KR101425955B1 - 김서림 방지가 가능한 구강스캐너 - Google Patents

Abstract

김서림 방지가 가능한 구강스캐너가 개시되며, 상기 김서림 방지가 가능한 구강스캐너는 본체; 상기 본체 내부에 구비된 광출력 부재; 상기 본체의 일측에 상기 본체와 연통되게 연결된 삽입체; 상기 삽입체 내부 일측에 슬라이딩 가능하게 구비된 광학계 유닛; 및 상기 본체 내부에 구비되며, 상기 광학계 유닛을 슬라이딩 구동시키는 구동모터를 포함하되, 상기 삽입체는 상기 광학계 유닛에 의해 반사되는 광을 투과시키는 투과창 및 상기 투과창의 측면 모서리를 따라 결합된 발열부재를 포함한다.

Description

김서림 방지가 가능한 구강스캐너{DENTAL SCANNER FOR ANTI-FOGGING}

본 발명은 김서림 방지가 가능한 구강스캐너에 관한 것이다.

일반적으로, 치과 병원 등에서는 환자의 치아에 대한 석고 모형을 제작하는 인상채득과정(impression taking)을 통해 환자의 환부에 대한 치료 및 진료를 수행하고 있다. 그런데, 이와 같은 석고 모형을 제작하는 인상채득과정에서는 재료의 소모 및 교차 감염 등의 문제와 제작된 모형의 파손 가능성 및 보존 문제 등이 발생하고 있다.

또한, 종래의 구강 내 상태를 파악하기 위해 널리 사용되고 있는 방식으로는 시트 형상의 필름을 구강 내로 삽입시켜 환자의 손 또는 혀를 이용하여 필름을 환부 근처에 고정한 다음, 엑스레이와 같은 방사선을 구강의 환부에 투사하고 이에 근거한 필름을 이용하는 방식이 제안되고 있다.

그러나, 이러한 방식은 방사선 사진을 이용하여 2차원적으로 수작업을 하여 계측하거나 혹은 CT사진(computer tomography)에 의존함으로써, 3차원적 구조물을 2차원적 평면 계측하는 과정에서 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 환자에게 많은 양의 방사선 조사를 받게 하고, 환자의 경제적인 부담과 시행 단계에서의 복잡성 등으로 많은 임상적 문제점을 야기할 수 있다.

따라서, 환자의 건강 상에 문제를 일으킬 가능성이 적으면서도 치아를 정확하게 그리고 보다 효과적으로 3차원 모델링 할 수 있는 3차원 구강용 스캐너가 필요한 실정이다.

본 발명의 일 실시예는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 치아의 스캐닝 데이터를 이용하여 치아의 3차원 스캐닝 모델을 생성하는 김서림 방지가 가능한 구강용 스캐너를 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1측면에 따른 구강스캐너는 본체; 상기 본체 내부에 구비된 광출력 부재; 상기 본체의 일측에 상기 본체와 연통되게 연결된 삽입체; 상기 삽입체 내부 일측에 슬라이딩 가능하게 구비된 광학계 유닛; 및 상기 본체 내부에 구비되며, 상기 광학계 유닛을 슬라이딩 구동시키는 구동모터를 포함하되, 상기 삽입체는 상기 광학계 유닛에 의해 반사되는 광을 투과시키는 투과창 및 상기 투과창의 측면 모서리를 따라 결합된 발열부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 투과창에 발열부재를 부착함으로써, 투과창에 습기가 차는 것을 방지하여 보다 정확한 스캐닝 정보를 얻을 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 김서림 방지가 가능한 구강스캐너의 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 따른 김서림 방지가 가능한 구강스캐너의 간략 분해 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 김서림 방지가 가능한 구강스캐너의 측면도이다.
도 4 및 도 5 는 본 발명에 따른 김서림 방지가 가능한 구강스캐너 삽입체의 사시도이다.
도 6 내지 도 10 는 본 발명에 따른 투과창의 사시도이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과창에 습기가 차거나 김이 서리는 현상을 방지하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 데이터 생성을 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

먼저 도 1 내지 도 5 를 참조하면 본 발명에 따른 김서림 방지가 가능한 구강스캐너는 본체(100)와 본체(100)의 일측에 본체(100)와 연통되게 연결된 삽입체(200)와 삽입체(200)의 내부 일측에 슬라이딩 가능하게 구비된 광학계 유닛(300)과 광학계 유닛(300)에 의해 반사되는 광을 투과시킬 수 있는 투과창(260)과 본체(100) 내부에 구비되되, 광학계 유닛(300)과 가상의 동일선 상에 위치한 광출력 부재(500)를 포함한다.

본체(100)는 광학계 유닛(300)을 구동시키는 제 1 구동모터(101), 광출력 부재(500)를 광학계 유닛(300)과 교차하는 가상의 축 상에서 왕복 이동시키는 제 2 구동모터(102), 광출력 부재(500)와 상호 마주하며 이격되게 구비된 광센서(600), 및 스캔된 치아의 데이터를 처리하는 제어 유닛(400)을 포함할 수 있다.

다만, 제 1 구동모터(101), 제 2 구동모터(102), 광출력 부재(500)의 배치구조는 사용자의 선택에 따라 변경 가능하다. 또한, 본체 내의 구성은 사용자의 선택에 따라 충분히 변경 가능한 것으로 배치구조뿐만 아니라 일부 구성요소는 생략할 수 있다.

또한, 본체(100)는 제 1 평면(110)과 제 1 평면(110)에 교차하여 연결되는 복수개의 측면(130)과 제 1 평면(110)과 평행하되 복수 개의 측면(130) 단부에 연결된 제 2 평면(150)을 포함한다.

제 1 평면(110)과 제 2 평면(150)은 정사각형 또는 직사각형의 형태로 형성되며, 제 1 평면(110) 및 제 2 평면(150)과 연결되는 측면은 4개(131, 132, 133)가 마련된다. 따라서 본체(100)는 이러한 구성에 의해 제 1 평면(110), 복수 개의 측면(130) 및 제 2 평면(150)에 의해 직육면체 형태로 형성된다.

한편, 복수 개의 측면(130) 중 적어도 하나의 측면에는 본체(100)와 연통되는 삽입체(200)가 연결될 수 있는 연통홀(130′)이 형성된다. 즉, 4개의 측면(131, 132, 133) 중 하나의 측면에 연통홀(130′)이 형성되는 것이다.

본체(100)와 연결되는 삽입체(200)는 사용자의 구강 내 삽입이 가능하도록 본체(100)로부터 돌출된 삽입관 형태로 형성된다.

삽입체(200)는 본체(100)의 제 1 평면(110) 및 제 2 평면(150)과 평행한 상측면(210)과 상측면(210)에 교차하게 연결된 복수 개의 측면(230)과 복수 개의 측면(230)에 교차하되 경사지게 연결된 하측면(250)을 포함한다.

상측면(210)은 삽입체(200)가 본체(100)와 결합되는 방향으로 길이가 길게 형성된 직사각형 형태로 형성되며, 상측면(210)에 3개의 측면(231, 233, 235)이 연결된다. 3개의 측면(231, 233, 235) 단부에 연결되는 하측면(250)은 삽입체(200)가 본체(100)와 연결되는 일측에서부터 타측으로 갈수록 상측 방향으로 경사지게 형성된다. 이때, 상측면(210)에 결합되는 측면(231)은 그 일부가 절곡된 형태를 가질 수 있다.

따라서 삽입체(200)의 길이 방향에 교차하는 단면은 삽입체(200)의 단부에서 삽입체(200)가 본체(100)와 연결된 측으로 갈수록 단면(233, 235)의 면적이 점진적으로 커진다.

이는, 삽입체(200)의 내부를 통해 광학계(330)측으로 출력되는 광원(즉, 출력광), 및 치아로부터 반사되어 광센서(600)로 입사되는 광원(즉, 반사광)의 진행 경로 등을 확보하여 광원을 보호하기 위한 것이다.

다만, 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

투과창(260)은 광학계 유닛(300)에 의해 반사되는 광을 투과시키기 위해 삽입체(200)의 하측면(250)에 구비되고, 하측면(250)에는 투과창(260)이 결합될 수 있는 투과창홀(251)이 형성된다.

투과창(260)은 삽입체(200)가 구강 내 삽입되어 스캐닝 동작을 하면, 구강 내의 온도와 외부 온도의 차이로 인해 습기가 차거나 김이 서리는 현상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 투과창(260)의 일면에 전류가 흐르면 열을 발생시키는 발열부재(261)를 부착하고, 발열부재(261)의 양끝단면에 도선(262)과 연결하여 온도 차이로 인해 습기가 차거나 김이 서리는 현상을 방지한다.

도 6 내지 도 10 을 참조하면, 발열부재(261)는 투과창(260)의 일면에 투과창(260)의 모서리를 따라 투과창(260)을 둘러싸는 형태로 부착된다. 이때, 투과창(260) 모서리의 전체를 둘러싸지 않고 일부분을 제외한 부분만 둘러싸는 형태로 부착될 수 있다. 예시적으로, 투과창(260)의 왼쪽 모서리, 오른쪽 모서리, 및 하측 모서리를 따라 발열부재(261)가 부착되고, 상측 모서리에는 부착되지 않는다. 또한, 발열부재(260)는 예시적으로, 열선 또는 전류가 흐르면 열을 발생시키는 저항물질을 사용할 수 있다. 또한, 발열부재(260)는 투과창(260)의 광 투과를 방해하지 않기 위해 투명물질을 사용할 수 있다.

이러한 구성을 통해, 광의 진행경로를 확보하면서도 습기가 차거나 김이 서리는 현상을 방지할 수 있다.

도선(262)은 예시적으로, 본체(100) 또는 삽입체(200) 내부의 전류 공급부(700)와 연결하여 사용할 수 있다.

또한, 도 6 내지 도 10 을 참조하면, 투과창(260) 상측 모서리 부분에 투과창 센서(263)를 추가할 수 있다. 예시적으로, 투과창 센서(263)를 구강스캐너의 전원이 공급됨과 동시에 가동시킨다. 투과창 센서(263)가 작동되면, 구강스캐너가 치아를 스캐닝 하면서 투과창(260)에 김이 서리거나 습기가 차는 현상을 습도 또는 온도의 변화를 통해 감지한다. 이때, 투과창(260)에 부착된 발열부재(261)에 도선(262)을 통해 전류를 공급하도록 하여 습기가 차거나 김이 서리는 현상을 방지할 수 있다.

투과창 센서(263)는 예시적으로 본체(100) 또는 삽입체(200) 내부의 전류 공급부(700)와 연결하여 사용할 수 있다.

이하에서는 도 6 내지 도 10 을 참조하여 김서림 방지가 가능한 투과창(260)의 실시예를 살펴본다.

도 6 및 도 7 을 참조하면, 투과창(260) 일면에 투과창(260)의 상측 모서리 부분을 제외하도록 발열부재(261)를 결합할 수 있다. 투과창(260)의 일면은 예시적으로 삽입체(200) 내부를 향하는 면일 수 있다.

도 8 을 참조하면, 투과창(260)과 투과창홀(251)이 결합되는 면인 투과창(260)의 측면에 상측 모서리 부분을 제외하도록 발열부재(261) 및 도선(262)을 결합할 수 있다. 투과창(260)의 측면에 발열부재(261) 및 도선(262)을 결합하면, 광학계 유닛(300)에 의해 반사되는 광의 투과를 더욱 용이하게 할 수 있다.

도 9 를 참조하면, 삽입체의 내부를 향하는 투과창(260)의 일면 및 투과창(260)의 측면에 상측 모서리 부분을 제외하도록 발열부재(261)를 결합할 수 있다. 투과창(260)의 일면과 측면 모두에 발열부재(261)를 결합하면, 열을 발생시키는 면적이 넓어져 습기가 차거나 김이 서리는 현상을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.

도 10 을 참조하면, 삽입체의 내부를 향하는 투과창(260)의 일면에 상측 및 하측 모서리 부분을 제외하도록 발열부재(261)를 결합할 수 있다. 이는 투과창(260)에 습기가 차거나 김이 서리는 현상을 방지하면서도 광학계 유닛(300)에 의해 반사되는 광의 투과를 용이하게 할 수 있다.

도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과창에 습기가 차거나 김이 서리는 현상을 방지하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 11 을 참조하여 전술한 투과창에 습기가 차거나 김이 서리는 현상을 방지하기 위한 장치를 자세히 살펴본다.

먼저, 투과창 센서(263)를 통해 투과창(260)의 상태를 감지한다. 투과창 센서(263)는 본체(100) 또는 삽입체(200) 내부에 포함될 수 있는 전류 공급부(700)와 연결되어 동작에 필요한 전류를 공급 받는다. 투과창 센서(263)는 투과창(260)에 서리 또는 김이 서리는 현상을 감지한다. 예시적으로, 습도를 감지하여 서리 또는 김이 서리는 현상을 감지할 수 있다.

투과창 센서(263)에서 감지된 습도를 기초로 전류 공급부(700)의 전류 공급 여부를 조절한다.

전류 공급부(700)는 도선(262)을 통해 발열부재(261)에 전류를 공급하고, 공급되는 전류를 통해 발열부재(261)는 열을 발생하여 습기가 차거나 김이 서리는 현상을 제어할 수 있다.

전술한 전류 공급부(700)는 본체(100)나 삽입체(200) 내부에 사용자의 선택에 따라 배치 가능하다.

삽입체(200)의 내부에 구비되는 광학계 유닛(300)은 보다 정확하게는 삽입체(200)의 상측면(210)의 내측에 구비된다.

광학계 유닛(300)은 삽입체(200)의 상측면(210) 내측에 결합된 가이드(310)와 가이드(310)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된 광학계 슬라이더(320)와 삽입체(200)의 단부를 향하면서 광학계 슬라이더(320)의 일측에 회동 가능하게 결합된 광학계(330)와 삽입체(200)와 본체(100)가 연결되는 측을 향하는 가이드(310)의 단부에 구비되어 광학계 슬라이더(320)의 이동을 멈추는 광학계 스토퍼(340)를 포함한다.

그리고 본체(100)의 내부에는 광학계(300)로 광을 출력하는 광출력 부재(500)와 광학계(300)부터 반사된 광이 입사되는 광센서(600) 및 이들을 제어하는 제어 유닛(400)을 포함한다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 구강스캐너는 도 3 을 참조하여 보면, 광학계 슬라이더(320)는 제어 유닛(400)의 제어에 따라 광학계(330)를 설정된 반사 위치로 이동시키고, 광학계(330)의 각도를 설정된 반사 각도로 조절한다. 여기서, 광학계(330)의 반사 위치 및 반사 각도는 광학계(330)에 입사되는 광이 설정된 출사 각도로 반사되도록 설정한다.

구체적으로, 광학계 슬라이더(320)는 제어 유닛(400)으로부터 설정된 이동 방향 및 이동 거리에 따라 광학계(330)를 수평으로 전후 이동시켜 스캐닝 대상 치아의 일 위치에 대응되는 반사 위치에 위치하도록 구동한다. 그리고, 광학계 슬라이더(320)는 광학계(330)가 광을 설정된 출사 각도로 치아를 향해 반사할 수 있도록 설정된 반사 각도에 따라 광학계(330)를 회동시켜 각도를 조절한다.

이때, 광학계 슬라이더(320)의 구동에 의한 광학계(330)의 반사 위치 정보 및 반사 각도 정보에 기초하여 광이 스캐닝 대상 치아에 투사되는 위치에 대한 좌표(이하, 제 1 좌표라고 함)의 값을 산출할 수 있다. 제 1 좌표는 스캐닝 대상 치아의 일 축(예를 들어, B축)의 좌표를 나타낸다.

제어 유닛(400)은 광학계(330)가 입사되는 광을 설정된 출사 각도로 치아를 향해 반사할 수 있는 반사 위치 및 반사 각도를 설정하고, 설정된 반사 위치 및 반사 각도에 따라 광학계 슬라이더(320)의 동작을 제어한다. 여기서, 반사 위치 또는 반사 각도의 값을 기초로 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델의 B축 좌표값을 산출할 수 있게 된다.

또한, 제어 유닛(400)은 스캐닝 대상 치아에 대해 적어도 두 번의 스캐닝이 수행되도록 광학계 슬라이더(320)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어 유닛(400)은 스캐닝 대상 치아의 위치 별로 광학계(330)의 반사 각도를 서로 상이한 둘 이상의 각도로 설정한다. 그리고, 제어 유닛(400)은 광학계(330)가 동일 반사 위치에서 서로 상이한 둘 이상의 각도로 조절되도록 광학계 슬라이더(320)를 제어한다.

예를 들어, 제어 유닛(400)은 광학계(330)의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 유지한 상태에서 반사 위치를 제 1 이동 방향으로 이동되도록 하고, 반사 각도를 제 1 반사 각도와 상이한 제 2 반사 각도로 유지한 상태에서 반사 위치를 제 1 이동 방향과 반대 방향인 제 2 이동 방향으로 이동되도록 광학계 슬라이더(320)를 제어할 수 있다.

또한, 제어 유닛(400)은 광학계(330)의 반사 위치를 일 방향으로 이동시키며, 동일 반사 위치에서 광학계(330)의 반사 각도를 제 1 반사 각도로 조절한 후 제 2 반사 각도로 조절하도록 광학계 슬라이더(320)를 제어할 수도 있다.

이와 같이, 동일 반사 위치에 대해서 광학계(330)의 반사 각도를 둘 이상의 상이한 각도로 변경함으로써, 동일 위치 및 각도를 갖는 입사광이 광학계(330)를 통해 상이한 출사 각도로 반사된다. 따라서, 광학계(330)는 적어도 둘 이상의 출사 각도로 광을 반사시켜 스캐닝 대상 치아의 위치좌표 별로 상이한 각도의 출사광이 투사되도록 할 수 있다.

광출력 부재(500)는 제어 유닛(400)의 제어에 따라 설정된 출력 위치 및 출력 각도에 따라 광(본 발명의 실시예에서는, ‘레이저 광원’을 예로서 나타냄)을 광학계(330)를 향해 출력한다.

제어 유닛(400)은 설정된 출력 각도에 대응하도록 광(이하, 출력광이라고 함)의 출력 위치 및 출력 각도를 설정한다. 여기서, 제어 유닛(400)은 출력 각도 또는 출력 위치의 값을 기초로 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 스캐닝 모델의 A축 좌표값을 산출할 수 있다.

또한, 제어 유닛(400)은 스캐닝 대상 치아의 동일 위치에 대해 적어도 두 번의 스캐닝이 수행되도록, 동일 위치에 대해 동일한 출력 각도 및 출력 위치의 출력광을 두 번 이상 출력하도록 광출력 부재(500)를 제어할 수 있다.

또한, 제어 유닛(400)의 제어에 의한 광출력 부재(500)의 출력광에 대한 출력 위치 정보 및 출력 각도 정보에 기초하여 광이 스캐닝 대상 치아에 투사되는 위치의 좌표(이하, 제 2 좌표라고 함)의 값을 산출할 수 있다. 즉, 서로 매칭되는 제 1 좌표 및 제 2 좌표는 스캐닝 대상 치아의 일 위치의 좌표(즉, 위치좌표)를 나타낸다.

한편, 광출력 부재(500)로부터 출력된 출력광은 광학계(330)를 통해 설정된 출사 각도로 반사되고, 광학계(330)를 통해 반사된 출사광은 스캐닝 대상 치아에 반사된다. 이때, 스캐닝 대상 치아로부터 반사되는 반사광은 광학계(330)로 입사된 후 다시 반사되어 광센서(600)로 입사된다.

다시 도 2 및 도 3 을 참조하여 보면, 본체(100)의 내부에는 광학계(330)로 광원을 출력하는 광출력 부재(500)와 광학계(330)로부터 반사되는 광원(즉, 출력광)이 치아에 반사된 반사광을 수신하는 광센서(600)와 전술한 바와 같이 구동 모터를 작동시키거나 스캔된 치아의 데이터를 처리하는 제어 유닛(400)이 더 포함된다.

광출력 부재(500)는 전술한 바와 같이 제 2 구동모터(103)에 의해 광학계 유닛(300)과 교차하는 가상의 축 상에서 왕복 이동하여 출력광의 출사 위치를 변경시킬 수 있다.

광출력 부재(500)는 제 2 기준축 또는 제 3 기준축에 기준하여 출력광의 출력 각도를 변경시킬 수 있다. 또한, 광출력 부재(500)는 좌우측으로 슬라이딩 방식으로 이동하여 출력광의 출력 위치를 변경시킬 수 있는데 이는 전술한 바와 같이 제 2 구동모터(102)에 의해 이루어진다.

참고로, 제 1 기준축, 제 2 기준축, 및 제 3 기준축은 서로 수직한다. 여기서 광학계(330)의 반사 각도에 따라 B좌표값이 산출될 수 있으며, 광센서(600)에 입사되는 광의 위치에 따라 C좌표값이 산출될 수 있다.

본 실시예에서 광출력 부재(500)는 레이저 다이오드(laser diode)인 것을 예로 나타내었으며, 크기에 제한을 위하여 가급적 소형이 광출력 부재(500)를 사용할 수 있다.

또한, 광센서(600)는 전하연계소자(CCD: Charged Coupled Device) 또는 위치감별소자(PSD: Position Sensitive Device) 등의 수광 소자일 수 있으며, 본 실시예에서는 PSD 소자인 것을 예로 나타내었다.

한편, 본 실시예에 따른 구강용 스캐너를 이용하여 치아 스캐닝 시, 광출력 부재(500)로부터 출력된 출력광이 광학계(330)를 통해 반사되는 출사 각도에 따라 치아의 표면 중 동일 위치에 대해 반사되는 반사광의 세기가 다르게 된다.

도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 데이터 생성을 설명하기 위한 도면이다.

도 12 를 참조하여 전술한 제어 유닛(400)의 구성을 통해 3차원 데이터를 생성하는 것을 상세히 살펴본다.

제어 유닛(400)은 데이터 처리부(410)를 포함하고, 데이터 처리부(410)는 광센싱부(411), 3차원 데이터 생성부(412), 및 데이터 관리부(413)를 포함하여 구성된다.

광센싱부(411)는 광센서(600)로부터 출력된 전기 신호에 상응하는 위치 정보(즉, 스캐닝 대상 치아의 부위 별 높이 값)를 생성하여 3차원 데이터 생성부(412)로 전달한다. 이때, 광센싱부(411)가 생성한 높이 값(즉, 전기 신호에 따른 위치 정보)에 기초하여 스캐닝 대상 치아에 대한 높이축의 좌표값을 산출할 수 있다.

이때, 광센싱부(411)는 광삼각법(optical triangulation method)을 이용한 변위 측정 방식에 따라 C축의 좌표값을 산출할 수 있다. 이러한, 광삼각법은 기하광학원리(geometric optics)에 근거한 2차원 삼각법을 이용한 변위 측정 기법이다. 광삼각법에서는 광학계가 한 평면 내에 존재하며 서로 θ의 각도로 교차하는 두 개의 광축(optical axis)을 중심으로 구성된다.

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

의 각도를 갖는다.

이때, 물체궤적 상의 광점 이동 거리 p와 이에 대응되는 영상점의 이동거리 q는 하기 수학식 1 을 통해 구할 수 있다.

참고로, f는 광점에 따른 영상을 수광 소자에 투영하기 위한 영상 렌즈의 초점 거리이고, s는 영상 렌즈와 실제 측정물의 거리이다.

또한, 상기 각도

는 하기 수학식 2 를 통해 구할 수 있다.

이와 같은, 광삼각법을 본 발명의 실시예에 적용하면 출력 광은 대상 치아의 표면에 광점을 형성하고, 대상 치아에 반사된 광(즉, 입사광)은 다시 PSD센서 위에 결상된다. 그러면, PSD센서에서는 상기 입사 광의 결상 위치에 따른 전기 신호를 출력하게 된다. 이때, 치아의 높이 변화에 따라서 PSD센서 위에 결상되는 위치가 변하기 때문에 대상 치아의 높이 값을 측정할 수 있다.

3차원 데이터 생성부(412)는 광센싱부(411)로부터 수신된 A축 좌표 별 C축 좌표값 및 B축 좌표값을 매칭하여 3차원 데이터를 생성한다.

이때, 3차원 데이터 생성부(412)는 생성된 3차원 데이터를 데이터 관리부(413)를 통해 외부 장치(예를 들어, 3차원 모델링 장치)로 출력할 수 있으며, 자체적으로 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 모델을 모델링하여 데이터 관리부(413)를 통해 저장할 수 있다.

구체적으로, 3차원 데이터 생성부(412)는 생성된 3차원 데이터들 중 서로 매칭된 A, B 및 C축 좌표 값들을 통합하여 스캐닝 대상 치아의 3차원 스캐닝 모델을 생성한다.

참고로, 데이터 처리부(410)의 전체 또는 일부 구성은 구강스캐너(100)의 내부에 포함되거나, 별도의 장치로서 구강스캐너(100)에 케이블 등으로 연결될 수 있다.

데이터 관리부(413)는 3차원 데이터 생성부(412)로부터 수신된 스캐닝 대상 치아에 대한 3차원 데이터(또는 3차원 모델)를 저장한다.

참고로, 데이터 관리부(413)는 3차원 데이터를 외부 장치로 전송할 수 있다.

또한, 데이터 관리부(413)는 저장되어 있는 환자 치아의 3차원 스캐닝 모델을 구비된 출력 부재(화면)(미도시), 데이터 케이블 또는 네트워크 등으로 연결되는 출력 시스템(미도시) 등을 통해 출력할 수 있다.

이와 같이, 대상 치아의 3차원 스캐닝 모델을 저장 및 출력함으로써, 환자의 환부를 직접 확인하지 않고도 3차원 스캐닝 모델을 좀 더 정확하게 보정 및 확인할 수 있다. 또한, 사용자는 촬영되는 데이터를 실시간으로 확인하면서 치아 스캐닝 작업을 수행할 수도 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 본체 130′: 연통홀
200: 삽입체 250: 하측면
251: 투과창홀 260: 투과창
261: 발열부재 262: 도선
263: 투과창 센서 300: 광학계 유닛
310: 가이드 320: 광학계 슬라이더
330: 광학계 340: 광학계 스토퍼
400: 제어 유닛 410: 데이터 처리부
411: 광센싱부 412: 3차원 데이터 생성부
413: 데이터 관리부 500: 광출력 부재
600: 광센서 700: 전류 공급부

Claims (11)

1. 김서림 방지가 가능한 구강스캐너에 있어서,
   본체;
   상기 본체 내부에 구비되고, 레이저 광을 출력하는 광출력 부재;
   상기 본체의 일측에 상기 본체와 연통되게 연결된 삽입체;
   상기 레이저 광을 스캐닝 대상 치아로 반사시키고, 삽입체 내부 일측에 슬라이딩 가능하게 구비된 광학계 유닛; 및
   상기 본체 내부에 구비되며, 상기 광학계 유닛을 슬라이딩 구동시키는 구동모터를 포함하되,
   상기 삽입체는 상기 광학계 유닛에 의해 반사되는 레이저 광과 상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사되는 레이저 광을 투과시키는 투과창 및 상기 투과창의 측면 모서리를 따라 결합된 발열부재를 포함하고,
   상기 발열부재는 상기 투과창의 일면 또는 상기 투과창의 측면 또는 상기 투과창의 일면 및 측면에 결합되는 김서림 방지가 가능한 구강스캐너.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 삽입체는 상측면, 상기 상측면과 교차하게 연결된 복수 개의 측면, 및 상기 복수 개의 측면과 교차하며 연결되되 경사지게 형성된 하측면, 상기 하측면에 상기 투과창이 결합되는 투과창홀을 포함하는 김서림 방지가 가능한 구강스캐너.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 하측면은 상기 본체와 연결되는 단부로부터 상기 삽입체의 단부로 갈수록 상향 경사지게 형성된 김서림 방지가 가능한 구강스캐너.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 삽입체는 상기 발열부재에 접속되어, 상기 발열부재에 전류를 공급하는 전류 공급부를 더 포함하는 김서림 방지가 가능한 구강스캐너.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 삽입체는 상기 투과창의 일측면 모서리에 상기 투과창의 상태를 감지하는 투과창 센서를 더 포함하고, 상기 전류 공급부는 상기 투과창 센서에서 감지된 상기 투과창의 상태를 기초로 전류 공급 여부를 조절하는 김서림 방지가 가능한 구강 스캐너.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 발열부재는 상기 전류 공급부와 도선으로 연결되어 전류를 공급 받는 것인 김서림 방지가 가능한 구강스캐너.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 발열부재는 열선이거나, 전류가 흐르면 열을 발생시키는 저항물질인 것인 김서림 방지가 가능한 구강스캐너.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 발열부재는 투명물질인 것인 김서림 방지가 가능한 구강스캐너.
   
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체는 스캔된 치아의 데이터를 처리하는 제어 유닛을 더 포함하는 김서림 방지가 가능한 구강스캐너.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은
    상기 스캐닝 대상 치아로부터 반사되고 상기 광학계 유닛에 의해 반사된 레이저 광을 센싱하는 광센서에서 출력된 전기 신호에 상응하는 스캐닝 대상 치아의 위치 정보를 산출하는 광센싱부,
    상기 광센싱부로부터 수신한 센싱 값들 및 상기 광학계 유닛의 반사 각도의 값에 기초하여 상기 스캐닝 대상 치아의 3차원 모델 생성을 위한 3차원 데이터를 생성하는 3차원 데이터 생성부를 포함하는 김서림 방지가 가능한 구강 스캐너.
    

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