JP5304156B2 - アンテナ内蔵式電子時計 - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナにより外部無線情報を受信可能なアンテナ内蔵式電子時計に関する。
従来、外部から時刻情報を有する外部無線情報をアンテナにて受信し、時刻修正などの処理を実施する電波修正時計などのアンテナ内蔵式電子時計が知られている。このようなアンテナ内蔵式電子時計では、金属製の裏蓋に対向してアンテナを配置すると、アンテナで発生する磁束により渦電流が発生し、アンテナの受信特性が悪化する問題がある。これに対して、渦電流による影響を軽減する構成が考えられている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の腕時計は、金属製の時計ケースおよび金属製の裏蓋を有する筐体内に、アンテナが収納された時計モジュールを収納する。そして、時計ケースの内周面および裏蓋の内面のアンテナに対向する面に、樹脂シートに、アモルファスやフェライトなどの磁性材料が配合された磁性シートを貼り付ける構成が採られている。
特開2006−53158号公報
ところで、特許文献1に記載のように、金属製の裏蓋とアンテナとの間に磁性シートを設ける場合、磁性シートに配合される磁性材料として、アンテナコア材に対して1/100以下の透磁率が低い磁性部材を使用しないと、アンテナに進入する電波の障害となってしまい、アンテナの受信性能が低下したり、アンテナの同調周波数が大きくシフトしてしまったりするなど、アンテナ特性が低下してしまうという問題がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みて、簡単な構成でアンテナ特性を良好にできるアンテナ内蔵式電子時計を提供することを目的とする。
本発明のアンテナ内蔵式電子時計は、金属製の裏蓋を備える外装ケースと、磁性材料により形成される長手状の磁性体コア、およびこの磁性体コアに巻装されるコイルを有するとともに、外部無線情報を受信するアンテナと、前記アンテナで受信された前記外部無線情報を処理する受信手段と、前記アンテナおよび前記受信手段が内部に収納されるとともに、前記外装ケース内に格納されるモジュールと、を備えたアンテナ内蔵式電子時計であって、前記磁性体コアは、長手方向における中央部に設けられる前記コイルが巻装されるコイル巻部と、コイル巻部の両端側に突出する一対のリード部とを備え、略円弧状に形成され、前記裏蓋の前記モジュールに対向する内面において、前記裏蓋より透磁率が大きい金属製磁性箔材が設けられ、前記金属製磁性箔材は、前記リード部および前記コイル巻部の双方に対向する領域以外で、かつ、前記アンテナの両端部を結ぶ弦に対向する領域に略沿って設けられたことを特徴とする。
この発明では、裏蓋の内面において、少なくともリード部に対向する領域以外の部分に金属製磁性箔材が設けられる。つまり、アンテナ内蔵式電子時計を裏蓋の内面に直交する厚み方向から見た平面視において、金属製磁性箔材は、少なくともリード部に重ならない位置に形成されている。
すなわち、アンテナ内蔵式電子時計では、アンテナを構成する磁性体コアの両端部であるリード部から磁性体コア内部に外部無線情報である電波が入力される。ここで、裏蓋において、リード部に対向するリード部対向領域に金属製磁性箔材が設けられている場合、アンテナ内蔵式電子時計内に入った外部無線情報は、この金属製磁性箔材に吸収されてしまい、アンテナ内に入力される外部無線情報が減少し、アンテナ特性が低下してしまう。これに対して、本発明では、リード部に対向するリード部対向領域以外の領域に金属製磁性箔材が設けられているため、アンテナ内蔵式電時計の例えば裏蓋と反対側に設けられるガラス側から入る電波などの外部無線情報が裏蓋とアンテナとの間に回りこんでアンテナにて受信することが可能となり、アンテナにて受信される電波が金属製磁性箔材により阻害されず、アンテナ受信特性を良好にできる。また、裏蓋よりも十分に大きい透磁率を有する金属製磁性箔材を用いることで、アンテナにて外部無線情報を受信した際に発生する磁束線を十分にこの金属製磁性箔材に誘導することが可能であり、裏蓋で発生する渦電流を抑制することができる。
また、厚み寸法を有する樹脂シートなどにアモルファスを配合するなどの従来の構成に比べて、金属製磁性箔材を箔状にして貼り付け固定するだけで容易に設置が可能であり、厚み寸法も小さくすることができる。したがって、アンテナ内蔵式電時計の厚み寸法も増大せず、意匠性も良好に保つことができる。
また、リード部の直近であるコイル巻部に対向する領域に金属製磁性箔材が設けられる場合、本来コイル巻部に対向する領域近傍を通過してリード部から磁性体コアに入力されるはずの外部無線情報が金属製磁性箔材に吸収されてしまう。これに対して、本発明では、金属製磁性箔材は、リード部およびコイル巻部の双方に対向する領域以外に設けられているため、アンテナ内蔵式電子時計内に進入する外部無線情報がこのような金属製磁性箔材により阻害されず、かつ、高透磁率の金属製磁性箔材によりアンテナにより発生する磁束線を誘導することができて裏蓋に発生する渦電流の発生をも抑えることができる。したがって、アンテナのアンテナ特性をより良好にできる。
また、この発明によれば、金属製磁性箔材は、仮想扇形状部に対向する領域の内部、すなわち裏蓋の内面における一対のリード部対向領域により挟まれる位置に設けられる。ここで、アンテナが円弧状に形成される場合、アンテナにて外部無線情報が受信された際に発生する磁束線は、一方のリード部から他方のリード部に向かって通過する。このとき、一対のリード部の間、すなわちアンテナの両端部を結ぶ弦近傍を通過する磁束線が最も多くなる。したがって、裏蓋の内面において、この弦部に対向する領域に金属製磁性箔材を設けることで、より多くの磁束線を金属製磁性箔材に誘導することができ、裏蓋を通過する磁束線をより減少するため、裏蓋における渦電流の発生をより効果的に防止することができる。よって、アンテナのアンテナ特性をより良好にすることができる。
そして、本発明のアンテナ内蔵式電子時計は、前記金属製磁性箔材は、アモルファス金属により構成されるアモルファス箔材であることが好ましい。
ここで、本発明における金属製磁性箔材としては、例えば、コバルト系アモルファス(Co-Fe-Ni-B-Si)などが挙げられる。
アモルファス金属は、裏蓋を構成する例えばチタンや真鍮などといった金属よりもはるかに大きい透磁率を有し、かつこれら裏蓋を構成する金属より低導電性の素材であるため、アモルファス箔材を裏蓋に設けることで、アンテナにて発生する磁束線を容易にこのアモルファス箔材に集めることができる。したがって、裏蓋への磁束線の通過量が減少し、よりアンテナ特性の低下を抑制することができる。
さらに、本発明のアンテナ内蔵式電時計では、前記金属製磁性箔材は、前記コイル巻部と並列する位置で、前記アンテナの長手方向に沿って設けられることが好ましい。
この発明によれば、アンテナにて外部無線情報を受信した際に発生する磁束線を良好に金属製磁性箔材に誘導することができる。すなわち、アンテナにて外部無線情報が受信されることにより、磁性体コアの一端部から他端部に向かって、コイル巻部に並列する磁路が形成される。コイル巻部に並列してアンテナの長手方向に沿って金属製磁性箔材を設けることで、この金属製磁性箔材上に磁路が形成されることになり、より多くの磁束線が金属製磁性箔材を通過する。よって、裏蓋を通過する磁束線がより減少し、これに伴う渦電流の発生もより抑えることができる。
さらには、本発明のアンテナ内蔵式電子時計では、前記外装ケースは、前記裏蓋が下面側に固定される略円筒状のケーシングを備え、前記アンテナは、前記ケーシングの内周面に沿って略円弧状に形成されことが好ましい。
そして、本発明のアンテナ内蔵式電時計の参考技術として、前記外装ケースは、略筒状に形成され、下端面に前記裏蓋を着脱自在に係合する係合部を有する胴部を備え、前記裏蓋は、当該裏蓋を回動させることで前記胴部の係合部に着脱自在に係合可能に設けられ、前記金属製磁性箔材は、前記裏蓋の回動中心点を中心とした略円形状に形成される構成を例示できる
この構成によれば、裏蓋の中心位置に略円形状の範囲に金属製磁性箔材が設けられる。裏蓋を胴部に回動させて螺着する構成では、回動量や回動開始位置により、裏蓋およびアンテナの相対位置が変わるが、上記のような構成とすることで、裏蓋の回動量や回動開始位置に関わらず金属製磁性箔材の位置を裏蓋の中心位置に設定することができる。したがって、裏蓋の回動量に関わらず、アンテナ特性を良好に維持できる。
また、本発明のアンテナ内蔵式電時計では、前記金属製磁性箔材は、接着層を介して裏蓋の内面に貼り付け固定されることが好ましい。
このような構成では、金属製磁性箔材を接着層により容易に貼り付けて固定することができ、金属製磁性箔材の設置作業を簡単にできる。また、接着剤により接着する構成であるため、従来の樹脂シートなどを用いる構成に比べて、厚み寸法を小さくでき、アンテナ内蔵式電子時計の大型化をも防止でき、良好な意匠性を維持することができる。
また、本発明のアンテナ内蔵式電時計では、前記金属製磁性箔材は、複数積層されて設けられることが好ましい。
この発明では、金属製磁性箔材が複数層に積層されているので、金属製磁性箔材の厚み寸法が増大し、より多くの磁束線を通過可能となる。したがって、裏蓋への磁束線の通過量がより少なくなり、裏蓋における渦電流の発生を抑制できる。したがって、アンテナのアンテナ特性をより良好にすることができる。
さらに、本発明のアンテナ内蔵式電時計では、前記金属製磁性箔材は、前記裏蓋の内面上に非導電性部材を介して設けられることが好ましい。
このような構成では、裏蓋とアンテナとの間に十分な隙間がある場合に、金属製磁性箔材をアンテナに近接させることができ、集磁効果が向上するため、裏蓋の磁束線の通過量を減少させることができ、アンテナ特性をより良好にできる。また、金属製磁性箔材から裏蓋に磁束の一部が流れて、裏蓋で渦電流が発生してしまう不都合を防止することができる。さらには、アンテナ内蔵式電子時計に衝撃が加わった際に、非導電性部材が緩衝材として働くため、裏蓋からの応力が直接金属製磁性箔材に加わらず、金属製磁性箔材の破損を防止することができる。
[第一の実施の形態]
以下、本発明に係る第一の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第一の実施の形態に係るアンテナ内蔵式電子時計としての電波修正時計の正面図である。
図1において、電波修正時計1は、指針11,12,13および文字板14を備えた指針式時計(アナログ時計)であり、時刻情報を有する外部無線情報としての長波標準電波を受信して、受信した時刻情報に基づいて指針11,12,13を指針位置の補正を実施可能な時計である。
この電波修正時計1は、指針11,12,13と、文字板14と、標準電波を受信するアンテナ21および指針11,12,13の駆動を制御する各種構成が組み込まれたモジュール10と、これらの指針11,12,13、文字板14、モジュール10(図2参照)などを内部に収納する外装ケース100と、を備えている。
〔モジュールの構成〕
電波修正時計1を構成するモジュール10を図2ないし図5に基づいて説明する。
図2は、前記第一の実施の形態の電波修正時計の内部を裏蓋側からみた概略構成を示す平面図である。
図3は、前記第一の実施の形態の電波修正時計の概略構成を示すブロック図である。
図4は、前記第一の実施の形態の電波修正時計の受信回路部の構成を示すブロック図である。
図5は、前記第一の実施の形態の電波修正時計の厚み方向に断面した際の側断面図である。
モジュール10は、平面視円形状で合成樹脂製のモジュール中枠101を有している。このモジュール中枠101の側面には、径方向に向かって外装ケース100の内周面に当接する複数の突出部(図示せず)が形成され、これらの突出部は、外装ケース100の内周面に沿って配置されている。
モジュール中枠101(図5参照)の側面で突出部が形成されていない部分においては、モジュール中枠101の側面の全周にわたって外装ケース100の内周面と突出部の突出寸法分の隙間が形成されている。
そして、モジュール10は、外装ケース100内に収納される際、モジュール中枠101に設けられた各突出部が外装ケース100の内面とそれぞれ当接することで位置が固定される。
また、モジュール10には、モジュール中枠101の内部に、受信IC86、CPU87、基準振動子311(図3参照)などが取り付けられた図示略の回路基板、駆動手段4の一部を構成するモータ411,421や輪列などが組み込まれた時計体(ムーブメント)、電力供給手段7を構成する高容量二次電源(二次電池)72などの各構成部材が組み込まれている。さらに、モジュール10には、外装ケース100に近接する位置に電波を受信する前記アンテナ21が組み込まれている。
モジュールに組み込まれる回路基板には、図3に示すように、受信した電波を処理する受信手段2と、駆動制御回路部3と、指針を駆動する駆動手段4と、時刻をカウントするカウンタ部6と、が各種回路構成として設けられている。
受信手段2は、電波を受信するアンテナ21と、コンデンサなどで構成されてアンテナ21で受信する電波に同調させる同調回路部22と、アンテナ21で受けた情報を処理する受信回路部23と、受信回路部23で処理された時刻データを記憶する時刻データ記憶回路部24とを備えて構成されている。
同調回路部22は、図4に示されるように、アンテナ21に対して並列に接続された2つのコンデンサ22A,22Bを備えて構成され、一方のコンデンサ22Bはスイッチ22Cを介してアンテナ21に接続されている。
そして、駆動制御回路部3から出力される周波数切替え制御信号により、前記スイッチ22Cをオンまたはオフすることで、アンテナ21で受信する電波の周波数を切り替えるように構成されている。これにより、例えば、日本国内において、送信周波数40kHzのおおたかどや山(東日本)の標準電波出力局と、送信周波数60kHzのはがね山(西日本)の標準電波出力局とから出力されている2種類の周波数の長波標準電波を切り替えて受信することができるように構成されている。
受信回路部23は、図4に示されるように、アンテナ21によって受信された長波標準電波信号を増幅する増幅回路231と、増幅された長波標準電波信号から所望の周波数成分のみを抜き出すバンドパスフィルタ232と、長波標準電波信号を平滑化し復調する復調回路233と、増幅回路231のゲインコントロールを行ない長波標準電波信号の受信レベルが一定になるように制御するAGC(Automatic Gain Control)回路234と、復調された長波標準電波信号をデコードして出力するデコード回路235とを備えて構成されている。
受信回路部23で受信され信号処理された時刻データは、図3に示すように、時刻デー
タ記憶回路部24に出力されて記憶される。
受信回路部23は、予め設定されたスケジュールや外部入力装置8による強制受信操作などによって、駆動制御回路部3から出力される受信制御信号に基づいて時刻情報の受信を開始する。
駆動制御回路部3には、図3に示されるように、パルス合成回路31からのパルス信号が入力される。パルス合成回路31は、水晶振動子などの基準振動子311からの基準パルスを分周してクロックパルスを生成し、また、基準パルスからパルス幅やタイミングの異なるパルス信号を発生させる。なお、この基準振動子311は、CPU87に接続されて、回路のクロック信号となるが、周波数が長波受信周波数に近く、アンテナ21にノイズとして信号が混入する可能性があるため、アンテナ21から離して配置されている。
駆動制御回路部3は、一秒に一回出力され秒針を駆動させる秒駆動パルス信号PS1と、一分間に一回出力され時分針を駆動させる時分駆動パルス信号PS2とを、秒駆動回路41、時分駆動回路42に出力して、指針の駆動を制御する。すなわち、駆動回路41,42は、当該駆動回路41、42からのパルス信号によって駆動されるステッピングモータからなる秒モータ411,時分モータ421を駆動し、これによりモータ411,421に接続された秒針と、分針および時針とを駆動する。そして、各指針、文字板、モータ411,421、駆動回路41,42によって時刻を表示する時刻表示手段が構成されている。なお、時刻表示手段としては、1つのモータで、時針、分針、秒針を駆動するものでもよい。
カウンタ部6は、秒をカウントする秒カウンタ回路部61と、時分をカウントする時分カウンタ回路部62とを備えて構成されている。
秒カウンタ回路部61は、秒位置カウンタ611と、秒時刻カウンタ612と、一致検出回路613とを備えて構成されている。秒位置カウンタ611および秒時刻カウンタ612はともに60カウント、つまり1Hzの信号が入力された場合には60秒でループするカウンタである。秒位置カウンタ611は、駆動制御回路部3から秒駆動回路41に供給される駆動パルス信号(秒駆動パルス信号PS1)をカウントしている。つまり、秒針を駆動させる駆動パルス信号をカウントすることによって、秒針が示している秒針の位置をカウントしている。
秒時刻カウンタ612は、通常は、駆動制御回路部3から出力される1Hzの基準パルス信号(クロックパルス)をカウントする。また、受信手段2で時刻データを受信した場合には、この時刻データのうちの秒データに合わせてカウンタ値が修正される。
同様に、時分カウンタ回路部62は、時分位置カウンタ621と、時分時刻カウンタ622と、一致検出回路623とを備えて構成されている。時分位置カウンタ621および時分時刻カウンタ622はともに24時間分の信号が入力されるとループするカウンタである。時分位置カウンタ621は、駆動制御回路部3から時分駆動回路42に供給される駆動パルス信号(時分駆動パルス信号PS2)をカウントし、時針、分針が示している時分針の位置をカウントしている。
時分時刻カウンタ622は、通常は、駆動制御回路部3から出力される1Hzのパルス(クロックパルス)をカウントする(正確には1Hzを60回計数したところで1カウントとする)。また、受信手段2で時刻データを受信した場合には、この時刻データのうちの時分データに合わせてカウンタ値が修正される。
一致検出回路613,623は、位置カウンタ611,621と時刻カウンタ612,622とのカウント値の一致を検出し、一致しているか否かを示す検出信号を駆動制御回路部3に出力する。
駆動制御回路部3は、一致検出回路613,623から不一致信号が入力されると、一致信号が入力されるまで駆動パルス信号PS1,PS2を出力し続ける。このため、通常運針時は、駆動制御回路部3から1Hzの基準信号によって時刻カウンタ612,622のカウンタ値が変化して位置カウンタ611,621と不一致となると、駆動パルス信号PS1,PS2が出力されて各指針が動くとともに、位置カウンタ611,621が時刻カウンタ612,622と一致することになり、この動作を繰り返すことで、通常の運針制御が行われる。
また、受信した時刻データで時刻カウンタ612,622が修正されると、そのカウンタ値に位置カウンタ611,621のカウンタ値が一致するまで、駆動パルス信号PS1,PS2が出力され続け、指針が早送りされて正しい時刻に修正される。
電力供給手段7は、自動巻発電機や太陽電池(ソーラー発電機)などによって構成された発電手段としての発電装置71と、発電装置71で発電された電力を蓄電する高容量二次電源72とを備えて構成されている。高容量二次電源72は、リチウムイオン電池のような二次電池が利用できる。なお、電力供給手段7としては、銀電池などの一次電池を用いてもよい。また、高容量二次電源72は、ステンレス製のケースで構成されており、アンテナ特性への影響を抑えるため、図2に示すように、モジュール10内においてアンテナ21から離れた時計の3時方向の位置に配置されている。
外部入力手段としての外部入力装置8は、リュウズなどを備え、受信動作や時刻合わせなどを行うために利用される。
アンテナ21は、モジュール中枠101の内側面に略沿って時計の9時方向の位置に配置されている。
このアンテナ21は、磁性体コア211およびこの磁性体コア211に巻かれたコイル212により構成されている。
磁性体コア211は、図5に示すように、断面が略正方形に形成されている。また、この磁性体コア211は、図2に示すように、コイル212が巻装される直線状のコイル巻部211Cと、コイル巻部211Cの両端側から外装ケース100の胴部を構成するケーシング110に内周に沿う状態に突出するリード部211Dとを備えている。
この磁性体コア211は、例えば、コバルト系のアモルファス箔(例;Co50wt%以上のアモルファス箔)を型で打ち抜くか、エッチングで成形したものを10〜30枚程接着して重ね合わせ、焼鈍などの熱処理を行って磁気特性を安定化させたものである。すなわち、磁性体コア211は、平面状のアモルファス箔を時計の厚み方向に積層して構成されている。なお、磁性体コア211としては、積層アモルファス箔に限定されず、フェライトを用いてもよく、この場合には、型などで成形し、熱処理して製造すればよい。
コイル212は、長波標準電波(40〜77.5kHz)を受信する場合は、10mH程度のインダクタンス値が必要となる。このため、本実施形態では、コイル212として直径0.1μm程度のウレメット線を数百ターンほど巻いて構成している。そして、このコイル212は、磁性体コア211の一方の端部(第一コア端部211A)から所定寸法となる第一コイル端部212A、および磁性体コア211の他端部(第二コア端部211B)から所定寸法となる第二コイル端部212Bの間に亘るコイル巻部211Cに、磁性体コア211の長手方向を軸とした周方向に沿って周面に巻装されている。
また、アンテナ21と受信IC86とは2本の配線で接続されている。すなわち、コイル212をアンテナ端部から取り出して回路基板にはんだ付けすることにより、アンテナ21と受信IC86とは電気的に接続されている。これにより、アンテナ21で受信された標準電波が受信手段2に出力可能となる。なお、前記電気的接続は、アンテナ21にポリイミドなどからなるフレキシブル基板を取り付け、この基板を回路基板にネジ留めすることなどで行ってもよい。
〔外装ケースの構成〕
次に、電波修正時計1の外装ケース100の構成について説明する。
外装ケース100は、図2および図5に示すように、胴部としてのケーシング110と、ケーシング110の表面側に装着されたカバーガラス120と、ケーシング110の裏面(下端面)側に取り付けられた金属製の裏蓋130とを備えている。
ケーシング110は、例えばステンレス鋼、真鍮、チタンなどの金属材で構成されている。このケーシング110は、略円筒状に形成され、内周面が平面略円形に形成されている。
裏蓋130は、上述したように、ケーシング110の下端面に例えばねじ止めなどにより固定されている。図6は、第一の実施の形態の裏蓋の内面の構成を示す平面図である。
この裏蓋130は、図6に示すように、ケーシング110の内周面より径大に形成される円盤状の円盤部131と、この円盤部131から径外方向に突出する4つのねじ止め部132とを備えている。ねじ止め部132は、それぞれ、ネジを挿通可能な孔部133が形成されている。そして、裏蓋130は、ケーシング110の下端面の所定位置に位置決めされ、ねじ止め部132の孔部133からケーシング110の下端面にねじ止めされることで、ケーシング110に固定される。
そして、この裏蓋130の内面(モジュール10に対向する面)には、図6に示すように、金属製磁性箔材としてのアモルファス箔材140が例えば接着剤などにより形成される膜状の接着層を介して貼り付け固定されている。具体的には、このアモルファス箔材140は、裏蓋130の内面におけるアンテナ21に対向するアンテナ対向領域134から所定寸法離れた位置、すなわち平面視において、アンテナ21と重ならない位置に設けられている。また、このアモルファス箔材140は、アンテナ21のコイル巻部211Cと並列にコイル巻部211Cの長手方向と平行する長手状に、かつ、裏蓋130の内面における一対のリード部211Dに対向する一対のリード部対向領域135間に挟まれる位置に形成されている。
また、このアモルファス箔材140としては、例えばコバルト系アモルファス(Co-Fe-Ni-B-Si)などが挙げられる。このアモルファス箔材140は、例えばコバルト系アモルファス(Co-Fe-Ni-B-Si)の場合で比透磁率が20000である。これに対して、裏蓋130として例えばステンレス鋼が用いられる場合、比透磁率は1.4、真鍮が用いられる場合の比透磁率は1.0、チタンが用いられる場合の比透磁率は1.0001である。したがって、アモルファス箔材140の透磁率は、裏蓋130を構成する金属よりはるかに大きい値となる。
ここで、アンテナ21にて電波が受信されると、図6に示すように、一方のリード部211Dから他方のリード部211Dに向かって副磁路(図6中、線Aにより示す)が形成され、磁束線が通過する。この時、アモルファス箔材140は、上記のように裏蓋を構成する金属よりはるかに大きい透磁率を有するため、磁束線は裏蓋を通過せず、アモルファス箔材140内部を通過する。また、アンテナ21はケーシング110の内周面に略沿って、略円弧状に形成されるため、リード部211Dから他方のリード部211Dに向かう直線(弦)に沿って多くの磁束線が通過する。ここで、上述したように、アモルファス箔材140は、一対のリード部対向領域135間に設けられているため、リード部211D間の直線を通過する磁束線がこのアモルファス箔材140に誘導される。したがって、アモルファス箔材140には、より多くの磁束線が誘導されることになり、裏蓋130を通過する磁束線が減少する。さらに、アモルファス箔材140は、裏蓋130を構成する金属よりも低導電性であり、このアモルファス箔材140に磁束線が通過することで、裏蓋130に磁束線が通過する場合に比べて、渦電流の発生が抑えることができる。
さらに、このアモルファス箔材140におけるアモルファスの異方性は、略長手方向、つまりアンテナ21におけるコイル巻部211Cの長手軸方向と略平行となる状態に形成される。これには、例えば溶融されたアモルファス素材をローラにより高速で一方向に引き伸ばすことによりアモルファス箔材140を形成することで、アモルファス箔材140に略一定となる異方性を持たせることが可能となる。そして、このように形成されたアモルファス箔材140をローラの引き伸ばし方向とコイル巻部211Cとが略平行となるように裏蓋130の内面に接着する。
〔電波修正時計のアンテナの受信感度比較〕
次に、上記のようなアモルファス箔材140を形成した場合におけるアンテナ21のアンテナ特性について説明する。
本実施の形態における電波修正時計1のアンテナ特性を説明するにあたり、以下の実験を実施した。
すなわち、電波修正時計1において、裏蓋130の内面におけるアンテナ対向領域134から所定寸法離れた位置に、コイル巻部211Cに略平行となるようにアモルファス箔材140を設ける上記第一の実施の形態の電波修正時計1を用い、アンテナ21にて長波標準電波を受信させた。この際のアンテナ21のインダクタンス値(L値)、アンテナ21におけるQ値(Quality factor,Q-Value)、および受信感度減衰量を計測した(実験例I)。
また、比較例として、上記電波修正時計1において、裏蓋130に設けられるアモルファス箔材140を除去したもの(比較例II)、および裏蓋130の内面において、アンテナ対向領域134にアモルファス箔材140を設けたもの(比較例III)を準備し、実験例Iと同様に長波標準電波を受信させた際の、L値、Q値、および受信感度減衰量を計測した。
上記、実験例I、比較例II、比較例IIIの計測結果を図7に示す。
図7において、比較例IIでは、裏蓋130にアモルファス箔材140などの磁性部材が設けられていないため、アンテナ21にて発生した磁束線が裏蓋130に流れ、渦電流が発生する。
図8は、比較例IIIにおける電波受信状態の概略を示す図である。比較例IIIでは、図8に示すように、アンテナ21に入力される電波の一部がアンテナ対向領域134に形成されたアモルファス箔材150に吸収されてしまう。このため、裏蓋130に発生する渦電流は良好に防止でき、Q値が高くなるが、アモルファス箔材150に吸収される電波の分だけ、アンテナ21に入力される電波が減少するため、結果としてアンテナ21の受信感度減衰量が大きくなってしまう。
図9は、第一の実施の形態における電波受信状態の概略を示す図である。
上記比較例II,IIIに対し、上記電波修正時計1では、アンテナ対向領域134に強磁性部材であるアモルファス箔材140が設けられていないため、図9に示すように、アンテナ21に入力される電波がアモルファス箔材140に吸収されるなどせず、電波受信が阻害されない。したがって、Q値およびL値は比較例IIIより低くなるが、アンテナ21に入力される電波が増加するために、受信感度の減衰量は小さくなり、結果として比較例II,IIIと比べて良好なアンテナ特性が得られる。
〔電波修正時計の作用効果〕
上述したように、上記第一の実施の形態の電波修正時計1は、裏蓋130の内面でアンテナ21のリード部211Dに対向するリード部対向領域135以外にアモルファス箔材140が設けられている。
このため、アンテナ21に入力される電波が強磁性であるアモルファス箔材140に吸収されず、アンテナ21と裏蓋130との間からも良好に電波を受信することができる。また、アモルファス箔材140は、裏蓋130に比べてはるかに大きい透磁率を有するため、アンテナ対向領域134から離れた位置に設けられていたとしても、アンテナ21で電波が受信された際に発生する磁束線の多くはこのアモルファス箔材140を通過する。したがって、裏蓋130に磁束線が通ることにより発生する渦電流をも十分に減少させることができる。以上により、アンテナ21にて受信される電波が阻害されず、渦電流の発生もおさえることができるので、簡単な構成で、アンテナ21のアンテナ特性を良好にすることができる。
また、アモルファス箔材140は、裏蓋130の内面において、リード部211Dおよびコイル巻部211Cの双方に対向する領域、すなわちアンテナ21全体と対向するアンテナ対向領域134と重ならない位置に設けられている。
これにより、リード部211Dだけでなく、磁性体コア211のリード部211Dに隣接するコイル巻部211Cに入る電波も阻害されず、コイル巻部211C側からリード部211D側に回りこむ電波も良好にアンテナ21に入力される。このため、アンテナ21における電波受信量が多くなり、よりアンテナ特性を良好にすることができる。
さらに、アモルファス箔材140は、裏蓋130において、コイル巻部211Cと並列して設けられている。
このため、アンテナ21の磁性体コア211の一端部から他端部に向かって形成される磁路上にアモルファス箔材140が設けられているため、このアモルファス箔材140にアンテナ21にて発生した磁束線がより入りやすく、裏蓋130への磁束線の侵入をより少なくすることができる。したがって、裏蓋130における渦電流をより良好に防止でき、アンテナ特性を良好にすることができる。
さらには、この時アモルファス箔材140は、一対のリード部対向領域間に挟まれる位置に設けられている。このため、一端側のリード部211Dから出る磁束線がアモルファス箔材140を略直線状に通過するだけで他端側のリード部211Dに到達することができる。すなわち、アモルファス箔材140は、リード部211D間を最短距離で結ぶ線分に対向する領域に設けられているため、アンテナ21にて電波を受信した際に発生する磁束線がよりアモルファス箔材140を通過しやすくなり、裏蓋130を通過する磁束線をより減少させることができる。したがって、裏蓋130における渦電流の発生をより効率的に抑制することができ、アンテナ特性を良好にすることができる。
また、このときアモルファス箔材140の異方性が、長手方向に沿う方向、すなわちコイル巻部211Cの軸方向と略平行する方向に揃えられている。すなわち、アンテナ21に形成される副磁路Aの向きと、アモルファス箔材140の異方性とが一致する。これにより、アモルファス箔材140に、より多くの磁束線が誘導されることとなり、裏蓋130に侵入する磁束線の量を減少させることが可能となる。したがって、裏蓋130で発生する渦電流を効果的に抑えることができる。
さらに、アモルファス箔材140は、箔状に形成されており、このアモルファス箔材を接着剤により貼り付け固定する構成であるため、厚み寸法が小さく、裏蓋130とモジュール10との隙間寸法を小さくすることができる。したがって、電波修正時計1の厚み寸法が増大せず、意匠性も良好にできる。
また、金属製磁性箔材として、裏蓋130に比べて透磁率がはるかに大きいアモルファス箔材を用いているため、アンテナ21にて発生した磁束線を良好にこのアモルファス箔材140に誘導することができ、裏蓋130で発生する渦電流をより効果的に防止することができる。これにより、より良好なアンテナ特性が得ることができる。
[第二の実施の形態]
次に本発明に係る第二の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下の図面および実施の形態において、前記第一の実施の形態の電波修正時計1と同一の構成のものは、同符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図10は、第二の実施の形態に係る電波修正時計における裏蓋の構成を示す図である。
第二の実施の形態は、第一の実施の形態の裏蓋130の構成を変形したものである。
すなわち、第二の実施の形態の電波修正時計1における裏蓋130Aは、図10に示すように、略円盤状に形成される円盤部131と、円盤部131のケーシング110に対向する面の周縁に沿って、外周面に沿って雄ねじ山が形成される略筒状のスクリュー部136が設けられている。
また、ケーシング110の内周面における下端側(裏蓋側)には、図示しない雌ねじ部が設けられており、裏蓋130Aは、この雌ねじ部にスクリュー部136を螺合させることでケーシング110に着脱自在に取り付けられる。
そして、裏蓋130Aの円盤部131における内面(モジュール10に対向する面)には、円盤部131と同心円となるアモルファス箔材141が設けられている。このアモルファス箔材141は、図10に示すように、アンテナ21に対向するアンテナ対向領域134と重ならない半径で形成されている。また、このアモルファス箔材141は、第一の実施の形態のアモルファス箔材140と同様に、裏蓋130Aを形成する金属よりもはるかに大きい透磁率を有する、例えばコバルト系アモルファスにて箔状に形成されている。
〔第二の実施の形態の作用効果〕
上記第二の実施の形態の電波修正時計1では、裏蓋130Aの内面に円盤部131と同心円となる位置に、アンテナ対向領域134に重ならない半径となる円形のアモルファス箔材141が形成されている。
このため、裏蓋130Aをケーシング110に螺合させる際、裏蓋130Aの回動量や回動開始位置に関わらず、アモルファス箔材141の位置が変わらずに常に裏蓋130Aと同心円上で、アンテナ対向領域134に重ならない位置に配置することができる。したがって、容易にアモルファス箔材141を裏蓋130Aにおけるアンテナ21に対向しない位置に配置することができ、製造性を良好にできる。
また、このような円形のアモルファス箔材141であっても、上記第一の実施の形態の電波修正時計1と同様に、アンテナ21から発生する磁束線を良好に誘導して裏蓋130Aにおける渦電流を抑制できるとともに、アンテナ21のシールド状態をも回避でき、アンテナ特性を良好にすることができる。
[第三の実施の形態]
次に本発明に係る第三の実施の形態の電波修正時計について、図面に基づいて説明する。
図11は、第三の実施の形態の電波修正時計における側断面図である。
上記第一の実施の形態の電波修正時計1では、裏蓋130に1枚のアモルファス箔材140を接着固定する構成を示したが、第三の実施の形態の電波修正時計1Aでは、裏蓋130にアモルファス箔材140を積層して、アモルファス箔層142を形成する。このアモルファス箔層142が形成される位置としては、前記第一の実施の形態の電波修正時計1と同様であり、すなわち、アンテナ対向領域134と重ならない位置で、かつアンテナ21のコイル巻部211Cと並列に設けられている。
また、このアモルファス箔層142は、上面(モジュール10に対向する面)とモジュール10との間に例えば1mm程度の隙間を設けられるように形成される。
〔第三の実施の形態の電波修正時計の作用効果〕
上記したように、第三の実施の形態の電波修正時計1Aでは、裏蓋130の内面において、アンテナ21に対向するアンテナ対向領域134と重ならない位置に、アモルファス箔材140が積層されたアモルファス箔層142が形成されている。
このため、単一のアモルファス箔材140が貼り付けられる構成に比べて、アモルファス箔層142の層厚み寸法が増大し、磁束線の通過面積も増大する。したがって、アモルファス箔層142による集磁効率が向上し、アモルファス箔層142により多くの磁束線を通過させることができる。よって、裏蓋130に通過する磁束線をより減少させることができ、渦電流の発生をより効率的に抑制することができる。
また、アモルファス箔層142の上面とモジュール10との間には、僅かな隙間が設けられている。このため、例えば衝撃などにより振動が加わったとしても、アモルファス箔層142がモジュール10に接触せず、アモルファス箔層142の破損を防止できる。
[第四の実施の形態]
次に本発明に係る第四の実施の形態の電波修正時計について、図面に基づいて説明する。
図12は、第四の実施の形態の電波修正時計における側断面図である。
第三の実施の形態では、裏蓋130の内面に直接アモルファス箔材140を積層してアモルファス箔層142を形成した。これに対して、第四の実施の形態の電波修正時計1Bでは、裏蓋130の内面に非導電性部材としての樹脂シート143を貼り付け、この樹脂シート上に複数のアモルファス箔材140を積層し、アモルファス箔層144を形成する。
なお、このアモルファス箔層144の形成位置としては、第一および第三の実施の形態と同様であり、アンテナ21に対向するアンテナ対向領域134に重ならない位置で、コイル巻部211Cと並列となるように設置する。なお、樹脂シートは、アモルファス箔材140の積層位置にのみ貼り付けられている構成に限られず、例えば裏蓋130の内面全体に貼り付け固定されている構成であってもよい。
〔第四の実施の形態の作用効果〕
上記第四の実施の形態の電波修正時計1Bでは、裏蓋130の内面に、樹脂シート143を貼り付け、この樹脂シート143上にアモルファス箔材140を積層してアモルファス箔層144を形成している。
このため、アンテナにて電波を受信した際に発生する磁束線が、アモルファス箔材140から裏蓋130に流れにくくなり、裏蓋130における渦電流の発生をより効果的に抑制できる。また、電波修正時計1Bに衝撃が加わった場合でも、樹脂シート143が緩衝材となり、裏蓋130からアモルファス箔材140に直接応力が加わらない。このため、衝撃によるアモルファス箔材140の破損も防止できる。
[他の実施の形態]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、上記第一、第三、および第四の実施の形態では、アンテナ21に対向するアンテナ対向領域134よりも裏蓋130の中心点側に、アモルファス箔材140やアモルファス箔層142,144を形成する例を示したが、例えば図13に示すような位置に形成してもよい。
すなわち、図13に示すように、アモルファス箔材140は、アンテナ対向領域134よりも裏蓋130の円周縁側に設けられていてもよい。また、図13には、アモルファス箔材140を設ける例を示したが、第三および第四の実施の形態において例示したようなアモルファス箔層142,144を設ける構成などとしてもよい。
さらに、アンテナ対向領域134以外の全面にアモルファス箔材140やアモルファス箔層142,144が形成される構成などとしてもよい。
さらには、図6において、一対のリード部211D間に形成される副磁路Aに沿って、長手状のアモルファス箔材140を固定する例を示したが、その形状については特に限定されない。すなわち、図14に示すように、長手方向に直交する幅寸法をより大きく形成した形状のアモルファス箔材140を用いてもよく、図15に示すように、さらに幅寸法を大きく形成し、略正方形状に形成されるものであってもよい。
また、図10において、裏蓋130の中心位置に、円形のアモルファス箔材141を設ける例を示したが、例えば図16に示すように、アモルファス箔材141の中心点が、裏蓋130の中心位置に対して偏心して設けられる構成としてもよい。さらに、円形状のアモルファス箔材141に代わって、図17に示すような楕円形状のアモルファス箔材141Aを設ける構成としてもよい。このようなアモルファス箔材141Aにおいても、裏蓋130のアンテナ21に対向する位置以外であれば、いかなる位置に設けられていてもよいが、図17に示すように、一対のリード部211D間に沿って配置することで、リード部211D間の副磁路に沿って流れる磁束線を良好に誘導することができ、アンテナ特性の向上を図れる。
また、上記各実施の形態、図14ないし図17の例において、単一のアモルファス箔材を裏蓋130の内面側に貼り付ける構成を例示したが、これに限定されない。
例えば、図18に示すように、複数の線状のアモルファス箔材145を並列させる構成としてもよい。この時、これらのアモルファス箔材145の線方向が一対のリード部211D間に形成される副磁路に沿うように、コイル巻部211Cに略平行に各アモルファス箔材145を配置することが好ましい。このような構成であれば、各アモルファス箔材145に入った磁束線が、他方向(例えば、アモルファス箔材145の長手方向に直交する幅方向)に逃げにくくなり、一方のリード部211Dから他方のリード部211Dへの磁束線の誘導がより良好となるため、アンテナ特性をより一層向上させることが可能となる。
また、これらのアモルファス箔材145としては、図18に示すように、複数のアモルファス箔材145がそれぞれ略同一寸法に形成されるものであってもよく、図19に示すように、コイル巻部211Cに近接するアモルファス箔材145が短く、コイル巻部211Cから遠ざかるに従って、アモルファス箔材145の長さ寸法を長くし、各アモルファス箔材145の両端部が、リード部211Dに近接する構成としてもよい。また、図20に示すように、各アモルファス箔材の幅寸法がそれぞれ異なる構成などとしてもよい。
なお、図6、図10、図13ないし図20に示した例示に限られず、上述のように、少なくともリード部対向領域135に重ならない位置、より好ましくは、アンテナ対向領域134に重ならない位置にアモルファス箔材が形成される構成であればよく、アモルファス箔材の形状や寸法などいかなる構成であってもよい。
また、図6、図13ないし図20において、ねじ止め部132を備えた裏蓋130で、ケーシング110に対してねじ止めされる構成としたが、これに限定されない。例えば、第二の実施の形態に示すように、外周縁に雄ねじ山が形成されて、ケーシング110の雌ねじ部に螺合されることにより、ケーシング110に固定される裏蓋130Aに対して、図6、図13ないし図20に示すようなアモルファス箔材を設ける構成としてもよい。
さらに、ねじ止めにより裏蓋130をケーシング110に固定する方法、スクリュー部136により裏蓋130Aをケーシング110に螺合させて固定する方法に限らず、例えば、裏蓋をケーシング110に押し込んで固定する押し込み方式にするなど、その他の固定方法により裏蓋をケーシング110に固定してもよい。
また、金属製磁性箔材として、強磁性部材であるアモルファス金属の箔状部材を用いたが、これに限定されない。例えば裏蓋130の透磁率よりも大きい透磁率を有する金属であれば特に限定されず、裏蓋130を構成する金属素材により適宜選択されるものであってもよい。
さらに、アモルファス箔材140の製造時に、アモルファスを所定方向に高速で引き伸ばすことで異方性を持たせたが、これに限定されず、通常の異方性を有しないアモルファス箔材140が用いられる構成などとしてもよい。
さらには、上記実施の形態では、アンテナ対向領域134に重ならない位置にアモルファス箔材140,141またはアモルファス箔層142,144が設けられる例を示したが、これに限定されない。すなわち、アモルファス箔材140,141またはアモルファス箔層142,144は、少なくともリード部対向領域135に重ならない位置に設けられていればよく、例えば、リード部対向領域135に重ならない位置で、かつ一部がコイル巻部211Cに対向する領域に重なる位置に設けられている構成などとしてもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
本発明の第一の実施の形態に係るアンテナ内蔵式電子時計としての電波修正時計の正面図である。 前記第一の実施の形態の電波修正時計を裏蓋側からみた概略構成を示す平面図である。 前記第一の実施の形態の電波修正時計の概略構成を示すブロック図である。 前記第一の実施の形態の電波修正時計の受信回路部の構成を示すブロック図である。 前記第一の実施の形態の電波修正時計の厚み方向に断面した際の側断面図である。 前記第一の実施の形態の裏蓋の内面の構成を示す平面図である。 前記第一の実施の形態の電波修正時計のアンテナ特性と、従来の電波修正時計のアンテナ特性とを示す図である。 比較例IIIにおける電波受信状態の概略を示す図である。 前記第一の実施の形態における電波受信状態の概略を示す図である。 本発明に係る第二の実施の形態に係る電波修正時計における裏蓋の構成を示す図である。 本発明に係る第三の実施の形態の電波修正時計における側断面図である。 本発明に係る第四の実施の形態の電波修正時計における側断面図である。 他の実施の形態における電波修正時計の裏蓋の内面の構成を示す平面図である。 他の実施の形態の裏蓋の内面の構成を示す図であり、アモルファス箔材の幅寸法を変形した例の平面図である。 図14において、アモルファス箔材の幅寸法をさらに変形した例を示す平面図である。 さらに他の実施の形態の裏蓋の内面の構成を示す図であり、図10においてアモルファス箔材を偏心させた例の平面図である。 図16において、アモルファス箔材の形状をさらに変形した例を示す図である。 さらに他の実施の形態の構成を示す図であり、裏蓋の内面に複数のアモルファス箔材を設ける例を示す平面図である。 図18において、各アモルファス箔材の長さ寸法を変形した例を示す平面図である。 図19において、各アモルファス箔材の幅寸法を変形した例を示す平面図である。
符号の説明
1,1A,1B…アンテナ内蔵式電子時計としての電波修正時計、2…受信手段、10…モジュール、21…アンテナ、100…外装ケース、110…胴部としてのケーシング、130,130A…裏蓋、134…アンテナ対向領域、140,141,145…金属製磁性箔材としてのアモルファス箔材、142,144…アモルファス箔層、143…非導電性部材としての樹脂シート、211…磁性体コア、211C…コイル巻部、212…コイル。

Claims (7)

  1. 金属製の裏蓋を備える外装ケースと、
    磁性材料により形成される長手状の磁性体コア、およびこの磁性体コアに巻装されるコイルを有するとともに、外部無線情報を受信するアンテナと、
    前記アンテナで受信された前記外部無線情報を処理する受信手段と、
    前記アンテナおよび前記受信手段が内部に収納されるとともに、前記外装ケース内に格納されるモジュールと、
    を備えたアンテナ内蔵式電子時計であって、
    前記磁性体コアは、長手方向における中央部に設けられる前記コイルが巻装されるコイル巻部と、コイル巻部の両端側に突出する一対のリード部とを備え、略円弧状に形成され、
    前記裏蓋の前記モジュールに対向する内面において、前記裏蓋より透磁率が大きい金属製磁性箔材が設けられ
    前記金属製磁性箔材は、前記リード部および前記コイル巻部の双方に対向する領域以外で、かつ、前記アンテナの両端部を結ぶ弦に対向する領域に略沿って設けられ
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  2. 請求項1に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
    前記金属製磁性箔材は、アモルファス金属により構成されるアモルファス箔材である
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  3. 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、
    前記金属製磁性箔材は、前記コイル巻部と並列する位置で、前記アンテナの長手方向に沿って設けられる
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  4. 請求項1ないし請求項のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
    前記外装ケースは、前記裏蓋が下面側に固定される略円筒状のケーシングを備え、
    前記アンテナは、前記ケーシングの内周面に沿って略円弧状に形成された
    ことを特徴とするアンテナ内蔵電子時計。
  5. 請求項1ないし請求項のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
    前記金属製磁性箔材は、接着層を介して裏蓋の内面に貼り付け固定される
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  6. 請求項1ないし請求項のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
    前記金属製磁性箔材は、複数積層されて設けられる
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  7. 請求項1ないし請求項のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
    前記金属製磁性箔材は、前記裏蓋の内面上に非導電性部材を介して設けられる
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
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