POSTECH 연구팀, 360° 볼 수 있는 고정형 라이다 센서 개발

박영재 기자 | 기사입력 2022/10/19 [09:54]

【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 기계공학과·화학공학과 노준석 교수·, 성균관대 생명물리학과 김인기 교수 연구팀이 공동연구를 통해 360° 전 영역을 볼 수 있는 고정형 라이다 센서를 개발했다고 19일 밝혔다.

 

▲ 모바일 디바이스에 메타표면을 직접 프린팅 하는 공정 모식도. 나노 구조체 형상을 복제해 반복적으로 나노 광학소자를 제작함. (C) 포스텍

 

국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 최근 게재된 이 연구는 삼성미래기술육성센터의 지원을 받아 이뤄졌다.

 

POSTECH에 따르면 이 센서는 머리카락 두께 1,000분의 1 크기에 불과한 초박형 평면 광학소자인 메타표면으로 만들어져, 초소형 라이다 센서를 구현할 수 있는 원천 기술로 더욱 눈길을 끈다.

메타표면을 이용하면 라이다의 시야각을 대폭 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 물체를 입체적으로 인식할 수 있다. 연구팀은 메타표면을 구성하는 나노 구조체의 설계와 주기적 배열 방식을 조절해 라이다 센서의 시야 각도를 360°까지 넓히는 데 성공했다.

메타표면에서 방사된 10,000개 이상의 점 구름(빛)이 물체에 조사되고, 조사된 점 패턴을 카메라로 촬영하면 360° 영역에 있는 물체 정보를 3차원(3D)으로 파악할 수 있다.

이러한 방식의 라이다 센서는 아이폰 얼굴인식 기능(Face ID)에도 사용되고 있다. 아이폰은 점 구름을 만들기 위해 점 생성기(Dot projector) 장치를 사용하지만, 점 패턴의 균일도와 시야각이 제한적인 데다가 부피가 크다는 한계가 있었다.

 

▲ 고 시야각 구조광 생성 사진. (C) 포스텍


이번 기술은 핸드폰, 가상현실(VR)·증강현실(AR) 안경, 무인 로봇이 주변 환경의 3D 정보를 인식하는 기술을 나노 광학 소재로 구현했다는 데 의의가 있다. 나노 임프린트 기술을 활용, 안경과 같은 곡면이나 유연 기판과 같은 다양한 표면에도 손쉽게 프린팅할 수 있어 미래 디스플레이의 핵심으로 알려진 AR 글래스 등에 적용하기에 용이하다.

노준석 교수는 “기존 메타표면 장치보다 고도화된 기술을 개발, 모든 각도에서 빛의 전파를 조절할 수 있음을 입증했다“며 “이는 초소형·고(高) 시야각 깊이 인식 센서 플랫폼을 구현할 수 있는 원천 기술이 될 것”이라고 말했다.

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 

POSTECH research team develops fixed lidar sensor that can see 360°

 

POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan) announced on the 19th that a research team led by Professor Jun-seok Noh of the Department of Mechanical Engineering and Chemical Engineering and Professor In-ki Kim of the Department of Biophysics at Sungkyunkwan University developed a fixed lidar sensor that can view the entire 360° area through joint research.

 

This research, recently published in the international academic journal Nature Communications, was supported by the Samsung Future Technology Development Center.

 

According to POSTECH, this sensor is made of metasurface, which is an ultra-thin flat optical device that is only one-thousandth the thickness of a human hair, and it attracts more attention as a source technology that can implement a micro-miniature lidar sensor.

 

By using metasurface, not only can the viewing angle of lidar be greatly expanded, but also objects can be recognized three-dimensionally. The research team succeeded in extending the viewing angle of the lidar sensor to 360° by adjusting the design and periodic arrangement of the nanostructures that make up the metasurface.

 

More than 10,000 point clouds (light) emitted from the metasurface are irradiated to the object, and if the irradiated point pattern is captured with a camera, object information in a 360° area can be grasped in three dimensions (3D).

 

This type of lidar sensor is also used in the iPhone's Face ID. The iPhone uses a dot projector device to create a point cloud, but it has limitations in terms of uniformity of dot patterns and viewing angles, as well as being bulky.

 

This technology is meaningful in that it is a technology that enables cell phones, virtual reality (VR) and augmented reality (AR) glasses, and unmanned robots to recognize 3D information of the surrounding environment with nano-optical materials. By utilizing nanoimprint technology, it can be easily printed on curved surfaces such as glasses or various surfaces such as flexible substrates, making it easy to apply to AR glasses, which are known as the core of future displays.

 

Professor Noh Jun-seok said, “We have developed a more advanced technology than the existing metasurface device and have proven that light propagation can be controlled from all angles. will be,” he said.


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