[금강일보 박정환 기자]국내 연구진이 기존 미세렌즈를 이용한 영상에 비해 높은 대비도와 해상도를 가진 고해상도 4D 초박형 카메라를 개발했다. 이번에 개발된 기술은 의료영상, 생체인식, 모바일 카메라 또는 다양한 가상현실·증강현실 카메라 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다. 

KAIST는 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 금속 나노 광 흡수층을 통해 고해상도 4D 영상 구현이 가능한 초박형 라이트필드 카메라를 개발했다고 4일 밝혔다.

`라이트필드 카메라'는 곤충의 시각 구조에서 발견되는 형태에 착안해 미세렌즈와 대물렌즈를 결합한 진보된 형태의 카메라다. 이번에 연구팀이 개발한 `4D 카메라'는 나노 두께의 광 흡수 구조를 미세렌즈 배열(Microlens arrays) 사이에 삽입해 대비도 및 해상도를 높였으며 기존의 카메라가 갖는 외부 광원, 추가 센서 부착의 한계를 극복할 수 있다.

이러한 특징을 이용해 의료영상, 생체인식, 모바일 카메라 또는 다양한 가상현실·증강현실 카메라 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다. 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.

연구팀은 광 흡수 구조를 갖는 미세렌즈 배열을 포토리소그래피 (Photolithography), 리프트 오프(Lift-off), 열 재유동(Thermal reflow) 공정을 통해 양산 제작했다. 또한, 라이트필드 카메라의 전체 두께를 최소화하기 위해 미세렌즈의 방향을 이미지센서 방향의 역방향으로 배치하고 대물렌즈와 미세렌즈 사이 거리를 2.1㎜ 줄인 5.1㎜의 두께를 갖는다.

이는 현재까지 개발된 라이트필드 카메라 중 가장 얇은 두께다. 이후 나노 광 흡수 구조를 갖는 미세렌즈에 의해 이미지센서에 기록되는 원시 영상은 기존 미세렌즈를 통한 영상에 비해 높은 대비도와 해상도를 가지며 연구팀은 이를 영상처리 기법을 통해 시점 영상 및 3차원 영상으로 재구성했을 때 향상된 정확도를 가짐을 확인했다.

박정환 기자 pjh@ggilbo.com