(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2017년01월05일
(11) 등록번호 10-1693158
(24) 등록일자 2016년12월29일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
A61B 1/24 (2006.01) A61B 5/00 (2006.01)
A61C 13/00 (2006.01) G01B 11/24 (2006.01)
G02B 13/06 (2006.01) G02B 13/12 (2006.01)
G02B 26/12 (2006.01)
(52) CPC특허분류
A61B 1/24 (2013.01)
A61B 5/0088 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2016-0125187
(22) 출원일자 2016년09월29일
심사청구일자 2016년09월29일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020100087629 A
(73) 특허권자
문정본
울산광역시 남구 문수로409번길 20, 209동 1303호
(신정동, 문수로아이파크)
김태훈
인천광역시 연수구 원인재로 88, 112동 601호 (동
춘동, 삼환아파트)
(72) 발명자
이선구
대전광역시 서구 만년남로 8, 105동 210호 (만년
동, 상록수아파트)
(74) 대리인
김호성, 이종훈, 원대규
전체 청구항 수 : 총 23 항 심사관 : 이재균
(54) 발명의 명칭 3차원 구강 스캐너와 이를 이용한 인공물 가공장치
(57) 요 약
본 발명의 실시예에 따른 구강스캐너는, 360도 화각을 가진 렌즈; 상기 렌즈로부터 수신되는 광의 초점을 조절하
는 굴절률가변렌즈; 상기 렌즈로부터 수신된 광을 수신하는 이미지 센서; 및 상기 렌즈와 상기 굴절률가변렌즈
사이에 배치되어 광의 이동 경로를 변경하는 보조렌즈어레이부;를 포함하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
대 표 도 - 도4
등록특허 10-1693158
- 1 -
(52) CPC특허분류
A61C 13/0019 (2013.01)
G01B 11/24 (2013.01)
G02B 13/06 (2013.01)
G02B 13/12 (2013.01)
G02B 26/12 (2013.01)
등록특허 10-1693158
- 2 -
명 세 서
청구범위
청구항 1
특정 화각의 360도 전방위 영상을 취득하는 렌즈;
상기 렌즈로부터 수신되는 광의 초점을 조절하는 굴절률가변렌즈;
상기 렌즈로부터 수신된 광을 수신하는 이미지 센서; 및
상기 렌즈와 상기 굴절률가변렌즈 사이에 배치되어 광의 이동 경로를 변경하는 보조렌즈어레이부;를 포함하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 2
제1 항에 있어서,
상기 렌즈는,
전방위렌즈, 미러형 렌즈 및 어안 렌즈 중 어느 하나인 비구면 렌즈를 포함하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 3
제1 항에 있어서,
상기 렌즈와 상기 굴절률가변렌즈 사이에의 광의 이동 경로를 변경하는 미러부;를 더 포함하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 4
제1 항에 있어서,
상기 보조렌즈어레이부는,
상기 렌즈로부터 전달되는 광의 경로를 변경시키는 적어도 하나 이상의 보조렌즈를 포함하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 5
제1 내지 제4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 굴절률가변렌즈는 인가되는 전압에 따라서 굴절률이 가변되는
3차원 구강 스캐너.
청구항 6
제5 항에 있어서,
상기 굴절률가변렌즈는 액체렌즈인
3차원 구강 스캐너.
청구항 7
제5 항에 있어서,
외부로부터 입사되는 광을 상기렌즈로 전달하는 원뿔 형상의 반사판을 가진 콘미러;를 더 포함하는
등록특허 10-1693158
- 3 -
3차원 구강 스캐너.
청구항 8
제7 항에 있어서,
상기 콘미러는 반사판의 각도에 따라 상기 반사판에 입사되는 영역이 가변하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 9
제8 항에 있어서,
상기 렌즈, 굴절률가변렌즈, 보조렌즈러어레이부를 포함하는 경통부는 미리 정해진 각도로 회전 가능한
3차원 구강 스캐너.
청구항 10
제9 항에 있어서,
3차원 구강 스캐너의 회전각 정보를 검출하는 회전각정보검출부;를 더 포함하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 11
제10 항에 있어서,
상기 회전각정보검출부는,
자이로센서 및 가속도센서를 포함하는 3차원 구강 스캐너.
청구항 12
제11 항에 있어서,
상기 이미지 센서로부터의 출력 신호 및 상기 회전각 정보에 기초하여 피사체의 3차원 영상 데이터를 생성 및
보정하는 영상처리부;를 더 포함하고
상기 영상처리부는 2차원 이미지를 생성하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 13
제1 항에 있어서,
상기 굴절률가변렌즈의 굴절률 가변 제어 및 상기 이미지센서의 구동 제어를 수행하는 제어부;를 더 포함하고,
상기 제어부의 제어 하에 상기 굴절률가변렌즈의 복수의 굴절률 각각에 대응하여 피사체를 복수 회 촬영하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 14
제12 항에 있어서,
상기 굴절률가변렌즈에 인가되는 전압의 변화량에 기초하여 피사체의 심도를 측정하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 15
제1 항에 있어서,
등록특허 10-1693158
- 4 -
2차원 영상은 3차원 구강 스캐너에 마련된 프리뷰디스플레이장치에 표시되는
3차원 구강 스캐너.
청구항 16
제1 항에 있어서,
피사체를 촬영한 2차원 영상 또는 3차원 데이터를 유선 및/또는 무선 통신을 통해 디스플레이장치 및/또는 3차
원 구강 스캐너에 설치된 프리뷰디스플레이장치에 전송하는
3차원 구강 스캐너.
청구항 17
제1 항 내지 제4 항, 제15항 및 제16 중 어느 하나의 항의 3차원 구강 스캐너;
상기 3차원 구강 스캐너로부터 수신한 디지털 데이터를 3차원 데이터로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를
밀링 스트립으로 변환하는 데이터변환장치; 및
상기 데이터변환장치로부터 수신한 상기 밀링 스트립에 기초하여 적어도 하나의 인공 치아와 인공물의 잇몸으로
연결된 복수의 치아, 임플란트, 서지컬 가이드(Surgical guide), 교정기 중 적어도 하나를 생성하는 밀링장치;
를 포함하는
인공물 가공 장치.
청구항 18
제1 항 내지 제4 항, 제15항 및 제16 중 어느 하나의 항의 3차원 구강 스캐너;
상기 3차원 구강 스캐너로부터 수신한 디지털 데이터를 3차원 데이터로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를
3차원 프린팅용 스트립으로 변환하는 데이터변환장치; 및
상기 데이터변환장치로부터 수신한 상기 3 차원 프린팅용 스트립에 기초하여 적어도 하나의 인공 치아와 인공물
의 잇몸으로 연결된 복수의 치아, 임플란트, 서지컬 가이드(Surgical guide), 교정기 중 적어도 하나를 생성하
는 3차원 프린터;를 포함하는
인공물 가공 장치.
청구항 19
제17 항에 있어서,
상기 3차원 구강 스캐너와 상기 데이터변환장치는 유선 또는 무선 통신을 통해 데이터를 송수신하는
인공물 가공 장치.
청구항 20
제1 항 내지 제4 항, 제15항 및 제16 중 어느 하나의 항의 3차원 구강 스캐너; 및
상기 3차원 구강 스캐너로부터 수신한 디지털 데이터를 3차원 데이터로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를
밀링 스트립 또는 3차원 프린팅용 스트립 또는 밀링 스트립과 3차원 프린터용 스트립으로 변환하는 데이터변환
장치;를 포함하는
인공물 가공 장치.
청구항 21
제12 항의 3차원 구강 스캐너;
상기 3차원 구강 스캐너로부터 수신한 디지털 데이터를 3차원 데이터로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를
등록특허 10-1693158
- 5 -
밀링 스트립으로 변환하는 데이터변환장치; 및
상기 데이터변환장치로부터 수신한 상기 밀링 스트립에 기초하여 적어도 하나의 인공 치아와 인공물의 잇몸으로
연결된 복수의 치아, 임플란트, 서지컬 가이드(Surgical guide), 교정기 중 적어도 하나를 생성하는 밀링장치;
를 포함하는
인공물 가공 장치.
청구항 22
제12 항의 3차원 구강 스캐너;
상기 3차원 구강 스캐너로부터 수신한 디지털 데이터를 3차원 데이터로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를
3차원 프린팅용 스트립으로 변환하는 데이터변환장치; 및
상기 데이터변환장치로부터 수신한 상기 3 차원 프린팅용 스트립에 기초하여 적어도 하나의 인공 치아와 인공물
의 잇몸으로 연결된 복수의 치아, 임플란트, 서지컬 가이드(Surgical guide), 교정기 중 적어도 하나를 생성하
는 3차원 프린터;를 포함하는
인공물 가공 장치.
청구항 23
제12 항의 3차원 구강 스캐너; 및
상기 3차원 구강 스캐너로부터 수신한 디지털 데이터를 3차원 데이터로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를
밀링 스트립 또는 3차원 프린팅용 스트립 또는 밀링 스트립과 3차원 프린터용 스트립으로 변환하는 데이터변환
장치;를 포함하는
인공물 가공 장치.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 구강 스캐너에 관한 것으로 보다 상세하게는 구강의 3차원 영상을 획득할 수 있는 스캐너에 관한 것[0001]
이다.
배 경 기 술
레이저나 빛을 이용하는 비접촉식 3차원 스캐너는 그 활용 범위가 매우 다양하다. 엔지니어링, 영화, 애니메이[0002]
션, 산업디자인, 의료, 미술품, 팬시, 문화재 복재 및 복원, 엔터테이먼트 등 사회에서 적용이 되지 않는 범위
가 없을 정도로 활용 범위가 매우 넓다.
특히 산업 분야에서 제품의 제조 시간을 단축시키기 위해 많은 투자와 연구를 하는데 3차원 스캐너가 제품의 개[0003]
발에서부터 양산하는 동안 여러 단계에서 비용을 절감하기 위한 목적으로 활용되고 있다. 현실에 존재하는 것을
3차원 디지털 데이터로 다룰 수 있다는 것은 많은 장점이 있다. 위험한 현장에서 매번 작업하지 않아도 되고,
언제든 필요한 정보를 컴퓨터에서 다시 열어볼 수 있고, 정확한 실물의 3차원 치수 및 형상 정보는 시뮬레이션
및 복제의 과정으로 미래를 좀 더 정확하게 예측 가능하게 해준다.
또한 3차원 스캐너는 의료분야에서 교정기구, 치아 등을 제작하기 위해 환자의 모양에 맞는 맞춤형 기구를 제작[0004]
하기 위해 사용된다. 이는 전통적으로 석고반죽을 통한 모형 제작방법을 바꾸고 있다. 스캔된 3차원 데이터로부
터 전용 소프트웨어를 통해 교정기구, 보철물, 인공기관, 인공치아 등을 디자인하고 CAM 소프트웨어를 통해 가
공한다. 특히 치과 부분에서 전통적으로 치아교정 및 수복 작업은 치료 대상 환자 치아의 음형 형상인 임프레션
체득 후, 수복 작업용 다이가 되는 양형 형상인 석고 캐스팅 제작 작업이 선결된다. 그리고 의사 진단에 따라
개별 환자에 따른 맞춤형 인공 의치 및 식립 의치를 모델링하고 생산하는 전반적인 공정이 수작업으로
진행된다. 특히, 인공의 치 및 식립 의치 가공 작업은 도재 적립 방식, 금형 몰드 기반 주조 성형 등 다양하고
복잡한 생산 공정을 거친다. 이러한 전반적인 가공 과정은 기공사의 숙련도 및 심리적인 결정에 전적으로 의존
등록특허 10-1693158
- 6 -
하게 된다. 인공 의치 및 매식 의치의 설계 및 생산 과정에 있어 정밀성, 적합성 향상을 위해 산업계의 생산 공
정 기술을 차용하고자 하는 노력은 이미 27년 전 스위스의 NOBELBIO-CARE 및 CEREC 팀에 의해 시도되어 왔다.
이러한 기술도 치아 형상의 자유 곡면 설계가 용이하지 않았다. 또한, CAM/CNC/RP 등 가공용 생산 소재의 한계
로 인해 인공치관 생산 및 성형에 난관을 겪었다. 이러한 난관을 극복하기 위해 꾸준히 기술 개발 및 임상실험
을 지속하면서 기술적 도전을 지속해왔다. 근자에 디지털 기술과 인공 보철물 소재 기술의 진화가 가속화되면서
치과, 치기공 기술의 CAD/CAM 기술과의 조우는 시험의 기술을 넘어 융합 진화의 현실 기술로 변신하는 중이다.
현재 다양한 솔루션과 덴탈 전용 스캐너가 시장에서 활발하게 경쟁하고 있다.
한편 3차원 스캐너는 크게 레이저 방식과 카메라 방식으로 구분될 수 있고, 레이저 방식은 포인트 투영, 빔 투[0005]
영 측정 방식으로 사물을 스캔할 수 있고, 카메라 방식은 호 투영, 영역 측정 방식으로 사물을 스캔할 수 있다.
이러한 3차원 스캐너는 고속으로 사물을 측정할 수 있고, 탄력성 있는 제품의 정밀한 측정이 가능하고, 다양한[0006]
용도의 CAD와 작업이 가능하며 정확한 형상면 구현이 가능하다는 장점이 있어 각광 받고 있다. 그러나 3차원 스
캐너는 측정 정밀도 면에서 접촉식이나 3차원 좌표 측정기(Coordinate Measuring Machine )에 비해 크게 떨어지
는 문제가 있고, 측정 영역간 겹치는 형상으로 데이터 후처리가 필요하고, 다수의 영역 들을 결합하여 전체 영
상을 획득할 때 오차가 크게 발생하고, 처리 속도가 지연되는 문제가 있다.
또한 3차원 스캐너를 이용한 사물의 측정 방법 중 가장 일반적으로는 사물을 여러 각도에서 촬영한 다음 각 스[0007]
캔의 매칭되는 포인트를 소프트웨어적으로 마우스만으로 찍어 줌으로써 복수의 스캔 영상을 결합(Merge)하는 것
이다. 이러한 방식은 사용자의 숙련도에 따라서 결합된 영상들 간의 차이가 발생하여 정밀한 3차원 영상을 획득
하는 데는 한계가 있고, Merge 작업 시 적지 않은 시간이 소요된다.
3차원 스캐너의 3차원 영상 처리 속도를 증가시키기 위한 많은 연구 개발 덕분에 최근에는 3차원 영상 처리 속[0008]
도가 수 분 정도까지 당겨졌으나, 의료 행위에서와 환자에게 진단 결과를 빠르게 피드백 할 필요가 있는 경우와
같이 빠른 결과를 획득할 필요가 있는 상황에서는 현 수준의 3차원 영상 획득 소요 시간이 만족할 만한 수준은
아닌 것으로 평가되고 있는 실정이다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 특허문헌1: 한국특허공개공보 10-2011-0082759 [0009]
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 환자 개개인 본연의 생리학적 구강구조(치열 모양과 각도 그리고 치아의 위치와 크기 등)를 있는 그[0010]
대로 촬영하여 3차원 모델을 생성할 수 있있는 구강 스캐너 및 이를 이용한 인공물 가공장치를 제공함에 있다.
또한 본 발명은 종래 피사체의 3차원 영상 생성 시 피사체를 영역별로 구분하여 영역 별로 촬영하고 이를 합성[0011]
하면서 발생하는 영상 오차 발생 문제와 데이터 처리 시간 지연 문제를 해결할 수 있는 구강 스캐너 및 이를 이
용한 인공물 가공 장치를 제공함에 있다.
과제의 해결 수단
본 발명의 실시예에 따른 구강스캐너는, 360도 화각을 가진 렌즈; 상기 렌즈로부터 수신되는 광의 초점을 조절[0012]
하는 굴절률가변렌즈; 상기 렌즈로부터 수신된 광을 수신하는 이미지 센서; 및 상기 렌즈와 상기 굴절률가변렌
즈 사이에 배치되어 광의 이동 경로를 변경하는 보조렌즈어레이부;를 포함하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구강스캐너의 상기 렌즈는, 전방위렌즈, 미러형 렌즈 및 어안 렌즈 중 어느[0013]
하나인 비구면 렌즈를 포함하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는, 상기 렌즈와 상기 굴절률가변렌즈 사이에의 광의 이동 경[0014]
로를 변경하는 미러부;를 더 포함하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너의 상기 보조렌즈어레이부는, 상기 렌즈로부터 전달되는 광의[0015]
등록특허 10-1693158
- 7 -
경로를 변경시키는 적어도 하나 이상의 보조렌즈를 포함하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는 상기 굴절률가변렌즈는 인가되는 전압에 따라서 굴절률이[0016]
가변되는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너의 상기 굴절률가변렌즈는 액체렌즈인 구강 스캐너를 제공할[0017]
수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는 외부로부터 입사되는 광을 상기렌즈로 전달하는 원뿔 형상[0018]
의 반사판을 가진 콘미러;를 더 포함하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너의 상기 콘미러는 반사판의 각도에 따라 상기 반사판에 입사[0019]
되는 영역이 가변하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는 상기 렌즈, 굴절률가변렌즈, 보조렌즈러어레이부를 포함하[0020]
는 경통부는 미리 정해진 각도로 회전 가능한 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는 구강 스캐너의 회전각 정보를 검출하는 회전각정보검출[0021]
부;를 더 포함하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너의 상기 회전각정보검출부는 자이로센서 및 가속도센서를 포[0022]
함하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는 상기 이미지 센서로부터의 출력 신호 및 상기 회전각 정보[0023]
에 기초하여 피사체의 3차원 영상 데이터를 보정하는 영상처리부;를 더 포함하는 구강 스캐너를 제공할 수
있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는 상기 굴절률가변렌즈의 굴절률 가변 제어 및 상기 이미지[0024]
센서의 구동 제어를 수행하는 제어부;를 더 포함하고, 상기 제어부의 제어 하에 상기 굴절률가변렌즈의 복수의
굴절률 각각에 대응하여 피사체를 복수 회 촬영하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는 상기 굴절률가변렌즈에 인가되는 전압의 변화량에 기초하[0025]
여 피사체의 심도를 측정하는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는 2차원 영상은 구강 스캐너에 마련된 프리뷰디스플레이장치[0026]
에 표시되는 구강 스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강스캐너는 피사체를 촬영한 2차원 영상 또는 3차원 데이터를 유선 및[0027]
/또는 무선 통신을 통해 디스플레이장치 및/또는 구강 스캐너에 설치된 프리뷰디스플레이장치에 전송하는 구강
스캐너를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인공물 가공 장치는 전술한 구강 스캐너; 상기 구강 스캐너로부터 수신[0028]
한 디지털 데이터를 3차원 데이터로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를 밀링 스트립으로 변환하는 데이터변
환장치; 및 상기 데이터변환장치로부터 수신한 상기 밀링 스트립에 기초하여 적어도 하나의 인공 치아와 인공물
의 잇몸으로 연결된 복수의 치아, 임플란트, 서지컬 가이드(Surgical guide), 교정기 중 적어도 하나를 생성하
는 밀링장치;를 포함하는 인공물 가공 장치를 제공할 수도 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인공물 가공 장치는 전술한 구강 스캐너; 상기 구강 스캐너로부터 수신[0029]
한 디지털 데이터를 3차원 데이터로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를 3차원 프린팅용 스트립으로 변환하
는 데이터변환장치; 및 상기 데이터변환장치로부터 수신한 상기 3 차원 프린팅용 스트립에 기초하여 적어도 하
나의 인공 치아와 인공물의 잇몸으로 연결된 복수의 치아, 임플란트, 서지컬 가이드(Surgical guide), 교정기
중 적어도 하나를 생성하는 3차원 프린터;를 포함하는 인공물 가공 장치를 제공할 수도 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인공물 가공 장치는 상기 구강 스캐너와 상기 데이터변환장치는 유선 또[0030]
는 무선 통신을 통해 데이터를 송수신하는 인공물 가공 장치를 제공할 수도 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인공물 가공 장치는 전술한 구강 스캐너; 상기 구강 스캐너로부터 수신[0031]
한 디지털 데이터를 3차원 데이터로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를 밀링 스트립 또는 3차원 프린팅용
스트립 또는 밀링 스트립과 3차원 프린터용 스트립으로 변환하는 데이터변환장치;를 포함하는 인공물 가공 장치
를 제공할 수도 있다.
등록특허 10-1693158
- 8 -
발명의 효과
본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너와 이를 이용한 인공물 가공 장치의 렌즈는 360도 화각을 가지는 렌즈로[0032]
구성함에 따라 피사체의 전체 영역을 한번에 촬영하여 3차원 모델을 구현함으로써 피사체의 부분 영역의 3차원
모델 결합에 따른 오차 문제와 부분 영역 3차원 모델 생성 수의 증가에 따른 오차의 누적 문제 해결하고 전체
피사체의 3D모델 생성에 필요한 시간을 최소화 할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너와 이를 이용한 인공물 가공 장치는 360도 화각을 가지는 비구면렌즈[0033]
와 콘미러 그리고 피사체에 패턴광을 조사하는 패턴생성부를 구비하여 영상처리부에서 측정되지 않은 피사체의
표면 영역의 존재 가능성을 제거 할 수 있다. 따라서 삼각법에 따른 3차원 영상 생성 시 삼각법의 각도를 최대
한 증가시킬 수 있어 3차원 영상의 정확도와 품질 및 3차원 영상의 분해능을 크게 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너와 이를 이용한 인공물 가공 장치는 외부 전압에 의해 굴절률이 가변[0034]
하는 굴절률가변렌즈를 이용하여 초점 조절에 따른 오토 포커싱 및 심도 측정이 가능하여 모터 구동부품으로 인
한 소음, 진동 및 제한 적인 수명 등의 문제 발생을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 피사체의 촬영 횟수를 최소화하여 작업자의 작업 능률을 향상시킬 수 있고, 본 발명의[0035]
실시예가 의료용으로 사용하는 경우, 진료 및 진단 시간을 최소화하여 피시체의 대상인 환자와 술자의 만족감을
크게 증대시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 피사체의 촬영 횟수를 최소화하여 피사체를 복수 회 촬영 시 손 떨림 등의 인공적인[0036]
진동이나 기계적인 진동에 따른 복수의 촬영 영상 들간의 편차에 따른 3차원 영상의 정밀도가 떨어지는 문제를
해결할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 굴절률가변렌즈의 굴절률 조절에 따른 피사체의 초점 영역과 콘미러의 굴절률 변화에[0037]
따른 피사체의 초점 영역을 서로 달리할 수 있으므로 한 번의 촬영으로 피사체 상의 두 개의 초점 영역을 촬영
할 수 있어 촬영 시간 감소 및 촬영 횟수 감소에 따른 영상 데이터의 분해능을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 구강과 같이 복잡한 구조를 가진 피사체라도 적은 수의 촬영으로 피사체의 3차원 모델[0038]
생성이 가능하므로, 피사체의 스캔 속도가 빨라지고, 스캔 속도가 빨라짐에 따른 더 많은 3차원 데이터를 획득
할 수 있으며 그 만큼 많은 양의 인공물을 생산할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 구강 스캐너의 회전각 정보에 기초하여 3차원 데이터의 보정을 수행할 수 있으므로,[0039]
사용자에게 구강 스캐너의 정밀한 스캔 작업을 요구하지 않아 사용자가 쉽고 편리하게 구강 스캐너를 사용할 수
있도록 한다.
또한 본 발명의 실시예는 구강의 타액 등에 따른 광 반사 방지를 위한 파우더를 구강에 도포할 필요 없이 구강[0040]
의 타액이 문제되는 수준까지 증가하기 전에 구강의 스캔이 가능하다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너와 구강 스캐너로부터의 수신한 영상을 디스플레이 하는 디스플레[0041]
이 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너와 데이터변환장치의 영상 처리 관계를 설명하기 위한 각 장치의
구성도.
도 3은 구강 스캐너와 데이터변환장치의 영상 처리의 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너의 렌즈 구조를 나타낸 것으로 구강 스캐너의 단면도.
도 5는 콘미러부의 단면도.
도 6 및 도 7은 굴절률가변렌즈에 인가되는 전압에 따라 초점이 조절되는 원리를 설명한 도면.
도 8은 굴절률가변렌즈의 일 실시예인 액체 렌즈의 단면도.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 렌즈 구조를 나타낸 것으로 구강 스캐너 상의 렌즈의 단면
도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 단면도.
등록특허 10-1693158
- 9 -
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미러부를 구비한 구강 스캐너의 단면도.
도 12는 굴절률가변렌즈의 굴절률 가변에 따라 3차원 영상 데이터를 생성하는 방법을 나타낸 도면.
도 13은 굴절률가변렌즈의 굴절률 가변에 따라 포커싱 라인의 이동을 나타낸 도면.
도 14는 콘미러의 반사판의 사이즈에 따라 화각이 변화하는 것을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 단면도.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 단면도.
도 17은 제2 지지부 상에 설치된 복수의 광원을 나타낸 도면.
도 18는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 구성도.
도 19 및 도 20은 패턴생성부의 구성도.
도 21 및 도 22는 마이크로미러로부터 반사된 라인 패턴이 피사체에 조사되는 형태를 설명하기 위한 도면.
도 23은 마이크로미러의 90도 회전에 따른 라인 패턴의 방향을 달리한 것을 설명하기 위한 도면.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴생성부를 나타낸 도면.
도 25 및 도 26은 구강 스캐너에 의해 촬영된 하악의 영상을 나타낸 도면.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너를 이용한 인공물 가공 장치의 블록도.
도 28은 하악 치열궁에 관한 도면.
도 29는 하악 치열궁의 각을 나타낸 도면.
도 30은 각 형태별 치열궁선을 나타낸 도면.
도 31는 상악 및 하악의 치아들 간의 거리를 나타낸 도면.
도 32는 치열궁의 장경을 나타낸 도면.
도 33은 몬슨구와 차악 치열구의 형태 및 교두 경사각을 나타낸 도면.
도 34 및 도 35는 하악대구치 임상치관의 형태와 크기를 나타낸 도면.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 실시예에 의한 구강 스캐너와 이를 이용한 인공물 가공장치의 도면을 참고하여 상세하게 설명[0042]
한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서
제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있
다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전
체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시[0043]
예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서
로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속
하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발
명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니[0044]
다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포
함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이
상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
<구강 스캐너와 디스플레이 장치>[0045]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너와 구강 스캐너로부터의 수신한 영상을 디스플레이 하는 디스플레[0046]
등록특허 10-1693158
- 10 -
이 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)는 전방위 렌즈부를 구비할 수 있다. 전방위 렌즈부[0047]
는 360도 화각을 가진 전방위 렌즈를 구비할 수 있다. 또한 전방위 렌즈는 비구면 렌즈가 될 수 있다. 또한 전
방위 렌즈는 미러형 렌즈나 어안 렌즈가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고 360도 화각을 가진 렌즈라면
어떤 렌즈라도 본 발명에 적용될 수 있다.
구강 스캐너(10)는 경통부(11)와 그립부(12)로 구성될 수 있다. 경통부(11)는 전방위 렌즈와 추가적인 보조렌즈[0048]
나 미러 그리고 이미지 센서를 포함할 수 있다. 또한 그립부(12)는 경통부(11)와 연결되고 각종 전자 장치를 포
함할 수 있다.
구강 스캐너(10)는 도시된 바와 같이 경통부(11)와 그립부(12)가 연결부(13)를 통해 결합된 것으로 구성될 수[0049]
있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 경통부(11)와 그립부(12)가 서로 일체로 구성될 수도 있다.
또한 구강 스캐너(10)의 경통부(11)는 연결부(13)를 중심으로 그립부(12) 상에서 회전할 수 있다. 경통부(11)의[0050]
시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회전할 수 있고, 회전각은 자유롭게 조절될 수 있다. 또한 경통부(11)는 연결
부(13)에 고정 연결되고, 연결부(13)의 회전에 따라 회전할 수 있다. 연결부(13)는 그립부(12) 상에서 회전 가
능하고, 회전에 필요한 구동력은 경통구동부(14)로부터 전달 받을 수 있다. 경통구동부(14)는 모터를 포함하는
장치가 될 수 있고, 모터는 외부 전원 또는 구강 스캐너(10) 자체의 배터리의 전력을 이용하여 연결부(13)을 회
전시킬 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)의 경통부(11)가 모터의 회전력에 따라 구동하
는 것에 한정하는 것은 아니고, 사용자가 수동으로 경통부(11)을 회전시킬 수도 있다. 이 경우, 구강 스캐너
(10)는 경통구동부(14)를 구비하지 않을 수 있다.
한편 경통부(11)와 그립부(12) 그리고 연결부(13)가 선으로 구분되어 있지만, 이는 각 구성의 명확함을 위한 것[0051]
으로, 실제로는 구성 요소의 구분이 명확하지 않을 수 있고, 복수의 구성이 하나의 구성으로 표현될 수 있음은
통상의 기술자에게 자명하다.
또한 피사체를 촬영하는 경우, 경통부(11)의 적어도 일 영역은 피사체에 근접할 수 있다. 피사체가 구강인[0052]
경우, 경통부(11)의 적어도 일 영역은 구강에 삽입될 수 있다.
또한 그립부(12)는 손잡이가 달린 총 타입(Gun type), 핸들 타입(Handle type), 펜 타입(Pen type)의 형상을[0053]
가질 수 있고, 그립부(12)가 핸들 타입인 경우, 보다 상세하게는 파워 그립 타입(Power grip type), 그루밍 브
러쉬(Grooming brush type)이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 사용자가 그립부(12)를 잡을 수 있는
사이즈와 형상이라면 어떤 것도 가능하다.
또한 구강 스캐너(10)의 경통부(11)의 회전에 따라서 일 예의 피사체(S)인 구강에 경통부(11)의 일부 영역이 삽[0054]
입되는 경우, 구강의 모든 영역을 촬영할 수 있다. 예를 들어 경통부(11)의 영상수신영역(15)이 하악(S1)을 향
하는 경우 하악(S1) 상의 적어도 하나의 치아와 치열, 잇몸 그리고 구강의 하악 영역에 위치하는 각종 구강 구
조를 촬영 및 3차원 모델링 할 수 있다. 경통부(11)가 회전하여 영상수신영역(15)이 상악(S2)을 향하는 경우 상
악(S2) 상의 적어도 하나의 치아와 치열, 잇몸 그리고 구강의 하악 영역에 위치하는 각종 구강 구조를 촬영할
수 있다. 또한 광수신영역(15)이 향하는 방향에 따라서 각각의 상악 및 하악을 동시에 촬영하고 3차원 모델링
할 수 있다. 예를 들어 광수신영역(15)이 구강 스캐너(10)가 삽입되는 방향으로 마주하는 경우 상악 또는 하악
을 촬영하고 3차원 모델링 할 수 있다. 또한, 광수신영역(15)이 상악 또는 하악에 마주하는 경우라고 하여도 광
수신영역(15) 상의 전방위렌즈의 굴절률에 따라 특정 화각을 갖도록 조절 및 후술할 콘미러의 반사각에 따른 화
각을 조절하여 상악과 하악을 동시에 촬영 및 3차원 모델링 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)는 전방위 렌즈를 포함하므로 일 회의 촬영 만으로도 하악(S1) 또는[0055]
상악(S2)에 존재하는 치아의 구조에 대한 영상 정보를 획득할 수 있다.
또한 구강 스캐너(10)는 단말기(20)와 통신을 수행하여 각종 데이터를 주고 받을 수 있다. 일 예로 구강 스캐너[0056]
(10)는 피사체를 촬영한 영상 정보를 단말기(20)로 전송할 수 있다.
사용자는 단말기(20)를 통해 명령 신호를 입력할 수 있고, 단말기(20)는 구강 스캐너(10)와 통신하여 입력된 명[0057]
령 신호에 대응하는 구강 스캐너 제어 신호를 구강 스캐너(10)로 전송할 수 있다. 그리고 구강 스캐너(10)는 구
강 스캐너 제어 신호에 응답하여 각종 기능을 수행할 수 있다. 여기서의 각종 기능은 경통부(11)의 회전 기능,
촬영 기능, 촬영 영상 데이터를 외부 기기로 전송하는 기능 등이 될 수 있다. 또한 구강 스캐너(10)는 촬영한
영상 정보를 단말기(20)로 전송할 수 있고, 단말기(20) 상에는 구강 스캐너(10)로부터 촬영된 영상 정보를 디스
등록특허 10-1693158
- 11 -
플레이 할 수 있다.
또한 단말기(20)에는 구강 스캐너(10)의 제어 및 구강 스캐너(10)로부터 전송된 데이터의 처리나 디스플레이 기[0058]
능을 수행하기 위해 필요한 응용 프로그램이 설치될 수 있다.
한편 단말기(20)는 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications),[0059]
PDC(Personal Digital Cellular), CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division
Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기
반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 또한 단말기(20)는 사용자의 조작에 따라 통신망을 경유하여 각종 데이
터를 송수신할 수 있는 장치를 의미할 수 있다. 또한 단말기(20)는 프로그램 및 프로토콜을 저장하는 메모리,
각종 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서를 등을 구비할 수 있다.
또한 단말기(20)는 버스(Bus)와 버스에 연결된 적어도 하나의 메모리 장치, 적어도 하나의 프로세서, 복수의 프[0060]
레젠테이션 장치, 입/출력 포트, 입/출력 장치 그리고 전원공급장치를 포함할 수 있다. 메모리 장치는 하드디스
크, 휘발성메모리, 버퍼 등을 포함할 수 있다. 그리고 프로세서는 단말기(20)의 데이터 통신 전반을 제어할 수
있다. 그리고 프레젠테이션 장치는 그래픽카드, 모니터 장치, 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 그리고 입/출
력 포트는 디지털 카메라, 프린터, 마이크, 스피커, 외부 저장장치 등과 같은 주변장치의 연결을 제공할 수 있
다. 그리고 입/출력 장치는 디지털 카메라, 프린터, 스피커, 외부 저장장치 등이 될 수 있다. 그리고 전원공급
장치는 단말기(20)를 가동시키기 위한 전력을 제공할 수 있다. 한편 단말기(20)가 구현되기 위하여 전술한 장치
를 모두 구비해야 하는 것은 아니다. 또한 일 예로 단말기(20)가 테블릿PC나 스마트폰과 같이 휴대성을 지닌 컴
퓨팅 장치인 경우, 상기 주변 장치로써 예로든 디지털 카메라, 스피커, 마이크 등과 일체로 이루어질 수 있다.
또한 단말기(20)는 버스와 버스에 연결된 디스플레이장치, 입출력부, 프로세서, 메모리부, 통신부를 포함할 수[0061]
있다. 디스플레이장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display) 방식, 전계 방출 표시장치(Field Emission
Display, FED) 방식, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 방식, 전계발광 표시장치
(Electroluminescence Device, EL) 방식, 전기영동 표시 방식, 유기발광다이오드 표시 방식 에 따라 화상을 표
시할 수 있다.
입출력부는 터치스크린을 포함할 수 있다. 또한 입출력부는 터치스크린과 입력버튼을 포함할 수 있고, 또한 입[0062]
출력부는 터치스크린과 입력버튼 그리고 카메라부를 포함할 수 있다. 또한 입출력부는 터치스크린과 입력버튼,
카메라부 그리고 마이크와 스피커와 같은 음향시스템을 포함할 수 있다.
한편 입출력부는 입력부와 출력부를 통칭하는 용어이며, 입력부는 터치스크린과 입력버튼 그리고 카메라부, 마[0063]
이크가 될 수 있고, 출력부는 스피커, 단말기(20)의 진동을 발생시키는 진동 장치가 될 수 있다.
또한 구강 스캐너(10)와 단말기(20)는 유선 및 무선 통신 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라서 데이터를 주고[0064]
받을 수 있다. 예를 들어, WLAN(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wibro), 와이맥스(Wimax),
HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 통신 방식을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는
것은 아니며, 시스템 구현 방식에 따라 유에스비(Universal Serial Bus), 이더넷(Ethernet), xDSL(ADSL,
VDSL), HFC(Hybrid Fiber Coaxial Cable), FTTC(Fiber to The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 등의 유선 통
신 방식을 이용할 수도 있다. 또한 근거리 통신 기술인 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency
Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near
Field Communication) 등이 이용될 수 있다.
한편 단말기(20)가 구강 스캐너(10)에 한정하여 통신을 수행하는 것은 아니고, 후술할 CAD/CAM(computer-aided[0065]
design and computer-aided manufacturing) 프로그램을 내장한 또 다른 단말기나 인공물 가공 장치와 통신을
수행하여 각종 정보를 송수신 할 수도 있다.
또한 구강 스캐너(10)가 촬영 동작을 수행할 때, 촬영된 영상을 자체적으로 표시하기 위하여 프리뷰디스플레이[0066]
장치(16)를 구비할 수 있다. 프리뷰디스플레이장치(16)는 그립부(12) 상에 설치될 수 있으나, 이에 한정하는 것
은 아니다.
전술한 단말기(20)와 프리뷰디스플레이장치(16) 중 적어도 하나는 2차원 영상과 3차원 영상 중 적어도 하나를[0067]
표시할 수 있다.
구강 스캐너(10)는 전방위 렌즈로부터 획득된 피사체의 영상이 곡면 영상이므로 평면 영상으로 변환하여 2차원[0068]
영상을 프리뷰디스플레이장치(16)를 통해 표시하거나, 영상 정보를 단말기(20)로 전송하여 단말기(20) 상에서 2
등록특허 10-1693158
- 12 -
차원 영상이 표시되도록 할 수 있다. 단말기(20) 및/또는 프리뷰디스플레이장치(16)는 구강 스캐너(10)에서 촬
영된 영상을 실시간으로 표시할 수 있다. 이 경우, 피사체의 촬영 영상이 동영상 형태로 표시될 수 있다.
한편 구강 스캐너(10)의 프리뷰디스플레이장치(16) 및 단말기(20) 중 적어도 하나에 표시되는 영상은 치열구조,[0069]
치아 모양, 치아 위치, 충치, 치간 간격, 프라그, 치석 등의 치아의 형상과 위치, 구조, 주변 치아들과의 관계
그리고 치아의 건강 상태에 대한 2차원 형태의 이미지 정보를 표시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)는 전방위 렌즈를 이용하여 한번의 촬영으로 하악이나 상악 전체를 촬[0070]
영할 수 있으므로, 치아 전체적인 형상과 기준 치아와 주변 치아들과의 관계 등에 관한 정보를 정확하게 획득할
수 있다. 또한 치아들을 개별적으로 촬영하는 것이 아닌 치열 전체적인 영상을 얻게 되므로, 전체 영상에서 개
별적인 치아들만 추출하여 표시할 수 있다. 따라서 촬영 이미지의 해상도가 높고, 이미지의 정확도가 크게 향상
된다.
<구강 스캐너와 데이터변환장치>[0071]
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너와 데이터변환장치의 영상 처리 관계를 설명하기 위한 각 장치의[0072]
구성도이고, 도 3은 구강 스캐너와 데이터변환장치의 영상 처리의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)는 전방위 렌즈부(100)와 이미지센서(18)를 포함할[0073]
수 있다. 구강 스캐너(10)의 이미지센서(18)는 전방위 렌즈부(100)로부터 수신되는 피사체의 전체 영상 센싱 할
수 있다.
전방위 렌즈부(100)는 전방위 렌즈를 포함할 수 있다.[0074]
이미지센서(18)는 광전변환소자로써 입력된 광을 전기적인 신호로 변경할 수 있다. 또한 이미지센서(18)는 입력[0075]
된 광에 의해 발생된 전자를 출력하거나 광에 의해 발생된 전자를 전압으로 바꾸어 출력할 수 있다.
또한 구강 스캐너(10)는 미러부(19)를 포함할 수 있다. 구강 스캐너(10)는 미러부(19)를 구비하여 전방위 렌즈[0076]
부(100)로부터 수신되는 광의 경로를 변환할 수 있다. 보다 상세하게는 전방위 렌즈부(100)로부터의 광을 반사
하여 이미지센서(18)로 전달할 수 있다. 미러부(19)는 구강과 같이 구조가 복잡한 피사체를 촬영할 때, 경통부
(11)의 이동 방향과 수직한 방향으로 피사체가 존재하는 경우에 촬영을 용이하도록 한다.
미러부(19)는 평면 미러 또는 프리즘이 될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니고 광을 반사할 수 있는 것으로써[0077]
전방위 렌즈부(100)로부터의 광을 미리 정해진 경로로 반사할 수 있는 구성이라면 가능하다.
또한 구강 스캐너(10)는 광효율을 향상시키기 위하여 렌즈어레이부(200)를 더 포함할 수 있고, 렌즈어레이부[0078]
(200)는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.
또한 렌즈어레이부(200)는 전방위 렌즈부(100)와 이미지센서(18) 사이에 위치할 수 있다. 또한 렌즈어레이부[0079]
(200)는 미러부(19)와 이미지센서(18) 사이에서 광의 이동 경로 상에 위치할 수 있다.
또한 구강 스캐너(10)는 제어부(310)와 영상처리부(320)를 더 포함할 수 있다.[0080]
영상처리부(320)는 이미지센서(18)로부터 출력된 전기적인 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있고, 색상의 농도[0081]
를 조절하여 외부의 화상과 가장 가까운 화상으로 조절할 수 있다. 또한 영상처리부(320)는 아날로그디지털변환
기를 포함할 수 있고, 이미지센서(18)로부터의 출력 신호를 증폭하여 자체의 아날로그디지털변환기에 전달하기
위하여 증폭기를 포함할 수도 있다. 또한 디지털신호로부터 화상 이미지를 얻기 위하여 이미지 신호 프로세서를
포함할 수 있다.
또한 영상처리부(320)는 도면 상으로 이미지센서(18)로 독립적인 구성으로 나타나 있으나 이에 한정하는 것은[0082]
아니고, 이미지센서(18)에 포함되어 이미지센서(18)와 하나의 구성이 될 수도 있다.
제어부(310)는 구강 스캐너(10)를 동작하는데 필요한 전반적인 기능을 관장하며 제어하는 것으로, 일 예로 이미[0083]
지센서(18)와 영상처리부(320)의 구동을 제어할 수 있고, 구강 스캐너(10)가 경통구동부(14)를 포함하는 경우,
경통구동부(14)의 동작을 제어할 수 있다.
또한 제어부(310)는 구강 스캐너(10)와 구강 스캐너(10)와 독립된 다른 시스템과의 유선 및/또는 무선 통신을[0084]
위한 통신부를 포함할 수 있다. 다만, 통신부는 제어부(310)와는 물리적으로 구분된 독립된 구성으로 이루어져
구강 스캐너(10)에 설치 될 수도 있다.
등록특허 10-1693158
- 13 -
또한 구강 스캐너(10)는 회전각정보검출부(330)를 더 포함할 수 있다.[0085]
회전각정보검출부(330)는 구강 스캐너(10)가 3차원의 기준 좌표 상에서의 위치를 결정할 수 있다. 따라서 회전[0086]
각정보검출부(330)는 구강 스캐너(10)의 위치, 기울기, 회전각 정보를 검출할 수 있다.
회전각정보검출부(330)는 자이로센서(331) 및 가속도센서(332)를 포함할 수 있다.[0087]
자이로센서(331)는 X, Y, Z 축의 3축 각각에 대한 각속도를 측정할 수 있고, 가속도센서(332)는 X, Y, Z 축의 3[0088]
축 각각에 대한 가속도를 측정할 수 있다.
제어부(310)는 회전각정보검출부(330)로부터의 각속도 및 가속도 정보에 기초하여 구강 스캐너(10)의 회전각을[0089]
계산할 수 있다. 즉 제어부(310)는 회전각정보검출부(330)로부터 검출된 회전 각속도를 단위 시간으로 적분하여
회전각을 계산할 수 있다.
또한 제어부(310)로부터 계산된 회전각 정보는 데이터변환장치(30)로 전송될 수 있다.[0090]
여기서의 데이터변환장치(30)는 CAD/CAM 프로그램이 설치된 컴퓨팅 장치가 될 수 있다. 따라서 구강 스캐너(1[0091]
0)로부터 제공된 영상 정보에 기초하여 피사체의 3차원 모델을 디자인할 수 있다.
데이터변환장치(30)은 구강 스캐너(10)로부터의 촬영 영상 정보에 기초하여 3차원 영상을 생성할 수 있고, 3차[0092]
원 영상을 생성할 때 수신한 회전각 정보에 기초하여 3차원 영상을 보정 처리할 수 있다.
보다 상세하게는 데이터변환장치(30)에서 초기에 생성된 3차원 데이터는 구강 스캐너(10)가 기준 좌표계의 원점[0093]
에 위치하므로 위치 정렬이 필요하다. 이 때 데이터변환장치(30)에 미리 설치된 소프트웨어는 회전각 정보에 기
초하여 3차원 데이터의 위치를 정렬할 수 있다. 또한 데이터변환장치(30)는 회전각 정보에 기초하여 3차원 데이
터를 회전 및/또는 이동시키므로 3차원 데이터의 정밀한 위치 정렬이 가능하다. 그리고 기준 좌표계의 원점 정
보와 회전각 정보를 이용하여 3차원 데이터의 빠른 위치 정렬이 가능하여 연산량이 감소된다. 따라서 데이터변
환장치(30)의 전반적인 데이터 처리 속도가 향상된다. 또한 데이터변환장치(30)는 구강 스캐너(10)의 사용자가
촬영 시 손떨림 등과 같은 요인에 의해 발생하는 흔들림에 대한 3차원 데이터의 보정이 가능하다. 따라서 최종
적으로 생성된 3차원 영상의 품질을 크게 향상시킬 수 있다.
또한 제어부(310)는 경통구동부(14)에 전달한 경통부(11)의 회전 정보를 데이터변환장치(30)에 제공할 수 있고,[0094]
데이터변환장치(30)는 회전각 정보와 경통부(11)의 회전 정보에 기초하여 3차원 영상의 보정을 수행할 수 있다.
또한 구강 스캐너(10)의 영상처리부(320)는 이미지센서(18)로부터 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하고 이에[0095]
기초하여 3차원 영상을 생성할 수 있다. 또한 영상처리부(320)는 제어부(310)로부터의 회전각 정보에 기초하여
3차원 영상을 보정 처리 할 수 있다. 또한 영상처리부(320)는 제어부(310)로부터의 경통부(11)의 회전 정보를
수신하여, 회전각 정보와 경통부(11)의 회전 정보에 기초하여 3차원 영상을 보정 처리할 수 있다. 그리고 영상
처리부(320)에 의해 생성된 3차원 영상은 제어부(310)의 통신부를 통해 데이터변환장치(30)로 전송되고, 데이터
변환장치(30)에 의해 피사체의 3차원 모델이 형성될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 구강 스캐너(10)는 피사체를 촬영하고, 촬영한 영상에 기초하여 3차원 영상 데이터를 생성할[0096]
수 있다. 그리고, 회전각정보검출부(330)로부터의 각속도 및 가속도 정보에 기초하여 생성된 회전 가속도 데이
터를 이용하여 구강 스캐너(10)의 회전각을 계산할 수 있다. 그리고 회전각에 기초하여 3차원 영상 데이터의 위
치를 정렬 처리하고, 촬영 시의 흔들림을 보정하여 위치 정렬된 3차원 영상 데이터를 생성할 수 있다.
한편 구강 스캐너(10)는 피사체의 촬영한 영상으로부터 3차원 영상 데이터를 생성하고, 이를 데이터변환장치[0097]
(30)에 전송하고 획득한 회전각 정보를 데이터변환장치(30)에 전송하며, 데이터변환장치(30)에서 수신한 회전각
정보에 기초하여 수신한 3차원 영상 데이터를 보정 처리하여 위치 정렬된 3차원 영상 데이터를 생성할 수 있다.
그리고 위치 정렬된 3차원 영상 데이터를 이용하여 피사체의 3차원 모델을 형성할 수도 있다.
<심도 측정 방법>[0098]
이하 3차원 영상 데이터를 생성하기 위하여 피사체의 심도를 측정하는 방법에 대해서 설명한다.[0099]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너의 렌즈 구조를 나타낸 것으로 구강 스캐너의 단면도이다. 그리고[0100]
도 5는 콘미러부의 단면도이다. 그리고 도 6 및 도 7은 굴절률가변렌즈에 인가되는 전압에 따라 초점이 조절되
는 원리를 설명한 도면이다. 그리고 도 8은 굴절률가변렌즈의 일 실시예인 액체 렌즈의 단면도이다.
도 4 및 도 9 내지 도 11의 점선은 광의 이동 경로를 의미하고, 일 점 쇄선은 광축을 의미한다.[0101]
등록특허 10-1693158
- 14 -
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)는 전방위렌즈부(100)와 렌즈어레이부(200) 그리고[0102]
이미지센서(18)를 포함할 수 있다.
전방위렌즈부(100)는 전방위렌즈(110)와 콘미러부(120)를 포함할 수 있다.[0103]
렌즈어레이부(200)는 굴절률가변렌즈(210)와 보조렌즈어레이부(220)를 포함할 수 있다.[0104]
전방위렌즈부(100)와 렌즈어레이부(200) 그리고 이미지센서(18)는 광축(C axis)을 따라 순차적으로 일렬로 배치[0105]
될 수 있다.
도 5를 참조하면, 콘미러부(120)는 원뿔 형상을 가질 수 있다. 그리고 광축(C axis)은 콘미러부(120)의 꼭지점[0106]
을 지날 수 있고, 광축(C axis)은 콘미러부(120)의 중심을 지나도록 콘미러부(120)가 광축(C axis) 상에 배치될
수 있다.
또한 콘미러부(120)는 콘미러(121)와 콘미러지지부(122)를 포함할 수 있다.[0107]
콘미러(121)는 원뿔 형상에서 원뿔의 측면에 대응하는 반사판(121a)과 원뿔의 밑면에 대응하는 지지판(121b)로[0108]
이루어질 수 있다.
콘미러(121)의 반사판(121a)은 니켈도금으로 형성 될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니고, 광반사 효율이 높[0109]
은 성질 및/또는 광 반사에 따른 광의 왜곡률이 낮은 성질을 가진 물질이라면 어떤 재료라도 가능하다.
반사판(121a)으로는 피사체로부터 반사된 광이 수신될 수 있다. 그리고 콘미러(121)의 꼭지점과 지지판(121b)의[0110]
가장자리 일 끝점을 연결한 가상의 직선이 형성될 수 있는 즉, 반사판(121a)은 굴곡을 가지지 않을 수 있으나,
이에 한정하는 것은 아니다.
콘미러지지부(122)는 콘미러(121)의 지지판(121b)을 지지하는 제1 지지부(122a)와 제1 지지부(122a)의 양측으로[0111]
부터 수직하게 연장된 제2 지지부(122b)로 구성될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 또한 제2 지지부
(122b)는 콘미러(121)로 향하는 광이 차단되지 않도록 투명한 물질이 될 수 있다. 또한 제2 지지부(122b)는 콘
미러(121)의 영역 중 반사광을 수신하지 않는 영역에 대응하여 배치될 수도 있다. 즉, 콘미러(121)의 영역 중에
서 반사광을 받을 필요가 없는 영역에 제2 지지부(122b)가 배치될 수도 있다.
또한 콘미러지지부(122)는 석영이 될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니고, 광 산란 및 광 굴절이 일어나지 않[0112]
거나 광 산란 및 광 굴절에 따른 광의 이동 경로 변화가 미미한 수준을 유지하면서 광이 통과할 수 있는 물질이
라면 가능하다.
한편 전방위렌즈(110)는 콘미러(121)의 지지판(121b)과 마주하는 영역 중 적어도 일부는 반사판이 설치되거나[0113]
반사코팅이 될 수 있다. 그리고 반사판 또는 반사코팅을 이루는 물질은 알루미늄이나 은과 같이 광을 반사시킬
수 있는 물질이 될 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 콘미러(121)의 반사판(121a)의 면적 및/ 또는 지
지판(121b)으로부터 이루는 각의 조절에 따라서 전방위렌즈(110)의 광 수신 영역을 조절할 수도 있으므로 전방
위렌즈(110)에는 별도의 반사판이나 반사코팅이 형성되지 않을 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 굴절률가변렌즈(210)는 인가되는 전압에 따라서 굴절률이 가변 될 수 있다.[0114]
굴절률가변렌즈(210)는 광축(C axis)에 대하여 고정 배치되어 통과하는 광의 굴절률을 제어 신호에 기초하여 가[0115]
변 할 수 있다.
굴절률가변렌즈(210)는 다양하게 구성 있다. 예컨대 가변 굴절판 형태로 구성될 수 있다. 가변 굴절판으로 구성[0116]
된 굴절률가변렌즈(210)는 구동전압에 반응하여 광학적 배향 변화되는 다수의 액정 셀들을 포함할 수 있다. 예
컨대, 다수의 액정 셀들은 매트릭스 기재에 분산된 형태일 수 있고, 굴절률 및/또는 시야각을 조절할 수 있다.
따라서 구동전압이 가해지면, 가변 굴절판의 굴절률은 변화하게 되는데, 도면 6 및 7에 도시된 바에 따르면 전
압이 인가되지 않는 경우(예컨대, 0V) 굴절률의 변화 없이 광이 그대로 투과할 수 있다. 그러나 일정 전압이 인
가되면 가변 굴절판의 굴절률은 변화하여 광학중심으로부터 가장자리로 가면서 공간적인 구배(기울기,
gradient)를 가지도록 하여 초점(A, B)거리를 변화시킬 수 있다.
즉 굴절률가변렌즈(210)에 인가되는 전압에 따라서 굴절률이 달라져 초점거리를 조절할 수 있다. 또한 초점거리[0117]
조절에 따라 오토 포커싱 기능을 구현할 수도 있다.
한편, 굴절률가변렌즈(210)는 가변 굴절판 이외에도 압전소자를 이용하여 구성될 수 있으며, MEMS(Micro[0118]
Electro Mechanical Systems) 액추에이터를 이용하여 구성될 수 있고 이러한 예로 렌즈를 이동시키며 초점을 가
등록특허 10-1693158
- 15 -
변하는 형태가 될 수 있으며, 액체 렌즈를 이용하여 구성될 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 렌즈를
광축(C axis)에 대하여 전진 또는 후진시키지 않고 고정한 상태에서도 굴절률을 가변 할 수 있는 구조라면 어떠
한 구성이든 치환하여 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예는 굴절률가변렌즈(210)의 굴절률 가변에 따라서 피사체의 적어도 하나의 초점면이 결정되고,[0119]
피사체로부터 반사된 광의 강도는 초점면의 다양한 위치에서 측정될 수 있다. 그리고 반사된 광의 최대 강도를
통해 알아낸 점의 위치를 기초로 3차원 영상이 생성될 수 있다.
또한 콘미러(121)의 반사판(121a)의 형상에 의해 화각(Viewing angle)은 도시된 바와 같이 밑면(121b)의 중심점[0120]
으로부터 꼭지점까지의 거리와 같거나 이보다 큰 각도를 가질 수 있다. 따라서 콘미러(121)의 넓은 화각 및 360
도 전방위로 피사체로부터의 반사광이 수신되어 반사되고, 이는 전방위렌즈(110)로 전달될 수 있고, 전방위렌즈
(110)와 렌즈어레이부(200)를 경유한 광은 이미지센서(18)에 도달할 수 있다.
도 8을 참조하여 굴절률가변렌즈(210)가 액체 렌즈로 구성되는 경우를 보다 상세하게 설명한다.[0121]
액체 렌즈(210)는 제1 보호 유리(211), 제2 보호 유리(212), 제1 및 제2 보호 유리(211, 212) 사이에 적층된[0122]
오일층(213)과 수용액층(214), 이것들의 주변부에 배치되어 전압을 인가하기 위한 제1 전극부(215)와 제2 전극
부(216), 제1 및 제2 전극부(215, 216) 사이를 절연하는 제1 절연부(217)와 제2 절연부(218)를 포함할 수 있다.
액체 렌즈(210)는 외부로부터 공급된 전원이 제1 및 제2 전극부(215, 216)에 인가됨으로써, 오일층(213)의 곡률[0123]
반경과 두께가 변화되어, 액체 렌즈(210)를 통과한 광의 초점의 위치를 변화시킬 수 있다.
보다 상세하게는 제1및 제 2전극부(215, 216)에 소정의 전압이 인가되는 경우, 오일층(213)의 곡률 반경과 두께[0124]
가 커질 수 있다. 그리고 전압의 크기를 크게 함으로써 초점 거리를 짧게 할 수 있다.
또한 액체 렌즈(210)가 전압에 의해 굴절률이 변화는 것으로 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니고, 압력 조[0125]
절에 따라 굴절률이 변할 수도 있다.
이러한 일 예로써 액체 렌즈인 굴절률가변렌즈(210)는 렌즈의 유동을 위한 별도의 서보 모토를 필요로 하지 않[0126]
아 제조 비용이 크게 절감되는 효과가 있다. 또한 정밀한 굴절률가변이 가능하고, 미리 기억된 굴절률 변화에
기초해 획득된 영상으로부터 빠르고 정밀하게 3차원 영상 정보를 획득할 수 있다.
또한 360도 화각을 가지는 전방위렌즈(110)로부터 피사체의 전체의 영상을 획득할 수 있으므로, 피사체의 부분[0127]
영역을 결합하는 과정을 최소화 할 수 있어 영상 결합에 따른 오차 문제를 크게 개선할 수 있다. 따라서 3차원
영상의 분해능을 크게 높일 수 있다.
한편 제어부(310)는 굴절률가변렌즈(210)가 굴절률을 가지지 않는, 즉 평면렌즈가 되도록 할 수 있다. 이 경우,[0128]
구강 스캐너(10)는 피사체의 동영상 촬영을 할 수 있다.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 렌즈 구조를 나타낸 것으로 구강 스캐너 상의 렌즈의 단면[0129]
도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)는 전방위렌즈부(100)와 미러부(19), 렌즈어레이부[0130]
(200) 그리고 이미지센서(18)를 포함할 수 있다.
도 9에 따른 실시예는 도 8에 따른 구강 스캐너에 미러부(19)가 더 추가된 것이므로, 도 8의 실시예에서 구성과[0131]
동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
전방위렌즈부(100)는 전방위렌즈(110)와 콘미러부(120)를 포함할 수 있다.[0132]
렌즈어레이부(200)는 굴절률가변렌즈(210)와 보조렌즈어레이부(220)를 포함할 수 있다.[0133]
미러부(19)와 렌즈어레이부(200) 그리고 이미지센서(18)는 광축(C axis)을 따라 순차적으로 일렬로 배치될 수[0134]
있다.
또한 미러부(19)는 수신된 광의 경로를 변환하여 반사하므로 광축(C axis)의 경로를 변경할 수 있다. 전방위렌[0135]
즈부(100)는 광축(C axis)의 경로 변경 상에 대응하여 위치할 수 있다. 따라서 전방위렌즈부(100)는 하부 방향
에 위치한 피사체로부터 반사된 광을 수신하고, 미러부(19)는 입력된 광은 전방위렌즈부(100) 상의 광의 경로와
수직한 방향으로 광의 경로를 변경하여 광을 반사할 수 있다. 다만, 여기서의 수직은 90도를 의미하는 것이나
이에 한정하는 것은 아니고, 미러부(19)의 위치에 따라서 광은 0도보다는 크고 180도 보다 작은 범위 내에서 광
의 이동 경로를 변경할 수 있다. 그리고 광의 이동 경로 상에 대응하여 전방위렌즈부(100)와 렌즈어레이부(20
등록특허 10-1693158
- 16 -
0)가 배치될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 단면도이고, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따[0136]
른 미러부를 구비한 구강 스캐너의 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 보조렌즈어레이부(220)는 광축(C axis)에 중심점이 지나는 복수의 보조렌즈인 제1[0137]
렌즈(221), 제2 렌즈(222), 제3 렌즈(223) 및 제4 렌즈(224)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈(221)는 전방위렌즈(110)와 제2 렌즈(222) 사이에 배치될 수 있고, 제2 렌즈(222)는 제1 렌즈(221)와[0138]
제3 렌즈(223) 사이에 배치될 수 있고, 제3 렌즈(223)는 제2 렌즈(222)와 제4 렌즈(224) 사이에 배치될 수 있으
며, 제4 렌즈(224)는 제3 렌즈(223)와 굴절률가변렌즈(210) 사이에 배치될 수 있다.
제1 렌즈(221)는 전방위렌즈(110)와 마주하는 일면과 제2 렌즈(222)와 마주하는 타면이 볼록한 형상을 가질 수[0139]
있고, 제2 렌즈(222)는 제1 렌즈(221)와 마주하는 일면과 제3 렌즈(223)와 마주하는 타면이 볼록한 형상을 가질
수 있고, 제3 렌즈(223)는 제2 렌즈(222)와 마주하는 일면이 오목할 수 있고, 제4 렌즈(224)와 마주하는 타면이
볼록할 수 있으며, 제4 렌즈(224)는 제3 렌즈(223)와 마주하는 일면과 굴절률가변렌즈(210)와 마주하는 타면이
볼록할 수 있다. 다만 제1 내지 제4 렌즈(221, 222, 223, 224)는 도면에 도시된 형상에 한정하는 것은 아니다.
또한 보조렌즈어레이부(220)는 광가이드부(225)를 더 포함할 수 있다.[0140]
광가이드부(225)는 제1 렌즈(221)와 제2 렌즈(222) 사이에 배치되고, 제1 및 제2 렌즈(221, 222)를 고정 지지함[0141]
과 아울러 내측면을 따라 돌출부(225a)가 형성되어, 제1 렌즈(221)의 가장자리 영역으로부터 출력되는 광을 차
단할 수 있다. 따라서 콘미러(120)의 화각을 벗어난 각도 범위 내에서 입력되는 불필요한 반사 광을 차단할 수
있다. 여기서 불필요한 반사광은 3차원 영상 데이터 생성에 필요한 반사 광을 희석 시키는 등의 문제로 인하여
3차원 영상 데이터의 품질을 저해할 수 있으므로 광가이드부(225)를 통해 불필요한 반사광을 차단함으로써 3차
원 영상의 해상도를 크게 증가시킬 수 있다.
또한 돌출부(225a)의 돌출 정도에 따라서 콘미러(120)의 화각 범위 내에서도 불필요한 반사 광을 차단할 수 있[0142]
다.
또한 보조렌즈어레이부(220)는 제1 지지부(226)와 제2 지지부(227)를 더 포함할 수 있다.[0143]
도 10에 따르면 제1 지지부(226)는 미러부(19)와 전방위렌즈(110) 그리고 제1 렌즈(221)를 서로 고정 및 지지할[0144]
수 있다. 그리고 도 11에 따르면 제1 지지부(226)는 전방위렌즈(110) 그리고 제1 렌즈(221)를 서로 고정 및 지
지할 수 있다.
또한 제2 지지부(227)는 제3 렌즈(223)와 제4 렌즈(224) 사이에 배치되어 제3 및 제4 렌즈(223, 224)를 서로 고[0145]
정 및 지지할 수 있다.
<굴절률 가변에 따른 3차원 영상 데이터 생성 방법>[0146]
도 12는 굴절률가변렌즈의 굴절률 가변에 따라 3차원 영상 데이터를 생성하는 방법을 나타낸 도면이다. 그리도[0147]
도 13은 굴절률가변렌즈의 굴절률 가변에 따라 포커싱 라인의 이동을 나타낸 도면이다.
도 12 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)는 제어부(310)의 제어 하에 피사체를 촬영[0148]
할 수 있다. 또한 제어부(310)는 굴절률가변렌즈(210)의 굴절률을 제1 굴절률로 변경하고, 미리 설정된 촬영 횟
수(N)만큼 피사체를 촬영할 수 있다. 또한 제어부(310)는 미리 설정된 촬영 횟수(N)만큼 피사체를 촬영하면 굴
절률가변렌즈(210)의 굴절률을 제2 굴절률로 변경하고 미리 설정된 촬영 횟수(N)만큼 피사체를 촬영할 수 있다.
이와 같은 과정을 반복하여 제어부(310)는 굴절률가변렌즈(210)에 인가되는 전압을 조절하여 굴절률가변렌즈
(210)의 굴절률을 총 M번 가변하고 피사체의 촬영할 수 있도록 하여 영상처리부(320)가 M*N개의 촬영 영상 데이
터를 획득할 수 있도록 한다.
여기서의 촬영 횟수(N)의 값은 미리 설정될 수 있고, 촬영 횟수(N)는 변경할 수 있다. 그리고 촬영 횟수(N)를[0149]
증가시키는 경우, 피사체의 초점 영역을 더욱 세밀하게 촬영하여 3차원 영상 데이터의 정밀도를 향상 시킬 수
있다. 또한 특정 초점 영역을 세밀하게 촬영함에 따라 굴절률의 가변 횟수인 M을 감소시킬 수 있어 피사체의 전
체 촬영 시간을 감소시킬 수 있다.
또한 제어부(310)에서 굴절률가변렌즈(210)로 인가되는 전압에 따라서 굴절률가변렌즈(210)의 굴절률이 변화하[0150]
고, 굴절률 변화에 따라 초점이 이동하므로, 전압의 변화량에 초점의 이동량을 매칭시킬 수 있다. 일 예로 제어
등록특허 10-1693158
- 17 -
부(310)가 굴절률가변렌즈(210)로 50V를 인가하는 경우 1번 포커싱 라인(Focusing line)이 형성되고, 51V를 인
가하는 경우 2번 포커싱 라인이 형성되고, 52V를 인가하는 경우 3번 포커싱 라인이 형성되며, 53V를 인가하는
경우 3번 포커싱 라인이 형성될 수 있다. 그리고 전압의 증가량인 1V에 대응하여 인접한 포커싱 라인들 간의 간
격이 결정될 수 있어, 전압의 증가량에 기초하여 심도를 검출할 수 있다. 그리고 영상처리부(320)는 검출된 심
도와 촬영 영상에 기초하여 3차원 영상 데이터를 생성할 수 있다.
도 14는 콘미러의 반사판의 사이즈에 따라 화각이 변화하는 것을 나타낸 도면이다.[0151]
도 14를 참조하면, 콘미러(121)의 반사판(121a)은 지지판(121b)과 서로 이루는 각(a), 지지판(121b)으로부터의[0152]
높이(h) 그리고 지지판(121b)의 지름(L)을 조절하여 화각과 반사판(121a)으로 들어오는 광의 이동 경로를 변경
할 수 있다. 따라서 콘미러(121)는 반사판(121a)의 각도에 따라 반사판(121a)에 입사되는 영역이 가변될 수 있
다.
<제너레이터를 구비한 구강 스캐너>[0153]
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 단면도이다.[0154]
도 15를 참조하면, 구강 스캐너(10)는 빔스플리터(410)와 제너레이터(Generator: 420)를 더 포함할 수 있다.[0155]
도 15에 따른 실시예는 도 11에서 설명한 실시예에 빔스플리터(410)와 제너레이터(420)가 추가된 것이나, 이에[0156]
한정하는 것은 아니고, 도 4, 도9 및 도 10에서 설명한 실시예에 추가될 수도 있다.
빔스플레이터(410)는 보조렌즈어레이부(220)와 굴절률가변렌즈(210) 사이에 위치할 수 있으나 이에 한정하는 것[0157]
은 아니고, 광축(C axis) 상에서 미러부(19)와 굴절률가변렌즈(210) 사이의 어느 위치든 가능하다.
빔스플리터(410)는 특정 조건을 만족하는 광은 투과하고, 해당 조건을 만족하지 않는 광은 반사하는 특징을 이[0158]
용하여 광학계의 광 경로를 형성할 수 있다.
또한 빔 스플리터(410)는 편광 빔 스플리터(PBS)로 마련될 수 있다. 편광 빔 스플리터는 P편광을 투과하고, P편[0159]
광에 수직한 S편광은 반사시킬 수 있어 입사광의 편광상태를 직교성분으로 나눌 수 있다. 이때, S편광을 반사하
는 반사면은 유전체다층막을 사용하여 코팅할 수 있으며, 이를 통해 광 손실을 최소화할 수 있다. 그러나 이를
한정하는 것은 아니며, 레이저 빔 등과 같이 광량가변조정이 없는 광원을 사용하거나, 외부 광량 조정이 필요할
경우, 입사 및 반사각도를 가변 할 수 있는 가변식 빔 스플리터(VBS)로 구성할 수도 있다. 이 경우 임의의 편광
방향에 대해서도 사용 가능하며, 투과율 특성은 편광 특성 상태에 따라 결정될 수 있다.
또한 빔 스플리터(410)는 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 합성 석영 재질을 사용할 수 있다.[0160]
한편 제너레이터(420)는 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다. 여기서의 광원은 레이저광원,[0161]
발광다이오드광원, 형광램프광원, 백열램프광원, 할로겐램프광원 중 어느 하나가 될 수 있으나 이에 한정하는
것은 아니다. 또한 광원은 레이저광을 출력하는 광원이 될 수도 있다.
또한 제너레이터(420)는 광원을 제어하기 위한 광원제어부를 구비하거나, 제어부(310)에 의해 광원이 제어될 수[0162]
있다.
<광원부를 구비한 구강 스캐너>[0163]
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 단면도이다. 그리고 도 17은 제2 지지부 상에 설치된[0164]
복수의 광원을 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 구강 스캐너(10)는 광원부(430)를 더 포함할 수 있다.[0165]
도 16에 따른 실시예는 도 11에서 설명한 실시예에 광원부(430)가 추가된 것이나, 이에 한정하는 것은 아니고,[0166]
도 4, 도9 및 도 10에서 설명한 실시예에 추가될 수도 있다.
광원부(430)는 경통부(11)에 설치될 수 있다. 또한 광원부(430)는 도 16에 나타난 바와 같이 콘미러부(120)의[0167]
제2 지지부(122b) 상에 설치될 수도 있다.
광원부(430)는 복수개의 광원으로 이루어져 콘미러지지부(122)의 둘레를 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다.[0168]
따라서 복수개의 광원은 전체적으로 원형 형상으로 콘미러지지부(122) 상에 배치될 수 있다.
또한 콘미러지지부(122)에는 광차단부(미도시)가 설치되어 광원부(430)로부터 광이 직접 콘미러지지부(122)로[0169]
입사되지 않도록 할 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 광원부(430)가 하우징 구조를 가질 수도 있다.
등록특허 10-1693158
- 18 -
광원부(430)를 구성하는 복수의 광원 중 적어도 하나는 주변의 외부 광의 영향에 강건한 성질을 가지는 블루[0170]
(Blue) 광을 생성하여 출력할 수 있다.
또한 복수의 광원 중 적어도 일부는 레드(Red) 및 그린(Green) 광을 생성하여 출력할 수 있다.[0171]
또한 복수의 광원 중 적어도 일부는 레드, 그린 및 블루 광을 이용하여 화이트(White) 광을 생성하여 출력할 수[0172]
있다.
또한 제어부(310)는 광원부(430)를 구성하는 복수의 광원을 순차적으로 구동할 수 있다.[0173]
또한 제어부(310)는 복수의 광원으로 광원구동 신호를 전송할 수 있다.[0174]
또한 복수의 광원은 복수개로 그룹화되고, 그룹들 각각은 서로 이격되어 경통부(11)를 둘러 싸며 또는 콘미러지[0175]
지부(122)를 둘러 싸며 배치될 수 있다.
또한 그룹들 각각은 순차적으로 구동할 수 있고, 그룹들 각각에 포함된 광원들은 서로 동시에 구동하거나, 순차[0176]
적으로 구동할 수 있다.
또한 그룹들 각각은 적어도 화이트 광을 생성하는 광원, 블루 광을 생성하는 광원 그리고 그린 광을 생성하는[0177]
광원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 광원부(430)는 레드, 그린 및 블루의 조합으로 화이트 광을 제공하는 광원일 수도 있다.[0178]
광원부(430)로부터 출력된 광은 피사체에 조사되어 반사되고, 콘미러(121)와 전방위렌즈(110)를 경유하여 이미[0179]
지센서(18)에 입력될 수 있다.
또한 제어부(310)는 광원부(430)를 구동할 때, 영상처리부(320)를 제어하여 피사체의 촬영 영상을 획득하고, 굴[0180]
절률가변렌즈(210)의 굴절률를 가변 시켜 피사체를 촬영할 때 광원부(430)의 구동에 동기하여 피사체를 촬영할
수 있다. 즉, 제어부(310)의 관장 아래 피사체에 광 조사 및 피사체의 촬영의 싱크가 맞추어질 수 있다.
또한 본 발명의 구강 스캐너는 광원을 순차적으로 구동하여 피사체의 심도를 측정할 수도 있다. [0181]
예를 들어 광원부(430)가 N개의 광원을 포함하는 경우, 이미지센서(18)로 전송되는 뷰 벡터(View vector: V)와[0182]
N개의 광원 각각에 의해 피사체로부터 반사되는 광 벡터(Light vector: Ln)과 각 광 벡터의 조명 에너지(I) 및
반사계수(kd)에 기초하고 아래의 수학식 1과 같은 조명 명암(shading) 공식을 적용하여 노멀 벡터(Normal
vector)를 생성할 수 있다.
[수학식 1][0183]
[0184]
[0185]
등록특허 10-1693158
- 19 -
[0186]
그 후 영상처리부(320)는 이미지센서(18)의 각 픽셀의 3D 노멀 벡터로부터 수학식 2에 기초하여 깊이를 계산할[0187]
수 있고, 깊이 정보에 기초하여 2D 데이터를 3D 데이터로 변환할 수 있다.
[수학식 2][0188]
[0189]
<패턴생성부를 구비한 구강 스캐너>[0190]
도 18는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구강 스캐너의 구성도이다. 그리고 도 19 및 도 20은 패턴생성부의[0191]
구성도이다. 그리고 도 21 및 도 22는 마이크로미러로부터 반사된 라인 패턴이 피사체에 조사되는 형태를 설명
하기 위한 도면이다. 그리고 도 23은 마이크로미러의 90도 회전에 따른 라인 패턴의 방향을 달리한 것을 설명하
기 위한 도면이다.
도 2 및 도 18 내지 도 23을 참조하면, 구강 스캐너(10)는 패턴생성부(500)를 더 포함할 수 있다.[0192]
패턴생성부(500)는 광생성부(510), 렌즈부(520), 마이크로미러부(530)를 포함할 수 있다.[0193]
광생성부(510)는 광원(511)을 포함할 수 있다. 광원(511)은 발광다이오드, 레이저 다이오드(laser diode)중 어[0194]
느 하나가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 광을 생성하여 출력할 수 있는 어떠한 광원이라도 본 발
명의 실시예를 구성할 수 있다.
광생성부(510)는 제어부(310)로부터의 광원 제어 신호에 기초하여 광원(511)의 구동 여부 및 구동 시간을 조절[0195]
할 수 있다. 일 예로 제어부(310)는 광생성부(510)로 펄스변조신호를 전송할 수 있다. 그리고 광생성부(510)는
펄스변조신호가 하이 레벨(High level)일 때 광원(511)을 턴-온(turn-on)하고, 펄스변조신호가 로우 레벨(Low
level)일 때 광원(511)을 턴-오프(turn-off)할 수 있다. 또한 광생성부(510)는 펄스변조신호가 하이 레벨을 유
지하는 동안 광원(511)의 턴-온을 유지하고, 펄스변조신호가 로우 레벨을 유지하는 동안 광원(511)의 턴-오프를
유지할 수 있다.
이와 같이 펄스변조신호에 의해 피사체(S)에 조사되는 패턴을 이루는 라인 패턴들 각각의 굵기와 서로간의 이격[0196]
거리가 조절될 수 있다.
광생성부(510)로부터 출력된 광은 렌즈부(520)를 통해 마이크로미러부(530)에 조사될 수 있다.[0197]
한편 광생성부(510)로부터 출력되는 광의 파장대역은 가시광선 또는 적외선 계열이 될 수 있으나 이에 한정하는[0198]
것은 아니다. 예컨대 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 광원소자로 구성되거나 단일 파장의 빛을 조사하도
록 구성될 수 있으며 선형 레이저 광을 조사하도록 구성될 수도 있다.
등록특허 10-1693158
- 20 -
또한 렌즈부(520)는 광생성부(510)로부터의 출력된 광을 수신하여 라인(line) 광을 출력할 수 있다.[0199]
렌즈부(520)가 라인 광을 출력하기 위한 일 실시예를 설명한다.[0200]
렌즈부(520)는 종축과 횡축의 반지름이 상이한 렌즈(521)를 포함할 수 있다. 여기서의 종축과 횡축의 반지름이[0201]
상이한 렌즈의 일 예는 실린더렌즈가 될 수 있다.
실린더렌즈(521)는 일 예로 반원통(Semi-Cylinder) 형상을 가질 수 있다. 따라서 광생성부(510)로부터 광을 수[0202]
신하는 실린더렌즈(521)의 입사면은 비곡면이고, 수신한 광을 출사하는 실린더렌즈(521)의 출사면은 곡면이 될
수 있다. 그리고 실린더렌즈(521)의 입사면으로 수신된 광은 출사면을 통해 라인 형태의 광이 출력될 수 있다.
그리고 실린더렌즈(521)로부터 출력된 라인 광은 마이크로미러부(530)에 조사될 수 있다.
또한 렌즈부(520)는 광생성부(510)로부터의 출력된 광을 평행 광으로 변환하고, 평행 광을 라인 광으로 다시 변[0203]
환하여 출력할 수 있다.
렌즈부(520)가 광생성부(510)로부터의 출력된 광을 평행 광으로 변환하기 위한 일 실시예를 설명하면, 렌즈부[0204]
(520)는 평행광변환렌즈(522)를 포함할 수 있다. 평행광변환렌즈(522)는 일 예로 콜리메이팅(Collimating) 렌즈
가 될 수 있다.
콜리메이팅 렌즈(522)는 광생성부(510)로부터 출력된 광을 평행에 가깝게 광 경로를 형성하여 실린더렌즈(521)[0205]
로 조사할 수 있다.
또한 렌즈부(520)는 콜리메이트 렌즈(Collimator Lens: 524)를 포함할 수 있다.[0206]
콜리메이트 렌즈(524)는 후술할 마이크로미러(531)의 사이즈에 맞게 수신한 패턴 광을 크기를 조절하여 마이크[0207]
로미러(531)에 조사할 수 있다. 즉 콜리메이트 렌즈(524)는 마이크로미러(531)의 사이즈에 매칭하여 수신한 광
을 마이크로미터(531)에 포커싱(Focusing) 조사 할 수 있다.
한편 렌즈부(520)는 실린더렌즈(521)와 콜리메이트 렌즈(524)를 모두 포함할 수 있고, 이 경우, 실린더렌즈[0208]
(521)는 콜리메이트 렌즈(524)와 마이크로미러부(530) 사이에서 광축을 따라 콜리메이트 렌즈(524) 및 마이크로
미러부(530)와 나란히 위치할 수 있고, 콜리메이트 렌즈(524)는 실린더렌즈(521)와 마이크로미러부(520) 사이에
서 광축을 따라 실린더렌즈(521) 및 마이크로미러부(530)와 나란히 위치할 수도 있다.
마이크로미러부(530)는 렌즈부(520)로부터 출력된 라인 광을 반사하여 빔스플리터(410)로 조사하고, 빔스플리터[0209]
(410)로 입력된 광은 피사체(S)에 조사할 수 있다.
마이크로미러부(530)는 횡축 또는 종축 방향의 회전축, 즉 1 자유도를 가지고 회전 운동하거나, 횡축 및 종축[0210]
방향의 회전축, 즉 2 자유도를 가지고 회전 운동할 수 있다.
또한 마이크로미러부(530)가 2 자유도를 가지는 경우, 횡축 및 중축 방향의 회전축을 동시에 또는 서로 독립적[0211]
으로 제어할 수 있다.
마이크로미러부(530)는 마이크로미러(531)와 마이크로미러(531)의 회전 운동을 제어하는 미러제어부(532)를 포[0212]
함할 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고 미러제어부(532)는 마이크로미러부(530)와 별도로 구성되거나
제어부(310)와 함께 구성될 수도 있다.
마이크로미러(531)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)기술에 의하여 제작될 수 있으나 이에 한정하는[0213]
것은 아니다.
또한 마이크로미러(531)는 횡축 지지대와 종축 지지대로 구성될 수 있고, 미러제어부(532)의 제어 하에 일정한[0214]
주기로 횡축 좌우회전 운동 할 수 있고, 종축 상하회전 운동 할 수 있다. 또한 광생성부(510)로부터의 광의 경
로 상의 실린더렌즈(521)를 통과한 광이 마이크로미러(531)의 표면에 집광되어 조사되고, 마이크로미러(531)의
회전각도에 따라서 적어도 하나 이상의 라인 패턴이 빔스플리터(410)를 통해 피사체(S)에 조사할 수 있다.
보다 상세하게는 미러제어부(532)가 마이크로미러(531)를 횡축 방향으로 1초에 N번 좌우 회전시키는 경우, 피사[0215]
체(S)에 2N개의 라인 패턴이 형성될 수 있다. 또한 미러제어부(532)가 마이크로미러(531)를 종축 방향으로 1초
에 M번 상하 회전시키는 경우, 2M개의 프레임 레이트의 화면 투영이 가능하게 된다.
다음으로 이미지센서(18)는 피사체(S)에 순차적으로 조사된 패턴 영상을 수신할 수 있다. [0216]
또한 패턴의 피사체(S)에 조사 시점과 이미지센서(18)의 패턴 영상 수신 시점은 서로 동기화될 수 있고, 이러한[0217]
등록특허 10-1693158
- 21 -
동기화는 제어부(310)에 의하여 수행될 수 있다.
이 경우 패턴생성부(500)로부터 생성되어 피사체(S)에 조사된 패턴은 피사체(S) 표면의 요철에 의해서 왜곡될[0218]
수 있고, 이미지센서(18)와 영상처리부(320)는 패턴의 왜곡 정보를 포함하는 패턴 영상을 수신하여 피사체(S)의
3차원 영상을 생성할 수 있다.
또한 영상처리부(320) 또는 제어부(310)는 메모리를 구비할 수 있고, 순차적인 패턴이 피사체(S)에 조사됨에 따[0219]
라 영상처리부(320)는 패턴 영상을 순차적으로 수신하여 메모리에 기억할 수 있다. 그리고 영상처리부(320)는
메모리에 기억된 영상 정보에 기초하여 3차원 좌표에 대한 데이터를 추출하고 와이어프레임을 구성하여 3차원
영상을 형성할 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 메모리에 기억된 영상 정보는 외부 기기에 전달되고,
외부 기기에 의하여 피사체(S)의 3차원 영상이 형성될 수도 있다.
또한 미러제어부(532)는 마이크로미러(531)를 90도 회전 시킬 수 있다. 즉 90도 회전 전 마이크로미러(531)의[0220]
횡축이 90도 회전 후 종축이 되도록 하고, 90도 회전 전 마이크로미러(531)의 종축이 90도 회전 후 횡축이 되도
록 할 수 있다.
이 경우, 마이크로미러(531)에 집광 조사된 광은 피사체(S)에 수직 라인 패턴을 형성할 수 있고, 마이크로미러[0221]
(531)의 종축 및 횡축 중 적어도 어느 하나의 축에 따른 회전 시 복수의 라인 패턴이 피사체(S)에 형성될 수 있
다.
한편 광생성부(510)로부터의 광이 마이크로미러(531)에 직접 조사될 수도 있다.[0222]
이 경우 마이크로미러(531)에 조사된 광을 반사시키기 위하여 광생성부(510)로부터의 광 경로의 각도와 마이크[0223]
로미러(531)와의 거리에 비례하여 마이크로미러(531)의 표면 치수가 커질 수 있다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴생성부를 나타낸 도면이다.[0224]
도 24를 참조하면, 다른 실시예에 따르면 렌즈부(520)는 광생성부(510)로부터의 출력된 광을 수신하여 십자 형[0225]
상의 광, 방사형 형상의 광을 출력할 수 있다.
이와 같이 렌즈부(520)가 다양한 구조의 형상을 가진 광을 출력하기 위하여 렌즈부(520)는 구조 광(structured[0226]
illumination) 패턴 렌즈(523)를 포함할 수 있다.
제2 렌즈부(520)는 구조 광 패턴 렌즈(523)의 형상에 따라 다양한 구조를 가진 광을 출력하여 해당 형상의 광이[0227]
마이크로미러부(530)에 조사되도록 할 수 있다.
또한 렌즈부(520)로부터의 출력되는 광의 구조는 피사체(S)의 종류에 따른 심도 측정 정도, 분해능과 초점 등에[0228]
따라 달라 질 수 있다.
한편 렌즈부(520)는 설계에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예컨대 렌즈부(520)는 실린더렌즈(521)로 구성되거[0229]
나, 구조 광 패턴 렌즈로 구성될 수 있고, 실린더렌즈(521)와 추가적인 광학계를 포함할 수 있으며, 구조 광 패
턴 렌즈와 추가적인 광학계를 포함하여 구성될 수도 있다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)는 삼각법(triangulation technique)을 이용하여 피사체의 3차원[0230]
영상 데이터를 얻을 수 있다. 보다 상세하게는 패턴생성부(500)로부터 출력된 패턴광이 피사체에 조사되고, 피
사체로부터 반사된 패턴광은 콘미러(121)에 의해 반사되어 전방위렌즈(110)에 입력된 후 이미지센서(18)에 입력
된다. 이 경우, 패턴생성부(500)와 이미지센서(18)의 거리 정보와 이미지센서(18)의 시야에서 얻을 수 있는 이
미지센서(18)의 각도 정보와 패턴생성부(500)의 각도 정보를 이용하여 이미지센서(18), 패턴생성부(500) 그리고
광이 피사체에 만나는 지점으로부터 형성되는 삼각형을 이용하여 삼각 계산을 통해 피사체의 3차원적 정보를 획
득할 수 있다.
종래 삼각법에서는 목표로 하는 표면이 카메라에서 측정되지 않을 가능성을 해결하기 위하여 삼각법의 각도를[0231]
최대한 줄이는 시도를 하였으나 삼각법의 각도를 줄이면 그 만큼의 정확성이 떨어지는 문제를 수반하므로 한계
가 있었다. 그러나 본원 발명의 실시예의 전방위렌즈(110)와 콘미러부(120)는 360도 화각을 가지도록 구성되어
이미지센서(18)에서 측정되지 않는 피사체의 표면 영역의 존재 가능성을 제거할 수 있다. 따라서 삼각법의 각도
를 최대한 증가시킬 수 있어 3차원 영상의 정확도를 크게 증가시킬 수 있다.
<하악의 촬영 영상>[0232]
도 25 및 도 26은 구강 스캐너에 의해 촬영된 하악의 영상을 나타낸 도면이다.[0233]
등록특허 10-1693158
- 22 -
도 25 및 도 26를 참조하면, 본 발명의 실시예는 치아의 영역 별로 복수회 촬영하여 촬영된 복수의 영상을 합성[0234]
할 필요 없이 한번의 촬영으로 치아 전체 영역을 촬영할 수 있으므로, 영상 합성에 따른 왜곡을 방지할 수
있고, 치아의 촬영 시간을 단축하여, 진담 및 검사 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 반도체 검사를 위한 스캐너와 의료용, 구강 스캐너에 적용될 수 있다. 또한 공간 내의[0235]
사물을 스캔하거나, 공간 내의 사물을 확대하여 스캔할 수 있으며 예컨대 공간 내의 사람의 안면 인식하기 위해
사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 360도 화각을 가진 전방위렌즈로부터의 영상 수신 및 굴절률가변렌즈를 이용한 초점 조절을[0236]
통한 피사체의 심도 측정 및 360도 화각 내의 피사체의 전체 영역에 대한 스캔 그리고 전체 영역 중 특정 초점
면에 대한 스캔을 수행할 수 있다.
또한 전방위렌즈와 콘미러로부터 피사체 전체 영역에 대한 영상을 얻어 3D 영상을 생성하므로 피사체의 부분 영[0237]
역들 각각의 영상을 결합하는 과정을 생략 또는 최소화할 수 있어 영상들의 결합에 따른 오차와 정확도 저하 그
리고 분해능 저하를 방지하여 고품질 그리고 정확도가 매우 우수한 3차원 영상을 생성할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너를 이용하여 스테레오 방식 또는 스틸 방식으로 촬영할 수 있고, 피[0238]
사체의 1 회 촬영, 피사체의 복수 회 촬영 그리고 전방위렌즈를 별도의 이동 수단을 통해 이동시키며 피사체를
촬영 할 수도 있다.
또한 실시예에 따른 3차원 스캐너는 촬영 횟수를 최소화할 수 있어, 작업자의 작업량을 크게 줄이고, 본 발명의[0239]
실시예가 의료용으로 사용하는 경우, 환자의 진료 및 치료 시간을 줄여 환자의 진료의 만족감을 증대시킬 수 있
다.
<인공물 가공 장치>[0240]
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너를 이용한 인공물 가공 장치의 블록도이다.[0241]
도 27을 참조하면, 인공물 가공 장치(1)는 구강 스캐너(10), 데이터변환장치(30) 그리고 밀링장치(40)를 포함할[0242]
수 있다.
데이터변환장치(30)는 구강 스캐너(10)의해 3차원적으로 측정되어 디지털 데이터로 변환된 영상 정보를 수신하[0243]
여 이를 3차원 데이터로 변환할 수 있다.
또한 데이터변환장치(30)는 제작 데이터를 생성하고, 이를 밀링 스트립으로 변환하여 밀링장치(40)로 제공할 수[0244]
있다.
데이터변환장치(30)는 CAD, CAM 기반의 데이터 변환장치가 될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니고, 구강 스캐[0245]
너로부터의 영상 데이터를 이용하여 피사체의 3차원 모델 데이터로 변환할 수 있는 장치라면 어떤 것이라도 가
능하다.
밀링장치(40)는 데이터변환장치(30)로부터 수신한 밀링 스트립을 이용하여 인공물을 생성할 수 있다.[0246]
여기서의 인공물은 인공치아 하나 또는 인공적인 잇몸으로 연결된 복수의 치아, 임플란트, 서지컬 가이드[0247]
(Surgical guide), 교정기 등 치아 진단, 치료 및 예방에 사용되는 인공물이 될 수 있다.
밀링장치(40)는 공간적으로 2개의 방향으로 밀링 방향점이 결정된 2축 밀링 장치, 공간적으로 3개의 방향으로[0248]
밀링 방향점이 결정된 3축 밀링 장치, 공간적으로 3개축뿐만 아니라 텐션 브릿지(tension bridge)가 존재하여
무한히 다양하게 회전할 수 있는 4번째 축을 구비한 4축 밀링 장치 및 전술한 4축에 더하여 회전 가능한 스핀들
(spindle)의 5번째 축을 구비한 5축의 밀링 장치가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한 구강 스캐너(10), 데이터변환장치(30) 및 밀링장치(40)는 유선 또는 무선으로 서로 통신할 수 있다.[0249]
또한 다른 실시예에 따른 인공물 가공 장치(1)는 구강 스캐너(10)로부터 수신한 디지털 데이터를 3차원 데이터[0250]
로 변환하여 제작 데이터를 생성하고 이를 3 차원 프린팅용 스트립으로 변환하는 데이터변환장치(30) 및 데이터
변환장치(30)로부터 수신한 상기 3차원 프린팅용 스트립에 기초하여 인공 치아를 생성하는 3차원 프린터를 포함
할 수도 있다.
도 28은 하악 치열궁에 관한 도면이고, 도 29는 하악 치열궁의 각을 나타낸 도면이고, 도 30은 각 형태별 치열[0251]
궁선을 나타낸 도면이고, 도 31는 상악 및 하악의 치아들 간의 거리를 나타낸 도면이고, 도 32는 치열궁의 장경
등록특허 10-1693158
- 23 -
을 나타낸 도면이고, 도 33은 몬슨구와 차악 치열구의 형태 및 교두 경사각을 나타낸 도면이고, 도 34 및 도 35
는 하악대구치 임상치관의 형태와 크기를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 구강 스캐너(10)의 영상처리부(320)는 3차원 영상에 기초하여 상악 및 하악 그리고 치[0252]
아 각각과 치아들 간의 거리에 대해 정밀하게 측정할 수 있다.
보다 상세하게는 본 발명의 실시예에 따른 3 구강 스캐너(10)는 좌우 중절치 사시의 중암점에서 좌우 견치교두[0253]
정을 이은선과 기준선이 만나는 점까지의 거리인 견치 고경(CH)을 측정할 수 있다. 또한 좌우 중절치 사이의 중
앙점에서 좌우 제2대구치 원심협측교두정을 이은선과 기준선이 만나는 점까지의 거리인 제2대구치 고경(M2H)을
측정할 수 있고, 좌우 견치교두정간의 거리인 견치 폭경(CW)을 측정할 수 있고, 좌우 제1대구치 근심협측교두정
간의 거리인 제1대구치간 폭경(M1W)을 측정할 수 있으며, 좌우 제2대구치 원심협측교두정간의 거리인 제2대구치
간 폭경(M2W)을 측정할 수 있다. 또한 양견치간 거리(Intercanine distance), 견치 순면 최대풍융간의 거리
(Canine-labial height of cotour), 양 제1대구치 근심설측교두정간의 거리(Intercanine distance), 양 제2대
치구 근심설측교두를 기준으로 그 외측 치조제간의 거리, hamular notch간의 거리(Interhamular notch
distance), 절치유두(Incidive papilla)와 중절치(Central Inciaor) 순면 최대풍융까지의 거리, 절치유두
Incidive papilla)와 양 견치를 이은 선(Intercanine Iine)까지의 전후 관계치, 구개소와(Palatine fovea)와
중절치(Central Incisor) 순면 최대풍융까지의 거리를 의미하고, CI - LV는 중절치(Central incisor)로부터 전
치부 순측전쟁 (Labial vestibule)까지의 수직거리, 제1대치구 근심설측교두정으로부터 구치부 협측전정(Buccal
vrstibule)까지의 수직거리, Hamular notch로부터 기즌교합평면 (Occlusal plare)까지의 수직거리, Palatal
vault로부터 교합면까지의 수직거리를 측정할 수 있다. 그리고 도면 31의 ①의 양 견치 교두정간의 거리, 도면
31의 ②의 제1대구치 근심설측교두정간의 거리, 도면 31의 ③의 제1소구치 협측교두정, 도면 31의 ④의 제2대구
치 협측교두정, 치열궁 장경, 치관의 길이, 치근의 길이, 치관의 근원심경, 치경부의 근원심경, 치
관의 협설경, 치경부의 협설경, 근심부의 치경선높이, 원심부의 치경선높이를 정밀하게 측정할 수 있다.
또한 도 29에서의 좌측 견치각(LCA)의 egi의 각도, 우측 견치각(RCA)의 ace의 각도, 중절치각(IA)의 ceg의 각도[0254]
및 견치각(CA)의 좌우 견치각의 합의 평균(ace의 각도 egi의 각도) / 2를 정밀하게 측정할 수 있다.
또한 영상처리부(320)는 촬영된 영상에 기초하여 이미 저장된 알고리즘에 따라 상악, 하악, 치아 각각의 크기와[0255]
위치 정보, 치아들 간의 거리, 치열의 각도 정보 등의 구강 구조에 대한 정밀한 산출 결과를 디스플레이장치
(20)를 통해 표시할 수도 있다. 또한 산출 결과를 데이터변환장치(30)로 전송하여, 데이터변환장치(30)에서 피
사체의 정밀한 3차원 모델 데이터를 생성하는데 기초 자료가 되도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기[0256]
술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본
발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을
이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는
것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
부호의 설명
10: 구강 스캐너[0257]
11: 경통부
12: 그립부
13: 연결부
14: 경통구동부
15: 영상수신영역
16: 프리뷰디스플레이장치
18: 이미지센서
19: 미러부
20: 단말기
등록특허 10-1693158
- 24 -
30: 데이터변환장치
40: 밀링장치
100: 전방위 렌즈부
110: 전방위렌즈
120: 콘미러부
121: 콘미러
121a: 반사판
121b: 지지판
122: 콘미러지지부
122a: 제1 지지부
122b: 제2 지지부
200: 렌즈어레이부
210: 굴절률가변렌즈, 액체 렌즈
220: 보조렌즈어레이부
221: 제1 렌즈
222: 제2 렌즈
223: 제3 렌즈
224: 제4 렌즈
225: 광가이드부
226: 제1 지지부
227: 제2 지지부
211: 제1 보호 유리
212: 제2 보호 유리
213: 오일층
214: 수용액층
215: 제1 전극부
216: 제2 전극부
217: 제1 절연부
218: 제2 절연부
310: 제어부
320: 영상처리부
330: 회전각정보검출부
331: 자이로센서
332: 가속도센서
410: 빔스플리터
420: 제너레이터
등록특허 10-1693158
- 25 -
430: 광원부
500: 패턴생성부
510: 광생성부
511: 광원
520: 렌즈부
521: 실린더렌즈
522: 평행광변환렌즈, 콜리메이팅 렌즈
523: 구조 광 패턴 렌즈
524: 콜리메이트 렌즈
530: 마이크로미러부
531: 마이크로미러
532: 미러제어부
도면
도면1
도면2
등록특허 10-1693158
- 26 -
도면3
도면4
등록특허 10-1693158
- 27 -
도면5
도면6
등록특허 10-1693158
- 28 -
도면7
도면8
등록특허 10-1693158
- 29 -
도면9
도면10
등록특허 10-1693158
- 30 -
도면11
도면12
도면13
등록특허 10-1693158
- 31 -
도면14
도면15
등록특허 10-1693158
- 32 -
도면16
도면17
등록특허 10-1693158
- 33 -
도면18
도면19
도면20
등록특허 10-1693158
- 34 -
도면21
도면22
도면23
도면24
등록특허 10-1693158
- 35 -
도면25
등록특허 10-1693158
- 36 -
도면26
도면27
등록특허 10-1693158
- 37 -
도면28
도면29
도면30
등록특허 10-1693158
- 38 -
도면31
도면32
등록특허 10-1693158
- 39 -
도면33
도면34
등록특허 10-1693158
- 40 -
도면35
등록특허 10-1693158
- 41 -

+ Recent posts

티스토리툴바