삼성전자-포스텍, 렌즈 크기·무게 확 줄이는 '무색수차 메타렌즈' 개발

포스텍에서 연구원들이 '무색수차 메타렌즈'를 개발하고 있다. 삼성전자 제공

삼성전자는 포스텍과 협업한 '무색수차 메타렌즈' 연구 논문이 세계적인 학술지 '네이처 머티리얼스'에 게재됐다고 25일 밝혔다.

메타렌즈는 빛의 회절을 제어할 수 있는 나노 크기의 구조체로 구성된 평면 렌즈다. 디스플레이·카메라 등 광학 시스템 분야에서 차세대 소자로 주목받고 있다.

기존 볼록 광학 렌즈 대비 크기와 두께를 획기적으로 줄일 수 있는 것이 장점이다. 하지만 큰 색수차로 이미지가 심각하게 왜곡되는 기술적 한계가 있어 상용화에는 어려움이 있었다.

색수차란 렌즈를 통과하는 빛이 굴절될 때 서로 다른 파장의 빛들이 굴절률이 달라 각기 다른 방향으로 휘어져 이미지의 색상이 번지는 현상이다.

삼성전자와 포스텍 연구팀은 최근 색수차가 없는 무색수차 메타렌즈 개발에 성공했다. 또 홀로그래픽 디스플레이와 결합하면 다양한 광학 수차의 보완이 가능하다는 것도 증명했다.

광학 수차는 카메라 렌즈 등을 통과하는 빛이 정상적으로 굴절되지 않아 발생하는 이미지 품질 저하의 원인이다. 색수차, 구면수차, 왜곡 등이 대표적인 예다.

삼성전자 관계자는 "무색수차 메타렌즈와 홀로그래픽 디스플레이를 결합하면 콤팩트하면서도 높은 품질의 이미지를 제공하는 XR(확장현실) 웨어러블 기기 개발이 가능해지고 보다 다양한 카메라 및 센서에 활용할 수 있게 될 전망"이라고 말했다.

이번 프로젝트는 삼성전자 삼성리서치 문석일 박사와 포스텍 노준석 교수가 주도했으며, 포스텍 최민석, 김주훈, 신길수 연구원이 공동 1저자로 참여했다.

삼성전자는 무색수차 메타렌즈와 홀로그래픽 디스플레이를 결합한 장치가 XR 기기뿐만 아니라 일반 디스플레이, 카메라, 센서 등 다양한 광학 시스템의 성능 향상과 부피 저감에 활용될 것으로 내다봤다.