삼성반도체 이미지센서가 사람 눈으로 진화한다?! ‘듀얼 픽셀 프로’ 기술로 혁신을 이루다

삼성전자는 최근 프로급 스마트폰 카메라를 위한 또 다른 혁신, 이미지센서 ‘아이소셀 GN2’를 선보였습니다. ‘아이소셀 GN2’는 업계 최초로 픽셀을 대각선으로 분할하는 ‘듀얼 픽셀 프로(Dual Pixel Pro)’ 기술을 적용해 한층 강화된 자동 초점 기능을 제공하는데요. 사람의 눈과 더욱 가까워진 이미지센서의 기술 스토리를 자세히 알아보겠습니다.

이미지센서 곳곳의 특별한 픽셀들로 초점을 맞추는 ‘PDAF 방식’

‘듀얼 픽셀 프로’ 기술을 소개하기 전에, 먼저 자동 초점 방식 중 하나인 PDAF(Phase Detection Auto Focus, 위상차 검출 자동 초점)에 대해 살펴보겠습니다. 사람은 양쪽 눈을 활용해 초점을 맞추는데요. PDAF는 두 개의 지점에서 인식된 위상 차이를 비교하고, 두 위상이 일치하는 위치로 렌즈를 옮겨 초점을 맞춥니다.

기존의 PDAF 방식은 이미지센서 곳곳의 특별한 픽셀들을 활용했습니다. 왼쪽이나 오른쪽 절반을 가린 자동 초점용 픽셀들이 좌우의 위상차를 비교해 초점을 맞춘 것이죠. 하지만 이 경우, 자동 초점용 픽셀들은 색 정보를 받아들일 수 없기 때문에, 이 픽셀이 많아지면 초점 속도는 빨라지더라도 화질은 떨어질 수 있습니다.

그렇다면 화질도 좋으면서 더 빠르고 정확하게 초점을 잡을 수는 없을까요? 픽셀들이 자동 초점에 활용되면서 색 정보도 받을 방법은 없을까요? 이러한 질문으로 시작해 PDAF의 단점을 보완한 기술이 바로 ‘듀얼 픽셀’입니다.

보다 정확한 자동 초점 기능을 구현한 ‘듀얼 픽셀(Dual Pixel)’

‘듀얼 픽셀’은 센서를 이루는 모든 픽셀이 각각 두 개의 포토다이오드를 갖고 있으며, 이들이 빛 신호를 받아 좌우의 위상차를 비교하고 초점을 맞춰줍니다. 센서의 모든 픽셀이 초점을 맞추는 동시에 색 정보도 받아들일 수 있어서 화질 손상 없이 빠르고 정확한 자동 초점 기능을 구현할 수 있죠.

픽셀 분할 방식의 혁신을 가져온 독자 기술 ‘듀얼 픽셀 프로(Dual Pixel Pro)’

그렇다면 듀얼 픽셀과 이번 ‘아이소셀 GN2’에 적용된 ‘듀얼 픽셀 프로’의 차이점은 무엇일까요?

기존 ‘듀얼 픽셀’ 기술에서는 모든 픽셀들이 좌우로만 나누어져 있었는데요. ‘듀얼 픽셀 프로’에서는 초록색 픽셀들이 기울어진 방향으로 나누어져 있다는 점이 포인트입니다.

이렇게 픽셀을 대각선으로 나눌 경우 장점은 명확한데요. 기존처럼 좌우 위상차를 측정하기 위해 왼쪽과 오른쪽 포토다이오드들의 조합을 활용할 수 있고, 위아래에 있는 포토다이오드들의 조합도 활용해 위아래의 위상차도 함께 비교할 수 있습니다. 이를 통해 좌우 위상차로만 초점을 맞추기 어려운 상황에서도 위아래 위상차를 활용해 초점을 맞출 수 있어 더 빠르고 정확한 자동 초점이 가능한 것이죠.

발상의 전환을 통해 구현해 낸 기술 혁신, 굉장하지 않나요? 현재 이미지센서는 점점 더 사람의 눈과 가까워지고 있는데요. 삼성전자가 더욱 진보한 이미지센서를 선보이며 세계를 놀라게 할 그 순간이 기다려집니다.