JP2014062851A - アンテナ内蔵式電子時計 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ素子４０とダイヤルリング８３との間隙Ｇ１を一定にさせて、アンテナの良好な受信性能を確保するできるアンテナ内蔵式電子時計を提供する。
【解決手段】外装ケース８０内に収納された地板３８と、外装ケース８０内に収納された環状のアンテナ素子４０と、アンテナ素子４０の上方に配置された環状のダイヤルリング８３と、アンテナ素子４０を地板３８に対し、平面方向及び回転方向に位置決めするアンテナ突出部１１２部と、ダイヤルリング８３を地板３８に対し、平面方向及び回転方向に位置決めするダイヤルリング突出部１１５とを備える。アンテナ突出部１１２とダイヤルリング突出部１１５とは地板３８上に形成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、アンテナを内蔵したアンテナ内蔵式電子時計に関する。

近年、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の位置情報衛星からの電波を受信して正確な時刻表示を行う電子時計が開発されている。このような電子時計は、位置情報衛星からの電波を受信するためのリング状のアンテナを備える（特許文献１参照）。

このようなリング状のアンテナを備える電子時計では、リング状のアンテナが電子時計の時刻表示部分（例えばダイヤル板）の周囲に配置されるとともに、デザイン上の観点より、アンテナを上部からダイヤルリングで覆うようにしている。このダイヤルリングは、通常、アンテナの良好な受信性能を考慮して、非導電性材料であるプラスチック等で形成されている。

特開２０１１−２１９２９号公報

しかしながら、ダイヤルリングの素材であるプラスチック材料についても、微少ではあるものの誘電率を有しているため、このダイヤルリングの近傍に配置されているアンテナの共振周波数が変動され、アンテナの電波受信性能に影響を与えることとなる。そのため、アンテナを内蔵する電子時計において、アンテナの電波受信性能を良好に保つためには、アンテナとダイヤルリングとの距離を一定に保ち、ダイヤルリングの影響度を一定にすることが重要である。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、アンテナを備えるアンテナ内蔵式電子時計において、アンテナとダイヤルリングとの位置関係を一定にしてアンテナの良好な受信性能を確保することを解決課題とする。

以上の課題を解決するため、本発明に係るアンテナ内蔵式電子時計は、筒状の外装ケースと、前記外装ケースに収納された地板と、前記外装ケースに収納された環状のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の上方に配置された環状の上位部材と、前記アンテナ素子を、前記地板に対して位置決めするアンテナ係合部と、前記上位部材を、前記地板に対して位置決めする上位部材係合部とを備え、前記アンテナ係合部と上位部材係合部とは、前記地板に形成されることを特徴とする。

本発明のアンテナ内蔵式電子時計によれば、アンテナ係合部と上位部材係合部とは、同一部材である地板上において形成される。そして、このアンテナ係合部及び上位部材係合部に、アンテナ素子及び上位部材がそれぞれ係合される。したがって、本発明によれば、アンテナ素子及び上位部材は、同一部材である字板上に配置されたアンテナ係合部と上位部材係合部によって係合されることで、アンテナ素子及び上位部材との位置関係を一定に保つことができ、アンテナ素子に対する上位部材の影響を一定にして、アンテナの良好な受信性能を確保することができる。なお、本発明において、「上位部材」としては、アンテナ素子の上位（ガラス面側）に配置される種々の部材が含まれ、例えば、アンテナ素子の形状に対応して環状をなすダイヤルリングの他、文字板等の部品も含まれる。
より具体的には、前記アンテナ係合部は、前記アンテナ素子を前記地板に対して平面方向及び回転方向に動かないように位置決めし、前記上位部材係合部は、前記上位部材を前記地板に対して平面方向及び回転方向に動かないように位置決めすることが好ましい。さらに、本発明において、「水平方向」とは、時刻表示部の表示面に平行な平面内、或いは筒状の外装ケースの径方向に平行な平面内における二次元方向をいい、「垂直方向」とは、時刻表示部の表示面に垂直な法線方向（表示方向）、或いは筒状の外装ケースの径方向と直交する方向に平行な平面内における二次元方向をいう。

前記アンテナ係合部は、前記地板から垂直方向に突出して形成された前記アンテナ突出部を備え、前記アンテナ素子には、前記アンテナ突出部と係合するアンテナ凹部が形成されるようにしてもよい。また、前記上位部材係合部は、前記地板から垂直方向に突出して形成された前記上位部材側突出部を備え、前記上位部材には、前記上位部材側突出部と係合する上位部材側凹部が形成されるようにしてもよい。このようにすれば、アンテナ素子及び上位部材について、地板に対する平面方向及び回転方向の位置決めを容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計１００（電子時計１００）を含むＧＰＳシステムの全体図である。 電子時計１００の平面図である。 電子時計１００の一部断面図である。 電子時計１００の一部の分解斜視図である。 電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。 電子時計１００のアンテナ素子及びダイヤルリングと、地板に形成された突出部との係合状態を示す一部破断断面図である。 電子時計１００におけるアンテナ素子の垂直方向の位置決め部を示す一部破断断面図である。 電子時計１００におけるアンテナ素子の垂直方向の位置決め部を示す一部破断断面図である。

以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、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。

＜Ａ：アンテナ内蔵式電子時計の機構的な構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計１００（以下「電子時計１００」という）を含むＧＰＳシステムの全体を示す概略図である。電子時計１００は、複数のＧＰＳ衛星２０の少なくとも１つから電波（無線信号）を受信して内部時刻を修正する腕時計であり、腕に接触する面（以下、「裏面」という）の反対側の面（以下「表面」という）に時刻を表示する。

ＧＰＳ衛星２０は、地球上空における所定の軌道上を周回する位置情報衛星であり、１．５７５４２ＧＨｚの電波（Ｌ１波）に航法メッセージを重畳させて地上に送信している。以降の説明では、航法メッセージが重畳された１．５７５４２ＧＨｚの電波を「衛星信号」という。衛星信号は、右旋偏波の円偏波である。

以下では、ＧＰＳシステムを衛星測位システムの例として説明するが、ＧＰＳシステムは衛星測位システムの一例である。本発明は、ガリレオ（EU）、GLONASS（ロシア）、北斗（中国）等の全地球的航法衛星システム（GNSS）、SBAS等の静止衛星、又は、準天頂衛星等、時刻情報を含む衛星信号を発信する位置情報衛星を備える、その他の衛星測位システムを使用することができる。すなわち、電子時計１００は、ＧＰＳ衛星２０以外の衛星を含む位置情報衛星からの電波（無線信号）を受信して内部時刻を修正する腕時計であってもよい。

現在、約３１個のＧＰＳ衛星２０（図１においては、約３１個のうち４個のみを図示）が存在している。各ＧＰＳ衛星２０は、衛星信号がどのＧＰＳ衛星２０から送信されたかを識別するために、Ｃ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）と呼ばれる１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ周期）の固有のパターンを衛星信号に重畳する。Ｃ／Ａコードは、各ｃｈｉｐが＋１又は−１のいずれかでありランダムパターンのように見える。したがって、実際に受信される衛星信号と、既知の各Ｃ／Ａコードのパターンの相関をとることにより、衛星信号に重畳されているＣ／Ａコードを検出することができる。

ＧＰＳ衛星２０は原子時計を搭載しており、衛星信号には原子時計で計時された極めて正確な時刻情報（以下、「ＧＰＳ時刻情報」という）が含まれている。また、地上のコントロールセグメントにより各ＧＰＳ衛星２０に搭載されている原子時計のわずかな時刻誤差が測定されており、衛星信号にはその時刻誤差を補正するための時刻補正パラメータも含まれている。電子時計１００は、１つのＧＰＳ衛星２０から送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるＧＰＳ時刻情報と時刻補正パラメータを使用して内部時刻を正確な時刻に修正する。

衛星信号にはＧＰＳ衛星２０の軌道上の位置を示す軌道情報も含まれている。電子時計１００は、ＧＰＳ時刻情報と軌道情報を使用して測位計算を行うことができる。測位計算は、電子時計１００の内部時刻にはある程度の誤差が含まれていることを前提として行われる。すなわち、電子時計１００の３次元の位置を特定するための３つのパラメータに加えて時刻誤差も未知数になる。そのため、電子時計１００は、一般的には４つ以上のＧＰＳ衛星からそれぞれ送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるＧＰＳ時刻情報と軌道情報を使用して測位計算を行う。

図２は、電子時計１００の平面図である。図２に示すように、電子時計１００は、外装ケース８０を備えている。外装ケース８０は、金属又はその他の導電性材料で形成された円筒状のケース胴８１と、セラミック又はその他の非導電性材料で形成されたガラス縁８２とを有し、ガラス縁８２はケース胴８１に嵌め合わせられている。

ガラス縁８２の内側には、プラスチック又はその他の非導電性材料で形成された環状のダイヤルリング８３が配置され、ダイヤルリング８３の内側には、円盤状のダイヤル板１１が配置されている。このダイヤルリング８３は、アンテナ素子４０の上方に配置され、アンテナ素子４０を覆う上位部材であり、ダイヤルリング８３には、例えば時刻を示す１〜１２の数字が３０度おきに設けられ、ダイヤル板１１には、例えばバータイプのインデックスが３０度おきに設けられている。ダイヤルリング８３に示される情報及びダイヤル板１１に示される情報は互いに異なっていればよく、図示の情報には限定されない。

ダイヤル板１１上には、指針軸１２を中心に周回して現在時刻を指し示す指針１３（１３ａ〜１３ｃ）が配置されている。以下では、ダイヤル板１１を時刻表示部分と呼ぶ場合がある。

詳細は後述するが、外装ケース８０は、表面側及び裏面側の２つの開口を有している。そして、外装ケース８０の表面側の開口は、ガラス縁８２を介してカバーガラス８４で塞がれており、カバーガラス８４を介して、ダイヤル板１１及び指針１３（１３ａ〜１３ｃ）が視認可能となっている。

また、電子時計１００は、図１及び図２に示すように竜頭１６と、操作ボタン１７及び１８とを備えている。これらの竜頭１６、操作ボタン１７及び１８を手動操作することにより、電子時計１００を、少なくとも１つのＧＰＳ衛星２０からの衛星信号を受信して内部時刻情報の修正を行うモード（時刻情報取得モード）と、複数のＧＰＳ衛星２０からの衛星信号を受信して測位計算を行い内部時刻情報の時差を修正するモード（位置情報取得モード）とに設定できる。また、電子時計１００は、時刻情報取得モードや位置情報取得モードを定期的に（自動的に）実行することもできる。

図３は電子時計１００の内部構造を示す一部断面図であり、図４は電子時計１００の一部の分解斜視図である。図３に示すように、外装ケース８０は、金属又はその他の導電性材料で形成された円筒状のケース胴８１と、セラミック又はその他の非導電性材料で形成されたガラス縁８２とを有し、ガラス縁８２はケース胴８１に嵌め合わせられている。外装ケース８０は、表面側の開口Ｋ１及び裏面側の開口Ｋ２を有する。外装ケース８０の表面側の開口Ｋ１は、円盤状のカバーガラス８４で塞がれており、裏面側の開口Ｋ２は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）又はＴｉ（チタン）等の金属で形成された裏蓋８５で塞がれている。裏蓋８５とケース胴８１とは、例えばスクリュー溝で固定されている。

カバーガラス８４の下側（裏面側）には、ガラス縁８２の内周に沿って、プラスチックなどの非導電性材料で形成された環状のダイヤルリング８３が設けられている。また、ダイヤルリング８３の下側には、ケース胴８１の内周よりも内側に、プラスチックなどの非導電性材料で形成された地板３８が設けられている。

これらの地板３８及びダイヤルリング８３と、外装ケース８０の内周とによって、ドーナツ状の収納空間が区画されている。具体的に、ダイヤルリング８３は、外周側が、ガラス縁８２の内周面に接触する水平なリング状部分となっているととともに、内周側が内方へ傾斜したすり鉢状部分となっている。そして、このダイヤルリング８３のリング状部分及びすり鉢状部分と、外装ケース８０の内周とによりドーナツ状の収納空間が画成されている。この収納空間内には、リング状のアンテナ素子４０が収納されている。

したがって、アンテナ素子４０は、ガラス縁８２の内周よりも内側に収容され、その上方をダイヤルリング８３で覆われている。また、この収納空間には、アンテナ素子４０及び地板３８の間に、金属により形成された環状のグランド板９０が収容されている。このグランド板９０は、導通ばね２４を介して、裏蓋８５と電気的に接続されており、裏蓋８５がケース胴８１に固定されているので、ケース胴８１にも電気的に接続されている。

アンテナ素子４０は、環状の誘電体を基材として、これに金属又はその他の誘電性材料からなるアンテナパターンをメッキや銀ペースト印刷などにより形成したものである。このアンテナ素子４０は、本実施形態では、ダイヤル板１１の周囲に配置されており、ガラス縁８２の内周面側に収容され、その上方をダイヤルリング８３及びカバーガラス８４で覆っている。ここで、アンテナ素子４０は、ダイヤルリング８３のすり鉢状部分と同じ角度で傾斜する傾斜面ＴＰ１が設けられている。

また、アンテナ素子４０の誘電体基材としては、酸化チタンなどの高周波で使える誘電材料を樹脂に混ぜることで、比誘電率εｒが５〜２０程度となるように形成されている。これにより誘電体の波長短縮と相俟ってアンテナをより小型化できる。

例えば、ＧＰＳ衛星２０からの電波の周波数は約１．５７５ＧＨｚであり、一波長は１９ｃｍとなり、通常のアンテナを腕時計のガラス縁に埋め込むにはそのままでは収まらず、波長短縮が必要となる。本実施形態では、誘電体による波長短縮が(εｒ)^1/2となることから、本実施形態では、誘電体としては、εｒ＝５〜２０程度を用いている。これにより、ＧＰＳ受信用のアンテナであっても、腕時計に１波長ループアンテナを収めることができ、アンテナの小型化を図ることができる。

また、アンテナ素子４０は、ダイヤルリング８３の傾斜面と同角度で傾斜するように傾斜面ＴＰを備えている。具体的に、この傾斜面ＴＰは、上面に連なりダイヤル板１１に対して傾斜し、内側に向かうほどダイヤル板１１に対する高さが小さくなるよう形成されている。

また、アンテナ素子４０は、給電点を通じて給電され、この給電点には、アンテナ下面に配置された給電ピン４４が接続されている。給電ピン４４は金属で形成されたピン状のコネクタであり、回路基板２５上に突設されて、地板３８に開口された挿通孔を貫通されて収納空間内へ挿通され、回路基板２５と、収納空間内部のアンテナ素子４０とを接続する。

アンテナ素子４０の位置は、カバーガラス８４の下面に設定されているため、良好な受信を確保することが可能となっている。しかも、アンテナ素子４０の上部は、ダイヤルリング８３により覆われているため、アンテナ素子４０が露出することがなく、且つ、ダイヤルリング８３上にデザインを施すことが可能なため、デザインの自由度を低下させることがない。そして、アンテナ素子４０の位置は、ダイヤル板１１よりも外側に設定されているため、ダイヤル板１１のデザインの自由度を低下させることがない。

また、図３に示すように、アンテナ素子４０の内周よりも内側には、光透過性のダイヤル板１１、光発電を行うソーラーパネル８７、ダイヤル板１１、ソーラーパネル８７、及び地板３８を貫通する指針軸１２、ならびに指針軸１２を中心に周回して現在時刻を指し示す複数の指針１３（秒針１３ａ、分針１３ｂ、及び時針１３ｃ）が設けられている。

ソーラーパネル８７は、光エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換する複数のソーラーセル（光発電素子）を直列接続した円形の平板である。ソーラーパネル８７は、アンテナ素子４０の内周よりも内側で、地板３８とダイヤル板１１との間に配置されている。ソーラーパネル８７の中央部には、指針軸１２が貫通する穴が形成されている。

指針軸１２は、外装ケース８０の中心軸線に沿って表裏方向に延在している。ダイヤル板１１は、円形の板材であり、プラスチックなどの光透過性の非導電性材料で形成されている。図３に示すように、ダイヤル板１１は、カバーガラス８４及び地板３８の間に配置されている。ダイヤル板１１の中央部には、指針軸１２が貫通する穴が形成されている。指針１３は、アンテナ素子４０の内周よりも内側で、且つ、カバーガラス８４及びダイヤル板１１の間に配置されている。

地板３８の下側（裏面側）には、指針軸１２を回転させて複数の指針１３を駆動する駆動機構（駆動部）３０が取り付けられている。駆動機構３０は、ステップモーターＭと歯車等の輪列とを有し、当該ステップモーターＭが当該輪列を介して指針軸１２を回転させることにより、複数の指針１３を駆動する。具体的には、駆動機構３０は、時針１３ｃが指針軸１２の周りを１２時間で１周し、分針１３ｂが６０分で一周し、秒針１３ａが６０秒で一周するように、指針軸１２を回転させる。

また電子時計１００は、外装ケース８０の内側に、基板２５を備える。基板２５は、樹脂又はその他の誘電体を含む素材で形成され、駆動機構３０の下側（つまり、駆動機構３０及び裏蓋８５の間）に配置されている。

基板２５の下面（裏側の面）には、ＧＰＳ受信部（無線受信部）２６及び制御部７０を含む回路ブロックが実装されている。ＧＰＳ受信部２６は、例えば、１チップのＩＣモジュールで構成され、そこにはアナログ回路とデジタル回路とが含まれている。制御部７０は、制御信号をＧＰＳ受信部２６に送り、ＧＰＳ受信部２６の受信動作を制御するとともに、駆動機構３０の動作を制御する。

基板２５の上側には、金属又はその他の導電性材料から形成された給電ピン４４が設けられている。給電ピン４４は、スプリングを内蔵し、グランド板９０を貫通してアンテナ素子４０に接触し、地板３８を貫通して基板２５と接触する。したがって、アンテナ素子４０の給電手段は、給電ピン４４を介して基板２５（厳密には、基板２５上に設けられた配線）に電気的に接続され、基板２５から所定の電位がアンテナ素子４０に供給されている。

ＧＰＳ受信部２６及び制御部７０を含む回路ブロックは、導電性材料により形成されたシールド９６により覆われている。シールド９６は、回路押え３９、裏蓋８５、及びケース胴８１を介して、グランド板９０と電気的に接続されている。また、シールド９６には、回路ブロックのグランド電位が供給されている。すなわち、シールド９６、裏蓋８５、ケース胴８１、及びグランド板９０の電位は、回路ブロックのグランド電位に保たれており、グランドプレーンとして機能している。

駆動機構３０と地板３８との間には、耐磁板Ｓ１及びＳ２が設けられ、駆動機構３０と基板２５との間には、耐磁板Ｓ３が設けられている。以下では、耐磁板Ｓ１及びＳ２を第１耐磁板と総称し、耐磁板Ｓ３を第２耐磁板と総称する場合がある。これら耐磁板Ｓ１〜Ｓ３は、純鉄等の高い透磁率を有する導電性材料から形成される。

電子時計１００の外部に、スピーカー等の強い磁界を発生させる物体が存在する場合、当該磁界の影響により、ステップモーターＭが誤作動する可能性がある。また、電子時計１００を構成する各種構成要素のうち、ケース胴８１、裏蓋８５等の金属は、磁化された場合に磁界を発生させる。さらには、基板２５に設けられた回路ブロックも、磁界を発生させることがある。

本実施形態では、高い透磁率を有する材料から形成される耐磁板Ｓ１〜Ｓ３により、ステップモーターＭを覆うことにより、駆動機構３０を磁気的にシールドし、上述した各種磁界に起因してステップモーターＭが誤作動することを防止している。

また電子時計１００は、外装ケース８０の内側に、リチウムイオン電池などの円柱形状の二次電池２７、及び当該二次電池２７を収納するための電池収納部２８を備える。

二次電池２７は、ソーラーパネル８７が発電した電力で充電される。この二次電池２７を収納するための電池収納部２８は、基板２５の下側（つまり、基板２５及び裏蓋８５の間）に配置されている。

外装ケース８０の外側には、竜頭１６と、操作ボタン１７及び１８とが設けられる（図２参照）。電子時計１００の利用者が、竜頭１６を操作することで生じる竜頭１６の動きは、外装ケース８０を貫通する巻真１６ａを介して、駆動機構３０に伝達される。また、電子時計１００の利用者が、操作ボタン１７（又は１８）を押下することで生じる操作ボタン１７（又は１８）の動きは、外装ケース８０を貫通するボタン軸を介して、図示省略されたスイッチに伝達される。そして、当該スイッチは、操作ボタン１７（又は１８）からの圧力を電気的な信号に変換して、制御部７０に伝達する。

次に、このアンテナ素子４０、及びダイヤルリング８３の取り付け方について説明する。本実施形態では、図４に示すように、地板３８には、内周側壁３８ａと、外周側壁３８ｂに囲まれたアンテナ素子の収容部３８ｃが形成されている。この収容部３８ｃに、金属で形成された付勢部材としてのリング状のグランド板９０を取り付け、グランド板９０とアンテナ素子４０とを係合させることによってアンテナ素子４０を地板３８に固定している。

地板３８には、４か所に、垂直方向に延びたアンテナ係合部としてのアンテナ突出部１１２が形成されており、グランド板９０には、このアンテナ突出部１１２が挿通される複数の挿通孔９３が形成されている。これらの挿通孔９３にアンテナ突出部１１２が挿通されることにより、グランド板９０は、地板３８の平面方向及び回転方向の位置が決められることになる。

また、図４に示すように、グランド板９０には、外周部の４か所に導通部９１が形成されており、これらの導通部９１は、外装ケース８０の内側に接触するように構成される。

次に、グランド板９０に形成された複数の挿通孔９２を介して、地板３８の５か所に形成されたネジ孔１１０に、５個のネジ１１１を係合させ、グランド板９０を地板３８にしっかりと固定させる。このように、本実施形態においては、グランド板９０を全面にわたって収容部３８ｃに密着させて取り付けるのではなく、複数のネジ１１１によって、部分的にグランド板９０を地板３８に密着させるように取り付けている。

アンテナ素子４０の下部には、上述したアンテナ突出部１１２と係合するアンテナ凹部が形成されており、この地板３８のアンテナ突出部１１２がアンテナ素子４０のアンテナ凹部に嵌め合わされることによって、アンテナ素子４０は、地板３８の平面方向及び回転方向の位置が決められることになる。

また、地板３８には、アンテナ突出部１１２よりも内周側において、地板３８の表面に対して垂直方向に延びたダイヤルリング係合部としてのダイヤルリング突出部１１５が地板３８上に数か所に形成されている。また、アンテナ素子４０の下部には、上述したダイヤルリング突出部１１５と係合する上位部材側凹部としてのダイヤルリング凹部が形成されており、本実施形態では、これらダイヤルリング突出部１１５とダイヤルリング凹部とにより、上位部材係止部が構成される。そして、地板３８のダイヤルリング突出部１１５がアンテナ素子４０のダイヤルリング凹部に嵌め合わされることによって、ダイヤルリング８３は、地板３８の平面方向及び回転方向の位置が決められることになる。なお、地板に凹部を形成し、アンテナ素子及びダイヤルリングに突出部を形成してもよい。

さらに、グランド板９０には、フック９４が４か所に形成されており、アンテナ素子４０には、このフック９４と係合する係合部としての庇状の突出部４１が形成されている。また、地板３８には、複数個所に、アンテナ素子４０の垂直方向の位置を決めるための基準面としての台座部１１３が形成されている。

したがって、グランド板９０を地板３８に取り付けた後、地板３８のアンテナ突出部１１２とアンテナ素子４０の凹部とが係合するようにアンテナ素子４０を取り付けると、アンテナ素子４０は複数個所で台座部１１３に接触する。さらに、アンテナ素子４０に形成された庇状の突出部４１に、グランド板９０のフック９４を係合させると、アンテナ素子４０は、グランド板９０の弾性力によって、地板３８の方向に付勢され、台座部１１３に押し付けられる。このようにして、アンテナ素子４０は、地板３８の面に垂直な方向に確実に位置決めされることになる。

図４に示すように、フック９４と突出部４１とが係合する位置と、グランド板９０がネジ１１１によって地板３８に取り付けられる位置とは、地板３８の回転方向において、所定の間隙を有するように設定されている。このように設定することにより、グランド板９０に弾性力を持たせることができ、アンテナ素子４０が振動等により変位した場合でも、グランド板９０の弾性力によって元の位置に戻すことができる。詳しくは後述する。

＜Ｂ：アンテナ内蔵式電子時計の回路構成＞
図５は、電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。図５に示すように、電子時計１００は、ＧＰＳ受信部２６及び制御表示部３６を含んで構成されている。ＧＰＳ受信部２６は、衛星信号の受信、ＧＰＳ衛星２０の捕捉、位置情報の生成、時刻修正情報の生成等の処理を行う。制御表示部３６は、内部時刻情報の保持及び内部時刻情報の修正等の処理を行う。

ソーラーパネル８７は、充電制御回路２９を通じて二次電池２７を充電する。電子時計１００はレギュレータ３４及び３５を備え、二次電池２７は、レギュレータ３４を介して制御表示部３６に、レギュレータ３５を介してＧＰＳ受信部２６に駆動電力を供給する。また電子時計１００は、二次電池２７の電圧を検出する電圧検出回路３７を備える。なお、レギュレータ３５に代えて、例えば、ＲＦ部５０（詳細は後述）に駆動電力を供給するレギュレータ３５−１と、ベースバンド部６０（詳細は後述）に駆動電力を供給するレギュレータ３５−２（ともに図示せず）とに分けて設けてもよい。レギュレータ３５−１は、ＲＦ部５０の内部に設けてもよい。

また電子時計１００は、アンテナ素子４０、バラン１０、及びＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタ３２を含む。アンテナ素子４０は、図１で説明したように、複数のＧＰＳ衛星２０からの衛星信号を受信する。ただし、アンテナ素子４０は衛星信号以外の不要な電波も若干受信してしまうため、ＳＡＷフィルタ３２は、アンテナ素子４０が受信した信号から衛星信号を抽出する処理を行う。すなわち、ＳＡＷフィルタ３２は、１．５ＧＨｚ帯の信号を通過させるバンドパスフィルタとして構成される。

また、ＧＰＳ受信部２６は、ＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）部５０とベースバンド部６０を含んで構成されている。以下に説明するように、ＧＰＳ受信部２６は、ＳＡＷフィルタ３２が抽出した１．５ＧＨｚ帯の衛星信号から航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報等の衛星情報を取得する処理を行う。

ＲＦ部５０は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）５１、ミキサ５２、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）５３、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路５４、ＩＦアンプ５５、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）フィルタ５６、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）５７等を含んで構成されている。

ＳＡＷフィルタ３２が抽出した衛星信号は、ＬＮＡ５１で増幅される。ＬＮＡ５１で増幅された衛星信号は、ミキサ５２でＶＣＯ５３が出力するクロック信号とミキシングされて中間周波数帯の信号にダウンコンバートされる。ＰＬＬ回路５４は、ＶＣＯ５３の出力クロック信号を分周したクロック信号と基準クロック信号を位相比較してＶＣＯ５３の出力クロック信号を基準クロック信号に同期させる。その結果、ＶＣＯ５３は基準クロック信号の周波数精度の安定したクロック信号を出力することができる。なお、中間周波数として、例えば、数ＭＨｚを選択することができる。

ミキサ５２でミキシングされた信号は、ＩＦアンプ５５で増幅される。ここで、ミキサ５２でのミキシングにより、中間周波数帯の信号とともに数ＧＨｚの高周波信号も生成される。そのため、ＩＦアンプ５５は、中間周波数帯の信号とともに数ＧＨｚの高周波信号も増幅する。ＩＦフィルタ５６は、中間周波数帯の信号を通過させるとともに、この数ＧＨｚの高周波信号を除去する（正確には、所定のレベル以下に減衰させる）。ＩＦフィルタ５６を通過した中間周波数帯の信号はＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）５７でデジタル信号に変換される。

ベースバンド部６０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６２、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）６３、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）６４を含んで構成されている。また、ベースバンド部６０には、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）６５やフラッシュメモリ６６等が接続されている。

温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）６５は、温度に関係なくほぼ一定の周波数の基準クロック信号を生成する。フラッシュメモリ６６には、例えば時差情報が記憶されている。時差情報は、時差データ（座標値（例えば、緯度及び経度）に関連づけられたＵＴＣに対する補正量等）が定義された情報である。

ベースバンド部６０は、時刻情報取得モード又は位置情報取得モードに設定されると、ＲＦ部５０のＡＤＣ５７が変換したデジタル信号（中間周波数帯の信号）からベースバンド信号を復調する処理を行う。

また、ベースバンド部６０は、時刻情報取得モード又は位置情報取得モードに設定されると、後述する衛星検索工程において、各Ｃ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードを発生し、ベースバンド信号に含まれる各Ｃ／Ａコードとローカルコードの相関をとる処理を行う。そして、ベースバンド部６０は、各ローカルコードに対する相関値がピークになるようにローカルコードの発生タイミングを調整し、相関値が閾値以上となる場合にはそのローカルコードのＧＰＳ衛星２０に同期（すなわち、ＧＰＳ衛星２０を捕捉）したものと判断する。ここで、ＧＰＳシステムでは、すべてのＧＰＳ衛星２０が異なるＣ／Ａコードを用いて同一周波数の衛星信号を送信するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用している。したがって、受信した衛星信号に含まれるＣ／Ａコードを判別することで、捕捉可能なＧＰＳ衛星２０を検索することができる。

また、ベースバンド部６０は、時刻情報取得モード又は位置情報取得モードにおいて、捕捉したＧＰＳ衛星２０の衛星情報を取得するために、当該ＧＰＳ衛星２０のＣ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードとベースバンド信号をミキシングする処理を行う。ミキシングされた信号には、捕捉したＧＰＳ衛星２０の衛星情報を含む航法メッセージが復調される。そして、ベースバンド部６０は、航法メッセージの各サブフレームのＴＬＭワード（プリアンブルデータ）を検出し、各サブフレームに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報等の衛星情報を取得する（例えばＳＲＡＭ６３に記憶する）処理を行う。ここで、ＧＰＳ時刻情報は、週番号データ（ＷＮ）及びＺカウントデータであるが、以前に週番号データが取得されている場合にはＺカウントデータのみであってもよい。

そして、ベースバンド部６０は、衛星情報に基づいて、内部時刻情報を修正するために必要な時刻修正情報を生成する。時刻情報取得モードの場合、より具体的には、ベースバンド部６０は、ＧＰＳ時刻情報に基づいて測時計算を行い、時刻修正情報を生成する。時刻情報取得モードにおける時刻修正情報は、例えば、ＧＰＳ時刻情報そのものであってもよいし、ＧＰＳ時刻情報と内部時刻情報との時間差の情報であってもよい。

一方、位置情報取得モードの場合、より具体的には、ベースバンド部６０は、ＧＰＳ時刻情報や軌道情報に基づいて測位計算を行い、位置情報（より具体的には、受信時に電子時計１００が位置する場所の緯度及び経度）を取得する。さらに、ベースバンド部６０は、フラッシュメモリ６６に記憶されている時差情報を参照し、位置情報により特定される電子時計１００の座標値（例えば、緯度及び経度）に関連づけられた時差データを取得する。このようにして、ベースバンド部６０は、時刻修正情報として衛星時刻データ（ＧＰＳ時刻情報）及び時差データを生成する。位置情報取得モードにおける時刻修正情報は、上記の通り、ＧＰＳ時刻情報と時差データそのものであってもよいが、例えば、ＧＰＳ時刻情報の代わりに内部時刻情報とＧＰＳ時刻情報の時間差のデータであってもよい。なお、ベースバンド部６０は、１つのＧＰＳ衛星２０の衛星情報から時刻修正情報を生成してもよいし、複数のＧＰＳ衛星２０の衛星情報から時刻修正情報を生成してもよい。

また、ベースバンド部６０の動作は、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）６５が出力する基準クロック信号に同期する。ＲＴＣ６４は、衛星信号を処理するためのタイミングを生成するものである。このＲＴＣ６４は、ＴＣＸＯ６５から出力される基準クロック信号でカウントアップされる。

制御表示部３６は、制御部７０、駆動回路７４及び水晶振動子７３を含んで構成されている。制御部７０は、記憶部７１、ＲＴＣ（Real Time Clock）７２を備え、各種制御を行う。制御部７０は、例えばＣＰＵで構成することが可能である。

制御部７０は、制御信号をＧＰＳ受信部２６に送り、ＧＰＳ受信部２６の受信動作を制御する。また制御部７０は、電圧検出回路３７の検出結果に基づいて、レギュレータ３４及びレギュレータ３５の動作を制御する。また制御部７０は、駆動回路７４を介してすべての指針の駆動を制御する。

記憶部７１には、受信データが記憶されている。制御部７０はその受信データに基づいて内部時刻情報を修正する。内部時刻情報は、電子時計１００の内部で計時される時刻の情報であり、常時駆動されているＲＴＣ７２でカウントされており、水晶振動子７３によって生成される基準クロック信号によって更新される。したがって、ＧＰＳ受信部２６への電力供給が停止されていても、内部時刻情報を更新して指針の運針を継続することができるようになっている。

制御部７０は、時刻情報取得モードに設定されると、ＧＰＳ受信部２６の動作を制御し、ＧＰＳ時刻情報に基づいて内部時刻情報を修正して記憶部７１に記憶する。より具体的には、内部時刻情報は、取得したＧＰＳ時刻情報にＵＴＣオフセットを加算することで求められるＵＴＣ（協定世界時）に修正される。また、制御部７０は、位置情報取得モードに設定されると、ＧＰＳ受信部２６の動作を制御し、衛星時刻データ（ＧＰＳ時刻情報）及び時差データに基づいて、内部時刻情報を修正して記憶部７１に記憶する。

＜Ｃ：アンテナ内蔵式電子時計のアンテナ素子の位置決め構造＞
次に、本実施形態に係る電子時計１００におけるアンテナ素子４０の位置決め構造について詳しく説明する。

本実施形態の電子時計１００は、図４に示すように、地板３８と、金属で形成されたリング状のグランド板９０と、アンテナ素子４０と、ダイヤルリング８３とを備えている。グランド板９０には、外周部の４か所に、グランド板９０の下方に延びた導通部９１が形成されている。

地板３８には、内周側壁３８ａと、外周側壁３８ｂに囲まれたアンテナ素子の収容部３８ｃが形成されている。グランド板９０を地板３８に取り付ける際には、まず、グランド板９０の挿通孔９３に、地板３８に形成されたアンテナ突出部１１２を挿通させ、グランド板９０を収容部３８ｃに載置する。挿通孔９３にアンテナ突出部１１２が挿通されることにより、グランド板９０は、地板３８の平面方向及び回転方向の位置が決められることになる。導通部９１は、外装ケース８０の内側に接触し、金属製の外装ケース８０との導通が図られることになる。

地板３８には、５か所にネジ孔１１０が形成されており、グランド板９０には、これらのネジ孔１１０に対応する位置に挿通孔９２が形成されている。グランド板９０を地板３８に仮止めする際には、グランド板９０の挿通孔９２と、地板３８のネジ孔１１０の位置が一致するように、仮止めを行う。そして、複数のネジ１１１をネジ孔１１０に係合させ、グランド板９０を地板３８にしっかりと固定させる。このようにグランド板９０を地板３８に取り付けた状態では、図６に示すように、アンテナ突出部１１２が挿通孔９３を介して地板３８の表面に垂直な方向に突出している。

アンテナ素子４０の下部には、図６に示すように、アンテナ突出部１１２と係合するアンテナ凹部４２が形成されている。アンテナ素子４０を取り付ける際には、地板３８に形成されたアンテナ突出部１１２とアンテナ素子４０のアンテナ凹部４２が係合するように取り付ける。

アンテナ突出部１１２は、図４に示すように、円柱形状に形成されており、これに対応するアンテナ素子４０のアンテナ凹部４２も、円筒形状に形成されている。したがって、地板３８のアンテナ突出部１１２が、アンテナ素子４０のアンテナ凹部４２に嵌め合わされることによって、アンテナ素子４０は、地板３８の平面方向における位置が決められることになり、地板３８の中心と、アンテナ素子４０の仮想的な中心とが一致することになる。

また、アンテナ素子４０は、アンテナ凹部４２とアンテナ突出部１１２が嵌め合わされることにより、地板３８の回転方向の位置も決められることになる。このように、アンテナ素子４０は、地板３８に対して平面方向及び回転方向に位置決めされる。

グランド板９０には、グランド板９０の上方向に延びたフック９４が４か所に形成されている。フック９４には、図７（Ｂ）に示すように、貫通孔９５が形成されている。また、アンテナ素子４０には、このフック９４に対応する位置に、図７（Ａ）に示すように、庇状の突出部４１が形成されている。

また、地板３８には、図４に示すように、地板３８に対するアンテナ素子４０の垂直方向の位置の基準面となる台座部１１３が複数個所に形成されている。台座部１１３は、略円柱形状で、その上面は地板３８の表面に対して平行に形成されている。また、各台座部１１３の高さは、地板３８の表面に対して同じ高さになるように形成されている。

したがって、グランド板９０を地板３８に取り付けた後、地板３８のアンテナ突出部１１２とアンテナ素子４０のアンテナ凹部４２とが係合するようにアンテナ素子４０を取り付けると、図７（Ａ）に示すように、アンテナ素子４０の下面は、複数個所で台座部１１３の上面に接触する。

図７（Ａ）は、アンテナ素子４０、グランド板９０のフック９４、及び地板３８の断面を示しており、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示す矢印Ａ方向から見た図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、アンテナ素子４０を台座部１１３に載置した状態では、フック９４の貫通孔９５と、アンテナ素子４０の庇状の突出部４１は係合していない。

この状態から、図８（Ａ）に示すように、フック９４を上方向、つまり、図８（Ａ）に示す矢印Ｂ方向に引き上げ、フック９４の貫通孔９５の上部と、アンテナ素子４０の庇状の突出部４１とを係合させる。その結果、図８（Ｂ）に示すように、庇状の突出部４１は、フック９４の貫通孔９５から突出した状態となる。

グランド板９０は、上述したようにネジ１１１によって地板３８に固定されており、弾性力を有する金属で形成されているため、フック９４を図８（Ａ）に示す矢印Ｂ方向に引き上げることにより、このフック９４と係合したアンテナ素子４０は、地板３８の方向、つまり、図８（Ａ）に矢印Ｃ方向に付勢され、台座部１１３に押し付けられる。このようにして、アンテナ素子４０は、地板３８に垂直な方向に確実に位置決めされる。

そして、図６に示すように、アンテナ素子４０の垂直方向の上方にダイヤルリング８３が配置される。具体的に、ダイヤルリング８３の下部には、図６に示すように、ダイヤルリング突出部１１５と係合する上位部材側凹部としてのダイヤルリング凹部８３ａが形成されている。ダイヤルリング８３を取り付ける際には、地板３８に形成されたダイヤルリング突出部１１５にダイヤルリング凹部８３ａが係合されるように取り付ける。

ダイヤルリング突出部１１５は、地板３８から垂直方向に突出して形成された上位部材側突出部であり、図４に示すように、円柱形状に形成されており、これに対応するダイヤルリング凹部８３ａも、円筒形状に形成されている。したがって、ダイヤルリング突出部１１５が、ダイヤルリング凹部８３ａに嵌め合わされることによって、ダイヤルリング８３は、地板３８の平面方向における位置が決められることになり、地板３８の中心と、ダイヤルリング８３の仮想的な中心とが一致することになる。なお、ダイヤルリング８３は、ダイヤルリング凹部８３ａとダイヤルリング突出部１１５が嵌め合わされることにより、地板３８の回転方向の位置も決められることになる。このように、ダイヤルリング８３は、地板３８に対して平面方向及び回転方向に位置決めされる。

ここで、ダイヤルリング突出部１１５とアンテナ突出部１１２とは、図６に示すように、ダイヤルリング突出部１１５の中心からアンテナ突出部１１２の中心までの長さが径方向において所定距離Ｇ２となるように配置されている。この距離Ｇ２は、図６に示すように、アンテナ素子４０及びダイヤルリング８３が、それぞれ地板３８に係合された場合にアンテナ素子４０とダイヤルリング８３との間隙４３が所定距離Ｇ１となるように設定された距離となっている。

このように、本実施形態におけるアンテナ素子４０の位置決め構造によって、アンテナ素子４０は、ダイヤルリング８３とガラス縁８２に囲まれた収納空間に配置されるとともにダイヤルリング８３との距離Ｇ１が一定になる。

＜Ｄ：本実施形態の利点＞
本実施形態において、アンテナ素子４０及びダイヤルリング８３とは、アンテナ突出部１１２及びダイヤルリング突出部１１５によって係合されて地板３８に対して位置決めされる。そして、このアンテナ突出部１１２及びダイヤルリング突出部１１５は、同一部材である地板３８から一体形成されるとともに、アンテナ素子４０とダイヤルリング８３との間隙Ｇ１が一定となるように、径方向において所定距離Ｇ２離れて配置されている。これにより、アンテナ素子４０とダイヤルリング８３との位置のばらつきを抑えることができる。その結果、アンテナ素子４０に対するダイヤルリング８３の影響を一定にすることができ、アンテナの良好な受信性能を確保することができる。

また、アンテナ素子４０は、ダイヤルリング８３とガラス縁８２に囲まれた収納空間に配置されおり、時計に衝撃が与えられたり、時計が振動したような場合には、アンテナ素子４０は、この収納空間内でその位置が変化することがある。

しかしながら、本実施形態においては、グランド板９０のフック９４と、アンテナ素子４０の突出部４１が係合する係合位置から、グランド板９０をネジ１１１によって地板３８に取り付ける位置までは、地板３８の周方向において所定の間隔となるように設定されている。

したがって、グランド板９０に弾性力を持たせることができ、アンテナ素子４０が衝撃等により、垂直方向に変位した場合でも、グランド板９０の弾性力により、アンテナ素子４０を付勢し、アンテナ素子４０を元の位置に戻す。

さらに、アンテナ素子４０と、ダイヤルリング８３との間隙Ｇ１は、グランド板９０の弾性力を有する範囲に設定されている。つまり、アンテナ素子４０が定常状態から変位した場合には、アンテナ素子４０の上面が、ダイヤルリング８３の下面に当接する。

そして、アンテナ素子４０とダイヤルリング８３との間隙Ｇ１は、このようにアンテナ素子４０の上面がダイヤルリング８３の下面に当接した時でもグランド板９０の弾性力を有するように設定されているので、グランド板９０は塑性変形することなく、弾性力によって、アンテナ素子４０を定常状態の位置に戻すことができる。したがって、アンテナ素子４０への衝撃が緩和され、アンテナ素子４０の破損を確実に防ぐことができる。

以上のように、本実施形態によれば、アンテナ素子４０の垂直方向の上部にプラスチック等のダイヤルリングを近傍に配置させた場合であっても、アンテナ素子４０に対するダイヤルリング８３の影響を一定にして、アンテナの良好な受信性能を確保することができる。また、時計に衝撃が与えられたり、振動が加えられたりした場合でも、収納空間内におけるアンテナ素子４０の破損を確実に防ぐことができ、アンテナ素子４０の破損を確実に防止することができる。

なお、本実施形態におけるネジ孔１１０、アンテナ突出部１１２、台座部１１３、アンテナ垂直面部１２１の個数は一例であり、上述した個数に限定されることなく、適宜増減させて構わない。また、グランド板９０は、弾性力を有する部材であればよく、金属に限定されるものではない。

さらに、上述した実施形態においては、グランド板をリング状に形成した例について説明したが、グランド板は適宜分割して、地板に取り付けるようにしてもよい。また、上述の実施形態においては、貫通孔を形成したフックを用いた例について説明したが、フックは必ずしもこのような形状でなくてもよく、アンテナ素子の突出部４１と係合可能なものであればよい。

１００…アンテナ内蔵式電子時計、１１…文字板、１２…指針軸、１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）…指針、２６…ＧＰＳ受信部、３０…駆動機構、３８…地板、３８ａ…ダイヤルリング凹部、４０…アンテナ素子、４１…突出部、４２…アンテナ凹部、アンテナ素子、８０…外装ケース、８１…ケース、８２…ガラス縁、８３…ダイヤルリング、８４…カバーガラス、８５…裏蓋、８７…ソーラーパネル、９０…グランド板、９４…フック、９５…貫通孔、１１０…ネジ孔、１１１…ネジ、１１２…アンテナ突出部、１１３…台座部、１１５…ダイヤルリング突出部１１５、１２１…アンテナ垂直面部。

Claims (5)

1. 筒状の外装ケースと、
   前記外装ケースに収納された地板と、
   前記外装ケースに収納された環状のアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子の上方に配置され、前記アンテナ素子を覆う上位部材と、
   前記アンテナ素子を、前記地板に対して位置決めするアンテナ係合部と、
   前記上位部材を、前記地板に対して位置決めする上位部材係合部とを備え、
   前記アンテナ係合部と上位部材係合部とは前記地板に形成される
   ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
2. 前記アンテナ係合部は、前記アンテナ素子を前記地板に対して平面方向及び回転方向に動かないように位置決めし、
   前記上位部材係合部は、前記上位部材を前記地板に対して平面方向及び回転方向に動かないように位置決めする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
3. 前記アンテナ係合部は、前記地板から垂直方向に突出して形成された前記アンテナ突出部を備え、
   前記アンテナ素子には、前記アンテナ突出部と係合するアンテナ凹部が形成される
   ことを特徴する請求項１又は２に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
4. 前記上位部材係合部は、前記地板から垂直方向に突出して形成された前記上位部材側突出部を備え、
   前記上位部材には、前記上位部材側突出部と係合する上位部材側凹部が形成される
   ことを特徴する請求項１又は２に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
5. 前記上位部材は、前記アンテナ素子の形状に対応して環状をなすダイヤルリングであることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のアンテナ内蔵式電子時計。
   

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