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2019년 12월 14일 토요일

렌즈가 없는 초미세 카메라



(A to C shows beads on a slide imaged by a bulk microscope. D to F are the beads when viewed from a conventional lens-based microendoscope. G to I are the raw images from the research team's new ultra-miniaturized lens-free microendoscope. The researchers say these images are terrible but actually provide a great deal of information about light coming through that can be used in computational reconstruction to piece together a clearer final image. J to L are images G to I after computational reconstruction. Credit: Mark Foster)


 과학자들은 여러 가지 이유로 초미세 카메라를 개발하고 있습니다. 머리카락 굵기보다도 얇은 초미세 카메라가 스마트폰에 필요하지는 않지만, 과학 연구 및 의료 부분에서 유용하게 쓰일 수 있습니다. 하지만 카메라와 내시경이 작아지는데 가장 큰 장애물이 바로 렌즈입니다. 해상도 높은 선명한 이미지를 얻기 위해서 렌즈가 반드시 필요하지만 이것 때문에 물리적으로 카메라 크기를 줄이는데 어려움이 있는 것입니다. 


 존스 홉킨스 대학의 마크 포스터 교수 (Mark Foster, an associate professor of electrical and computer engineering at The Johns Hopkins University)가 이끄는 연구팀은 렌즈가 없는 초미세 카메라를 개발했습니다. 연구팀이 목표로 하는 것은 쥐 같은 작은 실험 동물의 내부를 들여다보는 마이크로 내시경의 대체품을 만드는 것입니다. 



 현재 사용되는 마이크로 내시경은 0.5mm에서 수mm 두께로 쥐의 뇌안을 들여다 보기에는 약간 큰 두께를 지니고 있습니다. 연구팀은 이 한계를 극복하기 위해 렌즈가 없는 초미세 카메라를 개발했습니다. 이 카메라의 지름은 270마이크로미터에 불과해 작은 주사침처럼 사용할 수 있습니다. 대부분의 렌즈 없는 초미세 카메라처럼 이 마이크로 카메라 역시 컴퓨터를 이용한 이미지 보정 기술로 흐릿한 이미지를 선명한 이미지로 바꿉니다. (사진 참조) 여러 개의 작은 구멍을 통해 들어온 이미지들을 합쳐 하나의 선명한 이미지를 만드는 것입니다. 


 연구팀은 이 기술이 앞으로 과학 실험 및 의료 부분에서 비침습적 미세 구조 확인에 사용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 렌즈가 있던 없던 간에 이미지 보정 기술 덕분에 과거에는 불가능한 수준의 사진과 영상을 쉽게 얻을 수 있는 시대가 됐습니다. 일상에서 더 좋은 사진을 얻는 것 이외에 과학 연구, 의료 부분 등에서 더 좋은 성과를 기대합니다. 


 참고 

"A minimally invasive lens-free computational microendoscope" Science Advances (2019). DOI: 10.1126/sciadv.aaw5595 , https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaaw5595


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