KR20220104634A

KR20220104634A - 3-dimensional scanner

Info

Publication number: KR20220104634A
Application number: KR1020210187627A
Authority: KR
Inventors: 조은길; 장광진
Original assignee: 주식회사 메디트
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-12-24
Publication date: 2022-07-26

Abstract

A three dimensional scanner according to the present invention includes: a camera disposed to receive incident light; a light projector disposed on one side of the camera to emit light to an object; and a polarization filter disposed at a predetermined set distance from the front side of the camera. The polarization filter is formed to be inclined at a predetermined set angle with respect to a plane perpendicular to the optical path of the light emitted by the light projector, so that at least a part of the light emitted by the light projector passes through the polarization filter, and the remaining part may be reflected from the surface of the polarization filter and progress to the outside of the lens of the camera. According to the present invention, ghost image generation can be minimized.

Description

3D scanner {3-dimensional scanner}

본 발명은 3차원 스캐너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대상체를 나타내는 3차원 모델을 용이하게 획득할 수 있는 3차원 스캐너에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional scanner, and more particularly, to a three-dimensional scanner capable of easily obtaining a three-dimensional model representing an object.

3차원 스캐너는 치과 치료 분야에서 광범위로 사용되고 있으며, 3차원 스캐너의 사용자는 CAD/CAM 기술을 사용하여 대상체의 3차원 모델을 용이하게 획득하여 치료 계획을 수립할 수 있다. 또한, 기공소의 보철 치료물 제조자는 획득한 3차원 모델을 기초로 보철 치료물을 용이하게 설계 및 제작할 수 있다.A 3D scanner is widely used in the field of dental treatment, and a user of the 3D scanner may establish a treatment plan by easily acquiring a 3D model of an object using CAD/CAM technology. In addition, a prosthetic treatment product manufacturer in a laboratory can easily design and manufacture a prosthetic treatment product based on the obtained 3D model.

한편, 3차원 스캐너로 측정하는 대상체가 반투명 물체인 경우, 물체의 표면에서 반사되는 광 이외에 물체 내부에서 반사되는 광이 카메라에 수용될 수 있다. 물체 내부에서 반사되는 광이 카메라에 수용되는 경우, 3차원 모델을 생성하기 위한 이미지 데이터의 선명도가 저하될 우려가 있다.On the other hand, when the object measured by the 3D scanner is a translucent object, light reflected from the inside of the object in addition to the light reflected from the surface of the object may be accommodated in the camera. When the light reflected from the inside of the object is received by the camera, there is a fear that the sharpness of image data for generating a three-dimensional model is deteriorated.

도 1을 참조하여 상기 문제점을 보다 상세히 설명한다. 도 1은 3차원 스캐너를 이용한 3차원 정보 획득 모식도 및 편광 필터 적용 모식도이다. 일반적으로 3차원 스캐너를 이용하여 구강 내의 치아에 관한 3차원 스캐닝 모델을 형성하기 위해서는, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 대상체(O)인 치아에 구조광을 투영하고 그로부터 반사된 광을 획득하여 이로부터 3차원 모델을 획득하는 방식을 취한다.The above problem will be described in more detail with reference to FIG. 1 . 1 is a schematic diagram of obtaining three-dimensional information using a three-dimensional scanner and a schematic diagram of applying a polarization filter. In general, in order to form a three-dimensional scanning model for teeth in the oral cavity using a three-dimensional scanner, as shown in FIG. to obtain a 3D model from it.

즉, 광 발생부(170)로부터 발생된 광은 프로젝션 렌즈(171)를 투과하여 대상체(O)인 치아를 포함한 구강 내부에서 반사된 후 카메라 렌즈(121)를 통하여 내부로 입사되어 이미징 센서(130)를 통하여 3차원 모델이 획득된다.That is, the light generated from the light generating unit 170 passes through the projection lens 171 , is reflected in the oral cavity including the tooth, which is the object O, and then is incident on the inside through the camera lens 121 to the imaging sensor 130 . ) to obtain a three-dimensional model.

이러한 방식으로 3차원 모델에서 치아에 관한 정밀한 표면 데이터를 획득하기 위해서는 투영된 구조광이 대상체(O)의 표면인 치아에 정확히 투사되고 이를 획득하는 것이 중요하다. 그러나, 석고 모델과 같이 투사된 광이 표면에서 반사되는 표면 반사(Surface reflection) 재질이 아닌 치아와 같은 내부 반사(Inner reflection) 재질인 경우 물체의 투영된 광이 대상체의 표면뿐만 아니라 재질 내부로 투과되어 반사되는 영향으로 정확한 3차원 모델을 획득할 수 없는 기술적인 문제가 있었다.In this way, in order to acquire precise surface data on teeth from a three-dimensional model, it is important that the projected structured light is accurately projected onto the teeth, which is the surface of the object O, and obtained. However, when the projected light is an inner reflection material such as a tooth rather than a surface reflection material that is reflected from the surface like a gypsum model, the projected light of the object is transmitted through the material as well as the surface of the object There was a technical problem that an accurate 3D model could not be obtained due to the reflected effect.

이를 해결하기 위하여, 광학적 파동 특성을 활용하여 대상체의 내부 반사 재질의 표면에서만 반사된 광을 획득하는 방법들(예를 들면, 편광 필터를 이용하는 방법)이 연구 및 개발되고 있는 실정이나, 편광 필터를 이용하는 경우에도 3차원 데이터의 손실이 없도록 정밀한 축(axis) 조절 및 편광 필터 자체의 표면 반사 문제로 인한 적용에 어려움이 있는 실정이다.In order to solve this problem, methods for acquiring light reflected only from the surface of an internal reflection material of an object by utilizing optical wave characteristics (for example, a method using a polarizing filter) are being researched and developed, but a polarizing filter is used. Even when used, it is difficult to precisely adjust the axis so that there is no loss of 3D data and to apply the polarization filter itself due to the surface reflection problem.

아울러, 편광판을 적용하는 경우에도 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 광 발생부(170)로부터 광이 대상체(O)에 투사되기 전의 투사 경로에 제1편광판(180a)을 구비하고, 대상체(O)로부터 반사되어 카메라 렌즈(121)로 입사되기 전의 입사 경로에 제2편광판(180b)을 구비하여야 하는데, 이는 단일 카메라의 경우 적어도 2개의 편광판(180a,180b)을 구비하여야 함을 의미하고, 나아가 스테레오 비전 방식이 적용된 경우에는 적어도 3개의 편광판을 구비하여야 함을 의미하는 바, 전체적인 제품의 슬림한 설계가 매우 어려워진다.In addition, even when a polarizing plate is applied, a first polarizing plate 180a is provided in the projection path before the light is projected from the light generating unit 170 to the object O, The second polarizing plate 180b should be provided in the incident path before being reflected from the object O and incident on the camera lens 121, which means that in the case of a single camera, at least two polarizing plates 180a and 180b should be provided. In addition, when the stereo vision method is applied, it means that at least three polarizers must be provided, making it very difficult to design a slim overall product.

따라서, 선명한 이미지 데이터를 획득하기 위해, 물체 내부에서 반사되는 광이 카메라로 수용되는 것을 차단하기 위해 광 프로젝션 렌즈(171)와 카메라 렌즈(121)를 공통적으로 커버할 수 있는 단일의 편광 필터가 사용되고 있다. 그러나, 이러한 편광 필터를 사용하더라도 새로운 문제들이 발생할 수 있다.Therefore, in order to obtain clear image data, a single polarizing filter that can commonly cover the light projection lens 171 and the camera lens 121 is used to block the light reflected inside the object from being received by the camera. have. However, new problems may arise even when such a polarization filter is used.

제1 문제는, 편광 필터의 표면에 입사하는 광의 일부가 반사되는 성질에 의해 발생할 수 있다. 광 프로젝터로부터 발생된 광 중 일부는 편광 필터를 투과하지 못하고 편광 필터의 표면에서 반사될 수 있으며, 편광 필터의 표면에서 반사된 광이 카메라로 수용되면 광원의 형상이 이미지 데이터에 잔상으로 나타나는 이른바 ‘고스트 이미지’가 생성될 수 있다. 고스트 이미지는 대상체를 나타내는 표면 데이터를 가릴 수 있으며, 사용자가 정밀한 3차원 모델을 획득하는 것을 방해한다.A first problem may arise from the nature of the reflection of some of the light incident on the surface of the polarizing filter. Some of the light generated from the light projector does not pass through the polarizing filter and may be reflected off the surface of the polarizing filter. A 'ghost image' may be created. The ghost image may obscure surface data representing the object, preventing the user from acquiring a precise 3D model.

제2 문제는, 종래 편광 필터의 배치 위치에 의해 발생할 수 있다. 보다 상세하게는, 종래의 편광 필터는 3차원 스캐너의 내부에 삽입 결합되었다. 이에 따라, 편광 필터 상에 발생하는 오염을 제거하기 위한 편광 필터의 세척(유지/보수)이 용이하지 않았다.The second problem may be caused by the arrangement position of the conventional polarizing filter. More specifically, the conventional polarizing filter is inserted and coupled to the inside of the 3D scanner. Accordingly, cleaning (maintenance/maintenance) of the polarizing filter to remove contamination generated on the polarizing filter is not easy.

따라서, 전술한 고스트 이미지의 생성 문제와 편광 필터의 유지/보수 어려움을 비롯한 문제점들을 개선하기 위한 3차원 스캐너의 구조가 필요하다.Accordingly, there is a need for a structure of a three-dimensional scanner to improve problems including the above-described problem of generating the ghost image and difficulty in maintaining/repairing the polarization filter.

대한민국 등록특허 제10-1874547호 (2018.07.04 공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1874547 (2018.07.04 Announcement)

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 카메라의 전면으로부터 소정 설정거리 이격되어 배치된 편광 필터를 포함하는 3차원 스캐너를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a three-dimensional scanner including a polarizing filter disposed to be spaced apart from the front surface of the camera by a predetermined distance.

또한, 본 발명은 상기 편광 필터가 소정 설정각도로 경사지도록 형성되는 3차원 스캐너를 제공한다.In addition, the present invention provides a three-dimensional scanner in which the polarization filter is formed to be inclined at a predetermined angle.

또한, 본 발명은 특정 조건에서 상기 편광 필터가 외부로 노출되는 3차원 스캐너를 제공한다.In addition, the present invention provides a three-dimensional scanner in which the polarizing filter is exposed to the outside under specific conditions.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 3차원 스캐너는, 입사된 광을 수용하도록 배치된 카메라, 상기 카메라의 일측에 배치되어 대상체로 광을 조사하는 광 프로젝터, 및 상기 카메라의 전면으로부터 소정 설정거리 이격되어 배치된 편광 필터를 포함하고, 상기 편광 필터는, 상기 광 프로젝터가 조사하는 광의 광로와 수직인 평면에 대해 소정 설정각도로 경사지도록 형성되어, 상기 광 프로젝터가 조사하는 광 중 적어도 일부는 상기 편광 필터를 투과하고, 나머지 일부는 상기 편광 필터의 표면으로부터 반사되어 상기 카메라의 렌즈 외부로 진행할 수 있다.In order to achieve the above object, a three-dimensional scanner according to the present invention includes a camera arranged to receive incident light, a light projector arranged on one side of the camera to irradiate light to an object, and a front surface of the camera and a polarizing filter disposed to be spaced apart by a predetermined distance from the polarizing filter, wherein the polarizing filter is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to a plane perpendicular to an optical path of the light irradiated by the light projector, At least a portion may pass through the polarizing filter, and the remaining portion may be reflected from the surface of the polarizing filter to travel outside the lens of the camera.

또한, 본 발명에 따른 3차원 스캐너는, 전술한 구성을 포함하여 다양한 추가 구성을 더 포함할 수 있다.In addition, the 3D scanner according to the present invention may further include various additional components in addition to the above-described configuration.

전술한 과제 해결 수단과 후술할 구체적인 내용에 따르면, 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 사용함으로써, 사용자는 고스트 이미지 발생을 최소화하면서 선명한 이미지 데이터를 획득할 수 있고, 이로써 정확한 3차원 모델을 획득할 수 있는 이점이 있다.According to the above-mentioned problem solving means and specific details to be described later, by using the 3D scanner according to the present invention, the user can obtain clear image data while minimizing the occurrence of ghost images, thereby obtaining an accurate 3D model. there is an advantage

또한, 본 발명에 따른 3차원 스캐너를 사용함으로써, 편광 필터의 위치가 카메라의 전방으로 소정거리 이격 배치되고, 편광 필터의 일면은 전체적으로 노출되므로, 편광 필터의 유지/보수가 용이한 이점이 있다.In addition, by using the three-dimensional scanner according to the present invention, the position of the polarizing filter is spaced apart a predetermined distance in front of the camera, and since one surface of the polarizing filter is exposed as a whole, there is an advantage of easy maintenance/repair of the polarizing filter.

도 1은 3차원 스캐너를 이용한 3차원 정보 획득 모식도 및 편광 필터 적용 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 스캐너의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 카메라와 편광 필터, 그리고 광경로 변경부재의 배치관계를 나타내기 위한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 3차원 스캐너의 일부에 대한 일측면도이다.
도 6은 측면에서 바라본, 광 프로젝터로부터 발생된 광 중 일부가 카메라 측으로 진행하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 7은 도 6을 상면에서 바라본 모식도이다.
도 8은 편광 필터와 카메라 간의 설정거리에 따라 편광 필터의 각도가 변화하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 9는 광경로 변경부재의 각도에 따른 편광 필터의 각도를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram of three-dimensional information acquisition using a three-dimensional scanner and a schematic diagram of applying a polarization filter.
2 is a perspective view illustrating an embodiment of a three-dimensional scanner according to the present invention.
3 is an exploded perspective view of FIG. 2 .
4 is a diagram illustrating an arrangement relationship between a camera, a polarizing filter, and an optical path changing member.
5 is a side view of a part of a three-dimensional scanner according to the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating a process in which some of the light generated from the light projector proceeds toward the camera when viewed from the side.
7 is a schematic view of FIG. 6 viewed from the top.
8 is a schematic diagram illustrating a process in which the angle of the polarizing filter is changed according to a set distance between the polarizing filter and the camera.
9 is a schematic view showing the angle of the polarizing filter according to the angle of the optical path changing member.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

본 발명을 설명함에 있어, 3차원 스캐너(1)는 대상체를 스캔하여 대상체를 나타내는 이미지 데이터를 획득하고, 상기 이미지 데이터를 기초로 대상체의 3차원 디지털 모델을 획득하는 장치를 의미할 수 있다. 예시적으로, 3차원 스캐너(1)는 대상체를 트레이에 거치하여 트레이의 회전 및 틸팅 동작에 따라 대상체의 3차원 모델을 획득하는 테이블 타입 스캐너일 수도 있고, 사용자가 파지하여 대상체를 지향함으로써 스캔 과정을 수행하여 대상체의 3차원 모델을 획득하는 핸드헬드 타입 스캐너일 수도 있다. 본 발명을 설명함에 있어, 첨부된 도면은 핸드헬드 타입 스캐너를 예시로 들어 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In describing the present invention, the three-dimensional scanner 1 may refer to a device that scans an object to obtain image data representing the object, and obtains a three-dimensional digital model of the object based on the image data. Illustratively, the 3D scanner 1 may be a table type scanner that mounts the object on a tray and acquires a 3D model of the object according to rotation and tilting motions of the tray, or a scanning process by holding the object by the user and directing the object It may be a handheld type scanner that obtains a 3D model of an object by performing . In describing the present invention, the accompanying drawings have been described using a handheld type scanner as an example, but the present invention is not necessarily limited thereto.

도 2는 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해 사시도이며, 도 4는 카메라(20)와 편광 필터(80), 그리고 광경로 변경부재(60)의 배치관계를 나타내기 위한 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일부에 대한 일측면도이다.2 is a perspective view showing an embodiment of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. It is to show the arrangement relationship of the member 60, Figure 5 is a side view of a part of the three-dimensional scanner (1) according to the present invention.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예는, 구강 내에 인입 및 인출이 가능한 케이스(10)를 포함한다.2 to 5 , an embodiment of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention includes a case 10 that can be drawn in and out of the oral cavity.

케이스(10)의 내부에는 카메라(20)가 배치될 수 있다. 카메라(20)는 케이스(10) 내부로 입사된 광을 수용할 수 있다. 도면 상에 도시되지는 않았으나, 카메라(20)는 단일 카메라(20)로서, 케이스(10)의 내부에 배치될 수 있다. 또한, 카메라(20)는 도 3에 참조된 바와 같이, 한 쌍의 스테레오 카메라(20)로서, 케이스(10)의 내부에 배치될 수 있다.A camera 20 may be disposed inside the case 10 . The camera 20 may receive light incident into the case 10 . Although not shown in the drawing, the camera 20 is a single camera 20 and may be disposed inside the case 10 . Also, the camera 20 is a pair of stereo cameras 20 , as shown in FIG. 3 , and may be disposed inside the case 10 .

이 때, 카메라(20)가 한 쌍의 스테레오 카메라(20)로 배치되는 경우에는, 케이스(10)의 일단부로부터 입사된 광을 각각 상이한 경로로 통과시키도록 케이스(10)의 폭 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 카메라(20)가 케이스(10)의 내부에 배치된 것을 전제로 설명하나, 단일 카메라(20)의 적용을 완전히 배제하는 것은 아님에 주의하여야 한다.At this time, when the camera 20 is arranged as a pair of stereo cameras 20, the light incident from one end of the case 10 is spaced apart in the width direction of the case 10 to pass through different paths, respectively. can be placed so Hereinafter, it is assumed that the camera 20 is disposed inside the case 10 for convenience of description, but it should be noted that the application of the single camera 20 is not completely excluded.

여기서, '광(光)'이라 함은, 넓은 의미로서는, 사람의 눈으로 인식 가능한 가시광선 영역의 광을 의미하는 것이나, 특별한 광학 장치를 이용하여 관찰할 수 있는 적외선 또는 자외선 영역의 광을 모두 포함하는 개념일 수도 있고, 좁은 의미로서는, 측정하고자 하는 대상체의 형태를 말하는 것일 수 있다. 이 때, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)가 측정하고자 하는 대상체는 환자의 실제 구강 내부, 환자의 구강을 인상채득한 임프레션 모델, 및 상기 임프레션 모델에 응고 재료(예를 들면, 석고)를 가하여 획득한 석고 모델을 포함할 수 있다.Here, 'light' refers to light in the visible region that can be recognized by the human eye in a broad sense, but includes all of the light in the infrared or ultraviolet region that can be observed using a special optical device. It may be a concept including, or in a narrow sense, it may refer to the shape of an object to be measured. At this time, the object to be measured by the three-dimensional scanner 1 according to the present invention is the inside of the patient's actual oral cavity, an impression model obtained by taking an impression of the patient's oral cavity, and a coagulation material (eg, plaster) to the impression model. It may include a gypsum model obtained by applying it.

따라서, 케이스(10)에는 일단부를 통해 대상체의 화상이 광의 형태로 내부로 유입되도록 개구된 개구부(16)가 구비될 수 있다. 개구부(16)는, 케이스(10) 외부의 광이 케이스(10)의 내부로 유입되는 입구일 수 있다. 개구부(16)를 통하여 입사된 광은 각각 상이한 광 경로를 형성하면서 스테레오 카메라(20) 각각으로 투과하게 된다. 스테레오 카메라(20)를 투과한 광은 후술하는 이미징 보드(31a,32a)에 구비된 이미징 센서(31b,32b)를 통해 3차원 스캐너(1)에 수용되고, 화상이 획득될 수 있다.Accordingly, the case 10 may be provided with an opening 16 that is opened so that the image of the object is introduced into the inside in the form of light through one end. The opening 16 may be an entrance through which light from the outside of the case 10 flows into the inside of the case 10 . The light incident through the opening 16 is transmitted to each of the stereo cameras 20 while forming different light paths. The light transmitted through the stereo camera 20 may be received by the 3D scanner 1 through imaging sensors 31b and 32b provided on imaging boards 31a and 32a to be described later, and an image may be obtained.

여기서, 화상은 동시에 복수의 이미지 데이터들로 확보될 수 있으므로, 한 쌍의 스테레오 카메라(20) 간의 이격거리 및 각 스테레오 카메라(20)를 통하여 촬영된 대상지점의 초점거리를 알면 이미지 데이터에 대응되는 3차원 데이터를 확보할 수 있다.Here, since the image can be secured with a plurality of image data at the same time, if the separation distance between the pair of stereo cameras 20 and the focal length of the target point photographed through each stereo camera 20 are known, the image data corresponding to the image data is known. 3D data can be obtained.

카메라(20)는, 구체적으로 도시되지 않았지만, 구강 내의 화상에 대하여 초점 조절이 가능한 적어도 하나의 이미징 렌즈를 포함할 수 있다. 예시적으로, 카메라(20)는 복수의 이미징 렌즈(21, 22)를 포함할 수 있고, 각각의 이미징 렌즈(21, 22)에 대응되는 이미징 센서(31b, 32b)를 가진 이미징 보드(31a, 32a)를 더 포함할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예는, 한 쌍의 스테레오 카메라(20)의 작동을 제어하기 위한 전장부품이 실장된 카메라 제어 보드 및 스캐닝된 이미지를 처리하기 위한 전장부품이 실장된 스캐닝 제어 보드를 더 포함할 수 있다.Although not specifically illustrated, the camera 20 may include at least one imaging lens capable of focusing on an image in the oral cavity. Illustratively, the camera 20 may include a plurality of imaging lenses 21 and 22, and an imaging board 31a having imaging sensors 31b and 32b corresponding to the respective imaging lenses 21 and 22; 32a) may be further included. In addition, an embodiment of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention is a camera control board on which electrical components for controlling the operation of a pair of stereo cameras 20 are mounted and electrical components for processing the scanned image It may further include a mounted scanning control board.

케이스(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 한 쌍의 스테레오 카메라(20), 이미징 보드(31a,32a), 카메라 제어 보드(미도시) 및 스캐닝 제어 보드(미도시)가 내장되도록 소정 공간을 제공하는 역할을 한다.The case 10, as shown in FIG. 3, has the above-described pair of stereo cameras 20, imaging boards 31a and 32a, a camera control board (not shown) and a scanning control board (not shown) built-in. It serves to provide a predetermined space as much as possible.

보다 상세하게는, 케이스(10)는, 도 2에 참조된 바와 같이, 상기 구성들이 내장되는 소정 공간이 형성된 로워 케이스(12)와, 로워 케이스(12)의 상측에 구비되되, 로워 케이스(12)에 착탈 가능하게 결합되어 상기 구성들을 커버하는 어퍼 케이스(13)로 이루어진 본체 케이스(11)를 포함한다.More specifically, as shown in FIG. 2 , the case 10 includes a lower case 12 having a predetermined space in which the components are embedded, and a lower case 12 provided on the upper side of the lower case 12 , ) is detachably coupled to and includes a body case 11 made of an upper case 13 that covers the components.

아울러, 케이스(10)는, 본체 케이스(11)의 일단부에 착탈 결합되고, 상술한 개구부(16)가 형성되어 개구부(16)를 통해 본체 케이스(11) 내부로 입사되는 광 및 개구부(16)를 통해 본체 케이스(11) 내부로부터 출사되는 광을 가이드하는 팁 케이스(14)를 더 포함할 수 있다.In addition, the case 10 is detachably coupled to one end of the body case 11 , the above-described opening 16 is formed, and light incident into the body case 11 through the opening 16 and the opening 16 ) through the body case 11 may further include a tip case 14 for guiding the light emitted from the inside.

여기서, 개구부(16)를 통해 본체 케이스(11) 내부로 입사되는 광(이하, '입사광'이라 한다)은, 대상체의 모습인 화상을 의미하고, 개구부(16)를 통해 본체 케이스(11) 내부에서 출사되는 광(이하, '출사광'이라 한다)은, 후술하는 광 프로젝터(70)로부터 조사되는 조사광을 의미한다.Here, the light incident into the body case 11 through the opening 16 (hereinafter, referred to as 'incident light') means an image that is the appearance of an object, and the inside of the body case 11 through the opening 16 . The light emitted from (hereinafter referred to as 'exit light') refers to irradiation light emitted from a light projector 70 to be described later.

팁 케이스(14)의 내부에는, 상기 입사광과 출사광이 용이하게 케이스(10)의 내외부로 조사되는 광 가이딩 구조가 형성될 수 있다. 예시적으로, 개구부(16)는, 팁 케이스(14)의 길이 방향에 대하여 직교되는 일측 방향으로 개구되게 형성될 수 있다. 다만, 개구부(16)는 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 구성 편의상 팁 케이스(14)의 길이 방향에 대하여 직교되는 일측 방향으로 개구 형성되는 것이며, 반드시 개구부(16)는 팁 케이스(14)의 길이 방향에 대하여 직교할 필요는 없다. 즉, 개구부(16)는 팁 케이스(14)의 길이 방향과 나란한 법선 벡터를 가지도록 형성될 수도 있고, 소정각도 경사진 법선 벡터를 가지도록 형성될 수도 있다.Inside the tip case 14 , a light guiding structure in which the incident light and the emitted light are easily irradiated to the inside and outside of the case 10 may be formed. Illustratively, the opening 16 may be formed to be opened in one direction orthogonal to the longitudinal direction of the tip case 14 . However, the opening 16 is an opening in one direction orthogonal to the longitudinal direction of the tip case 14 for convenience of configuration of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention, and the opening 16 is necessarily formed in the tip case 14 ) need not be orthogonal to the longitudinal direction. That is, the opening 16 may be formed to have a normal vector parallel to the longitudinal direction of the tip case 14 or may be formed to have a normal vector inclined at a predetermined angle.

또한, 팁 케이스(14)의 내부에는 후술하는 광경로 변경부재(60)가 배치될 수 있다. 광경로 변경부재(60)는 개구부(16)로부터 입사된 광을 후술하는 편광 필터(80)로 가이딩하는 역할을 수행할 수 있다. 광경로 변경부재(60)는 개구부(16)의 형성 위치에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 광경로 변경부재(60)는 팁 케이스(14)의 소형화를 위하여 팁 케이스(14)의 내면에 구비될 수 있다. 광경로 변경부재(60)는 반사 미러 또는 프리즘(prism)일 수 있으나, 나열된 예시에 한정되는 것은 아니다.In addition, a light path changing member 60 to be described later may be disposed inside the tip case 14 . The light path changing member 60 may serve to guide the light incident from the opening 16 to the polarization filter 80 to be described later. The light path changing member 60 may be formed at a position corresponding to the formation position of the opening 16 . In addition, the light path changing member 60 may be provided on the inner surface of the tip case 14 in order to reduce the size of the tip case (14). The light path changing member 60 may be a reflective mirror or a prism, but is not limited to the listed examples.

상술한 바와 같이, 카메라(20)의 전단부는, 팁 케이스(14) 측에서 수렴되게 배치되되, 팁 케이스(14) 측으로 소정거리 오버랩되게 배치될 수 있다. 아울러, 카메라(20)의 후단부는, 본체 케이스(11)의 내부에 고정된 카메라 마운팅부(50)에 연결되도록 구비될 수 있다.As described above, the front end of the camera 20 may be arranged to be converged on the tip case 14 side, and overlapped by a predetermined distance toward the tip case 14 side. In addition, the rear end of the camera 20 may be provided to be connected to the camera mounting unit 50 fixed to the inside of the body case 11 .

한편, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예는, 도 3에 참조된 바와 같이, 케이스(10)의 내부에 배치되고, 카메라(20)의 일측에 배치되어 소정의 광(즉, 출사광)을 조사하되, 케이스(10) 중 팁 케이스(14)의 전단부에 형성된 개구부(16)를 통하여 대상체로 상기 출사광을 조사하는 광 프로젝터(70)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, an embodiment of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention, as shown in FIG. 3, is disposed inside the case 10, is disposed on one side of the camera 20, a predetermined light (that is, , emitted light), but may further include a light projector 70 for irradiating the emitted light to the object through the opening 16 formed at the front end of the tip case 14 of the case 10 .

본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예는, 상술한 바와 같은 구성들을 케이스(10) 내부에 배치하되, 사용자 측면에서는 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)를 쉽게 파지하여 사용할 수 있도록 본체 케이스(11)의 슬림 제조를 도모함은 물론, 환자 측면에서는 구강으로 인입 및 인출이 용이하도록(또는 사용자가 대상체를 용이하게 지향하도록) 팁 케이스(14)를 가능한 한 길고 슬림하게 형성할 수 있는 최적의 배치 구조를 제안한다. 예시적으로, 본체 케이스(11)는 그 내부에 광 프로젝터(70)와 카메라(20)가 배치되도록 구성될 수 있다.In one embodiment of the 3D scanner 1 according to the present invention, the components as described above are arranged inside the case 10, but from the user's side, the 3D scanner 1 according to the present invention can be easily gripped and used. It is possible to make the tip case 14 as long and slim as possible so that the body case 11 is manufactured to be slim, as well as to facilitate entry and withdrawal into and out of the oral cavity from the patient's side (or so that the user can easily orient the object). We propose an optimal layout structure. Illustratively, the main body case 11 may be configured such that the light projector 70 and the camera 20 are disposed therein.

여기서, 본체 케이스(11)의 슬림화 설계는, 후술하는 바와 같이, 카메라(20) 각각을 통하여 입사되는 입사광마다 별도로 구비되는 이미징 센서(31b,32b)의 배치 설계와 관계가 있는 한편, 팁 케이스(14)의 슬림화 설계는 편광 필터(80)의 배치 설계와도 관계가 있다.Here, the slim design of the body case 11 is related to the layout design of the imaging sensors 31b and 32b separately provided for each incident light incident through the camera 20, as will be described later, while the tip case ( The slim design of 14) is also related to the arrangement design of the polarizing filter 80 .

이하, 본체 케이스(11)의 슬림화 설계 방안을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a slimming design method of the body case 11 will be described in more detail.

케이스(10)의 내부에는, 도 3 및 도 4에 참조된 바와 같이, 카메라(20)의 일단부는 팁 케이스(14) 측을 향하여 돌출되도록 구비되고, 카메라(20)의 타단부가 삽입 설치됨과 아울러, 카메라(20)를 투과한 입사 광 또는 광 프로젝터(70)로부터 조사되는 출사광의 경로인 광 도파관을 형성하는 카메라 마운팅부(50)가 배치될 수 있다. 카메라 마운팅부(50)에 형성된 광도파관은, 개구부(16)로부터 입사되는 입사 광과 광 프로젝터(70)로부터 조사되는 출사광이 상호 구획되어 영향을 미치지 않도록 암실 형태로 구비될 수 있다.Inside the case 10, as shown in FIGS. 3 and 4, one end of the camera 20 is provided to protrude toward the tip case 14 side, and the other end of the camera 20 is inserted and installed. In addition, a camera mounting unit 50 forming an optical waveguide that is a path of incident light passing through the camera 20 or light emitted from the light projector 70 may be disposed. The optical waveguide formed in the camera mounting unit 50 may be provided in a darkroom form so that the incident light incident from the opening 16 and the emitted light emitted from the light projector 70 are mutually partitioned and do not affect each other.

즉, 광도파관은, 광 프로젝터(70)의 광 프로젝션 렌즈(71)로부터 조사된 출사광의 팁 케이스(14) 측까지의 광 경로를 제공하는 출사광 경로부(53)와, 제1 이미징 렌즈(21)를 통해 입사되는 입사 광의 광 경로를 제공하는 일측 입사광 경로부(51)와, 제2 이미징 렌즈(22)를 통해 입사되는 입사광의 광경로를 제공하는 타측 입사광 경로부(52)를 포함할 수 있다. 여기서, 출사광 경로부와 일측 입사광 경로부(51) 및 타측 입사광 경로부(52) 각각은 상호 구획되도록 구비됨으로써 각각의 경로의 광이 상호 영향을 미치지 않게 구비될 수 있다.That is, the optical waveguide includes an output light path unit 53 providing an optical path from the light projection lens 71 of the light projector 70 to the tip case 14 side of the emitted light, and a first imaging lens ( 21) to include a side incident light path unit 51 that provides an optical path of the incident light, and the other side incident light path unit 52 that provides an optical path of the incident light that is incident through the second imaging lens 22. can Here, each of the outgoing light path unit, the one incident light path unit 51 and the other side incident light path unit 52 is provided to be partitioned from each other, so that the light from each path does not affect each other.

아울러, 광 프로젝터(70)는 케이스(10)의 폭 방향으로 상호 소정거리 이격되게 배치된 한 쌍의 스테레오 카메라(20)의 타단부 중앙 부분에 위치되는 바, 출사광 경로부(53)는 일측 입사광 경로부(51)와 타측 입사광 경로부(52) 사이에 형성될 수 있다. 예시적으로, 카메라(20)는 광 프로젝터(70)를 중심으로 제1 이미징 렌즈(21)가 일측에 형성되고, 광 프로젝터(70)를 중심으로 타측에 형성되며 상기 제1 이미징 렌즈(21)와 대향 형성되는 제2 이미징 렌즈(22)를 포함하여 한 쌍의 스테레오 카메라(20)를 구성할 수 있다.In addition, the light projector 70 is located at the center of the other end of the pair of stereo cameras 20 spaced apart from each other by a predetermined distance in the width direction of the case 10, and the output light path part 53 is one side. It may be formed between the incident light path unit 51 and the other incident light path unit 52 . Illustratively, in the camera 20 , the first imaging lens 21 is formed on one side with the light projector 70 as the center, and the first imaging lens 21 is formed on the other side with the light projector 70 as the center. A pair of stereo cameras 20 may be configured by including a second imaging lens 22 opposite to the second imaging lens 22 .

일측 입사광 경로부(51) 및 타측 입사광 경로부(52)는, 카메라(20)로부터 입사되는 입사 광이 투광되도록 각각에 대응되는 이미징 렌즈(21, 22)의 길이방향과 일치하도록 형성되되, 각각 카메라 마운팅부(50)의 일측면 및 타측면으로 개구되도록 형성될 수 있다.The one incident light path unit 51 and the other incident light path unit 52 are formed to coincide with the longitudinal directions of the imaging lenses 21 and 22 corresponding to each other so that the incident light from the camera 20 is transmitted. It may be formed to be opened to one side and the other side of the camera mounting unit 50 .

여기서, 이미징 센서(31b,32b)가 집적된 이미징 보드(31a,32a)는, 케이스(10)의 폭방향 일측벽 및 폭방향 타측벽에 밀착되도록 상하 수직되게 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 일측 이미징 보드(31a)는, 카메라 마운팅부(50)의 일측면에 밀착되도록 배치되되, 케이스(10)의 폭방향 일측벽 사이에 배치될 수 있다. 아울러, 타측 이미징 보드(32a)는, 카메라 마운팅부(50)의 타측면에 밀착되도록 배치되도록, 케이스(10)의 폭방향 타측벽 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 일측 이미징 보드(31a)는, 그에 집적된 이미징 센서(31b)가 일측 입사광 경로부(51)에 노출되도록 구비되고, 타측 이미징 보드(32a)는, 그에 집적된 이미징 센서(32b)가 타측 입사광 경로부(52)에 노출되도록 구비될 수 있다.Here, the imaging boards 31a and 32a on which the imaging sensors 31b and 32b are integrated may be vertically disposed so as to be in close contact with one side wall in the width direction and the other side wall in the width direction of the case 10 . More specifically, the one-side imaging board 31a is disposed to be in close contact with one side of the camera mounting unit 50 , and may be disposed between one side wall of the case 10 in the width direction. In addition, the other imaging board 32a may be disposed between the other side wall in the width direction of the case 10 so as to be disposed in close contact with the other side surface of the camera mounting unit 50 . At this time, the one side imaging board 31a is provided such that the imaging sensor 31b integrated therein is exposed to the one side incident light path part 51 , and the other imaging board 32a has the imaging sensor 32b integrated thereon. It may be provided to be exposed to the other incident light path unit 52 .

한편, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예는, 이미징 렌즈(21, 22)를 각각 투과한 입사 광의 경로를 이미징 보드(31a,32a)에 집적된 이미징 센서(31b,32b)를 향하여 각각 변경시키도록 배치된 한 쌍의 광경로 변경 미러(41,42)를 더 포함할 수 있다. 한 쌍의 광경로 변경 미러(41,42) 중 하나는, 일측 입사광 경로부를 통하여 투과된 입사 광을 일측 이미징 보드(31a)에 집적된 이미징 센서(31b)로 조사되도록 입사 광의 경로를 변경시키는 일측 광경로 변경 미러(41)이고, 한 쌍의 광경로 변경 미러(41,42) 중 다른 하나는, 타측 입사광 경로부를 통하여 투과된 입사 광을 타측 이미징 보드(32a)에 집적된 이미징 센서(32b)로 조사되도록 입사 광의 경로를 변경시키는 타측 광경로 변경 미러(42)일 수 있다.On the other hand, in an embodiment of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention, the imaging sensors 31b and 32b integrated on the imaging boards 31a and 32a for the paths of the incident light that have passed through the imaging lenses 21 and 22, respectively. It may further include a pair of optical path changing mirrors 41 and 42 arranged to change toward each other. One of the pair of light path changing mirrors 41 and 42 is one side that changes the path of the incident light so that the incident light transmitted through the one side incident light path unit is irradiated to the imaging sensor 31b integrated on the one side imaging board 31a. The optical path changing mirror 41, the other of the pair of optical path changing mirrors 41 and 42, is an imaging sensor 32b that integrates the incident light transmitted through the other incident light path unit on the other imaging board 32a. It may be the other optical path changing mirror 42 that changes the path of the incident light so as to be irradiated with the .

여기서의 한 쌍의 광경로 변경 미러(41,42)는, 광의 반사가 가능한 반사 거울을 포함할 수 있다. 그러나, 반드시 반사 거울만으로 한정되는 것은 아니고, 광 반사가 가능한 다른 광학 요소도 포함할 수 있다.Here, the pair of optical path changing mirrors 41 and 42 may include a reflective mirror capable of reflecting light. However, it is not necessarily limited to only the reflective mirror, and may include other optical elements capable of reflecting light.

본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예는, 카메라(20)를 이용하여 대상체의 모습(즉, 화상)의 3차원 모델을 확보하는 것을 주요 기술적 요지로 한다.According to one embodiment of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention, the main technical gist is to secure a three-dimensional model of the appearance (ie, image) of the object using the camera 20 .

그런데, 상술한 바와 같이, 한 쌍의 스테레오 카메라(20)의 일단부(도면상 팁 케이스(14)가 구비된 방향을 말함)는 각각 하나의 개구부(16)에 구비된 광경로 변경부재(60)를 향하도록 상호 수렴되는 각도를 가지도록 배치되는 한편, 한 쌍의 스테레오 카메라(20)의 타단부(도면상 광 프로젝터(70)가 구비된 방향을 말함)는 각각을 투과한 입사 광을 직선 방향으로 투과시키는 구조를 가져야 한다.However, as described above, one end (referring to the direction in which the tip case 14 is provided in the drawing) of the pair of stereo cameras 20 has an optical path changing member 60 provided in one opening 16, respectively. ), on the other hand, the other end of the pair of stereo cameras 20 (referring to the direction in which the light projector 70 is provided in the drawing) directs the incident light passing through each of them in a straight line. It should have a structure that penetrates in the direction.

따라서, 한 쌍의 이미징 보드(31a,32a)를 한 쌍의 스테레오 카메라(20) 각각의 타단부의 일직선 방향에 대하여 직교되도록 케이스(10)의 폭방향으로 이격되게 배치되어야 한다. 그러나, 이 경우, 한 쌍의 이미징 보드(31a,32a)의 길이에 의하여 본체 케이스(11)의 폭방향 두께를 증가시킬 우려가 있다.Accordingly, the pair of imaging boards 31a and 32a should be spaced apart from each other in the width direction of the case 10 so as to be orthogonal to the straight direction of the other end of each of the pair of stereo cameras 20 . However, in this case, there is a risk of increasing the width direction thickness of the main body case 11 by the length of the pair of imaging boards 31a and 32a.

본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예는, 상술한 바와 같이, 입사광 경로부(51,52)가 카메라 마운팅부(50)의 일측면 및 타측면으로 각각 개구되도록 형성됨과 아울러, 이미징 보드(31a,32a)의 설치 위치를 카메라 마운팅부(50)의 일측면과 타측면 및 케이스(10)의 일측벽과 타측벽 사이에 수직 배치하고, 한 쌍의 스테레오 카메라(20)를 통과한 입사 광의 광 경로를 변경시키는 한 쌍의 광경로 변경 미러(41,42)를 구비함으로써, 본체 케이스(11)를 측정자가 엄지 손가락, 집게 손가락 및 가운데 손가락만으로 손쉽게 파지하여 사용할 수 있도록 슬림하게 형성할 수 있다.In one embodiment of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention, as described above, the incident light path portions 51 and 52 are formed to be opened to one side and the other side of the camera mounting unit 50, respectively, and, The installation positions of the imaging boards 31a and 32a are vertically disposed between one side and the other side of the camera mounting unit 50 and one side wall and the other side wall of the case 10, and a pair of stereo cameras 20 pass through By providing a pair of optical path changing mirrors 41 and 42 for changing the optical path of one incident light, the body case 11 is slim so that a measurer can easily grip and use it with only his thumb, index finger, and middle finger. can do.

한 쌍의 광경로 변경 미러(41,42)는, 카메라(20)를 투과한 입사광이 한 쌍의 이미징 보드(31a,32a)에 구비된 각각의 이미징 센서(31b,32b)의 일면에 직각으로 입사되는 각도의 리플렉터면을 가지도록 배치될 수 있다.The pair of optical path changing mirrors 41 and 42 is at right angles to one surface of each of the imaging sensors 31b and 32b provided on the pair of imaging boards 31a and 32a for incident light passing through the camera 20 . It may be arranged to have a reflector surface of an incident angle.

이를 위해, 한 쌍의 광경로 변경 미러(41,42)는, 리플렉터면이 케이스(10)의 길이방향에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 즉, 일측 광경로 변경 미러(41)는, 제1 이미징 렌즈(21)를 투과한 입사 광이 일측 입사광 경로부(51)를 통해 입사된 후 일측 광경로 변경 미러(41)의 리플렉터면에 의해 반사되어 일측 이미징 보드(31a)의 이미징 센서(31b,32b)에 조사되도록 구비될 수 있다. 마찬가지로, 타측 광경로 변경 미러(42)는, 제2 이미징 렌즈(22)를 투과한 입사 광이 타측 입사광 경로부(52)를 통해 입사된 후 타측 광경로 변경 미러(42)의 리플렉터면에 의해 반사되어 타측 이미징 보드(31b)의 이미징 센서(31b,32b)에 조사되도록 구비될 수 있다.To this end, in the pair of optical path changing mirrors 41 and 42 , the reflector surface may be disposed to be inclined with respect to the longitudinal direction of the case 10 . That is, the one side optical path changing mirror 41 is formed by the reflector surface of the one side optical path changing mirror 41 after the incident light that has passed through the first imaging lens 21 is incident through the one side incident light path unit 51 . It may be provided to be reflected and irradiated to the imaging sensors 31b and 32b of the one side imaging board 31a. Similarly, the other side optical path changing mirror 42 is formed by the reflector surface of the other side optical path changing mirror 42 after the incident light that has passed through the second imaging lens 22 is incident through the other side incident light path unit 52 . It may be provided to be reflected and irradiated to the imaging sensors 31b and 32b of the other imaging board 31b.

이하에서는, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 구성 중 하나인 편광 필터(80)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the polarization filter 80 which is one of the configurations of the 3D scanner 1 according to the present invention will be described in detail.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)는 편광 필터(80)를 포함할 수 있다. 편광 필터(80)는 3차원 스캐너(1)의 내부로 인입된 광에 대해 편광 작용하기 위해, 케이스(10)의 내부에 배치될 수 있다. 예시적으로, 편광 필터(80)는 전술한 카메라(20)의 전면 렌즈로부터 소정 설정거리(dc) 이격되어 배치될 수 있다. 편광 필터(80)는 3차원 스캐너(1)의 외부로부터 내부로 인입된 광(즉, 입사광)이 카메라(20)의 렌즈로 수용될 때, 대상체(O)의 내부로부터 반사된 광이 카메라(20)의 렌즈로 수용되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 3차원 스캐너(1)를 사용하여 대상체를 나타내는 선명한 이미지 데이터를 획득할 수 있으며, 정확한 3차원 모델을 획득할 수 있는 이점이 있다.Referring to FIG. 3 , the 3D scanner 1 according to the present invention may include a polarization filter 80 . The polarization filter 80 may be disposed inside the case 10 to polarize the light introduced into the 3D scanner 1 . For example, the polarization filter 80 may be disposed to be spaced apart from the front lens of the camera 20 by a predetermined set distance dc. The polarizing filter 80 is the light reflected from the inside of the object O when the light (ie, incident light) introduced from the outside of the 3D scanner 1 into the camera 20 is received by the lens of the camera 20 . 20) can be prevented from being accommodated as a lens. Accordingly, the user can obtain clear image data representing the object by using the 3D scanner 1 , and there is an advantage in that an accurate 3D model can be obtained.

한편, 편광 필터(80)가 외부로부터 인입된 광을 편광하는 것과는 별개로, 광 프로젝터(70)에서 발생된 출사광이 3차원 스캐너(1) 외부로 조사되어 대상체를 조명하지 않을 경우, 선명한 이미지 데이터를 획득할 수 없는 문제가 발생한다. 예시적으로, 광 프로젝터(70)가 조사하는 출사광 중 적어도 일부는 편광 필터(80)를 투과하여 3차원 스캐너(1)의 외부로 조사될 수 있지만, 나머지 일부는 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사될 수 있다. 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사된 광이 카메라(20)의 이미징 렌즈(21, 22)에 바로 입사되면, 대상체를 나타내는 광과 혼재될 수 있고, 이미징 센서(31b,32b)를 통해 획득한 이미지 데이터는 광 프로젝터(70)에서 조사된 출사광에 의해 주변 이미지보다 밝은 상점이 생성되는 이른바 ‘고스트 이미지’ 또는 노이즈를 포함할 수 있다.On the other hand, separately from the polarization filter 80 polarizing the incoming light from the outside, when the output light generated from the light projector 70 is irradiated to the outside of the 3D scanner 1 and does not illuminate the object, a clear image There is a problem that data cannot be acquired. Illustratively, at least a portion of the emitted light emitted by the light projector 70 may pass through the polarization filter 80 and may be irradiated to the outside of the 3D scanner 1 , but the remaining portion may be the surface of the polarization filter 80 . can be reflected from When the light reflected from the surface of the polarization filter 80 is directly incident on the imaging lenses 21 and 22 of the camera 20, it may be mixed with the light representing the object, and is obtained through the imaging sensors 31b and 32b. The image data may include a so-called 'ghost image' or noise in which an image brighter than the surrounding image is generated by the emitted light irradiated from the light projector 70 .

이상과 같은 문제를 해결하기 위해, 편광 필터(80)는 일방향으로 소정 설정각도(δ)만큼 경사지도록 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 편광 필터(80)는 광 프로젝터(70)가 조사하는 광의 광로(보다 정확하게는, 출사광 경로)와 수직인 가상의 제1 평면(C1)에 대해 소정 설정각도(δ)로 경사지도록 형성될 수 있다.In order to solve the above problems, the polarization filter 80 may be formed to be inclined by a predetermined angle δ in one direction. More specifically, the polarization filter 80 is set at a predetermined angle δ with respect to the first virtual plane C1 perpendicular to the light path (more precisely, the exit light path) of the light irradiated by the light projector 70 . It may be formed to be inclined.

도 6은 측면에서 바라본, 광 프로젝터(70)로부터 발생된 광 중 일부가 카메라(20) 측으로 진행하는 과정을 나타낸 모식도이고, 도 7은 도 6을 상면에서 바라본 모식도이며, 도 8은 편광 필터(80)와 카메라(20) 간의 설정거리에 따라 편광 필터(80)의 설정각도(δ)가 변화하는 과정을 나타낸 모식도이다.6 is a schematic diagram showing a process in which some of the light generated from the light projector 70 proceeds toward the camera 20 when viewed from the side, FIG. 7 is a schematic diagram of FIG. 6 viewed from the top, and FIG. 8 is a polarizing filter ( 80) is a schematic diagram showing a process in which the set angle δ of the polarization filter 80 changes according to the set distance between the camera 20 and the camera 20 .

도 6을 참조하면, 광 프로젝터(70)로부터 발생된 출사광(pr)은 편광 필터(80)의 일 표면(본 발명에 따른 3차원 스캐너의 구조상 내측 표면을 의미할 수 있다)에 도달하고, 출사광(pr)은 반사의 법칙(law of reflection)에 의해 편광 필터(80)의 일 표면이 가지는 법선을 기준으로 반사된다. 편광 필터(80)의 일 표면에서 반사된 반사광(rr)은 카메라(20)의 렌즈를 벗어나 외부로 진행하게 된다. 즉, 편광 필터(80)가 일방향으로 소정 설정각도(δ)만큼 경사지도록 형성됨으로써, 광 프로젝터(70)가 조사하는 출사광(pr) 중 적어도 일부는 편광 필터(80)를 투과하여 3차원 스캐너(1) 외부로 조사되고, 대상체를 조명할 수 있다. 또한, 광 프로젝터(70)가 조사하는 출사광(pr) 중 나머지 일부는 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사되어 반사광(rr)이 되고, 상기 반사광(rr)은 카메라(20)의 렌즈 외부로 진행하여 카메라(20)에 수용되지 않는다. 이로써, 광 프로젝터(70)로부터 발생된 출사광(pr)이 바로 카메라(20)의 렌즈로 수용되어 고스트 이미지가 생성되는 것을 방지할 수 있으며, 사용자는 타 표면에서 일 표면으로 굴절되어 카메라(20)로 수용되는 입사광을 통해, 대상체를 나타내는 선명한 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 광 프로젝터(70)가 조사하는 출사광(pr) 중 또다른 나머지 일부는 편광 필터(80)에 흡수될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the emitted light pr generated from the light projector 70 reaches one surface of the polarization filter 80 (which may mean an inner surface in the structure of the 3D scanner according to the present invention), The emitted light pr is reflected based on a normal line of one surface of the polarization filter 80 according to the law of reflection. The reflected light rr reflected from one surface of the polarizing filter 80 leaves the lens of the camera 20 and travels to the outside. That is, since the polarization filter 80 is formed to be inclined by a predetermined angle δ in one direction, at least a portion of the emitted light pr emitted by the light projector 70 passes through the polarization filter 80 to the 3D scanner. (1) It can be irradiated to the outside and illuminate the object. In addition, the remaining part of the emitted light pr emitted by the light projector 70 is reflected from the surface of the polarization filter 80 to become reflected light rr, and the reflected light rr is transmitted to the outside of the lens of the camera 20 . It proceeds and is not accommodated in the camera 20 . Accordingly, the emitted light pr generated from the light projector 70 is directly received by the lens of the camera 20 to prevent a ghost image from being generated, and the user can be refracted from the other surface to one surface of the camera 20 ), it is possible to obtain clear image data representing the object through the incident light received. In addition, another part of the emitted light pr emitted by the light projector 70 may be absorbed by the polarization filter 80 .

즉, 편광 필터(80)와 만나는 광 중 일부는 편광 필터(80)를 투과하고, 나머지 일부는 편광 필터(80)의 표면에서 반사되며, 또다른 나머지 일부는 편광 필터(80)에 흡수되는 등 다양한 경로로 진행할 수 있다.That is, some of the light that meets the polarizing filter 80 passes through the polarizing filter 80 , the other part is reflected from the surface of the polarizing filter 80 , and another part is absorbed by the polarizing filter 80 , etc. You can proceed in a variety of ways.

한편, 전술한 설정각도(δ)는 다음의 수학식의 조건을 만족하도록 설정될 수 있다.Meanwhile, the aforementioned setting angle δ may be set to satisfy the condition of the following equation.

여기서, δ는 편광 필터(80)가 경사지도록 형성되었을 때의 경사각도인 설정각도이고, dc는 카메라(20)의 전면 렌즈(즉, 이미징 렌즈)로부터 편광 필터(80) 사이에 이격된 설정거리이며, Dc는 상기 카메라(20)의 렌즈 구경(유효경)이고, lp는 상기 광 프로젝터(70)의 광 프로젝션 렌즈(71)로부터 상기 대상체까지의 거리(즉, 대상체가 존재하는 투사면까지의 거리)이며, V는 투사면의 세로길이일 수 있다.Here, δ is a set angle that is an inclination angle when the polarization filter 80 is formed to be inclined, and dc is a set distance spaced apart between the polarizing filter 80 from the front lens (ie, imaging lens) of the camera 20 . where Dc is the lens aperture (effective diameter) of the camera 20, and lp is the distance from the light projection lens 71 of the light projector 70 to the object (that is, the distance to the projection surface on which the object is present) ), and V may be the vertical length of the projection surface.

예시적으로, 설정각도(δ)는 10° 이상 90° 이하, 또는 -90° 이상 -10° 이하일 수 있다. 즉, 편광 필터(80)는 도 6에 도시된 모식도 상 시계방향으로 경사지도록 형성될 수도 있고, 시계 반대방향으로 경사지도록 형성될 수도 있다. 상기와 같은 범위조건에 따라 편광 필터(80)의 설정각도(δ)가 결정됨으로써, 광 프로젝터가 편광 필터(80)에 반사되어 생성된 반사광(rr)은 카메라(20)의 렌즈 외부로 진행되어 고스트 이미지의 생성을 방지할 수 있다.Illustratively, the set angle δ may be 10° or more and 90° or less, or -90° or more and -10° or less. That is, the polarization filter 80 may be formed to be inclined in a clockwise direction in the schematic diagram shown in FIG. 6 or to be inclined in a counterclockwise direction. As the set angle δ of the polarizing filter 80 is determined according to the range conditions as described above, the reflected light rr generated by the light projector being reflected by the polarizing filter 80 proceeds to the outside of the lens of the camera 20 . Generation of ghost images can be prevented.

한편, 도 3, 도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 편광 필터(80)는 소정 회전축을 중심으로 설정각도(δ)만큼 경사지도록 형성될 수 있다. 예시적으로, 상기 소정 회전축은 도시된 x축과 평행하게 형성되고, 제1 평면(C1)에 포함된 제1 회전축(R1)일 수 있다. 즉, 편광 필터(80)는, 실질적으로 yz 평면에서 제1 회전축(C1)을 중심으로 설정각도(δ)만큼 시계방향 또는 반시계방향으로 경사지도록 형성될 수 있다. 또한, 광 프로젝터(70)의 광 프로젝션 렌즈(71)로부터 조사된 광 중 일부는 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사되어 제1 이미징 렌즈(21) 측과 제2 이미징 렌즈(22) 측으로 진행할 수 있다. 예시적으로, 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사된 광이 제1 이미징 렌즈(21)의 하측과 제2 이미징 렌즈(22)의 하측으로 진행할 때, 광 프로젝션 렌즈(71)로부터 제1 이미징 렌즈(21) 측으로 진행하는 광 사이의 x축 수평 이격거리와, 광 프로젝션 렌즈(71)로부터 제2 이미징 렌즈(22) 측으로 진행하는 광 사이의 x축 수평 이격거리는 서로 동일할 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 3, 4, 6 and 7 , the polarization filter 80 may be formed to be inclined by a set angle δ about a predetermined rotation axis. For example, the predetermined rotational axis may be a first rotational axis R1 that is formed parallel to the illustrated x-axis and is included in the first plane C1 . That is, the polarization filter 80 may be substantially inclined clockwise or counterclockwise by a set angle δ about the first rotation axis C1 in the yz plane. In addition, some of the light irradiated from the light projection lens 71 of the light projector 70 may be reflected from the surface of the polarization filter 80 to travel toward the first imaging lens 21 and the second imaging lens 22 . have. Exemplarily, when light reflected from the surface of the polarizing filter 80 travels under the first imaging lens 21 and under the second imaging lens 22 , the light projection lens 71 exits the first imaging lens. The horizontal x-axis distance between the light traveling toward (21) and the horizontal x-axis distance between the light traveling from the light projection lens 71 toward the second imaging lens 22 may be the same.

또한, 카메라(20)의 이미징 렌즈(21, 22)와 광 프로젝터(70)의 광 프로젝션 렌즈(71) 사이의 최단거리 s는 광 프로젝터(70)로부터 발생된 출사광 중 최외각 광선이 편광 필터(80)에 의해 반사되어 진행하는 x축 수평거리보다 클 수 있다. 이러한 경우, 광 프로젝터(70)로부터 발생된 출사광은 안정적으로 카메라(20)의 렌즈 외부로 진행할 수 있으며, 고스트 이미지의 생성을 보다 확실하게 방지할 수 있다.In addition, the shortest distance s between the imaging lenses 21 and 22 of the camera 20 and the light projection lens 71 of the light projector 70 is the polarization filter of the outermost light emitted from the light projector 70 . It may be greater than the horizontal distance of the x-axis that is reflected by (80) and travels. In this case, the light emitted from the light projector 70 can stably travel to the outside of the lens of the camera 20 , and generation of a ghost image can be more reliably prevented.

한편, 편광 필터(80)가 개구부(16)와 광경로 변경부재(60) 사이에 배치되는 경우, 편광 필터(80)와 카메라(20)의 이미징 렌즈(21, 22) 사이의 설정거리가 과도하게 증가하게 되고, 카메라(20)에 의해 획득되는 화상에 편광 필터(80)의 단면 상에 형성된 스크래치, 편광 필터(80)의 단면 상에 부착된 이물 등이 나타날 수 있다. 따라서, 편광 필터(80)는 팁 케이스(14) 내측에서, 광경로 변경부재(60)와 카메라(20) 사이에 배치될 수 있다.On the other hand, when the polarizing filter 80 is disposed between the opening 16 and the optical path changing member 60 , the set distance between the polarizing filter 80 and the imaging lenses 21 and 22 of the camera 20 is excessive. In the image acquired by the camera 20 , scratches formed on the cross-section of the polarizing filter 80 , foreign substances adhering to the cross-section of the polarizing filter 80 , etc. may appear. Accordingly, the polarizing filter 80 may be disposed inside the tip case 14 , between the optical path changing member 60 and the camera 20 .

또한, 도 8을 참조하면, 편광 필터(80)는 소정 임계각도 이상으로 경사지도록 형성되고, 임계각도의 크기는 설정거리(dc)가 증가함에 따라 감소할 수 있다. 상기 특성을 설명하기 위해, 제1 설정거리(dc1)에 임의의 제1 설정각도(δ1)를 가지도록 배치된 편광 필터(80)를 가정한다. 편광 필터(80)가 제1 설정각도(δ1)만큼 경사지도록 형성되었을 때, 광 프로젝터(70)가 조사하는 출사광(pr) 중 최외각 광선(보다 정확하게는, 광 프로젝션 렌즈(71)의 최상단으로부터 조사된 광선)은 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사될 수 있다. 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사된 최외각 광선은 카메라(20)의 이미징 렌즈(21, 22)의 제1 위치(Δ1)에 수용될 수 있다. 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사된 반사광이 카메라(20)의 이미징 렌즈(21, 22) 외부로 진행하여 고스트 이미지의 발생을 방지하기 위해서는, 상기 제1 위치(Δ1)는 0 이하이여야 한다. 제1 위치(Δ1)가 0이 되도록 하는 제1 설정각도(δ1)를 제1 임계 설정각도로 명명한다.Also, referring to FIG. 8 , the polarization filter 80 is formed to be inclined more than a predetermined critical angle, and the magnitude of the critical angle may decrease as the set distance dc increases. In order to describe the above characteristics, it is assumed that the polarization filter 80 is arranged to have an arbitrary first set angle δ1 at the first set distance dc1. When the polarization filter 80 is formed to be inclined by the first set angle δ1, the outermost ray (more precisely, the uppermost end of the light projection lens 71 ) among the emitted light pr emitted by the light projector 70 . The light irradiated from) may be reflected from the surface of the polarization filter 80 . The outermost ray reflected from the surface of the polarizing filter 80 may be received at the first position Δ1 of the imaging lenses 21 and 22 of the camera 20 . In order for the reflected light reflected from the surface of the polarizing filter 80 to travel to the outside of the imaging lenses 21 and 22 of the camera 20 to prevent ghost images from occurring, the first position Δ1 should be 0 or less. The first set angle δ1 that causes the first position Δ1 to be 0 is called a first threshold set angle.

한편, 편광 필터(80)의 설정거리가 제1 설정거리(dc1)보다 큰 제2 설정거리(dc2)로 증가하고, 편광 필터(80)의 설정각도(δ)를 제1 설정각도(δ1)와 동일한 제2 설정각도(δ2)로 설정한 경우, 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사된 반사광이 진행하는 거리가 증가하게 된다. 따라서, 편광 필터(80)의 설정각도(δ)를 제1 설정각도(δ1)보다 작게 설정하더라도 편광 필터(80)의 표면으로부터 반사된 반사광이 제1 위치(Δ1)보다 작은 이미징 렌즈(21, 22)의 제2 위치(Δ2)에서 수용될 수 있다. 따라서, 편광 필터(80)의 설정거리가 제2 설정거리(dc2)일 때, 설정각도(δ)는 제2 설정각도(δ2)보다 작은 제3 설정각도(δ3) 이상으로 설정될 수 있고, 최외각 광선의 제3 위치(Δ3)는 최외각 광선의 제2 위치(Δ2)보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 카메라(20)와 편광 필터(80) 사이의 거리인 설정거리(dc)가 증가하면 임계 설정각도는 감소하게 된다. 즉, 제2 설정거리(dc2)에서 고스트 이미지를 방지하기 위한 편광 필터(80)의 임계 설정각도는, 제1 설정거리(dc1)에서 고스트 이미지를 방지하기 위한 편광 필터(80)의 임계 설정각도보다 작게 형성될 수 있다.On the other hand, the set distance of the polarizing filter 80 increases to a second set distance dc2 that is larger than the first set distance dc1, and the set angle δ of the polarizing filter 80 is changed to the first set angle δ1 When the second set angle δ2 is set to be the same as ?2, the traveling distance of the reflected light reflected from the surface of the polarization filter 80 is increased. Therefore, even when the set angle δ of the polarizing filter 80 is set to be smaller than the first set angle δ1, the reflected light reflected from the surface of the polarizing filter 80 is smaller than the first position Δ1 of the imaging lens 21, 22) in the second position Δ2. Therefore, when the set distance of the polarization filter 80 is the second set distance dc2, the set angle δ may be set to be greater than or equal to the third set angle δ3 smaller than the second set angle δ2, The third position Δ3 of the outermost ray may be larger than the second position Δ2 of the outermost ray. Accordingly, when the set distance dc, which is the distance between the camera 20 and the polarization filter 80, increases, the critical set angle decreases. That is, the threshold setting angle of the polarizing filter 80 for preventing the ghost image at the second set distance dc2 is the threshold setting angle of the polarizing filter 80 for preventing the ghost image at the first set distance dc1 . It can be formed smaller.

또한, 광경로 변경부재(60)는 개구부(16)를 통해 입사된 광을 편광 필터(80) 및 카메라(20)로 가이딩할 수 있으며, 광경로 변경부재(60)의 각도(γ)는 0° 이상 90° 이하일 수 있다. 이 때, 편광 필터(80)가 최소 설정거리를 가지면서 소정 임계각도로 경사지도록 형성될 때, 편광 필터(80)는 광경로 변경부재(60)에 대해 -85° 내지 5°의 각도 범위(δ-γ)를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 편광 필터(80)가 광경로 변경부재(60)에 대해 상기 각도 범위를 가지도록 형성됨으로써, 광경로 변경부재(60)는 외부로부터 입사된 광을 편광 필터(80)로 굴절 및/또는 반사시킬 수 있고, 편광 필터(80)는 광경로 변경부재(60)에 의해 외부 표면에 도달한 입사광을 투과하여 카메라(20)의 이미징 렌즈(21, 22)로 수용되도록 할 수 있다.In addition, the light path changing member 60 may guide the light incident through the opening 16 to the polarization filter 80 and the camera 20, and the angle γ of the light path changing member 60 is It may be 0° or more and 90° or less. At this time, when the polarizing filter 80 is formed to be inclined at a predetermined critical angle while having a minimum set distance, the polarizing filter 80 has an angle range (δ) of -85° to 5° with respect to the optical path changing member 60 . -γ) can be formed to have. That is, the polarizing filter 80 is formed to have the above angle range with respect to the optical path changing member 60 , so that the optical path changing member 60 refracts and/or refracts the light incident from the outside to the polarizing filter 80 . may be reflected, and the polarization filter 80 may transmit incident light reaching the outer surface by the optical path changing member 60 to be received by the imaging lenses 21 and 22 of the camera 20 .

이하에서는, 편광 필터(80)의 배치 위치에 대해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the arrangement position of the polarizing filter 80 will be described in more detail.

도 3, 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)는 그 내부에 광 프로젝터(70) 및 카메라(20)가 배치되는 본체 케이스(11)의 일단으로부터 소정 두께 돌출 형성되는 프로브 팁 마운트(18)를 더 포함할 수 있다. 프로브 팁 마운트(18)의 후단부는 본체 케이스(11)의 내부공간에 삽입 배치될 수 있고, 프로브 팁 마운트(18)의 전단부는 본체 케이스(11)의 전방으로 돌출 배치될 수 있다. 팁 케이스(14)는 프로브 팁 마운트(18)에 마운팅될 수 있다. 팁 케이스(14)의 후단부는 프로브 팁 마운트(18)의 외주면에 씌워질 수 있다.3 and 5, the three-dimensional scanner 1 according to the present invention is formed to protrude a predetermined thickness from one end of the body case 11 in which the light projector 70 and the camera 20 are disposed. It may further include a probe tip mount (18). The rear end of the probe tip mount 18 may be inserted into the inner space of the body case 11 , and the front end of the probe tip mount 18 may protrude forward of the body case 11 . The tip case 14 may be mounted to a probe tip mount 18 . The rear end of the tip case 14 may be covered on the outer peripheral surface of the probe tip mount 18 .

또한, 프로브 팁 마운트(18)에는 광 출입구가 형성될 수 있다. 광 출입구는 프로브 팁 마운트(18)의 중심에 형성될 수 있으며, 3차원 스캐너(1) 내부로 입사된 광이 카메라(20)로 진행하는 경로와, 광 프로젝터(70)로부터 발생된 출사광이 3차원 스캐너(1) 외부로 진행하는 경로를 형성할 수 있다.In addition, a light entrance may be formed in the probe tip mount 18 . The light entrance may be formed in the center of the probe tip mount 18 , the path through which the light incident into the 3D scanner 1 travels to the camera 20 and the light emitted from the light projector 70 It is possible to form a path that proceeds to the outside of the three-dimensional scanner (1).

또한, 편광 필터(80)는 프로브 팁 마운트(18)의 일단에 결합될 수 있다. 예시적으로, 편광 필터(80)는 프로브 팁 마운트(18)의 일단에 부착 결합될 수 있다. 다만, 결합 방식은 일 예시에 불과하며, 편광 필터(80)를 프로브 팁 마운트(18)에 결합하기 위한 다양한 결합 수단들 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 프로브 팁 마운트(18)의 일단은, 편광 필터(80)가 카메라(20)에 대해 소정 설정각도(δ)를 가지도록 경사지도록 형성될 수 있다. 예시적으로, 프로브 팁 마운트(18)의 일단이 가지는 경사는 편광 필터(80)가 카메라(20)에 대해 가지는 소정 설정각도(δ)와 동일할 수 있다. 이에 따라, 프로브 팁 마운트(18)는 편광 필터(80)가 카메라(20)에 대해 소정 설정각도(δ)를 안정적으로 유지할 수 있도록 한다.In addition, the polarization filter 80 may be coupled to one end of the probe tip mount 18 . Illustratively, the polarization filter 80 may be attached to one end of the probe tip mount 18 . However, the coupling method is only an example, and at least one of various coupling means for coupling the polarization filter 80 to the probe tip mount 18 may be used. One end of the probe tip mount 18 may be formed to be inclined so that the polarization filter 80 has a predetermined angle δ with respect to the camera 20 . Illustratively, the inclination of one end of the probe tip mount 18 may be the same as a predetermined set angle δ of the polarizing filter 80 with respect to the camera 20 . Accordingly, the probe tip mount 18 allows the polarization filter 80 to stably maintain a predetermined set angle δ with respect to the camera 20 .

한편, 경우에 따라, 프로브 팁 마운트(18)는 전술한 제1 회전축(R1)의 역할을 담당하는 로테이션 부재(미도시)를 더 포함하여, 상기 편광 필터(80)의 양측 중앙부와 결합되어 편광 필터(80)를 회전시키는 것도 가능할 것이다.On the other hand, in some cases, the probe tip mount 18 further includes a rotation member (not shown) that serves as the above-described first rotation axis R1, is coupled to the central portions of both sides of the polarization filter 80 to polarize It would also be possible to rotate the filter 80 .

편광 필터(80)는 개구부(16)를 포함하는 팁 케이스(14)가 프로브 팁 마운트(18)로부터 언마운트(unmount)되어 본체 케이스(11)로부터 탈거되었을 때, 그 일면이 외부로 노출되도록 형성될 수 있다. 즉, 편광 필터(80)의 외부 표면은, 팁 케이스(14)가 탈거되었을 때 외부로 노출될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 편광 필터(80)의 외부 표면에 대한 유지/보수 작업(예를 들면, 세척)을 진행할 수 있다.The polarizing filter 80 is formed so that when the tip case 14 including the opening 16 is unmounted from the probe tip mount 18 and removed from the body case 11, one surface thereof is exposed to the outside. can be That is, the outer surface of the polarizing filter 80 may be exposed to the outside when the tip case 14 is removed. Accordingly, the user may perform maintenance/repair work (eg, cleaning) on the outer surface of the polarizing filter 80 .

보다 상세하게는, 편광 필터(80)의 일면 전체는 프로브 팁 마운트(18)에 의해 커버되지 않고 외부로 노출될 수 있다. 예시적으로, 편광 필터(80)의 외부 표면은 프로브 팁 마운트(18)의 내부에 끼움 결합되지 않고, 외부 표면 전체는 팁 케이스(14)가 본체 케이스(11)로부터 탈거됨에 따라 외부로 노출될 수 있다. 이에 따라, 종래에 편광 필터(80)가 다른 구성요소에 끼움 결합됨으로써 발생할 수 있는 상기 다른 구성요소와 편광 필터 사이의 이물질 축적 및 이에 따른 유지/보수의 어려움 문제를 해소할 수 있는 이점이 있다. 또한, 편광 필터(80)가 파손되어 기능하지 못할 경우에도, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 편광 필터(80) 배치 구조에 따라, 파손된 편광 필터(80)는 용이하게 제거 및 교체될 수 있다. 이에 따라, 편광 필터(80)를 유지/보수하는 시간이 단축되고, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)를 장기간 최상의 상태로 유지할 수 있는 이점 또한 가진다.In more detail, the entire surface of the polarizing filter 80 may be exposed to the outside without being covered by the probe tip mount 18 . Illustratively, the outer surface of the polarizing filter 80 is not fitted to the inside of the probe tip mount 18 , and the entire outer surface is exposed to the outside as the tip case 14 is removed from the body case 11 . can Accordingly, there is an advantage in that it is possible to solve the problem of the accumulation of foreign substances between the polarizing filter and the other component, which may occur when the polarizing filter 80 is fitted to another component in the prior art, and the difficulty in maintenance/repair. In addition, even when the polarization filter 80 is damaged and does not function, according to the arrangement structure of the polarization filter 80 of the 3D scanner 1 according to the present invention, the damaged polarization filter 80 can be easily removed and replaced. can be Accordingly, the time for maintaining/repairing the polarization filter 80 is shortened, and the 3D scanner 1 according to the present invention can also be maintained in the best state for a long period of time.

프로브 팁 마운트(18)는 본체 케이스(11) 내의 열을 본체 케이스(11)의 외부로 용이하게 배출하기 위해 방열 소재로 형성될 수 있다. 상기 방열 소재는 알루미늄 소재인 것이 바람직하다. 다만, 상기 방열 소재가 상기 알루미늄 소재로 한정되는 것은 아니고, 방열의 기능을 가지는 다른 재질로 형성될 수도 있다.The probe tip mount 18 may be formed of a heat-dissipating material to easily dissipate heat in the body case 11 to the outside of the body case 11 . The heat dissipation material is preferably an aluminum material. However, the heat dissipation material is not limited to the aluminum material, and may be formed of another material having a heat dissipation function.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 작동 모습을 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.An operation of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention configured as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

사용자는 본 발명에 따른 3차원 스캐너(1)의 일 실시예를 이용하여 대상체를 측정하기 위해 케이스(10)의 상부에 구비된 작동 버튼부(15)를 누른다. 이후, 광 프로젝터(70)로부터 출사광이 조사된다. 광 프로젝터(70)로부터 조사된 출사광은, 순차적으로 카메라 마운팅부(50)에 형성된 광도파관 중 출사광 경로부(53) 및 팁 케이스(14)에 형성된 입출광 경로부를 경유하여 개구부(16) 측으로 조사되고, 출사광은 광경로 변경부재(60)에 의하여 개구부(16)를 통해 환자의 구강 내부에 조사된다.The user presses the operation button unit 15 provided on the upper portion of the case 10 to measure the object using an embodiment of the three-dimensional scanner 1 according to the present invention. Then, the light emitted from the light projector 70 is irradiated. The outgoing light emitted from the light projector 70 sequentially passes through the outgoing light path part 53 of the optical waveguide formed in the camera mounting part 50 and the input/exit light path part formed in the tip case 14 to the opening 16 . It is irradiated to the side, and the emitted light is irradiated into the oral cavity of the patient through the opening 16 by the optical path changing member 60 .

동시에, 사용자가 작동 버튼부(15)를 누르는 동작에 의해 카메라(20)가 작동됨으로써 대상체의 어느 일 지점을 동일한 초점으로 하는 2개의 이미지 데이터를 확보할 수 있다.At the same time, since the camera 20 is operated by the user pressing the operation button unit 15 , two image data having the same focus at any one point of the object may be secured.

이 때, 대상체를 나타내는 이미지 데이터는 출사광에 의하여 광의 형태로 존재하는 것으로서, 출사광과는 반대로, 순차적으로 개구부(16)를 통해 팁 케이스(14) 내부로 입사되되, 광경로 변경부재(60)를 통해 경로가 변경되고, 실질적으로 광경로 변경부재(60)의 반사면을 촬영하는 카메라 렌즈로 상술한 입사광 경로부(51,52)를 경유하여 입사된다. 그리고, 각각의 광경로 변경 미러(41,42)에 의하여 해당하는 이미징 보드(31a,32a)의 이미징 센서(31b,32b)에 조사됨으로써 이미지 데이터들을 확보할 수 있다. 이와 같이 확보된 이미지 데이터들을 토대로 대상체를 나타내는 3차원 모델이 용이하게 획득될 수 있다.At this time, the image data representing the object is present in the form of light by the emitted light, and is sequentially incident to the inside of the tip case 14 through the opening 16, as opposed to the emitted light, and the light path changing member 60 ), the path is changed, and is substantially incident to the camera lens for photographing the reflective surface of the optical path changing member 60 via the above-described incident light path units 51 and 52 . In addition, image data may be secured by being irradiated to the imaging sensors 31b and 32b of the corresponding imaging boards 31a and 32a by the respective optical path changing mirrors 41 and 42 . A three-dimensional model representing the object may be easily obtained based on the obtained image data.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 3차원 스캐너 10: 케이스
11: 본체 케이스 12: 로워 케이스
13: 어퍼 케이스 14: 팁 케이스
16: 개구부 18: 프로브 팁 마운트
20: 카메라 21: 제1 이미징 렌즈
22: 제2 이미징 렌즈 31a,32a: 이미징 보드
31b,32b: 이미징 센서 41,42: 광경로 변경 미러
50: 카메라 마운팅부 51,52: 입사광 경로부
53: 출사광 경로부 60: 광경로 변경부재
70: 광 프로젝터 80: 편광 필터
dc: 설정거리 δ: 설정각도1: 3D scanner 10: Case
11: body case 12: lower case
13: upper case 14: tip case
16: opening 18: probe tip mount
20: camera 21: first imaging lens
22: second imaging lens 31a, 32a: imaging board
31b, 32b: imaging sensor 41,42: light path change mirror
50: camera mounting unit 51, 52: incident light path unit
53: exit light path unit 60: light path change member
70: light projector 80: polarizing filter
dc: set distance δ: set angle

Claims

a camera arranged to receive incident light;
a light projector disposed on one side of the camera to irradiate light to an object; and
Including; a polarizing filter disposed to be spaced apart a predetermined distance from the front of the camera;
The polarizing filter is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to a plane perpendicular to the optical path of the light emitted by the light projector, so that at least some of the light emitted by the light projector passes through the polarizing filter, and the remaining portion is 3D scanner, characterized in that it is reflected from the surface of the polarizing filter and proceeds to the outside of the lens of the camera.

The method according to claim 1,
The set angle is a three-dimensional scanner, characterized in that it satisfies the following equation.
Formula:

Here, δ is the set angle, dc is the set distance, Dc is the lens aperture of the camera, lp is the distance between the light projector and the object, and V is the vertical length of the projection surface.

The method according to claim 1,
The polarization filter is formed to be inclined more than a predetermined critical angle, and the size of the critical angle decreases as the set distance increases.

The method according to claim 1,
The camera includes a first imaging lens formed on one side with respect to the light projector, and a second imaging lens formed on the other side with respect to the light projector and formed opposite to the first imaging lens,
The polarizing filter is formed to be inclined by the set angle about a predetermined rotation axis,
The 3D scanner, characterized in that the horizontal separation distance when a part of the light irradiated by the light projector is reflected from the surface of the polarizing filter and travels toward the first imaging lens and the second imaging lens is the same.

The method according to claim 1,
a case in which the polarizing filter is disposed; further comprising,
The case is
a body case in which the light projector and the camera are disposed; and
and a tip case having an optical path changing member guiding the light incident from the opening to the polarizing filter and being detachably coupled to the main body case;
The polarizing filter is a three-dimensional scanner, characterized in that disposed between the optical path changing member and the camera.

6. The method of claim 5,
3D scanner, characterized in that when the polarizing filter is formed to be inclined at a predetermined critical angle while having a minimum set distance, the polarizing filter is formed in an angle range of -85° to 5° with respect to the optical path changing member.

The method according to claim 1,
Includes; a probe tip mount formed to protrude a predetermined thickness from one end of the main body case in which the light projector and the camera are disposed;
The polarizing filter is coupled to one end of the probe tip mount, and when the tip case including the opening is removed from the main body case, one surface of the polarizing filter is exposed to the outside.

8. The method of claim 7,
A three-dimensional scanner, characterized in that the entire surface of the polarizing filter is exposed to the outside without being covered by the probe tip mount.