삼성전자가 플래그십 이미지센서 3종을 통해 이미지센서 시장 장악에 나섰다. 이번 신제품 3종은 스마트폰의 메인 카메라와 서브 카메라에 다양하게 적용할 수 있는 첨단 이미지센서다. 이를 통해 삼성전자는 메인 카메라뿐 아니라 초광각, 망원 등 서브 카메라의 성능 향상을 꾀함으로써 높아진 소비자들의 스마트폰 카메라 눈높이를 맞추겠다는 전략이다.
특히 이는 내달 10일 공개되는 폴더블 스마트폰 '갤럭시Z플립·폴드6' 시리즈에 탑재될 것으로 예상된다. 업계에서는 갤럭시Z폴드6의 메인 카메라가 2억 화소, 갤럭시Z플립6의 메인 카메라가 5000만 화소일 것으로 예상하고 있다.
달 사진 더 선명해진다
'아이소셀 HP9'은 업계 최초 망원용 2억 화소 모바일 이미지센서다. 0.56㎛(마이크로미터) 크기의 픽셀 2억개를 1/1.4"(1.4분의 1인치) 옵티컬 포맷(이미지 센서 규격, 카메라 모듈에서 외부 렌즈가 영상을 맺히게 하는 영역의 지름을 인치로 변환한 값)에 구현했다. 프리미엄 스마트폰의 광각 카메라 옵티컬 포맷이 대형화되면서 1/1.4" 이미지센서 또한 망원 모듈로 실장될 수 있게 됐다.
삼성전자 관계자는 "이전까지는 메인 광각 카메라의 크기가 커 망원 이미지센서의 크기는 상대적으로 작을 수밖에 없었는데, 스마트폰 카메라 성능을 중시하는 트렌드가 자리 잡으며 망원 이미지센서 크기도 대형화되는 추세"라고 설명했다.
특히 아이소셀 HP9은 저조도 환경에서 상대적으로 취약한 망원 카메라의 감도를 개선했다. 인접 픽셀 16개(4x4)를 묶은 '테트라 스퀘어드 픽셀(Tetra2pixel)' 기술을 적용한 덕분이다. 12Mp(메가픽셀) 빅픽셀(2.24㎛) 인물 모드에서 저조도 감도를 향상할 뿐만 아니라 아웃포커싱 부분에 블러 효과를 만들어내는 보케(Bokeh)도 가능하다.
또 삼성전자가 신규 소재를 적용해 독자 개발한 '고굴절 마이크로 렌즈'를 활용해 빛을 모으는 능력을 향상시켜 각 컬러 필터에 해당하는 빛 정보를 정확하게 전달한다. 이를 통해 전작(HP2) 대비 감광 능력(SNR 10)이 약 12% 개선됐고, '자동초점 분리비' 성능도 약 10% 향상돼 선명한 색감 표현이 가능하다.
이와 함께 리모자이크 알고리즘 기반 2배 또는 4배의 센서 자체 줌 모드를 지원해 3배 망원 모듈에 탑재 시 최대 12배 줌까지 선명한 화질 구현이 가능하다. 화질, 자동 초점, HDR(High Dynamic Range) 및 FPS(Frames Per Second) 측면에서도 프리미엄 광각 센서에 준하는 성능을 낸다는 게 삼성전자 측 설명이다. 망원 카메라임에도 모든 배율에서 선명한 화질을 구현할 수 있다는 것이다.
후면·전면 다 선명하게
삼성전자는 5000만 화소 이미지센서 라인업도 강화했다. 먼저 후면 메인 카메라용으로 설계된 '아이소셀 GNJ'는 삼성전자 이미지센서 기술력의 집합체다. 1/1.57"(1.57분의 1인치) 크기의 옵티컬 포맷에 1.0㎛ 픽셀 5000만개를 구현한 '듀얼 픽셀' 제품이다. 듀얼 픽셀은 모든 픽셀이 두 개의 포토다이오드(빛에너지를 전기에너지로 변환하는 장치)를 탑재해 초점을 맞추는 동시에 색 정보도 받아들일 수 있다. 그 덕에 화질 손상 없이 빠르고 정확한 자동 초점 기능을 구현할 수 있다.
센서 자체 줌 모드 동작 시 이미지 캡쳐 모드에서 잔상과 모아레(왜곡) 현상도 없다. 특히 프리뷰 모드에서는 전작 대비 약 29%, 비디오 모드에서는 4K 60fps 기준 약 34%의 소비 전력이 개선됐다. 고굴절 마이크로 렌즈와 함께 삼성전자가 신규 개발한 '고투과 ARL(반사 또는 산란되는 광량을 줄이고 투과율을 높이는 기술)' 소재를 적용해, 어두운 부분에도 선명한 화질을 제공하도록 개선했다.
'아이소셀 JN5'는 1/2.76"(2.76분의 1인치) 크기의 옵티컬 포맷에 0.64㎛ 픽셀 5000만개를 구현한 제품이다. 얇은 옵티컬 포맷으로 범용성이 매우 높아 광각과 초광각 카메라는 물론 전면과 망원 카메라에도 채용될 수 있다는 것이 특징이다.
아이소셀 JN5는 '듀얼 VTG(Dual Vertical Transfer Gate)' 기술을 도입해 어두운 곳에서도 선명한 화질을 구현한다. 듀얼 VTG는 포토다이오드에서 회로로 전자를 이동시키는 수직 구조의 게이트를 2개 배치해 전자 신호 전달 효율을 극대화하는 기술이다. 이를 통해 픽셀에 들어온 빛이 변환된 전하의 전송 능력을 높이고 극저조도에서의 노이즈 특성을 개선한다는 게 삼성전자 측 설명이다.
또 좌·우, 상·하의 위상차를 모두 이용하는 위상차 자동 초점 기술인 '슈퍼 QPD(Quad Phase Detection)'기술을 적용해 빠르게 움직이는 피사체도 흔들림 없이 포착할 수 있다.
이제석 삼성전자 시스템LSI사업부 센서사업팀 부사장은 "전통적인 이미지센서의 성능을 고도화하는 것은 물론, 메인과 서브 카메라의 격차를 줄여 모든 화각에서 일관된 촬영 경험을 선사하는 것이 업계의 새로운 방향으로 자리 잡고 있다"며 "삼성전자는 최신 기술이 집약된 새로운 모바일 이미지센서 라인업을 통해 업계 표준을 리드하고, 센서 혁신 기술 개발을 지속해 한계를 돌파할 것"이라고 말했다.
