소니·캐논, 애플까지 이미지 센서 '커브드' 주목

차주경 기자
입력 2017.07.24 11:28
산업용 로봇과 정밀 검사 기기, 자율주행차 및 드론에 이르기까지 이미지 센서의 활용 영역은 꾸준히 넓어지고 있다. 이 가운데 업계는 곡선으로 설계된 '커브드 이미지 센서'를 주목하고 있다. 평면 센서보다 만들기 어렵지만, 커브드 이미지 센서는 카메라 유니트 크기는 줄이고 화질은 향상시킨다. 광학 업계뿐 아니라 반도체, IT 디바이스 업계도 커브드 이미지 센서에 눈독을 들이고 있다.

렌즈를 통해 들어온 빛은 평면이 아닌 곡선 형태로 이미지 센서에 닿는다. 따라서 평면 이미지 센서로 빛을 받으면 빛이 모이는 중앙부 화질은 좋지만, 주변부 화질과 빛의 양은 저하된다. 이를 피하기 위해 빛을 가운데로 모으는 과정에서 렌즈 매수가 늘고 카메라 유니트의 부피는 커진다.

이미지 센서를 곡선으로 설계하면 렌즈 설계를 단순화하면서 중앙부와 주변부 화질을 향상시킬 수 있다. 줄어든 렌즈 매수만큼 카메라 유니트 부피가 작아지므로 스마트폰, 자율주행차용 카메라 모듈로 활용할 수 있다. 커브드 이미지 센서를 디지털 카메라에 적용하면 DSLR 카메라 수준의 화질을 갖춘 콤팩트 카메라를 만들 수 있다.

니콘이 출원한 커브드 이미지 센서용 렌즈 시스템. / 일본특허정보플랫폼 홈페이지 갈무리
소니는 2014년 커브드 이미지 센서 동작 시연을 마친 바 있다. 이어 최근에는 35mm 규격보다 크기가 큰 중형(645) 커브드 이미지 센서용 400mm F2.8 렌즈 디자인 특허를 냈다. 35mm 규격 이미지 센서의 크기는 36 x 24mm인 반면, 중형 이미지 센서의 크기는 66 x 44mm 가량으로 크다.

캐논 역시 2016년 커브드 이미지 센서 특허를 출원했다. 니콘은 최근 35mm 규격 커브드 이미지 센서에 특화된 35mm F2.0 렌즈 유니트 특허를 공개했다. 이 특허는 35mm 풀사이즈 미러리스 혹은 프리미엄 콤팩트 카메라에 적용할 수 있다.

프랑스 전자 연구소가 공개한 35mm 커브드 이미지 센서 이미지. / CEA-Leti 홈페이지 갈무리
캐논과 니콘, 소니의 커브드 이미지 센서 관련 특허는 디자인 콘셉트 단계로 아직 상품화되지 않았다. 하지만, 커브드 이미지 센서 시연을 마친 소니와 이미지 센서 생산 능력을 갖춘 캐논이기에 곧 현실화될 가능성이 높다. 프랑스 전자 연구소 CEA-Leti도 커브드 이미지 센서 개발에 참여했다. 이 연구소는 35mm 2000만 화소 커브드 이미지 센서 프로토타입을 공개했다.

커브드 이미지 센서도 단점은 있다. 빛을 효율적으로 받아들여 화질이 우수하지만, 광학 줌을 사용해 초점 거리가 바뀌는 순간 이 장점이 사라진다. 이에 업계는 커브드 이미지 센서를 렌즈 고정형 카메라, 스마트폰 등 단초점 렌즈를 갖춘 기기에 우선 적용할 전망이다.

특히 주목할 분야가 스마트폰이다. 커브드 이미지 센서로 카메라 유니트 크기를 대폭 줄일 수 있으므로, 그만큼 배터리 용량을 늘리거나 고화질 듀얼 카메라 구현이 가능하다. 소니는 커브드 이미지 센서 시연 후 곧바로 350억엔, 약 3520억원을 들여 모바일 이미지 센서 생산 공장을 확충했다. 애플도 커브드 이미지 센서와 렌즈 3매로 구성된 초소형 스마트폰 카메라 모듈 특허를 출원한 경력이 있다.

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