ФОРМА ОГРАНКИ АЛМАЗА ДЛЯ УКРАШЕНИЙ Российский патент 2004 года по МПК A44C17/00 

Настоящее изобретение относится к форме огранки алмазов и драгоценных камней, в частности к новой форме огранки, которая может придать алмазам и драгоценностям яркость и блеск, и превосходит обычные формы огранки как в качественном, так и в количественном отношении.

Для создания бриллиантов и драгоценностей, предназначенных для использования в украшениях путем огранки алмазов, были получены бриллианты для использования в украшениях, каждый из которых имеет бриллиантовую огранку из 58 граней, и ювелирные изделия с использованием таких алмазов.

Для оценки алмазов используют следующие четыре критерия, обычно известные как "4 С":

1. Карат (единица веса);

2. Цвет;

3. Огранка (пропорции, симметрия и полировка);

4. Чистота (качество и количество включений).

Что касается веса, выраженного в каратах, то ценность алмаза традиционно определяют в зависимости от его размера, который измеряют по весу. Цвет зависит от типа драгоценного камня; бесцветные и прозрачные камни являются редкими и имеют высокую стоимость. Американский научно-исследовательский институт драгоценных камней (АИДК)(GIA) присваивает категории D, Е и F бесцветным и прозрачным алмазам, а тем, которые имеют всего лишь незначительный слабый желтоватый оттенок, присваивают категорию К или даже более низкую. Форма огранки придает драгоценному камню яркость и блеск. На этапе, предшествующем обработке драгоценного камня, также определяют его относительную чистоту, обусловленную наличием собственных примесей и/или дефектов.

Поскольку цвет и чистота обусловлены самим драгоценным камнем, то единственным фактором, на который можно воздействовать, является форма огранки, которая определяет яркость и блеск. Поэтому непрерывно продолжались исследования, направленные на то, чтобы найти форму огранки, которая позволяет обеспечить улучшение этих характеристик.

Математик Толковский (Tolkowsky) предложил то, что известно как система формы огранки АИДК (GIA), которая увеличивает яркость и блеск алмазов. Согласно системе АИДК идеальная огранка имеет угол венчика, равный 40,75°, угол между коронной частью и экватором, равный 34,50°, а диаметр плоской грани, составляющий 53% от диаметра экватора. Огранку по существу следует оценивать по тому, насколько она способствует улучшению красоты изделия, но большее значения имеет стремление к получению наибольшего коэффициента использования драгоценного камня в готовом изделии.

В настоящем изобретении предпринята попытка создания формы огранки, которая может обеспечить дополнительное улучшение яркости и блеска алмазов таким образом, что при подсветке алмаза, имеющего такую огранку, с определенного направления усиливаются его яркость и блеск. Например, при наблюдении на свету алмаз позволяет ощутить сравнительную степень его яркости и блеска посредством игры лучей отраженного света.

В изобретении также предпринята попытка создания формы огранки, обладающей спектральным эффектом, в результате которого входящие в бриллиант световые лучи разделяются в нем на свои спектральные компоненты, а от плоской грани и граней коронной части отражаются голубоватые световые лучи.

Поскольку часть ограненного алмаза, находящаяся выше уровня экваториальной плоскости, обычно выступает из его оправы и открыта для подсветки, то из всех световых лучей, которые получены в результате падения света на грани коронной части и плоской грани, наиболее важное значение имеют направления тех световых лучей, которые выходят из плоской грани и граней коронной части (содержащей в себе звездообразные грани, главные грани и верхние экваториальные грани). В результате исследования направлений выходящих световых лучей было установлено, что световые лучи, выходящие из граней коронной части, порождены световыми лучами, падающими как на плоскую грань, так и на грани коронной части, а световые лучи, выходящие из плоской грани, порождены световыми лучами, падающими на грани коронной части. Настоящее изобретение вытекает из этого установленного факта.

Форма огранки алмазов для использования в украшениях согласно изобретению имеет коронную часть, которая расположена в верхней части, и венчик, который расположен в нижней части, что позволяет видеть одновременно световые лучи, входящие в грани коронной части и выходящие из граней коронной части, световые лучи, входящие в плоскую грань и выходящие из граней коронной части, и световые лучи, входящие в грани коронной части и выходящие из плоской грани, в том случае, когда точка наблюдения находится над плоской гранью алмаза. Для реализации этого отличительного признака в форме огранки согласно изобретению угол "р" венчика алмаза задают в интервале от 45° до 37,5°, а угол "с" короны, выраженный в градусах, задают в пределах интервала, который удовлетворяет следующему уравнению:

-3,5×р+163,6≥с≥-3,8333×р+174,232.

Форма огранки алмазов для использования в украшениях согласно изобретению содержит в себе коронную часть, имеющую по существу форму усеченного конуса и по существу конический венчик, расположенный ниже той части, которая представляет собой усеченный конус. В том случае, когда угол "р" венчика принимает значения в интервале от 45° до 37,5°, а угол "с" короны, выраженный в градусах, удовлетворяет следующему уравнению:

-3,5×р+163,6≥с≥-3,8333×р+174,232,

форма огранки обуславливает то, что для световых лучей, входящих в грани коронной части, которые выходят из граней коронной части, световых лучей, входящих в плоскую грань, которые выходят из граней коронной части, и световых лучей, входящих в грани коронной части, которые выходят из плоской грани, углы между падающими световыми лучами и выходящими световыми лучами по существу равны друг другу.

В форме огранки алмазов для использования в украшениях согласно изобретению отношение диаметра плоской грани к диаметру экватора задают в интервале от 0,60 до 0,33, а в наиболее предпочтительном варианте оно должно принимать значения в интервале между 0,55 и 0,38 или быть равным им.

В вышеуказанном отличительном признаке, относящемся к размерам, предпочтительным вариантом является тот, в котором угол "р" венчика принимает значения в интервале между 45° и 37,5° или равен им, а угол "с" короны, выраженный в градусах, принимает значения в интервале, который удовлетворяет следующему уравнению:

-3,75427×р +172,8166≥с≥-3,74167×р+171,4883.

Для того чтобы обеспечить совпадение между собой трех углов фокусировки в диапазоне длин волн от фиолетового света до темно-синего света и усиление отраженных голубоватых световых лучей, предпочтительным вариантом является тот, в котором угол "с" короны, выраженный в градусах, принимает значения в интервале, который удовлетворяет уравнению

-3,7239×р+171,4315≥c≥-3,74167×р+171,4883. Кроме того, в предпочтительном варианте угол "р" венчика не должен превышать 40°.

В форме огранки алмазов для использования в украшениях согласно изобретению целесообразно, чтобы величина проекции Gd (выраженной в виде отношения к радиусу экватора) расстояния от центральной оси алмаза до вершин нижних экваториальных граней в венчике, расположенных со стороны площадки, на плоскость, проходящую через вершины главных граней венчика со стороны экваториальной плоскости и центральную ось алмаза, не превышала приблизительно 0,3. В более предпочтительном варианте эта величина не должна превышать 0,25, а в наиболее предпочтительном варианте величина Gd должна быть равной приблизительно 0,2.

Алмаз, в форме огранки которого угол венчика и угол короны соответствуют настоящему изобретению, имеет большую интенсивность отраженных световых лучей по сравнению с любой традиционной формой огранки и весь обладает ярким блеском. Кроме того, путем уменьшения размера плоской грани и увеличения размера грани коронной части может быть осуществлено более эффективное использование световых лучей, отраженных от граней коронной части, и световых лучей, падающих на грани коронной части, что приводит к большему эффекту, который производят алмазы, предназначенные для использования в украшениях.

В том случае, когда для световых лучей, входящих в грани коронной части, которые выходят из граней коронной части, световых лучей, входящих в плоскую грань, которые выходят из граней коронной части, и световых лучей, входящих в грани коронной части, которые выходят из плоской грани, углы между падающими световыми лучами и выходящими световыми лучами по существу равны друг другу, отраженные световые лучи создают прерывистый блеск при уменьшенном количестве направлений. По этой причине, поскольку при освещении алмаза светом направление наблюдения или наклон оси алмаза (оси, перпендикулярной к плоской грани) изменяется, то наличие углов, при которых отраженные световые лучи имеют высокую интенсивность, и углов, при которых отраженные световые лучи являются слабыми, вызывает периодическое мерцание, а яркость и блеск наблюдают с различной интенсивностью. Это свойство наряду с высокой интенсивностью отраженных световых лучей усиливает яркость и блеск алмаза.

Кроме того, поскольку диаграммы распределения световых лучей, входящих в алмаз и отраженных им, имеет более мелкую структуру, то яркость блеска может быть усилена. Также стало возможным разделить световые лучи, входящие в алмаз, на спектральные компоненты, что позволяет контролировать качество алмаза с точки зрения цвета. Так как алмазы обычно рассматривают в белом свете, то алмаз с формой огранки согласно изобретению обладает более сильным пропусканием световых лучей красной области спектра через грани его венчика и более сильным отражением световых лучей синей области спектра, при этом световые лучи, отраженные от плоской грани и от граней коронной части, имеют большую интенсивность в синей области спектра. Путем изменения угла венчика и угла короны может быть осуществлено управление этими спектральными характеристиками. Или же в том случае, если угол венчика и угол короны заданы таким образом, что создают отражение красных световых лучей, имеющих большую длину волны, то наряду с отражением синего света возникает отражение красного света, и, соответственно, в отраженных световых лучах будут видны спектры падающих световых лучей, что приводит к возникновению небывалой гармонии цветов во всем спектре от красного до фиолетового цвета и, следовательно, красоты, обусловленной наличием многих цветов.

Дополнительные отличительные признаки изобретения станут ясны из приведенного ниже описания некоторых предпочтительных вариантов осуществления, в котором будут приведены ссылки на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1А - вид сверху, на котором показан внешний вид формы огранки алмаза согласно настоящему изобретению;

Фиг.1Б - вид сбоку, на котором показан внешний вид формы огранки алмаза согласно настоящему изобретению;

Фиг.1В - вид снизу, на котором показан внешний вид формы огранки алмаза согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 - форма огранки алмаза согласно изобретению в разрезе;

Фиг.3 - схема, на которой показано то, как виден алмаз, имеющий огранку согласно изобретению;

Фиг.4 - схема, на которой изображены отраженные световые лучи "к-в-к" (c-to-c) (вошедшие через грани коронной части и вышедшие через грани коронной части);

Фиг.5 - схема, на которой изображены отраженные световые лучи "п-в-к" (t-to-c) (вошедшие через плоскую грань и вышедшие через грани коронной части);

Фиг.6 - пояснительная схема для трех углов фокусировки;

Фиг.7 - схема, на которой изображены оптические пути световых лучей, входящих в грани коронной части;

Фиг.8 - другая схема, на которой изображены оптические пути световых лучей, входящих в грани коронной части;

Фиг.9 - еще одна схема, на которой изображены оптические пути световых лучей, входящих в грани коронной части;

Фиг.10 - схема, на которой изображены оптические пути световых лучей, входящих в плоскую грань;

Фиг.11 - еще одна схема, на которой изображены оптические пути световых лучей, входящих в плоскую грань;

Фиг.12 - еще одна схема, на которой из всех оптических путей, показанных на фиг.7 - 11, изображены оптические пути тех световых лучей, которые входят в направлении оси -z;

Фиг.13 - график, показывающий соотношение между углом фокусировки и углом короны, а параметром является угол венчика;

Фиг.14 - другой график, показывающий соотношение между углом фокусировки и углом венчика, а параметром является коронный угол;

Фиг.15 - график, показывающий соотношение между углом короны и углом венчика для обеспечения совмещения трех фокальных точек друг с другом;

Фиг.16 - схема, на которой изображены пути световых лучей, входящих в направлении оси -z, при обычной огранке;

Фиг.17 - график, показывающий соотношение между количеством отдельных выходящих световых пучков и углом венчика;

Фиг.18 - диаграмма картины распределения отношения интенсивности отраженного света и интенсивности падающего света для бриллианта согласно изобретению;

Фиг.19 - другая диаграмма картины отношения интенсивностей для алмаза согласно изобретению;

Фиг.20 - еще одна диаграмма картины отношения интенсивностей для алмаза согласно изобретению;

Фиг.21 - диаграмма картины отношения интенсивностей для алмаза из известного уровня техники;

Фиг.22 - диаграмма картины разностей углов отраженных световых лучей для алмаза согласно изобретению;

Фиг.23 - другая диаграмма картины разностей углов отраженных световых лучей для алмаза согласно изобретению;

Фиг.24 - еще одна диаграмма картины разностей углов отраженных световых лучей для алмаза согласно изобретению;

Фиг.25 - диаграмма картины разностей углов отраженных световых лучей для алмаза из известного уровня техники.

Внешний вид формы огранки алмаза 1 согласно настоящему изобретению изображен на чертежах с Фиг.1А по Фиг.1В и на чертеже Фиг.2. Вверху расположена плоская грань 11, а та часть, которая расположена выше экваториальной плоскости 12, представляет собой коронную часть, которая имеет по существу форму усеченного конуса, при этом плоская грань образует собой верхнюю грань усеченного конуса. Та часть, которая расположена ниже экваториальной плоскости 12, представляет собой венчик, имеющий по существу коническую шатровую форму, на вершине которого находится участок, известный как площадка 13. По окружности коронной части обычно расположены восемь главных граней 14; между периферийной частью плоской грани и главными гранями создают звездообразные грани 15; а между экваториальной плоскостью 12 и главными гранями 14 создают верхние экваториальные грани 16. По окружности венчика обычно создают восемь главных граней 17, а между экваториальной плоскостью и главными гранями создают нижние экваториальные грани 18.

На Фиг.2, на котором изображен вид в разрезе, одинаковым составным частям присвоены соответственно те же самые номера ссылок, что и на Фиг.1. При этом угол, образованный главными гранями 14 коронной части с горизонтальным сечением (плоскостью XY) вдоль экваториальной плоскости, то есть угол короны обозначают как "с", а угол, образованный главными гранями 17 венчика с горизонтальным сечением (плоскостью XY) вдоль экваториальной плоскости, то есть угол венчика обозначают как "р". В приведенном ниже описании совокупность главных граней, звездообразных граней и верхних экваториальных граней, расположенную в коронной части, именуют гранями коронной части, а главные грани и нижние экваториальные грани, расположенные в венчике, - гранями венчика. Для удобства описания предполагается, что в алмазе оси координат (правосторонняя система координат) расположены так, как изображено на Фиг.2, при этом ось Z направлена вверх из центра плоской грани, а начало координат 0 находится в центре экваториальной плоскости. Кстати, ось Y здесь не изображена, поскольку она направлена из начала координат 0 к оборотной стороне бумаги.

В этом описании для исследования оптических путей была использована следующая процедура.

(1) Предполагают, что алмаз обладает симметрией относительно оси Z через каждые 45°, а каждый 45° сегмент симметричен относительно плоскости (например, плоскости ZX). Рассмотрение начальных точек оптических путей входящих и исходящих световых лучей осуществляют в области, занимающей половину этого сегмента, то есть в области, расположенной в пределах 22,5°. Например, для нахождения конечной точки (точки выхода излучения) и оптического пути света, входящего в конкретную точку под определенным углом, были построены оптические пути падающих световых лучей, идущие из точек внутри этой области, расположенной в пределах 22,5°. С учетом симметрии может быть легко осуществлен расчет всех оптических путей.

(2) При построении оптических путей каждый световой луч отображают посредством вектора, имеющего координаты начальной точки (Xi, Yi, Zi) и единичного вектора направления (1, m, n), а каждую грань алмаза - посредством вектора, имеющего известные координаты точки (а, b, с) на плоскости, и единичного вектора нормали (u, v, w) к плоскости. В области, занимающей 45°, алмаз, обладающий такой огранкой, имеет всего восемь граней, в том числе плоскую грань, главную грань коронной части, две верхние экваториальные грани, звездообразную грань, главную грань венчика и две нижние экваториальные грани, а также еще семь совокупностей таких граней при его повороте через каждые 45°. Здесь не учитывается внешняя поверхность экваториальной части, поскольку она имеет цилиндрическую форму и оказывает несущественное воздействие вследствие того, что ее высота очень мала.

(3) Посредством векторных вычислений были определены оптические пути, углы выхода излучения, точки выхода излучения, отражения и преломления (углы пересечения световых лучей с плоскостями).

Таким образом, было осуществлено вычисление точек отражения, преломления и выхода излучения как точек пересечения этих линий с плоскостями (как решений системы уравнений).

Уравнение для линий: (х-Xi)/l=(y-Yi)/m=(z-Zi)/n.

Уравнение для плоскостей: u(х-а)+v(y-b)+w(z-c)=0.

Было осуществлено вычисление точек пересечения как решений этой системы уравнений, а для получения правильного решения, удовлетворяющего этим условиям, было выполнено последовательное и единообразное вычисление точек пересечения с каждой плоскостью.

Были вычислены изменения направления (векторы после изменения направления) оптических путей после падения и преломления с использованием показателя преломления и синтезированных векторов, которые были созданы из векторов падающих световых лучей и векторов, задающих направления плоскостей. Аналогичным образом были выполнены вычисления и для отражения, хотя в этом случае синтезированные вектора имели иной вид. Световые лучи после изменения направления отображены посредством линий, начальными точками которых являются эти точки пересечения.

Вычисление углов, образованных плоскостями и световыми лучами, было осуществлено в виде скалярного произведения векторов нормали к граням и векторов направления световых лучей, и там, где этот угол был меньше критического угла, происходил выход излучения, обусловленный преломлением, а там, где угол был больше, возникало отражение. Для каждого случая отражения был произведен повторный расчет точки пересечения светового луча с плоскостью после изменения направления путем выполнения аналогичных вычислений.

(4) Эти вычисления оптических путей были выполнены, соответственно, как для линии наблюдения (траектории, проходящей от точки наблюдения до источника света), так и для светового луча (от источника света до точки наблюдения). Таким образом, на основе одного и того же принципа было осуществлено вычисление оптических путей от точки выхода излучения до источника света и оптических путей от источника света до точки выхода излучения.

(5) При многократных отражениях в алмазе падающий белый свет разделяется по спектру и в том случае, когда красная компонента излучения входит в грани под углом, меньшим, чем критический угол, она выходит из граней, в то время как синяя остается в алмазе. Для получения конечных точек, в которые попадают синие компоненты излучения, было выполнено вычисление оптических путей посредством вышеописанного способа.

При определении размера алмаза, помимо диаметра плоской грани или его отношения к диаметру экватора (в процентах), иногда используют высоту коронной части, высоту венчика или общую высоту, но они могут быть вычислены, поскольку заданы диаметр плоской грани, угол "р" венчика и угол "с" короны, и поэтому они не будут рассмотрены в этом описании.

Алмаз, вставленный в драгоценности, обычно виден со стороны плоской грани. Как показано на фиг.3, наблюдатель 30, который находится на некотором расстоянии (от 250 до 300 мм) от плоской грани 11 на оси Z (осевой линии), перпендикулярной к плоской грани, видит световые лучи, отраженные от алмаза, в том числе:

световые лучи, вошедшие через плоскую грань 11 и вышедшие из граней 14 коронной части (которые могут быть упомянуты ниже как "световые лучи "п-в-к"" (t-to-c)),

световые лучи, вошедшие через грани 14 коронной части и вышедшие из плоской грани 11 (которые могут быть упомянуты ниже как "световые лучи "к-в-п"" (c-to-t)),

световые лучи, вошедшие через грани 14 коронной части и вышедшие из граней 14 коронной части (которые могут быть упомянуты ниже как "световые лучи "к-в-к"" (c-to-c)), и

световые лучи, вошедшие через плоскую грань 11 и вышедшие из плоской грани 11 (которые могут быть упомянуты ниже как "световые лучи "п-в-п"" (t-to-t)).

Для того чтобы наблюдатель мог ощутить яркость и блеск алмаза, световые лучи, отраженные в алмазе, должны дойти до наблюдателя. Местоположение точки пересечения оси падения (от источника света) и оси выхода светового излучения называют "точкой фокусировки", а угол их пересечения в этом описании именуют "углом фокусировки". В том случае, если разности между углами фокусировки для световых лучей "к-в-п", световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-к" находятся в пределах определенного интервала, то эти три отраженных световых луча достигают наблюдателя в одно и то же время. В том случае, если разности между углами фокусировки для этих трех отраженных световых лучей не превышают приблизительно 7,4°, то эти три отраженных световых луча видны наблюдателю при любом размере источников света. Было установлено, что когда любые два или более углов фокусировки выполняют равными друг другу, то может быть достигнута наиболее высокая степень яркости и блеска. При этом свет "п-в-п" является чрезвычайно слабым, и, следовательно, им можно пренебречь.

Форма огранки алмаза согласно настоящему изобретению имеет три точки фокусировки: одна для светового излучения "к-в-п", одна для светового излучения "п-в-к" и одна для светового излучения "к-в-к". В том случае, когда огранка выполнена таким образом, что точка фокусировки светового излучения "п-в-к" расположена с задней стороны алмаза, служащего в качестве выпуклого зеркала (в этом случае угол фокусировки обозначают имеющим положительный знак), угол фокусировки светового излучения "к-в-к" существует, и его фокус находится с передней стороны как в случае вогнутого зеркала. В том случае, если точка фокусировки светового излучения "к-в-п" и светового излучения "п-в-к" расположена с задней стороны алмаза, соответственно, в направлении -Z, то по аналогии с выпуклым зеркалом понятно, что световые лучи, вошедшие с различных направлений в плоскую грань 11 и в грани 14 коронной части алмаза 1, доходят до наблюдателя 30, находящегося перед плоской гранью 11.

Согласно изобретению в вышеупомянутой форме огранки световые лучи "к-в-к" также доходят до наблюдателя 30, поскольку их угол фокусировки стал отрицательным (-f), и в результате световые лучи фокусируются перед плоской гранью 11 (со стороны наблюдателя), что показано на Фиг.4. Таким образом, как показано на Фиг.3, в том случае, когда перед плоской гранью алмаза 1 находится источник света 20 определенного размера, те световые лучи из световых лучей от источника света 20, которые входят в некоторые из граней 14 коронной части (верхние грани коронной части из Фиг.3), проходят по оптическому пути, изображенному на Фиг.5, в обратном направлении и выходят из плоской грани 11, доходя до наблюдателя 30, находящегося перед плоской гранью 11. В то же самое время те световые лучи из световых лучей от источника света 20, которые входят в другие грани 14 коронной части (нижние грани коронной части, изображенные на Фиг.3), проходят по оптическому пути, изображенному на Фиг.4, в обратном направлении и выходят из верхних граней 14 коронной части, также доходя до наблюдателя 30, находящегося перед плоской гранью 11. Поскольку диаметр, то есть диаметр экватора алмаза весом даже в один карат равен всего лишь 6,25 мм, то если абсолютная величина угла фокусировки (+f) световых лучей "п-в-к" из Фиг.5 и абсолютная величина угла фокусировки световых лучей "к-в-к" из Фиг.4 равны, тогда отраженные алмазом 1 световые лучи "п-в-к", световые лучи "к-в-п" и световые лучи "к-в-к" становятся параллельными и идут к наблюдателю 30, который воспринимает эти световые лучи вместе и ощущает дополнительно усиленные яркость и блеск отраженных световых лучей. Фиг.6 служит для пояснения того, как это происходит. Поскольку световые лучи "п-в-к", световые лучи "к-в-п" и световые лучи "к-в-к" достигают наблюдателя 30 вместе, то алмаз 1 выглядит превосходным по яркости и блеску.

Наличие световых лучей "к-в-к", световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-п"

При использовании алмаза, имеющего угол "р" венчика, равный 38°, угол "с" короны, равный 29,5°, и диаметр "t" плоской грани, равный 0,38 (по отношению к диаметру экватора) в качестве варианта осуществления настоящего изобретения, было осуществлено падение световых лучей на грани его коронной части и плоской грани с множества различных направлений в диапазоне от направления, по существу параллельного каждой грани, до направления под прямым углом к оси Z. На чертежах с Фиг.7 по Фиг.11 показано то, как они выходят из алмаза.

На Фиг.7 показаны оптические пути световых лучей, входящих в точку с координатой 0,98 по отношению к радиусу экватора, расположенную на гранях коронной части, в направлении оси -Z. Из этих световых лучей световые лучи "А" поступают с направлений в диапазоне от направления, по существу параллельного граням коронной части, до направления, образующего угол -12° с осью Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней коронной части, расположенных с противоположной стороны, отражаются от них, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, и проходят через них, выходя из нижней поверхности алмаза. Световые лучи "В" поступают с направлений в диапазоне углов от -12° до +10° по отношению к оси Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, отражаются от них и проходят через грани коронной части, расположенные с противоположной стороны, выходя из верхней поверхности алмаза. Световые лучи "С" поступают с направлений в диапазоне углов от +10° до +32° по отношению к оси Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, отражаются от них, доходят до граней коронной части, расположенных с противоположной стороны, отражаются ими к тем граням венчика, откуда они пришли, и проходят через них, выходя из нижней поверхности алмаза. Световые лучи "D" поступают с направлений в диапазоне углов от +32° до +60° по отношению к оси Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, отражаются от них и проходят через плоскую грань, выходя из верхней поверхности алмаза. Световые лучи Е поступают с направлений в диапазоне углов от +60° до 90° по отношению к оси Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, и проходят через них, выходя из нижней поверхности алмаза.

На Фиг.8 показаны оптические пути световых лучей, входящих в точку с координатой 0,8 по отношению к радиусу экватора, расположенную на гранях коронной части, в направлении оси -Z. Из этих световых лучей лучи "А" поступают с направлений в диапазоне от направления, по существу параллельного грани коронной части, до направления, образующего угол -38° с осью Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней коронной части, расположенных с противоположной стороны, отражаются от них, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, и выходят из нижней поверхности алмаза. Световые лучи "В" и "С" поступают с направлений в диапазоне углов от -38° до +58° по отношению к оси Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, отражаются от них, доходят до граней коронной части, расположенных с противоположной стороны, и до плоской грани, и выходят из верхней поверхности алмаза. Из этих световых лучей световые лучи "В" поступают с направлений в диапазоне углов от -38° по отношению к оси Z до направления, совпадающего с осью Z. Все эти световые лучи выходят из граней коронной части, расположенных с противоположной стороны. Световые лучи "С" поступают с направлений в диапазоне от направления, совпадающего с осью -Z, до направления, образующего угол +58° по отношению к оси Z. Они выходят в области от верхних граней коронной части до плоской грани. Световые лучи "D" поступают с направлений в диапазоне углов от +58° до 90° по отношению к оси Z. Все они непосредственно достигают граней венчика, расположенных с противоположной стороны, и проходят через них, выходя из нижней поверхности алмаза.

На Фиг.9 показаны оптические пути световых лучей, входящих в точку на грани коронной части, расположенную возле плоской грани, то есть в точку с координатой 0,4 по отношению к радиусу экватора, в направлении оси -Z. Световые лучи "А" поступают с направлений в диапазоне от направления, по существу параллельного грани коронной части, до направления, образующего угол +2° с осью Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней коронной части, расположенных с противоположной стороны, отражаются от них и проходят через область, простирающуюся от зоны вблизи верхней части граней коронной части, расположенных с противоположной стороны, до плоской грани, и выходят из верхней поверхности алмаза. Световые лучи "В" поступают с направлений в диапазоне углов от +2° до 90° по отношению к оси Z. Они доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, и проходят через них, выходя из нижней поверхности алмаза.

На Фиг.10 показаны оптические пути световых лучей, входящих в точку, расположенную возле плоской грани, то есть в точку с координатой 0,35 по отношению к радиусу экватора, в направлении оси -Z. Световые лучи "А" поступают с направлений в диапазоне от направления, по существу параллельного плоской грани, до направления, образующего угол -35° с осью Z. Они доходят до граней венчика и проходят через них, выходя из нижней поверхности алмаза. Световые лучи "В" поступают с направлений в диапазоне углов от -35° до -10° по отношению к оси Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней коронной части, расположенных с противоположной стороны, отражаются от них, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, и дополнительно претерпевают многократные отражения в алмазе. Световые лучи “С” поступают с направлений в диапазоне углов от -10° до +48° по отношению к оси Z. Они отражаются от граней венчика, доходят до граней коронной части, расположенных с противоположной стороны, и до плоской грани, и проходят через них, выходя из верхней поверхности алмаза. Световые лучи "D" поступают с направлений в диапазоне углов от +48° до 90° по отношению к оси Z. Они проходят через грани венчика, расположенные с противоположной стороны, и выходят из нижней поверхности алмаза.

На Фиг.11 показаны оптические пути световых лучей, входящих в точку, расположенную в центральной части плоской грани, то есть в точку с координатой 0,02 по отношению к радиусу экватора, в направлении оси -Z. Световые лучи "А" поступают с направлений в диапазоне от направления, по существу параллельного плоской грани, до направления, образующего угол -35° с осью Z. Они доходят до граней венчика и проходят через них, выходя из нижней поверхности алмаза. Световые лучи "В" поступают с направлений в диапазоне углов от -3° до +35° по отношению к оси Z. Из этих световых лучей те световые лучи, которые находятся в диапазоне углов от -35° до 0°, доходят до граней венчика, отражаются от них, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, отражаются от них и проходят через грани коронной части, расположенные с противоположной стороны, выходя из верхней поверхности алмаза. Световые лучи, находящиеся в диапазоне углов от 0° до +35°, доходят до граней венчика, расположенных с противоположной стороны, идут по оптическому пути, симметричному оптическому пути вышеупомянутых световых лучей, и проходят через грани коронной части, выходя из верхней поверхности алмаза. Световые лучи "С" поступают с направлений в диапазоне углов от +35° до 90° по отношению к оси Z. Они идут по оптическому пути, симметричному оптическому пути световых лучей "А", и проходят через грани венчика, расположенные с противоположной стороны, выходя из нижней поверхности алмаза.

Из чертежей с Фиг.7 по Фиг.11 ясно, что наибольшее количество световых лучей, вошедших через грани коронной части, после отражения в алмазе и изменения направлений в конечном счете выходит из граней коронной части, а некоторое из них выходит из плоской грани. Из всех световых лучей, вошедших в плоскую грань, большая часть возвращающихся из алмаза световых лучей выходит через грани коронной части. Это является заметным отличием от того, что было выявлено в результате анализа подобных траекторий хода световых лучей при традиционном дизайне огранки, то есть, что большая часть световых лучей выходит из плоской грани.

Из всех оптических путей световых лучей, показанных на чертежах с Фиг.7 по 11, выбраны оптические пути тех световых лучей, которые падают в направлении оси - Z, и все они показаны на Фиг.12. На этой схеме световые лучи (1) представляют собой те из световых лучей, показанных на Фиг.7, которые вошли в грани коронной части вблизи экваториальной плоскости в направлении оси -Z, и они выходят из граней коронной части, расположенных с противоположной стороны (обозначены как (1')). Световые лучи (2) представляют собой те лучи из Фиг.8, которые вошли по существу в середину граней коронной части в направлении оси -Z, и они выходят из граней коронной части, расположенных с противоположной стороны вблизи границы с плоской гранью, которая находится выше (обозначены как (2')). Или же световые лучи могут выходить из плоской грани вблизи ее границы с гранями коронной части, расположенными с противоположной стороны. Световые лучи (3), падающие вблизи границы между гранями коронной части и плоской гранью, которые показаны на Фиг.9, входят в направлении оси -Z и выходят из плоской грани (обозначены как (3')). Световые лучи (4), попавшие на плоскую грань возле границы с гранями коронной части, которые показаны на Фиг.10, входят в направлении оси - Z и выходят из граней коронной части, расположенных с противоположной стороны (обозначены как (4')). Световые лучи (5), попавшие по существу в середину плоской грани, которые показаны на Фиг.11, входят в направлении оси -Z и выходят из граней коронной части, расположенных с противоположной стороны (обозначены как (5')).

Поскольку существует обратимость траекторий хода световых лучей, то световые лучи могут быть направлены по любому из оптических путей в обратном направлении. Следовательно, световые лучи (1'), дошедшие до боковой грани коронной части, расположенной с левой стороны, выходят из правых боковых граней коронной части в виде световых лучей (1) в направлении оси +Z. Аналогичным образом световые лучи (2'), (3'), (4') и (5') выходят соответственно как световые лучи (2), (3), (4) и (5).

Световые лучи, попавшие на расположенные с левой стороны боковые грани коронной части между (1') и (2'), выходят из правых боковых граней коронной части между (1) и (2). Таким образом, они представляют собой те световые лучи, которые попадают на грани коронной части и выходят из граней коронной части. Поскольку световые лучи, попавшие на плоскую грань между (2') и (3'), выходят из правых боковых граней коронной части между (2) и (3), то они представляют собой те световые лучи, которые попадают на плоскую грань и выходят из граней коронной части. Так как световые лучи, падающие на расположенные с левой стороны боковые грани коронной части между (4') и (5') выходят из плоской грани между (4) и (5), то они представляют собой те световые лучи, которые попадают на грани коронной части и выходят из плоской грани. Таким образом видно, что в направлении +Z выходят световые лучи, представляющие собой световые лучи "к-в-к", световые лучи "п-в-к" и световые лучи "к-в-п".

Одновременное наблюдение световых лучей "к-в-к", световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-п"

Поскольку существует три типа световых лучей, а именно световых лучей "к-в-к", световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-п", то наблюдатель, находящийся на оси Z, получает сильное впечатление при восприятии яркости и блеска в случае одновременного появлении этих трех вышеупомянутых типов световых лучей в направлении оси +Z.

Так как алмаз обычно освещают многими источниками света различного размера, то падающие на алмаз световые лучи приходят с множества различных направлений. Была продемонстрирована очевидность того, что для предоставления возможности наблюдателю, рассматривающего его в направлении +Z, одновременно видеть три типа световых лучей, необходимо, чтобы разности между углами падения этих световых лучей не выходили за пределы ±7,4°. Например, если алмаз освещают линейной люминесцентной лампой длиной 1 метр, находящейся на расстоянии 3 метра, в наклонном направлении под углом 30°, а для световой энергии эффективная световая область составляет 90% от длины, то угол облучения для такого света составляет ±7,4°.

В результате вычислений было установлено, что существует такое соотношение между углом "р" венчика и углом "с" короны алмаза, которое обеспечивает приблизительное равенство углов фокусировки световых лучей "к-в-к", световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-п" между собой. В таблице 1 приведены зависимости между углами венчика, выраженными в градусах, углами короны, выраженными в градусах, и вышеописанными углами фокусировки и разностями между углами фокусировки, для угла "р" венчика, равного 37,6°, 38,0°, 38,4° или 38,8°. Из таблицы 1 можно сделать вывод, что для обеспечения того, чтобы разности между углами фокусировки не выходили за пределы ±7,4°, угол короны должен принимать значения между 30,1° и 32,0° или быть равным им при угле венчика 37,6°, между 28,5° и 30,6° или быть равным им при угле венчика 38,0°, между 27,0° и 29,2° или быть равным им при угле венчика 38,4°, и между 25,5° и 27,8° или быть равным им при угле венчика 38,8°. Этот диапазон представляет собой область значений угла “р” венчика и угла “с” короны, окруженную двумя линиями:

Эта область показана на графике из Фиг.15.

Совпадение углов фокусировки для световых лучей "к-в-к", световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-п"

В том случае, когда углы между падающими и выходящими лучами для световых лучей "к-в-к", световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-п" равны, то есть в трехфокусном состоянии яркость и блеск алмаза увеличиваются. Таким образом, при наличии трех фокусов падающие на алмаз световые лучи от одних и тех же источников света одновременно выходят по направлению к наблюдателю, что, следовательно, усиливает яркость и блеск, которые воспринимаются наблюдателем.

Эти углы фокусировки изменяются при изменении угла короны и угла венчика. Зависимость между углом фокусировки, выраженным в градусах, и углом короны, выраженным в градусах, изображена в виде графика на Фиг.13, где в качестве параметра служит угол "р" венчика, выраженный в градусах, а зависимость между углом фокусировки и углом венчика изображена в виде графика на Фиг.14, где в качестве параметра служит угол "с" короны. (Для этих графиков использован фиолетовый свет с длиной волны 396,8 нм (спектральная линия водорода)). Из этих графиков следует, что при увеличении угла короны и угла венчика углы фокусировки световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-п" уменьшаются, а эти кривые имеют приблизительно одинаковый наклон. Однако при увеличении угла короны и угла венчика значительно увеличивается угол фокусировки световых лучей "к-в-к". В том случае, когда огранка угла короны и угла венчика выполнена таким образом, чтобы сделать эти углы фокусировки одинаковыми, то происходит усиление яркости и блеска. Например, в том случае, когда угол между коронной частью и экватором равен 29,5°, а угол венчика равен 38°, углы трех фокусов становятся одинаковыми, что усиливает яркость и блеск. В дополнение к этой комбинации угла венчика и угла короны, в том случае, когда угол короны равен 28,5°, а угол венчика равен 38,25°, углы фокусировки также становятся одинаковыми и имеет место наличие трех фокусов.

Было установлено существование приближенной зависимости между углом "с" короны, выраженным в градусах, и углом "р" венчика, выраженным в градусах, которая обеспечивает наличие одинаковых углов фокусировки и изображена на Фиг.15, и имеющая следующий вид:

а для ее получения был использован фиолетовый свет с длиной волны 396,8 нм (спектральная линия водорода).

Алмаз обычно наблюдается под белым светом. Поскольку белый свет представляет собой смесь световых лучей со всеми различными длинами волн от темно-красного света (759,4 нм) до фиолетового света (396,8 нм), то в том случае, если огранка выполнена таким образом, что при некоторой длине волны угол короны и угол венчика в совокупности создают условие наличия трех фокусов, то эти углы приводят к совокупному эффекту усиления яркости и блеска. Для получения одинаковых углов для трех фокусов в темно-красном свете с длиной волны 759,4 нм зависимость между углом "с" короны и углом "р" венчика должна иметь приблизительно следующий вид:

и эта кривая также изображена на Фиг.15.

Алмаз, в котором углы “с” короны и углы “р” венчика принимают значения в области между линией (3) и линией (4) из Фиг.15, имеет одинаковые углы фокусировки для той или иной компоненты белого света.

В алмазе, имеющем форму огранки согласно настоящему изобретению, падающий световой луч разделяется на свои спектральные компоненты, что будет описано ниже. Следовательно, в том случае, если алмаз имеет углы “с” короны и углы “р” венчика в области, близкой к линии (4), то падающий белый свет разделяется на свои спектральные компоненты от красного цвета до фиолетового, которые видны на гранях алмаза (плоской грани и гранях коронной части).

Интервал значений угла “р” венчика и угла “с” короны

Принимая во внимание то, что угол “с” короны и угол “р” венчика, которые обеспечивают наличие одинаковых углов фокусировки, согласно настоящему изобретению находятся в области, расположенной между линией (3) и линией (4) из Фиг.15, наиболее предпочтительным вариантом является тот, в котором угол “р” венчика принимает значения в диапазоне между 45° и 37,5° или равен им.

В том случае, когда угол "р" венчика равен 45°, падающий свет и отраженный свет являются почти параллельными, а все углы фокусировки одинаковы и равны 0°. Таким образом, падающий свет входит в алмаз с направления, на котором находится наблюдатель, и выходит по направлению к наблюдателю.

Для того чтобы обеспечить проникновение в алмаз падающего света, прошедшего от источника света, расположенного позади наблюдателя, до алмаза, отражение его алмазом и прохождение отраженного света к наблюдателю, находящемуся на оси Z на расстоянии от 250 мм до 300 мм от алмаза, угол между падающим светом и отраженным светом должен быть равным приблизительно 18°. Для того чтобы угол, образованный падающим светом и отраженным светом, был равен 18° или более, угол венчика не должен превышать 40°. Следовательно, предпочтительным вариантом является тот, в котором угол венчика меньше или равен 40°.

В том случае, если угол венчика меньше 37,5°, то световые лучи, попадающие на верхнюю часть главных граней коронной части, то есть в область, расположенную вблизи от их границ с плоской гранью, выходят сзади алмаза через тот участок, который расположен возле площадки граней венчика. Другими словами, наблюдатель, находящийся в направлении оси +Z относительно алмаза, не увидит никакого света, выходящего из верхней части главных граней коронной части, и наблюдатель увидит эту часть темной. Таким образом, необходимо, чтобы угол венчика был не менее 37,5°.

Допустимые отклонения

Принимая во внимание существование вышеуказанной зависимости между углами короны и углами венчика, позволяющей обеспечить одинаковые углы фокусировки, допустимые погрешности для углов короны находятся в пределах приблизительно ±0,2°, а для углов венчика - в пределах приблизительно ±0,05°.

Поскольку можно предположить, что для источника света разница в величине угла, под которым свет входит в глаза наблюдателя, равная 1° или около того, является неотличимой, углы короны и углы венчика желательно задать такими, чтобы разности между углами фокусировки не превышали 1°. Как видно из Фиг.13, вклад угла короны в угол фокусировки составляет 5,29° на каждый градус угла короны для световых лучей "к-в-к" и 1,74° на каждый градус угла короны для световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-п". Для того чтобы диапазон отклонений угла фокусировки световых лучей "к-в-к", которые подвержены более сильному воздействию, не превышал ±1°, предпочтительным вариантом является тот, в котором диапазон отклонений угла короны не превышает ±0,2°.

Как видно из Фиг.14, вклад угла венчика в угол фокусировки составляет 19,08° на каждый градус угла венчика для световых лучей "к-в-к" и 9,92° на каждый градус угла венчика для световых лучей "п-в-к" и световых лучей "к-в-п". Для того чтобы диапазон отклонений угла фокусировки световых лучей "к-в-к", которые подвержены более сильному воздействию, не превышал ±1°, предпочтительным вариантом является тот, в котором диапазон отклонений угла венчика не превышает ±0,05°.

Итак, для того чтобы допустимое отклонение угла фокусировки от номинального значения не превышало ±1°, отклонения углов короны задают в пределах ±0,2°. Следовательно, углы короны и углы венчика должны находиться внутри области, расположенной между линией, сдвинутой на -0,2° по углу короны параллельно линии (3) из Фиг.15, и линией, сдвинутой на +0,2° по углу короны параллельно линии (4) из Фиг.15. Таким образом, если углы фокусировки выполнены равными и существуют три фокуса, то угол “с” короны и угол “р” венчика принимают значения в интервале, ограниченном значениями, которые заданы следующими двумя уравнениями:

и

Принимая во внимание то, что выше была установлена зависимость между углом “с” короны и углом “р” венчика, обеспечивающая одинаковые углы фокусировки для белого света, для получения отраженных световых лучей, имеющих большую интенсивность яркости и блеска в синей области спектра, углы фокусировки должны быть одинаковыми в диапазоне от фиолетового света (396,8 нм) до темно-синего света (486,1 нм). Та область, в которой углы фокусировки темно-синего света (486,1 нм) могут быть одинаковыми, отмечена на Фиг.15 жирной пунктирной линией. Эта зависимость может быть приближенно выражена как

с учетом погрешностей, обусловленных отклонениями углов фокусировки от номинальных значений.

В таком случае угол “с” короны и угол “р” венчика должны принимать значения в пределах области, находящейся между кривыми, которые заданы следующими двумя уравнениями: уравнением (3') со сдвигом на -0,2° по углу между коронной частью и экватором параллельно уравнению (3) и уравнением (5') со сдвигом на +0,2° по углу между коронной частью и экватором параллельно уравнению (5). При этом кривая (5') на Фиг.15 не показана во избежание излишнего усложнения графика:

Размер плоской грани

Согласно настоящему изобретению предпочтительным вариантом является тот, в котором плоскую грань выполняют малой при наличии больших граней коронной части. Хотя диаметр плоской грани может принимать значения от 0,60 до 0,33 по отношению к диаметру экватора или быть равным им, но для увеличения размера грани коронной части предпочтительным вариантом является тот, в котором отношение диаметра плоской грани к диаметру экватора принимает значения между 0,55 и 0,38 или равно им. Как показано на Фиг.7 - 12 и описано выше, форма огранки согласно изобретению имеет большую долю световых лучей "к-в-к", а диаметр плоской грани выполняют весьма малым по сравнению с обычной формой огранки для увеличения размера грани коронной части.

Результаты исследования траекторий световых лучей при обычной огранке, имеющей угол "с" короны, равный 34,5°, угол “р” венчика, равный 40,75°, и относительный диаметр t плоской грани, равный 0,53, показаны на Фиг.16. Как и на Фиг.12, на нем показана зависимость между световыми лучами, выходящими в направлении оси Z, и падающими световыми лучами. Световые лучи, выходящие из граней коронной части, представляют собой лучи, вошедшие в плоскую грань, а световые лучи, выходящие из плоской грани, представляют собой лучи, вошедшие в грани коронной части и в плоскую грань. Выражая их посредством обозначений, используемых в предшествующем описании, существуют световые лучи "п-в-к" и световые лучи "к-в-п", а световые лучи "к-в-к" отсутствуют. В такой форме огранки из известного уровня техники плоская грань обладает существенной яркостью и блеском. В этом случае для обеспечения яркости и блеска плоской грани целесообразное значение диаметра плоской грани равно 0,53.

В отличие от этого варианта в настоящем изобретении можно увеличить площадь граней коронной части путем уменьшения диаметра плоской грани по отношению к диаметру экватора и усилить яркость и блеск граней коронной части. Однако в том случае, если относительное значение диаметра плоской грани превышает 0,55, то из всех световых лучей, вошедших в направлении оси -Z, те лучи, которые вошли вокруг плоской грани, выходят вниз вокруг граней венчика. Другими словами, из всех световых лучей, попавших на плоскую грань и грани коронной части, никакие световые лучи не будут выходить из периферийной области плоской грани, и, следовательно, эта область становится темной. Темная зона увеличивается при увеличении относительного диаметра плоской грани. В том случае, если относительный диаметр плоской грани уменьшают от 0,55 до 0,38, то на плоской грани и гранях коронной части темная зона будет отсутствовать и вместо темных эти части станут яркими. Однако, если диаметр плоской грани уменьшают до величины, меньшей, чем 0,38, то из всех световых лучей, падающих в направлении оси -Z, те лучи, которые входят в верхние грани коронной части (расположенные около плоской грани), выходят из вершин венчиков. Следовательно, эта область становится темной. При уменьшении размера плоской грани увеличиваются грани коронной части и, соответственно, темная зона. Если же относительный диаметр плоской грани уменьшают до величины меньшей, чем 0,33, то эта темная зона становится значительно больше.

По указанным выше причинам отношение диаметра плоской грани к диаметру экватора может быть выбрано между 0,60 и приблизительно 0,33 или равным им, а в предпочтительном варианте - между 0,55 и 0,38 или равным им.

Блеск

Отражение света алмазом часто оценивают по степени яркости (количеству отраженного света), блеска и красочности или дисперсии (разделению на спектральные компоненты). Из этих критериев яркость представляет собой интенсивность отраженных световых лучей или количество отраженного света. Следовательно, согласно приведенному выше подробному описанию, алмаз, имеющий дизайн огранки согласно изобретению с углами, обеспечивающими наличие трех фокусов, превосходит другие по яркости, поскольку в направлении оси Z одновременно выходят световые лучи от граней коронной части и от плоской грани.

Алмаз согласно изобретению превосходит другие алмазы, имеющие традиционную форму, также по блеску и дисперсии. Принимая во внимание то, что световые лучи, падающие со многих различных направлений на плоскую грань и грани коронной части алмаза, которые обычно являются наблюдаемыми гранями, отражаются внутри алмаза и выходят из плоской грани и граней коронной части, алмаз согласно изобретению имеет более мелкую структуру отражений на гранях коронной части, что в результате приводит к усилению блеска.

Кроме того, в том случае, когда в алмазе согласно изобретению световые лучи попадают на плоскую грань и грани коронной части с множества различных направлений, увеличиваются спектральные углы световых лучей, выходящих из граней коронной части, в особенности, из главные граней (из числа граней коронной части) и из верхних экваториальных граней, что вызывает появление цветов и в результате приводит к наличию превосходной дисперсии.

Верхние экваториальные грани коронной части и нижние экваториальные грани венчика вносят особый вклад в эти две характеристики: блеск и дисперсию. Поскольку в алмазе согласно изобретению, в котором угол венчика и угол между коронной частью и экватором малы, углы между нижними экваториальными гранями и верхними экваториальными гранями являются небольшими и, следовательно, некоторые из падающих на алмаз световых лучей отражаются внутри алмаза целых восемь раз или около того, в отличие от трех или четырех раз при обычном дизайне огранки, то увеличиваются и блеск, и дисперсия.

Теперь со ссылкой на Фиг.1, проекцию расстояния (радиус) от центральной оси (оси Z) алмаза до вершин 181 нижних экваториальных граней 18 со стороны площадки в области венчика на плоскость (плоскость ZX), проходящую через вершины 171 главных граней 17 со стороны экваториальной плоскости в области венчика и центральную ось (ось Z) алмаза, обозначают как Gd. Gd представляет собой расстояние от оси Z на плоскости ZX до вершин 181 нижних экваториальных граней в венчике со стороны площадки и по существу равно произведению расстояния по прямой от центральной оси (ось Z) на косинус 22,5°. Длина Gd влияет на блеск и дисперсию. Чем меньше длина Gd, тем больше площадь нижних экваториальных граней и меньше углы между нижними экваториальными гранями и верхними экваториальными гранями, что приводит к наличию более мелкой структуры отраженных световых лучей и к концентрации более мелкой структуры по периметру граней коронной части. Это приводит к тому, что структура становится еще более мелкой. Длина Gd не должна превышать 3/10 радиуса экватора. В более предпочтительном варианте она должна быть равна 0,25 или менее, а наиболее предпочтительным значением является приблизительно 0,2.

При уменьшении диаметра плоской грани относительно диаметра экватора грани коронной части становятся большими и наряду с этим также увеличиваются размеры звездообразных граней, главных граней и верхних экваториальных граней в области коронной части. В результате увеличивается площадь зон, которые обладают более сильным блеском и более высокой дисперсией.

Поскольку верхние экваториальные грани 16 выполняют более вертикальными относительно центральной оси алмаза путем изменения соотношения меры площади между звездообразными гранями 15 и верхними экваториальными гранями 16, то световые лучи, отраженные от верхних экваториальных граней, становятся более яркими, что приводит к увеличению яркости периферийной части алмаза.

Несмотря на то что описанное выше может быть получено путем наблюдения, в результате построения оптических путей посредством вычислений были подтверждены следующие факты.

Для того чтобы подтвердить эффект блеска отраженных светов, были вычислены оптические пути световых лучей, вошедших в плоскую грань и в грани коронной части и претерпевших отражения внутри алмаза, а также была вычислена картина распределения интенсивности световых лучей, отраженных от плоской грани и граней коронной части в направлении оси Z. Для света с длиной волны 550 нм (и показателя преломления 2,423) были выполнены вычисления интенсивности света, выходящего в направлении оси Z из каждой ячейки на сетке 0,01×0,01 (по отношению к радиусу экватора, обозначенному как 1), нанесенной на плоскую грань и грани коронной части алмаза, которая выражена через отношение ее к световому излучению, падающему на алмаз. Были построены графики интенсивности для сегмента, представляющего собой 1/16 часть (эквивалентного 22,5°) длины окружности верхней поверхности алмаза. Поскольку каждая 1/8 часть окружности алмаза обладает осевой симметрией относительно оси Z и каждая 1/8 часть обладает симметрией относительно центральной плоскости, содержащей в себе ось Z, то вся окружность может быть отображена посредством любой ее 1/16 части.

Для алмазов согласно настоящему изобретению, имеющих угол венчика, равный 38,5°, угол короны, равный 27,9°, отношение диаметра плоской грани к диаметру экватора, равное 0,5, и значение Gd, равное либо 0,33, либо 0,16, были вычислены картины распределения интенсивности отражения, которые изображены на чертежах соответственно Фиг.18 и Фиг.19. На Фиг.20 изображен другой алмаз согласно изобретению, имеющий такой же угол венчика, равный 38,5°, угол короны, равный 27,9°, уменьшенный до 0,38 относительный диаметр плоской грани и значение Gd, уменьшенное до 0,16. Помимо этого были также вычислены картины распределения интенсивности отражения для алмаза с обычной формой огранки, имеющего угол венчика, равный 40,75°, угол короны, равный 34,5°, относительный диаметр плоской грани, равный 0,53, и значение Gd, равное 0,314, которые изображены на Фиг.21 для сравнения. Цифры, приведенные на Фиг.18-Фиг.21, представляют собой типичные интенсивности отраженного света для соответствующих картин распределения, а на диаграммах также показаны линии огранки, находящиеся на верхней поверхности алмаза, видимые в направлении оси Z. Цифра ноль на чертежах означает отсутствие в данной области отраженного света.

По сравнению с алмазом, имеющим традиционную форму огранки, картины распределения силы света для алмазов согласно изобретению, показанные на Фиг.18-20, имеют более мелкую структуру. Для сравнения между собой алмазов, выполненных согласно изобретению, которые изображены на Фиг.18-Фиг.20, картина распределения из Фиг.20, в которой уменьшено относительное значение диаметра плоской грани, имеет более мелкую структуру, чем те, которые изображены на Фиг.18 и Фиг.19, а при сравнении картин распределения из Фиг.18 и 19 последняя из них, для которой Gd равна 0,16, имеет более мелкую структуру, чем показанная на Фиг.19, для которой значение Gd равно 0,33.

На этих чертежах показано не только то, что картина распределения интенсивности отраженного света для алмаза согласно изобретению имеет более мелкую структуру, чем для алмаза, имеющего традиционную форму огранки, но также и то, что структура картины распределения силы света для алмаза согласно изобретению становится более мелкой при уменьшении относительного значения диаметра его плоской грани и при уменьшении значения Gd.

Разделение на спектральные компоненты

Была осуществлена проверка того, как световые лучи, входящие в грани коронной части, разделяются внутри алмаза на спектральные компоненты. Для проверки хода световых лучей, попавших на главные грани и верхние экваториальные грани, входящие в состав граней коронной части, был использован алмаз с формой огранки согласно изобретению, имеющий угол "с" короны, равный 26,7°, угол "р" венчика, равный 38,75°, относительный диаметр плоской грани, равный 0,38, и высоту экваториальной части, равную 0,026, а также другой алмаз с обычной формой огранки, имеющий угол "с" короны, равный 34,5°, угол "р" венчика, равный 40,75°, относительный диаметр плоской грани, равный 0,53, и высоту экваториальной части, равную 0,026.

Были использованы лучи белого света, представляющие собой совокупность лучей с различными длинами волн от 760 нм до 400 нм, и был взят падающий луч, проходящий через каждую ячейку сетки, расположенную с интервалом 0,0125×0,025 (по отношению к экваториальной плоскости). При условии, что угол падения на грань для красной компоненты не превышает критического угла для красного света и одновременно угол падения синей компоненты больше, чем критический угол для синего света, падающие световые лучи, имеющие различный наклон по отношению к оси Z и к углу направления к плоскости XY, после некоторого количества отражений при своем прохождении расходятся и приобретают цвет. В этом случае углы наклона лучей к оси Z изменяют на 2° вплоть до 90°, а углы направления к плоскости XY изменяют на 45° вплоть до полной окружности. Был осуществлен подсчет количества лучей, которые удовлетворяют вышеуказанному условию.

В том случае, если угол лучей, диспергированных в цветную компоненту, не превышает критического угла для красного света, равного, например, 24,51°, то красная компонента лучей преломляется и выходит наружу. Если же при этом угол тех же самых лучей превышает критический угол для синего света, равного, например, 23,936°, то синяя компонента лучей отражается и остается внутри алмаза, что в результате создает цветную картину распределения. Количество разделенных подобным образом и выходящих световых лучей приведено в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что для компонент с длиной волны 650 нм и выше соотношение между разделенными и выходящими наружу лучами для световых лучей, падающих на верхние экваториальные грани, равно 5%, и это соотношение, а также общее количество таких лучей вдвое больше, чем при любой обычной огранке.

Поскольку количество излучаемых разделенных световых лучей подсчитано здесь для варианта, в котором угол венчика равен 38,75°, то увеличение угла "р" венчика свыше 38° в дизайне огранки согласно изобретению приводит к увеличению количества излучаемых разделенных световых лучей, которое достигает максимума при угле "р" венчика, равном 38,75°. При любом более широком угле венчика количество излучаемых разделенных световых лучей постепенно уменьшается, а при угле "р" венчика, равном 40°, оно становится очень малым, сопоставимым с их количеством при любой обычной огранке. Эта тенденция показана на графике Фиг.17. На Фиг.17 на горизонтальной оси обозначен угол “р” венчика; пунктирной линией показано количество разделенных и вышедших световых лучей из тех падающих световых лучей, которые попали на верхние экваториальные грани; а серая линия показывает количество разделенных и вышедших световых лучей из тех световых лучей, которые вошли в верхние главные грани коронной части. В том месте, где угол “р” венчика равен 40° (угол “с” короны равен 21,75°), количество излучаемых разделенных световых лучей сопоставимо с их количеством при любой обычной огранке. Это означает, что для получения цветных изображений необходимо, чтобы угол венчика был меньше 40°.

Была осуществлена проверка цветных картин распределения, созданных спектральными компонентами на гранях коронной части и плоской грани, с использованием лучей белого света, представляющих собой совокупность лучей с различными длинами волн от 760 нм до 400 нм, в качестве падающих световых лучей. Для отраженных световых лучей была вычислена разность между углом испускания красной компоненты с длиной волны 686,4 нм (показатель преломления равен 2,4073) и углом испускания синей компоненты с длиной волны 430,8 нм (показатель преломления равен 2,4514), которая была использована в качестве количественной характеристики разделения (дисперсии). Координаты и углы падения были такими же, как и при определении распределения блеска, вычисление разделения было выполнено для сегмента верхней поверхности алмаза, соответствующего 1/16 части окружности (22,5°), и были построены графические диаграммы картин распределения разностей углов. На этих картинах распределения разностей углов представлено видимое цветное изображение при наблюдении алмаза сверху.

На Фиг.22 и 23 показаны картины разностей углов отраженных световых лучей для алмазов с формой огранки согласно изобретению, имеющих угол венчика, равный 38,5°, угол короны, равный 27,9°, отношение диаметра плоской грани, равное 0,5, и значение Gd, равное соответственно 0,33 или 0,16. На Фиг.24 показана картина распределения разностей углов отраженных световых лучей для другого алмаза, имеющего такую же форму огранки, но в котором относительное значение диаметра плоской грани уменьшено до 0,38, а значение Gd равно 0,16. В качестве примера для сравнения, на Фиг.25 показана картина разностей углов отраженных световых лучей для алмаза с обычной огранкой, который имеет угол венчика, равный 40,75°, угол короны, равный 34,5°, относительное значение диаметра плоской грани, равное 0,53, и значение Gd, равное 0,314.

На картинах разностей углов из настоящего изобретения, показанных на Фиг.22-Фиг.24, разности углов больше, чем на картине разностей углов отраженных световых лучей для алмаза с обычной формой огранки (изображенной на Фиг.25). Это приводит к тому, что алмаз выглядит цветным. Ввиду того что помимо наличия более мелкоструктурного оптического изображения отраженные световые лучи являются цветными, на главных гранях и верхних экваториальных гранях коронной части видны мелкоструктурные области синего цвета.

Выполнение одинаковых углов фокусировки согласно настоящему изобретению может усиливать яркость и блеск также рубина, сапфира, циркона и александрита. Рубин и сапфир имеют свои собственные характерные цвета, но их цвета могут быть усилены, а это приводит к тому, что вид драгоценных камней становится еще более красивым.

Несмотря на то что до сих пор описание преимуществ изобретения было изложено в отношении огранки алмазов, каждый из которых имеет 58 граней, для специалистов в данной области техники очевидно, что если дизайн подразумевает наличие одинаковых углов трех фокусов или если угол венчика и угол короны подпадают под объем изобретения, то изобретение не ограничено формой, имеющей 58 граней, а также может быть для других форм, в том числе для сферической огранки бриллиантов, огранки овальной формы, огранки в форме изумруда, огранки грушевидной формы и огранки бриллиантов треугольной формы.

Выше было приведено подробное описание того, что форма огранки алмазов для использования в украшениях согласно настоящему изобретению не только обеспечивает большую интенсивность отраженных световых лучей в целом, но также в силу наличия большего количества и пропорциональной доли лучей, выходящих в конкретных направлениях, яркость и блеск в этих направлениях усиливаются, что приводит к наличию более высокой яркости сверкания.

К тому же, поскольку существует большое количество световых лучей, выходящих из граней коронной части, то размер плоской грани уменьшают с целью увеличения площади граней коронной части, что дополнительно способствует усилению яркости и блеска.

Кроме того, внутри алмаза световые лучи разделяются на спектральные компоненты таким образом, что световые лучи синего цвета, выходящие из граней коронной части, имеют большую интенсивность, в результате чего сам алмаз приобретает синий цвет. Также существует возможность появления в отраженном свете спектра от красного цвета до синего.

Предназначено для использования в ювелирной промышленности при огранке алмазов и драгоценных камней. Форма огранки алмазов имеет коронную часть, которая расположена в верхней части, и венчик, который расположен в нижней части. Угол венчика “р” принимает значение в интервале от 45° до 37,5°, угол “с” короны в градусах принимает значение в пределах интервала, который удовлетворяет следующему условию -3,5×р+163,6≥с≥-3,8333×р+174,232. Угол “с” короны и угол “р” венчика заданы таким образом, что световые лучи, входящие в грани коронной части и выходящие из граней коронной части, световые лучи, входящие в плоскую грань и выходящие из граней коронной части, и световые лучи, входящие в грани коронной части и выходящие из плоской грани, оказываются одновременно направленными к наблюдателю. Кроме того, предпочтительным вариантом является тот, в котором угол “с” короны и угол “р” венчика задают таким образом, чтобы углы, образованные падающими световыми лучами и выходящими световыми лучами, были по существу равны друг другу. Диаметр плоской грани должен принимать значение между 0,60 и 0,33 или быть равным им, в предпочтительном варианте он не должен превышать 0,55, а в наиболее предпочтительном варианте он не должен превышать 0,38 по отношению к диаметру экватора. Обеспечивается улучшение яркости и блеска алмазов и драгоценных камней. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 27 ил., 2 табл.

1. Форма огранки алмазов, имеющая коронную часть, которая расположена в верхней части, и венчик, который расположен в нижней части, в котором угол венчика р принимает значение в интервале от 45 до 37,5°, отличающаяся тем, что угол с короны в градусах принимает значение в пределах интервала, который удовлетворяет следующему условию:

-3,5·р+163,6≥с≥-3,8333·р+174,232.

-3,75427·р+172,8166≥с≥-3,74167·р+171,4883.

-3,7239·р+171,4315≥с≥-3,74167·р+171,4883.

-3,5·р+163,6≥с≥-3,8333·р+174,232,

причем углы между падающими световыми лучами и выходящими световыми лучами, по существу, равны друг другу для световых лучей, входящих в грани коронной части и выходящих из граней коронной части, для световых лучей, входящих в плоскую грань и выходящих из граней коронной части, и для световых лучей, входящих в грани коронной части и выходящих из плоской грани.

-3,75427·р+172,8166≥c≥-3,74167·р+171,4883.

-3,7239·р+171,4315≥с≥-3,74167·р+171,4883.