专利名称：包含透镜的手表面玻璃及该透镜的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种包含光学透镜的手表面玻璃，该透镜成形在面玻璃材料的厚度范围内，还涉及该透镜的制造方法。
制造在手表面玻璃上的放大透镜是公知的，以便于读出一小部分的手表显示数据例如在窗口中日期指示。根据通常的实施方式，该透镜在表玻璃的上表面或下表面上成凸形，该透镜可具有任何形状。如果表玻璃是通过模压例如用PMMA的合成材料制造，透镜则可以与表玻璃整体构成。不过如果表玻璃是由坚硬材料例如蓝宝石制成时，其难于机加工和抛光，这种类型的凸透镜通常是分别制造的，然后粘接到表玻璃上。这样会使组装困难以及使用中有透镜脱开的危险。此外，如果凸透镜处在表玻璃的外表面上则因暴露而磨损和易受撞击，或者其如果处在内表面上，则由于考虑到手表的表针就会导致不利的体积加大。
这就势必要制造按照表玻璃厚度配置的透镜，且最好位于下表面中，以避免沿其边缘沉积灰尘。0123801号欧洲专利公开了一种用于在特别是蓝宝石的矿物材料制成的薄片中形成这种透镜的方法，它是利用旋转研磨轮通过轮或板的振动(运动)进行机加工。实际上这种方法仅适用于制造圆形透镜。
在0814388A号的欧洲专利公开文本中公开的另一种结构由分别制造的透镜和意在形成表玻璃的片件构成，一深度基本上等于透镜厚度的盲槽形成在该片件的厚度范围内，然后将透镜固定在这一槽内。该片件和透镜可以由玻璃、尖晶石、刚玉或蓝宝石制成。这就提供了能够使透镜为非圆形的优点，例如为长方形，便于读出在矩形窗口中的指示值。然而，该制造方法仍十分复杂，具体说是因为对该槽以及透镜的两面必须进行机加工和抛光，仍存在透镜脱开的危险。
本发明的目的是避免上述缺点，特别是针对由坚硬材料制成的表玻璃存在的缺点，并提供一种简单耐用和有吸引力的表玻璃。
本发明的基本原理在于，制造包含处在表玻璃材料厚度范围内成形的光学透镜的并由尖晶石、蓝宝石或刚玉制成的表玻璃，这种透镜具有非圆形的外形。在一优选实施例中，该外形可以包含入射角并例如可为矩形。
根据我们的了解，事实上目前还没有制造过这种手表面玻璃，原因在于此前没有人知道怎样制造这种表玻璃。实际上，如果已经发现在例如为蓝宝石的坚硬材料的片件中通过机加工形成槽的方法，并且人们也可能设想这一槽的底部具有透镜的凸面形状，从而得到一个毛面表面；然而并不知道怎样抛光它，使之具有所需的光学和美观特性。利用下文介绍的方法解决了这一问题。
更具体地说，本发明的另一个方面涉及一种制造非圆形光学透镜的方法，该透镜处在表玻璃的厚度内并特别由刚玉、蓝宝石或尖晶石的坚硬矿物材料制成，其特征在于，该方法包含的连续步骤有通过机加工在表玻璃的一个表面中形成一非圆形外形的槽，该槽具有侧壁和意在构成透镜表面的凸形底面，以及利用一往复运动并撞击该底面的刷或另外添加抛光用介质至少对槽的底面进行抛光。
例如可以利用声致动体(Sonotrode)形成的超声波或者利用旋转工具通过镌刻实现上述机加工。在该抛光步骤中，该刷除了往复运动之外可以通过横向移动而增强技能，例如附加围绕一与表玻璃垂直的轴线之旋转并在距透镜一定距离处实施。
下面，参阅附图通过对各种优选实施例的介绍将会使本发明的其它特征和优点变得更明显，其中
图1表示包含一矩形透镜的手表面玻璃的下表面，图2表示包含另一种非圆形透镜的另一种手表面玻璃的下表面，图3是沿图1中的断面线Ⅲ-Ⅲ所取的位于透镜区域的表玻璃的放大断面图，图4是说明对图3中的透镜进行超声波加工的示意断面图，图5是说明对图3中的透镜和表玻璃进行抛光的示意断面图。
图1和图3中所示的手表面玻璃是由刚玉族的坚硬透明结晶材料例如蓝宝石或者尖晶石制成的。其在平面中的形状是任选的，在目前的实例中是桶形的，其正面上也可任选形状，例如平坦或凸形或者多面体形。图3表示的实例中，表玻璃的上表面2和下表面3是平直的，在表玻璃1的材料厚度内制造一矩形的会聚透镜4，它的形状是由形成在表玻璃之下表面3中的槽5决定的。这一槽沿其轮廓外形具有侧壁6以及构成透镜4下表面的凸形底面7。透镜的上表面8是直接由表玻璃的上表面2形成的。
在这一实例中，透镜4具有特别细长的长方形，以使得例如用于周历和日历形式的时历指示数据能够读出。因此，透镜的下凸形表面7最好具有圆柱形。
然而本发明也适用于具有其它非圆(周边)形的透镜。图2以举例方式表示一表玻璃11，其中形成一在平面(图)中为任选非圆形外形的并在表玻璃厚度内的球面透镜12从而能够得到特别美观的效果。透镜12的外形轮廓可以具有特定的直线侧面13、弯曲侧面14和入射角15。因此手表的制造者具有更大的选择自由度。
可以按照如下的方式制造表玻璃1和它的透镜4。在形成透镜之前，可利用常规的方法对要制造用的材料进行机加工和抛光来制造表玻璃1。然而应指出，下表面的抛光可以至少部分地在对透镜机加工之后即与透镜的凸形底面7的抛光同时进行。
使透镜4成形的机加工在于利用适当的技术在表玻璃的表面3中加工槽5，在非圆形透镜的情况下，特别是如果透镜的外形具有入射角时，一种优选的技术是利用如在图4中所示的声致动体20的超声波加工，这样产生的超声波振动用双箭头21表示。表玻璃1倒置在砧座22上。声致动体的端部23具有与预期的槽5的最终形状相对应的三维形状。最好声致动体20是形成尖头的金刚石，以及通过导道24将含有金刚石粉末的液体也注入到声致动体的端部。通过这种机加工形成槽5，它的表面是无光泽的，它的侧壁6与表玻璃的表面3基本垂直。
另一种可用于形成槽5的机加工方法是利用例如为由模具复制的带有尖头的金刚石研磨切割器之类的旋转工具进行镌刻。如果该槽的平面形状具入射角，则将它们轻微倒圆。侧壁6可以相对于表面3的垂直线朝一个方向或另一个方向倾斜地配置。
然后利用如图5中所示的称之为“刷扫一敲打”技术将透镜的凸形表面7以及侧壁6、槽5抛光。将表玻璃1倒置在一框架30中其由与表玻璃隔一定距离的并围绕轴线32旋转的水平旋转台31所支承。实际上，需同时抛光的几个表玻璃1分布在台31上。在这些表玻璃上方有一大的圆形刷33，它的刚毛34朝着表玻璃1。刷33安装到一平行于轴线36作往复运动的竖直轴39上。因此刚毛34的端部可撞击表玻璃的表面3、底面以及槽5的侧壁。同时如箭头37所示，将抛光用介质例如添加了金刚石粉末的膏剂或液体(特别是一种油或蜂腊)涂到表玻璃的整个表面上例如通过刷33注入。因此在透镜上和表玻璃的其余部分上实现预期的光学抛光。
最好，刷33面向每个表玻璃还作横向移动，使得刷的刚毛相对被抛光的表面移动。在本实施例中，通过围绕刷的轴线36旋转38(这一轴线位于距表玻璃和透镜一定距离处)就可简单地实现这种运动。
上述的方法之特征在于大为简化，这是由于透镜可以与表玻璃同时抛光，并使得能够任选形状的透镜，在表玻璃本身材料中成形。相对于根据0814388的欧洲专利的具有附加透镜的表玻璃的制造，这种方法之特别优点在于，现有技术需要对表玻璃两个表面分别机加工和抛光，该槽意在接纳透镜，以及透镜的两个表面是分别制造的。本方法避免了与将透镜装配在其壳体内及粘接相关联的各种问题以及脱开的危险。
权利要求
1．由刚玉、蓝宝石或尖晶石制成的手表面玻璃，包含一在表玻璃(1,11)材料的厚度内成形的光学透镜(4、12)，其特征在于，该透镜(4、12)具有非圆形的外形。
2．根据权利要求1所述的手表面玻璃，其特征在于，所述外形具有入射角(15)。
3．根据权利要求1所述的手表面玻璃，其特征在于，所述外形是矩形。
4．根据权利要求1至3之一所述的手表面玻璃，其特征在于，透镜的一个表面(8)是由表玻璃的表面(2)形成的；而透镜的另一个表面(7)位于在表玻璃的另一个表面(3)中，且具有一球面形或圆柱形的形状。
5．用于制造非圆形光学透镜(4)的方法，该透镜位于由坚硬矿物材料特别是由刚玉、蓝宝石或尖晶石制成的手表面玻璃(1)的厚度范围内，其特征在于，包括连续的步骤有通过在表玻璃的一个表面中进行机加工形成一非圆形外形的槽(5)，该槽具有侧壁(6)和意在构成透镜表面的凸形底面(7)，以及利用往复撞击所述底部之运动的刷件(33)同时添加抛光用介质对至少是槽的底面进行抛光。
6．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述外形具有入射角。
7．根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，该刷件(33)还作横向运动。
8．根据权利要求7所述的方法，其特征在于，刷件的横向运动包含围绕一与表玻璃相垂直的轴线(36)的并位于距透镜一定距离的旋转(38)。
9．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用其一端部(23)具有一对应于槽(5)的形状的声致动体(20)发出超声波进行机加工。
10．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用旋转工具通过镌刻进行机加工。
全文摘要
本发明涉及一种由坚硬矿物材料特别是结晶材料例如刚玉、蓝宝石或尖晶石制成的手表面玻璃,其包含一在表玻璃材料厚度范围内成形的非圆形光学透镜(4)。该透镜是通过对最好位于表玻璃下表面(5)中的槽进行机加工和抛光形成的。它的外形可以具有入射角,以及可以例如为矩形,利用刷同时添加抛光用介质撞击槽的底面进行机加工。
文档编号B24B19/22GK1230706SQ9910471
公开日1999年10月6日 申请日期1999年4月1日 优先权日1998年4月2日
发明者G·德拉布雷 申请人:科马杜尔公司