JP2014025762A - 通信機能付電子機器、及び電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】確実にアンテナコイルの通信精度や通信距離が低下してしまうことを防止できる通信機能付電子機器、及び電子時計を提供する。
【解決手段】文字や記号が表示される上側開口部５ａを有する外装ケース２と、外装ケース２に設けられ、上側開口部５ａの周囲を取り囲むように環状に形成された補強リング７と、外装ケース２の内部に設けられ、通信を行うためのアンテナコイル２８と、補強リング７の径方向外側で、且つ外装ケース２から露出するよう配置されたフロントスイッチユニット１２とを備えた電子腕時計１であって、フロントスイッチユニット１２は、フロントスイッチパターン７２が形成されているフロントスイッチ基板２６ｂを有し、このフロントスイッチ基板２６ｂ上に、アンテナコイル２８が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、通信機能付電子機器、及び電子時計に関するものである。

例えば、通信機能付電子機器としての電子時計の中には、樹脂製の外装ケースに形成された開口部に、パッキンを介してカバーガラスが嵌め込まれているものが多い。また、通信機能付電子機器としての電子時計には、さまざまな情報を信号として送受信するためのアンテナコイルが設けられている。このアンテナコイルはループ状に形成されており、アンテナコイルに電流を供給することにより生じるアンテナコイルの開口部を通る磁束を利用して、通信が行われる。

ここで、例えば、腕時計等にアンテナコイルを設ける場合、腕時計には、さまざまな金属製の導電部材が用いられているので、この導電部材に電流が発生し、これによりアンテナコイルの磁束が損失して通信精度や通信距離が低下してしまう。このため、通信精度や通信距離を低下させないためのさまざまな技術が開示されている。

例えば、時刻表示用のムーブメントと、カバーガラスとの間に、電波を反射する導電性のソーラーパネル支持基板と、略環状の導電性のアンテナ電極を配置すると共に、ソーラーパネル支持基板と、カバーガラスとの間に、アンテナコイルを配置した技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
これによれば、アンテナコイルがカバーガラス付近に配置されているので、アンテナコイルをムーブメントに内蔵する場合と比較して、金属製の導電部材の影響を受けにくくすることができる。

特開２０１１−２１９２９号公報

ところで、カバーガラスに対する外装ケースの保持力を維持したり、カバーガラスと外装ケースとの間の気密性を確保したりするためには、カバーガラスの側面、及び外装ケースの側面に加わるパッキンの弾性圧縮に基づく反力を、ある程度大きくする必要がある。
このため、外装ケースを樹脂により形成する場合、外装ケースの開口部の周辺に金属製の補強リングをインサート成形し、外装ケースの強度を高めることが考えられる。このように構成することで、パッキンの弾性圧縮に基づく反力をある程度大きくした場合であっても、この反力を補強リングと外装ケースとにより確実に受けることができる。

しかしながらこのような場合、補強リングの影響を受けてアンテナコイルの通信精度や通信距離が低下してしまうという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、確実にアンテナコイルの通信精度や通信距離が低下してしまうことを防止できる通信機能付電子機器、及び電子時計を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る通信機能付電子機器は、文字や記号が表示される表示部を有する外装ケースと、前記外装ケースに設けられ、前記表示部の周囲を取り囲むように環状に形成された金属リングと、前記外装ケースの内部に設けられ、通信を行うためのアンテナコイルと、前記金属リングの径方向外側で、且つ前記外装ケースから露出するよう配置され、所定の機能を実行するための機能部とを備えた通信機能付電子機器であって、前記機能部は、配線パターンが形成されている基板を有し、この基板上に、前記アンテナコイルが形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、外装ケースの補強を行いつつ、確実にアンテナコイルの通信精度や通信距離が低下してしまうことを防止できる。また、アンテナコイルの通信精度や通信距離を向上させるための部品を別途用意する必要がなく、製品コストの増大を抑制できる。

本発明に係る通信機能付電子機器は、前記基板の前記配線パターンが形成されている面とは反対側の面に、前記アンテナコイルが形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、基板の両面を有効活用することができ、基板が大型化してしまうことを防止できる。

本発明に係る通信機能付電子機器は、前記基板は多層基板からなり、各層に前記アンテナコイルが形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、省スペースでアンテナコイルの巻回数を増大させることができ、通信機能を向上させることができる。

本発明に係る通信機能付電子機器は、前記外装ケースには、前記表示部とは反対側に開口部が形成されると共に、この開口部を閉塞する裏蓋が設けられており、前記機能部と前記裏蓋とが、この裏蓋の面方向に直交する法線方向で重ならないようにそれぞれ配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、裏蓋側のアンテナコイルの磁束が損失してしまうことを抑制できる。このため、アンテナコイルによる裏蓋側からの通信を可能とし、さらに通信機能を向上させることができる。

本発明に係る通信機能付電子機器は、前記機能部は、前記表示部に表示される内容を切り替えるためのスイッチであることを特徴とする。
ここで、スイッチは、基板に形成される配線パターンを片側のみにすることができるので、その裏側に確実にアンテナコイルを形成することができる。このため、基板の大型化を確実に防止できる。

本発明に係る電子時計は、通信機能付電子機器の表示部に、時刻が表示されることを特徴とする。
このように構成することで、確実にアンテナコイルの通信精度や通信距離が低下してしまうことを防止できる電子時計を提供できる。

本発明によれば、外装ケースの補強を行いつつ、確実にアンテナコイルの通信精度や通信距離が低下してしまうことを防止できる。また、アンテナコイルの通信精度や通信距離を向上させるための部品を別途用意する必要がなく、製品コストの増大を抑制できる。

本発明の第１実施形態における電子腕時計の平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態における電子腕時計の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態におけるメイン基板とフロントスイッチ基板の相対位置関係を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態におけるフロントスイッチ基板の断面図である。 本発明の第３実施形態における電子腕時計の縦断面図である。

（第１実施形態）
（通信機能付電子腕時計）
次に、この発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、通信機能付電子腕時計（以下、単に電子腕時計という）の平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、電子腕時計の構成を示すブロック図である。
図１〜図３に示すように、電子腕時計１の通信機能には、例えばパソコン通信機能、携帯電話機能、非接触式ＩＣカード機能などの無線通信機能などが含まれる。

電子腕時計１は、ケース本体３と裏蓋４とからなる外装ケース２を備え、外装ケース２の内部にムーブメント２０が収容されて構成されている。
尚、以下の説明では、図２においてカバーガラス６が取り付けられている側を上側、裏蓋４が配置されている側を下側として、上下方向をいい、且つ上下方向に直交し、カバーガラス６の面方向に沿う方向を水平方向という。

ケース本体３は、上下を開口させ内部がムーブメント収納部１０となっている樹脂製の外枠５と、外枠５の上側に形成されている上側開口部５ａに、樹脂製のパッキン８を介して固定された透明なカバーガラス６と、一部が外枠５に埋め込まれた導電性を有する金属製の補強リング７とを備えている。この実施形態において、カバーガラス６はカバープレートを構成する。

外枠５の下側に形成されている下側開口部５ｂは、この内径がムーブメント収納部１０の内径よりも大きくなるように外枠５の下面の大部分に形成されている。そして、ネジ（不図示）により取り外し可能に取り付けられた金属製の裏蓋４によって下側開口部５ｂが閉塞されている。

また、外枠５の外周部には、１２時側と６時側とにそれぞれバンドを取り付けるためのバンド取付部９，９が形成されるとともに、バンド取付部９，９から離間した位置に複数のスイッチ１１が取り付けられている。さらに、外枠５の外周部の上面には、６時側にフロントスイッチユニット１２を構成するスイッチボタン７１が取り付けられている。これらスイッチ１１、及びフロントスイッチユニット１２は、後述する液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと略す）２５に表示される内容を切り換えるためのものである。

また、外枠５には、上側開口部５ａの下側に、上側開口部５ａよりも水平方向内側に突出する内フランジ部１３が形成されている。この内フランジ部１３に一部が載置されるように補強リング７が設けられている。
補強リング７は、金属製の板材にプレス加工等を施すことによって平面視略円環状に、且つ断面略Ｌ字状に形成されたものである。すなわち、補強リング７は、内フランジ部１３に対応するように略円環状に形成され、水平方向に一定の幅を有する平面部４１と、この平面部４１の外周縁から上下方向上側に屈曲延出する起立部４２とが一体成形されている。

平面部４１の内径は内フランジ部１３の内径よりも小さく設定されており、内フランジ部１３よりも径方向内側に、平面部４１の内周縁が突出されている。一方、平面部４１の外径は、ケース本体３の上側開口部５ａの直径よりも大きく設定されており、外枠５内に埋設された状態になっている。
すなわち、平面部４１の外周縁から立ち上がる起立部４２は、外枠５の上側開口部５ａの径方向外側の周囲を取り囲むように配置され、且つ外枠５内に埋設された状態になっている。このように、補強リング７を設けることにより、外枠５の上側開口部５ａ周辺の剛性が高まる。
尚、補強リング７は、外枠成形用の金型内に予め補強リング７をインサートしておいて外枠５を射出成形することにより、外枠５に固定する。

また、外枠５の上側開口部５ａの内周面と、カバーガラス６の外周面との間、及び補強リング７の平面部４１の上面と、カバーガラス６の下面との間に、それぞれパッキン８が弾性圧縮した状態に挟装されている。これにより、外枠５にカバーガラス６が固定される。つまり、パッキン８の弾性圧縮に基づく反力がカバーガラス６の外周面、及び外枠５の上側開口部５ａの内周面に作用することにより、外枠５にカバーガラス６が保持される。そして、パッキン８と、カバーガラス６、及び外枠５との間の防水が確保される。
ここで、補強リング７の径方向外側にフロントスイッチユニット１２が配置された状態になる。

外枠５のムーブメント収納部１０に収容されたムーブメント２０は、カバーガラス６と裏蓋４との間であって、且つ補強リング７よりも下側に配置されている。そして、図示しないネジにより外枠５に固定されている。
ムーブメント２０は、駆動ユニット２１と電池ユニット２２とが上下に積層され、電池押さえ２３により連結されて構成されている。駆動ユニット２１は上側、すなわちカバーガラス６の近傍に配置され、電池ユニット２２は下側、すなわち裏蓋４の近傍に配置されている。

駆動ユニット２１は、樹脂製のＬＣＤ保持枠２４を備え、ＬＣＤ保持枠２４の上部に形成された凹部に、ＬＣＤ２５が収容された状態で固定されている。ＬＣＤ２５は時刻等の像をデジタル表示するものであって、カバーガラス６に対向して配置されている。すなわち、ユーザーは、カバーガラス６を透してＬＣＤ２５に表示された像を見ることができる。さらに、換言すれば、カバーガラス６が嵌め込まれる外装ケース２の上側開口部５ａは、ＬＣＤ２５の時刻等の像をデジタル表示するための表示部として機能していることになる。

ここで、ＬＣＤ２５は、周知技術であるので詳細説明を省略するが、液晶を挟んで対向配置されたガラス基板２５ａ，２５ｂと、これらガラス基板２５ａ，２５ｂの外側に配置された偏光フィルタ２５ｃ，２５ｄとから構成されている。また、ＬＣＤ保持枠２４の下側には、メイン基板２６ａが取り付けられている。

（メイン基板）
図３に詳示するように、メイン基板２６ａには、発振回路１０２と、分周回路１０３と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、読み出し専用メモリ）１０５と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ランダムアクセスメモリ）１０６と、通信回路１０７と、これらの制御を司るＣＰＵ１０１とが実装されている。

発振回路１０２は、所定周波数の信号を出力する。分周回路１０３は、発振回路１０２の出力信号を所定分周比で分周してＣＰＵ１０１用の規準クロック信号や計時用の時計信号を出力する。ＲＯＭ１０５は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムを予め記憶している。ＲＡＭ１０６は、電子時計１００が備える各部が用いるデータを記憶する。通信回路１０７は、後述のアンテナコイル２８によって送受信される情報を信号としてＣＰＵ１０１に伝達する。

また、メイン基板２６ａには、ＬＣＤ２５が接続されている。ＬＣＤ２５は、メイン基板２６ａのＣＰＵ１０１によって制御され、時刻等の像をデジタル表示する。ユーザーは、カバーガラス６を透してＬＣＤ２５に表示された像を見ることができるようになっている。
さらに、メイン基板２６ａには、フロントスイッチユニット１２を構成するフロントスイッチ基板２６ｂがフレキシブル配線基板７５を介して接続されている。

（フロントスイッチ基板）
図４は、メイン基板とフロントスイッチ基板の相対位置関係を示す概略構成図である。
図２、図４に示すように、フロントスイッチ基板２６ｂは、スイッチボタン７１の操作を信号としてメイン基板２６ａに出力するためのものであって、スイッチボタン７１の操作を受信可能なように、スイッチボタン７１の上下方向真下に配置されている。すなわち、補強リング７の径方向外側に、フロントスイッチ基板２６ｂが配置されている。

フロントスイッチ基板２６ｂの上側の面、つまり、スイッチボタン７１側の面には、スイッチボタン７１の操作に基づいて、メイン基板２６ａに信号を出力するためのフロントスイッチパターン７２が形成されている。フロントスイッチパターン７２の端末部７２ａ，７２ｂは、それぞれフレキシブル配線基板７５に沿いながらメイン基板２６ａ側へと引き出されている。そして、スイッチ端子７３ａ，７３ｂを介してメイン基板２６ａに接続されている。

一方、フロントスイッチ基板２６ｂの下側の面、つまり、裏蓋４側の面には、アンテナコイル２８が形成されている。アンテナコイル２８は、外部からの電波を受信したり、電子腕時計１で取得した情報を電波にして外部へ発信するためのものであって、ループ状に形成することによりアンテナとしての特性を得られるようになっている。このように、アンテナコイル２８は、ループ状に形成されているので、中央の大部分に開口部２８ｃを有している。

また、アンテナコイル２８の端末部２８ａ，２８ｂは、それぞれフレキシブル配線基板７５に沿いながらメイン基板２６ａ側へと引き出されている。そして、アンテナ端子７４ａ，７４ｂを介してメイン基板２６ａに接続されている。
尚、図１において、メイン基板２６ａ、及びフロントスイッチ基板２６ｂは、これらの形状を分かりやすくするために、実線で示している。

図２に詳示するように、電池ユニット２２は、ボタン型の電池３０と、電池３０を収容する樹脂製の電池ケース３１と、電池ケース３１に取り付けられた負極端子３２とから構成されている。負極端子３２は、電池３０の負極に当接可能で、不図示の導体を介してメイン基板２６ａの負極入力端子（不図示）に接続されている。

電池ケース３１に収容された電池３０は、駆動ユニット２１と電池ユニット２２とを連結する電池押さえ２３によって保持されている。電池押さえ２３は、電池３０の正極端子に当接する端子部２３ａと、電池ケース３１、及びＬＣＤ保持枠２４の側面に沿って延びる複数のアーム２３ｂとを備え、各アーム２３ｂの先端がＬＣＤ保持枠２４の側部に係合して、駆動ユニット２１と電池ユニット２２とを連結している。
また、電池押さえ２３は、不図示の導体を介してメイン基板２６ａの正極入力端子（不図示）に接続されている。つまり、この電池押さえ２３は、陽極端子として機能と、駆動ユニット２１と電池ユニット２２とを連結して一体化する連結部材としての機能を有している。

このような構成のもと、電子腕時計１と外部との間で通信を行う場合、アンテナコイル２８に電流を供給する。すると、アンテナコイル２８の開口部２８ｃを通る磁束Ｊが生じる（図２参照）。つまり、フロントスイッチ基板２６ｂ上にアンテナコイル２８がループ状に形成されているので、フロントスイッチ基板２６ｂには、これの厚さ方向、つまり、上下方向に沿う磁束Ｊが生じる。そして、この磁束Ｊを利用して電子腕時計１と外部との間で通信が行われる。

したがって、上述の第１実施形態によれば、補強リング７の径方向外側に配置されたフロントスイッチ基板２６ｂにアンテナコイル２８が形成されているので、補強リング７の影響を受けてアンテナコイル２８により形成された磁束Ｊが損失してしまうことを防止できる。このため、補強リング７により外装ケース２の補強を行いつつ、確実にアンテナコイル２８の通信精度や通信距離が低下してしまうことを防止できる。また、アンテナコイル２８の通信精度や通信距離を向上させるための部品を別途用意する必要がなく、製品コストの増大を抑制できる。

さらに、フロントスイッチ基板２６ｂの上側の面にフロントスイッチパターン７２を形成する一方、フロントスイッチ基板２６ｂの下側の面にアンテナコイル２８が形成されている。このように、フロントスイッチ基板２６ｂの両面を有効活用するようにしてアンテナコイル２８を設けているので、フロントスイッチ基板２６ｂが大型化してしまうことを防止できる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。尚、第１実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する（以下の実施形態についても同様）。
図５は、第２実施形態におけるフロントスイッチ基板の断面図である。

この第２実施形態において、電子腕時計１は、ケース本体３と裏蓋４とからなる外装ケース２を備え、外装ケース２の内部にムーブメント２０が収容されて構成されている点、ケース本体３は、上下を開口させ内部がムーブメント収納部１０となっている樹脂製の外枠５と、外枠５の上側に形成されている上側開口部５ａに、樹脂製のパッキン８を介して固定された透明なカバーガラス６と、一部が外枠５に埋め込まれた導電性を有する金属製の補強リング７とを備えている点、外枠５の外周部の上面には、６時側にフロントスイッチユニット１２が設けられており、補強リング７の径方向外側に、フロントスイッチ基板２２６ｂが配置された状態になっている点等の基本的構成は、前述した第１実施形態と同様である（以下の実施形態についても同様）。

ここで、この第２実施形態と前述の第１実施形態との相違点は、第１実施形態のフロントスイッチ基板２６ｂと、第２実施形態のフロントスイッチ基板２２６ｂとの構造が異なる点にある。
すなわち、図５に示すように、第２実施形態のフロントスイッチ基板２２６ｂは、複数（例えば、この第２実施形態では４つ）の基板２２７が積層された多層基板になっている。そして、各層の基板２２７に、アンテナコイル２８が形成されている。これらアンテナコイル２８は、例えば、スルーホール（不図示）を介して互いに接続された状態になっている。尚、フロントスイッチパターン７２は、最上層の基板２２７（図５における最上部の基板２２７）に形成されている。

したがって、上述の第２実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、省スペースでアンテナコイル２８の巻回数を増大させることができ、電子腕時計１の通信機能を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を図６に基づいて説明する。
図６は、第３実施形態における電子腕時計の縦断面図であって、図２に対応している。
ここで、この第３実施形態と前述の第１実施形態との相違点は、第１実施形態の外装ケース２の下部の形状と、第３実施形態の外装ケース２０２の下部の形状とが異なる点にある。

すなわち、図６に示すように、第３実施形態の外装ケース２０２における外枠２０５の下側には、下側開口部２０５ｂが形成されているが、この下側開口部２０５ｂの内径は、ムーブメント収納部１０の内径とほぼ同じような大きさになるように設定されている。そして、このように形成された下側開口部２０５ｂを閉塞するように、金属製の裏蓋２０４が設けられている。

ここで、下側開口部２０５ｂの内径は、ムーブメント収納部１０の内径とほぼ同じような大きさになるように設定されているので、裏蓋２０４の外径も前述の第１実施形態と比較して小さく設定される。このため、アンテナコイル２８が形成されているフロントスイッチ基板２６ｂと裏蓋２０４とが、この裏蓋２０４の面方向に直交する法線方向で重ならないようになる。

したがって、上述の第４実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、アンテナコイル２８により形成される磁束Ｊ（図２参照）が、裏蓋２０４により損失してしまうことを抑制できる。このため、アンテナコイル２８による裏蓋２０４側からの通信を可能とし、さらに通信機能を向上させることができる。

尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、カバープレートをガラス製としたが、カバープレートを硬質樹脂等の他の素材で形成することも可能である。
また、上述の実施形態では、通信機能付電子機器として、電子腕時計１について説明したが、これに限られるものではなく、電子腕時計１よりも大型の時計や、時計機能を有さない種々の通信機能付電子機器に、本発明を適用することが可能である。

さらに、上述の実施形態では、外枠５，２０５の６時側に、ＬＣＤ２５に表示される内容を切り換えるフロントスイッチユニット１２を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、外枠５，２０５の６時側に、フロントスイッチユニット１２に代わって、さまざまな機能を有する装置を設けることが可能である。例えば、フロントスイッチユニット１２に代わって、紫外線量を計測するためのＵＶセンサ、気圧を計測するための気圧センサ、気温を計測するための温度センサや、加速度センサ等を設けることも可能である。

また、上述の実施形態では、とりわけ外装ケース２に金属製の補強リング７が設けられている電子腕時計１において、アンテナコイル２８の通信精度や通信距離が低下してしまうことを防止できる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、外装ケース２に金属製のベゼルが設けられている電子腕時計においても、本発明を好適に用いることができる。この場合、ベゼルの径方向外側に、フロントスイッチユニット１２等の所定の機能を実行するための機能を設ける。

１ 電子腕時計（電子時計）
２，２０２ 外装ケース
３ ケース本体
４，２０４ 裏蓋
５，２０５ 外枠
５ａ 上側開口部（表示部）
５ｂ，２０５ｂ 下側開口部（開口部）
７ 補強リング（金属リング）
１２ フロントスイッチユニット（スイッチ）
２６ａ メイン基板
２６ｂ フロントスイッチ基板（基板）
２８ アンテナコイル
７１ スイッチボタン
７２ フロントスイッチパターン（配線パターン）
２２６ｂ フロントスイッチ基板（多層基板）
２２７ 基板

Claims (6)

1. 文字や記号が表示される表示部を有する外装ケースと、
   前記外装ケースに設けられ、前記表示部の周囲を取り囲むように環状に形成された金属リングと、
   前記外装ケースの内部に設けられ、通信を行うためのアンテナコイルと、
   前記金属リングの径方向外側で、且つ前記外装ケースから露出するよう配置され、所定の機能を実行するための機能部とを備えた通信機能付電子機器であって、
   前記機能部は、配線パターンが形成されている基板を有し、
   この基板上に、前記アンテナコイルが形成されていることを特徴とする通信機能付電子機器。
2. 前記基板の前記配線パターンが形成されている面とは反対側の面に、前記アンテナコイルが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の通信機能付電子機器。
3. 前記基板は多層基板からなり、各層に前記アンテナコイルが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信機能付電子機器。
4. 前記外装ケースには、前記表示部とは反対側に開口部が形成されると共に、この開口部を閉塞する裏蓋が設けられており、
   前記機能部と前記裏蓋とが、この裏蓋の面方向に直交する法線方向で重ならないようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の通信機能付電子機器。
5. 前記機能部は、前記表示部に表示される内容を切り替えるためのスイッチであることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の通信機能付電子機器。
6. 請求項１に記載の通信機能付電子機器の表示部に、時刻が表示されることを特徴とする電子時計。

Images