<AF 액추에이터 검사 공정>
보이스코일모터(VCM) 방식 자동초점(AF) 액추에이터가 고화소 카메라모듈 시장에서 다시 날개를 펼치고 있다.
VCM 방식 AF 액추에이터는 기술 한계로 800만 화소 이상급 카메라모듈에는 적용되지 못할 것으로 여겨졌다. 최근 VCM AF는 기술 진화와 가격 경쟁력을 무기로 다시 고화소 카메라모듈 시장을 탈환하는 데 성공했다.
삼성전자는 갤럭시 A7에 VCM AF를 채택한 1300만 화소 카메라모듈을 적용했다. 그 동안 800만 화소 이상급 카메라모듈에는 반드시 엔코더(encorder) 방식 AF를 쓰던 방침을 바꾼 것이다.
삼성전자는 향후 1300만 화소급 카메라모듈에까지 VCM AF를 채택할 계획이다. 엔코더 AF는 갤럭시S6같은 고가 플래그십 모델에만 적용될 것으로 보인다.
삼성전자가 1300만 화소 카메라모듈에 VCM AF를 쓰기 시작한 것은 원가를 절감하기 위해서다. 엔코더 AF는 스프링 압력 저항이 없고, 전류 소모량이 기존 VCM AF보다 30% 적다는 장점이 있다. 그러나 자이로센서·홀센서 등이 추가로 필요하고, AF 드라이버 IC도 가격이 높은 편이다.
최근 스마트폰 업체는 시장 경쟁에서 앞서가기 위해 치열한 원가 경쟁을 벌이고 있다. 삼성전자가 더 이상 중저가 스마트폰용 카메라모듈에 엔코더 AF를 고집할 이유가 없어진 이유다.
VCM AF 기술이 점차 발전하면서 기존 엔코더 AF 장점이 희석되고 있다. 애플과 LG전자는 아이폰·G 시리즈 같은 플래그십 모델에도 VCM AF를 쓰고 있다. 기존 VCM AF 약점을 보완해 안정성을 높이고, 전력 소모는 줄였다. 기존 VCM AF는 경통부가 앞뒤로 움직이면서 초점을 잡는다. 렌즈가 바닥에서부터 움직여야 해 대기시간이 필요하다. 최근 양방향 VCM AF가 개발되면서 문제점이 상당 부분 해결됐다. LG이노텍이 개발한 양방향 VCM AF 액추에이터가 대표적이다. 이 제품은 경통부가 중간에 위치하도록 설계됐다. 피사체 거리가 가깝거나 멀리 있어도 가장 빠르게 AF를 잡을 수 있다. 경통부가 움직이는 거리가 짧아 전력소비량도 기존 카메라모듈 대비 50%에 불과하다.
업계 관계자는 “스마트폰 업체가 1~2센트 원가라도 줄이기 위해 안간힘을 쓰고 있다”며 “AF 액추에이터가 카메라모듈 원가에서 큰 부분을 차지하는 만큼 VCM 방식 기술 활용도는 더욱 높아질 것”이라고 말했다.
AF(Auto Focus) 액추에이터
사진 촬영 시 피사체를 확대하거나 축소해 선명한 화질을 구현하는 핵심 부품이다. 즉 렌즈를 최적 초점 위치로 이동시키는 구동장치다. 원래 디지털 카메라에 쓰이던 부품이었지만 스마트폰 카메라모듈이 진화하면서 모바일 부품으로 자리매김했다. VCM AF 방식은 코일과 전자석을 활용해 렌즈 상하 움직임을 구현한다. 엔코더 방식은 위치센서(Hall sensor)로 렌즈 위치를 파악해 보다 정밀한 제어가 가능하다.
삼성전자·애플 듀얼 카메라 차세대 기술 낙점...후방 산업 들썩
<애플이 인수한 링스 컴퓨테이셔널 이미징의 제품>
애플·삼성전자 등 주요 스마트폰 업체가 듀얼 카메라를 차세대 기술로 낙점하면서 관련 후방 산업이 들썩이고 있다.
카메라 모듈뿐 아니라 렌즈·자동초점(AF) 액추에이터·필터 등 관련 소재·부품를 포함해 모바일 D램 등 반도체 수요까지 늘어나기 때문이다. 중국 등 후발 스마트폰 업체도 듀얼 카메라 기술 확보에 나서고 있어 관련 시장은 향후 더욱 커질 것으로 기대된다.
애플은 지난 4월 이스라엘 업체 링스 컴퓨테이셔널 이미징을 2000만달러에 인수했다. 이 회사는 특수 센서 및 이미지처리 기술을 보유하고 있다. 전문가는 애플이 듀얼 카메라 기술 확보를 위해 링스 컴퓨테이셔널 이미징을 인수한 것으로 분석했다. 듀얼 카메라 성능을 끌어올리려면 다중 조리개 이미징 조합 기술이 필요하기 때문이다.
삼성전자도 차세대 기술로 듀얼 카메라에 주목했다. 최근 출시된 ‘엑시노스7420’에는 듀얼 이미지 신호를 처리할 수 있는 프로세서가 처음 탑재됐다. 향후 듀얼 카메라 기능을 장착하기 위한 사전 조치다.
듀얼 카메라를 적용하면 스마트폰 카메라 돌출 부위를 줄여 얇고 매끈한 디자인을 구현할 수 있다. 사람의 눈처럼 두 개 카메라가 색감 오류를 보정해 색상 정확도를 높이고, 더욱 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
기존 스마트폰 카메라모듈이 피사체와 주변 색상·명암·심도 등 이미지 데이터를 저장하는 방식과 달리 듀얼 카메라는 두 개 카메라가 각각 역할을 분담하는 멀티 센서 시스템으로 운용된다. 한 카메라는 피사체에 초점을 맞추고, 다른 카메라는 주변 배경을 촬영해 데이터를 합치는 방식이다. 렌즈교환식(DSLR42) 카메라 수준으로 해상도와 심도를 구현할 수 있다.
저조도 환경에서도 좋은 영상을 얻을 수 있으며 3D 이미지도 구현할 수 있다. 스마트폰에 듀얼 카메라가 본격 적용되면 3D 영상 구현뿐 아니라 증강현실 등 다양한 애플리케이션을 활용할 수 있다. 듀얼 카메라로 영상 화질이 개선되면 안면인식 등 생체인식 기술 수준도 높일 수 있다.
업계 한 전문가는 “사진 화질은 렌즈를 통해 이미지센서에 모이는 빛의 양에 따라 결정된다”며 “이론적으로 듀얼 카메라는 렌즈와 이미지센서 수가 두 배인 만큼 화질도 두 배가량 좋아질 수밖에 없다”고 말했다.
듀얼 카메라 시장이 확산되면 가장 수혜를 보는 곳이 카메라모듈 산업이다. 스마트폰당 적용 모듈 수가 두 배로 늘어난다. 렌즈와 CMOS238이미지센서(CIS) 수요도 비례해 늘어날 것으로 보인다. 모바일 D램 시장에도 긍정적이다. 통상 1600만 화소 카메라모듈을 채택한 스마트폰에는 3GB 모바일 D램이 쓰이고, 800만 화소 카메라모듈을 채택한 스마트폰에는 1~2GB 제품이 적용된다. 듀얼 카메라가 적용되면 1600만 화소 카메라모듈에는 4GB 모바일 D램, 800만 화소 제품에는 2~3GB급 제품이 필요하다.
듀얼 카메라가 적용되면 삼성전기, LG이노텍 등 고화소 카메라모듈 제조 업체, 해성옵틱스 세코닉스 등 렌즈 생산업체, 자화전자 등 AF 액추에이터 업체들이 듀얼 카메라 수혜가 기대된다.