갤럭시 시리즈, ‘카툭튀’ 사라질까

[이뉴스투데이 고선호 기자] 삼성전자가 스마트폰의 후면의 표면의 경계선 보다 높이 카메라가 자리 잡는 카메라 돌출 문제, 이른바 ‘카툭튀’ 해결을 위한 차세대 기술인 ‘메타 렌즈’ 개발을 본격화한 가운데 최근 관련 특허가 공개되며 주목을 받고 있다.

12일 특허검색시스템 키프리스(KIPRIS)에 게시된 삼성전자의 ‘메타 렌즈 및 이를 포함하는 광학 장치(Meta-lens and optical apparatus including the same)’ 특허를 살펴보면 나노미터 크기의 구조물을 배열해 넓은 파장의 빛을 모아 화각을 변경하는 ‘메타 렌즈’ 기술이 담겼다. 렌즈가 수용할 수 있는 파장이 넓어질수록 색상 구현 능력이 고도화된다. 해당 특허내용은 지난달 27일 공개됐다.

앞서 삼성전자는 2017년부터 10여 건의 관련 특허를 출원한 바 있으며, 특히 렌즈의 곡률 반경을 확대하는 방향으로 연구와 개발이 진행되고 있는 것으로 알려졌다.

해당 특허 출원 배경에 따르면 반도체 기반 센서 배열을 이용하는 광학 센서들은 모바일 기기 및 웨어러블 기기 사물 인터넷 등에 점점 더 많이 사용되고 있다. 이 같은 기기 들의 소형화가 요구되고 있지만, 기기들에 포함되는 광학 렌즈의 두께를 줄이는데 어려움이 있었다.

삼성전자 측은 “곡률을 이용해 광학 성능을 조절하는 렌즈는 곡률 반경이 작을수록 굴절력이 커지는데, 곡률 반경이 작아질수록 광축 방향으로 렌즈가 차지하는 두께는 커지기 때문”이라며 “이에 메타 표면 기반으로 평탄하고 두께가 얇은 렌즈를 구현하기 위한 시도가 있다. 그러나 고차 회절 노이즈가 발생하거나, 또는, 원하는 파장 대역폭에 대해 굴절력의 구현, 색수차 제어 등에 여전히 어려움이 있다”고 설명했다.

메타 렌즈는 나노구조물을 이용하여 박형의 렌즈를 구현할 수 있으며, 복수층으로 나노구조물을 배열함으로써 넓은 파장 대역폭에 대해 같은 초점 거리를 구현할 수 있다.

또한 다양한 수차의 제어가 보다 용이하여 촬상 렌즈에 적용될 수 있고, 이미지 센서, 촬상 장치 등의 다양한 광학 장치에 채용될 수 있다.

기존 광학을 이용한 줌 기능은 렌즈가 표면 위로 돌출되지만, 메타 렌즈의 경우 평평하면서도 화각을 변화시킬 수 있다. 이에 메타 렌즈는 스마트폰이나 자율주행 자동차 등 줌기능이 있으면서도 카메라 렌즈가 돌출되지 않고 평평해야 하는 곳에 주로 활용된다.