JP2014062852A - アンテナ内蔵式電子時計 - Google Patents

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Abstract

【課題】アンテナを備えるアンテナ内蔵式電子時計において、アンテナの良好な受信性能を確保する。
【解決手段】電子時計100は、少なくとも一部が非導電性部材で形成された筒状の外装ケース80と、外装ケース80の二つの開口K1及び開口K2うち、一方の開口K1を塞ぐカバーガラス84と、外装ケース80の内周に沿って設けられた環状のアンテナ体40と、導電性部材で形成され、アンテナ体40から見てカバーガラス84の反対側にアンテナ体40と所定の間隔を保つように設けられた環状のグランド板90と、を備える、ことを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、アンテナを内蔵したアンテナ内蔵式電子時計に関する。
近年、GPS(Global Positioning System)衛星等の位置情報衛星からの電波を受信して時刻補正を行う電子時計が開発されている。特許文献1には、金属製の外装ケースと、外装ケースに収納され時刻を表示可能な時刻表示部と、外装ケースに収納され位置情報衛星からの電波を受信するアンテナと、を備える電子時計が開示されている。
特開2012−118045号公報
電子時計の外装ケースを、金属等の導電性部材で形成する場合、位置情報衛星からの電波を含む電磁波が外装ケースにより吸収されるため、本来アンテナが受信すべき電波が外装ケースにより遮られ、アンテナの受信性能が低下するという問題があった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、アンテナ内蔵式電子時計において、アンテナの良好な受信性能を確保することを解決課題とする。
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、少なくとも一部が非導電性部材で形成された筒状の外装ケースと、前記外装ケースの二つの開口のうち、一方の開口を塞ぐカバーガラスと、前記外装ケースの内周に沿って設けられた環状のアンテナ体と、導電性部材で形成され、前記アンテナ体から見て前記カバーガラスの反対側に前記アンテナ体と所定の間隔離間した環状のグランド板と、を備える、ことを特徴とする。
この発明によれば、外装ケースが非導電性部材により構成され、アンテナ体が受信すべき電波が外装ケースにより遮られることがないため、アンテナ体の良好な受信性能を確保することができる。また、この発明によれば、アンテナ体と所定の間隔だけ離間した位置にグランド板が設けられるため、アンテナ体の良好な受信性能を確保することができる。
また、本発明に係るアンテナ内蔵式電子時計は、少なくとも一部が非導電性部材で形成された筒状の外装ケースと、前記外装ケースの二つの開口のうち、一方の開口を塞ぐカバーガラスと、前記外装ケースの内周に沿って設けられた環状のアンテナ体と、前記アンテナ体の面上に導電性部材で形成されたグランド板と、を備える、ことを特徴とする。
この発明によれば、外装ケースが非導電性部材により構成され、アンテナ体が受信すべき電波が外装ケースにより遮られることがないため、アンテナ体の良好な受信性能を確保することができる。また、この発明によれば、アンテナ体の面上にグランド板が設けられるため、アンテナ体の良好な受信性能を確保することができる。
また、上述したアンテナ内蔵式電子時計は、前記外装ケースの内側に配置され、時刻を表示可能な時刻表示部と、少なくとも一部が前記アンテナ体の内側に配置され、前記時刻表示部を駆動する駆動部と、を備える、ことが好ましい。
この態様によれば、駆動部の少なくとも一部がアンテナ体の内側に配置されるため、駆動部よりもカバーガラス側にアンテナ体が配置される場合と比べて、アンテナ内蔵式電子時計の薄型化及び小型化が可能となる。
また、上述したアンテナ内蔵式電子時計は、前記外装ケースの二つの開口のうち、他方の開口を塞ぐ裏蓋と、前記グランド板及び前記裏蓋を電気的に接続する接続部と、を備える、ことが好ましい。
この態様によれば、グランド板と裏蓋とが一体としてアンテナ体のグランドプレーンとして機能するため、グランド板のみがグランドプレーンとして機能する場合と比較して、グランド板の電位を安定化させることができる。これにより、アンテナ体の良好且つ安定した受信性能を確保することが可能となる。
また、上述したアンテナ内蔵式電子時計において、前記カバーガラスと前記駆動部との間隔は、前記カバーガラスと前記アンテナ体の底面との間隔よりも短い、ことが好ましい。
この態様によれば、アンテナ体をカバーガラスから離間した位置に深く潜らせて配置することができるため、アンテナ体をカバーガラスの近傍に設ける場合と比較して、アンテナ内蔵式電子時計の薄型化及び小型化が可能となる。
また、上述したアンテナ内蔵式電子時計において、前記アンテナ体は、環状の誘電体と、導電性部材で形成され、前記誘電体の面上に設けられたアンテナ素子と、を備え、前記誘電体は、当該誘電体の内周に設けられ、当該誘電体の中心方向に向かうほど前記カバーガラスから遠ざかる傾斜面を有する、ことが好ましい。
この態様によれば、アンテナ体の内周側に傾斜面が設けられるため、アンテナ体が傾斜面を有しない場合と比較して、アンテナ内蔵式電子時計の利用者は、アンテナ体の内側に配置された時刻表示部の端部まで容易に視認することが可能となる。すなわち、この態様によれば、アンテナ内蔵式電子時計の利用者による時刻表示部の視認性を向上させることが可能となる。
また、上述したアンテナ内蔵式電子時計において、前記誘電体は、前記傾斜面に連なる上面を有し、前記アンテナ素子は、前記誘電体の前記上面に設けられている、ことが好ましい。
本発明の一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。 電子時計100の平面図である。 電子時計100の一部断面図である。 電子時計100の一部の分解斜視図である。 電子時計100のアンテナ体40の形状及びアンテナ体40に形成されたアンテナパターンを説明するための説明図である。 電子時計100のアンテナ体40、給電ピン44、及び、二次電池27の位置関係を説明するための説明図である。 電子時計100のアンテナ体40、給電ピン44、耐磁板S1、及び、耐磁板S2の位置関係を説明するための説明図である。 電子時計100のアンテナ体40、給電ピン44、及び、耐磁板S3の位置関係を説明するための説明図である。 電子時計100の回路構成を示すブロック図である。 変形例1に係るグランド板90aを説明するための説明図である。 変形例2に係るアンテナ体40aを説明するための説明図である。 変形例3に係るアンテナ体40bの斜視図である。 変形例4に係るアンテナ体40cの一部断面図である。 変形例5に係るアンテナ体40dの一部断面図である。 変形例6に係るアンテナ体40eの平面図である。
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、各部の寸法及び縮尺は、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。
<A:アンテナ内蔵式電子時計の機構的な構成>
図1は、本発明の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、複数のGPS衛星20の少なくとも1つからの電波(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。
GPS衛星20は、地球上空における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。
なお、本実施形態において電子時計100は、GPSシステムが備えるGPS衛星20からの電波を受信するものであるが、GPSシステムは衛星測位システムの一例である。本発明は、GPSシステムの他に、ガリレオ(EU)、GLONASS(ロシア)、北斗(中国)等の全地球的航法衛星システム(GNSS)、SBAS等の静止衛星、または、準天頂衛星等、時刻情報を含む衛星信号を発信する位置情報衛星を備える、GPSシステム以外の衛星測位システムを使用することができる。すなわち、電子時計100は、GPS衛星20以外の衛星を含む位置情報衛星からの電波(無線信号)を受信して内部時刻を修正する腕時計であってもよい。
現在、約31個のGPS衛星20(図1においては、約31個のうち4個のみを図示)が存在している。各GPS衛星20は、衛星信号がどのGPS衛星20から送信されたかを識別するために、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。
GPS衛星20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20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20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。
衛星信号にはGPS衛星20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の内部時刻には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3つの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。
図2は、電子時計100の平面図である。図2に示すように、電子時計100は、外装ケース80を備えている。外装ケース80は、ABS等の樹脂もしくはセラミックまたはその他の非導電性材料で形成された円筒状のケース胴81に、ABS等の樹脂もしくはセラミックまたはその他の非導電性材料で形成された円筒状のガラス縁82が嵌合されて構成されている。なお、本実施形態では、外装ケース80を2部品で構成しているが、1部品で構成するようにしてもよい。
ガラス縁82の内周側に、プラスチック等の非導電性材料で形成されたリング状のダイヤルリング83を介して、円盤状の文字板11が配置されている。文字板11上には、指針軸12を中心に周回して現在時刻を指し示す指針13(13a〜13c)が配置されている。
図2に示すように、文字板11上には、小時計14、及び、インジケータ15が配置されている。
小時計14は、軸141を中心に回転可能な指針142及び143を備える。指針142及び143は、電子時計100の利用者が予め定めた地域の現在時刻を示す。すなわち、電子時計100は、指針13並びに指針142及び143を備えることにより、2つの地域の現在時刻を同時に表示することができる。
インジケータ15は、軸151を中心に回転可能な指針152を備える。指針152は、電子時計100が衛星信号を受信しているときには、電子時計100が実行するモード(つまり、時刻情報取得モード、または、位置情報取得モードのうち、いずれのモードが実行されているか)を示し、衛星信号を受信していないときには、電子時計100が備える二次電池の残容量を示す。なお、電子時計100の利用者は、後述する操作ボタンを用いて、指針152が電子時計100の実行するモードを示す状態、または、指針152が二次電池の残容量を示す状態の、一方の状態から他方の状態に切り替えることができる。電子時計100が備える二次電池については後述する。
文字板11の下部には、日付を表示する日付表示部19が配置されており、文字板11に形成された開口部11aを介して日付表示部19が視認できるようになっている。
以下では、これら文字板11、指針軸12、指針13、小時計14、インジケータ15、及び、日付表示部19を、時刻表示部と総称する場合がある。
また、詳細は後述するが、外装ケース80は、表面側及び裏面側の2つの開口を有する筒状の形状を有している。そして、外装ケース80の表面側の開口は、ガラス縁82を介してカバーガラス84で塞がれており、カバーガラス84を介して、文字板11、指針13(13a〜13c)、小時計14、インジケータ15、及び、日付表示部19が視認可能となっている。
電子時計100は、図2に示すように竜頭16と、操作ボタン17及び18と、を備えている。これら竜頭16、操作ボタン17及び18を手動操作することにより、電子時計100を、少なくとも1つのGPS衛星20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20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)と、のうちいずれかのモードに設定できる。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。
図3は電子時計100の内部構造を示す一部断面図であり、図4は電子時計100の一部の分解斜視図である。
図3に示すように、外装ケース80は、セラミック等の非導電性材料で形成された円筒状のケース胴81に、セラミック等の非導電性材料で形成された円筒状のガラス縁82が嵌合されて構成されている。外装ケース80は、表面側の開口K1及び裏面側の開口K2を有する。外装ケース80の表面側の開口K1は、円盤状のカバーガラス84で塞がれている。外装ケース80の裏面側の開口K2は、SU(ステンレス)またはTi(チタン)等の金属またはその他の導電性材料で形成された裏蓋85で塞がれている。裏蓋85とケース胴81とは、例えばスクリュー溝やねじ等で固定されている。
カバーガラス84の下側(裏面側)には、ガラス縁82の内周に沿って、プラスチック等の非導電性材料で形成されたリング状のダイヤルリング83が設けられている。また、ダイヤルリング83の下側には、ケース胴81の内周よりも内側に、プラスチックなどの非導電性材料で形成された地板38が設けられている。
これら地板38及びダイヤルリング83と、外装ケース80の内周とによって、ドーナツ状の収納空間が区画されている。この収納空間には、環状のアンテナ体40が収納されている。すなわち、アンテナ体40は、外装ケース80の内周よりも内側に収容され、その上方をダイヤルリング83で覆われている。また、この収納空間には、金属等の導電性材料により形成された環状のグランド板90が、アンテナ体40及び地板38の間の位置(つまり、アンテナ体40から見てカバーガラス84とは反対側の位置)であってアンテナ体40と所定の間隔を保つ位置に収容されている。
図5及び図6を参照しつつ、アンテナ体40の詳細について説明する。図5(A)はアンテナ体40の斜視図であり、図5(B)はアンテナ体40の平面図である。また、図5(C)は、アンテナ体40を図5(B)に示すG−g線で切断した一部断面図である。
アンテナ体40は、環状の誘電体401を基材として、これに金属等の導電性材料から形成されたアンテナパターン402及びアンテナパターン403と、金属等の導電性材料から形成された給電部404とを、メッキまたは銀ペースト印刷等により形成したものである。なお、以下では、アンテナパターン403を「アンテナ素子」と称する場合がある。
誘電体401は、酸化チタンなどの高周波で使用可能な誘電材料を樹脂に混ぜることで、比誘電率εrが5〜20程度となるように形成される。
また、図5(C)に示すように、誘電体401は、上面T1、外周面T2、底面T3、上側傾斜面TP1、及び、下側傾斜面TP2により囲まれた、5角形の断面形状を有する。なお、以下では、上側傾斜面TP1を「傾斜面」と称する場合がある。この上側傾斜面TP1は、図5(C)に示すように、誘電体401の内周に設けられ、誘電体401の中心方向に向かうほどカバーガラス84から遠ざかる傾斜面である。ここで、誘電体401の中心とは、図5(A)及び(B)に示す、アンテナ体40の有する環状の形状の中心Cである。詳細は後述するが、指針軸12は、平面視して中心Cと重なるように設けられる。
この図に示すように、誘電体401の上面T1には、アンテナパターン402が形成され、上側傾斜面TP1には、アンテナパターン403が形成されている。また、誘電体401の上側傾斜面TP1、下側傾斜面TP2、及び、底面T3には、給電部404が形成されている。
給電部404は、給電ピン44と位置Pにおいて接続するとともに、アンテナパターン403とも接続している。このため、給電部404は、給電ピン44及びアンテナパターン403を電気的に接続し、アンテナパターン403に対して給電ピン44から供給された電位を供給する「給電配線」として機能する。以下では、給電部404及び給電ピン44が接続する位置Pを、「給電位置」と称する場合がある。
なお、アンテナパターン402に対しては、アンテナ体40の外部から電位が供給されることはない。
図5(B)に示すように、アンテナパターン402は、切欠部405を有し、環状の一部を切り欠いた形状に形成されている。また、アンテナパターン402は、位置情報衛星からの電波(衛星信号)に共振するようなアンテナ長を有している。
なお、GPS衛星20からの電波の周波数は約1.575GHzであり、1波長は約19cmとなる。円偏波を受信するためには、波長の1.0〜1.3倍程度のアンテナ長(すなわち、アンテナパターン402の円周長)が必要であるため、GPS衛星20からの電波を受信するためには、約19〜25cmのループアンテナが必要となる。このようなアンテナ長のループアンテナを腕時計の内部に収める場合、腕時計が大型化してしまう。
これに対して、本実施形態では、比誘電率εrが5〜20程度の誘電体401を基材としてアンテナ体40を形成している。比誘電率εrの誘電体401を用いる場合、当該誘電体401による波長短縮率は(εr)−1/2となる。つまり、比誘電率がεrの誘電体401を備えることで、このような誘電体401を備えない場合に比べて、アンテナ体の受信する電波の波長を(εr)−1/2倍に短縮することができる。すなわち、本実施形態に係るアンテナ体40は、比誘電率εrの誘電体401を備えるため、このような誘電体401を備えない場合に比べて、アンテナ体40のアンテナ長を(εr)−1/2倍にすることができ、アンテナの小型化を図ることができる。
なお、アンテナパターン402の具体的な寸法としては、給電部404と切欠部405とのなす角をΦaとし、切欠部405の長さをΔkとし、アンテナパターン402の円周長をLとし、受信する円偏波の波長(すなわち、波長短縮後の波長)をλとしたとき、例えば、L=1.31λ、Φa=40°、Δk=0.018λとすればよい。
また、図5(B)に示すように、アンテナパターン403は、文字板11またはカバーガラス84等に垂直な方向から電子時計100を見たとき、環状の一部を切り出したいわゆるC型の形状を有し、アンテナパターン402と一定の間隔(例えば、0.01λ程度の間隔)を保つように形成されている。これら2つのアンテナパターン402及び403は、互いに電磁的に結合し、電磁波を電流に変換するアンテナ素子として機能する。このアンテナパターン403の長さを適宜設定することによって、アンテナ体40に電気的に接続された回路との間のインピーダンスを整合することが可能となる。
なお、以下では、文字板11またはカバーガラス84等に垂直な方向から電子時計100を見ることを、「平面視する」と表現する場合がある。
図5に加え、図6を参照しつつ、アンテナ体40、給電ピン44、並びに、アンテナ体40及び給電ピン44が接続する位置Pの位置関係について説明する。
図6は、アンテナ体40、給電ピン44、外装ケース80、竜頭16、操作ボタン17及び18、及び、二次電池27が収納される電池収納部28の位置関係を説明するための平面図である(なお、二次電池27及び電池収納部28については後述する)。
図5(B)及び図6に示すように、アンテナ体40を平面視したときに、アンテナ体40の内周を表す曲線(厳密には、誘電体401の内周を表す曲線)を第1曲線Cinと称し、アンテナ体40の外周を表す曲線を第2曲線Coutと称する。また、図5(B)及び図6に示すように、平面視したときに、第1曲線Cin及び第2曲線Coutの中央位置を表す曲線を中央曲線Cmidと称する。すなわち、中央曲線Cmidは、アンテナ体40を平面視したときに、アンテナ体40の幅を二等分する曲線である。また、平面視したときに、中央曲線Cmid及び第1曲線Cinの間の領域を、内側領域Ainと称し、中央曲線Cmid及び第2曲線Coutの間の領域を、外側領域Aoutと称し、中央曲線Cmidにより囲まれた領域(平面視して中央曲線Cmidよりも内側の領域)を中央領域Amidと称する。なお、これらの図からも明らかなように、内側領域Ainは、中央領域Amidの一部である。
図5(C)及び図6に示すように、給電ピン44は、平面視したときに、位置Pが、中央曲線Cmidと第1曲線Cinとの間に位置するように設けられる。換言すれば、給電ピン44は、位置Pが、平面視して内側領域Ain及び中央領域Amidに位置するように配置される。また、図5(C)に示すように、給電ピン44は、平面視したときに、少なくともその一部が中央領域Amidと重なるような位置に設けられる。また、図5(C)に示すように、アンテナパターン403及び給電部404は、平面視したときに、中央領域Amidに包含される。
なお、本実施形態では、給電ピン44は、平面視したときに、その一部が中央領域Amidと重なり、且つ、その一部が外側領域Aoutと重なるように設けられているが、給電ピン44の全部が中央領域Amidに包含されるように設けられるものであってもよいし、給電ピン44の全部が内側領域Ainに包含されるように設けられるものであってもよい。
説明を、図3及び図4に戻す。
図3に示すように、アンテナ体40の内周よりも内側には、光透過性の文字板11、文字板11及び地板38を貫通する指針軸12、及び、指針軸12を中心に周回して現在時刻を指し示す複数の指針13(秒針13a、分針13b、及び、時針13c)が設けられている。
より具体的には、図3に示すように、指針軸12は、軸12a、軸12b、及び、軸12cを備え、秒針13aは軸12aを中心に周回し、分針13bは軸12bを中心に周回し、時針13cは軸12cを中心に周回する。
また、図3では図示を省略するが、アンテナ体40の内周よりも内側には、文字板11及び地板38を貫通する軸141、及び、軸141を中心に周回する指針142及び指針143、並びに、文字板11及び地板38を貫通する軸151、及び、軸151を中心に周回する指針152が設けられている。
指針軸12は、上述のとおり、平面視したときに、アンテナ体40の中心Cと重なるような位置に設けられ、アンテナ体40の中心軸に沿って外装ケース80の表裏方向に延在している。また、軸141及び軸151は、外装ケース80の表裏方向に延在している(図4参照)。
文字板11は、円形の板材であり、プラスチックなどの光透過性の非導電性材料で形成されている。図3に示すように、文字板11は、カバーガラス84及び地板38の間に配置されている。文字板11には、指針軸12が貫通する穴、軸141が貫通する穴(図4参照)、及び、軸151が貫通する穴(図4参照)が形成されているとともに、日付表示部19を視認させるための開口部11a(図2及び図4参照)が形成されている。
指針13、指針142及び143、並びに、指針152は、アンテナ体40の内周よりも内側で、且つ、カバーガラス84及び文字板11の間に配置されている。
地板38の下側(裏面側)には、時刻表示部(指針13、指針142及び143、日付表示部19)を駆動するための駆動機構(駆動部)30が取り付けられている。
図3に示すように、本実施形態では、アンテナ体40の底面T3とカバーガラス84との間隔は、駆動機構30とアンテナ体40との間隔よりも長い。すなわち、アンテナ体40の底面T3とカバーガラス84との距離をΔY1とし、駆動機構30とカバーガラス84との距離をΔY2としたとき、「ΔY1>ΔY2」という関係が成立する。
距離ΔY1が距離ΔY2よりも長くなる位置にアンテナ体40を設ける場合、短くなる位置に設ける場合と比較して、アンテナ体40の表裏方向の長さを長くすることが可能になる。アンテナ体40の受信性能は、アンテナ体40の断面積が大きい場合に良好になる。本実施形態に係るアンテナ体40は、アンテナ体40の表裏方向の長さを長くして、アンテナ体40の断面積を大きくすることができるため、アンテナ体40が文字板11及びソーラーパネル87よりも表面側に位置するように配置される場合に比べ、良好な受信性能を確保することができる。
また、距離ΔY1が距離ΔY2よりも長い場合、短い場合と比較して、アンテナ体40が文字板11よりも表面側に突出している部分の高さΔhを、小さくすることができる。このため、アンテナ体40の表面側に設けられるダイヤルリング83の表裏方向の長さも短くすることができる。仮に、ダイヤルリング83の表裏方向の長さが長い場合、電子時計100の利用者が例えば図3において右斜め上方向から文字板11を見る際に、利用者は、ダイヤルリング83に遮られ文字板11の端部を視認することができない。これに対して、本実施形態では、ダイヤルリング83の表裏方向の長さが短いため、利用者は、ダイヤルリング83に遮られることなく、文字板11を広い角度方向から隅々まで視認することが可能となる。
駆動機構30は、複数のステップモーターM1〜M5を備えるとともに、複数のステップモーターM1〜M5のそれぞれに対応した複数の輪列を備える。各輪列は、1または複数の歯車等により構成されている。なお、以下では、ステップモーターM1〜M5を、ステップモーターMと総称する場合がある。
駆動機構30は、指針軸12を回転させることにより、複数の指針13を駆動する。具体的には、駆動機構30のステップモーターM1は、輪列を介して、秒針13aが指針軸12の周りを60秒で一周するように軸12aを回転させる。また、駆動機構30のステップモーターM2は、輪列を介して、時針13cが指針軸12の周りを12時間で1周するように軸12bを回転させるとともに、分針13bが指針軸12の周りを60分で一周するように軸12cを回転させる。駆動機構30のステップモーターM3は、輪列を介して軸141を回転させることにより、指針142及び143を駆動する。駆動機構30のステップモーターM4は、輪列を介して軸151を回転させることにより、指針152を駆動する。駆動機構30のステップモーターM5は、輪列を介して、日付表示部19の表示を切り替えるように日付表示部19を駆動する。このように、駆動機構30は、時刻表示部を駆動する。
また電子時計100は、外装ケース80の内側に、基板25を備える。基板25は、樹脂や誘電体を含む素材で形成され、駆動機構30の下側(つまり、駆動機構30及び裏蓋85の間)に配置されている。
基板25の下面(裏側の面)には、GPS受信部(無線受信部)26及び制御部70を含む回路ブロックが実装されている。GPS受信部26は、例えば、1チップのICモジュールで構成され、そこにはアナログ回路とデジタル回路とが含まれている。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とともに、駆動機構30の動作を制御する。
基板25の上側には、金属またはその他の導電性材料で形成された給電ピン44が設けられている。給電ピン44は、スプリングを内蔵し、地板38及びグランド板90に開口された挿通孔を貫通して基板25とアンテナ体40の給電部404とに接触するように設けられている。
アンテナ体40の給電部404は、給電ピン44を介して基板25(厳密には、基板25上に設けられた配線)に電気的に接続され、基板25上に設けられたGPS受信部26が備える定電位発生回路から所定の電位が供給されている。
なお、本実施形態では、給電ピン44により基板25と給電部404とを電気的に接続するが、給電ピン44は、基板25と給電部404とを電気的に接続する給電部材の一例にすぎない。給電ピン44の代わりに、導電性材料から形成された部材、例えば、リード線、板ばね等により、基板25と給電部404とを電気的に接続してもよい。
GPS受信部26及び制御部70を含む回路ブロックは、導電性材料により形成されたシールド91により覆われている。このシールド91には、回路ブロックのグランド電位が供給されている。また、シールド91は、回路押え39を介して、裏蓋85と電気的に接続されている。裏蓋85は、金属等の導電性材料により形成された接続部(図示省略)により、グランド板90と電気的に接続されている。このため、グランド板90には、シールド91、裏蓋85、及び、接続部を介して、回路ブロックのグランド電位が供給される。これにより、裏蓋85及びグランド板90は、アンテナ体40のグランドプレーンとして機能する。
駆動機構30と地板38との間には、耐磁板S1及び耐磁板S2が設けられ、駆動機構30と基板25との間には、耐磁板S3が設けられている。以下では、耐磁板S1及び耐磁板S2を第1耐磁板と総称し、耐磁板S3を第2耐磁板と称する場合がある。これら耐磁板S1〜S3は、純鉄等の高い透磁率を有する導電性材料から形成される。
電子時計100の外部に、スピーカー等の強い磁界を発生させる物体が存在する場合、当該磁界の影響により、ステップモーターMが誤作動する可能性がある。また、電子時計100を構成する各種構成要素のうち、裏蓋85等の金属は、磁化された場合に磁界を発生させる。さらには、基板25に設けられた回路ブロックも、磁界を発生させることがある。
本実施形態では、高い透磁率を有する材料から形成される耐磁板S1〜S3により、ステップモーターMを覆うことにより、駆動機構30を磁気的にシールドし、上述した各種磁界に起因してステップモーターMが誤作動することを防止している。
また電子時計100は、外装ケース80の内側に、リチウムイオン電池などの円柱形状の二次電池27、当該二次電池27を収納するための電池収納部28、及び、光発電を行うソーラーパネル87を備える。
ソーラーパネル87は、光エネルギーを電気エネルギー(電力)に変換する複数のソーラーセル(光発電素子)を直列接続した円形の平板である。ソーラーパネル87は、アンテナ体40の内周よりも内側で、地板38と文字板11との間に配置されている。ソーラーパネル87の中央部には、指針軸12が貫通する穴、軸141が貫通する穴(図4参照)、及び、軸151が貫通する穴(図4参照)が形成されているとともに、日付表示部19を視認させるための開口部87a(図2及び図4参照)が形成されている。
二次電池27は、ソーラーパネル87が発電した電力で充電される。この二次電池27を収納するための電池収納部28は、基板25の下側(つまり、基板25及び裏蓋85の間)に配置されている。
外装ケース80の外側には、竜頭16と、操作ボタン17及び操作ボタン18とが設けられる(図2参照)。電子時計100の利用者が、竜頭16を操作することで生じる竜頭16の動きは、外装ケース80を貫通する巻真16aを介して、駆動機構30に伝達される。また、電子時計100の利用者が、操作ボタン17(または操作ボタン18)を押下することで生じる操作ボタン17(または操作ボタン18)の動きは、外装ケース80を貫通するボタン軸17a(またはボタン軸18a)を介して(図6参照)、図示省略されたスイッチに伝達される。そして、当該スイッチは、操作ボタン17(または操作ボタン18)からの圧力を電気的な信号に変換して、制御部70に伝達する。
以下では、これら、竜頭16、巻真16a、操作ボタン17及び18、並びに、ボタン軸17a及び18aを、操作部と総称する場合がある。
図6に示すように、電池収納部28は、平面視したときに、アンテナ体40と重ならない位置に配置される。また、給電ピン44は、平面視したときに、電池収納部28と重ならない位置に配置される。
二次電池27は、GPS衛星20からの電波(衛星信号)を含む電磁波を吸収または反射する。よって、二次電池27がアンテナ体40の近傍に位置する場合、仮に二次電池27が存在しなければアンテナ体40が受信できたであろう電波を二次電池27が吸収または反射してしまうため、アンテナ体40が良好な受信性能を維持できなくなる。
特に、アンテナ体40の利得は、アンテナ体40の中心から見て給電部404が設けられている方向が最大となる(すなわち、アンテナ体40の中心から見て給電部404が設けられている方向がアンテナ体40の最大放射方向に該当する)。そのため、給電部404に接続する給電ピン44が、二次電池27の近傍に位置する場合、アンテナ体40の受信性能が大きく劣化することになる。
このような、二次電池27がアンテナ体40の受信性能に対して及ぼす影響の大きさは、二次電池27とアンテナ体40との距離が短い場合、または、二次電池27と給電ピン44との距離が短い場合に、大きくなる。
これに対して、本実施形態では、アンテナ体40が平面視して二次電池27と重ならないような位置に配置されるとともに、給電ピン44が平面視して二次電池27と重ならないような位置に配置される。
すなわち、本実施形態は、アンテナ体40及び二次電池27が平面視して重なる場合に比べ、アンテナ体40及び二次電池27の間の距離を長くすることができる。また、本実施形態は、給電ピン44及び二次電池27が平面視して重なる場合に比べ、給電ピン44及び二次電池27の間の距離を長くすることができる。従って、本実施形態では、二次電池27がアンテナ体40の受信性能に対して及ぼす影響を小さく抑えることができ、アンテナ体40の受信性能を良好に保つことが可能となる。
なお、構造上の理由から、電池収納部28は、平面視して操作部(より具体的には、操作部のうち巻真16a)と重なる位置に配置することができない。また、給電ピン44も、平面視して操作部(より具体的には、操作部のうち巻真16a、ボタン軸17a及びボタン軸18a)と重なる位置に配置することができない。よって、電池収納部28及び給電ピン44は、平面視して操作部と重ならないように配置される。また、構造上の理由から、電池収納部28は、GPS受信部26及び制御部70を含む回路ブロック(図7では図示省略)と平面視して重ならないように配置される。
本実施形態では、図6に示すように、電池収納部28は、二次電池27の中心が12時の方向に位置するように設けられ、給電ピン44は、9時の方向に設けられている。
電子時計100は、屋外において衛星信号を受信可能である。また、電子時計100は、屋外では、利用者の腕に装着されている場合が多く、電子時計100の利用者は、屋外において腕を下方向(つまり、天頂方向とは逆向き)に向けた姿勢を取っている場合が多い。よって、屋外では、電子時計100の中心(指針軸12)から見て9時の方向が、天頂方向に近い方向となる可能性が高い。
本実施形態では、給電ピン44を9時の方向に設ける。上述のとおり、アンテナ体40の利得は、アンテナ体40の中心から見て、給電部404が設けられている方向、つまり、給電ピン44と接続する方向において、最大となる。よって、本実施形態では、電子時計100が衛星信号を受信する屋外において、アンテナ体40の最大放射方向を、天頂方向に向ける可能性を高めることができ、アンテナ体40の受信性能を良好に保つことが可能となる。
次に、図7及び図8を参照しつつ、アンテナ体40及び給電ピン44と、耐磁板S1〜S3との位置関係について説明する。図7は、平面視したときの、アンテナ体40、耐磁板S1及び耐磁板S2、並びに、ステップモーターM1〜M5の位置関係を表す説明図である。図8は、アンテナ体40、耐磁板S3、及び、ステップモーターM1〜M5の位置関係を表す説明図である。
図7に示すように、耐磁板S1及び耐磁板S2は、平面視して、各ステップモーターMの少なくとも一部と重なるように設けられる。また、図8に示すように、耐磁板S3は、平面視して、各ステップモーターMの少なくとも一部と重なるように設けられる。これにより、各ステップモーターMは、駆動機構30の外部から発せられる磁界から磁気的にシールドされ、当該磁界に起因するステップモーターMの誤作動を防止することが可能となる。
しかし、一方で耐磁板S1〜S3は、GPS衛星20からの電波(衛星信号)を含む電磁波を吸収する。そのため、電子時計100が耐磁板S1〜S3を備える場合、耐磁板S1〜S3を備えない場合に比べて、GPS衛星20からの電波のうちアンテナ体40が受信する電波の強度が低下し、アンテナ体40の受信性能が低下することがある。このような、アンテナ体40の受信性能に対して影響の程度は、耐磁板とアンテナ体40とが近くなるに従って大きくなる。
本実施形態では、図7及び図8に示すように、アンテナ体40を、平面視して耐磁板S1〜S3と重ならない位置に配置する。この場合、アンテナ体40が、平面視して耐磁板S1〜S3と重なる位置に設けられる場合に比べて、アンテナ体40及び耐磁板S1〜S3の間の距離を長くすることができる。そのため、本実施形態では、耐磁板S1〜S3(特に、耐磁板S1)がアンテナ体40の受信性能に対して及ぼす影響を小さく抑え、アンテナ体40の受信性能を良好に保つことが可能となる。
また、本実施形態では、給電ピン44を、指針軸12から見て9時の方向に配置する。図7及び図8に示すように、耐磁板S1〜S3は全体として、平面視したときに、電子時計100の中央よりも指針軸12から見て3時の方向に偏った位置に配置されている。よって、給電ピン44を9時の方向に配置することで、給電ピン44を9時以外の方向(例えば、3時の方向)に配置する場合に比べて、給電ピン44及び耐磁板S1〜S3の間の距離を長くすることができる。これにより、アンテナ体40の受信性能に対して耐磁板S1〜S3が及ぼす影響を小さく抑え、アンテナ体40の受信性能を良好に保つことが可能となる。
<B:アンテナ内蔵式電子時計の回路構成>
図9は、電子時計100の回路構成を示すブロック図である。図9に示すように、電子時計100は、GPS受信部26及び制御表示部36を含む。GPS受信部26は、衛星信号の受信、GPS衛星20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。
ソーラーパネル87は、充電制御回路29を通じて二次電池27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。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(ともに図示せず)とに分けて設けてもよい。
また電子時計100は、アンテナ体40、及び、SAW(Surface Acoustic Wave:表面弾性波)フィルタ32を含む。アンテナ体40は、図1で説明したように、複数のGPS衛星20からの衛星信号を受信する。ただし、アンテナ体40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、アンテナ体40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。
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。
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等を含む。
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。
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。
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。
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。
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。
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20に同期(すなわち、GPS衛星20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20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20を検索することができる。
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20の衛星情報を取得するために、当該GPS衛星20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20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。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。
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。
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。
なお、ベースバンド部60は、1つのGPS衛星20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20の衛星情報から時刻修正情報を生成してもよい。
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。
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。
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。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13の駆動を制御するとともに、駆動回路74を介して指針142及び143並びに日付表示部19の駆動を制御する。
記憶部71には受信データが記憶されている。制御部70はその受信データに基づいて内部時刻情報を修正する。内部時刻情報は、電子時計100で計時される時刻の情報であり、常時駆動されているRTC72でカウントされており、水晶振動子73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。
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。
<C:実施形態の利点>
以上で説明したように、本実施形態では、外装ケース80が非導電性材料により形成されている。
仮に、外装ケース80が金属等の導電性材料により形成されている場合、外装ケース80は、GPS衛星20からの電波を含む電磁波を吸収してしまい、本来アンテナ体40が受信すべき電波が外装ケース80に遮られることになる。この場合、アンテナ体40は良好な受信性能を発揮することはできない。
これに対して、本実施形態では、外装ケース80が非導電性材料により形成されているため、GPS衛星20からの電波が外装ケース80により遮られることはなく、アンテナ体40は良好な受信性能を発揮することが可能となる。
なお、外装ケース80が金属等の導電性材料により形成されている場合であっても、アンテナ体40をできるだけ表面側、例えば、文字板11よりもカバーガラス84側に設けることで、アンテナ体40の受信性能を良好に保つことは可能である。しかし、アンテナ体40を文字板11よりもカバーガラス84側に設ける場合、電子時計100の表裏方向の厚みが増し、電子時計100が大型化するとともにデザイン上の制約を受けることにもなる。さらに、アンテナ体40を文字板11よりもカバーガラス84側に設ける場合、アンテナ体40のカバーガラス84側に設けられるダイヤルリング83が、文字板11よりもカバーガラス84側に大きく突出するため、電子時計100の利用者は、ダイヤルリング83に遮られ文字板11の端部を視認することができない場合が生じる。
これに対して、本実施形態では、外装ケース80を非導電性材料で形成するため、アンテナ体40が文字板11よりも裏面側に深く潜り込むように形成させることができる。すなわち、アンテナ体40の底面T3とカバーガラス84との距離ΔY1が駆動機構30とカバーガラス84との距離ΔY2よりも大きくなるように、アンテナ体40が設けられる。これにより、アンテナ体40が文字板11よりもカバーガラス84側に突出する部分の高さΔhを小さくすることが可能となる。その結果、利用者による文字板11の視認性を向上させることができるとともに、電子時計100を薄型化し、更には、電子時計100のデザイン性を向上させることが可能となる。
また、本実施形態によれば、アンテナ体40が文字板11よりも裏面側に深く潜り込むように形成させるため、文字板11よりも表面側に配置される場合に比べ、アンテナ体40の表裏方向の長さを長くすることができる。これにより、アンテナ体40の断面積を大きくして、アンテナ体40の良好な受信性能を確保することが可能となる。
また、本実施形態では、アンテナ体40と地板38との間に、グランド板90が設けられる。そのため、外装ケース80が非導電性材料により形成され、外装ケース80をグランドプレーンとして機能させることができない場合であっても、アンテナ体40の受信性能を良好に保つことが可能となる。
さらに、本実施形態では、グランド板90が裏蓋85に電気的に接続されているため、グランド板90の電位が安定し、アンテナ体40の受信性能を良好に維持することが可能となる。
また、本実施形態では、アンテナ体40が上側傾斜面TP1を有するため、アンテナ体40の表面側に設けられるダイヤルリング83も傾斜面を有する形状とすることができる。これにより、電子時計100の利用者は、ダイヤルリング83に遮られることなく、文字板11を広い角度方向から隅々まで視認することが可能となる。
<変形例>
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の変形が可能である。また、次に述べる変形の態様は、任意に選択された一または複数を、適宜に組み合わせることもできる。
<変形例1>
上述した実施形態において、グランド板90は、アンテナ体40と所定の間隔を保つような位置にアンテナ体40と離間して設けられているが、アンテナ体40の面上に直接設けられるものであってもよい。
例えば、電子時計100は、図10に示すグランド板90aを備えるものであってもよい。図10(A)はアンテナ体40及びアンテナ体40上に形成されたグランド板90aの斜視図であり、図10(B)はアンテナ体40及びグランド板90aの一部断面図である。グランド板90aは、金属等の導電性材料から形成され、アンテナ体40が有する誘電体401の外周面T2及び底面T3上に、メッキまたは銀ペースト印刷等により形成されている。グランド板90aをアンテナ体40の面上に直接形成する場合、アンテナ体40とは離間して設けられる場合と比較して、電子時計100をより小型化及び薄型化することが可能となる。
<変形例2>
上述した実施形態及び変形例において、アンテナ体40は、無給電のアンテナパターン402と、所定の電位の給電を受けるアンテナパターン403とを具備するが、本発明はこのような形態に限定されるものではなく、無給電のアンテナパターンを備えず、所定の電位の給電を受けるアンテナパターンのみを具備するものであってもよい。
例えば、電子時計100は、図11に示すアンテナ体40aを備えるものであってもよい。図11(A)は変形例2に係るアンテナ体40aの斜視図であり、図11(B)はアンテナ体40aの平面図であり、図11(C)は、アンテナ体40aを図11(B)に示すG−g線で切断した一部断面図である。
図11に示すように、アンテナ体40aは、誘電体401の上面T1に、給電部404cを介して給電ピン44から所定の電位の給電を受けるアンテナパターン403aが形成されている。このアンテナ体40aは、アンテナパターン403aが衛星信号に共振するようなアンテナ長に設定されており、無給電のアンテナパターンを備えない。なお、この図では、アンテナパターン403aは切欠部405aを有したC型の形状となるように形成されているが、切欠部405aを有さずに環状の形状(O型の形状)に形成されるものであってもよい。
<変形例3>
上述した実施形態及び変形例において、アンテナ体40(または40a)は、上面T1、外周面T2、底面T3、上側傾斜面TP1、及び、傾斜面TP2により囲まれた、5角形の断面形状を有する誘電体401を基材として形成されるが、アンテナ体の基材となる誘電体は、5角形以外の断面形状を有するものであってもよい。
例えば、電子時計100は、図12に示すアンテナ体40bを備えるものであってもよい。図12は変形例3に係るアンテナ体40bの斜視図である。アンテナ体40bは、上面T1、外周面T2、底面(図示省略)、及び、内周面T4により囲まれた4角形の断面形状を有する誘電体401bを基材とし、誘電体401bの上面T1にアンテナパターン402b及び403bが形成され、誘電体401bの上面T1、内周面T4、及び、底面に給電部404bが形成されている。
<変形例4>
上述した実施形態及び変形例において、アンテナパターン及び給電部は、メッキまたは銀ペースト印刷等により誘電体の面上に形成されるものであるが、アンテナパターン及び給電部の一部または全部が、誘電体に埋設されるものであってもよい。
例えば、電子時計100は、図13に示すアンテナ体40cを備えるものであってもよい。図13は変形例4に係るアンテナ体40cの一部断面図である。アンテナ体40cは、アンテナパターン402c及びアンテナパターン403cが誘電体401cに埋設され、給電部404cの一部が誘電体401cに埋設されている。このような構造は、インサート成形で製造することができる。インサート成形によれば、メッキまたは銀ペースト印刷等によりアンテナパターンを形成する場合に比べて、アンテナ体を安価に製造することができる。なお、アンテナ体40cの基材である誘電体401cは、下側傾斜面TP2の代わりに、内周面T4を備える断面形状を有している。
<変形例5>
上述した実施形態及び変形例1〜変形例3において、アンテナパターン及び給電部は、誘電体の面上に形成されるが、アンテナパターン及び給電部の一部または全部が、フレキシブルテープ上に貼付されるものであってもよい。
例えば、電子時計100は、図14に示すアンテナ体40dを備えるものであってもよい。図14は変形例5に係るアンテナ体40dの一部断面図である。アンテナ体40dは、アンテナパターン402d、アンテナパターン403d、及び、給電部404dが貼付されたフレキシブルテープ500(フレキシブル基板)が、誘電体401c上に貼付された構造を有している。
これらの構造は、例えば、あらかじめフレキシブルテープ上に、アンテナパターン及び給電部を形成したうえで、フレキシブルテープを基材である誘電体に貼付することで、製造することができる。この製造方法によれば、メッキまたは銀ペースト印刷等によりアンテナパターン等を形成する場合に比べて、アンテナ体を安価に製造することができる。
また、上述した実施形態及び変形例において、アンテナ体及び基板は給電ピン44により電気的に接続されるものであるが、給電ピン44以外の給電部材により電気的に接続されるものであってもよい。
例えば、図14に示すように、フレキシブルテープ500のうちアンテナ体40fよりも下方まで突出する部分500aの面上に貼付された、金属等の導電性材料からなる給電部材44dにより、アンテナ体及び基板を電気的に接続してもよい。
このような構造は、例えば、アンテナパターン及び給電部を形成したフレキシブルテープ上に給電部材を形成し、当該フレキシブルテープを基材である誘電体に貼付するとともに、フレキシブルテープ500の突出部分500aを基板25に貼付することで製造することができるため、給電ピン44を設ける場合と比較して電子時計100を安価に製造することが可能となる。
<変形例6>
上述した実施形態及び変形例において、アンテナ体は、例えば図5(B)に示すように、平面視して円形の形状を有するが、円形以外の形状であってもよい。
例えば、電子時計100は、図15に示すアンテナ体40eを備えるものであってもよい。図15は、変形例6に係るアンテナ体40eの平面図である。図15に示すように、アンテナ体40eは、平面視して四角形の中空形状を有する誘電体401eの面上に、アンテナパターン402e、アンテナパターン403e、及び、給電ピン44等の給電部材と接続する給電部404eが形成されている。
<変形例7>
上述した実施形態及び変形例において、電子時計100(または、電子時計100a)は、3つの耐磁板S1〜S3を備えるが、3つの耐磁板S1〜S3を備えないものであってもよい。また、電子時計100は、3つの耐磁板のうち1または2つの耐磁板を備えるものであってもよい。
<変形例8>
上述した実施形態及び変形例において、電子時計100(100a)の操作部は、竜頭16、巻真16a、操作ボタン17及び18、並びに、ボタン軸17a及び18aを備えるが、操作部は、これらのうちの一部のみを備えるものであってもよいし、これら以外の要素を含んで構成されるものであってもよい。
<変形例9>
上述した実施形態及び変形例において、時刻表示部は、文字板11、指針軸12、指針13、小時計14、インジケータ15、及び、日付表示部19を備えるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、時刻表示部は、指針軸12、及び、指針13のみを備えるものであってもよい。
時刻表示部が、小時計14、インジケータ15、及び、日付表示部19を備えない場合、駆動機構30は、複数のステップモーターM1〜M5のうち、指針軸12を駆動するステップモーターM1及びM2を備えるものであればよく、軸141、軸151、及び、日付表示部19を駆動するためのステップモーターM3〜M5を備える必要はない。また、この場合、耐磁板S1〜S3は、ステップモーターM1及びM2の一部または全部を覆うような範囲に設けられればよい。
<変形例10>
上述した実施形態及び変形例において、時刻表示部は、文字板11、指針軸12、及び、指針13(または、これらに加えて、小時計14、インジケータ15、及び、日付表示部19)を備えるが、時刻表示部は、更に、液晶パネルを備えるものであってもよい。
また、時刻表示部は、文字板11、指針軸12、及び、指針13に代えて、液晶パネルを備えるものであってもよい。すなわち、電子時計100は、デジタル式のアンテナ内蔵式電子時計であってもよい。この場合、電子時計100は、耐磁板S1〜S3を備えずに構成されるものであってもよい。
<変形例11>
上述した実施形態及び変形例において、外装ケース80はその全部が非導電性材料から形成されているが、外装ケース80の一部が金属等の導電性材料により形成されるものであってもよい。この場合、外装ケース80のうち導電性材料より形成される部分は、アンテナ体40が備えるアンテナパターンよりも裏蓋85側に設けられていることが好ましい。
<変形例12>
上述した実施形態及び変形例において、電子時計100は、GPS衛星20等の位置情報衛星からの電波を受信するが、位置情報衛星からの電波に限らず、例えば、無線タグ用の900MHz帯の電波を受信する電子時計であってもよい。また、例えば、Bluetooth(登録商標)等の2.4GHz帯の電波を受信する電子時計でもよい。
<変形例13>
上述した実施形態及び変形例において、電子時計100は腕時計であるが、電子時計100は腕時計以外の時計、例えば、懐中時計や置き時計であってもよい。また、電子時計機能を有する各種の電子機器(例えば携帯電話機やデジタルカメラ等)に本発明を適用してもよい。
100……アンテナ内蔵式電子時計、11……文字板、12……指針軸、13(13a,13b,13c)……指針、16……竜頭、16a……巻真、26……GPS受信部、27……二次電池、28……電池収納部、30……駆動機構、38……地板、40……アンテナ体、44……給電ピン、70……制御部、80……外装ケース、81……ケース胴、82……ガラス縁、83……ダイヤルリング、84……カバーガラス、85……裏蓋、87……ソーラーパネル、90……グランド板。

Claims (7)

  1. 少なくとも一部が非導電性部材で形成された筒状の外装ケースと、
    前記外装ケースの二つの開口のうち、一方の開口を塞ぐカバーガラスと、
    前記外装ケースの内周に沿って設けられた環状のアンテナ体と、
    導電性部材で形成され、前記アンテナ体から見て前記カバーガラスの反対側に前記アンテナ体と所定の間隔離間した環状のグランド板と、
    を備える、
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  2. 少なくとも一部が非導電性部材で形成された筒状の外装ケースと、
    前記外装ケースの二つの開口のうち、一方の開口を塞ぐカバーガラスと、
    前記外装ケースの内周に沿って設けられた環状のアンテナ体と、
    前記アンテナ体の面上に導電性部材で形成されたグランド板と、
    を備える、
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  3. 前記外装ケースの内側に配置され、時刻を表示可能な時刻表示部と、
    少なくとも一部が前記アンテナ体の内側に配置され、前記時刻表示部を駆動する駆動部と、
    を備える、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
  4. 前記外装ケースの二つの開口のうち、他方の開口を塞ぐ裏蓋と、
    前記グランド板及び前記裏蓋を電気的に接続する接続部と、
    を備える、
    ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
  5. 前記カバーガラスと前記駆動部との間隔は、
    前記カバーガラスと前記アンテナ体の底面との間隔よりも短い、
    ことを特徴とする請求項3に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
  6. 前記アンテナ体は、
    環状の誘電体と、
    導電性部材で形成され、前記誘電体の面上に設けられたアンテナ素子と、
    を備え、
    前記誘電体は、
    当該誘電体の内周に設けられ、当該誘電体の中心方向に向かうほど前記カバーガラスから遠ざかる傾斜面を有する、
    ことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
  7. 前記誘電体は、
    前記傾斜面に連なる上面を有し、
    前記アンテナ素子は、
    前記誘電体の前記上面に設けられている、
    ことを特徴とする請求項6に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
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