JP7147355B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機能を搭載する電子機器が提案されている。特許文献１には、板状の第１電極と、板状の第２電極と、第１電極と第２電極とを短絡する短絡部とを含むアンテナ、を含む電子機器が開示されている。

特開２０１７－１１８３７７号公報

しかしながら、上述した従来の電子機器では、第２電極を挟んで第１電極とは反対側にも電界が発生する。第１電極の反対側に発生する電界により、アンテナの感度が劣化するという問題がある。

本発明の好適な態様に係る電子機器は、板状の第１電極と、前記第１電極に垂直な方向から見た平面視において前記第１電極と重なる位置に配置される板状の第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを短絡する短絡部と、を有するアンテナと、平面視で前記第１電極と重なる位置に配置される板状の導体部と、を有し前記第２電極は、側面視で前記第１電極と前記導体部との間に配置され、前記第２電極と前記導体部とを電気的に接続する接続部を有する。

本発明の好適な態様に係る電子機器は、板状の第１電極と、前記第１電極に垂直な方向から見た平面視において前記第１電極と重なる位置に配置される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを短絡する短絡部と、を有するアンテナと、前記平面視で前記第１電極と重なる位置に配置される板状の第１導体部材と、前記平面視で前記第１電極と重なる位置に配置される板状の第２導体部材と、前記第１導体部材と前記第２導体部材とを電気的に接続する接続部とを有する導体部と、を、有し、前記第２電極は、側面視で前記第１電極と前記導体部との間に配置される。

ＧＰＳシステムの一例を模式的に示す全体図。 電子時計Ｗを図１のＡ１－Ａ１線で破断した場合の断面図。 アンテナ３５の第１斜視図。 アンテナ３５の第２斜視図。 アンテナ３５と回路基板４５との斜視図。 アンテナ３５周辺の電界分布を示す図。 アンテナの厚さと放射効率との関係を示す図。 参考例１－５における電界の発生例を示す図。 第１実施形態における電界の発生例を示す図。 平面視において接続部４６が第１配置位置に配置される例を示す図。 平面視において接続部４６が第２配置位置に配置される例を示す図。 電子時計Ｗの一例を示す図。 第４実施形態における配線状態を示す図。 第５実施形態における電界の発生例を示す図。 実施例５－１における指向性を示す図。 実施例５－２における指向性を示す図。 実施例５－３における指向性を示す図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

＜第１実施形態＞
図１は、ＧＰＳシステムの一例を模式的に示す全体図である。図１に示すように、第１実施形態の電子機器は、ユーザーの手首または腕に装着される腕装着型の電子時計Ｗである。電子時計Ｗは、上空にある数個のＧＰＳ衛星ｇｓｔから送信されるＧＰＳ衛星信号を受信し、現在の位置を算出することが可能なＧＰＳ機能を内蔵する。ＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数は、１．５７５４２ＧＨｚである。ＧＰＳ衛星信号は、右旋円偏波である。電子時計Ｗは、ＧＰＳ衛星信号を用いて算出される位置情報と時刻情報により、例えばユーザーが走った距離・速度や経路を測定することができ、ユーザーの運動を支援できる。

図１に示すように、電子時計Ｗは、複数の操作ボタン１５と、指針３１と、文字板７０と、第１バンド部９１と、第２バンド部９２と、を含む。複数の操作ボタン１５は、ユーザーに押下されることにより、電子時計Ｗに対するユーザーの指示を受け付けることができる。第１バンド部９１および第２バンド部９２は、それぞれ、ユーザーの手首または腕に巻き付け可能なように長手方向に延びて形成される。指針３１は、時刻を表示する。指針３１は、時針３１１、分針３１２、および秒針３１３を有する。文字板７０には、数字が記載されている。時針３１１、分針３１２、および秒針３１３は、それぞれ、文字板７０に記載される数字を指示することにより、現在時刻の時、分、および秒を表示する。

電子時計Ｗにおいて、文字板７０に対して時刻を視認するユーザーの側を文字板７０の表面側、文字板７０からみて手首または腕の側を文字板７０の裏面側とする。

図１において、文字板７０の裏面から表面へと向かう方向をＺ軸正方向とする。そして、Ｚ軸に直交する２軸をＸＹ軸とし、文字板７０の中心から第１バンド部９１または第２バンド部９２への方向をＹ軸とし、Ｚ軸およびＹ軸と直交する軸をＸ軸とする。第２バンド部９２から第１バンド部９１に向かう方向、すなわち、Ｙ軸正方向を、「１２時方向」と定義する。従って、Ｙ軸負方向が「６時方向」となり、Ｘ軸正方向が「３時方向」となる。また、説明の簡略化のため、Ｚ軸正方向側を「表側」と称し、Ｚ軸正方向側を「裏側」と称する。また、図面において、正方向を「＋」と表記し、負方向を「－」と表記することがある。例えば、Ｚ軸正方向を「＋Ｚ」と表記し、Ｚ軸負方向を「－Ｚ」と表記する。

図２は、電子時計Ｗを図１のＡ１－Ａ１線で破断した場合の断面図である。図２に示す断面図は、電子時計ＷをＸ軸正方向から見る場合の図である。図２に示すように、電子時計Ｗは、金属ケース３０と、ベゼル７５と、接合部材７８と、ガラス板７１と、見切り板７２と、指針３１と、文字板７０と、アンテナ３５と、指針軸３８と、ムーブメント４０とを含む。図２では、図面の煩雑化を避けるため、時針３１１、分針３１２、および秒針３１３を代表して指針３１として記載してある。

金属ケース３０は、トップケース３２と、ボトムケース３３とを有する。トップケース３２は、表側に配置され、ボトムケース３３は、裏側に配置される。ボトムケース３３およびトップケース３２は、例えばステンレススチールなどの金属によって形成される。金属ケース３０には、見切り板７２と、指針３１と、文字板７０と、アンテナ３５と、指針軸３８と、ムーブメント４０とが配置される。

トップケース３２は、トップケース３２の外縁側に位置し、表面側に向かって開口する有底の凹部３２ａを有する。凹部３２ａは、トップケース３２の外縁に沿ったリング状に設けられる。凹部３２ａの内周側には、表面側に向かって突出する突起部３９が立設される。凹部３２ａには、ベゼル７５の一部が挿入され、固着されている。ベゼル７５は、ガラス板７１側に張り出す庇部７５ａを有する。ベゼル７５は、例えばステンレス材や真鍮材の表面にメッキ処理を施した材料で形成することができる。このベゼル７５の内側には、電子時計Ｗの内部を保護するガラス板７１が設けられている。ガラス板７１は、突起部３９の内周面に接合部材７８を介して接続される。

文字板７０は、ガラス板７１のＺ軸負方向側に設けられる。見切り板７２は、文字板７０とガラス板７１との間に設けられる。同様に、指針３１は、文字板７０とガラス板７１との間に設けられる。電子時計Ｗは、文字板７０、トップケース３２およびボトムケース３３によって、内部空間ＩＳを構成する。

内部空間ＩＳには、アンテナ３５と、指針軸３８と、ムーブメント４０とが含まれる。アンテナ３５は、板状の第１電極３５１と、第１電極３５１に垂直な方向であるＺ軸正方向から見た平面視において第１電極と重なる位置に配置される板状の第２電極３５２と、第１電極３５１と第２電極３５２とを短絡する短絡部３５３と、スペーサー３５４とを含む。第１電極３５１および第２電極３５２は、相互に間隔をあけて、ＸＹ平面に略平行に配置される。アンテナ３５は、板状逆Ｆ型アンテナである。スペーサー３５４は、第１電極３５１と第２電極３５２との間に設けられる。スペーサー３５４は、略一定の板厚に形成される板状部材である。スペーサー３５４は、絶縁物であり、例えば、誘電正接の低い樹脂である。スペーサー３５４は誘電体であり、誘電体の波長短縮効果によりアンテナを小型化することができる。第１電極３５１、第２電極３５２、および、短絡部３５３は、スペーサー３５４にメッキまたは蒸着等により形成される導電性の薄膜である。第１電極３５１は、スペーサー３５４のＺ軸正方向の面に形成される。第２電極３５２は、スペーサー３５４のＺ軸負方向の面に形成される。短絡部３５３は、スペーサー３５４の側面に形成される。第１電極３５１、第２電極３５２、および、短絡部３５３として用いられる金属は、例えば、銅である。アンテナ３５の平面形状は、後に示す図３および図４のように、アンテナ３５の厚さ方向の平面視において、略円形である。

以下、単に「平面視」と記載した場合、第１電極３５１に垂直な方向、すなわち、Ｚ軸正方向からの平面視であるとする。また、電子時計Ｗを、Ｚ軸に垂直な方向から見ることを、「側面視」と称する。Ｚ軸に垂直な方向は、例えば、Ｘ軸正方向、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正方向、または、Ｙ軸負方向である。従って、図２は、電子時計Ｗを側面視で見た場合の図である。

図３および図４に、アンテナ３５の斜視図を示す。図３では、スペーサー３５４を除くアンテナ３５の斜視図を示し、図４では、アンテナ３５の斜視図を示す。図３および図４に示すように、アンテナ３５は、第１電極３５１、第２電極３５２、短絡部３５３、およびスペーサー３５４に加えて、給電部３５６を有する。給電部３５６は、スペーサー３５４の側面から裏面にかけて形成されており、第２電極３５２からは離間している。第１電極３５１、第２電極３５２、およびスペーサー３５４には、それぞれ、指針軸３８を挿通するための貫通孔３５１ａ、貫通孔３５２ａおよび３５４ａが設けられる。短絡部３５３は、１２時位置に配置される。

説明を図２に戻す。指針軸３８は、回転することによって指針３１を回転させる。ムーブメント４０は、ステップモーター４１と、歯車４２ａと、歯車４２ｂと、地板４３と、回路基板４５と、接続部４６と、信号線４７と、電池４８と、回路基板押さえ４９とを含む。

ステップモーター４１は、指針３１を駆動する駆動要素である。歯車４２ａおよび歯車４２ｂは、ステップモーター４１の回転を指針軸３８に伝える。電子時計Ｗでは、駆動源であるステップモーター４１の回転を、歯車４２ａ、４２ｂなどによって減速して指針軸３８に伝え、指針軸３８が回転することによって指針３１が回転移動することができる。なお、ステップモーター４１と、歯車４２ａと、４２ｂと、指針軸３８は、地板４３に固定される。

地板４３は、ムーブメント４０を組み上げていく基礎となる板状部品である。地板４３は、例えばプラスチックなどの非導電性の材料によって形成される。

回路基板４５は、平面視で第１電極３５１と重なる位置に配置される部材である。第２電極３５２は、側面視で第１電極３５１と回路基板４５との間に配置される。回路基板４５は、平板状の基板４５０と、導体層４５１と、回路素子４５２と、受信回路４５３とを含む。回路素子４５２と受信回路４５３とは、基板４５０の表面に配置される。導体層４５１は、基板４５０の面、または内部に形成される導電性の薄膜の層である。回路基板４５は、ＸＹ平面に略平行に配置され、導体層４５１も、同様に、ＸＹ平面に略平行に配置される。従って、導体層４５１も、回路基板４５と同様に、平面視で第１電極３５１と重なる位置に配置される。同様に、第２電極３５２は、側面視で第１電極３５１と導体層４５１との間に配置されるとも言える。導体層４５１は、「導体部」の一例である。平面視において、導体層４５１の平面形状は、円形である。平面視において、第２電極３５２と導体層４５１とは、互いに重なり合い、重なり合う面積が大きい方がより好ましい。

回路素子４５２は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）を内蔵するＲＴＣ（Real Time Clock）、フラッシュメモリー等である。回路基板４５は、回路基板押さえ４９によって、地板４３に取り付けられる。

接続部４６は、導体層４５１と第２電極３５２とを電気的に接続する。接続部４６は、例えば、導電性のピンである。例えば、接続部４６は、Ｚ軸を軸方向とする円柱または角柱等の柱状体である。接続部４６の一端が第２電極３５２に接触し、他端が導体層４５１に接触する。接続部４６は、複数存在し、ＸＹ平面上に分散して配置される。第１実施形態では、接続部４６は、３個存在する。３個の接続部４６は、例えば、それぞれ、３時位置、６時位置、９時位置に配置される。

信号線４７は、第１電極３５１および第２電極３５２により受信するＧＰＳ衛星信号を、受信回路４５３に供給する。受信回路４５３は、ＧＰＳ衛星信号を処理し、処理後の信号を回路素子４５２に供給する。

電池４８は、両極の端子が、回路基板４５に接続され、電源を制御する回路へ電源を供給する。電源は、この回路で所定の電圧に変換されるなどして回路素子４５２および受信回路４５３へ供給される。電池４８は、一次電池、または、充電が可能な二次電池である。

図５に、アンテナ３５と回路基板４５との斜視図を示す。図５に示すように、アンテナ３５の第２電極３５２と、回路基板４５の導体層４５１とは、ＸＹ平面上に分散して配置される複数の接続部４６によって電気的に接続する。図５では、電子時計Ｗは、３つの接続部４６を有する。また、受信回路４５３は、信号線４７と給電部３５６とを介して第１電極３５１に接続する。

＜第１実施形態の効果＞
以上示すように、電子機器の一つの態様である電子時計Ｗは、板状の第１電極３５１と、第１電極３５１に垂直な方向から見た平面視において第１電極３５１と重なる位置に配置される板状の第２電極３５２と、第１電極３５１と第２電極３５２とを短絡する短絡部３５３と、を有するアンテナ３５と、平面視で第１電極３５１と重なる位置に配置される板状の導体層４５１とを有し、第２電極３５２は、側面視で第１電極３５１と導体層４５１との間に配置され、第２電極３５２と導体層４５１とを電気的に接続する接続部４６と、を有する。
以上の態様によれば、接続部４６によって導体層４５１と接続されていないアンテナ３５と比較して、アンテナ３５の感度を向上させることができる。アンテナ３５の感度が向上する理由として、下記に示す２つの理由がある。

アンテナ３５の感度が向上する第１理由は、第１実施形態のアンテナ３５が、アンテナが厚くなるのと同じ効果が得られるためである。板状逆Ｆ型アンテナでは、アンテナの厚さの平均が厚いほど、アンテナの感度は向上する。アンテナが厚いほど感度が向上する理由は、アンテナが厚くなると、第１電極と第２電極とで打ち消し合う電流の量が減少するためである。第１電極には、第２電極を流れる電流と逆方向の電流が流れており、アンテナが薄いと第１電極と第２電極とで打ち消し合う電流の量が増加する。

図６に、アンテナ３５周辺の電界分布を示す。図６に示す白抜きの矢印が、電界の向きおよび大きさを示す。図６に示すように、第２電極３５２と導体層４５１との間には、電界が殆ど発生せず、第１電極３５１と第２電極３５２との距離が長くなる場合の電界が発生し、放射効率が向上する。放射効率は、アンテナへの入力電力のうち、空中に電波となって放射される電力の割合である。放射効率が高いほど、アンテナの感度も高いことを示す。

図７に、アンテナ３５の厚さと放射効率との関係を示す。図７に示すグラフｇ１内の特性ｐ１は、アンテナ３５の厚さに対する放射効率の特性を示す。特性ｐ１が示すように、アンテナ３５の厚さが厚いほど、放射効率が向上する。

さらに、グラフｇ１内のｐ２は、本実施形態のアンテナ３５の第２電極３５２と、導体層４５１との距離に対する放射効率の特性を示す。特性ｐ２が示すように、アンテナの厚さを厚くする場合の放射効率の上昇度ほどではないが、第２電極３５２と導体層４５１との距離が離れるほど、放射効率が向上する。

アンテナ３５の感度が向上する第２理由は、第２電極３５２と導体層４５１とにより、寄生の板状逆Ｆアンテナが形成され、アンテナ３５の放射に、寄生の板状逆Ｆアンテナの放射が加わり、放射効率が向上するためである。以下、寄生の板状逆Ｆアンテナを、単に「寄生アンテナ」と称する。寄生アンテナは、接続部４６の数が少ない場合、または、複数の接続部４６が或る領域に集中して配置される場合、形成されやすくなる。寄生アンテナの帯域は広く、寄生アンテナの共振周波数から、５００ＭＨｚぐらい離れる周波数であっても、１０％ほどの放射効率を有する。従って、寄生アンテナの共振周波数と、アンテナ３５の共振周波数とが互いに一致しなくとも、アンテナ３５の感度が向上する。寄生アンテナの共振周波数は、接続部４６の数および位置によって変化する。

また、電子機器の一つの態様である電子時計Ｗでは、接続部４６が複数設けられる。以上の態様によれば、複数の接続部４６が、ＸＹ平面上で分散されて配置されることにより、第２電極３５２と導体層４５１との間には、電界が殆ど発生しなくなり、アンテナ３５の感度が向上する第１理由により、アンテナ３５の感度が向上する。一方、複数の接続部４６が、ＸＹ平面上で或る領域に集中して配置される場合でも、寄生アンテナの共振周波数が、アンテナ３５の共振周波数に近づく程、アンテナ３５の感度が向上する第２理由により、アンテナ３５の感度が向上する。

また、電子機器の一つの態様である電子時計Ｗは、アンテナ３５が配置される金属ケース３０を有する。以上の態様によれば、アンテナ３５と導体層４５１とが樹脂ケース内に配置される場合と比較して、アンテナ３５と導体層４５１とを接続部４６によって接続させることによるアンテナ３５の放射効率の増加量を向上させることができる。以下、参考例１－１、実施例１－１、参考例１－２、および、第１実施形態に対する、周波数１．４２ＧＨｚにおけるアンテナ３５の放射効率およびアンテナ感度のシミュレーション結果を示す。

参考例１－１：アンテナ３５と導体層４５１とが樹脂ケース内に配置され、アンテナ３５と導体層４５１とが接続部４６によって接続されていない。
実施例１－１：アンテナ３５と導体層４５１とが樹脂ケース内に配置され、アンテナ３５と導体層４５１とが３個の接続部４６によって接続されている。
参考例１－２：アンテナ３５と導体層４５１とが金属ケース３０内に配置され、アンテナ３５と導体層４５１とが接続部４６によって接続されていない。
第１実施形態：アンテナ３５と導体層４５１とが金属ケース３０内に配置され、アンテナ３５と導体層４５１とが３個の接続部４６によって接続されている。

参考例１－１の放射効率は、０．２２８０となり、アンテナ感度が－６．４２ｄＢとなる。実施例１－１の放射効率は、０．２９８３となり、アンテナ感度が－５．２５ｄＢとなる。従って、アンテナ３５と導体層４５１とを接続部４６によって接続させることによって、放射効率が０．０７０３、アンテナ感度が１．１７ｄＢ増加する。

参考例１－２の放射効率は、０．１３３１となり、アンテナ感度が－８．７５ｄＢとなる。第１実施形態の放射効率は、０．２３８２であり、アンテナ感度が－６．２３ｄＢとなる。従って、アンテナ３５と導体層４５１とを接続部４６によって接続させることによって、放射効率が０．１０５１、アンテナ感度が２．５２ｄＢ増加する。以上のように、参考例１－２に対する第１実施形態の方が、参考例１－１に対する実施例１－１と比較して、アンテナ３５と導体層４５１とを接続部４６によって接続させることによるアンテナ３５の放射効率の増加量を向上させることができる。金属ケース３０によって、アンテナ３５の放射効率の増加量が向上する理由について、第１実施形態から、回路基板４５を取り除いた参考例１－３を用いて、下記に示す。

図８に、参考例１－３における電界の発生例を示す。図８に示す白抜きの矢印が、電界の向きおよび大きさを示す。参考例１－３において、アンテナ３５からは、Ｚ軸正方向およびＺ軸負方向に電界が放射される。Ｚ軸負方向に放射される電界は、アンテナ３５と金属ケース３０とで囲まれた内部空間ＩＳの中で乱反射し、熱に変換される。電界が熱に変換することが、放射効率を低下させる原因となる。

図９に、第１実施形態における電界の発生例を示す。図９に示す白抜きの矢印が、電界の向きおよび大きさを示す。第１実施形態では、第２電極３５２と導体層４５１とが接続部４６により接続されるため、同電位となり、殆ど電界が発生しない。アンテナ３５を基準にＺ軸負方向の領域で、ある程度以上の電界が発生するのは、導体層４５１と金属ケース３０との間のみとなる。このため、第２電極３５２と導体層４５１との間を金属で充填する状態と同様の状態が発生し、放射効率が向上する。

＜第２実施形態＞
接続部４６の配置位置に応じて、右旋円偏波と左旋円偏波との放射の割合を変化させることが可能である。以下、第２実施形態について説明する。なお、以下に例示する各形態および各変形例において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。第２実施形態では、接続部４６が１個である。

以下、第２実施形態では、図１０および図１１を用いて、接続部４６の第１配置位置および第２配置位置を示す。そして、第１配置位置および第２配置位置が、右旋円偏波が優勢な配置位置であるのか、左旋円偏波が優勢な配置位置であるのかを説明する。右旋円偏波が優勢とは、右旋円偏波の放射が左旋円偏波の放射よりも大きいことを示し、左旋円偏波が優勢とは、左旋円偏波の放射が右旋円偏波の放射よりも大きいことを示す。以下の説明では、右旋円偏波が優勢であることを、単に、「右旋優勢」と記載し、左旋円偏波が優勢であることを、単に、「左旋優勢」と記載する。

図１０に、平面視において接続部４６が第１配置位置に配置される例を示す。図１０に示すように、第１配置位置は、９時位置である。図１０では、接続部４６は、平面視において、９時位置であって、スペーサー３５４の周縁部に配置される。短絡部３５３と接続部４６との位置関係を説明すると、平面視において、第１電極３５１の重心ｇｐを通る仮想の第１直線Ｌ１上に短絡部３５３が配置され、重心ｇｐを通り第１直線Ｌ１と直交する仮想の第２直線Ｌ２上に接続部４６が配置される。平面視において、アンテナ３５の平面形状が円形なので、重心ｇｐは、貫通孔３５１ａ内に位置する。平面視において、短絡部３５３、接続部４６、および重心ｇｐは、互いに重ならない。接続部４６が第１配置位置に配置される場合、周波数１．４１７ＧＨｚにおける放射効率は、０．３７３４となり、アンテナ感度が－４．２７ｄＢとなり、右旋優勢となる。

図１１に、平面視において接続部４６が第２配置位置に配置される例を示す。図１１に示すように、第２配置位置は、３時位置である。図１１では、接続部４６は、平面視において、３時位置であって、スペーサー３５４の周縁部に配置される。図１１でも、平面視において、接続部４６は、第２直線Ｌ２上に配置されており、短絡部３５３、接続部４６、および重心ｇｐは、互いに重ならない。接続部４６が第２配置位置に配置される場合、周波数１．４２５ＧＨｚにおける放射効率は、０．２７４２となり、アンテナ感度が－４．２６ｄＢとなり、左旋優勢となる。

なお、平面視において接続部４６が１２時位置に配置される場合、周波数１．４１６ＧＨｚにおける放射効率は、０．３２６７となり、アンテナ感度が－４．８５ｄＢとなる。また、平面視において接続部４６が６時位置に配置される場合、周波数１．４１５ＧＨｚにおける放射効率は、０．３４７２となり、アンテナ感度が－４．５９ｄＢとなる。

＜第２実施形態の効果＞
以上示すように、電子機器の一つの態様である電子時計Ｗでは、平面視において、第１電極３５１の重心ｇｐを通る仮想の第１直線Ｌ１上に短絡部３５３が配置され、平面視において、重心ｇｐを通り第１直線Ｌ１と直交する仮想の第２直線Ｌ２上に接続部４６が配置され、平面視において、短絡部３５３、接続部４６、および重心ｇｐは、互いに重ならない。９時方向への接続部４６の配置が、第１配置位置となり、３時方向への接続部４６の配置が、第２配置位置となる。
以上の態様によれば、接続部４６の配置位置が第１配置位置であれば、右旋優勢にすることができる。ＧＰＳ衛星信号は右旋円偏波であるから、接続部４６の配置位置が第１配置位置であれば、アンテナ３５が、ＧＰＳ衛星信号を受信しやすくすることができる。一方、接続部４６の配置位置が第２配置位置であれば、左旋優勢にすることができる。従って、接続部４６の配置位置が第２配置位置であれば、アンテナ３５が、左旋円偏波を受信しやすくすることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、第２電極３５２と、図１２に示す導体部５０とが、接続部４６によって電気的に接続されておらず、分離する例を示す。以下、第３実施形態について説明する。

図１２に、電子時計Ｗの一例を示す。図１２では、表示の簡略化のため、電子時計Ｗを構成する要素のうち、アンテナ３５と、導体部５０とを記載してある。導体部５０の位置関係について、第２電極３５２は、側面視で第１電極３５１と導体部５０との間に配置される。導体部５０は、寄生アンテナとして動作する。

導体部５０は、第１導体部材５０１と、第２導体部材５０２と、接続部５０４とを有する。第１導体部材５０１は、平面視で第１電極と重なる位置に配置される板状の導体部材である。第２導体部材５０２は、平面視で第１電極３５１と重なる位置に配置される板状の導体部材である。平面視において、第１導体部材５０１および第２導体部材５０２の平面形状は、円形である。平面視において、アンテナ３５と、第１導体部材５０１と、第２導体部材５０２とは、互いに重なり合い、重なり合う面積が大きい方がより好ましい。第１導体部材５０１および第２導体部材５０２は、相互に間隔をあけて、ＸＹ平面に略平行に配置される。接続部５０４は、第１導体部材５０１と第２導体部材５０２とを電気的に接続する。接続部５０４は、１個以上であり、図１２では、電子時計Ｗは、３個の接続部５０４を有する。第２電極３５２と第１導体部材５０１との間の最短距離ｄ１は、アンテナ３５の共振周波数の波長の１０分の１以下であることが好ましい。

第１導体部材５０１は、回路基板４５の導体層４５１、または、所定の厚さを有する導体板である。導体板は、例えば、回路基板押さえ４９、または、ムーブメント４０等を外部の磁気から保護する耐磁板である。第２導体部材５０２も、同様に、回路基板４５の導体層４５１、または導体板である。例えば、第１導体部材５０１が、回路基板４５の導体層４５１であれば、第２導体部材５０２は、他の回路基板の導体層、または導体板である。または、第１導体部材５０１が、回路基板押さえ４９であれば、第２導体部材５０２は、回路基板４５の導体層４５１、または、耐磁板である。

接続部５０４は、例えば、Ｚ軸を軸方向とする円柱または角柱等の柱状体である。接続部５０４の一端が第１導体部材５０１に接触し、他端が第２導体部材５０２に接触する。接続部５０４は、ＸＹ平面上に分散して配置される。３個の接続部５０４は、例えば、それぞれ、３時位置、６時位置、９時位置に配置される。

第３実施形態において、受信回路４５３の配置位置には、以下に示す２つの態様がある。受信回路４５３の配置位置の第１態様は、アンテナ３５の給電部３５６付近のスペーサー３５４の側面である。受信回路４５３の配置位置の第１態様では、受信回路４５３の最大の厚さが、アンテナ３５の厚さまでとなる。受信回路４５３の配置位置の第２態様は、第１導体部材５０１が回路基板４５の導体層４５１であるとして、第１導体部材５０１上である。受信回路４５３の配置位置の第２態様では、受信回路４５３と、アンテナ３５とが、同軸ケーブルなどの信号線によって接続される。従って、アンテナ３５と第１導体部材５０１とが信号線で接続される。しかしながら、導体部５０は、アンテナ３５から放射された電界によって駆動されるため、アンテナ３５と導体部５０とを含む全体の動作は、アンテナ３５と第１導体部材５０１とが導体線で接続することによる影響をほとんど受けない。

＜第３実施形態の効果＞
以上示すように、電子機器の一つの態様である電子時計Ｗは、板状の第１電極３５１と、第１電極に垂直な方向から見た平面視において第１電極３５１と重なる位置に配置される板状の第２電極３５２と、第１電極３５１と第２電極３５２とを短絡する短絡部３５３と、を有するアンテナ３５と、平面視で第１電極３５１と重なる位置に配置される板状の第１導体部材５０１と平面視で第１電極３５１と重なる位置に配置される板状の第２導体部材５０２と第１導体部材５０１と第２導体部材５０２とを電気的に接続する接続部４６とを有する導体部５０とを、有する。そして、第２電極３５２は、側面視で第１電極３５１と導体部５０との間に配置される。
以上の態様によれば、アンテナ３５から放出される電界が、第２電極３５２と第１導体部材５０１との間に入り込みにくい場合、熱に変換される電界が抑えられるため、放射効率を向上させることが可能になる。

また、電子機器の一つの態様である電子時計Ｗでは、第２電極３５２と第１導体部材５０１との間の最短距離ｄ１は、アンテナ３５の共振周波数の波長の１０分の１以下であることが好ましい。
以上の態様によれば、最短距離ｄ１が、アンテナ３５の共振周波数の波長の１０分の１以下である場合、アンテナ３５から放出される電界が、第２電極３５２と第１導体部材５０１との間に入り込みにくくなる。アンテナ３５から放出される電界が、第２電極３５２と第１導体部材５０１との間に入り込みにくくなることにより、熱に変換される電界が抑えられるため、放射効率を向上させることが可能になる。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について説明する。なお、以下に例示する各形態および各変形例において作用や機能が第１実施形態、第２実施形態、または第３実施形態と同様である要素については、第１実施形態、第２実施形態、または第３実施形態で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図１３に、第４実施形態における配線状態を示す。図１３に示すように、電子時計Ｗは、同軸ケーブル６１を有する。同軸ケーブル６１は、内部導体６１１と、内部導体６１１を包囲する絶縁体６１２と、絶縁体６１２を包囲する外部導体６１３と、外部導体６１３を包囲する保護被覆６１４とを有する。外部導体６１３は、絶縁体６１２を包囲するため、内部導体６１１も包囲する。

図１３に示すように、外部導体６１３は、接続部４６の替わりに、導体層４５１と第２電極３５２とを電気的に接続する。内部導体６１１は、信号線４７の替わりに、回路基板４５の受信回路４５３と第１電極３５１とを電気的に接続する。

＜第４実施形態の効果＞
以上示すように、電子機器の一つの態様である電子時計Ｗは、アンテナ３５と電気的に接続される回路基板４５と、内部導体６１１と、内部導体６１１を包囲する外部導体６１３とを有する同軸ケーブル６１とを有し、第２電極３５２を挟んで第１電極３５１とは反対側に配置される板状の導体部は、回路基板４５に形成される導体層４５１であり、接続部４６は、外部導体６１３であり、回路基板４５は、内部導体６１１によって第１電極３５１と電気的に接続される。
以上の態様によれば、接続部４６と信号線４７との替わりに１本の同軸ケーブル６１を用いるため、高周波信号に適する同軸ケーブル６１によりＧＰＳ衛星信号を効率よく回路基板４５に伝送できるとともに、電子時計Ｗの部品数が減少し、電子時計Ｗの組み立てを容易にすることが可能になる。

＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について説明する。なお、以下に例示する各形態および各変形例において作用や機能が第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、または第４実施形態と同様である要素については、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、または第４実施形態で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図１４に、第５実施形態における電界の発生例を示す。電子時計Ｗは、金属ケース接続部６３を有する。金属ケース接続部６３は、金属ケース３０と、導体層４５１とを電気的に接続する。金属ケース接続部６３によって、導体層４５１と金属ケース３０とが同電位となり、導体層４５１と金属ケース３０との間に、電界が放射されない。

＜第５実施形態の効果＞
以上示すように、電子機器の一つの態様である電子時計Ｗは、金属ケース３０と、導体層４５１とを電気的に接続する金属ケース接続部６３を有する。以上の態様によれば、第１実施形態では発生する、導体層４５１と金属ケース３０との間に電界が放射しないため、熱に変換される電界が抑えられ、放射効率を向上させることが可能になる。具体的な放射効率の違いについて、第１実施形態および第５実施形態に対して、周波数１．４２ＧＨｚにおけるアンテナ３５の放射効率およびアンテナ感度のシミュレーション結果を示す。

第１実施形態の放射効率は、０．２３８２であり、アンテナ感度が－６．２３ｄＢとなる。これに対し、第５実施形態の放射効率は、０．３２２であり、アンテナ感度が－４．９２ｄＢとなるため、放射効率が向上する。

第５実施形態において、金属ケース接続部６３は、１個でもよいし、複数でもよい。また、第５実施形態では、導体層４５１と金属ケース３０とによる新たな寄生アンテナが発生し、放射効率が変動する。

以下に、金属ケース接続部６３の個数と位置とによる放射効率と指向性との変動について、実施例５－０、実施例５－１、実施例５－２、および実施例５－３を用いて説明する。実施例５－０では、第１実施形態の実施例であり、金属ケース接続部６３が０個である。実施例５－１では、金属ケース接続部６３は、１個であり、平面視において信号線４７と重なる位置、言い換えれば１２時位置にある。実施例５－２では、金属ケース接続部６３は、１個であり、平面視において、指針軸３８を中心として信号線４７と点対象の位置、言い換えれば６時位置にある。実施例５－３では、金属ケース接続部６３は、２個であり、第１金属ケース接続部６３が、平面視において信号線４７と重なる位置にあり、第２金属ケース接続部６３が、平面視において指針軸３８を中心として信号線４７と点対象の位置にある。以下、実施例５－０、実施例５－１、実施例５－２、および実施例５－３に対する、周波数１．３０１１ＧＨｚにおけるアンテナ３５の放射効率およびアンテナ感度のシミュレーション結果を示す。

実施例５－０の放射効率は、０．０９６８７となり、アンテナ感度が－１０．１３ｄＢとなる。実施例５－１の放射効率は、０．１５９１となり、アンテナ感度が－７．９８ｄＢとなる。実施例５－２の放射効率は、０．１８１３となり、アンテナ感度が－７．４１ｄＢとなる。実施例５－３の放射効率は、０．１３５８となる。

図１５、図１６、および、図１７に、実施例５－１、実施例５－２、実施例５－３のそれぞれにおける指向性を示す。図１５、図１６、および、図１７内に示す特性ｄｒは、右旋円偏波の指向性の特性を示し、特性ｄｌは、左旋円偏波の指向性の特性を示す。また、図１５、図１６、および、図１７では、ＸＺ平面において、Ｚ軸正方向を０度とし、Ｘ軸正方向を９０度とし、Ｚ軸負方向を－１８０度とし、Ｘ軸負方向を－９０度として、目盛りを付与してある。

図１５が示すように、実施例５－１の右旋円偏波の指向性は、ＸＺ平面において、－４５度付近となる。図１５が示すように、実施例５－２の右旋円偏波の指向性は、ＸＺ平面において、－６０度付近となる。実施例５－３の右旋円偏波の指向性は、ＸＺ平面において、－５０度付近となる。ユーザーが文字板７０を見る場合、文字板７０は、おおよそ地面に対して平行になることを考慮すると、指向性が、Ｘ軸正方向またはＸ軸負方向に近づくのは好ましくなく、Ｚ軸正方向に近づく方が好ましい。

＜変形例＞
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

第１実施形態では、第１電極３５１および第２電極３５２は、スペーサー３５４にメッキまたは蒸着等により形成される導電性の薄膜であり、導体層４５１は、導電性の薄膜の層であるが、これに限らない。例えば、第１電極３５１、第２電極３５２、平面視で第１電極３５１と重なる位置に配置される板状の導体部のうち１または複数が、導体板でもよい。導体板は、例えば、金属板である。また、第１電極３５１、第２電極３５２、導体部のうち１または複数が、非導体の基板に設けられる導電性の薄膜であってもよい。
例えば、第１電極３５１および第２電極３５２のいずれか一方または両方が、所定の厚さを有する板状の導体板であってもよい。例えば、第１電極３５１および第２電極３５２の両方が、所定の厚さを有する板状の導体板であれば、スペーサー３５４が、第１電極３５１および第２電極３５２との間に挟着配置される。また、第１電極３５１および第２電極３５２のいずれか一方が、導電性の薄膜である場合、他方がスペーサー３５４に固着される。また、第１実施形態では、基板４５０に形成される膜状の導体層４５１を導体部の一例とするが、これに限らない。例えば、導体部は、所定の厚さを有する板状の導体板でもよい。導体板は、電子時計に配置される導体板と兼用する例として、回路基板押さえ４９、または、耐磁板である。または、導体板は、従来から電子時計Ｗに配置される部品と兼用するのではなく、寄生アンテナを生成することのみを目的に設けられてもよい。
第３実施形態でも同様に、第１電極３５１、第２電極３５２、第１導体部材５０１、第２導体部材５０２のうち１または複数が、導体板でもよい。また、第１電極３５１、第２電極３５２、第１導体部材５０１、第２導体部材５０２のうち１または複数が、非導体の基板に設けられる導電性の薄膜でもよい。また、第１導体部材５０１および第２導体部材５０２のいずれか一方または両方が、従来から電子時計Ｗに配置される部品と兼用するのではなく、寄生アンテナを生成することのみを目的に設けられてもよい。

第３実施形態において、受信回路４５３の配置位置の第１態様は、アンテナ３５の給電部３５６に配置される。この態様を、他の実施形態に適用してもよい。例えば、第１実施形態において、受信回路４５３を、アンテナ３５の給電部３５６に配置してもよい。この場合、信号線４７を省くことが可能になる。

以上の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、および第４実施形態において、電子時計Ｗは、金属ケース３０を有するが、金属ケース３０の替わりに、樹脂ケースを有してもよい。樹脂ケースであっても、各形態において、アンテナ３５の感度を向上させることができる。

以上の第５実施形態は、第１実施形態における電子時計Ｗが金属ケース接続部６３を有する例であるが、第２実施形態、第３実施形態、または第４実施形態における電子時計Ｗが金属ケース接続部６３を有してもよい。例えば、第３実施形態における電子時計Ｗが、金属ケース接続部６３を有する場合、金属ケース接続部６３は、第２導体部材５０２と金属ケース３０とを電気的に接続する。

以上の各形態において、短絡部３５３が金属ケース接続部６３と短絡してもよい。アンテナ３５の共振周波数は、短絡部３５３と金属ケース接続部６３との短絡の有無によって変動しない。

以上の各形態において、アンテナ３５は、ＧＰＳ衛星信号を受信するが、ＧＮＳＳの測位用衛星やＧＮＳＳ以外の測位用衛星からの衛星信号を受信してもよい。例えば、アンテナ３５は、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、またはＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）等の衛星測位システムのうち１つ、あるいは２つ以上のシステムの衛星からの衛星信号を受信してもよい。

上述の各形態において、アンテナ３５は、ＧＰＳ衛星信号以外の他の無線信号を送受信するアンテナに各形態を適用してもよい。他の無線信号としては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、またはＷｉ－ｆｉである。ＢｌｕｅｔｏｏｔｈおよびＷｉ－ｆｉは登録商標である。

以上では、電子時計Ｗに各形態を適用するが、各形態を適用する電子機器は電子時計に限らなく、アンテナ３５、および、回路基板４５または導体板を含む電子機器に適用してもよい。アンテナ３５および回路基板４５を含む電子機器は、例えば、マウスまたはキーボード等の機器と無線接続し、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）によってＰＣ（Personal Computer）等に接続するＵＳＢトランシーバー、または、自身のＩＤ（IDentifier）およびセンサーが計測した計測結果等を、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）規格に従って送信するビーコン端末等がある。

また、以上の各形態は、液晶パネル、電子ペーパーパネルおよび有機エレクトロルミネッセンスパネル等の表示パネルで形成される表示部、アンテナ３５、および回路基板４５を含む電子機器に適用してもよい。表示部、アンテナおよび回路基板４５を含む電子機器は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、または、ゲーム機等がある。

３０…金属ケース、４５…回路基板、４６…接続部、５０…導体部、６１…同軸ケーブル、６３…金属ケース接続部、３５１…第１電極、３５２…第２電極、３５３…短絡部、４５１…導体層、５０１…第１導体部材、５０２…第２導体部材、５０４…接続部、６１１…内部導体、６１３…外部導体、Ｌ１…第１直線、Ｌ２…第２直線、Ｗ…電子時計、ｇｐ…重心。

Claims (15)

1. 電子時計である電子機器であって、
   板状の第１電極と、前記第１電極に垂直な方向から見た平面視において前記第１電極と重なる位置に配置される板状の第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを短絡する短絡部と、を有するアンテナと、
   平面視で前記第１電極と重なる位置に配置される板状の導体部と、
   文字板と、
   指針と、
   前記指針を回転させる指針軸と、
   前記指針軸を駆動するステップモーターと、
   前記ステップモーターの回転を前記指針軸に伝える歯車と、を有し
   前記第２電極は、側面視で前記第１電極と前記導体部との間に配置され、
   前記第１電極及び前記第２電極には、前記指針軸を挿通するための貫通孔が設けられ、
   前記導体部と前記第２電極との間には、前記ステップモーターと前記歯車とが設けられ、
   前記第２電極と前記導体部とを電気的に接続する接続部、
   を有する電子機器。
2. 前記平面視において、前記第１電極の重心を通る仮想の第１直線上に前記短絡部が配置され、
   前記平面視において、前記重心を通り前記第１直線と直交する仮想の第２直線上に前記接続部が配置され、
   前記平面視において、前記短絡部、前記接続部、および前記重心は、互いに重ならない、
   請求項１に記載の電子機器。
3. 前記アンテナと電気的に接続される回路基板と、
   内部導体と前記平面視で前記内部導体を包囲する外部導体とを有する同軸ケーブルと、を有し、
   前記導体部は、前記回路基板に設けられる導電性の薄膜であり、
   前記接続部は、前記外部導体であり、
   前記回路基板は、前記内部導体によって前記第１電極と電気的に接続される、
   請求項１または２に記載の電子機器。
4. 前記導体部は、前記アンテナと電気的に接続される回路基板の導体層、前記回路基板を取り付けるための回路基板押さえ、前記回路基板を磁気から保護する耐磁板のいずれかである、
   請求項１または２に記載の電子機器。
5. 前記第１電極、前記第２電極、前記導体部のうち１または複数が、導体板である、
   請求項１から４のいずれか一つに記載の電子機器。
6. 前記第１電極、前記第２電極、前記導体部のうち１または複数が、非導体の基板に設けられる導電性の薄膜である、
   請求項１から４のいずれか一つに記載の電子機器。
7. 電子時計である電子機器であって、
   板状の第１電極と、前記第１電極に垂直な方向から見た平面視において前記第１電極と重なる位置に配置される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを短絡する短絡部と、を有するアンテナと、
   前記平面視で前記第１電極と重なる位置に配置される板状の第１導体部材と、前記平面視で前記第１電極と重なる位置に配置される板状の第２導体部材と、前記第１導体部材と前記第２導体部材とを電気的に接続する接続部とを有する導体部と、
   文字板と、
   指針と、
   前記指針を回転させる指針軸と、
   前記指針軸を駆動するステップモーターと、
   前記ステップモーターの回転を前記指針軸に伝える歯車と、を、有し、
   前記第１電極及び前記第２電極には、前記指針軸を挿通するための貫通孔が設けられ、
   前記導体部と前記第２電極との間には、前記ステップモーターと前記歯車とが設けられ、
   前記第２電極は、側面視で前記第１電極と前記導体部との間に配置される、
   電子機器。
8. 前記第２電極と前記第１導体部材との間の最短距離は、前記アンテナの共振周波数の波長の１０分の１以下である、
   請求項７に記載の電子機器。
9. 前記第１電極、前記第２電極、前記第１導体部材、前記第２導体部材のうち１または複数が、導体板である、
   請求項７または８に記載の電子機器。
10. 前記第１電極、前記第２電極、前記第１導体部材、前記第２導体部材のうち１または複数が、非導体の基板に設けられる導電性の薄膜である、
    請求項７または８に記載の電子機器。
11. 前記第１導体部材及び前記第２導体部材は、前記アンテナと電気的に接続される回路基板の導体層、前記回路基板を取り付けるための回路基板押さえ、前記回路基板を磁気から保護する耐磁板のいずれかである、
    請求項７から１０までのいずれか１つに記載の電子機器。
12. 前記接続部が、複数設けられる、
    請求項１、２、４、７、８、９、１０、または、１１に記載の電子機器。
13. 前記アンテナが配置される金属ケースを有する、
    請求項１から１２のいずれか一つに記載の電子機器。
14. 前記金属ケースと前記導体部とを電気的に接続する金属ケース接続部を有する、請求項１３に記載の電子機器。
15. 前記アンテナで受信した信号を処理する受信回路を備え、
    前記アンテナは、給電部を備え、
    前記第１電極と前記受信回路とは、前記給電部を介して電気的に接続され、
    前記給電部は、前記第２電極とは離間している、
    請求項１から１４のいずれか一つに記載の電子機器。

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