專利名稱：鉆石顏色測(cè)量和分析系統(tǒng)、設(shè)備與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及寶石顏色測(cè)量和分析的系統(tǒng)、設(shè)備與方法，尤其是以一種接近視覺測(cè)量和分析方法的方式測(cè)量和分析鉆石顏色的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
鉆石或其它寶石經(jīng)常是根據(jù)對(duì)于人眼的視覺外觀來分析它們。實(shí)際上，在自然光或近似日光下，鉆石對(duì)于人眼的視覺外觀是鉆石質(zhì)量的主要指標(biāo)。因此，因?yàn)殂@石質(zhì)量實(shí)質(zhì)上是基于人的視覺，鉆石分析需要判斷經(jīng)驗(yàn)、評(píng)價(jià)信息和根據(jù)視覺比較區(qū)分細(xì)微差別。
在實(shí)踐中，鉆石質(zhì)量分析最好由一組專門訓(xùn)練的人員進(jìn)行實(shí)施，他們用視力檢查鉆石特性，例如夾雜物和結(jié)構(gòu)瑕疵。這種密集過程包含多個(gè)由每個(gè)人進(jìn)行的檢測(cè)、測(cè)量和檢查。該過程也包括質(zhì)量控制并可以包括各種非破壞性的測(cè)試以鑒別處理、填充物或其它缺點(diǎn)，其可以影響樣品質(zhì)量。最后，該過程包括鉆石與一套用作鉆石顏色和透明度的歷史標(biāo)準(zhǔn)的鉆石師石頭參考標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)致的視覺比較，。
鉆石分析基礎(chǔ)包含四C分析(顏色、透明度、切割和克拉重量)，它是由美國寶石協(xié)會(huì)(GIA)發(fā)明的分析方法。四C中的兩個(gè)C，即顏色和透明度是按照等級(jí)或連續(xù)體進(jìn)行評(píng)估。在無色到黃光彩色鉆石的情況下，按照等級(jí)進(jìn)行分析，該等級(jí)通常稱為GIA D-Z等級(jí)。從無色變化到黃色的GIA D-Z顏色等級(jí)是國際標(biāo)準(zhǔn)，由于它的發(fā)展，它已經(jīng)校準(zhǔn)為GIA標(biāo)準(zhǔn)鉆石。
如上所述，鉆石分析的視覺檢測(cè)過程是精細(xì)的、耗時(shí)的和需要專門訓(xùn)練和富有經(jīng)驗(yàn)的個(gè)人。因此，許多珠寶和寶石領(lǐng)域的人聲稱需要一種儀器，其可以根據(jù)D到Z標(biāo)準(zhǔn)來近似分析鉆石顏色。這些年來，已經(jīng)提出許多機(jī)械儀器來“測(cè)量”精美鉆石的顏色。然而，除了校正誤差和電子漂移問題外，由于各種不足，這些儀器不能達(dá)到所需的精確度和再現(xiàn)性等級(jí)。而且，這些儀器不能以某種方式接近視覺顏色分析方法，該方式可使得它們有意義的結(jié)果在歷史分析標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。
機(jī)械寶石顏色評(píng)級(jí)儀器的歷史至少可追溯到20世紀(jì)40年代，當(dāng)時(shí)GIA的創(chuàng)始人Dr.Robert M.Shipley提出一種簡單的色度計(jì)，其包含一光源和一遞增移動(dòng)、彩色塑料光楔。Shipley裝置在靜態(tài)鉆石底板后放置彩色光楔(wedge)，允許用戶比較鉆石顏色和彩色光楔背景。然后Shipley裝置用作視覺檢查輔助裝置，它依靠的是人眼和大腦而不是機(jī)械光檢測(cè)器和光學(xué)測(cè)量裝置與處理器。
在20世紀(jì)50年代，Dr.Shipley發(fā)明了第一個(gè)非視覺寶石顏色分析儀，一種改進(jìn)的顏色比較器，它包含一個(gè)用作光源的鎢絲燈、一個(gè)用作光檢測(cè)器的光電管、藍(lán)光和黃光濾光器、一個(gè)靜態(tài)寶石固定器和一虹膜控光裝置，該控光裝置將光傳導(dǎo)到光電管。根據(jù)Shipley色度計(jì)(Colormeter)的方法，儀器用戶把鉆石平面放在漫射體盤上面，由此鎢燈光線首先傳導(dǎo)穿過鉆石，和然后穿過虹膜控光裝置到光電管。然后儀器用戶進(jìn)行順序傳導(dǎo)光進(jìn)行測(cè)量，首先部署藍(lán)濾光器和然后部署黃濾光器。根據(jù)本發(fā)明的方法，儀器用戶順序地比較由光電管檢測(cè)的這兩種傳導(dǎo)量并在從D到Z等級(jí)安排的表中查找結(jié)果，來確定鉆石顏色指數(shù)。
雖然Shipley色度計(jì)提供一種顏色標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)多年，由于多種原因，該標(biāo)準(zhǔn)沒有精確地與歷史視覺分析標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)連。首先，鉆石、光源和檢測(cè)器之間的幾何關(guān)系不接近視覺鉆石分析的幾何關(guān)系。第二，鎢絲燈盡管輸出相當(dāng)穩(wěn)定，但不能提供日光型狀況，對(duì)于鉆石或其它寶石的視覺分析來說日光條件已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)。第三，光電管檢測(cè)器不能記錄可視光光譜中的每個(gè)頻率，像人眼一樣，而是跟蹤由于濾光器中的變化而導(dǎo)致的整個(gè)光譜量中的變化。因此，盡管Shipley色度計(jì)方法為非視覺鉆石顏色分析提供一種非常有用的和創(chuàng)新的儀器，但它不能精確接近視覺分析方法。而且，在分析期間，鉆石是靜態(tài)的，而不是旋轉(zhuǎn)的，因此設(shè)備不能平均整個(gè)360°范圍內(nèi)的顏色。
在20世紀(jì)70年代，Eickhorst色度計(jì)和Okuda色度計(jì)介紹了兩種新型的顏色測(cè)量儀。盡管還是根據(jù)Shipley色度計(jì)顏色比較器的方法，但Eickhorst公開了使用光纖聯(lián)接器的理念，把光引導(dǎo)到光檢測(cè)器。Okuda公開了電壓穩(wěn)定鎢燈源和累計(jì)球的理念，把光引導(dǎo)到鉆石上。然而，像Shipley色度計(jì)一樣，這些儀器依靠鎢絲燈用作它們的光源。而且，像Shipley色度計(jì)一樣，這些設(shè)備比較響應(yīng)使用兩種不同頻率濾光器由鉆石傳導(dǎo)的光總量。此外Eickhorst和Okuda儀器把鎢光引進(jìn)鉆石頂面，而不是照亮鉆石進(jìn)入它的下部側(cè)面，并且隨后不對(duì)從下部側(cè)面發(fā)出的光進(jìn)行測(cè)量，但在視覺鉆石分析中確需如此。
在20世紀(jì)80年代，Okazaki申請(qǐng)的美國專利US4508449公開了一種用于測(cè)量磨光刻花的鉆石顏色的裝置，它通過使用分光光度計(jì)測(cè)量來自鉆石的限定光譜的光。該儀器包括一算術(shù)單元用于從測(cè)量的光譜中得到三色值X、Y和Z。Okazaki還公開了使用氙或鹵素白色光源和濾光器(單色計(jì))來提供一束單色光，該單色光在興趣光譜帶上順序地改變頻率。Okazaki還公開了一種響應(yīng)感興趣的光譜帶內(nèi)頻率的順序改變記錄從鉆石中發(fā)出的光的大小的方法。Okazaki提出不要把光以視覺分析方式引入鉆石下部側(cè)面(Col.1，11.38-39)并且既不直接也不間接檢測(cè)來自鉆石的光的特定角度。另外，Okazaki使用了光電倍增管并且在感興趣的光譜帶內(nèi)對(duì)頻率響應(yīng)的順序測(cè)量，在記錄傳導(dǎo)光譜中創(chuàng)建了不想要的延時(shí)。
20世紀(jì)90年代在鉆石顏色分析儀中已經(jīng)看到了一些改進(jìn)。例如，Austron色度計(jì)和Gran色度計(jì)公開了使用光電二極管作為光檢測(cè)器。像他們的前輩一樣，Austron和Gran色度計(jì)分別使用鹵素?zé)艉玩u燈，并其光線引入鉆石頂部。這些儀器在測(cè)量期間也不旋轉(zhuǎn)鉆石。另外，這些儀器依據(jù)順序?yàn)V光的色度計(jì)比較方法，并在Gran色度計(jì)的情況下，編譯三色顏色值。
其它儀器采用分光光度計(jì)來提高寶石顏色分析的連慣性和精確性。例如，在1992年Zeiss-Gubelin公開了一種使用分光光度計(jì)的儀器。Zeiss-Gubelin系統(tǒng)從氙氣閃光燈傳導(dǎo)光經(jīng)由累計(jì)球進(jìn)入鉆石下部側(cè)面，其放在下平面，并使用相同的累計(jì)球來間接檢測(cè)從鉆石下部平面發(fā)出的所有角度的光編碼。Zeiss-Gubelin系統(tǒng)也使用氙氣閃光燈進(jìn)行鉆石靜態(tài)測(cè)量。
隨后的分光光度計(jì)系統(tǒng)，包括Rennilson-Hale寶石色度計(jì)、Lamdaspec分光光度計(jì)和Gran分光光度計(jì)(DC2000FS)，它們使用鎢、鹵素和/或氙燈。雖然這些系統(tǒng)能夠檢測(cè)和分析全部光譜的光，這些儀器本身不能考慮視覺鉆石分析的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系。而且，這些系統(tǒng)都沒有使用涉及鉆石旋轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)顏色分析技術(shù)。而且這些系統(tǒng)不平均鉆石整個(gè)260°范圍內(nèi)的顏色。
一種Adamas系統(tǒng)得到發(fā)展，它執(zhí)行顏色分析并配置一分光光度計(jì)。然而，Adamas系統(tǒng)照明穿過鉆石平面，使用一累計(jì)球并使用單個(gè)靜態(tài)測(cè)量分析顏色。這種儀器還不能接近視覺顏色分析方法和不能有意義地使結(jié)果與視覺鉆石分析的歷史先例相互關(guān)聯(lián)。
因此需要一種簡單的系統(tǒng)和儀器，它能可靠地并一致地接近歷史視覺分析方法，包括例如檢測(cè)方法、光源組成、照明角度和歷史視覺分析標(biāo)準(zhǔn)的使用，以便使儀器結(jié)果和歷史先例相互關(guān)聯(lián)。對(duì)于系統(tǒng)和儀器來說還需要近似日光光的穩(wěn)定輸出，它可以補(bǔ)償電子漂移，可以減少光散射和直接反射的干擾影響，這些干擾影響出現(xiàn)在機(jī)械模擬視覺檢測(cè)方法中。現(xiàn)有設(shè)備對(duì)于這些目的是不充分的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包含以一種方式分析寶石顏色的系統(tǒng)、設(shè)備(instrument)和方法，該方式可靠地并一致地模擬視覺顏色分析方法。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例由多個(gè)方面組成，包括使用近似日光燈，例如近似日光熒光管，以及使用模擬視覺分析結(jié)果的幾何結(jié)構(gòu)。在非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石分析的情況下，在一實(shí)施例中，本系統(tǒng)包括三個(gè)主要元件一個(gè)近似日光的光源，它照亮鉆石下部側(cè)面；一個(gè)光檢測(cè)器，它檢測(cè)以一個(gè)特定角度從鉆石下部側(cè)面發(fā)出的光；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它測(cè)量由光檢測(cè)器所檢測(cè)的光。在另一實(shí)施例中，一個(gè)測(cè)量室包圍著要分析的鉆石并且近似日光的光源穿過漫射體(diffuser)照亮鉆石下部側(cè)面。雖然在本發(fā)明中可以使用各種光檢測(cè)器和光學(xué)測(cè)量裝置，在優(yōu)選實(shí)施例中，光檢測(cè)器包含一個(gè)與二極管陣列相連的光纖電纜，并且光學(xué)測(cè)量裝置包含一個(gè)分光光度計(jì)。在本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例中，本系統(tǒng)還包含一個(gè)第四元件一個(gè)光學(xué)分析裝置，例如數(shù)據(jù)處理器，它把從光學(xué)測(cè)量裝置中得到的測(cè)量數(shù)據(jù)與歷史先例進(jìn)行比較和/或把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為CIE色度空間。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，本系統(tǒng)包括四個(gè)元件一個(gè)近似日光的光源，它照亮鉆石下部側(cè)面；一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體，在照亮期間旋轉(zhuǎn)鉆石；一個(gè)光檢測(cè)器和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它測(cè)量由光檢測(cè)器所檢測(cè)的光。在本實(shí)施例的優(yōu)選改進(jìn)中，光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)量檢測(cè)器已經(jīng)檢測(cè)的光，所述光在鉆石的一個(gè)單個(gè)旋轉(zhuǎn)過程期間相對(duì)于鉆石平面以一個(gè)特定角度從鉆石發(fā)出。
本文中公開的本發(fā)明的各種元件可以作為分離件或作為一個(gè)單一的單元提供。例如，在前述實(shí)施例中，光源和轉(zhuǎn)動(dòng)體可以形成整體單元的一部分，或作為一種選擇，分開提供。在另一實(shí)施例中，光檢測(cè)器和光學(xué)測(cè)量裝置可以包含一個(gè)整體單元，它具有光源和轉(zhuǎn)動(dòng)體。整體單元還可以包含一個(gè)光學(xué)分析裝置。同樣，在二極管陣列分光光度計(jì)的情況下，光檢測(cè)器的元件可以與光學(xué)測(cè)量裝置是同一個(gè)單元的一部分，或可以單獨(dú)提供。
為了克服與視覺分析幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)的困難，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例包括一些創(chuàng)新中的至少一種，以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在優(yōu)選實(shí)施例中，為了穩(wěn)定近似日光的光源，本系統(tǒng)包括高頻鎮(zhèn)流器。同樣，在另一優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括一個(gè)位于光源和寶石之間的光漫射體(diffuser)，以減少在視覺顏色分析中使用的照明類型而引起的色散(dispersion)和直接反射的干擾影響。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明包括一個(gè)機(jī)構(gòu)以處理寶石旋轉(zhuǎn)過程中的多個(gè)單個(gè)的光譜測(cè)量。根據(jù)這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明包含一轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，它選擇性地具有一穩(wěn)定環(huán)，以確保它的一致旋轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，設(shè)計(jì)成克服與電子漂移相關(guān)的困難，本發(fā)明包括一個(gè)可以靜態(tài)或動(dòng)態(tài)運(yùn)行的漂移校正部件。
本發(fā)明的方法通常涉及使用系統(tǒng)和設(shè)備根據(jù)歷史先例分析寶石顏色。根據(jù)本方法的一方面，本發(fā)明的方法包含以下步驟用近似日光燈照亮寶石，檢測(cè)以一個(gè)特定角度從寶石發(fā)出的光，用光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)量檢測(cè)的光，用光學(xué)分析裝置分析測(cè)量數(shù)據(jù)并根據(jù)歷史先例表示寶石顏色。
根據(jù)可特定用于鉆石分析的本發(fā)明的方法的另一方面，該方法包含以下步驟用近似日光燈照亮鉆石下部側(cè)面，檢測(cè)相對(duì)于鉆石平面以一個(gè)特定角度從下部平的寶石下部側(cè)面發(fā)出的光，用光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)量檢測(cè)的光并將測(cè)量數(shù)據(jù)與歷史先例進(jìn)行比較。根據(jù)本發(fā)明方法的另一方面，本方法包含以下步驟把鉆石放在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，用近似日光燈照明鉆石下部側(cè)面，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，在旋轉(zhuǎn)期間檢測(cè)相對(duì)于鉆石平面以一個(gè)特定角度從鉆石下部側(cè)面發(fā)出的光，用光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)量已檢測(cè)的光和分析測(cè)量數(shù)據(jù)。
至于系統(tǒng)和設(shè)備，本發(fā)明的一個(gè)目的是增加容易性，通過本發(fā)明個(gè)人可以基本得到可靠的寶石顏色分析。本發(fā)明的另一個(gè)目的是克服與視覺分析幾何結(jié)構(gòu)應(yīng)用到機(jī)械分析系統(tǒng)相關(guān)的困難。本發(fā)明的另一目的是提供一種穩(wěn)定和可靠的系統(tǒng)用于寶石顏色分析。本發(fā)明的另一目的是在寶石顏色分析期間減少色散和直接反射。
至于本發(fā)明方法，本發(fā)明的目的是提供一種顏色分析方法，可由在寶石方面具有較少技術(shù)培訓(xùn)或經(jīng)驗(yàn)的個(gè)人來執(zhí)行。本發(fā)明的又一目的是提供一種方法，其允許在寶石方面具有較少技術(shù)培訓(xùn)或經(jīng)驗(yàn)的個(gè)人根據(jù)視覺顏色分析方法可靠地并一致地得到半自動(dòng)的顏色分析。
附圖的簡要說明參考旨在闡明本文所公開使用的寶石顏色分析系統(tǒng)和儀器的附圖的簡要說明。附圖和接下來的詳細(xì)說明只是說明性的而不是像權(quán)利要求中所提出的限定本發(fā)明的范圍。


圖1描述了一種光箱，它由近似日光的熒光燈在頭頂上照明(高頻鎮(zhèn)流器未示出)。
圖2示出本發(fā)明簡單實(shí)施例的光敏光纖電纜的角透視圖，當(dāng)把鉆石提供在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上時(shí)，電纜相對(duì)于下部平的鉆石的平面指向在0和約45度之間的一個(gè)角度。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和漫射體示于圖1的光箱內(nèi)。
圖3示出本發(fā)明簡單實(shí)施例的角透視圖，其中下部平的鉆石放置在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，其中轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)由測(cè)量室封閉。漫射體分開光源(未示出)和鉆石。
圖4示出圖3的實(shí)施例，其中沒有測(cè)量室和漫射體。
圖5示出本發(fā)明優(yōu)選的整體單元實(shí)施例的角透視圖，其中一根光纖電纜容納在光傳感器外殼中并以0和約45度之間的一個(gè)角度設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上面。
圖6示出圖5的實(shí)施例，其測(cè)量室處于完全展開位置。
圖7示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的角透視圖，其中本發(fā)明包含一擺臂，具有暗基準(zhǔn)，其使得暗讀數(shù)(dark reading)能夠作為校準(zhǔn)步驟的一部分。
圖8示出圖7另一個(gè)實(shí)施例的頂角透視圖，這里擺臂處于幾乎關(guān)閉的位置。
圖9示出本發(fā)明實(shí)施例的組合圖，它具有漂移校正部件，包含第二根光纖電纜，以0和約45度之間的一個(gè)角度導(dǎo)進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)材料測(cè)量室和參考平臺(tái)，使用與測(cè)量室和轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)相同的材料制造并具有與其相同的漫射體。
圖10示出本發(fā)明系統(tǒng)的完整視圖，包括光箱、測(cè)量儀、光測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)處理器和監(jiān)視器。
圖11示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的角透視圖，其中測(cè)量儀是集成單元并且光檢測(cè)器相對(duì)于平臺(tái)(未示出)的位置由定位部件調(diào)節(jié)。
圖12示出圖11的測(cè)量儀，它放置在燈箱內(nèi)以備使用。
詳細(xì)描述圖1示出本發(fā)明系統(tǒng)部分的一個(gè)實(shí)施例，正如本文中所公開使用的。在該實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包含至少一個(gè)近似日光燈10，它提供類似于鉆石視覺顏色分析中使用的光源。根據(jù)該實(shí)施例，光源設(shè)置在燈箱20中并給容納在燈箱內(nèi)的寶石(未示出)提供頂部照明。圖1的燈箱可以是能夠容納光源和鉆石或其它寶石的任何尺寸。在圖1所示的實(shí)施例中，所述近似日光燈是一種用于視覺顏色分析的近似日光的熒光燈，所述視覺顏色分析可以是例如Osram Biolux 72、Verilux F20T12或Gretag Macheth F20T1265。然而，也可以采用具有在5500和6500°K之間的顏色溫度的其它燈，具有高顏色再現(xiàn)指數(shù)(rendering index)，最好至少為95。燈箱具有與優(yōu)選的近似日光的熒光燈近似的長度。燈箱20內(nèi)部22優(yōu)選具有白色或淺灰色墻壁。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該系統(tǒng)通過下述手段形成新穎的照明改進(jìn)鹵素光源，它具有高顏色溫度，優(yōu)選在4000°K(絕對(duì)溫度)之上，并改進(jìn)濾光器，其提高顏色溫度到與日光等同，優(yōu)選在5500到6500°K之間。根據(jù)本發(fā)明的這方面，照明源可以包含鹵素?zé)?，?yōu)選使用穩(wěn)定電源，通過日光校正濾光器提高到近似日光狀況，所述日光校正濾光器例如Schott濾光器BG26/2mm。
圖2示出本發(fā)明的測(cè)量儀連同圖1光源和燈箱的簡單實(shí)施例。根據(jù)該測(cè)量儀的簡單實(shí)施例，一個(gè)包含光纖電纜的光檢測(cè)器30以0到約45度之間的一個(gè)角度指向鉆石40下部平面，該下部平面設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50上。該轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50通過穩(wěn)定器圓柱體60又連接到轉(zhuǎn)動(dòng)體70。圖2中示出位于燈箱20內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50，光從燈10通過漫射體90在鉆石40下部平面的方向上傳播。這種漫射傳播的形式用于減少直接光反射和色散的阻礙影響，并且實(shí)質(zhì)上便于從鉆石發(fā)出的光的特定角度的檢測(cè)，它近似于視覺分析方法。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，漫射體90用薄聚四氟乙烯(PTFE)做成，但也可以使用其它合適的等效漫射材料。在優(yōu)選實(shí)施例中，漫射體用厚度在0.06mm-1.0mm之間的Teflon制作，并且在最優(yōu)選的實(shí)施例中用厚度為0.4mm的Teflon制作。轉(zhuǎn)動(dòng)體70優(yōu)選包含一連續(xù)負(fù)荷電動(dòng)機(jī)，例如一種3W同步交流連續(xù)負(fù)荷電動(dòng)機(jī)。在最優(yōu)選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)體70以20rpm的速度旋轉(zhuǎn)，盡管可以使用許多旋轉(zhuǎn)速度，它們與系統(tǒng)的測(cè)量和分析組件協(xié)調(diào)。如圖2所示，包含光纖電纜30的光檢測(cè)器還包含準(zhǔn)直儀100。然而，盡管光檢測(cè)器優(yōu)選包含光纖電纜30和準(zhǔn)直儀100，但也可以使用其它適合近似視覺分析方法的光檢測(cè)器。如圖2所示，由于穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50的橫截面優(yōu)選是圓形的。然而，也可以使用其它平臺(tái)形狀。同樣，盡管圖2表示轉(zhuǎn)動(dòng)體70和包含光纖電纜30的光檢測(cè)器是物理斷開的，它們可以形成整體的測(cè)量儀部分(參見圖5)。
圖3示出本發(fā)明測(cè)量儀實(shí)施例的角透視圖，其中鉆石40在下部平的位置安放在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50的表面上。在圖3中，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50可旋轉(zhuǎn)地連接到轉(zhuǎn)動(dòng)體70上。轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50也由測(cè)量室110和漫射體130封閉，所述漫射體優(yōu)選位于光源(未示出)和鉆石之間并靠近鉆石40。如圖2所示的實(shí)施例中，漫射體130優(yōu)選用薄的白色Teflon材料制作，它漫射從鉆石頂面?zhèn)鞑サ墓?。根?jù)優(yōu)選實(shí)施例，測(cè)量室110和轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50用反射材料制作，更優(yōu)選地是漫射、反射材料，和最優(yōu)選的是漫射、白色反射材料例如四氟乙烯(PTFE)?？梢允褂闷渌牧侠缌蛩徜^或Spectralon，它們?cè)诳梢暫徒咏贤?UV)光譜中具有最低吸收率。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述材料也不發(fā)熒光達(dá)到紫外線輻射。在圖3所示的實(shí)施例中，漫射體130連接到測(cè)量室110頂部，由此它至少部分密封測(cè)量室頂部。如圖3中所示，測(cè)量室優(yōu)選是具有圓形橫截面的圓柱體。作為選擇，測(cè)量室可以具有其它橫截面形狀。根據(jù)圖3實(shí)施例，光源(未示出)從鉆石40下部側(cè)面照亮它，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50旋轉(zhuǎn)，并且包含光纖電纜30的光檢測(cè)器檢測(cè)從旋轉(zhuǎn)鉆石下部側(cè)面以一個(gè)特定角度射出的光。
圖4示出圖3的實(shí)施例，它去掉了測(cè)量室110和漫射體130。鉆石40、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50和包含光纖電纜30的光檢測(cè)器之間的幾何關(guān)系近似于視覺顏色分析方法的幾何結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50可選擇地通過圓形固定圓柱體60來穩(wěn)定，其中圓柱體穩(wěn)定連接于轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50的旋轉(zhuǎn)桿55的底部。轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50優(yōu)選具有輕微凹的頂部，由此它可以更可靠地容納下部平的鉆石。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50從它的中心到它的圓周上每個(gè)點(diǎn)具有約3度斜面，以便在旋轉(zhuǎn)期間穩(wěn)定鉆石。穩(wěn)定圓柱體60可以是各種高度和甚至可以延伸越過轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50的水平面。當(dāng)使用測(cè)量室時(shí)穩(wěn)定器圓柱體也可以支撐測(cè)量室110。盡管容納鉆石的表面表示為平臺(tái)，其它類型的表面，例如儀器本身底部，可以用來容納鉆石。
在優(yōu)選實(shí)施例中，平臺(tái)兼作白色基準(zhǔn)用于校準(zhǔn)目的。根據(jù)該實(shí)施例，用戶根據(jù)來自移走寶石后的平臺(tái)的光的檢測(cè)，采用校準(zhǔn)讀數(shù)。然后用戶可以重新校準(zhǔn)測(cè)量裝置，例如通過按下分光光度計(jì)上的按鈕，讀數(shù)應(yīng)該在寶石分析之間變化。作為選擇，校準(zhǔn)讀數(shù)和/或儀器的重新校準(zhǔn)可以自動(dòng)出現(xiàn)在寶石分析之間。
如圖5所示，在本發(fā)明測(cè)量儀部分的優(yōu)選實(shí)施例中，光纖電纜30、轉(zhuǎn)動(dòng)體70、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50和測(cè)量室110都集成在底部140上。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)體、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)和光檢測(cè)器是整體單元的一部分，它保持適當(dāng)?shù)姆弦曈X顏色分析方法的幾何關(guān)系。如圖5中所示，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50可以構(gòu)成具有圓柱體150的單元，它穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。光纖電纜30(未示出)優(yōu)選包含在光檢測(cè)器外殼160中，由此以0和約45度之間的一個(gè)角度安置鉆石電纜的檢測(cè)端，在該角度上，一平面將擱置在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50上。光檢測(cè)器外殼160可以具有一準(zhǔn)直儀(未示出)和一光導(dǎo)管170確保來自寶石的光校正角得到檢測(cè)?？蛇x的角度調(diào)整機(jī)構(gòu)180可以改變以通過光檢測(cè)器來改變光檢測(cè)角度。在圖5所示的實(shí)施例中，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)180包含多個(gè)開槽機(jī)架190a和190b。角度調(diào)整機(jī)構(gòu)可選擇地連接到一角度方向讀出器(未示出)，它可以是模擬(如圖9所示)或數(shù)字的。在另一個(gè)實(shí)施例中，光檢測(cè)器可以圍繞固定的鉆石容納表面旋轉(zhuǎn)以檢測(cè)從鉆石發(fā)出的光。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，光檢測(cè)器檢測(cè)以相對(duì)于鉆石平面的一個(gè)特定角度直接來自鉆石的光。在非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石的情況下，要檢測(cè)光的特定角度優(yōu)選的是相對(duì)于下部平的鉆石平面在0和約45度之間。盡管可以使用其它檢測(cè)角度，這種角度沒有優(yōu)選到它們接近視覺分析方法的程度。然而，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，檢測(cè)器可以以多于一個(gè)角度按順序或同時(shí)檢測(cè)從非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石下部側(cè)面發(fā)出的光，但是在一個(gè)特定角度范圍內(nèi)，優(yōu)選地在相對(duì)于下部平的鉆石平面的0和約45度之間。根據(jù)本實(shí)施例，在特殊范圍內(nèi)的多種角度的檢測(cè)可以通過各種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，它包括在檢測(cè)期間移動(dòng)檢測(cè)器，使用附加檢測(cè)器，使用廣角檢測(cè)器，和/或在旋轉(zhuǎn)期間傾斜平臺(tái)或其它寶石容納表面。對(duì)于旋轉(zhuǎn)寶石來說，如果在特殊范圍內(nèi)的多種角度的檢測(cè)順序發(fā)生，然后在完全旋轉(zhuǎn)后角度方面的變化更好地出現(xiàn)。在同時(shí)檢測(cè)的情況下，對(duì)于非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石來說，檢測(cè)器或多個(gè)檢測(cè)器在單一旋轉(zhuǎn)期間更好地檢測(cè)特殊范圍內(nèi)的多種角度。
根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，在相對(duì)于下部平的鉆石中心可以確認(rèn)的距離處，光檢測(cè)器檢測(cè)以特定角度從鉆石發(fā)出的光。對(duì)于非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石來說，該距離優(yōu)選的是離下部平的鉆石中心在10mm到50mm之間。如果使用準(zhǔn)直儀或其它檢測(cè)縮小設(shè)備，由于檢測(cè)范圍變窄，離鉆石的優(yōu)選距離將增加。同樣，在優(yōu)選范圍內(nèi)，距離也可以隨著濾光器直徑的變窄而增加。在優(yōu)選范圍內(nèi)可以進(jìn)行類似的調(diào)節(jié)，例如調(diào)節(jié)選擇用于轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的特殊高度或調(diào)節(jié)鉆石尺寸和位置。可以選擇地進(jìn)行輕微調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)改變測(cè)量室和平臺(tái)的直徑或改變漫射體到寶石的距離。盡管從要檢測(cè)的寶石發(fā)出的特定角度光可以間接得到檢測(cè)，例如通過使用反射鏡，如圖5所示的直接檢測(cè)是優(yōu)選的。
在圖5中，優(yōu)選的測(cè)量儀包含一可移動(dòng)測(cè)量室110和一漫射體130，該測(cè)量室包含一機(jī)架210?？梢苿?dòng)測(cè)量室110在寶石放置和移走期間可以收回以便允許接近轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50。相反地，如圖6中所示，可移動(dòng)測(cè)量室110可以展開來在光檢測(cè)期間覆蓋轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50并穩(wěn)定它的旋轉(zhuǎn)。如圖5所示，機(jī)架210通過轉(zhuǎn)動(dòng)接頭220連接到固定底板200上，其中轉(zhuǎn)動(dòng)接頭220包含一通過機(jī)架210水平運(yùn)轉(zhuǎn)的金屬桿222和固定底板200。分別通過螺母225a和225b(未示出)，金屬桿222固定在固定底板200側(cè)面上。機(jī)架210和固定底板200的耦合允許機(jī)架210和可移動(dòng)測(cè)量室110在展開和非展開位置之間受控移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，測(cè)量儀用于機(jī)架和可移動(dòng)測(cè)量室的穩(wěn)定、一致的移動(dòng)，并確保測(cè)量室精確范圍的移動(dòng)，使得在測(cè)量期間保持適當(dāng)?shù)膸缀侮P(guān)系。本發(fā)明的這方面也防止了在光檢測(cè)期間轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)和可移動(dòng)測(cè)量室之間不必要的接觸。為了這些目的，如圖5所示的本發(fā)明測(cè)量儀的實(shí)施例，具有一旋轉(zhuǎn)輪聯(lián)接器，該連接器包含一個(gè)連接于非居中小輪240的居中大輪230和一個(gè)與底部140平行的定位桿250，通過兩個(gè)輪水平運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)圖5所示的實(shí)施例，兩個(gè)輪不同心，由此通過圓周地移動(dòng)定位桿250來旋轉(zhuǎn)兩個(gè)輪，這樣依據(jù)定位桿250的運(yùn)動(dòng)是順時(shí)針方向還是逆時(shí)針方向，可導(dǎo)致小輪240逐漸增加或減少它距底部140的距離。在圖5所示的實(shí)施例中，機(jī)架210位于小輪240寬度方向上。通過使用定位桿250的順時(shí)針循環(huán)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)輪230和240，如圖6所示，機(jī)架210和測(cè)量室110將逐漸和穩(wěn)定地降低進(jìn)入展開位置。相反地，如圖5所示，通過定位桿250的逆循環(huán)運(yùn)動(dòng)，機(jī)架210可以上升進(jìn)入非展開位置。
根據(jù)圖5的實(shí)施例，通過位于耦合件260中的開槽軌道(未示出)，抑制定位桿的移動(dòng)，其中耦合件260耦合兩個(gè)輪230和240。定位桿250通過軌道(未示出)旋轉(zhuǎn)直到定位桿到達(dá)制動(dòng)器270，此時(shí)可移動(dòng)測(cè)量室110完全展開在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50上。然后制動(dòng)器270防止可移動(dòng)測(cè)量室110以某種方式降低，因其將干擾光檢測(cè)器檢測(cè)路徑、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)或各種測(cè)量儀元件之間的適當(dāng)?shù)膸缀螠y(cè)量關(guān)系。在優(yōu)選實(shí)施例中，可移動(dòng)測(cè)量室在光檢測(cè)期間被鎖定在位置上。因此，圖5和6的實(shí)施例受益地使用耦合輪230與240運(yùn)動(dòng)和制動(dòng)器270來實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)測(cè)量室的穩(wěn)定和一致的安置。然而，如本領(lǐng)域所公知的其它機(jī)械機(jī)構(gòu)可以用來實(shí)現(xiàn)同樣的結(jié)果。
圖7示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的角透視圖，其中本發(fā)明包含一擺臂280，它具有用于測(cè)量校準(zhǔn)的暗基準(zhǔn)290。擺臂280可以可移動(dòng)地連接到底部140，由此它可以從圖7中所示的非展開位置移動(dòng)到展開位置，圖8中示出幾乎展開的狀態(tài)。圖8示明了圖7實(shí)施例，并且展開的擺臂280開始把暗基準(zhǔn)290放在光檢測(cè)器導(dǎo)管170(未示出)上，由此用戶可以得到暗讀數(shù)。
在圖7所示的實(shí)施例中，測(cè)量室110以非展開模式表示。測(cè)量室110是空心圓柱體，在其側(cè)面有一孔，它使得光從該室到達(dá)光檢測(cè)器。如本實(shí)施例所示，測(cè)量室110也與機(jī)架210集成在一起。然而，作為選擇，測(cè)量室和機(jī)架可以提供為單個(gè)件。如圖7實(shí)施例中進(jìn)一步所示，測(cè)量室110由漫射體130覆蓋，其集成在機(jī)架頭320內(nèi)。作為選擇，漫射體130可以只覆蓋測(cè)量室，而不需要覆蓋機(jī)架頭。而且，盡管圖7公開了一種測(cè)量室，在另一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量室是固定的而光檢測(cè)器是可移動(dòng)的以允許放置和取走寶石。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如圖9所示，該系統(tǒng)包括漂移校正部件，包含第二個(gè)光檢測(cè)器，還包含光纖電纜400，它以0到約45度之間的一個(gè)角度指向基準(zhǔn)材料測(cè)量室430和基準(zhǔn)平臺(tái)(未示出)?；鶞?zhǔn)材料測(cè)量室430和基準(zhǔn)平臺(tái)(未示出)用相同的材料制作，并優(yōu)選地使用相同類型漫射體作為主測(cè)量室和轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。第二光檢測(cè)器包含光纖電纜400，它以關(guān)于基準(zhǔn)平臺(tái)與第一光檢測(cè)器相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50相同的角度安置，其中第一光檢測(cè)器包含光纖電纜30。漂移校正部件可以穩(wěn)定或動(dòng)態(tài)地提供數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理器和/或光測(cè)量設(shè)備，其依次校正系統(tǒng)的電子漂移和/或干涉。漂移校正部件可以被包括作為測(cè)量儀的集成部件或可以單獨(dú)提供，如圖9所示。優(yōu)選地，漂移校正部件使用相同的光源和照明角度作為主測(cè)量室。盡管圖9實(shí)施例表示光檢測(cè)器和漂移校正部件都包含光纖電纜，可以使用如本技術(shù)領(lǐng)域所公知的其它類型的光檢測(cè)器組件。
圖10表示本發(fā)明系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的組合圖。圖10的實(shí)施例包括燈箱20、測(cè)量儀500、二極管陣列分光光度計(jì)600、數(shù)據(jù)處理器700和監(jiān)視器800。圖10表示本發(fā)明系統(tǒng)的特殊實(shí)施例，這里圖5的整個(gè)測(cè)量儀500安裝在顯微鏡底板630上，它具有一安裝平臺(tái)635。顯微鏡底板可以用于測(cè)量儀關(guān)于光源的高度和距離調(diào)節(jié)。顯微鏡底板也可以控制包含光纖30的光檢測(cè)器相對(duì)于測(cè)量室的移動(dòng)，測(cè)量室分離地安放在燈箱中。參見例如圖2，根據(jù)圖10實(shí)施例，包含光纖電纜30的光檢測(cè)器的輸出提供給光測(cè)量裝置600，該光測(cè)量裝置優(yōu)選是分光光度計(jì)。雖然如本實(shí)施例所示，光檢測(cè)器包含二極管陣列，其本身是光測(cè)量設(shè)備的一部分，即二極管陣列分光光度計(jì)，作為一種選擇二極管陣列連同光纖電纜一起形成光檢測(cè)器外殼的一部分。作為選擇，光檢測(cè)器可以包含一個(gè)具有準(zhǔn)直儀透鏡的分光光度計(jì)，它直接檢測(cè)光而不通過光纖電纜。
根據(jù)圖10中所示的實(shí)施例，光測(cè)量設(shè)備600提供測(cè)量數(shù)據(jù)給光學(xué)分析儀、數(shù)據(jù)處理器700，其依次把測(cè)量數(shù)據(jù)與歷史先例進(jìn)行比較和/或把測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)CIE色度空間。數(shù)據(jù)處理器700也可以給寶石指定一個(gè)符合歷史先例的顏色等級(jí)，或只是識(shí)別寶石。數(shù)據(jù)處理器的分析結(jié)果可以可選擇地顯示在監(jiān)視器800上，輸出在打印機(jī)上或電子保存。測(cè)量數(shù)據(jù)本身可以圖解顯示，除寶石顏色鑒定外，或代替寶石顏色鑒定。
根據(jù)圖11所示的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，為了容納寶石，光檢測(cè)器相對(duì)于容納寶石的表面的高度調(diào)節(jié)、角度調(diào)節(jié)和距離調(diào)節(jié)通過定位組件900來實(shí)現(xiàn)，其固定在底部140上。圖11表示一整體的測(cè)量儀，其中光纖電纜30依靠角度調(diào)節(jié)器910固定到定位組件900上。如圖11所示，角度調(diào)節(jié)器910轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到距離調(diào)節(jié)器930上，它通過定位組件900的支架940依次是可移動(dòng)的來促進(jìn)光檢測(cè)器到容納寶石的表面的距離調(diào)節(jié)。同樣高度調(diào)節(jié)器920允許支架940垂直移動(dòng)來促進(jìn)光檢測(cè)器高度調(diào)節(jié)。用這種方式，本發(fā)明提供一種緊湊的、可完全調(diào)節(jié)的整體測(cè)量儀，其在近似日光照明下容易展開。作為選擇，光檢測(cè)器可以以相對(duì)于容納寶石的表面適當(dāng)?shù)慕嵌?、高度和距離永久地固定在整體測(cè)量裝置上。在優(yōu)選實(shí)施例中，光源本身與測(cè)量儀一起形成整體單元的一部分，以便自備照明和測(cè)量裝置。整體照明和測(cè)量裝置也可以縮小尺寸以便成為便攜式的。
圖12示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，這里圖11的測(cè)量儀安放在燈箱20中。如圖12中的實(shí)施例所示，圓柱體150從燈箱外殼20的地板伸出和依靠轉(zhuǎn)動(dòng)體70旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50(未示出)，該轉(zhuǎn)動(dòng)體70布置在燈箱外殼20的地板下面。測(cè)量儀的底部140具有一圓形孔，它使得測(cè)量儀能夠牢固地放置在圓柱體150上。作為選擇，在非轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)施例中，整個(gè)測(cè)量儀包括平臺(tái)自由地放在燈箱20里。如上所述，照明源和測(cè)量儀可以由一整體單元組成。
來看本發(fā)明的示例性方法，根據(jù)優(yōu)選的方法，鉆石40下部平地放置在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)50上，用近似日光光源照亮和以固定速度旋轉(zhuǎn)360度，由光檢測(cè)器通過測(cè)量室110中的孔檢測(cè)光。光檢測(cè)器把寶石的照明反應(yīng)傳遞給光學(xué)測(cè)量裝置600，它依次給數(shù)據(jù)處理器700提供測(cè)量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器通過平均寶石360度旋轉(zhuǎn)期間的測(cè)量，提供最后的顏色鑒定。本發(fā)明轉(zhuǎn)動(dòng)方面提高了結(jié)果的再現(xiàn)性，尤其是對(duì)于切割的不好的鉆石來說。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，處理器可以平均每個(gè)測(cè)量，給每個(gè)測(cè)量一個(gè)相等的加權(quán)，或作為選擇提供一加權(quán)平均值。例如，處理器可以提供一符合視覺分析位置的高度平均值，該位置用于優(yōu)質(zhì)形狀鉆石的視覺分析。對(duì)于所有寶石來說，然后處理器可以把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CIE色度空間和/或把這些數(shù)據(jù)與歷史先例進(jìn)行比較。雖然通過這種方法，估計(jì)整個(gè)多旋轉(zhuǎn)過程的測(cè)量來提高精確性和減少系統(tǒng)的機(jī)械壓力，寶石最小量的旋轉(zhuǎn)是優(yōu)選的和單旋轉(zhuǎn)是最優(yōu)選的。
至于考慮到材料，本發(fā)明的漫射體優(yōu)選的是用薄PTFE片制作(約4mm)，或其它合適的等效材料制作，其能夠減少直接光反射和漫射的干擾影響。優(yōu)選材料在可視或接近可視UV光譜中具有最小的吸收率。同樣，測(cè)量室和轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)優(yōu)選的是用漫射、白色反射材料例如PTFE制作，盡管硫酸鋇或Spectralon可以使用到這種程度，它們?cè)诳梢暬蚪咏梢昒V光譜中具有最小的特殊吸收率。本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)體優(yōu)選地包含一可靠機(jī)構(gòu)，用于把寶石旋轉(zhuǎn)360度，最優(yōu)選包含一連續(xù)負(fù)荷電動(dòng)機(jī)，例如同步3W交流連續(xù)負(fù)荷電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明使用高頻鎮(zhèn)流器與近似日光熒光燈組合，以便提供更穩(wěn)定的光強(qiáng)和顏色分布并提高測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。在最優(yōu)選的實(shí)施例中，高頻鎮(zhèn)流器具有約30000和70000Hz的頻率，并且最優(yōu)選的頻率是約35000Hz。
如本文所公開的，與在先系統(tǒng)、裝置和方法相比，本發(fā)明具有一些優(yōu)點(diǎn)。首先，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的光檢測(cè)機(jī)構(gòu)接近寶石視覺顏色分析方法，本發(fā)明更接近達(dá)到視覺顏色分析結(jié)果。而且，因?yàn)楸景l(fā)明的系統(tǒng)使用近似日光燈，本系統(tǒng)達(dá)到與視覺顏色分析更相關(guān)的結(jié)果。同樣，因?yàn)閷?duì)于寶石單轉(zhuǎn)動(dòng)來說，光學(xué)測(cè)量裝置可以進(jìn)行多測(cè)量，例如使用快速分光光度計(jì)測(cè)量裝置，該儀器導(dǎo)致極度快速和可再生的顏色分析。最后，本發(fā)明的某些部件，例如漫射體，克服了與近似視覺寶石分析方法相關(guān)的實(shí)質(zhì)困難。
前述的本發(fā)明和原理也可以進(jìn)行修改用于優(yōu)質(zhì)顏色鉆石和其它顏色寶石的分析。在新穎的系統(tǒng)中，其使用這些原理來分析優(yōu)質(zhì)顏色鉆石和其它顏色寶石，本發(fā)明的檢測(cè)器優(yōu)先檢測(cè)來自寶石頂面的光，光的以相對(duì)于寶石平面約60和85度之間的一個(gè)特定角度。然而，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，檢測(cè)器可以在多于一個(gè)角度檢測(cè)從優(yōu)質(zhì)顏色鉆石和其它顏色寶石發(fā)出的光，或者順序或者同時(shí)，但在一個(gè)特定角度范圍內(nèi)，優(yōu)選的是在相對(duì)于寶石平面約60和85度之間。通過檢測(cè)期間移動(dòng)、使用多檢測(cè)器、使用廣角檢測(cè)器和/或檢測(cè)期間傾斜平臺(tái)或其它寶石容納表面，可以完成在特定角度范圍內(nèi)的多角度檢測(cè)。如果在特定角度范圍內(nèi)的多角度檢測(cè)順序發(fā)生，對(duì)于旋轉(zhuǎn)寶石來說，在完全旋轉(zhuǎn)后，角度方面順序變化優(yōu)先出現(xiàn)。根據(jù)本實(shí)施例，在同時(shí)檢測(cè)的情況下，對(duì)于旋轉(zhuǎn)寶石來說，在單旋轉(zhuǎn)過程中，檢測(cè)器或多個(gè)檢測(cè)器優(yōu)先檢測(cè)特定角度范圍內(nèi)的多角度。該系統(tǒng)還包含一個(gè)日光等效光源，其以漫射方式照亮寶石的頂面。
雖然已經(jīng)描述了特殊的系統(tǒng)、儀器和方法用于測(cè)量和分析寶石的顏色，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，它是顯而易見的就是其它實(shí)施例和選擇步驟是可能的而不超出本發(fā)明的精神和范圍。例如，寶石經(jīng)常進(jìn)行關(guān)于它們熒光的分析。該系統(tǒng)、儀器和方法可以創(chuàng)新地用于分析鉆石或其它寶石的熒光顏色或熒光強(qiáng)度，通過使用紫外光源而不是近似日光源，和能夠檢測(cè)熒光的檢測(cè)器。它更是顯而易見的就是本文中公開的每個(gè)實(shí)施例的某些特征也可能與其它實(shí)施例中闡述的系統(tǒng)和儀器組合使用。因此，上面的說明應(yīng)該看作為示范性的，而不是限定意義，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種鉆石顏色測(cè)量設(shè)備包含一個(gè)用于容納鉆石的表面；一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，檢測(cè)以一個(gè)特定角度從下部平的鉆石的下部平面?zhèn)鞒龅墓?；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
2.一種鉆石顏色測(cè)量設(shè)備包含一個(gè)用于容納鉆石的表面；一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，檢測(cè)以一個(gè)特定角度從下部平的鉆石的下部平面?zhèn)鞒龅墓?；一個(gè)漫射體；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
3.一種鉆石顏色測(cè)量設(shè)備包含一個(gè)用于容納鉆石的表面；一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，檢測(cè)直接從下部平的鉆石的下部平面?zhèn)鞒龅墓?；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中所述光檢測(cè)器設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，以便檢測(cè)相對(duì)于下部平的鉆石的平面以0到約45度之間的一個(gè)角度，直接從下部平的鉆石的下部平面發(fā)出的光。
5.一種鉆石顏色測(cè)量設(shè)備包含一個(gè)用于容納鉆石的表面；一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，檢測(cè)以一個(gè)特定角度從下部平的鉆石的下部平面?zhèn)鞒龅墓?；一個(gè)漫射體，設(shè)置在所述光檢測(cè)器的檢測(cè)路徑之外；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中所述表面包含一個(gè)平臺(tái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中所述表面包含一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中所述表面包含一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)360度的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，還包含一測(cè)量室，當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，它至少部分地包圍該鉆石。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中所述表面包含一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體，它可以設(shè)置成允許在一完整旋轉(zhuǎn)期間由所述光學(xué)測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，所述漫射體至少部分阻止光直接照亮鉆石。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中所述表面是用于校準(zhǔn)目的的白色基準(zhǔn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，所述光檢測(cè)器對(duì)準(zhǔn)鉆石水平中點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中所述漫射體是光傳導(dǎo)漫射體。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中所述漫射體是光傳導(dǎo)漫射體。
16.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鉆石顏色測(cè)量設(shè)備，其中所述光檢測(cè)器還包含一準(zhǔn)直儀。
17.一種鉆石顏色測(cè)量系統(tǒng)包含一個(gè)用于容納鉆石的表面；一個(gè)近似日光的照明源，當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，它能夠照亮鉆石；一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，檢測(cè)以一個(gè)特定角度從下部平的鉆石的下部平面?zhèn)鞒龅墓?；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
18.一種鉆石顏色測(cè)量系統(tǒng)包含一個(gè)用于容納鉆石的表面；一個(gè)近似日光的照明源，它能夠照亮所述表面容納的鉆石；一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，檢測(cè)以一個(gè)特定角度從下部平的鉆石的下部平面?zhèn)鞒龅墓?；一個(gè)漫射體；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
19.一種鉆石顏色測(cè)量系統(tǒng)包含一個(gè)用于容納鉆石的表面；一個(gè)近似日光的照明源，它能夠照亮所述表面容納的鉆石；一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，檢測(cè)直接從下部平的鉆石的下部平面?zhèn)鞒龅墓?；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
20.根據(jù)權(quán)利要求17、18或19所述的鉆石顏色測(cè)量系統(tǒng)，還包含一光學(xué)分析儀，它能夠處理由所述光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)量的測(cè)量值。
21.根據(jù)權(quán)利要求17、18或19所述的鉆石顏色測(cè)量系統(tǒng)，其中所述表面包含一轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。
22.根據(jù)權(quán)利要求17、18或19所述的鉆石顏色測(cè)量系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)器設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，使其能檢測(cè)相對(duì)于下部平的鉆石的平面以0到約45度之間的一個(gè)角度直接從下部平的鉆石的下部平面發(fā)出的光。
23.一種鉆石顏色測(cè)量系統(tǒng)包含一個(gè)用于容納鉆石的表面；一個(gè)近似日光的照明源，它能夠照亮所述表面容納的鉆石；一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面容納這種鉆石時(shí)，檢測(cè)以一個(gè)特定角度從下部平的鉆石的下部平面?zhèn)鞒龅墓?；一個(gè)漫射體，它設(shè)置在所述照明源和所述平臺(tái)之間；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
24.根據(jù)權(quán)利要求17、18或19所述的鉆石顏色測(cè)量系統(tǒng)，其中所述光學(xué)檢測(cè)器可以在所述表面周圍旋轉(zhuǎn)。
25.一利寶石顏色測(cè)量系統(tǒng)包含一個(gè)用于容納彩色寶石的表面；一個(gè)近似日光的照明源，當(dāng)所述表面容納這種寶石時(shí)，它能夠照亮彩色寶石；一個(gè)光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面在上部平的位置容納這種寶石時(shí)，檢測(cè)以一個(gè)特定角度從彩色寶石頂面?zhèn)鞒龅墓猓灰粋€(gè)漫射體，它設(shè)置在所述照明源和所述表面之間；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
26.一種寶石熒光測(cè)量系統(tǒng)包含一個(gè)用于容納寶石的表面；一個(gè)紫外光源，它能夠照亮所述表面容納的寶石；一個(gè)熒光檢測(cè)器，設(shè)置成當(dāng)所述表面在上部平的位置容納這種寶石時(shí)，檢測(cè)以一個(gè)特定角度從彩色寶石頂面?zhèn)鞒龅臒晒?；一個(gè)漫射體，設(shè)置在所述紫外光源和所述表面之間；和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它能夠測(cè)量由所述光檢測(cè)器檢測(cè)的光。
27.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆石顏色測(cè)量裝置，還包含一漫射體。
28.一種分析非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石顏色的方法，包含以下步驟以漫射方式照亮下部平的鉆石；檢測(cè)以一個(gè)特定角度從鉆石的下部平面發(fā)出的光；用光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)量檢測(cè)的光；用光學(xué)分析裝置分析測(cè)量值。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的分析非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石顏色的方法，其中所述檢測(cè)步驟包含檢測(cè)相對(duì)于鉆石平面以0到約45度之間的一個(gè)角度從鉆石下部平面發(fā)出的光。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的分析非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石顏色的方法，還包含在所述檢測(cè)步驟期間旋轉(zhuǎn)所述下部平的鉆石的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的分析非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石顏色的方法，還包含在所述檢測(cè)步驟期間旋轉(zhuǎn)所述下部平的鉆石共360度的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的分析非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石顏色的方法，其中所述照亮步驟包含用近似日光的光照明。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的分析非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石顏色的方法，還包含把下部平的鉆石放在平臺(tái)上的步驟。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的分析非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石顏色的方法，還包含把鉆石放在封閉平臺(tái)上的步驟。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的分析非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石顏色的方法，還包含檢測(cè)以第二特定角度從鉆石下部平面發(fā)出的光。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中檢測(cè)以第二特定角度發(fā)出的光的步驟與所述檢測(cè)以第一特定角度發(fā)出的光的步驟同時(shí)進(jìn)行。
37.一種分析非優(yōu)質(zhì)彩色鉆石顏色的方法，包含以下步驟以漫射方式照亮下部平的鉆石；檢測(cè)從鉆石下部平面一個(gè)特定角度范圍內(nèi)的多個(gè)角度；用光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)量檢測(cè)的光；用光學(xué)分析裝置分析測(cè)量值。
全文摘要
本發(fā)明包含以某種方式測(cè)量和分析寶石顏色的系統(tǒng)、設(shè)備和方法，該方式可靠地并一致地模仿視覺顏色分析方法。本發(fā)明優(yōu)選系統(tǒng)的實(shí)施例包含幾個(gè)方面，包括使用近似日光燈(10)，例如近似日光熒光管或鹵素?zé)簦脼V光器增強(qiáng)達(dá)到近似日光；并使用光檢測(cè)器，它檢測(cè)特定角度的光，由此該系統(tǒng)接近視覺分析方法。在鉆石分析的情況下，在一實(shí)施例中，本發(fā)明系統(tǒng)包括三個(gè)主要元件一個(gè)近似日光的光源(10)，它照明鉆石(40)的下部側(cè)面，一個(gè)光檢測(cè)器(30)，它檢測(cè)以一個(gè)特定角度從鉆石(40)下部側(cè)面發(fā)出的光，和一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，它測(cè)量由光檢測(cè)器(30)檢測(cè)的光。
文檔編號(hào)G01J3/50GK1398346SQ01804742
公開日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2001年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月16日
發(fā)明者P·德容, R·熱爾 申請(qǐng)人:美國杰莫洛吉克爾研究所有限公司