一种即使光的入射倾角发生变化、色彩也不会被打乱的新型图像传感器已经被开发出来，被评价为突破相机物理极限的结构性创新。预计这一技术实现商业化后，即便在昏暗环境中，也有望实现清晰且自然的色彩（照片）呈现。
KAIST表示，电气与电子工程系教授 Jang Minseok 研究团队与汉阳大学教授 Jeong Haejun 研究团队共同开发出一种用于图像传感器的超材料技术，即便改变光的入射角，也能稳定地分离色彩，该消息于14日公布。
现有智能手机相机依靠极小的镜头将光聚焦到一点来成像。随着相机像素尺寸不断缩小，这种方式仅靠镜头已难以充分汇聚光线，这是其一大缺点。
纳米光子学彩色路由器（Nanophotonic Color Router）通过弥补这一缺点，不再依赖镜头聚光，而是利用肉眼几乎看不见的微小结构，将光按颜色进行分离。该结构通过对光传播路径进行设计，将光精确分离为红色（R）、绿色（G）、蓝色（B），是一种基于超材料的技术。
这一技术已由三星电子以“纳米棱镜（Nano Prism）”之名应用于实际图像传感器，展示了其商业化潜力。从理论上讲，如果将极其微小的纳米结构堆叠成多层，就能汇聚更多光线，并更加精确地分离色彩，这一点已为人所知。
然而，现有纳米光子学彩色路由器在光线正面入射时工作正常，但在类似智能手机相机那样光线以倾斜角度入射的情况下，却会出现色彩混杂或性能大幅下降的局限（斜向入射问题）。若要将纳米光子学彩色路由器应用于实际产品，这一问题必须得到解决。
联合研究团队在着手解决课题前，首先查明了问题根源。结果发现，既有设计过度针对光垂直入射这一条件进行了优化，只要入射角稍有变化，性能就会急剧劣化。
由于智能手机相机会接收来自多种角度的光线，因此在不同入射角下保持性能尤为重要。
为此，联合研究团队不再由人工直接设计结构，而是采用让计算机自动寻找最优结构的“逆向设计（inverse design）”方法，导出了即便光线入射角发生变化，也能稳定分离色彩的彩色路由器结构。
（自左起）电气与电子工程系博士课程 Park Chanhyeong、电气与电子工程系教授 Jang Minseok、物理学系学士课程 Jeon Jaehyun。KAIST 提供
View original image该彩色路由器结构在光的倾角为±12度范围内，仍可保持约78%的光效率，并展现出稳定的色彩分离性能。这一水平足以满足智能手机的使用环境，与此形成对比的是，既有结构在相同倾角范围内几乎无法发挥应有功能。
尤其是，联合研究团队还综合考虑了超材料层数、设计条件以及制造过程中可能出现的误差，对性能变化进行了分析，并系统整理了其在入射角变化下能够具备多大鲁棒性等极限。此次研究的意义在于，提出了反映真实图像传感器工作环境的彩色路由器设计规范。
KAIST教授 Jang Minseok 表示：“本研究的意义在于，对长期阻碍彩色路由器技术商业化的入射角问题进行了系统分析，并提出了相应解决方向。联合研究团队提出的设计方法，不仅可用于彩色路由器，也有望推广应用于各类基于超材料的纳米光学器件。”
此外，本次研究中，KAIST学士课程在读 Jeon Jaehyeon 与博士课程在读 Park Chanhyeong 以共同第一作者身份参与。研究成果（论文）近期已发表在国际学术期刊《Advanced Optical Materials》上。
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