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、第１指針軸１２と、複数の第１指針１３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、上側に凹み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。第１指針軸１２は、パッチアンテナ２０の中央部を貫通している。パッチアンテナ２０の中央部は複数の第１指針１３のうち最も下側の第１指針１３ｃの周回面の下側に位置し、第１指針１３ｃは上下方向から見てパッチアンテナ２０の周縁部の内側で周回する。
【解決手段】アンテナ内蔵式電子時計１００は、第１指針軸１２と、複数の第１指針１３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、上側に凹み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。第１指針軸１２は、パッチアンテナ２０の中央部を貫通している。パッチアンテナ２０の中央部は複数の第１指針１３のうち最も下側の第１指針１３ｃの周回面の下側に位置し、第１指針１３ｃは上下方向から見てパッチアンテナ２０の周縁部の内側で周回する。
【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第１指針軸と、前記第１指針軸を中心に周回する複数の第１指針と、前記第１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、上側に凹みを有し、当該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、前記第１指針軸は、前記パッチアンテナの中央部を貫通しており、前記パッチアンテナの中央部は、前記複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側に位置し、前記複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針は、上下方向から見て前記パッチアンテナの凹みの内側で周回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上側が凹んで中央部が周縁部よりも薄く、薄い中央部を第１指針軸が貫通し、薄い中央部の上空で複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針が周回する。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、「第１指針」としては時針や分針、秒針が挙げられ、「複数の第１指針」としては、時針、分針および秒針のうち少なくとも二つが挙げられる。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、前記第１指針軸を回転させて前記複数の第１指針を駆動する第１駆動機構と、前記パッチアンテナの上面に沿って延在し、上側に凹みを有し、当該凹みによって中央部が周縁部よりも下側に位置する非導電性の文字板とを備え、前記パッチアンテナは、前記文字板と前記第１駆動機構との間に配置され、前記第１指針軸は、前記文字板の中央部を貫通しており、前記複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針は、前記文字板の凹みの内側で周回するようにすることが好ましい。
このアンテナ内蔵式電子時計によれば、複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針が文字板の凹みの内側で周回するから、パッチアンテナの装備による時計の厚みの増分を、パッチアンテナの薄い中央部の厚みにまで抑制可能である。
【０００８】
このアンテナ内蔵式電子時計において、前記複数の第１指針のうち少なくとも最も上側の第１指針は、前記文字板の凹みの外側で周回し、前記複数の第１指針のうち、前記文字板の凹みの内側で周回する第１指針の各々は、前記文字板の凹みの外側で周回する第１指針のいずれよりも短いようにすることが好ましい。
このアンテナ内蔵式電子時計によれば、複数の第１指針のうち一部の第１指針のみが凹みの内側で周回するから、すべての第１指針を凹みの内側で周回させる場合よりも凹みを浅くすること、すなわちパッチアンテナの周縁部を薄くすることができる。これは、時計の薄型化に寄与する。また、このアンテナ内蔵式電子時計によれば、凹みの内側で周回する第１指針の各々は凹みの外側で周回する第１指針のいずれよりも短いから、凹みの径を短くすること、すなわちパッチアンテナにおいて周縁部に比べて中央部を小さくすることができる。これは、アンテナの感度向上に寄与する。
【０００９】
上記の文字板を備えるアンテナ内蔵式電子時計において、上下方向に延在する第２指針軸と、前記第２指針軸を中心に周回する第２指針と、前記第２指針軸を回転させて前記第２指針を駆動する第２駆動機構とを備え、前記パッチアンテナは、前記文字板と前記第２駆動機構の各々との間に配置され、前記第２指針軸は、前記パッチアンテナと前記文字板との中央部を貫通しており、前記第２指針の周回面は、前記複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側で当該周回面に重なり、前記第２指針は、前記文字板の凹みの内側で周回するようにしてもよい。
つまり、本発明は、第１指針軸を中心に周回する複数の第１指針の他に、第２指針を中心に周回する第２指針を備えるアンテナ内蔵式電子時計にも適用可能である。
なお、第２指針は例えば小針である。また、第２指針軸は複数であってもよいし、１つの第２指針軸を中心に周回する第２指針は複数であってもよい。第２指針が複数の場合、すべての第２指針の各々は、その周回面が複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側で当該周回面に重なり、文字板の凹みの内側で周回する。
【００１０】
上記の各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。
【００１１】
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７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。
【００１２】
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。
【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】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７】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８】電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。
【図９】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１０】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を貫通した第１指針軸１２と、第１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第１指針１３（秒針１３ａ、分針１３ｂ及び時針１３ｃ）と、第１指針軸１２を回転させて複数の第１指針１３を駆動する第１駆動機構３０とを備える。
【００２５】
第１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第１指針１３を回転させることにより、複数の第１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、第１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を貫通した複数の第２指針軸１４（１４ａ、１４ｂ及び１４ｃ）と、第２指針軸１４ａを中心に周回する小針（第２指針）１５ａと、第２指針軸１４ｂを中心に周回する小針（第２指針）１５ｂと、第２指針軸１４ｃを中心に周回する複数の小針（第２指針）１５ｃと、複数の第２指針軸１４に対応する複数の第２駆動機構４０とを備える。
【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。第２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、対応する第２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、当該第２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、第１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、第１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、第１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、第１駆動機構３０及び複数の第２駆動機構４０の各々との間に配置され、上側に凹み１０ａを有する。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】
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枚の板である。したがって、文字板１１は上側に凹み１１ａを有する。すなわち、文字板１１において、中央部１１ｂは周縁部１１ｃよりもＴ１−Ｔ２だけ下側に位置する。なお、文字板１１を、中央部を含む平板と周縁部を含む平板との２体で構成してもよい。なお、文字板を２体の平板で構成すると、組み立て工程は増えるが、部品コストは安くなる。
【００３６】
第１指針軸１２及び複数の第２指針軸１４は、それぞれ、文字板１１の中央部１１ｂとパッチアンテナ１０の中央部とを貫通している。パッチアンテナ１０の中央部は、小針１５ａ、小針１５ｂ、小針１５ｃ１及び１５ｃ２の周回面のいずれよりも下側に位置する。そして、時針１３ｃ、小針１５ａ、小針１５ｂ、小針１５ｃ１及び小針１５ｃ２は、いずれも、パッチアンテナ１０の凹みの内側（より詳しくは、文字板１１の凹み１１ａの内側）で周回する。
【００３７】
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、第１指針軸１２を回転させる第１駆動機構３０と、複数の第２指針軸１４をそれぞれ回転させる複数の第２駆動機構４０が取り付けられ、第１指針軸１２と複数の第２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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図６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。
【００４１】
図６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。
【００４２】
図７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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、指針が文字板の凹みの内側で周回するよう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、第１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、時針１３ｃ、小針１５ａ、小針１５ｂ、小針１５ｃ１及び小針１５ｃ２が文字板１１の凹み１１ａの内側で周回するように配置してある。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１ｍｍ程度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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
図８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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
以上説明したように、電子時計１００は、第１指針軸１２と、複数の第１指針１３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、上側に凹み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、第１指針軸１２はパッチアンテナ１０の中央部を貫通し、パッチアンテナ１０の中央部は複数の第１指針１３のうち最も下側の第１指針１３ｃの周回面の下側に位置し、第１指針１３ｃはパッチアンテナ１０の凹みの内側で周回する。
【００７３】
電子時計１００でも、第１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は上側が凹んで中央部が周縁部よりも薄く、薄い中央部を第１指針軸１２が貫通し、薄い中央部の上空で時針１３ｃが周回するから、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、第１指針軸１２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。
【００７４】
より詳しくは、電子時計１００は、第１指針軸１２を回転させて複数の第１指針１３を駆動する第１駆動機構３０と、パッチアンテナ１０の上面に沿って延在し、上側に凹み１１ａを有し、凹み１１ａによって中央部１１ｂが周縁部１１ｃよりも下側に位置する非導電性の文字板１１とを備える。そして、パッチアンテナ１０は、文字板１１と第１駆動機構３０との間に配置され、第１指針軸１２は中央部１１ｂを貫通し、複数の第１指針１３のうち最も下側の時針１３ｃは、凹み１１ａの内側で周回する。したがって、電子時計１００によれば、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の薄い中央部の厚みにまで抑制可能である。
【００７５】
また、電子時計１００によれば、複数の第１指針１３のうち、最も上側の秒針１３ａ及び分針１３ｂは文字板１１の凹み１１ａの外側で周回し、凹み１１ａの内側で周回する時針１３ｃは、凹み１１ａの外側で周回する秒針１３ａ及び分針１３ｂのいずれよりも短いから、秒針１３ａ、分針１３ｂ及び時針１３ｃを凹み１１ａの内側で周回させる場合よりも凹み１１ａを浅くすること、すなわちパッチアンテナ１０の周縁部を薄くすることができる。これは、時計の薄型化に寄与する。また、電子時計１００によれば、凹み１１ａの内側で周回する時針１３ｃは凹み１１ａの外側で周回する秒針１３ａ及び分針１３ｂのいずれよりも短いから、凹み１１ａの径を短くすること、すなわちパッチアンテナ１０において周縁部に比べて中央部を小さくすることができる。これは、アンテナの感度向上に寄与する。
【００７６】
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。
【００７７】
［第２実施形態］
図９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、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。
【００７８】
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、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が上側に凹み１０ａを有するように、パッチアンテナ２０は上側に凹み２０ａを有する。
【００７９】
またソーラーパネル８７は、誘電体２２の薄い中央部の上面を覆う円形の内側円形部８７ａと、誘電体２２の厚い周縁部の上面を覆う環状の外側円環部８７ｂとの２体からなり、両者は、図示しない位置で電気的に直列に接続されている。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、立体形状の文字板１１の裏側に一体的に形成されてもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
アンテナ基板８８は、その周縁がケース８０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。
【００８３】
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。
【００８４】
［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。
【００８５】
例えば、時計の形状を略円形以外の形状としてもよい。
図１０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１００又は２００と異なる。電子時計３００が備える文字板９２は、外形形状が略方形であり、上側の中央に略円形の凹みを有する。これと同様に、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、上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。
【００８６】
また例えば、他の小針を備えるようにしてもよいし、小針を備えないようにしてもよい。前者の場合、すべての小針の周回面は、時針１３ｃの周回面の下側に位置する。後者の場合、上下方向から見てパッチアンテナ１０、２０又は９３の凹みの内側（より詳しくは文字板１１又は９２の凹みの内側）で周回する指針は時針１３ｃのみとなるが、それでも、時計の厚みを薄くする効果が得られる。
【００８７】
また例えば、複数の第１指針１３のうち、時針１３ｃ及び分針１３ｂが文字板１１又は９２の凹みの内側で周回するようにしてもよい。この場合でも、複数の第１指針１３のうち一部の第１指針１３のみが文字板１１又は９２の凹みの内側で周回するから、すべての第１指針１３を凹みの内側で周回させる場合よりも凹みを浅くすること、すなわちパッチアンテナの周縁部を薄くすることができる。また、この場合でも、凹みの内側で周回する第１指針１３（分針１３ｂ及び時針１３ｃ）の各々は凹みの外側で周回する第１指針１３（秒針１３ａ）のいずれよりも短いから、凹みの径を短くすること、すなわちパッチアンテナにおいて周縁部に比べて中央部を小さくすることができる。これは、アンテナの感度向上に寄与する。なお、時針１３ｃ、分針１３ｂ及び秒針１３ａが文字板１１又は９２の凹みの内側で周回するようにしてもよい。
【００８８】
また例えば、分針１３ｂが時針１３ｃの下側かつ秒針１３ａの上側に位置するようにし、複数の第１指針１３のうち少なくとも秒針１３ａが文字板１１又は９２の凹みの内側で周回するようにしてもよい。
【００８９】
また例えば、時針１３ｃがパッチアンテナの凹みの外側で周回するようにしてもよい。この場合であっても、文字板１１又は９２の中央部がパッチアンテナの凹みの内側に位置するから、時針１３ｃの周回面を下方に下げること、すなわち時計の厚みを薄くすることができる。つまり、パッチアンテナの凹みの内側で周回する指針が存在しない形態であっても、複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針が上下方向から見てパッチアンテナの凹みの内側で周回するように構成すれば、ある程度の効果を得ることができる。
【００９０】
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。
【００９１】
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】
【００９２】
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，１１ａ，２０ａ…凹み、１１…文字板、１１ｂ…中央部、１１ｃ…周縁部、１２…第１指針軸、１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）…第１指針、１４（１４ａ，１４ｂ及び１４ｃ）…第２指針軸、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…小針（第２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…第１駆動機構、４０…第２駆動機構、８０…ケース、８１…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第１指針軸と、前記第１指針軸を中心に周回する複数の第１指針と、前記第１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、上側に凹みを有し、当該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、前記第１指針軸は、前記パッチアンテナの中央部を貫通しており、前記パッチアンテナの中央部は、前記複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側に位置し、前記複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針は、上下方向から見て前記パッチアンテナの凹みの内側で周回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上側が凹んで中央部が周縁部よりも薄く、薄い中央部を第１指針軸が貫通し、薄い中央部の上空で複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針が周回する。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、「第１指針」としては時針や分針、秒針が挙げられ、「複数の第１指針」としては、時針、分針および秒針のうち少なくとも二つが挙げられる。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、前記第１指針軸を回転させて前記複数の第１指針を駆動する第１駆動機構と、前記パッチアンテナの上面に沿って延在し、上側に凹みを有し、当該凹みによって中央部が周縁部よりも下側に位置する非導電性の文字板とを備え、前記パッチアンテナは、前記文字板と前記第１駆動機構との間に配置され、前記第１指針軸は、前記文字板の中央部を貫通しており、前記複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針は、前記文字板の凹みの内側で周回するようにすることが好ましい。
このアンテナ内蔵式電子時計によれば、複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針が文字板の凹みの内側で周回するから、パッチアンテナの装備による時計の厚みの増分を、パッチアンテナの薄い中央部の厚みにまで抑制可能である。
【０００８】
このアンテナ内蔵式電子時計において、前記複数の第１指針のうち少なくとも最も上側の第１指針は、前記文字板の凹みの外側で周回し、前記複数の第１指針のうち、前記文字板の凹みの内側で周回する第１指針の各々は、前記文字板の凹みの外側で周回する第１指針のいずれよりも短いようにすることが好ましい。
このアンテナ内蔵式電子時計によれば、複数の第１指針のうち一部の第１指針のみが凹みの内側で周回するから、すべての第１指針を凹みの内側で周回させる場合よりも凹みを浅くすること、すなわちパッチアンテナの周縁部を薄くすることができる。これは、時計の薄型化に寄与する。また、このアンテナ内蔵式電子時計によれば、凹みの内側で周回する第１指針の各々は凹みの外側で周回する第１指針のいずれよりも短いから、凹みの径を短くすること、すなわちパッチアンテナにおいて周縁部に比べて中央部を小さくすることができる。これは、アンテナの感度向上に寄与する。
【０００９】
上記の文字板を備えるアンテナ内蔵式電子時計において、上下方向に延在する第２指針軸と、前記第２指針軸を中心に周回する第２指針と、前記第２指針軸を回転させて前記第２指針を駆動する第２駆動機構とを備え、前記パッチアンテナは、前記文字板と前記第２駆動機構の各々との間に配置され、前記第２指針軸は、前記パッチアンテナと前記文字板との中央部を貫通しており、前記第２指針の周回面は、前記複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側で当該周回面に重なり、前記第２指針は、前記文字板の凹みの内側で周回するようにしてもよい。
つまり、本発明は、第１指針軸を中心に周回する複数の第１指針の他に、第２指針を中心に周回する第２指針を備えるアンテナ内蔵式電子時計にも適用可能である。
なお、第２指針は例えば小針である。また、第２指針軸は複数であってもよいし、１つの第２指針軸を中心に周回する第２指針は複数であってもよい。第２指針が複数の場合、すべての第２指針の各々は、その周回面が複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側で当該周回面に重なり、文字板の凹みの内側で周回する。
【００１０】
上記の各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。
【００１１】
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７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。
【００１２】
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。
【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】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７】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８】電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。
【図９】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１０】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を貫通した第１指針軸１２と、第１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第１指針１３（秒針１３ａ、分針１３ｂ及び時針１３ｃ）と、第１指針軸１２を回転させて複数の第１指針１３を駆動する第１駆動機構３０とを備える。
【００２５】
第１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第１指針１３を回転させることにより、複数の第１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、第１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を貫通した複数の第２指針軸１４（１４ａ、１４ｂ及び１４ｃ）と、第２指針軸１４ａを中心に周回する小針（第２指針）１５ａと、第２指針軸１４ｂを中心に周回する小針（第２指針）１５ｂと、第２指針軸１４ｃを中心に周回する複数の小針（第２指針）１５ｃと、複数の第２指針軸１４に対応する複数の第２駆動機構４０とを備える。
【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。第２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、対応する第２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、当該第２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、第１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、第１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、第１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、第１駆動機構３０及び複数の第２駆動機構４０の各々との間に配置され、上側に凹み１０ａを有する。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】
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枚の板である。したがって、文字板１１は上側に凹み１１ａを有する。すなわち、文字板１１において、中央部１１ｂは周縁部１１ｃよりもＴ１−Ｔ２だけ下側に位置する。なお、文字板１１を、中央部を含む平板と周縁部を含む平板との２体で構成してもよい。なお、文字板を２体の平板で構成すると、組み立て工程は増えるが、部品コストは安くなる。
【００３６】
第１指針軸１２及び複数の第２指針軸１４は、それぞれ、文字板１１の中央部１１ｂとパッチアンテナ１０の中央部とを貫通している。パッチアンテナ１０の中央部は、小針１５ａ、小針１５ｂ、小針１５ｃ１及び１５ｃ２の周回面のいずれよりも下側に位置する。そして、時針１３ｃ、小針１５ａ、小針１５ｂ、小針１５ｃ１及び小針１５ｃ２は、いずれも、パッチアンテナ１０の凹みの内側（より詳しくは、文字板１１の凹み１１ａの内側）で周回する。
【００３７】
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、第１指針軸１２を回転させる第１駆動機構３０と、複数の第２指針軸１４をそれぞれ回転させる複数の第２駆動機構４０が取り付けられ、第１指針軸１２と複数の第２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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図６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。
【００４１】
図６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。
【００４２】
図７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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、指針が文字板の凹みの内側で周回するよう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、第１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、時針１３ｃ、小針１５ａ、小針１５ｂ、小針１５ｃ１及び小針１５ｃ２が文字板１１の凹み１１ａの内側で周回するように配置してある。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１ｍｍ程度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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
図８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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
以上説明したように、電子時計１００は、第１指針軸１２と、複数の第１指針１３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、上側に凹み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、第１指針軸１２はパッチアンテナ１０の中央部を貫通し、パッチアンテナ１０の中央部は複数の第１指針１３のうち最も下側の第１指針１３ｃの周回面の下側に位置し、第１指針１３ｃはパッチアンテナ１０の凹みの内側で周回する。
【００７３】
電子時計１００でも、第１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は上側が凹んで中央部が周縁部よりも薄く、薄い中央部を第１指針軸１２が貫通し、薄い中央部の上空で時針１３ｃが周回するから、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、第１指針軸１２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。
【００７４】
より詳しくは、電子時計１００は、第１指針軸１２を回転させて複数の第１指針１３を駆動する第１駆動機構３０と、パッチアンテナ１０の上面に沿って延在し、上側に凹み１１ａを有し、凹み１１ａによって中央部１１ｂが周縁部１１ｃよりも下側に位置する非導電性の文字板１１とを備える。そして、パッチアンテナ１０は、文字板１１と第１駆動機構３０との間に配置され、第１指針軸１２は中央部１１ｂを貫通し、複数の第１指針１３のうち最も下側の時針１３ｃは、凹み１１ａの内側で周回する。したがって、電子時計１００によれば、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の薄い中央部の厚みにまで抑制可能である。
【００７５】
また、電子時計１００によれば、複数の第１指針１３のうち、最も上側の秒針１３ａ及び分針１３ｂは文字板１１の凹み１１ａの外側で周回し、凹み１１ａの内側で周回する時針１３ｃは、凹み１１ａの外側で周回する秒針１３ａ及び分針１３ｂのいずれよりも短いから、秒針１３ａ、分針１３ｂ及び時針１３ｃを凹み１１ａの内側で周回させる場合よりも凹み１１ａを浅くすること、すなわちパッチアンテナ１０の周縁部を薄くすることができる。これは、時計の薄型化に寄与する。また、電子時計１００によれば、凹み１１ａの内側で周回する時針１３ｃは凹み１１ａの外側で周回する秒針１３ａ及び分針１３ｂのいずれよりも短いから、凹み１１ａの径を短くすること、すなわちパッチアンテナ１０において周縁部に比べて中央部を小さくすることができる。これは、アンテナの感度向上に寄与する。
【００７６】
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。
【００７７】
［第２実施形態］
図９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、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。
【００７８】
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、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が上側に凹み１０ａを有するように、パッチアンテナ２０は上側に凹み２０ａを有する。
【００７９】
またソーラーパネル８７は、誘電体２２の薄い中央部の上面を覆う円形の内側円形部８７ａと、誘電体２２の厚い周縁部の上面を覆う環状の外側円環部８７ｂとの２体からなり、両者は、図示しない位置で電気的に直列に接続されている。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、立体形状の文字板１１の裏側に一体的に形成されてもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
アンテナ基板８８は、その周縁がケース８０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。
【００８３】
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。
【００８４】
［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。
【００８５】
例えば、時計の形状を略円形以外の形状としてもよい。
図１０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１００又は２００と異なる。電子時計３００が備える文字板９２は、外形形状が略方形であり、上側の中央に略円形の凹みを有する。これと同様に、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、上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。
【００８６】
また例えば、他の小針を備えるようにしてもよいし、小針を備えないようにしてもよい。前者の場合、すべての小針の周回面は、時針１３ｃの周回面の下側に位置する。後者の場合、上下方向から見てパッチアンテナ１０、２０又は９３の凹みの内側（より詳しくは文字板１１又は９２の凹みの内側）で周回する指針は時針１３ｃのみとなるが、それでも、時計の厚みを薄くする効果が得られる。
【００８７】
また例えば、複数の第１指針１３のうち、時針１３ｃ及び分針１３ｂが文字板１１又は９２の凹みの内側で周回するようにしてもよい。この場合でも、複数の第１指針１３のうち一部の第１指針１３のみが文字板１１又は９２の凹みの内側で周回するから、すべての第１指針１３を凹みの内側で周回させる場合よりも凹みを浅くすること、すなわちパッチアンテナの周縁部を薄くすることができる。また、この場合でも、凹みの内側で周回する第１指針１３（分針１３ｂ及び時針１３ｃ）の各々は凹みの外側で周回する第１指針１３（秒針１３ａ）のいずれよりも短いから、凹みの径を短くすること、すなわちパッチアンテナにおいて周縁部に比べて中央部を小さくすることができる。これは、アンテナの感度向上に寄与する。なお、時針１３ｃ、分針１３ｂ及び秒針１３ａが文字板１１又は９２の凹みの内側で周回するようにしてもよい。
【００８８】
また例えば、分針１３ｂが時針１３ｃの下側かつ秒針１３ａの上側に位置するようにし、複数の第１指針１３のうち少なくとも秒針１３ａが文字板１１又は９２の凹みの内側で周回するようにしてもよい。
【００８９】
また例えば、時針１３ｃがパッチアンテナの凹みの外側で周回するようにしてもよい。この場合であっても、文字板１１又は９２の中央部がパッチアンテナの凹みの内側に位置するから、時針１３ｃの周回面を下方に下げること、すなわち時計の厚みを薄くすることができる。つまり、パッチアンテナの凹みの内側で周回する指針が存在しない形態であっても、複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針が上下方向から見てパッチアンテナの凹みの内側で周回するように構成すれば、ある程度の効果を得ることができる。
【００９０】
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。
【００９１】
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】
【００９２】
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，１１ａ，２０ａ…凹み、１１…文字板、１１ｂ…中央部、１１ｃ…周縁部、１２…第１指針軸、１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）…第１指針、１４（１４ａ，１４ｂ及び１４ｃ）…第２指針軸、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…小針（第２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…第１駆動機構、４０…第２駆動機構、８０…ケース、８１…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第１指針軸と、
前記第１指針軸を中心に周回する複数の第１指針と、
前記第１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、上側に凹みを有し、当該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、
前記第１指針軸は、前記パッチアンテナの中央部を貫通しており、
前記パッチアンテナの中央部は、前記複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側に位置し、
前記複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針は、上下方向から見て前記パッチアンテナの凹みの内側で周回する、
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項２】
前記第１指針軸を回転させて前記複数の第１指針を駆動する第１駆動機構と、
前記パッチアンテナの上面に沿って延在し、上側に凹みを有し、当該凹みによって中央部が周縁部よりも下側に位置する非導電性の文字板とを備え、
前記パッチアンテナは、前記文字板と前記第１駆動機構との間に配置され、
前記第１指針軸は、前記文字板の中央部を貫通しており、
前記複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針は、前記文字板の凹みの内側で周回する、
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】
前記複数の第１指針のうち少なくとも最も上側の第１指針は、前記文字板の凹みの外側で周回し、
前記複数の第１指針のうち、前記文字板の凹みの内側で周回する第１指針の各々は、前記文字板の凹みの外側で周回する第１指針のいずれよりも短い、
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】
上下方向に延在する第２指針軸と、
前記第２指針軸を中心に周回する第２指針と、
前記第２指針軸を回転させて前記第２指針を駆動する第２駆動機構とを備え、
前記パッチアンテナは、前記文字板と前記第２駆動機構の各々との間に配置され、
前記第２指針軸は、前記パッチアンテナと前記文字板との中央部を貫通しており、
前記第２指針の周回面は、前記複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側で当該周回面に重なり、
前記第２指針は、前記文字板の凹みの内側で周回する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項５】
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４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６】
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５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１】
上下方向に延在する第１指針軸と、
前記第１指針軸を中心に周回する複数の第１指針と、
前記第１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、上側に凹みを有し、当該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、
前記第１指針軸は、前記パッチアンテナの中央部を貫通しており、
前記パッチアンテナの中央部は、前記複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側に位置し、
前記複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針は、上下方向から見て前記パッチアンテナの凹みの内側で周回する、
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項２】
前記第１指針軸を回転させて前記複数の第１指針を駆動する第１駆動機構と、
前記パッチアンテナの上面に沿って延在し、上側に凹みを有し、当該凹みによって中央部が周縁部よりも下側に位置する非導電性の文字板とを備え、
前記パッチアンテナは、前記文字板と前記第１駆動機構との間に配置され、
前記第１指針軸は、前記文字板の中央部を貫通しており、
前記複数の第１指針のうち少なくとも最も下側の第１指針は、前記文字板の凹みの内側で周回する、
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】
前記複数の第１指針のうち少なくとも最も上側の第１指針は、前記文字板の凹みの外側で周回し、
前記複数の第１指針のうち、前記文字板の凹みの内側で周回する第１指針の各々は、前記文字板の凹みの外側で周回する第１指針のいずれよりも短い、
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】
上下方向に延在する第２指針軸と、
前記第２指針軸を中心に周回する第２指針と、
前記第２指針軸を回転させて前記第２指針を駆動する第２駆動機構とを備え、
前記パッチアンテナは、前記文字板と前記第２駆動機構の各々との間に配置され、
前記第２指針軸は、前記パッチアンテナと前記文字板との中央部を貫通しており、
前記第２指針の周回面は、前記複数の第１指針のうち最も下側の第１指針の周回面の下側で当該周回面に重なり、
前記第２指針は、前記文字板の凹みの内側で周回する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
【請求項５】
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４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６】
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５のうちいずれか一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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−９３２１０（Ｐ２０１２−９３２１０Ａ）
【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２０１０−２４０５６９（Ｐ２０１０−２４０５６９）
【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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