KR100978421B1 - 고속데이터 전송이 가능한 디지털 현미경 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고속데이터 전송이 가능한 디지털 현미경에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고배율과 실시간 동작 구현이 가능하게 하는 고속데이터 전송이 가능한 디지털 현미경에 관한 것이다. 이를 달성하기 위한 수단으로, 관찰용 물체를 올려놓을 수 있도록 형성된 스테이지; 스테이지에 높이 조절이 가능하도록 설치되어 물체의 이미지를 촬영하는 CCD 카메라; CCD 카메라에서 촬영된 이미지를 전송받아 필터링 처리하는 이미지 처리장치; 이미지 처리장치에서 처리된 이미지 데이터를 출력할 수 있는 출력장치; 및 이미지 처리장치에서 이미지 데이터를 처리할 수 있도록 제어하는 위한 제어장치;를 구비하고, CCD 카메라와 이미지 처리장치 사이에는 데이터 통신수단으로 IEEE1394 통신이 가능한 포트가 사용되는 것이 특징이다. 본 발명에 의하면 빠른 전송 속도를 갖는 IEEE1394 포트를 사용하여 디지털 현미경의 고배율 동작 및 실시간으로 관찰용 물체의 이미지 데이터 전송이 가능하다. 또한 저렴한 가격으로 고속의 데이터를 전송할 수 있어 경제적이다. 또한 이미지 데이터의 크기를 축소하여 전송하므로써 빠르고 정확한 이미지 전달이 가능하다.
현미경, 디지털 현미경, IEEE1394

Description

고속데이터 전송이 가능한 디지털 현미경{Digital microscope available for high speed data transmitting}
본 발명은 고속데이터 전송이 가능한 디지털 현미경에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고배율과 실시간 동작 구현이 가능하게 하는 고속데이터 전송이 가능한 디지털 현미경에 관한 것이다.
일반적으로 가장 많이 사용되는 광학 현미경은 표본에 빛을 비추어 그 표본을 통과한 빛이 대물렌즈에 의해 확대된 실상을 맺고, 이것을 접안렌즈를 통해 재확대된 상을 관찰할 수 있도록 고안된 장치를 말한다. 광학 현미경은 경통 및 대물렌즈의 배율변환 및 경통 지지대를 통해 오브젝트와의 거리에 따라 배율이 결정된다. 광학 현미경은 오로지 사람의 눈을 통해서만 관찰할 수 있기 때문에 잠깐의 작업만으로 눈의 피로를 가중시킨다. 특히, 반도체 및 관련 업무에 종사하여 계속해서 현미경 작업을 수행하는 작업자는 쉽게 눈의 피로가 쌓이게 된다. 또한 광학 현미경은 관찰된 내용을 기록하기 위해서는 사진을 직접 찍은 후 그 내용을 사진이나 파일 형태로 만들어서 저장해야했기 때문에 매우 불편하고 비효율적이었다.
이러한 광학 현미경의 단점을 해결하기 위한 것으로 디지털 현미경이 등장하 였다. 디지털 현미경은 현미경 상부에 디지털 카메라 연결렌즈를 통해 현미경 사진을 찍는 방식으로 물체를 직접 보는 것뿐만 아니라 작업중인 영상을 파일 또는 사진으로 남길 수 있는 현미경이다. 이러한 디지털 현미경은 CCD 와 CMOS 센서를 사용하고 있다. CCD 센서 및 CMOS 센서는 대물렌즈에 의해 결상된 물체의 상을 영상신호로 변환하는 장치이며, 이 영상신호는 디지털화되어 USB 포트를 통해 컴퓨터에 전달되며 컴퓨터에 설치된 프로그램으로 이미지를 구현한다.
이러한 디지털 현미경은 다음과 같은 장점을 갖는다.
접안렌즈가 없어 광학적인 구조가 간단하고, 눈에 대한 피로도가 거의 없어 작업자의 작업 능률을 향상시킬 수 있다. 또한 PC 또는 모니터 등의 영상장치에 직접 연결하여 시료의 현미경 영상을 관찰할 수 있기 때문에 작업자의 숙련된 경험에 관계없이 사용이 용이하고, 소프트웨어 프로그램을 이용하여 다수의 사용자가 동시에 관찰할 수 있다. 또한 정지 영상뿐만 아니라 동영상 자료 구축도 가능하다.
그러나 광학 현미경은 PC와 연결하여 사용하는 경우에는 디지털 데이터를 처리하기 위한 응용 소프트웨어 툴이 필요하기 때문에 가격이 고가이다. 또한 USB를 통해 데이터가 전송되기 때문에 USB에서 발생되는 BUS 트레픽 현상으로 인하여 데이터 전송이 지연되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 IEEE1394 인터페이스를 이용하여 고배율 및 실시간 동작이 가능하도록 하는 고속데이터 전송이 가능한 디지털 현미경을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로,
관찰용 물체를 올려놓을 수 있도록 형성된 스테이지; 스테이지에 높이 조절이 가능하도록 설치되어 물체의 이미지를 촬영하는 CCD 카메라; CCD 카메라로부터 전송된 이미지 데이터를 수신받는 수신부와, 수신부에서 수신된 이미지 데이터에 포함된 노이즈를 필터링하는 프로세서와, 프로세서에 연결되어 노이즈 필터링된 이미지 데이터를 저장하는 이미지 저장부와, 프로세서의 명령에 의해 이미지 데이터를 이더넷, RS-232 또는 USB 중 하나 이상의 방식으로 이미지 처리장치의 외부로 출력시키기 위한 외부출력 및 제어부 및 프로세서의 명령에 의해 전송된 이미지 데이터를 디스플레이시키도록 출력시키는 출력부로 구성된 이미지 처리장치; 이미지 처리장치에서 디스플레이시키도록 출력된 이미지 데이터를 디스플레이시키는 출력장치; 그리고, 이미지 처리장치에서 이미지 데이터를 처리할 수 있도록 제어하는 제어장치;를 구비하고, CCD 카메라와 이미지 처리장치 사이에는 데이터 통신수단으로 IEEE1394 통신이 가능한 포트가 사용되는 것이 특징이다.
삭제
또한 CCD 카메라는, 이미지를 입력받는 CCD 센서와; CCD 센서로부터 입력된 이미지를 인코딩하여 이미지를 압축하는 이미지 압축부; 및 이미지 압축부에서 압축된 이미지 데이터를 IEEE1394 규약에 따른 포트를 이용하여 이미지 처리장치로 전송시키는 전송부;를 포함하여 형성된 것이 특징이다.
삭제
본 발명에 의하면 빠른 전송 속도를 갖는 IEEE1394 포트를 사용하여 디지털 현미경의 고배율 동작 및 실시간으로 관찰용 물체의 이미지 데이터 전송이 가능하다.
또한 저렴한 가격으로 고속의 데이터를 전송할 수 있어 경제적이다.
또한 이미지 데이터의 크기를 축소하여 전송하므로써 빠르고 정확한 이미지 전달이 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.
또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따라 제작된 디지털 현미경의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 디지털 현미경(100)은 관찰하기 위한 물체를 올려놓을 수 있는 스테이지(130)와 CCD 카메라(150)와 이미지 처리장치(170) 및 출력장치(190)가 구비되어 형성된다.
스테이지(130)는 관찰하기 위한 물체를 올려놓아 CCD 카메라(150)가 물체의 이미지를 정확하게 촬영할 수 있도록 형성된다.
CCD 카메라(150)는 스테이지(130)에 수직으로 이동 가능하게 설치되어 디지털 현미경(100)을 통해 관찰되는 물체의 이미지를 동영상 또는 사진으로 촬영한다.
이미지 처리장치(170)는 CCD 카메라(150)에서 촬영된 이미지를 전송받아 이미지를 필터링 처리한다. 즉, 이미지 처리장치(170)는 전송받은 이미지에 포함된 노이즈를 필터링 처리하여 출력장치(190)로 이미지를 전송한다. 이러한 필터링 처리는 노이즈를 비롯하여 촬영된 이미지의 밝기 조절 및 색상을 보정도 가능하다. 또한 이미지 처리장치(170)는 제어장치인 컴퓨터(미도시)에 연결되어 있어 제어장치의 명령에 따라 이미지 데이터를 처리하게 된다.
출력장치(190)는 이미지 처리장치(170)에서 처리된 이미지 데이터를 육안으로 확인할 수 있는 장치를 말한다. 본 발명에서는 출력장치(190)로 LCD 모니터를 사용하여 여러 사람이 함께 이미지를 확인할 수 있다.
이때 CCD 카메라(150)와 이미지 처리장치(170) 사이에는 IEEE1394 통신이 가능한 포트가 데이터 통신수단으로써 사용되어 이미지의 실시간 전송이 가능하도록 한다.
IEEE1394란 개인용 컴퓨터, 디지털 오디오 및 디지털 비디오용 시리얼 버스 인터페이스 표준 규격으로 데이터의 고속 전송과 등시성 실시간 데이터 서비스를 지원한다. 등시 전송은 실시간 전송이기 때문에 IEEE1394는 동화상 정보나 음성 등과 같이 동시성이 요구되는 멀티미디어 정보를 전달하는 인터페이스로 적합하다. 또한 가격이 저렴하고 간단하여 융통성 있는 케이블 시스템으로 활용될 수 있다. 즉, USB는 저속의 주변기기(마우스, 키보드)를 위한 연결 규약이고, IEEE1394는 고속 전송을 위한 규약이기 때문에 IEEE1394를 이용하면 이미지 데이터의 실시간 전송이 가능하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 현미경의 CCD 카메라의 내부 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 디지털 현미경의 이미지 처리장치의 내부 구성도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 관찰용 물체는 CCD 카메라(150)를 통해 촬영되게 된다. 이때 CCD카메라(150) 내부의 CCD 센서(152)를 통해 물체의 이미지 데이터를 입력받게 된다. CCD 센서(152)를 통해 입력된 이미지 데이터는 이미지 압축부(154)에서 디지털 부호로 인코딩된다. 이러한 이미지 데이터는 직접 메모리 접근 방식(DMA:Direct Memory Access)을 통해 전송이 이루어진다. 인코딩된 이미지 데이터는 FPGA(Flash Programmable Gate Array)를 이용하여 데이터 크기를 1/5로 압축함으로써 이미지 데이터의 전송 속도를 빠르게 한다.
이때 압축된 이미지 데이터는 전송부(156)의 IEEE1394 제어부(156a)로 전송되어 IEEE1394 규약에 따른 포트인 IEEE1394 드라이버(156b)를 이용하여 이미지 처리장치(170)로 전송된다. 즉, CCD카메라(150)에서 촬영된 이미지 데이터는 이미지 처리장치(170)로 전송되는데, 특히 동영상으로 촬영하여 이미지 데이터를 전송하는 경우에는 전송되는 이미지 데이터가 실시간으로 전송되어야 동영상이 끊어지지 않고 출력되기 때문이다.
이미지 처리장치(170)의 수신부(172)로 전송된 이미지 데이터는 IEEE1394 규약에 따른 이미지 신호로 프로세서(174)에 전송되어 필터링 및 보정이 이루어진다. 수신부(172)는 IEEE1394 드라이버(172a)와 IEEE1394 제어부(172b)를 통해 이미지 신호를 수신받아 프로세서(174)로 전송한다. 이때 수신부(172) 또한 IEEE1394 규약에 따른 포트를 이용하여 이미지 데이터를 수신한다. 보정된 이미지 데이터는 프로세서(174)의 명령에 의해 출력부(177)를 통해 출력장치(190)로 출력된다.
프로세서(174)로 전송된 이미지 데이터는 출력부(177)를 통해 출력되기 전에 이미지 저장부(175)로 전송되어 저장이 가능하다. 또한 이미지 데이터는 외부출력 및 제어부(176)를 통해 이미지 처리장치(170)의 외부로 전송되어 저장될 수도 있다. 즉, 외부출력 및 제어부(176)는 이더넷, USB 또는 RS-232C 의 표준규격으로 형성되어 외장하드나 외장메모리에 촬영된 이미지 데이터를 저장할 수 있다.
즉, 기존에는 CCD 카메라(150)와 이미지 처리장치(170) 간에 전송속도가 12 ~ 40 Mbps인 USB 포트를 통하여 이미지 데이터가 전송되었기 때문에 USB에서 발생되는 BUS 트레픽 현상으로 인하여 이미지 데이터의 전송이 지연되어 동영상으로 촬영된 이미지 데이터는 원활한 전송이 어려웠다. 그러나 본 발명에서는 실시간 데이터 전송이 가능하고 전송속도가 100 ~ 400 Mbps인 IEEE1394 통신 포트를 통하여 이미지 데이터가 전송되므로 디지털 현미경(100)을 통한 물체의 고배율 촬영 및 실시간 이미지 전송이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따라 제작된 디지털 현미경의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 현미경의 CCD 카메라의 내부 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 현미경의 이미지 처리장치의 내부 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 디지털 현미경 130 : 스테이지
150 : CCD 카메라 152 : CCD 센서
154 : 이미지 압축부 156 : 전송부
156a , 172b : IEEE1394 제어부 156b, 172a : IEEE1394 드라이버
170 : 이미지 처리장치 172 : 수신부
174 : 프로세서 175 : 이미지 저장부
176 : 외부출력 및 제어부 177 : 출력부
190 : 출력장치

Claims (3)

  1. 관찰용 물체를 올려놓을 수 있도록 형성된 스테이지(130);
    상기 스테이지(130)에 높이 조절이 가능하도록 설치되어 상기 물체의 이미지 를 촬영하는 CCD 카메라(150);
    상기 CCD 카메라(150)로부터 전송된 이미지 데이터를 수신받는 수신부(172)와, 상기 수신부(172)에서 수신된 상기 이미지 데이터에 포함된 노이즈를 필터링하는 프로세서(174)와, 상기 프로세서(174)에 연결되어 상기 노이즈 필터링된 이미지 데이터를 저장하는 이미지 저장부(175)와, 상기 프로세서(174)의 명령에 의해 상기 이미지 데이터를 이더넷, RS-232 또는 USB 중 하나 이상의 방식으로 상기 이미지 처리장치(170)의 외부로 출력시키기 위한 외부출력 및 제어부(176) 및 상기 프로세서(174)의 명령에 의해 전송된 상기 이미지 데이터를 디스플레이시키도록 출력시키는 출력부(177)로 구성된 이미지 처리장치(170);
    상기 이미지 처리장치(170)에서 디스플레이시키도록 출력된 이미지 데이터를 디스플레이시키는 출력장치(190); 그리고,
    상기 이미지 처리장치(170)에서 상기 이미지 데이터를 처리할 수 있도록 제어하는 제어장치;를 구비하고,
    상기 CCD 카메라(150)와 상기 이미지 처리장치(170) 사이에는 데이터 통신수단으로 IEEE1394 통신이 가능한 포트가 사용되는 것을 특징으로 하는 고속데이터 전송이 가능한 디지털 현미경.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 CCD 카메라(150)는,
    상기 이미지를 입력받는 CCD 센서(152)와;
    상기 CCD 센서(152)로부터 입력된 이미지를 인코딩하여 상기 이미지를 압축하는 이미지 압축부(154); 및
    상기 이미지 압축부(154)에서 압축된 상기 이미지 데이터를 상기 IEEE1394 규약에 따른 포트를 이용하여 상기 이미지 처리장치(170)로 전송시키는 전송부(156);를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 고속데이터 전송이 가능한 디지털 현미경.
  3. 삭제
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