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곤충 눈 구조 모방한 초박형 카메라 나왔다

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2018년 11월 20일 14:29 프린트하기

곤충 ‘제노스 페키’의 모습(왼쪽)과 형광 염색된 제노스 페키의 시각구조(오른쪽). KAIST 제공.
곤충 ‘제노스 페키’의 모습(왼쪽)과 형광 염색된 제노스 페키의 시각구조(오른쪽). KAIST 제공.

국내 연구진의  곤충의 눈 구조를 모방한 신개념 카메라를 개발했다.

 

KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수팀은 곤충의 일종인 ‘제노스 페키’의 눈 구조와 유사한 새로운 초박형 디지털 카메라를 개발했다고 20일 밝혔다. 

 

기존 카메라 렌즈는 빛의 굴절을 조절할 때 생기는 오차를 줄이기 위해 여러 장의 렌즈를 붙여 만들었기 때문에 크기가 커질 수 밖에 없었다. 같은 원리로 만든 카메라 렌즈를 단순히 크기만 줄여 만든 소형 카메라도 등장하고 있지만 이 경우 성능저하를 피하기 어려웠다.

 

정 교수팀은 제노스 페키의 시각구조를 응용해 새로운 렌즈를 개발해 이 문제를 해결했다. 곤충의 겹눈구조는 수백, 수천 개의 ‘오마티디아(겹눈을 구성하는 낱눈)’라 불리는 아주 작은 광학 구조로 이뤄져 있다. 보통 곤충은 수백, 수천 개의 오마티디아에서 들어오는 시각정보를 모아 한 개의 영상을 얻지만, 제노스 페키는 각 오마티디아마다 시신경이 연결돼 있어 오마티디아마다 개별적인 영상을 획득할 수 있다. 또 각 오마티디아 사이에 빛을 흡수할 수 있는 독특한 구조를 가져 영상 간 간섭을 막는다.

 

정 교수팀은 이 원리를 채용해 이미지 센서를 극도로 얇은 렌즈에 붙여 ‘초박형 렌즈’를 개발하는데 성공했다. 이렇게 만든 지름 2㎜ 이내의 매우 작은 렌즈를 제노스 페키의 겹눈구조를 모방해 수십 개로 연결해 하나의 디지털 카메라로 만들었다. 각각의 채널(렌즈)에서 관측된 영상들을 영상처리를 통해 하나의 영상으로 복원하자 넓은 광시야각은 물론 높은 분해도의 사진을 촬영하는 것이 가능했다.

 

연구진은 이번에 개발한 카메라가 기존 광학장비보다 훨씬 더 얇으면서 상대적으로 훨씬 넓은 시야각과 높은 분해능을 갖췄기 때문에 군사용 감시 정찰 장비, 의료용 영상기기, 모바일 기기 등 다양한 소형 이미징 시스템에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

 

정 교수는 “초박형 카메라를 제작하는 새로운 방법을 제시했다”며 “다양한 광학 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 확신한다”고 말했다.

 

이번 연구결과는 국제 학술지 ‘빛: 과학과 응용’ 10월 24일 자에 게재됐다.

 

KAIST 연구진이 개발한 초박형 디지털 카메라를 통해 얻은 영상(왼쪽)과 제노스 페키의 시각기관을 통해 얻은 영상(오른쪽). KAIST 제공.
KAIST 연구진이 개발한 초박형 디지털 카메라를 통해 얻은 영상(왼쪽)과 제노스 페키의 시각기관을 통해 얻은 영상(오른쪽). KAIST 제공.

 

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