메타옵틱스 유한회사(MetaOptics Ltd, Catalist: 9MT, 이하 '메타옵틱스' 또는 '회사', 자회사 포함 '그룹')가 향후 스마트폰 통합 가능성을 지원하기 위해 3D 비접촉 지문 생체인식용 소형 광학 모듈을 개발할 계획이라고 밝혔다. 이번 프로젝트는 기존 3D 센싱 기술을 고도화해 광학 스택 크기를 줄이고, 기계적 구동 없이 이미지 처리 성능을 최적화할 수 있도록 전자식 튜닝 기능을 통합하는 것이 핵심이다.
이 이니셔티브는 첨단 반도체 기술의 상용화를 지원하는 싱가포르 소재 국가 연구 기관과의 협력을 통해 추진된다. 해당 협업은 최첨단 광학 연구 성과를 차세대 보안 신원 인증 시스템에 적용 가능한 제조•확장 솔루션으로 신속히 전환하는 데 기여한다.
모듈의 핵심은 두 개의 초박형 메타렌즈를 중심으로 구성된 가변형 평면 렌즈 구조다. 전통적인 곡면 렌즈와 달리, 나노 구조 기반의 평면 광학 소자는 매우 콤팩트한 구조 안에서 빛을 정밀하게 형상화하고 집속한다. 각 메타렌즈는 유리 기판 위에 제작되며, 두 기판 사이에는 사람 머리카락 두께에 해당하는 약 100마이크로미터 두께의 액정 층(liquid crystal, 'LC')이 배치된다.
LC층에 전압을 가하면 광학 특성이 전자적으로 조정되며, 이를 통해 초소형 폼팩터에서도 가변 광학 응답이 가능해진다. 이는 부피가 크거나 고장 위험이 있는 기계식 초점 조정 부품을 제거할 수 있음을 의미한다.
각 직경 2.0밀리미터 메타렌즈는 두께 0.775mm 유리 기판 위에 배치되며, 약 1.65mm 두께의 광학 스택을 형성한다. 전체 모듈 목표 두께는 약 5mm로, 공간 제약이 큰 소비자 전자기기 내 통합을 지원한다. 시연용 설계에는 532나노미터 녹색 파장을 사용하며, 모노크롬 이미지 센서 및 제어 전자장치와 결합해 통제된 환경에서 정밀한 지문 특징을 캡처한다.
메타옵틱스의 토비아스 W. W. 마스(Tobias W. W. Mass) 시스템 부사장은 "극도로 콤팩트한 폼팩터에서 안정적이고 반복 가능한 튜닝을 구현해야 하는 액정 기반 공간광 변조기(spatial light modulators, 'SLM') 분야에서 오랜 기간 연구해 왔다"고 말했다. 이어 "이 경험을 메타렌즈 이미지 처리 시스템의 오토포커스 구현에 적용하는 것은 메타옵틱스에 있어 자연스러운 단계다. LC 튜닝 방식을 선택한 이유는 완전 전자식 구동을 유지하면서도 높은 광학 설계 자유도를 제공하는 성숙한 기술 플랫폼이기 때문이다. VCM 기반 기계식 초점 방식과 비교해 확장 가능한 제조와 수율 개선에 유리하다"고 설명했다.
또한 "이번 프로그램은 1세대 3D 비접촉 지문 모듈에서 얻은 인사이트를 기반으로 한다. 차세대 가변형 메타렌즈 솔루션을 통해 모듈 크기를 약 5mm 패키징 수준으로 대폭 축소하는 것을 목표로 하며, 5G 스마트폰 및 노트북 등 공간 제약이 큰 소비자 전자기기 탑재를 가능하게 할 것이다. 현재 시장의 다수 생체인식 모듈이 수동 방식인 반면, 당사의 가변형 메타렌즈 스택은 전자적으로 조정 가능한 '능동' 광학 아키텍처를 구현한다. 이를 통해 지문 캡처를 최적화하고, 향상된 3D 생체인식 정밀도를 기반으로 보안성을 강화하는 동시에 기존 2D 접촉식 지문 인식 대비 위생적이고 비접촉 방식의 대안을 제시한다"고 덧붙였다.
메타옵틱스는 내년 1월 미국 라스베이거스에서 열리는 CES 2027에서 차세대 3D 생체인식 가변형 모듈을 공개할 예정이다. 첨단 가변형 메타렌즈를 적용한 이 모듈은 기존 2D 생체인식 기술 대비 지문 추적 정밀도와 소형화, 위생 측면에서 유의미한 개선을 제공할 것으로 기대된다.
