專利名稱：用于表盤的中心對稱的照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量儀器表盤，例如儀表盤或鐘表盤的中心對稱的照明裝置，其中，希望表盤上的距中心的距離相同處所帶有的信息接收到相同的照明。
背景技術(shù)：
當(dāng)環(huán)境光線較弱或者甚至在黑暗中時，為了使使用者能夠讀取表盤上的信息，設(shè)計人員提出許多方案，其中只有使用電微型燈泡、二極管或其它光源的方案將在本發(fā)明的范圍內(nèi)被提及。
設(shè)置在表面玻璃和表盤之間的凸緣的腔室內(nèi)的單個二極管顯然不能提供均勻的照明，在表盤周圍增加更多二極管仍然會留下陰暗區(qū)域。當(dāng)所希望的目的主要是技術(shù)上的，例如汽車的儀表板時，這可以令人滿意，但當(dāng)還考慮到美觀，例如在鐘表的情況下，這就不能令人滿意了。
為了使照明更均勻，許多專利提出使從光源發(fā)出的光射入圍繞表盤設(shè)置在凸緣上的波導(dǎo)向器，或者(用波導(dǎo)向器)代替凸緣。例如，US專利Nos.5 984 485和6 452 872公開了例如以下導(dǎo)向器其表面具有用以降低沿該導(dǎo)向器的損失的影響并朝向表盤對光線重新定向的特殊結(jié)構(gòu)。這種照明比以前更均勻，但是也不能完全令人滿意。此外，從生產(chǎn)的角度和再生產(chǎn)的角度看，構(gòu)造這種導(dǎo)向器都是困難的，并且最終導(dǎo)致成本升高。
為了獲得均勻的照明，某些文獻公開了以下裝置其中光源在表盤的中心處位于表面玻璃上，并直接照亮下面的表盤和表盤上的標(biāo)記。
例如在US專利No.4 115 994中公開的這種裝置包括位于厚度不均的表面玻璃的下表面上并通過兩條嵌入到該表面玻璃的厚度內(nèi)的并行的導(dǎo)線連接到能源上的光源。US專利No.4 118 924公開了一種裝置，其中，至少一個光源也位于等厚度的表面玻璃的下表面上，并且被兩條導(dǎo)線在彼此的延伸部分連接。在該文獻中，一個實施例公開了利用設(shè)置在數(shù)字顯示器的柵極上方的多個二極管照明，每個二極管的導(dǎo)線以形成“蛛網(wǎng)”的形式設(shè)置在該表面玻璃上。這種直接照射使得光線呈環(huán)形分布，但不能在整個表盤上提供均勻照明。此外，表面玻璃內(nèi)的導(dǎo)線產(chǎn)生不適于鐘表的不美觀的效果。
US專利No.6 106 127提出通過使導(dǎo)線穿過貫通指針的心軸的孔來減小上述缺陷，該步驟使得實施例(的表盤)更美觀，但不能消除光環(huán)效應(yīng)問題。
以前，例如指針的心軸也用作光導(dǎo)向器。例如，US專利No.3 859 782公開了一種裝置，其中光源面對時輪管設(shè)置在表盤背面上，時輪管的另一端的開口朝向一小反射器，該反射器連接在具有兩個平行表面的表面玻璃下面。雖然不存在與導(dǎo)線有關(guān)的缺陷，但是，除了難以使導(dǎo)線穿過時輪管而不會對時輪管的自由轉(zhuǎn)動產(chǎn)生不利的影響外，也不能通過將入射光線直接反射到表盤上的反射器獲得對表盤的“均勻的”照明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過提供一種中心對稱的照明裝置來克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，該照明裝置利用設(shè)置在表盤下方的單個光源，以及穿過該表盤的中心且位于厚度不均的表面玻璃的中心處的特殊結(jié)構(gòu)。該裝置可以用少量的部件簡單地美觀地經(jīng)濟地制造，且具有較高的照明效率。
因此，本發(fā)明涉及一種用于表盤的中心對稱的照明裝置，該表盤包括至少一個信息顯示器。在鐘表的情況下，該顯示器可以是使用由穿過表盤的管驅(qū)動并支承的指針的模擬類型和/或數(shù)字類型。該表盤設(shè)置在其頂部被表面玻璃封閉且其底部被后蓋封閉的表殼內(nèi)，該后蓋和該表盤一起限定了一腔室，該腔室用于容納顯示控制裝置和為該顯示控制裝置提供能量的能源以及位于該表盤下方的腔室內(nèi)的光源。該裝置的特征在于，表面玻璃的厚度從其中心到周向規(guī)則地減小，并且柱狀的光導(dǎo)向器穿過表盤的中心，該導(dǎo)向器的一端接收從光源發(fā)出的光通量，其相對端面對一軸對稱的反射器，該反射器形成在表面玻璃的中心的凹部內(nèi)，用于通過在表面玻璃的厚度內(nèi)的全內(nèi)反射對從光源發(fā)出的光線重新定向，并當(dāng)表面玻璃的內(nèi)表面上的最大入射角小于最大全內(nèi)反射角(angle of total internal reflection，折射臨界角)時允許光線朝向表盤射出。從而，表面玻璃的外表面可以為具有小底角的錐形，或者球面扇形且更通常為彎曲扇形，并且(表面玻璃的)內(nèi)表面為平面或球面扇形的形式。從而，以非限制性的方式，該表面玻璃可以為平-錐形、平-凸形、凸-錐形或收斂的彎月形，但不限于此。
反射器的形狀為具有直線壁例如錐形，或者凸面壁的軸對稱形狀。該反射器也可以是規(guī)則的棱錐形，例如具有用于照亮鐘表的十二個時標(biāo)的十二邊形的底部。
根據(jù)第一實施例，該反射器形成在表面玻璃的外表面的凹部內(nèi)并包括反射涂層。
根據(jù)第二實施例，該反射器形成在表面玻璃的內(nèi)表面的凹部內(nèi)并包括用于在表面玻璃的厚度內(nèi)沿徑向?qū)饩€重新定向的反射涂層。
如果將該照明裝置結(jié)合在鐘表內(nèi)，則光線導(dǎo)向器可以形成時輪管或結(jié)合在時輪管內(nèi)，但決不會干涉鐘表的正常工作。


從下面參照附圖通過非限制性的示例對不同實施例的說明中，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，其中-圖1是根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的第一實施例的局部剖開的透視圖；-圖2是沿圖1的箭頭II-II的斜線剖視圖；-圖3是圖2的裝置的局部放大視圖；-圖4是根據(jù)第二實施例的與圖2相對應(yīng)的視圖；以及-圖5是沿圖4的箭頭V的該裝置的放大視圖。
具體實施例方式
首先參考圖1至圖3，其中以手表表盤10的照明裝置作為示例，示出本發(fā)明的第一照明裝置的實施例。表盤10設(shè)置在環(huán)形表殼內(nèi)，該表殼包括中間部分2，該表殼在其頂部被保持在凸緣3和玻璃框4之間的表面玻璃1封閉，并且在其底部被限定腔室6的后蓋5封閉。腔室6用于容納為顯示控制裝置8提供能量的能源7。在本示例中，控制裝置8由計時電路形成，一方面，該電路用于控制步進電機9，該電機驅(qū)動與表盤10上的標(biāo)記12相對的指針11a、11b，從而以模擬形式給出信息，另一方面，該電路用于控制由例如反射式液晶元件(LCD)形成的數(shù)字顯示器13。腔室6還容納有由能源7提供能量并能夠由按鈕16控制的光源15，該按鈕16設(shè)置在中間部分2上并與柄頭14分開。很顯然，可以使用其它控制裝置，例如在表面玻璃上的觸摸式控制裝置。
光源15，例如二極管(LED)，設(shè)置成面對穿過表盤的光導(dǎo)向器17的端部17a。很顯然，光源15可以設(shè)置在腔室中的另一位置，則光通量例如通過光導(dǎo)纖維被引導(dǎo)到光導(dǎo)向器17的端部17a。在包括至少一個模擬顯示器的手表中，導(dǎo)向器17容納在時輪管18內(nèi)，該導(dǎo)向器的端部17b的開口朝向表面玻璃1，下文將說明該表面玻璃的具體構(gòu)造。導(dǎo)向器17可以由有機玻璃(PMMA)或者任何其它已知的能夠形成光導(dǎo)向器的材料制成，該材料可以經(jīng)過多次內(nèi)部反射在其出口面或引出面產(chǎn)生朗伯(lambertian)類型的光束，該光束的軸線與表面玻璃1的中心相對應(yīng)。
可以看到，表面玻璃1包括與表盤10平行的平的內(nèi)表面1b和略微呈錐形的外表面1a，即，該外表面1a在(表面玻璃的)底部與內(nèi)表面1b形成角度。角度例如在10°和5°之間，在附圖中約為6°。錐度的選擇顯然取決于形成表面玻璃的材料的折射率和其它結(jié)構(gòu)參數(shù)。
表面玻璃的中心部分具有錐形的反射器20，用于對表面玻璃1內(nèi)的入射光線重新定向。反射器20形成在外表面1a的凹部內(nèi)，該凹部的開口與表面玻璃1的對稱軸線成角度γ。顯然，角度γ的值取決于表面玻璃的多個結(jié)構(gòu)參數(shù)(直徑、值、表面玻璃的折射率)，γ的值在示出的示例中約為60°。
隨這些結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的角度γ必須使得可在表面玻璃的外表面上形成全反射。為了完全保證該種反射，可以用例如由銀蒸發(fā)形成的反射涂層21覆蓋反射器20的外表面。
對于由該反射器20反射的所有光線，表面玻璃1在徑向像α-2型的波導(dǎo)向器一樣，通過全內(nèi)反射(TIR)引導(dǎo)光線，直到表面玻璃1的內(nèi)表面1b內(nèi)的入射角小于最大全內(nèi)反射角，例如如果表面玻璃由PMMA制成，則最大全內(nèi)反射角為42.2°，然后通過折射沿表盤10的方向射出。
該路徑由射到LCD數(shù)字顯示器的參考號為25的光線和射到指針的參考號為27的光線示出。如果圖3中參考號為29的光線太靠近表面玻璃1的邊緣射出，則該光線不會射到表盤10而是射到凸緣3，因此凸緣3優(yōu)選地涂覆有反射膜，用于朝向表盤10對該光線重新定向。因此，上述裝置可以獲得對表盤的均勻照明，并且可獲得大于光源發(fā)射的光的20％的高效率。這種隨結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的照明在整個表盤上可以是均勻的，或者僅在其上刻有標(biāo)記，例如鐘表的時標(biāo)12的中心對稱的環(huán)上是均勻的。
根據(jù)未示出的變型，可以用棱錐形反射器，例如具有用于優(yōu)選地照亮?xí)r標(biāo)12的十二邊形的底部的棱錐形反射器，來代替圓錐形的反射器20。
現(xiàn)在參考圖4和5，其中示出第二實施例，該第二實施例與前述實施例的不同之處主要在于，表面玻璃的形狀為收斂的彎月形，并且反射器22形成在表面玻璃1的內(nèi)表面1b內(nèi)，同時還具有涂覆有反射涂層21的外表面，從而用于根據(jù)與第一實施例中所述的相同的原理對表面玻璃內(nèi)的光線重新定向。在圖5的放大視圖中可以更清楚地看到，反射器22具有彎曲壁形狀。
應(yīng)該清楚，上述實施例以“可互換的”方式說明了多個實施例，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，根據(jù)表殼和表面玻璃所使用的尺寸和材料以及希望獲得的最終外觀而產(chǎn)生多種變型。
權(quán)利要求
1.用于表盤(10)的中心對稱的照明裝置，所述表盤(10)包括至少一個信息顯示器，所述表盤(10)設(shè)置在外殼內(nèi)，該外殼的頂部被表面玻璃(1)封閉且底部被后蓋(5)封閉，其中，表面玻璃(1)由外表面(1a)和內(nèi)表面(1b)限定，后蓋(5)和表盤(10)一起限定一腔室，該腔室用于容納為顯示控制裝置(8)提供能量的能源(7)和位于該腔室(6)內(nèi)的光源(15)，其特征在于，該表面玻璃(1)的厚度從其中心到周向規(guī)則地減小，并且柱狀的光導(dǎo)向器(17)穿過表盤(10)的中心，所述導(dǎo)向器的一端(17a)與光源(15)相對，其相對端(17b)與軸對稱的反射器(20、22)相對，該反射器形成在表面玻璃(1)的中心的凹部內(nèi)，以用于通過在表面玻璃(1)的厚度內(nèi)的全內(nèi)反射對從光源(15)發(fā)出的光線重新定向，并當(dāng)在表面玻璃(1)的內(nèi)表面(1b)上的入射角小于最大全內(nèi)反射角時，使光線可以朝向表盤(10)射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述表面玻璃(1)的外表面(1a)的形狀為錐形或球面扇形，其內(nèi)表面(1b)的形狀為平面形或球面扇形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述反射器(20、22)的形狀為直壁形或彎曲壁形，并且其頂端朝向表盤(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述反射器(20)的形狀為棱錐形，并且其頂端朝向表盤(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的照明裝置，其特征在于，所述反射器(20、22)的形狀為在表面玻璃(1)的上表面(1b)的凹部內(nèi)形成的回轉(zhuǎn)錐體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述反射器(22)形成在所述表面玻璃(1)的內(nèi)表面(1b)的凹部內(nèi)并具有反射涂層(21)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向器(17)由有機玻璃制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述光源(15)為二極管(LED)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述外殼是表殼，該表殼的表盤(10)被凸緣(3)環(huán)繞，并且包括使用由穿過表盤(10)的時輪管(18)驅(qū)動并支承的指針(11a、11b)的模擬顯示器和/或數(shù)字顯示器(13)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明裝置，其特征在于，所述數(shù)字顯示器(13)是反射式液晶顯示器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明裝置，其特征在于，所述凸緣(3)包括反射涂層(23)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明裝置，其特征在于，所述光線導(dǎo)向器(17)形成指針(11a、11b)的時輪管(18)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明裝置，其特征在于，所述光線導(dǎo)向器(17)容納在指針(11a、11b)的時輪管(18)內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明裝置，其特征在于，所述光源由外部控制部件(16)接通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于表盤的中心對稱的照明裝置。光源(15)容納在表盤(10)下方的外殼的腔室(6)內(nèi)，并與將光線引導(dǎo)到反射器(20)上的導(dǎo)向器(17)相對，反射器(20)形成在表面玻璃(1)的內(nèi)表面或外表面的凹部內(nèi)，該表面玻璃(1)的厚度從其中心向周向規(guī)則地減小，以用于通過在表面玻璃(1)內(nèi)的全內(nèi)反射對光線重新定向，直到當(dāng)小于最大全內(nèi)反射角時光線朝向表盤(10)射出。
文檔編號G12B11/00GK1755556SQ20051010801
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者P·溫克勒, G-C·波利, J·格魯普 申請人:阿蘇拉布股份有限公司