스마트폰 뒷면을 보면 카메라 렌즈들이 옹기종기 모여 마치 ‘인덕션 레인지’처럼 보인다. 이는 카메라 성능을 높이기 위한 전략이지만 디자인과 공간 측면에서 한계가 있다. 국내 연구진이 하나의 렌즈로 ‘인덕션 카메라 렌즈'를 극복할 수 있는 방법을 찾았다. 

 

 

물체와의 거리에 따라 사용되는 렌즈가 달라지기 때문에 스마트폰 뒤에는 여러 렌즈가 달린 형태로 제조되고 있다. 렌즈 개수가 많을수록 카메라 성능은 좋아지지만 계속 렌즈 수를 늘릴 수는 없다. 

 

 

 

하나의 렌즈로 구현하려면 빛의 성질을 제어할 수 있는 메타물질 등 여러 기술이 필요하다. 포스텍은 5일 노준석 기계공학과·화학공학과 교수, 트레본 배드로 인공지능대학원 박사, 성준화 기계공학과 통합과정생 연구팀이 하나의 메타렌즈로 초점 위치를 자유롭게 조절하는 데 성공했다고 밝혔다. 

 

 

 

나노미터(nm. 10억분의 1미터) 크기의 인공 구조체인 메타렌즈는 다양한 빛의 특성을 제어하고, 기존 렌즈의 두께를 획기적으로 줄일 수 있는 광학 소자다. 광학 기기의 소형화 추세에 따라 이러한 특성을 가진 메타렌즈가 주목을 받고 있으며, 최근 들어 여러 기능을 하나의 메타렌즈에 담는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 

 

 

 

연구팀은 이번 연구에서 메타렌즈를 구성하는 구조체 설계 방법에 변화를 주었다. 구조체의 너비와 길이 등을 조절해 입사·투과되는 빛의 회전 방향에 따라 초점의 위치를 변경할 수 있도록 설계한 것이다. 시뮬레이션을 통해 이 설계 방법의 가능성을 확인하고, 실제로 사용할 수 있는 렌즈를 개발했다.

 

 

 

실험 결과, 실제로 빛이 회전하는 방향에 따라 초점 위치가 변했다. 일반적인 메타렌즈의 기능을 수행하는 동시에 빛을 굴절시켜 왼쪽이나 오른쪽 혹은 도넛 모양으로 이미지 초점을 맞추는 데 성공한 것이다.

 

 

 

노 교수는 “기존 렌즈의 한계를 넘어 하나의 렌즈로 초점 위치를 다양하게 조절하는 데 성공했다”며 “카이랄 생체 분자 이미징이나 광학 컴퓨팅, 컴퓨터 비전 분야에서 큰 도움이 되길 바란다”고 말했다. 이번 연구는 국제학술지 ‘나노 레터스’에 최근 게재됐다. 

 

출처: 동아사이언스 문세영 기자(https://www.dongascience.com/news.php?idx=61878)