DE2623595A1

DE2623595A1 - Evaluation of precious stones - using narrow light beam whose cross section is equal to smallest inclusion to be detected

Info

Publication number: DE2623595A1
Application number: DE19762623595
Authority: DE
Inventors: Gernot Klaus Brueck
Original assignee: DIHACO DIAMANTEN HANDELS CO
Current assignee: DIHACO DIAMANTEN HANDELS CO
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1977-12-08
Also published as: BE851007A

Abstract

The stone (5) is examined with a narrow light beam whose cross section is of the same order of magnitude as the smallest inclusions to be detected. The beam is moved over the whole of the cross section of the store perpendicular to its direction of incidence along paths whose spacing are less than or equal to the beam cross section. The intensity of the light beam is modified by the stone under examination and measurement of this intensity gives the required data. Well-spaced, paralle light rays fall on the precious stone and are focused s.t. their focal point is on the stone itself (5). This focus is displaced along a perpendicular to the plane of the cross section. the stone may be moved continuously to and fro to achieve this displacement or, alternatively, a system of lenses (2) may be moved in the same manner.

Description

Verfahren und Vorrichtun zum Ermitteln Method and device for determining

der Bewertungsdaten von Farbedelsteinen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln der Bewertungsdaten von Farbedelsteinen, insbesondere Brillanten, wobei der zu untersuchende Edelstein senkrecht von einem Lichtbündel über seine gesamte, senkrecht zum einfallenden Licht liegende Querschnittsebene bestrahlt wird und die aus dem Edelstein austretenden Lichtstrahlen ausgewertet werden. of the evaluation data of colored gemstones The present invention refers to a method for determining the evaluation data of colored gemstones, in particular diamonds, the gemstone to be examined being perpendicular to one another Light bundle over its entire cross-sectional plane, which is perpendicular to the incident light is irradiated and the light rays emerging from the gemstone are evaluated will.

Es ist bereits ein Verfahren zum Ermitteln der Bewertungsdaten von Farbedelsteinen bekannt, das mit Hilfe einer Vorrichtung durchgeführt wird, die aus einer verstellbaren Halterung für den Edelstein, einer Lichtquelle und Fotozellen zur Messung des reflektierten und durchscheinenden Lichtes besteht, wobei in einem Brennpunkt eines Ellipsoidspiegels die Lichtquelle angeordnet ist, während die Halterung für den Edelstein derart angeordnet ist, daß der andere Brennpunkt des Ellipsoidspiegels in der Rondistebene liegt, sowie ein lichtdichter Verschluß an der Halterung um die Fasserkante des Edelsteins herum vorgesehen ist und Fotozellen in der Halterung gegenüber dem Unterteil des Edelstein soweit Fotozellen in der durch den einen Brennpunkt und rechtwinklig zur Verbindungsachse zwischen den beiden Brennpunkten verlaufenden Ebene.It is already a method of obtaining the evaluation data of Colored gemstones known, which is carried out with the help of a device that from an adjustable holder for the gemstone, a light source and photocells for measuring the reflected and shining light, in one Focal point of an ellipsoid mirror, the light source is arranged while the holder for the gem like that is arranged that the other focal point of the ellipsoidal mirror lies in the girdle plane, as well as a light-tight closure on the bracket around the edge of the gemstone's barrel and photocells in the holder opposite the lower part of the gemstone as far as photocells in the through one focal point and at right angles to the connecting axis between the two Focal points trending plane.

Das mit Hilfe dieser bekannten Vorrichtung durchgeführte Verfahren sitzt aber eine äußerst genaue Justierung des Edelsteins sowie der Halterung und der Lichtquelle in den beiden Brennpunkten voraus, so daß dieses Verfahren relativ zeitaufwendig ist. Weiterhin müssen die Einzelteile der Vorrichtung mit großer Genauigkeit gearbeitet sein, wodurch die llerstellungskosten der Vorrichtung relativ hoch sind.The method carried out with the aid of this known device but there is an extremely precise adjustment of the gemstone and the holder and of the light source in the two focal points, so that this method is relative is time consuming. Furthermore, the individual parts of the device must be very accurate be worked, whereby the production costs of the device are relatively high.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Bewertungsdaten gemäß der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das ohne schwierige Justiermaßnahmen einen schnellen Steindurchsatz ermöglicht, und die Vorrichtung sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der ruhende Edelstein von einem aus parallelen Strahlen bestehenden Strahlenbündel bestrahlt wird und die aus dem Edelstein austretenden Strahlen zur Auswertung rasterförmig erfaßt werden. Erfindungsgemäß wird also der Schatten eventueller Edelsteineinschlüsse erfaßt, ohne daß dazu der Stein oder die Strahlenoptik besonders justiert oder bewegt werden müßten.The present invention is now based on the object of a method and a device for determining the evaluation data in accordance with that described above Art to create a fast stone throughput without difficult adjustment measures allows, and the device is characterized by a simple structure. According to the invention this is achieved by the fact that the resting gemstone is made of parallel rays existing bundle of rays is irradiated and those from the gemstone exiting Rays are detected in a grid for evaluation. According to the invention, the Shadows of possible gemstone inclusions captured without the stone or the Beam optics would have to be specially adjusted or moved.

Vielmehr hängt die Meßgenauigkeit im wesentlichen von der rasterförmigen Auflösung ab. Dabei ist die Meßgenauigkeit umso größer, je kleiner der Auflöseraster ist. Indem die Rasterebene in eine z. B. X-Y-Koordinaten-Ebene gelegt wird, kann die Lage des jeweiligen Einschlusses in dieser Ebene genau bestimmt werden. Hierzu wird zweckmäßigerweise die Edelsteinmitte auf die Mitte der Koordinaten-Ebene vorher ausgerichtet.Rather, the measurement accuracy depends essentially on the grid-shaped Resolution from. The measuring accuracy is greater, the smaller the resolution grid is. By the grid plane in a z. B. X-Y coordinate plane is placed, can the position of the respective inclusion in this plane can be precisely determined. For this expediently, the center of the gemstone is on the center of the coordinate plane beforehand aligned.

Erfindungsgemäß kann es weiterhin zweckmäßig sein, wenn mit monochromatischen Lichtstrahlen bestrahlt wird und mindestens ein außerhalb des Edel steins verlaufender Strahl mit mindestens einem, vorzugsweise mittig durch den Edelstein verlaufenden Strahl spektralmäßig verglichen wird. Hierdurch ist eine gleichzeitige Farbbestimmung des Edel steins möglich, so daß eine objektive Aussage über die Farbe und die Parbintensität des Edelsteins erhalten wird. Der Spektralvergleich kann beispielsweise mit einer Standard-Spektralkurve erfolgen.According to the invention, it can also be useful when using monochromatic Light rays is irradiated and at least one outside of the gemstone running Beam with at least one, preferably running centrally through the gemstone Beam is compared spectrally. This enables a simultaneous color determination of the gemstone possible, so that an objective statement about the color and the parbone intensity of the gemstone is obtained. The spectral comparison can, for example, with a Standard spectral curve.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der zu untersuchende Edelstein im in eine Immersionsflüssigkeit vollständig eingetauchten Zustand durchstrahlt werden. Dabei ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Brechzahl der Immersionsflüssigkeit der Brechzahl des Edelsteins für die Wellenlänge des einfallenden Lichtes soweit als möglich angenähert ist.In an advantageous embodiment of the invention, the person to be examined can Gemstone irradiated when completely immersed in an immersion liquid will. It is also advantageous if the refractive index of the immersion liquid the refractive index of the gemstone for the wavelength of the incident light so far is approximated as possible.

Im Falle der Untersuchung von Diamanten ist es zweckmäßig, die Brechzahl der Immersionsflüssigkeit zwischen 2 und 2,4 u wählen. Gemäß der Erfindung sollte die Brechzahl der Immersionsflüssigkeit wenigstens 2,2 betragen. Aufgrund dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, daß bei der Messung der von dem zu untersuchenden Edelstein beeinflußten Lichtintensität nicht ständiges Untergrundrauschen registriert wird, sondern das maximale Signal, da im störungsfreien Fall, d.h.In the case of examining diamonds, it is useful to check the refractive index choose between 2 and 2.4 u for the immersion liquid. According to the invention should the refractive index of the immersion liquid must be at least 2.2. Because of this The method according to the invention is achieved in the measurement of the to be examined Edelstein influenced light intensity not registered constant background noise becomes, but the maximum signal, since in the interference-free case, i.e.

wenn keine Einschlüsse vorliegen, das Licht praktisch ungehindert durch den Edelstein hindurchtreten kann. Da der zu untersuchende Edelstein vollständig in die stark brechende Flüssigkeit eingetaucht ist, wobei der Brechungsindex der Flüssigkeit dem des Edelsteins soweit als möglich angenähert ist, werden die Reflektionsprobleme beim Übergang des Lichtbündels von der Flüssigkeit in den Edelstein praktisch vermieden. Das Lichtbündel kann somit ungehindert durch den Edelstein selbst in dessen Randbereich hindurch bis zu der die Intensität messenden Einrichtung hindurch-treten. Nur wenn das Lichtbündel auf einen Einschluß auftrifft, wird dessen Schatten als Intensitätsverringerung registriert und rasterförmig erfaßt.if there are no inclusions, the light is practically unhindered can pass through the gemstone. Since the gem under investigation is complete is immersed in the highly refractive liquid, the refractive index being the Fluid is as close as possible to that of the gemstone, the reflection problems become practically avoided when the light beam passes from the liquid to the gemstone. The light bundle can thus pass unhindered through the gemstone itself in its edge area step through to the device measuring the intensity. Only if the If a bundle of light hits an inclusion, it becomes its shadow registered as a reduction in intensity and recorded in a grid.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin von Vorteil, wenn der untersuchte Edelstein mit seiner Tafel dem einfallenden Licht zugekehrt durchstrahlt wird und das Lichtbündel ein Laserstrahlenbündel ist.According to the invention, it is also advantageous if the examined Edelstein is illuminated with its table facing the incident light and the light beam is a laser beam.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung, bestehend aus einem kontinuierlich durchstimmbaren Laser zur Erzeugung monochromatischen Lichtes, einem im Strahlenrichtung dahinter angeordneten Linsensystems zum Aufspreizen und Erzeugen eines Strahlenbündels aus parallelen Strahlen, einem in deren Strahlengang angeordneten Behälter, in dem der Edelstein in vorgewahlter Ausrichtung einsetzbar und eine über die oberste Spitze des Edelsteins hinausreichende Immersionsflüssigkeit eingefüllt ist, und einer hinter dem Behälter angeordneten Fotozellenmatrix oder Fotozellenzeile, die in Richtung ihrer geringsten Ausdehnung bewegt wird. Vorzugsweise besitzt diese Fotozellenmatrix einen Raster von 1000 x 1000, so daß sich ein Auflösevermögen von 1/100 mm ergibt. Dieses Auflösevermögen liegt in der Größenordnung der kleinsten zu erwartenden Einschlüsse in Edelsteinen, so daß eine hinreichend gute Meßgenauigkeit erreicht wird. Mit Hilfe dieser Fotozellenmatrix erfolgt praktisch eine Projektion des Edelsteins in die Matrixebene und indem der Schatten des jeweils festgestellten Einschlusses gemessen wird, kann in der Matrixebene unmittelbar die Lage des Einschlusses festgesteLlt werden. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Fotozellenmatrix eine flächenmäßige Ausdehnung aufweist, die wenigstens gleich der Ausdehnung der zu ihr parallelliegenden größten Querschnittsebene des zu untersuchenden Edelsteins ist. Zweckmäßigerweise wird die Fotozellenmatrix jedoch derart gewählt, daß sie stets den zu untersuchenden Edelstein überragt, damit zur Farbmessung auch Strahlen erfaßt werden können, die außerhalb des Edelsteins verlaufen.A device is used to carry out the method according to the invention consisting of a continuously tunable laser for generating monochromatic Light, a lens system arranged behind it in the direction of the rays for spreading and generating a bundle of rays from parallel rays, one in their ray path arranged container in which the gemstone can be used in the pre-selected orientation and an immersion liquid extending over the top of the gemstone is filled, and a photocell matrix or arranged behind the container Line of photocells that is moved in the direction of its smallest extension. Preferably this photocell matrix has a grid of 1000 x 1000, so that it has a resolution of 1/100 mm results. This resolution is in the order of magnitude of the smallest expected inclusions in gemstones, so that a sufficiently good measurement accuracy is achieved. With The help of this photocell matrix is practical a projection of the gemstone into the matrix plane and adding the shadow of each detected inclusion is measured, can in the matrix level directly the The position of the inclusion must be determined. It is also advantageous if the Photocell matrix has a surface area that is at least equal to the Extension of the largest cross-sectional plane to be examined, which is parallel to it Gemstone is. Appropriately, however, the photocell matrix is chosen in such a way that that it always towers above the gemstone to be examined, thus also for color measurement Rays can be detected that extend outside the gemstone.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, wird erfindungsgemäß also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Bewertung daten von Farbedelsteinen geschaffen, mit denen es auf einfache Weise schnell und hinreichend genau möglich ist, die Lage eventuell vorhandener Einschlüsse und die Farbqualität des jeweiligen Edelsteins festzustellen.As can be seen from the above, according to the invention there is thus a Method and apparatus for determining the evaluation data of colored gemstones created with which it can be done quickly and with sufficient accuracy in a simple manner is, the location of any inclusions and the color quality of the respective To determine the gemstone.

Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht, z. T. geschnitten, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 eine Teilansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1.On the basis of the exemplary embodiments shown in the accompanying drawings the invention is explained in more detail. Show it: Fig. 1 is a side view, z. T. cut, a device according to the invention and FIG. 2 is a partial view the device according to FIG. 1.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Bewertungsdaten eines Farbedelsteins besteht beispielsweise aus einer Lichtquelle 1, die als kontinuierlich durchstimmbarer Farbstofflaser ausgebildet ist, sowie einem Linsensystem 2, bestehend aus einer Blende 3, einer Aufweitlinse 4, einer Sammellinse 5, wobei aus der letzteren aufgespreizte parallele Strahlen austreten. In deren Strahlengang ist ein Behälter 6 angeordnet, in dem mit seiner Tafel parallel zur vorderen Behälterwand 7 ein Edelstein 8 angeordnet ist. Innerhalb des Behälters 6 befindet sich eine Immersionsflüssigkeit 9 mit (einem dem Brechungsindex des Edelsteins 8 angepaßten Brechungsindex, wobei die Plüssigkeit möglichst im gesamten sichtbaren Bereich transparent ist. Der Edelstein e haftet an der Innenseite der Vorderwand 7 aufgrund der zwischen den beiden Anlageflächen auftretenden Adhäsion. Unmittelbar hinter dem Behälter ist eine Potozellenmatrix 10 angeordnet, die vorzugsweise einen Raster bis zu 1000 x 1000 besitzt, so daß ein Auflösevermögen von 1/100 mm erreicht wird. Die Abmessungen der Fotozellenmatrix sind zweckmäßigerweise der Größe des Behälters angepaßt, so daß auch bei den größten zu messenden Edelsteinen och außerhalb der Edelsteine verlaufende Strahlen aufgefangen werden können, so daß ebenfalls eine Referen2.messung zwischen den außerhalb verlaufenden Strahlen und beispielsweise mittig durch den Edelstein verlaufenden Strahl len zur Farbmessung erfolgen kann.A device according to the invention for determining the evaluation data a colored gemstone consists, for example, of a light source 1, which is considered to be continuous tunable dye laser is formed, as well as a lens system 2, consisting from a diaphragm 3, a widening lens 4, a converging lens 5, with the latter spread parallel rays emerge. A container is in the beam path 6 arranged, in which with its plate parallel to the front container wall 7 a precious stone 8 is arranged. An immersion liquid is located inside the container 6 9 with (a refractive index matched to the refractive index of the gemstone 8, where the liquid is as transparent as possible in the entire visible area. The gem e adheres to the inside of the front wall 7 due to the between the two contact surfaces occurring adhesion. Immediately behind the container is a potocell matrix 10 arranged, which preferably has a grid of up to 1000 x 1000, so that a resolution of 1/100 mm is achieved. The dimensions of the photocell matrix are expediently adapted to the size of the container, so that even with the largest to be measured Gemstones also running outside of the gemstones Beams can be captured, so that a reference measurement between the rays running outside and, for example, through the middle of the gemstone running ray len for color measurement can be done.

Die gesamte Meßeinrichtung ist auf iner gemeinsamen Grundleiste 11, und zwar jedes Einzelteil für sich verschiebbar und jliSt ierbar, befestigt. Wie sich weiterhin ergibt ist die Fotoellenmatrix auf einer zur Grundleiste 11 senkrecht verlaufenden, diese kreuzenden Schiene 12 ebenfalls verschiebbar. Diese ist dann zweckmäßig, wenn die Potozellenmatrix aus einer Potozellenzeile besteht, um dann die gesamte Breite des Steins durch kontinuierliches Verschieben abzufahren. Dieses Verschieben geschieht zweckmäßigerweise motorisch, wozu in einer Schwalbenschwanzführung ein Schlitten 13, auf dem mit einem Winkelstück 14 die Fotczellenmatrix 10 befestigt ist, über eine Schubstange 15 durch einen nicht dargestellten Motor auf der Schiene 12 kontinuierlich hin- und hergefahren werden kann.The entire measuring device is on a common base strip 11, Each individual part can be moved and attached, and can be closed. As the photovoltaic matrix is also found to be perpendicular to the base strip 11 extending, this crossing rail 12 is also displaceable. This is then expedient if the Potocell matrix consists of a Potocell line, then to move across the entire width of the stone by moving it continuously. This Moving is expediently done by a motor, including in a dovetail guide a slide 13 on which the photocell matrix 10 is fastened with an angle piece 14 is, via a push rod 15 by a motor, not shown, on the rail 12 can be moved back and forth continuously.

Claims

Claims method for determining the evaluation data of colored gemstones, in particular brilliant-cut diamonds, the gemstone to be examined being more or less different from one another Light bundle over its entire cross-sectional plane, which is perpendicular to the incident light is irradiated and the light rays emerging from the gemstone are evaluated be, that the dormant gemstone of a bundle of rays consisting of parallel rays is irradiated and the rays emerging from the gemstone are detected in a grid for evaluation.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that is irradiated with monochromatic rays and at least one outside of the gemstone running beam with at least one preferably in the middle the ray passing through the gem is compared spectrally.

3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the gemstone to be examined is immersed in an immersion liquid completely immersed state is irradiated.

4. Method tl according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c n e t that the refractive index of the ImmerLons fluid is the refractive index of the gemstone for the wavelength of the incident light is approximated as much as possible.

5. The method according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the refractive index of the immersion liquid when examining diamonds is between 2 and 2.4.

6. The method according to claim 3 or i, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the refractive index of the immersion liquid is at least 2.2.

7. The method according to one or more of claims 1 to 6, d a d It is indicated that the gemstone with its tablet corresponds to the incident Light is shone through in the opposite direction.

8. The method according to one or more of claims 1 to 7, d t S u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the light beam is a laser beam is.

9. Device for performing the method according to the claims 1 to 8, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h a light source (1), preferably a continuously tunable laser to generate monochromatic light, a lens system (2) arranged behind it in the direction of the rays for spreading and Generation of a bundle of rays from parallel rays, one in their beam path arranged container (6) in which the gemstone (8) in a preselected orientation can be used and an immersion liquid reaching over the top tip of the gemstone (9) is filled, and a photocell matrix arranged behind the container (6) (10).

10. The device according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the photocell matrix (10) has a grid of 1000 X 1000.

11. The device according to claim 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the photocell matrix (10) has a surface area, which is at least the same, preferably greater than the extent of the parallel to it, the largest cross-sectional plane of the gemstone to be examined is.

12.Vorrichtung according to claim 9 or 10, d adurch ge k e n n z e i c h n e t that the photocell matrix (10) consists of a photocell row that arranged displaceably perpendicular to the beam direction on the back of the container (6) is.