專利名稱：發(fā)光指針以及特別是時(shí)計(jì)中包括該指針的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別在例如時(shí)計(jì)的模擬顯示裝置中的指針或指示器，該指針包括由透明材料制成的一部件并能夠被照明使得該指針變得發(fā)光并即使在黑暗中可看到。
本發(fā)明還涉及用于時(shí)計(jì)的包括這種指針的模擬顯示裝置。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包括這種顯示裝置的表。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，通常使用由透明有色材料制成的指針，該材料內(nèi)部照明使其看起來在發(fā)光，這特別有助于夜間讀取例如汽車速度表的模擬指示器。人們可例如在專利公開號(hào)WO 96/02810，US 5 546 888和DE 38 17874發(fā)現(xiàn)多種裝置的描述，其中由固定源產(chǎn)生的光線軸向透過單個(gè)指針的透明轉(zhuǎn)動(dòng)轂盤并到達(dá)將光線分布到該指針細(xì)長(zhǎng)主體上的反射表面。為了使該指針主體看起來充分并均勻發(fā)光，已知在其中結(jié)合熒光物質(zhì)。然而，迄今為止這些指針的耗電量限制其應(yīng)用。
出于相同的目的內(nèi)部照明時(shí)計(jì)的指針的想法已經(jīng)陳舊，但不能在所述裝置中以相同的方式付之于實(shí)踐，特別由于時(shí)針、分針及可能的秒針的同軸布置，并且該指針的圓形頭部的重疊。軸向光束為了到達(dá)上面指針的頭部必須通過每個(gè)下面指針的頭部，光通量必須劃分并在一方面指向該指針的主體，在另一方面指向上面的指針。另外，由于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的區(qū)域通常由不透明的軸占據(jù)，光不能通過此區(qū)域，除非使用透明軸。因此這導(dǎo)致特別難以分配光。
在1933年公開的瑞士專利160797中，大鐘表的兩個(gè)指針中的每個(gè)制成中空殼體的形式，該殼體具有淺色或透明的底部和無光澤的半透明的蓋。圍繞該指針的同軸分布的一組三個(gè)固定的燈產(chǎn)生從背后透過每個(gè)指針的頭部的軸向光束，其中一鏡子將光線向該殼體底部組件分布。指針之一的鏡子在徑向相對(duì)于另一指針的鏡子移位以便避免將其置于影于中。因此，由燈發(fā)出的大多數(shù)光由于它通過鏡于的側(cè)部而丟失。此外，這種具有中空指針的類型的構(gòu)造顯然體積過大，因此不能用于表中。
此外，已經(jīng)提出通過固定在每個(gè)指針的透明或半透明主體上的電子照明元件照明時(shí)計(jì)的指針(見例如美國(guó)專利號(hào)5 623 456)。此系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于需要占據(jù)大量空間并在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不可靠的轉(zhuǎn)動(dòng)電觸點(diǎn)。
在日本專利號(hào)55-60894的圖中，可看出具有兩個(gè)同軸的由透明材料制成的發(fā)光指針并具有光漫射表面的時(shí)計(jì)。這些指針的疊置的圓形頭部由來自固定源的軸向光束照明，與該時(shí)針的頭部相對(duì)處具有一帶有半圓形橫向截面的環(huán)形凹槽。在此凹槽之上，該頭部的頂表面包括一環(huán)形升起部分，該部分設(shè)有光漫射表面以便向分針頭部的類似環(huán)形凹槽傳送光線。然而，此構(gòu)造沒有任何商業(yè)成功，可能是由于指針內(nèi)的光線分布不令人滿意。
為了在可得到的電力非常有限的例如表的便攜式設(shè)備中通過發(fā)光指針提供模擬顯示，因此需要一種能夠確保從一個(gè)或多個(gè)低功率固定光源充分照明每個(gè)指針的至少一部分的裝置。特別是，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，尋求增加照明輸出，即由該源發(fā)出光的一部分有效地通過指針向觀察者反射。另一目的在于將由透明材料制成的指針布置成照明該指針主體的更特定的某些部分，即使可得到的照明該指針的電力很少時(shí)，使其位置對(duì)于觀察者清楚可見。

發(fā)明內(nèi)容
因此，按照本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明涉及一種用于特別是時(shí)計(jì)的模擬顯示裝置的指針，其包括由透明材料制成的部件，該材料形成一主體和該指針的一頭部，所述頭部相對(duì)于該指針的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線對(duì)中并布置成在其底部表面接收光通量，并將該通量的至少一部分分布在該透明材料中，其特征在于該指針的頭部包括多個(gè)分布在所述頭部?jī)?nèi)并布置成將所述光通量的一部分向該指針的主體反射的反射器。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種用于時(shí)計(jì)的帶有發(fā)光指針的顯示裝置，其包括一表盤；同軸指針，該指針布置在該表盤之上并且每個(gè)包括由透明材料制成的部件，該材料形成指針的頭部和主體，該指針的各自頭部疊置并固定在各自軸上以便圍繞共同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；和一不動(dòng)的光源，該光源布置成通過大致平行于該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的光通量從下面照明指針頭部組；該裝置的特征在于至少兩個(gè)該指針按照本發(fā)明的第一方面制成。最好是，在單獨(dú)考慮的每個(gè)指針中，反射器位于離該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線大致相同距離上，但一指針的距離不同于另一指針的距離以便防止下面指針的反射器完全掩蓋上面指針的反射器。
由于此布置，該反射器有利地分布在該指針的頭部?jī)?nèi)，不僅在該指針主體附近，而且在頭部的位于與該主體有一定距離的部分內(nèi)。以此方式在該指針頭部的輪廓的不同區(qū)域上截獲部分軸向光通量提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。該反射器可具有更大的表面面積并與專利文件號(hào)WO 96/02810提供的將反射器布置成與指針主體相對(duì)比較截獲更多的光。當(dāng)該光源有兩個(gè)或多個(gè)圍繞該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互間隔的小尺寸元件時(shí)，反射器適合分布所提供的反射光的密度在該指針轉(zhuǎn)動(dòng)期間的變化比位于該主體對(duì)面的單個(gè)反射器更小。另外，某些反射器可有利地進(jìn)行不同的定向，使得光線以優(yōu)選的方式指向該指針的某些區(qū)域，即可更特別地照明這些區(qū)域，又可由于該指針的形狀獲得充分均勻的光線分布。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從通過非限定的實(shí)例并參考附圖的優(yōu)選實(shí)施例的描述中明確，其中圖1是通過一表內(nèi)本發(fā)明發(fā)光指針模擬時(shí)間顯示的裝置的垂直截面的示意圖；圖2是圖1所示時(shí)針和分針的頂部視圖；圖3是該分針的立體圖；圖4是該時(shí)針的立體圖；圖5從上面觀察更詳細(xì)地表示該時(shí)針；圖6是沿圖5線VI-VI截取的截面圖；圖7是沿圖5線VII-VII截取的截面圖；以及圖8是類似圖7的視圖并表示一可選擇實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1示意表示手表1的殼體的外部輪廓，該手表設(shè)有時(shí)間顯示裝置，該裝置特別包括表盤10、時(shí)針11和分針12，這些指針固定在各自的同軸13和14上，該軸由未示出的機(jī)芯驅(qū)動(dòng)，以便圍繞其公共軸線15轉(zhuǎn)動(dòng)。表盤10放置在表盤支承件16上并且此兩個(gè)元件包括中心開口17，其中固定有由透明材料制成的圓筒形管的壁形成的導(dǎo)光件18，該導(dǎo)光件圍繞軸13和14延伸。在支承16之下有載有光源21的印刷電路板20，該光源面向?qū)Ч饧?8的底部表面22，以便產(chǎn)生大致軸向指向即平行于軸線15的光束，該光束在此方向上由導(dǎo)光件18引導(dǎo)。在此實(shí)施例中，光源21由多個(gè)圍繞軸分布并按照SMD技術(shù)安裝在印刷電路板20上的發(fā)光二極管(LED)23形成。二極管23最好是三個(gè)并圍繞該軸線均勻分布，在此例中相互呈120°。它們所有同時(shí)發(fā)光，例如由于安裝在電路板20上控制電路并通過例如表按鈕的手動(dòng)元件啟動(dòng)。
表機(jī)芯可以是任何類型。如果是電子式的，它可安裝在印刷電路板20的底部表面上或位于下面的另一板上。
指針11和12旨在由光源21在內(nèi)部照明，以便有助于讀取時(shí)間并特別是可以在黑暗中讀取時(shí)間。在所示實(shí)施例沒有表盤的照明，但可以設(shè)置，如下面將說明的那樣。
在圖2中，由于被分針12掩蓋，時(shí)針11以點(diǎn)線表示。在圖3～6中，每個(gè)指針的中心套筒省略以便只表示該指針的透明部分。
時(shí)針11包括中心金屬套筒26和由透明材料形成部件27(圖4)，該材料形成細(xì)長(zhǎng)主體28和該指針的圓形頭部29，頭部29具有中心孔30，套筒26固定其中。部件27可有利地是模制合成部件，例如由PMMA制成，并模制在該金屬套筒上來制成。后者以通常的方式固定在相應(yīng)的軸14上。該指針的主體28最好具有平面的三角形或梯形，但根據(jù)需要可以有其他形狀。
以傳統(tǒng)方式布置時(shí)針11之上的分針12同樣包括中心金屬套筒32和有透明材料制成的部件33(圖3)，其包括細(xì)長(zhǎng)主體34和設(shè)有其中固定套筒32的中心孔36的圓形頭部35。此透明部件33可以與另一指針的部件27相同的方式制成，其中頭部尺寸相同，但主體更長(zhǎng)。分針的頭部35的頂部表面覆蓋有不透明頂蓋37，該頂蓋為了清楚起見在圖2和3中省略。
多個(gè)反射器40圍繞該頭部的中心孔30分布在時(shí)針11的頭部29中。在此實(shí)例中，有11個(gè)這樣的反射器并都位于離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線15大致相同的距離R1上。同樣，多個(gè)反射器41分布在分針12的頭部35中。在此實(shí)例中，有9個(gè)反射器41并都位于離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線15大致相同的距離R2上。此距離R2小于R1，使得每個(gè)反射器41可始終接收通過時(shí)針11來自導(dǎo)光件18的一部分軸向光通量，而沒有任何完全位于該指針反射器40之一的影子中的危險(xiǎn)。此危險(xiǎn)同樣由以下事實(shí)避免，即一指針的反射器的數(shù)量和分布不同于另一個(gè)。每個(gè)反射器40和41最好由布置在每個(gè)指針透明頭部中的二面體或V形中空部43(圖6)的傾斜表面形成，形成該傾斜反射器的二面體的表面之一和二面體表面的另一個(gè)大致垂直，即平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線15，以便盡量少地截獲軸向光通量。每個(gè)中空部43的另一表面45出于同樣的原因也是垂直的。
在所示的實(shí)施例中，形成每個(gè)指針的主體28、34和頭部29、35的透明部件是平的，使得該頭部的厚度與該指針主體的厚度相同。反射器40和41可延伸通過此部件的整個(gè)厚度并相對(duì)于軸線15和光束傾斜大約45°，以便從后者朝向每個(gè)指針的內(nèi)部反射光。在圖2和5的平面視圖中，可看出反射器40和41通常具有不同的定向，一方面將反射的光分布在該指針的主體上，并且在另一方面使得由離主體最遠(yuǎn)的反射器反射的光盡可能通過更靠近該主體的反射器之間。這是后一反射器比離該主體最遠(yuǎn)的反射器間隔更大的原因。此外，離主體最遠(yuǎn)的反射器定向成避免朝向該頭部的中心孔30、36反射光。在每個(gè)指針頭部29、35的周邊表面46、47施加不透明最好是反射涂層以便防止光在此位置逃向外部。
值得注意，例如這里描述的指針可同樣由切割拋光的玻璃制成。
由于該反射器大約45°傾斜，任何從下面在大致與軸線15平行的方向上到達(dá)反射器的光線經(jīng)受完全內(nèi)部反射，只要該透明材料的折射系數(shù)大于PMMA的√2即可，多種類型玻璃和其他透明材料可用來制成這種指針。完全內(nèi)部反射使得比金屬反射器所能實(shí)現(xiàn)的更多的光能朝向該指針的主體引導(dǎo)。導(dǎo)光件18可同樣由所述材料之一制成。
三個(gè)發(fā)光二極管23是小尺寸并因此幾乎是點(diǎn)狀的。它們每個(gè)在軸向即平行于軸線15以很大的優(yōu)勢(shì)發(fā)光。不平行于軸線的一部分光可通過完全反射內(nèi)導(dǎo)向件18的圓柱形表面反射。在該導(dǎo)向件的橫向表面下部分施加反射涂層，其中入射光傾斜以滿足完全內(nèi)部反射狀態(tài)。然而，在該指針方向離開該導(dǎo)向件上表面的光強(qiáng)度在該光束的整個(gè)輪廓上不均勻。如圖2～5所示的反射器40和41的分布選擇成使得反射進(jìn)入每個(gè)指針的部分光在該指針轉(zhuǎn)動(dòng)期間變化相對(duì)很小。此分布因此取決于形成光源21的二極管的數(shù)量。
由于導(dǎo)光件18相對(duì)于二極管23固定，可以給予其優(yōu)化的構(gòu)形以便在其輸出處產(chǎn)生最優(yōu)化的光束，即可在該光束的輪廓上使得照明強(qiáng)度均勻，又可使得大多數(shù)光線當(dāng)其離開該導(dǎo)向件時(shí)具有軸向方向。例如，該導(dǎo)向件的朝向每個(gè)二極管的下表面可具有產(chǎn)生透鏡效應(yīng)的形狀，特別是Fresnel透鏡的形狀。在該導(dǎo)向件的上表面可設(shè)置類似的布置。
值得注意，在上面的指針中，這里是分針12，反射器41最靠近軸線15，而另一指針的反射器40離該軸線最遠(yuǎn)。對(duì)此有兩個(gè)理由。首先，下面指針11的孔30更大，并因此如果反射器40靠近它，反射光線難以傳播。其次，由于軸向光束中光的強(qiáng)度在靠近內(nèi)部處有點(diǎn)更大，假設(shè)下面指針的頭部中的光散射和損失，最好使用這部分光束照明上面的指針。
采用這樣的布置，數(shù)據(jù)模擬表示每個(gè)指針主體在轉(zhuǎn)動(dòng)期間可獲得出色的照明強(qiáng)度均勻性以及好的照明輸出，此輸出限定為在兩個(gè)指針之一的主體28、34的底部處通過一截面的光功率和光源21的總照明功率之間的比率。采用所示布置計(jì)算出3.8％到4.5％級(jí)的輸出值，而采用只與該指針主體相對(duì)的反射器所獲得的輸出接近只有2％。
為了通過朝向該指針的透明主體內(nèi)部反射的光束清楚看見每個(gè)指針的位置，有利的解決方法包括在特別是該主體的下表面上的適當(dāng)位置布置光漫射表面。在現(xiàn)有技術(shù)中，提出采用透明材料的磨細(xì)或粒狀表面結(jié)構(gòu)制成這種光漫射表面。采用在這里所述的裝置中可得到的低光功率，由于表面的照明保持太微弱，光漫射表面的此實(shí)施例不是最佳的。
更有效的解決方法包括通過一個(gè)或多個(gè)光漫射表面使得該指針的主體可見，該光漫射表面最好相對(duì)于該主體的總平面傾斜，以便直接從該反射器接收光，并且覆蓋白色或有色涂料或熒光涂料。該涂層區(qū)域還有助于該指針的日間可視性。圖5～7表示這種光漫射表面50的實(shí)例布置，該表面由傾斜凹槽51的側(cè)部形成，該凹槽布置在時(shí)針的主體28的下表面52內(nèi)。凹槽51可在該透明部件模制期間形成。其輪廓最好隨著主體28的外部輪廓，使得觀察者在日間和夜間可看見大致相同的指針形狀。此外，此布置使得不透明的結(jié)構(gòu)或裝飾元件放置在該指針主體的中間區(qū)域內(nèi)。該涂料可只簡(jiǎn)單施加在一涂層中，如附圖粗線表示，或填充整個(gè)凹槽。另一指針將設(shè)置類似的凹槽，但具有不同的輪廓。
在圖8所示的變型中，光漫射表面54由該指針主體28的底部表面的傾斜側(cè)部直接形成。
所述實(shí)例可進(jìn)行多種變型或改型而不超出由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。特別是，發(fā)光指針的數(shù)量不局限于兩個(gè)。例如，在具有中心秒針的表中，后者可同樣發(fā)光并按照所述原理制成，使得相同的軸向光束照明三個(gè)同軸指針。在圖1所述的顯示裝置的另一實(shí)施例中，可添加非發(fā)光中心秒針，該秒針由通過套筒32和分針12頂蓋37的軸承載。當(dāng)然，按照本發(fā)明原理制成的指針可同樣用作任何指示器或指引器的單個(gè)指針，例如汽車的儀表盤上。
按照本發(fā)明分布在指針頭部?jī)?nèi)的多個(gè)反射器可同樣包括沿該指針頭部周邊表面布置的反射器，其傾斜接近45°。在此情況下，此周邊表面將最好具有鋸齒形狀，使得該反射器直接朝向該指針主體反射光。
除了平的之外，例如由于一下表面在該指針頂部的方向上升起并向上反射入射光，該指針主體可具有變化的厚度。此縱向傾斜表面可同樣包括光漫射表面。
假設(shè)由合成材料制成的薄的指針主體特別由熱的作用相對(duì)可變形，它可通過例如粘接在中心套筒上的徑向條的外部或內(nèi)部金屬元件制成剛性。
除了由所述三個(gè)發(fā)光二極管23形成，光源21可采用其他形式?？商貏e使用細(xì)長(zhǎng)或均勻環(huán)形的光源以便確保圍繞該軸線的照明強(qiáng)度的更好的均勻性。
按照未示出的變型，表盤支承16可由透明材料制成，并于導(dǎo)向件18結(jié)合以便從該表盤下面的光源21引導(dǎo)部分光以便確保照明表盤內(nèi)的開口和/或布置其上的時(shí)間標(biāo)記。
按照另一變型，環(huán)形導(dǎo)光件18可轉(zhuǎn)動(dòng)并固定在最近的指針(在此例圖1實(shí)施例中的時(shí)針11)的透明部件上以便避免在這兩個(gè)元件之間的光損失。然而，制造此部件比制造平指針成本更高。
權(quán)利要求
1.用于特別是時(shí)計(jì)的模擬顯示裝置的指針，其包括一由透明材料(27，33)制成的部件，該材料形成主體(28，34)和該指針的頭部(29，34)，所述頭部相對(duì)于該指針的一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(15)對(duì)中并布置成容納其底部表面上的一光通量并將該光通量的至少一部分分布到該透明材料中，其特征在于，該指針的頭部(29，35)包括多個(gè)分布在所述頭部?jī)?nèi)反射器(40，41)并布置成將所述光通量的一部分朝向該指針的主體(28，34)反射。
2.如權(quán)利要求1所述的指針，其特征在于，該反射器(40，41)分布在該指針的頭部?jī)?nèi)，不僅在該指針主體的附近，而且在該頭部位于與該主體有一定距離的部分內(nèi)。
3.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的指針，其特征在于，至少部分反射器(40，41)具有不同各自的定向。
4.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的指針，其特征在于，反射器(40，41)布置成產(chǎn)生平行于所述軸線(15)的光線的完全內(nèi)部反射。
5.如權(quán)利要求4所述的指針，其特征在于，每個(gè)反射器(40，41)通過布置在由透明材料制成的部件內(nèi)的中空部(43)的傾斜表面形成。
6.如權(quán)利要求5所述的指針，其特征在于，所述中空部(43)是二面體形狀，形成反射器(40，41)的所述二面體的表面之一和另一表面(44)大致平行于該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。
7.如權(quán)利要求5所述的指針，其特征在于，由透明材料制成的部件是由合成材料模制的部件。
8.如權(quán)利要求5所述的指針，其特征在于，由透明材料制成的部件是平的，其頂部和底部表面是平面。
9.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的指針，其特征在于，所述頭部(26，32)包括一中心孔(30，36)，其中固定有由不透明材料制成的套筒(26，32)。
10.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的指針，其特征在于，該指針的主體(28，34)在其底部表面包括一個(gè)或多個(gè)光漫射表面(50，54)，該表面設(shè)有白色或有色的涂層。
11.如權(quán)利要求10所述的指針，其特征在于，至少一光漫射表面(50，54)相對(duì)于與該軸線垂直的平面傾斜并位于該指針主體的傾斜側(cè)部上或在布置在該指針主體的底部表面內(nèi)的凹槽(51)上。
12.帶有用于時(shí)計(jì)的發(fā)光指針的顯示裝置，該裝置包括一表盤(10)；同軸指針(11，12)，該指針布置在該表盤之上并且每個(gè)包括由透明材料(27，33)制成的部件，該材料形成該指針的頭部(28，33)和主體(28，34)，該指針的各自頭部疊置并固定在各自軸(13，14)上以便圍繞共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(15)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及一不動(dòng)的光源(21)，該光源布置成通過大致平行于該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的光通量從下面照明指針頭部組；其特征在于，至少兩個(gè)該指針(11，12)按照上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述制成。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，在每個(gè)所述指針中，反射器(40，41)位于離該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(15)大致相同距離(R1，R2)上，并且其中一指針的所述距離不同于另一指針。
14.如權(quán)利要求12或13所述的裝置，其特征在于，光源(21)包括圍繞所述軸(13，14)布置的發(fā)光二極管(23)并安裝在布置在該表盤(10)之下的印刷電路板(20)上。
15.如權(quán)利要求12～14任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)光件(18)由一管壁形成，該管由透明材料制成，該導(dǎo)光件布置在該光源和該指針頭部之間，所述管固定在該表盤的中心孔內(nèi)。
16.包括如權(quán)利要求12～15任一項(xiàng)所述的顯示裝置的表。
全文摘要
提供一種發(fā)光指針，其包括一由透明材料制成的部件，該材料形成指針的圓形頭部(28，35)和主體(29，34)。為了將平行于指針軸線(15)的光束指向主體的內(nèi)部，頭部包括多個(gè)圍繞軸線布置的反射器(40，41)并由二面體形中空部形成。這改進(jìn)了指針主體內(nèi)光的強(qiáng)度和均勻性。覆蓋有淺色涂料的傾斜光漫射表面布置在指針的底部表面上。在帶有例如表指針的多個(gè)同軸指針(11，12)的裝置中，指針的疊置頭部(29，35)的反射器位于離軸線不同的距離上，一指針的距離不同于另一個(gè)，使得它們從不完全相互覆蓋。光源最好包括三個(gè)位于表盤(10)之下的發(fā)光二極管(23)。圓柱形導(dǎo)光件(18)放置在光源和指針頭部之間表盤的中心孔內(nèi)。
文檔編號(hào)G04B19/04GK1424632SQ0215619
公開日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月13日
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