包含执行表面玻璃功能的光导的钟表的制作方法

专利名称：包含执行表面玻璃功能的光导的钟表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钟表，该钟表包含被表面玻璃封闭的表壳，在表壳内部容纳有用 于形成通过所述表面玻璃可见的图形图像的光学装置。
背景技术：
这种类型的钟表在现有技术中是已知的。作为示例，在SMHManagement Services AG名义下的于1997年1月16日提交的EP专利申请No. 0786685公开了一种包括显示彩 色装饰图案的装置的钟表。此文献在装饰图案印制于其上的薄膜和表面玻璃之间设置光学 阀。当光学阀没有被供电时，该光学阀看上去是黑色的，而当光学阀被供电时就变成透明 的，从而使装饰图案可见。但是，此系统具有一些缺陷，尤其是高制造成本。光学阀优选地制成液晶元件的形 式，该液晶元件在其每个主要面上承载透明电极以使液晶极化。因此，在元件的面上附着电 极需要的方法的成本不可忽略，尤其是如果要在用于普通公众的装置内以低成本价格设置 光学系统的话。此外，这种光学系统在关于液晶控制电极的供电的电连接方面非常复杂。

发明内容
本发明的一个目标是通过提供一种尤其用于钟表的、能够以低成本显示装饰图案 的装置来克服现有技术的上述缺陷。因此，本发明尤其提供了一种上述类型的钟表，其特征在于该光学装置还包 括具有两个大面和至少一个侧面的第一光导，设置在其中一个大面上的多个提取器 (extractor)，每个提取器具有包括至少一个反射表面的预定几何特征。根据本发明的光学 装置还包括至少一个光源，该光源设置成沿预定方向面向该侧面以向光导内部发射光线， 并且与反射表面配合操作以便通过在反射表面上反射光线来形成根据提取器的几何特征 直接限定的图形图像。可选择地，每个光提取器可包括至少一个折射表面而不是反射表面以作为光提取 器表面。本发明尤其提出了一种包括外壳的钟表，该外壳被表面玻璃封闭，在该外壳内部 容纳有用于通过表面玻璃形成至少一个图形图像的光学装置，该光学装置一方面包括至少 一个具有两个大面和至少一个侧面的光导，另一方面包括至少一个向光导内部发射光线的 光源，其中，由光源发出的光线与设置在其中一个所述大面内的光提取器配合操作以形成 图形图像，其特征在于，该光源设置在该侧面附近，并且沿预定方向定向以便向光导内部发 射光线；每个光提取器具有包含至少一个反射或折射表面的预定几何特征，从而由光源发 出的分别被光提取器反射或折射的一组光束形成光束网络，该光束网络产生图形图像；并且，该光导执行表面玻璃的功能。本申请的权利要求中限定了根据本发明的电子装置的其它有利的特征。根据本发明的光导可设置在钟表的表盘上，可实现表盘的功能，或者可选择地可 直接制成表面玻璃。 优选地，出于明显的美学原因，光源设置在外壳的周边处以便光源通过表面玻璃 不可见。由于上述特征，根据本发明的钟表具有吸引用户的外观，这是因为所获得的装饰 图案或图形图像在光源通电时被照亮，而在光源没有通电时光导几乎不可见。可以有利地设想上述光学装置的大量变型。尤其是，可通过在光导内设置多个提取器组或网络来形成多颜色图形图像，每组 提取器与自己的光源相关联。此外，在上述变型的基础上，可以通过依次向光源供电来显示单色或多颜色的动 画图案。多个提取器组可设置在光导的不同区域内或者在相同区域内交错。可选择地或作 为补充，两个或更多个光导可以重叠，每个光导承载至少一组提取器。下文的详细说明中描述了其它变型。


通过阅读下文的详细说明可更清楚地了解本发明的其它特征和优点，该说明是参 照附图做出和作为非限制性示例给出的，在附图中-图1示出根据本发明的第一优选实施例的模拟显示钟表的显示装置的分解透视 示意图；-图2示出图1内所示的光导的横截面；-图2bis是类似于图2的视图，其示出一个变型，其中光源定向成正交于光导的其 中一个大面；-图3a、3b、3c和3d示意性地示出连续形成以限定动画图案的图像的示例，以及-图4示出根据本发明的一个变型的钟表的简化横截面。
具体实施例方式图1和2分别示意性地示出根据本发明的光导1的透视图和横截面视图。图1示出光导1在钟表内的一种可能的设置，即在表盘2和时针3以及分针4之 间。表盘2和指针3、4为传统类型，表盘2带有用于指示小时位置的小时符号5。表盘和光导分别包含中心孔6、7，以允许指针3和4的驱动装置-即时轮和分轮 (为了清楚起见图1内未示出)_通过。在图1所示的实施例中，光导1与三个颜色相同或可能不同的二极管8共同操作， 以便形成在钟表的表盘2上方可见的图形图像。从基本原理的角度来说，单个二极管8足以与下文所述的光提取器网络共同形成 图形图像。优选的，每个二极管8发射的光束与光导1之间的光耦合通过进入表面9实现。每个进入表面9基本上具有圆柱形外壳的一部分的形状，从而二极管发射的光束在入口处被 折射到光导内。因此，每个光束的孔径张角(angular aperture)增加以覆盖大部分光导表光导1具有两个主要的大面10和11，作为非限制性示例，图1内所示的两个大面 大致为盘形，并且通过大致为环形的侧面12相互连接。光线进入表面9设置在侧面12内。结合图1说明的光学系统的操作原理在图2内示出，其中仅示出光导1的沿与其 中一个二极管8相交的平面的横截面。根据本发明，光导1包括设置在位于表盘2 —侧的大面11上的多个光提取器19， 在图2内仅可看到其中一个光提取器。光提取器19-每个该光提取器具有至少一个反射表面20-根据预定的网络分布在 大面11上，此网络被限定成对应于非常精确的图形图像，下文对此将进行说明。反射表面20具有定向成以一定的预定角度面向对应的二极管8的法线(η)。因 此，由二极管8发射的一定部分的光束落在反射表面20上，这是通过直接入射或者在大面 10和11中的至少一个上的一次或多次在先反射之后实现的。可以根据给定提取器的特定几何参数、尤其是根据二极管8与反射表面20的距离 以及光提取器19的相对于光导1厚度的高度，来调节与反射表面20相互作用的光束的比 例。本领域技术人员在根据要求修改这些参数时不会遇到任何特别的困难。首先，对于根据本发明的钟表的最一般的实施例，为形成预定的图形图像设置的 所有光提取器相对于大面11的角度相同。此特征意味着落在网络的反射表面20上的光束 均沿相同方向被偏斜。因此，网络的每个反射表面20导致形成反射光束。一组反射光束形 成反射光束网络，使得沿给定方向形成图形图像。在图2所示的特定情况下，反射表面20和大面11之间的角度大致为45度，从而 沿基本垂直于大面的方向形成图形图像。因此，佩戴根据本发明的钟表的人在沿基本垂直 的方向观看表盘时可看到发光图像，当然前提是二极管8被供电。当然，本发明并不局限于沿垂直于表盘的方向形成图形图像。例如，可以设想沿相 对于表盘成大约60度角度的方向，即沿6点钟位置的方向形成图形图像，以允许用户在无 需很大程度地转动前臂的情况下能够看到图形图像。通常，形成图形图像的方向通过反射表面相对于入射光束形成的角度来调节，反 射表面的法线(η)对应于一方面二极管_反射表面方向和另一方面反射表面-观察者方向 的二等分线。光导1可由特别是可视领域的具有所需品质-尤其包括与光线传播有关的透明 度_的任何材料制成。优选地，光导可由PMMA类型的塑料材料通过注塑、复制或通过任何 其它合适的方法制成，这种方案的优点主要在于相应的简单制造方法和获得的产品的低成 本价格。经过前面的说明，应理解，反射表面20构成用于形成图形图像的像素集合。因此， 反射表面的尺寸越小，则图像分辨率和品质就越好。如已经提出的，应指出，光提取器越高，其有效表面就越大，从而在对应的位置从 光导提取的光线的数量就越大。因此，结果是每个反射光束的发光强度可经由对应的光提 取器的特征被精细调节。根据这种调节，可在单个光源的基础上形成“灰度级”图形图像(在使用的二极管的颜色内)。使用目前的制造技术，可以设想制成尺寸大约为ΙΟμπι的光提取器。此外，反射表 面20可具有多种形状，(如)平坦的或弯曲的以调整反射光束的形式并且使反射光束例如 轻微地发散。优选地，属于同一网络的光提取器具有至少一个共同的几何特征，S卩，光提取器的 反射表面的法线被包含在垂直于光导1和对应的进入表面9两者的平面内。在图1内示出 的此特征确保光线提取是最优的，这从其中实现本发明的光装饰的钟表的电能消耗的角度 看是更加有利的。采取被三个光源照亮的光导1的图1所示的结构有利地使多颜色图像能够形成。为此，光源发出分别具有不同颜色的光线，每个光源与自己的光提取器网络相关联。根据一种简单的变型，三个光提取器网络中的每一个可如图1所示设置在与其相 关联的二极管8附近的光导1的区域内。可选择地，三个网络中的每一个可散布在整个光导表面的大部分上，并且可能相 互交错。下文将结合对图3a、3b、3c和3d的详细描述来说明通过此构造获得的图形图像的 一个示例。图3a到3c示意性地示出由三个光提取器网络中的每一个与给定光源配合操作形 成的图形图像。对应于图3的视图的钟表包括设置成基本面向6点钟(图3内的标号8a)、2点钟 (标号8b)和10点钟(标号8c)位置的三个二极管8。二极管8a、8b、8c中的每一个与给定的光提取器网络相关联。图3a示出当二极管 8a被供电以便沿与其相关联的网络的方向发射光线时，呈现给佩戴根据本发明的钟表的人 的所形成的图形图像。类似地，图3b和3c分别示出在二极管8b和8c工作期间所形成的 图形图像。图3d示出当三个二极管8a、8b和8c同时通电时所形成的多颜色图形图像。根据这种具有三个二极管和三个交错的光提取器的结构，可提供多种操作模式。例如，可根据本发明对手表的电子电路编程，从而三个二极管8a、8b和8c响应于 用户对控制部件的启动而同时通电。对应的功能具有的优点超出了仅仅增加美学吸引力， 而且在于所形成的图形图像是发光的，从而使佩戴手表的人能够在黑暗环境中识别指针的 位置。可选择地或作为补充，可对手表的电子电路编程，以便响应于控制部件的不同启 动或响应于附加的控制部件的不同启动依次给二极管8a、8b和8c通电。很清楚，本发明并 不局限于一个或多个控制部件的类型和操作模式。作为示例，三个二极管可响应于设置在手表内的加速计检测到的振动而被同时通 H1^ ο对于依次类型的操作模式，可得到多颜色的动画显示，即在图3a到3d所示的示例 的情况下放出焰火。图3a示出通过第一二极管8a发射的光束与第一光提取器网络的配合获得的第一 图形动画图像的显示。佩戴手表的人可从表盘上方看到代表在焰火显示期间焰火留下的轨 迹的发光图形图像。
图3b示出通过第二二极管8b发射的光束与第二光提取器网络的配合获得的第二 图形动画图像的显示。佩戴手表的人可看到代表在焰火显示的第一步骤内发射的焰火的主 要爆炸的发光图形图像。图3c示出通过第三二极管8c发射的光束与第三光提取器网络的配合获得的第三 图形动画图像的图示。佩戴该手表的人可看到代表二次焰火爆炸的发光图形图像。因此，当三个二极管8a、8b和8c依次被通电时，佩戴手表的人可看到焰火升空，然 后是两组爆炸。当然，本领域技术人员能够提出刚刚说明的动画的不同变型而不会背离本发明的 范围。例如，在前文所述的动画的第三图形图像显示之后，三个二极管8a、8b和8c可被同 时通电以形成完整的焰火图像。此外，根据前面的说明，可提供根据本发明的具有发光图案显示的钟表的多种变型。作为示例，可在同一光导上设置两个光提取器网络，其中光束具有不同的反射方 向。在此情况下，形成可从两个不同位置看到的两个不同的图形图像。根据一个可选实施 例，两个反射方向之间可具有一定角度，从而当观察者的眼睛位于光导上方的给定距离处 时，所形成的两个图像构成立体图。图4中概略地示出一个特定的实施例，其形式为根据本发明的包含发光图案显示 装置的钟表的局部横截面。在此实施例中，光导被驱动围绕分针和时针驱动轴线旋转运动。电动机械钟表40包括被表圈42和表面玻璃43封闭的后盖-中间部件41。传统 类型的电子机芯用块44表示以避免使图过于复杂。后盖-中间部件41可通过塑料注射模塑制成，中心桩柱45与该后盖-中间部件 形成一体，该桩柱的主要作用是承载分轮46和时轮47。分轮和时轮通常通过由分针小齿轮 49和分针轮50形成的走针机构48相互连接。表盘2安装在这些齿轮系上方，并且与结合图1说明的光导1类似的光导51安装 在表盘上方。表盘和光导可由中心桩柱45定中心，和/或通过传统装置(未示出)_例如 通过安放在中间部件的合适肩部上_被保持在相应的轴向位置。根据此实施例，提供附加的中间轮副52，该中间轮副的小齿轮53与分针轮50啮
I=I O此外，光导51具有垂直于其大面的环形肩部54，该肩部设置在光导的周边上并且 沿钟表机芯的方向延伸。肩部54承载齿圈55，该齿圈设置在肩部的内表面上以便与中间轮 副52的轮56啮合。由于在分轮和光导之间具有运动链系，所以光导可被驱动沿与显示器 指针(未示出)相同的旋转方向旋转。此外，至少一个二极管8设置在中间部件的与光导51相对的合适位置处，设置电 连接装置以使二极管的电端子与用于钟表供电的电池(在图4内用标号57指示)的电源 接线端连接。二极管8有利地设置在中间部件的被表圈覆盖的区域内以防止二极管8通过 钟表表面玻璃可见。优选的，分别在1点钟和2点钟位置之间、在4点钟和5点钟位置之间、在7点钟 和8点钟位置之间、以及在10点钟和11点钟位置之间设置四个二极管8。可在光导51的 侧面上的特定位置处设置一个或多个类似于结合图1说明的那些进入表面的进入表面9。
7如果在钟表内设置四个二极管，则设置1-4个进入表面9。此外，负责驱动光导的运动链系的特征可使得光导51以与分针相同的速度被驱动。根据前文所述的结构，对于装饰图案的形成可采用多种操作模式。在一个基本实施例中，可在对应于光导51的整个表面的四分之一区域内设置一 个光提取器网络20，该四分之一区域例如设置成使得分针形成其二等分线。根据一个优选实施例，四个二极管8发射不同颜色的光束。当具有光提取器网络的四分之一区域-被称为装饰性四分之一区域-与其中一个 二极管8相对而定中心时，该二极管被供电以发射光线，从而获得具有最大发光强度的装 饰图案。当该装饰性四分之一区域位于与刚刚说明的定中心位置不同的位置时，所形成的 装饰图案的发光强度随着该四分之一区域远离定中心位置而降低。因此，用户可例如通过启动控制部件来启动装饰性图案显示，图案的颜色和发光 强度取决于分针相对于钟表表盘的位置。当然，如果希望使发光强度的变化平滑，则可省略进入表面9，S卩，在后者的情况 下，不管该四分之一区域是否位于定中心位置，从二极管到光导内的传输均以相同方式进 行。相反，当进入表面9设置在光导51的侧面内时，在其中一个进入表面的位置与其 中一个二极管相对时，从二极管到光导内部的光线传输最优。当光导被驱动旋转时，相关二 极管逐渐与光导的环形侧面相对，该环形侧面对于向光导内部的光线传输比较不利。光导 内部的光线传输品质的差别导致形成的装饰图案的发光强度发生很大变化。则当反射表面 20定向成与二极管8越来越少地相对时，发光强度逐渐降低。当光导旋转时，装饰性四分之一区域移动靠近下一个二极管。因此当所述下一个 二极管被通电时，形成装饰图案，其中当该四分之一区域的二等分线移动靠近该二极管时， 发光强度逐渐增加。刚刚说明的示例仅是非限制性示例。可选择地，装饰图案可覆盖比光导的四分之 一更大的表面。光导51还可包括多个光提取器网络而不会背离本发明的范围，例如每个四 分之一区域具有一个网络使得可以同时形成四个装饰图案，每个图案的颜色与其它图案的 颜色不同。但是，可提供叠置在光导51上并且由时针的旋转运动控制的第二光导(未示出)。 为此，在将时针设定在合适位置之前，可将这种类型的光导直接装在时轮管上。优选的，可 在中间部件内与附加光导相对地设置一组附加二极管。可选择地，时针和分针可以已知的方式用旋转盘代替。在此情况下，本发明可通过 制造形式为两个光导的小时和分钟指示盘来实现。这两个光导中的第一个包括在被照亮时 形成具有时针形状的发光图案的光提取器网络。第二光导包括在被照亮时形成具有分针形 状的发光图案的光提取器网络。从而可设置围绕手表表盘均勻分布的一组三个或四个二极 管，以便沿最大限度的不同入射方向照亮光导。本领域技术人员在根据要求、尤其是根据表圈下面的用于设置二极管的可用自由 空间而提出恰当实现本发明的装置所需的二极管数量时不会遇到任何困难。应指出，从耗 电量和空间的角度看，优选地采用单独一组二极管，当二极管的有效光束传输高度足以基本覆盖两个接合的光导的厚度时这是可以的。根据图2bis所示的一种变型，对于每个光源使用一个二极管8，该二极管正交于 光导1的大面11定向，即，该二极管发射总体垂直向上的光线，而在图2所示的实施例中， 二极管8发射总体上正交于侧面12的光线。这里，二极管8设置在光导1下方，并且仍在侧面12附近。这里，进入表面9平行 于两个大面10、11。优选地，光导1的顶部大面10的周边部分60朝底部大面11弯曲，从而 二极管8沿光导1的周边的方向发射的光线可在周边部分60上被完全反射，并且指向与二 极管8相关联的反射表面20。与侧面发光二极管相反，这种变型使得可使用相对于二极管安装于其上的印刷电 路板表面的“顶部发光二极管”。从前文所述的钟表操作的角度看，出于节能原因二极管不能永久被供电。因此，例 如，可响应于控制部件的启动由手表的电路控制分别具有时针和分针形式的发光图案的显 示。从而钟表具有独创性的和考虑周到的外观，同时在二极管被通电以实现时间显示时提 供良好的易读性。前面的说明对应于本发明的优选实施例，并且决不应被认为是限制性的，尤其是 针对手表描述的结构、使用的控制部件的类型和数量、或者二极管的位置方面。同样，本发 明并不局限于所述的操作模式以及用于该操作模式的相应致动的装置，这些参数可通过对 控制电路进行合适的编程而改变。本领域技术人员在改变本发明的手表的操作以适合于特 定要求时不会遇到任何特殊困难。尤其是，如前文所提出的，每个光提取器可制成具有至少 一个光提取表面的凸起部形式，光线在离开光导时折射通过该光线提取表面。可实现多种变型而不会背离本发明的范围，例如不在手表内设置表盘，光导直接 执行此功能，并且指针驱动轮系适配成具有吸引佩戴手表的人的外观。根据相同的原理，光 导可由表面玻璃直接形成。在此情况下，表面玻璃包括设置在其内表面中的光提取器，一个 或多个光源设置在表圈区域内以便沿表面玻璃的边缘的方向发射光束。还可提供附加的特征而不会背离本发明的范围，例如在进入表面外侧用反射涂层 覆盖光导的侧面，以限制由到达侧面和趋向于离开光导的光束导致的光损失。
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权利要求
一种钟表，包括被表面玻璃(43)封闭的外壳(41)，在该外壳内部容纳有用于通过该表面玻璃形成至少一个图形图像的光学装置，该光学装置一方面包括至少一个光导(1，51)，该光导具有两个大面(10，11)和至少一个侧面(12)，另一方面包括至少一个向光导内部发射光线的光源(8，8a，8b，8c)，其中，该光源发射的光线与设置在其中一个所述大面上的光提取器(19)配合操作以形成图形图像，其特征在于，该光源(8，8a，8b，8c)设置在该侧面(12)附近，并且沿预定方向定向以便向所述光导(1，51)内部发射光线；每个光提取器具有包含至少一个反射或折射表面(20)的预定几何特征，从而由光源发出的分别被光提取器(19)反射或折射的一组光束形成光束网络，该光束网络产生图形图像；并且，该光导(1，51)执行表面玻璃(43)的功能，并且该光导包括至少两组光提取器(19)，其中第一组光提取器(19)对应于第一图形图像，第二组光提取器(19)对应于第二图形图像，所述第二组光提取器设置在重叠在第一光导上的第二光导内。
2.根据权利要求1的钟表，其特征在于，该光源设置成向所述第一和第二光导内同时 发射光线。
3.根据权利要求1的钟表，其特征在于，该光源(8，8a，8b，8c)设置成沿预定方向面向 侧面(12)，以便向所述光导(1，51)内部发射光线并且与反射或折射表面(20)配合操作以 形成图形图像。
4.根据权利要求1的钟表，其特征在于，该光源(8，8a，8b，8c)沿正交于其中一个大面 (10，11)的方向定向。
5.根据权利要求1的钟表，其特征在于，该钟表包括设置成与第一组光提取器(19)配 合操作的第一光源，以及设置成与第二组光提取器(19)配合操作的第二光源。
6.根据权利要求1的钟表，其特征在于，该钟表包括设置成与第一组光提取器(19)配 合操作的第一光源，以及设置成与第二组光提取器(19)配合操作的第二光源；并且，所述 第一组和第二组光提取器在所述光导(1，51)的所述大面上交错。
7.根据权利要求5的钟表，其特征在于，所述两个光源依次通电。
8.根据权利要求1的钟表，其特征在于，该钟表包括第一光源(8a)和至少一第二光源 (8b)，该第二光源(8b)设置成沿与第一光源(8a)的发射方向不同的方向向所述光导(1， 51)内部发射光线，提供附加装置(52，54，55)以驱动所述光导(1，51)旋转，从而光提取器 与第一和第二光源(8a，8b)交替地配合操作。
9.根据权利要求1的钟表，其特征在于，每个光源(8)能够发射多个颜色范围内的光。
10.根据权利要求5的钟表，其特征在于，所述第一和第二光源各自的颜色属于不同范围。
11.根据权利要求1的钟表，其特征在于，该光学装置包括至少两组光提取器，这两组 光提取器各自的几何特征被限定成使得相关图形图像沿各自不同的方向形成。
12.根据权利要求11的钟表，其特征在于，所述不同的图形图像形成方向被限定以便 形成立体图。
13.根据权利要求1的钟表，其特征在于，该外壳具有表圈(42)，每个光源(8)至少部 分地设置在该表圈下面。
全文摘要
本发明涉及一种包括光学装置的钟表(40)，该光学装置响应于佩戴者的操作形成图形图像形式的装饰图案。本发明的光学装置包括具有两个大面(10，11)和至少一个侧面(12)的光导(1，51)。均包括至少一个光反射表面(20)的光提取器(19)设置在至少一个大面(11)内。光源(8，8a，8b，8c)设置成经由光导的侧面(12)沿反射表面(20)的方向发射光线。因此，每个反射表面可沿明确限定的方向形成反射光束，该光束的组合沿所述方向形成图形图像。光导(1，51)执行表面玻璃(43)的功能，并包括至少两组分别对应于第一和第二图形图像的光提取器(19)。第二组光提取器设置在重叠在第一光导上的第二光导内。
文档编号G02B6/00GK101916065SQ20101023384
公开日2010年12月15日 申请日期2005年11月11日 优先权日2004年12月2日
发明者P·温克勒 申请人:阿苏拉布股份有限公司