JP2020193864A - アンテナ内蔵式電子時計 - Google Patents
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Abstract
【課題】指針が金属等の導電性材料で構成された導電部を有する場合、指針の導電部と導体素子との間に発生する寄生容量を低減し、受信感度の低下を防止すること。【解決手段】アンテナ内蔵式電子時計は、外装ケースと、文字板と、導電性材料で構成された第1導電部を有し、文字板および外装ケースのカバー部材間に配置される第1指針と、導電性材料で構成された第2導電部を有し、文字板に対して第1指針よりも離れて配置された第2指針と、文字板および裏蓋間に配置される第1導体素子と、文字板に対して第1導体素子よりも離れて配置されて平面視で第1導体素子と重なる第2導体素子と、第1導体素子と第2導体素子とを短絡する短絡部とを有するアンテナと、アンテナを用いた受信処理の一部の期間に、第1導電部と、第2導電部とが平面視で重なるように、第1指針または第2指針を移動させる駆動部とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、アンテナを内蔵するアンテナ内蔵式電子時計に関する。
特許文献1には、電子時計のケース内において、文字板の裏面側に、板状の第1の導体素子および第2の導体素子と、これらの各導体素子を短絡する短絡部とを備えた板状逆F型アンテナを配置した時計が開示されている。
特許文献1の時計では、指針が導体素子に平面視で重なるため、指針が金属等の導電性材料で構成された導電部を有する場合、指針の導電部と導体素子との間に寄生容量が発生し、受信感度が低下するという課題がある。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計は、ケース胴と裏蓋とカバー部材とを備える外装ケースと、前記外装ケース内において前記カバー部材および前記裏蓋間に配置される文字板と、導電性材料で構成された第1導電部を有し、前記文字板および前記カバー部材間に配置される第1指針と、導電性材料で構成された第2導電部を有し、前記文字板および前記カバー部材間において、前記文字板に対して前記第1指針よりも離れて配置された第2指針と、前記文字板および前記裏蓋間に配置される第1導体素子と、前記文字板および前記裏蓋間において、前記文字板に対して前記第1導体素子よりも離れて配置されて、前記文字板の前記カバー部材に対向する表面に直交する軸方向から見た平面視で前記第1導体素子と重なる第2導体素子と、前記第1導体素子と前記第2導体素子とを短絡する短絡部と、を有するアンテナと、前記アンテナを用いた受信処理の一部の期間に、前記第1導電部と、前記第2導電部とが前記平面視で重なるように、前記第1指針または前記第2指針を移動させる駆動部と、を備えることを特徴とする。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計において、前記駆動部は、前記第2導電部の平面積の60%以上が前記第1導電部に前記平面視で重なる位置に、前記第1指針または前記第2指針を移動させることが好ましい。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計において、導電性材料で構成された第3導電部を有し、前記文字板および前記カバー部材間において、前記文字板に対して前記第2指針よりも離れて配置された第3指針と、前記アンテナを用いた受信処理の一部の期間に、前記第3導電部が前記第1導電部または前記第2導電部に前記平面視で重なるように、前記第3指針を移動させる第2駆動部と、を備えることが好ましい。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計において、前記第2駆動部は、前記第3導電部の平面積の60%以上が前記第1導電部または前記第2導電部に前記平面視で重なる位置に、前記第3指針を移動させることが好ましい。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計において、前記受信処理は、前記アンテナを用いて位置情報衛星から送信された衛星信号を受信し、前記衛星信号に含まれる時刻情報を取得する処理であることが好ましい。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計において、前記受信処理は、前記アンテナを用いて3つ以上の位置情報衛星から送信された衛星信号を受信し、前記衛星信号を用いて位置情報を算出する処理であることが好ましい。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計において、前記第1導体素子に前記平面視で重なる位置に設けられた指針の導電部の平面積の合計値は、50mm2以下であることが好ましい。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計において、前記第1指針と、前記第1導体素子との前記文字板の表面に直交する軸方向の距離は、1.35mm以上であることが好ましい。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計において、前記第1指針が取り付けられる指針軸と、前記第2指針が取り付けられる指針軸とが、導電性材料で構成されることが好ましい。
本開示のアンテナ内蔵式電子時計において、前記第1指針が取り付けられる指針軸と、前記第2指針が取り付けられる指針軸と、前記第3指針が取り付けられる指針軸とが、導電性材料で構成されることが好ましい。
[第1実施形態]
以下、第1実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、アンテナ内蔵式電子時計1を単に電子時計1と略して説明する。また、本実施形態では、図2に示す電子時計1のカバー部材13側を表面側または上側とし、裏蓋12側を裏面側または下側として説明する。
本実施形態の電子時計1は、後述するように、板状逆F型アンテナ50を内蔵し、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のGPS衛星や準天頂衛星などの位置情報衛星からの衛星信号を受信して衛星時刻情報を取得し、内部時刻情報を修正できるように構成されている。
以下、第1実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、アンテナ内蔵式電子時計1を単に電子時計1と略して説明する。また、本実施形態では、図2に示す電子時計1のカバー部材13側を表面側または上側とし、裏蓋12側を裏面側または下側として説明する。
本実施形態の電子時計1は、後述するように、板状逆F型アンテナ50を内蔵し、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のGPS衛星や準天頂衛星などの位置情報衛星からの衛星信号を受信して衛星時刻情報を取得し、内部時刻情報を修正できるように構成されている。
電子時計1は、図1、2に示すように、文字板2、ムーブメント20、時針31、分針32、秒針33、板状逆F型アンテナ50、電池24等を収容する外装ケース10を備える。また、電子時計1は、外部操作用のりゅうず6と、2つのボタン7A、7Bとを備える。ムーブメント20は、時針31、分針32、秒針33が取り付けられる指針軸35、36、37を備え、指針軸35〜37は金属等の導電性の材料で形成されている。なお、図2は、文字板2の6時位置および12時位置を結ぶ線に沿った断面図である。
文字板2は、ポリカーボネートなどの非導電性部材にて円板状に形成されている。文字板2の平面中心には、同軸に設けられた3本の指針軸35、36、37が配置されている。指針軸35は、筒車であり、時針31が取り付けられている。指針軸36は、二番車360および二番車360に取り付けられた筒カナで構成され、分針32が取り付けられている。指針軸37は、四番車370と四番車370の軸で構成され、秒針33が取り付けられている。これらの指針軸35、36、37は、導電性材料で構成されている。なお、本実施形態では、日窓や日車を設けていないが、これらを設けてもよい。
時針31、分針32、秒針33は、後述するステップモーターおよび輪列を介して駆動される。また、時針31、分針32、秒針33は、全体が金属製の導電性材料で構成されている。ここで、本実施形態では、時針31によって第1指針が構成され、分針32によって第2指針が構成され、秒針33によって第3指針が構成される。このため、以下の説明では、時針31、分針32、秒針33を、指針31、32、33と表現する場合がある。
時針31、分針32、秒針33は、後述するステップモーターおよび輪列を介して駆動される。また、時針31、分針32、秒針33は、全体が金属製の導電性材料で構成されている。ここで、本実施形態では、時針31によって第1指針が構成され、分針32によって第2指針が構成され、秒針33によって第3指針が構成される。このため、以下の説明では、時針31、分針32、秒針33を、指針31、32、33と表現する場合がある。
時針31、分針32、秒針33は、それぞれ全体が金属製の導電性材料で構成されるため、第1指針である時針31の第1導電部310は時針31全体で構成され、第2指針である分針32の第2導電部320は分針32全体で構成され、第3指針である秒針33の第3導電部330は秒針33全体で構成される。
本実施形態では、時針31つまり第1導電部310の平面積は13mm2、分針32つまり第2導電部320の平面積は12mm2、秒針33つまり第3導電部330の平面積は4mm2とされている。したがって、後述する板状逆F型アンテナ50の第1導体素子51に平面視で重なる位置に設けられた第1導電部310、第2導電部320、第3導電部330の平面積の合計値は、13+12+4=29mm2であり、50mm2未満とさされている。
なお、本実施形態において、平面視とは、文字板2のカバー部材13に対向する表面に直交する軸方向、つまり指針軸35〜37の軸方向から文字板2等を見ることを意味する。
本実施形態では、時針31つまり第1導電部310の平面積は13mm2、分針32つまり第2導電部320の平面積は12mm2、秒針33つまり第3導電部330の平面積は4mm2とされている。したがって、後述する板状逆F型アンテナ50の第1導体素子51に平面視で重なる位置に設けられた第1導電部310、第2導電部320、第3導電部330の平面積の合計値は、13+12+4=29mm2であり、50mm2未満とさされている。
なお、本実施形態において、平面視とは、文字板2のカバー部材13に対向する表面に直交する軸方向、つまり指針軸35〜37の軸方向から文字板2等を見ることを意味する。
図2に示すように、外装ケース10は、ケース本体11と、裏蓋12と、カバー部材13とを備える。ケース本体11は、円筒状のケース胴111と、ケース胴111の表面側に設けられたベゼル112とを備える。なお、本実施形態では、ケース胴111と裏蓋12とは、別体で構成されているが、これに限らず、ケース胴111および裏蓋12が一体化されたワンピースケースを用いてもよい。
ケース胴111、ベゼル112、裏蓋12は、ステンレス鋼、チタン合金、アルミ、真鍮などの金属材料や合成樹脂材で製造される。カバー部材13は、ガラスや合成樹脂材などで製造される。
ケース胴111、ベゼル112、裏蓋12は、ステンレス鋼、チタン合金、アルミ、真鍮などの金属材料や合成樹脂材で製造される。カバー部材13は、ガラスや合成樹脂材などで製造される。
次に、電子時計1の外装ケース10に内蔵される内部構造について説明する。
図2に示すように、外装ケース10内には、文字板2の他、ムーブメント20、板状逆F型アンテナ50、ダイヤルリング14等が収容される。
図2に示すように、外装ケース10内には、文字板2の他、ムーブメント20、板状逆F型アンテナ50、ダイヤルリング14等が収容される。
ムーブメント20は、地板21、図示略の輪列受け、地板21および輪列受けに支持される駆動体22、回路基板23、電池24を備える。地板21は、プラスチック等の非導電性部材にて形成されている。
駆動体22は、図2、3に示すように、地板21および輪列受け間に配置され、時針31を駆動する第1モーター101および第1輪列110と、分針32を駆動する第2モーター102および第2輪列120と、秒針33を駆動する第3モーター103および第3輪列130とを備えて構成される。なお、図2では、第3モーター103、第3輪列130のみを図示し、第1モーター101、第2モーター102、第1輪列110、第2輪列120は省略している。
さらに、ムーブメント20には、時針31、分針32、秒針33の針位置を検出する針位置検出装置210、220、230が設けられている。針位置検出装置210、220、230は、例えば、発光素子および受光素子と、第1輪列110、第2輪列120、第3輪列130にそれぞれ設けられた位置検出用の孔を有する歯車と、を備える一般的な針位置検出装置を利用できる。
駆動体22は、図2、3に示すように、地板21および輪列受け間に配置され、時針31を駆動する第1モーター101および第1輪列110と、分針32を駆動する第2モーター102および第2輪列120と、秒針33を駆動する第3モーター103および第3輪列130とを備えて構成される。なお、図2では、第3モーター103、第3輪列130のみを図示し、第1モーター101、第2モーター102、第1輪列110、第2輪列120は省略している。
さらに、ムーブメント20には、時針31、分針32、秒針33の針位置を検出する針位置検出装置210、220、230が設けられている。針位置検出装置210、220、230は、例えば、発光素子および受光素子と、第1輪列110、第2輪列120、第3輪列130にそれぞれ設けられた位置検出用の孔を有する歯車と、を備える一般的な針位置検出装置を利用できる。
回路基板23には、図2では図示を略しているが、制御IC60や受信IC70等が実装されている。制御IC60は、通常時は、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103の駆動を制御し、時針31、分針32、秒針33を運針して時刻を表示する時刻表示処理を実行する。また、制御IC60は、0時0分0秒などの所定のタイミングで、針位置検出装置210、220、230を作動し、時針31、分針32、秒針33が所定位置、例えば0時0分0秒を指示する位置にあるか否かを確認する針位置検出処理を実行する。
さらに、制御IC60は、衛星信号の受信時は、受信IC70を作動して板状逆F型アンテナ50による受信処理を行うとともに、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103を作動して時針31、分針32、秒針33を受信時待機位置まで移動して停止させる受信用移動処理を実行する。
このため、板状逆F型アンテナ50を用いた受信処理の一部の期間に、第1導電部310と第2導電部320とが前記平面視で重なるように、時針31または分針32を移動させる駆動部81は、制御IC60、第1モーター101、第1輪列110、第2モーター102、第2輪列120を備えて構成される。
また、板状逆F型アンテナ50を用いた受信処理の一部の期間に、第3導電部330が、第1導電部310または第2導電部320に前記平面視で重なるように、秒針33を移動させる第2駆動部82は、制御IC60、第3モーター103、第3輪列130を備えて構成される。
さらに、制御IC60は、衛星信号の受信時は、受信IC70を作動して板状逆F型アンテナ50による受信処理を行うとともに、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103を作動して時針31、分針32、秒針33を受信時待機位置まで移動して停止させる受信用移動処理を実行する。
このため、板状逆F型アンテナ50を用いた受信処理の一部の期間に、第1導電部310と第2導電部320とが前記平面視で重なるように、時針31または分針32を移動させる駆動部81は、制御IC60、第1モーター101、第1輪列110、第2モーター102、第2輪列120を備えて構成される。
また、板状逆F型アンテナ50を用いた受信処理の一部の期間に、第3導電部330が、第1導電部310または第2導電部320に前記平面視で重なるように、秒針33を移動させる第2駆動部82は、制御IC60、第3モーター103、第3輪列130を備えて構成される。
電池24は、一次電池でもよいし、二次電池でもよい。二次電池を設けた場合は、二次電池を充電するための発電装置を電子時計1内に組み込めば良い。例えば、発電装置としてソーラーパネルを設ける場合は、文字板2と、後述する板状逆F型アンテナ50の第1導体素子51との間に配置し、文字板2を透光性部材で構成すればよい。なお、ソーラーパネルを設ける場合は、ソーラーパネルの平面サイズを第1導体素子51よりも小さくし、前記平面視で、第1導体素子51の少なくとも一部がソーラーパネルの外縁の外側に配置されていることが好ましい。このように構成すれば、ソーラーパネルが、板状逆F型アンテナ50での衛星信号の受信処理に影響することを低減でき、受信感度を向上できる。
[板状逆F型アンテナ]
板状逆F型アンテナ50は、図2および図4、5に示すように、板状の第1導体素子51と、平面視で第1導体素子51と重なるように配置された板状の第2導体素子52と、第1導体素子51および第2導体素子52を短絡する短絡部53とを備えて構成されている。
第1導体素子51は、給電素子54を介して回路基板23に実装された受信IC70に導通されている。第2導体素子52は、接続素子55を介して回路基板23のグランド端子に導通されている。
板状逆F型アンテナ50は、図2および図4、5に示すように、板状の第1導体素子51と、平面視で第1導体素子51と重なるように配置された板状の第2導体素子52と、第1導体素子51および第2導体素子52を短絡する短絡部53とを備えて構成されている。
第1導体素子51は、給電素子54を介して回路基板23に実装された受信IC70に導通されている。第2導体素子52は、接続素子55を介して回路基板23のグランド端子に導通されている。
第1導体素子51および第2導体素子52は、文字板2よりも一回り小さい円板状に形成されており、平面中心位置には指針軸35〜37が挿通される貫通穴51A、52Aが形成されている。第2導体素子52には、給電素子54が挿通される貫通穴52Bと、接続素子55が接続される接地端子52Cとが形成されている。
以上のように、第2導体素子52には、貫通穴52B等が設けられており、第1導体素子51と第2導体素子52とは完全に同一形状、同一面積の部材ではない。したがって、第1導体素子51と第2導体素子52とが平面視で重なるとは、貫通穴52Bの部分のように、一部が重ならない部分が存在する場合も含まれるものである。すなわち、第1導体素子51および第2導体素子52は、板状逆F型アンテナ50として機能するように配置されていればよい。なお、板状逆F型アンテナ50としては、グランド電極となる第2導体素子52が、放射電極となる第1導体素子51よりも一回り大きいサイズで構成され、第1導体素子51の外周の位置が第2導体素子52の外周よりも内側に配置されるものが好ましい。
さらに、第1導体素子51や第2導体素子52は、他の部品をよけるための孔や、取り付けのための外周の凹凸形状が設けられる場合もあり、これらの構造を採用し、平面視で第1導体素子51と第2導体素子52との一部が重ならないように構成しても、つまり第1導体素子51と第2導体素子52とは全体的に重なっていれば、一部が重なっていなくても板状逆F型アンテナ50として用いることができる。
また、本実施形態では、第1導体素子51は、地板21の表面に配置され、第2導体素子52は、地板21の裏面に配置され、第1導体素子51および第2導体素子52は地板21の厚さ寸法だけ上下方向に離れて配置されている。さらに、第1導体素子51と、文字板2の表面に直交する軸方向の距離Hにおいて、第1導体素子51に最も近接する時針31との前記距離Hは、1.35mm以上に設定されている。
第1導体素子51および第2導体素子52は、例えば銅、銅合金、アルミ、アルミ合金などの金属薄板で形成されることが好ましい。このように第1導体素子51および第2導体素子52を金属製とすることにより、薄型化が可能で、容易に成形できる。また、第1導体素子51および第2導体素子52は、非導電性材料で構成される薄板を基材とし、その表面に金属被覆を備えた構成とすることもできる。金属被覆は、例えば銅、銀、ニッケル、アルミなどのメッキ処理によって形成することができる。
なお、第1導体素子51および第2導体素子52のうち、いずれか一方を金属製とし、他方を基材に金属皮膜を施した構成としてもよい。
以上のように、第2導体素子52には、貫通穴52B等が設けられており、第1導体素子51と第2導体素子52とは完全に同一形状、同一面積の部材ではない。したがって、第1導体素子51と第2導体素子52とが平面視で重なるとは、貫通穴52Bの部分のように、一部が重ならない部分が存在する場合も含まれるものである。すなわち、第1導体素子51および第2導体素子52は、板状逆F型アンテナ50として機能するように配置されていればよい。なお、板状逆F型アンテナ50としては、グランド電極となる第2導体素子52が、放射電極となる第1導体素子51よりも一回り大きいサイズで構成され、第1導体素子51の外周の位置が第2導体素子52の外周よりも内側に配置されるものが好ましい。
さらに、第1導体素子51や第2導体素子52は、他の部品をよけるための孔や、取り付けのための外周の凹凸形状が設けられる場合もあり、これらの構造を採用し、平面視で第1導体素子51と第2導体素子52との一部が重ならないように構成しても、つまり第1導体素子51と第2導体素子52とは全体的に重なっていれば、一部が重なっていなくても板状逆F型アンテナ50として用いることができる。
また、本実施形態では、第1導体素子51は、地板21の表面に配置され、第2導体素子52は、地板21の裏面に配置され、第1導体素子51および第2導体素子52は地板21の厚さ寸法だけ上下方向に離れて配置されている。さらに、第1導体素子51と、文字板2の表面に直交する軸方向の距離Hにおいて、第1導体素子51に最も近接する時針31との前記距離Hは、1.35mm以上に設定されている。
第1導体素子51および第2導体素子52は、例えば銅、銅合金、アルミ、アルミ合金などの金属薄板で形成されることが好ましい。このように第1導体素子51および第2導体素子52を金属製とすることにより、薄型化が可能で、容易に成形できる。また、第1導体素子51および第2導体素子52は、非導電性材料で構成される薄板を基材とし、その表面に金属被覆を備えた構成とすることもできる。金属被覆は、例えば銅、銀、ニッケル、アルミなどのメッキ処理によって形成することができる。
なお、第1導体素子51および第2導体素子52のうち、いずれか一方を金属製とし、他方を基材に金属皮膜を施した構成としてもよい。
短絡部53は、第1導体素子51および第2導体素子52と同様な材質つまり導電体で構成されている。この短絡部53は、第1導体素子51および第2導体素子52の外縁部に設けられている。
短絡部53は、第1導体素子51と第2導体素子52とを垂直に接続するように直線状に形成されてもよいし、外周側に膨らんだ湾曲部を含んで形成されてもよい。短絡部53に湾曲部を設けることにより、外部から受けた衝撃を緩衝する緩衝部として湾曲部を機能させることができる。
なお、短絡部53は、1箇所に設けられてもよいし、複数箇所に設けられても良い。すなわち、第1導体素子51、第2導体素子52、短絡部53は、GPS衛星信号を受信するために必要な受信特性が得られるように設計すればよい。
短絡部53は、第1導体素子51と第2導体素子52とを垂直に接続するように直線状に形成されてもよいし、外周側に膨らんだ湾曲部を含んで形成されてもよい。短絡部53に湾曲部を設けることにより、外部から受けた衝撃を緩衝する緩衝部として湾曲部を機能させることができる。
なお、短絡部53は、1箇所に設けられてもよいし、複数箇所に設けられても良い。すなわち、第1導体素子51、第2導体素子52、短絡部53は、GPS衛星信号を受信するために必要な受信特性が得られるように設計すればよい。
第1導体素子51、第2導体素子52、短絡部53は、例えば金属薄板をプレス加工によって折り曲げ成形する方法等を用いて一体構造で形成されていることが好ましい。このような構成を適用すれば、板状逆F型アンテナ50をより効率的に製造できる。
給電素子54は、回路基板23上に設けられた給電端子に接続され、第1導体素子51および第2導体素子52により受信した信号を、回路基板23に実装される受信IC70に供給する機能を有している。
接続素子55は、回路基板23上に設けられたグランド端子と、第2導体素子52に設けられた接地端子52Cとを接続している。
なお、文字板2と第1導体素子51との間にソーラーパネルを設ける場合、第1導体素子51をソーラーパネルの支持基板として兼用してもよい。
接続素子55は、回路基板23上に設けられたグランド端子と、第2導体素子52に設けられた接地端子52Cとを接続している。
なお、文字板2と第1導体素子51との間にソーラーパネルを設ける場合、第1導体素子51をソーラーパネルの支持基板として兼用してもよい。
[運針制御]
次に、電子時計1における衛星信号の受信処理時の運針制御について説明する。電子時計1は、ユーザーがボタン7Aを押して衛星信号を受信する強制受信処理と、予め設定した時刻になると自動的に衛星信号を受信する自動受信処理とがある。
また、強制受信処理には、3つ以上のGPS衛星を捕捉して衛星信号を受信し、時刻情報を取得し、さらに位置情報を算出する測位受信処理と、1つ以上のGPS衛星を捕捉して衛星信号を受信し、時刻情報を取得する測時受信処理とがある。測位受信処理および測時受信処理は、例えば、ユーザーがボタン7Aを押し続ける時間によって選択される。一方、自動受信処理は測時受信処理を実行する。
次に、電子時計1における衛星信号の受信処理時の運針制御について説明する。電子時計1は、ユーザーがボタン7Aを押して衛星信号を受信する強制受信処理と、予め設定した時刻になると自動的に衛星信号を受信する自動受信処理とがある。
また、強制受信処理には、3つ以上のGPS衛星を捕捉して衛星信号を受信し、時刻情報を取得し、さらに位置情報を算出する測位受信処理と、1つ以上のGPS衛星を捕捉して衛星信号を受信し、時刻情報を取得する測時受信処理とがある。測位受信処理および測時受信処理は、例えば、ユーザーがボタン7Aを押し続ける時間によって選択される。一方、自動受信処理は測時受信処理を実行する。
[測時受信処理]
測時受信処理における制御について、図6のフローチャートおよび図1を参照して説明する。
図6に示すように、制御IC60は、通常時は、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103を制御し、時針31、分針32、秒針33で現在時刻を指示するステップS11の通常運針処理を実行する。
制御IC60は、この通常運針処理中に、ステップS12を実行し、測時受信処理を実行する所定の条件に該当したか否かを判定する。制御IC60は、ステップS12でNOと判定した場合は、ステップS12の判定処理でYESと判定するまで、ステップS11の通常運針処理を継続する。
測時受信処理における制御について、図6のフローチャートおよび図1を参照して説明する。
図6に示すように、制御IC60は、通常時は、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103を制御し、時針31、分針32、秒針33で現在時刻を指示するステップS11の通常運針処理を実行する。
制御IC60は、この通常運針処理中に、ステップS12を実行し、測時受信処理を実行する所定の条件に該当したか否かを判定する。制御IC60は、ステップS12でNOと判定した場合は、ステップS12の判定処理でYESと判定するまで、ステップS11の通常運針処理を継続する。
制御IC60は、ユーザーによる測時受信開始操作があった場合、あるいは、自動受信処理を実行する時刻になった場合など、ステップS12の所定の条件に該当して、ステップS12でYESと判定すると、針を重ねる動作を開始するステップS13を実行する。ステップS13を実行すると、制御IC60は、時針31、分針32、秒針33を受信時待機位置に移動するように、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103の駆動を制御する。本実施形態では、測時受信時の受信時待機位置を文字板2の12時位置の目盛を指示する位置に設定している。このため、例えば、図1に示すように、時針31、分針32、秒針33が1時50分38秒を指示している時に、ステップS13の動作が開始すると、制御IC60は、時針31、分針32、秒針33を12時位置まで運針し、その位置で運針を停止する。
時針31、分針32、秒針33が同じ目盛を指示すると、指針軸35〜37の回転軸と、各時針31、分針32、秒針33の先端とをそれぞれ結ぶ軸線である指示軸の方向が一致する。この場合、分針32の第2導電部320の平面積の60%以上は、時針31の第1導電部310に平面視で重なる。また、秒針33の第3導電部330の平面積の60%以上は、分針32の第2導電部320に平面視で重なる。
なお、時針31、分針32、秒針33は、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103によって独立して運針制御されるため、図1に示す例では、分針32、秒針33は時計回りに12時位置まで運針され、時針31は反時計回りで12時位置まで運針され、受信時待機位置までの運針量が最小限となるように制御される。
時針31、分針32、秒針33が同じ目盛を指示すると、指針軸35〜37の回転軸と、各時針31、分針32、秒針33の先端とをそれぞれ結ぶ軸線である指示軸の方向が一致する。この場合、分針32の第2導電部320の平面積の60%以上は、時針31の第1導電部310に平面視で重なる。また、秒針33の第3導電部330の平面積の60%以上は、分針32の第2導電部320に平面視で重なる。
なお、時針31、分針32、秒針33は、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103によって独立して運針制御されるため、図1に示す例では、分針32、秒針33は時計回りに12時位置まで運針され、時針31は反時計回りで12時位置まで運針され、受信時待機位置までの運針量が最小限となるように制御される。
制御IC60は、ステップS13で時針31、分針32、秒針33を受信時待機位置に移動させる動作を開始すると、受信時待機位置までの移動が完了していなくても、ステップS14を実行し、受信IC70を作動させて衛星信号の受信処理を開始する。
制御IC60は、時針31、分針32、秒針33が受信時待機位置、本実施形態では0時0分0秒あるいは12時0分0秒を指示する位置に移動すると、ステップS15を実行して時針31、分針32、秒針33の運針を停止し、針の重なりを完了する。
また、制御IC60は、ステップS16を実行し、衛星信号の受信処理を終了する。なお、ステップS16の受信処理の終了は、通常、時刻情報を取得できた場合であるが、時刻情報を取得できなかった場合、例えば、GPS衛星を捕捉できない場合や、衛星信号レベルが低く、時刻情報を取得できないと判定した場合も受信処理を終了する。
また、ステップS15の針の重なり完了つまり受信時待機位置への移動が完了するタイミングと、ステップS16の受信終了のタイミングは、受信時待機位置への移動前の時針31、分針32、秒針33の位置や、衛星信号の受信環境によって左右されるため、図6のフローチャートとは逆に、受信終了後に、針の重なりが完了する場合もある。
制御IC60は、時針31、分針32、秒針33が受信時待機位置、本実施形態では0時0分0秒あるいは12時0分0秒を指示する位置に移動すると、ステップS15を実行して時針31、分針32、秒針33の運針を停止し、針の重なりを完了する。
また、制御IC60は、ステップS16を実行し、衛星信号の受信処理を終了する。なお、ステップS16の受信処理の終了は、通常、時刻情報を取得できた場合であるが、時刻情報を取得できなかった場合、例えば、GPS衛星を捕捉できない場合や、衛星信号レベルが低く、時刻情報を取得できないと判定した場合も受信処理を終了する。
また、ステップS15の針の重なり完了つまり受信時待機位置への移動が完了するタイミングと、ステップS16の受信終了のタイミングは、受信時待機位置への移動前の時針31、分針32、秒針33の位置や、衛星信号の受信環境によって左右されるため、図6のフローチャートとは逆に、受信終了後に、針の重なりが完了する場合もある。
制御IC60は、ステップS16の受信終了後、ステップS17による時刻修正処理を実行し、修正された時刻を指示する位置に時針31、分針32、秒針33を移動し、通常運針に戻る。
測時受信時に時刻情報の取得に成功した場合、受信IC70は、取得したGPS時刻を閏秒情報で補正した協定世界時(UTC)を制御IC60に出力する。制御IC60は、受信IC70から受信した協定世界時に、現在地の時差情報を加算して、現地時刻を算出し、時針31、分針32、秒針33で指示する。この現地時刻は、水晶振動子の発振信号を分周して得られる基準信号を用いて時刻カウンタで更新される。
測時受信時に時刻情報の取得に失敗した場合、受信IC70は、現在時刻をカウントしている時刻カウンタから取得した現在時刻を、時針31、時針31、秒針33で指示する。
測時受信時に時刻情報の取得に成功した場合、受信IC70は、取得したGPS時刻を閏秒情報で補正した協定世界時(UTC)を制御IC60に出力する。制御IC60は、受信IC70から受信した協定世界時に、現在地の時差情報を加算して、現地時刻を算出し、時針31、分針32、秒針33で指示する。この現地時刻は、水晶振動子の発振信号を分周して得られる基準信号を用いて時刻カウンタで更新される。
測時受信時に時刻情報の取得に失敗した場合、受信IC70は、現在時刻をカウントしている時刻カウンタから取得した現在時刻を、時針31、時針31、秒針33で指示する。
[測位受信処理]
次に、測位受信処理における制御について、図7のフローチャートおよび図8を参照して説明する。
図7に示すように、制御IC60は、通常時は、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103を制御し、時針31、分針32、秒針33で現在時刻を指示するステップS11の通常運針処理を実行する。
制御IC60は、この通常運針処理中に、ステップS22を実行し、測位受信処理を実行する所定の条件に該当したか否かを判定する。制御IC60は、ステップS22でNOと判定した場合は、ステップS22の判定処理でYESと判定するまで、ステップS21の通常運針処理を継続する。
すなわち、制御IC60は、ステップS11の通常運針処理時に、測時受信処理の実行条件に該当したかを判定する図6のステップS12と、測位受信処理の実行条件に該当したかを判定する図7のステップS22との各判定処理を行う。そして、ステップS12でYESと判定した場合は図6のステップS13〜S17を実行し、ステップS22でYESと判定した場合は、以下に説明するように、図7のステップS23〜S27を実行する。
次に、測位受信処理における制御について、図7のフローチャートおよび図8を参照して説明する。
図7に示すように、制御IC60は、通常時は、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103を制御し、時針31、分針32、秒針33で現在時刻を指示するステップS11の通常運針処理を実行する。
制御IC60は、この通常運針処理中に、ステップS22を実行し、測位受信処理を実行する所定の条件に該当したか否かを判定する。制御IC60は、ステップS22でNOと判定した場合は、ステップS22の判定処理でYESと判定するまで、ステップS21の通常運針処理を継続する。
すなわち、制御IC60は、ステップS11の通常運針処理時に、測時受信処理の実行条件に該当したかを判定する図6のステップS12と、測位受信処理の実行条件に該当したかを判定する図7のステップS22との各判定処理を行う。そして、ステップS12でYESと判定した場合は図6のステップS13〜S17を実行し、ステップS22でYESと判定した場合は、以下に説明するように、図7のステップS23〜S27を実行する。
制御IC60は、ユーザーによる測位受信開始操作があった場合は、ステップS22の所定の条件に該当するため、ステップS22でYESと判定し、針を重ねる動作を開始するステップS23を実行する。ステップS23を実行すると、制御IC60は、時針31、分針32、秒針33を受信時待機位置に移動するように、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103の駆動を制御する。
本実施形態では、測位受信処理時の受信時待機位置を文字板2の6時位置の目盛を指示する位置に設定している。すなわち、本実施形態では、制御IC60は、時針31、分針32、秒針33を、測時受信処理時は12時位置に移動させ、測位受信処理時は6時位置に移動させる。
このため、例えば、図8に示すように、時針31、分針32、秒針33が1時50分38秒を指示している時に、ステップS23の動作が開始すると、制御IC60は、時針31、分針32、秒針33を6時位置まで運針し、その位置で運針を停止する。なお、時針31、分針32、秒針33は、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103によって独立して運針制御されるため、図8に示す例では、分針32、秒針33は反時計回りに6時位置まで運針され、時針31は時計回りで6時位置まで運針され、受信時待機位置までの運針量が最小限となるように制御される。
本実施形態では、測位受信処理時の受信時待機位置を文字板2の6時位置の目盛を指示する位置に設定している。すなわち、本実施形態では、制御IC60は、時針31、分針32、秒針33を、測時受信処理時は12時位置に移動させ、測位受信処理時は6時位置に移動させる。
このため、例えば、図8に示すように、時針31、分針32、秒針33が1時50分38秒を指示している時に、ステップS23の動作が開始すると、制御IC60は、時針31、分針32、秒針33を6時位置まで運針し、その位置で運針を停止する。なお、時針31、分針32、秒針33は、第1モーター101、第2モーター102、第3モーター103によって独立して運針制御されるため、図8に示す例では、分針32、秒針33は反時計回りに6時位置まで運針され、時針31は時計回りで6時位置まで運針され、受信時待機位置までの運針量が最小限となるように制御される。
制御IC60は、ステップS23で時針31、分針32、秒針33を受信時待機位置に移動させる動作を開始した後、時針31、分針32、秒針33が受信時待機位置、本実施形態では6時30分30秒あるいは18時30分30秒を指示する位置に移動すると、ステップS24を実行して時針31、分針32、秒針33の運針を停止し、針の重なりを完了する。
次に、制御IC60は、ステップS25を実行し、受信IC70を作動させて衛星信号の受信処理を開始する。
その後、制御IC60は、ステップS26を実行し、衛星信号の受信処理を終了する。なお、ステップS26の受信処理の終了は、通常、位置情報を算出できた場合であるが、位置情報を算出できなかった場合、例えば、3つ以上のGPS衛星を捕捉できない場合や、衛星信号レベルが低く、位置情報を算出できないと判定した場合も受信処理を終了する。
次に、制御IC60は、ステップS25を実行し、受信IC70を作動させて衛星信号の受信処理を開始する。
その後、制御IC60は、ステップS26を実行し、衛星信号の受信処理を終了する。なお、ステップS26の受信処理の終了は、通常、位置情報を算出できた場合であるが、位置情報を算出できなかった場合、例えば、3つ以上のGPS衛星を捕捉できない場合や、衛星信号レベルが低く、位置情報を算出できないと判定した場合も受信処理を終了する。
制御IC60は、ステップS26の受信終了後、ステップS27による時刻修正処理を実行し、修正された時刻を指示する位置に時針31、分針32、秒針33を移動し、通常運針に戻る。
測位受信処理で時刻情報を取得できた場合、受信IC70は、取得したGPS時刻を閏秒情報で補正した協定世界時(UTC)を制御IC60に出力する。制御IC60は、受信IC70から受信した協定世界時に、測位受信処理で得られた現在地に基づく時差情報を電子時計1に設けられた記憶部から求めて現地時刻を算出し、時針31、分針32、秒針33で指示する。
測時受信時に時刻情報の取得に失敗した場合、受信IC70は、現在時刻をカウントしている時刻カウンタから取得し、時針31、分針32、秒針33で現在時刻を指示する。
測位受信処理で時刻情報を取得できた場合、受信IC70は、取得したGPS時刻を閏秒情報で補正した協定世界時(UTC)を制御IC60に出力する。制御IC60は、受信IC70から受信した協定世界時に、測位受信処理で得られた現在地に基づく時差情報を電子時計1に設けられた記憶部から求めて現地時刻を算出し、時針31、分針32、秒針33で指示する。
測時受信時に時刻情報の取得に失敗した場合、受信IC70は、現在時刻をカウントしている時刻カウンタから取得し、時針31、分針32、秒針33で現在時刻を指示する。
[第1実施形態の作用効果]
電子時計1は、衛星信号の受信処理の一部の期間に、第1指針である時針31と、第2指針である分針32と、秒針33とを受信時待機位置に移動して待機させたので、時針31、分針32、秒針33が平面視で第1導体素子51に重なる面積を最小限にすることができる。すなわち、分針32の第2導電部320の平面積の60%以上は、時針31の第1導電部310と重なり、秒針33の第3導電部330の平面積の60%以上は、分針32の第2導電部320と重なるため、第1導体素子51に対向する導電部310、320、330の面積を最小限にできる。各指針31〜33が取り付けられる指針軸35〜37が金属等の導電性材料で構成されると、樹脂等の非導電性材料で構成された場合と比較して、耐久性が高くなるので好ましい。一方、指針軸35〜37が導電性の場合、指針軸35〜37および各指針31〜33の導電部310、320、330に電流が流れ、板状逆F型アンテナ50と各指針31〜33の導電部310、320、330との間に発生する寄生容量の影響が大きくなり、共振周波数のズレが発生し、受信感度も低下するおそれがある。本実施形態によれば、第1導体素子51に対向する導電部310、320、330の面積を最小限にできるので、時針31、分針32、秒針33の各導電部310、320、330と第1導体素子51との間に発生する寄生容量も最小限に制限でき、寄生容量の影響による板状逆F型アンテナ50での共振周波数のズレが軽減され、受信感度の低下も最小限に抑制できる。
本実施形態において、第1導電部310の平面積が13mm2、第2導電部320の平面積が12mm2、第3導電部330の平面積が4mm2の場合のアンテナ利得の改善を測定した結果を表1に示す。表1では、時針31、分針32、秒針33が15時0分30秒、つまり各指針31〜33の指示軸が互いに90度の角度で配置され、各導電部310、320、330が平面視で重なる部分が、各指針軸35〜37に固定された根元部分のみであって、平面視で重なる面積が最小限の場合を、各指針が平面視で重なる面積の割合が0%とした。また、本実施形態の受信時待機位置のように各指針31〜33が12時や6時などの同じ目盛を指示し、各導電部310、320、330が平面視で重なる面積が最大となる場合を前記面積の割合が100%とした。各指針が平面視で重なる面積の割合が0%の場合に比べ、100%の場合は、アンテナ利得は最大で約3dB改善した。したがって、衛星信号の受信に成功する確率も向上できる。
また、表1に示すように、各指針の導電部が重なる面積の割合が60%となる付近で、アンテナ利得の改善の割合が上昇する。よって、分針32の第2導電部320の平面積の60%以上は、時針31の第1導電部310と重なり、秒針33の第3導電部330の平面積の60%以上は、分針32の第2導電部320と重なるようにするのが望ましい。
電子時計1は、衛星信号の受信処理の一部の期間に、第1指針である時針31と、第2指針である分針32と、秒針33とを受信時待機位置に移動して待機させたので、時針31、分針32、秒針33が平面視で第1導体素子51に重なる面積を最小限にすることができる。すなわち、分針32の第2導電部320の平面積の60%以上は、時針31の第1導電部310と重なり、秒針33の第3導電部330の平面積の60%以上は、分針32の第2導電部320と重なるため、第1導体素子51に対向する導電部310、320、330の面積を最小限にできる。各指針31〜33が取り付けられる指針軸35〜37が金属等の導電性材料で構成されると、樹脂等の非導電性材料で構成された場合と比較して、耐久性が高くなるので好ましい。一方、指針軸35〜37が導電性の場合、指針軸35〜37および各指針31〜33の導電部310、320、330に電流が流れ、板状逆F型アンテナ50と各指針31〜33の導電部310、320、330との間に発生する寄生容量の影響が大きくなり、共振周波数のズレが発生し、受信感度も低下するおそれがある。本実施形態によれば、第1導体素子51に対向する導電部310、320、330の面積を最小限にできるので、時針31、分針32、秒針33の各導電部310、320、330と第1導体素子51との間に発生する寄生容量も最小限に制限でき、寄生容量の影響による板状逆F型アンテナ50での共振周波数のズレが軽減され、受信感度の低下も最小限に抑制できる。
本実施形態において、第1導電部310の平面積が13mm2、第2導電部320の平面積が12mm2、第3導電部330の平面積が4mm2の場合のアンテナ利得の改善を測定した結果を表1に示す。表1では、時針31、分針32、秒針33が15時0分30秒、つまり各指針31〜33の指示軸が互いに90度の角度で配置され、各導電部310、320、330が平面視で重なる部分が、各指針軸35〜37に固定された根元部分のみであって、平面視で重なる面積が最小限の場合を、各指針が平面視で重なる面積の割合が0%とした。また、本実施形態の受信時待機位置のように各指針31〜33が12時や6時などの同じ目盛を指示し、各導電部310、320、330が平面視で重なる面積が最大となる場合を前記面積の割合が100%とした。各指針が平面視で重なる面積の割合が0%の場合に比べ、100%の場合は、アンテナ利得は最大で約3dB改善した。したがって、衛星信号の受信に成功する確率も向上できる。
また、表1に示すように、各指針の導電部が重なる面積の割合が60%となる付近で、アンテナ利得の改善の割合が上昇する。よって、分針32の第2導電部320の平面積の60%以上は、時針31の第1導電部310と重なり、秒針33の第3導電部330の平面積の60%以上は、分針32の第2導電部320と重なるようにするのが望ましい。
電子時計1は、各指針31〜33を、測時受信処理時には12時位置に移動し、測位受信処理時には6時位置に移動するため、ユーザーは、現在の受信処理が測時受信処理であるのか測位受信処理であるのかを容易に把握できる。このため、ボタン7Aによる測時受信処理と測位受信処理との選択操作を誤った場合でも即座に確認でき、操作をやり直すことができる。
制御IC60は、測時受信処理時には、図6に示すように、各指針31〜33が受信時待機位置に移動し終わる前に、受信を開始しているため、受信終了までの時間を短くできる。
制御IC60は、測位受信処理時には、図7に示すように、各指針31〜33が受信時待機位置に移動してから、受信を開始しているので、受信開始時から寄生容量の影響を最小限にでき、受信感度の低下を最小限に抑制できる。
すなわち、測時受信処理では、少なくとも1つのGPS衛星から衛星信号を受信できればよく、信号レベルの高い衛星信号を受信できる可能性も高いため、各指針31〜33が受信時待機位置に移動し終わる前に受信を開始しても、受信に成功する確率が高い。一方、測位受信処理では、3つ以上のGPS衛星から衛星信号を受信する必要があり、信号レベルの低い衛星信号が含まれている可能性もある。このため、各指針31〜33が受信時待機位置に移動し終えてから受信を開始することで、受信に成功する可能性を高めることができる。
制御IC60は、測位受信処理時には、図7に示すように、各指針31〜33が受信時待機位置に移動してから、受信を開始しているので、受信開始時から寄生容量の影響を最小限にでき、受信感度の低下を最小限に抑制できる。
すなわち、測時受信処理では、少なくとも1つのGPS衛星から衛星信号を受信できればよく、信号レベルの高い衛星信号を受信できる可能性も高いため、各指針31〜33が受信時待機位置に移動し終わる前に受信を開始しても、受信に成功する確率が高い。一方、測位受信処理では、3つ以上のGPS衛星から衛星信号を受信する必要があり、信号レベルの低い衛星信号が含まれている可能性もある。このため、各指針31〜33が受信時待機位置に移動し終えてから受信を開始することで、受信に成功する可能性を高めることができる。
電子時計1は、各指針31〜33の導電部の平面積の合計値が50mm2未満であるため、50mm2以上の場合に比べてアンテナ利得を改善できる。
例えば、第1実施形態の電子時計1において、導電部の平面積の合計値が29mm2の各指針31〜33を0時0分0秒位置に移動した際の受信実験結果は、秒針33の平面積が6mm2、分針32の平面積が23mm2、時針31の平面積が21mm2、つまり導電部の平面積の合計値が50mm2の各指針31〜33を0時0分0秒位置に移動した際の受信実験結果に比べて、アンテナ利得が最大約3dB改善した。すなわち、各指針31〜33を平面視で重ねた場合に、第1導体素子51と平面視で重なる面積が小さいほど、寄生容量を低減でき、共振周波数のズレを軽減できてアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できる。
例えば、第1実施形態の電子時計1において、導電部の平面積の合計値が29mm2の各指針31〜33を0時0分0秒位置に移動した際の受信実験結果は、秒針33の平面積が6mm2、分針32の平面積が23mm2、時針31の平面積が21mm2、つまり導電部の平面積の合計値が50mm2の各指針31〜33を0時0分0秒位置に移動した際の受信実験結果に比べて、アンテナ利得が最大約3dB改善した。すなわち、各指針31〜33を平面視で重ねた場合に、第1導体素子51と平面視で重なる面積が小さいほど、寄生容量を低減でき、共振周波数のズレを軽減できてアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できる。
電子時計1は、第1指針である時針31と、第1導体素子51との文字板2の表面に直交する軸方向の距離Hが1.35mm以上であるため、1.35mm未満の場合に比べてアンテナ利得を改善できる。
すなわち、第1実施形態の電子時計1において、各指針31〜33を0時0分0秒位置に移動した場合、時針31と第1導体素子51との距離Hを1.30mmとした場合の受信実験結果に比べ、距離Hを1.35mmとした場合の受信実験結果では、アンテナ利得が最大約3dB改善した。すなわち、第1導体素子51に最も近接する時針31と第1導体素子51との距離が離れるほど、寄生容量は低減し、共振周波数のズレも小さくなってアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できる。
すなわち、第1実施形態の電子時計1において、各指針31〜33を0時0分0秒位置に移動した場合、時針31と第1導体素子51との距離Hを1.30mmとした場合の受信実験結果に比べ、距離Hを1.35mmとした場合の受信実験結果では、アンテナ利得が最大約3dB改善した。すなわち、第1導体素子51に最も近接する時針31と第1導体素子51との距離が離れるほど、寄生容量は低減し、共振周波数のズレも小さくなってアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できる。
[第2実施形態]
第2実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Bを図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、アンテナ内蔵式電子時計1Bを単に電子時計1Bと略して説明する。また、第1実施形態の電子時計1と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
第2実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Bを図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、アンテナ内蔵式電子時計1Bを単に電子時計1Bと略して説明する。また、第1実施形態の電子時計1と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
電子時計1Bは、図9および図10に示すように、文字板2内に小針34および小針34を駆動する第3駆動部83を備える点が電子時計1と相違し、その他の構成は電子時計1と同じである。
文字板2には、文字板2の平面中心に対して6時側にサブダイヤル2Bが設けられ、サブダイヤル2Bの平面中心位置に、小針34の指針軸38が配置されている。また、ムーブメント20Bには、小針34および指針軸38を駆動する第3駆動部83として、第4モーター104および第4輪列140が設けられている。小針34および指針軸38は、導電性材料で構成されている。
文字板2には、文字板2の平面中心に対して6時側にサブダイヤル2Bが設けられ、サブダイヤル2Bの平面中心位置に、小針34の指針軸38が配置されている。また、ムーブメント20Bには、小針34および指針軸38を駆動する第3駆動部83として、第4モーター104および第4輪列140が設けられている。小針34および指針軸38は、導電性材料で構成されている。
第2実施形態の電子時計1Bでは、測位受信処理および測時受信処理のいずれの場合も、時針31、分針32、秒針33を文字板2の6時の目盛を指示する位置、すなわち受信時待機位置に移動する。また、第3駆動部83は、小針34を時針31、分針32と重なる位置、すなわちサブダイヤル2Bにおいて、6時側または12時側を指示する位置に移動する。
これにより、受信処理時にすべての指針31〜34が平面視で重なり、第1導体素子51に対して平面視で重なる指針31〜34の面積を最小限にできる。従って、電子時計1Bにおいても、寄生容量を低減でき、共振周波数のズレも小さくなってアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できるなど、前記第1実施形態の電子時計1と同様の作用効果を奏することができる。
これにより、受信処理時にすべての指針31〜34が平面視で重なり、第1導体素子51に対して平面視で重なる指針31〜34の面積を最小限にできる。従って、電子時計1Bにおいても、寄生容量を低減でき、共振周波数のズレも小さくなってアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できるなど、前記第1実施形態の電子時計1と同様の作用効果を奏することができる。
[第3実施形態]
第3実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Cは、図11に示すように、測位受信処理および測時受信処理の何れの場合も、時針31および分針32を12時位置や6時位置に移動して平面視で重ね、秒針33は現在の指示位置で停止または運針を継続させる点が前記第1実施形態の電子時計1と相違する。
このようなアンテナ内蔵式電子時計1Cにおいても、受信処理時に、分針32および時針31を平面視で重なる位置に移動するため、寄生容量を低減でき、共振周波数のズレも小さくなってアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できるなど、前記第1実施形態の電子時計1と同様の作用効果を奏することができる。
また、秒針33は時針31、分針32に比べて平面積が小さく、かつ、第1導体素子51からの距離も大きいため、時針31、分針32に比べて、発生する寄生容量も小さく、アンテナ利得への影響も小さい。したがって、受信期間中、秒針33を時針31、分針32に平面視で重ねていなくても、共振周波数のズレが小さくなってアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できる。例えば、時針31、分針32、秒針33が15時0分30秒の位置にあるとき、つまり各指針31〜33の指示軸が90度交差する方向を向いている場合の受信実験結果に対し、時針31、分針32、秒針33が0時0分20秒の位置にあるとき、つまり時針31および分針32が平面視で重なり、秒針33が重なっていない場合の受信実験結果は、アンテナ利得が最大約2dB改善し、受信感度を向上できた。
第3実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Cは、図11に示すように、測位受信処理および測時受信処理の何れの場合も、時針31および分針32を12時位置や6時位置に移動して平面視で重ね、秒針33は現在の指示位置で停止または運針を継続させる点が前記第1実施形態の電子時計1と相違する。
このようなアンテナ内蔵式電子時計1Cにおいても、受信処理時に、分針32および時針31を平面視で重なる位置に移動するため、寄生容量を低減でき、共振周波数のズレも小さくなってアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できるなど、前記第1実施形態の電子時計1と同様の作用効果を奏することができる。
また、秒針33は時針31、分針32に比べて平面積が小さく、かつ、第1導体素子51からの距離も大きいため、時針31、分針32に比べて、発生する寄生容量も小さく、アンテナ利得への影響も小さい。したがって、受信期間中、秒針33を時針31、分針32に平面視で重ねていなくても、共振周波数のズレが小さくなってアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できる。例えば、時針31、分針32、秒針33が15時0分30秒の位置にあるとき、つまり各指針31〜33の指示軸が90度交差する方向を向いている場合の受信実験結果に対し、時針31、分針32、秒針33が0時0分20秒の位置にあるとき、つまり時針31および分針32が平面視で重なり、秒針33が重なっていない場合の受信実験結果は、アンテナ利得が最大約2dB改善し、受信感度を向上できた。
なお、時針31、分針32、秒針33のうちの2つの指針を平面視で重ねる場合、第3実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Cのように、分針32および時針31を重なることが最も効果が高いが、他の指針の組み合わせであってもよい。すなわち、時針31と秒針33とを平面視で重ねてもよいし、分針32と秒針33とを平面視で重ねてもよい。時針31、分針32、秒針33のうちのいずれか2つの指針を平面視で重ねて受信処理を行えば、3つの指針31〜33がそれぞれ平面視で重ならない状態で受信処理を行う場合に比べて受信感度を向上できる。
[第4実施形態]
第4実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Dは、図12に示すように、受信処理時に、時針31に対して分針32や秒針33の一部が平面視で重なるようにしたものである。すなわち、前記各実施形態では、時針31の指示軸に対し、分針32や秒針33の指示軸を一致させ、第1導体素子51に対して、時針31、分針32、秒針33が平面視で重なる面積が最小となるように設定していた。
一方、アンテナ内蔵式電子時計1Dでは、受信処理時に、時針31の指示軸に対し、分針32および秒針33の指示軸をずらして配置したものである。この場合でも、第1指針である時針31の第1導電部310に対して、第2指針である分針32の第2導電部320が平面視で重なる面積を、第2導電部320の平面積の60%以上となるように設定している。なお、本実施形態では、第1導電部310に対して秒針33の第3導電部330が平面視で重なる面積も、第3導電部330の平面積の60%以上となるように設定している。
第4実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Dは、図12に示すように、受信処理時に、時針31に対して分針32や秒針33の一部が平面視で重なるようにしたものである。すなわち、前記各実施形態では、時針31の指示軸に対し、分針32や秒針33の指示軸を一致させ、第1導体素子51に対して、時針31、分針32、秒針33が平面視で重なる面積が最小となるように設定していた。
一方、アンテナ内蔵式電子時計1Dでは、受信処理時に、時針31の指示軸に対し、分針32および秒針33の指示軸をずらして配置したものである。この場合でも、第1指針である時針31の第1導電部310に対して、第2指針である分針32の第2導電部320が平面視で重なる面積を、第2導電部320の平面積の60%以上となるように設定している。なお、本実施形態では、第1導電部310に対して秒針33の第3導電部330が平面視で重なる面積も、第3導電部330の平面積の60%以上となるように設定している。
このようなアンテナ内蔵式電子時計1Dにおいても、受信処理時に、時針31に対して、分針32および秒針33が平面視で重なる位置に移動するため、寄生容量を低減でき、共振周波数のズレも小さくなってアンテナ利得を改善でき、受信感度を向上できるなど、前記第1実施形態の電子時計1と同様の作用効果を奏することができる。
すなわち、本発明者が時針31に対して分針32が重なる面積を変化させて受信処理実験を行ったところ、分針32の平面積の60%以上が時針31に重なっていれば受信への影響が殆どなかったのに対し、60%未満の場合には、重なる面積が減少するにしたがって受信への影響が増加した。したがって、分針32の平面積の60%以上、つまり分針32の導電部の平面積の60%以上を時針31と平面視で重なるように設定することで、寄生容量の影響を低減できて衛星信号の受信への影響も軽減できる。
また、受信処理時に時針31、分針32、秒針33の指示軸が一致する位置まで各指針31〜33を移動する必要が無いため、指針31〜33の移動が完了するまでの時間を短縮できる。
すなわち、本発明者が時針31に対して分針32が重なる面積を変化させて受信処理実験を行ったところ、分針32の平面積の60%以上が時針31に重なっていれば受信への影響が殆どなかったのに対し、60%未満の場合には、重なる面積が減少するにしたがって受信への影響が増加した。したがって、分針32の平面積の60%以上、つまり分針32の導電部の平面積の60%以上を時針31と平面視で重なるように設定することで、寄生容量の影響を低減できて衛星信号の受信への影響も軽減できる。
また、受信処理時に時針31、分針32、秒針33の指示軸が一致する位置まで各指針31〜33を移動する必要が無いため、指針31〜33の移動が完了するまでの時間を短縮できる。
[第5実施形態]
第5実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Eは、図13に示すように、開口を有する第1導電部311と、前記開口に嵌め込まれたセラミックなどの非導電性部材で形成された蓄光塗料312とで構成した時針31Aと、開口を有する第2導電部321と、前記開口に嵌め込まれたセラミックなどの非導電性部材で形成された蓄光塗料322とで構成した分針32Aとを備える。秒針33は、前記各実施形態と同じく全体が第3導電部330である。
アンテナ内蔵式電子時計1Eにおいても、受信処理時は、各時針31A、分針32A、秒針33を指示軸が一致する位置に移動してもよいし、図13に示すように、時針31A、分針32Aの指示軸をずらした位置に移動してもよい。また、アンテナ内蔵式電子時計1Eにおいても、分針32Aの第2導電部321の平面積の60%以上が、時針31Aの第1導電部311に平面視で重なることが好ましいが、60%未満としてもよい。
すなわち、蓄光塗料312、322を備えることで、時針31A、分針32Aの第1導電部311、第2導電部321の面積は、蓄光塗料312、322を備えない前記各実施形態の指針31、分針32の第1導電部310、第2導電部320に比べて小さい。したがって、分針32Aの第2導電部321が、時針31Aの第1導電部311に平面視で重なる面積が、第2導電部321の平面積の60%未満であっても、第1導体素子51に平面視で重なる第1導電部311、第2導電部321の面積が小さいため、必要な受信感度を維持することができる。
第5実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Eは、図13に示すように、開口を有する第1導電部311と、前記開口に嵌め込まれたセラミックなどの非導電性部材で形成された蓄光塗料312とで構成した時針31Aと、開口を有する第2導電部321と、前記開口に嵌め込まれたセラミックなどの非導電性部材で形成された蓄光塗料322とで構成した分針32Aとを備える。秒針33は、前記各実施形態と同じく全体が第3導電部330である。
アンテナ内蔵式電子時計1Eにおいても、受信処理時は、各時針31A、分針32A、秒針33を指示軸が一致する位置に移動してもよいし、図13に示すように、時針31A、分針32Aの指示軸をずらした位置に移動してもよい。また、アンテナ内蔵式電子時計1Eにおいても、分針32Aの第2導電部321の平面積の60%以上が、時針31Aの第1導電部311に平面視で重なることが好ましいが、60%未満としてもよい。
すなわち、蓄光塗料312、322を備えることで、時針31A、分針32Aの第1導電部311、第2導電部321の面積は、蓄光塗料312、322を備えない前記各実施形態の指針31、分針32の第1導電部310、第2導電部320に比べて小さい。したがって、分針32Aの第2導電部321が、時針31Aの第1導電部311に平面視で重なる面積が、第2導電部321の平面積の60%未満であっても、第1導体素子51に平面視で重なる第1導電部311、第2導電部321の面積が小さいため、必要な受信感度を維持することができる。
アンテナ内蔵式電子時計1Eによれば、前記各実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第1導電部311、第2導電部321の面積が小さいため、第1導電部311に対して第2導電部321が平面視で重なる面積が小さくても受信感度を維持できるため、アンテナ内蔵式電子時計1Dに比べても、受信時待機位置までの時針31A、分針32Aの移動量を小さくでき、指針31〜33の移動が完了するまでの時間を短縮できる。
なお、図13に示すアンテナ内蔵式電子時計1Eでは、秒針33は時針31A、分針32Aに重なっていないが、第3実施形態のアンテナ内蔵式電子時計1Cと同様に、秒針33も時針31Aまたは分針32Aに重ねてもよい。
なお、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
板状逆F型アンテナ50の構成は前記各実施形態に限定されない。例えば、図14に示すアンテナ内蔵式電子時計1Fのムーブメント20Fのように、第2導体素子52を地板21の下面ではなく、回路基板23の上面に配置し、第1導体素子51および第2導体素子52を離して配置してもよい。この場合、第2導体素子52を回路基板23のグランド端子に直接導通させることができ、接続素子55を不要にできる。
板状逆F型アンテナ50の構成は前記各実施形態に限定されない。例えば、図14に示すアンテナ内蔵式電子時計1Fのムーブメント20Fのように、第2導体素子52を地板21の下面ではなく、回路基板23の上面に配置し、第1導体素子51および第2導体素子52を離して配置してもよい。この場合、第2導体素子52を回路基板23のグランド端子に直接導通させることができ、接続素子55を不要にできる。
また、前記第1実施形態では、測時受信処理時に図6のフローチャートに示すように、ステップS13の針を重ねる動作を開始してから、ステップS14の受信処理を開始していたが、図15のフローチャートに示すように、ステップS13とステップS14の順番を入れ替えて、ステップS14の受信処理の開始後に、ステップS13の針を重ねる動作を開始してもよい。さらに、測時受信処理時に、図7のフローチャートにしたがって処理してもよいし、測位受信処理時に図6や図15のフローチャートにしたがって処理してもよい。
前記各実施形態では、受信処理時に予め設定された受信時待機位置に各指針31〜33を移動していたが、受信処理時に2つまたは3つの指針を平面視で重ねる場合に、いずれか1つの指針が現在配置されている位置を受信時待機位置とし、他の指針を前記指針と平面視で重なる位置まで移動してもよい。例えば、時針31と分針32とを平面視で重ねる場合、時針31の位置に分針32を移動したり、逆に分針32の位置に指針31を移動すればよい。
また、平面視で重ねる指針をそれぞれ独立のモーターで同時に移動した場合に、移動量や移動時間が最小となる位置を受信時待機位置に設定してもよい。例えば、時針31および分針32で6時0分を指示している状態で受信処理を開始した場合に、時針31および分針32を3時位置、つまり時針31、分針32をそれぞれ90度の角度だけ移動する位置を受信時待機位置にしてもよい。また、モーターの1ステップの移動量つまり移動角度が時針31、分針32で異なる場合は、時針31、分針32をほぼ同じステップ数で移動できる位置を受信時待機位置に設定しても良い。
また、平面視で重ねる指針をそれぞれ独立のモーターで同時に移動した場合に、移動量や移動時間が最小となる位置を受信時待機位置に設定してもよい。例えば、時針31および分針32で6時0分を指示している状態で受信処理を開始した場合に、時針31および分針32を3時位置、つまり時針31、分針32をそれぞれ90度の角度だけ移動する位置を受信時待機位置にしてもよい。また、モーターの1ステップの移動量つまり移動角度が時針31、分針32で異なる場合は、時針31、分針32をほぼ同じステップ数で移動できる位置を受信時待機位置に設定しても良い。
さらに、時針31および分針32を1つのモーターで連動して駆動してもよい。ただし、時針31および分針32をそれぞれ独立のモーターで駆動したほうが、時針31および分針32を平面視で重ねるまでの時間を短くできる点で有利である。
自動受信処理を実行する時刻を、少なくとも時針31および分針32が平面視で重なる時刻に設定してもよい。この場合、自動受信処理時に、既に時針31、分針32が平面視で重なっているため、時針31、分針32を移動させずに受信処理を開始することもできる。
また、時針31、分針32、秒針33を移動させるのは強制受信処理時のみに設定し、自動受信処理時は、通常運針を継続させてもよい。自動受信時は、測時受信を実行するため、測位受信に比べて指針31〜33の影響が小さく、各指針を平面視で重ねなくても受信に成功する可能性が高いためである。また、自動受信時は、ユーザーがアンテナ内蔵式電子時計を視認していない可能性も高く、各指針を平面視で重ねることで自動受信の実行中であることを表示するメリットも低いためである。
アンテナ内蔵式電子時計において、第2導電部320を第1導電部310に重ねる面積の割合や、各導電部310、320、330の平面積の合計値や、第1導体素子51と時針31との距離は、前記実施形態で限定したものに限らない。例えば、導電部310の平面積が前記実施形態よりも小さい時針31であれば、第1導体素子51との距離を1.35mm未満に設定することもできる。したがって、これらの条件は、実施にあたって受信実験結果などで設定すれば良い。
指針軸35〜38は、導電性材料で構成されたものに限定されず、非導電性材料で構成してもよい。
指針軸35〜38は、導電性材料で構成されたものに限定されず、非導電性材料で構成してもよい。
前記各実施形態では、GPS衛星から送信される衛星信号を受信していたが、板状逆F型アンテナ50で受信する信号はこれに限られない。例えば、ガリレオ(EU)、GLONASS(ロシア)、北斗(中国)などの他の全地球的航法衛星システム(GNSS)や、SBAS等の静止衛星や準天頂衛星等から時刻情報を含む衛星信号を受信してもよい。
また、このような衛星信号に限られず、例えば、Bluetooth(登録商標)、BLE(Bluetooth Low Energy)、Wi-Fi(登録商標)、NFC(Near Field Communication)、LPWA(Low Power Wide Area)等の他の電波を受信してもよい。
また、平板状のパッチアンテナなど、板状逆F型アンテナ50とは異なるアンテナにおいて、受信中に金属製の指針がアンテナと重なることで寄生容量が発生して受信感度に影響を与える場合には、本発明と同様に、受信処理の一部の期間に複数の指針の導電部を重ねるようにしてもよい。
また、このような衛星信号に限られず、例えば、Bluetooth(登録商標)、BLE(Bluetooth Low Energy)、Wi-Fi(登録商標)、NFC(Near Field Communication)、LPWA(Low Power Wide Area)等の他の電波を受信してもよい。
また、平板状のパッチアンテナなど、板状逆F型アンテナ50とは異なるアンテナにおいて、受信中に金属製の指針がアンテナと重なることで寄生容量が発生して受信感度に影響を与える場合には、本発明と同様に、受信処理の一部の期間に複数の指針の導電部を重ねるようにしてもよい。
1、1B、1C、1D、1E、1F…アンテナ内蔵式電子時計、2…文字板、2B…サブダイヤル、6…りゅうず、7A、7B…ボタン、10…外装ケース、11…ケース本体、12…裏蓋、13…カバー部材、14…ダイヤルリング、20、20B、20F…ムーブメント、21…地板、22…駆動体、23…回路基板、24…電池、31、31A…時針、32、32A…分針、33…秒針、34…小針、35、36、37、38…指針軸、50…板状逆F型アンテナ、51…第1導体素子、52…第2導体素子、53…短絡部、54…給電素子、55…接続素子、60…制御IC、70…受信IC、81…駆動部、82…第2駆動部、83…第3駆動部、101…第1モーター、102…第2モーター、103…第3モーター、104…第4モーター、110…第1輪列、111…ケース胴、120…第2輪列、130…第3輪列、140…第4輪列、210、220、230…針位置検出装置、310、311…第1導電部、312…蓄光塗料、320、321…第2導電部、322…蓄光塗料、330…第3導電部、360…二番車、370…四番車。
Claims (10)
- ケース胴と裏蓋とカバー部材とを備える外装ケースと、
前記外装ケース内において前記カバー部材および前記裏蓋間に配置される文字板と、
導電性材料で構成された第1導電部を有し、前記文字板および前記カバー部材間に配置される第1指針と、
導電性材料で構成された第2導電部を有し、前記文字板および前記カバー部材間において、前記文字板に対して前記第1指針よりも離れて配置された第2指針と、
前記文字板および前記裏蓋間に配置される第1導体素子と、前記文字板および前記裏蓋間において、前記文字板に対して前記第1導体素子よりも離れて配置されて、前記文字板の前記カバー部材に対向する表面に直交する軸方向から見た平面視で前記第1導体素子と重なる第2導体素子と、前記第1導体素子と前記第2導体素子とを短絡する短絡部と、を有するアンテナと、
前記アンテナを用いた受信処理の一部の期間に、前記第1導電部と、前記第2導電部とが前記平面視で重なるように、前記第1指針または前記第2指針を移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記駆動部は、前記第2導電部の平面積の60%以上が前記第1導電部に前記平面視で重なる位置に、前記第1指針または前記第2指針を移動させる
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1または請求項2に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
導電性材料で構成された第3導電部を有し、前記文字板および前記カバー部材間において、前記文字板に対して前記第2指針よりも離れて配置された第3指針と、
前記アンテナを用いた受信処理の一部の期間に、前記第3導電部が前記第1導電部または前記第2導電部に前記平面視で重なるように、前記第3指針を移動させる第2駆動部と、
を備えることを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項3に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記第2駆動部は、前記第3導電部の平面積の60%以上が前記第1導電部または前記第2導電部に前記平面視で重なる位置に、前記第3指針を移動させる
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記受信処理は、前記アンテナを用いて位置情報衛星から送信された衛星信号を受信し、前記衛星信号に含まれる時刻情報を取得する処理である
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記受信処理は、前記アンテナを用いて3つ以上の位置情報衛星から送信された衛星信号を受信し、前記衛星信号を用いて位置情報を算出する処理である
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記第1導体素子に前記平面視で重なる位置に設けられた指針の導電部の平面積の合計値は、50mm2未満である
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記第1指針と、前記第1導体素子との前記文字板の表面に直交する軸方向の距離は、1.35mm以上である
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記第1指針が取り付けられる指針軸と、前記第2指針が取り付けられる指針軸とが、導電性材料で構成される
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項3に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記第1指針が取り付けられる指針軸と、前記第2指針が取り付けられる指針軸と、前記第3指針が取り付けられる指針軸とが、導電性材料で構成される
ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
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