JP6696195B2 - 電子時計 - Google Patents
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Description
る平面アンテナを有する電子時計が知られている(特許文献1)。
この電子時計では、時計の文字板の裏面側に、光発電素子と平面アンテナとを配置し、前記文字板に直交する垂直方向において、平面アンテナと光発電素子とは重ならないように配置している。そして、文字板の延在方向において、平面アンテナと光発電素子とを十分に離間させることで、アンテナの感度劣化を抑制していた。
したがって、金属部を有するケース内に、耐磁板および平面アンテナを配置した際に、平面アンテナの受信感度の劣化を抑制できる電子時計を提供できる。
したがって、金属部を有するケース内に、耐磁板、太陽電池パネルおよび平面アンテナを配置した際に、平面アンテナの受信感度の劣化を抑制できる電子時計を提供できる。
以下、本発明に係る第1実施形態の電子時計1を図面に基づいて説明する。本実施形態では、電子時計1のカバーガラス31側を表面側(上側)とし、裏蓋12側を裏面側(下側)として説明する。
本実施形態の電子時計1は、後述するように、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のGPS衛星や準天頂衛星などの位置情報衛星Sからの衛星信号を受信して衛星時刻情報を取得し、内部時刻情報を修正できるように構成されている。
指針3は、秒針3B、分針3C、時針3Dを備えて構成される。したがって、時刻表示部9Aは、文字板2および指針3で現時刻を指示する。サブダイヤル2Aおよび指針(小針)4からなる情報表示部9Bは、時計のモードや曜日や電池残量、受信状態等の情報を表示する。カレンダー表示部9Cは、本日の日付を表示する。
これらの指針3,4および日車5は、後述するステップモーター221〜224および輪列226を介して駆動される。
図2、図3に示すように、電子時計1は、後述するムーブメント20等を収容する外装ケース10を備える。なお、図3は、文字板2の6時位置および12時位置を結ぶ線に沿った断面図である。
外装ケース10は、ケース本体11と、裏蓋12と、カバーガラス31を備える。ケース本体11は、円筒状の胴111と、胴111の表面側に設けられたベゼル112とを備える。
ベゼル112は、リング状に形成されている。そして、ベゼル112と胴111とは、互いの対向面に形成された凹凸による嵌め合わせ構造あるいは両面粘着テープや接着剤等の手段により接続されている。なお、ベゼル112は、胴111に対して回転可能に取り付けられていてもよい。
また、ベゼル112の内側には、ベゼル112によって保持されたカバーガラス31が取り付けられている。
なお、本実施形態では、胴111と裏蓋12とは、別体で構成されているが、これに限らず、胴111および裏蓋12が一体化されたワンピースケースでもよい。
胴111、ベゼル112、裏蓋12には、SUS(ステンレス鋼)、チタン合金、アルミ、BS(真鍮)などの金属材料が利用される。
次に、電子時計1の外装ケース10に内蔵される内部構造について説明する。
図3に示すように、外装ケース10内には、文字板2の他、ムーブメント20、平面アンテナ(パッチアンテナ)40、日車5、ダイヤルリング32等が収容される。
地板21は、プラスチック等の非導電性部材にて形成されている。地板21は、駆動体22を収容する駆動体収容部21Aと、日車5が配置される日車配置部21Bと、平面アンテナ40を収容するアンテナ収容部21Cとを備える。日車配置部21Bは、地板21の表面に突出されたガイド部211の外周側の領域で構成されている。
アンテナ収容部21Cは、平面位置が文字板2の12時位置であるため、図2に示すように、平面アンテナ40は12時位置に配置されている。具体的には、平面アンテナ40は、指針3の指針軸3Aとケース本体11との間であり、かつ、文字板2の略11時位置から略1時位置の範囲に配置されている。
これらのステップモーター221〜224は、平面アンテナ40と平面的に重ならない領域に配置されている。
近年、スマートフォンなどの携帯端末用のケースに、高性能な磁石が多く使われるようになり、腕時計にも耐磁性が求められている。このため、外部磁界を迂回させて、ステップモーター221〜224の誤動作を防止するために、図3,4に示すように、純鉄などの高透磁率材からなる耐磁板91、92が、平面的にステップモーター221〜224と重なる位置に配置されている。なお、各ステップモーター221〜224は、コアに巻回されたコイルと、ステーターと、ローターとを備える。これらのうち、コイル部分は外部磁界の影響を受けにくいので、耐磁板91、92とは必ずしも平面的に重ならなくてもよい。従って、耐磁板91、92は、ステップモーター221〜224の少なくとも一部に平面的に重なり、特に、ステーターやローターと平面的に重なることが好ましい。
耐磁板91は、図3、4に示すように、地板21の時計表面側(カバーガラス31側)に配置されている。この耐磁板91は、ステップモーター221〜224の表面(文字板2側の面)をほぼ覆うように配置される。
耐磁板91には、図4に示すように、前記ガイド部211が配置される開口部911や、日回し車228が配置される開口部912や、指針軸3A、4Aが配置される開口部913、914が形成されている。
耐磁板91において、前記平面アンテナ40と平面視で重なる領域は切り欠かれて切欠部915とされている。このため、耐磁板91は、平面アンテナ40の表面側には配置されず、平面アンテナ40は、耐磁板91の切欠部915を通して電波を受信できる。
耐磁板92においても、前記平面アンテナ40と平面視で重なる領域は切り欠かれて切欠部925とされている。
本実施形態の電子時計1は、GPS受信用の回路基板23と、時計駆動制御用の回路基板(図示略)の2枚の回路基板が配置されている。時計駆動制御用の回路基板(図示せず)には、受信用の回路基板23からの信号を受信して、モーターを制御する時計制御IC(CPU)61(図11)及び時計駆動制御IC(駆動回路)62(図11)が実装されている。
GPS受信用の回路基板23は、図4、6にも示すように、平面略円形に形成され、かつ、二次電池24が配置される略円形の切欠部231が形成されている。この切欠部231に二次電池24を配置することで、電子時計1を薄型化できる。回路基板23の表面側には、平面アンテナ(パッチアンテナ)40が実装されている。また、回路基板23の表面側には、図6に示すように、GPS衛星Sから受信した衛星信号を処理する受信部50(受信素子、受信用IC、GPSモジュール)と、電源用IC75と、メモリー用IC76などが実装されている。メモリー用IC76は、フラッシュメモリーで構成され、GPS受信用のファームウェアのプログラムや、測位受信処理において算出した位置情報からタイムゾーンを判別するためのタイムゾーンデータが記憶されている。
二次電池24は、図3〜5に示すように、平面円形に形成されたボタン型のリチウムイオン電池である。二次電池24は、駆動体22、受信部50等に電力を供給する。二次電池24は、回路基板23の切欠部231に設けられ、平面視において、平面アンテナ40、受信部50、電源用IC75と重ならない位置、具体的には、文字板2の6時位置側に配置されている。
一方、二次電池24は、ステップモーター221,223,224や輪列の一部とは平面的に重なって配置される。二次電池24の厚さ寸法(時計厚さ方向の寸法)は、二次電池24の直径(裏蓋12に沿った方向の寸法)に比べて小さい、扁平な形状とされており、さらに回路基板23の切欠部231に配置されている。このため、二次電池24がステップモーターや輪列の一部と平面的に重なって配置されていても、電子時計1を薄型化できる。
太陽電池パネル25は、電極部として表面電極や裏面電極を有する。表面電極は、光を通すためにITO(Indium Tin Oxide)などの透明電極で形成されている。また、樹脂フィルムで構成されたベース上に、発電層としてアモルファスシリコン半導体の薄膜が形成されている。
GPS衛星信号の周波数は、約1.5GHzであり、高周波であるため、電波時計で受信する長波の標準電波と異なり、ソーラーパネルの薄い透明電極でも電波は減衰し、アンテナ特性が低下する。このため、図4に示すように、円板状に形成された太陽電池パネル25は、平面アンテナ40と平面視で重なる部分に切欠部251が形成されている。太陽電池パネル25は、地板21の表面側に配置され、平面アンテナ40の表面側には配置されていない。したがって、平面アンテナ40は、太陽電池パネル25の切欠部251を通して電波を受信できる。
なお、太陽電池パネル25には、文字板2の日窓2Bと平面的に重なる開口252や、指針3,4の指針軸3A,4Aが挿通される孔253,254が形成されている。
さらに、太陽電池パネル25は、複数のセルに分割され、各セルは直列に接続されている。本実施形態の太陽電池パネル25は、図4に示すように、7個のソーラーセルを有し、各ソーラーセルが直列に接続されている。1つのソーラーセルでの起電圧は約0.6V以上である。このため、7個のソーラーセルを直列に接続すれば、約0.6V×7段=約4.2V以上の起電圧が得られる。したがって、起電圧が大きなリチウムイオン二次電池を充電でき、GPS受信装置(GPSモジュール)などの消費電流の大きなデバイスを内蔵できる。
地板21の日車配置部21Bには、リング状に形成され、表面に日付が表示されたカレンダー車である日車5が配置される。日車5は、プラスチック等の非導電性部材により形成されている。ここで、日車5は、平面視において、平面アンテナ40の少なくとも一部と重なっている。なお、カレンダー車としては、日車に限らず、曜日を表示する曜車や、月を表示する月車などでもよい。
地板21の表面側には、太陽電池パネル25および日車5の表面側を覆って、文字板2が配置される。文字板2は、非導電性を有し、かつ、少なくとも一部の光を透過させる透光性を有するプラスチックなどの材料で形成されている。
ここで、平面視において平面アンテナ40と重なる文字板2の表面に、略字等を設けることができる。この場合、平面アンテナ40の受信性能を向上させるため、これらのパーツは、金属製ではなく、プラスチック等の非導電性部材にて形成することが好ましい。一方、平面アンテナ40と平面的に重ならないサブダイヤル2Aや略字は、金属パーツを用いることができる。
また、文字板2は、透光性を有するため、時計の表面側から見て、文字板2の裏面側に配置された太陽電池パネル25が透けて見える。このため、太陽電池パネル25が配置されている領域と配置されていない領域とで、文字板2の色が違って見える。この色の違いが目立たないように、文字板2にはデザイン的なアクセントをつけてもよい。
さらに、太陽電池パネル25に切欠部251を形成したことで、切欠部251に重なる部分の文字板2の色調が他の部分と違って見えることがある。それを防止するために太陽電池パネル25と同色(例えば紺色や紫色)のプラスチックシートを太陽電池パネル25の下に重ねてもよいし、太陽電池パネル25全体を切り欠かずに、電波遮蔽する電極層を平面アンテナ40と平面的に重なる部分のみ取り除いて、基材となる樹脂フィルム層を残して色調を合わせてもよい。
文字板2の表面側には、非導電性部材である合成樹脂(例えばABS樹脂)にて形成されたリング部材であるダイヤルリング32が設けられる。ダイヤルリング32は、文字板2の周囲に沿って配置され、内周面が傾斜面(円錐面)とされ、この傾斜面には時字マークやワールドタイムの時差などの目盛が印刷されている。ダイヤルリング32をプラスチックで成形すれば、受信性能も確保でき、かつ、複雑な形状も形成できて意匠性を向上できる。このダイヤルリング32は、ベゼル112によって文字板2側へ押しつけられて保持されている。したがって、本実施形態の時刻表示部9Aは、カバーガラス31側から見た平面視で、指針3および指針3の指示する目盛が視認される領域で構成され、具体的には、文字板2においてダイヤルリング32で区画される露出面と、指針3と、ダイヤルリング32においてベゼル112で区画される露出面とで構成される。すなわち、時刻表示部9Aは、電子時計1をカバーガラス31側から見た平面視で、ベゼル112の内周面で区画された円形部分で構成されている。
地板21のアンテナ収容部21Cには、パッチアンテナ(マイクロストリップアンテナ)である平面アンテナ40が配置される。平面アンテナ40は、GPS衛星Sからの衛星信号を受信するものである。
平面アンテナ40は、平面視において、ケース本体11(胴111およびベゼル112)、太陽電池パネル25、耐磁板91,92とは重ならずに、非導電性部材にて形成された日車5、文字板2、カバーガラス31と重なっている。すなわち、電子時計1では、平面アンテナ40の時計表面側において、平面視で平面アンテナ40と重なる部品はすべて非導電性部材にて形成されている。
このため、時計表面側から伝播されてくる衛星信号は、カバーガラス31を透過した後、ケース本体11、耐磁板91、92、太陽電池パネル25によって遮られることなく、文字板2、日車5、地板21を透過して平面アンテナ40に入射する。なお、指針3,4は平面アンテナ40と重なる面積が小さいことから、金属製であっても衛星信号の受信に支障ないが、非導電性部材であれば衛星信号が遮断される影響をより回避できる点で好ましい。
本実施形態の平面アンテナ40は、図7に示すように、セラミックの誘電体基材41に導電性のアンテナ電極部42を積層したパッチアンテナである。
この平面アンテナ40は、次のようにして製造できる。まず、比誘電率が60〜100程度のチタン酸バリウムを主原料にプレス機で目的の形に成形し、焼成を経てアンテナの誘電体基材41となるセラミックスを完成する。誘電体基材41の裏面(回路基板23側の面)には、主に銀(Ag)等のペースト材をスクリーン印刷すること等で、アンテナのグランド(GND)となるGND電極43を構成する。
誘電体基材41の表面(地板21、文字板2側の面)には、アンテナの周波数、受信する信号の偏波を決めるアンテナ電極部42をGND電極43と同様な方法で構成する。アンテナ電極部42は、誘電体基材41の表面よりも一回り小さく形成されており、誘電体基材41の表面においてアンテナ電極部42の周囲には、アンテナ電極部42が積層されていない露出面411が設けられる。
誘電体基材41は、例えば、表面形状は略正方形状であり、一辺の寸法は約11mmである。アンテナ電極部42は、例えば、表面形状は略正方形状であり、一辺の寸法は約8〜9mmである。誘電体基材41の四隅は、図6に示すように、割れ防止のためにコーナーカットしているが、コーナーカットしていないものを用いてもよい。
パッチアンテナが方形の場合は、アンテナ電極部42の一辺が半波長で共振し、円形の場合は直径が約0.58波長で共振するが、セラミックなどの誘電体を使うと波長短縮効果で小形化できる。パッチアンテナの動作原理は、パッチ(アンテナ電極部42)の縁に沿った強い電界が、縁から空間へ向かって放射されるため(送信アンテナとして用いた場合)、アンテナ近傍の電気力線は強くなり、近傍の金属や誘電体の影響を受けやすい。特に、GND(グランド)となる回路基板23より上方(カバーガラス31側)に位置する金属部の影響は大きい。このため、GPS受信においては、金属製の胴111とアンテナ電極部42との距離は少なくとも2mm、理想的には3mm以上離す必要がある。
本実施形態では、平面アンテナ40と、胴111との間には、前記壁部214等が配置されており、後述するように、平面アンテナ40は胴111の内周面から所定寸法以上、離間した位置に配置される。このため、平面アンテナ40を金属製の胴111に近づけることで生じる受信特性の劣化等を抑制でき、電子時計1に求められる受信性能を確保できる。本実施形態の平面アンテナ40は、誘電体基材41およびアンテナ電極部42が平面略矩形状に形成されている。
平面アンテナ40は、図8に示すように、天頂方向であるZ軸方向のアンテナ利得が最も高い単一指向性を有するため、文字板2に対して垂直方向に入射する無線電波を最も受信しやすい。また、平面アンテナ40の側面方向であるX軸方向の指向性は、Z軸方向に比べれば小さいがある程度の強さを有するため、平面アンテナ40の側面に金属製のケース本体11(胴111)が近接配置されると受信性能に影響が出てしまう。
一方、平面アンテナ40の下面方向である−Z軸方向の指向性は弱いため、周囲に一様な指向性を有する逆F型アンテナなどの線状アンテナと比べて、金属製の部品や裏蓋12が下面側に配置されていても受信性能には影響し難い。このため、金属製ケースとの相性がよく、本実施形態のような外装ケース10にも組み込みやすい。
なお、本実施形態の電子時計1は、ユーザーの腕に装着されて様々な姿勢で衛星信号を受信するため、平面アンテナ40は図8に示すように、天頂方向以外にもなるべく指向性を持つことが理想である。したがって、ベゼル112やダイヤルリング32を非導電性部材で構成すれば、平面アンテナ40の指向性を改善できる。
電子時計1において、平面アンテナ40の周囲に配置される金属製部品と、アンテナ電極部42との位置関係を、図9,10を参照して説明する。本実施形態において、平面アンテナ40の周囲に配置される金属製部品は、外装ケース10のケース本体11(胴111)、耐磁板91、92、太陽電池パネル25の電極部、二次電池24である。
アンテナ電極部42とケース本体11との最短距離をD1、アンテナ電極部42と文字板2の裏面に配置される耐磁板91との最短距離をD2、アンテナ電極部42と輪列受け27の裏面に配置される耐磁板92との最短距離をD3、アンテナ電極部42と太陽電池パネル25の電極部との最短距離をD4、アンテナ電極部42と二次電池24との最短距離をD5とする。
前述のとおり、平面アンテナ40は上面方向(カバーガラス31の向かう方向)に指向性が強いため、平面アンテナ40の受信感度は、前記各金属部品の中で最も厚さ寸法が大きく、平面アンテナ40よりも時計表面側に配置される外装ケース10の影響を受けやすい。このため、平面アンテナ40のアンテナ電極部42と、外装ケース10との最短距離D1を大きくして、アンテナ電極部42を外装ケース10から離す必要がある。
一方、耐磁板91は、高さ位置としては、平面アンテナ40のカバーガラス31側に配置されるが、厚さ寸法が0.2〜0.5mm程度と薄いため、厚さ寸法が大きい外装ケース10に比べて受信感度の影響が小さい。このため、アンテナ電極部42と耐磁板91との最短距離D2は、最短距離D1よりも短くできる。
なお、アンテナ電極部42とケース本体11との最短距離D1は、図10に示すように、ケース本体11の内周面が円周状であるため、平面視では、アンテナ電極部42の角部とケース本体11の内周面との最短寸法D1Hである。
一方、アンテナ電極部42と耐磁板91との最短距離D2は、耐磁板91の切欠部915がアンテナ電極部42に沿って略矩形状であるため、平面視では寸法D2Hであるが、厚さ方向の高さ位置が異なるため、図9に示すように、斜めの寸法D2である。なお、他の最短距離D3,D4,D5においても、アンテナ電極部42と厚さ方向の高さ位置が異なるため、図10に示すように、平面視では寸法D3H、D4H、D5Hであるが、実際の最短寸法は図9に示すように斜め方向の寸法D3,D4,D5である。
さらに、耐磁板92は、高さ位置がアンテナ電極部42よりも裏蓋側にあり、厚さ寸法も0.2〜0.5mm程度と薄いため、外装ケース10に比べて受信感度の影響が小さい。したがって、アンテナ電極部42と耐磁板92との最短距離D3は、最短距離D1よりも短くできる。
なお、二次電池24は、ある程度厚さ寸法があり、また、レイアウト的にアンテナ電極部42と離しやすいため、アンテナ電極部42と二次電池24との最短距離D5は、最短距離D1よりも長く設定される。すなわち、本実施形態では、D1>D2、D1>D4、D1>D3であり、D5>D1に設定される。
なお、平面アンテナ40のアンテナ電極部42よりもカバーガラス31側の高さ位置に配置される耐磁板91と太陽電池パネル25の電極部とを比較すると、耐磁板91のほうが厚さ寸法が大きいため、平面アンテナ40の受信感度への影響が大きくなる。このため、D2>D4に設定することが好ましい。一方、耐磁板92や二次電池24は、レイアウト的にアンテナ電極部42と離しやすいため、本実施形態では、D2<D3<D5に設定している。すなわち、本実施形態では、アンテナ電極部42に対する最短距離は、D5>D1>D3>D2>D4の順に小さくなるように設定している。なお、二次電池24のレイアウトによっては、D1>D5となるように設定してもよい。
図11は、電子時計1の回路構成を示す概略図である。
電子時計1は、図11に示すように、平面アンテナ40と、フィルター(SAW)35と、受信部50と、制御表示部60と、電源供給部70を含んで構成されている。
フィルター35は、バンドパスフィルターであり、1.5GHzの衛星信号を通過させるものとなっている。また、平面アンテナ40とフィルター35との間に、受信感度を良好にするLNA(ローノイズアンプ)を別途組み込む構成としてもよい。
なお、フィルター35が受信部50内に組み込まれる構成としてもよい。
RF部51は、PLL回路511、VCO(Voltage Controlled Oscillator)512、LNA(Low Noise Amplifier)513、ミキサー514、IFアンプ515、IFフィルター516、ADC(A/D変換器)517等を備えている。
ミキサー514でミキシングされたIFは、IFアンプ515、IFフィルター516を通り、ADC(A/D変換器)517でデジタル信号に変換される。
そして、ベースバンド部52は、RF部51のADC517からデジタル信号が入力され、相関処理や測位演算等を行うことにより、衛星時刻情報や測位情報を取得できるようになっている。
なお、PLL回路511用のクロック信号は、温度補償回路付き水晶発振回路(TCXO)53から生成されるようになっている。
制御部61は、RTC611、記憶部612を含んで構成されている。
RTC611は、水晶振動子63から出力される基準信号を用いて、内部時刻情報を計時している。
記憶部612は、受信部50から出力される衛星時刻情報や測位情報を記憶する。また、記憶部612には、測位情報に対応する時差データも記憶され、RTC611で計時されている内部時刻情報および時差データにより、現在地のローカルタイムを算出できるようにされている。
二次電池24は、第1レギュレーター72を介して制御表示部60に駆動電力を供給し、第2レギュレーター73を介して受信部50に駆動電力を供給する。
電圧検出回路74は、二次電池24の電圧をモニターし、制御部61に出力する。従って、制御部61は、二次電池24の電圧を把握して受信処理を制御できる。
電子時計1は、平面アンテナ40のアンテナ電極部42から金属製のケース本体11までの最短距離D1を、アンテナ電極部42から耐磁板91までの最短距離D2よりも大きくしているので、アンテナ電極部42と金属製のケース本体11とを比較的大きく離すことができる。金属製のケース本体11は、時計の厚さ方向に沿った寸法が大きいため、金属部品のなかで平面アンテナの受信感度への影響が最も大きい。従って、アンテナ電極部42をケース本体11から離すことができれば、ケース本体11内に、耐磁板91および平面アンテナ40を配置した際に、平面アンテナ40の受信感度の劣化を抑制できる。
したがって、ケース本体11内に、耐磁板91、太陽電池パネル25および平面アンテナ40を配置した際に、平面アンテナ40の受信感度の劣化を抑制できる。
したがって、受信性能を確保でき、かつ、薄型化できて腕時計に適した電子時計を提供できる。
さらに、平面アンテナ40の露出面411は、緩衝材47に当接するため、被覆部215に直接接触することを防止でき、セラミックで形成された誘電体基材41の破損を防止できる。
また、日車5は、平面視において平面アンテナ40と重なるため、日車5および平面アンテナ40を避けて配置する指針3、4の指針軸3A、4Aの配置位置の自由度が高まり、電子時計1のデザイン自由度を向上できる。
また、ベゼル112を導電性部材にて形成しているので、ベゼル112をセラミック製とした場合に比べて加工が容易になりデザインの自由度を向上でき、コストも低減できる。また、ベゼル112は金属製のため、セラミック製のベゼルに比べて小さな断面積で剛性を確保できる。このため、リング状のベゼル112の断面幅寸法を小さくでき、カバーガラス31の平面サイズを大きくすることもでき、時計のデザインの自由度を向上できる。
次に、本発明の第2実施形態について、図12を参照して説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略する。
第2実施形態の電子時計1Aは、外装ケース10Aとして、胴111Aとベゼル112Aとが一体とされた金属製のケース本体11Aを用いたものである。また、平面アンテナ40のアンテナ電極部42と、外装ケース10Aの内面との最短距離を大きくするため、外装ケース10Aにおいて平面アンテナ40の周囲のみ、ケース内面を削る加工を施している。このため、図12に示すように、図中右側の平面アンテナ40に近い部分のケース本体11Aの肉厚寸法は、図中左側のケース本体11Aの肉厚寸法に比べて小さくされている。なお、その他の構成は、第1実施形態と同じであるため、説明を省略する。
さらに、外装ケース10Aのケース内面において、平面アンテナ40の周囲の内面を削ったので、前記最短距離D1をより大きくできる。したがって、平面アンテナ40とケース本体11Aとをより離すことができ、平面アンテナ40の受信感度を向上できて衛星信号の受信性能を向上できる。
次に、本発明の第3実施形態について、図13を参照して説明する。なお、第3実施形態において、第1実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略する。
第3実施形態の電子時計1Bは、第1実施形態の二次電池24に比べて平面サイズの小さな二次電池24Bを用いている。すなわち、第1実施形態の二次電池24の直径は、図2〜5に示すように、ムーブメント20の地板21の半径よりも大きい。一方、第3実施形態の二次電池24Bの直径は、図13に示すように、ムーブメント20の地板21の半径よりも小さい。
このため、第1実施形態の二次電池24は、例えば直径20mm、厚さ1.6mmのコイン型リチウム電池を用いているのに対し、第3実施形態の二次電池24Bは、例えば、直径9mm、厚さ3.7mmのリチウム電池を用いている。
また、回路基板23Bは一枚構成であり、1枚の回路基板23Bに、受信部(GPS−IC)50と、制御部(時計制御用IC)61とが実装されている。受信部50は、回路基板23Bの裏面側に配置され、シールド板26で囲まれている。
このため、アンテナ電極部42と、外装ケース10、耐磁板91、耐磁板92、太陽電池パネル25の電極部、二次電池24Bとのそれぞれの最短距離D1〜D5の大小関係は、前記実施形態と同様に、D5>D1>D3>D2>D4である。
さらに、二次電池24Bは、平面サイズが小さいため、ムーブメント20において、平面アンテナ40、第1ステップモーター221〜第4ステップモーター224、第1輪列226〜第4輪列と平面的に重ならない位置に配置できる。
その上、コイン型リチウムイオン電池のような高出力二次電池は、経年劣化によって厚み方向に膨らむが、二次電池24Bは輪列等と平面的に重ならないため、厚さ寸法の増加の影響を受けることがない。
次に、本発明の第4実施形態について、図14〜18を参照して説明する。なお、第4実施形態において、前記各実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略する。
第4実施形態の電子時計1Cは、図14に示すように、3つの小窓(サブダイヤル)を有する文字板702を備えている。文字板702の平面中心には、前記各実施形態と同様に指針軸3Aが配置され、この指針軸3Aには秒針3B、分針3C、時針3Dが設けられている。また、文字板702には、指針軸3Aが設けられた平面中心より、2時方向に円形の第1小窓770と指針771が設けられ、10時方向に円形の第2小窓780と指針781が設けられ、6時方向に円形の第3小窓790と指針791が設けられ、4時方向に矩形の日窓2Bが設けられている。文字板702の裏面側には日車5が配置され、日車5は日窓2Bから視認可能となっている。
なお、平面アンテナ40の一部は、第1小窓770および第3小窓790に重なっている。このため、平面アンテナ40の受信性能を向上させるため、第1小窓770や第3小窓790は、金属製ではなく、プラスチック等の非導電性部材にて形成することが好ましい。一方、平面アンテナ40と平面的に重ならない第2小窓780は、金属パーツを用いることができるが、他の第1小窓770、第3小窓790との統一感を得るために、プラスチック等の非導電性部材にて形成してもよい。
また、電子時計1Cでは、第3実施形態で使用されたものと同じ、平面サイズの小さな二次電池24Bを用いている。そして、電子時計1Cの平面視において、二次電池24Bを文字板702の12時位置、つまり11時位置から12時位置を介して1時位置までの範囲に配置している。
さらに、電子時計1Cのムーブメント720には、指針771を駆動する第5ステップモーター225および第5輪列(図示略)と、指針781を駆動する第6ステップモーター227および第6輪列(図示略)とを有する。
第4ステップモーター224は、指針軸3Aに対して略7時方向であり、第2ステップモーター222のさらに外周側に配置され、日車5と平面視で重なる位置に配置されている。
第5ステップモーター225は、指針軸3Aに対して略1時から2時方向であり、第3ステップモーター223のさらに外周側に配置され、日車5と平面視で重なる位置に配置されている。
第6ステップモーター227は、指針軸3Aに対して、略10時から11時方向であり、第1ステップモーター221のさらに外周側に配置され、日車5と平面視で重なる位置に配置されている。
ムーブメント720は、地板721、輪列受け(図示略)、地板721および輪列受けに支持される駆動体722、第1回路基板723、第2回路基板724、回路押え板725、二次電池24B、太陽電池パネル25C、第1耐磁板91C、第2耐磁板92Cを備える。
太陽電池パネル25Cは、前記実施形態の太陽電池パネル25と同様のものであるが、本実施形態では8個のソーラーセルに分割され、各ソーラーセルが直列に接続されている。なお、各ソーラーセルは、前記実施形態と同様に、ほぼ同じ発電面積に構成されている。このため、1つのソーラーセルでの起電圧は約0.6V以上であれば、8個のソーラーセルを直列に接続することで、約0.6V×8段=約4.8V以上の起電圧が得られる。
太陽電池パネル25Cには、平面アンテナ40と平面視で重なる部分に切欠部251が形成され、各指針軸3A、4B、4C、4Dが挿通される孔253、257、258、259が形成されている。なお、日窓2Bは、前記切欠部251に平面的に重なるため、太陽電池パネル25Cは、太陽電池パネル25の開口252に対応する開口を設ける必要が無い。
日車5の裏面には、地板721が配置されている。地板721には、前記実施形態の地板21と同じく、駆動体収容部21A(図16,17)、日車配置部21B(図18)、アンテナ収容部21C(図16)が設けられている。
アンテナ収容部21Cへの平面アンテナ40の配置構造や、平面アンテナ40の構成は前記実施形態と同じであるため、説明を省略する。
輪列受けの裏面には、第1回路基板723(図18では不図示)および第2耐磁板92Cが配置されている。
第1回路基板723は、各ステップモーター221〜225,227のコイルに導通する配線などが設けられ、コネクター751を介して後述する第2回路基板724に接続されている。1つのステップモーターに対しては、コイルの両端に導通するため2つのコネクター751が設けられている。したがって、本実施形態では、6個のステップモーターが配置されているので、計12個のコネクター751が設けられ、第2耐磁板92Cには、各コネクター751を配置可能な孔(図示略)が形成されている。
このため、ステップモーター221〜225,227のコイルと、第1回路基板723および第2耐磁板92Cとは、平面視で重ならず、前記コイルを開口部926に配置することで、ムーブメント720の厚さ寸法を小さくできる。
さらに、第1回路基板723および第2耐磁板92Cは、二次電池24Bと干渉しないように配置されている。このため、図18に示すように、第2耐磁板92Cには平面略円形の切欠部927が形成されている。
第2回路基板724は、図18に示すように、平面略円形に形成され、かつ、二次電池24Bが配置される略円形の切欠部731が形成されている。この切欠部731に二次電池24Bを配置することで、電子時計1Cを薄型化できる。第2回路基板724の表面側には、平面アンテナ(パッチアンテナ)40が実装されている。また、第2回路基板724の表面側には、GPS衛星から受信した衛星信号を処理する受信部(受信用IC、GPSモジュール)50、チップ素子761、モーターの駆動を制御する制御用IC(制御部61)、電源用IC75、メモリー用IC(図示略)などが実装されている。
このため、指針軸3A、4B,4C,4Dに指針3(秒針3B、分針3C、時針3D)、指針771、781、791を押し込む際に、その力を、輪列受け、第1回路基板723、第2耐磁板92C、スペーサー750、第2回路基板724を介して、回路押え板725で支持することができる。
また、回路押え板725には、裏蓋12に導通するための裏蓋導通バネ725Aが一体に形成されている。この裏蓋導通バネ725Aは、回路押え板725において複数形成されている。
前述のとおり、平面アンテナ40は上面方向(カバーガラス31の向かう方向)に指向性が強いため、平面アンテナ40の受信感度は、前記各金属部品の中で最も厚さ寸法が大きく、平面アンテナ40よりも時計表面側に配置される外装ケース10の影響を受けやすい。このため、平面アンテナ40のアンテナ電極部42と、外装ケース10との最短距離D1を大きくして、アンテナ電極部42を外装ケース10から離す必要がある。
そして、第1耐磁板91Cと、第2耐磁板とを比較すると、アンテナ電極部42よりもカバーガラス31側に位置する第1耐磁板91Cのほうが、受信への影響が大きい。このため、第1耐磁板91Cの切欠部915Cを、第2耐磁板92Cの切欠部925よりも広い面積で切り欠くことで、アンテナ電極部42と第1耐磁板91Cとの最短距離D2を、アンテナ電極部42と第2耐磁板92Cとの最短距離D3よりも大きくしている(D2>D3)。したがって、本実施形態では、D1>D2>D3に設定される。
また、アンテナ電極部42と各耐磁板91C、92Cとの最短距離D2,D3よりも、アンテナ電極部42と外装ケース10との最短距離D1を大きくしているので、外装ケース10による受信性能への影響を低減でき、受信性能を確保できる。
また、第2回路基板724におけるグランド面積も増えるため、平面アンテナ40における受信性能を向上できる。さらに、二次電池24Bを、平面アンテナ40、各ステップモーター221〜225、227、各輪列と平面的に重ならない位置に配置でき、電子時計1Cを薄型化できる。
なお、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
このように平面アンテナ40のアンテナ電極部42を金属製の胴111から離れるように配置することで、最短距離D1をより大きくでき、金属製の胴111による電波の遮蔽の影響を低減することができる。
前記実施形態では、太陽電池パネル25は、平面アンテナ40と平面視で重なる部分に切欠部251が形成されているが、太陽電池パネル25は、切欠部251が形成されたものに限定されない。太陽電池パネル25は、平面アンテナ40での電波受信に影響しないように構成されていればよく、平面アンテナ40と平面視で重なる部分に太陽電池パネルが配置されない形状であればよい。たとえば、太陽電池パネル25に、平面アンテナ40と平面視で重なる部分のみくり抜いた開口を形成してもよいし、太陽電池パネル25を半円状に形成し、平面アンテナ40と平面視で重なる部分に太陽電池パネルを配置しないようにしてもよい。
前記実施形態では、第1耐磁板91、91Cおよび第2耐磁板92、92Cを切り欠いて切欠部915、915C、925を形成するようにしたが、第1耐磁板、第2耐磁板としては、切欠部が形成されたものに限定されない。すなわち、受信への影響を考慮して、平面アンテナ40との距離が適切になるように、第1耐磁板および第2耐磁板の形状を設定すればよい。
Claims (7)
- カバー部材と胴と裏蓋とを有し、金属部を有するケースと、
前記ケースの内部に配置された指針と、文字板と、ムーブメントとを有し、
前記ムーブメントは、
前記文字板の平面中心位置に配置されて前記指針が取り付けられる指針軸と、
前記カバー部材側から見た平面視において、前記指針軸と前記胴との間に配置され、アンテナ電極部を有する平面アンテナと、
前記指針軸を駆動するモーターと、
前記カバー部材側から見た平面視において、前記モーターと重なり、前記平面アンテナとは重ならない耐磁板と、を備え、
前記アンテナ電極部と前記ケースの金属部との最短距離は、
前記アンテナ電極部と前記耐磁板との最短距離よりも大きい
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1に記載の電子時計において、
前記ケースの金属部の前記カバー部材側の端部は、前記アンテナ電極部よりも前記カバー部材側に配置される
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1または請求項2に記載の電子時計において、
前記アンテナ電極部と前記平面視において重ならない太陽電池パネルを備え、
前記アンテナ電極部と前記ケースの金属部との最短距離は、
前記アンテナ電極部と前記太陽電池パネルの電極部との最短距離よりも大きい
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項3に記載の電子時計において、
前記アンテナ電極部と前記耐磁板との最短距離は、
前記アンテナ電極部と前記太陽電池パネルの電極部との最短距離よりも大きい
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記平面アンテナと前記平面視において重ならない電池を備え、
前記アンテナ電極部と前記ケースの金属部との最短距離は、
前記アンテナ電極部と前記電池との最短距離よりも大きい
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1に記載の電子時計において、
前記モーターを支持する地板を有し、
前記耐磁板は、
前記地板の前記カバー部材側に配置される第1耐磁板と、
前記地板の前記裏蓋側に配置される第2耐磁板とを備え、
前記アンテナ電極部と前記第1耐磁板との最短距離は、前記アンテナ電極部と前記第2耐磁板との最短距離よりも大きい
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の電子時計において、
前記平面アンテナは、パッチアンテナである
ことを特徴とする電子時計。
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