[연구] 얇고 효과적인 야간시야 렌즈가 개발돼
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어두운 곳에서의 저녁 드라이브나 집이나 공원을 탐색하는 상황에서 간단한 야간 투시 렌즈를 착용하면 인간의 시각을 넘어서는 세상이 전에 없던 방식으로 밝아질 수 있습니다. 이러한 비전이 현실이 될 수 있으며, 클링랩 정도의 두께를 가진 초박형 필름이나 렌즈로 이 희귀한 기술이 일상 소비자들에게 제공될 수 있습니다.
호주 ARC 변환 메타-광학 시스템 센터(TMOS)의 연구자들은 야간 투시 기술을 접근 가능하고 착용 가능하게 만들기 위해 연구를 진행해왔으며, 부피가 크고 비싼 헤드셋과 렌즈 부착물을 없애고자 했습니다.
이들의 새로운 연구 결과는 복잡한 광 처리가 더 간단하고 좁은 경로를 통해 이루어질 수 있도록 합니다. 이는 기술이 무게가 1그램도 되지 않는 야간 투시 필름으로 포장되어 기존의 렌즈 프레임에 부착될 수 있다는 것을 의미합니다.
일반 안경처럼 보이는 야간 투시 안경을 일상적으로 착용할 수 있게 되면, 어두운 후에도 작업과 놀이 방식이 크게 변할 수 있습니다. 예를 들어, 밤에 공원에서 줄을 풀어 놓은 강아지를 찾거나, 운전 시 및 보행 시 안전성을 높이는 데 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
그렇다면 왜 아직 우리는 야간 투시 안경을 착용하지 않고 있을까요? 전통적인 야간 투시는 복잡한 시스템이 필요합니다. 빛의 광자가 목표 렌즈를 통과해 전자 이미지 증강 튜브에 들어가고, 그 후 광전자는 미세채널 판에 들어가 수백만 개의 구멍을 통해 전자를 크게 증폭시킵니다. 이후 전자는 인광 코팅된 화면에 도달하여 '녹색 빛'을 내며 장면을 밝힙니다.
대신 TMOS 연구자들은 메타표면 기반 업컨버전 기술을 사용하여 광자가 처리되는 더 쉬운 경로를 제공합니다. 광자는 공명 메타표면을 통과하면서 펌프 빔과 결합됩니다. 비국소 리튬 나이오베이트 메타표면은 광자의 에너지를 증가시켜 전자 변환 없이 가시광선 스펙트럼으로 끌어올립니다. 또한, 전통적인 야간 투시에서 더 선명한 이미지를 위해 필요한 극저온 냉각을 필요로 하지 않기 때문에, 부피가 큰 야간 투시 고글 메커니즘도 제거할 수 있습니다.
TMOS의 수석 연구원인 Dragomir Neshev는 "이 결과는 감시, 자율 내비게이션 및 생물학적 이미징 산업 등 다양한 분야에 중요한 기회를 제공합니다. 야간 투시 기술의 크기, 무게 및 전력 요구 사항을 줄이는 것은 메타광학과 TMOS의 작업이 Industry 4.0과 미래의 극단적 기술 소형화에 중요한 이유의 예입니다,"라고 말했습니다.
이 새로운 기술은 '렌즈'를 통해 볼 때 가시광선과 비가시광선(또는 적외선)을 한 이미지에 캡처합니다. 전통적인 야간 투시 시스템은 각 스펙트럼에서 옆으로 나란히 보이는 이미지를 캡처하므로 동일한 이미지를 생성할 수 없습니다. 이는 사용자에게 어두운 곳에서 더 나은 품질의 시야를 제공합니다.
저자 Rocio Camacho Morales는 "이것은 비국소 메타표면에서 1550nm 적외선을 가시광선 550nm로 고해상도 업컨버전 이미징의 첫 번째 시연입니다. 우리는 1,550nm 적외선이 통신에 일반적으로 사용되며, 550nm 가시광선은 인간의 눈에 매우 민감하기 때문에 이 파장을 선택했습니다. 미래 연구는 장치가 민감한 파장의 범위를 확장하여 광대역 적외선 이미징을 목표로 하고, 엣지 검출을 포함한 이미지 처리도 탐구할 것입니다,"라고 말했습니다.
이번 연구는 갈륨 비소 메타표면을 사용한 야간 투시 연구에 대한 이전 연구를 개선한 것입니다. 이번에는 리튬 나이오베이트 메타표면이 더 넓은 표면적에서 더 효율적인 광 처리 결과를 제공한다는 것을 발견했습니다.
주 저자 Laura Valencia Molina는 "사람들은 비국소 메타표면에서의 각 손실로 인해 수집되지 않는 정보의 양 때문에 적외선을 가시광선으로 효율적으로 업컨버전하는 것이 불가능하다고 말해왔습니다. 우리는 이러한 제한을 극복하고 높은 효율의 이미지 업컨버전을 실험적으로 입증했습니다,"라고 말했습니다.
<<ChatGPT로 요약, 번역했습니다>>
공부할까님의 댓글
흑백 파장만 인식하는 구조물이어서 야간 특화 렌즈라고 광고하는 게 아닐까 싶네요.
userj님의 댓글
야간 헤드라이트를 규제할 필요가 있는게 더 급하지 않을까 싶네요.