JP2018511807A - 宝石の蛍光等級付けのための装置および方法 - Google Patents

宝石の蛍光等級付けのための装置および方法 Download PDF

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Abstract

本明細書において、宝石の蛍光特性を評価するための装置が提供される。本装置は、評価される宝石を支持する光学的に不透明なプラットフォームと、均一なＵＶおよび非ＵＶ照明を提供するための１つまたは複数の光源と、画像捕捉構成要素と、照らされた宝石の蛍光画像を画像捕捉構成要素に提供するよう位置付けられるテレセントリックレンズと、を備える。また、そのような装置を用いて収集された画像に基づく蛍光分析の方法も提供される。【選択図】図３

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１５年３月３０日に出願された米国特許出願第１４／６７３，７８０号「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＬＵＯＲＥＳＣＥＮＣＥ ＧＲＡＤＩＮＧ ＯＦ ＧＥＭＳＴＯＮＥＳ」の優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書に開示される装置および方法は、一般に、宝石、特に、カットされた宝石の蛍光等級付けに関する。特に、本装置および方法は、不規則な形状または装飾的な形状のカット宝石の蛍光等級付けに関する。本明細書で開示される装置および方法は、さらに、色成分分析に基づくデジタル画像処理に関する。
ダイヤモンドおよびその他の宝石は、多くの場合、視覚的な外観に基づいて、複数の訓練された熟練者によって分析され、等級付けされる。例えば、ダイヤモンド分析の基礎は、４つのＣ（色、透明度、カット、およびカラット重量）の分析を備え、そのうちの２つ、すなわち、色および透明度は、従来は、人間による検査によって評価されてきた。宝石はまた、独特の視覚的品質について評価される。例えば、特定の宝石は、ＵＶ照明の下で蛍光放出を生成し、そのような蛍光の程度および分布は、そのような宝石を等級付けするためにも使用される。色および透明度の等級付けのように、蛍光の等級付けは、以前は人間の視覚に基づいて主に評価されていた。分析および等級付けは、判断の実行、意見の形成、および視覚的比較に基づく細かい区別を引き出す能力を必要とする。
検査と分析の処理は、しばしば時間がかかり、各訓練された経験豊富な個人による複数回の検査、測定、および確認を含む。この処理には品質管理も含まれ、試験片の品質に影響を与える可能性のある処理、充填剤、またはその他の欠陥を識別するための様々な非破壊検査を含むことができる。最後に、この処理は、ダイヤモンドの色および蛍光に関する歴史的基準として機能するダイヤモンド原石の基準セットとダイヤモンドとの集中的な視覚的比較を含む。
熟練した経験豊富な人がいなくても効率を向上させ、宝石の分析を可能にするための計器が作られている。例えば、Ｇｅｕｒｔｚらの米国特許第７，１０２，７４２号明細書は、紫外（「ＵＶ」）放出チャンバ、ＵＶ放射源、および光度計アセンブリを含む宝石用蛍光測定装置を開示している。ＵＶ放射源は、宝石の上下の両方から試験中の宝石に放出する上部発光ダイオード（「ＬＥＤ」）と下部ＬＥＤとを含む。しかし、現在の計器は、一様で再現性のある蛍光等級を、装飾的な形状のカットストーン、すなわち、ステップカット、ハート、マーキス、楕円形、梨、三角形、プリンセスカット、またはラウンドブリリアントカット（ＲＢＣ）ではない他の任意のカットに分類されるそのような宝石にもたらすことはできない。さらに、現在の計器は色相情報を提供することができず、オペレータは手動で蛍光の色を入力しなければならない。これは、人間の目によって弱い蛍光の色を見ることは容易ではないので、不正確な等級付けをもたらす。
訓練された経験豊富な個人によって提供される評価および等級付けと同様に、宝石評価および等級付け（例えば、蛍光等級付け）を一貫して正確にすることができる装置および方法が必要とされている。
一態様では、本明細書において、宝石の蛍光特性を評価するための装置が提供される。本装置は、評価される宝石を支持するように構成された表面を有する光学的に不透明なプラットフォームと、プラットフォームを少なくとも部分的に囲むように形作られた光源であって、光源がプラットフォームの表面とほぼ同じレベルまたはその下にあり、プラットフォーム上の宝石に均一な紫外線（ＵＶ）放射を提供するように設計された光源と、画像捕捉構成要素であって、宝石を支持するプラットフォーム表面に対して所定の角度で画像捕捉構成要素が配置され、画像捕捉構成要素およびプラットフォームが互いに対して回転するように構成されている、画像捕捉構成要素と、照らされた宝石の画像を画像捕捉構成要素に提供するように配置されたテレセントリックレンズと、を備える。
一態様では、本明細書において、宝石の色特性を評価するための装置が提供される。本装置は、評価される宝石を支持するように構成された表面を有する光学的に不透明なプラットフォームと、プラットフォームの表面の上方にある光源であって、光源が、プラットフォーム上の宝石に均一な紫外線（ＵＶ）放射を提供するように設計された光源と、画像捕捉構成要素であって、宝石を支持するプラットフォーム表面に対して所定の角度で画像捕捉構成要素が配置され、画像捕捉構成要素およびプラットフォームが互いに対して回転するように構成されている、画像捕捉構成要素と、照らされた宝石の画像を画像捕捉構成要素に提供するように配置されたテレセントリックレンズと、を備える。
いくつかの実施形態では、装置はコリメーションレンズをさらに備え、コリメーションレンズおよび光源は、プラットフォーム上の宝石に均一なＵＶ照明を提供するよう結合される。
いくつかの実施形態では、装置は光学ディフューザをさらに備え、光学ディフューザおよび光源は、プラットフォーム上の宝石に均一なＵＶ照明を提供するよう結合される。
いくつかの実施形態では、装置はコリメーションレンズおよび光学ディフューザをさらに備え、コリメーションレンズ、光学ディフューザ、および光源は、プラットフォーム上の宝石に均一なＵＶ照明を提供するよう結合される。
いくつかの実施形態では、装置は、少なくとも部分的に球形であり、反射材料を含む内面を有するリフレクタ装置をさらに備える。リフレクタ装置は、光源およびプラットフォーム表面を少なくとも部分的に覆い、光源からのＵＶ放射をプラットフォーム表面上に配置された宝石に向かって導く。いくつかの実施形態では、リフレクタ装置の内面は、半球形状を有する。
いくつかの実施形態では、装置は、画像捕捉構成要素によって収集された画像を記憶するためのコンピュータ可読媒体をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、ＵＶ放射の出力強度を調整するために、光源とプラットフォーム表面との間の界面をさらに備える。
いくつかの実施形態では、装置は、画像捕捉構成要素とテレセントリックレンズとの間にＵＶフィルタをさらに備え、すべてのＵＶ構成要素を排除する。
いくつかの実施形態では、光源によって提供されるＵＶ放射は、トランス放射、直接ＵＶ放射、およびそれらの組み合わせを備える。
いくつかの実施形態では、光源はさらに、宝石に均一な非ＵＶ照明を提供する。
いくつかの実施形態では、テレセントリックレンズは、物体−空間テレセントリックレンズ、またはダブルテレセントリックレンズである。
いくつかの実施形態では、プラットフォームは、宝石が支持されているプラットフォームの側面に垂直な回転軸の周りを回転するよう構成される。
いくつかの実施形態では、プラットフォームは、回転軸を中心に３６０度回転するよう構成される。
いくつかの実施形態では、プラットフォームは平坦な円形プラットフォームであり、回転軸は円形プラットフォームの中心を通る。
いくつかの実施形態では、プラットフォーム表面はＵＶ反射材料を備える。
いくつかの実施形態では、プラットフォーム表面は拡散ＵＶ反射材料を備える。
いくつかの実施形態では、プラットフォーム表面は白色拡散反射材料を備える。
いくつかの実施形態では、光源は、プラットフォーム表面を囲むリング光として構成される。いくつかの実施形態では、光源は、複数の発光ＬＥＤを備える。いくつかの実施形態では、ＬＥＤは、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍで蛍光を放出する。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤはバンドパスフィルタと結合される。いくつかの実施形態では、バンドパスフィルタは、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍに設定される。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤは、プラットフォーム表面を囲むリング光として構成される。
いくつかの実施形態では、光源は、昼光近似光源および複数の発光ＬＥＤを備える。いくつかの実施形態では、ＬＥＤはバンドパスフィルタと結合される。いくつかの実施形態では、バンドパスフィルタは、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍに設定される。
いくつかの実施形態では、画像捕捉構成要素とプラットフォーム表面との間の所定の角度は、約０°〜約４５°の間である。いくつかの実施形態では、画像捕捉構成要素とプラットフォーム表面との間の所定の角度は、約１０°〜約３５°の間である。
いくつかの実施形態では、画像捕捉構成要素は、カラーカメラ、ＣＣＤカメラ、および１つまたは複数のＣＭＯＳセンサからなるグループから選択される。
いくつかの実施形態では、画像捕捉構成要素は、ＵＶ放射によって照らされた宝石の複数のカラー画像を捕捉し、各画像は宝石のフル画像を備える。
いくつかの実施形態では、画像捕捉構成要素は、照らされた宝石の複数のカラー画像を取り込み、各画像は、画像捕捉構成要素とプラットフォーム表面とが異なる相対回転位置にある場合に取られ、各画像は、宝石のフル画像を備える。
いくつかの実施形態では、複数のカラー画像は、４つ以上のカラー画像、５つ以上のカラー画像、１０以上の画像、１５以上の画像、２０以上の画像、または８００以上の画像を備え、各画像は固有の画角で取られ、複数の画素を備える。
いくつかの実施形態では、蛍光特性は、蛍光強度レベル、蛍光色、またはそれらの組み合わせである。
一態様では、本明細書において、サンプル宝石の蛍光特性を評価する方法が提供される。例えば、本方法は、（ｉ）複数の画像の画像から決定された輪郭マスクと、蛍光画像に基づく明白な蛍光領域とに基づいて、複数の蛍光画像における蛍光画像の蛍光マスクを決定するステップと、（ｉｉ）複数の蛍光画像の蛍光画像内の蛍光マスク内の各画素の個々の色成分を定量化し、それにより、個々の色成分の値を各画素の色特性を表す１つまたは複数のパラメータに変換するステップと、（ｉｉｉ）複数の蛍光画像のすべての画像において、定義された領域内のすべての画素について、１つまたは複数のパラメータのそれぞれについての平均値を決定するステップと、（ｉｖ）複数の蛍光画像のすべての画像における定義された領域内のすべての画素の１つまたは複数のパラメータの平均値に基づいてサンプル宝石の第１の蛍光スコアを計算するステップと、を備える。
ここで、複数の画像の各画像は、非ＵＶ光源によって照らされたサンプル宝石のフル画像を備える。複数の蛍光画像の各画像は、均一なＵＶ光源によって照らされたサンプル宝石のフル画像を備える。さらに、画像および蛍光画像は、照明光源を除いて同じ条件下で捕捉される。
いくつかの実施形態では、本方法は、（ｖ）複数の蛍光画像のすべての画像について輪郭マスク内の画素に基づいてサンプル宝石の第２の蛍光スコアを計算するステップをさらに備える。
いくつかの実施形態では、本方法は、（ｖｉ）第１または第２の蛍光スコアを、予め決定された１つまたは複数の対照蛍光宝石の対応する蛍光スコアの値と比較することによって、サンプル宝石の蛍光特性を評価するステップをさらに備える。
いくつかの実施形態では、第１の蛍光スコアは蛍光の色を反映し、第２の蛍光スコアは強度を反映する。
いくつかの実施形態では、本方法は、一定の画像視野角を維持しながら、一意な異なる画像回転角度で画像捕捉構成要素を使用して、サンプル宝石の複数の画像を収集するステップをさらに備える。
いくつかの実施形態では、本方法は、一定の画像視野角を維持しながら、一意な異なる画像回転角度で画像捕捉構成要素を使用して、サンプル宝石の複数の蛍光画像を収集するステップをさらに備える。ここで、複数の蛍光画像における各蛍光画像は、複数の画像内の画像に対応し、どちらも、同一の画像回転角および画像視野角の下で捕捉される。
いくつかの実施形態では、本方法は、複数の蛍光画像内の各蛍光画像について蛍光マスクを決定するステップをさらに備える。
いくつかの実施形態では、本方法は、複数の蛍光画像の各蛍光画像における蛍光マスクの各画像内の個々の色成分を定量化するステップをさらに備える。
いくつかの実施形態では、本方法は、一定の画像視野角を維持しながら一意の異なる画像回転角度で画像捕捉構成要素を使用してサンプル宝石の新しい複数の蛍光画像を収集するステップであって、複数の蛍光画像が収集された時間と新しい複数の蛍光画像が収集された時間との間に時間差が存在する、ステップと、ステップ（ｉ）からステップ（ｖｉ）を適用することによって新しい複数の蛍光画像に基づいて新しい蛍光等級付けを割り当てるステップと、時間差に基づいて蛍光等級と新しい蛍光等級とを比較するステップと、をさらに備える。
いくつかの実施形態では、時間差は２分から５時間の間である。
当業者であれば、本明細書に記載された任意の実施形態が、該当する場合、装置または方法の任意の態様に関連して使用され得ることを理解するであろう。
当業者であれば、以下に説明する図面は説明のためのものに過ぎないことを理解するであろう。図面は、本教示の範囲を決して限定するものではない。
光学ユニット、および宝石評価ユニットを含む宝石光学評価システムの例示的な実施形態を示す図である。
クローズド構成（光源は図示せず）の宝石光学評価システムの例示的な概略実施形態を示す図である。
オープン構成（光源は図示せず）の宝石光学評価システムの例示的な概略実施形態を示す図である。
周囲リング光照明を有するサンプルプラットフォームの例示的な実施形態を示す図である。
画像視野角および画像回転角を例示する概略図である。
内部反射面を有する上部リフレクタの例示的な実施形態を示す図である。
内部反射面を有する上部リフレクタの例示的な実施形態を示す図である。
内部反射面を有する上部リフレクタの例示的な実施形態を示す図である。
内部反射面を有する上部リフレクタの例示的な実施形態を示す図である。
宝石評価ユニットと光学ユニットとを連結するためのコネクタモジュールの例示的な実施形態を示す図である。
宝石評価ユニットと光学ユニットとを連結するためのコネクタモジュールの例示的な実施形態を示す図である。
宝石評価ユニットと光学ユニットとを連結するためのコネクタモジュールの例示的な実施形態を示す図である。
昼光近似光源によって照らされるＲＢＣダイヤモンドを示す例示的な実施形態を示す図である。
輪郭マスクが適用された後の昼光近似光源によって照明されているＲＢＣダイヤモンドの画像を示す例示的な実施形態を示す図である。
輪郭マスクの抽出を示す例示的な実施形態を示す図である。
明白な蛍光領域の抽出を示す例示的な実施形態を示す図である。
輪郭マスクの抽出を示す例示的な実施形態を示す図である。
明白な蛍光領域の抽出を示す例示的な実施形態を示す図である。
コンピュータシステムの例示的な構成を示す図である。
データ収集および分析のための例示的な処理を示す図である。
データ収集および分析のための例示的な処理を示す図である。
データ収集および分析のための例示的な処理を示す図である。
通常の照明およびＵＶ照明の下で取られた例示的な画像を示す図である。
蛍光放出における異なる強度を示す例示的な実施形態を示す図である。
不均質な蛍光放出を示す例示的な実施形態を示す図である。
様々な形状の宝石における蛍光放出を示す例示的な実施形態を示す図である。
様々な色の蛍光放出を示す例示的な実施形態を示す図である。
様々な色の蛍光放出を示す例示的な実施形態を示す図である。
特記しない限り、用語は、当業者による従来の使用法に従って理解されるべきである。説明のために、代表的な宝石としてダイヤモンドが使用される。当業者は、本明細書に開示された装置、システム、および方法が、ＵＶ露光時に蛍光を発することができるあらゆるタイプの宝石に適用可能であることを理解するであろう。同様の装置に基づく色等級付けのためのシステムおよび方法は、同時に出願された「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＡＳＳＥＳＳＩＮＧ ＯＰＴＩＣＡＬ ＱＵＡＬＩＴＹ ＯＦ ＧＥＭＳＴＯＮＥＳ」という表題の米国特許出願明細書に開示され、参照により本明細書に組み込まれる。
背景技術に記載されているように、現在の自動化された計器は、特定の宝石（例えば不規則な形状または装飾的な形状のもの）の蛍光特性の正確で完全で一貫した評価を提供することができない。欠陥を判断する１つの理由は、宝石の蛍光強度が、検出器に対する宝石の配向、宝石の位置、および宝石の大きさのような多くの要因によって著しく影響されることである。さらに、いくつかの宝石は、不均一な蛍光分布を示し、宝石が規則的なラウンドブリリアントカット（ＲＢＣ）であっても、現在の計器は、そのような石について再現性のある蛍光等級を提供することができない。
現存する問題を克服するために、本明細書に開示されるような改善された蛍光等級付け計器は、以下の特徴を有する：（１）サイズおよび形状に制限がなしに宝石に一貫した再現性のある蛍光等級を提供すること、（２）一貫した再現性のある蛍光色を提供すること、（３）簡単かつ迅速な操作で、一貫した再現性のある蛍光等級を提供すること（例えば、オペレータは石を同じ位置に置く必要はない）。
一態様では、カットダイヤモンドのような宝石の蛍光評価のための改良された蛍光等級付け装置が本明細書で提供される。本装置は、不規則な形状、大きさ、色、および蛍光分布の宝石を含む、カットダイヤモンドのような宝石の等級付けに適している。例示的な装置１００が図１に示されており、これには、限定するものではないが、例えば、宝石評価構成要素１０、ＵＶフィルタを備えた光源２０、テレセントリックレンズ３０、および画像捕捉構成要素４０が含まれる。
機能性に基づいて、本明細書で開示される装置の構成要素は、２つの主要なユニット、すなわち、宝石提示ユニットと光学ユニットとに分けることができる。宝石提示ユニットは、分析される宝石に均一な照明を提供し、光学ユニットは呈示される宝石の画像を捉える。
さらに、図１には示されていないが、例示的な装置は、画像捕捉構成要素によって収集された情報を分析するコンピュータ処理ユニットをさらに備える。
図１に示すように、例示的な宝石提示ユニットは、少なくとも２つの部分、すなわち、宝石評価構成要素１０と光源２０とを備える。宝石評価構成要素は、宝石が提示される場所である。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、宝石評価構成要素は、クローズド構成とオープン構成とを有する。ここで、異なる構成を明確に示すために、図２Ａおよび図２Ｂでは、光源２０は省略されている。クローズド構成（例えば、図２Ａ参照）では、分析の対象となる宝石は完全に隠され、観察者からは見えない。いくつかの実施形態では、周辺光または他の光によって引き起こされる不一致を避けるために、宝石評価構成要素は、周辺光または他の光が除外される独立したクローズドシステムである。宝石評価構成要素および光学ユニットは、周辺光または他の光が、サンプルの宝石が収容されている隠蔽されたサンプルチャンバから除外されるように補完的に結合される。蛍光光源は図２Ａおよび２Ｂには示されていないが、当業者は、光源などが宝石の蛍光等級付けに必要であることを理解するであろう。
クローズド構成の下で、分析されている宝石に関する画像情報は、テレセントリックレンズ３０および画像捕捉装置４０（例えば、カメラ）を備える光学ユニットによって受け取られ捕捉される。
オープン構成（例えば、図２Ｂ参照）では、画像情報は収集されない。代わりに、分析の対象となる宝石は観察者に曝される。オープン構成では、宝石提示ユニットは、２つの部分、すなわち、下部提示構成要素５０および上部リフレクタ構成要素６０を有することが明らかになる。いくつかの実施形態では、図２Ｂに示すように、上部リフレクタ構成要素は、可動側トラックに取り付けられる。上部リフレクタが光学ユニットから離れてこれらのトラック上を移動すると、下部提示構成要素５０が露出される。図２Ｂに示すように、上部リフレクタ構成要素６０の開口部の形状および設計は、光学ユニットの光コネクタモジュール（例えば、図２Ｂの要素７０）の形状および設計と相補的である。いくつかの実施形態では、光コネクタモジュールは、テレセントリックレンズ３０が取り付けられるレンズフードである。
例示的な下部提示構成要素５０が図３に示される。円形の白色反射プラットフォーム５１０は、サンプル宝石５２０が置かれるベースとして機能する。同心円形リング光５３０は、プラットフォームがリング光５３０内に完全に囲まれるように、円形プラットフォームの外側に配置される。
プラットフォーム５１０は、ステージまたはサンプルステージとも呼ばれ、本明細書に開示されたシステムにとって重要である。重要なのは、分析されている宝石を支持することである。いくつかの実施形態では、プラットフォームの上面は水平で平坦である。また、テレセントリックレンズ３０や画像捕捉装置４０によるデータ収集やその後の解析のためのステージとして機能する。データの一貫性を達成するために、テレセントリックレンズ３０は、プラットフォーム５１０の上面に対して第１の所定の角度で位置決めされる。いくつかの実施形態では、画像捕捉装置４０は、プラットフォーム５１０の上面に対して第２の所定の角度に位置決めされて配置される。いくつかの実施形態では、第１および第２の所定の角度は同じであり、データ収集のために最適化されている。いくつかの実施形態では、第１および第２の所定の角度は異なるが、それぞれがデータ収集のために最適化されている。第１および第２の所定の角度は、画像またはカメラの視野角と呼ぶことができる。
光学ユニット（例えば、テレセントリックレンズ３０およびカメラ４０）に対するプラットフォーム５１０の上面の相対的な構成の例示的な図が、図４に示されている。ここで、テレセントリックレンズ３０および画像捕捉装置４０の両方を含む光学ユニットは、プラットフォーム表面に対して所定の角度（α）で位置決めされる。
いくつかの実施形態では、円形反射プラットフォームは回転可能である。例えば、プラットフォームは、ロータに取り付けられるか、またはロータに接続される。好適な実施形態では、分析対象の宝石は、図３に示すように、プラットフォーム表面の中心に置かれる。プラットフォームは光学ユニットに対して回転され、異なる角度の宝石の画像が画像捕捉装置によって収集される。
いくつかの実施形態では、プラットフォーム表面は、円形プラットフォーム表面の起点の中心を通り、プラットフォーム表面に垂直な回転軸、例えば、図４に示す軸Ｚｚを中心に回転される。
いくつかの実施形態では、プラットフォームは、設定された角度変化で光学ユニットに対して回転される。角度変化の大きさは、データ収集の程度、例えば、宝石の画像をどれだけ収集するかを決定する。例えば、プラットフォームを１２度の角度変化で回転させると、完全な回転により宝石の３０枚の画像が収集される。角度変化は、データ収集および分析を容易にするために任意の値に設定することができる。例えば、プラットフォームは、０．５度以下、１度以下、１．５度以下、２度以下、３度以下、４度以下、５度以下、６度以下、７度以下、８度以下、９度以下、１０度以下、１２度以下、１５度以下、１８度以下、２０度以下、２４度以下、３０度以下、４５度以下、６０度以下、９０度以下、１２０度以下、１５０度以下、または１８０度以下の角度変化で回転させることができる。角度回転変化は任意の数に設定することができることが理解されよう。また、３６０度の全回転に限定されるものではなく、任意の値の全回転角度でプラットフォームを回転させることができることも理解されよう。いくつかの実施形態では、データ（例えば、カラー画像）は３６０度フル回転未満の回転に対しての収集である。いくつかの実施形態では、データ（例えば、カラー画像）は３６０度フル回転を超える回転に対しての収集である。
いくつかの実施形態では、反射率を達成するために、プラットフォームまたはその一部（例えば、上面）に反射面がコーティングされる。いくつかの実施形態では、プラットフォームまたはその一部（例えば、上面）は反射材料を備える。いくつかの実施形態では、プラットフォームまたはその一部（例えば、上面）は反射材料で作られる。いくつかの実施形態では、反射材料は白色反射材料である。いくつかの実施形態では、反射材料はＴｅｆｌｏｎ（商標）材料である。いくつかの実施形態では、反射材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（商標）、硫酸バリウム、金、酸化マグネシウム、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
回転可能プラットフォームは円形であり、分析される任意のサンプル宝石のサイズよりも大きいことが好ましい。いくつかの実施形態では、プラットフォームは水平であり、回転している間は水平のままである。
いくつかの実施形態では、プラットフォームの高さは固定されている。いくつかの実施形態では、プラットフォームの高さは、手動で、またはコンピュータプログラムの制御によって調整される。プラットフォームは、コンピュータユニットによって実行されるコンピュータプログラムの制御によって上昇または下降することができることが好ましい。
いくつかの実施形態では、プラットフォームは平坦である。いくつかの実施形態では、宝石サンプルが配置される中心領域は平坦であり、プラットフォーム上の周辺領域は平坦ではない。プラットフォーム全体は平坦なドームのような構造の確認を採用している。
いくつかの実施形態では、プラットフォームと照明源との間の相対位置を調整することができる。例えば、照明源をプラットフォームに近づけたり遠ざけたりすることができる。
プラットフォームは、金属、木材、ダークガラス、プラスチック、または他の硬質ポリマー材料のような任意の剛性および不透明材料で作ることができる。いくつかの実施形態では、プラットフォームおよび／またはプラットフォームを取り囲む領域は、非反射性または低反射性の材料でコーティングされる。
最も広い意味では、光源２０は、光を生成する光源、１つまたは複数のフィルタ、生成された光を導くための要素、およびＵＶ照明として生成された光を放出する構成要素（例えば、円形リング光）を含むが、これらに限定されない。図３に示された実施形態では、円形リング光５３０がサンプル宝石にＵＶ照明を提供する。本明細書で開示するように、光を生成するための源は、光源と呼ばれることがある。当業者であれば、照明要素もまた光源の一部であることを理解するであろう。
いくつかの実施形態では、光発生源は最終照明部品から分離されており、例えば、照明源を提供するために（例えば、光伝送ケーブルによって）外部円形のリング光と接続される。そのような実施形態では、照明源が円形リング光に到達する前または後のいずれかに、ＵＶ光選択のためのショートパスフィルタおよびバンドパスフィルタが適用される。したがって、最終的に円形リング光をもたらした照明が、定義された紫外特性を有し、例えば、ＵＶ範囲内に１つまたは複数の波長を有する。そのような波長は、４００ｎｍから１０ｎｍ、４００ｎｍから３８５ｎｍ、３８５ｎｍから３５０ｎｍ、３５０ｎｍから３００ｎｍ、３００ｎｍから２５０ｎｍ、２５０ｎｍから２００ｎｍ、２００ｎｍから１５０ｎｍ、１５０ｎｍから１００ｎｍ、１００ｎｍから５０ｎｍ、または５０ｎｍから１０ｎｍである範囲の任意の波長とすることができる。
一態様では、本明細書に開示されるような光発生源は、蛍光励起（例えば、３６５ｎｍで）を生成することができる。別の態様では、本明細書で開示される光発生源は、宝石の輪郭識別のための光照明を提供する。この二重機能性は、特殊光源および異なるタイプの光源の組み合わせを使用することによって達成される。
いくつかの実施形態では、ＵＶ光と白色光の両方を放出することができる波長可変光源が使用される。例えば、そのような波長可変光源は、１つまたは複数のＬＥＤを備える。有利には、そのような光源は、輪郭識別および蛍光測定の両方に使用することができる。たとえば、組み込みメカニズムを使用して、ユーザが２つの操作モードを切り替えることを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、光源（例えば、ＵＶ放出ＬＥＤ）は、所望の波長（例えば、３６５ｎｍ）でＵＶ照明を放出する。例えば、（例えば、Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の）単一波長（例えば、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍ）でＵＶ光を放出するＵＶ ＬＥＤが利用可能である。いくつかの実施形態では、光源（例えば、ＵＶ放出ＬＥＤ）は、ある範囲でＵＶ照明を放出し、所望の波長は、例えば３６５ｎｍでＵＶパスフィルタセットを適用することによって放射される。
そのような実施形態では、波長可変光源は、均一な上部照明または均一な下部照明のいずれかを提供する。上部照明の場合、光源の形状およびサイズに制限はない。例えば、光源は、円形、部分的に円形、または非円形（例えば、楕円形、正方形、または三角形）とすることができる。宝石サンプルからの距離にも制限はない。例えば、波長可変光源は、上部反射素子６０（例えば、図２Ｂ）の反射内面に取り付けられる。１つまたは複数のＵＶ ＬＥＤ、光学ディフューザを有する１つまたは複数のＵＶ ＬＥＤ、コリメーションレンズを有する１つまたは複数のＵＶ ＬＥＤ、またはコリメーションレンズと光学ディフューザとを有する１つまたは複数のＵＶ ＬＥＤを含むが、これらに限定されない、光源の組み合わせを使用することができる。当業者は、均一な照明を提供することができる光源と光学素子との任意の組み合わせが、本明細書に開示される装置の光源として適切であることを理解するであろう。
下部照明の場合、光源は、サンプルプラットフォーム５０（例えば、図２Ｂ）の形状に適合する円形リング光であることが好ましい。ここで、ＵＶ照明を発生させることができる要素は、円形またはほぼ円形に配置される。例えば、（例えば、Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の）単一波長（例えば、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍ）でＵＶ光を放出するＵＶ ＬＥＤが利用可能である。いくつかの実施形態では、リング光は、１つまたは複数のＵＶ ＬＥＤ内に埋め込まれている。
いくつかの実施形態では、２つ以上の光源が使用される。光源の少なくとも１つは、ＵＶ光源（１つまたは複数のＵＶ放出ＬＥＤなど）である。少なくとも別の光源は白色光源である。蛍光ランプ、ハロゲンランプ、Ｘｅランプ、タングステンランプ、メタルハライドランプ、レーザ誘導白色光（ＬＤＬＳ）、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、任意の適切な白色光源を使用することができる。
そのような実施形態では、多くの組合せを使用することができる。例えば、２つのリング光を使用することができ、１つは均一なＵＶ照明を提供し、もう１つは均一な昼光近似光源を提供する。この組み合わせでは、いくつかの実施形態では、光源は両方とも下部照明を提供する。いくつかの実施形態では、リング光のうちの一方は下部照明を提供し、他方は上部照明を提供する。
別の例示的な組み合わせでは、光源は、リング状ＬＥＤ光源と白色光源とを備える。いくつかの実施形態では、リング状のＵＶ ＬＥＤが下部照明を提供するために使用され、白色光源が上部照明を提供する。
さらに別の例示的な組み合わせでは、光源は、リング状白色光源とＬＥＤ光源とを備える。いくつかの実施形態では、リング状の白色光源が下部照明を提供するために使用され、ＵＶ ＬＥＤ源が上部照明を提供する。
前述したように、白色光源は、昼光近似光源を備える。例示的な昼光近似光源は、カラーバランスフィルタを有する１つまたは複数のハロゲンランプ、プラットフォーム表面を囲むリング状構造に配置された複数の発光ダイオード、蛍光ランプ、Ｘｅランプ、タングステンランプ、メタルハライドランプ、レーザ誘起白色光（ＬＤＬＳ）、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、昼光等価光源を生成するためにカラーバランスフィルタが使用される。
いくつかの実施形態では、適切な場合には、白色光源またはＵＶ光源のいずれかがリング状の光であってもよい。例えば、ＵＶ光源の場合、ＵＶ照明を発生させることができる要素は、円形またはほぼ円形に配置される。例えば、（例えば、Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の）単一波長（例えば、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍ）でＵＶ光を放出するＵＶ発光ダイオードが利用可能である。いくつかの実施形態では、リング光は、１つまたは複数のＵＶ ＬＥＤ内に埋め込まれている。
いくつかの実施形態では、それぞれが１つまたは複数の分岐を含むグースネック光ガイド、可撓性光ガイドなどのケーブルを使用して、リング光を光発生源に接続する。
ＵＶ照明源は、サンプル宝石の光学分析に適した任意の形状およびサイズを採用することができる。例えば、照明源は、点光源、円形照明、リング照明、楕円照明、三角照明、正方形照明、または適切なサイズおよび形状を有する任意の他の照明とすることができる。いくつかの実施形態では、照明源は、リング状または円形の形状であり、円形のプラットフォームの直径よりも大きい直径を有する。
ＵＶ照明構成要素は、サンプル宝石を分析することができる入力光を提供する。有理には、（例えば、周辺光または他の光からの）光干渉がないかまたはほとんどない環境では、ＵＶ照明下で蛍光を生成することができる宝石を、非常に高い感度で分析することができる。ここで、可視蛍光は、ＵＶ照明により露光された結果として放出される。ＵＶ照明からの影響が除外される場合（例えば、検出器または画像捕捉構成要素上の光フィルタを可視光範囲のみに設定する場合）、放射された蛍光光はゼロ背景（例えば蛍光なし）と比較される。ここでは、信号雑音比は、雑音レベルが低いか、またはほぼゼロであるために非常に高い。
実験的な柔軟性を提供するために、装置の設計に対するモジュール式アプローチが採用されている。いくつかの実施形態では、ＵＶ照明の強度を調整して画像収集を最適化することができる。
実験的な柔軟性を提供するために、装置の設計に対するモジュール式アプローチが採用されている。いくつかの実施形態では、ＵＶ照明の強度を調整して画像収集を最適化することができる。
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、上部リフレクタモジュールは、サンプル宝石が配置されている領域上を移動することができる。図２Ａに示すクローズド構成では、上部リフレクタモジュールの内部空洞は、制御された環境でサンプル宝石が分析される密閉および隔離されたサンプルチャンバとして機能する。例えば、周辺光または他の光は、チャンバから除外される。ユーザは、チャンバ内の光強度を調整して、データ収集を最適化することができる。いくつかの実施形態では、収集されたデータは、異なる角度から見た宝石のカラー画像を含む。
図５Ａから図５Ｄは、上部リフレクタ構成要素６０の例示的な実施形態を示す。全体的に、上部リフレクタは、シリンダの一部がカーブして湾曲勾配を形成することを除いて、短いシリンダの形態に類似する外部形態を有する（例えば、図５Ｂおよび５Ｄの要素６１０参照）。勾配の一部は、リフレクタ構成要素の内部へのアクセスを可能にするために除去される。例えば、図５Ａから図５Ｄに示されるように、勾配６１０の下部は、開口部６２０を形成するために除去される。いくつかの実施形態では、開口部６２０の上部ポートは円形であり、例えば、光学ユニットからのレンズが嵌め込まれる直径を有する。いくつかの実施形態では、その直径は、周辺光または他の光がリフレクタの内部に入るのを防ぐために、テレセントリックレンズの直径と同じである。いくつかの実施形態では、その直径は、周辺光または他の光がリフレクタの内部に入るのを防ぐためにアダプタモジュールが必要となるように、テレセントリックレンズの直径よりもわずかに大きい。
上部リフレクタモジュール６０の内部は、反射面６３０である。この内部反射面は、少なくとも部分的に半球状である。いくつかの実施形態では、内部反射面は、半径Ｒを有する円のインボリュートの一部である形状を採用する。好ましい実施形態では、円はプラットフォーム表面の中心に位置し、分析される宝石のサイズよりも大きい直径を有する。インボリュート面の形状は、以下の方程式に基づいて記述される。
ｘ＝Ｒ（ｃｏｓθ＋θｓｉｎθ）
ｙ＝Ｒ（ｓｉｎθ-θｃｏｓθ）
ここで、Ｒは円の半径であり、θはラジアン単位の角度パラメータである。インボリュート面は、分析される宝石の照明が最適化されるように中心円形領域に向かって光を反射する。
いくつかの実施形態では、反射面６３０またはその一部は反射材料を備える。いくつかの実施形態では、反射面６３０またはその一部は反射材料で作られる。いくつかの実施形態では、反射材料は白色反射材料である。いくつかの実施形態では、反射材料はＴｅｆｌｏｎ（商標）材料である。いくつかの実施形態では、反射材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（商標）、硫酸バリウム、金、酸化マグネシウム、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。追加の反射コーティング材料には、亜鉛塩（硫化亜鉛）、二酸化チタン、二酸化ケイ素、マグネシウム塩（フッ化マグネシウム、硫化マグネシウム）が含まれるが、これらに限定されない。
下部ＵＶ照明を有するいくつかの実施形態（例えば、ＵＶ ＬＥＤのリング光が使用される場合）では、１つまたは複数の反射材料が、宝石に向かってＵＶ照明を反射するために使用される。上部ＵＶ照明を有するいくつかの実施形態では、反射材料は必要ない。
図２Ｂに示すように、光コネクタモジュール７０は、宝石評価ユニットを光学ユニットにリンクして、画像捕捉装置４０によるデータ収集を可能にし、同時に、周辺光または他の光が宝石評価ユニットに入ることおよびデータ測定値に干渉することを防止する。
図６Ａから図６Ｃは、光コネクタモジュールの例示的な実施形態のより詳細な図を提供する。この場合、コネクタは、テレセントリックレンズ３０を受け入れるためのレンズフードである。テレセントリックレンズと接触する側では、レンズフードは平坦な表面７１０を有する。リフレクタに接触する反対側では、レンズフードは湾曲表面７２０を有する。いくつかの実施形態では、曲面７２０は、リフレクタ上の曲面６１０と相補的な形状を有する。
さらに、コネクタはまた、開口部７３０を有する。これに関しては、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃを参照されたい。いくつかの実施形態では、開口部７３０は、周辺光または他の光からの干渉を防止しながらテレセントリックレンズを収容する構成を有する。例えば、図６Ａから図６Ｂに示す開口部７３０は、サイズが均一ではない円筒状の開口部を有する。例えば、レンズ接触側の円筒開口部の直径は、リフレクタ接触側の円筒開口部の直径よりも小さい。
レンズフードまたは他の光コネクタモジュールは、２つの異なる機能部品の統合を可能にする。周辺光または他の光がサンプルチャンバに入らないようにまたは非常に僅かになるように設計されている。いくつかの実施形態では、周辺光または他の光を排除するためにシーリングテープなどの追加の要素を使用することができる。
システムの別の主要な機能的構成要素は、宝石のデータを分析する光学ユニットである。光学ユニットは、チャンバの外部からの光を排除しながら、サンプル宝石を含む領域からの可視光スペクトルの収集を可能にするサンプルチャンバを提供する。サンプル宝石を含む領域の画像などの光学測定値が捕捉され、おそらく画像の詳細な構造の分析を介して、以前は異常等級付け結果を生じた特定の石に対する理由にいくつかの洞察を提供する。
本明細書で開示される例示的な実施形態は、光学ユニット内の２つの重要な機能モジュール、すなわち、テレセントリックレンズ３０と、カラーカメラなどの画像捕捉構成要素４０とを含むが、これらに限定されない。当業者は、データ収集を容易にするために追加の構成要素が存在し得ることを理解するであろう。
テレセントリックレンズは、照明された宝石の画像を画像捕捉構成要素に提供するために使用される。テレセントリシティは、特定のレンズ設計を通る主光線（開口絞りの中心を通過する斜めの光線）が、一直線であり、画像および／または物体空間内の光軸に平行である、独特な光学特性を指す。テレセントリックレンズは、入射瞳または射出瞳が無限遠にある複合レンズである。有利には、テレセントリックレンズは、作動距離の範囲にわたって一定の倍率（物体のサイズは変化しない）を提供し、事実上、視角誤差を排除する。多くの用途では、これは、物体の動きが画像の倍率に影響しないことを意味し、計測用途での高精度測定を可能にする。このレベルの精度と再現性は、標準レンズでは得られない。レンズをテレセントリックにする最も簡単な方法は、開口絞りをレンズの焦点の１つに置くことである。
テレセントリックレンズには３種類ある。無限遠の入射瞳は、レンズを物体空間テレセントリックにする。無限遠の射出瞳は、レンズを画像空間テレセントリックにする。両方の瞳が無限遠にある場合、レンズはダブルテレセントリックである。
被写界深度の高いテレセントリックレンズが、本明細書に開示されたシステムで使用される。いくつかの実施形態では、使用されるテレセントリックレンズは、物体−空間テレセントリックレンズである。いくつかの実施形態では、テレセントリックレンズは、ダブルテレセントリックレンズである。好適な実施形態では、一貫性をさらに確実にするために、所与の宝石に関するすべての画像収集についてズームを固定する必要がある。
有利には、本装置およびシステムは、サンプル宝石をプラットフォーム表面の中央に配置する必要はない。さらに、テレセントリックレンズは、サンプル宝石のサイズを区別しない。同じテレセントリックレンズを使用して、非常に小さな宝石およびかなり大きな宝石用の画像を収集することができる。
光学ユニットは、画像捕捉構成要素またはデジタルカメラなどの検出器をさらに備える。宝石から放出された蛍光のみを捕捉するために、ＵＶ照明からの干渉を排除するためのフィルタが適用される。
いくつかの実施形態では、画像捕捉構成要素４０は、ＣＣＤ（電荷結合素子）の１つまたは複数のフォトダイオードアレイを備える。いくつかの実施形態では、画像捕捉構成要素４０は、１つまたは複数のＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサを備える。いくつかの実施形態では、画像捕捉構成要素４０は、ＣＭＯＳセンサを有する１つまたは複数のフォトダイオードアレイの組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、画像捕捉構成要素４０は、カラーデジタルカメラなどのＣＣＤデジタルカメラである。異なる蛍光等級装置からの画像が分析される場合、装置が同じタイプの検出方法、例えば、すべてのＣＣＤアレイ、すべてのＣＭＯＳセンサ、または両方のタイプの同じ組み合わせ、を使用する場合、より一貫した結果が得られる。
より正確な分析結果を得るために、集められたデジタル画像の解像度限界は６００画素×４００画素以上である。いくつかの実施形態では、各画素は、各色成分について８ビット値（例えば、０〜２５５）を有する。デジタルカメラのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）は、画像品質をほとんど、または全く損なうことなく画素に埋め込まれた情報を効率的に処理するために、８ビット以上である。いくつかの実施形態では、ＡＤＣは、画像捕捉構成要素のダイナミックレンジに応じて１０ビット以上である。いくつかの実施形態では、ＡＤＣは１０ビットと１４ビットとの間にある。
いくつかの実施形態では、画素内の色成分は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、画素内の色成分は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、およびキー（ブラックまたはＢ）を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、画素内の色成分は、赤色（Ｒ）、イエロー（Ｙ）、および青色（Ｂ）を含むが、これらに限定されない。
画像視野角：図４に示すように、画像取得装置の光学ユニット（またはテレセントリックレンズ３０または両方）は、プラットフォーム表面に対して所定の角度（アルファ、画像視野角とも呼ばれる）で位置決めされる。いくつかの実施形態では、画像視野角は、６５度以下、６０度以下、５６度以下、５２度以下、５０度以下、４８度以下、４６度以下、４４度以下、４２度以下、４０度以下、３９度以下、３８度以下、３７度以下、３６度以下、３５度以下、３４度以下、３３度以下、３２度以下、３１度以下、３０度以下、２９度以下、２８度以下、２７度以下、２６度以下、２５度以下、２４度以下、２３度以下、２２度以下、２１度以下、２０度以下、１９度以下、１８度以下、１７度以下、１６度以下、１５度以下、１４度以下、１３度以下、１２度以下、１１度以下、または１０度以下である。いくつかの実施形態では、画像視野角は約１０度から約４５度の間である。一貫性を保つために、所与の宝石の画像視野角は、画像を収集する場合に一定のままである。
画像回転角：また、図４に示すように、画像捕捉構成要素とプラットフォーム上の所定の位置（例えば、点５４０）との間の相対回転位置は、画像回転角βによって記述することができる。例えば、画像捕捉構成要素およびプラットフォーム表面は、画像回転角が連続する画像間の設定された角度変化によって変化するように、互いに対して回転させることができる。例えば、２つの連続する画像間の角度変化は、０．５度以下、１度以下、１．５度以下、２度以下、３度以下、４度以下、５度以下、６度以下、７度以下、８度以下、９度以下、１０度以下、１２度以下、１５度以下、１８度以下、２０度以下、２４度以下、３０度以下、４５度以下、６０度以下、９０度以下、または１８０度以下とすることができる。角度回転変化は任意の数に設定することができることが理解されよう。
プラットフォームおよび画像捕捉構成要素は、３６０度のフル回転に限定されない、任意の値の全回転角のために互いに対して回転することができることも理解されよう。いくつかの実施形態では、データ（例えば、カラー画像）は３６０度フル回転未満の回転に対しての収集である。いくつかの実施形態では、データ（例えば、カラー画像）は３６０度フル回転を超える回転に対しての収集である。
同じサンプル宝石の画像セットを収集する場合に、角度回転変化を変更することが可能である。例えば、画像１と画像２との間の角度差は５度であり得るが、画像２と画像３との間の差は１０度であり得る。好適な実施形態では、連続する画像の間の角度差は、同じサンプル宝石用の画像の同じセット内で一定のままである。いくつかの実施形態では、１セットの画像のみが、所与のサンプル宝石用に収集される。いくつかの実施形態では、角度差が各セット内で一定であるが、互いに異なる、同じ宝石用の複数の画像セットが収集される。例えば、第１のセットの画像は、連続する画像に対して有理画像角度を１２度変化させることによって収集され、第２のセットの画像は、連続する画像に対して有理画像角度を１８度変化させることによって収集される。
所与のサンプル宝石について収集される画像の数は、宝石の特性に依存して変化する。例示的な特性には、形状、カット、サイズ、および色などが含まれるが、これらに限定されない。
サンプル宝石を含むプラットフォーム表面上の領域からの可視光スペクトルが選択的に収集される。いくつかの実施形態では、複数のカラー画像が各宝石に対して収集される。いくつかの実施形態では、複数の非カラー画像が各宝石に対して収集される。カラー画像は、例えば、カットダイヤモンドの色等級を決定するのに有利である。
いくつかの実施形態では、以下のセクションでさらに説明するように、異なる強度の色または蛍光の領域を識別するために、ＣＣＤカメラによって取り込まれた画像が処理される。さらに、カメラ画素からの赤色、緑色、および青色の信号を使用して、これらの異なる領域について比色計算を行うことができる。いくつかの実施形態では、そのような計算は、蛍光等級を与えるのに十分に正確である。いくつかの実施形態では、そのような計算は、ダイヤモンド全体にわたる色分布を提供するのに十分に正確であり、測定されたスペクトルから得られるものとのこれらの色計算との比較は、異常な結果をもたらす可能性が高いダイヤモンドを識別するのに役立てることができる。
いくつかの実施形態では、蛍光等級は、サンプル宝石全体から計算された色値に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、蛍光等級は、サンプル宝石の色領域から計算された色値に基づいて決定される。
検出器の解像度および容量は、検出器アレイ内の画素の数およびサイズによって決定することができる。一般に、デジタル画像の空間解像度は画素サイズによって制限される。残念ながら、画素サイズを小さくすると空間分解能が向上するが、これは信号対雑音比（ＳＮＲまたは信号／ノイズ比）を犠牲にして生じる。特に、画像センサの画素サイズを大きくしたり画像センサを冷却したりすると、信号対雑音比が向上する。同時に、画像センサの解像度が同じに保たれる場合、画像センサのサイズは増加する。より高品質の検出器（例えば、より良いデジタルカメラ）は、良好な画像品質のために、大きな画像センサと比較的大きな画素サイズを有する。
いくつかの実施形態では、本発明の検出器は、１μｍ２以下、２μｍ２以下、３μｍ２以下、４μｍ２以下、５μｍ２以下、６μｍ２以下、７μｍ２以下、８μｍ２以下、９μｍ２以下、１０μｍ２以下、２０μｍ２以下、３０μｍ２以下、４０μｍ２以下、５０μｍ２以下、６０μｍ２以下、７０μｍ２以下、８０μｍ２以下、９０μｍ２以下、１００μｍ２以下、２００μｍ２以下、３００μｍ２以下、４００μｍ２以下、５００μｍ２以下、６００μｍ２以下、７００μｍ２以下、８００μｍ２以下、９００μｍ２以下、１，０００μｍ２以下、１，１００μｍ２以下、１２００μｍ２以下、１，３００μｍ２以下、１，４００μｍ２以下、１，５００μｍ２以下、１，６００μｍ２以下、１，７００μｍ２以下、１，８００μｍ２以下、１，９００μｍ２以下、２，０００μｍ２以下、２，１００μｍ２以下、２，２００μｍ２以下、２，３００μｍ２以下、２，４００μｍ２以下、２，５００μｍ２以下、２，６００μｍ２以下、２，７００μｍ２以下、２，８００μｍ２以下、２，９００μｍ２以下、３，０００μｍ２以下、３，１００μｍ２以下、３，２００μｍ２以下、３，３００μｍ２以下、３，４００μｍ２以下、３，５００μｍ２以下、３，６００μｍ２以下、３，７００μｍ２以下、３，８００μｍ２以下、３，９００μｍ２以下、４，０００μｍ２以下、４，１００μｍ２以下、４、２００μｍ２以下、４，３００μｍ２以下、４，４００μｍ２以下、４，５００μｍ２以下、４，６００μｍ２以下、４，７００μｍ２以下、４，８００μｍ２以下、４，９００μｍ２以下、５，０００μｍ２以下、５，１００μｍ２以下、５，２００μｍ２以下、５，３００μｍ２以下、５，４００μｍ２以下、５，５００μｍ２以下、５，６００μｍ２以下、５，７００μｍ２以下、５，８００μｍ２以下、５，９００μｍ２以下、６０００μｍ２以下、６，５００μｍ２以下、７０００μｍ２以下、７，５００μｍ２以下、８０００μｍ２以下、８，５００μｍ２以下、９０００μｍ２以下、または１０，０００μｍ２以下の画素サイズを有する。いくつかの実施形態では、画素サイズは１０，０００μｍ２より大きく、例えば、２０，０００μｍ２まで、５０，０００μｍ２、または１００，０００μｍ２である。
いくつかの実施形態では、検出器への露光時間は、画像品質を最適化し、宝石の光学品質、例えば、色または蛍光レベルの等級の決定を容易にするよう調整することができる。いくつかの実施形態において、蛍光放出は非常に弱く、その結果、蛍光品質を評価するためには長い露光時間が必要である。例えば、ＣＣＤ検出器への露光時間は、０．１ミリ秒（ｍｓ）以上、０．２ｍｓ以上、０．５ｍｓ以上、０．８ｍｓ以上、１．０ｍｓ以上、１．５ｍｓ以上、２．０ｍｓ以上、２．５ｍｓ以上、３．０ｍｓ以上、３．５ｍｓ以上、４．０ｍｓ以上、４．５ｍｓ以上、５．０ｍｓ以上、５．５ｍｓ以上、６．０ｍｓ以上、６．５ｍｓ以上、７．０ｍｓ以上、７．５ｍｓ以上、８．０ｍｓ以上、８．５ｍｓ以上、９．０ｍｓ以上、９．５ｍｓ以上、１０．０ｍｓ以上、１５．０ｍｓ以上、２０．０ｍｓ以上、２５．０ｍｓ以上、３０．０ｍｓ以上、３５．０ｍｓ以上、４０．０ｍｓ以上、４５．０ｍｓ以上、５０．０ｍｓ以上、５５．０ｍｓ以上、６０．０ｍｓ以上、６５．０ｍｓ以上、７０．０ｍｓ以上、７５．０ｍｓ以上、８０．０ｍｓ以上、８５．０ｍｓ以上、９０．０ｍｓ以上、９５．０ｍｓ以上、１００．０ｍｓ以上、１０５．０ｍｓ以上、１１０．０ｍｓ以上、１１５．０ｍｓ以上、１２０．０ｍｓ以上、１２５．０ｍｓ以上、１３０．０ｍｓ以上、１３５．０ｍｓ以上、１４０．０ｍｓ以上、１４５．０ｍｓ以上、１５０．０ｍｓ以上、１７５．０ｍｓ以上、２００．０ｍｓ以上、２２５．０ｍｓ以上、２５０．０ｍｓ以上、２７５．０ｍｓ以上、３００．０ｍｓ以上、３２５．０ｍｓ以上、３５０．０ｍｓ以上、３７５．０ｍｓ以上、４００．０ｍｓ以上、４２５．０ｍｓ以上、４５０．０ｍｓ以上、４７５．０ｍｓ以上、５００．０ｍｓ以上、５５０．０ｍｓ以上、６００．０ｍｓ以上、６５０．０ｍｓ以上、７００．０ｍｓ以上、７５０．０ｍｓ以上、８００．０ｍｓ以上、８５０．０ｍｓ以上、９００．０ｍｓ以上、９５０．０ｍｓ以上、１秒以上、１．１秒以上、１．２秒以上、１．３秒以上、１．４秒以上、１．４秒以上、１．５秒以上、１．６秒以上、１．７秒以上、１．８秒以上、１．９秒以上、２秒以上、２．５秒以上、または３秒以上とすることができる。露光時間は、例えば、光源の強度に関して変化し得ることが理解される。
別の態様では、本明細書で開示される方法およびシステムは、経時的にサンプル宝石の蛍光特性の変化を検出または評価するために使用される。例えば、宝石の蛍光の色は時間とともに変化する可能性がある。また、宝石の蛍光の強度も時間とともに変化する可能性がある。
そのような実施形態では、ある期間にわたって宝石の複数のセットまたは複数の画像（例えば、カラー画像）が収集される。例えば、本明細書に開示されたシステムを使用して、画像の各セットは複数の画像角度にわたって自動的に収集される。ある時間にわたって収集できる画像のセットの量に限界はなく、例えば、２つ以上の画像セット、３つ以上の画像セット、４つ以上の画像セット、５つ以上の画像セット、６つ以上の画像セット、７つ以上の画像セット、８つ以上の画像セット、９つ以上の画像セット、１０個以上の画像セット、１５個以上の画像セット、２０個以上の画像セット、３０個以上の画像セット、５０個以上の画像セット、または１００個以上の画像セットを収集することができる。
いくつかの実施形態では、同じシステム構成を適用することによって、例えば、同じカメラ、同じ画像角度、同じリフレクタ、および同じプラットフォームなどを使用することによって、同じ宝石の画像のすべてのセットが収集される。
画像の複数のセットの中で、石の色変化の性質に応じて、２つの連続する画像のセットは、数分から数時間または数日の範囲の時間間隔に対して別々にある。時間差の持続時間は、色変化がサンプル石でどのくらい速く起こるかによって決定される。時間差をどの程度長く、またはどの程度短くできるかに限界はない。例えば、時間間隔は２分以下、５分以下、１０分以下、２０分以下、３０分以下、６０分以下、２時間以下、５時間以下、１２時間以下、２４時間以下、２日以下、５日以下、または１０日以下とすることができる。
いくつかの実施形態では、画像の各セットについて計算が行われ、サンプル宝石に対して蛍光等級が割り当てられる。次いで、複数の画像セットからの蛍光等級を比較して、経時的な蛍光変化を決定する。
別の態様では、ハードウェア構成要素（例えば、コンピュータ）およびソフトウェア構成要素の両方を含むデータ分析ユニットも本明細書で提供される。
データ分析ユニットは、光学ユニットによって収集された画像を格納し、変換し、分析し、処理する。コンピュータユニットは、例えば、プラットフォームの回転および高さ調節、照明源の強度および露光時間の調整など、システムの様々な構成要素を制御する。コンピュータユニットはまた、ズームを制御し、光学ユニットの宝石プラットフォームに対する相対位置を調整する。
図８は、例示的なコンピュータユニット８００を示す。いくつかの実施形態では、コンピュータユニット８００は、中央処理ユニット８１０、電源８１２、ユーザインタフェース８２０、通信回路８１６、バス８１４、不揮発性記憶コントローラ８２６、オプションの不揮発性記憶装置８２８、およびメモリ８３０を備える。
メモリ８３０は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびフラッシュメモリなどの揮発性および不揮発性の記憶ユニットを備えることができる。いくつかの実施形態では、メモリ８３０は、システム制御プログラム、データ、およびアプリケーションプログラム、例えば不揮発性記憶装置８２８からロードされたプログラムおよびデータを格納するための高速ＲＡＭを備える。任意の所与の時点で、メモリ８３０内のモジュールまたはデータ構造のいずれかのすべてまたは一部が、実際には、メモリ８２８に格納され得ることが理解されよう。
ユーザインタフェース８２０は、例えば、キーボード、キーパッド、マウス、およびスクロールホイールなどの１つまたは複数の入力装置８２４と、ディスプレイ８２２または他の出力装置とを備えることができる。ネットワークインターフェースカードまたは他の通信回路８１６は、任意の有線または無線通信ネットワークへの接続を提供することができる。内部バス８１４は、コンピュータユニット３０の前述の要素の相互接続を提供する。
いくつかの実施形態では、コンピュータユニット８００の動作は、中央処理ユニット８１０によって実行されるオペレーティングシステム８２８によって主に制御される。オペレーティングシステム３８２は、システムメモリ８３０に格納することができる。オペレーティングシステム３８２に加えて、システムメモリ８３０の典型的な実装態様は、本発明によって使用される様々なファイルおよびデータ構造、１つまたは複数のアプリケーションモジュール８３６、および１つまたは複数のデータベースもしくはデータモジュール８５２へのアクセスを制御するファイルシステム８３４を含むことができる。
本発明によるいくつかの実施形態では、アプリケーションモジュール８３６は、以下に説明され図８に示される以下のモジュールのうちの１つまたは複数を備えることができる。
データ処理アプリケーション８３８：本発明によるいくつかの実施形態では、データ処理アプリケーション８３８は、光学ユニットとデータ分析ユニットとの間で共有される光学測定値を受け取り、処理する。いくつかの実施形態では、データ処理アプリケーション８３８は、アルゴリズムを利用して、サンプル宝石に対応する画像の部分を決定し、無関係なデジタルデータを除去する。いくつかの実施形態では、データ処理アプリケーション８３８は、デジタル画像の各画素を個々の色成分に変換する。
コンテンツ管理ツール８４０：いくつかの実施形態では、コンテンツ管理ツール８４０は、異なる形式のデータ８５２を複数のデータベース８５４、例えば、画像データベース８５６、処理済み画像データベース８５８、基準宝石データベース８６０、およびオプションのユーザパスワードデータベース８６２に編成するために使用される。本発明によるいくつかの実施形態では、コンテンツ管理ツール８４０を使用して、コンピュータユニット３０上にホストされているデータベースのいずれかを検索して比較する。例えば、異なる時間に撮影された同じサンプル宝石の画像を同じデータベースに編成することができる。さらに、サンプルの宝石に関する情報を使用して画像データを編成することができる。例えば、同じカットのダイヤモンドの画像を同じデータベースに編成することができる。さらに、同じソースのダイヤモンドの画像を同じデータベースに編成することができる。
コンピュータユニット８００に格納されたデータベースは、フラットファイル、リレーショナルデータベース（ＳＱＬ）、およびオンライン分析処理（ＯＬＡＰ）データベース（ＭＤＸおよび／またはそのバリアント）を含むが、それらに限定されない、任意の形式のデータ記憶システムを備える。いくつかの特定の実施形態では、データベースは階層ＯＬＡＰキューブである。いくつかの実施形態では、データベースはそれぞれ、キューブとして記憶されていないが、階層を定義する次元テーブルを有するスタースキーマを有する。さらに、いくつかの実施形態では、データベースは、基礎となるデータベースまたはデータベーススキーマ（例えば、次元テーブルが階層的に配置されていない）において明示的に分解されない階層を有する。
いくつかの実施形態では、コンテンツ管理ツール８４０は、等級特性を決定するためのクラスタリング方法を利用する。
システム管理および監視ツール８４２：本発明によるいくつかの実施形態では、システム管理および監視ツール８４２は、コンピュータユニット３０のすべてのアプリケーションおよびデータファイルを管理および監視する。システム管理および監視ツール８４２は、どのユーザ、サーバ、またはデバイスがコンピュータユニット３０にアクセスできるかを制御する。いくつかの実施形態では、セキュリティ管理および監視は、データが悪意のあるアクセスから保護されるように、コンピュータユニット８００からのデータダウンロードまたはアップロードアクセスを制限することによって達成される。いくつかの実施形態では、システム管理および監視ツール８４２は、コンピュータユニット３０に格納されたデータを保護するために２つ以上のセキュリティ対策を使用する。いくつかの実施形態では、ランダム回転セキュリティシステムを適用して、リモートコンピュータユニット３０に格納されたデータを保護することができる。
ネットワークアプリケーション８４６：いくつかの実施形態では、ネットワークアプリケーション８４６は、コンピュータユニット８００をネットワークに接続し、それによって任意のネットワークデバイスに接続する。いくつかの実施形態では、ネットワークアプリケーション８４６は、データ処理アプリケーション８３８、コンテンツ管理ツール８４０、およびシステム管理および監視ツール８４２などの他のアプリケーションモジュールにデータを転送する前に、仲介ゲートウェイサーバまたは１つまたは複数のリモートデータサーバからデータを受信する。
計算および分析ツール８４８：計算および分析ツール８４８は、サンプル宝石から収集された画像を分析および処理するための任意の利用可能な方法またはアルゴリズムを適用することができる。
システム調整ツール８５０：システム調整ツール８５０は、システムの様々な構成要素の構成を制御および変更する。例えば、システム調整ツール８５０は、異なるマスクを切り替え、調整可能マスクのサイズおよび形状を変更し、ズーム光学系を調整し、露光時間を設定および変更することなどができる。
データモジュール８５２およびデータベース８５４：いくつかの実施形態では、コンピュータユニット８００に記憶されたデータ構造のそれぞれは、単一のデータ構造である。他の実施形態では、そのようなデータ構造のいずれかまたはすべては、コンピュータユニット３０上にすべて格納されていてもいなくてもよい複数のデータ構造（例えば、データベース、ファイル、およびアーカイブ）を備えることができる。１つまたは複数のデータモジュール８５２は、コンテンツ管理ツール８４０によって異なる構造（または他の形態のデータ構造）に編成された任意の数のデータベース８５２を含むことができる。
上記で特定されたモジュールに加えて、様々なデータベース８５４は、コンピュータユニット８００、またはコンピュータユニット８００によってアドレス可能なリモートデータサーバ（例えば、コンピュータユニットが、情報を送信することができる、および／または情報を検索することができる、任意のリモートデータサーバ）に格納してもよい。例示的なデータベース８５４には、画像データベース８５６、処理済み画像データベース８５８、基準宝石データベース８６０、オプションのメンバーパスワードデータセット８６２、および宝石データ８６４が含まれるが、これらに限定されない。
画像データベース８５６は、分析される前に宝石の画像を記憶するために使用される。処理済み画像データベース８５８は、処理済み宝石画像を格納するために使用される。いくつかの実施形態では、処理済み画像データベース８５８はまた、処理画像から変換されたデータを記憶する。変換されたデータの例には、画像内の画素の個々の色成分、画像内の画素の色分布を表す２次元または３次元マップ、画像内の画素の計算されたＬ＊、Ｃ＊、ａ、またはｂ値、１つまたは複数の画像のＬ＊、Ｃ＊、ａ、またはｂ値の平均を含むが、これらに限定されない。
基準宝石データベース８６０：既存または既知の基準、またはマスタ宝石（例えば、等級値またはＬ＊、Ｃ＊、ａ、またはｂ値）のデータが、基準宝石データベース８６０に格納される。いくつかの実施形態では、未知の宝石サンプルの等級値またはＬ＊、Ｃ＊、ａ、またはｂ値を決定するための標準として、既知の基準またはマスタ宝石の情報が使用される。色または蛍光等級などの光学品質は、既知の基準、またはマスタ宝石について既に決定されている。例えば、ブリリアントカットのサンプルダイヤモンドの光学的測定値を使用して、Ｌ＊、Ｃ＊、ａ、またはｂの値を計算し、これを複数の既知の基準または同じカットのマスタダイヤモンドのＬ＊、Ｃ＊、ａ、またはｂの値と比較する。サンプルダイヤモンドの等級は、最も厳密に一致する基準宝石によって決定される。好適な実施形態では、基準宝石は、サンプル宝石と同じまたは類似のサイズまたは重量のものである。
オプションのユーザパスワードデータベース８６２：いくつかの実施形態では、オプションのパスワードデータベース８６２が提供される。本システムのユーザに関するパスワードおよび他のセキュリティ情報は、ユーザのパスワードが記憶および管理されるコンピュータユニット８００上に作成および記憶することができる。いくつかの実施形態では、ユーザにはセキュリティ設定を選択する機会が与えられる。
一態様では、システム較正、データ収集、データ処理、および分析のための方法が本明細書で提供される。例えば、宝石のカラーデジタル画像は、ダイヤモンドのようなカット宝石の品質を評価および等級付けするための１つまたは複数の値を与えるよう取得、処理、および計算される。
すべての宝石がＵＶ露光の際に蛍光を発するわけではない。ＵＶ露光時に蛍光を発する宝石でさえ、宝石内の蛍光物質は通常均一に分布していないので、蛍光レベルは均一ではない可能性が非常に高い。さらに、宝石のすべての部分が蛍光を発することができるわけではない。蛍光等級付けの重要な側面は、蛍光が放出される領域を正確に識別し、そのような領域内でデータ分析を集中させて精度を向上させることである。
蛍光分析のために、少なくとも２セットの試験データが使用される。例えば、同じ条件（例えば、設定された画像視野角および設定された画像回転角で）の所与のサンプル宝石について、少なくとも２つの画像が捕捉される：通常の非ＵＶ照明（例えば、可視昼光近似光源）下の１つの画像、およびＵＶ照明の別の画像（例えば、蛍光画像、ＵＶ画像とも呼ばれる）を含む。いくつかの実施形態では、通常の非ＵＶ照明の下で取り込まれた画像のセットは、輪郭マスクを外挿するために使用される。いくつかの実施形態では、ＵＶ照明下で取り組まれた画像のセットは、蛍光領域を外挿するために使用される（例えば、図７Ｃおよび図７Ｄ）。対照的に、色分析のために、１セットの試験データが使用される。例えば、サンプル宝石は、同一の照明条件下（例えば、昼光近似光源下）であり、一方、設定された間隔で画像回転角を変化させながら、同じ画像視野角でテレセントリックレンズを用いてサンプル宝石の複数のカラー画像を捕捉する。
図７Ａおよび図７Ｂは、ダイヤモンドの存在を強調するために背景の白色をマスクしたダイヤモンドの画像を示す。図７Ｂに示すように、ダイヤモンドを取り囲む暗い領域が輪郭マスクを形成する。いくつかの実施形態では、輪郭マスクは、所与の画像視野角および所与の画像回転角で見た場合のサンプル宝石の物理的境界またはエッジに対応する。結果的に、輪郭マスクの開口部は、所与の画像視野角および画像回転角でのサンプル宝石のフル画像または全領域を包含する。分析セクションの方法に示すように、そのような輪郭マスクを各画像に対して定義して分析領域を分離し、幅および高さなどの測定値を抽出することができる。
図７Ｃは、輪郭抽出の前（ａ）および後（ｂ）に、可視光源の下で照らされた宝石を示す。図示されているように、結果的に生じる輪郭マスクは、特定の画像捕捉条件の下で二次元のダイヤモンドの物理的サイズに対応する。図７Ｄは、蛍光抽出の前（ａ）および後（ｂ）の蛍光画像におけるＵＶ光源の下で照らされた宝石を示す。ここでは、蛍光画像内の蛍光を発するように見える領域（すなわち、明白な蛍光領域）は、蛍光を放出することができる宝石内の領域（または、複数領域）とはサイズが異なる（例えば、大きい）可能性があり、これは、画像内で捕捉された場合の蛍光放出が、蛍光を発する領域から広がることができるからである。（ｂ）に示されるように、明白な蛍光領域は、実際には、サンプルプラットフォームから反射された蛍光のため、ダイヤモンド自体の物理的サイズよりも大きい。その結果、図７Ｃ（ｂ）と図７Ｄ（ｂ）との比較に示すように、明白な蛍光領域は、輪郭マスクの開口部よりもはるかに大きい。いくつかの実施形態では、例えば、Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ（ＣＩＥまたは国際照明委員会）によるパラメータＬによって表されるように、輪郭マスクを使用して蛍光強度を計算する。ここでは、宝石の全領域を評価して、宝石の全体的な蛍光発光レベルを正確に定量化する。
蛍光マスクは、さらなる分析または計算の対象となる宝石内の領域を定義するために使用される。図７Ｃおよび図７Ｄに示す状況では、明白な蛍光領域は、（例えば、輪郭マスクの開口部によって表されるような）宝石の物理的サイズよりもはるかに大きく、明白な蛍光領域には、宝石のどの部分にも対応していない領域が含まれることが示唆される。不正確さを排除するために、宝石の物理的境界を越えるどんな蛍光も、さらなるデータ分析から除去される。宝石の境界内からの蛍光測定のみが、宝石から放出された蛍光光の評価を提供するために、さらなる計算および分析の対象となる。蛍光が宝石全体から放出され、明白な蛍光領域が宝石全体を覆う場合、蛍光マスクは、宝石用の輪郭マスク（例えば、図７Ｃ（ｂ））上に、明白な蛍光領域（例えば、図７Ｄ（ｂ））を重ねることによって識別される。輪郭マスクによって画定された境界の外側にある明白な蛍光領域の領域は除去される。明白な蛍光領域の残りの部分は、蛍光マスクに対応する。実際に、蛍光マスクは、図７Ｃ（ｂ）×図７Ｄ（ｂ）によって計算される。それに応じて上記の説明を変更できるか？上記の説明では、不均一な強い蛍光性のダイヤモンドをカバーすることはできない。
他の宝石では、図７Ｅおよび図７Ｆに示されるように輪郭マスクによって画定される明白な蛍光領域は、宝石の物理的境界より小さい可能性がある。図７Ｅは、図７Ｃのものと同様に、（ａ）から（ｂ）への輪郭抽出を示す。図７Ｆでは、宝石内の限られた領域のみから蛍光が発せられる。この領域は小さく、切断されている。蛍光抽出を適用した後、図７Ｆ（ｂ）に示すように明白な蛍光領域が得られる。この場合、明白な蛍光領域には、切断されたより小さな領域のパッチも含まれる。明白な蛍光領域全体は、図７Ｅに示された輪郭マスクよりもはるかに小さい。
図７Ｅおよび図７Ｆに示す状況では、明白な蛍光領域は、（例えば、輪郭マスクの開口部によって表されるような）宝石の物理的サイズよりもはるかに小さい。さらに、明白な蛍光領域の蛍光は不連続であり、これは、非放出領域が明白な蛍光領域から除外されていることを意味する。不正確さを排除するために、いくつかの実施形態では、より小さい明白な蛍光領域と一致する開口部を有する蛍光マスクが、さらなる分析のために宝石内の領域を画定するために使用される。この場合も、蛍光マスクは、宝石用の輪郭マスク（例えば、図７Ｅ（ｂ））上に明白な蛍光領域（例えば、図７Ｆ（ｂ））を重ねることによって識別される。輪郭マスクによって画定された境界の外側にある明白な蛍光領域の領域は除去される。明白な蛍光領域の残りの部分は、蛍光マスクに対応する。蛍光マスクの開口部内からの蛍光測定のみが、宝石から放出された蛍光光の評価を提供するために、さらなる計算および分析の対象となる。
いくつかの実施形態では、蛍光マスクは連続開口を含む。例えば図７Ｃの（ｂ）を参照されたい。いくつかの実施形態では、蛍光マスクは、非連続的な開口部を含む。例えば、図７Ｆの（ｂ）を参照されたい。いくつかの実施形態では、蛍光マスクの全開口領域は、宝石の物理的サイズに対応する。いくつかの実施形態では、蛍光マスクの全開口領域は、宝石の物理的サイズよりもはるかに小さい。
本明細書に開示された装置およびシステムに基づく例示的な処理が図９Ａに概説されている。当業者は、提供されるステップが例示的であり、任意の順序で適用され得るか、または任意の可能な組み合わせで使用され得ることを理解するであろう。
ステップ９０００において、システム較正が実行される。例えば、再現性のある結果を得て非ＵＶ光源の変動を相殺するために、カラーカメラなどの画像捕捉構成要素のホワイトバランスを調整する。このステップでは、プラットフォーム表面の背景画像が白色になるように、個々の色成分（例えば、ＲＧＢ）の画素利得が調整される。背景調整はむき出しのプラットフォーム面で行われ、すなわち、サンプル宝石はプラットフォーム表面上にまだ配置されていない。背景調整は、光源が安定した後に行われるのが好ましい。いくつかの実施形態では、背景調整は、サンプル宝石の画像が収集される前の短時間で行われる。いくつかの実施形態では、背景調整は、光源が安定した後、宝石画像収集の直前に行われる。白背景調整は、上部リフレクタモジュール６０がクローズド構成にある場合に実行される。その後、上部のリフレクタモジュールが開かれ、ユーザは、プラットフォーム表面の中心にサンプル宝石を置くことができる。プラットフォーム表面、照明条件、および他の条件ならびにサンプルチャンバおよび光学ユニットの設定が、サンプル宝石が置かれる前後で変わらないよう注意が払われる。
蛍光は、ＵＶ照明からの入力エネルギを受け取る場合、蛍光物質（例えば、フルオロフォア）によって放出される可視光を測定する。一般的に、ＵＶ照明がより強くなればなるほど、蛍光物質がより強く可視光を放出することが理解されるであろう。
いくつかの実施形態では、入力ＵＶ照明の強度は、蛍光測定値を最適化するよう調整される。例えば、ＵＶ光源からの光強度を測定するために、パワーメータ（例えば、ＴｈｏｒｌａｂｓのＰＭ１６０Ｔ熱センサパワーメータ）が使用される。再現性のある蛍光測定結果を提供するために、ＵＶ強度を同じ強度レベルに調整する。
ステップ９０１０で、サンプル宝石のカラー画像が、画像視野角を一定に維持しながら異なる画像回転角で取り込まれる。各画像回転角において、宝石の少なくとも２つの画像、すなわち、宝石が非ＵＶ光源（例えば、昼光近似光源）によって照らされた場合の規則的な画像、および宝石が（例えば、所定の強度に設定された）ＵＶ光源によって照らされた場合の蛍光画像が捕捉される。
好適な実施形態では、連続するカラー画像の間の角度差は、すべての画像の収集にわたって一定のままである。本明細書に開示された任意の構成（例えば、画像視野角および画像回転角度に関する）は、画像収集処理に適用することができる。例えば、カメラが毎秒３０枚の画像を撮影するよう設定されていて、サンプルプラットフォームの１回転に３秒かかる場合、フル回転後に９０枚の画像が収集される。いくつかの実施形態では、プラットフォーム表面は、画像捕捉構成要素に対して少なくともフル回転を完了する。いくつかの実施形態では、回転はフル回転よりも小さい。いくつかの実施形態では、回転は１回転以上、例えば、１．２フル回転以下、１．５フル回転以下、１．８フル回転以下、２フル回転以下、５回転、または１０回転以下である。
ステップ９０２０において、非ＵＶ照明画像について輪郭マスクが抽出される。一般に、輪郭マスクは、サンプル宝石が占める、サンプル宝石のフル画像で表される、物理的領域に対応する。図７Ａおよび図７Ｂは、輪郭マスクが適用される前後の、同じダイヤモンドの画像の相違を示す。図７Ｂに示すように、輪郭マスクは、幅および高さなどのパラメータをより容易に測定できるように、ダイヤモンドのエッジを強調表示し、明確に定義する。輪郭マスク抽出処理は、所与のサンプルの宝石用に取られた全ての非ＵＶ照明画像について行われる。
エッジ検出には多くの方法があり、その大部分は検索ベースとゼロクロッシングベースの２つのカテゴリにグループ化することができる。探索ベースの方法は、まず、エッジ強度の測定値、通常は勾配の大きさなどの一次微分式を計算し、次に、エッジの局所的な向き、通常は、勾配方向の計算された推定値を使用して勾配の大きさの局所的な指向性最大値を探索することによって、エッジを検出する。ゼロクロッシングベースの方法は、エッジ、通常はラプラシアンのゼロクロッシングまたは非線形微分表現のゼロクロッシングを見つけるために、画像から計算された二次微分方程式のゼロクロッシングを検索する。
現在までに知られているエッジ検出方法は、適用される平滑化フィルタの種類およびエッジ強度の測定を計算する方法が主に異なる。多くのエッジ検出方法は、画像勾配の計算に依存するため、ｘ方向およびｙ方向の勾配推定値の計算に使用されるフィルタの種類も異なる。
ここで、輪郭マスクを抽出するための適用可能な方法は、例えば、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（商標）などの市販のソフトウェア製品におけるエッジ決定フィルタを使用することができる。さらに、例えば、（以前に較正された）背景の白色に一致する色値を有する画像内の任意の連続領域を黒色と定義する単純なアルゴリズムを開発することができる。結果的に、連続的な黒色領域は、サンプル宝石のフル画像に対応する開口部を有する輪郭マスクを形成する。
輪郭マスクに基づいて、サンプル宝石のフル画像に対応する各開口領域について、幾何学的パラメータ（例えば、図７Ｂに示すような宝石の幅および高さ）の値が決定される。輪郭マスクは、幾何学的パラメータのより正確な、または自動化された測定に使用される。本質的に、幾何学的パラメータは、各輪郭マスク、またはより正確には各輪郭マスクの開口部に基づいて決定される。各画像について測定値がとられる。このステップの後に、例えば、複数の幅測定値および複数の高さ測定値を含む、複数のカラー画像（または、その対応する輪郭マスク）について測定値の複数のセットが決定される。
ステップ９０３０において、明白な蛍光領域が、同じサンプルの宝石に対するＵＶ照明下で取り込まれた画像から抽出される。明白な蛍光領域は、蛍光を発することができるサンプル宝石の部分による蛍光放出の程度によって定義される。図７Ｄおよび図７Ｆに示されるように、明白な蛍光領域は、宝石の物理的サイズよりも大きくても小さくてもよい。特に、明白な蛍光領域は、蛍光を発する宝石の切断された部分のために不連続であり得る。
ステップ９０４０〜９０６０において、蛍光マスクを識別するために、明白な蛍光領域が、対応する輪郭マスクの上に重ねられる。重ねるステップの重要な態様は、サンプル宝石の物理的境界（輪郭マスクによって画定される）の外側にある明白な蛍光領域の一部を識別することである。蛍光放出のこの部分は、サンプル宝石内の物理的な領域には対応していないので、蛍光を評価することを含めて、誤差が生じる可能性が高い。このように、いくつかの実施形態では、サンプル宝石の物理的境界の外側に蛍光がある場合、サンプル宝石の物理的境界の外側の対応する蛍光がステップ９０５０で除去される。対照的に、他の実施形態では、サンプル宝石の物理的境界の外側に蛍光がない場合、蛍光マスクは、通常、明白な蛍光領域自体としてステップ９０６０で直接計算することができる。
例えば、図７Ｄ（ａ）では、宝石全体に蛍光が存在し、図７Ｄ（ｂ）に示すように、大きな連続した明白な蛍光領域が得られる。この場合、蛍光マスクは、サンプル宝石の物理的境界（すなわち、輪郭マスク）を越える全ての領域を除去することによって得られた、輪郭マスクと明白な蛍光領域との合成物である。蛍光マスクは、輪郭マスク上に明白な蛍光領域を重ね合わせた後、輪郭マスクの物理的境界を越えて蛍光を除去することによって識別される。蛍光マスクは、明白な蛍光領域と輪郭マスクとの交差組成物である。特定の例では、明白な蛍光領域が連続しており、輪郭マスクが常に連続しているので、結果としての蛍光マスクは、ステップ９０５０および９０６０で概説したように、本質的に、輪郭マスクである。図７Ｅおよび図７Ｆに示す状況は、僅かに異なる。ここでは、図７Ｆ（ｂ）に示すように、サンプル宝石の切断された部分によって蛍光が放出され、不連続な明白な蛍光領域が生じる。この場合も、蛍光マスクは、輪郭マスク上に明白な蛍光領域を重ね合わせた後、輪郭マスクの物理的境界を越えて蛍光を除去することによって識別される。この特定の例では、サンプル宝石の物理的境界（すなわち、輪郭マスク）の外に蛍光がない。得られた蛍光マスクは、ステップ９０５０および９０６０で概説したように、図７Ｆ（ｂ）の明白な蛍光領域に対応する。
抽出された明白な蛍光領域が不連続であるがサンプル宝石の物理的境界（すなわち、輪郭マスク）を越えて広がる場合、得られた蛍光マスクは、輪郭マスクの境界の外側の領域が除外された明白な蛍光領域となることが理解されよう（例えば、ステップ９０５０および９０６０）。この場合も、蛍光マスクは、宝石用の輪郭マスク（例えば、図７Ｄ（ｂ））上に明白な蛍光領域（例えば、図７Ｃ（ｂ））を重ねることによって識別される。輪郭マスクによって画定された境界の外側にある明白な蛍光領域の領域は除去される。輪郭マスクと交差する明白な蛍光領域の残りの部分は、蛍光マスクに対応する。
いくつかの実施形態において、蛍光マスクは、宝石全体の２０％以下、宝石全体の２５％以下、宝石全体の３０％以下、宝石全体の３５％以下、または宝石全体の４０％以下、宝石全体の４５％以下、宝石全体の５０％以下、宝石全体の５５％以下、宝石全体の６０％以下、宝石全体の６５％以下、宝石全体の７０％以下、宝石全体の７５％以下、宝石全体の８０％以下、宝石全体の８５％以下、宝石全体の９０％以下、または宝石全体の１００％以下に対応する。いくつかの実施形態では、蛍光マスクはサンプル宝石の物理的領域全体に対応する。
精度および一貫性が改善されたため、蛍光マスク内の画素のみが計算およびさらなる分析を受ける（例えば、ステップ９００）。例示的なデータ収集、計算、および分析処理を図９Ｂおよび図９Ｃに示す。
ステップ９１０において、非ＵＶ照明下でのサンプル宝石の複数の画像が捕捉される。カラー画像は、異なる画像回転角で取り込まれ、画像視野角は一定のままである。データ収集に影響する要因はすべて適用可能である。
ステップ９２０において、ＵＶ照明下でのサンプル宝石の複数の蛍光画像が捕捉される。カラー画像は、異なる画像回転角で取り込まれ、画像視野角は一定のままである。データ収集に影響する要因はすべて適用可能である。「蛍光画像」および「蛍光発光画像」は互換的に使用される。
ステップ９３０において、蛍光マスクが、複数の蛍光画像の各蛍光発光画像に適用される。蛍光マスクを計算するための例示的な方法は、図９Ａに図示され、以前に記載されている。
ステップ９４０において、蛍光マスク内の画素は、蛍光発光画像の定量分析の対象となる。例えば、各画素を分析して、特定の画素内のすべての色成分の値を定量化することができる。色成分の数は、カラー画像が最初に取り込まれたときに画素が符号化されるアルゴリズムによって決定される。いくつかの実施形態では、画像は、その捕捉カラーモード（例えば、ＣＭＹＫ）から異なるカラーモード（例えば、ＲＧＢ）に変換される。蛍光マスク内の各画素の各色成分について値を定量した後、所与の蛍光発光画像の各色成分について平均値を計算することができる。この処理は、すべての画像について繰り返され、すべての蛍光発光画像における各色成分の平均値が計算することができる。最終的に、すべての蛍光発光画像からの情報に基づいて各色成分について最終平均値を計算することができる。
ステップ９５０では、１つまたは複数のパラメータの平均値を計算するために、画像内の定義された領域内のすべての画素について変換処理を実行する。ステップ９１０〜９５０は、複数のカラー画像内のすべての画像について繰り返すことができる。最終的に、１つまたは複数のパラメータ（例えば、Ｌ＊、ａ＊、およびｂ＊）の平均値は、すべての画像からの情報に基づいて、各色成分について計算することができる。
ステップ９６０では、第１の蛍光スコアが、１つまたは複数のパラメータの値に基づいて計算される。例えば、ここでは、第１の蛍光スコアは、ＣＩＥ色空間値（例えば、Ｌ＊、ａ＊、およびｂ＊）に基づいて、例えば、以下の式（図１０）に基づいて、計算された彩度（Ｃ＊）および色相（ｈ）値とすることができる。
いくつかの実施形態では、カラー画像は、ＣＩＥによって公表された規格（例えば、カラーマッチング機能のテーブルおよび波長の関数としての光源）を使用して分析される。６５００Ｋ、Ｄ６５の相関色温度を持つ標準昼光光源のプロット。この光源はここでは関数ＨＤ６５（λ）で表される。カラーマッチング関数：
は、測色パラメータを計算するために使用される。
いくつかの実施形態では、第１の蛍光スコアは、サンプル宝石によって放出された蛍光の色または色相特性を表す。
図９Ｃは、蛍光等級分析のための例示的な処理の説明を続ける。ステップ９６２において、蛍光画像における宝石の物理的領域（例えば、対応する輪郭マスクによって画定される）内の各画素の個々の色成分が定量化される。いくつかの実施形態では、各画素は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）を表す３つの値に分割される。いくつかの実施形態では、各画素は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、およびブラック（Ｋ）の色を表す３つの値に分解される。いくつかの実施形態では、画像は、その捕捉カラーモード（例えば、ＣＭＹＫ）から異なるカラーモード（例えば、ＲＧＢ）に変換され、逆も成り立つ。次いで、個々の色成分は、ＣＩＥ色空間値（例えば、Ｌ＊、ａ＊、およびｂ＊）などの１つまたは複数のパラメータを計算するために使用される。
ステップ９６４において、（例えば、同じ照明条件のもとで）１つのセッション中に特定の宝石用に収集されたすべての蛍光画像について、１つまたは複数のパラメータ（例えば、Ｌ＊、ａ＊、およびｂ＊）が計算され、一方、画像捕捉構成要素（例えば、カメラ）が、同じ設定のもとで構成される。
ステップ９７０において、第２の蛍光スコアが同じ宝石について計算される。いくつかの実施形態では、第２の蛍光スコアは、宝石の蛍光強度を表す。いくつかの実施形態では、第２の蛍光スコアは、撮影されたすべての蛍光画像による宝石の平均蛍光強度を表し、例えば、平均Ｌ＊値である。
ステップ９８０で、第１および／または第２の蛍光スコア、例えばＬ＊、Ｃ＊、ｈ＊の値を、対応する対照宝石の予め決定された標準値と比較して、サンプル宝石に蛍光等級を割り当てる。以前に決定された標準値は、同じまたは類似の処理を用いて対照宝石について得られる。例えば、同一または類似の色、割合または形状特性を共有し、蛍光等級値が予め決定されているサンプル石の１つまたは複数のセットが、対照宝石または等級付け標準として使用される。いくつかの実施形態では、蛍光色が明白である。いくつかの実施形態において、蛍光色は、正確な識別のためには弱すぎる可能性がある。そのような場合、サンプル宝石の第１および／または第２の蛍光スコアは、それぞれ異なる色の対照宝石の複数のセットと比較することができる。
色特性（例えば、Ｌ＊、ａ＊、およびｂ＊）を計算する例は以下の通りである。ダイヤモンドは透明材料であるので、透過スペクトルＴ（λ）と反射スペクトルＲ（λ）との和は、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚの計算に使用される。
次に、色度座標ｘおよびｙは、以下のように定義される。
「知覚的に一様な」色空間を達成しようとする試みは、ＣＩＥ１９７６色空間（ＣＩＥＬＡＢ色空間としても知られている）である。そのパラメータは、以下のような三刺激値から計算される：
明度、
赤−緑パラメータ、
および
黄−青パラメータ、
ここで、ＸＷ、ＹＷ、およびＺＷは、この場合はＤ６５で選択された光源に対応する白色点の三刺激値である。
飽和または彩度は
として表され、色相角は
として表される。
画像／色変換および転換のためのソースが利用可能である。例えば、ｄｏｃｓ＜ｄｏｔ＞ｏｐｅｎｃｖ＜ｄｏｔ＞ｏｒｇでホストされているＯｐｅｎ ＣＶプロジェクトを使用して、ＲＧＢ値をＣＩＥ Ｌ、ａ、ｂ値に変換することができる。さらに、同じまたは類似のリソースは、Ａｄａｍｓ色彩価数の色空間における、ＲＧＢ値と色相飽和値（ＨＳＶ）値との間の変換、ＲＧＢ値と色相飽和明度（ＨＳＬ）値との間の変換、ＲＧＢ値とＣＩＥ Ｌｕｖ値との間の変換を可能にする。
本発明は、コンピュータ可読記憶媒体に埋め込まれたコンピュータプログラム機構を備えるコンピュータシステムおよび／またはコンピュータプログラム製品として実装することができる。さらに、本発明の方法のいずれも、１つまたは複数のコンピュータまたはコンピュータシステムで実装することができる。またさらに、本発明の方法のいずれも、１つまたは複数のコンピュータプログラム製品で実装することができる。本発明のいくつかの実施形態は、本明細書で開示される方法のいずれかまたはすべてを実行するための命令をエンコードするか、または命令を有するコンピュータシステムまたはコンピュータプログラム製品を提供する。そのような方法／命令は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気ディスク記憶製品、または他の任意のコンピュータ可読データもしくはプログラム記憶製品に格納することができる。そのような方法は、ＲＯＭ、１つまたは複数のプログラマブルチップ、もしくは１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの永久記憶装置に埋め込むこともできる。そのような永久記憶装置は、サーバ、８０２．１１アクセスポイント、８０２．１１無線ブリッジ／ステーション、リピータ、ルータ、携帯電話、または他の電子デバイスにローカライズすることができる。コンピュータプログラム製品にコード化されたそのような方法は、デジタル的にまたは搬送波上のコンピュータデータ信号（ソフトウェアモジュールが埋め込まれている）の伝送によって、インターネットまたはその他の方法で電子的に配布することもできる。
本発明のいくつかの実施形態は、本明細書で開示されるプログラムモジュールのいずれかまたはすべてを含むコンピュータシステムまたはコンピュータプログラム製品を提供する。このようなプログラムモジュールは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気ディスク記憶製品、または他の任意のコンピュータ可読データもしくはプログラム記憶製品に格納することができる。プログラムモジュールは、ＲＯＭ、１つまたは複数のプログラマブルチップ、もしくは１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの永久記憶装置に埋め込むこともできる。そのような永久記憶装置は、サーバ、８０２．１１アクセスポイント、８０２．１１無線ブリッジ／ステーション、リピータ、ルータ、携帯電話、または他の電子デバイスにローカライズすることができる。コンピュータプログラム製品中のソフトウェアモジュールは、デジタル的にまたは搬送波上のコンピュータデータ信号（ソフトウェアモジュールが埋め込まれている）の伝送によって、インターネットまたはその他の方法で電子的に配布することもできる。
本発明を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲を逸脱することなく、改変、変形、および均等の実施形態が可能であることは明らかであろう。さらに、本開示におけるすべての例は、非限定的な例として提供されることを理解されたい。
［実施例］
以下の非限定的な例は、本明細書に開示される本発明の実施形態をさらに例示するために提供される。以下の例に開示される技術は、本発明の実施において良好に機能することが見出された方法を表し、したがって、その実施のための態様の例を構成すると考えることができることは、当業者には理解されるべきである。しかし、当業者であれば、本開示に照らして、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、開示された特定の実施形態において多くの変更がなされ得、同様のまたは類似の結果が得られることを認識すべきである。
［例１］
［規則的な石の蛍光等級付け］
図１０は、昼光近似光源（上３画像）とＵＶ照明下（下３画像）の両方で撮影されたサンプル宝石の画像を示す。ＵＶ照明の下で、異なる強度で蛍光を発する宝石内の部分が明らかである。
［例２］
［基準石の蛍光放出レベルの検証］
この例では、蛍光放出における強度の異なる４つの基準石を分析の対象とした。画像視野角は３２度に設定された。ポイントグレーＧＳ３−Ｕ３−２８Ｓ５Ｃカメラを使用して、通常の照明とＵＶ照明との下で画像を捕捉した。ここでは、上部ＵＶ照明は、バンドパスフィルタおよびコリメーションレンズと組み合わせてＵＶ ＬＥＤによって提供された。
図１１は、Ｃ値を除いて、Ｌ値およびｈ値の両方（特にＬ値）が基準石で観察される蛍光放出の強度と相関することを示している。
［例３］
［不均一な蛍光分布を有する宝石］
図１２の画像は、不均一な蛍光分布を有する宝石を示す。異なる画像回転角（０度、１２０度、および２４０度）で、異なるレベルの蛍光発光が観察された。各画像を個別に評価すると、得られたＬ、Ｃ、Ｈ値は、蛍光強度の異なる機械等級を示唆した。しかし、すべての画像からの効果を平均化することによってＬ、Ｃ、Ｈ値を計算すると、機械等級スコアおよび目視等級スコアが一致した。
［例４］
［青色蛍光を持つ装飾的な形の石］
図１３は、装飾的な形状であるが、すべて青色蛍光を有する、宝石を示す。ここで、画像視野角は３２度に設定された。ポイントグレーＧＳ３−Ｕ３−２８Ｓ５Ｃカメラを使用して、通常の照明とＵＶ照明との下で画像を捕捉した。ここでは、上部ＵＶ照明を設けた。
石の形状とサイズは異なっていた。本明細書に開示された分析を適用した後、各石について得られた機械蛍光等級スコアは、人間の目視検査により提供された蛍光等級スコアと同じであった。ここでは、石は異なるレベルで青色蛍光を発した。
［例５］
［異なる蛍光色の宝石］
図１４は、異なる蛍光色を放出する２つの宝石を示している。左側のものは緑色蛍光を発し、右側のものは黄色蛍光を発した。ここで、画像視野角は３２度に設定された。ポイントグレーＧＳ３−Ｕ３−２８Ｓ５Ｃカメラを使用して、通常の照明とＵＶ照明との下で画像を捕捉した。ここでは、上部ＵＶ照明を設けた。
この場合も、本明細書に開示された分析を適用した後、各石について得られた機械蛍光等級スコアは、人間の目視検査により提供された蛍光等級スコアと同じであった。ここでは、石は異なる色の蛍光を発した。
［例６］
［異なるサイズおよび蛍光色の宝石］
図１５は、異なる蛍光色を放出する２つの宝石を示している。左側のものは黄色蛍光を発し、右側のものはオレンジ色蛍光を発した。ここで、画像視野角は２０度に設定した。ポイントグレーＧＳ３−Ｕ３−２８Ｓ５Ｃカメラを使用して、通常の照明とＵＶ照明との下で画像を捕捉した。ここでは、上部ＵＶ照明を設けた。
本明細書に開示された分析を適用した後、各石について得られた機械蛍光等級スコアは、人間の目視検査により提供された蛍光等級スコアと同じであった。ここでは、２つのサンプル石のサイズが大きく異なっており、一方は、他方サンプル石のほぼ３倍である。さらに、石は異なる色の蛍光を発した。
上記の様々な方法および技術は、本発明を実施するためのいくつかの方法を提供する。当然のことながら、記載された全ての目的または利点が必ずしも本明細書に記載の特定の実施形態に従って達成されるわけではないことを理解されたい。したがって、例えば、本明細書で教示または示唆されるような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるような１つの利点または利点群を達成または最適化する方法で本方法を実施できることを当業者は認識するであろう。様々な有利かつ不利な選択肢が本明細書で言及される。いくつかの好適な実施形態は、特に、１つ、別の、またはいくつかの有利な特徴を含み、また他のものは、特に、１つ、別の、またはいくつかの不利な特徴を特に排除し、またさらに他のものは、特に１つ、別の、またはいくつかの有利な特徴を含むことによってこの不利な特徴を軽減することを理解されたい。
さらに、当業者は、異なる実施形態からの様々な特徴の適用可能性を認識するであろう。同様に、上述の様々な要素、特徴、およびステップ、ならびにそのような要素、特徴、またはステップのそれぞれについての他の既知の均等物は、本明細書に記載された原理に従って本方法を実行するために、当業者によって混合され、適合され得る。様々な要素、特徴、およびステップの中には、具体的に含まれるものと、様々な実施形態で特に除外されるものとがある。
本発明は、特定の実施形態および例の文脈で開示されているが、本発明の実施形態は、具体的に開示された実施形態を超えて、他の代替実施形態および／または使用および改変形態およびそれらの均等物にまで及ぶことが当業者によって理解されよう。
本発明の実施形態では、多くの変形形態および代替要素が開示されている。さらに別の変形および代替要素は、当業者には明らかであろう。
いくつかの実施形態では、本発明の特定の実施形態を記載および特許請求するために使用される成分の量、分子量、反応条件などの特性を表す数字は、場合によっては「約」という用語によって修飾されると理解されるべきである。 したがって、いくつかの実施形態では、記載された説明および添付の特許請求の範囲に記載された数値パラメータは、特定の実施形態によって得られることが求められる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。いくつかの実施形態では、数値パラメータは、報告された有効数字の数と、通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。本発明のいくつかの実施形態の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータが近似値であるにもかかわらず、特定の例に示された数値は、実施可能な限り正確に報告される。本発明のいくつかの実施形態で提示される数値は、それぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含むことができる。
いくつかの実施形態では、本発明の特定の実施形態を説明する文脈で（特に、添付の特許請求の範囲の特定の文脈において）使用される用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」ならびに類似の言及は、単数形と複数形との両方をカバーすると解釈することができる。本明細書における値の範囲の記載は、範囲内に入る個々の値ごとに個々に言及する簡略な方法として機能することを意図するに過ぎない。本明細書中で他に示されない限り、個々の各値は、本明細書中に個別に記載されている場合と同様に明細書に組み込まれる。本明細書中に記載される全ての方法は、本明細書中で他に指示されない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書の特定の実施形態に関して提供される任意のおよびすべての例、または例示的な用語（例えば、「など」）の使用は、単に本発明をよりよく示すことを意図しており、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書中のいかなる言葉も、本発明の実施に不可欠な任意の請求されていない要素を示すものとして解釈されるべきではない。
本明細書で開示される本発明の代替要素または実施形態のグループ分けは、限定として解釈されるべきではない。各グループメンバは、個別に、またはここに記載されているグループまたは他の要素の他のメンバと任意の組み合わせで参照および特許請求することができる。利便性および／または特許性の理由から、１つまたは複数のグループのメンバをグループに含めたり、グループから削除したりすることができる。そのような包含または削除が生じる場合、本明細書は、改変されたグループを含むとみなされ、したがって、添付の特許請求の範囲で使用されるすべてのＭａｒｋｕｓｈグループの記述を満たすものとみなされる。
本発明を実施するために本発明者らに知られている最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態を本明細書に記載する。これらの好適な実施形態の変形は、前述の説明を読むことによって当業者には明らかになるであろう。当業者は、そのような変形を適切に用いることができ、本発明は、本明細書に具体的に記載されている以外の方法で実施することができると考えられる。したがって、本発明の多くの実施形態は、適用法によって許容されるように、添付の特許請求の範囲に記載された主題のすべての改変形態および均等物を含む。さらに、本明細書中で他に指示されない限り、あるいは文脈によって明らかに否定されない限り、それらのすべての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせが本発明に包含される。
さらに、本明細書を通して、特許および刊行物に多数の参照がなされている。上に参照した参考文献および印刷された刊行物のそれぞれは、参照によりその全体が個々に本明細書に組み込まれる。
最後に、本明細書で開示される本発明の実施形態は、本発明の原理を例示するものであることを理解されたい。使用することができる他の改変形態も本発明の範囲内であり得る。したがって、限定ではなく例として、本発明の代替構成を本明細書の教示に従って利用することができる。したがって、本発明の実施形態は、図示および説明したものに厳密に限定されない。

Claims (45)

  1. 宝石の蛍光特性を評価する装置であって、
    評価される宝石を支持するように構成された表面を有する光学的に不透明なプラットフォームと、
    前記プラットフォームを少なくとも部分的に囲むように形作られた光源であって、前記光源が前記プラットフォームの表面とほぼ同じレベルまたはその下にあり、前記プラットフォーム上の前記宝石に均一な紫外線（ＵＶ）放射を提供するように設計された光源と、
    画像捕捉構成要素であって、前記宝石を支持する前記プラットフォーム表面に対して所定の角度で前記画像捕捉構成要素が配置され、前記画像捕捉構成要素および前記プラットフォームが互いに対して回転するように構成されている、画像捕捉構成要素と、
    前記照らされた宝石の画像を前記画像捕捉構成要素に提供するように配置されたテレセントリックレンズと、
    を備える、装置。
  2. 少なくとも部分的に球形であり、反射材料を備える内面を有するリフレクタ装置をさらに備え、前記リフレクタ装置が、前記光源および前記プラットフォーム表面を少なくとも部分的に覆い、前記光源からのＵＶ放射を前記プラットフォーム表面上に配置された前記宝石に向かって導く、請求項１に記載の装置。
  3. 前記リフレクタ装置の前記内面は、半球形状を有する、請求項２に記載の装置。
  4. 宝石の色特性を評価する装置であって、
    評価される宝石を支持するように構成された表面を有する光学的に不透明なプラットフォームと、
    前記プラットフォームの前記表面の上方にある光源であって、前記光源が、前記プラットフォーム上の前記宝石に均一な紫外線（ＵＶ）放射を提供するように設計された光源と、
    画像捕捉構成要素であって、前記宝石を支持する前記プラットフォーム表面に対して所定の角度で前記画像捕捉構成要素が配置され、前記画像捕捉構成要素および前記プラットフォームが互いに対して回転するように構成されている、画像捕捉構成要素と、
    前記照らされた宝石の画像を前記画像捕捉構成要素に提供するように配置されたテレセントリックレンズと、
    を備える、装置。
  5. コリメーションレンズをさらに備え、前記コリメーションレンズおよび前記光源は、前記プラットフォーム上の前記宝石に均一なＵＶ照明を提供するよう結合される、請求項４に記載の装置。
  6. 光学ディフューザをさらに備え、前記光学ディフューザおよび前記光源は、前記プラットフォーム上の前記宝石に均一なＵＶ照明を提供するよう結合される、請求項４に記載の装置。
  7. コリメーションレンズと、
    光学ディフューザとをさらに備え、前記コリメーションレンズ、前記光学ディフューザ、および前記光源が、前記プラットフォーム上の前記宝石に均一なＵＶ照明を提供するよう結合される、請求項４に記載の装置。
  8. 前記光源によって提供される前記ＵＶ放射は、トランス放射、直接ＵＶ放射、およびそれらの組み合わせを備える、請求項１に記載の装置。
  9. 前記光源はさらに、前記宝石に均一な非ＵＶ照明を提供する、請求項１に記載の装置。
  10. 前記テレセントリックレンズが、物体−空間テレセントリックレンズ、またはダブルテレセントリックレンズである、請求項１に記載の装置。
  11. 前記プラットフォームが、前記宝石が配置されている前記プラットフォームの側面に垂直な回転軸の周りを回転するよう構成される、請求項１に記載の装置。
  12. 前記プラットフォームが、前記回転軸を中心に３６０度回転するよう構成される、請求項８に記載の装置。
  13. 前記プラットフォームが、平坦な円形プラットフォームであり、前記回転軸が前記円形プラットフォームの中心を通る、請求項８に記載の装置。
  14. 前記プラットフォーム表面がＵＶ反射材料を備える、請求項１に記載の装置。
  15. 前記プラットフォーム表面が拡散ＵＶ反射材料を備える、請求項１に記載の装置。
  16. 前記プラットフォーム表面が白色拡散反射材料を備える、請求項１に記載の装置。
  17. 前記光源が、前記プラットフォーム表面を囲むリング光として構成される、請求項１に記載の装置。
  18. 前記光源が、複数の発光ＬＥＤを備える、請求項１に記載の装置。
  19. 前記ＬＥＤが、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍで蛍光を発する、請求項１８に記載の装置。
  20. 前記ＬＥＤが、バンドパスフィルタと結合される、請求項１８に記載の装置。
  21. 前記バンドパスフィルタが、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍに設定される、請求項２０に記載の装置。
  22. 前記ＬＥＤが、前記プラットフォーム表面を囲むリング光として構成される、請求項２１に記載の装置。
  23. 前記光源が、昼光近似光源および複数の発光ＬＥＤを備える、請求項１に記載の装置。
  24. 前記ＬＥＤが、バンドパスフィルタと結合される、請求項２３に記載の装置。
  25. 前記バンドパスフィルタが、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍに設定される、請求項２４に記載の装置。
  26. 前記画像捕捉構成要素と前記プラットフォーム表面との間の前記所定の角度が、約０°〜約４５°の間である、請求項１に記載の装置。
  27. 前記画像捕捉構成要素と前記プラットフォーム表面との間の前記所定の角度が、約１０°〜約３５°の間である、請求項１に記載の装置。
  28. 前記画像捕捉構成要素は、カラーカメラ、ＣＣＤカメラ、および１つまたは複数のＣＭＯＳセンサからなるグループから選択される、請求項１に記載の装置。
  29. 前記画像捕捉構成要素は、ＵＶ放射によって照らされた前記宝石の複数のカラー画像を捕捉し、各画像は前記宝石のフル画像を備える、請求項１に記載の装置。
  30. 前記画像捕捉構成要素は、前記照らされた宝石の複数のカラー画像を取り込み、各画像は、前記画像捕捉構成要素と前記プラットフォーム表面とが異なる相対回転位置にある場合に取られ、各画像は、前記宝石のフル画像を備える、請求項１に記載の装置。
  31. 前記複数のカラー画像は、４つ以上のカラー画像、５つ以上のカラー画像、１０以上の画像、１５以上の画像、２０以上の画像、または８００以上の画像を備え、各画像は固有の画角で取られ、複数の画素を備える、請求項３０に記載の装置。
  32. 前記画像捕捉構成要素によって収集された前記画像を記憶するためのコンピュータ可読媒体をさらに備える、請求項１に記載の装置。
  33. 前記蛍光特性は、蛍光強度レベル、蛍光色、またはそれらの組み合わせである、請求項１に記載の装置。
  34. 前記ＵＶ放射の出力強度を調整するために、前記光源と前記プラットフォーム表面との間の界面をさらに備える、請求項１に記載の装置。
  35. 前記画像捕捉構成要素と前記テレセントリックレンズとの間にＵＶフィルタをさらに備え、すべてのＵＶ構成要素を排除する、請求項１に記載の装置。
  36. サンプル宝石の蛍光特性を評価する方法であって、
    （ｉ）複数の蛍光画像における蛍光画像の蛍光マスクを、複数の画像の画像から決定された輪郭マスクと、前記蛍光画像に基づく明白な蛍光領域とに基づいて決定するステップであって、前記複数の画像の各画像が、非ＵＶ光源によって照らされる前記サンプル宝石のフル画像を備え、前記複数の蛍光画像の各画像が、均一なＵＶ光源によって照らされる前記サンプル宝石のフル画像を備え、前記画像および前記蛍光画像が、前記照明光源を除いて同一の条件で捕捉される、ステップと、
    （ｉｉ）前記複数の蛍光画像の前記蛍光画像内の前記蛍光マスク内の各画素の個々の色成分を定量化し、それにより、個々の色成分の値を各画素の色特性を表す１つまたは複数のパラメータに変換するステップと、
    （ｉｉｉ）前記複数の蛍光画像のすべての画像において、前記定義された領域内のすべての画素について、前記１つまたは複数のパラメータのそれぞれについての平均値を決定するステップと、
    （ｉｖ）前記複数の蛍光画像のすべての画像における前記定義された領域内のすべての画素の前記１つまたは複数のパラメータの前記平均値に基づいてサンプル宝石の第１の蛍光スコアを計算するステップと、を含む、方法。
  37. （ｖ）前記複数の蛍光画像のすべての画像について前記輪郭マスク内の画素に基づいてサンプル宝石の第２の蛍光スコアを計算するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  38. （ｖｉ）前記第１または第２の蛍光スコアを、予め決定された１つまたは複数の対照蛍光宝石の対応する蛍光スコアの値と比較することによって、前記サンプル宝石の前記蛍光特性を評価するステップをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
  39. 前記第１の蛍光スコアは前記蛍光の色を反映し、前記第２の蛍光スコアは強度を反映する、請求項３７に記載の方法。
  40. 一定の画像視野角を維持しながら、一意な異なる画像回転角度で画像捕捉構成要素を使用して、前記サンプル宝石の前記複数の画像を収集するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  41. 一定の画像視野角を維持しながら一意の異なる画像回転角度で画像捕捉構成要素を使用して前記サンプル宝石の前記複数の蛍光画像を収集するステップであって、前記複数の蛍光画像の各蛍光画像が、前記複数の画像の画像に対応し、両方が同一の画像回転角および画像視野角のもとで捕捉される、ステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  42. 前記複数の蛍光画像内の各蛍光画像について蛍光マスクを決定するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
  43. 前記複数の蛍光画像の各蛍光画像における前記蛍光マスクの各画像内の個々の色成分を定量化するステップをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
  44. 前記一定の画像視野角を維持しながら前記一意の異なる画像回転角度で前記画像捕捉構成要素を使用して前記サンプル宝石の新しい複数の蛍光画像を収集するステップであって、前記複数の蛍光画像が収集された時間と前記新しい複数の蛍光画像が収集された時間との間に時間差が存在する、ステップと、
    ステップ（ｉ）からステップ（ｖｉ）を適用することによって前記新しい複数の蛍光画像に基づいて新しい蛍光等級付けを割り当てるステップと、
    前記時間差に基づいて前記蛍光等級と前記新しい蛍光等級とを比較するステップと、
    をさらに含む、請求項４１に記載の方法。
  45. 前記時間差は２分から５時間の間である、請求項４４に記載の方法。
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