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  • Canon은 EOS/EF 도입 이후 EF, EF-S, EF-M, RF, RF-S 렌즈에 서로 다른 오토포커스 모터를 적용해 왔고, 렌즈 세대별 초점 구동 방식의 차이가 사진·영상 성능을 좌우함
  • 초점 렌즈군은 광축을 따라 이동하지만, 이를 만드는 방식은 회전을 변환하는 회전 구동과 렌즈군을 직접 미는 선형 구동으로 갈림
  • AFD, Ring-Type USM, DC Micro Motor, Micro USM, STM, Nano USM, VCM으로 이어지는 계열은 속도·소음·토크·제어 방식이 다르며, USM이라는 표기만으로 내부 구조를 특정하기 어려움
  • Full-Time Manual Focus는 Ring-Type USM에서 처음 제공됐고, STM·Nano USM·VCM은 초점 링이 전자적으로 구동부를 제어하는 focus-by-wire로 항상 수동 오버라이드를 지원함
  • 최신 Nano USMVCM은 회전-선형 변환 기구 없이 초점 렌즈군을 직접 움직이며, RF 하이브리드 렌즈에서는 사진과 영상 요구를 함께 겨냥함

Canon AF 구동 방식의 기본 구조

  • 오토포커스는 카메라 내부의 autofocus detection system이 이상적인 초점 위치를 판단하고, 렌즈의 AF 구동부에 이동을 지시하는 구조임
  • Canon은 1987년 EOS 시스템EF 렌즈를 도입하면서 오토포커스를 표준 기능으로 설계함
  • 초점 렌즈군은 광축을 따라 선형으로 움직이지만, 액추에이터는 크게 두 계열로 나뉨
    • 회전 구동 시스템: 모터 회전을 헬리컬 슬롯 배럴이나 리드 스크루 같은 정밀 기구로 선형 이동으로 바꿈
    • 선형 구동 시스템: 초점 렌즈군이 선형 액추에이터와 직접 연결돼 별도 변환 기구가 필요 없음
  • 초기 AF 구동은 AFD, Ring-Type USM, DC Micro Motor, Micro USM, Micro USM II, STM처럼 회전 운동을 사용했고, 이후 Nano USM과 VCM 같은 선형 구동으로 확장됨

렌즈 표기와 수동 초점 오버라이드

  • 렌즈 배럴에 AF 기술 표기가 없으면 해당 Canon AF 렌즈는 AFD 또는 DC Micro Motor를 사용함
  • USM 표기는 하나의 모터 구조를 뜻하지 않음
    • Canon USM 구동계에는 Ring-Type USM, Micro USM I/II, 선형 Nano USM이 포함됨
    • 세 계열 모두 압전 기술을 쓰지만 메커니즘은 서로 다름
  • STM의 도입 시점은 EF-M 마운트 시스템 도입 시점과 같고, 모든 EF-M 렌즈는 Stepper Motor 기술을 사용함
  • AF 활성 상태에서도 수동 초점을 덮어쓸 수 있는 Full-Time Manual Focus는 AF 기술별 차이가 큼
    • Ring-Type USM은 이 기능을 처음 제공한 AF 시스템임
    • 2012년 전까지 대부분의 다른 렌즈는 AF 활성 상태의 수동 초점 조작을 제공하지 않았음
    • STM, Nano USM, VCM은 focus-by-wire 방식으로 초점 링이 전자적으로 AF 구동부를 제어해 항상 FTM을 제공함

Arc-Form Drive, AFD

  • AFD는 1987년부터 1990년까지 쓰였고, 처음에는 autofocus drive의 약자였으나 이후 Arc-Form Drive로 의미가 바뀜
  • EF 렌즈에 처음 쓰인 AF 모터로, 모터 유닛·기어 구동부·수동/자동 전환용 변속 구조를 포함함
  • 아크 형태의 조립체라 원통형 렌즈 배럴 내부에 넣기 쉬웠음
  • 사용 렌즈 예시는 다음과 같음
    • Canon EF 15mm F2.8 Fisheye
    • Canon EF 24mm F2.8
    • Canon EF 28mm F2.8
    • Canon EF 35mm F2
    • Canon EF 50mm F1.8
    • Canon EF 50mm F2.5 Compact Macro
    • Canon EF 135mm F2.8 Softfocus
  • 구동과 피드백

    • AFD는 2상 양극성 비대칭 스테퍼 모터를 사용함
    • 고정자 코어, 두 전자기 코일, 영구자석 로터로 구성됨
    • 양극성 구조라 각 코일에 전류가 양방향으로 흐를 수 있음
    • 비대칭은 고정자 형상이 일반 스테퍼 모터처럼 회전 대칭이 아니라는 뜻임
    • 감속 기어열은 출력 기어의 속도를 낮추고 토크를 높임
    • 두 가지 피드백 시스템이 동작 상태를 감시함
    • 로터 가까이에 배치된 홀 효과 센서 2개가 자기장 변화를 감지해 로터 회전을 확인함
    • 검은색/반사 영역이 번갈아 있는 광학 인코더 휠과 적외선 반사 센서가 회전 스텝 수를 측정함
    • AF 지시는 보통 특정 방향으로 몇 스텝 이동할지를 포함하므로, 인코더 피드백은 렌즈 컨트롤러에 중요함
  • 한계

    • AFD의 출력 기어는 헬리컬 초점 배럴을 직접 구동하는 변속 요소이기도 함
    • AF/MF 스위치에 연결된 금속 레버가 출력 기어를 모터 기어열 또는 수동 입력 기어 중 하나에만 연결함
    • 한쪽에 연결되면 다른 쪽과 분리되기 때문에 Full-Time Manual Focus를 지원하지 않음
    • 동작 소음이 크고 다른 AF 구동보다 느리며, 움직이는 피사체를 따라갈 때 반응 시간이 눈에 띔
    • 초점을 맞춘 뒤 조리개를 조이는 동작을 순차적으로 수행해야 하지만, 다른 AF 모터 렌즈는 AF 모터와 조리개를 동시에 동작시킬 수 있음
    • 이런 약점에도 AFD 렌즈는 신뢰할 수 있는 오토포커스 성능을 제공함

Ring-Type Ultrasonic Motor, USM

  • Ring-Type USM은 1987년 11월 Canon EF 300mm F2.8L USM 렌즈와 함께 도입됐고, 1987년부터 현재까지 쓰임
  • 전자기 코일이나 자기 로터가 아니라 압전 효과와 마찰을 결합해 회전을 만드는 액추에이터임
  • 링 형태라 렌즈 배럴 내부에 잘 맞고, 광학계는 링 중앙을 통과함
  • 도입 당시 매우 빠르고 조용한 구동으로 설계와 기능 면에서 획기적이었음
  • 높은 토크로 슈퍼망원 렌즈의 무거운 초점 렌즈군도 움직일 수 있고, 감속 기어열 없이 초점 메커니즘에 연결 가능함
  • 입력 전력이 0이어도 높은 유지 토크를 가지며, 로터 관성이 낮아 빠른 시작과 정지가 가능하고 전자기장 영향을 받지 않음
  • 구조

    • 주요 부품은 로터, 압전 고정자, 여러 지지 링으로 나뉨
    • 로터는 모터 작동 중 실제로 광축 주위를 회전하는 유일한 부품이며, 고정자 쪽에 슬라이딩 레일이 있음
    • 고정자는 탄성 금속체이고, 뒤쪽에는 압전 세라믹 요소 링이 용접돼 있음
    • 압전층이 전기적으로 여기되면 고정자가 진동하고, 진동 에너지는 마찰을 통해 로터로 전달됨
    • 펠트 링은 민감한 압전층을 금속 지지 링으로부터 보호하고 렌즈 배럴로 전달되는 진동을 줄임
    • 압축 스프링은 고정자와 로터를 강하게 누르는 예압을 제공하며, Ring-Type USM 작동에 필수임
    • Canon은 외경 62mm와 77mm 두 크기의 고정자 링을 사용함
    • 62mm 예시: Canon EF 24mm F1.4 L USM, EF 50mm F1.2 L USM, EF 100mm F2 USM
    • 77mm 예시: Canon EF 400mm F2.8 L IS USM, EF 600mm F4 L IS USM
  • 압전 링과 진행파

    • 고정자가 정밀하게 진동해야 모터가 동작하며, 이 진동은 탄성 고정자 뒤쪽에 용접된 분할형 압전 세라믹 링이 만듦
    • 압전 요소는 A와 B 그룹으로 묶이고, 두 그룹은 λ/4 공간 위상차로 배치됨
    • 각 압전 요소는 전극 사이에 끼워져 있으며, 전기장이 걸리면 역압전 효과로 위 또는 아래로 휘어짐
    • 고주파 교류 전압이 걸리면 고정자 링이 진동하고, 진동 진폭은 약 1–2µm 수준임
    • A와 B 그룹을 각각 여기하면 정상파가 생기고, 두 그룹을 동시에 λ/4 시간 위상차로 여기하면 정상파가 결합해 진행파가 됨
    • Canon Ring-Type USM의 공진 주파수는 약 27,000Hz이며, 초음파 영역이라 Ultrasonic Motor로 불림
    • 진행파의 방향은 시간 위상차 부호에 따라 바뀌고, 그 결과 로터 회전 방향도 바뀜
  • 피드백과 에너지 변환

    • 고정자 링에는 파동 생성용 압전 요소 외에 진동 세기를 측정하는 작은 센서 압전 요소가 있음
    • 압전 요소는 변형되면 전압을 만들기 때문에, 센서 출력은 해당 위치의 고정자 파동 진폭을 반영함
    • 제어 회로는 이 신호로 A/B 위상의 주파수를 조정해 고정자 고유 공진 주파수에 맞추고 진행파 진폭을 극대화함
    • 고유 공진 주파수는 생산 공차와 고정자 온도에 따라 달라질 수 있음
    • 작동은 전기 에너지가 압전 고정자의 물결 모양 진동으로 바뀌고, 약 27kHz의 초음파 진동이 마찰을 통해 한 방향의 연속 회전으로 바뀌는 2단계 변환임
    • 예시 조건에서 고정자에 9개 파봉이 있고 27,000Hz로 여기되면 하나의 파봉은 초당 3,000회 고정자 둘레를 도는 셈임
    • 실제 로터 속도는 연속 여기 시 보통 70–90rpm이며, 펄스 폭 변조로 낮출 수 있음
  • 한계와 FTM

    • 마찰을 사용하므로 연속 작동용으로 설계되지 않았고, 수명 기대치는 일반 전기 모터보다 낮음
    • 사람 귀에는 들리지 않는 초음파 소음이 민감한 마이크에 잡힐 수 있어 영상 촬영에서 문제가 될 수 있음
    • CNC로 정밀 가공한 고정자 치형, 압전 세라믹 생산과 적용, 고주파 전원 및 피드백 제어 회로 때문에 생산 비용이 높음
    • Ring-Type USM의 Full-Time Manual Focus는 초음파 구동 유닛 자체 기능이 아니라 회전 차동 메커니즘 덕분임
    • 출력 링에는 작은 휠 3개가 있고, 이 휠은 수동 입력 링과 모터 입력 링 사이에 끼워져 있음
    • 차동 구조 덕분에 수동 초점 링 또는 모터 입력 중 하나가 출력 링을 돌려도 다른 입력에 힘을 강제로 전달하지 않음
    • 한 입력 링이 움직이지 않을 때 출력 속도는 입력 속도의 절반이 됨

DC Micro Motor

  • DC Micro Motor는 1990년부터 2012년까지 사용됐고, MM으로 줄여 부르기도 함
  • 외형은 AFD와 비슷하고 감속 기어열로 모터 동력을 초점 렌즈 배럴에 전달하지만, 모터 자체는 스테퍼가 아니라 초소형 직류 모터
  • Canon 렌즈에 쓰인 AF 모터 중 AFD와 함께 가장 덜 발전된 방식으로 간주되며, 주로 보급형 AF 렌즈에 쓰임
  • 사용 렌즈 예시는 Canon EF-S 18-55mm F3.5-5.6, EF 50mm F1.8 II, EF 75-300mm F4-5.6 계열 등임
  • 기어열과 인코더

    • 직류 모터는 전원이 공급되면 매우 빠르게 회전하므로, 기어열은 높은 감속비로 회전 속도를 낮추고 출력 토크를 높임
    • 레버가 기어 하나를 두 위치 사이에서 이동시킴
    • 기본 위치에서는 기어열이 닫혀 모터 회전이 출력 기어로 전달됨
    • AF/MF 스위치를 MF로 옮기면 기어가 분리돼 모터와 출력 기어 연결이 끊김
    • 이 구조 때문에 DC Micro Motor는 Full-Time Manual Focus를 지원하지 않음
    • 로터 축의 작은 풀리가 고무 벨트로 큰 풀리를 구동하며, 이 벨트 구동은 모터 작동 진동을 줄이는 데 도움을 줌
    • 첫 번째 기어에는 작은 구멍이 둘레에 많은 인코더 휠이 붙어 있고, 적외선 빔과 센서가 구멍 통과를 감지해 스텝 수를 셈
  • 브러시드 DC 모터 동작

    • 정확한 모터 형식은 2극 3코일 브러시드 DC 모터
    • 뒤쪽의 두 단자는 금속 브러시로 이어지고, 브러시는 로터 정류자에 접촉해 전력을 공급함
    • 로터에는 금속 코어에 감긴 3개 코일이 있으며, 각 코일은 극성을 바꿀 수 있는 전자석임
    • 작동 전압은 4–6V DC이고, 정류자 구조 덕분에 코일은 영구자석에 가장 가까워지는 순간 전기적·자기적 극성이 바뀜
    • 이 원리로 작은 DC 모터는 최대 6,000rpm까지 동작할 수 있고, 브러시 전압 극성을 반대로 하면 반대 방향으로 회전함
    • DC 전압만으로 동작해 스테퍼 모터 같은 복잡한 드라이버 회로가 필요 없지만, 제어 회로는 비교적 큰 전류를 다룰 수 있어야 함
    • 토크가 제한적이라 거의 항상 작고 가벼운 초점 렌즈군을 가진 컴팩트 렌즈에 쓰이며, 동작 소음이 비교적 큼

Micro USM과 Micro USM II

  • Micro USM은 1992년에 도입됐고, Micro USM II는 2002년에 원래 버전의 절반 크기인 초소형 설계로 뒤따름
  • 두 계열은 2016년까지 쓰였고, Canon 초음파 모터 계열의 다른 구성원임
  • 지름 11mm의 작은 원통형 초음파 모터이며, 압전 세라믹 요소로 진동을 만듦
  • 원래 Micro USM의 길이는 26.7mm, Micro USM II는 13.4mm
  • 출력 기어는 감속·토크 증대 기어박스를 통해 초점 캠 배럴에 연결됨
  • 적층 압전 요소와 너테이션

    • Micro USM은 로터, 고정자, 보조 부품과 지지 구조가 금속 샤프트에 눌려 쌓인 구조임
    • 고정자는 LPE, 즉 laminated piezoelectric element가 두 금속 오실레이터 사이에 끼워진 형태임
    • 개별 압전 디스크의 진동 진폭은 매우 작기 때문에 약 25장의 원형 디스크를 적층해 하나의 다층 원통형 부품을 만듦
    • 디스크 반쪽들은 반대 방향으로 분극되고, A/B 두 위상으로 여기될 수 있음
    • LPE를 두 위상에서 λ/4 시간 위상차를 가진 고주파 전압으로 여기하면 고정자가 축 주위로 너테이션 운동을 함
    • 이 너테이션은 오실레이터 상단 표면에서 원주를 따라 이동하는 하나의 봉우리와 골처럼 동작하고, 진폭은 약 2µm라 눈에 보이지 않음
    • 고정자와 로터의 압력 접촉에서 생긴 마찰이 에너지를 로터로 전달하며, 로터와 출력 기어는 고정자 진행파와 반대 방향으로 회전함
  • Ring-Type USM과의 공통점과 차이

    • 두 모터 모두 압전 요소로 고정자 굽힘 진동을 만들고, 초음파 여기로 오실레이터 진동을 키움
    • 고정자 표면에 진행파를 만들고, 마찰로 로터를 진행파 반대 방향으로 돌림
    • 두 모터 모두 사람 귀에는 들리지 않지만 민감한 마이크가 영상 녹화 중 소음을 잡을 수 있고, 장시간 연속 작동용이 아님
    • Ring-Type USM은 링형 고정자에 7–9개의 진행파를 만듦
    • Micro USM은 원통형 고정자에서 하나의 봉우리와 골에 가까운 너테이션 운동을 함
    • Micro USM은 훨씬 작지만 출력 속도가 상대적으로 높아 감속 기어박스가 필요함
    • Micro USM과 Micro USM II는 생산 비용이 비교적 낮아 저가 및 중급 렌즈에 사용됨
    • 예시 렌즈는 Canon EF 70-300mm F4-5.6 IS USM, EF 90-300mm F4.5-5.6 USM, EF 28-105mm F4-5.6 USM, EF-S 18-55mm F3.5-5.6 II USM 등임

Stepper Motor, STM

  • Canon은 2012년 6월 EF 40mm F2.8 STMEF-S 18-135mm F3.5-5.6 IS STM을 발표했고, 이 렌즈들이 STM 표기를 처음 사용함
  • STM은 stepper motor의 약자이며, AFD에서도 스테퍼 기술이 쓰였지만 STM 렌즈의 모터는 훨씬 작고 구조가 다름
  • Canon STM 렌즈는 매우 조용하고 부드러운 AF 동작을 제공해 사진과 영상 촬영 모두에 적합한 선택으로 간주됨
  • STM은 EF, EF-S뿐 아니라 최신 RF, RF-S 렌즈에도 널리 쓰임
  • 사용 렌즈 예시는 Canon EF 40mm F2.8 STM, EF-S 24mm F2.8 STM, RF 28-70mm F2.8 IS STM, RF-S 18-45mm F4.5-6.3 IS STM 등임
  • 두 가지 전달 방식

    • Canon은 STM의 회전 운동을 초점 렌즈군의 선형 운동으로 바꾸기 위해 두 가지 전달 방식을 사용함
    • Lead-Screw-Type STM: 웜 구동으로 초점 렌즈 유닛을 두 가이드 레일을 따라 축 방향으로 이동시킴
    • Gear-Type STM: 기어휠을 사용하고, 최종적으로 헬리컬 슬롯이 있는 초점 배럴에 연결함
    • 전달 방식은 다르지만 실제 스테퍼 모터는 동일함
  • can-stack 설계

    • STM 렌즈의 모터는 2상 양극성 스테퍼 모터이며 영구자석 로터를 사용함
    • AFD 스테퍼와 달리 STM 버전은 회전 대칭 고정자를 사용함
    • Canon STM 모터는 20개 필드 폴, 즉 위상당 10개의 필드 폴을 가짐
    • 각 위상 권선은 강철 셸에 둘러싸이고, 삼각형 치형이 중심부로 들어와 교대로 배열됨
    • 위상 A와 B의 고정자 치형 링은 서로 18도 어긋나야 하며, 이 구조는 can-stack 또는 tin-can 설계로 불림
    • 로터는 10극 패턴으로 자화된 페라이트 세라믹 실린더임
    • 4단계 동작 후 로터는 72도 회전하며, 1회전을 완료하려면 20스텝이 필요함
    • 로터가 자기장을 정밀하게 따라가기 때문에 별도의 피드백 제어 시스템이 필요 없음
    • Canon STM 렌즈의 모터는 지름 8mm의 매우 작은 유닛이며, DC Micro Motor보다도 작음
    • 이 크기 때문에 STM은 작은 초점 렌즈 요소에 더 적합하고, 무거운 슈퍼망원 렌즈에 쓰일 가능성은 낮음
    • Canon STM 렌즈는 focus-by-wire를 사용하므로 언제든 Full-Time Manual Focus를 지원함

Nano USM

  • Nano USM은 2016년부터 현재까지 쓰이는 Canon 초음파 모터 계열의 최신 추가 요소임
  • Canon은 EF-S 18-135mm F3.5-5.6 IS USM 렌즈를 발표하며 Nano USM을 처음 적용했고, 같은 해 이전 초음파 모터인 Micro USM을 중단함
  • Nano USM은 압전 세라믹 요소로 진동을 만들지만 회전 출력을 만들지 않음
  • 헬리컬 배럴이나 리드 스크루 없이 선형 이동을 만들고, 초점 렌즈 셀을 가이드 레일을 따라 직접 축 방향으로 미는 선형 구동
  • 초점 렌즈 유닛에는 어두운 줄과 반사 줄이 번갈아 있는 위치 인코더가 붙고, 적외선 센서가 이동 스텝을 셈
  • 액추에이터 구조

    • 핵심 부품은 길이 약 20mm의 작은 탄성 금속 조각인 Nano USM 액추에이터임
    • 하단에는 압전 세라믹 요소가 붙고, 압전층 하단 표면에는 전극 3개가 있음
    • 상단의 작은 돌기 2개는 고정된 슬라이드 레일과 압력 접촉함
    • 매우 작지만 비교적 높은 출력 토크를 만들고, 빠른 시작·정지 특성과 제어 가능한 빠른 출력 속도를 제공함
  • 두 진동 모드와 선형 이동

    • Nano USM은 작동 중 두 가지 굽힘 진동 모드에 들어감
    • Mode 1은 액추에이터를 안장 형태로 만드는 면외 굽힘 모드임
    • Mode 2는 액추에이터를 파형으로 만드는 또 다른 면외 굽힘 모드임
    • 두 모드는 탄성 금속체의 고유 공진 주파수 근처 고주파 전압으로 여기됨
    • 두 진동 모드가 결합하면 접촉점이 타원 운동을 하고, 고정 슬라이드 레일과의 마찰 반력으로 Nano USM 프레임이 선형 이동함
    • 실제 진폭은 매우 작아 작동 중 변형이 보이지 않음
    • 초음파 여기 주파수는 사람 귀에 들리지 않고, 마이크에 잡힐 가능성도 낮음
    • 출력이 약간 낮기 때문에 Nano USM은 더 작은 렌즈 요소 그룹을 움직일 때 선호됨
    • Nano USM 렌즈도 focus-by-wire로 Full-Time Manual Focus를 지원함
  • Dual Nano USM

    • 2019년 출시된 Canon RF 70-200mm F2.8L IS USM은 Dual Nano USM 기술을 처음 탑재한 렌즈임
    • Dual Nano USM은 렌즈 배럴 안에 두 개의 소형 초음파 구동계를 설치하는 방식임
    • 각 AF 구동부는 두 내부 초점 그룹 중 하나를 움직임
    • 하나는 초점 그룹을 담당함
    • 하나는 플로팅 그룹을 담당함
    • Canon RF 100-300mm F2.8 L IS USM 렌즈에도 Dual Nano USM 시스템이 통합됨

Voice Coil Motor, VCM

  • VCM은 2024년부터 Canon 사진용 렌즈의 AF 구동으로 쓰이기 시작함
  • Canon은 이전부터 image stabilization unit을 구동하는 데 voice coil motor를 사용해 왔고, 시네 렌즈에서는 수십 년 동안 AF 구동으로도 쓰였음
  • Canon RF 35mm F1.4 L VCM은 voice coil motor를 탑재한 첫 사진용 렌즈임
  • VCM은 작은 크기와 낮은 무게, 빠른 응답, 정밀한 위치 제어, 높은 구동력, 낮은 마찰 손실을 함께 제공함
  • 선형 설계라 회전을 선형 이동으로 바꾸는 헬리컬 배럴이나 리드 스크루가 필요 없고, 민감한 마이크로 녹음해도 사실상 조용해 사진과 영상 모두에 적합함
  • 작동 원리

    • Canon RF 35mm F1.4 L VCM 렌즈에는 초점 렌즈 셀에 동일한 voice coil motor 2개가 붙어 있음
    • 대칭 구조는 메커니즘에 한쪽으로 치우친 응력이 생기는 것을 막고 부드러운 슬라이딩 동작을 보장함
    • 각 voice coil은 중앙을 관통하는 슬라이딩 레일로 지지되고, 이 레일이 축 방향 이동 범위를 정의함
    • 코일 양쪽에는 강한 영구자석이 위아래로 배치돼 자기장이 코일을 통과함
    • 전류가 코일을 흐르면 Lorentz force가 코일에 작용해 슬라이딩 레일을 따라 축 방향으로 이동함
    • 생성되는 힘은 자기장 자속 밀도와 전류 세기에 비례하고, 힘의 방향은 전류 방향에 따라 달라짐
    • 초단 전압 펄스를 코일에 가해 원하는 방향으로 매우 정밀하게 구동할 수 있음
    • 단점은 초점 렌즈가 움직이지 않을 때도 코일 위치를 유지하기 위해 위치 제어가 활성 상태여야 한다는 점임

RF 하이브리드 렌즈와 VCM/Nano USM 조합

  • Canon은 RF 렌즈에 VCM을 사용하면서 사진가와 영상 제작자의 요구를 함께 겨냥한 하이브리드 렌즈 시리즈를 도입함
  • 이 렌즈들은 RF 마운트의 L 렌즈이며, 시네 렌즈에서 주로 보이는 수동 조리개 링 같은 사진·영상 기술의 이점을 결합하도록 설계됨
  • 하이브리드 RF 렌즈 예시는 다음과 같음
    • Canon RF 24mm F1.4 L VCM
    • Canon RF 35mm F1.4 L VCM
    • Canon RF 50mm F1.4 L VCM
  • Canon RF 35mm F1.4 L VCM은 두 AF 구동 시스템을 함께 사용함
    • 한 쌍의 VCM이 주 초점 렌즈군을 구동함
    • Nano USM 유닛이 플로팅 렌즈 요소를 구동함
  • 주 초점 렌즈군은 렌즈 요소 4개로 구성돼 상당한 무게가 있으므로 강한 AF 시스템이 필요함
  • 플로팅 렌즈는 단일 요소라 더 작은 Nano USM으로도 충분히 구동할 수 있음

댓글과 토론

Hacker News 의견들
  • Canon이 RF 렌즈에서 서드파티를 막은 뒤로 Canon은 더 이상 선택지가 아님
    Viltrox의 마지막 AF 렌즈를 샀는데 훌륭했고, Canon이 압박한 뒤 RF 바디를 산 걸 후회함
    지금은 크롭 센서 바디에만 서드파티를 허용하는데, Fuji, Sony, Leica, Nikon은 모두 서드파티 렌즈를 허용해서 Fuji로 갈아탔고 돌아갈 생각 없음

    • 같은 이유로 약간 후회 중임
      Canon은 좋아하지만 폐쇄적인 렌즈 시스템은 이상적이지 않고 가격도 말도 안 되게 비쌈
      서드파티 렌즈를 쓰게 해준다는 어댑터들도 전부 별로임
    • Canon이 이제 센서 기술과 렌즈 광학 품질 양쪽에서 Sony에 밀렸는데도 비싼 자사 렌즈만 쓰게 밀어붙이는 게 솔직히 좀 안타까움
      예전 EF 마운트가 자동초점 마운트의 공용어처럼 쓰이고 Sigma, Tamron 같은 렌즈 생태계가 활발하던 시절이 그리움
      지금도 SLR 마운트용 Sigma Art 렌즈 중 40mm와 105mm f/1.4 같은 건 화질 면에서 비할 데가 없음
    • 서드파티 렌즈 업체를 배제한 건 마음에 들지 않지만, 렌즈 수익을 확보하지 못했다면 Canon 카메라 자체가 남아 있지 않았을 수도 있다고 봄
    • 잠깐, Canon이 이 입장을 다시 뒤집은 건가?
      마운트를 서드파티에 드디어 열기 시작한 줄 알았는데, 실제로는 그렇지 않다니 정말 실망스러움
    • 나도 같은 처지임
      Canon 렌즈군이 전반적으로 훌륭했다면 덜 화났을 텐데, RF 초광각 줌은 하나같이 소프트하거나 비네팅이 심함
      2200달러짜리 RF 15-35mm를 반품했고, 풍경 사진은 이제 그냥 iPhone Pro로 찍음
  • 예전에는 개 사진을 찍으려면 수동초점을 써야 했음
    85mm/1.8 렌즈의 초기 Ring USM AF에서 나는 겉보기엔 들리지 않는 소리가 개를 미치게 해서 방을 뛰쳐나가게 만들었음
    처음엔 카메라를 겨누는 심리적 효과인가 했지만, 어느 밤 커튼 뒤에 숨어 AF 모터만 돌려도 개가 바로 방을 나갔음
    이후 USM AF 모터는 개에게 조용했고, 그때부터는 사진 찍히는 걸 괜찮아했음

    • 우리 개도 카메라를 싫어하게 됐고, USM 초점 때문인지 궁금했음
      시작은 그랬을 수 있지만, 지금은 USM이든 아니든 어떤 카메라도 좋아하지 않음
  • 정말 멋진 웹사이트임
    같은 저자의 이 글은 카메라 바디가 “초점” 버튼을 눌렀을 때 실제로 이 모터들을 어떻게 쓸지 결정하는, 더 알고리즘적인 질문을 다룸: https://exclusivearchitecture.com/03-technical-articles-DSLR...
    카메라 바디가 원하는 피사체인지 아닌지를 어떻게 판단하는지에 대한 글은 못 찾겠음
    사람 얼굴이나 새 얼굴을 감지할 수 있는 걸 보면 어느 정도 기계학습 계열이 들어갔을 것 같음

    • 요즘은 사전 학습된 패턴 인식 AI 모델을 쓰는 게 맞고, 주 이미지 센서의 전체 해상도를 장면 분석에 쓸 수 있는 미러리스에서 훨씬 인상적이면서 CPU도 많이 씀
      일부 고급 전통 DSLR은 AF 시스템 보조용으로 약 0.1MP 정도의 “고해상도” 측광 센서를 갖고 있었고, Canon의 iSA와 iTR 같은 게 그 예임 https://www.canon.com.hk/cpx/en/technical/pa_Overview_of_65-...
      전통적으로는 사진가가 선택한 단일 초점점에 맞추거나, 더 넓은 영역 초점 모드에서는 보통 그 점들 중 가장 가까운 지점을 골랐음
      추적 AF 모드에서는 전경 물체가 잠깐 원래 피사체를 가려도 초점이 갑자기 튀지 않게 하고, 빠르게 움직이는 피사체를 따라가도록 움직임을 예측해야 함
      고급 기종은 피사체 추적 시 반응성을 높일지, 붙잡고 버틸지를 조절하고 피사체 움직임의 선형성도 설정할 수 있음
    • Elan 7 홍보 자료도 카메라가 수백 장의 사진 데이터베이스를 바탕으로 노출을 결정할 수 있다고 했음
      어떻게 동작했는지는 모르지만, 25년 전 이 시스템을 “학습”시키는 데 쓴 사진들을 보고 싶었음
  • 80년대 중반부터 Canon을 써온 입장에서 정말 흥미롭게 읽었음
    Canon 렌즈 기술 글 모음 전체도 있었음: https://exclusivearchitecture.com/03-technical-articles-CLT-...

    • 피드백 고맙고, 다른 장들도 찾았다니 좋음
      대부분은 이미 완성되어 있음
  • 정말 흥미로운 작업임
    동영상 촬영 중 팔로우 포커스 휠로 이 렌즈들의 초점 모터를 직접 제어할 방법이 터무니없이 없어서 계속 짜증났고 불평해왔음
    영상 촬영자들은 이미 초점 모터가 내장된 렌즈 바깥쪽에 조잡한 기어 이빨 스트립을 감고, 부피 큰 기계식 팔로우 포커스 장치를 또 볼트로 붙이고 있음
    제조사들이 수천 달러짜리 수동 표준 렌즈를 파는 “시네마” 렌즈 라인을 보호하려고 직접 제어를 열어주지 않는 것 같음
    그런데도 영상에 더 좋다는 식의 이름만 “하이브리드”인 렌즈를 팔면서, 팔로우 포커스 장치와 맞는 기어식 초점 링조차 없고 AF 모터를 초점 휠로 구동할 제어 포트도 없음
    Canon 카메라 제어 SDK를 봤더니, 영화용으로 적합하지 않은 PTZ 카메라 두 대를 제외하고는 전 라인에서 초점 제어가 빠져 있었음

    • Nikon이 방금 전동 줌 렌즈를 출시했으니 앞으로 이런 제품이 더 많아지길 바람
      https://www.nikon.com/company/news/2025/0213_imaging_02.html
    • 방치해둔 사이드 프로젝트가 Sony Alpha 카메라, 특히 가진 A7ii와 A7iii의 자동초점을 제어해서 초점 스태킹을 하는 것임
      아주 작은 초점 차이로 수십 장을 찍고 나중에 Photoshop에서 합치는 용도임
      API를 찾는 데 시간이 걸렸는데, Sony가 하나 만들어놓고 인터넷에서 거의 지워버렸고, 요청 메일도 무시했음
      API가 있어도 결과를 얻기는 까다로움
      초점 모터가 제대로 한 단계씩 움직이는지는 그 순간 카메라가 얼마나 바쁜지에 달린 것 같고, [촬영] - [대기] - [초점 이동] - [대기] - [촬영] 조합을 여러 가지로 시도 중이지만 어느 단계가 실제로 성공하는지가 너무 무작위처럼 보임
  • 다양한 자동초점 시스템이 어떻게 동작하는지 늘 알고 싶었는데, 이 페이지는 대단함
    내가 실제로 쓰는 건 Nikon이라 Nikon 자동초점 시스템도 이런 글이 하나 더 있으면 좋겠음
    아직도 AF 모터가 렌즈 안에 전혀 없는 자동초점 렌즈를 몇 개 갖고 있는데, 모터가 카메라 바디에 있고 렌즈 마운트의 작은 나사가 회전을 렌즈 안 초점 부품으로 전달함
    내 카메라들에서는 이 방식이 매우 느리고 시끄러웠음

    • Nikon의 렌즈/바디 호환성 표는 끔찍하게 복잡함: https://www.kenrockwell.com/nikon/compatibility-lens.htm
      반면 Canon에서는 “측광 불가”가 문제가 되는 경우가 거의 없다고 봄
      수십 년간 Canon DSLR을 쓰면서 Nikon이 스스로 발등을 찍는 걸 두 번 봤음
      Nikon이 Canon 및 모든 현대 설계처럼 전자 조리개를 쓰는 “E” 렌즈를 도입했을 때, 호환 바디가 매우 적었고 렌즈 출시 전에 호환 바디를 먼저 깔아둘 선견지명이 없었음
      예를 들어 2008년에 나온 이 렌즈 https://www.kenrockwell.com/nikon/24mm-pc.htm의 가장 이른 호환 바디는 2007년산이고, D90 같은 많은 DX 바디와 모든 필름 카메라에서는 동작하지 않음
      2016년에 Nikon이 AF-P 스테퍼 모터 렌즈를 도입했을 때도 2013년 이전에는 호환 바디가 없었고, 또 미래 대비가 부족했음
      Canon은 FL 마운트에서 FD로, FD에서 EF로 넘어갈 때 두 번 사용자들을 화나게 했지만, EF에서는 완전 전자식, 조리개 슬라이더 없음, 초점 나사 없음, 큰 지름으로 거의 제대로 맞췄음
      2017년산 Canon Ring USM AF 및 IS 렌즈를 1987년 출시된 최초 EOS 650 필름 바디에 물려도 AF와 IS가 완벽히 동작했음
      EOS 탄생 당시 존재하지도 않았던 기능들인데, AF 전자 프로토콜이 렌즈 안 모터 기술에 무관하고 IS는 바디가 몰라도 렌즈만으로 처리 가능한 듯함
      Nikon의 호환성 함정은 Canon의 훌륭하지만 완벽하진 않은 호환성에 비할 바가 못 됨
      Nikon은 F-Z 마운트 어댑터에 나사 구동 모터를 넣지 않는 등 같은 실수를 반복하고, 오래된 렌즈와 바디를 가진 사람들을 싫어하는 회사처럼 보임
      이것도 새삼스러운 일은 아니어서, Nikon F-1 어댑터도 특정 기능이 빠져 있었음
    • Nikon 렌즈도 비슷한 흐름을 다른 이름으로 따라간 듯함
      초음파 모터 = AF-S (1998), 스테퍼 모터 = AF-P (2016), 보이스 코일 모터 = SSVCM (2022)
      https://imaging.nikon.com/imaging/lineup/lens/glossary/
    • 어느 정도 현대적인 Nikon 렌즈는 렌즈 안에 AF 모터가 있는 것으로 알고 있음
  • 압전 구동기들은 정말 멋짐
    메커니즘을 보여주는 영상: https://www.youtube.com/watch?v=7iHL4ZCkCKc
    그런 모터가 최고 속도로 도는 영상: https://www.youtube.com/watch?v=JtttNnmCVmU

    • 첫 번째 영상의 구동기는 실제로 압전 액추에이터지만, Canon이 렌즈에 쓰는 종류는 아님
      두 번째 영상의 구동기는 Canon의 Nano USM과 관련 있어 보임
    • Canon 같은 회사들이 이런 모터나 액추에이터를 직접 제조하는 걸까?
      아니면 이런 부품을 전문으로 하는 다른 회사가 있을까?
  • 이쪽 독자들이 흥미로워할 만한 점으로, 이런 모터 유형은 모두 개방 루프라서 특정 상태를 정확하고 반복 가능하게 명령할 수 없음
    즉 렌즈에 예를 들어 3m에 초점을 맞추라는 신호를 보내도, 다음번 3m 초점과 정확히 같은 상태가 된다는 보장이 없음
    그래서 카메라 보정이 까다로울 수 있고, 한 번 보정한 뒤에는 카메라를 건드리고 싶지 않은 경우가 많음

    • 시스템은 초점에 도달하면 모터를 멈추므로 폐쇄 루프 시스템
  • 훌륭한 글임
    EF 400mm f2.8 2세대 렌즈를 갖고 있는데, 이 렌즈는 오래된 7Dmk2에서 아주 새 R6Mk2보다 훨씬 빠르게 초점을 맞춤
    다른 모든 렌즈에서는 반대인데 왜 이런 일이 생기는지 궁금함
    예전 7D와 1D 바디가 AF 모터에 더 많은 전력을 보내기 때문일 수 있다는 얘기는 들었지만, 확인된 자료는 못 봤음

    • 이 문제는 처음 들었지만, 빠르게 찾아보니 R6 II에서 긴 렌즈의 AF 문제가 비슷하게 나온 사례들이 있었음: https://community.usa.canon.com/t5/EOS-DSLR-Mirrorless-Camer...
      설명을 못 줘서 미안하고, 시간이 나면 더 깊이 살펴볼 수는 있겠지만 약속은 못 함
  • @ExAr, 정보의 보고 같은 자료이고 노력에 감사함
    이런 그래픽을 어떻게 만드는지도 블로그에 쓰는지 궁금함
    예를 들어 이 뷰파인더 이미지 https://exclusivearchitecture.com/images/technical-articles/...는 정말 인상적임
    광선과 눈은 어떻게 시뮬레이션했는지 궁금함

    • 지금까지는 이런 일러스트 제작 과정을 블로그에 쓴 적이 없지만, 아이디어는 좋고 막후 자료가 아주 많음
      뷰파인더 이미지의 실제 빛 경로는 전문적인 광선 추적 시뮬레이션을 제공할 수 있었던 일본인 광학 엔지니어의 도움으로 그렸음