(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から視認可能に構成された表示部と、機器内部に収容された太陽電池と、該太陽電池の発電した電力により少なくとも部分的に駆動されるように構成された被駆動部と、前記表示部以外の外表面に形成された外光を取り入れるための入射窓部と、該入射窓部から機器内部へと外光を導くための導光経路とを設け、前記導光経路を通じて外光が導かれる機器内部の位置に前記太陽電池の受光部を配置した太陽電池を備えた電子機器であって、
前記太陽電池の受光面は、機器内部において所定距離を隔てて他の受光面若しくは反射面に対向するように配置され、前記受光面と前記他の受光面若しくは前記反射面との対向部の端部に前記導光経路の内部側端部が配置されていることを特徴とする太陽電池を備えた電子機器。
【請求項２】
外部から視認可能に構成された表示部と、機器内部に収容された太陽電池と、該太陽電池の発電した電力により少なくとも部分的に駆動されるように構成された被駆動部と、前記表示部以外の外表面に形成された外光を取り入れるための入射窓部と、該入射窓部から機器内部へと外光を導くための導光経路とを設け、前記導光経路を通じて外光が導かれる機器内部の位置に前記太陽電池の受光部を配置し、機器内部において延在し、前記導光経路を通して導入された外光を延在方向に導くように構成されているとともに、その延在部分の表面から放光するように構成された導光放出部材が配置され、前記太陽電池の受光面は前記導光放出部材の前記延在部分の表面に沿って対向配置された太陽電池を備えた電子機器であって、
前記導光放出部材は、前記入射窓部から前記導光経路を構成した後に機器内部の前記延在部分にまで伸びるように一体に構成されていることを特徴とする太陽電池を備えた電子機器。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記表示部を正面部とする薄型形状を備え、前記入射窓部が薄型形状の側面部に設けられていることを特徴とする太陽電池を備えた電子機器。
【請求項４】
請求項３において、前記導光経路は、外光を前記側面部から機器内部における薄型形状の背面部側にまで導くように構成されていることを特徴とする太陽電池を備えた電子機器。
【請求項５】
請求項４において、前記入射窓部は、薄型形状の背面部にも形成されていることを特徴とする太陽電池を備えた電子機器。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか１項において、電子腕時計であることを特徴とする太陽電池を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池を備えた電子機器に係り、特に、電子腕時計として構成する場合に好適な機器構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、太陽電池の発電する電力により動作する太陽電池付の電子腕時計が市販されている。この種の電子腕時計は、一般に、太陽電池の受光面積を大きくするために、通常の腕時計において文字板が設置される表示面に円盤型の太陽電池の受光面を配置したものがほとんどである。太陽電池の受光面は暗色であり、一般に表示面には４つの領域に分割された電極形状が視認される。
【０００３】
上記の太陽電池付電子腕時計においては、比較的安価なグレードの腕時計についてはそれ程の問題はないが、高級なグレードの腕時計について太陽電池を設置しようとすると、表示面に現れる電極形状により高級感が損なわれ、時計デザインも制約されるという問題点がある。
【０００４】
そこで、太陽電池の受光面の表面上に透光性を有する白色などの色調を有する合成樹脂やセラミックス製の薄い表面板を配置し、当該表面板を通して太陽電池の電極形状が透視できないように構成したものがある。このような構造によれば通常の高級腕時計に比較的近い外観を呈するものを構成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の太陽電池付電子腕時計においては、上記表面板の光透過率により太陽電池の発電量と外観とが大きく影響を受けるので、太陽電池の発電量を十分に確保しつつ外観をなるべく通常の文字板に近い状態にするには表面板の材質や光学特性を厳密に選択、調整する必要があり、設計自由度の低下、製造コストの増大、品質維持管理の労力増大などが発生するという問題点がある。
【０００６】
また、表面板には十分な光透過率が必要であるため、高級感のある表示面の外観を得ることができず、たとえば、金属調の表面板を構成することはできないなど、表示面（従来の文字板面）のデザイン上の制約がなお大きいという問題点がある。
【０００７】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、上述の太陽電池付電子腕時計のように表示部を備えた種々の電子機器において、表示部の技術的、デザイン的な制約をもたらすことなく、太陽電池による発電を可能とする太陽電池を備えた電子機器の構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、外部から視認可能に構成された表示部と、機器内部に収容された太陽電池と、該太陽電池の発電した電力により少なくとも部分的に駆動されるように構成された被駆動部と、前記表示部以外の外表面に形成された外光を取り入れるための入射窓部と、該入射窓部から機器内部へと外光を導くための導光経路とを設け、前記導光経路を通じて外光が導かれる機器内部の位置に前記太陽電池の受光部を配置した太陽電池を備えた電子機器であって、前記太陽電池の受光面は、機器内部において所定距離を隔てて他の受光面若しくは反射面に対向するように配置され、前記受光面と前記他の受光面若しくは前記反射面との対向部の端部に前記導光経路の内部側端部が配置されていることを特徴とする太陽電池を備えた電子機器である。
【０００９】
この手段によれば、表示部以外の外表面に入射窓部を設け、この入射窓部から外光を取り入れて導光経路を通して機器内部に配置された太陽電池の受光部に照射するように構成されているので、表示部に太陽電池の受光面を配置した場合に較べると、表示部のデザインの自由度が向上し、高級感を出すことができる。また、表示部以外の外表面上やケース体内に太陽電池を配置した場合に較べると、太陽電池が損傷する危険性を低減することができるとともに、機器内部において太陽電池の比較的自由な配置が実現でき、しかも比較的自由に受光面積を設定できるため、受光効率や発電効率を高めることができる。
さらに、導光経路の内部側端部を受光面と他の受光面若しくは反射面との間の対向部の端部に配置することにより、導光経路からの光を受光面と他の受光面若しくは反射面との間に導入することができる。このように外光を受光面と他の受光面若しくは反射面との間に導入するように構成することにより、太陽電池の受光面積を大きくすることができるとともに、太陽電池への光の取り込み効率を高めることができるから、太陽電池の発電量を増やすことができる。
【００１２】
また、上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、外部から視認可能に構成された表示部と、機器内部に収容された太陽電池と、該太陽電池の発電した電力により少なくとも部分的に駆動されるように構成された被駆動部と、前記表示部以外の外表面に形成された外光を取り入れるための入射窓部と、該入射窓部から機器内部へと外光を導くための導光経路とを設け、前記導光経路を通じて外光が導かれる機器内部の位置に前記太陽電池の受光部を配置し、機器内部において延在し、前記導光経路を通して導入された外光を延在方向に導くように構成されているとともに、その延在部分の表面から放光するように構成された導光放出部材が配置され、前記太陽電池の受光面は前記導光放出部材の前記延在部分の表面に沿って対向配置された太陽電池を備えた電子機器であって、前記導光放出部材は、前記入射窓部から前記導光経路を構成した後に機器内部の前記延在部分にまで伸びるように一体に構成されていることを特徴とする太陽電池を備えた電子機器である。
【００１３】
この手段によれば、導光放出部材が導光経路を通して導入された外光を延在方向に導くとともに延在部分の表面から放光するように構成されているので、太陽電池の受光面を導光放出部材の延在部分と同様に延在させて受光面積を大きくすることができるため、太陽電池の受光効率を向上させることができ、太陽電池の発電量を増やすことができる。
さらに、入射窓部から延在部分までが一体の部材で構成されているため、導光方向に沿って進む際に生ずる光損失量を低減することができる。
【００１６】
上記各手段においてはさらに、前記表示部を正面部とする薄型形状を備え、前記入射窓部が薄型形状の側面部に設けられている場合がある。たとえば、腕時計、携帯電話、ポケットベル、電子カードなどである。
【００１７】
この場合に、前記導光経路は、外光を前記側面部から機器内部における薄型形状の背面部側にまで導くように構成されていることが好ましい。
【００１８】
この手段によれば、表示部及びこの表示部の背後に設けられる被駆動部に影響を与えずに太陽電池を配置することができるので、機器構成が容易になり、しかも太陽電池の受光面積を大きくとることが可能になる。
【００１９】
この場合にはさらに、前記入射窓部は、薄型形状の背面部にも形成されていることが望ましい。
【００２０】
この手段によれば、薄型形状の背面部にも外光を取り入れるための入射窓部が設けられていることにより、背面部には外光の大きな入射面積を確保することができるので、太陽電池の発電量を増大させることができる。
【００２１】
上記各手段においては、電子腕時計として構成する場合がある。この場合には特に薄型構造を保持しつつ表示部のデザインを自由に構成でき、高級感のある製品を作り出すことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る電子機器の第１実施形態としての電子腕時計の時計本体の概略構造を示すものである。時計本体は、ステンレス、チタン合金などの金属や合成樹脂などで形成された胴１０の内側空間にムーブメント１１を収容し、ムーブメント１１に金属製の文字板１３を固定し、文字板１３の中心孔にムーブメントから突出する指針駆動部１４を挿通させ、この指針駆動部１４に指針を取り付けたものである。文字板１３及び指針の前面側にはガラス、サファイア、ガラスとサファイアとの合わせガラスなどにより構成された透明窓材１５が胴１０に対して図示しないプラスチックパッキンを介した圧入や接着剤などによる固着によって固定されている。胴１０の裏側にはステンレス、チタンなどの金属や合成樹脂で形成された裏蓋１６が取り付けられている。
【００２４】
胴１０の３時方向の側面部には、図５に示すように指針の回動方向に延長された形状の開口孔１０ａが穿設されており、この開口孔１０ａは、胴１０の外側とムーブメント１１を収容する内側空間とを連通するように構成されている。この開口孔１０ａの内部には、プラスチックパッキンを介した圧入や接着剤による固着により、透光性を有するガラスや合成樹脂からなる導光材２１が挿入固定されている。導光材２１の外部側端面２１ａは入射窓部を構成し、ここから取り入れられた外光は、導光材２１の内部を透過して胴１０の内側空間に臨む内部側端面２１ｂから放出される。ここで、導光材２１の周面２１ｃと開口孔１０ａの内面とのいずれか一方、若しくは両者の間には、光を反射するための反射層を形成することが好ましい。
【００２５】
胴１０の内側空間のうち上記導光材２１の内部側端面２１ｂに臨む位置には太陽電池２２が配置され、太陽電池２２の受光面２２ａは内部側端面２１ｂに対向している。このため、導光材２１を透過した外光は太陽電池２２の受光面２２ａに照射され、太陽電池２２が発電するようになっている。
【００２６】
太陽電池２２はムーブメント１１の内部に配置された図示しない２次電池に接続されており、発電電力はこの２次電池に蓄えられ、必要に応じてムーブメントの駆動モータや制御回路に供給される。
【００２７】
ここで、腕時計の携帯時の姿勢差を示す以下のデータによると、文字板位置が太陽光に正対する時間が３５％であるのに対し、腕時計の側面部が太陽光に正対する時間は６４％あり、残り１％が裏蓋表面である。
【００２８】
携帯時の腕時計の姿勢差
水平（上）        …  ３５％
水平（下）        …    １％
垂直              …  ６４％
（日本時計学会誌  Ｎｏ．５７  １９７１  Ｐ．８８）
したがって、側面部全体に入射窓部を設ければ従来の太陽電池付電子腕時計と遜色のない受光量を得ることができると考えられる。
【００２９】
本実施形態では、胴１０の側面部のうちの一部にのみ導光材２１の外部側端面２１ａである入射窓部を設けているが、それでも、従来の太陽電池付電子腕時計の表面板の光透過率が約５０％程度でも十分な発電量が得られていることと比較すると、実用可能な発電量が得られることが理解できよう。
【００３０】
本実施形態においては、表示部を構成する文字板のデザインや材質の制約がなくなり自由に設計することができるとともに、時計本体全体のデザインに対しても、側面部に入射窓部が形成されているだけであるのでデザイン性を損なうことが少なく、デザインの自由を大きく束縛することもない。特に、時計ケースの側面部は目立ちにくいとともに単に入射窓部を設けるだけであるので、外観を損ねることもほとんどない。
【００３１】
本実施形態では、導光材２１により外光を、胴である時計ケース内側（機器内部）に取り入れ、時計ケースの内側に収容された太陽電池により発電するように構成しているので、時計ケースの外面に受光面を設ける場合よりもデザイン的に自由に構成することができ、太陽電池に損傷などが発生する危険性も低減できる。また、時計ケース自体の内部（開口孔１０ａの内側）に太陽電池を取り付ける場合よりも太陽電池の設置場所や形状の自由度が大きくなり、ムーブメントの組立や時計ケースの気密性確保も容易になる。
【００３２】
太陽電池２２を胴１０の内側空間（機器内部）に置くことは、太陽電池を胴１０の外面や胴１０の内部に置く場合に較べて、取り込んだ外光を有効に太陽電池に照射できる構成が可能になるという利点がある。たとえば、胴１０の内側空間に取り込んだ外光は、受光面において一旦反射しても、反射面やレンズなどの各種導光部材を用いることにより最終的に再び受光面にて吸収させるなどの方策を採ることが可能になるので全体として太陽電池の発電量を高めることができる。さらに、機器内部に配置することにより、太陽電池の受光面積をある程度大きくすることができるという利点を生む。
【００３３】
また、太陽電池を胴１０の外面上に配置すると太陽電池が損傷する可能性があるのに対して本発明の場合にはそのようなことは起こらず、さらに太陽電池を胴１０の内部に配置すると太陽電池の形状や取付構造などが特殊なものになり製造コストが増大するのに対して、本発明の場合には胴１０の内側空間に配置するために、太陽電池の形状や取付構造にある程度の自由度が確保される。また、太陽電池を胴１０の外面上や内部に配置すると耐水性、耐薬品性などを確保するために特殊な手段を必要とするのに対し、本発明の場合には胴１０の内側空間に太陽電池を収容するので気密性を容易に確保することができる。
【００３４】
さらに、腕時計の正面部に配置された表示部に対して、側面部に入射窓部を設けたことにより、外光の入射方向に余り依存することなく平均的に外光を取り込むことができる。特に、腕時計の３時方向の側面部に入射窓部を形成したことにより、衣服の袖などにより時計ケースの多くの部分が遮光されてしまっても、３時方向に形成された入射窓部だけは袖に隠されずに光を受けることができる可能性があるため、受光時間を増大させることができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、図２を参照して本発明に係る第２実施形態について説明する。この実施形態においては、胴１０の側面部に外側と内側空間とを連通する開口孔１０ｂを形成し、この開口孔１ｂ内に透明な導光材２３を挿入固定している。導光材２３の材質や胴１０との界面の反射層などは上記第１実施形態の場合と同様である。導光材２３の外部側端面２３ａは入射窓部を構成し、内部側端面２３ｂは胴１０の内側空間に臨むように配置されている。
【００３６】
一方、胴１０の内側空間に収容されたムーブメント１１には、導光材２３の側に空洞部１１ａが形成されている。この空洞部１１ａの上部及び下部には、導光材２３の内部側端面２３ｂに対向する光導入部１１ｂからほぼ全体に亘って、２つの薄板状の太陽電池２４と太陽電池２５とがその受光面を間隔を隔てて互いに対向させるようにして配置されている。
【００３７】
外光は導光材２３を透過して内部側端面２３ｂから胴１０の内側空間に導入される。内部側端面２３ｂから放出された光は光導入部１１ｂから空洞部１１ａ内に入り、空洞部１１ａの上面及び下面に配置された太陽電池２４，２５の受光面により吸収される。
【００３８】
この実施形態では、太陽電池２４，２５の受光面積を大きくとることができるため、太陽電池における光電変換の効率を向上させることができる。しかも、太陽電池２４，２５の一方の受光面にて反射された光は通常他方の受光面に再び照射されるので、全体として光の吸収率が向上し大きな電力を得ることができる。
【００３９】
なお、導光材２３を透過した光を効率的に利用するには、光導入部１１ｂ以外の空洞部１１ａの周縁部（太陽電池２４，２５の受光面にて覆われていない部分）を全て反射層にて覆うことが好ましい。このようにすると、導光材２３を透過した光をほとんど全て太陽電池の発電に利用することができる。
【００４０】
また、上記実施形態では空洞部１１ａの上下に２つの太陽電池２４，２５を配置しているが、いずれか一方のみを太陽電池とし、他方を反射層としてもよい。
【００４１】
（第３実施形態）
次に、図３を参照して本発明に係る電子機器の第３実施形態について説明する。この実施形態では、胴１０の側面部に開口孔１０ｃを形成し、この開口孔１０ｃの内部に上述と同様の導光材２６を収容固定する。この場合、外部側端面２６ａは入射窓部を構成し、内部側端面２６ｂは胴１０の内側空間に臨むように配置されている。内部側端面２６ｂは胴１０内に収容されたムーブメント１１の下端部よりさらに下に配置されており、ムーブメント１１の底部には太陽電池２７が受光面を下に向けて固定されている。
【００４２】
この実施形態では、側面部に設けられた入射窓部から取り込まれた外光は、導光材２６により機器の背面部側にまで導かれるようになっている。このため、第１実施形態や第２実施形態のように表示部の背後に配置されたムーブメント１１自体を特殊な形状や構造にすることなく、太陽電池を機器内部の背面側に配置することができるので、太陽電池を内蔵する機器を容易に構成することができる。
【００４３】
胴１０の裏側には裏蓋の代わりにリング状の枠部材２８が取り付けられ、この枠部材２８の内側に透明窓材２９が図示しないプラスチックパッキンや接着材を介して取り付けられている。太陽電池２７と透明枠材２８との間には、導光放出板３０が固定されている。この導光放出板３０は、ガラスやアクリルなどの透明樹脂などにより形成されていて、端面の一部を光導入面３０ａとし、この光導入面３０ａが導光材２３の内部側端面２６ｂと向き合うように配置されている。導光放出板３０の上面には多数の微小突起３０ｂが形成されている。この微小突起３０ｂは、導光放出板３０の内部に侵入した光を図示上方へと放出するためのものである。微小突起は、円柱状、円錐状、角柱状、角錐状、半球状その他の凸曲面状などの種々の凸部形状に形成される。
【００４４】
なお、導光放出板３０には、上記微小突起の代わりに微小な凹部を設けてもよい。さらに、突起や凹部を導光放出板３０の下面に形成しても同様に作用させることができる。ここで、上記微小突起や微小凹部の分布を図示左側の光導入面３０ａに近い場所では疎に、遠い場所になるほど密に形成することにより、導光放出板３０の板面から上方へ放出される光量を均一化することができる。したがって、太陽電池の受光面に均一に光を導くことができるので、発電効率を向上させることができる。
【００４５】
この実施形態では、導光材２６の内部側端面２６ｂから導入した光を光導入部３０ａから導光放出板３０内へ導入し、導光放出板３０の板面に沿って伝搬させながら、微小突起３０ｂにより図示上方に放出させ、太陽電池２７にて吸収させるように構成してある。また、裏蓋の代わりに取り付けられた透明窓材２９を通しても光が導光放出板３０に導入されるようになっており、この場合、板面にほぼ直交する入射光は微小突起３０ｂにじゃまされることなく透過し、太陽電池２７の受光面に到達する。
【００４６】
したがって、通常は導光材２６と導光放出板３０を順次経て太陽電池２７の受光面に光が照射されることにより発電が行われ、また、腕時計を外して裏返して置いた場合には裏面の透明窓材２９から導光放出板３０を経て太陽電池２７の受光面に光が照射されることにより発電が行われる。
【００４７】
本実施形態では、端面部から光を導入して表面から光を放出する導光放出板３０を用いているので、太陽電池２７の受光面積を大きくとって受光効率を向上させることができるとともに、裏面側からも同時に光りを導入することができるので、非携帯時に効率的に充電を行うことができる。
【００４８】
（第４実施形態）
次に、図４を参照して本発明に係る電子機器の第４実施形態について説明する。この実施形態は、図３に示す第３実施形態とほぼ同様の構造を備えたものであるが、第３実施形態における導光材２６と導光放出板３０とを一体に構成したものとほぼ等しい導光体４０を設けたものである。このような構造は透明樹脂を射出成形するなどの方法で容易に成形することができる。この導光体４０では、胴１０の側面部に露出した外部側端面４０ａが入射窓部を構成し、そのまま胴１０の内側空間に伸びて、ムーブメント１１の底部に固定された太陽電池２７の受光面に対向する部分に微小突起４０ｂを分散形成してある。
【００４９】
この実施形態によれば、胴１０の側面部から導光体４０内に導入された外光を途中で散乱、反射、吸収などにより失うことはほとんどなく、太陽電池２７の受光面に対向する部分にまで効率的に導くことができるので、外光の取り込み効率を高めることができる。
【００５０】
以上説明した各実施形態では、図５に示すように胴１０の側面部のうちの一部にのみ入射窓部を設けているが、側面部の全周に亘って入射窓部を設けてもよいことは明らかである。あるいは、入射窓部を図５のように３時側に設ける他、３時側と９時側の双方に設けてもよく、この場合には、腕時計を右腕に装着した場合にも９時側の入射窓部により効率よく外光を取り込むことができ、左腕に装着する場合と右腕に装着する場合のどちらの場合においても対応することができるものとなる。
【００５１】
なお、図３及び図４に示す場合に、裏側に透明窓材２９を設けることなく通常の裏蓋を取り付けてもよい。また、上記各実施形態の電子腕時計に限らず、本発明は、携帯電話、電卓、ポケットベルその他の種々の電子機器に適用することができるものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、表示部以外の外表面に入射窓部を設け、この入射窓部から外光を取り入れて導光経路を通して機器内部に配置された太陽電池の受光部に照射するように構成されているので、表示部に太陽電池の受光面を配置した場合に較べると、表示部のデザインの自由度が向上し、高級感を出すことができる。また、表示部以外の外表面上やケース体内に太陽電池を配置した場合に較べると、太陽電池が損傷する危険性を低減することができるとともに、機器内部において太陽電池の比較的自由な配置が実現でき、しかも比較的自由に受光面積を設定できるため、受光効率や発電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子機器の第１実施形態の概略構造を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明に係る電子機器の第２実施形態の概略構造を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明に係る電子機器の第３実施形態の概略構造を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明に係る電子機器の第４実施形態の概略構造を示す概略縦断面図である。
【図５】第１実施形態の概略構造を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０  胴
１１  ムーブメント
１１ａ  空洞部
１１ｂ  光導入部
１３  文字板
１４  指針駆動部
１５，２９  透明窓材
２１，２３，２６  導光材
２１ａ，２３ａ，２６ａ，４０ａ  外部側端面
２１ｂ，２３ｂ，２６ｂ  内部側端面
２２，２４，２５，２７  太陽電池
２８  枠部材
３０  導光放出板
３０ａ  光導入面
３０ｂ，４０ｂ  微小突起
４０  導光体
【図１】
0003627469.tif 000002
【図２】
0003627469.tif 000003
【図３】
0003627469.tif 000004
【図４】
0003627469.tif 000005
【図５】
0003627469.tif 000006