일반적인 카메라에서는 구조의 한계로 가까운 피사체와 멀리 있는 피사체를 동시에 깨끗이 찍는 것은 어렵습니다. 미 국립표준기술연구소(NIST)가 새롭게 수억 년 전에 멸종된 삼엽충의 눈을 참고로 해 3cm~1.7km 범위를 동시에 초점을 맞출 수 있는 렌즈기술을 개발해냈습니다.
Trilobite-inspired neural nanophotonic light-field camera with extreme depth-of-field | Nature Communications
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29568-y
Trilobite-inspired neural nanophotonic light-field camera with extreme depth-of-field - Nature Communications
Inspired by the optical structure of bifocal compound eyes, the authors demonstrate a nanophotonic light-field camera with large depth of field. By using a spin-multiplexed bifocal metalens array and neural network-based reconstruction, they capture high-r
www.nature.com
Inspired by Prehistoric Creatures, NIST Researchers Make Record-Setting Lenses | NIST
https://www.nist.gov/news-events/news/2022/04/inspired-prehistoric-creatures-nist-researchers-make-record-setting-lenses
Inspired by Prehistoric Creatures, NIST Researchers Make Record-Setting Lenses
Five hundred million years ago, the oceans teemed with trillions of trilobites — creatures that were distant cousins of horseshoe crabs. All trilobites had
www.nist.gov
사진촬영에는 피사계 심도라는 개념이 존재하고 초점이 맞지 않는 부분은 흐려져 버립니다. 렌즈의 조리갯값을 조절하여 피사계 심도를 깊게 하면 수 m 앞부터 무한원까지 초점이 맞는 상태(Deep focus)를 만들어낼 수 있지만 수 cm라는 지근거리와 무한원을 동시에 초점을 맞추는 것은 어렵습니다.
수억 년 전에 멸종된 생물인 삼엽충의 눈은 복수의 작은 눈이 집합한 구조를 하고 있어 가까운 거리와 먼 물체를 동시에 깨끗이 볼 수 있었다고 생각되고 있습니다. NIST의 연구팀은 삼엽충의 눈 구조를 힌트로 몇 cm라는 지근거리와 무한원을 동시에 초점을 맞출 수 있는 렌즈의 개발에 임했습니다.
연구팀은 빛을 특정방향으로 구부릴 수 있도록 성형한 수백만 개의 이산화티타늄 기둥을 늘어놓은 '메타렌즈'를 구축했습니다.
메타렌즈를 통상의 유리렌즈와 센서 사이에 통합함으로써 가까운 거리(3cm)와 원거리(1.7km) 모두에 초점을 맞추는 데 성공했습니다.
게다가 연구팀은 AI를 이용하여 가까운 거리와 원거리의 중간에 위치하는 피사체에도 초점을 맞출 수 있는 시스템을 구축했습니다. 완성된 시스템으로 실제로 촬영된 사진을 살펴보면 오른쪽 상단에 비치고 있는 NJU라고 적힌 유리편은 렌즈로부터 3cm의 거리에 위치하고 자의 눈금은 35cm, 상단에 비치는 건물은 1.7km 떨어져 있습니다. 근거리에서 원거리까지 모든 피사체에 초점이 맞아 원근감이 왜곡되어 보입니다.
연구팀은 개발한 기술이 현미경과 같은 피사계 심도의 깊이를 필요로 하는 분야에 사용될 수 있다고 말합니다.
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