KR20160131653A - 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치 - Google Patents

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KR20160131653A
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Abstract

본 발명은 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 관한 것으로, 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 있어서, 광을 생성하고, 생성된 광을 이용하여 구강 내 치아 형태를 측정함에 따라 구강 형상 정보를 획득하며, 치아 모델 형태를 측정함에 따라 모델 형상 정보를 획득하는 3차원 측정 광학부; 상기 구강 형상 정보 또는 상기 모델 형상 정보를 입력받아 3차원 치아 영상을 생성하기 위한 3차원 치아 데이터를 생성하는 데이터 처리부; 및 상기 3차원 치아 데이터를 송출하는 데이터 송출부를 포함한다.

Description

모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치{APPARATUS FOR SCANNING FOR BOTH MODEL AND ORAL CAVITY}
본 발명은 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 관한 것으로서, 특히 구강 스캐너의 구성요소 중 모델 스캐너와 공유할 수 있는 부분을 겸용으로 사용할 수 있는 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 관한 것이다.
치과 치료를 위하여 치아를 정확하게 그리고 보다 효과적으로 3차원 모델링하기 위해서는 구강 내를 직접 촬영하는 구강 스캐너와 석고 또는 인상체 등의 치아 모델을 스캔하는 모델 스캐너가 모두 필요하다.
그러나, 환자 치아의 정확한 3차원 모델링을 위해서 2개의 스캐너를 모두 구비하기에는 경제적으로 부담이 크며, 구강 스캐너와 모델 스캐너, 즉, 상술한 2개의 스캐너가 차지하는 공간을 생각해 볼 때 공간 효율성도 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여, 구강 스캐너의 구성요소 중 모델 스캐너와 공유할 수 있는 부분을 겸용으로 사용함으로써, 의료인의 경제적인 부담을 절감하고, 치료 공간의 효율성을 높일 수 있는 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 있어서, 광을 생성하고, 상기 광을 이용하여 구강 내 치아 형태를 측정함에 따라 구강 형상 정보를 획득하며, 치아 모델 형태를 측정함에 따라 모델 형상 정보를 획득하는 3차원 측정 광학부; 상기 구강 형상 정보 또는 상기 모델 형상 정보를 입력받아 3차원 치아 영상을 생성하기 위한 3차원 치아 데이터를 생성하는 데이터 처리부; 및 상기 3차원 치아 데이터를 송출하는 데이터 송출부를 포함하는 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치를 제공한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치는, 상기 3차원 측정 광학부에서 생성된 광에 대하여 제1 초점 거리 및 제1 반사 영역을 제공함으로써 상기 구강 형상 정보의 제1 측정 영역을 설정하는 제1 구강 스캔용 팁을 더 포함하고, 상기 제1 구강 스캔용 팁은 일단에 구강 내 치아에 인접되는 윈도우를 구비하고 다른 일단에 상기 3차원 측정 광학부, 상기 데이터 처리부 및 상기 데이터 송출부를 포함하는 본체의 구조물에 착탈 가능하도록 결합용 구조물을 구비할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치는, 상기 3차원 측정 광학부에서 생성된 광에 대하여 제2 초점 거리 및 제2 반사 영역을 제공함으로써 상기 제1 측정 영역과 다른 크기의 상기 구강 형상 정보의 제2 측정 영역을 설정하는 제2 구강 스캔용 팁을 더 포함하고, 상기 제2 구강 스캔용 팁은 일단에 구강 내 치아에 인접되는 윈도우를 구비하고 다른 일단에 상기 본체의 구조물에 착탈 가능하도록 결합용 구조물을 구비할 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치는, 상기 3차원 측정 광학부에서 생성된 광에 대하여 제3 초점 거리를 제공함으로써 상기 모델 형상 정보의 측정 영역을 설정하는 모델 스캔용 팁을 더 포함하고, 상기 모델 스캔용 팁은 일단에 치아 모델을 향한 개구를 구비하고 다른 일단에 상기 3차원 측정 광학부, 상기 데이터 처리부 및 상기 데이터 송출부를 포함하는 본체의 구조물에 착탈 가능하도록 결합용 구조물을 구비할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치는, 치아 모델을 수납하기 위하여 개방되는 게이트를 구비하고, 상기 치아 모델이 내부에 수납되는 챔버; 상기 챔버 내부의 하부에 배치되어 상기 치아 모델을 상부에 결합하여 이동시키는 회전부; 및 상기 챔버의 상부에 배치되어 상기 치아 모델의 영상을 수집할 수 있는 위치에 외부로 개방되도록 형성되고, 상기 본체와 서로 결합 가능하도록 형성된 스캐너 결합부를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명에 따르면, 구강 스캐너와 모델 스캐너의 구성요소 중 겸용으로 사용할 수 있는 부분을 최대한 활용하여 하나의 장치로 구성함으로써 의료인의 경제적인 부담을 절감하고, 치료 공간의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 착탈 가능한 제1 구강 스캔용 팁을 나타낸 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 착탈 가능한 모델 스캔용 팁을 나타낸 구조도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치의 모델 스캔 동작 상태를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.
또한, “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치를 도시한 도면으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치는, 3차원 측정 광학부(110), 데이터 처리부(120) 및 데이터 송출부(130)를 포함한다.
3차원 측정 광학부(110)는, 구강 내 치아 형태 또는 치아 모델 형태를 검출하기 위한 광을 출력하며, 구강 내 치아 형태를 측정함에 따라 구강 형상 정보를 생성하고, 생성된 광을 이용하여 획득된 구강 형상 정보를 데이터 처리부(120)로 출력하며, 생성된 광을 이용하여 치아 모델 형태를 측정함에 따라 모델 형상 정보를 획득하고, 획득된 모델 형상 정보를 데이터 처리부(120)로 출력한다. 즉, 3차원 측정 광학부(110)는, 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치가 구강 스캐너로 사용되는 경우에는, 환자의 구강 내 치아를 직접 촬영한 영상을 생성하는 광학기기의 역할을 하게 되며, 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치가 모델 스캐너로 사용되는 경우에는, 석고 또는 인상체 등의 치아 모델을 촬영한 영상을 생성하는 광학기기의 역할을 하게 되므로, 이를 통하여 하나의 광학기기로 구강 스캔 기능 및 모델 스캔 기능을 수행할 수 있다.
또한, 데이터 처리부(120)는, 3차원 측정 광학부(110)로부터 구강 형상 정보 또는 모델 형상 정보를 입력받아 3차원 치아 영상을 생성하기 위한 3차원 치아 데이터를 생성하고, 생성된 3차원 치아 데이터를 데이터 송출부(130)로 출력한다. 즉, 데이터 처리부(120)는, 영상 처리를 통하여 3차원 측정 광학부(110)를 통하여 획득한 2차원 데이터인 구강 형상 정보 또는 모델 형상 정보로부터 구강 내 치아 또는 치아 모델에 관한 중심 좌표와 코드를 획득하고, 각 코드에 대응하는 좌표점 등을 이용하여 미리 저장된 변환식에 따라 2차원 데이터를 3차원 치아 데이터로 변환할 수 있다.
한편, 데이터 송출부(130)는, 데이터 처리부(120)로부터 3차원 치아 데이터를 입력받고, 입력받은 3차원 치아 데이터를 개인용 컴퓨터(Personal Computer) 등으로 송출한다. 즉, 데이터 송출부(130)는, 구강 내 치아에 관한 3차원 치아 데이터인지 치아 모델에 관한 3차원 치아 데이터인지 여부를 불문하고, 데이터 처리부(120)로부터 입력된 3차원 치아 데이터를 입력받아 외부로 송출함으로써, 의료인 또는 환자가 개인용 컴퓨터의 모니터 등으로 3차원 치아 데이터에 따른 치아 영상을 볼 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 착탈 가능한 제1 구강 스캔용 팁(200)을 나타낸 구조도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치의 모델 스캔 동작 상태를 설명하는 도면으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구강 스캔용 팁(200)은, 제1 케이스(210), 제1 반사판(220) 및 제1 렌즈(230)를 포함할 수 있으며, 도 2, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 제1 구강 스캔용 팁(200)의 구성 및 동작을 설명하면 아래와 같다.
여기서, 제1 구강 스캔용 팁(200)은, 3차원 측정 광학부(110)에서 생성된 광에 대하여 제1 반사판(220)에 의한 제1 반사 영역 및 제1 렌즈(230)에 의한 제1 초점 거리를 제공함으로써 구강 형상 정보의 제1 측정 영역을 설정할 수 있다. 여기서, 제1 구강 스캔용 팁(200)은, 일단에 구강 내 치아(1100)에 인접되는 윈도우(도시되지 않음)를 구비하고 다른 일단에 3차원 측정 광학부(110), 데이터 처리부(120) 및 데이터 송출부(130)를 포함하는 본체(100)인 하우징에 형성된 결합용 구조물에 착탈 가능하도록 결합용 구조물(도시되지 않음)을 구비할 수 있다.
이 때, 제1 케이스(210)는, 치아(1100)가 있는 구강 내에 인입 및 인출이 가능하고, 일단에 윈도우가 형성되어 치아 형태의 측정 입구가 되는 동시에 광 경로(도 2에 도시된 점선 화살표 방향)가 되며, 다른 일단에 3차원 측정 광학부(110)에 치아 형태를 제공하기 위한 경로가 형성되어 치아 형태의 측정 출구가 되는 동시에 광경로가 될 수 있다. 이 때, 제1 케이스(210)는, 원통 형상, 사각기둥 형상 등이 될 수 있으나 경로를 제공할 수 있는 형상이 될 수 있는 한 이에 한정되지 않는다.
또한, 제1 반사판(220)은, 반사율이 높은 소재로 제1 케이스(210)의 내측에 위치하도록 형성되어 3차원 측정 광학부(110)에서 생성된 광에 대하여 제1 반사 영역을 제공한다. 이 때, 제1 반사판(220)은, 광경로에 평행한 방향에 대하여 45도의 각도로 배치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 제1 렌즈(230)는, 제1 케이스(210)의 내측 광경로에 위치하도록 형성되어 3차원 측정 광학부(110)에서 생성된 광에 대하여 제1 초점 거리를 제공한다. 즉, 제1 렌즈(230)은, 제1 초점 거리에 따른 굴절율을 제공하며, 제1 초점 거리가 길수록 굴절율은 작아질 수 있다.
한편, 제2 구강 스캔용 팁(도시되지 않음)은, 3차원 측정 광학부(110)에서 생성된 광에 대하여 제2 반사판에 의한 제2 반사 영역 및 제2 렌즈에 의한 제2 초점 거리를 제공함으로써 구강 형상 정보의 제2 측정 영역을 설정할 수 있다. 즉, 제2 구강 스캔용 팁은, 제1 구강 스캔용 팁(200) 대신 데이터 처리부(120) 및 데이터 송출부(130)를 포함하는 본체(100)인 하우징에 탈착될 수 있으며, 이를 통하여 구강 내 치아(1100)에 대한 측정 영역의 크기를 변경시키는 것이 가능하다. 여기서, 제2 구강 스캔용 팁은, 제1 구강 스캔용 팁(200)과 유사한 구조를 가지며, 단지 제1 렌즈(230)와 제2 렌즈의 굴절률의 차이 및 제1 반사판(220)과 제2 반사판의 반사판 크기의 차이에 따라 다른 크기의 측정 영역을 제공할 뿐이다. 다시 말하면, 측정 영역의 크기는 렌즈의 초점 거리와 반사판의 크기에 의하여 결정되는데, 렌즈의 초점 거리가 길수록 측정 영역의 크기는 작아지고, 렌즈의 초점 거리가 짧을수록 측정 영역의 크기는 커진다. 한편, 반사판의 크기와 측정 영역의 크기는 정비례하는데, 반사판의 크기가 클수록 측정 영역의 크기는 커지고, 반사판의 크기가 작을수록 측정 영역의 크기는 작아진다. 본 발명에 따른 제1 구강 스캔용 팁(200) 및 제2 구강 스캔용 팁에 의하면, 제1 렌즈(230)가 제2 렌즈보다 긴 초점 거리를 가지고, 제1 반사판(220)이 제2 반사판보다 작은 크기를 가짐으로써 제1 구강 스캔용 팁(200)이 제2 구강 스캔용 팁보다 작은 측정 영역을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 착탈 가능한 모델 스캔용 팁(300)을 나타낸 구조도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 스캔용 팁(300)은, 제3 케이스(310) 및 제3 렌즈(320)를 포함한다.
여기서, 모델 스캔용 팁(300)은, 3차원 측정 광학부(110)에서 생성된 광에 대하여 제3 렌즈(320)에 의한 제3 초점 거리를 제공함으로써 모델 형상 정보의 측정 영역을 설정할 수 있다. 여기서, 모델 스캔용 팁(300)은, 일단에 치아 모델(1200)에 인접되는 개구를 구비하고 다른 일단에 3차원 측정 광학부(110), 데이터 처리부(120) 및 데이터 송출부(130)를 포함하는 본체(100)인 하우징에 형성된 결합용 구조물에 착탈 가능하도록 결합용 구조물(도시되지 않음)을 구비할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치의 모델 스캔 동작 상태를 설명하는 도면으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치는, 모델 스캔 기능을 수행하기 위하여, 챔버(410), 회전부(420), 스캐너 결합부(430) 및 스위칭부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
챔버(410)는, 치아 모델(1200)을 수납하기 위하여 개방되는 게이트(챔버(410)의 내부를 확인하기 위하여 편의상 도시되지 않음)를 구비하고, 치아 모델(1200)이 내부에 수납될 수 있다.
또한, 회전부(420)는, 챔버(410) 내부의 하부에 배치되어 치아 모델을 상부에 결합할 수 있는 원형판을 구비하고, 스위칭부(도시되지 않음)로부터 입력받은 모델 스캔 활성화 신호에 따라 원형판을 이동시킨다. 즉, 회전부(420)는, 모델 스캔 기능 수행 시 원형판을 회전 방향, x축 방향 및 y축 방향으로 이동하면서 3차원 광학 측정부(110)가 치아 모델(1200)의 모든 부분을 측정할 수 있도록 할 수 있다. 다시 말하면, 회전부(420)의 원형판 상에 치아 모델(1200)이 고정되면, 빛의 성질상 빛이 반사되어 3차원 광학 측정부(110) 내 카메라로 입사하지 않는 영역은 측정이 불가능하나, 원형판이 회전 방향, x축 방향 및 y축 방향으로 이동하면서 치아 모델(1200)도 함께 이동하므로 3차원 광학 측정부(110)가 치아 모델(1200)의 모든 영역을 측정할 수 있게 된다. 이 때, 회전부(420)는, x축 방향 및 y축 방향의 회전 뿐 아니라 z축 방향의 회전도 병행할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 스캐너 결합부(430)는, 챔버(410)의 상부에 배치되어 회전부(420)의 원형판 상의 영상을 수집할 수 있는 위치에 외부로 개방되도록 형성되고, 본체(100)와 서로 결합 가능하도록 형성될 수 있다. 즉, 스캐너 결합부(430)는, 3차원 측정 광학부(110), 데이터 처리부(120) 및 데이터 송출부(130)를 포함하는 본체(100)인 하우징이 수용되는 공간에 해당할 수 있다.
또한, 스위칭부는, 스캐너 결합부(430)에 본체(100)가 결합됨에 따라 모델 스캔 활성화 신호를 생성하고, 생성된 모델 스캔 활성화 신호를 회전부(420) 내 구동 수단으로 출력할 수 있다. 즉, 스위칭부는, 스캐너 결합부(430)에 본체(100)가 수용되면 모델 스캔 모드로 전환하고, 모델 스캔 활성화 신호를 생성하게 된다. 이후에, 회전부(420)는, 모델 스캔 활성화 신호를 입력받으면 회전부(420) 내 원형판을 사전에 정해진 위치로 정렬하고, 원형판을 그 중심축을 기준으로 회전 방향, x축 방향 및 y축 방향으로 이동시키게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지, 치환, 변경 및 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100: 본체 110: 3차원 측정 광학부
120: 데이터 처리부 130: 데이터 송출부
200: 제1 구강 스캔용 팁 210: 제1 케이스
220: 제1 반사판 230: 제1 렌즈
300: 모델 스캔용 팁 310: 제3 케이스
320: 제3 렌즈 410: 챔버
420: 회전부 430: 스캐너 결합부

Claims (5)

  1. 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치에 있어서,
    광을 생성하고, 상기 광을 이용하여 구강 내 치아 형태를 측정함에 따라 구강 형상 정보를 획득하며, 치아 모델 형태를 측정함에 따라 모델 형상 정보를 획득하는 3차원 측정 광학부;
    상기 구강 형상 정보 또는 상기 모델 형상 정보를 입력받아 3차원 치아 영상을 생성하기 위한 3차원 치아 데이터를 생성하는 데이터 처리부; 및
    상기 3차원 치아 데이터를 송출하는 데이터 송출부를 포함하는 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 3차원 측정 광학부에서 생성된 광에 대하여 제1 초점 거리 및 제1 반사 영역을 제공함으로써 상기 구강 형상 정보의 제1 측정 영역을 설정하는 제1 구강 스캔용 팁을 더 포함하고,
    상기 제1 구강 스캔용 팁은 일단에 구강 내 치아에 인접되는 윈도우를 구비하고 다른 일단에 상기 3차원 측정 광학부, 상기 데이터 처리부 및 상기 데이터 송출부를 포함하는 본체의 구조물에 착탈 가능하도록 결합용 구조물을 구비한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 3차원 측정 광학부에서 생성된 광에 대하여 제2 초점 거리 및 제2 반사 영역을 제공함으로써 상기 제1 측정 영역과 다른 크기의 상기 구강 형상 정보의 제2 측정 영역을 설정하는 제2 구강 스캔용 팁을 더 포함하고,
    상기 제2 구강 스캔용 팁은 일단에 구강 내 치아에 인접되는 윈도우를 구비하고 다른 일단에 상기 본체의 구조물에 착탈 가능하도록 결합용 구조물을 구비한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 3차원 측정 광학부에서 생성된 광에 대하여 제3 초점 거리를 제공함으로써 상기 모델 형상 정보의 측정 영역을 설정하는 모델 스캔용 팁을 더 포함하고,
    상기 모델 스캔용 팁은 일단에 치아 모델을 향한 개구를 구비하고 다른 일단에 상기 3차원 측정 광학부, 상기 데이터 처리부 및 상기 데이터 송출부를 포함하는 본체의 구조물에 착탈 가능하도록 결합용 구조물을 구비한 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    치아 모델을 수납하기 위하여 개방되는 게이트를 구비하고, 상기 치아 모델이 내부에 수납되는 챔버;
    상기 챔버 내부의 하부에 배치되어 상기 치아 모델을 상부에 결합하여 이동시키는 회전부; 및
    상기 챔버의 상부에 배치되어 상기 치아 모델의 영상을 수집할 수 있는 위치에 외부로 개방되도록 형성되고, 상기 본체와 서로 결합 가능하도록 형성된 스캐너 결합부를 더 포함하는 모델 스캔 겸용 구강 스캔 장치.
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