KR101175616B1 - Scanner for oral cavity - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 구강용 스캐너는, 입사되는 광을 스캐닝 대상 치아 방향으로 반사시키는 반사 부재 및 상기 반사 부재와 소정의 각도를 이루도록 연결된 각도 조절 부재를 포함하고, 상기 각도 조절 부재의 위치에 따라 상기 반사 부재의 반사 각도가 설정되는 광학계; 상기 각도 조절 부재와 결합되며, 가이드를 따라 상기 광학계를 기설정된 반사 위치로 이동시키는 광학계 구동 부재; 가이드의 일단에 연결되며, 상기 광학계 구동 부재의 내부로 삽입되어 상기 각도 조절 부재의 일단에 접촉하고, 상기 각도 조절 부재에 대해 기설정된 방향으로 힘을 작용하여 상기 각도 조절 부재의 위치가 변경되도록 하는 멈춤 돌기가 형성된 광학계 멈춤 부재; 기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 상기 광학계 방향으로 광을 출력하는 광출력 소자; 상기 출력된 광이 상기 광학계를 통해 반사된 출사 광이 상기 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 치아에 대한 스캐닝을 제어하는 제어 모듈; 및 상기 센싱 값을 상기 치아의 위치 좌표 별로 병합하고, 위치 좌표 별 상기 병합된 센싱 값을 포함하는 스캐닝 데이터를 데이터 처리부로 전송하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈을 포함한다.The oral cavity scanner according to the present invention includes a reflection member for reflecting incident light toward a scanning target tooth and an angle adjustment member connected to form a predetermined angle with the reflection member, and the reflection according to the position of the angle adjustment member. An optical system in which a reflection angle of the member is set; An optical system driving member coupled to the angle adjusting member and moving the optical system to a predetermined reflection position along a guide; It is connected to one end of the guide, is inserted into the optical system driving member to contact one end of the angle adjusting member, and to apply a force in a predetermined direction with respect to the angle adjusting member to change the position of the angle adjusting member. An optical stop member having a stop projection formed thereon; An optical output element for outputting light toward the optical system according to a preset output position and output angle; An optical sensing element configured to generate a sensing value by sensing the reflected light from which the output light is reflected through the optical system and the reflected light reflected from the tooth; A control module configured to control scanning of the tooth by setting at least one of the reflection position, the reflection angle, the output position, and the output angle; And a data processing module for merging the sensing values by the position coordinates of the tooth and transmitting the scanning data including the merged sensing values for the position coordinates to a data processor to generate a 3D scanning model for the target tooth to be scanned. It includes.
Description
본 발명은 구강용 스캐너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구강 내에 삽입되어 치아를 3차원으로 스캐닝(scan) 할 수 있는 구강용 스캐너에 관한 것이다.The present invention relates to an oral scanner, and more particularly, to an oral scanner capable of being inserted into the oral cavity to scan a tooth in three dimensions.
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.In general, a dental clinic or the like performs treatment and treatment of a patient's affected area through an impression taking process of producing a plaster model of the patient's teeth. However, in the impression acquisition process of manufacturing such a plaster model, there are problems such as material consumption and cross infection, possibility of breakage and preservation of the manufactured model.
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.In addition, the method widely used to grasp the state of the oral cavity of the related art is to insert a sheet-like film into the oral cavity to fix the film near the affected area using the patient's hand or tongue, and then radiate an X-ray to the affected area of the oral cavity. Projections on and using films based thereon have been proposed.
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.However, this method may cause errors in the process of two-dimensional plane measurement of a three-dimensional structure by performing manual measurement in two dimensions using a radiograph or relying on computer tomography. There is this. In addition, the patient may be exposed to a large amount of radiation, and the patient's economic burden and complexity at the implementation stage may cause many clinical problems.
따라서, 환자의 건강 상에 문제를 일으킬 가능성이 적으면서도 치아를 정확하게 3차원 모델링할 수 있는 구강용 스캐너가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for an oral scanner capable of accurately three-dimensional modeling of teeth while having a low possibility of causing a problem in a patient's health.
본 발명의 실시예는 사용자의 구강 내에 삽입되어 비접촉식으로 치아를 스캐닝하여 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 구강용 스캐너를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a oral scanner that is inserted into the oral cavity of a user to generate a three-dimensional scanning model by scanning the teeth in a non-contact manner.
그리고, 본 발명의 실시예는 스캐닝 대상 치아의 음영 부분을 정확하게 센싱하여 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 구강용 스캐너를 제공하고자 한다.In addition, an embodiment of the present invention is to provide a oral scanner for generating a three-dimensional scanning model by accurately sensing the shadow portion of the scanning target tooth.
또한, 본 발명의 실시예는 치아의 음영 부분을 정확히 측정하기 위해 광학계의 반사 각도를 조절하기 위한 반사 각도 조절 장치를 포함하는 구강용 스캐너를 제공하고자 한다.In addition, an embodiment of the present invention is to provide a oral scanner including a reflection angle adjusting device for adjusting the reflection angle of the optical system to accurately measure the shaded portion of the tooth.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 구강용 스캐너는, 입사되는 광을 스캐닝 대상 치아 방향으로 반사시키는 반사 부재 및 상기 반사 부재와 소정의 각도를 이루도록 연결된 각도 조절 부재를 포함하고, 상기 각도 조절 부재의 위치에 따라 상기 반사 부재의 반사 각도가 설정되는 광학계; 상기 각도 조절 부재와 결합되며, 가이드를 따라 상기 광학계를 기설정된 반사 위치로 이동시키는 광학계 구동 부재; 상기 가이드의 일단에 연결되며, 상기 광학계 구동 부재의 내부로 삽입되어 상기 각도 조절 부재의 일단에 접촉하고, 상기 각도 조절 부재에 대해 기설정된 방향으로 힘을 작용하여 상기 각도 조절 부재의 위치가 변경되도록 하는 멈춤 돌기가 형성된 광학계 멈춤 부재; 기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 상기 광학계 방향으로 광을 출력하는 광출력 소자; 상기 출력된 광이 상기 광학계를 통해 반사된 출사 광이 상기 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 치아에 대한 스캐닝을 제어하는 제어 모듈; 및 상기 센싱 값을 상기 치아의 위치 좌표 별로 병합하고, 위치 좌표 별 상기 병합된 센싱 값을 포함하는 스캐닝 데이터를 데이터 처리부로 전송하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈을 포함하되, 상기 각도 조절 부재의 일단에 연결되어 상기 각도 조절 부재의 이동 위치와 동일한 위치로 이동하는 제 1 회전 봉과, 상기 제 1 회전 봉과 대향하는 상기 광학계 구동 부재의 일면에 연결된 제 2 회전 봉의 사이에 끼워진 탄성 부재에 작용하는 탄성력을 이용하여 상기 각도 조절 부재의 위치를 일 위치로 고정한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the scanner for oral cavity according to an aspect of the present invention, a reflection member for reflecting the incident light in the direction of the scanning target tooth and the angle adjustment so as to form a predetermined angle with the reflection member An optical system including a member, wherein a reflection angle of the reflective member is set according to a position of the angle adjusting member; An optical system driving member coupled to the angle adjusting member and moving the optical system to a predetermined reflection position along a guide; It is connected to one end of the guide, is inserted into the optical system driving member to contact one end of the angle adjusting member, by applying a force in a predetermined direction with respect to the angle adjusting member to change the position of the angle adjusting member. An optical system stop member in which a stop protrusion is formed; An optical output element for outputting light toward the optical system according to a preset output position and output angle; An optical sensing element configured to generate a sensing value by sensing the reflected light from which the output light is reflected through the optical system and the reflected light reflected from the tooth; A control module configured to control scanning of the tooth by setting at least one of the reflection position, the reflection angle, the output position, and the output angle; And a data processing module for merging the sensing values by the position coordinates of the tooth and transmitting the scanning data including the merged sensing values for the position coordinates to a data processor to generate a 3D scanning model for the target tooth to be scanned. A first rotating rod connected to one end of the angle adjusting member and moving to the same position as the moving position of the angle adjusting member, and a second rotating rod connected to one surface of the optical system driving member facing the first rotating rod; The position of the angle adjusting member is fixed to one position by using an elastic force acting on the elastic member sandwiched therebetween.
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 투사하여, 치아의 음영 부분에 대한 정확한 스캐닝이 가능하다.According to any one of the problem solving means of the present invention described above, by varying the reflection angle of the optical system for reflecting the output light to the scanning target tooth to project the exit light of different exit angle to the same position of the tooth, Accurate scanning of shadows is possible.
그리고, 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.And, according to any one of the problem solving means of the present invention, by merging the sensing values for the shaded portion and the normal portion with respect to the same position of the scanning target tooth, by generating the total sensing value of the scanning target tooth to three-dimensional A scanning model can be created.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 물리적 부재들을 포함하는 광학계 반사 각도 조절 장치들을 이용하여 간편하게 광학계의 반사 각도를 상이한 반사 각도로 변경한 후 고정할 수 있다.In addition, according to any one of the problem solving means of the present invention, by using the optical system reflection angle adjusting devices including physical members it is possible to simply change the reflection angle of the optical system to a different reflection angle and then fix.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 다른 구강용 스캐너의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너의 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 광학계 및 광학계 구동 부재의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학계가 광학계 구동 부재와 결합된 상태의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광학계 구동 부재의 정면도 및 후면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 반사 각도 조절 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 반사 각도 조절 부재의 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 탄성 부재를 이용하여 반사 각도를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram showing the configuration of a scanner for oral cavity according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of an oral scanner according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a scanner for oral cavity in accordance with an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for describing a method of sensing a shaded portion of a scanning target tooth according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of an optical system and an optical system driving member according to an embodiment of the present invention.
7 is a plan view of a state in which an optical system according to an embodiment of the present invention is coupled with an optical system driving member.
8 is a front view and a rear view of an optical system driving member according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are views for explaining the operation of the reflection angle adjustment apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a view showing the structure of the reflection angle adjustment member according to an embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining a method of adjusting the reflection angle by using an elastic member according to an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
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.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a scanner for oral cavity according to an embodiment of the present invention.
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.In this case, the components shown in FIG. 1 according to the embodiment of the present invention mean software components or hardware components such as a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC), and perform predetermined roles.
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.However, 'components' are not meant to be limited to software or hardware, and each component may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to reproduce one or more processors.
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.Thus, as an example, a component may include components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, procedures, and subs. Routines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.Components and the functionality provided within those components may be combined into a smaller number of components or further separated into additional components.
도 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(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.As shown in FIG. 1, the
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.The
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 치아를 향해 반사할 수 있도록 설정된 반사 각도에 따라 광학계(110)를 회동시켜 각도를 조절한다.Specifically, the
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.At this time, based on the reflection position information and the reflection angle information of the
광학계 구동 제어부(130)는 광학계(110)가 입사되는 광을 설정된 출사 각도로 치아를 향해 반사할 수 있는 반사 위치 및 반사 각도를 설정하고, 설정된 반사 위치 및 반사 각도에 따라 광학계 구동부(120)의 동작을 제어한다.The optical
특히, 본 발명의 실시예에 따른 광학계 구동 제어부(130)는 스캐닝 대상 치아에 대해 적어도 두 번의 스캐닝이 수행되도록 광학계 구동부(120)를 제어한다.In particular, the optical system
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.In detail, the optical
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.For example, the optical
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 수도 있다.In addition, the optical
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.As such, by changing the reflection angle of the
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.Therefore, the
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.The
광출력 제어부(150)는 설정된 출사 각도에 대응하도록 광(이하, “출력 광”이라고 함)의 출력 위치 및 출력 각도를 설정한다.The
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.In particular, the
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.In addition, based on the output position information and the output angle information on the output light of the
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.On the other hand, the output light output from the
광센싱부(160)는 광센싱 소자를 포함하며, 상기 반사 광이 입사된 위치에 따라 전기 신호를 생성하는 PSD 소자를 이용할 수 있다.The
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.Specifically, the PSD sensor included in the
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.As such, the height value for each position coordinate of the scanning target tooth may be calculated based on a result of displacement measurement of the reflected light incident on the
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.For reference, optical triangulation is a displacement measurement technique using two-dimensional triangulation based on geometric optics. In the optical triangulation method, the optical system exists in one plane and is configured around two optical axes crossing each other at an angle of θ.
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)이라 한다. 또한, 광점이 이동함에 따라 수광 소자 상의 영상 점도 이동하게 되며 이때의 영상점이 이동하는 범위를 영상궤적(image trajectory)라 하며, 영상궤적은 영상 광축의 수직 방향과 의 각도를 갖는다.In this case, one of the two optical axes is a condensing optical axis for forming a spot on the surface of the workpiece, the other is an image optical axis for transmitting an image of the light spot to the light receiving element. Here, the light spot formed on the surface of the workpiece moves in a straight line on the condensing optical axis as the relative position of the workpiece changes, and the movement range at this time is called an object trajectory. Also, as the light point moves, the image point on the light receiving element moves, and the range in which the image point moves is called an image trajectory, and the image trajectory is in the vertical direction of the image optical axis. Has an angle.
이때, 물체궤적 상의 광점 이동 거리 p와 이에 대응되는 영상점의 이동거리 q는 하기 수학식 1을 통해 구할 수 있다.In this case, the light point moving distance p on the object trajectory and the moving distance q of the image point corresponding thereto may be obtained through Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
참고로, f는 광점에 따른 영상을 수광 소자에 투영하기 위한 영상 렌즈의 초점 거리이고, s는 영상 렌즈와 실제 측정물의 거리이다.For reference, f is a focal length of the image lens for projecting the image according to the light point on the light receiving element, s is the distance of the image lens and the actual workpiece.
또한, 상기 각도 는 하기 수학식 2를 통해 구할 수 있다.Also, the angle Can be obtained through Equation 2 below.
[수학식 2]&Quot; (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.When the optical triangulation is applied to the embodiment of the present invention, the emitted light forms a light spot on the surface of the target tooth, and the light reflected on the target tooth (ie, the reflected light) is again formed on the PSD sensor. Then, the PSD sensor outputs an electrical signal according to an imaging position of the reflected light (ie, incident light to the sensor).
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.Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, the position where the reflected light is imaged on the PSD sensor is changed according to the change in the height of the scanning target tooth. Accordingly, the
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.In particular, the
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, 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.In detail, the
이때, 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 반사 광이 광학계(110)를 통해 반사된 광을 센싱한 센싱 값을 순차적으로 센싱값 병합부(170)로 전송한다.In this case, the
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.On the other hand, in general, the surface of the tooth is curved, and in the deep region such as the curved portion and the tooth, the light reflected on the tooth (ie, the reflected light) is not sensed according to the angle at which light is incident. Part occurs.
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.That is, at one position of the scanning target tooth, a shaded portion that cannot sense the reflected light reflected from the surface of the tooth is generated according to an emission angle at which light (that is, the output light) is reflected through the
본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(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.In the
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.As such, since the reflection angle of the
이처럼, 반사 각도 별로 센싱된 센싱 값들을 병합함으로써 스캐닝 대상 치아에 대한 전체 센싱 값을 생성할 수 있다.As such, by sensing the sensing values sensed for each reflection angle, the entire sensing value of the scanning target tooth may be generated.
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.The sensing
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.Specifically, the sensing
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.In this case, the sensing
이때, 본 발명의 실시예에 따른 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아의 동일 위치 좌표에 대해 적어도 하나 이상의 센싱 값을 센싱한다.In this case, the
따라서, 센싱값 병합부(170)는 저장된 위치 좌표 및 센싱 값을 동일 위치 좌표 별로 하나의 센싱 값으로 병합한다.Accordingly, the sensing
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.For reference, the sensing
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.On the other hand, for the shaded portion of the scanning target tooth, a sensing value that cannot be actually used is sensed or cannot be sensed. In this case, the
스캐닝 데이터 생성부(180)는 수신되는 위치 좌표 정보, 및 병합된 센싱 값을 매칭하여 데이터 처리부(190)로 전송한다.The scanning
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.Specifically, the scanning
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.The
데이터 처리부(190)는 입력되는 스캐닝 데이터에 기초하여 스캐닝 대상 치아의 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.The
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.In detail, the
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.In addition, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(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.On the other hand, the
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너의 구조 및 동작에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the structure and operation of an oral scanner according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너의 평면도이다.Figure 2 is a side view of the oral scanner according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view of the oral scanner according to an embodiment of the present invention.
이때, 도 2 및 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(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 스캐너(100)를 나타내었다. 그런데, 도 2 및 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100)의 크기 제한을 위하여 데이터 처리부(190)가 외부에 구성되는 구강용 스캐너(100’)를 나타내었다. 이때, 이와 같은 데이터 처리부(190)와 동일 또는 유사한 개념의 데이터 처리 모듈이 구강용 스캐너(100’)의 내부에 구성되는 것도 가능하다.2 and 3 show the
먼저, 도 2 및 도 3에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 삽입체(210), 본체(220), 가이드(230), 광학계(240), 광학계 구동 부재(250), 광학계 멈춤 부재(260), 광출력 소자(270), 광센싱 소자(280), 제어 모듈(290) 및 데이터 처리 모듈(300) 등을 포함하여 구성된다.First, as shown in FIGS. 2 and 3, the
이때, 광학계(240) 및 광학계 구동 부재(250)는 각각 도 1에서 설명한 광학계(110) 및 광학계 구동부(120)와 동일한 개념이다. 그리고, 광출력 소자(270) 및 광센싱 소자(280)는 각각 도 1에서 설명한 광출력부(140) 및 광센싱부(160)와 동일한 개념이다. 또한, 제어 모듈(290)은 도 1에서 설명한 광학계 구동 제어부(130), 광출력 제어부(150)를 포함하는 개념이며, 데이터 처리 모듈(300)은 센싱값 병합부(170), 스캐닝 데이터 생성부(180) 및 데이터 처리부(190)를 포함하는 개념이다.In this case, the
한편, 도 2 및 도 3에서 나타낸 데이터 처리 모듈(300)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 있다Meanwhile, among the components included in the
구체적으로, 도 2 및 도 3에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 삽입체(210) 부분과 나머지 본체(220) 부분으로 나타낼 수 있다.Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
삽입체(210)의 프레임은 사용자의 구강 내 삽입이 가능하도록 본체(220)로부터 돌출된 삽입관 형태로써, 하나의 상부면, 두 개의 측면, 하나의 앞면 및 하나의 하부면을 포함하는 5면으로 구성될 수 있다.The frame of the
이때, 삽입체(210)의 하부면은 스캐닝을 위한 광원이 치아에 투사될 수 있도록 하는 광투과창을 포함하는 구조이다. 그리고, 삽입체(210)의 상부면은 삽입체(210)가 구강에 삽입되는 방향과 평행한 면이며, 하부면은 상기 상부면과 소정의 각도를 갖는다. 이에 따라, 두 측면은 본체(220)에 가까워질수록 점진적으로 넓어지도록 형성될 수 있다. 이는, 삽입체(210)의 내부를 통해 광학계(240)측으로 출력되는 광원(즉, 상기 출력 광), 및 치아로부터 반사되어 광센싱 소자(280)로 입사되는 광원(즉, 상기 반사 광)의 진행 경로 등을 확보하여 광원을 보호하기 위한 것이다.At this time, the lower surface of the
삽입체(210)의 내부에는 광출력 소자(270)로부터 출력되는 출력 광을 반사시켜 치아에 투사하는 광학계(240)가 광학계 구동 부재(250)를 통해 가이드(230)에 연결되어 있다.The
이때, 가이드(230)는 광학계(240)가 삽입체(210) 내부에 연결되도록 지지하며, 광학계 구동 부재(250)는 가이드(230)를 따라 이동하여 광학계(240)가 이동하도록 한다. 그리고, 가이드(230)의 일단에는 광학계(240)의 이동을 멈추도록 하는 광학계 멈춤 부재(260)가 연결되어 있다.In this case, the
구체적으로, 광학계 구동 부재(250)는 제어 모듈(290)의 명령에 따라 모터(미도시) 등에 연결된 이동 부재(미도시)를 제어하여 광학계(240)를 삽입체(210)가 삽입되는 수평 방향으로 전후 이동시킨다. 또한, 광학계 구동 부재(250)는 제어 모듈(290)의 명령에 따라 광학계(240)를 제 1 기준축에 따라 회전시켜 광학계(240)의 반사 각도를 변경시킬 수 있다. 참고로, 제 1 기준축은 도 2에서 나타낸 A축과 일치한다.Specifically, the optical
그리고, 광학계 구동 부재(250)의 구동을 통해 광학계(240)가 가이드(230)의 일단까지 이동되면, 광학계(240)와 광학계 멈춤 부재(260)의 특정 동작을 통해 광학계(240)의 반사 각도가 변경된다. 그런 후, 광학계(240)의 반사 각도가 변경된 상태에서 광학계 구동 부재(250)는 제어 모듈(290)의 제어에 따라 광학계(240)를 설정된 반사 위치로 이동시킨다.Then, when the
이와 같은, 광학계(240) 및 광학계 멈춤 부재(260)를 통한 반사 각도 조절 방법에 대해서는 하기 도 6 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Such a method of adjusting the reflection angle through the
한편, 본체(220)의 내부에는 광학계(240) 측으로 광원을 출력하는 광출력 소자(270), 광학계(240)로부터 반사되는 광원(즉, 출력 광)이 치아에 반사된 반사 광을 수신하는 광센싱 소자(280), 광학계(240) 및 광출력 소자(270)의 각 구동을 제어하고 광센싱 소자(280)의 출력 데이터(즉, 센싱 값)를 처리하는 제어 모듈(290) 및 제어 모듈(290)를 통해 처리된 데이터들을 이용하여 3차원 데이터를 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈(300)이 구성된다.On the other hand, the inside of the
이때, 광출력 소자(270)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(270)는 좌우측(즉, 도 1에서 나타낸 A축)으로 슬라이딩 방식으로 이동하여 출력 광의 출사 위치를 변경 시킬 수 있다.In this case, the
본 발명의 실시예에서 광출력 소자(270)는 레이저 다이오드(laser diode)인 것을 예로 나타내었으며, 크기의 제한을 위하여 가급적 소형인 광출력 소자를 사용할 수 있다. 또한, 광센싱 소자(270)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.In the exemplary embodiment of the present invention, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)를 이용하여 치아 스캐닝 시, 광출력 소자(270)로부터 출력된 출력 광이 광학계(240)를 통해 반사되는 출사 각도에 따라 치아의 표면 중 동일 위치에 대해 반사되는 반사 광의 세기가 다르게 된다.Meanwhile, when teeth are scanned using the
즉, 하기 도 4 및 도 5를 통해 나타낸 바와 같이, 스캐닝 대상 치아의 표면에서 굴곡이 심한 부분에서는 광학계(240)를 통해 반사된 출력 광에 대한 반사 광이 주변 굴곡 부위에 의해 광 진행 경로가 막히거나 광센싱 소자(280)의 입사 허용 각도 외의 각도로 산란되어 광센싱 소자(280)에 도달하지 못하는 음영 부분이 발생하게 된다.That is, as shown in FIG. 4 and FIG. 5 below, in the portion where the bending is severe on the surface of the scanning target tooth, the light propagation path is blocked by the peripheral bending portion when the reflected light for the output light reflected through the
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.Accordingly, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 고정용 프레임(미도시)에 장착되어 고정될 수 있다. 이때, 구강용 스캐너(100’)의 삽입체(210)가 환자의 구강 내에 삽입된 상태에서, 삽입체(210) 또는 본체(220) 중 적어도 하나가 상기 고정용 프레임(미도시)에 장착되어 고정된 후, 치아에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다.In addition, the
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.Hereinafter, a light sensing method and a process of merging sensing values of the
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 대상 치아의 음영 부분을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 and 5 are diagrams for describing a method of sensing a shaded portion of a scanning target tooth according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4에서는 광학계(240)의 반사 각도를 θ1로 유지한 상태에서, 광학계 구동 부재(250)의 구동을 통해 광학계(240)의 반사 위치를 제 1 반사 위치(P1)에서 제 2 반사 위치(P2)로 이동시킬 때, 광출력 소자(270)로부터 출력된 출력 광이 치아의 표면에 반사되는 과정을 나타내었다.In FIG. 4, in the state where the reflection angle of the
그리고, 도 5에서는 광학계(240)의 반사 각도를 θ2로 유지한 상태에서, 광학계 구동 부재(250)의 구동을 통해 광학계(240)의 반사 위치를 제 3 반사 위치(P3)에서 제 4 반사 위치(P4)로 이동시킬 때 출력 광이 치아의 표면에 반사되는 과정을 나타내었다.In FIG. 5, in the state where the reflection angle of the
구체적으로, 광출력 소자(270)로부터 출력된 출력 광은 광학계(240)에 반사되어 기설정된 출사 각도로 치아에 투사된다.Specifically, the output light output from the
먼저, 도 4에서는, 상기 출력 광이 제 1 반사 위치(P1) 및 제 2 반사 위치(P2)에 위치한 광학계(240)에 반사되어 치아에 투사되고, 상기 투사된 반사 광이 치아의 표면에서 정상적으로 반사되어 광센싱 소자(280)로 입사되는 것을 나타내었다. 이때, 제 1 반사 위치(P1) 및 제 2 반사 위치(P2)에 위치한 광학계(240)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(240)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(240)의 반사 범위를 벗어나게 되는 부분에서 발생할 수도 있다.First, in FIG. 4, the output light is reflected by the
또한, 도 5에서는, 상기 출력 광이 제 3 반사 위치(P3) 및 제 4 반사 위치(P4)에 위치한 광학계(240)에 반사되어 치아에 투사되고, 상기 투사된 반사 광이 치아의 표면에 정상적으로 반사되어 광센싱 소자(280)에 입사되는 것을 나타내었다.In addition, in FIG. 5, the output light is reflected by the
이때, 제 3 반사 위치(P3) 및 제 4 반사 위치(P4)에 위치한 광학계(240)의 반사 각도는 θ2의 각도를 가지며, 상기 출력 광이 광학계(240)에 반사된 반사 광의 진행 경로 상 도 5에서 나타낸 음영 부분에 해당하는 치아 표면에는 광점을 형성하지 못하게 된다. 이처럼, 광학계(240)의 반사 각도에 의해 설정되는 출사 각도에 따라 치아의 표면에 상기 반사 광에 의한 광점이 형성되지 못하는 부분에 음영 부분이 발생된다.In this case, the reflection angles of the
즉, 도 4 및 도 5에서 나타낸 바와 같이, 광학계(240)의 반사 각도에 따라 광학계(240)에 반사되는 반사 광의 출사 각도가 상이함에 따라, 치아의 굴곡 부분에 대해서 상이한 위치에 음영 부분이 발생된다. 따라서, 광학계(240)로부터 반사된 출력 광의 각 출사 각도에 따른 음영 부분들에 대한 센싱 값은 서로 상이한 출사 각도에서의 센싱 값으로 대체할 수 있다.That is, as shown in FIGS. 4 and 5, as the emission angle of the reflected light reflected by the
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(240)의 반사 각도를 θ1로 설정한 경우에 광센싱 소자(280)에 센싱되는 센싱 값들과, 광학계(240)의 반사 각도를 θ2로 설정한 경우에 광센싱 소자(280)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.For example, two sensing values are generated at the same positions for the remaining portions of the scanning target tooth except for the shaded portion and at least one sensing value for the shaded portion. In addition, the generated sensing values of the scanning target tooth may be generated by merging the generated sensing values. That is, in FIGS. 4 and 5, the sensing values sensed by the
한편, 도 4 및 도 5에서는 광학계(240)가 일 반사 각도로 유지되는 상태에서 일 방향으로 이동한 후 광학계 멈춤 부재(260)에 의해 타 반사 각도로 변경되고, 상기 타 반사 각도로 변경된 상태에서 다시 타 방향으로 이동하여 치아를 스캐닝 하는 것을 나타내었다.Meanwhile, in FIGS. 4 and 5, the
그런데, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 광학계(240)가 동일 반사 위치에서 상이한 반사 각도로 변경되어 각각 출력 광을 반사하고, 상기 반사된 출력 광들을 광센싱 소자(280)가 센싱하는 것도 가능하다.However, in the
구체적으로, 광학계 멈춤 부재(260)가 가이드(230)를 따라 광학계(240)의 현재 위치까지 이동한 후 광학계(240)와의 특정 동작을 통해 반사 각도를 변경시킬 수 있다. 이처럼, 광학계(240)의 반사 각도가 변경된 상태에서 동일 위치에 대한 스캐닝(즉, 광 출력 및 센싱)을 수행한 후 광학계 구동 부재(250)는 설정된 반사 위치로 광학계(240)를 이동시킬 수 있다.In detail, the
참고로, 도 4 및 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)를 통한 치아 스캐닝 시 광출력 소자(270)로부터 출력된 출력 광이 광학계(240)로 진행되는 각도와, 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(240)를 통해 반사되어 광센싱 소자(280)로 입사되는 각도가 평행한 것으로 나타내었다. 그런데, 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(240)를 통해 반사되어 광센싱 소자(280)로 입사되는 각도는 상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(240)에 입사되는 각도에 따라 상이해질 수 있다. 즉, 광출력 소자(270)로부터 출력된 출력 광이 광학계(240)로 진행되는 각도와, 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(240)를 통해 반사되어 광센싱 소자(280)로 입사되는 각도는 평행 또는 소정의 각도를 가질 수 있다.For reference, FIGS. 4 and 5 are angles at which the output light output from the
이하, 도 6 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)에서 광학계(240)의 반사 각도를 조절하는 장치(이하, ‘반사 각도 조절 장치’라고 함)의 구성 및 동작에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a configuration of an apparatus for adjusting the reflection angle of the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학계 및 광학계 구동 부재의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학계가 광학계 구동 부재와 결합된 상태의 평면도이다.6 is a perspective view of an optical system and an optical system driving member according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view of a state in which an optical system according to an exemplary embodiment of the present invention is coupled with an optical system driving member.
그리고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광학계 구동 부재의 정면도 및 후면도이다.8 is a front view and a rear view of the optical system driving member according to the embodiment of the present invention.
이때, 도 8의 (a)에서는 광학계 구동 부재(150)를 본체(220) 방향에서 바라본 후면도를 나타내었으며, 도 8의 (b)에서는 광학계 구동 부재(250)를 삽입체(210) 방향에서 바라본 정면도를 나타내었다.In this case, (a) of FIG. 8 shows the rear view of the optical
본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 광학계(240)의 반사 각도를 조절하기 위한 반사 각도 조절 장치를 포함하여 구성된다. 이때, 반사 각도 조절 장치는 광학계(240), 광학계 구동 부재(250) 및 광학계 멈춤 부재(260)를 포함하여 구성된다.Scanner for oral cavity 100 'according to an embodiment of the present invention is configured to include a reflection angle adjusting device for adjusting the reflection angle of the
이때, 광학계(240)는 광학계 구동 부재(250)와 결합되어, 광학계 구동 부재(250)가 가이드(230)를 따라 이동함에 따라 광학계(240)가 설정된 반사 위치로 이동하게 된다.In this case, the
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)에서 광학계 구동 부재(250)가 가이드(230)의 일단까지 이동할 때, 가이드(230)의 일단에 결합되어 있는 광학계 멈춤 부재(260)가 광학계 구동 부재(250)에 형성되어 있는 일 공간(하기 도 6에서는 도면 부호 ‘254’로 나타냄)으로 삽입된다. 이에 따라, 광학계 구동 부재(250)의 내부로 삽입된 광학계 멈춤 부재(260)가 광학계 구동 부재(250)에 삽입 결합되어 있던 광학계(240)의 일단부(하기 ‘각도 조절 부재’)에 접촉한 후 상기 일단부에 대해 일 방향(수평 방향)으로 힘을 작용한다. 이와 같은, 일 방향으로 작용하는 힘에 의해 광학계(240)의 일단부가 상기 일 방향에 따른 힘에 대해 수직 방향 측으로 밀려 나는 동작을 수행하게 된다. 이에 따라, 광학계(240)의 반사 각도가 변경된다. 참고로, 상기 일 방향은 광학계 구동 부재(250)가 가이드(230)의 상기 일단으로 이동하려는 수평 방향과 반대 방향이다.When the optical
구체적으로, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 광학계(240)는 반사 부재(241), 각도 조절 부재(242), 및 제 1 고정부(243)를 포함하여 구성된다. 그리고, 광학계 구동 부재(250)는 제 1 본체부(251-1), 제 2 본체부(251-2), 제2 고정부(253), 가이드 연결 홈(255), 제 1 각도 제한 부재(256), 제 2 각도 제한 부재(257)를 포함하여 구성된다. 이때, 광학계(240)의 반사 부재(241)와 각도 조절 부재(242)는 소정의 각도를 이루도록 연결되어 있다. 참고로, 반사 부재(241)는 광출력 소자(270)로부터 출력된 광을 스캐닝 대상 치아 방향으로 반사한다. Specifically, as shown in FIG. 6, the
먼저, 광학계 구동 부재(250)가 가이드(230)에 장착되기 이전에, 광학계(240)의 각도 조절 부재(242)가 광학계 구동 부재(250)의 제 1 본체부(251-1)와 제 2 본체부(251-2)의 사이에 끼워지는 형상으로 결합된다. 즉, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 제 1 본체부(251-1)의 양 측면에 형성된 삽입 공간(252)에 광학계(240)의 각도 조절 부재(242)가 끼워지게 된다. 이때, 반사 부재(241)와 각도 조절 부재(242)의 연결 부위에는 하기 제 1 회전봉(801)이 관통 삽입되고, 상기 관통 삽입된 제 1 회전 봉(810)의 양단이 제 2 본체부(251-2)에 고정된다.First, before the optical
참고로, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 광학계 구동 부재(250)의 제 1 본체부(251-1)의 양 측면에는 광학계(240)의 각도 조절 부재(242)가 삽입된 후 일정 높이만큼의 상하 이동이 가능한 공간인 각도 조절 공간(252)이 형성되어 있다. 그리고, 제 1 각도 제한 부재(256)의 양 측면에는 광학계 멈춤 부재(260)가 삽입되어 일 방향으로 광학계 구동 부재(250)의 이동이 진행할 수 있도록 하는 광학계 멈춤 부재 이동 공간(254)이 형성되어 있다. 구체적으로, 도 8의 (a)에서 나타낸 바와 같이, 광학계 구동 부재(250)의 후면 측으로부터 광학계 멈춤 부재 이동 공간(254)이 형성된다. 그리고, 도 8의 (b)에서 나타낸 바와 같이, 광학계 구동 부재(250)의 정면 측으로부터 각도 조절 부재(242)가 삽입되는 삽입 공간(252)이 형성된다. 참고로, 광학계 멈춤 부재 이동 공간(254)의 높이는 아래에서 설명할 광학계 멈춤 부재(260)의 멈춤 돌기(262)의 높이 이상으로 형성되며, 삽입 공간(252)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 즉, 도 8에서와 같이, 광학계 멈춤 부재 이동 공간(254)과 대응되는 위치에 형성되어 제 2 본체부(251-2)와 제 1 각도 제한 부재(256)를 연결하는 연결부의 높이(d1)는, 삽입 공간(252)과 대응되는 위치에 형성되어 제 1 본체부(251-1)와 제 2 본체부(251-2)를 연결하는 연결부의 높이(d2)보다 높게 형성된다.For reference, as shown in FIG. 6, the
또한, 도 7에서 나타낸 바와 같이, 광학계(240)가 광학계 구동 부재(250)에 삽입될 때, 제 1 본체부(251-1)의 일 단면에 돌출 형성된 제 2 고정부(253)와, 각도 조절 부재(242) 간의 양측 사이에 형성된 제 1 고정부(243)가 대향된다. 이때, 제 2 고정부(253)와 제 1 고정부(243)에는 각각 제 2 회전 봉(802)과 제 3 회전 봉(803)이 관통 삽입된다. 이처럼, 제 1 고정부(243)에 관통 삽입된 제 3 회전 봉(803)과, 제 2 고정부(253)에 관통 삽입된 제 2 회전 봉(802)의 사이에는 적어도 하나의 탄성 부재(804)가 구성된다.In addition, as shown in FIG. 7, when the
이때, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)에서는 광학계 구동 부재(250)의 제 1 본체부(251-1)와 제 2 본체부(251-2)의 사이에 제 2 각도 제한 부재(257)가 형성되어, 각도 조절 부재(242)가 C축을 기준으로 기설정된 각도 이상 하향되는 것을 제한한다. 또한, 제 1 본체부(251-1)와 대향하는 위치에 제 1 각도 제한 부재(256)가 형성되어, 각도 조절 부재(242)가 C축을 기준으로 상향 시 각도 조절 부재(242)의 양 측을 연결하는 연결부와 접촉되어 각도 조절 부재(242)가 기설정된 각도 이상 상향되는 것을 제한한다.At this time, in the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)에서 광학계 멈춤 부재 이동 공간(254)을 통해 광학계 구동 부재(250)의 내부로 삽입되는 광학계 멈춤 부재(260)에 의해 일 방향으로 힘이 발생되면, 광학계(240)의 반사 각도가 변경된 후 탄성 부재(804)에 의해 변경된 반사 각도로 고정된다.On the other hand, in the
이하, 도 9 내지 도 12를 참조하여 광학계(240)의 반사 각도 변경 및 고정 방식에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of changing and fixing a reflection angle of the
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 반사 각도 조절 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.9 and 10 are views for explaining the operation of the reflection angle adjustment apparatus according to an embodiment of the present invention.
그리고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 반사 각도 조절 부재의 구조를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 탄성 부재를 이용하여 반사 각도를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view showing the structure of the reflection angle adjustment member according to an embodiment of the present invention, Figure 12 is a view for explaining a method of adjusting the reflection angle using the elastic member according to an embodiment of the present invention. .
도 9에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)에서 광학계(240)가 삽입 결합된 광학계 구동 부재(250)가 가이드(230)에 결합되어 가이드(230)의 일단까지 이동하는 것을 나타낸 평면도이다. 이때, 도 9에서는 설명의 편의를 위해 가이드(230)를 표현하지 않았으나, 실제적으로 광학계 구동 부재(250)의 가이드 연결 홈(255)이 가이드(230)의 일면에 연결되어 슬라이딩 이동될 수 있다. 또한, 가이드(230)의 일단에 연결된 광학계 멈춤 부재(260)는 연결부(261)가 가이드(230)의 일측면에 연결 고정되고, 광학계 구동 부재(250) 내에 삽입 시 각도 조절 부재(242)에 접촉되는 멈춤 돌기(262)를 포함한다.In FIG. 9, the optical
도 9 및 도 10에서 나타낸 바와 같이, 광학계 구동 부재(250)는 B축을 따라 일 방향으로 이동되며, 본 발명의 실시예에서 광학계(240)의 반사 각도 변경 시 상기 일 방향은 삽입체(210)로부터 본체(220)로의 방향을 의미한다. 이때, 광학계 구동 부재(250)가 가이드(230)의 일단에 연결된 광학계 멈춤 부재(260)의 위치까지 이동되는 동안, 광학계(240)는 광출력 소자(270)로부터 출력되는 출력 광을 스캐닝 대상 치아로 반사하게 된다. 참고로, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 광학계(240)의 반사 부재(241)가 기설정된 반사 위치마다 출력 광을 반사할 수 있도록, 광학계 구동 부재(250)의 이동을 제어할 수 있다.As shown in FIGS. 9 and 10, the optical
그리고, 광학계 구동 부재(250)가 광학계 멈춤 부재(260)의 위치에 도착하면, 광학계 구동 부재(250)는 원래 진행 방향으로 소정의 거리까지 더 이동하게 된다. 그러면, 광학계 멈춤 부재(260)의 멈춤 돌기(262)가 광학계 멈춤 부재 이동 공간(254)을 통해 광학계 구동 부재(250)의 내부로 삽입되어, 광학계(240)의 각도 조절 부재(242)에 접촉하게 된다. 그런 후, 광학계 구동 부재(250)가 원래의 진행 방향으로 일정 거리를 더 이동하면, 각도 조절 부재(242)는 일 위치에 고정되어 있는 멈춤 돌기(262)에 의해 상기 원래의 진행 방향의 반대 방향으로 힘을 받게 되어, 상기 힘의 방향에 수직 방향 측으로 밀려 이동하게 된다. 즉, 도 11에서 나타낸 바와 같이, 광학계(240)의 각도 조절 부재(242)는 C 축 방향으로 밀려 올라가거나 밀려 내려가게 되어, 결국 반사 부재(241)의 반사 각도가 변경된다.Then, when the optical
구체적으로, 도 11에서 나타낸 바와 같이, 각도 조절 부재(242)가 밀려 올라 가거나 내려가게 되면, 제 1 회전 봉(801)을 기준 축으로 하여 반사 부재(241)가 각도 조절 부재(242)의 이동 방향의 반대 방향으로 회동하게 된다. 예를 들어, 도 11에서 나타낸 광학계(240)의 반사 각도가 θ1였던 상태에서, 광학계 멈춤 부재(260)에 의해 각도 조절 부재(242)가 C축을 기준으로 하향하게 되면 반사 부재(241)는 C축을 기준으로 상향하게 되어, 반사 각도가 θ2로 변경된다.Specifically, as shown in FIG. 11, when the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)에서는 탄성 부재(804)를 이용하여 광학계(240)의 변경된 반사 각도를 유지(또는 고정)한다.Meanwhile, in the
구체적으로, 도 12에서는 도 11에서 나타낸 광학계(240)의 반사 각도 변경 시 탄성 부재(804)의 형태 변화를 나타내었다. 즉, 도 11의 A부분을 확대하면, 도 12와 같이 나타낼 수 있다.Specifically, FIG. 12 illustrates a change in shape of the
이때, 도 12에서는 각도 조절 부재(242)가 C축을 기준으로 하향할 때의 탄성 부재(804)의 형태 변화를 설명하도록 한다.12, the shape change of the
먼저, 도 12의 (a)에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탄성 부재(804)는, 소정의 넓이를 갖는 판재를 절곡하여 형성한 것으로서, 양 측면에 각각 제 2 회전 봉(802) 및 제 3 회전 봉(803)이 접촉한다. 참고로, 탄성 부재(804)의 양 측면에는 제 2 및 제 3 회전 봉(802, 803)이 접촉하는 제 1 접촉부(804-1) 및 제 2 접촉부(804-2)가 형성될 수 있다. 이때, 도 12의 (a)에서 나타낸 바와 같이, 제 1 접촉부(804-1)와 제 2 접촉부(804-2)는 각각 제 2 및 제 3 회전 봉(802, 803)이 이탈되지 않도록 고정할 수 있는 홈 형상일 수 있다. 또한, 탄성 부재(804)의 절곡면에는 완충 역할을 하는 완충홈(804-3)이 더 형성될 수 있다. 이와 같은, 탄성 부재(804)는 탄성력을 갖는 금속 판재 등으로 구성될 수 있다.First, as shown in FIG. 12A, the
한편, 도 12의 (b)에서 나타낸 바와 같이, 탄성 부재(804)의 양 측면에는 제 2 회전 봉(802) 및 제 3 회전 봉(803)이 접촉되어 있다. 이때, 제 2 회전 봉(802)은 제 2 고정부(253)에 관통 삽입되어 제 1 본체부(251-1)에 고정되어 있고, 제 3 회전 봉(803)은 제 1 고정부(243)에 관통 삽입되어 각도 조절 부재(242)에 고정되어 있는 상태이다. 이때, 도 12의 (b)에서는 광학계(240)의 반사 각도가 θ2일 때를 나타내었으며, 탄성 부재(804)의 양 측면의 거리(즉, 넓이)를 d3로 표현하였다.On the other hand, as shown in FIG. 12B, the second
그런 후, 도 12의 (c)에서 나타낸 바와 같이, 광학계 멈춤 부재(260)에 의해 각도 조절 부재(242)에 일 방향으로 힘이 작용하여 각도 조절 부재(242)가 C축을 기준으로 하향하면, 제 1 고정부(243)에 고정된 제 3 회전 봉(803)도 따라서 하향하게 된다. 참고로, 제 2 고정부(253)에 고정된 제2 회전 봉(802)의 위치는 고정된 상태이다. 이때, 도 12의 (b)에서는 제 3 회전 봉(803)이 기설정된 제한 이동 높이(즉, 반사 부재의 각도) 중 약 중간 높이 정도로 하향하였을 때 탄성 부재(804)의 양 측면 거리(즉, 넓이)인 d4가 좁아지게 되어, d4의 길이는 d3보다 짧은 길이를 갖는다. 즉, 도 12의 (c)에서, 탄성 부재(804)가 양 측면으로부터 가장 큰 힘을 받아 원래의 형태로 되돌아 가려는 탄성력이 가장 커진 상태이다.Then, as shown in FIG. 12C, when the force acts on the
다음으로, 도 12의 (d)에서 나타낸 바와 같이, 광학계 멈춤 부재(260)에 의해 각도 조절 부재(242)에 일 방향으로 지속적으로 힘이 작용하면, 각도 조절 부재(242)가 C축을 기준으로 더욱 하향하게 된다. 이처럼, 각도 조절 부재(242)의 상하 이동 거리(즉, 높이)가 커지게 되면 제 3 회전 봉(803)의 하향 이동에 따라 도 12의 (d)에서와 같이 탄성 부재(804)의 양 측면 거리(즉, 넓이)인 d5도 다시 넓어지게 된다. 즉, d5의 길이는 d4보다 긴 길이를 갖게 되며, 이때 d3와 d5의 길이는 동일할 수 있다.Next, as shown in FIG. 12D, when the force is continuously applied to the
구체적으로, 광학계 멈춤 부재(260)에 의해 각도 조절 부재(242)가 상향 또는 하향 이동하게 되면, 각도 조절 부재(242)의 이동 위치와 동일하게 이동하는 제 3 회전 봉(803)과, 위치가 고정된 제 2 회전 봉(802)과의 거리가 일정 높이까지는 점점 좁아지다가 다시 넓어지게 된다. 따라서, 탄성 부재(804)에 작용하는 힘이 점점 커지다가 다시 작아지게 되어, 탄성 부재(804)의 탄성력이 가장 작아지는 마지막 상태(즉, 제한 이동 높이의 양단)에서 각도 조절 부재(242)의 위치가 고정되게 된다.Specifically, when the
한편, 본 발명의 실시예에서는, 광학계 멈춤 부재(260)가 가이드(230)의 일단에 고정된 것을 예로서 나타내었다. 그런데, 광학계 멈춤 부재(260)는 가이드(230)를 따라 이동된 후 각 위치에서 고정되는 것이 가능하다. 즉, 광학계 구동 부재(250)가 설정된 반사 위치에 위치하여 광학계(240)가 일 반사 각도로 출력 광을 반사한 후, 광학계 멈춤 부재(260)가 상기 반사 위치로 이동하여 광학계(240)의 반사 각도를 변경시킨 후 광학계(240)가 상기 일 반사 각도와 상이한 반사 각도로 출력 광을 반사시키는 것도 가능하다. 그런 후, 광학계 구동 부재(250)가 반사 위치를 변경할 수 있다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, it is shown as an example that the optical
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.Although the apparatus and method of the present invention have been described in connection with specific embodiments, some or all of their components or operations may be implemented using a computer system having a general hardware architecture.
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.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
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. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
210: 삽입체 220: 본체
230: 가이드 240: 광학계
250: 광학계 구동 부재 260: 광학계 멈춤 부재
270: 광출력 소자 280: 광센싱 소자
290: 제어 모듈 300: 데이터 처리 모듈
241: 반사 부재 242: 각도 조절 부재
243: 제 1 고정부 251-1: 제 1 본체부
251-2: 제 2 본체부 253: 제 2 고정부
255: 가이드 연결 홈 256: 제 1 각도 제한 부재
257: 제 2 각도 제한 부재 801: 제 1 회전 봉
802: 제 2 회전 봉 803: 제 3 회전 봉
804: 탄성 부재210: insert 220: main body
230: guide 240: optical system
250: optical system driving member 260: optical system stopping member
270: light output device 280: light sensing device
290: control module 300: data processing module
241: reflection member 242: angle adjustment member
243: first fixing portion 251-1: first body portion
251-2: second main body 253: second fixing part
255: guide connecting groove 256: first angle limiting member
257: second angle limiting member 801: first rotating rod
802: second rotating rod 803: third rotating rod
804: elastic member
Claims (14)
입사되는 광을 스캐닝 대상 치아 방향으로 반사시키는 반사 부재 및 상기 반사 부재와 소정의 각도를 이루도록 연결된 각도 조절 부재를 포함하고, 상기 각도 조절 부재의 위치에 따라 상기 반사 부재의 반사 각도가 설정되는 광학계;
상기 각도 조절 부재와 결합되며, 가이드를 따라 상기 광학계를 기설정된 반사 위치로 이동시키는 광학계 구동 부재;
상기 가이드의 일단에 연결되며, 상기 광학계 구동 부재의 내부로 삽입되어 상기 각도 조절 부재의 일단에 접촉하고, 상기 각도 조절 부재에 대해 기설정된 방향으로 힘을 작용하여 상기 각도 조절 부재의 위치가 변경되도록 하는 멈춤 돌기가 형성된 광학계 멈춤 부재;
기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 상기 광학계 방향으로 광을 출력하는 광출력 소자;
상기 광학계를 통해 반사된 후 상기 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 치아에 대한 스캐닝을 제어하는 제어 모듈; 및
상기 센싱 값을 상기 치아의 위치 좌표 별로 병합하고, 위치 좌표 별 상기 병합된 센싱 값을 포함하는 스캐닝 데이터를 데이터 처리부로 전송하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈을 포함하되,
상기 각도 조절 부재의 일단에 연결되어 상기 각도 조절 부재의 이동 위치와 동일한 위치로 이동하는 제 1 회전 봉과, 상기 제 1 회전 봉과 대향하는 상기 광학계 구동 부재의 일면에 연결된 제 2 회전 봉의 사이에 끼워진 탄성 부재에 작용하는 탄성력을 이용하여 상기 각도 조절 부재의 위치를 일 위치로 고정하는 구강용 스캐너. In the oral scanner,
An optical system including a reflection member for reflecting the incident light toward a scanning target tooth and an angle adjustment member connected to form a predetermined angle with the reflection member, the reflection angle of the reflection member being set according to the position of the angle adjustment member;
An optical system driving member coupled to the angle adjusting member and moving the optical system to a predetermined reflection position along a guide;
It is connected to one end of the guide, is inserted into the optical system driving member to contact one end of the angle adjusting member, by applying a force in a predetermined direction with respect to the angle adjusting member to change the position of the angle adjusting member. An optical system stop member in which a stop protrusion is formed;
An optical output element for outputting light toward the optical system according to a preset output position and output angle;
An optical sensing element configured to generate a sensing value by sensing the reflected light reflected from the tooth after being reflected through the optical system;
A control module configured to control scanning of the tooth by setting at least one of the reflection position, the reflection angle, the output position, and the output angle; And
A data processing module for merging the sensing values for each location coordinate of the tooth and transmitting scanning data including the merged sensing values for each location coordinate to a data processing unit to generate a 3D scanning model for the scanning target tooth; Including,
Elasticity sandwiched between a first rotating rod connected to one end of the angle adjusting member and moving to the same position as the moving position of the angle adjusting member, and a second rotating rod connected to one surface of the optical system driving member facing the first rotating rod; An oral scanner for fixing the position of the angle adjusting member to one position by using an elastic force acting on the member.
상기 구강용 스캐너는,
구강에 삽입이 가능하도록 본체로부터 돌출되도록 형성되어, 치아 스캐닝용 출력 광과 치아로부터 반사되는 반사 광의 진행 경로를 확보하는 삽입체를 구비하며,
상기 삽입체의 내부에,
상기 광학계, 광학계 구동 부재, 광학계 멈춤 부재, 및 가이드를 포함하는 광학계의 반사 각도 조절 장치를 포함하고,
상기 본체의 내부에,
상기 광출력 소자, 광센싱 소자, 제어 모듈, 및 데이터 처리 모듈을 포함하는 구강용 스캐너. The method of claim 1,
The oral scanner,
It is formed to protrude from the main body so as to be inserted into the oral cavity, and has an insert for securing the path of the output light for teeth scanning and the reflected light reflected from the teeth,
Inside the insert,
A reflection angle adjusting device of an optical system including the optical system, an optical system driving member, an optical system stopping member, and a guide,
Inside the main body,
Oral scanner including the light output element, light sensing element, control module, and data processing module.
상기 광학계는,
상기 반사 부재의 반사 각도가 상이한 적어도 둘 이상의 각도로 설정되는 구강용 스캐너. The method of claim 1,
The optical system includes:
The oral cavity scanner of which the reflection angle of the said reflection member is set to at least 2 or more different angles.
상기 멈춤 돌기는,
상기 광학계 구동 부재의 이동 진행 방향의 반대 방향으로 힘을 작용하는 구강용 스캐너.The method of claim 1,
The stopping protrusion is
An oral scanner which acts on a force in a direction opposite to the moving direction of the optical system drive member.
상기 탄성 부재는,
소정의 넓이를 갖는 판재 형상의 부재가 절곡되어 형성되며,
상기 제 1 회전 봉과 접촉하는 제 1 접촉부, 상기 제 2 회전 봉과 접촉하는 제 2 접촉부, 및 상기 제 1 접촉부와 제 2 접촉부 간의 사이에 형성된 완충부를 포함하되,
상기 제 1 접촉부와 제 2 접축부 간의 거리가 멀수록 탄성력이 작아지는 구강용 스캐너.The method of claim 1,
The elastic member
A plate-shaped member having a predetermined width is formed by bending,
A first contact portion in contact with the first rotating rod, a second contact portion in contact with the second rotating rod, and a buffer portion formed between the first contact portion and the second contact portion,
An oral scanner, the elastic force decreases as the distance between the first contact portion and the second contact portion increases.
상기 탄성 부재는,
상기 각도 조절 부재가 상하 방향으로 이동할 수 있는 기설정된 이동 제한 높이 내에서 상하 방향의 각 양단에서 탄성력이 가장 작게 작용하는 구강용 스캐너.The method of claim 1,
The elastic member
An oral scanner in which the elastic force is the smallest at each end in the vertical direction within a predetermined movement limit height that the angle adjustment member can move in the vertical direction.
상기 광학계 구동 부재는,
상기 광학계를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 제 1 이동 방향으로 이동시킨 후,
상기 광학계를 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 상기 제 1 이동 방향의 반대 방향인 제 2 이동 방향으로 이동시키는 구강용 스캐너.The method of claim 1,
The optical system drive member,
After moving the reflection position of the optical system in the first moving direction while maintaining the optical system at the first reflection angle,
The oral cavity scanner which moves the reflection position of the said optical system to the 2nd movement direction opposite to the said 1st movement direction in the state which kept the said optical system at the 2nd reflection angle different from a 1st reflection angle.
상기 광학계 구동 부재는,
제 1 반사 위치에서 상기 광학계의 반사 각도가 제 1 반사 각도 및 제 2 반사 각도로 조절된 후, 상기 광학계를 제 2 반사 위치로 이동시키는 구강용 스캐너. The method of claim 1,
The optical system drive member,
The oral scanner which moves the optical system to the second reflection position after the reflection angle of the optical system is adjusted to the first reflection angle and the second reflection angle at the first reflection position.
상기 데이터 처리 모듈은,
상기 반사 위치, 반사 각도, 출력 위치, 및 출력 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 치아에 대한 위치 좌표를 산출하고, 상기 위치 좌표 별로 매칭되는 적어도 하나의 센싱 값을 병합하는 구강용 스캐너.The method of claim 1,
The data processing module,
And a position coordinate for the tooth based on at least one of the reflection position, the reflection angle, the output position, and the output angle, and merging at least one sensing value matched by the position coordinates.
상기 데이터 처리 모듈은,
상기 위치 좌표 별로 적어도 하나의 센싱 값을 수신한 후,
상기 위치 좌표 별로 상기 적어도 하나의 센싱 값의 평균 값을 산출하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐너.The method of claim 9,
The data processing module,
After receiving at least one sensing value for each position coordinate,
The oral scanner for performing the merging by calculating the average value of the at least one sensing value for each position coordinate.
상기 데이터 처리 모듈은,
상기 위치 좌표 별로 적어도 하나의 센싱 값을 수신한 후,
상기 위치 좌표 별로 상기 적어도 하나의 센싱 값 중 어느 하나의 센싱 값을 선택하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐너.The method of claim 9,
The data processing module,
After receiving at least one sensing value for each position coordinate,
The oral cavity scanner for performing the merging by selecting any one of the at least one sensing value for each of the position coordinates.
상기 삽입체는,
상기 광학계에 의하여 반사된 광이 상기 치아로 진행하고, 상기 치아에서 반사된 광이 상기 광센싱 소자로 진행하도록 하는 광투과창을 포함하는 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너. The method of claim 2,
The insert is
And a light transmitting window for allowing the light reflected by the optical system to travel to the tooth, and the light reflected from the tooth to the light sensing element.
상기 데이터 처리부는,
상기 구강용 스캐너의 내부 또는 외부에 구성되며, 상기 외부에 구성 시 유무선 통신을 통해 상기 스캐닝 데이터를 수신하는 구강용 스캐너.The method of claim 2,
Wherein the data processing unit comprises:
Is configured inside or outside of the oral scanner, when configured outside the oral scanner for receiving the scanning data through wired or wireless communication.
상기 광센싱 소자는,
상기 치아로부터 반사되는 반사 광을 센싱하여 전기 신호로 변환하여 상기 센싱 값을 생성하는 구강용 스캐너.
The method of claim 1, wherein
The light sensing device,
The oral cavity scanner for generating the sensing value by sensing the reflected light reflected from the tooth to convert into an electrical signal.
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