JP5055924B2

JP5055924B2 - アンテナ装置及び電子機器

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Publication number: JP5055924B2
Application number: JP2006267790A
Authority: JP
Inventors: 和明阿部
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: CN101154765A; CN101154765B; JP2008089332A

Description

本発明は、アンテナ装置、及びアンテナ装置を備える電子機器に関する。

電子機器の一種として、時刻情報を含む標準電波を受信して自動的に現在時刻を修正する電波時計が知られている。このような電波時計において、標準電波を受信するアンテナ装置として、磁性材料であるアモルファス金属やフェライト等で構成されたコアにコイルを巻回したアンテナ装置が広く用いられている。

一方、モータで指針を駆動する時計の場合、時計制御に不要な外部磁気によって指針駆動に影響が出て、時計精度が低下することがある。このため、外部磁気を遮断する耐磁板を時計ケース内に設けることによって時計精度の保持を図ることが行われている。このような耐磁対策は、指針駆動に関して一般の時計と同様の構造を有する電波時計においても、時計精度の保持のために必要とされる。

ところで、電波時計は、時刻情報を含む標準電波を受信し、この電波から時刻情報を取り出すことにより正確な時刻を得て表示するものであることから、外部磁気を遮断するために耐磁板でモータ等のムーブメントを被覆すると、今度は、標準電波の受信が困難となり、その受信性能が低下するおそれがある。

そこで、従来、モータ等のムーブメントを耐磁板で被覆する一方、この耐磁板に開口を設け、この開口からアンテナ装置における磁性体のコイル巻回部を露出させることによって、受信性能の低下を防ぐようにした発明が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−２９４２５８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明によれば、耐磁板に開口を設け、その開口からアンテナ装置のコイル巻回部を露出させる構造であるため、時計ケースの広い範囲が耐磁板で被覆されてしまうこととなり、耐磁板でアンテナ装置のコイル巻回部までをも被覆する場合に比べれば、多少は受信感度が向上するものの、耐磁板の存在によって磁束のアンテナ装置への集束が制限されてしまい、さほどの受信感度の向上は望めなかった。
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、不要な外部磁気の遮断効果を有する一方で、受信精度の向上が図れるアンテナ装置及び電子機器を提供することを目的とする。

請求項１に記載のアンテナ装置は、複数のモータ本体を有する電子機器に備えられ、磁性体と、前記磁性体に巻回されたコイルとから構成されるアンテナ装置において、前記磁性体は、コイルが巻回される部分であるコイル巻回部と、前記コイルが巻回されないコイル非巻回部と、当該磁性体の端部に各々が磁気的に結合し、前記モータへの外部からの磁気を遮蔽するために、前記コイル非巻回部から当該モータの上部を覆う位置まで延びているとともに、外部からの電波の磁束を集める集磁部と有する２つの外部磁性体と、を備え、前記外部磁性体は、前記コイル非巻回部から別体に形成されているアンテナ装置であって、前記電子機器は、前記コイル巻回部の中心と機器本体中心とを結んだ線及びその延長線を境にして機器本体ケース内を２つの領域に区分し、前記２つの領域に存する前記モータ本体を該領域に存する前記外部磁性体で被覆するとともに、前記線及びその延長線上に存する該モータ本体を一方の前記外部磁性体で被覆するようにしたことを特徴とする。

請求項２に記載の電子機器は、請求項１に記載のアンテナ装置と、このアンテナ装置を収納した機器本体ケースとを備えたことを特徴とする。

請求項１に記載のアンテナ装置によれば、外部磁性体がモータ本体の上部を覆っているため、不要な外部磁気がモータ等には到達しにくくなることから、モータの誤作動に起因する機器本体精度の低下を防止することができる。
一方、モータ本体を覆っている外部磁性体部分はコイル巻回部と磁気的に連結されているので、外部磁性体部分が磁束を引き付けることにより、コイル巻回部の磁束が増大する。従って、アンテナ装置の受信感度が向上することになる。
また、コイル巻回部の中心と機器本体中心とを結んだ線及びその延長線を境にして機器本体ケース内を２つの領域に区分し、２つの領域に存するモータ本体を該領域に存する外部磁性体で被覆するとともに、前記線及びその延長線上に存する該モータ本体を一方の外部磁性体で被覆するようにしたので、両外部磁性体の表面積がほぼ均衡することとなり、受信感度が向上することになる。

請求項２に記載の電子機器によれば、モータの誤作動に起因する機器本体精度の低下を防止することができるばかりでなく、アンテナ装置の受信感度を向上させた電子機器を得ることができる。

図１は、この発明の実施形態における腕時計（電波時計）の平面図であり、図２は、図１のII−II矢視断面図、図３は、時計ケースに設置されたアンテナ装置の平面図、図４は、図３のIV−IV矢視断面図、図５は、図３のV−V矢視断面図、図６は、腕時計の機能構成を示すブロック図である。

図１から図５に示すように、腕時計１は、時計モジュール２０等を内部に収納する時計ケース１０を備えている。時計ケース１０の外周部分であって６時及び１２時それぞれの位置には、腕時計をユーザの手首に装着するための時計バンド６０が取り付けられているとともに、時計ケース１０の外周側面には、腕時計１の各種機能の実行を指示するためのスイッチ１１が設けられている。そして、時計ケース１０の隅部にはアンテナ装置３０が内蔵されている。

ここて、時計ケース１０は、ステンレスやチタン等の金属により環状の短柱形状に形成されている。従って、時計ケース１０は上下端（図２中、上下）が開口した形状となっている。また、時計ケース１０の６時及び１２時それぞれの位置の側方部分には、時計バンド６０を取り付けるための延出部１０aが形成されており、この延出部１０aには、時計バンド６０を取り付けるピンを通すための孔部１０ｂが形成されている。

時計ケース１０の上端部（図２中、上側）には、この上端部を塞ぐように時計ガラス１２がパッキン１３を介して嵌められている。一方、時計ケース１０の下端部（図２中、下側）には、この下端部を塞ぐように裏蓋１４がＯリング１５を介して取り付けられている。裏蓋１４は、ステンレスやチタン等の強度が強い金属により、厚みが薄いほぼ平板状に形成されている。

時計ケース１０の内部には時計モジュール２０が収納されている。この時計モジュール２０の上面に装飾板である文字板（時刻表示板）２１が配置されている。時計モジュール２０は、標準電波を受信するアンテナ装置３０やアナログ指針機構、このアナログ指針機構等を接続してこれらを制御する回路基板（図示省略）を含んでいる。このうち、アンテナ装置３０は、時計ケース１０内において、文字板２１を挟んで時計ガラス１２側の開口部とは反対側の位置、すなわち、裏蓋１４側の位置に配置されている。

アナログ指針機構は、文字板２１の中央部に形成された軸孔からその上方に伸びる指針軸と、この指針軸に取り付けられた時針や分針等の指針２２とを有し、指針２２を文字板２１の上方で運針させる。また、回路基板は、ＣＰＵ等の制御ＩＣと、発振回路を有して現在時刻を計時する計時回路と、アンテナ装置３０による受信信号を増幅・検波して標準電波に含まれるタイムコードを取り出す受信回路とを回路要素としている。制御ＩＣは、受信回路で取り出されたタイムコードに基づいて計時回路による現在時刻を修正し、修正した現在時刻を示すようにアナログ指針機構を制御して指針２２を運針させる処理等を行う。

図６は、腕時計１の内部構成を示すブロック図である。同図によれば、腕時計１は、ＣＰＵ１００と、入力部２００と、表示部３００と、ＲＯＭ４００と、ＲＡＭ５００と、受信制御回路部６００と、計時回路部７００と、発振回路部７２０とを備えて構成される。

ＣＰＵ１００は、所定のタイミング或いは入力部２００から入力された操作信号に応じてＲＯＭ４００に格納されたプログラムを読み出してＲＡＭ５００に展開し、該プログラムに基づいて腕時計１を構成する各部への指示やデータの転送等を行う。具体的には、例えば、所定時間毎に受信制御回路部６００を制御して標準電波の受信を行わせ、受信信号を基に計時回路部７００で計時される現在時刻データを修正する処理や、計時回路部７００によって計時された現在時刻を表示部３００に表示させる処理等を行う。

入力部２００は、腕時計１の各種機能の実行を指示するためのスイッチ１１を含み、このスイッチ１１が操作されると、対応する操作信号をＣＰＵ１００に出力する。表示部３００は、文字板２１や、ＣＰＵ１００によって制御されるアナログ指針機構等を含み、計時回路部７００によって計時された現在時刻を表示する。

ＲＯＭ４００は、腕時計１にかかるシステムプログラムやアプリケーションプログラム、本実施形態を実現するためのプログラムやデータ等を記憶する。ＲＡＭ５００は、ＣＰＵ１００の作業領域として用いられ、ＲＯＭ４００から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ１００で処理されたデータ等を一時的に記憶する。

受信制御回路部６００は、アンテナ装置３０での受信信号から不要な周波数成分をカットして所定の周波数信号を取り出し、この周波数信号を対応する電気信号に変換してＣＰＵ１００に出力する。計時回路部７００は、発振回路部７２０から入力される信号を計数して現在時刻を計時し、現在時刻データをＣＰＵ１００に出力する。発振回路部７２０は、常時一定周波数のクロック信号を出力する回路である。

図２から図５に示すアンテナ装置３０は、磁性体３１と、この磁性体３１に巻回されるコイル３２とを備えて構成されている。そして、磁性体３１は、時計ケース１０に内蔵されるモータＭの本体を被覆した形状を有している。

このアンテナ装置３０の磁性体３１は、コイル３２が巻回されるコア３３Ａと、２つの外部磁性体３３Ｂとを含んで構成されている。このうち、コア３３Ａはコイル巻回部３３ａを構成し、コア３３Ａの両端部３３Ａ−１，３３Ａ−１と外部磁性体３３Ｂとはコイル非巻回部３３ｂを構成している。
このうちコア３３Ａは、例えば、アモルファス金属からなる磁性材料の薄板を複数枚積層してなる積層コアとして構成されている。
また、一方の外部磁性体３３Ｂは、厚みのある磁性スペーサ３４ａと薄膜状磁性体３５ａとで構成されている。他方の外部磁性体３３Ｂは、厚みのある磁性スペーサ３４ｂと薄膜状磁性体３５ｂとで構成されている。ここに、「薄膜状磁性体」とは、コア３３Ａを構成するアモルファス金属からなる磁性材料の薄板と同様のものであっても良いし、磁性粉を塗膜したものであっても良い。要は、モータＭの本体と文字板２１との間に介在させることができることである。例えば、薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂの厚さは０．０５ｍｍ程度である。
ここで、磁性スペーサ３４ａ，３４ｂは、フェライトやパーマロイ等の厚みのある磁性体によって構成されている。なお、磁性スペーサ３４ａ，３４ｂは、アモルファス金属からなる磁性材料の薄片を複数枚積層してなる積層コアとして構成されていても良い。
この磁性スペーサ３４ａ，３４ｂを外部磁性体３３Ｂの構成要素としたのは、コア３３Ａと２つの薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂとの隙間を埋めるためである。この磁性スペーサ３４ａ，３４ｂを設けるにあたっては、例えば、コア３３Ａ等がモールド樹脂３６で覆われている場合には、このモールド樹脂３６にコンタクト孔を形成し、そこに磁性スペーサ３４ａ，３４ｂを埋め込むようにし、コア３３Ａと２つの薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂとの間を磁性スペーサ３４ａ，３４ｂを介して磁気的に連結することができる。
２つの薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂは、モータＭの本体と文字板２１との間の空間に設けられる。これによって、モータＭの本体の上側を覆う磁性体部分は耐磁板としても機能することになる。
尚、２つの薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂは、文字板２１の裏面に接着するか、コア３３Ａ等がモールド樹脂３６で覆われている場合には、モールド樹脂３６の上に２つの薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂを配設することもできる。

以上のように構成された実施形態によれば、文字板２１とモータＭの本体との間に磁性体３１（３５a、３５ｂ）が介在するため、外部磁気がモータＭには到達し難くなることから、上述した特許文献１に記載の発明に比べて、時計精度が向上することとなる。
また、文字板２１とモータＭの本体との間に介在する磁性体３１（３５a、３５ｂ）はコイル巻回部３３ａと磁気的に連結されているので、磁束が磁性体３１に引き付けられ、コイル巻回部３３ａの磁束が増大するように作用することから、アンテナ装置３０の受信感度が向上することになる。

［実施形態の変形例１］
この変形例１が上記実施形態と異なる点は、上記実施形態のアンテナ装置の磁性体３１は、コイル３２を巻回するコア３３Ａと、磁性スペーサ３４ａ，３４ｂ及び薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂとで構成されているのに対して、変形例１の磁性体３１は、コイル３２を巻回するコア３３Ａと、外部磁性体３３Ｂである薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂとで形成されている点である。
この変形例１のその他の構成は上記実施形態と同様である。従って、その同様部分の説明は省略する。
この変形例１は、コア３３Ａと薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂとの隙間が無いか、少ない場合に有効であり、上記実施形態の磁性スペーサ３４ａ，３４ｂを介在させずに、コア３３Ａと薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂとを直接に磁気的に連結している。この場合、必要であれば、コア３３Ａを薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂ側に曲げて形成しても良い。

［実施形態の変形例２］
図７には、変形例２のアンテナ装置の平面図が示されている。
この変形例２が上記実施形態と異なる点は、上記実施形態では時計ケース１０内のモータが１つであるのに対して、変形例２では時計ケース１０内に複数のモータＭ１〜Ｍ４が設けられている点である。
即ち、この変形例２では、時計ケース１０内に４個のモータＭ１〜Ｍ４が設けられている。そして、アンテナ装置３０においては、薄膜状磁性体３５ｃ，３５ｄ（上記実施形態の薄膜状磁性体３５ａ，３５ｂに相当）がそれら４つのモータＭ１〜Ｍ４の本体を分担して被覆している。具体的には、一方の薄膜状磁性体３５ｃでモータＭ１〜Ｍ３の本体を被覆し、他方の薄膜状磁性体３５ｄでモータＭ４の本体を被覆している。
この変形例２のその他の構成は上記実施形態と同様である。従って、その同様部分の説明は省略する。
この変形例２によれば、両コイル非巻回部の表面積がほぼ均衡することとなり、受信感度が向上することになる。

尚、腕時計１が変形例２のように複数のモータを備える場合には、次のようにして、モータ本体を被覆する薄膜状磁性体を決定することが好ましい。
即ち、コイル巻回部の中心と時計中心とを結んだ線及びその延長線を境にして時計ケース内を２つの領域に区分する。そして、２つの領域に存するモータ本体を該領域に存するコイル非巻回部で被覆するとともに、前記線及びその延長線上にモータ本体が存する場合には該モータ本体を一方のコイル非巻回部で被覆する。

［実験例］
図８には、その実験に使用された測定系５０が示されている。この測定系５０を使用して次のような実験を行った。
即ち、４０ｋＨｚの連続波を信号発生器５１で発生させ、送信ループアンテナ装置５２から電波を送信する。そして、送信ループアンテナ装置５２から３ｍ離れた位置において、受信アンテナ装置５３で受信する。この受信アンテナ装置５３としては、図７に示すように、文字板２１の裏面に、コアに磁気的に連結される薄膜状磁性体（上記実施形態の薄膜状磁性体３５と同じもの）を付設したものと、それを付設しないものとを用意した。そして、受信アンテナ装置５３では、可変同調容量を調節して４０ｋＨｚで同調するようにし、増幅器５５を介してロックインアンプ５６で交流電圧の実効値を読み取った。
この実験から、文字板２１の裏面に、コアに磁気的に連結される薄膜状磁性体（上記実施形態の薄膜状磁性体３５と同じもの）を付設したものでは、薄膜状磁性体を設けない（耐磁板も設けない）ものと比較して、１．５ｄＢの受信感度の向上が確認された。
一般に、時計ケース内にアンテナ装置と耐磁板とを別個にして設けた場合と、時計ケース内にアンテナ装置を設けて耐磁板を設けない場合とで比較すると、前者の受信感度の方が悪いことは容易に分かる。従って、アンテナ装置とは別個に耐磁板を設けた場合に比べて、格段に受信感度が向上することが推論できる。

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は、かかる実施形態及び変形例には限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能であることはいうまでもない。

例えば、上記の実施形態及びその変形例では、コア３３Ａとして、アモルファス金属から構成したものを示したが、フェライトやパーマロイ等の他の磁性体としてもよい。

また、上記実施形態及びその変形例では、コア３３Ａが磁性材料の薄板を複数枚積層してなる積層コアとして構成されたものを示したが、コア３３Ａをバルク状のものとしてもよい。ここで、バルク状とは、鋳型や金型を利用して作る固体の形状を意味する。

また、上記実施形態及びその変形例では、モータ本体と文字板２１との間に磁性体３１を介在させたが、文字板２１の中に磁性体３１を埋設させても良いことは勿論である。

本発明の実施形態における腕時計の平面図。図１のII−II矢視断面図。本発明の実施形態における時計ケースに設置されたアンテナ装置の平面図。図３の腕時計のIV−IV矢視断面図。図４の腕時計のV−V矢視断面図。本発明の実施形態の腕時計の機能構成を示すブロック図。本発明の実施形態の変形例２のアンテナ装置の平面図。実験に使用された測定系の構成図。

符号の説明

１腕時計
１０時計ケース
２１文字板
３０アンテナ装置
３１磁性体
３２コイル
３３Ａコア
３３ａコイル巻回部
３３Ｂ外部磁性体
３３ｂコイル非巻回部
３４ａ，３４ｂ磁性スペーサ
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ薄膜状磁性体

Claims

複数のモータ本体を有する電子機器に備えられ、磁性体と、前記磁性体に巻回されたコイルとから構成されるアンテナ装置において、
前記磁性体は、
コイルが巻回される部分であるコイル巻回部と、
前記コイルが巻回されないコイル非巻回部と、
当該磁性体の端部に各々が磁気的に結合し、前記モータへの外部からの磁気を遮蔽するために、前記コイル非巻回部から当該モータの上部を覆う位置まで延びているとともに、外部からの電波の磁束を集める集磁部と有する２つの外部磁性体と、
を備え、
前記外部磁性体は、前記コイル非巻回部から別体に形成されているアンテナ装置であって、
前記電子機器は、前記コイル巻回部の中心と機器本体中心とを結んだ線及びその延長線を境にして機器本体ケース内を２つの領域に区分し、前記２つの領域に存する前記モータ本体を該領域に存する前記外部磁性体で被覆するとともに、前記線及びその延長線上に存する該モータ本体を一方の前記外部磁性体で被覆するようにしたことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置と、このアンテナ装置を収納した機器本体ケースとを備えたことを特徴とする電子機器。