KAIST, 해상도 높인 초박형 '4D 카메라' 개발

기사입력 : 2021년02월04일 13:00

최종수정 : 2021년02월04일 13:00

[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = KAIST는 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 금속 나노 광 흡수층을 통해 고해상도 4D 영상 구현이 가능한 초박형 라이트필드 카메라를 개발했다고 4일 밝혔다.

라이트필드 카메라는 곤충의 시각 구조에서 발견되는 형태에 착안해 미세렌즈와 대물렌즈를 결합한 진보된 형태의 카메라다. 한 번의 2차원 촬영으로 빛의 공간과 방향까지 4차원 정보를 동시에 획득한다.

기존 라이트필드 카메라는 미세렌즈 배열의 광학 크로스토크(Optical crosstalk)로 인한 해상도 저하와 대물렌즈의 위치로 인해 크기의 한계가 존재한다.

MEMS 공정을 통해 제작된 미세렌즈 배열의 단면 현미경 영상과 미세배열 렌즈 사진, 최종 제작된 라이트필드 카메라[사진=카이스트] 2021.02.03 memory4444444@newspim.com

연구팀은 미세렌즈 배열의 광학 크로스토크를 제거하기 위해 200나노미터 (nm) 두께 수준의 금속-유전체-금속 박막으로 이뤄진 광 흡수층을 렌즈 사이에 배치하고 대물렌즈와 미세렌즈 사이의 간격을 일정 수준으로 줄여 초박형 라이트필드 카메라를 개발하는 데 성공했다.

연구팀이 개발한 '4D 카메라'는 나노 두께의 광 흡수 구조를 미세렌즈 배열(Microlens arrays) 사이에 삽입해 대비도 및 해상도를 높였으며 기존의 카메라가 가지는 외부 광원, 추가 센서 부착의 한계를 극복했다.

이는 의료영상, 생체인식, 모바일 카메라 또는 다양한 가상현실/증강현실 카메라 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다.

KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수(왼쪽)와 배상인 박사과정이 기념사진을 촬영하고 있다.[사진=카이스트] 2021.02.03 memory4444444@newspim.com

정기훈 교수는 "초박형이면서 고해상도의 라이트필드 카메라를 제작하는 새로운 방법을 제시했다ˮ며 "이 카메라는 생체인식, 의료 내시경, 휴대폰 카메라와 같이 다시점(Multi-view), 재초점(Refocusing)을 요구하는 초소형 영상장치로 통합돼 초소형 4D 카메라의 새로운 플랫폼으로 활용될 것ˮ이라고 말했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 배상인 박사과정이 주도한 이번 연구의 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 옵티컬 머티리얼즈(Advanced Optical Materials)'에 지난 1월 20일 게재됐다.

memory4444444@newspim.com

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