로봇, 사용자 감지, 드론, IoT, 웨어러블에서의 센서 성능 향상
ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 광학렌즈를 모듈에 채택한 업계 최상급 플라이트센스(FlightSense™) 기술 기반의 3세대 레이저 거리측정 센서 VL53L1을 출시했다. 특허 기반 실리콘 및 모듈 수준의 아키텍쳐의 이점을 활용하고 처음으로 광학 렌즈를 모듈에 적용한 제품이다. 이러한 조합을 통해 핵심적인 성능이 향상되고 다중 표적 감지, 원거리 커버 글라스의 신호 간섭 방지, 프로그래머블 멀티존 스캐닝과 같은 기능도 새롭게 추가됐다.
이번 센서 모듈의 폼팩터는 4.9 x 2.5 x 1.56mm이며, 새로운 렌즈 시스템과 940nm VCSEL(Vertical Cavity Surface-Emitting Laser) 비가시 광선 소스, 프로세싱 코어, SPAD(단광자 검출 애벌란시 다이오드; Single-Photon Avalanche Diode) 광자 감지기를 싱글칩으로 통합했다. 광학 렌즈 시스템이 추가되어 광자 감지율이 증가함으로써 모듈의 거리측정 성능이 향상된다. 내장된 마이크로컨트롤러가 거리측정 기능을 완벽하게 제어하고 혁신적인 디지털 알고리즘을 구동하여 호스트의 프로세싱 부담을 최소화하며, 모바일 애플리케이션 사용 시 배터리 수명을 최대화할 수 있다.
특히 이전에 없는 고성능을 탑재한 혁신적인 설계 아키텍처로 화면 내 다수의 타깃을 탐지할 수 있으며, 개발자가 SPAD 센싱 메트릭스를 사용자 정의된 영역으로 세분화할 수 있다. 이렇게 잘게 나눠진 영역은 고객 애플리케이션이 단순한 깊이 맵(depth-map)뿐 아니라 스테레오스코피(Stereoscopy)의 이중 카메라 연산에도 사용될 수 있는 공간 거리 정보를 제공할 수 있다.
다른 거리 측정 센서에 사용되는 기술에 비해, 새롭게 특허를 딴 ST의 알고리즘과 Direct ToF 아키텍처는 원거리에서도 노이즈로 인한 간섭에 영향을 영향을 받지 않아 VL53L1과 호환되는 커버 글라스가 많아져 소재 선택의 폭이 넓어지고 이전보다 설계 작업도 쉬워졌다.
ST 이미징 사업부 사업 본부장인 에릭 오세다(Eric Aussedat)는 “ST는 이미 수억 개의 ToF(Time-of-Flight) 센서를 판매하여 OEM을 통해 다양한 컨슈머 기기와 70개 이상의 스마트폰 모델의 설계 적용이 되어 왔다”고 말하며 “이번 3세대 플라이트센스 제품은 성능이 더욱 향상되어 인체 감지(human-presence detection)와 같은 새로운 애플리케이션을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 기존 의 사용 방식에서도 더욱 향상된 센서 성능을 제공하게 될 것이다”고 말했다.
ST는 다양하고 새로운 기능들을 추가한 이번 신제품 거리측정 센서를 통해 ”로봇, 사용자 감지, 드론, IoT, 웨어러블과 같은 애플리케이션의 센서 성능을 한 차원 높일 수 있을 것”이라고 기대했다.
신규 VL53L1은 고속 애플리케이션에서 5ms의 빠른 속도로 측정을 완벽하게 수행한다. 5ms는 꿀벌의 날개 짓 속도로, 초당 200번의 날개짓이라고 알려져 있다. 이에 따라 새로운 거리측정 센서는 논리적으로 초당 200번의 측정값 산출이 가능하다는 것이다.
이에 ST는 ”이 센서가 적용된 스마트폰의 자동 초점 애플리케이션은 종전보다 두 배나 빨리 피사체를 감지할 수 있다. 더욱이 VL53L1은 센서의 거리 측정 범위를 4.5미터 이상으로 두 배나 늘렸으며, 일반적인 2,100만 화소 광학 카메라의 과초점 거리(hyper-focal distance)에도 최적화되어 있다.”도 밝혔다.
한편, VL53L1 센서는 오는 2월 27일부터 3월 2일까지 스페인 바르셀로나에서 개최되는 MWC(부스 번호: H7A61)에서 전시될 예정이다.
아이씨엔 오윤경 기자 news@icnweb.co.kr
