Die Erfindung betrifft einen Schmuckstein mit einem Chatonschliff, bei dem sich an eine ebene Tafel eine Krone mit rundherum schräg gegenüber der Tafel abfallenden Facetten anschließt, wobei die Krone Hauptfacetten aufweist, die im wesentlichen von der Tafel bis zu einer Rondiste reichen, an welcher der Schmuckstein die größte Querabmessung aufweist und wobei unterhalb der Rondiste ein Pavillon aus vorzugsweise spitz zusammenlaufenden Facetten anschließt und wobei der Schmuckstein aus Topas besteht.

Zur Verbesserung der Brillanz und weiterer optischer Eigenschaften eines facettiert geschliffenen Schmucksteins wurden im Laufe der Zeit verschiedenste Arten von Schliffen entwickelt, die sich einerseits durch die Anzahl der Facetten und andererseits durch die gegenseitigen geometrischen Lagebeziehungen der Facetten unterscheiden.

Für Diamanten hat sich der sogenannte Brillantschliff als besonders ästhetisch herausgestellt, da durch diesen das sogenannte "Feuer" ("Fire") des Diamanten besonders gut zur Geltung kommt und eine hohe Lichtausbeute ("Light Return") erzielt wird. Das Feuer und die Lichtausbeute beruhen auf zahllosen inneren Lichtreflexionen. Diese Lichtreflexionen werden an den einzelnen Facetten hervorgerufen, die in speziellen, den jeweiligen Schliff charakterisierenden Winkelverhältnissen zueinander stehen. Der Schliff und das Material eines Schmucksteins sind damit maßgeblich für das erzeugte Feuer und die Lichtausbeute.

Weitere charakteristische Größen für die Ästhetik eines Schmucksteins, die vom jeweiligen Schliff abhängen, sind die Szintillation, die das Funkeln eines bewegten Schmucksteins beschreibt, und die Brillanz, die die Helligkeit und den Kontrast des aus einem Schmuckstein austretenden Lichts beschreibt.

Der Wert der Lichtausbeute gibt an, wieviel Licht, das aus einem vordefinierten Raumwinkelbereich auf den Schmuckstein auftritt, in einem relativ engen (z.B. Öffnungswinkel 3°) gerichteten Raumwinkelbereich auf den Betrachter im Wesentlichen entlang der Symmetrieachse des Steins zurückfällt.

Das Feuer wiederum dient zur Beurteilung der Brillanz eines Schmucksteins und bezeichnet dessen Eigenschaft, das einfallende weiße Licht in seine spektralen Anteile zu zerlegen. Die Ausprägung dieser Eigenschaft ist sowohl vom Material (Dispersion) als auch vom Schliff abhängig.

Unter Berücksichtigung der obigen Parameter ist in der EP 2 436 281 ein Schmuckstein aus Zirkonia mit einem Brillantschliff offenbart, der besonders gut einen in einem Brillantschliff geschliffenen Diamanten (Brillant) hinsichtlich dieser Parameter imitiert.

Ein Schmuckstein mit einem Chatonschliff weist eine Krone, auch Oberteil genannt, mit einer definierten Anzahl an seitlichen Facetten und einer mittleren ebenen Tafel, sowie ein Pavillon, auch Unterteil genannt, mit einer definierte Anzahl an Facetten, auf. Das der Tafel gegenüber liegende Ende des Schmucksteins kann als Spitze oder als abgerundete Spitze in Form einer so genannten Kalette ausgebildet sein. Zwischen Ober- und Unterteil kann eine so genannte Rondiste (Umfangsrand) angeordnet sein. Der Schmuckstein kann symmetrisch oder asymmetrisch geschliffen sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, den ästhetischen Eindruck eines Schmucksteins, der aus Topas besteht und einen Chatonschliff aufweist, durch Optimierung von optischen Parametern, insbesondere des Feuers und der Lichtausbeute, weiter zu verbessern und eine kostengünstige Alternative zu Diamantschmuck zur Verfügung zu stellen.

Dies wird durch einen Schmuckstein mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Schmuckstein, der aus Topas besteht, weist einen Chatonschliff auf, bei dem sich an eine ebene Tafel eine Krone anschließt, die Hauptfacetten aufweist, die im Wesentlichen von der Tafel bis zu einer Rondiste reichen. Indem die Hauptfacetten in einem Winkel zwischen 32,5° und 34,5° relativ zu einer parallel zur Tafelebene angeordneten Ebene angeordnet sind, hat sich überraschend eine besonders hohe Lichtausbeute bei gleichzeitig hohem Feuer ergeben. Die Szintillation und die Brillanz des Schmucksteins kommen dabei besonders gut zur Geltung.

Die zur Tafel parallele Ebene, gegenüber der die Hauptfacetten im erfindungsgemäßen Winkelbereich zur Tafelebene hin geneigt sind, ist eine durch die Rondiste gedachte Querschnittsfläche (Rondistenebene), in der der Schmuckstein die größte Querabmessung aufweist. Die Rondistenebene ist dabei senkrecht zur Längsrichtung des Schmucksteins ausgerichtet

Aufgrund des Brechungsindex für natürlichen Topas, der zwischen 1,62 und 1,64 und zumeist bei 1,63 liegt, kommen die Vorteile des neuen Schliffs bei Schmucksteinen aus diesem Material besonders gut zur Geltung.

Die Lichtausbeute und das Feuer können mittels standardisierten Messmethoden gemessen werden. Eine mögliche Messmethode wird anhand der Figuren 5 und 6 näher beschrieben.

Statt einer tatsächlichen Messung können die Werte der Lichtausbeute und des Feuers auch anhand der Geometrie und des Materials des Schmucksteins rechnerisch simuliert werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Es hat sich herausgestellt, das bevorzugte Winkelbereiche für die Hauptfacetten der Krone gegenüber einer zur Tafel parallelen Querschnittsebene, also der Rondistenebene, zwischen 33,0° und 34,0°, vorzugsweise bei 33,5° liegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Pavillon aus drei verschiedenen Arten von Facetten. Die Hauptfacetten des Pavillons reichen von der Rondiste ausgehend am weitesten in Richtung des gegenüberliegenden Endes des Pavillons, der zu einer Spitze zusammenlaufen kann.

Es hat sich herausgestellt, dass das Feuer und die Lichtausbeute bei einem erfindungsgemäßen Schmuckstein besonders hohe Werte erreichen, wenn der Winkel der Hauptfacetten des Pavillons gegenüber einer zur Tafel parallelen Querschnittsebene zwischen 45° und 47°, vorzugsweise zwischen 45,5° und 46,5° beträgt. Ganz besonders bevorzugt ist ein Winkel von 46°.

Die Krone des Schmucksteins, die auch als Oberteil bekannt ist, weist neben den Hauptfacetten und der Tafel zwei weitere Arten von Facetten auf. Eine erste Art von Kronenfacetten ist durch acht Kronenfacetten gegeben, die mit jeweils einer Breitseite an die Tafel angrenzen. In einer Ausführungsform der Erfindung weisen diese Kronenfacetten zur Rondistenebene einen Winkel zwischen 19,5° und 21,5° Grad, vorzugsweise zwischen 20° und 21° und ganz bevorzugt 20,5°, auf.

Darüber hinaus weist die Krone 16 weitere Kronenfacetten auf, die jeweils mit einer Breitseite an die Rondiste angrenzen. In einer Ausführungsform der Erfindung liegt der Winkel zwischen diesen Kronenfacetten und der Rondistenebene zwischen 39° und 41 ° Grad, vorzugsweise zwischen 39,5° und 40,5° und ganz bevorzugt bei 40°.

Der Pavillon, der auch als Unterteil bekannt ist, weist neben den Hauptfacetten 16 weitere Pavillonfacetten auf, wobei acht dieser Facetten zu einer Spitze oder einer Kalette an dem der Tafel gegenüberliegenden Ende zusammen geführt sind, während acht weitere Pavillonfacetten zwischen den Hauptfacetten mit einer Breitseite an die Rondiste angrenzen. Das der Breitseite gegenüber liegende Ende dieser Pavillonfacette ist spitz zusammenlaufend und von der Rondiste weggerichtet. Diese mit der Breitseite an die Rondiste angrenzenden Pavillonfacetten weisen zur Rondistebene in einer Ausführungsform einen Winkel zwischen 48° und 50°, vorzugsweise zwischen 48,5° und 49,5° und ganz bevorzugt 49°, auf.

In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Winkel zwischen der Rondistenebene und jenen Pavillonfacetten, die die Spitze ausbilden bzw. um die Spitze herum angeordnet sind, zwischen 38° und 40,5°, vorzugsweise zwischen 38,5° und 39,5° und ganz bevorzugt 39°.

Besonders vorteilhafte Werte für die Lichtausbeute und das Feuer ergeben sich dann, wenn die Gesamthöhe des Schmucksteins zwischen 66% und 70%, vorzugsweise 68%, der größten Querabmessung beträgt. Die Gesamthöhe entspricht dabei der Distanz vom Ende des Pavillons entlang der Längsachse bis zur Tafel der Krone. Die größte Querabmessung des Schmucksteins ergibt sich in der Rondistenebene. Für den Fall einer in Draufsicht kreisförmigen Rondiste stellt die größte Querabmessung den Durchmesser dieses Kreises dar.

Die Höhe des Pavillons ergibt als Distanz zwischen der Rondiste und dem von der Tafel abgewandten Ende des Pavillons, wobei entlang der Längsachse des Schmucksteins gemessen wird. Ein besonders eindrückliches Feuer und eine besonders hohe Lichtausbeute ergeben sich für den Fall, dass die Höhe des Pavillons zwischen 46% und 50%, bevorzugt 48%, der größten Querabmessung des Schmucksteins beträgt.

In diesem Zusammenhang hat sich weiters als günstig herausgestellt, dass die Höhe der Krone, die sich von der Tafel bis zur Rondiste erstreckt und entlang der Längsachse des Schmucksteins gemessen wird, zwischen 12% und 16%, bevorzugt 14%, der größten Querabmessung des Schmucksteins beträgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rondiste als schmaler Umfangsrand ausgebildet. Die Rondiste kann aber auch als scharfe Kante zwischen Krone und Pavillon ausgebildet sein.

Ebenfalls als günstig für das Feuer und die Lichtausbeute hat sich herausgestellt, wenn der mittlere Durchmesser der Tafel zwischen 51% und 55%, bevorzugt 53%, der größten Querabmessung des Schmucksteins beträgt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1a bis 1c

eine Seitenansicht, eine Draufsicht, sowie eine Ansicht von unten auf einen erfindungsgemäßen Schmuckstein,

Fig. 2a und 2b

einen Vergleich eines Schmucksteins des Standes der Technik mit einem erfindungsgemäßen Schmuckstein durch eine schematische Darstellung von Strahlengängen,

Fig. 3a und 3b

einen weiteren Vergleich eines Schmucksteins des Standes der Technik mit einem erfindungsgemäßen Schmuckstein durch eine schematische Darstellung von Strahlengängen,

Fig. 4a und 4b

einen weiteren Vergleich eines Schmucksteins des Standes der Technik mit einem erfindungsgemäßen Schmuckstein durch eine schematische Darstellung von Strahlengängen,

Fig. 5

eine schematische Darstellung der Messanordnung zur Messung des "Light Returns" (Lichtausbeute).

Fig. 6

eine schematische Darstellung der Messanordnung zur Messung des "Fire" (Feuer).

Fig. 7

eine schematische Darstellung des Winkels zwischen einer Facette und einer zur Tafel parallelen Ebene.

Fig. 1a zeigt einen erfindungsgemäßen Schmuckstein 1 in einer Seitenansicht. Zu erkennen ist die Rondiste 4, die die Krone 2, auch Oberteil genannt, vom Pavillon 3, auch Unterteil genannt, trennt. Die Rondiste 4 ist der Bereich der größten Querabmessung des Schmucksteins 1. Schematisch dargestellt ist zudem die Symmetrieachse (Längsachse L) des Schmucksteins.

Die Krone 2 weist drei verschiedene Arten von Facetten 11, 12, 13 auf, wobei die Hauptfacetten 11 von der Tafel 5 bis zur Rondiste 4 reichen und rautenförmig ausgebildet sind. Diese Ausführungsform des Schmucksteins 1 weist acht derartige Hauptfacetten 11 auf. Acht weitere Facetten 12 grenzen mit einer Breitseite an die ebene Tafel 5 an, die parallel zur Rondistenebene 7 und senkrecht zur Längsachse L des Schmucksteins 1 ausgerichtet ist. Sechzehn weitere Kronenfacetten 13 grenzen mit einer Breitseite an die Rondiste 4 an. Die Facetten 12 und 13 sind jeweils dreiecksförmig ausgebildet.

Der Pavillon 3 weist ebenfalls drei verschiedene Arten von Facetten 8, 9, 10 auf, wobei zwei dieser Pavillonfacetten 8, 10 mit einer Breitseite an die Rondiste 4 angrenzen. Jene dieser Facetten 8, die sich am weitesten in Richtung des der Tafel 5 gegenüberliegenden Endes 6 des Schmucksteins 1 erstrecken, bilden die Hauptfacetten 8 des Pavillons 3. Zwischen diesen Hauptfacetten 8 liegen die dreiecksförmigen Facetten 10 mit einer Breitseite an der Rondiste 4 an.

Der Pavillon 3 läuft zu einer Spitze 6 zusammen, wobei die Spitze 6 durch eine Anordnung von 8 weiteren Pavillonfacetten 9 ausgebildet wird. Diese Pavillonfacetten 9 sind rautenförmig ausgebildet.

Figur 1b zeigt eine Draufsicht auf die Krone 2 des Schmucksteins 1. Durch das Zentrum der Krone verläuft die Längsachse L des Schmucksteins 1, die senkrecht auf die ebene Tafel 5 sowie die dazu parallele Rondistenebene 7 ausgerichtet ist.

Figur 1c zeigt eine Ansicht von unten auf den Pavillon 3 des Schmucksteins 1. An der Spitze 6, die durch die aneinander angrenzenden Pavillonfacetten 9 ausgebildet ist, verläuft die Längsachse L.

Figur 2a zeigt einen Schmuckstein 1' aus Topas mit einem Schliff des Standes der Technik. Die in den Schmuckstein 1' mittig in der Hauptfacette eintretenden Lichtstrahlen 14 werden am Pavillon 3' aufgrund der Winkel, in dem die Pavillonfacetten und die Kronenfacetten geschliffen sind, insbesondere wegen des Winkels der Hauptfacetten der Krone, nur zum Teil in Betrachtungsrichtung zurückreflektiert. Ein Anteil der Strahlen wird in Form der Strahlen 15a, 15b zur Seite weggebrochen oder gestreut. Um den Anteil dieser Strahlen sind die in Betrachtungsrichtung zurückreflektierten Strahlen 26a, 26b und damit die Lichtausbeute entsprechend reduziert.

Figur 2b zeigt dieselbe Darstellung für einen erfindungsgemäßen Schmuckstein 1, wobei die Lichtstrahlen 14 wiederum mittig in der Hauptfacette 11 in den Schmuckstein 1 eintreten. Aufgrund der speziellen geometrischen Anordnung der verschiedenen Facetten und insbesondere der Hauptfacetten 11 der Krone 2, ist die Lichtausbeute deutlich verbessert, da der Großteil der Strahlen im Bereich des Pavillons 3 totalreflektiert wird, sodass nahezu der gesamte Anteil an in die Krone 2 eintretenden Lichtstrahlen 14 nach gegebenenfalls mehrfacher Reflexion in Form von aus der Krone 2 austretenden Lichtstrahlen 26a, 26b zum Betrachter zurück reflektiert wird.

Die Vorteile der in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Winkelanordnung der weiteren Kronenfacetten und der Pavillonfacetten ist in den Figuren 3a und 3b gezeigt, die ebenfalls einen Vergleich eines erfindungsgemäßen Schmuckstein 1 mit einem Schmuckstein 1' des Standes der Technik zeigen. In diesem Beispiel treten die Lichtstrahlen 14 in den Facetten 10 der Krone 2 des Schmucksteins 1 bzw. 1' in diesen ein. Beim Schmuckstein 1' des Standes der Technik wird wiederum ein Anteil in Form der Lichtstrahlen 15 aus dem Schmuckstein 1' herausgebrochen, sodass die Lichtausbeute in Form der in Betrachtungsrichtung zurückreflektierten Lichtstrahlen reduziert ist.

Dem gegenüber wird beim Schmuckstein 1 der Großteil der Strahlen im Bereich des Pavillons 3 total reflektiert, sodass nahezu der gesamte Anteil an in die Krone 2 eintretenden Lichtstrahlen 13 nach gegebenenfalls mehrfacher Reflexion in Form von aus der Krone austretenden Lichtstrahlen 26a und 26b zum Betrachter zurückreflektiert wird.

In den Figuren 4a und 4b, die wiederum einen Vergleich eines Schmucksteins 1' des Standes der Technik mit einem erfindungsgemäßen Schmuckstein 1 zeigen, ist besonders gut der Effekt der Anordnung der Pavillonfacetten zu erkennen. In diesen Figuren treten die Lichtstrahlen 14 direkt an der Tafel 5 ein. Wiederum tritt beim Schmuckstein 1' des Standes der Technik ein Teil der Lichtstrahlen 15 am Pavillon 3 aus, während im erfindungsgemäßen Schmuckstein 1 nahezu der Großteil der Strahlen 26 in Betrachtungsrichtung zurückreflektiert wird.

Figur 5 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Messanordnung zur Messung des Light Return (Lichtausbeute) eines Schmucksteins. Mit einer halbkugelförmigen Beleuchtungsanordnung 16 wird ein sich im Zentrum des Grundkreises 17 der Halbkugel 16 angeordneter Schmuckstein 1 von Lichtstrahlen 18 beleuchtet, sodass die Krone 2 des Schmucksteins 1 mit weißem, diffusem Licht bestrahlt wird, wobei die Lichtstrahlen bis auf einen abgedunkelten Bereich 19 halbkugelförmig auf den Schmuckstein 1 auftreffen und von diesem reflektiert werden. Der Grundkreis 17 ist bis auf Ausnehmung für den Schmuckstein 1 abgedunkelt, sodass von unterhalb des Grundkreises 17 kein Licht auf den Schmuckstein 1 auftrifft. Ebenfalls abgedunkelt ist ein Bereich 19 der Halbkugel 16, die dem Schmuckstein 1 genau gegenüber liegt und einen Öffnungswinkel α von 46 Grad aufweist. Auch von diesem Bereich kommt kein Licht zum Schmuckstein 1. Der Bereich 19 weist eine Ausnehmung 20 mit einem Öffnungswinkel β von 3 Grad auf. Diese Ausnehmung 20 dient als enges Messfeld für einen Detektor. Es kann somit oberhalb der Ausnehmung 20 ein Lichtstrom messender Detektor angeordnet sein.

Statt der physikalischen Messung können in einer Computersimulation die jeweiligen lichtspezifischen Werte, wie beispielweise die Helligkeit im Bereich dieser Ausnehmung 20 errechnet werden.

Die vom Schmuckstein 1 nach oben reflektierte Lichtmenge stellt einen Mittelwert über nahezu alle möglichen Beleuchtungsanordnungen dar und ergibt somit ein quantitatives Maß für den Light Return (Lichtausbeute) des Schmucksteins 1. Die Reflexionen finden dabei an verschiedenen Facetten statt, sodass Licht direkt beim ersten Auftreffen auf den Schmuckstein, aber auch nach einer mehrerer interner Reflexionen zur Ausnehmung zurückreflektiert wird.

Die Figur 6 zeigt eine Messanordnung für den "Fire"- Wert (Feuer-Wert). Der von einem Halter 20 gehaltene Schmuckstein 1 wird in Richtung von dessen Hauptachse mit einem gerichteten Listen aus der Lichtquelle 21 durch die Öffnung 22 hindurch beleuchtet. Das vom Schmuckstein 1 zurück gestreute Licht wird auf einem Messfeld 24 in Farbe aufgenommen. Die Produktwerte aus Sättigung und Beleuchtungsstärke der im Messfeld (25) erfassten Lichtpunkte werden aufsummiert und geben damit die Maßzahl für das "Fire."

Figur 7 zeigt schematisch die geneigte Anordnung der Hauptfacette 11 des Oberteils 2 in Relation zu einer parallel zur Tafel 5 angeordneten Querschnittsfläche 7, die z.B. der Rondistenebene entspricht. Zur besseren Darstellbarkeit ist die Facette 11 in Form einer Ebene dargestellt. Dies trifft auch auf die Querschnittsfläche 7 zu. Der Winkel ϕ zwischen den Ebenen wird auch zwischen den zugehörigen Normalvektoren n und m eingenommen. Die Gerade g stellt die Schnittgerade zwischen den Ebenen 11 und 7 dar.