０を貫通する構造でありながら、高い受信性能を確保可能であり、十分に薄型となる。
【００７７】
また、電子時計１００は、一部（本体８２）が金属で形成されたケース８０を備え、本体８２は、放射電極２３の下側に位置し、アンテナ基板２１と電気的に接続されている。つまり、ケース８０の金属部分が放射電極２３の下側に位置するから、十分に高いアンテナ特性を確保しつつ放射電極２３の周縁とケース８０との距離を短くすることができる。また、アンテナ基板２１と本体８２とが電気的に接続されているから、グランド電極を大きくしたのと同様の効果（パッチアンテナの性能向上）を得ることができる。
【００７８】
また、電子時計１００は、導通ピン２４を備える。導通ピン２４は、パッチアンテナ１０の周縁部ではなく中央部で誘電体２２とアンテナ基板２１とを貫通し、放射電極２３とＧＰＳ受信部２６とを電気的に接続している。したがって、誘電体２２とアンテナ基板２１とに導通ピン２４用の孔を形成することによる受信性能の低下を抑制することができる。なお、本実施形態では、ＧＰＳ受信部２６が回路基板２５の下側に設けられているが、回路基板２５の上側に設けることも可能であり、この場合には、導通ピン２４が周縁部ではなく中央部を貫通することにより、ＧＰＳ受信部２６を凹み１０ａの内側に配置することが容易となる。
【００７９】
［第２実施形態］
図１０は、本発明の第２実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計２００（以下「電子時計２００」という）の一部断面図である。電子時計２００は電子時計１００と同様の効果を奏するアンテナ内蔵式電子時計であり、小針を備えない点と、非接触充電のための構成に代えてソーラー充電のための構成を備える点で電子時計１００と相違する。すなわち、電子時計２００は、充電コイル２８に代えて、光エネルギーを電力に変換する複数のソーラーセル（光発電素子）を直列接続したソーラーパネル８７を備え、ソーラーパネル８７で発電した電力で二次電池２７を充電する。
【００８０】
ソーラーパネル８７は、誘電体２２と放射電極８９との間に配置された平板であり、パッチアンテナ２０を構成している。つまり、電子時計２００は、パッチアンテナ１０に代えてパッチアンテナ２０を備え、パッチアンテナ２０は、アンテナ基板２１及び放射電極２３に代えてアンテナ基板８８及び放射電極８９を備えるとともにソーラーパネル８７を備える。パッチアンテナ１０が下側に凹み１０ａを有するように、パッチアンテナ２０は下側に凹み２０ａを有する。
【００８１】
また、ソーラーパネル８７と回路基板２５とはプラスとマイナスの２本の導通バネ９１で接続されている。なお、ソーラーパネル８７は、文字板１１の裏側に一体的に形成されてもよい。
【００８２】
放射電極８９は、ソーラーパネル８７へ光を通すために、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極で形成され、例えばスパッタやインクジェットなどの方法で成形される。したがって、電子時計２００では、放射電極８９を介してソーラーパネル８７へ光が入射し、これによって光発電が可能となる。
【００８３】
ところで、ソーラーパネル８７を放射電極８９上に配置すれば、放射電極８９を透明電極で形成する必要はない。しかし、このように配置すると、放射電極８９への衛星信号はソーラーパネル８７で減衰する。この減衰を十分に抑制するためには、衛星信号の周波数に比較してソーラーパネル８７の透明電極を十分に薄くする必要がある。しかし、衛星信号の周波数は１．５ＧＨｚ程度であり、電波時計で用いられる長波の周波数よりも遥かに高いから、ソーラーパネル８７の透明電極を十分に薄くすることは困難である。このため、本実施形態では、放射電極８９をソーラーパネル８７上に配置している。すなわち、電子時計２００によれば、ＧＰＳ衛星９０からの衛星信号の受信性能を低下させずに光発電を行うことができる。
【００８４】
また電子時計２００は、ケース８０に代えてケース９９を備える。ケース９９は、ベゼル８１に代えてベゼル９８を備える点でケース８０と相違する。ベゼル９８は、プラスチックなどの非導電性の材料で形成された円筒状のベゼル本体９６の外側に金属で形成された金属カバー９７を被せた構造を有する。したがって、ベゼル９８とパッチアンテナ２０とを近づけても、パッチアンテナ２０と金属カバー９７との間には十分に長い距離が確保される。よって、電子時計２００によれば、受信性能を維持しつつ美観を向上させることができる。
【００８５】
アンテナ基板８８は、その周縁がケース９９の本体８２に接している点でアンテナ基板２１と相違する。したがって、電子時計２００はケース導通板３９を備えない。電子時計２００では、ケース導通板３９を介さずにアンテナ基板８８と本体８２とが電気的に接続されるから、両者の電気的接続がより強化される。前述したように、パッチアンテナの性能はグランド電極が大きいほど高くなるから、アンテナ基板８８と本体８２との電気的接続の強化は、パッチアンテナ２０の性能向上に寄与する。
【００８６】
また電子時計２００は、一部が金属で形成された裏蓋８５に代えて、全部が金属で形成された裏蓋８６を備える。裏蓋８６の採用が可能なのは、非接触充電を行わないからである。裏蓋８６は、裏蓋８５と同様に本体８２と接しており、本体８２を介してアンテナ基板８８と電気的に接続されている。したがって、一部が金属で形成された裏蓋８５に代えて全部が金属で形成された裏蓋８６を備えることは、パッチアンテナ２０の性能の更なる向上に寄与する。
【００８７】
なお、電子時計２００では、押さえ板９５がアンテナ基板８８に接している。したがって、押さえ板９５として導電性の板材を採用し、押さえ板９５と裏蓋８６とに接する導電性の裏蓋導通板を設け、アンテナ基板８８と裏蓋８６とを電気的に接続するようにしてもよい。この場合、アンテナ基板８８とケース９９の本体８２とを接触させずとも、アンテナ基板８８と本体８２及び裏蓋８６との電気的な接続を確保することができる。また、ケース９９の全部をプラスチックなどの非導電性の材料で形成してもアンテナ基板８８と裏蓋８６との電気的な接続を確保することができるという利点もある。
【００８８】
ここで、凹み２０ａをパッチアンテナ２０の上側に設けた形態を想定する。この形態では、パッチアンテナ２０の上面に沿って文字板が延在し、文字板の凹みの内側で指針１３の一部又は全部が周回するように構成することにより、時計の厚みを薄くすることができる。しかし、このように構成すると、誘電体の上面に段差が生じるから、ソーラーパネルを１枚の平板で構成することが困難となる。
【００８９】
これに対して、電子時計２００では、上面が平坦な誘電体２２上にソーラーパネルが配置される。したがって、１枚の平板であるソーラーパネル８７を採用可能である。これは、製造コストの抑制に寄与する利点である。
【００９０】
また、電子時計２００は、小針を備えないから、小針を駆動する駆動機構も備えない。つまり、電子時計２００が備えるモーターコイルは、指針１３を駆動する駆動機構４０に含まれるモーターコイル３１のみである。したがって、電子時計２００では、凹み２０ａに収まらないモーターコイルを０個とすることができる。これは、時計の更なる薄型化に寄与する。なお、２個のモーターが協働して指針軸１２を回転させるように構成してもよく、その場合でも、モーターの数は十分に少ないから、凹み２０ａに収まらないモーターコイルを０個とすることができる。
【００９１】
［変形例］
上述した各実施形態を以下に例示するように変形してもよい。なお、本発明の範囲には、上述した各実施形態はもちろん、以下に例示する変形例や、以下に例示する変形例および上述した実施形態を適宜に組み合わせて得られる各種の形態も含まれうる。
【００９２】
例えば、時計の形状を略円形以外の形状としてもよい。
図１１は、本発明の変形例に係るアンテナ内蔵式電子時計３００（電子時計３００）の平面図である。電子時計３００は、外形形状が略円形ではなく略方形である点で電子時計２００と異なる。電子時計３００が備える文字板９２は、外形形状が略方形の平板である。また、電子時計３００が備えるパッチアンテナ９３は、外形形状が略方形であり、下側の中央に略円形の凹みを有する。なお、略方形のパッチアンテナでは、正方形の放射電極から対角線の二箇所の角を切って縮退分離部としている。また、同様の変形は電子時計１００に対しても可能である。
【００９３】
また例えば、文字板およびパッチアンテナの中央部に日付を表示するための貫通孔を形成し、形成した貫通孔を通じて日付を表示する日付表示機構を備えるように電子時計２００を変形してもよい。すなわち、上述した第１実施形態では図２に示すように指針軸１４ａが文字板１１に印刷された日付を指し示してカレンダー表示が行われるが、これとは違い、１から３１までの整数（日付）が印刷された円板状の日車をカレンダー表示用のモーター（図６においては指針軸１４ａを回転させるモーター）で回転させてカレンダー表示を行う。日車は、パッチアンテナの延在方向においてパッチアンテナの凹み（図６においては凹部１４ａ）の内側に位置し、パッチアンテナの厚み方向においてパッチアンテナと駆動機構との間に位置する。
この場合にも、貫通孔がパッチアンテナの周縁部ではなく中央部に形成されるから、パッチアンテナに貫通孔を形成することによる受信性能の低下を抑制しつつ日付を表示することができる。なお、日付表示機構の一部又は全部がパッチアンテナの凹みの内側に位置するようにするのが好ましい。より詳しくは、日付表示機構に含まれる部品（例えば日車などの輪列やモーターコイル）の一部又は全部をパッチアンテナの凹みの内側に位置させる。こうすることにより、時計の厚みを抑制することができる。
【００９４】
また例えば、駆動機構に含まれる輪列の全部がパッチアンテナの凹部の内側に位置するようにしてもよいし、駆動機構に含まれるモーターコイルの全部が当該凹部の内側に位置するようにしてもよいし、駆動機構の全部が当該凹部の内側に位置するようにしてもよい。また例えば、輪列を構成する複数の歯車のうち少なくとも一つの歯車の一部又は全部がパッチアンテナの凹部の内側に位置する一方、モーターコイルの全部が当該凹部の外側に位置するようにしてもよい。これと同様に、モーターコイルの一部又は全部がパッチアンテナの凹部の内側に位置する一方、輪列を構成する複数の歯車の各々の全部が当該凹部の外側に位置するようにしてもよい。
【００９５】
また例えば、ベゼル８１と本体８２とを別体とし、ベゼル８１として金属製のベゼルを採用してもよい。金属製のベゼルであっても、本体８２と別体であれば、渦電流の影響が低減されるから、アンテナ性能の低下を抑制することができる。
【００９６】
また例えば、非接触充電やソーラー充電以外の充電方式を採用してもよい。この場合、第２実施形態と同様に、全部が金属で形成された裏蓋を採用可能である。また、二次電池２７に代えてリチウム電池などの一次電池を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１００，２００，３００…アンテナ内蔵式電子時計、１０，２０，９３…パッチアンテナ、１０ａ，２０ａ…凹み、１１…文字板、１２，１４…指針軸、１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ），１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（１５ｃ１，１５ｃ２））…指針、２１，８８…アンテナ基板、２２…誘電体、２３，８９…放射電極、２６…ＧＰＳ受信部、３０，４０…駆動機構、８０，９９…ケース、８１，９８…ベゼル、８２…本体、８７…ソーラーパネル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延在する指針軸と、
前記指針軸を中心に周回する指針と、
前記指針の下側に配置され、前記指針軸を回転させて前記指針を駆動する駆動機構と、
前記指針と前記駆動機構との間に配置された非導電性の文字板と、
前記文字板と前記駆動機構との間に配置され、前記指針軸の横断面に沿って延在し、グランド電極と、前記グランド電極上の誘電体と、前記誘電体上の放射電極とを有するパッチアンテナと、
前記パッチアンテナを用いて無線信号を受信する無線受信部とを備え、
前記パッチアンテナは、下側に凹みを有し、前記凹みにより薄くなっている中央部よりも当該凹みにより薄くなっていない周縁部が厚く、
前記指針軸は、前記文字板および前記中央部を貫通しており、
前記駆動機構の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置する、
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記指針軸を回転させる輪列を備え、
前記輪列の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項３】
前記駆動機構は、前記輪列を駆動するモーターを備え、
前記モーターのコイルの一部又は全部は、前記凹みの内側に位置する、
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項４】
前記誘電体と前記放射電極との間に光発電素子を備え、
前記放射電極は透明電極で形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項５】
一部が金属で形成されたケースを備え、
前記一部は前記放射電極の下側に位置し、
前記グランド電極と前記一部とは電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項６】
前記中央部で前記誘電体と前記グランド電極とを貫通した導通ピンを備え、
前記無線受信部は、前記パッチアンテナの下側に配置され、
前記導通ピンは、前記放射電極と前記無線受信部とを電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項７】
前記文字板および前記中央部には日付を表示するための貫通孔が形成され、
前記文字板および前記中央部の貫通孔を通じて日付を表示する日付表示機構を備え、
前記日付表示機構の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項１】
上下方向に延在する指針軸と、
前記指針軸を中心に周回する指針と、
前記指針の下側に配置され、前記指針軸を回転させて前記指針を駆動する駆動機構と、
前記指針と前記駆動機構との間に配置された非導電性の文字板と、
前記文字板と前記駆動機構との間に配置され、前記指針軸の横断面に沿って延在し、グランド電極と、前記グランド電極上の誘電体と、前記誘電体上の放射電極とを有するパッチアンテナと、
前記パッチアンテナを用いて無線信号を受信する無線受信部とを備え、
前記パッチアンテナは、下側に凹みを有し、前記凹みにより薄くなっている中央部よりも当該凹みにより薄くなっていない周縁部が厚く、
前記指針軸は、前記文字板および前記中央部を貫通しており、
前記駆動機構の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置する、
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記指針軸を回転させる輪列を備え、
前記輪列の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項３】
前記駆動機構は、前記輪列を駆動するモーターを備え、
前記モーターのコイルの一部又は全部は、前記凹みの内側に位置する、
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項４】
前記誘電体と前記放射電極との間に光発電素子を備え、
前記放射電極は透明電極で形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項５】
一部が金属で形成されたケースを備え、
前記一部は前記放射電極の下側に位置し、
前記グランド電極と前記一部とは電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項６】
前記中央部で前記誘電体と前記グランド電極とを貫通した導通ピンを備え、
前記無線受信部は、前記パッチアンテナの下側に配置され、
前記導通ピンは、前記放射電極と前記無線受信部とを電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項７】
前記文字板および前記中央部には日付を表示するための貫通孔が形成され、
前記文字板および前記中央部の貫通孔を通じて日付を表示する日付表示機構を備え、
前記日付表示機構の一部又は全部は、前記凹みの内側に位置する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−９３２１１（Ｐ２０１２−９３２１１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０５７０（Ｐ２０１０−２４０５７０）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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