거친 밤 사진은 휴대폰 출시 시 해결되지 않는 결함이므로 3D 프린터에서 시작하는 잠재적인 솔루션이 내 관심을 끌었습니다.
싱가포르 기술 디자인 대학(University of Technology and Design)의 연구원들은 중국 및 일본의 파트너와 함께 컬러 라우터라고 불리는 3D 프린팅된 작은 구조를 가지고 있습니다. 그들을 빛의 미세한 교통 감독자로 생각하십시오. 빛을 필터링하여 많은 양을 버리는 대신 빨간색, 녹색 및 파란색 빛을 센서의 올바른 지점으로 안내합니다(Nature Communications를 통해).
컬러 라우터가 카메라 필터를 어떻게 능가합니까?
거의 모든 카메라 센서는 Bayer 필터 뒤에 있습니다. 이는 각 픽셀에서 한 가지 색상을 통과시키고 다른 색상은 차단하는 빨간색, 녹색 및 파란색 필터 그리드로 구성됩니다. 이 과정에서 들어오는 빛의 30%만이 통과하고 나머지는 낭비됩니다. 이는 어두운 조건에서 촬영한 사진이 거칠게 보이거나, 쉽게 흐려지거나, 장시간 노출이 필요한 이유 중 하나입니다.
컬러 라우터는 완전히 다른 접근 방식을 취합니다. 원치 않는 색상을 차단하는 대신 더 많은 빛이 센서에 도달하도록 빛의 방향을 바꿉니다. 각각의 작은 유닛에는 수지로 만들어진 정밀한 모양의 기둥 4개가 포함되어 있습니다.
연구자들은 집중된 레이저를 사용하여 액체 수지를 믿을 수 없을 만큼 작은 구조로 경화시키는 기술인 2광자 중합이라는 기술을 사용하여 이를 인쇄합니다. 4개의 기둥이 함께 작동하여 빨간색, 녹색, 파란색 빛을 센서의 해당 영역으로 향하게 합니다.
이전의 컬러 라우터는 이산화티타늄과 같은 재료에 의존했습니다. 빛을 강하게 구부릴 수는 있지만 고정밀도로 제작하는 것은 어려웠습니다. 그러나 이 문제를 해결하기 위해 팀은 다소 영리한 접근 방식을 취했습니다. 그들은 빛을 덜 효율적으로 휘게 하는 일반 수지를 사용하고 세심하게 설계된 기둥 모양과 치수로 이를 보완했습니다.
얼마나 좋아졌나요? 언제 내 휴대전화에 사용할 수 있나요?
폭이 1mm에 불과한 패치에서 인쇄된 라우터는 실제 테스트에서 들어오는 빛의 약 70%를 의도한 감지 영역으로 전달했습니다(일반적인 컬러 필터보다 40% 더 많음).
실제 카메라 테스트도 유망합니다. 라우터 기반 카메라 설정은 10밀리초가 아닌 약 4밀리초의 노출로 비슷한 밝기를 달성했습니다. 이는 실제로 어둡거나 조명이 어두운 장면에서 모션 블러를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 색 재현도 현실에 더 가깝습니다.
그러나 결국 이것은 여전히 실험실 실험입니다. 완전한 스마트폰 카메라가 아닌 흑백 센서를 사용해 진행됐다. 또한 약간의 색 누출도 있는데, 파란색 빛의 약 25%가 빨간색 채널에 도달합니다.
수석 연구원인 Joel Yang은 칩 제조업체에서 이미 사용하고 있는 재료 및 제조 공정에 설계를 적용해야 한다고 말했습니다. 다음 단계는 컬러 라우터를 실제 이미지 센서에 직접 통합하고 성능이 얼마나 좋은지 테스트하는 것입니다.
내 경험에 따르면 유망한 실험실 실험에서 휴대폰 기능을 구현하는 데는 몇 년이 걸릴 수 있습니다. 따라서 아이디어를 즐기되 아직 업그레이드를 미루지는 마십시오.
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