KR100593098B1 - 물체의 광학 특성 측정 장치 및 방법 - Google Patents

물체의 광학 특성 측정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100593098B1
KR100593098B1 KR1019997012396A KR19997012396A KR100593098B1 KR 100593098 B1 KR100593098 B1 KR 100593098B1 KR 1019997012396 A KR1019997012396 A KR 1019997012396A KR 19997012396 A KR19997012396 A KR 19997012396A KR 100593098 B1 KR100593098 B1 KR 100593098B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
optical
probe
optical properties
receiver
Prior art date
Application number
KR1019997012396A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010020549A (ko
Inventor
웨인 디. 중
러셀 더블유. 중
알란 알. 라우더밀크
Original Assignee
엘제이 레버러토리 엘.엘.씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘제이 레버러토리 엘.엘.씨 filed Critical 엘제이 레버러토리 엘.엘.씨
Publication of KR20010020549A publication Critical patent/KR20010020549A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100593098B1 publication Critical patent/KR100593098B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0088—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for oral or dental tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00—Dental auxiliary appliances
    • A61C19/10—Supports for artificial teeth for transport or for comparison of the colour
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0272—Handheld
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
    • G01J3/508—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors measuring the colour of teeth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/57—Measuring gloss
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0223—Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors
    • A61B2560/0228—Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors using calibration standards
    • A61B2560/0233—Optical standards
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/24—Hygienic packaging for medical sensors; Maintaining apparatus for sensor hygiene
    • A61B2562/247—Hygienic covers, i.e. for covering the sensor or apparatus during use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
    • G01J3/51—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters
    • G01J3/513—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters having fixed filter-detector pairs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4704—Angular selective
    • G01N2021/4709—Backscatter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4704—Angular selective
    • G01N2021/4711—Multiangle measurement
    • G01N2021/4719—Multiangle measurement using a optical fibre array
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4735—Solid samples, e.g. paper, glass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • G01N2021/4742—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres comprising optical fibres
    • G01N2021/4747—Concentric bundles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N2021/4776—Miscellaneous in diffuse reflection devices
    • G01N2021/4778—Correcting variations in front distance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N2021/555—Measuring total reflection power, i.e. scattering and specular
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N2021/556—Measuring separately scattering and specular

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

물체의 색상 또는 다른 광학 특성을 결정하기 위한 광학 특성 측정 시스템 및 방법이 설명된다. 주변 수신기 광섬유는 소스 광섬유로부터 공간을 두고 떨어져 있으며 측정될 물체의 표면으로부터 나오는 빛을 수신한다. 주변 광섬유로부터 나오는 빛은 여러 가지 필터를 통과한다. 시스템은 주변 수신기 광섬유를 이용하여 측정될 물체에 대한 탐침의 높이와 각도에 관한 정보를 결정한다. 프로세서 제어 하에서, 소정의 높이와 각도에서 광학 특성 측정이 행해질 수 있다. 여러 가지 색 스펙트럼 광도계 배열이 설명된다. 또한 반투명, 형광성, 광택 및 표면 조직 데이터도 얻어질 수 있다. 오디오 피드백이 제공되어 조작자에게 시스템 사용을 안내할 수 있다. 탐침은 오염 방지를 위해 분리 가능하거나 차폐된 팁을 구비할 수 있다. 측정된 데이터를 바탕으로 하여 인공 보철을 만드는 방법도 설명된다. 또한 측정된 데이터는 데이터베이스의 일부로서 저장되고 정리된다.

Description

물체의 광학 특성 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING OPTICAL CHARACTERISTICS OF AN OBJECT}
본 발명은 물체의 색 스펙트럼, 반투명, 광택 및 기타의 특성과 같은 광학적 특성을 측정하기 위한 장치와 방법에 관한 것으로서 특히, 높이 또는 각도로 인한 문제점을 최소화시키는 손잡이 탐침(hand-held probe, 이하에서 핸드헬드 탐침이라고 함)을 이용하여 치아, 직물 또는 다른 물체나 표면의 색 및 다른 광학적 특성을 측정하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.
분광 광도계(spectrophotometers)와 비색계(colorimeters)와 같은 여러 색 측정 장치는 본 기술 분야에서 이미 알려져 있다. 그러한 종래 장치의 한계를 이해하기 위하여, 색과 관련된 정확한 원리를 이해하는 것이 유익하다. 이론에 속박되지 않고, 본 출원인은 다음의 논의를 제공한다.
물체의 색은 물체로부터 빛이 반사되는 방식을 결정한다. 빛이 물체 위에 입사될 때, 반사된 빛은 물체의 색에 따라 강도와 파장이 변할 것이다. 따라서, 적색 물체는 청색 또는 녹색 물체보다 더 큰 강도를 갖는 적색 광을 반사할 것이며, 이와 상응하게 녹색 물체는 적색 또는 청색 물체보다 더 큰 강도를 갖는 녹색 광을 반사할 것이다.
물체의 광학 특성은 빛이 표면으로부터 반사되는 방식에 의해서도 영향을 받는다. 거울이나 매우 잘 연마된 표면과 같이 빛을 비추는 광택있는 물체는 물체를 확산시키는 것과는 다르게 빛을 반사시킨다. 또는 거칠거나 연마되지 않은 표면과 같이 빛을 비추는 광택있는 물체는 모든 방향으로 빛을 반사시키기도 한다. 비록 두 물체 모두 동일한 색상을 갖고 광 스펙트럼 응답 시 동일한 반사율이나 흡수작용을 보인다 할 지라도, 그것들이 빛을 반사시키는 방법 때문에 그 외양은 다른 것이다. 덧붙여, 많은 물체들이 반투명 상태일 수도 있고 세미(semi)-반투명 표면 또는 그 표면을 덮는 얇은 막을 가질 수도 있다. 예를 들어, 어떤 재질은 외부 막과 내부 막으로 구성된 복잡한 구조를 갖는다. 외부 막은 세미-반투명 상태이다. 내부 막도 다소의 차이로 반투명 상태이다. 그러한 재질과 물체들이 동일한 색상이라 할 지라도, 반투명 막에 빛을 침투시킬 수 있고 침투 지점으로부터 퇴거된 광선을 방사시킬 수 있는 방법 때문에 그것들은 불투명한 물체와는 다르다.
물체의 색의 양을 재는 한가지 방법은 이 물체를 광대역 스펙트럼 또는 "백색" 광으로 조명하고, 전체 가시 스펙트럼에 대하여 반사된 빛의 스펙트럼 특성을 측정하여 반사광 스펙트럼과 입사광 스펙트럼과 비교하는 것이다. 일반적으로 그러한 도구는 광대역 분광 광도계를 필요로 하는데, 상기 광대역 분광 광도계는 값이 비싸고 부피가 크며 비교적 동작시키기가 어려워서 그러한 기계를 실제로 적용하는데 제한이 따른다.
어떤 적용의 경우, 분광 광도계에 의해 제공된 광대역 데이터는 불필요하다. 그러한 적용의 경우, 물체의 색을 나타내는 수치 값 또는 비교적 작은 값의 세트에 의 하여 색을 측정하는 장치가 개발되거나 제안되어왔다.
물체의 색은 3가지 값으로 표시될 수 있다고 알려져 있다. 예를 들면, 물체의 색은 적색, 녹색, 청색 값, 강도 값, 및 색차 값에 의해, CIE 값에 의해, 또는 "삼자극 값(tristimulus values)"이나 여러가지 다른 수직적 조합으로 알려진 것에 의해, 표시될 수 있다. 삼자극 시스템에 있어서, 세 값은 직교한다. 즉, 상기 세트에서 두 구성 요소의 조합은 나머지 제3 구성 요소에 포함될 수 없다.
물체의 색을 측정하는 한가지 방법은 광대역 "백색" 광으로 물체를 조명하고, 반사된 빛이 협대역 필터를 통과한 후 반사된 빛의 강도를 측정하는 것이다. 일반적으로, (적색, 녹색, 청색과 같은) 3개의 필터는 표면의 색을 타나내는 삼자극 광 값을 제공하는데 사용된다. 또다른 방법은 (적색, 녹색, 청색과 같은) 3가지 단색 광원 또는 협대역 광원을 이용하여 물체를 동시에 조명한 다음, 단색 광센서를 이용하여 반사된 빛의 강도를 측정하는 것이다. 3개의 측정치는 표면의 색을 나타내는 삼자극 값으로 변환된다. 그러한 색 측정 기술은 표면의 색을 나타내는 등가의 삼자극 값을 산출하는데 이용될 수 있다. 일반적으로, "백색" 광원이 다수의 색 센서(또는 분광 광도계의 경우에 연속체(continuum))와 함께 사용되거나 다수의 색 광원이 단색 광센서와 함께 사용된다면 문제가 되지 않는다.
그러나, 종래의 기술을 이용할 경우 어려운 점이 있다. 빛이 표면에 입사되어 수광기로 반사될 때, 표면에 대한 그리고 광원에 대한 광 센서의 높이와 센서의 각도도 수신된 빛의 강도에 영향을 미친다. 상이한 색에 대해 수신된 빛의 강도를 측정함으로써 색이 결정되기 때문에 수광기의 높이와 각도 의존은 몇몇 방법으로 배제되 거나 고려되는 것이 중요하다.
광원과 수광 장치의 높이와 각 의존을 배체하기 위한 한가지 방법은 광원과 수광기가 고정되어 있고 물체가 항상 미리 조절된 높이와 각도로 배치되어 측정되는 고정된 설비 배치를 제공하는 것이다. 고정된 설비 배치는 그러한 방법의 적용성을 크게 제한한다. 다른 방법은 받침대(mounting feet)를 광원과 수광기 탐침에 부가하고 물체를 탐침과 접촉시켜, 일정한 높이와 각도를 유지하는 것이다. 그러한 장치에 있는 받침대는 물체에 대해 일정한 각도(일반적으로 수직)가 유지될 정도로 충분히 넓어야 한다. 그러한 장치는 작은 물체나 손닿기 어려운 물체에 대해서는 사용하기 매우 어려우며, 일반적으로 표면이 굴곡진 물체를 측정할 때 만족스럽게 작동하지 못한다.
치의학계에서 색 측정 장치를 이용하는 것이 제안되었다. 일반적으로 현대 치의학에서는 환자의 치아를 "쉐이드 가이드(shade guide)" 세트와 수동으로 비교함으로써 치아의 색을 측정하였다. 원하는 치아 보철 색을 적절히 선택하기 위하여 치과 의사용으로 사용할 수 있는 다수의 쉐이드 가이드가 있다. 그러한 쉐이드 가이드는 수십 년간 사용되었고, 환자의 치아 옆에 쉐이드 가이드 세트를 두고 최상의 매치(match)를 찾도록 시도함으로써 치과 의사에 의해 주관적으로 색이 결정된다. 그러나, 불행히도 최상의 매치는 치과 병원 내의 주변 광색과 환자의 화장 또는 의상을 둘러싸는 색에 의해 그리고 의사의 피로의 정도에 의해 영향을 받는다.
페인트 산업에서도 물체의 색을 페인트 기준 가이드와 비교함으로써 유사한 주관적 색 측정이 이루어진다. 상기 산업에서 사용할 수 있는 다수의 페인트 가이드가 있 으며, 색 결정 또한 주변의 광색, 사용자의 피로, 사용자의 색 감수성에 의해 종종 영향을 받는다. 많은 사람들은 어떤 색에 대해 무감각하여(색맹) 색 결정을 더 어렵게 한다.
일반적으로, 색을 측정하는 것은 많은 산업에서 필요로 한다. 반드시 전부는 아니지만 여러 가지 적용은 치의학(치아의 색), 피부 의학(피부 손상의 색), 실내 장식(페인트, 직물의 색), 직물 산업, 자동차 수리(매칭 페인트 색), 사진술(촬영되는 물체에 대한 사진의 재현 색, 색 기준), 인쇄와 석판 인쇄, 화장품(머리카락과 피부 색, 화장 매칭), 그리고 편리하고 신뢰할 수 있는 방식으로 색을 측정하는데 유용한 다른 적용을 포함한다.
그러나, 그러한 적용의 필요성에 반하여, 종래의 색/광학 측정 기술의 한계가 그러한 기술의 유용성을 제한한다. 예를 들면, 값비싸고 부피가 큰 일반적인 광대역 분광계와, 높이와 각도 의존성 문제를 해결하기 위해 요구되는 고정된 설치물 또는 받침대는 종종 그러한 종래의 기술을 적용하는 것을 제한한다.
더 나아가, 그러한 종래의 방법과 장치의 또다른 한계는 일반적으로 높이와 각도 의존성 문제의 해법이 측정되는 물체와의 접촉을 필요로 한다는 점이다. 어떤 적용에서는 물체의 표면과 접촉할 필요가 없는 소형 탐침을 이용하여 물체의 색을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 어떤 적용에서는 위생을 고려하면 그러한 접촉은 바람직하지 않다. 실내 장식과 같은 다른 적용에서, (가령 물체가 수성 페인트로 코팅되는 경우처럼) 물체와의 접촉은 표면을 훼손할 수 있거나, 그렇지 않으면 바람직하지 않게 영향을 미칠 수도 있다.
요약하면, 치의학계 및 다른 적용 분야에서는 물체와의 물리적 접촉 없이도 물체의 색 및 다른 광학적 특성을 신뢰성 있게 측정할 수 있으며 소형의 저가 핸드헬드 탐침을 요구하고 있으며, 그러한 장치를 기반으로 한 방법 또한 요구하고 있다.
본 발명에 따르면, 높이와 각도에 의존한 문제점을 최소화하여, 물체의 색 및 다른 광학적 특성을 측정하기 위한 신뢰성 있는 장치와 방법이 제공된다. 본 발명에서는 핸드헬드 탐침이 이용되는데, 어떤 바람직한 실시예에서 이 핸드헬드 탐침은 다수의 광섬유를 포함한다. 빛은 하나의(또는 그 이상의) 광원으로부터 측정될 물체 방향으로 향하며, 상기 광원은 중심 광원 광섬유이다(다른 광원 및 광원 배열도 이용될 수 있다). 물체로부터 반사된 빛은 다수의 수광기에 의해 검출된다. 수광기(수광기 광섬유일 수도 있음)에는 다수의 주변 및 광대역 또는 기타의 수광기(수광기 광섬유일 수도 있음)가 포함된다. 어떤 바람직한 실시예에서, 요구되는 소정의 높이와 각도에서 측정하기 위하여, 그리고 광택과 같은 다른 광학적 특성을 측정하기 위하여 여러 그룹의 주변 광섬유가 사용되고, 따라서 종래의 방식에서 발견되는 높이와 각도에 의존한 문제점을 최소화시킨다. 또한 어떤 실시예에서는 표면 결 및 다른 광학적 특성이나 표면 특성뿐만 아니라, 측정될 물체의 광택, 반투명 및 형광 특성도 측정될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 본 발명이 표면 스펙트럼 반사율 반응뿐만 아니라 벌크 스펙트럼 반응 또한 구별할 수 있다.
본 발명은 광대역 분광 광도계의 구성 요소를 포함하거나, 대안으로서 삼자극형 비색계의 구성 요소를 포함할 수도 있다. 본 발명은 실질적이고 신뢰성 있으며 효율 적인 방식으로 색과 다른 광학적 특성을 측정하기 위하여 다양한 색 측정 장치를 사용할 수 있으며, 어떤 바람직한 실시예에서는 색 필터 어레이(array)와 다수의 색 센서를 포함할 수도 있다. 제어와 계산의 목적으로 마이크로프로세서가 포함된다. 필터나 시스템의 다른 구성 요소에 대한 온도의 영향을 보상하기 위하여 온도센서를 포함하여 온도를 측절한다. 또한, 본 발명은 제어, 상태 또는 다른 정보를 표시하기 위한 하나 또는 그 이상의 표시 장치와 색/광학 측정을 할 때 조작자를 안내하기 위한 오디오 피드백(feedback)도 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 색/광학적 측정은 물체에 대한 탐침의 높이와 각도를 고정하기 위한 고정대, 받침대 또는 다른 바람직하지 않은 기계적 설치물에 의존하지 않고, 높이와 각도 의존 문제점에서 본질적으로 벗어나서, 핸드헬드 탐침을 사용하여 실질적이고 신뢰성 있는 방식으로 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 색/광학 측정 기술의 한계를 다루기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 유용하게 사용할 수 있기는 하지만 반드시 필요한 것은 아니며 물체 또는 표면과 접촉할 수 있는 실용적인 크기의 핸드헬드 탐침을 이용하여, 치아, 직물 또는 다른 물체의 색이나 다른 광학적 특성 또는 표면을 측정할 때 유용한 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 위치를 고정하는데 기계적 설치물, 받침대 또는 다른 기계적 방해물이 필요없는 색/광학 측정 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 단순히 측정될 표면 근방에 탐침을 배치하여 색 및 다른 광학적 특성을 측정하기에 유용한 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 측정될 물체의 반투명 특성을 결정할 수 있는 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 측정될 물체의 한 쪽 면에서 측정을 하여 그 물체의 반투명성을 결정할 수 있는 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 측정될 물체의 표면 결 특성을 결정할 수 있는 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 측정될 물체의 형광 특성을 결정할 수 있는 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 측정될 물체의 광택 (또는 검경(specular)의 반사율 정도)을 결정할 수 있는 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 작은 점 하나의 영역을 측정할 수 있거나 한 영역 위에서 탐침을 이동시키고 전체 영역의 색을 통합함으로써 불규칙한 모양의 색을 측정할 수 있는 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 물체의 색상을 측정하고, 인공 보철물, 유색의 충전재, 또는 기타의 재료를 준비하거나, 다른 행동을 취하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 신뢰성 있고 편리한 방법으로 물체를 측정하고 코팅재, 레이어(layer) 재료, 인공 보철물, 유색의 충전재 또는 다른 재료를 제공하는 동안 오염 문제를 최소화하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 측정된 데이터를 사용하여 물체, 인공 보철물 등을 형성하는 과 정을 수행하는 방법 뿐 만 아니라 그러한 측정 데이터 및 기타의 데이터를 레코드 데이터베이스로서 유지하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 치아를 측정하고 보철, 의치, 구강 치아 색의 충전재 또는 다른 물질을 준비하는 신뢰성 있고 편리한 방식을 제공하면서 오염 문제를 최소화하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 환자 레코드 데이터베이스의 일부로서 측정 데이타 및 다른 데이터를 유지하는 방법뿐만 아니라, 치아 보철 등을 형성하기 위한 프로세스를 실행하기 위해 측정된 데이터를 이용하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 측정될 물체 또는 치아에 대해 실지로 탐침을 설치하여 광학 특성을 측정하기 위한 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
최종적으로, 본 발명의 목적은 세척을 위해 분리될 수 있고 사용 후 버릴 수 있는 분리가능 팁(tip)이나 실드(shield) 또는 그러한 것을 갖는 탐침을 이용하여 광학 특성을 측정하기 위한 탐침과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 어떤 바람직한 실시예의 설명에 의해 좀더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용될 수 있는 탐침의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로 사용되는 광섬유 수신기와 센서의 배열을 예로써 나 타내는 도면이다.
도 4A 내지 4C는 광섬유를 기하학적으로 고찰하여 도시한 것이다.
도 5A와 5B는 수신기가 물체 쪽으로 움직여지고 물체로부터 멀어져갈때 광섬유 수신기에 의해 수신된 광 진폭을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 색 측정 방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 7A와 7B는 본 발명의 어떤 실시예로 사용될 수 있는 보호 캡(protective cap)을 나타내는 도면이다.
도 8A와 8B는 본 발명의 어떤 실시예로 사용될 수 있는 분리가능 탐침 팁을 나타내는 도면이다.
도 9는 다른 일 실시예에 따른 광섬유단을 나타내는 도면인데, 이는 본 발명의 바람직한 실시예들을 더 잘 이해하는데 도움이 된다.
도 10A, 10B, 10C, 10D는 다른 광섬유단의 구성과 본질을 나타내고 설명하는 도면인데, 이는 본 발명의 바람직한 실시예들을 더 잘 이해하는데 도움이 된다.
도 11은 본 발명의 어떤 실시예에서 사용될 수 있는 선형 광센서 어레이를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 어떤 실시예에서 사용될 수 있는 매트릭스 광센서 어레이를 나타내는 도면이다.
도 13A와 13B는 본 발명의 어떤 실시예에서 사용될 수 있는 필터 어레이에 대한 어떤 광학 특성을 나타내는 도면이다.
도 14A와 14B는 본 발명의 어떤 실시예에서 사용된 수신기의 수신된 빛 강도에 대한 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 어떤 실시예에서 사용될 수 있는 오디오 톤(tones)을 나타내는 플로우챠트이다.
도 16은 측정될 물체에 대해 실지로 탐침을 설치하여 측정을 하는데 사용될 다수의 수광기 링을 이용하는 한 실시예를 나타내는 도면인데, 이는 본 발명의 바람직한 실시예들을 잘 이해하는데 도움이 된다.
도 17과 18은 측정될 물체에 대해 실지로 탐침을 설치하여 기계적 움직임을 이용하고, 측정에 이용될 수도 있는 한 실시예를 나타내는 도면인데, 이는 본 발명의 바람직한 실시예들을 더 잘 이해하는데 도움이 된다.
도 19A 내지 19C는 간섭 광 콘딧(coherent light conduits)이 분리가능한 탐침 팁으로서 사용될 수 있는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 20A와 20B는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사용될 수 있는 탐침의 단면을 나타내는 도면이다.
도 21, 22A 및 22B는 어떤 바람직한 실시예를 이해할 목적으로 광섬유의 어떤 기하학적 특성 및 기타의 특성을 나타내는 도면이다.
도 23A와 23B는 본 발명에 따른 "스펙큘러가 차단된(specular-excluded)" 형태의 스펙트럼을 측정하기 위한 탐침을 나타내는 도면이다.
도 24, 25 및 26은 본 발명에 따른 카메라와 반사계 형태의 기구가 집적된 실시예를 나타내는 도면이다.
도 27과 28은 본 발명에 따른 휴대용 기구를 나타내는 도면이다.
도 29는 물체의 단면을 나타내는 도면인데, 이는 물체의 다양한 형태의 표면 특성을 평가하는데 본 발명의 실시예가 어떻게 사용되는지를 나타내고 있다.
도 30 내지 42는 본 발명의 범위 내에 있는 다른 실시예 (시스템, 소스, 수신기 등), 다른 면, 다른 특징을 나타내는 도면이다.
본 발명은 어떤 바람직한 실시예와 어떤 다른 실시예와 관련하여 좀더 상세히 설명될 것인데, 이는 본 발명의 바람직한 실시예들을 더 잘 이해하는데 도움이 된다. 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 본 명세서에서의 원리와 교훈을 기반으로 하여 여러 실시예에 대한 여러 가지 개선과 대체가 가능하다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 색/광학 특성 측정 시스템과 방법의 한가지 바람직한 실시예가 설명될 것이다.
탐침 팁(1)은 다수의 광섬유를 포함하는데, 각각의 광섬유는 하나 또는 그 이상의 광섬유를 구성할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 탐침 팁(1) 내에 포함된 광섬유는 하나의 광원 광섬유와 여러 그룹의 수광기 광섬유를 포함한다. 물체의 색 또는 다른 광학적 특성을 측정하기 위해 그러한 광섬유를 사용하는 것이 본 명세서의 뒷쪽에 설명될 것이다. 탐침 팁(1)은 탐침 바디(2)에 부착되고, 탐침 바디(2) 위에 스위치(17)가 고정된다. 스위치(17)는 와이어(18)를 통하여 마이크로프로세서(10)와 통신하고, 색/광학 측정을 행하기 위해 조작자가 장치를 활성화시킬 수 있는 메커니즘을 제공한다. 탐침 팁(1) 내의 광섬유는 그 앞쪽 끝(즉, 탐침 바디(2)에서 떨 어져 있는 단부)에서 끝난다. 탐침 팁(1)의 앞쪽 끝은 아래에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이 측정될 물체의 표면 쪽으로 향한다. 탐침 팁(1) 내의 광섬유는 탐침 바디(2)를 통하여 그리고 광섬유 케이블(3)을 통하여 광센서(8)로 광학적으로 연장되고, 광센서(8)는 마이크로프로세서(10)와 연결된다.
비록 아래의 구성요소가 상세히 도시되지는 않지만, 마이크로프로세서(10)는 메모리(PROM, EPROM 또는 EEPROM과 같은 프로그래머블 메모리; DRAM 또는 SRAM과 같은 워킹 메모리; 및 FLASH와 같은 비휘발성 메모리와 같은 다른 유형의 메모리), 주변 회로, 클럭, 전원과 같은 종래의 관련 구성 요소를 포함한다. (다른 마이크로프로세서 시스템, 프로그래머블 로직 어레이 또는 그러한 종류의 것과 같은) 다른 유형의 컴퓨팅 장치가 본 발명의 다른 실시예에서 사용된다.
도 1의 실시예에서, 광섬유 케이블(3)로부터 나오는 광섬유는 스프라이싱 커넥터(splicing connector)(4)에서 끝난다. 스프라이싱 커넥터(4)에서부터, 본 실시예에서 사용된 각각의 또는 일부의 수신기 광섬유는 다수 개의 더 적은 광섬유(일반적으로 광섬유(7)로 표시됨)와 겹쳐 이어지며, 본 실시예에서 상기 광섬유는 직경이 동일하지만, 다른 바람직한 실시예에서는 직경 및 수개구(numeric aperture)(NA) (본 명세서에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들면 더 크거나 적은 "높이/각도" 또는 주변 광섬유를 포함하여)이 동일하지 않을 수 있다. 각 집단의 광섬유 중 하나는 (도 3을 참조하여 좀더 상세히 설명되는 바와 같은) 중립 밀도 필터(neutral density filter, 이후 ND 필터로 칭함.)를 통하여 광센서(8)를 통과할 수 있고, 집단적으로 그와 같이 중립적으로 필터링되는 광섬유는 높이/각도 결정, 반투명성 결정, 광택 결정을 위해 이용될 수 있다 (그리고 본 명세서에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이, 다른 표면 특성을 측정하는데도 이용될 수 있다). 각 집단의 광섬유 중 나머지 광섬유는 색 필터를 통과하여 광센서(8)로 통할 수 있고, 색/광학 측정을 행하는데 사용될 수도 있다. 다른 실시예에서, 스프라이싱 커넥터(4)는 사용되지 않고, 5개 또는 그 이상의 광섬유로 이루어진 광섬유단은 각각 광 센서(8)에서부터 탐침 팁(1)의 앞쪽 끝으로 연장된다. 어떤 실시예에서, 사용되지 않은 광섬유 또는 다른 물질은 광섬유단에 대한 제조 프로세스를 용이하게 하기 위해 광섬유의 다발의 일부로서 포함될 수 있다. 본 발명의 목적을 위하여, 다수의 수광기 광섬유 또는 구성 요소(광섬유(7)와 같은)가 광센서(8)에 제공되며, 수광기 광섬유/소자로부터의 광은 물체(20)에서 반사된 빛을 나타냄을 알아야 한다. 본 명세서에서 설명된 여러 실시예가 본 발명 전에 명백하지 않을 수도 있었던(따라서 독립적으로 신규일 수도 있음) 흥정과 장점을 보여주는 한편, 본 논의에서 중요한 것은 탐침 팁(1)의 앞쪽 끝에서 광섬유/소자로부터 나오는 빛이 색/광학 측정과 각도/높이 결정 등을 위해 센서(8)에 표시되는 것이다. 특별히, 어떤 바람직한 실시예의 광섬유 구성이 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
바람직한 실시예에서 광원(11)은 할로겐 광원(특정 적용을 위해 선택된 특정 와트 수를 가지며, 예를 들면, 5-100 와트로 이루어질 수 있음)이며, 상기 할로겐 광원은 마이크로프로세서(10)의 제어를 받을 수 있다. 광원(11)으로부터 나오는 빛은 콜드 미러(cold mirror)(6)로부터 광원 광섬유(5)로 반사한다. 광원 광섬유(5)는 탐침 팁(1)의 앞쪽 끝으로 통과되고, 본 명세서에서 설명된 측정을 행하기 위하여 사용된 빛 자극을 제공한다. 콜드 미러(6)는 가시광선을 반사하고 적외선 광을 통과시키며, 빛이 광원 광섬유(5)로 도입되기 전에 광원(11)에 의해 발생된 적외선 광의 양을 감소시키는데 사용된다. 광원(11)과 같은 할로겐 광원으로부터 나오는 빛에 대한 적외선 광 감소는 전체적인 시스템 감도를 감소시킬 수 있는 수광 센서의 포화를 방지하는 것을 도울 수 있다. 광섬유(15)는 광원(11)으로부터 직접적으로 광을 수신하며, 광센서(8)로 통과한다(ND 필터를 통할 수도 있음). 마이크로프로세서(10)는 광원(11) 내지 광섬유(15)의 광 출력을 모니터링하고, 따라서 광원(11)의 출력의 흐름을 모니터링하고 필요할 경우 보상할 수 있다. 어떤 실시예에서, 마이크로프로세서(10)는 또한 (가령 스피커(16)를 통해서) 경고음을 발할 수도 있거나 또는 그렇지 않을 경우 광원(11)의 비정상적 또는 다른 원하지 않는 성능이 검출될 경우 몇몇 표시를 제공한다.
광 센서(8)로부터의 데이터 출력은 마이크로프로세서(10)로 전달된다. 마이크로프로세서(10)는 광 센서(8)로부터 나오는 데이터를 처리하여, 색 및 다른 특성의 측정치를 발생한다. 마이크로프로세서(10)는 또한 키 패드 스위치(12)와 연결되고, 상기 키 패드 스위치(12)는 입력 장치로서 작용한다. 키 패드 스위치(12)를 통하여, 조작자는 제어 정보 또는 명령이나 측정될 물체 또는 그러한 종류의 것에 관한 정보를 입력할 수 있다. 일반적으로 키 패드 스위치(12) 또는 (누름 버튼, 토글, 얇은 막(membrane) 또는 다른 스위치 등과 같은) 다른 적절한 데이터 입력 장치는 원하는 정보를 마이크로프로세서(10)에 입력하기 위한 메커니즘으로서 작용한다.
마이크로프로세서(10)는 UART(13)와도 통신하며, 상기 UART(13)는 마이크로프로세서(10)가 컴퓨터(13A)와 같은 외부 장치와 연결될 수 있도록 한다. 그러한 실시예에서, 마이크로프로세서(10)에 의해 제공되는 데이터는 평균화, 포맷 변환 또는 다양한 표시 또는 인쇄 선택 등과 같은 특정 적용을 위해 원하는 바와 같이 처리될 수 있다. 바람직한 실시예에서, UART(13)는 개인용 컴퓨터에서 일반적으로 발견되는 바와 같이 RS232 인터페이스로 알려진 것을 제공하도록 구성된다.
또한 마이크로프로세서(10)는 특정 적용을 위해 원하는 바와 같은 상태, 제어 또는 다른 정보를 표시하기 위해 LCD(14)와도 통신한다. 예를 들면, 색 또는 다른 수집된 데이터의 색 바, 챠트 또는 다른 그래픽 표시 및 측정된 물체가 디스플레이될 수 있다. 다른 실시예에서는 시스템의 상태 등을 가시적으로 나타내기 위한 CRT, 매트릭스형 LED, 조명 또는 다른 메커니즘과 같은 다른 표시 장치가 사용된다. 예를 들면, 시스템을 초기화할 때 LCD(14)는 시스템이 색 측정을 행하기 위해 안정되고, 준비가 되어있으며, 사용할 수 있다는 표시를 제공할 수 있다.
또한 스피커(16)가 마이크로프로세서(10)에 연결된다. 스피커(16)는 아래에서 좀더 완전히 논의되는 바와 같은 바람직한 실시예에서 조작자에게 오디오 피드백을 제공하도록 작용하며, 이는 또한 장치를 사용할 때 조작자를 안내할 수도 있다. 스피커(16)는 또한 시스템이 초기화되고 측정을 행할 수 있다는 오디오 톤, 경적 또는 다른 들을 수 있는 표시(즉, 음성)를 포함하여, 시스템의 조건에 대해 조작자를 경고하는 상태 또는 다른 정보를 제공하도록 서비스할 수도 있다. 스피커(16)는 또한 측정된 데이터, 쉐이드 가이드 또는 측정된 데이터에 대응하는 기준 값을 표시 하는 오디오 정보나 색/광학 측정의 상태를 표시하는 오디오 정보를 제공할 수도 있다.
마이크로프로세서(10)는 또한 온도 센서(9)로부터의 입력을 수신한다. 많은 유형의 필터(그리고 아마도 광원 또는 다른 구성 요소)가 주어진 온도 범위에서만 신뢰성 있게 작동할 수 있다면, 온도 센서(9)는 온도 정보를 마이크로프로세서(10)에 제공하도록 서비스한다. 특히, 광원(8)에 포함될 수 있는 색 필터는 온도에 대해 민감할 수 있으며, 일정한 온도 범위에서만 신뢰성 있게 작동할 수 있다. 어떤 실시예에서, 온도가 이용할 수 있는 범위 내에 있을 경우, 마이크로프로세서(10)는 색 필터의 온도 변동에 대해 보상할 수 있다. 그러한 실시예에서, 색 필터는 필터 제조업자에 의해 제공되는 데이터에 의해서나, 온도 함수로서의 측정을 통해서, 온도 함수로서의 특성을 필터링하는 것을 특징으로 한다. 그러한 필터 온도 보상 데이터는 메모리에서 탐색표의 형태로 기억되거나, 필터의 온도 특성이 마이크로프로세서(10)에 의해 계산될 수 있는 한 세트의 다항식 계수로서 기억될 수 있다.
일반적으로, (예를 들면, 키 패드 스위치(12)나 또는 스위치(17)를 통하여)조작자 시동에 응답할 수 있는 마이크로프로세서(10)의 제어 하에서, 빛이 광원(11)으로부터 보내진 것이며, 콜드 미러(6)로부터 광원 광섬유(5)를 통하여 (그리고 광섬유 케이블(3), 탐침 바디(2), 탐침 팁(1)을 통하여) 반사되거나 몇몇 다른 적절한 광원 소자를 통하여 반사되며, 물체(20)로 보내진다. 물체(20)에서 반사된 빛은 탐침 팁(1)에서 수광기 광섬유/구성 요소를 통하여 광 센서(8)에 (탐침 바디(2), 광섬유 케이블(3), 광섬유(7)를 통하여) 전달된다. 광 센서(8)에 의해 발생된 정보에 근거하여, 마이크로프로세서(10)는 색/광학 측정 결과 또는 다른 정보를 조작자에게 발생한다. 마이크로프로세서(10)에 의해 발생된 색 측정치 또는 다른 데이터는 표시기(14) 상에 표시되거나, UART(13)를 통하여 컴퓨터(13A)로 전달되거나, 스피커(16)에 제공되는 오디오 정보를 발생하는데 이용될 수 있다. 도 1에 도시된 바람직한 실시예의 다른 동작 양상은 본 명세서의 뒷쪽에서 설명될 것이다.
도 2를 참조하여, 탐침 팁(1)의 앞쪽 끝에 있는 광섬유 배열에 대한 일 실시예가 이제 설명될 것인데, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 더 잘 이해하는데 도움이 될 수 있다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 실시예는 광원 광섬유 S로 표시된 단일 중심 광원 광섬유와, 수광기 R1, R2, R3으로 표시된 다수의 주변 수광기 광섬유를 이용한다. 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서 2개, 4개 또는 몇몇 다른 수의 수광기 광섬유가 이용된다할 지라도, 본 실시예에서는 3개의 주변 광섬유를 이용한다. 본 명세서에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이, 주변 수광기 광섬유는 색/광학 측정을 행하기 위해 반사된 광을 제공하도록 작용할 뿐만 아니라, 그러한 주변 광섬유는 측정될 물체의 표면에 대한 탐침 팁(1)의 각도와 높이에 관한 정보를 제공하기도 하며, 또한 측정될 물체의 표면 특성에 관한 정보도 제공할 수 있다.
도시된 실시예에서, 수광기 광섬유 R1 내지 R3은 광원 광섬유 S 주변에서 대칭적으로 배치되며, 서로서로 약 120도의 각도를 유지한다. 간격 t는 수광기 광섬유 R1 내지 R3과 광원 광섬유 S 사이의 거리이다. 일반적으로 광섬유단의 주변에 대한 수광기 광섬유의 정확한 각도 배치는 중요하지 않다. 그러나 일반적으로 120도 떨어 져 배치된 3개의 수광기 광섬유가 만족스러운 결과를 가져오는 것으로 결정되었다. 위에서 논의된 바와 같이, 어떤 실시예에서는 수광기 광섬유 R1 내지 R3 각각이 스프라이싱 커넥터(4)(도 1을 또다시 참조)에서 분리되는 하나의 광섬유를 구성하거나, 대안의 실시예에서는 수광기 광섬유 R1 내지 R3 각각이 매 단마다 적어도 5개의 광섬유를 가지는 광섬유단을 구성한다. 예를 들면, 크기가 균일한 이용가능한 광섬유를 사용하여, 7개의 광섬유로 이루어진 단이 쉽게 만들어질 수 있다고 결정되었다(비록 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백한 바와 같이, 원하는 수의 수광기 광섬유, 제조 고려 등의 견지에서 정확한 수의 광섬유가 결정될 수 있다할 지라도). 예를 들면, 측정될 물체의 표면에 대한 탐침 팁(1)의 각도가 90도인가 또는, 측정될 물체의 표면이 표면 결 및 스펙트럼 불규칙성을 포함하는가를 수광기 광섬유 R1 내지 R3이 검출하도록 작용한다할 지라도, 색/광학 측정치를 발생하기 위해 수광기 광섬유 R1 내지 R3은 본 명세서의 다른 곳에서 더 설명된다. 탐침 팁(1)이 측정될 물체의 표면과 수직이고 측정될 물체의 표면이 확산 반사기(즉, "핫 스포트(hot spots)"를 가질 수 있는 유광택형, 스펙트럼형 또는 샤이니형(shiny-type) 반사기와 비교할 때 매튜형(matte-type) 반사기)일 경우에, 주변 광섬유에 입력된 빛의 강도는 대략 동일해야 한다. 간격 t는 (아래에 좀더 상세히 설명되는 바와 같이) 색/광학 측정이 이루어져야 하는 최적 높이를 조정하도록 서비스함을 알아야 한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 바람직한 실시예가 측정될 물체의 스펙트럼 반사 정도 또는 광택 정도를 부여할 수 있다.
본 발명의 실시예로 유용한 특정한 한 양상에 있어서, 탐침 팁(1) 상의 광섬유 사 이의 영역은 비반사 물질 및 표면(흑색 매트, 기복이 있는(contoured) 표면 또는 다른 비반사 표면일 수 있음)으로 완전히 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 탐침 팁(1)의 그와 같은 노출된 영역을 가짐으로써, 원하지 않는 반사를 감소시키고, 따라서 정확성과 신뢰성을 증가시킨다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용될 수 있는 수광기 광섬유와 센서의 부분적 배열이 이제 설명될 것이다. 광섬유(7)는 측정될 물체로부터 반사된 빛을 광 센서(8)로 전송하는 수광 광섬유를 나타낸다. 하나의 예로 들 수 있는 실시예에서는 16 센서(8센서의 두 세트)가 사용되지만 쉽게 설명하기 위해 단지 8개의 센서만 도 3에 도시되어 있다. (이 바람직한 실시예에서는 16개의 센서를 이끌어내기 위해 도 3의 회로가 중복된다.) 다른 실시예에서는 다른 갯수의 센서가 본 발명에 따라 사용된다.
광섬유(7)로부터 나오는 빛은 센서(8)로 제공되며, 바람직한 실시예에서 필터(22)를 통하여 감지 소자(24)에 전달된다. 이 바람직한 실시예에서, 감지 소자(24)는 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)사가 제조한 부품 번호 TSL230의 광-주파수 변환기를 포함한다. 그러한 변환기는 일반적으로 광섬유(7)로부터 수신된 광을 적분하고 입사광의 (주파수가 아니라) 강도에 비례하는 주파수를 갖는 AC 신호를 출력하는 광 다이오드 어레이를 구성한다. 이론에 구애받지 않고, 그러한 장치의 기본 원리는 강도가 증가함에 따라 적분기 출력 전압이 좀더 급속히 상승하며 적분기 상승 시간이 더 짧으면 짧을 수록 출력 주파수가 더 커지는 것이다. 여러 디지털 로직 장치에 연결될 수 있는 TSL230 센서의 출력은 여러 디지털 로직 장치에 연 결될 수 있는 TTL 호환 디지털 신호이다.
본 실시예에서 프로세서(26)에 제공되는 감지 소자(24)의 출력은 특정 감지 소자에 제공되는 광 강도에 의존하는 주파수의 비동기 신호이다. 바람직한 실시예에서, 프로세서(26)는 마이크로칩 PIC16C55 또는 PIC16C57 마이크로프로세서이고, 이는 본 명세서에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이 감지 소자(24)에 의해 출력되는 신호의 주파수를 측정하기 위한 알고리즘을 구현한다. 다른 실시예에서는 히다치(Hitachi)의 SHRISC 마이크로콘트롤러와같이 좀더 집적화된 마이크로프로세서/마이크로콘트롤러가 사용되어 시스템을 더욱 집적화시킨다.
앞서 설명된 바와 같이, 프로세서(26)는 감지 소자(24)로부터 출력된 신호의 주파수를 측정한다. 바람직한 실시예에서, 프로세서(26)는 소프트웨어 타이밍 루프를 구현하고, 주기적 간격으로 프로세서(26)는 감지 소자(24)의 출력의 상태를 판독한다. 내부 카운터는 소프트웨어 타이밍 루프를 통과할 때마다 증가된다. 타이밍 루프의 정확도는 일반적으로 프로세서(26)(그러한 수정 발진기는 일반적으로 매우 안정된다)에 연결된 수정 발진기 시간 베이스(도 3에 도시되지 않음)에 의해 결정된다. 감지 소자(24)의 출력을 판독한 후, 프로세서(26)는 판독된 최종 데이터(바람직한 실시예에서, 그러한 데이터는 바이트 길이로 판독됨)를 가지고 배타적 OR("XOR") 연산을 수행한다. 어떤 비트가 변경될 경우 XOR 연산은 1을 출력할 것이며, 어떠한 비트도 변경되지 않을 경우 XOR 연산을 0을 출력할 것이다. 결과가 넌제로(non-zero)일 경우, 입력 바이트는 내부 카운터의 값(내부 카운터의 값은 소프트웨어 타이밍 루프를 통과할 때마다 증가된다)과 함께 저장된다. 결과가 제로일 경우 시스템은 데이터가 저장되어야 하는 시간과 동일한 시간만큼 대기하고(예를 들면, 연산 명령을 수행하지 않음), 루핑 동작이 계속된다. 8개의 입력 모두가 적어도 2회 변경될 때까지 프로세스가 계속되며, 이 프로세스는 각 입력의 총 1/2 주기를 측정할 수 있게 한다. 루핑 프로세스를 종결하면, 프로세서(26)는 저장된 입력 바이트와 내부 카운터 상태를 분석한다. 2개 내지 16개의 저장된 입력(도 3의 총 8개의 센서에 대해)과 카운터 상태(만약 둘 또는 그 이상의 입력이 동시에 변경될 경우 이들은 동시에 저장된다)가 있어야 한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 내부 카운터의 저장된 값은 감지 소자(24)로부터 수신된 신호의 주기를 결정하는 정보를 포함한다. 입력 비트가 변경될 때 때때로 내부 카운터 값의 적절한 감산에 의해 주기가 계산될 수 있다. 감지 소자의 출력 각각에 대해 계산된 그러한 주기는 프로세서(26)에 의해 마이크로프로세서(10)(예를 들면, 도 1을 참조 바람)에 제공된다. 그러한 계산된 주기에 의거하여, 수신된 광 강도의 측정치가 계산될 수 있다. 또다른 실시예에서, TSL230의 출력 주파수가 상술된 것과 유사한 소프트웨어 루프에 의해 직접적으로 측정된다. 그 출력은 소프트웨어 타이밍 루프 내의 RISC 프로세서에 의해 모니터되고 상술된 바와 같이 이전의 입력과 XOR된다. 만약 특정 TSL230 입력에 변화가 생기면 상기 특정 TSL230 입력을 위한 카운터 레지스터가 증가된다. 예정된 주기 동안 소프트웨어 루프가 실행되고 변화 횟수를 상기 예정된 주기로 나누고 그 결과를 스케일링함으로써 입력 주파수가 계산된다. 좀 더 복잡한 측정 방법이 수행됨으로써 주파수와 주기 둘 다 동시에 고속 RISC 프로세서에 의해 측정될 수도 있다는 것 은 당업자에게 있어 분명한 사실일 것이다.
도 3에서 도시된 감지 회로와 방법론은 감지 소자(24)에 의해 수신된 광 강도를 측정하는 실제적이고 편리한 방법을 제공하도록 결정되었음을 알아야 한다. 다른 실시예에서는 다른 회로와 방법론이 이용된다(그러한 다른 예시적 감지 방법은 본 명세서 내의 다른 곳에서 설명된다).
도 1을 참조하여 논의된 바와 같이, 광섬유(7) 중 하나 또는 그 이상은 광원(11)을 측정하며, 상기 하나의 광섬유는 수신된 다른 광 강도의 범위 내에서 대략적으로 그 강도를 유지하기 위하여 수신된 광의 강도를 감소시키는 ND 필터를 통과할 수 있다. 광섬유(7)중 다수 개는 주변 수광기 광섬유 R1 내지 R3(예를 들면, 도 2를 참조 바람)에서 시작된 것이고, 이 또한 ND 필터를 통과할 수 있다. 그러한 수광 광섬유(7)는 각도/높이 정보 및 표면 특성이 결정될 수 있는 데이터를 제공하도록 서비스한다.
(도시된 실시예의 총 16개의 광섬유 중) 광섬유(7)중 나머지 12개의 광섬유는 색 필터를 통과하고, 색 측정치를 발생하는데 사용된다. 일 실시예에서, 색 필터는 필터의 컷오프(cut-off)값보다 더 큰 파장을 갖는 광(즉, 레디시(redish)값)을 통과시키고 필터의 컷오프 값보다 적은 파장을 갖는 광(즉, 블루이시(bluish))을 흡수하는 코닥 샤프 커팅 래튼 젤라틴 필터(Kodark Sharp Cutting Wratten Gelatin Filters)이다. "샤프 커팅" 필터는 다양한 컷오프 주파수/파장에서 이용할 수 있고, 컷오프 값은 일반적으로 원하는 컷오프 필터의 적절한 선택에 의해 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 필터 컷오프 값은 전체 가시 스펙트럼을 커버하도록 선택되 고, 일반적으로 대략 가시 대역 범위(또는 다른 원하는 범위)를 수광기/필터의 수로 나눈 대역 간격을 갖도록 선택된다. 예를 들면, (700 nm - 400 nm)를 11 대역(12 색/수광기/감지기에 의해 발생된)으로 나누면, 대략 30 nm 대역 간격이 된다.
위에서 설명된 바와 같은 컷오프 필터의 어레이를 이용하여, 그리고 본 명세서에서 설명된 이론 또는 특정 실시예에 의해 속박되지 않고, 수신된 광 스펙트럼은 "인접" 색 수광기의 광 강도를 감산함으로써 측정/계산될 수 있다. 예를 들면, 대역 1 (400 nm 내지 430 nm) = (수광기(12)의 강도) - (수광기(11)의 강도) 이고, 나머지 대역에 대해서도 그와 같이 계속된다. 컷오프 필터의 그러한 어레이와, 그러한 어레이를 이용하여 필터링한 결과일 수 있는 강도 값은 도 13A 내지 14B와 관련하여 좀더 상세히 설명될 것이다.
대안의 실시예에서, 다른 색 필터 배열이 이용된다는 것을 알아야 한다. 예를 들면, 쇼트 글래스형 필터(Schott glass-type filters)(분리된 롱패스/쇼트패스 필터로부터 구성된 것이건 아니건 간에) 또는 코리온(Corion) 등에서 제조한 것과 같은노치 인터페이스 필터를 이용하여 개발될 수 있듯이, "노치(notch)" 또는 대역 통과 필터가 이용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 광원, 필터, 센서, 광섬유 등의 특별한 특성은 탐침을 향하는 방향으로, 그리고 알려진 색 표준을 측정함으로써 표준화되고/교정된다. 그러한 표준화/교정은 적절한 고정대에 탐침을 배치함으로써 수행될 수 있으며, 이 고정대는 알려진 색 표준에 의거하여 선정된 위치(즉, 높이와 각도)에 탐침 을 두고 있다. 그러한 측정된 표준화 교정 데이터는 탐색표에 저장될 수 있고, 마이크로프로세서(10)에 의해 사용되어 측정된 색 또는 다른 데이터를 표준화하거나 정정할 수 있다. 그러한 절차는 초기에 일정한 주기적 간격으로 수행되거나 조작자 명령 등에 의해 수행될 수 있다. 특정 실시예에서, 특정한 특성을 가진 재료에 대해 (룩업 테이블이나 다항식 또는 기타의 계수 등과 같이) 메모리에 저장된 측정치를 나타내는 데이터나 그 측정치로부터 도출된 데이터를 가지고, 여러 번의 측정을 행할 수 있고 처리 과정을 거칠 수 있고 통계적으로 분석하는 등의 작업을 할 수 있다. 그런 다음, 본 발명에 따라 물체에 대해 취해진 측정치를 바탕으로 하여, 저장된 데이터와 비교를 할 수 있고 측정된 물체를 평가하거나 예측할 수 있다. 하나의 도시된 예에서, 본 발명에 따른 측정치를 바탕으로 하여 물체가 젖은 것인지 건조한 것인지(물체의 표면에 물이나 기타의 액체가 묻어 있거나 젖은 페인트가 묻어 있는 등)를 평가하거나 예측 할 수 있다. 또 다른 도시된 예에서, 치아, 피부 또는 다른 재료의 표면 앞에 있는 조직과 같이, 근본적인 재료의 특성을 평가하거나 예측할 수 있다. 그러한 능력은 하나 또는 그 이상의 시점에서 물체에 대해 얻어진 데이터와 같이, 이전의 어느 한 시점에서 물체에 대해 취해진 측정치와 비교함으로써 더 강화될 수 있다. 사실을 바탕으로 한 데이터 및 저장된 데이터를 기초로 한 그와 같은 비교는 현재 또는 계획된 상태, 또는 치아, 조직, 기타의 재료 등의 상태를 평가하거나 예측하는데 매우 유용하게 사용될 수 있다. 그러한 표면 및 부표면에 대한 평가/예측 능력은 다른 산업에도 널리 사용될 수 있다.
상기 설명에서 알아야 할 것은 도 3에서 도시된 수광 및 감지 광섬유가 측정될 물 체의 표면으로부터 반사된 광의 강도를 측정함으로써 색 및 다른 광학적 특성 또는 기타의 특성을 결정하는 실제적이고 편리한 방법을 제공하는 것이다.
그러한 시스템은 물체에서 반사된 광의 스펙트럼 대역을 측정하고 일단 측정된 그러한 스펙트럼 데이터는 다양한 방식으로 이용될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 그러한 스펙트럼 데이터는 강도-파장 대역 값과 같이 직접적으로 표시될 수 있다. 또한, 삼자극형 값은 어떤 다른 원하는 색 값의 경우에서처럼 (예를 들면, 종래의 매트릭스 계산을 통하여) 용이하게 계산될 수 있다. 치과에 적용(치아 보철용과 같은)되는 유용한 한가지 특정 실시예에서, 색 데이터는 치아 쉐이드 가이드의 가장 가까운 매치의 형태로 출력된다. 바람직한 실시예에서, 종래의 여러 가지 쉐이드 가이드(비타 잔파브릭(Vita Zahnfabrik)에 의해 만들어진 쉐이드 가이드와 같은)는 탐색표에서나 그래픽 아트 산업 팬톤 색 기준(graphics art industry Pantone color references)에서 특성을 나타내고 저장되며, 색 측정 데이터는 가장 가까운 쉐이드 가이드 값을 선택하는데 이용되는데, 상기 쉐이드 가이드 값은 예를 들면, △E 값 또는 △E 값의 범위로 알려진 것이나 표준 편차 최소화와 같은 표준 편차를 기반으로 한 판정을 포함하여, 신뢰 레벨이나 매치의 근접 정도를 표시하는 다른 적절한 요소를 수반할 수 있다. 또다른 실시예에서, 색 측정 데이터는 인공 보철 치아의 경우에서와 같은 페인트 또는 세라믹의 혼합물용 물질을 선택하는데 사용된다(가령 탐색표를 이용해서). 본 발명에 따라 측정된 그러한 스펙트럼 데이터는 다른 용도가 많이 있다.
사람의 치아와 같은 어떤 물체는 형광성을 가지며, 그러한 광학 특성은 본 발명에 따라 측정될 수도 있는 것으로 알려져 있다. 적외선 성분을 갖는 광원은 그러한 물체에 대해 좀더 정확한 색/광학 데이터를 산출하는데 사용될 수 있다. 그러한 데이터는 레이어, 코딩, 원형복구 또는 인공 보철 내의 형광 물질의 양, 비율, 또는 형태를 조정하는데 사용될 수 있다. 어떤 실시예에서, (바람직한 실시예에서 사용된 것과 같은) 텅스텐/할로겐 광원이 (수은 증기, 크세논 또는 다른 형광 광원 등과 같은) UV 광원과 함께 조합되어, 물체가 형광을 내게할 수 있는 광 출력을 발생할 수 있다. 대안으로서, 가시 광 차단 필터와 조합된 개별적인 UV 광원은 물체를 조명하는데 사용될 수 있다. 그러한 UV 광원은 UV 광이 온 될 때의 가시적 표시를 제공하고 또한 그러한 광원과 함께 동작하는 탐침의 방향성 배치에 대한 보조 기구로서도 서비스하도록 하기 위하여 (예를 들면) 적색 LED로부터의 광과 조합될 수 있다. 적색 LED 또는 다른 추가의 광원의 대역이 무시되는 상황에서 앞서 설명된 것과 유사한 방식으로 UV 광원을 이용하여 제 2의 측정치가 얻어질 수 있다. 제 2 측정치는 측정될 물체의 형광의 표시를 산출하는데 사용될 수 있다. 그러한 UV 광원을 이용하여 실리카 광섬유(또는 다른 적절한 재질)는 일반적으로 물체에 광을 송신할 필요가 있다(유리와 플라스틱과 같은 표준 광섬유 물질은 일반적으로 UV 광 등을 원하는 방식으로 전파하지는 않는다).
앞서 설명된 바와 같이, 어떤 바람직한 실시예에서, 본 발명은 중심 광원 광섬유에서 떨어져 있고 상기 중심 광원 광섬유 주변에 있는 다수의 주변 수광기 광섬유를 이용하여, 측정될 물체의 표면에 대해 색을 측정하고 탐침의 높이와 각도에 관한 정보를 결정하며, 상기 정보는 다른 표면 특성 정보 등을 포함할 수 있다. 이론에 의해 속박되지 않고, 본 발명의 어떤 양상의 기초를 이루는 어떤 원리가 도 4A 내지 4C를 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 4A는 코어(core)와 클래딩(cladding)으로 구성된 전형적인 계단식 인덱스 광섬유를 도시한 것이다. 이러한 논의를 위하여, 코어는 n0의 굴절율을 가지며, 클래딩은 n1의 굴절율을 갖는 것으로 가정하자. 다음의 논의가 "계단식 굴절율" 광섬유에 관한 것이라 할 지라도, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 그러한 논의가 경사형 굴절율 광섬유에서도 물론 응용할 수 있음을 이해할 것이다.
손실 없이 광을 전파하기 위하여, 광은 Sin-1{n1/n0}으로 표시될 수 있는 임계 각도보다 큰 각도로 광섬유의 코어 내에 입사해야 하며, 여기서 n0은 코어의 굴절율이고 n1은 클래딩의 굴절율이다. 따라서, 모든 광은 phi와 같거나 그보다 작은 허용 각도로 광섬유로 들어와야 하며 그렇지 않을 경우, 원하는 방식으로 전파되지 않을 것이며, 여기서
Figure 111999018340332-pct00001
이다.
광섬유에 들어가는 광의 경우, 광은 허용 각도 phi 내에서 들어와야 한다. 마찬가지로, 광이 광섬유를 빠져나갈 때, 광은 도 4A에서 도시된 바와 같이 각도 phi의 콘(cone) 내에서 광섬유를 빠져나갈 것이다. 값
Figure 111999018340332-pct00002
은 광섬유의 개구로 지칭된다. 예를 들면, 전형적인 광섬유는 0.5의 개구를 가질 수 있고 허용 각도는 60°이다.
광섬유를 광원으로 사용하는 것을 고려해 보자. 한 단부는 (도 1의 광원(11)과 같 은) 광원에 의해 조명되고, 다른 한 단부는 표면 근방에 보유된다. 광섬유는 도 4A에서 도시된 바와 같이 광의 콘을 방사할 것이다. 광섬유가 표면에 대해 수직으로 보유될 경우, 광섬유는 표면상에 원형 광 패턴을 생성할 것이다. 광섬유가 들어올려 질 때 원의 반경 r은 증가할 것이다. 광섬유가 낮추어 질 때 광 패턴의 반경은 감소할 것이다. 따라서, 조명된 원의 영역에서 광의 강도(단위 면적당 광 에너지)는 광섬유가 낮추어질 때 증가할 것이고 광섬유가 들어올려 질 때 감소할 것이다.
광섬유가 수광기로서 이용될 경우에 대해서도 동일한 원리가 적용된다. 광 센서를 광섬유의 한 단부 위에 설치하고 다른 단부를 조명된 표면 근방에서 보유하는 것을 고려하자. 광이 그 허용 각도 phi 내에서 광섬유에 들어갈 경우 광섬유로 들어가는 광이 표면 근방의 광섬유의 단부 상에 입사할 때 광섬유는 손실 없이 광을 단지 전파할 수만 있다. 표면 근방의 수광기로서 이용되는 광섬유는 표면상에 반경이 r인 원의 면적으로부터 광을 받아들여 전파할 것이다. 광섬유가 표면에서 들어올려질 될 때 상기 면적은 증가한다. 광섬유가 표면으로 낮추어질 때 상기 면적은 감소한다.
두 광섬유가 도 4B에서 도시된 바와 같이 서로 평행한 것으로 간주하자. 논의를 단순화하기 위하여, 도시된 두 광섬유는 크기와 개구가 동일하다. 그러나 다음의 논의는 일반적으로 크기와 개구가 상이한 광섬유에 대해서 응용할 수 있을 것이다. 한 광섬유는 광원 광섬유이고, 다른 광섬유는 수광기 광섬유이다. 두 광섬유가 표면에 대해 수직으로 보유될 때 광원 광섬유는 반경이 r인 원면적을 조명하는 광의 콘을 방사한다. 수광기 광섬유는 허용 각도 phi 내에 있는 광만을 받아들일 수 있 거나 각도 phi의 콘 내에 수신되는 광만을 받아들일 수 있다. 사용할 수 있는 유일한 광이 광원 광섬유에 의해 방사되는 광일 경우, 수광기 광섬유에 의해 받아들여 질 수 있는 유일한 광은 도 4C에서 도시된 바와 같이 두 원의 교차 부분에 있는 표면과 부딪치는 광이다. 두 광섬유가 표면에서 들어올려질 때 광원 광섬유의 원 면적에 대한 두 원 면적의 교차 부분은 증가한다. 두 광섬유가 표면 근방에 있을 경우, 광원 광섬유의 원 면적에 대한 두 원 면적의 교차 부분은 감소한다. 광섬유가 표면(즉, "임계 높이" hc 또는 그 아래)에 너무 가깝게 보유될 경우, 원 면적은 더 이상 교차하지 않을 것이고, 광원 광섬유에서 방사된 어떠한 광도 수광기 광섬유에 의해 수신되지 않을 것이다.
앞서 논의된 바와 같이, 광원 광섬유에 의해 조명된 원 면적에서 광의 강도는 광섬유가 표면으로 낮추어질 때 증가한다. 그러나, 두 콘의 교점은 광섬유 쌍이 낮추어질 때 감소한다. 따라서, 광섬유 쌍이 표면으로 낮추어질 때 수광기 광섬유에 의해 수신된 광의 전체 강도는 최대값으로 증가한 다음, 광섬유 쌍이 표면으로 더 낮추어질 때 급격하게 감소한다. 결국, (본 명세서에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이, 측정되는 물체가 반투명이 아닌 것으로 간주하면) 강도는 임계높이 hc 또는 그 아래에서 필연적으로 0으로 감소할 것이고, 광섬유 쌍이 표면과 접촉할 때가지 필연적으로 0으로 남아있을 것이다. 따라서, 위에서 설명된 바와 같이, 광섬유의 광원-수광기 쌍이 표면 근방에 배치될 때 그리고 그 높이가 변동될 때 수광기 광섬유에 의해 수신된 광의 강도는 "피킹(peaking) 높이" hP에서 최대값에 이른다.
또다시, 이론에 의해 속박되지 않고, 피킹 높이 hP의 흥미있는 특성이 관찰되었다. 피킹 높이 hP는 광섬유 개구, 광섬유 직경, 광섬유 간격과 같은 고정된 변수의 기하학의 함수이다. 도시된 배열에서 수광기 광섬유가 최대값을 검출하고 그 값의 크기를 재려고 시도하지 않기 때문에, 그 최대치는 일반적으로 표면 색상과 무관하다. 표면이 광원과 수광기 광섬유의 교차 영역으로부터 충분한 광을 반사하여, 수광기 광섬유 광 센서의 검출 영역 내에 있게 하는 것만이 필요하다. 따라서, 일반적으로 적색 또는 녹색 또는 청색 또는 어떤 다른 표면이 동일한 피킹 높이 hP에서 최대치를 나타낼 것이다.
상기 논의가 표면에 대해 수직인 두 광섬유에 초점을 맞추었다할 지라도, 유사한 분석이 다른 각도에서 광섬유 쌍에 대해 응용할 수 있다. 광섬유가 표면에 대해 수직이 아닐 때 광섬유는 일반적으로 타원 영역을 조명한다. 마찬가지로, 수광기 광섬유의 허용 영역은 일반적으로 타원이 된다. 광섬유 쌍이 표면에 대해 더 가까이 이동될 때 수광기 광섬유는 또한 표면 색 또는 특성과 무관한 피킹 높이에서 최대값을 검출할 것이다. 그러나, 광섬유 쌍이 표면에 대해 수직이 아닐 때 측정되는 최대 강도 값은 광섬유 쌍이 표면에 대해 수직일 때 측정되는 최대 강도 값보다 적을 것이다.
도 5A와 5B를 참조하면, 광섬유 광원-수광기 쌍이 표면의 여기 저기로 이동될 때 수신된 광의 강도가 이제 설명될 것이다. 도 5A는 수신된 광의 강도를 시간의 함수로서 도시한다. 대응하는 도 5B는 측정될 물체의 표면에서부터 광섬유 쌍의 높이를 도시한다. (논의를 용이하게 하기 위하여) 도 5A와 5B는 측정될 물체의 표면 여기 저기로 광섬유 쌍의 비교적 균일한 속도의 이동을 도시한다(비록 유사한 도해/분석이 물론 불균일한 속도에 대해서도 응용할 수 있다할 지라도).
도 5A는 광섬유 쌍이 표면 여기 저기로 이동될 때 수신된 광의 강도를 도시한다. 도 5A가 단일 수광기 광섬유에 대한 강도 관계를 나타내는 반면에, 유사한 강도 관계가 도 1과 2의 다중 수광기 광섬유와 같은 다른 수광기 광섬유에 대해 측정될 것으로 예상될 것이다. 일반적으로, 상기 설명된 바람직한 실시예의 경우, (광섬유(7)의) 총 15개의 광섬유 수광기가 도 5A에서 도시된 것과 유사한 곡선을 나타낼 것이다.
도 5A는 5 영역을 도시한다. 영역 1에서, 탐침은 측정될 물체의 표면 방향으로 이동되고, 이는 수신된 광 강도를 증가하게 한다. 영역 2에서, 탐침은 피킹 높이를 초과하여 이동되고, 수신된 광 강도는 피크이며 그 다음에 급격히 떨어진다. 영역 3에서, 탐침은 필수적으로 측정될 물체의 표면과 접촉한다. 도시된 바와 같이, 영역 3에서 수신된 강도는 측정될 물체의 반투명에 따라 변할 것이다. 물체가 불투명할 경우, 수신된 광 강도는 매우 낮게 변하거나 (아마 감지 회로의 범위에서 벗어나서) 거의 0으로 될 것이다. 그러나 물체가 반투명할 경우, 광 강도는 매우 높을 것이지만, 일반적으로 피크값보다 낮아야 한다. 영역 4에서, 탐침은 들어올려지고, 광 강도는 최대값으로 급격히 상승한다. 영역 5에서, 탐침은 물체에서 더 들어올려지고, 광 강도는 또다시 감소한다.
도시된 바와 같이, 두 피크 강도 값(아래에서 P1과 P2로 논의된 바와 같이)은 광섬 유 쌍이 피킹 높이 hP에서 물체가 여기저기로 이동할 때 검출되어야 한다. 수광기 광섬유에 의해 산출된 피크 P1과 P2가 동일한 값일 경우, 이는 일반적으로 탐침이 측정될 물체의 표면 여기저기로 일치하는 방식으로 이동됨을 표시하는 것이다. 피크 P1과 P2가 상이한 값으로 이루어질 경우, 이는 탐침이 물체의 표면 여기 저기로 원하는 방식으로 이동되지 않았음을 표시하거나 본 명세서에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이 표면이 굴곡지거나 결이 있음을 표시한 것일 수 있다. 그러한 경우, 데이터는 의심스러운 것으로 간주되고 거부될 수 있다. 또한, 각각의 주변 광섬유(예를 들면, 도 2를 참조 바람)에 대한 피크 P1과 P2는 동일한 피킹 높이에서 발생해야 한다(개구, 직경과 같은 광섬유의 기하학적 속성과 광원 광섬유로부터의 간격 등을 고려하자). 따라서, 측정될 물체의 표면 여기저기에 일치하는 수직 방식으로 이동되는 탐침의 주변 광섬유는 동일한 높이에서 발생하는 피크 P1과 P2를 가져야 한다. 주변 수광기 광섬유로부터 수광기 광섬유를 모니터링하고 동시에 발생하는 (또는 예를 들면, 선정된 범위 내에서 거의 동시에 발생하는) 피크 P1과 P2를 조사하여, 탐침이 측정될 물체에 대해 원하는 수직 각도에서 보유되는가를 결정하기 위한 메커니즘을 제공한다.
또한, 영역 3에서의 상대적 강도 레벨은 측정될 물체의 반투명의 레벨의 표시로서 서비스한다. 또다시, 그러한 원리는 일반적으로 탐침에서 수광기 광섬유 전체에 응용할 수 있다(예를 들면, 도 1과 3의 광섬유(7)를 참조 바람). 그러한 원리를 기반으로 하여, 본 명세서에 공개된 실시예와 관련하여 적용할 수 있는 측정 기술이 다음에서 설명될 것이다.
도 6은 본 발명의 어떤 실시예에 따라 사용될 수 있는 일반적인 측정 기술을 나타내는 플로우챠트이다. 단계(49)는 색/광학 측정의 시작 또는 개시를 표시한다. 단계(49) 동안, 어떠한 장비 초기화, 진단 또는 셋업 절차도 실행될 수 있다. 오디오나 가시 정보 또는 다른 표시가 조작자에게 제공되어, 시스템이 측정을 행할 수 있고 준비가 됨을 조작자에게 알릴 수 있다. 색/광학 측정의 개시는 측정될 물체 방향으로 탐침을 이동함으로써 조작자에 의해 시작되고, 스위치(17)(도 1을 참조)의 활성화를 수반할 수 있다.
단계(50)에서, 연속적인 기반에서 시스템은 수광기 광섬유에 대한 강도 레벨을 모니터링한다(예를 들면, 도 1의 광섬유(7)를 참조 바람). 강도가 상승할 경우, 단계(50)는 피크가 검출될 때까지 반복된다. 피크가 검출될 경우, 프로세스는 단계(52)로 진행한다. 단계(52)에서, 측정된 피크 강도 P1과 그러한 피크가 발생한 시간은 (가령 마이크로프로세서(10)의 일부로서 포함된 메모리에서 같은) 메모리에 저장되고, 프로세스는 단계(54)로 진행한다. 단계(54)에서, 시스템은 수광기 광섬유의 강도 레벨을 계속하여 모니터링한다. 강도가 떨어질 경우, 단계(54)가 반복된다. "골(valley)" 또는 평탄 구역이 검출될 경우(즉, 강도가 더 이상 떨어지지 않으며, 이는 일반적으로 물체와의 접촉 또는 거의 접촉함을 나타낸다), 프로세스는 단계(56)로 진행한다. 단계(56)에서, 측정된 표면 강도(IS)는 메모리에 저장되고, 프로세스는 단계(58)로 진행한다. 단계(58)에서, 시스템은 수광기 광섬유의 강도 레벨을 계속하여 모니터링한다. 강도가 상승할 경우, 단계(58)는 피크가 검출될 때까지 반복된다. 피크가 검출될 경우, 프로세스는 단계(60)로 진행한다. 단계(60)에 서, 측정된 피크 강도 P2와 그러한 피크가 발생한 시간은 메모리에 저장되고, 프로세스는 단계(62)로 진행한다. 단계(62)에서, 시스템은 수광기 광섬유의 강도 레벨을 계속하여 모니터링한다. 일단 수신된 강도 레벨이 피크 P2에서 떨어지기 시작하면, 시스템은 영역(5)에 들어간 것으로 인지하고(예를 들면, 도 5A를 참조 바람) 프로세스는 단계(64)로 진행한다.
단계(64)에서, 시스템은 마이크로프로세서(10)의 제어하에서 여러 수광기 광섬유에 대해 감지 회로에 의해 취해진 수집된 데이터를 분석할 수 있다. 단계(64)에서, 하나 또는 그 이상의 여러 광섬유의 피크 P1과 P2가 비교될 수 있다. 여러 수광기 광섬유중 어느것에 대한 어떠한 피크 P1과 P2도 동일하지 않은 피크값을 가질 경우 데이터는 거부되고 전체 색 측정 프로세스가 반복된다. 또다시, 피크 P1과 P2의 동일하지 않은 값은 예를 들면, 탐침이 수직이 아니게 이동되거나 또는 불안정한 방식으로 이동(즉, 각을 이룬 이동이나 또는 측면 이동)되었음을 표시하며, 예를 들면, 피크 P1이 물체의 제1 포인트를 나타내고 피크 P2가 물체 상의 제2 포인트를 나타낼 수 있다. 데이터가 의심스러움에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 그러한 환경에서 취해진 데이터는 단계(64)에서 거절된다.
단계(64)에서 데이터가 거절되지 않을 경우, 프로세스는 단계(66)로 진행한다. 단계(66)에서, 시스템은 주변 광섬유(예를 들면, 도 2의 R1 내지 R3) 각각으로부터 ND 필터링된 수광기에서 취해진 데이터를 분석한다. 주변 광섬유의 피크가 시간상으로 동일한 포인트에서 또는 그 근방에서 발생하지 않을 경우, 이는 탐침이 측정될 물체의 표면에 대해 수직으로 보유되지 않음을 나타낼 수 있다. 측정될 물체의 표면과 탐침이 수직으로 정렬되지 않아서 의심스러운 결과를 초래할 수 있기 때문에, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 그러한 환경에서 취해진 데이터는 단계(66)에서 거절된다. 한가지 바람직한 실시예에서, 수직 정렬이 일반적으로 주변 광섬유의 동시 또는 거의 동시 피킹으로 표시되기 때문에, 동시 또는 거의 동시 피킹(선정된 시간 범위 내에서 피킹)의 검출은 데이터에 대한 허용 판정 기준으로 서비스한다. 다른 실시예에서, 단계(66)는 주변 광섬유의 피크 P1과 P2의 분석을 포함한다. 그러한 실시예에서, 시스템은 주변 광섬유의 피크값(아마 어떠한 초기 교정 데이터라도 이용하여 표준화됨)이 규정된 범위 내에서 동일한가의 여부를 결정하고자 한다. 주변 광섬유의 피크값이 규정된 범위 내에 있을 경우, 데이터는 받아들여질 수 있고 그렇지 않을 겨우 데이터는 거절될 수 있다. 다른 실시예에서, 동시에 발생하는 피킹 및 동일한 값 검출의 조합은 데이터에 대한 허용/거절 판정 기준으로 사용되고 및 조작자는 하나 또는 그 이상의 허용 판정 기준 범위를 제어하는 능력(가령 키 패드 스위치(12)를 통하여)을 가질 수 있다. 그러한 능력을 이용하여, 시스템의 감도는 특별한 응용과 작동 환경 등에 의존하여 조작자가 제어할 수 있게 변경될 수 있다.
데이터가 단계(66)에서 거절되지 않을 경우, 프로세스는 단계(68)로 진행한다. 단계(68)에서, 색 데이터는 원하는 방식으로 처리되어, 출력 색/광학 측정 데이터를 발생할 수 있다. 예를 들면, 그러한 데이터는 몇몇 방식으로 표준화되거나 시스템에 의해 검출된 온도 보상, 반투명 데이터, 광택 데이터, 표면 감촉 데이터, 비수직(nonperpendicular) 각도 데이터, 또는 다른 데이터를 기반으로 하여 조정될 수 있다. 데이터는 데이터의 의도된 용도에 따라서 상이한 표시 포맷이나 다른 포맷으로 변환될 수 있다. 또한, 물체의 반투명성 및 물체의 광택성을 표시하는 데이터도 단계(68)에서 양이 측정되고 및 표시될 수 있다. 단계(68) 후에, 프로세스는 시작 단계(49)로 진행되거나 종료될 수 있다. 앞서 지적된 바와 같이, 그러한 데이터는 현재 또는 미래의 상황이나 상태를 평가하거나 예측하기 위해 이전에 저장된 데이터와 비교될 수도 있다.
도 6에 도시된 프로세스에 따라서, 3개의 광 강도 값(P1, P2, IS)은 색, 불투명 등의 측정을 행하기 위해 매 수광기 광섬유마다 저장된다. 저장된 피크 P1과 P2가 동일하지 않을 경우(몇몇 수광기 또는 모든 수광기에 대해), 이는 탐침이 한 영역에 대해 안정되게 보유되지 않았음을 표시하는 것이고, 데이터가 거절될 수 있다(다른 실시예에서, 비록 결과적인 데이터가 측정된 데이터의 평균을 산출하는데 사용될 수 있다할 지라도 데이터는 거절되지 않을 수 있다). 또한, 세개의 ND 주변 광섬유에 대한 피크 P1과 P2는 동일하거나 또는 거의 동일해야 하며, 그렇지 않을 경우 이는 탐침이 수직으로 보유되지 않았거나 굴곡진 표면이 측정됨을 표시하는 것이다. 다른 실시예에서, 시스템은 굴곡진 표면 및 수직이 아닌 각도에 대해 보상하도록 시도한다. 어떤 경우에서나, 시스템이 색/광학 측정을 행할 수 없을 경우나, 피크 P1과 P2가 받아들일 수 없을 정도로 동일하지 않기 때문에 또는 여러 가지 다른 이유로 데이터가 거절될 경우, 조작자는 통고를 받아서 다른 측정 또는 다른 실행이 취해질 수 있다(가령 감도를 조정하는 것과 같이).
위에서 설명된 바와 같이 구성되고 작동하는 시스템의 경우, 받아들여진 데이터가 높이와 각도 의존성이 제거된 상황에서, 색/광학 측정이 물체에 대해 행해질 수 있다. 피킹 높이에서 얻어지지 않은 데이터나 측정될 물체의 표면에 대해 수직인 탐침을 이용하여 얻어지지 않은 데이터 등은 어떤 실시예에서 거절된다. 다른 실시예에서는 주변 광섬유로부터 수신된 데이터가 측정될 물체의 표면에 대해 탐침의 각도를 계산하도록 사용될 수 있고, 그러한 실시예에서 수직이 아니거나 굴곡진 표면 데이터는 거절되는 대신 보상될 수 있다. ND 주변 광섬유에 대한 피크 P1과 P2는 측정될 물체의 표면의 휘도(그레이 값(gray value))의 측정치를 제공하고 또한, 광 특성을 측정하는 서비스도 할 수 있다.
예를 들면, 측정될 물체의 반투명은 (IS/P1) X 100%와 같이 비 또는 퍼센트로서 측정될 수 있다. 다른 실시예에서는 IS와 P1 또는 P2 등을 이용하는 몇몇 다른 계산 함수와 같이, 본 발명에 따라 제공된 반투명 데이터를 측정하는 다른 방법이 이용된다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 반투명성 정보는 출력 색 데이터 등을 측량하거나 조정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 또다른 특정 양상에서, 본 발명에 따라 발생된 데이터는 자동화된 재질 혼합/생산 장치 및 방법을 구현하는데 이용될 수 있다. 치아 보철물 또는 충전물과 같은 어떤 물체/재질은 물체/보철의 원하는 색을 형성하기 위하여 첨가물과 함께 정확한 비율로 혼합되거나 변경될 수 있는 자기 또는 기타의 파우더/수지/재료 또는 조직 대체물로 만들어질 수 있다. 어떤 파우더는 처방에서 혼합될 때 쿠벨카-문크 식 및 사운더슨 식(Kubelka-Munk equations and/or Saunderson equations)(필요할 경우)에 따라 일반적으로 비어의 법칙 및 법령(Beer's law and/or act)을 따르 는 색소를 포함한다. 본 발명에 따른 측정에서 취해진 색 및 다른 데이터는 처방을 위해 원하는 양의 색소 또는 다른 재질을 결정하거나 예측하는데 사용될 수 있다. 자기 파우더 및 다른 재질은 상이한 색, 불투명도 등에서 소용된다. 치아 보철과 같은 어떤 물체는 원하는 물체의 반투명의 정도를 시뮬레이팅하도록(가령 사람의 치아를 시뮬레이팅하기 위해) 층을 이룰 수 있다. 본 발명에 따라 발생된 데이터는 원하는 색, 반투명성, 표면 특성 등을 좀더 근접하게 산출하기 위하여 자기 또는 다른 재질 층의 두께와 위치를 결정하는데 사용될 수도 있다. 또한, 원하는 물체에 대한 형광 데이터에 근거하여, 재질 처방은 원하는 양의 형광 재질을 포함하도록 조정될 수 있다. 또다른 실시예에서, (결과 같은) 표면 특성 정보는 (본 명세서에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이) 처방에 결을 넣는 재질을 첨가하는데 사용될 수 있으며, 이는 모두 본 발명에 따라 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 인공 보철의 표면 연마 정도는 본 발명에 따라 도출된 강택 데이터를 바탕으로 하여 모니터되거나 조정될 수 있다.
그러한 색소-재질 처방형 기술에 관한 더 많은 정보를 위하여, "The Measurement of Appearance," Second Edition, edited by Hunter and Harold, copyright 1987; "Principles of Color Technology," by Billmeyer and Saltzman, copyright 1981; 그리고 "Pigment Handbook," edited by Lewis, copyright 1988을 참조할 수 있다. 위의 참고 서적은 모두 John Wiley & Sons, Inc., New York, NJ에 의해 발행된 것으로 확신되며, 모두 본 명세서에 인용되어 있다.
치의학 응용과 같은 어떤 수술 환경에서, 탐침의 오염이 염려된다. 본 발명의 어떤 실시예에서, 그러한 오염을 감소시키기 위한 기구가 제공된다.
도 7A와 7B는 탐침 팁(1)의 끝 위에 설치하도록 사용될 수 있는 보호 캡을 도시한 것이다. 그러한 보호 캡은 바디(80)로 구성되고 바디(80)의 단부는 광 윈도우(82)에 의해 커버링되며, 광 윈도우(82)는 바람직한 실시예에서 얇은 사파이어 윈도우를 갖는 구조체로 이루어진다. 바람직한 실시예에서, 바디(80)는 스테인레스 스틸로 구성된다. 예를 들면, 바디(80)는 탐침 팁(1)의 단부에 설치되고 바디(80)에 형성된 톱니 모양에 의해 자리에 보유될 수도 있으며, 바디(80)는 탐침 팁(1) 위에 형성된 리브(84)(스프링 클립(spring clip) 또는 다른 축받이통일 수 있음)에 맞추어진다. 다른 실시예에서, 그러한 보호 캡을 탐침 팁(1)에 부착하는 다른 방법이 사용된다. 보호 캡은 탐침 팁(1)에서 제거될 수 있고, 전형적인 고압솥, 뜨거운 증기, 케미클레이브(chemiclave) 또는 다른 살균 시스템에서 살균된다.
사파이어 윈도우의 두께는 본 발명에 따라 피킹을 검출하는 능력을 보호하기 위하여 탐침의 피킹 높이보다 낮아야 하며, 광원/수광기 콘이 중복되는 임계 높이보다 낮은 두께를 갖는 것이 바람직하다(도 4B와 4C를 참조 바람). 사파이어 윈도우는 재현할 수 있는 방식으로 제조될 수 있고 따라서 한 캡에서 다른 캡까지의 어떠한 광 감쇄도 재현할 수 있는 것으로 여겨진다. 또한, 사파이어 윈도우에 의해 산출된 색/광학 측정의 어떠한 왜곡도 마이크로프로세서(10)에 의해 교정될 수 있다.
마찬가지로, 다른 실시예에서, 바디(80)는 중심에 구멍을 갖는 캡을 구비하며(사파이어 윈도우와는 반대로), 구멍은 제1 광섬유 광원/수광기 위에 배치된다. 구멍을 구비한 캡은 탐침이 표면과 접촉하는 것을 방지하도록 서비스하며, 그에 의해 오염 의 위험을 감소시킨다. 그러한 실시예에 의해, 구멍은 탐침 팁의 광원/수광기 소자로부터의 광 또는 광원/수광기 소자로 향하는 광이 캡에 의해 불리하게 영향을 미치지 않도록 배치된다.
도 8A와 8B는 본 발명에 따라 오염을 감소시키도록 사용될 수 있고 분리가능한 탐침 팁의 또다른 실시예를 도시한 것이다. 도 8A에 도시된 바와 같이, 탐침 팁(88)은 분리가능하고 광학 가드(optical guard)(92) 내에 배치되는 4개의 (또는 응용에 따라 상이한 수의) 광섬유 커넥터(90)를 포함한다. 광학 가드(92)는 인접 광섬유 사이의 "크로스 토크"를 방지하도록 서비스한다. 도 8B에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 분리가능한 팁(88)은 스프링 클립(96)을 지나서 탐침 팁 하우징(93)에 고정된다(다른 분리가능한 보유 기구는 다른 실시예에서 이용된다). 탐침 팁 하우징(93)은 나사 또는 다른 종래의 부품에 의해 베이스 커넥터(95)에 고정될 수 있다. 이 실시예를 이용하여, 상이한 크기의 팁이 상이한 응용을 위해 제공될 수 있고, 프로세스의 초기 단계에는 특정 응용을 위해 적절한 크기의 것(또는 맞추어진 팁)이 설치될 수 있다. 분리가능한 팁(88)은 또한 전형적인 고압솥, 뜨거운 증기, 케미클레이브 또는 다른 살균 시스템에서 살균될 수 있거나 처리될 수 있다. 또한, 전체적인 탐침 팁 어셈블리는 클리닝 또는 수리를 위하여 쉽게 분해될 수 있도록 구성된다. 어떤 실시예에서, 분리가능한 팁의 광원/수광기는 유리, 실리카 또는 유사한 재질로 구성되어, 그들을 고압솥 또는 유사한 고온/고압 클리닝 방법에 특히 적합하게 만들며, 어떤 다른 실시예에서 분리가능한 팁의 광원/수광기는 원가가 더 낮은 플라스틱 또는 다른 유사한 재질로 구성되어, 그들을 일회용 분리가능 한 팁 등에 특히 적합하게 만든다.
다른 실시예에서, (일회용, 클리닝할 수 있는/재사용할 수 있는 또는 그러한 종류의 것일 수 있는)플라스틱, 종이 또는 다른 유형의 실드(shield)가 특정 응용에서 존재할 수 있는 어떠한 오염도 처리하기 위하여 사용될 수 있다. 그러한 실시예에서, 방법론은 색/광학 측정 등을 행하기 전에 탐침 팁 위에 그러한 실드를 배치하는 것을 포함할 수 있고 색/광학 측정 등을 행한 후에 실드를 제거, 배치/클리닝하는 것을 포함할 수 있다.
대안의 분리가능한 탐침 팁을 이용하는 본 발명의 또다른 실시예는 도 19A-19C를 참조하여 이제 설명될 것이다. 도 19A에서 도시된 바와 같이, 이 실시예는 분리가능한 팁으로서 분리가능한 코히어런트 광 콘딧(340)을 이용한다. 광 콘딧(340)은 광 콘딧의 짧은 세그먼트이고, 상기 광 콘딧은 적은 광섬유의 융합된 다발인 것이 바람직하며, 여기서, 광섬유는 서로에 대해 필수적으로 평행하게 보유되고, 그 단부는 상당히 팔리싱된다. 광 콘딧(340)의 단면(350)은 도 19B에서 도시된다. 광 콘딧(340)과 유사한 광 콘딧은 보어스코프(borescopes)로 알려진 것에서 이용되고 있고, 또한 내시경과 같은 의료용으로도 이용되고 있다.
본 실시예에서 광 콘딧(340)은 또한 광원에서부터 측정될 물체의 표면까지 빛을 전파하도록 서비스하며, 또한 표면으로부터 반사된 빛을 수신하고 이를 탐침 다발(344)에 있는 수광기 광섬유(346)에 전파하도록 서비스한다. 광 콘딧(340)은 압축 집게(jaw)(342) 또는 다른 적절한 연결을 통해 광섬유(346)에 대해 적소에 배치되어, 광섬유(346)에/광섬유(346)로부터 빛을 효과적으로 연결한다. 광섬유(346) 는 개별 광섬유/광 콘딧(348)으로 분할될 수 있고, 상기 광섬유/광 콘딧(348)은 앞서 설명된 실시예의 경우에서처럼 적절한 광 센서 등에 연결될 수 있다.
일반적으로, 광 콘딧(340)에서 사용된 광섬유의 개구는 광원과 수광기용의 광섬유의 개구와 매칭하도록 선택될 수 있다. 따라서, 광 콘딧의 중심 부분은 마치 광 콘딧이 광섬유의 다발 내에서 단일 광섬유를 구성하는 것처럼, 광원으로부터 빛을 전파하여 표면을 조명할 수 있다. 마찬가지로, 광 콘딧의 외부는 마치 광 콘딧이 단일 광섬유를 구성한 것처럼, 반사된 빛을 수신하고 이것을 수광기 광섬유에 전파할 수 있다. 광 콘딧(340)은 많이 팔리싱되고 수직으로 절단되는 것이 바람직한 단부를 구비하며, 특히, 빛을 광섬유(346)에 연결하는 단부를 구비한다. 마찬가지로, 광 콘딧(340)과 인접한 광섬유(346)의 단부도 또한 광원 광섬유와 수광기 광섬유 사이 및 인접 수광기 광섬유 사이의 광 반사와 혼신을 최소화하기 위하여 많이 팔리싱되고 높은 정확도로 수직으로 절단된다. 광 콘딧(340)은 그러한 분리가능한 팁의 제조와 설치 시에 포함하는 상당한 장점을 제공한다. 예를 들면, 탐침 팁은 탐침 팁 홀더와 특별히 정렬될 필요가 없으며, 오히려 가령 압축 메커니즘을 이용하여(가령 압축 집게를 이용하여) 탐침 팁 홀더에 붙여서 보유하여 빛을 광섬유(346)로/광섬유(346)로부터 효과적으로 연결할 필요만 있다. 따라서, 그러한 분리가능한 팁 메커니즘은 정렬 탭 또는 그러한 종류의 것 없이 구현될 수 있으며, 그 때문에 분리가능한 탐침 팁의 설치를 용이하게 한다. 그러한 용이하게 설치할 수 있는 탐침 팁이 따라서 제거될 수 있고 설치 전에 클리닝될 수 있어서, 오염이 염려되는 환경에서 치과 의사, 의료 전문가 또는 다른 작업에 의해 색/광학 측정 장치의 사 용을 용이하게 한다. 광 콘딧(340)은 또한 용이하고 저가의 대량 생산과 그러한 종류의 것을 촉진하게 할 수 있는 광 콘딧의 작은 섹션으로서 구현될 수도 있다.
그러한 광 콘딧 탐침 팁의 또다른 실시예는 도 19C에서 광 콘딧(352)으로서 도시된다. 광 콘딧(352)은 다른 단부(단부(356)보다 좁은 한 단부(단부(354)) 상에 있는 광 콘딧이다. 광 콘딧(354)과 같은 윤곽을 그린/점점 가늘어진 광 콘딧은 퓨징 프로세스(fusing process)의 일부로서 작은 광섬유의 다발을 가열하고 잡아당김으로써 제조될 수 있다. 그러한 광 콘딧은 추가의 흥미있는 확대 또는 축소 특성을 갖는다. 그러한 현상은 두 단부에 동일한 수의 광섬유가 있기 때문에 발생한다. 따라서, 빛이 진입하는 좁은 단부(354)는 더 넓은 단부(356)로 전파되고, 더 넓은 단부(356)가 더 큰 영역을 커버하기 때문에 확대 효과를 갖는다.
도 19C의 광 콘딧(352)은 도 19A의 광 콘딧(340)(일반적으로 원통 모양일 수 있다)과 유사한 방식으로 이용될 수 있다. 그러나 광 콘딧(352)은 단부(354)에서의 감소된 크기로 인하여 더 적은 영역을 측정한다. 따라서, 광원 광섬유가 수광기 광섬유로부터 넓게 간격진 곳에서 비교적 더 큰 탐침 바디가 제조될 수 있으며, 이는 적은 탐침 측정 영역을 유지하면서, 접합부에서 광 반사와 혼신을 감소시키는 장점을 제공한다. 또한, 광 콘딧(352)의 좁은 단부(354)의 상대적 크기가 변경될 수 있다. 이는 조작자기 특정 응용에서 상태에 따라서 분리가능한 탐침 팁의 크기/특성을 선택할 수 있게 한다. 탐침 팁의 크기를 선택하는 그러한 능력은 다양한 응용과 동작 환경에서 광 특성을 측정하는데 장점을 더 제공한다.
본 명세서에서 설명의 견지에서 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백 한 바와 같이, 도 19A와 19C의 광 콘딧(340, 356)은 도시된 바와 같이 반드시 원통형이고/점점 가늘어질 필요는 없으나, 특별 응용을 위하여 구부려질 수도 있는데, 여기서 구부려진 탐침 팁은 유익하게 이용될 수 있다(가령 한정된 장소나 또는 도달하기 힘든 장소에서와 같이). 또한 도 19C의 광 콘딧(352)이 더 큰 영역을 커버하기 위하여 역전될 수 있다(좁은 단부(354)가 광을 광섬유(346) 등에 연결하고, 넓은 단부(356)가 측정을 행하기 위하여 배치됨).
도 9를 참조하면, 본 명세서에 공개된 어떤 실시예와 결합하여 사용될 수 있는 삼자극 실시예가 이제 설명될 것인데, 이는 상기 실시예를 이해하는데 도움이 될 것이다. 일반적으로, 도 1에서 기술되고 본 명세서의 다른 곳에서 상세히 논의된 전체 시스템은 본 실시예와 함께 이용될 수 있다. 도 9는 본 실시예에서 사용된 탐침 팁 광섬유의 단면도를 도시한 것이다.
탐침 팁(100)은 3 주변 수광기 광섬유(104)와 3 색 수광기 광섬유(102)에 의해 둘러싸인 (그리고 이들로부터 떨어져 있는) 중심 광원 광섬유(106)를 포함한다. 3개의 주변 수광기 광섬유(104)는 광학적으로 ND 필터와 연결되고, 상기 설명된 실시예와 유사한 방식으로 높이/각도 센서로서 서비스한다. 3 색 수광기 광섬유는 적색, 녹색, 청색 필터와 같은 적절한 삼자극 필터에 광학적으로 연결된다. 이 실시예를 이용하여, 물체의 삼자극 색 값에 대해 측정이 이루어질 수 있고, 도 6을 참조하여 설명된 프로세스는 일반적으로 본 실시예에서 응용할 수 있다. 특히, 주변 광섬유(104)는 동시 피킹을 검출하는데 사용될 수 있거나 그렇지 않을 경우 탐침이 측정될 물체에 대해 수직인가의 여부를 검출하는데 사용될 수 있다.
도 10A는 도 9를 참조하여 논의된 실시예와 유사한 또다른 실시예를 도시한 것이다. 탐침 팁(100)은 3개의 주변 수광기 광섬유(104)와 다수의 색 수광기 광섬유(102)로 둘러싸인 (그리고 이들로부터 떨어져 있는) 중심 광원 광섬유(106)를 포함한다. 색 수광기 광섬유(102)의 수와 그러한 수광기 광섬유(102)와 관련된 필터의 수는 특정 응용을 기반으로 하여 선택될 수 있다. 도 9의 실시예의 경우에서처럼, 도 6을 참조하여 설명된 프로세스는 일반적으로 본 실시예에 응용할 수 있다.
도 10B는 중심 광원 광섬유(240)를 둘러싸는 다수의 수광기 광섬유가 있는 또다른 실시예를 도시한 것이다. 수광기 광섬유는 중심 광원 광섬유를 둘러싸는 링으로 배열된다. 도 10B는 수광기 광섬유(광섬유(242, 244, 246)로 구성된)의 3 링을 도시한 것이며, 여기에는 매 링마다 6개의 수광기 광섬유가 있다. 링은 탐침의 단부의 전체 영역을 커버링하는 것으로 도시된 더 큰 연속 원으로 배열될 수 있으며, 주어진 링 내의 각각의 수광기 광섬유로부터 중심 광섬유까지의 거리는 동일하다(또는 대략 동일하다). 중심 광섬유(240)는 광원 광섬유로서 사용되고, 도 1에 도시된 광원 광섬유(5)와 유사한 방식으로 광원에 접속된다.
다수의 수광기 광섬유는 각각 스프라이싱 커넥터(4)용으로 도 1에 도시된 배열과 유사한 방식으로 둘 또는 그 이상의 광섬유에 연결된다. 각각의 수광기 광섬유용의 그러한 스프라이싱 커넥터로부터의 한 광섬유는 ND 필터를 통과하여, 도 3에 도시된 광 센서 회로와 유사한 광 센서 회로로 통과된다. 매 수광기 광섬유에 대해 스프라이싱 커넥터로부터의 제2 광섬유는 Sharp Cutting Wrattan Gelatin Filter (또 는 앞서 설명된 것과 같은 노치 필터)를 통하여, 본 명세서에서 다른 곳에서 논의된 바와 같은 광 센서 회로로 통과된다. 따라서 탐침 팁에서 수광기 광섬유 각각은 모두 색 측정 소자와 뉴트럴광(neutral light) 측정 또는 "주변" 소자를 포함한다.
도 10D는 평평한 확산 표면(272) 상의 영역을 조명하는 탐침(260)(위에서 설명된 바와 같은)의 기하학을 도시한다. 탐침(260)은 표면으로부터 균일한 반구 패턴(270)으로 산만하게 반사되는 광 패턴(262)을 생성한다. 그러한 반사 패턴으로, 탐침에 있는 수광 소자 위에 입사하는 반사된 광은 탐침이 본 명세서에서 위에서 논의된 바와 같이 표면에 대해 수직일 경우에 모든 소자에 대해 동일할 것이다(또는 거의 동일할 것이다).
도 10C는 거친 표면(268) 또는 빛을 울퉁불퉁하게 반사시키는 표면을 조명하는 탐침을 도시한다. 반사된 광은 반사된 광 강도가 다른 영역 상에서 보다 상당히 더 큰 핫 스포트 또는 영역을 나타낼 것이다. 반사된 광 패턴은 도 10D에서 도시된 평탄한 표면과 비교할 때 불균일할 것이다.
도 10B에서 도시된 탐침이 큰 표면 영역에 걸쳐 배열된 다수의 수광기 광섬유를 구비하기 때문에, 탐침은 본 명세서에서 앞서 설명된 바와 같이 표면의 색과 반투명성 등을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 표면의 표면 결을 결정하는데 사용될 수도 있다. 수광기 광섬유에 의해 수신된 광 강도가 수광기 광섬유의 주어진 링 내에서의 모든 광섬유에 대해 동일할 경우, 일반적으로 표면은 평탄하다. 그러나 링에서 수광기 광섬유의 광 강도가 서로에 대해 차이가 있을 경우, 일반적으로 표면은 거칠다. 주어진 링에서와 링마다에서 수광기 광섬유 내에서 측정된 광 강도를 비교함 으로써, 표면의 결 및 다른 특성이 측정될 수 있다.
도 11은 선형 광 센서와 색 경사 필터가 광 센서(8)(그리고 필터(22) 등) 대신에 이용되는 본 발명의 한 실시예를 도시한다. 도 1의 실시예의 경우에서처럼 탐침 팁(1)에 광학적으로 연결될 수 있는 수광기 광섬유(7)는 색 경사 필터(110)를 통하여 선형 광 센서(112)에 광학적으로 연결된다. 이 실시예에서, 색 경사 필터(110)는 투명 또는 개방 기판 위에 컷 오프형 필터의 좁은 스트립의 시리즈로 구성될 수 있고, 상기 컷 오프형 필터는 선형 광 센서(112)의 센서 영역에 위치 상으로 대응하도록 만들어진다. 공통적으로 사용할 수 있는 선형 광 센서(112)의 한 예는 하나의 선형 어레이에 61 포토 다이오드를 구비하는 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments) 부품 번호 제 TSL213이다. 수광기 광섬유(7)는 선형 광 센서(112) 위에서 한 라인으로 대응하게 배열된다. 수광기 광섬유가 색 경사 필터(110)의 전체 길이를 얼마가 균일하게 커버하기에 충분할 정도로 포함되는 한, 수광기 광섬유의 수는 특정 응용을 위하여 선택될 수 있다. 이 실시예의 경우, 빛은 수광기 광섬유(7)로부터 수신되고 출력되며, 선형 광 센서(112)에 의해 수신된 빛은 (광 강도, 필터 특성, 원하는 정확도에 의해 결정되는) 더 짧은 시간 주기 동안 총화된다. 선형 어레이 센서(112)의 출력은 ADC(114)에 의해 디지탈화되고, (마이크로프로세서(10) 또는 다른 프로세서와 동일한 프로세서일 수 있는) 마이크로프로세서(116)에 출력된다.
일반적으로, 도 11의 실시예의 경우, 주변 수광기 광섬유는 도 1의 실시예의 경우에서처럼 사용될 수 있고, 일반적으로 도 6을 참조하여 설명된 프로세스는 본 실시 예에 응용할 수 있다.
도 12는 매트릭스 광 센서와 색 필터 그리드가 광 센서(8)(그리고 필터(22) 등) 대신 이용되는 본 발명의 한 실시예를 도시한다. 도 1의 실시예의 경우에서처럼 탐침 팁(1)에 광학적으로 연결될 수 있는 수광기 광섬유(7)는 필터 그리드(120)를 통하여 매트릭스 광 센서(122)에 광학적으로 연결된다. 필터 그리드(120)는 가시광의 좁은 대역을 통과하는 다수의 채색된 소형 스포트 필터로 구성된 필터 어레이이다. 수광기 광섬유(7)로부터의 빛은 대응하는 필터 스포트를 통하여 매트릭스 광 센서(122) 상의 대응 포인트로 통과한다. 이 실시예에서 매트릭스 광 센서(122)는 비디오 카메라에서 사용될 수 있는 것과 같은 CCD형 또는 다른 유형의 광 센서 소자와 같은 단색 광 센서 어레이일 수 있다. 매트릭스 광 센서(122)의 출력은 ADC(124)에 의해 디지탈화되고, (마이크로프로세서(10) 또는 다른 프로세서와 동일한 프로세서일 수 있는) 마이크로프로세서(126)에 출력된다. 마이크로프로세서(126)의 제어하에서, 매트릭스 광 센서(126)는 수광기 광섬유(7)로부터 색 필터 그리드(120)를 통하여 데이터를 수집한다.
일반적으로, 도 12의 실시예의 경우, 주변 수광기 광섬유는 도 1의 실시예의 경우에서처럼 사용될 수 있고, 일반적으로 도 6을 참조하여 설명된 프로세스도 본 실시예에 응용될 수 있다.
일반적으로 도 11과 12의 실시예의 경우, 색 필터 그리드는 앞서 설명된 바와 같이 컷 오프 필터로 구성되거나 노치 필터로 구성될 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 그러한 필터들은 종래의 모노크로마토에 사용된 것과 같은 회절격자와 초점 거울로 구성될 수 있다.
앞의 설명에서 명백해지는 바와 같이, 본 발명의 경우 다양한 유형의 스펙트럼 색/광 광도계(또는 삼자극형 비색계)가 구성될 수 있고, 여기서 주변 수광기 광섬유는 높이와 각도 편차와 반드시 무관한 색/광학 데이터를 수집하는데 이용된다. 또한, 어떤 실시예에서, 본 발명은 색/광학 측정이 측정될 물체의 표면으로부터 피킹 높이에서 행해질 수 있게 하며, 따라서 색/광학 데이터는 측정될 물체와의 물리적 접촉 없이 얻어질 수 있다(그러한 실시예에서, 색/광학 데이터는 탐침을 도 5A와 5B의 영역 1을 통하여 영역 2로 통과시킴으로써만 얻어지지만, 영역 3으로 들어갈 필요는 없다). 그러한 실시예는 표면과의 접촉이 특정 응용에서 바람직하지 않을 경우 사용될 수 있다. 그러나, 앞서 설명된 실시예에서 탐침과 물체의 물리적 접촉(또는 거의 물리적 접촉)은 도 5A와 5B의 모든 5 영역이 이용되도록 허용할 수 있고 따라서, 반투명 정보도 또한 얻어지도록 측정이 행해질 수 있게 한다. 두 유형의 실시예는 일반적으로 본 명세서에서 설명된 본 발명의 범위 내에 있다.
도 1과 3의 바람직한 실시예와 관련하여 설명되는 유형의 컷 오프 필터(가령, 도 3의 필터(22)와 같은)에 대해 이제 추가로 설명될 것이다. 도 13A는 도 3과 관련하여 논의된 단일 코닥 샤프 커팅 래튼 젤라틴 필터의 특성을 도시한다. 그러한 컷 오프 필터는 컷 오프 주파수 이하로(즉, 컷 오프 파장 이상으로) 빛을 통과시킨다. 그러한 필터는 넓은 범위의 컷 오프 주파수/파장을 갖도록 제조될 수 있다. 도 13B는 필수적으로 전체 가시 대역이 컷 오프 필터의 수집에 의해 커버되도록 선택된 컷 오프 주파수/파장을 갖는 다수의 그러한 필터를 도시한 것이며, 바람직한 실시 예의 경우 상기 다수는 12이다.
도 14A와 14B는 먼저 백색 표면이 측정되는 경우(도 14A)와 또한 청색 표면이 측정되는 경우(도 14B)에, 도 13B에 도시된 바와 같은 컷 오프 필터 배열을 이용하는 예시적 강도 측정을 도시한다. 도 14A에서 도시된 바와 같이, 백색 표면의 경우, 높이와 각도 등을 검출하는데 이용되고 뉴트럴로 필터링된 주변 광섬유는 일반적으로 최고의 강도(비록 이것이 ND 필터의 특성에 따라 적어도 부분적으로 의존한다할 지라도)를 산출할 것이다. 도 13B에 도시된 특성을 갖는 필터에 의해 제공된 계단식 컷 오프 필터링의 결과로, 잔여의 강도는 도 14A에 도시된 바와 같이 값이 점차 감소할 것이다. 청색 표면의 경우, 강도는 도 14B에 도시된 바와 같이 값이 점차 감소할 것이다. 그러나, 표면과 무관하게, 필터로부터의 강도는 도시된 바와 같이 값이 점차 감소할 것이고, 여기서 최대 강도 값은 최하의 파장 컷 오프 값을 갖는 필터로부터의 출력이고(즉, 모든 가시 광이 최고 청색까지 통과시킨다), 최하 강도 값은 최고 파장 컷 오프를 갖는 필터의 출력이다(즉, 단지 적색 가시 광만을 통과시킨다). 앞의 설명에서 이해할 수 있는 바와 같이, 도 14A와 14B의 감소하는 강도 프로필에 맞지 않는 것으로 검출된 어떠한 색 데이터도 비정상적인 것으로 검출될 수 있고, 어떤 실시예에서, 그러한 상태의 검출은 데이터 거절, 에러 메시지 발생 또는 진단 루틴의 개시 등을 초래한다.
그러한 컷 오프 필터 배열이 본 발명에 따라 이용될 수 있는 방법에 대한 상세한 논의를 위해 도 1과 3 그리고 관련된 설명을 참조해야 한다.
도 15는 본 발명의 어떤 바람직한 실시예에서 이용될 수 있는 오디오 톤을 나타내 는 플로우챠트이다. (설명되는 바와 같은 톤, 경적, 음성 또는 그러한 종류의 것과 같은) 오디오 톤은 본 명세서에서 설명되는 유형의 색 측정 시스템을 적절히 이용할 때 조작자를 안내하는데 특별히 편리하고 유익한 수단을 나타낸다.
조작자는 단계(150)에서 (도 1의 스위치(17)와 같은) 스위치의 활성화에 의해 색/광학 측정을 개시할 수 있다. 그 후, 시스템이 준비가 될 경우(셋업, 초기화, 측정 등), 더 낮은 탐침 톤이 단계(152)에서 (가령, 도 1의 스피커(16)를 통해서)방사된다. 시스템은 단계(154)에서 피크 강도 P1을 검출하도록 시도한다. 피크가 검출될 경우, 단계(156)에서, 측정된 피크 P1이 응용할 수 있는 판정 기준에 부합하는가의 여부를 결정한다(도 5A, 5B, 6과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이). 측정된 피크 P1이 받아들여질 경우, 제 1 피크 허용 톤이 단계(160)에서 발생된다. 측정된 피크P1이 받아들여지지 않을 경우, 실패 톤이 단계(158)에서 발생되고, 시스템은 조작자가 또다른 색/광학 측정을 개시하기를 대기할 수 있다. 제 1 피크가 받아들진 것으로 간주하면, 시스템은 단계(162)에서 피크 강도 P2를 검출하고자 시도한다. 제 2 피크가 검출될 경우, 단계(164)에서, 측정된 피크 P2가 응용할 수 있는 기준에 부합하는가의 여부를 결정한다. 측정된 피크 P2가 받아들여질 경우, 프로세스는 색 추정 단계(166)로 진행한다(다른 실시예에서, 제2 피크 허용 톤은 단계(166)에서 발생된다). 측정된 피크 P2가 받아들여지지 않을 경우, 실패 톤이 단계(156)에서 발생되고, 시스템은 조작자가 또다른 색/광학 측정을 개시하기를 기다린다. 제2 피크가 받아들여진 것으로 간주하면, 색/광학 측정은 단계(166)에서 행해진다(예를 들면, 광 센서(8) 등으로부터 출력된 데이터를 처리하는 도 1의 마 이크로프로세서(10)처럼). 단계(168)에서, 색 추정이 응용할 수 있는 기준에 부합하는가의 여부가 결정된다. 색 추정이 받아들여질 경우, 성공 톤이 단계(170)에서 발생된다. 색 추정이 받아들여지지 않을 경우, 실패 톤이 단계(158)에서 발생되고, 시스템은 조작자가 더 이상의 색/광학 측정을 개시하기를 기다릴 수 있다.
시스템의 특정 동작 상태에 따라 조작자에게 표시된 독특한 오디오 톤으로, 조작자가 시스템을 사용하는 것이 상당히 용이해질 수 있다. 그러한 오디오 정보는 시스템이 원하는 방식으로 동작될 때 허용 톤이 긍정적이고 용기를 주는 피드백을 제공함에 따라 조작자의 만족과 기술 레벨을 증가시키는 경향이 있다.
본 발명에 따른 색/광학 측정 시스템과 방법은 본 명세서에서 이후에 좀더 상세히 설명되는 바와 같이 치의학계에서는 특히 유익하게 응용될 수 있다. 특히, 본 발명은 치아 보철 또는 구강 치아 색 충전재를 준비하기 위하여 또는, 의치를 선택하기 위하여 또는, 자기/합성 수지 인공 보철용으로 적절한 백악질 색을 결정하기 위하여, 치아의 색 및 다른 속성을 측정하는 그러한 시스템과 방법의 이용을 포함한다. 또한 본 발명은 환자 데이터베이스의 형태로 측정된 데이터를 저장하고 정리하기 위한 방법도 제공한다.
본 발명의 또다른 실시예는 도 16 내지 18을 참조하여 이제부터 설명될 것이다. 앞서 설명된 실시예는 일반적으로 측정될 물체/치아에 대한 탐침의 이동에 의존한다. 그러한 실시예가 (가령, 물체 및 탐침을 서로의 부근에 있도록 배치하고, 물체의 색/광학 특성을 검출하며, 더 많은 산업상 처리, 패키징 등을 위해 검출된 색/광학 특성을 기반으로 하여 소팅(sorting)처럼 물체를 지시하는 것과 같은) 가령, 로봇 공학, 산업 제어, 자동화된 제조 등과 같은 많은 응용에서 많은 효용을 제공하는 반면, 측정될 물체의 표면 근방에 실제로 고정하여 보유되고 배치된 탐침을 이용하여 측정이 이루어지는 것이 바람직할 수도 있다(그러한 실시예에서, 배치된 탐침은 어떤 다른 실시예의 경우에서처럼 핸드헬드 되지는 않을 수 있다).
도 16은 그러한 또다른 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예의 탐침은 수광기(312-320)에 연결된 다수의 주변 센서와 다수의 색 센서를 포함한다. 색 센서와 관련된 구성 요소 등은 앞서 설명된 실시예와 유사한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 광섬유 케이블 등은 수광기(312-320)에 의해 수신되는 광원(310)으로부터의 빛을 샤프 컷 오프 필터 또는 노치 필터에 연결할 수 있는데, 수신된 빛은 정확히 규정된 파장에 걸쳐서 측정된다(예를 들면, 도 1, 3, 11-14 및 관련 설명을 참조 바람). 물체의 색/광학 특성은 다수의 색 센서 측정치에 의거하여 결정되는데, 상기 색 센서는 삼자극 기구의 경우에 그러한 3 센서를 포함할 수 있고, 더 많은 전체 대역폭 시스템에 대해서는 8, 12, 15 또는 그 이상의 색 센서를 포함할 수 있다(정확한 수는 원하는 색 해상도에 의해 결정될 수 있다).
이 실시예의 경우, (예를 들면, 본 발명의 어떤 바람직한 실시예에서 사용된 3 주변 센서와 대조적으로) 비교적 더 많은 수의 주변 센서가 이용된다. 도 16에서 도시된 바와 같이, 주변 센서에 연결된 수광기(312-320)의 다수의 트라이애드(triads)가 사용되며, 여기서 각각의 트라이애드는 바람직한 기구에서 광원(310)으로부터 동일한 거리에 배치된 3개의 광섬유로 구성되며, 상기 광섬유는 바람직한 실시예에서 중심 광원 광섬유이다. 주변 수신기/센서의 트라이애드는 중 심 광원 광섬유 주변에 센서의 동심 링으로서 구성될 수 있다. 비록 다른 실시예에서 원가 고려뿐만 아니라, 원하는 동작 정확도와 원하는 동작 범위 그리고 그러한 종류의 것에 따라서 더 적거나 더 많은 수의 트라이애드 링이 사용될 수 있다할 지라도, 도 16에서는 그와 같은 10개의 트라이애드 링이 도시된다.
도 16에서 도시된 탐침은 높이(즉, 측정될 물체로부터의 거리)의 범위 내에서 동작할 수 있다. 앞선 실시예의 경우에서처럼, 그러한 높이 특성은 탐침의 기하학과 구성 재질에 의해 일차적으로 결정되고 주변 센서의 최소 링의 간격은 최소 높이를 결정하며, 주변 센서의 최대 링의 간격은 최대 높이를 결정하는 등이다. 따라서, 주변 센서 링의 수와 중심 광원 광섬유로부터의 링 거리의 범위를 변경시킴으로써 여러 높이 범위와 정확도 등을 갖는 탐침을 구성할 수 있다. 그러한 실시예는 유사한 유형의 재질 등을 측정할 때 특히 적합할 수 있음을 알아야 한다.
앞서 설명된 바와 같이, 다수의 수광기/주변 센서용 수광기 소자는 텍사스 인스트루먼트(Texas Instrument) TSL230 광-주파수 변환기와 같은 개별 소자일 수 있거나 CCD 카메라에서 발견될 수 있는 것과 같이 직사각형의 어레이 소자 또는 그러한 종류의 것으로 구성될 수 있다. 다른 광대역형의 광 측정 소자가 다른 실시예에서 사용된다. 그러한 실시예에서 사용된 더 큰 수의 주변 센서(가령, 도 16의 실시예의 경우 30)가 주어질 경우, CCD 카메라형 감지 소자와 같은 어레이가 바람직할 수 있다. 주변 센서에 의해 측정된 빛의 절대 강도 레벨이 본 발명의 그러한 실시예에 대해 임계치가 아니고, 그러한 실시예에서 주변 광 센서의 트라이애드 사이의 차가 광 측정치를 얻기 위하여 불리하게 사용됨을 알아야 한다.
측정될 물체의 표면 근방에 탐침을 보유하고 배치함으로서 그러한 탐침을 이용하여 광 측정이 이루어질 수 있다(즉, 특정 탐침의 받아들일 수 있는 높이의 범위 내에서). 광원(310)에 빛을 제공하는 광원이 턴온되고, (주변 센서에 연결된) 수광기(312-320)에 의해 수신된 반사광이 측정된다. 트라이애드 센서의 링의 광 강도가 비교된다. 일반적으로, 탐침이 표면에 대해 수직일 경우와 표면이 평평할 경우, 각각의 트라이애드의 3 센서의 광 강도는 대략 동일해야할 것이다. 탐침이 표면에 대해 수직이 아닐 경우 또는 표면이 평평하지 않을 경우, 트라이애드 내의 3 센서의 광 강도는 동일하지 않을 것이다. 따라서, 탐침이 측정될 표면 등에 대해 수직인가를 결정할 수 있다. 또한, 주변 센서의 트라이애드의 측정치에서의 변화를 이용하여 색 센서의 광 강도 측정치를 수학적으로 조정함으로써 수직이 아닌 표면에 대해 보상할 수 있다.
센서의 트라이애드를 형성하는 3개의 센서가 중심 광원(310)으로부터 상이한 거리(반경)에 있기 때문에, 수광기(312-320)와 주변 센서에 의해 측정된 광 강도는 변할 것이다. 센서의 트라이애드가 주어지면, 탐침이 표면에 더 가깝게 이동될수록 수신된 광 강도는 최대로 증가할 것이고, 그런 다음 탐침이 표면으로 더 가깝게 이동될 때 급격히 감소할 것이다. 앞서 설명된 실시예의 경우에서처럼, 탐침이 피킹 높이보다 적게 이동됨에 따라 강도는 급격히 감소하고, 불투명한 물체의 경우 0으로 또는 거의 0으로 급속히 감소한다. 피킹 높이의 값은 광원(310)으로부터의 특정 수광기의 거리에 주로 의존한다. 따라서, 센서의 트라이애드는 상이한 피킹 높이에서 피크일 것이다. 센서의 트라이애드에 의해 수신된 광 값의 변화를 분석함으로써, 탐침의 높이는 결정될 수 있다. 또다시, 이는 유사한 유형의 재질을 측정할 때 특히 사실이다. 앞서 언급한 바와 같이, 이전에 저장된 데이터와의 비교는 그러한 결정이나 평가 등을 하는데 사용될 수 있다.
시스템은 초기에 뉴트럴 배경(예를 들면, 회색 배경)에 대해 측정되며, 측정치는 불활성 메모리에 저장된다(예를 들면, 도 1의 프로세서(10)를 참조 바람). 주어진 어떠한 색 또는 강도에 대해서도, 수광기/주변 센서에 대한 강도는 (중심 광원 광섬유로부터의 거리와는 무관하게) 일반적으로 동일하게 변해야 한다. 따라서, 백색 표면은 주변 센서에 대해 최고 강도를 발생해야 하고, 흑색 표면은 최저 강도를 발생할 것이다. 표면의 색이 주변 센서의 측정된 광 강도에 영향을 미친다할 지라도 실제로 동일하게 영향을 미쳐야 할 것이다. 그러나, 물체의 표면으로부터의 탐침의 높이는 센서의 트라이애드에 상이하게 영향을 미칠 것이다. 탐침의 최소 높이 범위에서, 가장 작은 링에서의 센서의 트라이애드(광원 광섬유에 가장 가까운 링)는 그들의 최대치나 그 근방에 있을 것이다. 트라이애드의 나머지 링은 그들의 최대값보다 더 낮은 강도에서 빛을 측정할 것이다. 탐침이 최저 높이로부터 상승되고/배치되기 때문에 센서의 가장 작은 링의 강도는 감소할 것이고, 센서의 다음 링의 강도는 최대값으로 증가한 다음에, 탐침이 더 상승되고/배치될 때 강도가 감소할 것이다. 제 3 링에 대해서와 유사하게, 제 4 링 등도 그러하다. 따라서, 트라이애드의 링에 의해 측정된 강도의 패턴은 높이에 의존할 것이다. 몇몇 실시예에서, 이 패턴의 특성은 뉴트럴색 표면을 이용한 설치물에서 상기 패턴의 특성을 측정함으로써 측정될 것이고 탐침용 불휘발성 RAM 탐색표(또는 그러한 종류의 것)에 저장될 수 있다. 또다시, 빛의 실제 강도는 그러한 실시예에서 중요하지는 않지만, 주변 센서의 한 링에서부터 다른 링까지의 변동의 정도는 중요하다.
측정될 표면으로부터의 탐침의 높이의 측정치를 결정하기 위하여, (수광기(312-320)에 연결된) 주변 센서의 강도가 측정된다. 주변 센서의 내부 링으로부터 다음 링까지 등의 광 강도의 변동이 분석되어, 탐침의 높이를 결정하기 위해 탐색표에서의 값과 비교된다. 표면에 대한 탐침의 결정된 높이는 일반적으로 높이와 무관한 반사율 기록을 얻기 위하여 색 센서에 의해 측정된 광 강도에 대해 보상하도록 시스템 프로세서에 의해 사용될 수 있다. 앞서 설명된 실시예의 경우에서처럼, 반사율 측정치는 측정될 물체 등의 광학 특성을 결정하는데 사용될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같은 오디오 톤은 그러한 실시예가 핸드헬드 구성에서 사용될 때 유리하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 가변 펄스, 주파수 및 강도의 오디오 톤은 기구가 색 측정을 위해 받아들일 수 있는 범위 내에 배치될 때, 유효 또는 무효 색 측정치가 취해졌을 때 등 기구의 동작 상태를 표시하도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 앞서 설명된 바와 같이 오디오 톤은 그러한 또다른 실시예와 함께 유익하게 사용하도록 개조될 수 있다.
도 17은 본 발명의 또다른 그러한 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예의 바람직한 기구는 (바람직한 기구에서 3 주변 수광기 광섬유로 구성되는) 다수의 수광기(322)로 둘러싸인 (바람직한 기구에서 중심 광원 광섬유인) 중심 광원(310)으로 구성된다. 앞서 설명된 실시예의 경우에서처럼, 3개의 주변 수광기 광섬유는 광 강도 수신기/센서로 통과하는 추가의 광섬유와 각각 겹쳐 이어질 수 있으며, 텍사스 인스 트루먼츠 TSL230 으로 구현될 수 있다. 각각의 주변 수광기의 한 광섬유는 하나의 센서에 연결되어, 가령, ND 필터를 경유해서 전 대역폭(또는 실제로 동일한 대역폭에 걸쳐서)을 측정하고, 주변 수광기의 다른 광섬유는 센서에 연결되어, 빛의 분명한 주파수 범위에 걸쳐서 광 강도를 측정하도록 샤프 컷 오프 또는 노치 필터를 통과한다(또다시, 앞서 설명된 실시예의 경우에서처럼). 따라서, 앞서 설명된 실시예의 경우에서처럼 색 광 센서와 뉴트럴 "주변" 센서가 있다. 색 센서는 물체의 색 또는 다른 광학 특성을 결정하는데 이용되며, 주변 센서는 탐침이 표면에 대해 수직인가의 여부를 결정하기 위하여 이용되고 및 어떤 각도 범위 내에서 수직이 아닌 각도를 보상하는데 이용된다.
도 17의 실시예에서, 주변 센서 광섬유의 각도는 중심 광원 광섬유에 대해 기계적으로 변경된다. 중심 광원 광섬유에 대한 주변 수신기/센서의 각도가 측정되고 본 명세서에서 이후에 설명된 바와 같이 이용된다. 광원에 대한 주변 수광기의 원하는 제어 이동이 얻어지는 한, 메커니즘의 세부 사항이 임계치가 아닌 예시적인 기계적 메커니즘이 도 18를 참조하여 설명된다.
탐침은 (특정 구성과 구조 등에 의해 결정된) 기구의 유용한 범위 내에 보유되며, 색 측정이 개시된다. 중심 광원에 대한 주변 수신기/센서의 각도는 평행에서부터 중심 광원 광섬유 방향으로 가리키는 쪽으로 변한다. 각도가 변경되는 동안, 주변 센서(예를 들면, 뉴트럴 센서)와 색 센서에 대한 광 센서의 강도가 측정되고, 광 측정 시간에 센서의 각도와 함께 세이브된다. 광 강도는 각도의 범위에서 측정된다. 각도가 증가함에 따라, 광 강도는 최대값으로 증가할 것이고 각도가 더 증가함 에 따라 감소할 것이다. 광 값이 최대인 각도는 표면으로부터 탐침의 높이를 결정하는데 이용된다. 본 명세서에서 제공된 기술을 기반으로 하여 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 바와 같이, 적절한 교정 데이터, 간단한 기하학 또는 기타의 수학 등을 이용하여, 각도의 변동 동안 측정된 데이터를 기반으로 하여 높이를 측정하는데 단순한 기하학이 이용될 수 있다. 높이 측정은 그 다음에 색/광학 측정치의 강도에 대해 보상하는데 이용될 수 있고 및 색 값 등을 표준화하는데 이용될 수 있다.
도 18은 주변 센서의 각도를 조정하고 측정하기 위한 기계적 배열에 대한 예시적 실시예를 도시한다. 각각의 주변 수신기/센서(322)는 탐침 프레임(328) 상에서 추축 아암(pivot arm)(326)과 함께 설치된다. 추축 아암(326)은 캠 메커니즘(cam mechanism)을 형성하기 위한 방식으로 중심 링(332)과 맞물린다. 중심 링(332)은 캠 메커니즘을 형성하기 위하여 추축 아암(326)의 일부를 보유하는 홈을 포함한다. 중심 링(332)은 선형 작동기(324)와 가느다란 축(threaded spindle)(330)을 통해 탐침 프레임(328)에 대해 수직으로 이동될 수 있다. 선형 작동기(324)에 대한 중심 링(332)의 위치는 광원(310)에 대한 주변 수신기/센서(322)의 각도를 결정한다. 선형 작동기(324)의 위치에 따른 그러한 각도 위치 데이터는 미리 측정되어 불휘발성 메모리에 저장될 수 있으며, 차후에 색/광학 특성 측정 데이터를 산출하는데 이용될 수 있다.
이제까지의 설명을 배경기술로 하여, 표면의 광택 정도를 측정하기 위해 다양한 구경(口徑)의 수신기를 사용한 여러 가지 바람직한 실시예가 도 20A 내지 22B를 참고 하여 추가적으로 설명될 것이다. 상술한 여러 가지 전자 기기 및 분광 광도계/반사율계는 그러한 바람직한 실시예에 적합할 것이다.
도 20A를 참고하여, 다양한 구경의 수신기를 사용한 탐침기가 다음에서 설명될 것이다. 도 20A에서, 소스 A(452)는 작은 NA, 예를 들면 0.25의 NA를 가진 소스 광섬유를 나타내고, 수신기 B(454)는 좀 더 넓은 NA, 예를 들면 0.5의 NA를 가진 수신기 광섬유를 나타내고, 수신기 C(456)는 소스 A와 동일한 NA를 갖되 코아 직경이 작은 수신기 광섬유를 나타내고, 수신기 D(458)는 좀 더 넓은 NA, 예를 들어 NA가 0.5인 수신기 광섬유를 나타낸다.
수신기 B(454) 중 하나 또는 그 이상은 분광계로 통한다.(도 1, 3, 11, 12를 참조하라. 그러한 바람직한 실시예에 적합하게 구성되어 있다.) 수신기 B(454)는 반사된 빛의 스펙트럼을 측정하는데 사용된다. 수신기 C(456)와 D(458)는 광대역(파장) 광수신기로 통하고 수신기 B에 의해 행해진 측정을 수정하는데 사용된다. 수신기 C(456)와 D(458)는
탐침이 표면에 직각이 되도록 수정하는데 사용되고 직각이 되는지 아닌지를 검출하는데 사용되며 스펙큘러(specular) 대 디퓨즈(diffuse) 반사 (스펙큘러 반사의 계수 등)의 정도를 측정/평가하는데 사용되고 재료/물체의 반투명성을 측정하는데 사용된다.
도 20B는 도 20A의 실시예에서 진보된 것을 나타내는 도면인데, 수신기 B(454)는 패킹되고(packed) 가느다란(fine) 광섬유(454A)가 원통형으로 배치된 것에 의해 교체되며, 이 광섬유(454A)는 일반적으로 광원(452)을 둘러싸고 있다. 수신기 B(454A)가 원통형으로 배치되도록 하는 섬유조직은 더 작은 그룹의 섬유조직으로 나뉘어지고 도 1에 도시된 광센서(8)로 인도된다. 섬유조직의 그룹 수는 광센서의 수에 의해 결정된다. 또는 수신기 섬유조직 B(454A)의 전체 묶음은 종래 디자인의 회절격자 분광계와 같은 분광계로 인도된다. 앞서 설명된 바와 같이, 수신기 C(456)과 D(458)가 그 주변에 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 수신기 C와 D는 빽빽하게 패킹된 가느다란 광섬유 묶음으로 구성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 그것은 하나의 광섬유로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 반투명성 평가는 이미 설명했었다. 그러나 바람직한 실시예에 따라서, 재료/물체의 표면으로부터 반사된 빛(즉, 피킹 강도)과 연관된 스펙트럼 및 빛이 재료/물체의 표면과 접촉되어 있을 때 그 빛의 스펙트럼이 모두 측정/평가될 수 있다. 통상 두 스펙트럼은 진폭이 다를 것이고(일반적으로 강도나 휘도는 표면에 접촉할 때보다 표면 위가 더 높을 것이다.) 어떤 재료의 스펙트럼은 색차 또한 다를 수 있다(즉, 스펙트럼의 구조).
그러한 실시예에 따른 탐침이 피킹 강도를 측정할 때, 일반적으로 표면으로부터 반사된 빛과 표면을 관통하는 빛 모두 측정하고, 재료 내에 흩어진 용적(bulk)을 구하고 재료로부터 재출현한다(즉, 반투명성의 결과). 탐침이 표면에 접촉했을 때(즉, 임계 높이보다 작게), 표면으로부터 반사되는 빛은 수신기 광섬유에 의해 검출될 수 없으므로, 수신기에 의해 검출되는 빛은 재료의 반투명성의 결과이고 그것의 스펙트럼은 재료의 용적 내에 흩어진 결과이다. 일반적으로 "반사된 스펙트럼"과 "벌크 스펙트럼"은 재료마다 다를 수 있고, 그러한 반사된 스펙트럼과 벌크 스펙트 럼에 대한 평가는 재료, 표면, 물체, 치아 등을 측정하고, 평가하고, 특성화하는데 추가적인 변수를 제공하고, 새로운 메카니즘을 제공하여 재료의 반투명성과 기타의 유형을 구별한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 광택 정도에 대해 평가하거나 측정할 수 있다. 그것에 대한 이해를 돕기 위해 도 21 내지 22B를 참조하라.
도 21을 참고하면, 두 개의 광섬유, 소스광섬유(460) 및 수신기 광섬유(462)가 도시된 바와 같이 스펙큘러 표면과 수직하게 배열된다. 순수하게 스펙큘러 표면으로부터 반사된 빛은 콘 형태로 반사될 것이다. 수신기 광섬유의 NA가 소스광섬유의 NA 보다 크거나 같은 한, 수신기 광섬유에 부딪히는 표면으로부터 반사된 모든 빛은 수신기 광섬유가 허용하는 콘 내에 있을 것이고 그 범위 안에서 검출될 것이다. 일반적으로 수신기 광섬유의 NA가 소스광섬유의 NA 보다 크거나 같은 한, 상기 수신기 광섬유의 NA는 문제가 되지 않는다. 광섬유 쌍이 표면으로부터 멀리 있을 때, 수신기 광섬유(462)는 전체적으로 빛을 받게된다. 마침내, 광섬유 쌍이 표면(464)에 접근할 때, 수신기 광섬유(462)는 부분적으로만 빛을 받게된다. 마침내, 임계높이 hC 보다 낮거나 동일한 높이에 있을 때 수신기 광섬유(462)는 빛을 받지 않게 될 것이다. 일반적으로, 순수하게 스펙큘러 표면에 대해서만 일 경우처럼, 임계높이는 수신기의 NA에 대한 함수가 아니라, 소스광섬유(460)의 NA에 대한 함수임에 주목해야 한다.
도 22A와 22B를 참고하면, 도 22A에 도시된 바와 같이 두 개의 광섬유(소스(460)와 수신기(462))가 디퓨즈 표면(464A)에 수직한다(도 22B는 스펙큘러/디퓨즈 표면(464B)와 교차영역(466B)이 혼재 해 있는 것을 나타내고 있다. 소스 광섬유(460)는 표면(464A) 위의 둥근영역(466A)을 빛을 조사하고, 빛은 표면(464A)으로부터 반사된다. 그러나 콘 형태로만 반사되는 스펙큘러 표면과는 달리, 이 빛은 모든 각도에서 반사될 것이다. 일반적으로, 수신기 광섬유가 허용되는 각도보다 작거나 같은 각도에서 표면에 부딪히는 빛을 전파시키고 검출할 수 있을 지라도, 수신기 광섬유는 항상 모든 높이에서 빛을 받게된다. 따라서 광섬유 쌍이 임계높이보다 낮게 있을 때, 수신기 광섬유(462)가 검출해 내는 빛은 없다. 높이가 임계높이보다 높을수록, 수신기 광섬유(462)는 도시된 바와 같이 소스 콘과 수신기 콘이 겹치는 영역으로부터 나오는 빛을 검출하기 시작한다. 비록 빛이 조사되는 다른 둥근 영역으로부터 수신기 광섬유(462)로 빛이 입사된다 하더라도 수신기 섬유조직의 허용각도 보다 더 크기 때문에 빛이 검출되지 않는 것이다.
수신된 강도가 수신기 광섬유의 NA의 함수가 아닌 스펙큘러 표면과는 달리, 디퓨즈 표면의 경우에는 수신기 광섬유(462)의 NA가 증가할수록, 수신기 광섬유(462)에 의해 검출되는 강도가 증가할 것이다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에서 처럼, NA가 다른 두수 개의 수신기 광섬유로 구성된 탐침기의 경우, 표면이 매우 광택있는 것이라면 두 개의 수신기 모두(도 20A의 수신기(456, 458)를 참고하라)동일한 빛 강도를 측정할 것이다. 그러나 표면이 점점 더 확산될수록 수신기 D(458)는 수신기 C(456) 보다 더 큰 강도를 가질 것이다. 수신기 C/D로부터의 두 강도 비는 재료의 스펙큘러 반사 정도에 따라 측정되거나 그것과 상관이 있으며, 표면의 "광택정도"를 측량하는데 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있다. 추가로, (소스광섬유 A(452)와 동일한 NA를 갖는) 수신기 C(456)가 스펙큘러 반사된 성분을 측정하는 것이 일반적이라는 사실에 주목해야 한다. 한편, 수신기 D(458)는 디퓨즈 성분과 스펙큘러 성분을 모두 측정하는 것이 일반적이다. 당업자에 의해 인정되는 바와 같이, 다른 수신기를 사용하고 NA를 변화시키는 그러한 탐침 및 방법은 본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 추가의 광학 특성을 결정하기도 하고 그렇지 않기도 하면서 유용하게 사용되어 치아나 기타의 물체와 같은 재료를 측량한다.
도 23A를 참고하여, 또다른 바람직한 실시예가 다음에서 설명될 것이다. 도 23A의 실시예는 매우 좁은 NA와 평행하지 않는 광섬유 수신기(472)와 NA가 매우 좁은 소스 광섬유(470)를 사용하거나 다른 광학적 구성요소를 사용하여 평행하거나 거의 평행한 소스 및 수신기 요소를 만들어 낸다. 도시된 바와 같이 중앙의 소스 광섬유(470)는 NA가 좁은 광섬유이고 수신기 광섬유(472) 역시 좁은 광섬유이다. (그러한 실시예에서는 그와 같은 두 개의 수신기가 사용되는 것이 바람직하다.) 다른 수신기 광섬유는 NA가 넓은 광섬유이다(즉, 도 20A의 수신기(458)와 같은 수신기). 도시된 바와 같이, 그러한 실시예의 수신기 광섬유(472)가 소스 광섬유(470)와 연관된 각도에 있고 선택된 수신기 광섬유의 NA를 갖고 있어서 탐침기로서 수신된 강도 최고점이 표면으로 낮아지게 될 때, 수신기 광섬유의 허용 콘은 소스 광섬유에 의해 빛이 비추어지는 둥근 영역 전체, 또는 소스에 의해 빛이 비추어지는 영역의 실질적인 부분과 교차한다. 따라서 수신기는 소스 광섬유에 의해 조명되는 동일한 중앙 부위를 측정한다.
그러한 실시예의 특별한 점은 스펙큘러가 차단된 탐침/측정 기술이 제공될 수 있다 는 것이다. 일반적으로 스펙트럼으로 반사된 빛은 수신기 광섬유에 입사되지 않으므로 탐침은 디퓨즈 광에 대해서만 민감하다. 그러한 실시예는 반사된 빛을 (앞서 설명한 것과 같은) 다중-대역 분광계나 대역이 좀 더 넓은 센서로 연결하는데 유용하다. 추가로, 그러한 실시예는 스펙큘러를 포함하는 센서와 스펙큘러를 차단하는 센서 모두를 사용하는 탐침/측정 기술의 일부로서 유용하다. 그러한 배열을 사용하는 것이 도 23B에 나타나 있다. 도 23B에서, 구성요소(470)은 소스 광섬유로 구성될수 있고, 또는 도 20A나 20B에서 단면으로 나타낸 요소의 전부 또는 일부로 구성될 수 있다. 또다른 방법으로, 평행하지 않은 수신기 광섬유(472)가 길이 방향으로 평행할 수도 있지만 스펙트럼으로 반사된 빛의 전부 또는 실질적 부분 또는 중요한 부분을 차단하기 위해 그 끝에는 기계적이거나 마모되거나 마감되거나 굴곡있는 표면을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 수신기 광섬유(472)는 스펙큘러하게 반사된 빛을 차단하는 광학적 구성요소를 포함하기도 한다. 본 발명의 실시예의 또다른 양상은 그것들이 하나의 카메라에 더 빽빽하게 집적된다는 것이다. 도 24 내지 26을 참고하여, 그러한 실시예를 여러 가지 설명할 것이다. 그러한 실시예에서, 앞서 설명한 광학적 특성 측정 장치가 공동 샤시(480), 공동 코드 또는 케이블(482), 공동 탐침(484)을 포함한 하나의 카메라에 좀 더 근접하여 집적되어 있다.
그와 같은 또다른 바람직한 실시예에서, 도 25에 도시된 바와 같이, 카메라 눈(486)이 탐침기(484)의 끝에 근접해 있는 분광계 눈(488)과 가깝게 위치하고 있다. 예를 들면, 도 1-3, 9-10B, 11-12, 16-17, 20A, 20B, 23A, 23B에 도시된 것과 같이, 분광계 눈(488)은 색 및 다른 광학적 특성을 측정하는 실시예의 구성요소들 을 결합시킨다. 이러한 실시예는 본 명세서의 다른 부분에서 설명될 것이다. 또다른 실시예에서, 카메라 눈과 램프/광 소스(490)은 탐침(484) 끝 가까이에 위치하며, 광 소스(490) 주위에는 다수개의 광 수신기(492)가 위치한다. 카메라 눈과 램프/광 소스(490)는 빛을 조사하고 본 명세서 다른 부분에서 설명되는 기술에 따라 색/광학적 특성을 찾기 위한 광 소스와 카메라 센싱 요소를 위한 눈을 제공한다. 다른 실시예에서, (다중 링/그룹 등을 포함하여 앞서 열거된 실시예에서 처럼) 본 명세서의 다른 부분에서 설명되는 것과 같은 광 수신기가 아날로그 방식으로 사용된다 하더라도, 광 수신기(492)는 하나의 링으로 나타나 있음에 주목해야 한다. 일반적으로 그러한 카메라의 원리는 보어스코프나 내시경 분야에서 알려져 있다.
그러한 실시예와 관련하여, 상기 카메라 둘 다를 사용하고 치아의 광학 특성을 측량하기 위해 하나의 장치가 사용될 수 있다. 환자들의 치아에 대한 전체적??니 상태, 그 외의 치아 건강을 보기위해, 또는 치아 및 크기와 에스테틱과 같은 치아 구조에 대한 어떤 특성을 측정하기 위해 또는 앞서 설명된 색상의 상태를 위해 카메라가 사용될 수 있다. 광학 특성을 측정하는 장치가 앞서 설명된 바와 같은 치아의 광학 특성을 측정할 수 있다. 도 25와 26에 도시된 바와 같이, 어떤 실시예에서는 보호용 쉴드가 종래의 방식으로 사용하기 위한 카메라 위에 배치되며, 보호용 쉴드가 제거되고 오염을 제어하기 위해 특수화된 팁이 분광계 눈(488)으로 또는 카메라 눈, 램프/광 소스(490), 광 수신기(492) 위에 삽입됨으로써,(그러한 팁은 도 23A-23C와 연관지어 설명되는 것이다.) 광학 특성을 용이하게 측정하고 측량할 수 있다. 다른 실시예에서, 카메라 부분과 분광계 부분을 모두 덮는 공동의 보호용 쉴드 가 사용된다.
반투명성과 광택을 측정하고 평가할 수 있는 상기의 실시예를 바탕으로 하여, 본 발명의 다른 양상이 설명될 것이다. 앞서 설명된 바와 같이, 빛이 물체를 비출 때, 그 빛은 표면으로부터 반사되거나 재료의 용적에 의해 흡수된다. 또는 물체를 통과하고 표면으로부터 방사되거나 재료를 완전히 통과한다 (즉, 반투명성의 결과). 표면으로부터 반사된 빛은 스펙큘러하게 반사되거나(즉, 반사각이 입사각과 같다), 디퓨즈하게 반사된다(즉, 빛이 어떤 각도에서 반사된다). 빛이 스펙큘러 표면으로부터 반사될 때, 반사된 빛은 한 곳으로 집중되는 경향이 있다. 빛이 디퓨즈 표면으로부터 반사될 때는 (표면이 지구라고 가정하면) 완전한 고체 반구 위에 분산된다(도 21-22B를 참고하라).
따라서, 그러한 실시예의 수신기가 디퓨즈하게 반사된 빛만을 측정한다면, 광 스펙트럼(집적된 스펙트럼이나 그레이 스케일)은 스펙큐러하게 반사된 빛과 디퓨즈하게 반사된 빛 모두 측정하는 장치보다 작다. 스펙큐러하게 반사된 빛과 디퓨즈하게 반사된 빛 모두 측정하는 장치는 "스펙큘러를 포함하는" 장치로 언급될 수 있으며, 디퓨즈 성분만을 측정하는 장치는 "스펙큘러를 차단하는" 장치로 언급될 수 있다.
앞서 설명된 실시예에서 처럼, 광택 정도 및 스펙큘러하게 반사된 빛과 디퓨즈하게 반사된 빛의 비를 구별짓고 측량할 수 있는 장치가 본 발명에 따라 사용되어 측정된 색 스펙트럼을 순수하게 디퓨즈한 표면이나 람베르트한(Lambertian) 표면과 같이, 동일 색상의 표준화된 표면의 것으로 정정하고 표준화할 수 있다. 동업자가에게 분명한 것인 바와 같이, 이것은 예를 들어 광택 측정을 이용하여 색 스펙트럼의 값이나 휘도(스펙트럼의 전체적인 강도)를 완전히 디퓨즈한 재료의 것으로 감소시킬 수 있다.
한편 반투명한 재료는 재료의 표면으로부터 반사된 빛의 색 스펙트럼의 강도가 낮은 경향이 있다. 따라서, 반투명한 재료의 색을 측정할 때, 측정된 색은 유사한 색의 불투명한 재료보다 더 어둡게 나타난다. 앞서 설명된 것과 같이 행해진 반투명성 측정과 함께, 그러한 반투명성 측정은 측정된 색 스펙트럼을 유사한 색상의 불투명한 재료의 그것으로 조정하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 측정된 색 스펙트럼은 광택 및 반투명성 데이터를 바탕으로 하여 조정되거나 정정되거나 표준화될 수 있다. 예를 들면, 결과로 나온 데이터는 본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 것처럼 인공보철을 준비하거나 다르게 상업적으로 활용하기 위해 사용된다.
인공 보청을 준비하는 치과 실험실로 광학적 특성을 내보내는 것과 관련된 본 발명의 또다른 양상이 다음에서 설명될 것이다. 색을 측량하기 위한 방법은 CIE랩(CIELab) 표시, 쉐이드 탭 값(shade tap value) 등을 포함하여 여러 가지가 있다. 보통, 치아의 색은 쉐이드 탭 값의 형태로 실습 치과의사에 의해 보고된다. 쉐이드 탭이나 그것의 값에 대한 명칭은 특별히 표준화된 쉐이드 가이드에 부여된 임의의 숫자이다. 일반적으로 치과의사는 쉐이드 탭 공급자로부터 쉐이드 탭을 얻는다. 랩(lab)에서는 자기를 처리하는데 쉐이드 탭 값을 사용하여 치과용 보철의 최종 색을 얻는다.
그러나 불행히도 쉐이드 탭의 색에 변화가 있고, 치과용 보철 세라믹이나 기타의 재료의 묶음들 색에 변화가 있다. 따라서, 세라믹/재료를 처리하는데 변화가 있게 되고 최종 치아 색이 이웃하는 치아와 일치하지 않는 보철을 얻게 된다.
본 발명에 따르면, 그러한 문제가 다음과 같이 제기된다. 치과 랩은 새로운 세라믹 재료 한 묶음을 받아 원하는 색상, 반투명성 및 광택 범위를 만족하는 시험용 재료 한 묶음을 제공한다. 그러면 시험용 재료에 부여되는 값으로 그 시험용 재료가 측정된다. 그 값과 연관된 색상, 반투명성, 광택 및 다른 광학적 특성이 구해져서 랩이 서비스하는 치과용 장치에 저장된다(모뎀 다운로드 등에 의해). 그런 다음 치과의사가 환자의 치아에 대한 광학적 특성을 측정할 때, 광학적 특성을 위한 출력 값은 보철을 준비하기 위해 랩에서 사용하는 재료에 직접적으로 부합되는, 더 바람직하게는 그 재료와 상호관계가 있는 공식으로 랩에 보고된다. 그리고, 그러한 함수는 특별히 사용할 수 있는 장치를 주문제작하거나 제조하기 위해 "가상의 쉐이드 가이드"나 치아 데이터를 사용하게 만든다.
본 발명의 또다른 양상이 본 발명의 무선(cordless)의 실시예를 나타내는 도 27과 28을 참조하여 설명될 것이다. 무선 장치(500)는 색/광학 특성 데이터나 상태 또는 기타의 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이(502)가 장착된 하우징을 포함한다. 키패드(504)가 있어 다양한 명령과 정보를 입력한다. 무선 장치(500)에는 (앞서 설명된 바와 같이) 오디오 피드백을 위한 스피커(512), (이후에 설명될)인텔리젼트 차아징 스탠드(intelligent charging stand) 및 호스트 컴퓨터 등으로 무선상 데이터를 전송하기 위한 무선 적외선 직렬 송수신기, 배터리구역(516), (인텔리젼트 차아징 스탠드 및 호스트 컴퓨터와 종래의 직렬 통신을 하기 위한)직렬포트 소켓(518), 배터리 재충전 포트(520)과 함께, 측정 등을 초기화하는 제어스위치(510)가 제공된다. 무선 장치(500)는 탐침(506)을 포함하는데, 탐침(506)에는 (앞서 설명했듯이) 제거 가능한 팁(508)이 포함될 수 있다. 물론, 무선 장치(500)는 본명세서에서 앞서 설명한 여러 가지 실시예의 구성요소들을 포함할 수 있다.
바람직하게는 차아징 스탠드(526)가 장치(500)를 지지하기 위한 소켓/홀더(532)를 포함하고 있고, 유선 직렬포트(518)로 연결되는 소켓, 무선 IR 직렬 송수신기(530), (앞서 설명된 것과 같은) 호스트 컴퓨터에 연결하기 위한 (RS232 포트와 같은) 유선 직렬포트(524), 외부 전??원을 시스템에 제공하기 위한 전원 케이블(522), 배터리의 충전 상태 또는 기타의 상태 정보 등을 나타내는 램프(528)을 포함하고 있다.
시스템 배터리는 종래의 방식으로 차아징 스탠드(526)에서 충전될 수 있다. (램프(528)고?? 같은) 충전 지시기는 내부 배터리의 상태에 대한 지시를 제공하는데 사용된다. 치과의사는 장치(500)를 스탠드로부터 빼내어 광학적 측정을 한다. 치과의사는 디스플레이(5020)로부터 광학적 측정치를 읽어, 처방전을 손으로 쓰거나 다른 방법으로 작성한다. 또는, 색/광학적 특성 데이터가 무선 IR 송수신기(514)(또는 RF와 같은 다른 무선 시스템)에 의해 차아징 스탠드(526)의 송수신기(530)와 같은 무선 송수신기로 전송된다.그러면 색/광학적 특성 데이터를 바탕으로 하여 처방이 전자적으로 만들어진다. 전자적 처방은 직렬포트(524)로부터 치과 랩으로 통하는 컴퓨터나 모뎀, 또는 기타의 통신 채널로 보내진다.
도 29를 참고하여, 본 발명의 또다른 양상이 설명될 것이다.
알려진 바와 같이, 어떤 물체는 일반적으로 내부의 불투명한 막과 외부의 반투명한 막으로 구성되어 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 어떤 물체에 투사된 빛은 세 가지 방법으로 그 물체에 의해 영향을 받을 수 있다. 첫째, 빛은 물체의 외부표면으로부터 디퓨즈하게 또는 스펙큘러하게 반사될 수 있다. 둘째, 빛은 물체 구조물에 의해 내부적으로 산란될 수 있고 흡수될 수 있다. 셋째, 빛은 물체 구조물을 통과하여 산란될 수 있고 전송될 수 있으며, 물체 표면으로부터 재융합할 수 있다. 전통적으로, 불가는한 것은 아니지만, 물체 표면으로부터 반사되는 빛이 물체를 통과해서 내부적으로 산란되고 물체로부터 재방출된 빛에서 스펙큘러하게 반사되는지 디퓨즈하게 반사되는지 구별하기가 어려웠다. 그러나 본 발명에 따르면, 물체의 표면으로부터 반사된 빛과 물체로부터 내부적으로 산란되고 재방출된 빛 사이에 차이가 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 임계높이 hC는 광섬유 한 쌍이 표면이나 물체에 빛을 조사하고 표면이나 물체로부터 반사된 빛을 수신하는데 기여할 때 발생한다. 물체 표면으로부터의 탐침의 거리가 임계높이 hC 보다 더 클 때, 수신기 광섬유는 물체 표면으로부터 반사된 빛과 물체에 의해 내부적으로 산란되고 재방출되는 빛 모두 수신한다. 탐침의 거리가 임계높이 hC 보다 작으면, 물체 의 표면으로부터 반사되는 빛은 더 이상 수신된 광섬유에 의해 수신될 수 없다. 일반적으로, 수신기 광섬유에 의해 허용될 수 있는 빛만이 외부 막(540)을 관통한 빛이고 물체에 의해 재방출된다.
어떤 물체 내에서의 내부 빛 반사와 흡수의 대부분은 내부막(544)으로부터 외부막(540)을 분리시키는 접합부(542)에서 일어난다. 본 발명에 따르면, 접합부(542)의 색상과 같은 서브 표면 구조에 대한 평가나 예측을 용이하게 하기 위하여 앞서 얻어진 데이터와 비교를 하거나 또는 그러한 비교없이, 그러한 구조의 광학적 특성을 측량하기 위한 장치와 방법이 제공된다.
앞서 설명된 바와 같은 광섬유 탐침의 임계높이 hC는 섬유의 NA와 섬유 사이의 분리에 대한 함수이다. 따라서, 탐침의 임계높이 hC는 사용에 맞게 최적화될 수 있다. 또한, 탐침은 수신기 광섬유의 다중 링 및 다중 NA를 수신하는 광섬유로 구성되어 외부 막 두께의 평가 등을 용이하게 한다.
수신기 광섬유의 다중 링을 사용함으로써, 외부 막의 근사 두께에 대한 측정은 물체 표면 위에서의 최고 강도와 물체 표면에 접촉했을 때의 최고 강도를 비교하여 이루어진다. 다중 임계 높이를 갖는 탐침은 물체 표면에 접촉했을 때 다른 강도 레벨을 나타내므로 내부 산란 및 외부 두께의 정도 또는 접촉점에서의 물체의 형태 등을 나타낼 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 물체의 접합부(542)처럼, 서브표면 구조의 색상이나 다른 광학적 특성은 일반적으로 물체 표면의 광학적 특성과 독립적인 방식으로 평가되거나 측량될 수 있다. 그리고, 매우 비공격적으로, 및 외부막(540)의 두께를 평가하는 방식으로 평가되거나 측량될 수도 있다.
추가로, 그리고 본 명세서에서 설명된 본 발명의 여러 가지 개념과 기술의 광범위 한 용도와 다양성을 강조하기 위하여, 본 명세서에의 설명의 견지에서 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에서 바람직한 실시예에서 사용된 광섬유뿐만 아니라 다른 광 포커싱 및 수집 소자를 이용하여 물체/치아의 광 특성을 측정하기 위한 장치와 방법이 이용될 수 있음을 명백히 알 것이다. 예를 들면, 렌즈, 미러 또는 다른 광학 소자가 광원 소자 및 수광기 소자 모두를 구성하는데 이용될 수 있다. 특정 예로서, 플래시라이트 또는 공통적으로 이용할 수 있는 다른 광원이 광원 소자로서 이용될 수 있으며, 포토리시버(photoreceiver)와 공통인 망원경이 본 발명의 확대 실시예에서 수광기 소자로서 사용될 수 있다. 본 명세서에서 제공된 기술을 이용한 그러한 개선은 명백히 본 발명의 범위 내에 있다.
본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 바와 같이, 어떤 개선이 본 발명에 따라 이루어질 수 있다. 예를 들면, (다수의 광원 광섬유 등과 같이), 다른 광원 배열이 아닌 중심 광원 광섬유가 어떤 바람직한 실시예에서 사용된다. 또한, 탐색표가 본 발명의 여러 양상에 대해 이용될 수 있으나, 다항식형 계산이 유사하게 이용될 수 있다. 따라서, 비록 본 발명의 여러 바람직한 실시예가 설명을 위해 설명되었지만, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 청구 범위에서 설명된 바와 같이 본 발명의 범위와 정신에서 벗어나지 않고서 여러 가지 수정, 추가 및 교체가 가능함을 이해할 것이다. 또한 많은 실시예들은 원칙적으로 가시광 스펙트럼 내의 빛을 사용하는 한편, 본 발명은 그러한 가시광 스펙트럼의 전체 또는 부분으로 반드시 제한 받지는 않으며, 그러한 가시광 스펙트럼 내에 있지 않은 복사 에너지를 포함할 수 있다.
도 5A를 참고하면, 하나의 수신기 섬유에 의해 측정되는 강도는 소스광섬유와 수신기 광섬유 쌍이 물체와 접촉하는 쪽으로 움직여지고 물체로부터 멀어지는 쪽으로 움직여지는 것과 같은, 시간 함수로 표시된다. 그러나, 도 5A는 당업자에게 분명한 것이듯이, 수신기 섬유에 의해 검출되는 강도 역시 높이의 함수로서 측정되고 계획되는 것처럼, 시간 함수로써 강도를 나타낸 것이다. 표면에 수직이고( 또는 적어도 표면과 연관된 고정 각도에 있는) 소스 및 수신기 광섬유에 주어진 광섬유 쌍은 어떤 강도 대 높이 관계를 나타낼 것이다. 일반적으로 그 관계는 일관된 광택, 색상 및 반투명성을 가진 어떤 물체에 대해 일관성 있는 것이다. 어떤 소스 및 수신기 광섬유 쌍에 대한 수학적 강도 대 높이 관계는 룩업 테이블 값이나 다항식 또는 기타의 수학적 관계로써 계산되거나 측정되어 저장될 수 있다. 주목해야 할 중요한 사실은 측정될 물체의 광택, 반투명성 및 색상에 대한 함수인 강도 최고점이 있다는 것이다. 유사한 재료의 경우, 강도 대 높이 곡선의 모양이 색상에 대해 매우 독립적이다 할지라도, 어떤 주어진 높이에서의 강도 값은 색상에 종속되어 변한다. 따라서, 당업자에게는 분명한 것이듯, 본 발명은 강도 측정치로부터 높이를 결정하는 근접 센서로서도 기여할 수 있다. 그 장치는 최고 강도가 검출될 때까지 물체쪽으로 그것을 움직임으로써 검침된다. 장치가 물체 쪽으로 움직이는 동안, 빛 강도가 재빨리 측정되고 도 1에 나타난 RAM(10)과 같은 메모리에 저장된다. (섬유 쌍의 강도 대 높이 관계를 표준화하기 위해 사용되는) 측정된 최고 강도 값으로부터, 근접 센서가 검침될 수 있다. 그런 다음, 물체에 접촉하지 않고 물체 표면으로부터 광섬유 쌍의 높이를 측정하기 위해 본 발명이 사용될 수 있다.
본 발명은 넓은 범위의 산업적 활동에서 적용을 찾을 수 있다. 본 발명의 어떤 적용은 치아의 광학적 특성을 측정하고 환자의 데이터베이스의 일부로써 측정치를 사용하고 치과용 보철 준비를 위한 측정치를 사용하는 것을 포함하지만, 이러한 것에 한정되지는 않는다.
본 발명의 다른 적용은 피부 및 다른 조직의 색을 포함한 광학적 특성을 측량하고 환자의 데이터 베이스 레코드의 일부로써 측정치를 구하고 진단을 목적으로 한 시간 동안 얻어진 측정치를 사용할 때 피부학에서 사용한다.
본 발명의 또다른 적용은 준비과정에 의해 영향을 받는 어떤 음식의 색 및 광학적 특성이 공개된 발명으로 측정되고 모니터되며 그 음식이 어떤 허용 기준에 만족되는지 안되는지를 결정하는데 사용되는 음식준비 산업 및 허용되거나 거절될 때까지 음식이 추가로 처리과정을 거치게 되는 제어 및 피드백 과정의 일부로써 측정치가 사용되는 음식준비 산업에 있다. 이와 유사하게, 야채나 과일 등을 위한 자동화된 음식처리 과정에서, 측정이 행해지고 숙성과 같은 채소나 과일의 상태에 대해 평가나 예측이 이루어진다.
본 발명의 또다른 적용은 제어 과정의 일부로써 새롭게 페인트칠해진 물체의 색이나 광학적 특성을 측정하는 것이다. 예를 들면, 물체에 페인트를 칠한 다음, 적절한 양이나 종류의 페인트가 칠해졌는지를 결정하기 위해 그 물체를 측정하며, 원하는 표면 상태에 해당하는 측정치가 얻어질 때까지 페인트 칠을 반복한다.
본 발명의 또다른 적용은 얼마의 시간이 지난 후 새롭게 페인트 칠된 물체의 광학적 특성을 측정하여 페인트가 경화상태인지 말랐는지 식별하는 것이다. 이와 유사 하게, 추가의 광택 코팅, 표면조직인자 또는 형광인자 등이 좀 더 최적의 원하는 물체를 얻기 위해 추가되어야 하는지를 결정하기 위해 물체를 측정한다.
본 발명의 또다른 적용은 품목들이 유색 코팅되거나 색상, 광택, 반투명성을 갖거나 또는 물체를 구별짓는 광학적 특성들이 결합되어 있는 산업 및 기타의 제어시스템, 그리고 공개된 발명을 사용하여 광학적 특성이 측정되고 그 광학적 특성에 따라 측정치가 저장되는 산업 및 기타의 제어시스템에 있다. 일반적으로, 본 발명은 산업적 프로세스 흐름 중에 물체의 광학적 특성을 측정하는데 사용될 수 있다. 그런 다음, 산업적 프로세스 중에 물체의 움직임 방향을 분류하거나 범위를 정하거나 제어하기 위해 그 측정치와 앞서 저장된 데이터를 비교한다.
본 발명의 또다른 적용은 산업적 프로세스 중에 재고 조정이나 선별 조정 또는 다른 형태로 물체를 식별해 내는데 기여하는 물체 상의 유색 코딩되거나 유광택 코팅되거나 반투명한 꼬리표 또는 스티커를 붙이는 것이다.
본 발명의 또다른 적용은 재료에 새겨진 잉크나 홈의 색상 또는 광학적 특성을 측정하고 제어하는 프린팅 프로세스의 부분이다. 그러한 실시예에서는 본 명세서에 설명된 바와 같은 기구가 프린터나 프린팅 장비로 집적화되거나 별도의 기구로 사용될 수 있다.
본 발명의 또다른 적용은 사진 공정의 광학적 특성을 측정하고 모니터하고 제어하는 사진 공정의 일부이다. 그러한 실시예에서는 본 명세서에 설명된 바와 같은 기구가 카메라나 기타의 사진 장비로 집적화되거나 별도의 기구로 사용될 수 있다. 본 발명의 또다른 적용은 물체와 접촉하지 않고 물체 표면까지의 거리를 측정하는 것이다.
본 발명은 코팅이나 재료가 물체에 추가되거나 그 물체로부터 제거되는 산업적 프로세스 중에서 사용될 수 있다. 원하는 물체나 기타의 허용 기준이 만족될 때까지 물체를 재측정하고 프로세스를 반복하면서, 그 물체를 측정하고 코팅이나 재료를 추가하거나 제거한다. 그러한 과정에서, 앞서 저장된 데이터와 비교하여 원하는 물체가 얻어지거나 허용 기준이 만족되는지 등을 평가한다.
또다른 적용에 있어서, 본 발명은 적용된 페인트를 어떤 현존하는 페인트나 다른 기준에 매치시키면서, 전부 또는 일부가 프린트될 필요가 있는 아트워크, 자동차 또는 기타의 물체와 같은, 프린팅물이나 기타의 프린트된 물체를 원형 복구하는데 사용된다. 본 발명은 적용될 페인트가 현존하는 페인트에 매치되는지 등을 특징짓는데 사용될 수 있다. 그러한 과정 중에, 앞서 저장된 데이터와 비교하여 원하는 페인트가 얻어지는지 등을 평가한다.
일반적으로, 앞서 설명된 바와 같이 앞서 저장된 데이터와 비교하는 것을 포함하여, 측정치를 바탕으로 해서 그 물체나 재료의 상태 등을 평가하거나 예측하면서, 표면 및 부표면 광학 특성을 위해 물체나 재료를 측정하는 산업적 프로세스 중에 본 발명을 적용할 수 있다. 추가로, 그리고 본 명세서에 공개된 발명의 개념과 기술의 넓은 사용과 다양한 변화를 강조하기 위해, 그 장치나 방법론이 본 명세서의 바람직한 실시예에서 사용되는 광섬유에 추가하여, 다른 광학 초점 및 집합적 구성요소를 사용해서 물체의 광학 특성을 측정하는데 이용될 수 있다는 것은 본 명세서의 공개내용의 관점에서 볼 대, 당업자에게 분명한 사실이다. 에를 들면, 광원 요 소 및 광수신기 요소 둘 다 구성하는데 렌즈나 거울 또는 다른 광학적 요소도 사용된다. 발명의 실시예를 큰 규모로 본다면, 특별히 예를 들어, 회전 등이나 기타 일반적으로 사용할 수 있는 광원이 광원 요소로서 사용될 수 있고, 광수신기를 갖는 통상의 망원경이 수신기 요소로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 제공되는 기술을 사용한 그러한 진보는 본 발명의 범위 내에 있다는 것이 명백하다.
상술된 실시예, 특징, 적용 및 사용에 추가하여, 본 발명에 따른 또다른 실시예와 진보 사항이 다음에서 설명될 것이다. 이전에 설명했듯이, 다음의 설명은 특정 이론에 속박되지 않고 예를 들기 위헤 제공되는 설명이다.
예를 들면, 포토다이오드, 전하결합소자, 실리콘 광검출기, 광전배증관 등을 포함하여, 빛의 강도를 측정하고 측량하는데 다양한 소자가 사용된다. 어떤 적용에 있어서, 가시 대역 전체와 같이 넓은 대역의 광주파수에 대해서 빛의 강도를 측정하는 것이 바람직하다. 다른 적용에 있어서, 분광학 적용에서와 같이 좁은 대역에 대해 광 강도를 측정하는 것이 바람직하다. 또다른 적용에 있어서, 사진의 노출계에서처럼 높은 광 강도를 측정하는 것이 바람직하다. 또다른 적용에서는 단축된 분광계에서처럼 낮은 광 강도를 측정하는 것이 바람직하다. 보통, 낮은 광 강도를 측정할 때, 1초 또는 그 이상의 명령에 대해 긴 샘플링 주기가 요구된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 다중 광 입력을 재빨리 측정하는데 사용되는 방법 및 장치가 공개된다. 그러한 실시예는 가급적이면 텍사스 인스투루먼트사(Texas Instruments, Inc.))에서 제조된 TSL230과 같은 포토다이오드 어레이와 알테라 코퍼레이션(Altera Corporation) 또는 실린스사(Xilinx, Inc.)에서 제조된 게이트 어 레이를 사용한다. 어떤 적용에 있어서, 그러한 실시예는 넓은 대역의 가시광 및 적외선 광을 측정하는데 사용된다. 또다른 적용에 있어서, 그러한 실시예는 각 포토다이오드 어레이가 광센서 위에 위치한, 간섭 필터와 같은 노치 필터를 갖는 단축된 분광계로서 사용된다.
TSL230은 사각형의 10 X 10 어레이로 배열된 실리콘 포토다이오드 100개로 구성된다. 100개의 포토다이오드는 상기 어레이에 입사하는 빛의 강도에 비례하는 주파수를 갖는 출력 신호를 만들어내는 적분기로의 입력으로서 기여한다. TSL230은 감도와 스케일을 104의 네트 범위에 대해 100의 인수에 의해 변화시키는 스케일 입력 및 감도 입력을 갖는다. 출력 주파수는 최대 약 300㎑ (센서가 포화되어 있다)부터 서브 ㎐ 범위까지 변할 수 있다. 따라서, 센서의 감도 및 스케일을 변화시킴으로써 7가지 등급의 명령에 미치는 광 입력을 검출할 수 있고, 주어진 세팅에서 5가지 등급의 명령에 걸쳐있는 빛을 검출할 수 있다.
그러한 실시예를 위한 분광학 적용에 있어서, 각 센서가 간섭 필터와 같은 광 필터와 함께 장착된다. 관련 기술에서 알려진 바와 같이, 간섭 필터는 높은 대역외 거절(out-of-band rejection) 및 높은 대역 내 전송(in-band transmission)을 갖고있으며, 매우 좁은 대역 통과 특성을 갖는 간섭 필터가 구성된다. 예로써, 20㎚ 또는 그 이하의 대역 통과 범위를 갖는 간섭 필터가 구성될 수 있다. 본 발명의 어떤 양상에 따르면, TSL230(또는 그와 유사한) 센서와 간섭 필터를 갖는 단축형 분광계가 구성될 수 있는데 이것은 물체의 색상을 측정하는 것과 같은 반사력 또는 전송 분광사진에 적용하기 알맞다. 색상 결정에 적용하는데 있어, "라인(line)" 스펙트럼 을 검출할 필요는 없지만 높은 그레이 스케일 분해능(gray scale resolution)을 갖는 것 다시 말해, 광 강도를 1000 또는 그 이상 중에 한 부분으로 분해할 수 있는 것이 바람직하다.
재료와 물체의 광학 특성을 측정하기 위한 장치 및 방법은 이전에 설명했다. 그러한 장치는 하나의 탐침과 하나의 단축 분광계로 구성된다. 탐침은 (탐침이나 재료/물체 등의 움직임에 의해) 재료나 물체의 표면에 접촉하거나 가깝게 접촉하는 쪽으로 움직여지고, 탐침이 표면 쪽으로 움직여졌을 때, 탐침에 의해 수신된 빛의 스펙트럼이 분석되었다. 탐침이 정지해 있지 않았기 때문에, 많은 측정이 연속해서 행해지는데, 탐침이 비교적 물체에 근접해서 움직일 때 다이나믹하게 스펙트럼이 얻어지고 분석된다.
노치 또는 간섭 필터의 대역 폭을 좁힘으로써 나오는 한가지 어려움은 그러한 대역폭 좁힘이 각 센서에 입사되는 광 강도를 감소시킨다는 것이다. 따라서, 낮은 광 레벨을 측정하기 위해, 통상 샘플링 시간이 길 필요가 있다. TSL230 센서의 경우, 광 레벨이 감소함에 따라, 소자의 출력 주파수가 감소한다. 따라서, 노치 필터와 TSL230으로 구성된 단축 분광계로 초당 200 샘플링이 행해지기를 원한다면, TSL230 출력이 최소 200㎐의 속도로 발진할 수 있는 충분한 빛이 필요하다. 샌서의 최대 범위는 약 300㎑이기 때문에, 센서의 최대 다이나믹 범위는 (300㎑)/(200㎐) 또는 대략 1.5 X 103 으로 감소된다. 만약 광 입력이 낮다면, 다이나믹 범위는 더욱 감소된다.
도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단축 가시광 범위 분광계를 나타낸 것이다. 이 실시예는 TSL230 센서(616), 광원 또는 램프(604), 700㎚를 초과하는 파장으로 IR 광을 반사시키는 핫미러(도 30에서는 나타나 있지 않음), 물체(606)에 빛을 제공하는 하나 또는 그 이상의 (광로(608)에 의해 도시된)소스와 물체(606)으로부터 빛을 수신하는 하나 또는 그 이상의 (광로(618)에 의해 도시된)수신기로 구성되는 광섬유 케이블 어셈블리, 컴퓨터(600)으로 연결되고 버스(602)를 통해 센서(616)로부터 신호입력을 수신받으며 (알테라 코퍼레이션의 상표인 것으로 믿어지는) Altera FLEX 10K30TM 과 같은 게이트 어레이(602)를 사용한다. 하나의 바람직한 실시예에서, 15개까지 또는 그 이상의 TSL230 센서가 사용된다. TSL230 센서(616) 각각은 센서 위에 위치하는 간섭 필터(614)를 가지며, 각 필터는 가급적 20㎚의 아주 적은 대역폭(또는 특별한 적용에 알맞는 다른 대역폭)을 갖는다. 센서(616) 또한 IR 필터를 거친 후 광원(604)로부터 직접 적은 양의 조정된 빛(광로(610))을 수신한다. 센서(616)로의 광원 입력은 센서(616)를 바이어스하여 필터(614)로부터 센서(616)로 입력되는 빛이 없을 때 적어도 200㎐의 출력을 만들어낸다. 따라서 센서(616)는 항상 시스템의 샘플링 주파수보다 크거나 같은 출력신호 주파수를 만들어낸다. 입력 광감도가 적을 때, 주파수 변화가 적고, 광입력이 클 때, 주파수 변화가 클 것이다. 센서(616)의 스케일과 감도가 (컴퓨터(600)의 제어하에서, 제어버스(612)를 통한 게이트 어레이(602)에 의해)세팅되어 광입력 값의 전체 범위를 검출한다. 대부분의 경우, 특히 물체 색 결정에 있어, 센서들(616) 중 어느 하나로 입력되는 빛의 최대 양이 광원(604)과 필터(614)에 의해 결정되고 적당히 조정될 수 있다.
게이트 어레이(602)는 각 센서의 출력 주파수와 주기를 독립적으로 측정하는데 기여한다. 이것은 출력이 변할 때마다 그리고 샘플링 주기당 변화의 수를 카운트하고 출력이 변하는 맨 처음 고속 카운터의 값을 제 1 레지스터에 저장하고 계속되는 각각의 변화에 대해서는 그 값을 제 2 레지스터에 저장할 때마다 검출에 의해 이루어진다. 따라서 제 2 레지스터는 타이머의 최종 값을 갖고 있다. 하이에서 로우로, 그리고 로우에서 하이로의 전이 모두 검출된다. 따라서 각 센서의 출력 주파수는:
1)
Figure 111999018340332-pct00003
N = 샘플 주기에서의 천이의 수
Pl= 최초 타이머 카운터
Ph= 최종 타이머 카운터
내부의 고속 타이머는 Ph ＞ Pl 상태가 항상 유지되면서 각 샘플링 주기의 시작으로 리셋된다.
그러한 실시예에 따른 시스템의 정밀도는 시스템 타이머 클럭 주파수에 의해 결정된다. Pr이 원하는 정밀도이고, Sr이 샘플링 속도라면, 타이머 클럭의 주파수는:
2)
Figure 111999018340332-pct00004
예를 들면, 샘플링 속도 200과 정밀도 216에 대해, 타이머 클럭 주파수는 200 X 216 또는 13㎒ 이다.
입력 광감도가 높으면, N이 큰 숫자가 될 것이다. 입력 광감도가 낮으면, N이 작을 것이다(그러나 적당한 빛이 바이어스되어 항상 2보다는 크다). 그러나, 다른 경우에는, Ph - Pl 가 큰 수가 될 것이고 항상 시스템 정밀도의 1/2의 등급 상에 있을 것이다. 따라서, 그러한 실시예에 따르면, 광감도가 측정될 수 있는 이론상의 정밀도는 광입력 강도에 독립적이고, 모든 센서에 대해 동일하다. 만약 하나의 센서가 200에서 205 ㎐(매우 낮은 광 입력)의 출력 범위를 갖는다면, 이 센서에 의해 수신된 빛의 감도는 대략 광입력을 10,000배 더 갖는 센서와 동일한 정밀도까지 측정된다(200에서 50,200㎐까지의 범위). 그러한 실시예의 이러한 양상은 ADC, 아날로그 멀티플렉서, 샘플 증폭기, 홀드 증폭기를 사용하는 것과 같은 어떤 종래의 광센서와는 전혀 다르다. 시스템의 정밀도가 입력 범위에 대해 사용가능한 ADC의 비트 수로 제한된다. 일반적으로, ADC를 갖는 시스템에서 넓은 입력범위를 제공하기 위해, 다양한 이득 샘플 및 홀드 증폭기가 요구된다. ADC가 정확히 16비트로 샘플링한다는 것도 어렵다.
본 발명의 그러한 실시예에 의하면, 절대적인 정확도는 일반적으로 램프의 안정도와 전기적 노이즈에 의해 제한되는데, 이 둘은 일반적으로 하나의 회로 카드에 요구되는 디자인의 간략성 및 최소 부품 때문에 감소되고 극소화된다. 필드 프로그래머블인 게이트 어레이는 일반적으로, 20개 또는 그 이상의 T니230 센서를 쉽게 수용하고 인터페이스를 광 데이터를 사용하는 컴퓨터, 마이크로프로세서, 또는 마이크로콘트롤러에 제공한다. 게이트 어레이 대신, 고속 RISC 프로세서를 가지고 또는 DSP나 다른 프로세싱 구성요소에 의해 그러한 실시예가 수행되는 것에 주목해야 한 다.
빛 바이어싱의 사용 및 그에 대한 다른 양상도 본 명세서의 다른 부분에서 설명됨에 주목해야 한다.
상술한 실시예에 추가하여, 본 발명에 따른 특성, 적용 및 사용, 다른 실시예, 개선사항이 다음에서 설명될 것이다.
보석과 치아와 같은 어떤 물체와 재료는 입사각과 반사각의 함수인 반사광 스펙트럼을 나타낸다. 그러한 물체와 재료는 때때로 유백광을 나타내는 재료로 언급된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 색상, 광택, 반투명성, 표면 조직과 같은 특성에 추가하여, 특히 물체와 재료의 유백광 특성을 측정하고 측량하기 위한 장치와 방법들이 제공된다. 그러한 유백광의 재료를 측량하기 위해 비교되고 처리될 수 있는(다수 개의 스펙트럼과 같은)스펙트럼 데이터 및 다른 데이터를 획득하는데 앞서 설명된 실시예가 사용된다.
그와 같은 본 발명의 또다른 실시예가 도 31에 나타나 있다. 이 실시예에서, 광원(638)은 광로(바람직하게는 광원 섬유(636))를 통해 연결된 빛을 광 케이블(632)을 통해 탐침(630)으로 제공한다. 탐침에 의해 수신되는(즉, 평가되는 물체나 재료로부터 되돌려지는) 빛은 적절한 광로(바람직하게는 광 케이블(632)로부터 나오는 하나 또는 그 이상의 광수신기 섬유)를 통해 분광계/광센서(640)로 연결된다. 컴퓨터(642)는 제어/데이터 버스(648)를 통해 분광계/광센서(640)로 연결된다. 컴퓨터(642)는 제어라인(646)을 통해 광원(638)으로 연결되는데, 이것은 광원(638)의 온/오프 상태를 제어하고, 광학적으로는 기타의 제어 정보, 아날로그나 디지털 신호 레벨 등을 광원(638)에 제공한다. 이는 광원(638)과 그것의 특정 특성을 위해, 그리고 특정 적용을 위해 선택된 특정 빛을 제어할 필요가 있기 때문이다. 광원(638)으로부터 나오는 빛은 (선택된 특정 분광계를 위해 요구되거나 필요하다면) 광 바이어스를 제공할 목적으로, 또는 (드리프트, 온도 효과 등과 같은)광원(638)의 특성을 모니터하기 위해, 광로(644)에 의해 분광계/광센서(640)로 연결된다.
컴퓨터(642)는 PC, 마이크로콘트롤러, 또는 기타의 프로세싱 소자와 같은 종래의 컴퓨터이고, 인터페이스(652)에 의해 도 31에 도시된 사용자 인터페이스(즉, 디스플레이, 제어 스위치, 키보드 등)로 연결된다. 광학적으로, 컴퓨터(642)는 데이터 프로세싱, 조종, 저장 또는 더 나나가는 디스플레이를 위해 사용되듯이, 인터페이스(650)를 통해 다른 컴퓨팅 디바이스로 연결된다. 컴퓨터(642)는 프로그램 코드를 저장하기 위해 CPU, 랜덤 억세스나 다른 메모리, 비휘발성 메모리(그러나 이러한 것에 제한되지는 않는다)와 같은 통상의 부품을 포함하고, 디스플레이, 오디오 발진기, 키보드나 키패드, 터치 스크린이나 마우스, 또는 (인터페이스(652)를 통할 수 있는)기타의 사용자 입력 소자와 같은 사용자를 위한 인터페이스를 포함하며, 광학적으로는 (인터페이스(650)를 통할 수 있는) 병렬 또는 직렬 인터페이스와 같은 다른 컴퓨터로 인터페이스 한다. 컴퓨터(642)는 분광계와 시스템 전체를 제어하기 위해, 그리고 분광계/광센서(640)로부터 나오는 광강도와 광스펙트럼 데이터를 수신하기 위해 분광계/광센서(640)와 인터페이스 한다. 바람직한 실시예에서, 분광계/광센서(640)와 인터페이싱하기 위한 제어/데이터 버스(648)은 표준 25핀 양방향 병렬포트이다. 어떤 실시예에서, 컴퓨터(642)는 분광계/광센서(640)로부터 분리되고 독립적이며 떼낼 수 있는 것이며 종래의 랩탑, 노트북 또는 다른 휴대용 또는 포켓용 개인 컴퓨터이다. 다른 실시예에서, 컴퓨터(642)는 하나 또는 그 이상의 첨부물을 포함한 시스템의 없어서는 안될 부분이고, 끼워진(embedded) 개인용 컴퓨터이거나 또다른 형태의 집적화된 컴퓨터이다. 컴퓨터(642)의 용도는 광원(638)과 분광계/광센서(640)를 제어하고, 분광계/광센서(640)로부터 출력된 광강도, 스펙트럼 데이터 또는 다른 데이터를 수신하고, 수신된 데이터나 다른 데이터를 분석하고 물체나 재료의 광 특성을 결정하고, 사용자나 다른 컴퓨팅 디바이스 또는 데이터 집합 시스템으로 데이터를 디스플레이하거나 출력하는 것을 포함한다.
어떤 바람직한 실시예에서, 탐침(30)의 출력 끝은 3H 32에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 본 명세서의 다른 부분에서 설명되는 바와 같은 탐침 구성을 포함하여, 수많은 다른 탐침 구성은 그러한 실시예에서 사용된다. 그러한 바람직한 실시예에 따르면, 좀 더 넓은 측정 매개변수를 위해 제공하는 광학특성 결정 시스템/방법이 얻어지고, 어떤 적용에서는 구성하기가 더 쉽다. 탐침 단면(656)은 6개의 주변 광섬유(660, 662)에 의해 둘러싸여 있는 중앙 광섬유(658)를 포함하고 있다. 중아 광섬유(658)은 (광원(638))과 같은 광원으로부터 나오는 빛에 의해 공급된다. 6개의 주변 광섬유(660,662)는 광수신기이고 분광계/광센서(640)로 통한다. 하나의 바람직한 실시예에서, 7개의 광섬유 모두 동일한 NA를 갖는다. 그러나 아래에 설명되는 바와 같이, 광원과 그에 따르는 소스 광섬유의 NA가 변경될 수 있다. 또한 어떤 실시예에서는, 어떤 수신기 광섬유로부터의 수신된 빛의 콘도 제어되고 변경되 어 어떤 수신기의 NA를 효과적으로 변경시킬 수 있다.
도 32에 도시된 바와 같이, 중앙 광섬유(658)(S)는 광원으로서 기여한다. 1, 3, 5로 표시된 광섬유(660)는 "광대역" 섬유이고 스펙트럼 범위 전체에 대한 광 강도를 측정하는 (바람직하게는 분광계/광센서(640) 내의)광센서로 통한다. 2, 4, 6으로 표시된 나머지 세 개의 광수신기(662)는 "이중" 수신기이고 스펙트럼과 (바람직하게는 분광계/광센서(640) 내에 있는) "광대역" 광센서로 통한다. 앞서 설명된 바와 같이, 분광계, 컴퓨터, 광원 및 "광대역" 광수신기와 결합되어 있는 탐침은 치아와 다른 재료의 색상, 반투명성, 표면 특성을 측정하는데 사용될 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이, NA "광대역" 수신기 광섬유의 결합을 갖는 탐침은 표면으로부터 수신된 스펙큘러 광 대 디퓨즈 광의 정도 또는 광택을 측정하는데 추가로 사용될 수 있다.
도 33A는 분광계/광센서(640)의 바람직한 일 실시예를 나타내는 도면이다. 이 실시예에서, 탐침으로부터 나오는 어떤 광섬유는 광대역 광센서(본 명세서의 다른 부분에서 설명되는 바와 같은 TSL230센서와 눈 및 필터를 포함하고 있는 그러한 센서는 도 33A에 있는 센서(676)로서 도시된다.)로 연결되는데, 다른 광섬유는 탐침에 의해 수신되는 빛의 스펙트럼을 측정하기 위해 분광계로 연결됨과 동시에 광대역 광센서로 연결된다. 섬유(660)(1, 3, 5)는 세 개의 광대역 광센서(도 33A의 광로(682))로 연결된다. 바람직하게는, 광 수신/센싱 소자가 포토 다이오드, CCD 또는 다른 광센서일지라도, 그것은 텍사스 인스트루먼트 TSL230이다. 섬유(660)(1, 3, 5)는 눈의 홍채(694)로 표시되어 도 34에 도시된 바와 같이 섬유에 의해 생산된 빛의 콘 크기를 감소시킨다. 마스크 또는 홍채(694)는 최대 각 a를 갖는 광선만을 수신기 광센서에 의해 수신되도록 함으로써 수신기의 NA를 제한하는데 기여한다.
만약, h=홍채까지의 섬유 끝의 높이
r=홍채의 오프닝 반경
a=섬유의 반경
이면 1) =
Figure 111999018340332-pct00005
그러므로, 수신기 광섬유의 효과적인 NA는 홍채(694)를 가지고 감소될 수도 있고 제어될 수도 있다. 다양한 홍채나 종래의 카메라에 사용되는 것과 같은 서보로 제어되는 홍채를 사용함으로써, 수신기 광섬유의 NA가 시스템에 의해 제어될 수 있고측정되는 물체나 재료를 최상으로 매치시키기 위해 변경될 수 있다. 도 34를 다시 참조하면, 전형적인 수신기 섬유(690)이 홍채(694)를 통해 전형적인 광센서(676)로 빛을 제공한다. 어떤 제한된 각도의 광선(696A)과 같은 광선은 홍채(694)를 통과하는데, 섬유(690)의 허용 각도(허용 각도의 외부 한계는 도 34의 점선(696)으로 표시되어 있다.) 내에 있으나 홍채(694)에 의해 허용되는 제한된 각도 내에 있지 않은 다른 광선들은 봉쇄되어, 홍채(694)가 감소되거나 변경가능한 NA 광수신기를 가지면서 에뮬레이트(emulate) 할 수 있게 한다.
다시 도 33A를 참고하면, 광원(638)은 광로(674)를 통해 어떤 센서(676)로 연결된다. 앞서 설명한 바와 같이, 광 바이어스는 광원으로부터, 또는 별도로 제공되는 LED(680)으로부터 제공되는데, LED(680)는 광 콘딧(678)을 통해 제어 가능한 광 바 이어스를 센서(676)로 제공하기 위해 빛을 어떤 센서(676)로 연결한다. 제어 가능한 광 바이어스를 어떤 센서(676) 등으로 제공하기 위한 LED(680)의 제어는 명세서의 다른 부분에서 설명된다. 광수신기(662)로부터 나오는 빛은 (도 33A의 광로(684)를 통해) 하나 또는 그 이상의 (본 명세서의 다른 부분에서 더 상세히 설명되는) 디퓨징 캐비티(686)로 연결되고, 디퓨징 캐비티(686)의 출력은 도시된 것과 같이 광로/광 콘딧(688)을 통해 어떤 센서(676)로 연결된다. 센서(676)와 센서(676)로부터의 데이터 출력에 대한 제어는 게이트 어레이(670)에 의해 이루어지는데, 게이트 어레이(670)는 인터페이스(668)에 의해 컴퓨팅 디바이스로 연결된다(게이트 어레이의 사용이나 그와 유사한 프로세싱 소자 및 그러한 컴퓨터 디바이스이 사용은 본 명세서의 다른 부분에서 설명된다).
그러한 실시예에서의 디퓨징 캐비티(686)의 사용은 다음에서 더 설명될 것이다. 도시된 바와 같이, 어떤 광 수신기(662)(2, 4, 6)는 광로(684)를 통해 하나 또는 그 이상의 디퓨징 캐비티(686)로 연결되는데, 디퓨징 캐비티(686)는 도 35A, 35B, 35C에 도시된 바와 같이 광수신기를 하나의 디퓨징 캐비티를 갖는 6개(또는 그 이상이나 그 이하)의 광섬유로 분리시킨다. 광 수신기(662) 중 하나는 디퓨징 캐비티(686) 안에 있는 중앙 섬유이고 광섬유 묶음(698)의 부분으로서 6개의 광섬유(702)에 의해 둘러싸여진다. 디퓨징 캐비티(686)는 수신기 광섬유(662) 내에 존재하는 방사형 또는 모서리가 있는 광 배분 패턴을 제거하는데 기여하고, 또한 6개의 둘러싸여진 광섬유에 더욱 골고루 빛을 조사하는데 기여한다. 따라서 도 32에 도시된 광 수신기(662)(2, 4, 6)는 각각 6개(또는 다른 어떤 숫자)의 섬유로 분리 되어 결과적으로 18개의 수신기가 된다. 18개의 섬유 중 3개 즉, 디퓨징 캐비티 당 하나가 홍채(694)를 갖는 광대역 센서로 통한다(도 34 참조). 나머지 15개의 섬유는 (앞서 설명한 바와 같이 다수 개의 센서(676)로 구성되는 분광계/광센서(640)의 부분과 같은)분광계 시스템으로 통한다. 가시 대역에 대해, 15개의 광섬유와 간섭 노치 필터는 다음의 스펙트럼 분해능을 제공하는데 사용된다.:
2)
Figure 111999018340332-pct00006
그러한 실시예에 따르면 더 많거나 더 적은 수의 섬유 및 필터가 시스템/분광계의 스펙트럼 분해능을 증가시키거나 감소시키기 위해 사용된다.
도 33B와 35C에서, 다른 배열의 디퓨징 캐비티(686)를 사용한 본 발명의 다른 실시예가 다음에서 설명될 것이다. 그러한 실시예에서, 3개의 "이중 대역" 수신기(662)는 공통 광섬유 묶음(698) 내에 모두 위치하게 되고 하나의 디퓨징 캐비티(686)가 사용된다. 다른 배열에서는 시스템에 있는 유색 센서의 수에 의존하여 더 많거나 더 적은 섬유가 사용된다 할지라도, 광섬유 묶음(698)은 분광계 시스템을 위해 3개의 수신기 섬유(662)와 15개의 추가 섬유(703)를 포함한다. 어떤 실시예에서는 묶음 속의 15개의 광섬유(703)가 다른 직경을 갖고 있어서 디퓨징 캐비티(686)와 광섬유 묶음(698) 속의 광섬유들에 대한 단면 패킹 배열의 효율을 증가시킨다. 그러한 실시예에 따른 그와 같은 바람직한 섬유 묶음 배열의 한 예로써, 가시 스펙트럼의 푸른색 범위 내의 색 필터를 위해 더 큰 직경의 섬유가 사용된다. 가시 스펙트럼의 푸른색 영역에서는 텅스텐-할로겐 램프소스(638)로부터의 광 강도가 가시 스 펙트럼의 붉은색 영역에서보다 현저히 더 낮다.
본 명세서의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이, 분광계 시스템은 텍사스 인스트루먼트 TSL230 광센서, 간섭 필터, 광 바이어싱 소자, 및 알테라 FLEX 10K30과 같은 게이트 어레이로 구성되는데, 이는 광센서를 제어하고, 병렬 또는 다른 인터페이스를 통해 컴퓨터와 인터페이스하고, 광 스펙트럼과 광강도를 빠르고 정확하게 측정하도록 고속으로 광 센서의 주파수와 주기를 동시에 측정하기 위함이다.
그러한 분광계 시스템이 바람직한 실시예에서 사용된다 할 지라도, 회절격자가 있는 CCD를 사용하는 것과 같은 다른 분광계가 다른 실시예에서 사용된다.
도 36은 본 발명에 따른 분광계형 시스템의 좀 더 개선된 양상을 나타낸 것이다. 이전에 설명된 바와 같이 3개의 디퓨징 캐비티로부터 나온 15개의 섬유 중 하나와 같은 광섬유가 간섭 필터(708)를 통해 (앞서 설명된 바와 같이, TSL230 광센서가 될 수 있는) 광센서(710)로 통한다. 간섭 필터(708)와 같은 간섭 필터는 빛을 협대역폭으로 보내고 대역을 벗어나는 빛을 버리는 노치 필터로서 기여한다. 그러나 필터를 통해 전송된 빛의 대역폭은 필터 상에 빛이 입사되는 각도에 의존하며, 일반적으로 입사각이 증가할수록 넓어진다. 광섬유가 빛의 콘을 만들어내기 때문에 그러한 대역폭이 퍼지는 것을 감소시키기 위해 콘을 평행하게 하는 것이 바람직하다고 결정지어졌다. 도 36에 도시된 바와 같이, 예시된 광섬유(704)에 의해 만들어진 빛의 콘(라인 712A로 표시됨)은 간섭 필터(708)로 들어가기 전에 (라인 712B에 의해 표시된)제1 비구면 렌즈(706A)(또는 프레넬(fresnel) 렌즈)로 평행하게 된다. (라인 712C에 의해 표시된)필터(708)로부터 방출된 빛은 제2 비구면 렌즈(706B)(또 는 프레넬 렌즈)에 의해 "집합"되어 광센서(710) 상에 가능한 한 많은 빛을 집중(라인 712D에 의해 표시됨)시킨다. 그러한 실시예에 따르면, 필터, 특히 간섭형 필터가 그러한 대역폭 퍼짐이나 기타 기대하지 않은 효과를 감소시키는 식으로 더욱 적절하게 사용된다.
다시 도 33A를 참고하여(일반적으로 설명이 도 33B에도 적용할 수 있다), 앞서 설명된 바와 같은 광 바이어싱이 다음에서 더 상세히 논의될 것이다. 앞서 설명된 바와 같이, TSL230 형태의 센서를 빨리 샘플링하기 위해, 그 센서가 광 바이어싱을 요구한다. 광 바이어싱 없이, 특정 센서에 나타난 광 강도에 의존하여, TSL230 센서가 샘플링 주기동안 천이의 출력 변화 쌍 (즉, 하이에서 로우 및 로우에서 하이로의 천이, 또는 로우에서 하이 및 하이에서 로우로의 천이)을 만들어 내지 못한다. 그러므로 그 센서에 대한 광 강도 측정이 가능할 수 없다. 바람직한 실시예에서, 센싱 시스템은 하이에서 로우 및 로우에서 하이로의 천이를 모두 검출해내고 측정을 하기 위해 최소 두 번의 천이를 요구한다. 다시 말해, 그러한 시스템은 반주기를 측정한다. 예를 들면, 어떤 특정 TSL230 상의 광 강도가 감소함에 따라 그 출력 주파수다 201㎐에서 199㎐로 감소한다고 가정해보자. 201㎐에서, TSL230의 출력은 1/201초 주기로 또는 4.975㎳ 마다 천이한다. 199㎐에서, 출력 천이 주기는 1/1990초 또는 5.025㎳이다. 만약 샘플링 속도가 초당 200샘플이라면, 샘플링 주기는 5.00㎳이다. 따라서 TSL230이 4.975㎳ 마다 천이한다면, 센싱 시스템은 항상 둘 또는 세 번의 천이를 검출할 것이고 항상 강도 측정을 할 수 있을 것이다. 그러나, 199㎐에서 검출 회로가 하나 또는 두 번의 천이를 검출할 것이다. 결과적으로, 어떤 샘플링 간격동안은 측정이 가능하지만, 다른 간격동안은 측정이 불가능하고, 따라서 광 강도가 변하지 않더라도 불연속적인 측정이 된다.
매우 낮은 광 강도를 포함하여 고속으로 넓은 범위의 강도 값에 걸쳐 빛을 측정하는 것이 바람직하다. 도 33A에 도시된 바와 같이 TSL230 센서의 광 바이어싱을 사용하여, TSL230의 최소 출력 주파수가 제어될 수 있다. 다음과 같이 표준화 또는 검침 과정의 일부로서 최소 광 값이 측정된다.
1. 광 바이어스가 턴 온되고 안정화된다.
2. 탐침이 검은색 엔클로우저(enclosure) 안에 놓인다. "블랙 레벨" 강도 측정 Ib 가 각 센서에 대해 가급적 동시에 행해지고 기록된다.
3. 광원이 턴 온되고 안정화된다. 랍스피어사(Labsphere, Inc.)의 상표가 붙은 제품이라고 여겨지는 "Spectralon" 상에서 또는 바륨 황화물과 같은 "화이트" 기준 상에서, "화이트 레벨" 강도 측정 IW가 또다시 각 센서에 대해 가급적 동시에 행해지고 기록된다. 모든 센서에 의해 측정되는 실제 강도는 표준 값 IS 와 차이가 있을 것이다. 보통 색상 측정 시, 표준 값 IS는 명목상 100%이다.
4. 연속적인 광 측정은 화이트 레벨 측정치로부터 "블랙 레벨" 강도를 빼고 이득을 조정함으로써 표준화 된다. 각 센서에 대해 표준화된 강도 IN은 다음과 같다:
3)
Figure 111999018340332-pct00007
I=강도 측정치이고 IN은 표준화되거나 검침된 강도 측정치이다. 그러한 바람직한 실시예에서 각 광센서에 대해 표준화가 이루어지고, 각 센서에 대해 독립적인 "블랙 레벨"과 "화이트 레벨"이 구해진다.
어떤 상황에서는 광원과 광 바이어스를 안정화시키기 위해 긴 시간이 요구된다. 다른 상황에서는 광원과 바이어스 소스가 안정되지 않고 표류한다. 바람직한 실시예에서, 광원은 웰치 알린사(Welch Allyn, Inc.)에서 제조한 18W, 3300K 할로겐 안정화 텅스텐 필라멘트 램프이다. 광 바이어스는 고강도의 LED와 센서(676) 중 바이어스된 각각의 센서로 통하는 광섬유 광 가이드 또는 콘딧(도 33A의 LED(680)와 광콘딧(678)을 참조)에 의해 제공된다. LED(680)의 강도는 고주파수 펄스폭 모듈레이션으로 제어되고 변경되거나 아날로그 콘스탄트 커런트 콘트롤러에 의해 제어되고 변경된다. 바이어스 LED(680)의 강도를 제어함으로써, 바이어스 광레벨이 센서 샘플링 속도를 최상으로 매치시키기 위해 변경될 수 있다.
바람직하게는 TSL230 센서와 같은 하나의 센서가 제공되어 LED(680)의 강도를 측정하고 LED 광 바이어싱 시스템의 강도 변화를 위해 정정한다. LED(680)가 단색이기 때문에, 바이어스 LED 강도 드리프트를 위해 추적하고 정정하는데는 보통 하나의 센서로 충분하다. "블랙 레벨" 측정이 행해질 때, LED 바이어스 강도가 측정되고 기록된다. 연속적인 각각의 광강도 측정을 위해, 각 센서에 대한 블랙 레벨이 다음과 같이 LED 드리프트에 대해 정정된다.:
4)
Figure 111999018340332-pct00008
I(BiasSensor)는 바이어스 센서에 의해 측정된 강도이고, Ib(BiasSensor)는 바이어스 센서에 의해 측정된 "블랙 레벨" 강도이고, Ib는 (바이어스 센서가 아닌)광센서에 의해 측정된 "블랙 레벨" 강도이고, Ib(Corrected)는 위의 방정식 4)에서 사용된 조정된 바이어스이다.
고아원 드리프트는 다수 개의 광센서에 의해 측정된다. 광원이 다색광이기 때문에, 그것의 스펙트럼도 드리프트한다. 텅스텐 필라멘트 램프가 블랙 바디 라디에터의 스펙트럼에 매우 근접하는 스펙트럼을 생산하고 블랙 바디 라디에터를 위한 플랑크 법에 의해 표현될 수 있다는 것이 이해된다.
5)
Figure 111999018340332-pct00009
가시대역 내의 어떤 파장을 갖는 블랙 바디 라디에터의 강도를 변화시킬 수 있는 유일한 것은 소스의 온도(T)이다. 따라서 하나의 협대역 광센서가 그러한 소스의 온도 변화를 검출하는데 사용된다. 그러나 아래에 설명되는 바와 같이 램프 씌우개(envelope)에 필라멘트를 데포지트하거나 램프의 스펙트럼을 조정하는 등, 추가의 인자가 램프의 스펙트럼 출력에 영향을 줄 수 있다. 바람직한 실시예에서, 더 정확한 스펙트럼 정정과 램프의 강도 변경을 위해, 추가의 협대역 필터가 사용된다. 그러한 바람직한 실시예에서는 세 개의 대역통과필터와 센서가 연속적인 방식으로 램프의 강도와 스펙트럼 쉬프트를 측정하는데 사용되고, 더욱이 그러한 필터와 센서는 램프의 스펙트럼 및 강도 드리프트를 정정하는데 사용된다.
도 37은 본 발명의 바람직한 실시예에 사용되는 광원의 바람직한 실시예를 도시한 것이다. 그러한 광원은 렌즈가 램프(724) 바디와의 평행축 상에 집중되는 광 패턴을 만들어내는 램프의 씌우개 속에 몰딩되어 있는 할로겐 텅스텐 필라멘트 램프(724)로 구성된다. 램프(724) 속의 그러한 렌즈 사용은 광출력을 집중시키고 반사면을 갖는 램프로 인해 발생되는 램프 필라멘트의 섀도우잉(shadowing)을 감소시킨다. "0。 핫미러"인 핫미러(722)는 시스템으로의 IR 광입력 강도를 감소시킨다. 어떤 실시예에서, 핫미러는 짧은 (블루) 파장보다는 좀 더 긴 (레드) 파장에 대해 광강도를 감소시키는 색상 교정 특성을 포함하고 있다. 램프(724)로부터의 광 출력은 핫미러(722)를 거쳐 끝이 가늘어지는 유리막대(720)로 통한다. 램프(724)에 가장 가까운 유리막대(720)의 끝은 명목상 램프(724) 씌우개의 직경에 가까운 직경을 갖는다. 유리막대9720)의 다른 끝은 명목상 4㎜이거나 소스 광섬유(714) 직경의 4배 또는 그 이상이다.
유리막대(720)는 용도의 수에 기여한다. 첫째, 유리막대(720)의 존재에 의해 광섬유(714)를 램프(724)로부터 열적으로 격리시킴으로써, 유리막대(720)가 광섬유9714)를 램프(724)로부터 떨어져 있게 허용함으로써 광섬유(714)에 대해 히트 쉴드(heat shield)로서 작용한다. 둘째, 유리막대(720)는 광섬유(714)에 가까운 적은 면적으로 빛을 집중시키고 좁은 곳에서 나오는 빛의 각도 분포를 넓히며 소스 광섬유(714)의 NA를 균등하게 "채울(fill)" 수 있는 분포된 광 패턴을 제공하는데 기여한다. 끝이 가늘어지는 유리막대(720) 없이, 램프(724)에서 나오는 빛의 각도 분포 패턴은 소스 광섬유(714)의 허용 콘을 완전히 또는 고르게 채우지 못한다. 소 스 광섬유(714)가 램프(724)에 매우 가깝게 있기를 유리막대(720)가 요구하지 않고 소스 광섬유(714)가 빛으로 고르게 채워진다면 소스 광섬유(714)가 과열되고 녹아버릴 위험이 있다.
소스 광섬유(714)와 유리막대(720) 사이는 홍채(718)이다. 홍채(718)는 소스 광섬유(714)에 들어가는 광선의 각도 범위를 제한하는데 사용된다. 홍채(718)가 완전히 열릴 때, 소스 광섬유(714)의 전체 허용 콘이 채워진다. 홍채(718)가 닫혀짐에 다라, 소스 광섬유(714)에 입사되는 빛의 콘은 감소하게 되고, 따라서 광섬유(714)에 입사되는 빛의 각도 분포가 감소된다. 홍채(718)가 더욱 줄어들면, 광섬유(714)에 입사되는 빛이 거의 평행하게되는 빔을 만들어 낼 수 있다. 끝이 광섬유 축에 수직하고 매우 잘 연마되어 있는 광섬유의 한 특성은 광섬유의 다른 한쪽 끝을 퇴장시키는 것처럼 광섬유의 한쪽 끝에 입사된 빛의 각도가 유지되는 것이다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 광섬유 케이블을 연마시키기 위해 수많은 기술이 존재한다. 따라서 잘 연마된 광섬유를 가지고, 홍채(718)의 직경을 변화시킴으로써, 소스 광섬유(714)에 입력되는 빛의 콘이 제어될 수 있고, 소스 광섬유(714)로 나오는 빛의 콘이 제어될 수 있다.
또다른 실시예에서, 홍채(718)는 도 38A와 38B에 도시된 바와 같이 주변 근처에 위치한 홀의 패턴을 포함하고 있는 디스크(730)로 대체된다. 바람직하게는 광 측정을 하기 위해 디스크(730)가 재빨리 원하는 위치로 이동되고 안정된 위치에 놓이게 되도록 디스크(730)가 기어(736)와 기어이빨(730A)을 통해 스텝핑(stepping) 모터(738)로 드라이브된다. 스텝핑 모터(738)는 (본 명세서의 다른 부분에서 설명 되는 것과 같은; 예를 들어 도 30과 31을 참조) 컴퓨터에 의해 제어되는데, 이 컴퓨터는 디스크(730)를 제어하여 축(732)을 회전시키고 원하는 제어가능한 위치에서 멈추게 한다. 따라서 활동하고 있는 그러한 컴퓨터는 각 측정시에 동위상으로 광원의 NA를 변경시킬 수 있다. 절차는 바람직하게 다음과 같이 진행된다.
1. 디스크를 원하는 구멍(aperture)으로 회전시킨다.
2. 디스크를 중지시켜 안정화되도록 한다.
3. 하나의 광 샘플을 측정한다.
4. 디스크를 다음의 원하는 구멍으로 회전시켜 요구되는 과정을 반복한다.
도 38B에 도시된 바와 같이, 디스크(730) 상의 홀 패턴은 둥글거나 다른 원하는 모양을 가질 수 있다. 그러한 구멍은 분포된 초소형 홀의 패턴을 구성하여 소스 섬유로 들어가는 빛의 패턴이나 스펙트럼에 영향을 끼친다. 추가로, 디스크는 필터나 회절 격자 등을 포함하고 있어 소스 섬유로 들어가는 빛의 스펙트럼에 영향을 미친다. 그러한 홀이나 구멍은 섬유로 들어가는 광선이 좁게 또는 다른 원하는 범위의 각도로 분포되는 빛의 콘을 만드는 링으로 구성된다. 도 38A와 38B의 디스크 실시예를 가지고, 넓은 범위의 각도에 걸쳐 효과적으로 소스 광섬유(714)의 광 패턴을 제어할 수 있다.
도 37을 다시 참조하면, 앞서 설명된 바와 같이 램프의 스펙트럼 특성을 측정하기 위해 광 콘딧(716)이 광로(674)를 통해 빛을 센서(676)(도 33A와 33B를 참조)로 통과시킨다. 소스 광섬유(714)로 들어가는 광의 분포를 제어하는 홍채나 디스크가 광원의 스펙트럼 특성을 변경시킨다면, 그 결과로 나오는 스펙트럼은 이전에 설명된 바와 같이 조정될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 바와 같이 광섬유 한쌍이 사용되어 하나의 섬유는 광원으로 작용하고 다른 하나의 섬유는 광 수신기로 작용할 때, 수신기 섬유에 의해 수신된 빛의 강도는 물체나 재료의 표면 위의 섬유 쌍의 높이를 가지고, 또한 물체나 재료의 표면과 관련된 섬유 쌍의 각도를 가지고 변경시킨다. 이전에 설명된 바와 같이, 어떤 바람직한 실시예에서, 표면에 관계하는 탐침의 각도는 동일한 수신기 NA를 갖는 세 개 또는 그 이상의 광섬유 수신기를 사용함으로써 검출된다. 시스템의 표준화 이후에, (도 32에서 섬유(660)(1, 3, 5)와 같은) 세 개의 수신기 섬유의 강도가 동일하다면, 이것은 탐침이 표면에 수직하다는 것을 지시한다. 강도가 센서 사이에서 변한다면, 탐침이 표면에 수직하지 않다는 것을 나타낸다. 일반적으로 말하면, 이 현상은 모든 높이에서 일어난다. 보통, 세 섬유의 강도 변화는 탐침에 있는 세 섬유의 기하학에 의존하고 재료의 색상에는 독립적이다. 따라서, 에를 들어, 탐침이 섬유(1) 쪽으로 기울어질수록 센서(3)와 (5)에 의해 측정된 강도는 명목상 같아질 것이지만, 섬유(1)에 의해 측정된 강도는 섬유(3)과 (5)에 의해 측정된 강도로부터 변경될 것이다. 결과적으로, 시스템은 섬유(1) 쪽으로 향하는 각도 변화를 검출할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 섬유(1)에서 섬유(3)까지의 강도 값과 섬유(5)의 강도 값을 비교함으로써, 각도 측정을 할 수 있고 섬유(1), (3), (5)의 강도가 교정 또는 이득 계수에 의해 교정되어 탐침의 각도 변화를 보상하는 광 측정을 "조정"할 수 있다. 따라서 도 32에 도시된 탐침 배열로써 각도 변화를 검출하고 측정하는 것이 가능하다.
각도 변화는 나머지 섬유(662)(2, 4, 6)에 의해 측정된 강도에 영향을 끼칠 것이다. 유사한 방법으로, 섬유(662)(2, 4, 6)에 있는 "광대역" 센서 사이의 차이가 탐침의 각도를 측량하는데 사용될 수 있고 광강도 측정을 조정하는데 사용될 수 있다. 그러나 탐침의 각도 때문에 강도 변화가 달리 섬유에 영향을 끼친다는 사실에 주목해야 한다. 만약 센서(662)(2, 4, 6)가 도 33A에 도시된 분광계에 사용된다면, 도 35A에 도시된 디퓨징 캐비티(686)로 나오는 6개 섬유 한 세트에 대해 그리고 각 섬유에 대해 독립적으로 강도 조정이 행해져야 한다. 그러나 도 33B에 도시된 바와 같이 하나의 디퓨징 캐비티(686)가 사용된다면, 각도 교정은 광로(703)에 의해 공급되는 모든 센서에 똑같이 적용한다. 도 33B에 도시된 그러한 실시예를 가지고, 어떤 적용에 더 적합한 방법으로 각도 결정 및 교정을 행할 수 있다.
탐침이 물체나 재료의 표면에 접근할 수록(탐침이 재료 쪽으로 이동할 수도 있고 재료가 탐침 쪽으로 이동할 수도 있다), 소스 섬유가 물체/재료에 빛을 조사한다. 어떤 빛은 물체/재료의 표면으로부터 반사되고, 어떤 빛은 (만약 물체/재료의 표면이 반투명하거나 표면 상에 반투명 막을 갖고 있다면) 물체/재료를 관통하고 재료로부터 재방출되고 수신기 광섬유에 부딪힌다. 본 명세서의 다른 부분에서 설명되듯이, 수신기에 의해 측정된 강도는 광강도가 최대치로 변했다가 최저치를 보이는 물체/재료에 탐침이 접촉할 때가지 떨어지는 피킹(peaking) 현상을 보인다. 물체/재료가 불투명하다면, 최저 광강도는 근본적으로 0이다. 물체/재료가 매우 반투명하다면, 강도는 거의 최고점에 이른다.
그러한 현상을 바탕으로, 본 발명의 다른 양상에 따르면, "광대역" 센서의 최고 높 이 강도를 측정하고 다른 높이에서 강도 값을 비교하여 피킹 강도 대 측정된 강도의 비에 의해 모든 센서의 이득을 조정함으로써, 탐침의 높이를 측량하고 탐침의 높이 변화를 거의 최고 높이로 조정하는 것이 가능하다. IP가 광대역 수신기의 최고(peak) 강도이고, Im은 탐침이 재료에 접촉할 때 측정된 강도이고, I는 최고 높이보다 낮은 높이에서 측정된 강도라면, 비는:
6)
Figure 111999018340332-pct00010
이득 조정 계수이다. 이득 조정 계수가 분광계 센서에 적용된다면, 최고 높이 내의 넓은 범위의 높이에 대해 높이에 독립적으로 스펙트럼이 측정된다.
도 39A와 39B를 참고하라. 광섬유 쌍(예를 들면, 소스 광섬유(742)와 수신기 광섬유(744))이 재료나 물체(746)에 접근할 수 록, 소스 광섬유(742)에 의해 재료나 물체(746)에 빛이 조사된다(도 39A의 라인(745)을 참조). 본 명세서의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이 소스 광섬유(742)로부터 방출되는 빛이 제어된다. 따라서 소스 광섬유(742)가 재료나 물체(746)에 거의 평행한 빛(작은 입사각)이 조사되도록 제어될 수 있다. 또는 소스 광섬유(742)를 제어하여 넓은 입사각으로, 또는 어떤 각도의 패턴으로, 또는 다른 스펙트럼 특성으로 재료나 물체(746)에 빛을 조사할 수 있다. 만약 소스 광섬유(742)가 도 38B에 도시된 바와 같은 슬릿 패턴을 갖는 구멍 디스크로 빛을 받는다면, 소스 광섬유(742)는 좁은 범위의 각도로 재료나 물체(746)를 조사하는데 사용된다.
도 39A와 39B에 도시된 바와 같이 동일한 NA를 갖는 소스 광섬유(742)와 수신기 광 섬유(744)를 생각하라. 소스 광섬유(742)에 의해 제공되는 빛의 각도 분포는 소스 섬유(그리고 탐침의 각도)에만 의존하고 재료로부터의 섬유 높이에는 독립적이다. 만약 탐침이 실질적으로 재료나 물체(746)에 수직한다면, 빛의 각도 분포는 높이에 독립적이다. 그러나 소스 섬유(742)에 의해 조사된 면적은 높이에 종속적이고 높이가 높아질 때마다 증가한다. 수신기 광섬유(744)는 허용 각도 범위 내의 빛만을 수신할 수 있고, 따라서 도 39A와 39B에 도시된 두 개의 콘의 중복 영역으로부터 반사되고 표면으로부터 반사되는 빛만을 검출할 수 있다.
도 39A는 최고 높이에 있는 섬유 쌍을 나타내고 도 39B는 임계 높이에 있는 섬유 쌍을 나타낸다. 임계 높이에서는 수신기 섬유(744)에 의해 수신될 수 있는 표면으로부터 반사되는 빛만이 반사각과 동일한 입사각을 갖는 소스 광선(745)과 반사 광선(748)이다. 또는 "스펙트럼적으로" 반사된 빛을 검출할 수 있을 뿐이다. 그러나 탐침이 최고 높이에 있을 때, 수신기 섬유에 의해 수신될 수 있는 반사 광선은 더 넓은 입사각과 더 넓은 반사각 범위에 대해 변한다. 따라서 최고 높이에서는 수신기가 넓은 범위의 입사광선과 반사광선을 검출한다. 위에서 설명한 바와 같이 높이 변화에 대한 스펙트럼을 조정함으로써 그리고 재료나 물체 표면에 관한 탐침의 각도를 검출함으로써 넓은 범위의 입사각과 반사각에 대해 반사된 스펙트럼이나 리턴된 스펙트럼이 측정될 수 있다.
일반적으로, 불투명한 표면, 디퓨즈 또는 스펙큘러의 경우, 탐침이 재료나 물체에 접근할수록 높이가 조정된 스펙트럼이 상수로 나타날 것이다. 일반적으로, 유백광을 내는 재료나 물체 즉, 광선이 재료를 관통해서 재방출되는 반투명한 표면을 갖 는 재료의 경우, 탐침이 재료나 물체에 접근할수록 높이가 조정된 스펙트럼이 쉬프트할 것이다. 일반적으로, 치아나 보석(gem stones)과 같은 반투명 재료의 경우, 탐침이 임계높이보다 낮을 때와 재료나 물체와 접촉할 때 또는 거의 접촉할 때 스펙트럼이 더욱 쉬프트할 것이다.
본 발명의 어떤 양상을 더욱 개선시킨 것으로서, 도 37에 도시된 홍채나 도 38A와 38B에 도시된 구멍 디스크가 사용된다. 그러한 하나의 실시예에서, 탐침이 재료나 물체에 접근할수록 소스 광섬유(714)의 NA가 상수로 유지되고, 이전에 설명한 바와 같이 광강도 및 스펙트럼 측정이 행해지고 데이터 행렬로 저장된다. 탐침이 재료나 물체에 접촉할 때, 소스 광섬유(714)의 NA가 (첫 번째 측정 세트의 상태에 의존하여 좁은 쪽에서 넓은 쪽으로 또는 넓은 쪽에서 좁은 쪽으로) 변하고, 소스 NA의 함수로서 스펙트럼 측정이 행해진다. 탐침이 재료로부터 멀리 이동하고 탐침으로부터의 거리가 증가하고 탐침이 최고 높이를 지날 때마다 광강도 및 스펙트럼 측정이 행해진다. 소스 NA 및 높이 변화의 결과로써 발생하는 스펙트럼 쉬프트는 재료나 물체의 불투명성을 측량하는데 사용된다.
또다른 실시예에서, 탐침이 재료나 물체에 접근하는 쪽으로 이동되거나 재료나 물체에 접촉함에 따라 도 38A와 38B에 도시된 구멍 디스크는 스템핑 미러(738)에 의해 동위상으로 회전되어 광 및 스펙트럼 데이터를 측정한다. 또다른 실시예에서, 탐침은 재료로부터 고정된 높이에 위치하게 되거나 재료나 물체에 접촉하게 되고 광강도 및 스펙트럼 데이터가 측정될 때마다 소스 섬유의 NA가 변경된다. 또다른 실시예에서, 소스 섬유와 수신기 섬유의 NA 모두 이전에 설명한 바와 같이 변경되 고, 그 결과로 나오는 스펙트럼은 재료의 광 특성을 측량하는데 사용된다.
재료의 광택정도를 측량하기 위한 본 발명의 또다른 실시예가 도 40A와 40B를 참조하여 다음에서 설명될 것이다.
도 40A와 40B는 미러(도 40A)와 같은 매우 스펙큘러한 표면 위와 디퓨즈 표면(도 40B) 위에 위치한 소스(742) 및 수신기(744) 섬유 쌍을 나타낸다. 소스 광섬유(742)로부터 나오는 빛의 콘은 원(742A)에 의해 도시되고, 수신기 광섬유(744)의 허용 콘은 원(744A)에 의해 도시되며, 중복되는 부분은 영역(750)에 의해 표현된다. 스펙큘러 표면 상에서, 수신기 광섬유(744)에 의해 수신될 빛만 반사각이 입사각과 같은 광선이고, 따라서 수신기(744) 표면에 부딪히는 광선만 도 40A의 원(752)에 의해 도시된 바와 같이 광섬유의 직경 크기인 작은 원 영역에 부딪히는 광선이다. 수신기 광섬유(744)가 소스 광섬유(742)보다 더 큰 NA를 갖는 한, 수신기 광섬유(7422)에 입사되는 빛은 모두 받아들여질 것이다. 따라서, 수신기 광섬유(744)에서의 수신된 광선의 각도 분포는 매우 좁은 범위로 제한되고 표면으로부터의 광섬유 쌍의 높이에 의존한다.
디퓨즈 표면 위에 위치한 광섬유 쌍을 나타내는 도 40B를 참조하라. 두 개 콘의 중복부분에 입사되는 광선은 수신기 광섬유(744)에 의해 수신될 수 있다(빛이 수신기 섬유에 입사되는 과정이 제공될 수 있다). 따라서, 디퓨즈 표면에 대해, 수신기 광섬유(744)에 의해 수신되는 광선의 각도 분포는 높이에 의존하지만, 스펙큘러 표면에 대한 각도 분포보다 더 크다. 본 발명의 그러한 실시예에 따르면, 그러한 각도 분포 변화는 특정 재료나 물체의 광택과 같은 광학 특성을 측량하는데 사용된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 검출기가 도 41에 도시되는데, 하나의 수신기 섬유(758)가 (센서(760A)와 (760B)로 표현되는)센서의 방사상의 분포 위에 위치한다. 논의를 위해 단지 두 개의 센서만 도 41에 도시되어 있지만, 일차원 또는 이차원적으로 두 개 또는 그 이상의 센서가 사용된다. 도시된 실시예에서, 하나의 센서(센서(760B))가 섬유(758)의 중앙에 대응하여 위치하고 0에 가까운 각도를 측정하고, 나머지 센서(센서(760A))는 수신기 섬유(758)의 허용 각도의 거의 1/2에 위치한다. 또다른 실시예에서, 센서는 CCD와 같은 선형 어레이 또는 비디오 카메라 CCD나 MOS 센서와 같은 이차원 센서로 준비되거나 형성된다. 본 발명의 양상에 따르면, 센서의 강도 패턴을 분석함으로써, 재료의 광택 정도가 측정되고 측량된다.
도 42A와 42B에 도시된 바와 같이 탐침이 재료나 물체 쪽으로 이동함에 따라, 수신기 섬유(758)에 의해 수신되는 빛의 각도 분포는 재료나 물체 표면에 의존하여 변한다. 도 42A는 스펙큘러 표면에 대한 두 개의 센서의 강도 패턴을 나타내고, 도 42B는 디퓨즈 표면에 대한 강도 패턴을 나타낸다. 일반적으로 스펙큘러한 재료는 센서(1)의 최고 강도가 센서(2)의 최고 강도보다 훨씬 큰 피킹 패턴(peaking pattern)을 보일 것이다. 디퓨즈 재료의 경우 센서(2)(넓은 각도)의 최고 강도는 센서(1)의 최고 강도에 더 가깝다. 최고 강도에서의 변화를 측량함으로써 재료의 광택 정도가 추가로 측량될 수 있다. 그리고, 또다른 실시예에서, 하나 또는 나머지 다른 센서가 최고에 있을 때의 센서의 관련 값들이 얻어지고 재료나 물체의 광학 특성을 측량하는데 사용된다.
상술한 여러 가지 실시예와 관련하여, 다양한 광섬유가 사용되는데, 더 적은 섬유 들은 평가 대상의 물체나 재료 위의 작은 점에 대한 광학 특성을 평가하는데 사용된다. 본 발명의 그러한 양상에 따르면, 그리고 본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예에 따르면, 직경이 약 300㎛인 섬유와 직경이 약 1㎜ 미만인 섬유와 직경이 약 1~1.5㎜인 섬유가 사용되었다. 본 발명의 다른 실시예와 적용시에는 다른 직경을 갖는 섬유가 사용될 수도 있다. 그러한 섬유를 가지고, 펴가 대상의 물체나 재료의 광학 특성이 약 300㎛, 또는 약 1㎜, 또는 약 1.5㎜, 도는 약 0.3~1㎜, 도는 약 1~1.5㎜의 점 크기 중 하나로 결정된다. 그러한 실시예에 따르면, 단순히 평가 대상의 물체나 재료의 단일 표면 쪽으로 어떤 장치를 향하게 하여, 탐침이 물체나 재료 쪽으로 향하거나 그것과 접촉 또는 거의 접촉할 때 다수 개의 스펙트럼을 결정하고 그러한 스펙트럼에 생길 수 있는 변화를 결정하는 것을 포함하여, 스펙트럼, 반투명성, 불투명성, 광택, 표면 조직, 형광성, 레일리 스케터링(Rayleigh scattering) 등을 포함한 상기 점 크기의 광학 특성이 측량되거나 결정된다.
본 명세서에서 설명되는 본 발명의 다양한 실시예의 다양한 원리에 따르면, 본 발명의 범위 내에서 개선이 이루어진다는 것에 주목해야 한다. 본 발명의 어떤 실시예에 따라 소스/수신기의 조합이 변화되고, 물체나 재료로부터 하나 또는 그 이상의 거리에서 얻은 스펙트럼(그리고 스펙트럼적으로 반사된 빛을 포함하여)과 (예를 들면, 임계 높이 내에서, 그리고 스펙트럼적으로 반사된 빛을 대체로 또는 전체적으로 배제하고)표면에서 또는 표면 가까이에서 얻은 스펙트럼을 포함하는 본 발명으로 얻어낸 다양한 스펙트럼에 따라 여러 가지 광학 특성이 결정된다. 어떤 실시예에서는 때때로 평가 대상의 물체나 재료에 대한 기하학 측정이나 평가를 고려하 는 것을 만들어 내는 식으로 측정이 행해진다. 어떤 실시예에서는 때때로 어떤 특성을 가진 또는 아무런 특성이 없는 특징이 사용된다. 예를 들면, 본 발명의 양상에 대한 어떤 적용은 높이/각도 결정이나 교정을 위해 주변 섬유를 사용하는 한편, 다른 적용은 그렇지 않다. 그러한 개선점, 대체안 및 특별한 예는 본 발명의 다양한 실시예의 범위 안에 있다.
본 발명의 발명자에 의해 치아의 광학 특성을 측정하기 위한 장치와 방법 및 위조를 검출하고 방지하기 위한 방법과 장치에 대해 본 명세서와 같은 날짜로 출원되어 상호계류중인 출원건이 참조된다.
추가로, 기구와 방법들이 넓은 범위의 다양한 물체와 재료, 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 실예가 되는 보기들에 적용되고 또한 상기에서 참고로 한 상호계류중인 출원건에 적용된다는 것에 주목해야 한다. 그리고, 본 발명의 실시예와 양상이 보석이나 귀한 돌, 광물 또는 다이아몬드, 진주, 루비, 사파이어, 에메랄드, 오팔, 자수정, 산호와 같은 물체, 및 또다른 값비싼 재료를 특징짓는데 적용된다. 그러한 보석은 표면에 관한 광학 특성이나 물체나 재료의 표면 특성에 의해 특징지어진다. 실예가 되는 보기와 같이, 그러한 보석은 구매, 판매 또는 다른 처리의 일부로써, 또는 그러한 처리나 보증 등을 목적으로 하는 가치 평가의 일부로써 특징지어지고, 연속적으로 그 보석을 측정하여 보석이 표면 오염을 포함하고 있는지 또는 어떤 동기로 변화가 생겼는지 또는 이전에 측정된 보석과 동일한 것인지 등을 나타낸다. 본 발명에 따라 보석이나 다른 물체 또는 재료를 측정하는 것은 독특한 "지문"이나 그 보석, 물체 또는 재료에 대한 특성을 만드는데 또는 그것들을 인식하는데 사용 되며, 연속적으로 측정된 보석, 물체 또는 재료를 인식하거나 동일성 또는 비동일성을 확인하기 위해 연속적인 측정이 이루어진다.
위에서 참고로 한 상호계류중인 출원건에서 설명된 기구와 방법 또한 본 명세서에서 설명된 바와 같이 본 발명의 실시예와 특성에 적용되는데, 예를 들면, 재료 혼합이나 준비, 광학 특성의 원격 전송과 (제 2의 장비 등으로 원격적으로 측정될 수 있는)그것에 바탕을 둔 제 2의 물체나 재료의 원격 또는 국부적 산물, 오퍼레이터 사용을 추가하는 여러 형태의 오디오 피드백, 카메라나 다른 장비와 결합, 측정될 물체에 대해 다중 시간으로 및 다중 위치에서의 포즈화(posturization)나 분할화(sectoring), 소프트웨어 데이터베이스, 컴퓨터 등 안에 데이터의 포착, 저장, 처리를 포함한다. 본 발명의 그러한 개선, 진보 및 추가의 사용은 모두 본 발명의 범위 내에서 이루어진다.

Claims (101)

  1. 하나 또는 그 이상의 광원으로부터 물체의 표면에 빛을 제공하고 다수 개의 수광기를 통하여 물체로부터 나오는 빛을 수신하는 탐침을 물체 근방으로 이동시키는 단계와, 여기서 상기 다수 개의 수광기는 하나 또는 그 이상의 제 1 수광기와 하나 또는 그 이상의 제 2 수광기로 구성되며, 상기 하나 또는 그 이상의 제 1 수광기는 제 1 NA를 갖고 상기 하나 또는 그 이상의 제 2 수광기는 상기 제 1 NA와 다른 제 2 NA를 갖으며,
    하나 이상의 수광기에 의해 수신된 광 강도를 결정하는 단계와,
    상기 물체의 광학 특성을 측정하는 단계를 포함하여 구성되며,
    상기 측정으로 상기 물체의 광학 특성을 표시하는 데이터가 발생되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 색 특성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 반투명성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 형광성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 표면 조직 특성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 광택성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  7. 탐침을 물체의 표면 쪽으로 이동시키는 단계와,
    탐침이 물체의 표면 쪽으로 이동되는 동안 제 1 측정을 행하는 단계와,
    탐침이 물체의 표면 가까이에 있을 때 제 2 측정을 행하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 측정치를 바탕으로 하여, 반사된 표면 색 스펙트럼, 벌크 재료 색 스펙트럼, 광택, 반투명성, 형광성, 표면 조직으로 구성되는 그룹의 하나 또는 그 이상의 특성을 포함한 물체의 광학 특성을 결정하는 단계를 포함하여 구성되며,
    상기 탐침에 의해 물체 위로 빛이 방출되고 상기 탐침에 의해 물체로부터 빛이 수 신되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 탐침은 하나 또는 그 이상의 광원과 적어도 두 가지 형태의 수광기를 포함하고, 상기 수광기의 제 1 형태는 제 1 NA를 갖고 상기 수광기의 제 2 형태는 제 2 NA를 갖는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 결정된 광학 특성을 바탕으로 하여 제 2 물체를 준비하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 결정된 광학 특성을 표현하는 데이터를 원격 위치로 전송하고, 상기 결정된 광학 특성을 바탕으로 하여 상기 원격 위치에 제 2 물체를 준비하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 측정 대상 물체의 형태에 대한 특성에 해당하는 제 1 데이터를 산출하는 단계와,
    상기 제 1 데이터를 상기 결정된 광학 특성과 비교하는 단계와,
    상기 비교를 바탕으로 하여 물체의 상태를 평가하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 상태는 물체의 표면 특성에 관한 상태로 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    색 스펙트럼 데이터는 결정된 광택 데이터를 바탕으로 하여 조정되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  14. 청구항 7에 있어서,
    색 스펙트럼 데이터는 결정된 반투명성 데이터를 바탕으로 하여 조정되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  15. 청구항 7에 있어서,
    색 스펙트럼 데이터는 결정된 광택 및 반투명성 데이터를 바탕으로 하여 조정되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  16. 탐침을 물체의 표면 쪽으로 이동시키는 단계와,
    탐침이 물체의 표면 쪽으로 이동 단계를 처리하는 동안 제 1 측정을 행하는 단계와,
    탐침이 물체의 표면 가까이에 있을 때 제 2 측정을 행하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 측정치를 바탕으로 하여, 반사된 표면 색 스펙트럼, 벌크 재료 색 스펙트럼, 광택, 반투명성, 형광성, 표면 조직으로 구성되는 그룹의 하나 또는 그 이상의 특성을 포함한 물체의 광학 특성을 결정하는 단계와,
    결정된 광학 특성을 표현하는 데이터를 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함하여 구성되며,
    하나 또는 그 이상의 광원으로부터 나오는 빛이 탐침에서 상기 물체로 향하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    카메라로 상기 물체의 이미지를 잡는 단계와,
    상기 잡은 이미지를 상기 데이터베이스에 저장하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 결정된 광학 특성을 표현하는 데이터를 상기 잡은 이미지와 관련시키는 단계를 더 포함하여 구성되며, 상기 잡은 이미지는 광학 특성이 결정되는 위치의 표시를 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 물체를 적어도 제 1 및 제 2 영역으로 구분하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 영역에서 물체의 광학 특성을 결정하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 영역에서 결정된 광학 특성을 표현하는 데이터를 상기 잡은 이미지와 관련시키는 단계를 더 포함하여 구성되며, 상기 잡은 이미지는 상기 제 1 및 제 2 영역의 표시를 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 결정된 광학 특성을 바탕으로 하여 치아 보철을 준비하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 결정된 광학 특성을 표현하는 데이터를 원격 위치로 전송하는 단계와,
    상기 결정된 고아학 특성을 바탕으로 하여 상기 원격 위치에 제 2 물체를 준비하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  22. 청구항 17에 있어서,
    상기 카메라는 탐침 내에 위치하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  23. 청구항 17에 있어서,
    상기 광원과 수광기는 광섬유로 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  24. 청구항 16에 있어서,
    상기 물체는 음식물로 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  25. 청구항 16에 있어서,
    상기 탐침은 인쇄장치로 연결되어 상기 인쇄장치에 의해 생성된 광학 특성을 측정하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  26. 청구항 16에 있어서,
    상기 탐침은 분리가능한 팁을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  27. 청구항 16에 있어서,
    상기 탐침은 분리가능한 쉴드에 의해 싸여있는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 쉴드는 사용후 버릴 수 있는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  29. 청구항 16에 있어서,
    상기 결정된 광학 특성을 표현하는 데이터는 재료 준비 장치와 연결되고, 상기 재료 준비 장치는 상기 결정된 광학 특성을 바탕으로 하여 재료를 준비하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  30. 청구항 16에 있어서,
    상기 결정된 광학 특성은 스펙큘러를 포함하는 스펙트럼과 스펙큘러를 배제하는 스펙트럼을 포함하고, 명목상 상기 스펙큘러를 포함한 스펙트럼은 물체로부터 스펙큘러하게 반사된 빛을 포함하고, 상기 스펙큘러를 배제한 스펙트럼은 물체로부터 스펙큘러하게 반사된 빛을 배제하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  31. 탐침을 물체의 표면 쪽으로 위치시키는 단계와,
    상기 탐침 상의 다수 개의 수광기로 상기 물체로부터 나오는 빛을 수신하는 단계를 포함하여 구성되며,
    하나 또는 그 이상의 광원으로부터 나오는 빛이 탐침에서 상기 물체로 방출되며, 상기 수광기는 스펙큘러를 포함하는 스펙트럼과 스펙큘러를 배제하는 스펙트럼을 표시하는 빛을 수신하기 충분한 NA와 크기를 가지며, 명목상 상기 스펙큘러를 포함한 스펙트럼은 물체로부터 스펙큘러하게 반사된 빛을 포함하고, 상기 스펙큘러를 배제한 스펙트럼은 물체로부터 스펙큘러하게 반사된 빛을 배제하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  32. 탐침이 물체 표면 쪽으로 위치됨에 따라 탐침으로 물체의 광학 특성을 측정하기 위한 장치에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 광원과 다수 개의 수광기를 갖는 탐침과,
    살기 수광기로부터 빛을 수신하도록 연결된 센서와,
    상기 센서로부터 데이터를 수신하도록 연결된 프로세서를 포함하여 구성되며,
    상기 탐침은 하나 또는 그 이상의 광원으로부터 물체의 표면에 빛을 제공하고, 다수 개의 수광기를 통하여 물체로부터 나오는 빛을 수신하며, 상기 다수 개의 수광기는 하나 또는 그 이상의 제 1 수광기와 하나 또는 그 이상의 제 2 수광기로 구성되며, 상기 하나 또는 그 이상의 제 1 수광기는 제 1 NA를 갖고 상기 하나 또는 그 이상의 제 2 수광기는 상기 제 1 NA와 다른 제 2 NA를 가지며,
    상기 프로세서는 상기 센서로부터 수신된 데이터를 바탕으로 하여 다수 개의 측정치를 구하고 상기 물체의 광학 특성을 표현하는 데이터를 결정하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 장치.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 색 특성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정장치.
  34. 청구항 32에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 반투명성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정장치.
  35. 청구항 32에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 형광성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 장치.
  36. 청구항 32에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 표면 조직 특성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 장치.
  37. 청구항 32에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 광택성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정
    장치.
  38. 청구항 32에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 광원과 다수 개의 수광기는 광섬유를 ??마하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 장치.
  39. 청구항 32에 있어서,
    상기 탐침이 물체의 표면 쪽으로 이동하는 동안, 상기 프로세서가 제 1 측정을 행하고, 상기 탐침이 물체의 표면 가까이에 있을 때, 상기 프로세서가 제 2 측정을 행하고,
    상기 제 1 및 제 2 측정치를 바탕으로 하여, 상기 프로세서가 반사된 표면 색 스펙트럼, 벌크 재료 색 스펙트럼, 광택, 반투명성, 형광성, 표면 조직으로 구성되는 그룹의 하나 또는 그 이상의 특성을 포함한 상기 물체의 광학 특성을 표현하는 데이터를 결정하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 장치.
  40. 청구항 32에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성을 표현하는 데이터는 상기 결정된 광학 특성을 바탕으로 하여 제 2 물체를 준비하기 위한 장치로 연결되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 장치.
  41. 청구항 32에 있어서,
    상기 결정된 광학 특성을 표현하는 데이터를 원격 위치로 전송하기 위한 수단을 더 포함하여 구성되고, 상기 결정된 광학 특성을 바탕으로 하여 상기 원격 위치에 제 2 물체를 준비하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 장치.
  42. 청구항 32에 있어서,
    상기 프로세서가 상기 결정된 광학 특성을 상기 측정 대상 물체의 형태에 대한 특 성에 해당하는 제 1 데이터와 비교하고, 상기 프로세서가 상기 비교를 바탕으로 하여 물체의 상태를 평가하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 장치.
  43. 청구항 42에 있어서,
    상기 상태는 상기 물체의 표면 특성에 관한 상태로 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정 장치.
  44. 탐침을 물체의 표면 쪽으로 위치시키는 단계와,
    상기 탐침 상의 하나 또는 그 이상의 수광기로 상기 물체로부터 나오는 빛을 수신하는 단계와,
    상기 수신된 빛을 바탕으로 하여 다수 개의 센서를 가지고 상기 물체의 광학 특성을 결정하는 단계를 포함하여 구성되며,
    하나 또는 그 이상의 광원으로부터 나오는 빛이 상기 탐침에서 상기 물체로 방출되며, 상기 수광기는 스펙큘러를 배제하는 스펙트럼을 표시하는 빛을 포함하는 빛을 수신하며, 상기 스펙큘러를 배제한 스펙트럼은 상기 물체로부터 스펙큘러하게 반사된 빛을 배제하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  45. 청구항 44에 있어서,
    상기 센서는 다수 개의 광수신 소자로 구성되며, 상기 광수신 소자 중 적어도 다수 개는 필터를 통해 빛을 수신하고, 상기 광수신 소자는 게이트 어레이와 컴퓨팅 디 바이스로 연결되는 것이 특징인 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  46. 청구항 44에 있어서,
    상기 센서 중 적어도 하나는 부수적인 빛을 수신하고, 상기 부수적인 빛은 광 바이어스를 상기 적어도 하나의 센서에 제공하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  47. 청구항 46에 있어서,
    상기 광 바이어스는 상기 하나 또는 그 이상의 광원 중 하나에 의해 제공되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  48. 청구항 46에 있어서,
    상기 광 바이어스는 부수적인 광원에 의해 제공되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  49. 청구항 48에 있어서,
    상기 부수적인 광원은 광방출 다이오드로 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  50. 청구항 44에 있어서,
    상기 센서 중 하나 또는 그 이상은 비구면 렌즈를 통해 빛을 수신하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  51. 청구항 44에 있어서,
    상기 센서 중 하나 또는 그 이상은 제 1 비구면 렌즈와 제 2 비구면 렌즈를 통해 빛을 수신하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  52. 청구항 51에 있어서,
    제 1 필터는 상기 제 1 비구면 렌즈와 상기 제 2 비구면 렌즈 사이에 위치하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  53. 청구항 52에 있어서,
    상기 필터는 간섭 필터로 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  54. 청구항 44에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 광원 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 광원과 상기 탐침에 연결된 하나 또는 그 이상의 광섬유 사이에 위치하는 유리막대를 통해, 상기 탐침에 빛을 제공하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  55. 청구항 44에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 광원 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 광원과 상기 탐침에 연결된 하나 또는 그 이상의 광섬유 사이에 위치하는 홍채를 통해, 상기 탐침에 빛을 제공하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  56. 청구항 55에 있어서,
    상기 홍채는 다수 개의 구멍을 갖는 이동가능한 디스크로 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  57. 청구항 44에 있어서,
    상기 센서는 분광광도계로 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  58. 탐침을 물체의 표면 쪽으로 위치시키는 단계와,
    상기 탐침 상의 하나 또는 그 이상의 수광기로 상기 물체로부터 나오는 빛을 수신하는 단계와,
    상기 수신된 빛을 바탕으로 하여 다수 개의 측정치를 얻어내는 단계와,
    상기 수신된 빛을 바탕으로 하여 다수 개의 센서를 가지고 상기 물체의 유백광 형태의 광학 특성을 결정하는 단계를 포함하여 구성되며,
    하나 또는 그 이상의 광원으로부터 나오는 빛이 상기 탐침에서 상기 물체로 방출되며, 상기 수광기는 스펙큘러를 배제하는 스펙트럼을 표시하는 빛을 수신하며, 상기 스펙큘러를 배제한 스펙트럼은 상기 물체로부터 스펙큘러하게 반사된 빛을 배제하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  59. 청구항 58에 있어서,
    상기 광학 특성은 다수 개의 스펙트럼을 바탕으로 하여 결정되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  60. 청구항 59에 있어서,
    상기 광학 특성은 적어도 제 1 스펙트럼과 제 2 스펙트럼 사이의 변화를 바탕으로 하여 결정되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  61. 표면과 제 1층을 가지는 물체 근방에 탐침을 위치시키는 단계와,
    여기서 하나 또는 그 이상의 광원으로부터 물체의 표면에 빛을 제공하고 다수 개의 수광기를 통하여 물체로부터 나오는 빛을 수신하고, 다수 개의 수광기 각각은 NA와 임계 높이가 정해진 하나 또는 그 이상의 광원으로부터 거리를 갖고, 탐침이 수광기의 임계 높이보다 덜 떨어진 거리에 있을 때, 물체의 표면에 반사된 빛이 특정된 수광기에 이르지 못하고, 상기 다수 개의 수광기는 제 1의 임계 높이를 가지는 하나 또는 다수 개의 제 1 수광기와 제 1 임계 높이와 다른 하나 또는 다수 개의 제 2 임계 높이를 포함하며,
    하나 이상의 수광기에 의해 수신된 광 강도를 결정하는 단계와,
    상기 물체의 광학 특성과 제 1층의 두께를 가리키는 데이터를 생성하고 물체의 광학특성을 측정하는 단계를 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법
  62. 청구항 61에 있어서,
    상기 물체의 광학 특성은 색 특성, 반투명성, 형광성, 표면 조직 특성, 광택성을 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  63. 청구항 61에 있어서,
    상기 물체는 치아 물체(dental object)를 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  64. 청구항 61에 있어서,
    상기 광학 특성을 기반으로 한 제 2 치아 물체을 준비하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  65. 청구항 61에 있어서,
    상기 측정된 광학 특성을 표현하는 데이터를 원격 위치로 전송하고, 상기 측정된 광학 특성을 바탕으로 하여 상기 원격 위치에 제 2 치아 물체를 준비하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  66. 청구항 61에 있어서,
    상기 측정 대상 물체의 형태에 대한 특성에 해당하는 제 1 데이터를 산출하는 단계와,
    상기 제 1 데이터를 상기 측정된 광학 특성과 비교하는 단계와,
    상기 비교를 바탕으로 하여 물체의 상태를 평가하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  67. 청구항 66에 있어서,
    상기 물체의 상태는 물체의 표면 특성에 관한 상태를 포함하는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  68. 청구항 61에 있어서,
    색 스펙트럼 데이터는 광택성 또는 반투명성 데이터를 바탕으로 하여 조정되는 것이 특징인 물체의 광학 특성 측정방법.
  69. 제1NA를 가진 광원으로부터 공급되는 다수의 파장들을 가진 제1광을 물체에 공급하는 단계와,
    상기 물체로부터 제1광을 수신하고 수신된 제1광의 스펙트럼분석을 포함하는 제1측정을 취하는 단계와,
    제1NA와는 다른 제2NA를 가진 광원으로부터 공급되는 다수의 파장들을 가진 제2광을 물체에 공급하는 단계와,
    상기 물체로부터 제2광을 수신하고 수신된 제2광의 스펙트럼분석을 포함하는 제2측정을 취하는 단계와,
    상기 제1 및 제2측정에 기초하여 물체의 광학 특성을 계량화하는 단계를 포함하는 방법
  70. 청구항 69에 있어서,
    상기 제1광과 제2광은 동일광원으로부터 공급되고, 상기 동일광원의 NA는 변하는 것이 특징인 방법.
  71. 청구항 70에 있어서,
    상기 동일광원의 NA는 조리개에 의하여 변하는 것이 특징인 방법.
  72. 청구항 69에 있어서,
    상기 제1광과 제2광은 동일광원으로부터 공급되고, 상기 동일광원의 NA는 개구디스크를 통과하는 광에 의하여 변하는 것이 특징인 방법.
  73. 청구항 70에 있어서,
    상기 동일광원 파이버로 입사하는 광의 입사각은 변하는 것이 특징인 방법.
  74. 청구항 69에 있어서,
    상기 방법은 탐침을 물체 가까이로 이동시키는 단계를 포함하고, 여기서 탐침은 다수의 광수신기들을 포함하며, 상기 광수신기들은 하나 이상의 제1광수신기들과 제2광수신기들을 포함하고, 상기 제1광수신들은 제3NA를 가지고 있고, 상기 제2광수신기들은 상기 제3NA와는 다른 제4NA를 가지고 있는 것이 특징인 방법.
  75. 청구항 69에 있어서,
    상기 물체의 광특성은 색특성, 투과특성, 형광특성, 표면조직특성, 광택특성, 또는 유백광 특성을 포함하는 것이 특징인 방법.
  76. 청구항 69에 있어서,
    상기 물체는 치과물체, 보석류, 서류, 또는 페인트칠된 물체를 포함하는 것이 특징인 방법.
  77. 물체나 재료의 표면에 광을 조사하고 그 물체나 재료로부터 광을 수신하는 단계, 여기서 상기 광은 적어도 하나의 광원에 의하여 공급되고, 방사상 또는 각도 광분포 패턴을 가진 광을 수신하는 하나 이상의 광섬유수신기들에 의하여 수신되며,
    방사상 또는 각도분포패턴이 저감된 광을 생성하기 위하여 상기 하나 이상의 광섬유수신기들에 의하여 수신된 광으로부터 상기 방사상 또는 각도 광분포 패턴을 제거하는 단계,
    상기 방사상 또는 각도 분포패턴이 저감된 광을 스펙트럼분석기구에 결합시키는 단계,
    상기 스펙트럼분석기구와 관련되어 적어도 하나의 스펙트럼측정이 취하여 지고, 상기 적어도 하나의 스펙트럼측정에 근거하여 상기 물체 또는 재료의 광특성을 가리키는 데이터가 생성되어, 적어도 상기 물체 또는 재료의 스펙트럼특성을 포함하는 상기 물체 또는 재료의 광특성을 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법.
  78. 청구항 77에 있어서,
    상기 광특성은 투과특성, 광택특성, 유백광 특성, 또는 표면조직특성을 포함하는 것이 특징인 방법.
  79. 청구항 77에 있어서,
    상기 물체 또는 재료는 피부, 페인트, 섬유, 사진, 치과물체, 인쇄된 물체, 머리털, 그리고 화장품을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것이 특징인 방법.
  80. 청구항 77에 있어서,
    하나 이상의 광감지요소에 광바이어스를 선택적으로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
  81. 청구항 77에 있어서,
    적어도 하나의 광원, 하나 이상의 광섬유수신기, 및 스펙트럼측정기구가 하나의 핸들유니트에 포함되고,
    상기 핸들유니트를 상기 물체 또는 재료에 향하도록 함으로서 상기 물체 또는 재료에 광이 비춰지며,
    적어도 스펙트럼 특성을 가진 상기 물체 또는 재료의 하나 이상의 광특성이 상기 하나 이상의 광섬유수신기에 의하여 수신된 광에 근거하여 결정되고,
    상기 스펙트럼측정기구에 광을 결합시키기 전에 방사상 또는 각도 광분포 패턴이 하나 이상의 광섬유수신기들에 의하여 수신된 광으로부터 제거되는 것이 특징인 방법.
  82. 청구항 81에 있어서,
    상기 물체 또는 재료는 피부, 페인트, 섬유, 사진, 치과물체, 인쇄된 물체, 머리털, 그리고 화장품을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것이 특징인 방법.
  83. 청구항 82에 있어서,
    상기 광특성은 투과특성, 광택특성, 유백광 특성, 또는 표면조직특성을 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
  84. 물체 또는 재료의 특성을 결정하기 위한 스펙트럼 측정장비로서,
    물체 또는 재료로부터 광을 수신하여 적어도 하나의 출력신호를 발생하는 하나 이상의 센서,
    물체 또는 재료로부터 수신되지 아니하는 광 바이어스를 상기 센서에 공급하면서 그 공급을 제어할 수 있는 바이어스 광원,
    상기 적어도 하나의 출력신호를 수신하여 상기 출력신호에 근거한 특성을 결정하는 프로세서를 포함하는 스펙트럼 측정 장비
  85. 청구항 84에 있어서,
    상기 출력신호는 디지털 신호인 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  86. 청구항 85에 있어서,
    상기 디지털 신호는 티티엘 또는 시모스 디지털 신호인 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  87. 청구항 84에 있어서,
    상기 광은 상기 센서들과 결합되기 전에 하나 이상의 필터를 통과하고, 상기 센서들에 의하여 생성된 다수의 디지털 신호의 주기 측정에 근거하여 스펙터럼 특성이 결정되는 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  88. 청구항 84에 있어서,
    상기 광은 상기 센서들과 결합되기 전에 하나 이상의 필터를 통과하고, 상기 필터들은 칼라 경사필터인 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  89. 청구항 84에 있어서,
    상기 센서들은 최소샘플링 주기에 수신된 광샘플에 제어되는 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  90. 청구항 89에 있어서,
    상기 바이어스광원은 상기 최소 샘플링 주기에 상기 센서들이 신호를 발생하는 것을 확실히 하기위한 레벨로 상기 물체 또는 재료로부터 수신되지 아니한 상기 센서들에 광을 공급하는 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  91. 청구항 90에 있어서,
    상기 최소 샘플링 주기의 신호는 미리 정하여진 최소수의 천이를 가진 신호를 포함하는 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  92. 청구항 91에 있어서,
    상기 미리 정하여진 최소수의 천이는 적어도 2개 천이를 포함하는 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  93. 청구항 84에 있어서,
    상기 바이어스 광원은 상기 물체 또는 재료에 광을 공급하는 광원을 포함하는 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  94. 청구항 84에 있어서,
    상기 바이어스 광원은 상기 물체 또는 재료에 광을 공급하는 광원과는 다른 광원을 포함하는 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  95. 청구항 84에 있어서,
    상기 바이어스 광원은 광대역 광원을 포함하는 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  96. 청구항 84에 있어서,
    상기 바이어스 광원은 단색광 광원을 포함하는 것이 특징인 스펙트럼 측정장비
  97. 광원의 빛을 탐침으로 물체의 표면에 공급하고, 그 물체로부터 광을 하나 이상의 광수신기들에 의하여 수신하는 단계, 여기서 상기 광원과 하나 이상의 광수신기들은 상기 표면 아래는 상기 광수신기들에 의하여 수신된 물체로부터 거울처럼 반사된 광원으로부터의 광이 없는 그러한 표면으로부터의 임계높이를 정하는 것이 특징이고,
    상기 하나이상의 광수신기들에 의하여 수신된 빛을 스펙트럼 측정 기구에 결합함으로써 상기 수신된 빛의 강도를 결정하는 단계,
    적어도 물체의 스펙트럼특성을 포함하는 광학적특성을 측정하는 단계를 포함하는데, 여기서 측정이란 하나 이상의 광수신기들에 대한 임계높이 아래로 상기 탐침으로 취한 적어도 하나의 측정을 포함하고, 이러한 적어도 하나의 측정이 실시되어, 물체의 광학적특성을 가리키는 데이터를 생성하는 것이 특징인 방법.
  98. 청구항 97에 있어서,
    상기 광학적특성은 투과특성, 광택특성, 유백광 특성, 또는 표면조직특성을 추가로 포함하는 것이 특징인 방법
  99. 청구항 97에 있어서,
    상기 물체는 피부, 페인트, 섬유, 사진, 치과물체, 인쇄된 물체, 머리털, 그리고 화장품을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것이 특징인 방법.
  100. 청구항 97에 있어서,
    상기 광학적특성은 칼라특성을 가리키는 제1데이터와 투과특성을 가리키는 제2데이터의 발생에 의하여 결정되는데, 상기 제1데이터는 상기 제2데이터에 근거하여 교정되는 것이 특징인 방법
  101. 청구항 97에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서들에 광 바이어스를 선택적으로 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
KR1019997012396A 1997-07-01 1998-06-30 물체의 광학 특성 측정 장치 및 방법 KR100593098B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8/886223 1997-07-01
US08/886223 1997-07-01
US08/886,223 US5926262A (en) 1997-07-01 1997-07-01 Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
PCT/US1998/013764 WO1999001745A1 (en) 1997-07-01 1998-06-30 Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010020549A KR20010020549A (ko) 2001-03-15
KR100593098B1 true KR100593098B1 (ko) 2006-06-26

Family

ID=25388650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019997012396A KR100593098B1 (ko) 1997-07-01 1998-06-30 물체의 광학 특성 측정 장치 및 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5926262A (ko)
EP (1) EP0993601A4 (ko)
JP (1) JP4553990B2 (ko)
KR (1) KR100593098B1 (ko)
AU (1) AU757807B2 (ko)
BR (1) BR9810655A (ko)
CA (1) CA2294880A1 (ko)
WO (1) WO1999001745A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11681984B2 (en) 2020-08-20 2023-06-20 Scaled Solutions Technologies LLC Inventory management systems and related methods

Families Citing this family (91)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2304187B (en) * 1995-08-07 1998-12-30 Dia Stron Ltd Translucency measurement
US6373573B1 (en) * 2000-03-13 2002-04-16 Lj Laboratories L.L.C. Apparatus for measuring optical characteristics of a substrate and pigments applied thereto
US6254385B1 (en) 1997-01-02 2001-07-03 Lj Laboratories, Llc Apparatus and method for measuring optical characteristics of teeth
US6307629B1 (en) 1997-08-12 2001-10-23 Lj Laboratories, L.L.C. Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US5759030A (en) * 1996-01-02 1998-06-02 Lj Laboratories, L.L.C. Method for determing optical characteristics of teeth
US6301004B1 (en) 2000-05-31 2001-10-09 Lj Laboratories, L.L.C. Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US6501542B2 (en) 1998-06-30 2002-12-31 Lj Laboratories, Llc Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US6870616B2 (en) * 1998-06-30 2005-03-22 Jjl Technologies Llc Spectrometer apparatus for determining an optical characteristic of an object or material having one or more sensors for determining a physical position or non-color property
US20050171408A1 (en) * 1997-07-02 2005-08-04 Parker Jeffery R. Light delivery systems and applications thereof
US6573984B2 (en) * 1998-06-30 2003-06-03 Lj Laboratories Llc Apparatus and method for measuring optical characteristics of teeth
US6538726B2 (en) 1998-07-10 2003-03-25 Lj Laboratories, Llc Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US6678541B1 (en) * 1998-10-28 2004-01-13 The Governmemt Of The United States Of America Optical fiber probe and methods for measuring optical properties
US6404984B1 (en) * 1998-11-19 2002-06-11 Sony Corporation Lighted camera for dental examinations and method of using the same
DE19909631A1 (de) * 1999-03-05 2000-09-14 Heraeus Noblelight Gmbh Tragbare Miniatur-Spektralsonde
DE19923657B4 (de) * 1999-05-22 2005-06-16 Heinz-Werner Twachtmann Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Farbe eines Gegenstandes, insbesondere eines Zahnes
US6570662B1 (en) 1999-05-24 2003-05-27 Luxtron Corporation Optical techniques for measuring layer thicknesses and other surface characteristics of objects such as semiconductor wafers
WO2000071971A1 (en) * 1999-05-24 2000-11-30 Luxtron Corporation Optical techniques for measuring layer thicknesses
BE1012795A3 (nl) * 1999-07-23 2001-03-06 Barco Elbicon N V Gebruik van optische golfgeleidertechnologie in een sorteerinrichting.
WO2001014855A1 (en) 1999-08-20 2001-03-01 Charles William Robertson Liquid photometer using surface tension to contain sample
EP1477107B1 (en) * 1999-12-08 2007-08-29 X-Rite, Inc. Optical measurement device and related process
JP2003515417A (ja) * 1999-12-08 2003-05-07 エックス−ライト、インコーポレイテッド 光学計測デバイスおよびそれに関連した方法
US6362888B1 (en) 1999-12-23 2002-03-26 Lj Laboratories, L.L.C. Spectrometer assembly
DE19962779B4 (de) * 1999-12-23 2009-06-25 Byk-Gardner Gmbh Vorrichtung zur quantifizierten Bestimmung der Qualität von Oberflächen
US6414750B2 (en) 2000-01-10 2002-07-02 Lj Laboratories, L.L.C. Spectrometric apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US6335501B1 (en) * 2000-02-04 2002-01-01 Eco-Shred Ltd. Optical paper sorter
US20010048765A1 (en) * 2000-02-29 2001-12-06 Steven Yi Color characterization for inspection of a product having nonuniform color characteristics
AUPQ607100A0 (en) * 2000-03-07 2000-03-30 Colour Vision Systems Pty Ltd Spectral assessment of fruit
JP2003527594A (ja) * 2000-03-13 2003-09-16 オートライン インコーポレイテッド 可視光線スペクトル／近赤外線スペクトルにより果物の特性を測定し、相互に関連付けるための装置および方法
US6512577B1 (en) * 2000-03-13 2003-01-28 Richard M. Ozanich Apparatus and method for measuring and correlating characteristics of fruit with visible/near infra-red spectrum
DK1290427T3 (en) 2000-04-11 2017-12-04 Chemometec As Method and apparatus for detecting the fluorescence of a sample
US6497324B1 (en) * 2000-06-07 2002-12-24 Mss, Inc. Sorting system with multi-plexer
US6798517B2 (en) * 2000-09-28 2004-09-28 Color-Spec Technologies, Inc. Handheld, portable color measuring device with display
WO2002033383A1 (en) * 2000-10-13 2002-04-25 General Electric Company Method and apparatus for obtaining fluorescence data
AU2002246520A1 (en) * 2000-11-15 2002-07-30 Rutgers, The State University Of New Jersey Apparatus and method for measuring spatially varying bidirectional reflectance distribution function
US6809826B2 (en) * 2001-02-20 2004-10-26 Charles William Robertson Liquid photometer using surface tension to contain sample
EP1373861A2 (en) * 2001-03-29 2004-01-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. A method for measuring a permeation rate, a test and an apparatus for measuring and testing
EP1252859A3 (en) 2001-04-27 2003-12-17 Firma Ivoclar Vivadent AG Dental camera with mouthpiece
EP1262751B1 (de) * 2001-06-01 2011-04-06 Ivoclar Vivadent AG Vorrichtung und Verfahren zur Lichtanalyse
US6985231B2 (en) * 2001-09-20 2006-01-10 Strainoptics, Inc. Method and apparatus for measuring the optical quality of a reflective surface
US6903813B2 (en) 2002-02-21 2005-06-07 Jjl Technologies Llc Miniaturized system and method for measuring optical characteristics
US20040082863A1 (en) * 2002-03-15 2004-04-29 Mcgreevy James Device and method for the photodynamic diagnosis of tumor tissue
US8131332B2 (en) * 2002-04-04 2012-03-06 Veralight, Inc. Determination of a measure of a glycation end-product or disease state using tissue fluorescence of various sites
FR2840686B1 (fr) * 2002-06-10 2008-11-14 Oreal Procede pour determiner l'aptitude a diffuser et/ou a absorber la lumiere d'un produit cosmetique
DE10314848A1 (de) * 2002-06-28 2004-01-15 Jenoptik Laser, Optik, Systeme Gmbh Messeinrichtung zur Detektion von laserinduzierter Fluoreszenzstrahlung
EP1647225B1 (en) * 2003-07-22 2018-06-06 Toshiba Medical Systems Corporation Biological information measurement device
FR2858205B1 (fr) * 2003-07-28 2005-09-16 Sopro Soc Appareil de detection et de caracterisation des tissus biologiques
DE10352394B4 (de) * 2003-11-10 2009-07-30 Ivoclar Vivadent Ag Intraorale Kameraeinrichtung sowie Verfahren zum Erzeugen eines ausgerichteten Bildes eines intraoralen Gegenstandes, insbesondere eines Patientenzahnes
CA2493652C (en) * 2004-03-11 2009-11-24 Blue Cube Intellectual Property Company (Pty) Ltd Analysis of a material in particulate form
US7699236B2 (en) * 2004-04-28 2010-04-20 Rutgers The State University Method and apparatus for making and detecting a document verification indicator using optical pattern encryption
DE102005017901A1 (de) * 2005-04-18 2006-11-16 Sick Ag Lichtkontrasttaster zur Erkennung von Marken
AU2006259569A1 (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Stratagene California System and method for fluorescence excitation and detection having distinct optical paths
KR100836501B1 (ko) * 2005-10-11 2008-06-09 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 박막 제조 장비
GB0523231D0 (en) * 2005-11-15 2005-12-21 Redfern Jonathan Liquid photometer using disposable pipette tip vessel
GB0524225D0 (en) * 2005-11-29 2006-01-04 Amersham Biosciences Ab Methods and apparatus for detecting and measuring the concentration of a substance in a solution
WO2007129281A2 (fr) * 2006-05-09 2007-11-15 Philippe Schmid Système de visualisation et de mesure pour surfaces cutanées, portatif, autonome et calibré
KR100749829B1 (ko) * 2006-05-26 2007-08-16 장민준 3차원 광측정장치
US7663757B2 (en) * 2006-09-27 2010-02-16 Alberta Research Council Inc. Apparatus and method for obtaining a reflectance property indication of a sample
JP5575355B2 (ja) * 2006-10-06 2014-08-20 株式会社 資生堂 紫外線防御効果の評価装置
JP2008102009A (ja) * 2006-10-19 2008-05-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 光学測定装置および光学的測定方法
KR100846717B1 (ko) * 2007-04-04 2008-07-16 삼성에스디아이 주식회사 응답 속도 측정 장치
US7929151B2 (en) 2008-01-11 2011-04-19 Carestream Health, Inc. Intra-oral camera for diagnostic and cosmetic imaging
US8760507B2 (en) * 2008-08-05 2014-06-24 Inspectron, Inc. Light pipe for imaging head of video inspection device
TWI403301B (zh) * 2008-11-19 2013-08-01 Ind Tech Res Inst 光學掃描探頭
GB0907526D0 (en) * 2009-04-30 2009-06-10 Buhler Sortex Ltd The measurement of a quality of granular product in continuous flow
DE102010010741A1 (de) * 2010-03-09 2011-09-15 Beckman Coulter, Inc. Lichtleitervorrichtung zum Abstrahlen und Empfangen von Licht, System, Verfahren und Computerprogrammprodukt
JPWO2011121694A1 (ja) * 2010-03-31 2013-07-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ 検査装置、及び検査方法
WO2012096619A1 (en) * 2011-01-12 2012-07-19 Applied Precision, Inc. Systems and methods for camera-based image processing in microscopy instruments
WO2013011778A1 (ja) 2011-07-15 2013-01-24 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 プローブ
JP5944015B2 (ja) * 2012-01-24 2016-07-05 オーエフエス ファイテル，エルエルシー パワー結合器のモニタリング
DE102012208248B3 (de) * 2012-05-16 2013-08-29 Astech Angewandte Sensortechnik Gmbh Abstandsvariationskompensiertes Farbsensorsystem
US10147043B2 (en) 2013-03-15 2018-12-04 Ppg Industries Ohio, Inc. Systems and methods for texture assessment of a coating formulation
US10586162B2 (en) * 2013-03-15 2020-03-10 Ppg Industries Ohio, Inc. Systems and methods for determining a coating formulation
NZ631068A (en) 2013-11-08 2015-10-30 Ppg Ind Ohio Inc Texture analysis of a coated surface using electrostatics calculations
NZ631047A (en) 2013-11-08 2015-10-30 Ppg Ind Ohio Inc Texture analysis of a coated surface using kepler’s planetary motion laws
NZ631063A (en) 2013-11-08 2015-10-30 Ppg Ind Ohio Inc Texture analysis of a coated surface using cross-normalization
KR102395773B1 (ko) * 2014-11-07 2022-05-09 삼성전자주식회사 생체 시료의 분석 시스템 및 이를 이용한 분석 방법
US10613727B2 (en) 2016-02-19 2020-04-07 Ppg Industries Ohio, Inc. Color and texture match ratings for optimal match selection
US9818205B2 (en) 2016-02-19 2017-11-14 Ppg Industries Ohio, Inc. Simplified texture comparison engine
JP6826814B2 (ja) * 2016-02-24 2021-02-10 旭化成エレクトロニクス株式会社 光学式物理量測定装置及びその光源制御方法
US11137519B2 (en) * 2016-07-21 2021-10-05 Rosemount Aerospace Inc. Multi-fiber optical sensor for icing
JP6827818B2 (ja) 2017-01-13 2021-02-10 キヤノン株式会社 計測装置、情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム
WO2018185891A1 (ja) * 2017-04-05 2018-10-11 株式会社ニコン 塗膜状態解析装置および膜厚測定装置
WO2019067822A1 (en) * 2017-09-28 2019-04-04 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois MOBILE BIODETECTION INSTRUMENT CAPABLE OF MULTIPLE DETECTION MODALITIES
US11119035B2 (en) 2018-04-26 2021-09-14 Ppg Industries Ohio, Inc. Systems and methods for rapid coating composition determinations
US10871888B2 (en) 2018-04-26 2020-12-22 Ppg Industries Ohio, Inc. Systems, methods, and interfaces for rapid coating generation
US10970879B2 (en) 2018-04-26 2021-04-06 Ppg Industries Ohio, Inc. Formulation systems and methods employing target coating data results
US11874220B2 (en) 2018-04-26 2024-01-16 Ppg Industries Ohio, Inc. Formulation systems and methods employing target coating data results
DE102018124368B4 (de) * 2018-10-02 2020-08-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Bestimmung von relativen Reflexionsgraden einer Messfläche
WO2021010817A1 (en) * 2019-07-12 2021-01-21 Sime Darby Plantation Intellectual Property Sdn. Bhd. Apparatus to measure ripeness of oil palm fruitlets via real-time chlorophyll content measurement
TW202119019A (zh) * 2019-11-05 2021-05-16 華碩電腦股份有限公司 外觀取像裝置及包含其的外觀檢測裝置
KR102499352B1 (ko) * 2021-02-09 2023-02-13 주식회사 핵심가치 조사광의 파장대의 선택적 형성을 통한 구강 컨디션 모니터링 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5229841A (en) * 1991-07-10 1993-07-20 Eaton Corporation Color sensor employing optical fiber bundles with varied diameters

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3327584A (en) * 1963-09-09 1967-06-27 Mechanical Tech Inc Fiber optic proximity probe
US3436157A (en) * 1966-04-08 1969-04-01 Hans Adler Color and surface structure comparator
US3555262A (en) * 1968-05-07 1971-01-12 Dainippon Screen Mfg Apparatus for production of color separation records
US3507042A (en) * 1969-04-14 1970-04-21 Dahlin Dental Lab Color matching system for teeth
NL7106648A (ko) * 1970-05-18 1971-11-22 Kyoto Daiichi Kagaku Kk
US3778541A (en) * 1971-09-03 1973-12-11 Itek Corp System for analyzing multicolored scenes
US3748741A (en) * 1972-06-08 1973-07-31 J Yerkes Model for tooth color matching
US3986777A (en) * 1974-08-22 1976-10-19 Weber Dental Mfg. Co., Div. Of Sterndent Corporation Tristimulus colorimeter for use in the fabrication of artificial teeth
US4125329A (en) * 1976-09-07 1978-11-14 Sterndent Corporation Tristimulus colorimeter
US4115922A (en) * 1976-09-20 1978-09-26 Alderman C Gale Dental crown and bridge shading system
US4184175A (en) * 1977-02-09 1980-01-15 The Procter & Gamble Company Method of and apparatus for optically detecting anomalous subsurface structure in translucent articles
DE2726606A1 (de) * 1977-06-13 1978-12-21 Max Planck Gesellschaft Medizinisches spektralfotometer
US4207678A (en) * 1977-09-26 1980-06-17 Jeannette William W Multiple dental shade guide system
US4290433A (en) * 1979-08-20 1981-09-22 Alfano Robert R Method and apparatus for detecting the presence of caries in teeth using visible luminescence
DE2936847A1 (de) * 1979-09-12 1981-03-19 Paul Dr. 6054 Rodgau Heitlinger Verfahren zur herstellung von zahnersatz und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
FR2465213A1 (fr) * 1979-09-13 1981-03-20 Oreal Appareil permettant le reperage numerique de la couleur ou d'une modification de couleur d'un objet
DE3003435A1 (de) * 1980-01-31 1981-08-06 Becker Dental-Labor Gmbh, 5100 Aachen Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines kronenteiles
US4278353A (en) * 1980-04-11 1981-07-14 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Optical inspection of gold surfaces
US4382784A (en) * 1980-07-02 1983-05-10 Freller Robert T Custom dental shade guide selector and method for its use
EP0064024B1 (de) * 1981-04-03 1985-08-28 GRETAG Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur farbmetrischen Analyse eines gedruckten Farbmessstreifens
GB2115175A (en) * 1982-01-05 1983-09-01 Eastman Kodak Co Fibre optics head featuring core spacing to block specular reflection
US4464054A (en) * 1982-05-27 1984-08-07 Pacific Scientific Company Colorimeter instrument with fiber optic ring illuminator
DE3226372A1 (de) * 1982-07-14 1984-01-19 Compur-Electronic GmbH, 8000 München Verfahren und vorrichtung zum messen von remissionen
DE3226370A1 (de) * 1982-07-14 1984-01-19 Compur-Electronic GmbH, 8000 München Remissionsmesskopf
US5671735A (en) * 1983-07-18 1997-09-30 Chromatics Color Sciences International, Inc. Method and apparatus for detecting and measuring conditions affecting color
US4654794A (en) * 1984-02-18 1987-03-31 Colorgen, Inc. Methods for determining the proper coloring for a tooth replica
US4653905A (en) * 1985-08-21 1987-03-31 Newport Corporation Fiber optic range finder systems
FR2591470B1 (fr) * 1985-12-13 1992-05-15 Bertin & Cie Procede et dispositif de determination de la couleur, en particulier d'une prothese dentaire
EP0234579B1 (en) * 1986-02-26 1995-01-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. Reflection density measuring system
GB2193803A (en) * 1986-07-04 1988-02-17 De La Rue Syst Monitoring diffuse reflectivity
FR2604252B1 (fr) * 1986-09-22 1990-09-14 Crouzet Sa Capteur de deplacement et proximite a fibres optiques
DE3879896D1 (de) * 1987-12-03 1993-05-06 Siemens Ag Farbsensoranordnung fuer die erkennung von gegenstaenden mit farbigen oberflaechen.
US4886355A (en) * 1988-03-28 1989-12-12 Keane Thomas J Combined gloss and color measuring instrument
DE3837710A1 (de) * 1988-11-07 1990-05-10 Statomat Globe Maschf Verfahren und vorrichtung zum ausrichten der abgemantelten enden von rundkabeln
US5313260A (en) * 1989-10-12 1994-05-17 High Tech Concepts & Inventions Corporation Photosensitive probes
FR2685477B1 (fr) * 1991-12-23 1994-04-01 Bertin Et Cie Procede et dispositif de determination de la couleur d'un objet translucide, tel qu'une dent.
JP2914807B2 (ja) * 1992-01-16 1999-07-05 キヤノン株式会社 測距用受光センサー
JP2943499B2 (ja) * 1992-04-22 1999-08-30 日本電気株式会社 高さ測定方法および装置
DE4214876C2 (de) * 1992-05-05 2000-07-06 Kaltenbach & Voigt Optische Vermessungen von Zähnen ohne mattierende Oberflächenbehandlung
GB9215584D0 (en) * 1992-07-22 1992-09-02 Holman Martin R Monitoring device
US5467289A (en) * 1992-10-15 1995-11-14 Mitutoyo Corporation Method of and an apparatus for measuring surface contour
CA2084152A1 (en) * 1992-11-30 1994-05-31 Her Majesty The Queen, In Right Of Canada, As Represented By The Ministe R Of National Defence Optical apparatus
US5477332A (en) * 1992-12-17 1995-12-19 Mcdonnell Douglas Corporation Digital image system and method for determining surface reflective and refractive characteristics of objects
FR2699677B1 (fr) * 1992-12-22 1995-03-03 Bertin & Cie Procédé et dispositif de détermination de la couleur d'un objet transparent, diffusant et absorbant, tel en particulier qu'une dent.
US5410410A (en) * 1992-12-29 1995-04-25 Mitutoyo Corporation Non-contact type measuring device for measuring three-dimensional shape using optical probe
DE69424321T2 (de) * 1993-08-06 2000-10-19 Toyota Motor Co Ltd Verfahren zur Selektion der Farbe eines Lackes
US5453838A (en) * 1994-06-17 1995-09-26 Ceram Optec Industries, Inc. Sensing system with a multi-channel fiber optic bundle sensitive probe
JPH08201263A (ja) * 1995-01-31 1996-08-09 Dengen Autom Kk 煙検出装置
US5668633A (en) * 1995-10-03 1997-09-16 General Electric Company Method and system for formulating a color match
EP0777113A1 (de) * 1995-12-01 1997-06-04 MHT Optic Research AG Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Farbvalenz von transluzenten Körpern
US5745229A (en) * 1996-01-02 1998-04-28 Lj Laboratories, L.L.C. Apparatus for determining optical characteristics of an object
US5759030A (en) * 1996-01-02 1998-06-02 Lj Laboratories, L.L.C. Method for determing optical characteristics of teeth

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5229841A (en) * 1991-07-10 1993-07-20 Eaton Corporation Color sensor employing optical fiber bundles with varied diameters

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11681984B2 (en) 2020-08-20 2023-06-20 Scaled Solutions Technologies LLC Inventory management systems and related methods

Also Published As

Publication number Publication date
EP0993601A1 (en) 2000-04-19
KR20010020549A (ko) 2001-03-15
CA2294880A1 (en) 1999-01-14
JP4553990B2 (ja) 2010-09-29
AU757807B2 (en) 2003-03-06
BR9810655A (pt) 2001-10-30
US5926262A (en) 1999-07-20
WO1999001745A1 (en) 1999-01-14
JP2002508076A (ja) 2002-03-12
EP0993601A4 (en) 2005-08-17
AU8380298A (en) 1999-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100593098B1 (ko) 물체의 광학 특성 측정 장치 및 방법
US7119892B2 (en) Methods for determining optical characteristics using light receivers of first and second numerical apertures and first and second critical heights
KR100432764B1 (ko) 물체의광학특성측정방법및물체의광학특성의양을정하는방법
US7069186B2 (en) Method for remotely controlling a spectral measurement device utilizing predicted service life or a remotely provided software upgrade including color reference or shade guide data
US6239868B1 (en) Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US6118521A (en) Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US6573984B2 (en) Apparatus and method for measuring optical characteristics of teeth
US7403285B2 (en) Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US6271913B1 (en) Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US6538726B2 (en) Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
CA2295056A1 (en) Apparatus and method for measuring optical characteristics of teeth
AU2006235819B2 (en) Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
MXPA99011747A (en) Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee