钻石颜色测量和分析系统、设备与方法技术方案

本发明专利技术包含以某种方式测量和分析宝石颜色的系统、设备和方法，该方式可靠地并一致地模仿视觉颜色分析方法。本发明专利技术优选系统的实施例包含几个方面，包括使用近似日光灯（１０），例如近似日光荧光管或卤素灯，用滤光器增强达到近似日光；并使用光检测器，它检测特定角度的光，由此该系统接近视觉分析方法。在钻石分析的情况下，在一实施例中，本发明专利技术系统包括三个主要元件：一个近似日光的光源（１０），它照明钻石（４０）的下部侧面，一个光检测器（３０），它检测以一个特定角度从钻石（４０）下部侧面发出的光，和一个光学测量装置，它测量由光检测器（３０）检测的光。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及宝石颜色测量和分析的系统、设备与方法，尤其是以一种接近视觉测量和分析方法的方式测量和分析钻石颜色的系统、设备和方法。
技术介绍
钻石或其它宝石经常是根据对于人眼的视觉外观来分析它们。实际上，在自然光或近似日光下，钻石对于人眼的视觉外观是钻石质量的主要指标。因此，因为钻石质量实质上是基于人的视觉，钻石分析需要判断经验、评价信息和根据视觉比较区分细微差别。在实践中，钻石质量分析最好由一组专门训练的人员进行实施，他们用视力检查钻石特性，例如夹杂物和结构瑕疵。这种密集过程包含多个由每个人进行的检测、测量和检查。该过程也包括质量控制并可以包括各种非破坏性的测试以鉴别处理、填充物或其它缺点，其可以影响样品质量。最后，该过程包括钻石与一套用作钻石颜色和透明度的历史标准的钻石师石头参考标准的细致的视觉比较，。钻石分析基础包含四C分析(颜色、透明度、切割和克拉重量)，它是由美国宝石协会(GIA)专利技术的分析方法。四C中的两个C，即颜色和透明度是按照等级或连续体进行评估。在无色到黄光彩色钻石的情况下，按照等级进行分析，该等级通常称为GIA D-Z等级。从无色变化到黄色的GIA D-Z颜色等级是国际标准，由于它的发展，它已经校准为GIA标准钻石。如上所述，钻石分析的视觉检测过程是精细的、耗时的和需要专门训练和富有经验的个人。因此，许多珠宝和宝石领域的人声称需要一种仪器，其可以根据D到Z标准来近似分析钻石颜色。这些年来，已经提出许多机械仪器来“测量”精美钻石的颜色。然而，除了校正误差和电子漂移问题外，由于各种不足，这些仪器不能达到所需的精确度和再现性等级。而且，这些仪器不能以某种方式接近视觉颜色分析方法，该方式可使得它们有意义的结果在历史分析标准的范围内。机械宝石颜色评级仪器的历史至少可追溯到20世纪40年代，当时GIA的创始人Dr.Robert M.Shipley提出一种简单的色度计，其包含一光源和一递增移动、彩色塑料光楔。Shipley装置在静态钻石底板后放置彩色光楔(wedge)，允许用户比较钻石颜色和彩色光楔背景。然后Shipley装置用作视觉检查辅助装置，它依靠的是人眼和大脑而不是机械光检测器和光学测量装置与处理器。在20世纪50年代，Dr.Shipley专利技术了第一个非视觉宝石颜色分析仪，一种改进的颜色比较器，它包含一个用作光源的钨丝灯、一个用作光检测器的光电管、蓝光和黄光滤光器、一个静态宝石固定器和一虹膜控光装置，该控光装置将光传导到光电管。根据Shipley色度计(Colormeter)的方法，仪器用户把钻石平面放在漫射体盘上面，由此钨灯光线首先传导穿过钻石，和然后穿过虹膜控光装置到光电管。然后仪器用户进行顺序传导光进行测量，首先部署蓝滤光器和然后部署黄滤光器。根据本专利技术的方法，仪器用户顺序地比较由光电管检测的这两种传导量并在从D到Z等级安排的表中查找结果，来确定钻石颜色指数。虽然Shipley色度计提供一种颜色标准已经多年，由于多种原因，该标准没有精确地与历史视觉分析标准相关连。首先，钻石、光源和检测器之间的几何关系不接近视觉钻石分析的几何关系。第二，钨丝灯尽管输出相当稳定，但不能提供日光型状况，对于钻石或其它宝石的视觉分析来说日光条件已经是标准。第三，光电管检测器不能记录可视光光谱中的每个频率，像人眼一样，而是跟踪由于滤光器中的变化而导致的整个光谱量中的变化。因此，尽管Shipley色度计方法为非视觉钻石颜色分析提供一种非常有用的和创新的仪器，但它不能精确接近视觉分析方法。而且，在分析期间，钻石是静态的，而不是旋转的，因此设备不能平均整个360°范围内的颜色。在20世纪70年代，Eickhorst色度计和Okuda色度计介绍了两种新型的颜色测量仪。尽管还是根据Shipley色度计颜色比较器的方法，但Eickhorst公开了使用光纤联接器的理念，把光引导到光检测器。Okuda公开了电压稳定钨灯源和累计球的理念，把光引导到钻石上。然而，像Shipley色度计一样，这些仪器依靠钨丝灯用作它们的光源。而且，像Shipley色度计一样，这些设备比较响应使用两种不同频率滤光器由钻石传导的光总量。此外Eickhorst和Okuda仪器把钨光引进钻石顶面，而不是照亮钻石进入它的下部侧面，并且随后不对从下部侧面发出的光进行测量，但在视觉钻石分析中确需如此。在20世纪80年代，Okazaki申请的美国专利US4508449公开了一种用于测量磨光刻花的钻石颜色的装置，它通过使用分光光度计测量来自钻石的限定光谱的光。该仪器包括一算术单元用于从测量的光谱中得到三色值X、Y和Z。Okazaki还公开了使用氙或卤素白色光源和滤光器(单色计)来提供一束单色光，该单色光在兴趣光谱带上顺序地改变频率。Okazaki还公开了一种响应感兴趣的光谱带内频率的顺序改变记录从钻石中发出的光的大小的方法。Okazaki提出不要把光以视觉分析方式引入钻石下部侧面(Col.1，11.38-39)并且既不直接也不间接检测来自钻石的光的特定角度。另外，Okazaki使用了光电倍增管并且在感兴趣的光谱带内对频率响应的顺序测量，在记录传导光谱中创建了不想要的延时。20世纪90年代在钻石颜色分析仪中已经看到了一些改进。例如，Austron色度计和Gran色度计公开了使用光电二极管作为光检测器。像他们的前辈一样，Austron和Gran色度计分别使用卤素灯和钨灯，并其光线引入钻石顶部。这些仪器在测量期间也不旋转钻石。另外，这些仪器依据顺序滤光的色度计比较方法，并在Gran色度计的情况下，编译三色颜色值。其它仪器采用分光光度计来提高宝石颜色分析的连惯性和精确性。例如，在1992年Zeiss-Gubelin公开了一种使用分光光度计的仪器。Zeiss-Gubelin系统从氙气闪光灯传导光经由累计球进入钻石下部侧面，其放在下平面，并使用相同的累计球来间接检测从钻石下部平面发出的所有角度的光编码。Zeiss-Gubelin系统也使用氙气闪光灯进行钻石静态测量。随后的分光光度计系统，包括Rennilson-Hale宝石色度计、Lamdaspec分光光度计和Gran分光光度计(DC2000FS)，它们使用钨、卤素和/或氙灯。虽然这些系统能够检测和分析全部光谱的光，这些仪器本身不能考虑视觉钻石分析的几何结构关系。而且，这些系统都没有使用涉及钻石旋转的动态颜色分析技术。而且这些系统不平均钻石整个260°范围内的颜色。一种Adamas系统得到发展，它执行颜色分析并配置一分光光度计。然而，Adamas系统照明穿过钻石平面，使用一累计球并使用单个静态测量分析颜色。这种仪器还不能接近视觉颜色分析方法和不能有意义地使结果与视觉钻石分析的历史先例相互关联。因此需要一种简单的系统和仪器，它能可靠地并一致地接近历史视觉分析方法，包括例如检测方法、光源组成、照明角度和历史视觉分析标准的使用，以便使仪器结果和历史先例相互关联。对于系统和仪器来说还需要近似日光光的稳定输出，它可以补偿电子漂移，可以减少光散射和直接反射的干扰影响，这些干扰影响出现在机械模拟视觉检测方法中。现有设备对于这些目的是不充分的。
技术实现思路
本专利技术包含以一种方式分析宝石颜色的系统、设备(instrument)和方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻石颜色测量设备包含：一个用于容纳钻石的表面；一个光检测器，设置成当所述表面容纳这种钻石时，检测以一个特定角度从下部平的钻石的下部平面传出的光；和一个光学测量装置，它能够测量由所述光检测器检测的光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P德容，R热尔，
申请(专利权)人：美国杰莫洛吉克尔研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]