(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物ホルダの上面に配置された対象物を評価する方法であり、前記方法は、
前記対象物ホルダを複数の位置のそれぞれに位置させつつ、前記対象物の捕捉された部分を現す少なくとも一つの第一画像フレームを取得する過程であり、前記対象物は前記対象物ホルダの第一面上に配置される、過程と、
前記対象物ホルダを複数の位置のそれぞれに位置させつつ、前記対象物ホルダの少なくとも下面の捕捉された部分を現す、少なくとも一つの第二画像フレームを取得する過程と、
取得された前記第二画像フレームに基づいて、対象物の捕捉された部分に関連づけられた、少なくとも前記対象物ホルダの空間座標とその向きとを含む空間特性を決定する過程と、を含み、
前記決定する過程は、
各第二画像フレームで捕捉された複数の光学マーカーの値を決定する過程であり、前記光学マーカーのうち少なくとも二つは、サイズ及び形状のうち少なくとも一つを含む異なる特性を有する、過程と、
決定された前記光学マーカーの値に関連づけられた少なくとも一つの座標と、前記対象物ホルダの少なくとも下面における、前記捕捉された部分の向きを決定する過程と、
を含む、方法。
【請求項２】
取得された前記第一画像フレーム及び前記第二画像フレームのうち少なくとも一つに基づいて合成データを作成する過程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記決定する過程は、前記向き及び前記座標に基づいて、各第一画像フレームについて、前記対象物の捕捉された部分に関連づけられた座標を変換する過程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記座標及び前記向きのうち少なくとも一つの決定は、
第一座標系において、前記複数の光学マーカーに含まれる各光学マーカーの中心部分の座標を決定する過程と、
前記複数の光学マーカーの一つに対応する中心部にそれぞれ関連づけられた複数の特徴値を生成する過程と、
第二座標系において、前記複数の特徴値のうち、一つ以上の値と関連付けられている座標を取得する過程と、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の光学マーカーのそれぞれは円形の形状を有しており、各特徴値は、前記複数の光学マーカーの対応する一つの半径である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の光学マーカーはアレイを形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記空間特性を示すデータを格納する過程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記空間特性を示すデータを含むメッセージを送信する過程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
各特徴値は、少なくとも二つの光学マーカー間の距離を表す、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
光学符号化パターンを評価するシステムであり、前記システムは、
前記光学符号化パターンがその下面に関連させて配置されるところの対象物ホルダと、
前記対象物ホルダの上面に配置した対象物の捕捉された部分の少なくとも一つの測定フレームを取得するように配置された測定部と、
光学特徴構造のアレイを含む前記光学符号化パターンの捕捉された部分に対応する少なくとも一つの画像データのフレームを取得するように配置された画像取得部であり、前記画像データのフレームは前記光学特徴構造の像を含み、前記光学特徴構造のアレイのうち少なくとも二つは、サイズ及び形状のうち少なくとも一つを含む異なる特性を有する、画像取得部と、
前記光学特徴構造のアレイをそれに対応する特徴値のアレイに関連付け、少なくとも前記光学特徴構造のアレイの特徴値に基づいて、前記光学符号化パターンの捕捉された部分に関連づけられた、少なくとも前記対象物ホルダの空間座標とその向きとを含む空間特性を決定するように作動するプロセッサである、プロセッサと、を含み、
前記プロセッサは、さらに、前記測定部により取得された少なくとも一つの測定フレームと、前記画像取得部により取得された少なくとも一つの画像データのフレームとに基づいて、合成測定データを生成するように機能する、システム。
【請求項１１】
対象物ホルダの上面に配置された対象物をコンピュータに評価させるための制御論理を格納する、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、前記制御論理は、
前記対象物ホルダを複数の位置のそれぞれに位置させつつ、前記対象物の捕捉された部分を現す少なくとも一つの第一画像フレームをコンピュータに取得させるためのコンピュータ読み取り可能のプログラムコードであり、前記対象物は前記対象物ホルダの第一面上に配置される、コンピュータ読み取り可能のプログラムコードと、
前記対象物ホルダを複数の位置のそれぞれに位置させつつ、前記対象物ホルダの少なくとも下面の捕捉された部分を表す少なくとも一つの第二画像フレームをコンピュータに取得させるためのコンピュータ読み取り可能のプログラムコードと、
取得された前記第一画像フレーム及び前記第二画像フレームのうち少なくとも一つに基づいて、前記対象物の捕捉された部分に関連付けられた、少なくとも前記対象物ホルダの空間座標とその向きとを含む空間特性をコンピュータに決定させるためのコンピュータ読み取り可能のプログラムコードと、を含み、
前記コードの全ては、
各第二画像フレームで捕捉された複数の光学マーカーの値をコンピュータに決定させるためのコンピュータ読み取り可能のプログラムコードであり、前記光学マーカーのうち少なくとも二つは、サイズ及び形状のうち少なくとも一つを含む異なる特性を有する、コンピュータ読み取り可能のプログラムコードと、
決定された前記光学マーカーの値に関連づけられた少なくとも一つの座標と、前記対象物ホルダの少なくとも下面における、前記捕捉された部分の向きをコンピュータに決定させるためのコンピュータ読み取り可能のプログラムコードと、
を含む、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００８年６月１１日に出願された米国特許出願  Ｎｏ．１２／１３７，３３８の一部継続出願であり、その内容は参照により本出願全体に取り入れられる。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
発明分野
本発明は、一般的に光学位置認識に関し、特に、物体の３次元像の取得において使用される物体の複数回測定（即ち、取得された像、例えば、画像や走査画像等）の間に取得されたフレームデータの相関付けを行うための光学位置認識記述を用いるための方法、システム、装置、コンピュータプログラムに関する。
関連技術
【０００３】
比較的大きな物体、例えば、実際の、または義歯、または歯型や歯の鋳物の画像を取得するのに用いられる、狭い視野を持つような従来の３次元測定システムにおいて、光学測定計の測定視野、あるいは測定量は、測定するべき物体の測定量よりも小さい。  そのため、物体の実質的に完全な像を取得するために、この物体の色々な部分において複数回の測定を行う必要がある。  測定間で、物体は光学測定系に対して相対的に移動する。  各測定で得られたデータは、物体全体について合成３次元画像を得るために、相関付け、即ち、共通の座標系にマッピングする必要がある。
【０００４】
従来の３次元測定システムは、複数回測定において得られたデータを関連づけるため、機械的な対応付け技術を用いている場合もある。  図１０Ａに、複数回測定において得られた３次元データを関連づけるための従来の機械的対応付け技術を使用したシステム例１０００を示す。  システム１０００は、測定光学系１００２とスライド１００４を有する。  支持材１００６は、測定光学系１００２をスライド１００４に対して相対的に固定方向に位置づける。  これにより、光学測定系１００２とスライド１００４は、相対的に移動しない。  メカニカルグリッド１００８は、スライド１００４の上面に備えられる。  対象物１０１０は、対象物ホルダー１０１２に固定される。  この対象物ホルダー１０１２は、メカニカルグリッド１００８上の所定の位置に設置される。  各位置において、測定が１回行われ、１フレームの三次元データが取得される。  既知のフレーム対応付け技術に従ってフレームデータを繋げることにより、対象物全体の合成三次元像が作成される。  このシステム１０００の欠点は、対象物ホルダー１０１２がグリッド１００８により許容される所定の位置にのみ設定できるが、この場所が、３次元データを取得するのに最適な位置とは限らないということである。
【０００５】
従来の３次元測定系は、複数回測定でのフレームデータを対応づけるために、光学対応付け技術を用いても良い。  位置は対象物ホルダー上に設置した参照物の位置により決定される。  例えば、ＤｅｇｕＤｅｎｔ  ＧｍｂＨ  の  Ｃｅｒｃｏｎ  Ｅｙｅ  Ｓｃａｎｎｅｒ  は、光学対応付け技術を採用している。
【０００６】
図１０Ｂは、複数回測定において取得された３次元データを関連づけるため、従来の光学対応付け技術を使用したシステム例１０５０を示す。  このシステム１０５０は、測定光学系１０５２とスライド１０５４を含む。  支持材１０５６は、測定光学系1052をスライド１０５４に相対的に固定した向きに設置し、測定光学系１０５２とスライド１０５４との間に相対的な移動がおきないようにする。  対象物１０５８は、対象物ホルダ１０６０に固定される。  対象物ホルダ１０６０は、参照位置マーカー１０６２を対象物１０５８上に位置させる参照位置マーカー調節器１０６１を含む。  対象物ホルダ１０６０は、その後、不連続なステップでスライド１０５４に渡って移動する。  測定と３次元データのフレームの取得は、各ステップにおいて行われる。  各測定は、参照位置マーカー１０６２を含む必要がある。  参照位置マーカー１０６２を識別し、３次元データの各フレームの対応位置情報を作成するために、光学対応付け技術が使用される。  周知のフレーム対応付け技術に従ってフレームデータを結合させることにより、対象物の全領域において、合成３次元象が形成される。
【０００７】
測定光学系１０５２は、典型的には、対象物ホルダ１０６０上の参照位置マーカー１０６２を観察するために使用されるカメラ（図示せず）を有する。  システム１０５０の欠点は、各測定の間、参照位置マーカー１０６２を視野に入れることができる必要がある、ということである。  測定が行われている間、参照位置マーカー１０６２は、対象物１０５８が被さってはいけないし、また、カメラで見えるようにしておかなくてはならない。
【０００８】
図１０Ａ及び１０Ｂに示すシステムのような写真測量システムの測定光学系を較正するのに、円形状の構造を持つ較正パターンが使われている。  これらの較正パターンは典型的には一定の半径を有する充填物のない円構造から構成されており、これらの円構造は長方形のグリッド上に置かれている。  従来においては、較正パターンの全域が、構成すべき測定光学系の視野に収まるようにしている。  較正パターンの全領域が測定光学系の計量指数を決定するのに使われているので、較正パターンの部分的な視野に基づいて、較正パターンの座標位置を決めてやる必要が無くなる。
【０００９】
上述の較正パターンは、セラミック基板上にオフセット印刷することにより形成してもよい。  しかし、オフセットパターンの再現性は、数１０ミクロンのオーダーであるので、得られる較正パターンは、較正処理には不十分なものである。  このような各較正パターンは、別に行われる測定と各較正パターンに対して作成されるルックアップテーブルにより較正することが可能である。  各ルックアップテーブルは、各円構造の正確な中心位置を含む。  ルックアップテーブルを使用する場合、このような較正パターンを使用した測定光学系の較正においては、測定光学系の視野内の全キャリブレーションパターンが必要である。  なので、このようなアプリケーションでは、較正パターンの特徴量の符号化は行われない。
【００１０】
このような較正パターンを形成するのに、他の方法を使用してもよい。  例えば、較正パターンを形成するのに、半導体デバイスを作成するための半導体リソグラフィープロセスに似たプロセスを使用してもよい。  このプロセスにおいては、石英基板上に搭載された薄いクロム層上に積まれたホトレジスト上に、マスク像を描いてもよい。  この基板は、次に光照射され、さらに次のエッチング工程において光照射されなかった領域（すなわち、マスクされた領域）が取り除かれる。  他のリソグラフィープロセスにおいては、例えば、光乳液をマイラー箔につけてもよい。  このようなリソグラフィープロセスを使用すれば、１インチ四方全域にわたって、２〜３ミクロンの誤差におさえることができる。  ゆえに、このようなリソグラフィープロセスを使用することにより、高度に正確な較正パターンを形成することが可能である。
【００１１】
上に述べたように、従来の較正プロセスを使用して測定光学系を較正した場合、測定光学系は、全ての較正パターンの画像を得ることになる。  ゆえに、従来の較正プロセスは、取得された、較正パターンの一部に対応する画像データを使用して較正パターンの位置を決定するための位置対応付け技術を使用しない。  しかしながら、検索パターンの部分情報を使用する位置認識技術が知られている。  例えば、位置認識技術は、Ｄａｔａ  Ｍａｔｒｉｘ  規格（ＩＳＯ／ＩＣＥ１６０２２  国際コード仕様）に従ってコーディングされた二次元バーコードと併せて使用してもよい。  二次元バーコードは、情報を高い程度の冗長性を持たせてコーディングすることにより作成される。  この二次元バーコードに関して、部分画像を取得してもよく、この場合、取得した画像に対応する位置を決定するために、エラー補正アルゴリズムを使用しても良い。  しかしながら、二次元バーコードは、最初に不明な情報を引き出すようには設計されていない。  すなわち、二次元バーコードは、部分バーコードについての情報のみが既知の場合、その絶対座標が決定できるようにはなっていない。
【００１２】
本発明は、従来のフレーム対応付け技術を使用した三次元対象物の測定における上記の限界を乗り越えるものである。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、対象物ホルダの上面に配置された対象物を評価するための方法、システム、装置、及びコンピュータプログラム製品を提供することにより、上記認識された必要性にかなうものである。  本発明の種々の実施例により、対象物の多数回測定において、優位性をもって測定データを取得できる。  これらの測定データはそれぞれ対応付けられ、かつ、結合して対象物の合成測定データを作成するためのものである。
【００１４】
本発明のある例示的な態様において、対象物ホルダの上面に配置された対象物を評価する方法がある。  対象物ホルダを複数の位置の各々に位置させつつ、対象物の取得した部分を現す少なくとも一つの第一フレームを取得する。  対象物ホルダを複数の位置の各々に位置させつつ、対象物ホルダの少なくとも一つの別の面の取得された部分を現す少なくとも一つの第二フレームを取得する。  上記取得したフレームのうち少なくとも一つのフレームに基づいて、対象物の取得した部分に関連した少なくとも一つの空間特性を決定する。  第二フレームの各々において取得した複数の光学マーカーの値（少なくとも、上記光学マーカーのうち２つは違う値を有する）を決定する。  上記値に関連づけられた少なくとも一つの座標と、少なくとも一つの他の面において上記取得された部分の向きを決定する。
【００１５】
この方法は、また、取得したフレームに基づいて、合成データを作成する過程を含んでもよい。  この合成データは、対象物像の三次元像を形成してもよい。  また、この方法は、上記向きと上記座標に基づいて、各第一フレームについて、上記対象物の上記取得部分に関連した座標を変換する過程をさらに含んでもよい。  上記座標と向きの少なくとも一つを決定するための決定過程は、第一座標系において、上記複数の光学マーカーの各光学マーカーの中心部分の座標を決定する過程と、上記複数の光学マーカーの対応する一つの中心部に関連づけられた値をそれぞれ生成する過程と、第二座標系において、上記複数の特徴値のうち、一つ以上の値と関連付けられている座標を取得する過程を含んでもよい。
【００１６】
上記複数の光学マーカーのそれぞれは円形の形状を有しており、それぞれの特徴値は、上記複数の円形光学マーカーの対応する一つの半径であってもよい。  上記複数の光学マーカーはアレイを形成してもよい。  空間特性を示すデータは格納保存されてもよいし、メッセージとして送信されてもよい。  各特徴値は、少なくとも、対応する光学マーカーの色か、または、少なくとも２つの光学マーカー間の距離を示すものであってもよい。  上記特性は、少なくとも、サイズ、形状、及び色のうち一つを含んでもよい。
【００１７】
また、本発明の別の態様例において、上記方法に従って動作する装置、システム、コンピュータプログラム製品が供される。
【００１８】
本発明の別の態様例において、光学パターンの作成方法が供される。  第一座標系において、基板上の複数の所定の位置の座標が決定される。  上記基板上の上記複数の所定の位置に対応する特徴値からなるアレイが生成される。  複数の光学特徴構造を、上記特徴値に関連させた基板上の位置に供する。  上記複数の光学特徴構造は、精密打ち抜きプロセス、リソグラフィープロセス、または／かつ、印刷プロセスを使用して上記基板上に供してもよい。
【００１９】
本発明のさらに別の態様例において、光学符号化パターンを評価するシステムが提供される。  光学特徴構造のアレイを含む光学符号化パターンの取得した一部分に対応する画像データの少なくとも１フレームを取得するように、画像取得部が配置され、この画像データのフレームは光学特徴構造の像を含んでいる。プロセッサが、上記光学特徴構造のアレイをそれに対応する特徴値のアレイに対応付け、そして、少なくとも光学特徴構造のアレイの値と像のうちのいずれかに基づいて、光学符号化パターンの上記取得部分に関連した少なくとも一つの空間特性を決定するように作動する。
【００２０】
上記少なくとも一つの空間特性は、上記光学符号化パターンの少なくとも一部の座標及び向きの少なくとも一つを含んでもよい。  また、上記プロセッサは、各光学特徴構造の中心部に対応する座標を決定するように作動してもよい。  また、上記システムは、上記光学符号化パターンがその下面に関連させて配置されるところの対象物ホルダと、上記対象物ホルダの上面に配置した対象物の取得した一部の少なくとも一つの測定フレームを取得するように配置された測定部を含んでもよい。  この場合、上記プロセッサは、さらに、測定部により取得された少なくとも一つの測定フレームと画像取得部により取得された画像データの少なくとも一つのフレームに基づいて、合成測定データを生成するように機能する。
【００２１】
本発明の特長と利点は、図面を参照しつつ、以下の詳細な記述より、より一層あきらかになるであろう。  なお、同様な参照番号は、同一、もしくは、機能的に類似した部品を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の例示的な実施例におけるシステムを示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａで示されたシステムの測定範囲を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａで示された光学符号化パターンの一例を示す。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａで示されたシステムの部品を斜視図で示す。
【図１Ｅ】図１Ｅは、図１Ｃで示された光学符号化パターンの一部と、図１Ｄで示されたシステムのカメラ部の視野範囲を示す。
【図２】図２は、図１Ａで示されたシステムを使った、３次元データを取得して関連づける代表的なプロセスを示す。
【図３Ａ】図３Ａは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｅ】図３Ｅは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｆ】図３Ｆは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｇ】図３Ｇは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｈ】図３Ｈは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｉ】図３Ｉは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｊ】図３Ｊは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｋ】図３Ｋは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｌ】図３Ｌは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図３Ｍ】図３Ｍは、図１Ａで示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第一例を示す。
【図４】図４Ａから図４Ｄは、図１Ａに示されたシステムを使った対象物の複数回測定の第二例を示す。
【図５】図５Ａから図５Ｄは、それぞれ、図４Ａ乃至４Ｄに示されたそれぞれの測定の間に、図１Ａに示されたシステムのカメラから得られた、図Ｃの中で示された光学符号化パターンを示した図である。
【図６】図６Ａから図６Ｄは、図４Ａ乃至４Ｄの対象物の測定の結果得られた、図１Ｃに示された光学符号化パターンの座標系の中の座標を示す。
【図７】図７Ａから図７Ｄは、図６Ａ乃至６Ｄで示された座標系から、参照座標系への座標の変換を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、図４Ａ乃至４Ｄで示されたそれぞれの測定で得られたデータの座標から、図７Ａ乃至６Ｄに示された参照座標系への変換を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図４Ａ乃至４Ｄで示されたそれぞれの測定で得られたデータの座標から、図７Ａ乃至６Ｄに示された参照座標系への変換を示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図４Ａ乃至４Ｄで示されたそれぞれの測定で得られたデータの座標から、図７Ａ乃至６Ｄに示された参照座標系への変換を示す。
【図８Ｄ】図８Ｄは、図４Ａ乃至４Ｄで示されたそれぞれの測定で得られたデータの座標から、図７Ａ乃至６Ｄに示された参照座標系への変換を示す。
【図８Ｅ】図８Ｅは、図８Ａ乃至８Ｄで示された測定データからもたらされた合成測定データを示す。
【図９】図９は、本発明に置ける代表的な実施例に基づく、図１Ａで示されたシステムとともに用いられる、システムのシステム構造のブロック図を示す。
【図１０】図１０Ａと図１０Ｂは、従来の三次元測定システムを示す。
【図１１】図１１は、本発明における別の実施例に基づく、典型的な光学符号化パターンを示す。
【図１２】図１２は、図１１で示された光学符号化パターンを作る典型的なプロセスを示す。
【図１３】図１３は、本発明の一つの実施例に基づく、光学符号化パターンの空間的特性を決定するプロセスの典型的な一例を示す。
【図１４】図１４は、本発明の一つの代表的実施例に基づく、図１３のステップＳ１３１４に行い得る手法の更なる詳細例を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の一つの実施例に基づく、光学特徴構造と対応する特性値の表の一例を説明する。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１４で示された典型的な特性値のマスター配列の一部を示す。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、図１５Ｂに示された典型的な特性値のマスター配列の一部と、図１５Ａに示された光学特徴構造を使って符号化された、典型的な光学符号化パターンの一部を示す。
【図１５Ｄ】図１５Ｄは、本発明の一例に基づく、典型的なカメラの視野範囲を示す。
【図１５Ｅ】図１５Ｅは、図１５Ｃに説明された光学符号化パターンの一部と、図１５Ｄに示されたカメラの視野範囲を示す。
【図１５Ｆ】図１５Ｆは、図１５Ｅに示されたカメラの視野範囲の中の特徴構造に対応する特性値の典型的なサブ配列を示す。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１４に説明された特性値のマスター配列の中に位置する、図１５Ｅに示された特性値のサブ配列を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１６Ａに説明された特性値のマスター配列に位置する、特性値のサブ配列に対応する座標を示す。
【図１７Ａ】図１７Ａは、図１５Ｅに示されたカメラの視野範囲の中のそれぞれの特徴構造の中心に位置させた識別子を有する、カメラの座標系を示す。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、１７Ａに示した特徴構造の中心の座標、カメラの座標系で示す。
【図１８】図１８は、図１５Ｅに示したカメラの視野範囲の中の特徴構造の中心の位置の識別子を含んだ典型的な光学符号化パターンの参照座標系と、図１５Ｅに示したカメラの視野範囲の中心に位置する識別子を示す。
【図１９】図１９は、図１１に示されたような、他の光学符号化パターンを使った３次元データの取得と関連づけの典型的なプロセスを、一例として示す。 詳細な説明１．  概略
【００２３】
本発明の典型的な実施例は、対象物の表面の複数回測定において取得される測定データの相関付けを行うための光学認識技術を用いる方法、システム、装置、コンピュータプログラムに関するものであり、たとえ、測定部の視野が対象物のサイズより小さい場合でも、この対象物の合成像を得るために使われるものである。  本アプリケーションは、実際の、または義歯、または歯型や歯の鋳物の三次元像を取得する歯科用装置について記述しているが、各実施例は、いずれのタイプの対象物の合成画像を得るのにも有益である。
２．  システム
【００２４】
以下の記述は、本発明の例示的な実施例が実施された例示的なシステムについて記述するものである。  これは、例示的な目的のみであり、本発明の応用の範囲を記載した例のみに限定するものではない。  どのように本発明が他の代替の実施例において実施されるかは、関連技術に精通した同業者には、この記載において、明らかであろう。
【００２５】
図１Ａに、この発明の模範実施例におけるシステム１００を示す。システム１００は、対象物１０２、例えば歯やその他の対象物、の３次元像を形作るのに使われる画像を取得することを可能にするものである。  システム１００は測定部１０４とスライド１０６を含む。  支持材１０８は、測定部１０４をスライド１０６に対して相対的に固定方向に位置づけ、これにより測定部１０４とスライド１０６は、相対的に移動しない。
【００２６】
測定部１０４は、従来型の適切な、もしくは、将来、開発されるであろう３次元測定装置のいずれを含んでも良い。例えば、測定部１０４は、フリンジプロジェクターとカメラを含むフリンジ投影システムを含んでも良い。しかしながら、本発明に使用される測定部１０４は、フリンジ投影部に限られない。  他の３次元測定装置を使用しても良く、例えば、測定部１０４は、共焦点レーザー顕微法、光コーヒレンス・断層撮影、白色光干渉法、もしくはこの分野で知られている他の技術を使っても良い。例えば、米国特許番号４，８３７，７３２（Ｂｒａｎｄｅｓｔｉｎｉ他）の第４段、５１行から第７段、６１行、及び、米国特許番号６，８８５，４６４（Ｐｆｅｉｆｆｅｒ他）の第４段、１５行から第１４段、４８行には、測定部１０４に利用するのに適したシステムが開示されている。それらの特許は参照として、本案件の全体に、完全に記載されたものとして、取り入れられる。
【００２７】
被測定対象物１０２は、オブジェクトホルダー１１０に、取り付けられるか固定されており、そのオブジェクトホルダー１１０は、光学符号化パターン１１２を、その下部に付着した形にて有する。  もちろん、光学符号化パターン１１２は、オブジェクトホルダー１１０下部と、本発明の顕微鏡から離れる事無く一体化してもよく、これにより、本発明の範囲から逸脱するものではない。  カメラ部１１４は、スライド１０６の内部、もしくは他の実施例では、スライド１０６の下方に、光学符号化パターン１１２がカメラ部１１４の視野の中に収まるように配置される。透明部分１１６はスライド１０６の上面に備えられる。透明部分１１６は、カメラ部１１４が少なくとも光学符号化パターン１１２の一部を視認して、その部分を現す画像データを取得することを可能にするものである。  このデータは、データ処理されて、光学符号化パターン１１２の空間特性、例えば、カメラ部１１４に対しての光学符号化パターン１１２の向きや相対的位置などが取得される。  後に述べるように、光学符号化パターン１１２の空間的特徴は、測定部１０４に対するオブジェクトホルダー１１０の向きや相対的位置といった、対応するオブジェクトホルダー１１０の空間的特徴を測定するのに使われる。
【００２８】
図１Bに、図１Ａに示された対象物１０２と対象物ホルダー１１０を、これらの部品を斜視的に見下ろすような視点で、図示する。  対象物１０２は、右上部分A、右下部分B、左下部分C、そして左上部分Dを含む。  測定部１０４は、測定部１０４の計測分野１１８から計測データを取得する。  本件の中で、“計測視野”という用語は、“視界”、“計測範囲”、そして“計測量”と言い換えても良い。  計測視野１１８は対象物１０２よりも小さい場合もある為、対象物１０２から、その３次元像を取得する為に使う計測データを取得する為に、本発明の一つの態様に従って、多重測定を行う事もある。  
【００２９】
図１Cに、本発明の典型的な光学符号化パターン１１２を図示する。  光学符号化パターン１１２は、格子パターンを形作る、複数の水平線分１２０と複数の垂直線分１２２を含む。  光学符号化パターン１１２はまた、水平線分１２０と垂直線分１２２の交差位置等、光学符号化パターン１１２の所定の位置を識別するのに使用される、複数の光学マーカー１２４を含む。  
【００３０】
図に例示されたように、典型的な光学符号化パターン１１２の光学マーカー１２４は、１から２２５までの数字であるが、しかしながら他のタイプの光学マーカー１２４も採用する事ができる。  例えば、光学マーカー１２４は、複数の独自のバーコード、複数のそれぞれ違った半径を持った円の、両方またはいずれか一方を含んでも良い。  光学符号化パターン１１２の上の複数の位置を独自に識別する、他の符号や記号を採用しても良い。
【００３１】
図１Dに、図１Ａに図示された、例えば測定部１０４、対象物ホルダー１１０、光学符号化パターン１１２、カメラ部１１４、そして測定視野１１８といった、システム１００の一部１００’を図示する。  図１Dに例示されているように、測定部１０４は、測定部１０４の（視野範囲の中の）測定視野１１８の中の対象物１０２の測定データを取得する。  カメラ部１１４は、対象物ホルダー１１０の下面に形成される、光学符号化パターン１１２に対応する画像データを取得する。  カメラ部１１４は、光学符号化パターン１１２の２次元画像を取得する能力のあるいかなるカメラでも良い。  カメラ部１１４は、視野範囲１２６に対応する画像データを取得する。
【００３２】
説明の為、本例の対象物ホルダー１１０では、測定視野１１８の中心と、カメラ部１１４の視野範囲１２６の中心が、対象物ホルダー１１０の中心と一致するものと見なす。  対象物ホルダー１１０の中心は、参照番号１１０Ａと表示する。  この例では、対象物ホルダーが図１Dに示されるように位置するとき、カメラ部１１４の視野範囲１２６の中心に対応する画素１２３は、図１Eに示すように、光学符号化パターン１１２の光学マーカー“１１３”の中心に一致する。  図１Cに示すように、光学マーカー１２４の“１１３”は、光学符号化パターン１１２の真中の光学マーカー１２４と対応する。
【００３３】
図１Dの例においては、測定視野１１８の中心は、カメラ部１１４の視野範囲１２６の中心画素１２３と一致する。  他の実施例では、しかしながら、測定視野１１８の中心はカメラ部１１４の視野範囲１２６の中心から、一定量ずれていても良い。  これは、カメラ部１１４の視野範囲１２６の中心にある光学符号化パターン１１２の一部を表す座標を、対応する対象物ホルダー１１０の参照座標系の測定視野１１８の中心座標に変換する場合（後述する）に考慮される。
【００３４】
また、図１Dには、測定部１０４、光学符号化パターン１１２、カメラ部１１４の、それぞれの座標系に対する参照方向を表示する、１２５Ａ、１２５B、１２５Cと標識された矢印と軸を示している。
３．  プロセス
【００３５】
図２は対象物（例えば、１本またはそれ以上の数の歯）の３次元像を得るため、また、その対象物に関連する空間特性（例えば空間座標や向き）の画像を得るための、本発明の一つの態様における典型的なプロセスを示す。  プロセスは例として図１Aと図９に示されているような光学的位置認識システムによって遂行される。  図１A から図1Eまでを統合した図２を参照する。  プロセスはS２００のステップから開始する。  最初に対象物１０２は対象物ホルダー１１０の上面に置かれるか、もしくは、固定される。
【００３６】
S２０２のステップにおいて、対象物ホルダー１１０はスライド１０６上の選択された位置に置かれる。  ステップS２０４において、測定部１０４は、対象物の一部が見えている測定視野１１８中において測定データを取得する。（言い換えれば測定部１０４は、ある部分のイメージフレームを取得する）。
【００３７】
S２０６のステップにおいて、カメラ部１１４は、カメラ部１１４の視野範囲（視界）１２６中の少なくとも光学符号化パターン１１２の一部を含む画像データを取得する（言い換えればカメラ部１１４は光学符号化パターン１１２の一部をデジタルスキャンするか、またはそのイメージフレームを取得する）。  すなわち、カメラ部１１４は、スライド１０６の透過部１１６に対向して配置さる光学符号化パターン１１２の一部に対応する画像データを取得する。好適な実施例において、S２０４とS２０６のステップは対象物ホルダーのそれぞれの位置で同時に行われる。  しかしながら、他の実施例がそうである必要はない。
【００３８】
S２０８のステップにおいて、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使って、S２０６のステップで取得した画像データを処理して、一つもしくは複数の取り込まれた光学マーカー１２４の値を決定する。  その光学マーカー１２４の数値は、以下に述べるやり方（例えば、S２１２のステップ）で、少なくとも一つの取り込まれた光学マーカー１２４をとり囲んでいるか、もしくは隣接している線分の交点位置を識別するのに使われる。  例えば、光学マーカー１２４が数字である場合、従来の光学文字認識（ＯＣＲ）ソフトウェアを、取り込まれた光学マーカー１２４の値の測定に使っても良い。  光学マーカー１２４がバーコードの場合、従来のバーコード読み取りソフトウェアを、取り込まれた光学マーカー１２４の値の測定に使っても良い。  光学マーカー１２４がそれぞれ違った半径を持った円の場合、ソフトウェアモジュールを使用して、取り込まれた光学マーカー１２４の値を決定しても良い。
【００３９】
ステップＳ２１０において、システム１００のプロセッサーは（例えば以下に述べる図９の演算装置９０６）、ソフトウェアモジュールを使って、Ｓ２０６のステップで得られた画像データを処理し、参照方向（例えばＢ１２５）に対する光学符号化パターン１１２の空間特性（すなわち向き）を表す値を決定する。  ある実施例においては、ソフトウェアモジュールを用いて、１つ、またはそれ以上の数の光学マーカー１２４の向きを決定し、それにより、光学符号化パターン１１２の向きを決定する。
【００４０】
例として、光学マーカー１２４がそれぞれ異なる半径を持つ円である場合に、ソフトウェアモジュールは少なくとも２つの取得された光学マーカー１２４の値を使って、光学符号化パターン１１２の向きを決定しても良い。  なぜなら、ある場合においては、円のような対称性を持つマーカーを複数個使用することにより、より正確に向きを決定することが出来るからである。  代表的な実施例において、ソフトウェアモジュールは２つの識別された円形光学マーカー１２４の中心で交差する一本、またはそれ以上の数の線分の向きに基づいて、上記決定を行ってもよい。
【００４１】
また、ある典型的な実施例においては、ステップＳ２１０において、ソフトウェアモジュールが使用され、一つ以上の数の光学マーカー１２４の向き、及び一つ以上の数の水平線分１２０と垂線１２２の両方またはいずれか一方の向きが決定され、それにより、参照方向に対する光学符号化パターン１１２の向きが決定される。  一つ以上の線分、例えば、線分１２０と１２２両方またはいずれか一方、一つ以上の光学マーカー１２４、及び、光学符号化パターン１１２について、向きを測定する手法は、対象物の向きの決定に適切に使われる技術のいずれを用いてもよい。
【００４２】
光学符号化パターンの、水平線分１２０と垂直線分１２２のそれぞれの交点位置の所定位置を表す座標の位置情報は、システム１００のメモリ部（例えば、以下に述べる、図９の二次記憶装置９１０）に保存される。  位置情報は、キャリブレーション測定から導きだされても良く、もしくは、光学符号化パターン１１２に対する指定から推定されても良い。  ある代表的な実施例において、位置情報は、計測データ取得に先立って（例えば、Ｓ２０４のステップ）メモリ部に保存され、そして多重測定の間取得される測定データを対応付けるのに、使用される。
【００４３】
ステップＳ２１２で、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使い、カメラ部１１４の視野範囲１２６から取得した、光学符号化パターン１１２の一部の中心に対応する座標といったような空間的特徴を決定する。  一つの典型的な実施例に置いて、ソフトウェアモジュールは、（ａ）カメラ部１１４の視野範囲１２６の特定の中に観測される光学符号化パターン１１２の特定の交点、（ｂ）観測された交点によって関連づけられた位置情報、（ｃ）ステップＳ２０８で決定された光学マーカー１２４の値、及び（ｄ）Ｓ２１０のステップで決定された光学符号化パターン１１２の向きのうちの少なくとも一つに基づいて、この測定をおこなう。
【００４４】
一例を挙げると、ある事例では、ある光学マーカー１２４に隣り合うか囲まれた一つの交点を識別して、上記識別された交点に対応する座標（交点の位置情報）を導くことにより、そして、ステップＳ２１０で取得された光学符号化パターン１１２の座標と向きに基づいて、既知の方法で線形補間を実行して、カメラ部１１４の視野範囲１２６で取得された光学符号化パターン１１２の一部分の中心に対応する座標を決定することにより、ステップＳ２１２を実行することができる。
【００４５】
ステップＳ２１４で、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使い、対象物ホルダー１１０の上面の座標系において、測定視野１１８の中心座標に対応する、カメラ部１１４の視野範囲１２６で取得された光学符号化パターン１１２の一部分の中心に関連付けられた座標の変換を行う。
【００４６】
ある座標系の座標を他のシステムに変換する一例として、図６Ａは、光学符号化パターン１１２の座標系１３０における座標（２０、ー２０）を示し、そして図７Ａは、オブジェクトホルダー１１０の上面の参照座標系１４０に変換された座標（２０、２０）を示す。  光学符号化パターン１１２の座標系１３０の座標と、オブジェクトホルダー１１０の上面の参照座標系１４０の間の対応は、事前に定義された二つのシステムの関係に基づく。  更にまた、カメラ部１１４の視野範囲１２６で取得された光学符号化パターン１１２の一部の中心と関連づけられた座標と、測定部１０４の測定分野１１８の中心の座標の間の対応は、カメラ部１１４に対しての測定部１０４の物理的な配置に左右され、そしてそれゆえステップＳ２１４は、その関係を考慮に入れてもよい。
【００４７】
ステップＳ２１６で、システム１００のプロセッサは、以下に述べるような手法にて、ソフトウェアモジュールを使って、ステップＳ２１０の中で得られた情報や、そして、たとえばステップＳ２０４で取得された測定データのそれぞれを関連づけた座標のような、空間特性の変換を行う。  これらの座標は、例えば、ステップＳ２０４など、ステップ２１６に先立って決定されても良いし、もしくはＳ２１６の冒頭に測定されても良い。  これらの座標は測定部１０４の座標系での座標である。
【００４８】
ステップＳ２１６を参照すると、そのステップでは、ソフトウェアモジュールで、ステップＳ２１０で決定された光学符号化パターン１１２の座標系でにおける光学符号化パターン１１２の向きを、対応する対象物ホルダー１１０の上面の参照座標でにおける対象物ホルダー１１０の向きに変換する。  言い換えれば、二つの座標系の間の関係を定義する所定の数学アルゴリズムに基づいて、光学符号化パターン１１２の座標系の向きは、対象物ホルダー１１０の上面の参照座標系の中の対応する向きに、マッピングされる。  ソフトウェアモジュールは、数学的変換を使って、ステップＳ２０４の中で、測定部１０４の座標系から取得された測定データのそれぞれのデータと関連づけられた座標を、対象物ホルダー１１０の表面の参照座標系に変換する。この手法によって、測定データがとられる時、対象物ホルダー１１０が何処に位置しようと、獲得されたデータは参照方向に取り込まれる。
【００４９】
本解説によると、ステップＳ２１４とＳ２１６に行われる変換は、本記述に従って動作可能な適切な翻訳アルゴリズムのいずれを使用しても実行する事ができ、これは、当業者によって容易に理解されうる。
【００５０】
ステップＳ２１８において、更なる測定が遂行されるかどうかが決定される（例としてオブジェクト１０２の他の望ましい部位の取得が必要かどうか）。  もし、更に測定が行われるなら（ステップＳ２１８の“Ｙｅｓ”の場合）、ステップＳ２０２は繰り返され、対象物ホルダー１１０はスライド１０６のもう一つの選択位置まで移動する。そして、Ｓ２０４からＳ２１８までの工程が、この選択位置について繰り返される。  もし、これ以上の測定が必要でないなら（ステップＳ２１８の“Ｎｏ”の場合）、プロセスはＳ２２０で終了する。全てのフレームデータは参照座標系において関連付けられて変換された座標を有する。
【００５１】
その結果、座標のような上記取得された空間的な特性を用いる事で、測定データであるフレームの集合体を形成する事ができ、対象物１０２について、合成した測定データを得る。  そのため、ステップＳ２２０は、ステップＳ２１６で得られた変換された座標をもとにして、ステップＳ２０４で得られた測定データを結合する工程を含んでもよく、これにより、対象物１０２について、測定された部分の合成３次元像を得る。  この合成像の作成は任意の適切なフレーム対応付け技術、例えば反復最近傍探索(（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｃｌｏｓｅｓｔ  Ｐｏｉｎｔ，ＩＣＰ）アルゴリズムによって遂行される。しかしながら、原理上は、カメラ部１１４からの情報は対象物１０２の測定部位の合成された３次元表示を作成するのに十分である場合、フレームの対応付けは必要ではない。
４．典型的な測定動作
第１例
【００５２】
図３Ａ〜３Ｊは、本発明の典型的な実施例における、図１Ａのシステム１００が、対象物１０２のための取得データをどのように対応付けするかを示す第一例を示す（例えば、図２のステップＳ２０６からＳ２１６を参照）。  最初に、対象物１０２は、例えば、対象物ホルダ１１０に接着剤で固定される。  図３Ａに例示的な目的で示すように、対象物１０２は、部分Ａ〜Ｌとして認識される部分を有する。
【００５３】
典型的な対象物ホルダ１１０は、各辺が１０センチメートル（ｃｍ）の正方形の断面積を有する。  図３Ｂに示すように、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系（Ｘ，Ｙ）は、この正方形の中心に対応する原点を有する。  この参照座標系（Ｘ，Ｙ）の座標は、１ｃｍの間隔である。  それで、図３Ｂに示すように、この参照座標系（Ｘ，Ｙ）の各象限は、５ｃｍ×５ｃｍの正方形であり、０ｃｍから５ｃｍの範囲を座標範囲としている。  図３Ｃは、対象物１０２の部分Ａ〜Ｌの像と参照座標系（Ｘ，Ｙ）に関連づけられた座標を示す。
第1例：  上部
【００５４】
図３Ｄに示すように、測定部１０４（図３Ｄに図示しない）が対象物１０２の上部を含む測定視野１１８において測定データを取得できるように（例えば、図２のステップＳ２０４参照）、対象物ホルダ１１０は位置づけられる。  図３Ｅは、測定部１０４（図３Ｅに図示せず）の座標系（Ｘ’，Ｙ’）を示す。  測定部１０４の座標系（Ｘ’，Ｙ’）の原点は、測定視野１１８Ａの中心に対応する。  図３Ｆは、対象物１０２の対応部分Ａ〜Ｉの測定データの像と測定部１０４の座標系（Ｘ’，Ｙ’）上の座標を示す。
【００５５】
図３Ｇは、対象物ホルダ１１０が図３Ｄのように位置づけられた場合の、光学符号化パターン１１２の一部１１２Ａとカメラ部１１４（図３Ｇには図示せず）の対応する視野領域１２６Ａを示す。  図３Ｇに示すように、図３Ｄのように位置づけられた場合に、カメラ視野領域１２６Ａは、光学符号化パターン１１２の座標系（Ｘ”，Ｙ”）中、光学マーカー１２４の”８３”と”９８”の中心に位置する。  この関係は、図１Ａ、１Ｃ、及び１Ｄを参照すると、より理解できる。  図１Ｃに示す光学符号化パターン１１２は、下向きに、カメラ部１１４と向かい合うように、対象物ホルダ１１０の下に位置づけられる。  １例において、光学符号化パターン１１２は、最も上の行（図１Ｃに示す光学マーカー１２４のうち、”１”〜”１５”を含むもの）が支持材１０８から離れて位置し、さらに、最も下の行（図１Ｃに示す光学マーカー１２４のうち、”２１１”〜”２２５”を含むもの）が支持材１０８に最も近くなるように向きが調整される。
【００５６】
図３Ｇに示すように、カメラ部１１４（図示せず）は、視野１２６Ａ中に、線分の６つの交点１２７と６つの光学マーカー１２４が視野に入る（例えば、図２のステップＳ２０６を参照）。  プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、少なくとも一つの光学マーカー１２４の少なくとも一つの値を決定する（例えば、図２のステップＳ２０８を参照）。  また、プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、少なくとも一つの光学マーカー１２４の向きを決定し、これは、光学符号化パターン１１２の向きを決定するのに使用される（例えば、図２のステップＳ２１０を参照）。
【００５７】
加えて、プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、メモリ部（例えば、後から記述する図９の第二メモリ９１０）から、少なくとも、線分の交点１２７の座標を取得し、これは、プロセッサにより、光学符号化パターン１１２の座標系（Ｘ”，Ｙ”）において、視野１２６Ａの中心に対応する光学符号化パターン１１２の部分１１２Ａの位置座標を決定するのに使用される  （例えば、図２のステップＳ２１２を参照）。
【００５８】
プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系（Ｘ，Ｙ）において、ステップＳ２１０で決定された光学符号化パターン１１２の向きを、対象物ホルダ１１０の対応する向きに変換し、また、視野１２６Ａ（ステップＳ２１２により決定）の中心座標を、対応する測定視野１１８Ａの中心の座標に変換する  （例えば、図２のステップＳ２１４を参照）。  加えて、プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、測定部１０４の座標系（Ｘ’，Ｙ’）の測定データの座標を、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系（Ｘ，Ｙ）の対応する座標へ直すのに使用される変換を生成する（例えば、図２のステップＳ２１６を参照）。  図３Ｈは、対象物１０２の部分Ａ〜Ｉに対応する測定データ像とその座標を示す。  これらは、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系（Ｘ，Ｙ）に直されたものである。
第１例：  下部
【００５９】
次に、図３Ｉに示すように、測定部１０４（図３Ｉには図示しない）が、対象物１０２の下部を含む測定視野１１８Ｂ内において、測定データを取得するように（例えば、図２のステップＳ２０４を参照）、対象物ホルダ１１０が位置づけられる。  図３Ｉに示すように、対象物ホルダ１１０は、図３Ｄに示す向きから９０°だけ回転されたものである。  対象物１０２の部分ＤからＬに対応する測定データの像と、座標系（Ｘ’，Ｙ’）におけるその座標を図３Ｊに示す。
【００６０】
図３Ｋは、対象物ホルダ１１０が、図３Ｉのように位置した場合の光学符号化パターン１１２の部分１１２Ｂとカメラ部１１４（図３Ｋには図示しない）の対応する視野１２６Ｂを示す。  カメラ部１１４（図３Ｋには図示しない）は、視野１２６Ｂ中に、線分が交わる４つの交点１２７と５つの光学マーカー１２４を取得できる（例えば、図２のステップＳ２０６を参照）。  プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、少なくとも一つの光学マーカー１２４の少なくとも一つの値を決定する（例えば、図２のステップＳ２０８を参照）。  また、プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、少なくとも一つの光学マーカー１２４の向きを決定し（例えば、光学マーカー１２４の”１１３”）、これは、光学符号化パターン１１２の向きとして使用される（例えば、図２のステップＳ２１０を参照）。
【００６１】
加えて、プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、メモリ部（例えば、後から記述する図９の第二メモリ９１０）から、光学マーカー１２４の”１１３”の周辺の線分の少なくとも一つの交点１２７の座標を取得し、これは、プロセッサにより、光学符号化パターン１１２の座標系（Ｘ”，Ｙ”）において、視野１２６Ｂの中心座標を決定するのに使用される  （例えば、図２のステップＳ２１２を参照）。
【００６２】
プロセッサは、ステップＳ２１０において決定された光学符号化パターン１１２の向きとステップＳ２１２において決定された視野１２６Ａの中心座標を使用して、対象物ホルダ１１０の向きと、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系（Ｘ，Ｙ）における対応する測定視野１１８Ｂの中心の座標を決定するソフトウェアモジュールを使用する（例えば、図２のステップＳ２１４を参照）。
【００６３】
プロセッサは、ステップＳ２１０において決定された光学符号化パターン１１２の向きとステップＳ２１４において決定された対象物ホルダ１１０の向きと測定視野１１８Ｂの中心の座標を使用して、測定部１０４により取得された測定データの各データの座標を、測定部のローカルな座標系（Ｘ’，Ｙ’）から対応する対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系（Ｘ，Ｙ）に直すために使用される変換を形成するソフトウェアモジュールを使用する（例えば、図２のステップＳ２１６を参照）。
【００６４】
図３Ｌは、対象物１０２の部分Ｄ〜Ｌに対応する測定データの像とその座標を示す。  これらは、測定部１０４の座標系（Ｘ’，Ｙ’）から対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系（Ｘ，Ｙ）に直されたものである。  図３Ｌに示すように、対象物１０２の部分ＤからＬの座標は、図３Ｉに示す光学符号化パターン１１２の回転のために、直されたものである。
【００６５】
これにより、対象物１０２の上部と下部について、測定データが取得される。  プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、対象物１０２の上部と下部の測定データを結合し、対象物１０２の合成測定データを作成する。  図３Ｍは、対象物１０２の部分Ａ〜Ｌに対応する合成測定データの像とその座標を示す。  これらの座標は、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系（Ｘ，Ｙ）に直されたものである。
第２例
【００６６】
図４Ａ〜８Ｅは、本発明の例示的な実施例における、図１Ａのシステム１００が、対象物１０２のための取得データをどのように対応付けするかを示す第２例を示す（例えば、図２のステップＳ２０６からＳ２１６を参照）。  最初に、対象物１０２は、例えば、対象物ホルダ１１０に接着剤で固定される。
【００６７】
典型的な対象物ホルダ１１０は、各辺が１０センチメートルの正方形の断面積を有する。  参照座標系１４０は、この正方形の中心に対応する原点を有する。  この参照座標系の座標は、１ミリメーター（ｍｍ）の間隔である。  それで、図７Ａ〜７Ｄに示すように、この参照座標系の各象限は、５ｃｍ×５ｃｍの正方形であり、０ｃｍから５０ｍｍ（５ｃｍ）の範囲を座標範囲としている。
第２例：  右上部分Ａ
【００６８】
図４Ａに示すように、対象物ホルダ１１０は、対象物１０２の右上部分Ａを含む視野１１８Ａにおいて、測定部１０４が、測定データを取得できるように位置づけられる。  図５Ａは、図４Ａに示すように対象物ホルダ１１０を位置づけた場合の、光学符号化パターン１１２の部分１１２Ａとカメラ部１１４の対応する視野１２６Ａを示す。
【００６９】
ステップＳ２０８に関して上に述べたように、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、カメラ視野１２６Ａ（図５Ａ）に対応する、カメラ部１１４により取得された画像データを処理し、カメラ視野領域１２６Ａ内の少なくとも一つの光学マーカー１２４の少なくとも一つの値を決定する。  プロセッサは、カメラ視野１２６Ａ内の光学マーカ１２４の一つまたは複数の値を使用して、光学マーカー付近の交点を識別する。  ステップＳ２１２に関して上述したように、プロセッサは、この交点の座標と、位置（図６Ａの参照番号１３２Ａで示される）と取得された画像の視野１２６Ａの中心に対応する座標を決定する。
【００７０】
加えて、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、
て、カメラ部１１４により取得された画像データを処理して、図５Ａの矢印１２５で示す参照方向に対する、少なくとも一つの取得された光学マーカー１２４の向きを決定する（例えば、図２のステップＳ２１０を参照）。  例示的な例においては、光学マーカー１２４は矢印１２５に対して回転的なオフセットがないので、矢印１２５で示す参照方向に対する、図５Ａに示す光学マーカー１２４の向きはゼロである。
【００７１】
図６Ａに光学符号化パターン１１２の座標系１３０の像を示す。  この例において、図６Ａの参照番号１３２Ａに示される場所の座標は、カメラ視野領域１２６Ａの中心を現しており、（２０，−２０）と決定される。  プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、参照番号１３２Ａで示される場所の座標を、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系１４０における対応する場所に変換する。  これは、図７Ａの参照番号１２８Ａにより示される（例えば、ステップＳ２１４）。  図７Ａに示すように、参照番号１２８Ａに示される場所の座標は、（２０，２０）と決定される。
【００７２】
プロセッサは、図４Ａの測定視野１１８Ａにおいて取得された測定データ１３４Ａ（図８Ａ）の各データの座標を、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系１４０の対応する座標に直す（例えばステップＳ２１６）。  例えば、図８Ａの参照番号１２９Ａにより示される三次元データ１３４Ａの中心の座標は、図７Ａの参照番号１２８Ａにより示される測定視野１１８Ａの中心の場所の座標に対応するように変換される。
第２例：  右下部分Ｂ
【００７３】
次に、図４Ｂに示すように、対象物ホルダ１１０は、対象物１０２の右下部分Ｂを含む視野１１８Ｂにおいて、測定部１０４が、測定データを取得できるように位置づけられる。  図５Ｂは、図４Ｂに示すように対象物ホルダを位置づけた場合の、光学符号化パターン１１２の部分１１２Ｂとカメラ部１１４の対応する視野１２６Ｂを示す。
【００７４】
ステップＳ２０８に関して上に述べたように、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、カメラ視野１２６Ｂ（図５Ｂ）に対応する、カメラ部１１４により取得された画像データを処理し、カメラ視野領域１２６Ｂ内の少なくとも一つの光学マーカー１２４の少なくとも一つの値を決定する。  ステップＳ２１２に関して上述したように、プロセッサは、カメラ視野１２６Ｂ内の光学マーカ１２４の一つまたは複数の値を使用して、カメラ視野領域１２６Ｂの中心に対応する場所（図６Ｂの参照番号１３２Ｂで示す）とその座標を決定する。
【００７５】
加えて、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、
て、カメラ部１１４により取得された画像データを処理して、図５Ｂの矢印１２５で示す参照方向に対する、光学マーカー１２４の向きを決定する（例えば、図２のステップＳ２１０を参照）。  例示的な例においては、図５Ｂの光学マーカー１２４は矢印１２５で示す方向に対して向きが揃っているので、図５Ｂに示す光学マーカー１２４の向きは、矢印１２５で示す参照方向に対してゼロである。
【００７６】
図６Ｂに光学符号化パターン１１２の座標系１３０の像を示す。  この例において、カメラ視野領域１２６Ｂの中心は、図６Ｂの参照番号１３２Ｂで示されており、（２０，２０）と決定される座標を有する。  プロセッサは、カメラ視野領域１２６Ｂの中心の座標を、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系１４０における対応する場所に変換する。  図７Ｂに示すように、参照番号１２８Ｂで示される対応箇所は、（２０，−２０）と決定される座標を有する。
【００７７】
プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、図４Ｂの測定視野１１８Ｂにより取得した三次元データ１３４Ｂ（図８Ｂ）に対応した座標を、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系１４０における対応する座標に変換する（例えばステップＳ２１６）。  例えば、図８Ｂの参照番号１２９Ａにより示される三次元データ１３４Ｂの中心の座標は、図７Ｂの参照番号１２８Ｂにより示される測定視野１１８Ｂの中心の場所の位置の座標に対応するように変換される。
第２例：  右下部分Ｃ
【００７８】
次に、図４Ｃに示すように、対象物ホルダ１１０は、対象物１０２の左下部分Ｃを含む視野１１８Ｃにおいて、測定部１０４が、測定データを取得できるように位置づけられる。  図５Ｃは、図４Ｃに示すように対象物ホルダを位置づけた場合の、光学符号化パターン１１２の部分１１２Ｃとカメラ部１１４の視野１２６Ｃを示す。
【００７９】
ステップＳ２０８に関して上に述べたように、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、カメラ視野１２６Ｃに対応する、カメラ部１１４により取得された画像データを処理し、カメラ視野領域１２６Ｃ内の少なくとも一つの光学マーカー１２４の少なくとも一つの値を決定する。  ステップＳ２１２に関して上述したように、プロセッサは、カメラ視野１２６Ｃ内の光学マーカ１２４の一つまたは複数の値を使用して、カメラ視野領域１２６Ｃの中心に対応する座標（図６Ｃの参照番号１３２Ｃで示す）を決定する。
【００８０】
加えて、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、
て、カメラ部１１４により取得された画像データを処理して、図５Ｃの矢印１２５で示す参照方向に対する、光学マーカー１２４の向きを決定する。  典型的な例においては、光学マーカー１２４は図５Ｃの矢印１２５で示す方向に対して向きが揃っているので、矢印１２５で示す方向に対する、図５Ｃに示す光学マーカー１２４の向きは、矢印１２５で示す参照方向に対してゼロである。
【００８１】
図６Ｃに光学符号化パターン１１２の座標系１３０の像を示す。  この例において、カメラ視野領域１２６Ｃの中心は、図６Ｃの参照番号１３２Ｃで示されており、（−２０，２０）と決定される座標を有する。  プロセッサは、カメラ視野領域１２６Ｃの中心の座標を、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系１４０における対応する場所に変換する。  図７Ｃに示すように、参照番号１２８Ｃで示される対応箇所は、（−２０，−２０）と決定される座標を有する。
【００８２】
プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、図４Ｃの測定視野１１８Ｃにより取得した三次元データ１３４Ｃ（図８Ｃ）に対応した座標を、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系１４０における対応する座標に変換する（例えばステップＳ２１６）。  例えば、図８Ｃの参照番号１２９Ｃにより示される三次元データ１３４Ｃの中心の座標は、図７Ｃの参照番号１２８Ｃにより示される測定視野１１８Ｃの中心の場所の位置の座標に対応するように変換される。
第２例：  左上部分Ｄ
【００８３】
次に、図４Ｄに示すように、対象物ホルダ１１０は、対象物１０２の左上部分Ｄを含む視野１１８Ｄにおいて、測定部１０４が、測定データを取得できるように位置づけられる。  この説明上、対象物ホルダ１１０は、図４Ｃの向きから、９０°だけ回転している。  図５Ｄは、対象物ホルダが図４Ｄの位置にある場合の光学符号化パターン１１２の部分１１２Ｄとカメラ部１１４のカメラ視野領域１２６Ｄを示す。
【００８４】
ステップＳ２０８に関して上に述べたように、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、カメラ視野１２６Ｄに対応する、カメラ部１１４により取得された画像データを処理し、カメラ視野領域１２６Ｄ内の少なくとも一つの光学マーカー１２４の少なくとも一つの値を決定する。  ステップＳ２１２に関して上述したように、プロセッサは、カメラ視野１２６Ｄ内の光学マーカ１２４の一つまたは複数の値を使用して、カメラ視野領域１２６Ｄの中心に対応する座標（図６Ｄの参照番号１３２Ｄで示す）を決定する。
【００８５】
加えて、システム１００のプロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用し、
て、カメラ部１１４により取得された画像データを処理して、図５Ｄの矢印１２５で示す参照方向に対する、光学マーカー１２４の向きを決定する。  この例においては、対象物ホルダ１１０を参照座標系１４０の参照方向に対して９０°だけ時計回り方向に回転させたので、光学符号化パターン１１２の座標系１３０の参照方向に対する、図５Ｄに示す光学マーカー１２４の向きは、時計回り方向に、２７０°（反時計回りに９０°）の方向である。
【００８６】
図６Ｄに光学符号化パターン１１２の座標系１３０の像を示す。  典型的な例において、カメラ視野領域１２６Ｄの中心は、図６Ｄの参照番号１３２Ｄで示されており、（−２０，−２０）と決定される座標を有する。  プロセッサは、ソフトウェアモジュールを使用して、カメラ視野領域１２６Ｄの中心の座標を、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系１４０における対応する場所に変換する。  図７Ｄに示すように、参照番号１２８Ｄで示される対応箇所は、（−２０，−２０）と決定される座標を有する。
【００８７】
プロセッサは、図４Ｄの測定視野１１８Ｄにより取得した三次元データ１３４Ｄ（図８Ｄ）に対応した座標を、参照座標系１４０に変換する（例えばステップＳ２１６）。  例えば、図８Ｄに示すように、参照番号１２９Ｄで示す座標は、三次元データ１３４Ｄの中心に対応し、そして、これは、図７Ｄの参照番号１２８Ｄで示される座標の値に変換される。
【００８８】
さらに、光学符号化パターン１１２の座標系１３０における矢印１２５で示される参照方向に対する光学マーカー１２４の向きの値に基づいて、三次元データ１３４Ｄの座標は、９０°の分だけ変換される。  すなわち、光学符号化パターン１１２の座標系１３０における参照方向に対して２７０°の光学マーカー１２４の方向は、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系１４０の参照方向に対して、９０°の方向に対応する。  対象物１０２の合成三次元像を形成するにあたって、マーカー１２４の向きに基づいて三次元データ１３４Ｄの座標変換を行うことにより、三次元データ１３４Ｄが、三次元データ１３４Ａ、１３４Ｂ、及び１３４Ｃに対して適切に並べられることを確実に行う。
【００８９】
測定データ１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、及び１３４Ｄは、それぞれ、対象物１０２の部分Ａ，Ｂ、Ｃ、及びＤの三次元データを有する。  図８Ｅに示すように、測定データ１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、及び１３４Ｄの各データの元の座標は、対象物ホルダ１１０の上面の参照座標系１４０における対応する座標に変換された。  よって、図８Ｅに示す測定データ１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、及び１３４Ｄの座標は、この段階において、参照座標系１４０に対応づけられている。  測定データ１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、及び１３４Ｄの値と参照座標系１４０における対応する座標は、記憶媒体に記憶され、この時、記憶媒体は、対象物の対応づけられた、合成三次元データを含んでいる。
５．さらなる実施例
【００９０】
本発明の別の実施例を説明する。
【００９１】
図１１は、本発明の例示的な実施例における光学符号化パターン１１００を示す。  光学符号化パターン１１００は、高さと横幅はそれぞれ９０ｍｍの正方形の形状をしているが、他の寸法を採用してもよい。  光学符号化パターン１１００は、上述した光学符号化パターン１１２の代わりに、図１Ａのシステムに設置することが可能である。  透明部１１６を介して、カメラ部１１４は、パターン１１００の少なくとも一部を視認して、この部分を現す画像データを取得することができる。  以下に説明するが、このデータは、データ処理されて、光学符号化パターン１１００の空間特性が決定される。  この特性は、上述したように使用されて、上で述べたのと同じような方法により、測定部１０４に対する対象物ホルダ１１０の対応する空間特性を決定する。
【００９２】
一つの実施例において、５〜１０ミクロン（カメラのピクセルの１／２０〜１／１０であってよい）の正確さで、光学符号化パターン１１００の一部の特定の場所に対応する座標のような空間特性を決定できる。  そして、参照方向に対する光学符号化パターン１１００の部分の向きを、角度０．０４°の正確さで決定できる。  もちろん、他の実施例において、上述のものに代えて、他の形状、寸法等を使用してもよい。
【００９３】
光学符号化パターンは、所定の特性（同一のまたは異なるサイズ、形状、色、半径、直径、空洞的な形状、密構造、光学的特徴部間の距離、または、その特徴により、光学的特徴部を識別できるようなその他の特性）を持つ光学的な特徴構造を有する。  この例示的な例においては、光学符号化パターン１１００は、一例として、実質的に円形で、かつ、実質的に密構造である１２９６個の光学特徴部（または、光学マーカーともいう）１１０５を有する。  しかしながら、別の実施例においては、光学符号化パターン１１００は、空洞構造、または、実質的に空洞な円型構造をしていてもよい。  空洞円形構造を採用した場合、空洞円構造の特徴値は、空洞円構造の内側部分の半径と空洞円構造の外側部分の半径とに基づいて空洞円構造の特徴値を決定することができる。  従って、円形空洞状の光学構造を使用する場合、対応する特徴量は、２つの半径値を使用して決定することが可能であり、これにより、一つの半径値を用いる方法と比較して、対応する値をより高い精度で決定することができる。  他の実施例においては、円構造に加えて、他のタイプの形状を使用してもよい。  図１１に示す実施例においては、実質的に円形の光学的特徴構造を採用しているが、種々の所定の寸法の光学特徴構造１１０５を使用して光学符号化パターン１１００上の特定の位置を一意的に特定することができるように、個々の円形光学構造１１０５の半径は、所定の数Ｙ（例えば５）の不連続な値のうちのＸ個（例えば１個）を有してもよい。  また、上述の図１Ｃに示す実施例の変形例における光学符号化パターンは、例えば、円形の光学マーカー１２４を有し、その各々は、光学符号化パターン１１２の特定の位置を識別できるように使用できる独自の半径を有しても良い。  さらに、図１１の例示的な例における光学符号化パターン１００は、図１Ｃに示したような光学符号化パターン１１２のような、格子パターンを形成する水平線分１２０と垂直線分１２２を有していない。  しかしながら、他の実施例においては、光学符号化パターン１１００において、そのような線分を採用してもよい。
【００９４】
本発明の他の実施例においては、少なくとも２つの光学構造間の距離（例えば、一つ以上の隣り合った一組の光学的な構造の距離（すなわち光学構造間距離））は、所定の数Ｙ（例えば５）の値のうちのＸ個（例えば１個）を有しても良い。  この実施例において、光学構造間距離（特徴）は関連した特徴量を有しても良く、また、これを、光学構造間距離を対応する特徴値にマッピングする記憶テーブル内で対応づけてもよい。
【００９５】
本発明のさらに他の実施例においては、光学符号化パターンは、複数の光学特徴構造をその上に配置して備えられても良い。  個々の上記複数の光学構造は、所定の数Ｙ（例えば５）のとびとびの色のうちのＸ個（例えば１個）を有しても良い。  例えば、この例において、色値は対応する特徴値を有することができ、また、これを、色値を対応する特徴値に対応付けする記憶テーブル内で対応づけてもよい。  本発明の他の実施例において、図１１の光学特徴部１１０５はこのような色を有しても良い。
【００９６】
また、図１１には、カメラ視野領域１１１０（すなわち、例えば、図１Ａのカメラ部１１４のようなカメラ部の視野内の領域）も示している。  カメラ視野領域１１１０は、高さ及び幅が、各々、約１５ｍｍの正方形の形状をしているが、他の形状や寸法も採用してよい。  好ましくは、カメラ視野領域１１１０に対応する取得画像の各フレームが少なくとも完全なＮ×Ｍ（例えば、３×３アレイやその他のアレイ）の隣接する光学特徴構造１１０５のアレイを有するように、カメラ視野領域１１１０と光学特徴構造１１０５の寸法は予め選択される。  このような隣接する光学特徴構造１１０５のアレイを使用して、以下に説明するように、光学符号化パターン１１００の空間特性を決定することができる。
【００９７】
光学符号化パターン１１００の例を説明したが、このような光学符号化パターンの作成する方法を以下に説明する。  図１２は、図１１に示す光学符号化パターン１１００を形成するプロセスの例を示す。  このプロセスは、工程Ｓ１２００より始まる。  工程Ｓ１２０２において、基板が供給される。  基板は、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮、または銅で形成されてよい。  もちろん、適用できる設計基準によっては、セラミックや紙などの他の材料で形成された基板を使用することもできる。
【００９８】
ステップＳ１２０４において、第一座標系において、基板上の複数の所定の場所に座標が指定される。  例えば、これは、９０ｍｍ四方の正方形の形状を有する光学符号化パターンの基板の左下隅に、座標（０，０）が各辺が対応するように行う。  ３６×３６の光学特徴構造のアレイを光学符号化パターン上に均一に分布した例において、光学特徴構造の中心部は、２．５ｍｍの間隔になるように選ばれている。  よって、第一座標系において、基板の複数の所定位置の座標は、例えば、（１．２５，１．２５）,（１．２５，３．７５），．．．（８８．７５，８８．７５）となる。  各座標組は、対応する光学特徴構造の中心に対応させる。  第一座標系において、基板の複数の所定位置の位置の座標は、メモリ部（例えば、図９の第二メモリ９１０）に保存される。
【００９９】
ステップＳ１２０６において、ステップＳ１２０４の複数の所定の位置（と座標組）と一つのカメラ視野領域（例えばカメラ視野領域１１１０）内で観察できる光学特徴構造に基づいて、特徴値のマスターアレイを生成する。  特徴値は、対応する所定の位置と、対応する位置に配置される光学特徴構造に関連づけられるものであり（後述する）、メモリ部に供給される。  例えば、特徴値が３６×３６のマスターアレイで生成された場合、この特徴値のマスターアレイは、１，２９６個の特徴値に対応し、各特徴値は、１，２９６個の座標位置の一つに関連づけられる。  また、一例では、カメラ部（例えば、図１Ｄに示すカメラ部１１４）により取得された画像データの各フレームが、少なくとも光学特徴構造を３×３のサブアレイで含んでいる場合、これらの特徴構造は、メモリ部に格納された情報に基づいて、プロセッサ９０６（図９）により、特徴値の３×３（すなわち、光学特徴構造に対応する数である）のサブアレイに対応することを知ることができる。  対応する特徴値は、３×３のサブアレイを形成する。  例えば、特徴値のマスターアレイは、最初に、３×３サブアレイ、例えば、［０００；０００；００１］を最初のサブアレイとしてデータ投入する。  そして、３個の要素を持つ列を、最初のサブアレイと隣り合わせて、マスターアレイに加える。  この結果、追加の３×３サブアレイが形成され、それは、付け加えられた３個の要素を持つ列と、最初の３×３のサブアレイの第二、第三列を有している。  このプロセスは、マスターアレイが、特徴値で完全に埋め尽くされるまで繰り返される。  マスターアレイ中の各３×３サブアレイは、マスターアレイ中の他のサブアレイと同一のものはなく、また、回転的な対称性を持たないのが好ましい。
【０１００】
ステップＳ１２０８においては、複数の光学構造物が形成される。  各光学特徴構造は、それぞれ、ステップＳ１２０６で特徴値からなるマスターアレイを作成するのに使用した特徴量の一つに対応している。  例えば、図１５Ａは、５つの光学特徴構造と対応する特徴値を有するテーブル１５００を示す。  しかしながら、もちろん、本発明は、このような特定の例に限定されるわけではない。  テーブル１５００に示すような情報は、メモリ部に格納してもよい。  図で示す例よりわかるように、生成した光学特徴構造は円形である。  しかしながら、上述したように、代わりに他の形状を採用してもよい。
【０１０１】
ステップＳ１２１０では、特徴値からなるマスターアレイの対応する個々の特徴値に基づいて、複数の光学特徴構造のそれぞれは基板上の複数の所定の場所のそれぞれに配される。  すなわち、ステップＳ１２０６で発生した特徴値からなるマスターアレイに含まれた特徴値に基づいて、各光学構造の中心部がステップＳ１２０４で決定された所定の対応する場所の座標に対応するように、光学特徴構造は基板上に配される。  例えば、図１５Ｃは、図１５Ａに示される少なくとも数種の光学特徴構造を含む例示的な光学符号化パターンの一部分１５１０を示す。  上に述べたように、図１５Ａは、対応する特徴値に関連づけられた特徴構造を示したものである。  光学構造は、その対応する特徴値に従って配置され、それらは、図１５Ｂで示される特徴値からなるマスターアレイの部分１５０５に含まれるものである（すなわち、各光学特徴構造の中心が対応する特徴値に関連づけられた座標位置に配置されるように）。  ステップＳ１２１２で、本プロセスは終了する。
【０１０２】
ある技術の応用においては、この方法は有用に働いて、例えば、光学特徴構造の再現性が１〜２ミクロンで確保される。  少なくともいくつかの、そのような光学符号化パターンを作成するのに用いられる製造方法においては、作成された各光学符号化パターンを独立に較正する必要がない。  例えば、ステップＳ１２１０において、コンピューター数値制御（ＣＮＣ）フライス加工を使用して、基板上に光学特徴構造を作成することが可能である。
【０１０３】
別のやり方としては、精密打ち抜き、または、精密刻印プロセスが使用され、適切な材料（例えば、基板）を「打ち抜いて」、光学特徴構造を作成する。  基板には、板紙や平板が使用できる。  平板を使用した場合、鋼製の平板は、その熱膨張特性のために有用である。  一例では、厚さが約５００ミクロンの平板を用いると、打ち抜きプロセスにおいて、安定性の良い平板となる。  精密打ち抜きは有用である。  なぜなら、それを使用した場合、しばしば較正する必要があるのは、精密打ち抜き工具や少数の処理板のみだからである。
【０１０４】
場合によっては、打ち抜き深さに応じて、光学特徴構造の直径を大きくしてもよい。  即ち、平板の底面の位置における光学特徴構造の直径が、平板の上面における対応する光学特徴構造の直径よりも大きくしてもよい。  直径の変化が、画像認識プロセスの正確性に影響を与える可能性があると考えられる場合は、後の制作プロセスにおいて、穴を塞ぐことができる。  例えば、硬質の漆喰材料を充填材として使用し、穴を埋めてもよい。  次に、鋭いブレードのエッジを使って、表面を磨いて仕上げる。  適切な色の充填剤を選ぶことにより、画像コントラストを最適化することができる。  同様に、光学符号化パターンを対象物ホルダの下面に装着してもよい（例えば、図１に示す対象物ホルダ１１０）。  それで、平板は平板と打ち抜かれた穴（これは、光学特徴構造に対応する）の間で高いコントラストがでるように、対象物ホルダそれ自身と、かつ／または、平板は色づけしてもよい。
【０１０５】
例示的な実施例における光学符号化パターンを作成する方法を説明したが、図１Ａに示すようなシステムを使用して、光学符号化パターンの空間特性を決定する方法を説明する。  図１３は、本発明の例示的な実施例に基づいた光学符号化パターンの一部に対応した空間特性を決定する例示的なプロセスを示す。  少なくとも光学符号化パターンの一部は、カメラ部の視野内に置かれる。  例えば、光学符号化パターン１１００は、上述の図１Ｄで示したのと同じ方法（光学符号化パターン１１００が光学符号化パターン１１２の代わりに使用されていることを覗いて同一である。）で、カメラ部１１４の視野内に対面する対象物ホルダ１１０の下面に設置される。
【０１０６】
ステップＳ１３００でプロセスは開始される。  ステップＳ１３０２において、図２のステップＳ２０６に関連して説明したのと同様な方法にて、カメラ部（例えば、カメラ部１１４）により光学符号化パターン（例えば１１００）の一部に対応する画像データのフレームが取得される。  例えば、カメラ部１１４は、カメラ部１１４のカメラ視野領域１１１０（図１１に示す）内の光学符号化パターン１１００の少なくとも一部の画像データを取得する（即ち、カメラ部１１４は、光学符号化パターン１１００の一部をデジタルスキャンするか、または、その画像フレームを取得する）。  即ち、カメラ部１１４は、スライド１０６の透明部分１１６に広がって面して配置される光学符号化パターン１１００の一部に対応した画像データを取得する。
【０１０７】
本例においては、画像データの取得したフレームは、取得した光学特徴構造１１０５の二次元サブアレイである。  例えば、画像データのフレームは、図１５Ｅに示すカメラ視野領域１５２０内で取得された画像に対応していてもよい。  この例において、合計１３個の光学特徴構造がカメラ視野領域１５２０内に取得されている様子が示されているが、図１５Ｅを見て分かるように、そのうちの９個の特徴構造が３×３のサブアレイ、すなわち、中央の円とそれに近接する８個の特徴構造を形成する。  即ち、カメラ視野領域１５２０内で取得される光学特徴構造は、３個の光学構造のそれぞれが３行に並んだような９個の光学特徴構造を含んだ３×３のサブアレイであり、各行の対応する光学特徴構造は、３×３のサブアレイの各列を形成するものである。
【０１０８】
ステップＳ１３０４において、特徴構造のそれぞれの特性に基づいて、カメラ視野領域１５２０内で取得されたサブアレイを形成する光学特徴構造のそれぞれの光学特徴構造に関して、特徴値を決定する。  この決定は、例えば、既存の（または将来、開発される）画像処理技術を使用して、そのような各光学特徴構造について、少なくとも一つの特性（例えば、サイズ、形状、色、半径、直径、等）を決定することにより行われる。  例えば、この特性が半径で有る場合、エッジ検出を使用する既存のまたは将来開発されるであろうデジタル画像処理技術を使用して、特徴構造の境界ピクセルを調査し、円をそれにフィッティングすることにより、半径を検出できる。  この場合、方程式の線形集合の解を採用して、円フィッティングを行う。  上述したように、こうして決定された各半径は、メモリ部に格納された情報に基づいて、特徴値に対応する。  例えば、メモリ部に格納されたテーブル（例えば図１５Ａ）をアクセスして、各光学特徴構造について決定した半径に対応した（または、特徴構造それ自身に直接対応した）特徴値を取得することができる。  図１５Ｆは、特徴値から形成される３×３アレイ１５３５の例であり、これは、図１５Ｅで示されるカメラ視野領域１５２０内で取得される光学特徴構造の３×３アレイに対応する。
【０１０９】
ステップＳ１３０６では、第一座標系において、座標は、光学特徴構造のサブアレイに含まれる光学特徴構造の各中心部について決定される。  例えば、第一座標系は、図１Ａに示すカメラ部１１４により使用される座標系である。  図１７Ａに、第一座標系１７００の例を示す。  この第一座標系１７００は、図１５Ｄに示すカメラ視野領域１５２０に基づいて定義されたものである。  より具体的には、第一座標系１７００は、図１５Ｄで示されるカメラ視野領域１５２０の中心ピクセル１５２５の中心部分が座標（０，０）になるように定義される。  この例においては、ステップＳ１３０６で定義される座標は、この座標系内で決定される。
【０１１０】
光学特徴構造のサブアレイに含まれる光学特徴構造の中心部の座標は、例えば、Ｚｈｏｕ演算子を実装した画像処理ソフトウェアを使用して決定できる。  しかしながら、他の実施例においては他の手順を採用してもよい。  Ｚｈｏｕ演算子については、刊行物（Ｚｈｏｕ，Ｇ．，”Ａｃｃｕｒａｔｅ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  of  ｅｌｌｉｐｓｅ  ｃｅｎｔｅｒｓ  ｉｎ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｍａｇｅｒｙ”，  ＡＳＰＲＳ  Ａｎｎｕａｌ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ，  Ｖｏｌ．４，Ｍａｒｃｈ  １９８６，  ｐｐ２５６−２６４）で議論されており、これは、その内容全ては参照により本明細書に取り入れられる。  図１７Ｂは、第一座標系１７００において、例示的な座標を含んだテーブル１７１０を示す。  これは、図１７Ａの座標系１７００において、ステップＳ１３０６で計算したものである。
【０１１１】
ステップＳ１３０８において、特徴値からなるサブアレイは、ステップＳ１３０４で決定された特徴値とステップＳ１３０６で決定された座標に基づいて生成される。  図１５Ｆは、特徴値の３×３のサブアレイ１５３５の例を示したものであり、これは、図１５Ｅに示すカメラ視野領域１５２０内に含まれる少なくともいくつかの光学特徴構造に対応するものである。
【０１１２】
ステップＳ１３１０において、ステップＳ１３０８で生成した特徴値からなるサブアレイは、特徴値からなる対応するマスターアレイの中に位置づけられる（すなわち、サブアレイは、マスターアレイ中の対応するサブアレイとマッチングされる）。  例えば、図１６Ａの概念図に示すように、特徴値からなる３×３のサブアレイ１５３５は、特徴値１６００からなるマスターアレイ中に位置づけられる。
【０１１３】
ステップＳ１３１２で、第二座標系において、ステップＳ１３０８で生成され、ステップＳ１３１０で位置づけられた特徴値のサブアレイに含まれる特徴値に対応した光学符号化パターン（ステップＳ１２０４参照）の所定の位置に関連づけられた座標は、メモリ部から引き出される（すなわち、ステップＳ１３１０でマッチした特徴値に対応した座標が引き出される）。  例えば、特徴値（ステップＳ１２０６参照）から形成されるマスターアレイに対応したデータ構造は、メモリ部（例えば第二メモリ９１０）に格納され、それは、それぞれの特徴値に関連付けられて、第二座標系における座標値を含むものである。  このメモリ部はアクセスされて、ステップＳ１３０８で発生した特徴値からなるサブアレイに含まれた特徴値のうちの一つ以上と関連づけられた座標が引き出される。  一例として、図１６Ｂは、ステップＳ１３１２において、メモリ部から引き出された座標値を示すテーブル例１６０５を示す。
【０１１４】
ステップＳ１３１４において、ステップＳ１３０６で決定された少なくとも一つ以上の座標（第一座標系におけるもの）とステップＳ１３０８で生成された特徴値からなるサブアレイに含まれる一つ以上の特徴値の１つ以上の座標（第二座標系）に基づいて、ステップＳ１３０２で取得された光学符号化パターンの一部の空間特性（第二座標系において）の少なくとも一つが決定される。  この空間特性は、例えば、図１４に関連して、下のように決定する座標及び向きの少なくとも一つか、もしくは、光学符号化パターンの一つ以上の取得部分に関連づけられた他の種類の空間特性を含むことができる。
【０１１５】
図１４はステップ１３１４が実行される場合の方法のより詳細な一例を示す。  図１４のプロセスはステップ１４００から始まる。
【０１１６】
ステップS１４０２において、ステップS１３０２において取得された画像からゆがみが取り除かれる。  例えば、画像のゆがみの値はステップS１３０２での画像データのフレームの取得に先立って決定される。  画像のゆがみの値は既知の較正対象物の画像の検査、較正対象物のある特徴構造から計算された位置の値、ある特徴構造の計算された位置の値と対応する既知の位置の値（高解像度測定システムを用いて決定された位置の値）との比較をすることにより、画像のゆがみの値、または逸脱した値（すなわち、既知の位置の値と計算された位置の値からの逸脱量）によって決定されてもよい。  もたらされた逸脱量はルックアップテーブルに記憶され、取得画像を訂正するのに使われてもよい。  画像の逸脱量は既存の（または今後開発される）画像のゆがみの除去技術によって、取得された画像からのゆがみを取り除くのに使われてもよい。  一例をあげれば、２００２年の４月にＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇの１１巻２号の１５７ー１７６ページでＡｍｉｄｒｏｒ，Ｉによって発表された“電子画像システムでの散在データ補間法：その調査（Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｄａｔａ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ：  ａ  ｓｕｒｖｅｙ）”という論文において議論されたようなプロセスを用いて画像のゆがみは除去されてもよい。この論文は参照として、本案件の全体に完全に記載された物として取り入れられる。
【０１１７】
ステップＳ１４０４において、ステップＳ１３０６で決定された、カメラ部の第一座標系の中の座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を、例えば以下のような数式（Ｅ１）を使って、物理測定単位、例えばミクロン、に対応させてスケーリングされた座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）へと拡大（または縮小）するために、カメラ部を倍率Ｍで使う。  例えば、倍率ＭはステップＳ１３０２での画像データのフレーム取得に先立って、較正プロセスにおいて、既知の較正対象物を精査するか、もしくは他の適切な技術を使って、決定してもよい。  例えば、較正工程において、既知のパターンの画像を取得し、そして既知の較正プロセスを使って、既知のパターンの実際の大きさと比較してもよい。  上記のように、スケーリングされる座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）は次の式（Ｅ１）によって導き出してもよい。
【０１１８】
【数１】
0005841310.tif 000002
【０１１９】
ステップＳ１４０６において、角度αの値が計算される。  ここで、角度αは、光学符号化パターン１１０５の参照方向とカメラ部１１４の座標系の参照方向の間の角度のずれを現す。  一つの典型的な実施例において、ステップＳ１４０６は、以下のように実行できる。  光学特徴構造の３×３サブ配列の、光学特徴構造の中心位置は選択されて、長方形の格子パターンを形成している。（ステップＳ１２０４参照）  これらの中心座標を定義する情報（例えば中心の座標）は、電子的に長方形の格子パターンをそれらの中心位置に適合させることに使われる。  カメラセンサーに対する格子パターンの角度はそのような適合のために適合パラメータとして得られる。  モジュロ９０°算術演算子が取得された角度に適用され、角度αを決定される。  角度αのあいまいさは
特性値のマスター配列におけるルックアップテーブルを使用して取り除いても良い。  図１５Ｅは矢印１５１５によって示される光学符号化パターンのリファレンスの方位と、矢印１５３０によって示されるカメラユニットの座標系のリファレンスの方位の間で形成される典型的な角度αを示す。  この例においては、角度αの値は４５°と決定される。  その他の例においては、角度αはその他の値をとることも可能である。
【０１２０】
ステップ１４０８において、ステップ１４０６で決定された角度αの値は、スケーリングされた座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）を回転させ、カメラ部の第一座標系の参照座標と一致させることに使われる。  カメラ部の第一座標系において、このように回転された座標（Ｘｓｃｒ，Ｙｓｃｒ）は、以下に示される例式（Ｅ２）によって決定してもよい。
【０１２１】
【数２】
0005841310.tif 000003
【０１２２】
ステップＳ１４１０において、カメラ部の第一座標系において、座標（ｘｓｃｒ，ｙｓｃｒ）は、オフセット値を使って、光学符号化パターンの第二座標系の中の座標（x，y）に変換される。オフセット値は、光学特徴構造の３×３サブ配列の中心と、カメラの視野範囲の原点から定義される、回転の中心軸の距離から計算されても良い（例として、図１７に示された座標系１７００の座標（０，０）。  これは、図１５に説明されたカメラ視野範囲１５２０の中心画素１５２５と対応する）。
【０１２３】
もし、光学符号化パターン製造過程での精度が低いために、光学符号化パターンの中の光学特性の位置が正常な位置からずれた場合、これらのずれは、補正表を使って補正されても良い。  そうする為に、光学符号化パターンは、使用前に、高分解能測定によって特徴を調べておいても良い。  パターンのずれの値は、全部のシステムの希望する解像度よりずっと小さい方が好ましい。  例えば、もし測定部が、対象物の表面データを数ミクロンの単位の大きさまでの分解能を有する場合、パターンのずれは、更に小さくすべきである。
【０１２４】
ステップＳ１４１０の中において実行される、代表的な実施例の方法において、ステップ１３０２で取得された光学符号化パターンの一部の特定の位置に対応する、第二座標系の中の、座標（x，y）は、次の式（E3）を使ってステップＳ１４１０の中で決定される。  ここで、座標（xｐ，yｐ）は、例えば、ステップＳ１３１２の中で取得されても良い。
【０１２５】
【数３】
0005841310.tif 000004
【０１２６】
プロセスは、図１３に示すステップ１３１６に対応する、ステップＳ１４１２で終わる。  ステップＳ１４１２において、角αと座標（x，y）のどちらか一方もしくは両方の値を表す情報は、例えば、記憶装置に格納されるか、もしくは図９のシステムからメッセージ送信してもよい。  図１８は、図１１に示した光学符号化パターン１１００に基づいて定義された、典型的な第二座標系１８００を示す。  図１８は、ステップＳ１３０２で取得された、カメラの視野範囲１５２０の中心画素１５２５と対応する、標識１８０５を示す。  この例において、第二座標系において、座標（x，y）は、（６８．７５，２８．７５）と測定される。
【０１２７】
図１１で説明される光学符号化パターン１１００は、図２で説明されたものと類似した方法で、測定データを相関させることに使用できる。そして、その情報は、以下に説明するように、対象物の三次元像を得る為に、図１３の手法で得られた情報とともに使用してもよい。
【０１２８】
図１９に、本発明の様態に従った、典型的なプロセスを示す。上記プロセスは、対象物の三次元像を得る為に使われる、対象物（例えば、一つもしくはそれ以上の歯）の測定データと、そして対象物ホルダ（例えば、図１Aで示す対象物ホルダ１１０）と関連付けられた空間特性（例えば、空間座標と向き）を得るためのものである。  このプロセスは、例えば、図１Ａと図９に示されたシステムのような、光学位置認識システムを使って実行可能である。また、図１２、図１３、図１４で説明された、少なくともいくつかの手順を組み込んでもよい。  少なくともいくつかのそれらの手順を実行する為のソフトウェアは、図９の第二メモリのような、記憶装置に記憶することができる。また、図９のプロセッサ９０６のような、プロセッサによって実行することが可能である。
【０１２９】
図１９を、図１Ａ、図１Ｄそして図１１とあわせて参照すると、プロセスはステップＳ１９００から始まる。  最初に、対象物１０２を対象物ホルダ１１０の上面に置くか固定する。  そして対象物ホルダ１１０の下面に、光学符号化パターン１１００が、（図１Ａと図１Ｄで説明された光学符号化パターン１１２の代わりに）、印刷されるか固定される。  
【０１３０】
ステップＳ１９０２において、対象物ホルダ１１０はスライド１０６の選択された位置に置かれる。ステップＳ１９０４において、測定部１０４は、対象物１０２の一部分が可視である測定範囲１１８の中から測定データを取得する（すなわち、測定部１０４は、その部分の画像フレームを取得する。）。
【０１３１】
ステップＳ１９０６において、カメラ部１１４は、カメラ部１１４のカメラ視野範囲１１１０中の光学符号化パターン１１００の少なくとも一部の画像データを取得し、そして光学符号化パターン１１００の取得された一部と関連付けられた、少なくとも一つの空間特性を取得する手順を実行する。  本発明の典型的な一例として、ステップＳ１９０６は、上記説明された、図１３のＳ１３００からＳ１３１６までの実行可能なステップによって実行される。
【０１３２】
ステップＳ１９０８において、システム１００のプロセッサ（例えば、図９のプロセッサ９０６）は、ステップＳ１９０４で取得された測定データのそれぞれのデータに関連付けられた座標の変換を実行するために、ソフトウェアモジュールを使う。  これらの座標は測定部１０４の座標系における座標であり、そして、例えばステップＳ１９０４のように、ステップＳ１９０８に先立って測定されても良い。  ステップＳ１９０８の変換は、任意の適合する変換アルゴリズムを使って実行できる。例えば、本発明に置ける一つの典型的な実施例として、上記のように、ステップＳ２１６と類似した方法で実行されるかもしれない。
【０１３３】
ステップＳ１９１０において、更なる測定が実行されるかどうかの決定がなされる（例えば、対象物１０２の他の適当な一部分を取得する為、更なる測定の実行が、必要とされているかどうか）。  もし、更なる測定が実行するべき場合（ステップＳ１９１０の“Ｙｅｓ”）、ステップＳ１９０２は、繰り返され、その為に対象物ホルダ１１０はスライド１０６上の別の選択された位置に移動される。  そしてステップＳ１９０４からＳ１９０８までが上記の位置で繰り返される。  もし、更なる測定が実行されない場合は（ステップＳ１９１０の“Ｎｏ”）、プロセスはＳ１９１２で終了する。この時点で、全ての測定データのフレームは、光学符号化パターン１１００の参照座標系に対応する変換座標を有する。
【０１３４】
したがって、座標等の取得された空間特性を使って、測定データのフレームの集合体が形成され、対象物１０２の合成測定データを得る。  そのようなものとして、たとえば対象物１０２の取得された部分の三次元合成画像を得るため、ステップＳ１９１２は、ステップＳ１９０６において決定された少なくとも一種類の空間特性に基づいてステップＳ１９０４で得られた測定データの結合を行う工程を含むことができる。  この合成画像表示の形成は、例としてＩｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｃｌｏｓｅｓｔ  Ｐｏｉｎｔ（ＩＣＰ）アルゴリズムのような、適当なフレーム対応付け技術によって行われてもよい。  しかしながら、カメラ部１１４からの情報が対象物１０２の取得された部分の合成３次元表示を作成するのに十分である場合、原理上、フレーム対応付け工程は必要とされない。
６．  典型的なシステム構造
【０１３５】
本発明（例としてシステム１００、または部品、またはそれに関する機能）はハードウェア、ソフトウェア、またはそれに関する組み合わせによって、また、一つ、またはそれ以上の数のコンピュータシステム、またはその他の処理システムによって実行されてもよい。  本発明の一部もしくは全ての作業を行うのに有用な装置として、汎用デジタルコンピューターまたは類似の装置が挙げられる。
【０１３６】
実際、典型的な実施例において、ここに述べているような機能を実行するため、本発明では一つ、またはそれ以上の数のコンピュータシステムが使用された。  そのようなコンピュータシステム９００の一例を図９で示す。
【０１３７】
コンピュータシステム９００は少なくとも一つのプロセッサ９０４を含む。  プロセッサ９０４は通信基盤９０６（例として通信バス、
クロスオーバーバー装置、またはネットワーク）に接続されている。  このコンピュータシステム９００に関して、様々なソフトウェアの実施例が記述されているが、この本記載を参照すれば、本発明を他のコンピュータシステムとアーキテクチャーの両方またはいずれか一方を用いて実行する方法は容易に理解できるであろう。
【０１３８】
コンピュータシステム９００はディスプレイインターフェース（またはその他の出力インターフェース）９０２を含む。  上記インターフェースは、画像、テキスト、そして通信基盤９０６（あるいは、フレームバッファ（図示せず））からの他のデータをディスプレイ部（もしくは他の出力部）９３０上のディスプレイに送る。
【０１３９】
コンピュータシステム９００は、好ましくは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である、主メモリ９０８をも含む。  さらに、第二メモリ９１０を含んでもよい。  第二メモリ９１０は、例えば、ハードディスクドライブ９１２とリムーバブル記憶装置ドライブ９１４（例えば、フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、そして光ディスクドライブ等）の両方もしくはいずれか一つを含んでもよい。  リムーバル記憶装ドライブ９１４は、既知の手法で、リムーバル記憶媒体９１８に読み込み書き込みの両方もしくはいずれか一方ができる。  リムーバブル記憶部９１８は、例えば、リムーバル記憶装置９１４ドライブによって読み込み書き込みすることのできる、フロッピーディスク、磁気テープ、光ディスク等であってよい。  リムーバル記憶媒体９１８は、コンピュータソフトウェアとデータの両方もしくはいずれか一方を記憶した、コンピュータが使用可能な記憶媒体を含むことが可能である。
【０１４０】
コンピュータシステム９００は、画像を取得し、プロセッサ９０４、主メモリ９０８、第二メモリ９１０の複数もしくはいずれか一つに供給される、画像データを生成する、カメラ部９３２（例えば、図１のカメラ部１１４）を含む。  その他に、コンピュータシステム９００は、プロセッサ９０４、主メモリ９０８、第二メモリ９１０の複数もしくはいずれか一つに供給される測定データを取得する、測定部９３４（例えば、図１Ａの測定部１０４）を含む。
【０１４１】
他の実施例において、第二メモリ９１０は、コンピュータプログラムまたは他の命令を、コンピュータシステム９００にロードすることを可能にするために、他の類似の装置を含んでもよい。  そういった装置は、リムーバブル記憶媒体９２２とインターフェース９２０（例えば、プログラムカートリッジと、ビデオゲームシステムに使われるものに類似したインターフェースカートリッジ）；リムーバブルメモリチップ（例えば消去及びプログラム可能読取専用メモリ（“ＥＰＲＯＭ”）もしくはプログラム可能読取専用メモリ（“ＰＲＯＭ”）とそれに関連したメモリーソケット；そして他のリムーバル記憶媒体９２２と、リムーバル記憶媒体９２２からコンピュータシステム９００へのソフトウェアとデータの転送を可能にするインターフェース９２０、のどれかであってもよい。
【０１４２】
コンピュータシステム９００はまた、ソフトウェアとデータを、コンピュータシステム９００と外部装置（図示せず）の間で転送可能にする、通信インターフェース９２４を含む。  通信インターフェース９２４の例として、モデム、ネットワークインターフェース（例えばイーサネットカード）、通信ポート（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートもしくはファイヤーワイヤー（登録商標）ポート）、ＰＣメモリーカード国際協会（“ＰＣＭＣＩＡ”）インターフェース等が挙げられる。  通信インターフェース経由で転送されたソフトウェアとデータは、電気的、電磁気的、光学的、もしくはほかの種類の信号のいずれでもよく、通信インターフェース９２４によって送信と受信の両方もしくはいずれか一方が可能であるものである。  信号はコミュニケーションパス９２６（例えば、通信路）を介して、通信インターフェース９２４に供給される。通信バス９２６は、信号の伝達を行うものであり、配線、もしくはケーブル、光ファイバー、電話線、携帯電話リンク、無線（“ＲＦ”）リンクもしくは、そういったものであってよい。
【０１４３】
本解説に使われた用語“コンピュータプログラム媒体”及び“コンピュータで利用可能な媒体”は、一般に、例えば、リムーバル記憶装置ドライブ９１４とともに使われるリムーバブル記憶媒体９１８、ハードディスクドライブ９１２に設置されたハードディスク、及び信号、を示す。  これらのコンピュータプログラム製品は、コンピュータシステム９００に、ソフトウェアを供給する。  一つもしくは複数のそのようなコンピュータプログラム製品として、本発明を、実施及び具現化されてもよい。
【０１４４】
コンピュータプログラム（コンピュータコントロールロジックとして参照された）は主メモリ９０８と第二メモリ９１０の両方もしくはいずれか一方に記憶される。  コンピュータプログラムは、また、通信インターフェース９２４を経由して受信されてもよい。  そういったコンピュータプログラムは、実行時に、この中に説明され、コンピュータシステム９００が、例えば図２、図１２、図１３、図１４そして図１９に示されるような、本発明の機能を実施する事ができるようにする。  個々の項目で、コンピュータプログラムは、その実行時に、プロセッサ９０４が本発明の機能を実施することを可能にする。  従って、そういったコンピュータプログラムは、コンピュータシステム９００の制御装置に相当する。
【０１４５】
ソフトウェアを使って本発明を実施する実施例において、リムーバル記憶ドライブ９１４、ハードドライブ９１２もしくは、通信インターフェース９２４を使って、ソフトウェアをコンピュータプログラム製品に保存し、かつ、コンピュータシステム９００の中にロードしてもよい。  制御ロジック（ソフトウェア）は、プロセッサ９０４で実行される時、プロセッサ９０４に本文中に解説された本発明の機能を実施させる。
【０１４６】
他の典型的な実施例においては、本発明は、主として、例えば特定用途向け集積回路（“ＡＳＩＣｓ”）となどのハードウェアコンポーネントといった、ハードウェアを使って実施される。  本記載を読めば、本文中に解説された機能の実行するための、ハードウェアアレンジメント等の実装方法は、当該関連技術の当業者には容易に理解できるであろう。
【０１４７】
その上他の典型的な実施例に置いて、本発明は、ハードウェアとソフトウェアの両方の組み合わせを使って実施される。
【０１４８】
本記載の関連技術の当業者には自明であるが、本発明は、本発明における上記の様々な機能を実行するために、一つのコンピュータ、または、それぞれが制御ロジックでプログラムされた複数のコンピュータを含むコンピュータシステムにより実施されてもよい。
【０１４９】
上記の本発明の様々な実施例は一例として挙げられたものであり、それに制限されない。  本発明の意図や範囲から外れること無しに、様々な形状及び詳細の変更（例えば異なるハードウェア、通信プロトコル等）をおこなうことができることは、当該関連技術の当業者には明らかである。  それゆえ、本発明はいかなる上記の典型的な実施例に制限されず、下記の特許請求の範囲とその均等のみに定義される。  例として、その他の実施例は、光学撮像に加えて、超音波、またはその他の技術であってもよい。  また、列挙された工程とプロセスは、必ずしも提案した順序で実施される必要はないということも理解できるであろう。  一例として、工程が、ステップＳ２０８とＳ２１０で占められている場合、これらは、上記の逆の順序で実行されてもよい。
【０１５０】
前述の解説は、カメラ部が対象物ホルダ下面の二次元画像データを取得し、空間特性がそのデータに基づいて決定される、典型的実施例について解説したものである。  しかしながら、本開示と発明は、上記機能のみに限定されない。  例えば、対象物ホルダと光学符号化パターンの両方もしくはいずれか一方の、一つかそれ以上のそれに関する側面といったような、他の部位からの取得画像に基づいて、適切な空間特性の決定を行うことも、本発明の範囲に含まれている。  当該技術の当業者であれば、本開示を考慮して、上記に解説された手法の多様なステップを調整し、取得された画像に基づいて光学特性を取得する方法が理解できるであろう。
【０１５１】
加えて、本発明の機能性と利点を明らかにする付属の図表は、説明に役立つ実例として提出されるものと理解するべきである。  本発明の構造は、十分な柔軟性を有しており、かつ構成を変更可能であり、それゆえ、図示された以外の方法で使用（操作）してもよい。
【０１５２】
更に、添付する要約の目的は、米国特許商標局及び公衆、特に、特許もしくは法律用語と専門用語の両方もしくはいずれか一方に詳しくない、科学者、エンジニア、関係技術の専門家が、ここに開示された主題技術の本質と特質を、簡単な調査で、素早く判断を行うことができるようにすることである。  要約は、全く、本発明の範囲を狭めることを意図するものではない。
【図１Ａ】
0005841310.tif 000005
【図１Ｂ】
0005841310.tif 000006
【図１Ｃ】
0005841310.tif 000007
【図１Ｄ】
0005841310.tif 000008
【図１Ｅ】
0005841310.tif 000009
【図２】
0005841310.tif 000010
【図３Ａ】
0005841310.tif 000011
【図３Ｂ】
0005841310.tif 000012
【図３Ｃ】
0005841310.tif 000013
【図３Ｄ】
0005841310.tif 000014
【図３Ｅ】
0005841310.tif 000015
【図３Ｆ】
0005841310.tif 000016
【図３Ｇ】
0005841310.tif 000017
【図３Ｈ】
0005841310.tif 000018
【図３Ｉ】
0005841310.tif 000019
【図３Ｊ】
0005841310.tif 000020
【図３Ｋ】
0005841310.tif 000021
【図３Ｌ】
0005841310.tif 000022
【図３Ｍ】
0005841310.tif 000023
【図４】
0005841310.tif 000024
【図５】
0005841310.tif 000025
【図６】
0005841310.tif 000026
【図７】
0005841310.tif 000027
【図８Ａ】
0005841310.tif 000028
【図８Ｂ】
0005841310.tif 000029
【図８Ｃ】
0005841310.tif 000030
【図８Ｄ】
0005841310.tif 000031
【図８Ｅ】
0005841310.tif 000032
【図９】
0005841310.tif 000033
【図１０】
0005841310.tif 000034
【図１１】
0005841310.tif 000035
【図１２】
0005841310.tif 000036
【図１３】
0005841310.tif 000037
【図１４】
0005841310.tif 000038
【図１５Ａ】
0005841310.tif 000039
【図１５Ｂ】
0005841310.tif 000040
【図１５Ｃ】
0005841310.tif 000041
【図１５Ｄ】
0005841310.tif 000042
【図１５Ｅ】
0005841310.tif 000043
【図１５Ｆ】
0005841310.tif 000044
【図１６Ａ】
0005841310.tif 000045
【図１６Ｂ】
0005841310.tif 000046
【図１７Ａ】
0005841310.tif 000047
【図１７Ｂ】
0005841310.tif 000048
【図１８】
0005841310.tif 000049
【図１９】
0005841310.tif 000050