KR20120050853A - Apparatus and method for scanning oral cavity - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Scanning apparatus and method for the oral cavity capable of accurately sensing the shaded area of a scanning object tooth are provided to produce a three-dimensional tooth model without scanning the teeth by contacting. CONSTITUTION: A scanning apparatus for the oral cavity includes an optical system(110), an optical system driver(120), an optical system driving controller(130), an optical output unit(140), an optical output controller(150), a light sensing unit(160), a sensing value merging unit(170), a scanning data generating unit(180), and a data processing unit(190). The optical output unit outputs light by the predetermined output position and angle. The optical system reflects the light outputted from the optical output unit to a scanning object tooth. The optical system driving controller performs at least two scanning processes for the same portion on the scanning object tooth. The light sensing unit senses the reflected light from the scanning object tooth. The sensing value merging unit merges the sensing value. The scanning data generating unit calculates the location coordinates for the scanning object tooth. The data processing unit generates a three-dimensional tooth model based on the data obtained from the scanning data generating unit.

Description

구강용 스캐닝 장치 및 그 스캐닝 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SCANNING ORAL CAVITY}Oral scanning device and its scanning method {APPARATUS AND METHOD FOR SCANNING ORAL CAVITY}

본 발명은 구강용 스캐닝 장치 및 스캐닝 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구강 내에 삽입되어 치아를 3차원으로 스캐닝(scan) 할 수 있는 구강용 스캐닝 장치 및 그 스캐닝 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an oral scanning device and a scanning method, and more particularly, to an oral scanning device and a scanning method that can be inserted into the oral cavity to scan the teeth in three dimensions.

일반적으로, 치과 병원 등에서는 환자의 치아에 대한 석고 모형을 제작하는 인상채득과정(impression taking)을 통해 환자의 환부에 대한 치료 및 진료를 수행하고 있다. 그런데, 이와 같은 석고 모형을 제작하는 인상채득과정에서는 재료의 소모 및 교차 감염 등의 문제와 제작된 모형의 파손 가능성 및 보존 문제 등이 발생하고 있다.In general, a dental clinic or the like performs treatment and treatment of a patient's affected area through an impression taking process of producing a plaster model of the patient's teeth. However, in the impression acquisition process of manufacturing such a plaster model, there are problems such as material consumption and cross infection, possibility of breakage and preservation of the manufactured model.

또한, 종래의 구강 내 상태를 파악하기 위해 널리 사용되고 있는 방식으로는 시트 형상의 필름을 구강 내로 삽입시켜 환자의 손 또는 혀를 이용하여 필름을 환부 근처에 고정한 다음, 엑스레이와 같은 방사선을 구강의 환부에 투사하고 이에 근거한 필름을 이용하는 방식이 제안되고 있다.In addition, the method widely used to grasp the state of the oral cavity of the related art is to insert a sheet-like film into the oral cavity to fix the film near the affected area using the patient's hand or tongue, and then radiate an X-ray to the affected area of the oral cavity. Projections on and using films based thereon have been proposed.

그러나, 이러한 방식은 방사선 사진을 이용하여 2차원적으로 수작업을 하여 계측하거나 혹은 CT사진(computer tomography)에 의존함으로써, 3차원적 구조물을 2차원적 평면 계측하는 과정에서 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 환자에게 많은 양의 방사선 조사를 받게 하고, 환자의 경제적인 부담과 시행 단계에서의 복잡성 등으로 많은 임상적 문제점을 야기할 수 있다.However, this method may cause errors in the process of two-dimensional plane measurement of a three-dimensional structure by performing manual measurement in two dimensions using a radiograph or relying on computer tomography. There is this. In addition, the patient may be exposed to a large amount of radiation, and the patient's economic burden and complexity at the implementation stage may cause many clinical problems.

따라서, 환자의 건강 상에 문제를 일으킬 가능성이 적으면서도 치아를 정확하게 3차원 모델링할 수 있는 구강용 스캐닝 장치가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for an oral scanning device capable of accurately three-dimensional modeling of teeth while having a low possibility of causing a problem on the health of a patient.

본 발명의 실시예는 사용자의 구강 내에 삽입되어 비접촉식으로 치아를 스캐닝하여 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 구강용 스캐닝 장치 및 그 스캐닝 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a oral scanning device and a scanning method for inserting into the oral cavity of the user to generate a three-dimensional scanning model by scanning the teeth in a non-contact manner.

그리고, 본 발명의 실시예는 스캐닝 대상 치아의 음영 부분을 정확하게 센싱하여 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 구강용 스캐닝 장치 및 그 스캐닝 방법을 제공하고자 한다.In addition, an embodiment of the present invention is to provide a scanning device for oral cavity and a scanning method for generating a three-dimensional scanning model by accurately sensing the shadow portion of the scanning target tooth.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 구강용 스캐닝 장치는, 기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 광을 출력하는 광출력부; 상기 광출력부에서 출력된 광을 스캐닝 대상 치아로 반사시키는 광학계; 상기 광학계의 반사 위치 및 반사 각도를 설정하며, 상기 반사 각도를 서로 상이한 둘 이상의 각도로 설정하여 상기 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 수행하도록 하는 광학계 구동 제어부; 상기 광학계로부터 반사된 출사 광이 상기 스캐닝 대상 치아에 의해 반사된 반사 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 광센싱부; 상기 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 통해 센싱되는 상기 센싱 값을 병합하는 센싱값 병합부; 상기 출력 위치, 상기 출력 각도, 상기 반사 위치 및 상기 반사 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표를 산출하고, 상기 위치 좌표 별로 상기 병합된 센싱 값을 매칭시킨 스캐닝 데이터를 생성하는 스캐닝 데이터 생성부; 및 상기 스캐닝 데이터에 따라 산출되는 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별 높이 값에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 데이터 처리부를 포함한다.As a technical means for achieving the above technical problem, an oral scanning device according to an aspect of the present invention, the light output unit for outputting light in accordance with a predetermined output position and output angle; An optical system for reflecting the light output from the light output unit to the scanning target tooth; An optical system driving controller configured to set a reflection position and a reflection angle of the optical system, and set the reflection angle to two or more different angles so as to perform at least two scans of the same position of the scanning target tooth; A light sensing unit configured to generate a sensing value by sensing the reflected light reflected by the scanning target tooth from the emitted light reflected from the optical system; A sensing value merging unit for merging the sensing values sensed through at least two scannings of the same position; Scanning position coordinates of the scanning target tooth is calculated based on at least one of the output position, the output angle, the reflection position, and the reflection angle, and generating scanning data matching the merged sensing values for each position coordinate. A data generator; And a data processor configured to generate a 3D scanning model of the scanning target tooth based on a height value for each position coordinate of the scanning target tooth calculated according to the scanning data.

그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 구강용 스캐너는, 구강에 삽입이 가능하도록 본체로부터 돌출되도록 형성되어, 치아 스캐닝용 출력 광과 치아로부터 반사되는 반사 광의 진행 경로를 확보하는 삽입체를 구비하되, 상기 삽입체는, 입사되는 광을 기설정된 반사 위치 및 반사 각도에 기초하여 설정되는 출사 각도로 스캐닝 대상 치아 방향으로 반사시키는 광학계; 및 내부에 구비된 가이드를 따라 상기 광학계를 기설정된 반사 위치로 이동시키고, 상기 광학계의 반사 각도를 기설정된 상이한 둘 이상의 반사 각도로 조절하는 광학계 구동 부재를 포함하고, 상기 본체는, 기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 상기 광학계 방향으로 광을 출력하는 광출력 소자; 상기 출력된 광이 상기 광학계를 통해 반사된 출사 광이 상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 반사 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 광센싱 소자; 상기 반사 위치, 반사 각도, 출력 위치, 및 출력 각도 중 적어도 하나를 설정하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 스캐닝을 제어하는 제어 모듈; 및 상기 센싱 값을 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합하고, 상기 위치 좌표 별 병합된 센싱 값을 포함하는 스캐닝 데이터를 데이터 처리부로 전송하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈을 포함한다.And, the scanner for oral cavity according to another aspect of the present invention is provided so as to protrude from the main body to be inserted into the oral cavity, provided with an insert to secure the path of the output light for teeth scanning and the reflected light reflected from the tooth, The insert may include an optical system that reflects the incident light toward the scanning target tooth at an exit angle set based on a preset reflection position and reflection angle; And an optical system driving member configured to move the optical system to a predetermined reflection position along a guide provided therein, and to adjust the reflection angle of the optical system to two or more predetermined reflection angles, wherein the main body includes a predetermined output position. And an optical output element configured to output light toward the optical system according to the output angle. An optical sensing element configured to generate a sensing value by sensing the reflected light from which the output light is reflected through the optical system and reflected from the scanning target tooth; A control module configured to control scanning of the scanning target tooth by setting at least one of the reflection position, the reflection angle, the output position, and the output angle; And merging the sensing values by the position coordinates of the scanning target tooth, and transmitting scanning data including the sensing values merged by the position coordinates to a data processor to generate a 3D scanning model for the scanning target tooth. It includes a processing module.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 구강용 스캐닝 장치의 치아 스캐닝 방법은, 광학계의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 제 1 방향으로 이동시켜 스캐닝 대상 치아에 대한 제 1 스캐닝을 수행하는 단계; 상기 광학계의 반사 각도를 상기 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 변경하여 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 이동시켜 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 제 2 스캐닝을 수행하는 단계; 및 상기 제 1 스캐닝 및 제 2 스캐닝의 결과에 따라 각각 생성되는 센싱 값을 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합하는 단계를 포함한다.In addition, the tooth scanning method of the oral scanning device according to another aspect of the present invention, by moving the reflection position of the optical system in the first direction while maintaining the reflection angle of the optical system to the first reflection angle to the scanning target tooth Performing a first scanning of the data; The reflection position of the optical system is moved in a second direction opposite to the first direction while maintaining and changing the reflection angle of the optical system to a second reflection angle different from the first reflection angle. Performing a second scanning; And merging sensing values generated according to the results of the first and second scanning for respective position coordinates of the scanning target tooth.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 출력 광을 스캐닝 대상 치아로 반사시키는 광학계의 반사 각도를 상이하게 조절하여 치아의 동일 위치에 대해 상이한 출사 각도의 출사 광을 투사함으로써, 치아의 음영 부분에 대한 정확한 스캐닝이 가능하다.According to any one of the problem solving means of the present invention described above, by adjusting the reflection angle of the optical system for reflecting the output light to the scanning target tooth differently to project the output light of different exit angle to the same position of the tooth, Accurate scanning of shadows is possible.

또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해서 음영 부분 및 정상 부분에 대한 센싱 값을 병합(merging)함으로써, 스캐닝 대상 치아의 전체 센싱 값을 생성하여 3차원 스캐닝 모델을 생성할 수 있다.In addition, according to any one of the problem solving means of the present invention, by merging the sensing values for the shaded portion and the normal portion for the same position of the scanning target tooth, by generating the total sensing value of the scanning target tooth three-dimensional A scanning model can be created.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 다른 구강용 스캐닝 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 대상 치아의 음영 부분을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 스캐닝 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a block diagram showing the configuration of a scanning device for oral cavity according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of a scanning device for a mouth according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a scanning device for oral cavity in accordance with an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for describing a method of sensing a shaded portion of a scanning target tooth according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a scanning method of an oral scanning device according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a scanning device for oral cavity according to an embodiment of the present invention.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 도 1에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행한다.In this case, the components shown in FIG. 1 according to the embodiment of the present invention mean software components or hardware components such as a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC), and perform predetermined roles.

그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.However, 'components' are not meant to be limited to software or hardware, and each component may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to reproduce one or more processors.

따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.Thus, as an example, a component may include components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, procedures, and subs. Routines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.

구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.Components and the functionality provided within those components may be combined into a smaller number of components or further separated into additional components.

도 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)는 광학계(110), 광학계 구동부(120), 광학계 구동 제어부(130), 광출력부(140), 광출력 제어부(150), 광센싱부(160), 센싱값 병합부(170), 스캐닝 데이터 생성부(180) 및 데이터 처리부(190)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the oral scanning device 100 according to the embodiment of the present invention includes an optical system 110, an optical system driver 120, an optical system drive controller 130, an optical output unit 140, and an optical output controller. 150, a light sensing unit 160, a sensing value merging unit 170, a scanning data generating unit 180, and a data processing unit 190.

광학계 구동부(120)는 광학계 구동 제어부(130)의 제어에 따라 광학계(110)를 설정된 반사 위치로 이동시키고, 광학계(110)의 각도를 설정된 반사 각도로 조절한다. 참고로, 광학계(110)의 반사 위치 및 반사 각도는 광학계(110)에 입사되는 광이 설정된 출사 각도로 반사되도록 설정된다.The optical system driver 120 moves the optical system 110 to a set reflection position under the control of the optical system driving controller 130, and adjusts the angle of the optical system 110 to the set reflection angle. For reference, the reflection position and the reflection angle of the optical system 110 are set so that the light incident on the optical system 110 is reflected at the set exit angle.

구체적으로, 광학계 구동부(120)는 광학계 구동 제어부(130)로부터 설정된 이동 방향 및 이동 거리에 따라 광학계(110)를 수평으로 전후 이동시켜 스캐닝 대상 치아의 일 위치에 대응되는 반사 위치에 위치하도록 구동한다. 그리고, 광학계 구동부(120)는 광학계(110)가 광을 설정된 출사 각도로 반사할 수 있도록 설정된 반사 각도에 따라 광학계(110)를 회동시켜 각도를 조절한다.Specifically, the optical system driver 120 drives the optical system 110 horizontally back and forth according to the movement direction and the movement distance set from the optical system drive controller 130 to be positioned at a reflection position corresponding to one position of the target tooth to be scanned. . The optical system driver 120 adjusts the angle by rotating the optical system 110 according to the set reflection angle so that the optical system 110 can reflect the light at the set emission angle.

이때, 광학계 구동부(120)의 구동에 의한 광학계(110)의 반사 위치 정보 및 반사 각도 정보에 기초하여 광이 스캐닝 대상 치아에 투사되는 위치에 대한 좌표(이하, “제 1 좌표”라고 함)의 값을 산출할 수 있다. 이때, 제 1 좌표는 스캐닝 대상 치아의 일 축(예를 들어, 하기 도 2에서의 B 축)의 좌표를 나타낸다.At this time, based on the reflection position information and the reflection angle information of the optical system 110 by the driving of the optical system driver 120 of the coordinates (hereinafter referred to as "first coordinate") for the position where the light is projected to the scanning target tooth The value can be calculated. In this case, the first coordinate represents a coordinate of one axis (eg, B axis in FIG. 2) of the scanning target tooth.

광학계 구동 제어부(130)는 광학계(110)가 입사되는 광을 설정된 출사 각도로 반사할 수 있는 반사 위치 및 반사 각도를 설정하고, 설정된 반사 위치 및 반사 각도에 따라 광학계 구동부(120)의 동작을 제어한다.The optical system driving controller 130 sets a reflection position and a reflection angle at which the optical system 110 can reflect incident light at a set emission angle, and controls the operation of the optical system driver 120 according to the set reflection position and reflection angle. do.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 광학계 구동 제어부(130)는 스캐닝 대상 치아에 대해 적어도 두 번의 스캐닝이 수행되도록 광학계 구동부(120)를 제어한다.In particular, the optical system driving control unit 130 according to the embodiment of the present invention controls the optical system driving unit 120 to perform at least two scanning of the scanning target tooth.

구체적으로, 광학계 구동 제어부(130)는 스캐닝 대상 치아의 위치 별로 광학계(110)의 반사 각도를 서로 상이한 둘 이상의 각도로 설정한다. 그리고, 광학계 구동 제어부(130)는 광학계(110)가 동일 반사 위치에서 상기 서로 상이한 둘 이상의 각도로 조절되도록 광학계 구동부(120)를 제어한다.In detail, the optical system driving controller 130 sets the reflection angles of the optical system 110 to two or more different angles for each position of the scanning target tooth. The optical system driving control unit 130 controls the optical system driving unit 120 such that the optical system 110 is adjusted to two or more different angles at the same reflection position.

예를 들어, 광학계 구동 제어부(130)는 광학계(110)의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 반사 위치를 제 1 이동 방향으로 이동되도록 하고, 반사 각도를 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 유지한 상태에서 반사 위치를 제 1 이동 방향과 반대 방향인 제 2 이동 방향으로 이동되도록 광학계 구동부(120)를 제어할 수 있다.For example, the optical system driving controller 130 allows the reflection position to be moved in the first moving direction while maintaining the reflection angle of the optical system 110 at the first reflection angle, and the reflection angle is different from the first reflection angle. The optical system driver 120 may be controlled to move the reflection position in the second movement direction opposite to the first movement direction while maintaining the second reflection angle.

또한, 광학계 구동 제어부(130)는 광학계(110)의 반사 위치를 일 방향으로 이동시키며, 동일 반사 위치에서 광학계(110)의 반사 각도를 상기 제 1 반사 각도로 조절한 후 제 2 반사 각도로 조절하도록 광학계 구동부(120)를 제어할 수 있다.In addition, the optical system driving controller 130 moves the reflection position of the optical system 110 in one direction, and adjusts the reflection angle of the optical system 110 to the first reflection angle at the same reflection position and then adjusts the second reflection angle. The optical system driver 120 may be controlled to control the optical system driver 120.

이와 같이, 동일 반사 위치에 대해서 광학계(110)의 반사 각도를 둘 이상의 상이한 각도로 변경함으로써, 동일 위치 및 각도를 갖는 입사 광이 광학계(110)를 통해 상이한 출사 각도로 반사된다.As such, by changing the reflection angle of the optical system 110 to two or more different angles with respect to the same reflection position, incident light having the same position and angle is reflected at different exit angles through the optical system 110.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(110)는 적어도 둘 이상의 출사 각도로 광을 반사시켜 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 상이한 각도의 출사 광이 투사되도록 할 수 있다.Therefore, the optical system 110 according to the embodiment of the present invention may reflect the light at at least two emission angles so that the emission light of different angles may be projected for each position coordinate of the scanning target tooth.

광출력부(140)는 광출력 제어부(150)의 제어에 따라 설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 광(본 발명의 실시예에서는, ‘레이저 광원’을 예로서 나타냄)을 광학계(110)를 향해 출력한다.The light output unit 140 directs light (in the embodiment of the present invention, 'laser light source' as an example) toward the optical system 110 according to an output position and an output angle set under the control of the light output control unit 150. Output

광출력 제어부(150)는 설정된 출사 각도에 대응하도록 광(이하, “출력 광”이라고 함)의 출력 위치 및 출력 각도를 설정한다.The light output controller 150 sets an output position and an output angle of light (hereinafter, referred to as “output light”) so as to correspond to the set emission angle.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 광출력 제어부(150)는 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝이 수행되도록, 상기 동일 위치에 대해 동일한 출력 각도 및 출력 위치의 출력 광을 두 번 이상 출력하도록 광출력부(140)를 제어한다.In particular, the light output controller 150 according to an embodiment of the present invention is to output the output light of the same output angle and the output position of the same position more than twice so that at least two scanning is performed on the same position of the scanning target tooth The light output unit 140 is controlled to output.

또한, 광출력 제어부(150)의 제어에 의한 광출력부(140)의 출력 광에 대한 출력 위치 정보 및 출력 각도 정보에 기초하여 광이 스캐닝 대상 치아에 투사되는 위치의 좌표(이하, “제 2 좌표”라고 함)의 값을 산출할 수 있다. 이때, 제 2 좌표는 상기 제 1 좌표와 수직되는 타 축(예를 들어, 하기 도 2에서의 A 축)의 좌표를 나타낸다. 즉, 서로 매칭되는 제 1 좌표 및 제 2 좌표는 스캐닝 대상 치아의 일 위치의 좌표(즉, “위치 좌표”)를 나타낸다.In addition, based on the output position information and the output angle information on the output light of the light output unit 140 under the control of the light output control unit 150, the coordinates of the position where the light is projected onto the scanning target tooth (hereinafter, “second” Coordinates ”). In this case, the second coordinates represent coordinates of another axis perpendicular to the first coordinates (for example, the A axis in FIG. 2). That is, the first coordinate and the second coordinate matched with each other represent coordinates of one position of the scanning target tooth (ie, “position coordinates”).

한편, 광출력부(140)로부터 출력된 출력 광은 광학계(110)를 통해 설정된 출사 각도로 반사되고, 광학계(110)를 통해 반사된 출사 광은 스캐닝 대상 치아에 반사된다. 이때, 스캐닝 대상 치아로부터 반사되는 반사 광은 광학계(110)로 입사된 후 다시 반사되어 광센싱부(160)로 입사된다.On the other hand, the output light output from the light output unit 140 is reflected at the exit angle set through the optical system 110, the exit light reflected through the optical system 110 is reflected to the scanning target tooth. In this case, the reflected light reflected from the scanning target tooth is incident to the optical system 110 and then reflected back to the light sensing unit 160.

광센싱부(160)는 광센싱 소자를 포함하며, 상기 반사 광이 입사된 위치에 따라 전기 신호를 생성하는 PSD 소자를 이용할 수 있다.The light sensing unit 160 may include a light sensing device, and may use a PSD device that generates an electrical signal according to a position at which the reflected light is incident.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 광센싱부(160)에 포함되는 PSD 센서는 광전자 센서로서, 광점이 표면에 맺힐 때 광에너지에 비례한 광전류가 입사점에서 발생하여 양단의 전극으로 흐르는 구조를 갖는다.Specifically, the PSD sensor included in the light sensing unit 160 according to the embodiment of the present invention is an optoelectronic sensor, a structure in which a light current proportional to light energy is generated at an incident point and flows to electrodes at both ends when a light point forms on a surface thereof. Has

이처럼, 광센싱부(160)에 입사되는 상기 반사 광을 광삼각법(optical triangulation method)을 이용하여 변위 측정한 결과에 기초하여 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별 높이 값을 산출할 수 있다.As such, the height value for each position coordinate of the scanning target tooth may be calculated based on a result of displacement measurement of the reflected light incident on the light sensing unit 160 using an optical triangulation method.

참고로, 광삼각법은 기하광학원리(geometric optics)에 근거한 2차원 삼각법을 이용한 변위 측정 기법이다. 광삼각법에서는 광학계가 한 평면 내에 존재하며 서로 θ의 각도로 교차하는 두 개의 광축(optical axis)을 중심으로 구성된다.For reference, optical triangulation is a displacement measurement technique using two-dimensional triangulation based on geometric optics. In the optical triangulation method, the optical system exists in one plane and is configured around two optical axes crossing each other at an angle of θ.

이때, 두 광축 중 하나는 측정물의 표면에 광점(spot)을 형성하는 집광 광축이며, 다른 하나는 광점의 영상을 수광 소자에 투광하는 영상 광축이다. 여기서, 측정물의 표면에 형성되는 광점은 측정물의 상대 위치가 변함에 따라 집광 광축 상에 직선으로 이동하게 되며 이때의 이동 범위를 물체궤적(object trajectory)라 한다. 또한, 광점이 이동함에 따라 수광 소자 상의 영상 점도 이동하게 되며 이때의 영상점이 이동하는 범위를 영상궤적(image trajectory)이라 하며, 영상궤적은 영상 광축의 수직 방향과

Figure pat00001
의 각도를 갖는다.In this case, one of the two optical axes is a condensing optical axis for forming a spot on the surface of the workpiece, the other is an image optical axis for transmitting an image of the light spot to the light receiving element. Here, the light spot formed on the surface of the workpiece moves in a straight line on the condensing optical axis as the relative position of the workpiece changes, and the movement range at this time is called an object trajectory. Also, as the light point moves, the image point on the light receiving element moves, and the range in which the image point moves is called an image trajectory, and the image trajectory is in the vertical direction of the image optical axis.
Figure pat00001
Has an angle.

이때, 물체궤적 상의 광점 이동 거리 p와 이에 대응되는 영상점의 이동거리 q는 하기 수학식 1을 통해 구할 수 있다.In this case, the light point moving distance p on the object trajectory and the moving distance q of the image point corresponding thereto may be obtained through Equation 1 below.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

참고로, f는 광점에 따른 영상을 수광 소자에 투영하기 위한 영상 렌즈의 초점 거리이고, s는 영상 렌즈와 실제 측정물의 거리이다.For reference, f is a focal length of the image lens for projecting the image according to the light point on the light receiving element, s is the distance of the image lens and the actual workpiece.

또한, 상기 각도

Figure pat00003
는 하기 수학식 2를 통해 구할 수 있다.Also, the angle
Figure pat00003
Can be obtained through Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00004
Figure pat00004

이와 같은, 광삼각법을 본 발명의 실시예에 적용하면 상기 출사 광은 대상 치아의 표면에 광점을 형성하고, 대상 치아에 반사된 광(즉, 상기 반사 광)은 다시 PSD 센서 위에 결상된다. 그러면, PSD 센서에서는 상기 반사된 광(즉, 센서에 대한 입사 광)의 결상 위치에 따른 전기 신호를 출력하게 된다.When the optical triangulation is applied to the embodiment of the present invention, the emitted light forms a light spot on the surface of the target tooth, and the light reflected on the target tooth (ie, the reflected light) is again formed on the PSD sensor. Then, the PSD sensor outputs an electrical signal according to an imaging position of the reflected light (ie, incident light to the sensor).

따라서, 본 발명의 실시예에서는 스캐닝 대상 치아의 높이 변화에 따라 PSD 센서 위에 상기 반사 광이 결상되는 위치가 변하게 되며, 이에 따라 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아의 부위 별 높이 값을 산출할 수 있다.Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, the position where the reflected light is imaged on the PSD sensor is changed according to the change in the height of the scanning target tooth. Accordingly, the light sensing unit 160 calculates the height value of each region of the scanning target tooth. Can be.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 광센싱부(160)는 광학계(110)가 광(즉, 상기 출력 광)을 출사하는 각도(즉, 출사 각도)에 따라 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 둘 이상의 반사 광을 센싱할 수 있다. 참고로, 상기 출사 각도는 출력 광의 출력 위치 및 출력 각도가 동일할 때, 광학계(110)의 반사 각도에 따라 설정될 수 있다.In particular, the light sensing unit 160 according to the embodiment of the present invention has two positions with respect to the same position of the scanning target tooth according to the angle at which the optical system 110 emits light (that is, the output light) (that is, the exit angle). The reflected light can be sensed. For reference, the emission angle may be set according to the reflection angle of the optical system 110 when the output position and the output angle of the output light are the same.

구체적으로, 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아의 일 위치에 대해 광학계(110)가 설정된 일 반사 각도일 때의 출사 광에 따른 스캐닝 대상 치아의 반사 광을 센싱한다. 그리고 나서, 광센싱부(160)는 광학계(110)가 상기 일 반사 각도와 상이한 타 반사 각도 일 때 스캐닝 대상 치아로 투사되는 출사 광의 반사 광을 센싱한다.In detail, the light sensing unit 160 senses the reflected light of the scanning target tooth according to the emitted light when the optical system 110 is set at one reflection angle with respect to the position of the scanning target tooth. Then, the light sensing unit 160 senses the reflected light of the emitted light projected onto the scanning target tooth when the optical system 110 has another reflection angle different from the one reflection angle.

또한, 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 반사 광을 센싱한 센싱 값을 순차적으로 센싱값 병합부(170)로 전송한다.In addition, the light sensing unit 160 sequentially transmits the sensing value sensing the reflected light reflected from the scanning target tooth to the sensing value merging unit 170.

한편, 일반적으로 치아의 표면은 굴곡져 있으며, 이와 같은 굴곡 부위와 치아 사이 등의 깊이가 깊은 부위에서는 광이 입사되는 각도에 따라 치아에 반사된 광 (즉, 상기 반사 광)이 센싱되지 않는 음영 부분이 발생하게 된다.On the other hand, in general, the surface of the tooth is curved, and in the deep region such as the curved portion and the tooth, the light reflected on the tooth (ie, the reflected light) is not sensed according to the angle at which light is incident. Part occurs.

즉, 광학계(110)를 통해 광(즉, 상기 출력 광)이 반사되는 출사 각도에 따라 스캐닝 대상 치아의 일 위치에서는 치아의 표면으로부터 반사되는 반사 광을 센싱할 수 없는 음영 부분이 발생된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광센싱부(160)는 상기 출사 각도에 따라 발생되는 음영 부분을 제외하고 치아의 각 위치 좌표 별로 둘 이상의 출력 광을 센싱하게 된다.That is, at one position of the scanning target tooth, a shaded portion that cannot sense the reflected light reflected from the surface of the tooth is generated according to an emission angle at which light (that is, the output light) is reflected through the optical system 110. Therefore, the light sensing unit 160 according to the embodiment of the present invention senses two or more output light for each position coordinate of the teeth except for the shaded portion generated according to the emission angle.

본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)에서는 상기 출사 각도에 따른 음영 부분들에 대한 반사 광 센싱을 위하여, 광학계 구동 제어부(130)의 제어에 따라 광학계(110)의 반사 각도를 적어도 둘 이상의 반사 각도로 설정한다.In the oral cavity scanning apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, the reflection angle of the optical system 110 is controlled by the control of the optical system driving controller 130 to at least reflect the light reflected on the shadowed portions according to the emission angle. Set to more than one reflection angle.

이처럼, 동일 반사 위치에서 광학계(110)의 반사 각도가 적어도 둘 이상의 각도로 설정됨으로써, 각 반사 각도 별로 치아에 대한 음영 부분에 대한 광 센싱이 가능하다. 즉, 광학계(110)가 일 반사 각도로 설정되었을 때의 출사 각도에 대해 발생되는 음영 부분은, 광학계(110)가 타 반사 각도로 설정되었을 때의 출사 각도에 의해 광 센싱이 가능하게 된다.As such, since the reflection angle of the optical system 110 is set to at least two angles at the same reflection position, light sensing of the shaded portion of the tooth for each reflection angle is possible. That is, the shaded portion generated with respect to the exit angle when the optical system 110 is set to one reflection angle can be light sensed by the exit angle when the optical system 110 is set to another reflection angle.

이처럼, 반사 각도 별로 센싱된 센싱 값들을 병합함으로써 스캐닝 대상 치아에 대한 전체 센싱 값을 생성할 수 있다.As such, by sensing the sensing values sensed for each reflection angle, the entire sensing value of the scanning target tooth may be generated.

센싱값 병합부(170)는 광센싱부(160)로부터 스캐닝 대상 치아에 대한 센싱 값을 획득하고, 획득한 센싱 값을 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합한다. 그리고, 센싱값 병합부(170)는 병합한 센싱 값을 스캐닝 데이터 생성부(180)로 전송한다.The sensing value merging unit 170 obtains a sensing value of the scanning target tooth from the light sensing unit 160 and merges the obtained sensing value for each position coordinate of the scanning target tooth. The sensing value merging unit 170 transmits the merged sensing values to the scanning data generating unit 180.

구체적으로, 센싱값 병합부(170)는 광학계 구동 제어부(130)로부터 광학계(110)의 반사 위치 및 반사 각도 정보를 수신하고. 광출력 제어부(150)로부터 출력 광의 출력 위치 및 출력 각도 정보를 수신한다. 그리고, 센싱값 병합부(170)는 광센싱부(160)로부터 스캐닝 대상 치아에 대한 센싱 값을 수신한다. Specifically, the sensing value merging unit 170 receives the reflection position and the reflection angle information of the optical system 110 from the optical system driving controller 130. The output position and output angle information of the output light is received from the light output controller 150. In addition, the sensing value merging unit 170 receives a sensing value of the scanning target tooth from the light sensing unit 160.

이때, 센싱 값 병합부(170)는 상기 반사 위치 및 반사 각도 정보와 상기 출력 위치 및 출력 각도 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 현재 수신되는 센싱 값에 대한 위치 좌표를 산출하고, 산출한 위치 좌표와 센싱 값을 매칭하여 저장한다.In this case, the sensing value merging unit 170 calculates position coordinates for the currently received sensing value based on at least one of the reflection position and reflection angle information and the output position and output angle information, and calculates the calculated position coordinates. Match and store the sensing value.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아의 동일 위치 좌표에 대해 적어도 하나 이상의 센싱 값을 센싱한다.In this case, the light sensing unit 160 according to the embodiment of the present invention senses at least one or more sensing values with respect to the same position coordinate of the scanning target tooth.

따라서, 센싱값 병합부(170)는 저장된 위치 좌표 및 센싱 값을 동일 위치 좌표 별로 하나의 센싱 값으로 병합한다.Accordingly, the sensing value merging unit 170 merges the stored position coordinates and the sensing value into one sensing value for each same position coordinate.

참고로, 센싱값 병합부(170)는 동일 위치 좌표에 대한 둘 이상의 센싱 값의 평균을 산출하거나, 동일 위치 좌표에 대해 어느 하나의 센싱 값을 선택하는 방식으로 센싱 값을 병합할 수 있다.For reference, the sensing value merging unit 170 may merge the sensing values by calculating an average of two or more sensing values with respect to the same position coordinates or selecting one sensing value with respect to the same position coordinates.

한편, 스캐닝 대상 치아의 음영 부분에 대해서는 실제로 사용할 수 없는 센싱 값이 센싱 되거나 또는 센싱이 불가능하게 된다. 이때, 광센싱부(160)는 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해서 정상적인 센싱 값(즉, 유효 값) 또는 무효한 센싱 값을 센싱값 병합부(170)로 전송하게 된다. 따라서, 센싱값 병합부(170)는 동일 위치 좌표에 대해 어느 하나의 센싱 값을 선택할 경우, 유효한 센싱 값을 선택할 수 있다. 참고로, 센싱값 병합부(170)는 수신되는 센싱 값 중 기설정된 기준 값 이하의 크기를 갖는 센싱 값은 무효한 센싱 값으로 판단한다.On the other hand, for the shaded portion of the scanning target tooth, a sensing value that cannot be actually used is sensed or cannot be sensed. In this case, the light sensing unit 160 transmits a normal sensing value (ie, an effective value) or an invalid sensing value to the sensing value merging unit 170 with respect to the same position of the scanning target tooth. Therefore, the sensing value merging unit 170 may select a valid sensing value when selecting one sensing value for the same position coordinate. For reference, the sensing value merging unit 170 determines that a sensing value having a size smaller than or equal to a predetermined reference value among the received sensing values is an invalid sensing value.

스캐닝 데이터 생성부(180)는 수신되는 위치 좌표 정보, 및 병합된 센싱 값을 매칭하여 데이터 처리부(190)로 전송한다.The scanning data generating unit 180 matches the received position coordinate information and the merged sensing value and transmits the matching data to the data processing unit 190.

구체적으로, 스캐닝 데이터 생성부(180)는 광학계 구동 제어부(130)로부터 광학계(110)의 반사 각도 및 반사 위치 정보를 수신하고, 광출력 제어부(150)로부터 출력 광에 대한 출력 위치 및 출력 각도 정보를 수신하고, 센싱값 병합부(170)로부터 위치 좌표 별 병합된 센싱 값을 수신한다.Specifically, the scanning data generation unit 180 receives the reflection angle and the reflection position information of the optical system 110 from the optical system driving controller 130, and output position and output angle information of the output light from the light output controller 150. Received, and receives the merged sensing value for each position coordinate from the sensing value merging unit 170.

그리고, 스캐닝 데이터 생성부(180)는 수신된 반사 각도 및 반사 위치 정보와 출력 광에 대한 출력 위치 및 출력 각도 정보를 이용하여 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표를 결정한다. 그리고, 스캐닝 데이터 생성부(180)는 각 위치 좌표 별로 상기 병합된 센싱 값을 매칭하여 스캐닝 데이터를 생성한다.The scanning data generator 180 determines the position coordinates of the scanning target tooth by using the received reflection angle and reflection position information and the output position and output angle information for the output light. The scanning data generator 180 generates the scanning data by matching the merged sensing values with respect to each position coordinate.

데이터 처리부(190)는 입력되는 스캐닝 데이터에 기초하여 스캐닝 대상 치아의 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.The data processor 190 generates a 3D scanning model of the scanning target tooth based on the input scanning data.

구체적으로, 데이터 처리부(190)는 스캐닝 데이터 생성부(180)로부터 수신되는 스캐닝 데이터에 포함된 위치 좌표 별 상기 병합된 센싱 값들을 통합하여 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다. 즉, 데이터 처리부(190)는 스캐닝 대상 치아의 각 위치 좌표 별로 상기 병합된 센싱 값에 따른 치아의 높이 값을 적용하여 3차원 스캐닝 모델을 생성할 수 있다.In detail, the data processor 190 generates a three-dimensional scanning model for the scanning target tooth by integrating the merged sensing values for each position coordinate included in the scanning data received from the scanning data generator 180. That is, the data processor 190 may generate the 3D scanning model by applying the height value of the tooth according to the merged sensing value for each position coordinate of the scanning target tooth.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 처리부(190)는 생성된 치아의 3차원 스캐닝 모델을 데이터베이스 등의 저장 공간에 저장할 수 있다. 참고로, 데이터 처리부(190)는 치아의 3차원 스캐닝 모델을 생성된 순서에 따라 순차적으로 저장할 수 있다.In addition, the data processor 190 may store the generated 3D scanning model of the tooth in a storage space such as a database. For reference, the data processor 190 may sequentially store the 3D scanning model of the teeth in the order of generation.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)는 데이터 처리부(190)에 저장되어 있는 환자 치아의 3차원 스캐닝 모델을 자체적으로 구비된 화면(미도시) 또는 데이터 케이블 등으로 연결되는 출력 시스템(미도시) 등을 통해 출력할 수 있다.On the other hand, the oral scanning device 100 according to an embodiment of the present invention is connected to a three-dimensional scanning model of the patient teeth stored in the data processing unit 190 by a screen (data not shown) or a data cable provided therein. It can output through an output system (not shown).

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 구조 및 동작에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the structure and operation of the oral scanning apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 평면도이다.Figure 2 is a side view of the oral scanning device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view of the oral scanning device according to an embodiment of the present invention.

이때, 도 2 및 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)를 구강용 스캐너(100’)로 나타내었다. 즉, 도 1에서는 생성되는 스캐닝 데이터를 이용하여 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 데이터 처리부(190)를 포함하는 구강용 스캐닝 장치(100)를 나타내었다. 그런데, 도 2 및 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치(100)의 크기 제한을 위하여 데이터 처리부(190)가 외부에 구성되는 구강용 스캐너(100’)를 나타내었다. 이때, 상기 데이터 처리부(190)와 동일 또는 유사한 개념의 데이터 처리 모듈이 구강용 스캐너(100’)의 내부에 구성되는 것도 가능하다.2 and 3 show the oral scanning device 100 according to the embodiment of the present invention as an oral scanner 100 '. That is, FIG. 1 illustrates an oral scanning apparatus 100 including a data processor 190 for generating a 3D scanning model of a scanning target tooth using the generated scanning data. However, FIGS. 2 and 3 illustrate the oral scanner 100 ′ in which the data processing unit 190 is configured externally in order to limit the size of the oral scanning apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. In this case, a data processing module having the same or similar concept as that of the data processing unit 190 may be configured inside the oral scanner 100 ′.

먼저, 도 2 및 도 3에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 삽입체(10), 본체(20), 가이드(30), 광학계(40), 광학계 구동부재(50), 광출력 소자(60), 광센싱 소자(70), 제어 모듈(80) 및 데이터 처리 모듈(90) 등을 포함하여 구성된다.First, as shown in FIGS. 2 and 3, the oral cavity scanner 100 ′ according to the embodiment of the present invention drives the insert 10, the main body 20, the guide 30, the optical system 40, and the optical system. The member 50, the light output element 60, the light sensing element 70, the control module 80, the data processing module 90, and the like are configured to be included.

이때, 광학계(40) 및 광학계 구동부재(50)는 각각 도 1에서 설명한 광학계(110) 및 광학계 구동부(120)와 동일한 개념이다. 그리고, 광출력 소자(60) 및 광센싱 소자(70)는 각각 도 1에서 설명한 광출력부(140) 및 광센싱부(160)와 동일한 개념이다. 또한, 제어 모듈(80)은 도 1에서 설명한 광학계 구동 제어부(130), 광출력 제어부(150)를 포함하는 개념이며, 데이터 처리 모듈(90)은 센싱값 병합부(170), 스캐닝 데이터 생성부(180) 및 데이터 처리부(190)를 포함하는 개념이다.In this case, the optical system 40 and the optical system driving member 50 have the same concept as the optical system 110 and the optical system driving unit 120 described with reference to FIG. 1. In addition, the light output device 60 and the light sensing device 70 have the same concept as the light output unit 140 and the light sensing unit 160 described with reference to FIG. 1, respectively. In addition, the control module 80 is a concept including the optical system driving control unit 130 and the light output control unit 150 described with reference to FIG. 1, and the data processing module 90 includes the sensing value merging unit 170 and the scanning data generating unit. The concept includes the 180 and the data processor 190.

한편, 도 2 및 도 3에서 나타낸 데이터 처리 모듈(90)에 포함되는 구성 중 도 1에서 설명한 데이터 처리부(190)는 구강용 스캐너(100’)의 내부에 포함되거나, 별도의 장치로서 케이블 또는 무선 통신 모듈(미도시) 등을 통해 구강용 스캐너(100’)에 유/무선으로 연결될 수 있다Meanwhile, among the components included in the data processing module 90 illustrated in FIGS. 2 and 3, the data processing unit 190 described with reference to FIG. 1 may be included inside the oral cavity scanner 100 ′, or as a separate device. The communication module (not shown) may be connected to the oral scanner 100 'by wire / wireless.

구체적으로, 도 2 및 도 3에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 삽입체(10) 부분과 나머지 본체(20) 부분으로 나타낼 수 있다.Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the oral scanner 100 ′ according to the embodiment of the present invention may be represented by the insert 10 portion and the remaining body 20 portion.

삽입체(10)의 프레임은 사용자의 구강 내 삽입이 가능하도록 본체(20)로부터 돌출된 삽입관 형태로써, 하나의 상부면, 두 개의 측면, 하나의 앞면 및 하나의 하부면을 포함하는 5면으로 구성될 수 있다.The frame of the insert 10 is in the form of an insertion tube protruding from the main body 20 so that the user can be inserted into the oral cavity, and includes five surfaces including one upper surface, two side surfaces, one front surface, and one lower surface. It may be configured as.

이때, 삽입체(10)의 하부면은 스캐닝을 위한 광원이 치아에 투사될 수 있도록 하는 광투과창을 포함하는 구조이다. 그리고, 삽입체(10)의 상부면은 삽입체(10)가 구강에 삽입되는 방향과 평행한 면이며, 하부면은 상기 상부면과 소정의 각도를 갖는다. 이에 따라, 두 측면은 본체(20)에 가까워질수록 점진적으로 넓어지도록 형성될 수 있다. 이는, 삽입체(10)의 내부를 통해 광학계(40)측으로 출력되는 광원(즉, 상기 출력 광), 및 치아로부터 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 광원(즉, 상기 반사 광)의 진행 경로 등을 확보하여 광원을 보호하기 위한 것이다.At this time, the lower surface of the insert 10 is a structure including a light transmission window that allows the light source for scanning to be projected on the teeth. The upper surface of the insert 10 is a surface parallel to the direction in which the insert 10 is inserted into the oral cavity, and the lower surface has a predetermined angle with the upper surface. Accordingly, the two side surfaces may be formed to gradually widen as they get closer to the main body 20. This is because of the light source (i.e., the output light) output to the optical system 40 side through the inside of the insert 10, and the light source (i.e., the reflected light) reflected from the teeth and incident on the light sensing element 70. It is to protect the light source by securing a progress path.

삽입체(10)의 내부에는 광출력 소자(60)로부터 출력되는 출력 광을 반사시켜 치아에 투사하는 광학계(40)가 광학계 구동부재(50)를 통해 가이드(30)에 연결되어 있다.The optical system 40 reflecting the output light output from the light output element 60 and projecting it to the tooth is connected to the guide 30 through the optical system driving member 50 inside the insert 10.

이때, 가이드(30)는 광학계(40)가 삽입체(10) 내부에 연결되도록 지지하며, 광학계 구동부재(50)는 가이드(30)를 따라 이동하여 광학계(40)가 이동하도록 한다. 이때, 광학계 구동부재(50)는 제어 모듈(80)의 명령에 따라 모터(미도시) 등에 연결된 이동 부재(미도시)를 제어하여 광학계(40)를 삽입체(10)가 삽입되는 수평 방향으로 전후 이동시킨다. 또한, 광학계 구동부재(50)는 제어 모듈(80)의 명령에 따라 광학계(40)를 제 1 기준축에 따라 회전시켜 광학계(40)의 반사 각도를 변경시킬 수 있다. 참고로, 제 1 기준축은 도 2에서 나타낸 A축과 일치한다.At this time, the guide 30 supports the optical system 40 to be connected to the inside of the insert 10, and the optical system driving member 50 moves along the guide 30 to allow the optical system 40 to move. At this time, the optical system driving member 50 controls the moving member (not shown) connected to the motor (not shown) or the like according to the command of the control module 80 to move the optical system 40 in the horizontal direction in which the insert 10 is inserted. Move back and forth. In addition, the optical system driving member 50 may change the reflection angle of the optical system 40 by rotating the optical system 40 along the first reference axis according to the command of the control module 80. For reference, the first reference axis coincides with the A axis shown in FIG. 2.

한편, 본체(20)의 내부에는 광학계(40) 측으로 광원을 출력하는 광출력 소자(60), 광학계(40)로부터 반사되는 광원(즉, 출력 광)이 치아에 반사된 반사 광을 수신하는 광센싱 소자(70), 광학계(40) 및 광출력 소자(60)의 각 구동을 제어하고 광센싱 소자(70)의 출력 데이터(즉, 센싱 값)를 처리하는 제어 모듈(80) 및 제어 모듈(80)를 통해 처리된 데이터들을 이용하여 3차원 데이터를 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈(90)이 구성된다.On the other hand, inside the main body 20, the light output element 60 for outputting the light source to the optical system 40 side, the light for receiving the reflected light reflected from the light source (that is, output light) reflected from the optical system 40 to the teeth A control module 80 and a control module for controlling each driving of the sensing element 70, the optical system 40, and the light output element 60 and processing output data (ie, sensing values) of the light sensing element 70 ( A data processing module 90 is configured to generate three-dimensional data using the data processed through 80.

이때, 광출력 소자(60)는 제 2 기준축 또는 제3 기준축에 기준하여 출력 광의 출력 각도를 변경시킬 수 있다. 참고로, 제 1 기준축, 제 2 기준축 및 제 3 기준축은 서로 수직하며, 제 2 기준축은 도 2에서 나타낸 C축과 일치하고 제 3 기준축은 도 2에서 나타낸 B축과 일치한다. 또한, 광출력 소자(60)는 좌우측(즉, 도 1에서 나타낸 A축)으로 슬라이딩 방식으로 이동하여 출력 광의 출사 위치를 변경 시킬 수 있다.In this case, the light output device 60 may change the output angle of the output light based on the second reference axis or the third reference axis. For reference, the first reference axis, the second reference axis and the third reference axis are perpendicular to each other, the second reference axis coincides with the C axis shown in FIG. 2, and the third reference axis coincides with the B axis shown in FIG. 2. In addition, the light output device 60 may move to the left and right sides (ie, the A axis shown in FIG. 1) in a sliding manner to change the output position of the output light.

본 발명의 실시예에서 광출력 소자(60)는 레이저 다이오드(laser diode)인 것을 예로 나타내었으며, 크기의 제한을 위하여 가급적 소형인 광출력 소자를 사용할 수 있다. 또한, 광센싱 소자(60)는 전하연계소자(CCD: Charged Coupled Device) 또는 위치 감별 소자(PSD: Position Sensitive Device) 등의 수광 소자일 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 PSD 소자인 것을 예로 나타내었다.In the embodiment of the present invention, the light output device 60 is shown as a laser diode (laser diode) as an example, it is possible to use a light output device as small as possible in order to limit the size. In addition, the light sensing device 60 may be a light receiving device such as a Charge Coupled Device (CCD) or a Position Sensitive Device (PSD). In the embodiment of the present invention, the light sensing device 60 may be a PSD device. It was.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)를 이용하여 치아 스캐닝 시, 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광이 광학계(40)를 통해 반사되는 출사 각도에 따라 치아의 표면 중 동일 위치에 대해 반사되는 반사 광의 세기가 다르게 된다.Meanwhile, when teeth are scanned using the oral cavity scanner 100 ′ according to an embodiment of the present invention, the surface of the tooth according to the exit angle at which the output light output from the light output device 60 is reflected through the optical system 40 is reflected. The intensity of reflected light reflected for the same position is different.

즉, 하기 도 4 및 도 5를 통해 나타낸 바와 같이, 스캐닝 대상 치아의 표면에서 굴곡이 심한 부분에서는 광학계(40)를 통해 반사된 출력 광에 대한 반사 광이 주변 굴곡 부위에 의해 광 진행 경로가 막히거나 광센싱 소자(70)의 입사 허용 각도 외의 각도로 산란되어 광센싱 소자(70)에 도달하지 못하는 음영 부분이 발생하게 된다.That is, as shown in FIG. 4 and FIG. 5 below, in the portion where the bending is severe on the surface of the scanning target tooth, the light propagation path is blocked by the peripheral bending portion when the reflected light with respect to the output light reflected through the optical system 40 is blocked. In addition, the light scattering element may be scattered at an angle other than the allowable angle of the light sensing element 70 so that a shadow portion which does not reach the light sensing element 70 may occur.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 스캐닝 대상 치아에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 수행하고, 각 스캐닝 시 획득되는 센싱 값을 병합한 결과를 이용하여 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.Accordingly, the oral cavity scanner 100 ′ according to an embodiment of the present invention performs at least two scanning of the target tooth and scans the three-dimensional scanning of the tooth by using a result of merging the sensing values obtained at each scanning. Create a model.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 고정용 프레임(미도시)에 장착되어 고정될 수 있다. 이때, 구강용 스캐너(100’)의 삽입체(10)가 환자의 구강 내에 삽입된 상태에서, 삽입체(10) 또는 본체(20) 중 적어도 하나가 상기 고정용 프레임(미도시)에 장착되어 고정된 후, 치아에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다.In addition, the oral scanner 100 ′ according to an embodiment of the present invention may be mounted and fixed to a fixing frame (not shown). At this time, in the state in which the insert 10 of the oral scanner 100 'is inserted into the oral cavity of the patient, at least one of the insert 10 or the main body 20 is mounted on the fixing frame (not shown). After being fixed, scanning of the tooth can be performed.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)의 광 센싱 방법 및 센싱 값 병합 과정에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a light sensing method and a process of merging sensing values of the oral scanner 100 ′ according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 대상 치아의 음영 부분을 센싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 and 5 are diagrams for describing a method of sensing a shaded portion of a scanning target tooth according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에서는 광학계(40)의 반사 각도를 θ1로 유지한 상태에서, 광학계 구동부재(50)의 구동을 통해 광학계(40)의 반사 위치를 제 1 반사 위치(P1)에서 제 2 반사 위치(P2)로 이동시킬 때, 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광이 치아의 표면에 반사되는 과정을 나타내었다.In FIG. 4, the reflection position of the optical system 40 is driven from the first reflection position P1 to the second reflection position P2 by driving the optical system driving member 50 while the reflection angle of the optical system 40 is maintained at θ1. In FIG. 2, the output light output from the light output element 60 is reflected on the surface of the tooth.

그리고, 도 5에서는 광학계(40)의 반사 각도를 θ2로 유지한 상태에서, 광학계 구동부재(50)의 구동을 통해 광학계(40)의 반사 위치를 제 3 반사 위치(P3)에서 제 4 반사 위치(P4)로 이동시킬 때 출력 광이 치아의 표면에 반사되는 과정을 나타내었다.In FIG. 5, in the state where the reflection angle of the optical system 40 is maintained at θ2, the reflection position of the optical system 40 is driven from the third reflection position P3 to the fourth reflection position by driving the optical system driving member 50. It shows how the output light is reflected on the surface of the tooth when moving to (P4).

구체적으로, 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광은 광학계(40)에 반사되어 기설정된 출사 각도로 치아에 투사된다.Specifically, the output light output from the light output element 60 is reflected by the optical system 40 and projected onto the tooth at a predetermined exit angle.

먼저, 도 4에서는, 상기 출력 광이 제 1 반사 위치(P1) 및 제 2 반사 위치(P2)에 위치한 광학계(40)에 반사되어 치아에 투사되고, 상기 투사된 반사 광이 치아의 표면에서 정상적으로 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 것을 나타내었다. 이때, 제 1 반사 위치(P1) 및 제 2 반사 위치(P2)에 위치한 광학계(40)의 반사 각도는 θ1의 각도를 가지며, 상기 출력 광이 광학계(240)에 반사된 반사 광의 진행 경로 상 도 4에서 나타낸 음영 부분에 해당하는 치아 표면에는 광점을 형성하지 못하게 된다. 이처럼, 광학계(40)의 반사 각도에 의해 설정되는 출사 각도에 따라 치아의 표면에 상기 반사 광에 의한 광점이 형성되지 못하는 부분에 음영 부분이 발생된다. 또한, 음영 부분은 상기 반사 광이 치아의 표면에 반사되는 광의 진행 경로가 광학계(40)의 반사 범위를 벗어나게 되는 부분에서 발생할 수도 있다.First, in FIG. 4, the output light is reflected by the optical system 40 located at the first reflection position P1 and the second reflection position P2 to be projected onto the tooth, and the projected reflected light is normally on the surface of the tooth. It was reflected and incident to the light sensing element 70. In this case, the reflection angles of the optical system 40 positioned at the first reflection position P1 and the second reflection position P2 have an angle of θ1, and a path image of the reflected light reflected by the output light to the optical system 240. Light spots are not formed on the tooth surface corresponding to the shaded areas shown in Fig. 4. As such, a shaded portion is generated at a portion where the light spot due to the reflected light is not formed on the surface of the tooth according to the emission angle set by the reflection angle of the optical system 40. In addition, the shaded portion may occur at a portion where the path of the light reflected by the reflected light on the surface of the tooth is out of the reflection range of the optical system 40.

또한, 도 5에서는, 상기 출력 광이 제 3 반사 위치(P3) 및 제 4 반사 위치(P4)에 위치한 광학계(40)에 반사되어 치아에 투사되고, 상기 투사된 반사 광이 치아의 표면에 정상적으로 반사되어 광센싱 소자(70)에 입사되는 것을 나타내었다.In addition, in FIG. 5, the output light is reflected by the optical system 40 located at the third reflection position P3 and the fourth reflection position P4 to be projected onto the tooth, and the projected reflected light is normally reflected on the surface of the tooth. It was reflected and incident on the light sensing element 70.

이때, 제 3 반사 위치(P3) 및 제 4 반사 위치(P4)에 위치한 광학계(40)의 반사 각도는 θ2의 각도를 가지며, 상기 출력 광이 광학계(40)에 반사된 반사 광의 진행 경로 상 도 5에서 나타낸 음영 부분에 해당하는 치아 표면에는 광점을 형성하지 못하게 된다. 이처럼, 광학계(40)의 반사 각도에 의해 설정되는 출사 각도에 따라 치아의 표면에 상기 반사 광에 의한 광점이 형성되지 못하는 부분에 음영 부분이 발생된다.At this time, the reflection angle of the optical system 40 located at the third reflection position P3 and the fourth reflection position P4 has an angle of θ2, and the path of the reflected light reflected by the output light is reflected on the optical system 40. It is impossible to form a light spot on the tooth surface corresponding to the shaded portion shown in 5. As such, a shaded portion is generated at a portion where the light spot due to the reflected light is not formed on the surface of the tooth according to the emission angle set by the reflection angle of the optical system 40.

즉, 도 4 및 도 5에서 나타낸 바와 같이, 광학계(40)의 반사 각도에 따라 광학계(40)에 반사되는 반사 광의 출사 각도가 상이함에 따라, 치아의 굴곡 부분에 대해서 상이한 위치에 음영 부분이 발생된다. 따라서, 광학계(40)로부터 반사된 출력 광의 각 출사 각도에 따른 음영 부분들에 대한 센싱 값은 서로 상이한 출사 각도에서의 센싱 값으로 대체할 수 있다.That is, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, as the emission angle of the reflected light reflected by the optical system 40 is different according to the reflection angle of the optical system 40, the shaded portion is generated at a different position with respect to the curved portion of the tooth. do. Therefore, the sensing values for the shaded portions according to the emission angles of the output light reflected from the optical system 40 may be replaced with the sensing values at the different emission angles.

예를 들어, 두 번의 스캐닝 시 스캐닝 대상 치아에서 음영 부분을 제외한 나머지 정상 부분들에 대해 동일 위치 별로 두 개의 센싱 값을 생성하고, 음영 부분에 대해 적어도 하나의 센싱 값을 생성한다. 그리고, 생성된 각 센싱 값들을 병합하여 스캐닝 대상 치아에 대한 전체 센싱 값을 생성할 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에서는 광학계(40)의 반사 각도를 θ1로 설정한 경우에 광센싱 소자(70)에 센싱되는 센싱 값들과, 광학계(40)의 반사 각도를 θ2로 설정한 경우에 광센싱 소자(70)에 센싱되는 센싱 값들을 병합할 수 있다. 참고로, 각 센싱 값들을 병합하는 과정은 상기 도 2 및 도 3을 통해 설명한 방식을 적용할 수 있다.For example, two sensing values are generated at the same positions for the remaining portions of the scanning target tooth except for the shaded portion and at least one sensing value for the shaded portion. In addition, the generated sensing values of the scanning target tooth may be generated by merging the generated sensing values. That is, in FIGS. 4 and 5, the sensing values sensed by the light sensing element 70 when the reflection angle of the optical system 40 is set to θ1, and the light when the reflection angle of the optical system 40 is set to θ2. The sensing values sensed by the sensing device 70 may be merged. For reference, the process of merging each sensing value may apply the method described with reference to FIGS. 2 and 3.

한편, 도 4 및 도 5에서는 광학계(40)가 일 반사 각도로 유지되는 상태에서 일 방향으로 이동한 후, 타 반사 각도로 변경되어 타 방향으로 이동하여 치아를 스캐닝 하는 것을 나타내었다. 그런데, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)는 광학계(40)가 동일 반사 위치에서 상이한 반사 각도로 변경되어 각각 출력 광을 반사하고, 상기 반사된 출력 광들을 광센싱 소자(70)가 센싱하는 것도 가능하다.4 and 5 show that the optical system 40 moves in one direction while being maintained at one reflection angle, and then changes to another reflection angle and moves in the other direction to scan the teeth. However, in the oral cavity scanner 100 ′ according to the embodiment of the present invention, the optical system 40 is changed at different reflection angles at the same reflection position to reflect output light, respectively, and the reflected output lights are light-sensing elements 70. It is also possible to sense.

참고로, 도 4 및 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)를 통한 치아 스캐닝 시 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광이 광학계(40)로 진행되는 각도와, 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(40)를 통해 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 각도가 평행한 것으로 나타내었다. 그런데, 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(40)를 통해 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 각도는 상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(40)에 입사되는 각도에 따라 상이해질 수 있다. 즉, 광출력 소자(60)로부터 출력된 출력 광이 광학계(40)로 진행되는 각도와, 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 광이 광학계(40)를 통해 반사되어 광센싱 소자(70)로 입사되는 각도는 평행 또는 소정의 각도를 가질 수 있다.For reference, in FIGS. 4 and 5, the angle at which the output light output from the light output element 60 travels to the optical system 40 during tooth scanning through the oral cavity scanner 100 ′ according to an embodiment of the present invention; The light reflected from the scanning target tooth is reflected through the optical system 40 and is incident to the light sensing element 70. However, an angle at which light reflected from the scanning target tooth is reflected through the optical system 40 to be incident to the light sensing element 70 may be different depending on an angle at which light reflected from the scanning target tooth is incident to the optical system 40. Can be. That is, an angle at which the output light output from the light output element 60 is advanced to the optical system 40, and an angle at which light reflected from the scanning target tooth is reflected through the optical system 40 to be incident to the light sensing element 70. May be parallel or have an angle.

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐너(100’)가 치아를 스캐닝 하는 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for scanning a tooth by the oral scanner 100 ′ according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치의 스캐닝 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a scanning method of an oral scanning device according to an embodiment of the present invention.

도 6에서는 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치에서, 삽입체(10)의 내부에 형성된 가이드(30)에 광학계 구동 부재(50)가 결합되며, 이때 광학계 구동 부재(50)는 광학계(40)가 결합되어 있는 상태이다.In FIG. 6, in the scanning device for oral cavity according to the embodiment of the present invention, the optical system driving member 50 is coupled to the guide 30 formed in the insert 10, and the optical system driving member 50 is an optical system ( 40) is in a coupled state.

먼저, 삽입체(10) 내부에 설치된 가이드(30)에 결합된 광학계 구동 부재(50)를 조절하여 광학계(40)의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 설정한다(S610).First, the reflection angle of the optical system 40 is set to the first reflection angle by adjusting the optical system driving member 50 coupled to the guide 30 installed in the insert 10 (S610).

다음으로, 광학계(40)의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 광학계(40)를 제 1 방향으로 이동시키며 스캐닝 대상 치아에 대해 제 1 스캐닝을 수행한다(S620).Next, the optical system 40 is moved in the first direction while the reflection angle of the optical system 40 is maintained at the first reflection angle, and the first scanning is performed on the scanning target tooth (S620).

구체적으로, 광학계 구동 부재(50)가 상기 제 1 방향으로 이동하면서, 설정된 반사 위치마다 광학계(40)를 위치시켜 광출력 소자(60)로부터 출력되는 출력 광이 광학계(40)로부터 반사되도록 한다.Specifically, while the optical system driving member 50 moves in the first direction, the optical system 40 is positioned at each set reflection position so that the output light output from the optical output element 60 is reflected from the optical system 40.

이때, 광학계(40)로부터 반사되는 출사 광이 치아에 반사되어 광센싱 소자(70)에 입사되고, 광센싱 소자(70)가 입사되는 광에 대해 센싱 값을 생성함으로써 제 1 스캐닝의 결과 값이 생성된다. 참고로, 치아 표면의 깊은 굴곡에 의해서 음영 부분이 발생하게 되며, 상기 제 1 반사 각도로 설정된 광학계(40)의 출사 각도에 따른 광이 상기 음영 부분에 반사될 경우 기준 크기 이하의 산란 광이 광센싱 소자(70)에 입사되거나, 치아에 반사된 광이 광센싱 소자(70)에 입사되지 않게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치에서는 데이터 처리 모듈(90)이 광센싱 소자(70)로부터 순차적으로 수신되는 센싱 값을 치아의 위치 좌표 별로 매칭하여 저장해둘 수 있다.At this time, the emitted light reflected from the optical system 40 is reflected on the teeth and is incident on the light sensing element 70, and the light sensing element 70 generates a sensing value with respect to the incident light so that the result of the first scanning is increased. Is generated. For reference, a shaded portion is generated by deep bending of the tooth surface, and when light according to the exit angle of the optical system 40 set to the first reflection angle is reflected on the shaded portion, scattered light having a reference size or less is lighted. Light incident on the sensing element 70 or reflected on the tooth does not enter the light sensing element 70. In addition, in the oral scanning apparatus according to the embodiment of the present invention, the data processing module 90 may store the sensing values sequentially received from the light sensing element 70 by matching the position coordinates of the teeth.

그런 다음, 상기 제 1 방향의 일단에서 광학계(40)의 반사 각도를 상기 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 변경하여 설정한다(S630).Then, at one end of the first direction, the reflection angle of the optical system 40 is changed and set to a second reflection angle different from the first reflection angle (S630).

다음으로, 광학계(40)의 반사 각도를 제 2 반사 각도로 유지한 상태에서 광학계(40)를 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 이동시키며 치아에 대해 제 2 스캐닝을 수행한다(S640).Next, in the state in which the reflection angle of the optical system 40 is maintained at the second reflection angle, the optical system 40 is moved in a second direction opposite to the first direction and second scanning is performed on the teeth (S640). ).

구체적으로, 광학계 구동 부재(50)가 상기 제 2 방향으로 이동하면서, 설정된 반사 위치마다 광학계(40)를 위치시켜 광출력 소자(60)로부터 출력되는 출력 광이 광학계(40)로부터 반사되도록 한다.Specifically, while the optical system driving member 50 moves in the second direction, the optical system 40 is positioned at each set reflection position so that the output light output from the optical output element 60 is reflected from the optical system 40.

이때, 광학계(40)로부터 반사되는 출사 광이 치아에 반사되어 광센싱 소자(70)에 입사되고, 광센싱 소자(70)가 입사되는 광에 대해 센싱 값을 생성함으로써 제 2 스캐닝이 수행된다. 참고로, 치아 표면의 깊은 굴곡에 의해서 음영 부분이 발생하게 되며, 상기 제 2 반사 각도로 설정된 광학계(40)의 출사 각도에 따른 광이 상기 음영 부분에 반사될 경우 기준 크기 이하의 산란 광이 광센싱 소자(70)에 입사되거나, 치아에 반사된 광이 광센싱 소자(70)에 입사되지 않게 된다. 이에 따라, 광센싱 소자(70)는 제 2 스캐닝의 결과 값인 치아의 위치 좌표 별 센싱 값을 순차적으로 데이터 처리 모듈(90)로 전송한다.In this case, the second scanning is performed by generating the sensing value with respect to the light emitted from the light emitted from the optical system 40 is reflected to the teeth and incident to the light sensing element 70, the light sensing element 70 is incident. For reference, a shaded portion is generated by deep bending of the tooth surface, and when light according to the exit angle of the optical system 40 set to the second reflection angle is reflected on the shaded portion, scattered light having a reference size or less is lighted. Light incident on the sensing element 70 or reflected on the tooth does not enter the light sensing element 70. Accordingly, the light sensing element 70 sequentially transmits the sensing value for each position coordinate of the tooth, which is a result of the second scanning, to the data processing module 90.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 구강용 스캐닝 장치는 스캐닝 대상 치아에 대해 적어도 2번의 스캐닝을 수행하게 되어, 치아의 동일 위치에 대해 적어도 하나의 센싱 값을 생성한다.That is, the oral scanning apparatus according to the embodiment of the present invention performs at least two scanning of the scanning target tooth, thereby generating at least one sensing value for the same position of the tooth.

다음으로, 상기 제 1 스캐닝 및 제 2 스캐닝의 각 결과 값들을 치아의 위치 좌표 별로 병합한다(S650)Next, merging the respective result values of the first scanning and the second scanning by the position coordinates of the tooth (S650).

이때, 치아의 위치 좌표 별로 매칭되는 적어도 하나의 센싱 값을 병합하는 방법은 상기 도 1의 센싱값 병합부(170)의 설명과 동일 또는 유사한 방법을 사용할 수 있다.In this case, the method of merging at least one sensing value matched for each location coordinate of the tooth may use the same or similar method as the description of the sensing value merging unit 170 of FIG. 1.

그런 후, 상기 위치 좌표 별로 병합된 센싱 값에 기초하여 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다(S660).Thereafter, a three-dimensional scanning model of the scanning target tooth is generated based on the sensing values merged for each position coordinate (S660).

이때, 상기 출력 광의 출력 각도 및 출력 위치, 상기 반사 각도 및 반사 위치 중 적어도 하나에 의해 결정되는 치아의 위치 좌표에 대해서 상기 병합된 센싱 값에 따른 높이 값을 적용하여, 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.At this time, the height value according to the merged sensing value is applied to the position coordinates of the tooth determined by at least one of the output angle and the output position of the output light, the reflection angle and the reflection position, and thus three-dimensionally the scanning target tooth. Create a scanning model.

본 발명의 장치 및 방법은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍처를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.Although the apparatus and method of the present invention have been described in connection with specific embodiments, some or all of their components or operations may be implemented using a computer system having a general hardware architecture.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

10: 삽입체 20: 본체
30: 가이드 40: 광학계
50: 광학계 구동부재 60: 광출력 소자
70: 광센싱 소자 80: 제어 모듈
90: 데이터 처리 모듈
10: insert 20: main body
30: guide 40: optical system
50: optical system drive member 60: light output element
70: light sensing element 80: control module
90: data processing module

Claims (19)

구강용 스캐닝 장치에 있어서,
기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 광을 출력하는 광출력부;
상기 광출력부에서 출력된 광을 스캐닝 대상 치아로 반사시키는 광학계;
상기 광학계의 반사 위치 및 반사 각도를 설정하며, 상기 반사 각도를 서로 상이한 둘 이상의 각도로 설정하여 상기 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 수행하도록 하는 광학계 구동 제어부;
상기 광학계로부터 반사된 출사 광이 상기 스캐닝 대상 치아에 의해 반사된 반사 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 광센싱부;
상기 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝을 통해 센싱되는 상기 센싱 값을 병합하는 센싱값 병합부;
상기 출력 위치, 상기 출력 각도, 상기 반사 위치 및 상기 반사 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표를 산출하고, 상기 위치 좌표 별로 상기 병합된 센싱 값을 매칭시킨 스캐닝 데이터를 생성하는 스캐닝 데이터 생성부; 및
상기 스캐닝 데이터에 따라 산출되는 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별 높이 값에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 데이터 처리부를 포함하는 구강용 스캐닝 장치.
In the oral scanning device,
An optical output unit configured to output light according to a preset output position and output angle;
An optical system for reflecting the light output from the light output unit to the scanning target tooth;
An optical system driving controller configured to set a reflection position and a reflection angle of the optical system, and set the reflection angle to two or more different angles so as to perform at least two scans of the same position of the scanning target tooth;
A light sensing unit configured to generate a sensing value by sensing the reflected light reflected by the scanning target tooth from the emitted light reflected from the optical system;
A sensing value merging unit for merging the sensing values sensed through at least two scannings of the same position;
Scanning position coordinates of the scanning target tooth is calculated based on at least one of the output position, the output angle, the reflection position, and the reflection angle, and generating scanning data matching the merged sensing values for each position coordinate. A data generator; And
And a data processing unit configured to generate a 3D scanning model of the scanning target tooth based on a height value of each position coordinate of the scanning target tooth calculated based on the scanning data.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 위치 및 출력 각도를 설정하며, 상기 광출력부가 상기 광을 상기 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 동일한 출력 위치 및 출력 각도로 적어도 두 번 이상 출력하도록 제어하는 광출력 제어부; 및
상기 광학계 구동 제어부의 제어에 따라 상기 광학계를 상기 설정된 반사 위치로 이동시키고, 상기 광학계의 각도를 상기 설정된 반사 각도로 조절하는 광학계 구동부를 포함하는 구강용 스캐닝 장치.
The method of claim 1,
An optical output control unit configured to set the output position and the output angle, and to control the optical output unit to output the light at least twice at the same output position and output angle with respect to the same position of the scanning target tooth; And
And an optical system driver for moving the optical system to the set reflection position under the control of the optical system driving control unit and adjusting the angle of the optical system to the set reflection angle.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱값 병합부는,
상기 동일 위치에 대해 적어도 하나의 센싱 값을 획득하고,
상기 위치 좌표 별로 상기 적어도 하나의 센싱 값의 평균 값을 산출하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐닝 장치.
The method of claim 1,
The sensing value merging unit,
Obtaining at least one sensing value for the same position,
And the merging by calculating an average value of the at least one sensing value for each of the position coordinates.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱값 병합부는,
상기 동일 위치에 대해 적어도 하나의 센싱 값을 획득하고,
상기 위치 좌표 별로 상기 적어도 하나의 센싱 값 중 어느 하나의 값을 선택하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐닝 장치.
The method of claim 1,
The sensing value merging unit,
Obtaining at least one sensing value for the same position,
And the merging by selecting one of the at least one sensing value for each of the position coordinates.
제 4 항에 있어서,
상기 센싱 값 병합부는,
상기 적어도 하나의 센싱 값 중 유효 값을 선택하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐닝 장치.
The method of claim 4, wherein
The sensing value merging unit,
The oral cavity scanning apparatus which selects an effective value of the said at least one sensing value, and performs said merging.
제 1 항에 있어서,
상기 광학계 구동 제어부는,
상기 위치 좌표 별로 상기 광학계의 반사 각도를 상기 상이한 둘 이상의 각도에 따라 조절되도록 한 후 상기 반사 위치를 변경하여 상기 광학계를 이동시키도록 제어하는 구강용 스캐닝 장치.
The method of claim 1,
The optical system drive control unit,
And the reflection angle of the optical system is adjusted according to the two or more different angles for each of the position coordinates, and then the optical system is controlled to change the reflection position to move the optical system.
제 1 항에 있어서,
상기 광학계 구동 제어부는,
상기 광학계의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 제 1 방향으로 이동시키도록 하고,
상기 광학계의 반사 각도를 상기 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 이동시키도록 제어하는 구강용 스캐닝 장치.
The method of claim 1,
The optical system drive control unit,
The reflection position of the optical system is moved in the first direction while the reflection angle of the optical system is maintained at the first reflection angle,
And a reflection position of the optical system to be moved in a second direction opposite to the first direction while maintaining the reflection angle of the optical system at a second reflection angle different from the first reflection angle.
제 1 항에 있어서,
상기 광센싱부는,
상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사되는 반사 광을 센싱하여 전기 신호로 변환하여 상기 센싱 값을 생성하는 구강용 스캐닝 장치.
The method of claim 1,
The light sensing unit,
And a scanning device for generating the sensing value by sensing the reflected light reflected from the scanning target tooth and converting the reflected light into an electrical signal.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
상기 스캐닝 데이터 중 상기 출력 위치, 상기 출력 각도, 상기 반사 위치 및 상기 반사 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표를 결정하고, 상기 병합된 센싱 값을 이용하여 상기 스캐닝 대상 치아의 높이 값을 결정하는 구강용 스캐닝 장치.
The method of claim 1,
Wherein the data processing unit comprises:
A position coordinate of the scanning target tooth is determined based on at least one of the output position, the output angle, the reflection position, and the reflection angle among the scanning data, and the height of the scanning target tooth using the merged sensing value. Oral scanning device to determine the value.
구강용 스캐너에 있어서,
구강에 삽입이 가능하도록 본체로부터 돌출되도록 형성되어, 치아 스캐닝용 출력 광과 치아로부터 반사되는 반사 광의 진행 경로를 확보하는 삽입체를 구비하되,
상기 삽입체는,
입사되는 광을 기설정된 반사 위치 및 반사 각도에 기초하여 설정되는 출사 각도로 스캐닝 대상 치아 방향으로 반사시키는 광학계; 및
내부에 구비된 가이드를 따라 상기 광학계를 기설정된 반사 위치로 이동시키고, 상기 광학계의 반사 각도를 기설정된 상이한 둘 이상의 반사 각도로 조절하는 광학계 구동 부재를 포함하고,
상기 본체는,
기설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 상기 광학계 방향으로 광을 출력하는 광출력 소자;
상기 출력된 광이 상기 광학계를 통해 반사된 출사 광이 상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사된 반사 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 광센싱 소자;
상기 반사 위치, 반사 각도, 출력 위치, 및 출력 각도 중 적어도 하나를 설정하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 스캐닝을 제어하는 제어 모듈; 및
상기 센싱 값을 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합하고, 상기 위치 좌표 별 병합된 센싱 값을 포함하는 스캐닝 데이터를 데이터 처리부로 전송하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하도록 하는 데이터 처리 모듈을 포함하는 구강용 스캐너.
In the oral scanner,
It is formed to protrude from the main body so as to be inserted into the oral cavity, and having an insert to secure the path of the output light for teeth scanning and the reflected light reflected from the teeth,
The insert is
An optical system for reflecting the incident light toward the scanning target tooth at an exit angle set based on a preset reflection position and reflection angle; And
An optical system driving member for moving the optical system to a predetermined reflection position along a guide provided therein, and adjusting the reflection angle of the optical system to two or more predetermined reflection angles;
The main body,
An optical output element for outputting light toward the optical system according to a preset output position and output angle;
An optical sensing element configured to generate a sensing value by sensing the reflected light from which the output light is reflected through the optical system and reflected from the scanning target tooth;
A control module configured to control scanning of the scanning target tooth by setting at least one of the reflection position, the reflection angle, the output position, and the output angle; And
Data processing for merging the sensing value by the position coordinates of the scanning target tooth and transmitting scanning data including the sensing values merged by the position coordinates to a data processor to generate a 3D scanning model for the scanning target tooth. Oral scanner comprising a module.
제 10 항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
상기 본체의 내부에 구성되거나, 상기 본체의 외부에 구성되어 유무선 통신을 통해 상기 스캐닝 데이터를 수신하는 구강용 스캐너.
11. The method of claim 10,
Wherein the data processing unit comprises:
The oral cavity scanner which is configured inside the main body or configured outside the main body to receive the scanning data through wired or wireless communication.
제 10 항에 있어서,
상기 광학계 구동부는,
상기 광학계를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 제 1 이동 방향으로 이동시킨 후,
상기 광학계를 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 상기 제 1 이동 방향의 반대 방향인 제 2 이동 방향으로 이동시키는 구강용 스캐너.
11. The method of claim 10,
The optical system driver,
After moving the reflection position of the optical system in the first moving direction while maintaining the optical system at the first reflection angle,
The oral cavity scanner which moves the reflection position of the said optical system to the 2nd movement direction opposite to the said 1st movement direction in the state which kept the said optical system at the 2nd reflection angle different from a 1st reflection angle.
제 10 항에 있어서,
상기 데이터 처리 모듈은,
상기 반사 위치, 반사 각도, 출력 위치, 및 출력 각도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 위치 좌표를 산출하고, 상기 위치 좌표 별로 매칭되는 적어도 하나의 센싱 값을 병합하는 구강용 스캐너.
11. The method of claim 10,
The data processing module,
And a position coordinate of the scanning target tooth based on at least one of the reflection position, the reflection angle, the output position, and the output angle, and merges at least one sensing value matched by the position coordinates.
제 13 항에 있어서,
상기 데이터 처리 모듈은,
상기 위치 좌표 별로 적어도 하나의 센싱 값을 수신한 후,
상기 위치 좌표 별 상기 적어도 하나의 센싱 값의 평균 값을 산출하여 상기 병합을 수행하거나, 상기 적어도 하나의 센싱 값 중 어느 하나의 센싱 값을 선택하여 상기 병합을 수행하는 구강용 스캐너.
The method of claim 13,
The data processing module,
After receiving at least one sensing value for each position coordinate,
The oral scanner for calculating the average value of the at least one sensing value for each position coordinate to perform the merging, or by selecting any one of the at least one sensing value to perform the merging.
제 10 항에 있어서,
상기 삽입체는,
상기 광학계에 의하여 반사된 광이 상기 스캐닝 대상 치아로 진행하고, 상기 스캐닝 대상 치아에서 반사된 광이 상기 광센싱 소자로 진행하도록 하는 광투과창을 포함하는 것을 특징으로 하는 구강용 스캐너.
11. The method of claim 10,
The insert is
And a light transmission window for allowing the light reflected by the optical system to travel to the scanning target tooth and the light reflected from the scanning target tooth to the light sensing element.
구강용 스캐닝 장치의 치아 스캐닝 방법에 있어서,
광학계의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 제 1 방향으로 이동시켜 스캐닝 대상 치아에 대한 제 1 스캐닝을 수행하는 단계;
상기 광학계의 반사 각도를 상기 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 변경하여 유지한 상태에서 상기 광학계의 반사 위치를 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 이동시켜 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 제 2 스캐닝을 수행하는 단계; 및
상기 제 1 스캐닝 및 제 2 스캐닝의 결과에 따라 각각 생성되는 센싱 값을 상기 스캐닝 대상 치아의 위치 좌표 별로 병합하는 단계를 포함하는 치아 스캐닝 방법.
In the tooth scanning method of the oral scanning device,
Performing a first scanning of the scanning target tooth by moving the reflection position of the optical system in a first direction while maintaining the reflection angle of the optical system at the first reflection angle;
The reflection position of the optical system is moved in a second direction opposite to the first direction while maintaining and changing the reflection angle of the optical system to a second reflection angle different from the first reflection angle. Performing a second scanning; And
And merging sensing values generated according to the results of the first and second scanning for respective position coordinates of the target tooth to be scanned.
제 16 항에 있어서,
상기 병합하는 단계 이후에,
상기 병합된 센싱 값을 상기 위치 좌표 별로 적용하여 상기 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 치아 스캐닝 방법.
17. The method of claim 16,
After the merging step,
And generating a 3D scanning model of the scanning target tooth by applying the merged sensing value to each position coordinate.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 스캐닝을 수행하는 단계 및 상기 제 2 스캐닝을 수행하는 단계는,
스캐닝용 출력 광을 상기 광학계를 향해 출력하는 단계; 및
상기 광학계를 통해 반사된 상기 스캐닝용 출력 광이 상기 스캐닝 대상 치아에 의해 반사되는 광을 센싱하여 센싱 값을 생성하는 단계를 포함하는 치아 스캐닝 방법.
17. The method of claim 16,
The step of performing the first scanning and the step of performing the second scanning,
Outputting scanning output light toward the optical system; And
And sensing the light reflected by the scanning target tooth reflected by the optical system to generate a sensing value.
제 17 항에 있어서,
상기 센싱 값을 생성하는 단계 이후에,
상기 센싱 값들을 상기 위치 좌표 별로 순차적으로 저장하는 단계를 더 포함하는 치아 스캐닝 방법.
The method of claim 17,
After generating the sensing value,
And sequentially storing the sensing values for each of the position coordinates.
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