显示装置带光学放大器件的表 本发明涉及一种表，该表包括数据显示装置，数据显示装置中装有光学放大器件，供戴表人看表用。
大家知道，表上显示数据，通常不是采用模拟显示就是采用数字显示，前者通常由时分秒针和有关的一个或几个刻度盘构成，后者通常由一些液晶元件(LCD)构成。
大家不知道，为显示日期、星期、月份或年份，采用了印字盘或印字环，与开设在表盘上的小窗口结合起来使用。为放大表示日期的数目字，周知的作法是在对着表盘小窗口上的地方表液晶的位置装一个放大透镜。在此情况下，印字盘或印字环与放大透镜的间距通常小于3毫米。因此，为达到大幅度放大的目的，透镜的焦距就得非常小。举例说，要放大2倍，焦距就得小于6毫米。一般小窗口的半径为1毫米，人眼与表液晶的明视距离为15厘米，这样，对应于如此放大透镜形成的虚象的半径，放大透镜的半径就必须是2毫米左右，戴表人才能完整读到所显示的日期。
此外，透镜的焦距为6毫米时，边缘效应非常之大，而且光学象差大到这样的程度以致放大透镜的半径尺寸必须大致上翻一番，也就是说要4毫米左右，才能轻易而精确地读取所显示的日期，而这对6毫米的焦距来说是太大了。
上述方案是非常不合适的，就放大透镜地意尺寸和这样放大镜形成的影象而论，仍然比较平庸。因此，上述方案只适用于放大倍数大致小于2的情况。所述这种方案不能提高上述显示装置所提供的数据密度。
上述问题表明，数据在表盘面上显示时，要大幅度放大这类数据同时还要使经放大的影象达到易于读取的良好质量，对一般尺寸的表特别是手表来说，简直是不可能的。
本发明就是要解决这个问题，提供这样一种表，表的数据显示装置的数据密度高，与设在表中的光学放大器结合起来使用能使这种显示装置的放大能力足以保证数据可轻易读取。
举例说，长相当于15个字母、由10行文字组成的文稿可以用100×100个象素的矩阵装置显示出来。这里象素一词是指局部化和基本上均匀的数据单元，特别是指由发光单元(例如发光二极管或微型激光器集成电路)发射光线的情况。
为在大约20厘米的距离直接读取上述文稿，上述矩阵装置的表面需要4平方厘米左右，以便确保阅读过程轻易进行。应该指出的是，4平方厘米的显示面大约占了按男人的手臂设计的表的整个表盘面。这大大限制了这种表盘设计的可能性。
本发明还有一个目的，即提供一种表，该表具有能为戴表人准确读取的100×100个象素的矩阵显示器、表盘上读取这种矩阵显示器的表面小于4平方厘米(例如1至2平方厘米)。
本发明的目标是这样一种表，该表有表壳、显示装置和光学放大装置，光学放大装置配置得使其可用光学的方法放大所述显示装置给戴表人提供的数据，这种表的特征在于，它还具有第一反射镜，该反射镜配置在所述表壳中将所述显示装置来的光反射到所述光学放大装置的方向，所述显示装置也同样配置在所述表壳中。
本发明的表的上述特征使显示装置与光学放大装置隔开的光路具有较大的长度，具体地说，大于表本身的厚度，这是因为第一反射镜将显示装置来的光射到光学放大装置的方向所致。
在一具体实施例中，第一反射镜配置在表壳后盖上，且光学放大装置有一个第一放大透镜配置在表的石英晶体底下。这样，显示装置与这种第一透镜之间的光路无需其它措施就可以大于手表的厚度，从而带来了更大的好处，这在阅读下面的详细说明即可了解这一点。
同样，借助于下面参照附图编写的说明，稍后即可更好地理解本发明的其他性能和优点，但这里完全没有将本发明局限于该附图的意思。
图1示出了本发明第一实施例的表的示意剖视图。
图2示出了图1所示的表的俯视图。
图3是本发明第二实施的表的示意剖视图。
图4是本发明第三实施例的表的示意剖视图。
图5是本发明第四实施例的表的示意剖视图。
下面借助图1和图2说明本发明的表的第一实施例。
表1的机芯2配置在表壳4中。表壳4有一个后盖6和晶体8。机芯2与时针10和分针12组成的模拟时间显示部分有联系。表壳4中配置有微型快门显示装置14、光源16、反射镜18和放大透镜20。
光源16能向微型快门显示装置14的方向发送光线。装置14配置得使其将光源16来的光反射到反射镜18的方向，反射镜18则配置得使其将装置14来的光反射向放大透镜20的方向。这样，微型快门显示装置14来的光透过晶体8射出表壳4外。表壳4内还有内部部件22和24，主要用来防止光源16供来的光不经过微型快门显示装置14和反射镜18反射就直接从表壳4照射出去。
这里应该指出，光源16可以是单色光源也可以是多色光源。其次，反射镜18可以是球面反射镜也可以是非球面反射镜，其作用是校正放大透镜20的光学象差。在光学上，非球面反射镜比球面反射镜更有利，基本上能消除垂直于球面光学元件的光学象差。在另一个实施例中，配备了平面反射镜。
在此第一实施例中，放大透镜20是个具一定焦距的标准透镜。举例说，透镜20的焦距为20毫米，微型快门显示装置14与这种放大透镜20之间的间距为15毫米。适当选取装置14、反射镜18和放大透镜20的尺寸(这是本技术领域的行家们不难做到的)，放大透镜20可以使微型快门显示装置14虚象的放大倍数，在戴表人的眼睛位于距所述虚象大致20厘米的距离时，约相当于4倍，这相当于周知的那种液晶显示器距戴表人的眼睛20厘米的情况。因此，显然各种光学元件14、18和20的布局借助于焦距大于10厘米的放大透镜就可以使显示装置获得较大的放大能力。这样，无需任何特殊的装备，微型快门显示装置14就能提供正常分辨能力的肉眼不能直接读取的高表面密度数据。
在第一方案中，放大透镜20是球面透镜。在第二方案中，放大透镜20是柱面透镜，能使微型快门显示装置14沿一维方向上具有一定的放大能力。在此后一种情况下，反射镜18也是柱形对称。
这里不详述微型快门显示装置14的制备过程，因为该装置本身不是本发明的主题。
应该指出，表1第一表盘26的表面刻有表示时间的刻度。此外，表1还有第二表盘30紧挨晶体8配置，或配置在该晶体8附近，特别用来配置装置14和放大透镜20。在第一方案中，放大透镜20胶合在晶体8的内表面。在第二方案中，放大透镜20直接在晶体8中形成。
反射镜18配置在表壳4的后盖6侧，微型快门显示装置14配置在表1的晶体8侧，加大了显示装置14与放大透镜20之间的光学间距。因此，用焦距较长的放大透镜可以获得较大的放大效果，从而可以缩小放大透镜的所需空间，并减小这种放大透镜产生的光学象差。此外，上述光学设计使我们可以采用放大透镜20，这种放大透镜显示出的尺寸足以保证准确轻易读取经该放大透镜放大的微型快门装置的数据。
然而应该指出的是，本发明的上述第一实施例并未能以最佳的方法解决标准光学元件18和20占用空间的问题和微型快门显示装置由放大透镜20所形成的虚象的光学质量问题。设置校正透镜时，空间问题变得更严重。
本发明的目的还在于解决上述第一实施例各种标准光学元件所占空间的问题，和提高显示装置经放大图象的质量。
为达到上述效果，下面本发明提出了其它一些实施例。
下面借助图3说明本发明的第二实施例。
图3中示出了表31的剖面，表31的机芯32与位于表晶体8底下的液晶显示装置34有联系。表31的表壳由表壳体4和后盖6构成。表壳体4中配置有有源显示装置36。这里有源显示装置指有一组能发光的光学器件单元。适当控制这些单元可以在这种有源显示装置的表面形成含有一定数量数据的图象。
晶体8底下配置有一个扁平的衍射透镜38，表31的后盖中则配置有一个扁平的衍射反射镜40。这里衍射反射镜一词是指反射用的衍射光学元件。这里反射镜40也配置得使其将有源显示装置36来的光反射到透镜38的方向。应该指出，有源显示装置36发送的光基本上是单色的。
举例说，有源显示装置36由一组发光二极管或一组集成式微型激光器组成。衍射反射镜40和衍射透镜38的制造是行内人士所周知的。为使戴表人在有源显示装置36的有源表面46上看到的虚象具有最佳的光学质量，可以用精细机械加工的方法将反射镜40和透镜38加工到基本上消除了所有光学象差的程度。反射镜40的表面42和透镜38的表面44用精细机械加工法加工的表面，其轮廓可借助于行内人周知的光学设计规则统加以安排。
本发明第二实施例的光学设计还能使有源表面46获得较大的放大效果。因此。有源表面46形成的数据密度可以相当高，因而可以大幅度减小一定量数据所需用的有源表面46的面积。举例说，25平方毫米方形的有源表面上可以容纳戴表31的人所需设计数据量的矩阵象素。
100×100个光学单元组成的方阵能产生每行长约15个字母的10行文稿。每个光学单元确定一个单位数据点或象素。如本发明说明书开端所述的那样，为易于读取这种有源显示装置36显示出的文稿，即为无需特别费劲地在大约20厘米的阅读距离进行阅读，需要将有源表面46放大4倍左右。
如第一实施例的说明中所述的那样，无需进一步使用本发明的光学装置就可以进行这种放大。显示装置36与透镜38之间的光学间距为15毫米左右时，透镜38形成的虚象(相当于有源表面46的4倍的放大倍数)，其位置实际上是在距透镜38大约6厘米的光学距离处。因此可以维持镜38的表面小于虚象的表面。戴表人的眼睛通常是位于距透镜38形成的虚象大约20厘米的位置的，因而放大4倍就大约相当于有源表面的表面积为25平方毫米时4平方厘米的虚象。然而，由于虚象与透镜38之间的间距较大，因而戴表31的人通过方形表面积为1平方厘米的放大透镜38是可以看到有源显示装置提供的整套数据的。这样做时，戴表人就必须将表31相对于眼睛的位置做这种种移动。
这里应该指出的是，手表戴在腕上时，能轻易进行的转动只有是绕表31的使用者的前臂确定的纵轴线进行的转动。因此，如第一实施例中业已谈到过的那样，可以设置反射镜40和透镜38，两者都有平行于戴表人前臂纵轴线的对称平面。这样，只有横切戴表人前臂纵轴线的尺寸以柱面反射镜和柱面透镜类似的方式经过放大。在此情况下，表31的结构如上述时，有源显示装置36的有源表面46就和反射镜40的表面42和放大透镜38的表面44一样是长方形的。有源表面46上形成的设计，特别是文稿，只沿有源矩形表面46很小的尺寸加以压缩。因此戴表人眼睛看到的虚象，其大小特别适合文稿的书写。举例说，有源表面46宽5毫米，长2厘米，而放大透镜38的表面44宽1厘米，长2厘米。再举个例子，放大后尺寸的放大倍数在2和5之间。
应该指出的是，在另一个实施例中，扁平反射镜40可以相对于表31的后盖6倾斜配置，使有源显示装置36来的光反射向基本上垂直于晶体8的方向。
下面参看图4说明本发明手表的第二实施例。表51有一个晶体8、表壳体4和后盖6。这种表51装有与模拟显示器有联系的机心2，模拟显示器则由时针10和配置在晶体8与表盘52之间的分针12组成。
按照本发明，表51的有源显示装置36能在第一扁平反射镜40的方向发射光线。扁平反射镜40将装置36来的光反射到处在表盘52的高度、配置在反射镜40与处在晶体8的高度处扁平衍射透镜38之间的扁平衍射透镜54的方向。
透镜54可与透镜38一起参与装置36有源表面46的放大工作。透镜54主要用来提高装置36有源表面虚象的光学质量。
按照图4所示的方案，透镜54配置得使反射镜40来的光沿稍微与反射镜40与透镜54之间的方向偏移一个角度的方向衍射。同样，衍射透镜38配置得使其改变横切自身的光的方向，从而使从表51出来的光的方向与垂直于晶体8的方向两者之间的夹角基本上小于该方向与反射镜40所反射的光的方向之间的夹角。
应该指出，透镜54可以胶合在表盘53之下或之上。其次，在实施例的另一方案中，透镜54可以直接在表盘52中机械加工出来。同样，放大透镜38可以胶合在晶体8底下，也可以直接在晶体8中直接机械加工出来，与晶体8形成一个整体。
还应该指出的是，反射镜40在实施例的一个方案中是由一个简单的一般平面反射镜构成。这里反射镜40也可以相对于表51的后盖6倾斜配置。不难理解，各种光学元件在各实施例中配置得使设在本发明的表中的显示装置来的光取最佳的光路56。采用扁平透镜和扁平反射镜减小了本发明光学装置所占据的空间，同时增加了配置构成本发明的光学装置的各种光学元件的自由度。应该指出，扁平反射镜40可以是参与源显示装置36有源表面40放大工作和/或按折射角以外的一定角度反射光线的衍射反射镜。
下面参看图5说明本发明手表的第四实施例。
表61包括晶体8、表壳体4和后盖6。表上装有与液晶显示器64有联系的机心32。
按照本发明，表61的表壳4内装有有源显示装置36，装置36能往第一反射镜66的方向发送光线，第一反射镜66将该光反射到扁平衍射反射镜40的方向上。最后，该反射镜40将装置36来的光射到相对于晶体8配置在液晶显示装置64底下的扁平衍射透镜38的方向上。
第一反射镜66和扁平衍射反射镜40都配置在后盖6中，第二反射镜68则直接配置在液晶显示装置64底下。因此有源显示装置36提供的光在横切放大透镜38之间沿着曲折的光路行进，然后从表61的表壳出来。
反射镜66和68可以制成一般的折射镜或衍射镜。这种光学布局能显著增加有源显示装置36与放大镜38之间的光学间距。此外，本实施中所述的光学装置提高了各光学元件66、68、40和38配置的自由度数，从而使装置36来的光的传输情况达到最佳化，使显示装置36有源表面46的虚象得到放大。
液晶显示装置64选取得能让基本上发射单色光的装置36来的光的波长通过。因此可以把液晶显示装置64构成的第一设计和有源显示装置36构成的第二设计结合起来使用。在实施例的一个方案中，装置64在不受激时可让装置36来的光通过。此外，反射镜40、66和68也可以配置得使其相对于彼此基本上平行的后盖6和晶体8倾斜。
还应该指出的是，这里配备了两个内部部件70和72，其作用是防止第一反射镜66所反射的光直接通过放大透镜38跑出去。