KR101874547B1

KR101874547B1 - 3차원 구강 스캐너

Info

Publication number: KR101874547B1
Application number: KR1020180051432A
Authority: KR
Inventors: 장민호; 이수복; 장광진
Original assignee: 주식회사 메디트
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2018-05-03
Publication date: 2018-07-04
Also published as: EP3788949A4; JP7087250B2; JP2021520979A; EP3788949A1; CN112074228A; EP3788949B1; US20210045637A1; ES2932005T3; US11903678B2; WO2019212245A1

Abstract

본 발명은 3차원 구강 스캐너에 관한 것으로서, 특히, 구강 내에 인입 및 인출이 가능하고, 일단부를 통해 상기 구강 내부의 모습(이하, '화상'이라 약칭함)이 광의 형태로 내부로 유입되도록 개구된 개구부가 형성된 케이스, 상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광을 각각 상이한 경로로 통과시키도록 상기 케이스의 폭방향으로 이격되게 배치된 한 쌍의 렌즈, 상기 한 쌍의 렌즈를 투과한 상기 광을 각각 이미징 처리하는 이미징 센서를 가지고, 상기 케이스의 폭방향 일측벽 및 폭방향 타측벽에 밀착되게 배치된 한 쌍의 이미징 보드 및 상기 한 쌍의 렌즈를 투과한 상기 광의 경로를 상기 이미징 보드를 향하여 각각 변경시키도록 배치된 한 쌍의 광경로 변경부를 포함함으로써, 전체적으로 슬림하게 제작할 수 있는 한편, 구강 스캐너 내부공간의 활용성을 극대화할 수 있는 이점을 가진다.

Description

3차원 구강 스캐너{3-DIMENSIONAL INTRAORAL SCANER}

본 발명은 3차원 구강 스캐너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스테레오 비전 방식의 구강스캐너에서 이미징 센서 앞단에 광경로 변경부를 배치함으로써 이미징 보드의 배치 자유도를 높이고 내부공간 활용성을 극대화할 수 있는 3차원 구강 스캐너에 관한 것이다.

일반적으로 구강스캐너는 치과 환자의 구강 내에 삽입되어 비접촉식으로 치아를 스캐닝함으로써 치열에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하기 위한 광학장치이다.

단일 카메라의 경우 다중 시점(View)에서 측정한 영상을 이용하여 3차원 정보를 획득하는 종래 기술로는, 서로 다른 시점의 영상의 좌표계를 이용하여 물체와 카메라간의 거리 정보를 구하는 방법으로 연속으로 촬영된 영상 정보를 정합하여 각 영상에서 서로 일치하는 물체를 찾은 후 사형식(projection)을 이용하여 물체의 거리 정보를 추출한다. 따라서, 3차원 정보를 처리하는데 어려움이 존재하고 계산량이 많아지는 문제가 있으며, 최근에는 두 개 이상의 카메라에서 얻어진 이미지를 이용하는 스테레오 비전(Stereo vision) 방식이 구강 스캐너에 적용되고 있다.

하지만, 스테레오 비전 방식을 이용한 3차원 데이터 측정의 경우, 최소한 두 대 이상의 카메라가 필요하고, 두 대의 카메라는 동일한 방향으로 측정대상을 바라보아야 하므로 두 대의 카메라를 수용하기 위한 구강스캐너 내부 공간의 활용에 제약이 생기는 문제가 있고, 스캐너 박스의 크기가 증가하게 되어 기구 설계 제작이 어려운 문제가 있다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-1838917호 (2018.03.09. 공고)(이하, '선행기술'이라 한다)는 스테레오 비전 카메라가 사용될 수 있는 광학계(210)의 가능성을 언급하고 있다. 그러나, 선행기술은 스테레오 비전 기반의 구강스캐너의 내부 구조를 전혀 제시하지 못하고, 선행기술의 명세서의 도 11에서는 하나의 집광렌즈(212), 하나의 이미지센싱부(120)를 구비한 스캐너의 구조만을 제시하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1838917호 (2018.03.09. 공고)

본 발명의 목적은, 최소한 두 대 이상의 카메라를 사용하는 스테레오 비전 방식의 구강스캐너에서, 이미징 센서 앞단에 광경로 변경부를 배치함으로써 이미징 보드의 배치 자유도를 높이고, 내부공간 활용성을 극대화할 수 있는 3차원 구강 스캐너를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상호 이격되게 배치된 2개의 렌즈를 통해 환자의 구강 내부의 영상 상태 정보를 포함하는 3차원 구강 데이터 확보가 용이한 3차원 구강 스캐너를 제공함에 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구강 스캐너는, 구강 내에 인입 및 인출이 가능하고, 일단부를 통해 상기 구강 내부의 모습(이하, '화상'이라 약칭함)이 광의 형태로 내부로 유입되도록 개구된 개구부가 형성된 케이스, 상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광을 각각 상이한 경로로 통과시키도록 상기 케이스의 폭방향으로 이격되게 배치된 한 쌍의 렌즈, 상기 한 쌍의 렌즈를 투과한 상기 광을 수용하고 그로부터 각각 영상 정보를 생성하는 이미징 센서를 포함하며, 상기 케이스의 폭방향 일측벽 및 폭방향 타측벽에 밀착되게 배치된 한 쌍의 이미징 보드 및 상기 한 쌍의 렌즈를 투과한 상기 광의 경로를 상기 이미징 보드를 향하여 각각 변경시키도록 배치된 한 쌍의 광경로 변경부를 포함한다.

여기서, 상기 한 쌍의 광경로 변경부는, 상기 한 쌍의 렌즈를 투과한 상기 광이 상기 한 쌍의 이미징 보드에 구비된 각각의 상기 이미징 센서의 일면에 기 결정된 각도로 입사되는 각도의 리플렉터면을 가지도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 렌즈와 각각의 상기 이미징 보드 사이를 상기 광이 투과되는 입사광 경로부가 내부에 형성된 카메라 마운팅부; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 광경로 변경부는, 각각 상기 카메라 마운팅부의 내부에 형성될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 광경로 변경부는, 리플렉터면이 상기 케이스의 길이방향에 대하여 경사지게 배치될 수 있다.

또한, 상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 한 쌍의 렌즈 사이를 통하여 소정의 출사 광을 방사하되, 상기 케이스의 일단부에 형성된 상기 개구부를 통하여 상기 출사 광을 조사하는 광 프로젝터를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 렌즈는, 상기 구강 내의 화상에 대하여 초점 조절이 가능한 적어도 2개 이상의 투과 렌즈를 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이스는, 상기 한 쌍의 렌즈 및 상기 한 쌍의 이미징 보드를 구동시키기 위한 각종 전장 부품이 내장되는 본체 케이스 및 상기 본체 케이스의 일단부에 결합되고, 상기 개구부가 형성되어 상기 개구부를 통해 상기 본체 케이스 내부로 입사되는 광 및 상기 개구부를 통해 상기 본체 케이스 내부로부터 출사되는 광을 가이드하는 입사광 경로부 및 출사광 경로부가 형성된 팁 케이스를 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 렌즈의 일단부는, 상기 팁 케이스 측에서 수렴되게 배치되되, 상기 팁 케이스 측으로 소정거리 오버랩되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 팁 케이스에 형성된 상기 개구부에는, 상기 본체 케이스 내부로 입사되는 광 및 상기 개구부를 통해 상기 본체 케이스 내부로부터 출사되는 광을 일정 경로로 반사시키는 반사 미러가 구비될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 광경로 변경부는, 전반사 거울 및 빔스플리터 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구강 스캐너에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 이미징 센서 앞단에 광경로 변경부를 배치함으로써 이미징 보드의 배치 자유도를 높이고, 구강스캐너 내부공간의 활용성을 극대화할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 한 쌍의 렌즈를 통해 확보된 구강 내의 모습(화상) 이미지를 통합하여 보다 정확하고 신뢰성있는 3차원 구강 데이터를 확보할 수 있는 효과를 가진다.

셋째, 로워 케이스에 대하여 간단한 착탈식으로 구비된 어퍼 케이스가 분리될 수 있도록 본체 케이스가 구비되어 있으므로, 케이스의 내부 부품의 교체가 매우 용이한 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너의 일 실시예를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 분해 사시도이며,
도 3은 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이고,
도 4는 도 1의 A-A선을 따라 취한 절개 사시도이며,
도 5는 도 1의 구성 중 한 쌍의 렌즈를 이용한 광 경로를 나타낸 사시도이고,
도 6은 도 5의 평면도이며,
도 7은 도 5의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이고, 도 4는 도 1의 A-A선을 따라 취한 절개 사시도이다.

본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예를, 도 1 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 구강 내에 인입 및 인출이 가능한 케이스(10)를 포함한다.

케이스(10)의 내부에는, 한 쌍의 렌즈(20)가 배치될 수 있다. 한 쌍의 렌즈(20)는, 케이스(10)의 일단부로부터 입사된 광을 각각 상이한 경로로 통과시키도록 케이스(10)의 폭 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 여기서, '광(光)이라 함은, 사람의 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역을 의미하는 것으로서, 측정하고자 하는 환자의 구강 내부의 모습(이하, '화상'이라 약칭함)을 말한다.

따라서, 케이스(10)에는 일단부를 통해 화상이 광의 형태로 내부로 유입되도록 개구된 개구부(16)가 구비될 수 있다. 개구부(16)는, 케이스(10) 외부의 광이 케이스(10)의 내부로 유입되는 입구일 수 있다. 개구부(16)를 통하여 입사된 광은 각각 상이한 광 경로로 한 쌍의 렌즈(20)를 투과하게 된다. 한 쌍의 렌즈(20)를 투과한 광은 후술하는 이미징 보드(31a,32a)에 구비된 이미징 센서(31b,32b)를 통해 수용되고, 이미징 센서(31b,32b)에 각각의 영상 정보를 생성할 수 있다.

여기서, 화상은 동시에 2개의 이미지 데이터로 확보될 수 있으므로, 한 쌍의 렌즈(20)의 이격 거리 및 각 렌즈를 통하여 촬영된 대상 지점의 초첨 거리를 알면 화상의 3차원 영상 데이터를 확보할 수 있게 된다.

한 쌍의 렌즈(20)는, 구체적으로 도시되지 않았지만, 구강 내의 화상에 대하여 초점 조절이 가능하게 구비될 수 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예는, 한 쌍의 렌즈(20)를 투과한 광을 각각 이미징 처리하는 이미징 센서(31b,32b)를 가진 이미징 보드(31a,32a)를 더 포함할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예는, 한 쌍의 렌즈(20)의 작동을 제어하기 위한 전장부품이 실장된 카메라 제어 보드 및 스캐닝된 이미지를 처리하기 위한 전장부품이 실장된 스캐닝 제어 보드를 더 포함할 수 있다.

케이스(10)는, 도 1 내지 도 3에 참조된 바와 같이, 상술한 한 쌍의 렌즈(20), 이미징 보드(31a,32a), 카메라 제어 보드(미도시) 및 스캐닝 제어 보드(미도시)가 내장되도록 소정 공간을 제공하는 역할을 한다.

보다 상세하게는, 케이스(10)는, 도 2에 참조된 바와 같이, 상기 구성들이 내장되는 소정 공간이 형성된 로워 케이스(12)와, 로워 케이스(12)의 상측에 구비되되, 로워 케이스(12)에 착탈 가능하게 결합되어 상기 구성들을 커버하는 어퍼 케이스(13)로 이루어진 본체 케이스(11)를 포함한다.

아울러, 케이스(10)는, 본체 케이스(11)의 일단부에 결합되고, 상술한 개구부(16)가 형성되어 개구부(16)를 통해 본체 케이스(11) 내부로 입사되는 광 및 개구부(16)를 통해 본체 케이스(11) 내부로부터 출사되는 광을 가이드하는 입출광 경로부(17)가 형성된 팁 케이스(14)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 개구부(16)를 통해 본체 케이스(11) 내부로 입사되는 광(이하, '입사 광'이라 한다)은, 환자의 구강 내부의 모습인 화상을 의미하고, 개구부(16)를 통해 본체 케이스(11) 내부에서 출사되는 광(이하, '출사 광'이라 한다)은, 후술하는 광 프로젝터(70)로부터 조사되는 조사 광을 의미한다.

팁 케이스(14)의 내부 구조는, 상기 입사 광과 출사 광이 용이하게 케이스(10)의 내외부로 조사되는 광 가이드 구조가 형성될 수 있다. 아울러, 개구부(16)는, 팁 케이스(14)의 길이 방향에 대하여 직교되는 일측 방향으로 개구되게 형성되고, 개구부(16)에는, 후술하는 반사 미러(60)가 배치될 수 있다.

한 쌍의 렌즈(20)의 일단부는, 상술한 바와 같이, 팁 케이스(14) 측에서 수렴되게 배치되되, 팁 케이스(14) 측으로 소정거리 오버랩되게 배치될 수 있다. 아울러, 한 쌍의 렌즈(20)의 타단부는, 본체 케이스(11)의 내부에 고정된 카메라 마운팅부(50)에 연결되도록 구비될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예는, 도 2 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 케이스(10)의 내부에 배치되고, 한 쌍의 렌즈(20) 사이를 통하여 소정의 출사 광을 방사하되, 케이스(10)의 일단부에 형성된 개구부(16)를 통하여 상기 출사 광을 조사하는 광 프로젝터(70)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예는, 상술한 바와 같은 구성들을 케이스(10) 내부에 배치하되, 환자의 구강으로 인입 및 인출이 용이하도록 팁 케이스(14)를 가능한 한 길고 슬림하게 형성하면서도, 본체 케이스(11) 또한 최소의 두께로 형성된 최적의 배치 구조를 제안한다.

여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예는, 팁 케이스(14)가 환자의 구강 내부로 용이하게 인입되도록 길게 형성되는 바, 개구부(16)와 한 쌍의 렌즈(20) 사이가 상대적으로 이격되어 있는 점 및 한 쌍의 렌즈(20)의 일단부가 상호 수렴되도록 배치되어 있는 점이 고려된 케이스(10) 내부에의 한 쌍의 렌즈(20), 이미징 센서(31b,32b)가 구비된 이미징 보드(31a,32a)의 위치 설계와 관련될 수 있다.

보다 상세하게는, 케이스(10)의 내부에는, 도 2에 참조된 바와 같이, 한 쌍의 렌즈(20)의 일단부는 팁 케이스(14) 측을 향하여 돌출되도록 구비되고, 한 쌍의 렌즈의 타단부가 삽입 설치됨과 아울러, 한 쌍의 렌즈(20)를 투과한 입사 광 또는 광 프로젝터(70)로부터 조사되는 출사 광의 경로인 광도파관을 형성하는 카메라 마운팅부(50)가 배치될 수 있다.

카메라 마운팅부(50)에 형성된 광도파관은, 개구부(16)로부터 입사되는 입사 광과 광 프로젝터(70)로부터 조사되는 출사 광이 상호 구획되어 영향을 미치지 않도록 암실 형태로 구비될 수 있다.

즉, 광도파관은, 광 프로텍터로부터 조사된 출사 광의 팁 케이스(14) 측까지의 광 경로를 제공하는 출사광 경로부(53)와, 한 쌍의 렌즈(20) 중 일측의 렌즈를 통해 입사되는 입사 광의 광 경로를 제공하는 일측 입사광 경로부(51)와, 한 쌍의 렌즈(20) 중 타측의 렌즈를 통해 입사되는 입사 광의 광 경로를 제공하는 타측 입사광 경로부(52)를 포함할 수 있다.

여기서, 출사광 경로부(53)와 일측 입사광 경로부(51) 및 타측 입사광 경로부(52) 각각은 상호 구획되도록 구비됨으로써 각각의 경로의 광이 상호 영향을 전혀 미치지 않게 구비될 수 있다.

아울러, 광 프로텍터는 케이스(10)의 폭 방향으로 상호 소정거리 이격되게 배치된 한 쌍의 렌즈(20)의 타단부 중앙 부분에 위치되는 바, 출사광 경로부(53)는 일측 입사광 경로부(51)와 타측 입사광 경로부(52) 사이에 형성될 수 있다.

일측 입사광 경로부(51) 및 타측 입사광 경로부(52)는, 한 쌍의 렌즈(20)로부터 입사되는 입사 광이 투광되도록 각각에 대응되는 렌즈의 길이방향과 일치하도록 형성되되, 각각 카메라 마운팅부(50)의 일측면 및 타측면으로 개구되도록 형성될 수 있다.

여기서, 이미징 센서(31b,32b)가 집적된 이미징 보드(31a,32a)는, 케이스(10)의 폭방향 일측벽 및 폭방향 타측벽에 밀착되도록 상하 수직되게 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 일측의 이미징 보드(31a,32a)는, 카메라 마운팅부(50)의 일측면에 밀착되도록 배치되되, 케이스(10)의 폭방향 일측벽 사이에 배치될 수 있다. 아울러, 타측의 이미징 보드(31a,32a)는, 카메라 마운팅부(50)의 타측면에 밀착되도록 배치되도, 케이스(10)의 폭방향 타측벽 사이에 배치될 수 있다. 이때, 일측의 이미징 보드(31a,32a)는, 그에 집적된 이미징 센서(31b,32b)가 일측 입사광 경로부(51)에 노출되도록 구비되고, 타측의 이미징 보드(31a,32a)는, 그에 집적된 이미징 센서(31b,32b)가 타측 입사광 경로부(52)에 노출되도록 구비될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예는, 한 쌍의 렌즈(20)를 각각 투과한 입사 광의 경로를 이미징 보드(31a,32a)에 집적된 이미징 센서(31b,32b)를 향하여 각각 변경시키도록 배치된 한 쌍의 광경로 변경부(41,42)를 더 포함할 수 있다.

한 쌍의 광경로 변경부(41,42) 중 하나는, 일측 입사광 경로부(51)를 통하여 투과된 입사 광을 일측의 이미징 보드(31a,32a)에 집적된 이미징 센서(31b,32b)로 조사되도록 입사 광의 경로를 변경시키는 일측 광경로 변경 미러(41)이고, 한 쌍의 광경로 변경부(41,42) 중 다른 하나는, 타측 입사광 경로부(52)를 통하여 투과된 입사 광을 타측의 이미징 보드(31a,32a)에 집적된 이미징 센서(31b,32b)로 조사되도록 입사 광의 경로를 변경시키는 타측 광경로 변경 미러(42)일 수 있다.

여기서의 한 쌍의 광경로 변경부(41,42)는, 광의 전반사가 가능한 전반사 거울을 포함할 수 있다. 그러나, 반드시 전반사 거울만으로 한정되는 것은 아니고, 전반사가 가능한 여하한 광학 요소도 포함할 수 있다.

아울러, 한 쌍의 광경로 변경부(41,42)는 빔스플리터로 구비될 수 있다. 즉, 한 쌍의 광경로 변경부(41,42)는 빔스플리터로 구비되어, 입사 광을 지정된 비율로 2개의 빔(beam)으로 분리하여 변경시킬 수 있다.

본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예는, 한 쌍의 렌즈(20)를 이용하여 환자의 구강 내부 모습(즉, 화상)의 3차원 영상 데이터를 확보하는 것을 주요 기술적 요지로 한다.

그런데, 상술한 바와 같이, 한 쌍의 렌즈(20)의 일단부(도면상 팁 케이스(14)가 구비된 방향을 말함)는 각각 하나의 개구부(16)에 구비된 반사 미러(60)를 향하도록 상호 수렴되는 각도를 가지도록 배치되는 한편, 한 쌍의 렌즈(20)의 타단부(도면상 광 프로젝터(70)가 구비된 방향을 말함)는 각각을 투과한 입사 광을 직선 방향으로 투과시키는 구조를 가져야 한다.

따라서, 한 쌍의 이미징 보드(31a,32a)를 한 쌍의 렌즈(20) 각각의 타단부의 일직선 방향에 대하여 직교되도록 케이스(10)의 폭방향으로 이격되게 배치되어야 한다. 그러나, 이 경우, 한 쌍의 이미징 보드(31a,32a)의 길이에 의하여 본체 케이스(11)의 폭방향 두께를 증가시킬 우려가 있다.

본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예는, 상술한 바와 같이, 입사광 경로부(51,52)가 카메라 마운팅부(50)의 일측면 및 타측면으로 각각 개구되도록 형성됨과 아울러, 이미징 보드(31a,32a)의 설치 위치를 카메라 마운팅부(50)의 일측면과 타측면 및 케이스(10)의 일측벽과 타측벽 사이에 수직 배치하고, 한 쌍의 렌즈(20)를 통과한 입사 광의 광 경로를 변경시키는 한 쌍의 광경로 변경부(41,42)를 구비함으로써, 본체 케이스(11)를 측정자가 엄지 손가락, 집게 손가락 및 가운데 손가락만으로 손쉽게 파지하여 사용할 수 있도록 슬림하게 형성할 수 있다.

한 쌍의 광경로 변경부(41,42)는, 한 쌍의 렌즈(20)를 투과한 입사 광이 한 쌍의 이미징 보드(31a,32a)에 구비된 각각의 이미징 센서(31b,32b)의 일면에 기 결정된 각도로 입사되는 각도의 리플렉터면을 가지도록 배치될 수 있다.

이를 위해, 한 쌍의 광경로 변경부(41,42)는, 리플렉터면이 케이스(10)의 길이방향에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 즉, 일측 광경로 변경 미러(41)는, 일측 렌즈(21)를 투과한 입사 광이 일측 입사광 경로부(51)를 통해 입사된 후 일측 광경로 변경 미러(41)의 리플렉터면에 의해 굴절되어 일측 이미징 보드(31a)의 이미징 센서(31b,32b)에 조사되도록 구비될 수 있다. 마찬가지로, 타측 광경로 변경 미러(42)는, 타측 렌즈(22)를 투과한 입사 광이 타측 입사광 경로부(52)를 통해 입사된 후 타측 광경로 변경 미러(42)의 리플렉터면에 의해 굴절되어 타측 이미징 보드(31b)의 이미징 센서(31b,32b)에 조사되도록 구비될 수 있다.

한편, 팁 케이스(14)에 형성된 개구부(16)에는 상술한 바와 같이 반사 미러(60)가 구비될 수 있다. 반사 미러(60)는, 본체 케이스(11) 내부로 입사되는 입사 광 및 본체 케이스(11) 내부로부터 출사되는 출사 광을 일정 경로로 반사시키는 역할을 한다.

특히, 반사 미러(60)는, 케이스(10)의 길이방향에 대하여 직교되는 어느 일 방향으로 개구되게 형성된 개구부(16)를 통해 한 쌍의 렌즈(20)를 통한 촬영이 용이하도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 작동 모습을 첨부된 도면(특히, 도 5 내지 도 7)을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 도 1의 구성 중 한 쌍의 렌즈를 이용한 광 경로를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 평면도이며, 도 7은 도 5의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.

측정자가 환자의 구강 내로 본 발명에 따른 3차원 구강 스캐너(1)의 일 실시예를 이용하여 측정을 하기 위해 케이스(10)의 상부에 구비된 작동 버튼부를 누른다.

그러면, 도 5 및 도 7에 참조된 바와 같이, 광 프로텍터로부터 출사 광이 조사된다. 광 프로텍터로부터 조사된 출사광은, 순차적으로 카메라 마운팅부(50)에 형성된 광도파관 중 출사광 경로부(53) 및 팁 케이스(14)에 형성된 입출광 경로부(17)를 경유하여 개구부(16) 측으로 조사되고, 반사 미러(60)에 의하여 개구부(16)를 통해 환자의 구강 내부에 조사된다.

동시에, 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 측정자가 작동 버튼부를 누르는 동작에 의해 한 쌍의 렌즈(20)가 작동됨으로써 화상의 어느 일 지점을 동일한 초점으로 하는 2개의 이미지 데이터를 확보할 수 있다.

이때, 환자의 구강 화상은 출사 광에 의하여 광의 형태로 존재하는 것으로서, 출사 광과는 반대로, 순차적으로 개구부(16)를 통해 팁 케이스(14) 내부로 입사되되, 반사 미러(60)를 통해 경로가 변경되고, 실질적으로 반사 미러(60)의 반사면을 촬영하는 한 쌍의 렌즈(20) 각각으로 상술한 입출광 경로부(17), 대응하는 렌즈 및 광도파관 중 대응하는 입사광 경로부(51,52)를 경유하여 입사된다. 그리고, 각각의 광경로 변경부(41,42)에 의하여 해당하는 이미징 보드(31a,32a)의 이미징 센서(31b,32b)에 조사됨으로써 소정의 화상 데이터 2개를 동시에 확보할 수 있다. 이와 같이 확보된 2개의 화상 데이터를 토대로 환자의 구강 화상에 관한 3차원 데이터가 용이하게 확보될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 3차원 구강 스캐너 10: 케이스
11: 본체 케이스 12: 로워 케이스
13: 어퍼 케이스 14: 팁 케이스
16: 개구부 17: 입출광 경로부
20: 한 쌍의 렌즈 21: 일측 렌즈
22: 타측 렌즈 31a,32a: 이미징 보드
31b,32b: 이미징 센서 41,42: 광경로 변경부
50: 카메라 마운팅부 51,52: 입사광 경로부
53: 출사광 경로부 60: 반사 미러
70: 광 프로젝터

Claims

구강 내에 인입 및 인출이 가능하고, 일단부를 통해 상기 구강 내부의 화상이 광의 형태로 내부로 유입되도록 개구된 개구부가 형성된 케이스;
상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광을 각각 상이한 경로로 통과시키도록 상기 케이스의 폭방향으로 이격되게 배치된 한 쌍의 렌즈;
상기 한 쌍의 렌즈를 투과한 상기 광을 수용하고 그로부터 각각 영상 정보를 생성하는 이미징 센서를 포함하며, 상기 케이스의 폭방향 일측벽 및 폭방향 타측벽에 밀착되게 배치된 한 쌍의 이미징 보드; 및
상기 한 쌍의 렌즈를 투과한 상기 광의 경로를 상기 이미징 보드를 향하여 각각 변경시키도록 배치된 한 쌍의 광경로 변경부; 를 포함하는 3차원 구강 스캐너.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 광경로 변경부는, 상기 한 쌍의 렌즈를 투과한 상기 광이 상기 한 쌍의 이미징 보드에 구비된 각각의 상기 이미징 센서의 일면에 기 결정된 각도로 입사되는 각도의 리플렉터면을 가지도록 배치된, 3차원 구강 스캐너.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 렌즈와 각각의 상기 이미징 보드 사이를 상기 광이 투과되는 입사광 경로부가 내부에 형성된 카메라 마운팅부; 를 더 포함하는, 3차원 구강 스캐너.
청구항 3에 있어서,
상기 한 쌍의 광경로 변경부는, 각각 상기 카메라 마운팅부의 내부에 형성된, 3차원 구강 스캐너.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 광경로 변경부는, 리플렉터면이 상기 케이스의 길이방향에 대하여 경사지게 배치된, 3차원 구강 스캐너.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 한 쌍의 렌즈 사이를 통하여 소정의 출사 광을 방사하되, 상기 케이스의 일단부에 형성된 상기 개구부를 통하여 상기 출사 광을 조사하는 광 프로젝터; 를 더 포함하는, 3차원 구강 스캐너.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 렌즈는, 상기 구강 내의 화상에 대하여 초점 조절이 가능한, 3차원 구강 스캐너.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스는,
상기 한 쌍의 렌즈 및 상기 한 쌍의 이미징 보드를 구동시키기 위한 각종 전장 부품이 내장되는 본체 케이스; 및
상기 본체 케이스의 일단부에 결합되고, 상기 개구부가 형성되어 상기 개구부를 통해 상기 본체 케이스 내부로 입사되는 광 및 상기 개구부를 통해 상기 본체 케이스 내부로부터 출사되는 광을 가이드하는 입사광 경로부 및 출사광 경로부가 형성된 팁 케이스; 를 포함하는, 3차원 구강 스캐너.
청구항 8에 있어서,
상기 한 쌍의 렌즈의 일단부는, 상기 팁 케이스 측에서 수렴되게 배치되되, 상기 팁 케이스 측으로 소정거리 오버랩되게 배치된, 3차원 구강 스캐너.
청구항 8에 있어서,
상기 팁 케이스에 형성된 상기 개구부에는, 상기 본체 케이스 내부로 입사되는 광 및 상기 개구부를 통해 상기 본체 케이스 내부로부터 출사되는 광을 일정 경로로 반사시키는 반사 미러가 구비된, 3차원 구강 스캐너.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 광경로 변경부는, 전반사 거울 및 빔스플리터 중 어느 하나를 포함하는, 3차원 구강 스캐너.