VCM을 이용한 자동초점 구동기 구동과 충격해석에 관한 연구

Abstract

최근에는 휴대폰의 기능이 단순히 통신수단이 아니라 복합적으로 변하고 있다. 특히 휴대폰의 촬영기능은 소비자들에게 인기 있는 휴대폰의 필수 기능으로 자리 잡고 있다. 또한 메가급 카메라 모듈이 증가함에 따라 렌즈와 관련 부품의 개선이 계속 되고 있으며, 자동초점, 광학줌 등 다양한 부가기능이 추가 되고 있고 그 중에서도 자동초점기에 대한 연구개발이 절실히 필요한 실정이다. 자동초점구동기는 휴대폰에 장착하여 촬영 시 피사체의 선명도를 더욱 높이는 역할을 하는 기기로써 피사체에 대한 영상 정 보가 이미지센서에 입력된 후 센서의 인식에 따라 렌즈의 이동양을 결정하여 구동된다. 현재 자동초점구동기의 구조는 여러 가지가 있지만 휴대폰이 점점 소형화되면서 주로 압전 구동기와 VCM(voice coil motor)이 많이 사용되고 있다. 압전 구동기의 경우 크 기가 초소형이고 행정거리가 마이크로미터까지 가능하고 전력소모가 적지만 가격이 비싼 단점이 있다. VCM은 행정거리가 밀리미터 수준이고 소형화가 가능하고 힘이 압전 구동기보다 적지만 가격이 저렴하여 많이 사용되고 있다. VCM이란 자석과 계철와 코일로 구성되는 간단한 형태의 모터이다. 코일에 흐르는 전 류와 자석에서 발생한 자속의 상호작용에 의한 구동력으로 렌즈를 움직인다. 렌즈의 움 직임은 판스프링을 이용하여 정밀하게 안내되고 지지된다. 판스프링은 광축과 이미지 센서의 중심이 일치하고, 렌즈의 Tilting이 없으며 부드러운 정밀 motion이 가능하게 설계되어있다. 또한 이 판스프링은 휴대폰을 사용할 때 발생하는 충격력을 완충하여 렌 즈를 보호하는 역할을 한다. 따라서 이 판스프링이 충격력에 의해서 영구변형이 된다면 상기에서 언급한 정밀한 운동을 수행할 수 없게 된다. 기존의 VCM을 이용한 자동초점구동기의 개발 프로세스는 시행착오법에 따라 설계/ 제작/시험하는 방식이다. 하지만 이러한 개발 방식은 비용과 시간이 많이 소모된다. 따 라서 본 연구에서는 유한요소프로그램을 통하여 VCM 자동초점구동기의 구동성능을 모사하고 1.5 m에서 더미폰(모형 휴대폰)을 낙하 하였을 때의 자동초점기의 동적 상 태 및 안정성을 판단하고자 한다.