ES2389009T3

ES2389009T3 - Aparato y método para medir características ópticas de dientes

Info

Publication number: ES2389009T3
Application number: ES97901921T
Authority: ES
Inventors: Wayne D. Jung; Russel W. Jung; Alan R. Loudermilk
Original assignee: Vita Zahnfabrik H Rauter GmbH and Co KG
Current assignee: Vita Zahnfabrik H Rauter GmbH and Co KG
Priority date: 1996-01-02
Filing date: 1997-01-02
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2017-01-02
Also published as: US5851113A; US6264470B1; US5871351A; AU1571497A; JP4219981B2; US5759030A; US20080102417A1; JP2000503117A; KR19990076943A; NO983058L; EP0877577B1; US7018204B2; KR100461526B1; WO1997024075A1; US20010049083A1; AU734091B2; EP0877577A4; NO983058D0; US20010029009A1; US7244122B2

Abstract

Método para determinar las características ópticas que comprenden características de color, características de translucidez, características de fluorescencia o características de textura superficial de un diente, que comprende las etapas de: - preparar datos de imagen correspondientes al diente con una cámara intraoral (383); - dividir dichos datos de imagen en una pluralidad de regiones (398), en las que se realizan mediciones de las características ópticas del diente en una pluralidad de regiones y comprenden las etapas de - medir el diente moviendo una sonda (381) de un reflectómetro (380) en las proximidades del diente, en el que la sonda proporciona luz a la superficie del diente (20, 396) desde una o más fuentes de luz (5, 11) y recibe luz reflejada desde el diente a través de uno o más receptores de luz (7); - determinar la intensidad de la luz reflejada recibida por uno o más de dicho uno o más receptores de luz con primeros sensores (8); y - medir las características ópticas del diente con segundos sensores (8) basándose en la luz recibida por uno o más del uno o más receptores de luz (7) en respuesta a las determinaciones de intensidad realizadas por los primeros sensores, produciendo la medición datos medidos indicativos de las características ópticas del diente; en el que los datos medidos a partir de la pluralidad de regiones se almacenan en un registro de datos del paciente en un sistema informático; - generar datos determinantes de una coincidencia entre los datos medidos y una o más guías de color dentales; y - almacenar las características ópticas medidas del diente junto con la imagen preparada del diente y la imagen del diente dividida en una pluralidad de regiones en el registro de datos del paciente.

Description

Aparato y método para medir características ópticas de dientes

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método para medir y determinar características ópticas incluyendo características de color, características de translucidez, características de fluorescencia y características de textura superficial de objetos tales como dientes, y más particularmente a métodos para medir el color y otras características ópticas de dientes u otros objetos o superficies con una sonda portátil que presenta problemas mínimos con dependencia de altura o angular.

Antecedentes de la invención

Se reconoce la necesidad de dispositivos y métodos para medir el color u otras características ópticas de dientes y otros objetos en el campo de la odontología. Se conocen en la técnica diversos dispositivos de medición de color tales como espectrofotómetros y colorímetros. Para entender las limitaciones de tales dispositivos convencionales, es útil entender ciertos principios relacionados con el color. Sin querer restringirse a la teoría, los solicitantes facilitan la siguiente explicación. En la explicación en el presente documento, se hace referencia a un “objeto”, etc., y debe entenderse que en general tal explicación puede incluir dientes como “objeto”.

El color de un objeto determina la manera en que la luz se refleja desde la superficie del objeto. Cuando la luz incide sobre un objeto, la luz reflejada variará en intensidad y longitud de onda dependiendo del color de la superficie del objeto. Por tanto, un objeto rojo reflejará luz roja con una mayor intensidad que un objeto azul o un objeto verde, y de manera correspondiente un objeto verde reflejará luz verde con una mayor intensidad que un objeto rojo o azul.

Un método para cuantificar el color de un objeto es iluminarlo con un espectro de banda ancha o luz “blanca”, y medir las propiedades espectrales de la luz reflejada a lo largo de todo el espectro visible y comparar el espectro reflejado con el espectro de luz incidente. Tales instrumentos requieren normalmente un espectrofotómetro de banda ancha, que generalmente son caros, voluminosos y relativamente complicados para operar, limitando de ese modo la aplicación práctica de tales instrumentos.

Para ciertas aplicaciones, no son necesarios los datos de banda ancha proporcionados por un espectrofotómetro. Para tales aplicaciones, se han producido o propuesto dispositivos que cuantifican el color en términos de un valor numérico o un conjunto de valores relativamente pequeño representativo del color del objeto.

Se conoce que el color de un objeto puede estar representado por tres valores. Por ejemplo, el color de un objeto puede estar representado por valores de rojo, verde y azul, un valor de intensidad y valores de diferencia de color, por un valor CIE, o por lo que se conoce como “valores triestímulo” u otras numerosas combinaciones ortogonales. Es importante que los tres valores sean ortogonales; es decir, cualquier combinación de dos elementos en el conjunto no puede incluirse en el tercer elemento.

Un método de este tipo para cuantificar el color de un objeto es iluminar un objeto con luz “blanca” de banda ancha y medir la intensidad de la luz reflejada una vez que ha pasado a través de filtros de banda estrecha. Normalmente se usan tres filtros (tales como de rojo, verde y azul) para proporcionar valores de luz triestímulo representativos del color de la superficie. Todavía otro método es iluminar un objeto con tres fuentes de luz monocromáticas (tales como rojo, verde y azul) una cada vez y luego medir la intensidad de la luz reflejada con un único sensor de luz. Las tres mediciones se convierten entonces en un valor triestímulo representativo del color de la superficie. Tales técnicas de medición de color pueden utilizarse para producir valores triestímulo equivalentes representativos del color de la superficie. Generalmente, no importa si se usa una fuente de luz “blanca” con una pluralidad de sensores de color (o un sensor continuo en el caso de un espectrofotómetro), o si se utiliza una pluralidad de fuentes de luz de color con un único sensor de luz.

Sin embargo, existen dificultades con las técnicas convencionales. Cuando la luz incide sobre una superficie y se refleja en un receptor de luz, la altura del sensor de luz y el ángulo del sensor en relación con la superficie y con la fuente de luz también afectan a la intensidad de la luz recibida. Puesto que la determinación del color está realizándose al medir y cuantificar la intensidad de la luz recibida por diferentes colores, es importante que se elimine o se justifique la dependencia de altura y angular del receptor de luz de alguna manera.

Un método para eliminar la dependencia de altura y angular de la fuente de luz y el receptor es proporcionar una disposición de montaje fijo en la que la fuente de luz y el receptor son estacionarios y el objeto siempre se sitúa y se mide a una altura y ángulo preestablecidos. La disposición de montaje fijo limita enormemente la aplicabilidad de un método de este tipo. Otro método es añadir pies de montaje a la fuente de luz y una sonda de receptor y tocar el objeto con la sonda para mantener una altura y ángulo constantes. Los pies en un aparato de este tipo deben estar lo suficientemente separados para garantizar que se mantiene un ángulo constante (habitualmente perpendicular) en relación con el objeto. Un aparato de este tipo tiende a ser muy difícil de utilizar en objetos pequeños o en objetos

que son difíciles de alcanzar, y en general no funciona de manera satisfactoria para medir objetos con superficies curvadas. Tales dispositivos son particularmente difíciles de implementar en el campo de la odontología.

Se ha propuesto el uso de dispositivos de medición de color en el campo de la odontología. En la odontología moderna, el color de los dientes normalmente se cuantifica comparando manualmente los dientes de un paciente con un conjunto de “guías de color”. Existen numerosas guías de color disponibles para los dentistas con el fin de seleccionar apropiadamente el color deseado de prótesis dental. Tales guías de color se han utilizado durante décadas y la determinación del color se realiza de manera subjetiva por el dentista sosteniendo un conjunto de guías de color junto a los dientes de un paciente e intentando encontrar la mejor coincidencia. Desgraciadamente, sin embargo, la mejor coincidencia a menudo se ve afectada por el color de luz del entorno en el consultorio dental y el color circundante del maquillaje o vestimenta del paciente y por el nivel de fatiga del dentista. Además, tales pseudométodos de ensayo y error basados en coincidencia subjetiva con guías de color existentes en la industria para formar prótesis dentales, rellenos y similares a menudo dan como resultado una coincidencia de color no aceptable, con el resultado de que es necesario rehacer la prótesis, lo que conduce a costes elevados e inconveniencia para el paciente, el odontólogo y/o el fabricante de prótesis.

También se realiza una cuantificación de color subjetiva similar en la industria de la pintura al comparar el color de un objeto con una guía de referencia de pintura. Existen numerosas guías de pintura disponibles en la industria y la determinación del color también se ve afectada a menudo por el color de la luz ambiental, la fatiga del usuario y la percepción al color del usuario. Muchas personas no perciben determinados colores (daltónicos), lo que complica adicionalmente la determinación de color.

Sin embargo, aunque se reconoce una necesidad en el campo de la odontología, las limitaciones de las técnicas de medición de color/óptica convencionales normalmente limitan la utilidad de tales técnicas. Por ejemplo, el elevado coste y la voluminosidad de los espectrómetros de banda ancha típicos, y las disposiciones o pies de montaje fijos requeridos para afrontar la dependencia de altura y angular, a menudo limitan la aplicabilidad de tales técnicas convencionales.

Puede encontrarse una visión global del estado de la técnica en los documentos US 4654794, US 4836674, US 5428450, US 5383020, US 3986777, DE 9012977 U, US 4589846, EP 049905, EP 777113, US 4727416 y US 4616933.

Además, otra limitación de tales métodos y dispositivos convencionales es que la resolución de los problemas de dependencia de altura y angular requiere normalmente entrar en contacto con el objeto que está midiéndose. En ciertas aplicaciones, puede ser deseable medir y cuantificar el color de un objeto con una pequeña sonda que no requiere que se entre en contacto con la superficie del objeto. En ciertas aplicaciones, por ejemplo, las consideraciones higiénicas hacen que tal contacto sea indeseable. En las otras aplicaciones, el contacto con el objeto puede estropear la superficie (tal como en el caso de que el objeto esté recubierto de alguna manera) o producir de otro modo efectos no deseables.

En resumen, existe una necesidad de métodos basados en una sonda portátil de tamaño pequeño de bajo coste que puedan medir y cuantificar de manera fiable el color y otras características ópticas de un objeto sin requerir contacto físico con el objeto en el campo de la odontología y otras aplicaciones.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona un método según la reivindicación 1 para medir el color y otras características ópticas de objetos tales como dientes de manera fiable y con problemas mínimos de dependencia de altura y angular. Puede utilizarse una sonda portátil en la presente invención, conteniendo la sonda portátil varias fibras ópticas. La luz se dirige desde una (o más) fuente(s) de luz hacia el diente objeto que va a medirse, que en ciertas realizaciones preferidas es una fibra óptica fuente de luz central (también pueden utilizarse otras fuentes de luz y disposiciones de fuente de luz). La luz reflejada desde el objeto se detecta por varios receptores de luz. Incluidos en los receptores de luz (que pueden ser fibras ópticas receptoras de luz) hay una pluralidad de receptores perimétricos (que pueden ser fibras ópticas receptoras de luz, etc.). En ciertas realizaciones preferidas, se utilizan tres fibras ópticas perimétricas con el fin de obtener mediciones a una altura y un ángulo deseados y predeterminados, minimizando de ese modo los problemas de dependencia de altura y angular encontrados en métodos convencionales. En ciertas realizaciones, la presente invención también puede medir características de translucidez y fluorescencia del objeto/diente que está midiéndose, así como la textura superficial y/u otras características ópticas o superficiales.

La presente invención puede incluir elementos constituyentes de un reflectómetro/espectrofotómetro de banda ancha, o, alternativamente, puede incluir elementos constituyentes de un colorímetro de tipo triestímulo. La presente invención puede emplear una variedad de dispositivos de medición de color con el fin de medir el color de una manera práctica, fiable y eficaz, y en ciertas realizaciones preferidas incluye una red de filtros de color y una pluralidad de sensores de color. Se incluye un microprocesador para fines de control y cálculo. Puede incluirse un sensor de temperatura para medir la temperatura con el fin de detectar condiciones anómalas y/o para compensar

efectos de temperatura de los filtros u otros componentes del sistema. Además, la presente invención puede incluir retroalimentación de audio para guiar al operario en la realización de mediciones de color/ópticas, así como uno o más dispositivos de visualización para visualizar el control, el estado u otra información.

Con la presente invención, pueden realizarse mediciones de color/ópticas de dientes o similares con una sonda portátil de una manera práctica y fiable, esencialmente sin problemas de dependencia de altura y angular, sin recurrir a elementos de fijación, pies u otras disposiciones mecánicas no deseables para fijar la altura y el ángulo de la sonda con respecto al diente objeto. Además, la presente invención incluye métodos para usar tales datos de medición de color para implementar procedimientos para formar prótesis dentales y similares, así como métodos para mantener tales datos de color y/u otros como parte de una base de datos de registro del paciente.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es afrontar las limitaciones de las técnicas de medición de color/óptica convencionales.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método útil al medir el color u otras características ópticas de dientes u otros objetos o superficies con una sonda portátil de tamaño práctico que no requiere entrar en contacto con el objeto o superficie.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método de medición de color/óptica que no requiere montaje mecánico de posición fija, pies u otros impedimentos mecánicos para la sonda y que puede utilizarse con la sonda colocada de manera sencilla cerca de la superficie que va a medirse.

Un objeto todavía adicional de la presente invención es proporcionar una sonda y un método que puedan determinar características de translucidez del objeto que está midiéndose.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una sonda y un método que puedan determinar características de textura superficial del diente objeto que está midiéndose.

Un objeto todavía adicional de la presente invención es proporcionar una sonda y un método que puedan determinar características de fluorescencia del diente objeto que está midiéndose.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una sonda y un método que puedan medir el área de un pequeño punto de manera particular, o que también puedan medir el color de formas irregulares moviendo la sonda sobre un área e integrando el color de toda el área.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método para medir el color de dientes y preparar prótesis dentales, dentaduras postizas, rellenos intraorales del color del diente u otros materiales.

Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un método que minimice problemas de contaminación, mientras que proporciona una manera fiable y conveniente para medir dientes y preparar prótesis dentales, dentaduras postizas, rellenos intraorales del color del diente u otros materiales.

Un objeto de la presente invención es proporcionar métodos para usar datos medidos para implementar procedimientos para formar prótesis dentales y similares, así como métodos para mantener tal medición y/u otros datos como parte de una base de datos de registro del paciente.

También un objeto de la presente invención es proporcionar sondas y métodos para medir características ópticas con una sonda que se mantiene sustancialmente estacionaria con respecto al objeto o diente que está midiéndose.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención puede entenderse más completamente mediante una descripción de ciertos ejemplos y realizaciones preferidos conjuntamente con los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1 es un es un diagrama que ilustra un ejemplo preferido de la presente invención;

la figura 2 es un diagrama que ilustra una sección transversal de una sonda según un ejemplo preferido de la presente invención;

la figura 3 es un diagrama que ilustra una disposición de receptores y sensores de fibra óptica utilizados con un ejemplo preferido de la presente invención;

las figuras 4A a 4C ilustran ciertas consideraciones geométricas de fibras ópticas;

las figuras 5A y 5B ilustran la amplitud de luz recibida por receptores de luz de fibra óptica como función de altura desde un objeto;

la figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un método de medición de color según una realización de la presente invención;

las figuras 7A y 7B ilustran una tapa protectora que puede usarse con ciertos ejemplos de la presente invención;

las figuras 8A y 8B ilustran puntas de sonda extraíbles que pueden usarse con ciertos ejemplos de la presente invención;

la figura 9 ilustra un haz de fibras ópticas según otro ejemplo preferido de la presente invención;

las figuras 10A, 10B, 10C y 10D ilustran y describen otras configuraciones de haz óptico que pueden usarse según todavía otros ejemplos preferidos de la presente invención;

la figura 11 ilustra una red de sensores ópticos lineal que puede usarse en ciertos ejemplos de la presente invención;

la figura 12 ilustra una red de sensores ópticos de matriz que puede usarse en ciertos ejemplos de la presente invención;

las figuras 13A y 13B ilustran ciertas propiedades ópticas de una red de filtros que puede usarse en ciertos ejemplos de la presente invención;

las figuras 14A y 14B ilustran ejemplos de intensidades de luz recibidas de receptores usados en ciertas realizaciones de la presente invención;

la figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra tonos de audio que pueden usarse en ciertas realizaciones preferidas de la presente invención;

la figura 16 es un diagrama de flujo que ilustra un método de fabricación de prótesis dentales según un ejemplo preferido de la presente invención;

las figuras 17A y 17B ilustran una herramienta de colocación usada en ciertos ejemplos de la presente invención;

la figura 18 es un diagrama de flujo que ilustra un método de base de datos del paciente según ciertas realizaciones de la presente invención;

la figura 19 ilustra una unidad integrada según la presente invención que incluye un dispositivo de medición y otras herramientas;

la figura 20 ilustra un ejemplo de la presente invención, que utiliza una pluralidad de anillos de receptores de luz que pueden utilizarse para tomar mediciones con la sonda mantenida sustancialmente estacionaria con respecto al objeto que está midiéndose;

las figuras 21 y 22 ilustran un ejemplo de la presente invención, que utiliza un movimiento mecánico y también puede utilizarse para tomar mediciones con la sonda mantenida sustancialmente estacionaria con respecto al objeto que está midiéndose;

las figuras 23A a 23C ilustran ejemplos de la presente invención en los que conductos de luz coherente pueden servir como puntas de sonda extraíbles;

las figuras 24, 25 y 26 ilustran realizaciones de la presente invención que utilizan reflectómetros intraorales, cámaras intraorales y/o gráficos de calibración de color según la presente invención; y

la figura 27 ilustra un ejemplo de la presente invención en el que puede adaptarse una cámara intraoral y/u otros instrumentos según la presente invención para su uso con un sillón dental.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La presente invención se describirá en mayor detalle con referencia a ciertos ejemplos y realizaciones preferidos. En diversas partes en el presente documento, se hace referencia a un “objeto”, por ejemplo. Debe entenderse que un uso a modo de ejemplo de la presente invención es en el campo de la odontología, y por tanto debe entenderse que el objeto normalmente incluye dientes, dentaduras postizas, cementos dentales o similares, aunque para los fines de explicación en ciertos ejemplos sólo se hace referencia al “objeto”. Tal como se describe en otro momento en el presente documento, son posibles diversas mejoras y sustituciones de los diversos ejemplos basándose en los principios y enseñanzas en el presente documento.

Con referencia a la figura 1, se describirá un ejemplo de un sistema y un método de medición de características de color/ópticas según la presente invención. Debe indicarse que, en diversas partes en el presente documento, un sistema de medición de color de este tipo se denomina a veces reflectómetro intraoral, etc.

La punta 1 de sonda encierra una pluralidad de fibras ópticas, pudiendo constituir cada una, una o más fibras de fibra óptica. En un ejemplo preferido, las fibras ópticas contenidas dentro de la punta 1 de sonda incluyen una única fibra óptica fuente de luz y tres fibras ópticas receptoras de luz. El uso de tales fibras ópticas para medir el color u otras características ópticas de un objeto se describirá más adelante en el presente documento. La punta 1 de sonda se une al cuerpo 2 de sonda, en el que está fijo un conmutador 17. El conmutador 17 se comunica con el microprocesador 10 a través del cable 18 y proporciona, por ejemplo, un mecanismo por el que un operario puede activar el dispositivo con el fin de realizar una medición de color/óptica. Las fibras ópticas dentro de la punta 1 de sonda terminan en el extremo delantero de la misma (es decir, el extremo alejado del cuerpo 2 de sonda). El extremo delantero de la punta 1 de sonda se dirige hacia la superficie del objeto que va a medirse tal como se describirá más completamente a continuación. Las fibras ópticas dentro de la punta 1 de sonda se extienden ópticamente a través del cuerpo 2 de sonda y a través del cable 3 de fibra óptica hacia los sensores 8 de luz, que están acoplados al microprocesador 10.

Debe observarse que el microprocesador 10 incluye componentes asociados convencionales, tales como memoria (memoria programable, tal como PROM, EPROM o EEPROM; memoria de trabajo tal como DRAM o SRAM; y/u otros tipos de memoria tal como memoria no volátil, tal como FLASH), circuitos periféricos, relojes y fuentes de alimentación, aunque por motivos de claridad tales componentes no se muestran explícitamente. Se usan otros tipos de dispositivos informáticos (tales como otros sistemas de microprocesador, redes lógicas programables o similares) en otros ejemplos de la presente invención.

En el ejemplo de la figura 1, las fibras ópticas del cable 3 de fibra óptica terminan en el conector 4 de empalme. A partir del conector 4 de empalme, cada una de las tres fibras ópticas receptoras usadas en este ejemplo se empalma en al menos cinco fibras ópticas más pequeñas (generalmente denominadas fibras 7), que en este ejemplo son fibras de igual diámetro, pero que en otros ejemplos pueden ser de diámetro diferente (tal como una/un “altura/ángulo” más grande o más pequeña(o) o fibra perimétrica, tal como se describe más completamente en el presente documento). Una de las fibras de cada grupo de cinco fibras pasa a los sensores 8 de luz a través de un filtro de densidad neutra (tal como se describe más completamente con referencia a la figura 3), y conjuntamente tales fibras filtradas de manera neutra se utilizan para fines de determinación de altura/ángulo (y también pueden utilizarse para medir características de superficie, tal como se describe más complemente en el presente documento). Cuatro de las fibras restantes de cada grupo de fibras pasan a los sensores 8 de luz a través de filtros de color y se usan para realizar la medición de color/óptica. Todavía en otros ejemplos, no se usa el conector 4 de empalme, y los haces de fibras de, por ejemplo, cinco o más fibras se extienden cada uno desde los sensores 8 de luz hacia el extremo delantero de la punta 1 de sonda. En ciertos ejemplos, pueden incluirse fibras no usadas u otros materiales como parte de un haz de fibras para los fines de, por ejemplo, facilitar el procedimiento de fabricación para el haz de fibras. Lo que debe observarse es que, para los fines de la presente invención, una pluralidad de elementos o fibras ópticas receptoras de luz (tales como fibras 7) se presentan a los sensores 8 de luz, representando la luz procedente de los elementos/fibras ópticas receptoras de luz la luz reflejada desde el objeto 20. Aunque los diversos ejemplos descritos en el presente documento presentan ventajas y beneficios que pueden no haber sido evidentes antes de la presente invención (y por tanto, pueden ser novedosos de manera independiente), lo que es importante para la presente explicación es que la luz procedente de los elementos/fibras ópticas en el extremo delantero de la punta 1 de sonda se presenta a los sensores 8 para realizar mediciones de color/ópticas y la determinación del ángulo/altura, etc.

La fuente 11 de luz en los ejemplos preferidos es una fuente de luz halógena (de, por ejemplo, 5-100 vatios, escogiéndose el vataje particular para una aplicación particular), que puede estar bajo el control del microprocesador

10. La luz procedente de la fuente 11 de luz se refleja desde el espejo 6 frío y al interior de la fibra 5 óptica fuente. La fibra 5 óptica fuente pasa a través del extremo delantero de la punta 1 de sonda y proporciona el estímulo luminoso usado para los fines de realizar las mediciones descritas en el presente documento. El espejo 6 frío refleja luz visible y deja pasar luz infrarroja, y se usa para reducir la cantidad de luz infrarroja producida por la fuente 11 de luz antes de que la luz se introduzca en la fibra 5 óptica fuente. Una reducción de luz infrarroja de este tipo de la luz procedente de una fuente halógena tal como la fuente 11 de luz puede ayudar a impedir la saturación de los sensores de luz de recepción, lo que puede reducir la sensibilidad del sistema global. La fibra 15 recibe luz directamente desde la fuente 11 de luz y pasa a través de los sensores 8 de luz (que puede ser a través de un filtro de densidad neutra). El microprocesador 10 monitoriza la salida de luz de la fuente 11 de luz a través de la fibra 15, y por tanto puede monitorizar y, si es necesario compensar, el desvío de la salida de fuente 11 de luz. En ciertas realizaciones, el microprocesador 10 también puede hacer sonar una alarma (tal como a través de un altavoz 16) o proporcionar de otro modo alguna indicación si se detecta un rendimiento anómalo u otro no deseado de la fuente 11 de luz.

La salida de datos desde los sensores 8 de luz pasa al microprocesador 10. El microprocesador 10 procesa los datos desde los sensores 8 de luz para producir una medición de color y/u otras características. El microprocesador 10 también está acoplado a conmutadores 12 de teclado numérico, que sirven como dispositivo de entrada. A través de los conmutadores 12 de teclado numérico, el operario puede introducir información o instrucciones de control, o información relacionada con el objeto que está midiéndose o similar. En general, los conmutadores 12 de teclado numérico, u otros dispositivos de entrada de datos adecuados (tales como conmutadores de pulsador, palanca, membrana u otros conmutadores o similares), sirven como mecanismo para introducir información deseada al microprocesador 10.

El microprocesador 10 también se comunica con el UART 13, lo que permite que el microprocesador 10 se acople a un dispositivo externo tal como un ordenador 13A. En tales realizaciones, los datos proporcionados por el microprocesador 10 pueden procesarse según se desee para la aplicación particular, tal como para cálculo de promedio, conversión de formato o para diversas opciones de visualización o impresión, etc. En los ejemplos preferidos, el UART 13 está configurado para proporcionar lo que se conoce como interfaz RS232, tal como se encuentra comúnmente en ordenadores personales.

El microprocesador 10 también se comunica con la LCD 14 para los fines de visualización de estado, control u otra información según se desee para la aplicación particular. Por ejemplo, pueden visualizarse barras de color, gráficos u otras representaciones gráficas del color u otros datos recopilados y/o puede visualizarse el objeto o diente medido. En otros ejemplos, se usan otros dispositivos de visualización, tales como CRT, LED de tipo matriz, luces u otros mecanismos para producir señales visibles del estado del sistema o similares. Con la inicialización del sistema, por ejemplo, la LCD 14 puede proporcionar una indicación que el sistema es estable, está listo y disponible para tomar mediciones de color.

También un altavoz 16 está acoplado al microprocesador 10. El altavoz 16, en un ejemplo preferido tal como se comenta más completamente a continuación, sirve para proporcionar retroalimentación de audio al operario, lo que puede servir para guiar al operario en el uso del dispositivo. El altavoz 16 también puede servir para proporcionar información de estado u otra que alerte al operario del estado del sistema, incluyendo un tono de audio, pitidos u otra indicación audible (es decir, voz) de que el sistema está inicializado y está disponible para tomar mediciones. El altavoz 16 también puede presentar información de audio indicativa de los datos medidos, guía de color o valores de referencia correspondientes a los datos medidos, o una indicación del estado de las mediciones de color/ópticas.

El microprocesador 10 también recibe una entrada procedente del sensor 9 de temperatura. Puesto que muchos tipos de filtros (y quizás fuentes de luz u otros componentes) pueden operar de manera fiable sólo en un intervalo de temperatura dado, el sensor 9 de temperatura sirve para proporcionar información de temperatura al microprocesador 10. En particular, los filtros de color, tal como pueden incluirse en los sensores 8 de luz, pueden ser sensibles a la temperatura, y pueden operar de manera fiable sólo durante un cierto intervalo de temperatura. En ciertas realizaciones, si la temperatura está dentro de un intervalo utilizable, el microprocesador 10 puede compensar las variaciones de temperatura de los filtros de color. En tales ejemplos, los filtros de color están caracterizados para filtrar características como función de temperatura, o bien mediante datos proporcionados por el fabricante de filtros, o bien a través de la medición como función de temperatura. Tales datos de compensación de temperatura de filtro pueden almacenarse en forma de tabla de consulta en la memoria, o pueden almacenarse como conjunto de coeficientes polinómicos a partir de los cuales pueden calcularse las características de temperatura de los filtros por el microprocesador 10.

En general, bajo el control del microprocesador 10, lo que puede ser en respuesta a la activación del operario (a través de, por ejemplo, conmutadores 12 de teclado numérico o el conmutador 17), la luz se dirige desde la fuente 11 de luz, y se refleja desde el espejo 6 frío a través de la fibra 5 óptica fuente (y a través del cable 3 de fibra óptica, el cuerpo 2 de sonda y la punta 1 de sonda) o a través de algún otro elemento fuente de luz adecuado y se dirige al objeto 20. La luz reflejada desde el objeto 20 pasa por los elementos/fibras ópticas receptoras en la punta 1 de sonda hacia los sensores 8 de luz (a través del cuerpo 2 de sonda, el cable 3 de fibra óptica y las fibras 7). Basándose en la información producida por los sensores 8 de luz, el microprocesador 10 produce un resultado de medición de color/óptica u otra información al operario. La medición de color u otros datos producidos por el microprocesador 10 puede visualizarse en la pantalla 14, pasar a través del UART 13 al ordenador 13A, o usarse para generar información de audio que se presenta en el altavoz 16. Otros aspectos operativos de la realización preferida ilustrada en la figura 1 se explicarán a continuación en el presente documento.

Con referencia a la figura 2, ahora se describirá una realización preferida de una disposición de fibra óptica presentada en el extremo delantero de la punta 1 de sonda. Tal como se ilustra en la figura 2, un ejemplo preferido de la presente invención utiliza una única fibra óptica fuente de luz central, indicada como fibra óptica fuente de luz S, y una pluralidad de fibras ópticas receptoras de luz perimétricas, indicadas como receptores de luz R1, R2 y R3. Tal como se ilustra, un ejemplo preferido de la presente invención utiliza tres fibras ópticas perimétricas, aunque en otras realizaciones se utilizan dos, cuatro o algún otro número de fibras ópticas receptoras. Tal como se describe más completamente en el presente documento, las fibras ópticas receptoras de luz perimétricas sirven no sólo para proporcionar luz reflejada para los fines de realizar la medición de color/óptica, sino que tales fibras perimétricas también sirven para proporcionar información con respecto al ángulo y la altura de la punta 1 de sonda con respecto a la superficie del objeto que está midiéndose, y también pueden proporcionar información con respecto a las características de superficie del objeto que está midiéndose.

En el ejemplo ilustrado preferido, las fibras ópticas receptoras R1 a R3 están situadas simétricamente en t alrededor de la fibra óptica fuente S, con una separación de aproximadamente 120 grados entre sí. Debe observarse que la separación t se proporciona entre las fibras ópticas receptoras R1 a R3 y la fibra óptica fuente S. Aunque la colocación angular precisa de las fibras ópticas receptoras alrededor del perímetro del haz de fibras en general no es crítica, se ha determinado que tres fibras ópticas receptoras situadas con 120 grados de separación generalmente pueden proporcionar resultados aceptables. Tal como se comentó anteriormente, en ciertas realizaciones, las fibras ópticas receptoras de luz R1 a R3 constituyen cada una única fibra, que se divide en el conector 4 de empalme (haciendo referencia de nuevo a la figura 1), o, en realizaciones alternativas, las fibras ópticas receptoras de luz R1 a R3 constituyen cada una un haz de fibras, contando, por ejemplo, al menos cinco fibras por haz. Se ha determinado que, con fibras disponibles de tamaño uniforme, puede producirse fácilmente un haz de, por ejemplo, siete fibras (aunque tal como será evidente para un experto en la técnica, el número preciso de fibras puede determinarse en vista del número deseado de fibras ópticas receptoras, consideraciones de fabricación, etc.). El uso de fibras ópticas receptoras de luz R1 a R3 para producir mediciones de color/ópticas según la presente invención se describe adicionalmente en otra parte en el presente documento, aunque puede observarse en este caso que las fibras ópticas receptoras R1 a R3 pueden servir para detectar si, por ejemplo, el ángulo de la punta de sonda I con respecto a la superficie del objeto que está midiéndose está a 90 grados, o si la superficie del objeto que está midiéndose contiene textura superficial y/o irregularidades espectrales. En el caso en que la punta 1 de sonda sea perpendicular a la superficie del objeto que está midiéndose y la superficie del objeto que está midiéndose sea un reflector difuso (es decir, un reflector de tipo mate, en comparación con un reflector espectral o de tipo brillante que puede tener “manchas por luz excesiva”), entonces la intensidad de luz introducida en las fibras perimétricas debe ser aproximadamente igual. También debe observarse que la separación t sirve para ajustar la altura óptima en la que deben realizarse mediciones de color/ópticas (tal como se describirá más completamente a continuación).

En un aspecto particular de la presente invención, el área entre las fibras ópticas en la punta 1 de sonda puede estar total o parcialmente rellena de un material y/o superficie no reflectante (que puede ser una superficie negra mate, contorneada u otra superficie no reflectante). Tener tal área expuesta de la punta 1 de sonda no reflectante ayuda a reducir reflejos no deseados, ayudando de ese modo a aumentar la precisión y fiabilidad de la presente invención.

Con referencia a la figura 3, ahora se describirá una disposición parcial de fibras ópticas receptoras de luz y sensores usados en un ejemplo preferido de la presente invención. Las fibras 7 representan fibras ópticas que reciben luz, que transmiten luz reflejada desde el objeto que está midiéndose a sensores 8 de luz. En una realización preferida, se utilizan dieciséis sensores (dos conjuntos de ocho), aunque para una fácil explicación sólo se ilustran 8 en la figura 3 (en esta realización preferida, el conjunto de circuitos de la figura 3 se duplica, por ejemplo, con el fin de dar como resultado dieciséis sensores). En otros ejemplos, se utilizan otros números de sensores según la presente invención.

La luz procedente de las fibras 7 se presenta a sensores 8, que en un ejemplo preferido pasan a través de filtros 22 hacia elementos 24 de detección. En este ejemplo preferido, los elementos 24 de detección incluyen convertidores de luz a frecuencia, fabricados por Texas Instruments y vendidos con el número de pieza TSL230. Tales convertidores constituyen, en general, redes de fotodiodos que integran la luz recibida desde las fibras 7 y emiten una señal de CA con una frecuencia proporcional a la intensidad (no frecuencia) de la luz incidente. Sin querer restringirse a la teoría, el principio básico de tales dispositivos es que, cuando la intensidad aumenta, la tensión de salida de integrador aumenta más rápidamente, y cuanto más corto es el tiempo de elevación del integrador, mayor será la frecuencia de salida. Las salidas de los sensores TSL230 son señales digitales compatibles TTL o CMOS, que pueden acoplarse a diversos dispositivos lógicos digitales.

Las salidas de los elementos 24 de detección son, en este ejemplo, señales asíncronas de frecuencias dependiendo de la intensidad de luz presentada a los elementos de detección particulares, que se presentan al procesador 26. En un ejemplo preferido, el procesador 26 es un microprocesador Microchip PIC16C55 o PIC 16C57, que tal como se describe más completamente en el presente documento implementa un algoritmo para medir las frecuencias de las señales emitidas por los elementos 24 de detección. En otros ejemplos, se utiliza un microprocesador/microcontrolador más integrado, tal como los microcontroladores SH RISC de Hitachi, para proporcionar integración de sistema adicional o similares.

Tal como se describió anteriormente, el procesador 26 mide las frecuencias de las señales emitidas desde los elementos 24 de detección. En un ejemplo preferido, el procesador 26 implementa un bucle de temporización de software, y a intervalos periódicos el procesador 26 lee los estados de las salidas de los elementos 24 de detección. Se incrementa un contador interno en cada paso a través del bucle de temporización de software. La precisión del bucle de temporización generalmente se determina por la base de tiempo de oscilador de cristal (no mostrado en la figura 3) acoplada al procesador 26 (tales osciladores normalmente son bastante estables). Tras leer las salidas de los elementos 24 de detección, el procesador 26 realiza una operación OR (“XOR”) exclusiva con los últimos datos leídos (en una realización preferida tales datos se leen en longitud de bytes). Si algún bit ha cambiado, la operación XOR producirá un 1, y, si ningún bit ha cambiado, la operación XOR producirá un 0. Si el resultado no es cero, el byte de entrada se guarda junto con el valor del contador interno (que se incrementa en cada paso a través del bucle de temporización de software). Si el resultado es cero, el sistema espera (por ejemplo, no ejecuta ninguna instrucción de operación) la misma cantidad de tiempo que si los datos tuvieran que guardarse, y la operación de

bucle continúa. El procedimiento continúa hasta que las ocho entradas han cambiado al menos dos veces, lo que permite la medición de 1/2 periodo completo de cada entrada. Con la conclusión del procedimiento de puesta en bucle, el procesador 26 analiza los bytes de entrada almacenados y los estados del contador interno. Debe haber de 2 a 16 entradas guardadas (para los 8 sensores en total de la figura 3) y estados de contador (si dos o más entradas cambian al mismo tiempo, se guardan simultáneamente). Tal como entenderá un experto en la técnica, los valores almacenados del contador interno contienen información determinante del periodo de las señales recibidas a partir de los elementos 24 de detección. Mediante una sustracción apropiada de los valores de contador interno en los momentos en que ha cambiado un bit de entrada, puede calcularse el periodo. Tales periodos calculados para cada una de las salidas de elementos de detección se proporciona por el procesador 26 al microprocesador 10 (véase, por ejemplo, la figura 1). A partir de tales periodos calculados, puede calcularse una medida de las intensidades de luz recibidas.

Debe observarse que el conjunto de circuitos de detección y la metodología ilustrados en la figura 3 se han determinado para proporcionar una manera práctica y conveniente en la que medir las intensidades de luz recibidas por los elementos 24 de detección. En otros ejemplos, se emplean otros circuitos y metodologías (se describen otros esquemas de detección a modo de ejemplo en otra parte en el presente documento).

Tal como se comentó anteriormente con referencia a la figura 1, una de las fibras 7 mide la fuente 11 de luz, lo que puede ser a través de un filtro de densidad neutra, que sirve para reducir la intensidad de la luz recibida con el fin de mantener la intensidad aproximadamente en el intervalo de las otras intensidades de luz recibidas. Tres de las fibras 7 también proceden de las fibras ópticas receptoras perimétricas R1 a R3 (véase, por ejemplo, la figura 2) y también pueden pasar a través de filtros de densidad neutra. Tales fibras 7 de recepción sirven para proporcionar datos a partir de los que puede determinarse información de ángulo/altura y/o características de superficie.

Las doce fibras restantes (del total de 16 fibras de la realización preferida) de las fibras 7 pasan a través de filtros de color y se usan para producir la medición de color. En una realización preferida, los filtros de color son filtros de gelatina Wratten de corte rápido de Kodak, que dejan pasan luz con longitudes de onda mayores que el valor de corte del filtro (es decir, valores rojizos), y absorben luz con longitudes de onda menores que el valor de corte del filtro (es decir, valores azulados). Los filtros “de corte rápido” están disponibles en una amplia variedad de frecuencias/longitudes de onda de corte, y los valores de corte generalmente pueden seleccionarse mediante selección apropiada del filtro de corte deseado. En un ejemplo preferido, los valores de corte de filtro se escogen para cubrir todo el espectro visible y, en general, para tener separaciones de banda de aproximadamente el intervalo de banda visible (u otro intervalo deseado) dividido entre el número de receptores/filtros. Como ejemplo, 700 nanómetros menos 400 nanómetros, dividido entre 11 bandas (producidas por doce receptores/sensores de color), es aproximadamente una separación de banda de 30 nanómetros.

Con una red de filtros de corte tal como se describió anteriormente, y sin querer restringirse a la teoría o los ejemplos específicos descritos en el presente documento, puede medirse/calcularse el espectro óptico recibido sustrayendo las intensidades de luz de receptores de color “adyacentes”. Por ejemplo, la banda 1 (de 400 nm a 430 nm) = (intensidad de receptor 12) menos (intensidad de receptor 11), y así sucesivamente para las bandas restantes. Una red de filtros de corte de este tipo, y los valores de intensidad que pueden resultar de la filtración con una red de este tipo, se describen más completamente en relación con las figuras 13A a 14B.

Debe observarse en este caso que en ejemplos alternativos se utilizan otras disposiciones de filtros de color. Por ejemplo, pueden utilizarse filtros de “ranura” o de paso de banda, tal como pueden desarrollarse usando filtros de tipo vidrio Schott (ya estén construidos a partir de filtros de paso largo/de paso corto separados o no).

En un ejemplo preferido de la presente invención, las características específicas de la fuente de luz, filtros, sensores y fibras ópticas, etc., se normalizan/calibran dirigiendo la sonda hacia, y midiendo, un patrón de color conocido. Tal normalización/calibración puede realizarse colocando la sonda en un elemento de fijación adecuado, dirigiéndose la sonda desde una posición predeterminada (es decir, altura y ángulo) desde el patrón de color conocido. Tales datos de normalización/calibración medidos pueden almacenarse, por ejemplo, en una tabla de consulta, y usarse por el microprocesador 10 para normalizar o corregir el color medido u otros datos. Tales procedimientos pueden realizarse al inicio, a intervalos periódicos regulares, o mediante una orden el operario, etc.

Lo que debe observarse a partir de la descripción anterior es que las fibras ópticas de recepción y detección y el conjunto de circuitos ilustrados en la figura 3 proporcionan una manera práctica y conveniente para determinar el color midiendo la intensidad de la luz reflejada desde la superficie del objeto que está midiéndose.

También debe observarse que un sistema de este tipo mide la banda espectral de la luz reflejada desde el objeto, y una vez medida pueden utilizarse tales datos espectrales en una variedad de maneras. Por ejemplo, pueden visualizarse tales datos espectrales directamente como valores de banda de intensidad-longitud de onda. Además, los valores de tipo triestímulo pueden calcularse fácilmente (a través de, por ejemplo, matemáticas de matrices convencionales), tal como puede calcularse cualquier otro valor de color deseado. En una realización particular útil en aplicaciones dentales (tal como para prótesis dentales), los datos de color se emiten en forma de la coincidencia

o coincidencias más próximas del(de los) valor/valores de guía de color dental. En una realización preferida,

diversas guías de color existentes (tales como las guías de color producidas por Vita Zahnfabrik) se caracterizan y almacenan en una tabla de consulta, o en las referencias de color Pantone de la industria de artes gráficas, y los datos de medición de color se usan para seleccionar el valor o valores de guía de color más próximo(s), que pueden ir acompañados por un nivel de confianza u otro factor adecuado que indica el grado de proximidad de la coincidencia o coincidencias, incluyendo, por ejemplo, los que se conocen como valores de LE o intervalos de valores de LE, o criterios basados en desviaciones estándar, tales como minimización de desviación estándar. Todavía en otros ejemplos, los datos de medición de color se usan (tal como con tablas de consulta) para seleccionar materiales para la composición de pintura o cerámica para dientes protésicos. Existen muchos otros usos de tales datos espectrales medidos según la presente invención.

Se conoce que ciertos objetos tales como los dientes humanos pueden emitir fluorescencia, y tales características ópticas también pueden medirse según la presente invención. Puede usarse una fuente de luz con un componente ultravioleta para producir datos de color/ópticos más precisos con respecto a tales objetos. En ciertos ejemplos, una fuente halógena/de tungsteno (tal como se usa en una realización preferida) puede combinarse con una fuente de luz UV (tal como vapor de mercurio, xenón u otra fuente de luz fluorescente, etc.) para producir una salida de luz que puede hacer que el objeto emita fluorescencia. Alternativamente, puede usarse una fuente de luz UV separada, combinada con un filtro de bloqueo de luz visible, para iluminar el objeto. Una fuente de luz UV de este tipo puede combinarse con luz procedente de un LED rojo (por ejemplo) con el fin de proporcionar una indicación visual de cuándo la luz UV está encendida y también para servir como ayuda para la colocación direccional de la sonda que opera con una fuente de luz de este tipo. Puede tomarse una segunda medición usando la fuente de luz UV de manera análoga a la descrita anteriormente, ignorándose la banda del LED rojo u otra fuente de luz complementaria. Por tanto la segunda medición puede usarse para producir una indicación de la fluorescencia del diente u otro objeto que está midiéndose. Con una fuente de luz UV de este tipo, normalmente se requeriría una fibra óptica de sílice (u otro material adecuado) para transmitir la luz al objeto (los materiales de fibra óptica convencionales tales como vidrio y plástico en general no propagan luz UV de manera deseada, etc.).

Tal como se describió anteriormente, en ciertas realizaciones preferidas la presente invención utiliza una pluralidad de fibras ópticas receptoras perimétricas separadas de y alrededor de una fibra óptica fuente central para medir el color y determinar la información con respecto a la altura y el ángulo de la sonda con respecto a la superficie del objeto que está midiéndose, lo que puede incluir otra información de característica de superficie, etc. Sin querer restringirse a la teoría, ahora se describirán ciertos principios subyacentes a este aspecto de la presente invención con referencia a las figuras 4A a 4C.

La figura 4A ilustra una fibra óptica de índice escalonado típica que consiste en un alma y un revestimiento. Para esta explicación, se supone que el alma tiene un índice de refracción de n0 y el revestimiento tiene un índice de refracción de n1. Aunque la siguiente explicación se refiere a las fibras de “índice escalonado”, los expertos en la técnica apreciarán que tal explicación generalmente es también aplicable para fibras de índice de gradiente.

Con el fin de propagar luz sin pérdida, la luz debe ser incidente dentro del alma de la fibra óptica con un ángulo mayor que el ángulo crítico, lo que puede representarse como Seno 1{n1/n0}, donde n0 es el índice de refracción del alma y n1 es el índice de refracción del revestimiento. Por tanto, toda la luz debe entrar en la fibra con un ángulo de aceptación igual a o menor que phi, siendo phi = 2.x Seno-1 {>(n02 - n12)}, o no se propagará de manera deseada.

Para que la luz entre a la fibra óptica, debe entrar dentro del ángulo de aceptación phi. De manera similar, cuando la luz sale de una fibra óptica, saldrá de la fibra óptica dentro de un cono de ángulo phi tal como se ilustra en la figura 4A. El valor >(n02 - n12) se denomina apertura de la fibra óptica. Por ejemplo, una fibra óptica típica puede tener una apertura de 0,5, y un ángulo de aceptación de 60º.

Considérese el uso de una fibra óptica como fuente de luz. Se ilumina un extremo por una fuente de luz (tal como la fuente 11 de luz de la figura 1), y el otro se mantiene cerca de una superficie. La fibra óptica emitirá un cono de luz tal como se ilustra en la figura 4A. Si la fibra óptica se mantiene perpendicular a una superficie creará un patrón de luz circular en la superficie. Cuando la fibra óptica se eleva, el radio r del círculo aumentará. Cuando la fibra óptica desciende, el radio del patrón de luz disminuirá. Por tanto, la intensidad de la luz (energía de la luz por unidad de superficie) en el área circular iluminada aumentará cuando la fibra óptica desciende y disminuirá cuando la fibra óptica se eleva.

El mismo principio generalmente es cierto para una fibra óptica que está utilizándose como receptor. Considérese montar un sensor de luz en un extremo de una fibra óptica y mantener el otro extremo cerca de una superficie iluminada. La fibra óptica sólo puede propagar luz sin pérdida cuando la luz que entra en la fibra óptica es incidente en el extremo de la fibra óptica cerca de la superficie si la luz entra en la fibra óptica dentro de su ángulo de aceptación phi. Una fibra óptica utilizada como receptor de luz cerca de una superficie sólo aceptará y propagará luz desde el área circular de radio r en la superficie. Cuando la fibra óptica se eleva de la superficie, el área aumenta. Cuando la fibra óptica desciende a la superficie, el área disminuye.

Considérense dos fibras ópticas paralelas entre sí tal como se ilustra en la figura 4B. Para simplicidad de explicación, las dos fibras ópticas ilustradas son idénticas en tamaño y apertura. La siguiente explicación, sin

embargo, generalmente sería aplicable para fibras ópticas que difieren en tamaño y apertura. Una fibra óptica es una fibra óptica fuente, la otra fibra óptica es una fibra óptica receptora. Cuando las dos fibras ópticas se mantienen perpendiculares a una superficie, la fibra óptica fuente emite un cono de luz que ilumina un área circular del radio r. La fibra óptica receptora sólo puede aceptar luz que está dentro de su ángulo de aceptación phi, o sólo luz que se recibe dentro de un cono de ángulo phi. Si la única luz disponible es la que se emite por la fibra óptica fuente, entonces la única luz que puede aceptarse por la fibra óptica receptora es la luz que incide sobre la superficie en la intersección de los dos círculos tal como se ilustra en la figura 4C. Cuando las dos fibras ópticas se elevan de la superficie, aumenta la proporción de la intersección de las dos áreas circulares en relación con el área circular de la fibra óptica fuente. Cuando se acercan a la superficie, disminuye la proporción de la intersección de las dos áreas circulares al área circular de la fibra óptica fuente. Si las fibras ópticas se mantienen demasiado cerca de la superficie, las áreas circulares ya no se intersecarán y no se recibiría ninguna luz emitida desde la fibra óptica fuente por la fibra óptica receptora.

Tal como se explicó anteriormente, la intensidad de la luz en el área circular iluminada por la fibra fuente aumenta cuando la fibra desciende a la superficie. La intersección de los dos conos, sin embargo, disminuye cuando desciende el par de fibras ópticas. Por tanto, cuando el par de fibras ópticas desciende a una superficie, la intensidad total de luz recibida por la fibra óptica receptora aumenta hasta un valor máximo, y luego disminuye bruscamente cuando el par de fibras ópticas desciende aún más hacia la superficie. Finalmente, la intensidad disminuirá esencialmente a cero (suponiendo que el objeto que está midiéndose no es translúcido, tal como se describe más completamente en el presente documento), y permanecerá esencialmente en cero hasta que el par de fibras ópticas entra en contacto con la superficie. Por tanto, cuando un par de fibras ópticas fuente-receptora tal como ha descrito anteriormente está situado cerca de una superficie y cuando se varía su altura, la intensidad de luz recibida por la fibra óptica receptora alcanza un valor máximo en una “altura crítica” hc o pico.

De nuevo sin querer restringirse a la teoría, se ha observado una propiedad interesante de la altura crítica hc. La altura crítica hc es función principalmente de la geometría de parámetros fijos, tales como aperturas de fibra, diámetros de fibra y separación de fibras. Puesto que la fibra óptica receptora en la disposición ilustrada sólo está detectando un valor máximo y no está intentando cuantificar el valor, su máximo en general es independiente de las características de superficie. Sólo es necesario que la superficie refleje suficiente luz desde el área de intersección de la fuente y que las fibras ópticas receptoras estén dentro del intervalo de detección del sensor de luz de fibra óptica receptora. Por tanto, en general una superficie roja o verde o azul o de cualquier color presentará un máximo a la misma altura crítica hc. De manera similar, las superficies reflectantes lisas y las superficies rugosas también tendrán valores de intensidad variables en el valor máximo, pero en términos generales todas estas superficies presentarán un máximo a la misma altura crítica hc. El valor real de la intensidad de luz será una función del color de la superficie y de las características de superficie, pero no de la altura a la que se produce en general el valor de intensidad máximo. Esto es particularmente cierto con respecto a tipos o categorías similares de materiales, tales como dientes, objetos industriales, etc.

Aunque la explicación anterior se ha centrado en dos fibras ópticas perpendiculares a una superficie, puede aplicarse un análisis similar para un par de fibras ópticas en otros ángulos. Cuando una fibra óptica no es perpendicular a una superficie, generalmente ilumina un área elíptica. De manera similar, el área de aceptación de una fibra óptica receptora generalmente se vuelve elíptica. Cuando el par de fibras ópticas se aproxima a la superficie, la fibra óptica receptora también detectará un valor máximo a una altura crítica independiente del color o las características de la superficie. Sin embargo, el valor de intensidad máximo medido cuando el par de fibras ópticas no es perpendicular a la superficie será menor que el valor de intensidad máximo medido cuando el par de fibras ópticas es perpendicular a la superficie.

En referencia ahora a las figuras 5A y 5B, ahora se describirá la intensidad de luz recibida cuando el par de fibras ópticas fuente-receptora se mueve hacia y desde una superficie. La figura 5A ilustra la intensidad de la luz recibida como función de tiempo. La figura 5B correspondiente ilustra la altura del par de fibras ópticas desde la superficie del objeto que está midiéndose. Las figuras 5A y 5B ilustran (para facilidad de explicación) una velocidad de movimiento relativamente uniforme del par de fibras ópticas hacia y desde la superficie del objeto que está midiéndose (aunque también serían aplicables ilustraciones/análisis similares para velocidades no uniformes).

La figura 5A ilustra la intensidad de luz recibida cuando el par de fibras ópticas se mueve hacia y luego desde una superficie. Aunque la figura 5A ilustra la relación de intensidad para una única fibra óptica receptora, se esperaría que se observaran relaciones de intensidad similares para otras fibras ópticas receptoras, tales como, por ejemplo, las múltiples fibras ópticas receptoras de las figuras 1 y 2. En general con la realización preferida descrita anteriormente, los quince receptores de fibra óptica (de las fibras 7) presentarán curvas similares a la ilustrada en la figura 5A.

La figura 5A ilustra cinco regiones. En la región 1, la sonda se mueve hacia la superficie del objeto que está midiéndose, lo que hace que la intensidad de luz recibida aumente. En la región 2, la sonda se mueve pasada la altura crítica, y los picos de intensidad de luz recibida y luego cae bruscamente. En la región 3, la sonda esencialmente entra en contacto con la superficie del objeto que está midiéndose. Tal como se ilustra, la intensidad recibida en la región 3 variará dependiendo de la translucidez del objeto que está midiéndose. Si el objeto es opaco,

la intensidad de luz recibida será muy baja, o casi cero (quizás fuera del intervalo del conjunto de circuitos de detección). Sin embargo, si el objeto es translúcido, la intensidad de luz será bastante alta, pero en general debe ser menor que el valor pico. En la región 4, la sonda se eleva y la intensidad de luz aumenta bruscamente hasta un valor máximo. En la región 5, la sonda se eleva más lejos del objeto, y la intensidad de luz disminuye de nuevo.

Tal como se ilustra, deben detectarse dos valores de intensidad pico (explicados como P1 y P2 a continuación) cuando el par de fibras ópticas se mueve hacia y desde el objeto a la altura crítica hc. Si los picos P1 y P2 producidos por una fibra óptica receptora tienen el mismo valor, esto generalmente es una indicación de que la sonda se ha movido hacia y desde la superficie del objeto que va a medirse de manera constante. Si los picos P1 y P2 tienen valores diferentes, entonces éstos pueden ser una indicación que la sonda no se movió hacia y desde la superficie del objeto de manera deseada, o que la superficie está curvada o texturizada, tal como se describe más completamente en el presente documento. En tal caso, los datos pueden considerarse dudosos y pueden rechazarse. Además, los picos P1 y P2 para cada una de las fibras ópticas perimétricas (véase, por ejemplo, la figura 2) deben producirse a la misma altura crítica (suponiendo los atributos geométricos de las fibras ópticas perimétricas, tales como apertura, diámetro y separación de la fibra óptica fuente, etc.). Por tanto, las fibras ópticas perimétricas de una sonda movida de manera constante y perpendicular hacia y desde la superficie del objeto que está midiéndose deben tener picos P1 y P2 que se producen a la misma altura crítica. La monitorización de fibras receptoras a partir de las fibras ópticas receptoras perimétricas y la búsqueda de picos P1 y P2 simultáneos (o casi simultáneos, por ejemplo, dentro de un intervalo predeterminado) proporcionan un mecanismo para determinar si la sonda se mantiene en un ángulo perpendicular deseado con respecto al objeto que está midiéndose.

Además, el nivel de intensidad relativo en la región 3 sirve como indicación del nivel de translucidez del objeto que está midiéndose. De nuevo, tales principios pueden aplicarse en general a la totalidad de fibras ópticas receptoras en la sonda (véanse, por ejemplo, las fibras 7 de las figuras 1 y 3). Basándose en tales principios, ahora se describirán técnicas de medición según la presente invención.

La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra una técnica de medición según la presente invención. La etapa 49 indica el inicio o comienzo de una medición de color/óptica. Durante la etapa 49, puede realizarse cualquier inicialización, diagnóstico o procedimientos de configuración del equipo. Puede proporcionarse al operario Información de audio o visual u otras señales para informar al operario de que el sistema está disponible y listo para tomar una medición. La iniciación de la medición de color/óptica comienza cuando el operario mueve la sonda hacia el objeto que va a medirse, y puede estar acompañada por, por ejemplo, la activación del conmutador 17 (véase la figura 1).

En la etapa 50, el sistema monitoriza de manera continua los niveles de intensidad para las fibras ópticas receptoras (véanse, por ejemplo, las fibras 7 de la figura 1). Si la intensidad está aumentando, la etapa 50 se repite hasta que se detecta un pico. Si se detecta un pico, el procedimiento avanza a la etapa 52. En la etapa 52, la intensidad pico medida P1, y el momento en que se produce tal pico se almacenan en la memoria (tal como en la memoria incluida como parte del microprocesador 10), y el procedimiento avanza a la etapa 54. En la etapa 54, el sistema continúa monitorizando los niveles de intensidad de las fibras ópticas receptoras. Si la intensidad está cayendo, la etapa 54 se repite. Si se detecta un “valle” o meseta (es decir, la intensidad ya no está cayendo, lo que generalmente indica contacto o casi contacto con el objeto), entonces el procedimiento avanza a la etapa 56. En la etapa 56, la intensidad de superficie medida (IS) se almacena en la memoria, y el procedimiento avanza a la etapa 58. En la etapa 58, el sistema continúa monitorizando los niveles de intensidad de las fibras receptoras. Si la intensidad está aumentando, la etapa 58 se repite hasta que se detecta un pico. Si se detecta un pico, el procedimiento avanza a la etapa 60. En la etapa 60, la intensidad pico medida P2, y el momento en que se produce tal pico se almacenan en la memoria, y el procedimiento avanza a la etapa 62. En la etapa 62, el sistema continúa monitorizando los niveles de intensidad de las fibras ópticas receptoras. Una vez que los niveles de intensidad recibidos comienzan a caer con respecto al pico P2, el sistema percibe que se ha entrado en la región 5 (véase, por ejemplo, la figura 5A), y el procedimiento avanza a la etapa 64.

En la etapa 64, el sistema, bajo el control de microprocesador 10, puede analizar los datos recopilados tomados por el conjunto de circuitos de detección para las diversas fibras ópticas receptoras. En la etapa 64, pueden compararse los picos P1 y P2 de una o más de las diversas fibras ópticas. Si cualquiera de los picos P1 y P2 para cualquiera de las diversas fibras ópticas receptoras tiene valores pico diferentes, entonces los datos pueden rechazarse, y se repite el todo el procedimiento de medición de color. De nuevo, los valores diferentes de los picos P1 y P2 pueden ser indicativos, por ejemplo, de que la sonda se movió de manera no perpendicular o en cualquier caso de manera inestable (es decir, movimiento angular o lateral), y, por ejemplo, el pico P1 puede ser representativo de un primer punto en el objeto, mientras el pico P2 puede ser representativo de un segundo punto en el objeto. Cuando los datos son dudosos, en una realización preferida de la presente invención, se rechazan los datos tomados en tales circunstancias en la etapa 64.

Si los datos no se rechazan en la etapa 64, el procedimiento avanza a la etapa 66. En la etapa 66, el sistema analiza los datos tomados de los receptores filtrados de densidad neutra a partir de cada una de las fibras ópticas perimétricas (por ejemplo, R1 a R3 de la figura 2). Si los picos de las fibras ópticas perimétricas no se produjeron en

o aproximadamente en el mismo punto de tiempo, esto puede ser indicativo, por ejemplo, de que la sonda no se

mantuvo perpendicular a la superficie del objeto que estaba midiéndose. Una alineación no perpendicular de la sonda con la superficie del objeto que está midiéndose puede provocar resultados dudosos, en una realización preferida de la presente invención, los datos tomados en tales circunstancias se rechazan en la etapa 66. En una realización preferida, la detección de picos simultáneos o casi simultáneos (pico dentro de un intervalo predeterminado de tiempo) sirve como criterio de aceptación para los datos, ya que la alineación perpendicular generalmente se indica por picos simultáneos o casi simultáneos de las fibras ópticas perimétricas. En otras realizaciones, la etapa 66 incluye un análisis de valores pico P1 y P2 de las fibras ópticas perimétricas. En tales realizaciones, el sistema busca determinar si los valores pico de las fibras ópticas perimétricas (quizás normalizados con cualquier dato de calibración inicial) son iguales dentro de un intervalo definido. Si los valores pico de las fibras ópticas perimétricas están dentro del intervalo definido, los datos pueden aceptarse, y si no, los datos pueden rechazarse. Todavía en otras realizaciones, se usa una combinación de detección de valores iguales y picos simultáneos como criterios de aceptación/rechazo para los datos, y/o el operario puede tener la capacidad (tal como a través de conmutadores 12 de teclado numérico) de controlar uno o más de los intervalos de criterios de aceptación. Con una capacidad de este tipo, la sensibilidad del sistema puede alterarse de manera controlable por el operario dependiendo de la aplicación particular y del entorno operativo, etc.

Si los datos no se rechazan en la etapa 66, el procedimiento avanza a la etapa 68. En la etapa 68, los datos de color pueden procesarse de manera deseada para producir datos de medición de color/óptica de salida. Por ejemplo, tales datos pueden normalizarse de alguna manera, o ajustarse basándose en la compensación de temperatura u otros datos detectados por el sistema. Los datos también pueden convertirse en diferentes formatos de visualización u otros, dependiendo del uso destinado de los datos. Además, los datos indicativos de la translucidez del objeto también pueden cuantificarse y/o visualizarse en la etapa 68. Tras la etapa 68, el procedimiento puede avanzar a la etapa 49 de inicio, o el procedimiento puede terminarse, etc.

Según el procedimiento ilustrado en la figura 6, se almacenan tres valores de intensidad de luz (P1, P2 e IS) por fibra óptica receptora para realizar mediciones de color y translucidez, etc. Si los valores pico almacenados P1 y P2 no son iguales (para algunos o todos los receptores), esto es una indicación que la sonda no se mantuvo firme sobre un área, y los datos pueden rechazarse (en otras realizaciones, los datos pueden no rechazarse, aunque los datos resultantes pueden usarse para producir un promedio de los datos medidos). Además, los valores pico P1 y P2 para las tres fibras ópticas perimétricas de densidad neutra deben ser iguales o aproximadamente iguales; si éste no es el caso, entonces esto es una indicación que la sonda no se mantuvo perpendicular o que está midiéndose una superficie curvada. En otras realizaciones, el sistema intenta compensar las superficies curvadas y/o ángulos no perpendiculares. En cualquier caso, si el sistema no puede realizar una medición de color/óptica, o si los datos se rechazan porque los valores pico P1 y P2 son diferentes en un grado no aceptable, entonces se informa al operario de modo que pueda tomarse otra medición u otra acción (tal como ajustar la sensibilidad).

Con un sistema construido y operando tal como se describió anteriormente, pueden tomarse mediciones de color/ópticas de un objeto, eliminándose la dependencia de altura y angular de los datos aceptados. Los datos no tomados en la altura crítica, o los datos no tomados con la sonda perpendicular a la superficie del objeto que está midiéndose, etc., se rechazan en una realización preferida de la presente invención. En otras realizaciones, los datos recibidos de las fibras ópticas perimétricas pueden usarse para calcular el ángulo de la sonda con respecto a la superficie del objeto que está midiéndose, y en tales realizaciones los datos de superficie no perpendicular o curvada pueden compensarse en vez de rechazarse. También debe observarse que los valores pico P1 y P2 para las fibras ópticas perimétricas de densidad neutra proporcionan una medida de la luminancia (valor de gris) de la superficie del objeto que está midiéndose, y también puede servir para cuantificar el valor de color.

La translucidez del objeto que está midiéndose puede cuantificarse como una proporción o porcentaje, tal como, por ejemplo, (IS/P1) X 100%. En otras realizaciones, se utilizan otros métodos para cuantificar datos de translucidez proporcionados según la presente invención, tal como alguna otra función aritmética que utiliza IS y P1 o P2, etc.

En otro aspecto particular de la presente invención, los datos generados según la presente invención pueden usarse para implementar una máquina de mezclado/generación de material automatizada. Ciertos objetos/materiales, tales como prótesis dentales, se realizan de porcelana u otros polvos/materiales que pueden combinarse en las proporciones correctas para formar el color deseado del objeto/prótesis. Ciertos polvos a menudo contienen pigmentos que generalmente obedecen a la ley de Beer y/o actúan según las ecuaciones de Kubelka-Munk y/o la ecuaciones de Saunderson (si es necesario) cuando se mezclan en una fórmula. El color y otros datos tomados de una medición según la presente invención pueden usarse para determinar o predecir cantidades deseadas de pigmento u otros materiales para la fórmula. Los polvos de porcelana y otros materiales están disponibles en diferentes colores, opacidades, etc. Ciertos objetos, tales como prótesis dentales, pueden estar en capas para estimular el grado de translucidez del objeto deseado (tal como para estimular un diente humano). Los datos generados según la presente invención también pueden usarse para determinar el espesor y posición de la porcelana u otras capas del material para producir más estrechamente el color, la translucidez, las características de superficie, etc., deseados. Además, basándose en los datos de fluorescencia para el objeto deseado, la fórmula del material puede ajustarse para incluir una cantidad deseada de material de tipo fluorescente. Todavía en otros ejemplos, puede usarse información de las características de superficie (tal como textura) (tal como se describe más completamente en el presente documento) para añadir un material de texturizado a la fórmula, todo lo cual puede llevarse a cabo según la presente invención.

Para más información con respecto a tal tecnología de tipo fórmula de material de pigmento, puede hacerse referencia a: “The Measurement of Appearance”, segunda edición, editada por Hunter y Harold, copyright 1987; “Principles of Color Technology”, por Billmeyer y Saltzman, copyright 1981; y “Pigment Handbook,” editada por Lewis, copyright 1988. Todo lo anterior se cree que se ha publicado por John Wiley & Sons, Inc., Nueva York, NY, y todo ello se incorpora al presente documento como referencia.

En ciertos entornos operativos, tales como aplicaciones dentales, la contaminación de la sonda constituye una preocupación. En ciertos ejemplos de la presente invención, se proporcionan herramientas para reducir tal contaminación.

Las figuras 7A y 7B ilustran una tapa protectora que puede usarse para ajustarse sobre el extremo de la punta 1 de sonda. Una tapa protectora de este tipo consiste en un cuerpo 80, cuyo extremo está cubierto por una ventana 82 óptica, que en un ejemplo preferido consiste en una estructura que tiene una ventana de zafiro delgada. En una realización preferida, el cuerpo 80 consiste en acero inoxidable. El cuerpo 80 se ajusta sobre el extremo de la punta 1 de sonda y puede mantenerse en su sitio mediante, por ejemplo, indentaciones formadas en el cuerpo 80, que se ajustan con nervaduras 84 (que pueden ser una abrazadera de resorte u otro elemento de sujeción) formadas en la punta 1 de sonda. En otros ejemplos, se utilizan otros métodos para fijar una tapa protectora de este tipo a la punta 1 de sonda. La tapa protectora puede extraerse de la punta 1 de sonda y esterilizarse en un autoclave típico, vapor caliente, esterilizador químico u otro sistema de esterilización.

El espesor de la ventana de zafiro debe ser menor que la altura crítica de la sonda con el fin de preservar la capacidad para detectar picos según la presente invención, y preferiblemente tiene un espesor menor que la altura mínima en la que los conos fuente/receptores se solapan (véanse las figuras 4B y 4C). También se cree que las ventanas de zafiro puede fabricarse de manera reproducible, y por tanto cualquier atenuación de luz de una tapa a otra puede ser reproducible. Además, cualquier distorsión de las mediciones de color/ópticas producidas por la ventana de zafiro puede calibrarse por el microprocesador 10

De manera similar, en otros ejemplos, el cuerpo 80 tiene una tapa con un orificio en el centro (a diferencia de una ventana de zafiro), situándose el orificio sobre la fuente/receptores de fibra óptica. La tapa con orificio sirve para impedir que la sonda entre en contacto con la superficie, reduciendo de ese modo el riesgo de contaminación. Debe observarse que, con tales ejemplos, el orificio está situado de modo que la luz desde/hacia los elementos fuente/receptores de luz de la punta de sonda no se vea adversamente afectada por la tapa.

Las figuras 8A y 8B ilustran otro ejemplo de una punta de sonda extraíble que puede usarse para reducir la contaminación según la presente invención. Tal como se ilustra en la figura 8A, la punta 88 de sonda es extraíble, e incluye cuatro (o un número diferente, dependiendo de la aplicación) conectores 90 de fibra óptica, que están situados dentro del elemento 92 de protección óptica acoplado al conector 94. El elemento 92 de protección óptica sirve para presentar una “diafonía” entre fibras ópticas adyacentes. Tal como se ilustra en la figura 8B, en este ejemplo la punta 88 extraíble se sujeta en el alojamiento 93 de punta de sonda mediante una abrazadera 96 de resorte (se utilizan otras herramientas de retención extraíbles en otros ejemplos). El alojamiento 93 de punta de sonda puede sujetarse al conector 95 de base mediante un tornillo u otro elemento de ajuste convencional. Debe observarse que, con esta realización, pueden proporcionarse puntas de diferentes tamaños para diferentes aplicaciones, y que una etapa inicial del procedimiento puede ser la instalación de la punta de tamaño apropiado (o la punta ajustada) para la aplicación particular. La punta 88 extraíble también puede esterilizarse en un autoclave típico, vapor caliente, esterilizador químico u otro sistema de esterilización, o puede desecharse. Además, todo el conjunto de punta de sonda se construye de modo que puede desmontarse fácilmente para su limpieza o reparación. En ciertos ejemplos los elementos fuente/receptores de luz de la punta extraíble se construyen de vidrio, sílice o materiales similares, haciéndolos de ese modo particularmente adecuados para el autoclave o métodos de limpieza a alta temperatura/presión similares, mientras que en otros ciertos ejemplos los elementos fuente/receptores de luz de la punta extraíble se construyen de plástico u otros materiales similares, que pueden ser de menor coste, haciéndolos de ese modo particularmente adecuados para puntas extraíbles de tipo desechables, etc.

Todavía en otros ejemplos, puede usarse un plástico, papel u otro tipo de protección (que puede ser desechable, limpiable/reutilizable o similar) con el fin de afrontar cualquier preocupación de contaminación que pueda existir en la aplicación particular. En tales ejemplos, la metodología puede incluir la colocación de una protección de este tipo sobre la punta de sonda antes de tomar las mediciones de color/ópticas, y puede incluir extraer y desechar/limpiar la protección tras tomar las mediciones de color/ópticas, etc.

Con referencia a la figura 9, ahora se describirá un ejemplo de triestímulo de la presente invención. En general, el sistema global representado en la figura 1 y explicado en detalle en otra parte en el presente documento puede usarse con esta realización. La figura 9 ilustra una sección transversal de las fibras ópticas de punta de sonda usadas en este ejemplo.

La punta 100 de sonda incluye una fibra 106 óptica fuente central, rodeada por (y separada de) tres fibras 104 ópticas receptoras perimétricas y tres fibras 102 ópticas receptoras de color. Tres fibras 104 ópticas receptoras perimétricas están acopladas ópticamente a filtros de densidad neutra y sirven como sensores de altura/ángulo de manera análoga al ejemplo descrito anteriormente. Tres fibras ópticas receptoras de color están acopladas ópticamente a filtros triestímulo adecuados, tales como filtros de rojo, verde y azul. Con este ejemplo, puede realizarse una medición de valores de color triestímulo del objeto, y en general puede aplicarse a este ejemplo el procedimiento descrito con referencia a la figura 6. En particular, las fibras 104 ópticas perimétricas pueden usarse para detectar picos simultáneos o de otro modo si la sonda es perpendicular al objeto que está midiéndose. Además, también puede usarse la toma de datos de medición de color en la altura crítica con esta realización.

La figura 10A ilustra un ejemplo de la presente invención, similar a la realización explicada con referencia a la figura

9. La punta 100 de sonda incluye una fibra 106 óptica fuente central, rodeada por (y separada de) tres fibras 104 ópticas receptoras perimétricas y una pluralidad de fibras 102 ópticas receptoras de color. El número de fibras 102 ópticas receptoras de color, y los filtros asociados con tales fibras 102 ópticas receptoras, pueden escogerse basándose en la aplicación particular. Como con el ejemplo de la figura 9, en general puede aplicarse a este ejemplo el procedimiento descrito con referencia a la figura 6.

La figura 10B ilustra un ejemplo de la presente invención en el que hay una pluralidad de fibras ópticas receptoras que rodean la fibra 240 óptica fuente central. Las fibras ópticas receptoras están dispuestas en anillos que rodean a la fibra óptica fuente central. La figura 10B ilustra tres anillos de fibras ópticas receptoras (que consisten en las fibras ópticas 242, 244 y 246 respectivamente), en los que hay seis fibras ópticas receptoras por anillo. Los anillos pueden estar dispuestos en círculos más grandes sucesivos tal como se ilustra para cubrir toda el área del extremo de la sonda, siendo la distancia desde cada fibra óptica receptora dentro de un anillo dado a la fibra óptica central igual (o aproximadamente igual). La fibra 240 óptica central se utiliza como fibra óptica fuente de luz y se conecta a la fuente de luz de manera similar a la fibra 5 óptica fuente de luz ilustrada en la figura 1.

La pluralidad de fibras ópticas receptoras están acopladas cada una a dos o más fibras ópticas de manera similar a la disposición ilustrada en la figura 1 para el conector 4 de empalme. Una fibra óptica de un conector de empalme de este tipo para cada fibra óptica receptora pasa por un filtro de densidad neutra y luego al conjunto de circuitos de sensor de luz de manera similar al conjunto de circuitos de sensor de luz ilustrado en la figura 3. Una segunda fibra óptica del conector de empalme por fibra óptica receptora pasa por un filtro de gelatina Wratten de corte rápido y luego al conjunto de circuitos de sensor de luz tal como se explicó en otra parte en el presente documento. Por tanto, cada una de las fibras ópticas receptoras en la punta de sonda incluye tanto elementos de medición de color como elementos “perimétricos” o de medición de luz neutra.

La figura 10D ilustra la geometría de la sonda 260 (tal como se describió anteriormente) iluminando un área sobre la superficie 272 difusa plana. La sonda 260 crea un patrón 262 de luz que se refleja de manera difusa desde la superficie 272 en un patrón 270 semiesférico uniforme. Con un patrón de reflejo de este tipo, la luz reflejada que incide sobre los elementos de recepción en la sonda será igual (o casi igual) para todos los elementos si la sonda es perpendicular a la superficie tal como se describió anteriormente en el presente documento.

La figura 10C ilustra una sonda que ilumina la superficie 268 rugosa o una superficie que refleja luz de manera espectral. La luz reflejada espectral presentará manchas por luz excesiva o regiones 266 en las que la intensidad de luz reflejada es considerablemente mayor que en otras áreas 264. El patrón de luz reflejada no será uniforme en comparación con una superficie lisa tal como se ilustra en la figura 10D.

Puesto que una sonda tal como se ilustra en la figura 10B tiene una pluralidad de fibras ópticas receptoras dispuestas sobre un área superficial grande, la sonda puede utilizarse para determinar la textura superficial de la superficie así como para poder medir el color y la translucidez, etc., de la superficie tal como se describió anteriormente en el presente documento. Si la intensidad de luz recibida por las fibras ópticas receptoras es igual para todas las fibras ópticas dentro de un anillo dado de fibras ópticas receptoras, entonces generalmente la superficie es difusa y lisa. Sin embargo, si la intensidad de luz de fibras receptoras en un anillo varía unas con respecto a las otras, entonces generalmente la superficie es rugosa o espectral. Al comparar las intensidades de luz medidas dentro de las fibras ópticas receptoras en un anillo dado y de anillo a anillo, puede cuantificarse la textura y otras características de la superficie.

La figura 1 ilustra un ejemplo de la presente invención en el que se utilizan sensores ópticos lineales y un filtro de gradiente de color en lugar de sensores 8 de luz (y filtros 22, etc.). Las fibras 7 ópticas receptoras, que pueden acoplarse ópticamente a la punta 1 de sonda como con la realización de la figura 1, están acopladas ópticamente con el sensor 112 óptico lineal a través de un filtro 110 de gradiente de color. En esta realización, el filtro 110 de gradiente de color puede consistir en series de tiras estrechas de filtros de tipo corte sobre un sustrato transparente

o abierto, que están construidos para corresponder de manera posicional a las áreas de sensor del sensor 112 óptico lineal. Un ejemplo de un sensor 112 óptico lineal comercialmente disponible es el número de pieza TSL213 de Texas Instruments, que tiene 61 fotodiodos en una red lineal. Las fibras 7 ópticas receptoras de luz estás dispuestas de manera correspondiente en una línea sobre el sensor 112 óptico lineal. El número de fibras ópticas receptoras pueden escogerse para la aplicación particular, siempre y cuando se incluyan de manera suficiente para que cubran

de manera más o menos uniforme la longitud total del filtro 110 de gradiente de color. Con esta realización, la luz se recibe y emite desde las fibras 7 ópticas receptoras, y la luz recibida por el sensor 112 óptico lineal se integra durante un periodo corto de tiempo (determinado por la intensidad de luz, las características de filtro y precisión deseada). La salida del sensor 112 de red lineal se digitaliza mediante ADC 114 y la salida al microprocesador 116 (que puede ser el mismo procesador que el microprocesador 10 u otro procesador).

En general, con el ejemplo de la figura 11, pueden usarse fibras ópticas receptoras perimétricas como con la realización de la figura 1, y en general puede aplicarse a esta realización el procedimiento descrito con referencia a la figura 6.

La figura 12 ilustra un ejemplo de la presente invención en el que se utilizan un sensor óptico de matriz y una rejilla de filtro de color en vez de sensores 8 de luz (y los filtros 22, etc.). Las fibras 7 ópticas receptoras, que pueden acoplarse ópticamente a la punta 1 de sonda como con la realización de la figura 1, están acopladas ópticamente al sensor 122 óptico de matriz a través de una rejilla 120 de filtro. La rejilla 120 de filtro es una red de filtros que consiste en varios filtros de luz de color pequeños que dejan pasan bandas estrechas de luz visible. La luz procedente de las fibras 7 ópticas receptoras pasa a través de puntos de luz de filtro correspondientes a los puntos correspondientes en el sensor 122 óptico de matriz. En esta realización, el sensor 122 óptico de matriz puede ser una red de sensores ópticos monocromos, tal como un elemento de sensor de luz de tipo CCD o de otro tipo tal como puede usarse en una cámara de vídeo. La salida del sensor 122 óptico de matriz se digitaliza mediante ADC 124 y la salida al microprocesador 126 (que puede ser el mismo procesador que el microprocesador 10 u otro procesador). Bajo el control del microprocesador 126, el sensor 126 óptico de matriz recopila datos de las fibras 7 ópticas receptoras a través de la rejilla 120 de filtro de color.

En general, con el ejemplo de la figura 12, las fibras ópticas receptoras perimétricas pueden usarse como con la realización de la figura 1, y en general puede aplicarse también a esta realización el procedimiento descrito con referencia a la figura 6.

Tal como resultará evidente a partir de la descripción anterior, con la presente invención puede construirse una variedad de tipos de fotómetros de color/ópticos espectrales (o colorímetros de tipo triestímulo), con fibras ópticas receptoras perimétricas usadas para recopilar datos de color/ópticos esencialmente libres de desviaciones de altura y angulares. Además, en ciertas realizaciones, la presente invención permite que las mediciones de color/ópticas se tomen a una altura crítica desde la superficie del objeto que está midiéndose, y por tanto los datos de color/ópticos pueden tomarse sin contacto físico con el objeto que está midiéndose (en tales realizaciones, los datos de color/ópticos se toman sólo al hacer pasar la sonda a través de la región 1 y a la región 2, pero sin necesidad de entrar a la región 3 de las figuras 5A y 5B). Tales realizaciones pueden utilizarse si no se desea el contacto con la superficie en una aplicación particular. En las realizaciones descritas anteriormente, sin embargo, el contacto físico (o casi contacto físico) de la sonda con el objeto puede permitir que se utilicen las cinco regiones de las figuras 5A y 5B, permitiendo de ese modo que se tomen mediciones de manera que también pueda obtenerse información de translucidez. Ambos tipos de realizaciones están en general dentro del alcance de la invención descrita en el presente documento.

Ahora se proporcionará una descripción adicional con respecto a filtros de corte del tipo descrito en relación con la(s) realización/realizaciones preferida(s) de las figuras 1 y 3 (tal como los filtros 22 de la figura 3). La figura 13A ilustra las propiedades de un único filtro de gelatina Wratten de corte rápido de Kodak explicado en relación con la figura 3. Un filtro de corte de este tipo deja pasa luz por debajo de una frecuencia de corte (es decir, por encima de una longitud de onda de corte). Tales filtros pueden fabricarse para que tengan un amplio intervalo de frecuencias/longitudes de onda de corte. La figura 13B ilustra varios de tales filtros, doce en una realización preferida, con frecuencias/longitudes de onda de corte escogidas de modo que esencialmente toda la banda visible quede cubierta por el conjunto de filtros de corte.

Las figuras 14A y 14B ilustran mediciones de intensidad a modo de ejemplo que usan una disposición de filtro de corte tal como se ilustra en la figura 13B, en primer lugar en el caso de una superficie blanca que está midiéndose (figura 14A), y también en el caso de una superficie azul que está midiéndose (figura 14B). Tal como se ilustra en la figura 14A, en el caso de una superficie blanca, las fibras ópticas perimétricas filtradas de manera neutra, que se usan para detectar la altura y el ángulo, etc., generalmente producirán la intensidad más alta (aunque esto depende al menos en parte de las características de los filtros de densidad neutra). Como resultado de la filtración de corte escalonada proporcionada por filtros que tienen las características ilustradas en la figura 13B, las intensidades restantes disminuirán gradualmente en valor tal como se ilustra en la figura 14A. En el caso de una superficie azul, las intensidades disminuirán en valor generalmente tal como se ilustra en la figura 14B. Independientemente de la superficie, sin embargo, las intensidades fuera de los filtros siempre disminuirán en valor tal como se ilustra, siendo el mayor valor de intensidad la salida del filtro que tiene el valor de corte de longitud de onda más bajo (es decir, deja pasar toda la luz visible hasta el azul), y siendo el menor valor de intensidad la salida del filtro que tiene el corte de longitud de onda más alto (es decir, deja pasa sólo luz roja visible). Tal como se entenderá a partir de la descripción anterior, cualquier dato de color detectado que no se ajuste a los perfiles de intensidad decrecientes de las figuras 14A y 14B puede detectarse como anomalía, y en ciertas realizaciones la detección de una condición de este tipo da como resultado el rechazo de datos, la generación de un mensaje de error o el inicio de una rutina de

diagnóstico, etc.

Debe hacerse referencia a las figuras 1 y 3 y a la descripción relacionada para una explicación detallada de cómo puede utilizarse una disposición de filtro de corte de este tipo según la presente invención.

La figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra tonos de audio que pueden usarse en ciertos ejemplos preferidos de la presente invención. Se ha descubierto que los tonos de audio (tales como tonos, pitidos, voz o similares tal como se describirá) presentan un medio particularmente útil e instructivo para guiar a un operario en el uso apropiado de un sistema de medición de color del tipo descrito en el presente documento.

El operario puede iniciar una medición de color/óptica mediante la activación de un conmutador (tal como el conmutador 17 de la figura 1) en la etapa 150. Después, si el sistema está listo (configurado, inicializado, calibrado, etc.), se emite un tono de hacer descender la sonda (tal como a través del altavoz 16 de la figura 1) en la etapa 152. El sistema intenta detectar la intensidad pico P1 en la etapa 154. Si se detecta un pico, en la etapa 156 se realiza una determinación de si el pico medido P1 cumple los criterios aplicables (tal como se explicó anteriormente en relación con las figuras 5A, 5B y 6). Si se acepta el pico medido P1, se genera un primer tono de aceptación de pico en la etapa 160. Si no se acepta el pico medido P1, se genera un tono de no satisfacción en la etapa 158, y el sistema puede esperar a que el operario inicie una medición de color/óptica adicional. Suponiendo que se aceptó el primer pico, el sistema intenta detectar la intensidad pico P2 en la etapa 162. Si se detecta un segundo pico, en la etapa 164 se realiza una determinación de si el pico medido P2 cumple con los requisitos aplicables. Si se acepta el pico medido P2 el procedimiento avanza a la etapa 166 de cálculo de color (en otras realizaciones, también se genera un segundo tono de aceptación de pico en la etapa 166). Si no se acepta el pico medido P2, se genera un tono de no satisfacción en la etapa 158, y el sistema puede esperar a que el operario inicie una medición de color/óptica adicional. Suponiendo que se aceptó el segundo pico, se realiza un cálculo de color/óptico en la etapa 166 (tal como, por ejemplo, mediante el microprocesador 10 de la figura 1 que procesa la salida de datos desde sensores 8 de luz, etc.). En la etapa 168, se realiza una determinación de si el cálculo de color cumple con los criterios aplicables. Si se acepta el cálculo de color, se genera un tono de satisfacción en la etapa 170. Si no se acepta el cálculo de color, se genera un tono de no satisfacción en la etapa 158, y el sistema puede esperar a que el operario inicie una medición de color/óptica adicional.

Con tonos de audio únicos presentados a un operario según el estado operativo particular del sistema, el uso del operario del sistema puede facilitarse enormemente. Una información de audio de este tipo también tiende a aumentar la satisfacción y el nivel de habilidad del operario, ya que por ejemplo, los tonos de aceptación proporcionan retroalimentación positiva y alentadora cuando el sistema se opera de manera deseada.

Los sistemas y métodos de medición de color/óptica según la presente invención pueden aplicarse para obtener una ventaja particular en el campo de la odontología, tal como se explicará más completamente a continuación en el presente documento. En particular, la presente invención incluye el uso de tales sistemas y métodos para medir el color y otros atributos de un diente con el fin de preparar una prótesis dental o rellenos intraorales del color del diente, o seleccionar dientes de dentadura postiza o determinar un color de cemento adecuado para prótesis de porcelana/resina. La presente invención también proporciona métodos para almacenar y organizar datos medidos tal como en forma de base de datos del paciente.

La figura 16 es un diagrama de flujo que ilustra un flujo de procedimiento de aplicación dental general para el uso de los sistemas y los métodos de medición de color/óptica según la presente invención. En la etapa 200, el sistema de medición de color/óptica puede encenderse y estabilizarse, con cualquier inicialización requerida u otras rutinas de configuración realizadas. En la etapa 200, puede proporcionarse una indicación del estado del sistema al operario, tal como a través de una LCD 14 o el altavoz 16 de la figura 1. También en la etapa 200, puede protegerse la punta de sonda o puede insertarse una punta de sonda limpia con el fin de reducir la probabilidad de contaminación (véanse, por ejemplo, las figuras 7A a 8B y la descripción relacionada). En otras realizaciones, también puede usarse un plástico u otra protección (que puede ser desechable, limpiable/reutilizable, etc., tal como se describió anteriormente), siempre que se construya y/o se sitúe para que no afecte de manera adversa al procedimiento de medición.

En la etapa 202, se preparan el paciente y el diente que va a medirse. Cualquier limpieza requerida u otra preparación de diente se realizaría en la etapa 202. Cualquier consulta del paciente requerida acerca del tipo de prótesis o área de un diente con la que va a hacerse coincidir se realizaría en (o antes de) la etapa 202. En ciertas realizaciones, se prepara un dispositivo de colocación en la etapa 202, tal como se ilustra en las figuras 17A y 17B. En tales realizaciones, por ejemplo, se da forma un material negro u otro material 282 de color adecuado, que puede adherirse al diente 280 (tal como con un adhesivo adecuado), para que tenga un orificio 281 más grande que el diámetro de la sonda de medición, centrándose el orificio 281 en el área del diente 280 que va a medirse. El material 282 de dispositivo de colocación está formado de manera que se ajusta en/sobre el diente 280 (tal como sobre el borde incisivo del diente 280 y/o sobre uno o más dientes adyacentes) de modo que pueda colocarse en/sobre el diente 280 de manera repetible. Un dispositivo de colocación de este tipo puede servir para garantizar que se mide el área deseada del diente 280, y también permite mediciones repetidas de la misma área para los fines de confirmación o similar. Puede realizarse cualquier otra actividad de medición previa en (o antes de) la etapa 202.

En la etapa 204, el operario (normalmente un dentista u otro profesional dental) mueve la sonda hacia el área del diente que va a medirse. Este procedimiento preferiblemente se realiza según la metodología descrita con referencia a las figuras 5A, 5B y 6, y preferiblemente va acompañado de tonos de audio tales como los descritos con referencia a la figura 15. Con la presente invención, el operario puede obtener datos de color y translucidez, etc., por ejemplo, de un área deseada del diente que va a medirse. Durante la etapa 204, se realiza una medición de color/óptica aceptada, o se facilita alguna indicación al operario de que es necesario repetir la etapa de medición o que se emprenda alguna otra acción. Tras realizar una medición de color/óptica aceptada en la etapa 204, por ejemplo, el dentista puede operar en el/los diente o dientes deseado(s) o emprender otra acción. Antes o después de tal acción, pueden tomarse mediciones adicionales según sea necesario (véase, por ejemplo, la figura 18 y la descripción relacionada).

Tras una finalización satisfactoria de una o más mediciones tomadas en la etapa 204, el procedimiento avanza a la etapa 206. En la etapa 206, puede realizarse cualquier conversión de datos o procesamiento de los datos recopilados en la etapa 204. Por ejemplo, en la realización de la figura 1, puede generarse información detallada de translucidez y espectro de color. Sin embargo, en una aplicación dental particular, puede ocurrir que un laboratorio dental, por ejemplo, requiera que el color se presente en formato de Munsell (es decir, escala cromática, matiz y valor), valores RGB, coordenadas XYZ, valores CIELAB, valores de Hunter, o algún otro formato de datos de color. Con la información espectral/de color producida por la presente invención, los datos pueden convertirse en tales formatos a través de una matriz matemática convencional, por ejemplo. Tal aplicación matemática puede realizarse por el microprocesador 10 o el ordenador 13A de la figura 1, o de alguna otra manera. También debe indicarse que, en ciertas realizaciones, los datos producidos en la etapa 204 según la presente invención pueden usarse directamente sin conversión de datos. En tales realizaciones, puede omitirse la etapa 206. En otras realizaciones, la etapa 206 consiste en el formateo de los datos, tal como la preparación de los datos para su reproducción en copia impresa, forma gráfica u otra forma, o para su transmisión como facsímil o datos de módem. Finalmente, en ciertas realizaciones, se calcula un factor de translucidez en un formato adecuado para la aplicación particular. Todavía en otras realizaciones, se calcula un factor de detalle o textura superficial en un formato adecuado para la aplicación particular.

En la etapa 208, se intenta opcionalmente una coincidencia entre los datos producidos en las etapas 204 y 206 (si se realizan) y un color deseado (en otras realizaciones, el procedimiento puede avanzar de 204 directamente a 210,

o alternativamente pueden combinarse las etapas 206 y 208). Por ejemplo, se dispone de varias “guías de color” en el mercado, de las que se conocen algunas en la industria como guías de color Vita, guías de color Bioform u otros patrones, guías o referencias de coincidencia de color o guías de color personalizadas. En ciertas realizaciones preferidas, se prepara y se carga una tabla de consulta en la memoria (tal como una memoria asociada con el microprocesador 10 u ordenador 13A de la figura 1), y se realiza un intento de obtener la coincidencia o coincidencias más próximas de los datos recopilados con las guías de color conocidas, guías de color personalizadas o valores de referencia. En ciertas realizaciones, también se usa un factor de translucidez y/o un factor de detalle o textura superficial en un esfuerzo por seleccionar la mejor coincidencia posible.

En un aspecto particular de ciertos ejemplos de la presente invención, en la etapa 208 se accede a una tabla de consulta de correlación de material. Basándose en los datos de color y translucidez obtenidos en la etapa 204, se prepara una fórmula propuesta de materiales, pigmentos u otra información de instrucción para una prótesis o relleno, etc., del color y translucidez deseados, etc. Al disponerse del color detallado y otra información según la presente invención, se realiza una correlación directa con los materiales constituyentes relevantes. Todavía en otras realizaciones, tal información se hace disponible para una máquina de mezclado o fabricación automatizada para la preparación de prótesis o material del color y translucidez deseados, etc., tal como se describe más completamente en otra parte en el presente documento.

En la etapa 210, basándose en los resultados de las etapas anteriores, se prepara la prótesis, la dentadura postiza, el material de relleno del color del diente intraoral u otros artículos. Esta etapa puede realizarse en un laboratorio dental, o, en ciertas realizaciones, en o cerca del consultorio dental. Para una preparación remota, los datos relevantes producidos en las etapas 204, 206 y/o 208 pueden enviarse al laboratorio o instalación remota mediante copia impresa, facsímil o módem u otra transmisión. Lo que debe entenderse de lo anterior es que, basándose en los datos recopilados en la etapa 204, puede prepararse una prótesis de un color y/u otra característica óptica deseable en la etapa 210.

En la etapa 212, puede medirse la prótesis u otro material preparado en la etapa 210 para los fines de confirmación, realizándose de nuevo preferiblemente según la metodología descrita con referencia a las figuras 5A, 5B y 6, y preferiblemente acompañada por tonos de audio tales como se describe con referencia a la figura 15. También puede realizarse una nueva medición del diente en la boca del paciente, etc. en esta etapa para los fines de confirmación. Si el procedimiento de confirmación proporciona resultados satisfactorios, la prótesis, la dentadura postiza, el relleno de material compuesto u otro material pueden instalarse o aplicarse de manera preliminar en el paciente en la etapa 214. En la etapa 216, puede realizarse opcionalmente una nueva medición de la prótesis, dentadura postiza, relleno de material compuesto u otros materiales. Si los resultados de la etapa 216 son aceptables, entonces la prótesis puede instalarse o aplicarse de manera más permanente en el paciente en la etapa

218. Si los resultados de la etapa 216 no son aceptables, la prótesis puede modificarse y/o repetirse otras etapas según sea necesario en la situación particular.

En otro aspecto particular de la presente invención, por ejemplo, puede llevarse a cabo el procesamiento de datos tal como se ilustra en la figura 18 conjuntamente con el procedimiento de la figura 16. En la etapa 286, se ejecuta el software de base de datos del cliente en un dispositivo informático, tal como el ordenador 13A de la figura 1. Un software de este tipo puede incluir registros de datos para cada paciente, incluyendo campos que almacenan el historial de servicios dentales realizados en el paciente, información con respecto al estado o condición de los dientes del paciente, facturación, dirección y otra información. Un software de este tipo puede introducir un modo por el que esté en condiciones de aceptar el color u otros datos tomados según la presente invención.

En la etapa 288, por ejemplo, el dentista u otro profesional dental puede seleccionar parámetros para un diente particular del paciente que va a medirse. Dependiendo del tamaño y el estado del diente (tal como gradiente de color

: o similar), el dentista puede sectorizar el diente en una o más regiones, tales como una rejilla. Por tanto, por ejemplo, en el caso de un diente para el que se decide tomar cuatro mediciones, el diente puede sectorizarse en cuatro regiones. En este momento pueden introducirse en el ordenador tales parámetros, que pueden incluir una representación gráfica en el ordenador del diente sectorizado en cuatro regiones (tal como mediante líneas de rejilla), junto con la identificación del diente e información del paciente.

En la etapa 290, puede tomarse una o más mediciones del diente, tal como con un sistema y un método tal como se describió en relación con las figuras 1, 5A, 5B y/o 6. El número de tales mediciones preferiblemente está asociado con los parámetros introducidos en la etapa 288. Después, en la etapa 292, los datos recopilados a partir de la(s) medición/mediciones pueden enviarse al ordenador para un procesamiento posterior. Como ejemplo ilustrativo, pueden tomarse cuatro mediciones de color/ópticas (para las cuatro regiones del diente en el ejemplo anterior) y enviarse al ordenador, con los datos para las cuatro mediciones de color/ópticas (tal como RGB u otros valores) asociadas con las cuatro regiones según los parámetros introducidos. También como ejemplo, la representación gráfica visualizada del diente puede ir acompañada de datos indicativos del mismo de la(s) medición/mediciones de color/óptica(s). En la etapa 294, tal como tras la finalización de las mediciones de color/ópticas en el paciente particular, los datos recopilados durante el procedimiento pueden almacenarse de manera asociativa como parte de los registros dentales del paciente en la base de datos. En realizaciones acompañadas por el uso de una cámara intraoral, por ejemplo (véase, por ejemplo, la figura 19 y la descripción relacionada), las imágenes capturadas de uno

: o más de los dientes del paciente también pueden almacenarse de manera asociativa como parte de los registros dentales del paciente. En ciertas realizaciones, una fotografía capturada por la cámara intraoral está cubierta con líneas de rejilla o de sector (tal como puede definirse en la etapa 288), con datos de color u otros medidos según se describe en el presente documento también colocados sobre la imagen capturada. De tal manera, el color u otros datos pueden asociarse electrónica y visualmente con una fotografía del diente medido particular, facilitando de ese modo el uso del sistema y el entendimiento de los datos recopilados. Todavía en otras realizaciones, todos estos registros de medición de color e imagen capturados incluyen una hora y/o fecha, de modo que puede mantenerse un registro del historial particular de un diente particular de un paciente particular. Véanse las figuras 24 a 26 y la descripción relacionada para realizaciones adicionales utilizando una cámara intraoral, etc., según la presente invención.

Todavía en otro aspecto particular de la presente invención, puede combinarse un dispositivo y un método de medición (tal como se describe en otra parte en el presente documento) con una cámara intraoral y otras herramientas. Tal como se ilustra en la figura 19, la unidad 300 de control contiene sistemas electrónicos y un conjunto de circuitos convencionales, tales como fuentes de alimentación, sistemas electrónicos de control, fuentes de luz y similares. Acoplada a la unidad 300 de control está la cámara 301 intraoral (para observar y capturar imágenes de, el diente o la boca de un paciente, etc.), la luz 302 de curado (tal como para curar un material de relleno intraoral curado por luz), el dispositivo 304 de medición (tal como se describe en otra parte en el presente documento), y la luz 306 visible (que puede ser una luz auxiliar para exámenes intraorales y similares). Con tales realizaciones, puede combinarse el color, la translucidez, la fluorescencia, la textura superficial y/u otros datos recopilados para un diente particular a partir del dispositivo 304 de medición con imágenes capturadas por la cámara 301 intraoral, con el examen y el procesamiento globales del paciente facilitados al tener un dispositivo 304 de medición, una cámara 301 intraoral, una luz 302 de curado y una luz 306 visible integrados en una única unidad. Una integración de este tipo sirve para proporcionar beneficios sinérgicos en el uso de los instrumentos, mientras que también se reducen costes y se ahorra espacio físico. En otro aspecto particular de tales realizaciones, se comparte la fuente de luz para medir el dispositivo 304 y la cámara 301 intraoral, dando como resultado de ese modo beneficios adicionales.

Ahora se describirán ejemplos adicionales de la presente invención con referencia a las figuras 20 a 23. Las realizaciones anteriormente descritas generalmente se basan en el movimiento de la sonda con respecto al objeto/diente que está midiéndose. Aunque tales realizaciones proporcionan gran utilidad en muchas aplicaciones, en ciertas aplicaciones, tales como robótica, control industrial, fabricación automatizada, etc. (tal como la colocación del objeto y/o la sonda para que estén uno en proximidad de la otra, la detección de propiedades de color/ópticas del objeto, y luego el direccionamiento del objeto, por ejemplo, la clasificación, basándose en las propiedades de color/ópticas detectadas, para un procesamiento industrial adicional, empaquetado, etc.) puede desearse tener la

medición realizada con la sonda mantenida o situada sustancialmente de manera estacionaria por encima de la superficie del objeto que va a medirse (en tales realizaciones, la sonda situada puede no ser portátil como con ciertas otras realizaciones). Tales realizaciones también pueden tener aplicabilidad en el campo de la odontología (en tales aplicaciones, “objeto” generalmente se refiere a un diente, etc.).

La figura 20 ilustra un ejemplo adicional de este tipo. La sonda de este ejemplo incluye una pluralidad de sensores perimetrales y una pluralidad de sensores de color acoplados a los receptores 312 - 320. Los sensores de color y los componentes relacionados, etc., pueden estar construidos para operar de manera análoga a las realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, los cables de fibra óptica o similares pueden acopar luz procedente de la fuente 310 que se recibe por los receptores 312 - 320 para filtros de corte rápidos, con la luz recibida medida a lo largo de longitudes de onda definidas de forma precisa (véanse, por ejemplo, las figuras 1, 3 y 11-14 y la descripción relacionada). Las características de color/ópticas del objeto pueden determinarse a partir de la pluralidad de mediciones del sensor de color, que pueden incluir tres de tales sensores en el caso de un instrumento triestímulo, o 8, 12, 15 o más sensores de color para un sistema de ancho de banda más completo (puede determinarse el número preciso por la resolución de color deseada, etc.).

Con este ejemplo, se utiliza un número relativamente mayor de sensores perimetrales (por ejemplo, a diferencia de los tres sensores perimetrales usados en ciertas realizaciones preferidas de la presente invención). Tal como se ilustra en la figura 20, se utiliza una pluralidad de tríadas de receptores 312 - 320 acoplados a sensores perimetrales, en los que cada tríada en la implementación preferida consiste en tres fibras ópticas situadas a una misma distancia de la fuente 310 de luz, que en la realización preferida es una fibra óptica fuente de luz central. Las tríadas de receptores/sensores perimetrales pueden estar configuradas como anillos concéntricos de sensores alrededor de la fibra óptica fuente de luz central. En la figura 20, se ilustran diez de tales anillos de tríada, aunque en otras realizaciones puede utilizarse un número menor o mayor de anillos de tríada, dependiendo de la precisión y el intervalo de operación deseados, así como de consideraciones de coste y similares.

La sonda ilustrada en la figura 20 puede operar dentro de un intervalo de alturas (es decir, distancias desde el objeto que está midiéndose). Como con realizaciones anteriores, tales características de altura se determinan principalmente por la geometría y los materiales constituyentes de la sonda, determinando la separación del anillo mínimo de sensores perimetrales la altura mínima, y determinando la separación del anillo máximo de sensores perimetrales la altura máxima, etc. Por tanto es posible construir sondas de diversos intervalos de altura y precisión, etc., variando el número de anillos de sensor perimetrales y el intervalo de distancias de anillo desde la fibra óptica fuente central. Debe observarse que tales realizaciones pueden ser particularmente adecuadas cuando se miden tipos de materiales similares, etc.

Tal como se describió anteriormente, los elementos receptores de luz para la pluralidad de receptores/sensores perimetrales pueden ser elementos individuales tales como convertidores de luz a frecuencia TSL230 de Texas Instruments, o pueden construirse con elementos de red rectangulares o similares tal como pueden encontrarse en una cámara CCD. Se utiliza otro tipo de banda ancha de elementos de medición de luz en otras realizaciones. Dado el gran número de sensores perimetrales usado en tales realizaciones (tal como 30 para la realización de la figura 16), puede ser deseable una red tal como los elementos de detección de tipo cámara CCD. Debe observarse que los niveles de intensidad absoluta de luz medidos por los sensores perimetrales no son tan críticos para tales realizaciones de la presente invención; en tales realizaciones, se utilizan ventajosamente las diferencias entre las tríadas de sensores perimetrales de luz con el fin de obtener mediciones ópticas.

Las mediciones ópticas pueden realizarse con una sonda de este tipo sosteniendo/situando la sonda cerca de la superficie del objeto que está midiéndose (es decir, dentro del intervalo de alturas aceptable de la sonda particular). La fuente de luz que proporciona luz a la fuente 310 de luz se enciende y se mide la luz reflejada recibida por los receptores 312 - 320 (acoplados a los sensores perimetrales). Se compara la intensidad de luz de los anillos de sensores de tríada. Generalmente, si la sonda es perpendicular a la superficie y si la superficie es plana, la intensidad de luz de los tres sensores de cada tríada debe ser aproximadamente igual. Si la sonda no es perpendicular a la superficie o si la superficie no es plana, la intensidad de luz de los tres sensores dentro de una tríada no será igual. Por tanto es posible determinar si la sonda es perpendicular a la superficie que está midiéndose, etc. También es posible compensar superficies no perpendiculares ajustando matemáticamente las mediciones de intensidad de luz de los sensores de color con la varianza en mediciones de las tríadas de sensores perimetrales.

Puesto que los tres sensores que forman tríadas de sensores están a diferentes distancias (radios) desde una fuente 310 de luz central, se espera que varíen las intensidades de luz medidas por los receptores 312 -320 de luz y los sensores perimetrales. Para cualquier tríada de sensores dada, cuando la sonda se mueve más cerca de la superficie, la intensidad de luz recibida aumentará a un máximo y luego disminuirá bruscamente cuando la sonda se mueva más cerca de la superficie. Como con realizaciones anteriormente descritas, la intensidad disminuye rápidamente cuando la sonda se mueve menos de la altura crítica y disminuye rápidamente a cero o casi cero para objetos opacos. El valor de la altura crítica depende principalmente de la distancia del receptor particular desde la fuente 310 de luz. Por tanto, las tríadas de sensores alcanzarán picos a diferentes alturas críticas. Analizando la variación en valores de luz recibidos por las tríadas de sensores, puede determinarse la altura de la sonda. De

nuevo, esto es particularmente cierto cuando se miden tipos similares de materiales.

El sistema se calibra inicialmente frente a un fondo neutro (por ejemplo, un fondo gris), y los valores de calibración se almacenan en una memoria no volátil (véase, por ejemplo, el procesador 10 de la figura 1). Para cualquier color o intensidad dada, la intensidad para los receptores/sensores perimetrales (independientemente de la distancia desde la fibra óptica fuente central) en general debe variar por igual. Por tanto, una superficie blanca debe producir las intensidades más altas para los sensores perimetrales, y una superficie negra producirá las intensidades más bajas. Aunque el color de la superficie afectará a las intensidades de luz medidas de los sensores perimetrales, debe afectarlas sustancialmente por igual. Sin embargo, la altura de la sonda desde la superficie del objeto afectará a las tríadas de sensores de manera diferente. En el intervalo de altura mínimo de la sonda, la tríada de sensores en el anillo más pequeño (los más próximos a la fibra óptica fuente) estarán en o cerca de su valor máximo. El resto de los anillos de tríadas estará midiendo la luz a intensidades menores que sus valores máximos. Cuando la sonda se eleva/sitúa desde la altura mínima, la intensidad del anillo más pequeño de los sensores disminuirá y la intensidad del siguiente anillo de sensores aumentará hasta un valor máximo y luego disminuirá en intensidad cuando la sonda se eleve/sitúe todavía adicionalmente. Esto se produce de manera similar para el tercer anillo, el cuarto anillo, etc. Por tanto, el patrón de intensidades medidas por los anillos de tríadas dependerá de la altura. En tales realizaciones, las características de este patrón pueden medirse y almacenarse en tablas de consulta en RAM no volátil (o similares) para la sonda al calibrarlo en un elemento de fijación usando una superficie de color neutro. De nuevo, la intensidad real de la luz no es tan importante en tales realizaciones, pero el grado de varianza de un anillo de sensores perimetrales a otro, sí lo es.

Para determinar una medida de la altura de la sonda desde la superficie que está midiéndose, se miden las intensidades de los sensores perimetrales (acoplados a los receptores 312 - 320). La varianza en la intensidad de luz desde el anillo interno de sensores perimetrales al siguiente anillo y así sucesivamente se analiza y se compara con los valores en la tabla de consulta para determinar la altura de la sonda. Por tanto, puede utilizarse la altura determinada de la sonda con respecto a la superficie por el procesador del sistema para compensar las intensidades de luz medidas por los sensores de color con el fin de obtener lecturas de reflectividad que son en general independientes de la altura. Como con realizaciones descritas anteriormente, las mediciones de reflectividad pueden usarse entonces para determinar las características ópticas del objeto que está midiéndose, etc.

Debe observarse que pueden emplearse ventajosamente tonos de audio, tal como se describió anteriormente, cuando se usa una realización de este tipo en una configuración portátil. Por ejemplo, pueden emplearse tonos de audio de impulsos, frecuencias y/o intensidades variables para indicar el estado operativo del instrumento, cuando el instrumento está situado dentro de un intervalo aceptable para mediciones de color, cuando se han tomado mediciones de color válidas o no válidas, etc. En general, los tonos de audio tal como se describió anteriormente pueden adaptarse para su uso ventajoso con tales realizaciones adicionales.

La figura 21 ilustra un ejemplo adicional este tipo de la presente invención. La implementación preferida de esta realización consiste en una fuente 310 de luz central (que en la implementación preferida es una fibra óptica fuente de luz central), rodeada por una pluralidad de receptores 322 de luz (que en la implementación preferida consiste en tres fibras ópticas receptoras de luz perimétricas). Las tres fibras ópticas receptoras de luz perimétricas, como con realizaciones descritas anteriormente, pueden empalmarse cada una en fibras ópticas adicionales que pasan a receptores/sensores de intensidad de luz, que pueden implementarse con convertidores de luz a frecuencia TSL230 de Texas Instruments tal como se describió anteriormente. Una fibra de cada receptor perimetral se acopla a un sensor y se mide el ancho de banda completo (o sustancialmente a lo largo del mismo ancho de banda) tal como a través de un filtro de densidad neutra, y otra de las fibras de los receptores perimétricos se acopla a los sensores de modo que la luz pasa a través de filtros de ranura o de corte rápido para medir la intensidad de luz a lo largo de distintos intervalos de frecuencia de luz (de nuevo, como con realizaciones descritas anteriormente). Por tanto, hay sensores de luz de color y sensores “perimétricos” neutros como con las realizaciones descritas anteriormente. Los sensores de color se utilizan para determinar el color u otras características ópticas del objeto, y los sensores perimetrales se utilizan para determinar si la sonda es perpendicular a la superficie y/o se utilizan para compensar ángulos no perpendiculares dentro de ciertos intervalos angulares.

En el ejemplo de la figura 21, el ángulo de las fibras ópticas de sensor perimetral varía mecánicamente con respecto a la fibra óptica fuente central. El ángulo de los receptores/sensores perimetrales con respecto a la fibra óptica fuente central se mide y se utiliza tal como se describe a continuación en el presente documento. Un mecanismo mecánico a modo de ejemplo, cuyos detalles no son críticos siempre y cuando se obtenga el movimiento de control deseado de los receptores perimétricos con respecto a la fuente de luz, se describe con referencia a la figura 22.

La sonda se sostiene dentro de un intervalo útil del instrumento (determinado por la configuración y construcción particulares, etc.), y se inicia una medición de color. El ángulo de los receptores/sensores perimetrales con respecto a la fuente de luz central varía con respecto a la posición paralela para orientarse hacia la fibra óptica fuente central. Mientras el ángulo está variándose, las intensidades de los sensores de luz para los sensores perimetrales (por ejemplo, sensores neutros) y los sensores de color se miden y se guardan junto con el ángulo de los sensores en el momento de medición de luz. Las intensidades de luz se miden a lo largo de un intervalo de ángulos. Cuando se aumenta el ángulo, la intensidad de luz aumentará hasta un valor máximo y luego disminuirá cuando el ángulo se aumenta adicionalmente. El ángulo en el que los valores de luz es un máximo se utiliza para determinar la altura de la sonda desde la superficie. Tal como será evidente para los expertos en la técnica basándose en las enseñanzas proporcionadas en el presente documento, con datos de calibración adecuados, puede utilizarse una geometría sencilla para calcular la altura basándose en los datos medidos durante la variación del ángulo. La medición de la altura puede utilizarse entonces para compensar la intensidad de las mediciones de color/ópticas y/o utilizarse para normalizar valores de color, etc.

La figura 22 ilustra a modo de ejemplo una disposición mecánica para ajustar y medir el ángulo de los sensores perimetrales. Cada receptor/sensor 322 perimetral está montado con un brazo 326 de pivote en la montura 328 de sonda. El brazo 326 de pivote engancha el anillo 332 central de manera que se forme un mecanismo de leva. El anillo 332 central incluye una muesca que sostiene una parte del brazo 326 de pivote para formar el mecanismo de leva. El anillo 332 central puede moverse en perpendicular con respecto a una montura 328 de sonda a través de un accionador 324 lineal y un husillo 330 roscado. La posición del anillo 332 central con respecto al accionador 324 lineal determina el ángulo de los receptores/sensores 322 perimetrales con respecto a la fuente 310 de luz. Tales datos de posición angular en relación con la posición del accionador 324 lineal pueden calibrarse por anticipado y almacenarse en la memoria no volátil, y después usarse para producir datos de medición de características de color/ópticas tal como se describió anteriormente.

Ahora se describirá un ejemplo adicional de la presente invención que utiliza una punta de sonda extraíble alternativa con referencia a las figuras 23A - 23C. Tal como se ilustra en la figura 23A, esta realización utiliza un conducto 340 de luz coherente y extraíble como punta extraíble. El conducto 340 de luz es un segmento corto de un conducto de luz que puede ser preferiblemente un haz fundido de pequeñas fibras ópticas, en que las fibras se mantienen esencialmente paralelas entre sí, y cuyos extremos están altamente pulidos. La sección 350 transversal del conducto 340 de luz se ilustra en la figura 23B. Se han utilizado conductos de luz similares al conducto 340 de luz en lo que se conocen como boroscopios, y también se han utilizado en aplicaciones médicas tales como endoscopios.

El conducto 340 de luz en este ejemplo sirve para conducir la luz desde la fuente de luz hasta la superficie del objeto que está midiéndose, y también para recibir la luz reflejada desde la superficie y conducirla hasta las fibras 346 ópticas receptoras de luz en el asidero 344 de sonda. El conducto 340 de luz se mantiene en posición con respecto a las fibras 346 ópticas por medio de mordazas 342 de compresión u otro elemento de ajuste adecuado o se acopla de manera que sitúa de manera fiable el conducto 340 de luz para acoplar la luz de manera eficaz hacia/desde las fibras 346 ópticas. Las fibras 346 ópticas pueden separarse en fibras/conductos 348 de luz separados, que pueden acoplarse a sensores de luz apropiados, etc., como con realizaciones descritas anteriormente.

En general, la apertura de las fibras ópticas usadas en el conducto 340 de luz puede escogerse para que coincida con la apertura de las fibras ópticas para la fuente de luz y los receptores de luz. Por tanto, la parte central del conducto de luz puede conducir luz desde la fuente de luz e iluminar la superficie como si constituyera una fibra individual dentro de un haz de fibras. De manera similar, la parte exterior del conducto de luz puede recibir luz reflejada y conducirla a fibras ópticas receptoras de luz como si constituyera fibras individuales. El conducto 340 de luz tiene extremos que preferiblemente están altamente pulidos y están cortados en perpendicular, particularmente el extremo que acopla la luz a las fibras 346 ópticas. De manera similar, el extremo de las fibras 346 ópticas que hace tope con el conducto 340 de luz también está altamente pulido y cortado en perpendicular con un grado alto de precisión con el fin de minimizar el reflejo de luz y la diafonía entre la fibra óptica fuente de luz y las fibras ópticas receptoras de luz y entre fibras ópticas receptoras adyacentes. El conducto 340 de luz ofrece ventajas significativas que se incluyen en la fabricación e instalación de una punta extraíble de este tipo. Por ejemplo, no es particularmente necesario que la punta de sonda esté alineada con el soporte de punta de sonda; en cambio, sólo necesita que se sostenga contra el soporte de punta de sonda tal como con un mecanismo de compresión (tal como con mordazas 342 de compresión) para acoplar luz de manera eficaz hacia/desde las fibras 346 ópticas. Por tanto, un mecanismo de punta extraíble de este tipo puede implementarse sin lengüetas de alineación o similares, facilitando de ese modo una fácil instalación de la punta de sonda extraíble. Por tanto, una punta de sonda de fácil instalación de este tipo puede extraerse y limpiarse antes de la instalación, facilitando de ese modo el uso del aparato de medición de color/óptica por dentistas, profesionales médicos u otros que trabajan en un entorno en el que la contaminación puede ser una preocupación. También puede implementarse el conducto 340 de luz, por ejemplo, como una pequeña sección de conducto de luz, que puede facilitar una producción en serie de bajo coste y fácil y similares.

Un ejemplo adicional de una punta de sonda de conducto de luz de este tipo se ilustra como el conducto 352 de luz en la figura 23C. El conducto 352 de luz es un conducto de luz que es más estrecho en un extremo (extremo 354) que en el otro extremo (extremo 356). Los conductos de luz contorneados/en sección decreciente, tal como el conducto 352 de luz, pueden fabricarse mediante calentamiento y estiramiento de un haz de fibras ópticas pequeñas como parte del procedimiento de fusión. Tales conductos de luz tienen una propiedad interesante adicional de amplificación o reducción. Tales fenómenos se producen porque hay el mismo número de fibras en ambos extremos. Por tanto, la luz que entra en el extremo 354 estrecho se conduce hacia el extremo 356 más ancho, y puesto que el extremo 356 más ancho cubre un área más grande, tiene un efecto de amplificación.

El conducto 352 de luz de la figura 23C puede utilizarse de manera similar al conducto 340 de luz (que en general puede ser cilíndrico) de la figura 23A. Sin embargo, el conducto 352 de luz mide áreas más pequeñas debido a su tamaño reducido en el extremo 354. Por tanto, puede fabricarse un cuerpo de sonda relativamente más grande en el que la fibra óptica fuente está separada ampliamente de las fibras ópticas receptoras, lo que puede proporcionar una ventaja en la reducción del reflejo de luz y la diafonía en la unión, mientras aún se mantiene un área de medición de sonda pequeña. Adicionalmente, pueden variarse los tamaños relativos del extremo 354 estrecho del conducto 352 de luz. Esto permite que el operario seleccione el tamaño/característica de la punta de sonda extraíble según las condiciones en la aplicación particular. Tal capacidad de seleccionar tamaños de punta de sondas proporciona una ventaja adicional al realizar mediciones de características ópticas en una variedad de aplicaciones y entornos operativos.

Tal como será evidente para los expertos en la técnica en vista de las descripciones en el presente documento, no es necesario que los conductos 340 y 356 de luz de las figuras 23A y 23C sean cilíndricos/de sección decreciente tal como se ilustra, sino que pueden ser curvados tal como para aplicaciones de especialización, en las que puede emplearse ventajosamente una punta de sonda curvada (tal como en un lugar restringido o de difícil acceso). También debe ser evidente que el conducto 352 de luz de la figura 23C puede invertirse (con un extremo 354 estrecho que acopla luz en fibras 346 ópticas, etc., y el extremo 356 amplio situado con el fin de tomar mediciones) con el fin de cubrir áreas más grandes.

Haciendo referencia ahora a la figura 24, se explicará una realización adicional de la presente invención.

El reflectómetro 380 intraoral, que puede construirse tal como se describió anteriormente, incluye la sonda 381. La salida de datos del reflectómetro 380 está acoplada al ordenador 384 sobre un bus 390 (que puede ser un bus paralelo o bus en serie convencional, etc.). El ordenador 384 incluye una función de imagen congelada de vídeo y preferiblemente un módem. La cámara 382 intraoral incluye una pieza 383 de mano y acopla los datos de vídeo al ordenador 384 sobre el bus 392. El ordenador 384 está acoplado a un ordenador 386 remoto sobre el canal 388 de telecomunicaciones, que puede ser una línea telefónica convencional, una línea ISDN, una conexión LAN o WAN, etc. Con una realización de este tipo, pueden tomarse mediciones de vídeo de uno o más dientes por la cámara 382 intraoral, junto con mediciones ópticas tomadas por el reflectómetro 380 intraoral. El ordenador 384 puede almacenar imágenes fotográficas instantáneas tomadas desde la salida de la cámara 382 intraoral.

Se conoce que los dientes tienen variaciones en color de un diente a otro, y se conoce que los dientes tienen variaciones en color sobre el área de un diente. Se conoce que las cámaras intraorales son útiles para mostrar los detalles de los dientes. Sin embargo, las cámaras intraorales en general tienen mala reproducibilidad de color. Esto se debe a las variaciones en los elementos de detección de la cámara (de una cámara a otra y con el tiempo, etc.), en pantallas de ordenadores, impresoras, etc. Como resultado de tales variaciones, actualmente no es posible cuantificar de manera precisa el color de un diente con una cámara intraoral. Con la presente realización, puede simplificarse la medición y cuantificación del color u otras propiedades ópticas de los dientes a través del uso de un reflectómetro intraoral según la presente invención, junto con una cámara intraoral.

Según esta realización, el dentista puede tomar una fotografía instantánea de un diente y sus dientes adyacentes usando la característica de imagen congelada del ordenador 384. El ordenador 384, con un software apropiado y control del operario, puede entonces “determinar la posición” de la imagen del diente y sus dientes adyacentes, tal como limitando el número de niveles grises de la señal de luminiscencia, que puede dar como resultado una imagen a color que muestra contornos de límites de color adyacentes. Tal como se ilustra en la figura 25, un procedimiento de determinación de posición de este tipo puede dar como resultado que los dientes 396 se dividan en regiones 398, que siguen contornos de color de dientes 396. Tal como se ilustra, en general los límites tendrán forma irregular y seguirán las diversas variaciones de color encontradas en dientes particulares.

Con los dientes con posición determinada según se ilustra en la figura 25, el ordenador 384 puede entonces resaltar (tal como con un borde a color, sombreado, resalte o similar) una región a color particular en un diente que va a medirse, y luego el dentista puede entonces medir la región resaltada con el reflectómetro 380 intraoral. La salida del reflectómetro 380 intraoral se introduce en el ordenador 384 sobre el bus 390, y el ordenador 384 puede almacenar en la memoria o en un disco duro u otro medio de almacenamiento los datos de color/ópticos asociados con la región resaltada. El ordenador 384 puede entonces resaltar otra región y continuar el procedimiento hasta que se hayan almacenado los datos de color/ópticos asociados con todas las regiones resaltadas deseadas en el ordenador

384. Tales datos de color/ópticos pueden entonces almacenarse en una base de datos adecuada, junto con la imagen de vídeo y la imagen de vídeo de posición determinada de los dientes particulares, etc.

El ordenador 384 puede entonces evaluar si el valor medido de una región de color particular concuerda con mediciones de color para regiones de color adyacentes. Por ejemplo, si una medición de color/óptica para una región indica una región más oscura en comparación con una región adyacente, pero la imagen de posición determinada indica que lo contrario debe ser cierto, entonces el ordenador 384 puede informar al dentista (tal como con un tono de audio) que una o más regiones deben medirse de nuevo con un reflectómetro 380 intraoral. El ordenador 384 puede realizar tales determinaciones de color relativas (aun cuando los valores de color almacenados en el ordenador 384 procedentes del procedimiento de imagen congelada no son valores de color verdaderos)

porque las variaciones de una región a otra deben seguir el mismo patrón que las mediciones de color/ópticas tomadas por el reflectómetro 380 intraoral. Por tanto, si una región es más oscura que sus vecinas, entonces el ordenador 384 esperará que los datos de medición de color del reflectómetro 380 intraoral para una región también sean más oscuros en relación con los datos de medición de color para las regiones vecinas, etc.

Al igual que con los datos de medición de color y las imágenes capturadas anteriormente explicadas, la imagen de posición determinada de los dientes, junto con los datos de medición de color/óptica para las diversas regiones de los dientes, pueden almacenarse, mantenerse y accederse a ellos convenientemente como parte de los registros dentales del paciente. Pueden utilizarse tales datos almacenados ventajosamente al crear una prótesis dental que coincida más correctamente con los colores/regiones de los dientes adyacentes.

En una mejora adicional a la realización anterior, el ordenador 384 preferiblemente tiene incluido en el mismo, o acoplado al mismo, un módem. Con una función de módem de este tipo (que puede ser hardware o software), el ordenador 384 puede acoplar datos a un ordenador 386 remoto sobre el canal 388 de telecomunicación. Por ejemplo, el ordenador 386 remoto puede estar ubicado en un laboratorio dental remotamente ubicado. Las imágenes de vídeo capturadas usando la cámara 382 intraoral y los datos de color/ópticos recopilados usando el reflectómetro intraoral pueden transmitirse a un técnico dental (por ejemplo) a la ubicación remota, quien puede usar tales imágenes y datos para construir una prótesis dental. Adicionalmente, el ordenador 384 y el ordenador 386 remoto pueden estar equipados con una función de videoconferencia interna o externa, permitiendo de ese modo que un dentista y un técnico dental o ceramista, etc., tengan un teleconferencia de audio y vídeo en vivo mientras ven tales imágenes y/o datos.

Por ejemplo, podría efectuarse una teleconferencia en vivo, por la que el técnico dental o ceramista ve imágenes de vídeo capturadas usando una cámara 383 intraoral, y tras ver imágenes de los dientes del paciente y características faciales y de complexión, etc., instruye al dentista en cuanto a qué áreas de los dientes del paciente se recomienda medir usando un reflectómetro 380 intraoral. Tal interacción entre el dentista y el técnico dental o ceramista puede producirse con o sin determinación de posición tal como se describió anteriormente. Tal interacción puede ser especialmente deseable en, por ejemplo, una fase de prueba de una prótesis dental, cuando pueden necesitarse cambios menores o caracterizaciones sutiles con el fin de modificar la prótesis para resultados estéticos óptimos.

Puede entenderse una modificación todavía adicional con referencia a la figura 26. Tal como se ilustra en la figura 26, el gráfico 404 de calibración de color podría utilizarse en combinación con diversos elementos de las realizaciones descritas anteriormente, incluyendo una cámara 382 intraoral. El gráfico 404 de calibración de color puede proporcionar un gráfico de valores de color conocidos, que puede emplearse, por ejemplo, en la imagen de vídeo para mejorar adicionalmente los tonos de piel correctos del paciente 402 en la imagen de vídeo visualizada. Puesto que el tejido gingival, la complexión y las características faciales del paciente, etc., pueden influir en los resultados estéticos finales de una prótesis dental, un gráfico de calibración de color de este tipo puede utilizarse de manera deseable para proporcionar mejores resultados estéticos.

Con ejemplo adicional, puede utilizarse un gráfico de calibración de color de este tipo por un ordenador 384 y/o 386 para “calibrar” los datos de color dentro una imagen capturada para valores de color verdaderos o conocidos. Por ejemplo, el gráfico 404 de calibración de color puede incluir uno o más marcas 406 de orientación, lo que puede permitir que los ordenadores 384 y/o 386 encuentren y sitúen el gráfico 404 de calibración de color dentro de una imagen de vídeo. Después, los ordenadores 384 y/o 386 pueden entonces comparar valores de datos de color “conocidos” a partir del gráfico de calibración de color (los datos indicativos de los colores dentro del gráfico 404 de calibración de color y su posición en relación con la marca o marcas 406 de orientación están almacenados dentro de los ordenadores 384 y/o 386, tal como en una tabla de consulta, etc.) con los colores capturados dentro de la imagen de vídeo en posiciones correspondientes a los diversos colores del gráfico 404 de calibración de color. Basándose en tales comparaciones, los ordenadores 384 y/o 386 pueden ajustar el color de la imagen de vídeo con el fin de dar lugar a una correspondencia más estrecha entre los colores de la imagen de vídeo y colores conocidos

o verdaderos del gráfico 404 de calibración de color.

En ciertas realizaciones, tales datos de vídeo ajustados en color pueden usarse en el procedimiento de preparación de prótesis, tal como para ajustar el color de la imagen de vídeo (ya se haya determinado la posición o no) conjuntamente con datos de color/ópticos recopilados usando un reflectómetro 380 intraoral (por ejemplo, tal como se describió anteriormente o usando datos del reflectómetro 380 intraoral para ajustar adicionalmente el color de partes de la imagen de vídeo), o para añadir caracterizaciones o modificaciones sutiles a una prótesis dental, o incluso para preparar una prótesis dental, etc. Aunque no se cree que sea tan preciso, etc. como los datos de color/ópticos recopilados que usa el reflectómetro 380 intraoral, tales datos de vídeo ajustados en color pueden ser adecuados en ciertas aplicaciones, entornos, situaciones, etc., y tales datos de vídeo ajustados en color pueden utilizarse de manera similar con datos de color obtenidos por un dispositivo tal como el reflectómetro 380 intraoral, incluyendo, por ejemplo, preparación de prótesis, recopilación y almacenamiento de datos del paciente, preparación de materiales, tal como se describió en otra parte en el presente documento.

Debe observarse además que el gráfico 404 de calibración de color puede adaptarse específicamente (tamaño, forma y materiales constituyentes, etc.) para situarse dentro de la boca del paciente para colocarse cerca del diente

o dientes que está(n) examinándose, para que se someta a las mismas o casi las mismas condiciones medioambientales y alumbrado ambiental, etc., como lo está el diente o dientes que está(n) examinándose. También debe observarse además que la utilización del gráfico 404 de calibración de color para los datos de imagen de vídeo de color correcto con un ordenador tal como se proporciona en el presente documento también puede adaptarse para que se use en otro campos, tales como médico, industrial, etc., aunque cabe destacar y hacer hincapié en particular en el presente documento en su uso novedoso y ventajoso en el campo de la odontología tal como se describe en el presente documento.

La figura 27 ilustra un ejemplo adicional de la presente invención, en el que un reflectómetro intraoral según la presente invención puede adaptarse para montarse en, o fijarse de manera extraíble a, un sillón dental. Una disposición de sillón dental a modo de ejemplo según la presente invención incluye un sillón 410 dental que está montado sobre la base 412, y puede incluir accesorios típicos para tales sillas, tales como control 414 de pie, manguera(s) 416 (para succión o agua, etc.), suministro 420 de agua y sumidero y luz 418. Un brazo 422 preferiblemente móvil se extiende hacia fuera desde el soporte 428 con el fin de proporcionar un soporte 430 convenientemente localizable en el se montan o se fijan diversos instrumentos 424 dentales de manera extraíble. También puede incluirse una bandeja 426, en la que el dentista puede situar otros instrumentos o materiales. Sin embargo, según esta realización, los instrumentos 424 incluyen un reflectómetro intraoral según la presente invención, que se sitúa convenientemente y se monta/fija de manera extraíble en el soporte 430, de modo que las mediciones de color/ópticas, recopilación y almacenamiento de datos y preparación de prótesis pueden llevarse a cabo convenientemente por el dentista. A diferencia de instrumentos grandes y voluminosos de la técnica anterior, la presente invención permite que un reflectómetro intraoral recopile datos de color/ópticos, en algunas realizaciones combinado o utilizado con una cámara intraoral tal como se describe en otra parte en el presente documento, que puede adaptarse fácilmente para situarse en una ubicación conveniente en un sillón dental. Un sillón dental de este tipo también puede adaptarse fácilmente para sostener otros instrumentos, tales como cámaras intraorales, taladros dentales, luces, etc.

Adicionalmente, y para hacer hincapié en la amplia utilidad y variabilidad de los diversos conceptos y técnicas de la invención dada a conocer en el presente documento, será evidente para los expertos en la técnica en vista de las descripciones en el presente documento que el aparato y la metodología pueden utilizarse para medir las propiedades ópticas de objetos/dientes usando otros elementos ópticos de enfoque y recopilación, además de las fibras ópticas empleadas en las realizaciones preferidas en el presente documento. Por ejemplo, también pueden utilizarse lentes o espejos u otros elementos ópticos para construir tanto el elemento fuente de luz como el elemento receptor de luz. Puede utilizarse una linterna u otra fuente de luz comúnmente disponible, como ejemplos particulares, como elemento de fuente de luz, y puede utilizarse un telescopio común con un fotorreceptor como el elemento receptor en una realización a gran escala de la invención. Tales mejoras que utilizan las enseñanzas proporcionadas en el presente documento están expresamente dentro del alcance de la presente invención.

Tal como será evidente para los expertos en la técnica, pueden realizarse ciertas mejoras según la presente invención. Por ejemplo, se utiliza una fibra óptica fuente de luz central en ciertas realizaciones preferidas, pero son posibles otras disposiciones de fuente de luz (tales como una pluralidad de fibras fuentes de luz, etc.). Además, se utilizan tablas de consulta para diversos aspectos de la presente invención, pero podrían emplearse de manera similar cálculos de tipo polinómico. Por tanto, aunque se han dado a conocer diversas realizaciones preferidas de la presente invención para fines ilustrativos, los expertos en la técnica apreciarán que son posibles diversas modificaciones, adiciones y/o sustituciones sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se da a conocer en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para determinar las características ópticas que comprenden características de color, características de translucidez, características de fluorescencia o características de textura superficial de un diente, que comprende las etapas de:

-

preparar datos de imagen correspondientes al diente con una cámara intraoral (383);

-

dividir dichos datos de imagen en una pluralidad de regiones (398), en las que se realizan mediciones de las características ópticas del diente en una pluralidad de regiones y comprenden las etapas de

-

medir el diente moviendo una sonda (381) de un reflectómetro (380) en las proximidades del diente, en el que la sonda proporciona luz a la superficie del diente (20, 396) desde una o más fuentes de luz (5, 11) y recibe luz reflejada desde el diente a través de uno o más receptores de luz (7);

-

determinar la intensidad de la luz reflejada recibida por uno o más de dicho uno o más receptores de luz con primeros sensores (8); y

-

medir las características ópticas del diente con segundos sensores (8) basándose en la luz recibida por uno o más del uno o más receptores de luz (7) en respuesta a las determinaciones de intensidad realizadas por los primeros sensores, produciendo la medición datos medidos indicativos de las características ópticas del diente;

en el que los datos medidos a partir de la pluralidad de regiones se almacenan en un registro de datos del paciente en un sistema informático;

-

generar datos determinantes de una coincidencia entre los datos medidos y una o más guías de color dentales; y

-

almacenar las características ópticas medidas del diente junto con la imagen preparada del diente y la imagen del diente dividida en una pluralidad de regiones en el registro de datos del paciente.
2.

Método según la reivindicación 1, que comprende además las etapas de:

procesar los datos medidos con un dispositivo informático; y visualizar una representación correspondiente a los datos medidos en un dispositivo de visualización.
3.

Método según la reivindicación 2, en el que el dispositivo informático está acoplado a un dispositivo de telecomunicación, método que además comprende la transmisión de datos correspondientes a los datos medidos a una instalación remota.
4.

Método según la reivindicación 3, que comprende las etapas de:

transmitir los datos coincidentes a una instalación remota; y preparar la prótesis dental basándose en los datos coincidentes generados, en el que la etapa de preparar la prótesis dental se realiza al menos en parte en la instalación remota.
5.

Método según la reivindicación 4, en el que la prótesis dental comprende un material de relleno del color del diente, una corona dental que tiene características ópticas correspondientes a dientes adyacentes, o un cemento que tiene contenido de color y un elemento de prótesis dental que es semitransparente.
6.

Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la etapa de determinar la intensidad de luz reflejada comprende las etapas de:

determinar un primer valor de intensidad pico con uno o más de primeros sensores cuando la sonda se mueve hacia el diente; determinar un segundo valor de intensidad pico con uno o más de primeros sensores cuando la sonda se aleja del diente; comparar los valores de intensidad pico primero y segundo; aceptar los datos medidos por el segundo sensor si los valores de intensidad pico primero y segundo comparados están dentro de un intervalo predeterminado; y rechazar los datos medidos por el segundo sensor si los valores de intensidad pico primero y segundo comparados están fuera del intervalo predeterminado.
7.

Método según la reivindicación 6, que comprende además generar información de audio, en el que la información de audio es indicativa del estado de la determinación de características ópticas.