JP7321391B2 - ジェムストーン鑑別のための撮像支援走査型分光法 - Google Patents
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Description
本出願は、2020年3月27日に出願された米国仮出願第63/001064号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
362、b.サンプル画素座標[170、1566]X-Y(20.16、17.51)
364、c.サンプル画素座標[1083、1242]X-Y(11.76、14.53)
366、d.サンプル画素座標[1219、794]X-Y(10.51、10.41)
368、e.サンプル画素座標[2046、337]X-Y(2.90、6.20)
369、f.サンプル画素座標[2320、1017]X-Y(0.38、12.46)
462b.サンプルはモアッサナイトである。
464c.サンプルは高圧高温(HPHT)実験室成長ダイヤモンドである。
466d.サンプルは天然ダイヤモンドである。
468e.サンプルは天然ダイヤモンドである。
469f.サンプルは、化学蒸着実験室成長ダイヤモンドである。
、
、
は、測色パラメータを計算するために使用される。
色度座標X及びYは、次のように定義される。
「知覚的に均一な」色空間を達成する試みは、CIELAB色空間としても知られるCIE1976色空間である。そのパラメータは、三刺激値から以下のように計算される。
明度は、
赤-緑パラメータは、
黄-青パラメータは、
、
であり、式中、XW、YW及びZWは、選択された光源、この場合はD65に対応する白色点の三刺激値である。
サチュレーション(saturation)、即ち、彩度は、
と表され、色相角は、hab=tan-1(b*/a*)と表される。
Claims (28)
- 複数のサンプルジェムストーンに関する分光計データを取込み及び分析する方法であって、
デジタルカメラ、ラマンプローブ、及びステージを移動させるように構成された少なくとも1つのステージモータと通信する、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータによって、
前記デジタルカメラによって撮影された第1のサンプルの取込みデジタル画像を分析することによって、前記ステージ上の前記第1のサンプルジェムストーンに前記デジタルカメラと前記ラマンプローブの焦点が合っているかどうかを判定するステップであって、
前記少なくとも1つのステージモータは、前記ステージをX、Y、Z方向に移動可能であり、かつ前記ステージを回転可能であり、
前記ラマンプローブは、前記カメラと前記ステージとの間の視線から測定した角度を付けた構成で取り付けられ、
前記第1のサンプルに焦点が合っていない場合、前記コンピュータがZステージを移動させるように前記モータに命令を送ることによって、前記カメラの焦点を前記第1のサンプルに合わせる、ステップと、
前記第1のサンプルに焦点が合っている場合、前記デジタルカメラを使用して第1のサンプルと複数のサンプルを含む前記ステージの画素化画像を取り込むステップと、
前記画素化画像を使用して前記第1のサンプルを含む前記複数のサンプルを前記X、Y平面にマッピングするステップと、
前記画素化画像内の画素と前記ステージ上の前記複数のサンプルの距離との間の関係を前記コンピュータによって決定するステップと、
前記ステージモータによる前記ステージの移動を指示し、前記第1のサンプルを前記ラマンプローブの下に配置するステップと、
前記第1のサンプルに対する前記ラマンプローブの分光計信号を記録するステップと、
を含む、方法。 - 前記第1のサンプルの画素化画像を使用して前記第1のサンプルの色相、明度、及び彩度値を判定するステップと、
前記第1のサンプルの色相、明度、及び彩度の判定された値に基づいて、前記第1のサンプルのD~Zの色度を判定するステップと、を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 各サンプル内の画素数を距離の較正と比較することによって、前記第1のサンプルの画素化画像を使用して前記第1のサンプルのサイズ値を判定するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記画素化画像の第1のサンプル内の画素数を距離の較正と比較することによって前記第1のサンプルのサイズを判定するステップと、
前記第1のサンプルのラマンスペクトルに基づいて前記第1のサンプルの鉱物タイプを判定するステップと、
密度と鉱物タイプの表を使用して前記鉱物タイプを使用して前記第1のサンプルの密度を判定するステップと、
前記第1のサンプルの判定されたサイズを使用して前記第1のサンプルの体積を判定するステップと、
前記判定された密度に前記判定された体積を乗算することによって前記第1のサンプルの重量を判定するステップと、を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1のサンプルに対する第2のラマンプローブの第2の信号分析を記録するステップであって、前記第2のラマンプローブが前記カメラと前記ステージとの間の視線から測定した角度を付けた構成で取り付けられ、前記ラマンプローブ及び前記第2のラマンプローブがそれぞれ異なる波長のレーザで構成される、ステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ステージの移動を指示して、前記ラマンプローブの下に第2のサンプルを配置するステップと、
前記第2のサンプルに対する第2のラマンプローブの第2の信号分析を記録するステップであって、前記第2のラマンプローブが前記カメラと前記ステージとの間の視線から測定した角度を付けた構成で取り付けられ、前記ラマンプローブ及び前記第2のラマンプローブがそれぞれ異なる分解能の分光計で構成される、ステップと、を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のサンプルが前記ラマンプローブの下に入った後、前記デジタルカメラによって撮影された前記サンプルの取込み画像を分析することによって、前記ステージ上の前記第2のサンプルジェムストーンに前記デジタルカメラ及び前記ラマンプローブの焦点が合っているかどうかを判定するステップと、
前記第2のサンプルに焦点が合っている場合、前記第2のサンプルに対する前記ラマンプローブの信号分析を記録するステップと、を含む、請求項6に記載の方法。 - プロセッサ及びメモリを有するバックエンドコンピュータによって、前記第1のサンプルジェムストーンの前記ラマンプローブの受信信号分析をジェムストーンの既知のデータと比較するステップと、前記ラマンプローブの受信信号分析と前記ジェムストーンの既知のデータとの一致を判定するステップとを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ステージの移動を指示するステップは、ラマンプローブのレーザスポット位置と、前記ステージモータが移動することができる増分との間の関係を前記コンピュータによって判定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のサンプルの分光計信号の結果を表示させるステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のサンプルに対する前記ラマンプローブの信号分析を記録した後、
前記ステージモータによって、前記ラマンプローブ下の前記第1のサンプル上の第2の位置への前記ステージの移動を指示するステップと、
前記第1のサンプルに対する前記ラマンプローブの第2の信号分析を記録するステップと、
前記第1のサンプルの所定の領域にわたって前記第1のサンプルの追加の信号分析を記録するステップと、を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記所定の領域にわたって前記第1のサンプルについて記録された前記追加の信号分析の結果を三次元プロットとして表示させるステップを更に含む、請求項11に記載の方法。
- 複数のサンプルジェムストーンに関する分光計データを取り込み及び分析する方法であって、
デジタルカメラ、ラマンプローブ及びステージモータと通信する、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータによって、前記コンピュータは、前記ステージ上の第1のサンプルに前記デジタルカメラ及びラマンプローブの焦点が合っているかどうかを判定し、そうでない場合、較正するステップであって、
前記較正するステップは、
前記ステージのZ位置を最大信号リターンの代わりとなるリターンを使用して調整することによりZ次元の位置合わせを行うことと、
取込み画像の鮮鋭度を使用して前記デジタルカメラの焦点を平面に合わせることと、
既知の距離ガイドを使用してデジタル画像画素と実際の距離との間の画素-距離変換係数を実行することと、
前記取込み画像を分析してラマンプローブレーザスポットの位置を特定することと、を含む、ステップと、
較正が必要でない場合、又は較正後に、
前記ステージ上の前記第1のサンプルの焦点が合った画素化画像を取り込むステップと、
前記焦点が合った画素化画像を使用してX、Y平面内に追加のサンプルの位置を特定するステップと、
前記画素-距離変換と前記レーザスポットを使用して、前記第1のサンプル及びその対応する位置に前記ラマンプローブレーザスポットを配置するために前記ステージの必要な移動を計算するステップと、
前記第1のサンプルを前記ラマンプローブの下に配置し、前記第1のサンプルを前記ラマンプローブレーザスポットと重ね合わせるために、前記ステージを移動させるためのコマンドを前記ステージモータに送信するステップと、
前記デジタルカメラによって取り込まれた前記第1のサンプルの第2の画素化画像に基づいて、前記プローブによる分析のために前記第1のサンプルにカメラの焦点が合っているかどうかを判定するステップと、
前記第1のサンプルの第2の画素化画像は焦点が合っていないと判定された場合、前記ステージZ位置を移動させるためのコマンドを前記ステージモータに送信するステップと、
前記第1のサンプルの第3の画素化画像は焦点が合っているかどうかを判定し、前記第1のサンプルの分光計によって第1のサンプルラマンプローブ分光計信号を記録するステップと、を含む、方法。 - 前記分光計信号が前記第1のサンプルについて記録された後、
前記画素-距離変換を使用して第2のサンプルを配置するために前記ステージを移動させるためのコマンドを前記ステージモータに送信するステップを更に含む、請求項13に記載の方法。 - 前記デジタルカメラによって取り込まれた第4の画素化画像に基づいて、前記第2のサンプルに前記カメラ及びプローブの焦点が合っているかどうかを判定するステップと、
前記第2のサンプルの第4の画素化画像は焦点が合っていないと判定された場合、前記ステージZ位置を移動させるためのコマンドを前記ステージモータに送信するステップと、
前記第2のサンプルに焦点が合っていると判定し、前記第2のサンプルの分光計によって第2のサンプルラマンプローブ分光計信号を記録するステップと、を更に含む、請求項14に記載の方法。 - 前記第1のサンプル及び第2のサンプルの分光計信号の結果を表示させるステップを更に含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第1のサンプルの第5の画素化画像に焦点が合っているかどうかを判定するステップと、
前記第1のサンプルに対する第2の分光計によって第2のラマンプローブ分光計信号を記録するステップとを更に含み、
前記第2のラマンプローブが前記カメラと前記ステージとの間の視線から測定した角度を付けた構成で取り付けられ、
前記ラマンプローブ及び前記第2のラマンプローブがそれぞれ異なる分解能の分光計で構成され、
前記ラマンプローブ及び前記第2のラマンプローブがそれぞれ異なる波長のレーザで構成される、請求項13に記載の方法。 - 前記第1及び第2の分光計の分光計信号の結果を表示させるステップを更に含む、請求項17に記載の方法。
- 前記ラマンプローブは、前記カメラと前記ステージとの間の視線から測定した角度を付けた構成で取り付けられる、請求項13に記載の方法。
- 前記プローブによる分析のために前記カメラによって前記第1のサンプルに焦点が合っているかどうかを判定する前記ステップは、前記ラマンプローブがZ次元について最大信号リターンを返すまで前記ステージを移動させるように前記ステージモータに命令を送信することを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記ステージを移動させるためのコマンドを前記ステージモータに送信するステップは、ラマンプローブのレーザスポット位置と、前記ステージモータが移動することができる増分との間の関係を前記コンピュータによって判定することを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記第1のサンプルのデジタル画像画素を使用して、前記第1のサンプルの色相、明度、及び彩度値を判定するステップと、
前記対応する色相、明度、及び彩度の判定された値に基づいて、前記第1のサンプルのD~Zの色度を判定するステップと、を更に含む、請求項13に記載の方法。 - 各サンプル内の画素数を距離の較正と比較することによって、前記第1のサンプルのデジタル画像画素を使用して前記第1のサンプルのサイズ値を判定するステップを更に含む、請求項13に記載の方法。
- 前記画素化画像の第1のサンプル内の画素数を距離の較正と比較することによって前記第1のサンプルのサイズを判定するステップと、
前記第1のサンプルのラマンスペクトルに基づいて前記第1のサンプルの鉱物タイプを判定するステップと、
密度及び鉱物タイプの表を使用して前記鉱物タイプを使用して前記第1のサンプルの密度を判定するステップと、
前記第1のサンプルの判定されたサイズを使用して前記第1のサンプルの体積を判定するステップと、
前記判定された密度に前記判定された体積を乗算することによって前記第1のサンプルの重量を判定するステップと、を更に含む、請求項13に記載の方法。 - 複数のジェムストーンサンプルの分光計測定値を記録するためのシステムであって、
デジタルカメラ、ステージを移動させるように構成された少なくとも1つのモータ、レーザを有するラマンプローブ、及び分光計と通信するプロセッサ及びメモリを有するコンピュータを備え、
前記ステージは、前記分光計による分析のために複数のジェムストーンを受け取るように構成され、
前記デジタルカメラは、前記複数のジェムストーンを受け取ることができる前記ステージの少なくとも一部をカバーする視野を備え、
前記ラマンプローブは、前記カメラと前記ステージとの間の視線から測定した角度で取り付けられ、前記ステージの少なくとも一部を対象とし、
前記ステージモータは、前記デジタルカメラからの画素化されたデジタル画像を分析して前記ステージ上の前記複数のジェムストーンの位置を特定した前記コンピュータからの命令に応答して前記ステージを移動させるように構成され、それにより、前記ラマンプローブからのレーザが前記ステージ上の前記複数のジェムストーンのそれぞれに、順次、分析のために配置される、システム。 - 前記ステージを取り囲む4つのパネルを更に備え、各パネルは、前記ステージを照明するように配置された発光ダイオード(LED)を含み、前記LEDは白色光を放射するように構成される、請求項25に記載のシステム。
- 前記ステージの上方に配置された第1のリフレクタと、前記ステージの下方に配置された第2のリフレクタとを更に備える、請求項26に記載のシステム。
- 前記LEDの4つのパネルのそれぞれが、ディフューザを含む、請求項26に記載のシステム。
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