JP2019039740A - 携帯型電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】内部の容積を過度に圧迫することなく、またデザイン上の制限も小さいアンテナを備えた携帯型電波時計を提供すること。【解決手段】回路基板１０と接続された給電巻線と、前記給電巻線から電気的に浮遊しているととともに、前記給電巻線と軸方向が等しい共振巻線と、を有するループアンテナ１１を備え、ループアンテナ１１の少なくとも一部分が文字板２より下側に配置される、携帯型電波時計１００。【選択図】図２

Description

本発明は、携帯型電波時計に関する。

腕時計、懐中時計などの携帯型時計に関し、特に、腕時計において、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の衛星電波を受信して時刻修正を行う電波時計がある。衛星電波は一般にＵＨＦ帯の高周波であり、携帯型電波時計にはかかる周波数帯の電波の受信に適した形態のアンテナが内蔵される。なお、ここで携帯型電波時計とは、携帯に適したサイズの時計であって且つ、外部電波を受信して時刻修正をする機能を有するいわゆる電波時計でもあるものを指す。

特許文献１には、ＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信し、かかる衛星信号に含まれるＧＰＳ時刻情報に基づいて時刻を修正する電波腕時計であって、パッチアンテナを内蔵したものが記載されている。

特許文献２には、窓材の内面上、外周部に沿って周回する形状に絶縁体を介して薄膜状に形成された導体層を積層してなるアンテナを備えた電波腕時計が記載されている。

特許文献３には、外装ケースの内側で駆動体の周囲に配置され、環状の一部を切り欠いた形状のアンテナ体を備えた電波腕時計が記載されている。

特開２００９−１６８６２０号公報 特開２００３−３１５４７５号公報 特開２０１３−６４７２３号公報

特許文献１に開示されているパッチアンテナは、携帯型電波時計内部で大きな体積を占めるため、携帯型電波時計の小型化・薄型化が困難である。また、特許文献２に開示されているリングアンテナは、携帯型電波時計内部の容積を過度に圧迫することはないものの、携帯型電波時計が外観上の制約を受けるため、デザインの自由度が損なわれる。また、リングアンテナの大きさも受信しようとする電波による制約を受けるため、やはり小型化は困難である。特許文献３に開示されたリングアンテナは、外観には表れないが、やはり携帯型電波時計内部で大きな体積を占め、小型化が困難となるほか、外装ケースが金属であるとアンテナの側面全周が金属ケースに隣接するため、受信感度の低下が懸念される。

本発明はかかる観点に立ちなされたものであり、その解決しようとする課題は、内部の容積を過度に圧迫することなく、またデザイン上の制限も小さいアンテナを備えた携帯型電波時計を提供することである。

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）回路基板と、前記回路基板の上側に配置される文字板と、前記回路基板と接続された給電巻線と、前記給電巻線から電気的に浮遊しているととともに、前記給電巻線と軸方向が等しい共振巻線と、を有するループアンテナと、を備え、前記ループアンテナの少なくとも一部分が前記文字板より下側に配置される、携帯型電波時計。

（２）（１）において、前記共振巻線の巻き数は１より大きく、巻線同士が並行に配置されて浮遊容量を形成する、携帯型電波時計。

（３）（２）において、前記共振巻線の両端は解放端である、携帯型電波時計。

（４）（２）又は（３）において、前記給電巻線は、前記共振巻線の中心軸から見て、前記浮遊容量が形成されていない側に配置される、携帯型電波時計。

（５）（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記給電巻線は、前記軸方向から見て、前記共振巻線の内側に配置される、携帯型電波時計。

（６）（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記共振巻線の少なくとも一部分は、前記文字板の上側に配置された見返しリングの内部に配置される、携帯型電波時計。

（７）（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記給電巻線及び前記共振巻線は、柱状誘電体の側面に形成された導体パターンである、携帯型電波時計。

（８）（７）において、前記柱状誘電体は、前記給電巻線が側面に形成された第１の部分と、前記共振巻線が側面に形成された第２の部分を有し、前記第１の部分より前記第２の部分のほうが太い携帯型電波時計。

（９）（７）において、前記柱状誘電体は、前記給電巻線が側面に形成された第１の柱状誘電体と、前記共振巻線が側面に形成された第２の柱状誘電体からなり、前記第１の柱状誘電体より前記第２の柱状誘電体のほうが太い、携帯型電波時計。

（１０）（７）において、前記共振巻線は、２以上の巻数を有し、前記ループアンテナは、前記文字板より下側に配置される、携帯型電波時計。

（１１）（１）〜（１０）のいずれかにおいて、さらに太陽電池を有し、平面視において、前記共振巻線と重なり合う部分には、前記太陽電池に切り欠きが設けられる、携帯型電波時計。

（１２）（１）〜（１１）のいずれかにおいて、平面視において、前記共振巻線と重なり合う部分では、前記回路基板に接地電極が設けられないか、又は前記回路基板が切り欠かれる、携帯型電波時計。

（１３）（１）〜（１２）のいずれかにおいて、前記携帯型電波時計の中心に対して、前記ループアンテナが配置された領域に配置されるモータコイルの中心軸は、前記ループアンテナの中心軸と４５度以上の角度で交わる、携帯型電波時計。

（１４）（１３）において、その中心軸が、前記ループアンテナ１１の中心軸と平行又は３０度以下の角度で交わる前記モータコイルは、前記携帯型電波時計の中心に対して、前記ループアンテナが配置されない領域に配置される、携帯型電波時計。

（１５）（１２）において、前記共振巻線と重なり合う部分を挟む反対となる位置の一方にデジタル回路を配置し、他方にアナログ回路を配置し、互いの接地電極は直接短絡しない、携帯型電波時計。

（１６）（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記給電巻線及び前記共振巻線の少なくとも一方は、柱状誘電体のうち前記軸方向に直交する面に形成された導体パターンである、携帯型電波時計。

（１７）（１１）において、前記太陽電池により充電される二次電池をさらに有し、前記二次電池は、平面視において、前記携帯型電波時計の中心に対して、前記ループアンテナが配置されない領域に配置される、携帯型電波時計。

（１８）（１１）において、前記太陽電池により充電される二次電池をさらに有し、前記二次電池は、平面視において、前記軸方向に重ならないように配置される、携帯型電波時計。

上記（１）の側面によれば、内部の容積を過度に圧迫することなく、またデザイン上の制限も小さいアンテナを備えた携帯型電波時計を提供することができる。

上記（２）又は（３）の側面によれば、共振巻線の共振周波数を調整できる。

上記（４）の側面によれば、共振巻線の共振周波数が意図した値からずれることを防止できる。

上記（５）の側面によれば、ループアンテナを小型化できるとともに、共振巻線により発生した磁束を高効率で捕捉できる。

上記（６）の側面によれば、外観に影響を及ぼすことなくループアンテナを携帯型電波時計の内部に配置できる。

上記（７）の側面によれば、ループアンテナをチップ部品として取り扱うことができるため、携帯型電波時計の製造組立が容易になるとともに、ループアンテナの耐久性が高まる。

上記（８）の側面によれば、ループアンテナを１部品として取り扱うことができる。

上記（９）の側面によれば、第１及び第２の柱状誘電体の形状を一定太さのものとできるため、製造コストが低減される。

上記（１０）の側面によれば、ループアンテナの外形寸法を小さくすることができ、文字板の下側に配置できるため携帯型電波時計の意匠設計の自由度が高まる。

上記（１１）の側面によれば、太陽電池の影響によるループアンテナの受信感度の低下を抑えることができる。

上記（１２）の側面によれば、回路基板上の接地電極の影響によるループアンテナの電気的特性の変化を抑えることができる。

上記（１３）又は（１４）の側面によれば、モータコイルからのノイズによるループアンテナへの影響を抑えることができる。

上記（１５）の側面によれば、デジタル回路とアナログ回路相互間のノイズの影響を低減するとともに、効率的に回路配置できる。

上記（１６）の側面によれば、ループアンテナを１部品として取り扱い、かつインピーダンスの調整を容易にできる。

上記（１７）、（１８）の側面によれば、二次電池の影響によるループアンテナの受信感度の低下を抑えることができる。

本発明の第１の実施形態に係る携帯型電波時計の上面図である。 携帯型電波時計の断面を模式的に示す図である。 ループアンテナの構造の例を示す正面図である。 ループアンテナの構造の比較例を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る携帯型電波時計のループアンテナを示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る携帯型電波時計のループアンテナを示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る携帯型電波時計のループアンテナを示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係る携帯型電波時計の太陽電池と、ムーブメントの回路基板及びループアンテナの位置関係及び形状を示す平面図である。 本発明の第６の実施形態に係る携帯型電波時計の太陽電池と、ムーブメントの回路基板上の特定の部品との位置関係を示す平面図である。 本発明の第６の実施形態の第１変形例に係る携帯型電波時計のムーブメントの回路基板上の二次電池と特定の部品との位置関係を示す平面図である。 本発明の第６の実施形態の第２変形例に係る携帯型電波時計のムーブメントの回路基板上の二次電池と特定の部品との位置関係を示す平面図である。 本発明の第７の実施形態に係る携帯型電波時計のループアンテナを示す斜視図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係る携帯型電波時計１００を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る携帯型電波時計１００の上面図である。携帯型電波時計１００は、ここでは腕時計として示しているが、その他の形式、例えば、懐中時計であってもよい。携帯型電波時計１００は、図示の通り、アナログ式の電子時計であるが、一部に液晶表示器などを用いたデジタル表示を備えるものであってもよい。なお、図１では、携帯型電波時計１００を腕に装着するためのバンドは図示を省略している。

携帯型電波時計１００は、外装ケース１の内部に、時計の機構部材であるいわゆるムーブメントを収容したものである。図１で見て、携帯型電波時計１００の文字板２のほぼ中央を軸として、時針３ａ、分針３ｂ及び秒針３ｃからなる指針３が設けられている。文字板２の外周縁には、見返しリング４が設けられ、見返しリング４の斜面上には、「ＲＸ」、「ＯＫ」、「ＮＧ」の状態表示５が刻印又は印刷されている。また、文字板２の外周に沿って、時刻を示す目印、いわゆる時字６が１時間を示す３０度毎に取り付けられている（図中では、煩雑となるため１２時位置の時字６にのみ符号を付した）。

図２は、携帯型電波時計１００の断面を模式的に示す図である。外装ケース１は、胴１ａ、ベゼル１ｂ及び裏蓋１ｃから構成されており、本例ではいずれもステンレスやチタン合金等の金属製となっており、耐久性に富み、外観上の高級感がある仕上げとなっている。ムーブメント７は外装ケース１内に収容されており、その上面には太陽電池８、文字板２が重ねて配置されている。ムーブメント７内には、各種電子部品、二次電池とモータ、輪列その他の駆動機構など多数の部品が地板と呼ばれる合成樹脂製のベースに組みつけられているが、ここでは、煩雑となるため、ムーブメント７を構成する各種の部品は、本発明の説明に当たり必要な部分のみ表示し、その他の部品はその断面及び説明を省略する。図２では、ムーブメント７を構成する部品のうち、回路基板１０及び、ループアンテナ１１のみを独立して示した。

太陽電池８は、外光により発電し、ムーブメント７に取り付けられた二次電池を充電するためのものである。なお、必ずしも太陽電池８は必要ではなく、ムーブメント７の電源として、一次電池を用いても差し支えない。

文字板２は、半透過性の合成樹脂等の不導体製であり、文字板２に入射した外光の一部を太陽電池８へと透過して、太陽電池８による発電がなされるようになっている。文字板２の外周縁には、適宜の位置に時字６が取り付けられる。

文字板２の外周縁には、見返しリング４が載置される。見返しリング４は、携帯型電波時計１００の主として外観を整える装飾部品であるが、後述するように、ループアンテナ１１を外部から視認できないように隠す目隠しの働きもする。見返しリング４は中空の環状部材であり、合成樹脂やセラミックスなどの不導体製である。見返しリング４の表面は、必要に応じて塗装がなされ、また、その内側側面は斜面となっており、先に示した状態表示５やその他の刻印又は印刷がなされる。ムーブメント７、太陽電池８、文字板２及び見返しリング４は、ベゼル１ｂと裏蓋１ｃに挟まれるように配置されており、外装ケース１内での位置が固定される。

ムーブメント７から延びる指針軸には、時針３ａ、分針３ｂ及び秒針３ｃからなる指針３が取り付けられる。本例では、携帯型電波時計１００はいわゆる３針式のアナログ時計であるが、これ以外に適宜の副針やレトログラード、液晶表示器などの平面ディスプレイを備えるようにしてもよく、また、指針３の中心は必ずしも携帯型電波時計１００の中心と一致せずともよい。さらに、携帯型電波時計１００の外形は、円形のものとして示したが、これ以外の形状、例えば角型としてもよい。

これらの文字板２と指針３は風防１２により保護されている。風防１２は、ベゼル１ｂに嵌めこまれ、取り付けられている。

本明細書では、携帯型電波時計１００の断面に関し、図２の上側（すなわち、風防１２が取り付けられている方向）を上、図２の下側（すなわち、裏蓋１ｃが取り付けられている方向）を下と呼ぶ。また、上から見える面を上面、下から見える面を下面と称する。

図３は、ループアンテナ１１の構造の例を示す正面図である。ループアンテナ１１は、互いに電気的に浮遊している（すなわち、短絡されない）２つの巻線である、給電巻線１１ａと共振巻線１１ｂから構成されている。図３は、図２に示したループアンテナ１１を、図２で向かって左側から見たものであり、給電巻線１１ａが手前に、共振巻線１１ｂが奥に見えるように図示されている。給電巻線１１ａ及び共振巻線１１ｂは、ともに巻線の中心軸が実質的に携帯型電波時計１００の平面方向に並行に配置され、その方向は等しく、また巻線は回路基板１０に対して垂直に立ち上がるように配置されている。

給電巻線１１ａは、回路基板１０と接続され、給電を受けている。一方で、共振巻線１１ｂは、電気的に浮遊しており、外部から入射した電波と共振して励起され、軸方向に磁束を生じる。すなわち、ループアンテナ１１は、共振巻線１１ｂの電磁的共振により生じた磁束を、給電巻線１１ａにより検出することにより、アンテナとして機能する。

本実施形態では、給電巻線１１ａの外径は、共振巻線１１ｂの外径より小さくなっている。なお、図３では、給電巻線１１ａ及び共振巻線１１ｂの形状は円として示しているが、後述するように、これは必ずしも円でなくともよく、楕円あるいは多角形であってもよい。巻線が非円形の場合の外径は、例えばその最大幅により示してよい。また、給電巻線１１ａの巻数は、本例では１であるが、必要に応じてこれを２以上としてもよい。

さらに、共振巻線１１ｂの巻数は、１より大きい。すなわち、共振巻線１１ｂには、巻線が中心軸に対して１回以上巻きまかれ、巻線同士が並行に配置される領域１３ａが存在する。本例では、共振巻線１１ｂの巻数はおよそ１．４であるので、全周のおよそ４０％が、巻線が並行に配置される領域１３ａとなっている。そして、この領域１３ａでは、巻線同士が隣接して平行に配置されているため、巻線同士が容量結合し、浮遊容量が形成される。共振巻線１１ｂの両端は解放端となっている。本実施形態では、共振巻線１１ｂは図３の領域１３ａにおいて、図の奥行き方向に重なり合っているが、同図では理解のため、巻線同士を図中で平行に離して示している。しかしながら、共振巻線１１ｂが重なり合う方向はこれに限定されるものではなく、図２に示すような奥行き方向（共振巻線１１ｂの軸方向）のほか、図３に示した通りの面内方向（共振巻線１１ｂの軸に対して垂直な方向）に平行に重なり合うようにしてもよく、さらに別の方向であってもよい。

この領域１３ａの長さを適宜調整することにより、浮遊容量を調整することができる。これによって、共振巻線１１ｂの共振周波数を変えることができ、受信しようとする電波の周波数に合わせた調整が可能である。

また、共振巻線１１ｂと給電巻線１１ａのインピーダンス（一般に、５０Ωが選択される）の調整は、ほぼ両者のループの面積比により決定できる。これに加え、共振巻線１１ｂと給電巻線１１ａ間の距離（図２に示すような奥行き方向の間隔）を変えることによっても調整が可能である。

また、給電巻線１１ａは、軸方向から見て（すなわち、図３の図示において）、共振巻線１１ｂの内側に配置される。このような配置は、共振巻線１１ｂでの共振により生じた磁束を効率よく給電巻線１１ａで検出することができ、共振巻線１１ｂの外側に配置するよりもループアンテナ１１自体を小型化できる。

これに対し、図４に比較例として示すように、給電巻線１１ａの一部または全部が軸方向から見て共振巻線１１ｂの外側に配置されると、共振巻線１１ｂでの共振により生じた磁束を給電巻線１１ａで効率よく検出することができず、また、軸方向から見たループアンテナ１１の占有面積も増大するため、ループアンテナ１１の小型化に支障がある。

図３に戻り、さらに、共振巻線１１ｂの中心軸Ｏｂからみて、給電巻線１１ａは、浮遊容量が形成される領域１３ａの反対側の領域１３ｂ、すなわち、浮遊容量が形成されていない側に配置される。より詳しく説明すると、共振巻線１１ｂの中心軸Ｏｂから見て、浮遊容量が形成されない側の領域１３ｂに偏った位置に給電巻線１１ａの中心軸Ｏａが配置される。このようにインピーダンスの低い位置に給電ループを配置することで、共振巻線１１ｂに形成した浮遊容量に給電巻線１１ａが影響を及ぼし、共振周波数が意図した値からずれることを防止できる。また、共振巻線１１ｂと給電巻線１１ａを直流的に接続することもできる。すなわち、図３のＡ又はＢ点において、共振巻線１１ｂと給電巻線１１ａを短絡するようにしてもよい。

また、中心軸方向に関して、給電巻線１１ａと共振巻線１１ｂは近くに配置する。さらに、図２に示すように、ループアンテナ１１は、ムーブメント７の外装ケース１に近い端に配置されるが、その際、本実施形態では給電巻線１１ａを外装ケース１に近い側（携帯型電波時計１００の外側）に配置し、共振巻線１１ｂを外装ケース１から遠い側（携帯型電波時計１００の内側）に配置する。これは、外部からの微弱な電波を受信する共振巻線１１ｂに、金属部材である外装ケース１の影響が可能な限り及ばないようにするためである。一方、給電巻線１１ａは、共振巻線１１ｂに生じた磁束を検出できれば足るため、その配置による影響は共振巻線１１ｂほど大きくない。

本実施形態では、給電巻線１１ａの外径は、共振巻線１１ｂの外径より小さいから、ループアンテナ１１の大きさはおおむね、共振巻線１１ｂの大きさにより定まる。また、共振巻線１１ｂの軸方向は携帯型電波時計１００の平面方向に並行に配置されるため、ループアンテナ１１の高さは、共振巻線１１ｂの外径におおむね等しくなる。そのため、ループアンテナ１１は、携帯型電波時計１００の高さ方向について、比較的大きな割合を占める。

そこで、図２に示すように、ループアンテナ１１は、ムーブメント７の外装ケース１に近い端であって、見返しリング４の下側となる位置に配置される。図３には、ｄ−ｌｅｖｅｌとして、文字板２の高さを破線で示した。そして、ループアンテナ１１の下側の一部分である、高さ方向について１４ａで示した部分は文字板２より下側に配置して、携帯型電波時計１００の厚みを抑える。

さらに、図２に示すように、ループアンテナ１１が文字板２の下側に入りきらずはみ出す場合、図３の高さ方向について１４ｂで示した部分が文字板２より上側に露出することとなるが、この部分を図２に示したように、中空の見返しリング４の内部に配置することで、ループアンテナ１１の外観上の露出を防ぐことができる。また、この場合、ループアンテナ１１が文字板２の上側に露出する位置については、文字板２の一部を切り欠いておくようにする。

以上の説明では、ループアンテナ１１の給電巻線１１ａ及び共振巻線１１ｂを、導電性の線材、例えば銅線を成形したものとして示したが、これに限らず、導体パターンにより形成したものとしてもよい。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係る携帯型電波時計１００のループアンテナ１１を示す斜視図である。本実施形態では、ループアンテナ１１は、柱状誘電体１１ｃの側面に給電巻線１１ａ及び共振巻線１１ｂが導体パターンとして形成されている。柱状誘電体１１ｃは、給電巻線１１ａが側面に形成された第１の部分１５ａと、共振巻線１１ｂが側面に形成された第２の部分１５ｂとを有した、途中で太さが変化する段を有する短柱形状となっており、第１の部分１５ａより第２の部分１５ｂのほうが太い。これにより、給電巻線１１ａの外径より、共振巻線１５ｂの外形のほうが大きくなる。

柱状誘電体１１ｃの材質は、絶縁性の誘電体であれば特に限定はないが、高誘電体であるほうが、波長短縮効果により、ループアンテナ１１全体の大きさを小さくすることができる。そのような材質として、例えば、ジルコニア、酸化チタン、ジルコン酸カルシウムなどの誘電体セラミックスを用いてよい。比誘電率は、２０以上が望ましいが、５〜１０程度以上であればよい。

このように、柱状誘電体１１ｃの側面に給電巻線１１ａ及び共振巻線１１ｂを形成することで、ループアンテナ１１を高剛性の単一部品として取り扱い、回路基板１０に対して、例えばフリップチップ実装によりループアンテナ１１を接続することで、携帯型電波時計１００の製造時の取り扱いを容易にすることができる。

＜第３の実施形態＞
図６は、本発明の第３の実施形態に係る携帯型電波時計１００のループアンテナ１１を示す斜視図である。本実施形態では、ループアンテナ１１は、給電巻線１１ａが側面に形成された第１の柱状誘電体１１ｄと、共振巻線１１ｂが側面に形成された第２の柱状誘電体から構成される。そして、第１の柱状誘電体１１ｄよりも第２の柱状誘電体１１ｅのほうが太く、これにより、給電巻線１１ａの外径より、共振巻線１５ｂの外形のほうが大きくなる。

この実施形態では、ループアンテナ１１は２つの部品から構成されることになるが、先の変形例のように、誘電体セラミックスを段差のある柱状形状とする必要がなく、それぞれ、単純な四角柱形状とすることができるため、その製造が容易となる利点がある。ループアンテナ１１を回路基板１０上に実装する際には、例えば、第１の柱状誘電体１１ｄをフリップチップ実装により回路基板１０と接続し、第２の柱状誘電体１１ｅを、適宜の接着剤、例えば紫外線硬化性樹脂により回路基板１０上に固定してよく、さらに別の任意の方法によってもよい。

例えば、第２の柱状誘電体１１ｅは、底面に形成された共振巻線１１ｂを回路基板上の例えば浮遊電極にハンダ付けすることにより固定してもよい。また、第１の柱状誘電体１１ｄと第２の柱状誘電体１１ｅとを接着剤などで一体に固定してから、回路基板に給電巻線１１ａをハンダ付けして固定してもよい。この際、前述のとおり、共振巻線１１ｂをも回路基板上の浮遊電極にハンダ付けしてもよい。さらに、第１の柱状誘電体１１ｄと第２の柱状誘電体１１ｅをそれぞれ独立に回路基板上に固定する際に、両者間の距離を調整して、電気的特性、例えばインピーダンスを所望の値に合わせるようにしてもよい。

なお、この実施形態においても、第１の柱状誘電体１１ｄ及び第２の柱状誘電体１１ｅの材質は、適宜の誘電体セラミックスとしてよい。この際、第１の柱状誘電体１１ｄと第２の柱状誘電体１１ｅの材質は同一でなくともよく、それぞれ適正な別の材料を用いてもよい。

＜第４の実施形態＞
図７は、本発明の第４の実施形態に係る携帯型電波時計１００のループアンテナ１１を示す斜視図である。本実施形態では、ループアンテナ１１は、単一の柱状誘電体１１ｃの側面に給電巻線１１ａ及び共振巻線１１ｂが形成されており、その点では第２の実施形態に係るループアンテナ１１と類似している。本実施形態に係るループアンテナ１１と第２の実施形態のものとの違いは、本実施形態では、必ずしも、柱状誘電体１１ｃはその途中で太さが変化する段を備えなくともよい点と、共振巻線１１ｂの巻数が２以上と大きくスパイラル状になっている点である。

すなわち、共振巻線１１ｂの巻き数を２以上（図示の例ではおおよそ３．４）とすることで、共振巻線１１ｂの外径を小さくすることができ、その結果、共振巻線１１ｂの外形と給電巻線１１ａ外径を同じかほぼ同じものとすることができる。これにより、ループアンテナ１１自体の外形寸法、特に高さ方向寸法を小さくすることができるため、ループアンテナ１１全体を文字板２より下側に配置することも可能であり、その場合、ループアンテナ１１を用いることによるデザイン上の制限はなくなるから、携帯型電波時計１００の意匠設計の自由度が高まる。また、共振巻線１１ｂの放射抵抗が増大するため、受信感度の向上も期待できる。

また、本実施形態に係るループアンテナ１１では、共振巻線１１ｂの巻線間隔１６を調整することにより、共振周波数やインピーダンスを調整できる。共振巻線１１ｂと給電巻線１１ａ間のインピーダンスは、先に説明したとおり、巻線間間隔１７により調整可能である。

＜第５の実施形態＞
図８は、本発明の第５の実施形態に係る携帯型電波時計１００の太陽電池８と、ムーブメント７の回路基板１０及びループアンテナ１１の位置関係及び形状を示す平面図である。同図においては、太陽電池８、回路基板１０及びループアンテナ１１以外の部材は図示を省略している。また、本実施形態におけるループアンテナ１１の形態は、先の第１〜第４及び後述する第７の実施形態で示したいずれのものであってもよいが、同図では、第１の実施形態で示したものを例示している。

太陽電池８は、半導体層で生じた電荷を回収するため、基材上に、太陽電池セルの形状に合わせて金属薄膜が形成されており、この金属薄膜がループアンテナ１１の特に共振巻線１１ｂを覆うと、ループアンテナ１１の受信感度に悪影響を及ぼす恐れがある。そこで、図８に示したように、平面視において、太陽電池８はその端部に切り欠き８ａが設けられ、共振巻線１１ｂと重なり合わないように配置されている。

また、回路基板１０上の共振巻線１１ｂが配置される領域１０ａには、接地電極のパターンは設けられず、他の配線もこの領域１０ａをできる限り通過しないようになされている。これは、共振巻線１１ｂの至近となる位置に導体パターンが形成されることで、共振巻線１１ｂの電気的特性に影響を与えないようにするためである。この領域１０ａは、細い配線がわずかに通過する程度であれば、共振巻線１１ｂにさほど大きな影響は与えないが、本実施形態では、領域１０ａには他の配線パターンを含め、一切の配線パターンは設けられていない。

なお、領域１０ａにあたる回路基板１０を切り欠いて、平面視において孔をあけるようにしてもよい。

＜第６の実施形態＞
図９は、本発明の第６の実施形態に係る携帯型電波時計１００の太陽電池８と、ムーブメント７の回路基板１０上の特定の部品との位置関係を示す平面図である。同図においては、太陽電池８、回路基板１０及び回路基板１０上の特定の部品以外の部材は図示を省略している。また、本実施形態におけるループアンテナ１１の形態は、先の第１〜第４及び後述する第７の実施形態で示したいずれのものであってもよいが、同図では、第４の実施形態で示したものを例示している。

図９には、回路基板１０上に配置されたループアンテナ１１と、５つのステップモータのモータコイル１８ａ〜１８ｅが示されている。ループアンテナ１１は、柱状誘電体１１ｃの側面に給電巻線１１ａ及び共振巻線１１ｂが導電パターンにより形成された構成のものであり、回路基板１０の端に近い位置に配置されている。ループアンテナ１１の巻線の中心軸２０は、ループアンテナ１１が近接する回路基板１０の外周縁とおおむね平行に配置されている。本実施形態では、回路基板１０の外形はほぼムーブメント７と等しいから、ループアンテナ１１の向きは、その中心軸２０が、ループアンテナ１１が配置された側のムーブメント７の外周の接線方向となる。ただし、ループアンテナ１１の形式や配置により、その中心軸２０の向きは他の向き、例えば、携帯型電波時計１００の中心Ｏｃを向く向きであってもよい。

また、モータコイル１８ａ〜１８ｅの数は任意であり、副針や日板等の表示部材の有無により、適宜の数のモータを設けてよく、図９に示した５つはその一例である。モータコイル１８ａ〜１８ｅのそれぞれの巻線の中心軸１９ａ〜１９ｅの向きは、同図に示した通りとなっている。

ここで、ループアンテナ１１の巻線の中心軸２０と、モータコイル１８ａ〜１９ｅの中心軸１８ａ〜１８ｅとは、できる限り平行でなく、交差する向きとすることが望ましい。そして、両者が平行又は平行に近い場合には、その配置位置を遠ざけるものとする。

この条件について、より詳しく説明する。まず、モータコイル１８ａ〜１８ｅからは、ステップモータの駆動中、その中心軸１９ａ〜１９ｅ方向に磁束が発生し、その一部は磁心と接続されたステータから漏れ出す。この漏れ出した磁束のループアンテナ１１の中心軸２０方向成分がノイズとなり、受信感度を下げる可能性があるため、ループアンテナ１１の中心軸２０とモータコイル１８ａ〜１８ｅの中心軸１９ａ〜１９ｅは、理想的には直交していることが望ましく、平行に近くなるにしたがってその影響が増す。一方で、ループアンテナ１１とモータコイル１８ａ〜１８ｅ間の距離が離れるほど、ループアンテナ１１に与えるノイズの影響は低下するため、ループアンテナ１１から十分に離れて配置されたモータコイルについては、その中心軸の方向はそれほど影響を与えない。従って、ループアンテナ１１と近い位置に配置されたモータコイルは、その中心軸は平行とはせず、大きな角度で交差し、また、ループアンテナ１１と中心軸が平行又は小さい角度で交差するモータコイルは、ループアンテナ１１から離れた位置に配置するとよい。

具体的な条件例として、本実施形態では、携帯型電波時計１００の中心Ｏｃに対して、ループアンテナ１１が配置された領域２１に配置されるモータコイルの中心軸は、ループアンテナ１１の中心軸２０と４５度以上の角度で交わるものとする。領域２１は、携帯型電波時計１００の中心Ｏｃを通り、中心Ｏｃとループアンテナ１１を結ぶ線分に直行する直線２２に対して、ループアンテナ１１が配置されている側を指している。図９では、領域２１に配置されているのは、モータコイル１８ａであり、その中心軸１９ａは、ループアンテナ１１の中心軸２０に対し、おおむね６０度の角度となっている。

さらに、本実施形態では、その中心軸が、ループアンテナ１１の中心軸２０と平行又は３０度以下の角度で交わるモータコイルは、携帯型電波時計１００の中心Ｏｃに対して、ループアンテナ１１が配置されない領域２３に配置される。図９では、モータコイル１８ｃの中心軸１９ｃが、ループアンテナ１１の中心軸２０に対し、おおむね２０度の角度であり、モータコイル１８ｄの中心軸１９ｄは、ループアンテナ１１の中心軸２０に対し平行であって、いずれも領域２３に配置されている。

このほかにも、図９に示される次のような特徴を備えてよい。すなわち、モータコイル１８ａ〜１９ｅは、ループアンテナ１１から遠ざかるにつれて、その中心軸１９ａ〜１９ｅとループアンテナ１１の中心軸２０とが作る角度が小さくなる。本例では、ループアンテナ１１から近い順にモータコイル１８ａ、１８ｅ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが配置されており、それぞれの中心軸１９ａ、１９ｅ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄとループアンテナ１１の中心軸２０とが作る角度は、この順に小さくなる（中心軸１９ｄの場合、ループアンテナ１１の中心軸２０と平行であるから、両者の作る角度は０度とみなす）。あるいは、ループアンテナ１１の中心軸２０と平行又は最も小さい角度となる中心軸を持つモータコイルは、すべてのモータコイルの中で最もループアンテナ１１から離れた位置に配置される。本例では、モータコイル１８ｄが、ループアンテナ１１の中心軸２０と平行な中心軸１９ｄを持ち、図より明らかなように、ループアンテナ１１から最も離れた位置に配置される。

また、平面視において、回路基板１０の、ループアンテナ１１の共振巻線１１ｂが配置される領域１０ａには前述のとおり、接地電極のパターンは設けられない（あるいは回路基板１０が切り欠かれる）。このことは、回路基板の領域１０ａを挟む反対側は互いに電気的に絶縁されており、浮遊容量などによる相互の影響が生じにくいことを意味している。

そこで、この領域１０ａを利用し、回路基板１０の領域１０ａを挟む反対となる位置の一方にデジタル回路を配置し、他方にアナログ回路を配置し、互いの接地電極は直接短絡しないものとする。図９の例では、領域１０ａに対し図の下側にデジタルＩＣ２４が配置され、検波後のデコード等のデジタル複合処理を行っている。一方、領域１０ａに対し図の上側には、ループアンテナ１１の給電巻線１１ａと接続される増幅器として、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２５、アナログバンドパスフィルタとして、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタ２６が配置され、受信信号の取り出しを行っている。そして、デジタル回路側で接続される接地電極と、アナログ回路側で接続される接地電極は回路基板１０上で互いに直接短絡しておらず、個別に外装ケース１等と接続され接地されてもよい。

このように、近接して配置したり、接地電極を共有したりするとノイズの影響を受けやすいデジタル回路と高周波アナログ回路を電気的に分離して配置することにより、ノイズの影響を低減するとともに、効率的に回路配置できる。

＜第６の実施形態の第１変形例＞
図１０は、本発明の第６の実施形態の第１変形例に係る携帯型電波時計のムーブメントの回路基板上の二次電池と特定の部品との位置関係を示す平面図である。同図においては、回路基板１０及び回路基板１０上の特定の部品以外の部材は図示を省略している。また、本変形例においては、第６の実施形態で示したものと同形態のループアンテナ１１を用いる。

ムーブメント７に取り付けられる二次電池８０は、携帯型電波時計１００に内蔵される部材の中で比較的大きさが大きく、また導電体であることから、ループアンテナ１１に近接して配置されると、ループアンテナ１１の受信感度に悪影響を及ぼす恐れがある。そのため、二次電池８０はループアンテナ１１から離れた位置に配置することが好ましい。しかしながら、他の部品との関係で、二次電池８０をループアンテナ１１に近接して配置することを避けられない場合がある。図１０においては、二次電池８０が、携帯型電波時計１００の中心Ｏｃに対して、ループアンテナ１１が配置される側である領域２１に配置された状態を示している。このように、受信感度に影響を及ぼす恐れのある二次電池８０をループアンテナ１１に近接して配置することを避けられない場合においては、図１０に示すように、ループアンテナ１１の中心軸２０に重ならない位置に二次電池８０を配置することが好ましい。このような配置にすることにより受信感度への影響を小さくすることができる。

ここで、二次電池８０は、平面視における径が小さいと全体としての体積を維持するため、その厚みが厚くなってしまう。厚みの厚い二次電池８０を用いる場合、携帯型電波時計１００全体が大型化してしまうおそれがある。そこで、第１変形例においては、二次電池８０をモータコイル１８ａ〜１８ｅに平面視において重ならないように配置、すなわちモータコイル１８ａ〜１８ｅを二次電池８０を避けて配置することで携帯型電波時計１００全体として薄型化を実現している。

また、デジタルＩＣ２４についても、二次電池８０の影響を避けるために、二次電池８０から離れて配置することが好ましい。そのため、図１０に示すように、携帯型電波時計１００の中心Ｏｃを通り、中心軸２２に直交する直線（不図示）に対して、二次電池８０が設けられない側にデジタルＩＣ２４を配置することが好ましい。

＜第６の実施形態の第２変形例＞
図１１は、本発明の第６の実施形態の第２変形例に係る携帯型電波時計のムーブメントの回路基板上の二次電池と特定の部品との位置関係を示す平面図である。同図においては、回路基板１０及び回路基板１０上の特定の部品以外の部材は図示を省略している。また、本変形例においては、第５の実施形態で示したものと同形態のループアンテナ１１を用いる。また、回路基板１０上に配置されるループアンテナ１１と、５つのステップモータのモータコイル１８ａ〜１８ｅの配置については第６の実施形態で示したものと同様とした。

第１変形例でも説明したように、ループアンテナ１１の受信感度への影響を小さくするため、二次電池８０はループアンテナ１１の中心軸２０に重ならない位置に配置することが好ましい。しかしながら、二次電池８０自体の大きさや他の部品との関係上、ループアンテナ１１の中心軸２０に重なる位置を避けて配置できない場合がある。そのような場合においては、図１１に示すように、携帯型電波時計１００の中心Ｏｃに対して、ループアンテナ１１が配置されない領域２３に二次電池８０を配置することが好ましい。このように、二次電池８０をループアンテナ１１から離れた位置に配置にすることにより受信感度への影響を小さくすることができる。

また、二次電池８０は、平面視における径を大きくすることで、二次電池８０自体を薄型にできる。そのため、図１１に示すように、二次電池８０とモータコイル（図１１においては、モータコイル１８ｃ、１８ｄ）とを平面視において重ねて設けた場合であっても、携帯型電波時計１００全体としての厚みが厚くなることを抑制できる。このように、薄型の二次電池８０を用いることで、二次電池８０を、モータコイル１８ａ〜１８ｅの配置に関わらず自由に配置することができる。

また、第１変形例でも説明したように、デジタルＩＣ２４についても、二次電池８０の影響を避けるために、二次電池８０から離れて配置することが好ましい。そのため、図１１に示すように、中心軸２２に対して、二次電池８０が設けられない側にデジタルＩＣ２４を配置することが好ましい。

なお、ループアンテナ１１の中心軸２０に重なる位置を避けて二次電池８０を配置できない場合であっても、可能な限り受信感度の影響を小さくするために、ループアンテナ１１の共振巻線１１ｂの開口の延長線上に重なる二次電池８０の部分が小さくなるように、二次電池８０を配置することが好ましい。すなわち、図１１に示す二次電池８０においては、その中心が、中心軸２０から離れるように中心軸２２方向にずれて配置されるとより好ましいといえる。

＜第７の実施形態＞
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る携帯型電波時計１００のループアンテナ１１を示す斜視図である。本実施形態に係るループアンテナ１１は、柱状誘電体１１ｃの側面に共振巻線１１ｂが導体パターンとして形成されており、共振巻線１１ｂの巻数が２以上と大きくスパイラル状になっている点で第４の実施形態に係るループアンテナ１１と類似している。一方で、柱状誘電体１１ｃのうち共振巻線１１ｂの軸方向に直交する面（以降、前面という）に、給電巻線１１ａが導体パターンとして形成されており、給電巻線１１ａの形状が円形である点で第４の実施形態と異なる。

柱状誘電体１１ｃの側面に巻線を形成する場合、巻線の外径は柱状誘電体１１ｃの外形によるところ、図１２に示すように、柱状誘電体１１ｃの前面に給電巻線１１ａを形成することにより、給電巻線１１ａの外径の設定の自由度が高くなる。すなわち、先に説明した通り、インピーダンスの調整は共振巻線１１ｂと給電巻線１１ａのループの面積比で決まるところ、本実施形態の構成においては、インピーダンスの調整を容易にできる。なお、図１２に示すように、回路基板１０に接続させるために、給電巻線１１ａの一部を柱状誘電体１１ｃの底面に形成するとよい。

なお、図１２においては、共振巻線１１ｂについては柱状誘電体１１ｃの側面に形成する例について示したが、これに限られるものではなく、共振巻線１１ｂも給電巻線１１ａが形成される前面に導電パターンとして形成してもよい。この場合、共振巻線１１ｂの形状も給電巻線１１ａと同様に円形とするとよい。また、この場合、図３で示したＡ又はＢ点において、共振巻線１１ｂと給電巻線１１ａを短絡するようにしてもよい。また、共振巻線１１ｂを、柱状誘電体１１ｃの前面の裏側の後面に形成してもよい。この場合、柱状誘電体１１ｃの奥行き方向の長さが、給電巻線１１ａと共振巻線１１ｂの距離となる。すなわち、柱状誘電体１１ｃの奥行き方向の長さを変えることにより、給電巻線１１ａと共振巻線１１ｂの距離を調整し、インピーダンスを調整することが可能となる。

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。

１００ 携帯型電波時計、１ 外装ケース、２ 文字板、３ 指針、３ａ 時針、３ｂ 分針、３ｃ 秒針、４ 見返しリング、５ 状態表示、６ 時字、７ ムーブメント、８ 太陽電池、８ａ 切り欠き、１０ 回路基板、１０ａ 領域、１１ ループアンテナ、１１ａ 給電巻線、１１ｂ 共振巻線、１１ｃ 柱状誘電体、１１ｄ 第１の柱状誘電体、１１ｅ 第２の柱状誘電体、１２ 風防、１３ａ，１３ｂ 領域、１４ａ，１４ｂ 部分、１５ａ 第１の部分、１５ｂ 第２の部分、１６ 巻線間隔、１７ 巻線間間隔、１８ａ〜１８ｅ モータコイル、１９ａ〜１９ｅ 中心軸、２０ 中心軸、２１ 領域、２２ 直線、２３ 領域、２４ デジタルＩＣ、２５ ＬＮＡ、２６ ＳＡＷフィルタ、８０ 二次電池。

Claims (18)

1. 回路基板と、
   前記回路基板の上側に配置される文字板と、
   前記回路基板と接続された給電巻線と、前記給電巻線から電気的に浮遊しているとともに、前記給電巻線と軸方向が等しい共振巻線と、を有するループアンテナと、
   を備え、
   前記ループアンテナの少なくとも一部分が前記文字板より下側に配置される、
   携帯型電波時計。
2. 前記共振巻線の巻き数は１より大きく、巻線同士が並行に配置されて浮遊容量を形成する、請求項１に記載の携帯型電波時計。
3. 前記共振巻線の両端は解放端である、請求項２に記載の携帯型電波時計。
4. 前記給電巻線は、前記共振巻線の中心軸から見て、前記浮遊容量が形成されていない側に配置される、請求項２又は３に記載の携帯型電波時計。
5. 前記給電巻線は、前記軸方向から見て、前記共振巻線の内側に配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
6. 前記共振巻線の少なくとも一部分は、前記文字板の上側に配置された見返しリングの内部に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
7. 前記給電巻線及び前記共振巻線は、柱状誘電体の側面に形成された導体パターンである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
8. 前記柱状誘電体は、前記給電巻線が側面に形成された第１の部分と、前記共振巻線が側面に形成された第２の部分を有し、前記第１の部分より前記第２の部分のほうが太い、請求項７に記載の携帯型電波時計。
9. 前記柱状誘電体は、前記給電巻線が側面に形成された第１の柱状誘電体と、前記共振巻線が側面に形成された第２の柱状誘電体からなり、前記第１の柱状誘電体より前記第２の柱状誘電体のほうが太い、請求項７に記載の携帯型電波時計。
10. 前記共振巻線は、２以上の巻数を有し、前記ループアンテナは、前記文字板より下側に配置される、請求項７に記載の携帯型電波時計。
11. さらに太陽電池を有し、平面視において、前記共振巻線と重なり合う部分には、前記太陽電池に切り欠きが設けられる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
12. 平面視において、前記共振巻線と重なり合う部分では、前記回路基板に接地電極が設けられないか、又は前記回路基板が切り欠かれる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
13. 前記携帯型電波時計の中心に対して、前記ループアンテナが配置された領域に配置されるモータコイルの中心軸は、前記ループアンテナの中心軸と４５度以上の角度で交わる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
14. その中心軸が、前記ループアンテナの中心軸と平行又は３０度以下の角度で交わる前記モータコイルは、前記携帯型電波時計の中心に対して、前記ループアンテナが配置されない領域に配置される、請求項１３に記載の携帯型電波時計。
15. 前記共振巻線と重なり合う部分を挟む反対となる位置の一方にデジタル回路を配置し、他方にアナログ回路を配置し、互いの接地電極は直接短絡しない、請求項１２に記載の携帯型電波時計。
16. 前記給電巻線及び前記共振巻線の少なくとも一方は、柱状誘電体のうち前記軸方向に直交する面に形成された導体パターンである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
17. 前記太陽電池により充電される二次電池をさらに有し、
    前記二次電池は、平面視において、前記携帯型電波時計の中心に対して、前記ループアンテナが配置されない領域に配置される、請求項１１に記載の携帯型電波時計。
18. 前記太陽電池により充電される二次電池をさらに有し、
    前記二次電池は、平面視において、前記軸方向に重ならないように配置される、請求項１１に記載の携帯型電波時計。

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