일반 카메라에선 이 구조에서 가까운 피사체와 멀리 있는 피사체를 동시에 깨끗하게 촬영하는 것에 약하다. 미국국립표준기술연구소 NIST가 새롭게 수억 년 전 멸종한 삼엽충 눈을 참고해 3cm에서 1.7km 범위에 동시 초점을 맞출 수 있는 렌즈 기술을 개발했다.
사진 촬영에 피사계 심도라는 개념이 존재하며 초점이 맞지 않는 부분은 흐려져 버린다. 렌즈 조리개값을 조절해 피사계 심도를 깊게 하면 수m 앞에서 무한대까지 초점이 맞는다는 상태를 만들어낼 수 있지만 수cm라는 지근거리와 무한대에 동시에 초점을 맞추는 건 어렵다.
수억 년 전 멸종된 생물인 삼엽충 눈은 작은 복수 눈이 집합한 구조를 취하고 있어 가까운 거리와 먼 물체를 동시에 깨끗하게 볼 수 있었다고 생각되고 있다. 연구팀은 삼엽충 눈 구조에서 힌트를 얻어 몇cm라는 지근거리와 무한대에 동시에 초점을 맞출 수 있는 렌즈 개발에 임했다.
연구팀은 빛을 특정 방향으로 구부릴 수 있도록 성형한 수백만 개 이산화티타늄 기둥을 나란히 메타렌즈를 구축하고 메타렌즈를 일반 유리 렌즈와 센서 사이에 편입해 3cm라는 가까운 거리와 1.7km 원거리 양쪽에 초점을 맞추는 데 성공했다.
더구나 연구팀은 AI를 이용해 가까운 거리와 원거리 중간에 위치하는 피사체에도 초점을 맞출 수 있는 시스템을 구축했다. 완성된 시스템으로 실제로 촬영한 사진을 보면 오른쪽 상단에 보이는 NJU라고 적힌 유리편은 렌즈 선단으로부터 3cm 거리에 위치하고 있으며 35cm 위치 상단에 비치는 건물은 1.7km 떨어져 있다. 근거리에서 원거리까지 모든 피사체에 초점을 맞추고 있다.
연구팀은 개발한 기술이 현미경과 같은 피사계 심도 깊이를 필요로 하는 분야에 사용될 수 있다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.