KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수팀이 3차원 구강 스캐닝에 적합한 휴대형 라이트필드 카메라를 개발했다고 6일 밝혔다.

기존 구강 스캐너는 크고 정확도가 낮다. 이로 적용범위를 넓히면서 실용적인 사용을 위해 소형화와 손움직임에 의한 동작 잡음 개선 등이 필요하다.

이미지 센서의 픽셀에 도달하는 빛의 세기만을 기록하는 일반적인 카메라와 달리 라이트필드 카메라(light-field camera)는 마이크로렌즈 어레이(microlens arrays)를 이미지센서 앞에 배치해 들어오는 빛의 방향을 구분한다.

이를 통해 한번의 촬영으로 3차원 광학이미지를 획득할 수 있고 간단한 구조를 갖고 있어 초소형 제작이 가능하다.

연구팀은 3차원 구강 스캐닝을 위해 주 렌즈, 고체 잠입 마이크로렌즈 어레이, 이미지센서 등을 이용해 동작잡음이 없는 초소형 고심도 라이트필드 카메라(deep focus light-field camera)를 설계·제작했다.

핵심 기술은 저굴절률의 고분자 코팅으로 마이크로렌즈의 초점거리를 향상한 고체 잠입 마이크로렌즈다. 제작된 라이트필드 카메라는 피사계 심도가 높아 손떨림에도 둔감하고 한번 촬영으로 많은 3차원 영상정보를 쉽게 획득할 수 있다.

또 연구팀은 라이트필드 카메라 기반의 구강 스캐너를 이용한 휴대 촬영을 통해 손동작 잡음 없이 구강 모형의 3차원 재구성 영상 획득에 성공했다.

이로 기존 구강 스캐너에서 주로 쓰이는 복잡한 광학계가 아닌 소형화에 적합한 간단한 구조의 라이트필드 카메라로 높은 정확도의 3차원 구강 스캐닝이 가능함을 입증했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 권재명 박사과정 학생이 주도한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '에이피엘 바이오엔지니어링(APL Bioengineering)'에 최근 게재됐다.(논문명: Deep focus light-field camera for handheld 3D intraoral scanning using crosstalk-free solid immersion microlens arrays).

이번 연구는 과학기술정보통신부 및 ㈜바텍의 지원을 받아 수행되었고, ㈜마이크로픽스(연구실 창업)을 통해 기술사업화를 진행 중이다.

정기훈 교수는 "이번에 개발한 라이트필드 카메라는 구강 스캐닝 뿐만 아니라 생체 내 3차원 이미징을 위한 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있을 것"이라며 "내시경, 현미경 등의 다양한 바이오·의료분야는 물론 3차원 산업용 검사장비에 활용되길 기대한다"고 말했다.