JP3568687B2

JP3568687B2 - Lighting device and color measuring device

Info

Publication number: JP3568687B2
Application number: JP12716196A
Authority: JP
Inventors: 正治富岡; 信太郎林; 奈美日吉
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: JPH09218159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宝石の色を定量測定する際に宝石を照明する為の照明装置に係り、特に積分球を用いた測定用照明に使用できる照明装置に関する。
また本発明は、積分球で照明した宝石等の被検物の色測定を行う色測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
宝石の鑑定は、カラー、カラット、クラリティ、カットの４つの評価項目を基準にして行うのが一般的である。かかる宝石鑑定の客観性を高めるためには、４つの評価項目に関する評価値を定量的に測定する必要がある。特に、宝石のカラーを定量測定するのが難しいことから、宝石の色を正確に測定するための以下に示す種々の測定装置が提案されている。
【０００３】
特開昭５７−２０４４４０号公報には、黄色味の違いが生じることにより大きく変動する青色波長域と、黄色味の違いが生じても変動が小さい赤色波長域との透過率の違いを利用した色測定装置が記載されている。
【０００４】
図８は、同公開公報に記載された色測定装置の概略を示している。ハウジング１の内部に、照明光を発する光源２、照明光を宝石上へ集光させる照明光学系３を配置し、開口部４ａを照明光学系３の出射端に向けて積分球４をハウジング１に配置する。一方、積分球４の内部に透明プレート５を設置し、その透明プレート５上であって、開口部４ａを介して入射する照明光の集光位置に宝石を載置する。積分球１から測定光を取り出し測光ユニット６に取り込んで赤色波長域及び青色波長域を取り出し、両者の透過率の差から宝石の黄色味を数値化する。
【０００５】
特開昭５３−２９１８０号公報には、宝石に回転運動を与えた状態で照明及び測光することにより宝石の方位による影響を受けない色測定を可能にした色測定装置が記載されている。図９は、同公開公報に記載された色測定装置の概略を示している。積分球１１の入口１１ａ，出口１１ｂ間を石英管１２で連結すると共に、積分球１１の入口１１ａから光源１３からの光ビームを入射する。回転運動を与えた宝石を積分球１１の入口１１ａから積分球内に投入し、回転中の宝石の透過光量及び反射光量を検出器１４で検出する。検出器１４の出力信号に基づいて計算機１５で色測定演算を実行する。
【０００６】
特開平５−１４２１５５号公報には、指輪に取り付けられた宝石を指輪から外すことなく分光測定する測定装置が記載されている。図１０は、同公開公報に記載された測定装置の概略を示している。試料となる宝石が取り付けられた指輪２１のリング内に、凹面状の反射面２２ａを宝石側に向けて円錐状の反射部材２２を挿入する。一方、積分球２４の内部に入射窓２４ａから照明光を入射すると共に出射窓２４ｂを宝石に対面せさせて宝石を照明する。指輪に取り付けられた状態の宝石を透過し、かつ反射面２２ａで反射して積分球２４に入った光の一部を検出窓２４ｃから取り出して検出器２５に入射する。指輪に取り付けられた宝石の背後に反射部材２２を配置することにより、検出器２５に入射する測定光の光量を増加させて、測定感度を上げている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の測定装置は次のような欠点がある。
特開昭５７−２０４４４０号公報に記載の測定装置は、積分球４の中心に宝石を配置するため、指輪に取り付けられた宝石の色を測定する場合は、指輪全体を積分球内部に配置せざるを得ない。従って、宝石の色測定値が指輪の色の影響を受けることになり正確さに欠ける。また、宝石を透明プレート５に載置するための準備作業として宝石のテーブル面（平面部）を透明プレート５上に貼り付けていたが、その準備作業に手間がかかるという問題があった。更に、宝石のテーブル面に光源２の投影像である２次光源が形成されるため、宝石での表面反射で測定光が積分球外に漏れ出すという欠点があった。
【０００８】
特開昭５３−２９１８０号公報に記載の測定装置は、指輪に取り付けられた宝石の色を測定する場合、宝石が落下の際に通過する透明な石英管１２の径を、指輪の部分が通過できる寸法に広げておく必要がある。しかし、石英管１２の径を大きくすると積分球１１の密閉性が失われ、測定光が積分球外へ漏れ大可能性が高くなることから測定精度が落ちるという欠点がある。また、宝石の色測定値が指輪の色の影響を受ける欠点もある。更に、宝石に回転運動を与えて積分球内に投入する装置が必要であることから、装置全体が大型化する問題がある。
【０００９】
特開平５−１４２１５５号公報に記載の測定装置は、積分球２４に形成した出射窓２４ｂの大きさが固定であることから、測定対象として予想される最大寸法の宝石に合わせて出射窓２４ｂの寸法を設定している。そのため、窓径よりも極めて小さな宝石が測定対象となった場合、出射窓２４ｂより積分球２４から出射した測定光は反射部材２２の反射面２２ａによって一部は積分球内に戻るが、大部分は戻らずに光量ロスとなる。
【００１０】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、積分球の密閉度を高くでき、宝石に対して理想に近い完全拡散照明を行い得る照明装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、光源からの測定光を効率良く積分球内に導光することができ、測定光の積分球外への漏れ出しを最小限に抑えることのできる照明装置を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、積分球の密閉度が高く、測定光の積分球外への漏れ出しを最小限に抑えることのでき、様々な大きさの宝石を良好に測定し得る照明装置を提供することを目的とする。
本発明は、被検物をムラなく照明できる積分球を備え、照明ムラによる測定誤差を排除した色測定装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下のような手段を講じた。
請求項１に対応する本発明は、指輪部に取り付けられた測定対象となる宝石の色測定を行うための照明装置であり、宝石を取り付けた指輪部を保持するホルダーと、内壁が白色を有する積分球と、積分球に設けられ、ホルダーにより保持された指輪部に取り付けられた宝石を積分球の内部に挿入するための挿入窓と、開閉機構又は柔軟性を有する遮光部材からなり、宝石を挿入窓を通して積分球の内部に挿入した状態で挿入窓を閉塞し、前記積分球の密閉度を高める遮光手段と、積分球に設けられた照明窓と、照明窓から積分球内に測定光を供給する照明光学系と、積分球内において完全拡散照明された宝石の像を取り出すための測定窓と備える。
【００１４】
請求項１に対応する本発明によれば、宝石を取り付けた指輪部をホルダーにより保持し、この宝石を挿入窓を通して積分球の内部に挿入した状態で、遮光手段により挿入窓を閉塞して積分球の密閉度を確保し得る大きさに閉じる。一方、照明光学系により積分球の照明窓から積分球内に測定光を供給し、積分球内において完全拡散照明された宝石の像を測定窓から取り出す。
【００１５】
請求項２に対応する本発明は、指輪部に取り付けられた測定対象となる宝石の色測定を行うための色測定装置であり、宝石を取り付けた指輪部を保持するホルダーと、内壁が白色を有する積分球と、積分球に設けられ、ホルダーにより保持された指輪部に取り付けられた宝石を積分球の内部に挿入するための挿入窓と、開閉機構又は柔軟性を有する遮光部材からなり、宝石を挿入窓を通して積分球の内部に挿入した状態で挿入窓を閉塞し、前記積分球の密閉度を高める遮光手段と、挿入窓に対して積分球の中心部を挟んで当該積分球の対向面に設けられた検出手段取付窓と、挿入窓と検出手段取付窓との配置関係に対して直交する積分球面に設けられた照明手段取付窓と、照明手段取付窓に取り付けられ透光性の散乱板を介して積分球内に測定光を供給する照明手段と、照明手段取付窓に取り付けられ宝石の像を２次元センサで撮像する検出手段と、検出手段で得られた情報から宝石の像の任意位置の色度値を算出する画像解析手段とを具備する。
【００１６】
請求項２に対応する本発明によれば、宝石を取り付けた指輪部をホルダーにより保持し、この宝石を挿入窓を通して積分球の内部に挿入した状態で、遮光手段により挿入窓を閉塞して積分球の密閉度を確保し得る大きさに閉じる。照明手段から供給された測定光は、照明手段取付窓に取り付けられた散乱板によってあらゆる方向に散乱されて積分球内部に供給される。これにより、宝石は、積分球内部においてあらゆる方向からムラなく照明することができる。従って、検出手段で得られた情報から宝石の像の任意位置の色度値を画像解析手段で算出すれば、高精度に宝石の色測定を行うことができる。
【００１７】
請求項３に対応する本発明によれば、請求項１に記載の照明装置において、遮光手段は、開口径の調整が可能なシャッターである。
請求項４に対応する本発明によれば、請求項２記載の色測定装置において、遮光手段は、開口径の調整が可能なシャッターである。
請求項５に対応する本発明によれば、請求項１に記載の照明装置において、遮光手段は、柔軟性を有する白色の材料からなる。
請求項６に対応する本発明によれば、請求項２に記載の色測定装置において、遮光手段は、柔軟性を有する白色の材料からなる。
請求項７に対応する本発明によれば、請求項１記載の照明装置において、遮光手段は、開口径の調整が可能なシャッターであり、かつ宝石を取り付けた指輪部を保持しているホルダーを回転させる回転機構を有し、当該回転機構は、宝石を挿入窓を通して積分球の内部に挿入した状態でホルダーを回転し、シャッターの直径が最小となったところで固定する。
請求項８に対応する本発明によれば、請求項２記載の色測定装置において、散乱板における積分球内面側の面の曲率は、積分球の内面の曲率と同一値に設定される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明を宝石色測定装置に適用した実施の形態を示している。
本実施の形態の宝石色測定装置は、測定対象となるダイヤモンドＪを完全拡散光で照明する積分球３１、ダイヤモンドＪを保持する試料保持装置３２、積分球３１の内部へ照明光を供給する照明光学系３３、積分球内で完全拡散光照明したダイヤモンドＪの測定光を積分球外へ取り出して受光する撮像装置３４、及び撮像装置３４の出力信号を色解析してダイヤモンドＪの色判定を行う色解析装置３５を備えている。
【００１９】
積分球３１は、内壁が基準白色にて塗装されている。また、ダイヤモンドＪを積分球３１内に挿入する試料挿入窓４１、照明窓４２、及び測定窓４３を備えている。試料挿入窓４１と測定窓４３とが一直線上になるように配置され、照明窓４２が試料挿入窓４１及び測定窓４３から９０度ずれた位置に来るように配置されている。試料挿入窓４１には、ダイヤモンドＪを積分球３１内に挿入した状態で開口を閉塞する遮光手段として積分球内面側が基準白色にて塗装された開閉機構を有する羽絞りの金属シャッター４１ａが取り付けられている。
【００２０】
試料保持装置３２は、ダイヤモンドＪが取り付けられている指輪部４４を保持するリングホルダー４５を備えている。リングホルダー４５の取付け固定される位置調整機構４６によりリングホルダー４５をダイヤモンドＪの中心軸ｃと直交する方向へ移動できる。また、位置調整機構４６が保持される焦準機構４７により位置調整機構４６をダイヤモンドＪの中心軸ｃと同一方向へ焦準移動できるように構成されている。ここで、焦準移動とは、撮像装置３４の撮影光学系の焦点位置へダイヤモンドＪを一致させるための動作をいう。更に、焦準機構４７が保持される回転機構４８が焦準機構４７をダイヤモンドＪの中心軸ｃを回転軸として回転させるように構成されている。尚、リングホルダー４５は、マグネット方式により位置調整機構４６から着脱自在となっている。
【００２１】
照明光学系３３は、ハロゲンランプからなる光源５１と、投影倍率が２倍に設定されたクリティカル照明光学系５２が形成された投光管５３とを備えている。投光管５３は、その一端が光源５１を収納する光源ボックスに接続され、その他端が積分球３１の照明窓４２に連結されている。
【００２２】
撮像装置３４は、積分球３１の内部に合焦位置を持つ結像光学系５４と、結像光学系５４で結像させた像を撮像するカラー単板形のＣＣＤカメラ５５とを備えている。結像光学系５４は、ＣＣＤカメラ５５の撮像素子５５ａ上に結像するように調整される。また、結像光学系５４が内部に形成された導光管の一端部は積分球３１の測定窓４３に連結されている。
【００２３】
色解析装置３５は、ＣＣＤカメラ５５の出力信号を解析してダイヤモンドＪの色を判定する機能を実現する為の解析ソフトウエアが搭載された解析装置本体５６と、ＣＣＤカメラ５５で撮像したダイヤモンドＪの映像を写し出すモニタ５７とを有する。
【００２４】
次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
先ず、試料挿入窓４１の直径が最大となるようにシャッター４１ａを開放する。ダイヤモンドＪの指輪部４４をリングホルダー４５に取り付け、そのリングホルダー４５を位置調整機構４６にマグネットの磁力を利用して接続する。ダイヤモンドＪが、積分球３１の内部であって結像光学系５４の光軸上に配置されれば、ダイヤモンドＪの像が撮像装置３４で撮像されてモニタ５７に映し出される。ダイヤモンドＪがモニタ５７に映し出されるように位置調整機構４６を操作する。またダイヤモンドＪが結像光学系５４の合焦位置に配置されるように焦準機構４７を操作する。
【００２５】
次に、積分球３１の密閉度を高める為にシャッター４１ａを閉じる。回転機構４８によりダイヤモンドＪ及び指輪部４４を機構４６，４７と共に回転し、シャッター４１ａの直径が最小となったところで回転機構４８を固定する。以上の操作でセッティングを完了する。
【００２６】
ダイヤモンドＪの色測定の為の照明を行う。電源投入された光源５１から発する照明光が投光管５３内に導光され、そこに形成されたクリティカル照明光学系５２にてクリティカル照明となり光源５１のフィラメント像５１ａを照明窓４２付近に形成する。このフィラメント像５１ａより発散する測定光Ｍ１が積分球３１の内壁にて多重反射して完全拡散光Ｍ２となる。積分球３１内において試料保持装置３２で保持されているダイヤモンドＪが完全拡散光Ｍ２によりあらゆる方向から照明される。
【００２７】
撮像装置３４では、上記したように照明されたダイヤモンドＪの像が結像光学系５４によってＣＣＤカメラ５５の撮像素子５５ａ上に結像される。撮像素子５５ａ上に結像されたダイヤモンドＪの像をＣＣＤカメラ５５で撮像して得られた映像信号が解析装置本体５６に入力される。解析装置本体５６では撮像装置３４から供給される映像信号を解析することによりダイヤモンドＪの色測定値を算出する。
【００２８】
このように本実施の形態によれば、光源５１からの測定光をクリティカル照明により効率良く積分球３１内に導入できるので、撮像装置３４で取り込まれるダイヤモンドＪの像の輝度値を大きくすることができ、測定におけるダイナミックレンジを拡大することができ、測定精度を上げることができる。
【００２９】
本実施の形態によれば、開口部の直径を簡単に調整できるシャッターにて試料挿入窓４１を構成したので、積分球３１の密閉度を高めることができ、理想に近い完全拡散照明を実現できることから指輪部４４に取り付けられたダイヤモンドＪの色測定精度を改善できる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では測定対象の宝石としてダイヤモンドを例に説明したがその他の宝石であっても同様に適用可能である。
また、上記実施の形態では光源５１にハロゲンランプを使用したが、キセノンランプ等の他のタイプの光源を使用しても同様の効果を期待できる。光源５１としてキセノンランプを使用した場合、照明光の色温度を補正する必要がなく、かつ宝石の自家蛍光も考慮した色測定が可能となり、人間の目の感覚に非常に近い評価を行える利点がある。
【００３１】
また、照明光学系３３の照明方式は、クリティカル照明に限定されるものではなく、例えばケーラー照明方式を採用することもできる。投影倍率は２倍である必要はなく、積分球３１の大きさに応じて適宜選択する。
【００３２】
また、ＣＣＤカメラ５５としてカラー単板形ではなく３板形のものを使用することにより、解像力を上げて測定精度を改善することができる。さらに、モノクロＣＣＤとＲＧＢ３原色フィルターとの組み合わせでも、同様の効果を期待できる。
【００３３】
積分球３１の試料挿入窓４１を遮蔽する遮光手段に基準白色にて塗装された金属シャッター４１ａを使用していたが、白色のプラスチック製のもので代用しても良い。さらに、柔軟性に富み、かつ白色に染められたゴム又は合成樹脂系の板材で遮光部材を作成することができ、この中心に宝石が入る程度の開口部を有したものでも代用できる。この場合、遮光手段の材料の柔軟性の許す範囲で宝石Ｊの挿入により押し広げる程度に開口部を小さくすると遮光性が高くなるので好ましく、かつ宝石の口径にあったものを複数用意することが望ましい。
【００３４】
また、試料保持装置３２におけるリングホルダー４５と位置調整機構４６との接続をマグネット式ではなく、その他の方式に変えることもできる。例えば、チャック方式やクリック等を用いた接続方法を採用することができる。又は、操作性よりも製造コストの低減を重視するのであれば、リングホルダー４５と位置調整機構４６とを一体化して着脱機能を設けないことも可能である。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係わる宝石色測定装置の構成図である。
積分球６１には、試料を挿入するための被検物挿入窓６２が設けられている。この挿入窓６２には、試料を積分球６１内に挿入した状態で開口部を閉塞する遮光手段として試料の大きさにより窓径が変化するシャッター６２と、照明手段取付窓６３と検出手段取付窓６４とが設けられている。それらの位置関係は被検物挿入窓６２と検出手段取付窓６４が対向する位置に設けられ、これらと直交する位置に照明手段取付窓６３が設けられている。照明取付手段窓６３には、透明なガラスを砂ズリすることによって製作された散乱ガラス６５が内蔵されている。また、積分球６１の内壁には、反射率が約９０％程度の白色塗料である硫酸バリウムが塗布されている。
【００３６】
照明手段６６は、例えば出力変動が比較的少ないハロゲンランプを使用した測定光源６６ａと測定光源６６ａより発っせられた測定光をすべて積分球６１の内部に導入するための照明光学系６６ｂとから構成され、照明手段取付窓６３を介して積分球６１に接続されている。ここで、照明光学系６６ａはクリティカル照明を作り出すような光学系である。
【００３７】
検出手段６７は、例えばカラー単板のＣＣＤカメラのように２次元受光素子６７ａ′を持つディテクタ６７ａと前記ディテクタ６７ａの受光素子上にダイヤモンド等の被検物Ｓの像を結像するための検出光学系６７ｂとから構成され、検出手段取付窓を介して積分球６１に接続されている。検出光学系６７ｂは焦点位置が変化しない固定焦点光学系で、その焦点位置は積分球６１の内部に存在するものである。
【００３８】
被検物保持手段６８は、被検物Ｓを保持するための保持装置６８ａと前記検出光学系６７ｂの焦点位置に被検物Ｓを移動させるための移動装置６８ｂとから構成され、積分球６１の内部で、かつ被検物挿入窓６２の付近に被検物Ｓを配置することができるような位置に設置されている。
【００３９】
画像解析手段６９は、ディテクタ６７ａで取り込まれた画像を表示するためのモニター６９ａとモニター６９ａ上の任意の範囲を指定するためのポインティングデバイス６９ｂによって指定された範囲を解析し色度値を算出するための演算装置６９ｃとから構成され、ケーブル７０を介してディテクタ６７ａに接続されている。
【００４０】
図３は、この宝石色測定装置を具体化した外観図である。
照明手段６６が収納されたボックス７１の上面から積分球６１の上半分及び被検物挿入窓６２が突出するようにして積分球６１を設置し、被検物挿入窓６２に対向して被検物保持手段６８を設置している。検出手段６７は積分球６１を挟んで被検物保持手段６８に対向するようにしてボックス７１の上部内に収納されている。またボックス７１内には図２中の演算装置６９ｃに相当するものが内蔵されている。
【００４１】
以上のように構成された実施の形態では、測定光源６６ａから発生した測定光は、照明光学系６６ｂによってクリティカル照明となり、積分球６１に設けられた照明手段取付窓６３の付近に集光される。この集光した測定光は、照明手段取付窓６３に内蔵された散乱ガラス６５によって、あらゆる方向に散乱され、積分球６１の内部に導入される。
【００４２】
ここで散乱された測定光の極一部は、被検物Ｓを直接照明することになるが、残りの大部分は積分球６１の内壁のいたるところで１次反射し、完全拡散光となる。また、この完全拡散光の極一部は、被検物Ｓに向かい１次反射光による間接照明となる。残りの大部分の完全拡散光は、再び積分球６１の内壁で２次反射し、完全拡散光となる。この現象が順次繰り返され無限回反射光が作られる。このような完全拡散光によって照明された被検物Ｓは照明ムラがなく理想的な均一照明がなされる。
【００４３】
このようにして被検物Ｓを照明した測定光は、検出光学系６７ｂによりディテクタ６７ａの受光素子６７ａ′上に結像され、被検物Ｓの像としてモニター６９ａ上に映し出される。測定者はポインティングデバイス６９ｂを使用し、モニター６９ａ上で色測定を行いたい場所を入力する。演算装置６９ｃが、入力された範囲の３刺激値を求め、色度値を算出する。
【００４４】
このとき、積分球６１の内部に塗布された硫酸バリウムの反射率が約９０％程度であることから、被検物Ｓに照射される各測定光は、
［１次反射光強度］＞［２次反射光強度］＞・・・
＞［（Ｎ−１）次反射光強度］＞［Ｎ次反射光強度］
の関係となるが、散乱ガラス６５の作用によって、積分球６１の内部のいたるところから１次反射光が発生するため、照明ムラが起きることはない。そのため、左右非対象で、かつ透明多面体であるような被検物Ｓの色度値を求めた場合は、被検物Ｓの取付位置、取付角度の違いによる色度値のばらつきが減少し、繰り返し再現性、信頼性が向上するので、測定精度が向上したことになる。
【００４５】
尚、上記実施の形態の測定光源６６ａにハロゲンランプを利用していたが、例えばキセノンランプでも同様の効果を期待でき、被検物の自家蛍光も考慮した色測定が可能となり、人間の目の感覚に非常に近い評価を行える照明となる。
【００４６】
また、検出手段６７におけるディテクタ６７ａはカラー単板のＣＣＤである必要はなく、３板型のものを使用することもできる。その場合、解像力が上がるため、測定精度は向上する。さらに、モノクロＣＣＤとＲＧＢ３原色フィルターとの組み合わせでも、同様の効果が期待できる。
【００４７】
さらに、積分球６１の内壁に塗布した塗料は硫酸バリウムである必要はなく、反射率が硫酸バリウムより劣る一般的な白ツヤ消し塗料を使用することもできる。一般的な白ツヤ消し塗料は硫酸バリウムに比べ安価であるため、製作コストを抑えることができる。また、剥げにくく丈夫な塗料であるため、耐久性に優れた積分球を製作することが可能となる。
【００４８】
また、図４に示すように、散乱板６５の積分球内面側の面６５ａの曲率を積分球６１の内面６１ａの曲率と同一値に設定し、散乱板６５の面６５ａと積分球６１の内面６１ａとを一致させるように散乱板６５を照明手段取付窓６３に取り付ける。散乱板６５が積分球内面側に突出し又は凹んでいると、均一照明を実現する上で好ましくないので理想的には図４に示すように積分球６１の内面６１ａと同一曲率の散乱板６５の面６５ａが積分球６１の内面６１ａの一部を形成するようにすることが望ましい。
【００４９】
【実施例】
照明手段取付窓に散乱ガラスが内蔵されていない積分球と、照明手段取付窓に散乱ガラスが内蔵された積分球との照明効果を比較する。
第２の実施の形態に示す色測定装置を用いて以下の条件で実験を行った。その結果、取得した実験結果を図５〜図７に示す。被検物は指輪に装着された４種類のマスターストーン（ダイヤモンド）を使用し、各８回の色測定を行った。色度座標はＬａｂ表色系を使用した。
【００５０】
図５は、照明手段取付窓に散乱ガラスを内蔵しておらず、かつ、積分球の内壁に一般的な白ツヤ消し塗料を塗布したものによる測定結果である。この測定結果から、散乱ガラスが挿入されていない場合は、測定値にばらつきがあるのがわかる。
【００５１】
図６は、照明手段取付窓に散乱ガラスを内蔵していないが、積分球の内壁に硫酸バリウムを塗布したものによる測定結果である。この測定結果から、硫酸バリウムを塗布したものは白ツヤ消し塗料を塗布したものに比べて測定精度が向上していることが分かる。
【００５２】
図７は、照明手段取付窓に散乱ガラスを内蔵したものであって、積分球の内壁に一般的な白ツヤ消し塗料を塗布したものによる測定結果である。図６と図７を比較すると、塗料の反射率の違いによって測定時の明るさがかなり異なるため、色度値がシフトしているが、測定値のばらつき具合はほとんど同じであることがわかる。
【００５３】
ゆえに、散乱ガラスを内蔵するだけで、積分球の内壁に一般的な白ツヤ消し塗料を塗布したものでも高精度に色測定を行うことができることが実証される。
以上、実施の形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は以下の発明を含む。
（１）内壁が白色を有する積分球と、この積分球に設けられ測定対象となる宝石を挿入する挿入窓と、この挿入窓に前記宝石を挿入した状態で挿入窓を閉塞する遮光手段と、前記積分球に設けられた照明窓と、この照明窓から前記積分球内に測定光を供給する照明光学系と、前記積分球内において完全拡散照明された宝石の像を取り出すための測定窓とを具備し、前記遮光手段は積分球の内面を白色とし、挿入窓を窓開口を調節可能な羽絞りで構成されている。
【００５４】
この発明によれば、挿入窓を羽絞りで構成したので、挿入窓の大きさを無段階に変化させることができ、宝石の大きさにかかわらず確実に積分球の密閉を確保できる。
（２）積分球の照明窓に透光性の散乱板を設置する。
【００５５】
この発明によれば、照明光学系より発生した測定光は照明窓に設けられた透光性の散乱板であらゆる方向に散乱され、積分球内部に供給される。散乱された測定光の極一部は宝石を直接照明するが、残りの大部分は積分球内壁のいたるところで散乱し、１次反射光となる。この１次反射光も宝石に向かうものと積分球内壁のいたるところで散乱するものとに分かれる。この現象が順次繰り返され間接照明となる。したがって、直接照明と間接照明の組み合わせにより宝石をあらゆる方向からムラなく照明することができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、開口部の直径を簡単に調整できる遮光手段により積分球に設けられた挿入窓を構成したので、積分球の密閉度を高くでき、宝石に対して理想に近い完全拡散照明を行う得る照明装置を提供できる。
本発明によれば、光源からの測定光を高率良く積分球内に導光することができ、測定光の積分球外への漏れ出しを最小限に抑えることができる照明装置を提供できる。
【００５７】
本発明によれば、開口部の直径を簡単に調整できる遮光手段により積分球に設けられた挿入窓を構成したので、積分球の密閉度が高く、測定光の積分球外への漏れ出しを最小限に抑えることができ、様々な大きさの宝石を良好に測定し得る照明装置を提供できる。
【００５８】
本発明によれば、開口部の直径を簡単に調整できる遮光手段により積分球に設けられた挿入窓を構成することにより積分球の密閉度を高くでき、照明ムラのない理想的な照明が可能で、かつ安価で耐久性に優れた積分球を実現できる。また、このような積分球を使用して照明ムラなく理想的な照明の下で被検物を高精度に色測定できる色測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る宝石色測定装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る宝石色測定装置の全体構成図である。
【図３】第２の実施の形態に係る宝石色測定装置を具体化した外観図である。
【図４】散乱ガラスが積分球の内面の一部を形成する状態を示す図である。
【図５】照明手段取付窓に散乱ガラスを内蔵せず、かつ白ツヤ消し塗料を塗布した場合の測定結果を示す図である。
【図６】照明手段取付窓に散乱ガラスを内蔵せず、かつ硫酸バリウムを塗布した場合の測定結果を示す図である。
【図７】照明手段取付窓に散乱ガラスを内蔵し、かつ白ツヤ消し塗料を塗布した場合の測定結果を示す図である。
【図８】宝石の色測定装置の従来例の構成図である。
【図９】他の従来例に係る測定装置の構成図である。
【図１０】さらに他の従来例に係る色測定装置の構成図である。
【符号の説明】
３１…積分球、３２…試料保持装置、３３…照明光学系、３４…撮像装置、３５…色解析装置、４１…試料挿入窓、４１ａ…シャッター、４２…照明窓、４３…測定窓、４４…指輪部、４５…リングホルダー、４６…位置調整機構、４７…焦準機構、４８…回転機構、５１…光源、５２…クリティカル照明光学系、５４…結像光学系、５５…ＣＣＤカメラ、５６…解析装置本体、５７…モニタ、６５…散乱ガラス。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an illumination device for illuminating a jewel when quantitatively measuring the color of the jewel, and particularly to an illumination device that can be used for illumination for measurement using an integrating sphere.
Further, the present invention relates to a color measuring device for measuring the color of a test object such as a jewel illuminated by an integrating sphere.
[0002]
[Prior art]
Jewelry is generally evaluated on the basis of four evaluation items: color, carat, clarity, and cut. In order to enhance the objectivity of such jewel appraisal, it is necessary to quantitatively measure the evaluation values for the four evaluation items. In particular, since it is difficult to quantitatively measure the color of a jewel, various measuring devices described below for accurately measuring the color of a jewel have been proposed.
[0003]
JP-A-57-204440 uses the difference in transmittance between a blue wavelength range that fluctuates greatly due to a difference in yellow tint and a red wavelength range that fluctuates even if a difference in yellow tint occurs. A color measuring device is described.
[0004]
FIG. 8 shows an outline of a color measuring device described in the publication. A light source 2 for emitting illumination light and an illumination optical system 3 for condensing illumination light on a jewel are disposed inside a housing 1, and an opening 4 a is directed toward an emission end of the illumination optical system 3, and an integrating sphere 4 is attached to the housing 1. To place. On the other hand, a transparent plate 5 is installed inside the integrating sphere 4, and the jewel is placed on the transparent plate 5 at a position where the illumination light incident through the opening 4a is focused. The measuring light is taken out from the integrating sphere 1 and taken into the photometric unit 6 to take out the red wavelength range and the blue wavelength range, and the yellowness of the jewel is quantified from the difference in the transmittance between the two.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-29180 describes a color measurement device which enables color measurement without being affected by the azimuth of a jewel by illuminating and measuring light in a state in which the jewel is given a rotational movement. FIG. 9 shows an outline of a color measuring device described in the publication. The entrance 11a and the exit 11b of the integrating sphere 11 are connected by a quartz tube 12, and a light beam from the light source 13 is incident from the entrance 11a of the integrating sphere 11. The rotating gem is thrown into the integrating sphere from the entrance 11a of the integrating sphere 11, and the detector 14 detects the transmitted light amount and the reflected light amount of the rotating jewel. A computer 15 executes a color measurement operation based on the output signal of the detector 14.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-142155 describes a measuring device for spectroscopically measuring a jewel attached to a ring without removing the jewel from the ring. FIG. 10 shows an outline of a measuring device described in the publication. The conical reflecting member 22 is inserted into the ring of the ring 21 to which the jewel to be a sample is attached, with the concave reflecting surface 22a facing the jewel. On the other hand, illumination light is incident on the inside of the integrating sphere 24 from the entrance window 24a, and the emission window 24b faces the jewel to illuminate the jewel. Part of the light that has passed through the jewel attached to the ring and is reflected by the reflection surface 22a and has entered the integrating sphere 24 is extracted from the detection window 24c and enters the detector 25. By arranging the reflection member 22 behind the jewel attached to the ring, the amount of measurement light incident on the detector 25 is increased, thereby increasing the measurement sensitivity.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional measuring device described above has the following disadvantages.
The measuring device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-204440 arranges a jewel at the center of the integrating sphere 4. Therefore, when measuring the color of a jewel attached to a ring, the entire ring is placed inside the integrating sphere. I have no choice. Thus, the gem color measurement is affected by the color of the ring and is inaccurate. In addition, as a preparatory operation for placing the jewel on the transparent plate 5, the table surface (flat portion) of the jewel is stuck on the transparent plate 5, but there is a problem that the preparation operation is troublesome. Further, since a secondary light source, which is a projected image of the light source 2, is formed on the table surface of the jewel, there is a disadvantage that the measuring light leaks out of the integrating sphere due to surface reflection by the jewel.
[0008]
When measuring the color of a jewel attached to a ring, the measuring device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-29180 discloses that the ring passes through the diameter of a transparent quartz tube 12 through which the jewel falls. It is necessary to expand to the size that can be done. However, if the diameter of the quartz tube 12 is increased, the hermeticity of the integrating sphere 11 is lost, and the measuring light leaks out of the integrating sphere to increase the possibility of large measurement. There is also the disadvantage that the measured color of the jewel is affected by the color of the ring. Further, since a device for giving a rotary motion to the jewel and throwing it into the integrating sphere is required, there is a problem that the entire device becomes large.
[0009]
Since the size of the exit window 24b formed in the integrating sphere 24 is fixed, the measuring device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-142155 has a configuration in which the size of the exit window 24b is adjusted according to the jewel having the largest dimension expected to be measured. Dimensions are set. Therefore, when a gem extremely small in diameter than the window diameter is to be measured, a part of the measurement light emitted from the integrating sphere 24 from the emission window 24b is returned to the integrating sphere by the reflection surface 22a of the reflection member 22, but most of the measurement light is reflected. Does not return, resulting in a light amount loss.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an illuminating device capable of increasing the degree of sealing of an integrating sphere and performing near-ideal perfect diffusion illumination of jewelry.
[0011]
An object of the present invention is to provide an illumination device that can efficiently guide measurement light from a light source into an integrating sphere and minimize leakage of the measuring light out of the integrating sphere. I do.
[0012]
An object of the present invention is to provide an illuminating device having a high degree of sealing of an integrating sphere, capable of minimizing leakage of measurement light out of the integrating sphere, and capable of favorably measuring jewels of various sizes. Aim.
An object of the present invention is to provide a color measuring apparatus including an integrating sphere capable of illuminating a test object without unevenness and eliminating a measurement error due to uneven illumination.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention takes the following measures to achieve the above object.
The present invention corresponding to claim 1 provides:Measurement target attached to the ringIt is a lighting device for measuring the color of jewelry,A holder that holds the ring part with the jewel attached,An integrating sphere with a white inner wall and an integrating sphereFor inserting the jewel attached to the ring part held by the holder into the inside of the integrating sphereAn insertion window,It consists of an opening / closing mechanism or a light-blocking member having flexibility, with the jewel inserted into the integrating sphere through the insertion window.Block insertion windowAnd increase the degree of sealing of the integrating sphere.A light-blocking means, an illumination window provided in the integrating sphere, an illumination optical system for supplying measurement light from the illumination window into the integrating sphere, and a measurement window for taking out an image of a jewel completely diffused and illuminated in the integrating sphere. Prepare.
[0014]
According to the present invention corresponding to claim 1,The ring part with the jewel is held by the holder, and the jewel is inserted into the integrating sphere through the insertion window.In size that can secure degree of sealingclose. On the other hand, the measurement light is supplied into the integrating sphere from the illumination window of the integrating sphere by the illumination optical system, and the image of the jewel completely illuminated in the integrating sphere is diffused.ToTake out from measurement windowYou.
[0015]
The present invention corresponding to claim 2 provides:Jewelry to be measured attached to the ringIs a color measuring device for performing color measurement ofHolder for holding a ring with jewelry, and inner wall has white colorAn integrating sphere andFor inserting the jewel attached to the ring part held by the holder into the inside of the integrating sphereAn insertion window,It consists of an opening / closing mechanism or a light-blocking member having flexibility, with the jewel inserted into the integrating sphere through the insertion window.Block insertion windowAnd increase the degree of sealing of the integrating sphere.Light blocking means;Insertion windowA detection means mounting window provided on the opposite surface of the integrating sphere with respect to the center of the integrating sphere with respect toInsertion windowA measuring light is supplied to the integrating sphere via an illumination means mounting window provided on an integrating sphere orthogonal to the arrangement relationship between the light source and the detecting means mounting window, and a light-transmitting scattering plate mounted on the illuminating means mounting window. Lighting means to be attached to the lighting means mounting windowjewelryDetection means for capturing an image of the object with a two-dimensional sensor, and information obtained by the detection meansJewelryImage analysis means for calculating a chromaticity value at an arbitrary position of the image.
[0016]
According to the present invention corresponding to claim 2, the ring portion to which the jewel is attached is held by the holder, and the jewel is inserted into the integrating sphere through the insertion window. Close the ball to a size that ensures the tightness of the ball. The measurement light supplied from the illumination means is scattered in all directions by the scattering plate attached to the illumination means mounting window, and supplied to the inside of the integrating sphere. This allowsjewelryCan uniformly illuminate from all directions inside the integrating sphere. Therefore, from the information obtained by the detection meansJewelryIf the chromaticity value at an arbitrary position of the image is calculated by the image analysis means, the color of the jewel can be measured with high accuracy.
[0017]
According to the present invention corresponding to claim 3,The lighting device according to claim 1,The light blocking means is a shutter whose aperture diameter can be adjusted.
According to the present invention corresponding to claim 4,3. The color measuring device according to claim 2, wherein the light blocking means is a shutter whose aperture diameter can be adjusted..
According to the present invention corresponding to claim 5,2. The lighting device according to claim 1, wherein the light shielding unit is made of a flexible white material..
According to the present invention corresponding to claim 6,3. The color measuring device according to claim 2, wherein the light shielding unit is made of a flexible white material..
According to the present invention corresponding to claim 7, in the illuminating device according to claim 1, the light-shielding means is a shutter capable of adjusting an opening diameter, and a holder holding a ring portion on which a jewel is attached. It has a rotating mechanism for rotating, and the rotating mechanism rotates the holder in a state where the jewel is inserted into the integrating sphere through the insertion window, and fixes the shutter when the diameter of the shutter becomes minimum.
According to the present invention corresponding to claim 8, in the color measuring device according to claim 2, the curvature of the surface on the inner surface side of the integrating sphere in the scattering plate is set to the same value as the curvature of the inner surface of the integrating sphere.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(First Embodiment)
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a jewel color measuring device.
The jewel color measuring apparatus according to the present embodiment includes an integrating sphere 31 that illuminates diamond J to be measured with perfect diffused light, a sample holding device 32 that holds diamond J, and an illumination that supplies illumination light to the inside of integrating sphere 31. The optical system 33, an imaging device 34 that takes out the measurement light of the diamond J completely illuminated in the integrating sphere outside the integrating sphere and receives the light, and performs color analysis on the output signal of the imaging device 34 to determine the color of the diamond J. A color analyzer 35 is provided.
[0019]
The inner wall of the integrating sphere 31 is painted with reference white. Further, a sample insertion window 41 for inserting the diamond J into the integrating sphere 31, an illumination window 42, and a measurement window 43 are provided. The sample insertion window 41 and the measurement window 43 are arranged so as to be on a straight line, and the illumination window 42 is arranged so as to be shifted from the sample insertion window 41 and the measurement window 43 by 90 degrees. A metal shutter 41a of a wing diaphragm having an opening / closing mechanism in which the inner surface side of the integrating sphere is painted with reference white is attached to the sample insertion window 41 as light shielding means for closing the opening when the diamond J is inserted into the integrating sphere 31. ing.
[0020]
The sample holding device 32 includes a ring holder 45 that holds a ring portion 44 to which the diamond J is attached. The ring holder 45 can be moved in a direction orthogonal to the central axis c of the diamond J by the position adjusting mechanism 46 to which the ring holder 45 is attached and fixed. Further, the focus adjusting mechanism 47 holding the position adjusting mechanism 46 can move the position adjusting mechanism 46 in the same direction as the center axis c of the diamond J. Here, the focusing movement refers to an operation for matching the diamond J to the focal position of the imaging optical system of the imaging device 34. Further, a rotation mechanism 48 holding the focusing mechanism 47 is configured to rotate the focusing mechanism 47 about the center axis c of the diamond J as a rotation axis. The ring holder 45 is detachable from the position adjusting mechanism 46 by a magnet method.
[0021]
The illumination optical system 33 includes a light source 51 composed of a halogen lamp, and a projection tube 53 provided with a critical illumination optical system 52 having a projection magnification set to twice. The light projecting tube 53 has one end connected to a light source box that houses the light source 51 and the other end connected to the illumination window 42 of the integrating sphere 31.
[0022]
The imaging device 34 includes an imaging optical system 54 having a focus position inside the integrating sphere 31, and a single color CCD camera 55 that captures an image formed by the imaging optical system 54. . The imaging optical system 54 is adjusted so that an image is formed on the image sensor 55a of the CCD camera 55. One end of the light guide tube in which the imaging optical system 54 is formed is connected to the measurement window 43 of the integrating sphere 31.
[0023]
The color analyzer 35 includes an analyzer main body 56 equipped with analysis software for implementing a function of analyzing the output signal of the CCD camera 55 to determine the color of the diamond J, and a diamond J captured by the CCD camera 55. And a monitor 57 that projects the image of
[0024]
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
First, the shutter 41a is opened so that the diameter of the sample insertion window 41 is maximized. The ring part 44 of the diamond J is attached to the ring holder 45, and the ring holder 45 is connected to the position adjusting mechanism 46 using the magnetic force of the magnet. If the diamond J is arranged inside the integrating sphere 31 and on the optical axis of the imaging optical system 54, an image of the diamond J is captured by the imaging device 34 and displayed on the monitor 57. The position adjusting mechanism 46 is operated so that the diamond J is projected on the monitor 57. Further, the focusing mechanism 47 is operated so that the diamond J is arranged at the focusing position of the imaging optical system 54.
[0025]
Next, the shutter 41a is closed to increase the degree of sealing of the integrating sphere 31. The rotation mechanism 48 rotates the diamond J and the ring section 44 together with the mechanisms 46 and 47, and fixes the rotation mechanism 48 when the diameter of the shutter 41a becomes minimum. The setting is completed by the above operation.
[0026]
Illumination for color measurement of diamond J is performed. Illumination light emitted from the light source 51 that has been turned on is guided into the light projecting tube 53, and becomes critical illumination in the critical illumination optical system 52 formed there, and a filament image 51 a of the light source 51 is formed near the illumination window 42. . The measurement light M1 diverging from the filament image 51a is multiple-reflected on the inner wall of the integrating sphere 31 to become a completely diffused light M2. The diamond J held by the sample holding device 32 in the integrating sphere 31 is illuminated from all directions by the completely diffused light M2.
[0027]
In the imaging device 34, the image of the diamond J illuminated as described above is formed on the imaging device 55 a of the CCD camera 55 by the imaging optical system 54. A video signal obtained by imaging the image of the diamond J formed on the image sensor 55a with the CCD camera 55 is input to the analyzer main body 56. The analysis device main body 56 calculates a color measurement value of the diamond J by analyzing the video signal supplied from the imaging device 34.
[0028]
As described above, according to the present embodiment, since the measurement light from the light source 51 can be efficiently introduced into the integrating sphere 31 by the critical illumination, the luminance value of the image of the diamond J captured by the imaging device 34 can be increased. As a result, the dynamic range in the measurement can be expanded, and the measurement accuracy can be increased.
[0029]
According to the present embodiment, since the sample insertion window 41 is configured by the shutter that can easily adjust the diameter of the opening, the degree of sealing of the integrating sphere 31 can be increased, and perfect diffusion illumination close to ideal can be realized. Therefore, the color measurement accuracy of the diamond J attached to the ring portion 44 can be improved.
[0030]
In the above embodiment, diamond has been described as an example of a jewel to be measured, but other jewels can be similarly applied.
Further, in the above embodiment, a halogen lamp is used as the light source 51, but the same effect can be expected by using another type of light source such as a xenon lamp. When a xenon lamp is used as the light source 51, there is no need to correct the color temperature of the illuminating light, and the color measurement can be performed in consideration of the autofluorescence of the jewel. is there.
[0031]
The illumination system of the illumination optical system 33 is not limited to the critical illumination, and for example, a Koehler illumination system may be employed. The projection magnification does not need to be twice, and is appropriately selected according to the size of the integrating sphere 31.
[0032]
In addition, by using a three-plate CCD camera 55 instead of a single color CCD camera, the resolution can be increased and the measurement accuracy can be improved. Further, the same effect can be expected by a combination of a monochrome CCD and RGB primary color filters.
[0033]
Although the metal shutter 41a painted with reference white is used for the light shielding means for shielding the sample insertion window 41 of the integrating sphere 31, a white plastic plastic shutter may be used instead. Further, the light-shielding member can be made of rubber or synthetic resin-based plate material which is rich in flexibility and is dyed white, and a light-shielding member having an opening at the center of which a jewel can be inserted can be used. In this case, it is preferable to reduce the opening to such an extent that the jewel J can be pushed and spread by inserting the jewel J as far as the flexibility of the material of the light shielding means permits. desirable.
[0034]
Further, the connection between the ring holder 45 and the position adjusting mechanism 46 in the sample holding device 32 can be changed to another method instead of the magnet type. For example, a connection method using a chuck method, a click, or the like can be adopted. Alternatively, if the reduction of the manufacturing cost is more important than the operability, the ring holder 45 and the position adjusting mechanism 46 may be integrated to provide no attaching / detaching function.
[0035]
(Second embodiment)
FIG. 2 is a configuration diagram of a jewel color measuring device according to the second embodiment.
The integrating sphere 61 is provided with a specimen insertion window 62 for inserting a sample. The insertion window 62 has a shutter 62 whose window diameter changes depending on the size of the sample as a light shielding means for closing the opening when the sample is inserted into the integrating sphere 61, an illumination means mounting window 63, and a detection means mounting window. 64 are provided. The positional relationship is such that the test object insertion window 62 and the detection means mounting window 64 are provided at positions facing each other, and the illumination means mounting window 63 is provided at a position orthogonal to these. The illumination mounting means window 63 has a built-in scattering glass 65 produced by sanding transparent glass. The inner wall of the integrating sphere 61 is coated with barium sulfate, which is a white paint having a reflectance of about 90%.
[0036]
The illumination means 66 includes, for example, a measurement light source 66a using a halogen lamp with relatively little output fluctuation and an illumination optical system 66b for introducing all the measurement light emitted from the measurement light source 66a into the integrating sphere 61. It is connected to the integrating sphere 61 via the illumination means mounting window 63. Here, the illumination optical system 66a is an optical system that creates critical illumination.
[0037]
The detecting means 67 includes a detector 67a having a two-dimensional light receiving element 67a ', such as a single color CCD camera, and detection for forming an image of the test object S such as diamond on the light receiving element of the detector 67a. And an optical system 67b, and is connected to the integrating sphere 61 via a detection means mounting window. The detection optical system 67b is a fixed-focus optical system in which the focal position does not change, and the focal position exists inside the integrating sphere 61.
[0038]
The test object holding means 68 includes a holding device 68a for holding the test object S and a moving device 68b for moving the test object S to the focal position of the detection optical system 67b. And a position where the test object S can be arranged near the test object insertion window 62.
[0039]
The image analysis means 69 analyzes a range specified by the monitor 69a for displaying the image captured by the detector 67a and a pointing device 69b for specifying an arbitrary range on the monitor 69a, and calculates a chromaticity value. , And is connected to a detector 67a via a cable 70.
[0040]
FIG. 3 is an external view embodying the jewel color measuring device.
The integrating sphere 61 is installed such that the upper half of the integrating sphere 61 and the test object insertion window 62 project from the upper surface of the box 71 in which the illumination means 66 is stored. An object holding means 68 is provided. The detecting means 67 is housed in the upper part of the box 71 so as to face the specimen holding means 68 with the integrating sphere 61 interposed therebetween. In the box 71, a device corresponding to the arithmetic device 69c in FIG. 2 is incorporated.
[0041]
In the embodiment configured as described above, the measurement light generated from the measurement light source 66a becomes critical illumination by the illumination optical system 66b, and is collected near the illumination means mounting window 63 provided on the integrating sphere 61. . The collected measurement light is scattered in all directions by the scattering glass 65 built in the illumination means mounting window 63, and is introduced into the integrating sphere 61.
[0042]
Here, a very small part of the scattered measurement light directly illuminates the test object S, but most of the remaining part is primary-reflected throughout the inner wall of the integrating sphere 61 and becomes a completely diffused light. Further, a very small part of the completely diffused light is directed to the test object S to be indirectly illuminated by primary reflected light. Most of the remaining fully diffused light is secondarily reflected again on the inner wall of the integrating sphere 61 and becomes fully diffused light. This phenomenon is successively repeated to generate an infinite number of reflected lights. The test object S illuminated by such perfectly diffused light has ideal uniform illumination without illumination unevenness.
[0043]
The measurement light illuminating the specimen S in this manner is formed on the light receiving element 67a 'of the detector 67a by the detection optical system 67b, and is projected on the monitor 69a as an image of the specimen S. The measurer uses the pointing device 69b to input a place on the monitor 69a where color measurement is desired. The arithmetic device 69c calculates tristimulus values in the input range and calculates chromaticity values.
[0044]
At this time, since the reflectance of barium sulfate applied to the inside of the integrating sphere 61 is about 90%, each measurement light applied to the test object S is:
[Primary reflected light intensity]> [Secondary reflected light intensity]>
> [(N-1) th order reflected light intensity]> [Nth order reflected light intensity]
However, since the primary reflected light is generated from all over the inside of the integrating sphere 61 by the action of the scattering glass 65, illumination unevenness does not occur. Therefore, when the chromaticity value of the test object S that is asymmetrical to the left and right and is a transparent polyhedron is obtained, the variation in the chromaticity value due to the difference in the mounting position of the test object S and the mounting angle decreases, Since the repeatability and reliability are improved, the measurement accuracy is improved.
[0045]
Although a halogen lamp is used as the measurement light source 66a in the above-described embodiment, a similar effect can be expected with, for example, a xenon lamp, and color measurement can be performed in consideration of the autofluorescence of the test object. It is a lighting that can be evaluated very close to the sensation.
[0046]
Further, the detector 67a in the detecting means 67 does not need to be a single color CCD, but may be a three-color CCD. In that case, since the resolving power is increased, the measurement accuracy is improved. Further, the same effect can be expected by a combination of a monochrome CCD and RGB three primary color filters.
[0047]
Further, the coating applied to the inner wall of the integrating sphere 61 does not need to be barium sulfate, and a general white matting paint having a reflectance lower than that of barium sulfate can be used. Since a general white matting paint is cheaper than barium sulfate, the production cost can be reduced. In addition, since the paint is hard to peel off and is durable, an integrating sphere having excellent durability can be manufactured.
[0048]
Further, as shown in FIG. 4, the curvature of the surface 65a on the inner surface side of the integrating sphere of the scattering plate 65 is set to the same value as the curvature of the inner surface 61a of the integrating sphere 61, and the inner surface of the surface 65a of the scattering plate 65 and the inner surface of the integrating sphere 61 are set. The scattering plate 65 is mounted on the illumination means mounting window 63 so that the scattering plate 61 coincides with 61a. If the scattering plate 65 protrudes or is recessed on the inner surface side of the integrating sphere, it is not preferable for realizing uniform illumination. Therefore, ideally, as shown in FIG. It is desirable that the surface 65a forms a part of the inner surface 61a of the integrating sphere 61.
[0049]
【Example】
The lighting effects of an integrating sphere having no scattering glass in the lighting means mounting window and an integrating sphere having a scattering glass built in the lighting means mounting window are compared.
An experiment was performed using the color measurement device described in the second embodiment under the following conditions. As a result, the obtained experimental results are shown in FIGS. The test object used four types of master stones (diamonds) attached to the ring, and performed color measurement eight times for each. The chromaticity coordinates used the Lab color system.
[0050]
FIG. 5 shows a measurement result obtained by applying a general white matting paint to the inner wall of the integrating sphere without incorporating the scattering glass in the illumination means mounting window. From this measurement result, it can be seen that when no scattering glass is inserted, the measured values vary.
[0051]
FIG. 6 shows a measurement result obtained by applying the barium sulfate to the inner wall of the integrating sphere although the scattering glass is not built in the lighting means mounting window. From this measurement result, it can be seen that the measurement accuracy was improved in the case where barium sulfate was applied as compared with the case where the white matting paint was applied.
[0052]
FIG. 7 shows a measurement result obtained by incorporating a scattering glass in the lighting means mounting window and applying a general white matting paint to the inner wall of the integrating sphere. A comparison between FIG. 6 and FIG. 7 shows that the chromaticity value is shifted because the brightness at the time of measurement is significantly different due to the difference in the reflectance of the paint, but the degree of dispersion of the measured values is almost the same.
[0053]
Therefore, it is proved that color measurement can be performed with high accuracy even when a general white matting paint is applied to the inner wall of the integrating sphere simply by incorporating the scattering glass.
As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention includes the following inventions.
(1) an integrating sphere having an inner wall having a white color, an insertion window provided in the integrating sphere for inserting a jewel to be measured, and a light shielding means for closing the insertion window with the jewel inserted into the insertion window; An illumination window provided in the integrating sphere, an illumination optical system for supplying measurement light from the illumination window into the integrating sphere, and a measurement window for taking out an image of a jewel completely illuminated in the integrating sphere. Wherein the light-shielding means is constituted by a white aperture on the inner surface of the integrating sphere, and the insertion window is constituted by a feather stop whose window opening can be adjusted.
[0054]
According to the present invention, since the insertion window is constituted by the feather stop, the size of the insertion window can be changed steplessly, and the sealing of the integrating sphere can be reliably ensured regardless of the size of the jewel.
(2) A light-transmitting scattering plate is provided on the illumination window of the integrating sphere.
[0055]
According to the present invention, the measurement light generated from the illumination optical system is scattered in all directions by the light-transmitting scattering plate provided in the illumination window, and is supplied to the inside of the integrating sphere. A very small part of the scattered measurement light directly illuminates the gem, but most of the remaining part is scattered throughout the inner wall of the integrating sphere and becomes a primary reflected light. This primary reflected light is also divided into one that goes to the jewel and one that scatters all over the inner wall of the integrating sphere. This phenomenon is sequentially repeated, resulting in indirect illumination. Therefore, the gem can be uniformly illuminated from all directions by a combination of direct illumination and indirect illumination.
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0056]
【The invention's effect】
According to the present invention as described in detail above,Since the insertion window provided in the integrating sphere was configured by light shielding means that can easily adjust the diameter of the opening,It is possible to provide an illuminating device capable of increasing the degree of sealing of the integrating sphere and performing near-ideal perfect diffusion illumination for jewelry.
According to the present invention, it is possible to provide an illuminating device that can guide the measurement light from the light source into the integrating sphere at a high rate, and can minimize leakage of the measurement light out of the integrating sphere.
[0057]
According to the present invention,Since the insertion window provided in the integrating sphere was configured by light shielding means that can easily adjust the diameter of the opening,It is possible to provide an illuminating device in which the sealing degree of the integrating sphere is high, the leakage of the measuring light to the outside of the integrating sphere can be minimized, and gems of various sizes can be measured favorably.
[0058]
According to the present invention,The sealing degree of the integrating sphere can be increased by configuring the insertion window provided in the integrating sphere by light shielding means that can easily adjust the diameter of the opening,It is possible to realize an inexpensive and highly durable integrating sphere that can provide ideal illumination without illumination unevenness. In addition, it is possible to provide a color measuring device that can accurately measure a color of an object under ideal illumination without illumination unevenness using such an integrating sphere.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a jewel color measuring device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a jewel color measuring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an external view that embodies a jewel color measuring device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which scattering glass forms a part of the inner surface of an integrating sphere.
FIG. 5 is a diagram showing a measurement result when the scattering glass is not built in the lighting means mounting window and a white matting paint is applied.
FIG. 6 is a diagram showing a measurement result in the case where scattering glass is not built in the illumination means mounting window and barium sulfate is applied.
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result when a scattering glass is incorporated in the lighting means mounting window and a white matting paint is applied.
FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional example of a jewel color measuring device.
FIG. 9 is a configuration diagram of a measuring device according to another conventional example.
FIG. 10 is a configuration diagram of a color measurement device according to still another conventional example.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 31 integrating sphere, 32 sample holding device, 33 illumination optical system, 34 imaging device, 35 color analysis device, 41 sample insertion window, 41a shutter, 42 illumination window, 43 measurement window, 44 Ring part, 45 ... Ring holder, 46 ... Position adjusting mechanism, 47 ... Focusing mechanism, 48 ... Rotating mechanism, 51 ... Light source, 52 ... Critical illumination optical system, 54 ... Imaging optical system, 55 ... CCD camera, 56 ... Analysis device body, 57 monitor, 65 scattering glass.

Claims

指輪部に取り付けられた測定対象となる宝石の色測定を行うための照明装置であり、
前記宝石を取り付けた前記指輪部を保持するホルダーと、
内壁が白色を有する積分球と、
前記積分球に設けられ、前記ホルダーにより保持された前記指輪部に取り付けられた前記宝石を前記積分球の内部に挿入するための挿入窓と、
開閉機構又は柔軟性を有する遮光部材からなり、前記宝石を前記挿入窓を通して前記積分球の内部に挿入した状態で前記挿入窓を閉塞し、前記積分球の密閉度を高める遮光手段と、
前記積分球に設けられた照明窓と、
前記照明窓から前記積分球内に測定光を供給する照明光学系と、
前記積分球内において完全拡散照明された前記宝石の像を取り出すための測定窓と、
を具備したことを特徴とする照明装置。It is a lighting device for measuring the color of the jewel to be measured attached to the ring part,
A holder for holding the ring portion to which the jewel is attached,
An integrating sphere having a white inner wall;
An insertion window provided in the integrating sphere, for inserting the jewel attached to the ring portion held by the holder into the inside of the integrating sphere,
A light-shielding means comprising an opening / closing mechanism or a light-blocking member having flexibility, closing the insertion window in a state where the jewel is inserted into the integrating sphere through the insertion window, and increasing the degree of sealing of the integrating sphere,
An illumination window provided on the integrating sphere,
An illumination optical system that supplies measurement light from the illumination window into the integrating sphere,
A measurement window for taking out an image of the gem fully illuminated in the integrating sphere;
A lighting device, comprising:

指輪部に取り付けられた測定対象となる宝石の色測定を行うための色測定装置であり、
前記宝石を取り付けた前記指輪部を保持するホルダーと、
内壁が白色を有する積分球と、
前記積分球に設けられ、前記ホルダーにより保持された前記指輪部に取り付けられた前記宝石を前記積分球の内部に挿入するための挿入窓と、
開閉機構又は柔軟性を有する遮光部材からなり、前記宝石を前記挿入窓を通して前記積分球の内部に挿入した状態で前記挿入窓を閉塞し、前記積分球の密閉度を高める遮光手段と、
前記挿入窓に対して前記積分球の中心部を挟んで当該積分球の対向面に設けられた検出手段取付窓と、
前記挿入窓と前記検出手段取付窓との配置関係に対して直交する前記積分球面に設けられた照明手段取付窓と、
前記照明手段取付窓に取り付けられ透光性の散乱板を介して前記積分球内に測定光を供給する照明手段と、
前記照明手段取付窓に取り付けられ前記宝石の像を２次元センサで撮像する検出手段と、
前記検出手段で得られた情報から前記宝石の像の任意位置の色度値を算出する画像解析手段と、
を具備したことを特徴とする色測定装置。A color measuring device for measuring the color of a jewel to be measured attached to a ring portion,
A holder for holding the ring portion to which the jewel is attached,
An integrating sphere having a white inner wall;
An insertion window provided in the integrating sphere, for inserting the jewel attached to the ring portion held by the holder into the inside of the integrating sphere,
A light-shielding means comprising an opening / closing mechanism or a light-blocking member having flexibility, closing the insertion window in a state where the jewel is inserted into the integrating sphere through the insertion window, and increasing the degree of sealing of the integrating sphere,
A detection means mounting window provided on an opposing surface of the integrating sphere with the center of the integrating sphere interposed therebetween with respect to the insertion window;
An illumination means mounting window provided on the integrating spherical surface orthogonal to the arrangement relationship between the insertion window and the detection means mounting window,
Illumination means for supplying measurement light into the integrating sphere via a light-transmitting scattering plate attached to the illumination means attachment window,
Detection means attached to the illumination means attachment window and capturing an image of the jewel with a two-dimensional sensor;
Image analysis means for calculating a chromaticity value at an arbitrary position of the image of the jewel from the information obtained by the detection means,
A color measuring device comprising:

請求項１に記載の前記遮光手段は、開口径の調整が可能なシャッターであることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the light shielding unit is a shutter whose opening diameter can be adjusted.

請求項２に記載の前記遮光手段は、開口径の調整が可能なシャッターであることを特徴とする色測定装置。 3. A color measuring apparatus according to claim 2, wherein said light shielding means is a shutter whose aperture diameter can be adjusted .

請求項１に記載の前記遮光手段は、柔軟性を有する白色の材料からなることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the light shielding unit is made of a flexible white material .

請求項２に記載の前記遮光手段は、柔軟性を有する白色の材料からなることを特徴とする色測定装置。 3. The color measuring device according to claim 2, wherein the light shielding unit is made of a flexible white material .

請求項１記載の照明装置において、前記遮光手段は、開口径の調整が可能なシャッターであり、The lighting device according to claim 1, wherein the light blocking unit is a shutter whose opening diameter can be adjusted,
かつ前記宝石を取り付けた前記指輪部を保持している前記ホルダーを回転させる回転機構を有し、当該回転機構は、前記宝石を前記挿入窓を通して前記積分球の内部に挿入した状態で前記ホルダーを回転し、前記シャッターの直径が最小となったところで固定することを特徴とする照明装置。And a rotation mechanism for rotating the holder holding the ring portion to which the jewel is attached, and the rotation mechanism holds the holder with the jewel inserted into the integrating sphere through the insertion window. An illumination device, which is rotated and fixed when the diameter of the shutter is minimized.

請求項２記載の色測定装置において、前記散乱板における前記積分球内面側の面の曲率は、前記積分球の内面の曲率と同一値に設定されることを特徴とする色3. The color measuring device according to claim 2, wherein the curvature of the surface of the scattering plate on the inner surface side of the integrating sphere is set to the same value as the curvature of the inner surface of the integrating sphere. 測定装置。measuring device.