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JP2009250669A - アンテナ内蔵式電子時計 - Google Patents

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JP2009250669A
JP2009250669A JP2008096128A JP2008096128A JP2009250669A JP 2009250669 A JP2009250669 A JP 2009250669A JP 2008096128 A JP2008096128 A JP 2008096128A JP 2008096128 A JP2008096128 A JP 2008096128A JP 2009250669 A JP2009250669 A JP 2009250669A
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Teruhiko Fujisawa
照彦 藤沢
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Abstract

【課題】外装ケース内の限られたスペースで電波の受信感度を効率よく向上させることができるアンテナ内蔵式電子時計を提供すること。
【解決手段】アンテナ内蔵式電子時計は、外装ケース内に配置されて外部無線情報を受信するアンテナ21を備える。アンテナ21は、コア211と、コア211に巻き回されたコイル212とを有し、コア211は、コイル212の内部に設けられる直線部211Cと、その両側に延設される端部211Aとから構成される。端部211Aにおけるアモルファス箔2110,2111の積層数を、直線部211Cにおけるアモルファス箔2110の積層数よりも多くすることにより、裏蓋側からコイル212に入る磁束を集磁しやすくなってコア211の集磁効果が高まる。従って、限られたスペースを有効に利用するとともに、電波の受信感度を向上させることができる。
【選択図】図5

Description

本発明は、時刻情報等を含んだ外部無線情報を受信して時刻修正等の処理を行う電波修正時計に代表されるアンテナ内蔵式電子時計に関する。
従来、外部からの時刻情報を受信して時刻修正を行う電波修正時計等のアンテナ内蔵式電子時計が知られている。このアンテナ内蔵式電子時計において、さらにアンテナ特性を向上させたいという要望が強く、例えば、アンテナ装置においてコアを収納するコアケースの両端部にアモルファス薄膜を設けることによって受信感度を少しでも向上させている(特許文献1参照)。具体的には、アンテナ装置を裏蓋から平面的に見た際に、コアケースの両端部から平面的に外方向にコアが拡張されるようにアモルファス薄膜が設けられており、アンテナが文字板あるいは裏蓋を介して電波を受信し易くしている。
特開2007−184894号公報(図3)
しかしながら、特許文献1のように、コアケースの両端部からコアが平面的に拡張されるようにアモルファス薄膜を設ける場合には、外装ケース内の他の部品の平面配置上の制約を受けて十分な面積のアモルファス薄膜を設けることができず、受信感度の向上に限界が生じてしまう。また、アモルファス薄膜と平面的に重なる位置に、モータ等を配置すると、モータ等がアンテナの受信感度に影響を与えるため、新たな配置上の制約が生じてしまうという問題がある。
このような問題は、電波修正時計に限らず、無線通信用のアンテナを内蔵した各種のアンテナ内蔵式電子時計に共通する問題であった。
本発明の目的は、外装ケース内の限られたスペースで電波の受信感度を効率よく向上させることができるアンテナ内蔵式電子時計を提供することにある。
本発明のアンテナ内蔵式電子時計は、外装ケースと、前記外装ケース内に配置されて外部無線情報を受信するアンテナと、前記アンテナで受信した外部無線情報を処理する受信手段と、時刻表示手段と、を備えたアンテナ内蔵式電子時計であって、前記アンテナは、コアと、前記コアに巻き回されたコイルとを有して構成され、前記コアは、前記コイルの内部に設けられるコイル部と、前記コイル部の両側にそれぞれ延設される延設部とを含んで構成され、前記コイル部および前記延設部は、当該時計の厚さ方向に沿って積層された薄膜磁性体で構成され、前記延設部の少なくとも一部分における前記薄膜磁性体の積層数は、前記コイル部における前記薄膜磁性体の積層数よりも多く、当該時計の厚さ方向に沿った方向において、前記延設部の前記少なくとも一部分の厚さ寸法が、前記コイル部の厚さ寸法よりも大きいことを特徴とする。
従来のアンテナにおいて、コイル部に対応する部分の厚さ寸法は、延設部に対応する部分の厚さ寸法よりもコイルが巻き回される分だけ大きくなっており、コイルの厚みに相当する段差が、コイル部と延設部との境目に生じていた。この段差によって生じるスペースは、アンテナ用の回路基板等の配置に用いられる場合はあったが、他の部品等の配置にはスペース的に利用しにくく、外装ケース内の諸部材の配置上、有効に利用されていない場合が多かった。そこで、発明者は、コアの延設部の厚みを大きくすることで、電波の受信感度の向上と、外装ケース内のスペースの有効利用とを図った。
ここで、延設部の厚さ方向(時計の厚さ寸法と同じ方向)の寸法(厚さ寸法)が、コイル部の厚さ寸法よりも大きい部分とは、延設部の全部であってもよく、延設部の一部分であってもよい。また、両側の延設部に対して厚みの大きい部分を設定してもよく、片側の延設部にのみ厚みの大きい部分を設定してもよい。
この発明によれば、コアの延設部の少なくとも一部分の厚さ寸法を、コイル部の厚さ寸法よりも大きくすることにより、電波の受信感度を向上させることができる。すなわち、時計の厚さ方向からコイルに入る磁束を集磁しやすくなってコアの集磁効果が高まる。従って、限られたスペースを有効に利用するとともに、電波の受信感度を向上させることができる。
なお、プラスチック製ケースに金属製カバーが取り付けられている場合のように、外装ケースの少なくとも一部に導電性部材が使用されている場合であれば、上述のように、電波の受信感度の向上、およびアンテナ内蔵式電子時計の小型化を図ることができる。
ここで、外装ケースは、非電導性部材で形成された裏蓋を有していてもよく、この場合にはコアのコイル部の厚さ寸法に対して、延設部の厚さ寸法が少なくとも裏蓋側に大きくなるように設定されることが好ましい。このようにすれば、裏蓋側から入る電波を受信しやすくなり、例えば、文字板側に導電性部材(文字板が導電性部材である場合を含む)が配置された場合であっても、裏蓋側からの集磁効果が高くなることで電波の受信感度を向上させることができる。
また、外装ケースは、非電導性部材で形成された文字板を有していてもよく、この場合にはコアのコイル部の厚さ寸法に対して、延設部の厚さ寸法が少なくとも文字板側に大きくなるように設定されることが好ましい。このようにすれば、文字板側から入る電波を受信しやすくなり、例えば、導電性部材の裏蓋が配置された場合であっても、文字板側からの集磁効果が高くなることで電波の受信感度を向上させることができる。
なお、外装ケースは、胴部と裏蓋とが一体化されたワンピース型のものでもよい。
なお、薄膜磁性体としては、コバルト系アモルファス金属、鉄系アモルファス金属等の箔(薄板)などが利用できる。また、コアとしては、例えば、コイル部および延設部の両方に対応する形状の第1の薄膜磁性体と、延設部の一部分にのみ対応する形状であって、第1の薄膜磁性体より平面積が小さい第2の薄膜磁性体とから構成されてもよい。そして、第1の薄膜磁性体を複数積層させた後、延設部のうちの厚さ寸法を大きくしたい部分に、第2の薄膜磁性体をさらに積層させることによりコアが形成されてもよい。
このように、コアに薄膜磁性体を用いているので、磁束が流れる方向の断面積を小さくでき、磁束変化により生じる渦電流が抑制され、鉄損を小さくできる。これにより、渦電流により生じる磁界を抑制することができ、電波の受信感度を向上させることができる。
また、延設部の少なくとも一部分における薄膜磁性体の積層数が、コイル部における薄膜磁性体の積層数よりも多い部分を形成することにより、時計の厚さ方向の磁束を延設部が集磁しやすくなり、電波の受信感度を向上させることができる。
さらに、時計の厚さ方向に沿って薄膜磁性体を積層させるだけでよいので、比較的容易に、延設部の薄膜磁性体の積層数を部分的に多くすることが可能となり、延設部の厚さ寸法を容易に変更できる。
本発明では、前記アンテナは、前記コアの少なくとも一方の前記延設部を収納可能な収納部が形成された非導電性部材からなるコア保持部材を有し、前記コイルの中心軸に直交する断面における前記収納部の断面形状は、略コ字状または略L字状に形成されることが好ましい。
この発明によれば、コアがコア保持部材に保持されているので、コア保持部材を介してアンテナを地板などに確実に支持固定でき、アンテナの時計への組み込みも容易となる。
また、収納部にコアが収納されていることで、落下等による衝撃からコアが保護され、コアの耐久性を向上させることができる。特に、熱処理したアモルファス箔を積層してコアを構成する場合には、熱処理したアモルファス箔がもろく割れやすくなっているので、コアを収納部に収納することによる保護の効果が大きい。
さらに、収納部の断面形状が略コ字状に形成されている場合、コアを収納する収納部の深さ寸法を、収納されたコアの一部が時計の厚み方向に飛び出さないように十分深く設定することが可能で、コアを保護する効果を高めることができる。また、収納部の断面形状が略L字状に形成されている場合、コアの積層方向に沿った少なくとも一方の側面が覆われるので、少なくともコアの積層端部を保護して、薄膜磁性体の剥離等を防ぐ効果が得られる。
また、コイルがコア保持部材の周りに巻かれているから、コイルを構成する導線がコアのエッジで傷ついて切れるのを防止できる。
なお、コア保持部材としては、コアの各薄膜磁性体と平行な底面を覆うように設けられる板状部材であってもよい。また、コアの底面と、コアの積層方向に沿った一方の側面とを覆う略L字状の部材であってもよい。あるいは、コアの底面と、コアの積層方向に沿った両方の側面とを覆う略コ字状の部材であってもよい。さらには、コアの底面、両側面および上面の4面を覆う形状の部材であってもよい。
本発明では、前記外装ケースは、裏蓋を有するとともに、当該外装ケース内には、前記時刻表示手段を支持する地板が前記裏蓋に対向して配置され、前記地板の前記裏蓋側の面には、前記アンテナが固定されるとともに、前記延設部の少なくとも一部分を収納可能なコア溝部が形成されていることが好ましい。
ここで、地板にアンテナを固定させる場合、コアの延設部の厚さ寸法を文字板側(地板側)に大きくするだけでは、時計全体の厚さ寸法が大きくなってしまう。
これに対して、本発明によれば、地板のコア溝部に延設部のコアの一部が収納されるので、時計全体の厚さ寸法が大きくなることなく、アンテナの厚さ方向の配置スペースを確保できる。また、地板は時刻表示手段等を支持しているが、コア溝部以外の部分については従来の地板の形状をそのまま採用できるので、設計変更が少なくて済む。さらに、地板のコア溝部に延設部のコアの一部が収納されることで、衝撃からコアが保護される。なお、地板は非導電性部材で構成されていることが好ましい。
本発明では、当該時計の厚さ方向において、前記コイルの少なくとも一部と重なる部分の前記地板には、当該時計の厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられ、前記薄膜磁性体が前記コイル部よりも多く積層されている前記延設部は、前記コイルの外周面よりも外側に突出していないことが好ましい。
この発明によれば、地板に貫通孔が設けられているので、アンテナを外装ケース内に配置する際に、時計の厚さ方向においてコイルの一部を貫通孔内に装入することができる。従って、アンテナを外装ケース内に配置しても、時計の厚さ寸法の増加を抑制することができる。さらに、コアの延設部においてコイル部よりも薄膜磁性体の積層数を多くした部分が、コイルの外周面よりも突出していないので、この延設部に薄膜磁性体を多く積層させることによる時計の厚さ寸法の増加を回避することができる。
本発明では、前記受信手段が実装された回路基板を備え、前記回路基板は、当該時計の厚さ方向において前記コイルと重ならず、かつ、当該時計の厚さ方向において前記コアの少なくとも一部と重なるように形成されていることが好ましい。
この発明によれば、回路基板が時計の厚さ方向においてコイルと重ならないように設けられているので、例えば、回路基板とコイルとが互いに重なる場合に比べて、時計の厚さ寸法の増加を抑制することができ、時計の薄型化を図ることができる。
ここで、回路基板がコアの延設部の少なくとも一部と重なるように設けられているが、回路基板がコイルと互いに重なる場合に比べて、時計の厚さ寸法の増加が小さくて済み、さらに、延設部と重なる回路基板上を素子の実装等に利用することができ、外装ケース内のスペースの有効利用を図ることができる。
本発明によれば、外装ケース内の限られたスペースで電波の受信感度を効率よく向上させることができる。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図6を参照して説明する。
図1は、本実施形態におけるアンテナ内蔵式電子時計である時計1を裏蓋33(図2)側から見た平面図であり、図2は、図1の断面図である。図1において、上方向が時計1の12時方向、下方向が6時方向、左方向が3時方向、右方向が9時方向となっている。
時計1は、一般的な電波修正時計と同様の構成を備えるものであり、時刻情報を含む電波(外部無線情報)を受信して処理する受信手段2と、ムーブメント4と、ムーブメント4を収容する外装ケース3とを備えて構成されている。
〔1.外装ケースの構造〕
外装ケース3は、略リング状に形成されたケーシング(胴部)31と、ケーシング31の表面側の開口部に装着されたカバーガラス32と、ケーシング31の裏面側の開口部に着脱可能に取り付けられた裏蓋33とを備えている。ケーシング31は、ステンレス鋼、真鍮、チタン等の金属材で構成されている。
また、ムーブメント4の表面側には、文字板35が取り付けられており、文字板35の略中央には、ステッピングモータで駆動される輪列に取り付けられた秒針351、分針352、時針353が配置されている。また、文字板35の裏面には図示しないリング状の日車が設けられ、文字板35に形成された窓から日車の外周に印字された日付が表示されるようになっている。
本実施形態では、文字板35は、ガラス、透明プラスチックなどの透光性を有する非導電性部材(電気絶縁体)で構成されている。また、文字板35の裏側には、ソーラーパネル36が文字板35と重ねて設けられている。ソーラーパネル36は、電波を透過させるポリイミドからなるフレキシブル基板により形成されている。
裏蓋33の一部は、非導電性部材である円形状のガラス板331が使用されている。ガラス板331は、裏蓋33の本体である金属製の外周リング内に嵌め込まれている。
〔2.受信手段の構造〕
次に、時刻情報を受信する構造について説明する。
時刻情報の受信手段2は、図3に示すように、電波を受信するアンテナ21と、受信電波に同調させる同調回路22と、時針電波から得られる時刻情報を処理する受信回路23と、処理された時刻情報を記憶する時刻データ記憶回路24とを備えて構成されている。
同調回路22は、アンテナ21に対して並列に接続された2つのコンデンサ22A,22Bを備えて構成され、一方のコンデンサ22Bがスイッチ22Cを介してアンテナ21に接続されている。
次に、アンテナ21は、図4、図5に示すように、磁性体のコア211にコイル212を巻いて構成されており、必要に応じて、耐食性に優れるカチオン電着塗装等で絶縁を施したものである。ここで、図4はアンテナ21の平面図、図5はアンテナ21を側方からみた断面図である。
コア211は、図5に示すように、コイル212の内部に設けられる平面矩形状の直線部(コイル部)211Cと、この直線部211Cの長手方向両端側に略円弧状に湾曲して延設される端部(延設部)211Aとが一体的に形成された構成である。
ここで、各端部211Aは、図4の平面図におけるコイル212の軸方向と交差する中心線C1および図5の断面図における中心線C2の、それぞれに対して互いに略線対称に形成されている。
図6は、コア211を構成するアモルファス箔2110,2111を示す図であり、(A)は文字板側のアモルファス箔2110を示す平面図であり、(B)は裏蓋側のアモルファス箔2111を示す平面図である。
コア211は、薄膜磁性体としてのアモルファス箔を時計の厚さ方向(図5中の上下方向)に沿って複数枚積層してなる積層コアとなっている。このコア211は、平面形状が扁平した略U字状に形成されたアモルファス箔2110と、アモルファス箔2110より平面積が小さく、平面形状が略円弧状に形成されたアモルファス箔2111との2種類のアモルファス箔からなる。
略U字状のアモルファス箔2110は、コア211の直線部211Cおよび両端部211Aに対応した形状となっており、略円弧状のアモルファス箔2111は、コア211の一方の端部211Aにのみ対応した形状となっている(図5参照)。
コア211は、積層されたアモルファス箔2110,2111を補強するため、コア保持部材としてのアンテナ枠213に収納されている。
アンテナ枠213は、図4,図5に示すように、アモルファス箔2110の平面形状よりも一回り大きい平坦な略U字状に形成されている。そして、アンテナ枠213は、コイル212の中心軸に直交する断面形状が略コ字状に形成された収納部216,217を有している。
この収納部216,217は、直線部211Cが収納される収納部216と、収納部216よりも深底で各端部211Aが収納される収納部217とから構成される。つまり、収納部216よりも収納部217の方が裏蓋33側により多くのアモルファス箔を収納できるようになっている。なお、アンテナ枠213は、合成樹脂の射出成形品などの非導電性部材で構成されている。また、アンテナ枠213において両端部211Aに対応する部分の厚みは、コイル212よりも裏蓋側に突出しないように設定されている。すなわち、アンテナ21の厚みとしては、コイル212部分の厚みが最大となっている。
そして、深底の収納部217に略円弧状のアモルファス箔2111が複数枚積層して収納され、その上に、略U字状のアモルファス箔2110が複数枚積層されてコア211が構成されている。すなわち、両端部211Aに積層されたアモルファス箔の積層数の方が直線部211Cにおける積層数よりも多くなっている。
収納部216,217の内側に、アモルファス箔2110,2111が積層して配置されることで、アンテナ枠213は、アモルファス箔2110,2111の裏蓋33側の面と、コア211の長手方向に沿ったアモルファス箔2110,2111の両側の積層側面と、コア211の両端部におけるアモルファス箔2110,2111の積層端面とをそれぞれ覆っている。なお、コア211を収納する収納部216,217の深さは、収納されたコア211の一部が収納部216,217から地板側(図5中の上側)に飛び出さないように十分深く設定されている。
このようにコア211がアンテナ枠213に収容されることにより、コア211を振動、衝撃等の外乱から保護できるとともに、コイル212の巻線作業が容易になり、コイル212の巻きくずれを防ぐこともできる。
なお、コア211の強度によっては、アンテナ枠213を不要にできる場合もある。
コア211は、アモルファス箔(例;Co50wt%以上のコバルト系のアモルファス箔)2110,2111を型で打ち抜くか、エッチングで成形して10〜30枚程度積層して貼り合わせ、焼鈍等の熱処理を行って磁気特性を安定化させたものである。アモルファス箔2110,2111を貼り合わせる際の接着剤には、硬化した際にアモルファス箔2110,2111に応力がかからないようなものを選定して使用している。
コア211を構成する各アモルファス箔2110,2111は、厚さ寸法が0.01mm〜0.05mm程度であって、例えば30枚積層した場合、その積層方向の厚さ寸法は0.3mm〜1.5mm程度である。
また、アモルファス材は保磁力が0.32A/m程度と小さく、フェライトに比べて磁気特性が良いため、より小型・薄型のアンテナ21を実現できる。そして、アンテナ特性は、アンテナの体積に影響されるため、アンテナを薄くする分、アンテナ特性を維持するには、平面積を大きくするか、アンテナ長(コアおよびコイルの長さ)を長くする必要がある。従って、本実施形態では、コア211の幅寸法は例えば0.5〜3.0mm程度であり、長さは15〜30mm程度とされている。
なお、アモルファス箔の厚さが0.05mmより厚くなると、アモルファス箔の厚さ中央部を迅速に冷却することが困難であるため、金属はアモルファス化されることなく結晶化されてしまう。すなわち、アモルファス材を製造するには、金属が結晶化される以前に、迅速に冷却する必要があり、そのためには金属の厚さを小さくする必要がある。また、アモルファス箔の厚さが0.01mmより小さくなると、組立作業時など、アモルファス箔の強度が低下して変形しやすい。
コイル212は、長波標準電波(40〜77.5kHz)を受信する場合は、10〜50mHz程度のインダクタンス値が必要となる。このため、本実施形態では、コイル212として直径0.1μm程度のウレメット線を数百ターンほど巻いている。なお、本実施形態では、コイル212の巻線作業を容易にし、巻きくずれを防止するため、コイル212をコア211の直線部211Cに巻きつけて、両端部211Aには巻いていない。
また、コイル212の巻き方としては、特に限定されず、乱巻きなどでもよいが、特に整列巻きが好ましい。整列巻きを採用すれば、コイル線材間の無駄な空間が無くなり、同じインダクタンス値を得るためのコイル体積を小さくできる。なお、コイル212は、アモルファス箔2110,2111が収納された状態のアンテナ枠213の外周に巻き回されている。
〔3.回路基板の構成〕
上述した図3に示すコンデンサ22A,22B、受信回路23、および記憶回路24は、図1に示すように、それぞれ同調用素子481、受信IC482、およびRAMとして裏蓋33側の回路基板40に実装されている。このほか、回路基板40には、CPU491や基準振動子492等が実装されている。
ここで、アンテナ21と受信IC482とは、同調用素子481を介して2本の配線で接続されている。すなわち、コイル212の一方の端部から導線を引き出して回路基板40にはんだ付けすることにより、アンテナ21と受信IC482とが導通されている。なお、ポリイミドからなるフレキシブル基板などがアンテナ枠213に設けられている場合には、コイルをフレキシブル基板に接続するとともに、このフレキシブル基板を回路基板40にねじ止めし、フレキシブル基板およびねじを介してアンテナ21と回路基板40とを導通してもよい。
〔4.外装ケース内の部品配置〕
図2において、外装ケース3内に収容されたムーブメント4には、図示しない輪列、地板37、文字板35、回路基板40、電池、指針および日車を駆動するモータなどとともに、上述のアンテナ21が組み込まれている。
ところで、本実施形態のアンテナ21は、コア211の端部211Aの裏蓋33側にアモルファス箔が多く積層され、端部211Aの厚さ寸法が直線部211Cの厚さ寸法よりも大きい点において特徴的な形状である。以下、このアンテナ21の外装ケース3内の配置に関して説明する。
アンテナ21は、図1に示すように、ケーシング31の内周面31Aの9時方向に寄せて配置されており、コア211の両端部が内周面31Aに近接している。アンテナ21がケーシング31内の9時方向に配置されているのに対して、電池452は、略1時方向に配置されており、アンテナ21および電池452は、ケーシング31内で比較的離れて配置されている。なお、電池452には、高容量二次電池であるリチウムイオン電池が採用されており、ソーラーパネル36によって発電された電力は、この電池452に蓄積されている。
また、基準振動子492は6時方向に配置され、CPU491等と比べてアンテナ21から離して配置されている。そして、モータ421,431の駆動コイル422,432はそれぞれ3時方向、4時方向と、やはりアンテナ21から離して配置されている。
なお、アンテナ21とムーブメント4との間には、緩衝材として、プラスチック製円板からなる図示しないスペーサが設けられている。
さらに、外装ケース3の内周面31Aとアンテナ21との間には、プラスチック製のリング状の中枠39が設けられている。
図2にて、アンテナ21は、アンテナ枠213の両端部の孔214に挿入されたねじ215により、地板37の裏蓋33側の面に対してねじ止めされ、ケーシング31内に固定されている。時計1の厚さ方向において、コイル212の少なくとも一部と重なる部分の地板37には、時計1の厚さ方向に貫通する貫通孔371が設けられ、コイル212の文字板35側の一部が貫通孔371に挿入された状態となっている。
なお、ねじ止めに代えて、コア211の各端部211Aの先端部が熱可塑性樹脂(ホットメルト)、紫外線硬化型エポキシ等を用いて地板37の周縁にそれぞれ接着されてもよい。アンテナ21の固定には、緩衝材として弾性のあるシーリング材を使用してもよい。
また、コア211のアモルファス材料は、保磁力が0.32A/m程度とフェライトに比べて小さいので、コア211の端部211Aを内周面31Aに近接配置しても、ケーシング31からの磁気的な影響を受けにくい。よって、本実施形態では、中枠39のリング線幅を数mm程度に設定し、端部211Aと内周面31Aとの間の距離を非常に小さくしている。
裏蓋33側に組み込まれた回路基板40には、図1に示すように、コア211の一方の端部211Aおよび直線部211Cが配置される位置に切欠401が形成されている。すなわち、回路基板40は、時計1の厚さ方向においてコイル212およびコア211の一方の端部211Aと重ならず、コア211の他方の端部211Aと重なるように形成されている。そして、この切欠401から、コイル212と一方の端部211Aとが裏蓋33側に露出している。
また、回路基板40には、図示しない地板に設けられた駆動コイル412,422,432に対応するそれぞれの位置に矩形状の切欠402が形成されていて、これらの切欠402からは、各駆動コイル412,422,432がそれぞれ露出している。
アンテナ21で長波標準電波等の電波を受信するときは、電波の磁界成分は、アンテナ21のコア211において、一方の端部211Aから他方の端部211Aへと通過する。すると、コア211に巻回されたコイル212に交流電流が誘導され、これに伴ってコイル212の両端に交流電圧が発生する。そして、この交流電圧がアナログ受信信号として受信回路23に送られる。
そして、このアナログ受信信号を受信回路23で増幅、復調、デコード等の処理をしてデジタルの時刻データとし、この時刻データは、記憶回路24に記憶される。
アンテナ21は、通常、コア211の各端部211Aを結ぶ延長線方向(コア211やコイル212の軸方向)の磁界に反応する指向性を有している。すなわち、コイル212と磁界とが鎖交する方向が最大感度方向となるため、コア211やコイル212の軸方向ないしその近傍に金属製のケーシング31が近接して配置されていると、コイル212を鎖交する磁界が妨げられてアンテナ21の受信感度が低下する。
これに対し、本実施形態では、前述のように、コア211の端部211Aの厚さ寸法が直線部211Cの厚さ寸法よりも大きく、コア211が端部211Aにおいて裏蓋33側に拡張されているので、電波の受信感度が向上される。すなわち、裏蓋33側からコイル212に入る磁束を集磁しやすくなってコア211の集磁効果が高まるため、電波の受信感度が向上される。
この集磁効果について図を用いて説明する。
図7(B)は、コアがアモルファス箔2110を複数枚積層したのみで形成されている比較用のアンテナを側面からみた概略図である。これに対し、図7(A)は、コアが2種類のアモルファス箔2110,2111を用いて構成され、コアの両端部211Aの厚さ寸法が、コイル212の内部のコアの厚さ寸法よりも大きく形成された本実施形態のアンテナを側面からみた概略図である。そして、コアの両側の矢印は、アンテナでの電波受信に伴って発生する磁束線を示す。すなわち、コアの両端部211Aをコアの中央部よりも厚くすると、より多くの磁束線がコイル212を通過して電波の受信感度が向上される。特に、コアの両端部211Aを厚くすることで、時計の厚さ方向(例えば、文字板側や裏蓋側)からの磁束線をアンテナが集磁しやすくなる。
一方、アンテナ21の平面配置に関しては、前述のように円弧状に形成した端部211Aを内周面31Aに沿って配置している。このため、図1に示すとおり、コア211の端面211Bから、端部211Aの軸方向に配置される金属製のケーシング31の内周面31Aまでの距離D1を比較的大きくでき、アンテナ21における電波の受信感度を向上することができる。なお、この距離D1は、ケーシング31の直径等によって決められるが、例えばケーシング31の直径が30mm程度、アンテナコアの幅寸法が約3mm程度であったとすると、距離D1は約6.5mm程度である。
そして、電池452がアンテナ21と離して配置されていることから、ステンレス等の金属製ケースを備えている電池452によるアンテナ21の鎖交磁界への影響を回避できる。また、基準振動子492もアンテナ21と離して配置されているので、長波受信周波数(40kHz)に近い32.768kHzの水晶振動子が利用されている基準振動子492によってアンテナ21にノイズ信号が混入するおそれが小さく、時刻情報を良好に受信できる。さらに、駆動コイル422,432もアンテナ21とは離して配置され、駆動コイル422,432によるアンテナ21への磁気影響が低減されている。
このような第1実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(1)端部211Aにおけるアモルファス箔2110,2111の積層数を、直線部211Cにおけるアモルファス箔2110の積層数よりも多くすることにより、電波の受信感度を向上させることができる。すなわち、裏蓋33側からコイル212に入る磁束を集磁しやすくなってコア211の集磁効果が高まる。従って、限られたスペースを有効に利用するとともに、電波の受信感度を向上させることができる。
(2)金属性のケーシング31が使用されていてもアンテナ21の受信感度が高いことから、ケーシング31の内周面31Aにコア211を出来る限り近付けて、ケーシング31内の平面的なスペース効率を大きく向上させることができる。これにより、時計1の小型化を促進できる。また、金属製のケーシング31により、外装ケースをプラスチック等で構成した場合に比べて高級感のある外観意匠を得ることができ、これによりデザイン上の制約も少ない時計1を提供することができる。
(3)アモルファス箔2110,2111を積層させるだけで、比較的容易に、端部211Aの厚さ寸法を容易に変更でき、アンテナ21の受信感度を調整しやすい。
(4)コ字状の断面形状の収納部216,217にコア211が収納されていることで、熱処理してもろく割れやすくなったアモルファス箔2110,2111を落下等による衝撃から保護することができ、コア211の耐久性を向上させることができる。
(5)地板37が貫通孔371を有するので、アンテナ21を外装ケース3内に配置する際に、コイル212の文字板35側の一部を貫通孔371内に装入することができる。従って、アンテナ21を外装ケース3内に配置しても、時計1の厚さ寸法の増加を抑制することができる。さらに、アモルファス箔2111の積層数だけ厚くした端部211Aを収納するアンテナ枠213が、コイル212の裏蓋33側の外周面よりも突出していないので、コア211の端部211Aを厚くしたことによる時計1の厚さ寸法の増加を回避することができる。
(6)回路基板40が時計1の厚さ方向においてコイル212と重ならないので、例えば、回路基板40とコイル212とが互いに重なる場合に比べて、時計1の厚さ寸法の増加を抑制することができ、時計1の薄型化を図ることができる。一方、回路基板40がコア211の他方の端部211Aと重なっているが、この部分の回路基板40上にも例えば同調用素子481のような素子を実装したり配線パターンを形成したりすることができ、外装ケース3内のスペースの有効利用を図ることができる。
(7)ケーシング31内の平面的なスペース効率が向上された結果、外装ケース3の内部に配置される電池等452、受信IC482、基準振動子492、モータ411,421,431等のレイアウトの制限が少なくなり、比較的大きなあるいは巻数の多いアンテナ21を用いることができる。これにより、アンテナ21の感度をケーシング31内のスペース効率と相乗的に向上させることができる。
(8)コア211にアモルファス箔2110,2111を用いているので、磁束が流れる方向の断面積を小さくでき、磁束変化により生じる渦電流が抑制され、鉄損を小さくできる。すると、渦電流により生じる磁界を抑制することができ、結果としてアンテナ21の受信感度を向上させることができる。
(9)コア211の端部211Aを平面円弧状に形成し、ケーシング31の内周面31Aに沿って配置したので、コア211の端面211B(図1)と、この端面211Bに対向する位置にある内周面31Aとの距離D1(図1)を比較的大きくすることができる。このため、コア211を通ってコイル212を鎖交する標準電波の磁界がケーシング31によって妨げられるのを防止できる。すなわち、アンテナ21の受信感度に優れ、コア211の端部211Aが時計1の厚さ方向に加えて平面方向にも曲げられていることから、コア211の端部211Aをケーシング31の内周面31Aに一層近接させて配置可能となるので、時計1を更に小型化できる。
(10)アモルファス箔2110の積層されたコア211がアンテナ枠213により保持されているので、アンテナ21を地板37に安定して確実に固定でき、アンテナ21の時計1への組み込みも容易となる。
また、コア211がアンテナ枠213により保持された状態でコイル212が巻き回されているため、コイル212を構成する導線がコア211のエッジで傷ついて切れるのを防止できる。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、以降の各実施形態の説明では、既に説明した実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
第1実施形態では、裏蓋および文字板が非導電性部材で構成されていたが、本実施形態では、文字板35は同様に非導電性部材で構成されているが、裏蓋33Aは金属製である。これに伴って、コア221の端部221Aにおいて、略円弧状のアモルファス箔2211は、第1実施形態の反対側である文字板35側に積層されている。
図8は、本実施形態の時計1Aの側断面図である。
アンテナ21Aは、アモルファス箔2210,2211が積層されたコア221にコイル212を巻いて構成されている。
また、アンテナ枠213Aの収納部216Aは、コア221の直線部221Cおよび両端部221Aが同じ深さとなるように形成されている。この収納部216Aには扁平した略U字状のアモルファス箔2210が積層され、アモルファス箔2210にさらに略円弧状のアモルファス箔2211が積層されている。すなわちアモルファス箔2210よりも文字板35側に複数のアモルファス箔2211が積層され、両端部221Aのコア221の厚さ寸法が直線部221Cのコア221の厚さ寸法よりも大きくなっている。また、両端部221Aのコア221が収納される収納部216Aについては、前記第1実施形態の収納部217(図5)と比べて、裏蓋側にアモルファス箔2111が積層されていない分だけ浅くなっている。
地板37Aの裏蓋33A側の面には、アンテナ21Aの両端部221Aに対応する位置に、コア溝部372が形成されている。このコア溝部372には、アンテナ21Aの両端部221Aに積層されたアモルファス箔2211と、アンテナ枠213Aの両端部の一部とが収納されている。
時計1Aの厚さ方向において、コイル212の少なくとも一部と重なる部分の地板37Aには、時計1Aの厚さ方向に貫通する貫通孔371が設けられ、コイル212の文字板35側の一部が貫通孔371に挿入された状態となっている。また、アモルファス箔2211の積層数だけ厚くなっているコア221の端部221Aの一部分は、コイル212の文字板35側の外周面よりも文字板35側に突出していない。
なお、平面的な配置に関しては、第1実施形態と同様であり、図1に示すように、9時方向に配置されたコア221の端部221Aと離間配置するように、略1時方向に電池452、6時方向に基準振動子492、3時または4時方向に駆動コイル422,432とがそれぞれ配置されている。これにより、電池452や基準振動子492、駆動コイル422,433などによるアンテナ21Aの鎖交磁界への干渉が防止されている。
本実施形態では、第1実施形態による効果に加えて、次のような効果を奏する。
(11)非電導性部材で形成された文字板35を有し、コア221の直線部221Cの厚さ寸法に対して、端部211Aの厚さ寸法が文字板35側に大きくなるように設定されているので、文字板35側から入る電波を受信しやすくなる。従って、裏蓋33Aが金属製であっても、文字板35側からの集磁効果が高くなることで電波の受信感度を向上させることができる。
(12)地板37Aのコア溝部372に、アモルファス箔2211と、アンテナ枠213Aの両端部の一部とが収納されるので、時計1A全体の厚さ寸法が大きくならず、アンテナ21Aの厚さ方向の配置スペースを確保できる。また、地板37Aは時刻表示手段等を支持しているため、コア溝部372以外の部分については従来の地板の形状をそのまま採用でき、設計変更が少なくて済む。さらに、アモルファス箔2211がコア溝部372に収納されることで、衝撃からコア221が保護される。
(13)地板37Aが貫通孔371を有するので、アンテナ21を外装ケース3内に配置する際に、コイル212の文字板35側の一部を貫通孔371内に装入することができる。従って、アンテナ21を外装ケース3内に配置しても、時計1の厚さ寸法の増加を抑制することができる。さらに、アモルファス箔2211の積層数だけ厚くした端部221Aが、コイル212の文字板35側の外周面よりも突出していないので、コア221の端部221Aの一部を厚くしたことによる時計1Aの厚さ寸法の増加を回避することができる。
(14)文字板35を介して時刻情報が受信されるので、裏蓋33Aには特に材料の制約がなく、金属材などの導電性部材を採用することにより、裏蓋33Aの仕上げの質感を向上させることができる。
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態について図面に基づいて説明する。
図9は、本実施形態のアンテナ21Bを側方からみた断面図である。図10は、コア241を構成するアモルファス箔2410,2411を示す図であり、(A)は文字板側のアモルファス箔2410を示す平面図であり、(B)は裏蓋側のアモルファス箔2411を示す平面図である。
第1実施形態のアンテナ21は、図5にてコア211の両端部211Aに、略円弧状のアモルファス箔2111が追加して積層されたものであるが、本実施形態では、図9および図10に示すように、コア241の一方の端部241Aにのみアモルファス箔2411を積層した後、さらにアモルファス箔2410が積層されたものである。アンテナ枠213Bには、直線部241Cおよび他方の端部241Bに対応する位置に収納部216Bが形成され、一方の端部241Aに対応する位置に収納部216Bよりも深底の収納部217が形成されている。そして、一方の端部241Aの厚さ寸法が、直線部241Cの厚さ寸法よりも大きく設定されている。
さらに、他方の端部241Bにおけるアンテナ枠213Bの裏蓋側(図9中の下側)の面には、フレキシブル基板によるアンテナ用の回路基板40Aが取り付けられている。この回路基板40Aには、アンテナ21の同調用素子44が複数個実装されている。ここで、回路基板40Aは、孔214に挿入されたねじ215(図8)により、アンテナ枠213Bとともに回路基板40Aを挟み込むようにして地板に固定され、これによって回路基板40Aが回路基板40(図1)と導通されている。
本実施形態では、前述の効果に加えて、次のような効果を奏する。
(15)コア241の一方の端部241Aについては、アモルファス箔2411によって厚さ寸法を直線部241Cの厚さ寸法よりも大きくすることで、受信感度を向上させることができ、コア241の他方の端部241Bについては、アンテナ用の回路基板40Aを配置することで、ケーシング内のスペースを有効に利用できる。これにより、アンテナ21Bの受信感度をケーシング内スペースの有効利用と相乗的に向上させることができる。
〔第4実施形態〕
次に、本発明の第4実施形態について図面に基づいて説明する。
図11は、本実施形態のアンテナ21Cを側方からみた断面図である。図12は、コア251を構成するアモルファス箔2510,2511を示す図であり、(A)は文字板側のアモルファス箔2510を示す平面図であり、(B)は裏蓋側のアモルファス箔2511を示す平面図である。
前述の第3実施形態のアンテナ21B(図9)は、コア241の一方の端部241Aの全体が直線部241Cよりも厚くなるように形成されていたが、本実施形態のアンテナ21Cは、図11に示すように、コア251の一方の端部251Aの少なくとも一部分が直線部251Cよりも厚くなるように形成されている。
図12にも示すように、コア251の一方の端部251Aは、第3実施形態のアモルファス箔2411よりも小さい平面積のアモルファス箔2511が積層された後、さらにアモルファス箔2510が積層されたものである。アンテナ枠213Cには、直線部251Cおよび他方の端部251Bに対応する位置に収納部216Bが形成され、一方の端部251Aに対応する位置に収納部216Bよりも深底の収納部217Aが形成されている。この収納部217Aについては、前記第3実施形態の収納部217(図9)に比べて、アモルファス箔2511の面積がアモルファス箔2411よりも小さい分だけ、少ない収納容積となっている。また、コア251については、一方の端部251Aの厚さ寸法が、直線部251Cの厚さ寸法よりも部分的に大きく設定されている。
なお、第3実施形態と同様に、他方の端部251Bにおけるアンテナ枠213Cの裏蓋側(図11中の下側)の面には、フレキシブル基板によるアンテナ用の回路基板40Bが取り付けられ、この回路基板40Bには同調用素子44が複数個実装されている。
本実施形態では、前述の効果に加えて、次のような効果を奏する。
(16)外装ケース内に収納される各部材の配置上の制約を受けて、コア251の厚さ寸法を増やすスペースを十分に確保できない場合であっても、コア251の一方の端部251Aについて僅かであっても部分的にアモルファス箔2511の積層枚数を多くすることによって、受信感度を改善させることができる。
〔第5実施形態〕
次に、本発明の第5実施形態について図13〜図17を参照して説明する。
本実施形態の時計は、第1実施形態の時計1とほぼ同様の構成であるが、本実施形態では、より具体的な構造が示された詳細な図面を参照して説明する。
図13には、本実施形態にかかる時計1Bの平面図が示されている。
この時計1Bも、時刻情報が重畳された外部信号としての標準電波を受信して表示時刻を修正する電波修正時計である。時計1Bはアンテナ51を備え、アンテナ51は地板50に支持固定されている。ここで、地板50は、平面形状略円形に形成されており、この地板50上に時計1Bの各構成部品が配置されている。
時計1Bは、アンテナ51以外の主な構成部品として、秒針351(図2)を駆動する秒モータ411、および時針353および分針352(図2)を駆動する時分モータ421と、日車(図示せず)を駆動する暦モータ431と、電源としての電池452を収納する電池収納部541と、リュウズなど外部から使用者が操作可能な外部入力装置3Aとを備える。
なお、図13は、時計1Bの時刻表示側とは反対側(裏蓋側)から見た図であり、この図において、上方向が時計1Bの3時方向、下方向が9時方向、右方向が12時方向、左方向が6時方向となっている。
秒針と秒モータ411との間には、秒モータ411からの駆動力を秒針に伝達する秒針用輪列522が設けられ、時針および分針と時分モータ421との間には、時分モータ421からの駆動力を時針および分針に伝達する時分針用輪列527が設けられている。
秒モータ411は、ステッピングモータで構成され、時計1Bの略9時方向でアンテナ51よりも地板50の中央側に配置される。
秒針用輪列522は、秒モータ411のロータに噛合する秒中間車5221と、秒中間車5221に噛合する四番車5222とを備えている。四番車5222には、秒針が固定されている。秒モータ411のステッピングモータにモータパルスを流すと、電磁誘導によりロータが回転する。この回転運動は、秒中間車5221、および四番車5222の順に適切な減速比(増速比)で減速されながら伝達され、秒針が1パルス1秒の所定速度で回動する。
時分モータ421は、秒モータ411と同様にステッピングモータで構成され、時計1Bの略3時方向に配置されている。
時分針用輪列527は、時分モータ421のロータに噛合する五番車5271と、五番車5271に噛合する三番車5272と、三番車に噛合する二番車5273と、二番車5273に噛合する日の裏車5274と、日の裏車5274に噛合する筒車5275とを備える。二番車5273および筒車5275は、四番車5222と同軸上に配置され、二番車5273には分針が、筒車5275には時針が固定されている。時分モータ421にモータパルスを流すと、電磁誘導によりロータが回転する。この回転運動は、五番車5271、三番車5272、二番車5273の順に適切な減速比(増速比)で減速されながら伝達され、分針が1時間で一周する速度で回動する。また、二番車5273の回転運動は、日の裏車5274、筒車5275の順に適切な減速比(増速比)で減速されながら伝達されて、時針が12時間で1周する速度で回動する。
ここで、秒モータ411と時分モータ421とは、互いに略対向する位置に配置されている。つまり、秒モータ411と時分モータ421とは、地板50の略中心(つまり二番車5273、四番車5222、および筒車5275の回転中心であり、指針の回動中心)を挟んで互いにほぼ反対側に配置されている。
暦モータ431は、秒モータ411および時分モータ421と同様に、ステッピングモータで構成され、時計1Bの略5時方向に配設されている。
日車と暦モータ431との間には、暦モータ431からの駆動力を日車に伝達する暦用輪列533が設けられている。暦用輪列533は、ロータに噛合する日回し第一中間車5331と、日回し第一中間車5331に噛合する日回し第二中間車5332と、日回し第二中間車5332に噛合する日回し車5333とを備える。日回し車5333は、地板50を貫通して文字板側に歯車を有し、この歯車が日車の内歯車に噛合される。なお、日車の平面方向の位置は、歯車と内歯車との噛合によって行われ、従来日車の位置決めに用いられるようなジャンパは設けられていない。
暦モータ431にモータパルスを流すと、電磁誘導によりロータが回転する。この回転は、日回し第一中間車5331、日回し第二中間車5332、日回し車5333の順に伝達され、日回し車5333の回転によって日車が回転し、表示される日付が変更される。
電池収納部541には、電池452が収納されている。電池452は、二次電池である。時計1Bは、時刻表示側に配置されたソーラーパネル36(図2)の発電によって駆動用エネルギーを得ている。すなわち、本実施形態では、前記各実施形態とは異なり、文字板および裏蓋の両方が非導電性部材で構成されている。ソーラーパネル36によって発電された電力は、この電池452に蓄積されている。電池収納部541は、時計1Bの略1時方向に配設され、地板50の外周側に配置されている。
ここで、電池収納部541は、時分針用輪列527よりも地板50の外周側(外側)に配置されている。
図14には、アンテナ51からコイル512を取り除いたものを時刻表示側(地板50側)から見た斜視図が示されている。アンテナ51は、地板50の外縁に略沿ったコア保持部材としてのアンテナ枠513と、アンテナ枠513に収められたコア521と、アンテナ枠513に巻かれたコイル512(図13)と、アンテナ枠513の裏蓋側に配置されている回路基板40C(図13)とを備えている。図14では、コイル512および回路基板40Cを省略している。また、アンテナ枠513の一方の湾曲部556(図中の左側の湾曲部556B)において、コア521は途中で破断して一部を省略して示す。
このようなアンテナ51は、図13に示すように、時計1Bの略9時方向に地板50の外縁に沿って配置され、全体として時計1Bの略6時から12時の領域にわたって配置される。
アンテナ枠513は、コイル512の巻かれた直線状のコイル巻部555と、コイル巻部555の両端に形成されたフランジ部558と、それぞれのフランジ部558から連続して形成され、かつ図示しない地板の外周に沿って湾曲した湾曲部556とを備えている。アンテナ枠513の両端部(それぞれの湾曲部556の端)には、ねじでアンテナ枠513を地板50に固定するための固定孔557が設けられている。
なお、アンテナ枠513は、液晶ポリマなどの合成樹脂等の非導電性材料で構成されている。
ここで、フランジ部558によって、コイル512は湾曲部556に向かって巻き解けないようになっている。また、フランジ部558には、アンテナ51を地板50と係合させるための係止爪559が設けられている。
コイル巻部555に巻かれているコイル512の線径、巻き数などは、コイル512の材質やアンテナ51の受信感度などを勘案して設定されている。なお、コイル512の表面には予め接着剤が被覆されており、ヒータにより熱風をあてながらコイル512を巻くことにより、コイル512は互いに接着されている。
アンテナ枠513には、地板50と対向する側(図14において係止爪59が設けられた側)の面に開口し、かつコイル巻部555と両側の湾曲部556にまたがるように連続した収納部560が形成されている。なお、収納部560には、収納部560と略同形状のコア521が収められている。
ここで、コイル巻部555における収納部560は、略コ字状の断面形状を有しているが、コイル巻部555の収納部560の断面形状としては、略L字状や板状であってもよい。
なお、コイル512(図13)の内側にはコイル巻部555が存在せず、アンテナ枠513は、一対の湾曲部556A,556Bからなる2部品で構成されていてもよい。すなわち、コア521の両端部については、湾曲部556A,556Bで覆われ保持されることで、アンテナ51の両端部の強度が確保されているが、コア521の中央部については、コイルが巻き回されることで、アンテナ51の中央部の強度を確保することができる。従って、必ずしもコア521の中央部をコイル巻部555で覆う必要がなく、アンテナ枠513がコイル巻部555を備えていなくてもよい。
一方、アンテナ51の時計1Bの厚さ方向における形状は、第4実施形態のアンテナと略同様である。すなわち、コア521の積層枚数が部分的に多くなっており、コア521が部分的に厚くなっている。そのため、アンテナ枠513には、コア521を収納する収納部560が形成されているが、アンテナ枠513の湾曲部556Bには、収納部560よりも深底の収納部561が部分的に形成されている。
コア521は、Co系を主成分とするアモルファス金属の薄板を複数枚積層して構成されている。例えば、約0.01mmのアモルファス金属薄板が30〜40枚程度積層される。アモルファス金属薄板は接着剤により互いに接着され、収納部560との隙間に充填された接着剤により収納部560に固定されている。
コア521の一端側(回路基板40Cの配置された湾曲部556A側)の厚さ寸法は、コア521の中央部の厚さ寸法と略等しい。一方、コア521の他端側(回路基板40Cの配置されていない湾曲部556B側)の厚さ寸法は、コア521の中央部の厚さ寸法よりも部分的に大きい。すなわち、湾曲部556B側に設けられたコア521には、アモルファス金属薄板の積層枚数が部分的に多い箇所が形成されている。
コイル巻部および一方の湾曲部556Aに形成される収納部560の断面形状は、略コ字状に形成され、他方の湾曲部556Bに形成される収納部560の断面形状は、略L字状に形成されている。この湾曲部556Bの収納部560には、コア521の積層枚数が多い部分に対応して、部分的に、他より深く形成された断面コ字状の深底の収納部561が形成されている。
コア521は、これらの収納部560および深底の収納部561に収納され、外部からの衝撃等による破損が生じないように保護されている。
回路基板40C(図13)は、絶縁材料で構成されるフレキシブル基板で構成され、この回路基板40C上には、はんだによりコイル512の端部が接続され、アンテナ51の同調用素子481が複数個実装されている。ここで、一方の湾曲部556Aに設けられるコア521は、他方の湾曲部556Bのコア521のように積層枚数が多くなっておらず、湾曲部556Aと裏蓋との間のスペースが確保されており、このことによって、電気素子の実装された回路基板40Cが効率よく収められている。
図15には、アンテナ51を地板50に支持固定する前の状態の斜視図が示されている。図15では、回路基板40Cは省略されている。
アンテナ51は、地板50の外縁に沿って配置される。以下に、アンテナ51を地板50へ固定するための構造を説明する。
地板50のアンテナ51のコイル巻部555とフランジ部558とが収められる部分には、コイル巻部555とフランジ部558との形状に合わせた略長方形の開口部(貫通孔)566が形成されている。この開口部566は、三角板状の底部567を二隅に残して大部分が貫通している。そして、地板50は、開口部566の外側にブロック569を備えている。このブロック569には、図13にも示すように、壁568下部両端に直方体状の孔からなる係止部570が形成されている。
アンテナ51の支持固定は、以下のように行われている。
アンテナ51のフランジ部558に設けられた係止爪559を、地板50に設けられた係止部570に差込み、これと同時に、アンテナ枠513の両端部の固定孔557を地板50に設けられた円筒状のピン571に嵌めこむ。その後、ピン571の内部にねじをしめ込んでアンテナ51全体を地板50に固定する。
上述の主な構成部品および必要な部品が取り付けられ、アンテナ51の固定された地板50は、ムーブメントとして図示しない外装ケースに組み込まれ、時計1Bが得られる。
図16には、時計1Bの内部構成である回路ブロックについて示した。
時計1Bは、第1実施形態の時計1と略同様、時刻情報を含む電波を受信する通信手段としての受信手段2と、駆動制御回路4Aと、指針を駆動する駆動手段4Bと、時刻をカウントするカウンタ部4Cと、電力を供給する電力供給手段4Dと、リュウズなどの外部入力装置3Aとを備えて構成されている。
ここで、アンテナ51は、アモルファス箔で形成されたコアが使用されているが、これに限らず、フェライトにより形成されたコアであってもよい。この場合、コアは、フェライトを型成形し、熱処理することにより製造される。このコアの外観は、第4実施形態におけるアモルファス箔2510が積層されたコア251(図11)と同様に形成されている。すなわち、中央部の直線部の両側に湾曲して形成された端部をそれぞれ有している。
そして、駆動制御回路4Aから出力される周波数切替え制御信号により、前記スイッチ22C(図3)をオンまたはオフすることで、アンテナ51で受信する電波の周波数を切り替えるように構成されている。これにより、例えば、日本国内において、送信周波数40kHzのおおたかどや山(東日本)の標準電波出力局と、送信周波数60kHzのはがね山(西日本)の標準電波出力局とから出力されている2種類の周波数の長波標準電波を切り替えて受信することができるように構成されている。
またさらに、40kHzおよび60kHzに加えて、ドイツ等における77.5kHzを受信する3周波数構成とする場合は、スイッチ22Cの切替えによるアンテナ回路の静電容量およびインダクタンス(アンテナインダクタンス)の双方のスイッチ切替えによってインピーダンスを変化させ、受信電波周波数の切替えが行われる構成とすればよい。
受信手段2は、図16および図17に示すように、アンテナ51と、同調回路22と、受信回路23と、時刻情報を記憶する時刻データ記憶回路24とを備えている。ここでは、受信回路23についての説明を追加する。
受信回路23は、図17に示されるように、アンテナ51によって受信された長波標準電波信号を増幅する増幅回路231と、増幅された長波標準電波信号から所望の周波数成分のみを抜き出すバンドパスフィルタ232と、長波標準電波信号を平滑化し復調する復調回路233と、増幅回路231のゲインコントロールを行ない長波標準電波信号の受信レベルが一定になるように制御するAGC(Automatic Gain Control)回路234と、復調された長波標準電波信号をデコードして出力するデコード回路235とを備えて構成されている。
受信回路23で受信され信号処理された時刻情報は、図16に示すように、時刻データ記憶回路24に出力されて記憶される。
受信回路23は、予め設定されたスケジュールや外部入力装置3Aによる強制受信操作等によって、駆動制御回路4Aから出力される受信制御信号に基づいて時刻情報の受信を開始する。
駆動制御回路4Aには、図16に示されるように、パルス合成回路4A1からのパルス信号が入力される。パルス合成回路4A1は、水晶振動子などの基準振動子4A11からの基準パルスを分周してクロックパルスを生成し、また、基準パルスからパルス幅やタイミングの異なるパルス信号を発生させる。
駆動制御回路4Aは、一秒に一回出力され秒針を駆動させる秒駆動パルス信号PS1と、一分間に一回出力され時分針を駆動させる時分駆動パルス信号PS2とを、秒駆動回路41、時分駆動回路42に出力して、指針の駆動を制御する。すなわち、各駆動回路41,42は、各駆動回路41、42からのパルス信号によって駆動されるステッピングモータからなる秒モータ411,時分モータ421を駆動し、これにより各モータ411,421に接続された秒針と、分針および時針とを駆動する。そして、各指針、モータ411,421、駆動回路41,42によって時刻を表示する時刻表示手段が構成されている。なお、時刻表示手段としては、1つのモータで、時針、分針、秒針を駆動するものでもよい。
また、駆動制御回路4Aは、暦駆動回路43にも信号を出力して、ステッピングモータからなる暦モータ431により日車の駆動を制御する。
カウンタ部4Cは、秒をカウントする秒カウンタ回路4C1と、時分をカウントする時分カウンタ回路4C2とを備えて構成されている。
秒カウンタ回路4C1は、秒位置カウンタ4C11と、秒時刻カウンタ4C12と、一致検出回路4C13とを備えて構成されている。秒位置カウンタ4C11および秒時刻カウンタ4C12はともに60カウント、つまり1Hzの信号が入力された場合には60秒でループするカウンタである。秒位置カウンタ4C11は、駆動制御回路4Aから秒駆動回路41に供給される駆動パルス信号(秒駆動パルス信号PS1)をカウントしている。つまり、秒針を駆動させる駆動パルス信号をカウントすることによって、秒針が示している秒針の位置をカウントしている。
秒時刻カウンタ4C12は、通常は、駆動制御回路4Aから出力される1Hzの基準パルス信号(クロックパルス)をカウントする。また、受信手段2で時刻情報を受信した場合には、この時刻情報のうちの秒データに合わせてカウンタ値が修正される。
同様に、時分カウンタ回路4C2は、時分位置カウンタ4C21と、時分時刻カウンタ4C22と、一致検出回路4C23とを備えて構成されている。時分位置カウンタ4C21および時分時刻カウンタ4C22はともに24時間分の信号が入力されるとループするカウンタである。時分位置カウンタ4C21は、駆動制御回路4Aから時分駆動回路42に供給される駆動パルス信号(時分駆動パルス信号PS2)をカウントし、時針、分針が示している時分針の位置をカウントしている。
時分時刻カウンタ4C22は、通常は、駆動制御回路4Aから出力される1Hzのパルス(クロックパルス)をカウントする(正確には1Hzを60回計数したところで1カウントとする)。また、受信手段2で時刻情報を受信した場合には、この時刻情報のうちの時分データに合わせてカウンタ値が修正される。
各一致検出回路4C13,4C23は、各位置カウンタ4C11,4C21と各時刻カウンタ4C12,4C22とのカウント値の一致を検出し、一致しているか否かを示す検出信号を駆動制御回路4Aに出力する。
駆動制御回路4Aは、各一致検出回路4C13,4C23から不一致信号が入力されると、一致信号が入力されるまで各駆動パルス信号PS1,PS2を出力し続ける。このため、通常運針時は、駆動制御回路4Aから1Hzの基準信号によって各時刻カウンタ4C12,4C22のカウンタ値が変化して位置カウンタ4C11,4C21と不一致となると、各駆動パルス信号PS1,PS2が出力されて各指針が動くとともに、各位置カウンタ4C11,4C21が各時刻カウンタ4C12,4C22と一致することになり、この動作を繰り返すことで、通常の運針制御が行われる。
また、受信した時刻情報で各時刻カウンタ4C12,4C22が修正されると、そのカウンタ値に各位置カウンタ4C11,4C21のカウンタ値が一致するまで、各駆動パルス信号PS1,PS2が出力され続け、指針が早送りされて正しい時刻に修正される。
一方、暦に関しては、検出孔5271A,5272A,5273A,5222A,5275A(図13)の位置が一致してフォトセンサが受光を検知し、正時の状態であることが検出されるたびに、暦駆動回路43に信号が出力され、また、受信手段2で暦情報を受信した場合には、この暦情報が暦駆動回路43に出力される。
電力供給手段4Dは、自動巻発電機等によって構成された発電手段としての発電装置4D1と、発電装置4D1で発電された電力を蓄電する電池452とを備えて構成されている。
このような本実施形態においても、湾曲部556B側に設けられたコア521には、裏蓋側へアモルファス金属薄板が部分的に多く積層された箇所が形成されていることにより、前記第1実施形態、第2実施形態および第4実施形態と同様に、非導電性の裏蓋を介して時刻情報を良好に受信できる。これにより、時刻合わせおよび暦合わせをより確実に行うことができる。
このような第5実施形態によれば、前述の実施形態と同様の効果を奏するほか、次のような効果をも奏する。
(17)アンテナ枠513の一方の湾曲部556Bの深底の収納部561にアモルファス箔を積層配置することで、アモルファス箔の積層数を、コイル巻部555および他方の湾曲部556Aにおけるアモルファス箔の積層数よりも多くすることにより、裏蓋側からコイル512に入る磁束を集磁しやすくなってコア521の集磁効果が高まる。従って、ケーシング内の限られたスペースを有効に利用するとともに、電波の受信感度を向上させることができる。また、収納部560,561にコア521が収納されていることで、熱処理してもろく割れやすくなったアモルファス箔を落下等による衝撃から保護することができ、コア521の耐久性を向上させることができる。
(18)アンテナ51は、地板50に設けられた係止部570二箇所とアンテナ51の両端との位置の離れた四箇所によって係止され、地板50に安定して固定することができるので、比較的重量のあるアンテナ51の振動等によるばたつきを少なくできる。また、アンテナ51は地板50に直接固定されているので、地板50以外の部品でアンテナ51を押さえる必要がなくなり、アンテナ51をスペース的に効率よく収めることができる。
(19)アンテナ51は、アンテナ枠513の両端部による固定と、係止爪559と係止部570とが係合させることによって確実に係止することができ、より安定して地板50に固定できる。
(20)アンテナ枠513の形状を平面形状略円形の地板50の外縁に沿って弓型に形成するので、アンテナ51をスペース的に効率よく収めることができる。また、アンテナ枠513が弓型の形状であっても、アンテナ枠513の両端をねじ止めし、またコイル巻部555の両端に設けられた係止爪559を係止部570によって係止することにより、離れた四点でアンテナ51を地板に安定して固定できる。
(21)コア521を直接固定することなく、合成樹脂製のアンテナ枠513を固定している。したがって、コア521に直接余分な力が加わらないので破損や歪が生じにくく、受信感度を安定させることができる。
また、AGC回路234(図17)により増幅回路231のゲインコントロールが行われるので、電界強度によらず、受信信号レベルを一定とすることが可能となる。
〔変形例〕
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、以上述べた実施の形態に対し、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができる。
アンテナの形状についても、前記各実施形態には限定されない。例えば、アンテナの平面形状に関しては、第1実施形態において、コアの各端部を湾曲形成せずに、一方の端部から他方の端部まで直線状に延びるアンテナとしてもよい。あるいは、コアの中間部が平面円弧状に形成され、両端部が平面直線状に構成されたアンテナとしてもよい。
そして、アンテナの配置位置についても、前記各実施形態のようにケーシング内の9時方向に限られず、リュウズの巻真やボタンの軸等の位置を考慮して、外装ケース内の任意の位置にアンテナを配置できる。
アンテナとしては、コアとコイルとの間に絶縁テープを介装したものであってもよい。
また、アンテナとしては、コアの直線部がアンテナ枠ごと絶縁テープで巻かれて固定され、この絶縁テープの上から直線部およびアンテナ枠の周囲にコイルが巻き回されたものであってもよい。これにより、コイルとコアとを絶縁テープで確実に絶縁できるとともに、コアが断面矩形状に形成されていても、コアの角のエッジでコイルが切れるのを防止できる。
コアを形成する薄膜磁性体としては、コバルト系アモルファス金属に限らず、鉄系アモルファス金属等の箔(薄板)などでもよい。
なお、コアとしては、少なくとも直線部の厚さ寸法よりも、端部の厚さ寸法の方が大きく設定されていればよく、各実施形態のようなアモルファス箔(薄板)の積層構造体に限られず、別構造のアモルファス材のコアでもよい。また、フェライト材のコアでもよい。
アンテナ枠としては、収納部の断面形状が略コ字状に形成されたものに限らず、収納部の断面形状が略L字状に形成されたものでもよい。
また、アンテナ枠の代わりに、コア保持部材としてプラスチック製の板形状のベース板を用いて、アモルファス箔の裏蓋側の面および積層端面とを覆うようにしてもよい。このようなベース板により積層されたアモルファス箔を補強する効果がある。
外装ケースは、全体が金属製のものに限らず、例えば、プラスチックケースの表面にステンレスやチタン等の金属製カバーを取り付けて構成されたものでもよい。さらに、外装ケースは、合成樹脂やセラミックなどの非導電性材料で構成してもよく、さらにはこれらプラスチック等にメタリック塗装などの表面処理を施して金属層を形成したもので構成してもよい。
第1実施形態では、文字板および裏蓋の両方に非導電性部材が使用されていたが、これに限らず、文字板については導電性部材で構成され、例えば、文字板がステンレス鋼、真鍮、チタンなどの金属材料により形成されていてもよい。この場合、文字板が透光性を有しないことから、ソーラーパネルは設けられず、これに伴って電池には銀電池などの一次電池が採用されてもよい。
また、第2実施形態では、裏蓋に導電性部材が使用されていたが、裏蓋についても文字板と同様に非導電性部材で構成していてもよい。
なお、前記各実施形態では、外装ケースは胴部であるケーシング、カバーガラス、および裏蓋を備えて構成されていたが、これに限らず、胴部と裏蓋とが一体化されたワンピース型の外装ケースであってもよい。
第1実施形態において、裏蓋の外周リング内にガラス板が嵌め込まれていたが、このような構成に限らず、コアの端部における軸線と対向する位置のみにガラス部材を散点的に配置することも考えられ、また、裏蓋全体をガラス部材で構成することも考えられる。
本発明のアンテナ内蔵式電子時計は、前記各実施形態のような指針を備えたアナログ式の時計に限らず、デジタル式であってもよい。デジタル時計の場合、液晶パネルと回路基板、電池等で構成できてアナログ時計に比べて部品点数が少ないため、非常に薄型の時計にできる。
アンテナによって受信する無線情報としては、時刻情報を含む長波標準電波に限定されない。例えば、時刻情報を受信する場合でも、その無線信号としては、300MHz帯の微弱電波無線、400MHz帯の特定小電力無線、2.4GHz帯のBluetooth(ブルートゥース)等を利用してもよい。これらの無線を受信する場合には、周波数が高いため、コイルのターン数は少なくてよく、アンテナも小さくできる。
また、電波を用いた無線通信に限らず、電磁結合方式や電磁誘導方式等の他の無線通信方式を用いてもよい。なお、電磁結合や電磁誘導方式は、通信機器同士を近接させる必要があるが、ステンレス等の非磁性体であれば金属部分でも透過して通信が可能である。
さらに、アンテナを用いて通信する無線情報としては、時刻情報に限らない。例えば、時計1内にICカード機能を内蔵させ、電車の定期券や各種プリペイドICカードのような情報を送受信するために利用してもよい。例えば、外装ケース内にICチップとアンテナ等を組み込み、ICカードを用いた改札機や入退室管理機、各種の課金支払機等に腕時計を近接させて情報をやり取りできるようにしてもよい。この場合、別途、ICカードを出し入れする必要がなく、時計をはめた手を近付けるだけでよいため、操作性を非常に向上することができる。
従って、本発明の外装ケースに内蔵されるアンテナとしては、標準電波を受信する場合のような受信専用に用いるものでもよいし、非接触ICを用いたタグのように、情報を送受信するために用いてもよいし、さらには送信専用に用いてもよく、これらは本発明を適用する電子時計つまりはアンテナ内蔵式電子機器の種類に応じて適宜選択すればよい。
本発明は、電波修正時計などのアンテナ内蔵式電子時計に利用できる。
本発明の第1実施形態の時計を示す裏蓋側からみた平面図である。 前記実施形態の時計の側断面図である。 前記実施形態の受信回路の構成を示すブロック図である。 前記実施形態のアンテナの構成を示す平面図である。 前記実施形態のアンテナを示す側断面図である。 前記実施形態のアンテナを構成する薄膜磁性体を示す図であり、(A)は文字板側の薄膜磁性体を示す平面図、(B)は裏蓋側の薄膜磁性体を示す平面図である。 本発明の効果を説明する図であり、(A)は本発明の側面図、(B)は比較例の側面図である。 本発明の第2実施形態の時計の側断面図である。 本発明の第3実施形態のアンテナを示す側断面図である。 前記実施形態のアンテナを構成する薄膜磁性体を示す図であり、(A)は文字板側の薄膜磁性体を示す平面図、(B)は裏蓋側の薄膜磁性体を示す平面図である。 本発明の第4実施形態のアンテナを示す側断面図である。 前記実施形態のアンテナを構成する薄膜磁性体を示す図であり、(A)は文字板側の薄膜磁性体を示す平面図、(B)は裏蓋側の薄膜磁性体を示す平面図である。 本発明の第5実施形態の時計を示す平面図である。 前記実施形態のアンテナからコイルを取り除いたものの斜視図である。 前記実施形態のアンテナを地板に支持固定する前の状態の斜視図である。 前記実施形態の構成を示すブロック図である。 前記実施形態の受信回路の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1,1A,1B…時計(アンテナ内蔵式電子時計)、2…受信手段、3…外装ケース、21,51…アンテナ、33,33A…裏蓋、37,37A,50…地板、40,40A,40B,40C…回路基板、211,221,241,251,521…コア、211A,221A,241A,251A…端部(延設部)、211C,221C,241C,251C…直線部(コイル部)、212,512…コイル、213,213A,213B,213C,513…アンテナ枠(コア保持部材)、216,216A,216B,217,217A,560,561…収納部、371…貫通孔、372…コア溝部、566…開口部(貫通孔)、2110,2111,2210,2211,2410,2411,2510,2511…アモルファス箔(薄膜磁性体)。

Claims (5)

  1. 外装ケースと、
    前記外装ケース内に配置されて外部無線情報を受信するアンテナと、
    前記アンテナで受信した外部無線情報を処理する受信手段と、
    時刻表示手段と、を備えたアンテナ内蔵式電子時計であって、
    前記アンテナは、コアと、前記コアに巻き回されたコイルとを有して構成され、
    前記コアは、前記コイルの内部に設けられるコイル部と、前記コイル部の両側にそれぞれ延設される延設部とを含んで構成され、
    前記コイル部および前記延設部は、当該時計の厚さ方向に沿って積層された薄膜磁性体で構成され、
    前記延設部の少なくとも一部分における前記薄膜磁性体の積層数は、前記コイル部における前記薄膜磁性体の積層数よりも多く、当該時計の厚さ方向に沿った方向において、前記延設部の少なくとも前記一部分の厚さ寸法が、前記コイル部の厚さ寸法よりも大きい
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  2. 請求項1に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
    前記アンテナは、前記コアの少なくとも一方の前記延設部を収納可能な収納部が形成された非導電性部材からなるコア保持部材を有し、
    前記コイルの中心軸に直交する断面における前記収納部の断面形状は、略コ字状または略L字状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。
  3. 請求項1または請求項2に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
    前記外装ケースは、裏蓋を有するとともに、当該外装ケース内には、前記時刻表示手段を支持する地板が前記裏蓋に対向して配置され、
    前記地板の前記裏蓋側の面には、前記アンテナが固定されるとともに、前記延設部の少なくとも一部分を収納可能なコア溝部が形成されている
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  4. 請求項3に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
    当該時計の厚さ方向において、前記コイルの少なくとも一部と重なる部分の前記地板には、当該時計の厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられ、
    前記薄膜磁性体が前記コイル部よりも多く積層されている前記延設部は、前記コイルの外周面よりも外側に突出していないことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
    前記受信手段が実装された回路基板を備え、
    前記回路基板は、当該時計の厚さ方向において前記コイルと重ならず、かつ、当該時計の厚さ方向において前記コアの少なくとも一部と重なるように形成されている
    ことを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
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