KR102449039B1 - 광 단층 촬영 구강 스캐너 교정 장치 및 전 영역 스캔을 통한 교정 정보 획득 방법 - Google Patents

광 단층 촬영 구강 스캐너 교정 장치 및 전 영역 스캔을 통한 교정 정보 획득 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구강내 스캐너의 보정팁 선단에 이미지 센서를 이용하여 스캐너의 입력 전압에 대응하는 픽셀정보를 기반으로 스캐너의 스캔 영역을 선형적으로 스캔할 수 있는 광 단층 촬영 구강 스캐너 교정 장치 및 전 영역 스캔을 통한 교정 정보 획득 방법에 관한 것으로서, 광원(Source), 상기 광원으로부터 조사된 광의 진행 경로를 분리하는 광 커플러, 상기 광 커플러로부터 분리된 제1 광으로부터 기준광을 생성하는 레퍼런스부, 상기 광 커플러로부터 분리된 제2 광으로부터 측정광을 생성하는 샘플부 및 상기 기준광 및 측정광으로부터 광 간섭 단층 영상을 생성하는 신호 처리부가 포함될 수 있다.
한편, 본 발명은 광 단층 촬영 구강 스캐너에서 프로브 팁에 이미지 센서(Image Sensor)가 포함된 캘리브레이션 팁(Calibration Tip)을 이용하여 측정물의 X축 및 Y축 전 영역 스캔을 통한 픽셀정보를 획득하고, 상기 획득된 픽셀정보에 대응되는 입력전압 대비 위치정보를 위치정보 대비 입력전압으로 변환하여 전 스캔 영역에 대한 교정전압 정보를 획득하는 방법에 관한 것으로서, Y축 입력전압을 초기 값(Vy = Vmin) 에서부터 1 step 전압 값씩 증가시키는 단계, Y축 입력전압을 1 step 증가시킬 때, X축 입력전압을 초기 값(Vx = Vmin) 에서부터 1 step 전압 값씩 증가시켜, 상기 X축 입력 전압 값이 최소 입력 전압에서부터 최대 입력 전압으로 증가 될 때까지 생성되는 상기 이미지 센서의 위치 값을 저장시키는 단계, Y축 입력전압이 최대가 될 때까지 반복적으로 Y축 입력전압에 따른 X축 전 구간 입력전압에 따른 위치 값을 저장시키는 단계 및 상기 저장된 전 구간 입력전압에 따른 위치 값을 위치 값 대비 입력전압으로 변환하여 전 영역의 대한 교정 전압을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

광 단층 촬영 구강 스캐너 교정 장치 및 전 영역 스캔을 통한 교정 정보 획득 방법{Optical tomography oral scanner correction device and method of obtaining correction information through full area scan}
본 발명은 광 단층 촬영 구강 스캐너의 교정 장치 및 전 영역 스캔을 통한 교정 정보 획득 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구강내 스캐너의 보정팁 선단에 이미지 센서를 이용하여 스캐너의 입력 전압에 대응하는 픽셀정보를 기반으로 스캐너의 스캔 영역을 선형적으로 스캔할 수 있는 광 단층 촬영 구강 스캐너 교정 장치 및 전 영역 스캔을 통한 교정 정보 획득 방법에 관한 것이다.
광간섭 단층 촬영 장치(OCT; Optical coherence tomography)는 비접촉 방식에 의하여 절개 없이 대상체의 영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 컴퓨터 단층 촬영(Xray computed tomography; CT), 초음파 영상촬영(ultrasound imaging), 자기 공명 영상 촬영기와 같은 기존의 계측 장비들이 갖는 인체 유해성 문제, 가격 문제 및 측정 분해능 문제를 보완하기 위하여 연구되고 있는 영상 촬영 기술이다.
광간섭 단층 촬영 장치는 마이켈슨 간섭계를 이용하여 마이크로미터 단위의 횡단 영상을 측정하는 것으로서, 기존의 초음파 영상보다 높은 분해능(해상도)을 갖고 있으며, 근적외선 영역의 광원을 사용하여 대상체의 내부를 비절개 방식으로 관찰할 수 있고, 또한, 실시간 단층 영상 촬영이 가능하고, 소형 및 저가형 기기의 제작이 가능하다는 등의 많은 장점을 갖는다.
기존의 광간섭 단층 촬영 장치는 대한만국 공개특허 10-20214-0108759(2021.09.15)에 개시된 바와 같이 대상체의 서로 다른 단층 영상을 연속적으로 촬영하지 못하며, 서로 다른 단층 영상을 촬영하기 위하여 여러 개의 광 커플러를 이용하여야 하는 문제점을 갖는다.
이를 해결하기 위하여 대한민국 공개특허 10-2018-0126164(2021.11.27)에 개시된 바와 같이 다양한 캘리브래이션 과정을 거친다. 그러나 종래의 기술은 격자 등의 타겟을 사용함으로 영상 분석 과정이 필요하며, 격자를 사용할 경우 타 영역 이미지와 구분이 어려워 오류가 발생하더라도 확인이 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 광 단층 촬영 장치를 사용하는 구강 스캐너에서 스캐너의 비 선형적 특성을 선형적으로 교정하기 위한 장치와 그 교정 방법을 제공함에 있다.
또한, 스캐너 입력 전압의 전 영역에 대해 측정 샘플 위치에서의 스캔 위치 정보를 바탕으로 스캐너의 스캔 영역을 선형적으로 스캔할 수 있는 스캐너 입력 전압의 교정 정보 획득을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 단층 촬영 구강 스캐너 교정 장치는 광원(Source), 상기 광원으로부터 조사된 광의 진행 경로를 분리하는 광 커플러, 상기 광 커플러로부터 분리된 제1 광으로부터 기준광을 생성하는 레퍼런스부, 상기 광 커플러로부터 분리된 제2 광으로부터 측정광을 생성하는 샘플부 및 상기 기준광 및 측정광으로부터 광 간섭 단층 영상을 생성하는 신호 처리부가 포함될 수 있다.
또한, 샘플부는 프로브 팁에 이미지 센서(Image Sensor)가 포함된 캘리브레이션 팁(Calibration Tip)이 포함될 수 있다.
또한, 이미지 센서는 구강 스캐너의 입력 전압에 대응하는 측정물의 전 위치 영역에 대한 픽셀정보를 획득할 수 있다.
또한, 상기 획득된 픽셀정보는 측정 대상물의 위치 값에 대응될 수 있다.
한편, 본 발명은 광 단층 촬영 구강 스캐너에서 프로브 팁에 이미지 센서(Image Sensor)가 포함된 캘리브레이션 팁(Calibration Tip)을 이용하여 측정물의 X축 및 Y축 전 영역 스캔을 통한 픽셀정보를 획득하고, 상기 획득된 픽셀정보에 대응되는 입력전압 대비 위치정보를 위치정보 대비 입력전압으로 변환하여 전 스캔 영역에 대한 교정전압 정보를 획득하는 방법에 관한 것으로서, Y축 입력전압을 초기 값(Vy = Vmin) 에서부터 1 step 전압 값씩 증가시키는 단계, Y축 입력전압을 1 step 증가시킬 때, X축 입력전압을 초기 값(Vx = Vmin) 에서부터 1 step 전압 값씩 증가시켜, 상기 X축 입력 전압 값이 최소 입력 전압에서부터 최대 입력 전압으로 증가 될 때까지 생성되는 상기 이미지 센서의 위치 값을 저장시키는 단계, Y축 입력전압이 최대가 될 때까지 반복적으로 Y축 입력전압에 따른 X축 전 구간 입력전압에 따른 위치 값을 저장시키는 단계 및 상기 저장된 전 구간 입력전압에 따른 위치 값을 위치 값 대비 입력전압으로 변환하여 전 영역의 대한 교정 전압을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전 영역의 대한 교정 전압을 획득하는 단계 이후, 상기 교정(Calibration)된 전압 값을 기반으로 MEMS에 입력할 전압 값을 생성하는 단계, 상기 생성된 MEMS에 입력할 전압 값에 대응되는 위치에서 카메라 트리거(Trigger)신호를 생성하는 단계, 상기 MEMS에 생성한 전압 값을 입력하는 단계 및 상기 MEMS에 입력한 전압 값에 따른 위치에서 카메라 트리거 신호가 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전 영역의 대한 교정 전압을 획득하는 단계 이후, MEMS 구동을 위한 전압 값을 생성하는 단계, 상기 MEMS에 생성된 전압 값을 입력하는 단계, 상기 MEMS에 입력되고 있는 전압이 교정된 전압 값일 때에 카메라에 트리거 신호를 입력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 이미지 센서(Imaging Sensor)의 픽셀(pixel)이 위치(position) 정보를 대변하고, 직관적이기 때문에 쉽게 교정이 가능하며, 입력 신호를 교정된 신호로 대체하여 실시할 경우 교정 결과 확인에도 용이한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칼리브레이션 팁(Calibration tip)을 장착한 광 간섭 단층 촬영 구강 스캐너를 타나내는 개념도,
도 2는 칼리브레이션 팁으로 획득된 픽셀정보가 위치정보에 대응되는 것을 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전 영역 스캔을 통한 교정된 입력전압 획득 과정을 나타내는 순서도,
도 4는 교정된 입력전압을 광 단층 촬영 장치를 사용하는 구강 스캐너의 스캐너 입력 전압으로 사용하여 위치에 선형적으로 교정된 구강 스캔을 촬영하는 방법을 나타내는 플로우 차트,
도 5는 다른 실시예에 따른 교정된 구강 스캔 촬영을 하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칼리브레이션 팁(Calibration tip)을 장착한 광 간섭 단층 촬영 구강 스캐너를 타나내는 개념도, 도 2는 칼리브레이션 팁으로 획득된 픽셀정보가 위치정보에 대응되는 것을 나타내는 그래프이다..
도 1 및 2를 참조하면, 광 간섭 단층 촬영 장치는 광원(Source), 상기 광원으로부터 조사된 광의 진행 경로를 분리하는 광 커플러(Coupler) 또는 빔 스플리터(Beam spliter), 상기 광 커플러 또는 빔 스플리터로부터 분리된 제1 광으로부터 기준광을 생성하는 레퍼런스부(Reference), 상기 광 커플러로부터 분리된 제2 광으로부터 측정광을 생성하는 샘플부(Sample), 상기 기준광 및 측정광으로부터 광 간섭 단층 영상을 생성하는 신호 처리부(Control Signal)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 광원은 광을 생성하여 출력하고, 상기 광원으로부터 출력된 광은 광섬유를 통해 광 커플러 또는 빔 스플리터로 전송된다. 상기 광원은 근 적외선 영역의 파장을 갖는 광을 출력할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광 커플러 또는 빔 스플리터는 광원에서 출사되어 광섬유를 경유하여 입사되는 광의 진행 경로를 제1 광과, 제2 광으로 분리한다. 광 커플러 또는 빔 스플리터에 의해 분할된 제1 광은 기준광의 진행 경로로 입력되고, 제 2광은 측정광의 진행 경로로 입력된다.
일 실시 예로, 광 커플러에서 출사된 제 1광은 광 커플러와 레퍼런스부 사이에 구비된 광섬유를 통해 레퍼런스부로 입력되며, 제2 광은 광 커플러와 샘플부 사이에 구비된 광섬유를 통해 샘플부로 입력된다. 상기 샘플부는 구강내 치아의 스캔을 촬영할 수 있도록 프로브 팁이 장착될 수 있다.
상기 레퍼런스부로 입력된 제 1광으로부터 기준광이 생성되고, 샘플부로 입력된 제2 광으로부터 측정광이 생성된다. 상기 레퍼런스부에서 소정의 경로 길이만큼 진행하여 반사된 후 출력되는 기준광은 다시 광섬유를 거처 광 커플러로 입력된다. 샘플부의 진행 경로에서 진행하여 측정 대상물로부터 반사된 후 출력되는 측정광은 다시 광섬유를 거처 광 커플러로 입력된다.
상기 레퍼런스부와 샘플부를 경우하여 광섬유를 통해 광 커플러로 입사된 기준광과 측정광은 광섬유를 통해 신호 처리부로 입력된다.
상기 신호처리부는 기준광과 측정광의 합성된 광으로부터 샘플에 대한 광 간섭 단층 영상을 생성한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 샘플부는 프로브 팁에 이미지 센서(Image Sensor)가 포함된 캘리브레이션 팁(Calibration Tip)을 장착할 수 있다.
상기 캘리브레이션 팁에 포함된 이미지 센서는 스캐너 입력전압으로 전 영역의 입력전압에 대응되는 픽셀 정보를 획득할 수 있다. 상기 픽셀 정보는 대상물의 위치 정보에 대응된다.
즉, 한 픽셀 당 일정 거리를 가지고 있으므로, 상기 이미지 센서로부터 획득된 픽셀 정보로 측정 대상물의 위치정보를 획득할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명에서 입력전압에 대응되는 픽셀 정보는 측정 대상물의 위치정보에 대응되는 것이다(도 2참조).
또한, 입력전압 대비 위치 정보는 위치 대비 입력 전압으로 변환하여 전 영역 스캔을 통한 교정된 위치에서의 입력전압을 획득할 수 있다(도 2참조).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전 영역 스캔을 통한 교정된 입력전압 획득 과정을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 Y축 입력전압을 초기 값(Vy = Vmin) 에서부터 1 step 전압 값씩 증가시킨다.
이때, Y축 입력전압을 초기 값에서부터 1 step 증가시킬 때마다, X축 입력전압을 초기 값(Vx = Vmin) 에서부터 1 step 전압 값씩 증가시켜, 상기 X축 입력 전압 값이 최소 입력 전압에서부터 최대 입력 전압으로 증가 될 때까지 생성되는 이미지 센서의 위치 값을 저장한다. 이는 이미지 센서에서 측정된 픽셀 값이 위치 값에 대응되기 때문이다.
다음, Y축 입력전압을 다시 1 step 증가시키고, 이때 X축 입력 값을 마찬가지로 최소 입력 전압에서부터 최대 입력 전압까지 증가시키며 이미지 센서의 위치 값을 저장한다.
상기와 같이 Y축 입력전압이 최대가 될 때까지 반복적으로 Y축 입력전압에 따른 X축 전 구간 전압의 위치 값을 저장시킨다.
이와 같이 반복하면, 모든 Vx, Vy에 대한 위치 정보를 얻을 수 있으며, 상기 위치 정보는 위치 대비 입력 전압으로 변환하여 스캔 ROI(Region of Interest)영역의 대한 선형적 위치 보정 전압 즉, 측정대상물의 위치에 따른 교정된 전압 정보를 획득할 수 있다(도 2참조).
한편, 전술한 바와 같은 방법으로 획득된 선형적 위치 교정 전압을 이용하여 교정된 구강 스캔 촬영이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교정된 구강 스캔 촬영을 하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 먼저 교정(Calibration)된 전압 값을 기반으로 MEMS에 입력할 전압 값(Vx 값 및 Vy 값)을 생성한다.
상기 생성된 MEMS 입력 전압 값에 대응되는 위치에서 카메라 트리거(Trigger) 신호를 생성한다.
다음, MEMS에 생성한 전압 값을 입력한 후, 상기 MEMS에 입력한 전압 값에 따른 위치에서 카메라 트리거 신호가 출력한다.
이와 같은 방법으로 교정된 입력전압을 광 단층 촬영 장치를 사용하는 구강 스캐너의 스캐너 입력 전압으로 사용하여 선형적으로 교정된 구강 스캔 촬영이 가능하다.
도 5는 다른 실시예에 따른 교정된 구강 스캔 촬영을 하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 먼저, MEMS 구동을 위한 전압 파형을 생성한 후, MEMS에 생성한 전압 파형을 입력한다. 그때, MEMS에 입력되고 있는 전압 값이 보정된 전압 값일 때에 카메라에 트리거 신호를 입력하게 된다.
따라서, 광 단층 촬영 장치의 스캐너에 정형화(Sine wave, sawtooth wave 등)된 전압을 입력전압으로 사용하고, 현재 전압이 교정된 입력 전압 정보와 일치할 경우에 트리거 신호를 생성하여 선형적으로 교정된 구강 스캔 촬영이 가능하다.
상기로부터, 본 개시의 다양한 실시 예들이 예시를 위해 기술되었으며, 아울러 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 가능한 다양한 변형 예들이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 그리고 개시되고 있는 상기 다양한 실시 예들은 본 개시된 사상을 한정하기 위한 것이 아니며, 진정한 사상 및 범주는 하기의 청구항으로부터 제시될 것이다.

Claims (7)

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  5. 광 단층 촬영 구강 스캐너에서 프로브 팁에 이미지 센서(Image Sensor)가 포함된 캘리브레이션 팁(Calibration Tip)을 이용하여 측정물의 X축 및 Y축 전 영역 스캔을 통한 픽셀정보를 획득하고, 상기 획득된 픽셀정보에 대응되는 입력전압 대비 위치정보를 위치정보 대비 입력전압으로 변환하여 전 스캔 영역에 대한 교정전압 정보를 획득하는 방법에 관한 것으로서,
    Y축 입력전압을 초기 값(Vy = Vmin) 에서부터 1 step 전압 값씩 증가시키는 단계;
    Y축 입력전압을 초기 값에서부터 1 step 전압 값씩 증가시킬 때마다, X축 입력전압을 초기 값(Vx = Vmin) 에서부터 1 step 전압 값씩 증가시켜, 상기 X축 입력 전압 값이 최대 입력 전압으로 증가 될 때까지 생성되는 상기 이미지 센서의 위치 값을 저장시키는 단계;
    Y축 입력전압이 최대가 될 때까지 반복적으로 Y축 입력전압에 따른 X축 전 구간 입력전압에 따른 위치 값을 저장시키는 단계; 및
    상기 저장된 전 구간 입력전압에 따른 위치 값을 위치 값 대비 입력전압으로 변환하여 전 영역의 위치에 따른 교정전압 값을 획득하는 단계를 포함하는 광 단층 촬영 구강 스캐너를 이용하여 전 영역 스캔을 통한 교정 정보 획득 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전 영역의 위치에 따른 교정전압 값을 획득하는 단계 이후,
    상기 교정(Calibration)된 전압 값을 기반으로 위치에 따른 MEMS에 입력할 전압 값을 생성하는 단계;
    상기 생성된 MEMS에 입력할 전압 값에 대응되는 위치에서 카메라 트리거(Trigger) 신호를 생성하는 단계;
    상기 MEMS에 생성한 전압 값을 입력하는 단계; 및
    상기 MEMS에 입력한 전압 값에 따른 위치에서 카메라 트리거 신호가 출력되는 단계를 더 포함하는 광 단층 촬영 구강 스캐너를 이용하여 전 영역 스캔을 통한 교정 정보 획득 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전 영역의 대한 교정전압 값을 획득하는 단계 이후,
    MEMS 구동을 위한 전압 파형을 생성하는 단계;
    상기 MEMS에 생성된 전압 파형을 입력하는 단계;
    상기 MEMS에 입력되고 있는 전압이 교정된 전압 값일 때에 카메라에 트리거 신호를 입력하는 단계를 더 포함하는 광 단층 촬영 구강 스캐너를 이용하여 전 영역 스캔을 통한 교정 정보 획득 방법.
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