렌즈 없는 카메라로 모나리자의 미소 촬영

연필심보다 작은 크기의 카메라 등장

렌즈가 장착된 디지털 카메라는 훌륭한 사진을 찍을 수 있지만 카메라보다 더 작은 소형 장치에 설치될 수는 없었다. 렌즈의 부피가 작아질수록 정밀한 곡선 표면을 만드는 것은 더 어려워지기 때문에 카메라 자체의 소형화에는 한계가 있었던 것이다. 하지만 미국 반도체 전문 설계업체 램버스(Rambus)의 패트릭 길(Patrick Gill) 박사는 기존 방식에서 벗어나 곡면을 가진 카메라 렌즈를 도입한 나선형 모양의 광 매핑(Light Mapping)을 이용해 카메라의 소형화에 접근했다. 광 매핑으로 렌즈를 대체하는 램버스의 방식은 이미지를 인식하는 센서가 아주 작아 카메라를 사용하는 비용과 부피를 모두 줄일 수 있을 것으로 보인다.

렌즈 없는 카메라를 만들 때 중요한 점은 스마트폰에서 사용되는 것처럼 고해상도의 카메라를 만드는 것이 아니라 충분한 정보를 포착하되 작고 쉽게 만들 수 있는 광학 센서를 개발해야 한다는 점이었다. 일반적인 디지털 카메라로 벽에 있는 그림의 사진을 찍을 때 렌즈는 센서 상에서 포착되는 광의 점 각각에 집중해 디지털 파일을 만든다. 하지만 램버스 접근 방식은 광이 모든 방향에서 입사할 수 있는 나선형 패턴으로 식각된 격자(Grating)를 사용한다. 이 격자 밑에 있는 센서는 인간이 인식할 수 있는 이미지 크기는 아니지만 소프트웨어로 처리해 볼 수 있는 크기로 만드는 것이다.

모나리자를 렌즈 없이 촬영
패트릭은 이미지를 시연해 보이기 위해 ‘모나리자’ 이미지를 촬영했다. 레오나르도 다빈치가 그린 걸작 모나리자가 200마이크로미터 정도의 연필심보다도 더 작은 크기의 렌즈 없는 카메라에 의해 다시 태어난 것이다. 그는 모나리자가 그려진 보통의 흑백 그림과 센서가 포착한 뒤죽박죽 섞여 있는 나선형의 컴퓨터 해석 전 흑백 그림, 소프트웨어에 의한 해석으로 재구성된 흐릿하지만 모나리자로 인식할 수 있는 흑백 이미지를 모두 보여줬다. 이 시제품은 가로, 세로 128화소로 지금까지 램버스 방식으로 만든 이미지 중에선 가장 높은 해상도를 나타낸다.

렌즈 없는 카메라 등장으로 열리는 새로운 국면
미국 매사추세츠 공대(MIT) 미디어 랩(Media Lab)의 카메라 문화 그룹(Camera Culture Group)의 과학자인 고든 베츠스타인(Gordon Wetzstein)은 비록 이 기술이 어떻게 작동될지는 불확실하지만 낙관적으로 평한다. 그는 “화소가 점점 더 늘어나는 것 이외에는 한동안 카메라 센서 분야에서 이렇다 할 진전이 없었다”며, “새로운 광 매핑 기술이 바꿀 카메라의 향방이 기대된다”고 말했다.

이 렌즈 없는 카메라를 만드는데 사용된 기술은 컴퓨터칩을 만드는데 사용된 상보형 금속산화 반도체(CMOS:Comple- mentary Metal Oxide Semiconductor) 기술과 유사하다. 이 새로운 렌즈 없는 카메라는 착용형 장치에서부터 보안 시스템, 장난감 등에 이르기까지 다양한 종류의 부품으로 활용될 수 있을 것이다.

출처 | MIT Technology Review(www.technologyreview.com)