JP2005077414A - 腕時計組込パッチアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】組立体の美的外観を損なうことなく簡単で、安価な、且つ信頼できる方法で時計の中央部分の外側と内側にあるアンテナ素子間の密封された接続を保証すると共に、腕時計組立体及びその中に組み込まれたアンテナの堅牢性を保証する解決策を提供する。
【解決手段】中央平面（Ｙ）を定める中央部分（２２）と、リストバンド（３２）を中央部分に取り付けるための導電性手段（３５、３６）と、中央部分の内側に配置され、一方では接地面に接続され他方では放射素子に接続された無線周波数モジュール（２７）とを含み、接地面と放射素子とが互いに絶縁されてアンテナを形成する腕時計が開示される。接地面は、リストバンド取付手段に接続されたリストバンドの少なくとも１つの導電性表面部分（３７）と、導電性の中央部分とを含み、該中央部分が、内側から無線周波数モジュールに接続される。放射素子は、中央部分によって定められる中央平面に対して実質的に平行な平面内に配置された第１の導電性表面要素（２５）を含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般に、腕時計内へのアンテナの組み込みに関し、より具体的には、アンテナを形成する接地面と放射素子の腕時計内への配置に関する。

アンテナは、特に、時計内に組み込まれた無線周波数モジュールに送信される無線信号の送受に使用される。

時計内に組み込まれた無線受信器用のリストバンド型アンテナは、先行技術、特に欧州特許第０３０８９３５号により公知である。図１Ａ、図１Ｂに概略的に示されるように、時計１は、無線受信器３を収容するケース２とリストバンド４とから形成されている。ケースの裏ぶたは、受信器３のアースを形成する第１の金属部分５を含む。アンテナの放射素子は、リストバンド４内に配置され、無線受信器３の入力に接続された第１の金属導体６によって形成される。この第１の導体６は、リストバンド４の２つの側壁の間に波状のワイヤ形状として設けられている。ワイヤを伸展した長さはλ／４に近接する（λは受信対象である信号の中心周波数に対応する波長）。また、リストバンド型アンテナは、リストバンド内に配置され、受信器のアースに接続された第２の導体７を含む。この導体７はフィルムの形態である。２つの導体６、７の各々が、リストバンド４の２つのストランド８、９のうちの１つの中にそれぞれ配置される。

このリストバンド型アンテナは、λ２に等しい電気的長さを有するダイポールアンテナのように動作する。時計１がユーザの腕に固定されると、ケースの裏ぶた５又はリストバンドの第２のストランド９により受信器３の接地が確保される。リストバンドの他方のストランド８は、腕の周囲の放射場を感知するキャパシタを形成する。ダイポールは、少なくとも一部分が第１の導体６の波状構造で形成され、アンテナの同調誘導コイルをストランド自体に組み込むことが可能になる。リストバンド型アンテナの有効平均高さを大きくするために、ケースの裏ぶた５と絶縁された、図１Ｂにのみ示す金属ベゼル１０を用いることも可能である。

リストバンドのストランド８、９内に配置された導体要素６、７とケース２内に配置された受信器３との間の電気的接続は、バーを介した電気コンタクト、フィルムによる可撓性接続、又は圧着により達成することができるが、これらの要素は、図１Ａ、図１Ｂには示されていない。受信器のアースとダイポールアンテナを形成する放射素子との間の絶縁は、ケース２の本体により確保され、従って、ケース２の本体は必然的に絶縁材料を用いて作られる。
欧州特許第０３０８９３５号公報

本発明の範囲内で、時計のリストバンド４内に組み込まれたこのようなダイポールアンテナは、幾つかの欠点を有することが示されている。第一に、リストバンドのストランド８、９内に配置された導体要素６、７と受信器３との間の電気的接続は、ケース２の内部を密封することを望む場合には複雑になる。しかしながら、ケースの裏ぶた５とベゼル１０（両方とも金属である）を介したこれらの接続をそれぞれ形成することからなる１つの解決策は、かなり複雑で費用のかかる製造となる絶縁ケース２を貫通させること、若しくは、特に美的観点から望ましくない導電体を目に見える状態にすることが必要となる。リストバンド内に組み込まれたこのようなダイポールアンテナは、少なくとも放射素子に対して、受信対象信号の中心周波数に対応する所望の波長に応じて定められた伸展長を有する波状形状の導体６を用いることが必要であり、これにより、所望の受信周波数に応じて、アンテナ構造の堅牢性、従って、長期にわたる動作信頼性に関する問題が生じる可能性がある点にも留意されたい。

従って、本発明の全体的な目的は、組立体の美的外観を損なうことなく簡単で、安価な、且つ信頼できる方法で時計の中央部分（胴）の外側と内側にあるアンテナ素子間の密封された接続を保証すると共に、腕時計組立体及びその中に組み込まれたアンテナの堅牢性を保証する解決策を提供することにある。

従って、本発明は、中央平面を定める中央部分と、リストバンドを中央部分に取り付けるための導電性手段と、中央部分の内側に配置され、一方では接地面に接続され且つ他方で放射素子に接続された無線周波数モジュールとを含み、接地面と放射素子が互いに絶縁されてアンテナを形成し、接地面がリストバンド取付手段に接続されたリストバンドの少なくとも１つの導電性表面部分を含む腕時計であって、接地面が導電性の中央部分を更に含み、中央部分が内側で無線周波数モジュールに接続され、且つ放射素子が中央部分によって定められる中央平面に対して実質的に平行な平面内に配置された第１の導電性表面要素を含むことを特徴とする。
本発明の有利な実施態様は、従属クレームの主題を形成する。

同様に、上述の目的において、放射素子が時計自体の中に確実に組み込まれることも有利である。従って、接地面と誘電性基部を含み、さらに接地面に対して大きさが縮小された１つ又は幾つかの放射素子を含むアンテナのようなパッチアンテナ型による解決策は、これらの制約に特に好適である。ここで、「接地面」とは、互いに接続され、無線周波数モジュールに対する接地として機能する１つ又は幾つかの面状導体か立体的導体を意味する。

従って、放射素子を誘電体素子により中央部分と絶縁された金属裏ぶたで作ることが提案される。この誘電体素子は、温度によって変化しない誘電率を有するプラスチックガスケットにより形成することができる。

放射素子は、各々が中央部分によって定められる中央平面に対して実質的に平行な平面内に配置され、放射円筒体を形成するように互いに接続された２つの面状導体を含むことが望ましい。２つの面状導体は、それぞれ、時計の金属裏ぶたや中央部分と絶縁されるように、文字板の視認できない面の一部分上に施された金属層で作り、文字板の覆われていない部分は、誘電性材料で形成する。

リストバンドは、第１と第２のストランドを含み、これらの各々の中に、可撓性導電プレートがオーバーモールドされ、導電性取付手段によって中央部分に接続されることが望ましい。

本発明の他の特徴及び利点は、単に非限定的な実施形態として与えられ、添付の図面によって例証される本発明の実施形態の以下の詳細な説明を読めばより明らかになるであろう。

以下の説明において、例えば腕時計のムーブメント、モータ、電源、時刻表示手段等のような、本発明の範囲と何らかの直接的な関係のない要素のほとんどは、簡略化のために各図には示されていない。種々の図面に共通する同一の要素は、同じ参照番号を有する。

無線信号を受信及び／又は送信するための無線周波数モジュールを含む腕時計内にアンテナを組み込むことは、本発明の目的の１つである。この目的において、最大限に広い接地面を含むアンテナを用いるのが好ましい。

最初に、非限定的な実施形態として、本発明の第１の実施形態による腕時計の概略断面を示す図２を参照する。

図に示すように、時計２１は、ベゼル２３と一体部品として製造するか又は別に製造する金属の中央部分２２を含む。その中央部分２２は時計の中央平面Ｙを定める。時計２１は、中央部分２２によって支持されたガラス２４によって最上部が閉鎖され、例えばハイトレル製の材料内に、例えば打ち込んでガスケットを形成するなどにより密封されている。この第１の実施形態の範囲内で、時計は、好ましくは例えばハイトレルなどの可鍛性プラスチックで作られたガスケット４３により中央部分２２と絶縁された金属の裏ぶた２５により底部が閉鎖される。破線の区域の拡大図を図４に示す。

時計の内部には、無線周波数モジュール２７を支持するプリント回路２６、時計のムーブメント（図示せず）が固定されたプリント回路クロック２８、及び、例えば液晶表示装置のような表示手段３０を見ることができる開口部３１を有する文字板２９が設けられている。また、本明細書には示されていないが、他の表示手段を設けることもでき、特に、時計のムーブメントにより駆動される針をガラス２４と文字板２９との間に配置することができる。

無線周波数モジュール２７による電気信号の受信及び／又は送信は、有利にはパッチ型のアンテナにより行われ、該パッチ型アンテナは、一方では可能な限り広い接地面と、他方では１つ又は幾つかの放射素子とを含み、接地面及び／又は放射素子は、実質的に温度によって変化しない誘電率を有する誘電体素子によって絶縁される。

従って、時計は、本明細書では先端部が切り取られて示されている第１と第２のストランド３３、３４により形成されるリストバンド３２を含む。該ストランドの各々は導電性取付手段によって中央部分２２に取り付けられている。各リストバンドストランドに対する取付手段は、中央部分２２に固定された２つの金属ホーン３５によって形成され、この２つの金属ホーン３５の間に、同様に金属製のバー３６が配置されている。少なくとも１つのリストバンドストランド３２の内部に、可撓性導電プレート３７が配置され、その端部が、中央部分の側部において、例えばこのプレート３７の端部を金属バー３６の周りで湾曲させることにより取付手段との電気的接触を形成している。

従って、アンテナの接地面は、導電プレート３７と、導電性取付手段３５、３６と、金属の中央部分２２とを含む。有利には、リストバンドの２つのストランド３３、３４には、各々、アンテナの接地面の表面積を最大限大きくする目的で、導電プレート３７が備えられている。接地面と無線周波数モジュール２７との間の電気的接触は、こうした目的のために備えられた中央部分の環状肩部４０に接触するプリント回路２６の周辺にプリントされた環状導電経路４１により達成され、その詳細を図４に示す。

アンテナの放射素子は、中央部分２２によって定められる中央平面（Ｙ）に対して実質的に平行な平面内に配置された少なくとも１つの導電性表面要素を含む。本発明のこの第１の実施形態によれば、この表面要素は、金属の裏ぶた２５により形成され、これは、何らかの好適な手段、例えば、ネジ又は他の何らかの電気的接触要素４２により無線周波数モジュール２７に電気的に接続される。

次に、これもまた実施形態としてであるが、本発明の第２の実施形態による腕時計の概略断面を示す図３を参照する。

この第２の実施形態は、基本的にアンテナの放射素子を作るために用いられる構造に関して、上述に示した第１の実施形態とは異なる。実際に、本発明の範囲内において、放射素子は円筒状放射構造を有する良好な特性、特に受信特性を有することが示されている。従って、上記放射円筒体を得るために、放射素子は、各々が中央部分２２によって定められる中央平面に対して実質的に平行な平面内に配置された２つの導電性表面要素を含む。

この第２の実施形態によれば、２つの表面要素は、一方では金属の裏ぶた２５により、他方では中央部分２２と接触しないように文字板２９の目に見えない面の一部分の上に施された金属層３８により形成されている。文字板の覆われていない部分は、中央部分をこの金属層３８と絶縁するために誘電性材料により形成される。文字板２９へのこの金属層３８の堆積の実施形態を図５に示す。

放射円筒体を形成する２つの表面要素間の電気的接触は、接地面と絶縁された、例えばネジなどの任意の好適な電気的接触要素４５により達成することができる。

同様に実施形態として、図４には、上述の本発明の第１及び第２の実施形態による、無線周波数モジュール２７とアンテナ素子間の接続、並びにこれらの素子の互いからの絶縁を示す図２及び図３の破線区域の拡大図が示される。

既に述べたように、金属の中央部分２２は接地面の一要素であり、金属の裏ぶた２５は放射素子又はその一部分に相当する。これらのアンテナ素子の無線周波数モジュール２７との電気的接続は、以下の方法で達成される。中央部分２２は、無線周波数モジュール２７を支持するプリント回路２６と当接する肩部４０を有する。電気的接続を確保するために、導電経路４１が、当接区域上、即ちプリント回路２６の周辺に堆積される。裏ぶた２５に関しては、電気的接触は好適な接触要素４２により達成することができる。

中央部分と裏ぶたとの間の絶縁は、変形可能な密封された誘電体素子４３により達成される。従って、この要素４３により、接地面を放射素子と絶縁することができるだけでなく、時計の内部を密封することもできる。誘電体素子４３は、実質的に温度によって変化しない誘電率を有する可鍛性プラスチックで作られたガスケットであるのが好ましい。

図５には、本発明の第２の実施形態による時計２１の文字板２９の裏面図が示されている。ここでも同様に、表示要素（ここでは図示せず）を文字板２９を通して見ることができる開口部３１が見られ、開口部４８は、アーバが文字板とガラスとの間に配置されたアナログ表示手段を支持することができるように用いられる。文字板を時計内に保持するために、固定手段４６（例えばネジ）が従来から備えられており、有利には、電気的接触要素４５が該固定手段４６に付加される。この要素４５は、金属層３８上に配置され、この層と無線周波数モジュールとの間に電気的接触を形成するようにする。金属層３８は、任意の形状を取ることができるが、利用可能な最大限広い表面を覆うのが好ましい。最後に、中央部分と金属層との絶縁が、金属層３８で覆われない周辺区域４７で達成され、好ましくはこの区域４７は実質的に温度により変化しない誘電率を有する誘電性材料で作られる。

当業者には明らかである種々の修正及び／又は改良を、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の説明で記載した種々の実施形態に対して行うことができることが理解されるであろう。

特に、代替的な実施形態によれば、リストバンドの金属の中央部分に対する導電部分間の電気的接触を確立するために用いられる導電性取付手段に関し、ストランドの各々において、可撓性導電プレート３７が用いられ、その端部の中央部分側部上に金属バー３６が形成され、２つの要素３６及び３７が、１つの構成要素だけを形成する。

導電プレートを有する単一のリストバンドストランドのみを備えることも可能である点に留意されたい。

既述の先行技術による時計内に組み込まれた無線受信器用のリストバンド型アンテナの平面図と断面図である。 本発明の第１の実施形態による腕時計の概略断面図である。 本発明の第２の実施形態による腕時計の概略断面図である。 本発明の第１及び第２の実施形態による、無線周波数モジュールとアンテナ素子との間の接続及び当該素子の互いとの絶縁を示す拡大図である。 本発明の第２の実施形態による時計文字板の裏面図である。

符号の説明

Ｙ 中央平面、２１ 腕時計、２２ 中央部分、２３ ベゼル、２４ ガラス、２５ 第１の導電性表面要素（裏ぶた）、２６ プリント回路、２７ 無線周波数モジュール、２８ プリント回路クロック、２９ 文字板、３０ 表示手段、３１ 開口部、３２ リストバンド、３３ 第１のストランド、３４ 第２のストランド、３５ ホーン、３６ バー、３７ 導電プレート、４２ 電気的接触要素、４３ ガスケット

Claims (9)

1. 中央平面（Ｙ）を定める中央部分（２２）と、リストバンド（３２）を前記中央部分に取り付けるための導電性手段（３５、３６）と、前記中央部分の内側に配置され、一方では接地面に接続され且つ他方で放射素子に接続された無線周波数モジュール（２７）とを含み、前記接地面及び前記放射素子が互いに絶縁されてアンテナを形成し、前記接地面が前記リストバンド取付手段に接続されたリストバンドの少なくとも１つの導電性表面部分（３７）を含む腕時計（２１）であって、
   前記接地面が導電性の中央部分を更に含み、該中央部分が内側で前記無線周波数モジュールに接続され、且つ前記放射素子が前記中央部分によって定められる中央平面に対して実質的に平行な平面内に配置された第１の導電性表面要素（２５、３８）を含むことを特徴とする腕時計（２１）。
2. 前記第１の導電性表面要素は、誘電体素子（４３）により前記中央部分と絶縁された金属裏ぶた（２５）で作られることを特徴とする請求項１に記載の腕時計。
3. 前記誘電体素子は、実質的に温度によって変化しない誘電率を有する可鍛性プラスチックガスケットにより形成されることを特徴とする請求項２に記載の腕時計。
4. 前記放射素子は、同様に前記中央部分によって定められる前記中央平面に対して実質的に平行な平面内に配置され、放射円筒体を形成するように前記第１の表面要素に接続された第２の導電性表面要素（３８）を含むことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の腕時計。
5. ガラス（２４）を通して視認できる第１の面と、該第１の面に対向する視認できない第２の面とを有する文字板（２９）を含み、前記第２の導電性表面要素が、前記中央部分と接触しないように前記文字板面の視認できない部分上に施された金属層（３８）で作られ、前記文字板（４７）の覆われていない部分が誘電性材料によって形成され、前記中央部分を前記第２の表面要素と絶縁することを特徴とする請求項４に記載の腕時計。
6. リストバンド（３２）が第１のストランド（３３）と第２のストランド（３４）とを含み、当該導電性表面部分が前記２つのリストバンドストランドのうちの１つにオーバーモールドされた可撓性導電プレート（３７）によって形成され、前記取付手段により前記中央部分に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の腕時計。
7. 前記接地面が更に、前記他方のリストバンドストランドにオーバーモールドされ、また前記取付手段により前記中央部分に接続された第２の可撓性導電プレート（３７）を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の腕時計。
8. 各リストバンドストランドに対する前記取付手段は、前記中央部分に固定された２つの金属ホーン（３５）を含み、これらの間に金属バー（３６）が配置され、前記導電プレートが対応する１つ又は複数のバーの周りで湾曲していることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の腕時計。
9. 各リストバンドストランドに対する前記取付手段は前記中央部分に固定された２つの金属ホーン（３５）を含み、前記１つ又は複数の導電プレートが前記ホーンと協働する剛体のバー状端部（３６）を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の腕時計。

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