带有动画显示的机械钟表的制作方法

本发明涉及一种钟表，该钟表包括至少一个机械机芯，该机械机芯至少包括主机板、谐振器以及能量存储和分配装置，该能量存储和分配装置通过运转轮系连接到擒纵轮副。

本发明涉及钟表尤其是手表中的动画显示领域。

背景技术：

自从钟表出现以来，设计师们一直在寻求以报时机构、自动运动或特定显示器的形式，利用机械机芯的常规运行来将音频或视频动画添加到计时器、时钟、台钟和手表中。

对于旨在让用户或所有者引人注目的钟表而言，这种方法仍然流行。

经常出现的问题是，如何在不造成机芯更加复杂或者不添加机械或电子部件的情况下，为机械手表的用户提供动画序列、或者电影或卡通类型的视觉序列、或者类似的序列。

为了产生视觉动画，需要在给定的位置产生一系列表示运动的时间变化的静止图像。两幅图像之间的时间间隔必须小于约150毫秒，观察者才能看到流畅的动画。设定的每个图像的显示时间必须尽可能长，以便获得良好的对比度。从一幅图像到另一幅图像的过渡时间必须尽可能短，但这对于中断视觉暂留的效应是必要的。

电影起源的整个历史都与基于动画图像原理的各种设备相关联：费纳奇镜(phenakistiscope)、西洋镜(zoetrope)、普拉克辛视镜(praxinoscopes)以及其他设备。更具体地说，被称为留影盘(thaumatrope)的设备包括在枢转盘的两侧的至少两幅图片，例如在两条线之间的硬币，其中这两个图片中的每一个仅包含一部分信息，因此，当盘停止时，观察者不能看到整个图像，而当使盘运动——例如通过扭转然后拉动两条线——时，由两个图片的叠加产生的完整图像随后被显示给观察者；例如，笼子里的鸟是由第一张空笼子的图片和第二张自由鸟的图片的视觉叠加而成的。

动画机构也可以在手表中找到，但是，虽然起点是连续的旋转运动，但是像电影放映机一样，需要一种机构——例如马耳他十字——来产生获得电影所必需的跳动运动(jerkymovement)。这种机构是一种高能耗装置，特别是在频率大于10hz的情况下，而这是制成流畅影片所需要的，流畅影片能给用户带来愉悦的观看体验。

chajkin名下的专利wo2013162423a2或wo2013187798a1公开了根据这些原理的光学机构。如果图像是肉眼可见的，那么与机械手表的基本机芯可用的能量相比，用于显示图像的机构需要大量的能量。因此，在受所提供和使用的能量水平限制的持续时间内，需要额外的能量源或由用户在拉动件或类似部件上施加作用以使动画工作。此外，在这两篇文献中，动画需要一个必须添加到基本机芯中的复杂机构，这很昂贵并且要使用钟表内部总是稀缺的空间。

技术实现要素：

本发明提出创建一种只要钟表(特别是手表)在工作就可以连续运行且不需要额外的能量、也不损害钟表的计时性能的视觉动画。

在手表的特定情况下，本发明还致力于不增加其厚度，不使其更重，并且尽可能少地改变其机构：可以在任何现有的机械手表中实施本发明。

本发明的原理在于，利用机械机芯的擒纵轮的间歇运动、或者中间轮/中间擒纵轮的间歇运动、或者以固有跳动运动形式移动的其它轮副——例如擒纵杆——的间歇运动，来向用户提供视觉动画。

为此，本发明涉及根据权利要求1的钟表。

附图说明

通过参考附图阅读以下详细描述，本发明的其他特征和优点将会显现，其中:

-图1表示形成人在奔跑的动画的一系列七幅图形的示意图。

-图2以类似于图1的方式表示跑步者运动的分解，其中剪影由铰接杆组成。

-图3表示擒纵轮的示意图，该擒纵轮具有20个齿和39幅代表跑步者的图片，两个环将这些图片连接到轮的臂。

-图4是图3的细节图。

-图5是另一个轮——特别是擒纵轮——的一个细节，其包括与图片一样多的径向臂，并将图片连接到轮毂。

-图6以类似于图1的方式表示溜冰者运动的分解，其中动画是轮的平面之外的运动剪影，这给出三维运动的幻觉。

-图7表示另一个轮的一部分的示意图，该轮具有辐条或扇区，每个辐条或扇区承载秘密签名的一部分，以使法语表述“signaturesecrète”出现和随后逐渐消失。

-图8是表示钟表特别是手表的框图，其包括机械机芯，机械机芯包括与擒纵机构相关联的谐振器，擒纵机构的至少一个轮副是根据本发明的动画支持轮副，该手表包括用于观看图片的孔、用于放大图片的光学装置、用于将自然或人造光束投射到图片上的装置、以及用于反射图片的装置。

具体实施方式

本发明在于利用机械机芯的擒纵轮的间歇运动，或者利用中间轮/中间擒纵轮的间歇运动，或者利用以固有跳动运动形式移动的其它轮副(即其它运动装置)例如擒纵杆的间歇运动，以便向用户提供视觉动画。

为此，所涉及的轮副(此后将被称为“显示轮副”)包括图像形式的图形表示，其例如通过丝网印刷或类似工艺制成，或者非常有利地通过drie蚀刻制成，特别是当该轮副由诸如硅、氧化硅、dlc等可微加工材料制成时。这些图形表示构成了动画电影的连续的元素。自然地，可以在多个轮副上产生这样的动画，特别是在几个相邻的轮副上，例如擒纵轮、擒纵杆、中间擒纵轮(inter-escapementwheel)或运动学地连接到擒纵轮的惯性轮，以向用户提供更复杂的或组合运动的动画，例如以复杂运动形式移动并表示在擒纵轮上的人，并且以规则的间隔显示出表示在擒纵杆上的在具有往复运动的工具、锤子或斧头前面的物体。在两个相互啮合的显示轮副上的显示使得呈现一对舞者或溜冰者或类似情况成为可能，他们的运动可以具有不同的频率，从而产生随时间变化的动画。

在选择擒纵轮作为显示轮副的情况下，由于擒纵轮的直径很小，用肉眼很难看到动画，而用放大镜或显微镜更容易看到，因此这种复杂功能是古董手表例如宝玑表的秘密签名传统的一部分。

由于能够在钟表轮副上蚀刻足够小的图片的微制造技术的出现，通过生成微米级的图片或图案，本发明的工业实现可以用于手表。

因此，本发明涉及一种包括至少一个机械机芯10的钟表1。该机芯10至少包括主机板2、谐振器11以及能量存储和分配装置3，能量存储和分配装置3通过运转轮系5连接到擒纵轮副4。

根据本发明，运转轮系5或擒纵机构6所包括的至少其中一个轮副是显示轮副7，其中擒纵轮副4属于擒纵机构6，该擒纵机构6与谐振器11协作，并且在谐振器11运行期间以跳动或往复运动的方式移动。这种显示轮副7包括至少两个不同的图片或图案8，它们被布置成在谐振器11运行期间在主机板2的固定点之前连续移动，并在其上显示一系列形成动画的图像。应当理解，本发明只能通过具有跳动运动的轮副实现。

在一个有利的变型中，显示轮副7是擒纵轮副4，擒纵轮副4是擒纵机构6中包括的擒纵轮，或者是擒纵机构6中包括的、与擒纵轮直接接合的中间擒纵轮。

在另一变型中，显示轮副7是擒纵机构6中包括的擒纵杆9。

在另一变型中，显示轮副7是运转轮系5的轮，其包括在该轮上成角度分布的多幅、即n幅图片8，这些图片中的每一幅都包括形成动画或电影的图像序列中的一个图像。

在又一变型中，显示轮副7是擒纵机构6中包括的自由安装的惯性轮，其直接与擒纵轮啮合。这种惯性轮不具有运动学功能，并且仅与擒纵轮啮合；它的功能是限制在佩戴期间振荡器对加速作用的灵敏度，它优选地具有与擒纵轮相同的惯性，但是它可以比擒纵轮更薄和更轻，这使得可以具有用于动画图片8的更大的显示区域，并且是在比具有相同跳动节奏的擒纵轮的直径更大的直径上。

在最简单的实施例中，同一显示轮副7的一些图片8是二维的，并且垂直于显示轮副7的枢转轴线以基本平面方式延伸。更特别地，同一显示轮副7的所有图片8是二维的，并且垂直于显示轮副7的枢转轴线以基本平面方式延伸。进一步更特别地，同一显示轮副7的所有图片8是共面的。

在另一个实施例中，同一显示轮副7的一些图片8是三维的，并且至少部分地在显示轮副7的枢轴轴线的方向上延伸。例如，以浅浮雕(bas-relief)形式蚀刻到不同深度的图片可以模拟动画的三维显示，特别是在深度效果被光学系统人工放大以改善动画的观看的情况下。

传统的机械表机芯通常包括瑞士杠杆式擒纵机构，更不常见的天文钟擒纵机构将在下文中讨论。在一个常规示例中，对于包括具有z＝20个齿并以f＝10hz的频率工作的擒纵轮的瑞士杠杆式擒纵机构，擒纵轮每转行进2*z＝40步，并且每dt＝1/(2*f)＝50毫秒移动一步。擒纵轮保持静止大约45毫秒，然后运动5毫秒。在此示例中，由擒纵轮4作为显示轮副7承载的具有图片8的动画将由40幅图像形成，并将持续2秒。

应当注意，如果不同于2*z的数量n的图像被布置在显示轮副7的外周上，特别是擒纵轮4的外周上，则动画向前或向后移动，这取决于n是大于还是小于显示轮副7的位置的数量。事实上，在给定的观察位置，每dt秒这n幅图像将彼此跟随，以da＝正负号(显示轮副的平均角速度)*(360°/n-360°/(2*z))的微小角度偏移。因此，da的值是一个代数值，取决于图像相对于观察者看起来是向前还是向后移动。

可以设想用于在确切的位置观看动画的观看孔，或者镂空机芯，以便在n个不同的位置观看动画n次。也就是说，z是擒纵轮的齿数，f是谐振器的频率。因此，动画的持续时间是t＝z/f，序列中的图像数量是n＝2*z。在时间t之后，动画进行重复。

在擒纵轮之前的中间擒纵轮也是方便的。例如，对于具有8个齿的轮、频率为4hz的谐振器以及中间擒纵轮和擒纵轮之间的齿轮减速比为2.5的同轴擒纵机构，中间擒纵轮以5秒钟(电影的持续时间)旋转一圈，并步进40步。

显示轮副7优选地包括多个图片8，这些图片8相对于显示轮副7的枢转轴线以恒定的角节距占据沿角向布置的位置，其中图片8以360°/n的角度布置在n个图片中的每一个之间。更具体地说，显示轮副7在每个角度位置具有一幅图像8。

在一个变型中，显示轮副7是带齿的轮副，并且角度位置的数量大于或等于2，并且是显示轮副7的齿数的倍数或整约数(integersub-multiple)。

在另一变型中，显示轮副7是带齿的轮副，并且角度位置的数量大于或等于2，并且不同于显示轮副7的齿数的倍数或整约数并且差值为1。

在又一变型中，显示轮副7是带齿的轮副，并且角度位置的数量大于或等于2，并且与显示轮副7的齿数互质。

更特别地，如图3和4的示例，显示轮副7的图片8相对于显示轮副7的枢轴轴线处于相同的径向位置。

更特别地，如图7中专用于秘密签名的示例，显示轮副7具有相对于显示轮副7的枢转轴线径向延伸程度不同的图像8。

在显示轮副7是擒纵轮4并且擒纵机构是瑞士杠杆式擒纵机构的变型中，即所述轮以半齿步幅移动的变型中，图片8的数量n有利地包括在(2*z-4)和(2*z+4)之间，z是轮的齿数。更具体地，图片8的数量n包括在(2*z-1)和(2*z+1)之间。

在显示轮副7是擒纵轮4并且擒纵机构是天文钟擒纵机构的变型中，即所述轮以整齿步幅移动的变型中，图片8的数量n有利地包括在(z-4)和(z+4)之间，z是轮的齿数。更具体地，图片8的数量n包括在(z-1)和(z+1)之间。

有利地，钟表1包括用于转换和/或放大图片8的光学装置13，和/或用于将自然或人造光束投射到图片8上的装置14，和/或用于反射图片8的装置15。

用于转换和/或放大图片8的光学装置13可以包括至少一个放大镜。更具体地，该放大镜位于表镜(其可以是透明的表壳后盖)上，和/或位于钟表1的表盘上。

用于将人造或自然光束投射到图片8上的装置14更具体地包括由太阳光、激光源或其它人造光源照亮动画的光学投射装置。

用于反射图片8的装置15更具体地包括由太阳光、激光源或其它人造光源照亮动画的光学反射装置。

更特别地，图片8是衍射图像，其例如通过激光束衍射在远离钟表1的表面上形成图像。

一种特别有利的光学变型包括使用塑料光纤，这涉及将光纤捆扎成束或带。这种技术允许用锥形纤维放大图像，锥形纤维的直径小于要放大的图像(在这里是显示轮副的相关区域)，并且锥形纤维的直径在靠近观察者的束输出处最大。这些光纤束的优点首先是它们的紧凑性，通常芯部直径为120微米至1毫米，并且保护鞘具有减小的直径，例如对于120微米的芯部而言为230微米，并且还允许非常小的曲率半径，例如对于直径为175微米的芯部而言为4毫米。这使得可以容易地将图像转换到手表中的任何可用位置，无论是在表盘上、表壳中间部件上(在其正面或边缘上)，还是在其它位置。因此，用于转换和/或放大图片8的光学装置13可以包括至少一个这样的光纤束。

对于选择图片8的仅有的限制是它们的小尺寸和对易读性的要求。因此，动画可以钟表学中的传统方式涉及表现在运动中的至少一个动物或动物的一部分，或者表现从事体育活动、跑步、跳舞、滑冰或十八世纪娱乐手表的传统中的其它活动的人。任何主题都可以被处理，尤其是来自漫画或故事等的世界著名角色。

图7示出了本发明对于秘密签名的另一个有吸引力的示例性实施方式，该秘密签名被逐个字母地显现出来和/或逐渐地消失。组合使用全息图使得能够产生防伪标记；在特定闪光灯下对于某些图案或图案序列的特定显示使得这种识别标记难以识别和复制。

图8示出了这种钟表1，特别是手表，其包括机械机芯10，该机械机芯10至少包括主机板2、谐振器11以及能量存储和分配装置3，该能量存储和分配装置3通过运转轮系5连接到擒纵轮副4。谐振器与擒纵机构6相关联，擒纵机构6的至少一个轮副是根据本发明的动画支持显示轮副7。该钟表1，特别是该手表，更特别地但非排他地包括用于观看图片的孔12，并且在图8的情况下，包括用于转换和/或放大图片的光学装置13，用于将自然或人造光束投射到图片上的装置14，以及用于反射图片的装置15。

本发明非常适合于宽的谐振器频率范围，通常在f＝3hz和f＝30hz之间。

本发明非常适合于使用切割板(cutplate)作为显示轮副7。换言之，功能部件(齿、轮毂、臂和轮缘)与图片8在同一个板中。

更具体地，显示轮副7通过liga工艺生产。

更具体地，显示轮副7通过drie工艺生产。

更具体地，图片8被蚀刻在显示轮副7的表面上。

更具体地，图片被印刷和/或丝网印刷在显示轮副7的表面上。

更具体地，如图3所示，显示轮副7包括将所有图片连接到轮臂的至少一个环。

更具体地，显示轮副7具有将n幅图片8连接到显示轮副7的轮毂的n个径向臂16。

更具体地，如图6所示，动画是在显示轮副7的平面之外的运动剪影，这赋予了三维运动的幻觉。

通过使用多个相邻的显示轮副7，本发明还适用于更复杂的光学动画，其中每个显示轮副7承载不同的图片或图案，这些图片或图案组合在一起以显示互补的运动，其中一些轮副以连续跳动方式旋转，而另一些轮副进行往复跳动运动。

简而言之，通过利用擒纵机构的操作，在不损害其效率的情况下，本发明使得能够享受自由的视觉动画，并且不会使钟表机芯变得更复杂。特别地，装饰或修改擒纵轮或任何具有足够角度周期的轮副就足够了，诸如擒纵杆或中间擒纵轮，或与擒纵轮啮合的惯性飞轮，或任何类似的轮副。