способ определения ценности драгоценного камня

Формула изобретения

1. Способ определения положения, по меньшей мере, одного включения в алмазе, содержащий

(a) обеспечение материала, содержащего халькогенидный элемент 16 группы;

(b) повышение температуры материала до 100-400°C для достижения расплавленного состояния;

(c) помещение алмаза внутрь материала;

(d) установление длины волны освещения, которым освещается алмаз, так чтобы обеспечить показатель преломления материала в пределах 0,1 показателя преломления алмаза, когда материал и алмаз находятся при определенном диапазоне температур;

(e) освещение алмаза в материале освещением и построение изображения освещенного алмаза для получения изображений алмаза; и

(f) определение положения, по меньшей мере, одного включения на основании изображений, по меньшей мере, одного включения в изображениях алмаза.

2. Способ по п.1, включающий

повторение этапов (а)-(е) для множества ориентации алмаза относительно освещения и формирователя изображения, используемого для построения изображения алмаза,

при этом определение включает

определение положения, по меньшей мере, одного включения в трехмерном пространстве на основании изображений включений в изображениях алмаза.

3. Способ по п.1, в котором материал содержит селен.

4. Способ по п.3, в котором, по меньшей мере, часть материала содержит элементарный селен.

5. Способ по п.1, в котором материал находится в форме геля.

6. Способ по п.1, в котором материал является жидкостью и в котором помещение представляет собой погружение алмаза в жидкость.

7. Способ по п.1, в котором показатель преломления материала находится в пределах 0,1 показателя преломления алмаза, когда материал и алмаз находятся при температуре 221-400°C.

8. Способ по любому из пп.1-5, в котором после помещения алмаза внутрь материала материал затвердевает, в результате чего алмаз окружен оболочкой из твердого тела.

9. Способ по п.8, в котором показатель преломления материала находится в пределах 0,1 показателя преломления алмаза, когда материал и алмаз находятся при температуре 100-220°C.

10. Способ по п.1, в котором показатель преломления материала находится в пределах 0,1 показателя преломления алмаза, когда освещение происходит в инфракрасной области.

11. Способ по п.10, в котором освещение производится излучением с длиной волны 1-1,8 мкм.

12. Способ по п.1, в котором алмаз является не полированным.

13. Способ по п.1, в котором алмаз является полированным.

14. Способ по п.1, включающий

(i) получение геометрического представления внешней поверхности алмаза относительно соответствующей системы координат, и

(ii) получение в процессе построения изображения алмаза геометрического представления, по меньшей мере, одного включения в алмазе относительно той же самой системы координат.

15. Способ по п.14, в котором изображения алмаза представляют собой воспринимаемые проекции внешней поверхности алмаза и отчетливые изображения не отклоненного включения в пределах проекции алмаза, такие, что может быть получено геометрическое представление внешней поверхности алмаза на основе указанных воспринимаемых проекций.

16. Способ по п.14, в котором получение геометрического представления внешней поверхности включает освещение алмаза и определение расстояния на основе отражений от внешней поверхности.

17. Способ по п.14, дополнительно включающий оценивание алмаза.

18. Способ по п.17, в котором оценивание алмаза включает определение одной или более плоскостей деления для разделения алмаза, основываясь на положениях, по меньшей мере, одного включения.

19. Способ по п.17, в котором оценивание алмаза зависит от ценности, по меньшей мере, одного потенциального полированного алмаза, который можно получить из данного алмаза.

20. Способ по п.19, в котором ценность, по меньшей мере, одного потенциального полированного алмаза зависит от размера и геометрии, по меньшей мере, одного потенциального бездефектного полированного алмаза.

21. Способ по п.19, в котором ценность, по меньшей мере, одного потенциального полированного алмаза зависит от размера, по меньшей мере, одного потенциального полированного алмаза.

22. Способ по п.19, в котором оценка алмаза включает получение множества наборов плоскостей деления, причем каждый из набора плоскостей деления приводит к различному набору потенциальных полированных алмазов.

23. Способ по п.1, который дополнительно включает внешнюю проверку алмаза в отсутствии указанного материала для определения внешней структуры алмаза и отношения к внешней структуре алмаза положения, по меньшей мере, одного включения, определенного на этапе (f) на основе изображений, по меньшей мере, одного включения в изображениях алмаза, когда алмаз погружен в указанный материал.

24. Способ по п.23, в котором этапы (а)-(f) составляют внутреннее обследование алмаза, и они проводятся после и при корреляции с координатами и данными внешней проверки.

25. Способ по п.24, в котором алмаз на этапах (а)-(f) фиксируется на вращаемом основании внутри указанного материала в известном положении по отношению к координатам внешней проверки.

26. Способ по п.14, в котором этап (i) проводят в отсутствии указанного материал, а этап (ii) проводят, когда алмаз погружен в указанный материал.

27. Способ определения положения, по меньшей мере, одного включения в алмазе, содержащий

(a) сканирование алмаза в измерительной системе в отсутствии иммерсионного материала и получение модели внешней структуры алмаза;

(b) помещение алмаза на вращаемом основании внутри иммерсионного материала, причем иммерсионный материал содержит халькогенидный элемент 16 группы;

(c) повышение температуры иммерсионного материала до 100-400°C до достижения расплавленного состояния;

(d) установление длины волны освещения, которым освещается алмаз, так чтобы обеспечить показатель преломления иммерсионного материала в пределах 0,1 показателя преломления алмаза, когда иммерсионный материал и алмаз находятся при определенном диапазоне температур;

(e) освещение алмаза внутри иммерсионного материала освещением и построение изображения освещенного алмаза внутри иммерсионного материала для получения изображений алмаза; и

(f) определение положения, по меньшей мере, одного включения на основании изображений, по меньшей мере, одного включения в изображениях алмаза; и

(g) нанесение положения, по меньшей мере, одного включения на карту структуры алмаза.

28. Способ по п.27, в котором указанный иммерсионный материал имеет указанный показатель преломления при нагреве до предварительно заданной температуры, при этом иммерсионный материал и алмаз находятся при указанной температуре, когда проводят этап (e).

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к определению ценности драгоценных камней. В частности, однако не ограничиваясь этим, оно относится к расположению и свойствам внутренних дефектов и их влиянию на ценность необработанного камня и полированного камня.

Предшествующий уровень техники

Термины «драгоценный камень», «ювелирный камень» и «камень» используются как синонимы и обычно относятся по смыслу к таким минералам как алмазы, сапфиры, рубины, изумруды и т.д. Тем не менее, не нарушая общности, в частных случаях этот термин будет использован применительно к алмазам.

Термины «включение», «изъян» и «дефект» применяются как синонимы, означая отдельную визуально различимую неоднородность внутри драгоценного камня.

Термин «плоскость деления» относится к плоскостям, по которым драгоценный камень пилится, раскалывается или режется каким-либо иным методом на отдельные части.

Драгоценные камни, представляя собой предметы украшения, а не промышленные изделия, оцениваются по внешнему виду. В гемологии качество драгоценного камня, такого как алмаз, символически определяется посредством «4С» по первым буквам английских слов, обозначающих чистоту ( clarity ) (внутреннее совершенство драгоценного камня), цвет ( color ) (бесцветный является самым ценным), огранку ( cut ) (включающую форму, пропорции, симметрию и блеск) и караты (carat) (вес в каратах).

Что касается чистоты, важно установить положение и размер дефектов внутри необработанного драгоценного камня для того, чтобы определить предпочтительные плоскости деления, которые позволят получить наибольшую стоимость данного драгоценного камня. Аналогично, важно определить изъяны и в полированном драгоценном камне с тем, чтобы оценить его стоимость.

В обычной практике драгоценный камень обследуется визуально экспертами, которые стараются определить расположение и размер дефектов, основываясь на собственном опыте и производственных правилах. Все же этот подход представляет собой субъективное суждение, зависящее от индивидуальной квалификации и опыта, которое может быть различным у разных специалистов и при разных обстоятельствах. Более того, когда на оценку поступает партия драгоценных камней, проведение оценки по каждому драгоценному камню может занять много времени; так что стоимость партии определяется путем выборочной проверки только представительных образцов драгоценных камней.

Чтобы исключить субъективные расхождения и трудозатраты, для обнаружения дефектов в драгоценных камнях были предложены оптические методы и устройства. Однако высокий показатель преломления драгоценных камней, особенно алмазов, обусловливает большие величины преломления падающих и выходящих световых лучей и полных внутренних отражений, приводящих к появлению множественных искривленных изображений дефектов.

В патенте США 4259011 описан способ определения наличия включений, но не их расположения. В ЕР 1211503 предлагается возможное решение задачи по определению расположения включений в прозрачном и, по меньшей мере, частично полированном алмазе путем двойного построения изображения алмаза и анализа изображений с помощью компьютера с целью установления местонахождения включения относительно внешней поверхности алмаза. Хотя в этом патенте делается ссылка на коэффициент поправки и показатель преломления, который должен быть включен в компьютерные расчеты, патент не дает решения относительно множественных изображений, производимых единичным включением.

В патенте США 4049350 указывается, как устранить преломление и отражение на гранях ограненного драгоценного камня путем погружения драгоценного камня в раствор с таким же, как у драгоценного камня, показателем преломления. В патенте описывается, как установить местоположение включения в двумерной плоскости, направляя узкий лазерный луч под предпочтительным углом на конкретную грань.

В патенте США 4152069 также указывается способ погружения ограненного драгоценного камня в такой раствор и описывается способ определения местоположения включения в трехмерном объеме.

В обоих последних источниках не раскрывается какая-либо информация относительно среды, применяемой для обеспечения близкого соответствия показателю преломления драгоценного камня, что особенно проблематично для алмазов, у которых этот показатель очень велик. Насколько это известно авторам настоящего изобретения, в этой области техники такие жидкости еще не предлагались.

В статье, озаглавленной «Оптические свойства жидкого селена» ( The Optical Properties of Liquid Selenium ) (E.W. Saker, Proc. Phys. Soc., 1952, pp.785-787), приводятся некоторые экспериментальные данные, в том числе по показателю преломления твердого и расплавленного селена в ближней инфракрасной области относительно температуры и длины волны.

Содержание всех цитированных выше ссылок включено в данное описание для справки.

Сущность изобретения

Аспект некоторых вариантов реализации изобретения относится к способу и устройству для оценки драгоценного камня в отношении его возможностей для формирования полированных драгоценных камней, зависящих от местоположения, размера и цвета (темный/яркий) дефектов относительно внешних поверхностей в необработанном драгоценном камне.

Аспект некоторых вариантов реализации изобретения относится к способу и устройству для оценки драгоценного камня в показателях стоимости и ценности возможных полированных драгоценных камней, зависящих от местоположения и размера дефектов в необработанном драгоценном камне.

Аспект некоторых вариантов реализации изобретения относится к способу и устройству для оценки драгоценного камня в показателях стоимости и ценности полированных драгоценных камней, зависящих от местоположения и размера дефектов в драгоценном камне.

Аспект некоторых вариантов реализации изобретения относится к способу и устройству для решения относительно плоскостей распиловки в драгоценном камне с целью увеличения его возможной ценности, зависящей от местоположения и размера дефектов в необработанном драгоценном камне.

Аспект некоторых вариантов реализации изобретения относится к способу и устройству для в значительной степени надежного нахождения положения включений в структуре драгоценного камня, который может являться необработанным, неправильным или неограненным камнем, с обеспечением того, что он не покрыт другим материалом.

В варианте реализации изобретения определяется положение включения относительно внешней геометрии. Эта информация опционально используется для определения возможных плоскостей распиловки и/или оптимального набора плоскостей распиловки для драгоценного камня (оптимального относительно получающихся в результате драгоценных камней). При определении плоскости распиловки принимаются во внимание внутренние напряжения в драгоценном камне. Альтернативно или дополнительно определяется ценность необработанного камня и/или ограненных и полированных драгоценных камней, которые могут быть получены из необработанного драгоценного камня.

Типичные варианты реализации последнего способа включают три действия: (а) определение внешней структуры драгоценного камня, (b) определение местоположения включений и их геометрии и (с) соотнесение местоположения включений с внешней структурой драгоценного камня.

В варианте реализации изобретения для сканирования драгоценного камня и выявления внешней структуры используется оптический зонд, состоящий из источника света и датчика. Драгоценный камень перемещается относительно зонда для того, чтобы зафиксировать структуру с различных точек обзора. Оптический зонд представляет собой опционально одно из следующих коммерчески доступных устройств, относящихся к следующим областям техники: триангуляция, тангенциальная триангуляция, структурированный свет и ахроматическая конфокальная или коноскопическая голография. Зонд может быть точечным (измерение зондом в отдельный момент времени производится в точке), линейным (зонд освещает на объекте линию и проводит измерение вдоль по этой линии) и площадочным (в отдельный момент времени зонд освещает на объекте площадку и проводит измерение по всей площадке).

Могут использоваться и другие способы определения внешней структуры драгоценного камня, известные в этой области техники, например измерения посредством механического зонда.

Координаты и база отсчета установки внешней проверки отмечаются для корреляции с внутренним обследованием.

Опционально и дополнительно определяются и регистрируются внутренние напряжения в драгоценном камне, используя такие технические инструменты как поляризационные приборы.

В варианте реализации изобретения драгоценный камень погружается в среду, имеющую показатель преломления, в основном сравнимый с показателем преломления драгоценного камня, по меньшей мере, для отдельной полосы длин волн и температуры. Таким образом, эффекты преломления света и внутренних отражений, а также отклоненные повторные изображения включений в значительной степени устраняются. Свет, входящий в драгоценный камень, в значительной степени проходит через него, но включение будет рассеивать свет таким образом, что при визуальном наблюдении драгоценного камня в определенном направлении будет создавать изображение с темной областью на ярком фоне; причем включение будет находиться на этой линии обзора (т.е. без существенного отклонения).

Опционально и предпочтительно среда имеет достаточно низкую вязкость с тем, чтобы дать возможность материалу окружить драгоценный камень. Материал с такой низкой вязкостью даст возможность заглянуть внутрь «ледяного» камня (драгоценного камня с грубой необработанной внешней поверхностью, имеющей вид молочной среды для невооруженного глаза).

Так как показатель преломления любого материала зависит от длины волны и температуры, эти параметры должны контролироваться так, чтобы достигнуть близкого выравнивания между показателями преломления драгоценного камня и среды; то есть драгоценный камень и иммерсионная среда должны поддерживаться при подходящей температуре, а свет должен фильтроваться так, чтобы позволить попадать на приемник излучению с подходящими длинами волн.

Не ограничивающее предпочтение отдается среде, которая должна быть существенно нетоксичной и безопасной для промышленного применения.

Указанная среда опционально представляет собой, по меньшей мере, один халькогенидный элемент из 16 группы периодической системы элементов, такой как сера, селен или теллур.

Преимущественно для того, чтобы обеспечить близость показателя преломления среды к величине этого показателя у алмаза, среда содержит селен, предпочтительно, значительную часть среды составляет селен; опционально селеновый компонент находится в фазе расплава, и изображение алмаза строится в инфракрасном свете; драгоценный камень опционально погружается в среду расплава, который впоследствии затвердевает, окружая драгоценный камень оболочкой из твердой фазы. Альтернативно материал представляет собой часть геля.

Среда может необязательно содержать другие ингредиенты для улучшения требуемых характеристик.

В варианте реализации изобретения драгоценный камень фиксируется на вращаемом основании и погружается в указанную среду. Положение драгоценного камня и его вращение относительно установленных координат известны. Источник света освещает драгоценный камень, а соответствующий приемник регистрирует его изображение при различных ориентациях. Зарегистрированное изображение будет содержать в себе отличительный отпечаток любого обнаружимого включения в драгоценном камне. Изображение драгоценного камня строится для множества ориентаций, как это требуется для последующей реконструкции положения включений в установленных координатах на основе записанных изображений.

Если близость оптических свойств драгоценного камня и окружающей среды является совершенной, то тогда будут строиться только изображения включений (без отклонений). Если близость этих свойств не совершенна, то будет наблюдаться паразитное изображение («духи») внешних черт, а эффекты преломления света и внутренних отражений будут значительно уменьшены, если не исключены полностью. В некоторых случаях можно исключить отдельное определение внешней структуры и установить эту структуру и соотношение между положением включения и внешней структурой по одному набору изображений.

В варианте реализации изобретения установленные координаты, используемые при реконструкции драгоценного камня, сличаются с установленными координатами, используемыми для регистрации включения, опционально и предпочтительно одна и та же общая установка используется для определения обоих типов координат. Имея модель внешней структуры драгоценного камня и положений включений в сличимых или общих установленных координатах, положения включений могут быть отображены в структуре драгоценного камня, альтернативно или дополнительно включены в геометрическую модель драгоценного камня.

В варианте реализации изобретения внешняя геометрия драгоценного камня и соответствующие положения включений в нем (те и другие относительно установленных координат) комбинируются вместе для определения положения включений в драгоценном камне. Положения включений опционально используются для расчета плоскостей деления, например, распиловки для изготовления предпочтительных полированных драгоценных камней. Ценность полированных драгоценных камней опционально используется для расчета предпочтительных плоскостей распиловки или набора плоскостей распиловки. Ценность драгоценного камня опционально устанавливается на основе ценности полированных камней.

Преимущественной целью опционально является получение наиболее крупных полированных драгоценных камней без дефектов, так что плоскости проходят через включение или отделяют включения.

Преимущественной целью опционально является получение наиболее ценных полированных драгоценных камней без дефектов, таких как имеющие лучшую огранку или форму за счет размера, вследствие чего плоскости проходят через включение или отделяют включения.

Альтернативно, предпочтительной целью является получение наиболее ценных полированных драгоценных камней, некоторые из которых могут опционально включать дефекты, например большего размера или лучшей огранки за счет чистоты.

Альтернативно или дополнительно предпочтительной целью является большая эффективность соотношения цены к себестоимости, такая как цена при меньшей себестоимости или отношение цены к себестоимости.

Алгоритм может быть опционально ориентирован на использование комбинации критериев предпочтительных целей ценности.

Опционально или дополнительно алгоритм выдает для какого-либо драгоценного камня набор предпочтительных плоскостей в соответствии с требуемой целью или целями. Альтернативно или дополнительно алгоритм дает перечень наборов плоскостей, ранжированных в соответствии с предпочтительной целью или целями.

Альтернативно или дополнительно для какого-либо набора указанных плоскостей распиловки драгоценного камня алгоритм выдает сообщение для выбранных плоскостей о величине потенциальной цены получаемых в результате полированных драгоценных камней, связанной с этим себестоимости, величине стоимостной эффективности, например цены за вычетом себестоимости и/или любой другой подходящей величины, относящейся к стоимости.

Указанное сообщение опционально или дополнительно содержит максимальную чистую и/или валовую (перед себестоимостью) стоимость драгоценного камня.

Модель драгоценного камня и соответствующие плоскости распиловки опционально регистрируются и сообщаются, так что они могут быть прочтены и рассмотрены для последующего использования.

Опционально любой результат указанных выше примерных вариантов реализации, а именно структура драгоценного камня, местоположения включений в нем и предпочтительные плоскости распиловки, могут вводиться в распиловочные и полировальные станки, опционально автоматически.

В варианте реализации изобретения на внешней поверхности драгоценного камня ставятся метки, служащие для того, чтобы дать возможность ориентации драгоценного камня для распиловки. В варианте реализации изобретения метки ставятся, пока драгоценный камень находится в установке. При необходимости метки делаются с помощью лазера.

Тем самым в соответствии с вариантом реализации изобретения обеспечивается способ определения местоположения включений в драгоценном камне, включающий:

(а) помещение драгоценного камня внутри материала с показателем преломления в пределах 0,5, опционально в пределах 0,2 или 0,1 показателя преломления драгоценного камня;

(b) освещение драгоценного камня и построение изображения освещенного драгоценного камня;

(с) определение местоположения включений на основе изображений включений в изображениях освещенного драгоценного камня.

В другом варианте реализации изобретения способ включает

повторение (а) и (b) для множества ориентаций драгоценного камня относительно освещения и формирователя изображений, используемого для построения изображений драгоценного камня,

где определение включает

определение местоположения включений в трехмерном пространстве на основе изображений включений в изображениях драгоценного камня.

В другом варианте реализации изобретения материал представляет собой халькогенидный элемент 16 группы, предпочтительно селен.

В другом варианте реализации изобретения материал представляет собой жидкость, опционально - расплавленный материал.

Материал и драгоценный камень опционально находятся при температуре 221-400°С.

В другом варианте реализации изобретения материал представляет собой твердое тело, помещение в него включает в себя капсулирование драгоценного камня в твердом теле. Материал и драгоценный камень опционально могут находиться при температуре 100-220°С.

В другом варианте реализации изобретения освещение проводится инфракрасным излучением опционально с длиной волны 1-1,8 микрометра.

В другом варианте реализации изобретения драгоценный камень представляет собой алмаз. Опционально драгоценный камень может быть неполированным. Альтернативно драгоценный камень является полированным.

В другом варианте реализации изобретения способ включает в себя формирование геометрического представления внешней поверхности драгоценного камня в системе координат, в которой построение изображения содержит формирование геометрического представления дефектов в драгоценном камне относительно той же самой системы координат.

Изображения опционально содержат воспринимаемые проекции внешней стороны драгоценного камня и отличительные изображения не отклоненного дефекта в пределах проекции драгоценного камня, такого, что геометрическое представление внешней поверхности драгоценного камня может быть сформировано на основе указанных воспринимаемых проекций.

Формирование геометрического представления внешней поверхности опционально включает облучение драгоценного камня и определение расстояния на основе отражений от поверхности.

В другом варианте реализации изобретения способ включает оценку драгоценного камня.

Опционально оценка драгоценного камня содержит определение одной или более плоскостей деления драгоценного камня для его разделки на основе положений включений.

Опционально оценка драгоценного камня является зависимой от ценности, по меньшей мере, одного потенциального полированного драгоценного камня. Ценность потенциально полированных драгоценных камней может зависеть от размера и геометрии потенциально бездефектных полированных драгоценных камней. Ценность потенциально полированных драгоценных камней может зависеть от размера потенциально полированных драгоценных камней. Ценность потенциально полированных драгоценных камней может зависеть от стоимости производства этих драгоценных камней.

Опционально способ включает обеспечение множества наборов плоскостей деления, каждая из которых в результате дает различный набор потенциально полированных драгоценных камней.

Краткое описание чертежей

Не ограничивающие примеры реализации настоящего изобретения описываются ниже с помощью прилагаемых чертежей, перечисляемых после данного параграфа. На чертежах идентичные структуры, элементы или части, которые присутствуют на одном и более чертежах, обычно обозначаются одним и тем же символом на всех чертежах, на которых они появляются. Размеры компонентов и характеристики, показанные на чертежах, выбраны для удобства и ясности представления и не обязательно показаны в масштабе.

Фиг.1 - схематическая иллюстрация устройства для построения изображений для определения внешней структуры драгоценного камня в соответствии с примером реализации изобретения;

фиг.2 - схематическая иллюстрация устройства для определения местоположения включения в драгоценном камне в соответствии с примером реализации изобретения;

фиг.3 - схематическая иллюстрация контроллера и направлений первичных сигналов относительно участвующих компонентов устройства, приведенного на фиг.2, в соответствии с примером реализации изобретения;

фиг.4 - схематическая иллюстрация альтернативного вращения устройства построения изображения, приведенного на фиг.2, в соответствии с примером реализации изобретения; и

фиг.5 - схематическая иллюстрация неполированного драгоценного камня с наложенными изображениями полированных драгоценных камней и пример плоскости деления, которая исключает включение в соответствии с примером реализации изобретения.

Детальное описание вариантов реализации изобретения

В последующем обсуждении понятие возможно присутствующего включения (или изъяна, или дефекта) применяется в единственном числе также и к множеству включений.

Устройство 100 для определения внешней структуры драгоценного камня в соответствии с примером реализации изобретения схематически показано на фиг.1.

Драгоценный камень 102 (необязательно площадкой 114) фиксируется на вращаемом основании 104 в известном положении и ориентации. Оптический зонд 108 с известным положением измеряет расстояние 106 до драгоценного камня способом, известным в уровне техники, указанным в разделе «Сущность изобретения». Драгоценный камень сканируется и вращается так, чтобы обеспечить карту внешней поверхности драгоценного камня в координатах измерительной системы.

На фиг.2 схематически показано устройство 200 для определения местоположения включения внутри драгоценного камня.

Среда 220 с показателем преломления, по существу сравнимым с показателем преломления драгоценного камня, заполняет камеру 222 и покрывает драгоценный камень. Температура среды и длины волн света устанавливаются так, чтобы показатели преломления среды и драгоценного камня соответствовали друг другу настолько близко, насколько практически возможно. Такая иммерсия значительно устраняет эффекты преломления и внутреннего отражения в драгоценном камне и отклоненные повторные изображения включений. Свет 208, входя в драгоценный камень, будет в значительной степени проходить насквозь, но включение 214 будет рассеивать свет. Приемник 212 приспособлен пропускать только излучение в диапазоне длин волн, по существу соответствующих близкому показателю преломления. Таким образом, приемник 212 обнаруживает и регистрирует включение в его по существу истинном положении 216 относительно более яркого фона 218.

Отметим, что яркость тени 218, образованной драгоценным камнем, коррелирует с разностью поглощения света в среде и в драгоценном камне. Эта тень может использоваться для реконструкции внешней поверхности драгоценного камня.

Благодаря управляющему воздействию, посылаемому от контроллера 230 (фиг.3), основание 204 вращается, и обнаруживается множество изображений, которые принимаются и регистрируются контроллером. Эти зарегистрированные проекции используются для реконструкции положения включения относительно координат устройства 200. Для того чтобы построить трехмерную геометрию дефектов на основе серии двухмерных изображений, на контроллере 230 могут использоваться и опционально реализовываться такие известные методы, как триангуляция, обратная проекция и обратное преобразование Радона. Контроллер 230 опционально снабжается вспомогательным интерфейсом пользователя, включая терминал ввода данных 234, который может содержать клавиатуру, и/или мышь, и/или дисплей 232 для отображения состояния и/или результатов анализа полученных данных.

Так как координаты внешнего контура получают в том же координатном пространстве, что и координаты включений, положение последних может быть нанесено на карту в координаты драгоценного камня. На необработанном камне необязательно наносится одна или более меток с помощью лазера или подобным методом (не показано), в то время пока драгоценный камень находится в устройстве. Это делается для того, чтобы упростить ориентацию драгоценного камня во время операции распиловки. Альтернативно или дополнительно драгоценный камень передается на распиловочную станцию, будучи по-прежнему установленным на основании 204.

В некоторых вариантах реализации показатель преломления среды 220 может до некоторой степени отличаться от показателя преломления драгоценного камня 202 для света 208, которым он облучается. В результате приемник обнаруживает и регистрирует в контроллере 230 заметную проекцию драгоценного камня 218 вместе с четким прямым изображением 216 включения (так же, как и некоторых слабых отклоненных изображениях 224). Вращая основание 204 для множества ориентаций за счет сигналов от контроллера 230, обнаруживают соответствующие изображения проекции драгоценного камня с включением, и контроллер 230 получает и регистрирует их. Затем, пренебрегая слабыми включениями 224, зарегистрированные изображения используются для реконструкции совместной геометрической модели драгоценного камня вместе с включением опционально одновременно.

Приемник 212 опционально представляет собой чувствительное к излучению твердотельное устройство, или матрицу фотоэлементов, или альтернативно или дополнительно фотографическую пленку или другое устройство отображения.

Среда 220 опционально является жидкой или гелеобразной. Cреда необязательно представляет собой, по меньшей мере, один халькогенидный элемент 16 группы периодической таблицы, такой как сера, селен или теллур.

Для алмазов среда опционально по существу содержит расплавленный селен. При температуре приблизительно 250°С для инфракрасного излучения с длиной волны приблизительно 1,5 микрометра показатель преломления селена по существу близок к показателю преломления алмазов при тех же самых условиях.

Для алмазов драгоценный камень может быть опционально погружен в расплавленный селен, который затем затвердевает, капсулируя драгоценный камень в твердую фазу. Селен (или другой материал) опционально смешивается с другим материалом с образованием геля. Это может дать возможность работы при более низких температурах и обеспечить лучшее соответствие. Например, при температуре около 130°С и длине волны вблизи 1,2 микрометра наблюдаются низкие потери в твердом селене и хорошее соответствие между показателями преломления алмаза и селена.

Понятно, что увеличение температуры среды 220 и драгоценного камня 202 вызывает два важных эффекта. С одной стороны, вязкость селена уменьшается, обеспечивая лучший механический контакт между необработанной поверхностью драгоценного камня и средой. С другой стороны, показатели преломления среды и драгоценного камня не сохраняются с ростом температуры. Таким образом, температура и длина волны должны выбираться так, чтобы отразить баланс между этими факторами, который может зависеть, например, от того, является ли драгоценный камень обработанным или нет. При различных условиях в различных предпочтительных вариантах реализации изобретения длина волны может изменяться от 1 до 2 микрометров, а температура - от 100 до 400°С.

Отметим, что указанные выше величины получены на основе экспериментальных данных, указанных в источнике «Оптические свойства жидкого селена», цитируемого в описании уровня техники.

Вместо вращения основания 204 с драгоценным камнем альтернативно или дополнительно в соответствии с примерным вариантом реализации основание и драгоценный камень могут быть неподвижными, а приемник вместе с источником света опционально будет вращаться вокруг них по сигналам от контроллера 230, как это схематически изображено на фиг.4. Здесь драгоценный камень 202 является неподвижным, а источник 206 и приемник 212 согласованно вращаются в любом направлении 426 или 428.

Ниже описывается и параллельно представляется на фиг.5 примерная реализация способа, воплощенного в программе контроллера 230, для определения ценности драгоценного камня, относящейся к его потенциалу получения полированных драгоценных камней, связанному с положением и размером дефекта, а также с внутренними напряжениями в драгоценном камне.

Программа включает следующее:

(а) геометрическую модель драгоценного камня 510 и включения 516 в нем (например, как раскрыто выше);

(b) внутренние напряжения в драгоценном камне. Внутренние напряжения могут быть обнаружены такими технологическими инструментами как поляризатор;

(с) цвет драгоценного камня. Цвет может быть измерен технологическими инструментами;

(d) предварительно описанные масштабируемые геометрические модели полированных драгоценных камней (представленные примерами 512а и 512b); и

(e) стоимостные функции драгоценного камня. Стоимость является функцией «4C» (чистота, огранка, цвет и вес).

Каждая из вышеуказанных моделей полировки связана с ценностью по общей шкале, опционально принимающей во внимание размер, цвет и чистоту. Опционально и дополнительно размер дефекта, оттенок и положение внутри драгоценного камня оказывают влияние на его ценность; опционально и дополнительно для ценности могут иметь значение и другие факторы. Опционально и дополнительно стоимости полировки и другие, относящиеся к стоимости факторы могут быть связаны с моделью по той же самой шкале.

Программа контроллера подгоняет модели ограненных драгоценных камней под модель неограненного камня. Могут использоваться различные технические методики подгонки, такие как линейная и нелинейная оптимизация, эвристические алгоритмы, генетические алгоритмы и др.

Программа контроллера определяет плоскости распиловки (514) и ценность ограненных драгоценных камней в зависимости от их характеристик, а также от того, содержит ли камень включение или нет. Ценность ограненного камня будет зависеть от размера, положения и типа включения. Контроллер может быть запрограммирован либо на представление различных вариантов для пользователя, либо на автоматическое определение наилучшего использования драгоценного камня на основе заранее установленных критериев. В основном эти критерии основываются на самой высокой общей стоимости драгоценных камней, которые могут быть огранены из необработанного драгоценного камня.

Возможно предпочтительной целью является получение наибольших бездефектных полированных драгоценных камней, в соответствии с чем плоскости проходят через включение или изолируют его.

Возможно предпочтительной целью являются самые ценные бездефектные полированные драгоценные камни, отличающиеся лучшей огранкой или формой за счет размера, в соответствии с чем плоскости проходят через включение или изолируют его.

Возможно предпочтительной целью являются самые ценные полированные драгоценные камни, некоторые из которых опционально включают дефекты, например драгоценные камни большего размера и лучшей огранки, получаемые за счет чистоты.

Альтернативно или дополнительно предпочтительной целью является наилучшая эффективность ценности относительно затрат, такая как ценность меньше затрат в комбинации с любыми предпочтительными ценностями, раскрытыми выше.

Возможно может быть выработано решение использовать комбинацию решений для достижения предпочтительных ценностных целей.

Опционально или дополнительно, контроллер выдает набор предпочтительных плоскостей в соответствии с требуемой целью или целями. Альтернативно или дополнительно, он выдает перечень наборов плоскостей, ранжированных в соответствии с предпочтительной целью или целями.

Альтернативно или дополнительно, для набора таких плоскостей деления контроллер сообщает ценность потенциально получаемых полированных драгоценных камней; опционально или дополнительно он сообщает стоимость затрат, задействованных на их производство; необязательно или дополнительно он сообщает величину эффективности стоимости, такую как цена за вычетом затрат.

Опционально или дополнительно, сообщение содержит ценность драгоценного камня, представленную как цена потенциально полированных камней, опционально или дополнительно с некоторыми компенсациями затрат.

Возможно регистрируется модель драгоценного камня и соответствующие плоскости деления, и необязательно она выводится так, что эти данные могут быть прочитаны и истолкованы для практического использования.

Любые результаты вышеуказанных вариантов примерной реализации, а именно структура драгоценного камня, местоположения включений в нем или предпочтительные плоскости резания, могут быть введены в машинное оборудование; это может быть распиловочное оборудование; в другом случае или дополнительно - полировальное оборудование; опционально ввод является автоматическим.

Следует понимать, что хотя изобретение описывается выше в контексте неограненных алмазов, оно в равной мере применимо к ограненным и полированным алмазам.

В описании и формуле изобретения настоящей заявки каждый из глаголов «содержать в себе», «включать» и «иметь» и однокоренные слова от этих глаголов используются для обозначения того, что объект или объекты глагола необязательно представляют собой полный перечень членов, компонентов, элементов или частей субъекта или субъектов глагола.

Настоящее изобретение изложено, используя детальные описания вариантов его реализации, которые представлены посредством примеров и не предназначены для ограничения объема изобретения. Описанные примеры реализации содержат в себе различные характеристики, не все из которых требуются во всех примерах реализации изобретения. Описанные вариации примеров реализации настоящего изобретения и примеры реализации настоящего изобретения, содержащие в себе различные комбинации характеристик, отмеченных в описанных примерах реализации, будут встречаться у специалистов в этой области техники. Объем изобретения ограничивается только следующей формулой.