사진. 삼성전자

 

삼성전자가 모바일, 로봇, XR 등 첨단 콘텐츠 플랫폼을 위한 이미지센서 라인업 ‘아이소셀 비전(ISOCELL Vizion)’의 차세대 제품 2종을 공개했다.

 

‘아이소셀 비전 63D’는 빛의 파장을 감지해 사물의 3차원 입체 정보를 측정하는 간접 비행시간측정센서(indirect Time of Flight, iToF)로 모바일은 물론 로봇, XR 분야 등 다양한 미래 첨단산업에 활용된다.

 

‘아이소셀 비전 931’은 사람의 눈처럼 모든 픽셀을 동시에 빛에 노출해 촬영하는 글로벌 셔터(Global Shutter) 센서로 XR, 모션 트래킹 게임, 로봇, 드론 등 움직이는 피사체를 왜곡 없이 촬영해야 하는 분야에 최적화됐다.

 

박쥐의 음파 파악 능력 구현한 ‘아이소셀 비전 63D’ iToF 센서

삼성전자의 ‘아이소셀 비전 63D’는 박쥐가 음파를 활용하여 주변을 탐지하는 것과 유사한 원리로 거리를 측정한다. 음파 대신 발광된 빛 파장과 피사체에 반사되어 돌아온 파장의 위상차로 거리를 빠르고 정확하게 계산해 사물의 3차원 입체 정보를 파악한다.

이를 통해, 서빙/물류 로봇, XR 기기, 안면인증 등 여러 첨단 응용처의 주요 제품으로 활용될 예정이다.

이번 제품은 업계 최초 원칩 iToF 센서로 사물의 심도(Depth) 연산에 최적화된 ISP(Image Signal Processor)가 내장돼 AP 지원 없이 뎁스 맵(Depth Map) 촬영이 가능하다. 또한, 전작인 ‘아이소셀 비전 33D’ 대비 시스템 전력 소모량을 최대 40%까지 줄였다.
* ISP : 이미지센서에서 전송된 가공되지 않은 데이터를 보정해 소비자가 선호하는 형태의 사진이나 영상을 만들어내는 역할
* 뎁스 맵 : 관찰 시점에서 사물과의 거리와 관련된 정보를 담은 이미지로 3차원 입체 정보를 제공

‘아이소셀 비전 63D’는 iToF 센서 기능 구현에 최적화된 QVGA 해상도의 이미지를 초당 60 프레임의 속도로 처리한다.
* QVGA (Quarter Video Graphics Array) : 320×240 픽셀 해상도, iToF 센서의 3차원 입체 이미지 출력에 최적화된 해상도 규격

삼성전자는 픽셀의 광원 흡수율을 높이는 후방산란 기술(Backside Scattering Technology, BST)을 통해 적외선 기준 940nm(나노미터)에서 업계 최고 수준인 38%의 양자효율(Quantum Efficiency)을 구현했다. 이를 통해 모션 블러를 최소화해 선명한 이미지를 제공한다.
* 양자효율 : 물질 중에서 광자 또는 전자가 다른 에너지의 광자 또는 전자로 변환되는 비율. 특히 광자로 변환되는 경우에는 광효율이라고도 한다.

또한, 높은 해상도를 제공하는 면광원 모드는 물론 원거리 측정이 가능한 점광원 모드를 동시에 지원해 최대 측정 가능 거리를 전작의 5미터에서 10미터까지 2배 확장했다. 주변 상황을 빠르고 정확하게 인식해 이동해야 하는 주행/서비스 로봇 등에 필수적이다.

이 외에도, ‘아이소셀 비전 63D’는 업계 최소 크기의 3.5㎛(마이크로미터) 픽셀 적용으로 VGA(640×480) 해상도를 1/6.4″ 옵티컬 포맷 크기에 구현해 휴대 또는 착용이 가능한 소형 기기에 최적화됐다.
* VGA : 640×480 픽셀 해상도, 비교적 고해상도 이미지에 사용되는 해상도 규격

□ 사람 눈처럼 사물 인식하는 ‘아이소셀 비전 931’ 글로벌 셔터 센서

삼성전자의 ‘아이소셀 비전 931’은 기존 고해상도 카메라용 이미지센서의 롤링 셔터 방식이 아닌 글로벌 셔터 기술을 적용한 이미지센서다.

일반적인 이미지센서는 픽셀을 순차적으로 빛에 노출시켜 촬영하는 롤링 셔터 방식인데 반해, 글로벌 셔터는 사람의 눈처럼 모든 픽셀을 빛에 동시에 노출시켜 촬영한다.

이를 통해, 빠르게 움직이는 물체도 선명하고 왜곡 없이 촬영할 수 있어 XR, 모션 트래킹 게임, 로봇, 드론 등 신속성과 정확도가 중요한 분야에 활용된다.

특히, ‘아이소셀 비전 931’은 1대1 비율의 해상도(640 x 640)를 지원해 XR 기기와 같은 머리 장착형 디스플레이 기기에서 홍채인식뿐만 아니라 시선추적, 얼굴 표정, 손동작과 같은 미세한 움직임을 인식하는데 최적화됐다.

또한, 후방산란기술과 픽셀 사이에 절연부를 형성하는 FDTI(Front Deep Trench Isolation) 공법을 적용해 850nm적외선에서 업계 최고 수준인 60%의 양자효율을 구현했다.
* FDTI : 픽셀 사이에 절연부를 형성하는 공법으로 혼색(crosstalk)을 최소화하고 전하저장용량(full well capacity)를 극대화하는 기술

이 밖에도, 멀티드롭 기능을 통해 하나의 데이터 선으로 최대 4대의 카메라까지 동시에 연결해 기기 제조사가 보다 쉽게 제품을 설계할 수 있도록 지원한다.
* 멀티드롭 : 촬영된 이미지가 전달되는 데이터 선을 여러 센서가 동시에 공유하는 기술

삼성전자 시스템LSI사업부 차세대Sensor개발팀 이해창 부사장은 “‘아이소셀 비전 63D’와 ‘아이소셀 비전 931’에는 삼성전자의 차별화된 차세대 이미지센서 기술과 노하우가 모두 집약됐다”며 “삼성전자는 iToF 센서, 글로벌 셔터 센서 등 ‘아이소셀 비전(ISOCELL Vizion)’ 라인업을 바탕으로 빠르게 성장하는 차세대 이미지센서 시장을 주도할 계획”이라고 밝혔다.