TWI795801B - 用於寶石篩選之發光成像 - Google Patents

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Abstract

本發明之系統及方法可用於曝露於不同光源之一寶石，諸如一鑽石之影像捕捉之一設置。一些實例利用依預選時序發送光及透過多個二向色光束分離器捕捉影像兩者之一設置。多光源及多二向色光束分離器配置容許使用多種方法在針對不同樣本實施最小移動、改變或調整設備之情況下分析多顆寶石。

Description

用於寶石篩選之發光成像
本領域包含利用各種光源及影像捕捉用於分析一鑽石或其他寶石。
相較於天然鑽石，實驗室生長之(lab-grown)鑽石及鑽石模擬物可擁有不同發光特徵。習知地，寶石學家藉由其等眼睛在具有紫外線發射之螢光燈下評估該等特徵。此觀察需要使用一黑暗環境，因為發光特徵通常為微弱的，且環境光可能干擾或甚至淹沒(overwhelm)該等特徵。不幸地，歸因於準確度、再現性及速度之限制，使用習知協定來篩選鑽石係不切實際的。由於人類視覺擅長偵測樣本之間之細微差異但在量化色彩及亮度方面表現不佳，故準確地記錄發光色彩及亮度係非常困難的。在觀察之後，在一黑暗環境中從經確認天然鑽石定位及標記微小樣本亦可為非常有挑戰性的。人類操作者亦可能必須多次重複程序以自信地定位全部樣本。此等限制約束使用發光特徵從實驗室生長之鑽石及鑽石模擬物可靠地篩選天然鑽石之應用。
因此，需要對於用於寶石之一系統性且容易再現之分析方法之需要。一寶石之價值可依賴於其實際上是否為一寶石、係哪種寶石及其是否為實驗室製造或天然之分析。由於一個單一測試可能不能容許一人類分析員或電腦作出全部此等判定，故可需要一組測試以作出最佳的且最言之有據的判定。在當前分析環境中，不存在可容許執行許多多重測試之一單一設置或系統，更不用說一次對一個以上寶石進行測試以判定天然或合成及一待分析寶石之組成。此外，可能難以檢查待鑲嵌寶石(loose gemstone)及經鑲嵌寶石(mounted gemstone)兩者。此處之系統及方法解決此等缺點。
此處之系統及方法可用於提供一種用於使用多個光源分析一顆或多顆寶石以依一容易再現配置分析寶石且產生可靠結果之方法。
此處描述之捕捉及分析一樣本寶石之發光影像之系統及方法包含：在一第一光源處產生一第一發光激發光束；引導該第一發光激發光束穿過一第一濾光片且至一第一二向色光束分離器及一第二二向色光束分離器，在一些實例中，單獨地或組合地，該第一二向色光束分離器經組態以反射該第一發光激發光束之波長且使來自該樣本寶石之發光激發之波長通過，且在一些實例中，單獨地或組合地，該第二二向色光束分離器經組態以使該第一發光激發光束之波長通過；在具有一電腦處理器及一記憶體之一相機處接收來自一載物台上之該樣本寶石之一第一經激發發光影像，其中該經激發第一發光影像已通過該第一二向色光束分離器及該第二二向色光束分離器；在一第二光源處產生一第二發光激發光束；引導該第二發光激發光束穿過一第二濾光片且至該第二二向色光束分離器，在一些實例中，單獨地或組合地，該第二二向色光束分離器進一步經組態以反射該第二發光激發光束之波長且使來自該樣本寶石之發光激發之波長通過；在具有一電腦處理器及一記憶體之一相機處接收來自一載物台上之該樣本寶石之一第二經激發發光影像，其中該經激發第二發光影像已通過該第二二向色光束分離器及該第一二向色光束分離器；藉由相機電腦數位化該樣本寶石之該等經接收第一及第二發光影像；及藉由該相機電腦將樣本寶石台面(table)之該等經數位化影像發送至一電腦資料儲存器。在一些實例中，單獨地或組合地，該在一第一光源處產生該第一發光激發光束係藉由與該第一光源、第二光源及相機通信之一電腦觸發。在一些實例中，單獨地或組合地，該第一光源及該第二光源各自為長波UV光、短波UV光或寬頻UV光之一者。在一些實例中，單獨地或組合地，該等經數位化影像係一白光影像及由長波UV光激發之一螢光之一者。在一些實例中，單獨地或組合地，該等經數位化影像係由兩個不同短波UV光激發之一螢光及來自UV光之一磷光之一者。
在一些實例中，單獨地或組合地，系統及方法亦可包含藉由具有一處理器及一記憶體之一後端電腦分析該經儲存之經數位化影像以判定該樣本寶石是否為一天然鑽石、合成鑽石或並非鑽石。在一些實例中，單獨地或組合地，二向色光束分離器經組態以反射該第一光源之波長且使大於400 nm之波長通過。在一些實例中，單獨地或組合地，藉由該電腦基於該等經數位化影像定義不同發光特徵之色彩、亮度及衰減。在一些實例中，單獨地或組合地，藉由該電腦使用該等數位化影像來基於色彩、亮度及衰減以將天然鑽石與合成鑽石及鑽石模擬物區分開。
此處之用於寶石分析之系統及方法可包含：一光學佈局，其具有兩個光源，其中該等光源兩者經組態以照明一載物台，在一些實例中，單獨地或組合地，該兩個光源係不同波長；一俯視相機，其在該光學佈局中，該俯視相機經組態以捕捉該載物台上之一待分析寶石中之發光特徵之影像，在一些實例中，單獨地或組合地，該相機經組態以透過該第一光源所瞄準之一第一二向色光束分離器及該第二光源所瞄準之一第二二向色光束分離器觀看該載物台；一電腦，其與該至少兩個光源及相機通信，其中該相機經組態以使用預定義整合時間及相機增益以捕捉該載物台上之該待分析寶石之影像。在一些實例中，單獨地或組合地，該兩個不同光源係一紫外線(UV)發光二極體(LED)、雷射、一雷射驅動光源(LDLS)及氙閃光燈之至少一者。在一些實例中，單獨地或組合地，該電腦進一步經組態以使用該電腦之一外部觸發延遲或該相機之一內部觸發延遲以在該光源關閉之後在不同延遲時間捕捉一待分析寶石中之磷光發光特徵之影像。在一些實例中，單獨地或組合地，經數位化影像係一白光影像及由長波UV光激發之一螢光之一者。在一些實例中，單獨地或組合地，該等經數位化影像係由兩個不同短波UV光激發之一螢光及來自UV光之一磷光之一者。在一些實例中，單獨地或組合地，該第一光源及該第二光源各自為一長波UV光、短波UV光或寬頻UV光之一者。在一些實例中，單獨地或組合地，該電腦進一步基於該等經數位化影像組態，經組態以定義不同發光特徵之色彩、亮度及衰減。在一些實例中，單獨地或組合地，該電腦進一步經組態以使用該等經數位化影像來基於色彩、亮度及衰減以將天然鑽石與合成鑽石及鑽石模擬物區分開。在一些實例中，單獨地或組合地，第二二向色光束分離器反射/透射截止值短於第一二向色光束分離器反射/透射截止值。
此處之用於分析一寶石之系統及方法可包含：藉由一第一光源照明一載物台上之一寶石，其中第一照明瞄準一第一二向色光束分離器，該第一二向色光束分離器經組態以反射來自該第一光源之輻射使其通過一第二二向色光束分離器而至該載物台上之該寶石；藉由透過該第一二向色光束分離器及該第二二向色光束分離器瞄準該載物台上之該寶石之一相機接收一第一組影像；藉由一第二光源照明一載物台上之該寶石，其中該第二光源瞄準經組態以將來自該第二光源之輻射反射至該載物台上之該寶石之一第二二向色光束分離器；藉由透過該第一二向色光束分離器及該第二二向色光束分離器瞄準該載物台上之該寶石之該相機接收一第二組影像。在一些實例中，單獨地或組合地，該第一照明之波長在365 nm至400 nm之間。波長為385 nm。在一些實例中，單獨地或組合地，該第一光源係具有一帶通濾光片之一紫外線(UV)彩色發光二極體(LED)，且其中該第一組影像包含在長波UV光下之一寶石螢光回應之色彩及亮度。在一些實例中，單獨地或組合地，該第一組影像包含在介於0.5 ms與200 ms之間之照明整合時間下捕捉之三個影像。在一些實例中，單獨地或組合地，該第二光源係具有一濾光片之氙閃光燈，且其中該第二組影像包含在短波UV光下之一寶石螢光回應之色彩及亮度。在一些實例中，單獨地或組合地，該濾光片過濾227 nm或更小之波長。在一些實例中，單獨地或組合地，該第二組影像包含在50 ms、200 ms及500 ms之照明整合時間下捕捉之三個影像。在一些實例中，單獨地或組合地，該第二光源係具有一239 nm濾光片之氙閃光燈，且其中該第二組影像包含在另一UV波長下之一寶石螢光回應之色彩及亮度。在一些實例中，單獨地或組合地，該第二組影像包含在50 ms、200 ms及500 ms之照明整合時間下捕捉之三個影像。在一些實例中，單獨地或組合地，系統及方法包含：藉由該第二光源照明一載物台上之該寶石，其中該第二光源瞄準經組態以將來自該第二光源之輻射反射至該載物台上之該寶石之一第二二向色光束分離器；藉由透過該第一二向色光束分離器及該第二二向色光束分離器瞄準該載物台上之該寶石之該相機接收一第三組影像。在一些實例中，單獨地或組合地，該第二光源係一脈衝寬頻氙閃光燈，且其中該第三組影像包含在短波UV光下之一寶石之連續捕捉之磷光影像。在一些實例中，單獨地或組合地，該相機以50 ms量測捕捉影像。
交叉參考
本申請案係關於且主張2020年6月10日申請之美國臨時申請案第63/037,497號之優先權，該案之全文特此以引用的方式併入。
現將詳細參考實施例，在隨附圖式中繪示該等實施例之實例。在以下詳細描述中，闡述許多具體細節以便提供本文中呈現之標的物之一充分理解。但一般技術者將明白，可在無此等具體細節之情況下實踐標的物。此外，本文中描述之特定實施例係藉由實例提供且不應該用於限制特定實施例之範疇。在其他例項中，並未詳細描述熟知資料結構、時序協定、軟體操作、程序及組件以免不必要地使本文中之實施例之態樣不清楚。
概述
在一些實例中，可需要一個以上測試以判定一寶石是否係由聲稱由其製成之材料製成、係合成的且在實驗室製造，及/或係天然的且從地球開採。例如，一天然形成的鑽石可有84%之時間使用一長波UV螢光波長偵測到，且有14%之時間基於一短波UV螢光波長偵測到。甚至在此分析之後，約2%之天然鑽石仍將未被正確地偵測到。
此處之系統及方法可用於各種各樣的寶石(諸如放置於一台面、固持器及/或載物台上之一鑽石)之影像捕捉。一些實例利用一單一設置，該單一設置配備有光源、透鏡、相機、濾光片及寶石載物台之全部，以藉由使來自不同光源之不同光波長從二向色光束分離器通過而至寶石且透過相同二向色光束分離器捕捉經反射影像以進行分析，而產生及引導光且捕捉寶石之影像兩者。多二向色光束分離器配置容許利用多個光源，同時相同相機可在針對許多個不同樣本最小移動、改變或調整相機設備之情況下觀看多個寶石。此外，二向色光束分離器配置可產生均勻照明環境以進行分析。
可使用如本文中描述之設置或類似者採用各種方法以完成不同目標。一個例示性方法可使用此處描述之設置以篩選目標寶石(諸如鑽石)以判定寶石是否為合成的。另一例示性方法可使用此處描述之設置來分析寶石之經捕捉之經數位化像素化影像。此分析可用於偵測一天然鑽石上之鑽石過度生長且偵測一合成鑽石上之此過度生長之缺乏。在此等實例中，螢光影像之色彩可用於偵測過度生長。例如，在一實驗室中生長之一鑽石層可產生一紅色螢光而非來自一天然鑽石之藍色。再者，此一層可阻擋天然鑽石部分之生長圖案。可採用電腦演算法用於經數位化影像之此像素分析。此分析亦可包含經保存影像與新捕捉之影像之間之比較分析。上文或本文中描述之任何其他分析之任何組合可組合成如描述之一單一硬體配置。
發光實例
此處之系統及方法可用於首先將寶石樣本自動定位在成像系統之視場內，且接著在不同激發波長下捕捉並分析樣本之螢光及磷光色彩及亮度。系統可組合來自不同照明狀況之發光特徵以判定各個別樣本是否為一天然鑽石。
一白色可見光(諸如一白色發光二極體(LED))可用於產生用於樣本定位之影像以及識別各樣本之色彩分析之邊界。為了避免強反射斑點且更佳地表示寶石樣本之輪廓，可在光源與樣本之間使用一光漫射體以在樣本周圍產生一均勻照明。在一些實例中，淺光入射角可用於減少至相機之直接反射。
此處之方法可用於在任何數目個激發波長下(例如，在至少三個不同激發波長下)各別地量測寶石樣本以收集對應發光特徵，如所述。成像系統可在激發期間或之後偵測此等發光特徵，任何情況可視需要利用光及相機之時序。
螢光係一種類型之發光，其中光發射可在終止曝光之後立即停止。為了捕捉螢光，可藉由光源照明一樣本，其中該光源之波長與樣本之一已知吸收帶之一者重疊。由於螢光可具有一短時間尺度發射(其在激發之後在數奈秒內衰減)，故可需要持續地照明樣本以監督其螢光信號。為了防止激發光進入相機偵測器中且淹沒發射，光學濾光片可用於阻擋激發光及/或僅容許螢光信號進入至偵測器。
磷光係另一類型之發光，其中發射可甚至在終止曝光之後仍保持。為了捕捉磷光，可首先藉由光照明樣本，且相機感測器在終止曝光之後立即開始收集發射光以將磷光與激發光及螢光信號隔離。磷光之一個考量係其信號降級之速度/速率。監測此特徵之一個方式係在光源完全關閉之後收集連續量測且比較不同圖框之間之亮度比。
在各激發波長下，可使用多種相機設定(諸如整合時間、增益或相機延遲)以捕捉代表性發光色彩。可將色彩資訊轉換為色相、飽和度及/或亮度。可藉由來自色彩分析之亮度、相機之整合時間及/或相機延遲之組合計算亮度。可分析色彩及亮度資料以對發光特徵進行分類。
硬體設置實例
圖1展示可用於採用在圖2中描述之方法或在本文中以其他方式使用具有一成像透鏡之一彩色成像相機以收集寶石發光信號的設備之一例示性硬體設置100。在實例中，許多個組件部分可包含至一個整個單元中。此單元可包含兩個相機配置116、多個光源配置102、162、118、一寶石載物台108及如本文中描述之對應濾光片及透鏡。此之全部可具有與一電腦(諸如在圖8中描述但在圖1中未展示之電腦)通信之組件部分。以此方式，一單一系統可容置且能夠調整並命令如本文中描述之影像捕捉及照明以及光時序及影像捕捉時序，以更有效率地在可在分析寶石106時有用之各種照明狀況下捕捉寶石106，如本文中描述。
如圖1中展示，經發射光束120、164之焦點係配置於載物台108中/上之(若干)寶石106。操作者可簡單地將任何數目個樣本寶石106放置於固持器中或載物台108上以進行分析，且接著移動台面載物台108及/或系統100之其餘部分以觀看可配置於載物台108上或中之寶石106。在一些實例中，載物台108係具有使用人工控制抑或與一運算系統通信之各種馬達之任何者進行三維X、Y、Z移動及/或旋轉移動之能力的一平移載物台。圖1中之配置可容許快速地且容易地分析許多個樣本且大大簡化操作者之程序，操作者否則將必須裝載一新寶石106以一次一個地分析各不同寶石樣本。
為了導引激發波長均勻地照明樣本，已在系統實例中使用兩個二向色光束分離器130、140。在此處描述之系統中使用二向色光束分離器之一個優點係整體系統可比在不使用此一配置之情況下更緊湊。使用二向色光束分離器容許至寶石載物台108之(若干)入射光束120、164及來自寶石載物台108之影像128通過相同組件部分130、140，此最小化此一配置在一實驗室工作空間上佔據之空間量。此外，此配置紓解操作者之使用，相較於一分散系統，操作員可更容易操縱、攜帶、操控及/或重新配置一緊湊系統。
在此實例中，配置一相機110及成像透鏡112。在一些實例中，成像透鏡112可為一固定放大率成像透鏡、一微距透鏡(用於較少失真)、一遠心透鏡(用於長工作距離)、一可人工或電動調整放大率之成像透鏡(用於改變視場)。成像透鏡亦可包含人工或電動聚焦(諸如一數位單鏡反光相機(single-lens reflex camera) (DSLR))。
在一些實例中，一濾光片114配置於成像透鏡112前面。在一些實例中，濾光片114係一螢光濾光片。此一相機配置116可與本文中描述之其他經配置特徵一起容置於一單一外殼或結構中。在一些實例中，此相機配置116可為可調整的以調整焦距，其可為固定的或可自整體系統100移除。在一些實例中，相機配置116可經定位以觀看一載物台108平台、台面、固持器或其他寶石106支撐件。在一些實例中，一光源(諸如LED面板118)可包圍、部分包圍、接近載物台108、配置在載物台108下方及/或配置在載物台108附近，以便輔助照明可放置於其上或其中之寶石106。在一些實例中，載物台108可包含由玻璃、藍寶石、石英或可使光通過之其他材料製成之一透明蓋150。
在一些實例中，載物台108可包含相機116之視場設定於其上之一預先配置之區域。用於分析之樣本106可放置於載物台108上之此預先配置之區域中，藉此包含於相機116之視場中。
在一些實例中，相機配置116可經定位使得視場透過二向色光束分離器130包含寶石106載物台108。在一些實例中，兩個二向色光束分離器130、140可依序配置，使得相機配置116經定位使得視場通過兩個二向色光束分離器130、140及接著通過載物台108。可類似地配置任何數目個二向色光束分離器，諸如但不限於一個、兩個、三個(未展示)、四個(未展示)、五個(未展示)、六個(未展示)或更多個。此一配置可容許相機116透過任何數目個二向色光束分離器 (其等可反射不同波長之光朝向載物台108，如本文中描述)觀看載物台108及藉此觀看放置於載物台108上或其中之任何寶石。
二向色光束分離器130、140可用於反射特定光波長帶且容許其他光波長帶通過。在此等實例中，二向色光束分離器可經配置以反射來自相等數目個光源102、162之光。在此等實例中，可產生來自各自光源102、162之光120、164且光束經引導以從二向色光束分離器130、140反射且朝向寶石106載物台108。以此一方式，來自不同光源之光可反射朝向載物台108且藉此激發載物台108上之任何寶石106。在此一實例中，經激發光可往回行進通過兩個二向色光束分離器130、140且至相機116以進行成像。
(若干)二向色光束分離器140、130可針對在不同方向上偏光之光具有不同吸收係數，且可用於選擇性地使具有一小波長範圍之光通過而反射其他光。在一些實例中，第一分離器130可將長波UV光導引至樣本，其反射低於395 nm之波長且使高於400 nm之波長通過。在一些實例中，第二分離器140可將短波UV光導引至樣本，其反射低於260 nm之波長且使高於270 nm之波長通過。在此等實例中，一平均反射比可為約100:1，其可足以導引激發且中繼發光信號。在一些實例中，此經反射光之波長可在400 nm至700 nm之間。由於來自寶石106之經激發光可具有一特定波長(在400 nm至700 nm之間)，故其可通過(若干)二向色光束分離器140、130而非如原始深UV光束120、164般從其反射。
在一些實例中，二向色光束分離器130、140可反射具有小於300 nm之波長之光且容許具有大於300 nm之波長之光通過。在一些實例中，激發波長在10 nm與400 nm之間。
在一些實例中，第一光源102可為一紫外線(UV)發光二極體(LED)光源。在一些實例中，各種濾光片及透鏡可經配置以聚焦由光源102產生且經引導朝向二向色光束分離器130之光。在一些實例中，一長波UV濾光片122可配置於一第一透鏡104及一第二透鏡107之後。在一些實例中，可使用一單一透鏡104。在一些實例中，可不使用分離透鏡。
在使用兩個二向色光束分離器之實例中，可協調兩個二向色光束分離器之間之關係。在此等實例中，下二向色光束分離器140之反射/透射截止值可短於上二向色光束分離器130。
在其中指定濾光片之實例中，下二向色光束分離器140之截止可短於350 nm。此意謂短於350 nm將被反射且長於350 nm將通過。在一些實例中，可使用一325 nm截止。在此等實例中，第一光源102 LED可在350 nm與410 nm之間。在一些實例中，可使用一385 nm光源。
此設計使激發波長及發光信號之路徑平行，此可忽略歸因於相機110與光源102、162之間之角度之亮度偏差。
在使用一光源濾光片166之實例中，可使用多個不同濾光片。在此等實例中，一個濾光片可為一227 nm短通濾光片，其他濾光片係一239 nm帶通濾光片。可使用此等或其他濾光片之任何組合。在一些實例中，一227 nm濾光片可由短於227 nm且阻擋從200至780 (惟通帶除外)之任何短通或帶通濾光片替換。在一些實例中，一239 nm濾光片可由具有在227與250之間之通帶且阻擋從200至780 (惟通帶除外)之一濾光片替換。
在一些實例中，第二光源162可為氙(Xe)閃光燈。在一些實例中，第二光源可經配置具有一濾光片166，由第二光源162產生之光束164可透過濾光片166引導朝向二向色光束分離器140且朝向寶石106載物台108。在一些實例中，一透鏡163可放置於第二光源162與濾光片166之間。在一些實例中，濾光片166可為一可移除短波UV，在一些實例中，其可為一227 nm短通濾光片，在一些實例中，其可為一239 nm帶通濾光片，且在一些實例中，可不使用濾光片。
應注意，一UV LED光源、一LED光源及氙閃光燈以及具有在350 nm與410 nm之間之波長之雷射並非可利用之僅有光源。一UV LED及氙閃光燈之實例僅為非限制性實例。其他種類之光源可以任何數目且以任何順序與對應二向色光束分離器一起配置。在一些實例中，光源102係一雷射驅動光源(LDLS)。在一些實例中，光源102可為氚燈。在一些實例中，光源102可為一224.3 nm HeAg雷射。在一些實例中，一LDLS或HeAg雷射可替換氙閃光燈162作為第二光源。
在一些實例中，一電腦系統與光系統通信。在此等實例中，電腦可控制通電之時序，或打開抑或關閉光源102、162以在不同時間引導光之不同組合朝向載物台108且藉此照明/激發可放置於該處之寶石106。接著，相機116可捕捉由寶石106發射之經激發光128，經激發光128往回行進通過兩個二向色光束分離器140、130而朝向相機透鏡112及影像捕捉相機110。
無論多少分離光束經引導朝向寶石106載物台108，其等皆可激發128且往回向上行進通過二向色光束分離器140、130 (無論多少經配置)且通過濾光片114 (若存在一個)、相機透鏡112及影像捕捉相機110。
此容許寶石反射之光束128繼續相機配置116及/或至一選用鏡(未繪製)且接著至相機配置116。相機透鏡112可有助於縮小經反射光128之束斑以進行更佳分析。在一些實例中，經反射光128可為來自(若干)樣本106之任何光，例如，經反射、經透射或經發射光。在白光下，128可為經反射或經透射光。在光源102或162下將為經反射、經透射及經發射光，但來自光源102及162之經反射光將藉由濾光片114及/或光束分離器阻擋。相機110可為一光敏彩色相機。在一些實例實施例中，一額外濾光片114可放置於相機110之透鏡112之前。在此等實例中，額外濾光片114可增強一寶石螢光影像之圖案或特徵之對比度。額外濾光片114可為一長通濾光片、一帶通濾光片、一短通濾光片及一偏光敏感(一偏光器及波板之組合)濾光片之任一者或組合。
任何數目個濾光片114、122、166可以任何組合及排列配置於系統100上。在一些實例中，濾光片114、122、166可為任何種類之濾光片，包含但不限於僅容許深UV光通過之一深UV濾光片，在一些實例中，一偏光敏感濾光片、一偏光器及一波板之一組合(其增強一寶石影像中之圖案或特徵之對比度)。
為了進一步隔離經反射激發信號與發光信號，一長通濾光片114可放置於成像相機110前面以僅容許長於410 nm之波長通過且接著由成像相機110收集。在一些實例中，濾光片114可為用於在短波UV螢光量測期間過濾光且在磷光量測期間經移除以增加磷光信號之亮度的一可移除短波UV濾光片。
此外，在一些實例中，包圍載物台108或以其他方式在載物台108附近之LED光面板118亦可用於照明寶石106。在一些實例中，118可為白光LED，其可涵蓋自400 nm至700 nm之波長。白光LED之色溫可在2,800K至6,500K之間，且在一些實例中，係5,000K。演色指數(CRI)值可從80至98。在一些實例中，可使用具有CRI ＞ 90之白色LED。
接著，此相機110可數位地接收及/或捕捉(若干)寶石106之經激發影像以進行分析，如本文中描述。以此一方式，相機成像系統110可藉由自動控制光源102、162且在激發下或之後量測影像而依序收集/捕捉一白光影像、任何長波螢光影像、任何短波螢光影像及/或磷光影像。可自螢光及磷光影像計算代表性色彩及亮度，如本文中描述。此等發光特徵可一起用於從天然鑽石篩選出合成鑽石及鑽石模擬物。
此一影像可包含表示寶石螢光影像之彩色像素化資料，如本文中描述。相機110可包含(例如)如圖7及圖8中描述之電腦組件且亦可與如本文中描述之其他電腦組件通信，以用於定時相機影像捕捉、處理像素化數位影像，用於保存、儲存、發送及/或以其他方式分析或操縱寶石台面之像素化數位影像。
時序實例
使用圖1之設置，可在特定預計時間在各種各樣的光狀況下捕捉寶石之各種各樣的影像。在一些實例中，此等影像捕捉之時序及光照明之時序可藉由一電腦系統程式使用各種演算法、程式及/或指令來編排(orchestrate)。圖2及圖3展示可藉由系統及相關電腦使用以定時照明及影像捕捉之時序演算法之實例。
例如，在一些情境中，寶石之分析可利用激發樣本寶石之經引導輻射，且結果係寶石展現一螢光、磷光或其他可見或可辨別特性。激發可隨著時間改變且可依取決於激發輻射之量及持續時間之一速率衰減。由於寶石之分析可依賴於在其最高激發點或接近其最高激發點處捕捉之寶石之一影像而非經引導激發輻射本身之一影像，故激發應用及相機影像捕捉兩者之時序可影響分析。因此，可判定照明及相機影像捕捉兩者之時序且接著將其應用於一樣本以進行分析。
在一個此實例中，將一UV光施加至一樣本寶石，且當經激發時，寶石開始展現發光。UV激發光不意欲被捕捉在相機影像中，此係因為在UV激發光打開之情況下對寶石進行之一分析可更改分析。再者，當關閉UV激發光時，寶石可發射一螢光但螢光發射開始隨著時間衰減為磷光。因此，在不同分析實例中，可定時影像捕捉，使得其不直接捕捉UV激發光，而是在螢光在UV激發光被關閉之後開始衰減時之儘可能高之一點處捕捉展現螢光之寶石。再者，在此等實例中使用之各種相機成像設備可在經觸發與影像捕捉之間具有其等自身之滯後時間。在下文更詳細描述激發照明及影像捕捉之此時序及對準。
在一些實例中，可自在一特定信號範圍內之一系列量測選取一代表性色彩及亮度以避免低信雜比信號或使感測器飽和之強信號。過低及過強信號兩者可偏離色彩值。色彩分析中之亮度及來自相機之原始紅色、綠色及藍色像素值之組合可用於選擇代表性色彩。可藉由在過濾出明顯灰塵及不均勻色彩元素之後平均化各樣本中之色彩資料而計算發光色彩。
用於發光量測之第一激發波長可在長波UV範圍內，視情況自365 nm至400 nm，且在一些實例中，係385 nm。光源可為一紫外線(UV)彩色LED，其使用帶通濾光片來阻擋可見光分量且使用透鏡來控制束斑。相機可用於在UV光曝光期間以不同整合時間設定捕捉數個影像，以便用從微弱至非常強之發光信號覆蓋寶石。例如，可使用五個不同整合時間，諸如0.5 ms、2 ms、10 ms、50 ms及200 ms。在一些實例中，可使用在自0.5 ms至200 ms之範圍內之整合時間。來自影像之色彩及亮度可表示在長波UV光下之一寶石之一螢光回應。
第二激發波長可在自200 nm至230 nm之短波UV範圍內。光源可為由一帶通或短通濾光片(視情況227 nm或更小)濾光之氙閃光燈。相機可用於在UV光曝光期間以不同整合時間設定捕捉數個影像，以便用從微弱至非常強之發光信號覆蓋寶石。例如，可使用三個不同整合時間，諸如50 ms、200 ms及500 ms。在一些實例中，可使用從50 ms至500 ms之整合時間。來自影像之色彩及亮度可表示在短波UV光下之一寶石之一螢光回應。
一個選用激發波長在自230 nm至250 nm之短波UV範圍內。光源可為由一帶通濾光片(視情況239 nm)濾光之氙閃光燈。相機可用於在UV光曝光期間以不同整合時間設定捕捉數個影像，以便用從微弱至非常強之發光信號覆蓋寶石。例如，可使用三個不同整合時間，諸如50 ms、200 ms及500 ms。在一些實例中，來自影像之色彩及亮度表示在另一短波UV光下之寶石之螢光回應。
最後激發波長可為包含具有自例如200 nm至250 nm之波長之短波UV分量之一脈衝寬頻光。光源可為氙閃光燈或其他光源。一電觸發信號產生器可用於準確地控制光源激發樣本之長度及相機開始連續捕捉磷光影像時之時間。在一些實例中，此觸發信號可來自一電腦化程式。光源之長度可經選擇以最大化來自高溫高壓處理之CVD實驗室生長鑽石之磷光且最小化來自高溫高壓(HPHT)實驗室生長鑽石之磷光。一固定觸發延遲時間可應用於相機以在光源完全關閉或無法藉由相機偵測之後開始連續量測。各連續量測可具有相同整合時間及增益設定。在一個非限制性實例中，一整合時間可為50 ms，且量測之數目可為三、四或五。可自連續影像之一者計算滿足信號範圍要求之適當色彩。來自影像之色彩及亮度可表示磷光回應。最後，不同磷光影像之間之亮度比可表示磷光信號之回應時間。
圖2描繪詳述本文中描述之系統及方法可如何在變化光狀況下且在藉由各種照明源激發之後捕捉寶石影像以進行分析之實例的一例示性流程圖。
如在圖2中可見，可同步光源及相機使得相機在預先判定光設置遞送用於寶石分析之一特定光環境及/或能夠捕捉寶石之激發時之特定時間捕捉影像。在實例中，白光可為具有在400 nm與700 nm之間之波長之光，長波UV LED光可在350 nm與410 nm之間，且氙光可在200 nm與900 nm之間。在一些實例中，濾光片可過濾低於/高於227 nm波長之光。在一些實例中，不同光源可以此處之任何組合或以其他方式被使用，氙、LED及白色LED之實例僅為實例且不旨在為限制性。
在此實例中，首先，光源關閉全部光202且相機捕捉黑暗背景212。
接著，光源打開白色LED光220且相機捕捉白光影像222。
接著，光源打開短通385 nm LED光230且相機以不同整合時間捕捉長波UV螢光影像232。
接著，光源打開具有227濾光片之氙閃光燈240且相機以不同整合時間捕捉短波UV螢光影像242。
接著，光源打開具有239 nm濾光片之氙閃光燈243且相機以不同整合時間捕捉短波UV螢光影像244。
接著，光源打開不具有濾光片之氙閃光燈250。
圖3展示另一例示性時序圖，其中二進位數位信號被展示為一運算系統、一照明系統與一相機系統之間及當中之通信。歸因於一光發射器(諸如氙閃光燈)之回應時間，為了用相機在預定狀況下(諸如當樣本寶石在藉由光源激發之後展現磷光時)捕捉影像，電腦化時序可經程式化至系統中用於光打開/關閉以及相機捕捉及持續時間兩者。在一些實例中，在照明源打開時捕捉樣本寶石之一影像可能並非有用的，而是在接近光源關閉之時間捕捉以免捕捉光源本身，但寶石之激發顯示磷光發射。且由於此磷光可隨著時間衰減，故可定時影像捕捉以進行一具體判定之分析。在一些實例中，每10 ms (0.01秒)設定觸發且使燈完全通電及/或斷電及/或自一完全通電狀態衰減至一完全斷電狀態耗費20.6 µs。由於此滯後時間，各種觸發及等待時間可經程式化至系統中以捕捉分析所需之影像。
以一個時序實例304開始，觸發一係來自電腦系統之供光源306打開之一觸發信號。當觸發一變高322時，光源306脈衝啟動320。接著，光源脈衝啟動324、326、328達與光源觸發304為高322之時間一樣長。時序實例可僅用於磷光量測(圖2，250及260)中。當光打開時，其他螢光及白光量測捕捉影像。
在一些實例中，光源打開達大約500毫秒(ms)。在一些實例中，時間係大約50個脈衝。在一些實例中，光源經通電達10 ms至10,000 ms。
為了使相機在正確狀況下捕捉一影像，在激發光關閉但寶石之衰減仍高或儘可能高之情況下，影像捕捉之時序可與光源啟動及撤銷對準，如展示。
因此，當觸發一時，自電腦系統發送至光源之觸發從高變低330以關閉光源，且最後光源脈衝328發生，在一些實例中，在發送第二觸發信號340之前，大約130 µs之一等待時間發生332，自電腦系統至相機之觸發308變高340。在一些實例中，等待時間可經程式化為130 µs。在一些實例中，等待時間可經程式化為在0與1000 µs之間。供相機310對第二觸發308信號變高340作出回應342之回應時間係約幾µs 344。一旦打開，相機310便運用多個連續50 ms量測捕捉影像350。在一些實例中，相機310運用50 ms量測捕捉影像350。在一些實例中，相機310運用1 ms至1000 ms之間之量測捕捉影像350。接著，此等經捕捉磷光影像用於本文中描述之分析方法步驟中。
硬體校準實例
在一些實例中，校準本文中揭示之硬體可為有用的。在此等實例中，圖1之全部光源102及162可用於產生等於或大於由成像系統116提供之視場之束斑。可藉由移動透鏡104、107或光源102、162之位置以更接近或遠離寶石樣本106 (距樣本之相對距離)而調整束斑。若視場小於成像系統，則可僅使用全視場之部分。成像系統可需要聚焦於樣本106上，或樣本影像可需要合理地清晰。若樣本失焦，則系統可調整載物台之垂直(Z)位置。使用具有已知發光特徵之樣本來校準相機設定，包含整合時間、相機增益及如圖3之332中描述之初始觸發延遲。
例示性分析步驟
使用此處之系統及方法，一旦如所述般捕捉影像，便可進行其等之一分析以判定寶石色彩，此可包含使用本文中描述之分析步驟將R、G、B轉換為色相、飽和度及用於色彩分析之值。在一些實例中，可分析由相機捕捉之在不同光狀況下展現不同激發特性之寶石之像素化影像，包含色相、飽和度及/或亮度之分析以作出一色彩判定及/或藉此作出寶石是否為天然或非天然之一判定。
例如，可將影像像素之各者之紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)值轉換為色相(以自0至360°之一尺度)；飽和度(以自0至100%之一尺度)；及亮度(以自0至100%之一尺度) (亦稱為「HSL」)。在一些實例中，偵測器飽和度係應避免之255之R、G、B。
在一些實例中，當一像素接收多於255個計數之信號時，其達到其最大值。以此一方式，甚至接收更多信號不會增加讀數。此一飽和情境可產生一錯誤色彩(色相、飽和度及亮度)。
針對磷光影像捕捉，在一些實例中，可利用具有適當整合時間/相機延遲之影像之一選取。在一些實例中，可設定亮度影像之一臨限值，使得低於該預定臨限值之任何影像被視為無信號且不用於分析中。在一些實例中，可利用磷光及/或螢光之HSL值。在一些實例中，基於HSL值及對應整合時間/相機延遲之分析可用於篩選寶石，判定其等是否為天然的或非天然的及/或其等色彩。圖4展示具有自所展示之四個樣本中之右上側樣本450取得之不同HSL值之相同寶石分組之實例，例如，402具有一H：39.7；S：58.6，L：6.85；時間0.5 ms。例如，404具有一H：37.8；S：53.4；L：22.3，及時間：2 ms。例如，406具有L＞50之一臨限值，例如，408具有一H：50.8；S：97.9；L：69.5；及時間：10 ms。例如，410具有一H：0；S：0；L：100；及時間：50 ms。例如，412具有一H：0；S：0；L：100；及時間：200 ms。使用此分析，可選擇一L臨限值。在一些實例中，樣本中之寶石之一者可經確定優先級或經分析以輔助L臨限值406選擇。
例如，在藉由本文中描述之系統及方法捕捉全部影像之後，可以特定序列分析影像以使其等通過作為天然寶石，或提交(refer)其等以進行更多測試，因為可能並非天然寶石。可進行像素化數位化影像之影像分析作為與可用作通過/失敗準則之實例之預定實例及/或臨限值之比較。
下文係可在此處之系統及方法中使用以進行分析之一個例示性協定。在此等實例中，高壓及高溫(HPHT)處理之化學氣相沈積(CVD)合成鑽石可具有強且快速降級之磷光信號。磷光影像之第一圖框可具有「亮度」值之中間位準。磷光信號可快速降級，且在第四及第五圖框中可能不可偵測。此類型之樣本具有接近黃綠色之色彩，其中其色相值係約100。
CVD合成鑽石可展示可偵測且快速降級之磷光信號。信號在第一圖框中可為弱的且在其他圖框中不可偵測。此類型之樣本具有接近橙紅色之色彩，其中其色相值係約0。
玻璃鑽石模擬物可展示兩種類型之磷光信號。第一類型可具有非常強但快速降級之磷光信號。磷光影像之第一圖框可具有非常高的「亮度」值但其在其他圖框中可變得不可偵測。此類型之樣本可具有接近航空藍(aero blue)之色彩，其中其色相值接近150。其他類型之玻璃磷光特徵類似於CVD合成鑽石。
圖5展示如本文中描述之磷光影像捕捉之一實例，其展示其中可需要提交可疑磷光結果之實例。在實例中，展示HPHT合成鑽石。HPHT合成鑽石具有非常強且緩慢降級之磷光信號。磷光影像之第一圖框通常具有非常高的「亮度」值。可應用長持續磷光信號，且結果在第一磷光影像502中係一高亮度，在下一磷光影像504中小一些，在下一磷光影像506中小一些，在下一磷光影像508中小一些。甚至第五圖框磷光影像510仍可具有相當高的「亮度」值。此類型之樣本具有接近水藍色之色彩，其中其色相值接近180。應提交具有可疑短波UV激發螢光特徵之樣本以進行進一步測試。
HPHT處理之CVD合成鑽石可在短波UV下具有中間亮度綠色螢光信號。色相值係約100。CVD合成鑽石可在短波UV下具有中間亮度橙色螢光信號。色相值係約30。立方氧化鋯(CZ)可在短波UV下具有弱亮度藍色螢光信號。信號可在239 nm激發下比在227 nm激發下更強。色相值可為約210。
第三，可使具有天然鑽石長波或短波UV激發螢光特徵之樣本通過作為天然鑽石。天然鑽石可展示具有接近220之色相值及高於35之「飽和度」值之藍色螢光。一些天然鑽石可展示具有介於35與325之間之色相值之強黃色或白色螢光。所需整合時間通常等於或短於50 ms。一些天然鑽石可在長波UV下展示非常弱的或淺色的螢光但在短波UV激發下展示可偵測藍色螢光。色相值可在190與230之間，其中飽和度高於30。在一些實例中，應提交無法藉由上述群組之一者分類之樣本以進行進一步測試。
可添加額外激發波長以更佳地識別特定類型之樣本。例如，立方氧化鋯在240 nm激發下比在低於227 nm激發下展示更強特性螢光，而具有弱短波UV螢光之鑽石可對此波長惰性且不展示螢光。
成像系統之處理器件可藉由自動定位各寶石樣本之位置且決定樣本是否為一天然鑽石或應經提交以進行進階測試而概括結果。樣本定位亦可藉由使用者透過選擇或剪切白光影像中之所關注區域而達成。最終結果可藉由與相機系統通信之一電腦分析且可顯示於一螢幕上。
圖6展示一例示性流程圖，該例示性流程圖展示用於進行天然判定之一組此例示性方法步驟。在描繪方法步驟之流程圖中，首先602磷光分析：偵測可疑色彩及信號衰減速度(藉由使用在不同延遲時間之信號之比)；若失敗，則604提交以進行進一步分析。樣本可能為HPHT、CVD、玻璃或其他樣本。若通過，則移動至下一步驟606短波UV螢光分析：偵測可疑色彩及亮度。若失敗，則608提交以進行進一步分析。樣本可能為HPHT、CVD、玻璃、CZ或其他樣本。若通過，則移動至下一步驟610，長波UV螢光分析：偵測可疑色彩及亮度。若失敗，則612提交以進行進一步分析。樣本可能為CVD或其他樣本。若通過，則移動至下一步驟614長波及短波UV螢光分析：偵測天然鑽石色彩及亮度。若失敗，則616提交以進行進一步分析。若通過，則移動至下一步驟，其係一天然鑽石618。
網路實例
在圖7中展示此處可利用之一網路運算配置之一實例。在圖7中，用於處理來自相機(圖1中之112)之影像之電腦702可產生資料，該資料包含經捕捉影像之像素資料。電腦702可為單獨或組合之任何數目個種類之電腦，諸如包含在相機本身、光源本身及/或與相機及/或光電腦組件通信之另一電腦配置內，及在一些實例中包含在載物台馬達及/或相機透鏡馬達內的電腦，包含但不限於一膝上型電腦、桌上型電腦、平板電腦、平板手機、智慧型電話或用於處理及傳輸數位化資料之任何其他種類之器件。此一電腦702可用於控制一相機780及/或光產生器件790，如本文中描述。在圖8中描述電腦702、額外或替代實例。
返回至圖7，用於系統之任何態樣之電腦資源可以網路或分散式格式駐留在網路720上。此外，針對像素化影像自任何一個電腦702捕捉之資料可經傳輸至一後端電腦730及相關聯資料儲存器732以供保存及分析。在一些實例中，藉由運用相關聯路由器及集線器之一蜂巢式或WiFi傳輸，傳輸可為無線710。在一些實例中，傳輸可透過一有線連接712。在一些實例中，傳輸可透過一網路(諸如網際網路720)而至後端伺服器電腦730及相關聯資料儲存器732。在後端伺服器電腦730及相關聯資料儲存器732處，像素化影像資料可經儲存、經分析、與先前儲存之影像資料比較以進行匹配或任何其他種類之影像資料分析。在一些實例中，影像資料之儲存、分析及/或處理可在原始影像捕捉中所涉及之電腦702處完成。在一些實例中，資料儲存、分析及/或處理可在本端電腦702與一後端運算系統730之間分離。網路電腦資源730可容許利用比以其他方式在本端電腦702處可用之資料處理功率更多之資料處理功率。以此一方式，影像資料之處理及/或儲存可卸載至在網路上可用之運算資源。在一些實例中，網路電腦資源730可為一雲端基礎設施中之虛擬機。在一些實例中，網路電腦資源730可藉由一雲端基礎設施跨許多個電腦資源散佈。一單一電腦伺服器730之實例不旨在為限制性的且僅為可藉由本文中描述之系統及方法利用之一運算資源之一個實例。
例示性電腦器件
如描述，任何數目個運算器件可經配置至本文中描述之系統之各種組件部分中或與本文中描述之系統之各種組件部分連接。例如，相機系統可包含其等自身之運算系統，照明系統可包含其等自身之運算系統，可使用運算系統收集、儲存及分析來自相機影像之資料。此等系統可在本端且與在本文中且在圖7中描述之系統直接連接。在一些實例中，一些運算資源可經由一網路網路連結或通信，使得其等不必要與本文中描述之光學系統共置。在任何情況中，此處使用之運算系統之任何者可包含諸如圖8中描述之組件部分之組件部分。
圖8展示可用於本文中描述之系統及方法中之一例示性運算器件800。在例示性電腦800中，一CPU或處理器810藉由一匯流排或其他通信812與一使用者介面814通信。使用者介面包含一例示性輸入器件816，諸如一鍵盤、滑鼠、觸控螢幕、按鈕、操縱桿或(若干)其他使用者輸入器件。使用者介面814亦包含一顯示器件818，諸如一螢幕。圖8中展示之運算器件800亦包含與CPU 810及其他組件通信之一網路介面820。網路介面820可容許運算器件800與其他電腦、資料庫、網路、使用者器件或任何其他能夠運算之器件通信。在一些實例中，通信方法可透過WiFi、蜂巢式、低功耗藍芽(Bluetooth Low Energy)、有線通信或任何其他種類之通信。在一些實例中，例示性運算器件800包含亦與處理器810通信之周邊設備824。在一些實例中，周邊設備包含用於通信之天線826。在一些實施例中，周邊設備824可包含相機設備828。在一些例示性運算器件800中，一記憶體822與處理器810通信。在一些實例中，此記憶體822可包含用於執行軟體之指令，諸如一作業系統832、網路通信模組834、其他指令836、應用程式838、用於數位化影像840之應用程式、用於處理影像像素842之應用程式、資料儲存器858、資料(諸如資料表860、交易日誌862、樣本資料864、加密資料870或任何其他種類之資料)。
結論
如本文中揭示，與本實施例一致之特徵可經由電腦硬體、軟體及/或韌體實施。例如，本文中揭示之系統及方法可以各種形式體現，包含例如一資料處理器(諸如亦包含一資料庫之一電腦)、數位電子電路、韌體、軟體、電腦網路、伺服器或其等之組合。此外，雖然一些經揭示實施方案描述特定硬體組件，但與本文中之創新一致之系統及方法可用硬體、軟體及/或韌體之任何組合實施。此外，本文中之創新之上文提及之特徵及其他態樣及原理可在各種環境中實施。此等環境及相關應用可經特別建構以根據實施例執行各種常式、程序及/或操作，或其等可包含藉由程式碼選擇性地啟動或重新組態以提供必要功能性之一通用電腦或運算平台。本文中揭示之程序不固有地與任何特定電腦、網路、架構、環境或其他裝置相關，且可藉由硬體、軟體及/或韌體之一適合組合實施。例如，各種通用機器可與根據實施例之教示撰寫之程式一起使用，或建構用於執行所需方法及技術之一專用裝置或系統可更方便。
本文中描述之方法及系統之態樣(諸如邏輯)可實施為程式化至多種電路之任何者中之功能性，該等電路包含可程式化邏輯器件(「PLD」)，諸如場可程式化閘陣列(「FPGA」)、可程式化陣列邏輯(「PAL」)器件、電可程式化邏輯及記憶體器件及基於標準胞元之器件，以及特定應用積體電路。用於實施態樣之一些其他可能性包含：記憶體器件、具有記憶體(諸如EEPROM)之微控制器、嵌入式微處理器、韌體、軟體等。此外，態樣可體現於微處理器中，該等微處理器具有基於軟體之電路仿真、離散邏輯(順序及組合)、定製器件、模糊(神經)邏輯、量子器件及上述器件類型之任何者之混合。基礎器件技術可以多種組件類型提供，例如，金屬氧化物半導體場效電晶體(「MOSFET」)技術(像互補金屬氧化物半導體(「CMOS」))、雙極技術(像射極耦合邏輯(「ECL」))、聚合物技術(例如，矽共軛聚合物及金屬共軛聚合物-金屬結構)、混合類比及數位等。
應注意，本文中揭示之各種邏輯及/或功能可在其等行為、暫存器傳送、邏輯組件及/或其他特性方面使用硬體、韌體及/或作為體現於各種機器可讀或電腦可讀媒體中之資料及/或指令之任何數目個組合來實現。此等經格式化資料及/或指令可體現在其中之電腦可讀媒體包含但不限於呈各種形式之非揮發性儲存媒體(例如，光學、磁性或半導體儲存媒體)，及可用於透過無線、光學或有線傳訊媒體傳送此等經格式化資料及/或指令之載波，或其等之任何組合。此等經格式化資料及/或指令藉由載波傳送之實例包含但不限於經由網際網路及/或其他電腦網路經由一或多個資料傳送協定(例如，HTTP、FTP、SMTP等)之傳送(上傳、下載、電子郵件等)。
除非上下文另有明確要求，否則在整個描述及發明申請專利範圍中，字詞「包括(comprise/comprising)」及類似者應被理解為包含性意義而非排他性或窮舉性意義；即「包含但不限於」之意義。使用單數或複數之字詞亦分別包含複數或單數。另外，字詞「在本文中」、「在下面」、「上文」、「下文」及具有類似意思之字詞指代本申請案整體而非本申請案之任何特定部分。當關於兩個或更多個品項之一清單使用字詞「或」時，該字詞涵蓋字詞之全部以下解釋：清單中之品項之任何者、清單中之全部品項及清單中之品項之任何組合。
雖然描述之特定目前較佳實施方案已在本文中具體描述，但熟習描述所屬領域之技術者將明白，可進行本文中展示且描述之各種實施方案之變動及修改而不脫離實施例之精神及範疇。因此，實施例旨在僅限於適用法規所要求之範圍。
本實施例可以方法及用於實踐該等方法之裝置之形式體現。本實施例亦可以體現於有形媒體(諸如軟碟、CD-ROM、硬碟機或任何其他機器可讀儲存媒體)中之程式碼之形式體現，其中當程式碼經載入至一機器(諸如一電腦)中且藉由該機器執行時，機器成為用於實踐實施例之一裝置。本實施例亦可呈程式碼之形式，例如無論是儲存於一儲存媒體中、載入至一機器中及/或藉由一機器執行或經由某一傳輸媒體(諸如經由電配線或纜線、透過光纖或經由電磁輻射)傳輸，其中當程式碼經載入至一機器(諸如一電腦)中且藉由該機器執行時，機器成為用於實踐實施例之一裝置。當實施於一通用處理器上時，程式碼段與處理器組合以提供與特定邏輯電路類似操作之一獨有器件。
軟體儲存於一機器可讀媒體中，該機器可讀媒體可採取許多形式，包含但不限於一有形儲存媒體、一載波媒體或實體傳輸媒體。非揮發性儲存媒體包含例如光碟或磁碟，諸如任何(若干)電腦或類似者中之儲存器件之任何者。揮發性儲存媒體包含動態記憶體，諸如此一電腦平台之主記憶體。有形傳輸媒體包含同軸電纜；銅線及光纖，包含包括一電腦系統內之一匯流排之導線。載波傳輸媒體可採取電或電磁信號或聲或光波(諸如在射頻(RF)及紅外線(IR)資料通信期間產生之聲或光波)之形式。因此，電腦可讀媒體之常見形式包含例如：磁碟(例如，硬碟、軟碟、軟性磁碟)或任何其他磁性媒體、一CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光學媒體、任何其他實體儲存媒體、一RAM、一PROM及EPROM、一FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片、輸送資料或指令之一載波、輸送此一載波之纜線或鏈路，或一電腦可自其讀取程式設計碼及/或資料之任何其他媒體。可在將一或多個指令之一或多個序列載送至一處理器以供執行時涉及許多此等形式之電腦可讀媒體。
為了說明之目的，已參考特定實施例描述前述描述。然而，上文之闡釋性論述不旨在為窮舉性的或將實施例限於所揭示之精確形式。鑑於上文教示，許多修改及變動係可行的。選取且描述實施例以便最佳說明實施例之原理及其實際應用，以藉此使其他熟習此項技術者能夠以如適合所審慎考慮之特定使用之各種修改最佳利用各項實施例。
100:硬體設置/系統 102:光源配置/第一光源 104:第一透鏡 106:寶石/樣本 107:第二透鏡 108:寶石載物台 110:相機/相機成像系統 112:成像透鏡/相機透鏡 114:濾光片 116:相機配置/相機/成像系統 118:光源配置/發光二極體(LED)面板/發光二極體(LED)光面板 120:經發射光束/入射光束/光/原始深UV光束 122:長波紫外線(UV)濾光片 128:影像/經激發光/寶石反射之光束/反射光 130:二向色光束分離器/組件部分/第一分離器 140:二向色光束分離器/組件部分/第二分離器 150:透明蓋 162:光源配置/第二光源/氙閃光燈 163:透鏡 164:經發射光束/入射光束/光/原始深UV光束 166:光源濾光片 202:光源關閉全部光 212:相機捕捉黑暗背景 220:光源打開白色LED光 222:相機捕捉白光影像 230:光源打開短通385 nm LED光 232:相機以不同整合時間捕捉長波UV螢光影像 240:光源打開具有227濾光片之氙閃光燈 242:相機以不同整合時間捕捉短波UV螢光影像 243:光源打開具有239 nm濾光片之氙閃光燈 244:相機以不同整合時間捕捉短波UV螢光影像 250:光源打開不具有濾光片之氙閃光燈/磷光量測 260:磷光量測 304:時序實例/光源觸發 306:光源 308:自電腦系統至相機之觸發/第二觸發 310:相機 320:脈衝啟動 322:變高 324:脈衝啟動 326:脈衝啟動 328:脈衝啟動/最後光源脈衝 330:從高變低 332:等待時間發生 340:第二觸發信號/變高 342:回應 344:回應時間 350:捕捉影像 402:實例 404:實例 406:實例/L臨限值 408:實例 410:實例 412:實例 450:樣本 502:第一磷光影像 504:磷光影像 506:磷光影像 508:磷光影像 510:第五圖框磷光影像 602:磷光分析：偵測可疑色彩及信號衰減速度 604:提交以進行進一步分析 606:步驟 608:提交以進行進一步分析 610:步驟 612:提交以進行進一步分析 614:步驟 616:提交以進行進一步分析 618:天然鑽石 702:電腦 710:無線 712:有線連接 720:網路/網際網路 730:後端電腦/後端伺服器電腦/後端運算系統/網路電腦資源/電腦伺服器 732:資料儲存器 780:相機 790:光產生器件 800:運算器件/電腦 810:處理器 812:通信 814:使用者介面 818:顯示器件 820:網路介面 822:記憶體 824:周邊設備 826:天線 828:相機設備 832:作業系統 834:網路通信模組 836:指令 838:應用程式 840:數位化影像 842:處理影像像素 858:資料儲存器 860:資料表 862:交易日誌 864:樣本資料 870:加密資料
為了更佳理解在本申請案中描述之實施例，應結合以下圖式參考下文之[實施方式]，其中在圖各處，相同元件符號指代對應部分。
圖1係根據本文中描述之某些態樣之一例示性分析系統之一繪示；
圖2係根據本文中描述之某些態樣之一例示性流程圖之一繪示；
圖3係根據本文中描述之某些態樣之一例示性時序圖之一繪示；
圖4係展示根據本文中描述之某些態樣之多個照明實例之一實例；
圖5係展示根據本文中描述之某些態樣之多個照明實例之另一實例；
圖6係根據本文中描述之某些態樣之另一例示性流程圖之一繪示；
圖7係根據本文中描述之某些態樣之一例示性網路系統之一繪示；及
圖8係根據本文中描述之某些態樣之一例示性電腦系統之一繪示。
100:硬體設置/系統
102:光源配置/第一光源
104:第一透鏡
106:寶石/樣本
107:第二透鏡
108:寶石載物台
110:相機/相機成像系統
112:成像透鏡/相機透鏡
114:濾光片
116:相機配置/相機/成像系統
118:光源配置/發光二極體(LED)面板/發光二極體(LED)光面板
120:經發射光束/入射光束/光/原始深UV光束
122:長波紫外線(UV)濾光片
128:影像/經激發光/寶石反射之光束/反射光
130:二向色光束分離器/組件部分/第一分離器
140:二向色光束分離器/組件部分/第二分離器
150:透明蓋
162:光源配置/第二光源/氙閃光燈
163:透鏡
164:經發射光束/入射光束/光/原始深UV光束
166:光源濾光片

Claims (31)

  1. 一種捕捉及分析一樣本寶石之發光影像之方法，該方法包括：在一第一光源處產生一第一發光激發光束；引導該第一發光激發光束穿過一第一濾光片且至一第一二向色光束分離器及一第二二向色光束分離器，其中該第一二向色光束分離器經組態以反射該第一發光激發光束之波長且使來自該樣本寶石之發光激發之波長通過，及其中該第二二向色光束分離器經組態以使該第一發光激發光束之波長通過；在具有一電腦處理器及一記憶體之一相機處接收來自一載物台上之該樣本寶石之一第一經激發發光影像，其中該第一經激發發光影像已通過該第一二向色光束分離器及該第二二向色光束分離器；在一第二光源處產生一第二發光激發光束；引導該第二發光激發光束穿過一第二濾光片且至該第二二向色光束分離器，其中該第二二向色光束分離器進一步經組態以反射該第二發光激發光束之波長且使來自該樣本寶石之發光激發之波長通過；在具有該電腦處理器及該記憶體之該相機處接收來自該載物台上之該樣本寶石之一第二經激發發光影像，其中該第二經激發發光影像已通過該第二二向色光束分離器及該第一二向色光束分離器；藉由該相機之該電腦處理器數位化該樣本寶石之經接收之該第一經激發發光影像及該第二經激發發光影像；及 藉由該相機之該電腦處理器將樣本寶石台面之該等經數位化影像發送至一電腦資料儲存器。
  2. 如請求項1之方法，其中該在一第一光源處產生該第一發光激發光束係藉由與該第一光源、第二光源及該相機通信之一電腦觸發。
  3. 如請求項1之方法，其中該第一光源及該第二光源各自為長波UV光、短波UV光或寬頻UV光之一者。
  4. 如請求項1之方法，其中該等經數位化影像係一白光影像及由長波UV光激發之一螢光之一者。
  5. 如請求項1之方法，其中該等經數位化影像係由兩個不同短波UV光激發之一螢光及來自UV光之一磷光之一者。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包括藉由具有一處理器及一記憶體之一後端電腦分析該經儲存之經數位化影像以判定該樣本寶石是否為一天然鑽石、合成鑽石或並非一鑽石。
  7. 如請求項3之方法，其中該第一二向色光束分離器經組態以反射該第一光源之波長且使大於400nm之波長通過。
  8. 如請求項1之方法，其中藉由一電腦基於該等經數位化影像定義不同 發光特徵之色彩、亮度及衰減。
  9. 如請求項8之方法，其中藉由該電腦使用該等經數位化影像來基於色彩、亮度及衰減以將天然鑽石與合成鑽石及鑽石模擬物區分開。
  10. 如請求項1之方法，其中該樣本寶石是否為天然鑽石、合成鑽石或並非一鑽石之該判定包含該第一影像及該第二影像之像素之分析以用影像分析偵測鑽石過度生長。
  11. 一種用於寶石分析之系統，其包括：一光學佈局，其具有一第一光源及一第二光源，其中該第一光源及該第二光源兩者經組態以照明一載物台，其中該第一光源及該第二光源係不同波長；一俯視相機，其在該光學佈局中，該俯視相機經組態以捕捉該載物台上之一待分析寶石中之發光特徵之影像，其中該俯視相機經組態以透過該第一光源所瞄準之一第一二向色光束分離器及該第二光源所瞄準之一第二二向色光束分離器觀看該載物台；一電腦，其與該第一光源及該第二光源及相機通信，其中該相機經組態以使用預定義整合時間及相機增益以捕捉該載物台上之該待分析寶石之影像。
  12. 如請求項11之系統，其中該第一光源及該第二光源各自為一紫外線UV發光二極體LED、雷射、一雷射驅動光源LDLS及氙閃光燈之至少一 者。
  13. 如請求項11之系統，其中該電腦進一步經組態以使用該電腦之一外部觸發延遲或該相機之一內部觸發延遲以在該第一光源及該第二光源關閉之後在不同延遲時間捕捉一待分析寶石中之磷光發光特徵之影像。
  14. 如請求項11之系統，其中經捕捉影像係一白光影像及由長波UV光激發之一螢光之一者。
  15. 如請求項11之系統，其中該等經捕捉影像係由兩個不同短波UV光激發之一螢光及來自UV光之一磷光之一者。
  16. 如請求項11之系統，其中該第一光源及該第二光源各自為一長波UV光、短波UV光或寬頻UV光之一者。
  17. 如請求項11之系統，其中該電腦進一步基於該等經捕捉影像組態，經組態以定義不同發光特徵之色彩、亮度及衰減。
  18. 如請求項17之系統，其中該電腦進一步經組態以使用該等經捕捉影像來基於色彩、亮度及衰減以將天然鑽石與合成鑽石及鑽石模擬物區分開。
  19. 如請求項11之系統，其中第二二向色光束分離器反射/透射截止值短 於第一二向色光束分離器反射/透射截止值。
  20. 一種用於分析寶石之方法，該方法包括：藉由一第一光源照明一載物台上之一寶石，其中第一照明瞄準一第一二向色光束分離器，該第一二向色光束分離器經組態以反射來自該第一光源之輻射使其通過一第二二向色光束分離器而至該載物台上之該寶石；藉由透過該第一二向色光束分離器及該第二二向色光束分離器瞄準該載物台上之該寶石之一相機接收一第一組影像；藉由一第二光源照明一載物台上之該寶石，其中該第二光源瞄準經組態以將來自該第二光源之輻射反射至該載物台上之該寶石之一第二二向色光束分離器；藉由透過該第一二向色光束分離器及該第二二向色光束分離器瞄準該載物台上之該寶石之該相機接收一第二組影像。
  21. 如請求項20之方法，其中該第一照明之波長在365nm至400nm之間。
  22. 如請求項20之方法，其中該第一光源係具有一帶通濾光片之一紫外線(UV)彩色發光二極體(LED)，且其中該第一組影像包含在長波UV光下之一寶石螢光回應之色彩及亮度。
  23. 如請求項22之方法，其中該第一組影像包含在介於0.5ms與200ms之間之照明整合時間下捕捉之五個影像。
  24. 如請求項20之方法，其中該第二光源係具有一濾光片之氙閃光燈且其中該第二組影像包含在短波UV光下之一寶石螢光回應之色彩及亮度。
  25. 如請求項24之方法，其中該濾光片過濾227nm或更小之波長。
  26. 如請求項24之方法，其中該第二組影像包含在介於50ms與500ms之間之照明整合時間下捕捉之三個影像。
  27. 如請求項20之方法，其中該第二光源係具有一239nm濾光片之氙閃光燈且其中該第二組影像包含在另一UV波長下之一寶石螢光回應之色彩及亮度。
  28. 如請求項27之方法，其中該第二組影像包含在50ms、200ms及500ms之照明整合時間下捕捉之三個影像。
  29. 如請求項20之方法，其進一步包括藉由該第二光源照明一載物台上之該寶石，其中該第二光源瞄準經組態以將來自該第二光源之輻射反射至該載物台上之該寶石之一第二二向色光束分離器；藉由透過該第一二向色光束分離器及該第二二向色光束分離器瞄準該載物台上之該寶石之該相機接收一第三組影像。
  30. 如請求項29之方法，其中該第二光源係一脈衝寬頻氙閃光燈且其中 該第三組影像包含在短波UV光下之一寶石之連續捕捉之磷光影像。
  31. 如請求項20之方法，其中該相機經組態以運用50ms量測捕捉影像。
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