JP3238875B2 - レーザエネルギによる微小印刻装置及び方法 - Google Patents

レーザエネルギによる微小印刻装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、宝石の表面上に証
印を印刻（ｉｎｓｃｒｉｂｉｎｇ）する分野に関し、さ
らに特定すると、宝石の一部分上にマークを形成するた
めにＱスイッチパルス形のレーザを利用するシステムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】参考として本明細書に合体される米国特
許第４，３９２，４７６号に記述されるようなダイヤモ
ンドに印刻するための既知のシステムは、レーザの焦点
にて表面を黒鉛化することによってダイヤモンドにマー
ク形成するＮｄ：ＹＡＧ（１．０６μｍ、周波数倍増）
Ｑスイッチレーザを包含する。ビーム位置は、重複した
処理済み領域を作り出すようコンピュータ制御されてい
る。このシステムの既知の実施形態の精度は、振動及び
レーザステアリングシステムの精度によって制限されて
いる。
【０００３】参考として本明細書に合体される米国特許
第４，４６７，１７２号は、英数字を印刻するためダイ
ヤモンドがコンピュータ制御された位置決め用テーブル
上にとりつけられた状態でＱスイッチせん光電球ポンピ
ング式ＹＡＧレーザ（１．０６μｍ、周波数倍増）を提
供するレーザビームダイヤモンド印刻システムについて
記述している。同様に、米国特許第２，３５１，９３２
号、３，４０７，３６４号、３，５２７，１９８号、
３，６２２，７３９号、３，７７５，５８６号及び４，
０４８，５１５号及び外国特許ＪＰ００４８，４８９号
及びＪＰ００７７，９８９号も参照のこと。
【０００４】米国特許第５，４１０，１２５号及び５，
１４９，９３８号は、マスキングされたマーク形成画像
と共にエキシマレーザ（１９３nm）を利用することによ
って宝石マーク形成を生成するシステムについて記述し
ている。かくして、完全な文字又は図形を形成するべく
再度位置決めし直すことは不要である。ダイヤモンドは
エキシマレーザ放射を選択的に吸収し、そのダイヤモン
ド結晶格子形態を失なうことなく部分的な同素体変換を
受ける。米国特許第３，５２７，１９８号及び４，４０
１，８７６号をも参照のこと。米国特許第５，４１０，
１２５号は、特許５，１４９，９３８号として発行され
た第５９５，８６１号の一部継続出願である。
【０００５】９５年２月１１日付Ｇｅｍｓｔｏｎｅ Ｎ
ｅｗｓ「通し番号はレーザで印刻される」、及び１９９
６年６月のＪｅｗｅｌｅｒ’ｓ Ｋｅｙｓｔｏｎｅ−Ｃ
ｉｒｃｕｌａｒ，ｐ７６は、通し番号やマーク形成が印
刻された宝石に関するものである。
【０００６】米国特許第３，５３７，１９８号はレーザ
エネルギを用いたダイヤモンド加工方法に関する。又米
国特許第５，１９０，０２４号はダイヤモンドのこ引き
プロセスに関するものである。１つの操作でダイヤモン
ドにマークを形成しかつのこぎりひきするために、レー
ザを使用することができる。米国特許第６７１，８３０
号、６７１，８３１号、６９４，２１５号、７３２，１
１８号、７３２，１１９号、３，５２７，１９８号及び
４，３９２，４７６号ならびに外国特許ＧＢ１２２，４
７０号をも参照のこと。
【０００７】米国特許第４，４０１，８７６号は、高エ
ネルギ、高パルス繰返数、低次モードのレーザビームを
利用するダイヤモンドのような宝石をひき目付けするた
めのシステムに関する。同様に米国特許第３，４４０，
３８８号、３，５２７，１９８号及び３，７００，８５
０号ならびに外国の参考文献ＢＥ ８７７，３２６，Ｄ
Ｅ １３０，１３８，ＤＥ １３３，０２３，ＧＢ
１，０５７，１２７，ＧＢ １，０５９，２４９，ＧＢ
１，０９４，３６７，ＧＢ １，２５４，１２０，Ｇ
Ｂ １，２６５，２４１，ＧＢ １，２９２，９８１，
ＧＢ １，３２４，９０３，ＧＢ １，３２６，７７
５，ＧＢ １，３７７，１３１，ＧＢ １，４０５，４
８７，ＧＢ １，４４６，８０６，ＧＢ ２，０５２，
３６９、米国レーザ協会（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｓｔｉｔｕ
ｔｅ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）「レーザによる材料加工
指針」１９７８、「工業用ダイヤモンド再考」、１９８
０年３月、ｐ９０及び９１；「レーザ利用覚え書」、１
（１）（１９７９年２月）；ＤＬＰＹ４型−システム２
０００Ｙａｇレーザについての「Ｎｅｗ Ｈｙｐｅｒｙ
ａｇ」、及び「ダイヤモンド」：Ｎ．Ａ．Ｇ．Ｐｒｅｓ
ｓ ＬＴＤ、第１１章、ｐ２３５，２３９〜２４２も参
照のこと。
【０００８】参考として本明細書に合体される米国特許
第４，７９９，７８６号は、ダイヤモンドの識別に関す
るものであり、識別すべき試料が予め定められた波長の
単色レーザ放射線ビームの中に置かれるダイヤモンド識
別方法を提供する。試料から発光された散乱ラマン放射
線は、ダイヤモンドの周波数特性の散乱ラマン放射線の
みを通すように適合されたフィルタを通過させられる。
その後濾波された放射線は、人間の目又は光電セルによ
って検出される。米国特許第４，３９７，５５６号及び
４，６９３，３７７号及び外国特許ＧＢ ２，１４０，
５５５号、Ｍｃｌｌｅｓ Ｇｒｉｏｔ，Ｏｐｔｉｃｓ
Ｇｕｉｄｅ ３，１９８５，ｐ１，３３３，３５０，３
５１；Ｓｏｌｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ，１（４）：１６８７〜１６９８（１
９７０年２月１５日）をも参照のこと。
【０００９】参考として本明細書に統合される米国特許
第４，８７５，７７１号は、レーザラマン分光計でダイ
ヤモンドを査定することによる、ダイヤモンドの品質の
査定方法に関する。このシステムは、既知の品質特性を
もつダイヤモンドを使用することによって最初に較正さ
れ、これらの特性は、例えば従来の主観的手順によって
査定されている。その後、未知の品質特性をもつダイヤ
モンドが分光計の中に置かれレーザ放射の照射を受け
る。ダイヤモンドからの散乱ラマン信号の強度は、ダイ
ヤモンドの単数又は複数の方位に関して監視され、結果
として得れた信号はダイヤモンドの１つの特性であり、
ダイヤモンドの品質レベルを示すものと考えられてい
る。同様に、米国特許第３，４１４，３５４，３，９８
９，３７９，４，２５９，０１１，４，３９４，５８
０，４，３９７，５５６ ａｎｄ ４，６２０，２８４
号、及び外国特許ＦＲ ６４３，１４２，ＦＲ ２，４
９６，８８８，ＪＰ ０１−５８，５４４，ＧＢ １，
３８４，８１３，ＧＢ １，４１６，５６８，ＧＢ
２，０１０，４７４，ＧＢ ０，０４１，３４８ ａｎ
ｄＧＢ ２，１４０，５５５，Ｓ．Ａ．Ｓｏｌｉｎ ａ
ｎｄ Ｋ．Ａ．Ｒａｍｄａｓ、ダイヤモンドのラマンス
ペクトル、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｖｏｌ．
１（４），ｐｐ．１６８７〜１６９８も参照のこと。
【００１０】上述の文書は、本発明の構成及び作動に適
用され得る要素、方法及びシステムを詳述する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザエネル
ギ源；取付けられた宝石への光学的アクセスを可能にす
る宝石取付け装置；前記レーザエネルギ源からのレーザ
エネルギを宝石上に集束する光学装置；前記集束された
レーザエネルギを宝石の所望の部分へ指向させるレーザ
エネルギ指向手段であって、制御入力端子を有するも
の；前記宝石の認証に適用されるイメージを得るために
少なくとも１個の視点から前記宝石の所望の部分を撮像
するための撮像装置；および前記撮像装置からの前記宝
石のイメージを記憶する記憶装置； を具備する、レー
ザエネルギによる微小印刻装置、を提供する。本発明
は、ダイヤモンド宝石のような工作物の表面上に一連の
切削又は黒鉛化を受けたスポットを生成する、Ｑスイッ
チレーザダイオードで励起されたＮｄ：ＹＬＦレーザの
ようなパルスレーザをもつシステムを提供する。工作物
は、ビームの集束及び位置決めのために並進運動可能な
台の上に取りつけられている。
【００１２】並進運動可能な台は、複雑なマーク形成パ
ターンを生成するようコンピュータによって制御されて
いる。このコンピュータは、プロセス制御及び撮像なら
びにその他の機能のためにも使用可能である。
【００１３】本発明によるプロセスは、標準的に約±１
μｍの位置決め精度を達成する。レーザ及び並進運動可
能な取付け台は、コンパクトで、好適には共通のプラッ
トフォーム上に強固に取付けられており、並外れた減衰
ではなく標準的な振動減衰しか用いる必要がないように
充分なコモンモード振動の免除を可能にする。従って、
既知のシステムにおける能動的振動抑制システムを必要
とするのではなく、プラットフォーム又はシャーシのた
めの単純でかつ小さい受動的振動絶縁マウントが利用さ
れる。
【００１４】プロセスの光学的帰還は、レーザの焦点を
含む視野を提供する直角に配置された２つのＣＣＤ撮像
装置のような単数又は複数のビデオカメラを通して可能
である。宝石の正しい位置決めは、このようにして、工
作物上の撮像装置を正しく整列させることによって確保
することができる。１つの撮像装置は、レーザの軸に沿
って作業表面に向けられ、レーザの焦点を含む焦点面を
有する。撮像装置を通しての光学的帰還を用いて、マー
ク形成プロセスの進行を監視することもでき、従って、
これを用いて、一定の与えられた場所における工作物の
位置決めならびに印刻速度、数、強度及び／又はパルス
反復数を調整すると同時にマーク形成プロセスの進行を
確認することができる。１つの撮像装置は、工作物の上
部分を見るように方向づけされ、例えばダイヤモンドの
テーブル表面に対し垂直に方向づけされてガードルプロ
フィールの識別を可能にし、一方第２の撮像装置は工作
物の側面部分例えばプロフィールを見るように方向づけ
され、同じく宝石のガードルの直接的ビューを提供して
いる。このようにして、マーク形成プロセスをリア ルタ
イムで見るため、第２の撮像装置を使用することができ
る。
【００１５】光学的帰還システムは同様に、オペレータ
が印刻を設計し、工作物上に印刻を位置設定し、マーク
形成プロセスを確認し、工作物及び形成されたマークの
画像を記録又は記憶できるようにもしている。
【００１６】マーク自体は、非変量印刻、通し番号など
の完全自動印刻、例えば、固定及び可変部分をもつ半自
動印刻又は図形を含む完全特性印刻を有することができ
る。
【００１７】１つの実施例によれば、宝石のための印刻
が、宝石のための包装材料又は予め印刷されたシートに
付随するバーコードとの関係において規定される。デー
タをタイプし直す必要なく、かつエラーの危険性を低く
して、コンピュータの中に操作者がバーコードを入力す
る目的で、バーコード読取り装置が具備されている。し
たがって、１つの印刻には、例えばロゴ又は商標などの
固定部分、宝石の評定又はグレードといった半可変部分
及び通し番号のような超可変部分が含まれ得る。この場
合、例えば、ロゴ又は商標が予めプログラミングされ、
シリーズ中の全ての工作物上に印刻される。宝石の評定
又はグレードは、受領書又はラベルのような、その宝石
に付随するシート上に印刷されたバーコードとして走査
され得る。通し番号は自動的に決定され得、例えば受領
書又はラベル上に印刷され、この石に適用すべき唯一の
識別子として利用され得る。印刻される文字は英数字記
号に制限されるわけではなく、実際には、あらゆる言語
の字体、線画キャラクタ、特注文字又は絵画的表示であ
ってもよい。
【００１８】工作物は、その識別情報を使用してアクセ
ス可能な遠隔媒体又は工作物に物理的に付随した媒体に
記憶されたデータと結びつけることができる。例えば、
付随するメモリは、持久記憶装置例えば電池に支援され
るランダムアクセスメモリ、電気的に消去可能な読取り
専用メモリ、強誘電性メモリ、又はその他の記憶媒体、
例えば磁気ストライプ、回転磁気媒体、光学メモリ及び
印刷物である。
【００１９】特注の又は半特注の印刻として、工作物上
に、意味の無い印刻を設けることができるが、これはコ
ンピュータのテキスト、図形、又はコンピュータ走査さ
れた画像として設けることが可能である。マーク形成シ
ステムはガードル以外の宝石の部分、例えばテーブル、
にマーク形成をするために利用できる。従って、このよ
うな意味の無い印刻の場合、その意図は、人目につきに
くい顕微鏡的な識別又は認証用のマーク形成を提供する
ことではなく、工作物の感情的な価値を高めるよう可視
の印刻を提供することにある。
【００２０】多くの例において、印刻された各々の工作
物を個別に識別できることが望ましい。これは、石上の
独特のマーク又はマークと工作物の容易に識別される特
性、例えば重量、形状、形式などの独特の組合せを用い
て行なうことができる。１つの実施形態においては、マ
ーク自体が、工作物を検査することにより電子式又は自
動式に読みとられるか又は確認されうる英数字又はバー
コードのような１つのコードを形成する。
【００２１】マーク形成された工作物の画像を、工作物
に付随する証明書上に形成又は印刷させることができ、
その場合に、画像を実際の工作物と比較しつつ調査する
ことにより工作物が証明書に対応していることを立証す
ることを可能にする。この画像は、有利にもマークの全
部又は一部、ならびにガードルの輪郭、境界標、縁部、
彫面などの工作物の識別可能な特徴を包含している。従
って、例えばマーク及び周囲のガードルなどを含む画像
を、工作物の「指紋」識別情報として用いることができ
る。証明書上の画像は、写真によってか又は電子的に形
成され得る。従って、記憶される画像は、ＣＣＤ画像又
はマーク形成のシステムを通して形成される必要はな
く、別の段階で生成されたものでも良い。
【００２２】有利にするには、完成したマークまたは印
刻プログラムのビットマップの画像がデータベースの中
に記憶され、したがって工作物の比較及びその後の認証
のため、及び偶然の又は望ましくないマーク形成の重複
を防ぐためこれが利用可能であるようにされる。記憶
は、電子式でも写真式でもよく、従って、データベース
は、磁気又は磁気光学媒体、マイクロフィルム紙又はフ
ィルム、ホログラフの結晶、磁気又は光学テープ又はそ
の他の既知の媒体上にあってよい。
【００２３】本発明の１つの態様によれば、例えばシス
テムの偶然の又は意図的な誤用を防ぐため、ユーザーに
よってオーバーライドされ得ないマーク形成装置に一体
化した状態で、複製防止機能が提供されている。この場
合、レーザシステムは、許可されていない状況下でのレ
ーザ制御及び位置決めシステムの活性化を防ぐロックア
ウト回路を含んでいてよい。このようなロックアウト
は、電源又は装置のその他の重要なサブシステムの中に
具備することができる。
【００２４】マーク形成システムの使用に基づいて、計
算機又は制御装置により、報告書が作られることが可能
である。印刻はラスタアプレーションを受けた画像であ
ることから、このような報告書は有利にも、例えばビデ
オカメラなどの光学的帰還形撮像のシステムから受理し
た画像又はグラフィックプリントアウトとしてのプログ
ラムされた印刻のいずれかを内含し得る。上述のとお
り、報告書はまた、認証の証明書、例えば、マークを含
む工作物画像のファクシミリを含むもの、を包含するも
の、又はそれに関連させられるものであることが可能で
ある。既知の認証スキームは、本明細書に参考として合
体される米国特許第５，４９９，２９４号に開示されて
いる。
【００２５】工作物全体は、一般に並進運動可能な台の
上に取りつけられ、精確な位置決めが可能になってい
る。かくして、コンパクトな設計の場合、台がさらに大
きな距離にわたって正確に位置決めする能力をもつもの
の、ホルダーは最大寸法で約３０mm未満の工作物を収容
することができる。台は一般に、デカルト座標系の中で
３本の軸Ｘ，Ｙ及びＺに沿って並進運動できるが、例え
ば回転軸のようなその他の軸を内含することもできる。
例えばブリリアントカットのダイヤモンドは半径方向に
対称である。従って、ダイヤモンドガードルのまわりに
印刻又はマーク形成が望まれる場合、ダイヤモンドはＺ
軸方向の変位を調整することによって焦点に保持するこ
とができ、レーザのパルス作動の間にＸ及びＹ軸に沿っ
た並進運動によって印刻を規定することができる。代替
的に、ダイヤモンドを最初Ｘ，Ｙ及びＺ軸に沿って適切
に位置決めし、１本の軸のまわりに回転させ、Ｙ軸に沿
って順次並進運動させて、印刻を規定することもでき
る。この場合、Ｚ軸そして場合によってはＸ軸も同様
に、焦点条件の保持のために使用することができる。自
動制御のためにＸ，Ｙ及びＺ軸が利用される場合、手動
の回転制御装置には、好適には規則的間隔をおいてデテ
ント（つめ）が設けられている。
【００２６】レーザ焦点との関係において工作物を移動
させるための位置ぎめのシステムは、ビームステアリン
グシステム、例えばミラー、電気光学素子、空間光変調
器例えばテキサスインストルメント社のデジタルミラー
装置（「ＤＭＤ」、デジタルライトプロセッサ「ＤＬ
Ｐ」としても知られる）、ホログラフィ又は回折素子、
又はその他の光学系を内含していても又はこれらから形
成されていてもよい。しかし、集束されたレーザエネル
ギを工作物の望ましい部分上に誘導するためには、並進
運動可能台が好適な手段である。
【００２７】工作物は一般に、並進運動可能な台に離脱
可能な形でとりつけられるホルダーの中に収容されてい
る。かくして、工作物を、他の１つの工作物が印刻され
ている間に、装置の外側でホルダーの中に適切に装着す
ることができる。これらのホルダーは同様に、工作物又
は種々の寸法及び形状に対する適合化を提供することに
よって、装置の汎用性を増大させることもできる。例え
ば、丸形、楕円形、ハート形、マーキーズその他のカッ
トダイヤモンドに個別に最適化されたホルダーを具備す
ることができる。さらに、種々の寸法の範囲のダイヤモ
ンドを、必要に応じ、異なるホルダーに収容させること
もできる。
【００２８】他の１つの実施形態によれば、取りつけら
れた工作物例えばはめ込み台内のダイヤモンドの、隠さ
れていない部分上に印刻することができる。例えば、先
端のあるはめ込み台の中では、ガードルの一部分が露出
され、かくしてマーク形成にこれを利用できる可能性が
ある。この場合、装置の印刻用チャンバ内で工作物を適
切に位置決めする目的で、多重ヒンジ式ホルダー又はホ
ルダーセットを具備することができる。指輪、イヤリン
グ、ペンダント、及び場合によってはブレスレット、ブ
ローチ及びその他の一般的形態の中に取付けられた宝石
を収容するように、ホルダーを具備することができる。
【００２９】計算機による制御システムは、種々の機能
性にユーザーがアクセスできるようにするユーザーのイ
ンターフェイスを提供し、使用及び作動を安全かつ／又
は望ましい活動へとさらに制限することができる。従っ
て、計算機化された制御システムは、工作物を損傷する
か、保証又は認証手順を斯くか又はその他の面で望まし
くないような活動を制限するようにプログラムされ得
る。従って計算機による制御システムは、ユーザーの認
証を要求し、工作物、特に工作物上のマークのビデオパ
ターン認識を利用し、システムの要素又は特定の工作物
に対する損傷を避けるべくレーザシステムの作動を制御
することができる。システムは同様に、操作者の画像、
指紋、網膜画像又はその他の確実な識別情報を収集する
こともできる。
【００３０】システムは同様に、工作物の品質及び／又
は特徴を記述するためのダイヤモンド又は宝石分析のシ
ステムも含んでいてよい。この分析は、マーク形成プロ
セスを最適化し、工作物上にマーク形成されるべきデー
タを生成し、及び／又はマークとの関係において工作物
を識別するデータを記憶するために、システムによって
利用され得るものである。このシステムは、自動的に又
は半自動的に作動することができる。宝石分類の自動化
が利用される場合、手動の分類又は予備分類をまず提供
するフェールセーフの分類のスキームが一般的に利用さ
れることになる。かくしてマーク形成又は分類の誤り
は、冗長性により低減される。マーク形成プロセスのパ
ラメータを制御するために、工作物の特徴を使用するこ
とができる。
【００３１】研磨されたガードルをもつダイヤモンドに
マーク形成する場合、一般に単一パスの印刻で充分であ
り、自動光学的帰還形のシステムが高い信頼性で作動を
制御できる。しかし、ダイヤモンド上の平滑なガードル
の吸光度は低く、そのため、レーザエネルギの吸収を確
保するためには、染料又はインキの被膜を表面上に施す
必要がある。ガードルが粗い場合、望ましいマークを生
成するために印刻装置の多重パスが必要となるかもしれ
ない。粗いガードルの吸光度は一般に、吸光性染料又は
インクの必要性が無くなるほど充分に高いものである。
再試行の実行を自動化することができるものの、ユーザ
ーによる制御が望まれる可能性もあり、このような制御
は、工作物に向けられ計算機のモニタ上に実時間画像を
表示するビデオカメラを使用することにより可能であ
る。
【００３２】例えば当初の印刻の過程の後、システムか
ら除去された後、工作物を精確に心合せして望ましい座
標系に対応させるため、工作物の記憶された画像及び装
置内の撮像システムを利用することが可能である。かく
して、工作物上の印刻されたマーク又は工作物上の固有
の境界標は、心合せ又は再心合せのための基準点を提供
する。従ってシステムは、印刻を修正又は固定すべきで
ある場合に、工作物を再度装着することができるように
する。さらに、工作物は、印刻及び撮像の間にその当初
の方位へと再度位置ぎめすることができることから、例
えば真正な工作物の画像との比較により、マーク及び／
又は印刻が真正であることを確認するために、同じ又は
類似の装置を利用することができる。
【００３３】好ましい実施例では、この心合せプロセス
は手動で制御され、例えば工作物の位置の手動の調整を
必要とする可能性があり、計算機制御の工作物位置決め
システム内にさらに制御された軸を付加することによっ
て、自然の及び印刻された境界標を描写する記憶された
データと比較したこれらの境界標の光学パターン認識に
基づく、工作物の自動的な位置ぎめが可能となる。この
ような再心合せが達成できなかった場合、それはもとの
画像との不整合の１つの表示となる。心合せを容易にす
るため、例えばＣＣＤビデオカメラのような両方の撮像
装置からのビデオ画像を使用することができ、実際この
目的のために第３軸についての観察を具備することもで
きる。
【００３４】心のずれに対する画像データの数学的補償
が可能であるため、認証のために工作物の精確な心合せ
が厳密に必要とされるわけではないが、このような精確
な心合せを達成する能力は一般に、前の印刻の復元又は
修復のために必要なものと考えられ、比較又は相関関係
に先立ち実質的な画像処理を必要とすることなく、より
単純な認証基準を提供する。
【００３５】例えばマーク形成ペンを用いて、工作物に
対して吸光性染料又はインキを手で塗布することもでき
るし、または、多孔性マーク形成チップを用いて、マー
ク形成すべき工作物表面に染料を塗布することによって
塗布プロセスを自動化することもできる。有利にも、こ
れらのインキ又は吸光性染料は、工作物の表面上にとど
まり、浸透しないはずである。一般に、アルコールのよ
うな溶剤の使用によりマーク形成後に容易に除去できる
染料が選択される。染料は、溶剤を飽和させたパットで
の拭い取りといったような自動化されたプロセス又は手
動式で、染料を除去することができる。
【００３６】他の一つの実施例においては、レーザパル
スを変調しまたは望ましい位置で工作物に選択的に多層
的に切削または黒鉛化を行なうことにより浮彫り印刻も
可能である。このような浮彫りマーク形成は一般に単純
な英数字又はデジタルコード印刻には必要でないが、ロ
ゴ、絵画作品、ラスター画像の偽信号発生防止、バイナ
リー又はフレネル形の光学部品、回折光学効果、盗用防
止又は複製防止の用意又はその他の状況下においては有
用であることが可能である。
【００３７】２つのビデオカメラを有するシステムにお
いては、工作物のビデオによる形状処理が可能であり、
これは、各々の場所で焦点を点検する必要なくマーク形
成するための工作物の最適の位置を決定するために使用
することができる。またデュアルカメラは、同じビデオ
スクリーン上での位置ぎめ及び観察を可能にし、この場
合にはカメラによる観察は個別の映像のウインドウとし
て提供される。カメラは、適切なマーク形成場所を決定
し、レーザビーム焦点を確保し、石を心合せし、マーク
形成プロセスの進捗を監視するために役立つ。
【００３８】コンピュータ化された制御システムは、グ
ラフィクス及び字体印刻の設計、選択及び実行における
融通性を可能にする。好ましい実施態様においては、ボ
ーラント字体が用いられる。しかしながら、その他の字
体又は字体の組合せも利用でき、例えばボーランド、ポ
ストスクリプト、トゥルー形、プロッタ又はその他の形
式の字体又は字面も利用できる。さらに、アドーブポス
トスクリプト、マイクロソフトウインドウズＧＤＩ、マ
ッキントッシュクイックドロー、ＨＰ−ＧＬ又はその他
のグラフィクス規格に応えるようにマーク形成システム
をセットアップすることもできる。
【００３９】好ましいレーザシステムは、内部周波数二
倍器を伴う自立型ダイオードレーザポンピング式Ｑスイ
ッチＮｄ：ＹＬＦである。このようなシステムの存在に
より、大型の電源及び厳格な環境制御、外部的周波数２
倍装置、水冷却システム、大きなサイズ及び重量、固有
の不安定さ及び長い光路を伴う比較的大型のＹＡＧレー
ザの必要性が回避される。
【００４０】緑色（５３０〜５４０nm）のレーザ発光が
通過できるようにしながらレーザダイオードの発光を選
択的に濾波するべく緑色フィルタがレーザの出力端に具
備されている。レーザダイオードの照射は、レーザスポ
ット部域内の垂直（Ｚ軸）カメラスクリーン上の画像を
飽和しガードル及び印刻の適切な観察を妨げるから、望
ましくない。
【００４１】好ましい並進運動可能な台の配置は、レー
ザステアリングシステムの光学的動作の範囲が標準的に
制限されているために多重セグメントでの印刻操作が必
要となる問題を克服し、優れた絶対的位置決め再現性を
提供する。しかし、本発明の幾つかの実施形態に従う
と、ビームステアリングシステムのようなその他の形式
のビーム位置決め装置も利用することができる。
【００４２】幾つかの理由から、石の上に１つのマーク
形成を施すことが可能である。第１に、石が紛失しまた
は他の石と混合した場合に、石を識別することが望まれ
る可能性がある。同様に、供給源又は産地を識別するた
めにマークを使用することもできる。この場合、マーク
は、額面どおり信用されることが可能である。
【００４３】しかし、幾つかの場合においては、偽作又
は模倣の危険性があるためにさらなる保証の手段を必要
とする。従って、石が指示された法人によりマーク形成
されていること、又は石がそれに施されているマークに
対応することを保証することが希望される可能性があ
る。このことのために、少なくとも２つの可能なスキー
ムの１つが必要になる。第１に、石の特徴が独特であ
り、模倣するのがきわめて困難であること、である。例
えば、宝石の或る一定の寸法又は比率は、幾分か無作為
の変動の対象となり、従って幾分か未制御の値の範囲を
有する。自然のきず及びその他の特徴はそれ自体一般に
無作為であり、従って模倣が困難である。従って１つの
石が他の１つの石に一致するということは考えにくく、
又他の１つの石を操作することによって規定の寸法及び
比率に全く一致するようにすることは考えられない。
【００４４】従って、本発明の１つの形態によれば、こ
れらの複製が困難であるという特徴は、コード化された
メッセージについての完全性の検査として用いられる。
これらの特徴は、測定又は記録し、記憶することができ
る。有利には、これらの測定及び特徴は、マーク形成プ
ロセスと合わせて捕捉された石の画像から誘導できる。
実際には、このような画像を記憶し画像に対して例えば
通し番号といったようなポインタを提供することによっ
て、比較すべき測定値又は特徴を予め決定する必要はな
くなる。従って、このようなスキームに従うと、石は、
認証すべき石に関するデータを含むデータベースの記録
に対するポインタを含んでいる必要しかない。こうし
て、反復的に決定することが困難でありまたは幾らか主
観的である、石の特徴に関する情報を、その石又は石の
識別情報と合わせて保存することが可能となる。上述の
とおり、真正性証明書上の石の画像を用いて、石の識別
情報の有形記録を提供しながら、その石が真正であるこ
とを確認することができる。
【００４５】他の１つのスキームは、代って、石自体と
のレーザマーク形成ビームの相互作用及び微妙な要因を
含む印刻と同一コピーすることの困難さに依存するもの
である。かくして、マーク自体は、自己認証性をもつ。
マークを複写する試みは、レーザによるマーク形成技術
上の技術的制限及び／又はコード化情報を全て決定する
ための情報の不充分さのために、失敗する可能性が高
い。
【００４６】従って、１つの石を認証するために、マー
クを単独で、または石の特徴又は物理的特性と合わせて
マークを分析する。１つのスキームでは、石上に印刻さ
れたマークは、複製が困難であり再現がまれである石の
特徴と相関関係をもち、自己認証を可能にする情報を内
含している。その他のスキームでは、石上に印刻された
マークは、宝庫内に記憶されたデータベース記録を識別
し、かくして、認証情報を得るために宝庫との連絡を要
求する。宝石の手による切削のプロセスのため、天然の
キズといったような特にその他の物理的特性と合わせた
石の測定可能なすべての面を同一に複製することは、困
難又は不可能となっている。このような物理的特性とし
ては、例えば、予め定められた場所でのガードルの幅が
挙げられる。この場所は、例えば印刻されたマークによ
って又は石単独の検査からは明らかでないマークからの
オフセットによって識別され得る。与えられた全ての宝
石について、単数又は複数のこのような場所を記憶する
ことができ、そのため測定を模倣することがさらに困難
になっている。その上、このような測定値は、一般に、
印刻システムの撮像システムから容易に得るか又は決定
することができるものである。
【００４７】特定の自然の結晶構造についての唯一の情
報を提供することのできるラマン散乱分析といったよう
な精巧なシステムが知られている。好ましいシステムは
ラマン散乱分析を利用していないものの、本発明の実施
形態と合わせてこのような分析を用いることも可能であ
る。
【００４８】好ましい実施例によれば、１つの石の真正
性は、真正性証明書上に又はそれと合わせて提供されう
るような、石の画像に対し実際の石を比較するための宝
石商のルーペの使用によって決定される。このような石
は、マーク、カットの詳細及び石の画像及び／又は境界
標の中のガードルの輪郭に対するマークの関係を含む種
々の特徴を有していることから、画像は、指紋として役
立ち、各々の石を基本的に唯一のものにしている。石の
画像に加えて、証明書には、以下で記述するとおりコー
ド化されたコードのようなその他の情報をも含むことが
できる。このようにして石及びそれに付随する証明書の
両方が識別情報を含み得る。
【００４９】したがって、本発明はまた、マーク形成さ
れた石の画像、保証特徴及び認証特徴を含む不正や複製
に対する耐性をもつ文書といった確実な証明書をも包含
する。既知の確実な文書及びかかる文書及び／又はマー
ク形成の作製方法は、本明細書に参考として合体される
米国特許第５，３９３，０９９号、５，３８０，０４７
号、５，３７０，７６３号、５，３６７，３１９号、
５，２４３，６４１号、５，１９３，８５３号、５，０
１８，７６７号、４，５１４，０８５号、４，５０７，
３４９号、４，２４７，３１８号、４，１９９，６１５
号、４，０５９，４７１号、４，１７８，４０４号及び
４，１２１，００３号の中で開示されている。本明細書
に参考として合体される米国特許第４，４１４，９６７
号は、工作物の画像を形成するのに使用できる潜像印刷
技術を開示している。本明細書に参考として合体される
米国特許第５，４６４，６９０号及び４，９１３，８５
８号は、ホログラフィ保証装置をもつ証明書に関する。
【００５０】他の１つのスキームでは、例えば宝石商の
ルーペ及び電話といった単純な道具を用いる標準的な宝
石商によって、真正性証明書無しで、石を認証すること
ができる。従って、本発明の１つの実施形態によれば、
宝石商は、宝石上の裸眼では見えない英数字印刻を読む
のにルーペを用いる。英数字の印刻又はその一部は、例
えば電話のキイ板によって認証システムへ入力される１
つの通し番号といった、宝石についての識別情報を含ん
でいる。マーク形成プロセスの時点又はその前後に決定
される石の特徴が、このときデータベースから検索され
る。一般に、これらの記憶された特徴には、等級、寸
法、識別情報及び場合によっては存在するきずの場所、
そして唯一又はほぼ唯一の特長を含めた石の画像、が含
まれると考えられる。かくして、例えば、マーク及び石
又は石の一部すなわちガードルの輪郭のような石の周囲
の境界標の画像を記憶することができる。このとき、例
えば音声合成、映像のファクシミリ伝送、又はその他の
手段によって、これらの特徴の幾つか又は全部を宝石商
に提供することができる。真正性証明書が入手可能であ
る場合、証明書を再度作成し、ファクシミリを宝石商へ
転送して、その上に含まれた全ての情報の確認を行なう
ことができる。宝石商は次に、検索された測定基準及び
証印を石のものと比較する。石が記憶された情報に対応
する場合、その石は本物である可能性が高い。一方、石
が記憶された情報に対応しない場合、石は偽造品である
可能性がある。
【００５１】工作物についての識別情報を記憶するデー
タベースは、例えば、マーク又は印刻の情報、マークの
画像ならびに周囲のガードルの輪郭を含む工作物につい
ての画像情報、物理的特性、主観的な等級、所有権及び
分析提出に関する情報を内含することが可能である。こ
のような情報は、分析の一貫性を確保する上での一助と
なるよう使用することができる。
【００５２】他の１つの実施例によれば、認証システム
は、認証ができなかったことについての説明が全く与え
られず、偽造をより困難なものにするように、宝石商に
対し公称値を提供することなく、ルーペ内の網線又はマ
イクロメータによって得ることのできる一連の測定値を
宝石商に要求する。当然のことながら、システムは同様
に、完全に自動化された分析及び通信システムを含む、
石の特徴の測定及び通信のためのさらに精巧な装置を利
用することもできる。
【００５３】他の１つの実施例によれば、宝石は自己認
証性をもつ。かくして、データベースシステム内に記憶
された計量データとの比較に代わって、石自体の上に印
刻されたマークには、石の特徴に関するデータを含むコ
ード化されたメッセージが内含されている。異なる形式
の一定数のメッセージを利用することが可能である。例
えば、ＲＳＡ，Ｒｅｄｗｏｏｄ ＣＡから入手できるよ
うないわゆる公開キー／秘密キーコード化プロトコルを
使用して、工作物に「デジタルサイン」をラベル付けす
ることができる。本明細書に参考として合体されるＡＣ
Ｍ通信２１（２）：１２０〜１２６（１９７８年２月）
のＲ．Ｌ．Ｒｉｖｅｓｔ，Ａ．Ｓｈａｍｉｒ及びＬ．Ａ
ｄｅｌｍａｎｎ著「デジタルサイン及び公開キー暗号シ
ステムの獲得方法」を参照のこと。この場合、１つのコ
ード化の当事者が、いわゆる秘密キーを用いて、適切な
アルゴリズムを用いてデータをコード化する。メッセー
ジを復号するためには、公衆に分配され得、コード化の
当事者に結びつけられていることから公開キーと呼ばれ
る第２のコードを所有していなければならない。この公
開キーを使用した時点で、コード化されたメッセージが
解説され、コード化の当事者のＩＤが確認される。解説
されたメッセージ内のデータには、宝石の唯一の又はほ
ぼ唯一の特徴の組が含まれている。従って、宝石の出所
及びその真正性を確認するためには、復号されたメッセ
ージからの情報と石を比較することしか必要でない。こ
のスキームではコード化の当事者には確認手順について
の情報が提供される必要はない。このスキームの知られ
ている変形においては、例外的な認証手順の場合を除
き、データを確実に保証するべく当事者又は第３者寄託
されたキーの間の私的な通信が可能である。
【００５４】保障の証明書及び／又はマーク形成を生成
させるため本発明によるシステム及び方法に全体的又は
部分的に合体されることが可能な代表的な暗号化及び文
書コード化のスキームは、本明細書に参考として合体さ
れる米国特許第５，４２６，７００（および０７／９７
９，０８１）；５，４２２，９５４；５，４２０，９２
４；５，３８８，１５８；５，３８４，８４６；５，３
７５，１７０；５，３３７，３６２；５，２６３，０８
５；５，１９１，６１３；５，１６６，９７８；５，１
６３，０９１；５，１４２，５７７；５，１１３，４４
５；５，０７３，９３５；４，９８１，３７０；４，８
５３，９６１；４，８９３，３３８；４，９９５，０８
１；４，８７９，７４７；４，８６８，８７７；４，８
５３，９６１；４，８１６，６５５；４，８１２，９６
５；４，６３７，０５１；４，５０７，７４４；および
４，４０５，８２９号に開示されている。同様に本明細
書に参考として合体されるＷ．Ｄｉｆｆｉｅ及びＭ．
Ｅ．Ｈｅｌｌｍａｎ、「暗号学における新しい方向」、
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈ
ｅｏｒｙ、第ＩＴ−２２巻、ｐ６４４〜６５４，１９７
６年１１月；Ｒ．Ｃ．Ｍｅｒｋｌｅ及びＭ．Ｅ．Ｈｅｌ
ｌｍａｎ、「トラップドアのナップザックに情報及びシ
グネチャを隠すこと」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆｏ
ｒｍａｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙ、第ＩＴ−２４巻、ｐ５２
５〜５３０，１９７８年９月；Ｆｉａｔ及びＳｈａｍｉ
ｒ、「あなた自身を証明する方法：人物同定及び署名の
実用的問題解決法」Ｐｒｏｃ．Ｃｒｙｐｔｏ ８６ ｐ
ｐ１８６〜１９４（１９８６年８月）；「ＤＳＳ：デジ
タルのシグネチャのアルゴリズムの仕様」、Ｎａｔｉｏ
ｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄ
ｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、草稿、１９９１年
８月；及びＨ．Ｆｅｌｌ及びＷ．Ｄｉｆｆｉｅ、「多項
式置換に基づく公開鍵の処理の分析」、Ｐｒｏｃ．，Ｃ
ｒｙｐｔｏ（１９８５）ｐ３４０〜３４９も参照のこ
と。
【００５５】他の１つのコード化スキームは、公衆によ
るメッセージの復号を許さず、コードを所有する認可さ
れた人物による復号のみを可能にするＤＥＳ型コード化
システムを使用する。従って、これには、メッセージを
復号し石の認証に立会うコード化の当事者の関与が必要
となる。
【００５６】耐久性ある認証を提供するためには、異な
るスキーム内で異なる情報を包含する多重コードが宝石
上でコード化され、それにより１つのコードの保障が侵
害されるか侵害されるよう脅びやかされた場合、一般的
により複雑な他の１つのコードが認証における使用に利
用可能であることが望まれる可能性がある。例えば、１
４けたの英数字のストリングとして一次的なコードが提
供されることが可能である。さらに、１２８〜５１２の
符号をもって、線形のバーコードが印刻されることが可
能である。さらなる点の２次元の配列が印刻されること
が可能であり、これは、例えば、切削の中心の配置のわ
ずかな修正、２重の切削、レーザ電力の変調、及び多値
の変調を用いる約１ｋ〜４ｋ及びそれ以上までコード化
する潜在能力をもつその他の巧妙なスキームにより英数
字ストリング上に重複されるパターンとして印刻される
ことが可能である。これらの次第に複雑さを増すコード
の各々は、読み取りそして解読することがより困難であ
る。
【００５７】マークの切削のパターンは、石の表面変動
及びシステムの制限と石の表面の変動の両方によるラン
ダムな擾乱の支配を受ける。したがって、自己認証のコ
ードの場合であっても、一般的に、マーク形成のプロセ
スが完了した後にデータベースに石に関する画像情報を
記憶させることが望ましいことである。このとき、この
データベースは、画像の比較又は特徴の抽出による、さ
らなる証明又は認証に用いられることが可能である。
【００５８】従って、幾つかの認証スキームが同時に利
用可能である。好適には、異なる情報が各々の方法によ
ってコード化され、さほど複雑でないコード化スキーマ
において、より基本的な情報がコード化される。複雑な
情報は、分光光度計のデータ、画像の情報、及び幾何学
的次元のトポロジーを包含することが可能である。した
がって、より複雑なコードの解説が一般的により後の期
間において要求されるという仮定に基づくと、情報の証
明用の設備は必要である場合のみ利用可能にされること
が可能である。
【００５９】安全保障の証明書又はマークの偽造を防止
するＩＤ番号及び／又は暗号化の技術を使用する、知ら
れている技術は、本明細書に参考として合体される米国
特許第５，３６７，１４８号、５，２８３，４２２号、
４，４９４，３８１号、４，８１４，５８９号、４，６
３０，２０１号及び４，４６３，２５０号に開示されて
いる。
【００６０】結晶性物質の中にホログラフィにより情報
を記憶することもできるということもまた、注意され
る。従って本発明によれば、結晶の中に、認証用ホログ
ラフィデータを記憶することができる。このようなホロ
グラフィによってコード化されたメッセージを形成し読
みとるための技術は知られており、宝石を認証するため
のこのようなコード化メッセージの使用は、本発明の一
部をなす。したがって、情報は、石の結晶構造内のホロ
グラムとして、又は証明書上のレリーフ又は位相のホロ
グラムとして、記憶されることが可能である。従って、
１つのホログラムを宝石から直接形成し、好適には光学
的に拡大することができる。レーザによるマーク形成に
は、アブレーションスポットが含まれることから、これ
らはホログラム中に見えることになる。さらに、マーク
形成のプロセスにはレーザが含まれることから、これと
同じレーザを、修正済み光学系を用いたホログラムの露
光のために使用することができる。例えば、各々の宝石
のために個別に、１つは証明書上に置かれもう１つはマ
ーク形成の創作者と共に記憶される１対のクロメートホ
ログラムを形成させることができる。証明書には同様
に、既知の保証特長も包含され得る。
【００６１】工作物の当初のホログラムが利用可能であ
る場合、ホログラムと工作物を光学的に相関関係づけす
ることによって、認証を自動化させることができる。こ
の方法は、工作物における微細な変化に極めて敏感であ
り、従って特に不正防止性を有するものである。好適に
は、ホログラムと工作物の光学的相関関係パターンは、
処理中のあらゆる変更を補償する目的で、最終的ホログ
ラムの生成又は現像の後に記憶される。この光学的相関
関係パターンは写真によってか又はデジタル式に記憶さ
れ得る。
【００６２】従って、本発明のこの観点の１つの特徴
は、宝石を識別するために、その上に記憶された情報
は、石に関係する情報を含む石に関係するデータベース
記録を識別するか、又は記憶された情報自体が石の特徴
に関連するという点にある。
【００６３】本発明の１つの観点においては、石のガー
ドルの一部及びその外形の両方を観察するために、撮像
システムが普通に配置されている。従って、一般的に、
宝石が装置の中に装着されている間に撮像システムから
石に関する所要情報を導出することが望ましいことであ
る。印刻自体がコード化された特徴を含む場合、撮像シ
ステムを通して石を撮像し、撮像システムの出力に基づ
いて印刻を適用するすなわちフィードバック位置決めを
使用することによって、これらの特徴を装置により応用
することができる。印刻された石の画像もまた、獲得さ
れ記憶されることが可能である。前記されるように、印
刻は、印刻された英数字コードといったような直ちに見
える情報で明示的にコード化されてもよいし、或いは、
石の目標点との関係における切削スポットの配置、ビー
ム変調、離れた切削スポット間の間隔及び擬似ランダム
な切削マークのような変換コードを含んでいてもよい。
マークは同様に、ガードルの縁部余白のような、再現性
ある測定を可能にするため臨界部分に形成された証印を
含むことも可能である。
【００６４】本発明の１つの方法によれば、マークが形
成されるべき宝石は、撮像され、画像は分析され、抽出
された情報がデータベース内の情報と比較される。好適
には、データベースは、マーク形成装置から離れたとこ
ろにある中央データベースであり、記憶された情報はデ
ジタル形式である。画像は、似たような宝石の画像の少
なくとも１つのサブセットに関するデータと比較され
る。次に、絶対的に唯一のものであるか又は石の容易に
規定できる特徴と共にとられた時点で唯一のものである
石のガードル上の場所に対してコード化されたマーク形
成が提案される。データベースシステムは、似たような
宝石上に同一のマーク形成を防止するために利用され、
従ってデータベース内のその他の石にあまりにも似てい
る場合には、提案されたマークの形成を承認できない。
かくして、本発明のこの形態によれば、各々の石は唯一
のコードをもち、同じコード化の基準を満たしながら以
前に印刻された石と同一のマーク形成を受けることので
きる石は、まれにしか見られない。単純な実施形態にお
いては、データベースは各々の石に対して唯一の通し番
号を割当てし、重複した通し番号の使用を妨げている。
一方、より複雑なスキームにおいては、石のその他の特
徴が候補を区別するのに使用されるならば、通し番号は
唯一のものである必要はない。
【００６５】本発明の他の１つの形態によれば、マーク
形成のプロセスの精度及び再現性に対する固有の制約条
件は、宝石の独自のコード化を提供するために利用され
る。従って、ガードルの表面の不完全さ及び切削のプロ
セス自体が相互作用して、理論的に理想的なマーク形成
を妨げる。これらの効果は振動、電力線の変動、レーザ
の不安定さなどによるものと考えられるため、数多くの
マーク形成の作業の全体にわたってランダムである傾向
をもつことになる。これらの効果は同様に石の特徴の結
果としてももたらされる。従って、最新の装置を用いる
場合でさえ、高い詳細度までマークを再度作製しようと
いう試みは、不変的に達成し難いものとなる。かくし
て、切削の深さの情報を得るべく場合によっては軸外し
画像又はぼかした画像を含めた実際のマークの高解像度
画像を記憶することによって、マークの認証が可能であ
る。
【００６６】同様の態様で、マークパターンの上に付加
的な情報をコード化する目的で、マーク形成に対し意図
的な又は「擬似ランダム」の不規則性（見かけ上ランダ
ムであるがデータパターン内に情報を支持している）を
課すことができる。マーク形成プロセスにおけるこのよ
うな不規則性としては、ビーム変調、２重の切削、切削
の位置の微細な変更、アブレーション場所の可変的オー
バーラップ度、パルス中のレーザ焦点の変動が考えられ
る。コード化パターンがわからない場合、位置的な不規
則性は、ランダムなジッターとして現われ、強度の不規
則性はランダムに見えることになる。擬似ランダムパタ
ーンがランダムノイズパターン上に重ね合わせられるこ
とから、順方向及び／又は逆方向エラー補正コードを用
いて、以前に形成されたマークの実際のコード化位置又
は強度に関して擬似ランダムノイズを差別的にコード化
することが望ましいかもしれない。かくして理論的パタ
ーンよりもむしろ実際のマークパターンのフィードバッ
クを用いることにより、信頼性ある情報検索を可能にし
ながら、擬似ランダム信号の振幅を実際のノイズ振幅に
より近く低減させることができる。擬似ランダム信号レ
ベルを低減させ、実際のノイズ上の擬似ランダム信号を
変調させることによって、マークを複製することがさら
にむずかしくなり又コード化スキームの先験的知識無く
コードを検出することもより困難になる。
【００６７】英数字コード及びその他の容易に観察可能
のコードは普通の宝石商に読まれることが可能である
が、微細なコード化の方法は、読取るための専門化され
た設備を必要とする可能性がある。従って、本発明の他
の１つの形態は、宝石上に印刻されたコードを読取るた
めの自動化されたシステムを提供する。このようなシス
テムは、画像分析能力をもつビデオ顕微鏡として作動す
る。画像分析能力は、一般的に利用されたコード化の形
式に対し同調されるか又は適合させられ、分析を適切な
詳細に限定する。従って、擬似ランダムコードが切削の
パターン内に現われる場合、個々の切削の場所及びその
相互関係が分析される。同様にして、切削の深さ又は振
幅が適切である場合、共焦点顕微鏡を利用することがで
きる。
【００６８】同様の態様で、偽作又は偽造を予防するた
め真正性証明書には、認証及び保証コード化を備えるこ
とができる。上述の技術に加えて、文書の複製及び不正
防止のための幾つかの他の知られている技術が利用可能
である。この場合、証明書は、マーク形成のプロセスの
保障に対し追加の水準を付加する。従って、工作物には
好適には、認証のための真正性証明書を必要としない確
実なマーク形成を包含するが、証明書を付加すること
は、認証のプロセスを容易にし、一方、偽造をより困難
なものにする。
【００６９】宝石印刻のための標準的な電子的読取り装
置には、例えば２００倍の倍率の高倍率レンズを伴うＣ
ＣＤ撮像装置及び照明装置が含まれることになる。ＣＣ
Ｄの見かけの解像度は、ＣＣＤ光学系との関係における
宝石のわずかなシフトでのマルチフレーム平均によって
増大され得る。データを獲得しそれを分析するために
は、フレームグラバー又はテレ−ビデオシステム（例え
ばビデオ会議システム）を伴う計算機システムを用いる
ことができる。一般に、コード化された情報を抽出する
ためには、既知の画像処理スキームを使用することがで
きる。
【００７０】情報内容すなわちマークについて分析する
ことに加えて、工作物の画像をデータベース内に記憶さ
れた画像と比較することも可能である。従って、宝石の
推定的識別に基づき、データベース内の画像記録が検索
される。その後、推定的な宝石の画像は、記憶された画
像と比較され、その後、差異があればその意義について
分析する。これらの差異は手動、自動のいずれでも分析
できる。通し番号又はその他のコードが現われた時点
で、これは、通し番号又はコードで適切に印刻された石
に対応するデータベース記録を検索するために用いられ
る。コードが石及びマーク形成の特徴に対応する場合、
複数の記録を、未認証の石との整合の可能性について検
索することができる。この場合、データベース記録内の
情報は、明確に石を認証するか又は認証できないはずで
ある。
【００７１】本発明の他の１つの形態によれば、レーザ
エネルギによる微小印刻システムは、半導体によって励
起されたＱスイッチ固形状態レーザエネルギ源、アパー
チャを有するカット宝石取付けシステム、レーザエネル
ギ源から前記アパーチャを通ってカット宝石上にレーザ
エネルギを集束させるための光学系、制御用入力端を有
し、前記集束されたレーザエネルギが前記宝石上の望ま
しい位置に提示されるように前記光学システムとの関係
において前記宝石取付けシステムを移動させるための移
動可能な台、複数の視点から宝石を観察するための撮像
システム、及び前記レーザ、前記光学系及び前記の台を
固定した関係に支持し、前記レーザ、前記光学システム
及び前記の台の差動的運動に抵抗し振動による位置ずれ
の免除の特性を増大させる剛性のフレームを具備する。
低い冷却及び電力所要量のレーザシステムを利用するこ
とによって、装置を自蔵型かつコンパクトにすることが
できる。装置の寸法を最小限にし装置を剛性フレーム又
はシャーシの中に閉じ込めることによって、振動の免除
が改善される。かくして、閃光電球励起レーザを利用す
るシステムに比べて、実質的な振動絶縁装置は削除され
る。
【００７２】本発明の他の１つの態様によれば、あらゆ
るマーク形成作業に先立って、提案されているマーク及
び／又は結果として得られたマーク形成済みの宝石が以
前にマーク形成されたいずれかの宝石に類似でありすぎ
て容易には識別できないものであるか否かを決定するた
め、提案されたマーク及び／又は推定された結果として
得られた画像はデータベース記録と比較される。もしそ
うであれば、マーク又は提案されたマークを変えること
ができる。さらに、機械の１つの自動的な性格として、
この比較は、以前にマーク形成された宝石を偽造するた
めに認可済み機械が使用されることを防止することが可
能であり、また、データベースの完全性を保証する。
【００７３】本発明の他の１つの形態によれば、ガード
ルのような宝石の一部の上にパターンのマーク形成が印
刻される。特定のガードルパターンを正確に再度作成す
るのは困難であることから、パターンは、例えばルーペ
を用いて、幅、周囲及び寸法を含むガードル特性の数量
化を可能にする。したがって、パターンは、宝石の認証
のための測定基準を提供することを援助する。
【００７４】データベースは、マーク形成装置に局所的
に記憶されてもよいが、好適には中央データベースが維
持され、数多くの遠隔のマーク形成の場所からの識別及
び／又は画像情報を受理し、記録の中央制御及び検索を
可能にする。このことはまた、システムの完全性を維持
する機能と長期の認証の手順を分離することを容易にす
る。
【００７５】発明の目的。 従って、本発明の１つの目的は、パルスレーザエネルギ
源；光学アパーチャを有する、工作物取付けシステム；
前記光学アパーチャを通して工作物上にレーザエネルギ
源からのレーザエネルギを集束するための光学システ
ム；制御入力端をもち、工作物の望ましい部分上に前記
集束されたレーザエネルギを誘導するための手段；複数
の優位点から工作物を見るための撮像システム；マーク
形成命令を受理するための入力端；前記命令に従って１
つのマークを生成するべく前記撮像システムから受理さ
れた前記マーク形成命令及び情報に基づいて前記誘導用
手段を制御するためのプロセッサ；及び複数の工作物上
のマークの画像に関して電子的に情報を記憶するための
記憶システムを含む、レーザエネルギマイクロ印刻シス
テムを提供することにある。
【００７６】本発明の他の１つの目的は、取付けシステ
ム内に加工物を取付ける段階；工作物の望ましい部分上
に集束されたエネルギを誘導する段階；複数の優位点か
ら工作物を電子的に撮像する段階；入力端からマーク形
成命令を受理する段階；マーク形成命令及び電子的撮像
に基づいて集束されたレーザエネルギの誘導を制御し
て、前記命令に従ったマークを生成する段階及び、複数
の工作物上のマーク形成画像に関する電子情報を記憶す
る段階を含んで成る、工作物上に光学系により集束され
たパルスレーザエネルギ源からのレーザエネルギで工作
物に微小印刻する方法を提供することにある。
【００７７】本発明のさらに他の１つの目的は、半導体
で励起されたＱスイッチ固体状態レーザエネルギ源；ア
パーチャを有するカット宝石取付けシステム；カット宝
石上に前記アパーチャを通して、レーザエネルギ源から
のレーザエネルギを集束させるための光学系；制御入力
端を有し、前記宝石上の望ましい位置に対し前記集束さ
れたレーザエネルギが提示されるように、前記光学系と
の関係において前記宝石を移動させるための移動可能な
台；複数の優位点から宝石を見るための撮像システム；
及び前記レーザ、前記光学系及び前記台の運動差に抵抗
し振動による心のずれの免除を増大させるべく、前記レ
ーザ、前記光学系及び前記ステージを固定された関係で
支持する剛性フレームを含む、レーザエネルギによる微
小印刻システムを提供することにある。
【００７８】これらの及びその他の目的は、以下の記述
により明らかになるであろう。本発明を充分に理解する
ためには、添付図面に図解される本発明の好適な実施例
の下記の詳細な記述が参照されるべきである。
【００７９】好適な実施例の詳細な記述。 本発明の詳細な好適な実施例が図面を参照しつつ以下に
記述される。図面における同様な特徴は、同じ参照数字
で表示される。
【００８０】本発明によるシステムは、ダイヤモンド１
３のガードル上に英数字式文字をマイクロ印刻するため
に使用することができる。これは、最小限の体積及び設
置必要条件そしてあらゆる事務所環境との最適な相容性
を提供するため、パルスレーザ１そして好適にはＱスイ
ッチレーザダイオードポンピング式固体レーザに基づい
ている。
【００８１】したがって本発明による好適なレーザに基
づく印刻のシステムは、図１３，１４に示す様に、下記
の主要な要素を包含する：支持点に緩衝器１４１を有す
る振動絶縁のフレーム１４０またはシャーシにおいて
（図２1参照）： （１）レーザダイオードポンピング式レーザ１及びプロ
グラミング可能な電源１４、及びそれに伴うビーム拡大
器５。 （２）案内８及び集束用光学部品１０、小型ＣＣＤカメ
ラ２８，３２及び照明システム。 （３）ＸＹＺ動作ステージ５０（Ｚエレベータステージ
を伴う）であって、エンコーダ１４５（図１４）、限界
及び直流ブラシレス電動機を含むもの。 （４）ダイヤモンドホルダー１４４（図１４）及び付属
物。 （５）安全性鎖錠装置１４３（図２１）を伴う外被体１
４２（図２１）であって、キャビネットを開いた状態で
の作動を防止し、及び迷走又は散光レーザエネルギが安
全性についての危険性を生じさせることを防止するも
の。 （６）制御用の計算機のシステム（ＰＣ）５２であって
下記を有するもの： （ａ）ＰＣ（ペンティアム１００Mhz ）、ＰＣＩ母線、
１０２４×７６８ＶＧＡモニタ。 （ｂ）フレームグラバー５６（Ｍａｔｒｏｚ、ビデオグ
ラフィックカード）。 （ｃ）３軸動作制御用のカード６０。 （ｄ）ケーブル及び電源。 （ｅ）システム作動用のソフトウェア（ウインドウ
ズ）。 （ｆ）アプリケーションソフトウェア。
【００８２】装置 図１に示されるように、約５２５nmの波長をもつビーム
２を発光するＮｄ：ＹＬＦ第２高調波レーザ１（ＱＤ３
２１）が具備されている。濾波されたレーザビーム４を
生成するべくあらゆる残留基礎レーザ出力エネルギを減
衰させるために１０４７nmのフィルタ３が具備されてい
る。このとき、濾波されたビームは、エネルギ密度を低
減させるべく、１０倍ビーム拡大器５の中で拡大され
る。拡大されたビーム６の径路内には、ダイオードポン
プからのエネルギを除去するため７８０nmのフィルタ７
が具備されている。ダイクロイックミラー８は、１０倍
の顕微鏡対物レンズ１０に向かって、拡大され濾波され
たビーム９を反射する。顕微鏡対物レンズ１０はビーム
を、例えばカットダイヤモンド１３のガードル１２であ
る工作物の上へ集束させる。
【００８３】図２は、上部照明及び撮像システムを示
す。ＬＥＤ２０すなわち約６５０nmでの発光を有するＬ
ＥＤのアレイは、コリメト用レンズ２１を通して投映し
て視準された照明ビーム２２を生成する。視準された照
明ビーム２２はビーム分割器２３上に投映し、この分割
器が視準された照明ビーム２２を反射鏡２４に向かって
反射する。反射した視準された照明ビーム２５は、濾波
されたビーム９と平行にダイクロイックミラー８を通過
し、顕微鏡対物レンズ１０を通って工作物１１上へと進
む。工作物１１は、顕微鏡対物レンズ１０及びダイクロ
イックミラー８を通して反射鏡２４上へ照明ビームの一
部を反射し戻し、視準された照明ビーム２５とは反対の
経路をたどる。しかし反射された照明ビーム２７の一部
はビーム分割器２３を通って上部ＣＣＤカメラ２８に向
かって進む。かくして上部ＣＣＤカメラ２８は、６５０
nmの照明で工作物１１を見る。３５．６cm（１４イン
チ）のビデオモニタ（スクリーン）１５９（図１４参
照）上に表示された時点で、画像２９の、結果的な倍率
は約２００倍である。
【００８４】図３に示される側部照明及び撮像システム
は、図２に示される上部照明及び撮像システムよりも幾
分か単純である。一組の間隔どりされた６５０nmのＬＥ
Ｄ３０が、一般に上部から工作物１１に向かって収束す
る角度で照明３１を生成する。側部ＣＣＤカメラ３２
が、２重レンズ３３及び窓３４を通して、上部ＣＣＤカ
メラ２８に対し直角に工作物１１を見る。３５．６cm
（１４インチ）のビデオモニタ上で側部ＣＣＤカメラ３
２の結果として得られた画像３５は同様に約２００倍の
倍率である。工作物１１がガードル１２をもつカットダ
イヤモンドである場合、側部画像３５にはガードル１２
のプロフィールが含まれる。
【００８５】図４に示される底部照明システムは、工作
物１１の下に１組の間隔どりされた小型の放電灯４０を
含み、上向きに収束する径路４１に沿った照明を生成す
る。
【００８６】台の位置ぎめ及び制御のシステムは、図５
に示される。工作物は、工作物取り付けアッセンブリ１
４４（図１４参照）の中でエンコーダの帰還を伴って、
３軸ステージ５０上に取付けられる。コンピュータ制御
装置５２とは別にレーザシステムエンクロージャ１４２
（図２１参照）内に、３軸ステージ用駆動装置５１が具
備されている。コンピュータ制御装置５２は、ＩＳＡ母
線カードである位置決め制御システム５３（Ｇａｌｉ
ｌ）を通して交信する。レーザシステムエンクロージャ
１４２内には、位置決め制御システム６０と一組のケー
ブル５５によって接続されているブレイクアウトボック
ス５４が具備されている。
【００８７】図６（従来技術）に示されるように、米国
特許第４，３９２，４７６号に記述される既知のシステ
ムには、ダイヤモンド１３上でレーザシステムを操縦す
るＸスキャナ６１及びＺスキャナ６３が包含される。こ
の既知のシステムは、反復性において限界がある。さら
に、このシステムは比較的大形であり、振動の影響の支
配を受ける。
【００８８】図７〜図１１は、上面、側面、側面詳細図
の形でのダイヤモンドホルダー、取付け済み石ホルダー
及び取付けられていない石ホルダーをそれぞれ示す。ス
ライダ１１６が、キャビネット内で、スロットとの関係
における精密な位置ぎめを可能にしている。スライダ１
１６は、スロット内に挿入されるにつれてホルダー１１
６を位置ぎめする硬化された鋼球及びばね負荷された球
の一組により位置ぎめされる。手動の調整の一組によ
り、拘束／解放用のチャック１０７が設けられた状態
で、粗回転１０６及び微回転１０４に対する制御が可能
になる。図８に示すように工作物１１１は、２つの丸い
ロッド１１４が工作物をフィンガー１１０により所定の
位置に保持した状態で位置ぎめする状態で、チャック１
０９に装着されたポット１０８内に設置される。
【００８９】図１０に示されるように、取付けられた工
作物ホルダーは、取付けられた工作物１１１が精確に保
持され得るようにする。取付けられた工作物の取付け及
び取外しを可能にするよう、バネ式引き金１１２が設け
られる。
【００９０】作動の態様 システムは、静止のレーザビーム、例えば移動しないレ
ーザビーム発生装置を包含する。ＸＹＺ位置決めシステ
ム５０は、工作物１１を移動させ、約１．０μｍの解像
度及び再現性で印刻を生成する。焦点でのビーム寸法は
約１μｍより大きく、従って位置決めシステム５０の精
度はマーク形成の位置ぎめにおける制限の要因にはなら
ない。
【００９１】工作物１１、例えばダイヤモンド１３、の
対称軸が水平に配置された状態で、ダイヤモンドガード
ル１２は、２つのＣＣＤカメラ２８，３２により水平に
（プロフィルモード）、及び垂直に（印刻モード）観察
される。垂直軸は同様にレーザ１の軸にも対応する。例
えばレーザに向かって一般に上方に向っている光路をも
つ第３のカメラも同様に具備することができる。もちろ
ん、レーザビームに面した撮像装置が、作動中の損傷を
防ぐような形で設けられている。レーザ１の焦点及び濾
波用等の光学部品８，２３，２４のため、レーザエネル
ギによってＣＣＤ２８，３２が損傷を受ける危険性は低
い。ユーザーは、単数のカメラ又は複数のカメラのいず
れを見るかを選択することができる。多数の画像が存在
する場合、これらは計算機のモニタのスクリーン１５９
上に縮小サイズで重ならないように並べて表示すること
ができる。ポイント用装置としてマウス１６１を用い
て、ガードル１２は、特に外形観察を用いてスクリーン
１５９を見ることによって心出しされ焦点合せされる。
ダイヤモンド１３は、ガードル１２の適正な部分を、ス
クリーン１５９上の表示ウインドウの中心に置くよう、
その装着体１４４内で手動で回転させられることができ
る。画像は約２００倍の倍率で提供されるが、その他の
倍率又は可変的倍率も可能である。倍率は、ここではス
クリーン１５９上で測定された印刻のサイズと実際の印
刻のサイズの比率として規定される。一般に、１０２４
×７６８画素の解像度で、３５．６cmまたは３８．１cm
（１４又は１５インチ）のダイアゴナルのビデオモニタ
が用いられる。
【００９２】印刻内容のユーザー入力部分は、キーボー
ド１４８上でタイプ打ちされるか又はバーコード読取り
装置１４９によって計算機内（１５３）に入力される。
もちろん、データ入力は、音声認識のためのマイクロホ
ン１５０を通して声で行なうこともできるし、読取り装
置１５１を通して磁気ストリップによって行なうことも
できるし、又は計算機のマウス１６１を用いてポイント
＆クリックオペレーションを通して行なうこともでき
る。入力された印刻及びロゴは、ダイヤモンド１３のガ
ードル１２に対応する部域上に重ね合わせてビデオスク
リーン１５９の上に表示される。マウス１６１及びキー
ボード１６０を用いて、ユーザーは、印刻特徴を全て変
更してそれをガードル１２に適正に合わせることができ
る。好適にはユーザーインターフェイスは、ポイント用
装置（マウス１６１）、キーボード１６０及び表示スク
リーン１５９を伴うグラフィクユーザーインターフェイ
スであるが、ユーザーの手が空いていない可能性がある
場合には、例えばマイクロホン１５０を通して、音声指
令の認識のシステムを使用する事もできる。
【００９３】水平方向カメラ３２のスクリーンにおい
て、ユーザーは、マウス入力装置１６１を用いて限界の
大きさをマークすることにより、ガードル１２の形状を
測定することができる。このデータは次に、つねにガー
ドル１２の表面上にレーザ出力の焦点を保つために使用
することができる。プロフィールデータ及びガードル１
２の輪郭は画像から自動的に抽出できるし又は、プロフ
ィール及び／又はガードル境界を輪郭どりするのに手動
の入力段階を利用することもできる。一般に、ガードル
上の印刻位置決めは手で補助することになるが、ｍｅｌ
ｌｅｅとして知られている特に価値の低い小さな石につ
いては、完全自動化を用いることができる。これらの手
順が完了すると、すべての印刻データを含有するいわゆ
るＧ−コードファイルが生成される。このファイルは、
実際の印刻の実行のため、位置決めステージ制御装置５
１へと移送される。
【００９４】印刻コードファイルは、図１５に示される
ように、無許可の又は不正な印刻を防ぐためのアルゴリ
ズムに基づいて自動的に生成及び認可することができ
る。本発明の１つの実施例による認証プロセスには、工
作物の画像を獲得し又は検索する段階１７１、工作物の
特徴を決定するべく画像を分析する段階１７２、異なる
場所にあり得る遠隔通信リンク１５２などを通して認証
装置までその石に関するデータと合わせてその特徴を伝
送する段階、遠隔式にでも局所的にでも実行できる、特
徴及び提案されたマークが唯一のものであるか否かの決
定段階１７３、そして特徴及びマークが唯一のものでな
い場合マークの変更を提案する段階１７４、そして次に
認証装置を用いて修正済みの提案されたマークを再確認
する段階が含まれる。マークは、認可された後、コード
化され１７５、コード化されたコードはマーク形成制御
装置まで伝送される１７６。かくして、認証装置がマー
クを認可した場合にのみ、システムはそのマーク形成を
開始する。
【００９５】工作物の特徴は眼１４６により決定される
ことが可能であり、また、適切な形式のセンサ１４７に
より決定されることも可能である。例えば、寸法、重
量、光透過特性、彫面角度などを測定することができ
る。初期マーク形成プロセスの間に、特徴が決定され、
好適にはデータベース１５６内にマーク形成情報と連系
して記憶される。例えば、このデータベースは、ＣＣＤ
撮像装置２８，３２から誘導された画像、圧縮画像又は
画像の一面を記憶することができる。好適には、マーク
生成された後、上部ＣＣＤ撮像装置２８はマークの画像
を捕捉するのに用いられ、この画像はその後記憶され
る。本発明の一実施例によれば、データベース内に記憶
されるか又は石の上にマーク形成された情報を、コード
化プロセッサ１５７を用いて確実なコード化方法により
コード化し、不正行為の危険性を低減させることができ
る。さらに、マークは、部分的には、マーク形成された
工作物の特徴の識別情報を含ませることによって自己認
証性を持たせることができる。もちろん、コード化プロ
セッサは制御システム１５５と同じであってもよく、別
の物理的装置である必要はない。
【００９６】制御装置は、レーザのオン／オフ切替え、
範囲外のレーザの電力、リミットスイッチ、マウスなど
のあらゆる入出力オペレーションを実行すると同時に、
動作自体も行なう。かくして、制御システムは、マーク
形成システムハードウェアとは別に望み通りに容易にグ
レードアップすることができる。
【００９７】操作者は、印刻マーク形成プロセスの前後
及び途中にダイヤモンドを観察することができる。印刻
が完成していない場合、操作者は、２回目以降のマーク
形成オペレーションにおいてこの印刻のすべて又は選択
された部分を反復することを選ぶことができる。
【００９８】図１２は、レーザ印刻プロセスのための制
御システムの動作の流れ図を示す。制御システム内のソ
フトウェアモジュールが、レーザシステム条件を検知す
る割込みを生成することができ、又これらの条件に基づ
いて自動的に動作を開始することができる。レーザシス
テム検知モジュール１２１に対する入力には、緊急停止
１２２、レーザ準備完了１２３、機械的限界到達１２４
及び扉開放１２５が含まれる。当然のことながら、その
他の条件も、この検知モジュール１２１により検知及び
制御することができる。
【００９９】操作者がレーザ印刻システムの主要な機能
性をアクセスし制御することができるようにする主要イ
ンタフェイススクリーン１２６が具備されている。この
インタフェクススクリーン１２６は最初にレーザのウォ
ームアップ及びホームポジションでの位置決めを制御す
る１２７。宝石は、レーザ印刻システム内に挿入された
後、ビデオモニタ上に表示された上図面及び側面図を基
準にして心合せ状態に入るようすこしずつ移動させられ
る１２８。次に、印刻はキーボード１４８又はバーコー
ド読取り装置１４９といった入力装置により入力又は編
集され、印刻は上面図内の工作物との関係において位置
決めされる。工作物がダイヤモンドのブルート加工され
たガードルのような粗表面を有する場合、印刻の位置決
めは側面図１３０の中で確認される。主計算機５２は、
印刻パターン、例えば字体又はロゴの構造を規定するべ
く工作物のＸＹＺ位置決め１３１及びレーザ変調パター
ン１３２を規定することにより、印刻パターンを構成す
るレーザ印刻制御装置６０に対し指令を送る。印刻の全
部又は一つの区分が作成された後、印刻は完全なもので
あることが確認され、その全部又は一部が必要に応じて
反復される１３３ことができる。このとき印刻は完全な
ものとなり、新しい印刻の過程を開始させる１３４こと
ができる。
【０１００】これに加えて、システムパラメータの調整
１３５、動作システム診断１３６及び印刻データ要約報
告１３７を可能にする保守の操作のモードも利用可能で
ある。
【０１０１】印刻の仕様 印刻の長さは、文字及び間隔の寸法によって異なる。以
下に示すのは、適切な寸法を表わす表である。 高さ（μｍ） 幅（μｍ） 間隔（μｍ） 大文字 ８０ ６０ ３０ 中文字 ６０ ４５ ２５ 小文字 ４０ ３０ ２０ 極小文字 ２０ １５ １０ 印刻の合計長＝文字数×（幅＋間隔）＋ロゴの長さ
【０１０２】システムは、約２mmの最大単一印刻長を収
容する。平均１文字８０μｍ（間隔どりを含む）で、こ
れはロゴ＋１４文字についての必要条件を網羅する２５
文字を提供する。より長い印刻も、ダイヤモンドをとり
外すことなく連続印刻によって実施することができる。
この場合、利用可能な表面積以外、文字数の制限は全く
無い。ロゴ＋１４文字は各々が、単一の印刻プロセスと
して説明される。より多くの文字を印刻することにも通
常全く問題はない。文字は英数字、線画、多言語字体、
カスタムビットマップ又はその他の絵画的表示であって
よく、完全にプログラミング可能であってもよい。
【０１０３】制御システムのソフトウェアは、いかなる
数の印刻記号でも許容する。同様に、最初のものと連続
的である又はそのように見えるように石を回転させるこ
と及び印刻の一区分を位置決めすることも容易である。
印刻すべきライン幅及び表面積の限界内で、いかなる記
号の寸法でも生成することができる。例えば、赤色ビー
ムでは、記号の寸法の下限は３０ミクロン前後である。
緑色ビームでは、記号サイズの下限は約１５〜２０ミク
ロンである。印刻の深さは約１００μｍより小である。
【０１０４】ライン幅（緑色ビーム）は、研磨されたガ
ードル上で約９ミクロン未満であり、ブルート加工され
たガードル上では約１２ミクロン未満である。システム
は、標準タイプの赤色レーザで可能であるものよりも細
かい印刻ラインを提供するために緑色レーザを利用す
る。システムの始動時間は、大部分がレーザの安定化時
間で説明がつくおよそ１５分間であり、その後、計器は
完全に作動状態となり、これはその他のレーザシステム
にはない利点である。好適にはマーク形成方法において
は、照射された区域はオーバーラップしてマークが連続
するような外観を提供する。
【０１０５】レーザ出力端は約６００nm未満の出力波長
を提供するのに必要である通りに周波数二倍器又は高調
波発生器を伴って、約１２００〜２００nmの範囲内で提
供されうるＱスイッチレーザとして具備される。好適に
はレーザＩは、Ｑスイッチ固体状態ネオジムレーザ、例
えば、５３０nmの出力を提供するべく周波数二倍器を伴
い１．０６μｍで作動するレーザダイオードポンピング
式Ｎｄ：ＹＬＦレーザである。
【０１０６】以上で記述したシステムに従って作動する
と、印刻純時間（レーザ時間）は、研磨されたガードル
については２０秒未満、ブルート加工されたガードルに
ついては約３５秒未満と見積られている。
【０１０７】研磨済みガードル上では、印刻は最初のパ
スの後で一般に満足のいくものである。一方ブルート加
工されたガードルには、望ましいマーク形成を達成する
ため、表面の質に応じて多重のパスが必要とされ得る。
時間効率を考えると、多重の走行は、付加的な走行を必
要とするような文字上でのみ行なわれる。これらの文字
はマウスでマーク形成をすることができる。当然のこと
ながら、予め定められた基準又はビデオカメラからの光
学的フィードバックに基づいて再ランを自動的に実行す
ることもできる。
【０１０８】石の取付け及び取外しは、急速接続ソケッ
トを伴うモジュール式ホルダー１４４を用いて行なわ
れ、従って、約２０〜３０秒で達成できる。残りの作
業、例えば印刻のための最適な場所設定、塗装などは、
オペレータの手作業技能に左右され、約３０〜４０秒を
要する。従って、本発明に従った装置を用いると、１時
間あたり４０個の石の処理量が可能である。
【０１０９】並進運動可能な台のシステム５０において
は、直流無刷子電動機が使用される。これらは、標準型
電動機駆動機構システムによって駆動される。Ｘ，Ｙの
台は、ステージ位置の帰還のため線形エンコーダを利用
し、一方Ｚの台は、らせん位置決め機構のための回転式
エンコーダを利用する。
【０１１０】字体及び記号の能力 一そろいの文字が各システムに設けられることが可能で
あり、これは例えば、２６文字と１０数字、（ＴＭ）
（トレードマーク），（ＳＭ）（シンボルマーク），登
録商標及びロゴといったビジネス文字を含むＡＳＣII字
体セットである。これらの字体の組は、例えばＢｏｒｌ
ａｎｄから入手可能である。日本語及び／又はヘブライ
語及びロゴのような付加的な字体も当然利用でき、例え
ば取外し可能な磁気媒体、スマートカードを用い又はデ
ジタル遠隔通信により、システムに追加することができ
る。字体には、特性又は編集可能な文字が包含されてい
てもよく、かくして、文字識別コードによって表わされ
るラスタービットマップを完全に自由に規定することが
可能になる。従って、マーク形成として、ライン又はビ
ットマップにすることのできるあらゆる記号数字を包含
させることが可能である。
【０１１１】印刻データは次の３つの方法で入力でき
る： ● 手動のもの。キーボード１４８から入力される英数
字記号、及びロゴのライブラリから選択されるロゴ。 ● 半自動のもの。バーコード１４９又はキーボード１
４８からの英数字記号の一部分及び一連番号計数器によ
り自動的に選択された記号の一部。 ● 全自動のもの。バーコード又は類似のシステムから
の１つの識別情報を入力した後、完全な印刻が生成され
る。
【０１１２】グラフィックビデオオーバーレイを用い、
印刻位置及び寸法は容易に調整されることができる。シ
ステム制御装置は同様に過剰／過小出力保護も提供す
る。レーザ出力が設定限界を上回ると、システムは作動
を停止し、警告を発し、それによりダイヤモンド又は工
作物に損傷を生じさせないことを保証する。
【０１１３】振動緩衝器１４１がレーザシステムフレー
ム１４０の基部に設けられる。したがって、システムの
寸法がコンパクトであり構成要素が比較的小型であるこ
とから、フレーム１４０は、振動効果からの絶縁を提供
するのに充分な剛性を有することが可能である。従っ
て、厳格な管理又は能動的振動緩衝器のような特別な措
置を講ずることなく、通常の室温であらゆる通常の事務
所環境内での作動が可能である。
【０１１４】計算機５２は「ＰＣ」形式（パーソナルコ
ンピュータ形式）のものであり、一般に、レーザによる
印刻システムの外被体１４２から隔離された外被体とし
て設けられる。一般に、２本の電線５５が計算機制御装
置６０をレーザシステムの外被体１４２に接続してお
り、これは運動の制御及びレーザ制御用の電線及びフレ
ームのつかみ取り用の電線である。従ってユーザーは、
スクリーン１５９とマウス１６１を伴うキーボード１６
０を、もっとも適切な位置に配置する事ができる。
【０１１５】印刻の観察 システムには、以下の通り、ビデオスクリーン上で全印
刻プロセスを効果的に見るため、照明及び濾波システム
を伴う２つの高解像度小型ＣＣＤカメラが含まれてい
る。
【０１１６】ロゴを伴う完全な印刻は、印刻の長さ、文
字の高さを計算機上での対話方式による処理によって変
更し、ガードル１２に垂直に向けられたカメラ２８から
の画像の上に投映させる。このカメラ２８は印刻全体を
除去及び心合せする能力をユーザーに提供する。ガード
ル１２の区域は、ユーザーがマウス１６１を用いて縁取
りしたりし、又は計算機システム５２内の画像分析によ
り自動的に決定することができる。
【０１１７】したがって操作者は、マーク形成前に、切
削された状態を観察し、マーク形成プロセス自体を観察
し、その後結果を観察して、切削が完全か否かを決定す
ることができる。保護用外被１４２は、散乱放射が操作
者の目に届かないようにしている。反射されたレーザの
エネルギからのビデオカメラに対する損傷を防ぐため、
フィルタ等を具備することもできる。
【０１１８】操作者には完全な位置決め制御、及び印刻
結果のレーザ作動前の確認が可能な印刻装置が提供され
ている。スクリーン上のカーソルは、印刻の心出しを助
ける。システムには又、ガードル１２プロフィールのマ
ッピング及びテーブルの観察のためのサイドカメラ３２
も設けられている。
【０１１９】操作者は、プロフィール上に必要なだけの
数の点をマークし、システムが次に自動的に調整（Ｚ軸
焦点場所）を行なってマーク形成中にガードルプロフィ
ールに適合させることができるようにする。自動の印刻
深さ制御が望まれない場合、手動のオーバーライドも提
供される。
【０１２０】側部のカメラ３２は、宝石１１のガードル
１２の位置の精確な決定を可能にし、かくしてレーザ１
を高精度で宝石１１の表面上に集束させることができる
ようになっている。より深い部分を損傷したり又は印刻
のまわりに望ましくない熱応力効果を生成することな
く、宝石１１の小さい表面部分を有効に切削する目的
で、レーザ１には例えば約３０μｍといった非常に狭い
被写界深度を有する。その上、小さい被写界深度は、比
較的低出力のレーザ１から最大限の出力密度を得るため
に必要とされる。したがって、コントラスト及び縁部鮮
鋭度を最大限にすることによって焦点を達成するべく、
縦断面図無しで上面図のみを用いて集束しようとするこ
とによって、ユーザーの自由裁量が求められ、精度は制
御される。これとは対照的に、側面図を提供することに
より、石のプロフィールは予め定められた焦平面と心合
せされ、約±７μｍの精度が確保される。実際には、２
００倍の倍率で±７μｍはビデオ撮像カメラの±２画素
に対応する。かくして、レーザ１の正確な焦平面を経験
的に決定した後、この平面を制御システム内の基準とし
て提供することができ、工作物を望ましい場所まで比較
的容易に手動又は自動で移動させることができる。基準
は、例えば、工作物のＺ軸ビデオ画像を表示する計算機
のモニタ上に１本のラインとして現われる可能性があ
る。操作者は、画像中の工作物１１のプロフィールが基
準線に接するまでＺ軸制御装置を微動させる。
【０１２１】例えば出荷中の振動及び／又は衝撃は、工
作物マウント１４４との関係においてレーザの焦平面を
変える可能性がある。この場合、次に制御装置内の適正
な基準を提供するのに用いられることになる正確な焦平
面を再度決定するために、単純な「試行錯誤」又は経験
的検討が行なわれる。この較正検討は例えば、Ｘ−Ｙ平
面内の連続的位置における異なるＺ軸位置といった異な
る条件下で連続した切削が行なわれる比較的安価なダイ
ヤモンド又はその他の材料の供試体について、実施する
ことができる。一連の切削の後、供試体は、例えば最小
のスポットの寸法のような方向づけの最適の条件を決定
するために検査される。次いで、方向づけの最適の条件
は、焦平面、したがって較正された基準平面を決定する
ために用いられる。
【０１２２】ユーザーは、文字の寸法の決定を完全に制
御することができる。カーソルがひとたびガードルの上
に置かれると（ガードル寸法に従って）、計算機は、ユ
ーザ ーが変更できる第１の選択肢を表示することにな
る。
【０１２３】工作物表面上にレーザを集束させるため
に、電動式のＺ軸が具備される。このＺ軸は計算機制御
され、計算機化された数値制御装置（ＣＮＣ）に対する
直接的位置入力で計算機のキーボード制御装置を用いて
操作者がダイヤモンド１３のガードル１２上へ焦点合せ
することを可能にする。ガードルのプロフィールはガー
ドルの表面に対する直交図を基準にして決定され、従っ
てＺ軸は各座標について制御され得る。例えば、装飾的
な形状をもつ石上への長い印刻がセグメントに分けられ
た印刻の使用を必要とする場合に、焦点合せのため手動
のマイクロメータねじを使うシステムを具備することも
できる。
【０１２４】レーザ出力、Ｑスイッチ周波数及び印刻速
度を含む印刻プロセスのパラメータは、基板と、異なる
表面品質との間の切替えを行なう時点で、レーザと材料
間の相互作用を最適化するために、制御することができ
る。したがって、本発明は、工作物の望ましい印刻及び
特徴に基づく変動する切削のシーケンスの実施を可能に
する。しばしば起こることであるが、工作物の特徴はわ
かっており、バーコード、磁気ストリップ、手動式打
鍵、データベース検索又はその他の方法によって、制御
システムへと入力される。しかしながら、本発明による
システムは、工作物の特徴又は特徴の組を独自で決定す
るためのシステムを包含することが可能であり、入力又
は決定された特徴及び結果としてもたらされる望ましい
印刻に基づき印刻プロセスを実行する。同様にして、印
刻が予め存在している場合、本発明によるシステムは、
存在する印刻を分析し、修正した印刻を生成することが
できる。かくして、当該印刻方法に従った特長が望まれ
る場合、これらの特長を、既知の印刻上に重ね合わせる
か又はこれに付加することができる。さらに、当該方法
に従って、例えば保証及び認証を目的とし、修正を加え
ることなく、古い印刻を分析及び記憶することができ
る。
【０１２５】ソフトウェア 種々のシステム構成要素を支援するウインドウズ９５又
はＮＴ、マッキントッシュ、ＵＮＩＸの派生物、Ｘ−タ
ーミナル又はその他のオペレーティングシステムを使用
することができるが、計算機の制御装置は、好適にはウ
インドウズの環境内において動作する。光学的フィード
バックシステム及び印刻機能のプレビューは、グラフィ
ック・ユーザー・インターフェースを使用する事が好ま
しい。
【０１２６】電源パネルにより設定されるレーザパルス
の出力及びパルス周波数を除き、機械の特性のすべては
一般的にソフトウェアにより制御される。もちろん、レ
ーザ制御システムは、計算機制御により完全に自動化さ
れることが可能であり、その場合にパルス出力Ｑスイッ
チ周波数及び印刻速度に対するソフトウェア制御が可能
になる。
【０１２７】好適にはグラフィックユーザーインターフ
ェイスのシステムであるソフトウェアとの相互作用のた
めのユーザーによる制御及び入力は、一般にマウス１６
１及びキーボード１６０を介して実行される。工作物情
報のデータ入力は、マイクロホン、光学又はバーコード
スキャナ、宝石特徴のセンサ、磁気ディスク又はストラ
イプ又はその他の既知の入力装置のようなその他の入力
装置を使用することができる。
【０１２８】ソフトウェアは、個々の印刻の手順又は印
刻の数に基づいて、希望される仕様及びフォーマットに
従い、種々の報告書を作成することができる。ソフトウ
ェアはまた、工作物の画像と共に、偽造防止及び不正防
止の特性をもつ真正性証明書を作成することに使用され
ることもできる。
【０１２９】ＣＣＤ画像を通して得られる画像は、例え
ば、磁気ディスク又は光学媒体上に記憶することがで
き、又局所的及び遠隔式に記憶することもできる。この
ような記憶は、工作物の識別及び目録作成を行い又はシ
ステムの作動を保証するためには有用である。
【０１３０】計算機はまた、標準的な計算機の回路網及
び通信のシステムを有することが可能である。例えば、
局所的部域の回路網上で通信するためにはＥｔｈｅｒｎ
ｅｔ通信リンクＩＥＥＥ ８０２．３を使用することが
可能である。中央データベースとの通信は、例えばＶ．
３４ ＩＳＤＮ、フレームリレー、インターネット（Ｔ
ＣＰ／ＩＰを用いる）といった標準のアナログのモデム
を用いて電話回線上で、またはその他の形式の私設回路
網を通して行なうことができる。好適には、データは、
特に、非秘密の公衆通信チャンネルで伝送されるとき
は、暗号化される。
【０１３１】ロゴ及び図形の作成のために、ロゴ及び図
形編集装置も具備される。字体の文字ラスタ画像を編集
するため、字体編集装置が提供される。各コードに対応
するラスター画像はプログラム可能であるか又は修正可
能であることから、複雑な記号は、記号が字体文字とし
ていったん規定されると、文字や数字と同様に容易に印
刻されることが可能である。本発明の１つの態様によれ
ば図形の絵画的な画像が石に彫刻され、それにより石が
美術作品にされる。絵画的な画像は各々の石について同
一のものまたは異なるものであることが可能であり、又
コード化された情報を包含することが可能である。ロゴ
は、文字に比べ大きく潜在的により高いドット密度を伴
うという点で、文字と異なっている可能性がある。かく
して、文字は一般にラスタのビットマップとして規定さ
れ、一方、ロゴは、望ましい外観を得るためさらに最適
化されるか又はレーザ制御されることが可能である。
【０１３２】石の装着 装着は、図７〜図１１に示されているように取外し可能
なホルダー１１８によって、フレーム１４０との関係に
おいて固定した位置に保持される固定ベースを包含して
いる。ホルダー１１８は、ダイヤモンドの方向性を変え
ることなく固定ベースから容易に取外し又は取出しする
ことができる。異なる寸法の石に対して種々のホルダー
が利用可能である状態で、機械上で処理すべきダイヤモ
ンドの寸法に基づいて１つのホルダー１１８が選択され
る。ダイヤモンドはホルダー内に容易に位置決めでき又
そこからとり出すことができ、さらにカメラに面するよ
うガードルの正しい部分をもってくるように外部的に調
整することができる。
【０１３３】ダイヤモンドのホルダーは、ダイヤモンド
産業において知られる標準のホルダーに基づく。ダイヤ
モンドの中心は、ダイヤモンドの寸法に適合する凹状の
凹所内に位置する。バネ式金属片１１０は、台がホルダ
ー１１８の軸に対して平行であることを確認しながら、
テーブルに押しつけられてダイヤモンドをポット１０８
の中に確実に保持する。ガードル平面がテーブルに対し
平行でないか又はガードル表面がダイヤモンドの対称軸
に対して平行でない場合、ホルダーは２つの調整ノブ１
０５，１０７を提供して、これらのケースを補正し、ビ
デオスクリーン１５９上のビデオカメラ２８を通して見
たとき、ガードル１２は水平でかつ関連する表面全体が
焦点の合った状態となるようにする。さらに、ホルダー
１１８内のダイヤモンド１３の粗回転１０６及び精密回
転１０４についての調整も存在する。従ってダイヤモン
ド１３の中心軸のまわりの回転は手動で達成されるが、
自動化された又は機械式の回転も同様に可能である。粗
調整１０６は１６の回転段階を有し、一方微調整１０４
は連続的である。
【０１３４】ホルダー１１８内のダイヤモンドの上述の
調整は全て、印刻装置の外側で行なうことができ、従っ
てダイヤモンドは、機械内に挿入する前に予備心合せさ
れ得る。ホルダー１１８は、機械の中に挿入される間
に、片手で調整ノブ全てにアクセスできるような形で設
計されている。スクリーン１５９上への可視のフィード
バックによる補正は、容易に達成されることができる。
【０１３５】ユーザーには、制御可能な強度の照明の援
助の或る範囲が与えられる。例えば、レーザ軸は、垂直
方向（Ｚ軸）カメラ２８内で研磨済みガードル１２を見
るのに役立つ赤色ＬＥＤ２０で照明される。工作物１１
の形状と背景の間の高度の対照を実現するため、３つの
側面から工作物１１を照明するＬＥＤの３つの群３０
が、顕微鏡の対物レンズ１０のまわりに設けられる。各
々の側面照明群３０は、例えば３つのＬＥＤを有するこ
とが可能である。さらに、底面から工作物１１を照明す
るため、２つの小型放電灯４０が設けられる。この比較
的低い照明は、垂直方向（Ｚ軸）カメラ２８内のダイヤ
モンド１３のブルート加工されたガードル１２を観察す
ること等に有用である。
【０１３６】完全なホルダー１１８は機械の中に容易に
挿入される。機械内には、１つのスロットを伴う固定ベ
ースが存在する。ホルダー１１８のスライダ１１６は、
クレジットカード又はカセットテープの態様でスロット
内に滑り込まされ、精密な停止位置へ到達する。バネ式
の先端ボール型プランジャが滑動動作を容易にし、対抗
的に凹入した凹部１０３に係合することにより、機械が
作動しているときにホルダーが運動しないようにする。
ホルダー１１８は、とり出され、再び挿入しなおされ、
ダイヤモンド１３が以前と同じ場所へ復帰するようにさ
れることができる。
【０１３７】ホルダー１１８の一般的構造は図７〜図１
１に示される。操作者は片手、通常は左手でユニットを
保持し、ホルダーをスロット内に挿入することができ
る。同じ手で、操作者は、ビデオスクリーンを監視し、
右手でマウス又はキーボードを操作しながら全ての調整
を行なうことができる。スロット内のホルダー１８の位
置は明確であり、ホルダーを取出しダイヤモンド１３及
びホルダー１１８が同じ位置に戻る形で、再度挿入する
ことができる。取出された時点で、ホルダー１１８は、
それがスライダ１１６によってなおも支持されかつ石が
機械から外へ４０mmのところにある「外部」位置に来
る。この位置で、ユーザーがユニットを片手で支持する
ことなく、石にインクを着け、点検し、清浄化等をする
ことができる。
【０１３８】石１１は、ホルダー１１８により位置ぎめ
され、中心軸が水平でレーザビームに対し垂直であるよ
う装着されている。ホルダー１１８は鋼で作られる。接
触の点は、ダイヤモンドの中心を支持する凹状カップ１
０８と、ホルダー１１８の対称軸に対するテーブルの平
行性を確保する態様でカップ１０８に向いテーブルを押
しレーザビームとの関係において適正な位置ぎめを確保
する条帯１１０である。好適な配置においては、ホルダ
ー１１８のスリーサイズは、ダイヤモンド１３の大きさ
をカバーする様に提供される。ホルダー１１８は、中心
とテーブルをもつ任意の石を支持することができる。さ
らに、ホルダーはまた、特殊の装飾的な形状を収容する
よう設計されることも可能である。
【０１３９】一般に、セットアップ時間を印刻時間とほ
ぼ等しくし、それにより機械が常に印刻を行なうに忙し
い状態になることが望ましい。従って、セットアップで
時間をさらに改善しても処理量が改善されることはな
い。従って、石ホルダーの１組が設けられる。ユーザー
には、いつでも印刻できる状態にあるホルダーが充分に
具備され、このことはすなわち、機械がほぼ連続的に印
刻していることを意味する。手順は以下の通りである。
【０１４０】石はホルダー上で予め心合せされている。
操作者は、印刻を完了した時点で、印刻済みの石を伴う
ホルダーを除去し、印刻すべき石を伴う準備済みホルダ
ーを挿入する。ダイヤモンド又はホルダーについて微細
な調整が必要とされる可能性があるが、このことは、ビ
デオ撮像システムの案内の下に遂行されることが可能で
ある。さらに、操作者は、印刻の入力又は規定も行なわ
なくてはならない。その後、印刻が開始される。印刻プ
ロセス中、操作者は、以前に使用されたホルダーから石
をとり除き、再使用できるようにする。一般に、印刻シ
ステムが常に忙しい、すなわち印刻作業が完了したとき
準備完了の１つのホルダーが常に存在することを保証す
るためには、多数のホルダーは必要とされない。一人の
操作者の生産性が最大限である場合、第２の操作者がホ
ルダー内への石の取付け及び／又は印刻プロセスの規定
を補助することができる。
【０１４１】取付けられた石は、印刻プロセスが起こる
ためにガードル１２の幾つかが露呈されなくてはならな
いという事実に応じた設計をもつホルダー１１９によっ
て保持されている。かくして、「トリガ」１１２を押す
ことによって開閉できる３つの細かい「爪」１２０がホ
ルダー１１９に具備されている。爪１２０は、閉位置で
バネの負荷を受けている。爪１２０はガードル１２のま
わり（はめ込み台の先端の間）をつかみ、トリガ１１２
の解放時点で平坦な表面１３８に対しテーブルを押しつ
ける。平坦な表面１３８は、宝石の中心軸に対し垂直で
ある。ホルダー１１９はこのようにして、宝石１１１が
確実に心出しされしっかりと保持されるようにし、石が
印刻のための望ましい場所まで回転され得るようにす
る。
【０１４２】装着された石はまだ装着されない石とは反
対の態様で保持されるから、印刻方向は、好適には、反
転される。この反転は、例えば、制御ソフトウェアのな
かで遂行される。この場合、印刻は反転され得、印刻プ
ロセスは「開始」から開始させらるか、又は印刻は逆の
順序で行なわれる。人間の操作者によるその後の印刻プ
ロセスを容易にするため、印刻は好適には「開始」から
進められ、逆転は、グラフィックユーザーインターフェ
イスのシステムのスクリーンの「ボタン」として選択さ
れる。さらに、石の処理されたビデオの画像もまた選択
的に反転されることが可能であり、それにより装着及び
非装着の印刻操作の期間における処理される画像におけ
る石の見かけの方向づけは同じである。
【０１４３】操作者はつねに、レーザ作業の前にプロセ
スに「ＯＫ」を出す。操作者は、テキストスクリーン上
又は直接ガードル上のビデオ上に完全な印刻を見る。
【０１４４】印刻が完了した時点で、操作者は印刻が成
功したか否かを（清浄化の前でさえ）判断することがで
きる。清浄化の後においてさえ、石がホルダー内に存在
を続ける限り、正確に同じ位置への復帰が行なわれる。
操作者は、希望する回数だけ、印刻全体又はその一部を
反復することを選択することができる。印刻の確認はホ
ルダーからのダイヤモンドの取出しに先立って行なわ
れ、必要であればプロセスを反復して行なうことができ
る。印刻は、石からインク／黒鉛を清浄化する前であっ
ても、ビデオスクリーン上に明瞭に見ることができる。
好適な２００倍の倍率の場合についても、印刻は、スク
リーン上で完全に観察可能ではないようにするには、極
めて長いものであらねばならぬ。
【０１４５】認証 工作物がマークを有する場合には、例えば図１６に示さ
れる流れ図に従って、マークが真正なものであるか否か
を決定することが希望される可能性がある。工作物は、
その上に存在するマークを読みとるよう拡大して観察さ
れる１８１。認証プロセスは少なくとも２つの選択肢を
提供する。第１に、マークを暗号化し、それにしたが
い、キー、例えば公開キー(共有キー）を用いて処理が
行なわれる１８３。石の実際の特徴が暗号化されメッセ
ージを形成する場合は、復号化されたメッセージが工作
物の実際の特徴と比較される１８４。したがって、真正
性を決定することが可能である。代替として、マークが
工作物を識別するコードを含み、データベースから工作
物に関する情報の検索が許容されるようにすることが可
能である。このようにしてデータベースは特徴の情報を
記憶している。
【０１４６】図１６に示される第２の実施例において
は、認証プロセスには遠隔システムが関与している。従
って、マークは中央システムへと伝送される１８２。工
作物の特徴は、読取り又は抽出され１８５、同じく中央
システムまで伝送される１８６。次に、中央システム
は、例えばマーク形成された工作物の特徴の記憶済みデ
ータベースに対し、マーク形成及び特徴を認証する１８
７。その後、認証結果は遠隔サイトに伝送される１８
８。
【０１４７】暗号化 図１７に示され、さらに詳細が図２０で拡大されてい
る、ダイヤモンド２００は、幾つかの識別及び安全保障
用の特徴を有する。例えば、ダイヤモンド２００は、重
さ０．７８カラット、等級ＶＳ２で２つの識別されたき
ず２０７を有する、色Ｆの石である。ダイヤモンド２０
０は、ガードル２０１上に印刻された１組のマークを有
する。このマークは、文字として形成された「ＬＫＩ」
ロゴ２０２、商標登録記号、アラビア数字での通し番号
２０４，１次元バーコード２０５，２次元コード２０
６、可視の寸法の基準２０９の一組及び規定される場所
をもつ単一の切削のスポット２０８，２１０を包含す
る。たいていの目的のためには、ロゴは一連のマークを
識別し、一方、通し番号はダイヤモンド２００を識別す
るために用いられる。追加の情報をコード化するため
に、可視的バーコード２０５は、例えば、２進情報がコ
ード化されダイヤモンド２００から検索されることが可
能である。２次元コードは一般に読取り用の機械を必要
とし、高密度データコード化を可能にする。可視的寸法
基準２０９は距離を測定するために焦点板を使用できる
ようにし、ダイヤモンド２００を独特に規定するのに用
いることのできるダイヤモンド２００の付加的な特徴を
提供する。単一のアブ切削のスポット２０８，２１０は
さほど可視的でなく、従って探索のためのキーを必要と
する可能性がある。換言すれば、これらのスポットの認
証には、ダイヤモンド２００の検査による確認を伴う。
それらの場所の伝送が必要となる可能性がある。例え
ば、マーク２１０は、片方又は両方のきず２０７に対し
て規定された物理的関係を有し、そのため複製はきわめ
て困難になっている。
【０１４８】図１８は、単純な２進変調を伴う、標準的
な２次元コードをより詳細に示す。かくして、座標２１
１，２１２の場所における切削の存在２１３又は不存在
２１４はデータのパターンを規定する。一方、図１９は
より複雑なコードを示す。この場合、切削は不連続的に
間隔どりされているか又は部分的に重なり合っており、
それにより各スポット２２３の輪郭又は部分的輪郭が識
別されることが可能である。統計的プロセスにより、１
個の切削中心２２４の実際の配置又はその輪郭は変動す
る可能性がある。しかし、適用される変調のパターン
は、雑音(変動）に比べ振幅においてより大きく、又
は、差動的コード化技術の適用によって雑音(変動）を
補償することが可能である。したがって、一般的に座標
２２１，２２２上のスポット２２３の列は、パターン２
２５に従い変調された正確な位置２２５をもって、位置
ぎめされる。この場合に、変調のスキームを知っていな
いと、コードを読むのは困難である可能性があり、した
がってコードを複製することが困難になる。さらに、雑
音の振幅が見かけの信号の振幅に近いものである限り、
複製のシステムは極めて高い精度を必要とする可能性が
ある。
【０１４９】このように、本明細書には、レーザによる
工作物のマーク形成のシステム及び関連するデータベー
スの新規の概念及び新規の観点が示され記述され、これ
らは目的及び求められる利点のすべてを満たすものであ
る。しかし、発明の好適な実施例を開示する明細書及び
添付の図面を考慮した後に、発明の多くの変化、修飾、
変形、組合せ、副次的な組合せ、及びその他の用途及び
応用であって発明の精神及び範囲を逸脱しないものは、
本発明によりカバーされるとみられ、本発明は特許請求
の範囲によってのみ限定されるべきであることが、当業
者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシステムのレーザの光の経路の線
図である。
【図２】本発明による頂部の照明及び撮像のシステムの
線図である。
【図３】本発明による側部の照明及び撮像のシステムの
線図である。
【図４】本発明による底面の照明のシステムの線図であ
る。
【図５】本発明による台の位置ぎめのシステム及び制御
装置のブロック線図である。
【図６】従来技術のビームステアリングのシステムの線
図である。
【図７】本発明による工作物取付けのシステムの１つの
図解のための図である。
【図８】図７と同様な図解のための図である。
【図９】図７と同様な図解のための図である。
【図１０】図７と同様な図解のための図である。
【図１１】図７と同様な図解のための図である。
【図１２】本発明の第１の実施例によるシステムの作動
を示す流れ図である。
【図１３】本発明の第１の実施例による装置のブロック
線図である。
【図１４】本発明の第２の実施例による装置のブロック
線図である。
【図１５】本発明による自動のマーク形成のルーチンを
示す流れ図である。
【図１６】本発明による認証のシーケンスを示す流れ図
である。
【図１７】本発明におけるマーク形成済みダイヤモンド
を示す図である。
【図１８】本発明における２次元マーク形成のパターン
を示す図である。
【図１９】本発明における変調されたドット配置のコー
ド化スキームを示す図である。
【図２０】本発明におけるマーク形成されたダイヤモン
ドの詳細を示す図である。
【図２１】コーナーの振動緩衝器を示す取付けフレーム
の半概略図である。
【符号の説明】
１…レーザ ２…ビーム ３…フィルタ ４…濾波されたレーザビーム ５…ビーム拡大器 ６…拡大されたビーム ７…フィルタ ８…ダイクロイックミラー ９…濾波されたビーム １０…顕微鏡対物レンズ １１…工作物 １２…ガードル １３…ダイヤモンド ２０…発光ダイオード ２１…コリメート用レンズ ２２…コリメートされた照明ビーム ２３…ビーム分割器 ２４…反射鏡 ２５…反射されコリメートされた照明ビーム ２７…反射された照明ビーム ２８…頂部ＣＣＤカメラ ２９…映像 ３０…発光ダイオード ３１…照明 ３２…側部ＣＣＤカメラ ３３…ダブレットレンズ ３４…窓 ３５…映像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２５Ｈ 7/04 Ｂ２５Ｈ 7/04 Ｅ (72)発明者 アビゴール シャクライ イスラエル国，ネターニャ，ラマート ポレグ，ハーダス ストリート ６ (72)発明者 オデド アンナー イスラエル国，クファー−サバ，ガネイ ハシャロン，ナーリーリ ストリート ９／５ (72)発明者 レオニド グルビチ イスラエル国，75381 リーション レ ジオン，シャリラ ３／18

Claims (34)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザエネルギ源； 取付けられた宝石への光学的アクセスを可能にする宝石
    取付け装置； 前記レーザエネルギ源からのレーザエネルギを宝石上に
    集束する光学装置； 前記集束されたレーザエネルギを宝石の所望の部分へ指
    向させるレーザエネルギ指向手段であって、制御入力端
    子を有するもの； 前記宝石の認証に適用されるイメージを得るために少な
    くとも１個の視点から前記宝石の所望の部分を撮像する
    ための撮像装置；および前記撮像装置からの前記宝石の
    イメージを記憶する記憶装置； を具備する、レーザエネルギによる微小印刻装置。
  2. 【請求項２】 前記制御入力端子はマーク形成指令セッ
    トを受信し、さらに前記撮像装置は前記マーク形成指令
    セットに対応するマークおよび前記宝石の特徴の１個を
    撮像するものである、請求項１に記載のレーザエネルギ
    による微小印刻装置。
  3. 【請求項３】 前記撮像装置は、複数の視点から前記宝
    石の所望の部分を撮像するものである、請求項１または
    ２に記載のレーザエネルギによる微小印刻装置。
  4. 【請求項４】 さらに、前記指令セットおよび予め決め
    られたプログラムに従ってマークを選択的に生成するた
    めに、前記マーク形成指令セットおよび前記撮像装置に
    基づいて前記指向手段を制御するためのプロセッサを備
    える、請求項２または３に記載のレーザエネルギによる
    微小印刻装置。
  5. 【請求項５】 前記宝石取付け装置および前記光学装置
    は操作中の外部振動による整列のずれに抵抗するために
    固定された関係に維持されている、請求項１〜４の何れ
    か１項に記載のレーザエネルギによる微小印刻装置。
  6. 【請求項６】 さらに、前記レーザエネルギ源、前記宝
    石取付け装置および前記光学装置を固定された関係にお
    いて支持する剛性フレームを備える、請求項１〜５の何
    れか１項に記載のレーザエネルギによる微小印刻装置。
  7. 【請求項７】 前記レーザエネルギ源は、半導体ダイオ
    ードで励起されたＱスイッチのネオジムレーザを含む、
    請求項１〜６の何れか１項に記載のレーザエネルギによ
    る微小印刻装置。
  8. 【請求項８】 レーザエネルギ源は、５３０nmでの出力
    をもつ内部調波変換器を伴うＮｄ−ＹＬＦレーザエネル
    ギ源である、請求項７に記載のレーザエネルギによる微
    小印刻装置。
  9. 【請求項９】 前記レーザエネルギ源のための電源をさ
    らに含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザ
    エネルギによる微小印刻装置。
  10. 【請求項１０】 宝石がカットされたダイヤモンドであ
    る、請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザエネル
    ギによる微小印刻装置。
  11. 【請求項１１】 前記光学装置が、ビーム拡大器、ダイ
    クロイックミラー及び集束レンズを含む、請求項１〜１
    ０のいずれか１項に記載のレーザエネルギによる微小印
    刻装置。
  12. 【請求項１２】 前記レーザエネルギ指向手段が、少な
    くとも３つの運動軸を有する並進運動可能な台を含んで
    成る、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のレーザエ
    ネルギによる微小印刻装置。
  13. 【請求項１３】 前記レーザエネルギ指向手段が前記レ
    ーザエネルギ源により一組の部分的に重複して照射され
    る領域を前記宝石上に生成するよう制御される、請求項
    １〜１２のいずれか１項に記載のレーザエネルギによる
    微小印刻装置。
  14. 【請求項１４】 前記レーザエネルギ指向手段が、前記
    レーザエネルギ源により部分的に重複して照射された領
    域により一組の連続する形状を前記宝石上に生成するよ
    う制御される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の
    レーザエネルギによる微小印刻装置。
  15. 【請求項１５】 前記撮像装置が、宝石の少なくとも一
    部を含みかつこの宝石上に入射する前記レーザエネルギ
    源のレーザ光の軸の少なくとも一部と同軸である光路を
    含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のレーザエ
    ネルギによる微小印刻装置。
  16. 【請求項１６】 前記撮像装置が、宝石の少なくとも一
    部を含みかつこの宝石上に入射する前記レーザエネルギ
    の軸の少なくとも一部に対して垂直である光路を含む、
    請求項１〜１５のいずれか１項に記載のレーザエネルギ
    による微小印刻装置。
  17. 【請求項１７】 前記撮像装置は、前記プロセッサに対
    してイメージ情報を伝送するための電子撮像装置を含
    み、前記プロセッサは、さらに前記イメージ情報に基づ
    き前記レーザエネルギ指向手段を制御する、請求項４〜
    １６のいずれか１項に記載のレーザエネルギによる微小
    印刻装置。
  18. 【請求項１８】 前記撮像装置は、前記レーザエネルギ
    源の出力がダイクロイックミラーを通して入射する部分
    の宝石のイメージを形成する、請求項１〜１７のいずれ
    か１項に記載のレーザエネルギによる微小印刻装置。
  19. 【請求項１９】 マーク形成指令セットが入力される前
    記入力端子はバーコード読取り装置を含む、請求項２〜
    １８のいずれか１項に記載のレーザエネルギによる微小
    印刻装置。
  20. 【請求項２０】 マーク形成指令セットが入力される前
    記入力端子は、宝石の質に関連する情報を受理するため
    の入力端子を含む、請求項２〜１９のいずれか１項に記
    載のレーザエネルギによる微小印刻装置。
  21. 【請求項２１】 マーク形成指令セットが入力される前
    記入力端子は、宝石の特徴を自動的に決定するためのセ
    ンサを含む、請求項２〜２０のいずれか１項に記載のレ
    ーザエネルギによる微小印刻装置。
  22. 【請求項２２】 電気通信用リンクをさらに含み、前記
    記憶装置は遠隔の電子的データベースを含む、請求項１
    〜２１のいずれか１項に記載のレーザエネルギによる微
    小印刻装置。
  23. 【請求項２３】 前記記憶装置が、前記宝石のイメージ
    と共に前記マーク形成指令セットに関する情報を合わせ
    て記憶する、請求項２〜２２のいずれか１項に記載のレ
    ーザエネルギによる微小印刻装置。
  24. 【請求項２４】 光学装置がビーム拡大器、ダイクロイ
    ックミラー及び集束レンズを含み、さらにビーム拡大器
    を用いてレーザエネルギ源の出力が拡大され、ダイクロ
    イックミラーを用いて反射されたビームの少なくとも一
    部分を選択的に反射し、集束レンズを用いて宝石上に反
    射、拡大されたビームが集束される、請求項１〜２３の
    いずれか１項に記載のレーザエネルギによる微小印刻装
    置。
  25. 【請求項２５】 ダイクロイックミラーを通して宝石が
    電子的に撮像される、請求項２４に記載のレーザエネル
    ギによる微小印刻装置。
  26. 【請求項２６】 レーザエネルギ源の出力がダイクロイ
    ックミラーを通して入射させられ、宝石の一部が電子的
    に撮像される、請求項２５に記載のレーザエネルギによ
    る微小印刻装置。
  27. 【請求項２７】 前記マークはライン又はスポットセッ
    トを含む、請求項２〜２６のいずれか１項に記載のレー
    ザエネルギによる微小印刻装置。
  28. 【請求項２８】 前記レーザエネルギ指向手段の制御入
    力端子に入力される情報は、宝石の特徴を暗号化したも
    のを含む、請求項１〜２７に記載のレーザエネルギによ
    る微小印刻装置。
  29. 【請求項２９】 宝石への光学的アクセスが可能なよう
    に取付け装置内に宝石を取付け； レーザエネルギ源からのレーザエネルギを前記宝石上に
    集束させ； 前記集束されたレーザエネルギを前記宝石の所望の部分
    に指向させてマークを形成し； 少なくとも１個の視点から前記宝石の所望の部分を撮像
    して前記宝石の認証に適用されるイメージを獲得し； 前記獲得されたイメージを記憶する、各段階を具備す
    る、レーザエネルギによる宝石の微小印刻方法。
  30. 【請求項３０】 前記イメージを獲得する段階は、前記
    宝石の所望の部分上に形成されたマークおよび該宝石の
    １個の特徴を含むイメージを獲得するものである、請求
    項２９に記載のレーザエネルギによる宝石の微小印刻方
    法。
  31. 【請求項３１】 前記イメージを獲得する段階は、２個
    の視点から前記宝石の所望の部分を撮像するものであ
    る、請求項２９に記載のレーザエネルギによる宝石の微
    小印刻方法。
  32. 【請求項３２】 前記宝石はダイヤモンドである、請求
    項２９〜３１の何れか１項に記載のレーザエネルギによ
    る宝石の微小印刻方法。
  33. 【請求項３３】 前記イメージを獲得する段階は、前記
    宝石のガードルの一部を含むイメージを獲得するもので
    ある、請求項２９〜３２の何れか１項に記載のレーザエ
    ネルギによる宝石の微小印刻方法。
  34. 【請求項３４】 前記マークを形成する段階で形成され
    るマークは、該宝石の特徴に関する暗号化された情報を
    含むものである、請求項２９〜３３の何れか１項に記載
    のレーザエネルギによる宝石の微小印刻方法。
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