JPH05340877A - 真珠の色選別用投光器及び受光器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】真珠の色選別を行うために、真珠の表面に周囲
から一様に光を照射すると共に、その反射光の中から必
要な成分のみを選択的に受光する。 【構成】２点Ａ，Ｂを焦点とする楕円形の凹面鏡１と、
焦点Ａの近傍に測定対象の真珠２を支持する真珠支持部
材３と、真珠２の倒立像を得るための結像用レンズ４
と、真珠２の倒立像の中心部と周辺部を除いた部分の光
を受光する受光用光ファイバ５と、リング状の投光部Ｃ
を有する投光用光ファイバ７と、投光部Ｃから出た光を
凹面鏡１の内面に反射させる円錐ミラー６とを有する。 【効果】真珠２に周囲から一様に光を照射でき、凹面鏡
１の曲率半径や入射角を小さくでき、真珠２と凹面鏡１
の間に適当な空間的余裕が得られる。反射光の中から必
要な成分のみを選択的に受光することにより、色選別の
精度が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真珠の色選別用投受光
器に関するものであり、真珠の色選別を自動化するため
に利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、真珠の色選別を行うために、真珠
の表面に光を照射して、その反射光を分光測定すること
が試みられている。真珠の色には、赤や青のような干渉
色と、クリームや白のような地色とがある。地色（ボデ
ィカラー）は真珠層そのものの色であるのに対して、赤
や青のような干渉色は真珠層における光の干渉で生じる
と考えられている。すなわち、真珠の周辺部には、０．
５μｍ程度の薄い真珠層が凡そ２０００層にもわたって
重なっており、各層の境界面における反射光が複雑に干
渉し合って赤や青のような干渉色を生じるものと考えら
れる。このような干渉色は、光の照射方向や反射光の測
定箇所を変えると、分光測定データが大きく変化し、真
珠の色選別を困難としていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、真珠の色選別を行うために、真珠の表面に周囲から
一様に光を照射すると共に、その反射光のうち真珠の色
選別に必要な成分のみを選択的に受光するための真珠の
色選別用投受光器を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明にあっては、上記
の課題を解決するために、図１に示すように、楕円弧を
少なくとも第１の焦点Ａを通る直線を軸として一回転さ
せた形状の反射面を内側に有する凹面鏡１と、この凹面
鏡１の前記第１の焦点位置近傍に測定対象の真珠２を支
持するための真珠支持部材３と、前記凹面鏡１の回転対
称軸を中心軸として、この中心軸に対して傾斜する線分
を一回転させた形状の反射面を外側に有し、この反射面
が前記第１の焦点Ａとは反対の方向を向くように配置さ
れた円錐ミラー６と、この円錐ミラー６の反射面を境と
して前記楕円弧の第２の焦点Ｂと対称な位置にリング状
の投光部Ｃを有する投光用光ファイバ７とを有して成る
ものである。ここで、前記凹面鏡１と前記真珠支持部材
３は、少なくとも前記中心軸に沿って相対距離を微調整
可能とすることが好ましい。

【０００５】また、受光器については、図２に示すよう
に、周囲から一様に光を照射された測定対象の真珠２の
倒立像２０を投影するための結像用レンズ４と、前記真
珠２の倒立像２０が投影される位置に配された受光用光
ファイバ５とを設けて、受光用光ファイバ５の受光部５
０は真珠２の倒立像２０の中心部と周辺部を除いたリン
グ状の部分の光を受光するように構成するものである。
なお、前記受光用光ファイバ５における前記受光部５０
とは反対側の端部に設けられた光射出部はスリット状に
構成することが好ましい。

【０００６】

【作用】本発明の投光器では、楕円弧を少なくとも第１
の焦点Ａを通る直線を軸として一回転させた形状の反射
面を内側に有する凹面鏡１を利用しているので、第２の
焦点Ｂから出た光が第１の焦点Ａに集束するものであ
り、第２の焦点Ｂに光源を配置し、第１の焦点Ａに真珠
２を配置することにより、真珠２の周囲から一様に光を
照射することができる。また、光源と凹面鏡１の間に円
錐ミラー６を配置し、リング状の投光部Ｃから出た光を
円錐ミラー６で反射させることにより、第２の焦点Ｂに
光源を配置したのと等価な光学系となっている。原理的
には、このような円錐ミラー６を用いなくても、図３に
示すように、リング状の投光部Ｃを第２の焦点の位置に
配置し、ここから出た光を楕円型の凹面鏡１で反射させ
て第１の焦点Ａに集束させることも可能であるが、その
場合には、楕円の曲率半径が大きくなるため加工が困難
となり、また、入射角（反射面の法線と入射光線のなす
角度）が大きいため反射率が低くなる。さらには、凹面
鏡１と真珠２の間に適当な空間的余裕（クリアランス）
が取れなくなり、連続的に供給される真珠２の色選別を
行う用途には適さない。これに対して本発明の投光器で
は、リング状の投光部Ｃと凹面鏡１の間に円錐ミラー６
を配置したので、凹面鏡１の曲率半径や入射角を小さく
することができ、加工が容易で反射率も大きくなると共
に、凹面鏡１と真珠２の間に適当なクリアランスが得ら
れるものである。

【０００７】次に、受光器については、図２に示すよう
に、周囲から一様に照明された真珠２の倒立像２０を結
像用レンズ４により受光用光ファイバ５の受光部５０に
形成しており、像倍率を適切に設定することにより、真
珠２からの反射光を効率良く受光用光ファイバ５に導入
することができる。また、受光部５０をリング状に形成
することにより、真珠２の色選別には役に立たない中心
部や周辺部の光を除去することができ、真珠２の色選別
に必要な成分のみを選択的に取り出すことができるの
で、色選別の精度を高めることが可能となる。なお、受
光用光ファイバ５に導入された光を、スリット入力型の
分光測定器に供給する場合には、受光用光ファイバ５の
光射出部をスリット状に構成しておけば、スリット部に
よる光のケラレをなくすことができ、受光された光を効
率良く分光測定に利用することができるものである。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例の部分破断正面図で
ある。図中、１は凹面鏡であり、楕円弧をその二焦点
Ａ，Ｂを結ぶ線を中心軸として回転させた形状の反射面
を内側に有している。この凹面鏡１の第１の焦点Ａの近
傍には、測定対象の真珠２を支持するための真珠支持部
材３が設けられている。この真珠支持部材３は、真珠２
よりも小さな穴に負圧を与えて真珠２を吸引しているも
のであり、分光測定による色選別の終了後には正圧を加
えて真珠２を跳ね飛ばすように構成されている。真珠支
持部材３と凹面鏡１との相対距離は、少なくとも第１及
び第２の焦点Ａ，Ｂを結ぶ線に沿って微調整可能とされ
ている。この種の微調整手段としては、例えばスプリン
グにより上方に付勢された凹面鏡１をマイクロメータの
可動部で押し下げるような機構を用いることが考えられ
る。真珠２からの反射光は結像用レンズ４を介して受光
用光ファイバ５に受光される。結像用レンズ４の焦点距
離は、図２に示すように、真珠２の倒立像２０が受光用
光ファイバ５の受光部５０に結像されるように設定され
ている。受光用光ファイバ５の受光部５０は、外径３ｍ
ｍ、内径１ｍｍのリング状となっている。また、真珠２
の倒立像２０の大きさは、受光部５０の外径よりも少し
大きくなるような像倍率となっている。これにより、真
珠２の倒立像２０の中心部と周辺部を除いたリング状の
部分の光のみが選択的に受光されるものである。図１に
おいて、６は円錐ミラーであり、第１及び第２の焦点
Ａ，Ｂを結ぶ線を中心軸として、この中心軸に対して傾
斜する線分を回転させた形状の反射面を外側に有してい
る。この円錐ミラー６の前記反射面は、第１の焦点Ａと
は反対の方向を向くように配置されている。７は投光用
光ファイバであり、真珠２の周囲３６０度から一様に光
を照射するために、直径が３０ｍｍのリング状の投光部
Ｃを備えている。このリング状の投光部Ｃは、円錐ミラ
ー６の反射面を境として第２の焦点Ｂと対称な位置に配
置されている。なお、受光用光ファイバ５の他端に設け
られる光射出部は１ｍｍ×５ｍｍの長方形状のスリット
となっており、スリット入力型の分光測定器に効率良く
光を入力できるように構成されている。

【０００９】以下、本実施例の動作について説明する。
投光用光ファイバ７におけるリング状の投光部Ｃから出
た光は、まず、円錐ミラー６により反射される。これに
より、リング状の投光部Ｃから出た光は、第２の焦点Ｂ
に配置された点光源から出たように見えることになる。
凹面鏡１の断面形状は、２点Ａ，Ｂを焦点とする楕円弧
になっているので、第２の焦点Ｂを出た光は、第１の焦
点Ａに集中する。第１の焦点Ａの位置に真珠２を配置し
ておくことにより、真珠２の表面に周囲から一様に光を
照射することができる。リング状の投光部Ｃから出た光
は、約６０度の範囲内に８０％程度のエネルギーを有し
ているので、本実施例では、この範囲内の光がケラレな
いで、真珠２に照射されるように設計している。

【００１０】ここで、真珠の色測定にあたって注意しな
ければならないのは、第１の焦点Ａに対する真珠２の高
さである。第１の焦点Ａに集束する入射光線の角度は図
４に示すように一定なので、第１の焦点Ａに対する真珠
２の高さが変わると、結像用レンズ４に入る光のうち、
正反射光と拡散反射光の割合が変化し、測光データが大
幅に影響を受ける。図４において、Ａは第１の焦点であ
り、Ｐは真珠の中心である。また、矢印Ｌはレンズ４の
方向を示している。代表的な４種類の真珠について、高
さの変化に対する測光データの変化を調べた結果を図５
に示した。図中、ＨＵＥは色相、ＣＨＲは彩度、ＬＩＧ
は輝度である。横軸は真珠の高さであり、輝度が最大に
なるところを基準にして相対的に目盛ってある。この結
果、輝度が最大になるあたりで、色相による赤と青の分
離が良くなる代わり、クリームの有無が全く検知できな
くなり、そこより１〜１．５ｍｍ下げると、クリームの
有無は彩度の大小で検出できるが、赤と青の区別が全く
できなくなることが分かった。その理由としては、赤や
青は干渉色であるのに対して、クリームは地色であるた
め最適な反射条件が違うからであると考えられる。結
局、赤、赤クリーム、青、青クリームの４種類を選別す
るには、どうしても２回に分けて測定を行う必要があ
る。

【００１１】なお、本実施例では楕円形の凹面鏡１の回
転対称軸上に、第１の焦点Ａと第２の焦点Ｂが共に存在
するが、第２の焦点Ｂは回転対称軸から離れていても構
わない。本実施例のように、第２の焦点Ｂが回転対称軸
上に存在する場合には、楕円形の凹面鏡１が上下対称と
なるので、ＮＣ旋盤を用いて加工する際のデータ入力数
が少なくて済むという利点がある。

【００１２】

【発明の効果】請求項１又は２に記載の投光器を用いれ
ば、真珠の表面に周囲から一様に光を照射することがで
き、その反射光を分光測定することにより、これまでの
色彩測定器では実現できなかった赤系と青系の真珠の色
選別を完全に行えるという効果がある。また、断面が楕
円形の凹面鏡と円錐ミラーを組み合わせたことにより、
光学系の設計及び製作が容易に行えるという効果があ
る。

【００１３】請求項３又は４に記載の受光器を用いれ
ば、真珠の表面からの反射光のうち、真珠の色選別に必
要な成分のみを選択的に取り出すことができ、色選別の
精度を高くすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投光器及び受光器の断面図である。

【図２】本発明の受光器の原理説明図である。

【図３】本発明の一変形例の概略構成図である。

【図４】本発明の一実施例における真珠の照明条件を示
す説明図である。

【図５】本発明の一実施例における測光データを示す図
である。

【符号の説明】

１ 凹面鏡 ２ 真珠 ３ 真珠支持部材 ４ レンズ ５ 受光用光ファイバ ６ 円錐ミラー ７ 投光用光ファイバ Ａ 第１の焦点 Ｂ 第２の焦点 Ｃ リング状の投光部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楕円弧を少なくとも第１の焦点を通る
   直線を軸として一回転させた形状の反射面を内側に有す
   る凹面鏡と、 この凹面鏡の前記第１の焦点位置近傍に測定対象の真珠
   を支持するための真珠支持部材と、 前記凹面鏡の回転対称軸を中心軸として、この中心軸に
   対して傾斜する線分を一回転させた形状の反射面を外側
   に有し、この反射面が前記第１の焦点とは反対の方向を
   向くように配置された円錐ミラーと、 この円錐ミラーの反射面を境として前記楕円弧の第２の
   焦点と対称な位置にリング状の投光部を有する投光用光
   ファイバとを有して成る真珠の色選別用投光器。
2. 【請求項２】 前記凹面鏡と前記真珠支持部材は、少
   なくとも前記中心軸に沿って相対距離を微調整可能とし
   たことを特徴とする請求項１記載の真珠の色選別用投光
   器。
3. 【請求項３】 周囲から一様に光を照射される位置に
   測定対象の真珠を支持するための真珠支持部材と、 真珠の倒立像を投影するための結像用レンズと、 前記真珠の倒立像が投影される位置に配された受光用光
   ファイバとから成り、受光用光ファイバの受光部は真珠
   の倒立像の中心部と周辺部を除いたリング状の部分の光
   を受光するように構成されていることを特徴とする真珠
   の色選別用受光器。
4. 【請求項４】 前記受光用光ファイバにおける前記受
   光部とは反対側の端部に設けられた光射出部はスリット
   状に構成されていることを特徴とする請求項３記載の真
   珠の色選別用受光器。