KR102195076B1 - 자동 인트라 구강 스캐닝 트레이 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이를 개시한다. 본 명세서에 따른 자동 인트라 구상 스캐닝용 트레이는 피검자의 치열에 대응하는 형상을 가진 하우징; 상기 하우징의 전면에 형성된 인입구로부터 연장되어 상기 하우징의 안쪽까지 연장된 가이드 통로; 상기 가이드 통로의 끝부분에 형성되어 상기 하우징의 상부면을 향하여 형성된 개방홈; 상기 하우징의 상부면 중 상기 개방홈에 인접하게 위치하여 반사면이 상기 개방홈을 향하도록 기울어진 제1 거울; 및 상기 하우징의 상부면 중 바깥쪽에 가깝게 위치하여 반사면이 상기 제1 거울을 향하는 복수의 제2 거울을 포함할 수 있다.

Description

자동 인트라 구강 스캐닝 트레이{TRAY FOR AUTOMATIC INTRA ORAL SCANNING}

본 명세서는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이에 관한 것으로, 특히 전체 치열 구조의 정확한 스캔이 가능하도록 하는 구강 스캐닝용 트레이에 관한 것이다.

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

구강 스캐닝 장치의 일 예로서, 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같은 종래의 구강 스캐너가 있다(미국 등록특허 US 6,761,561 B2 참조). 시술자가 케이스의 상부에 구비된 작동 버튼부를 누르면, 광 프로텍터로부터 조사된 출사광은, 출사광 경로부를 거쳐 개구부 측으로 조사되고, 반사 미러에 의하여 개구부를 통해 환자의 구강 내부에 조사된다.

환자의 구강 내부에 조사된 광은 입사광의 형태로 다시 개구부로 들어오며, 반사 미러를 통해 경로가 변경되고, 한 쌍의 렌즈 및 입사광 경로부를 경유하여 입사된다. 그리고, 입사광은 각각의 이미징 센서에 조사됨으로써, 환자의 치열에 대한 화상 데이터를 확보할 수 있고, 이를 토대로 환자의 치열에 대한 3차원 데이터를 획득할 수 있다. 이는 컴퓨터와 같은 처리부를 통해 분석되며, 처리결과가 출력될 수 있다.

즉, 시술자는 이러한 구강 스캐너를 손으로 들고, 환자의 치열을 따라 스캐너를 움직이면서 스캔하고, 스캔된 데이터는 측정 영역간을 결합하는 데이터 후처리를 통하여 전체 치열의 3D 영상을 획득할 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 구강 스캐닝 장치는 시술자가 환자의 치열을 따라 구강 내의 부분 영역별로 촬영하여야 하므로, 짧게는 수분 길게는 십분 이상의 시간이 소요된다. 즉, 오랜 시간 동안 시술자의 집중이 요구되고, 각 치아를 측정할 때 환자가 움직이지 않을 것을 요하며, 구강 스캐너를 손에 들고 있어야 하는 시술자의 불편함이 있다.

또한, 시술자가 스캐너를 손에 들고 구강 내에서 스캐너의 위치를 움직이면서 촬영해야 하므로, 시간이 지남에 따라 피로감을 느끼며 손떨림이 심해져 정확도가 떨어질 수 있다. 또한, 위치를 움직임에 따라 얻은 데이터들을 합성할 때는 매순간 오차가 발생할 수 있으므로 이러한 오차가 누적되어 전체 치열의 정밀한 3D 영상을 획득하기 어렵다는 한계가 있다.

본 명세서의 목적은 시술자가 구강 스캐너를 손에 들고 장시간 촬영하지 않더라도 전체 치열 구조의 정확한 스캔이 가능하도록 하는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이를 제공함에 있다.

본 명세서의 다른 목적은 시술자가 구강 스캐너를 구강 내에 고정하면서도 전체 치열을 시술자의 수동 조작 없이도 자동으로 촬영할 수 있도록 하여, 고정된 구강 스캐너를 통해 정확한 구강 스캐닝이 가능하도록 함과 동시에, 시술자의 피로감과 손떨림에 의한 구강 스캐닝의 부정확성을 초래하지 않도록 함에 있다.

한편, 본 명세서의 명시되지 않은 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 명세서는, 피검자의 치열에 대응하는 형상을 가진 하우징; 상기 하우징의 전면에 형성된 인입구로부터 연장되어 상기 하우징의 안쪽까지 연장된 가이드 통로; 상기 가이드 통로의 끝부분에 형성되어 상기 하우징의 상부면을 향하여 형성된 개방홈; 상기 하우징의 상부면 중 상기 개방홈에 인접하게 위치하여 반사면이 상기 개방홈을 향하도록 기울어진 제1 거울; 및 상기 하우징의 상부면 중 바깥쪽에 가깝게 위치하여 반사면이 상기 제1 거울을 향하는 복수의 제2 거울을 포함하는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이를 제공한다.

본 명세서의 실시예에 의하면, 상기 각각의 제2 거울은, 상기 하우징에 인접한 위치의 제1 반사면; 및 상기 제1 반사면보다 상기 하우징으로부터 먼쪽에 위치한 제2 반사면을 포함하고, 상기 제1 반사면의 법선은 상기 하우징의 위쪽 공간을 향하고, 상기 제2 반사면의 법선은 상기 하우징의 상부면을 향하도록 배치될 수 있다.

본 명세서의 실시예에 의하면, 상기 제1 거울과 상기 하우징 사이에 연결되어 상기 제1 거울을 소정의 각도로 틸팅시키는 틸팅 구동부를 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 실시예에 의하면, 상기 제1 거울은, 상기 구강 스캐너 인입구에 장착되는 상기 구강 스캐너로부터의 출사광이 치열 내측면에 도달하도록 하는 제1 틸팅, 또는 상기 출사광이 상기 제1 거울을 거쳐 제2 거울에서 재반사되어 치열 외측면에 도달하도록 하는 제2 틸팅으로 틸팅될 수 있다.

본 명세서의 실시예에 의하면, 상기 하우징의 상부면 중 상기 제1 거울과 상기 복수의 제2 거울 사이에 위치하여 반사면이 상기 제1 거울을 향하도록 기울어진 제3 거울을 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 실시예에 의하면, 상기 제1 거울은, 상기 구강 스캐너 인입구에 장착되는 상기 구강 스캐너로부터의 출사광이 상기 제1 거울을 거쳐 상기 제3 거울에 재반사되어 치열 하측면에 도달하도록 하는 제3 틸팅으로 틸팅될 수 있다.

본 명세서의 실시예에 의하면, 상기 제1 거울과 상기 하우징 사이에 연결되어 상기 제1 거울을 소정의 각도로 회전시키는 회전 구동부를 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 실시예에 의하면, 상기 하우징의 상부면 중 상기 개방홈의 일부를 감싸는 곡선 형상의 제1 거울 가이드부를 더 포함하고, 상기 제1 거울은, 상기 개방홈의 주변에서 상기 제1 거울 가이드부를 따라 회전될 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 명세서에 따른 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이; 및 출사광을 통해 치아의 3차원 정보를 생성하는 구강 스캐닝 장치를 포함하는 자동 인트라 구강 스캐닝 시스템을 제공한다.

본 명세서의 실시예에 의하면, 상기 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이 및 상기 구강 스캐닝 장치 각각에는 전력 또는 제어 신호를 송수신하기 위한 전기적 연결부가 형성될 수 있다.

본 명세서에 따르면, 시술자가 구강 스캐너를 구강 내에 고정하면서도 전체 치열을 시술자의 수동 조작 없이도 자동으로 촬영할 수 있도록 하여, 고정된 구강 스캐너를 통해 정확한 구강 스캐닝이 가능하도록 함과 동시에, 시술자의 피로감과 손떨림에 의한 구강 스캐닝의 부정확성을 초래하지 않도록 하는 효과가 있다.

특히, 구강 스캐너로부터 출사광이 출사되는 지점을 기준으로 측정되는 데이터들의 좌표계의 기준이 고정될 수 있으므로, 스캐닝한 데이터들을 중첩할 때 발생할 수 있는 오차, 또는 중첩시의 오차 누적을 최소화할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 구강 스캐닝 장치의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 구강 스캐너가 장착되기 전의 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이를 나타내는 사시도이다.
도 4는 구강 스캐너가 장착된 후의 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이를 나타내는 사시도이다.
도 5는 제1 거울의 틸팅에 대한 여러 실시예를 나타내는 측단면도이다.
도 6은 제1 거울의 회전에 대한 제1 거울의 배치관계를 나타내는 상측 단면도이다.
도 7은 제1 거울의 회전 경로를 나타내는 상측 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 자동 인트라 구강 스캐닝 트레이의 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 명세서에 따른 자동 인트라 구강 스캐닝 트레이를 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 명세서에 따른 자동 인트라 구강 스캐닝 트레이의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3 및 도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 자동 인트라 구강 스캐닝 트레이의 구성을 개략적으로 나타낸다. 도 3은 구강스캐너(70)가 구강 스캐닝 트레이에 인입되기 전의 상태를, 도 4는 구강스캐너(70)가 구강 스캐닝 트레이에 인입되어 결합된 후의 상태를 나타낸다.

구강 스캐닝 트레이는 트레이의 몸체 역할을 하는 하우징(10), 구강스캐너(70)로부터의 출사광을 반사시키는 역할을 하는 제1 거울(20) 및 제2 거울(30)을 포함한다.

하우징(10)의 상세한 구성은 다음과 같다.

하우징(10)은 피검자의 구강 내에서 치열을 따라 배치되어 전체 치열의 3차원 정보를 획득하기 위한 것으로서, 피검자의 치열에 대응하는 형상을 갖는다. 예를 들어, 하우징(10)은 일정 두께를 갖는 반원 또는 타원의 일부의 형상일 수 있다. 또한, 하우징(10)은 피검자의 치열 전체, 상악 전체, 하악 전체 또는 부분적인 치열 형상과 대응하는 형상일 수 있다. 하우징(10)은 피검자의 구강 내에 삽입되어 피검자가 치아로 물 수 있는 장치이며, 피검자가 물었을 때 피검자가 느낄 수 있는 이물감 등의 불쾌감을 최소화할 수 있도록 그 외면의 일부 또는 전부는 유연성이 높은 재질인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

하우징(10)은 예를 들어, 피검자가 착용하였을 때 그 몸체를 물 수 있도록, 그 중심이 치열로부터 수직방향으로 일정 간격 이격되도록 배치되며, 특히, 제1 거울(20) 및 제2 거울(30)이 연결될 수 있다. 제1 거울(20) 및 제2 거울(30)은 구강스캐너(70)로부터의 출사광이 반사되어 치열을 향하도록 하기 위하여 서로 마주보도록 배치되는 것이 바람직하다. 제1 거울(20) 및 제2 거울(30)의 상세한 구성에 관하여는 후술한다.

하우징(10)의 전면에는 구강스캐너(70)를 인입하기 위한 인입구(11)가 형성될 수 있으며, 인입구(11)로부터 연장되어 하우징(10)의 안쪽까지 연장된 가이드 통로(12)를 포함할 수 있다. 가이드 통로(12)는 예를 들어, 구강스캐너(70)가 인입될 수 있도록 구강스캐너(70)와 같거나 적어도 더 큰 공간으로 이루어지는 것이 바람직하며, 구강스캐너(70)의 홈부 또는 돌출부(71)와 상호 대응하는 돌출부 또는 홈부가 길이방향으로 형성될 수 있어 구강스캐너(70)를 용이하게 끼워 장착할 수도 있다. 구강스캐너(70)는 가이드 통로(12)의 길이방향을 따라 도 3으로부터 도 4의 상태에 이르기까지 하우징(10) 내부로 인입될 수 있다. 일반적으로 도 4의 상태에서 구강스캐너(70)로부터의 출사광 및 치아를 거쳐 돌아오는 입사광에 의해 구강 스캐닝이 이루어진다.

가이드 통로(12)의 일부에는 하우징(10)의 상부면을 향하여 개방홈(13)이 형성될 수 있다. 개방홈(13)은 구강스캐너(70)가 인입된 상태에서 구강스캐너(70)의 말단의 개구부로부터의 출사광이 구강 내로 통과할 수 있도록 하기 위한 통로의 역할을 한다. 예를 들면, 개방홈(13)은, 구강스캐너(70)의 인입 후, 구강스캐너(70)의 말단의 개구부가 대응되도록 가이드 통로(12)의 끝부분에 형성될 수 있다. 여기에서, 가이드 통로(12)의 끝부분이란, 가이드 통로(12)의 말단 주변부를 모두 포함하는 의미이다. 또한, 개방홈(13)은 반드시 가이드 통로(12)의 단부면을 포함할 필요는 없으며, 구강스캐너(70)의 말단의 개구부로부터의 출사광이 통과할 수 있는 임의의 영역에 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 하우징(10)은, 제1 거울(20)로부터 반사되는 광이 재반사될 수 있는 제3 거울(40)을 더 포함할 수 있다. 제3 거울(40)은 반사면이 제1 거울을 향하도록 기울어진 형상을 가질 수 있으며, 상세한 구성에 관하여는 후술한다.

이러한 본 명세서의 일 실시예에 따른 하우징(10)의 형상은, 가이드 통로(12)를 통해 한정된 구강 내의 공간에서 구강 스캐너(70)를 그 내부에 장착 고정될 수 있도록 구성되므로, 시술자가 구강 스캐너를 손에 들고 장시간 촬영하지 않더라도 전체 치열 구조의 정확한 스캔이 가능하도록 하며, 시술자의 피로감과 손떨림에 의한 구강 스캐닝의 부정확성을 초래하지 않도록 한다.

특히, 구강 스캐너(70)가 장착 고정되므로, 구강 스캐너(70)를 기준으로 한 측정된 데이터의 좌표계 내에서 각각의 스캔된 치열 데이터로부터 전체 치열 데이터로 정확하게 연결하는 것이 가능하다. 구강 스캐너(70)를 시술자가 직접 손에 들고 치열을 촬영하는 경우, 구강 스캐너(70)의 위치는 흔들릴 수밖에 없으므로 기준이 다른 여러 좌표계 내에서 각각의 스캔된 치열 데이터로부터 전체 치열 데이터로 정확하게 연결하는 것은 구강 스캐닝의 부정확성을 초래할 수밖에 없는 반면에, 본 명세서에 따른 트레이는 이러한 문제점을 해소할 수 있다.

제1 거울(20) 및 제2 거울(30)의 개략적인 구성은 다음과 같다.

제1 거울(20)은 하우징(10)의 상부면 중 안쪽 주변부에 위치될 수 있다. 여기에서 하우징(10)의 안쪽이라 함은, 하우징이 구강 내에 장착되었을 때 치열 안쪽의 공간을 의미할 수도 있으며, 하우징(10)이 치열을 따른 반원 형상일 때 반원의 중심에 가까운 공간을 의미할 수도 있다.

제1 거울(20)의 형태는, 예를 들어, 일정 두께를 갖는 직사각형으로 이루어질 수 있으며, 그 폭은 개방홈(13)의 폭에 맞게 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 거울(20)은 한 개로 이루어지는 것이 바람직하나, 출사광의 복수의 반사를 위하여 복수 개로 이루어지는 구성도 가능하다.

제1 거울(20)과 하우징(10)은, 예를 들면 제1 거울(20)과 하우징(10) 사이의 축 형상의 연결구 등에 의해 연결되는 등의, 제1 거울(20)을 움직일 수 있게 하도록 하는 임의의 형태로 결합될 수 있다.

상세하게는, 제1 거울(20)은 하우징(10)의 상부면 중 개방홈(13)에 인접하게 위치하여 반사면이 개방홈(13)을 향하도록 기울어지도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같은, 구강스캐너(70)가 하우징(10)에 장착된 상태에서, 구강스캐너(70)로부터의 출사광은 제1 거울(20)의 개방홈(13)을 향하도록 기울어진 반사면에서 반사되어 치열 측 수평방향, 즉 구강 바깥쪽을 향하게 된다.

제2 거울(30)은 하우징(10)의 상부면 중 바깥쪽 주변부에 위치될 수 있다. 여기에서 하우징(10)의 바깥쪽이라 함은, 하우징이 구강 내에 장착되었을 때 치열 바깥쪽의 공간을 의미할 수도 있으며, 하우징(10)이 치열을 따른 반원 형상일 때 반원의 원주를 따른 측의 공간을 의미할 수도 있다.

제2 거울(30)의 형태는, 중간부가 제1 거울(20)로부터 멀리 떨어진 방향으로 꺾인 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 제1 거울(20)은 하우징(10)의 상부면의 원주방향을 따라 결합되어 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않고 일체형 등 임의의 형상일 수도 있다. 나아가, 제2 거울(30)과 하우징(10)은, 예를 들면, 직접 결합되거나, 치아의 길이에 맞는 정확한 센싱이 이루어지도록 제2 거울(30)과 하우징(10) 사이를 이격되도록 하는 매개구를 사이에 두고 결합될 수도 있는 등 임의의 형태로 결합될 수도 있다.

상세하게는, 제2 거울(30)은 복수로 이루어질 수 있으며, 하우징(10)의 상부면 중 바깥쪽에 가깝게 위치하여 반사면이 제1 거울(20)을 향하도록 구성될 수 있다. 동시에, 제2 거울(30)은 도 4에 도시된 바와 같은 구강스캐너(70)가 하우징(10)에 장착된 상태에서, 치열과 마주보도록 배치될 수 있으며, 이에 따라, 제1 거울(20)에 의해 반사된 출사광은 제2 거울(30)에 의해 재반사되어 치열을 향하게 된다.

이러한, 제1 거울(20) 및 제2 거울(30)의 구성은 다음과 같은 이점이 있다. 구강스캐너(70)로부터의 출사광을 렌즈가 아닌 거울을 통해 반사시킴으로써, 거울에서는 렌즈에서와 같은 광 굴절에 따른 스캐닝의 부정확성이 초래되지 않는다. 또한, 제1 거울(20) 및 제2 거울(30)의 상대적인 형상이나 위치 등을 임의로 조절함으로써, 치열의 구조를 정확하게 스캐닝할 수 있으며, 피검자마다 상이한 치열 구조를 보다 효과적으로 스캐닝하는 것이 가능하다.

제1 거울(20)에 대한 제2 거울(30)의 상세한 구성 및 작동은 다음과 같다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 거울(20)은 틸팅 및 회전이 가능하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라, 하우징(10)에 장착된 구강 스캐너(70)로부터의 출사광이 제1 거울(20)에 다양한 각도 또는 방향으로 반사되어 치열 전체 영역에 걸쳐 도달할 수 있게 되므로, 제1 거울(20)의 움직임만으로도 전체 치열 구조를 보다 효율적으로 스캐닝할 수 있다.

도 5를 참조하여, 제1 거울(20)의 틸팅에 대한 여러 실시예를 설명하면 다음과 같다.

틸팅의 의미는, 일 실시예에서 제1 거울(20)이 하우징(10)의 수직방향으로 축을 중심으로 움직이는 것을 의미할 수도 있고, 다른 실시예에서 제1 거울(20)이 하우징(10)의 수평방향으로 축을 중심으로 움직이는 것을 의미할 수도 있으며, 또 다른 실시예에서는 틀어진 방향으로 축을 중심으로 움직이는 것을 의미할 수도 있다. 이하에서는, 제1 거울(20)이 하우징(10)의 수직방향으로 축을 중심으로 움직이는 실시예를 중심으로 작동관계를 설명하지만, 여기에는 상기 다른 실시예의 틸팅도 물론 적용될 수 있다.

틸팅 구동부(61)는 제1 거울(20)을 틸팅하도록 하는 구성으로서, 제1 거울(20)과 하우징(10) 사이에 연결되어 제1 거울(20)을 소정의 각도로 틸팅시킨다. 이러한 소정의 각도에는 제1 거울(20)에 의하여 구강 스캐너(70)로부터의 출사광이 반사되는 임의의 각도가 모두 포함될 수 있다. 틸팅 구동부(61)에는 마이크로스텝모터, 서보모터, 브러시리스 모터 등이 포함될 수 있다.

제1 거울(20)의 틸팅은, 도 5에 도시된 바와 같이, 치열 구조의 전체 영역을 폭넓게 스캐닝하기 위한 제1 틸팅(T1), 제2 틸팅(T2) 및 제3 틸팅(T3)과 같은 실시예들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 틸팅(T1)으로부터, 제2 틸팅(T2) 및 제3 틸팅(T3)에 이르기까지 틸팅 각도는 하우징(10) 측으로 순차적으로 가까워지는 각도이며, 이에 따라, 치열의 내측면, 외측면 및 하부면을 센싱할 수 있도록 구성된다.

제1 틸팅(T1)은, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 구강 스캐너 인입구(11)에 장착된 구강 스캐너(70)로부터의 출사광이 치열 내측면에 도달하도록 하는 각도로의 틸팅이다.

상세하게는, 제1 거울(20)은 틸팅 구동부(61)에 의하여 제1 틸팅 각도로 틸팅된다. 장착된 구강 스캐너(70)로부터의 출사광은 제1 거울(20)에 의하여 반사되고, 이 반사광은 스캔 대상 치아의 외측면에 도달한다. 그 다음, 치아에 도달한 빛은 입사광이 되어 다시 구강 스캐너(70)로 되돌아오는데, 먼저 치아로부터 제1 거울(20)에 출사광의 경로와 같은 경로를 따라 반사되고, 이 반사광은 다시 구강 스캐너(70)로 되돌아와서, 구강 스캐너(70)에 의한 치열 내측면의 스캔이 이루어지게 된다.

제2 틸팅(T2)은, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 구강 스캐너 인입구(11)에 장착된 구강 스캐너(70)로부터의 출사광이 제1 거울(20)을 거쳐 제2 거울(30)에서 재반사되어 치열 외측면에 도달하도록 하는 틸팅이다.

상세하게는, 제1 거울(20)은 틸팅 구동부(61)에 의하여 제2 틸팅 각도로 틸팅된다. 장착된 구강 스캐너(70)로부터의 출사광은 제1 거울(20)에 의하여 반사되고, 이 반사광은 제2 거울(30)에 도달한 후, 제2 거울(30)에서 재반사되어 스캔 대상 치아의 내측면에 도달한다. 그 다음, 치아에 도달한 빛은 입사광이 되어 다시 구강 스캐너(70)로 되돌아오는데, 먼저 치아로부터 제2 거울(30)에 출사광의 경로와 같은 경로를 따라 반사되고, 이 반사광은 다시 제1 거울(20)에 출사광의 경로와 같은 경로를 따라 재반사되고, 이 반사광은 다시 구강 스캐너(70)로 되돌아와서, 구강 스캐너(70)에 의한 치열 외측면의 스캔이 이루어지게 된다.

제2 틸팅(T2)의 일 실시예로서, 출사광이 제2 거울(30)에서 재반사되는 구조는 다음과 같다.

각각의 제2 거울(30)은 서로 연결된 제1 반사면(31)과 제2 반사면(32)으로 이루어지며, 출사광은 제1 반사면(31) 및 제2 반사면(32)에 모두 반사되어 치아에 도달하는 것이 바람직하지만, 제1 및 제2 반사면(31, 32) 중 어느 일면에만 반사되어 치아에 도달하는 것도 가능하다.

제1 반사면(31)은 하우징(10)에 인접한 위치에 있으며, 제2 반사면(32)은 제1 반사면(32)보다 하우징(10)으로부터 먼 쪽에 위치된다. 다시 말해, 제1 반사면(31)은 하우징(10)으로부터 수직방향으로 제2 반사면(32)보다 가깝게 위치되어 있다.

제1 반사면(31)과 제2 반사면(32)은 제1 거울(20)로부터 반사되어 구강 바깥쪽으로 향하는 출사광의 경로를 반대쪽의 치아로 정확히 향하도록 재반사하기 위하여, 서로 꺽여 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 반사면(31)의 법선은 하우징(10)의 위쪽 공간을 향하고, 제2 반사면(32)의 법선은 하우징(10)의 상부면을 향하도록 구성할 수 있다. 다만, 제1 반사면(31)과 제2 반사면(32) 사이의 각도는 임의로 설정될 수 있음은 물론이다.

이에 따라, 제1 거울(20)로부터 반사된 출사광은 예를 들어, 제1 반사면(31)에서 반사되어 제2 반사면(32)에 대략 수직방향으로 인접한 경로로 향하며, 제2 반사면(32)에서 재반사되어 구강 안쪽, 즉 치아방향으로 향할 수 있게 된다.

이러한 제2 거울(30)의 제1 반사면(31)과 제2 반사면(32)의 배치구조는, 제1 거울(20)로부터 제1 반사면(31) 및 제2 반사면(32)을 거치는 세 번의 반사를 통해, 출사광의 광경로를 세밀하게 조절하여 치아의 외측면에 도달시킬 수 있다. 이에 따라, 일정 길이를 갖는 치아의 외측면의 전체 길이 범위를 폭넓고 정확하게 센싱할 수 있다.

제3 틸팅(T3)은, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 구강 스캐너 인입구(11)에 장착된 구강 스캐너(70)로부터의 출사광이 제1 거울(20)을 거쳐 제3 거울(40)에 의해 재반사되어 치열 하측면에 도달하도록 하는 각도로의 틸팅이다. 예를 들면, 제3 거울(40)은 하우징(10)의 상측을 향하여 배치될 수 있다.

상세하게는, 제1 거울(20)은 틸팅 구동부(61)에 의하여 제3 틸팅 각도로 틸팅된다. 장착된 구강 스캐너(70)로부터의 출사광은 제1 거울(20)에 의하여 반사되고, 이 반사광은 제1 거울(20)에서 출사광이 반사되는 위치의 하측에 배치된 제3 거울(40)에 도달한 후, 제3 거울(40)에서 재반사되어 스캔 대상 치아의 하측면에 도달한다. 그 다음, 치아에 도달한 빛은 입사광이 되어 다시 구강 스캐너(70)로 되돌아오는데, 먼저 치아로부터 제3 거울(40)에 출사광의 경로와 같은 경로를 따라 반사되고, 이 반사광은 다시 제1 거울(20)에서 출사광의 경로와 같은 경로를 따라 재반사되고, 이 반사광은 다시 구강 스캐너(70)로 되돌아와서, 구강 스캐너(70)에 의한 치열 스캔이 이루어지게 된다.

제3 틸팅(T3)을 위한 제3 거울(40)의 구체적인 구성은 다음과 같다.

일 실시예에서, 예를 들어, 하우징(10)의 상부면은 제2 거울(30)로부터 제1 거울(20) 측 방향으로, 일정 범위에서는 균일한 두께를 유지하다가, 점차 두께가 얇아지도록 구성될 수 있다. 즉, 하우징(10)에는 제1 거울(20) 측으로 연장될수록 점차 경사지도록 이루어지는 구간이 형성될 수 있다.

이때, 제3 거울(40)은 제1 거울(20)의 상기 경사진 구간에 배치될 수 있으며, 제3 거울(40)은 하우징(10)과 일체형으로 구성될 수도 있으며, 별도로 하우징(10)의 상부면에 부착되는 구성도 가능하다.

즉, 제3 거울(40)은 하우징(10)의 상부면 중 제1 거울(20)과 복수의 제2 거울(30) 사이에 위치하여 반사면이 제1 거울(20)을 향하도록 기울어지게 구성될 수 있다.

이러한 제3 거울(40)의 기울어진 구성은, 구강 내측에 장착되어야 하는 하우징(10)의 한정된 규격상에서, 제1 거울(20)에서 반사된 출사광을 세밀하게 조절하여 치아 하측면에 도달시킬 수 있다. 이에 따라, 일정 폭를 갖는 치아의 하측면의 전체 범위를 폭넓고 정확하게 센싱할 수 있다. 또한, 제1 거울(20)과 제3 거울(40)을 거치는 두 번의 반사를 통해 출사광의 광경로를 세밀하게 조절하여 치아의 하측면에 도달시킬 수 있다. 이에 따라, 일정 길이를 갖는 치아의 하측면의 전체 폭 범위를 폭넓고 정확하게 센싱할 수 있다.

상기와 같은 제1 거울(20)의 틸팅의 실시예들에 따라, 제1 거울(20)의 틸팅만으로도 시술자가 좁은 구강 공간 내에서 구강 스캐너를 손에 들고 움직이면서 각 치아의 외측면, 내측면, 하부면을 각각 센싱하지 않더라도, 측정되는 데이터들의 구강 스캐너(70)를 중심으로 고정된 좌표계 내에서 제1 거울(20)의 틸팅 각도를 설정할 수 있으므로, 치아의 외측면, 내측면, 하부면의 사각지대를 포함한 세밀한 부분까지 모두 신속하고 정확하게 센싱할 수 있게 된다.

도 6 및 도 7을 참조하여, 제1 거울(20)의 회전에 대한 여러 실시예를 설명하면 다음과 같다.

회전의 의미는, 일 실시예에서 제1 거울(20)이 하우징(10)의 수평방향의 원주방향으로 움직이는 것을 의미할 수도 있고, 다른 실시예에서 제1 거울(20)이 하우징(10)의 수직방향의 원주방향으로 움직이는 것을 의미할 수도 있으며, 또 다른 실시예에서는 틀어진 방향의 원주방향으로 움직이는 것을 의미할 수도 있다. 이하에서는, 제1 거울(20)이 하우징(10)의 수평방향의 원주방향으로 움직이는 실시예를 중심으로 작동관계를 설명하지만, 여기에는 상기 다른 실시예의 회전도 물론 적용될 수 있다.

회전 구동부(62)는 제1 거울(20)을 회전하도록 하는 구성으로서, 제1 거울(20)과 하우징(10) 사이에 연결되어 제1 거울(20)을 소정의 각도로 회전시킨다. 이러한 소정의 각도에는 제1 거울(20)에 의하여 구강 스캐너(70)로부터 출사광이 반사되는 임의의 각도가 모두 포함될 수 있다. 회전 구동부(62)에는 마이크로스텝모터, 서보모터 및 브러시리스 모터 등이 포함될 수 있다.

제1 거울(20)의 회전은, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 거울(20)을 정해진 경로에서 회전하도록 하는 제1 거울 가이드부(50)를 따라 이루어질 수 있다.

제1 가이드부(50)의 구체적인 구성은 다음과 같다.

제1 거울 가이드부(50)는, 예를 들면, 하우징(10)의 상부면 중 개방홈(13)의 일부를 감싸는 곡선 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 거울 가이드부(50)는 제2 거울(30) 측으로 오목부가 향하도록 구성될 수 있으며, 제1 거울 가이드부(50)는 제1 거울(20)이 구강 스캐너(70)로부터의 출사광을 치열 전체측으로 향할 수 있도록 하는 길이의 반원 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 거울 가이드부(50)는 구강 스캐너(70)의 끝단을 고정시키면서, 동시에 하우징(10) 상부로 결합되는 제1 거울(20)을 개방홈(13)의 일측벽과의 사이에서 가이드하기 위한 일정 높이를 가지도록 이루어질 수 있다. 다만, 제1 거울 가이드부(50)의 형상은 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 거울(20)이 흔들리지 않고 정해진 경로를 따라 안정되게 회전하도록 하는 임의의 형상을 모두 포함할 수 있다.

도 7을 참조하여, 제1 거울(20)의 제1 거울 가이드부(50)를 따른 회전의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

제1 거울(20)은 개방홈(13)의 주변에서 제1 거울 가이드부(50)를 따라 회전될 수 있다. 상세하게는, 예를 들어, 제1 거울(20)은 개방홈(13)의 측벽과 제1 거울 가이드부(50) 사이에서 상호 맞닿으며 정해진 경로를 따라 회전한다. 여기에서 제1 거울(20)은 개방홈(13)의 측벽에 한하지 않고, 개방홈(13) 주변에서 하우징(10)으로부터 연장되는 임의의 연장부에 맞닿으며 회전할 수도 있다.

도 7은, 제1 거울(20)이 제1 거울 가이드부(50)를 따라 시계방향으로 회전하는 상태를 나타낸다. 하우징(10)의 바깥쪽에서 바라볼 때, 제1 거울(20)은 이를 기준으로 왼쪽으로부터 오른쪽으로 원주방향을 따라 회전하게 된다.

제1 거울(20)이 왼쪽에 위치할 때, 구강스캐너(70)로부터의 출사광은 개방홈(13)을 거쳐 일정 틸팅 각도를 갖는 제1 거울(20)에 반사되어 오른쪽 방향으로 반사되며, 하우징(10) 바깥쪽에서 볼 때 치열의 오른쪽 부분으로 광경로를 향하게 할 수 있다.

제1 거울(20)이 오른쪽에 위치할 때, 구강스캐너(70)로부터의 출사광은 개방홈(13)을 거쳐 일정 틸팅 각도를 갖는 제1 거울(20)에 반사되어 왼쪽 방향으로 반사되며, 하우징(10) 바깥쪽에서 볼 때 치열의 왼쪽 부분으로 광경로를 향하게 할 수 있다.

즉, 제1 거울(20)이 왼쪽에서 오른쪽으로 원주방향을 따라 회전하면서, 제1 거울(20)은 출사광의 치열의 오른쪽에서 왼쪽에 이르기까지의 전체 범위에 걸쳐 광경로를 향하게 할 수 있다.

특히, 제1 거울 가이드부(50)가 곡선 형태로 이루어져 있고, 제1 거울(20)이 이를 따라 회전하므로, 제1 거울(20)의 움직임은 최소화하면서도, 제1 거울(20)에 의해 반사되는 출사광의 반사 범위는 극대화할 수 있다.

이와 같은, 제1 거울을 틸팅 및 회전 가능하도록 하는 실시예들을 통하여, 본 명세서에 따른 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이는, 시술자가 구강 스캐너를 손에 들고 장시간 촬영하지 않더라고 전체 치열 구조의 정확한 스캔이 가능하도록 한다.

또한, 시술자가 구강 스캐너를 구강 내에 고정하면서도 전체 치열을 시술자의 수동 조작 없이도 자동으로 촬영할 수 있도록 하여, 고정된 구강 스캐너를 통해 정확한 구강 스캐닝이 가능하도록 함과 동시에, 시술자의 피로감과 손떨림에 의한 구강 스캐닝의 부정확성을 초래하지 않도록 한다.

상세하게는, 구강 스캐너가 하우징 내에 고정됨으로서, 구강 스캐너로부터의 출사광이 출사되는 지점을 기준으로 제1 거울, 제2 거울 및 스캔 대상 치아의 상대적인 좌표를 정할 수 있다. 이에 따라, 측정되는 데이터들의 좌표계의 기준이 고정될 수 있으므로, 스캐닝한 데이터들을 중첩할 때 발생할 수 있는 오차, 또는 중첩시의 오차 누적도 최소화할 수 있게 된다.

나아가, 기존의 구강 스캐너를 간편하게 스캐닝용 트레이에 장착하여 결합 및 분해가 가능하므로, 기존의 구강 스캐너를 활용할 수 있으며, 수동 스캔 방식 및 본 명세서의 자동 스캔 방식을 사용자의 편의에 따라 자유롭게 선택할 수 있게 한다.

자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이가 포함된 자동 인트라 구강 스캐닝 시스템에 대하여 설명하면 다음과 같다.

자동 인트라 구강 스캐닝 시스템은, 본 명세서의 여러 실시예에 따른 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이와, 출사광을 통해 치아의 3차원 정보를 생성하는 구강 스캐닝 장치를 포함할 수 있다.

구강 스캐닝 장치는, 구강 스캐너(70)와, 구강 스캐너(70)의 센서로 수신되는 치열 데이터를 처리하는 컴퓨터와 같은 정보처리기기 등으로 구성될 수 있다.

구강 스캐너(70)의 상세한 구성에 대하여는, 기존에 알려져 있으므로 생략한다. 구강 스캐너(70)는 치열의 특정 위치 데이터를 수신하는 치열 데이터 센서부를 갖는다.

상기 치열 데이터를 처리하는 정보처리기기는, 틸팅 구동부(61) 및 회전 구동부(62)에서의 틸팅 각도 및 회전 위치 데이터를 수신할 수 있는 제1 거울 데이터 센서부와, 구강 스캐너(70)의 치열 데이터 센서부로 수신된 치열의 특정 위치에 대응하는 다수의 데이터를 중첩하여 3D 영상을 획득하는 데이터 처리부와, 치열 데이터 센서부 및 제1 거울 데이터 센서부의 상호 대응되는 데이터를 저장하는 데이터 저장부를 포함할 수 있다.

또한, 데이터 처리부는 데이터 저장부에 저장된 이전의 데이터를 반영할 수 있도록 구성될 수 있다.

이때, 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이 및 구강 스캐닝 장치 각각에는 전력 또는 제어 신호를 송수신하기 위한 전기적 연결부가 형성된다. 이러한 전기적 연결부를 통한 전력 또는 제어 신호의 송수신은 유선 또는 무선 방식이 모두 적용될 수 있으며, 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이, 구강 스캐너(70) 및 치열 데이터를 처리하는 정보처리기기 상호간에 이루어질 수 있다. 이를 통하여 치열의 데이터를 상호 교환할 수 있으며, 이를 반영하여 거울의 현재 위치 값을 제어할 수 있다.

이에 따라, 시술자가 현재 촬영하고 있는 치아와 치아 면에 대한 위치 데이터, 및 이에 대응하는 틸팅 각도 및 회전 위치 데이터는 데이터 저장부에 저장되므로, 저장된 상기 데이터들을 통해 서로 다른 위치에서 얻은 데이터들을 중첩할 때 정확도를 향상시킴과 동시에 처리 시간을 단축할 수 있다. 즉, 이를 통해, 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이의 치열에 대한 위치 정보 보정이 가능해져 데이터의 오차 누적을 최소화할 수 있게 된다.

본 명세서에서 상술한 상기 실시예들은 각각의 구성을 모두 포함하여야 하는 것은 아니며, 일부의 구성만 선택적으로 포함하여 실시될 수 있다. 또한, 제1 거울의 틸팅 및 회전은 순차적으로 행해질 수도 있고 동시에 행해질 수도 있다. 한편, 이러한 틸팅 및 회전은 사전에 설정된 알고리즘에 따라 자동으로 행해질 수도 있으며, 시술자가 스캐닝이 필요한 치열을 스캐닝하기 위해 수동으로 조작하는 것도 가능하다. 또한, 상기 자동 및 수동 조작이 한 번의 시술 내에서 동시에 행해지도록 구성될 수도 있다.

이 분야의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 명세서에 따른 자동 인트라 구강 스캐닝 트레이의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

10: 하우징 11: 인입구
12: 가이드 통로 13: 개방홈
20: 제1 거울 30: 제2 거울
31: 제1 반사면 32: 제2 반사면
40: 제3 거울 50: 거울 가이드부
61: 틸팅 구동부 62: 회전 구동부
70: 구강 스캐너 T1: 제1 틸팅
T2: 제2 틸팅 T3: 제3 틸팅

Claims (10)

1. 피검자의 치열에 대응하는 형상을 가진 하우징;
   상기 하우징의 전면에 형성된 인입구로부터 연장되어 상기 하우징의 안쪽까지 연장된 가이드 통로;
   상기 가이드 통로의 끝부분에 형성되어 상기 하우징의 상부면을 향하여 형성된 개방홈;
   상기 하우징의 상부면 중 상기 개방홈에 인접하게 위치하여 반사면이 상기 개방홈을 향하도록 기울어진 제1 거울; 및
   상기 하우징의 상부면 중 바깥쪽에 가깝게 위치하여 반사면이 상기 제1 거울을 향하는 복수의 제2 거울을 포함하는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 각각의 제2 거울은,
   상기 하우징에 인접한 위치의 제1 반사면; 및
   상기 제1 반사면보다 상기 하우징으로부터 먼쪽에 위치한 제2 반사면을 포함하고,
   상기 제1 반사면의 법선은 상기 하우징의 위쪽 공간을 향하고,
   상기 제2 반사면의 법선은 상기 하우징의 상부면을 향하는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 거울과 상기 하우징 사이에 연결되어 상기 제1 거울을 소정의 각도로 틸팅시키는 틸팅 구동부를 더 포함하는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 거울은,
   상기 구강 스캐너 인입구에 장착되는 상기 구강 스캐너로부터의 출사광이 치열 내측면에 도달하도록 하는 제1 틸팅, 또는 상기 출사광이 상기 제1 거울을 거쳐 제2 거울에서 재반사되어 치열 외측면에 도달하도록 하는 제2 틸팅으로 틸팅되는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 상부면 중 상기 제1 거울과 상기 복수의 제2 거울 사이에 위치하여 반사면이 상기 제1 거울을 향하도록 기울어진 제3 거울을 더 포함하는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 구강 스캐너 인입구에 장착되는 상기 구강 스캐너로부터의 출사광이 상기 제1 거울을 거쳐 상기 제3 거울에 재반사되어 치열 하측면에 도달하도록 하는 제3 틸팅으로 틸팅되는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 거울과 상기 하우징 사이에 연결되어 상기 제1 거울을 소정의 각도로 회전시키는 회전 구동부를 더 포함하는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 하우징의 상부면 중 상기 개방홈의 일부를 감싸는 곡선 형상의 제1 거울 가이드부를 더 포함하고,
   상기 제1 거울은, 상기 개방홈의 주변에서 상기 제1 거울 가이드부를 따라 회전되는 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이; 및
   출사광을 통해 치아의 3차원 정보를 생성하는 구강 스캐닝 장치를 포함하는 자동 인트라 구강 스캐닝 시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 자동 인트라 구강 스캐닝용 트레이 및 상기 구강 스캐닝 장치 각각에는 전력 또는 제어 신호를 송수신하기 위한 전기적 연결부가 형성된 것을 특징으로 하는 자동 인트라 구강 스캐닝 시스템.
    
    

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