WO2015027252A1 - Anordnung zur analyse eines durch brechung und reflexion an einem schmuckstein hervorgerufenen lichtmusters - Google Patents

Anordnung zur analyse eines durch brechung und reflexion an einem schmuckstein hervorgerufenen lichtmusters Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an arrangement for analyzing a light pattern produced by refraction and reflection on a gemstone, comprising a light source for illuminating the gemstone, a holding device for holding the gemstone, one, in particular flat , Diffuser for imaging the light pattern and a camera for recording the light pattern imaged on the diffuser screen.
  • the invention further relates to a method for analyzing a light pattern caused by refraction and reflection on a gemstone by means of the arrangement according to the invention.
  • US 5,828,405 known.
  • a disadvantage of this arrangement according to the prior art is that the illumination of the diamond to be examined takes place via an opening in the diffuser screen. As a result, the part of the light pattern which would be imaged on the diffuser in the region of this opening is lost.
  • only a small part of the diamond can be illuminated with the illumination arrangement disclosed in US Pat. No. 5,828,405. Also in this way there is a loss of information about the diamond.
  • the arrangement of the subject invention for analyzing a caused by refraction and reflection on a gemstone light pattern is used.
  • this is about analyzing the quality of a gem, which is influenced by, for example, parameters such as geometry or polish.
  • the disadvantages mentioned very well play a role.
  • the subject arrangement or the subject method in principle can be used to analyze all types and shapes of gemstones.
  • the object of the present invention is to avoid the disadvantages known from the prior art and to provide an improved arrangement for analyzing a light pattern caused by refraction and reflection on a gemstone or an improved method for this, in which the arrangement according to the invention is used, provide. This object is solved by the features of independent claims 1 and 11.
  • the arrangement comprises a semitransparent optical element for deflecting the light emanating from the light source in the direction of the gemstone and transmission of the light refracted and reflected at the gem stone, wherein it is at the semitransparent optical element may be, for example, a semitransparent mirror or a glass plate.
  • the light is coupled in via a semitransparent optical element.
  • the holder device for holding the gemstone and the light source for illuminating the gemstone on the same side of the diffuser arranged become.
  • This has the advantage that no hole in the diffuser must be provided to illuminate the gem.
  • space is also created for a substantially vertical arrangement of the camera for receiving the light pattern imaged on the scattering screen relative to the diffusing screen.
  • the camera may be arranged on the side of the scattering screen which is opposite the mounting device and / or for the diffusing screen to be a transmission screen.
  • the distance of the camera to the diffuser it is possible to choose the distance of the camera to the diffuser so that lenses can be used, which have no or only very low perspective distortions of the imaged light pattern result.
  • information loss can be avoided altogether, since there is no need to arrange between the camera and the diffuser elements that affect the clear view of the camera on the diffuser screen.
  • the holding device is arranged at a distance of between 10 cm and 50 cm, preferably at a distance of approximately 30 cm from the spreading screen.
  • the camera comprises a CCD chip, and / or that the light source is an LED light source.
  • the light emanating from the light source is preferably unpolarized, and / or has a beam diameter between 5 mm and 15 mm. preferably has a beam diameter of about 10 mm, and / or is collimated, and / or has a divergence half angle between 0.1 ° and 0.4 °, preferably a divergence half angle of about 0.25 °, and / or has a spectrum with a plurality of different wavelengths in the visible light range.
  • the latter manifests itself in the fact that the gemstone is illuminated substantially with white light, which is partially decomposed by the refraction of the gemstone in its spectral colors, so that the light pattern shown on the diffuser partially includes colored light reflections.
  • the arrangement according to the invention comprises an evaluation unit, preferably a computer, for evaluating the light pattern received by the camera, and / or that at least the light source, the mounting device, the diffusing screen, the camera and the semitransparent optical element in one Device for the suppression of background light are arranged.
  • an evaluation unit preferably a computer, for evaluating the light pattern received by the camera, and / or that at least the light source, the mounting device, the diffusing screen, the camera and the semitransparent optical element in one Device for the suppression of background light are arranged.
  • protection is also desired for a method for analyzing a light pattern caused by refraction and reflection on a gemstone by means of an arrangement according to the invention, the method comprising the following method steps: holding the gem to be analyzed in the holding device, illuminating the gem by means of Light source and recording of the light pattern imaged on the diffuser by means of the camera.
  • the method steps 2 and 3 are repeated at least once with a different exposure time and / or with a different intensity and / or with a different polarization (in the case that polarized light is used) ,
  • the evaluation of the light pattern recorded by the camera by means of the evaluation unit is included - to produce an HDR image with an increased information content from at least two light patterns recorded at different exposure times and / or intensities and / or polarizations.
  • the stored light pattern is preferably a simulated light pattern. In this way, for example, deviations from an ideal cut of the gemstone can be detected.
  • FIG. 2 shows by way of example a light pattern caused by refraction and reflection on a gemstone and imaged on the scattering screen in a simplified schematic representation
  • Fig. 3 is a flowchart for schematically illustrating a preferred
  • the preferred embodiment of the inventive arrangement 1 shown in FIG. 1 for analyzing a light pattern caused by refraction and reflection on a gemstone comprises a light source 4 for illuminating a gemstone 2 held in a holding device 5.
  • the light source 4 used is an LED light source.
  • the outgoing light from the light source 4 - the corresponding optical axis is provided with the reference numeral 9 - is unpolarized, has a beam diameter of about 10 mm, is collimated and has a Divergenzraumwinkel of about 0.25 ° and a spectrum with a Variety of different wavelengths from the range of visible light. Due to the size of the beam diameter, most commercially available gemstones can be completely illuminated.
  • the light 9 emanating from the light source 4 initially strikes at an angle on a semitransparent optical element 8 in the form of a semitransparent mirror and is reflected at the surface of the semitransparent optical element 8 facing the light source. More precisely, a deflection of the light takes place in the direction of the gemstone 2. A part of the incident on the gemstone 2 light is reflected immediately in the direction of scattering screen 6. The remaining - much larger - part of the light enters the gemstone 2 is broken there and undergoes total reflections on the surfaces of the faceted gemstone 2, until it finally exits the gemstone 2 in the direction of scattering screen 6 again. Of course, a part of the light also leaves the gemstone 2 in a direction away from the litter shield 6 and is thus "lost" with regard to the light pattern.
  • the distance between the holder device 5 and thus (in about the middle) of the gemstone 2 to the diffusing screen 6 is about 30 cm.
  • the holding device 5 and the light source 4 are arranged on the same side of the scattering screen 6.
  • the scattering screen 6 is a transmission screen, that is to say that the light pattern depicted on the scattering screen 6 is also visible on the side of the scattering screen 6 facing away from the mounting device 5.
  • a camera 7 which is arranged on the side of the scattering screen 6 opposite the mounting device 5.
  • the camera 7 is a CCD camera with a corresponding CCD chip.
  • the light source 4, the holding device 5, the diffusing screen 6, the camera 7 and the semitransparent optical element 8 are arranged in a background light suppression device 13, the walls of this device 13 having a black, matte surface.
  • the camera 7 is connected to an evaluation unit 12 in the form of a computer via a suitable data line 15, which may also be wireless.
  • Figure 2 shows in a black and white representation of an example caused by refraction and reflection on a gemstone and imaged on the diffuser light pattern 3.
  • This light pattern 3 is composed of individual light spots 16, these light spots 16 for each gemstone characteristic of refraction and Reflection generated.
  • the image shown in FIG. 2 is a false color image with inverted brightness.
  • the white areas are in fact black, meaning that no light is coming in, and the dark areas are those areas of the diffuser where light hits. Due to the simplified black-and-white representation, it is likewise not apparent that the light spots 16 have, in part, a color progression that is similar to the decomposition of white light through a prism. It should also be noted that the light spots 16 may have a different brightness. In English-language literature, such a light pattern of a gemstone is often referred to as a "fire".
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment of the method 14 according to the invention with reference to a flowchart.
  • a gem to be analyzed is held in the fixture.
  • the lighting of the gem is done by means of the light source.
  • the light pattern imaged on the diffuser is recorded by means of the camera.
  • the process steps ii. and iii. are subsequently repeated with a row, for example ten, different exposure times, ranging, for example, from about 60 ms to about 16000 ms, that is, successively several light patterns are recorded by means of the camera, which arise at different exposure times.
  • the evaluation of the light pattern recorded by the camera takes place by means of the evaluation unit.
  • an HDR image high dynamic range
  • a light pattern stored in the evaluation unit which is a simulated light pattern.

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Abstract

Anordnung (1) zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein (2) hervorgerufenen Lichtmusters (3), umfassend eine Lichtquelle (4) zur Beleuchtung des Schmucksteins (2), eine Halterungsvorrichtung (5) zur Halterung des Schmucksteins (2), einen, insbesondere flachen, Streuschirm (6) zur Abbildung des Lichtmusters (3) und eine Kamera (7) zur Aufnahme des auf dem Streuschirm (6) abgebildeten Lichtmusters (3), wobei die Anordnung (1) ein halbdurchlässiges optisches Element (8) zur Umlenkung des von der Lichtquelle (4) ausgehenden Lichts (9) in Richtung des Schmucksteins (2) und Transmission des an dem Schmuckstein (2) gebrochenen und reflektierten Lichts (10) umfasst.

Description

Anordnung zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein hervorgerufenen Lichtmusters Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein hervorgerufenen Lichtmusters, umfassend eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Schmucksteins, eine Halterungsvorrichtung zur Halterung des Schmucksteins, einen, insbesondere flachen, Streuschirm zur Abbildung des Lichtmusters und eine Kamera zur Aufnahme des auf dem Streuschirm abgebildeten Lichtmusters. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein hervorgerufenen Lichtmusters mittels der erfindungsgemäßen Anordnung.
Eine Anordnung mit den genannten Bestandteilen ist zum Beispiel aus der
US 5,828,405 bekannt. Nachteilig bei dieser Anordnung gemäß dem Stand der Technik ist, dass die Beleuchtung des zu untersuchenden Diamanten über eine Öffnung im Streuschirm erfolgt. Dies hat zur Folge, dass der Teil des Lichtmusters, der im Bereich dieser Öffnung auf dem Streuschirm abgebildet werden würde, verloren geht. Darüber hinaus kann mit der in der US 5,828,405 offenbarten Beleuchtungsanordnung auch nur ein kleiner Teil des Diamanten beleuchtet werden. Auch auf diese Weise kommt es zu einem Verlust von Informationen über den Diamanten.
Und schließlich kommt als weiterer Nachteil hinzu, dass es aufgrund der Geometrie der Beleuchtungsanordnung erforderlich ist, die Kamera zur Aufnahme des auf dem Streuschirm abgebildeten Lichtmusters einerseits unter einem Winkel zum Schirm anzuordnen und andererseits relativ nahe zum Streuschirm zu positionieren. Letzteres erfordert den Einsatz eines extremen Fischaugenobjektivs. Insgesamt hat die Anordnung der Kamera in Bezug auf den Streuschirm bei der US 5,828,405 starke perspektivische Verzerrungen des aufgenommenen Lichtmusters zur Folge. Theoretisch könnte man zwar die Entfernung der Kamera zum Streuschirm erhöhen, sodass die Kamera zum Beispiel auf der Höhe des Edelsteins oder sogar dahinter angeordnet ist, allerdings wäre dann die freie Sicht auf den Streuschirm durch Teile der Beleuchtungsanordnung bzw. den Edelstein selber eingeschränkt, was wiederum zu einem Informationsverlust führen würde. Beleuchtungsanordnung bzw. den Edelstein selber eingeschränkt, was wiederum zu einem Informationsverlust führen würde.
Der Vollständigkeit halber sei jedoch auch darauf hingewiesen, dass die Zielsetzung bei der US 5,828,405 darin besteht, einen charakteristischen „Fingerabdruck" eines Edelsteins aufzunehmen und mit einem in einer Datenbank hinterlegten Fingerabdruck zu vergleichen, um den Edelstein im Falle eines Diebstahl identifizieren zu können. Solange man das Bild des Edelsteins immer mit der gleichen Vorrichtung aufnimmt, spielen Informationsverluste und perspektivische Verzerrungen keine Rolle.
Im Gegensatz dazu kommt die Anordnung der gegenständlichen Erfindung zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein hervorgerufenen Lichtmusters zum Einsatz. Hier geht es zum Beispiel darum, die Qualität eines Schmucksteins, die zum Beispiel durch Parameter wie die Geometrie oder die Politur beeinflusst wird, zu analysieren. Vor dem Hintergrund dieser Zielsetzung spielen die genannten Nachteile sehr wohl eine Rolle.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich die gegenständliche Anordnung bzw. das gegenständliche Verfahren grundsätzlich zur Analyse aller Arten und Formen von Schmucksteinen verwenden lässt. Insbesondere können auch natürliche oder synthetisch hergestellte Schmuck- und Edelsteine, wie zum Beispiel Zirkonia oder aus Glas hergestellte Schmucksteine (Glassteine), analysiert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden und eine verbesserte Anordnung zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein hervorgerufenen Lichtmusters bzw. ein verbessertes Verfahren hierzu, bei dem die erfindungsgemäße Anordnung zum Einsatz kommt, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 1 1 gelöst.
Einer der Kerngedanken der vorliegenden Erfindung besteht also darin, dass die Anordnung ein halbdurchlässiges optisches Element zur Umlenkung des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts in Richtung des Schmucksteins und Transmission des an dem Schmuckstein gebrochenen und reflektierten Lichts umfasst, wobei es sich bei dem halbdurchlässigen optischen Element zum Beispiel um einen halbdurchlässigen Spiegel oder eine Glasplatte handeln kann.
Einer der wesentlichen Unterschiede gegenüber dem Stand der Technik besteht also darin, dass die Lichteinkoppelung über ein halbdurchlässiges optisches Element erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, die Elemente der Anordnung flexibler anzuordnen und auf diese Weise die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden: Beispielsweise können die Halterungsvorrichtung zur Halterung des Schmucksteins und die Lichtquelle zur Beleuchtung des Schmucksteins auf der gleichen Seite des Streuschirms angeordnet werden. Dies hat den Vorteil, dass zur Beleuchtung des Schmucksteins kein Loch im Streuschirm vorgesehen sein muss. Gleichzeitig wird auch Platz geschaffen für eine im Wesentlichen senkrechte Anordnung der Kamera zur Aufnahme des auf dem Streuschirm abgebildeten Lichtmusters relativ zum Streuschirm. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Kamera auf der der Halterungsvorrichtung gegenüberliegenden Seite des Streuschirms angeordnet ist und/oder es sich bei dem Streuschirm um einen Transmissionsschirm handelt. Durch eine derartige Anordnung der Kamera in Bezug auf den Streuschirm ist es möglich, den Abstand der Kamera zum Streuschirm so zu wählen, dass Objektive eingesetzt werden können, die keine oder nur sehr geringe perspektivische Verzerrungen des abgebildeten Lichtmusters zur Folge haben. Außerdem können Informationsverluste gänzlich vermieden werden, da die Notwendigkeit entfällt, zwischen der Kamera und dem Streuschirm Elemente anzuordnen, die die freie Sicht der Kamera auf den Streuschirm beeinträchtigen.
Der scheinbare Nachteil durch die Verwendung eines zusätzlichen optischen Elements in Form eines halbdurchlässigen optischen Elements (jedes optische Element ist immer mit mehr oder weniger stark ausgeprägten Abbildungsfehlern verbunden) wird also durch eine Reihe von Vorteilen mehr als ausgeglichen.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Halterungsvorrichtung in einem Abstand zwischen 10 cm und 50 cm, vorzugsweise in einem Abstand von in etwa 30 cm vom Streuschirm angeordnet. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Kamera einen CCD-Chip umfasst, und/oder dass es sich bei der Lichtquelle um eine LED-Lichtquelle handelt.
Das von der Lichtquelle ausgehende Licht ist vorzugsweise unpolarisiert, und/oder weist einen Strahldurchmesser zwischen 5 mm und 15 mm. vorzugsweise einen Strahldurchmesser von in etwa 10 mm, auf, und/oder ist kollimiert, und/oder weist einen Divergenzhalbwinkel zwischen 0,1 ° und 0,4°, vorzugsweise einen Divergenzhalbwinkel von in etwa 0,25°, auf, und/oder weist eine Spektrum mit einer Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen aus dem Bereich des sichtbaren Lichts auf. Letzeres äußert sich darin, dass der Schmuckstein im Wesentlichen mit weißem Licht beleuchtet wird, das durch die Brechung an dem Schmuckstein zum Teil in seine Spektralfarben zerlegt wird, sodass das auf dem Streuschirm abgebildete Lichtmuster zum Teil farbige Lichtreflexe umfasst. Bevorzugt ist es auch vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Anordnung einer Auswerteeinheit, vorzugsweise einen Computer, zur Auswertung des von der Kamera aufgenommenen Lichtmusters umfasst, und/oder dass zumindest die Lichtquelle, die Halterungsvorrichtung, der Streuschirm, die Kamera und das halbdurchlässige optische Element in einer Vorrichtung zur Unterdrückung von Hintergrundlicht angeordnet sind. Durch letztere Maßnahme kann das Signal-Rausch-Verhältnis deutlich verbessert werden.
Wie eingangs ausgeführt, wird Schutz auch begehrt für ein Verfahren zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein hervorgerufenen Lichtmusters mittels einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Halterung des zu analysierenden Schmucksteins in der Halterungsvorrichtung, Beleuchtung des Schmucksteins mittels der Lichtquelle und Aufnahme des auf dem Streuschirm abgebildeten Lichtmusters mittels der Kamera.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Verfahrensschritte 2 und 3 wenigstens einmal mit einer unterschiedlichen Belichtungszeit und/oder mit einer unterschiedlichen Intensität und/oder mit einer unterschiedlichen Polarisation (im Falle, dass polarisiertes Licht zum Einsatz kommt) wiederholt werden. In weiterer Folge ist es dann nämlich möglich - falls als weiterer Verfahrensschritt die Auswertung des von der Kamera aufgenommenen Lichtmusters mittels der Auswerteeinheit umfasst ist - aus wenigstens zwei bei unterschiedlichen Belichtungszeiten und/oder Intensitäten und/oder Polarisationen aufgenommenen Lichtmustern ein HDR-Bild mit einem erhöhten Informationsgehalt zu erzeugen.
Und schließlich hat es sich als günstig herausgestellt, das von der Kamera aufgenommene Lichtmuster mit wenigstens einem in der Auswerteeinheit hinterlegten Lichtmuster zu vergleichen, wobei es sich bei dem hinterlegten Lichtmuster vorzugsweise um ein simuliertes Lichtmuster handelt. Auf diese Weise können zum Beispiel Abweichungen von einem idealen Schliff des Schmucksteins detektiert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Figuren und der folgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 exemplarisch ein durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein hervorgerufenes und auf dem Streuschirm abgebildetes Lichtmuster in einer vereinfachten schematischen Darstellung und
Fig. 3 ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die in Figur 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 1 zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein hervorgerufenen Lichtmusters umfasst eine Lichtquelle 4 zur Beleuchtung eines in einer Halterungsvorrichtung 5 gehalterten Schmucksteins 2. Als Lichtquelle 4 kommt dabei eine LED-Lichtquelle zum Einsatz. Das von der Lichtquelle 4 ausgehende Licht - die entsprechende optische Achse ist mit dem Bezugszeichen 9 versehen - ist unpolarisiert, weist einen Strahldurchmesser von in etwa 10 mm auf, ist kollimiert und weist einen Divergenzhalbwinkel von in etwa 0,25° sowie ein Spektrum mit einer Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen aus dem Bereich des sichtbaren Lichts auf. Aufgrund der Größe des Strahldurchmessers können die meisten handelsüblichen Schmucksteine komplett ausgeleuchtet werden. Das von der Lichtquelle 4 ausgehende Licht 9 trifft zunächst unter einem Winkel auf ein halbdurchlässiges optisches Element 8 in Form eines halbdurchlässigen Spiegels und wird an der der Lichtquelle zugewandten Oberfläche des halbdurchlässigen optischen Elements 8 reflektiert. Genauer gesagt findet eine Umlenkung des Lichts in Richtung des Schmucksteines 2 statt. Ein Teil des auf den Schmuckstein 2 auftreffenden Lichts wird dabei sofort in Richtung Streuschirm 6 reflektiert. Der übrige - weitaus größere - Teil des Lichts tritt in den Schmuckstein 2 ein, wird dort gebrochen und erfährt Totalreflexionen an den Flächen des facettierten Schmucksteins 2, bis es schließlich wieder aus dem Schmuckstein 2 in Richtung Streuschirm 6 austritt. Ein Teil des Lichts verlässt den Schmuckstein 2 natürlich auch in eine dem Streuschirm 6 abgewandte Richtung und geht damit im Hinblick auf das Lichtmuster„verloren".
Das von dem zu analysierenden Schmuckstein 2 ausgehende gebrochene und reflektierte Licht 10 - angedeutet durch die gestrichelten Linien - passiert in Transmission das halbdurchlässige optisch Element 8 und trifft dann auf den Streuschirm 6, auf dem ein je nach Art des Schmucksteins 2 charakteristisches Streubild abgebildet wird. Der Abstand der Halterungsvorrichtung 5 und damit (in etwa der Mitte) des Schmucksteins 2 zum Streuschirm 6 beträgt ca. 30 cm.
Wie anhand des in der Figur 1 dargestellten Aufbaus der Anordnung 1 erkennbar ist, sind die Halterungsvorrichtung 5 und die Lichtquelle 4 auf der gleichen Seite des Streuschirms 6 angeordnet. Bei dem Streuschirm 6 handelt es sich um einen Transmissionsschirm, das heißt, dass das auf dem Streuschirm 6 abgebildete Lichtmuster auch auf der der Halterungsvorrichtung 5 abgewandten Seite des Streuschirms 6 sichtbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, das auf dem Streuschirm 6 abgebildete Lichtmuster mittels einer Kamera 7 aufzunehmen, die auf der der Halterungsvorrichtung 5 gegenüberliegenden Seite des Streuschirms 6 angeordnet ist. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Kamera 7 in ihrer Längserstreckung im Wesentlichen senkrecht zum Streuschirm 6 auszurichten, was durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Bei der Kamera 7 handelt es sich um eine CCD-Kamera mit einem entsprechenden CCD-Chip. Die Lichtquelle 4, die Halterungsvorrichtung 5, der Streuschirm 6, die Kamera 7 und das halbdurchlässige optische Element 8 sind in einer Vorrichtung 13 zur Unterdrückung von Hintergrundlicht angeordnet, wobei die Wandungen dieser Vorrichtung 13 eine schwarze, matte Oberfläche aufweisen.
Die Kamera 7 ist über eine geeignete Datenleitung 15, die auch drahtlos ausgebildet sein kann, mit einer Auswerteeinheit 12 in Form eines Computers verbunden.
Figur 2 zeigt in einer Schwarz-Weiß-Darstellung exemplarisch ein durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein hervorgerufenes und auf dem Streuschirm abgebildetes Lichtmuster 3. Dieses Lichtmuster 3 setzt sich aus einzelnen Lichtflecken 16 zusammen, wobei diese Lichtflecke 16 für jeden Schmuckstein charakteristisch durch Brechung und Reflexion erzeugt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei dem in der Figur 2 gezeigten Bild um ein Falschfarbenbild mit invertierter Helligkeit handelt. Die weißen Bereiche sind in Wirklichkeit schwarz, das heißt hier gelangt kein Licht hin, und die dunklen Bereiche sind diejenigen Bereiche des Streuschirms, auf die Licht trifft. Durch die vereinfachte Schwarz-Weiß-Darstellung ist ebenfalls nicht erkennbar, dass die Lichtflecke 16 zum Teil einen Farbverlauf aufweisen, der der Zerlegung von weißem Licht durch ein Prisma ähnelt. Es sei auch noch darauf hingewiesen, dass die Lichtflecke 16 eine unterschiedliche Helligkeit aufweisen können. In der englischsprachigen Literatur wird ein solches Lichtmuster eines Schmucksteins häufig auch als„Fire" bezeichnet.
In der Figur 3 ist anhand eines Flussdiagramms eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 14 dargestellt: In einem ersten Schritt i. wird ein zu analysierender Schmuckstein in der Halterungsvorrichtung gehaltert. In einem sich anschließenden Verfahrensschritt ii. erfolgt die Beleuchtung des Schmucksteins mittels der Lichtquelle. In einem dritten Verfahrensschritt iii. wird das auf dem Streuschirm abgebildete Lichtmuster mittels der Kamera aufgenommen. Die Verfahrensschritte ii. und iii. werden anschließend mit einer Reihe, zum Beispiel zehn, unterschiedlicher Belichtungszeiten, rangierend beispielsweise von ca. 60 ms bis ca. 16000 ms wiederholt, das heißt es werden nacheinander mehrere Lichtmuster mittels der Kamera aufgenommen, die bei unterschiedlichen Belichtungszeiten entstehen. In einem weiteren Verfahrensschritt iv. erfolgt die Auswertung der von der Kamera aufgenommenen Lichtmuster mittels der Auswerteeinheit. Hiezu wird zunächst aus den bei unterschiedlichen Belichtungszeiten aufgenommenen Lichtmustern ein HDR-Bild (High Dynamic Range) erzeugt und anschließend mit einem in der Auswerteeinheit hinterlegten Lichtmuster, bei dem es sich um ein simuliertes Lichtmuster handelt, verglichen. Anhand dieses Vergleichs können Rückschlüsse auf die Qualität des Schmucksteins gezogen werden.

Claims

Patentansprüche
Anordnung (1 ) zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein (2) hervorgerufenen Lichtmusters (3), umfassend
eine Lichtquelle (4) zur Beleuchtung des Schmucksteins (2),
- eine Halterungsvorrichtung (5) zur Halterung des Schmucksteins
(2), einen, insbesondere flachen, Streuschirm (6) zur Abbildung des Lichtmusters (3) und
- eine Kamera (7) zur Aufnahme des auf dem Streuschirm (6) abgebildeten Lichtmusters
(3),
dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1 ) ein halbdurchlässiges optisches Element (8) zur Umlenkung des von der Lichtquelle (4) ausgehenden Lichts (9) in Richtung des Schmucksteins (2) und Transmission des an dem Schmuckstein (2) gebrochenen und reflektierten Lichts (10) umfasst.
Anordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem halbdurchlässigen optischen Element (8) um einen halbdurchlässigen Spiegel oder eine Glasplatte handelt.
Anordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung (5) und die Lichtquelle
(4) auf der gleichen Seite des Streuschirms (6) angeordnet sind.
Anordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (7) auf der der Halterungsvorrichtung (5) gegenüberliegenden Seite des Streuschirms (6) angeordnet ist und/oder im Wesentlichen senkrecht zum Streuschirm (6) ausgerichtet ist und/oder es sich bei dem Streuschirm um einen Transmissionsschirm handelt.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung
(5) in einem Abstand (1 1 ) zwischen 10cm und 50cm, vorzugsweise in einem Abstand (1 1 ) von in etwa 30cm, vom Streuschirm (6) angeordnet ist.
6. Anordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (7) einen CCD-Chip umfasst.
7. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Lichtquelle (4) um eine LED-Lichtquelle handelt.
8. Anordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle (4) ausgehende Licht (9)
unpolarisiert ist, und/oder
- einen Strahldurchmesser zwischen 5mm und 5mm, vorzugsweise einen Strahldurchmesser von in etwa 10mm, aufweist, und/oder koliimiert ist, und/oder
einen Divergenzhalbwinkel zwischen 0,1 ° und 0,4°, vorzugsweise einen Divergenzhalbwinkel von in etwa 0,25°, aufweist, und/oder
- ein Spektrum mit einer Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen aus dem
Bereich des sichtbaren Lichts aufweist.
9. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1 ) eine Auswerteeinheit (12), vorzugsweise einen Computer, zur Auswertung des von der Kamera (7) aufgenommenen
Lichtmusters (3) umfasst.
10. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Lichtquelle (4), die Halterungsvorrichtung (5), der Streuschirm (6), die Kamora (7) und das halbdurchlässige optische Element (8) in einer Vorrichtung (13) zur Unterdrückung von Hintergrundlicht angeordnet sind.
1 1 . Verfahren (14) zur Analyse eines durch Brechung und Reflexion an einem Schmuckstein (2) hervorgerufenen Lichtmusters (3) mittels einer Anordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
i. Halterung des zu analysierenden Schmucksteins (2) in der Halterungsvorrichtung (5),
ii. Beleuchtung des Schmucksteins (2) mittels der Lichtquelle (4) und iii. Aufnahme des auf dem Streuschirm (6) abgebildeten Lichtmusters (3) mittels der Kamera (7).
12. Verfahren (14) nach Anspruch 1 1 , wobei die Verfahrensschritte ii. und iii. wenigstens einmal mit einer unterschiedlichen Belichtungszeit und/oder mit einer unterschiedlichen Intensität und/oder mit einer unterschiedlichen Polarisation wiederholt werden.
13. Verfahren (14) nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei als weiterer Verfahrensschritt (iv.) die Auswertung des von der Kamera (7) aufgenommenen Lichtmusters (3) mittels der Auswerteeinheit (12) umfasst ist.
14. Verfahren (14) nach Anspruch 3, wobei aus wenigstens zwei bei unterschiedlichen Belichtungszeiten und/oder Intensitäten und/oder Polarisationen aufgenommenen Lichtmustern ein HDR-Bild erzeugt wird.
15. Verfahren (14) nach Anspruch 13 oder 14, wobei das von der Kamera (7) aufgenommene Lichtmuster (3) mit wenigstens einem in der Auswerteeinheit (12) hinterlegten Lichtmuster verglichen wird, wobei es sich bei dem hinterlegten Lichtmuster vorzugsweise um ein simuliertes Lichtmuster handelt.
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