JPH03206946A - 宝石特にダイヤモンドの同定方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、宝石（ジムストーン）特にダイヤモンドを
同定し、各ダイヤモンドを他のダイヤモンドから区別す
ることかできるようにする方法に関する。

一般に宝石、特にダイヤモンドは、重量、色、および純
度を含む種々の特性によって一般に分類され、これらの
特性はダイヤモンドの価値に大きく影響する。熟練者の
宝石鑑定人は、ダイヤモンドの価値を決定し、かつ特定
のダイヤモンドを同定して池のすべてのダイヤモンドか
ら区別するために上記の特性を評価するよう通常要求さ
れる。

それ故に非熟練者でも迅速・確実に特定の宝石を同定し
て他の宝石から区別することかできるようにする、一般
に宝石および特にダイヤモンドを同定する方法が要望さ
れている。

宝石、特にダイヤモンドを同定する多数の方法が過去に
提案されていろ。こ乙らの公知の方法には、米国特許第
３．７４０，１４２号と同第３，９４７．１２０号に例
示されている反射法：米国特許第４，０１２，　１４１
号に例示されている幾何．散乱法；米国特許第４，７９
９．７８６号に例示さ乙ているラマン屈折法：米国特許
第４　．　２００　．　５０６号および同第４．３１６
．３８５号に例示されているイオン注入法：米国特許第
４．４６７．１７２号とイスラエル特許第６４２７４号
に例示されているレーザーミクロ彫刻法、および米国特
許第４。１２５，７７０号に例示されているＸ線法にそ
れぞれ基づいたものかある。しかし、これらの公知の技
術はいずれもまだ広く用いられるに至っていない。その
理由は主として、次のような欠点が一つ以上存在するか
らてある。すＧわち、高価でダイヤモンドを同定するの
にやっかいな手．＠か必要であること．種々のタイプの
同定装置と作動条件を用い、同じ同定結果か得与れるよ
うにする再現性に欠けていろこと　および／またははめ
こみ台に保持しｆこままでダイヤモンドを同定できない
ことである。

この発明の目的は、上記の点の１つ以上について、前記
の公知技術を超える利点を有する、宝石および特にダイ
ヤモンドを同定する新規な方法を提供することてある。

この発明は、宝石を励起して、それぞ乙の宝石に特有の
ルミネッセンススペクトルにしｆこかい、ルミネッセン
ス強度が波長の関数として独特に変化するルミネッセン
放射線を発生させ；そのルミネッセンススペクトルの予
め選択された波長の（または周波数）のルミネッセンス
放射線のレベルを測定し、ついで前記の予め選択された
波長のルミネッセンス放射線のレベルを利用して、それ
ぞれの宝石を同定しかつ他の宝石から区別する、こと提
供するものてある。

ルミネッセンスは、ある種の物質を、摩擦したり、ひっ
かいたり、科学的に変化させるが、または例えば太陽光
、池の紫外線源らしくは赤外線源、陰極線およびＸ線を
物質に照射することによって励起させたときに生成する
可視光線である。ルミネッセンスには、蛍光（物質を照
射によって励起している間の可視光線）とりん光（励起
源を除いた時に生戊する残光）か含ま乙る。宝石鑑定人
は、ダイヤモンドのポジティブテストとして、およびダ
イヤモンドの純度を測定するための１手段として、紫外
光線下でダイヤモンドのルミネツセンスをしばしば観察
している。

この発明において、宝石のルミネッセンスは、そのルミ
ネッセンススペクトルの予め選択された波長（もしくは
周波数）のルミネツセンスのレベルを測定し、各々が予
め選択された波長の１つに対応する１連の値を得ること
によって、宝石を同定し、゛他の宝石から区別するのに
利用される。こ？、各宝石に特有の値である。それ故に
、これらの値は、宝石を確実に（　ｏ■ｓ　ｉｔ　ｉｖ
ｅｌｙ）同定して他のすべての宝石から区別するための
“指紋”として利用できる。宝石の光強度は、そのルミ
ネッセンススペクトルの少はくとも６つ点で測定して、
一連の少なくとも６つの値を得るのが好ましい。

これらの一連の値はそれぞｒ。のダイヤモンドを同定す
る単一の同定数に変換することかできる。

し乙がって上記の方法は、比較的低コストの装置と比較
的単純は手順を用Ｌ）ろことによって、宝石を同定し、
他の宝石から区別することかできるようにする。この方
法は、非熟練者が変動する条件下で上記手順を実施した
ときでも高度の再現性を示すことが見出された。その上
に、この方法は、宝石をそのはめこみ台に保持したまま
でその宝石を同定するのに使用できるので、宝石をその
はめこみ台から取外す必要がなく、そのため前記の公知
の方法のいくつかと比較して手順がさらに単純になる。

第ｌ図は、この発明にしたがって製造した、宝石持にダ
イヤモンドを同定するｌ形態の装置を図式的に示す線図
である。

第２図は、第１図の装置の光学ンステムの一つの特定の
態様を線図的に示す。

第３図は、第ｌ図と２図の装置に用いることができる一
形態の光測定システムのブロック図である。

第４図は、２つのダイヤモンドのルミネッセンススペク
トルを示し、それぞれのダイヤモンドを同定し、他のす
べてのダイヤモンドと区別するのにこれらのスペクトル
を用いろ方法を示す。

第１図の線図において、同定すべき例えばダイヤモンド
の宝石２は、外箱４内に取付けられ、そのダイヤモンド
の平坦なテーブルは、他の外箱８内と連通ずる窓６を通
じて暴露されている。このダイヤモンド２は、平行化レ
ンズ（　ｃｏｌ　１　ｉｍａｔ　ｉｎｇｌｅｎｓ）　１
　２、フィルタｌ４および外箱８の前側壁の入口開口１
６を通じて強力光源１０に暴露さ乙ている。光源１０は
、ダイヤモンド２を励起してルミネッセンスを生成させ
、そのルミネッセンスを、ダイヤモンドに特有のルミネ
ッセノススペクトルで放射させる。このようにダイヤモ
ンドを励起することによって生成したルミネッセンスの
強度は、外箱８内と連通ずる複数の光検出器ｌ８で検出
される。光強度は、第１図にブロック２０で表される光
測定ノステムで測定処理され、表示装置２２に表示され
る。

光源ｌＯは紫外線もしくは赤外線のような非可視光線の
光源が好ましい。可視光線を除くために光源をフィルタ
ｌ４でフィルターし、光学システムｌ２で平行化し、外
箱８の入口開口ｌ６に向かう平行光線を生戊する。得ら
れた平行光線は入口開口１６に入り、窓６を通過してダ
イヤモンド２のテーブルに達し、その結果全ダイヤモン
ドを励起してルミネッセンスを生成させる。

ダイヤモンド２が入っている外箱４は内面が高度に反射
性であり、この内面はダイヤモンドのルミネブセンス放
射線を、窓６を通じて外箱８に反射する。外箱８は高い
反射率を有する光拡散性面で形成され、外箱８内のルミ
ネッセンス放射線を均一に分布させる。検出器ｌ８は異
なるスペクトル応答性を有し、すなわちルミネッセンス
スペクトルの異なる周波数バンドに対して感受性である
。

ルミネッセンススペクトルをサンプリングする場所（好
ましくは少なくとも６箇所）と同数の検出５１ｇがあり
、各々外箱８の内部に開口１９を通じて連通している。

光測定システム２０には、検出器ｌ８が接続されている
が、外箱８内のルミネッセンス放射線のレベルを光スペ
クトルの予め選択したサンプリング点で測定する。得ら
れた測定値は、処理され、表示装置２２（例えば、視覚
表示器、プリンターもしくはレコーダ）に表示さｒ，、
その結果被検ダイヤモンド２の同定が行われる。

励起放射線を受ける窓ｌ６と検出器ｌ８がルミネッセン
ス放射線に暴露される開口ｌ９とは、ピンホールが好ま
しく、ピンホールの場合これら開口の外乱が最小になり
外箱８内のルミネッセンス放射線の分布が均一になる。

各検出器１８の開口１９は、光源ｌＯからの励起放射線
とルミネッセンス放射線とに直接暴露されないように、
バッフル２４て遣蔽されているので、検出器て検出さセ
。

る光は可視の間接ルミネッセンス放射線のみで構成さ乙
、非可視励起放射線はほとんど含んでいない。

第２図は、第１図に示す装置の光学的部分をよりくわし
く示す。

高強度の紫外線源ｌＯは、放物面反射鏡１０ａを備え、
この反射鏡は、光を、まずコリメーターレンズｌ２を通
過させ、次に光の可視部を除くフィルターｌ４を通過さ
せて方向づける。外箱８は積分球てあり、その窓６は紫
外光と可視光の両者を透過する石英製の窓である。

励起光は宝石のテーブルに入り、宝石のこの励起によっ
て発生したルミネッセンスが宝石からあらゆる方向に放
射される。原石が入っている外箱４の反射面は石英窓６
を通じて放射線を反射し、その結果、実質的にすべての
ルミネッセンス放射線が積分球８に入る。積分球８の高
反射率光拡散コーティングは積分球中のルミネッセンス
放射線を均一に分布させて、空間的に積分ざれた放射線
分布を生成する。したかって積分球８内の放射線スペク
トルは完全に均一で、そのｒこめ、球面上の各スポット
において検出することができる。

それぞれの宝石について生成する独特のルミネッセンス
スペクトルは複数の検出器ｌ８で検出され、各検出器は
異なるスペクトル応答を有し、励起紫外線には感じない
が異啄る周波数もしくは波長に感受性である。先に述べ
たように各検出器１８は、積分球内のルミネッセンスの
分布の均一性を乱さないように、ピンホール１つを経由
して積分球８の内部と連通し、そのピンホールはバッフ
ル２４を備え、励起源１０から紫外線光に直接ａ露され
ることがないようになっている。

第３図は、第１図の装置２０として用いられる光測定シ
ステムの一例を示し、このシステムは、検出器ｌ８で検
出されたルミネッセンス放射線を測定・処理する。

検出゛器ｌ８から出力された電気信号は、検出された放
射線の強度に比例するアナログのＤＣもしくはＡＣの電
圧の形態である。これらの出力は、Ａ／Ｄ変換器３０に
送られ、この変換器が緩衝器３２を経由してマイクａブ
ａセブサ３４のＴ／０ポートに送ら乙るデジタル出力を
生成し、このマイクロプロセソサは周波数（もしくは波
長）の測定値を生戒する。

マイクロプロセッサ３４は、この情報を処理し、その情
報を表示制御器３６を通じて表示装置３８に出力する。

またマイクロプロセッサ３４は、この情報をＶＡＲＴ４
０を通じて外郎の計算機４２に出力しさ与に処理を行う
。

マイクロプロセッサ３４は，ＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）装置４４に記憶されたプログラムによって制御され
、また作動中にデータを記憶し検索するＲＡＭ（ランダ
ムマクセスメモリ）装置４６を備えている。その運転（
例えば“試験および読取り”の運転）を制御するマイク
ロプロセッサ３４の運転キーを番号４８で図式的に示し
、このキーは緩衝器５０を通じてマイクロプロセッサに
接続さｒ３ている。

まＴ二マイクロプロセッサ３４は紫外線光源１０（第１
図および２図）を制御器５２を通じて制御するのζこ用
いられる。このンステムに対する電源は第３図にはブロ
ック５４で示してある。

第４図は、２種の宝石の２つのルミネッセンススペクト
ルＡとＢを示し、生成したルミネッセンスの強度が周波
数（または波長）の関数として、いかに独特の変化をす
るか示している。したかって予め選択した周波数（もし
くは波長）のルミネッセンス放射線の強度を測定するこ
とによって、宝石を同定して他のすべての宝石から区別
すること吹クできる。ルミネッセンス放射線は、第４図
にＳ１−Ｓ６で示す少なくとも６種の周波数で測定する
のが好ましいが、所望によりこれより大きい（もしくは
小さい）数値の周波数を用いてもよい。記載されたシス
テムは摸数の検出器を備え、その各々が異なるスペクト
ル応答を行うので、このシステムは、各周波数に対して
１つづつの検出器６台を使可し、その結果検出器の出力
がそれぞれの周波数のルミネッセンス放射線の強度を示
す。所望により、６つの値の出力を、同定する“指紋と
して使用できるがまたはそれぞ乙の宝石を同定する単一
の同定数に変換して、その宝石を池のすべての宝石から
区別することができる。

しｒ二がって、記載さｉｆこ方法は、宝石特にダイヤモ
ンドを便利で比較的低コストの再現性のある方式で同定
するのに使用することができることが分かるであろう。

まｒここの方法は、ダイヤモンドを同定しうるようにす
るｒこめに、宝石をそのはめこみ台から取外す必要がは
いのでさらに好都合であることが分かるであろう。

この発明は１つの好ましい態様について記載したが、多
くの変形を作製することができることは明らかである。

例えばルミネッセンス放射線は検出器に焦点を合わせて
もよい。また異なるスペクトル応答を有するフィルター
セットを用いる代わりに、円形可変フィルター（ＣＶＦ
）を備えた１つの検出器を使用してもよい。さらに励起
光はすべての方向から宝石に向けることができる。

この発明の多数の他の変形、改変および応用があること
は明与かてある。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図はこの発明の方法によって製造した、宝石特にダ
イヤモンドを同定する装置のｌ実施例の線図： 第２図は第ｌ図の装置の光学的ンステムの一実施例の線
図： 第３図は第ｌ図と２図の装置に用いる光測定システムの
一実施例のブロック図：および第４図は２つのダイヤモ
ンドのルミネッセンススペクトル図である。 ２・・・・・・宝石、４、８・・・・・・外箱、６・・
・・・・窓、１０・・・・・光源、ｌ２・・・・・・平
行化レンズ、ｌ４・・・・フィルタ、ｌ６・・・・・・
入口開口、ｌ８・・・・・・光検出器、１９・・・・・
・ピンホール、２０・・・・・・光測定システム、２２
・・・・・表示装置、２４・・・・・・バッフル、３０
・川・Ａ／Ｄ変換器、３２、５０・・・・・・緩衝器、 ３４・・・・・・マイクロプロセッサ、３　６・・ ・表示装置制御器、３８ ・・・・・表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、宝石を励起して、それぞれの宝石に特有のルミネッ
   センススペクトルにしたがい、ルミネッセンス強度が波
   長の関数として独特に変化するルミネッセンス放射線を
   発生させ、そのルミネッセンススペクトルの予め選択さ
   れた波長のルミネッセンス放射線のレベルを測定し、つ
   いで 前記の予め選択された波長のルミネッセンス放射線レベ
   ルを利用して、それぞれの宝石を同定しかつ他の宝石か
   ら区別する、ことからなる宝石特にダイヤモンドを同定
   する方法。２、宝石のルミネッセンス放射線を、そのル
   ミネッセンススペクトルの少なくとも６つの予め選択さ
   れた波長で測定する請求項１記載の方法。 ３、宝石のルミネッセンス放射線を、ルミネッセンスス
   ペクトルの異なる周波数のバンドに感受性の複数の検出
   器の各々で測定する請求項１記載の方法。 ４、前記宝石を、非可視放射線源に暴露することによっ
   て励起する請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。 ５、ルミネッセンス放射線を、前記サンプリング点で測
   定する前に光拡散面で均一に分布させる請求項４記載の
   方法。 ６、光放射線を、前記光拡散面を貫通するピンホールを
   通じて少なくとら１つの検出器て測定する請求項５記載
   の方法。 ７、前記光拡散面が、非可視放射線源に前記ピンホール
   と検出器を直接暴露させないようにこれらを遮蔽するバ
   ッフルを備えている請求項６記載の方法。 ８、ルミネッセンス放射線が、光拡散面を貫通するピン
   ホールを通じて、複数の検出器の各々で測定され、前記
   光拡散面が、非可視放射線源に前記ピンホールとその検
   出器を直接暴露させないようにこれらを遮蔽するバッフ
   ルを備えている請求項６記載の方法。 ９、宝石のテーブル以外の部分を反射内面を有する外箱
   内に封入したままで、前記の非可視放射線源を宝石のテ
   ーブルを通じて宝石に向けることによって前記宝石を励
   起する請求項４〜８のいずれか１つに記載の方法。 １０、前記非可視放射線源を、宝石をそのはめこみ台に
   取付けたままで前記の非可視放射源を宝石のテーブルを
   通じて宝石に向ける請求項９記載の方法。