CN116075713A

CN116075713A - 用于宝石筛选的发光成像

Info

Publication number: CN116075713A
Application number: CN202180058345.0A
Authority: CN
Inventors: 蔡宗翰
Original assignee: Gemological Institute of America Inc
Current assignee: Gemological Institute of America Inc
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2023-05-05
Also published as: US11879842B2; TW202204879A; US20210389247A1; US20240110873A1; TW202323800A; TWI795801B; JP7569867B2; JP2023530087A; EP4147032A4; IL298873A; EP4147032A1; WO2021252195A1

Abstract

本文的系统和方法可以用于暴露于不同光源的宝石(例如钻石)的图像捕获的设置。一些示例利用以预选时序通过多个二向色分束器进行发送光和捕获图像二者的设置。多个光源和多个二向色分束器布置允许针对不同样品对装备进行最小移动、改变或调整的情况下使用多个方法分析多个宝石。

Description

用于宝石筛选的发光成像

交叉引用

本申请涉及并要求于2020年6月10日提交的美国临时申请No.63/037,497的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本领域包括利用各种光源和图像捕获用于分析钻石或其它宝石。

背景技术

与天然钻石相比，实验室生长的钻石和钻石仿制品可以具备不同的发光(luminescence)特征。通常，宝石学家通过他们的眼睛在具有紫外线发射的荧光灯下评估这些特征。这种观看需要使用黑暗环境，因为发光特征通常是微弱的，并且环境光可以干扰甚至淹没这些特征。不幸的是，由于准确性、重现性和速度的限制，使用常规方案筛选钻石并不实用。由于人类视觉擅长检测样品之间的微小差异，但不善于量化颜色和亮度，因此准确记录发光颜色和亮度非常困难。在观看后，在黑暗环境中定位和标记来自已确认天然钻石的微小样品也可以非常具有挑战性。人类操作者可能还必须多次重复该过程才能自信地定位所有样品。这些限制制约了使用发光特征从实验室生长的钻石和钻石仿制品中可靠地筛选天然钻石的应用。

因此，需要一种用于系统且易于重现的宝石分析方法的需要。宝石的价值可以取决于分析其实际上是否是宝石、是哪种宝石，以及其是实验室制造的还是天然的。由于一个单一的测试可能无法允许人类分析员或计算机做出所有这些决定，因此可能需要一组测试来做出最好和最有支持的决定。在当前的分析环境中，不存在可以允许执行许多多重测试的单一设置或系统，更不用说一次对一个以上宝石进行测试，以确定天然或合成，以及待分析的宝石的成分。此外，可能难以同时检查待镶嵌的宝石(loose gemstone)和已镶嵌的宝石(mounted gemstone)。本文的系统和方法解决了这些缺点。

发明内容

本文的系统和方法可以用于提供一种用于使用多个光源来分析一个或多个宝石以便以易于重现的布置来分析宝石并产生可靠的结果的方法。

本文描述的捕获和分析样品宝石的发光图像的系统和方法包括：在第一光源处生成第一发光激发光束；将第一发光激发光束引导通过第一滤光器并到达第一二向色分束器，以及第二二向色分束器，在一些示例中，单独地或组合地，第一二向色分束器被配置为使第一发光激发光束的波长反射并使来自样品宝石的发光激发的波长通过，并且在一些示例中，单独地或组合地，第二二向色分束器被配置为使第一发光激发光束的波长通过；在具有计算机处理器和存储器的相机处接收来自载物台上的样品宝石的第一所激发的发光图像，其中所激发的第一发光图像已经穿过第一二向色分束器和第二二向色分束器；在第二光源处生成第二发光激发光束；将第二发光激发光束引导通过第二滤光器并到达第二二向色分束器，在一些示例中，单独地或组合地，第二二向色分束器进一步被配置为使第二发光激发光束的波长反射和使来自样品宝石的发光激发的波长通过；在具有计算机处理器和存储器的相机处接收来自载物台上的样品宝石的第二所激发的发光图像，其中所激发的第二发光图像已经穿过第二二向色分束器和第一二向色分束器；通过相机计算机将样品宝石的所接收的第一发光图像和第二发光图像数字化；以及通过相机计算机将样品宝石台面(table)的数字化图像发送到计算机数据存储装置。在一些示例中，单独地或组合地，在第一光源处生成第一发光激发光束由与第一光源、第二光源和相机通信的计算机触发。在一些示例中，单独地或组合地，第一光源和第二光源各自是长波UV光、短波UV光或宽带UV光之一。在一些示例中，单独地或组合地，数字化图像是白光图像和由长波UV光激发的荧光之一。在一些示例中，单独地或组合地，数字化图像是由两种不同的短波UV光激发的荧光和来自UV光的磷光之一。

在一些示例中，单独地或组合地，系统和方法还可以包括通过具有处理器和存储器的后端计算机分析存储的数字化图像以确定样品宝石是否是天然钻石、合成钻石或者非钻石。在一些示例中，单独地或组合地，二向色分束器被配置为使第一光源的波长反射并使大于400nm的波长通过。在一些示例中，单独地或组合地，通过计算机基于数字化图像定义不同发光特征的颜色、亮度和衰变(decay)。在一些示例中，单独地或组合地，通过计算机使用数字化图像，基于颜色、亮度和衰变将天然钻石与合成钻石和钻石仿制品区分开。

本文用于宝石分析的系统和方法可以包括：光学布局，其具有两个光源，其中光源都被配置为照射载物台，在一些示例中，单独地或组合地，两个光源为不同的波长；俯视相机，其在光学布局中被配置为捕获载物台上的待分析的宝石中的发光特征的图像，在一些示例中，单独地或组合地，相机被配置为通过第一光源瞄准的第一二向色分束器以及第二光源瞄准的第二二向色分束器观看载物台；计算机，其与至少两个光源和相机通信，其中相机被配置为使用预定义的积分时间(integration time)和相机增益来捕获载物台上的待分析的宝石的图像。在一些示例中，单独地或组合地，两个不同的光源是紫外UV发光二极管LED、激光器、激光驱动光源LDLS和氙闪光灯中的至少一个。在一些示例中，单独地或组合地，计算机进一步被配置为使用计算机的外部触发延迟，或相机的内部触发延迟，以在光源关闭后以不同的延迟时间捕获待分析的宝石中的磷光发光特征的图像。在一些示例中，单独地或组合地，数字化图像是白光图像和由长波UV光激发的荧光之一。在一些示例中，单独地或组合地，数字化图像是由两种不同的短波UV光激发的荧光和来自UV光的磷光之一。在一些示例中，单独地或组合地，第一光源和第二光源各自是长波UV光、短波UV光或宽带UV光之一。在一些示例中，单独地或组合地，计算机被进一步配置为，基于数字化图像，被配置为定义不同发光特征的颜色、亮度和衰变。在一些示例中，单独地或组合地，计算机进一步被配置为使用数字化图像，以基于颜色、亮度和衰变将天然钻石与合成钻石和钻石仿制品区分开。在一些示例中，单独地或组合地，第二二向色分束器反射/透射截止值短于第一二向色分束器反射/透射截止值。

本文用于分析宝石的系统和方法可以包括：通过第一光源照射载物台上的宝石，其中第一照射瞄准第一二向色分束器，该第一二向色分束器被配置为使来自第一光源的辐射反射通过第二二向色分束器到达载物台上的宝石；通过相机接收第一组图像，该相机通过第一二向色分束器和第二二向色分束器瞄准载物台上的宝石；通过第二光源照射载物台上的宝石，其中第二光源瞄准第二二向色分束器，该第二二向色分束器被配置为使来自第二光源的辐射反射到载物台上的宝石；通过相机接收第二组图像，该相机通过第一二向色分束器和第二双色分束器瞄准载物台上的宝石。在一些示例中，单独地或组合地，第一照射的波长在365nm到400nm之间。波长为385nm。在一些示例中，单独地或组合地，第一光源是具有带通滤光器的紫外(UV)彩色发光二极管(LED)，并且其中第一组图像包括在长波UV光下的宝石荧光响应的颜色和亮度。在一些示例中，单独地或组合地，第一组图像包括在0.5和200ms之间的照射积分时间下捕获的三个图像。在一些示例中，单独地或组合地，第二光源是具有滤光器的氙闪光灯，并且其中第二组图像包括在短波UV光下的宝石荧光响应的颜色和亮度。在一些示例中，单独地或组合地，滤光器过滤227nm或更小的波长。在一些示例中，单独地或组合地，第二组图像包括在50、200和500ms的照射积分时间下捕获的三个图像。在一些示例中，单独地或组合地，第二光源是具有239nm滤光器的氙闪光灯，并且其中第二组图像包括在另一UV波长下的宝石荧光响应的颜色和亮度。在一些示例中，单独地或组合地，第二组图像包括在50、200和500ms的照射积分时间下捕获的三个图像。在一些示例中，单独地或组合地，系统和方法包括通过第二光源照射载物台上的宝石，其中第二光源瞄准第二二向色分束器，该第二二向色分束器被配置为使来自第二光源的辐射反射到载物台上的宝石；通过相机接收第三组图像，该相机通过第一二向色分束器和第二二向色分束器瞄准载物台上的宝石。在一些示例中，单独地或组合地，第二光源是脉冲宽带氙闪光灯，并且其中第三组图像包括在短波UV光下的宝石的连续捕获的磷光图像。在一些示例中，单独地或组合地，相机用50ms测量捕获图像。

附图说明

为了更好地理解本申请中描述的实施例，应当结合以下附图参考下文的具体实施方式，在贯穿附图中相同的附图标记指代对应的部分。

图1是根据本文中描述的某些方面的示例分析系统的图示；

图2是根据本文中描述的某些方面的示例流程图的图示；

图3是根据本文中描述的某些方面的示例时序图的图示；

图4是示出根据本文中描述的某些方面的多个照射示例的示例；

图5是示出根据本文中描述的某些方面的多个照射示例的另一个示例；

图6是根据本文中描述的某些方面的另一个示例流程图的图示；

图7是根据本文中描述的某些方面的示例联网系统的图示；并且

图8是根据本文中描述的某些方面的示例计算机系统的图示。

具体实施方式

现在将详细参考实施例，在附图中图示了这些实施例的示例。在下面的详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本文中呈现的主题的充分理解。但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践该主题。此外，本文描述的特定实施例是以示例的方式提供的，并且不应被用来限制特定实施例的范围。在其它情况下，没有详细描述众所周知的数据结构、时序协议、软件操作、程序和部件，以免不必要地使本文中的实施例的方面不清楚。

概述

在一些示例中，可能需要进行一个以上测试才能确定宝石是否由其声称由其制成的材料制成、是否为合成的并在实验室制造，和/或是否为天然的并从地球开采。例如，天然形成的钻石可以有84％的时间使用长波UV荧光波长检测到，并且有14％的时间基于短波UV荧光波长检测到。即使在此分析之后，将有约2％的天然钻石未被正确检测到。

本文的系统和方法可以用于各种各样宝石(诸如放置在台面、支架和/或载物台上的钻石)的图像捕获。一些示例利用配备光源、透镜、相机、滤光器和宝石载物台的全部的单一设置，通过将来自不同光源的不同光波长从二向色分束器传递到宝石并且通过相同的二向色分束器捕获反射的图像以进行分析来生成和引导光并捕获宝石的图像。多个二向色分束器布置允许利用多个光源，而同一个相机可以在针对许多多个不同的样品对相机装备进行最小移动、改变或调整的情况下观看多个宝石。此外，二向色分束器布置可以创建均匀照射环境用于分析。

可以使用如本文所述的设置或类似物来采用各种方法来实现不同的目标。一种示例方法可以使用本文描述的设置来筛选目标宝石(诸如钻石)以确定钻石是否是合成的。另一个示例方法可以使用本文描述的设置来分析宝石的所捕获的数字化像素化图像。此类分析可以用于检测天然钻石上的钻石过度生长以及检测合成钻石上的此类过度生长的缺乏。在此类示例中，荧光图像的颜色可以用于检测过度生长。例如，在实验室中生长的钻石层可以生成红色荧光，而不是来自天然钻石的蓝色。此外，这样的一层可以阻挡天然钻石部分的生长模式。可以采用计算机算法用于数字化图像的这种像素分析。这种分析还可以包括在保存的图像和新捕获的图像之间的比较分析。上文或本文描述的任何其它分析的任何组合可以组合成如所描述的单个硬件布置。

发光示例

本文的系统和方法可以用于首先将宝石样品自动定位在成像系统的视场内，并且然后在不同激发波长下捕获和分析样品的荧光和磷光颜色和亮度。该系统可以结合来自不同照亮条件的发光特征来确定每个个体样品是否是天然钻石。

白色可见光(诸如白色发光二极管(LED))可以用于生成用于样品定位的图像以及识别每个样品的颜色分析的边界。为了避免强烈的反射斑点并更好地表示宝石样品的轮廓，可以在光源和样品之间使用光漫射器，以在样品周围创建均匀的照射。在一些示例中，可以使用浅光入射角来减少到相机的直接反射。

本文的方法可以用于在任意数量的激发波长下(例如，分别在至少三种不同的激发波长下)测量宝石样品，以收集对应的发光特征，如所描述的。成像系统可以在激发期间或激发之后检测这些发光特征，任何一个都可以根据需要利用光和相机的时序。

荧光是一种类型的发光，其中光发射可以在终止曝光后立即停止。为了捕获荧光，样品可以被光源照射，其中光源的波长与样品的已知吸收带之一重叠。由于荧光可以具有短时间尺度的发射(其在激发后在数纳秒内衰变)，因此可能需要不断地照射样品以监督(overserve)其荧光信号。为了防止激发光进入相机检测器并淹没发射，可以使用光学滤光器来阻挡激发光和/或仅允许荧光信号进入检测器。

磷光是另一种类型的发光，其中发射即使在终止曝光后也可以保留。为了捕获磷光，样品可以首先被光照射，并且相机传感器在终止曝光后立即开始收集发射光，以将磷光与激发光和荧光信号隔离开。磷光的一个考虑因素是它的信号衰减速度/速率。监测此特征的一种方式是在光源完全关闭后收集连续测量值，并比较不同帧之间的亮度比。

在每个激发波长下，可以使用多个相机设置(诸如积分时间、增益或相机延迟)来捕获代表性发光颜色。颜色信息可以转换为色相(hue)、饱和度和/或亮度。亮度可以通过来自颜色分析的亮度、相机的积分时间和/或相机延迟的组合来计算。可以分析颜色和亮度数据以对发光特征进行分类。

硬件设置示例

图1示出了可以用于采用图2中描述的方法或本文中以其它方式使用带有成像透镜的彩色成像相机以收集宝石发光信号的装备的示例硬件设置100。在该示例中，可以将许多多个部件部分包括在一个整体单元中。该单元可以包括相机布置116、多个光源布置102、162、118、宝石载物台108和如本文所述的对应的滤光器和透镜。所有这些都可以具有与计算机通信的部件部分，如图8中所述，但未在图1中示出。以这种方式，单个系统可以容纳并能够调整和命令图像捕获和照亮以及光时序和图像捕获时序，如本文所述，以在可以有用于分析宝石106的各种照亮条件下更有效地捕获宝石106，如本文所述的。

如图1所示，发射的光束120、164的焦点是布置在载物台108中/上的(一个或多个)宝石106。操作者可以简单地将任意数量的样品宝石106放置在支架中或载物台108上以进行分析，并且然后移动台面载物台108和/或系统100的其余部分以查看可以布置在载物台108上或中的宝石106。在一些示例中，载物台108是具有使用手动控制或者与计算系统通信地各种马达的任一种进行三维X、Y、Z移动和/或旋转移动的能力的平移载物台。图1中的布置可以允许快速和容易地分析许多多个样品并且极大地简化了操作者的过程，操作者否则将必须装载新的宝石106以一次分析每个不同宝石样品中的一个。

为了导引激发波长均匀地照射样品，已经在系统示例中使用了两个二向色分束器130、140。在本文描述的系统中使用二向色分束器的一个优点是，整个系统可以比不使用这种布置的情况下更紧凑。二向色分束器的使用允许到宝石载物台108的(一个或多个)入射光束120、164和来自宝石载物台108的图像128穿过相同的部件部分130、140，其使这种布置在实验室工作空间上占用的空间量最小化。此外，该布置使操作者的使用变得容易，相比于分散的系统，操作者可以更容易地操纵、携带、操控和/或重新布置更紧凑的系统。

在该示例中，布置了相机110和成像透镜112。在一些示例中，成像透镜112可以是固定放大倍率成像透镜、微距透镜(用于减少失真)、远心透镜(用于长工作距离)、手动或电动可调放大倍率成像透镜(用于改变视场)。成像透镜还可以包括手动或电动聚焦(如数字单透镜反光相机，DSLR)。

在一些示例中，滤光器114被布置在成像透镜112的前面。在一些示例中，滤光器114是荧光滤光器。这样的相机布置116可以与本文描述的其它布置特征一起容纳在单个外壳或结构中。在一些示例中，该相机布置116可以是可调整的以调整焦距，它可以是固定的，或可从整个系统100移除。在一些示例中，相机布置116可以定位成观看载物台108平台、台面、支架或其它宝石106支撑件。在一些示例中，诸如LED面板118的光源可以环绕、部分环绕、接近载物台108、布置在载物台108下方和/或布置在载物台108附近，以便帮助照射可以放置在其上或其中的宝石106。在一些示例中，载物台108可以包括由玻璃、蓝宝石、石英或可以让光通过的其它材料制成的透明盖150。

在一些示例中，载物台108可以包括相机116的视场被设置到的预先布置的区域。在载物台108上的这个预先布置的区域中，可以放置用于分析的样品106，从而被包括在相机116的视场中。

在一些示例中，相机布置116可以被定位成使得视场包括通过二向色分束器130的宝石106载物台108。在一些示例中，两个二向色分束器130、140可以按顺序布置，使得相机布置116被定位成使得视场通过二向色分束器130、140两者，并且然后通过载物台108。可以类似地布置任意数量的二向色分束器，诸如但不限于一个、两个、三个(未示出)、四个(未示出)、五个(未示出)、六个(未示出)或更多个。这样的布置可以允许相机116通过任意数量的二向色分束器(其可以朝向载物台108反射不同波长的光，如本文所述)观看载物台108并且由此观看放置于载物台108上或中的任何宝石。

二向色分束器130、140可以用于反射某些光波长带并允许其它光波长带通过。在这样的示例中，二向色分束器可以被布置成反射来自相等编号的光源102、162的光。在这样的示例中，可以生成来自相应光源102、162的光120、164并且光束被引导以反射离开二向色分束器130、140并且朝向宝石106载物台108。以这种方式，可以朝向载物台108反射来自不同光源的光并且由此激发载物台108上的任何宝石106。在这样的示例中，所激发的光可以往回行进通过两个二向色分束器130、140，并且到相机116进行成像。

(一个或多个)二向色分束器140、130对于在不同方向上偏振的光可以具有不同的吸收系数并且可以用于选择性地使小范围波长的光通过同时反射其它波长。在一些示例中，第一分离器130可以将长波UV光导引到样品，其反射低于395nm的波长并使高于400nm的波长通过。在一些示例中，第二分离器140可以将短波UV光导引到样品，其反射低于260nm的波长并使高于270nm的波长通过。在这样的示例中，平均反射率可以是大约100:1，这可以足以导引激发并中继发光信号。在一些示例中，该反射的光的波长可以在400nm-700nm之间。由于来自宝石106的所激发的光可以具有特定波长(在400nm到700nm之间)，因此它可以穿过(一个或多个)二向色分束器140、130而不是如原始深UV光束120、164那样从其反射。

在一些示例中，二向色分束器130、140可以反射波长小于300nm的光并允许波长大于300nm的光通过。在一些示例中，激发波长在10nm和400nm之间。

在一些示例中，第一光源102可以是紫外(UV)发光二极管(LED)光源。在一些示例中，可以布置各种滤光器和透镜以聚焦由光源102生成并且朝向二向色分束器130引导的光。在一些示例中，长波UV滤光器122可以布置在第一透镜104和第二透镜107之后。在一些示例中，可以使用单个透镜104。在一些示例中，可以不使用单独的透镜。

在使用两个二向色分束器的示例中，可以协调两个二向色分束器之间的关系。在这样的示例中，下二向色分束器140的反射/透射截止值可短于上二向色分束器130。

在指定滤光器的示例中，下二向色分束器140的截止可以短于350nm。这意味着短于350nm将被反射，并且长于350nm将穿过。在一些示例中，可以使用325nm截止。在这样的示例中，第一光源102LED可以在350nm和410nm之间。在一些示例中，可以使用385nm的光源。

这种设计使激发波长和发光信号的路径平行，可以忽略由于相机110和光源102、162之间的角度引起的亮度偏差。

在使用光源滤光器166的示例中，可以使用多个不同的滤光器。在这样的示例中，一个滤光器可以是227nm短通滤光器，其它滤光器是239nm带通滤光器。可以使用这些或其它滤光器的任意组合。在一些示例中，227nm滤光器可以由短于227nm并阻挡从200至780(除通带之外)的任何短通或带通滤光器替换。在一些示例中，239nm滤光器可以由具有在227和250之间的通带以及阻挡从200到780(除了通带之外)的滤光器替换。

在一些示例中，第二光源162可以是氙(Xe)闪光灯。在一些示例中，第二光源可以布置有滤光器166，由第二光源162生成的光束164可以通过该滤光器被朝向二向色分束器140和朝向宝石106载物台108引导。在一些示例中，透镜163可以放置在第二光源162和滤光器166之间。在一些示例中，滤光器166可以是可移除的短波UV，在一些示例中，它可以是227nm短通滤光器，在一些示例中，它可以是239nm带通滤光器，并且在一些示例中，可以不使用滤光器。

应该注意，UV LED光源、LED光源、和氙闪光灯、以及波长在350nm和410nm之间的激光并不是可以使用的仅有光源。UV LED和氙闪光灯的示例仅仅是非限制性示例。其它种类的光源可以以任何数量并且以任何顺序与对应的二向色分束器一起布置。在一些示例中，光源102是激光驱动光源(LDLS)。在一些示例中，光源102可以是氘灯。在一些示例中，光源102可以是224.3nm HeAg激光器。在一些示例中，LDLS或HeAg激光器可以替换氙闪光灯162作为第二光源。

在一些示例中，计算机系统与光系统通信。在这样的示例中，计算机可以控制通电或打开或关闭光源102、162的时序，以在不同时间将不同的光组合朝向载物台108引导，从而照射/激发可以放置在那里的宝石106。然后，相机116可以捕获由宝石106发射的所激发的光128，其往回行进通过两个二向色分束器140、130朝向相机透镜112和图像捕获相机110。

无论有多少单独的光束被朝向宝石106载物台108引导，它们都可以激发128并往回向上行进通过二向色分束器140、130(无论布置多少)并且通过滤光器114(如果存在滤光器)、相机透镜112和图像捕获相机110。

这允许宝石反射的光束128继续相机布置116和/或到可选的镜子(未绘制)，并且然后到相机布置116。相机透镜112可以帮助缩小反射的光128的束斑以用于更好的分析。在一些示例中，反射的光128可以是来自(一个或多个)样品106的任何光，例如反射的光、透射的光或发射的光。在白光下，128可以反射的光或透射的光。在光源102或162下将是反射的、透射的和发射的光，但是来自光源102和162的反射的光将被滤光器114和/或分束器阻挡。相机110可以是光敏彩色相机。在一些示例实施例中，附加滤光器114可以放置在相机110的透镜112之前。在这样的示例中，附加滤光器114可以增强宝石荧光图像的图案或特征的对比度。附加滤光器114可以是长通滤光器、带通滤光器、短通滤光器和偏振敏感(偏振器和波板的组合)滤光器中的任何一种或组合。

任何数量的滤光器114、122、166可以以任何组合和排列布置在系统100上。在一些示例中，滤光器114、122、166可以是任何种类的滤光器，包括但不限于仅允许深UV光通过的深UV滤光器，在一些示例中，偏振敏感滤光器、偏振器和波板的组合(其增强宝石图像中的图案或特征的对比度)。

为了进一步将反射的激发信号与发光信号隔离，长通滤光器114可以放置在成像相机110的前面以仅允许长于410nm的波长通过并且然后被成像相机110收集。在一些示例中，滤光器114可以是可移除的短波UV滤光器以在短波UV荧光测量期间过滤光，并且在磷光测量期间被移除，以增加磷光信号的亮度。

此外，在一些示例中，也可以利用围绕载物台108或以其他方式在载物台108附近的LED灯面板118来照射宝石106。在一些示例中，118可以是白光LED，其可以覆盖从400nm到700nm的波长。白光LED的色温可以在2,800K到6,500K之间，并且在某些示例中，可以为5,000K。显色指数(CRI)值可以从80到98。在一些示例中，可以使用CRI>90的白色LED。

然后该相机110可以以数字方式接收和/或捕获(一个或多个)宝石106的所激发的图像以用于分析，如本文所述的。以这种方式，相机成像系统110可以通过自动控制光源102、162并在激发下或激发后测量图像而顺序地收集/捕获白光图像、任何长波荧光图像、任何短波荧光图像和/或磷光图像。如本文所述，可以从荧光和磷光图像计算代表性颜色和亮度。这些发光特征可以一起用于从天然钻石中筛选出合成钻石和钻石仿制品。

这样的图像可以包括表示如本文所述的宝石荧光图像的彩色像素化数据。相机110可以包括计算机部件(例如图7和图8中所描述的)，并且还可以与如本文所述的其它计算机部件通信以用于对相机图像捕获安排时间、处理像素化数字图像、用于保存、存储、发送和/或以其它方式分析或操纵宝石台面的像素化数字图像。

时序示例

使用图1的设置，可以在具体预定时间在各种各样的光条件下捕获宝石的各种各样的图像。在一些示例中，这些图像捕获的时序和光照射的时序可以由计算机系统程序使用各种算法、程序和/或指令的来编排。图2和图3示出了可以通过系统和相关计算机使用以对照亮和图像捕获安排时间的时序算法的示例。

例如，在某些情况下，宝石的分析可以利用激发样品宝石的引导的辐射，并且结果是宝石呈现出荧光、磷光或其它可见或可辨别的特性。该激发可以随时间变化，并且可以以取决于激发辐射的量和持续时间的速率衰变。由于对宝石的分析可以依赖于在宝石处于其最高激发点或接近其最高激发点处捕获的宝石的图像，但不是引导的激发辐射本身的图像，因此激发应用和相机图像捕获二者的时序可以影响分析。因此可以确定照射和相机图像捕获二者的时序，并且然后将其应用于样品以用于分析。

在一个这样的示例中，将UV光应用到样品宝石，并且在被激发时宝石开始展现出发光。UV激发光并不旨在被捕获在相机图像中，因为在打开UV激发光的情况下分析宝石可以改变分析。此外，当关闭UV激发光时，宝石可以发射荧光，但荧光发射开始随着时间衰变为磷光。因此，在不同的分析示例中，可以对图像捕获安排时间，使得它不直接捕获UV激发光，而是在荧光在UV激发光被关闭之后开始衰变时在尽可能高的点处捕获展现荧光的宝石。此外，在此类示例中使用的各种相机成像装备在被触发和图像捕获之间可以具有其自身的滞后时间。下面更详细地描述激发照射和图像捕获的这种时序和对准。

在一些示例中，可以从一定信号范围内的一系列测量中选择代表性颜色和亮度，以避免低信噪比信号或使传感器饱和的强信号。太低信号和太强信号二者都可以偏离颜色值。颜色分析中的亮度与来自相机的原始红色、绿色和蓝色像素值的组合可以用于选择代表性颜色。可以通过在过滤掉明显的灰尘和不均匀的颜色元素后，对每个样品中的颜色数据进行平均来计算发光颜色。

用于发光测量的第一激发波长可以在长波UV范围内，可选地从365nm到400nm，并且在一些示例中，为385nm。光源可以是紫外(UV)彩色LED，其使用带通滤光器来阻挡可见光分量并使用透镜来控制束斑。相机可以用于在UV光曝光期间以不同积分时间设置捕获若干图像，以便涵盖具有从微弱到非常强的发光信号的宝石。例如，可以使用五个不同的积分时间，诸如0.5、2、10、50和200ms。在一些示例中，可以使用范围从0.5ms到200ms的积分时间。来自图像的颜色和亮度可以表示宝石在长波UV光下的荧光响应。

第二激发波长可以在从200nm到230nm的短波UV范围内。光源可以是通过带通或短通滤光器(可选地为227nm或更小)过滤的氙闪光灯。相机可以用于在UV光曝光期间以不同积分时间设置捕获若干图像，以便涵盖具有从微弱到非常强的发光信号的宝石。例如，可以使用三个不同的积分时间(诸如50、200和500ms)。在一些示例中，可以使用从50到500ms的积分时间。来自图像的颜色和亮度可以表示宝石在短波UV光下的荧光响应。

一个可选的激发波长在从230nm至250nm的短波UV范围内。光源可以是通过带通滤光器(可选地为239nm)过滤的氙闪光灯。相机可以用于在UV光曝光期间以不同积分时间设置捕获若干图像，以便涵盖具有从微弱到非常强的发光信号的宝石。例如，可以使用三个不同的积分时间(诸如50、200和500ms)。在一些示例中，来自图像的颜色和亮度表示宝石在另一短波UV光下的荧光响应。

最后的激发波长可以是脉冲宽带光，其包括波长为例如从200至250nm的短波UV分量。光源可以是氙闪光灯或其它光源。电触发信号发生器可以用于精确控制光源激发样品的长度以及相机开始连续捕获磷光图像时的时间。在一些示例中，该触发信号可以来自计算机化程序。可以选择光源的长度以最大化来自高温高压处理的CVD实验室生长钻石的磷光和最小化来自高温高压(HPHT)实验室生长钻石的磷光。可以将固定的触发延迟时间应用于相机以在光源完全关闭或无法被相机检测到之后开始连续测量。每个连续的测量可以具有相同的积分时间和增益设置。在一个非限制性示例中，积分时间可以是50ms并且测量的数量可以是三、四或五。可以从满足信号范围要求的连续图像之一计算出合适的颜色。来自图像的颜色和亮度可以表示磷光响应。最后，不同磷光图像之间的亮度比可以表示磷光信号的响应时间。

图2描绘了详述本文所述的系统和方法如何在变化的光条件下以及在被各种照射源激发之后捕获宝石图像以用于分析的示例的示例流程图。

如在图2中可见，可以同步光源和相机，使得在光设置被预先确定以递送用于宝石分析的具体光环境和/或宝石的激发能够被捕获时的具体时间，相机捕获图像。在示例中，白光可以是波长在400nm和700nm之间的光，长波UV LED光可以在350nm和410nm之间，并且氙光可以在200nm和900nm之间。在一些示例中，滤光器可以过滤低于/高于227nm波长的光。在一些示例中，不同的光源可以在本文以任何组合或以其他方式使用，氙、LED和白色LED的示例仅是示例而不旨在限制。

在此示例中，首先，光源关闭所有光202并且相机捕获黑暗背景212。

接下来，光源打开白色LED光220，并且相机捕获白光图像222。

接下来，光源打开短通385nm LED光230，并且相机以不同积分时间捕获长波UV荧光图像232。

接下来，光源打开带有227滤光器的氙闪光灯240，并且相机以不同积分时间捕获短波UV荧光图像242。

接下来，光源打开带有239nm滤光器的氙闪光灯243，并且相机以不同积分时间捕获短波UV荧光图像244。

接下来，光源打开无滤光器的氙闪光灯250。

图3示出了另一个示例时序图，其中二进制数字信号被示为计算系统、照亮系统和相机系统之间和之中的通信。由于诸如氙闪光灯的光发射器的响应时间，为了在预定条件下用相机捕获图像，诸如当样品宝石在被光源激发后展现磷光时，可以将计算机化时序编程到用于光开/关和相机捕获和持续时间的系统。在一些示例中，在照射源打开时捕获样品宝石的图像可能没有用，而是尽可能接近光源关闭的时间，以便不捕获光源本身，而是显示磷光发射的宝石的激发。并且由于这样的磷光可以随时间而衰变，因此可以对图像捕获安排时间以用于具体确定的分析。在一些示例中，每10ms(0.01秒)设置触发，并且灯需要20.6μs来完全通电和/或断电，和/或从完全通电状态衰变到完全断电状态。由于这个滞后时间，可以将各种触发和等待时间编程到系统中以捕获分析所需的图像。

从一个时序示例304开始，触发一是来自计算机系统的用于打开光源306的触发信号。当触发一变高322时，光源306脉冲启动320。然后，只要光源触发304为高322，光源就在324、326、328上发出脉冲。时序示例可能仅用于磷光测量(图2，250和260)中。在光打开时，其它荧光和白光测量捕获图像。

在一些示例中，光源打开大约500毫秒(ms)。在一些示例中，时间大约为50个脉冲。在一些示例中，光源通电10ms至10,000ms。

为了使相机在正确的条件(激发光关闭但宝石的衰变仍然高或尽可能高)下捕获图像，图像捕获的时序可以与光源激活和去激活对准，如图所示。

因此，当触发一时，从计算机系统发送到光源的触发从高变为低330以关闭光源，并且发生最后的光源脉冲328，在一些示例中，在发送第二触发信号340之前，发生大约130μs的等待时间332，从计算机系统到相机的触发308到相机变高340。在一些示例中，等待时间可以被编程为130μs。在一些示例中，等待时间可以被编程为介于0和1000μs之间。相机310对第二触发308信号变高340做出响应342的响应时间约为几μs 344。一旦开启，相机310就用多个连续的50ms测量捕获图像350。在一些示例中，相机310用50ms测量捕获图像350。在一些示例中，相机310用1ms到1000ms之间的测量捕获图像350。然后将这些捕获的磷光图像用于本文所述的分析方法步骤。

硬件校准示例

在一些示例中，校准本文公开的硬件可以是有用的。在这样的示例中，图1的所有光源102和162可以用于创建等于或大于由成像系统116提供的视场的束斑。可以通过移动透镜104、107或光源102、162的位置更靠近或远离宝石样品106(到样品的相对距离)来调整束斑。如果视场小于成像系统，则只能使用整个视场的一部分。成像系统可以需要在样品106上聚焦，或样品图像可以需要相当清晰。如果样品没有聚焦，则系统可以调整载物台的竖直(Z)位置。使用具有已知发光特征的样品来校准相机设置，包括积分时间、相机增益和初始触发延迟，如图3的332中所述。

示例分析步骤

使用本文的系统和方法，一旦如所述捕获图像，就可以对它们进行分析以确定宝石颜色，这可以包括使用本文描述的分析步骤将R、G、B转换为色相、饱和度和值以用于颜色分析。在一些示例中，可以分析由相机捕获的在不同光条件下展现出不同激发特性的宝石的像素化图像，包括色相、饱和度和/或亮度的分析以进行颜色确定和/或由此确定宝石是天然的还是非天然的。

例如，可以将每个图像像素的红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)值转换为色相(以从0-360°的标度)；饱和度(以从0-100％的标度)；以及亮度(以从0-100％的标度)(也称为“HSL”)。在一些示例中，检测器饱和度为255的R、G、B，这应该避免。

在一些示例中，当像素接收到多于255个信号计数时，它达到其最大值。这样，即使接收到更多信号也不会增加读数。这种饱和情况可以创建错误的颜色(色相、饱和度和亮度)。

对于磷光图像捕获，在一些示例中，可以利用具有适当积分时间/相机延迟的图像的选择。在一些示例中，可以设置亮度图像的阈值，使得低于该预定阈值的任何图像都被认为没有信号并且不被用于分析。在一些示例中，可以利用磷光和/或荧光的HSL值。在一些示例中，基于HSL值和对应的积分时间/相机延迟的分析可以用于筛选宝石，确定它们是天然的还是非天然的，和/或它们的颜色。图4示出了具有从所示的四个样品中的右上角样品450取得的不同HSL值的同一组宝石的示例，例如，402具有H：39.7；S：58.6；L：6.85；时间0.5ms。例如，404具有H：37.8；S：53.4；L：22.3以及时间：2ms。例如，406具有阈值L>50，例如，408具有H：50.8；S：97.9；L：69.5；以及时间：10ms。例如，410具有H：0；S：0；L：100；以及时间：50ms。例如，412具有H：0；S：0；L：100；以及时间：200ms。使用该分析，可以选择L阈值。在一些示例中，样品中的宝石之一可以被优先化或被分析以帮助L阈值406选择。

例如，由本文描述的系统和方法捕获所有图像之后，可以按具体顺序分析图像以将它们通过作为天然宝石，或者提交它们以进行更多测试，因为可能不是天然宝石。可以对像素化数字化图像进行图像分析，作为与可以用作通过/未通过标准的示例的预定示例和/或阈值的比较。

下面是可以用于本文的系统和方法进行分析的一个示例方案。在此类示例中，高压和高温(HPHT)处理的化学气相沉积(CVD)合成钻石可以具有强烈且快速衰减的磷光信号。磷光图像的第一帧可以具有中等水平的“亮度”值。磷光信号可以快速衰减，并且在第四帧和第五帧中可能无法检测到。这类样品具有接近黄绿色的颜色，其中其色相值为约100。

CVD合成钻石可以示出可检测和快速衰减的磷光信号。信号可以在第一帧中弱，并且在其它帧中检测不到。这类样品具有接近橙红色的颜色，其中其色相值为约0。

玻璃钻石仿制品可以示出两种类型的磷光信号。第一种类型可以具有非常强但快速衰减的磷光信号。磷光图像的第一帧可以具有非常高的“亮度”值，但在其它帧中可能无法检测到。此类样品可以具有接近航空蓝的颜色，其中其色相值接近150。另一种类型的玻璃磷光特征类似于CVD合成钻石。

图5示出了如本文所述的磷光图像捕获的示例，其示出了其中可能需要提交可疑磷光结果的示例。在示例中，示出了HPHT合成钻石。HPHT合成钻石具有非常强且缓慢衰减的磷光信号。磷光图像的第一帧通常具有非常高的“亮度”值。可以施加持久的磷光信号并且结果是在第一磷光图像502中是高亮度，在下一磷光图像504中小一些，在下一磷光图像506中小一些，在下一磷光图像508中小一些。即使是第五帧磷光图像510也可以具有相当高的“亮度”值。此类样品具有接近水蓝色的颜色，其中其色相值接近180。应提交具有可疑短波UV激发的荧光特征的样品以进行进一步测试。

HPHT处理的CVD合成钻石可以在短波UV下可以具有中等亮度的绿色荧光信号。色相值为约100。CVD合成钻石在短波UV下可以具有中等亮度的橙色荧光信号。色相值为约30。立方氧化锆(CZ)在短波UV下可以具有弱亮度的蓝色荧光信号。信号在239nm激发下可以比在227nm激发下更强。色相值可以为约210。

第三，可以使具有天然钻石长波或短波UV激发的荧光特征的样品通过作为天然钻石。天然钻石可以示出具有接近220的色相值以及高于35的“饱和度”值的蓝色荧光。一些天然钻石可以示出具有在35和325之间的色相值的强黄色或白色荧光。所需的积分时间通常等于或小于50ms。一些天然钻石在长波UV下可以示出非常微弱或颜色不佳的荧光，但在短波UV激发下可检测到蓝色荧光。色相值可以介于190和230之间，其中饱和度高于30。在某些示例中，应提交不能通过上述组别之一归类的样品以进行进一步测试。

可以添加附加激发波长，以便更好地识别具体类型的样品。例如，立方氧化锆在240nm激发下比在低于227nm激发下示出更强的特性荧光，而具有弱短波UV荧光的钻石可以对该波长呈惰性，且不示出荧光。

成像系统的处理设备可以通过自动定位每个宝石样品的位置来总结结果，并决定样品是否为天然钻石或应提交以进行高级测试。用户也可以通过选择或裁剪白光图像中感兴趣的区域来实现样品定位。最终结果可以通过与相机系统通信的计算机进行分析，并且可以显示在屏幕上。

图6示出了示例流程图，该示例流程图示出了进行天然确定的一组这样的示例方法步骤。在描绘方法步骤的流程图中，首先602磷光分析：检测可疑颜色和信号衰变速度(通过使用在不同延迟时间下的信号的比值)，如果未通过，604提交以进行进一步分析。样品可以是HPHT、CVD、玻璃或其它样品。如果通过，则移动至下一步骤606短波UV荧光分析：检测可疑颜色和亮度。如果未通过，608提交以进行进一步分析。样品可以是HPHT、CVD、玻璃、CZ或其它样品。如果通过，则移动至下一步骤610，长波UV荧光分析：检测可疑颜色和亮度。如果未通过，612提交以进行进一步分析。样品可以是CVD或其它样品。如果通过，则移动至下一步骤614长波和短波UV荧光分析：检测天然钻石颜色和亮度。如果未通过，则616提交以进行进一步分析。如果通过，则移动至下一步骤，它是天然钻石618。

网络示例

在图7中示出可以在本文利用的联网的计算布置的示例。在图7中，用于处理来自相机(图1中的142)的图像的计算机702可以生成包括所捕获的图像的像素数据的数据。计算机702可以是单独或组合的任何数量类型的计算机，诸如包含在相机本身、光源本身中的那些，和/或与相机和/或光计算机部件(并且在一些示例中，载物台马达和/或相机透镜马达)通信的另一计算机布置，包括但不限于膝上型计算机、桌上型计算机、平板计算机、平板手机、智能手机或用于处理和传输数字化数据的任何其它设备。这种计算机702可以用于控制如本文所述的相机780和/或光产生设备790。在图8中描述了计算机702、附加或替代示例。

返回到图7，用于系统的任何方面的计算机资源可以以联网的或分布式格式驻留在网络720上。此外，从任何一台计算机702为像素化图像捕获的数据可以被传输到后端计算机730和相关联的数据存储装置732用于保存和分析。在一些示例中，通过用相关联的路由器和集线器的蜂窝或WiFi传输，传输可以是无线的710。在一些示例中，传输可以通过有线连接712。在一些示例中，传输可以通过诸如互联网720的网络到后端服务器计算机730和相关联的数据存储装置732。在后端服务器计算机730和相关联的数据存储装置732处，像素化图像数据可以被存储、分析、与先前存储的图像数据相比较以进行匹配或任何其它类型的图像数据分析。在一些示例中，图像数据的存储、分析和/或处理可以在原始图像捕获中涉及的计算机702处完成。在一些示例中，数据存储、分析和/或处理可以在本地计算机702和后端计算系统730之间分开。联网的计算机资源730可以允许使用比以其他方式在本地计算机702处可用的更多的数据处理能力。以这种方式，图像数据的处理和/或存储可以被卸载到网络上可用的计算资源。在一些示例中，联网的计算机资源730可以是云基础设施中的虚拟机。在一些示例中，联网的计算机资源730可以通过云基础设施跨许多多个计算机资源分布。单个计算机服务器730的示例不旨在限制并且仅是可以由本文描述的系统和方法利用的计算资源的一个示例。

示例计算机设备

如所描述的，任何数量的计算设备可以被布置到本文所描述的系统的各种部件部分中或与其连接。例如，相机系统可以包括它们自己的计算系统，照亮系统可以包括它们自己的计算系统，可以使用计算系统收集、存储和分析来自相机图像的数据。这样的系统可以是本地的并且与本文和图7中描述的系统直接连接。在一些示例中，一些计算资源可以联网，或者通过网络通信，使得它们不一定与本文描述的光学系统共置。在任何情况下，本文使用的任何计算系统都可以包括部件部分(诸如图8中所描述的部件部分)。

图8示出了可以在本文描述的系统和方法中使用的示例计算设备800。在示例计算机800中，CPU或处理器810通过总线或其它通信812与用户接口814通信。用户接口包括示例输入设备，诸如键盘、鼠标、触摸屏、按钮、操纵杆或(一个或多个)其它用户输入设备。用户接口814还包括显示设备818，诸如屏幕。图8中所示的计算设备800还包括与CPU 820和其它部件通信的网络接口820。网络接口820可以允许计算设备800与其它计算机、数据库、网络、用户设备或任何其它能够计算的设备通信。在一些示例中，通信方法可以是通过WiFi、蜂窝、蓝牙低功耗、有线通信或任何其它类型的通信。在一些示例中，示例计算设备800包括也与处理器810通信的外围设备824。在一些示例中，外围设备包括用于通信的天线826。在一些示例中，外围设备824可以包括相机装备828。在一些示例计算设备800中，存储器822与处理器810通信。在一些示例中，该存储器822可以包括执行软件的指令，诸如操作系统832、网络通信模块834、其它指令836、应用程序838、数字化图像的应用程序840、处理图像像素的应用程序842、数据存储装置858、数据(诸如数据表)860、交易日志862、样品数据864、加密数据870或任何其它类型的数据。

结论

如本文所公开的，与本实施例一致的特征可以经由计算机硬件、软件和/或固件来实施。例如，本文公开的系统和方法可以体现为各种形式，包括例如数据处理器(诸如计算机，其还包括数据库、数字电子电路、固件、软件、计算机网络、服务器或其组合)。此外，虽然公开的实施方式的一些实施方式描述了特定的硬件部件，但与本文的创新一致的系统和方法可以用硬件、软件和/或固件的任何组合来实施。此外，本文的创新的上述特征和其它方面和原理可以在各种环境中实施。这样的环境和相关应用可以专门构建用于根据实施例执行各种例程、过程和/或操作，或者它们可以包括由代码选择性地激活或重新配置以提供必要功能的通用计算机或计算平台。本文公开的过程不与任何特定的计算机、网络、架构、环境或其它装置内在地相关，并且可以通过硬件、软件和/或固件的适当组合来实施。例如，各种通用机器可以与根据实施例的教导编写的程序一起使用，或者构建专门的装置或系统来执行所需的方法和技术可以更方便。

本文描述的方法和系统的方面(诸如逻辑)可以实施为编程到各种电路系统中的任何一种的功能，该电路系统包括可编程逻辑设备(“PLD”)，诸如现场可编程门阵列(“FPGA”)、可编程阵列逻辑(“PAL”)设备、电可编程逻辑和存储器设备以及基于标准单元的设备，以及专用集成电路。用于实施方面的其它一些可能性包括：存储器设备、具有存储器的微控制器(诸如EEPROM)、嵌入式微处理器、固件、软件等。此外，方面可以体现在具有基于软件的电路仿真、离散逻辑(顺序和组合)、定制设备、模糊(神经)逻辑、量子设备和任何上述设备类型的混合的微处理器中。基本设备技术可以以各种部件类型提供，例如，如互补金属氧化物半导体(“CMOS”)的金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)技术、如发射极耦合逻辑(“ECL”)的双极技术、聚合物技术(例如，硅共轭聚合物和金属共轭聚合物-金属结构)、混合的模拟和数字等。

还应注意，本文公开的各种逻辑和/或功能可以使用硬件、固件和/或体现在各种机器可读或计算机可读介质中的数据和/或指令的任何数量的组合依据它们的行为、寄存器传递、逻辑部件和/或其它特性来启用。其中可以体现这种格式化数据和/或指令的计算机可读介质包括但不限于各种形式的非易失性存储介质(例如光学、磁性或半导体存储介质)和可以用于通过无线、光学或有线信号介质或其任何组合传递此类格式化数据和/或指令的载波。通过载波传递此类格式化数据和/或指令的示例包括但不限于经由一个或多个数据传递协议(例如，HTTP、FTP、SMTP等)在互联网和/或其它计算机网络上传递(上传、下载、电子邮件等)。

除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应被解释为在与排他性或穷举性的含义相反的包含性的含义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。”使用单数或复数的词语也分别包括复数或单数。此外，词语“在本文中”、“在下文中”、“上文”、“下文”和类似含义的词语作为一个整体指代本申请，而不是指本申请的任何特定部分。当词语“或”在参考两个或多个项目的列表使用时，该词语涵盖该词语的以下所有解释：列表中的项目的任一个、列表中的所有项目以及列表中的项目的任何组合。

尽管在本文中已经具体描述了说明书的某些当前优选的实施方式，但是对于这些描述所属领域的技术人员显而易见的是，可以在不背离实施例的精神和范围的情况下对本文中所示和描述的各种实施方式进行变化和修改。因此，旨在将实施例仅限制在适用的法律规则所要求的程度内。

本实施例可以以方法和用于实践这些方法的装置的形式来体现。本实施例还可以以程序代码的形式体现，该程序代码体现在有形介质(诸如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或任何其它机器可读存储介质)中，其中当程序代码被加载到诸如计算机的机器并由该机器执行时，该机器成为用于实践实施例的装置。本实施例还可以是程序代码的形式，例如，无论是存储在存储介质中、加载到机器中和/或由机器执行，还是通过一些传输介质(诸如通过电布线或线缆、通过光纤或经由电磁辐射)传输，其中当程序代码被加载到诸如计算机的机器中并由该机器执行时，该机器成为用于实践实施例的装置。当在通用处理器上实施时，程序代码段与处理器结合以提供类似于特定逻辑电路操作的唯一设备。

该软件存储在可以采取多种形式(包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质)的机器可读介质中。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，诸如任何(一个或多个)计算机等中的任何存储设备。易失性存储介质包括动态存储器，诸如这种计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴线缆；铜线和光纤，包括在计算机系统内包括的总线的线。载波传输介质可以采取电信号或电磁信号，或声波或光波(诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的那些)的形式。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：盘(例如，硬盘、软盘、可折叠盘)或任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其它光学介质、任何其它物理存储介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片、运输数据或指令的载波、运输此类载波的线缆或链路，或计算机可以从中读取编程代码和/或数据的任何其它介质。许多这些形式的计算机可读介质可以涉及到将一个或多个指令的一个或多个序列载送到处理器以供执行。

出于解释的目的，前面的描述已经参考具体实施例进行了描述。然而，上述说明性讨论并非意图是详尽的或将实施例限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。选择和描述实施例以便最好地解释实施例的原理及其实际应用，从而使本领域的其它技术人员能够最好地利用具有适合于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。

Claims

1.一种捕获和分析样品宝石的发光图像的方法，所述方法包括：

在第一光源处生成第一发光激发光束；

引导所述第一发光激发光束通过第一滤光器并到达第一二向色分束器和第二二向色分束器，

其中所述第一二向色分束器被配置为使所述第一发光激发光束的波长反射并使来自所述样品宝石的发光激发的波长通过，并且

其中所述第二二向色分束器被配置为使所述第一发光激发光束的波长通过；

在具有计算机处理器和存储器的相机处接收来自载物台上的所述样品宝石的第一所激发的发光图像，其中所激发的第一发光图像已经穿过所述第一二向色分束器和所述第二二向色分束器；

在第二光源处生成第二发光激发光束；

引导所述第二发光激发光束通过第二滤光器并到达所述第二二向色分束器，

其中所述第二二向色分束器进一步被配置为使所述第二发光激发光束的波长反射并使来自所述样品宝石的发光激发的波长通过；

在具有计算机处理器和存储器的相机处接收来自载物台上的所述样品宝石的第二所激发的发光图像，其中所激发的第二发光图像已经穿过所述第二二向色分束器和所述第一二向色分束器；

通过所述相机计算机数字化所述样品宝石的所接收的第一发光图像和第二发光图像；以及

通过所述相机计算机将所述样品宝石台面的数字化图像发送到计算机数据存储装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在第一光源处生成所述第一发光激发光束是由与所述第一光源、所述第二光源和所述相机通信的计算机触发的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光源和所述第二光源各自为长波UV光、短波UV光或宽带UV光之一。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述数字化图像是白光图像和由长波UV光激发的荧光之一。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述数字化图像是由两种不同的短波UV光激发的荧光和来自UV光的磷光之一。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过具有处理器和存储器的后端计算机分析存储的数字化图像以确定所述样品宝石是否为天然钻石、合成钻石或非钻石。

7.根据权利要求3所述的方法，其中所述二向色分束器被配置为使所述第一光源的波长反射并使大于400nm的波长通过。

8.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述计算机基于所述数字化图像定义不同发光特征的颜色、亮度和衰变。

9.根据权利要求8所述的方法，其中通过所述计算机，使用所述数字化图像，基于颜色、亮度和衰变将天然钻石与合成钻石和钻石仿制品区分开。

10.一种用于宝石分析的系统，包括：

具有两个光源的光学布局，其中所述光源都被配置为照射载物台，

其中所述两个光源为不同的波长；

俯视相机，其在所述光学布局中，所述俯视相机被配置为捕获所述载物台上的待分析的宝石中的发光特征的图像，

其中所述相机被配置为通过所述第一光源瞄准的第一二向色分束器和所述第二光源瞄准的第二二向色分束器观看所述载物台；

计算机，其与所述至少两个光源和相机通信，其中所述相机被配置为使用预定义的积分时间和相机增益来捕获所述载物台上的所述待分析的宝石的图像。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述两个不同的光源各自是紫外UV发光二极管LED、激光器、激光驱动光源LDLS和氙闪光灯中的至少一个。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述计算机进一步被配置为使用所述计算机的外部触发延迟或所述相机的内部触发延迟，在所述光源关闭后以不同延迟时间捕获待分析的宝石中的磷光发光特征的图像。

13.根据权利要求10所述的系统，其中所述数字化图像是白光图像和由长波UV光激发的荧光之一。

14.根据权利要求10所述的系统，其中所述数字化图像是由两种不同的短波UV光激发的荧光和来自UV光的磷光之一。

15.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一光源和所述第二光源各自是长波UV光、短波UV光或宽带UV光之一。

16.根据权利要求10所述的系统，其中所述计算机进一步被配置为基于所述数字化图像，被配置为定义不同发光特征的颜色、亮度和衰变。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述计算机进一步被配置为使用所述数字化图像，以基于颜色、亮度和衰变将天然钻石与合成钻石和钻石仿制品区分开。

18.根据权利要求10所述的系统，其中所述第二二向色分束器反射/透射截止值短于所述第一二向色分束器反射/透射截止值。

19.一种用于分析宝石的方法，所述方法包括：

通过第一光源照射载物台上的宝石，其中第一照射瞄准第一二向色分束器，所述第一二向色分束器被配置为使来自所述第一光源的辐射反射通过第二二向色分束器到达所述载物台上的所述宝石；

通过相机接收第一组图像，所述相机通过所述第一二向色分束器和所述第二二向色分束器瞄准所述载物台上的所述宝石；

通过第二光源照射载物台上的所述宝石，其中所述第二光源瞄准第二二向色分束器，所述第二二向色分束器被配置为使来自所述第二光源的辐射反射到所述载物台上的所述宝石；

通过所述相机接收第二组图像，所述相机通过所述第一二向色分束器和所述第二二向色分束器瞄准所述载物台上的所述宝石。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一照射的波长在365nm到400nm之间。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一光源是具有带通滤光器的紫外UV彩色发光二极管LED，并且其中所述第一组图像包括在长波UV光下的宝石荧光响应的颜色和亮度。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一组图像包括在0.5ms和200ms之间的照射积分时间下捕获的五个图像。

23.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二光源是具有滤光器的氙闪光灯并且其中所述第二组图像包括在短波UV光下的宝石荧光响应的颜色和亮度。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述滤光器过滤227nm或更小的波长。

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述第二组图像包括在50ms和500ms之间的照射积分时间下捕获的三个图像。

26.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二光源是具有239nm滤光器的氙闪光灯并且其中所述第二组图像包括在另一UV波长下的宝石荧光响应的颜色和亮度。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述第二组图像包括在50ms、200ms和500ms的照射积分时间下捕获的三个图像。

28.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括通过所述第二光源照射载物台上的所述宝石，其中所述第二光源瞄准第二二向色分束器，所述第二二向色分束器被配置为使来自所述第二光源的辐射反射到所述载物台上的所述宝石；

通过所述相机接收第三组图像，所述相机通过所述第一二向色分束器和所述第二二向色分束器瞄准所述载物台上的所述宝石。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二光源是脉冲宽带氙闪光灯并且其中所述第三组图像包括在短波UV光下的宝石的连续捕获的磷光图像。

30.根据权利要求19所述的方法，其中所述相机被配置为用50ms测量捕获图像。