JP6803206B2 - 携帯型電波時計 - Google Patents

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、外部電波を受信して時刻修正を行う電波時計が知られている。かかる電波時計は、受信しようとする外部電波の周波数や偏波に応じた形式のアンテナを備える。

特許文献１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胴体層を積層してなるアンテナを備えた時計が記載されている。

特許文献２には、環状の誘電体に、環状の一部を切欠いた形状の導電性材料から形成されたアンテナパターンを形成したアンテナ体を備えた電子時計が記載されている。同文献には、かかるアンテナパターンに対し、１カ所の給電部から給電され、又は２カ所の給電部から平衡給電されることが記述されている。

特許文献３には、ダイポールアンテナにおけるダイポール素子長を互いに異なるものとし、短い方のダイポール素子をホイップアンテナとして動作させることによる、２周波共用アンテナ装置が記載されている。

特開２００３−３１５４７５号公報 特開２０１４−６２８４３号公報 特開２００４−１６５９４２号公報

携帯型電波時計のケースや裏蓋を金属材料とする場合があり、そのような場合には、ケースが外部電波を受信する際の妨げとなりうる。特に、外部電波として、時刻情報を含むＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）電波のようにＵＨＦ帯等の高周波帯を使用する場合には、電波がケースや裏蓋により遮られるため、外部電波の受信可能な入射方向は、携帯型電波時計の風防ガラス側（すなわち、上側）からのものが主となる。

しかしながら、これまで携帯型電波時計に対し適用が提案されている環状アンテナは、利得の指向性が対称であるため、風防ガラス側以外に向く利得は受信に寄与しない。

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、風防ガラス側への利得を高め、それにより携帯型電波時計の受信感度を高めることである。

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）風防ガラスと、前記風防ガラスの下面側であって、前記風防ガラスの外周縁に沿って弧状に設けられたアンテナ線と、前記アンテナ線の弧の中間点からいずれかの端部に偏った位置に設けられた給電点を有するダイポールアンテナと、前記アンテナ線に接する誘電体と、を有する携帯型電波時計。

（２）（１）において、前記誘電体は、前記風防ガラスであり、前記アンテナ線は、前記風防ガラスの下面に配置される携帯型電波時計。

（３）（１）又は（２）において、前記給電点は、上面から見て、前記アンテナ線の弧の中間点から時計回りの方向に偏った位置に設けられる請求項１に記載の携帯型電波時計。

（４）（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記アンテナ線の弧の切欠き部に、前記アンテナ線と同心の弧状に形成され、前アンテナ線から浮遊したダミー線を有する携帯型電波時計。

（５）（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記風防ガラスと、前記アンテナ線の間に、環状の誘電体膜を有する携帯型電波時計。

（６）（１）〜（５）のいずれかにおいて、上面から見て、前記アンテナ線の弧の切欠き部に次に掲げる少なくともいずれかが配置される携帯型電波時計。（ａ）巻真。（ｂ）ソーラーセルとの接続部。（ｃ）受信中を示す指針。（ｄ）巻真に連なる金属製歯車。（ｅ）電池。

（７）（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記給電点は、次に掲げる少なくともいずれかと上面から見て重ならない位置に設けられる携帯型電波時計。（ｄ）文字板上に設けられた金属製時字及びその径方向外側領域。（ｅ）受信中を示す指針。

（８）（７）において、前記給電点は、次に掲げる少なくともいずれかと上面から見て重なる位置に設けられる携帯型電波時計。（ｆ）文字板上に設けられた特定の２の金属性装飾部材の中間位置。（ｇ）受信結果を示す指針。

（９）（１）〜（８）のいずれかにおいて、前記給電点に形成された、下側に凹となる導電性の受け部と、前記受け部に下面側から接触する弾性ピンと、を有する携帯型電波時計。

上記（１）又は（２）の側面によれば、携帯型電波時計のアンテナにおいて、風防ガラス側への利得を高めることができる。

上記（３）の側面によれば、携帯型電波時計のアンテナにおいて、右偏波についての風防ガラス側への利得を高めることができる。

上記（４）の側面によれば、外観上のアンテナ形状をほぼ環状とすることができる。

上記（５）の側面によれば、波長短縮効果が得られるとともに、非環状のアンテナを環状の目隠しにて覆うことができる。

上記（６）〜（８）の側面によれば、携帯型電波時計が備える各種部材による受信感度への影響を低減できる。

上記（９）の側面によれば、携帯型電波時計の組立時や、外部からの衝撃による、アンテナとの接触不良の発生を防止できる。

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。 比較例として示す弧状のダイポールアンテナの平面形状を示す図である。 さらなる比較例として示す弧状のダイポールアンテナの平面形状を示す図である。 図２Ａに示したダイポールアンテナのｘ−ｚ平面における感度指向特性を示す図である。 図３Ａに示したダイポールアンテナのｘ−ｚ平面における感度指向特性を示す図である。 さらなる比較例として示す弧状のダイポールアンテナ１３ｃの平面形状を示す図である。 本発明の実施形態の一例として示す弧状のダイポールアンテナの平面形状を示す図である。 図４Ａに示したダイポールアンテナの感度指向特性を示す図である。 図４Ａに示したダイポールアンテナの右旋円偏波と左旋円偏波それぞれに対する感度指向特性を示す図である。 図４Ｂに示したダイポールアンテナの感度指向特性を示す図である。 図４Ｂに示したダイポールアンテナの右旋円偏波と左旋円偏波それぞれに対する感度指向特性を示す図である。 本発明の実施形態のさらなる一例として示す弧状のダイポールアンテナの平面形状を示す図である。 図７に示したダイポールアンテナの感度指向特性を示す図である。 図７に示したダイポールアンテナの右旋円偏波と左旋円偏波それぞれに対する感度指向特性を示す図である。 図１のＩＸ−ＩＸ線による概略断面図である。 携帯型電波時計が受信動作中を示している図である。 携帯型電波時計が受信結果を示している一例の図である。 本発明の第２の実施形態に係る携帯型電波時計を示す上面図である。 本発明の第２の実施形態に係る風防ガラスの下面図である。 給電点に弾性ピンが接触している様子を示す模式図である。

＜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１〜図１１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、分針及び秒針からなる指針である時刻針３が、また、この例では、文字板２の１２時側、９時側及び６時側の位置に副針４が設けられている。副針４の周囲には、環状の装飾部材５が文字板上に設けられている。文字板２の外周縁には、時刻を示す目印、しいわゆる時字６が１時間おき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）。さらに、文字板２の外周縁の４時と５時の間の位置には日窓７が開口されており、日窓７を通してその下の日板による日付表示が見えている。

これら文字板２と各指針（時刻針３及び副針４）は風防ガラス８により保護されている。風防ガラス８は、外装ケース１のベゼル９に嵌めこまれ、取り付けられている。ベゼル９の表面には、電波の受信状況を示すための目印となる表示、図１では「ＮＧ」、「ＯＫ」及び「ＲＸ」が各々図示の位置に刻印されている。また、外装ケース１の３時側側面には竜頭１０が、２時及び４時側側面にはそれぞれプッシュボタン１１が取り付けられている。さらに、同図には、竜頭１０が取り付けられる軸である巻真１２の外形が破線で示されている。

以上示した携帯型電波時計１００のデザインは一例である。個別具体的な時計の板面のデザインは周知の通り様々であり、本実施形態に関しても、他のデザインであってもよい。

本明細書では、以降、携帯型電波時計１００の中心位置から見て、風防ガラス８に向く方向を上方向と呼び、上方向を向く面や側をそれぞれ上面、上側と呼び、その反対方向を下方向と呼び、下方向を向く面や側をそれぞれ下面、下側と呼ぶ。

また、携帯型電波時計１００の各部材の材質は限定されないが、本実施形態で示した例では、外装ケース１の胴及び裏蓋はステンレスなどの金属、ベゼルはジルコニアセラミックス等の高誘電体またはステンレスなどの金属である。また、装飾部材５、時字６はその質感による装飾性のため、金属製であり、時刻針３及び副針４の一部又は全部も同様の理由により、金属製である。竜頭１０、プッシュボタン１１及び巻真１２も金属製である。風防ガラス８は一般的なソーダ石灰ガラスの他、サファイアガラスなど種々の材質のガラスであってよいし、いわゆる有機ガラス、すなわち、透明プラスチックなどの透明な風防部材も含む。

携帯型電波時計１００では、受信用アンテナとして、ダイポールアンテナ１３を用いている。ダイポールアンテナ１３は、風防ガラス８の下面の外周縁に、弧状に形成されたアンテナ線１４と、アンテナ線１４の弧の中間点からいずれかの端部に偏った位置に設けられた給電点１５を有しており、このダイポールアンテナ１３は、本実施形態に係る携帯型電波時計１００では、上側から図１に示したように、視認可能である。

アンテナ線１４は、この例では、風防ガラス８の外周縁に沿って、４時半の位置から時計回りに１時半の位置までのおよそ２７０°にわたる弧状に設けられている。アンテナ線１４の弧の中心位置（中心点）は、ここでは、時刻針３の軸と一致している。この場合、アンテナ線１４の弧の中間点は、その弧上で、１時半の位置と４時半の位置から等距離となる位置、すなわち、９時の位置であるが、給電点１５は、かかる中間点から時計回りの方向に偏った位置となる、１０時半の位置に設けられている。給電点１５には、その位置からアンテナ線１４の互いに反対方向の線に給電するため、下側から電極を接触させるために、アンテナ線１４の幅が太くなる部分が隣り合うように２カ所設けられている。

一方、風防ガラス８の外周縁に沿って、１時半の位置から時計回りに４時半の位置までのおよそ９０°にわたる部分は、アンテナ線１４の弧の切欠き部（すなわち、アンテナ線１４と同心の円を考えた場合に、アンテナ線１４が配置されない領域）となっているが、その部分には、アンテナ線１４と同心の弧状に形成されたダミー線１６が設けられている。ダミー線１６は、アンテナ線１４と電気的には接続せず、浮遊している。そのため、図１に示されているように、１時半の位置と、４時半の位置において、アンテナ線１４とダミー線１６との間には若干の隙間が設けられている。この隙間の幅は、受信しようとする電波の周波数に対して、アンテナ線１４とダミー線１６とが有意に容量性カップリングを生じない程度であればよく、ＵＨＦ帯であれば、０．５〜１ｍｍ程度あれば十分である。

アンテナ線１４及びダミー線１６は、同材質であることが望ましく、いずれも、風防ガラス８の下面に形成された金属薄膜である。アンテナ線１４及びダミー線１６の作成方法は限定されず、金属箔の貼り付け、蒸着、導電性ペーストを用いた塗布や印刷など、公知のいかなる方法を用いてもよい。

なお、ダミー線１６は、アンテナ線１４が上側から視認可能であるために、その弧の切欠き部が違和感を与えないようにするためのものである。したがって、ダミー線１６の材質は、アンテナ線１４と視覚的に区別が付きがたいものであればどのようなものであってもよく、必ずしも同材質でなければならないわけではない。

また、風防ガラス８のアンテナ線１４及びダミー線１６が設けられている周縁部の下側には見返しリング１７が設けられている。見返しリング１７は、文字板２の外縁部に、外装ケース１の内面と自然に連続する斜面を設置する装飾部材である。見返しリング１７は、合成樹脂或いはセラミックスなどの誘電体で作成される。

なお、本明細書では、高誘電体を、高誘電率を有する材料の意味で用い、その比誘電率がおおむね２０以上となる材質を高誘電体と称する。これに対し、誘電体は、その比誘電率がおおむね２０未満の材質を指すものとして用いる。

以上説明した本実施形態に係る携帯型電波時計１００では、電波の受信用のアンテナがダイポールアンテナ１３であり、そしてそのアンテナ線１４のアンテナ長が、給電点１５に対して非対称であること、また、アンテナ線１４が風防ガラス８の下面に設けられていることを重要な特徴の一つとしている。この特徴は、ダイポールアンテナ１３の指向性をより上側に先鋭化させ、受信感度を向上させるという効果をもたらす。

このことについて、図２Ａ〜８Ｂを参照してより詳しく説明する。

図２Ａは、比較例として示す弧状のダイポールアンテナ１３ａの平面形状を示す図である。ここで示すダイポールアンテナ１３ａは、アンテナ線１４が半円形状であり、両端からの中間位置に給電点１５が設けられている。したがって、給電点１５からのアンテナ線１４のアンテナ長は１／４円周に等しく、対称である。また、同図では、ｙ方向を平面視においてアンテナ線１４の対称軸と一致する方向とし、ｘ方向をそれに直交する方向に座標をとっている。ｚ方向は紙面に垂直上向きであり、携帯型電波時計１００の上方向と一致するものとする。そして、この例で示すダイポールアンテナ１３ａは独立した構成を有しており、風防ガラス８の下面に形成されたものではないものとする。

図２Ａに示したダイポールアンテナ１３ａのｘ−ｚ平面における感度指向特性（放射指向特性に等しい）を図３Ａに示す。同図では、ｚ軸方向を０度として、ｘ軸方向を９０度方向にとった場合のゲインを示している。

図３Ａに示すように、ダイポールアンテナ１３ａの感度指向特性は、一般的な直線状の対称アンテナ線を持つダイポールアンテナの感度指向特性とほとんど変わらず、上下対称の８の字形状を示す。また、ここでは図示は省略するが、右旋円偏波と左旋円偏波に対する感度指向特性に差異はなく、同型の８の字形状となる。

図２Ｂは、さらなる比較例として示す弧状のダイポールアンテナ１３ｂの平面形状を示す図である。ここで示すダイポールアンテナ１３ｂは、図２Ａに示したダイポールアンテナ１３ａに対し、給電点１５の位置がアンテナ線１４の中間点からｘ方向（すなわち、時計回り）に偏った位置に設けられている点が異なっている。そして、給電点１５からｘ方向側の短いアンテナ線１４のアンテナ長は１／８円周であり、その逆となる−ｘ方向側の長いアンテナ線１４のアンテナ長は３／８円周となっている。その他の点は同一であり、風防ガラス８は設けられていない。

図３Ｂは、図２Ｂに示したダイポールアンテナ１３ｂの感度指向特性を示す図である。本図でも、ｚ軸方向を０度として、ｘ軸方向を９０度方向にとった場合のゲインを示しており、この図示は図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、８Ａ及び８Ｂでも同様である。

図３Ｂに示すように、ダイポールアンテナ１３ｂの感度指向特性は、先のダイポールアンテナ１３ａとほとんど変わらず、やはり上下対称の８の字形状を示す。また、右旋円偏波と左旋円偏波に対する感度指向特性にも特段の差異は見られない。ゲインは、給電点１５の位置により若干変化するが、アンテナ線１４が非対称となる分やや効率が低下し、先のダイポールアンテナ１３ａの場合に比してやや低めとなる。

図４Ａは、さらなる比較例として示す弧状のダイポールアンテナ１３ｃの平面形状を示す図である。ここでは、ダイポールアンテナ１３ｃ自体は、先の図２Ａに示したダイポールアンテナ１３ａと同一形状であり、半円形状であり、アンテナ線１４の弧の中間点に給電点１５が設けられている。図４Ａに示したダイポールアンテナ１３ｃは、誘電体である風防ガラス８の下面に設けられている点が、先のダイポールアンテナ１３ａと異なっている。

図５Ａは、図４Ａに示したダイポールアンテナ１３ｃの感度指向特性を示す図である。ダイポールアンテナ１３ｃの感度指向特性は、先のダイポールアンテナ１３ａとほぼ同等であり、上下対称の８の字形状を示す。ただし、この例では、右旋円偏波と左旋円偏波それぞれに対する感度指向特性が異なる。

図５Ｂは、図４Ａに示したダイポールアンテナ１３ｃの右旋円偏波と左旋円偏波それぞれに対する感度指向特性を示す図である。同図中、右旋円偏波に対する感度指向特性を実線で、左旋円偏波に対する感度指向特性を破線でそれぞれ示した。

同図に示されるように、ダイポールアンテナ１３ｃの風防ガラス８の下面に設けることにより、右旋円偏波に対する感度指向特性と左旋円偏波に対する感度指向特性とに差異が生まれ、両者が分離する。より具体的には、８の字形状の感度指向特性曲線が、ｘ軸に対して回転し、ｚ軸に対し傾斜した様な形状として現れる。この時、右旋円偏波に対する感度指向特性と左旋円偏波に対する感度指向特性曲線とはその回転方向が逆方向となり、その合成感度指向特性曲線は、図５Ａに示したように、ｚ軸に対し対称な形状となると考えられる。このような現象が起こる理由は必ずしも明らかではないが、ダイポールアンテナ１３ｃの片側、ここでは上側のみに誘電体である風防ガラス８が設けられ、かつ、アンテナ線１４が弧状であることにより、２つのアンテナ線１４間に発生する電界の位相にズレが生じて右旋円偏波と左旋円偏波が分離されるためであることと、風防ガラス８の周縁部のアンテナ線１４のほぼ片側のみに誘電体が配置されることにより、右旋円偏波と左旋円偏波のそれぞれの指向性がｚ軸の０度方向から傾くためであると考えられる。

しかしながら、この例では、右旋円偏波及び左旋円偏波のいずれか一方のみを考えたとしても、ダイポールアンテナ１３ｃの指向性を上側に先鋭化させるものとは言えず、受信感度の向上が見込めるものではない。

図４Ｂは、本発明の実施形態の一例として示す弧状のダイポールアンテナ１３ｄの平面形状を示す図である。ここでは、ダイポールアンテナ１３ｄ自体は、先の図２Ｂに示したダイポールアンテナ１３ｂと同一形状であり、半円形状であり、アンテナ線１４の弧の中間点からｘ方向に１／８円周偏った位置に給電点１５が設けられている。図４Ｄに示したダイポールアンテナ１３ｄは、誘電体である風防ガラス８の下面に設けられている点が、先のダイポールアンテナ１３ｂと異なっている。

図６Ａは、図４Ｂに示したダイポールアンテナ１３ｄの感度指向特性を示す図である。ダイポールアンテナ１３ｄの感度指向特性は、やはり、上下対称の８の字形状を示すが、先のダイポールアンテナ１３ａと比較すると、先鋭化しており、上下方向への指向特性がやや鋭くなっている。そのため、上方向への受信感度は若干向上している。そして、図４Ａに示した先のダイポールアンテナ１３ｃと同様に、右旋円偏波と左旋円偏波それぞれに対する感度指向特性が異なる。

図６Ｂは、図４Ｂに示したダイポールアンテナ１３ｄの右旋円偏波と左旋円偏波それぞれに対する感度指向特性を示す図である。ここでも、実線は右旋円偏波に対する感度指向特性、破線は左旋円偏波に対する感度指向特性である。

同図に示されるように、ダイポールアンテナ１３ｄでは、右旋円偏波に対する感度指向特性と左旋円偏波に対する感度指向特性は、中心に対して対称ではない。右旋円偏波に対しては、ｚ方向に大きな感度を有するメインローブが現れ、その反対方向に小さい感度を有するサブローブが現れ、全体として上側が大きいいびつな８の字形状の感度指向特性曲線となる。そして、かかるいびつな８の字形状の感度指向特性曲線が、ｘ軸に対して回転し、ｚ軸に対し傾斜した形状となる。左旋円偏波に対しては、ｘ軸に関して右旋円偏波の鏡像となるような感度指向特性曲線を示し、すなわち、−ｚ方向に大きな感度を有するメインローブが現れ、その反対方向に小さい感度を有するサブローブが現れ、全体として下側が大きいいびつな８の字形状の感度指向特性曲線となる。そして、かかるいびつな８の字形状の感度指向特性曲線が、ｘ軸に対して回転し、ｚ軸に対し傾斜した形状となる。この回転の向きは、右旋円偏波の場合と逆方向となる。

これらの合成感度指向特性曲線は、図６Ａに示すようにｚ軸に対し対称な形状となるが、アンテナ線１４の長さと給電点１５の位置によっては、図３Ａ、図３Ｂ及び図５Ａに示した比較例における感度指向特性に比して、上側に対してより先鋭化した指向特性を持つ、受信感度の高いダイポールアンテナ１３ｄが得られる。

さらに、ダイポールアンテナ１３ｄは、特定方向の円偏波を有する電波の受信に際して、著しく受信感度が高くなるという顕著な特徴を有している。例えば、受信しようとする電波がＧＰＳ衛星からの送信波である場合、周知のように、ＧＰＳに用いられている送信波は右旋円偏波である。この場合、受信アンテナにおける左旋円偏波に対する受信感度特性は受信に寄与せず、右旋円偏波に対する受信感度特性のみが重要である。ここで示すダイポールアンテナ１３ｄは、図６Ｂに示すように、右旋円偏波のｚ方向、すなわち、上側に対して強い受信指向特性を持つため、右旋円偏波に対しては上側についての受信感度が高くなるのである。

ここで示した例では、ダイポールアンテナ１３ｄは、右旋円偏波に対して上側に強い受信指向特性を持つものであったが、給電点１５の位置を逆側、すなわち、中間点から−ｘ方向に偏った位置に配置すると、この特性が逆となり、左旋円偏波に対して上側に強い受信指向特性を持たせることができる。

図７は、本発明の実施形態のさらなる一例として示す弧状のダイポールアンテナ１３ｅの平面形状を示す図である。ダイポールアンテナ１３ｅのアンテナ線１４は、先のダイポールアンテナ１３ｄよりも延長されており、３／４円周、すなわち、２７０°にわたって設けられている。給電点１５はアンテナ線１４の中間点からｘ方向に１／８円周偏った位置に設けられており、給電点１５からのアンテナ線１４の長さは、ｘ方向側は１／４円周、−ｘ方向は１／２円周となっている。この例でもダイポールアンテナ１３ｄは、風防ガラス８の下面に設けられている。

図８Ａは、図７に示したダイポールアンテナ１３ｅの感度指向特性を示す図である。ダイポールアンテナ１３ｅの感度指向特性は、やはり、上下対称の８の字形状を示すが、先のダイポールアンテナ１３ｄよりさらに先鋭化しており、上下方向への指向特性がさらに鋭くなっている。そのため、上方向への受信感度はさらに向上している。また、先のダイポールアンテナ１３ｄと同様に、右旋円偏波と左旋円偏波それぞれに対する感度指向特性が異なる。

図８Ｂは、図７に示したダイポールアンテナ１３ｅの右旋円偏波と左旋円偏波それぞれに対する感度指向特性を示す図である。ここでも、実線は右旋円偏波に対する感度指向特性、破線は左旋円偏波に対する感度指向特性である。

ダイポールアンテナ１３ｄの右旋円偏波に対する感度指向特性と左旋円偏波に対する感度指向特性の傾向は、先のダイポールアンテナ１３ｄについてのものとおおむね同じであるが、メインローブ、サブローブ共にそれぞれより先鋭化し、指向性が強まっている。そのため、この例のダイポールアンテナ１３ｅの方が、より上側についての受信感度が高いものとなっている。特に、右旋円偏波については、ｚ方向に対してやや傾いているものの、上側に対して鋭い受信感度特性を持っていることから、上方から入射する右旋円偏波に対する受信感度が向上していることが分かる。

以上説明した通り、誘電体である風防ガラス８の下面の外周縁に、全周とならない弧状にアンテナ線１４を形成し、さらにその弧の中間点からいずれかの端部に偏った位置に給電点１５を設けることにより、ダイポールアンテナ１３の受信感度特性を上方に指向させることができ、受信感度が向上すると考えられる。特に、特定方向の円偏波に対しては、その効果が大きい。そして、アンテナ線１４の長さや給電点１５の位置は、受信感度特性の指向性に影響を及ぼすが、これらは受信しようとする電波の波長との兼ね合いで制限を受けるため、当該電波の周波数にて共振するよう設計する必要がある。

また、携帯型電波時計１００が受信しようとするＵＨＦ帯等の高周波帯の電波は、アンテナの近傍に金属などの導電性の部材が存在していると利得が減少し、受信感度が低下する現象が起こる。そのため、本実施形態で例示している腕時計のように、時計の種々の機構をコンパクトにまとめると、アンテナと他の部材との配置関係により受信感度が変化することが観察される。

そこで、本実施形態に係る携帯型電波時計１００では、ダイポールアンテナ１３と、その利得に影響を与える主要な部材との位置関係を、可能な限りダイポールアンテナ１３の利得に悪影響を与えないような配置としている。

この時、前述の通り、本実施形態に係る携帯型電波時計１００のダイポールアンテナ１３は、全周とならない弧状に形成されたアンテナ線１４を有しているため、かかる形状を利用し、その弧の切欠き部に受信感度に影響を与えやすい部材を配置することで、ダイポールアンテナ１３への導電性の部材による受信感度への影響を小さく抑えることができる。また、ダイポールアンテナ１３は、アンテナ線１４の途中に給電点１５が配置されるため、給電点１５と金属製の部材との配置関係も重要である。

まず、受信感度に影響を与えやすい大型の金属部材として、巻真１２については、図１に示すように、上面から見て、アンテナ線１４の弧の切欠き部に配置されるようにする。一般的な腕時計では、巻真１２は３時の位置に配置されるため、アンテナ線１４の弧の切欠き部が３時の位置を跨ぐようにアンテナ線１４を配置すればよく、この例では１時半から４時半にかけて切欠き部となっているため、アンテナ線１４と巻真１２が上面から見て重ならない。なお、ダミー線１６と巻真１２は上側から見て重なり合うが、ダミー線１６はダイポールアンテナ１３としての機能はないため、このことは受信感度に影響を及ぼさない。

続いて、ソーラーセルとの接続部についても、上面から見て、アンテナ線１４の弧の切欠き部に配置されるようにする。図９は、図１のＩＸ−ＩＸ線による概略断面図である。携帯型電波時計１００は、ベゼル９と胴１８及び裏蓋１９からなる外装ケース１の上面側に、風防ガラス８が取り付けられ、風防ガラス８の周縁の下面には、ダミー線１６の断面が見えている。外装ケース１内には、ムーブメント２０と、その上面に順に、ソーラーセル２１、文字板２が重ねて配置されている。ソーラーセル２１と文字板２の周縁部には、見返しリング１７が配置され、両部材が直接外装ケース１に接触しないようにされているとともに、その周縁が見返しリング１７の斜面で覆いかくされて、携帯型電波時計１００の装飾性を高めている。ソーラーセル２１と文字板２は、見返しリング１７を介してベゼルの内面へ突出した部分により上側から押さえられ、ムーブメント２０から浮き上がることがないように固定されている。

ムーブメント２０の断面の詳細は省略するが、回路基板２２のみ断面を図示した。半透過性を有する文字板２を通過してソーラーセル２１に入射した光によって発電された電力は、ムーブメント２０の回路基板２２へと伝達されて消費電力の負担や、二次電池の充電に使用されるため、ソーラーセル２１と回路基板２２とは電気的に接続されなければならない。そのソーラーセル２１と回路基板２２とを電気的に接続する構成を接続部２３と呼ぶと、図９にはかかる接続部２３が示されている。

ここで、本実施形態では、接続部２３は弾性を有する金属部材であるバネを用いてソーラーセル２１と回路基板２２とを接続するようにしている。接続部２３の具体的な構造は特に限定されるものではないが、ここで示したようなバネなど、比較的大きな金属部材が使用されることがあり、したがって、ソーラーセル２１との接続部２３を、上面から見て、アンテナ線１４の弧の切欠き部に配置することにより、受信感度への影響を小さく抑えることができる。本実施形態では、図１に示されるように、接続部２３は、３時半の位置に設けられている。

さらに、受信中を示す指針についても、上面から見て、アンテナ線１４の弧の切欠き部に配置されるようにする。本実施形態では、受信中や、受信結果等の携帯型電波時計１００の状態を示す指針として、秒針を使用しており、また、秒針が受信中を指し示す「ＲＸ」の表示は、図１に示すように、２時半の位置に設けられている。

図１０は、携帯型電波時計１００が受信動作中を示している図である。同図に示したように、時刻針３の秒針が２時半の位置にある「ＲＸ」を指し示しているが、このとき、秒針の先端はアンテナ線１４の弧の切欠き部に配置されたダミー線１６の近傍に位置しており、アンテナ線１４には近づかない。そのため、秒針が金属などの導電性の部材であったとしても、受信中における受信感度への影響を小さく抑えることができる。なお、時刻針３の残る時針と分針については、本実施形態では秒針ほどの長さがなく、ダイポールアンテナ１３の受信感度への影響は限定的なものにとどまる。

なお、受信中を示す指針の配置は、アンテナ線１４の弧の切欠き部の範囲内であればよく、さらに、当該指針がアンテナ線１４から最も遠ざかる位置となる、弧の切欠き部の中心を向く配置とすることがより好ましい。この実施形態では、かかる位置は３時の位置となるが、図１０では、当該指針である秒針が、他の時字等でなく、「ＲＸ」の表示を示していることをわかりやすく図示する都合上、２時半の位置に「ＲＸ」の表示を示した。

以上説明した巻真１２、ソーラーセルとの接続部２３及び、受信中を示す指針以外にも、巻真１２に連なる金属製の歯車や、電池もダイポールアンテナ１３の受信感度へと影響を及ぼし得る部材であるから、こうした大型の金属部材も、上面から見て、アンテナ線１４からできるだけ遠ざけて配置されることが望ましく、アンテナ線１４の弧の切欠き部の範囲内に配置されることがより望ましい。

また、給電点１５と他の部材との位置関係として、給電点１５は外部からの電気的影響を受けやすいため、受信感度に影響を及ぼすと考えられる導電製部材から距離をおいて配置することが望ましい。そして、装飾性の観点から、文字板２の上側に設けられる時字６を金属製とする場合があるが、一般に時字６は文字板２の外周に配置されるため、風防ガラス８の周縁の下面に配置されるアンテナ線１４と時字６は比較的近い配置となる。

そこで、図１に示すように、給電点１５は、隣接する時字６と時字６の間の位置、すなわち、ここで示した例では１０時半の位置に設けられ、時字６及び、その径方向外側領域と上面から見て重ならない位置に設けている。このようにすることで、導電性の時字６による受信感度への影響を小さく抑えている。

もちろん、図１０に示したように、受信中を示す時刻針３である秒針及び、その径方向外側領域はアンテナ線１４と重ならず、当然に給電点１５とも重なることはない。

さらに、給電点１５は、上面から見て、文字板２上に設けられた特定の２の金属性装飾部材の中間位置の方向と重なるように設けられることが望ましい。ここでいう特定の金属性装飾部材は、同種の装飾部材を指しており、例えば、先ほどあげた時字６が該当する。そして、給電点１５は、２の時字である、１０時位置の時字６と１１時位置の時字６の中間位置となる１０時半の方向に設けられているから、この２の時字６から互いに離れた位置に設けられていることとなる。また、副針４の周囲に設けられた環状の装飾部材５もここでいう金属性装飾部材に該当する。そして、隣接する２の装飾部材５として、１２時方向のものと、９時方向のものが設けられており、その中間位置はやはり１０時半方向となるから、給電点１５は、２の装飾部材５の中間位置の方向と重なるように設けられていることになる。なお、ここでいう中間位置の方向とは、携帯型電波時計１００の中心（通常、これは時刻針３の回転中心に一致する）から中間位置の向かって引いた直線上を指している。

なお、本実施形態で示した給電点の位置は一例であり、必ずしも１０時半の位置でなければならないわけではない。上述したように、アンテナ線１４の弧の切欠き部が巻真１２を避けるように配置されると、巻真１２は通常３時の方向に配置されるため、アンテナ線１４の中間位置は、概ね９時の位置又はその近傍となりやすい。したがって、ダイポールアンテナ１３が右旋円偏波の受信感度を高めたものである場合には、給電点はおおむね９時から１時の間に配置されることが好ましく、より好ましくは９時から１２時の間に配置される。ダイポールアンテナ１３が左旋円偏波の受信感度を高めたものである場合には、この位置関係は逆となり、給電点はおおむね５時から９時の間に配置されることが好ましく、より好ましくは６時から８時の間に配置される。

また、図１に示すように、受信結果として、秒針が受信失敗を示す「ＮＧ」の表示は、給電点１５と同じ１０時半の方向に設けられており、携帯型電波時計１００が受信を行い、時刻情報の取得に失敗した場合には時刻針３の秒針がこの位置を指し示すことになる。図１１は、携帯型電波時計１００が受信結果を示している一例の図である。このように、受信結果を示す時刻針３である秒針が給電点１５と同じ向きを指し示しており、給電点１５は上面から見て受信結果を示す秒針の径方向外側領域に重なる位置に設けられていることとなるが、受信結果を示す段階では、ダイポールアンテナ１３による電波の受信はすでに終了しているため、特段の問題は生じない。

以上説明した実施形態に係る携帯型電波時計１００では、図１に示したように、上側から風防ガラス８の下面に形成されたアンテナ線１４が視認でき、ダミー線１６を配置することで、ダイポールアンテナ１３を時計のデザインとして取り込んでいるが、ダイポールアンテナ１３を目隠しにより隠す構成も可能である。

図１２は、本発明の第２の実施形態に係る携帯型電波時計２００を示す上面図である。なお、本実施形態は、先の第１の実施形態と同一の部材については同符号を付し、その重複する説明は省略するものとする。

図１２に示すように、本実施形態では、風防ガラス８の周縁の下面に設けられたダイポールアンテナ１３は上側からは見えず、その代わりに、風防ガラス８の周縁の下面に環状の帯状に設けられた目隠し２４が見えている。
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る風防ガラス８の下面図である。風防ガラス８の下面の周縁には、環状に帯状の目隠し２４が設けられ、さらにその目隠し２４の幅内に収まるように、ダイポールアンテナ１３のアンテナ線１４と給電点１５が設けられている。このように、ダイポールアンテナ１３を目隠し２４の下面に設けて上側から見えなくすることで、デザインの自由度を高めることができる。

また、アンテナ線１４の弧の切欠き部は、目隠し２４により上側から視認することはできないから、本実施形態では、先の実施形態で設けていたダミー線１６は不要である。

目隠し２４の材質は、ダイポールアンテナ１３による電波の受信を阻害しないものであれば特に限定されず、又、その作成方法も任意である。例えば、目隠し２４は、印刷により形成された有色の塗膜であってよい。あるいは、環状の合成樹脂製のフィルムを張り付けることにより目隠し２４を形成してもよい。

さらに、目隠し２４を、環状の誘電体膜により構成してよい。この場合、風防ガラス８と、アンテナ線１４との間に環状の誘電体膜が目隠し２４として設けられることになる。この誘電体膜の誘電率は大きいものであることが望ましく、好ましくは高誘電体とし、少なくとも、風防ガラス８よりも誘電率の大きい材質を選択する。このようにアンテナ線１４と密着して誘電体膜を設けることにより、波長短縮効果が見込め、ダイポールアンテナ１３自体を小さく形成することができる。かかる誘電体膜は、あらかじめ環状に形成したものを風防ガラス８に貼りつけることにより形成してもよいし、スパッタリングやイオンプレーティング等の薄膜形成方法により形成してもよい。

さらに、図１４に示すように、給電点１５の下面に凹となる導電性の受け部２６を形成してもよい。同図は、給電点１５に弾性ピン２５が接触している様子を示す模式図である。図１４は、アンテナ線１４に沿った周方向の部分断面を示している。図中示されているように、風防ガラス８の下面に形成されたアンテナ線１４の途中、給電点１５のアンテナ線が太くなっている部分において、下側に凸となる導電性の受け部２６が形成されている。そして、受け部２６に下側から、弾性ピン２５が接触して導通が取られている。

ここで、弾性ピン２５は、その長手方向に弾性的に伸縮する導電性のピンであり、アンテナ線１４の給電点１５とムーブメント２０の回路基板２２とを電気的に接続するための部品である。そして、受け部２６が下側に凹形状を有していることで、自動調心作用が働き、弾性ピン２５の受け部２６との接触位置は、受け部２６の凹形状の中央へと導かれる。

このようにすることで、携帯型電波時計１００の組立時の、弾性ピン２５と給電点１５との接触ミスによる不良の発生や、携帯型電波時計１００に外部から衝撃が加わった際に、弾性ピン２５の位置がずれて接触不良を起こす可能性が低減される。

なお、図１４に示した弾性ピンと給電点１５との接触の構造は、以上で示した第１及び第２の実施形態のように、アンテナ線１４の弧の中間点からいずれかの端部に偏った位置に給電点１５を設ける構成にのみに限定されて適用されるべきものではなく、アンテナ線１４の弧の中間点に給電点１５が設けられた構造のアンテナに適用することも可能である。

以上説明した実施形態においては、アンテナ線１４は風防ガラス８の下面に形成された構成であるとして説明を行ったが、これに限定されない。すなわち、右旋円偏波又は左旋円偏波のうち、一方の円偏波成分に対する受信感度を向上するためには、風防ガラス８の外周縁に沿うようにアンテナが設けられ、そのアンテナが誘電体に接している構成であればよい。

例えば、非導電性部材である見返しリング１７の上面（風防ガラス８側の面）に弧状のアンテナ線１４を、見返しリング１７の下面（裏面）に給電点１５をそれぞれ形成し、ダイポール素子長が互いに異なるような構成とし、アンテナ線１４と風防ガラス８とが接するように配置した構成とすることができる。このような構成により、風防ガラス８にアンテナ線１４を形成したときと同様に、一方の円偏波成分に対する受信感度を向上する効果を得ることができる。

このとき、見返しリング１７を風防ガラス８側に付勢するバネなどの付勢部材をさらに有することにより、アンテナ線１４と風防ガラス８との密着性を高めることができる。さらに、見返しリング１７とは別体であって、非導電性部材である基板にアンテナ線１４及び給電点１５を形成したアンテナ体を見返しリング１７の上面側であって風防ガラス８に接するように配置する構成としてもよい。

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。

１００，２００ 携帯型電波時計、１ 外装ケース、２ 文字板、３ 時刻針、４ 副針、５ 装飾部材、６ 時字、７ 日窓、８ 風防ガラス、９ ベゼル、１０ 竜頭、１１ プッシュボタン、１２ 巻真、１３ ダイポールアンテナ、１４ アンテナ線、１５ 給電点、１６ ダミー線、１７ 見返しリング、１８ 胴、１９ 裏蓋、２０ ムーブメント、２１ ソーラーセル、２２ 回路基板、２３ 接続部、２４ 目隠し、２５ 弾性ピン、２６ 受け部。

Claims (8)

1. 風防ガラスと、
   前記風防ガラスの下面側であって、前記風防ガラスの外周縁に沿って弧状に設けられたアンテナ線と、前記アンテナ線の弧の中間点からいずれかの端部に偏った位置に設けられた給電点を有するダイポールアンテナと、
   前記アンテナ線に接する誘電体と、
   を有し、
   前記アンテナ線の弧の切欠き部に、前記アンテナ線と同心の弧状に形成され、前アンテナ線から浮遊したダミー線を有する携帯型電波時計。
2. 前記誘電体は、前記風防ガラスであり、
   前記アンテナ線は、前記風防ガラスの下面に配置される請求項１に記載の携帯型電波時計。
3. 前記給電点は、上面から見て、前記アンテナ線の弧の中間点から時計回りの方向に偏った位置に設けられる請求項１又は２に記載の携帯型電波時計。
4. 前記風防ガラスと、前記アンテナ線の間に、環状の誘電体膜を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
5. 上面から見て、前記アンテナ線の弧の前記切欠き部に次に掲げる少なくともいずれかが配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
   （ａ）巻真。
   （ｂ）ソーラーセルとの接続部。
   （ｃ）受信中を示す指針。
   （ｄ）巻真に連なる金属製歯車。
   （ｅ）電池。
6. 前記給電点は、次に掲げる少なくともいずれかと上面から見て重ならない位置に設けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。
   （ｄ）文字板上に設けられた金属製時字及びその径方向外側領域。
   （ｅ）受信中を示す指針及びその径方向外側領域。
7. 前記給電点は、次に掲げる少なくともいずれかと上面から見て重なる位置に設けられる請求項６に記載の携帯型電波時計。
   （ｆ）文字板上に設けられた特定の２の金属性装飾部材の中間位置の方向。
   （ｇ）受信結果を示す指針又はその径方向外側領域。
8. 前記給電点に形成された、下側に凹となる導電性の受け部と、
   前記受け部に下面側から接触する弾性ピンと、
   を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の携帯型電波時計。

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