목적 : 본 연구는 레이저 주사광학계에 응용되는 보급형 f-theta 렌즈의 성능을 향상시키기 위하여 수행되었다. 방법 : ZemaxTM 렌즈설계 프로그램을 이용하여 새로운 f-theta 렌즈 시스템을 설계하였다. 연구 결과는 spot diagram, ray fan, 단색수차 등 3가지 항목에서 선행 연구와 비교·평가되었다. 결과 : 새롭게 설계된 f-theta 렌즈 시스템은 spot size와 레이저 입사광선의 왜곡도가 감소하였으며 특히 구 면수차가 77% 감소하여 대폭 개선되었다. 결론 : 본 연구에서 설계된 f-theta 렌즈 시스템은 전반적으로 상의 질과 성능이 크게 향상되었으며, 레이저 프린터 장비 등에 적용될 수 있으리라 기대된다.

레이저 주사 공초점 현미경은 비접촉, 비파괴적인 방법으로 수백 ㎚ 크기의 물질의 이미지를 관찰할 수 있다. 본 연구에서는 공초점 현미경을 이용하여 V₂O5 박막의 표면에 성장된 수백 ㎚ 크기의 나노로드를 관찰하였으며, 공초점 현미경의 파장 의존성을 확인하기 위해 동일한 위치에 대해 짧은 파장대인 405 ㎚와 긴 파장대의 633 ㎚의 레이저 광원을 사용하여 이미지를 구현하였다. 실험결과, 긴 파장인 633㎚의 광원을 사용한 이미지에서는 번짐 현상이 심해져 명암대비가 작아지고 나노로드의 경계를 명확하게 분해하지 못하였지만, 짧은 파장인 405 ㎚의 광원을 사용하면 명암대비가 커지고 나노로드의 이미지를 명확하게 분해할 수 있었다. 따라서 짧은 파장의 광원을 사용한 공초점 현미경은 주사전자현미경(SEM)을 대신한 새로운 나노구조의 측정방법으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

공초점 현미경은 시료를 물리적으로 절단하지 않고 살아있는 세포와 고정된 시료를 두께 100㎛ 범 위까지 측정하여 이미지화할 수 있는 유용한 장치이다.광원으로 파장이 488nm인 Ar-ion레이저를 사용하였으며,USAF 타겟,형광비드 및 고정된 세포에서는 배율이 60x이고 개구수(NA :NumericalAperture)가 1.25인 대물렌즈를,살아있는 세포 분열 관찰에는 배율이 25x이고,개구수가 0.40인 대물렌즈를 각각 사용하여 레이저 주사 공초점 현미경을 구성하였다.조리개를 통한 빛만을 PMT로 검출하여 여기파장이 505nm이고, 발광파장이 515nm인 1.1㎛인 형광비드와,파장이 488nm인 빔이 입사할 때 575nm 파장의 형광을 방출시키는 PE(Phycoerythrin)로 표지(label)한 약 10㎛ 크기의 쥐의 면역세포에 대한 정보를 얻어 Labview 프로그램을 이용하여 이차원 영상을 얻었다.그리고 AMIRA 프로그램을 사용하여 삼차원 영상을 얻었으며,PE로 표지한 쥐의 한 종류인 Balb/c의 피부 암세포 분열의 단면 동영상을 구현하였다.

공초점 레이저 형광 현미경은 시료의 관찰하고자 하는 층에 대한 정보만 얻을 수 있을 뿐만 아니라 세포에 형광물질을 발광시켜 세포의 내부 단면을 볼 수 있으므로 생명과학, 의학 등 다양한 분야 에 이용될 수 있다. 본 연구에서는 파장이 488 nm인 Ar-ion 레이저를 광원으로 사용하고, NA=0.75인 배율 60x인 대물렌즈를 사용하여 레이저 스캔 공초점 형광 현미경 시스템을 구성하여 PMT(photo multiplier tube)를 통하여 파장이 505 nm의 빛이 입사되었을 때 515 nm 파장의 형광을 방출시키는 1.1 μm크기의 형광 bead 형상에 대한 정보를 얻어 Labview 프로그램으로 2차원 영상을 얻었다. 그리고 Avizo 프로그램을 사용하여 수집된 2차원 영상들을 포개는 방식으로 3차원 영상을 얻었다.

현미경을 이용한 관찰기술은 나날이 발전하고 있으며 그 중에서도 공초점현미경은 최근 여러 분야에서 응용연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 파장이 632.8nm인 He-Ne 레이저를 사용하고, NA=1.25이며 배율이 100x인 대물렌즈와 3차원 스테이지를 사용하여 시료 이동방식(specimen scanning)의 공초점 현미경을 구성하였다. 그리고 PMT(photo multiplier tube)를 통하여 CD(compact disc)의 표면 형상에 대한 정보를 얻어 Labview 프로그램으로 3차원 입체영상을 구현하였다. 그 결과 피트 간격이 1.7µm, 피트의 깊이 0.1µm인 것으로 측정되어 문헌 값과 거의 일치함을 확인하였다.

In the field of reproductive medicine, assessment of sperm motility is a key factor for achieving successful artificial insemination, in vitro fertilization, or intracellular sperm injection. In this study, the motility of boar sperms was estimated using real-time imaging via confocal microscopy. To confirm this confocal imaging method, flagellar beats and whiplash- like movement angles were compared between fresh and low-temperature-preserved (17℃ for 24 h) porcine sperms. Low-temperature preservation reduced the number of flagellar beats from 11.0±2.3 beats/s (fresh sperm) to 5.7±1.8 beats/s and increased the flagellar bending angle from 19.8°±13.8° (fresh) to 30.6°±15.6°. These data suggest that sperm activity can be assessed using confocal microscopy. The observed motility patterns could be used to develop a sperm evaluation index and automated confocal microscopic sperm motility analysis techniques.

여성의 얼굴에 과색소침착이 발생하는 것은 불안감, 특히 미적인 요소에 있어서 많은 고민을 유발한다. 피부의 흑화는 자외선(UV)에 대하여 이를 방어하기 위한 기작으로 멜라닌의 양과 밀접한 관계가 있다. 이러한 피부의 구성성분을 관찰하기 위해, confocal scanning laser microscope (CSLM)은 피부에 직접 현미경 검사를 실시하여 어떠한 조직의 변화 없이 피부를 실시간으로 관찰할 수 있는 비침습적 이미지 장치이다. 본 연구에서는 자외선 조사를 통해 유도된 하박 내측 피부의 과색소침착을 유도하여, 다른 피부색을 평가하는 측정기기와 상관성을 분석하여, CSLM을 이용한 새로운 미백 평가방법을 제시하였다. CSLM을 활용한 미백 효능 평가법은 소비자가 보다 이해하기 쉽도록 미백 제품을 평가하는데 유용할 것으로 생각된다.

최근 여러 가지 비침습적인 방법으로 피부조직의 생검 또는 조직학적 처리과정 없이 피부의 실시간 이미지를 이용한 연구가 가능해졌다. Confocal scanning laser microscope (CSLM) 이미지는 830 nm의 근적외선 파장을 사용하는 비침습적 방법으로 피부의 내부 구조를 이미지화할 수 있으며, CSLM을 이용한 연구를 통해 비침습적인 피부 측정법으로 색소 침착 부위의 기저층과 진피 유두 사이에서 melanin cap, papillary ring과 같은 지표가 뚜렷하게 관찰된다고 보고되었다. 본 연구에서는 scanning probe image processor (SPIP)소프트웨어를 사용하여 CSLM 디지털 이미지 정량 분석을 처음 시도하였으며 본 연구결과는 정성적 피부조직 이미지 데이터를 정량화함으로써 향후 CSLM 활용범위를 높이게 될 것으로 기대하고 있다.