(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真珠の表面にスリット光源の像を映し、前記光源の像を撮像素子で撮像して輝度分布を求め、前記輝度分布から光沢度を測定する方法であって、真珠表面の短冊状あるいは長円状の像の中央の輝度の高い部位を含み、短冊状の像であれば短辺方向に、長円状の像であれば短軸方向に長辺を有する画像処理用のウインドウを設け、前記ウインドウ内の画像素子データから輝度分布曲線を得ることを特徴とする真珠光沢度測定方法。
【請求項２】
前記撮像素子で撮像した像を緑、黄、青の３色の光に分解し、このうち緑の光のみによって輝度分布曲線を得ることを特徴とする請求項１に記載の真珠光沢度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
真珠の光沢度を自動的に測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真珠は真珠核の周囲に非常に薄い結晶層が幾重にも重なって形成されていて、真珠に当てられた光は各々の層で透過する光と反射する光に分かれ、これらが複雑に合成されかつ干渉することで、宝石としての輝きが形成される。
【０００３】
真珠の輝きは主として、表面光沢、内面光沢、干渉色の因子で説明される。表面光沢は真珠表面の状態で決まるものであり、表面が平滑であるほど表面光沢は強くなる。内面光沢は真珠内部の結晶層で反射される光の量で定まり、結晶層がゆがんでいたり乱れがあると、光が乱反射を起こして光の総量が減少し、光沢が弱まる。真珠の輝度は表面光沢および内面光沢による光の総量で決定される。しかし真珠の輝きは単に輝度によってのみ決まるものではなく、結晶層内部の反射光が相互に干渉する干渉現象が真珠特有の輝きを特徴付けている。干渉色は内面の結晶層で反射した光どうしの光路長の差によって干渉を起こして特定の波長が強められて色となって現われるものであり、干渉による色と輝度の現われ方は結晶層の厚さおよび結晶層のゆがみや乱れによって多様であり、これが真珠の輝きの重要な因子となっている。
【０００４】
真珠の輝きを光沢度測定装置を用いて自動的に測定しようとするする試みが従来からなされてきたが、熟練した専門家の鑑定と一致しないという不具合を解消することができなかった。
【０００５】
通常知られる光沢度の測定方法は、平面物体の光沢を対象としたものであり、市販されている光沢の測定装置としては金属の鏡面の光沢を測定する光沢計がある。しかるに、この種の光沢計は平坦な金属表面の正反射を測るために開発されており、球状の対象物の光沢を測るには適していない。
【０００６】
従来の光沢度測定が平面物体のみを対象しているのを鑑み、特開昭６１−２３００４５号公報においては、球状の物体もしくは曲面の光沢を測定する方法が提案されている。球状体に光源を用いて光を照射すると球状体に光源の像が映るが、その像は中心が輝度が高く、周辺になるにしたがってボケが出て、輝度が低下する傾向を示す。上記の像を光電検知器で受光して光量の分布を測定し、その分布の特徴から光沢度を求めている。
【０００７】
一般に球状体に映った光源の像では、中央部にピークを持ち両端で低くなる受光量の輝度分布傾向を示し、この曲線のピークの高さが高いほど、また曲線の輝度分布の幅が狭いほど光沢が強いという傾向を示す。特開昭６１−２３００４５号公報では、受光量の分布曲線のピークと分布曲線の幅を検出して、光沢の大小を検出している。
【０００８】
特開昭６１−２３００４５号公報においては、この方法を真珠の光沢度の測定にも応用している。しかし、上記測定方法は表面光沢および内面光沢に注目するものであり、干渉の因子について充分の配慮がなされていないため、真珠の光沢度を測定する方法としては満足のいくものではなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
真珠に球状の光源の像を映した映像の例を図５に示す。中央の光源の像の映る輝度の高い光源部（Ａ）とその周囲の輝度の低い干渉部と呼ぶ部分（Ｂ）と最外周の地色の表われている周縁部（Ｃ）に分かれる。これらの部分は明確に境界があるわけではなく、例えば（Ａ）の部分の周辺になるに連れて輝度が小さくなり、次第に干渉色が明瞭な（Ｂ）の部分が現われる。
【００１０】
画像中央の光源部（Ａ）は、真珠表面の反射光とおよび真珠内に侵入した光の反射量の総量が輝度の強さとなって現われているものであり、表面光沢と内面光沢の２つの因子の影響が顕著に現われる。中心の光源部（Ａ）でも干渉の影響はあるが、表面光沢と内面光沢の影響が強く出ているのに対して干渉部（Ｂ）では干渉の影響が明確に現われる。即ち、薄い結晶層が幾重にも重なっている構造に起因する真珠特有の光沢は、干渉部（Ｂ）の輝度分布に反映される。
【００１１】
本発明人は数々の実験を重ねた結果、真珠の宝石としての輝きを特徴付けるのは、上記の説明に示すように干渉部（Ｂ）であり、この干渉部（Ｂ）の輝度を適正に測定できれば、その測定結果が真珠鑑定の専門家の鑑定と相関があることを確認した。したがって、真珠の光沢度を測定するためには、表面光沢と内面光沢を測定するとともに、真珠の干渉を特徴づける真珠の干渉部（Ｂ）の輝度を適正に測定することが課題となる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の真珠に特有な光沢を測定するために、表面光沢と内面光沢を測定するとともに、真珠の輝きを特徴づける真珠の干渉部（Ｂ）の輝度を測定する方法および装置を提供することを目的としている。
【００１３】
請求項１の発明は真珠の表面にスリット光源の像を映し、前記光源の像を撮像素子で撮像して輝度分布を求め、前記輝度分布から光沢度を測定する方法であって、真珠表面の短冊状あるいは長円状の像の中央の輝度の高い部位を含み、短冊状の像であれば短辺方向に、長円状の像であれば短軸方向に長辺を有する画像処理用のウインドウを設け、前記ウインドウ内の画像素子データから輝度分布曲線を得ることを特徴とする真珠光沢度測定方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記撮像素子で撮像した像を緑、黄、青の３色の光に分解し、このうち緑の光のみによって輝度分布曲線を得ることを特徴とする真珠光沢度測定方法である。
【００１７】
【作用】
請求項１の発明では、スリット光源の像を真珠表面に映すことによって表面光沢および内面光沢を中央部に集約し、干渉部（Ｂ）の輝度を適正にし、撮像した画像から効率よく輝度分布を求めることにより真珠の光沢を測定可能にした測定方法である。請求項２の発明は、緑色の光のみで輝度分布曲線を得ることによって、人間の感じる輝度の強さと似通った輝度分布を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１から図７に基づいて、本発明の実施にかかる測定方法について説明する。なお、本実施は発明の実施の形態の一例を示したものであり、これに限るものではない。
【００１９】
図１（ａ）は真珠光沢度測定装置１の断面図である。光学ベンチ２にフレーム３を取付け、フレーム３の上部に真珠を載置する真珠載置箱４を設けるとともに、フレーム３は光学ベンチ２上に配設された光学系に外乱光が入るのを遮蔽している。
【００２０】
真珠載置箱４には、光沢度を測定する真珠Ｐを載置する真珠載置台５が設けられている。真珠載置台５には、幅が真珠の径より狭く、両端に円弧を有する長円形をした貫通穴６を設け、光沢度を測定する真珠Ｐはこの貫通穴６上に載置し、貫通穴６を通して下側から照明され、貫通穴６を通して下側から真珠表面の映像が観察される。
【００２１】
貫通穴６の上端のエッジが尖っていると傷がつくことや真珠の安定が悪い等の不具合があり、これを防ぐために貫通穴６の上端に面とりを施してもよい。貫通穴６に載置された真珠Ｐに光源７で光を照射し、この時の真珠から反射する光を二次元ＣＣＤ素子を搭載したＣＣＤエリアセンサカメラ１４で受光し、これを画像処理して輝度分布を求める。
【００２２】
本実施の光源７は直管タイプの蛍光灯８と、蛍光灯８から発せられた光を制限するスリット部９とから構成され、光沢度を測定する真珠Ｐからプリズム１０に至る光路に対して１０度から１５度程度傾けた方向から照射するように配置される。平行光線からなる光源を用いるのが望ましいが、本実施の例に示すように直管タイプの蛍光灯８の前にスリット部９を設けて出射する光の幅を制限することによって平行光線に近い光束の光源を構成して使用してもよい。
【００２３】
真珠Ｐが載置される真珠載置台５の真下にプリズムボックス１１が配置され、プリズムボックス１１はプリズム１０を装備し、真珠からの反射光を直角方向に反射させてＣＣＤエリアセンサカメラ１４に導く役割を果たしている。
【００２４】
本実施では、プリズム１０を用いて、光路を一回曲げてＣＣＤエリアセンサカメラ１４に導いているが、これは、装置が上下方向に長くなるのを防ぐためであり、プリズム１０を用いずに直接ＣＣＤエリアセンサカメラ１４を真珠Ｐと対峙させても差しつかえない。
【００２５】
真珠Ｐからの反射光は、ＣＣＤエリアセンサカメラ１４に装着されているズームレンズ１２によって、最適の範囲で取り込むよう受光範囲を調整できる。また、ＣＣＤエリアセンサカメラ１４はＣＣＤ画像素子を二次元に配列したエリアセンサをカメラに組み込んだもので、微小区画の明暗の情報を迅速に処理できる画像検出手段であり、その映像情報は画像処理装置１６に信号ケーブル接続口１５を経由して送られる。
【００２６】
次に真珠の光沢度の測定方法について説明する。光源を用いて光を真珠に照射する際に、光源の径の大きなものを使用すると、図５に示すように光源の像が真珠表面に大きく映るため、干渉部（Ｂ）の像が天頂部から大きく外れてしまい、干渉部（Ｂ）の干渉の影響を適切に観測できない。
【００２７】
干渉部（Ｂ）の輝度を適正に観測するには、干渉部が真珠の天頂部の近くに現われるように光源を選択する必要がある。この問題を解決するために本発明では、スリットを用いて光源の幅を狭くすることによって、光源部（Ａ）の像の幅を狭くし、干渉部（Ｂ）が真珠の天頂近くに現われるように試みた。
【００２８】
その結果、スリット状の光源を真珠に移した際の映像は、図２に示したように中央の光源の像である光源部（Ａ）は略長円状となり、干渉部（Ｂ）の像を真珠の天頂近くに映すことができる。
【００２９】
光源は、スリット光源を用いることによって干渉部（Ｂ）の観測を行うことができるが、平行光束からなるスリット光源を用いることによって、干渉の効果がさらに明瞭に現われるようにすることができる。
【００３０】
図６は画像処理装置１６の概略図であり、ＣＣＤで受光した画像は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３色に分解され、データ処理される。緑（Ｇ）のみの信号のみで処理することによって人間の視覚が感じる輝度に近い結果を得ることができる。
【００３１】
輝度分布を求める方法について説明する。エリアセンサで受光した２次元の画像を、画像処理装置１６によって、長方形のウインドウＷｄを設定し、このウインドウＷｄ内の画素データを演算処理することによって輝度分布を求める。
【００３２】
画像処理の際には、ウインドウＷｄの中心を光源の画像の輝度の中心、即ち図２における光源部（Ａ）の中心に合わせる。次に、光源の画像の長軸をＹ軸とし、これに直交する方向をＸ軸とすると、ウインドウＷｄの長辺がＸ軸方向になるようにウインドウＷｄを設定する。
【００３３】
図３の（ａ）は画像処理を実行する範囲のウインドウＷｄを上述のように設定した例を示すものであり、（ｂ）はＹ軸方向に１列に並んだ画素のデータを加算してＸ軸を基準とした輝度分布を示す輝度分布曲線である。図３（ｂ）に示すように、中央が高く、両端部に行くにしたがって低くなる輝度分布のデータが得られる。
【００３４】
輝度分布曲線と人間の感ずる光沢度とを比較すると、ピークが高いほど、また、下辺の広がりが狭いほど、光沢度が高いと判定されることが分かっており、この輝度分布曲線から光沢度の判定に用いるパラーメータを算出する。
【００３５】
図４に光沢度の判定を行うためのパラメータの説明図を示す。Ｙｍａｘは最高値、Ｙｍｉｎは最小値、スレッシュレベル値Ｔは０以上１以下のパラメータｄ、ＹｍａｘとＹｍｉｎの差ＨおよびＹｍａｘから算出される。Ｗは輝度がスレッシュレベル値Ｔの時の輝度分布曲線の横幅である。
【００３６】
パラメータＹｍａｘは、真珠光沢度を特徴付ける因子のうち、表面光沢と内面光沢を示すものであり、光源部（Ａ）の輝度が高い程パラメータＹｍａｘの値は大きくなる。真珠の輝きで言えば、パラメータＹｍａｘの値が大きい程輝きが大きい真珠であることを示している。一方、パラメータＷの値は干渉部（Ｂ）の輝度を示すものであり、その値が小さいほど真珠らしいめりはりのある輝きが現われる。逆に、パラメータＷが大きくなると、干渉部（Ｂ）にボケが見られることを示しており、真珠の輝きの品質は劣るものとなる。
【００３７】
真珠の輝きの評価は、輝度分布から導いたパラメータＹｍａｘとパラメータＷを比較することによって行うことができる。即ち、パラメータＹｍａｘが同じであれば、パラメータＷが小さい程輝きの優れた真珠と判定され、パラメータＷが同じであれば、パラメータＹｍａｘが大きいほど輝きの優れた真珠と判定される。図７は、パラメータＹｍａｘとパラメータＷの比を判定指標とし、専門家による目視評価との相関をとったものであり、本測定方法が実用になることを示している。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の測定方法は、真珠の構造の特徴に着目して輝度を測定したものであり、熟練した専門家による輝きの鑑定と窮めてよく一致し、真珠の光沢度の測定方法として実用的な方法を提供するものである。
【００３９】
また、従来の専門家による鑑定の基準が規格化・統一化されたものではなかったが、本発明の測定方法によれば、真珠品質の精度向上に寄与するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本実施の真珠光沢度測定方法を実現する真珠光沢測定装置の一部断面を用いた外観図であり、（ｂ）は光源部を側面から見た断面図である。
【図２】  真珠表面の光源の像を説明する説明図である。
【図３】  （ａ）は真珠の映像とウインドウの関係を示す説明図であり、（ｂ）は画像処理に酔って得られる輝度分布曲線である。
【図４】  真珠の光沢を判定するための説明図である。
【図５】  真珠表面の光源の像を説明する説明図である。
【図６】  画像処理装置の概要を説明する説明図である。
【図７】  本発明による測定結果と専門家による判定結果との相関図である。
【符号の説明】
１  真珠光沢度測定装置
２  光学ベンチ
３  フレーム
４  真珠載置箱
５  真珠載置台
６  貫通穴
７  光源
８  直管蛍光灯
９  スリット部
１０  プリズム
１１  プリズムボックス
１２  ズームレンズ
１３  カメラ取付台
１４  ＣＣＤエリアセンサカメラ
１５  信号ケーブル接続口
１６  画像処理装置
１７  ＡＤ変換器
１８  データ処理部
１９  ＤＡ変換器
２０  モニタ
２１  プリンタ
Ｐ  真珠球
Ｗｄ  ウインドウ
【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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