초광각 카메라가 개발됐다

[머니투데이 류준영기자][광각 촬영 시 이미지 왜곡 극복…보안·군사·의료분야 응용 기대]

160도 이상의 화각 촬영이 가능한 초광각 카메라가 개발됐다.

광주과학기술원(GIST)은 파리와 잠자리 등 곤충 눈의 원리와 형상을 응용해 160도 이상의 화각으로 전 방위 촬영이 가능한 초광각 디지털카메라를 정보기전공학부 졸업생인 송영민 박사(현 美일리노이대 박사 후 연구원)연구팀이 세계 처음으로 개발했다고 2일 밝혔다.

▲제작된 곤충눈 카메라 사진[사진제공=GIST]

잠자리·파리·개미 등 곤충의 눈은 포유류와 달리 수백~수만 개의 홑눈이 겹겹이 모여 있는 겹눈 구조로 이뤄져 있다.

겹눈은 볼록한 모양을 하고 있어 가만히 있어도 사방을 볼 수 있는 데다 물체와의 거리에 상관없이 선명한 영상을 얻을 수 있는 '무한심도' 기능을 지니고 있다.

이 때문에 과학계는 지난 수십여 년 간 곤충의 눈을 모방한 카메라를 개발하기 위해 연구해 왔으나, 기술적 한계로 인해 그 구조의 일부를 모방하는 데 그쳐왔다.

일반 카메라 중에도 광각렌즈나 어안렌즈 등 일반 렌즈보다 넓은 화각의 렌즈를 활용한 것이 있지만 실물의 이미지를 왜곡하는 단점을 지니고 있다.

▲송영민 박사

이에 송영민 박사와 존 로저스 일리노이대 교수, 미국 하버드대 및 노스웨스턴대 연구진으로 구성된 연구팀은 곤충 눈 카메라를 개발하기 위해 우선 잡아당기면 늘어나는 형태의 이미지 센서를 만들었다. 이 센서를 고무재질로 된 마이크로렌즈 배열에 부착시킨 후 반구형 모양으로 변형시켜 곤충의 겹눈 구조와 유사한 카메라를 만들었다.

연구팀이 개발한 카메라는 곤충 눈과 구조 및 기능이 거의 동일한 것으로, 160도 이상의 화각을 갖고 있다. 매우 간단한 구성이지만 이미지 왜곡이 발생하지 않아 기존 광각 카메라의 단점도 극복한 것으로 평가받고 있다. 또 무한 심도 기능도 갖춰 물체와의 거리와 관계없이 선명한 영상을 얻을 수 있는 장점도 지녔다.

넓은 화각과 무한 심도를 주요 특징으로 하는 초광각 카메라는 군사(무인 정찰비행기)·보안(감시카메라)·의료(내시경) 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

송 박사는 "겹눈 구조를 통해 광학적으로 어떤 상이 맺히는지를 실험적으로 보인 경우는 이번이 처음"이라며 "렌즈의 구조를 만드는 데 그친 것이 아니라 사진 촬영이 가능한 카메라를 제작해 곤충 눈에 보이는 이미지가 어떤 형태이며 어떤 특징을 갖는지 밝혀냈다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.

이번 연구성과는 과학 분야 세계 최고 권위지인 네이처지 5월 2일자에 게재됐다.

◇용어설명

▷겹눈:

가느다란 홑눈이 적게는 수백에서 많게는 수만 개의 다발로 모여 생긴 눈으로, 복안(複眼)이라고도 한다. 잠자리, 파리, 개미 등 곤충과 가재, 새우등 갑각류 등 절지동물문에 속하는 대부분의 동물에서 볼 수 있다. 겹눈은 일반적으로 140~180도의 화각을 가지며, 물체의 움직임에 민감하고 무한 심도를 갖는다.

▷화각:

사진술에서 렌즈를 통해 카메라가 이미지를 담을 수 있는 각도를 말한다.

▷심도:

사진술에서 한 사진의 초점이 맞은 것으로 인식되는 범위이다. 렌즈의 초점은 단 하나의 면에 정해지게 되어 있으나, 실제 사진에서는 초점면을 중심으로 서서히 흐려지는 현상이 나타난다. 이때 충분히 초점이 맞은 것으로 인식되는 범위의 한계를 피사계 심도라 한다. 사진기에서 피사계 심도는 촬상면의 크기, 렌즈의 초점거리, 피사체와 사진기 간의 거리, 조리개 개방 정도 등에 의해 복합적으로 결정된다.

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머니투데이 류준영기자 joon@

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