복잡한 간섭계 필요 없고, 초점 맞추지 않아도 홀로그래피 영상 구현

KAIST, 마스크 이용한 홀로그래픽 카메라 개발
빛 위상 정보 얻어 물체 세밀한 3D 정보 복원

KAIST는 간섭계를 사용하지 않고 물체의 3D 영상을 얻을 수 있는 홀로그래픽 카메라를 개발했다. 홀로그래픽 카메라의 구조와 원리 개념도

일반 카메라와 KAIST가 개발한 홀로그래픽 카메라에서 촬영된 움직이는 인형의 모습

물체의 3차원 정보를 통해 현실감 있는 영상을 제공하는 홀로그래픽 카메라 상용화를 앞당기는 기술이 나왔다. 일반 카메라에 빛을 특정한 형태로 통과시키는 마스크를 추가하는 방식으로, 초점을 정확히 맞출 필요가 없어 비전문가도 손쉽게 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

KAIST는 박용근 물리학과 교수 연구팀이 빛의 파장과 굴절률 등을 측정하는 간섭계를 사용하지 않는 홀로그래픽 카메라를 개발했다고 23일 밝혔다.

홀로그래피는 2개 이상의 빛의 파동이 교차하면서 생기는 간섭 현상을 이용해 3D 정보를 만드는 것으로, 홀로그램 영상이 대표적이다. 홀로그래피 기술을 적용한 홀로그래픽 카메라는 물체에서 산란된 빛의 진폭과 위상을 측정해 3D 정보를 얻을 수 있다. 이를 통해 사람이 실제 보는 것처럼 원근감과 입체감을 제공해 차세대 광학기술로 각광받고 있다. 하지만, 물체의 위상 정보를 얻기 위해 복잡한 간섭계를 사용해야 하고, 진동이나 난류 등과 같은 주변 환경에 많은 영향을 받는 한계가 있다.

연구팀은 빛의 특정 부분을 선별적으로 필터링하는 마스크를 이용해 빛의 위상 정보를 정밀 측정하고, 물체의 3D 정보를 정확하게 재구성하는 방식으로 복잡한 간섭계를 대체했다. 카메라로부터 받아온 이미지 데이터와 마스크의 독특한 패턴을 결합해 알고리즘 처리를 통해 물체의 세밀한 3D 정보를 복원한다. 이 기술은 어떤 위치의 물체이든 선명하게 3D으로 촬영할 수 있고, 일반적인 이미지 센서에 마스크를 추가해 레이저 홀로그래피 3D 이미지 센서를 구현할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

오정훈 KAIST 물리학과(제1저자) 박사는 "빠르게 움직이는 물체에도 선명한 홀로그래픽 이미지 촬영이 가능해 활용범위가 넓을 것"이라며 "적외선, 자외선, X선 등 빛의 다양한 파장 영역대에서 이용할 수 있고, 안테나 패턴과 레이더 경보 수신기 방출, 군사지형 탐사 정보 분석 등에 적용할 수 있다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(지난달 12일)'에 게재됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr