10마이크로미터 두께 카메라 렌즈 개발됐다

지난 9월 등장한 아이폰11을 비롯한 최신 스마트폰은 모두 고성능 카메라를 갖추고 있다. 하지만 대부분 뒤쪽에 카메라가 튀어 나온 이른바 갑툭튀 카메라 꼴이다. 이런 가운데 미국 유타대학 연구팀이 기존 스마트폰 카메라 렌즈보다 무게는 100분의 1, 두께는 1,000분의 1에 불과한 초박형 렌즈를 개발했다. 이에 따라 기존보다 훨씬 작은 카메라를 만드는 게 가능하게 될 것으로 보인다.

유타대학 연구팀이 개발한 MDL(Multilevel Diffractive Lenses). 두께는 10마이크로미터로 머리카락보다 20분의 1 정도 밖에 안 된다. 또 일반 렌즈처럼 곡면이 없이 양면이 평평하게 이뤄져 있다.

곡면을 가진 일반 렌즈는 해상도를 올리려면 빛을 더 큰 각도로 구부려야 하는 탓에 결과적으로 두껍고 무거워진다. 이에 비해 이번에 개발한 MDL 렌즈에는 미세구조 다수가 개별적으로 빛을 굴절시켜 센서에 쓰기 때문에 얇아도 충분한 성능을 발휘한다. 연구팀은 이를 위해 신소재 수지와 미세구조 패턴을 계산하는 알고리즘을 개발했다.

연구팀은 MDL 구조에 대해 미세구조 자체는 렌즈는 아니지만 미소 구조로 결합해 총체적으로 렌즈 역할을 하기 때문에 렌즈를 이용한 카메라는 높은 해상도를 자랑한다고 설명한다. MDL 2장을 겹치면 광학 줌도 가능하며 적외선 카메라와 함께 열을 감지할 수도 있다. 지금까지 것보다 훨씬 가볍고 가동시간이 긴 장치에 쓸 수 있다. 따라서 스마트폰 카메라 뿐 아니라 암시 장치를 갖춘 드론 카메라로 산림 화재 대응에 이용하거나 자연 재해로 인한 조난 사고가 발생하면 조난자 수색에 이용하는 용도를 예상하고 있다.

연구팀은 이 렌즈는 플라스틱 수지를 이용하기 때문에 저렴하게 대량 생산할 가능성이 있다고 말한다. 실리콘처럼 빛 손실이 없는 높은 굴절률 소재를 이용해 고성능화도 도모할 수 있다는 설명이다. 다양한 용도 카메라에 이용할 수 있는 초박형 렌즈의 가능성을 강조하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.