腕時計型受信機ならびに電波時計
【課題】
高周波信号を受信するパッチアンテナ等の厚みのあるアンテナを腕時計に組み込む場合、アンテナの厚みが一般的時計モジュールと比べてほぼ同等に近いので、アンテナを配置して一般的な基板配置構造を採用した場合には一般的な時計から見て巨大な厚みの時計サイズになってしまう。
【解決手段】
GPS等の高周波信号を受信するパッチアンテナと、そのパッチアンテナを保持しアンテナグランドとして作用する金属製の保持板を備え、該保持板と基板が電気的に導通し、且つ該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板を配置する。
高周波信号を受信するパッチアンテナ等の厚みのあるアンテナを腕時計に組み込む場合、アンテナの厚みが一般的時計モジュールと比べてほぼ同等に近いので、アンテナを配置して一般的な基板配置構造を採用した場合には一般的な時計から見て巨大な厚みの時計サイズになってしまう。
【解決手段】
GPS等の高周波信号を受信するパッチアンテナと、そのパッチアンテナを保持しアンテナグランドとして作用する金属製の保持板を備え、該保持板と基板が電気的に導通し、且つ該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電波を受信する腕時計型受信機のアンテナ配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
時刻情報を含む標準電波を受信し、ここから正確な時刻を取得し、修正することのできる電波時計は既に広く使用されている。特に近年急速に普及した背景には既存の時計と変わらないデザインを有し、金属外装からなるアナログ式の電波腕時計が実用化されたことが契機である。また、これ以外にもGPSやBluetooth等の電波を受信し情報を処理する腕時計も数は少ないが実用化されている。
【０００３】
図５は、電波時計の構成を示す斜視図である。この電波時計は、カバーガラス５００、文字盤５０１、ソーラーセル５０２、アンテナ５０３、基板５０４、RF受信ＩＣ５０５、デコーダーＩＣ５１１、輪列５０６、モーター５０７、電池５０８、外装５０９、竜頭５１０から構成されている。
【０００４】
この電波時計においては、アンテナ５０３で標準電波を受信し、RF受信部５０５にてベースバンド周波数への変換を行い、デコーダー５１１にて時刻情報を得る。ここで得られた時刻情報に基づき、所望の時刻へとモーター５０７を駆動し、輪列５０６にて針を駆動せしめ、時刻を修正するものである。これら一連の動作に必要なエネルギーは、文字盤５０１に近接して配置されたソーラーセル５０２にて光エネルギーから電気エネルギーへと変換され、電池５０８に蓄えられ、利用時に供出される仕組みである。
【０００５】
腕時計には機能もさる事ながら、デザインが強く要求される装飾品の観点も強く、外装５０９や文字盤５０１等外見を左右する部品の色、素材、デザイン性等の本質的な機能とは無関係な要素が非常に大事である。これにより製品の価値、販売数が大きく変化するのでメーカーは機能とデザインの両立に大きな資本を投下し、日々開発を進めている。特に外装５０９に関しては受信性能確保から樹脂等の非金属材料が好適であるが、質感を伴わない安物時計として認識されるが故に、許容できる限界までの性能劣化を受け入れ、敢えて金属製外装を採用しているのが現実である。
【０００６】
外装５０９が金属の場合、到来する電磁波は文字盤５０１方向から来るが、アンテナ５０３の配置や外装５０９との位置関係、内部に有する金属部品等の影響を受ける事により、これらの僅かな位置関係の変化や配置によってアンテナ特性が大きく変化（大抵は劣化する方向）してしまい、開発の中での解決すべき重要な課題となっている。
【０００７】
他方、今日では多様な周波数帯域にて情報のやりとりが行われ、その中に時刻情報を含む電波信号もある。こうした一例として、１．５ＧＨｚ帯域でのＧＰＳ電波、２ＧＨｚ帯域でのＣＤＭＡ携帯電話電波、同じくBluetooth電波等の所謂高周波をベースにした電波信号を利用して時刻情報やその他の有用な情報を得ることが可能である。
【０００８】
上述したような概ね１GHｚ以上の高周波信号は波長が短く、直進性が強いのと、電磁波の電界成分を主に利用し、共振現象を巧みに利用した小型アンテナが利用される。だが、そのようなアンテナは周囲の金属配置がアンテナ特性を決定付ける特徴を有し、アンテナ周囲の金属部材との関係は緻密な設計に基づいた配置がなされているのが現実である。こうした観点から、特に腕時計型受信機にした場合、小型且つ腕に装着して性能が出せる等の腕時計特有の課題を解決せねばならない。特に上述したようにデザインや質感等の外見との整合を図りつつ腕に装着可能なサイズにする事は非常に大事であり、小型化と性能の両
立を成立させるのは至難の業である。前述した電波時計はこの観点から見て成功した希有な例であり、時計サイズに見合うアンテナや性能を引き出せる配置、設計等数々の進歩の上に成り立っている。他方、電波時計以外で受信を行う腕時計型受信機には時計らしさの観点から見て合格レベルに達していないのが実情である。これらは受信機特有の問題を解決出来ずに時計サイズにしてしまう事に起因しており、特に電波を阻害する金属外装が使えない事、受信に必要な消費電力が時計の一般的消費電力から見て数百〜千倍大きい事、受信性能を決定付けるアンテナの配置や大きさに腕時計のサイズ的な制約が大きい事等である。このような課題に対して、特にパッチアンテナを用いたGPS腕時計型受信機に関して受信性能の面から課題を解決することが可能な配置構造として以下の先行技術文献が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２７４２４７号公報
【００１０】
特許文献１は、GPS信号を受信する腕時計型受信機に関しての受信方法に関する特許であるが、その文献の中で配置構造が提案されている。時計の上面（文字盤側）に向けてパッチアンテナが配置されており、そのアンテナを支え、且つアンテナグランドとして作用する基板がその下に配置され、基板上面に時計駆動部品、下面に電池、アンテナを取り付けた基板のアンテナ取り付け反対面に受信IC、デコーダーが配置されている。
【００１１】
こうした構造により、腕をかざして時計を見る姿勢にて文字盤がほぼ天頂方向を向くことになり、文字盤と平行する面にパッチアンテナのパッチ面が配置されたアンテナの最大ゲインとなる方向と合致するので合理的である。また、パッチアンテナを支える基板はアンテナGNDを兼用しており、基板と一体となってアンテナの性能が発揮される。この配置の場合、腕の有無等によって本来影響を受ける筈のアンテナが基板によって遮断されている効果により、基板裏の金属物やアンテナに影響を与える物質の影響を受けることなくアンテナ特性を引き出す事が出来るのである。その為、時計内部で最大の金属物であろう電池も基板裏側に配置することが合理的であることが判り、腕時計型受信機においてアンテナ性能を確保できる理に叶った構造であることが判る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような理想的配置をした場合、内容物の厚さが腕時計の一般的寸法から見て厚くなってしまい、それ故に時計としてのデザイン性に欠ける事が質感の低下に結びつき、装飾品的要素や嗜好性の高い腕時計として見た場合に通用しない問題がある。
【００１３】
更にアンテナ近傍の金属がアンテナ特性に与える影響が大きく、近傍に金属が配置された場合に性能が劣化することが決定的な小型受信機においては周辺金属をどの様に配置するかは非常に重要な課題である。特に腕時計型受信機では腕時計と言う限られた大きさの制約の中でアンテナ、電池、モーター、輪列等の金属部品を高密度実装せねばならず、アンテナ特性を引き出しつつ、アンテナに対して影響を及ぼす金属部品の配置方法、並びに構成方法は開発の中でも最重要課題である。
【００１４】
本発明は、高周波信号を受信する腕時計型受信機において、パッチアンテナを有し、且つ腕時計にふさわしいモジュール厚を実現しつつも、受信性能を損なうことなく、腕時計としての質感やデザインを兼ね備え得る腕時計型受信機を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は、
GPS等の高周波信号を受信するパッチアンテナと、
そのパッチアンテナを保持しアンテナグランドとして作用する導電性材料の保持板を備え、
該保持板と基板が電気的に導通し、且つ、
断面視で、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に回路基板が配置される事を特徴とする。
【００１６】
前記保持板が、
前記パッチアンテナを保持し、パッチアンテナグランドとして機能する保持部と、
該保持部から立ち上がる第1の立ち上がり部と、
前記回路基板と前記保持板を固定し、かつ電気的導通を取るために、
該第1の立ち上がり部から屈曲させた立ち上がり部上面と、を有し、
該立ち上がり部上面が前記パッチ面より下に配置されることを特徴とする。
【００１７】
前記保持板が、前記第1の立ち上がり部の他に、第２の立ち上がり部を有することを特徴とする。
【００１８】
前記回路基板の複数の辺が前記パッチアンテナの辺と対向し、
前記保持板が、前記パッチアンテナと対向する各辺において、
前記第1の立ち上がり部と前記立ち上がり部上面を有していることを特徴とする。
【００１９】
前記回路基板の裏面に受信回路を実装したことを特徴とする。
【００２０】
電池を有し、
該電池と前記回路基板が平面的に重なる領域の前記回路基板部分を切り欠くと共に
前記パッチ面より下になるように、該切り欠き部に該電池が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、パッチアンテナと、そのパッチアンテナを保持しアンテナグランドとして作用する金属製の保持板を備え、該保持板と基板が電気的に導通し、且つ該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板が配置されている。このような配置によりアンテナに影響を及ぼす基板の配置がアンテナパッチ面より下に配置されることになり、アンテナ性能が確保される。
また、モジュール断面方向から見た基板の位置はアンテナ厚みの範囲の中に納まっていることにより、従来のアンテナグランド面下に基板を配置したのと比べてモジュール全体の総厚を薄くすることが出来、時計デザインの自由度の向上や腕時計としての小型化の要求に応える事が出来る。
【００２２】
また、本発明は、前記基板と前記保持板が平面的に重なる領域の基板部分を切り欠き、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板が配置されている。このような切り欠きを加えることにより、平面方向から見て大凡３〜４ｃｍ程度の直径しか許容されない腕時計の基板実装エリアが保持板サイズを除いた領域で可能になり、小型化の要求に応える事が出来る。
また、断面方向を上記の如く構成することにより受信性能を確保することが可能となり、全体の総厚を薄くすることが出来、時計デザインの自由度の向上や腕時計としての小型化の要求に応える事が出来る。
【００２３】
また、本発明の効果として、前記基板と前記保持板が平面的に重なる領域の基板部分を切
り欠き、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板が配置され、基板裏面に受信IC、又はデコードICを配置している。
GPS等の微弱な電波を受信する場合、基板に搭載されたICや信号線等からのノイズによって感度が阻害されることは良く起こる現象である。本構成では、受信IC又はデコードICは基板裏面に配置されており、基板とアンテナの間に保持板が構成されており、保持板によりアンテナが支持されている。
これによりアンテナは基板から保持板によって空間的に遮断された状態となり、特に基板裏面への実装部品からアンテナがシールドされているのと同様の効果をすることが判る。これにより、アンテナ性能が向上する。また、断面方向や平面方向を上記の如く構成することで受信性能と小型化を確保することが可能となり、全体の総厚を薄くすることが出来、時計デザインの自由度の向上や腕時計としての小型化の要求に応える事が出来る。
【００２４】
また、本発明の効果として、
前記基板と前記保持板が平面的に重なる領域の基板部分を切り欠き、更に、電池と前記基板が平面的に重なる領域の基板部分を切り欠き、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板が配置され、且つ該アンテナのパッチ面より下に電池が配置されている。時計におけるライフタイムは通常の家電製品と異なりかなりの長寿命が一般的であり、そのような要請から電池サイズが大型化することがある。本発明ではアンテナと同等もしくはそれよりも大きな部品となる電池の配置に関して、従来の基板下に配置するだけではなく、基板と電池が平面的に重なる領域の基板部分を切り欠き、断面方向でのアンテナと電池を含めた総厚を薄くしている。だが、受信性能を確保する為にパッチ面より下側に電池を配置する制約を付与することにより受信性能を確保している。また、断面方向や平面方向を上記の如く構成することで受信性能と小型化を確保することが可能となり、全体の総厚を薄くすることが出来、時計デザインの自由度の向上や腕時計としての小型化の要求に応える事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る腕時計型受信機の斜視図である。
【図１ａ】図１における腕時計型受信機の断面図である。
【図１ｂ】図１における腕時計型受信機の変形例を示す斜視図である。
【図１ｃ】図１における腕時計型受信機の変形例を示す斜視図である。
【図１ｄ】図１における腕時計型受信機の変形例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る腕時計型受信機の斜視図である。
【図２ａ】図２における腕時計型受信機の断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る腕時計型受信機の基板裏側から見た斜視図である。
【図３ａ】図３における腕時計型受信機の断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る腕時計型受信機の基板裏側から見た斜視図である。
【図４ａ】図４における腕時計型受信機の断面図である。
【図５】従来例を示す長波電波修正時計の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第１の実施の形態：基本実施形態〕
以下、本発明の実施の形態に係わる腕時計型受信機を図面に基づいて説明する。
なお、以下に示すいずれの実施例の受信機も従来技術と同様に、金属外装を有する時計内に配置され、そのアンテナ上面に非導電性・非磁性の文字板が配置されているものとする。
本第１の実施の形態は、本発明の基本実施形態を示すものである。
【００２７】
［第１の実施形態における腕時計型受信機の構成］
第１の実施形態における腕時計型受信機は、図１、図１ａに示すようにアンテナ１０３、アンテナ１０３を保持している保持板１００、保持板１００と電気的に導通し、保持板１００に取り付けられる回路基板１０４、回路基板に実装された信号処理ＩＣ１０５、保持板１００と回路基板１０４とを接続保持する止めネジ１０６からなる。これらの部品以外にも受信機を構成する部品はたくさんあるが、本発明の趣旨に直接的に関わらないので省略する。
【００２８】
保持板１００は金属製の薄板材から構成されており、代表的な素材として銅板、黄銅板、SUS材等がある。アンテナ１０３はパッチアンテナであり、代表的なサイズとして1２〜１８mmの略正方形、厚さ４ｍｍ程度であり、アンテナ表面にはパッチ面１０３ａがある。回路基板１０４は４〜６層の多層基板で構成されており、厚みは０．５〜１ｍｍ程度である。時計に用いられるモジュールの一般的な厚みは大柄な外装サイズの物でも５mm程度以下で構成されており、厚さ４ｍｍのアンテナ１０３を収蔵し、その下に回路基板１０４を配置しただけでも既に５ｍｍになってしまう。
【００２９】
そのため、保持板１００は金属製の薄板材から構成されており、アンテナ１０３と一体化してもアンテナ１０３の厚みにほぼ等しくなる様に構成されている。また保持板１００は折り曲げで構成された立ち上がり部１０１を介して回路基板１０４と接続される。立ち上がり部１０１の高さはアンテナ１０３の厚みである４ｍｍ以下に設計されており、２〜３ｍｍ程度が受信機厚みとアンテナ特性の確保のバランスから好適である。立ち上がり部１０１の立ち上がり部上面１０１ａがアンテナ１０３のパッチ面１０３ａ以下の高さに抑えられていることにより、アンテナ１０３のパッチ面１０３ａと基板１０４や保持板１００の立ち上がり部上面１０１ａ等の金属部品との電気的な結合が抑えられている。これにより、アンテナ特性を良好に保つ効果が発揮されている。
【００３０】
アンテナ１０３は保持板１００がアンテナグランドとして電気的に作用することにより性能を発揮している。一般的にアンテナグランドと回路基板の高周波グランドは同一電位であり、物理的に互いを分離して存在させることもあるが（カーナビ本体と本体外にあるアンテナ等）、小型受信機では高周波グランドが不足することにより、グランド電位の安定性が損なわれる場合が多く、それを補う為に回路基板が多層化され、全面グランド層が設けられているのが普通である。アンテナ１０３はアンテナグランド込みにて性能を発揮し、アンテナからの電力が受信ＩＣに効率的に伝えられる事により高感度化を達成しているので、アンテナグランドになっている保持板１００と回路基板１０４のグランドは電気的なインピーダンスギャップが少なくなるように接続される必要がある。その為、本実施例では基板１０４と保持板１００は止めネジ１０６によって圧着して接続をしている。止めネジ１０６は非金属材料、金属材料何れでも良いが、金属材料からなる場合、前述した理由から、止めネジ上面１０６ａがパッチ面１０３ａを越えない様に構成する事が望ましい。接続方法に関しては、他にも半田固定等がある。いずれにせよ電気的なインピーダンスギャップを少なくして接続することにより、アンテナグランドが有効に作用し、受信機の受信性能を確保する事に貢献しているのである。
【００３１】
［第１の実施形態の効果］
（１）モジュール厚みの減少
本実施形態の腕時計型受信機では、保持板１００は折り曲げで構成された立ち上がり部１０１を介して回路基板１０４と接続されており、立ち上がり部上面１０１ａの高さはアンテナ１０３の厚みである４ｍｍ以下に設計されている。その為、回路基板１０４はアンテナ１０３の断面厚の範囲内に収まっており、従来例の様なアンテナの下面に基板を配置した時と比べ薄型化が可能となり、一般的な時計モジュールとして許容できる厚みにすることが可能となる。
【００３２】
（２）受信性能の確保
本実施形態の腕時計型受信機では、保持板１００は折り曲げで構成された立ち上がり部１０１を介して回路基板１０４と接続されており、立ち上がり部上面１０１ａの高さはアンテナ１０３の厚みである４ｍｍ以下に設計されている。立ち上がり部上面１０１ａがパッチ面１０３ａ以下の高さに抑えられていることにより、パッチ面１０３ａと基板１０４や保持板１０１等の金属部品との電気的な結合が抑えられることによりアンテナ特性が確保される。
【００３３】
［第１の実施形態の変形例］
保持板１００の構成方法も本実施例以外にも幾つか挙げることが出来る。図１ｂはアンテナグランドに相当する部分が一部分削減されたものである。本例はアンテナ１０３が有効に作用する為に必要なグランドサイズに合わせて保持板の形状を変えた例に相当する。アンテナによって必要とされるグランドサイズは使用するアンテナに対して適したサイズがあり、その適したサイズになるように保持板の一部分をカットした切り欠き部１０２を構成している。こうすることにより、アンテナメーカーから出荷された標準的なアンテナに対して、保持板１００側の調整によってアンテナ性能を合わせ込むことが可能となる。一般的にパッチアンテナは製品としての最終的な組み込み形態が確保された状態で、アンテナメーカーによる微調整を施されたカスタマイズ状態で出荷されるが、本実施例ではそれを保持板側の調整で済ませることも可能になり、設計の自由度に繋がる。
【００３４】
また、図１ｃは保持板１００の周辺部に強度補強の為の補強用立ち上がり部１０７を設けた例である。保持板１００の薄板だけでアンテナ１０３を保持するのに強度面から不都合が生じた場合に有効な手法である。強度補強に必要な補強用立ち上がり部１０７は、実施例１にて述べたように、アンテナ１０３のパッチ面１０３ａとの電気的結合が起こらない程度に留める必要がある。望ましくはアンテナ周囲から２〜３ｍｍ離れた場所で高さがアンテナ１０３のパッチ面１０３ａを超えないことである。本図ではアンテナ１０３と一番近接する部分の補強用立ち上がり部１０７を意図的に抜いており、アンテナ１０３のパッチ面１０３ａと補強用立ち上がり部１０７の電気的結合を排除している。勿論、意図的に抜く事が必要かどうかはアンテナとの距離等によっても状況が変化する。よって、本図に示した形状以外の変形例であっても本発明の趣旨を逸脱しない範囲において本変形例に含まれるのは明白である。
【００３５】
また、図１ｄは保持板１００の一部分を切り欠き、更にそこに補強用立ち上がり部１０７を設けた例である。アンテナ１０３の特性を引き出すのに必要とされるアンテナグランドが小さい場合に一部分を切り欠いてアンテナ性能を合わせ込むが、その切り欠いた場所に何か部品を配置する事が可能になる。こうした場合、配置した部品が何らかのノイズ源になる場合、または何らかの金属、及び金属的な部品が配置される場合にノイズ源や金属部品とアンテナとの間のシールド機能を併せ持つ作用が発揮される。ノイズを遮断するのは勿論、アンテナから見て補強用立ち上がり部１０７の裏側に配置された金属部品は補強用立ち上がり部１０７とアンテナとの電気的結合によってマスキングされ、補強用立ち上がり部１０７の裏側に配置された金属部品の形状や大きさ等の変化がアンテナ特性に影響を及ぼさない効果が発揮される。
【００３６】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３７】
［第２の実施形態における腕時計型受信機の構成］
第２の実施形態における腕時計型受信機は、図２、図２ａに示すように構成されている。第１の実施形態における腕時計型受信機との差異は、保持板２００の３方向に立ち上がり部２０１を設けており、回路基板２０４と止めネジ２０６にて圧着接続していることである。３方向の立ち上がり部の高さは実施例１同様にアンテナ２０３のパッチ面２０３ａを超えない高さに設計されているのは同様である。また、アンテナとの結合を抑える為に、立ち上がり部はアンテナ２０３の外周から適切な距離を離して立ち上げている。アンテナの配置やその他の構造設計から最適値は異なるが、概ね２〜３ｍｍ離れた位置にて立ち上げる事が望ましい。また回路基板２０４は保持板２００の投影面を切り欠いた形状であり、そこに保持板２００が収まる。また、電池２０９を基板２０４の裏側に配置している。電池２０９はアンテナ２０３と同等の容積を持つ大きな金属部品の一つであるが、アンテナ２０３のパッチ面２０３ａからは基板２０４と保持板２００によってシールドされているので、電池２０９の配置によるアンテナ特性への影響が抑えられている。
［第２の実施形態の効果］
【００３８】
本実施形態の腕時計型受信機は、第１の実施形態の変形例であるので、第１の実施形態にて触れた効果に関しては全て包含している。よって、第２の実施形態によって追加された特有の効果を以下に示す。
（１）実装面積の向上
【００３９】
本実施形態の腕時計型受信機では、回路基板２０４は保持板２００との投影面を切り欠いた形状である。実施例１と異なり、アンテナグランドの作用をする保持板の領域を小さくし、その代わりに基板面積を増大させている。この様な配置においてもパッチアンテナ側での調整を施すのと、保持板２００の立ち上げ部２０１とアンテナ２０３の外周との距離、及び高さの関係を適切に設計し、バランスを取る事により受信性能を確保することが可能となり、基板面積の増大を図ることが可能になる。この結果、腕時計の小さな容積の中で、基板実装面積をより大きく確保する事が可能となり、ＩＣや電子部品等の実装面積が確保され、より小型な時計型受信機が可能となる。
【００４０】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第２実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４１】
［第３の実施形態における腕時計型受信機の構成］
第３の実施形態における腕時計型受信機は、図３、図３ａに示すように構成されている。第２の実施形態における腕時計型受信機との差異は、受信ＩＣ３０５や信号配線３０７が基板裏側（裏蓋側）に配置されており、アンテナ３０３のパッチ面３０３ａへと空間的に飛び込むノイズが保持板３００によってシールドされていることである。全てのＩＣや電子部品、並びに信号配線等を基板裏側に配置する事が出来ればノイズ抑止効果は最大となるが、受信性能に特に影響を与えるＩＣや配線等を裏側に配置し、本実施例の様なアンテナ保持構造を施す事によって十分な効果が得られる。よって、本発明の意図する受信ＩＣ３０５や信号配線３０７の配置は全てを裏側に配置することではない。
【００４２】
［第３の実施形態の効果］
本実施形態の腕時計型受信機は、第２の実施形態の変形例であるので、第１及び第２の実施形態にて触れた効果に関しては全て包含している。よって、第３の実施形態によって追加された特有の効果を以下に示す。
【００４３】
（１）ＩＣ等実装部品からのノイズ抑止
本実施形態の腕時計型受信機では、回路基板３０４は保持板３００との投影面を切り欠いた形状であり、保持板３００は３方向の立ち上げ部３０１を有している。更に、発生ノイズにより受信性能を劣化させる受信ＩＣ３０５、信号配線３０７、及びその他実装部品を基板裏側に配置することにより、アンテナ３０３のパッチ面３０３ａに飛び込むノイズが保持板３００を介して遮断される効果が得られる。この効果により受信ＩＣ３０５、信号配線３０７、及びその他実装部品からのノイズ抑止効果が得られ、受信機の受信性能を確保することが可能となる。
【００４４】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第３実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４５】
［第４の実施形態における腕時計型受信機１の構成］
第４の実施形態における腕時計型受信機１は、図４、図４ａに示すように構成されている。第３の実施形態における腕時計型受信機との差異は、電池４０９を包含した構造にした時に薄型になる様に回路基板４０４を電池４０９の投影面を切り欠いた構成にしていることである。
【００４６】
電池４０９はコイン型リチウム電池等が好適であるが、厚みが１．６〜３．２ｍｍ程度あり、基板裏側に単純に配置しただけではモジュールが厚くなってしまう。その為基板４０４を切り欠き電池４０９をそこにはめ込む構造としている。この場合、電池４０９をはめ込むんだ時のアンテナ４０３との高さ方向においてアンテナ性能を確保する為に制約を設けており、望ましくはアンテナ４０３のパッチ面４０３ａを超えない高さで配置することである。図面中では（アンテナパッチ面高さ）−（電池面高さ）を示す段差４１０にて示してあり、この段差４１０が正の範囲になる様に電池４０９の配置をする事が望ましい。電池４０９をアンテナ外周から相当の距離を離して配置した場合はその限りではないが、直径方向が３〜４ｃｍ程度しかない腕時計ではアンテナ４０３から電池４０９を離して配置する事は難しいので、上述した配置構造が性能を出す上で望ましい。
【００４７】
［第４の実施形態の効果］
本実施形態の腕時計型受信機は、第３の実施形態の変形例であるので、第１、第２及び第３の実施形態にて触れた効果に関しては全て包含している。よって、第４の実施形態によって追加された特有の効果を以下に示す。
【００４８】
（１）電池を含めた薄型構造の実現
本実施形態の腕時計型受信機では、回路基板４０４を電池４０９の投影面を切り欠いた構成にしている。これにより電池４０９の厚みに関して従来例の様に基板４０４に積み重ねる構造と比べて薄くすることが可能になる。また、その場合に受信性能を確保するためにはめ込んだ電池４０９の高さ方向はアンテナ４０３のパッチ面４０３ａを超えないことが望ましく、これにより電池を含めても従来と比べて薄型且つ、より実現性のあるモジュール構造が実施可能になる。電池相当分の実装面積の減少は、実施例２にて開示した構成からアンテナ４０３のサイド部分を活用することにより補う事が可能となり、実施例３に示した如く保持板４００がシールド作用を持つのでアンテナ近くのサイド部分に受信IC等を配置した場合においても良好な受信性能を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００４９】
１００、２００、３００、４００ アンテナ保持板
５００ カバーガラス
５０１ 文字盤
１０１、２０１、３０１、４０１ 立ち上がり部
１０１ａ、２０１ａ、３０１ａ、４０１ａ 立ち上がり部上面
１０２ 切り欠き部
５０２ ソーラーセル
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３ アンテナ
１０３ａ、２０３ａ、３０３ａ、４０３ａ パッチ面
１０４、２０４、３０４、４０４、５０４ 基板
１０５、２０５、３０５、４０５ 信号処理ＩＣ
５０５ ＲＦ受信ＩＣ
１０６、２０６ 止めネジ
１０６ａ 止めネジ上面
５０６ 輪列
１０７ 補強用立ち上がり部
３０７、４０７ 信号配線
５０７ モーター
４０９、５０８ 電池
５０９ 外装
４１０ 段差
５１０ 竜頭
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電波を受信する腕時計型受信機のアンテナ配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
時刻情報を含む標準電波を受信し、ここから正確な時刻を取得し、修正することのできる電波時計は既に広く使用されている。特に近年急速に普及した背景には既存の時計と変わらないデザインを有し、金属外装からなるアナログ式の電波腕時計が実用化されたことが契機である。また、これ以外にもGPSやBluetooth等の電波を受信し情報を処理する腕時計も数は少ないが実用化されている。
【０００３】
図５は、電波時計の構成を示す斜視図である。この電波時計は、カバーガラス５００、文字盤５０１、ソーラーセル５０２、アンテナ５０３、基板５０４、RF受信ＩＣ５０５、デコーダーＩＣ５１１、輪列５０６、モーター５０７、電池５０８、外装５０９、竜頭５１０から構成されている。
【０００４】
この電波時計においては、アンテナ５０３で標準電波を受信し、RF受信部５０５にてベースバンド周波数への変換を行い、デコーダー５１１にて時刻情報を得る。ここで得られた時刻情報に基づき、所望の時刻へとモーター５０７を駆動し、輪列５０６にて針を駆動せしめ、時刻を修正するものである。これら一連の動作に必要なエネルギーは、文字盤５０１に近接して配置されたソーラーセル５０２にて光エネルギーから電気エネルギーへと変換され、電池５０８に蓄えられ、利用時に供出される仕組みである。
【０００５】
腕時計には機能もさる事ながら、デザインが強く要求される装飾品の観点も強く、外装５０９や文字盤５０１等外見を左右する部品の色、素材、デザイン性等の本質的な機能とは無関係な要素が非常に大事である。これにより製品の価値、販売数が大きく変化するのでメーカーは機能とデザインの両立に大きな資本を投下し、日々開発を進めている。特に外装５０９に関しては受信性能確保から樹脂等の非金属材料が好適であるが、質感を伴わない安物時計として認識されるが故に、許容できる限界までの性能劣化を受け入れ、敢えて金属製外装を採用しているのが現実である。
【０００６】
外装５０９が金属の場合、到来する電磁波は文字盤５０１方向から来るが、アンテナ５０３の配置や外装５０９との位置関係、内部に有する金属部品等の影響を受ける事により、これらの僅かな位置関係の変化や配置によってアンテナ特性が大きく変化（大抵は劣化する方向）してしまい、開発の中での解決すべき重要な課題となっている。
【０００７】
他方、今日では多様な周波数帯域にて情報のやりとりが行われ、その中に時刻情報を含む電波信号もある。こうした一例として、１．５ＧＨｚ帯域でのＧＰＳ電波、２ＧＨｚ帯域でのＣＤＭＡ携帯電話電波、同じくBluetooth電波等の所謂高周波をベースにした電波信号を利用して時刻情報やその他の有用な情報を得ることが可能である。
【０００８】
上述したような概ね１GHｚ以上の高周波信号は波長が短く、直進性が強いのと、電磁波の電界成分を主に利用し、共振現象を巧みに利用した小型アンテナが利用される。だが、そのようなアンテナは周囲の金属配置がアンテナ特性を決定付ける特徴を有し、アンテナ周囲の金属部材との関係は緻密な設計に基づいた配置がなされているのが現実である。こうした観点から、特に腕時計型受信機にした場合、小型且つ腕に装着して性能が出せる等の腕時計特有の課題を解決せねばならない。特に上述したようにデザインや質感等の外見との整合を図りつつ腕に装着可能なサイズにする事は非常に大事であり、小型化と性能の両
立を成立させるのは至難の業である。前述した電波時計はこの観点から見て成功した希有な例であり、時計サイズに見合うアンテナや性能を引き出せる配置、設計等数々の進歩の上に成り立っている。他方、電波時計以外で受信を行う腕時計型受信機には時計らしさの観点から見て合格レベルに達していないのが実情である。これらは受信機特有の問題を解決出来ずに時計サイズにしてしまう事に起因しており、特に電波を阻害する金属外装が使えない事、受信に必要な消費電力が時計の一般的消費電力から見て数百〜千倍大きい事、受信性能を決定付けるアンテナの配置や大きさに腕時計のサイズ的な制約が大きい事等である。このような課題に対して、特にパッチアンテナを用いたGPS腕時計型受信機に関して受信性能の面から課題を解決することが可能な配置構造として以下の先行技術文献が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２７４２４７号公報
【００１０】
特許文献１は、GPS信号を受信する腕時計型受信機に関しての受信方法に関する特許であるが、その文献の中で配置構造が提案されている。時計の上面（文字盤側）に向けてパッチアンテナが配置されており、そのアンテナを支え、且つアンテナグランドとして作用する基板がその下に配置され、基板上面に時計駆動部品、下面に電池、アンテナを取り付けた基板のアンテナ取り付け反対面に受信IC、デコーダーが配置されている。
【００１１】
こうした構造により、腕をかざして時計を見る姿勢にて文字盤がほぼ天頂方向を向くことになり、文字盤と平行する面にパッチアンテナのパッチ面が配置されたアンテナの最大ゲインとなる方向と合致するので合理的である。また、パッチアンテナを支える基板はアンテナGNDを兼用しており、基板と一体となってアンテナの性能が発揮される。この配置の場合、腕の有無等によって本来影響を受ける筈のアンテナが基板によって遮断されている効果により、基板裏の金属物やアンテナに影響を与える物質の影響を受けることなくアンテナ特性を引き出す事が出来るのである。その為、時計内部で最大の金属物であろう電池も基板裏側に配置することが合理的であることが判り、腕時計型受信機においてアンテナ性能を確保できる理に叶った構造であることが判る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような理想的配置をした場合、内容物の厚さが腕時計の一般的寸法から見て厚くなってしまい、それ故に時計としてのデザイン性に欠ける事が質感の低下に結びつき、装飾品的要素や嗜好性の高い腕時計として見た場合に通用しない問題がある。
【００１３】
更にアンテナ近傍の金属がアンテナ特性に与える影響が大きく、近傍に金属が配置された場合に性能が劣化することが決定的な小型受信機においては周辺金属をどの様に配置するかは非常に重要な課題である。特に腕時計型受信機では腕時計と言う限られた大きさの制約の中でアンテナ、電池、モーター、輪列等の金属部品を高密度実装せねばならず、アンテナ特性を引き出しつつ、アンテナに対して影響を及ぼす金属部品の配置方法、並びに構成方法は開発の中でも最重要課題である。
【００１４】
本発明は、高周波信号を受信する腕時計型受信機において、パッチアンテナを有し、且つ腕時計にふさわしいモジュール厚を実現しつつも、受信性能を損なうことなく、腕時計としての質感やデザインを兼ね備え得る腕時計型受信機を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は、
GPS等の高周波信号を受信するパッチアンテナと、
そのパッチアンテナを保持しアンテナグランドとして作用する導電性材料の保持板を備え、
該保持板と基板が電気的に導通し、且つ、
断面視で、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に回路基板が配置される事を特徴とする。
【００１６】
前記保持板が、
前記パッチアンテナを保持し、パッチアンテナグランドとして機能する保持部と、
該保持部から立ち上がる第1の立ち上がり部と、
前記回路基板と前記保持板を固定し、かつ電気的導通を取るために、
該第1の立ち上がり部から屈曲させた立ち上がり部上面と、を有し、
該立ち上がり部上面が前記パッチ面より下に配置されることを特徴とする。
【００１７】
前記保持板が、前記第1の立ち上がり部の他に、第２の立ち上がり部を有することを特徴とする。
【００１８】
前記回路基板の複数の辺が前記パッチアンテナの辺と対向し、
前記保持板が、前記パッチアンテナと対向する各辺において、
前記第1の立ち上がり部と前記立ち上がり部上面を有していることを特徴とする。
【００１９】
前記回路基板の裏面に受信回路を実装したことを特徴とする。
【００２０】
電池を有し、
該電池と前記回路基板が平面的に重なる領域の前記回路基板部分を切り欠くと共に
前記パッチ面より下になるように、該切り欠き部に該電池が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、パッチアンテナと、そのパッチアンテナを保持しアンテナグランドとして作用する金属製の保持板を備え、該保持板と基板が電気的に導通し、且つ該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板が配置されている。このような配置によりアンテナに影響を及ぼす基板の配置がアンテナパッチ面より下に配置されることになり、アンテナ性能が確保される。
また、モジュール断面方向から見た基板の位置はアンテナ厚みの範囲の中に納まっていることにより、従来のアンテナグランド面下に基板を配置したのと比べてモジュール全体の総厚を薄くすることが出来、時計デザインの自由度の向上や腕時計としての小型化の要求に応える事が出来る。
【００２２】
また、本発明は、前記基板と前記保持板が平面的に重なる領域の基板部分を切り欠き、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板が配置されている。このような切り欠きを加えることにより、平面方向から見て大凡３〜４ｃｍ程度の直径しか許容されない腕時計の基板実装エリアが保持板サイズを除いた領域で可能になり、小型化の要求に応える事が出来る。
また、断面方向を上記の如く構成することにより受信性能を確保することが可能となり、全体の総厚を薄くすることが出来、時計デザインの自由度の向上や腕時計としての小型化の要求に応える事が出来る。
【００２３】
また、本発明の効果として、前記基板と前記保持板が平面的に重なる領域の基板部分を切
り欠き、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板が配置され、基板裏面に受信IC、又はデコードICを配置している。
GPS等の微弱な電波を受信する場合、基板に搭載されたICや信号線等からのノイズによって感度が阻害されることは良く起こる現象である。本構成では、受信IC又はデコードICは基板裏面に配置されており、基板とアンテナの間に保持板が構成されており、保持板によりアンテナが支持されている。
これによりアンテナは基板から保持板によって空間的に遮断された状態となり、特に基板裏面への実装部品からアンテナがシールドされているのと同様の効果をすることが判る。これにより、アンテナ性能が向上する。また、断面方向や平面方向を上記の如く構成することで受信性能と小型化を確保することが可能となり、全体の総厚を薄くすることが出来、時計デザインの自由度の向上や腕時計としての小型化の要求に応える事が出来る。
【００２４】
また、本発明の効果として、
前記基板と前記保持板が平面的に重なる領域の基板部分を切り欠き、更に、電池と前記基板が平面的に重なる領域の基板部分を切り欠き、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に基板が配置され、且つ該アンテナのパッチ面より下に電池が配置されている。時計におけるライフタイムは通常の家電製品と異なりかなりの長寿命が一般的であり、そのような要請から電池サイズが大型化することがある。本発明ではアンテナと同等もしくはそれよりも大きな部品となる電池の配置に関して、従来の基板下に配置するだけではなく、基板と電池が平面的に重なる領域の基板部分を切り欠き、断面方向でのアンテナと電池を含めた総厚を薄くしている。だが、受信性能を確保する為にパッチ面より下側に電池を配置する制約を付与することにより受信性能を確保している。また、断面方向や平面方向を上記の如く構成することで受信性能と小型化を確保することが可能となり、全体の総厚を薄くすることが出来、時計デザインの自由度の向上や腕時計としての小型化の要求に応える事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る腕時計型受信機の斜視図である。
【図１ａ】図１における腕時計型受信機の断面図である。
【図１ｂ】図１における腕時計型受信機の変形例を示す斜視図である。
【図１ｃ】図１における腕時計型受信機の変形例を示す斜視図である。
【図１ｄ】図１における腕時計型受信機の変形例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る腕時計型受信機の斜視図である。
【図２ａ】図２における腕時計型受信機の断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る腕時計型受信機の基板裏側から見た斜視図である。
【図３ａ】図３における腕時計型受信機の断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る腕時計型受信機の基板裏側から見た斜視図である。
【図４ａ】図４における腕時計型受信機の断面図である。
【図５】従来例を示す長波電波修正時計の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第１の実施の形態：基本実施形態〕
以下、本発明の実施の形態に係わる腕時計型受信機を図面に基づいて説明する。
なお、以下に示すいずれの実施例の受信機も従来技術と同様に、金属外装を有する時計内に配置され、そのアンテナ上面に非導電性・非磁性の文字板が配置されているものとする。
本第１の実施の形態は、本発明の基本実施形態を示すものである。
【００２７】
［第１の実施形態における腕時計型受信機の構成］
第１の実施形態における腕時計型受信機は、図１、図１ａに示すようにアンテナ１０３、アンテナ１０３を保持している保持板１００、保持板１００と電気的に導通し、保持板１００に取り付けられる回路基板１０４、回路基板に実装された信号処理ＩＣ１０５、保持板１００と回路基板１０４とを接続保持する止めネジ１０６からなる。これらの部品以外にも受信機を構成する部品はたくさんあるが、本発明の趣旨に直接的に関わらないので省略する。
【００２８】
保持板１００は金属製の薄板材から構成されており、代表的な素材として銅板、黄銅板、SUS材等がある。アンテナ１０３はパッチアンテナであり、代表的なサイズとして1２〜１８mmの略正方形、厚さ４ｍｍ程度であり、アンテナ表面にはパッチ面１０３ａがある。回路基板１０４は４〜６層の多層基板で構成されており、厚みは０．５〜１ｍｍ程度である。時計に用いられるモジュールの一般的な厚みは大柄な外装サイズの物でも５mm程度以下で構成されており、厚さ４ｍｍのアンテナ１０３を収蔵し、その下に回路基板１０４を配置しただけでも既に５ｍｍになってしまう。
【００２９】
そのため、保持板１００は金属製の薄板材から構成されており、アンテナ１０３と一体化してもアンテナ１０３の厚みにほぼ等しくなる様に構成されている。また保持板１００は折り曲げで構成された立ち上がり部１０１を介して回路基板１０４と接続される。立ち上がり部１０１の高さはアンテナ１０３の厚みである４ｍｍ以下に設計されており、２〜３ｍｍ程度が受信機厚みとアンテナ特性の確保のバランスから好適である。立ち上がり部１０１の立ち上がり部上面１０１ａがアンテナ１０３のパッチ面１０３ａ以下の高さに抑えられていることにより、アンテナ１０３のパッチ面１０３ａと基板１０４や保持板１００の立ち上がり部上面１０１ａ等の金属部品との電気的な結合が抑えられている。これにより、アンテナ特性を良好に保つ効果が発揮されている。
【００３０】
アンテナ１０３は保持板１００がアンテナグランドとして電気的に作用することにより性能を発揮している。一般的にアンテナグランドと回路基板の高周波グランドは同一電位であり、物理的に互いを分離して存在させることもあるが（カーナビ本体と本体外にあるアンテナ等）、小型受信機では高周波グランドが不足することにより、グランド電位の安定性が損なわれる場合が多く、それを補う為に回路基板が多層化され、全面グランド層が設けられているのが普通である。アンテナ１０３はアンテナグランド込みにて性能を発揮し、アンテナからの電力が受信ＩＣに効率的に伝えられる事により高感度化を達成しているので、アンテナグランドになっている保持板１００と回路基板１０４のグランドは電気的なインピーダンスギャップが少なくなるように接続される必要がある。その為、本実施例では基板１０４と保持板１００は止めネジ１０６によって圧着して接続をしている。止めネジ１０６は非金属材料、金属材料何れでも良いが、金属材料からなる場合、前述した理由から、止めネジ上面１０６ａがパッチ面１０３ａを越えない様に構成する事が望ましい。接続方法に関しては、他にも半田固定等がある。いずれにせよ電気的なインピーダンスギャップを少なくして接続することにより、アンテナグランドが有効に作用し、受信機の受信性能を確保する事に貢献しているのである。
【００３１】
［第１の実施形態の効果］
（１）モジュール厚みの減少
本実施形態の腕時計型受信機では、保持板１００は折り曲げで構成された立ち上がり部１０１を介して回路基板１０４と接続されており、立ち上がり部上面１０１ａの高さはアンテナ１０３の厚みである４ｍｍ以下に設計されている。その為、回路基板１０４はアンテナ１０３の断面厚の範囲内に収まっており、従来例の様なアンテナの下面に基板を配置した時と比べ薄型化が可能となり、一般的な時計モジュールとして許容できる厚みにすることが可能となる。
【００３２】
（２）受信性能の確保
本実施形態の腕時計型受信機では、保持板１００は折り曲げで構成された立ち上がり部１０１を介して回路基板１０４と接続されており、立ち上がり部上面１０１ａの高さはアンテナ１０３の厚みである４ｍｍ以下に設計されている。立ち上がり部上面１０１ａがパッチ面１０３ａ以下の高さに抑えられていることにより、パッチ面１０３ａと基板１０４や保持板１０１等の金属部品との電気的な結合が抑えられることによりアンテナ特性が確保される。
【００３３】
［第１の実施形態の変形例］
保持板１００の構成方法も本実施例以外にも幾つか挙げることが出来る。図１ｂはアンテナグランドに相当する部分が一部分削減されたものである。本例はアンテナ１０３が有効に作用する為に必要なグランドサイズに合わせて保持板の形状を変えた例に相当する。アンテナによって必要とされるグランドサイズは使用するアンテナに対して適したサイズがあり、その適したサイズになるように保持板の一部分をカットした切り欠き部１０２を構成している。こうすることにより、アンテナメーカーから出荷された標準的なアンテナに対して、保持板１００側の調整によってアンテナ性能を合わせ込むことが可能となる。一般的にパッチアンテナは製品としての最終的な組み込み形態が確保された状態で、アンテナメーカーによる微調整を施されたカスタマイズ状態で出荷されるが、本実施例ではそれを保持板側の調整で済ませることも可能になり、設計の自由度に繋がる。
【００３４】
また、図１ｃは保持板１００の周辺部に強度補強の為の補強用立ち上がり部１０７を設けた例である。保持板１００の薄板だけでアンテナ１０３を保持するのに強度面から不都合が生じた場合に有効な手法である。強度補強に必要な補強用立ち上がり部１０７は、実施例１にて述べたように、アンテナ１０３のパッチ面１０３ａとの電気的結合が起こらない程度に留める必要がある。望ましくはアンテナ周囲から２〜３ｍｍ離れた場所で高さがアンテナ１０３のパッチ面１０３ａを超えないことである。本図ではアンテナ１０３と一番近接する部分の補強用立ち上がり部１０７を意図的に抜いており、アンテナ１０３のパッチ面１０３ａと補強用立ち上がり部１０７の電気的結合を排除している。勿論、意図的に抜く事が必要かどうかはアンテナとの距離等によっても状況が変化する。よって、本図に示した形状以外の変形例であっても本発明の趣旨を逸脱しない範囲において本変形例に含まれるのは明白である。
【００３５】
また、図１ｄは保持板１００の一部分を切り欠き、更にそこに補強用立ち上がり部１０７を設けた例である。アンテナ１０３の特性を引き出すのに必要とされるアンテナグランドが小さい場合に一部分を切り欠いてアンテナ性能を合わせ込むが、その切り欠いた場所に何か部品を配置する事が可能になる。こうした場合、配置した部品が何らかのノイズ源になる場合、または何らかの金属、及び金属的な部品が配置される場合にノイズ源や金属部品とアンテナとの間のシールド機能を併せ持つ作用が発揮される。ノイズを遮断するのは勿論、アンテナから見て補強用立ち上がり部１０７の裏側に配置された金属部品は補強用立ち上がり部１０７とアンテナとの電気的結合によってマスキングされ、補強用立ち上がり部１０７の裏側に配置された金属部品の形状や大きさ等の変化がアンテナ特性に影響を及ぼさない効果が発揮される。
【００３６】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３７】
［第２の実施形態における腕時計型受信機の構成］
第２の実施形態における腕時計型受信機は、図２、図２ａに示すように構成されている。第１の実施形態における腕時計型受信機との差異は、保持板２００の３方向に立ち上がり部２０１を設けており、回路基板２０４と止めネジ２０６にて圧着接続していることである。３方向の立ち上がり部の高さは実施例１同様にアンテナ２０３のパッチ面２０３ａを超えない高さに設計されているのは同様である。また、アンテナとの結合を抑える為に、立ち上がり部はアンテナ２０３の外周から適切な距離を離して立ち上げている。アンテナの配置やその他の構造設計から最適値は異なるが、概ね２〜３ｍｍ離れた位置にて立ち上げる事が望ましい。また回路基板２０４は保持板２００の投影面を切り欠いた形状であり、そこに保持板２００が収まる。また、電池２０９を基板２０４の裏側に配置している。電池２０９はアンテナ２０３と同等の容積を持つ大きな金属部品の一つであるが、アンテナ２０３のパッチ面２０３ａからは基板２０４と保持板２００によってシールドされているので、電池２０９の配置によるアンテナ特性への影響が抑えられている。
［第２の実施形態の効果］
【００３８】
本実施形態の腕時計型受信機は、第１の実施形態の変形例であるので、第１の実施形態にて触れた効果に関しては全て包含している。よって、第２の実施形態によって追加された特有の効果を以下に示す。
（１）実装面積の向上
【００３９】
本実施形態の腕時計型受信機では、回路基板２０４は保持板２００との投影面を切り欠いた形状である。実施例１と異なり、アンテナグランドの作用をする保持板の領域を小さくし、その代わりに基板面積を増大させている。この様な配置においてもパッチアンテナ側での調整を施すのと、保持板２００の立ち上げ部２０１とアンテナ２０３の外周との距離、及び高さの関係を適切に設計し、バランスを取る事により受信性能を確保することが可能となり、基板面積の増大を図ることが可能になる。この結果、腕時計の小さな容積の中で、基板実装面積をより大きく確保する事が可能となり、ＩＣや電子部品等の実装面積が確保され、より小型な時計型受信機が可能となる。
【００４０】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第２実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４１】
［第３の実施形態における腕時計型受信機の構成］
第３の実施形態における腕時計型受信機は、図３、図３ａに示すように構成されている。第２の実施形態における腕時計型受信機との差異は、受信ＩＣ３０５や信号配線３０７が基板裏側（裏蓋側）に配置されており、アンテナ３０３のパッチ面３０３ａへと空間的に飛び込むノイズが保持板３００によってシールドされていることである。全てのＩＣや電子部品、並びに信号配線等を基板裏側に配置する事が出来ればノイズ抑止効果は最大となるが、受信性能に特に影響を与えるＩＣや配線等を裏側に配置し、本実施例の様なアンテナ保持構造を施す事によって十分な効果が得られる。よって、本発明の意図する受信ＩＣ３０５や信号配線３０７の配置は全てを裏側に配置することではない。
【００４２】
［第３の実施形態の効果］
本実施形態の腕時計型受信機は、第２の実施形態の変形例であるので、第１及び第２の実施形態にて触れた効果に関しては全て包含している。よって、第３の実施形態によって追加された特有の効果を以下に示す。
【００４３】
（１）ＩＣ等実装部品からのノイズ抑止
本実施形態の腕時計型受信機では、回路基板３０４は保持板３００との投影面を切り欠いた形状であり、保持板３００は３方向の立ち上げ部３０１を有している。更に、発生ノイズにより受信性能を劣化させる受信ＩＣ３０５、信号配線３０７、及びその他実装部品を基板裏側に配置することにより、アンテナ３０３のパッチ面３０３ａに飛び込むノイズが保持板３００を介して遮断される効果が得られる。この効果により受信ＩＣ３０５、信号配線３０７、及びその他実装部品からのノイズ抑止効果が得られ、受信機の受信性能を確保することが可能となる。
【００４４】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第３実施形態と同一または同様の構成については、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４５】
［第４の実施形態における腕時計型受信機１の構成］
第４の実施形態における腕時計型受信機１は、図４、図４ａに示すように構成されている。第３の実施形態における腕時計型受信機との差異は、電池４０９を包含した構造にした時に薄型になる様に回路基板４０４を電池４０９の投影面を切り欠いた構成にしていることである。
【００４６】
電池４０９はコイン型リチウム電池等が好適であるが、厚みが１．６〜３．２ｍｍ程度あり、基板裏側に単純に配置しただけではモジュールが厚くなってしまう。その為基板４０４を切り欠き電池４０９をそこにはめ込む構造としている。この場合、電池４０９をはめ込むんだ時のアンテナ４０３との高さ方向においてアンテナ性能を確保する為に制約を設けており、望ましくはアンテナ４０３のパッチ面４０３ａを超えない高さで配置することである。図面中では（アンテナパッチ面高さ）−（電池面高さ）を示す段差４１０にて示してあり、この段差４１０が正の範囲になる様に電池４０９の配置をする事が望ましい。電池４０９をアンテナ外周から相当の距離を離して配置した場合はその限りではないが、直径方向が３〜４ｃｍ程度しかない腕時計ではアンテナ４０３から電池４０９を離して配置する事は難しいので、上述した配置構造が性能を出す上で望ましい。
【００４７】
［第４の実施形態の効果］
本実施形態の腕時計型受信機は、第３の実施形態の変形例であるので、第１、第２及び第３の実施形態にて触れた効果に関しては全て包含している。よって、第４の実施形態によって追加された特有の効果を以下に示す。
【００４８】
（１）電池を含めた薄型構造の実現
本実施形態の腕時計型受信機では、回路基板４０４を電池４０９の投影面を切り欠いた構成にしている。これにより電池４０９の厚みに関して従来例の様に基板４０４に積み重ねる構造と比べて薄くすることが可能になる。また、その場合に受信性能を確保するためにはめ込んだ電池４０９の高さ方向はアンテナ４０３のパッチ面４０３ａを超えないことが望ましく、これにより電池を含めても従来と比べて薄型且つ、より実現性のあるモジュール構造が実施可能になる。電池相当分の実装面積の減少は、実施例２にて開示した構成からアンテナ４０３のサイド部分を活用することにより補う事が可能となり、実施例３に示した如く保持板４００がシールド作用を持つのでアンテナ近くのサイド部分に受信IC等を配置した場合においても良好な受信性能を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００４９】
１００、２００、３００、４００ アンテナ保持板
５００ カバーガラス
５０１ 文字盤
１０１、２０１、３０１、４０１ 立ち上がり部
１０１ａ、２０１ａ、３０１ａ、４０１ａ 立ち上がり部上面
１０２ 切り欠き部
５０２ ソーラーセル
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３ アンテナ
１０３ａ、２０３ａ、３０３ａ、４０３ａ パッチ面
１０４、２０４、３０４、４０４、５０４ 基板
１０５、２０５、３０５、４０５ 信号処理ＩＣ
５０５ ＲＦ受信ＩＣ
１０６、２０６ 止めネジ
１０６ａ 止めネジ上面
５０６ 輪列
１０７ 補強用立ち上がり部
３０７、４０７ 信号配線
５０７ モーター
４０９、５０８ 電池
５０９ 外装
４１０ 段差
５１０ 竜頭
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を受信するパッチアンテナと、
そのパッチアンテナを保持しアンテナグランドとして作用する導電性材料の保持板を備え、
該保持板と基板が電気的に導通し、且つ、
断面視で、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に回路基板が配置される事を特徴とする、腕時計型受信機。
【請求項２】
前記保持板が、
前記パッチアンテナを保持し、パッチアンテナグランドとして機能する保持部と、
該保持部から立ち上がる第1の立ち上がり部と、
前記回路基板と前記保持板を固定し、かつ電気的導通を取るために、
該第1の立ち上がり部から屈曲させた立ち上がり部上面と、を有し、
該立ち上がり部上面が前記パッチ面より下に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の腕時計型受信機。
【請求項３】
前記保持板が、前記第1の立ち上がり部の他に、第２の立ち上がり部を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の腕時計型受信機。
【請求項４】
前記回路基板の複数の辺が前記パッチアンテナの辺と対向し、
前記保持板が、前記パッチアンテナと対向する各辺において、
前記第1の立ち上がり部と前記立ち上がり部上面を有している
ことを特徴とする請求項２に記載の腕時計型受信機。
【請求項５】
前記回路基板の裏面に受信回路を実装した
ことを特徴とする請求項１ないし4のいずれか１つに記載の腕時計型受信機。
【請求項６】
電池を有し、
該電池と前記回路基板が平面的に重なる領域の前記回路基板部分を切り欠くと共に
前記パッチ面より下になるように、該切り欠き部に該電池が配置される
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の腕時計型受信機。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の腕時計型受信機を、
金属製の外装内に配置した電波時計。
【請求項１】
高周波信号を受信するパッチアンテナと、
そのパッチアンテナを保持しアンテナグランドとして作用する導電性材料の保持板を備え、
該保持板と基板が電気的に導通し、且つ、
断面視で、該アンテナのパッチ面より下且つパッチアンテナグランド面より上なる範囲に回路基板が配置される事を特徴とする、腕時計型受信機。
【請求項２】
前記保持板が、
前記パッチアンテナを保持し、パッチアンテナグランドとして機能する保持部と、
該保持部から立ち上がる第1の立ち上がり部と、
前記回路基板と前記保持板を固定し、かつ電気的導通を取るために、
該第1の立ち上がり部から屈曲させた立ち上がり部上面と、を有し、
該立ち上がり部上面が前記パッチ面より下に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の腕時計型受信機。
【請求項３】
前記保持板が、前記第1の立ち上がり部の他に、第２の立ち上がり部を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の腕時計型受信機。
【請求項４】
前記回路基板の複数の辺が前記パッチアンテナの辺と対向し、
前記保持板が、前記パッチアンテナと対向する各辺において、
前記第1の立ち上がり部と前記立ち上がり部上面を有している
ことを特徴とする請求項２に記載の腕時計型受信機。
【請求項５】
前記回路基板の裏面に受信回路を実装した
ことを特徴とする請求項１ないし4のいずれか１つに記載の腕時計型受信機。
【請求項６】
電池を有し、
該電池と前記回路基板が平面的に重なる領域の前記回路基板部分を切り欠くと共に
前記パッチ面より下になるように、該切り欠き部に該電池が配置される
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の腕時計型受信機。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の腕時計型受信機を、
金属製の外装内に配置した電波時計。
【図１】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図２】
【図２ａ】
【図３】
【図３ａ】
【図４】
【図４ａ】
【図５】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図２】
【図２ａ】
【図３】
【図３ａ】
【図４】
【図４ａ】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１８５８９４（Ｐ２０１１−１８５８９４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４２０４（Ｐ２０１０−５４２０４）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（３０７０２３３７３）シチズン時計株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】（３０７０２３３７３）シチズン時計株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
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