KR20130065633A

KR20130065633A - 레이저 가공을 위한 터치 스크린 인터페이스

Info

Publication number: KR20130065633A
Application number: KR1020127024472A
Authority: KR
Inventors: 레이프 섬머필드; 빌 클렘; 제이 윌킨스; 톰 워니코우스키; 제이 버나섹
Original assignee: 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2013-06-19
Also published as: JP5815018B2; US9492887B2; EP2553552A2; CN102844728A; JP2013528820A; EP2553552A4; WO2011123667A3; TW201215922A; KR101887887B1; EP2553552B1; US20110242307A1; WO2011123667A2

Abstract

광학 장치용 터치 스크린 사용자 인터페이스(24)에 있어서, 터치 스크린 사용자 인터페이스(24)는 제어기(22)에 연결되며 상기 제어기(22)는 이동 스테이지(26)를 제어하여 이동 스테이지(26)가 터치 스크린 사용자 인터페이스(24)로부터 입력된 명령에 응답하여 광학 장치의 시야각(20)을 재-위치설정, 재-크기설정, 재-방향설정 또는 초점설정 하도록 한다.

Description

레이저 가공을 위한 터치 스크린 인터페이스{TOUCH SCREEN INTERFACE FOR LASER PROCESSING}

본 발명은 영상 기기용 터치 스크린 사용자 인터페이스이다. 특히 본 발명은 현미경 시스템용 터치 스크린 인터페이스이며, 현미경은 조사될 표본을 고정하기 위한 이동 스테이지를 가지며 여기서 터치 스크린 사용자 인터페이스는 제어기와 연결되며 상기 제어기는 터치 스크린 사용자 인터페이스로부터 명령을 수신하여 이를 이동 스테이지를 구동하는 명령으로 전환시킨다. 특히 본 발명은 광학 현미경용 터치 스크린 사용자 인터페이스이며 사용자는 터치 스크린 사용자 인터페이스를 통하여 시스템에 명령을 입력하여 이동 스테이지가 이러한 명령에 응답하도록 할 수 있으며 이는 마치 사용자가 터치 스크린 상의 표면의 영상을 터치하는 대신에 직접 표본을 이동시킨 것과 같다.

광학 현미경 분야는 광범위하며, 많은 유형의 광학 기기 및 또 다른 기기를 포함하며, 이들은 인간의 육안으로 통상 볼 수 있는 것보다 작은 표본에 관한 정보를 영상 또는 조사 또는 추출하기 위한 확대에 의존한다. 특히 우리는 컴퓨터-보조 현미경에 관심을 가지며, 컴퓨터가 현미경에 부착되어 현미경의 다양한 능력을 제어하는 사용자 인터페이스 및 현미경에 의해 생성되는 영상 데이터의 디스플레이를 제공한다. 광학 현미경에 부가하여, 전자 현미경 또는 공초점 현미경과 같은 장치가 또한 영상 획득, 디스플레이, 관리 및 사용자 인터페이스 작용을 위한 컴퓨터를 가진다. 더욱 특히 우리는 레이저 가공 시스템에서 사용되는 광학 현미경에 관심이 있으며, 여기서 현미경은 표본에 대하여 레이저 빔 경로를 정렬하고 계획하기 위하여 사용되며 선택적으로는 레이저 가공의 결과를 검사하기 위하여 사용된다. 이러한 방식으로 광학 현미경을 사용하는 예시적인 레이저 가공 시스템은 레이저 유도결합 플라즈마 질량분석기(laser ablation inductively coupled plasma mass spectroscopy, LA ICP-MS), 레이저 유도결합 플라즈마 방출 분광기(laser ablation inductively coupled plasma emission spectroscopy, ICP-OES/ICP-AES) 및 매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화 비행시간(matrix assisted laser desorption ionization time of flight, MALDI-TOF) 분광기를 포함한다.

컴퓨터 보조 현미경 시스템이 공통적으로 갖는 문제점은 레이저가 충돌하는 표본 상의 지점을 사용자가 선택할 필요가 있다는 것이다. 이는 레이저에 의해 생성된 표본 샘플의 조성 및 품질을 제어하기 위한 것이다. 종종 표본은 접근이 제한된 샘플 챔버에 밀봉된다. 이는 시야각(field of view)이 원격 제어를 사용하여 조사 중인 표본에 대한 주변으로 자주 이동되어야 한다는 것을 의미한다. 여기에, 일부 표본의 3-차원 성질 및 고배율에서의 전형적인 현미경 시스템의 낮은 피사계 심도가 부가되며, 이들이 결합되어, 표면을 원하는 대로 영상화하기 위하여 가능한 한 세 가지 회전 각도를 포함하는 3차원에서 시야각이 이동되도록 할 것을 필요로 한다. 이러한 방식으로 시야각을 변화시키기 위한 제어는 둘 또는 그 이상의 이동 요소 사이에서 나누어질 수 있으며 시야각과 표본 사이의 상호관계(relationship)의 원하는 전이를 제공하기 위하여 이러한 이동을 조화시키는 것이 어려운 일일 수 있다는 것이 문제이다. 모든 경우에 있어서, 레이저 빔과 표본 사이의 관계를 변화시키는 것이 이러한 유형의 시스템에서 공통된 작업이다. 설정 시간을 감소시키고 표본 위치설정을 더욱 쉽게 신속하게 하는 사용자 인터페이스의 개선이 긍정적인 장점이 될 것이다.

미국 특허 제 5,859,700호 HIGH RESOLUTION IMAGING MICROSCOPE (HIRIM) AND USES THEREOF, 발명자 Mary M. Yang, 1999.01.12.는 일련의 디지털 영상 현미경, 특히 디지털 영상 분광광도계 및 이러한 현미경에 인터페이스된 컴퓨터를 상세하게 개시한다. 특히 대량의 분광 데이터를 획득하고 이를 디스플레이를 위해 활용 가능하게 하는 컴퓨터의 기능이 기재되어 있다. 미국 특허 제6,991,374호, COMPUTER CONTROLLED MICROSCOPE, 발명자 Nicholas James Salmon 및 Ernst Hans Karl Stelzer, 2006.06.31.은 영상 데이터의 설정으로부터 파라미터 설정을 기억할 수 있고 이를 시스템에 의해 기록됨에 따라 관련 영상 데이터 세트에 적용할 수 있는 컴퓨터 제어된 광학 현미경을 개시한다. 미국 특허 제7,647,085호, METHOD AND APPARATUS FOR INVESTIGATING TISSUE HISTOLOGY, 발명자 Michael Roger Cane, Michael Andrew Beadman 및 Symon D'Oyly Cotton, 2010.06.12.는 터치 스크린 인터페이스가 구비된 컴퓨터-보조 광학 현미경을 개시하며, 여기서 터치 스크린은 연산 또는 프로그래밍 단계를 시작하기 위하여만 사용된다.

터치 스크린 기술은 잘 알려져 있으며 상업적으로 광범위하게 활용되고 있다. 상기 기술은 디스플레이 스크린을 터치하여 사용자가 명령을 시스템에 입력하는 것을 허용하기 위하여 설비를 디스플레이에 부가하는 것을 포함한다. 터치 스크린 디스플레이는 전형적으로 사용자의 터치에 의해 발생하는 캐패시턴스의 변화를 탐지하거나 또는 스크린을 통한 적외선 전송의 변화를 탐지하여 작동한다. 사용자의 터치에 응답하여, 스크린은 터치된 스크린상의 지점의 좌표를 제어기에 전송한다. 제어기는 전형적으로 마우스 또는 트랙볼과 같은 포인팅 디바이스(pointing device)로부터 유래하는 스크린 터치의 좌표를 해석하고, 프로그램된 방식에 따라 적절한 작용을 취한다.

요구되는 것은 컴퓨터-보조 현미경 시스템용 터치 스크린 사용자 인터페이스이며, 이는 이동 스테이지에 작동적으로 연결(operatively connected)되어 사용자가 명령을 이동 스테이지에 입력하여 시스템의 시야각을 변화시키고 시스템 설정을 개선하는 것을 가능하게 하며, 처리량을 증가시키며 표본과 레이저 빔 사이의 상호관계의 원하는 변화를 달성하는 것과 관련된 문제를 해결한다.

현재 요구되는 것은 컴퓨터-보조 현미경 시스템용 터치 스크린 사용자 인터페이스이며, 이는 이동 스테이지에 작동적으로 연결(operatively connected)되어 사용자가 명령을 이동 스테이지에 입력하여 시스템의 시야각을 변화시키고 시스템 설정을 개선하는 것을 가능하게 하며, 처리량을 증가시키며 표본과 레이저 빔 사이의 상호관계의 원하는 변화를 달성하는 것과 관련된 문제를 해결한다.

본 발명은 레이저 가공 시스템에서 광학 현미경과 일체화된 터치 스크린 인터페이스이다. 본 발명의 양상은 제어기, 시야각 및 관찰될 표본을 가지며 상기 제어기에 작동적으로 연결된 터치 스크린 사용자 인터페이스를 포함하는 광학 시스템을 포함한다. 본 발명의 또 다른 양상은 제어기에 작동적으로 연결된 이동 스테이지를 포함하며 상기 이동 스테이지는 표본을 고정하고 상기 표본과 상기 시야각 사이의 상호관계를 변화시킨다. 제어기는 터치 스크린 사용자 인터페이스로부터의 사용자 명령을 입력하고, 상기 사용자 명령을 출력 명령으로 변환시키고 상기 출력 명령을 이동 스테이지에 출력하도록 작동한다. 이동 스테이지는, 상기 출력 명령에 응답하여, 터치 스크린으로부터의 입력 사용자 명령에 따라 상기 시야각과 표본 사이의 상호관계를 변화시킨다.

본 발명으로부터 이익을 가질 수 있는 예시적인 레이저 가공 시스템은 레이저 유도결합 플라즈마 질량분석, 레이저 유도결합 플라즈마 방출 분광법 및 매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화 비행시간 분광법을 포함한다. 본 발명의 구체 예의 개략적인 다이어그램이 도 1에 제시된다. 이러한 시스템은 가공될 표본을 관찰하기 위한 광학 현미경을 모두 사용할 수 있다. 작동에 있어서 표본을 시스템에 놓고 광학 현미경을 사용하여 레이저 빔이 표본에 대해 충돌하도록 시작 지점을 선택하고 가공을 시작한다. 이는 표본의 시야각으로부터 영상을 획득하고 상기 영상을 터치 스크린 모니터에 디스플레이함으로써 달성된다. 이러한 디스플레이는 "라이브"이며 연속적인데, 즉 카메라의 시야각의 모든 변화가 터치 스크린 모니터상에 디스플레이된다는 것을 의미한다. 이러한 터치 스크린 디스플레이의 한 예가 도 2a에 제시된다. 모니터상에서, 그래픽 오버레이는 레이저 빔이 초기에 표본에 충돌할 위치를 나타낸다. 모니터는 또한 가공 경로(tool path)를 나타내는 그래픽 오버레이를 디스플레이 할 수 있으며 상기 가공 경로를 따라 레이저 빔이 후속하여 표본에 충돌하도록 유도될 것이다. 레이저 빔이 표본에 충돌할 위치를 변화시키기 위하여, 사용자는 스크린을 터치하고 손가락을 스크린을 횡단하여 드래그(drag)한다. 제어기는 스크린 상의 사용자 손가락의 이동을 탐지하여, 마치 사용자가 영상 자체를 이동시킨 것과 같이, 터치 스크린상의 표본의 영상이 나타나도록 하기 위하여, 시야각 내 샘플을 재-위치설정 하기보다, 카메라의 시야각에 대해 표본을 이동시키도록 이동 스테이지를 지시한다.

도 2a 및 2b는 본 발명이 레이저 가공을 위한 새로운 시작 지점을 선택하기 위하여 사용되는 방법을 도시한다. 사용자가 도 2a에서 레이저 가공을 위한 시작 지점을 변경하는 것을 원한다고 가정하면, 사용자는 표본의 영상의 임의지점에서 스크린을 터치하여 시작한다. 사용자가 손가락을 스크린 상에서 드래그할 때, 터치 스크린 인터페이스가 스크린상의 사용자 손가락의 움직임을 탐지하여, 표본을 광학 현미경의 시야각 내로 물리적으로 이동시키도록 이동 스테이지를 지시하며, 이에 따라 모니터 상에서 관찰중인 영상을 변경한다. 제어기의 적절한 프로그래밍에 의해, 스크린을 터치하고 스크린을 횡단하여 손가락을 드래그하는 것은 마치 손가락에 의해 드래그된 것과 같이 스크린상에서 영상 데이터가 나타나도록 할 것이다. 실제로 제어기는, 사용자가 손가락을 터치 스크린을 횡단하여 드래그하는 것이 아니라 사용자가 손으로 표본을 이동시킨 경우 발생할 수 있는 이동을 시뮬레이션하기 위해 카메라의 시야각 내 표본을 이동시키도록 이동 스테이지를 지시한다. 도 2b는 사용자 입력에 따라 레이저 빔 충격 지점을 나타내는 스크린상의 그래픽 오버레이에 대하여 영상 데이터의 이동을 나타내는 터치 스크린을 제시한다.

제어기는 사용자 터치 스크린 입력에 응답하는 많은 서로 다른 옵션을 제공하도록 프로그램 될 수 있다. 제어기는 이동 스테이지를 이동시켜 스크린으로부터의 이동 입력보다 더 많거나 또는 더 작게 영상 데이터를 이동시키도록 할 수 있다. 이는 표본 이동을 가속화시키거나 또는 미세 조정을 위한 작은 이동에 대해 더욱 민감하게 하는 효과를 가질 수 있다. 제어기는 또한 Z-축 이동과 관련된 일부 이동을 해석할 수 있으며, 여기서 예컨대 손가락을 스크린상에서 위 및 아래로 움직이는 것은 표본을 시야각 내에서 위 및 아래로 이동시킬 수 있고, 잠재적으로 표본을 초점 내 및 외로 이동시킨다. 경우에 따라, 또 다른 이동이 표본을 3D로 이동시키기 위해 프로그램 될 수 있다. 그 대신에, 제어기는 커서 또는 또 다른 스크린 그래픽스를 사용자 터치 스크린 입력에 응답하여 이동시키도록 프로그램 될 수 있다. 예를 들면, 이러한 모드에서, 사용자는, 스크린을 터치하고 레이저 빔의 위치를 나타내는 그래픽 디바이스를 이동시킴으로써, 레이저 빔이 표본을 충돌할 지점을 이동시킬 수 있다. 제어기는 그 후 레이저 빔을 선택된 위치에서 충돌시키기 위하여 레이저 빔에 대하여 표본을 이동시키도록 이동 스테이지에게 지시할 수 있다.

광학 현미경이 장착된 레이저 가공 시스템에 터치 스크린 인터페이스, 제어기 및 이동 스테이지를 부가하는 것은 사용자가 터치 스크린과 상호작용하여 마치 직접적으로 표본을 조작하는 것과 같이 나타나도록 하는 것을 가능하게 한다. 이는 두 가지 이유에서 중요하다. 첫 번째는, 표본이 가공을 위한 특정 환경에서 밀봉될 수 있다는 점이다. 레이저 가공 시스템은 가끔 가공을 위해 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체 분위기에서 밀봉되는 것을 요구하며, 이는 표본을 직접 조작하는 것을 어렵게 한다. 또한, 부품을 이동시키기 위해 복잡한 이동 스테이지가 사용되는 경우, 둘 또는 그 이상의 액추에이터/스테이지/인코더 유닛의 움직임은 위치의 원하는 변화를 수행하기 위해 조화되어야 한다. 적절하게 프로그램된 터치 스크린 인터페이스를 부가하는 것은 모든 이러한 움직임을 단순한 스크린 터치로 감소시킨다. 본 명세서에 기재된 개선점을 갖는 레이저 가공 시스템을 제공하는 것은 상기 시스템을 작동하는 것을 더욱 용이하게 하고 시스템 처리량을 증가시킬 것이다.

본 발명은 광학 현미경용 터치 스크린 사용자 인터페이스이며 사용자는 터치 스크린 사용자 인터페이스를 통하여 시스템에 명령을 입력하여 이동 스테이지가 이러한 명령에 응답하도록 할 수 있으며 이는 마치 사용자가 터치 스크린 상의 표면의 영상을 터치하는 대신에 직접 표본을 이동시킨 것과 같은 효과를 야기할 것이다.

도 1은 터치 스크린 레이저 가공 시스템의 다이어그램이다.
도 2a는 영상 및 그래픽스가 있는 터치 스크린을 나타내는 다이어그램이다.
도 2b는 이동된 영상 및 그래픽스가 있는 터치 스크린을 나타내는 다이어그램이다.
도 3은 영상 및 가공 경로가 있는 터치 스크린을 나타내는 다이어그램이다.
도 4는 추가적인 시야각 카메라가 있는 터치 스크린 레이저 가공 시스템의 다이어그램이다.

본 발명은 레이저 가공 시스템에서 광학 현미경과 일체화된 터치 스크린 인터페이스이다. 본 발명의 한 구체 예가 도 1에 제시된다. 본 구체 예는 표본(10), 및 레이저 빔(14)을 갖는 레이저(12)를 포함한다. 레이저 빔(14)은 광학 현미경(16)에 의해 표본(10)으로 지향된다. 이러한 광학 현미경(16)은 레이저(10)의 광학 축과 카메라 시야각(20)을 결합시켜 카메라(18)가 시야각(20) 내로 들어가는 표본(10)의 부분을 영상화하는 것을 가능하게 하는 대표적인 광학 장치이다. 또 다른 광학 장치가 또한 레이저 빔(14)과 카메라 시야각(20)을 결합시키기 위하여 사용될 수 있으며, 예를 들어 반-도금 거울(half-silvered mirror) (제시되지 않음)이다. 또한, 시스템은, 카메라 시야각(20)과 레이저 빔(14)이 동일 광학 축 상에 있지 않아서 이에 따라 레이저 빔(14)과 카메라 시야각(20)을 지시할 별도의 광학 장치(제시되지 않음)를 요구하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우 제어기(22)는 카메라 시야각(20)과 레이저 빔(14) 사이의 실제 오프셋(offset)을 계산하고 이러한 오프셋을 후속하는 계산에 적용한다.

카메라(18)는 제어기(22)에 연결되는데 상기 제어기(22)는 카메라가 영상 데이터를 획득하고 이러한 영상 데이터를 제어기(22)에 전송하도록 카메라를 지시한다. 제어기(22)는 카메라(18)로부터의 영상 데이터를 터치 스크린 모니터(24)상에 디스플레이 한다. 카메라(18)는 전형적으로 연속적으로 영상 데이터를 획득하거나 또는 연속으로 나타나기에 충분히 높은 프레임 비율에서 영상 데이터를 획득할 수 있는 비디오 타입 카메라이다. 제어기(22)는 또한 이동 스테이지(26)에 연결되며 상기 이동 스테이지(26)는 레이저 빔(14)과 카메라 시야각(20)에 대하여 표본(10)을 이동시킨다. 비록 본 구체 예가 이동 스테이지(26)에 의해 이동되는 표본(10)을 제시하지만, 시스템은 또한 표본(10)에 대하여 레이저 빔(14)과 시야각(20)을 이동시키거나, 또는 이동 스테이지를 각각(제시되지 않음)에 부착시켜 이러한 요소들 사이의 이동을 분리시킬 수 있다. 본 발명의 구체 예는 최대 3차원(X, Y 및 Z) 그리고 3개 축에 대한 3개 회전(로우, 파이 및 세타)으로 레이저 빔(14)과 시야각(20)에 대하여 표본(10)의 위치를 변화시켜 시스템이 레이저 빔(14)을 표본(10)의 임의 원하는 위치에 적용하는 것을 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 한 구체 예에서, 레이저 빔(14)이 사용되어 표본(10)으로부터 물질을 제거(ablate)하여 제거된 물질의 검사를 가능하게 한다. 이는 전형적으로 사용자가 검사를 위하여 제거하기 위해 표본(10)의 특정 부분 또는 부분들을 선택하는 것을 원하는 경우이다. 예를 들어, 표본(10)은 두 가지 이상의 유형의 물질로 구성될 수 있으며 사용자는 단지 하나의 물질을 검사하는 것을 원한다. 사용자는, 터치 스크린(24)을 터치하고 이에 따라 이동 스테이지(26)를 명령하여 레이저 빔(14)과 시야각(20)에 대해 표본(10)을 이동시키도록 제어기(22)를 지시함으로써, 표본(10)에 레이저 빔(14)을 위치시키기 위하여 터치 스크린(24) 상에 디스플레이된 시야각(20) 내에 들어오는 표본(10)의 영상을 사용할 수 있다. 이러한 과정이 도 2a 및 2b에 도시된다. 도 2a는 표본(32)의 영상을 디스플레이 하는 터치 스크린 디스플레이(30)가 있는 본 발명의 구체 예를 제시한다. 표본(32)의 영상 위에 중첩된 터치 스크린 디스플레이(30)상에 포인트(34)를 나타내는 오버레이 그래픽스가 존재하며, 상기 포인트(34)에서 레이저가 레이저 빔을 방출하도록 지시될 때 레이저 빔(14)이 표본에 충돌할 것이다. 도 2b는 사용자가 레이저 빔(14)이 표본(10)에 충돌할 포인트(34)를 변화시키는 방법을 제시한다. 도 2b에서, 사용자는 (38)에서 스크린을 터치하고 손가락을 스크린을 횡단하여 화살표로 제시된 경로를 따라 (40)까지 드래그한다. 이는 제어기(22)가 이동 스테이지(26)를 지시하여 표본(10)을 시야각(20) 내로 이동시키도록 하여, 표본(32)의 영상이 터치 스크린 디스플레이(30) 상에서 변화하도록 하며, 이에 따라 포인트(34)를 이동시키며 상기 포인트(34)에서 레이저가 표본(10)을 충돌할 것이다.

상기 포인트에서 사용자는 전형적으로 빔(14)을 방출하여 물질을 제거하도록 레이저를 지시한다. 이러한 이동은, 스크린(38, 40) 상의 사용자 손가락의 이동을 번역하여 표본(10)과 카메라 시야각(20) 사이의 상호관계의 이동을 정확하게 일치시키고, 이에 따라 사용자가 표본(10)과 카메라 시야각(20) 사이의 상호관계를 변화시키고 스크린(38, 40) 상의 사용자 손가락의 이동에 일대일 대응하는 터치 스크린 디스플레이(30) 상의 표본(32) 의 디스플레이된 영상의 위치를 변화시키도록 프로그램 될 수 있음에 주목하라. 또 다른 구체 예에서, 시스템은 스크린(38, 40) 상의 사용자 입력 손가락 움직임을 확대하거나 축소하도록 프로그램 된다. 이러한 경우 표본(10)과 시야각(20) 사이의 상호관계는, 터치 스크린 디스플레이(30) 상의 표본(32)의 영상을 사용자 입력 손가락 움직임(38, 40)보다 빠르게 또는 느리게 움직이도록 하여, 이에 따라 더 큰 표본 면적에서의 움직임을 빠르게 하기 위해 입력 이동을 확대시키거나 또는 정확도를 개선하기 위해 입력 이동을 축소시키도록 프로그램될 수 있다.

이러한 방식으로 터치 스크린(30)으로부터의 사용자 입력에 응답하여 이동 스테이지(26)를 지시하는 것은 제어기(22)가 스크린 좌표로부터 예컨대 포인트(38)로부터 포인트(40)로 손가락을 드래그하여 발생된 입력 사용자 명령을 이동 스테이지를 위한 출력 명령으로 변환시키는 것을 요구한다. 이는 이동 스테이지의 다중 축 사이의 이동을 분리시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 표본(10)이 한 쌍의 X, Y 스테이지에 고정된 경우, 스크린(30) 상의 대각선 움직임 입력은 제어기(22)에 의해 이동 스테이지(26)의 X 및 Y축에 대한 출력 명령으로 변환되어 터치 스크린(30) 상의 대각선 사용자 명령 입력에 대응하는 표본(10)의 대각선 움직임을 유발하여야 한다. 또 다른 예는 표본이 3차원 표면 상세사항을 가지는 경우일 수 있다. 이러한 경우, 영상화될 새로운 영역으로 이동할 때 표본 높이가 매우 조금 변화한다면 표본상의 카메라 시야각의 움직임은 광학 현미경이 초점 밖으로 나가도록 할 수 있다. 출력 명령은 제어기(22)에 의해 발생되어야 하며 이는 시스템이 재초점 맞춰질 필요가 있음을 의미한다. 재초점 설정은 이동 스테이지로 하여금 현미경(16) 내 광학 요소를 이동시키도록 하거나, 표본(10)을 위 또는 아래로 이동시키도록 하거나 또는 현미경(16)을 위 또는 아래로 이동시키도록 하거나 또는 이들 이동의 일부 결합을 통하여 달성될 수 있다(제시되지 않음).

도 3은 본 발명의 또 다른 구체 예를 나타내며, 여기서 터치 스크린 디스플레이(41)가 표본(42)의 영상을 디스플레이 한다. 표본(42)의 영상에 예시적인 가공 경로(44, 46, 48)가 제시되는데 이는 표본으로부터 물질을 제거하기 위하여 레이저가 유도될 복수의 위치를 나타낸다. 래스터 패턴(raster pattern)(44), 포인트의 집합(46) 및 임의 경로(arbitrary path)(48)가 제시된다. 이러한 예시적인 가공 경로(44, 46, 48)는 사용자에 의해 설계되고 그래픽스 입력 소프트웨어(제시되지 않음)를 사용하여 표본의 영상과 관련된다. 이러한 가공 경로와 도 2a 및 b에 제시된 포인트 사이의 차이는 이러한 패턴이 표본 상의 위치와 관련되고, 사용자가 이러한 터치 스크린(42)을 사용하여 표본(42)의 영상을 이동시킬 때 가공 경로(44, 46, 48)가 표본의 영상을 따라 이동한다는 점이며, 이는 표본이 시야각 내에서 이동하는지 여부와 무관하게 레이저가 표본 상의 동일 위치로부터 물질을 제거할 것이라는 것을 의미한다.

본 발명의 또 다른 구체 예가 도 4에 제시된다. 본 구체 예는 터치 스크린(54)을 갖는 제2 모니터 상에 디스플레이되는 큰 시야각(52)이 구비된 제2 카메라(50)를 가진다. 상기 터치 스크린 모니터(54)는 제어기(22)와 통신하여, 변환되는 명령을 입력하고 이동 스테이지(26)의 움직임을 유발한다. 고해상도 카메라(18)가 현미경(16)을 통하여 표본(10)의 고해상도 화면을 지속적으로 관찰한다. 본 구체 예에서, 큰 시야각 카메라(50) 및 터치 스크린 모니터(54)가 사용되어 레이저 가공 시스템에 대하여 표본을 이동시킬 수 있는 한편, 작은 시야각(고해상도) 카메라(18) 및 모니터(24)가 사용되어 표본을 관찰할 수 있다. 작동에 있어서, 시스템은 하나 또는 두 개의 터치 스크린 인터페이스를 가질 수 있거나 또는 하나의 모니터 상에서 디스플레이를 결합할 수 있다.

본 발명의 주제를 본 명세서에서 개시하면서, 본 발명의 많은 변형, 치환, 및 변화가 개시의 시각에서 가능하다는 것이 명백하다. 따라서 본 발명은 구체적으로 개시된 것과 다르게 실시될 수 있으며 첨부된 청구 범위에 의해서만 그 너비 및 범위가 제한되는 것으로 이해된다.

10, 32, 42 : 표본 12 : 레이저
14 : 레이저 빔 16 : 광학 현미경
18, 50 : 카메라 20, 52 : 카메라 시야각
22 : 제어기 24, 54 : 터치 스크린 모니터
26 : 이동 스테이지 34 : 포인트
30, 41 : 터치 스크린 디스플레이
38, 40 : 사용자 입력 손가락 움직임
44, 46, 48 : 가공 경로

Claims

가공될 표본을 갖는 레이저 가공 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
제어기;
상기 제어기에 작동적으로 연결된 제1 시야각을 갖는 제1 카메라;
사용자 명령을 입력하도록 작동하고 상기 제어기에 작동적으로 연결되어 상기 제1 카메라로부터의 영상을 디스플레이하는 터치 스크린 사용자 인터페이스;
상기 제어기에 작동적으로 연결되고 상기 표본과 상기 제1 시야각 사이의 상호관계를 변화시키는 이동 스테이지;를 포함하며,
상기 제어기는 상기 터치 스크린 사용자 인터페이스로부터 상기 입력 사용자 명령을 수신하고, 상기 사용자 명령을 출력 명령으로 변환하며 상기 출력 명령을 상기 이동 스테이지로 전송하도록 작동하며;
상기 이동 스테이지는, 상기 출력 명령에 응답하여, 상기 입력 사용자 명령에 따라 상기 제1 시야각과 상기 표본 사이의 상호관계를 변화시키는,
레이저 가공 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 레이저 가공 시스템은 레이저 유도결합 플라즈마 질량분석기, 레이저 유도결합 플라즈마 방출 분광기, 또는 매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화 비행시간 분광기 중 하나임을 특징으로 하는,
레이저 가공 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 카메라는 광학 현미경을 사용하여 상기 표본을 영상화하는 것을 특징으로 하는,
레이저 가공 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제1 시야각보다 더 큰 제2 시야각을 영상화하기 위하여 상기 제어기에 작동적으로 연결된 제2 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는,
레이저 가공 시스템.
표본을 갖는 레이저 가공 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 방법은,
입력 및 출력 명령을 갖는 제어기를 제공하는 단계;
상기 제어기에 작동적으로 연결된 제1 시야각을 갖는 제1 카메라를 제공하는 단계;
사용자 명령을 입력하도록 작동하고 상기 제어기에 작동적으로 연결된 터치 스크린 사용자 인터페이스를 제공하는 단계;
상기 제어기에 작동적으로 연결되고 상기 표본과 상기 제1 시야각 사이의 상호관계를 변화시키는 이동 스테이지를 제공하는 단계;
상기 터치 스크린 사용자 인터페이스로부터 사용자 명령을 입력하고 상기 입력 사용자 명령을 상기 입력 명령으로서 상기 제어기에 전송하는 단계;
상기 제어기에서 상기 입력 명령을 상기 출력 명령으로 변환하고 상기 출력 명령을 상기 이동 스테이지로 전송하는 단계;를 포함하며,
상기 이동 스테이지는, 상기 출력 명령에 응답하여, 상기 입력 사용자 명령에 따라 상기 제1 시야각과 상기 표본 사이의 상호관계를 변화시켜 이에 따라 상기 레이저 가공 시스템을 제어하는,
레이저 가공 시스템 제어 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 레이저 가공 시스템은 레이저 유도결합 플라즈마 질량분석기, 레이저 유도결합 플라즈마 방출 분광기, 또는 매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화 비행시간 분광기 중 하나임을 특징으로 하는,
레이저 가공 시스템 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 카메라는 광학 현미경을 사용하여 상기 표본을 영상화하는 것을 특징으로 하는,
레이저 가공 시스템 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제어기에 작동적으로 연결된 제2 카메라가 제공되며 상기 제2 카메라는 상기 제1 시야각보다 더 큰 제2 시야각을 영상화하는 것을 특징으로 하는,
레이저 가공 시스템 제어 방법.