KR102470760B1 - 구강 스캐너의 누적공차를 보상하기 위한 팁 구조 및 그 방법 - Google Patents

구강 스캐너의 누적공차를 보상하기 위한 팁 구조 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미러가 2개 이상 탑재하여 상하 또는 좌우 치아 간 정확한 거리를 측정하고, 구강 스캐너로 영상 획득시 상기 측정된 정확한 치아 간 거리를 반영하여 누적공차를 보상하는 구강 스캐너의 3D 누적공차를 보상하기 위한 팁 구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 소정의 광원을 출력하는 광 출력부, 상기 팁에 장착되어 상기 출력된 광을 좌우 또는 상하 치아로 반사시키는 2개 이상의 미러, 상기 광 출력부의 좌우에 배치되어 상기 미러로부터 반사된 치아를 촬영하는 2개 이상의 카메라를 포함할 수 있다.

Description

구강 스캐너의 누적공차를 보상하기 위한 팁 구조 및 그 방법{Tip structure and method for compensating the cumulative tolerance of the oral scanner}
본 발명은 구강 스캐너의 3D 누적공차를 보상하기 위한 팁 구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미러가 2개 이상 탑재하여 상하 또는 좌우 치아 간 정확한 거리를 측정하고, 구강 스캐너로 영상 획득시 상기 측정된 정확한 치아 간 거리를 반영하여 누적공차를 보상하는 구강 스캐너의 3D 누적공차를 보상하기 위한 팁 구조 및 그 방법에 관한 것이다.
현재, 인레이, 크라운, 브리지 등의 치과용 보철물의 제작 방법으로서는, 로스트 왁스법(lost wax process)에 의해 금속 재료나 세라믹스 재료를 주조해서 제작하는 방법이 채용되고 있다.
그러나, 최근에는 로스트 왁스법을 대신하는 치과용 보철물의 제작 방법으로서, 광학 3차원 카메라를 이용해서 치아 및 잇몸의 구강 내를 측정한 후, CAD/CAM 시스템을 이용해서 치과용 보철물을 설계 및 제작하는 시스템이 주목받고 있다. 이 시스템의 대표적인 예로서, 대한민국 공개특허 10-2010-0087629(2010.08.05)에 기술된 세렉 시스템(Cerec system)이 있다.
세렉 시스템은 치아의 형상을, 광학 3차원 카메라를 이용해서 구강 내에서 직접 판독함으로써, 치아 및 잇몸의 구강 내 측정을 실행한다.
광학 3차원 카메라에는 위상 시프트법이나 공간 코드화법으로 대표되는 비접촉 3차원 측정을 실행하는 카메라가 이용된다. 이와 같이, 종래의 치과용 보철물의 제작 방법으로, 대한민국 공개특허 10-2014-0028839(2014.03.10)에서 언급한 바와 같이 광학 3차원 카메라와 CAD/CAM 시스템을 이용함으로써, 로스트 왁스법에 비해서, 효율 좋게 치과용 보철물을 제작할 수 있는 동시에, 구강 내에의 적합 정밀도에 서 우수한 치과용 보철물을 제작할 수 있다.
그러나, 종래의 구강 스캐너의 경우 치아를 1~2개 측정하고 스티칭(Stitching)하여 3D로 영상화하는데 그 과정에서 발생하는 공차가 커지는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 치아 간 거리를 정확히 측정하여 구강 스캐너 과정에서 발생할 수 있는 누적공차를 줄이기 위한 거리측정 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 목적은 측정된 치아 간 정확한 거리를 이용하여 구강 스캐너 과정에서 발생할 수 있는 누적공차를 줄이기 위해 구강 스캐너의 누적공차를 보상하기 위한 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 구강 스캐너에서 누적공차를 보상하기 위한 팁 구조에 관한 것으로, 상기 소정의 광원을 출력하는 광 출력부, 상기 팁에 장착되어 상기 출력된 광을 좌우 또는 상하 치아로 반사시키는 2개 이상의 미러, 상기 광 출력부의 좌우에 배치되어 상기 미러로부터 반사된 치아를 촬영하는 2개 이상의 카메라를 포함할 수 있다.
또한, 광 출력부는 DLP일 수 있다.
또한, 카메라는 스테레오 비젼 방식의 카메라일 수 있다.
또한, 거리측정은, 광 삼각 측량 방식의 구조광 거리측정 원리를 이용할 수 있다.
한편, 본 발명은 소정의 광원을 출력하는 광 출력부, 팁에 장착되어 상기 출력된 광을 좌우 또는 상하 치아로 반사시키는 2개 이상의 미러, 상기 광 출력부의 좌우에 배치되어 상기 미러로부터 반사된 치아를 촬영하는 2개 이상의 카메라를 포함하는 치아 간 거리측정을 위한 장치를 이용한 구강 스캐너의 누적공차를 보상방법에 관한 것으로서, 1차 구강 내 치아 스캔 데이터를 획득하는 단계, 상기 거리측정 장치를 이용하여 치아 간 거리를 측정하는 단계 및 누적 공차를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 치아 간 거리를 측정하는 단계는, 치아 간 좌우 측정이 가능한 경우, 좌우 치아 거리를 측정하여 누적공차에 보상하고, 치아 간 좌우 측정을 할 수 없는 경우, 상하 치아 거리를 측정하여 위치정보를 상기 1차 스캔 데이터의 교합 데이터에 보상할 수 있다.
또한, 누적공차 보상 단계는, 서로 이웃하는 치아 거리에서 (B - A) / (N - 1) 의 값(A : 1 ~ N 번 치아로 이동하면서 발생한 누적 공차값, B : 측정된 1번과 N 번 치아 사이의 거리) 을 가감할 수 있다.
본 발명은 구강스캐너의 팁에 미러를 2개 이상을 사용하여 동시에 2개 이상의 치아를 측정하여 치아 사이의 정확한 거리를 알 수 있으며, 누적된 공차를 보상하여 정확한 3D 이미지를 영상화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 스캐너의 3D 누적공차를 보상하기 위한 팁 구조를 나타내는 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 누적공차 보상방법을 나타내는 순서도이다.
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.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강 스캐너의 3D 누적공차를 보상하기 위한 팁 구조를 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 크게 본체부와 프로브 팁으로 이루어진다. 상기 본체부의 내부에는 전방을 향하는 광원과 카메라 모듈이 탑재되고, 상기 프로브 팁은 그 후단부가 상기 본체부의 전방에 결합되고 그 전단부가 피검자의 구강 내에 삽입되도록 형성된다.
상기 프로브 팁의 전단부에는 피검자의 치아 등을 향해 오픈된 스캔홀이 형성되고, 상기 스캔홀 안쪽에 미러가 경사지게 배치된다.
상기 미러는 전술한 광원으로부터 방출된 빛을 반사시켜 상기 스캔홀을 통해 내보내고, 치아 등에 반사되어 되돌아온 빛을 카메라 모듈이 있는 상기 본체부를 향해 반사시킨다.
특히, 본 발명의 실시예에서의 프로브 팁 구조는, 치아 간 정확한 거리 측정을 하기 위하여 프로브 팁 전단부 상기 스캔홀 안쪽에 2개 이상의 미러를 포함하여 구성될 수 있다. 이는, 상기 2개 이상의 미러에 의해서 한 번에 좌·우 또는 상·하의 치아 사이의 간격을 확인하기 위함이다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 2개의 미러를 이용하여 치아 간 거리를 측정하는 방식을 설명한다.
상기 치아 사이의 간격은 광 삼각 측량 방식의 구조 광 거리 측정 원리를 이용하여 치아 간의 거리측정을 할 수 있다. 즉, 광원을 중심으로 좌우에 카메라가 설치되어 2개의 미러로부터 반사되는 구조광을 측정하여 치아 간의 거리를 측정한다.
상기 광 삼각 측량법은 각각의 광원이 표면에서 반사되어 이미지센서로 돌아옴에 따라 투영된 빛과 반사된 빛의 거리를 측정하고, 광원과 센서 간의 상대적인 위치 및 각도를 기초로 물체의 거리를 측정하는 방법이다.
구체적으로, 상기 광원은 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터 패턴일 수 있으며, 상기 패턴 위치에 따라 패턴만의 고유한 거리 정보를 가지고 있기 때문에 상기 패턴의 위치를 이용하여 거리를 측정할 수 있다. 또한, 광원을 중심으로 좌우 카메라는 스테레오 비젼 방식의 카메라 일 수 있다.
다른 실시예에서, 공초점 레이저 스캔 방법은 레이저를 광원으로 하여 치아표면에서 반사되어 렌즈로 오는 빛 중에서 작은 바늘 구멍과 같은 핀 홀을 통해 초점과 일치하는 빛만을 광검출기로 받아 디지털화하여 이미지를 형성하는 방법이다.
또 다른 실시예에서, 능동적 파면 추출 기법은 표면 형상 데이터를 얻기 위해 레이저를 이용하는 대신에 회전 렌즈 조리개를 이용하여 연속적인 카메라 촬영으로 3차원 이미지를 생성하는 방법이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 누적공차 보상방법을 나타내는 순서도이다. 도 2를 참조하면, 먼저, 1차로 1번부터 N 번째 치아까지 이동하면서 2D 또는 3D로 구강 내 전체 스캔을 한다. 이때, 처음 스캔한 치아(1번째 치아)와 제일 나중에 스캔한 치아(N 번째 치아)에 공차가 발생하게 된다. 즉, 구강 스캐너의 스캔 과정에서 3D 스캔 데이터가 스티칭(Stitching) 될 때 공차가 발생하는 것이다.
다음, 상기 발생된 공차를 줄이기 위하여 치아 간 정확한 거리를 측정한다.
상기 치아 간 정확한 거리는 전술한 2개의 미러를 탑재한 구강 스캐너의 팁을 이용하여 측정할 수 있다. 바람직하게는, 상기 1차 스캔한 스캐너의 팁을 2개의 미러를 가지는 팁으로 교체하여 광 삼각 측정방식으로 치아 간 정확한 거리를 측정한다.
여기서, 치아의 좌우 측정이 가능한 경우 즉, 상기 스캐너의 팁이 상악 또는 하악의 좌우 간격을 측정할 수 있는 경우에는, 치아 좌우 데이터를 스캔하여 상기 좌우 치아 간 거리값을 상기 1차 스캔 데이터에 보상한다.
만약, 구강 내의 잇몸이나 혀 또는 구강구조에 의해서 치아의 좌우 거리 측정이 용이하지 않은 경우, 예를 들어, 스캐너의 팁이 혀 도는 구강구조에 의해 좌우 측정이 불가능한 경우에는 반대편 치아 즉, 치아의 상하 간(하악과 상악)의 거리 값을 측정한다. 이 경우, 치아 상하 데이터를 스캔하여 위치 정보를 상기 1차 스캔 데이터의 교합 정보를 획득하고, 상기 교합 정보를 이용하여 상하 치아 간 거리를 계산하여 누적 공차를 보상한다.
상기 누적 공차 보상 값은 아래의 식을 이용할 수 있다.
서로 이웃하는 치아 거리에서 (B - A) / (N - 1) 의 값을 가감
(A : 1 ~ N 번 치아로 이동하면서 발생한 누적 공차값, B : 측정된 1번과 N 번 치아 사이의 거리)
따라서, 상기 식으로부터 도출된 값을 가감하여 누적 공차 보상 값을 얻을 수 있다.
예를 들어, 1차 스캔에서 1번 치아와 5번 치아 간에 측정된 누적 공차 값이 10, 2개의 미러가 장착된 팁으로 치아 간 거리를 측정하였을 때, 1번 치아와 5번 치아의 거리가 5라고 가정하면, (5 - 10) / (5 - 1)= -5 / 4 된다.
따라서, 이웃하는 치아 거리에서 -5/4 만큼 가감하면 누적 공차가 보상된 거리 값을 얻을 수 있다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화할 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 소정의 광원을 출력하는 광 출력부, 팁에 장착되어 상기 출력된 광을 좌우 또는 상하 치아로 반사시키는 2개 이상의 미러, 상기 광 출력부의 좌우에 배치되어 상기 미러로부터 반사된 치아를 촬영하는 2개 이상의 카메라를 포함하는 치아 간 거리측정을 위한 장치를 이용한 구강 스캐너의 누적공차를 보상하기 위한 방법으로서,
    1차 구강 내 치아 스캔 데이터를 획득하는 단계;
    상기 거리측정 장치를 이용하여 치아 간 거리를 측정하는 단계; 및
    누적 공차를 보상하는 단계를 포함하는 구강 스캐너의 누적공차를 보상하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 치아 간 거리를 측정하는 단계는,
    치아 간 좌우 측정이 가능한 경우, 좌우 치아 거리를 측정하여 누적공차에 보상하고,
    치아 간 좌우 측정을 할 수 없는 경우, 상하 치아 거리를 측정하여 위치정보를 상기 1차 구강 내 치아 스캔 데이터의 교합 데이터에 보상하는 것을 특징으로 하는 구강 스캐너의 누적공차를 보상하기 위한 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 누적공차 보상 단계는,
    서로 이웃하는 치아 거리에서 (B - A) / (N - 1) 의 값
    (A : 1 ~ N 번 치아로 이동하면서 발생한 누적 공차값, B : 측정된 1번과 N 번 치아 사이의 거리) 을 가감하는 것을 특징으로 하는 구강 스캐너의 누적공차를 보상하기 위한 방법.
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