(57)【要約】      （修正有）【課題】光発電時計では、外観上の装飾性を損なうことなく、且つ薄型時計であっても充分な量の発電量を得ることができ、その結果長時間の駆動が可能な光発電時計を提供する。【解決手段】光によって電気エネルギーを発生させる光発電素子を備えた光発電時計であって、風防ガラス３０下に配置された時計文字板１０に導光機能が備わっており、風防ガラス３０を通して時計文字板１０に照射された光を外部から認識できない位置に配置した光発電素子２０に導くようにした。さらに光発電素子２０の一部または全部が時計文字板１０の表面よりも時計駆動部５０側に配置されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気エネルギーに変換する光発電素子を備えた光発電時計であって、前記光発電素子の一部または全部が時計文字板の風防ガラス側の面よりも時計駆動部側に配置されており、前記時計文字板が導光機能を有し、前記風防ガラスを通して前記時計文字板に照射された光が前記光発電素子に導かれる光発電時計。
【請求項２】
前記時計文字板の風防ガラス側の面に導光部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光発電時計。
【請求項３】
前記時計文字板が、透明性基板と該透明性基板の一方の面に部分的にパターン化されて成膜された第一不透明性膜と該透明性基板の他方の面に成膜された第二不透明性膜とで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光発電時計。
【請求項４】
前記時計文字板が、透明性基板と該透明性基板の一方の面に成膜された半透明性膜と該透明性基板の他方の面に成膜された不透明性膜とで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光発電時計。
【請求項５】
前記光発電素子が前記時計文字板の最外周部に沿って形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光発電時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光発電素子を備えた光発電時計に関し、特に薄型で装飾性に優れた光発電時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を電力に変換する機能を有する光発電素子を一次電池に用いた機器として、電卓、時計、液晶表示装置、ＰＤＡ等の携帯型電子機器がある。この光発電素子は、アモルファスシリコン、及びその合金系や微結晶、もしくは結晶シリコンや化合物半導体材料等の発電層で構成されており、前記電子機器は、光発電素子により発電されたエネルギーを二次電池に蓄電し、電子機器を駆動する構成となっている。近年、環境面に害が少ないと言う理由から、これらの光発電素子を用いた電子機器の需要は年々高まっている。以下、電子機器の一例として、特に光発電時計について説明する。
【０００３】
光発電時計においては、光発電素子により光を電気エネルギーに変換してニッケルイオン電池など二次電池に充電し、この二次電池から電気エネルギーを取り出して時計を駆動するようになっている。この構造において時計を長時間駆動するためには、より多くの光が照射されるように、光発電素子を外部から見える位置に配置する必要があった。
【０００４】
しかしながら、一般に光発電素子は不透明で、光発電素子特有の特殊な色（太陽電池の発電層がアモルファスシリコンで形成された場合は暗紫色）をしており、光発電素子が外から見えてしまうことにより、時計の外観を損なうという問題を発生させていた。
【０００５】
これまでに、上記の対策として、いくつかの方法が提案されている。一つは、光発電素子の上面に半透明性の時計文字板を配置し、光発電素子を認識しづらくする方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照。）。図９は光発電素子上に半透明性時計文字板を配置した従来の光発電時計の断面図である。時計ケース１０７０内に時針１０４０を駆動するための時計駆動部１０５０と板状の光発電素子１０２０が配置されており、風防ガラス１０６０からの入射光によって発電を行うようになっている。風防ガラス１０６０からの入射光は半透明性時計文字板１０８０によって一部遮光されるが、その遮光効果によって光発電素子１０２０を外部から認識しづらくさせていた。
【０００６】
またこの他に、時計文字板の最外周部に直立して形成された壁面に光発電素子を配置する方法も考案されている（例えば、特許文献２参照。）。図１０はリング状の光発電素子を時計文字板の最外周部に配置した従来の光発電時計の断面図である。時計ケース１０７０内に時針１０４０を駆動するための時計駆動部１０５０と時計文字板１０９０が構成されている。光発電素子１０２１は時計文字板１０９０の最外周を規定する時計ケース１０７０内壁面に形成されており、風防ガラス１０６０からの入射光により発電を行う構造になっている。この場合、風防ガラス１０６０を通して斜め方向から見ない限り、光発電素子１０２１は認識できない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２９６４１号公報（第２頁、第２図）
【特許文献２】
実開昭６２−４２３９０号公報（第１頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光発電時計では、光発電素子の上面に半透明性の時計文字板を配置し、光発電素子を認識しづらくする方法、時計文字板の最外周部に直立して形成された壁面に光発電素子を配置する方法等によって、光発電素子を外部から認識できないようにさせていた。
【０００９】
しかしながら、半透明性の時計文字板を光発電素子上に配置する方法の場合、時計文字板が半透明性であるため時計文字板の色の種類が限定され、その結果、時計文字板の装飾性に自由度が少く、装飾性に優れた時計文字板を達成するのが難しかった。また、光発電素子に届く光量が少なくなるため、発電量が少なくなってしまい、その結果、時計の駆動時間が短くなってしまうという欠点を有していた。
【００１０】
また、時計文字板の最外周部に直立して形成された壁面に光発電素子を配置する方法の場合において、光を光発電素子に照射させるためには光発電素子を時計文字板と風防ガラスの間に配置させなくてはならなかった。その一方で時計を駆動するのに充分な発電量を得るためには光発電素子の面積を大きくしなくてはならなかった。そのため、光発電素子が配置される時計文字板と風防ガラスの間の隙間は大きくしなくてはならず、時計の厚みが厚くなってしまうといった課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、外観上は光発電素子が見えず且つ時計文字板の色調に富んだ装飾性に優れた光発電時計であって、さらに薄型時計であっても充分な量の発電量を得ることができ長時間の駆動が可能な光発電時計を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光発電時計は、光を電気エネルギーに変換する光発電素子を備えた光発電時計であって、風防ガラス下に配置された時計文字板に導光機能が備わっており、風防ガラスを通して時計文字板に照射された光を光発電素子に導くようにした。
【００１３】
さらに、時計文字板の風防ガラス側の一方の面に導光部材が構成されているのが望ましい。
【００１４】
または、時計文字板は透明性基板とその一方の面に部分的にパターン化されて成膜された第一不透明性膜とその他方の面に成膜された第二不透明性膜とで構成されているのが望ましい。
【００１５】
または、時計文字板は透明性基板とその一方の面に成膜された半透明性膜とその他方の面に成膜された不透明性膜とで構成されているのが望ましい。
【００１６】
さらに、光発電素子が時計文字板の最外周部に沿って形成されているのが望ましい。
【００１７】
さらに、光発電素子の一部または全部が時計文字板の風防ガラス側の面よりも時計駆動部側に配置されているのが望ましい。
【００１８】
（作用）
本発明の上記手段において、外部から見えない位置に光発電素子を配置させ、時計文字板に備わった導光機能によって、時計文字板に入射した光を光発電素子に導光させることが可能である。よって、従来のように時計文字板を半透明性にする必要が無く、あらゆる種類の色調が達成でき装飾性に優れた時計文字板を形成することが可能になる。
【００１９】
また外部からの光が入射する面積が最も多い部品である時計文字板に導光機能を備えることによって、時計文字板に入射した多量の光を光発電素子に導光させることが可能になる。かつ光発電素子を時計文字板の最外周部に沿って配置させる構成にすれば、時計文字板全体に入射した光を効率よく光発電素子に照射させることができ、従来よりも多い発電量を得ることができるようになる。
【００２０】
さらに、時計文字板の最外周部に光発電素子を配置する場合、従来は時計文字板と風防ガラスの間に光発電素子を配置させていたが、本発明では時計文字板に導光機能を持たせることによって、時計文字板の裏側、すなわち時計駆動部側にも光を導光させることが可能である。そのため光発電素子を時計文字板の表面より時計駆動側に配置させることが可能になる。その結果、時計の厚みを従来よりも薄くすることができる。
【００２１】
以上のように、本発明の光発電時計は外観上は光発電素子が見えず且つ時計文字板の色調に富んだ装飾性に優れた光発電時計であって、さらに薄型時計であっても充分な量の発電量を得ることができ長時間の駆動が可能な光発電時計を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は導光部材と基材とからなる時計文字板を備えた本発明の光発電時計の構成図である。時計駆動部５０は光発電素子２０で発電された電気エネルギーを蓄電しておく二次電池、正確な振動数を刻む水晶振動子、動力を伝達するための歯車等が構成されている時計の主要部品である。時計駆動部５０での動力は駆動軸を通して時針４０に伝達される。本実施形態における光発電時計では、時計文字板１０の最外周部に直立して形成されたリング状の光発電素子２０が構成されている。また時計文字板１０は風防ガラス３０側の面に導光機能を備えた導光部材１０１が形成されており、時計駆動部５０側の面に不透明で所望の色彩からなる基材１０２が形成されている。
【００２３】
図５は導光部材と基材とからなる時計文字板によるリング状の光発電素子への導光状態を示した概略図である。風防ガラス３０を通して時計文字板１０の表面に入射してきた光は時計文字板１０の表面側、すなわち風防ガラス３０側、に形成された導光部材１０１によって時計文字板１０の端部に向かって導光されるように設計されている。このような設計は光学分野で広く利用されている導光板の設計手法を用いることによって容易に達成できる。時計文字板１０の導光部材１０１内を進んだ光は、時計文字板１０の端部、すなわち最外周部、で外部に向かって照射される。本実施形態では時計文字板１０の最外周部に沿ってリング状の光発電素子２０を配置させており、時計文字板１０の端部（最外周部）から発した光は光発電素子２０に照射される。
【００２４】
本実施形態の場合、時計文字板１０の表面の大部分の領域に導光部材１０１を形成した。これにより時計文字板１０で受け止めた多くの光を光発電素子２０に照射させることができ、その結果、発電量が増加し従来よりも長時間駆動が可能な光発電時計を達成することができた。
【００２５】
また本実施形態では上述のように時計文字板１０内を光が導かれるため、図１０に示す従来の光発電時計よりも、時計文字板の厚みの分だけ光発電素子２０を時計駆動部５０（図５では表示されていない。）側に配置させることができた。その結果、本発明の光発電時計では、従来よりも時計文字板１０の厚みの分だけ薄型化ができた。このように本発明では光発電素子の一部または全部が時計文字板の表面から時計駆動部側に配置することによって時計の薄型化が可能になり、その点も本発明の大きな特徴の一つである。
【００２６】
さらに本実施形態の時計文字板１０では、導光部材１０１の裏面側（時計駆動部５０側）に白色の樹脂材料を用いて基材１０２を構成した。なお、導光部材１０１と基材１０２は貼り合わせによって接合させた。このような構成にすることにより、外見上、白色の時計文字板１０にすることができた。本発明において、基材１０２は時計駆動部５０の遮蔽の役目をするとともに、基材１０２で外部からの入射光を反射させ、導光部材１０１での導光を助ける役目も行っている。
【００２７】
また本実施形態では、基材１０２を白色の樹脂材料で形成したが、時計のデザインによって、色や模様をかえてもかまわず、多種多様な装飾性に富んだデザインが可能である。また、樹脂材料に限られるわけではなく、金属板の上に所望の色彩でペイントされた基材を使ってもかまわない。
【００２８】
（第２の実施形態）
図２は透明性基板と部分的にパターン化された第一不透明性膜と全面に成膜された第二不透明性膜とからなる時計文字板を備えた本発明の光発電時計の構成図である。以下に本発明の構成を示す。時計駆動部５０での動力は駆動軸を通して時針４０に伝達され、その間に挟まれて時計文字板１０が構成され、さらに時計文字板１０の最外周部に直立して形成されたリング状の光発電素子２０が構成されている。本実施形態の時計文字板１０は、光を透過する透明性基板１１２の風防ガラス３０側の面に部分的にパターン化された第一不透明性膜１１１が形成されており、時計駆動部５０側の面には、そのほぼ全面に第二不透明性膜１１３が形成されている。
【００２９】
図６は透明性基板と部分的にパターン化された第一不透明性膜と全面に成膜された第二不透明性膜とからなる時計文字板によるリング状の光発電素子への導光状態を示した概略図である。風防ガラス３０を通して時計文字板１０の表面に入射してきた光は時計文字板１０の表面側、すなわち風防ガラス３０側、に形成された第一不透明性膜１１１の部分的に成膜されていない部分（透明性基板１１２が露出している部分）から透明性基板１１２内に入射する。透明性基板１１２内に入射した光は第二不透明性膜１１３で反射し、一部は第一不透明性膜１１１の成膜されていない隙間から外部に放出されるが、他の一部は第一不透明性膜１１１と第二不透明性膜１１３との間で反射を繰り返し、時計文字板１０の端部に向かって導光される。時計文字板１０の透明性基板１１２内を進んだ光は、時計文字板１０の端部、すなわち最外周部、で外部に向かって照射される。本実施形態では時計文字板１０の最外周部に沿ってリング状の光発電素子２０を配置させており、時計文字板１０の端部（最外周部）から発した光は光発電素子２０に照射される。
【００３０】
本実施形態では、第一不透明性膜１１１のパターンによって、透明性基板１１２内への入射光の量が決まる。その一方で第一不透明性膜１１１は、透明性基板１１２内での反射板の役目もしている。よって本実施形態において第一不透明性膜１１１のパターンは成膜部分と未成膜部分との割合は重要な設計要素である。我々の実験では、透明性基板１１２へ適量の光を入射させ、透明性基板１１２から外部に放出させず適量な光を反射させる事が可能な第一不透明性膜１１１の成膜部分と未成膜部分との最適な割合は２：３〜３：２であった。
【００３１】
また本実施形態において、第一不透明性膜１１１のパターンは、文字板表面の模様として認識される。よってデザインとしての装飾性を高める効果もある。
【００３２】
なお本実施形態では、ガラス材料からなる透明性基板１１２の両面に、０．２μｍ厚の金（Ａｕ）膜からなる第一不透明性膜１１１と第二不透明性膜１１３を成膜し、さらに第一不透明性膜１１１は同心円状に５０μｍの線幅で１００μｍピッチでパターニングすることによって、金色で同心円パターンのデザインの時計文字板１０にした。
【００３３】
（第３の実施形態）
図３は透明性基板と半透明性膜と不透明性膜とからなる時計文字板を備えた本発明の光発電時計の構成図である。以下に本発明の構成を示す。時計駆動部５０での動力は駆動軸を通して時針４０に伝達され、その間に挟まれて時計文字板１０が構成され、さらに時計文字板１０の最外周部に直立して形成されたリング状の光発電素子２０が構成されている。本実施形態の時計文字板１０は、光を透過する透明性基板１２２の風防ガラス３０側の面に半透明性膜１２１が形成されており、時計駆動部５０側の面には不透明性膜１２３が形成されている。
【００３４】
図７は透明性基板と半透明性膜と不透明性膜とからなる時計文字板によるリング状の光発電素子への導光状態を示した概略図である。風防ガラス３０を通して時計文字板１０の表面に入射してきた光の一部は、時計文字板１０の表面側、すなわち風防ガラス３０側、に形成された半透明性膜１２１から透明性基板１２２内に入射する。透明性基板１２２内に入射した光は不透明性膜１２３で反射し、一部は再び半透明性膜１２１から外部に放出されるが、他の一部は半透明性膜１２１と不透明性膜１２３との間で反射を繰り返し、時計文字板１０の端部に向かって導光される。時計文字板１０の透明性基板１２２内を進んだ光は、時計文字板１０の端部、すなわち最外周部、で外部に向かって照射される。本実施形態では時計文字板１０の最外周部に沿ってリング状の光発電素子２０を配置させており、時計文字板１０の端部（最外周部）から発した光は光発電素子２０に照射される。
【００３５】
本実施形態では、ガラス材料からなる透明性基板１２２を用い、一方の面には不透明性膜１２３として０．２μｍ厚のアルミニウム（Ａｌ）膜を成膜し、他方の面には半透明性膜１２１として４５％の透過率からなる半透明樹脂を形成した。
【００３６】
なお本発明において半透明性膜１２１の透過率は１０％以上５０％以下が望ましい。なぜなら、透過率が１０％未満であると透明性基板１２２内への入射光が少なくなってしまい、透過率が５０％を越えると透明性基板１２２内での反射が少なくなってしまうからである。
【００３７】
（第４の実施形態）
図４は導光部材と基材とからなる時計文字板を備えた本発明の別の光発電時計の構成図である。以下に本発明の構成を示す。時計駆動部５０での動力は駆動軸を通して時針４０に伝達され、その間に挟まれて時計文字板１０が構成され、さらに時計文字板１０の下部には時計駆動部５０を取り巻くようにして、ドーナッツ型円盤状の光発電素子２１が構成されている。本実施形態の時計文字板１０では風防ガラス３０側の一方の面に導光機能を備えた導光部材１３１が形成されており、時計駆動部５０側の他方の面に不透明で所望の色彩からなる基材１３２が形成されている。また導光部材１３１の最外周部には所定の角度の傾斜面が設けられている。
【００３８】
図８は導光部材と基材とからなる時計文字板によるドーナッツ型円盤状の光発電素子への導光状態を示した概略図である。風防ガラス３０を通して時計文字板１０の表面に入射してきた光は時計文字板１０の表面側、すなわち風防ガラス３０側、に形成された導光部材１３１によって時計文字板１０の端部に向かって導光されるように設計されている。時計文字板１０の導光部材１３１内を進んだ光は、その最外周部に設けられた傾斜面によって、図における下方向、すなわちドーナッツ型円盤状の光発電素子２１に向かって照射される。
【００３９】
本実施形態の場合において、時計文字板１０の表面の大部分の領域に導光部材１３１を形成した。これにより時計文字板１０で受け止めた多くの光を光発電素子２１に照射させることができ、その結果、発電量が増加し従来よりも長時間駆動が可能な光発電時計を達成することができた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の光発電時計によれば、外部から見えない位置に光発電素子を配置させ、時計文字板に備わった導光機能によって、外観上は光発電素子が見えず、且つ時計文字板の色調に制限がないので、色調に富んだ装飾性に優れた時計文字板を備えた光発電時計を達成することができた。
【００４１】
さらに光発電素子を時計文字板と時計駆動部との隙間に配置することが可能なため時計の薄型化ができると同時に、導光機能によって時計文字板と時計駆動部との隙間に配置された光発電素子に光を照射できるので、薄型時計であっても充分な量の発電ができ、その結果、光発電時計の長時間駆動を達成することができた。
【００４２】
さらに外部からの光が入射する面積が最も多い部品である時計文字板に導光機能を備えることによって、時計文字板全体に入射した光を効率よく光発電素子に照射させることができ、従来よりも多い発電量を得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】導光部材と基材とからなる時計文字板を備えた本発明の光発電時計の構成図である。
【図２】透明性基板と部分的にパターン化された第一不透明性膜と全面に成膜された第二不透明性膜とからなる時計文字板を備えた本発明の光発電時計の構成図である。
【図３】透明性基板と半透明性膜と不透明性膜とからなる時計文字板を備えた本発明の光発電時計の構成図である。
【図４】導光部材と基材とからなる時計文字板を備えた本発明の別の光発電時計の構成図である。
【図５】導光部材と基材とからなる時計文字板によるリング状の光発電素子への導光状態を示した概略図である。
【図６】透明性基板と部分的にパターン化された第一不透明性膜と全面に成膜された第二不透明性膜とからなる時計文字板によるリング状の光発電素子への導光状態を示した概略図である。
【図７】透明性基板と半透明性膜と不透明性膜とからなる時計文字板によるリング状の光発電素子への導光状態を示した概略図である。
【図８】導光部材と基材とからなる時計文字板によるドーナッツ型円盤状の光発電素子への導光状態を示した概略図である。
【図９】光発電素子上に半透明性時計文字板を配置した従来の光発電時計の断面図である。
【図１０】リング状の光発電素子を時計文字板の最外周部に配置した従来の光発電時計の断面図である。
【符号の説明】
１０  時計文字板
２０、２１  光発電素子
３０  風防ガラス
４０  時針
５０  時計駆動部
１０１  導光部材
１０２  基材
１１１  第一不透明性膜
１１２  透明性基板
１１３  第二不透明性膜
１２１  半透明性膜
１２２  透明性基板
１２３  不透明性膜
１３１  導光部材
１３２  基材
１０２０、１０２１  光発電素子
１０４０  時針
１０５０  時計駆動部
１０６０  風防ガラス
１０７０  時計ケース
１０８０  半透明性時計文字板
１０９０  時計文字板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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