[e돋보기]스마트폰 카메라

[양태훈기자] 스마트폰 카메라 시장의 트렌드가 고화소·광학식 손떨림 방지(OIS) 추세에서 최근 2개의 렌즈를 탑재하는 듀얼 카메라로 변모하고 있다.

지난 2000년대 국내 시장에 카메라 폰이 출시된 초기에는 카메라 폰에 탑재된 카메라는 영상통화를 위한 35만 화소 수준이었지만, 스마트폰의 보급화와 소셜네트워크서비스(SNS)의 사용인구 증가로 스마트폰 카메라는 1천만 화소를 넘는 성능을 갖추게됐다.

앞서 삼성전자와 LG전자, 애플 등을 중심으로 고성능 카메라가 주로 적용됐지만, 최근에는 중국 제조업체들을 중심으로 고화수 카메라 적용이 급증하는 추세다.

◆ 스마트폰 카메라, 어떻게 구성됐나?

스마트폰에는 사진 및 동영상 촬영 시, 영상신호를 전기신호로 변환시켜주는 기능을 수행하는 카메라 모듈이 탑재돼 있다.

이는 이미지센서와 렌즈모듈, AF엑츄에이터, 경통, IR필터, FPCB 등으로 구성됐다.

이미지센서는 스마트폰, 디지털 카메라 등의 영상 전자 기기에서 촬영하고자 하는 대상(피사체)의 정보인 빛을 받아들여 전기 신호로 변환하는 역할을 담당한다. 사진 품질을 결정하는 핵심 부품이다.

이미지 센서는 외부의 빛이 렌즈를 통해 픽셀에 이르면 광검출기가 빛을 감지해 전기적 신호로 변환, 이후 RGB(적·녹·청) 신호로 출력되면 이미지 신호 처리장치(ISP)가 이를 디지털 이미지로 조합하는 방식으로 동작한다.

렌즈모듈은 단품 렌즈가 아닌 경통에 각각의 특성을 가진 여러 장의 렌즈가 조립된 부품을 말한다.

물체로부터 들어오는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 초점을 맺게하는 렌즈는 곡률 반경이 일정한 구면렌즈와 주변부로 갈수록 곡률반경이 늘어나는 비구면렌즈로 구분된다.

렌즈의 중심부와 주변부에서 맺는 초점의 위치가 달라지는 구변수차(초점오류)를 극복하기 위해 여러 장의 구면렌즈를 사용하는 게 일반적이다.

또 렌즈는 재질에 따라 글래스와 플라스틱 렌즈로 구분, 글래스 렌즈는 강도와 선명도가 우수, 플라스틱 렌즈는 얇고 가벼운 것이 특징이다.

렌즈모듈 적용 수량은 제품마다 다르지만, 500만 화소의 경우 4개, 800만 화소는 4~5개, 1천300만 화소는 5개, 1천600만 화소는 6개의 모듈로 구성된다.

AF엑츄에이터는 렌즈의 위치를 최적의 초점 위치에 맞게 이동, 피사체를 확대하거나 축소해 선명한 사진촬영을 돕는 자동초점구동장치를 말한다.

스마트폰 카메라의 화소수가 높아질수록 AF엑츄에이터의 채용률이 증가하는데, 크게 VCM(Voice Coil Motors), 엔코더(Encoder), 피에조(Piezo) 방식으로 구분된다.

VCM은 코일과 전자석을 통해 렌즈의 상하 움직임을 유도해 전류로 제어하는 방식을, 엔코더는 위치센서를 이용해 렌즈의 위치를 파악하고 정밀 제어하는 방식을, 피에조는 압전체에 전류를 흘려 발생하는 상태변화를 통해 렌즈를 구동하는 방식을 말한다.

◆ 스마트폰 카메라, 발전 방향은?

국내 시장에서는 LG전자가 최근 전면 듀얼 카메라를 적용한 'V10'을 출시함에 따라 내년부터 듀얼 카메라 탑재가 본격 이뤄질 전망이다.

이는 일반적으로 사진의 화질은 렌즈를 통해 이미지 센서에 모이는 빛의 양에 따라 결정되는데, 듀얼 카메라의 경우, 두 개의 이미지 센서를 탑재해 단일 카메라 대비 이미지 센서의 면적이 넓어 더 많은 양의 빛을 더 빨리 모을 수 있기 때문.

예컨대 단일 방식 카메라 대비 기본적으로 화질 향상은 물론 더 깊은 심도(깊이) 표현, 오토포커스(초점을 잡는 시간) 속도 향상, 폼팩터(얇은 두께) 차별화 등이 가능하다.

이에 LG전자는 내년 상반기 출시하는 프리미엄 폰 'G5(가칭)'에는 후면에도 듀얼 카메라를 적용할 계획이며, 삼성전자 역시 내년 듀얼 카메라 탑재를 위한 기술개발이 한창이다.

이는 애플이 지난 4월 이스라엘의 멀티 렌즈 카메라모듈 기업 '링스 컴퓨테이셔널 이미징을 인수, 내년에 출시하는 '아이폰7'에 듀얼 카메라 적용을 준비하는 까닭으로, 삼성전자는 내년 상반기 출시하는 '갤럭시S7'부터 듀얼 카메라를 적용할 것으로 보인다.