KR102632337B1

KR102632337B1 - 얼라인 상태 표현 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102632337B1
Application number: KR1020210051600A
Authority: KR
Inventors: 이수복; 임성빈
Original assignee: 주식회사 메디트
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2024-02-01
Also published as: WO2021215816A1; KR20210130111A; US20230045331A1

Abstract

본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치 및 방법은, 스캐너를 통하여 스캐닝을 수행하고 스캐너 내부로 입사한 광을 통하여 로우 데이터가 형성되고, 로우 데이터를 통하여 3차원 데이터가 형성되고 얼라인이 수행된다. 이러한 3차원 데이터의 얼라인 과정이 정상적으로 수행되지 않는다고 판단되면, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치 및 방법은 얼라인 에러를 특정한 패턴 형태로 사용자에게 시각적으로 피드백함으로써 사용자가 얼라인(align) 수행 여부를 신속하게 인지하도록 할 수 있다. 이에 따라서 사용자가 면밀히 대상체를 스캔할 수 있도록 하여 스캔의 신뢰성을 향상시키는 이점을 가진다.

Description

얼라인 상태 표현 장치 및 방법{ALIGN-STATE INDICATING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 얼라인 상태 표현 장치 및 방법에 관한 것이다.

이미 디지털 데이터로 설계된 파일을 구현하는 3차원 프린팅 기술이 조명받고 있는 중에, 실존하는 물체를 디지털 데이터로 변환하는 3차원 스캐닝 기술 또한 계속하여 발전을 거듭하고 있다. 3차원 스캐닝 기술은 CAD/CAM 시스템에서 핵심적인 역할을 담당하고 있으며, 특히 환자의 구강 내부(이는 치아, 잇몸, 턱뼈 등을 내포하는 의미로 사용된다)를 스캔하여 환자의 구강 구조에 부합하는 보철물 제작 및 치료에 그 활용도가 높아지고 있다.

한편, 3차원 구강스캐너는 사용자가 환자의 구강 내부를 스캔하면서도 구강스캐너에 연결된 디스플레이 화면을 보면서 3차원 데이터가 정상적으로 형성되고 있는지를 반복적으로 체크하여야 했다. 이 때, 일반적으로 구강스캐너의 사용자는 환자의 구강 내부, 즉 스캔하고 있는 부분에 초점이 맞춰져 있으며, 사용자는 종종 고개를 돌려 디스플레이 화면을 확인하는 방식으로 스캔을 진행하였다. 상기 방식에 따라 스캔을 진행하면 사용자의 피로도는 빠르게 증가하고, 환자의 구강 내부에 대하여 집중력이 분산되므로 환자의 데이터를 획득함에 있어 그 데이터의 정확도가 감소할 우려가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2018-0126166호 (2018.11.27 공개)

이상의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 사용자가 신속하게 직관적으로 얼라인 에러를 인지할 수 있도록 하는 얼라인 상태 표현 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 스캐너를 사용하는 사용자가 직관적으로 3차원 데이터 간의 연결 및 정렬이 정상적으로 수행되고 있지 않은 상태(얼라인 에러)를 인지할 수 있는 얼라인 상태 표현 방법을 제공한다.

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 위하여, 본 발명은 대상체가 광의 형태로 내부로 입사되도록 개구된 개구부가 형성된 케이스, 상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 개구부를 통해 일정한 규칙을 가지는 제1 형태의 광을 발사하는 광 조사부, 상기 광 조사부의 일측에 형성되며 상기 케이스의 개구부를 통해 입사되는 광을 수용하여 로우 데이터를 획득하는 촬상부, 및 상기 촬상부의 촬영에 의하여 생성된 3차원 데이터 간 데이터 정렬을 수행하여 얼라인 에러 발생을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 얼라인 에러 발생 시 상기 광 조사부로부터 발사되는 상기 광을 상기 제1 형태와 상이한 제2 형태로 변화하도록 제어하여 얼라인 상태를 시각적으로 피드백하는 얼라인 상태 표현 장치 및 상기 장치로부터 표현되는 얼라인 상태 표현 방법을 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 기존의 얼라인 에러를 인지하기 위해 계속해서 디스플레이 화면을 확인해야 하는 단점을 해결하기 위해, 상기 얼라인 에러가 발생하는 경우 스캔 대상체인 구강 내부에 특정한 패턴 등을 조사하여 사용자가 직관적으로 얼라인 에러를 인지할 수 있도록 하는 얼라인 상태 표현 장치 및 상기 장치로부터 표현되는 얼라인 상태 표현 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따르면, 사용자는 제1 형태의 광과 상이한 제2 형태의 광이 표시되는 부분의 인접 부분을 추가적으로 촬영함으로써 데이터 공백을 최소화할 수 있으며, 결과적으로 정밀한 3차원 모델을 획득할 수 있는 이점이 있다.

또한, 사용자는 스캔 데이터의 획득을 위하여 환자의 구강 내부를 계속 주시하고 있어야 하는 상황에서, 직관적으로 대상체 상에 제2 형태의 광이 표시되므로 스캐너 사용자의 신속한 대처가 가능하게 되는 이점이 있다.

또한, 제2 형태의 광과 액추에이터가 함께 작용하게 할 수도 있어, 이 때는 사용자가 시각적, 촉각적인 2 이상의 감각을 통해 효과적으로 얼라인 에러 상태 정보를 전달받는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치 중 스캐너의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치에 대한 개략적인 구성 개념도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치 및 방법에서 제1 형태의 일종인 제1 패턴이 조사되는 것을 개념적으로 나타낸 도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치 및 방법에서 제2 형태의 일종인 제2 패턴이 조사되는 것을 개념적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치의 추가적인 구성요소인 손잡이부를 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서, 스캐너를 통해 스캔을 수행하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서, 얼라인이 끊어져 데이터 공백이 발생한 상태를 표현한 개념도이다.
도 8은 얼라인 상태를 표현하는 방법을 구체적으로 설명하기 위한 것이다.
도 9는 얼라인 상태를 표현하는 다른 방법을 구체적으로 설명하기 위한 것이다.

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 얼라인 상태 표현 장치 중 스캐너의 일 실시예에 따른 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치에 대한 개략적인 구성 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치(A)는 대상체의 모습이 광의 형태로 내부로 입사되도록 개구된 개구부가 형성된 케이스(10)와, 케이스 내부에 배치되고 케이스의 개구부를 통해 일정한 규칙을 가지는 제1 형태의 광을 발사하는 광 조사부(50)와, 케이스 내부에 배치되고 광 조사부(50)의 일측에 형성되며 케이스(10)의 개구부를 통해 입사되는 광을 수용하여 로우 데이터를 획득하는 촬상부(20)를 포함하는 스캐너(1)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 대상체는 환자의 실제 구강 내부일 수 있다. 그러나 대상체는 환자의 실제 구강 내부에만 한정되는 것은 아니며, 대상체는 환자의 구강을 인상채득하여 획득한 석고 모형을 포함하는 다양한 물체일 수 있다.

케이스(10)는 얼라인 상태 표현 장치(A) 중 스캔 과정을 통해 환자의 구강 내부에 관해 이미지를 포함한 정보들을 획득하고, 해당 이미지를 3차원으로 형성하여 연결 및 정렬을 수행하는 스캐너(1)의 외관일 수 있으며, 케이스(10)는 스캐너를 구성하는 요소들이 내부에 배치되도록 하여 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다.

한편, 케이스(10)의 내부에는 개구부를 통해 광을 발사하도록 배치된 광 조사부(50)가 형성될 수 있다. 광 조사부(50)는 광원부를 통해 광을 발생시킬 수 있으며, 이 때 발생되는 광은 사용자의 필요에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 예시적으로, 광 조사부(50)는 광원부를 통해 가시광선 영역의 파장을 가지는 광을 발생시킬 수 있다. 또한, 광 조사부(50)는 촬상부(20)에 의해 획득한 로우 데이터를 부피를 가지는 3차원 데이터로 변환하기 위하여 소정 패턴을 가지는 구조광을 대상체에 조사할 수 있다. 관련한 내용은 후술한다.

한편, 상기 로우 데이터는 대상체의 3차원 데이터를 생성하기 위해서 획득되는 2차원 또는 3차원 이미지 데이터로, 스캐너(1)를 이용하여 대상체를 스캔(scan)할 때 스캐너에 포함되는 적어도 하나 이상의 카메라에서 획득되는 데이터(예시적으로, 2차원 이미지 데이터)가 될 수 있다.

광 조사부(50)는 일정한 규칙을 가지는 제1 형태의 광을 발생시킬 수 있다. 이 때, 광 조사부(50)는 일정한 규칙을 가지는 광을 발생시키기 위해, 광을 생성하는 광원부(미도시)와 함께 DMD(Digital Micro-mirror Device) 칩을 포함할 수 있다. 즉, 광 조사부(50)는 광원부에서 발사된 광을 DMD 칩을 통해 대상체(환자의 구강 내부)로 조사하는 디지털 광원 처리(Digital Light Processing; DLP) 방식의 광 프로젝터일 수 있다. 이 때, DMD 칩은 CMOS 기판 위에 복수개의 미세거울이 어레이의 형태로 배치된 것으로, 미세거울들은 신호에 따라 약 10도 내지 12도의 기울기를 가지도록 각도가 변화하도록 조절될 수 있다. 이와 같이 DMD 칩을 구성하는 미세거울들의 각도 변화에 따라 특정 위치의 미세거울에 닿은 광은 대상체로 조사될 수 있고, 다른 각도를 가지는 미세거울에 닿은 광은 대상체로 조사되지 않을 수 있다. 이에 따라, 광 조사부(50)는 미세거울의 각도에 따라 광의 온 오프(on/off)를 형성함으로써 원하는 형태의 광을 만들어낼 수 있다. DMD 칩은 단판식 또는 3판식으로 형성될 수 있다.

한편, 본 명세서 상에서 ‘일정한 규칙’ 이라 함은 특정한 배열을 의미할 수 있으며, 또는 특정한 배열이 연속적으로 가변하는 현상을 의미할 수도 있다. 이는 일정한 규칙을 가지는 광의 형태가 하나의 고정적인 패턴을 가질 수도 있고, 또는 복수개의 가변적인 패턴을 가질 수도 있음을 의미한다.

한편, 광 조사부(50)는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치의 상태에 따라 상이한 형태의 광을 발사하여 대상체에 조사되도록 할 수 있다. 즉, 얼라인 상태 표현 장치에서 촬상부(20)의 촬영에 의하여 생성된 3차원 데이터 간 데이터 정렬(얼라인)을 수행할 때 얼라인 수행 과정에서 에러(얼라인 에러)가 발생하는 경우, 광 조사부(50)로부터 발사되는 광은 전술한 제1 형태의 광과 상이한 제2 형태의 광으로 변화할 수 있다. 이 때, 광 조사부(50)로부터 발사되는 광의 형태 변화는 광의 패턴(pattern) 변화일 수도 있고, 또는 광의 색상(color) 변화일 수도 있다.

예시적으로, 광 조사부(50)는 제1 패턴(P1)과 제2 패턴(P2)을 발생시킬 수 있으며, 이러한 패턴들은 스캔의 대상이 되는 대상체 상에 조명되어 얼라인 상태를 시각적으로 피드백할 수 있다. 사용자는 조명된 패턴의 변화에 따라 시각적으로 얼라인 에러 발생 여부를 용이하게 인지할 수 있고, 얼라인 에러 발생 부분에 대해 추가적인 스캔을 수행하여 신뢰성 높은 3차원 모델을 획득할 수 있다.

이하에서는, 전술한 패턴 변화에 관하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3a는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치 및 방법에서 제1 형태의 일종인 제1 패턴(P1)이 조사되는 것을 개념적으로 나타낸 도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치 및 방법에서 제2 형태의 일종인 제2 패턴(P2)이 조사되는 것을 개념적으로 나타낸 도이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치(A)를 구성하는 스캐너(1)에서 스캐닝 과정을 수행할 때, 대상체인 구강 내부를 조사하기 위해 광 조사부(50)에서 일정한 규칙을 가지는 제1 패턴(P1) 형태의 광이 발사될 수 있다. 이 때, 광이 가지는 제1 패턴(P1)의 형태는 다양하게 형성될 수 있지만, 전술한 촬상부(20)에서 획득한 로우 데이터를 3차원 데이터로 변환하기 위한 스트라이프 형태의 구조광의 형태일 수 있다. 한편, 로우 데이터는 3차원 데이터로 변환되고 상기 3차원 데이터 간의 얼라인이 수행됨으로써 최종적으로는 하나의 3차원 모델로 형성된다. 이 때, 3차원 데이터 간의 얼라인을 수행하기 위해서 3차원 데이터 간의 데이터 중첩이 수행되어야 한다.

한편, 데이터 중첩을 수행하기 위한 충분한 데이터량이 축적되지 않으면 얼라인 과정이 정상적으로 수행될 수 없으며, 충분한 데이터량이 축적되지 않은 부분에서 데이터들 간의 연결이 끊어져 데이터 공백이 발생할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되지 않아 에러가 발생하는 경우, 제1 패턴(P1)을 조사하던 광 조사부(50)는 일정한 규칙을 가지되 제1 패턴(P1)과는 상이한 제2 패턴(P2)을 조사하도록 광을 변화시킬 수 있다. 이 때, 제2 패턴(P2)은 영문자 'X'자 형태일 수 있으며, 제2 패턴(P2) 또한 스캔의 대상체 상에 시각적으로 표시된다. 이 때, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치를 통해 스캐닝 과정을 수행하는 사용자는 스캔 대상체를 지속적으로 주시하므로, 광 조사부(50)로부터 대상체에 조사되는 패턴의 변화(예를 들어, 제1 패턴(P1)에서 제2 패턴(P2)으로의 변화)를 시각적으로 확인함으로써 신속하게 얼라인 과정에서 에러가 발생하였다는 사실을 인지할 수 있고, 해당 얼라인 에러가 발생한 지점을 추가적으로 면밀히 스캔함으로써 신뢰성이 높은 데이터를 획득할 수 있는 이점이 있다.

전술한 바에 따르면, 제1 패턴(P1)이 고정 패턴의 형태인 것으로 서술하였지만, 선택적으로, 상기 제1 패턴(P1)의 형태는 가변 패턴일 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치(A)를 구성하는 스캐너(1)에서 스캐닝 과정을 수행할 때, 제1 패턴(P1)은 2 이상의 세부 패턴이 순차적으로 조사되는 것일 수 있다. 예를 들면, 최초로 스트라이프 패턴의 제1-1 패턴이 조사되고, 일정 시간 이후에 제1-1 패턴보다 스트라이프의 폭이 좁은 제1-2 패턴이 조사되며, 일정 시간 이후에 제1-2 패턴보다 스트라이프의 폭이 좁은 제1-3 패턴이 조사되고 다시 제1-1 패턴이 조사되는 것으로 복귀하여 반복적으로 가변적인 패턴이 조사될 수 있다.

전술한 바와 같이 가변적인 제1 패턴(P1)이 조사되면서 스캐닝 과정이 수행되는 중에, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되지 않아 에러가 발생하는 경우 광 조사부(50)로부터 조사되는 패턴은 제1 패턴(P1)에서 제2 패턴(P2)으로 변화할 수 있는데, 이 때 제2 패턴(P2)은 가변적인 제1 패턴(P1)과 달리 단일의 고정적인 패턴일 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이 제2 패턴(P2)은 다른 패턴으로 변화하지 않고 지속적으로 대상체에 조사될 수 있으며, 사용자는 제2 패턴(P2)이 표시되는 것을 놓치지 않고 얼라인 과정에서 에러가 발생하였다는 사실을 인지할 수 있다. 한편, 제1 패턴(P1)에서 제2 패턴(P2)으로의 변화, 또는 가변 패턴에서 고정 패턴으로의 변화 등은 전술한 바와 같이 광 조사부(50)의 DMD 칩을 구성하는 미세거울 어레이의 각도 조절을 통해 형성될 수 있다.

한편, 광 조사부(50)는 특정 형태의 패턴을 조사하는 개념뿐만 아니라, 특정 색상을 발광할 수도 있다. 예를 들어, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되고 있는 경우, 광 조사부(50)는 제1 파장 범위를 가지는 제1 색상을 포함하여 발광할 수 있다. 또한, 얼라인 에러 발생시 광 조사부(50)는 제1 색상과 상이하며 제2 파장 범위를 가지는 제2 색상을 포함하여 발광하도록 할 수 있다. 예를 들어, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되는 경우 청색광이 조사되고, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되지 않고 있는 경우에는 적색광이 조사되도록 할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것이며, 제1 색상과 제2 색상이 사용자에 의해 구별될 수 있는 색상으로 사용될 수 있으면 어떠한 색이 사용되어도 무방하다. 이러한 색상 변화는 광 조사부(50)의 광원부에서 발사되는 광의 파장을 조절함으로써 나타날 수 있다. 또는, 광 조사부(50)의 광원부가 서로 다른 파장 범위를 가지는 복수개의 광원 소자를 포함하는 경우, 복수개의 광원 소자의 온 오프(on/off) 조합에 의하여 상이한 색상이 조사되도록 할 수 있다.

또는, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되고 있는 경우에는 제1 패턴과 함께 제1 색상을 함께 가지는 광이 조사되고, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되지 않아 얼라인 에러가 발생하는 경우 제2 패턴과 함께 제2 색상을 함께 가지는 광이 조사될 수 있다. 예를 들면, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되고 있는 경우에는 스트라이프 패턴과 함께 청색광이 조사되고, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되지 않고 있는 경우에는 X자 패턴과 함께 적색광이 조사될 수 있다. 사용자는 패턴 변화와 함께 색상 변화가 나타남으로써, 얼라인 에러 여부를 용이하게 인지할 수 있는 이점이 있다.

또다른 실시예로, 얼라인 과정이 정상적으로 수행되고 있는 경우, 광 조사부에서 적색 광, 녹색 광, 청색 광, 제1-1 패턴을 가지는 청색 광, 제1-2 패턴을 가지는 청색 광, 제1-3 패턴을 가지는 청색 광 등과 같은 순서대로 가변적인 색상 또는 패턴이 환자의 구강 내부에 조사될 수 있다. 이에 따라 획득되는 로우 데이터는 적색 광을 조사하여 획득한 제1 로우 데이터, 녹색 광을 조사하여 획득한 제2 로우 데이터, 청색 광을 조사하여 획득한 제3 로우 데이터, 제1-1 패턴을 가지는 청색 광을 조사하여 획득한 제4 로우 데이터, 제1-2 패턴을 가지는 청색 광을 조사하여 획득한 제5 로우 데이터, 및 제1-3 패턴을 가지는 청색 광을 조사하여 획득한 제6 로우 데이터 등을 포함할 수 있다. 예시적으로, 하나의 3차원 데이터를 생성하기 위해 복수의 로우 데이터가 필요하다. 예시적으로, 하나의 3차원 데이터를 생성하기 위하여 14개의 로우 데이터가 획득될 수 있다. 즉, 14개의 로우 데이터가 한 세트(set)로 획득되어 하나의 3차원 데이터를 생성할 수 있다.

얼라인 과정이 수행되는 중에 얼라인 에러가 발생하면 청색 광과 다른 색상의 광원(예를 들어, 적색 광 또는 녹색 광을 가지는 광원)에 의하여 광이 점멸되지 않고 연속적으로 조사되도록 할 수 있다. 다른 실시예로, 고정 패턴인 제2 패턴과 함께 청색 광이 아닌 다른 색상의 광이 연속적으로 조사되도록 할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 광이 점멸되지 않고 연속적으로 조사되는 경우 얼라인 에러가 발생한 것으로 용이하게 인지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 적어도 하나의 촬상부(20)는 케이스(10) 내부에 형성되고 전술한 광 조사부(50)의 일측에 인접하여 형성될 수 있다. 촬상부(20)는 케이스(10) 일단에 형성된 개구부로 수용된 광을 획득하는 카메라를 포함할 수 있다. 촬상부(20)를 구성하는 카메라는 단일의 싱글 카메라일 수도 있고 또는 2개 이상의 멀티 카메라일 수도 있다. 예시적으로, 촬상부(20)는 사람의 안구와 같이 2 이상의 카메라를 통해 더욱 정밀한 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.

전술한 촬상부(20)의 촬영으로 로우 데이터가 획득되고, 제어부(70)는 이를 3차원 데이터로 변환하여 3차원 데이터 간의 연결 및 정렬(얼라인)을 수행할 수 있으며, 이러한 얼라인 과정은 다양한 방식으로 수행될 수 있으나 바람직하게는 ICP(Iterative Closest Point) 방식을 사용하여 수행될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치(A)는 얼라인 수행 과정에서 에러가 발생하는 경우 추가적으로 진동하도록 동작하는 액추에이터(60)를 포함할 수 있다. 액추에이터(60)는 광 조사부(50)에서의 패턴/색상 형태의 광 조사와 함께 사용자에게 얼라인 에러 발생 여부를 촉각적으로 추가 피드백 함으로써, 2 이상의 감각을 통해 사용자가 얼라인 에러를 피드백 받을 수 있는 이점이 있다

또한, 얼라인 상태 표현 장치(A)는 케이스(10)의 타단부를 통해 전기통신적으로 연결되며, 얼라인 수행 과정에서 에러가 발생하는 경우 에러 발생 부분을 시각적으로 표시하는 디스플레이부(2)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부(2)는 사용자 인터페이스(UI)를 시각적으로 표시할 수 있으며, 디스플레이부(2)는 3차원 모델로 형성된 대상체를 보여준다. 또한, 얼라인 에러가 발생한 부분을 3차원 모델 상에 표시할 수 있다.

한편, 전술한 스캐닝 과정, 3차원 데이터 변환 과정, 얼라인 과정, 광 조사부(50)의 제어 및 액추에이터(60)의 제어는 제어부(70)를 통해 수행될 수 있다. 제어부(70)는 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치(A)를 구성하는 스캐너(1) 내부에 형성될 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것이며, 스캐너(1)와 이격되어 형성된 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰(smart phone), 데스크탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등의 컴퓨팅 장치와 같은 다른 전자 디바이스 내에 마이크로프로세서의 형태로 형성될 수 있다.

특히, 제어부(70)는 광원부에서 생성되는 광의 파장 범위를 제어하거나, 또는 DMD 칩을 구성하는 복수개의 미세거울의 각도를 조절할 수 있다. 예시적으로, 제어부는 광 조사부(50)로부터 발사되는 광의 형태를 제어하기 위하여 형태제어부(71)를 포함할 수 있다. 형태제어부(71)는 스캐닝 과정을 수행할 때 3차원 데이터 간의 얼라인이 정상적으로 수행되고 있는 경우 광 조사부(50)에서 조사되는 광이 제1 형태(제1 패턴, 제1 색상, 또는 제1 패턴과 제1 색상의 조합)의 형태로 형성되도록 제어할 수 있다. 만약 3차원 데이터 간의 얼라인 과정이 정상적으로 수행되지 않아 얼라인 에러가 발생하는 경우 형태제어부(71)는 광 조사부(50)에서 조사되는 광을 제2 형태(제2 패턴, 제2 색상, 또는 제2 패턴과 제2 색상의 조합)의 형태로 형성되도록 제어할 수 있다.

한편, 선택적으로 제어부(70)는 액추에이터(60)의 진동을 제어하는 진동제어부(72)를 포함할 수 있다. 진동제어부(72)는 형태제어부(71)의 제어에 의해 광 조사부(50)가 제2 형태 및/또는 제2 색상의 광을 조사할 때 액추에이터(60)가 함께 진동하도록 제어할 수 있다. 이 때, 액추에이터(60)의 진동은 단속적이거나 또는 연속적일 수 있으며, 진동제어부(72)는 액추에이터(60)가 미리 설정된 시간길이 만큼 진동하도록 제어할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치(A)를 구성하는 스캐너(1)에서, 전술한 케이스(10)는 사용자가 파지하는 부분인 몸체 케이스(11)와, 대상체가 광의 형태로 스캐너(1) 내부로 입사되도록 개구부가 일단에 형성된 팁 케이스(14)를 포함한 핸드헬드(handheld) 형태일 수 있다. 핸드헬드 형태의 스캐너(1)를 사용함으로써, 사용자는 대상체에 대하여 자유로운 각도와 거리를 가지도록 스캔을 수행할 수 있다.

또한, 팁 케이스(14)의 일단 내부에는 스캐너(1) 내부로 입사되는 광을 촬상부(20)로 전달하는 광학요소(40)가 형성될 수 있다. 광학요소(40)는 광을 굴절 및 반사할 수 있으며, 예시적으로 광학요소(40)는 거울 또는 프리즘일 수 있다. 광학요소(40)에 의해 촬상부(20)로 전달되는 광은 대상체로부터 반사된 광일 수 있으며, 이러한 광은 광 조사부(50)로부터 발사된 광이 대상체 외면에 닿아 반사된 것일 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치(A)의 추가적인 구성요소인 손잡이부(80)를 설명하기 위한 것이다.

도 4를 참조하면, 얼라인 상태 표현 장치(A)를 구성하는 스캐너(1)는 케이스(10)의 외면에 결합되어 일체로서 형성되는 손잡이부(80)를 더 포함하는 건(gun) 형태로 형성될 수 있다. 이 때, 손잡이부(80)는 사용자의 적어도 하나의 손가락에 의해 가압되어 스캔 과정을 온 오프(on/off)로 동작하는 트리거(trigger, 83)를 포함할 수 있다. 트리거(83)는 방아쇠의 형태로 형성되며, 트리거를 가압하면 스캔 과정이 수행되고, 가압을 중지하면 스캔 과정 또한 중지되도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 검지로 트리거의 외면을 가압하면 스캔이 수행되고, 가압하지 않으면(가압을 중지하면) 스캔도 중지될 수 있다.

한편, 손잡이부(80)는 케이스(10)의 외면 일부를 커버하는 손잡이부 본체(81)와, 케이스(10)의 외면으로부터 일방향으로 연장되도록 형성되며 트리거(83)를 가압하는 손가락 이외의 손가락들로 그 외면을 감싸쥐도록 형성되는 파지부(82)를 포함할 수 있다. 파지부(82)는 트리거(83) 상에 위치하지 않는 다른 손가락으로 그 외면을 감싸쥐듯이 파지할 수 있다. 예를 들면, 사용자의 검지를 통해 트리거(83)를 조작하는 경우, 사용자의 나머지 손가락들(엄지, 중지, 약지, 및 소지)은 파지부(82) 외면을 감싸쥘 수 있다. 이와 같이 트리거(83)와 파지부(82)를 포함하는 손잡이부(80)가 추가로 형성됨으로써, 사용자는 스캐너(1)의 케이스(10) 본체를 직접 파지하지 않고 손잡이부(80)를 파지하고 트리거(83) 가압을 통해 스캔을 수행할 수 있으므로, 대상체를 용이하게 조준할 수 있고, 이에 따라 정밀한 스캔 작업이 가능한 이점이 있다.

또한, 손잡이부(80)는 트리거(83)의 외면에 이격되도록 형성되면서 스캐너(1)의 케이스(10)와 파지부(82)를 연결되도록 하는 트리거 보호부(84)를 추가적으로 포함할 수 있다. 트리거 보호부(84)와 트리거(83) 사이에 형성되는 내부공간을 통해, 전술한 바와 같은 트리거(83)를 가압하기 위한 사용자의 적어도 하나의 손가락(예를 들어, 검지손가락)이 삽입, 수용될 수 있다. 이 경우, 트리거(83)는 사용자의 검지의 가압 여부에 의해서만 스캔 수행 및 중지가 결정된다. 트리거 보호부(84)가 형성됨으로써, 의도하지 않은 트리거(83)의 가압에 의하여 불필요하게 스캔이 수행되는 것을 방지하는 이점이 있다. 한편, 트리거 보호부(84)는 케이스(10)의 길이방향과 수직한 방향으로 고리 형태의 공간을 가지도록 형성되어, 사용자의 손가락이 용이하게 수용될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 한편, 전술한 내용과 중복되는 내용은 간략히 언급하거나 생략한다.

도 5는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법의 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서, 스캐너를 통해 스캔을 수행하는 과정을 설명하기 위한 것이며, 도 7은 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서, 얼라인이 끊어져 데이터 공백이 발생한 상태를 표현한 개념도이다.

도 2 및 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법은 스캐너를 통해 대상체를 스캔하기 위해, 스캐너에 내장된 광 조사부에서 특정 형태를 가지는 제1 형태의 광을 발사하는 광 조사 단계(S1)와, 상기 대상체를 스캐닝하는 스캐닝 단계(S2), 상기 스캐닝 단계(S2)에서 스캐너 내부로 입사한 광을 통해 스캐너 내부에 형성된 촬상부가 로우 데이터를 획득하는 로우 데이터 획득 단계(S3), 로우 데이터를 3차원 데이터로 변환하는 3차원 데이터 변환 단계(S4), 3차원 데이터 변환 단계에서 생성된 3차원 데이터 간의 데이터 연결 및 정렬을 수행하는 얼라인 단계(S5), 3차원 데이터 간 얼라인 과정에서 얼라인 에러 발생여부를 판단하는 얼라인 검사 단계(S6), 그리고 얼라인 검사 단계에서 얼라인 에러 발생시 광 조사부에서 제1 형태와 상이한 제2 형태의 광을 발사하여 얼라인 에러 상태를 표현하는 피드백 단계(S7)를 포함할 수 있다.

이하에서는 각 단계에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서 스캐너(1)가 스캐닝 단계(S2)에서 대상체(T)를 스캔할 때, 대상체(T)를 더욱 잘 조명하여 신뢰성이 높은 3차원 모델을 획득하기 위해, 광 조사 단계(S1)는 스캐너(1)에 내장된 광 조사부(50)에서 대상체(T)를 향해 광을 조사할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 광 조사 단계(S1)에서 스캐너(1)에 내장된 광 조사부(50)는 광학요소(40)를 향해 광을 조사하고, 조사된 광은 광학요소(40)에 의해 굴절 및 반사되어 대상체(T)의 표면에 도달한다. 이후, 대상체(T)의 표면에 도달한 광은 다시 반사되어 광학요소(40), 촬상부(20)를 통해 스캐너(1) 내부로 입사되어 로우 데이터로 획득되고, 3차원 데이터로 변환될 수 있다.

한편, 광 조사 단계(S1)에서 조사되는 광의 형태는 일정한 규칙을 가지는 제1 패턴, 제1 색상, 또는 제1 패턴과 제1 색상의 조합인 제1 형태를 가질 수 있으며, 광의 형태(패턴, 색상 등)는 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치에서 전술한 바와 같다. 즉, 광 조사 단계(S1)에서 광 조사부로부터 발사되는 제1 형태의 광은 일정한 규칙을 가지는 제1 패턴, 제1 색상 또는 제1 패턴과 제1 색상이 혼합된 형태를 가질 수 있고, 후술하는 피드백 단계(S7)에서 광 조사부로부터 발사되는 제2 형태의 광은 제2 패턴, 제2 색상 또는 제2 패턴과 제2 색상이 혼합된 형태를 가질 수 있다.

스캐닝 단계(S2)는 스캐너를 통해 대상체(T)를 스캐닝하는 단계일 수 있다. 도 6을 참조하면, 사용자는 핸드헬드(handheld) 형태의 스캐너(1)를 손으로 파지하고 스캔하고자 하는 대상체(T)를 스캔할 수 있다. 예시적으로, 사용자는 전체적으로 일 방향에서 타 방향으로 환자의 구강 내부에 형성된 치아를 연속적으로 스캔할 수 있으며, 필요에 따라 사용자는 스캔이 불충분하게 수행된 부분을 추가적으로 스캔할 수 있다.

또한, 로우 데이터 획득 단계(S3)에서는 전술한 스캐닝 단계(S2)에서 스캐너(1) 내부로 입사한 광을 통해 촬상부(20)가 로우 데이터를 획득하는 단계일 수 있다. 한편, 촬상부(20)는 전술한 바와 같이 본체 케이스(11) 내부에 형성된 적어도 하나의 카메라(21)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 ‘적어도 하나의 카메라(21)’는, 1대로 구성된 싱글 카메라일 수도 있고, 2대 이상으로 구성된 멀티 카메라일 수도 있다.

또한, 촬상부(20)는 카메라와 전기통신적으로 연결된 이미징 센서(22)를 포함할 수 있다. 이미징 센서(22)는 카메라(21)를 통해 입사된 광을 분석하여 로우 데이터를 생성하는 역할을 한다. 예시적으로, 로우 데이터는 평면의 2차원 이미지 데이터를 의미할 수 있다.

또한, 3차원 데이터 변환 단계(S4)는 전술한 로우 데이터 획득 단계(S3)에서 획득한 로우 데이터를 3차원 데이터로 변환하는 단계일 수 있다. 예시적으로, 3차원 데이터 변환 단계(S4)는 상기 로우 데이터를 부피를 가지는 3차원 데이터로 변환시키기 위해, 상기 로우 데이터가 가지는 각각의 픽셀의 밝기값을 이용할 수 있다.

또한, 얼라인(align) 단계(S5)는 상기 로우 데이터를 변환하여 생성된 3차원 데이터들이 서로 중첩되는 부분이 연결되도록 중첩 및 정렬시키는 단계일 수 있다.

전술한 바와 같은 연속적인 촬영 및 데이터 획득을 통하여 환자의 상악, 하악, 및 교합 데이터를 각각 획득할 수 있고, 상악, 하악, 및 교합 데이터가 서로 연결, 정렬이 수행되면서 결과적으로 하나의 3차원 모델이 완성된다. 예시적으로, 상기 3차원 모델은 환자의 구강 내부의 형상, 모양, 색상 등의 정보를 표현할 수 있다.

또한, 얼라인 검사 단계(S6)는 3차원 데이터들이 서로 중첩되는 부분이 존재하여 그 데이터들이 서로 연결 및 정렬되는지 확인하는 단계일 수 있다. 얼라인 검사 단계(S6)에서 3차원 데이터들 간 얼라인 실패가 발생하였다고 판단되는 경우, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치(A)의 제어부(70)에서 사용자가 얼라인 실패를 인지할 수 있도록 제어할 수 있다.

피드백 단계(S7)는 얼라인 검사 단계(S6)에서 3차원 데이터 간의 얼라인이 정상적으로 수행되지 않는다고 판단되면, 스캐너(1)에서 에러 상태를 표현하는 단계일 수 있다. 이 때, 본 발명에서의 피드백(feedback)이란 스캐너(1)의 사용자가 얼라인 에러 상태를 인지할 수 있도록 알림을 수행하는 단계를 의미할 수 있으며, 일 예로 광 조사부의 패턴 조사에 의해 사용자는 얼라인 에러 상태를 인지할 수 있다.

보다 구체적으로, 전술한 피드백 단계(S7)에서 사용자에게 얼라인 여부(더욱 정확하게는, 3차원 데이터 간 연결 및 정렬이 수행되지 않는 얼라인 에러 상태)에 대하여 알리도록 표현하는 스캐너(1)의 동작은, 예시적으로 스캐너(1)의 케이스(11) 내부에 내장된 광 조사부에서 일정한 규칙을 가지는 광을 조사하는 동작일 수 있다. 이 때, 광 조사부에서 조사되는 광은 광 조사 단계(S1)에서 조사되는 제1 형태의 광과는 상이하게 형성되어 제1 형태의 광과 구분되는 제2 형태의 광일 수 있다. 즉, 피드백 단계(S7)는 얼라인 단계(S5)에서 얼라인이 정상적으로 수행되지 않고 있다는 점, 즉 스캐닝 단계(S2)에서 사용자가 면밀히 환자의 구강 내부를 스캔하고 있지 않다는 점을 사용자에게 알리기 위하여, 피드백 단계(S7)에서 조사되는 광의 형태는 광 조사 단계(S1)에서 조사되는 광의 형태와는 다른 형태를 가지도록 하여 사용자가 얼라인 에러 상태를 인지할 수 있도록 한다.

구체적인 예시로써, 도 3a에서 일반적으로 스캔 및 얼라인 단계가 정상적으로 수행되고 있으면 격자 또는 반복무늬를 가지는 패턴인 제1 패턴(P1)이 조사되도록 함으로써 3차원 모형 데이터 형성을 수행한다. 한편, 이를 도 3b와 비교하였을 때, 도 3b에서는 X자 형태의 제2 패턴(P2)이 나타난다. 이는 제1 패턴(P1)이 조사되었을 때와 비교하였을 때, 사용자는 제2 패턴(P2)을 제1 패턴(P1)과 상이한 패턴으로 용이하게 인지할 수 있다. 다만, 반드시 제2 패턴(P2)이 X자 형상을 가져야 하는 것은 아니며, 제1 패턴(P1)과 구분되도록 상이한 형태를 가져 사용자가 용이하게 인지할 수 있는 어떠한 형태도 사용될 수 있다.

피드백 단계(S7)에 의하여, 사용자는 대상체를 스캔하고 있을 때, 광 조사부로부터 대상체(T)를 향해 조사되는 제2 패턴(P2)을 용이하게 인지할 수 있으며, 해당 제2 패턴(P2)이 나타나 얼라인 실패 발생을 확인할 수 있다. 사용자는 제2 패턴(P2)이 표시되는 부분의 인접 부분을 추가적으로 촬영함으로써 데이터 공백(B)을 최소화할 수 있으며, 결과적으로 정밀한 3차원 모델을 획득할 수 있는 이점이 있다. 또한, 사용자는 로우 데이터(궁극적으로는, 3차원 모델)의 획득을 위하여 대상체를 계속 주시하고 있어야 하는 상황에서, 직관적으로 대상체(T) 상에 제2 패턴(P2)이 표시되므로 스캐너 사용자의 신속한 대처가 가능한 이점이 있다.

보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서, 광 조사 단계(S1)에서 조사되는 광의 패턴 형상(제1 패턴)은 가로 스트라이프 형태의 패턴이고, 피드백 단계(S7)에서 조사되는 광의 패턴 형상(제2 패턴)은 세로 스트라이프 형태의 패턴일 수 있다. 또는, 광 조사 단계(S1)에서 조사되는 광의 패턴 형상(제1 패턴)은 스트라이프 형태의 패턴이고, 피드백 단계(S7)에서 조사되는 광의 패턴 형상(제2 패턴)은 영문자 'X'자 형태의 패턴을 가질 수 있다. 다만 이는 예시적인 것이며, 광 조사 단계(S1)에서 조사되는 광의 형태와 피드백 단계(S7)에서 조사되는 광의 형태가 서로 구별될 정도로 상이하다면 각각 어떠한 형태를 가지더라도 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에 적용될 수 있다. 이러한 광의 형태 변화는 스캐너에 내장된 광 조사부가 스캐너 외부로 조사될 때 광 조사부(50) 내부에 형성된 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에서 복수개의 미세거울의 각도 조절(변화)에 의해 나타날 수 있으며, 이에 따라 다양한 패턴이 나타나도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서, 광 조사 단계(S1)에서 광 조사부로부터 조사되는 광의 색상(제1 파장 범위를 가지는 제1 색상)과, 피드백 단계(S7)에서 광 조사부로부터 조사되는 광의 색상(제2 파장 범위를 가지는 제2 색상)은 서로 상이한 색상을 가지도록 설정될 수 있다. 즉, 이는 환자의 구강 내부를 지속적으로 응시하고 있는 사용자에게 효율적으로 얼라인 에러를 알릴 수 있다. 예시적으로, 광 조사 단계(S1)에서 조사되는 광의 색상과 피드백 단계(S7)에서 조사되는 광의 색상은 사용자가 즉각적으로 얼라인 에러를 인지할 수 있도록 서로 명확히 구분될 수 있는 색상이 사용될 수 있다. 예를 들면, 광 조사 단계(S1)에서 조사되는 광의 색상은 청색이고, 피드백 단계(S7)에서 조사되는 광의 색상은 적색일 수 있다. 이와 같은 광의 색상은 광 조사부에 포함된 광원부에서 생성되는 광의 파장을 조절하거나, 또는 광원부가 서로 다른 파장의 광을 생성할 수 있는 복수개의 광원 소자를 포함하는 경우 광원 소자의 조합을 수행함으로써 변화시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 장치에서 전술한 바를 참조하면, 광 조사 단계(S1)에서의 제1 형태의 광은 제1 패턴과 함께 제1 파장 범위를 가지는 제1 색상을 가지고, 피드백 단계(S7)에서의 제2 형태의 광은 제2 패턴과 함께 제2 파장 범위를 가지는 제2 색상을 가질 수 있다. 이와 같이, 광 조사 단계(S1)에서의 제1 형태의 광과 피드백 단계(S7)에서의 제2 형태의 광이 패턴 및 색상 변화로 나타남으로써, 사용자는 용이하게 얼라인 에러 여부를 인지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서는 스캐닝 단계(S2)에서 다양한 색상 또는 패턴, 또는 이들이 결합된 형태의 광이 일정 주기 간격으로 가변하면서 광 조사부(50)로부터 환자의 구강 내부로 조사될 수 있으며, 얼라인 에러가 발생하여 피드백을 발생시키는 피드백 단계(S7)에서는 하나의 고정된 색상 및 패턴을 가지는 광이 조사될 수 있다. 예를 들면, 스캐닝 단계(S2)에서는 광 조사부에서 적색 광, 녹색 광, 청색 광, 제1-1 패턴을 가지는 청색 광, 제1-2 패턴을 가지는 청색 광, 제1-3 패턴을 가지는 청색 광 등과 같은 순서에 따라 가변적인 색상 또는 패턴이 대상체에 조사될 수 있다. 얼라인 과정이 수행되는 중에 얼라인 에러가 발생하면, 피드백 단계(S7)에서는 청색 광과 다른 색상의 광원(예를 들어, 적색 광 또는 녹색 광을 가지는 광원)에 의하여 광이 점멸되지 않고 연속적으로 조사되도록 할 수 있다.

구체적인 하나의 실시예로 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서, 사용자는 핸드헬드 형태의 구강스캐너를 손으로 파지하고 스캔하고자 하는 대상체(T)를 스캔할 수 있다. 스캐너(1)는 연속적으로 대상체(T)의 로우 데이터를 입력받고, 이를 3차원 데이터로 변환한다. 한편, 대상체(T)를 스캔하는 중에 대상체(T)를 충분히 스캔하지 못할 경우 3차원 데이터 간의 연결이 불명확해지는 부분이 발생하게 되고, 이러한 부분은 데이터 공백(B)으로 남는다.

전술한 바와 같이 데이터 공백(B)이 발생하는 경우, 데이터 공백(B)이 발생한 이후의 스캔 데이터는 데이터 공백(B) 발생 이전의 스캔 데이터와 연결 및 정렬될 수 없다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 스캐너(1)가 스캔 방향을 따라 스캔을 진행하였을 때, 스캔 경로의 중간 지점에서 사용자가 면밀한 스캔을 진행하지 못한 경우 데이터 공백(B)이 발생할 수 있다. 사용자는 제1 스캔영역(SC1)까지는 3차원 데이터 간 얼라인이 정상적으로 수행되었을 수 있으나, 데이터 공백(B) 발생 이후 스캔한 제2 스캔영역(SC2)에 대해서는 제1 스캔영역(SC1)과의 데이터 연결관계가 명확하지 않아 더 이상 추가적으로 스캔이 진행되기 어렵다. 이와 같이 얼라인 에러가 발생한 경우 광 조사부에 의하여 조사되는 제1 패턴(P1)이 제2 패턴(P2)으로 변화하게 되고, 사용자는 스캔 대상체인 구강 내부에 표시되는 제2 패턴(P2)을 통해 신속하고 직관적으로 에러 발생을 인지할 수 있다. 한편, 제2 패턴(P2)의 조사를 통해 얼라인 에러를 알리는 방식에 대해서는, 전술한 얼라인 상태 표현 장치에서 광 조사부(50)의 동작에 대한 설명과 같이 다양한 패턴, 색상, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서 광의 형태를 변경하는 시점을 예시로 들어 설명한다.

도 8은 얼라인 상태를 표현하는 방법을 구체적으로 설명하기 위한 것, 도 9는 얼라인 상태를 표현하는 다른 방법을 구체적으로 설명하기 위한 것이다.

도 8을 참조하면, 복수의 프레임(frame)이 존재할 수 있다. 각각의 프레임은 스캐닝 단계(S2)에서 3차원 데이터 생성의 기초가 되는 복수의 로우 데이터를 획득할 수 있다. 예시적으로, 하나의 3차원 데이터를 생성하기 위해 14개의 로우 데이터가 획득될 수 있으며, 14개의 로우 데이터를 하나의 세트로 볼 수 있다. 즉, 전술한 로우 데이터 획득 단계(S3)는 세트 단위로 복수의 로우 데이터를 획득할 수 있다.

제1 프레임에서 획득한 로우 데이터들은 제2 프레임에서 하나의 3차원 데이터(제1 3차원 데이터)로 변환될 수 있다. 또한, 제2 프레임에서 새로운 3차원 데이터(제2 3차원 데이터)를 생성하기 위한 로우 데이터들을 획득한다. 이어서, 제3 프레임에서는 제2 3차원 데이터가 생성되고, 제1 3차원 데이터와 제2 3차원 데이터의 얼라인이 수행될 수 있다. 제1 프레임 내지 제3 프레임에서, 스캐너로부터 발사되는 광은 제1 형태의 광일 수 있다. 예시적으로, 제1 프레임 내지 제3 프레임에서 발사되는 제1 형태의 광은 적색 광, 녹색 광, 청색 광, 제1-1 패턴의 청색광, 제1-2 패턴의 청색광, 제1-3 패턴의 청색광이 순차적으로 표시되는 것일 수 있다.

이 때, 제1 3차원 데이터와 제2 3차원 데이터 간 얼라인이 실패하는 경우, 피드백 단계(S7)가 수행되어 소정 시간 동안 얼라인 에러 상태를 표현하기 위해 소정 프레임에서 제2 형태의 광을 발사할 수 있다. 예시적으로, 피드백 단계(S7)에서 제어부의 지시에 따라 광 조사부는 제3 프레임에 후속으로 이어지는 제4 프레임에서 제2 형태의 광이 발사할 수 있다. 예시적으로, 제4 프레임에서 발사되는 제2 형태의 광은 특정한 패턴을 가지는 적색 광이 연속적으로 표시되는 것일 수 있다. 다른 예시로, 제4 프레임에서 발사되는 제2 형태의 광은 영문자 ‘X’형상을 가지는 패턴을 가지는 적색 광일 수 있다. 사용자는 제2 형태의 광을 통해 얼라인 에러 발생을 용이하게 인지할 수 있다.

한편, 얼라인 에러가 발생하였더라도, 피드백 단계(S7)가 수행된 프레임이 종료되면, 후속 프레임에서 다시 로우 데이터를 획득할 수 있다. 예시적으로, 제4 프레임이 종료되면 제5 프레임이 시작되어 다시 제1 형태의 광이 대상체를 향해 발상될 수 있고, 로우 데이터가 획득될 수 있다. 또한, 얼라인 에러 발생을 전후로 3차원 데이터는 서로 다른 그룹으로 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 얼라인 에러 표현 장치(A)를 통해, 서로 다른 그룹으로 저장된 3차원 데이터들은 스캐닝 과정이 종료된 후 전체적으로 얼라인되어 데이터 공백(B)을 최소화할 수 있다.

도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 프레임이 존재할 수 있다. 그러나, 얼라인 상태를 표현하는 다른 방법에 의하면, 제3 프레임에서 제1 3차원 데이터와 제2 3차원 데이터의 얼라인 에러가 발생하는 경우 제3 프레임에서 획득되는 로우 데이터들 중 최종 로우 데이터를 획득할 때 제2 형태의 광을 대상체를 향해 발사할 수 있다. 예시적으로, 하나의 프레임에서 14개의 로우 데이터를 획득하는 경우, 피드백 단계(S7)에서 제어부의 지시에 따라 광 조사부는 제3 프레임의 14번째 로우 데이터를 획득할 때 대상체를 향해 제2 형태의 광을 발사할 수 있다. 이 때, 제2 형태의 광은 얼라인 에러가 발생한 이후의 적어도 하나의 프레임의 최종 로우 데이터를 획득할 때 발사될 수 있다. 얼라인 에러가 발생하여 광 조사부가 제2 형태의 광을 발사하면, 사용자는 얼라인 에러 발생여부를 신속하게 인지할 수 있다. 한편, 얼라인 에러 발생을 전후로 3차원 데이터는 서로 다른 그룹으로 저장될 수 있고, 본 발명에 따른 얼라인 에러 표현 장치(A)를 통해 서로 다른 그룹으로 저장된 3차원 데이터들은 스캐닝 과정이 종료된 후 전체적으로 얼라인되어 데이터 공백(B)을 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 얼라인 상태 표현 방법에서는, 전술한 바와 같이 시각적으로 사용자에게 피드백을 주는 방법 외에도 다른 감각을 통해서 얼라인 에러 상태를 표현하는 피드백 방법이 사용될 수 있다. 즉, 스캐너(1) 내부에 내장된 액추에이터(60)에 의하여 진동이 발생하는 동작으로 사용자에게 피드백(얼라인 에러 상태)을 표현하는 추가피드백 단계(미도시)를 포함할 수 있다.

추가피드백 단계를 수행하는 액추에이터(60)의 위치는 스캐너(1)의 케이스 내부에 내장되도록 형성되는 것이라면 어떠한 형태라도 가능한 것이나, 바람직하게는 스캐너(1)를 이용하여 환자의 구강 내부를 스캔하는 사용자가 파지하는 부분, 즉 전술한 몸체 케이스(11) 내부에 인접하도록 형성될 수 있다. 몸체 케이스(11) 내부에 액추에이터(60)가 배치되도록 함으로써, 팁 케이스(14) 부분이 구강 내부에 인입되어 스캔을 수행하는 중에 진동으로 인하여 환자의 구강 내부에 의도치 않은 충격을 가하는 등으로 환자에게 불편을 주지 않도록 할 수 있다.

또한, 스캐너(1)의 추가 구성요소로 손잡이부(80)를 포함하는 경우, 손잡이부(80) 중 파지부(82)에 액추에이터(60)가 내장되어, 사용자는 얼라인 에러 발생 여부를 신속하고 용이하게 인지할 수 있다.

한편, 액추에이터는 3차원 데이터 간 데이터 연결 및 정렬(얼라인)이 정상적으로 수행되지 않는다고 판단될 경우 광 조사부(50)의 제2 형태의 광 조사와 함께 연속적으로 진동하도록 동작할 수 있다. 즉, 얼라인 에러가 발생하는 경우 액추에이터(60)가 계속 진동하도록 동작하는 것이며, 사용자는 스캐너(1)에서 진동이 발생하면 얼라인 에러가 발생한 것으로 인지할 수 있으며, 진동이 발생한 부분에 대하여 추가적인 스캔을 수행할 수 있다. 추가적인 스캔에 의하여 다시 3차원 데이터 간의 데이터 연결 및 정렬(얼라인)이 정상적으로 수행되는 것으로 판단되는 경우 액추에이터(60)는 진동을 중지할 수 있고, 사용자는 안정적으로 환자의 구강 내부에 대한 스캔을 수행하여 데이터를 획득할 수 있다. 이와 같이, 2 이상의 감각(시각, 촉각)을 이용하여 사용자에게 얼라인 에러 발생 여부에 대한 피드백을 제공함으로써, 사용자는 얼라인 에러 발생 여부를 신속하게 인지할 수 있고, 해당 부분에 대한 추가적인 스캔을 수행함으로써 신뢰성이 높은 데이터를 획득할 수 있는 이점이 있다. 피드백 단계(S7) 또는 추가피드백 단계(미도시)에서 얼라인 에러가 해소되는 경우, 다시 제1 형태의 광 조사, 스캔 및 얼라인 등 얼라인 에러 발생 이전에 수행되었던 기존의 단계들이 재수행(S8)될 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: 스캐너 10: 케이스
11: 몸체 케이스 12: 로워 케이스
13: 어퍼 케이스 14: 팁 케이스
15: 버튼 20: 촬상부
21: 카메라
22: 이미징 센서 40: 광학요소
50: 광 조사부 60: 액추에이터
70: 제어부 71: 형태제어부
72: 진동제어부 80: 손잡이부
2: 디스플레이부 A: 얼라인 상태 표현 장치
P1: 제1 패턴 P2: 제2 패턴
S1: 광 조사 단계 S2: 스캐닝 단계
S3: 로우 데이터 획득 단계 S4: 3차원 데이터 변환 단계
S5: 얼라인 단계 S6: 얼라인 검사 단계
S7: 피드백 단계 S8: 재수행 단계
T: 대상체 SC1: 제1 스캔영역
SC2: 제2 스캔영역 B: 데이터 공백

Claims

대상체가 광의 형태로 내부로 입사되도록 개구된 개구부가 형성된 케이스;
상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 대상체를 스캐닝할 때 상기 개구부를 통해 일정한 규칙을 가지는 제1 형태의 광을 발사하는 광 조사부; 및
상기 광 조사부의 일측에 형성되며 상기 케이스의 개구부를 통해 입사되는 광을 수용하여 평면의 2차원 이미지의 로우 데이터를 획득하는 촬상부; 및
상기 촬상부의 촬영에 의하여 획득된 상기 로우 데이터를 3차원 데이터로 변환하고, 생성된 3차원 데이터들이 서로 중첩되는 부분이 연결되도록 중첩 및 정렬하여 얼라인 에러 발생을 판단하는 제어부; 를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 얼라인 에러 발생 시 상기 광 조사부로부터 발사되는 상기 광을 상기 제1 형태와 상이한 제2 형태로 변화하도록 제어하여, 상기 광 조사부가 발사하여 상기 대상체 상에 표시되는 상기 제2 형태의 광을 통해 사용자에게 얼라인 에러 발생을 시각적으로 피드백하고,
하나의 3차원 데이터는 복수의 로우 데이터가 한 세트로 획득되어 생성되는 것을 특징으로 하는 얼라인 상태 표현 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광 조사부는 상기 광을 생성하는 광원부, 및 어레이의 형태로 배열된 복수개의 미세거울을 가지는 DMD 칩을 포함하는 얼라인 상태 표현 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 형태는 일정한 규칙을 가지는 제1 패턴(pattern)이고, 상기 제2 형태는 상기 제1 패턴과 상이한 제2 패턴이며, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 상기 미세거울의 각도 조절을 통해 형성되는 얼라인 상태 표현 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 형태는 제1 파장 범위를 가지는 제1 색상을 포함하고, 상기 제2 형태는 제2 파장 범위를 가지는 제2 색상을 포함하며, 상기 제1 색상 및 상기 제2 색상은 상기 광원부에서 생성되는 상기 광의 파장 조절을 통해 형성되는 얼라인 상태 표현 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 광원부에서 생성되는 상기 광의 파장 조절은 상기 광원부에 포함되어 상이한 파장의 광을 발사하는 복수개의 광원 소자의 조합에 의해 이루어지는 얼라인 상태 표현 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 패턴은 제1 파장 범위를 가지는 제1 색상을 함께 가지고, 상기 제2 패턴은 제2 파장 범위를 가지는 제2 색상을 함께 가지며, 상기 제1 색상 및 상기 제2 색상은 상기 광원부의 파장 조절을 통해 형성되는 얼라인 상태 표현 장치.
청구항 3, 및 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 패턴은 가변 패턴이고, 상기 제2 패턴은 고정 패턴인 얼라인 상태 표현 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제2 패턴은 X자 형태인 얼라인 상태 표현 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는 광 조사부에서 발사되는 상기 광의 형태를 제어하기 위하여 상기 광원부 또는 상기 복수개의 미세거울의 각도를 제어하는 얼라인 상태 표현 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스의 내부에 형성되는 액추에이터;를 더 포함하여, 상기 액추에이터에 의한 진동을 통해 얼라인 상태를 추가적으로 피드백하는 얼라인 상태 표현 장치.
스캐너를 통해 대상체를 스캔하기 위해, 상기 스캐너에 내장된 광 조사부에서 일정한 규칙을 가지는 제1 형태의 광을 발사하는 광 조사 단계;
상기 광 조사부에서 상기 대상체를 조사하기 위한 상기 제1 형태의 광을 상기 대상체에 발사하는 상태에서, 상기 스캐너를 통해 상기 대상체를 스캐닝하는 스캐닝 단계;
상기 스캐닝 단계에서 상기 스캐너 내부로 입사한 광을 통해 상기 스캐너 내부에 형성된 촬상부가 평면의 2차원 이미지인 로우 데이터를 획득하는 로우 데이터 획득 단계;
상기 로우 데이터를 3차원 데이터로 변환하는 3차원 데이터 변환 단계;
상기 촬상부의 촬영에 의하여 획득된 상기 로우 데이터를 변환하여 생성된 3차원 데이터 간 서로 중첩되는 부분이 연결되도록 중첩 및 정렬을 수행하는 얼라인 단계;
상기 3차원 데이터 간 얼라인 과정에서 얼라인 에러 발생여부를 판단하는 얼라인 검사 단계; 및
상기 얼라인 검사 단계에서 상기 얼라인 에러 발생시, 상기 광 조사부에서 상기 제1 형태의 광과 상이한 제2 형태의 광을 발사하여 상기 대상체 상에 표시되는 상기 제2 형태의 광을 통해 사용자에게 얼라인 에러 발생을 표현하는 피드백 단계;를 포함하고,
하나의 3차원 데이터는 복수의 로우 데이터가 한 세트로 획득되어 생성되는 것을 특징으로 하는, 얼라인 상태 표현 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 형태는 일정한 규칙을 가지는 제1 패턴(pattern)이고, 상기 제2 형태는 상기 제1 패턴과 상이한 제2 패턴인, 얼라인 상태 표현 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 형태는 제1 파장 범위를 가지는 제1 색상을 포함하고, 상기 제2 형태는 제2 파장 범위를 가지는 제2 색상을 포함하는, 얼라인 상태 표현 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 패턴은 제1 파장 범위를 가지는 제1 색상을 함께 가지고, 상기 제2 패턴은 제2 파장 범위를 가지는 제2 색상을 함께 가지는, 얼라인 상태 표현 방법.
청구항 12 및 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 패턴은 가변 패턴이고, 상기 제2 패턴은 고정 패턴인, 얼라인 상태 표현 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 로우 데이터 획득 단계는 프레임(frame) 단위로 복수의 상기 로우 데이터를 획득하고,
상기 피드백 단계는 소정 시간 동안 얼라인 에러 상태를 표현하기 위해 소정 프레임에서 상기 제2 형태의 광을 발사하고, 이후의 프레임에서 상기 광 조사 단계로 복귀하는, 얼라인 상태 표현 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 로우 데이터 획득 단계는 프레임 단위로 복수의 상기 로우 데이터를 획득하고,
상기 피드백 단계는 소정 시간 동안 얼라인 에러 상태를 표현하기 위해 소정 프레임의 최종 로우 데이터를 획득할 때 상기 제2 형태의 광을 발사하는, 얼라인 상태 표현 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 피드백 단계와 동시에 수행되며, 상기 스캐너의 내부에 형성된 액추에이터의 진동을 통해 상기 얼라인 에러 상태를 표현하는 추가피드백 단계;를 더 포함하는 얼라인 상태 표현 방법.