JP2007243760A - アンテナ及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】アンテナの受信感度を向上させ、結果として、良好な電波受信を得る。
【解決手段】電波腕時計100であって、時計ケース2の開口部2aの下側に配置された文字板7と、開口部に対向するように時計ケース2に設けられた裏蓋5と、文字板7と裏蓋5の間に配置され、磁性材料から形成された棒状のコア31と、このコア31に巻回されたコイル32とを有するアンテナ30と、文字板7と裏蓋5の間で、且つ、コア31の両端部近傍に配置され、可撓性を有する磁性薄膜33aと、磁性薄膜33aがコア31の端部に接触するように当該磁性薄膜33aを可動制御するアクチュエータ34aとを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、アンテナ及びこれを備えた電子機器に関する。
従来より、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は、予め定められた位置に小型のアンテナが配設されており、このアンテナとしては、磁性材料であるアモルファス金属やフェライト等からなる棒状のコアにコイルが巻回された小型のアンテナが知られている。
ところで、電波は、電波法により「電波とは、周波数300万メガヘルツ以下の周波数の電磁波を言う。」と定義されている。つまり、電波は電磁波であり、電磁波は電界と磁界とからなる波である。そして、電界と磁界とが振動することで電波が伝搬される。
また、電波には、垂直偏波、水平偏波、円偏波などがあり、それぞれ偏波面の違いにより分類されている。
従って、アンテナによる電波の受信にあっては、送信局から放射された電波が空間を伝搬し、この電波到来方向に対してコアの軸線方向が略垂直となった状態で、アンテナに磁束が通過(コイルの内側を鎖交)した場合に受信感度が最も高くなる。即ち、受信地点から送信局へ引いた直線がコアの軸線方向と略垂直となるようにアンテナが配置された場合に受信感度が最も高くなる。
しかし、電子機器内部に固定配置されたアンテナは、電子機器が設置された向きによっては、送信局の方角に対して必ずしも受信感度の良好な配置とはならない場合がある。
そこで、アンテナの両端部を太い形状として受信面積を大きくすることにより、少しでも多くの電磁波を捕らえることで受信感度を向上させたものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、コアの端部にアモルファス金属等の磁性材料からなる受信補強部材を接着することで、コイルの内側に磁束をより多く集めるように構成されたアンテナがある。例えば、図14等に示すように、アンテナ430は、コイル432が巻回されたコア431と、その両端部にコア431のコイル巻回部の軸線に略直交する方向の線分に対して略対称に延在するように配設された磁性薄膜(受信補強部材)433、433とを備えている。
特開昭55−91237号公報
しかしながら、特許文献1等の場合、腕時計等のようにアンテナと送信局との位置関係が固定されていない使用環境では、位置関係によっては必ずしも良好な電波受信が得られないといった問題がある。
また、受信補強部材を備えるアンテナにあっても、電波到来方向がコアの軸心方向に対して大きく傾いた場合には、受信補強部材によってコイルの内側を通過する信号磁束とは向きの異なる磁束が発生してしまい、受信感度が低下してしまうといった問題がある(図14参照)。
そこで、本発明の課題は、アンテナの受信感度を向上させることができ、結果として、良好な電波受信を得ることができるアンテナ及びこれを備えた電子機器を提供することである。
請求項1に記載の発明のアンテナ(例えば、図3のアンテナ30等)は、
磁性材料から形成されたコア(例えば、図3のコア31等)と、
このコアに巻回されたコイル(例えば、図3のコイル32等)と、
前記コアの端部近傍に配置され、磁性材料からなる受信補強部材(例えば、図3の第一及び第二の磁性薄膜33a、33b等)と、
この受信補強部材が前記コアの端部に接触するように当該受信補強部材を可動制御する可動制御部材(例えば、図3の第一及び第二のアクチュエータ34a、34b等)と、
を備えることを特徴としている。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記受信補強部材は、透磁率が前記コアの透磁率以下である磁性材料からなることを特徴としている。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記受信補強部材は、アモルファス金属からなることを特徴としている。
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記受信補強部材は、アモルファス金属薄膜が積層されてなることを特徴としている。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載のアンテナにおいて、
前記受信補強部材は、前記コアの両端部の各々の近傍に配置されていることを特徴としている。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のアンテナにおいて、
前記コアの両端部は、このコアのコイル巻回部の軸線に略直交する方向の線分に対して略対称となる向きに屈曲されてなることを特徴としている。
請求項7に記載の発明の電子機器(例えば、図1の電波腕時計100等)は、
開口部(例えば、図2の開口部2a)を有する機器ケース(例えば、図1の時計ケース2等)と、
前記開口部の下側に配置された装飾板(例えば、図1の文字板7等)と、
前記開口部に対向するように前記機器ケースに設けられた裏蓋(例えば、図2の裏蓋5等)と、
前記装飾板と前記裏蓋の間に配置され、磁性材料から形成されたコア(例えば、図3のコア31等)と、このコアに巻回されたコイル(例えば、図3のコイル32等)とを有するアンテナ(例えば、図3のアンテナ30等)と、
前記装飾板と前記裏蓋の間で、且つ、前記コアの端部近傍に配置され、磁性材料からなる受信補強部材(例えば、図3の第一及び第二の磁性薄膜33a、33b等)と、
この受信補強部材が前記コアの端部に接触するように当該受信補強部材を可動制御する可動制御部材(例えば、図3の第一及び第二のアクチュエータ34a、34b等)と、
を備えることを特徴としている。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の電子機器において、
前記受信補強部材は、透磁率が前記コアの透磁率以下である磁性材料からなることを特徴としている。
請求項9に記載の発明は、請求項7に記載の電子機器において、
前記受信補強部材は、アモルファス金属からなることを特徴としている。
請求項10に記載の発明は、請求項7に記載の電子機器において、
前記受信補強部材は、アモルファス金属薄膜が積層されてなることを特徴としている。
請求項11に記載の発明は、請求項7〜10の何れか一項に記載の電子機器において、
前記受信補強部材は、前記コアの両端部の各々の近傍に配置されていることを特徴としている。
請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の電子機器において、
前記コアの両端部は、このコアのコイル巻回部の軸線に略直交する方向の線分に対して略対称となる向きに屈曲されてなることを特徴としている。
請求項13に記載の発明の電子機器は、
磁性材料から形成されたコア(例えば、図3のコア31等)と、このコアに巻回されたコイル(例えば、図3のコイル32等)とを有するアンテナ(例えば、図3のアンテナ30等)により時刻情報を含む電波を受信する受信手段(例えば、図4の受信制御回路部44等)と、
前記コアの端部近傍に配置され、磁性材料からなる受信補強部材(例えば、図3の第一及び第二の磁性薄膜33a、33b等)と、
この受信補強部材が前記コアの端部に接触するように当該受信補強部材を可動制御する可動制御部材(例えば、図3の第一及び第二のアクチュエータ34a、34b等)と、
前記受信手段により受信された電波の受信強度を検出する受信強度検出手段(例えば、図5の受信レベル検出回路44h等)と、
予め定められた電波の受信強度値を記憶する記憶手段(例えば、図4のROM43等)と、
前記受信強度検出手段により検出された受信強度と前記記憶手段に記憶された前記受信強度値を比較する比較手段(例えば、図4のCPU41等)と、を備え、
前記可動制御部材は、前記比較手段による比較の結果に基づいて、前記受信強度検出手段により検出される受信強度が前記記憶手段に記憶された前記受信強度値よりも大きくなるように前記受信補強部材を可動制御することを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、アンテナと電波の送信局との位置関係が電波の受信に不利な場合であっても、受信補強部材を可動させてコアの端部に接触させることにより、当該アンテナの受信感度を向上させることができ、結果として、良好な電波受信を得ることができる。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、受信補強部材により磁束を集束することができ、これによって、当該受信補強部材を介してコアに磁束を通過させ易くなり、アンテナの受信感度をより向上させることができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、透磁率が高く、より性能の良い受信補強部材を用いることができる。従って、この受信補強部材によって磁束をより好適に集束することができ、当該受信補強部材を介してコアに磁束を通過させ易くなり、アンテナの受信感度をより向上させることができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、透磁率が高く、より性能の良い受信補強部材を用いることができ、この受信補強部材によってより多くの磁束をコアに好適に集めることができる。また、渦電流の発生を抑制することができ、当該渦電流による損失を抑制することができる。このように、受信補強部材によって磁束をより好適に集束することができ、当該受信補強部材を介してコアに磁束を通過させ易くなり、アンテナの受信感度をより向上させることができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項1〜4の何れかに記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、コアの両端部に対する受信補強部材の接触を制御することにより、当該アンテナの受信感度をより適正に向上させることができ、良好な電波受信を得ることができる。
請求項6に記載の発明によれば、請求項5に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、両端部が屈曲されてなるコアを有するアンテナであっても、当該アンテナの受信感度を向上させることができ、良好な電波受信を得ることができる。
請求項7に記載の発明によれば、アンテナと電波の送信局との位置関係が電波の受信に不利な場合であっても、受信補強部材を可動させてコアの端部に接触させることにより、アンテナの受信感度を向上させることができ、結果として、良好な電波受信を得ることができる。
請求項8に記載の発明によれば、請求項7に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、受信補強部材により磁束を集束することができ、これによって、当該受信補強部材を介してコアに磁束を通過させ易くなり、アンテナの受信感度をより向上させることができる。
請求項9に記載の発明によれば、請求項7に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、透磁率が高く、より性能の良い受信補強部材を用いることができる。従って、この受信補強部材によって磁束をより好適に集束することができ、当該受信補強部材を介してコアに磁束を通過させ易くなり、アンテナの受信感度をより向上させることができる。
請求項10に記載の発明によれば、請求項7に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、透磁率が高く、より性能の良い受信補強部材を用いることができ、この受信補強部材によってより多くの磁束をコアに好適に集めることができる。また、渦電流の発生を抑制することができ、当該渦電流による損失を抑制することができる。このように、受信補強部材によって磁束をより好適に集束することができ、当該受信補強部材を介してコアに磁束を通過させ易くなり、アンテナの受信感度をより向上させることができる。
請求項11に記載の発明によれば、請求項7〜10の何れかに記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、コアの両端部に対する受信補強部材の接触を制御することにより、アンテナの受信感度をより適正に向上させることができ、良好な電波受信を得ることができる。
請求項12に記載の発明によれば、請求項11に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、両端部が屈曲されてなるコアを有するアンテナであっても、当該アンテナの受信感度を向上させることができ、良好な電波受信を得ることができる。
請求項13に記載の発明によれば、アンテナと電波の送信局との位置関係が電波の受信に不利な場合であっても、検出される受信強度が予め記憶されている受信強度値よりも大きくなるように受信補強部材を可動させてコアの端部に接触させることにより、アンテナの受信感度を向上させることができ、結果として、良好な電波受信を得ることができる。
以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
[実施形態1]
図1は、本発明を適用した実施形態1の電子機器の好適な一例として例示する電波腕時計100を示す正面図であり、図2は、図1のII−II線における要部の拡大断面図である。また、図3は、電波腕時計100を示す背面図である。
なお、図3にあっては、電波腕時計100に備わる裏蓋5(後述)とハウジング固定部材13(後述)の一部分を透視した状態を表している。
実施形態1の電波腕時計100は、例えば、図1及び図2に示すように、時計計時部1を内部に収納するステンレスやチタン等の金属製の時計ケース(機器ケース)2を備えている。
時計ケース2の時計計時部1を挟んだ両端部、即ち、時計ケース2の当該電波腕時計100における12時方向側及び6時方向側には、ユーザの手首に装着するための時計バンド3、3が取り付けられている。また、時計ケース2の外周部には、入力部47(図4参照)を構成する当該電波腕時計100の各種機能の実行を指示するスイッチ471、…が設けられている。
さらに、時計ケース2の上部中央には、例えば、上側の開口部2aを閉塞するように時計ガラス4が装着されている。また、時計ケース2の下面には、裏蓋5が防水リング6を介して取り付けられており、これによって、時計ケース2の下側の開口が閉塞されている。
時計計時部1は、例えば、図2に示すように、視認側(図2における上側)に設けられた上部ハウジング11と、視認側と反対側(図2における下側)に設けられた下部ハウジング12とを備えて構成されている。
上部ハウジング11の上面には、例えば、太陽電池20が配置され、さらにその上方には文字板7が配置されている。
文字板7の上面には、例えば、上面を時計ガラス4の下面にほぼ当接させるようにして枠状部材8が配設されている。また、文字板7の6時寄りの位置には、例えば、開口部7aが形成されており、その下方には、時刻等を表示する液晶パネル9が上部ハウジング11に支持されて配置されている。これにより、電波腕時計100を正面から見た場合に、文字板7の開口部7aを介して液晶パネル9に表示された時刻等が視認されるようになっている。
また、上部ハウジング11の略中央部には、例えば、アナログ指針機構10が配設されている。
アナログ指針機構10は、例えば、文字板7の略中央部に形成された軸孔7aからその上方に延びる指針軸10aと、この指針軸10aに取り付けられた時針や分針等の指針10bとを有し、指針10bを文字板7の上方で運針させるようになっている。
下部ハウジング12には、例えば、太陽電池20により発電された電力を蓄積するための二次電池21が組み込まれている。また、下部ハウジング12には、例えば、当該下部ハウジング12を固定するためのハウジング固定部材13が下側(視認側と反対側)から被覆するように設けられている。
下部ハウジング12と上部ハウジング11との間には、回路基板14が配置されており、この回路基板14に、送信局(図示略)から送信される標準電波を受信するアンテナ30が接続されている。
アンテナ30は、例えば、40kHzのJJY標準電波及び60kHzのJJY標準電波を受信可能に構成されたものである。具体的には、アンテナ30は、例えば、図2及び図3等に示すように、時計ケース2内の12時寄りの位置に設けられ、コア31と、このコア31の略中央部分に巻回された銅線等のコイル32と、コア31の左右両端部の各々の近傍に配置された第一及び第二の磁性薄膜33a、33bと、これら第一及び第二の磁性薄膜33a、33bをコア31の両端部の所定位置に接触自在とする第一及び第二のアクチュエータ34a、34bと、回路基板14と電気的に接続するためのフレキシブル基板35等を備えている。
コア31は、例えば、フェライトやアモルファス等の磁性材料で形成されている。
コア31のコイル巻回部(略中央部分)311は、例えば、3時−9時方向(左右方向)と略平行に延在するように棒状に形成されている(図6(a)参照)。このコイル巻回部311には、例えば、左右方向にわたって略均一な厚さとなるようにコイル32が巻回されている。
また、コア31の左右方向側の両端部には、例えば、先端側が上部ハウジング11の内面に沿って6時方向側に屈曲するように、コイル巻回部311の外端から延出された屈曲延出部312が設けられている(図6(a)参照)。具体的には、屈曲延出部312は、例えば、3時−9時方向と略平行に所定長延出された延出部と、延出部の外端から12時−6時方向(コイル巻回部311の軸線に略直交する方向)の線分に対して略対称となる向きに屈曲するように延出された屈曲部を備えている。
第一及び第二の磁性薄膜(受信補強部材)33a、33bは、例えば、アンテナ30による電波の受信を補強するものである。具体的には、各磁性薄膜33a、33bは、例えば、アモルファス金属からなるものである。より具体的には、各磁性薄膜33a、33bは、例えば、厚さが16μm程度のアモルファス金属薄膜が複数積層されてなり、可撓性を有する長尺な部材である。また、各磁性薄膜33a、33bは、例えば、上部ハウジング11の12時方向側の内側面付近から内側に屈曲するような形状をなし、具体的には、当該磁性薄膜33a、33bの一端部が上部ハウジング11の所定位置に固定され、他端部がアクチュエータ34a、34bによりコア31の屈曲延出部312側に押圧されることで、屈曲形状をなしている。
また、各磁性薄膜33a、33bは、その透磁率がコア31の透磁率以下の磁性材料から形成された部材であることが好ましい。これによって、磁性薄膜33a、33bにより磁束の集束をより適正に行うことができ、当該磁性薄膜33a、33bを介してコア31に磁束を通過させ易くなって、アンテナ30の受信感度をより向上させることができる。
第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの各々は、例えば、各磁性薄膜33a、33bの所定位置を押圧する押圧部341と、この押圧部341に連続されてなる圧電素子342と、この圧電素子342に連続されてなり、圧電素子342に電圧を印加する電圧印加部343等を備えている(図6(a)参照)。
圧電素子342は、例えば、ピエゾ素子等の圧電材料により円柱状に形成されたものであり、受信補強部材制御機構49(後述)の制御下にて、電圧印加部343により印加される電圧に応じて12時−6時方向に伸縮変形するようになっている。これにより、押圧部341を介して磁性薄膜33a、33bの他端部側をコア31の端部側に押圧して、このコア31の端部の所定位置に接触させるようになっている。
このような構成のアンテナ30は、標準電波による磁界(信号磁界)中に置かれると、この信号磁界による磁束(信号磁束)が、周囲空間よりも透磁率の高いコア31に集中することとなってコイル32に鎖交する(コイル32の内側を通過する)。そして、コイル32には、鎖交した信号磁束の変化を妨げる向きに磁束(発生磁束)を発生させるような誘導起電力[V]を生じる。なお、標準電波は大きさや向きが周期的に変化する交流信号であるので、コイル32に生じる誘導起電力は交流電力となり、発生磁束は、信号磁束の時間変化に追従して大きさや向きが変化する交流磁界となる。
そして、コイル32に生じた誘導起電力は、コイル32に接続された受信制御回路部44(後述)によって検出される。
次に、電波腕時計100の機能構成について、図4を参照して説明する。ここで、図4は、電波腕時計100の機能構成を示すブロック図である。
図4に示すように、電波腕時計100は、CPU41と、RAM42と、ROM43と、受信制御回路部44と、計時回路部45と、発振回路部46と、入力部47と、表示部48と、受信補強部材制御機構49等を備えて構成されている。なお、これらのうち、CPU41、RAM42、ROM43、受信制御回路部44、計時回路部45と、発振回路部46は、例えば、回路基板14に実装されている。
計時回路部45には、例えば、常時一定周波数のクロック信号を出力する発振回路部46が接続されている。そして、計時回路部45は、発振回路部46から入力されるクロック信号を計数して現在時刻を計時し、現在時刻データをCPU41に出力するようになっている。
入力部47は、例えば、ユーザによる各スイッチ471の操作に基づいて、対応するスイッチ471の操作信号をCPU41に出力するものである。
表示部48は、例えば、文字板7、アナログ指針機構10、液晶パネル9等を備え、計時回路部45により計時される現在時刻を表示するものである。
受信制御回路部44は、アンテナ30とともに受信手段を構成しており、例えば、アンテナ30にて受信された標準電波の不要な周波数成分をカットして該当する周波数信号を取り出し、この周波数信号に基づいて、標準時刻コードや積算コード、曜日コード等の時計機能に必要なデータを含む標準タイムコードを生成してCPU41に出力するものである。
以下に、受信制御回路部44について、図5を参照してより詳細に説明する。
図5は、受信制御回路部44の要部構成を示すブロック図である。
図5に示すように、受信制御回路部44は、例えば、同調切替回路44aと、AGCアンプ44bと、フィルタ回路44cと、ポストアンプ44dと、検波整流回路44eと、波形整形回路44fと、AGC電圧制御回路44gと、受信レベル検出回路44h等を備えている。
同調切替回路44aは、例えば、JJY標準電波を受信する場合に、CPU41から出力されて入力される同調制御信号に従って、アンテナ30の受信周波数を40kHz又は60kHzに切り替えるものである。
AGCアンプ44bは、例えば、同調切替回路44aから出力されて入力される電波信号(受信信号)を、AGC電圧制御回路44gから入力される制御信号に応じて増幅或いは減衰して出力するものである。
フィルタ回路44cは、例えば、通過帯域が極めて狭いBPFであり、例えば水晶フィルタにより構成されている。このフィルタ回路44cは、例えば、AGCアンプ44bから出力されて入力される信号に対して所定の周波数範囲の信号を通過させ、範囲外の周波数成分を遮断して出力するものである。
ポストアンプ44dは、例えば、フィルタ回路44cから出力されて入力される信号を所定の信号レベルまで増幅して出力するものである。
検波整流回路44eは、例えば、ポストアンプ44dから出力されて入力される信号を検波して出力する。
AGC電圧制御回路44gは、例えば、検波整流回路44eから出力されて入力される検波信号の信号レベルに応じて、AGCアンプ44bの増幅度を調整する制御信号を出力するものである。
波形整形回路44fは、例えば、検波整流回路44eから出力されて入力される検波信号を波形整形して出力するものである。この波形整形回路44fにより波形整形されて出力されたタイムコード信号(TCO)は、CPU41に入力される。
受信レベル検出回路(受信強度検出手段)44hは、例えば、検波整流回路44eから出力されて入力される検波信号の信号レベルの大きさに基づいてアンテナ30により受信された標準電波の受信レベルを検出し、検出した受信強度を受信レベルとして出力するものである。この受信レベル検出回路44hから出力された受信レベルは、CPU41に入力される。
受信補強部材制御機構49は、例えば、CPU41の制御下にて、第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの各々の電圧印加部343に印加される電圧を制御するものである。即ち、受信補強部材制御機構49は、例えば、時刻修正処理(後述)にて、CPU41の制御下にて、第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの電圧印加部343に印加される電圧を制御して、コア31の両端部に対する第一及び第二の磁性薄膜33a、33bの接触状態を制御するようになっている。
CPU41は、例えば、所定のタイミングや入力部47から入力される操作信号等に応じて、ROM43に格納された所定のプログラムを読み出してRAM42内に展開し、当該プログラムに基づいた処理を実行して各機能部への指示やデータの転送等を行う。
具体的には、CPU41は、例えば、受信制御回路部44から出力されて入力されるタイムコード信号から時刻情報を抽出し、この時刻情報に基づいて時刻修正する時刻修正処理を行うようになっている。より具体的には、時刻修正処理において、CPU41は、例えば、時刻情報に基づいて計時回路部45により計時される計時時刻を修正し、修正した現在時刻を液晶パネル9に表示させたり、修正した時刻を示すようにアナログ指針機構10を制御して指針10bを運針させる処理を行うようになっている。
RAM42は、例えば、揮発性の半導体メモリであり、CPU41により実行される各種プログラムや、これらのプログラムの実行に係るデータ等を一時的に保持するためのメモリ領域を備え、CPU41の作業領域として用いられるものである。
具体的には、RAM42は、標準電波の受信時刻を格納する受信時刻格納領域42aを備えている。この受信時刻格納領域42aには、例えば、初期値として予め定められた受信時刻(例えば午前0時等)が設定されている。
ROM43は、各種初期設定値や初期化プログラムの他、電波腕時計100の備える種々の機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するものである。具体的には、ROM43には、可動制御プログラムa1及び比較プログラムa2を含む制御プログラム43a43aや受信規定レベル43b等が記憶されている。
可動制御プログラムa1は、例えば、第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの各々の電圧印加部343に対して受信補強部材制御機構49により印加される電圧を制御する処理に係る機能をCPU41に実現させるためのプログラムである。具体的には、可動制御プログラムa1は、時刻修正処理にて、CPU41によって、第一及び第二のアクチュエータ34a、34bにより第一及び第二の磁性薄膜33a、33bを可動させるために受信補強部材制御機構49を制御するためのものである。より具体的には、可動制御プログラムa1は、CPU41によって、時刻修正処理の比較処理(後述)による比較の結果に基づいて、受信レベル検出回路44hにより検出される受信レベルが予めROM43に記憶されている受信規定レベル43bよりも大きくなるように第一及び第二のアクチュエータ34a、34bにより第一及び第二の磁性薄膜33a、33bを可動させるために受信補強部材制御機構49を制御するためのものである。
即ち、CPU41による可動制御プログラムa1の実行に基づいて、受信補強部材制御機構49に、第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの電圧印加部343に印加される電圧を制御して、当該第一及び第二のアクチュエータ34a、34bを伸縮させて、第一及び第二の磁性薄膜33a、33bのコア31の両端部に対する接触状態を制御させるようになっている。
例えば、受信補強部材制御機構49は、第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの両方を伸張させて、押圧部341を介して第一及び第二の磁性薄膜33a、33bをコア31の両端部側に押圧して当該端部の所定位置に接触させるように各電圧印加部343に印加される電圧を制御する(図6(a)参照)。
また、受信補強部材制御機構49は、例えば、第一のアクチュエータ34aを伸張させて、押圧部341を介して第一の磁性薄膜33aをコア31の9時側の端部(右端部)側に押圧して当該端部の所定位置に接触させるとともに、第二のアクチュエータ34bを収縮させて、第二の磁性薄膜33bをコア31の3時側の端部(左端部)から離間させるように各電圧印加部343に印加される電圧を制御する(図6(b)参照)。
また、受信補強部材制御機構49は、例えば、第二のアクチュエータ34bを伸張させて、押圧部341を介して第二の磁性薄膜33bをコア31の左端部側に押圧して当該端部の所定位置に接触させるとともに、第一のアクチュエータ34aを収縮させて、第一の磁性薄膜33aをコア31の右端部から離間させるように各電圧印加部343に印加される電圧を制御する(図6(c)参照)。
比較プログラムa2は、CPU41を比較手段として機能させるためのものである。即ち、比較プログラムa2は、受信レベル検出回路44hにより検出された受信レベルとROM43に記憶されている受信規定レベル(受信強度値)43bを比較する比較処理に係る機能をCPU41に実現させるためのプログラムである。具体的には、比較プログラムa2は、時刻修正処理にて、CPU41によって、第一及び第二の磁性薄膜33a、33bのコア31の両端部に対する接触状態を変動させる毎に、受信レベル検出回路44hにより検出された受信レベルと受信規定レベル43bを比較するためのものである。
受信規定レベル43bは、例えば、受信した標準電波を復調して時刻情報を抽出するための処理を開始するか否かを決定する際の基準となる受信レベル(受信強度値)であり、予め設定されている。
次に、時刻修正処理について、図7及び図8を参照して説明する。
ここで、図7及び図8は、時刻修正処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
時刻修正処理にあっては、先ず、CPU41は、受信時刻格納領域42aを参照して受信時刻か否かを判定する(ステップS1)。ここで、現在時刻が受信時刻格納領域42aに予め設定されている受信時刻となった場合には(ステップS1;YES)、CPU41は、ROM43から可動制御プログラムa1を読み出してRAM42に展開し、この可動制御プログラムa1の実行に基づいて、受信補強部材制御機構49に第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの電圧印加部343に印加される電圧を制御させて、当該第一及び第二のアクチュエータ34a、34bを伸張させることにより第一及び第二の磁性薄膜33a、33bをコア31の両端部に対して接触させる(ステップS2;図6(a)参照)。
次に、CPU41は、ユーザによる所定のスイッチ471の操作に基づいて標準電波の送信局を選択した後(ステップS3)、選択した送信局に応じて受信制御回路部44を制御して、標準電波の受信を開始する(ステップS4)。
続けて、CPU41は、ROM43から比較プログラムa2を読み出してRAM42に展開し、この比較プログラムa2に基づいて、受信レベル検出回路44hにより検出された受信レベルと受信規定レベル43bを比較判定する(ステップS5)。
ここで、受信レベルが受信規定レベル43b未満であると判定されると(ステップS5;NO)、CPU41は、可動制御プログラムa1の実行に基づいて、受信補強部材制御機構49に第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの電圧印加部343に印加される電圧を制御させて、第一のアクチュエータ34aを伸張させることにより第一の磁性薄膜33aをコア31の右端部の所定位置に接触させるとともに、第二のアクチュエータ34bを収縮させることにより第二の磁性薄膜33bをコア31の左端部から離間させる(ステップS6;図6(b)参照)。
その後、CPU41は、アンテナ30のインダクタンスの変動による同調周波数(共振周波数)のずれを補正した同調容量に切り替えた後(ステップS7)、比較プログラムa2の実行に基づいて、受信レベル検出回路44hにより検出された受信レベルと受信規定レベル43bを比較判定する(ステップS8)。
ここで、受信レベルが受信規定レベル43b未満であると判定されると(ステップS8;NO)、CPU41は、可動制御プログラムa1の実行に基づいて、受信補強部材制御機構49に第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの電圧印加部343に印加される電圧を制御させて、第二のアクチュエータ34bを伸張させることにより第二の磁性薄膜33bをコア31の左端部の所定位置に接触させるとともに、第一のアクチュエータ34aを収縮させることにより第一の磁性薄膜33aをコア31の右端部から離間させる(ステップS9;図6(c)参照)。
その後、CPU41は、アンテナ30のインダクタンスの変動による同調周波数のずれを補正した同調容量に切り替えた後(ステップS10)、比較プログラムa2の実行に基づいて、受信レベル検出回路44hにより検出された受信レベルと受信規定レベル43bを比較判定する(ステップS11)。
ここで、受信レベルが受信規定レベル43b未満であると判定されると(ステップS11;NO)、CPU41は、可動制御プログラムa1の実行に基づいて、当該第一及び第二のアクチュエータ34a、34bを伸張させることにより第一及び第二の磁性薄膜33a、33bをコア31の両端部に対して接触させる(ステップS12;図6(a)参照)。
その後、CPU41は、アンテナ30のインダクタンスの変動による同調周波数のずれを補正した同調容量に切り替えた後(ステップS13)、アンテナ30により受信された標準電波を復調して時刻情報を抽出する処理を開始する(ステップS14)。
そして、CPU41は、時刻情報の抽出処理結果をもとに標準電波の受信の成否を判定する(ステップS15)。
ここで、標準電波の受信が成功したならば(ステップS15;YES)、CPU41は、アンテナ30による標準電波の受信を停止させた後(ステップS16)、抽出した時刻情報に従って現在時刻を修正する(ステップS17)。その後、CPU41は、標準電波の受信時刻を現在時刻の24時間後の時刻に変更して受信時刻格納領域42aを更新し(ステップS18)、ステップS1に移行して待機状態となる。
一方、ステップS15にて、標準電波の受信が成功しなかった場合(ステップS15;NO)、CPU41は、アンテナ30による標準電波の受信を停止させた後(ステップ19)、標準電波の受信時刻を現在時刻の1時間後の時刻に変更して受信時刻格納領域42aを更新し(ステップS20)、ステップS1に移行して待機状態となる。
また、ステップS5、ステップS8及びステップS11にて、受信レベルが受信規定レベル43b以上であると判定されると(ステップS5、S8、S11;YES)、CPU41は、ステップS14に移行して、それ以降の処理を実行させるようになっている。
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
測定例1にあっては、第一及び第二の磁性薄膜をコアの両端部に接触自在に構成されたアンテナを用いて、電波到来方向に対するコアの軸心方向の角度(回転角度θ[°])を変更した場合のアンテナ端の出力電圧を測定した。
[アンテナの構成]
アンテナは、コアのコイル巻回部の軸心方向の長さが20[mm]のものを用いた。
第一及び第二の磁性薄膜は、外形が15[mm]×2[mm]で厚さ16μmのアモルファス金属薄膜が3枚積層されたものを用いた。
回転角度θは、電波到来方向に対してコアの軸心方向が直角となる方向を0[°]とし、アンテナを右回りに回転させた場合をプラス(正)の角度とし、左回りに回転させた場合をマイナス(−)の角度とした(図9参照)。
第一及び第二の磁性薄膜の接触状態の調整は、回転角度0[°]の状態で第一及び第二の磁性薄膜の両方を接触させる。そして、回転角度θ[°]の増減に伴って電波到来方向に対する各磁性薄膜の角度が変動することによって発生する、主としてコイルの内側を通過する信号磁束とは向きの異なる磁束(逆向き磁界)の影響を受ける側の磁性薄膜(例えば、図14にあっては右側の磁性薄膜)を非接触状態とする。
測定例2は、コアの両端部に第一及び第二の磁性薄膜が接触固定されたアンテナを用いた。
測定例3は、コアに第一及び第二の磁性薄膜の何れの磁性薄膜も取り付けられていないアンテナを用いた。
[測定条件]
直径60[cm]のループアンテナから周波数40[kHz]、出力電圧20[mV]の送信電波を送信した。
電波腕時計は、ループアンテナから3[m]離れた場所に配置して、電波を受信した。
なお、第一及び第二の磁性薄膜のコアに対する接触状態によって、アンテナのインダクタンスが変動して同調周波数(共振周波数)がずれるため、周波数40[kHz]で共振状態となるように同調容量を適宜調整した。
[測定結果]
測定例1〜測定例3におけるアンテナ端の出力電圧の測定結果を図10に示す。
なお、図10にあっては、アンテナ端からの出力電圧[μV]は、所定のアンプを用いて増幅した値を表している。
図10に示すように、コアの両端部に第一及び第二の磁性薄膜を接触させることにより(回転角度0[°]の状態)、測定例1及び測定例2のアンテナの出力電圧は、磁性薄膜を取り付けていない測定例3のものに比べて約16%向上した。しかしながら、回転角度の変動が大きくなるにつれて、第一及び第二の磁性薄膜が接触固定された測定例2のアンテナの出力電圧は、測定例3と同様に低下していった。
これに対して、測定例1のアンテナは、測定例2及び測定例3のものに比べて出力電圧の低下の割合を減少することができた。例えば、回転角度−90[°]にあっては、測定例1のアンテナは、測定例3のアンテナに対して出力電圧を約2.4倍向上させることができた。
以上のように、実施形態1の電波腕時計100によれば、アンテナ30と電波の送信局との位置関係が電波の受信に不利な場合であっても、検出される受信強度が予め記憶されている受信強度値よりも大きくなるように磁性薄膜33a、33bを可動させてコア31の端部に接触させることにより、アンテナ30の受信感度を向上させることができる。より具体的には、磁性薄膜33a、33bは、コア31の両端部の各々の近傍に配置されているので、コア31の両端部に対する磁性薄膜33a、33bの接触を制御することにより、両端部が屈曲されてなるコア31を有するアンテナ30であっても、当該アンテナ30の受信感度を向上させることができる。
従って、電波腕時計100に小型のアンテナ30を搭載したり、高級感を向上させるために金属製の時計ケース2を備えても、良好な電波受信を得ることができる。
また、磁性薄膜33a、33bは、アモルファス金属薄膜が積層されてなるので、透磁率が高く、より性能の良い磁性薄膜33a、33bを用いることができ、この磁性薄膜33a、33bによってより多くの磁束をコア31に好適に集めることができる。また、渦電流の発生を抑制することができ、当該渦電流による損失を抑制することができる。このように、磁性薄膜33a、33bによって磁束をより好適に集束することができ、当該磁性薄膜33a、33bを介してコア31に磁束を通過させ易くなり、アンテナ30の受信感度をより向上させることができる。
[実施形態2]
以下に、実施形態2の電波腕時計200について図11及び図12を参照して説明する。
ここで、図11は、本発明を適用した実施形態2の電子機器の好適な一例として例示する電波腕時計200を示す背面図であり、図12は、電波腕時計200に備わるアンテナ230の磁性薄膜233a、233bの可動状態を模式的に示した図である。なお、図12にあっては、電波腕時計200に備わる裏蓋5とハウジング固定部材13の一部分を透視した状態を表し、コア31の両端部と上下方向に重なる第一及び第二のアクチュエータ234a、234b並びに第一及び第二の磁性薄膜233a、233bの一部を波線で表すものとする。
また、実施形態2の電波腕時計200は、アンテナ230の構成以外の点では上記実施形態1と略同様であるので、同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
実施形態2の電波腕時計200は、例えば、図11及び図12に示すように、文字板7の下側に、第一及び第二のアクチュエータ234a、234bを備え、これらのアクチュエータ234a、234bにより第一及び第二の磁性薄膜233a、233bの他端部側を上下動させてコア31の端部の所定位置に接触させるようになっている。
即ち、第一及び第二のアクチュエータ234a、234bは、例えば、上下方向に沿って配設されており、電圧印加部343により印加される電圧に応じて圧電素子342を上下方向に伸縮自在となっている。
第一及び第二の磁性薄膜233a、233bは、例えば、図11に示すように、外側ほど12時方向側に延在するように逆「ハ」の字状に配置されている。また、第一及び第二の磁性薄膜233a、233bは、それぞれの一端部が文字板7下側に設けられた薄膜固定部材に取付固定され、他端部側が上下方向に可動する第一及び第二のアクチュエータ234a、234bにより上下動自在となっている。
具体的には、例えば、受信補強部材制御機構49は、第一及び第二のアクチュエータ234a、234bの両方を伸張させて、押圧部341を介して第一及び第二の磁性薄膜233a、233bを下側に押圧してコア31の両端部の所定位置に接触させるように各電圧印加部343に印加される電圧を制御する(図12(a)参照)。
また、受信補強部材制御機構49は、例えば、第一のアクチュエータ234aを伸張させて、押圧部341を介して第一の磁性薄膜233aを下側に押圧してコア31の右端部の所定位置に接触させるとともに、第二のアクチュエータ234bを収縮させて、第二の磁性薄膜233bを上側に移動させるように各電圧印加部343に印加される電圧を制御する(図12(b)参照)。
また、受信補強部材制御機構49は、例えば、第二のアクチュエータ234bを伸張させて、押圧部341を介して第二の磁性薄膜233bを下側に押圧してコア31の左端部の所定位置に接触させるとともに、第一のアクチュエータ234aを収縮させて、第一の磁性薄膜233aを上側に移動させるように各電圧印加部343に印加される電圧を制御する(図12(c)参照)。
以上のように、実施形態2の電波腕時計200によれば、第一及び第二の磁性薄膜233a、233bの他端部側を上下動させてコア31の両端部に接触させるような構成のアンテナ230であっても、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。
即ち、アンテナ230と電波の送信局との位置関係が電波の受信に不利な場合であっても、検出される受信強度が予め記憶されている受信強度値よりも大きくなるように磁性薄膜233a、233bを可動させてコア31の端部に接触させることにより、アンテナ30の受信感度を向上させることができる。より具体的には、磁性薄膜233a、233bは、コア31の両端部の各々の近傍に配置されているので、コア31の両端部に対する磁性薄膜233a、233bの接触を制御することにより、両端部が屈曲されてなるコア31を有するアンテナ230であっても、当該アンテナ230の受信感度を向上させることができる。
この結果、電波腕時計100は、良好な電波受信を得ることができる。
なお、本発明は、上記実施形態1及び2に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態1及び実施形態2にあっては、磁性薄膜33a、33b、233a、233bとして、アモルファス金属からなるものを例示したが、これに限られるものではなく、アンテナ30、230による電波の受信を補強することができる材料から形成されたものであれば如何なるものであっても良い。
<変形例1>
また、上記実施形態1及び2にあっては、例えば、第一及び第二の磁性薄膜33a、33b(233a、233b)として、可撓性を有するものを例示したが、磁性薄膜33a、33bの構成はこれに限られるものではない。
以下に、変形例1の電波腕時計300について図13を参照して説明する。
なお、変形例1の電波腕時計300は、アンテナ330の構成以外の点では上記実施形態1及び実施形態2と略同様であるので、同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図13に示すように、変形例1の電波腕時計300のアンテナ330には、例えば、略「へ」の字状に屈曲されてなる第一及び第二の磁性薄膜333a、333bが配設されている。
第一及び第二の磁性薄膜333a、333bは、例えば、アモルファス金属から形成されてなり、屈曲延出部312に設けられた回転軸33cの上下方向の軸心周りに回動自在となっている。なお、第一及び第二の磁性薄膜333a、333bは、通常時において、12時方向側に回動するように所定の付勢部材(図示略)により付勢されている。
そして、受信補強部材制御機構49によって、第一及び第二のアクチュエータ34a、34bの各々を付勢部材の付勢力に抗して伸張させることにより、押圧部341を介して第一及び第二の磁性薄膜333a、333bの被押圧部を6時方向側に回動させるように押圧してコア31の各端部に接触させたり、第一及び第二のアクチュエータ34a、34bを収縮させて、付勢部材の付勢力に従って第一及び第二の磁性薄膜333a、333bの被押圧部を12時方向側に回動させてコア31の端部から離間させるようになっている。
このような構成の変形例1の電波腕時計300によれば、アンテナ330と電波の送信局との位置関係が電波の受信に不利な場合であっても、検出される受信強度が予め記憶されている受信強度値よりも大きくなるように磁性薄膜333a、333bを可動させてコア31の端部に接触させることにより、アンテナ330の受信感度を向上させることができる。この結果、電波腕時計100は、良好な電波受信を得ることができる。
また、上記実施形態では、電子機器として、電波腕時計100、200、300を例示したが、これに限られるものではなく、アンテナ30により電波を受信する構成のものであれば如何なるものであっても良い。例えば、固定式の電波時計であっても良いし、小型ラジオ等であっても良い。
本発明を適用した実施形態1の電子機器の好適な一例として例示する電波腕時計を示す正面図である。 図1のII−II線における要部の拡大断面図である。 図1の電波腕時計を示す背面図である。 図1の電波腕時計の機能構成を示すブロック図である。 図1の電波腕時計に備わる受信制御回路部の要部構成を示すブロック図である。 図1の電波腕時計に備わるアンテナの磁性薄膜の可動状態を模式的に示した図である。 図1の電波腕時計による時刻修正処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。 図7の時刻修正処理の続きを示すフローチャートである。 図1の電波腕時計に備わるアンテナを模式的に示した平面図である。 図9のアンテナの電波到来方向に対する角度とアンテナ端出力との対応関係を示した図である。 本発明を適用した実施形態2の電子機器の好適な一例として例示する電波腕時計を示す背面図である。 図11の電波腕時計に備わるアンテナの磁性薄膜の可動状態を模式的に示した図である。 変形例1の電波腕時計を示す背面図である。 従来の電波腕時計に備わる磁性薄膜を有するアンテナを模式的に示した図である。
符号の説明
100 電波腕時計(電子機器)
2 時計ケース(機器ケース)
7 文字板(装飾板)
30 アンテナ
31 コア
32 コイル
33a、33b、233a、233b、333a、333b 磁性薄膜(受信補強部材)
34a、34b、234a、234b アクチュエータ(可動制御部材)
41 CPU(比較手段)
43 ROM(記憶手段)
44 受信制御回路部(受信手段)
44h 受信レベル検出回路(受信強度検出手段)

Claims (13)

  1. 磁性材料から形成されたコアと、
    このコアに巻回されたコイルと、
    前記コアの端部近傍に配置され、磁性材料からなる受信補強部材と、
    この受信補強部材が前記コアの端部に接触するように当該受信補強部材を可動制御する可動制御部材と、
    を備えることを特徴とするアンテナ。
  2. 前記受信補強部材は、透磁率が前記コアの透磁率以下である磁性材料からなることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
  3. 前記受信補強部材は、アモルファス金属からなることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
  4. 前記受信補強部材は、アモルファス金属薄膜が積層されてなることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
  5. 前記受信補強部材は、前記コアの両端部の各々の近傍に配置されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のアンテナ。
  6. 前記コアの両端部は、このコアのコイル巻回部の軸線に略直交する方向の線分に対して略対称となる向きに屈曲されてなることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ。
  7. 開口部を有する機器ケースと、
    前記開口部の下側に配置された装飾板と、
    前記開口部に対向するように前記機器ケースに設けられた裏蓋と、
    前記装飾板と前記裏蓋の間に配置され、磁性材料から形成されたコアと、このコアに巻回されたコイルとを有するアンテナと、
    前記装飾板と前記裏蓋の間で、且つ、前記コアの端部近傍に配置され、磁性材料からなる受信補強部材と、
    この受信補強部材が前記コアの端部に接触するように当該受信補強部材を可動制御する可動制御部材と、
    を備えることを特徴とする電子機器。
  8. 前記受信補強部材は、透磁率が前記コアの透磁率以下である磁性材料からなることを特徴とする請求項7に記載の電子機器。
  9. 前記受信補強部材は、アモルファス金属からなることを特徴とする請求項7に記載の電子機器。
  10. 前記受信補強部材は、アモルファス金属薄膜が積層されてなることを特徴とする請求項7に記載の電子機器。
  11. 前記受信補強部材は、前記コアの両端部の各々の近傍に配置されていることを特徴とする請求項7〜10の何れか一項に記載の電子機器。
  12. 前記コアの両端部は、このコアのコイル巻回部の軸線に略直交する方向の線分に対して略対称となる向きに屈曲されてなることを特徴とする請求項11に記載の電子機器。
  13. 磁性材料から形成されたコアと、このコアに巻回されたコイルとを有するアンテナにより時刻情報を含む電波を受信する受信手段と、
    前記コアの端部近傍に配置され、磁性材料からなる受信補強部材と、
    この受信補強部材が前記コアの端部に接触するように当該受信補強部材を可動制御する可動制御部材と、
    前記受信手段により受信された電波の受信強度を検出する受信強度検出手段と、
    予め定められた電波の受信強度値を記憶する記憶手段と、
    前記受信強度検出手段により検出された受信強度と前記記憶手段に記憶された前記受信強度値を比較する比較手段と、を備え、
    前記可動制御部材は、前記比較手段による比較の結果に基づいて、前記受信強度検出手段により検出される受信強度が前記記憶手段に記憶された前記受信強度値よりも大きくなるように前記受信補強部材を可動制御することを特徴とする電子機器。
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