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Die Erfindung betrifft ein Uhrglas mit mindestens einem Schmuckstein, insbesondere Diamanten, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Uhrglases, in welchem mindestens ein Schmuckstein eingebettet ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein derartiges Uhrglas.
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Es sind mehrschichtige Uhrgläser mit Diamanten oder anderen Schmucksteinen bekannt, die ebensolche Steine in Ausnehmungen eines Trägerglases beherbergen, wobei das Trägerglas mit Hilfe einer klebenden Zwischenschicht, z.B. einer Klebefolie, mit einem Deckglas zu einer Art Verbundglas verklebt ist. Die Zwischenschicht ist nicht durchgehend, sondern in der Nähe der Schmucksteine bzw. an den Stellen der Ausnehmungen, in welchen die Schmucksteine eingebettet sind, unterbrochen, so dass die Zwischenschicht von den Schmucksteinen ferngehalten wird. Der Grund dafür ist um die optischen Eigenschaften, vor allem das „Funkeln“ des Schmucksteins und die Reflexion des Lichtes, durch den Schmuckstein nicht zu beeinträchtigen. Ein solches Uhrglas zeigt beispielsweise die
DE 10 2015 204 613 A1 .
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Jedoch kann dieses Uhrglas bzw. das Verfahren zum Herstellen dieses Uhrglases unter Umständen Nachteile bergen. So wirkt erschwerend, dass sich ein rund ausgestanztes Loch in einer als Folie ausgebildeten Zwischenschicht im Vorgang der Erhitzung unter Druck nicht in alle Richtungen gleichmäßig ausdehnt, sondern eine „strukturelle Richtung“ hat. Dies führt dazu, dass ein ursprünglich rundes Loch schließlich oval wird. Außerdem ist es möglich, dass eine Aussparung in der als Klebefolie ausgebildeten Zwischenschicht über den Vorgang des Laminierens hinweg ihre ursprüngliche Form nicht beibehält, da die Klebefolie beim erhitzten Laminiervorgang nahezu flüssig wird. Bei einem der üblichen Thermolaminiervorgänge mit selbstvernetzender Laminierfolie ist es deswegen überhaupt nicht möglich Ausnehmungen in der Laminierfolie so wirksam über den Ausnehmungen im Trägerglas zu platzieren, dass diese Ausnehmungen in der Laminierfolie zur Folge haben, dass die Schmucksteine von der sich verflüssigenden Laminiermasse nicht erfasst und benetzt werden. Deswegen limitiert die Methode der Ausnehmungen in der Laminierfolie, die Bandbreite der möglichen Verfahren und Materialien drastisch. Bei einer durchgängigen Laminierfolie, sind diese Nachteile nicht vorhanden.
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Aufgrund der Adhäsions-Kräfte zwischen dem Deckglas und dem Schmuckstein klebt der Schmuckstein oftmals mit seiner Tafel-Facette an der Unterseite des Deckglases. Dies bewirkt zum einen, dass sich sogenannte „Newton-Ringe“ an der Stelle bilden, wo sich die Tafelfacette mit dem Deckglas berühren. Dieser optische Effekt von Newton-Ringen ist sehr störend und unterbricht auch das einheitliche Bild von mehreren Schmucksteinen im Uhrglas. Zum anderen sitzen jene Schmucksteine, die an der Unterseite des Uhrglases kleben, etwas höher als die „nicht-klebenden“ Schmucksteine. Somit ergibt sich auch ein uneinheitliches Bild durch die verschiedenen Höhepositionen der Schmucksteine.
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FR 2646759 A1 zeigt ein Uhrglas mit einem Schmuckstein, der zwischen zwei Gläsern eingeklemmt ist.
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AT 508838 A1 zeigt eine Verbundmaterialplatte mit einer Trägerplatte und einer transparenten Abdeckplatte. Dabei können Schmucksteine in Ausnehmungen der Trägerplatte eingeklebt sein.
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DE 102015204613 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Uhrglases, in welchem mindestens ein Diamant oder Edelstein oder sonstiger Schmuckstein eingebettet ist. Das Deckglas und das Trägerglas sind dabei mittels eines Saugnapfeffektes miteinander verbunden.
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EP 1347349 A2 zeigt Uhrgläser mit eingesetzten Steinen und ein Verfahren zum Herstellen derartiger Gläser.
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DE 2333186 A zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Verbundplatten im Vakuum, wobei eine pulverförmige, thermoplastische Harzverbindung als Bindemittel verwendet wird.
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AT 502307 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundmaterialscheibe mit einer Deckschicht aus Glas und einer Zwischenschicht aus Kunstharz. In dem Kunstharz können verschiedene Dekormaterialien eingebettet sein.
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DE 4218874 A1 zeigt eine Schmuckuhr mit einem Uhrglas, wobei auf der Unterseite des Uhrglases Schmucksteine mit transparentem Klebstoff aufgeklebt sind.
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CH 700244 A2 zeigt eine mit Schmucksteinen verzierte Uhr. Die Steine können dabei in Aussparungen des Uhrglases, die sich im Inneren der Uhr befinden, befestigt sein.
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US 20110018132 A1 zeigt unter anderem ein Uhrglas, in dem ein graphisches Element eingebettet ist.
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DE 8611077 U1 zeigt eine Fassung für einen Brillanten, die insbesondere verwendbar sein soll, wenn der Brillant in flächige Aufnahmekörper, wie beispielsweise im Ziffernblattbereich oder Uhrglasbereich eingesetzt werden soll.
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EP 0098240 A1 zeigt einen Schmuckstein, der über ein Uhrglas hinausragt und in dem Uhrglas verklebt ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Uhrglas mit mindestens einem Schmuckstein und ein Verfahren zum Herstellen eines Uhrglases mit mindestens einem Schmuckstein vorzuschlagen, wodurch die oben beschriebenen Nachteile behoben werden. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein Uhrglas mit mindestens einem Schmuckstein zu schaffen, welches ein verbessertes optisches Erscheinungsbild aufweist. Ferner ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Uhrglases zu ermöglichen.
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Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch die Merkmalskombination der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen und Aspekte der Erfindung.
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Insbesondere erfolgt die Lösung durch ein Uhrglas, welches ein Trägerglas mit mindestens einer Ausnehmung, ein Deckglas, mindestens einen Schmuckstein, und eine verbindende Zwischenschicht umfasst. Der Schmuckstein ist zumindest teilweise in der Ausnehmung angeordnet. Das Deckglas und das Trägerglas sind über die verbindende Zwischenschicht miteinander verbunden. Vorteilhafterweise steht ein Bereich eines oberen Teils des Schmucksteins in direktem Kontakt mit der Zwischenschicht. Dadurch entsteht keine Luftblase über dem Schmuckstein, die die Lichtstrahlen daran hindern würde, zu dem Schmuckstein vorzudringen. Somit wird Licht für den Betrachter nicht verloren, was einen verbesserten optischen Effekt des Schmucksteins bzw. des Uhrglases bewirkt. Ferner wird bei einem Uhrglas mit einer Vielzahl von Schmucksteinen vermieden, dass einige Schmucksteine an der Unterseite des Deckglases kleben. Somit wird zum einen die Bildung von „Newton-Ringen“ verhindert und zum anderen ein einheitliches Bild aufgrund der gleichen Höhepositionen aller Schmucksteine erzielt. Der Schmuckstein ist bevorzugt ein Diamant, ein Edelstein, ein Halbedelstein oder ein synthetischer Schmuckstein. Die verbindende Zwischenschicht kann vorzugsweise als Klebefolie, Laminierfolie oder flüssiger Klebstoff, der im zusammengebauten Zustand ausgehärtet ist, ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist die Zwischenschicht transparent. Insbesondere umfasst der Bereich des oberen Teils des Schmucksteins eine Tafel des Schmucksteins. Als oberer Teil bzw. Oberteil des Schmucksteins ist der Teil zu verstehen, der sich oberhalb einer Rundiste des Schmucksteins befindet. Unterhalb der Rundiste des Schmucksteins befindet sich der untere Teil bzw. das Unterteil des Schmucksteins. Die Rundiste entspricht einer umlaufenden Kante zwischen dem Oberteil und dem Unterteil bei geschliffenen Schmucksteinen oder einem Trennrand zwischen Krone und Pavillon.
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Ferner erfolgt die Lösung der oben beschriebenen Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Uhrglases, in welchem ein Schmuckstein eingebettet ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Trägerglases, des Bereitstellens eines Deckglases, des Einbringens von mindestens einer Ausnehmung in das Trägerglas, des Bereitstellens von mindestens einem Schmuckstein, des Einsetzens des Schmucksteins in die Ausnehmung des Trägerglases, des Einbringens einer verbindenden Zwischenschicht zwischen das Trägerglas und das Deckglas, und des Auflegens des Deckglases auf das Trägerglas. In vorteilhafter Weise umfasst ferner das Verfahren den Schritt des Verbindens des Deckglases mit dem Trägerglas über die verbindende Zwischenschicht derart, dass ein Bereich eines oberen Teils des Schmucksteins in direktem Kontakt mit der Zwischenschicht steht. Die mit Bezug auf das beschriebene Uhrglas Vorteile sind auch hier gegeben. Ferner wird das Herstellverfahren bei einer Verwendung einer als Folie ausgebildeten Zwischenschicht erleichtert, da keine Aussparungen in der Zwischenschicht vorgesehen werden müssen. Auch bei der Verwendung von flüssigem Klebestoff wird das Verfahren vereinfacht, da jetzt der Klebestoff vom Schmuckstein nicht ferngehalten werden muss.
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Der obere Teil des Schmucksteins ist in der Zwischenschicht eingebettet. Somit steht der obere Teil des Schmucksteins in direktem Kontakt mit der Zwischenschicht. Da keine Luft um den oberen Teil des Schmucksteins existiert, wird kein Licht verloren. Somit wird das Funkeln des Schmucksteins erhöht.
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Die Ausnehmung ist derart ausgebildet, dass an einem Kontaktbereich zwischen dem Schmuckstein und der Ausnehmung die Ausnehmung und der Schmuckstein komplementäre Formen aufweisen. Das heißt, dass ein Winkel der Ausnehmung und ein Winkel des Schmucksteins am Kontaktbereich zwischen dem Schmuckstein und der Ausnehmung aufeinander abgestimmt sind. Somit ergibt sich eine Situation, dass der Schmuckstein die Ausnehmung verschließt und somit verhindert, dass die Zwischenschicht, insbesondere während eines Laminiervorgangs, hinter den Schmuckstein gerät bzw. in Kontakt mit dem unteren Teil des Schmucksteins kommt. Dadurch wird die doppelte Reflexion des Lichtes im unteren Teil des Schmucksteins sichergestellt.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ragt der obere Teil des Schmucksteins über das Trägerglas hinaus. Insbesondere ist der Schmuckstein in der Ausnehmung derart angeordnet, dass sich eine Rundiste des Schmucksteins oberhalb der Ebene des Trägerglases befindet. Somit wird ermöglicht, die Zwischenschicht vom unteren Teil des Schmucksteins fernzuhalten.
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Ein Bereich der Ausnehmung unterhalb des Kontaktbereichs zwischen der Ausnehmung und dem Schmuckstein weist nur Vakuum oder Luft auf. Somit wird die doppelte Reflexion des Lichtes im Unterteil des Schmucksteins ermöglicht. Der Schmuckstein hat damit eine optimale Quote an reflektiertem Licht und ein optimales Funkeln. Im Allgemeinen bedeutet im Rahmen der Erfindung der Begriff „unterhalb des Kontaktbereichs“, wenn dieser in Bezug auf einen Bereich verwendet wird, dass dieser Bereich dem Unterteil des Schmucksteins zugewandt ist.
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Vorzugsweise wird als die verbindende Zwischenschicht eine Laminierfolie verwendet, die aus Ethyl-Venyl-Acetat (EVA) ausgebildet ist. Die Laminierfolie ist transparent und hat vorzugsweise einen Brechungsindex von 1,48. Wegen der höheren optischen Dichte der Laminierfolie im Vergleich zu Luft wird der Unterschied der optischen Dichten zwischen der Zwischenschicht und dem mit der Zwischenschicht kontaktierenden Bereich des Oberteils des Schmucksteins im Vergleich zum denjenigen zwischen Luft und einem mit der Luft in Kontakt stehenden Bereich des Oberteils des Schmucksteins reduziert. Somit wird bei Anliegen der Laminierfolie am Oberteil des Schmucksteins der Totalreflexionswinkel an der Grenzfläche zwischen der Zwischenschicht und dem Oberteil reduziert. Dies hat zur Folge, dass an dieser Stelle weniger Licht total reflektiert wird, d.h., dass mehr Licht tritt an dieser Stelle in den Stein ein, bzw. aus dem Stein wieder aus. Das eintretende Licht wird an das Unterteil des Schmucksteins weitergeleitet und am Unterteil zurück an das Oberteil reflektiert. Aufgrund der am Oberteil vorgesehenen Zwischenschicht kann das Licht an dieser Stelle ungehindert aus dem Schmuckstein austreten ohne reflektiert zu werden, Somit kann mehr Licht den Betrachter erreichen.
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Ferner bevorzugt ist ein Brechungsindex des Schmucksteines gleich einem Brechungsindex der Zwischenschicht. Dadurch verschwindet der Totalreflexionswinkel an der Grenzfläche zwischen der Zwischenschicht und dem Oberteil ganz und das Licht tritt ungehindert aus dem Stein aus, d.h. es wird nicht zurück reflektiert.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Uhr, welche ein zuvor beschriebenes Uhrglas umfasst.
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Vorzugsweise wird zum Verbinden des Deckglases mit dem Trägerglas die Zwischenschicht linear auf eine Endtemperatur erhitzt. „Linear“ bedeutet, dass die Temperaturkurve stetig verläuft, das heißt, dass eine Steigung der Temperaturkurve konstant ist. Insbesondere ist die Endtemperatur gleich 130 °C. Die Erhitzung auf die Endtemperatur von 130 °C dauert vorzugsweise 0,5 Stunden. Vorzugsweise beginnt die Erhitzung bei einer Anfangstemperatur gleich einer Raumtemperatur, wobei die Raumtemperatur 20 °C beträgt. So wird besonders bevorzugt die Zwischenschicht innerhalb von 0,5 Stunden von der Anfangstemperatur von 20 °C auf die Endtemperatur von 130 °C linear erhitzt.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zum Verbinden des Deckglases mit dem Trägerglas die Zwischenschicht in einem ersten Schritt in einem ersten Temperaturbereich zwischen einer ersten Temperatur und einer zweiten Temperatur für eine erste Zeitdauer und in einem zweiten Schritt in einem zweiten Temperaturbereich zwischen einer dritten Temperatur und einer vierten Temperatur für eine zweite Zeitdauer erhitzt. Dabei ist die dritte Temperatur größer oder gleich der zweiten Temperatur und die vierte Temperatur größer als die dritte Temperatur. Durch die Erhitzung der Zwischenschicht im ersten Temperaturbereich erreicht die Vernetzung der Zwischenschicht schon ein gewisses Maß. Mit größerer Vernetzung nimmt die Viskosität der erhitzten Zwischenschicht zu. Dies hat zur Folge, dass durch die Erhitzung der Zwischenschicht im zweiten Temperaturbereich die Vernetzung der Zwischenschicht vervollständigt wird, ohne dass die Zwischenschicht richtig flüssig wird. Die Zwischenschicht bleibt während der Erhitzung im zweiten Temperaturbereich in einem zähflüssigen Zustand. Dadurch wird verhindert, dass die Zwischenschicht in den Bereich der Ausnehmung unterhalb des Kontaktbereichs zwischen der Ausnehmung und dem Schmuckstein gelangt.
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Insbesondere beträgt die erste Zeitdauer 1 Stunde bis 3 Stunden und die zweite Zeitdauer 0,3 Stunden bis 1,0 Stunde.
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Insbesondere beträgt der erste Temperaturbereich 40 °C bis 70 °C, wobei der zweite Temperaturbereich 70 °C bis 140 °C beträgt. So wird vorzugsweise im ersten Schritt die Zwischenschicht zwischen 40 °C und 70 °C erhitzt. Im zweiten Schritt wird die Zwischenschicht zwischen 70 °C und 140 °C erhitzt.
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Durch eine gewählte Kombination des ersten Temperaturbereichs und/oder des zweiten Temperaturbereichs, und/oder der ersten Zeitdauer und/oder der zweiten Zeitdauer kann sich bei dieser Ausgestaltung der Erfindung eine Temperaturkurve ergeben, bei der eine lineare Erhitzung der Zwischenschicht stattfindet. Wie schon oben beschrieben, bedeutet „linear“ im Rahmen der Erfindung, dass eine Steigung der Temperaturkurve konstant ist.
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Zur Entfernung von Luftblasen wird vorzugsweise bei dem Laminier-Vorgang die gesamte Anordnung von Deckglas, verbindender Zwischenschicht und Trägerglas unter Vakuum gesetzt. Ohne diese Evakuierung vor und während dem Vorgang der Vernetzung der Folie, würden sich überall Luftblasen im Laminat bilden. Der Begriff „Laminier-Vorgang“ bezeichnet den Verbindungsvorgang des Deckglases mit dem Trägerglas über die verbindende Zwischenschicht. Als Laminat ist die gesamte Anordnung von Deckglas, verbindender Zwischenschicht und Trägerglas zu verstehen, bei der das Trägerglas und das Deckglas über die verbindende Zwischenschicht miteinander verbunden sind.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, während dem Vernetzungsvorgang einen zusätzlichen Druck auf die beiden Gläser auszuüben. Dadurch haftet die Laminierfolie stärker an den Gläsern und die Vernetzung trägt besser zu dieser Haftung bei.
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Zweckmäßigerweise wird gleichzeitig der Raum zwischen den beiden Gläsern evakuiert und von oben auf die Anordnung von Gläsern und verbindender Zwischenschicht, Druck ausgeübt.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Es zeigt:
- 1 eine Draufsicht einer Uhr, welche ein Uhrglas mit Diamanten umfasst,
- 2 eine vereinfachte, schematische Schnittansicht eines Bereichs eines Uhrglases gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
- 3 eine vereinfachte, schematische Schnittansicht eines Bereichs eines Uhrglases gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
- 4 eine vereinfachte schematische Schnittansicht eines Bereichs eines Uhrglases gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
- 5 eine erste Prinzipskizze zur Erläuterung des Phänomens der Totalreflexion,
- 6(a) und (b) eine zweite Prinzipskizze und eine dritte Prinzipskizze zur Erläuterung des Phänomens der Totalreflexion,
- 7 eine Ansicht eines Schmucksteins mit eingezeichneten Lichtstrahlen zum Erläutern der Vorteile der vorliegenden Erfindung, und
- 8 eine schematische vereinfachte Ansicht eines Uhrglases mit eingebettetem Schmuckstein gemäß dem Stand der Technik.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Uhrglas 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
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Die 1 zeigt eine Uhr 10 in der Form einer Armbanduhr mit einem Gehäuse 11 und einem erfindungsgemäßen Uhrglas 1, welches im Gehäuse 11 angeordnet und mit Schmucksteinen 5, insbesondere Diamanten, versehen ist. Das Gehäuse 11 sowie das Uhrglas 1 sind kreisförmig ausgebildet, können allerdings jede andere Form wie z.B. eines Rechtecks, eines Polygons usw. aufweisen. Insbesondere sind hierbei vier als Diamanten dargestellte Schmucksteine 5 mit einem konstanten Radius in Umfangsrichtung mit gleichem Abstand voneinander im Uhrglas 1 angeordnet. Die Position sowie die Anzahl der Schmucksteinen 5 können aber je nach Uhrdesign beliebig gewählt werden. So ist es zum Beispiel ebenso möglich, einen Schmuckstein, zwei oder zwölf Schmucksteinen in das Uhrglas 1 einzubauen. Die Uhr 10 weist ferner ein Zifferblatt 12, welches beispielsweise als Goldblatt ausgebildet ist, sowie drei Zeiger 13 für die Anzeige der Stunden, Minuten und Sekunden, und zwei Anschlüsse für ein Armband 14 auf.
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Die 2 ist eine vereinfachte, schematische Ansicht eines Schnitts A-A des Uhrglases 1 der 1. Das Uhrglas 1 weist ein Trägerglas 2 und ein Deckglas 3 auf. Das Trägerglas 2 und das Deckglas 3 sind vorzugsweise aus unterschiedlichen Glasarten, insbesondere Mineralglas als Trägerglas und Safirglas als Deckglas, ausgebildet. Andere Glasarten können auch benutzt werden. Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, unterschiedliche oder gleiche Glasarten zu kombinieren.
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Im Trägerglas 2 sind Ausnehmungen 4 ausgebildet, welche zur Aufnahme von Schmucksteinen 5 dienen. In 2 ist eine Ausnehmung 4 ersichtlich. In der Ausnehmung 4 ist vorzugsweise der Schmuckstein 5 vollständig angeordnet. Das Deckglas 3 und das Trägerglas 2 sind insbesondere kreisförmig ausgebildet und weisen denselben Durchmesser auf. Die Gläser 2, 3 unterscheiden sich in deren Dicke, wobei das Deckglas 3 vorzugsweise dünner geformt ist. Es ist aber auch möglich, dass die zwei Gläser 2, 3 dieselbe Dicke aufweisen. Weiterhin sind eine Innenfläche 20 des Trägerglases 2 und eine Innenfläche 30 des Deckglases 3 an der Kontaktstelle der zwei Gläser 2, 3 eben ausgebildet. Nach einer alternativen Ausgestaltung können aber die Innenflächen 20, 30 auch gleich und komplementär gewölbt sein.
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Das Deckglas 3 und das Trägerglas 2 sind über eine verbindende Zwischenschicht 6 miteinander verbunden. Die Zwischenschicht 6 kann insbesondere als Klebefolie, Laminierfolie, Klebstoff oder eine andere Verbindungsmasse ausgebildet sein. Die Zwischenschicht 6 ist zwischen dem Deckglas 3 und dem Trägerglas 2 angeordnet. Zwischen dem Uhrglas 3 und dem Trägerglas ergibt sich somit eine nahtlose, luftdichte Verbindung.
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Vorteilhafterweise ist ein oberer Teil 50 des Schmucksteins 5 in der Zwischenschicht 6 eingebettet. Der obere Teil 50 des Schmucksteins 5 umfasst vorzugsweise eine Tafel 53 und Oberfacetten 54 des Schmucksteins 5. Die Tafel 53 entspricht einem Bereich des oberen Teils 50 des Schmucksteins 5.
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Somit steht der obere Teil 50 des Schmucksteins 5 in direktem Kontakt mit der Zwischenschicht 6.
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Vorzugsweise weisen die Ausnehmung 4 und der Schmuckstein 5 komplementäre Formen an einem Kontaktbereich 15 zwischen dem Schmuckstein 5 und der Ausnehmung 4 auf. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Kontaktbereich 15 einer Rundiste 51 des Schmucksteins 5. Die Rundiste 51 trennt den oberen Teil 50 von einem unteren Teil 52 des Schmucksteins 5.
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Unterhalb des Kontaktbereichs 15 weist ein unterer Bereich 40 der Ausnehmung 4 nur Vakuum oder Luft auf. Auf der anderen Seite ist in vorteilhafter Weise ein oberer Bereich 41 der Ausnehmung 4 mit Material der Zwischenschicht 6 befüllt. Der untere Bereich 40 der Ausnehmung 4 entspricht einem Bereich 42 der Ausnehmung 4 unterhalb des Kontaktbereichs 15.
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Durch diese Ausgestaltung des Uhrglases 1 wird ein insgesamt verbessertes optisches Erscheinungsbild des Uhrglases 1 erreicht. Das liegt zum einen daran, dass sich der obere Teil 50 des Schmucksteins 5 nicht in einer Luftblase befindet. Das heißt, dass das Oberteil 50 des Schmucksteins nicht von Luft umgeben ist. Somit treten weniger Spiegelungen an der Oberfläche des Schmucksteins auf, und das auf den Schmuckstein fallende Licht kann ungehinderter in den Schmuckstein eintreten. Des Weiteren sind durch die am Oberteil anliegende Zwischenschicht (Laminiermasse), welche auch ein optisches Medium darstellt, der Brechungsindex und somit auch die Totalreflexionswinkel reduziert. Dies fördert den ungehinderten Austritt des Lichts am Oberteil 50, welcher wichtig für das Funkeln des Schmucksteins ist. Zum anderen dient die im unteren Bereich 40 der Ausnehmung 4 befindliche Luft, bzw. das sich dort befindliche Vakuum dazu, dass das Licht im unteren Teil 52 des Schmucksteins 5 an der Grenzfläche des Schmucksteins 5 zur Luft zweimal total reflektiert. Das ist möglich, weil Luft, bzw. Vakuum eine viel niedrigere optische Dichte als der Schmuckstein 5 hat. Wegen des großen Unterschieds zwischen der optischen Dichte von Luft/Vakuum und Schmuckstein 5 ist der Totalreflexionswinkel, der angibt, innerhalb welchen Winkels eine hundertprozentige Reflexion des Lichtes erfolgt, hoch. Dies bedeutet, dass bei einem hohen Totalreflexionswinkel die Intensität des Leuchtens oder des Funkelns des Schmucksteins 5 auch hoch ist.
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Mit anderen Worten fängt bei einem Uhrglas mit einem Schmuckstein gemäß der Erfindung, wobei das Oberteil des Schmucksteins mit der Zwischenschicht zumindest teilweise kontaktiert, das Oberteil viel Licht ein und leitet es an das Unterteil weiter.
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Wenn sich das Unterteil in Luft oder Vakuum befindet, wird in vorteilhafter Weise das vom Oberteil weitergeleitete Licht zurück an das Oberteil reflektiert. So kann das Licht über das Oberteil aus dem Schmuckstein austreten und ins Auge eines Betrachters gelangen.
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Durch die gezielte Kontaktierung zumindest eines Bereichs des Oberteils des Schmucksteins mit der Zwischenschicht wird ein kleiner Totalreflexionswinkel erzielt. Der kleine Totalreflexionswinkel beim Oberteil bewirkt, dass ein gewisser Teil des Lichtes, welcher schräg vom Unterteil her kommt, aus dem Oberteil austreten kann, und nicht ins Unterteil zurück geschickt wird.
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Durch eine gleichzeitige Kontaktierung des Unterteils mit Luft oder wenn sich das Unterteil im Vakuum befindet, ergibt sich ein hoher Totalreflexionswinkel. So verlässt wenig oder kein Licht den Schmuckstein über dessen Unterteil.
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Zum Verbinden des Deckglases 3 mit dem Trägerglas 2 wird vorzugsweise die Zwischenschicht 6 innerhalb von 0,5 Stunden von einer Anfangstemperatur von 20 °C auf eine Endtemperatur von 130 °C linear erhitzt.
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Alternativ kann zum Verbinden des Deckglases 3 mit dem Trägerglas 2 vorzugsweise die Zwischenschicht 6 in einem ersten Schritt und in einem zweiten Schritt erhitzt werden. Im ersten Schritt wird insbesondere die Zwischenschicht 6 in einem ersten Temperaturbereich zwischen einer ersten Temperatur T1 und einer zweiten Temperatur T2 für eine erste Zeitdauer t1 erhitzt.
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Nachfolgend wird die Zwischenschicht 6 im zweiten Schritt in einem zweiten Temperaturbereich zwischen einer dritten Temperatur T3 und einer vierten Temperatur T4 für eine zweite Zeitdauer t2 erhitzt.
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Dabei ist die dritte Temperatur T3 größer oder gleich der zweiten Temperatur T2 und die vierte Temperatur T4 größer als die dritte Temperatur T3.
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Der erste Temperaturbereich beträgt vorzugsweise 40°C bis 70°C und der zweite Temperaturbereich 70 °C bis 140 °C. In diesem Fall ist dann die erste Temperatur T1 gleich 40 °C, die zweite Temperatur T2 70 °C, die dritte Temperatur T3 70 °C und die vierte Temperatur T4 140 °C. Die erste Zeitdauer t1 beträgt vorzugsweise 3 Stunden und die zweite Zeitdauer t2 0,5 Stunden.
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Im ersten Temperaturbereich wird aufgrund der stattfindenden Vernetzung der Zwischenschicht 6 die Viskosität der Zwischenschicht 6 erhöht. Dies führt dazu, dass die Zwischenschicht 6 bei deren nachfolgenden Erhitzung im zweiten Temperaturbereich nicht richtig flüssig wie im Vergleich zu einer einstufigen Erhitzung wird.
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Somit wird im Falle einer Erhitzung der Zwischenschicht 6 in zwei Schritten sichergestellt, dass die Zwischenschicht 6 nicht in den Bereich unterhalb des Kontaktbereichs 15 zwischen der Ausnehmung 4 und dem Schmuckstein 5 bzw. in den unteren Bereich 40 der Ausnehmung 4 gelangt.
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Die 3 zeigt ein Uhrglas 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schmuckstein 5 in der Ausnehmung 4 derart angeordnet, dass der obere Teil 50 des Schmucksteins 5 über die Ebene des Trägerglases 2 vorsteht. So befindet sich die Rundiste 51 des Schmucksteins 5 oberhalb der Ebene des Trägerglases 2 und ist in der Zwischenschicht 6 eingebettet. Der Kontakt zwischen dem Schmuckstein 5 und der Ausnehmung 4 erfolgt somit im unteren Bereich 52 des Schmucksteins 5.
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Diese Anordnung des Schmucksteins 5 in der Ausnehmung 4 bietet eine weitere Maßnahme, durch die das Durchdringen der Zwischenschicht 6 in den Bereich 42 der Ausnehmung 4 unterhalb des Kontaktbereichs 15 zwischen der Ausnehmung 4 und dem Schmuckstein 5 verhindert wird. Am Kontaktbereich 15 können weiter bevorzugt die Ausnehmung 4 und der Schmuckstein 5 komplementäre Formen aufweisen. Dies kann beispielsweise durch eine Abkantung der Ausnehmung 4 erfolgen. Der Bereich 42 der Ausnehmung 4 unterhalb des Kontaktbereichs 15 entspricht in diesem Ausführungsbeispiel der kompletten Ausnehmung 4.
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Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 bis 3 Bezug genommen.
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Die 4 zeigt ein Uhrglas 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Ausnehmung 4 des Trägerglases 2 als eine abgestufte Ausnehmung ausgebildet. Die abgestufte Ausnehmung 4 weist eine erste Stufe 43 und eine zweite Stufe 44 auf.
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Wie aus der 4 ersichtlich ist, hat der Schmuckstein 5 eine Schmucksteinhöhe h und einen Schmucksteindurchmesser d.
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Des Weiteren weist die erste Stufe 43 eine erste Höhe h1 und einen ersten Durchmesser d1, und die zweite Stufe 44 eine zweite Höhe h2 und einen zweiten Durchmesser d2 auf. Vorzugsweise ist die erste Höhe h1 der ersten Stufe 43 ca. ein Viertel der Schmucksteinhöhe h. Die zweite Höhe h2 ist vorzugsweise mindestens gleich groß wie die Schmucksteinhöhe h oder größer.
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Der erste Durchmesser d1 ist bevorzugt im Wesentlichen gleich dem Schmucksteindurchmesser d, wobei der zweite Durchmesser d2 vorzugsweise um 10% kleiner als der Schmucksteindurchmesser d ist.
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Der Schmuckstein 5 ist in der Ausnehmung 4 derart angeordnet, dass der Schmuckstein 5 in Kontakt mit der Ausnehmung 4 an zwei Stellen steht. So umfasst der Kontaktbereich 15 zwischen der Ausnehmung 4 und dem Schmuckstein 5 einen ersten Kontaktteilbereich 151 und einen zweiten Kontaktteilbereich 152 auf.
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Der erste Kontaktteilbereich 151 entsteht vorzugsweise durch Kontakt der Rundiste 51 des Schmucksteins 5 mit der ersten Stufe 43 der Ausnehmung 4. Der zweite Kontaktteilbereich 152 ergibt sich bevorzugt durch Kontakt des Unterteils 52 des Schmucksteins 5 mit der zweiten Stufe 44 der Ausnehmung 4.
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Der erste Kontaktteilbereich 151 und der zweite Kontaktteilbereich 152 dienen als eine doppelte Barriere, die ein Hinterwandern des Schmucksteins 5 durch die Zwischenschicht 6 verhindert.
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Somit umfasst der Bereich 42 der Ausnehmung 4 unterhalb des Kontaktbereichs 15 einen ersten Teilbereich 420 und einen zweiten Teilbereich 421. Insbesondere erstreckt sich der erste Teilbereich 420 unterhalb des ersten Kontaktteilbereichs 151 bis zum zweiten Kontaktteilbereich 152. Der zweite Teilbereich 421 ist unterhalb des zweiten Kontaktteilbereichs 152 vorgesehen.
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Im ersten Teilbereich 420 und/oder im zweiten Teilbereich 421 ist Luft oder Vakuum vorgesehen.
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Es ist ferner möglich, dass die Ausnehmung 4 und der Schmuckstein 5 am ersten Kontaktbereich 151 und/oder dem zweiten Kontaktbereich 152 komplementäre Formen aufweisen.
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Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen steht das Oberteil 50 des Schmucksteins 5 in direktem Kontakt mit der Zwischenschicht 6.
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Die 5 stellt eine erste Prinzipskizze zur Erläuterung des Phänomens der Totalreflexion dar.
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In der 5 sind ein erstes optisches Medium 500 und ein zweites optisches Medium 501 gezeigt. Das erste optische Medium 500 ist im Vergleich zum zweiten optischen Medium 501 optisch dichter. „Optisch dichter“ bedeutet das das erste optische Medium 500 einen höheren Brechungsindex als das zweite optische Medium 501 aufweist. Der Brechungsindex oder die optische Dichte eines Mediums ist eine optische Materialeigenschaft des Mediums. Diese dimensionslose physikalische Größe gibt an, um welchen Faktor die Wellenlänge und die Phasengeschwindigkeit des Lichts kleiner sind als im Vakuum. An der Grenzfläche zweier optischen Medien unterschiedlicher optischen Dichten bzw. unterschiedlicher Brechungsindizes wird im Allgemeinen Licht gebrochen und reflektiert.
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Je höher der Unterschied der optischen Dichten zwischen zwei optischen Medien ist, desto größer ist der sogenannte Totalreflexionswinkel. Der Totalreflexionswinkel gibt den Winkel an, innerhalb dessen eine hundertprozentige Reflexion des Lichtes, also ohne irgendeinen Lichtverlust, erfolgt.
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Es sei angemerkt, dass Vakuum (oder Luft) hat den Brechungsindex 1. Diamant hat den Brechungsindex 2,51. Dies ist der höchste Brechungsindex, den es in der Optik gibt. Bei einem Brechungsindex von 2,51 beträgt die Größe des Totalreflexionswinkels ca. 65°, welches der größte Totalreflexionswinkel ist, der in der Optik existiert.
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Der Totalreflexionswinkel ist in 5 mit dem Bezugszeichen γ versehen. Ein erster Lichtstrahl 502 wird total reflektiert, weil das Licht auf eine Grenzfläche 504 zwischen dem ersten optischen Medium 500 und dem zweiten optischen Medium 501 innerhalb des Totalreflexionswinkels γ einfällt. Auf der anderen Seite tritt ein Teil eines zweiten Lichtstrahls 503 (mit gestrichelter Linie eingezeichnet), der auf die Grenzfläche 504 außerhalb des Totalreflexionswinkels γ einfällt, in das zweite optische Medium 501 ein bzw. dieser Teil des Lichtes tritt aus dem ersten optischen Medium 500 aus. So geht ein Teil des Lichtes des zweiten Lichtstrahls 502 verloren.
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Die 6 (a) und 6 (b) zeigen eine zweite und eine dritte Prinzipskizze zur Erläuterung des Phänomens der Totalreflexion.
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Insbesondere wird aus den 6 (a) und (b) der Effekt der Größe des Totalreflexionswinkels auf das auf eine Grenzfläche zwischen zwei optischen Medien einfallende Licht klar.
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In der 6(a) ist ein erstes optisches Medium 500 und ein zweites optisches Medium 501 gezeigt. Das erste optische Medium 500 ist im Vergleich zum zweiten optischen Medium 501 optisch dichter. Ein erster Totalreflexionswinkel ist mit dem Bezugszeichen α versehen. Da der Unterschied zwischen den optischen Dichten des ersten optischen Mediums 500 und des zweiten optischen Mediums 501 relativ groß ist, ist auch der erste Totalreflexionswinkel α relativ groß. So befindet sich ein großer Anteil der Lichtstrahlen, die auf die Grenzfläche 504 fallen, innerhalb des ersten Totalreflexionswinkels α und wird somit totalreflektiert.
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In der 6(b) ist ein drittes optisches Medium 505 und ein viertes optisches Medium 506 gezeigt. Das dritte optische Medium 505 ist im Vergleich zum vierten optischen Medium 506 optisch dichter. Ein zweiter Totalreflexionswinkel ist mit dem Bezugszeichen β versehen. Der Unterschied zwischen den optischen Dichten des dritten optischen Mediums von 505 und des vierten optischen Mediums 506 ist kleiner als der Unterschied zwischen den optischen Dichten des ersten optischen Mediums 500 und des zweiten optischen Mediums 501. So ist der zweite Totalreflexionswinkel β kleiner als der erste Totalreflexionswinkel α. Dies bedeutet, dass in 6(b) ein kleinerer Anteil der Lichtstrahlen, die auf die Grenzfläche 504 fallen, im Vergleich zu 6(a) totalreflektiert wird.
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Anhand von 7 werden Vorteile der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Ein auf die Tafel 53 eines in Luft befindlichen Schmucksteins 5 einfallender Lichtstrahl 507 (mit fetter Linie eingezeichnet) wird an den Flächen des Unterteils 52 wird in der Regel aufgrund des hohen Schmuckstein-Totalreflexionswinkels δ zweimal totalreflektiert und tritt wieder durch die Tafel 53 aus dem Schmuckstein 5 aus. Allerdings kann ein auf einen Rand 55 des Schmucksteins 5 fallender Lichtstrahl 508 wegen einer Totalreflexion an der Tafel 53 bzw. Innenseite der Tafel 53 (Lichtstrahlen 510 und 511) nicht mehr durch die Tafel 53 den Betrachter erreichen. Genauer betrachtet tritt der Lichtstrahl 508 durch den Rand 55 in den Schmuckstein 5 ein (Lichtstrahl 509) und wird an einer Fläche des Unterteils 52 total reflektiert (Lichtstrahl 510). Der Lichtstrahl 510 wird aufgrund des hohen Schmuckstein-Totalreflexionswinkels δ an der Innenseite der Tafel 53 totalreflektiert und tritt dann über das Unterteil 52 aus dem Schmuckstein 5 aus (Lichtstrahlen 511 und 512), d.h. geht dem Betrachter verloren. Der Rand 55 umfasst die Oberteilfacetten 54 des Schmucksteins 5.
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Auf der anderen Seite wird bei der vorliegenden Erfindung aufgrund des direkten Kontakts eines Bereichs des Oberteils 50 des Schmucksteins 5, insbesondere der Tafel 53 in 7, mit der Zwischenschicht 6 die Totalreflexion des Lichtstrahls 510 an der Innenseite der Tafel 53 vermieden. So kann ein Teil des Lichtstrahls 510 als Lichtstrahl 510' (gestrichelt eingezeichnet) über die Tafel 53 den Betrachter erreichen. Dies bedeutet, dass der Schmuckstein 5 so stärker funkelt bzw. intensiver leuchtet.
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Die 8 zeigt ein Uhrglas 1' aus dem Stand der Technik, in welchem sich ein Schmuckstein 5' in einer Ausnehmung 4' mit Luft befindet. Eine Zwischenschicht 6' verbindet ein Trägerglas 2' und ein Uhrglas 3', wobei die Zwischenschicht 6' nicht durchgehend ist, d.h. die Zwischenschicht 6' umfasst eine Ausnehmung über der Ausnehmung 4'. Im Hinblick auch auf die Beschreibung der 5 bis 7 ist zu erkennen, dass bei diesem Uhrglas 1' Licht an mehreren Stellen für den Betrachter verloren geht, beispielsweise an einer Grenzfläche zwischen dem Deckglas 3' und der in der Ausnehmung 4' befindlichen Luft oder einer Grenzfläche zwischen dem Unterteil 52' des Schmucksteins 5' und der in der Ausnehmung 4' befindlichen Luft wegen des Winkels des auf das Unterteil 52' fallenden Lichtes. Dieser Winkel ist durch die Luft zwischen dem Schmuckstein 5' und dem Deckglas 2' bestimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1,1'
- Uhrglas
- 2,2'
- Trägerglas
- 3,3'
- Deckglas
- 4,4'
- Ausnehmung
- 5, 5'
- Schmuckstein / Diamant / Edelstein / synthetischer Schmuckstein
- 6,6'
- Zwischenschicht
- 10
- Uhr
- 11
- Gehäuse
- 12
- Zifferblatt
- 13
- Zeiger
- 14
- Anschluss für ein Armband
- 15
- Kontaktbereich zwischen der Ausnehmung und dem Schmuckstein
- 20
- Innenseite des Trägerglases (dem Deckglas zugewandte Seite des Trägerglases)
- 30
- Innenseite des Deckglases (dem Trägerglas zugewandte Seite des Deckglases)
- 40
- unterer Bereich der Ausnehmung
- 41
- oberer Bereich der Ausnehmung
- 42
- Bereich unterhalb des Kontaktbereichs
- 43
- erste Stufe der Ausnehmung
- 44
- zweite Stufe der Ausnehmung
- 50
- oberer Teil (Oberteil) des Schmucksteins
- 51
- Rundiste (mittlerer Teil) des Schmucksteins
- 52, 52'
- unterer teil (Unterteil) des Schmucksteins
- 53
- Tafel des Schmucksteins
- 54
- Oberfacetten des Schmucksteins
- 55
- Rand des Schmucksteins
- 151
- erster Kontaktteilbereich
- 152
- zweiter Kontaktteilbereich
- 420
- erster Teilbereich des unteren Bereichs der Ausnehmung
- 421
- zweiter Teilbereich des unteren Bereichs der Ausnehmung
- 500
- erstes optisches Medium
- 501
- zweites optisches Medium
- 502
- erster Lichtstrahl
- 503
- zweiter Lichtstrahl
- 504
- Grenzfläche
- 505
- drittes optisches Medium
- 506
- viertes optisches Medium
- 507 bis 512
- Lichtstrahlen
- 510'
- Lichtstrahl
- A-A
- Schnitt
- d
- Durchmesser des Schmucksteins / Schmucksteindurchmesser
- h
- Höhe des Schmucksteins / Schmucksteinhöhe
- d1
- erster Durchmesser
- d2
- zweiter Durchmesser
- h1
- erste Höhe
- h2
- zweite Höhe
- α
- erster Totalreflexionswinkel
- β
- zweiter Totalreflexionswinkel
- γ
- Totalreflexionswinkel
- δ
- Schmuckstein-Totalreflexionswinkel
