삼성전자, '2억 화소' 망원용 이미지센서 아이소셀 HP9 공개

플래그십 이미지센서 3종으로 스마트폰 시장 공략

삼성전자는 스마트폰의 메인 카메라와 서브 카메라에 다양하게 적용할 수 있는 플래그십 이미지센서 3종을 공개한다고 27일 밝혔다.

'아이소셀 HP9'은 0.56㎛(마이크로미터) 크기의 픽셀 2억개를 1/1.4"(1.4분의 1인치) 옵티컬 포맷에 구현한 망원용 이미지센서 제품이다. 옵티컬 포맷은 이미지 센서 규격으로, 카메라 모듈에서 외부 렌즈가 영상을 맺히게 하는 영역의 지름을 인치(Inch)로 변환한 값을 뜻한다.

아이소셀 HP9(사진=삼성전자)

아이소셀 HP9은 삼성전자가 신규 소재를 적용해 독자 개발한 고굴절 마이크로 렌즈를 활용해 빛을 모으는 능력을 향상시켜 각 컬러 필터에 해당하는 빛 정보를 더욱 정확하게 전달할 수 있다.

이를 통해 전작 대비 약 12% 개선된 감광 능력(SNR 10; 신호 대 잡음비가 10이 되는 조도 값)과 약 10% 향상된 '자동초점 분리비(AF Contrast)' 성능으로 더욱 선명한 색감 표현이 가능하다.

신호 대 잡음비는 하나의 픽셀에서 생성된 신호 대비 각종 노이즈의 양을 수치화한 값이다. 노이즈에 의해 손실되지 않는 순수한 신호의 강도로, SNR이 큰 이미지 센서일수록 이미지의 품질이 향상된다.

특히 아이소셀 HP9은 저조도 환경에서 상대적으로 취약한 망원 카메라의 감도를 개선하였으며, 인접 픽셀 16개(4x4)를 묶은 '테트라 스퀘어드 픽셀(Tetra2pixel)' 기술을 적용했다. 이를 기반으로 12Mp(Megapixel) 빅픽셀(2.24㎛) 인물 모드에서 저조도 감도 향상 뿐만 아니라 드라마틱한 아웃포커싱 효과인 보케(Bokeh)를 경험할 수 있다.

또한 아이소셀 HP9은 화질, 자동 초점, HDR(High Dynamic Range) 및 FPS(FRAMEs Per Second) 측면에서도 프리미엄 광각 센서에 준하는 성능을 갖췄다. 망원 카메라로 활용시 모든 배율에서 더욱 선명한 화질 경험을 선사할 것으로 기대된다.

아이소셀 GNJ(사진=삼성전자)

'아이소셀 GNJ'는 1/1.57"(1.57분의 1인치) 크기의 옵티컬 포맷에 1.0㎛ 픽셀 5천만개를 구현한 '듀얼 픽셀' 제품이다.

'듀얼 픽셀'은 모든 픽셀이 두 개의 포토다이오드를 탑재해 초점을 맞추는 동시에 색 정보도 받아들일 수 있어 화질 손상 없이 빠르고 정확한 자동 초점 기능을 구현할 수 있다는 장점이 있다.

또한 센서 자체 줌(In-Sensor Zoom) 모드 동작시 비디오 모드에서 한층 선명한 화질 촬영과 함께 이미지 캡쳐 모드에서도 잔상과 모아레(Moire) 현상이 없는 선명한 해상력을 제공한다. 모아레 현상은 특정 주파수에서 반복되는 두 가지 이상의 패턴 간 상호 간섭으로 인해 시각적으로 왜곡되는 현상을 뜻한다.

특히 프리뷰 모드에서는 전작 대비 약 29%, 비디오 모드에서는 4K 60fps 기준 약 34%의 소비 전력이 개선됐다.

아이소셀 GNJ는 '고굴절 마이크로 렌즈'와 함께 삼성전자가 신규 개발한 '고투과 ARL' 소재를 적용해, 어두운 부분에도 선명한 화질을 제공하도록 개선했다. 고투과 ARL은 컬러 필터를 투과한 입사광을 최대화하기 위해 반사 또는 산란되는 광량을 줄이고 투과율을 높이는 기술이다.

또한 아이소셀 GNJ는 픽셀과 픽셀 사이 격벽 물질을 폴리 실리콘(Poly Si)에서 산화물(Oxide)로 변경해 투과된 빛의 손실을 줄이고 픽셀 간 간섭 현상을 줄여 더욱 선명한 이미지를 구현했다.

아이소셀 JN5(사진=삼성전자)

마지막으로 아이소셀 JN5는 1/2.76"(2.76분의 1인치) 크기의 옵티컬 포맷에 0.64㎛ 픽셀 5천만개를 구현한 제품이다. 듀얼 VTG(Vertical Transfer Gate)' 기술을 도입해, 픽셀에 들어온 빛이 변환된 전하의 전송 능력을 높이고 극 저조도에서의 노이즈 특성을 대폭 개선한 것이 특징이다.

듀얼 VTG는 포토다이오드에서 회로로 전자를 이동시키는 수직 구조의 게이트를 2개 배치해 전자 신호 전달 효율을 극대화하는 기술이다.

또한 좌·우, 상·하의 위상차를 모두 이용하는 위상차 자동 초점 기술인 '슈퍼 QPD(Quad Phase Detection)'기술을 적용해 빠르게 움직이는 피사체의 작은 디테일까지도 흔들림 없이 포착할 수 있다.

아이소셀 JN5에는 HDR 기능을 강화한 '듀얼 슬로프 게인(Dual Slope Gain)' 기술도 적용됐다. 듀얼 슬로프 게인 기술은 픽셀에 들어온 빛의 아날로그 정보를 서로 다른 2개의 신호로 증폭하고 이를 디지털 신호로 변환해 하나의 데이터로 합성하는 기술로, 센서가 표현할 수 있는 색의 범위를 넓혀 준다.

이 밖에도 하드웨어 리모자이크 알고리즘을 적용해 카메라 촬영 속도가 향상됐고, 프리뷰와 캡쳐 모드에서 실시간 줌 동작이 가능하다. 하드웨어 리모자이크 알고리즘은 컬러 픽셀을 재정렬해 디테일을 살리는 기술로, 픽셀을 기존 RGB 패턴으로 다시 맵핑해 풍부한 디테일을 살려내는 알고리즘이다.

이제석 삼성전자 시스템LSI사업부 Sensor사업팀 부사장은 "전통적인 이미지센서의 성능을 고도화하는 것은 물론, 메인과 서브 카메라의 격차를 줄여 모든 화각에서 일관된 촬영 경험을 선사하는 것이 업계의 새로운 방향으로 자리잡고 있다"며 "삼성전자는 최신 기술이 집약된 새로운 모바일 이미지센서 라인업을 통해 업계 표준을 리드하고, 센서 혁신 기술 개발을 지속해 한계를 돌파해 나갈 것"이라고 밝혔다.