KR20220056499A - 치아 우식 진단 겸용 3d 구강 스캐너 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너는, 구강 내에 인입 및 인출이 가능하고, 일단부를 통해 구강 내부의 화상이 광의 형태로 내부로 투사되도록 형성된 케이스와, 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부를 향해 패턴 레이저 광을 투사하는 레이저 장치와, 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부를 향해 LED 광을 투사하는 LED 조명과, 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광을 수용하여 3D 화상 정보를 생성하는 카메라, 및 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광의 경로를 변경시켜 상기 카메라로 입사되도록 구비된 반사 부재를 포함한다.

Description

치아 우식 진단 겸용 3D 구강 스캐너{3-DIMENSIONAL INTRAORAL SCANNER AND DENTAL CARIES DETECTOR}
본 발명은 치아 우식 진단 겸용 3D 구강 스캐너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그리드 레이저를 이용한 치아 우식 진단 겸용 3D 구강 스캐너에 관한 것이다.
구강 스캐너는 일련의 스캐닝 시퀀스(Scanning Sequence)를 통해 대상 물체에 대한 다수의 광학 이미지를 획득하고, 이들을 이용하여 대상 물체에 대한 3차원 모델 데이터를 생성하는 3차원 스캐너의 일종이다. 구강 스캐너는 이러한 3차원 스캐너 중에서 신체 일부, 특히 치아와 잇몸 등 구강 내부의 구조물에 대한 일련의 광학 이미지를 획득하기에 적합하도록 구성된 장치를 말한다.
일반적으로 구강 스캐너는 치과 환자의 구강 내에 삽입되어 비접촉식으로 치아를 스캐닝함으로써 치열에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.
단일 카메라의 경우 다중 시점(View)에서 측정한 영상을 이용하여 3차원 정보를 획득하는 종래 기술로는, 서로 다른 시점의 영상의 좌표계를 이용하여 물체와 카메라간의 거리 정보를 구하는 방법으로 연속으로 촬영된 영상 정보를 정합하여 각 영상에서 서로 일치하는 물체를 찾은 후 사형식(projection)을 이용하여 물체의 거리 정보를 추출한다. 따라서, 3차원 정보를 처리하는데 어려움이 존재하고 계산량이 많아지는 문제가 있으며, 최근에는 두 개 이상의 카메라에서 얻어진 이미지를 이용하는 스테레오 비전(Stereo vision) 방식이 구강 스캐너에 적용되고 있다.
하지만, 스테레오 비전 방식을 이용한 3차원 데이터 측정의 경우, 최소한 두 대 이상의 카메라가 필요하고, 두 대의 카메라는 동일한 방향으로 측정대상을 바라보아야 하므로 두 대의 카메라를 수용하기 위한 구강 스캐너 내부 공간의 활용에 제약이 생기는 문제가 있고, 스캐너 박스의 크기가 증가하게 되어 기구 설계 제작이 어려운 문제가 있다.
한편, 구강 내 삽입 3D 스캐너는 치열에 대한 3차원 스캐닝 모델을 생성할 수 있는 구조이나 치아 표면 또는 내부에 형성된 충치는 진단하기 쉽지 않다. 특히, 치아 측면의 충치는 인접한 치아에 가려져 발견되기 어렵다. 따라서, 작은 부피로 구성되는 구강 내 삽입 3D 스캐닝 및 치아 충치 유무/크기/종류를 진단할 수 있는 장치가 개발될 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 그리드 레이저 및 카메라를 이용하여 구강을 스캔하고 치아 충치를 진단할 수 있는, 구강 내 삽입용 치아 우식 진단 겸용 3D 구강 스캐너를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너는, 구강 내에 인입 및 인출이 가능하고, 일단부를 통해 구강 내부의 화상이 광의 형태로 내부로 투사되도록 형성된 케이스와, 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부를 향해 패턴 레이저 광을 투사하는 레이저 장치와, 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부를 향해 LED 광을 투사하는 LED 조명과, 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광을 수용하여 3D 화상 정보를 생성하는 카메라, 및 상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광의 경로를 변경시켜 상기 카메라로 입사되도록 구비된 반사 부재를 포함한다.
상기 케이스는 구강 내로 삽입되는 팁 케이스, 및 상기 팁 케이스에 결합 부재에 의해 연결되고 사용자가 파지할 수 있도록 구비된 본체 케이스를 포함할 수 있다.
상기 레이저 장치, LED 조명, 및 카메라는 상기 본체 케이스 내부에 수용될 수 있고, 상기 반사 부재는 상기 팁 케이스 내부에 수용될 수 있다.
상기 본체 케이스 내부에는, 상기 레이저 장치와 카메라를 작동하고 상기 카메라로부터 생성된 3D 화상 정보를 처리하는 제어부, 및 상기 제어부에서 처리된 3D 화상 정보를 외부의 PC 3D 프로그램 장치로 전달하는 통신부가 구비될 수 있다.
상기 본체 케이스의 내부에는, 상기 제어부를 통해 상기 레이저 장치와 카메라에 전력을 공급하는 배터리가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너는, 상기 케이스 외부에 구비되고, 상기 케이스 내부에서 상기 케이스의 일단부를 향해 에어를 공급하도록 구비된 에어 콤프레셔를 더 포함할 수 있다.
상기 에어 콤프레셔는 상기 케이스의 내부로 연장된 에어 호스를 통해 상기 반사 부재를 향해 에어를 공급하도록 구비될 수 있다.
상기 카메라는 한쌍으로 구비되고, 상기 결합 부재의 단부에는, 제1 내지 제 4 개구가 형성되며, 상기 제1 개구에는 상기 레이저 장치로부터 투사되는 레이저가 통과되고, 상기 제2 개구에는 상기 LED 조명으로부터 투사되는 LED 광이 통과되고, 상기 제3 개구에는 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광이 상기 한쌍의 카메라를 향해 통과되며, 상기 제4 개구에는 상기 에어 호스가 통과될 수 있다.
상기 카메라는 하나로 구비되고, 상기 결합 부재의 단부에는, 제1 내지 제 4 개구가 형성되며, 상기 제1 개구에는 상기 레이저 장치로부터 투사되는 레이저가 통과되고, 상기 제2 개구에는 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광이 상기 카메라를 향해 통과되며, 상기 제3 개구에는 상기 LED 조명으로부터 투사되는 LED 광이 통과되며, 상기 제4 개구에는 상기 에어 호스가 통과될 수 있다.
상기 패턴 레이저 광은 400nm 내지 450nm의 파장을 가지는 청색 광일 수 있다.
상기 반사 부재는 볼록 거울일 수 있다.
상기 반사 부재는 상기 케이스의 일단부와 45°의 각도를 이루도록 배치될 수 있다.
상기 팁 케이스는 상기 케이스의 일단부를 향해 폭이 좁아지는 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 팁 케이스의 내벽에는 평면 거울이 더 구비될 수 있다.
상기 팁 케이스의 내벽과 상기 평면 거울 사이에는 발열 패드가 더 구비될 수 있다.
상기 발열 패드는 인체의 체내 온도와 동기화되도록 온도 조절될 수 있다.
상기 LED 조명은 380nm 내지 730nm의 파장을 갖는 가시광을 단계적으로 투사하도록 구비되며, 상기 단계별 파장에서 변화된 광의 색상을 파악함으로써 치아의 우식 종류를 진단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 케이스 내부에 레이저 장치, LED 조명, 및 카메라를 컴팩트하게 장착함으로써, 간편하게 구강 내 3D 스캐닝이 가능하다.
또한, 케이스 내부로 지속적인 에어를 공급하거나 발열 패드를 케이스에 부착함으로써, 스캐닝 작업시 반사 부재에 김서림이 방지될 수 있다.
또한, 반사 부재로 볼록 거울을 채용함으로써, 보다 넓은 면적의 구강 내 3D 스캐닝이 가능하다.
또한, 3D 구강 스캐너에 LED 조명을 채용하고 이를 치아에 근접하게 배치함으로써, 원활하게 구강 내 충치 진단이 가능하다.
또한, LED 조명의 파장을 변화시키면서 특정 파장에 변화된 광을 감지하여 치아의 치석/충치/크랙/치태 등의 우식 종류를 진단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 외관을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 외관을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 결합 부재를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너를 이용하여 충치를 진단하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너를 이용하여 치아 사이에 형성된 충치를 진단하는 모습을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 외관을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 외관을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 결합 부재를 개략적으로 나타내는 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너(100)는 케이스(10)와, 레이저 장치(20)와, LED 조명(30)과, 카메라(40), 및 반사 부재(50)를 포함한다.
우선, 케이스(10)는 3D 스캐닝의 대상인 구강 내로 인입 및 인출이 가능하도록 형성되고, 케이스(10)의 일단부를 통해 구강 내부의 화상이 광의 형태로 케이스(10)의 내부로 투사되도록 형성된다.
케이스(10)는 팁 케이스(12), 및 본체 케이스(14)를 포함하도록 구성될 수 있다. 팁 케이스(12)는 구강 내로 삽입되는 부분이고, 본체 케이스(14)는 사용자가 손으로 파지할 수 있는 부분이다. 팁 케이스(12) 및 본체 케이스(14)는 결합 부재(15)로 연결될 수 있다. 즉, 팁 케이스(12) 및 본체 케이스(14)는 결합 부재(15)에 의해 내부가 구획되어 각각의 공간을 가지도록 형성될 수 있다.
케이스(10)의 내부에는 레이저 장치(20)가 수용되어 설치되고, 케이스(10)의 일단부를 향해 패턴 레이저 광을 투사할 수 있다. 패턴 레이저 광은 약 400nm 내지 450nm의 파장을 가지는 청색 광일 수 있다. 레이저 장치(20)는 본체 케이스(14) 내부에 수용될 수 있다.
케이스(10)의 내부에는 LED 조명(30)이 수용되어 설치되고, 케이스(10)의 일단부를 향해 LED 광을 투사할 수 있다. LED 조명(30)은 본체 케이스(14) 내부에 수용될 수 있고, 복수로 구비될 수 있다.
케이스(10)의 내부에는 카메라(40)가 수용되어 설치되고, 케이스(10)의 일단부로부터 입사된 광을 수용하여 구강 내의 3D 화상 정보를 생성할 수 있다. 카메라(40)는 본체 케이스(14) 내부에 수용될 수 있고, 복수로 구비될 수 있다.
상기 레이저 장치(20), LED 조명(30) 및 카메라(40)는 결합 부재(15)와 마주하며 팁 케이스(12)를 향해 바라보는 형태로 나란히 배치될 수 있다.
구강 내로부터 케이스(10)의 일단부를 거쳐 입사된 광은 케이스(10)의 일단부에 설치된 반사 부재(50)에 의해 카메라(40)로 입사될 수 있다. 즉, 반사 부재(50)는 구강 내로부터 입사된 광의 경로를 변경시키고 이 광은 카메라(40)로 입사될 수 있다.
이를 위해, 반사 부재(50)는 일단이 개방된 팁 케이스(12) 내부에 수용되고 개방된 방향을 향해 바라보는 형태로 배치될 수 있다. 또한, 반사 부재(50)는 평면 거울로 형성될 수 있고, 또는 넓은 화각의 확보가 용이하도록 볼록 거울로 형성될 수 있다. 또한, 반사 부재(50)는 팁 케이스(12)의 수평 방향과 약 45°의 각도를 이루도록 배치될 수 있다.
한편, 본체 케이스(14) 내부에는 제어부(60) 및 통신부(70)가 구비될 수 있다. 제어부(60)는 카메라(40)와 레이저 장치(20)에 연결될 수 있고, 3D 스캐닝 구동을 위해 레이저 장치(20)와 카메라(40)를 작동시킨다. 그리고, 카메라(40)로부터 생성된 구강 내 3D 화상 정보를 처리한다. 또한, 제어부(60)는 LED 조명(30)과 연결되어 LED 광의 발광 여부를 제어할 수도 있다.
이를 위해, 제어부(60)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 동작을 제어하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
통신부(70)는 제어부(60)에서 처리된 3D 화상 정보를 케이스(10) 외부의 PC 3D 프로그램 장치(82)로 전달하여 프로그램을 통해 3D 스캐닝 데이터를 저장하고 구현하며, 스캐닝 정보가 디스플레이 되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너(100)는 케이스(10) 외부에 구비되는 에어 콤프레셔(80)를 더 포함할 수 있다. 에어 콤프레셔(80)는 케이스(10)의 내부로 연장된 에어 호스(85)를 통해 반사 부재(50)를 향해 에어를 공급할 수 있다. 이는, 구강 내에 팁 케이스(12)가 삽입될 때 입김에 의해 반사 부재(50)에 김서림을 방지하기 위한 것으로, 3D 스캐닝 구동시 지속적으로 에어가 공급되도록 할 수 있다.
또한, 본체 케이스(14)의 외면에 에어 공급 스위치(18)를 구비하여, 반사 부재(50)에 침이 고여있거나 이물질이 있는 경우, 스위치(18)를 누름으로써 에어 호스(85)로부터 강한 에어가 공급되도록 할 수 있다. 또한, 에어 공급 스위치(18)와 별도로 3D 스캐닝 구동의 온/오프 기능을 할 수 있도록 본체 케이스(14)의 외면에 3D 스캐닝 구동 스위치(16)를 구비하도록 할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 결합 부재(15)는 단부에 제1 내지 제4 개구(11, 13, 17, 19)가 형성되도록 구비될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너(100)는 한 쌍의 카메라(40)를 구비할 수 있고, 이 때, 제1 개구(11)에는 레이저 장치(20)로부터 투사되는 패턴 레이저가 통과되도록 할 수 있다. 그리고, 제2 개구(13)에는 LED 조명(30)으로부터 투사되는 LED 광이 통과되도록 할 수 있다. 또한, 제3 개구(17)에는 케이스(10)의 일단부로부터 입사된 광이 한쌍의 카메라(40)를 향해 통과되도록 할 수 있으며, 제4 개구(19)에는 에어 호스(85)가 통과되도록 할 수 있다.
한 편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너(100)는 하나의 카메라(40)를 구비하고 한 쌍의 LED 조명(30)이 구비되도록 구성할 수 있다. 이 경우, 제1 개구(11)에는 레이저 장치(20)로부터 투사되는 패턴 레이저가 통과되도록 할 수 있고, 제2 개구(13)에는 케이스(10)의 일단부로부터 입사된 광이 상기 카메라(40)를 향해 통과되도록 할 수 있다. 그리고, 제3 개구(17)에는 한 쌍의 LED 조명(30)으로부터 투사되는 LED 광이 통과되도록 할 수 있으며, 제4 개구(19)에는 에어 호스(85)가 통과되도록 할 수 있다.
한편, 팁 케이스(12)는 케이스(10)의 일단부를 향해 폭이 좁아지는 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 형상에 의해 3D 구강 스캐너(100)의 구강 내 인입 및 인출이 용이하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 3D 구강 스캐너(200)의 팁 케이스(12)의 내벽에는 평면 거울(52)이 더 구비될 수 있다. 한 쌍의 카메라(40)와 평면 거울(52)을 이용함으로써 서로 다른 각도에서 4가지 이미지를 획득할 수 있어 카메라(40)의 분해 능력이 향상될 수 있다.
팁 케이스(12)의 내벽과 상기 평면 거울(52) 사이에는 발열 패드(54)가 더 구비될 수 있다. 발열 패드(54)는 평면 거울(52)의 온도를 높여 구강 내에 팁 케이스(12)가 삽입될 때 입김에 의해 평면 거울(52)에 김서림이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 볼록 거울로 이루어진 반사 부재(50) 뒷면에도 발열 패드(54)를 배치하여 구비하여 반사 부재(50)에 김서림이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
발열 패드(54)는 제어부(60)에 의해 인체의 체내 온도와 동기화되도록 온도 조절될 수 있다. 또한, 약 37℃ 내지 약 40℃로 온도 조절 될 수 있다. 또한, 본체 케이스(14) 외면에 3D 스캔 구동 스위치(16)와 별도로, 발열 패드 스위치(18)를 마련하여, 발열의 온/오프 기능을 하도록 할 수 있다.
한편, 본체 케이스(14)의 내부에는 제어부(60)를 통해 레이저 장치(20)와 카메라(40)에 전력을 공급하는 배터리(75)가 더 구비될 수 있고, 통신부(70)는 제어부(60)에서 처리된 3D 화상 정보를 무선 통신을 통해 외부의 PC 3D 프로그램 장치(82)로 전달할 수 있다.
도 5에 따른 3D 스캐닝 장치의 경우, 발열 패드(54)와 배터리(75)를 채용함으로써, 도 4를 참조하여 설명된 에어 콤프레셔(80) 및 에어 호스(85)가 생략될 수 있고, LDE 조명(30), 레이저 장치(20) 및 카메라(40) 등을 위한 전력 공급 라인이 생략될 수 있으며, PC 3D 프로그램(82)과의 통신 라인이 생략될 수 있다. 따라서, 콤팩트하고 간편한 3D 스캐닝 장치의 구현이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너를 이용하여 충치를 진단하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너를 이용하여 치아 사이에 형성된 충치를 진단하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 외부로 인출된 LED 조명(250)을 광원으로 활용하여 치아(150)에 형성된 충치(170)를 진단하는 예가 도시되어 있다.
치아(150) 자체가 광매질이 될 수 있으며, LED 조명(250)을 치아에 비추면 자체 발광체로서 역할을 하게 된다. 치아(150)와 LED 조명(250) 사이의 거리가 멀면 충분한 치아 밝기를 구현하기 어려우므로, LED 조명(250)을 치아에 최대한 밀착하여 LED 광을 치아(150)를 향해 투사한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 구강 스캐너의 경우 LED 조명이 케이스(10) 내부에 수용되어 있으므로, 치아 우식 진단을 위해서는 LED 조명을 케이스 외부로 인출하여 사용할 수 있다.
케이스 외부로 인출된 LED 조명(250)을 치아(150)에 밀착하여 LED 광을 투사하면, 치아(150)에 충치(170)가 있는 경우 치아(150)를 통과한 LED 광은 충치(170)가 있는 부분에서 발광의 차이(빛 변화)가 발생되며 이는 흑점 형태로 나타나게 된다. 그리고, 진단하고자 하는 치아(150)의 충치가 있을 것으로 예상되는 부위에 따라 카메라(350)의 위치((a) 또는 (b)의 카메라 위치)를 변경 배치하여 충치를 사진 촬영하여 치아 우식 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 사진 촬영용 카메라 대신 영상 카메라를 이용하여 치아 우식 영상을 획득하여 충치(170)의 위치 및 크기를 진단할 수 있다.
한편, 치아(150) 사이에 형성된 충치(170)는 육안으로 확인하기 어렵고 인접한 정상 치아 때문에 카메라를 배치하기 어려우므로, 충치(170)에 의해 인접한 정상 치아 면에 형성되는 그림자(180)를 확인하는 방법을 이용할 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 치아(150)의 충치(170)가 있을 것으로 예상되는 부위에 LED 광을 투사하고 충치(170)가 있는 경우 인접한 정상 치아 면에 충치 그림자(180)가 형성된다. 이러한 충치 그림자(180)를 통해 간접적으로 육안으로, 그리고 충치 그림자(180) 사진 및 영상을 획득하여, 충치(170)의 위치 및 크기를 진단할 수 있다.
한편, 치아(150)에 LED 조명(250)을 통해 약 380nm 내지 약 730nm의 파장을 가지는 가시광선을 투사하면, 치아(150)를 통과한 LED 광은 반사된다. 반사된 LED 광을 특수 필름을 통해 관찰하여 치석, 치태(플라그), 충치, 크랙(깨진 치아) 등의 형광 이미지를 촬영하고 소프트웨어 보정하여 문제가 있는 치아(150) 부분을 진단할 수 있다.
치아(150)의 치석, 충치 등의 부위에서는 무기질이 소실되어 있으므로, 반사되는 광이 없어 어두운 형태로 나타나게 되고, 치아(150)의 크랙 부위에도 광이 치아 매질을 통해 진행되는 것이 차단되므로 어둡게 나타난다.
한편, 치태는 치석의 전단계로서 치태의 대사로 발생되는 포피린(porphyrin)에 의해 특수 필름에 의해 형광 이미지를 획득할 수 있다. 포피린은 약 405nm의 청색 가시광선을 흡수하여 에너지 준위가 상승하여 여기 상태가 되었다가 바닥 상태로 하강하면서 에너지 준위가 하강한 만큼 에너지 광을 방출한다. 방출되는 에너지 광은 파장이 길어져 붉은색으로 관찰된다.
LED 조명(250)의 파장을 약 380nm 내지 약 730nm의 단계별로 발광시킴으로써, 특정 파장에서 변화된 광을 감지하여 치석/충치/크랙 또는 치태 여부를 확인할 수 있다. 즉, 어두운 이미지가 나타나는 부위에는 치석/충치/크랙이 존재함을 파악할 수 있고, LED 광을 약 405nm로 발광시켰을 때 붉은색 이미지가 나타나는 부위에는 치태가 존재함을 파악할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 케이스 내부에 레이저 장치, LED 조명, 및 카메라를 컴팩트하게 장착함으로써, 간편하게 구강 내 3D 스캐닝이 가능하다.
또한, 케이스 내부로 지속적인 에어를 공급하거나 발열 패드를 케이스에 부착함으로써, 스캐닝 작업시 반사 부재에 김서림이 방지될 수 있다.
또한, 반사 부재로 볼록 거울을 채용함으로써, 보다 넓은 면적의 구강 내 3D 스캐닝이 가능하다.
또한, 3D 구강 스캐너에 LED 조명을 채용하고 이를 치아에 근접하게 배치함으로써, 원활하게 구강 내 충치 진단이 가능하다.
또한, LED 조명의 파장을 변화시키면서 특정 파장에 변화된 광을 감지하여 치아의 치석/충치/크랙/치태 등의 우식 종류를 진단할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 케이스 12: 팁 케이스
14: 본체 케이스 15: 결합 부재
20: 레이저 장치 30: LED 조명
40: 카메라 50: 반사 부재
52: 평면 거울 54: 발열 패드
60: 제어부 70: 통신부
75: 배터리 80: 에어 콤프레셔
85: 에어 호스 82: PC 3D 프로그램 장치

Claims (17)

  1. 구강 내에 인입 및 인출이 가능하고, 일단부를 통해 구강 내부의 화상이 광의 형태로 내부로 투사되도록 형성된 케이스;
    상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부를 향해 패턴 레이저 광을 투사하는 레이저 장치;
    상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부를 향해 LED 광을 투사하는 LED 조명;
    상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광을 수용하여 3D 화상 정보를 생성하는 카메라; 및
    상기 케이스 내부에 수용되고, 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광의 경로를 변경시켜 상기 카메라로 입사되도록 구비된 반사 부재를 포함하는 3D 구강 스캐너.
  2. 제 1 항에서,
    상기 케이스는
    구강 내로 삽입되는 팁 케이스; 및
    상기 팁 케이스에 결합 부재에 의해 연결되고 사용자가 파지할 수 있도록 구비된 본체 케이스를 포함하는 3D 구강 스캐너.
  3. 제 2 항에서,
    상기 레이저 장치, LED 조명, 및 카메라는 상기 본체 케이스 내부에 수용되고,
    상기 반사 부재는 상기 팁 케이스 내부에 수용되는 3D 구강 스캐너.
  4. 제 3 항에서,
    상기 본체 케이스 내부에는,
    상기 레이저 장치와 카메라를 작동하고 상기 카메라로부터 생성된 3D 화상 정보를 처리하는 제어부; 및
    상기 제어부에서 처리된 3D 화상 정보를 외부의 PC 3D 프로그램 장치로 전달하는 통신부가 구비되는 3D 구강 스캐너.
  5. 제 4 항에서,
    상기 본체 케이스의 내부에는,
    상기 제어부를 통해 상기 레이저 장치와 카메라에 전력을 공급하는 배터리가 구비되는 3D 구강 스캐너.
  6. 제 2 항에서,
    상기 케이스 외부에 구비되고, 상기 케이스 내부에서 상기 케이스의 일단부를 향해 에어를 공급하도록 구비된 에어 콤프레셔를 더 포함하는 3D 구강 스캐너.
  7. 제 6 항에서,
    상기 에어 콤프레셔는 상기 케이스의 내부로 연장된 에어 호스를 통해 상기 반사 부재를 향해 에어를 공급하도록 구비되는 3D 구강 스캐너.
  8. 제 7 항에서,
    상기 카메라는 한쌍으로 구비되고,
    상기 결합 부재의 단부에는, 제1 내지 제 4 개구가 형성되며,
    상기 제1 개구에는 상기 레이저 장치로부터 투사되는 레이저가 통과되고,
    상기 제2 개구에는 상기 LED 조명으로부터 투사되는 LED 광이 통과되고,
    상기 제3 개구에는 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광이 상기 한쌍의 카메라를 향해 통과되며,
    상기 제4 개구에는 상기 에어 호스가 통과되는 3D 구강 스캐너.
  9. 제 7 항에서,
    상기 카메라는 하나로 구비되고,
    상기 결합 부재의 단부에는, 제1 내지 제 4 개구가 형성되며,
    상기 제1 개구에는 상기 레이저 장치로부터 투사되는 레이저가 통과되고,
    상기 제2 개구에는 상기 케이스의 일단부로부터 입사된 광이 상기 카메라를 향해 통과되며,
    상기 제3 개구에는 상기 LED 조명으로부터 투사되는 LED 광이 통과되며,
    상기 제4 개구에는 상기 에어 호스가 통과되는 3D 구강 스캐너.
  10. 제 1 항에서,
    상기 패턴 레이저 광은 400nm 내지 450nm의 파장을 가지는 청색 광인 3D 구강 스캐너.
  11. 제 1 항에서,
    상기 반사 부재는 볼록 거울인 3D 구강 스캐너.
  12. 제 11 항에서,
    상기 반사 부재는 상기 케이스의 일단부와 45°의 각도를 이루도록 배치된 3D 구강 스캐너.
  13. 제 2 항에서,
    상기 팁 케이스는 상기 케이스의 일단부를 향해 폭이 좁아지는 형상으로 이루어진 3D 구강 스캐너.
  14. 제 2 항에서,
    상기 팁 케이스의 내벽에는 평면 거울이 더 구비되는 3D 구강 스캐너.
  15. 제 14 항에서,
    상기 팁 케이스의 내벽과 상기 평면 거울 사이에는 발열 패드가 더 구비되는 3D 구강 스캐너.
  16. 제 15 항에서,
    상기 발열 패드는 인체의 체내 온도와 동기화되도록 온도 조절되는 3D 구강 스캐너.
  17. 제 1 항에서,
    상기 LED 조명은 380nm 내지 730nm의 파장을 갖는 가시광을 단계적으로 투사하도록 구비되며,
    상기 단계별 파장에서 변화된 광의 색상을 파악함으로써 치아의 우식 종류를 진단하는 3D 구강 스캐너.
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