JP2017083228A - 電波腕時計 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのチップアンテナの対を用いる際に、受信感度への悪影響を低減できる衛星電波腕時計を提供する。【解決手段】衛星電波腕時計は、一対のアンテナ素子７１ａ、７１ｂと、耐磁板６４、電池６３、モータ６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、液晶表示パネルからなる部材グループのうち少なくとも一部の部材と、を含み、部材グループに含まれる部材は、平面視において一対のアンテナ素子７１ａ、７１ｂの間には配置されず、部材グループに含まれる部材は、平面視において一対のアンテナ素子７１ａ、７１ｂを通る直線が延びる方向に関し、放射端より外側の領域と重なるように配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、電波腕時計に関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）等を構成する衛星からの送信信号に含まれる時刻情報を受信して時刻を修正する衛星電波腕時計が実用に供されている。一般に衛星から送信される衛星電波にはＵＨＦ帯が用いられ、この衛星電波の受信にはその帯域に適した種々の形式のアンテナが使用される。

たとえば、特許文献１には、ＧＰＳ電波を受信する腕時計において、長手方向（受信特性の方向）が平行になるように配置された２つのプリントアンテナを接続して１つのアンテナとすることで、受信感度を向上させることが開示されている。

特開２００７−１２４０１１号公報

本発明の目的は、衛星電波腕時計において、受信感度を向上させるために、チップアンテナを対で用いる際に、受信感度への悪影響を低減できるように部材を配置することである。

上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。

（１）一対のアンテナ素子と、耐磁板、電池、モータ、液晶表示パネルからなる部材グループのうち少なくとも一部の部材と、を含み、前記部材グループに含まれる部材は、平面視において前記一対のアンテナ素子の間には配置されず、前記部材グループに含まれる部材は、平面視において前記一対のアンテナ素子を通る直線が延びる方向に関し、前記放射端より外側の領域と重なるように配置される、衛星電波腕時計。

（２）（１）において、前記部材グループに含まれる部材のうち、前記耐磁板、電池、モータからなるサブ部材グループに含まれる部材は、平面視において前記直線が延びる方向に関し、前記放射端より外側の領域に含まれるように配置される、衛星電波腕時計。

（３）（１）または（２）において、平面視で前記一対のアンテナ素子の放射端同士を結ぶ線分を直径とする円の内部には、前記部材グループに含まれる部材は配置されない、衛星電波腕時計。

（４）（１）から（３）のいずれかにおいて、前記一対のアンテナ素子は、平面視で、文字板の外周上の１つの点と、前記文字板の中央との間に設けられる、衛星電波腕時計。

（５）（１）から（４）のいずれかにおいて、前記一対のアンテナ素子は、液晶表示パネルが配置される配線基板の上に配置される、衛星電波腕時計。

本発明に係る電波腕時計によれば、２つのチップアンテナの対を用いる際に、受信感度への悪影響を低減することができる。

第１の実施形態にかかる電波腕時計の外観の一例を示す平面図である。 図１に示す電波腕時計に含まれる部材の配置を示す平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ切断線における断面を示す断面図である。 第２の実施形態にかかる電波腕時計に含まれる部材の配置を示す平面図である。 図４のＶ−Ｖ切断線における断面を示す断面図である。 図２の例に示されるアンテナの配置を概略的に示す平面図である。 アンテナの配置の他の一例を概略的に示す平面図である。 アンテナの配置の他の一例を概略的に示す平面図である。

本発明の発明者は、小型で高感度が得られる衛星電波腕時計用のアンテナとして、一対のチップアンテナを直線上に配置することを検討している。ここで、チップアンテナはチップ状の部品として形成されたアンテナであり、一対のチップアンテナは１つの擬似的なダイポールアンテナを構成する。衛星電波腕時計は、金属を含む電池や耐磁板、モータなど、電波の受信に影響を及ぼす部材を含み、また、それらの部材をコンパクトなケース内に密に配置する必要がある。このため、チップアンテナと各部材との配置によっては受信感度に差異が生じるが、これまで、一対のチップアンテナと各部材との好適な配置については十分には検討されていなかった。

そこで、発明者は、鋭意研究開発を行い、その結果、衛星電波腕時計におけるチップアンテナの好適な配置を見つけ出すに到った。以下の実施形態では、そのチップアンテナの配置について図面を参照しつつ説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態に係る衛星電波腕時計１は、時刻情報を含んだ衛星電波を受信し、当該受信した電波に含まれる時刻情報を用いて自身が計時している時刻の修正を行う。

図１は、本実施形態に係る衛星電波腕時計１の外観の一例を示す平面図である。衛星電波腕時計１は、ケース５０と、リング５５と、文字板５１と、時針５２ａと、分針５２ｂと、秒針５２ｃと、時字５３ａ，５３ｂと、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂとを含んでいる。アンテナ７１ａ，７１ｂは、衛星電波腕時計１の内部であり、文字板５１およびケース５０に囲まれた部分に配置されている。

時字５３ａ，５３ｂは、文字板５１の上に配置されている。時字５３ａは時針５２ａが１２時を示す位置にあり、時字５３ｂは時針５２ａが６時を示す位置にある、また１時，２時，・・・，５時、７時、・・・、１１時を示す位置にも時字が設けられてよい。リング５５は平面視で文字板５１を囲むように設けられた金属製の装飾部材であり、ケース５０の内周に接している。

アンテナ７１ａ，７１ｂのそれぞれは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から送信される周波数約１．６ＧＨｚの電波を受信するチップアンテナであり、主に衛星電波腕時計１の文字板５１側から入射する電波を受信するように構成されている。チップアンテナは、チップ状の部品として形成されたアンテナである。一般的には、チップアンテナとして誘電体の表面にアンテナとして働く配線が配置されたものがよく用いられており、図１に示すチップアンテナも同じである。アンテナ７１ａ，７１ｂは、平面視で長方形であり、アンテナ７１ａ，７１ｂの中央部を通る直線の向きがアンテナ７１ａ，７１ｂの長手方向に沿うように配置されている。

ここで、電波の送受信を可能とするために設けられるアンテナ７１ａ，７１ｂのそれぞれは、電波を多く放射する領域と、少ない領域とを有する。一般に、アンテナ７１ａ，７１ｂのようなチップアンテナでは、外縁部のいずれかにおいて電磁界強度の最大値を示す地点があらわれ、かかる地点を含む領域が電波を多く放射する領域となるので、以下では、かかる電磁界強度の最大値を示す地点を含むアンテナ７１ａ，７１ｂの端部を放射端と記載する。放射端の位置は、給電点の位置に依存する。アンテナ７１ａ，７１ｂの場合、そのそれぞれの長手方向の端のうち、内側（アンテナ７１ａ，７１ｂのうち向かい合う側）の端には図示しない給電線が接続されているので、給電線と接続される給電点から最も離れた端部、つまり外側の端が放射端となる。図１の例では、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂは、放射端が互いに外向きになるように配置されている。

一対のアンテナ７１ａ，７１ｂは、平面視で、文字板５１の外周上の１つの点（図１では文字板５１の外周の円のうち時字５３ａに最も近い点）と、文字板５１の中央（時針５２ａ、分針５２ｂ、秒針５２ｃの回転軸）との間に設けられている。以下では、平面視で文字板５１の中央の位置を「中心軸」と記載する。図１の例では、さらに厳密にいえば、平面視でその外周上の１つの点と文字板５１の中央とを結ぶ線分上に一対のアンテナ７１ａ，７１ｂが配置され、またその線分上に１２時を示す位置（時字５３ａ）が存在する。また、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂが配置される線分上に６時を示す位置（時字５３ｂ）が存在するようにアンテナ７１ａ，７１ｂが配置されてもよい。

次に、衛星電波腕時計１の内部構造について説明する。図２は、図１に示す衛星電波腕時計１に内蔵される部材の配置を示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ切断線における断面を示す断面図である。なお、文字板５１、時針５２ａ、分針５２ｂ、秒針５２ｃの上には、衛星電波腕時計１に含まれる風防５４が配置されている。

衛星電波腕時計１は、その内部に、アンテナ７１ａ，７１ｂだけでなく、日板６１、モータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、電池６３、耐磁板６４、太陽電池６５、日板押え６６、配線基板７２、地板７５等も含む。

太陽電池６５は図３でみて文字板５１の下に接するように設けられており、平面視では一対のアンテナ７１ａ，７１ｂを避ける形状となるよう、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの直上にあたる部分には開口が設けられている。耐磁板６４は、外部の磁力によりモータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃを含む駆動機構に対して悪影響が生じることを防ぐために設けられた金属板である。耐磁板６４は、太陽電池６５の下に設けられている。平面視で、耐磁板６４はアンテナ７１ａ，７１ｂと重ならないよう、１０時方向から１時方向にかけて斬りかかれた形状となっている。具体的には、耐磁板６４は、中心軸からみて１時と２時のとの間の方向から、９時と１０時との間の方向まで文字板５１の外周に沿って延びる弧と、その弧の終端同士を結び、アンテナ７１ｂの外側の端と中心軸との間の点を通る曲線とにより囲まれている。

日板６１は、内側に歯車を有し表に日付が表記されたドーナツ状の樹脂板である。日板６１は、モータ６２ｃの回転が複数の歯車を介して伝達されることにより回転する。秒針５２ｃはモータ６２ａの回転が複数の歯車を介して伝達されることにより回転し、時針５２ａおよび分針５２ｂは、モータ６２ｂの回転が複数の歯車を介して伝達されることにより回転する。日板押え６６は、日板６１の上方に設けられる円形の樹脂板であり、日板６１の内周と内周側の上端とに接し、日板６１が浮き上がることなく、中心軸まわりに回転できるよう固定している。地板７５は、モータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃや輪列からなる駆動機構や、各種その他部品を組み付けるハウジングとなる樹脂板である。

アンテナ７１ａ，７１ｂは、日板６１または日板押え６６の下に設けられている。また、アンテナ７１ａ，７１ｂは配線基板７２の上に実装されている。なお、配線基板７２は、いわゆるプリント基板でよく、配線基板７２は地板７５の上層かつ日板６１の下層にあり、平面視で耐磁板６４の存在しない領域とほぼ重なっている。

モータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃはステッピングモータである。電池６３は、太陽電池６５により発電された電力を貯める二次電池である。モータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、電池６３は、耐磁板６４より下に設けられており、平面視で、耐磁板６４と重なっている。

ここで、耐磁板６４、モータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、電池６３は、いずれも導電性の金属が使われる大型導電部材といえる。耐磁板６４、モータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、電池６３からなる部材のグループを、大型導電部材グループと呼ぶ。さらに、大型導電部材グループに含まれるモータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃや電池６３は、それに使われる導電性の部分の形状は機能や規格により定まり、その形状を変更できる範囲が限られる。以下では、モータ６２ａ，６２ｂ，６２ｃや電池６３からなる部材のグループを大型導電部材サブグループと呼ぶ。

次に、大型導電部材とアンテナ７１ａ，７１ｂとの配置について説明する。はじめに、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの間には、大型導電部材グループに含まれる部材は配置されていない。さらにいえば、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの放射端（外側の端）同士を結ぶ線分を直径とする円（図２において破線Ａで示している）の内部には、大型導電部材グループに含まれる部材は配置されていない。なお、本例では一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの外側の端同士の距離は、文字板５１の直径の３分の１以下である。

また、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの中央部を通る直線を配置線と呼ぶと、配置線の方向に関して、大型導電部材グループに含まれる部材はその放射端より外側の領域（図２において、一点鎖線Ｂより下側の領域及び一点鎖線Ｃより上側の領域）に重なるように配置されている。特に、大型導電部材サブグループに属する部材は、配置線の方向に関して、その放射端より外側に含まれるように配置される。また、電池６３については平面視で配置線の方向に関して、アンテナ７１ａ，７１ｂからみて中心軸の向こうに配置される。

次に、アンテナ７１ａ，７１ｂとアンテナの特性との関係について説明する。図６は、図２の例に示されるアンテナ７１ａ，７１ｂの配置を概略的に示す平面図である。一対のアンテナ７１ａ，７１ｂはダイポールアンテナに近似した特性を示すため、その利得は、配置線８２と直角の方向では強く、配置線８２の方向では弱い。配置線８２の向きは、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂが形成する電波の放射パターン８１（ローブ）において、いわゆるヌル方向となる。したがって、上述した大型導電部材の配置により、これらの大型導電部材は主にヌル方向に位置し、メインローブ方向には置かれないことになるから、大型導電部材がアンテナ７１ａ，７１ｂの受信感度に及ぼす悪影響を低減することができる。

また、図１や図２に示されるように、配置線は、文字板５１の６時の位置と１２時の位置を通る直線にほぼ平行に延びている。衛星電波を受信する操作をする際には、人体が文字板５１の中央から見て６時の方向にあることが多い。一方、人体は電波を吸収するため、アンテナ７１ａ，７１ｂの受信感度に悪影響を及ぼす。したがって、配置線の向きが６時の位置と１２時の位置を通る直線に沿うことで、ヌル方向に人体がある可能性を高くし、受信感度への悪影響を低減することができる。さらに、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂは、中心軸からみて１２時の方向または６時の方向に配置されると好適である。配置線の向きが６時の位置と１２時の位置を通る直線に沿っている場合、この配置にすれば、大型導電部材グループに含まれる部材をより広い領域に配置することが可能になり、これらの部材の配置を最適化しやすくなるからである。

ここで、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂは、配置線の向きに関して、文字板５１の外側にあるケース５０やリング５５の内周より、大型導電部材グループに含まれる部材のいずれかに近い。ケース５０やリング５５が金属製である場合、これらは衛星電波腕時計１において最大の導電性部材であり、アンテナ７１ａ，７１ｂへ及ぼす影響も大きいと考えられる。したがって、アンテナ７１ａ，７１ｂを相対的にケース５０やリング５５から離すことで、ケース５０やリング５５による影響が低減される。

なお、太陽電池６５は、耐磁板６４と同様に、配置線の方向に関して、アンテナ７１ａ，７１ｂの放射端より外側の領域に重なるように配置されている。太陽電池６５も大型導電部材グループに属するものとして、衛星電波腕時計１の内部に配置されてよい。例えば、太陽電池６５は、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの放射端（外側の端）同士を結ぶ線分を直径とする円の内部に配置されなくてもよい。

ここで、必ずしも、アンテナ７１ａ，７１ｂの外形のうち長手方向に延びる辺が配置線８２と平行でなくてもよい。図７は、アンテナ７１ａ、７１ｂの配置の他の一例を概略的に示す平面図である。図７に示す例では、アンテナ７１ａ，７１ｂの長手方向の辺は、文字板５１の６時の位置と１２時の位置を通る直線に並行であるが、アンテナ７１ａおよびアンテナ７１ｂの中心を通る配置線８２と、文字板５１の６時の位置と１２時の位置を通る直線とが角をなすように、アンテナ７１ａ，７１ｂが配置されている。また配置線８２の方向に関して、大型導電部材グループに含まれる部材は一対のアンテナ７１ａ，７１ｂより外側の領域（図７では一点鎖線Ｂより下側の領域）に重なるように配置されている。なお、図２や図６の例と同様に、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの間には、大型導電部材グループに含まれる部材は配置されておらず、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの放射端（外側の端）同士を結ぶ線分を直径とする円の内部には、大型導電部材グループに含まれる部材は配置されていない。図７の例においても、大型導電部材は主に放射パターン８１のヌル方向に位置し、メインローブ方向には置かれない。したがって、大型導電部材がアンテナ７１ａ，７１ｂの受信感度に及ぼす悪影響を低減することができる。

図８は、アンテナ７１ａ、７１ｂの配置の他の一例を概略的に示す平面図である。図８の例では、配置線８２は、文字板５１の６時の位置と１２時の位置を通る直線に平行である。一方、アンテナ７１ａ、７１ｂのそれぞれの長手方向の辺が向かい合っており、アンテナ７１ａ、７１ｂの長手方向の辺は配置線８２と直交している。また配置線８２の方向に関して、大型導電部材グループに含まれる部材は一対のアンテナ７１ａ，７１ｂより外側の領域（図８では一点鎖線Ｂより下側の領域）に重なるように配置されている。図８の例においても大型導電部材は主に放射パターン８１のヌル方向に位置し、メインローブ方向には置かれない。したがって、大型導電部材がアンテナ７１ａ，７１ｂの受信感度に及ぼす悪影響を低減することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態に対し、液晶表示パネル６７が設けられ、日板６１が設けられていない点が主に異なる。以下では主に第１の実施形態との相違点を説明する。

図４は、第２の実施形態にかかる衛星電波腕時計１に含まれる部材の配置を示す平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ切断線における断面を示す断面図である。衛星電波腕時計１は、第１の実施形態と同様に、ケース５０と、文字板５１と、時針５２ａと、分針５２ｂと、秒針５２ｃと、時字５３ａ，５３ｂと、風防５４と、リング５５とを含んでいる。また、衛星電波腕時計１は、その内部に、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂ、モータ６２ａ，６２ｂ、電池６３、耐磁板６４、太陽電池６５、液晶表示パネル６７、配線基板７２、受信回路７３、地板７５等を含む。

アンテナ７１ａ，７１ｂは、平面視で長方形であり、アンテナ７１ａ，７１ｂの中央部を通る直線の向きがアンテナ７１ａ，７１ｂの長手方向に沿うように配置されている。モータ６２ａ，６２ｂはステッピングモータである。秒針５２ｃはモータ６２ａの回転が複数の歯車を介して伝達されることにより回転し、時針５２ａおよび分針５２ｂは、モータ６２ｂの回転が複数の歯車を介して伝達されることにより回転する。

第２の実施形態にかかる配線基板７２は、文字板５１の中央部に穴を有するが、一枚の板である。配線基板７２は地板７５の上層かつ耐磁板６４の下層にある。配線基板７２の上には、液晶表示パネル６７と、受信回路７３とアンテナ７１ａ，７１ｂとが実装されている。液晶表示パネル６７は、平面視で中心軸からみて６時の方向に存在し、受信回路７３およびアンテナ７１ａ，７１ｂは、中心軸からみてほぼ１２時の方向に存在する。受信回路７３とアンテナ７１ａ，７１ｂとは配線基板７２上にある図示しない給電線により接続されている。

液晶表示パネル６７は、例えばセグメント表示をするパネルであり、信号が印加される電極と対向電極との間に生じる電界により液晶の透過率を変化させることで文字や記号などを表示するものである。

液晶表示パネル６７には電極や電極と接続する配線などに導電性の部材が使われており、サイズも大きい。したがって、これも、大型導電部材といえる。つまり、大型導電部材グループには耐磁板６４、モータ６２ａ，６２ｂ、電池６３だけではなく液晶表示パネル６７も含まれる。また、液晶表示パネル６７に使われる導電性の部分の形状は機能や規格により定まり、その形状を変更できる範囲が限られる。したがって、大型導電部材サブグループには、モータ６２ａ，６２ｂ、電池６３だけではなく液晶表示パネル６７も含まれる。

第２の実施形態においても、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの放射端（外側の端）同士を結ぶ線分を直径とする円（図４において破線Ａで示している）の内部には、大型導電部材グループに含まれる部材は配置されておらず、もちろん一対のアンテナ７１ａ，７１ｂの間にも大型導電部材グループに含まれる部材は配置されていない。また、一対のアンテナ７１ａ，７１ｂのそれぞれの中央部を通る直線を配置線と呼ぶと、配置線の方向に関して、平面視で大型導電部材グループに含まれる部材はその放射端より外側の領域（図４において、一点鎖線Ｂより下側の領域及び一点鎖線Ｃより上側の領域）に重なるように配置されている。特に、大型導電部材サブグループに属する部材は、配置線の方向に関して、その放射端より外側に含まれるように配置されており、例えば、液晶表示パネル６７や電池６３は、アンテナ７１ａ，７１ｂからみて中心軸の向こう側に配置されている。

従って、第１の実施形態と同様に、受信感度への悪影響を低減することができる。なお、文字板５１内でのアンテナ７１ａ，７１ｂの平面的な配置や、耐磁板６４の配置は第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態の他の効果と同様の効果も奏する。

ここで、液晶表示パネル６７とアンテナ７１ａ，７１ｂと、受信回路７３とは、同じ配線基板７２上に平面視において重なり合わないように配置されている。こうすることで、衛星電波腕時計１の内部の空間を有効に用いることが可能になり、衛星電波腕時計１の部材をより密に配置することが可能になり、衛星電波腕時計１の厚みを削減することが可能になる。

以上説明した実施形態に示した具体的な構成は例示として示したものであり、本明細書にて開示される発明をこれら具体例の構成そのものに限定するものではない。当業者はこれら開示された実施形態に種々の変形、例えば、各部材あるいはその部分の形状や数、配置等を適宜変更したり、例示された実施形態を互いに組み合わせたりしてもよい。本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。

１ 衛星電波腕時計、５０ ケース、５１ 文字板、５２ａ 時針、５２ｂ 分針、５２ｃ 秒針、５３ａ，５３ｂ 時字、５４ 風防、５５ リング、６１ 日板、６２ａ，６２ｂ，６２ｃ モータ、６３ 電池、６４ 耐磁板、６５ 太陽電池、６６ 日板押え、６７ 液晶表示パネル、７１ａ，７１ｂ アンテナ、７２ 配線基板、７３ 受信回路、７５ 地板、８１ 放射パターン、８２ 配置線。

Claims (5)

1. 一対のアンテナ素子と、
   耐磁板、電池、モータ、液晶表示パネルからなる部材グループのうち少なくとも一部の部材と、を含み、
   前記部材グループに含まれる部材は、平面視において前記一対のアンテナ素子の間には配置されず、
   前記部材グループに含まれる部材は、平面視において前記一対のアンテナ素子を通る直線が延びる方向に関し、前記放射端より外側の領域と重なるように配置される、
   衛星電波腕時計。
2. 請求項１に記載の衛星電波腕時計において、
   前記部材グループに含まれる部材のうち、前記耐磁板、電池、モータからなるサブ部材グループに含まれる部材は、平面視において前記直線が延びる方向に関し、前記放射端より外側の領域に含まれるように配置される、
   衛星電波腕時計。
3. 請求項１または２に記載の衛星電波腕時計において、
   平面視で前記一対のアンテナ素子の放射端同士を結ぶ線分を直径とする円の内部には、前記部材グループに含まれる部材は配置されない、
   衛星電波腕時計。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の衛星電波腕時計において、
   前記一対のアンテナ素子は、平面視で、文字板の外周上の１つの点と、前記文字板の中央との間に設けられる、
   衛星電波腕時計。
5. 前記請求項１から４のいずれか一項に記載の衛星電波腕時計において、
   前記一対のアンテナ素子は、液晶表示パネルが配置される配線基板の上に配置される、
   衛星電波腕時計。

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