오늘날 인공지능(AI)의 인기가 높아짐에 따라 점점 더 많은 혁신적인 애플리케이션들이 머신 비전의 도움을 필요로 하고 있으며, AI를 활용하여 "이해"하기 위한 전제 조건은 장비가 사물을 명확하게 보고 인식할 수 있어야 한다는 것입니다. 이 과정에서 광학 렌즈의 중요성은 자명하며, 특히 보안 산업 분야의 AI 인텔리전스가 가장 대표적인 예입니다.

보안 AI 기술의 적용이 심화됨에 따라 감시 카메라의 핵심 부품인 보안 렌즈의 기술 업그레이드는 필연적인 것으로 보인다. 영상 감시 시스템의 발전 추세를 고려할 때, 보안 렌즈의 기술 업그레이드 경로는 주로 다음과 같은 측면에서 나타난다.

신뢰성 vs. 렌즈 가격

보안 렌즈의 신뢰성은 주로 시스템의 내열성에 달려 있습니다. 감시 카메라는 극한의 기상 조건에서도 작동해야 합니다. 우수한 감시 렌즈는 60~70도에서도 눈에 띄는 이미지 왜곡 없이 초점을 유지해야 합니다. 하지만 동시에 시장은 해상도 향상과 비용 절감을 위해 유리 렌즈에서 유리-플라스틱 하이브리드 렌즈(비구면 플라스틱 렌즈와 유리를 혼합한 렌즈)로 전환하고 있습니다.

해상도 대비 대역폭 비용

다른 카메라 렌즈와 비교했을 때, 감시용 렌즈는 일반적으로 고해상도를 요구하지 않습니다. 현재 주류는 1080P(2MP)이며, 시장 점유율은 현재 약 65%에서 2020년에는 72%까지 증가할 것으로 예상됩니다. 현재 시스템에서 대역폭 비용이 여전히 매우 중요한 요소이기 때문에 해상도를 높이면 시스템 구축 및 운영 비용이 증가합니다. 따라서 5G 구축이 완료될 때까지 향후 몇 년 동안 4K로의 업그레이드는 매우 느리게 진행될 것으로 예상됩니다.

고정 초점에서 고배율 줌까지

보안 렌즈는 고정 초점 렌즈와 줌 렌즈로 나눌 수 있습니다. 현재는 고정 초점 렌즈가 주류이지만, 줌 렌즈는 2016년에 시장 점유율 30%를 차지했으며 2020년에는 40% 이상으로 성장할 것으로 예상됩니다. 일반적으로 3배 줌이면 충분하지만, 더 먼 거리를 감시할 때는 더 높은 줌 배율이 필요합니다.

대구경 조리개는 저조도 환경 응용 분야에 적합합니다.

보안 렌즈는 저조도 환경에서 자주 사용되므로 휴대폰 렌즈보다 훨씬 높은 조리개 값이 요구됩니다. 적외선 이미징을 통해 야간 촬영 문제를 해결할 수도 있지만 흑백 영상만 제공하므로, 고감도 RGB CMOS 센서와 대구경 렌즈의 조합이 저조도 환경 촬영에 필수적인 해결책입니다. 현재 주류 렌즈는 실내 및 주간 실외 환경에는 충분하지만, 야간 환경을 위해 스타라이트급(F 1.6) 및 블랙라이트급(F 0.98) 대구경 렌즈가 개발되어 왔습니다.

오늘날 전자 기술의 활용이 확대됨에 따라 기계의 ‘눈’ 역할을 하는 광학 렌즈는 다양한 새로운 응용 분야로 확장되고 있습니다. 보안, 휴대폰, 차량이라는 세 가지 주요 시장 외에도, 광학 신호의 주요 획득 부품으로서 광학 렌즈는 AI 인식, 비디오 프로젝션, 스마트 홈, 가상 현실, 레이저 프로젝션 등과 같은 신흥 단말 전자 제품의 중요한 구성 요소가 되었습니다. 각 전자 기기에 탑재되는 광학 렌즈는 형태와 기술 표준 면에서 다소 차이가 있습니다.

다양한 응용 분야에서의 렌즈 특징

스마트홈 렌즈

생활 수준이 해마다 향상됨에 따라 스마트 홈이 수많은 가정에 보급되고 있습니다. 가정용 카메라, 스마트 도어록, 비디오 도어벨, 로봇 청소기 등 다양한 스마트 홈 기기는 광학 렌즈가 스마트 홈 시장에 진출할 수 있는 다양한 기반을 제공합니다. 스마트 홈 기기는 유연하고 소형이며, 흑백의 전천후 환경에 적응할 수 있습니다. 광학 렌즈의 매력은 주로 고해상도, 대구경, 저왜곡, 높은 가성비라는 기본 생산 기준에 있습니다.

드론 또는 무인항공기 카메라 렌즈

소비자용 드론 장비의 등장으로 일상 사진 촬영에 '신의 시점'이라는 새로운 가능성이 열렸습니다. 드론의 주요 사용 환경은 야외이며, 장거리 촬영, 넓은 시야각, 복잡한 야외 환경에 대한 적응력 등이 요구되면서 드론 카메라 렌즈 설계에 대한 요구 조건이 높아졌습니다. 드론 카메라 렌즈는 안개 투과, 노이즈 감소, 넓은 동적 범위(WDR), 자동 주야간 전환, 구형 프라이버시 영역 마스킹 기능 등 다양한 기능을 갖춰야 합니다.

드론 비행 환경은 복잡하기 때문에, 뛰어난 촬영 품질을 확보하기 위해서는 드론 렌즈가 주변 환경에 따라 언제든지 촬영 모드를 자유롭게 전환해야 합니다. 이러한 과정에서 줌 렌즈는 필수적입니다. 줌 렌즈와 비행 장비를 조합하면 고고도 비행 중에도 광각 촬영과 근접 촬영 간의 빠른 전환이 가능해집니다.

휴대용 카메라 렌즈

라이브 방송 산업이 뜨겁게 성장하고 있는 가운데, 다양한 환경에서의 라이브 방송 작업에 더욱 효과적으로 적응하기 위해 휴대용 스마트 카메라 제품들이 시대적 요구에 맞춰 등장하고 있습니다. 고화질, 흔들림 방지, 왜곡 없는 영상은 이러한 카메라의 필수 요소가 되었습니다. 또한, 더욱 뛰어난 영상미를 추구하기 위해서는 색 재현력, 눈으로 보는 그대로를 담아내는 기능, 그리고 모든 날씨와 다양한 생활 장면을 촬영할 수 있는 초광각 다이내믹 레인지까지 충족해야 합니다.

비디오 장비

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 대유행으로 온라인 회의와 실시간 수업이 더욱 활성화되었습니다. 이러한 환경은 비교적 고정적이고 단일한 사용 환경을 제공하기 때문에, 영상 장비용 렌즈의 설계 기준은 기본적으로 특별히 까다롭지 않습니다. 영상 장비의 "안경"과 같은 역할을 하는 영상 장비용 렌즈는 일반적으로 넓은 화각, 왜곡 없는 촬영, 고화질, 줌 기능 등의 요구 사항을 충족합니다. 원격 교육, 원격 의료, 원격 지원, 협업 사무실 등 관련 애플리케이션의 인기가 높아짐에 따라 이러한 렌즈의 생산량 또한 증가하고 있습니다.

현재 광학 렌즈의 주요 시장은 보안, 휴대폰, 차량 세 가지입니다. 대중의 생활 방식이 다양해짐에 따라 프로젝터, AR/VR 장비 등 시각 기술과 예술에 초점을 맞춘 세분화된 하위 시장들이 성장하고 있으며, 이러한 제품들은 일반 대중의 삶과 업무에 색다른 경험을 선사하고 있습니다.