CN1072923C - 装饰品 - Google Patents

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Abstract

本发明的装饰品是由一透明材料所组成，其具有多个截面及多个形成于此截面上的细沟，藉此得以增加光束的光辉、散射及闪烁效果，从而提升基装饰性。

Description

装饰品
本发明涉及一装饰品之装饰性的改善，特别是涉及利用一透明材料如玻璃、宝石或类似物的透光性及反射性将装饰品的价值以增加其光辉的方式而提高。
钻石是一种典型的宝石。由于钻石本身具有透明性及高折射率等极优异的特性，因此其占有宝石中最崇高的地位，但这也和切割的方法有很大的关系，光的反射量和光的折射状态会随着切割的方法不同而有着微妙的变化。其中，最具代表性的切割方法是辉度切割法。
这种切割方法和所有其他如直角切割及翡翠切割等切割法比较，是现在已知能展现钻石亮丽的方法中最富盛名的。
辉度切割的钻石美丽的原因主要还是由于大量的全反射。由于高度的折射率，会产生很宽的全反射区域及很亮的反射光度。因此，钻石能发出众所周知的耀眼光芒。这种现象称为光辉度。其次，由于折射率会依随不同色光的振荡频率不同而不同，因此全反射光会散射而产生七彩变化。这种七彩的虹光称为宝石光泽。此外，每当钻石移动或者观赏者移动其眼睛时，其切割面的全反射光便会跟着移动而闪耀。这种现象称为闪烁。藉由辉度切割的方法，可产生高效率的辉度、散射以及闪烁，这也就是钻石美丽的最主要的原因。
于1970年12月1日提出申请的南非共和国专利申请案第7018135号(对应于日本专利公报第47-11241号)提出一种使钻石更美的公知技术「一切割的钻石及其切割法(A CutDiamond and A Cut Method thereof)」。在该发明中，提出一种以改进原石原料收获量的观点的直角切割方法。
此外，1976年5月27日有一美国专利申请案690401号(对应于日本专利公报第52-147170号)「使宝石更为闪亮的切割法(Cut Jewel Made Brilliant)」被提出。该发明是有关一同时具有直角切割法中高原石原料收获量及辉度切割法中钻石高辉度的优点的混合切割法。
另外，1989年9月29日所申请的专利案第254360号(早期公开3-115582号)「在钻石表面涂布贵重金属的方法(Method of Coating Precious Metals on Diamond)」是一种有关将贵重金属覆盖于钻石表面的方法。
然而，到目前为止还未有一种除了切割及涂布贵重金属方法以外的技术，能用以改善由透明材料所制成的装饰品的装饰特性。
总而言之，装饰特性的改进对于如钻石或其他宝石类的饰品，将是一个永远的努力方向。
本发明的目的是为了改进如宝石的饰品的装饰特性。
依照本发明，一装饰品是由一具有多个平面的透明材料所组成，在这些平面上的至少一切割平面上形成有许多细沟。
当细沟间的距离为0.1μm到1000μm时，便会产生绕射光。
钻石、玻璃、塑料或立方氧化锆石等相近似的宝石是典型可以产生绕射的透明材料。
当形成于透明材料的切割平面表面的细沟花纹在刻于切割平面表面的各个区域者不同时，宝石有可能会达到更多样的装饰效果。
例如：一种以平行线、同心圆或波形或此三种形状的组合形式的细沟便能产生各种亮丽的装饰效果。
一透明材料的切割平面的各个区域可以任意分割，但是当各别的区域是呈放射形状时，便会产生特别的光辉。
详言之，因为在至少一透明材料的切割平面表面形成细沟，因而在切割平面处会有绕射产生。另外，当以装饰性切割，如辉度切割的方式切割透明材料时，藉由此切割所产生的反射及绕射光的光辉、散射及闪烁，便会产生以往从未有过的美丽光芒。
当如钻石、玻璃、塑料或立方氧化锆石的宝石作为透明材料时，由于其透光性，装饰品会散发更美的光芒。
当形成于透明材料的切割平面表面的细沟花纹与各自刻于切割平面表面区域者不同时，在各别的细沟所产生的绕射状态便会不同。如是，于切割平面的表面，只有一种特定的颜色被凸显，或是不同颜色的花纹显示出来，更进一步，光辉、散射以及闪烁也显现出来。装饰品以此种方式会表现得更为美丽。
藉助形成平行线、同心圆或波形花纹的细沟，可以改变光的绕射状态。在此情况下，可以享受更复杂美丽的光辉、散射及闪烁。
当透明材料的切割平面的各别区域是以辐射状花纹蚀刻时，在切割平面的表面便会展现出十字图形的特殊颜色。
附图简单说明如下：
图1a是本发明第一实施例的平面视图，以及辉度切割的一顶面截面21的部分表面放大图，以及图1b是顶面截面21表面的局部放大的垂直剖视图；
图2是本发明第二实施例的辉度切割的顶面截面表面的平面图及局部放大图；
图3是本发明第三实施例的辉度切割的顶面截面表面的平面图及局部放大图；
图4a至4f是一辉度切割过程的略图；
图5a是辉度切割的正面图，以及图5b是辉度切割的平面图；
图6a及图6b用以示出入射角分别为10°及89°的表面反射现象；以及
图7a示出同心圆型式的细沟花纹，以及图7b示出波浪形型式的细沟花纹。
较佳的实施例的详细说明：
本发明接下来将参照附图配合实施例作详细的说明。
本发明的功效只有经由实验来加以证实。钻石被认为是具有最显著效果的，但为了方便缘故，我们使用0.5克拉的辉度切割的立方氧化锆石。
立方氧化锆石是藉由加安定剂(如Y2O3)至立方氧化锆中而得到，其性质非常接近钻石。因此，被用来做为一钻石的替代宝石。
表1显示钻石及立方氧化锆石的物理特性。
                     表1
钻石 立方氧化锆石
莫氏硬度     10     7.5～8.5
密度(g/cm3)     3.52     6
折射率     2.417     2.16
复折射率     0     0
散射度     0.044     0.06
此外，辉度切割被认为是一种使钻石的光辉更美的切割方法，而且是一种于本发明中实验用的立方氧化锆石及其他装饰品的一般切割方法。此切割方法将配合图4作详细说明。
辉度切割的程序是经过许多步骤而完成的，包括(a)标线41,(b)执行43,(c)磨圆45,(d)截平47及磨出邻环48,(e)切割出主截面及(f)切割出其他截面。
图5显示一完全辉度切割的详细外形形状。图5a及图5b分别显示辉度切割的正面图及平面图。
图5a所示为一由标号51所表示的顶面，被称作“顶面截面”，由标号53所表示且水平方向断面面积渐次增加的倾斜面是由顶面截面51周缘向图的下向方向伸至全高度的3/10的。此倾斜面被称作“冠部”。此外，在剩下约7/10的高度中，由标号55所表示的各别倾斜面的水平方向断面面积渐次减少而集中于一点。此倾斜面称作“下截面”。如是，在冠部53及下截面55之间，有一“环状带”57。由图5b的平面图来看，环状带57为一正圆形型式。
接下来，将详细斜述钻石及其外形形状之所以能使其表面的光辉、散射、闪烁及反射如此美丽的理由。
钻石闪烁的现象称作“光辉”，在这里利用光的全反射。钻石的折率为2.42，远超过其他的宝石，如水晶为1.55，红宝石及蓝宝石为1.77。其结果为：当光束由顶面截面入射至下截面55时，大部分的光束都会全反射(也就是光束不会由下截面55射出，而是返回其内部)，到达冠部53，再由冠部射出，射入人类的眼睛而产生美丽的光辉。为了要产生全反射，下截面55的角度非常重要，其相对于图5a的水平线角度通常为40°3/4′。
全反射的光束造成散射并产生七彩变化。这是由于当入射光束是由高温体所放出时(如太阳光，也可称为“复合光”)，虽然肉眼看起来是白色，实际上却包括了各种颜色，且每一各别颜色有着不同的振动频率对应。较高振动频率的光(如可见光中接近紫光者)具有较高折射率，相反地，较低振动频率的光(如可见光中较接近红光者)具有较低折射率。因此，不同的折射率便显现出不同的颜色，且光的全反射会散射成各别的颜色而显现出七色彩虹(宝石光泽)。
表2显示一钻石中波长λ(振动数的倒数)和入射光折射率间的关系。此外，紫光与红光折射率的差别一般称为散射度(D.R.)。
                     表2
    波长λ(A) 折射率
红     6.870     2.407
橙     5.890     2.417
绿     5.720     2.427
紫     380     2.451
散射度D.R.=2.451-2.407=0.044
由此可知，散射度越高，光谱的分散度也越清楚。此外，下截面55的角度越正确，钻石内部全反射的频率越高且光的路径也越长(换言之，钻石的尺寸也越大)，散射会更清楚，光泽也会更为清晰。钻石0.044的散射度使其光泽对人眼而言耀眼美丽。
当钻石或眼睛移动时，伴随而产生的反射光也跟着移动，于是便产生了“闪烁”现象。影响闪烁现象的首要因素有下列几项，包括钻石的致密度，截面的个数，截面研磨面的完成度及各别截面的角度正确性等。
此外，一部分入射至钻石表面的光束并不进入钻石，而由其表面反射。由图6a及6b可看出，当入射光的角度为10°时，会有17.24％的入射光反射，当入射光的角度为89°时，会有89.97％的入射光由其表面反射。“表面反射”的主要因素包括折射率及入射光的角度。由钻石表面反射的反射光是由外部入射的入射光反射后而产生的，因此有时也会包括室内青色地毯及墙壁的颜色，如此，便更增加了钻石的美丽程度。
实施例1：
本发明第一实施例如图1所示。根据第一实施例，在以辉度切割方法制成一0.5克拉的立方氧化锆石的样品后，在顶面截面21表面形成单一且任一方向的细沟(线加工)。线加工是以印刷业及半导体制造业常用的氩气蚀刻方式以石版印刷方法完工的。具体言之，其还包括紫外线缩小曝光，显影及氩气蚀刻等诸程序。
在氩气蚀刻过程中，使用国定科学股份有限公司(COMMON WEALTH SCIENTIFIC CO.LTD.)之MILLATRON 8-E-Rev.装置。进一步，蚀刻的条件如下：背景压力：8.0×10-4Pa，作业压力：2.7×10-2Pa，氩气流量20sccm，磁铁电流1.6A，发光电流6.0A，排气电压及电流：350V及0A，阴极电流3.3A，中和电流14.0A，离子输出电压及电流400V及0.5A，阶段冷却温度5℃，阶段倾斜角90°及作业时间170秒。
图1b所示为顶面截面21完工表面的局部放大图，每一细沟29具有接近2.5μm的宽度27，接近0.2μm至0.3μm的深度28以及接近2.5μm的间距25，且选择性地以任一固定方向基本上等距地形成于顶面截面21表面的全部长度上。
本实施例的效果是藉由将第一实施例的样品与公知技术的制品、即除了辉度切割后不施予任何加工程序于顶面截面21表面外，按与第一实施例完全相同条件所制成的制品相比较后加以确认的。
平行的光束由NIKON公司所制的双臂光纤照明装置照射至第一实施例的样品及传统方法的制品上。值得注意的是，第一实施例所制的样品和传统技术者相比，仍具有较强的散射和反射。还值得注意的是，整个顶面截面表面显示红、蓝或黄色的光是依据所发出平行光的方向、观赏者的眼睛、以及被注意的七彩颜色(宝石光泽)。
这种增加的装饰效果，是源于除了由折射所产生散射光的通常光辉以外，更有着由于顶面截面表面细沟的反射及穿透绕射所产生的散射光辉的效果。
实施例2
本发明的第二实施例示于图2中。依照此实施例，一由辉度切割法所制成的0.5克拉立方氧化锆石的样品被提供供测试用。在各种形状中，接近八角形的顶面截面11的表面是以任意对角线13或对边中点连接线15分割成多个区域17的方式制成的。各分割区17表面形成不同但固定方向的细沟19(线加工)。在此，分割区域及线加工是在一次蚀刻中完成的。例如：可在前述蚀刻作业中，于紫外线缩小曝光程序内，利用一既定花纹面罩(对应于图2者)达成。
线加工的石版印刷作业的条件和第一实施例相似。因此，顶面截面11的区域17表面的完成品与图1b所示第一实施例(其为局部放大图)者基本上相同。
更进一步，确认本实施例效果的方式和第一实施例相似。也即，除了不于顶面截面11表面作任何加工外，以和第二实施例完全一样的条件制成传统制品，再以第二实施例的样品与该传统制品作比较。
当由双臂光纤照明装置所产生的平行光束由各不同方向照至第二实施例及传统制品时，第二实施例的样品会由其表面产生更强烈的散射和反射，且产生更多次数的闪烁。由于强烈的散射，七彩的虹光将更为明显。
此种装饰性效果的增加是由于在每一区域的细沟的绕射光效果增加的缘故。
实施例3
本发明的第三实施例图示于图3中。依第3实施例，以辉度切割方法制造一0.5克拉立方氧化锆石的样品。接著着，在此辉度切割外形中，近乎八角形顶面截面31的表面藉由连接其中点33至各顶角35或各边中点37的连接线而分割成多个辐射状区域。各别位于分割的辐射区域39表面的细沟是以各别不同的固定方向形成的(线加工)。
线加工的工作条件与第一实施例及第二实施例相似。因此，顶面截面31的区域39的表面成品与第一实施例(图1b为其局部放大图)者基本上相同。
更进一步，本实施例的效果也以类似于第一实施例及第二实施例的方式来确认。也即，除了不于顶面截面31表面作任何加工外，使用和第三实施例完全一样的条件制成习知品，再以第三实施例与之作比较。
当由双臂光纤照明装置所产生的平行光束由各不同方向照至第三实施例及习知品时，第三实施例的样品和习知品比较，会产生更强烈的散射及反射。更进一步，第三实施例特有的效果为在顶面截面31上有一由反射光所聚焦而成的十字影象。进一步，值得注意的是，此十字影象会依照光的平行照射方向及肉眼凝视位置不同而产生红、蓝或黄色的变化。
这种现象是由于形成细沟的区域是辐射状的。
其他实施例
(a)光透性材料
所有种类的光透性材料，包括全透明、半透明宝石、玻璃等类似物，凡能展现绕射现象的宝石(如钻石、玻璃、塑料或立方氧化锆石)皆可被使用。
(b)光透性材料的形状
除了辉度切割外，其余的切割法也可适用。进一步，其无需切割成完全的多面体，局部切割成曲面也可被接受。
例如：当本发明应用于一由水晶玻璃制成的具有动物形状的装饰品时，其尾巴制成弯曲表面，其余部分制成多面体形的装饰品时，则可在此多面体形的至少任一表面上形成有本发明的细沟。如此，由该表面所产生的绕射光就象是由多面体及弯曲表面的其它表面所产生的散射光，因此可增加光辉。
(c)形成于表面的细沟外形及花纹
细沟的花纹式样并不限于实施例1、2或3所揭示的细沟(图1 a、图2或图3)。此外，各另细沟的外形、细沟的深度、细沟的间隔及其他，由各实施例显示出，但并不受其限制。但是，当细沟间的距离与光的波长相比太宽时，由绕射所产生的干涉效果便不会如此醒目。
此外，形成于各别区域的细沟并不需如实施例所述为平行的直线，也可以是同心圆(如图7a所示)或是波浪形(如图7b所示)。
(d)本发明适用的装饰品
本发明第一至第三实施例的宝石应用于戒指及花别针具有相当的功效。进一步，其也可应用至由水晶玻璃所制的凉亭装饰。更进一步，也可以制造一以轻塑料材料所制而应用本发明的树枝型吊灯。
如上所述，依照本发明，可产生最大程度的光辉、散射、闪烁等灿烂光效，因而藉由线加工于包括宝石的光透性材料的切割平面上，可增加宝石的装饰性。
除此以外，为了更明确客观地说明本发明及将本发明具体化，本申请案同时提交显示出第一实施例至第三实施例的样品表面的光辉、散射、闪烁或反射情况的彩色照片图，以显示其与习知实施例相比仍有较多的改善。上述照片图同时作为本申请的附加参考资料。

Claims (9)

1．一透明材料的装饰品，其具有多个切割平面，在至少一个所述切割平面上形成有用作绕射光栅的许多细沟(29)，所述许多细沟(29)在所述一切割平面的整个表面上以大致相等的间距(25)隔开，其特征在于，所述间距(25)在0.1μm至1000μm的范围内，以适合通过所述一切割平面进入装饰品的可见光发生绕射而在装饰品内形成七色彩虹，从而改善装饰品外观，所述一切割平面分成许多区域，所述一切割平面的一个区域中的细沟(29)的方向不同于所述一切割平面中与所述一个区域相邻的其它区域中的细沟(29)的方向。
2．根据权利要求1所述的装饰品，其特征在于该透明材料选自钻石、玻璃、塑料及立方氧化锆石。
3．根据权利要求1所述的装饰品，其特征在于所述间距(25)约为2.5μm。
4．根据权利要求1所述的装饰品，其特征在于许多细沟(29)中的每一个的宽度(27)约为2.5μm。
5．根据权利要求1所述的装饰品，其特征在于所述细沟(29)是平行线。
6．根据权利要求1所述的装饰品，其特征在于所述细沟(29)形成为同心圆。
7．根据权利要求1所述的装饰品，其特征在于所述细沟(29)形成波形花纹。
8．根据权利要求1所述的装饰品，其特征在于所述细沟(29)形成为一平行线、同心圆或波形的花纹。
9．根据权利要求1所述的装饰品，其特征在于所述一切割平面上所述区域从所述一切割平面的中心辐射状向外延伸。
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