제노스 페키(Xenos peckii)의 눈 구조 모사, 국제학술지 게재
![[대전=뉴시스] 마이크로렌즈 어레이 현미경 영상(오른쪽)과 최종 제작된 초박형 어레이드 카메라 사진.](https://img1.newsis.com/2020/03/23/NISI20200323_0000499042_web.jpg?rnd=20200323095636)
[대전=뉴시스] 마이크로렌즈 어레이 현미경 영상(오른쪽)과 최종 제작된 초박형 어레이드 카메라 사진.
[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 바이오 및 뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 해상도가 높은 곤충 눈 구조의 초박형 카메라를 개발했다고 23일 밝혔다.
이 카메라는 독특한 시각 구조를 가진 제노스 페키(Xenos peckii)라는 곤충의 눈을 모사해 개발됐다. 상용 카메라보다 더 얇은 렌즈 두께와 넓은 광시야각을 갖는다.
김기수 박사과정이 주도한 이번 연구결과는 국제 학술지 '빛:과학과 응용(Light:Science & Applications)' 온라인판에 지난달 27일로 게재됐다.(논문명:Biologically Inspired Ultrathin Arrayed Camera for High Contrast and High Resolution Imaging)
기존 곤충 눈을 모사한 미세렌즈 배열(Microlens arrays)은 영상이 중첩되는 현상인 렌즈 사이의 광학 크로스토크(Optical crosstalk)로 인해 해상도가 저해되는 단점이 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 제노스 페키 곤충의 시각 구조를 모사한 렌즈를 제작했고 이를 이미지 센서와 결합해 초박형 카메라를 개발했다.
연구팀에 따르면 곤충의 눈은 렌즈와 렌즈 사이의 빛을 차단하는 색소 세포(pigment cells)가 있어 각 렌즈에서 결상(물체에서 나온 광선 등이 반사 굴절한 다음 다시 모여 그 물체와 닮은꼴의 상을 만드는 현상)되는 영상들 간의 간섭을 막는다.
이런 구조는 렌즈들 사이의 광학 크로스토크를 막아 고해상도 영상을 획득하는 데 도움을 준다.
연구팀은 이런 광 차단 구조를 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 매우 얇게 제작해 렌즈들 사이의 광학 크로스토크를 효율적으로 차단했다.
렌즈 두께를 최소화하기 위해 렌즈의 방향을 이미지 센서 방향인 역방향으로 배치했다. 최종 개발된 카메라 렌즈는 10원짜리 동전 절반 두께인 0.74㎜다.
연구팀은 카메라의 원거리에 있는 물체를 모든 렌즈에서 같은 시야각을 통해 동일한 영상을 획득한 뒤 이 배열 영상들의 해상도를 하나의 이미지로 합성, 합성된 영상이 합성 전 단일 채널 영상보다 높은 해상도를 보유했음을 확인했다.
정기훈 교수는 "실질적으로 상용화 가능한 초박형 카메라를 제작하는 방법을 개발했다"며 "이 카메라는 영상획득이 필요한 장치에 통합돼 장치 소형화에 크게 기여할 것으로 확신한다"고 말했다.
◎공감언론 뉴시스 [email protected]
이 카메라는 독특한 시각 구조를 가진 제노스 페키(Xenos peckii)라는 곤충의 눈을 모사해 개발됐다. 상용 카메라보다 더 얇은 렌즈 두께와 넓은 광시야각을 갖는다.
김기수 박사과정이 주도한 이번 연구결과는 국제 학술지 '빛:과학과 응용(Light:Science & Applications)' 온라인판에 지난달 27일로 게재됐다.(논문명:Biologically Inspired Ultrathin Arrayed Camera for High Contrast and High Resolution Imaging)
기존 곤충 눈을 모사한 미세렌즈 배열(Microlens arrays)은 영상이 중첩되는 현상인 렌즈 사이의 광학 크로스토크(Optical crosstalk)로 인해 해상도가 저해되는 단점이 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 제노스 페키 곤충의 시각 구조를 모사한 렌즈를 제작했고 이를 이미지 센서와 결합해 초박형 카메라를 개발했다.
연구팀에 따르면 곤충의 눈은 렌즈와 렌즈 사이의 빛을 차단하는 색소 세포(pigment cells)가 있어 각 렌즈에서 결상(물체에서 나온 광선 등이 반사 굴절한 다음 다시 모여 그 물체와 닮은꼴의 상을 만드는 현상)되는 영상들 간의 간섭을 막는다.
이런 구조는 렌즈들 사이의 광학 크로스토크를 막아 고해상도 영상을 획득하는 데 도움을 준다.
연구팀은 이런 광 차단 구조를 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 매우 얇게 제작해 렌즈들 사이의 광학 크로스토크를 효율적으로 차단했다.
렌즈 두께를 최소화하기 위해 렌즈의 방향을 이미지 센서 방향인 역방향으로 배치했다. 최종 개발된 카메라 렌즈는 10원짜리 동전 절반 두께인 0.74㎜다.
연구팀은 카메라의 원거리에 있는 물체를 모든 렌즈에서 같은 시야각을 통해 동일한 영상을 획득한 뒤 이 배열 영상들의 해상도를 하나의 이미지로 합성, 합성된 영상이 합성 전 단일 채널 영상보다 높은 해상도를 보유했음을 확인했다.
정기훈 교수는 "실질적으로 상용화 가능한 초박형 카메라를 제작하는 방법을 개발했다"며 "이 카메라는 영상획득이 필요한 장치에 통합돼 장치 소형화에 크게 기여할 것으로 확신한다"고 말했다.
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