JP4690161B2 - 文字板用の中心対称を有する照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、文字板上の、中心から等距離にある情報に同じ照明を受けることが望ましい器具のパネルのダイアルまたは時計の文字板などの測定装置の文字板用の中心対称を備えた照明装置に関する。

周辺光が弱く、暗闇であっても文字板によって伝えられる情報をユーザが読み取れるようにするために、設計者は数々の解決法を考えてきた。それらのうちの電気的な微小電球、ダイオード、または他の光源が本発明の範囲内で言及される。

ガラスと文字板との間で、フランジによるハウジングに配列された単一のダイオードは、明らかに均一な照明を提供せず、文字板の周りにさらにダイオードを加えたとしても、影の領域が残る。所望の目的物が、基本的に技術的なものである場合、例えば自動車のダッシュボードであるようなときは、満足のゆくものであるが、時計の場合のような美観上の問題があるときには満足のゆく結果が得られない。

さらに均一な照明を得るために、数々な特許が、フランジ上の文字板の周りに配置されたウエーブ・ガイドに光源から光を照射することが提案されている。米国特許第５９８４４８５号および米国特許第６４５２８７２号は、例えば、ガイドに沿った損失の影響を低減し、文字板に向かう光の再配向を行うために表面が特別の構造を有するガイドを開示している。照明は、前よりは均一であるが、十分に満足できるものではない。さらに、ガイドを構成することは、生産の観点や再生産の観点の双方において困難な作業であり、最終的にコストの増加を招く。

均一な照明を得るために、ある文献は、光源が文字板の中心に、ガラスの上に配置され、下の文字板やそれが有するマークを直接照明する装置を開示している。

例えば、米国特許第４１１５９９４号に開示されたこのような装置は、不均一な厚さのガラスの下面に配置され、ガラスの厚さ内に埋め込まれた２つの並置された導線によってエネルギー源に接続された光源を含む。米国特許第４１１８９２４号は、同様に少なくとも１つの光源が均一な厚さのガラスの下面に配置され、互いの延長部で２つの導線によって接続されている装置を開示している。この文献では、一実施形態は、デジタル・ディスプレイの格子の上に配置された複数のダイオードによる照明を開示しており、各ダイオードの導線は、ガラス内に「くもの巣」を形成するように作られている。このような直接の照明によって、光を環状に分布させることが可能になるが、文字板全体の均一な照明を提供しない。さらに、ガラス内の導線の存在は、時計には適していない美観上の問題を生じる。

米国特許第６１０６１２７号は、時針の軸を通して配置された穴に導線を通すことによって前述した欠点を低減することを提案しているが、これは、さらに興味を引く実施形態に向かう１つのステップであるが、ハロ効果照明の問題を取り除くことはない。

時計の針の軸が、例えば、光ガイドとしても過去に使用された。米国特許第３８５９７８２号は、光源が、針ホイール・パイプに面する文字板の後方に配置されており、その他端は、２つの面が平行なガラスの下に結合された小さい反射器に対向して開口している装置を開示している。ワイヤに関する欠点は存在しないが、続いてその自由な回転に悪影響を及ぼさずに、針ホイール・パイプにワイヤを通す困難性に加えて、文字板の「均一な」照明が、文字板への直接の入射光を反射する反射器によって得ることができない。
米国特許第５９８４４８５号 米国特許第６４５２８７２号 米国特許第４１１５９９４号 米国特許第４１１８９２４号 米国特許第６１０６１２７号 米国特許第３８５９７８２号

本発明の目的は、文字板の下に配置された単一の光源と文字板の中心を通して不均一な厚さのガラスの中心でつくられた特定の構成によって中心対称を有する照明装置を提供して、前述した従来技術の欠点を克服することである。この装置は、少数の部品で簡単に、きれいに、経済的につくることができ、高レベルの光効率を有する。

したがって、本発明は、少なくとも１つの情報ディスプレイを含む文字板用の中心対称を有する照明装置に関する。時計の場合、このディスプレイは、文字板を貫通するパイプによって駆動され支持される針を用いるアナログ・タイプおよび／またはデジタル・タイプである。文字板はケース内に配置される。ケースは、上方部分がガラスによって、底部部分が文字板とともにハウジングを形成しているバック・カバーによって閉鎖されている。ハウジングは、文字板の下にディスプレイ制御手段や、そのディスプレイ制御手段と光源に電力を供給するエネルギー源を収容している。本装置は、ガラスの厚さが、中心から周縁へと規則的に薄くなり、円筒形の光ガイドが文字板の中心を貫通し、ガイドの一端が光源から光束を受け、他端は、ガラスの厚さ内に全反射によって光源から光線を再配向し、ガラスの内面への最大入射角を最大屈折角より大きくして前記文字板に向かって光線を出すことができるようにガラスの中心のくぼみに形成された軸対称を有する反射器に対向していることを特徴とする。ガラスの外面は、小さいベース角γを有する円錐形か、または球形の扇形およびさらに一般的には湾曲した扇形であり、内面は、平坦か、または球形の扇形を有する。したがって、非制限的な方法では、ガラスは、平面円錐形、平面凹形状、凹形状円錐または拡散メニスカス型である。

反射器の形状は、直線的な壁、例えば、円錐形壁または凸形状の壁を有する軸対称を有する。また、それは、例えば、時計の１２の時間シンボルを照明するための１２角形のベースを有する正規のピラミッド形状でもよい。

第１の実施形態によれば、反射器はガラスの外面のくぼみに形成されており、反射性コーティングを含んでもよい。

第２の実施形態によれば、反射器は、ガラスの内面のくぼみに形成されており、ガラスの厚さ内で半径方向に光線の再配向を行うための反射性コーティングを含む。

照明装置を時計内に組み込む場合、光ガイドが針ホイール・パイプを形成するか、時計の適正な動作にいかなる干渉もすることなく、パイプの中に組み込むことができる。

本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照することによって非制限的な例において与えられる種々の実施形態の次の説明において出るであろう。

最初に、図１から図３全体を参照する。ここに腕時計の文字板１０の照明を例とする本発明の第１の照明の実施形態が示されている。文字板１０は、円形のケース内に配置されている。その円形のケースは、上側がフランジ３とベゼル４との間に保持されているガラス１によって閉じられ、底部がハウジング６を形成しているバック・カバー５によって閉じられた中間部分２を含む。ハウジング６は、ディスプレイ制御手段８に電力を与えるために使用されるエネルギー源７を収容している。この例において、制御手段８は、一方で、アナログ形態で情報を与えるために文字板１０に設けられたシンボル１２と対向する時針、分針１１ａ、１１ｂを駆動するステップ・モータ９と、他方で、例えば、反射性液晶電池（ＬＣＤ）によって形成されたデジタル・ディスプレイ１３とを制御する計時回路によって形成される。また、ハウジング６は光源１５を含む。光源１５はエネルギー源７によって電力を与えられる。竜頭１４から離して中間部分２に配置したプッシュボタン１６によって光源を制御することができる。明らかに他の制御手段、例えば、ガラス上のタッチ・タイプの制御手段を考えることもできる。

例えば、ダイオード（ＬＥＤ）である光源１５は、文字板を通過する光ガイド１７の端部１７ａに面するように配置されている。光源１５は、明らかにハウジング内の他の位置を占めることもでき、その場合、光束は、例えば光ガイド１７の端部１７ａに光ファイバによって案内される。少なくとも１つのアナログ・ディスプレイを含む腕時計の場合、ガイド１７は、時針ホイール・パイプ１８内に収容され、その一端は向き合っているガラス１に開放している。その特定の構造は後述する。ガイド１７は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、または光ガイドを形成することができる他の任意の公知の材料からつくることができ、複数の内反射を介して、軸線がガラス１の中心に対応しているランバート・タイプのビームをその出口すなわち放射面に生成する。

理解できるように、ガラス１は、文字板１０に平行な平坦な内面１ｂと、わずかに円錐形、すなわち、ベースに内面１ｂと角度φを形成する外面１ａを含む。角度φは、例えば、１０°と５°の間の角度を含み、図では約６°の角度に対応する。円錐φのこの角度の選択は、ガラスを形成する材料の屈折率や他の構造パラメータに明らかに依存する。

ガラスの中央部分は、ガラス１の内側の反射光線を再配向するために円錐形状の反射器２０を含む。反射器２０は、ガラス１の対称軸に対して角度γの開口を有して外面１ａにくぼみとして形成されている。角度γへ与えられる値は、ガラスの数々の構造パラメータ（直径、φの値、ガラスの屈折率）に依存し、γの値は、図示した例ではほぼ６０°である。

これらの構造パラメータの関数として、角度γは、ガラスの外面に全反射するようにしなければならない。この反射を全体として保証するために、例えば、銀の蒸着による反射性コーティング２１で反射器２０の外面をコートすることができる。

反射器２０によって反射された全光線に対して、ガラス１は、半径方向に、α−２φ型のウエーブ・ガイドのように機能する。ガラス１の内面１ａへの入射角度が最大屈折角未満、例えばガラスがＰＭＭＡでつくられている場合には４２．２°となり、屈折して文字板１０の方向に出るまで、全反射（ＴＩＲ）によって光を案内する。

この経路は、ＬＣＤデジタル・ディスプレイに当たる参照符号２５の光線によって、および時針に当たる参照符号２７の光線によって示されている。光線が、図３の参照符号２９のように、ガラス１の縁部に接近しすぎて出ると、文字板１０には当たらずにフランジ３に当たる。その場合、文字板１０へ光線を向けさせるために、フランジ３を反射フィルムでコートすることが好ましいであろう。したがって、ここまで説明してきた装置は、光源によって放射された光の２０％を超える高水準の効率で文字板を均一に照明することができる。構造パラメータの関数として、この照明は、シンボル全体上、または単に、例えば時計の時刻シンボル１２が刻まれた、中心対称を有するリング上で均一となる。

図示しない変形形態によれば、円錐形反射器２０は、例えば時刻シンボル１２を優先的に照明するための１２角形のベースを有する、ピラミッド型の反射器と交換することができる。

図４、図５を参照すると、ガラスの形状が収束メニスカス型であり、反射器２２がガラス１の内面１ｂに形成されている前述したものとは基本的に異なるが、第１の実施形態に示したものと同じ原理によるガラスの内側で光線を再配向するための反射性コーティング２１でコートされる外面を有する第２の実施形態が示されている。図５の拡大図でさらに明瞭に分かるように、反射器２２は、湾曲した壁形状を有する。

明らかであるように、説明した実施形態は、「交換可能」な方法で種々の実施形態を示しており、本発明の範囲から逸脱することなく、ケースおよびガラスと、得ることが望まれる最終的な概観との両方に関して、使用する寸法や材料に依存して種々の変形形態を生み出すことができる。

本発明による照明装置の第１の実施形態の一部を切り欠いて示した斜視図である。 図１の矢印ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 図２の装置の部分拡大図である。 第２の実施形態による図２に対応する図である。 図４の矢印Ｖに沿った装置の拡大図である。

符号の説明

１ ガラス、１ａ 外面、１ｂ 内面、２ 中間部分、３ フランジ、４ ベゼル、５ バック・カバー、６ ハウジング、７ エネルギー源、８ ディスプレイ制御手段、９ ステップ・モータ、１０ 文字板、１１ａ、１１ｂ 針、１２ シンボル、１３ デジタル・ディスプレイ、１４ 竜頭、１５ 光源、１６ プッシュボタン、１７ 光ガイド
２０、２２ 反射器、２５、２７、２９ 光線

Claims (14)

1. 少なくとも１つの情報ディスプレイを含む、文字板（１０）用の中心対称を有する照明装置であって、前記文字板（１０）は、上側部分が外面（１ａ）と内面（１ｂ）を有するガラス（１）によって、底部部分はハウジング（６）を文字板（１０）とともに形成しているバック・カバー（５）によって閉鎖されているケース内に配置され、ハウジング（６）内には前記ディスプレイ制御手段（８）や、光源（１５）に電力を供給するエネルギー源（７）を収容している照明装置において、前記ガラス（１）の厚さは、中心から周縁へと規則的に薄くなり、円筒形の光ガイド（１７）が、前記文字板（１０）の中心を貫通し、前記ガイドの一端（１７ａ）は、前記光源（１５）に対向し、他端（１７ｂ）は、前記ガラス（１）の厚さ内に全反射によって光源（１５）から光線を再配向し、前記ガラス（１）の内面（１ｂ）への入射角が全反射する角度で前記文字板（１０）に向かって光線を出すことができるようにガラス（１）の中心のくぼみに形成された軸対称を有する反射器（２０、２２）に対向していることを特徴とする照明装置。
2. 前記ガラス（１）の前記外面（１ａ）は、円錐または球形の扇形を有し、その内面（１ｂ）は、平面または球形の扇形を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記反射器（２０、２２）は、直線的または曲線的な壁形状を有し、その先端は、前記文字板（１０）に向かっていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記反射器（２０）はピラミッド形状を有し、前記先端は、前記文字板（１０）に向かっていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
5. 前記反射器（２０、２２）は、前記ガラス（１）の前記上面（１ｂ）のくぼみ部分に形成された円錐回転形状を有することを特徴とする請求項３または４に記載の照明装置。
6. 前記反射器（２２）は、前記ガラス（１）の内面（１ｂ）内のくぼみに形成されており、反射性コーティング（２１）を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
7. 前記ガイド（１７）は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からつくられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
8. 前記光源（１５）は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
9. 前記ケースは、文字板（１０）がフランジ（３）によって包囲された時計のケースであり、前記文字板（１０）および／またはデジタル・ディスプレイ（１３）を貫通する針ホイール・パイプ（１８）によって駆動され、支持されている針（１１ａ、１１ｂ）を用いるアナログ・ディスプレイを含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
10. 前記デジタル・ディスプレイ（１３）は、反射性液晶ディスプレイであることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
11. 前記フランジ（３）は、反射性コーティング（２３）を含むことを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
12. 前記光ガイド（１７）は、前記針（１１ａ、１１ｂ）用の前記針ホイール・パイプ（１８）を形成していることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
13. 前記光ガイド（１７）は、前記針（１１ａ、１１ｂ）用の前記針ホイール・パイプ（１８）内に収容されていることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
14. 前記光源は、外部制御部材（１６）によって制御されることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。

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