(좌) 초박형 어레이드 카메라를 통해 얻은 배열 영상. (우) 배열 영상을 통하여 통합한 합성 영상/사진=KAIST
카이스트(KAIST) 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀은 독특한 시각 구조를 가진 제노스 페키(Xenos peckii)라는 곤충의 눈을 모사해 초박형 카메라를 개발했다고 23일 밝혔다.
최근 초소형·초박형 스마트 기기의 개발로 소형화된 이미징 시스템 수요가 커지고 있다. 그러나 기존 카메라는 물체의 상이 일그러지거나 흐려지는 현상인 수차를 줄이기 위해 다층 렌즈 구조를 활용하기 때문에 렌즈 두께를 감소하는 데 한계가 있다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 제노스 페키 곤충의 시각 구조를 모사한 렌즈를 제작하고, 이를 이미지 센서와 결합해 초박형 카메라를 개발했다.
최종 제작된 초박형 어레이드 카메라/사진=KAIST
이런 구조는 렌즈들 사이의 광학 크로스토크를 막아 고 대비 및 고해상도 영상을 획득하는 데 도움을 준다.
연구팀은 이러한 광 차단 구조를 포토리소그래피 공정으로 매우 얇게 제작해 렌즈들 사이의 광학 크로스토크를 효율적으로 차단했다.
렌즈의 두께를 최소화하기 위해 렌즈의 방향을 이미지 센서 방향인 역방향으로 배치했으며, 이를 통해 최종 개발된 카메라 렌즈의 두께는 0.74mm이다. 10원짜리 동전 절반 정도의 두께다.
연구팀은 카메라의 원거리에 있는 물체를 모든 렌즈에서 같은 시야각을 통해 동일한 영상을 획득하고, 이 배열 영상들은 해상도를 하나의 이미지로 합성했다. 합성된 영상은 합성 전 단일 채널 영상보다 향상된 해상도를 가짐을 확인했다.
정 교수는 “실질적으로 상용화 가능한 초박형 카메라를 제작하는 방법을 개발했다”며 “이 카메라는 영상획득이 필요한 장치에 통합돼 장치 소형화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.