改进的矩形多角形切割钻石的制作方法

专利名称：改进的矩形多角形切割钻石的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有新型小面(facet)结构的钻石的矩形多角形切割。矩形多角形切割有时也称为公主切割(princess cut)。
背景技术：
装饰用切割钻石的尺寸取决于未加工石料的尺寸。特别是，冠高、底部深度和腰带尺寸都由未加工石料的尺寸决定。
即使钻石的尺寸相同，钻石的亮度也会因它的切割而改变。发明人为圆形的多角形切割钻石引入了概念“视觉可觉察的反射光线量”，基于此，本发明为了增加观察者观察钻石时能够觉察的亮度而发明了能提高视觉可觉察反射光线量的切割设计方案；其专利申请已经作出(2002年8月30日申请的日本专利申请2002-253011，以及它的对应国外专利申请，例如2003年1月23日申请的美国USSN 10/350388)。
在先前的圆形多角形切割钻石的专利申请中，按以下方式获得物理反射光线的量通过将钻石的半径分成100等份，相对每一目获取光线密度。由于钻石的半径为几个毫米，因此一个目面积为几百平方微米。仅仅相对30目或者更大些的图形(pattern)通过考虑人眼所能觉察的面积来计算光量。将视觉可觉察的反射光线量定义为相对所有图形的物理反射光线量的十分之一值的平方根，视觉可觉察的总反射光线量要相对所有图形来获得。即，视觉可觉察反射光线的量可通过以下等式计算视觉可觉察的反射光线量＝∑{(每份中相对30目和更大图形的物理反射光线量)/10}1/2，其中∑是一份中图形的总和。
当观察者在钻石的顶面上方观察钻石时，从观察者后方入射的光线被观察者挡住，因此它们到不了钻石。相反，入射角较大的光线不会有效地形成反射。于是，通过假设入射角度相对钻石顶部小面的法线(即连接顶部小面中心和底面的中心线)为20到45度的光线是有效光线，将上述范围入射光线的反射强度称为“有效视觉可觉察的反射光线量”，在上述专利申请中也已经研究了能够提高视觉可觉察反射光线量的切割设计方案。
在研究钻石的反射光线的过程中，当均匀的光线从整个周围部分的四周入射进来时，上述有效视觉可觉察反射光线量是很显著的；另一方面，当光从平面天花板上照射时，必需用cos2θ来表示光强度，其中θ是入射角度。
在矩形多角形切割中，形成在矩形的上横截面和与之平行的矩形下横截面之间的矩形的柱形腰带，在腰带上的冠部，在腰带下方的底部。因为经常要采用具有正方形腰带的矩形多角形切割，因此下面的描述将假设提供正方形的横截面。
正如

图16表示俯视图，图17表示侧视图，图18表示仰视图，传统的矩形多角形切割400具有位于矩形柱状腰带410上方的正方截棱锥形的冠部420和位于腰带410下方的正方锥形的底部440，所述柱状腰带410的横截面是正方形。在这些附图中，基于原点在水平横截面bb’bb’中心的坐标系统示出了x、y和z各轴，所述水平横截面的四个顶点位于腰带410的下部。把连接顶部小面中心和底面R的中心线作为z轴，把水平横截面bb’bb’作为xy平面。正方截棱锥形的冠部420在它的表面上有顶部小面421、四个斜小面(bezel facet)423、四个冠部腰带小面427、四个第二斜小面429和八个星形小面431。顶部小面421位于与xy平面平行的平面上。顶部小面421是截棱锥形冠部420的顶面；其中四个第一顶点F、F’分别位于正方形腰带410的上部顶点B、B’附近，四个第二顶点Del每个都位于从连接四个第一顶点中相邻的两个第一顶点F、F’的线段的中点沿连接顶面中心和上述中点的连线向外移的点上；于是，顶部小面421是八角形，它是由四个第二顶点Del中的每一个与四个第一顶点F、F’中的相邻对的顶点连接而成的，所述四个第一顶点F、F’与腰带的四个顶点B、B’一一对应。斜小面423是四边形BCFD，其中的一对对角线顶点是顶点B和顶点F对或顶点B’和顶点F’对，其中顶点B和B’是腰带410的上顶点，顶点F和F’分别一对一地对应于顶点B和B’。每个冠部腰带小面427是梯形BB’CC’，它拥有腰带410的上横截面的侧边(例如BB’)和侧边BC、B’C’，所述侧边BC和B’C’是两个斜小面423(每个都以侧边的两端点B、B’中的任一个作为顶点)的侧边中最靠近上述腰带边沿BB’的侧边。第二斜小面429是三角形CC’Del，它以与冠部腰带小面427的侧边中的腰带边沿BB’平行且相对的侧边CC’和顶部小面421的顶点中与腰带小面427的侧边BB’的中点相对的第二顶点Del形成。星形小面431是三角形CFDel，它由顶部小面421的侧边FDel、斜小面423的侧边CF和第二斜小面429的侧边CDel围合而成。
在正方棱锥形的底部440的外表面上有四个底部主小面441、四个底部腰带小面443和分割介于底部主小面441与底部腰带小面443之间的那部分的多个小面447、449和451。每个底部主小面441都是四边形bLRL’，其中位于腰带下部的顶点b和正方棱锥形底部440的下部顶端(底面)R是一对对角线顶点。穿过正方棱锥形底部440的下部顶端R和顶部小面中心的直线称为“中心线”(Z轴)，而包括该中心线、并将正方形腰带的边沿在其中点分开的平面称为“中心分割平面”(zx或yz平面)。每个底部小面441都有顶点L和L’，它们在中心分割平面上彼此相对，一对相邻的底部小面共用连接着位于插入这对小面的中心分割平面上的顶点L和下部顶端R的侧边LR。每个底部腰带小面443是三角形bb’S，它以腰带的下部横截面的侧边bb’和位于与侧边bb’交叉的中心分割平面上的点S形成。底部主小面441(bLRL’)和底部腰带小面443(bb’S)共用腰带的顶点。介于底部主小面441的侧边中穿过腰带下部横截面的顶点b的侧边bL和穿过该同一个腰带顶点b的底部腰带小面443的侧边bS之间有两条边界线bM和bN，它们的端点位于为顶点L所共用的中心分割平面上；于是，因为这两根边界线，就在两个小面441和443之间形成了三个三角形447、449和451，这三个三角形共用为两个小面441、443所共用的顶点。
对于矩形多角形切割而言，人们已经对能够扩大视觉可觉察反射光线量的切割作了研究。由此人们发现，在矩形对角线切割中，一旦冠部高度、底部深度和腰带尺寸得到确定，顶部小面和星形小面的尺寸就固定了，这样就不可能通过选择最佳冠部角度来增大视觉可觉察的反射光线量。冠部高度的变化可导致顶部小面和星形小面尺寸的变化，但是冠部高度改变的可能性取决于未加工石料的尺寸。现在，已经披露了以下事实为了增大视觉可觉察的反射光线量而减小顶部小面的尺寸并扩大星形小面的尺寸，不可避免地导致顶部小面高度的增加；于是，第二斜小面与顶部小面所成的角度或由腰带的上或下四顶点形成的水平横截面(xy平面)变得大于由位于腰带上部横截面一侧上的冠部腰带小面与顶部小面所成的冠部角度或由腰带的上或下四顶点构成的水平横截面(xy平面)，从而使切割变得不实际。
发明概述于是，本发明的目的是提供一种改进的矩形多角形切割钻石，它的小面结构具有为增大视觉可觉察反射光线量目的而提供的最佳形状。
另外，本发明的另一目的是提供一种基于上述小面结构和为了增大视觉可觉察反射光线量而优化的切割方案。
依照该发明，改进的矩形多角形切割钻石包括矩形的柱状腰带、在腰带上方形成的冠部、在腰带下方形成的底部，在冠部的顶部有八边形顶部小面。矩形柱状腰带具有与顶部小面平行且位于腰带和冠部之间的交界上的上部矩形横截面。冠部的外周表面包括四个梯形的冠部腰带小面或上部腰带小面、四个下部三角形斜小面、四个上部三角形斜小面、四个第二三角形斜小面和八个三角星形小面。顶部小面有四个第一顶点和四个第二顶点，四个第一顶点中的每一个都与腰带上部横截面的四个顶点中的每一个相邻，四个第二顶点中的每一个都位于沿着与垂直于顶部小面的线(此后称为“中心线”)相反的方向从两相邻第一顶点之间的中点移位的点上。四个冠部腰带小面和四个下部斜小面沿着并在该边界上方交替排列成一排。四个冠部腰带小面中的每一个都有与腰带的上部横截面的侧边重合的底边，每个下部斜小面都有一顶点、穿过该顶点的两条侧边和与该顶点相对的底边，所述顶点与腰带的上部横截面的每个顶点重合，并为每个下部斜小面两侧的两个冠部腰带小面所共有，所述两条侧边每条都与两个冠部腰带小面中每一个的侧边重合，所述底边的两端点每个都与两个冠部腰带小面中的每一个所拥有的顶点重合。四个上部斜小面、四个第二斜小面和八个星形小面在顶部小面与具有冠部腰带小面和下部斜小面的排之间另外排列成一另外排。每个上部斜小面有一个与顶部小面的第一顶点之一重合的顶点和与下部斜小面的底边重合的底边。每个下部斜小面和顶部小面形成的角度大于每个上部斜小面与顶部小面之间的角度。
底部包括四个矩形底部主小面和位于底部外周表面上的多个三角形底部腰带小面或者底部腰带小面。每个底部主小面有两个相对的顶点，一个顶点是钻石在中心线上的顶端(apex)，另一顶点与腰带的每个下部顶点重合；两条侧边，它们每一个都位于穿过中心线和腰带的两相邻下部顶点之间的中心的平面(此后称为“中心分割面”)上，并与相邻底部主小面所拥有的侧边重合。
在本发明的改进的矩形多角形切割钻石中，底部包括四个三角形底部腰带小面。每个底部腰带小面都有与腰带的两相邻下部顶点之间的连线重合的底边，和位于穿过该底边的中心分割平面上并与底边相对的顶点。一个底部主小面和与该底部主小面相邻的底部腰带小面共用与腰带的一个下部顶点重合的顶点，底部主小面具有穿过该共用顶点和位于该同一中心分割平面上的端点的侧边，而与该底部主小面相邻的底部腰带小面具有穿过该共用顶点和位于该同一中心分割平面上的另一端点的侧边。在底部主小面的侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间，底部至少有两个三角形小面，拥有该共用顶点，并被至少一条通过共用顶点和位于同一中心分割平面上的端点的相邻边界线分开。在该底部主小面的侧边和底部腰带小面的侧边之间，底部有一到四条边界线，通过这些边界线分出2到5个三角形小面。
在本发明的改进的矩形多角形切割钻石中，底部可包括8个三角形底部腰带小面。每个底部腰带小面都有位于腰带侧小面和相交该腰带侧小面的中心分割平面之间的交叉线上的顶点，与该腰带侧小面的下部顶点重合的另一顶点以及位于中心分割平面上的分离的顶点。每个底部腰带小面都有一条位于中心分割平面上与相邻的那个具有与该同一腰带侧小面的另一下部顶点重合的顶点的底部腰带小面共有的侧边。两相邻的底部腰带小面之间形成这样一个角度中心分割平面上的共有侧边在它们之间形成脊。一个底部主小面和与该底部主小面相邻的底部腰带小面共同拥有与腰带的一个下部顶点重合的顶点。底部主小面具有通过该共有顶点和位于同一中心分割平面上的端点的侧边，而与该底部主小面相邻的底部腰带小面具有通过该共有顶点和位于该同一中心分割平面上的另一端点的侧边。在底部主小面的侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间，底部有至少两个三角形小面，拥有该共有顶点，被至少一根穿过该共有顶点和位于同一中心分割平面上的再另一端点的相邻边界线分开。在该底部主小面的侧边和底部腰带小面的侧边之间，底部具有一到四根边界线，通过这些边界线分出两到五个三角形小面。
在本发明的改进的矩形多角形切割钻石中，优选的是，底部具有一根穿过该腰带的共有顶点和位于同一中心分割平面上的另一端点的边界线，从而具有两个三角形小面，拥有该共用顶点，被底部主小面的侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间的相邻边界线分开。
在本发明的改进的矩形多角形切割钻石中，优选的是，下部斜小面与顶部小面之间的角度为23到26度，上部斜小面与顶部小面之间的角度比下部斜小面与顶部小面之间的角度小，为13到25度，底部主小面与顶部小面的角度为38到42度。
在本发明的改进的矩形多角形切割钻石中，假设中心线位于x、y坐标系的原点(0，0)，腰带的一个下部顶点在x、y坐标系的(2，2)处，那么优选的是，顶部小面上与腰带下部顶点相邻的第一顶点在x，y坐标系的(0.7到1.2，0.7到1.2)处，在底部主小面的侧边、底部腰带小面的侧边以及介于底部主小面的侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间的边界线中，与中心线最近的三条线在比顶部小面的第一顶点的x坐标更靠近原点的点相交中心分割面，且顶部小面上第二顶点的x坐标为1.3到1.6。
附图的简要说明图1表示依照本发明例1的改进的矩形多角形切割钻石的俯视图；图2表示依照本发明例1的改进的矩形多角形切割钻石的侧视图；图3表示一种本发明例1的改进的矩形多角形切割钻石的仰视图；图4是表示由依照本发明例1的改进矩形多角形切割钻石形成的第一象限反射图形的图解；图5是表示依照本发明例1的改进矩形多角形切割钻石的平均视觉可觉察反射光线量对底部角度的关系的曲线图；图6是表示依照本发明例1的改进矩形多角形切割钻石的平均视觉可觉察反射光线量对冠部角度的关系的曲线图；图7是表示依照本发明例1的改进矩形多角形切割钻石的平均视觉可觉察反射光线量对上冠部角度的关系的曲线图；图8表示依照本发明例2的改进矩形多角形切割钻石的俯视图；图9表示依照本发明例2的改进矩形多角形切割钻石的侧视图；图10表示依照本发明例2的改进矩形多角形切割钻石的仰视图；图11是表示由依照本发明例2的改进矩形多角形切割钻石形成的第一象限反射图形的图解；图12表示依照本发明例3的改进矩形多角形切割钻石的俯视图；图13表示依照本发明例3的改进矩形多角形切割钻石的侧视图；图14表示依照本发明例3的改进矩形多角形切割钻石的仰视图；
图15是表示由依照本发明例3的改进矩形多角形切割钻石形成的第一象限反射图形的图解；图16表示传统矩形多角形切割的俯视图；图17表示传统矩形多角形切割的侧视图；图18表示传统矩形多角形切割的仰视图；以及图19是表示由传统矩形多角形切割形成的第一象限反射图形的图解。
优选实施例的详细描述图1到3表示依照本发明例1的改进矩形多角形切割。图1表示相关切割的俯视图；图2是侧视图；图3是仰视图。在这些图中，将各x，y，z轴表示为原点位于由腰带的四个下部顶点构成的水平横截面的中心的坐标系。将连接顶部小面中心和底面R的中心线作为z轴，由腰带的下部四个顶点构成的水平横截面作为xy平面。甚至改进的矩形多角形切割100也包括介于矩形的上部横截面和与之平行的矩形的下部横截面之间的矩形柱状腰带110、位于腰带110上方的矩形截棱锥型的冠部120和位于腰带110下方的底部140。在下面的描述中，为了描述方便起见，将通过假设矩形腰带的上下横截面每个都是矩形、优选是正方形进行描述。
正方截棱锥形的冠部120的表面有顶部小面121、四个冠部腰带小面127、四个下部斜小面124、四个上部斜小面127、四个第二斜小面129和八个星形小面131。位于与xy平面平行的平面上的顶部小面121是截棱锥形冠部120的顶面，设有四个第一顶点F、F’，这些顶点都分别一对一地对应于正方的柱状腰带的四个上部顶点B、B’，顶部小面121是由四个第二顶点Del和分别与腰带110的四个顶点B、B’一一对应的四个第一顶点F、F’构成的八边形，所述四个第二顶点Del都位于从连接四个第一顶点中的一对相邻顶点(例如F和F’)的线段中点向外(沿着连接顶面中心和线段FF’的中点的连线远离中心线的方向)移动了的位置上。在图16所示的传统的矩形多角形切割400中，每个斜小面423都是四边形BCDF，它们以B和F或者B’和F’作为一对对角线顶点，其中顶点B和B’是腰带的上部横截面的顶点，顶点F和F’是顶部小面421上分别一对一地对应于上述顶点B和B’的顶点；但是，在图1所示的发明中，沿对角线CD形成弯曲，三角形BCD形成下部斜小面124，三角形FCD形成上部斜小面125。每个冠部腰带小面127是由腰带110的上部横截面的侧边(例如BB’)和在两个下部斜小面124(每个都以侧边BB’的端点B和B’作为顶点)的侧边中最靠近上述侧边BB’的侧边BC和B’C’构成的梯形。四个冠部腰带小面127和四个下部斜小面124沿腰带上部横截面的外围交替地水平排成一排。第二斜小面129是三角形CC’Del，它由冠部腰带小面127的侧边中与腰带的边BB’平行且相对的侧边CC’、顶部小面121的顶点中与腰带小面侧边CC’的中点相对的第二顶点Del构成。星形小面131是三角形CFDel，它由顶部小面121的侧边FDel、上部斜小面125的侧边CF和第二斜小面129的侧边CDel围合起来。四个上部斜小面129、四个第二斜小面129和八个星形小面131在顶部小面与上述下面序列之间水平地设置以形成一排。
正方棱锥的底部140的周围表面上有四个底部主小面141、八个底部腰带小面144、144’和通过分割底部主小面141与相邻底部腰带小面144、144’之间的表面区域而形成的多个小面147、149。底部主小面141是四边形bLRL’，其中正方形腰带110的顶点b和正方棱锥形的底部的顶端R(底面)成为一对对角线顶点。顺便，下部顶端R也位于中心线(z轴)上。底部主小面141在其不同的侧边上具有顶点L、L’，这些顶点分别位于中心分割面(即zx平面)或者另一中心分割面(即yz平面)上；一对相邻的底部主小面共同拥有连接顶点L与下部顶点R的侧边LR，其中所述顶点L位于介于相邻的一对底部主小面之间的中心分割平面上。底部腰带小面144、144’分别是三角形gbN、gbN’，它们由以下点构成位于腰带110的侧小面和与该侧小面交叉的中心分割平面之间的交叉上的点g，腰带的下部顶点b和b’以及位于中心分割平面上的另一点N。底部主小面141(bLRL’)和底部腰带小面144(gbN)共同拥有腰带的下部顶点b。底部主小面141’和底部腰带小面144’(gb’N)共同拥有腰带的下部顶点b’。在图18所示的矩形多角形切割400中，底部腰带小面443是三角形Sbb’，它的一边是腰带的下边bb’；但是，在图3所示的矩形多角形切割100中，底部腰带小面144、144’都是三角形，它们共同拥有位于中心分割平面上的侧边gN，并围绕侧边gN彼此微微倾斜很小的倾斜角。两个底部腰带小面144、144’的任一交叉的x坐标约为2.2(假设点B的坐标为(2，2))。在底部主小面141的侧边中通过腰带110的顶点b的侧边bL和底部腰带小面144中通过腰带110的该同一顶点b并具有位于中心分割平面(例如zx平面)上的端点N的侧边bN之间有一条边界线bM；边界线bM穿过该同一腰带顶点b，并有一个位于同一中心分割平面上的端点M；通过边界线bM，在两小面141、144之间形成了两个三角形147和149，这两个三角形共用那个为两个小面141、144所共同拥有的顶点。
通过对图1到3所示依照本发明的改进矩形多角形切割100的上述描述与对图16到18所示传统矩形多角形切割400的前述描述的比较，可清楚地看到，在依照本发明的改进矩形三角形切割100中，斜小面BCFD沿对角线CD弯曲，于是将该小面分成下部斜小面124和上部斜小面125。在穿过腰带110的顶点B的x＝y平面上观察，将下部斜小面124和顶部小面121形成的角称为在B上的“冠部角度”。在该同一x＝y平面上观察，将相关的上部斜小面125和顶部小面121形成的角称为“上冠部角度”。在依照本发明的改进矩形多角形切割中，B上的冠部角度的优选角度为23到26°，B上的上冠部角度的优选范围是13到25°；B上的上冠部角度要比B上的冠部角度小。因为B上的上冠部夹角作得比较小，因此即使在冠高(从腰带面测得的顶部小面高度)保持相同时，能将顶部小面121的第一顶点F每个都设置在更靠近中心线(z轴)的位置。对于按照图1所示的方式布置的坐标轴，以B的坐标为(2，2)，顶部小面121的第一顶点F的x和y坐标可以是(0.7到1.2，0.7到1.2)。由此就能扩大星形小面131的面积和第二斜小面129的面积。另外，即使在将第一顶点F布置在更靠近中心线的位置时，也可将在zx平面上观察到的由第二斜小面129和xy平面形成的夹角作得小于在zx平面上观察到的点A上由冠部腰带小面127和xy平面(该平面平行于顶部小面)形成的冠部夹角，由此就能将冠部腰带小面127和第二冠部腰带小面129之间的交叉线作成突起的，从而可以进行切割。
当在z轴上观察光线通过冠部小面入射到矩形多角形切割的钻石上、在钻石内经过反射、从冠部的小面中射出时，可以看到，入射到顶部小面的F顶点邻域、斜小面和第二斜小面上、并从顶部小面的对角线邻域以及斜小面射出的光线量是主要的，而从星形小面和每个冠部腰带小面的中央部分射出的光线量居于次要位置。由斜小面射出的光强度是强的，但其相关面积却小。顶部小面的面积大，其图形的尺寸也都类似，它的反射强度高。在传统的矩形多角形切割中，星形小面的亮度和第二斜小面的亮度非常弱，但在依照本发明的改进矩形多角形切割中，星形小面、第二斜小面和顶部小面上出现的反射图形全都以对视觉可觉察而言为优选的方式变得类似，并且相应亮度变得强。另外，星形小面和第二斜小面的面积变大，这在增大反射亮度方面非常有效。
图4表示钻石经过了依照本发明的改进矩形多角形切割100后的反射图形，作为比较，图19表示钻石经过传统的矩形多角形切割400后的反射图形。这些图分别示出了位于图1和16所示钻石冠部的x和y轴之间的第一象限。小面边界用粗实线表示，图形边界用细线表示。在图形中所书的数字分别表示图形的有效视觉可觉察反射光线量。数字前边有减号(-)的图形是因光线入射到背面而在冠部形成的图形。另外，仅为小图形(minute pattern)示出了边界。
通过图4与图19的比较可以看出，与经过传统的矩形多角形切割的钻石400相比，在经过了本发明的改进矩形多角形切割的钻石100中，在其星形小面、第二斜小面和顶部小面上可以观察到对于视觉可觉察而言大小全都更加类似的反射图形。相反，在传统的矩形多角形切割400中，星形小面和第二斜小面的图形是细微的，背面光线却更大程度地显示图形。按照上面所述的，在传统的矩形多角形切割中更高程度地出现背面光图形，于是在将该钻石固定到托板上时，钻石的亮度会进一步变差。
在表1中收录了此处本发明采用的改进矩形多角形切割形状和传统矩形多角形切割形状的特征值和反射总量。表1中，CB表示B上的冠部夹角(度)，UCB表示B上的上冠部夹角(度)，PB表示B上的底部夹角(度)，CA表示A上的冠部夹角(度)，F表示点F的坐标(x＝y，因此仅给出一个值)，Delx表示在Del的x坐标，C表示在C的x坐标，Lx、Mx、Nx和Sx分别表示点L、M、N和S的x坐标。项目20-45表示由相对z轴的入射角为20到45度的光线产生的有效视觉可觉察反射光线量，项目0-90w表示经过cos2θ加权的入射光线的视觉可觉察反射光线量，其中θ是相对z轴的入射角，项“AVERAGE”是这两类视觉可觉察反射光线量的算数平均。由表1可清楚地看到，与传统的矩形多角形切割钻石相比，本发明的矩形多角形切割钻石的亮度绝对强得多。
表1

下面对本发明的改进矩形多角形切割钻石的形状特征值的优选值进行描述。在图5中示出了平均视觉可觉察反射光线量，它是点B上的底部夹角PB(度)在37到43度范围内变化的函数，对于范围为38到42度的底部夹角PB来说，平均视觉可觉察反射光线量为450或更高，因此底部夹角PB的优选范围落在38到42度的范围内。
如图6所示，对于范围为23到26度的点B冠部夹角CB(度)而言，其平均视觉可觉察反射光线量变大。图6表示经过矩形多角形切割的两块钻石的平均视觉可觉察反射光线量，它是点B上范围从22到27度变化的冠部夹角CB(度)的函数，其中一块钻石的点B上的底部夹角PB是41度，点A上的冠部夹角CA是45度，在另一块钻石中，点B上的底部夹角PB是42度，点A上的冠部夹角CA是43度。通过让冠部夹角落在优选范围23到26度内，平均视觉可觉察反射光线量可变大，而反射图形就具有对目测觉察来说为优选的完全相似的尺寸。在图7中，为点B上的底部夹角为41度/点B上的冠部夹角为25度的矩形多角形切割和各对应值为39度/24度的矩形多角形切割示出了平均视觉可觉察反射光线量，它们是范围在10到25度之间变化的上冠部夹角UCB(度)的函数；对于范围落在13到25度内的上冠部夹角而言，平均视觉可觉察反射光线量变为400或更高。另外，必要条件是上冠部夹角UCB小于冠部夹角CB，否则加工就变得不可行。
顶部小面上的F值是1.1的反射比F值为1.2的反射更强，此外，F值为1的反射比F值为1.1的反射强。但是，当F值变为0.7或更低时，第二斜小面的冠部夹角将变得大于点A上的冠部夹角CA，这样就使加工变得不可行。因此，F值应当为0.7到1.2。点A上的冠部夹角CA(度)落在围绕44到45度为中心的43到47度的范围内，没有显著的相关效果。
如果Del值不大于F值，就不能加工；为了将星形小面131和第二斜小面129的尺寸作得近乎相同，Del值优选为1.3到1.6。
为了将光线反射过顶部小面121、星形小面131和第二斜小面129，实践中建议将底部主小面141、底部的其它小面147、149设置在正位于顶部小面121下方，优选让Lx、Mx和Nx值小于F值。
图8到10表示经过本发明的改进矩形多角形切割的钻石的例2，而图12到14表示经过该同种切割的钻石的例3。图8和12是俯视图，图9和13是侧视图，图10和14是仰视图。通过图1、8和12的比较可以清楚地看出，其中的冠部结构都是相同的。通过图9和10与图2和3的比较可以清楚地看到，在例2的改进矩形多角形切割200中，介于底部小面241的侧边中通过腰带210的下部顶点b的侧边bL和通过腰带210的同一个顶点b且端点S在zx面上的底部腰带小面244的侧边bS之间，有两条通过同一顶点b且端点分别位于zx面上的表面分界线bM、bN，于是在两个小面241和244之间有三个小面247、249和251。
通过图13、14与图9、10的比较可以清楚地看到，在图13和14所示的例3的改进矩形多角形切割300中，底部腰带小面343在腰带310的边bb’的中点处不弯曲，而在图9和10所示的例2的改进矩形多角形切割200中，底部腰带小面沿通过腰带侧面的中心的侧边gS弯曲，且被分成两个小面244和244’。例2和例3的第一象限反射图形分别示于图11和15中。另外，表2还表示这些形状的视觉可觉察反射光线量和特征值。表2所用的符号与表1中的相同。由例1到3的视觉可觉察反射光线量可以清楚的看到，通过提高分割底部小面和与之相邻的底部腰带小面之间的部分的边界线数量来增加底部小面的数量不会必然增加视觉可觉察反射光线量。底部小面的数量越少，在加工步骤数量方面情况就越优选。但是，人们发现，象在例1和2中那样，底部腰带小面在其中心部分上的分割让反射图形彼此都相似。
表2

在上面对例1到例3的描述中，已利用正方形对矩形多角形切割作了详细描述，该类似描述也可用于正方形以外的其它四边形，例如长方形。在一边比相邻一边长很多的长方形情况下，可将介于底部主小面和底部腰带小面之间与更长边相邻的分割底部的线的数量作得多于与更短边相邻的相邻分割底部的线的数量。在底部主小面与底部腰带小面之间，既可以在与更长边相邻的部分设置5个三角形小面和在与更短边相邻的部分设置三个三角形小面，或可以在与更长边相邻的部分设置3到4个三角形小面和在与更短边相邻的部分设置2到3个三角形小面。在这样的矩形多角形切割中，优选的是让四个底部主小面与水平腰带横截面形成的夹角彼此相同。
正如已详细描述过的，在依照本发明的改进矩形多角形切割中，四个冠部顶点上的斜小面沿着平行于水平腰带横截面的对角线弯曲，于是将每个斜小面分成下部斜小面和上部斜小面。从而可将冠部的星形小面和第二斜小面作成与水平方向成小的倾斜角，并让它们具有大的面积。由此，星形小面、第二斜小面与顶部小面的反射图形的尺寸按照对视觉可觉察而言为优选的方式变得完全类似，由此它的亮度也变强。让星形小面和第二斜小面与水平方向成很小的倾斜角、并结合星形小面与第二斜小面的面积扩大，能够获得反射相当强(视觉可觉察反射光线量)的切割。
权利要求
1.一种改进的矩形多角形切割钻石，包括矩形柱状的腰带、在腰带上形成的冠部和在腰带下方的底部，所述冠部具有在其顶部的八边形的顶部小面，其中位于腰带与冠部的边界上矩形柱状腰带具有与顶部小面平行的上部矩形横截面，在冠部的外周围表面上冠部包括四个梯形冠部腰带小面、四个下部三角形斜小面、四个上部三角形斜小面、四个第二三角形斜小面和八个三角形星形小面，顶部小面具有四个第一顶点和四个第二顶点，四个第一顶点中的每一个都被设置相邻于腰带上部横截面部分的四个顶点中的每一个，而四个第二顶点中的每一个都位于从两相邻第一顶点之间的中点在与垂直于顶部小面的线(此后称为“中心线”)相对的方向上移动的点上，所述四个冠部腰带小面和四个下部斜小面都沿着所述边界并在所述边界上方交替排列形成一排，所述四个冠部腰带小面每个都有与腰带的上部横截面的侧边重合的底边，以及所述下部斜小面每个都有顶点、穿过顶点的两侧边以及与所述顶点相对的底边，所述顶点与腰带的上部横截面的每个顶点重合，并为位于每个下部斜小面两侧的两个冠部腰带小面所共有，所述两条侧边与两个冠部腰带小面中每一个的侧边重合，所述底边具有两个端点，每个都与两个冠部腰带小面中每一个拥有的顶点重合，所述四个上部斜小面、四个第二斜小面和八个星形小面在顶部小面与具有冠部腰带小面和下部斜小面的排之间排列形成另一排，所述上部斜小面每个都具有与顶部小面的第一顶点中的一个重合的顶点和与下部斜小面的底边重合的底边，所述下部斜小面每个与顶部小面所成的角度都大于每个上部斜小面与所述顶部小面之间的角度，以及在所述底部的外周围表面上所述底部包括四个矩形底部主小面和多个三角形底部腰带小面，所述底部主小面每个都具有两个相对的顶点，其中一个顶点是钻石在中心线上的下部顶端，另一个与腰带的每个下部顶点重合；以及两条侧边，每一个都位于穿过所述中心线和腰带的两相邻下部顶点之间的中心的平面(此后称为“中心分割面”)上，与相邻底部主小面所拥有的侧边重合。
2.根据权利要求1所述的改进的矩形多角形切割钻石，其中下部斜小面与顶部小面之间的角度为23到26度，上部斜小面与顶部小面之间的角度小于下部斜小面与顶部小面之间的夹角，并且为13到25度，而底部主小面与顶部小面成38到42度的角度。
3.根据权利要求1所述的改进的矩形多角形切割钻石，其中所述底部包括四个三角形底部腰带小面，每个都具有与腰带的两相邻下部顶点之间的连线重合的底边；以及位于相交该底边的中心分割平面上与该底边相对的顶点，一个所述底部主小面和与所述底部主小面相邻的底部腰带小面共同拥有与腰带的一个下部顶点重合的顶点，所述底部主小面具有穿过该共有顶点和位于同一中心分割平面上的端点的侧边，与底部主小面相邻的底部腰带小面具有穿过该共有顶点和同一中心分割平面上的另一端点的侧边，其中在底部主小面的所述侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间，所述底部有至少两个三角形小面，拥有所述共有的顶点，被穿过该共有顶点和位于同一中心分割平面上的一个端点的至少一个相邻边界线分开。
4.根据权利要求3所述的改进的矩形多角形切割钻石，其中所述底部有一条穿过该共有的腰带顶点和位于同一中心分割平面上的另一端点的边界线以具有两个三角形小面，其拥有该共有顶点，被底部主小面的侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间的相邻分界线分开。
5.根据权利要求3所述的改进的矩形多角形切割钻石，其中下部斜小面与顶部小面之间的角度是23到26度，上部斜小面与顶部小面之间的角度小于下部斜小面与顶部小面之间的角度，且为13到25度，而底部主小面与顶部小面所成的角度为38到42度。
6.根据权利要求3所述的改进的矩形多角形切割钻石，其中，假设中心线位于x，y坐标系的原点(0，0)上，而一个腰带下部顶点位于x，y坐标系的(2，2)上，顶部小面的与所述腰带下部顶点相邻的第一顶点位于x，y坐标系的(0.7到1.2，0.7到1.2)上，在底部主小面的侧边、底部腰带小面的侧边、以及介于底部主小面的侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间的边界线中，与所述中心线最近的三条线在比顶部小面的第一顶点的x坐标更靠近原点的点上与中心分割平面相交，顶部小面的第二顶点的x坐标是1.3到1.6。
7.根据权利要求1所述的改进的矩形多角形切割钻石，其中，所述底部包括八个三角形底部腰带小面，每个都具有位于腰带侧小面与相交该腰带侧小面的中心分割平面之间的交叉线上的顶点；与腰带侧小面的下部顶点重合的另一顶点；以及位于中央分割平面上的分离的顶点，每个底部腰带小面都有与相邻底部腰带小面共有的位于中心分割平面上的侧边，所述相邻底部腰带小面有一个与所述相同腰带侧小面的另一下部顶点重合的顶点，所述两相邻底部腰带小面之间有这样一个角度位于中心分割平面上的共用侧边在它们之间形成脊，一个所述底部主小面和与该底部主小面相邻的底部腰带小面共同拥有与所述腰带的一个所述下部顶点重合的顶点，所述底部主小面具有穿过所述共有顶点和位于同一中心分割平面上的端点的侧边，与所述底部主小面相邻的底部腰带小面具有通过所述共用顶点和位于该相同中心分割平面上的另一端点的侧边，其中在所述底部主小面的侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间，所述底部至少有两个三角形小面，其具有共有顶点，被至少一条穿过该共有顶点和位于同一中心分割平面上的再另一端点的相邻边界线分开。
8.根据权利要求7所述的改进的矩形多角形切割钻石，其中，所述底部具有一条通过腰带的共有顶点和位于同一中心分割平面上的另一端点的边界线，以具有两个三角形小面，其拥有该共有顶点，被位于底部主小面侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间的相邻分界线分开。
9.根据权利要求7所述的改进的矩形多角形切割钻石，其中下部斜小面与顶部小面之间的角度为23到26度，上部斜小面与顶部小面之间的角度小于下部斜小面与顶部小面之间的角度，且为13至25度，而底部主小面与顶部小面的角度为38到42度。
10.根据权利要求7所述的改进的矩形多角形切割钻石，其中，假设中心线位于x，y坐标系的原点(0，0)上，一个腰带下部顶点在x，y坐标系的(2，2)上，顶部小面中与腰带下部顶点相邻的第一顶点位于x，y坐标系的(0.7到1.2，0.7到1.2)上，在底部主小面的侧边、底部腰带小面的侧边以及介于底部主小面的侧边和与该底部主小面相邻的底部腰带小面的侧边之间的边界线中，与所述中心线最接近的三条线在比顶部小面的第一顶点的x坐标更靠近原点的点相交中心分割平面，且所述顶部小面的第二顶点的x坐标是1.3到1.6。
全文摘要
一种钻石，它经过改进的矩形多角形切割制造而具有为了提高视觉可觉察反射光线量目的的最佳形状的小面结构。在矩形的多角形切割钻石中，四个冠部顶点上斜小面每个都沿平行于腰带的对角线弯曲，从而产生将斜小面分成下部斜小面和上部斜小面的小面结构。可将上部斜小面的上冠部角度做得小于下部斜小面的冠部角度，由此即使在不改变冠高的情况下，通过将顶部小面做得略小一些，就能将具有强反射能力的星形小面和第二斜小面与水平面的倾角做得很小，将其面积做得大。于是，反射图形的尺寸按照对视觉可觉察而言为优选的方式变得完全类似，让星形小面和第二斜小面与水平面成小的倾角，并结合星形小面和第二斜小面的面积扩大，能让反射变得非常强。
文档编号A44C17/00GK1500607SQ200310119700
公开日2004年6月2日 申请日期2003年10月31日 优先权日2002年11月1日
发明者松村保, 伊藤明, 川渊良范, 范 申请人:株式会社微笑智能