KR101358449B1

KR101358449B1 - 구강용 스캐닝 장치 및 그 스캐닝 방법

Info

Publication number: KR101358449B1
Application number: KR1020100112313A
Authority: KR
Inventors: 이현일
Original assignee: 데오덴탈 주식회사
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2014-02-04
Also published as: KR20120050853A

Abstract

본 발명에 따른 구강용 스캐닝 장치는, 기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 광을 출력하는 광출력부, 광출력부에서 출력된 광을 스캐닝 대상 치아로 반사시키는 광학계, 광학계의 반사 위치 및 반사 각도를 설정하며 상기 반사 각도를 서로 상이한 둘 이상의 각도로 설정하여 상기 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 수행하도록 하는 광학계 구동 제어부, 광학계로부터 반사된 출사 광이 스캐닝 대상 치아에 의해 반사된 반사 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 광센싱부; 상기 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 통해 센싱되는 상기 센싱 값을 병합하는 센싱값 병합부; 출력 위치, 출력 각도, 반사 위치 및 반사 각도 중 적어도 하나에 기초하여 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표를 산출하고, 위치 좌표 별로 병합된 센싱 값을 매칭시킨 스캐닝 데이터를 생성하는 스캐닝 데이터 생성부, 및 스캐닝 데이터에 따라 산출되는 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별 높이 값에 기초하여 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.

Description

구강용 스캐닝 장치 및 그 스캐닝 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SCANNING ORAL CAVITY}

본 발명은 구강용 스캐닝 장치 및 스캐닝 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구강 내에 삽입되어 치아를 3차원으로 스캐닝(scan) 할 수 있는 구강용 스캐닝 장치 및 그 스캐닝 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 치과 병원 등에서는 환자의 치아에 대한 석고 모형을 제작하는 인상채득과정(impression taking)을 통해 환자의 환부에 대한 치료 및 진료를 수행하고 있다. 그런데, 이와 같은 석고 모형을 제작하는 인상채득과정에서는 재료의 소모 및 교차 감염 등의 문제와 제작된 모형의 파손 가능성 및 보존 문제 등이 발생하고 있다.

또한, 종래의 구강 내 상태를 파악하기 위해 널리 사용되고 있는 방식으로는 시트 형상의 필름을 구강 내로 삽입시켜 환자의 손 또는 혀를 이용하여 필름을 환부 근처에 고정한 다음, 엑스레이와 같은 방사선을 구강의 환부에 투사하고 이에 근거한 필름을 이용하는 방식이 제안되고 있다.

그러나, 이러한 방식은 방사선 사진을 이용하여 2차원적으로 수작업을 하여 계측하거나 혹은 CT사진(computer tomography)에 의존함으로써, 3차원적 구조물을 2차원적 평면 계측하는 과정에서 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 환자에게 많은 양의 방사선 조사를 받게 하고, 환자의 경제적인 부담과 시행 단계에서의 복잡성 등으로 많은 임상적 문제점을 야기할 수 있다.

따라서, 환자의 건강 상에 문제를 일으킬 가능성이 적으면서도 치아를 정확하게 3차원 모델링할 수 있는 구강용 스캐닝 장치가 필요한 실정이다.

본 발명의 실시예는 사용자의 구강 내에 삽입되어 비접촉식으로 치아를 스캐닝하여 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 구강용 스캐닝 장치 및 그 스캐닝 방법을 제공하고자 한다.

그리고, 본 발명의 실시예는 스캐닝 대상 치아의 음영 부분을 정확하게 센싱하여 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 구강용 스캐닝 장치 및 그 스캐닝 방법을 제공하고자 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 구강용 스캐닝 장치는, 기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 광을 출력하는 광출력부; 상기 광출력부에서 출력된 광을 스캐닝 대상 치아로 반사시키는 광학계; 상기 광학계의 반사 위치 및 반사 각도를 설정하며, 상기 반사 각도를 서로 상이한 둘 이상의 각도로 설정하여 상기 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 수행하도록 하는 광학계 구동 제어부; 상기 광학계로부터 반사된 출사 광이 상기 스캐닝 대상 치아에 의해 반사된 반사 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 광센싱부; 상기 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 통해 센싱되는 상기 센싱 값을 병합하는 센싱값 병합부; 상기 출력 위치, 상기 출력 각도, 상기 반사 위치 및 상기 반사 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표를 산출하고, 상기 위치 좌표 별로 상기 병합된 센싱 값을 매칭시킨 스캐닝 데이터를 생성하는 스캐닝 데이터 생성부; 및 상기 스캐닝 데이터에 따라 산출되는 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별 높이 값에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 데이터 처리부를 포함한다.

그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 구강용 스캐너는, 구강에 삽입이 가능하도록 본체로부터 돌출되도록 형성되어, 치아 스캐닝용 출력 광과 치아로부터 반사되는 반사 광의 진행 경로를 확보하는 삽입체를 구비하되, 상기 삽입체는, 입사되는 광을 기설정된 반사 위치 및 반사 각도에 기초하여 설정되는 출사 각도로 스캐닝 대상 치아 방향으로 반사시키는 광학계; 및 내부에 구비된 가이드를 따라 상기 광학계를 기설정된 반사 위치로 이동시키고, 상기 광학계의 반사 각도를 기설정된 상이한 둘 이상의 반사 각도로 조절하는 광학계 구동 부재를 포함하고, 상기 본체는, 기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 상기 광학계 방향으로 광을 출력하는 광출력 소자; 상기 출력된 광이 상기 광학계를 통해 반사된 출사 광이 상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 반사 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 광센싱 소자; 상기 반사 위치, 반사 각도, 출력 위치, 및 출력 각도 중 적어도 하나를 설정하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 스캐닝을 제어하는 제어 모듈; 및 상기 센싱 값을 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합하고, 상기 위치 좌표 별 병합된 센싱 값을 포함하는 스캐닝 데이터를 데이터 처리부로 전송하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈을 포함한다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 구강용 스캐닝 장치의 치아 스캐닝 방법은, 광학계의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 제 1 방향으로 이동시켜 스캐닝 대상 치아에 대한 제 1 스캐닝을 수행하는 단계; 상기 광학계의 반사 각도를 상기 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 변경하여 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 이동시켜 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 제 2 스캐닝을 수행하는 단계; 및 상기 제 1 스캐닝 및 제 2 스캐닝의 결과에 따라 각각 생성되는 센싱 값을 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합하는 단계를 포함한다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 출력 광을 스캐닝 대상 치아로 반사시키는 광학계의 반사 각도를 상이하게 조절하여 치아의 동일 위치에 대해 상이한 출사 각도의 출사 광을 투사함으로써, 치아의 음영 부분에 대한 정확한 스캐닝이 가능하다.

또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해서 음영 부분 및 정상 부분에 대한 센싱 값을 병합(merging)함으로써, 스캐닝 대상 치아의 전체 센싱 값을 생성하여 3차원 스캐닝 모델을 생성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 다른 구강용 스캐닝 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 대상 치아의 음영 부분을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 스캐닝 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 도 1에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행한다.

그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.

구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.

도 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)는 광학계(110), 광학계 구동부(120), 광학계 구동 제어부(130), 광출력부(140), 광출력 제어부(150), 광센싱부(160), 센싱값 병합부(170), 스캐닝 데이터 생성부(180) 및 데이터 처리부(190)를 포함한다.

광학계 구동부(120)는 광학계 구동 제어부(130)의 제어에 따라 광학계(110)를 설정된 반사 위치로 이동시키고, 광학계(110)의 각도를 설정된 반사 각도로 조절한다. 참고로, 광학계(110)의 반사 위치 및 반사 각도는 광학계(110)에 입사되는 광이 설정된 출사 각도로 반사되도록 설정된다.

구체적으로, 광학계 구동부(120)는 광학계 구동 제어부(130)로부터 설정된 이동 방향 및 이동 거리에 따라 광학계(110)를 수평으로 전후 이동시켜 스캐닝 대상 치아의 일 위치에 대응되는 반사 위치에 위치하도록 구동한다. 그리고, 광학계 구동부(120)는 광학계(110)가 광을 설정된 출사 각도로 반사할 수 있도록 설정된 반사 각도에 따라 광학계(110)를 회동시켜 각도를 조절한다.

이때, 광학계 구동부(120)의 구동에 의한 광학계(110)의 반사 위치 정보 및 반사 각도 정보에 기초하여 광이 스캐닝 대상 치아에 투사되는 위치에 대한 좌표(이하, “제 1 좌표”라고 함)의 값을 산출할 수 있다. 이때, 제 1 좌표는 스캐닝 대상 치아의 일 축(예를 들어, 하기 도 2에서의 B 축)의 좌표를 나타낸다.

광학계 구동 제어부(130)는 광학계(110)가 입사되는 광을 설정된 출사 각도로 반사할 수 있는 반사 위치 및 반사 각도를 설정하고, 설정된 반사 위치 및 반사 각도에 따라 광학계 구동부(120)의 동작을 제어한다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 광학계 구동 제어부(130)는 스캐닝 대상 치아에 대해 적어도 두 번의 스캐닝이 수행되도록 광학계 구동부(120)를 제어한다.

구체적으로, 광학계 구동 제어부(130)는 스캐닝 대상 치아의 위치 별로 광학계(110)의 반사 각도를 서로 상이한 둘 이상의 각도로 설정한다. 그리고, 광학계 구동 제어부(130)는 광학계(110)가 동일 반사 위치에서 상기 서로 상이한 둘 이상의 각도로 조절되도록 광학계 구동부(120)를 제어한다.

예를 들어, 광학계 구동 제어부(130)는 광학계(110)의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 반사 위치를 제 1 이동 방향으로 이동되도록 하고, 반사 각도를 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 유지한 상태에서 반사 위치를 제 1 이동 방향과 반대 방향인 제 2 이동 방향으로 이동되도록 광학계 구동부(120)를 제어할 수 있다.

또한, 광학계 구동 제어부(130)는 광학계(110)의 반사 위치를 일 방향으로 이동시키며, 동일 반사 위치에서 광학계(110)의 반사 각도를 상기 제 1 반사 각도로 조절한 후 제 2 반사 각도로 조절하도록 광학계 구동부(120)를 제어할 수 있다.

이와 같이, 동일 반사 위치에 대해서 광학계(110)의 반사 각도를 둘 이상의 상이한 각도로 변경함으로써, 동일 위치 및 각도를 갖는 입사 광이 광학계(110)를 통해 상이한 출사 각도로 반사된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(110)는 적어도 둘 이상의 출사 각도로 광을 반사시켜 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 상이한 각도의 출사 광이 투사되도록 할 수 있다.

광출력부(140)는 광출력 제어부(150)의 제어에 따라 설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 광(본 발명의 실시예에서는, ‘레이저 광원’을 예로서 나타냄)을 광학계(110)를 향해 출력한다.

광출력 제어부(150)는 설정된 출사 각도에 대응하도록 광(이하, “출력 광”이라고 함)의 출력 위치 및 출력 각도를 설정한다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 광출력 제어부(150)는 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝이 수행되도록, 상기 동일 위치에 대해 동일한 출력 각도 및 출력 위치의 출력 광을 두 번 이상 출력하도록 광출력부(140)를 제어한다.

또한, 광출력 제어부(150)의 제어에 의한 광출력부(140)의 출력 광에 대한 출력 위치 정보 및 출력 각도 정보에 기초하여 광이 스캐닝 대상 치아에 투사되는 위치의 좌표(이하, “제 2 좌표”라고 함)의 값을 산출할 수 있다. 이때, 제 2 좌표는 상기 제 1 좌표와 수직되는 타 축(예를 들어, 하기 도 2에서의 A 축)의 좌표를 나타낸다. 즉, 서로 매칭되는 제 1 좌표 및 제 2 좌표는 스캐닝 대상 치아의 일 위치의 좌표(즉, “위치 좌표”)를 나타낸다.

한편, 광출력부(140)로부터 출력된 출력 광은 광학계(110)를 통해 설정된 출사 각도로 반사되고, 광학계(110)를 통해 반사된 출사 광은 스캐닝 대상 치아에 반사된다. 이때, 스캐닝 대상 치아로부터 반사되는 반사 광은 광학계(110)로 입사된 후 다시 반사되어 광센싱부(160)로 입사된다.

광센싱부(160)는 광센싱 소자를 포함하며, 상기 반사 광이 입사된 위치에 따라 전기 신호를 생성하는 PSD 소자를 이용할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 광센싱부(160)에 포함되는 PSD 센서는 광전자 센서로서, 광점이 표면에 맺힐 때 광에너지에 비례한 광전류가 입사점에서 발생하여 양단의 전극으로 흐르는 구조를 갖는다.

이처럼, 광센싱부(160)에 입사되는 상기 반사 광을 광삼각법(optical triangulation method)을 이용하여 변위 측정한 결과에 기초하여 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별 높이 값을 산출할 수 있다.

참고로, 광삼각법은 기하광학원리(geometric optics)에 근거한 2차원 삼각법을 이용한 변위 측정 기법이다. 광삼각법에서는 광학계가 한 평면 내에 존재하며 서로 θ의 각도로 교차하는 두 개의 광축(optical axis)을 중심으로 구성된다.

이때, 두 광축 중 하나는 측정물의 표면에 광점(spot)을 형성하는 집광 광축이며, 다른 하나는 광점의 영상을 수광 소자에 투광하는 영상 광축이다. 여기서, 측정물의 표면에 형성되는 광점은 측정물의 상대 위치가 변함에 따라 집광 광축 상에 직선으로 이동하게 되며 이때의 이동 범위를 물체궤적(object trajectory)라 한다. 또한, 광점이 이동함에 따라 수광 소자 상의 영상 점도 이동하게 되며 이때의 영상점이 이동하는 범위를 영상궤적(image trajectory)이라 하며, 영상궤적은 영상 광축의 수직 방향과

의 각도를 갖는다.

이때, 물체궤적 상의 광점 이동 거리 p와 이에 대응되는 영상점의 이동거리 q는 하기 수학식 1을 통해 구할 수 있다.

[수학식 1]

참고로, f는 광점에 따른 영상을 수광 소자에 투영하기 위한 영상 렌즈의 초점 거리이고, s는 영상 렌즈와 실제 측정물의 거리이다.

또한, 상기 각도

는 하기 수학식 2를 통해 구할 수 있다.

[수학식 2]

이와 같은, 광삼각법을 본 발명의 실시예에 적용하면 상기 출사 광은 대상 치아의 표면에 광점을 형성하고, 대상 치아에 반사된 광(즉, 상기 반사 광)은 다시 PSD 센서 위에 결상된다. 그러면, PSD 센서에서는 상기 반사된 광(즉, 센서에 대한 입사 광)의 결상 위치에 따른 전기 신호를 출력하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 스캐닝 대상 치아의 높이 변화에 따라 PSD 센서 위에 상기 반사 광이 결상되는 위치가 변하게 되며, 이에 따라 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아의 부위 별 높이 값을 산출할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 광센싱부(160)는 광학계(110)가 광(즉, 상기 출력 광)을 출사하는 각도(즉, 출사 각도)에 따라 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 둘 이상의 반사 광을 센싱할 수 있다. 참고로, 상기 출사 각도는 출력 광의 출력 위치 및 출력 각도가 동일할 때, 광학계(110)의 반사 각도에 따라 설정될 수 있다.

구체적으로, 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아의 일 위치에 대해 광학계(110)가 설정된 일 반사 각도일 때의 출사 광에 따른 스캐닝 대상 치아의 반사 광을 센싱한다. 그리고 나서, 광센싱부(160)는 광학계(110)가 상기 일 반사 각도와 상이한 타 반사 각도 일 때 스캐닝 대상 치아로 투사되는 출사 광의 반사 광을 센싱한다.

또한, 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 반사 광을 센싱한 센싱 값을 순차적으로 센싱값 병합부(170)로 전송한다.

한편, 일반적으로 치아의 표면은 굴곡져 있으며, 이와 같은 굴곡 부위와 치아 사이 등의 깊이가 깊은 부위에서는 광이 입사되는 각도에 따라 치아에 반사된 광 (즉, 상기 반사 광)이 센싱되지 않는 음영 부분이 발생하게 된다.

즉, 광학계(110)를 통해 광(즉, 상기 출력 광)이 반사되는 출사 각도에 따라 스캐닝 대상 치아의 일 위치에서는 치아의 표면으로부터 반사되는 반사 광을 센싱할 수 없는 음영 부분이 발생된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광센싱부(160)는 상기 출사 각도에 따라 발생되는 음영 부분을 제외하고 치아의 각 위치 좌표 별로 둘 이상의 출력 광을 센싱하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)에서는 상기 출사 각도에 따른 음영 부분들에 대한 반사 광 센싱을 위하여, 광학계 구동 제어부(130)의 제어에 따라 광학계(110)의 반사 각도를 적어도 둘 이상의 반사 각도로 설정한다.

이처럼, 동일 반사 위치에서 광학계(110)의 반사 각도가 적어도 둘 이상의 각도로 설정됨으로써, 각 반사 각도 별로 치아에 대한 음영 부분에 대한 광 센싱이 가능하다. 즉, 광학계(110)가 일 반사 각도로 설정되었을 때의 출사 각도에 대해 발생되는 음영 부분은, 광학계(110)가 타 반사 각도로 설정되었을 때의 출사 각도에 의해 광 센싱이 가능하게 된다.

이처럼, 반사 각도 별로 센싱된 센싱 값들을 병합함으로써 스캐닝 대상 치아에 대한 전체 센싱 값을 생성할 수 있다.

센싱값 병합부(170)는 광센싱부(160)로부터 스캐닝 대상 치아에 대한 센싱 값을 획득하고, 획득한 센싱 값을 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합한다. 그리고, 센싱값 병합부(170)는 병합한 센싱 값을 스캐닝 데이터 생성부(180)로 전송한다.

구체적으로, 센싱값 병합부(170)는 광학계 구동 제어부(130)로부터 광학계(110)의 반사 위치 및 반사 각도 정보를 수신하고. 광출력 제어부(150)로부터 출력 광의 출력 위치 및 출력 각도 정보를 수신한다. 그리고, 센싱값 병합부(170)는 광센싱부(160)로부터 스캐닝 대상 치아에 대한 센싱 값을 수신한다.

이때, 센싱 값 병합부(170)는 상기 반사 위치 및 반사 각도 정보와 상기 출력 위치 및 출력 각도 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 현재 수신되는 센싱 값에 대한 위치 좌표를 산출하고, 산출한 위치 좌표와 센싱 값을 매칭하여 저장한다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아의 동일 위치 좌표에 대해 적어도 하나 이상의 센싱 값을 센싱한다.

따라서, 센싱값 병합부(170)는 저장된 위치 좌표 및 센싱 값을 동일 위치 좌표 별로 하나의 센싱 값으로 병합한다.

참고로, 센싱값 병합부(170)는 동일 위치 좌표에 대한 둘 이상의 센싱 값의 평균을 산출하거나, 동일 위치 좌표에 대해 어느 하나의 센싱 값을 선택하는 방식으로 센싱 값을 병합할 수 있다.

한편, 스캐닝 대상 치아의 음영 부분에 대해서는 실제로 사용할 수 없는 센싱 값이 센싱 되거나 또는 센싱이 불가능하게 된다. 이때, 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해서 정상적인 센싱 값(즉, 유효 값) 또는 무효한 센싱 값을 센싱값 병합부(170)로 전송하게 된다. 따라서, 센싱값 병합부(170)는 동일 위치 좌표에 대해 어느 하나의 센싱 값을 선택할 경우, 유효한 센싱 값을 선택할 수 있다. 참고로, 센싱값 병합부(170)는 수신되는 센싱 값 중 기설정된 기준 값 이하의 크기를 갖는 센싱 값은 무효한 센싱 값으로 판단한다.

스캐닝 데이터 생성부(180)는 수신되는 위치 좌표 정보, 및 병합된 센싱 값을 매칭하여 데이터 처리부(190)로 전송한다.

구체적으로, 스캐닝 데이터 생성부(180)는 광학계 구동 제어부(130)로부터 광학계(110)의 반사 각도 및 반사 위치 정보를 수신하고, 광출력 제어부(150)로부터 출력 광에 대한 출력 위치 및 출력 각도 정보를 수신하고, 센싱값 병합부(170)로부터 위치 좌표 별 병합된 센싱 값을 수신한다.

그리고, 스캐닝 데이터 생성부(180)는 수신된 반사 각도 및 반사 위치 정보와 출력 광에 대한 출력 위치 및 출력 각도 정보를 이용하여 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표를 결정한다. 그리고, 스캐닝 데이터 생성부(180)는 각 위치 좌표 별로 상기 병합된 센싱 값을 매칭하여 스캐닝 데이터를 생성한다.

데이터 처리부(190)는 입력되는 스캐닝 데이터에 기초하여 스캐닝 대상 치아의 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.

구체적으로, 데이터 처리부(190)는 스캐닝 데이터 생성부(180)로부터 수신되는 스캐닝 데이터에 포함된 위치 좌표 별 상기 병합된 센싱 값들을 통합하여 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다. 즉, 데이터 처리부(190)는 스캐닝 대상 치아의 각 위치 좌표 별로 상기 병합된 센싱 값에 따른 치아의 높이 값을 적용하여 3차원 스캐닝 모델을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 처리부(190)는 생성된 치아의 3차원 스캐닝 모델을 데이터베이스 등의 저장 공간에 저장할 수 있다. 참고로, 데이터 처리부(190)는 치아의 3차원 스캐닝 모델을 생성된 순서에 따라 순차적으로 저장할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)는 데이터 처리부(190)에 저장되어 있는 환자 치아의 3차원 스캐닝 모델을 자체적으로 구비된 화면(미도시) 또는 데이터 케이블 등으로 연결되는 출력 시스템(미도시) 등을 통해 출력할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 구조 및 동작에 대해서 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 평면도이다.

이때, 도 2 및 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)를 구강용 스캐너(100’)로 나타내었다. 즉, 도 1에서는 생성되는 스캐닝 데이터를 이용하여 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 데이터 처리부(190)를 포함하는 구강용 스캐닝 장치(100)를 나타내었다. 그런데, 도 2 및 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)의 크기 제한을 위하여 데이터 처리부(190)가 외부에 구성되는 구강용 스캐너(100’)를 나타내었다. 이때, 상기 데이터 처리부(190)와 동일 또는 유사한 개념의 데이터 처리 모듈이 구강용 스캐너(100’)의 내부에 구성되는 것도 가능하다.

먼저, 도 2 및 도 3에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 삽입체(10), 본체(20), 가이드(30), 광학계(40), 광학계 구동부재(50), 광출력 소자(60), 광센싱 소자(70), 제어 모듈(80) 및 데이터 처리 모듈(90) 등을 포함하여 구성된다.

이때, 광학계(40) 및 광학계 구동부재(50)는 각각 도 1에서 설명한 광학계(110) 및 광학계 구동부(120)와 동일한 개념이다. 그리고, 광출력 소자(60) 및 광센싱 소자(70)는 각각 도 1에서 설명한 광출력부(140) 및 광센싱부(160)와 동일한 개념이다. 또한, 제어 모듈(80)은 도 1에서 설명한 광학계 구동 제어부(130), 광출력 제어부(150)를 포함하는 개념이며, 데이터 처리 모듈(90)은 센싱값 병합부(170), 스캐닝 데이터 생성부(180) 및 데이터 처리부(190)를 포함하는 개념이다.

한편, 도 2 및 도 3에서 나타낸 데이터 처리 모듈(90)에 포함되는 구성 중 도 1에서 설명한 데이터 처리부(190)는 구강용 스캐너(100’)의 내부에 포함되거나, 별도의 장치로서 케이블 또는 무선 통신 모듈(미도시) 등을 통해 구강용 스캐너(100’)에 유/무선으로 연결될 수 있다

구체적으로, 도 2 및 도 3에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 삽입체(10) 부분과 나머지 본체(20) 부분으로 나타낼 수 있다.

삽입체(10)의 프레임은 사용자의 구강 내 삽입이 가능하도록 본체(20)로부터 돌출된 삽입관 형태로써, 하나의 상부면, 두 개의 측면, 하나의 앞면 및 하나의 하부면을 포함하는 5면으로 구성될 수 있다.

이때, 삽입체(10)의 하부면은 스캐닝을 위한 광원이 치아에 투사될 수 있도록 하는 광투과창을 포함하는 구조이다. 그리고, 삽입체(10)의 상부면은 삽입체(10)가 구강에 삽입되는 방향과 평행한 면이며, 하부면은 상기 상부면과 소정의 각도를 갖는다. 이에 따라, 두 측면은 본체(20)에 가까워질수록 점진적으로 넓어지도록 형성될 수 있다. 이는, 삽입체(10)의 내부를 통해 광학계(40)측으로 출력되는 광원(즉, 상기 출력 광), 및 치아로부터 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 광원(즉, 상기 반사 광)의 진행 경로 등을 확보하여 광원을 보호하기 위한 것이다.

삽입체(10)의 내부에는 광출력 소자(60)로부터 출력되는 출력 광을 반사시켜 치아에 투사하는 광학계(40)가 광학계 구동부재(50)를 통해 가이드(30)에 연결되어 있다.

이때, 가이드(30)는 광학계(40)가 삽입체(10) 내부에 연결되도록 지지하며, 광학계 구동부재(50)는 가이드(30)를 따라 이동하여 광학계(40)가 이동하도록 한다. 이때, 광학계 구동부재(50)는 제어 모듈(80)의 명령에 따라 모터(미도시) 등에 연결된 이동 부재(미도시)를 제어하여 광학계(40)를 삽입체(10)가 삽입되는 수평 방향으로 전후 이동시킨다. 또한, 광학계 구동부재(50)는 제어 모듈(80)의 명령에 따라 광학계(40)를 제 1 기준축에 따라 회전시켜 광학계(40)의 반사 각도를 변경시킬 수 있다. 참고로, 제 1 기준축은 도 2에서 나타낸 A축과 일치한다.

한편, 본체(20)의 내부에는 광학계(40) 측으로 광원을 출력하는 광출력 소자(60), 광학계(40)로부터 반사되는 광원(즉, 출력 광)이 치아에 반사된 반사 광을 수신하는 광센싱 소자(70), 광학계(40) 및 광출력 소자(60)의 각 구동을 제어하고 광센싱 소자(70)의 출력 데이터(즉, 센싱 값)를 처리하는 제어 모듈(80) 및 제어 모듈(80)를 통해 처리된 데이터들을 이용하여 3차원 데이터를 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈(90)이 구성된다.

이때, 광출력 소자(60)는 제 2 기준축 또는 제3 기준축에 기준하여 출력 광의 출력 각도를 변경시킬 수 있다. 참고로, 제 1 기준축, 제 2 기준축 및 제 3 기준축은 서로 수직하며, 제 2 기준축은 도 2에서 나타낸 C축과 일치하고 제 3 기준축은 도 2에서 나타낸 B축과 일치한다. 또한, 광출력 소자(60)는 좌우측(즉, 도 1에서 나타낸 A축)으로 슬라이딩 방식으로 이동하여 출력 광의 출사 위치를 변경 시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서 광출력 소자(60)는 레이저 다이오드(laser diode)인 것을 예로 나타내었으며, 크기의 제한을 위하여 가급적 소형인 광출력 소자를 사용할 수 있다. 또한, 광센싱 소자(60)는 전하연계소자(CCD: Charged Coupled Device) 또는 위치 감별 소자(PSD: Position Sensitive Device) 등의 수광 소자일 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 PSD 소자인 것을 예로 나타내었다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)를 이용하여 치아 스캐닝 시, 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광이 광학계(40)를 통해 반사되는 출사 각도에 따라 치아의 표면 중 동일 위치에 대해 반사되는 반사 광의 세기가 다르게 된다.

즉, 하기 도 4 및 도 5를 통해 나타낸 바와 같이, 스캐닝 대상 치아의 표면에서 굴곡이 심한 부분에서는 광학계(40)를 통해 반사된 출력 광에 대한 반사 광이 주변 굴곡 부위에 의해 광 진행 경로가 막히거나 광센싱 소자(70)의 입사 허용 각도 외의 각도로 산란되어 광센싱 소자(70)에 도달하지 못하는 음영 부분이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 스캐닝 대상 치아에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 수행하고, 각 스캐닝 시 획득되는 센싱 값을 병합한 결과를 이용하여 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 고정용 프레임(미도시)에 장착되어 고정될 수 있다. 이때, 구강용 스캐너(100’)의 삽입체(10)가 환자의 구강 내에 삽입된 상태에서, 삽입체(10) 또는 본체(20) 중 적어도 하나가 상기 고정용 프레임(미도시)에 장착되어 고정된 후, 치아에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)의 광 센싱 방법 및 센싱 값 병합 과정에 대해서 상세히 설명하도록 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 대상 치아의 음영 부분을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에서는 광학계(40)의 반사 각도를 θ1로 유지한 상태에서, 광학계 구동부재(50)의 구동을 통해 광학계(40)의 반사 위치를 제 1 반사 위치(P1)에서 제 2 반사 위치(P2)로 이동시킬 때, 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광이 치아의 표면에 반사되는 과정을 나타내었다.

그리고, 도 5에서는 광학계(40)의 반사 각도를 θ2로 유지한 상태에서, 광학계 구동부재(50)의 구동을 통해 광학계(40)의 반사 위치를 제 3 반사 위치(P3)에서 제 4 반사 위치(P4)로 이동시킬 때 출력 광이 치아의 표면에 반사되는 과정을 나타내었다.

구체적으로, 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광은 광학계(40)에 반사되어 기설정된 출사 각도로 치아에 투사된다.

먼저, 도 4에서는, 상기 출력 광이 제 1 반사 위치(P1) 및 제 2 반사 위치(P2)에 위치한 광학계(40)에 반사되어 치아에 투사되고, 상기 투사된 반사 광이 치아의 표면에서 정상적으로 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 것을 나타내었다. 이때, 제 1 반사 위치(P1) 및 제 2 반사 위치(P2)에 위치한 광학계(40)의 반사 각도는 θ1의 각도를 가지며, 상기 출력 광이 광학계(240)에 반사된 반사 광의 진행 경로 상 도 4에서 나타낸 음영 부분에 해당하는 치아 표면에는 광점을 형성하지 못하게 된다. 이처럼, 광학계(40)의 반사 각도에 의해 설정되는 출사 각도에 따라 치아의 표면에 상기 반사 광에 의한 광점이 형성되지 못하는 부분에 음영 부분이 발생된다. 또한, 음영 부분은 상기 반사 광이 치아의 표면에 반사되는 광의 진행 경로가 광학계(40)의 반사 범위를 벗어나게 되는 부분에서 발생할 수도 있다.

또한, 도 5에서는, 상기 출력 광이 제 3 반사 위치(P3) 및 제 4 반사 위치(P4)에 위치한 광학계(40)에 반사되어 치아에 투사되고, 상기 투사된 반사 광이 치아의 표면에 정상적으로 반사되어 광센싱 소자(70)에 입사되는 것을 나타내었다.

이때, 제 3 반사 위치(P3) 및 제 4 반사 위치(P4)에 위치한 광학계(40)의 반사 각도는 θ2의 각도를 가지며, 상기 출력 광이 광학계(40)에 반사된 반사 광의 진행 경로 상 도 5에서 나타낸 음영 부분에 해당하는 치아 표면에는 광점을 형성하지 못하게 된다. 이처럼, 광학계(40)의 반사 각도에 의해 설정되는 출사 각도에 따라 치아의 표면에 상기 반사 광에 의한 광점이 형성되지 못하는 부분에 음영 부분이 발생된다.

즉, 도 4 및 도 5에서 나타낸 바와 같이, 광학계(40)의 반사 각도에 따라 광학계(40)에 반사되는 반사 광의 출사 각도가 상이함에 따라, 치아의 굴곡 부분에 대해서 상이한 위치에 음영 부분이 발생된다. 따라서, 광학계(40)로부터 반사된 출력 광의 각 출사 각도에 따른 음영 부분들에 대한 센싱 값은 서로 상이한 출사 각도에서의 센싱 값으로 대체할 수 있다.

예를 들어, 두 번의 스캐닝 시 스캐닝 대상 치아에서 음영 부분을 제외한 나머지 정상 부분들에 대해 동일 위치 별로 두 개의 센싱 값을 생성하고, 음영 부분에 대해 적어도 하나의 센싱 값을 생성한다. 그리고, 생성된 각 센싱 값들을 병합하여 스캐닝 대상 치아에 대한 전체 센싱 값을 생성할 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에서는 광학계(40)의 반사 각도를 θ1로 설정한 경우에 광센싱 소자(70)에 센싱되는 센싱 값들과, 광학계(40)의 반사 각도를 θ2로 설정한 경우에 광센싱 소자(70)에 센싱되는 센싱 값들을 병합할 수 있다. 참고로, 각 센싱 값들을 병합하는 과정은 상기 도 2 및 도 3을 통해 설명한 방식을 적용할 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5에서는 광학계(40)가 일 반사 각도로 유지되는 상태에서 일 방향으로 이동한 후, 타 반사 각도로 변경되어 타 방향으로 이동하여 치아를 스캐닝 하는 것을 나타내었다. 그런데, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 광학계(40)가 동일 반사 위치에서 상이한 반사 각도로 변경되어 각각 출력 광을 반사하고, 상기 반사된 출력 광들을 광센싱 소자(70)가 센싱하는 것도 가능하다.

참고로, 도 4 및 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)를 통한 치아 스캐닝 시 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광이 광학계(40)로 진행되는 각도와, 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(40)를 통해 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 각도가 평행한 것으로 나타내었다. 그런데, 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(40)를 통해 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 각도는 상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(40)에 입사되는 각도에 따라 상이해질 수 있다. 즉, 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광이 광학계(40)로 진행되는 각도와, 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(40)를 통해 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 각도는 평행 또는 소정의 각도를 가질 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)가 치아를 스캐닝 하는 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 스캐닝 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 6에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치에서, 삽입체(10)의 내부에 형성된 가이드(30)에 광학계 구동 부재(50)가 결합되며, 이때 광학계 구동 부재(50)는 광학계(40)가 결합되어 있는 상태이다.

먼저, 삽입체(10) 내부에 설치된 가이드(30)에 결합된 광학계 구동 부재(50)를 조절하여 광학계(40)의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 설정한다(S610).

다음으로, 광학계(40)의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 광학계(40)를 제 1 방향으로 이동시키며 스캐닝 대상 치아에 대해 제 1 스캐닝을 수행한다(S620).

구체적으로, 광학계 구동 부재(50)가 상기 제 1 방향으로 이동하면서, 설정된 반사 위치마다 광학계(40)를 위치시켜 광출력 소자(60)로부터 출력되는 출력 광이 광학계(40)로부터 반사되도록 한다.

이때, 광학계(40)로부터 반사되는 출사 광이 치아에 반사되어 광센싱 소자(70)에 입사되고, 광센싱 소자(70)가 입사되는 광에 대해 센싱 값을 생성함으로써 제 1 스캐닝의 결과 값이 생성된다. 참고로, 치아 표면의 깊은 굴곡에 의해서 음영 부분이 발생하게 되며, 상기 제 1 반사 각도로 설정된 광학계(40)의 출사 각도에 따른 광이 상기 음영 부분에 반사될 경우 기준 크기 이하의 산란 광이 광센싱 소자(70)에 입사되거나, 치아에 반사된 광이 광센싱 소자(70)에 입사되지 않게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치에서는 데이터 처리 모듈(90)이 광센싱 소자(70)로부터 순차적으로 수신되는 센싱 값을 치아의 위치 좌표 별로 매칭하여 저장해둘 수 있다.

그런 다음, 상기 제 1 방향의 일단에서 광학계(40)의 반사 각도를 상기 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 변경하여 설정한다(S630).

다음으로, 광학계(40)의 반사 각도를 제 2 반사 각도로 유지한 상태에서 광학계(40)를 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 이동시키며 치아에 대해 제 2 스캐닝을 수행한다(S640).

구체적으로, 광학계 구동 부재(50)가 상기 제 2 방향으로 이동하면서, 설정된 반사 위치마다 광학계(40)를 위치시켜 광출력 소자(60)로부터 출력되는 출력 광이 광학계(40)로부터 반사되도록 한다.

이때, 광학계(40)로부터 반사되는 출사 광이 치아에 반사되어 광센싱 소자(70)에 입사되고, 광센싱 소자(70)가 입사되는 광에 대해 센싱 값을 생성함으로써 제 2 스캐닝이 수행된다. 참고로, 치아 표면의 깊은 굴곡에 의해서 음영 부분이 발생하게 되며, 상기 제 2 반사 각도로 설정된 광학계(40)의 출사 각도에 따른 광이 상기 음영 부분에 반사될 경우 기준 크기 이하의 산란 광이 광센싱 소자(70)에 입사되거나, 치아에 반사된 광이 광센싱 소자(70)에 입사되지 않게 된다. 이에 따라, 광센싱 소자(70)는 제 2 스캐닝의 결과 값인 치아의 위치 좌표 별 센싱 값을 순차적으로 데이터 처리 모듈(90)로 전송한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치는 스캐닝 대상 치아에 대해 적어도 2번의 스캐닝을 수행하게 되어, 치아의 동일 위치에 대해 적어도 하나의 센싱 값을 생성한다.

다음으로, 상기 제 1 스캐닝 및 제 2 스캐닝의 각 결과 값들을 치아의 위치 좌표 별로 병합한다(S650)

이때, 치아의 위치 좌표 별로 매칭되는 적어도 하나의 센싱 값을 병합하는 방법은 상기 도 1의 센싱값 병합부(170)의 설명과 동일 또는 유사한 방법을 사용할 수 있다.

그런 후, 상기 위치 좌표 별로 병합된 센싱 값에 기초하여 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다(S660).

이때, 상기 출력 광의 출력 각도 및 출력 위치, 상기 반사 각도 및 반사 위치 중 적어도 하나에 의해 결정되는 치아의 위치 좌표에 대해서 상기 병합된 센싱 값에 따른 높이 값을 적용하여, 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.

본 발명의 장치 및 방법은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍처를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 삽입체 20: 본체
30: 가이드 40: 광학계
50: 광학계 구동부재 60: 광출력 소자
70: 광센싱 소자 80: 제어 모듈
90: 데이터 처리 모듈

Claims

구강용 스캐닝 장치에 있어서,
기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 광을 출력하는 광출력부;
상기 광출력부에서 출력된 광을 스캐닝 대상 치아로 반사시키는 광학계;
상기 광학계의 반사 위치 및 반사 각도를 설정하며, 상기 광학계를 제 1 방향으로 이동시키는 스캐닝 동작에서의 상기 광학계의 반사 각도와 상기 광학계를 제 2 방향으로 이동시키는 스캐닝 동작에서의 상기 광학계의 반사 각도를 상이하게 설정하는 광학계 구동 제어부;
상기 광학계 구동 제어부의 제어에 따라 상기 광학계를 상기 설정된 반사 위치로 이동시키고, 상기 광학계의 각도를 설정된 반사 각도로 조절하는 광학계 구동부;
상기 광학계로부터 반사된 출사 광이 상기 스캐닝 대상 치아에 의해 반사된 반사 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 광센싱부;
상기 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 통해 센싱되는 상기 센싱 값을 병합하는 센싱값 병합부;
상기 출력 위치, 상기 출력 각도, 상기 반사 위치 및 상기 반사 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표를 산출하고, 상기 위치 좌표 별로 상기 병합된 센싱 값을 매칭시킨 스캐닝 데이터를 생성하는 스캐닝 데이터 생성부; 및
상기 스캐닝 데이터에 따라 산출되는 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별 높이 값에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 데이터 처리부를 포함하되,
상기 광학계의 반사 각도는 상기 광학계 및 상기 광학계 구동부의 결합지점 사이의 각도이고, 상기 제 1 방향은 상기 광학계가 상기 광출력부로 접근하는 방향이고, 상기 제 2 방향은 상기 광학계가 상기 광출력부로부터 멀어지는 방향인 것인 구강용 스캐닝 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 위치 및 출력 각도를 설정하며, 상기 광출력부가 상기 광을 상기 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 동일한 출력 위치 및 출력 각도로 적어도 두 번 이상 출력하도록 제어하는 광출력 제어부를 더 포함하는 구강용 스캐닝 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱값 병합부는,
상기 동일 위치에 대해 적어도 하나의 센싱 값을 획득하고,
상기 위치 좌표 별로 상기 적어도 하나의 센싱 값의 평균 값을 산출하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐닝 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱값 병합부는,
상기 동일 위치에 대해 적어도 하나의 센싱 값을 획득하고,
상기 위치 좌표 별로 상기 적어도 하나의 센싱 값 중 어느 하나의 값을 선택하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐닝 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 센싱 값 병합부는,
상기 적어도 하나의 센싱 값 중 유효 값을 선택하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐닝 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학계 구동 제어부는,
상기 위치 좌표 별로 상기 광학계의 반사 각도를 상기 상이한 둘 이상의 각도에 따라 조절되도록 한 후 상기 반사 위치를 변경하여 상기 광학계를 이동시키도록 제어하는 구강용 스캐닝 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 광센싱부는,
상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사되는 반사 광을 센싱하여 전기 신호로 변환하여 상기 센싱 값을 생성하는 구강용 스캐닝 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
상기 스캐닝 데이터 중 상기 출력 위치, 상기 출력 각도, 상기 반사 위치 및 상기 반사 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표를 결정하고, 상기 병합된 센싱 값을 이용하여 상기 스캐닝 대상 치아의 높이 값을 결정하는 구강용 스캐닝 장치.
구강용 스캐너에 있어서,
구강에 삽입이 가능하도록 본체로부터 돌출되도록 형성되어, 치아 스캐닝용 출력 광과 치아로부터 반사되는 반사 광의 진행 경로를 확보하는 삽입체를 구비하되,
상기 삽입체는,
입사되는 광을 기설정된 반사 위치 및 반사 각도에 기초하여 설정되는 출사 각도로 스캐닝 대상 치아 방향으로 반사시키는 광학계; 및
상기 광학계를 제 1 방향으로 이동시키는 스캐닝 동작에서의 상기 광학계의 반사 각도와 상기 광학계를 제 2 방향으로 이동시키는 스캐닝 동작에서의 반사 각도를 상이하게 설정하는 광학계 구동 부재를 포함하며,
상기 본체는,
기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 상기 광학계 방향으로 광을 출력하는 광출력 소자;
상기 출력된 광이 상기 광학계를 통해 반사된 출사 광이 상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 반사 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 광센싱 소자;
상기 반사 위치, 반사 각도, 출력 위치, 및 출력 각도 중 적어도 하나를 설정하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 스캐닝을 제어하는 제어 모듈; 및
상기 센싱 값을 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합하고, 상기 위치 좌표 별 병합된 센싱 값을 포함하는 스캐닝 데이터를 데이터 처리부로 전송하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈을 포함하되,
상기 광학계의 반사 각도는 상기 광학계 및 상기 광학계 구동부재의 결합지점 사이의 각도이고, 상기 제 1 방향은 상기 광학계가 상기 광출력 소자로 접근하는 방향이며, 상기 제 2 방향은 상기 광학계가 상기 광출력 소자로부터 멀어지는 방향인 것인 구강용 스캐너.
제 10 항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
상기 본체의 내부에 구성되거나, 상기 본체의 외부에 구성되어 유무선 통신을 통해 상기 스캐닝 데이터를 수신하는 구강용 스캐너.
삭제
제 10 항에 있어서,
상기 데이터 처리 모듈은,
상기 반사 위치, 반사 각도, 출력 위치, 및 출력 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 위치 좌표를 산출하고, 상기 위치 좌표 별로 매칭되는 적어도 하나의 센싱 값을 병합하는 구강용 스캐너.
제 13 항에 있어서,
상기 데이터 처리 모듈은,
상기 위치 좌표 별로 적어도 하나의 센싱 값을 수신한 후,
상기 위치 좌표 별 상기 적어도 하나의 센싱 값의 평균 값을 산출하여 상기 병합을 수행하거나, 상기 적어도 하나의 센싱 값 중 어느 하나의 센싱 값을 선택하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐너.
제 10 항에 있어서,
상기 삽입체는,
상기 광학계에 의하여 반사된 광이 상기 스캐닝 대상 치아로 진행하고, 상기 스캐닝 대상 치아에서 반사된 광이 상기 광센싱 소자로 진행하도록 하는 광투과창을 포함하는 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
구강용 스캐닝 장치의 치아 스캐닝 방법에 있어서,
광학계의 반사 위치를 제 1 방향으로 이동시켜 스캐닝 대상 치아에 대한 제 1 스캐닝을 수행하는 단계;
상기 광학계의 반사 위치를 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 이동시켜 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 제 2 스캐닝을 수행하는 단계; 및
상기 제 1 스캐닝 및 제 2 스캐닝의 결과에 따라 각각 생성되는 센싱 값을 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합하는 단계를 포함하되,
상기 제 1 스캐닝을 수행하는 단계의 반사 각도와 상기 제 2 스캐닝을 수행하는 단계의 반사 각도는 서로 상이하게 설정되고, 상기 광학계의 반사 각도는 상기 광학계 및 광학계 구동부의 결합지점 사이의 각도이고, 상기 제 1 방향은 상기 광학계가 광출력 소자로 접근하는 방향이고, 상기 제 2 방향은 상기 광학계가 광출력 소자로부터 멀어지는 방향인 것인 치아 스캐닝 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 병합하는 단계 이후에,
상기 병합된 센싱 값을 상기 위치 좌표 별로 적용하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 치아 스캐닝 방법.
삭제
제 17 항에 있어서,
상기 센싱 값을 생성하는 단계 이후에,
상기 센싱 값들을 상기 위치 좌표 별로 순차적으로 저장하는 단계를 더 포함하는 치아 스캐닝 방법.