| 초록 |
※ 연구개발 목표 및 내용 ◎ 최종 목표 ◦연구개발 목표 - 미세공정, 병리진단 등에 적용할 수 있는 실시간 (60 fps), 서브 마이크로 미터급(< 0.1 ㎛) 축해상도와 수평해상도 (< 1.0 ㎛)를 갖는 고정형/이동형 플렌옵틱 현미경 시작품 및 영상획득 기술개발 - 플렌옵틱 현미경 영상을 이용하여 미세공정(반도체, 디스플레이, SMT) 결함진단(정확도 99.5% 이상) 기술 및 의료응용을 위한 실시간 진단기술(피부질환 10종, 민감도 95% 이상) 구현 ◦과제 수행후 연구결과물 - 단일초점/다중초점/수차보정 마이크로렌즈 어레이 각 1종 - 마이크로렌즈 어레이 기반 플렌옵틱 현미경(고정형/이동형 각 1종) - 플렌옵틱 영상획득/처리/분석 알고리즘(SW) 및 SDK - 플렌옵틱 반도체/웨이퍼 결함진단 및 피부질환(한국인 대상, 병리조직 및 in-vivo 영상 10종) 영상 DB - 플렌옵틱 영상 반도체 결함진단 인공지능 - 플렌옵틱 영상 피부질환 진단 인공지능 ◦연차별 기술개발 목표 ◎ 전체 내용 □ 연구개발 내용 ◦플렌옵틱 현미경용 마이크로렌즈 어레이(MLA) 및 광학계 설계/제작 - 플렌옵틱 현미경 광학계 설계방안 연구 및 단일초점/다중초점/수차보정 MLA 설계/제작 - 배율(x10, x20, x50)에 따른 고정형 플렌옵틱 현미경 광학계 설계/제작 - 배율(x3, x10)에 따른 이동형 플렌옵틱 현미경 광학계 설계/제작 - 반도체 결함진단용 플렌옵틱 현미경 광학계 요구사항 반영 및 광학계 구현 - 피부질환 진단용 플렌옵틱 현미경 광학계 요구사항 반영 및 광학계 구현 - 고정형 플렌옵틱 현미경의 병리조직 진단 적용 시 형광물질 광원 조사기술 - 이동형 플렌옵틱 현미경 초점구간 가변/확장 기술 ◦플렌옵틱 현미경 시스템 및 플렌옵틱 영상처리/분석 SW 구현 - 마이크로렌즈 어레이(MLA)기반 고정형/이동형 플렌옵틱 현미경 설계/제작 - 고정형/이동형 플렌옵틱 현미경 제어 보드 설계 및 제작 - 실시간 플렌옵틱 영상처리를 위한 병렬처리 기반의 주요 알고리즘 구현 (3D 형상복원기술, 재초점기술, 물체의 형상추출 및 분석기술 등) - 결함 및 피부질환 플렌옵틱 영상분석을 위한 SW 및 SDK 구현 (초해상화 기술, 분할영상/처리기술, 시점이동기술 등) ◦공정 응용을 위한 플렌옵틱 현미경 결함 진단기술 개발 - 반도체 공정을 플렌옵틱 현미경 및 요구사항 도출(Fan-out 공정) - 플렌옵틱 반도체 결함영상 DB 구축 - 3차원 형태 플렌옵틱 현미경 영상을 통한 결함진단 AI 개발(99.5% 이상 결함 진단정확도) - 형태기반 결함진단을 위한 시편 제작 - 상용화를 위한 플렌옵틱 현미경의 반도체/웨이퍼 공정 결함진단 시험적용 및 성능 평가 ◦의료 응용을 위한 플렌옵틱 현미경 진단기술 개발 - 피부질환 진단을 위한 플렌옵틱 현미경 및 요구사항 도출 - 플렌옵틱 피부질환 영상획득을 위한 IRB 승인 - 한국형 플렌옵틱 피부질환 영상 DB 구축(피부조직 8종 및 in-vivo 10종) - 실시간 플렌옵틱 영상을 통한 질환진단 AI 개발(질환분류, 질환분할, 질환검출 네트워크 등) - 플렌옵틱 현미경의 의료기기 유효성 검토를 위한 IRB 승인 및 임상 평가 □ 과제 수행방법 - (한국전자통신연구원) 플렌옵틱 영상획득 및 디지털 홀로그래피 분야, 의료분야 인공지능 분야의 국내외 최고수준의 원천기술을 보유한 정부출연연구소로서 플렌옵틱 현미경의 원천기술 개발 및 참여기관의 기술사업화를 지원 - (공주대학교 산학협력단) 기하광학, 적응광학, 머신비전 광학분야의 국내 최고 수준의 대학연구팀으로서 플렌옵틱을 위한 현미경 광학계 및 MLA 설계 및 제작 - (서울대학교 산학협력단) 인공지능 네트워크 설계의 국내 최고 수준의 대학연구팀으로 수학기반의 영상처리, 딥러닝 기술을 통한 공정/의료분야의 결함진단 및 질환진단 AI 네트워크 기술 구현 - (전남대학교 산학협력단) 국내 피부질환 및 피부암관련 지역거점 대형병원의 의료진 및 연구진으로부터 플렌옵틱 현미경의 의학적 효용성 검토 및 병리조직/in-vivo피부질환의 플렌옵틱 현미경 영상 확보 - ((주) 크레셈) 반도체 공정관련 국내외 글로벌 고객사를 보유하고 있으며, 공정응용을 위한 플렌옵틱 영상의 요구사항 제시와 평가, 상용화 기술 연구 ※ 연구개발성과 ㅇ 새로운 개념의 플렌옵틱 1.0/2.0을 위한 적층형 마이크로렌즈어레이 구현 - 단일초점 마이크로 렌즈 어레이 설계 및 제작 (85um pitch /0.025 NA/ Hexagona) (시제품 1건, 국내학술대회 발표 8건) - MLA 소재변경을 통한 마이크로렌즈어레이의 NA 변경기술 개발 (시제품1건) - 단일 레이어 다중초점 마이크로 렌즈 어레이 설계 및 제작(시제품 1건) - Skip bound 멀티레이어 마이크로렌즈 어레이 설계/제작 (시제품 1건, 국내 특허출원 2건, 미국특허 출원 1건, 미국특허출원 1건 예정) ㅇ 플렌옵틱 현미경의 정량적 분해능 검사를 위한 시험 시편 제작 및 측정 광학계 분석 - 플렌옵틱 분해능 시편 제작 (SCI 논문 1건, 우수논문상 1건) - 2D/플렌옵틱 3D 영상획득 광학계 설계 및 제작(특허 출원 1건, 시제품 1건) - 플렌옵틱 1.0/2.0 동시 획득 광학계 설계 및 제작(시제품 2건, 논문 1건) - Zoom기능 플렌옵틱 카메라 구현(시제품 1건) - 공정적용을 위한 균일 복합조명 제작(시제품 1건) - MLA 및 현미경 카메라 조립 및 특성 분석을 위한 평행광 광학계 구현(시제품 1건) ㅇ 10x/20x/50x배율 고정형/x3, x10배율 이동형 플렌옵틱 현미경 시스템 구현 (기술이전 1건, ‘24년 기술이전 2건 예정) - MLA 적용 플렌옵틱 영상센서 시제품 구현 (시제품1건) - 고속(150fps) 플렌옵틱 영상 획득을 위한 플렌옵틱 영상 센서 자체 설계 및 구현(시제품 1건) - 더모스코피 기반 이동형 플렌옵틱 영상 시스템 개발 (시제품 1건) - 실시간 플렌옵틱 영상처리 주요 알고리즘 및 SW 개발 (SW 저작권 2건) - 고정형 플렌옵틱 현미경 시스템의 결함분석을 위한 SDK 제작 및 구현(SW 저작권 1건) - 플렌옵틱 GUI 프로그램 개발 (SW저작권 1건) ㅇ 플렌옵틱 현미경 영상 표준화 - 플렌옵틱 영상기술의 국내 표준 제정(국내표준 3건) - 국제표준단체 JPEG-PLENO “학습기반 Depthmap 추출 알고리즘”을 제안 (국제표준 제안 1건) ㅇ 플렌옵틱 현미경 영상 처리 및 분석 알고리즘 개발 - 플렌옵틱 3차원 영상추출 네트워크 개발 (SW저작권 1건) - 플렌옵틱 1.0 / 2.0 영상 복원을 위한 차이 분석을 위한 시뮬레이터 구현 - 피부질환 진단을 위한 플렌옵틱 영상인식 네트워크 최적화 - 피부질환 진단 네트워크 가시화 및 GUI 보완 - 블렌더 프로그램을 이용한 플렌옵틱 2.0, 공정 및 의료 데이터셋 구축 ㅇ 플렌옵틱 현미경의 의료분야 적용 - 플렌옵틱 피부질환 의료영상 확보를 위한 IRB 승인 (2020년 7월16일 전대병원 IRB 최종승인) - 플렌옵틱 피부질환 조직표본 제작) 본 연구의 대상 피부질환 8종의 조직 샘플 500 증례 DB 구축 - 이동형 플렌옵틱 현미경 in-vivo 피부질환 DB 구축: 2021년이후 피부질환 8종의 115례 구축 - 상용 3D 현미경과 시제품 플렌옵틱 현미경의 의학적 비교 - 이동형 플렌옵틱 현미경 영상의 의학적 평가 - 플렌옵틱 데이터기반 10종 피부질환 분류모델 제작 및 평가 (민감도 96.5%, 특이도 99.6%, 정확도 96.5% 달성) ㅇ 플렌옵틱 현미경의 공정 응용분야 적용 - 공정응용 플렌옵틱 현미경 In-line 시험 환경 구축) X,Y,Z축으로 구성된 100x300mm SiP 반도체 테스트 가능한 장비 구현 및 제작한 플렌옵틱 현미경 적용 - 공정결함 분석용 비전 SW 개발 (고속 영상처리, 3D 측정 등) - 고배율(x20, x50) 결함 진단용 시편 제작 및 플렌옵틱 영상 확보) 10종의 결함진단용 시편 제작 - 대면적 300x300mm 이상의 웨이퍼 및 패널 레벨 검사가 가능한 장비 개발(시제품1건) - 공정결함 검사 및 제어 연동 SW GUI 개발 - 플렌옵틱 데이터기반 10종 공정 결함 분류모 |
