초록 ▼

◆ 연구 방법 및 결과
O 회절격자를 이용한 고속 삼차원 스캐닝 간섭계 개발
• 회절격자와 각회전 광 스캐너를 이용한 저속 광스캔 시스템 구축하여, 흠의 간격과 격자들의 높낮이가 알려져 있는 회절격자로부터 8㎛ 정도의 축상 해상도를 가짐을 확인.
• 1초에 400번의 A-scan이 가능한 고속 광 스캔 시스템을 구축하고, 이를 LCI에 장착하여 스캐닝을 수행하고 고속 데이터 처리에 필요한 소프트웨어 드라이버를 개발하였음.
• 개발된 고속 삼차원 스캐닝 시스템을 최적화하여 8㎛의 종방향 해상도, 17㎛의 횡방향

◆ 연구 방법 및 결과
O 회절격자를 이용한 고속 삼차원 스캐닝 간섭계 개발
• 회절격자와 각회전 광 스캐너를 이용한 저속 광스캔 시스템 구축하여, 흠의 간격과 격자들의 높낮이가 알려져 있는 회절격자로부터 8㎛ 정도의 축상 해상도를 가짐을 확인.
• 1초에 400번의 A-scan이 가능한 고속 광 스캔 시스템을 구축하고, 이를 LCI에 장착하여 스캐닝을 수행하고 고속 데이터 처리에 필요한 소프트웨어 드라이버를 개발하였음.
• 개발된 고속 삼차원 스캐닝 시스템을 최적화하여 8㎛의 종방향 해상도, 17㎛의 횡방향 해상도, 4.2 x 4.2 mm²의 면적을 스캐닝하는데 4분 정도 걸림을 확인하였으며, ±9.44㎛의 측정 정밀도를 얻었음.
• 고휘도 LED 광원과 광파이버를 결합시킨 새로운 광원시스템을 이용하여 LCI 에 적용 가능 여부 확인
• 고속 퓨리에 변환을 사용한 피부굴곡 정량화 소프트웨어 개발하여, 정상피부 빛 아토피성 피부에 대한 굴곡 측정을 수행하고 주름의 정도를 정량화하였음.
O 고속 및 고해상도 광간섭계를 위환 고휘도 가시광원에 관한 연구
• 고휘도 가시광 LED 구조를 개선시키고 성장조건을 최적화하기 위하여, 다양한 LED 구조를 MOCVD법으로 성장시키고 이들 구조의 발광 특성을 PL, PLE, TRPL등의 방법으로 분석.
• 고휘도 가시광 (적, 녹, 청색) LED의 전류에 따른 광출력 특성의 변화를 Electroluminescence (EL) 측정을 통해 분석하고, 입력 전류에 따른 LED 의 핵섬적인 발광 특성[중심 파장, 반치폭 (FWHM), 광출력 파워, 출력 빔의 크기]을 측정.
• 고휘도 가시광 LED 광원을 LCI에 적용하기 위한 광집속 시스템을 연구하여 다양한 종류의 LED로부터 발산되는 빛을 광파이버에 접속시켜 LCI용 LED 광원 패키징 및 광집속 시스템을 개발.
• 개발된 고휘도 가시광 LED 광원을 LCI에 적용시켰을 때, 넓은 스펙트럼 반치폭으로 인해 종방향 해상도는 우수하나, LED 광원의 상대적으로 낮은 단위면적당 광출력으로 인해 횡방향 해상도와 스캔 속도는 상호 타협 관계 (trade-off)를 갖게 되었음.
O 고속 3차원 광간섭계를 아용환 피부 표면 굴곡의 정량화 및 임상적 응용
• 3차원 광간섭계를 이용한 피부굴곡 측정을 위하여 20명의 정상 피부와 6명의 아토피 피부에 대한 표면 모사판 제작.
• 고속 3차원 광간섭계를 이용한 실리콘 폴리머 모사판의 피부 굴곡 분석 적합성에 관한 연구를 수행하여 모사판이 피부 미세 표면굴곡을 표현해 줌을 확인.
• 고속 3차원 광간섭계 및 laser profilometry를 이용한 피부 표면 굴곡 분석의 상호 비교하여 분석한 결과, LCI의 경우 dynamic range가 크기 때문에 laser profilometry를 사용했을 때의 out-of-range 문제가 없고, 동일 면적의 스캐닝 속도가 laser profilometry 에 비해 15배 이상의 빠르지만 유사한 해상도를 보였음.
• 고속 3차원 광간섭계를 이용하여 얻은 피부 표면 굴곡 데이터를 주름 분석 소프트웨어를 이용하여 Sq(RMS) 값을 계산하여 굴곡 정도를 정량화하였음.
• 기능성 화장품의 항주름 효과 임상 시험에 개발된 고속 3차원 광간섭계를 사용하여 항주름효과의 평가에 매우 유용함을 확인.

Abstract ▼

◆ Research Methods and Results
o Rapid 3-D interferometer using a diffraction grating
• Built low speed optical scanning system using diffraction grating and galvanometer. Used the system for measurement of the grating microstructure with known dimensions and found that the axial resolution re

◆ Research Methods and Results
o Rapid 3-D interferometer using a diffraction grating
• Built low speed optical scanning system using diffraction grating and galvanometer. Used the system for measurement of the grating microstructure with known dimensions and found that the axial resolution reaches up to 8 ㎛
• Built a rapid scanning system with 400 A-scans/sec and incorporated this into LCI. A software driver for fast signal processing was developed
• The optimized LCI system with 8 ㎛ axial resolution and 17 ㎛ lateral resolution took 4 minutes to scan 4.2 mm x 4.2 mm area. The measurement accuracy is approximately ±9.44 ㎛
• A new light source based on LEDs was tested for use in LCI
• Performed the fast-Fourier transform for quantification of the skin wrinkles including normal and atopic skins
o High-brightness visible light source for fast and high-resolution interferometer imaging system
• To improve the performance and quality, various LED structures were modified using MOCVD method and the spectral characteristics were analyzed by methods such as PL, PLE, and TRPL
• The high-brightness visible LEDs were tested for the output characteristics (center wavelength, FWHM, power, and beam size) as a function of input current using electroluminescence measurement.
• Tested the light collection efficiency to use the light from LED in LCI system. Used optical fibers
• Found that the new LED-based light source can provide high axial resolution due to wide spectral bandwidth. However, the scan speed had to be significantly reduced because of low output power and low lateral resolution.
o Skin wrinkle quantification and clinical applications
• Obtained skin negative images (replica) using silicon polymer from 20 healthy skins and 6 atopic skins
• Tested the replicas against reproducibility of the actual skin wrinkles using the newly developed LeI system
• Results from the comparative studies with laser profilometry in terms of the wrinkle pattern recognition show that the LeI has larger dynamic range and do not suffer from the out-of-range problems. With similar resolution, the LCI can scan the skin with 15 times higher speed than the laser profilometry
• Skin wrinkle quantification (RMS values) completed using the obtained wrinkle data and commercially available wrinkle analysis software
• Tested the effectiveness of a anti-wrinkle cosmeceutics cream and proved that LCI has potential for use in clinics

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 목차 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 7
• 총괄연구개발과제 연구결과 ... 9
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 9
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과 ... 18
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 32
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과 ... 35
• 5. 연구개발과제의 파급효과 ... 46
• 6. 첨부서류 ... 46
• 제1세부연구개발과제 연구결과 ... 47
• 1. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 48
• 2. 제1세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 51
• 3. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발결과 ... 55
• 4. 제1세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 60
• 5. 제1세부연구개발과제의 연구성과 ... 61
• 6. 참고문헌 ... 68
• 제2세부연구개발과제 연구결과 ... 69
• 1. 제2세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 70
• 2. 제2세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 73
• 3. 제2세부연구개발과제의 최종 연구개발결과 ... 74
• 4. 제2세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 87
• 5. 제2세부연구개발과제의 연구성과 ... 89
• 6. 참고문헌 ... 97
• 제3세부연구개발과제 연구결과 ... 98
• 1. 제3세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 99
• 2. 제3세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 104
• 3. 제3세부연구개발과제의 최종 연구개발결과 ... 106
• 4. 제3세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 113
• 5. 제3세부연구개발과제의 연구성과 ... 114
• 6. 참고문헌 ... 119
• 끝페이지 ... 147