카메라 모듈이란?
카메라 모듈은 가정제품인 SLR 카메라와 유사한 구조를 가진 산업용 장비입니다. 카메라 모듈은 렌즈와 카메라로 나눌 수 있습니다. 렌즈와 카메라를 연결하는 마운트라는 부품이 있으며, 마운트 규격이 동일하면 렌즈를 교체할 수 있습니다. 카메라의 촬영 소자는 CMOS와 CCD 두 가지가 있습니다. 또한 이미지의 인화 방식에는 글로벌 셔터와 롤링 셔터 두 가지가 있습니다.
카메라 모듈의 사용 용도
카메라 모듈은 소형의 경우 스마트폰이나 컴퓨터의 카메라로 사용되며, ATM이나 자판기, 자동판매기의 얼굴 인증용으로 사용되기도 합니다. 비교적 큰 크기의 것은 방범용 카메라, 차량용 카메라, 검사 및 측정 목적의 산업용 기기에 탑재하여 사용하는 등 다양한 용도로 사용되고 있습니다.
카메라 모듈의 원리
카메라 모듈은 렌즈에서 들어온 빛을 촬영 소자에서 결상시켜 전기 신호로 변화시켜 이미지를 획득합니다.
촬영 소자는 크게 CMOS와 CCD의 두 종류로 나뉘는데, CMOS는 저전력으로 작동할 수 있는 반면 CCD는 후술하는 글로벌 셔터를 탑재하고 있습니다. 두 센서 모두 포토다이오드에 들어온 빛을 전기 신호로 변환하고, 포토다이오드 후방에 설치된 CDS, AGC, ADS 등을 통해 노이즈를 억제하여 안정적인 디지털 신호로 변환합니다. 디지털 신호는 이미지 처리 엔진에 의해 이미지 데이터로 출력됩니다.
글로벌 셔터와 롤링 셔터의 차이점을 설명합니다. 글로벌 셔터는 무수히 많은 포토다이오드에 들어온 빛을 동일한 타이밍에 전기 신호로 변환할 수 있습니다. 롤링 셔터는 소용돌이 모양으로 순차적으로 전기 신호로 변환합니다. 롤링 셔터는 원리상 빠르게 가로지르는 피사체를 촬영하면 피사체가 비스듬히 기울어져 왜곡되어 촬영됩니다. 카메라 모듈에서 얻을 수 있는 이미지는 컬러와 흑백이 있습니다. 컬러 센서에는 청색, 적색, 녹색의 세 가지 색 중 하나의 색을 판별할 수 있는 포토다이오드가 중첩된 배열로 배열되어 있습니다. 단일 포토다이오드에서는 단일 색의 색상 정보만 얻을 수 있지만, 주변의 다른 색을 담당하는 포토다이오드로부터 정보를 얻음으로써 유사하게 하나의 포토다이오드로 세 가지 색의 정보를 얻을 수 있습니다.
카메라 모듈 시장
2020년 기준 세계 카메라 모듈 시장은 호조세를 보이고 있으며, 앞으로도 높은 성장률을 보일 것으로 예상됩니다.
스마트폰 등 모바일 단말기의 카메라는 2015년경부터 멀티 카메라화가 시작되어 싱글에서 듀얼, 트리플, 쿼드로 진화하고 있습니다.
고화질의 고화질화와 더불어 AF, 줌, 광각 기능 외에도 ToF, LiDAR 등의 센서 카메라 모듈 탑재로 어두운 곳에서의 AF 성능 향상, 얼굴인식 정확도 향상, 가상현실(VR), 증강현실(AR) 기능 활용 등으로 더욱 확대될 것으로 예상됩니다.
자동차 시장에서도 첨단운전자보조시스템(ADAS)으로 차량 1대당 카메라 탑재 대수가 증가하는 추세입니다.
가전 분야와 산업 분야에서도 인력 절감, 보안, 원격화 요구로 인해 스마트 제품이나 보조 로봇, 드론에 탑재되는 수요가 확대될 것으로 예상됩니다.
카메라 모듈을 구성하는 렌즈의 진화, 신소재 활용, MEMS(미세전자기계시스템) 등의 기술 발전이 카메라 모듈의 가치를 높이고 있습니다.
차량용 카메라 모듈
차량용 카메라 모듈의 수요는 기존 미러를 대체하는 주변 사각지대 모니터링 용도 중심에서 첨단안전지원시스템(ADAS)과 자율주행의 수요가 확대되면서 센싱을 위한 용도로 빠르게 변화하고 있습니다.
첨단 광학, 영상처리, 통신 기술과 함께 ‘안전, 안심’ 자동차 사회 구현에 큰 역할을 하고 있습니다.
차량용 카메라 모듈은 다음과 같이 다양한 종류가 있습니다.
전방 감시 카메라 모듈
차량 진행 방향의 상황을 모니터링하여 안전 운전을 지원합니다.
드라이브 레코더용 카메라 모듈
주행 중 또는 정차 중 전방 및 차량 내 상황을 상시 영상으로 기록하기 위해 사용됩니다.
운전자 모니터링 카메라 모듈
운전 중 운전자를 모니터링하여 졸음운전, 졸음운전 등 위험예지 시스템에 사용됩니다.
서라운드 뷰 카메라 모듈
360도 차량 주변 사각지대를 없애고 안전 확보를 위해 배치됩니다.