VCM 이란?

VCM이라는 단어를 들었을때  Voice Coil Motor의 약자라고 상상하기는 힘들겁니다. Voice Coil? 카메라와 전혀 상관없는 단어가 여기서 왜 나오는거지? 이렇게 생각했었다. 모바일 카메라 모듈에서 업계 표준으로 가장 많이 사용되는 actuator의 뿌리는 오디오에서 왔다. VCM의 구조를 살펴보면 코일, 영구자석이 주요 구성요소 입니다. 모바일기기에 들어가는 스피커, 리시버 모두 같은 원리 같은 구조를 가지고 있습니다. 진동모터중 리니어 모터또한 같은 구조 입니다.

VCM의 기본원리는 중학교에서 배운 플레밍의 왼손법칙으로 설명된다. 자기장 속에 있는 도선에 전류가 흐르면 움직이는 전하에 작용하는 로런츠힘에 의해 도선도 힘을 받는다. 플레밍의 왼손법칙을 사용하면 자기장의 방향과 전류가 흐르는 방향을 알 때 도선이 받는 힘의 방향을 결정할 수 있다. 방법은 왼손의 검지를 자기장의 방향, 중지를 전류의 방향으로 했을 때, 엄지가 가리키는 방향이 도선이 받는 힘의 방향이 된다. [Fleming's left hand rule] (두산백과)

플레밍의 왼손법칙

모바일 카메라모듈의 AF actuator로 주로 사용되는 구조는 아래와 같이 VCM과 엔코더타입 두가지 입니다. VCM은 보빈(렌즈배럴 아쎄이가 결합되는 상대물)의 상단과 하단에 얇은 금속판으로 된 스프링이 연결되고 다른 끝은 VCM 외곽 사출물에 연결 되어 있습니다. 보빈에는 코일이 감겨져 있고 VCM 외곽쪽에 영구자석이 위치하게 됩니다. VCM은 렌즈가 얇은 판스프링에 연결되어 공중에 떠있는 상황입니다. 무부하 상태에서 정말로 렌즈가 중간쯤 떠있는 타입이 있고, 대부분은 무부하 상태에서 하방(이미지 센서 방향)으로 예압이 걸려 있어 초기 위치가 항상 일정한 상황입니다. VCM은 판스프링의 탄성보다 큰 힘만 걸리면 움직이기 때문에 소모 전류가 상대적으로 적습니다. 

VCM타입

엔코더 타입은 아래 그림과 같이 영구자석이 렌즈 배럴의 한쪽에 존재하고 그 옆에 코일이 위치하게 됩니다. 코일과 자석 사이에는 간격을 유지하면서 상,하로 렌즈가 움직일수 있도록 볼 베어링이 들어 있습니다. 코일이 위치하는 부분에는 yoke가 위치하는데 그냥 얇은 철판이라고 생각하면 됩니다. 자석에 붙는 철판.... 결국은 자석과 철판은 서로 붙으려고 하는데 그 사이에 볼 베어링이 끼어 있어 갭을 유지하고 있게 됩니다. 그럼 엔코더 타입은 무부하 상태에서 렌즈의 초기위치는 어떻게 될까? 결국 자석과 yoke의 배열에 따라 결정 됩니다.  

엔코더타입

포커싱을 할려면 렌즈 배럴의 위치를 알아야 위로 밀어야 하는지 아래로 당겨야 할지 판단을 할 수 있겠죠? 그래서 hall 센서가 코일 중심부에 위치하고 있습니다. 엔코더 타입은 마찰력을 이기고 렌즈를 밀고 당겨야 하기 때문에 VCM타입보다는 소모전류가 큽니다. 하지만 마찰력을 이용하여 렌즈의 위치가 고정되기 때문에 접사(피사체가 가까운데 있을때)를 찍을때도 특별히 소모전류가 커지지는 않습니다. VCM은 접사를 찍을때는 소모전류가 갑자기 증가하게 됩니다. 렌즈를 스프링 탄성을 이기고 물리적으로 많이 밀어야 하기 때문이죠. 스트로크가 커지면 커질수록 소모전류가 증가합니다.

actuator는 대부분 지그를 이용해서 하나하나 사람이 조립합니다. 인건비가 저렴한곳에서 생산해야 경쟁력이 있기 때문에 국내에는 생산 라인이 없다고 보면 됩니다. 주로 중국,필리핀,베트남에 생산지가 있습니다. 출,퇴근 시간이나 식사시간에 수많은 생산인력이 움직이는걸 보면 깜짝 놀라게 되죠.