본 논문에서는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 모듈의 개발을 제안한다. 제안하는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 모듈은 소형 $360^{\circ}$ 고해상도(4MegaPixel) 렌즈 광학계, 15mm 이미지 센서부, 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 외형 등으로 구성된다. 소형 $360^{\circ}$ 고해상도 렌즈 광학계는 총 9매의 렌즈로 어린이부터 성년까지 전 연령에 걸쳐 사용이 가능하도록 렌즈 외경을 15mm 이하로 제작한다. 소형 $360^{\circ}$ 고해상도 렌즈 광학계에 의해 입사되는 빛을 $90^{\circ}$ 굴곡을 시켜 이미지 센서에 영상 이미지를 전달하게 한다. 15mm 이미지 센서부는 이미지 센서의 열, 행 주소를 통해 이미지 배열을 거친 후 전압으로 변환된 값을 임베디드 보드의 ISP(Image Signal Processor)에 전송한다. 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 외형은 개발된 렌즈의 고정을 위하여 경통을 설계하였다. 제안된 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 모듈의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, $360^{\circ}$ 렌즈 광학계 분해능은 150cycles/mm에서 30% 이상, $360^{\circ}$ 렌즈 화각은 수평은 $360^{\circ}$, 수직은 $42^{\circ}{\sim}85^{\circ}$, 렌즈 왜곡률은 5% 이하의 세계최고 수준과 동일한 결과를 산출하였다.
본 논문에서는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 모듈의 개발을 제안한다. 제안하는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 모듈은 소형 $360^{\circ}$ 고해상도(4MegaPixel) 렌즈 광학계, 15mm 이미지 센서부, 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 외형 등으로 구성된다. 소형 $360^{\circ}$ 고해상도 렌즈 광학계는 총 9매의 렌즈로 어린이부터 성년까지 전 연령에 걸쳐 사용이 가능하도록 렌즈 외경을 15mm 이하로 제작한다. 소형 $360^{\circ}$ 고해상도 렌즈 광학계에 의해 입사되는 빛을 $90^{\circ}$ 굴곡을 시켜 이미지 센서에 영상 이미지를 전달하게 한다. 15mm 이미지 센서부는 이미지 센서의 열, 행 주소를 통해 이미지 배열을 거친 후 전압으로 변환된 값을 임베디드 보드의 ISP(Image Signal Processor)에 전송한다. 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 외형은 개발된 렌즈의 고정을 위하여 경통을 설계하였다. 제안된 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 모듈의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, $360^{\circ}$ 렌즈 광학계 분해능은 150cycles/mm에서 30% 이상, $360^{\circ}$ 렌즈 화각은 수평은 $360^{\circ}$, 수직은 $42^{\circ}{\sim}85^{\circ}$, 렌즈 왜곡률은 5% 이하의 세계최고 수준과 동일한 결과를 산출하였다.
In this paper, we propose the development of a small $360^{\circ}$ oral scanner lens module. The proposed small $360^{\circ}$ oral scanner lens module consists of a small $360^{\circ}$ high resolution(4MegaPixel) lens optical system, a 15mm image sensor unit, and a s...
In this paper, we propose the development of a small $360^{\circ}$ oral scanner lens module. The proposed small $360^{\circ}$ oral scanner lens module consists of a small $360^{\circ}$ high resolution(4MegaPixel) lens optical system, a 15mm image sensor unit, and a small $360^{\circ}$ mouth scanner lens external shape. A small $360^{\circ}$ high resolution lens optical system produces a total of nine lenses, the outer diameter of the lens not less than 15mm for use by children through the ages of adulthood. Light drawn by a small $360^{\circ}$ high resolution lens optical system is $90^{\circ}$ flexion so that image images are delivered to image sensors. The 15mm image sensor unit sends the converted value to the ISP(Image Signal Processor) of the embedded board after an image array through the column and the row address of the image sensor. The small $360^{\circ}$ mouth scanner lens outer shape was designed to fix the race to the developed lens. Results from authorized testing agencies to assess the performance of proposed small $360^{\circ}$ oral scanner lens modules, The optical resolving power of $360^{\circ}$ lens was more than 30% at 150 cycles/mm, $360^{\circ}$ lens angle was $360^{\circ}$ in vertical direction, $42^{\circ}{\sim}85^{\circ}$ in vertical direction, and lens distortion rate was 5% or less. It produced the same result as the world's highest level.
In this paper, we propose the development of a small $360^{\circ}$ oral scanner lens module. The proposed small $360^{\circ}$ oral scanner lens module consists of a small $360^{\circ}$ high resolution(4MegaPixel) lens optical system, a 15mm image sensor unit, and a small $360^{\circ}$ mouth scanner lens external shape. A small $360^{\circ}$ high resolution lens optical system produces a total of nine lenses, the outer diameter of the lens not less than 15mm for use by children through the ages of adulthood. Light drawn by a small $360^{\circ}$ high resolution lens optical system is $90^{\circ}$ flexion so that image images are delivered to image sensors. The 15mm image sensor unit sends the converted value to the ISP(Image Signal Processor) of the embedded board after an image array through the column and the row address of the image sensor. The small $360^{\circ}$ mouth scanner lens outer shape was designed to fix the race to the developed lens. Results from authorized testing agencies to assess the performance of proposed small $360^{\circ}$ oral scanner lens modules, The optical resolving power of $360^{\circ}$ lens was more than 30% at 150 cycles/mm, $360^{\circ}$ lens angle was $360^{\circ}$ in vertical direction, $42^{\circ}{\sim}85^{\circ}$ in vertical direction, and lens distortion rate was 5% or less. It produced the same result as the world's highest level.
현재의 기술은 하나의 치아를 스캔하는 방식으로 전체의 구강(틀니)을 스캔하면 기계적 오차로 거의 불가능 하며, 시간과 숙련된 의사가 필요하게 된다[1]. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고자 그림 1과 같이 초소형 360° 렌즈 적용 스캐너 모듈을 사용하여 한 번에 전체의 구강(틀니)을 기계적 오차 없이 스캔하는 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈 개발을 목표로 한다[2].
제안 방법
재질은 알루미늄을 사용하였고, 제작방법은 다축자동선반 가공을 하였다. 개발된 렌즈의 고정을 위하여 경통을 설계하였으며 렌즈 조립생산성 향상을 위하여 굴곡부와 직선부를 별도로 제작하여 렌즈 얼라인 작업을 손쉽게 할 수 있도록 하였다. 그림 9는 본 논문에서 설계한 소형 360° 구강 스캐너 렌즈의 외형 이미지를 나타내고 있다.
렌즈 모듈은 2개의 반사면과 2개의 투과면을 갖춘 G1 렌즈는 성능확보를 위하여 4개의 면으로 제작하고 뒷면에 직각 프리즘을 배치하여 G1으로부터 입사되는 빛을 90° 굴곡을 시켜 이미지 센서에 영상 이미지를 전달하게 하며, G1 렌즈를 비롯하여 G2를 직각 프리즘으로 G3, G4, G6, G7, G8, G9 등을 각각 광 접합을 시켜 TTL을 최소화하는 형태로 한 총 9매의 렌즈로 어린이부터 성년까지 전 연령에 걸쳐 사용이 가능하도록 렌즈 외경을 15mm 이하로 제작한다.
소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈의 블록도는 그림 2와 같이 소형 360° 고해상도(4MegaPixel) 렌즈광학계, 15mm 이미지 센서부, 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 외형 등으로 구성된다.
데이터처리
본 논문에서 제안한 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈의 360° 렌즈 광학계 분해능, 360° 렌즈 화각, 360° 렌즈 왜곡률 등을 평가하기 위하여, 공인시험기관에서 그림 10과 같이 ImageMaster HR(TRIOTICS) 장비로 실험을 수행하였다.
성능/효과
제안하는 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈은 소형 360° 고해상도(4MegaPixel)렌즈 광학계, 15mm 이미지 센서부, 소형 360° 구강스캐너 렌즈 외형 등으로 구성되었다. 제안된 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, 360° 렌즈 광학계분해능은 150 cycles/mm에서 30% 이상, 360° 렌즈화각은 수평은 360°, 수직은 42°～85°, 렌즈 왜곡률은 5% 이하의 세계최고 수준과 동일한 결과를 산출하였다. 향후 연구 과제는 소형 360° 구강 스캐너 렌즈모듈을 통해 입력된 이미지를 처리하는 영상처리 시스템에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.
후속연구
제안된 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, 360° 렌즈 광학계분해능은 150 cycles/mm에서 30% 이상, 360° 렌즈화각은 수평은 360°, 수직은 42°～85°, 렌즈 왜곡률은 5% 이하의 세계최고 수준과 동일한 결과를 산출하였다. 향후 연구 과제는 소형 360° 구강 스캐너 렌즈모듈을 통해 입력된 이미지를 처리하는 영상처리 시스템에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
디지털 기술의 양상은?
디지털 기술이 치과 임상 및 기공 과정에 응용되면서 인상채득 역시 인상체를 사용하지 않고 구강내를 직접 스캔하거나 석고 모형을 제작하지 않고 인상체를 스캔하여 디지털 데이터로 전환한 후 컴퓨터를 기반으로 보철물을 디자인하고 제작하는 새로운 디지털 작업 방식으로 변화되고 있다. 이와 같은 디지털 인상채득과 CAD/CAM을 활용한 디지털제작 및 가공 기술은 일반적인 인상채득에 사용되는 알지네이트 및 고무인상재와 같은 재료의 재현성의 한계 및 모형 제작 시 발생하는 오차, 모형과 기록보관의 문제, 수작업으로 인한 술식의 민감성이나 제작표준화의 문제뿐 아니라 작업환경 개선등에도 긍정적인 효과를 주고 있다.
렌즈 모듈의 제작 방법은?
렌즈 모듈은 2개의 반사면과 2개의 투과면을 갖춘 G1 렌즈는 성능확보를 위하여 4개의 면으로 제작하고 뒷면에 직각 프리즘을 배치하여 G1으로부터 입사되는 빛을 90° 굴곡을 시켜 이미지 센서에 영상 이미지를 전달하게 하며, G1 렌즈를 비롯하여 G2를 직각 프리즘으로 G3, G4, G6, G7, G8, G9 등을 각각 광 접합을 시켜 TTL을 최소화하는 형태로 한 총 9매의 렌즈로 어린이부터 성년까지 전 연령에 걸쳐 사용이 가능하도록 렌즈 외경을 15mm 이하로 제작한다.
디지털 기술 발전의 효과는?
디지털 기술이 치과 임상 및 기공 과정에 응용되면서 인상채득 역시 인상체를 사용하지 않고 구강내를 직접 스캔하거나 석고 모형을 제작하지 않고 인상체를 스캔하여 디지털 데이터로 전환한 후 컴퓨터를 기반으로 보철물을 디자인하고 제작하는 새로운 디지털 작업 방식으로 변화되고 있다. 이와 같은 디지털 인상채득과 CAD/CAM을 활용한 디지털제작 및 가공 기술은 일반적인 인상채득에 사용되는 알지네이트 및 고무인상재와 같은 재료의 재현성의 한계 및 모형 제작 시 발생하는 오차, 모형과 기록보관의 문제, 수작업으로 인한 술식의 민감성이나 제작표준화의 문제뿐 아니라 작업환경 개선등에도 긍정적인 효과를 주고 있다. 이때 적용되는 디지털 데이터 방식 중, 구강 스캐너는 비접촉식 방식으로 광원을 사용하는 기술로 렌즈를 사용하게 된다.
참고문헌 (6)
Hong-Seok, Park, and Shah Chintal. "Development of high speed and high accuracy 3D dental intra oral scanner," Procedia Engineering 100 (2015): 1174-1181. DOI:10.1016/j.proeng.2015.01.481
Hee-Yeol Lee, Sun-Gu Lee and Seung-Ho Lee, 2017, "Development of $360^{\circ}$ Omnidirectional IP Camera with High Resolution of 12 Million Pixels," Journal of IKEEE, Vol. 21, No. 3, pp. 268-271.
Park, Stephen K., Robert Schowengerdt, and Mary-Anne Kaczynski. "Modulation-transfer-function analysis for sampled image systems," Applied optics 23.15 (1984): 2572-2582. DOI:10.1364/AO.23.002572
Borja, David, et al. "Crystalline lens MTF measurement during simulated accommodation," Ophtalmic Technologies XV. 2005. DOI:10.1117/12.600618
Zhang, Zhengyou. "On the epipolar geometry between two images with lens distortion," icpr. IEEE, 1996. DOI:10.1109/ICPR.1996.546059
Yamamoto, Katsumi. "Image sensor having microlens array separated with trench structures and method of making," U.S. Patent No. 6,933,167. 23 Aug. 2005.
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