專利名稱：寶石中缺陷的檢測的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及檢測寶石品質(zhì)的領域，尤其涉及對寶石中的內(nèi)部缺陷或內(nèi)含物的檢測和測繪。
背景技術(shù)：
天然鉆石幾乎不可避免地具有缺陷和雜質(zhì)含量。缺陷或雜質(zhì)含量越少，寶石的光澤度和透明度就越高，其價值也就越高。在鉆石工業(yè)中，寶石的價值是通過已知的四C法，即凈度(Clarity)、顏色(Color)、切工(Cut)和克拉(Carat)來確定。在這些參數(shù)中，凈度可能是最難確定的，這是因為其要求對寶石的內(nèi)部和外部的外觀進行評價，而這在過去基本上是主觀評定。該評價通常是使用放大10倍的放大鏡通過目測進行，優(yōu)選修正放大鏡的色像差和球面像差以確保最佳的可靠性和精確度。決定寶石凈度的主要因素之一是存在已知作為內(nèi)含物的內(nèi)部缺陷。該內(nèi)含物可以是氣泡或固體物質(zhì)，最常見的一種固體內(nèi)含物是非鉆石形態(tài)的碳。后者會造成顏色范圍為幾乎無色至黑色的寶石內(nèi)部的小斑點，在該行業(yè)中稱為瑕疵(pique)。
內(nèi)含物對寶石價值的影響取決于許多因素，包括寶石中內(nèi)含物的數(shù)量、性質(zhì)、尺寸、顏色和位置。因而，例如，靠近寶石中心的內(nèi)含物比靠近將成為寶石的切割邊緣(girdle)的位置的內(nèi)含物更嚴重，切割邊緣處的視覺影響通?？梢酝ㄟ^細致的鑲樣技術(shù)而減弱。同樣，較深的內(nèi)含物比顏色較淺的內(nèi)含物更嚴重。由于該內(nèi)含物對寶石品質(zhì)，并由此對寶石價值具有顯著影響，因此其檢測和分級就極為重要。此外，獲知未切割寶石中內(nèi)含物的范圍和位置有助于鉆石制作者(diamontaire)的決策過程如何以及從哪里對未加工的寶石進行切割以由此獲得最大價值。
除了檢測鉆石中由異物或由污染區(qū)構(gòu)成的物理內(nèi)含物之外，檢測寶石中結(jié)構(gòu)缺陷的存在也同樣重要，所述結(jié)構(gòu)缺陷來自內(nèi)部結(jié)構(gòu)瑕缺，如裂縫、裂紋、節(jié)疤、與寶石的其余部分取向不同的小的內(nèi)部晶體、或其他的內(nèi)部物理缺陷。使用現(xiàn)有技術(shù)的目測法，該缺陷通常比內(nèi)含物更難以檢測，這是因為它們與寶石其余部分的對比度通常很低，并且難以將它們與原料寶石上的表面損傷相區(qū)分。上述方法及其缺點也或多或少地適用于除了鉆石之外的其他寶石的檢測。
目前采用的主觀目測法通常是不可靠的而且很慢。因而非常需要基于客觀且可重復測量的技術(shù)、可以檢測寶石、尤其是鉆石中的內(nèi)含物和缺陷的位置、特征和嚴重程度的系統(tǒng)和方法，從而克服目前的主觀目測法的某些缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供用于檢測寶石、尤其是鉆石中的缺陷特別是內(nèi)含物的新的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法是基于對寶石的光學圖像，優(yōu)選是熱紅外區(qū)內(nèi)的光學圖像的計算機化檢測和分析。應當理解常用術(shù)語檢測不僅包括缺陷的真實存在，而且還包括缺陷的位置、尺寸或范圍以及特征，該術(shù)語有時被如此使用并因此在本申請中如此聲稱。通過計算機化，該系統(tǒng)因而能夠提供對內(nèi)含物的嚴重程度、特征和位置的客觀的可重復的測量。術(shù)語特征在本申請中通常理解為包括缺陷的尺寸、類型和光吸收性質(zhì)中的至少一種。
根據(jù)第一優(yōu)選實施方式，優(yōu)選通過使寶石的溫度升至室溫以上，并觀察由寶石所發(fā)出的紅外輻射而運轉(zhuǎn)系統(tǒng)，盡管這可以使用其他適宜的成像設備，但優(yōu)選使用紅外照相機。由于內(nèi)含物可以比寶石的潔凈區(qū)域發(fā)出更多的輻射這一事實，因此能夠檢測到內(nèi)含物，并因此可以在寶石的紅外圖上繪制出來。內(nèi)含物的范圍和嚴重程度通過內(nèi)含物區(qū)域中所產(chǎn)生的差示輻射(differential radiation)圖案來檢測。缺陷通常可以通過其向由被加熱的寶石所發(fā)出的輻射提供的散射而得到檢測，盡管也可以采用其他的光學機制使得該缺陷在紅外圖像中可見。
已知鉆石具有良好的透光性，除了在5微米～7微米的區(qū)域內(nèi)具有窄的輕微的吸收段以外，通常有70％以上可以通過光譜的可見區(qū)和紅外區(qū)，至少對于Ia型鉆石—最常見的天然鉆石是這樣。另一方面，寶石中的內(nèi)含物在本發(fā)明中優(yōu)選用于寶石成像的熱IR(紅外)波長處具有較高的吸收率。由于寶石每一部分的發(fā)射率與吸收率通常具有一一對應的關(guān)系，因此內(nèi)含物也比其周圍的潔凈寶石具有更高的發(fā)射率。因此如果將寶石加熱至環(huán)境以上的溫度，則具有較高發(fā)射率的內(nèi)含物明顯比具有極低發(fā)射率的潔凈寶石輻射得更多，因此在照相機所記錄的IR圖像中內(nèi)含物能夠被很清晰地區(qū)分。該發(fā)射率的差異是如此顯著以致于即使是很小的內(nèi)含物，或顏色很淺的內(nèi)含物，發(fā)射效率也常常數(shù)倍于其周圍的潔凈寶石，因而易于辨別。如在照相機所記錄的輸出圖像上所觀察到的，加熱后寶石的熱曲線圖因而能夠通過適宜的圖像處理程序進行分析，以提供寶石中內(nèi)含物的位置和嚴重程度的圖。
寶石的加熱優(yōu)選通過任何適宜的方法進行，如通過輻射加熱、在爐中加熱、通過強制對流加熱(如使用熱風扇)、或通過傳導例如在加熱板上加熱。加熱手段優(yōu)選應當使寶石的溫度均勻。為避免加熱手段干擾所得到的IR圖像，通常在記錄IR圖像之前停止加熱，在冷卻寶石的同時成像，或者，如果寶石與環(huán)境隔絕良好，幾乎處于穩(wěn)定狀態(tài)下成像。可選并優(yōu)選地，加熱可以從一個方向進行，而成像從不能直接看到加熱源的另一個方向，例如與加熱方向正交的方向進行。另外，加熱優(yōu)選在與進行成像的波長不同的波長下，例如通過在成像通路或照明通路上使用濾波器進行。在該情況中，入射的熱輻射的反射和散射不會明顯干擾成像過程，因而能夠在寶石仍被加熱的同時連續(xù)成像。在紫外線波長下加熱寶石通常是有利的，這是因為寶石，尤其是鉆石，在紫外區(qū)的吸收比在可見區(qū)和IR區(qū)的更為可觀。特別是，所有類型的鉆石根據(jù)其類型在低于約225nm～250nm處均強烈吸收。
在寶石的周圍使用熱保護外殼有助于在加熱階段后維持寶石的溫度，并在成像時使寶石免受外部輻射源的影響。如果被加熱的寶石由冷卻的外殼包圍則能夠得到更好的信號/噪音比，優(yōu)選僅在寶石被照相機拍照的方向上開口。冷卻優(yōu)選利用安裝在外殼壁上的熱電冷卻元件的手段進行。通過該手段能夠簡易地獲得略低于室溫的溫度，并顯著減小外部IR輻射對所記錄的寶石的IR圖像的影響。
為了在三維方向上檢測缺陷或內(nèi)含物的位置，必需至少從兩個方向，優(yōu)選是正交方向上對寶石成像。成像優(yōu)選利用固定有寶石的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺完成，或利用兩臺相應布置的照相機來完成，或利用光學儀器來完成，優(yōu)選利用反射鏡和快門或能夠使一個照相機從所選的正交方向中的任意一個方向?qū)毷M行交替成像的轉(zhuǎn)換鏡。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，寶石優(yōu)選利用輻射源加熱，以使具有較高吸收率的內(nèi)含物與具有很低吸收率的鉆石的潔凈區(qū)相比從光束中吸收更多的能量。內(nèi)含物的溫度因而升至周圍鉆石溫度以上。吸收率的差異如此顯著以致即使是很小的內(nèi)含物，或顏色很淺的內(nèi)含物，也比包圍所述內(nèi)含物的潔凈寶石吸收多許多倍，因而其溫度的升高明顯高于其緊鄰的潔凈區(qū)。由此在照相機所記錄的IR圖像中觀察到寶石中的該溫差(在IR成像領域中稱為寶石的“熱特征”)。
由于內(nèi)含物的吸收率和發(fā)射率彼此具有很強的緊密對應關(guān)系，因此在物理上該現(xiàn)象與上面第一實施方式中所述的現(xiàn)象有關(guān)，每一個現(xiàn)象都是根據(jù)其自身的物理模型描述的。然而，由于在該第二實施方式中，兩種機制在形成內(nèi)含物的圖像時都是有效的，因此本發(fā)明的該實施方式與第一實施方式相比能夠提供更明顯的內(nèi)含物圖像。首先，內(nèi)含物較高的吸收及其結(jié)果所產(chǎn)生的較高溫度，有助于形成與寶石的其余部分具有良好對比度的圖像。第二，它們超過寶石其余部分的增大的發(fā)射率與升高的溫度的具有良好對比度的成像效果相結(jié)合，能夠得到更好的內(nèi)含物的圖像對比度。
然而，鉆石還具有另一種在建構(gòu)并運行本發(fā)明的系統(tǒng)的該實施方式時需要考慮的不常見的性質(zhì)，具體地是與測量的動力學有關(guān)。鉆石具有非常高的導熱性，可能是人們已知的導熱性最高的天然材料。在室溫下，其熱導率超過銅的5倍。由于具有該性質(zhì)，很難在鉆石中保持顯著的溫度梯度。該不利之處還進一步與鉆石相對較低的比熱相結(jié)合，而該較低的比熱有助于鉆石中瞬時熱擴散時的高熱導率。這在實施本發(fā)明的該實施方式時產(chǎn)生了許多相關(guān)后果。
首先，為了獲得最大瞬時作用，在鉆石的高熱導率“抹平”內(nèi)含物處的局部溫度升高之前，為盡可能快地在內(nèi)含物處獲得盡可能大的局部溫差，使輸入輻射盡可能的高是有利的。因而優(yōu)選使用來自脈沖源如閃光管或脈沖激光的大脈沖的輸入輻射，而不是連續(xù)加熱。第二，由于周圍的鉆石將內(nèi)含物處產(chǎn)生的熱量非常有效地由該處傳走，因此對內(nèi)含物加熱的效果非常局域化。由于非常局域化的溫差，因此在準確測定內(nèi)含物的位置方面具有積極作用。然而，有效利用該實施方式的一個障礙是，當加熱源被移開時，鉆石中來自熱點的熱傳導的微分方程的瞬時解顯示溫差非常迅速地減小，鉆石在很短的時間內(nèi)達到均勻的溫度。這意味著如果照射鉆石使其溫度升高，然后在輻射結(jié)束后進行熱成像，則成像必需在停止加熱后迅速進行，以避免鉆石達到熱平衡并抹平任何溫差。
與上述第一實施方式相比，該效果對所述方法的動力學也有影響，由此可以進行成像。根據(jù)該優(yōu)選實施方式，寶石優(yōu)選以紅外線源照射，切斷紅外線源，為了獲得關(guān)于內(nèi)含物的位置的三維信息，對經(jīng)加熱的寶石形成兩個優(yōu)選的正交圖像。應當在結(jié)束輻射加熱后盡快地獲取這兩個圖像，并盡可能同時進行。同時地或接近同時地成像是重要的，這是因為內(nèi)含物處產(chǎn)生的溫度梯度會迅速減小。該成像優(yōu)選通過上述的一種方法使用兩個照相機或具有一個照相機的光學裝置進行。可選地或優(yōu)選地，本發(fā)明的該實施方式也可以連續(xù)加熱并同時成像而進行，條件是采取了上述預防措施以保護成像照相機免受直接輻射，但是該穩(wěn)定態(tài)加熱方式與通過瞬時加熱或間斷加熱所得到溫度梯度相比，易于得到更小的溫度梯度。
盡管如上所述根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選實施方式寶石的加熱可以通過紅外、可見或紫外光源進行，但由于在可見區(qū)內(nèi)，內(nèi)含物與鉆石其余部分之間的吸收差異比在IR或UV中更大，因此使用可見光源是特別有利的。在IR區(qū)中，即使是內(nèi)含物對許多波長范圍也是相當透明的，就像鉆石的其余部分一樣，不過程度不同而已，而在UV中，內(nèi)含物和鉆石均完全不透明。因而，使用可見光源能夠比使用IR或UV光源更快速地增大內(nèi)含物與其背景之間的溫差，因而根據(jù)該第二實施方式能夠提供更好的對比度。
根據(jù)上述第一實施方式，在將寶石加熱然后成像的同時緩慢冷卻，或者甚至在仍然被加熱的同時進行成像，成像的動力學不太重要，為獲得內(nèi)含物或缺陷的三維位置所需的寶石的第二正交圖像可以通過在轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn)寶石，優(yōu)選旋轉(zhuǎn)90度之后優(yōu)選用同一照相機來獲取。
至少根據(jù)上述第一優(yōu)選實施方式的經(jīng)加熱寶石的IR成像(其成像條件為準穩(wěn)定態(tài))可以通過兩種優(yōu)選方法中的一種進行。根據(jù)第一方法，成像在固定波長下進行，在冷卻過程中優(yōu)選并適宜地使寶石的溫度緩慢變化。反復攝取圖像，內(nèi)含物與寶石其余部分的對比度隨寶石的具體溫度而變化。將這些內(nèi)含物的圖像濃度與作為溫度函數(shù)的與內(nèi)含物的發(fā)射性質(zhì)有關(guān)的信息(預先存于數(shù)據(jù)庫中)進行比較，從而能夠使得內(nèi)含物的性質(zhì)和位置被唯一確定。根據(jù)第二方法，使寶石保持恒溫，并在大量不同波長下，或在不同波段成像，從而使內(nèi)含物的對比度隨成像波長而變化。同樣，將波長行為與作為波長函數(shù)的與內(nèi)含物的發(fā)射性質(zhì)有關(guān)的內(nèi)含物強度信息的預先確定的數(shù)據(jù)相比較，能夠使得內(nèi)含物的性質(zhì)和位置被唯一測定并繪制。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式，缺陷或內(nèi)含物的檢測系統(tǒng)通過以具有內(nèi)含物的而非周圍的潔凈鉆石的頻率特性的能量場照射寶石而將共振引入寶石中來運行。能量場可以是電磁場，如高頻場或射頻(RF)場；或聲子場，如超聲波場；或在預先選定的波長下調(diào)諧為表現(xiàn)出內(nèi)含物的吸收光譜、或其吸收光譜的特定部分的特征的光束。內(nèi)含物從場中選擇性地吸收能量，并且溫度的升高大于周圍的潔凈鉆石的溫度升高。然后優(yōu)選使用IR照像機系統(tǒng)，通過涉及本發(fā)明前述實施方式的上述一種檢測方法來檢測該溫度的升高。
盡管本發(fā)明的上述實施方式對鉆石中的使用進行了大量描述，但應當理解本發(fā)明也可以用于檢測其他寶石中的內(nèi)含物和缺陷，除了清楚地表明了特指鉆石及其性質(zhì)的極少數(shù)情況之外，本申請中所使用并聲稱的術(shù)語鉆石應當理解為也包括其他的寶石。然而，由于其他寶石中內(nèi)含物的發(fā)射率的差異不如在鉆石中的大(因為鉆石的吸收率很低)，因此對于其他寶石使用該方法通常會造成圖像對比度下降。此外，盡管本發(fā)明的上述實施方式已經(jīng)廣泛描述用于檢測缺陷和/或內(nèi)含物，但除了在特定的情況中該實施方式僅可以對內(nèi)含物進行令人滿意地操作對本領域的技術(shù)人員而言是顯而易見的之外，應當理解在本申請中術(shù)語缺陷是指寶石中所有瑕缺的通稱，并且也是如此聲稱的。
此外，即使本發(fā)明的上述各種實施方式在檢測時是用加熱寶石，并記錄溫度高于環(huán)境溫度時的紅外圖像而進行描述，所述加熱是由室溫改變寶石溫度的簡單方法，但應當理解如果將寶石冷卻至環(huán)境溫度以下，并由此在低于室溫的溫度下記錄寶石不同區(qū)域的不同發(fā)射或不同溫度也同樣能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。因而可以理解盡管本申請中是以通過加熱寶石來獲得熱差圖像來作為參考，但并不意味著限制本發(fā)明的特征，冷卻寶石以獲得熱差圖像也同樣包含在內(nèi)并且也是可以理解的。例外的是關(guān)于僅適用于加熱，例如，在實現(xiàn)溫度差異的優(yōu)選方法的描述中的本申請的特征。
因而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式可以提供用于檢測寶石的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于改變寶石溫度的能量傳輸系統(tǒng)、對寶石進行成像并輸出寶石的熱量圖的至少一個成像裝置、利用熱量圖來確定熱量圖中發(fā)射發(fā)生改變的區(qū)域的圖像處理單元、和由發(fā)射改變區(qū)檢測寶石中的至少一個缺陷的分析單元。上述檢測可以包括檢測至少一個缺陷的位置、特點和大小中的至少一個因素。
根據(jù)本發(fā)明的其他優(yōu)選實施方式，在上述系統(tǒng)中，能量傳輸系統(tǒng)包括能源以使寶石溫度的改變包括使寶石溫度升高至高于其環(huán)境溫度，或吸能器以使寶石溫度的改變包括使寶石溫度降低至低于其環(huán)境溫度。
此外，在上述任何一個實施方式中，所述至少一個成像裝置優(yōu)選使寶石在紅外區(qū)成像。并且，所述至少一個成像裝置可以是照相機。另外優(yōu)選的是，發(fā)射改變區(qū)由該位置的溫度發(fā)生不同于寶石其余部分的溫度的變化所致。
在上述各種實施方式中，根據(jù)具體的實施方式，寶石中至少一種缺陷的特征由發(fā)射的變化程度或溫度的變化程度而確定。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式，在上述任何一個系統(tǒng)中，所述至少一個成像裝置可以是兩個成像裝置，以使寶石中至少一個缺陷的位置能夠以三維方向確定?？蛇x并優(yōu)選地，寶石可以相對于用于在至少兩個方向成像的單個成像裝置成角度地排布，以使寶石中至少一個缺陷的位置能夠以三維方向確定。這優(yōu)選利用固定寶石的轉(zhuǎn)臺來實現(xiàn)。
在涉及將寶石的溫度升高至高于其環(huán)境溫度的那些實施方式中，能源優(yōu)選為輻射源、熱空氣源和傳導源中的至少一種。輻射源優(yōu)選發(fā)射紅外線能量、可見光能量和紫外線能量中的至少一種。傳導源優(yōu)選是加熱板。在涉及將寶石的溫度降低至低于其環(huán)境溫度的那些實施方式中，吸能器優(yōu)選是熱電冷卻裝置。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式，上述系統(tǒng)還可以包含布置在輻射源和寶石之間的濾光器，從而用具有比成像頻帶寬度更窄的波長頻帶寬度的能量對寶石進行照射?？蛇x地并優(yōu)選地，濾光器可以布置在寶石與成像裝置之間，以在比輻射頻帶寬度更窄的波長頻帶寬度下對寶石進行成像。在上述兩種實施方式中的任一種中，可以操作濾光器以有效地降低來自輻射源的能量的反射或散射對寶石成像的影響。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式，上述任何一個系統(tǒng)還優(yōu)選包含至少一對偏振元件，至少一個元件位于能源與寶石之間，至少另一個元件位于寶石與成像裝置之間。
此外，在上述任何一個系統(tǒng)中，寶石優(yōu)選是鉆石。另外，缺陷優(yōu)選是內(nèi)含物或內(nèi)部結(jié)構(gòu)瑕缺。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式，在上述任何一個系統(tǒng)中，成像裝置可以在不同溫度和固定波長下連續(xù)生成寶石的圖像，然后通過與有關(guān)作為溫度函數(shù)的缺陷的發(fā)射性質(zhì)的預定信息相比較，系統(tǒng)就能夠確定所檢測的缺陷的特征?？蛇x地并優(yōu)選地，成像裝置可以在不同波長和固定溫度下連續(xù)生成寶石的圖像，然后通過與有關(guān)作為波長函數(shù)的缺陷的發(fā)射性質(zhì)的預定信息相比較，系統(tǒng)就能夠確定所檢測的缺陷的特征。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式也可以提供檢測寶石的方法，該方法包括下述步驟利用能量傳輸系統(tǒng)改變寶石的溫度；利用至少一個成像裝置對寶石進行成像；由至少一個成像裝置中輸出寶石的熱量圖；對熱量圖進行圖像處理以確定熱量圖中的發(fā)射變化區(qū)；和分析發(fā)射變化區(qū)以確定寶石中的至少一個缺陷。上述檢測包括檢測至少一個缺陷的位置、特性和尺寸中的至少一個因素。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式，在上述方法中，能量傳輸系統(tǒng)包含能源以使寶石溫度的改變包括使寶石的溫度升高至高于其環(huán)境溫度，或包括吸能器以使寶石溫度的改變包括使寶石的溫度降低至低于其環(huán)境的溫度。
此外，在上述任何一個實施方式中，所述至少一個成像裝置優(yōu)選在紅外區(qū)對寶石進行成像。并且，所述至少一個成像裝置可以是照相機。另外優(yōu)選的是，發(fā)射改變區(qū)由所述位置的溫度發(fā)生不同于寶石其余部分的溫度的變化所致。
在涉及將寶石的溫度升高至高于其環(huán)境溫度的方法的那些實施方式中，成像步驟優(yōu)選在終止利用能源將寶石溫度升至其環(huán)境溫度以上的步驟之后進行。終止使寶石升溫的步驟優(yōu)選利用光閘進行，或通過利用至少一個能量脈沖將能量轉(zhuǎn)移至寶石而進行。
可選地并優(yōu)選地，上述成像步驟優(yōu)選在利用能量傳輸系統(tǒng)改變寶石的溫度的步驟持續(xù)進行的同時進行。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式，在上述任何一種方法中，所述至少一個成像裝置可以是兩個成像裝置，以使寶石中至少一個缺陷的位置能夠以三維方向確定?？蛇x地并優(yōu)選地，寶石可以相對于用于在至少兩個方向成像的單個成像裝置成角度地排布，以使寶石中至少一個缺陷的位置能夠以三維方向確定。該成角度地排布的步驟優(yōu)選包括下述步驟提供用于將寶石固定在其上的轉(zhuǎn)臺，并旋轉(zhuǎn)上面固定有寶石的轉(zhuǎn)臺以在至少兩個方向上對寶石進行成像。
在涉及將寶石的溫度升高至高于其環(huán)境溫度的上述方法的那些實施方式中，能源優(yōu)選為輻射源、熱空氣源和傳導源中的至少一種。輻射源優(yōu)選發(fā)射紅外線能量、可見光能量和紫外線能量中的至少一種。傳導源優(yōu)選是加熱板。在涉及將寶石的溫度降低至低于其環(huán)境溫度的那些實施方式中，吸能器優(yōu)選是熱電冷卻裝置。
根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式，上述方法還包含將濾光器布置在輻射源和寶石之間的步驟，從而用具有比成像頻帶寬度更窄的波長頻帶寬度的能量對寶石進行照射?？蛇x地并優(yōu)選地，濾光器也可以布置在寶石與成像裝置之間，以在比輻射頻帶寬度更窄的波長頻帶寬度下對寶石進行成像。在這兩種實施方式中的任一種中，可以操作濾光器以有效地降低來自輻射源的能量的反射或散射對寶石圖像的影響。
此外，在上述任何一種方法中，寶石優(yōu)選是鉆石。另外，缺陷優(yōu)選是內(nèi)含物或內(nèi)部結(jié)構(gòu)瑕缺。
根據(jù)本發(fā)明的再一優(yōu)選實施方式還可以進一步提供用于分析寶石的計算機化的光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含將信息輸入至輸出形狀分配器的寶石繪圖模塊，所述寶石繪圖模塊由寶石的三維立體模型、確定由寶石獲得的至少一個切面的理想形狀的輸入模塊、和來自計算機化的缺陷檢測單元的輸出信息來獲取其輸入信息。
在用于寶石分析的該計算機化的光學系統(tǒng)中，寶石的三維立體模型優(yōu)選包含確定寶石包絡線(envelope)的一組坐標、一組三維多邊形、和確定寶石中平面的一組形狀以及它們相對于已知原點的矢量方向中的至少一個。此外，寶石的三維立體模型優(yōu)選由下述單元中的至少一個獲得寶石尺寸測量單元、寶石形狀測量單元、孔數(shù)據(jù)輸入單元、和槽數(shù)據(jù)輸入單元。計算機化的缺陷檢測單元還優(yōu)選提供用于寶石三維立體模型的寶石的輪廓數(shù)據(jù)。
在用于分析寶石的上述任何一種計算機化的光學系統(tǒng)中，計算機化的缺陷檢測單元優(yōu)選是熱成像缺陷檢測系統(tǒng)。


由以下的詳細描述并結(jié)合附圖，可以對本發(fā)明進行更全面的理解和認識。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施方式建構(gòu)和運行的用于檢測并繪制鉆石中內(nèi)含物的系統(tǒng)的示意圖；圖2是與圖1所示的相似的但使用加熱板來加熱鉆石的用于檢測并繪制鉆石中內(nèi)含物的系統(tǒng)的另一優(yōu)選實施方式的示意圖；圖3是與圖1所示的相似的但其中采用瞬時測量技術(shù)的用于檢測并繪制鉆石中內(nèi)含物的系統(tǒng)的另一優(yōu)選實施方式的示意圖；圖4是使用本發(fā)明的系統(tǒng)而得到的熱量圖的形象化示意圖，顯示了在加熱時成像的鉆石，并描繪了鉆石中內(nèi)含物的存在；圖5是與圖1所示的相似的但其中采用能源來共振激發(fā)鉆石中的內(nèi)含物的能級的用于檢測并繪制鉆石中內(nèi)含物的系統(tǒng)的另一優(yōu)選實施方式的示意圖；和圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式建構(gòu)和運行的未經(jīng)加工的鉆石的計算機化的分析系統(tǒng)的總體解決方案的示意性方框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1，圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施方式建構(gòu)和運行的用于檢測并繪制鉆石中內(nèi)含物的系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)包括輻射源10，所述輻射源10優(yōu)選將所輻射的紅外光束照射至被檢測的鉆石12上。然而，輻射源10可選地和優(yōu)選地可以是可見光源或紫外(UV)光源。優(yōu)選將鉆石固定在能夠使鉆石按任何所需方向旋轉(zhuǎn)的可調(diào)節(jié)的支架14上。紅外成像裝置，優(yōu)選紅外線照相機16，布置在能夠觀察被照射的鉆石，但不能直接看見來自紅外光源10的照射在鉆石上的紅外輻射的位置。因此紅外線照相機的優(yōu)選位置和瞄準方向與連接照射源和鉆石的直線相垂直，并沿著與鉆石相交的線定向?？蛇x的第二紅外線照相機17優(yōu)選布置在與第一照相機16成已知角度，優(yōu)選是90度的位置，以便產(chǎn)生第二組圖像，根據(jù)該圖像能夠計算出內(nèi)含物的三維位置。任何傳統(tǒng)使用的熱紅外線波段都能夠用于觀察寶石，而無論是3微米～5微米，7微米～13微米，8微米～14微米，或照相機和光學元件可以利用的任何其他適宜范圍。照相機優(yōu)選裝有被設計為能夠以高放大倍數(shù)聚焦在寶石上的物鏡。然而，由于高放大倍數(shù)的物鏡的聚焦深度相對較短，因此通常一次僅能對相對薄的片成像，因而通常需要移動單元27來將寶石及其支架相對于照相機鏡頭進行移動，以對寶石深度上的另外切片進行成像?？梢允褂酶魺嵴?2以將熱寶石與其相鄰的環(huán)境隔離，既防止其過于迅速地冷卻又保護其免受外部紅外線對成像過程的干擾。優(yōu)選將一種或一種以上熱電冷卻元件23安裝在罩壁上，以將罩壁冷卻至室溫以下，從而充分減小背景對所記錄的紅外線圖像的干擾。在加熱源和成像照相機方向開口的玻璃管或塑料管可以用作簡單有效的罩。
如上所述，過濾單元25可以優(yōu)選用來限制入射加熱輻射或成像光束的頻帶寬度，以便與散射的或反射的入射光的波長相區(qū)分，從而能夠同時進行加熱和成像?？蛇x地并優(yōu)選地，可以使用偏振光以便更好地將顯示缺陷的成像光與任何散射的入射光相區(qū)分。在該情況中，部件25可選地、或甚至額外地是分別在被檢測的寶石的輸入側(cè)和輸出側(cè)上的偏振濾光器和分光濾光器。由于一些缺陷與寶石中的應力有關(guān)，如該優(yōu)選實施方式中所述，該應力可以通過在交叉的偏光器之間進行觀察而檢測到，因此使用偏振光還能有效地提高缺陷的可檢測性?？蛇x地并優(yōu)選地，該偏振元件也可以用于對會影響透過它們的光線的偏振性質(zhì)的缺陷進行檢測和定性。
將由照相機16輸出的圖像輸入至控制單元18中，控制單元18優(yōu)選包括幀接收器和圖像處理模塊。顯示在監(jiān)視器20上的輸出優(yōu)選為鉆石的紅外圖像的形式，其具有鉆石溫度曲線圖的色彩分級，可選地也可以將鉆石的溫度曲線圖打印輸出或進行數(shù)字記錄。優(yōu)選可以使用圖像處理程序以便分析寶石的熱量圖，從而確定可以被識別為內(nèi)含物的升溫區(qū)的位置，然后生成所檢測的內(nèi)含物的三維位置，并且還優(yōu)選提供對內(nèi)含物的嚴重程度和/或特點的測量。
現(xiàn)在參考圖2，圖2是與圖1所示的相似的用于檢測并繪制鉆石12中內(nèi)含物的系統(tǒng)的另一優(yōu)選部分的示意圖，只是將所檢測的鉆石固定在加熱板24上，或者可選地固定在導熱源上，以此來代替圖1的實施方式中的輻射源將寶石的溫度升至環(huán)境溫度以上。在圖2所示的鉆石中，內(nèi)含物13位于寶石內(nèi)部的一個角上。
可選地并優(yōu)選地，也可以使用空氣加熱器通過強制對流來加熱寶石，或可選地并優(yōu)選地，寶石及其底座也可以位于具有適宜的光學觀察口的爐中。
可選地并優(yōu)選地，在將鉆石或其他寶石冷卻至室溫以下以便對其進行熱差成像的那些實施方式中，作為冷卻寶石的優(yōu)選方法，板24優(yōu)選是熱冷卻板，例如熱電冷卻器。
在上述任意的優(yōu)選實施方式中，通常足以改變寶石的溫度使其比環(huán)境溫度高20℃，或當使用冷卻實施方式時比環(huán)境溫度低20℃，以便產(chǎn)生效果上相當于數(shù)度溫差的所需的圖像對比度從而有助于寶石的檢測。對于體積為1cc的寶石，加熱10秒鐘，簡單的熱容計算表明4W的輸入功率就足以完成上述任務。該能級易于通過簡便易行的方法獲得。然而，應當理解的是本發(fā)明并不限于這些優(yōu)選的加熱級，而是也可以優(yōu)選利用加熱到更高的溫度進行操作。根據(jù)又一優(yōu)選的實施方式，可以使用具有拋物面反射器的石英鹵素燈將寶石加熱至約150℃。使用本發(fā)明的優(yōu)選系統(tǒng)，例如上述的一種實施方式，可以廉價、準確并快速地對鉆石中內(nèi)含物進行檢測和繪圖。這表示本發(fā)明相對于檢測該內(nèi)含物的現(xiàn)有技術(shù)的方法有了顯著的改進。
現(xiàn)在參考圖3，圖3是與圖1所示的相似的用于檢測并繪制鉆石中內(nèi)含物的另一優(yōu)選系統(tǒng)的示意圖，只是其中采用在上述第二實施方式中所述的瞬時測量技術(shù)。在該結(jié)構(gòu)中，熱源30優(yōu)選是輻射熱源，用來加熱寶石12，或更具體地，優(yōu)選加熱寶石中的內(nèi)含物。可選地并優(yōu)選地，該熱源可以是可見光源或UV源。一旦寶石被充分加熱，在獲得熱量圖時，優(yōu)選將熱源30切斷，或通過光閘32切斷其光輸出?？梢酝ㄟ^來自控制單元18的指令信號控制該時間點，并且輻射輸入一被切斷，優(yōu)選盡快給出進一步的指令以從照相機16和/或17獲得紅外線圖像?？蛇x地并優(yōu)選地，輻射源也可以是用于提供單一的大能量輸入以加熱寶石的脈沖源，在該情況中，不需要光閘32，熱成像優(yōu)選在發(fā)射了輸入能量脈沖后立即進行。根據(jù)這些優(yōu)選實施方式中的任何一個，如前所述，可以使用這些圖像來生成鉆石中所檢測到的任意內(nèi)含物的三維位置的熱量圖。
現(xiàn)在參考圖4，圖4是通過使用根據(jù)本發(fā)明的上述任一實施方式的系統(tǒng)而得到的經(jīng)加熱的鉆石的熱量圖的形象化示意圖。盡管圖4的圖像中的不同溫度范圍是由不同形式的陰影表示，但應當理解在實際的系統(tǒng)中，不同的溫度將作為不同的顯示顏色通過圖像處理系統(tǒng)顯示在圖像監(jiān)視器上。圖4顯示了在加熱時被成像的鉆石，并說明了鉆石中存在內(nèi)含物。在鉆石右上側(cè)的內(nèi)含物由于具有比其緊鄰環(huán)境更高的特有溫度而在圖像中被識別。寶石的其余部分通常更冷。鉆石左側(cè)延長的暗區(qū)是典型的內(nèi)部缺陷，其明顯地散射了本來會在該區(qū)域成像的輻射，因而其明顯比周圍更暗。最后，環(huán)繞鉆石外圍的溫度明顯更高的區(qū)域是人造物品，這是來自鉆石面的熱輻射的反射造成的。如果在終止加熱后成像，則不會顯現(xiàn)這些區(qū)域。然而，根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，無論從哪個方向來觀察寶石，系統(tǒng)都可以利用該升溫的輪廓線來產(chǎn)生寶石的輪廓圖?？梢栽谙旅鎴D6所示的實施方式中使用該輪廓圖，在該實施方式中，除了任何缺陷的內(nèi)部位置之外，還需要輸入寶石的總體形狀。
現(xiàn)在參考圖5，圖5是說明與圖1所示相似的用于檢測并繪制鉆石中內(nèi)含物的另一優(yōu)選系統(tǒng)的示意圖，只是其中采用外部能源以共振激發(fā)鉆石中的內(nèi)含物的能級，并使其升溫。在該實施方式中，激發(fā)源或能源40優(yōu)選是無論是在光學、高頻或RF區(qū)域中的電磁場發(fā)生器，或是聲子發(fā)生器，例如超聲波發(fā)生器。圖5中所示的能源是一對勵磁線圈，不過應當理解這僅是示意性的表示而并不局限于此。所用的勵磁機的形式可以根據(jù)所用的激發(fā)能的形式來選擇。優(yōu)選需要使發(fā)生器靠近寶石，以便有效地感應其中的激發(fā)能。紅外線成像配置優(yōu)選與圖1所示的相似，在該實施方式中僅顯示了照相機16。
在本領域中已經(jīng)存在用于繪制并分析未加工的鉆石以便能夠配置鉆石而實現(xiàn)寶石的最大可能產(chǎn)率的計算機化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的一種是DiaExpert系統(tǒng)，由以色列拉馬特甘的Sarin Technologies Ltd.，提供。然而，該現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的判別是基于通過光學測量未加工的寶石的尺寸和比例的三維立體模型的幾何分析、由直接目測檢測的內(nèi)部缺陷的存在、和鉆石制作者有興趣獲得的不同的形狀可能性。三維立體模型優(yōu)選通過確定該模型的一種定義該模型的已知方法得到，無論是通過確定限定寶石包絡線的一組坐標、或是利用一組三維多邊形、或是通過使用確定寶石中平面的一組形狀以及它們相對于已知原點的矢量方向。這些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)在配置能夠由被分析的未加工鉆石產(chǎn)生的形狀時考慮了四C中的三個，即切工、顏色和克拉。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，關(guān)于鉆石的第四個C，即凈度的信息，可以由本發(fā)明的缺陷和內(nèi)含物的檢測繪制系統(tǒng)的上述任一實施方式的輸出信息提供，然后可以輸入用于繪制和分析未加工鉆石的現(xiàn)有技術(shù)的計算機化的系統(tǒng)中，由此完成對系統(tǒng)在其配置過程中可以使用的輸入的判定。
現(xiàn)在參考圖6，圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式建構(gòu)和運行的未經(jīng)加工的鉆石的計算機化的分析系統(tǒng)的總體解決方案的示意性方框圖。圖6的系統(tǒng)包括由光學測量進行的下列方面的現(xiàn)有技術(shù)的輸入總體尺寸測量50，總體形狀和比例測量52，未加工鉆石中通過目測觀察到的孔或槽的位置信息54，以及涉及寶石所需的理想形狀的輸入56。根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選實施方式，也可以將由本發(fā)明的前述實施方式的一個優(yōu)選的寶石檢測系統(tǒng)產(chǎn)生的計算機化的內(nèi)含物圖58形式的額外輸入提供給寶石繪制分析模塊60，以使配置輸出生成器62也能夠在作出決定和配置建議之前考慮該內(nèi)含物的存在、嚴重程度和位置。該系統(tǒng)因而能夠考慮通過計算機化的測量技術(shù)獲取的關(guān)于未加工鉆石的更為完整的一組參數(shù)，因而能夠提供比用于切割鉆石的以前的方案更完整的解決方案。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，未加工寶石的一個幾何參數(shù)，即三維包絡線的形狀，可以如前所述由本發(fā)明的計算機化的寶石缺陷檢測系統(tǒng)得到，包絡線形狀可以用作本發(fā)明的該實施方式的未加工鉆石的計算機化的分析系統(tǒng)的輸入之一。
本領域的技術(shù)人員應當明白，本發(fā)明并不限于前面特別顯示和描述的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍而是包括前述各種特點的組合和從屬組合以及在閱讀上述說明書后對于本領域技術(shù)人員來說顯而易見的、并且不屬于現(xiàn)有技術(shù)的對其進行的各種改變和改進。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測寶石的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于改變所述寶石的溫度的能量傳輸系統(tǒng)；對所述寶石進行成像并輸出所述寶石的熱量圖的至少一個成像裝置；利用所述熱量圖以確定所述熱量圖中輻射發(fā)生改變的區(qū)域的圖像處理單元；和由所述輻射發(fā)生改變的區(qū)域檢測所述寶石中的至少一個缺陷的分析單元。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測包括確定所述至少一個缺陷的位置、特征和大小中的至少一個因素。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述能量傳輸系統(tǒng)包含能源以使所述寶石的溫度的所述改變包括將所述寶石的溫度升高至高于其環(huán)境溫度。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述能量傳輸系統(tǒng)包含吸能器以使所述寶石的溫度的所述改變包括將所述寶石的溫度降低至低于其環(huán)境溫度。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個成像裝置在紅外區(qū)對所述寶石進行成像。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個成像裝置是照相機。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述輻射發(fā)生改變的區(qū)域由所述位置的溫度發(fā)生不同于所述寶石的其余部分的溫度的變化所致。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述寶石中的所述至少一個缺陷的特征由所述發(fā)生變化的輻射的水平確定。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述寶石中的所述至少一個缺陷的特征由所述發(fā)生變化的溫度的水平確定。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個成像裝置是兩個成像裝置，從而在三維方向上確定所述寶石中的所述至少一個缺陷的所述位置。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述寶石相對于用于在至少兩個方向成像的所述成像裝置成角度地排布，從而在三維方向上確定所述寶石中的所述至少一個缺陷的所述位置。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中利用其上固定有所述寶石的轉(zhuǎn)臺將所述寶石相對于所述成像裝置成角度地排布。
13.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中用于升高所述寶石溫度的所述能源是輻射源、熱空氣源和傳導源中的至少一種能源。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述輻射源發(fā)射紅外線能量、可見光能量和紫外線能量中的至少一種能量。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述傳導源是加熱板。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包含布置在所述輻射源和所述寶石之間的濾光器，從而用具有比成像頻帶寬度更窄的波長頻帶寬度的能量對寶石進行照射。
17.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包含布置在所述寶石和所述成像裝置之間的濾光器，以在比所述輻射頻帶寬度更窄的波長頻帶寬度下對所述寶石進行成像。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中操作所述濾光器以降低來自所述輻射源的所述能量的反射或散射對所述寶石的所述成像的影響。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中操作所述濾光器以降低來自所述輻射源的所述能量的反射或散射對所述寶石的所述成像的影響。
20.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中用于降低所述寶石的溫度的所述吸能器是熱電冷卻裝置。
21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包含至少一對偏振元件，至少一個元件位于所述能源與所述寶石之間，至少另一個元件位于所述寶石與所述成像裝置之間。
22.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述寶石是鉆石。
23.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述缺陷是內(nèi)含物。
24.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述缺陷是內(nèi)部結(jié)構(gòu)瑕缺。
25.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述成像裝置在不同溫度和固定波長下連續(xù)生成所述寶石的圖像，并且通過與有關(guān)作為溫度函數(shù)的缺陷的發(fā)射性質(zhì)的預定信息相比較，確定所檢測的缺陷的特征。
26.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述成像裝置在不同波長和固定溫度下連續(xù)生成所述寶石的圖像，并且通過與有關(guān)作為波長函數(shù)的缺陷的發(fā)射性質(zhì)的預定信息相比較，確定所檢測的缺陷的特征。
27.一種用于檢測寶石的方法，該方法包括以下步驟利用能量傳輸系統(tǒng)改變所述寶石的溫度；利用至少一個成像裝置對所述寶石進行成像；由所述至少一個成像裝置輸出所述寶石的熱量圖；對所述熱量圖進行圖像處理以確定所述熱量圖中的輻射發(fā)生變化的區(qū)域；和分析所述寶石中用于檢測至少一個缺陷的所述輻射發(fā)生變化的區(qū)域。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述檢測包括確定所述至少一個缺陷的位置、特征和大小中的至少一個因素。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述能量傳輸系統(tǒng)包含能源以使改變所述寶石的溫度的所述步驟包括將所述寶石的溫度升高至高于其環(huán)境溫度的步驟。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述能量傳輸系統(tǒng)包含吸能器以使改變所述寶石的溫度的所述步驟包括將所述寶石的溫度降低至低于其環(huán)境溫度的步驟。
31.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述至少一個成像裝置在紅外區(qū)對所述寶石進行成像。
32.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述至少一個成像裝置是照相機。
33.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述輻射發(fā)生改變的區(qū)域由所述位置的溫度發(fā)生不同于所述寶石的其余部分的溫度的變化所致。
34.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述成像步驟在終止利用所述能源將所述寶石的溫度升至高于其環(huán)境溫度的所述步驟之后進行。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中終止所述寶石的所述升溫的所述步驟利用光閘進行。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中利用至少一次能量脈沖將所述能量傳輸至所述寶石。
37.如權(quán)利要求27所述的方法，其中在持續(xù)進行利用能量傳輸系統(tǒng)改變所述寶石的溫度的所述步驟的同時進行所述成像步驟。
38.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述利用至少一個成像裝置對所述寶石進行成像的步驟通過兩個成像裝置進行，從而在三維方向上確定所述寶石中所述至少一個缺陷的所述位置。
39.如權(quán)利要求27所述的方法，所述方法還包括使所述寶石相對于在至少兩個方向進行所述成像的所述成像裝置成角度地排布，從而在三維方向上確定所述寶石中的所述至少一個缺陷的所述位置。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述成角度地排布所述寶石的步驟包括以下步驟提供用于將所述寶石固定在其上的轉(zhuǎn)臺；和旋轉(zhuǎn)上面固定有所述寶石的所述轉(zhuǎn)臺以在至少兩個方向上使所述寶石成像，從而在三維方向上確定所述寶石中所述至少一個缺陷的所述位置。
41.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述能源是輻射源、熱空氣源和傳導源中的至少一種能源。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述傳導源是加熱板。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述輻射源發(fā)射紅外線能量、可見光能量和紫外線能量中的至少一種能量。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，所述方法還包括將濾光器布置在所述輻射源和所述寶石之間的步驟，從而用具有比成像頻帶寬度更窄的波長頻帶寬度的能量對寶石進行照射。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，所述方法還包括將濾光器布置在所述寶石和所述成像裝置之間的步驟，以在比輻射頻帶寬度更窄的波長頻帶寬度下對寶石進行成像。
46.如權(quán)利要求44所述的方法，其中操作所述濾光器以降低來自所述輻射源的所述能量的反射或散射對所述寶石的所述成像的影響。
47.如權(quán)利要求30所述的方法，其中將所述寶石的溫度降低至低于其環(huán)境溫度的步驟所用的所述吸能器是熱電冷卻裝置。
48.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述寶石是鉆石。
49.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述缺陷是內(nèi)含物。
50.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述缺陷是內(nèi)部結(jié)構(gòu)瑕缺。
51.一種用于分析寶石的計算機化的光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含將信息輸入至輸出形狀分配器的寶石繪圖模塊，所述寶石繪圖模塊由以下獲取其輸入信息所述寶石的三維立體模型；確定由所述寶石獲得的至少一個切面的理想形狀的輸入模塊；和來自計算機化的缺陷檢測單元的輸出信息。
52.如權(quán)利要求51所述的用于分析寶石的計算機化的光學系統(tǒng)，其中所述寶石的所述三維立體模型至少包括下述因素之一確定所述寶石包絡線的一組坐標；一組三維多邊形；和確定所述寶石中平面的一組形狀以及它們相對于已知原點的矢量方向。
53.如權(quán)利要求51所述的用于分析寶石的計算機化的光學系統(tǒng)，其中所述寶石的所述三維立體模型由下述至少一個單元獲得；寶石尺寸測量單元；寶石形狀測量單元；孔數(shù)據(jù)輸入單元；和槽數(shù)據(jù)輸入單元。
54.如權(quán)利要求51所述的用于分析寶石的計算機化的光學系統(tǒng)，其中所述計算機化的缺陷檢測單元還提供用于所述寶石的所述三維立體模型的所述寶石的輪廓數(shù)據(jù)。
55.如權(quán)利要求51所述的用于分析寶石的計算機化的光學系統(tǒng)，其中所述計算機化的缺陷檢測單元是熱成像缺陷檢測系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于檢測寶石的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于改變寶石溫度的能量傳輸系統(tǒng)，對寶石進行成像并輸出寶石的熱量圖的至少一個成像裝置，利用熱量圖以確定熱量圖中輻射發(fā)生改變的區(qū)域的圖像處理單元和由輻射發(fā)生改變的區(qū)域檢測寶石中的至少一個缺陷的分析單元。
文檔編號G01K11/00GK1902474SQ200480035083
公開日2007年1月24日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者約書亞·阿爾特曼, 摩西·齊尤瓦, 澤夫·萊謝姆, 納達夫·哈斯, 阿維·克納, 尤迪·萊德雷爾 申請人:薩林技術(shù)有限公司