(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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、
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。
【請求項８】
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測定装置。
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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