专利名称：为了装饰用途而提供大量可感觉的视觉反射的钻石刻磨图案设计及其观察方法
背景技术：
发明领域本发明涉及一种装饰钻石的刻磨图案设计，尤其涉及一种钻石的新式刻磨图案设计，使观看钻石的人感觉它更美丽。
现有技术为了通过刻磨来提供用于装饰品中的闪耀钻石，目前已经获得了利用球形多面型切割的具有58个面的为了装饰用的钻石以及使用该钻石的珍宝。
在评估钻石中所用的四个标准(一般通称为4C)是以下几项克拉(重量单位)；颜色；刻磨(比例、对称性和抛光)；以及透明度(内含物的性质和数量)。
注意到重量是以克拉表示的，被称过重量的钻石传统上是以大小来评估的。颜色取决于未加工的宝石矿石；无色和透明的矿石是稀有的且价值很高。美国的宝石协会(GIA)给无色和透明的钻石分配了D、E和F等级，并且黄色的(即使是轻微的)钻石则为等级K甚至更低。刻磨图案设计给宝石带来了光彩和闪烁。相对透明度是由未加工的宝石矿石的固有杂质和/或瑕疵造成的。
由于颜色和透明度是宝石矿石所固有的，因此唯一容许技巧的因素就是决定光彩和闪烁的刻磨图案设计。因而，关于寻求能够提高这些属性的刻磨图案设计的研究还在继续。
数学家Tolkowsky提出了GIA系统现在公知的刻磨图案设计以增加钻石的光彩。根据GIA系统的理想的磨痕是具有40.75度的下斜部角、34.50度的冠部角和相应于环带直径的53％的台面直径。虽然应该根据磨痕对美观程度的影响来对其进行评估，但在从未加工钻石矿石的出产来确定装饰钻石的刻磨图案设计这方面具有更大的重要性。
通过发明者为了增加钻石的光彩而对装饰钻石的刻磨图案设计的研究，发明者提出了一种刻磨图案设计，当从钻石的台面上观察球形多面型切割(brilliantcut，钻石切割)钻石时，它允许对通过冠面进入钻石并从冠面传出的光、通过台面进入钻石并从冠面传出的光以及通过冠面进入钻石并从台面传出的光进行同时观察。为了实现该特征，在该刻磨图案设计中，下斜部角(以下由p表示)的范围从45度到37.5度，而冠部角(以下由c表示)的度数在满足于下面公式的范围内-3.5×p+163.6≥c≥-3.8333×p+174.232该刻磨图案设计已经作为美国专利申请S.N.09/879,750(2001年6月12日申请)申请为专利。下斜部角(p)和冠部角(c)的中心值分别为38.5度和27.92度。
钻石的光彩是观察者对于从外部进入钻石后在钻石里反射的光的感觉的结果。钻石的光彩程度是由钻石反射的光的数量决定的。光的数量通常被评估作为反射光的物理量。
但是，人对光彩的感觉的结果并不仅仅取决于反射光的物理量。为了让钻石使观察者感觉它美丽，在心理物理学的意义上，钻石必须反射大量的可感觉到的光。
当观察装饰钻石时，会感觉到通过钻石的台面或冠面所传出的光。如果通过钻石的台面或冠面所传出的光的数量很大，则钻石被评估为闪耀的。
另一方面，由于加工方面的原因，以球形多面型切割方式所切割的钻石在冠部与下斜部之间的边界外围上具有称作环带的柱面或多边棱面。通常，将环带的高度(以下由h表示)最小化。目前还没有关于环带高度与反射光数量之间的关系的研究。
发明概述本发明的目的是提供一种装饰钻石，当从台面或冠面上观察它时能够感觉到非常耀眼，且它具有能展现大量反射光线图案的刻磨图案设计。
本发明的另一目的是提供一种具有已增加的可感觉的视觉反射光线的装饰钻石的刻磨图案设计。
本发明还有一目的就是提供一种对多面型切割成上述样式的钻石进行合适观察的方法。
本发明已经基于由本发明的发明者在上述专利申请中作为专利所提交的刻磨图案设计而使有关增加可感觉的视觉反射光线的研究结果得以实现。
也就是说，根据本发明的装饰钻石具有这样一种刻磨图案设计当从钻石的右上部的位置处即朝着台面的方向观察时，钻石会展现出它最美丽的方面。为了在研究中评估从钻石反射的反射光线以获得这种设计，“可感觉的视觉反射光线”的概念被介绍成观察钻石的人所感觉到的光线，并且利用这个概念来评估刻磨图案设计。进一步，当朝着台面的方向观察以评估钻石时，就通过利用除了被观察钻石的人所阻挡的入射光线以外的、入射光线相对应的反射光线来评价出反射光线(特指“有效的、可感觉的视觉反射光线”)。本发明提供了一种刻磨图案设计以及适于这种实际观察的观察方法。该评估完全不同于传统所用的评估方法，其中钻石被作为简单的反射物，而从钻石传出的光线被评估为光学物理的反射光线。
根据本发明，提供大量可感觉的视觉反射光线的装饰钻石的球形多面型切割图案设计包括具有上水平截面以及平行于上水平截面的下水平截面的、基本为球形或多边形的环带；位于环带的上水平截面之上的冠部，该冠部具有一个台面以及至少一个冠主面；和位于环带的下水平截面之下的下斜部，该下斜部具有至少一个斜主面，其中环带的上、下水平截面之间的环带高度(h)为环带半径的0.026至0.3倍，环带的斜主面与下水平截面之间的下斜部角(p)的范围是37.5度到41度，且环带的冠主面与上水平截面之间的冠部角(c)在满足于下面公式的范围内c＞-2.8667×p+134.233，和p＜1/4×{(sin-1(1/n)+sin-1(1/n·sinc))×180/π+180-2c}，其中n钻石的折射率，π圆周率，p下斜部角的度数，和c冠部角的度数。
根据本发明的装饰钻石的环带高度(h)最好为环带半径(环带直径的一半)的0.030至0.15倍。根据本发明的钻石的台面直径理想地为环带直径的0.45至0.60倍。
根据本发明，装饰钻石的观察方法包括下列步骤提供包括基本为球形或多边形的环带、冠部和下斜部的球形多面型切割的装饰钻石，该环带具有上水平截面以及平行于上水平截面的下水平截面，该冠部在环带的上水平截面之上并具有台面以及至少一个冠主面，且该下斜部在环带的下水平截面之下并具有至少一个斜主面，其中环带的上、下水平截面之间的环带高度(h)为环带半径的0.026至0.3倍，环带的斜主面与下水平截面之间的下斜部角(p)的范围是37.5度到41度，且环带的冠主面与上水平截面之间的冠部角(c)在满足下面公式的范围内c＞-2.8667×P+134.233，和p＜1/4×{(sin-1(1/n)+sin-1(1/n·sinc))×180/π+180-2c}，其中n钻石的折射率，π圆周率，p下斜部角的度数，和c冠部角的度数。
以及在钻石的台面上方观察通过台面和冠面进入钻石的、并以与位于台面中心的垂直线之间的角度小于20度的视线从台面和冠面传出的光，冠面包括冠主面、星面和冠环面。
在本发明的观察方法中，最好从台面上方观察通过台面和冠面(相对于位于台面中心的垂直线成10度至50度的角度)进入钻石的、并从台面和冠面传出的光。
在该观察方法中，光，更优选地以与钻石台面中心的垂直线成20度至45度的角度进入钻石。
在本发明的观察方法中，优选地，钻石的环带高度(h)为环带半径的0.030至0.15倍。而且，理想地，钻石的台面直径为环带直径的0.45至0.60倍。
本发明的装饰钻石的刻磨图案设计适用于球形多面型切割，它通常包括基本为球形或多边形的环带，环带具有由上外围环绕的上水平截面，以及由下外围环绕的、平行于上水平截面的下水平截面；
在环带的上水平截面之上的、向上形成的、几乎为多边截棱锥的冠部，该冠部具有位于多边截棱锥顶部的规则八边形台面、8个冠主面、8个星面和16个上环面；以及在环带的下水平截面之下的、向下形成的、几乎为多棱锥的下斜部，该下斜部具有8个斜主面和16个下环面。
在该球形多面型切割中，规定中心轴为从下斜部多棱锥的中线顶点贯穿到台面中心的直线；第一平面是从中心轴贯穿到台面的8个顶点中的每一个顶点的面；而第二平面是从中心轴贯穿并将两个相邻的第一平面之间的夹角分成两个相等的角度的面。利用该定义，在球形多面型切割的冠部上的各个面可以表示如下各个冠主面是具有两个对顶的矩形平面或风筝形面，对顶之一是台面的一个顶点而另一个是环带的上外围与经过台面顶点的第一平面的交点。该矩形平面还有另外两个对顶，每一个都位于相邻的第二平面上并与相邻的冠主面的顶点一致。每个星面都是三角形，其底部与台面的一边相一致，且其顶点与两个相邻冠主面的相应顶点相一致，而这两个冠主面每一个都具有经过该底部两端的边。每个上环面都是三角形，其一边与冠主面的一个边相一致并在该边一端穿过环带的上外围，且其顶点位于经过该边另一端的第二平面穿过环带的上外围处。
普通的球形多面型切割的下斜部的各个面可以表示如下各个斜主面是具有两个对顶的矩形平面或风筝形面，对顶之一是第一平面与环带下外围的交点而另一个在下斜部多棱锥的中心顶点处。该矩形平面还有另外两个对顶，每一个都位于相邻的第二平面上。每个斜主面都有一个边与相邻斜主面的一边相一致，且都有两个顶点与相邻的斜主面的两个顶点相一致。每个下环面都是三角形，其一边与一个斜主面的边相一致并在该边一端穿过环带的下外围，且其顶点位于经过该边另一端的第二平面穿过环带的下外围处。
本发明可以适用于改进的球形多面型切割，其中，将普通的球形多面型切割的冠部和下斜部之一绕中心轴旋转22.5度。当改进的球形多面型切割中的冠部固定在普通的球形多面型切割中时，改进的球形多面型切割的下斜部上的各面可以表示如下各个斜主面是具有两个对顶的矩形平面或风筝形面，对顶之一是第二平面与环带下外围的交点而另一个在下斜部多棱锥的中心顶点处。该矩形平面还有另外两个对顶，每一个都位于相邻的第一平面上。每个斜主面都有一个边与相邻斜主面的一边相一致，且都有两个顶点与相邻的斜主面的两个顶点相一致。每个下环面都是三角形，其一边与一个斜主面的边相一致并在该边一端穿过环带的下外围，且其顶点位于经过该边另一端的第一平面穿过环带的下外围处。
图1A、1B和1C分别是具有根据本发明的刻磨图案设计的装饰钻石的顶视图、侧视图和底视图；图2是图1中的装饰钻石沿zx平面的截面图；图3是显示从每一个本发明钻石和传统钻石中传出的物理反射光线的总量相对于视线角度的图表；图4是显示从每一个本发明钻石和传统钻石的多个面上传出的物理反射光线量相对于视线角度的图表；图5是显示从每一个本发明钻石和传统钻石中传出的可感觉的视觉反射光线总量相对于视线角度的图表；图6是显示从每一个本发明钻石和传统钻石的多个面上传出的物理反射光线量相对于视线角度的图表；图7是显示从每一个本发明钻石和传统钻石中传出的总的反射光线图案数量相对于视线角度的图表；图8是显示从每一个本发明钻石和传统钻石的多个面上传出的反射光线图案数量相对于视线角度的图表；图9是显示从每一个本发明钻石和传统钻石中传出的每一图案的反射光线量相对于视线角度的图表；图10是显示每一个本发明钻石和传统钻石在视线角度为0度时的图案频率相对于入射角(z轴)的直方图；图11是显示每一个本发明钻石和传统钻石在视线角度为10度时的图案频率相对于入射角(z轴)的直方图；图12是显示每一个本发明的钻石和传统钻石在视线角度为20度时的图案频率相对于入射角(z轴)的直方图；图13是显示每一个本发明钻石和传统钻石在视线角度为27.92度时的图案频率相对于入射角(z轴)的直方图；
图14是显示在视线角度分别为0、10和20度时的可感觉的视觉反射光线量相对于环带高度(h)的图表；图15A、15B、15C和15D每个都是显示从装饰钻石中传播出来的反射光线所沿的光路在z轴方向上的图表，图15A、15B和15C显示了本发明的钻石中的光路与冠部角的不同值之间的关系，图15D显示的是传统钻石的情况；图16是显示当分别以0、10和20度的视线角度观察本发明的钻石时，环带入射光线的数量相对于环带高度(h)的图表；图17是本发明的钻石的环带(外表面)的放大的侧视图；图18是显示当环带高度(h)从0.026变化至0.15时，从本发明钻石中传出的可感觉的视觉反射光线量相对于下斜部角(p)的图表；图19是显示从本发明的钻石(下斜部角(p)38、38.5、39和39.5度)中传出的可感觉的视觉反射光线总量相对于冠部角(c)的图表；图20是显示从本发明的钻石(下斜部角(p)38、38.5、39和39.5度)中传出的反射光线图案的总量相对于冠部角(c)的图表；图21是显示从本发明的钻石(下斜部角(p)37.5、38、38.5、39、39.5、40和41度)中传出的、有效的可感觉的视觉反射光线量相对于冠部角(c)的图表；图22是显示出提高了有效的可感觉的视觉反射光线量的下斜部角(p)和冠部角(c)的范围区域；图23是显示当台面直径(Del)为0.45、0.5和0.55时，从本发明的钻石中传出的可感觉的视觉反射光线总量相对于冠部角(c)的图表；图24是显示当台面直径(Del)为0.45、0.5或0.55时，从本发明的钻石中传出的反射光线图案的总量相对于冠部角(c)的图表；图25是显示当台面直径(Del)为0.45、0.5或0.55时，从本发明的钻石中传出的、有效的可感觉的视觉反射光线量相对于冠部角(c)的图表；图26A、26B和26C分别是具有根据本发明改进的球形多面型切割的装饰钻石的顶视图、侧视图和底视图；图27是显示从改进的球形多面型切割钻石(下斜部角(p)37.5、38、39、40和41度)中传出的、有效的可感觉的视觉反射光线量相对于冠部角(c)的图表；
图28是显示从台面直径(Del)为0.5和0.55的、改进的球形多面型切割钻石中传出的有效可感觉的视觉反射光线量的最大值相对于下斜部角(p)的图表；图29是显示使从台面直径(Del)为0.5和0.55的、改进的球形多面型切割钻石中传出的有效可感觉的视觉反射光线量最大化的下斜部角(p)与冠部角(c)之间的关系的图表；图30是显示改进的多面型切割钻石(台面直径(Del)0.55、星面末端距离(fx)0.75、下环面顶点距离(Gd)0.2、环带高度(h)0.05、下斜部角(p)40°、冠部角(c)23°)在视线角度为0度时的图案频率相对于入射角(z轴)的直方图；图31是显示从台面直径(Del)为0.5和0.55的、本发明所改进的球形多面型切割钻石中传出的反射光线图案的总量相对于冠部角(c)的图表；图32是显示从台面直径(Del)为0.5和0.55的、本发明所改进的球形多面型切割钻石中传出的可感觉的视觉反射光线的总量相对于冠部角(c)的图表；图33是显示从台面直径(Del)为0.5和0.55的、本发明所改进的球形多面型切割钻石中传出的有效可感觉的视觉反射光线量相对于冠部角(c)的图表；图34是显示当从台面上观察具有本发明刻磨图案设计的钻石时，看到的反射光线图案的实例图表；图35是显示当从台面上观察具有本发明所改进的刻磨图案设计的钻石时，看到的反射光线图案的实例图表；图36是显示当从台面上观察具有传统刻磨图案设计的钻石时，看到的反射光线图案的实例图表；优选实施例球形多面型切割钻石的结构图1中显示了根据本发明的、钻石1的刻磨图案设计的外观，图2中显示了该钻石的断面。图1A是顶视图、图1B是侧视图、图1C是底视图。这里，顶是规则的八边形台面11，环带12是位于冠部上的圆或多边形，该冠面具有基本为多边形的截棱锥，截棱锥具有构成棱锥的顶面的台面。环带12下面是从环带朝下形成的基本为多棱锥的下斜部。在下斜部的中心顶点是公知底面13的一部分。在冠部的周围，通常有8个主面或斜面14、形成在台面周围与主面之间的8个星面15、以及形成在环带12与主面14之间的16个上环面16。在下斜部的周围，通常形成有8个主面17，且在环带与主面之间形成有16个下环面18。环带12的外表面或面垂直于台面。
通过台面中心和下斜部多棱锥的中心顶点的直线被称作中心轴(在以下描述中还被称做z轴)；每个包含中心轴和台面的规则八边形顶点的平面被称作第一平面；包含中心轴并将相邻的两个第一平面之间形成的角度二等分的平面为第二平面。
为了便于解释，如图1和2中所示，在钻石中提供了坐标轴(右手参照系)。z轴垂直于台面并通过台面中心，其正向与从台面向上的方向相对应，且原点O设置于环带的中心。在图2中，由于y轴从原点O向后延伸所以它未被显示出来。
第一平面是zx平面以及zx平面绕z轴旋转了45°后所得到的平面。在图1中第一平面由21指示。第二平面是将第一平面绕z轴旋转22.5度后所得到的平面。在图1中第二平面由22指示。
参照图1A，每个冠主面14都是具有两个对顶的矩形平面或风筝形平面，对顶之一与规则八边形台面11的其中一个顶点(例如图1A中所示的顶点A)相一致，而对顶的另一个是包含顶点A的第一平面21(例如zx平面)与环带的上外围相交的交点B。该矩形平面还有另外两个对顶，每一个都位于相邻的第二平面22上，且一个顶点C或D与相邻的冠主面14的各个顶点是共同的。各个星面15是由规则的八边形台面11的一边AA′和与两个相邻的冠主面14的公共顶点C相一致的一个顶点限定的三角形AA’C，两个冠主面分别具有与该边的相对末端A、A’相一致的顶点。各个上环面16是由一个冠主面14的其中的一个边(例如CB)(在其一端与环带12的上外围相交)和包含该边的另一端C的第二平面22与环带12的上外围相交的点E所限定的面。
参照图1C，每个斜主面17都是具有两个对顶的矩形平面或风筝形平面，对顶之一与一个第一平面21(例如zx平面)和环带12的下外围相交的点F相一致，而另一个与下斜部多棱锥的中心顶点G相一致。该矩形平面还有另外两个对顶H、I，每一个都位于相邻的第二平面22上，且一个边GH或GI以及一个顶点H或I与相邻的斜主面17的各个顶点是共同的。各个下环面18是由一个斜主面17的其中的一个边(例如FH)(在该边的一端F与环带12的下外围相交)和包含该边的另一端H的第二平面22与环带12的下外围相交的点J所限定的面。这里所做的描述不涉及底面顶点13。
每个冠主面14介于一对相邻的第二平面22之间，且每个斜主面17也介于一对相邻的第二平面22之间。上环面16的每个相邻对的公共边CE和下环面18的相应相邻对的公共边HJ在一个第二平面22上。在第一平面21的相应相邻对之间，介入了一个星面15、两个具有公共边CE的上环面16、以及两个具有公共边HJ的下环面18。其间介入有环带12的这两个上环面16和这两个下环面18处于几乎彼此相对的位置。
每个第一平面21都将相应的冠主面14与相应的斜主面17二等分。因此，其间介入有环带12的每个冠主面14和相应的斜主面17几乎彼此相对。
在下面的描述中，钻石每一部分的尺寸都用与环带直径或半径的比率的单位来表示。环带高度(h)是z轴方向上的环带尺寸，它表示为与环带半径的比率。
如图2中的截面图所示，同一构成部分分别由图1中所示的相同的附图标记指示。这里，由冠部的主面或斜面14与环带的水平截面(XY平面)所形成的角度(也就是冠部角)用c表示，而由下斜部的主面17与环带的水平截面(XY平面)所形成的角度(也就是下斜部角)用p表示。在下面的描述中，冠部上的主面或斜面、星面及上环面可以总称为冠面，且下斜部中的主面及下环面称为下斜面。
在图1中，示出了环带高度(h)、台面直径(Del)、距星面末端的距离(fx)、以及距下斜部分的各个下环面顶点的距离(Gd)。如图1A所示，台面直径(Del)是从z轴到台面11的规则八边形顶点的距离的两倍。到星面末端的距离(fx)用来表示从包含钻石中心轴(z轴)的yz平面到冠部上的星面、斜面及上环面的交叉点的距离。该距离(fx)是zx平面上的、从z轴到星面末端的投影距离。到下斜部中所提供的每个下环面顶点的距离(Gd)代表zx平面上的从z轴到各个下斜部下环面的底面顶点181的距离，其值等于距中心轴(z轴)的距离乘以COS22.5°所得到的数值。
为了确定钻石的大小，可以利用除了台面直径或尺寸(与环带直径的比率)之外的冠部高度、下斜部深度及总深度。当给出台面直径、下斜部角(p)及冠部角(c)时，就可以确定这些因素。因此，在本说明中将不再提及它们。
光路的研究过程下面步骤来研究光路以用于本说明。
(1)假定钻石是以各45度对称地围绕着z轴，而且对于平面(例如zx平面)来说每45度扇面也是对称的。向内和向外的光路的起点被认为在半个该扇面的区域里，即22.5度区域里。例如，为了寻找以一定角度进入某一点处的光的终点(散射点)及光路，就要跟踪从该22.5度区域的阵点进来的入射角。从对称性就可以容易地估算出整个光路。
(2)为了记录光路，每条光线都由具有起点坐标(Xi，Yi，Zi)和方向单位向量(l，m，n)的向量来描述，且钻石的每个面由平面上已知坐标点(a，b，c)的向量和它对平面的标准单位向量(u，v，w)来描述。以这种方法切削的钻石在45度区域内，具有包括台面、冠主面或斜面、两个上环面、星面、斜主面和两个下环面等的全部8个面，以及当每次旋转45度时还会有超过7组的这些面。
(3)通过向量计算，可以确定光路、散射角、散射点、反射和折射(光线和平面相交形成的角)。
于是，反射、折射和散射等这些点用这些线和平面的交点来计算(通用联立方程来求解)。
线的方程式(x-Xi)/1＝(y-Yi)/m＝(z-Zi)/n平面的方程式u(x-a)+v(y-b)+w(z-c)＝0通过对这些联立方程求解来计算出交叉点，而且对每个平面的交叉点进行连续一致的计算以获得满足条件的正确解答。
利用折射率和合成向量(由入射光和平面方向向量所构成)来计算入射和折射光路的方向变化(方向变化后的向量)。尽管合成向量的形式不同，但对反射的计算也依据同样的方法。方向变化后的光线由以这些交叉点为起点的线来表示。
用面标准向量与光线方向向量的标量积来计算平面与光线所形成的角，而且当该角小于临界角时，散射就会取代折射，而当它大于时就会发生反射。对于反射的各种情况，当方向变化后光线与平面之间的交点会被重新计算出来，并且利用同样的计算方法。
(4)这些光路的计算既适用于凝视线(从观察侧到光源的迹线)又适用于光线(从光源到观察点)。于是依据同样的原理来计算从散射侧到光源的光路迹线以及从光源侧到散射点的光路迹线。
(5)入射的白光在钻石中的多重反射下被分离成光谱，且当它进入角度小于临界角的面时红色成分就从面上显现出来，而蓝色成分留在钻石中。为了得到蓝色成分，通过上述方法来计算光路。可感觉的视觉反射光线的介绍在以下所述的研究中，按照下面所述的来测量可感觉的视觉(反射)光线量。
作为涉及可感觉的视觉反射光线量的规律，Fechner定律和Stevens定律(SS.Stevens，“To Honor Fechner and Repeal His Law”，Science，Vol.133，80-86)是公知的。在Fechner定律中，可感觉的视觉光线量是物理光线量的对数。如果运用Stevens定律来测量从光源(假定为点光源)传出的光，则可感觉的视觉光线量是物理光线量的平方根。尽管这些定律在数量上不同，但是从它们得出的结论的许多实例通觉被认为是相同的和无误差的。在以下所述的研究中，利用了一个评估钻石的光彩程度的方法，它基于Stevens定律来获得可感觉的视觉光线量，同时如果所获得的光线是反射光线则利用所获得的光线量作为可感觉的视觉反射光线量。
在以下所述的研究中，利用了这样的步骤，其中可感觉的视觉反射光线量是物理反射光线量(对于钻石的反射光线图案其中的面积大于30网孔的图案)的十分之一的值的平方根，并获得对于全部图案的、可感觉的视觉反射光线量的总和。
物理反射光线量是以这种方式获得的，通过把钻石半径等分成100段来限定网孔，并得到对于每个网孔的光线密度。由于钻石的半径只有几毫米，则网孔的面积就有几百平方微米。通过考虑人眼的可视范围，仅可以计算出对于30个或更多网眼的图案的光线量。
当从朝着台面的方向来观察多面型切割钻石时，每旋转45度角它就展现出轴向对称性，而且在每个45°范围内的22.5度旋转角处它还展现出左右对称性。因此，对每个片段(由包含中心轴(z轴)的22.5°阶梯构象体中的平面切分的)的光线量进行测量就足够了。
也就是说，可感觉的视觉反射光线量是由以下等式计算出来的可感觉的视觉反射光线量＝∑{(对于每个片段中的30个或更多网眼的图案的物理反射光线量/10}1/2，其中∑是一个片段中图案的总和。
可感觉的视觉反射光线与物理反射光线之比较如图2所示，通过沿着z轴朝着台面的方向来观察，可以检测本发明球形多面型切割钻石和传统球形多面型切割钻石的物理反射光线量、可感觉的视觉反射光线量、以及反射光线图案的数目。通过将视线角倾斜0度到27.92度来进行观察。在图2中显示了在zx平面中倾斜的视线角。通过在xy平面内将视线绕z轴旋转来进一步检测反射光线量。但是，在本说明中省略了检测的结果。下面描述钻石样品的结构。在本发明钻石中，下斜部角(p)是38.5度；冠部角(c)是27.92度；台面直径(Del)是0.55；星面末端距离(fx)是0.75；下环面的顶点距离(Gd)是0.2；以及环带高度(h)是0.026。在传统钻石中，下斜部角(p)是40.75度；冠部角(c)是34.5度；台面直径(Del)是0.53；星面末端距离(fx)是0.7；下环面的顶点距离(Gd)是0.314；以及环带高度(h)是0.02。图3是显示当视线角改变时从本发明钻石和传统钻石传出的物理反射光线总量的图表。图4是显示当视线角改变时从本发明钻石和传统钻石的面传出的物理反射光线量的图表。图5是显示当视线角改变时本发明钻石和传统钻石传出的可感觉的视觉反射光线总量的图表。图6是显示当视线角改变时从本发明钻石和传统钻石的面上传出的可感觉的视觉反射光线量的图表。图7是显示当视线角改变时本发明钻石和传统钻石的反射光线图案总数量的图表。图8是显示当视线角改变时本发明钻石和传统钻石的反射光线图案数量的图表。图9是显示当视线角改变时本发明钻石和传统钻石的每个图案的反射光线量的图表。
如图3中的图表所示，当从台面的右上方(当视线角为0时)处沿着z轴方向观察钻石时，从传统球形多面型切割钻石传出的物理反射光线总量略大于从本发明钻石所传出的。当图2中所限定的视线角增加至大约25度时，如图3中所示从本发明钻石和传统钻石中传出的物理反射光线量变得大约彼此相等。图4的图表显示了从钻石的环带上的各面也就是台面和冠面(斜面、上环面、星面)传出的物理反射光线量。从传统钻石的斜面传出的物理反射光线量特别大。从本发明钻石的斜面传出的物理反射光线量也很大，尤其是，从本发明钻石的台面传出的反射光线量大于从传统钻石的台面所传出的。
图5和6显示了当以同样的方式观察本发明钻石和传统钻石时，从本发明钻石和传统钻石传出的可感觉的视觉反射光线的反射光线量之间的比较结果。图5显示了从面上传出的可感觉的视觉反射光线总量。在视线角小于15度的观察情况下，本发明的钻石要比传统钻石明亮大约30％。当视线角在15到25度的范围内时，从本发明的钻石和传统钻石中传出的可感觉的视觉反射光线量就会彼此大约相等。从图5和图3的比较中可以明显地看出，在物理反射光线量上，本发明钻石要比传统钻石昏暗，但是在可感觉的视觉反射光线量上要比传统钻石明亮许多。这个比较结果显示观察者从本发明的钻石看到的视觉光线量大于从传统钻石看到的，且本发明的钻石可以使观察者感觉到它比传统钻石更明亮。当视线角增加超过15度，从本发明的钻石和传统钻石中传出的可感觉的视觉反射光线量就会变得彼此大约相等。因此对于本发明的钻石最好在台面上沿着靠近z轴的方向观察。如图6所示，从斜面上传出的可感觉的视觉反射光线量最大，从台面上所传出的为第二大，而从环面上所传出的为第三。
图7和8显示了从本发明钻石和传统钻石传出的反射光线的反射图案的数量之间的比较结果。图7显示了反射光线图案的总数量，且图8显示了面上的反射光线图案相对于视线角的数量。从图7可以理解，本发明的钻石的图案数量比传统钻石的大60到70％。从图8中可以明显地看出斜面的图案数量增加了。
图9是绘制了每个反射光线图案所获得的反射光线量相对于视线角的图表。在沿着靠近垂直于钻石中心的台面的线观察的情况下(当视线角很小)，从本发明钻石传出的各个图案的反射光线量小于传统钻石所传出的。从该事实可以明显地看出，当同时考虑图7，本发明钻石增加了更精细的图案。但是，当视线角是15度或更大时，从本发明钻石传出的各个图案的反射光线量实质上与传统钻石所传出的是相同的。
图10、11、12和13是显示当入射光线与z轴的入射角以10度逐步变化时所得到的图案频率相对于以视线角0、10、20和图7所示的27.92度观察钻石时的直方图，其中显示了本发明钻石和传统钻石的反射光线图案的总数量。在这些直方图中，10度范围内的角度以横坐标指示，且横坐标上指示的数值是该范围内的中值。例如，“5”表示从0到10度的范围。在图10中所示的以0度视线角观察本发明的钻石的结果中，合成图案的最大部分与25(即在角度从20到30度的范围内)指示的入射角入射钻石的光线相对应，且不存在图案与以等于或大于50度的角度入射的光线相对应。另一方面，在传统钻石的情况下，图案在入射角从0到70的范围上广泛地分布。在图11所示的视线角为10度的观察结果中，本发明钻石具有对于入射角从0到80度的分布的图案。但是，绝大部分图案是在入射光线的入射角从10到40度时形成的。在图12所示的视线角为20度的观察结果中，本发明钻石的绝大部分图案由入射角从10到50度的入射光线形成。在图13所示的视线角为27.92度的观察结果中，形成本发明的图案的入射光线分布更广泛，且该分布变得与传统钻石的情况相类似。
从上述本发明的钻石与传统钻石的比较中，可以肯定地得出以下结论(a)在物理反射光线量上传统钻石在某些程度上胜过本发明钻石，但本发明钻石在可感觉的视觉反射光线量上优于传统钻石。从冠主面(斜面)传出的可感觉的视觉反射光线量特别大。
(b)本发明钻石比传统钻石具有更大量的反射光线图案。并且，每个图案的反射光线量小于传统钻石的。这意味着本发明钻石具有更多数量的、更精细的图案。
(c)当以20度的视线角观察本发明的钻石时，就会主要观察到相对于z轴入射角为10到50度的入射光线形成的反射光线图案。在视线角为10度的观察情况下，反射光线图案主要是由入射角为10到40度的入射光线形成的。由于相对于z轴以小角度入射的入射光线被钻石前的观察者所阻挡且没有进入钻石，所以通过相对于z轴的角度为20到45度入射的光线形成的反射光线量来评估钻石，如下所述。
(d)当视线角为20度或更小，尤其是15度或更小时，上述特征是显著的。也就是说，当从台面的右上方处观察的时候，可以认出这些特征。
环带高度与可感觉的视觉反射光线的依赖关系环带高度(h)与可感觉的视觉反射光线量之间的关系已经检测过了。通过相对于从0.025到0.3的不同的环带高度(h)值而沿着台面上的z轴方向观察，从而测量出了从下斜部角(p)为38.5度和冠部角(c)为27.92度的多面型切割钻石传出的可感觉的视觉反射光线量。图14的图表显示了该测量结果。在图14中，横坐标代表相对于环带半径的环带高度(h)。纵坐标代表可感觉的视觉反射光线量。在图14中，用实线绘出的曲线表示沿着z轴的观察结果，用虚线绘出的曲线表示相对于z轴成10度的角度(以下特指“视线角”)观察的结果，用点划线绘出的曲线表示相对于z轴成20度的角度(20度的视线角)观察的结果。在图表的左下角标着“传统的0°”、“传统的10°”、“传统的20°”的点分别表示当沿着z轴观察钻石时，当相对于z轴成10度的角度观察钻石时，当相对于z轴成20度的角度观察钻石时从传统多面型切割钻石(下斜部角(p)为40.75度、冠部角(c)为34.5度、及环带高度(h)为环带半径的0.02)传出的可感觉的视觉反射光线量。
从图14可以明显地看出，从具有根据本发明的刻磨图案设计的钻石传出的可感觉的视觉反射光线量比从具有传统刻磨图案设计的钻石所传出的要大很多。而且，在具有本发明的刻磨图案设计的钻石中，如果环带高度(h)增加则可感觉的视觉反射光线量增加。当视线角为0度时展现出的可感觉的视觉反射光线量最大。可感觉的视觉反射光线量随着视线倾斜角的增加而减少。甚至当视线角为20度时，从具有本发明的刻磨图案设计的钻石传出的可感觉的视觉反射光线量也要大于从具有传统图案的钻石所传出的。当视线角为0度时，可感觉的视觉反射光线量在h为0.2时最大，且如果高度变大它就会稍微减少。但是，当视线角为0度时的可感觉的视觉反射光线量在h为0.3时甚至要大于当视线角为10度时的。从这些结果可以理解，为了增加可感觉的视觉反射光线量，增加环带高度(h)是有效的。当环带高度(h)不大于0.3时，可感觉的视觉反射光线量大。
图15显示了当沿着钻石的z轴方向观察到反射光线时，通过钻石的台面传出的光线所沿的光路。图15A显示了沿着下斜部角(p)为38.5度、冠部角(c)为27.92度的球形多面型切割钻石的z轴方向传出的光线所沿的光路。通过台面传出的光线是已通过冠面进入的光线。通过靠近台面外围的部分传出的光线是已通过靠近环带的冠面的部分进入的光线。而且，已通过环带表面或面进入的光线从靠近该台面外围的部分传出。
图16是绘制在沿着z轴方向传出的反射光线中的通过环带表面或面进入的光线的比例的图表。如果环带半径被分成100等分，则在环带的截面(垂直于z轴的截面)上形成有大约31000个网孔。假定从每个网孔传出一条光线，则图16的纵坐标以与光线相对应的单位显示了通过环带表面或面进入的入射光线的数量。图16中的横坐标表示环带高度(h)与环带半径的比率。
图16显示了当环带高度(h)从0.026变到0.2以及视线角作为参数时，通过环带表面或面进入的入射光线的数量。无论视线角为多少，当环带高度(h)增加时，通过环带表面或面进入的光线量也增加。当视线角为0度时，从环带的入射光线的数量小。但是，当视线角为10度时，通过环带高度为0.15的台面或面会进入976条光线，而且该光线的数量为光线总量的大约3％。当视线角为20度时，通过环带高度为0.15的台面或面会进入1734条光线，而且该光线的数量为光线总量的大约5.5％。
如上所述，在台面外围的附近可以观察到通过环带表面或面进入的大多数光线。但是在大多数情况下，甚至装饰钻石的环带部分都要嵌入底座。置于底座内的钻石的环带表面或面被该底座所覆盖。因此通过环带表面或面进入的光线减少了，从而越接近外围的台面的部分变得越昏暗。如果钻石的环带高度增加，则通过环带表面或面进入的光线比例就增加。在该情况下，如果钻石置于底座内从而阻碍了通过环带表面或面进入的光线，则存在于台面外围附近的昏暗部分就会变得更大。优选地，所有的光线中通过环带表面或面进入的光线比例设为5％或更小。更优选地，该比例设为3％或更小。观察钻石并不总是从台面的右上方，还可以沿着稍微倾斜的线。如果当环带高度(h)为0.15或更低的钻石置于底座内且由于该底座对光的阻挡该钻石变得更暗的情况下，色泽减少大约5％就是可容忍的，那么观察时钻石的倾斜角度(也就是视线角)可以设置为小于大约20度的值。如果容忍限度为3％，则倾斜角度可以设置为等于或小于10度的值。
下面将检测环带高度(h)的下限。冠部的每个上环面16与环带表面12相交，从而存在与环带表面共同的圆弧。上环面16的圆弧是向下方向的凸面。下斜部的每个下环面18与环带表面12相交，从而存在与环带表面12共同的圆弧。下环面18的圆弧是向上方向的凸面，且与环带表面上的上环面16的圆弧相对。图17是显示上环面16的圆弧以及彼此相对的下环面18的圆弧的状态的环带表面部分的放大示意图。当环带高度(h)减少时，上环面16的圆弧和下环面18的圆弧进入彼此相交的状态，且环带外围因此被切削而变得不同于圆形或多边形。如果当上环面的圆弧与下环面的圆弧开始彼此接触时环带高度(h)就是“最小环带高度”，则最小环带高度由下斜部角(p)和冠部角(c)来确定，如表1所示。但是，当环带高度(h)与环带半径的比率等于或大于0.026时，由上环面和下环面的两个圆弧形成的交线(稍微交叉的)就小到可以忽视该相交。从该表可以理解，环带高度(h)与环带半径的比率最好为0.030或更大。
因此，环带高度(h)与环带半径的比率为0.026至0.3，并且更优选为0.030至015。
表1
环带高度(h)与下斜部角(p)之间的关系已经检测过了。通过将环带高度(h)与环带半径的比率设为0.026、0.05、0.10及0.15并且将下斜部角(p)从38.25度增加至39.5度来进行研究。当从台面上的位置观察每个钻石时，就能测量出相对于0、10和20度的视线角的、可感觉的视觉反射光线量。图18显示了该测量结果。从图18可以理解，如果环带高度(h)增加则可感觉的视觉反射光线量就会增加，并且如果下斜部角(p)增加则可感觉的视觉反射光线量就趋向于减少。但是，随着视线角从0度增加到10度并从10度增加到20度，该趋向就减少。同时从该结果可以理解，当以小于20度的视线角观察钻石时，就可以识别出具有本发明球形多面型切割的钻石的特征。
下斜部角和冠部角在可感觉的视觉反射光线中的依赖关系当下斜部角(p)和冠部角(c)变化时，对可感觉的视觉反射光线量作了研究。当随着下斜部角(p)和冠部角(c)改变而观察到沿着z轴方向的反射光线时，通过检测钻石中光路的变化来做预先研究。图15示意性地显示了所检测的光路。
如图15中所示，通过台面的右半边向上延伸的粗实线表示通过左冠面进入的，在钻石中反射的，并通过台面的右半边传出的光线所沿的光路存在的范围。具有类似光路的光线存在于两条粗实线所示的光路之间。通过右冠面向上延伸的粗虚线表示通过左冠面进入的，在钻石中反射的，并通过右冠面传出的光线所沿的光路存在的范围。具有类似光路的光线存在于两条粗虚线所示的光路之间。同时，通过右冠面向上延伸的细实线表示从台面的左端进入的，在钻石中反射的，并通过右冠面传出的光线所沿的光路存在的范围。具有类似光路的光线存在于两条细实线所示的光路之间。在图15D中，由于通过冠面进入的并通过冠面传出的光线量小，因此没有由粗虚线所示的光路。
图15A显示了当在台面上沿着z轴的方向观察下斜部角(p)为38.5度和冠部角(c)为27.92度的球形多面型切割钻石时的光路。沿着z轴通过右手边台面传出的反射光线是已通过左冠面进入的光线。沿着z轴通过右冠面靠近环带的部分传出的反射光线是已通过左冠面的中心部分进入的光线。同时，沿着z轴通过右冠面靠近台外围的部分传出的反射光线是已通过左冠面靠近左手边台面外围的部分进入的光线。
图15B显示了在冠部角(c)增加了3度而被设为30.92度但同时具有相同的38.5度的下斜部角(p)的钻石中传播的反射光线所沿的光路。沿着z轴通过右冠面靠近环带的部分传出的反射光线是已通过左冠面的中心部分进入的光线，即，那些沿着图15A中所示的光路传播的光线。但是在该钻石中，入射角度增加了。而且，入射光线的面积减少了。由于这个原因就认为反射光线的强度减少了。如果冠部角(c)进一步增加，即使未图示，当冠部角(c)为31.395度时入射角度也会进一步增加且达到临界状态，并且光线不通过冠面进入及从冠面传出。
图15C显示了冠部角(c)相反减少了2度而被设为25.92度但同时具有相同的38.5度的下斜部角(p)的钻石中传播的反射光线所沿的光路。沿着z轴通过右手边台面传出的反射光线是已通过左手边冠面进入的光线。但是，通过台面的中心区域传出的光线丢失掉了且相应部分变得较暗。
为了比较，图15D显示了下斜部角(p)为40.75度而冠部角(c)为34.5度的、具有传统刻磨图案设计的钻石中传播的反射光线所沿的光路。通过右手边台面传出的反射光线是已从左手边台面外围附近与左手边冠面位置之间的部分进入的光线。通过右手边冠面传出的反射光线是已通过在台面中心附近的左手边台面的部分进入的光线。
从图15可以想象出，具有根据本发明的刻磨图案设计的钻石的冠面，也就是斜面的状态会很明亮地闪耀。但是，在具有根据本发明的刻磨图案设计的钻石中，如图15B所示如果冠部角(c)增加了，冠面，也就是斜面就会变得较暗。如果冠部角设为这样的值即入射角等于或大于相应于临界状态的值，则从斜面传出的光线就会非常弱。因此必须将冠部角(c)维持在相应于临界状态的值以下。由于当下斜部角P＝1/4×{(sin-1(1/n)+sin-1(1/n sinc))×180/π+180-2c}(其中n是钻石的折射率、π是圆周率、及下斜部角(p)和冠部角(c)都由度(°)来表示)时入射角达到临界状态，则每个冠部角(c)和下斜部角(p)必须在满足这样的范围内p＜1/4×{(sin-1(1/n)+sin-1(1/n·sinc))×180/π+180-2c}为了检测下斜部角(p)和冠部角(c)的有效范围，通过将下斜部角(p)设为38、38.5、39和39.5度，并相对于下斜部角(p)的各值将冠部角(c)在25.3和34.3度之间、23.42和42度之间、21.5和30.5度之间或19.5和29.5度之间变动，来检测沿着z轴观察时可感觉的视觉反射光线量以及图案的数量。图19和20显示了当下斜部角(p)作为参数时，相对于根据所有通过冠面(包括环带表面)和台面进入的入射光线的反射光线，可感觉的视觉反射光线总量和冠部角(c)之间的关系以及图案总量和冠部角(c)之间的关系。各个下斜部角和冠部角在上述范围内的每块钻石的可感觉的视觉反射光线量都大于588，而具有传统刻磨图案设计的钻石(下斜部角(p)40.75度；冠部角(c)34.5度)的可感觉的视觉反射光线量为507。因此，从本发明中的每块钻石传出的可感觉的视觉反射光线量都大于从传统钻石所传出的。而且，对于任何下斜部角和冠部角，本发明中的每块钻石的图案数量都大于具有传统刻磨图案设计的钻石为192的图案数量。
介绍有效可感觉的视觉反射光线当观察者以朝向台面的方向观察钻石时，从正好位于观察者背后的位置传出的光线对于该观察者来说是封锁的，并不进入钻石。而且，如上面参照图10和11所述，从z轴以等于或大于45度的角度入射钻石的光线对反射光线图案的形成，也就是钻石的光彩不具有有效影响。当从台面上的位置(沿着z轴的方向)观察钻石时，与z轴的角度范围以20到45度来通过钻石的冠面和台面进入的光线所形成的可感觉的视觉反射光线量对钻石的光彩具有有效影响。因此，以这种方式所获得的可感觉的视觉反射光线量将称为有效可感觉的视觉反射光线量。
图21显示了通过相对于下斜部角(p)的不同值37.5、38、38.5、39、39.5、40和41度来改变冠部角(c)，从而检测有效可感觉的视觉反射光线量的结果。具有传统刻磨图案设计的钻石的、有效的可感觉的视觉反射光线量大约为250。当下斜部角(p)为37.5度时，通过将冠部角(c)设为31度从而得到有效可感觉的视觉反射光线的最大量。通过在27到34度的范围内设置冠部角(c)，可以获得大约300或更大的有效可感觉的视觉反射光线量。当下斜部角(p)为38度时，通过将冠部角(c)设为28.3度从而得到有效可感觉的视觉反射光线的最大量。假如这样，甚至当冠部角(c)设为25.3度时，也可以获得320或更大的有效可感觉的视觉反射光线量。但是，如果冠部角(c)增加至31.3度时，有效可感觉的视觉反射光线量就会变得相当小。这可能是因为当如上面参照图15B所述冠部角(c)为大约32.6度时，通过冠面进入而通过冠面突现反射光线的入射光线就达到了临界状态。在某种情况下，随着冠部角的进一步增加，有效可感觉的视觉反射光线量会暂时增加。但是，在该情况下，当冠部角进一步增加时，有效可感觉的视觉反射光线量就会减少。当冠部角(c)为34.3度时，有效可感觉的视觉反射光线量为211。在该状态下，本发明钻石的光泽变得比传统钻石的低。
当下斜部角(p)为38.5度时，通过将冠部角(c)设为27.92度从而得到有效可感觉的视觉反射光线的最大量。随着冠部角(c)从该值进一步增加，当冠部角(c)为30.92度时反射光线量就减少并达到最小值。这可能是因为，当冠部角(c)为大约31.4度时，冠面上入射光线的入射角度就达到了临界状态。当冠部角(c)变得小于27.92度时，反射光线量也减少。当冠部角等于或小于25度时，有效可感觉的视觉反射光线量大约为300。当冠部角(c)等于或大于23度时，本发明钻石的有效可感觉的视觉反射光线量就大于传统钻石的。
当下斜部角(p)为39度时，通过将冠部角(c)设为26度从而得到有效可感觉的视觉反射光线的最大量。随着冠部角(c)从该值进一步增加，有效可感觉的视觉反射光线量就减少。当冠部角(c)为30.5度时，有效可感觉的视觉反射光线量大约为300。由此推理，当冠部角(c)为大约30.2度时，冠面上入射光线的入射角度就达到了临界状态。相反，随着冠部角从26度减少，有效可感觉的视觉反射光线量会变得更小。当冠部角(c)为23度时，有效可感觉的视觉反射光线量大约为300。当冠部角(c)小于该值时，有效可感觉的视觉反射光线量会进一步减少。当冠部角(c)等于或大于22.5度时，本发明钻石的有效可感觉的视觉反射光线量就大于传统钻石的。
当下斜部角(p)为39.5度时，有效可感觉的视觉反射光线量一般就会减少。当冠部角(c)在25度附近时，有效可感觉的视觉反射光线量最大但其值大约为380。随着冠部角(c)从该值进一步增加，反射光线量就减少。而且，随着冠部角(c)从该值减少，反射光线量也就减少。当冠部角(c)为大约20度时，本发明钻石的有效可感觉的视觉反射光线量就小于传统钻石的。因此，为了将反射光线量设为与250(即传统钻石的反射光线量)比较有充分余量的270或更大，就必须将冠部角设为21度或更大。但是，对于有效可感觉的视觉反射光线量来说，当下斜部角(p)为40度时的基本等于当下斜部角(p)为39.5度时的，并且，与其最大值相应的冠部角(c)小于当下斜部角(p)为39.5度时的。因此，如果冠部角(c)稍微减少，甚至当下斜部角(p)为40度时也可以观察到基于大量有效可感觉的视觉反射光线的较高的光泽。而且，当下斜部角(p)为41度时，即使当冠部角减少了，有效可感觉的视觉反射光线量也不会有显著减少。于是，可以理解，如果下斜部角(p)不大于41度，就能够获得最佳效果。
相反，当下斜部角(p)小于37.5度时，从冠主面(斜面)的上部(即靠近台部外围的部分)进入的光线，就会通过底面附近的部分从钻石背面泄漏。沿着z轴从钻石台部上的位置观察时，斜面或星面的上部可能会变得更暗。因此，下斜部角(p)就必须为37.5度或更大。
从有效可感觉的视觉反射光线量的观点看，必须在下斜部角(p)为38度时将冠部角(c)设为25.3度或更大，而在下斜部角(p)为39.5度时将冠部角(c)设为21度或更大。根据有效可感觉的视觉反射光线量最严格的要求，当下斜部角(p)为38度时就连接到与25.3度冠部角(c)相应的点以及当下斜部角(p)为39.5度时就连接到与21度冠部角(c)相应的点的直线是c＝-2.8667×p+134.233。图22的图表中一起绘制了大于该等式的直线的冠部角c、限定了使入射角保持在低于临界状态的条件的关系表达式p＜1/4×{(sin-1(1/n)+sin-1(1/n·sinc))×180/π+180-2c}、以及要求将下斜部角(p)设为37.5到41度的条件。当下斜部角(p)和冠部角(c)位于由图22中所示的四条直线围绕的范围内时，有效可感觉的视觉反射光线量足够大，并就可以获得高度明亮的钻石。台面直径与有效可感觉的视觉反射光线之间的关系台面直径(Del)对有效可感觉的视觉反射光线量的影响已经检测过了。对于下斜部角(p)设为38.5度的且台面直径(Del)与环带直径的比率设为0.45、0.5和0.55的钻石来说，当把冠部角(c)从24.92变到30.92度时，就会获得可感觉的视觉反射光线总量、反射图案的总量以及有效可感觉的视觉反射光线量。图23、24和25显示了所得到的值。当台面直径与环带直径的比率为0.5或0.55时，可感觉的视觉反射光线总量、反射图案的总量以及有效可感觉的视觉光线量等的各值都要大于台面直径为0.45的钻石的相应值。台面直径与环带直径的比率必须为0.45或更大。在台面直径设为0.5的和0.55的钻石之间的比较中，将台面直径设为0.55的可感觉的视觉反射光线总量及有效可感觉的视觉反射光线量的各值都基本没有增加。不利地，如果台面直径从0.5变到0.55，则反射图案的数量倾向于减少。由此认为台面直径限制为0.60是优选的。在具有根据本发明的刻磨图案设计的钻石中，斜面的光泽高于台面的光泽。从增加斜面大小的观点来看，台面直径的限度达到相当小的值是更可取的。
改进的球形多面型切割的实施例已经相对于普通球形多面型切割而描述过了根据本发明的装饰钻石的刻磨图案设计。在普通球形多面型切割中，上环面16和两个下环面18它们中间介入了环带12并彼此相对，斜面14和斜主面17也以同样的方式彼此相对，正如图1和2所示。在具有普通球形多面型切割的钻石中，进入到斜面14且击到斜主面17(同样由其反射)的光线又击到斜主面17的相反面(同样由其反射)，并通过斜面14或台面11离开。
本发明的装饰钻石的刻磨图案设计可以运用到改进的球形多面型切割中，例如图26所示。此改进的球形多面型切割是这样形成的将图1中所示的普通球形多面型切割的冠部或下斜部绕z轴旋转22.5度。图26显示了具有从图1中所示的刻花改进而来的球形多面型切割的钻石1’，其中图26A是顶视图、图26B是侧视图、及图26C是底视图。
具备改进的球形多面型切割的钻石1’有与具备普通球形多面型切割的钻石1那部分的相对应部分。也就是说，钻石1’具有基本为圆形或多边形的环带12；在环带12之上向上形成的、几乎为多边截棱锥的冠部；形成了多边截棱锥的顶面的规则八边形台面11；以及在环带之下向下形成的、几乎为多棱锥的下斜部。
参照图26，显示了具有改进的球形多面型切割的钻石1’，穿过台面中心和下斜部多棱锥的中心顶点的直线将被称为中心轴(z轴)；包含中心轴和台面的规则八边形的顶点的各个平面将被称为第一平面21；穿过中心轴并将相邻的两个第一平面21之间形成的角度二等分的平面将被称为第二平面22，参见图1中所示。
具有改进的球形多面型切割的钻石的冠部与图1中所示的普通球形多面型切割钻石的相同，且它具有8个冠主面14、8个星面15、及16个上环面16。而且，下斜部具有8个斜主面17’及16个下环面18’。
每个冠主面14都是具有两个对顶的矩形平面或风筝形面，对顶之一与规则八边形台面11的其中一个顶点(例如图26A中所示的顶点A)相一致，而另一个对顶是含有顶点A的第一平面21(例如zx平面)与环带12的上外围相交而得交点B。该矩形平面还有另外两个对顶，每一个都位于相邻的第二平面22上，且一个顶点C或D与相邻的冠主面14的各个顶点是公共的。各个星面15都是由规则的八边形台面11的一边AA′和与两个相邻的冠主面14的公共顶点C相一致的一个顶点所定义的三角形AA’C，两个冠主面分别具有与该边的相对末端A和A’相一致的顶点。各个上环面16都是由一个冠主面14的其中的一个边(例如CB)(在一端与环带12的上外围相交)和包含该边的另一端C的第二平面22与环带12的上外围相交的点E所定义的三角形。
参照图26C，每个斜主面17’都是具有两个对顶的矩形平面或风筝形平面，对顶之一与一个第二平面22和环带12的下外围相交的点F’相一致，而另一个对顶与下斜部多棱锥的中心顶点G相一致。该矩形平面还有另外两个对顶H’和I’，每一个都位于相邻的第一平面21上，且一个边GH’或GI’以及一个顶点H’或I’与相邻的斜主面17’的各个顶点是公共的。各个下环面18’都是由一个斜主面17’的其中的一个边(例如F’H’)(在该边的一端与环带12的下外围相交)和包含该边的另一端H’的第一平面21与环带12的下外围相交的点J’限定的面。这里所做的描述不涉及底面顶点13。
在具有改进的球形多面型切割的钻石1’中，上环面16和下环面18’位于上部和下部位置，中间介入有环带12，彼此相对，如图26所示。但是，由于旋转了22.5度，下环面18’就处在了与斜面14相应的位置，而斜主面17’不处在与斜面14相应的位置。因此，从一个斜面14进入的光线被下环面18’反射，且反射光线击在下环面18’的反面，并同样由其反射，并通过冠部的斜面14或通过台面11离开。
图27显示了通过相对于下斜部角p的不同值37.5、38、39、40和41度而改变冠部角，从而对具有改进的球形多面型切割的钻石1’传出的有效可感觉的视觉反射光线量所进行测量的结果。从图27可以理解，下斜部角(p)和冠部角(c)位于图22所示的四条直线围绕的范围内的、改进的球形多面型切割钻石(当下斜部角(p)为37.5度时冠部角(c)为26.7到33.8度，当下斜部角(p)为38度时冠部角(c)为25.3到32.6度，当下斜部角(p)为39度时冠部角(c)为22.6到30.2度，当下斜部角(p)为40度时冠部角(c)为19.5到27.7度，当下斜部角(p)为41度时冠部角(c)为16.7到25.3度)的有效可感觉的视觉反射光线量要大于具有传统刻磨图案设计的钻石的有效可感觉的视觉反射光线量(大约250)。图28显示了有效可感觉的视觉反射光线最大值相对于下斜部角(p)的值的图。在图28中，还绘出了台面直径(Del)为0.5、星面末端距离(fx)为0.7、下环面顶点距离(Gd)为0.2、以及环带高度(h)为0.05的具有改进图案的球形多面型切割钻石的有效可感觉的视觉反射光线量的最大值。从图27和28可以理解，当改进的球形多面型切割的钻石处于根据本发明的下斜部角范围和冠部角范围内时，具有有利的、大量的有效可感觉的视觉反射光线。还可以理解，即使当台面直径和星面末端距离稍微改变时，光线量也基本不改变。
图29显示了具有最大化有效可感觉的视觉反射光线量的图案设计的、改进的球形多面型切割钻石，在台面直径(Del)为0.5、星面末端距离(fx)为0.7、下环面顶点距离(Gd)为0.2、以及环带高度(h)为0.05的情况下的、以及在台面直径(Del)为0.55、星面末端距离(fx)为0.75、下环面顶点距离(Gd)为0.2、以及环带高度(h)为0.05的情况下的下斜部角(p)和冠部角(c)。可以理解，即使当台面直径(Del)从0.55变到0.5时，对于相同的下斜部角(p)和冠部角(c)，也可以保持有效可感觉的视觉反射光线量的最大值。
图30显示了当沿z轴方向从钻石的右上方(0度视线角)观察根据本发明的改进的球形多面型切割钻石(台面直径(Del)0.55、星面末端距离(fx)0.75、下环面顶点距离(Gd)0.2、环带高度(h)0.05、下斜部角(p)40°、冠部角(c)23°)时，当入射光线与z轴的入射角以10°逐步变化时所获得的反射光线图案的频率。基本上没有从以等于或大于60度的大入射角的入射的光线合成的图案，并且许多出现的图案与处于10到50度或20到45度的范围内的入射角相对应。一个峰值相应于等于或小于10度的入射角而出现。但是，以该入射角方向进入的光线从观察者的背面传出，且基本上它们没有组成图案。
图31、32和33显示了相对于冠部角(c)的不同值，对根据本发明的台面直径(Del)为0.5(fx0.7、Gd0.2、h0.05、p40°)的球形多面型切割钻石以及根据本发明的台面直径(Del)为0.55(fx0.75、Gd0.2、h0.05、p40°)的球形多面型切割钻石的图案总量、可感觉的视觉反射光线总量、及有效可感觉的视觉反射光线量所进行测量的结果。这些图表分别与普通球形多面型切割钻石的图24、23和25相对应，且这些图表中所显示的值与图24、23和25中显示的值的顺序相同。从上述可以理解，本发明的刻磨图案设计还可以运用到改进的球形多面型切割。
观察钻石从上面所述可以明显地看出，当观察以根据本发明的球形多面型切割的方式切削的装饰钻石时，如果从台面上的位置相对于钻石台面的垂直方向(z轴)成小于20度的角度观察通过台面和冠面进入并通过台面和冠面传出的光线时，钻石的特征就能被最好地感觉出来。通过钻石的台面和冠面进入的入射光线在0到90度的角度范围内分布可能足够了。入射光线在10到50度的角度范围内分布更好，而在20到45度的角度范围内分布是尤其优选的。
由于上述已经描述了人眼观察的情况，而对于人，还可以通过利用数字式照相机对钻石的反射光线图案成像或在CRT等上成像或利用CCD照相机获得的信号来观察钻石。
通过在相同的条件下对根据本发明的球形多面型切割钻石和传统的球形多面型切割钻石所进行观察和比较，可以抓住本发明钻石的特征，例如，相对于垂直于台面的线成20到45度的角度均匀入射在台面和冠面上的光线照射钻石，且以小于20度的视线角从台面上同时观察钻石这样的条件下。在相同的条件下，且在相同的视野范围内，通过具有双物体透镜的显微镜也可以观察两种钻石。而且，在利用数字式照相机的相同的条件下，通过照相也可以比较两种钻石。
如上所述，具有根据本发明的刻磨图案设计的钻石有大量的可感觉的视觉反射光线，并且它比传统钻石看起来明亮。而且，本发明钻石比传统钻石具有更大量的反射光线图案。当视线角小于20度，尤其是小于15度时，这些特征是显著的。每块图1中所示的球形多面型切割钻石1和图26中所示的改进的球形多面型切割钻石1’都具有这些特征。但是，当观察者观察并比较钻石1和钻石1’时，观察者可以识别出其间的轻微差别并且还可以被装饰钻石的新颖性所打动。
图34、35和36是当从上面观察本发明的钻石1、改进的球形多面型切割钻石1’以及传统钻石时，所看到的反射光线图案的放大图。在图34中所示的钻石1的反射光线图案中，在台面和斜面内可以清楚地看到斜主面的轮廓线。相反，在图35中所示的钻石1’的反射光线图案中，斜主面出现在台面和星面内，但在靠近台面外围的地方，多重反射图案叠加在斜主面的轮廓线上。在该处，斜主面的轮廓线不清楚。因此，在钻石1的反射光线图案中，轮廓线能清楚地看到，且每个图案元素都给出了强烈而“酷”的印象—就象一块玻璃。相反，在改进的钻石1’的反射光线图案中，每个图案元素的末端看起来就好象是弯曲的，且给出了柔软的印象。而且，由于多重反射图案叠加在改进的钻石1’的反射光线图案中，该叠加的反射光线图案就具有深度或三维外观。在图34至36中所示的反射光线图案的比较中，还可以观察到其他特征。但是，它们给观察者留下了不同特征的印象。因此，在该说明书中不再对它们进行描述。
在与钻石1的比较中，钻石1’趋向于维持光线量，从而即使当相对于z轴以增加的视角观察钻石1’时光线量也不会过分小。
如上面详细所述，当从靠近垂直于台面的线处观察时，具有根据本发明的刻磨图案设计的装饰球形多面型切割钻石看起来比传统钻石更明亮。产生出了更大量的、精细的反射光线图案。而且由于该原因，可以观察到从本发明的钻石所传出的更高光泽。而且，因为反射光线图案主要是由以10到50度的角度(尤其是以20到45度的角度)入射的光线来形成的，因此，在钻石前的观察者可以观察到反射光线图案而不会阻挡入射光线。
权利要求
1.一种在装饰钻石的球形多面型切割设计中的刻磨图案设计，提供许多可感觉的视觉反射，包括具有上水平截面以及平行于上水平截面的下水平截面的、基本为球形或多边形的环带；位于环带的上水平截面之上的冠部，该冠部具有一个台面以及至少一个冠主面；和位于环带的下水平截面之下的下斜部，该下斜部具有至少一个斜主面，其中环带的上、下水平截面之间的环带高度(h)为环带半径的0.026至0.3倍，环带的斜主面与下水平截面之间的下斜部角(p)的范围是37.5度到41度，且环带的冠主面与上水平截面之间的冠部角(c)在满足下面公式的范围内c＞-2.8667×p+134.233，和P＜1/4×{(sin-1(1/n)+sin-1(1/n·sinc))×180/π+180-2c}，其中n钻石的折射率，π圆周率，p下斜部角的度数，和c冠部角的度数。
2.如权利要求1所述的提供许多可感觉的视觉反射的刻磨图案设计，其中环带高度(h)为环带半径的0.030至0.15倍。
3.如权利要求1所述的提供许多可感觉的视觉反射的刻磨图案设计，其中台面直径为环带直径的0.45至0.60倍。
4.如权利要求2所述的提供许多可感觉的视觉反射的刻磨图案设计，其中台面直径为环带直径的0.45至0.60倍。
5.一种在装饰钻石的刻磨图案设计中的刻磨图案设计，提供许多可感觉的视觉反射，包括基本为球形或多边形的环带，环带具有由上外围环绕的上水平截面，以及由下外围环绕的、平行于上水平截面的下水平截面；在环带的上水平截面上向上形成的、几乎为多边截棱锥形的冠部，该冠部具有位于多边截棱锥形的顶部的规则八边形台面、8个冠主面、8个星面和16上环面；以及在环带的下水平截面下向下形成的、几乎为多棱锥形的下斜部，该下斜部具有8个斜主面和16个下环面，其中中心轴为从下斜部多棱锥形的中线顶点贯穿到台面中心的直线；第一平面是每个从中心轴贯穿到台面的各8个顶点的面；而第二平面是每个从中心轴贯穿并将两个相邻的第一平面之间的角度分成两个相等的角度的面，其中各个冠主面都是具有两个对顶的矩形平面，对顶之一是台面的一个顶点而另一个是环带的上外围与经过台面顶点的第一平面的交点，该矩形平面还有另外两个对顶，每一个都位于相邻的第二平面上并与相邻的冠主面的顶点一致；每个星面都是三角形，其底部与台面的一个边相一致且顶点与两个相邻冠主面的相应顶点相一致，这两个冠主面每一个都具有经过该底部的两端的边；每个上环面都是三角形，其一个边与冠主面的一个边相一致并在该边一端穿过环带的上外围，且其一个顶点位于经过该边另一端的第二平面穿过环带的上外围处；各个斜主面都是具有两个对顶的矩形平面，对顶之一是第二平面与环带的下外围的交点而另一个在下斜部多棱锥形的中心顶点处，该矩形平面还有另外两个对顶，每一个都位于相邻的第一平面上，每个斜主面都有一个边与相邻的斜主面的一边相一致，且其两个顶点与相邻的斜主面的两个顶点相一致；以及每个下环面都是三角形，其一边与一个斜主面的边相一致并在该边一端穿过环带的下外围，且其一个顶点位于经过该边另一端的第一平面穿过环带的下外围处，其中环带的上下、水平截面之间的环带高度(h)为环带半径的0.026至0.3倍斜主面与环带的下水平截面之间的下斜部角(p)的范围是37.5度到41度，且冠主面与环带的上水平截面之间的冠部角(c)在满足下面公式的范围内c＞-2.8667×p+134.233，和p＜1/4×{(sin-1(1/n)+sin-1(1/n·sinc))×180/π+180-2c}，其中n钻石的折射率，π圆周率，p下斜部角的度数，和c冠部角的度数。
6.如权利要求5所述的、提供许多可感觉的视觉反射的刻磨图案设计，其中环带高度(h)为环带半径的0.030至0.15倍。
7.如权利要求5所述的、提供许多可感觉的视觉反射的刻磨图案设计，其中台面直径为环带直径的0.45至0.60倍。
8.如权利要求6所述的、提供许多可感觉的视觉反射的刻磨图案设计，其中台面直径为环带直径的0.45至0.60倍。
9.一种观察装饰钻石的方法，包括下列步骤提供了包括基本为球形或多边形的环带、冠部和下斜部的球形多面型切割的装饰钻石，该环带具有上水平截面以及平行于上水平截面的下水平截面，该冠部在环带的上水平截面之上并具有台面以及至少一个冠主面，且该下斜部在环带的下水平截面之下并具有至少一个斜主面，其中，环带的上、下水平截面之间的环带高度(h)为环带半径的0.026至0.3倍，环带的斜主面与下水平截面之间的下斜部角(p)的范围是37.5度到41度，且环带的冠主面与上水平截面之间的冠部角(c)在满足下面公式的范围内c＞-2.8667×p+134.233，和P＜1/4×{(sin-1(1/n)+sin-1(1/n·sinc))×180/π+180-2c}，其中n钻石的折射率，π圆周率，p下斜部角的度数，和c冠部角的度数，以及在钻石的台面上方来观察通过台面和冠面进入钻石的、并以与位于台面中心的垂直线之间的角度小于20度的视线从台面和冠面传出的光，该冠面包括冠主面、星面和冠环面。
10.如权利要求9所述的观察方法，其中进入钻石的光与位于台面中心的垂直线成10度至50度的角度。
11.如权利要求10所述的观察方法，其中进入钻石的光与位于台面中心的垂直线成20度至45度的角度。
12.如权利要求9所述的观察方法，其中钻石的环带高度(h)为环带半径的0.030至0.15倍。
13.如权利要求9所述的观察方法，其中钻石的台面直径为环带直径的0.45至0.60倍。
全文摘要
公开了能使观察者感觉到更美丽的装饰钻石的一种刻磨图案设计以及观察方法。该刻磨图案设计为球形多面型切割，它包括环带、环带上的冠部及环带下的下斜部。环带高度(h)为环带半径的0.026至0.3倍，斜主面的下斜部角(p)的范围是37.5度至41度，冠主面的冠部角(c)在满足下面公式的范围内c＞－2.8667×p+134.233，和p＜1/4×{(sin
文档编号A44C27/00GK1444886SQ0311071
公开日2003年10月1日 申请日期2003年2月19日 优先权日2002年2月19日
发明者川渊良范, 松村保 申请人:株式会社微笑智能