JP2021089295A - 電波腕時計 - Google Patents

Abstract

【課題】平面アンテナの特性を向上させることのできる電波腕時計を提供する。【解決手段】時刻情報を含む電波を受信する平面アンテナ１１と、平面アンテナ１１が搭載されるアンテナ基板１６と、導電性部材により構成される裏蓋９と、電池１０と、平面アンテナ１１及び電池２６を収容する胴１と、を備え、アンテナ基板１６のグラウンドと裏蓋９とが、裏蓋９の、平面視において平面アンテナ１１と重なる領域内に設けられた接点Ｃを介して電気的に接続されており、接点Ｃは、平面アンテナ１１と重なる領域内のうち電池２６よりも胴１に近い側に設けられる電波腕時計である。【選択図】図２

Description

本発明は、平面アンテナを利用して電波を受信する電波腕時計に関する。

時刻情報源から送信される電波を受信し、その電波に含まれる時刻情報を用いて時刻を修正する電波腕時計が知られている。このような電波腕時計の中には、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波を受信する衛星電波腕時計のように、電波を受信するためにパッチアンテナ等の平面アンテナを使用するものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−４０７９３号公報

上述したような電波腕時計においては、電波の受信感度を高めるために平面アンテナの特性（利得）を向上させることが望まれている。本発明はこのような課題を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、平面アンテナの特性を向上させることのできる電波腕時計を提供することにある。

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）時刻情報を含む電波を受信するアンテナと、前記アンテナが搭載されるアンテナ基板と、導電性部材により構成される裏蓋と、電池と、前記アンテナ及び前記電池を収容する胴と、を備え、前記アンテナ基板のグラウンドと前記裏蓋とが、前記裏蓋の、平面視において前記アンテナと重なる領域内に設けられた接点を介して電気的に接続されており、前記接点は、前記領域内のうち前記電池よりも前記胴に近い側に設けられることを特徴とする電波腕時計。

（２）（１）において、前記アンテナは、平面アンテナであり、前記接点は、前記平面アンテナの左右両側面までの距離よりも、左右方向の中心線までの距離が近い位置に配置されることを特徴とする電波腕時計。

（３）（２）において、前記接点を複数備え、複数の前記接点は、前記中心線に対して対称となるように設けられることを特徴とする電波腕時計。

（４）（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記アンテナ基板と前記裏蓋との間には、前記アンテナ基板を前記裏蓋と逆側に向けて付勢するバネを備える導電性部材が配置され、前記導電性部材は前記アンテナ基板のグラウンドと電気的に接続され、前記裏蓋と前記バネとが前記接点を介して電気的に接続されていることを特徴とする電波腕時計。

（５）（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記アンテナ基板のグラウンドは、前記領域内に設けられた複数の接点を介して前記裏蓋と電気的に接続されていることを特徴とする電波腕時計。

（６）（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記アンテナは、前記電波腕時計の中心を通る二分線の片側の領域に配置されることを特徴とする電波腕時計。

上記（１）〜（６）の側面によれば、アンテナの利得を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る電波腕時計の外観を示す平面図である。 電波腕時計のケース内部に収容されるムーブメントを裏側から見た平面図である。 ムーブメントの概略分解斜視図である。 ムーブメントの電池を含む断面を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電波腕時計１００を示す平面図である。同図には、電波腕時計１００のケース(外装)を構成する胴１、胴１内に配置された文字板２と時刻を示す指針である時針３、分針４、秒針５が示されている。また、胴１の３時側の側面にはユーザが種々の操作を行うための竜頭６、プッシュボタン７が配置されている。胴１の１２時側及び６時側の側面からは、バンドを固定するためのバンド固定部８が伸びている。

なお、同図に示した電波腕時計１００のデザインは一例である。ここで示したもの以外にも、例えば、胴１を丸型でなく角型にしてもよいし、プッシュボタン７の有無、数、配置は任意である。また、本実施形態では、指針を時針３、分針４、秒針５の３本としているが、これに限定されず、秒針５を省略しても、あるいは、曜日、タイムゾーンやサマータイムの有無、電波の受信状態や電池の残量、各種の表示を行う指針や、日付表示等を追加したりしてもよい。また、電波腕時計１００のケースは胴１と図１に表れない裏蓋９から構成される。胴１及び裏蓋９はその両方が金属製であってもよいし、胴１を金属以外の材質、例えばセラミック製としてもよい。いずれにせよ、本実施形態においてケースを構成する裏蓋９は金属等の導電性部材によって構成される。

なお、本明細書では、電波腕時計という用語を、電波時計であって、かつ、腕時計であるものを指すものとして用いる。本実施形態では、電波腕時計１００は、日付や時刻に関する情報を含む衛星信号を送信する衛星（ＧＰＳ衛星等）から当該衛星信号を受信し、受信した衛星信号に含まれる日付や時刻に関する情報、すなわち基準時刻情報に基づき、腕時計内部に保持している時刻の情報である内部時刻を修正するものとする。なお、電波腕時計１００が受信する電波信号は、衛星信号に限らず、基準時刻情報を含む信号であれば特に限定されない。ただし、後述する平面アンテナ１１により好適に受信される電波信号であることから、短波から極超短波の高周波信号であることが好ましい。

なお、電波腕時計１００では、文字板２を覆うようにガラス等の透明材料により形成された風防が胴１に取り付けられている。また、風防の反対側においては裏蓋９が胴１に取り付けられている。本明細書では、以降、電波腕時計１００の風防が配置される方向（図１における紙面手前方向）を表側、裏蓋９が配置される方向（図１における紙面奥方向）を裏側と呼ぶ。

文字板２の裏側には、電池１０及び平面アンテナ１１が、平面視において重なり合わないように配置されている。本実施形態では、電池１０は円板状のリチウム二次電池であり、文字板２の裏側に設けられた太陽電池により発電された電力を蓄積するものとする。そのため、文字板２は透明または半透明である。なお、電池１０の種類は特に限定されず、一次電池であってもよい。その場合には、太陽電池は設けられずともよいし、文字板２は透過性を有さなくともよい。また、本実施形態では、電池１０の裏側の面及び側面が正極を構成し、表側の面が負極を構成するものとする。そして、電池１０の正極の電位が電波腕時計１００の基準電位、すなわち、いわゆるグラウンドの電位となる。

本実施形態では、平面アンテナ１１は略矩形の平板形状をしたパッチアンテナであり、文字板２及び裏蓋９と平行に、文字板２裏側の１２時方向寄りに配置されている。平面アンテナ１１が受信する電波信号は、ＧＰＳ衛星からの衛星信号であり、極超短波である。本実施形態では、平面アンテナ１１の給電電極は裏側に配置されており、１２時側の側面に設けられた電極とつながってストリップ電極を構成している。この給電電極は、平面アンテナ１１上面に配置された受信面のうち、左右両側面に沿った検出対象領域１１ａに流れる電流を検出する。具体的に、検出対象領域１１ａは、図１に示されるように、平面アンテナ１１上面の３時方向の辺、及び９時方向の辺に沿って形成される。この検出対象領域１１ａが主として平面アンテナ１１による電波の受信に使用されることになる。

図２は、電波腕時計１００のケースの内部に収容されるムーブメント１０１を裏側から見た平面図である。ムーブメント１０１は、支持枠となるほぼ円形の絶縁性材料からなる地板１２に各部材を組みつけられた構成となっている。図２では、図中左方向にムーブメント１０１から飛び出すように竜頭６が取り付けられる巻真１３が見えている。従って、同図においては、左方向が図１における３時方向に相当し、右方向が９時方向、上方向が１２時方向、下方向が６時方向となる。

図２に示されるように、ムーブメント１０１裏側の６時方向には、円形の導電性部材によって構成される電池押さえ１４が電池１０を覆うように配置されている。また、ムーブメント１０１裏側の電池押さえ１４を除いた領域には、略三日月型の導電性部材によって構成される耐磁板１５が配置されている。電池押さえ１４は電池１０の裏側の正極と接触して導通しており、さらにネジ１４ａによって耐磁板１５にネジ止めされるとともに、耐磁板１５と導通している。なお、後述するように、平面アンテナ１１が搭載される平面アンテナ基板１６のグラウンドも、電池１０の正極と電気的に接続されている。これにより、平面アンテナ基板１６のグラウンドは、耐磁板１５と電気的に接続されることになる。

さらに、耐磁板１５の電池押さえ１４と逆側（すなわち、１２時方向）の端部には、弾性を有する舌状の突起によって形成されたバネ１５ａが裏側に突出するように配置されている。ムーブメント１０１がケースに収容された状態では、このバネ１５ａの先端にある接点Ｃが裏蓋９の表側の面と接触し、これにより耐磁板１５と裏蓋９とは導通する。また、このバネ１５ａの弾性によって耐磁板１５は表側に付勢され、平面アンテナ基板１６を含むムーブメント１０１内部の各部材を地板１２側に押しつけて固定する。

このように、平面アンテナ基板１６のグラウンドが耐磁板１５と電気的に接続され、さらに耐磁板１５が接点Ｃを介して裏蓋９と導通することによって、裏蓋９が平面アンテナ１６のグラウンドと電気的に接続され、裏蓋９がグラウンドとしての役割を果たすことになる。このように他の部材と比較して大きな導電性部材である裏蓋９をグラウンドとして利用することによって、平面アンテナ１１のためのグラウンドを十分に確保することができる。

また、図２には、平面アンテナ１１の位置が破線により示されている。同図から明らかなように、バネ１５ａの先端（すなわち、耐磁板１５と裏蓋９との接点Ｃ）は、平面視において平面アンテナ１１と重なる領域内に位置している。つまり、裏蓋９及び文字板２に対して垂直な方向から見て、接点Ｃは平面アンテナ１１と重なる領域内にある。これにより、裏蓋９の特に平面アンテナ１１と対向する領域を確実に接地し、基準電位に保つことができる。本願発明者らは、研究の結果、この図２のように接点Ｃを平面視において平面アンテナ１１と重なる領域内に配置することによって、平面アンテナ１１の利得を向上させることができることを見出した。これは、平面アンテナ１１から離れた位置に接点を設けると、裏蓋９上の電位分布が平面アンテナ１１に対して非対称になりやすく、平面アンテナ１１の２つの検出対象領域１１ａの受信特性に悪影響を及ぼすからである。そのため、裏蓋９の平面視において平面アンテナ１１と重なる領域の中でも、特に２つの検出対象領域１１ａから等距離に近い領域内に接点Ｃを設けることで、平面アンテナ１１の利得向上が期待できる。ここで、平面アンテナ１１の検出対象領域１１ａに平行な中心線（すなわち、左右方向の中心線）を中心線Ｌとする。図２では中心線Ｌが一点鎖線で示されている。このとき、接点Ｃを、平面アンテナ１１の左右両側面までの距離よりも中心線Ｌまでの距離が近い位置に配置することがより好ましい。

なお、ここでは耐磁板１５にはバネ１５ａが一つだけ設けられることとした。そのため耐磁板１５と裏蓋９との接点Ｃも一つだけである。しかしながらこれに限らず、裏蓋９の平面アンテナ１１と重なる領域内には、複数の接点Ｃが設けられてもよい。例えば耐磁板１５には複数のバネ１５ａが並んで形成され、これら複数のバネ１５ａの先端がそれぞれ裏蓋９と接触するように構成されてもよい。こうすれば、より確実に平面アンテナ基板１６のグラウンドと裏蓋９とを電気的に接続させることができる。さらに、複数のバネ１５ａにより形成される複数の接点Ｃは、中心線Ｌに対して対称となるように設けられることがより好ましい。

次に、図３及び図４を用いて平面アンテナ基板１６と耐磁板１５との間の電気的な接続経路について説明する。

図３は、ムーブメント１０１の概略分解斜視図である。図中上方向が裏側、下方向が表側を向く方向となっている。図３の最下段には、地板１２に対してモーター等の駆動部品が収容され、その上に時計回路基板２１、及び回路押さえ板２２が重ねて配置された状態が示されている。時計回路基板２１は、計時機能を実現する制御回路等の各種の電子部品が搭載された基板である。時計回路基板２１の１２時側の位置には矩形の切欠きが設けられているが、これは、概略矩形の平面アンテナ１１を収容するためのものである。回路押さえ板２２は時計回路基板２１と電気的に接続されるように配置され、時計回路基板２１を地板１２側に固定している。さらにその裏側には、平面アンテナ基板１６が配置される。平面アンテナ基板１６の表側の１２時側の位置には、平面アンテナ１１が配置されている。また、平面アンテナ基板１６上には、平面アンテナ１１による受信のための高周波回路も搭載されている。平面アンテナ基板１６の６時側の位置、すなわち、時計回路基板２１の矩形の切欠きと反対側の位置には円形の切欠きが設けられており、概略円形の電池１０を収容するようになっている。電池１０、及び平面アンテナ基板１６の裏側には、それぞれ前述した電池押さえ１４及び耐磁板１５が配置される。以上説明したムーブメント１０１を構成する各部材は、円柱形状の柱状部材２３を各部材に設けられた穴に挿入し、ネジ止めすることにより、固定されている。

図４は、裏側を上向きにして６時方向から見たムーブメント１０１の断面図である。すなわち、紙面手前方向が６時方向で奥方向が１２時方向であり、右方向が９時方向、左方向が３時方向に対応する。なお、図４は、ムーブメント１０１の電池１０を通る断面を示しているが、ムーブメント１０１を構成する各部材の位置関係を示す模式的な断面図である。したがって、実際には図面の奥行き方向にオフセットして配置されている部材が図４では同一平面上に示されている場合がある。

図３に示されるように、耐磁板１５と平面アンテナ基板１６とは重ねて配置さているが、直接的に導通してはおらず、互いに絶縁されている。その代わり、図４に示されるように、平面アンテナ基板１６のグラウンドは、時計回路基板２１に取り付けられた導電ゴム２１ａを経由して時計回路基板２１のグラウンドと接続されている。なお、平面アンテナ基板１６のグラウンドと時計回路基板２１のグラウンドとは、導電ゴム２１ａに代えて、あるいはこれに加えて、金属等の導電性部材によって形成された柱状部材２３を経由して導通することとしてもよい。時計回路基板２１のグラウンドは、導電性部材により構成された回路押さえ板２２と電気的に接続されている。さらに、回路押さえ板２２には、電池１０の側面の正極と接触するように突出する接続端子部２２ａが形成されている。この接続端子部２２ａを介して、回路押さえ板２２は電池１０の正極と電気的に接続される。また、前述したように電池１０の裏側の正極は電池押さえ１４及び耐磁板１５を介して裏蓋９と電気的に接続されている。これにより、平面アンテナ基板１６のグラウンドは裏蓋９と電気的に接続され、全体として電波腕時計１００の基準電位を構成することになる。

以上説明した本実施形態に係る電波腕時計１００によれば、平面アンテナ基板１６のグラウンドと裏蓋９とを電気的に接続する裏蓋９上の接点Ｃが平面視において平面アンテナ１１と重なる領域に配置されることによって、裏蓋９の平面アンテナ１１と重なる領域を確実に接地することができ、これにより平面アンテナ１１の利得を向上させることができる。

なお、以上説明した実施形態に示した具体的な構成は例示であり、当業者は種々の変形を行ってもよい。例えば、各部材あるいはその部分の形状や数は適宜変更してもよく、図示したものと同一であることを要さない。例えば図３及び図４で示した電気的経路は一例に過ぎず、平面アンテナ基板１６のグラウンドは他の経路によって裏蓋９と電気的に接続されてもよい。例えば前述した平面アンテナ基板１６と時計回路基板２１との間の電気的接続と同様に、耐磁板１５や回路押さえ板２２などのムーブメント１０１内の各部材は、導電性部材によって構成された柱状部材２３を介して電気的に接続されてもよい。

１ 胴、２ 文字板、３ 時針、４ 分針、５ 秒針、６ 竜頭、７ プッシュボタン、８ バンド固定部、９ 裏蓋、１０ 電池、１１ 平面アンテナ、１１ａ 検出対象領域、１２ 地板、１３ 巻真、１４ 電池押さえ、１４ａ ネジ、１５ 耐磁板、１５ａ
バネ、１６ 平面アンテナ基板、２１ 時計回路基板、２１ａ 導電ゴム、２２ 回路押さえ板、２２ａ 接続端子部、２３ 柱状部材、１００ 電波腕時計、１０１ ムーブメント。

Claims (6)

1. 時刻情報を含む電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナが搭載されるアンテナ基板と、
   導電性部材により構成される裏蓋と、
   電池と、
   前記アンテナ及び前記電池を収容する胴と、
   を備え、
   前記アンテナ基板のグラウンドと前記裏蓋とが、前記裏蓋の、平面視において前記アンテナと重なる領域内に設けられた接点を介して電気的に接続されており、
   前記接点は、前記領域内のうち前記電池よりも前記胴に近い側に設けられる
   ことを特徴とする電波腕時計。
2. 前記アンテナは、平面アンテナであり、
   前記接点は、前記平面アンテナの左右両側面までの距離よりも、左右方向の中心線までの距離が近い位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電波腕時計。
3. 前記接点を複数備え、
   複数の前記接点は、前記中心線に対して対称となるように設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載の電波腕時計。
4. 前記アンテナ基板と前記裏蓋との間には、前記アンテナ基板を前記裏蓋と逆側に向けて付勢するバネを備える導電性部材が配置され、
   前記導電性部材は前記アンテナ基板のグラウンドと電気的に接続され、
   前記裏蓋と前記バネとが前記接点を介して電気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電波腕時計。
5. 前記アンテナ基板のグラウンドは、前記領域内に設けられた複数の接点を介して前記裏蓋と電気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電波腕時計。
6. 前記アンテナは、前記電波腕時計の中心を通る二分線の片側の領域に配置される
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電波腕時計。
   
   

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