KR101538760B1 - 구강용 스캐너 - Google Patents

Abstract

구강용 스캐너가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 구강용 스캐너는 레이저 광원이 조사되는 광 출력부; 상기 광 출력부에서 조사된 레이저 광을 확산시키는 확산부; 상기 확산부의 전방에 설치되어 확산된 제이저 광을 집광시키는 집광부; 상기 광 출력부의 외측으로 이격되어 위치되고 상기 집광부에서 집광된 레이저 광을 선택적으로 차폐하는 차폐부; 상기 차폐부를 이동시키는 이동부; 상기 차폐부의 이동에 따른 정보를 검출하는 위상 검출부; 상기 광 출력부에서 조사된 레이저 광을 굴절시켜 피측정 대상물을 향해 반사시키기 위한 반사부; 및 상기 피측정 대상물에서 반사된 반사광을 입력받아 영상 정보로 변환하기 위한 영상 정보 취득부를 포함한다.

Description

구강용 스캐너{Scanner for Oral Cavity}

본 발명은 치과 환자의 구강 내부에 삽입되어 다수의 치아, 치은조직 및 보철물에 대한 정확한 스캐닝 정보를 획득하고, 상기 정보를 이용하여 치과 치료에 이용할 수 있는 구강용 스캐너에 관한 것이다.

일반적으로 치과 병원 등에서는 인체 구강내에 적용되는 보철물을 제작하기 위해서는 환자의 구강내를 본떠(Impression)서 석고모델(Master Model)을 만들고, 상기 석고모델을 기준으로 보철물을 만들었으며 상기 석고모델을 몰드로 이용한 제작법은 전통적이고 오랜 시간 동안 진행되어 왔기에 신뢰성과 표준화가 잘되어 있으나, 인상 과정의 오차와 인상재의 혼수비를 맞추는 것이 까다롭고, 온도와 습도 등에 따라 인상재의 경화시간이 달라지는 등 일관된 결과를 기대하기 어려운 점이 발생되었다.

또한, 실리콘 인상재와 같이 일정한 인상경화조건을 발현하는 재료는 가격이 비싸서 환자의 비용부담이 커지는 단점이 있고, 인상재를 구강내에서 경화 후 탈거하는 과정에서 잘 빠지지 않는 불편함이 유발되었다.

이와 같이 재료의 지속적 소비와 일관되지 않은 결과, 적용상의 불편을 해소하기 위해 광학장비를 이용하여 구강내의 3차원 환경을 직접 취득하는 방법이 고안되었다.

상기 광학장비는 프로젝터를 광원으로 하여 구강내에 조사하고, 이를 카메라로 취득하여 3각법을 이용하여 3차원 데이터로 변환하는 방법이 적용되었으나, 프로젝터를 이용한 광원은 음영대와 양영대 간의 광구배(Light Gradient)의 선예도가 높지 않고, 거리에 따라 빛 번짐이 심해 정밀도를 높이는 데에 한계가 있어 왔다.

따라서, 기구구성이 간단하고, 진동발생으로 인한 데이터의 정밀도를 저하시키지 않으며 치아를 정확하게 3차원 모델링 할 수 있는 구강용 스캐너가 필요하게 되었다.

대한민국 등록특허 제10-1175616호 (등록일: 2012년08월14일)

본 발명의 실시 예들은 환자의 구강 내부에 배치된 치아, 치은조직, 보철물에 대한 스캐닝 작업을 보다 편리하고 효율적으로 실시함과 동시에 데이터 취득 중 구강용 스캐너의 이동에 따른 데이터 오류를 최소화시켜 보다 정확한 환자의 치아에 대한 스캐닝 정보를 획득하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면 레이저 광원이 조사되는 광 출력부; 광 출력부의 전방에 설치되어 조사된 레이저 광을 확산시키는 확산부; 상기 확산부의 전방에 설치되어 확산된 제이저 광을 집광시키는 집광부; 상기 광 출력부의 외측으로 이격되어 위치되고 상기 집광부에서 집광된 레이저 광을 선택적으로 차폐하는 차폐부; 상기 차폐부를 이동시키는 이동부; 상기 차폐부의 이동에 따른 정보를 검출하는 위상 검출부; 상기 광 출력부에서 조사된 레이저 광을 굴절시켜 피측정 대상물을 향해 반사시키기 위한 반사부; 및 상기 피측정 대상물에서 반사된 반사광을 입력받아 영상 정보로 변환하기 위한 영상 정보 취득부를 포함한다.

상기 확산부는 익스팬딩 렌즈(Expanding Lens)가 사용되는 것을 특징으로 한다.

상기 집광부는 Collimating Lens가 사용되는 것을 특징으로 한다.

상기 차폐부는 소정의 직경을 가지는 링 형태의 바디부; 상기 바디부의 원주 방향을 따라 개구된 패턴을 가지는 패턴부를 포함한다.

상기 차폐부는 이동부에 의해 직선 왕복 이동이 이루어지는 플레이트(plate)형태로 이루어진 차폐판을 포함한다.

상기 패턴부는 다각형 형태 또는 원판 형태 또는 삼각형 형태 또는 반원판 형태 또는 슬릿(slit)형태 중의 어느 하나의 패턴이 선택적으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 패턴부는 패턴이 서로 마주보며 개구된 것을 특징으로 한다.

상기 패턴부는 패턴이 동일 간격으로 이격된 것을 특징으로 한다.

상기 패턴부는 서로 다른 형태의 패턴이 반복 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 패턴부는 상기 바디부의 원주 방향을 따라 서로 다른 직경으로 패턴이 개구되어 이격 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 차폐부는 정 위치에서 회전이 이루어지기 위한 회전축을 포함한다.

상기 패턴부는 상기 바디부의 원주 방향을 따라 패턴의 크기가 점진적으로 확대 또는 축소되는 것을 특징으로 한다.

상기 반사부는 상기 광 출력부와 마주보며 배치고 상기 광 출력부에서 조사된 레이저 광을 굴절시키는 제1 반사부; 상기 제1 반사부와 마주보며 배치되고, 상기 제1 반사부를 통해 반사된 레이저 광을 환자의 구강 내부에 배치된 치아를 향해 반사시키는 제2 반사부를 포함한다.

상기 제1 반사부는 증착 코팅된 평면유리 또는 증착 코팅된 직각프리즘 또는 증착 코팅된 접합프리즘 중의 어느 하나가 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 반사부는 반투과 타입의 프리즘 또는 유리 중의 어느 하나가 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 반사부는 가로 길이와 세로 길이와 각각 동일 길이로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제2 반사부는 상기 제1 반사부를 통해 조사된 광을 완전 반사시켜 상기 피측정 대상물로 굴절시키는 것을 특징으로 한다.

상기 구강용 스캐너는 상기 피측정 대상물에 대한 데이터를 취득하는 동안 가속도 변화를 감지하는 가속도 감지부를 포함한다.

상기 구강용 스캐너는 상기 위상 검출부와 영상 정보 취득부로부터 전송된 데이터를 연산하여 3차원 데이터를 생성하고, 생성된 복수개의 3차원 데이트를 상기 가속도 감지부를 통해 전송된 데이터를 이용하여 정합함으로써 상기 피측정 대상물에 대한 스캐닝 모델을 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 구강용 스캐너는 시술자가 손으로 파지되는 스캐너 본체; 상기 스캐너 본체의 전방에 설치되고 환자의 구강 내측으로 삽입되는 삽입체를 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 레이저 광이 고정된 상태로 조사가 이루어지므로 조사되는 레이저 광의 진동안정성이 향상되고, 차폐부의 이동에 의한 레이저 광에 대한 집광을 통해 보다 간단한 기구 구성으로 구성될 수 있으며, 상기 차폐부에 다양한 패턴을 형성하여 사용할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 환자의 치아에 대한 3차원 스캐닝 데이터를 획득하는 과정에서 흔들림 또는 위치 이동이 발생되어 데이터에 왜곡이 발생되는 경우에도 이를 정합시켜 정밀성이 향상되고 신뢰성 있는 스캐닝 데이터를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 환자의 구강 내부로 최소한의 면적을 가지는 삽입체가 삽입되므로 부피가 최소화되어 시술자 및 환자 모두 편리하게 스캐닝 작업을 실시할 수 있다.

첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너의 부분 분해 사시도.
첨부된 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너의 후면 사시도.
첨부된 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너에서 광 출력부를 통해 레이저 광이 조사되어 확산된 후 집광되는 상태를 개략적으로 도시한 도면.
첨부된 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너의 결합 사시도.
첨부된 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너의 차폐부에 대한 다양한 실시 예를 도시한 사시도.
첨부된 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너에 설치된 광 출력부를 통해 조사된 레이저 광이 영상정보 취득부로 반사되는 상태를 개략적으로 도시한 도면.
첨부된 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너의 데이터 제어모듈과 상기 데이터 제어모듈과 연계된 구성을 도시한 블록도.
첨부된 도 8 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 구강용 스캐너를 도시한 사시도.
첨부된 도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너의 사용 상태도.

본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1내지 도 2를 참조하면, 구강용 스캐너(1)는 피측정 대상물인 치아를 스캐닝하기 위해 환자가 입을 크게 벌리지 않고서도 정확한 측정을 가능하게 하고, 상기 구강용 스캐너(1)를 이용하여 치아를 스캐닝하는 동안 광구배가 감소된 상태로 환자의 치아에 대한 데이터를 획득하고자 한다.

이를 위해 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너(1)는 시술자가 손으로 파지할 수 있는 적어도 1개 이상의 손잡이(1d)가 형성된 스캐너 본체(1a)와, 상기 스캐너 본체(1a)에 결합되는 커버(1c) 및 상기 스캐너 본체(1a)의 전방에 설치되는 삽입체(1b)를 포함한다.

본 실시 예에 의한 스캐너 본체(1a)는 시술자가 손으로 파지하기 위한 손잡이(1d)가 형성되고, 상기 손잡이(1d)의 상부 내측에 소정의 공간을 가지는 공간부가 형성되며, 삽입체(1b)의 선단부 일면이 개구된 개구부(1e)를 포함한다.

삽입체(1b)는 상기 스캐너 본체(1a)와 선택적으로 착탈 가능하게 결합되고, 소정의 길이를 가지고 연장되며 바 형상의 직육면체 형태로 이루어지나 상기 형태로 반드시 한정하지 않는다. 삽입체(1b)는 환자의 구강 내부로 삽입되므로 인체에 무해한 재질로 제작되며 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너(1)는 내측에 레이저 광원이 조사되는 광 출력부(100)와, 상기 광 출력부(100)에서 조사된 레이저 광을 확산시키는 확산부(200)와, 상기 확산부(200)의 전방에 설치되어 상기 확산부(200)에서 확산된 제이저 광을 집광시키는 집광부(300)와, 상기 광 출력부(100)의 외측으로 이격되어 위치되고 상기 집광부(300)에서 집광된 레이저 광을 선택적으로 차폐하는 차폐부(400)와, 상기 차폐부(400)를 이동시키는 이동부(500)와, 상기 차폐부(400)의 이동에 따른 정보를 검출하는 위상 검출부(600)와, 상기 광 출력부(100)에서 조사된 레이저 광을 굴절시켜 피측정 대상물을 향해 반사시키기 위한 반사부(700); 및 상기 피측정 대상물에서 반사된 반사광을 입력받아 영상 정보로 변환하기 위한 영상 정보 취득부(800)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 광 출력부에 대해 설명한다.

첨부된 도 1 또는 도 3을 참조하면, 광 출력부(100)는 레이저 광이 발생되는 광 발생부와, 상기 광 발생부의 상면에 확산부(200)와 집광부(300)가 순차적으로 설치된다.

광 발생부는 통상의 레이저나, 발광 다이오드(LED) 또는 할로겐 램프 중의 어느 하나가 선택적으로 사용되고 본 실시 예에서는 설명의 편의를 위해 레이저로 한정하여 설명한다.

확산부(200)는 익스팬딩 렌즈(expanding lens)가 사용될 수 있으나 상기 렌즈로 반드시 한정하지 않으며 레이저 광이 확산될 수 있는 다른 렌즈가 사용되는 것도 가능함을 밝혀둔다.

집광부(300)는 확산부(200)를 통해 확산된 레이저 광을 집광시키기 위해 설치되고, 본 실시 예 에서는 collimating Lens가 사용되나 상기 렌즈로 반드시 한정하지 않는다.

본 실시 예 에서는 레이저 광을 반사부(700)를 향해 그대로 조사하지 않고 확산부(200)를 통해 우선적으로 레이저 광을 확산시키고, 상기 집광부(300)를 통해 확산된 레이저 광을 집광시켜 반사부(700)를 향해 조사한다.

상기 집광부(300)는 레이저 광을 집광시킬 경우 광 분포가 균등해지고, 균등해진 레이저 광을 차폐부(400)에 조사할 경우 상기 차폐부(400)에 의해 레이저 광이 차폐된 영역과 미 차폐된 영역의 경계가 명확해지면서 광구배에 따른 영향을 받지 않고 일정한 광원이 조사되는 효과를 유발하게 된다.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 의한 광 출력부(100)는 차폐부(400)의 내측에 위치되고, 별도의 고정 부재(미도시)에 의해 고정된 상태가 유지되되, 회전되는 차폐부(300)와 간섭이 발생되지 않도록 고정된 상태가 유지된다.

영상 정보 취득부(800)는 반사부(700)의 하측에 배치되며, 상기 위치에 배치되는 이유는 상기 반사부(700)를 경유하는 레이저의 산란에 의해 발생된 레이저가 의도치 않게 상기 영상정보 취득부(800)에 입력될 경우 입력된 영상정보의 간섭이 발생되어 불필요한 광 간섭과 레이저의 산란 및 반사를 방지하기 위해서이다.

본 실시 예에 의한 구강용 스캐너(1)는 반사부(700)와 영상 정보 취득부(800) 사이에 설치된 편광필터(20)를 더 포함하고, 상기 편광필터(20)는 레이저가 반사부(700)를 경유하면서 산란, 확산 및 광 간섭이 발생되는 경우에도 상기 편광필터(20)가 레이저가 조사되는 광 출력부(100)와 90도 의 경사각을 가지고 설치되므로 광 간섭이 최소화된다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 차폐부에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 5를 참조하면, 차폐부(400)는 다양한 실시 예로 사용될 수 있으며 본 실시 예에서는 상기 차폐부(400)가 소정의 직경을 가지는 링 형태의 바디부(410)와, 상기 바디부(410)의 원주 방향을 따라 패턴이 형성된 패턴부(420)를 포함한다.

상기 바디부(410)는 소정의 직경과 폭을 가지고 링 형태로 이루어지고, 이동부(500)에 의해 회전 이동이 이루어진다.

참고로 첨부된 도 5의 (a)는 패턴부(420)의 패턴이 다각형 형태로 형성된 상태를 도시한 사시도 이고, 도 5의 (b)는 패턴부(420)의 패턴이 원판 형태로 형성된 상태를 도시한 사시도 이고, 도 5의 (c)는 패턴부(420)의 패턴이 반원판 형태로 형성된 상태를 도시한 사시도 이고, 도 5의 (d)는 패턴부(420)의 패턴이 서로 다른 직경을 가지는 원판 형태로 형성된 상태를 도시한 사시도 이다.

상기 패턴부(420)는 다각형 형태 또는 원판 형태 또는 삼각형 형태 또는 반원판 형태 또는 슬릿(slit)형태 중의 어느 하나가 선택적으로 형성되고, 전술한 광 출력부(100)는 상기 패턴부(420)를 정면으로 바라보도록 위치되며, 상기 패턴부(420)의 패턴 형태가 위와 같이 다양한 형태로 구성되는 이유는 각각의 형태에 따라 피측정 대상물에서 조사된 레이저 광을 통한 데이터 획득에 차이가 발생되기 때문이다.

이에 대해 보다 상세하게 설명하면, 패턴부(420)에 형성된 패턴은 크게 다각형 형태와 반원 또는 원형의 원판 형태로 구분되고, 상기 다각형 형태는 직각 좌표계를 통해 조사된 레이저 광에 대한 연산이 이루어지고, 원판 형태의 경우 극 좌표계를 통해 조사된 레이저 광에 대한 연산이 이루어진다.

여기서 극 좌표계의 경우 항시 원점이 존재하므로 상기 원점을 중심점으로 반지름(r)의 길이를 연산하여 피측정 대상물에 대한 연산을 실시할 수 있다. 상기 극 좌표계는 다량의 영상 정보 데이터에 대한 계산이 용이하고 피측정 대상물의 연산 데이터에 대한 연산 속도가 상대적으로 직각 좌표계에 비해 빠르게 이루어지는 특징을 가지고 있다.

직각 좌표계는 극 좌표계와는 상이하게 원점이 존재하지 않으므로 레이저 광을 적층시켜 피측정 대상물에 대한 연산 데이터를 획득할 수 있는 차이점을 가지고 있다.

첨부된 도 5의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 본 실시 예에 의한 패턴부(420)는 패턴이 서로 마주보며 개구될 수 있으며 이 경우 동일 간격을 가지고 이격됨으로써 레이저 광이 조사될 경우 패턴부(420)에 형성된 패턴을 경유하여 통과한 레이저 광과, 상기 패턴이 미 형성된 영역에 레이저가 조사될 경우 이에 대한 구분이 보다 명확해져 데이터 획득에 유리해진다.

패턴부(420)는 서로 다른 형태의 패턴이 반복 형성될 수 있으며, 이 경우 다각형 형태와 원판 형태가 반복 형성되어 전술한 직각 좌표계와 극 좌표계의 중복 사용으로 인한 효과가 유발된다.

첨부된 도 5의 (d)를 참조하면, 패턴부(420)는 바디부(410)의 원주 방향을 따라 서로 다른 직경으로 패턴이 개구되어 이격 배치되고, 이 경우 일정한 간격을 가지고 다수개의 패턴이 배치된다.

본 발명에 의한 차폐부(400)는 정 위치에서 회전이 이루어지기 위한 회전축(401)을 포함하고, 상기 회전축(401)의 하단은 후술할 스캐너 본체(1a)의 내측에 지지된다. 상기 회전축(401)은 이동부(500)에 의해 일정한 속도로 회전되며 회전 방식은 벨트에 의한 벨트 구동 방식 또는 기어에 의한 기어 구동 방식 중의 어느 한 방식이 선택적으로 사용될 수 있으며 특정 방식으로 반드시 한정하지 않는다.

패턴부(420)는 바디부(410)의 원주 방향을 따라 패턴의 크기가 점진적으로 확대 또는 축소되는 형태로 구성될 수 있으며, 일 예로 패턴이 원판 형태로 개구될 경우 가장 작은 제1 직경으로 개구된 후에, 순차적으로 직경이 증가된 상태로 개구되어 가장 큰 직경인 제n 직경까지 개구되는 형태로 이루어질 수 있다. 이와 같이 서로 다른 직경을 가지는 다수개의 패턴을 통해 광구배로 오차 발생을 최소화 시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 이동부(500)는 통상의 모터가 사용되나, 다른 구성으로 대체될 수 있으며, 모터에 설치된 모터축과 결합되는 제1 풀리(510)와, 차폐부(400)에 설치된 회전축(401)과 결합되는 제2 풀리(530) 및 상기 제1 풀리(510)와 제2 풀리(530) 사이에 설치되어 상기 모터에서 발생된 회전력을 제2 풀리(530)에 전달하는 벨트(520)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 위상 검출부(600)는 엔코더(encoder)가 사용되고, 상기 엔코더는 상기 광 출력부(100)가 이동될 경우 위치 정보를 검출하여 후술할 데이터 제어 모듈(2)로 전송하며, 상기 데이터 제어 모듈(2)은 엔코더에서 전송한 신호를 입력받아 상기 광 출력부(100)의 서로 다른 위치를 연산한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 반사부에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1및 도 6을 참조하면, 반사부(700)는 제1 반사부(710)와 제2 반사부(720)를 포함하고, 상기 제1 반사부(710)는 광 출력부(100)와 마주보며 배치고 상기 광 출력부(100)에서 조사된 레이저 광을 굴절시킨다.

제2 반사부(720)는 상기 제1 반사부(710)와 마주보며 배치되고, 상기 제1 반사부(710)를 통해 반사된 레이저 광을 환자의 구강 내부에 배치된 치아를 향해 반사시킨다.

제1 반사부(400)는 증착 코팅된 평면유리 또는 증착 코팅된 직각프리즘 또는 증착 코팅된 접합프리즘 중의 어느 하나가 선택적으로 사용될 수 있다.

도6의 (a)는 증착 코팅된 평면유리를 도시한 도면으로서, 화살표 방향으로 도시된 바와 같이 광출력부(100)에서 조사된 레이저 광이 제1 반사부(710)를 향해 조사된 뒤에 도면 기준으로 우측을 향해 굴절되어 이동되고, 치아에 조사된 후에 반사된 레이저가 제1 반사부(710)로 재 반사되어 영상 정보 취득부(800)로 입력된다.

본 실시 예에 의한 광 출력부(100)는 전술한 바와 같이 제1 반사부(710)를 향해 레이저 광이 직진되게 조사되거나, 경우에 따라서 상기 제1 반사부(710)와 광 출력부(100)가 직교하지 않고 일정 각도로 경사진 상태로 레이저 광이 조사되는 것도 가능함을 밝혀둔다.

또한 제2 반사부(720)를 통해 환자의 치아를 향해 조사되는 최종 레이저 광은 직진되거나, 확대될 수 있다. 상기 레이저 광이 확대될 경우 확대되는 레이저 광은 거리에 따른 확대율을 사전에 계산하여 조정할 수 있다.

도6의 (b) 는 증착 코팅된 직각프리즘은을 도시한 도면으로서, 화살표 방향으로 도시된 바와 같이 광출력부(100)에서 조사된 레이저 광이 제1 반사부(710)를 향해 조사된 뒤에 도면 기준으로 우측을 향해 직각으로 굴절되어 이동되고, 치아에 조사된 후에 반사된 레이저는 제1 반사부(710)로 재 반사되어 영상 정보 취득부(800)로 입력된다.

도6의 (c)는 증착 코팅된 접합프리즘을 도시한 도면으로서, 직각 프리즘 2개를 서로 마주보는 상태로 정합시켜 사용하며 굴절이 최소화된 상태로 사용할 수 있으므로 영상 정보 취득부(800)로 입력되는 데이터의 정밀도가 보다 향상된다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 프리즘은 광 출력부(100)의 상측에 서로 마주보는 직육면체의 프리즘이 사용되고, 내측에 소정의 각도로 경사진 반사판이 설치되어 상기 광 출력부(100)에서 조사된 광을 부분 반사한다.

상기 제1 반사부(710)는 가로 길이와 세로 길이가 동일 길이로 형성되는데 상기 광 출력부(100)에서 조사된 광은 일 예로 도면에 도시된 바와 같이 사각 형태로 조사된다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 제2 반사부에 대해 설명한다.

제2 반사부(720)는 제1 반사부(710)를 통해 조사된 광을 완전 반사시켜 피측정 대상물(10)인 치아로 굴절시키며, 삽입체(1b)의 선단부 내측에 삽입된다.

제2 반사부(720)는 상기 제1 반사부(710)와 대응되는 크기를 가지고 설치되고 45°각도로 경사지게 설치되어 개구부(1e)로 광을 반사시킨다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 영상 정보 취득부에 대해 설명한다.

첨부된 도 1 또는 도 7을 참조하면, 영상 정보 취득부(800)는 제1 반사부(710)의 후방에 설치되고, 광 출력부(100)를 통해 조사된 광이 제1,2 반사부(710,720)를 통해 치아로 조사되고, 상기 치아에 조사된 광이 재반사되어 상기 제2 반사부(720)를 경유하여 제1 반사부(710)로 이동된 후에 상기 제1 반사부(710)를 경유하여 상기 영상 정보 취득부(800)를 통해 입력된다. 상기 영상 정보 취득부(800)는 전하결합소자(Charge Coupled Device)가 사용되나 이와 유사한 기능이 구현되는 CMOS소자가 사용되는 것도 가능함을 밝혀둔다.

가속도 감지부(900)는 시술자가 구강용 스캐너(1)를 이용하여 환자의 구강 내부의 치아를 스캐닝하는 동안 X축 또는 Y축 및 Z축 방향을 향해 이동하면서 측정을 실시하며, 이 경우 이동 과정에서 흔들림이 발생되거나 상기 구강용 스캐너(1)가 환자의 구강안에서 부분적인 접촉 또는 치아와 충돌되어 흔들림이 발생될 수 있다. 본 발명은 이와 같은 흔들림 및 충격에 의한 스캐닝 데이터의 오류를 최소화하기 위해 상기 가속도 감지부(900)를 통해 상기 구강용 스캐너(1)의 가속도 정보를 센싱하여 데이터 제어 모듈(2)로 전송하며 일 예로 상기 가속도 감지부(900)는 가속도 센서가 사용될 수 있다.

데이터 제어 모듈(2)은 전술한 영상 정보 취득부(800)를 통해 취득된 치아의 2차원 정보와, 상기 가속도 감지부(900)를 통해 입력된 가속도 정보를 모두 입력받아 상기 환자의 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.

또한 환자의 치아에 대한 정보를 정합하기 위해 위상 검출부(600)와, 가속도 감지부(900) 및 영상 정보 취득부(800)를 통해 각각 데이터를 입력받아 스캐닝 모델(1000)을 완성한다.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 구강용 스캐너에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 8을 참조하면, 다른 실시 예에 의한 구강용 스캐너(1)는 광 출력부(100)와, 확산부(200) 및 집광부(300)와 같은 기본 구성은 동일하고, 차폐부(400) 대신에 플레이트 형태의 차폐판(430)을 설치하고, 상기 차폐판(430)의 이동을 위한 로드부(20)를 후단에 연결하여 모터의 회전력을 이용하여 차폐판(430)의 전, 후 방향 이동을 통해 스캐닝을 실시할 수 있다.

상기 차폐판(430)은 슬릿 형태의 패턴이 형성될 수 있으며, 상기 패턴은 다른 형태로 다양하게 변경될 수 있다.

첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 구강용 스캐너(1)는 전술한 차폐판(430) 대신에 소정의 폭을 가지는 벨트부(30)를 설치하고, 상기 벨트부(30)에 패턴을 형성하여 레이저 광을 조사시켜 사용할 수 있으며, 상기 벨트부(30)의 회전은 풀리를 이용하여 회전시킬 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 의한 구강용 스캐너의 사용 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 10 내지 도 12를 참조하면, 시술자는 환자의 구강 내부에 배치된 치아에 대한 3차원 스캐닝 작업을 실시하기 전에 삽입체(1b)를 스캐너 본체(1a)의 선단부에 맞추어서 도면과 같이 조립한다.

그리고 환자의 구강 내부로 상기 삽입체(1b)를 이동시킨 후에 전원 스위치를(미도시)를 온 상태로 전환하면 광 출력부(100)에서 조사된 광이 확산부(200)를 거치면서 소정의 각도를 가지며 외측으로 확산되어 집광부(300)에 조사되고, 상기 집광부(300)를 경유하여 확산된 레이저 광이 일정한 폭을 가지고 집광된 상태로 차폐부(400)로 조사된다.

이와 동시에 이동부(500)에 설치된 모터가 작동될 경우 회전축(401)에 회전력이 전달되어 바디부(410)는 화살표 방향으로 소정의 속도를 가지고 회전되고, 집광된 레이저 광은 패턴을 경유하여 제1 반사부(710)로 조사된다.

상기 레이저 광은 제1 반사부(710)에서 일부가 투과되고 대부분이 제2 반사부(720)를 향해 직진 이동되고, 상기 제2 반사부(720)를 통해 치아를 향해 조사되며, 상기 치아에 조사된 광은 다시 반사되어 상기 제2 반사부(720)로 조사되어 제1 반사부(710)를 경유하여 영상 정보 취득부(800)를 통해 2차원 영상 데이터로 입력된다. 시술자는 환자의 구강에 배치된 치아에 대해 위와 같은 방법으로 삽입체(1b)의 위치를 이동시켜가면서 환자의 치아에 대한 스캐닝 작업을 실시한다.

상기 레이저 광은 바디부(410)가 회전축(401)을 중심으로 회전될 경우 상기 제1 반사부(710)를 향해 항시 이동되지 않고, 패턴이 형성된 부분이 광 출력부(100)와 마주보는 상태일 경우에만 제1 반사부(710)를 향해 선택적으로 조사되므로 상기 패턴이 미 형성된 부분에 레이저 광이 조사될 경우 상기 레이저 광은 선택적으로 차폐된다.

이 경우 환자의 치아에 조사되는 레이저는 상기 패턴을 통과한 경우에만 제1,2 반사부(710,720)를 경유하여 치아에 조사되고, 상기 바디부(410)가 회전되어 패턴이 미 형성된 영역에 레이저 광이 조사될 경우 상기 레이저 광은 치아에 조사되지 못하고 차폐부(400)에 의해 차폐된다.

이와 같이 레이저 광의 조사 상태가 짧은 시간 동안 조사와 차폐가 반복될 경우 광구배를 고려하지 않고서도 레이저 광의 유무가 영상 정보 취득부(800)를 통해 취득되어 상기 치아에 대한 경계를 보다 명확하게 추출할 수 있는 데이터를 제공할 수 있다.

본 실시 예에 의한 구강용 스캐너(1)는 시술자가 위와 같이 다수개의 치아에 대한 스캐닝 작업을 실시하면서 필연적으로 위치 이동에 따른 흔들림 및 삽입체(1b)가 치아와 접촉되면서 미세한 진동이 발생되면서 연속으로 상기 영상 정보 취득부(600)를 통해 영상 정보가 입력되지 않고 부분적으로 위치 및 방향이 상이한 정보가 입력될 수도 있으나 가속도 감지부(700)를 통해 상기 구강용 스캐너(1)의 이동 속도와 위치가 연속으로 입력되지 않는 경우에도 상관없이 사용이 가능해진다.

첨부된 도 7 및 도 12를 참조하면, 이와 같이 시술자에 의해 취득된 환자의 치아에 대한 2차원 정보와, 위상 검출부(300)에서 검출된 광 출력부(100)의 위치 정보 및 가속도 감지부(700)를 통해 감지돤 구강용 스캐너(1)의 데이터는 영상 정보 취득부(600)를 통해 각각 입력되고, 상기 영상 정보 취득부(600)는 이를 모두 정합시켜 환자의 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 연산한다.

데이터 제어 모듈(2)은 영상 정보 취득부(800)와 가속도 감지부(900)에서 전송된 데이터를 각각 정합하여 스캐닝 모델(1000)을 생성하며, 이 과정에서 치아에 대한 스캐닝 도중 흔들림과 위치 이동에 상관없이 정밀도가 우수한 스캐닝 모델이 생성된다

100 : 광 출력부
200 : 확산부
300 : 집광부
400 : 차폐부
410 : 바디부
420 : ?턴부
500 : 이동부
600 : 위상 검출부
700 : 반사부
710, 720 : 제1,2 반사부
800 : 영상 정보 취득부
900 : 가속도 감지부

Claims (20)

1. 레이저 광원이 조사되는 광 출력부;
   상기 광 출력부의 전방에 설치되어 조사된 레이저 광을 확산시키는 확산부;
   상기 확산부의 전방에 설치되어 확산된 제이저 광을 집광시키는 집광부;
   상기 집광부에서 집광된 레이저 광을 선택적으로 차폐하는 차폐부;
   상기 차폐부를 이동시키는 이동부;
   상기 차폐부의 이동에 따른 정보를 검출하는 위상 검출부;
   상기 광 출력부에서 조사된 레이저 광을 굴절시켜 피측정 대상물을 향해 반사시키기 위한 반사부; 및
   상기 피측정 대상물에서 반사된 반사광을 입력받아 영상 정보로 변환하기 위한 영상 정보 취득부를 포함하는 구강용 스캐너.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 확산부는,
   익스팬딩 렌즈(Expanding Lens)가 사용되는 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 집광부는,
   Collimating Lens가 사용되는 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 차폐부는,
   소정의 직경을 가지는 링 형태의 바디부;
   상기 바디부의 원주 방향을 따라 개구된 패턴을 가지는 패턴부를 포함하는 구강용 스캐너.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 차폐부는,
   이동부에 의해 직선 왕복 이동이 이루어지는 플레이트(plate)형태로 이루어진 차폐판을 포함하는 구강용 스캐너.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 패턴부는,
   다각형 형태 또는 원판 형태 또는 삼각형 형태 또는 반원판 형태 또는 슬릿(slit)형태 중의 어느 하나의 패턴이 선택적으로 형성된 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
7. 제4 항에 있어서,
   상기 패턴부는,
   패턴이 서로 마주보며 개구된 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
8. 제4 항에 있어서,
   상기 패턴부는,
   패턴이 동일 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
9. 제4 항에 있어서,
   상기 패턴부는,
   서로 다른 형태의 패턴이 반복 형성된 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
10. 제4 항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    상기 바디부의 원주 방향을 따라 서로 다른 직경으로 패턴이 개구되어 이격 배치된 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 차폐부는,
    정 위치에서 회전이 이루어지기 위한 회전축을 포함하는 구강용 스캐너.
12. 제4 항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    상기 바디부의 원주 방향을 따라 패턴의 크기가 점진적으로 확대 또는 축소되는 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 반사부는,
    상기 광 출력부와 마주보며 배치고 상기 광 출력부에서 조사된 레이저 광을 굴절시키는 제1 반사부;
    상기 제1 반사부와 마주보며 배치되고, 상기 제1 반사부를 통해 반사된 레이저 광을 환자의 구강 내부에 배치된 치아를 향해 반사시키는 제2 반사부를 포함하는 구강용 스캐너.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 반사부는,
    증착 코팅된 평면유리 또는 증착 코팅된 직각프리즘 또는 증착 코팅된 접합프리즘 중의 어느 하나가 선택적으로 사용되는 구강용 스캐너.
15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 반사부는,
    반투과 타입의 프리즘 또는 유리 중의 어느 하나가 선택적으로 사용되는 구강용 스캐너.
16. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 반사부는,
    가로 길이와 세로 길이와 각각 동일 길이로 이루어진 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
17. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 반사부는,
    상기 제1 반사부를 통해 조사된 광을 완전 반사시켜 상기 피측정 대상물로 굴절시키는 구강용 스캐너.
18. 제1 항에 있어서,
    상기 구강용 스캐너는,
    상기 피측정 대상물에 대한 데이터를 취득하는 동안 가속도 변화를 감지하는 가속도 감지부를 포함하는 구강용 스캐너.
19. 제18 항에 있어서,
    상기 구강용 스캐너는,
    상기 위상 검출부와 영상 정보 취득부로부터 전송된 데이터를 연산하여 3차원 데이터를 생성하고, 생성된 복수개의 3차원 데이트를 상기 가속도 감지부를 통해 전송된 데이터를 이용하여 정합함으로써 상기 피측정 대상물에 대한 스캐닝 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
20. 제1 항에 있어서,
    상기 구강용 스캐너는,
    시술자가 손으로 파지되는 스캐너 본체;
    상기 스캐너 본체의 전방에 설치되고 환자의 구강 내측으로 삽입되는 삽입체를 포함하는 구강용 스캐너.
    

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