CN113759495A - 反射镜装置、潜望式摄像模组和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种反射镜装置、潜望式摄像模组和电子设备,所述反射镜装置包括:支架、反射镜组件和压电驱动器;所述反射镜组件可转动连接于所述支架,所述压电驱动器包括压电组件和谐振子,所述谐振子固定于所述压电组件,所述谐振子驱动所述反射镜组件相对所述支架转动。
Description
技术领域
本申请属于电子设备技术领域,具体涉及一种反射镜装置、潜望式摄像模组和电子设备。
背景技术
智能手机已成为目前人们日常生活中不可或缺的电子设备。智能手机需要为用户提供拍照、解锁、支付和娱乐等各项功能,而这些功能都需要依靠摄像头来实现,使摄像头成为智能手机重要的核心部件之一。目前用户对摄像头拍摄的画质、清晰度和智能性等应用体验的要求越来越高,从而对摄像头的软硬件性能提出了更高要求。
其中,潜望摄像头是一种用于拍摄远距离物体而设计的特殊结构的摄像头,其主要特性是焦距长、视角小,对于远距离的目标可实现清楚的拍摄。其通常包括摄像组件和反射镜,外界自然光经过反射镜反射后在摄像组件上成像。
相关现有技术中,通过驱动线圈和磁石组成的驱动装置驱动反射镜转动以实现防抖和自动跟踪目标。但由于驱动装置结构方面的限制,目前仅能只能获得反射镜最大±1°左右的转动角度。在拍摄远距离较大范围的目标场景时,仍需要人工手动转动设备。而手动的轻微转动就会导致远距离目标场景的大幅度变动,导致图片场景衔接差,拍摄图片模糊,动态图像不稳定,出片率和出片质量不佳,严重影响用户体验。
发明内容
本申请旨在提供一种反射镜装置、潜望式摄像模组和电子设备,至少解决现有潜望摄像模组中的反射镜转动角度小,在拍摄远距离目标时需要手动转动设备而导致拍摄图片质量差的问题。
为了解决上述技术问题,本申请是这样实现的:
第一方面,本申请实施例提出了一种反射镜装置,包括:支架、反射镜组件和压电驱动器;
所述反射镜组件可转动连接于所述支架,所述压电驱动器包括压电组件和谐振子,所述谐振子固定于所述压电组件,所述谐振子驱动所述反射镜组件相对所述支架转动。
根据本申请提供的反射镜装置,所述反射镜组件包括反射镜载体和弹片,所述反射镜载体可转动连接于所述支架,所述弹片固定于所述反射镜载体并向远离所述反射镜组件的反射面的方向延伸,所述弹片与所述谐振子抵触连接。
根据本申请提供的反射镜装置,所述弹片所在的平面与所述反射镜组件的旋转轴线垂直。
根据本申请提供的反射镜装置,所述压电组件的形变方向与所述弹片所在平面垂直。
根据本申请提供的反射镜装置,所述谐振子向远离所述压电组件的方向延伸以形成谐振臂,所述谐振臂远离所述压电组件的一端的侧部设有触点部,所述弹片与所述触点部抵触连接。
根据本申请提供的反射镜装置,所述弹片和所述谐振臂的数量均为两个,两个所述弹片相对设置并沿所述反射镜组件的旋转轴线方向间隔分布,所述谐振子位于两个所述弹片之间,两个所述谐振臂的第一端分别固定于所述压电组件的形变方向上的两端,两个所述谐振臂的第二端分别与两个所述弹片抵触连接。
根据本申请提供的反射镜装置,所述压电组件包括两个压电片,所述谐振子的两侧分别与两个所述压电片固定连接。
根据本申请提供的反射镜装置,所述反射镜组件还包括反射镜,所述反射镜固定于所述反射镜载体远离所述弹片的一侧。
根据本申请提供的反射镜装置,所述弹片设有弧形部,所述谐振子与所述弧形部抵触连接,所述弧形部的形状与所述弹片相对所述谐振子的运动轨迹相对应。
第二方面,本申请提出了一种潜望式摄像模组,包括:摄像装置和反射镜装置,所述反射镜装置为上述任一种所述的反射镜装置,所述摄像装置位于所述反射镜装置的出光侧。
第三方面,本申请提出了一种电子设备,包括:机壳和潜望式摄像模组;所述潜望式摄像模组为上述潜望式摄像模组,所述潜望式摄像模组连接于所述机壳。
在本申请的实施例中,通过设置压电驱动器,利用压电驱动器中的压电组件能够在脉冲电信号作用下产生形变的特性带动谐振子产生谐振运动,以通过谐振子的谐振运动驱动反射镜组件转动。通过谐振子极小范围的谐振运动即能驱动反射镜组件向同一方向持续转动,实现反射镜较大角度的偏转。相比于现有技术,反射镜的偏转角度得到大幅度的增大。在拍摄过程中,无需手动转动设备,通过压电驱动器驱动反射镜组件转动较大的角度,以利于合成高质量的大视场图片;在拍摄运动的目标物体时,获得清晰的运动瞬间图片和画面稳定的视频。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请提供的潜望式摄像模组的整体结构示意图;
图2是本申请提供的反射镜装置的爆炸结构示意图之一;
图3是本申请提供的反射镜装置的爆炸结构示意图之二;
图4是本发明提供的反射镜装置中的压电驱动器的工作原理示意图。
附图标记:
100、反射镜装置; 1、支架; 11、底面
12、安装面; 13、限位挡墙; 2、反射镜组件;
21、反射镜; 22、反射镜载体; 23、弹片;
231、弧形部; 232、连接部; 24、轴承;
3、压电驱动器; 31、压电组件; 311、压电片;
32、谐振子; 321、谐振臂; 3211、触点部;
200、摄像装置; 4、外壳。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合图1-图4描述根据本申请实施例的反射镜装置和潜望式摄像模组。
本申请提供一种潜望式摄像模组,如图1所示为本申请提供的潜望式摄像模组的整体结构示意图,本申请一些实施例的潜望式摄像模组包括反射镜装置100和摄像装置200。摄像装置200位于反射镜装置100的出光侧。其中,反射镜装置100包括反射镜21,反射镜装置100的出光侧即为反射镜21的出光侧。摄像装置200包括镜头和感光芯片,镜头的入光面朝向反射镜21的出光侧。外界自然光经反射镜装置100反射后,经镜头聚焦后在感光芯片上成像。其中,反射镜装置100为如下实施例中所述的反射镜装置。
如图2所示为本申请提供的反射镜装置的爆炸结构示意图之一,如图3所示为本申请提供的反射镜装置的爆炸结构示意图之二。本申请一些实施例的反射镜装置100包括支架1、反射镜组件2和压电驱动器3。反射镜组件2可转动连接于支架1。压电驱动器3包括压电组件31和谐振子32。谐振子32固定于压电组件31,谐振子32驱动反射镜组件2相对支架1转动。其中,在向压电组件31施加设定频率的脉冲电信号的情况下,谐振子32产生谐振运动以驱动反射镜组件2向设定方向转动。
其中,反射镜组件2包括反射镜21和反射镜载体22,反射镜21固定于反射镜载体22,反射镜载体22可转动连接于支架1。反射镜21为平面镜或棱镜。
当向压电组件31施加设定频率的脉冲电信号时,压电组件31在外加电场的作用下产生形变,从而带动谐振子32以相应频率产生谐振运动。通常谐振频率在400k-1000kHz。特定频率的电信号可使谐振子32以特定的模态振动,从而产生特定方向的振动分量。通过向压电组件31施加设定频率的脉冲电信号,可使谐振子32获得能够驱动反射镜组件2相对支架1转动的振动分量,该振动分量产生驱动反射镜组件2的驱动力。
具体地,反射镜组件2设有驱动面,驱动面向远离反射镜组件2的反射面的方向延伸。可选地,反射镜组件2的旋转轴线与反射镜组件2的反射面平行,驱动面垂直于反射镜组件2的旋转轴线。谐振子32设有固定端和驱动端,其固定端固定于压电组件31,其驱动端对应于驱动面设置。谐振子32在谐振运动时,其驱动端对反射镜组件2产生的驱动力作用于该驱动面上。
在谐振子32振动过程中,当谐振子32向靠近驱动面的方向振动时,谐振子32对反射镜组件2施加一定方向的驱动力,推动反射镜组件2转动。当谐振子32向远离驱动面的方向振动时,谐振子32撤销对反射镜组件2的驱动力。当谐振子32再次向靠近驱动面的方向振动时,谐振子32再次对反射镜组件2施加相同方向的驱动力,继续推动反射镜组件2转动。当向压电组件31持续施加设定频率的脉冲电信号时,可使谐振子32驱动反射镜组件2向同一方向持续运动,实现反射镜组件2的角度偏转。
改变施加于对压电组件31的脉冲电信号的频率,可使谐振子32以不同的模态振动。不同模态振动产生不同方向的振动分量,从而实现对反射镜组件双向转动调节。
需要说明的是,驱动面与反射镜组件2的旋转轴线的位置关系并不限于相互垂直。比如,驱动面与反射镜组件2的旋转轴线呈一定角度设置。只要能够使谐振子32在谐振运动时产生的振动分量作用于驱动面时,能够驱动反射镜组件2相对支架1转动即可。
根据本申请实施例的反射镜装置100,通过设置压电驱动器,利用压电驱动器3中的压电组件31能够在脉冲电信号作用下产生形变的特性带动谐振子32产生谐振运动,以通过谐振子32的谐振运动驱动反射镜组件2转动。通过谐振子32极小范围的谐振运动即能驱动反射镜组件2向同一方向持续转动,实现反射镜较大角度的偏转。相比于现有技术中通过磁石和驱动线圈驱动反射镜转动而言,在安装空间不变的情况下,反射镜的偏转角度得到大幅度的增大,打破了传统的潜望式摄像模组远距离拍摄视场范围小的局限。
在拍摄过程中,无需手动转动设备的情况下,可通过压电驱动器3根据设定程序控制反射镜组件2自动转动较大的角度,以合成高质量的大视场图片,甚至可用于拍摄360°全景图片。在拍摄运动的目标物体时,通过压电驱动器3根据设定程序控制反射镜组件2自动转动以追踪运动物体,能够拍摄清晰的运动瞬间图片和画面稳定的视频。
根据本申请的一些实施例,反射镜组件2还包括弹片23,反射镜载体22可转动连接于支架1。弹片23固定于反射镜载体22并向远离反射镜组件2的反射面的方向延伸,弹片23在其弹性回复力作用下与谐振子32抵触连接。
其中,弹片23为片状结构,其第一端与反射镜载体22固定连接,其第二端向远离反射镜组件2的反射面(即反射镜21的反射面)的方向延伸。谐振子32与弹片23的第二端抵触连接。谐振子32谐振运动时驱动弹片23的第二端绕其第一端旋转,从而带动反射镜组件2相对支架1转动。弹片23与谐振子32相抵触的面即为上述实施例所述的驱动面,弹片23产生垂直于该驱动面的弹性回复力。
由于谐振子32与反射镜组件2为抵触连接,使反射镜组件2对谐振子32产生一定的预压力。在谐振子32振动过程中,谐振子32始终保持与弹片23相接触。使谐振子32能够处于连续振动的状态,且避免了谐振子32与驱动面产生的撞击噪音。在停止向压电组件31施加脉冲电信号时,弹片23仍保持对谐振子32有一定的预压力,从而使反射镜组件2稳定在任一位置,以便静止不动的持续拍摄。并且预压力作用下,无需耗电,可极大降低摄像模组的功耗。
进一步地,反射镜21固定于反射镜载体22远离弹片23的一侧。具体地,反射镜21固定安装于反射镜载体22的一侧,弹片23向反射镜载体22远离反射镜21的一侧延伸。如此,压电驱动器3则位于反射镜载体22远离反射镜21的一侧,使反射镜组件2与压电驱动器3的结构布局较为紧凑。
可选地,弹片23所在平面与反射镜组件2的旋转轴线垂直。使得在谐振子32驱动弹片23的第二端绕其第一端转动的过程中,谐振子32与弹片23的预紧状态不变。即弹片23相对于谐振子32的运动轨迹为弧形,则相应的谐振子32与弹片23的接触点的连线呈弧形。弹片23在相同的形变状态下,弹片23对应于该弧形轨迹上的任一点与谐振子32的预压力大小相等。如此可保证在设定频率的脉冲电信号作用下,谐振子32持续以相同大小的驱动力驱动反射镜组件2转动。
如图4所示为本发明提供的反射镜装置中的压电驱动器的工作原理示意图。当谐振子32在压电组件31形变作用下发生谐振运动时,谐振子32产生垂直于弹片23的第一振动分量F1和平行于弹片23的第二振动分量F2。其中,第一振动分量F1影响谐振子32动作时对谐振子32的瞬时预压力大小,从而影响谐振子32与弹片23之间的摩擦力大小。第二振动分量F2能够驱动弹片23移动,从而带动整个反射镜组件2转动。
需要说明的是,本申请实施例提供的反射镜装置100的弹片23所在平面与反射镜组件2的旋转轴线的位置关系并不限于相互垂直。比如,弹片23所在平面与反射镜组件2的旋转轴线呈一定角度设置。只要能够使谐振子32在谐振运动时产生的振动分量作用于弹片23时,能够驱动反射镜组件2相对支架1转动即可。
进一步地,弹片23设有弧形部231。谐振子32与弧形部231抵触连接,弧形部231的形状与弹片23相对谐振子32的运动轨迹相对应。如图3所示,弹片23还设有连接部232,弧形部231通过连接部232与反射镜载体22固定连接。连接部232为S型结构,S型结构的连接部232提供弹片23的弹力,弧形部231用于在反射镜组件2在转动过程中保持谐振子32始终与弹片23保持抵触连接的状态。
根据本申请的一些实施例,谐振子32固定于压电组件31并向远离压电组件31的方向延伸以形成谐振臂321。谐振臂321远离压电组件31的一端的侧部凸设有触点部3211,弹片23与触点部3211抵触连接。
根据本申请实施例的反射镜装置,通过将谐振子32设置为悬臂状结构,使谐振子32具有较优的谐振模态,以获得合适的用于驱动弹片23移动的振动分量。其中,谐振臂321的具体形状根据谐振子32的振动分量方向的需求以及施加于压电组件31上的脉冲电信号的频率来确定,本申请不对其作具体限定,图1-图3中的谐振臂321仅为其中一种具体施例。
根据本申请的一些实施例,弹片23和谐振臂321的数量均为两个,两个弹片23相对设置并沿反射镜组件2的旋转轴线方向间隔分布。两个谐振臂321的第一端与压电组件31连接,两个谐振臂321的第二端远离压电组件31并分别与两个弹片23抵触连接。通过一个压电组件31带动两个谐振臂321同时驱动两个弹片23带动反射镜组件2转动。两个弹片23沿反射镜组件2的旋转轴线方向间隔分布,使得反射镜组件2在其转轴方向上的两端的受力较平衡,可提高其转动的平稳性。
进一步地,谐振子32位于两个弹片23之间,两个谐振臂321的第一端分别固定于压电组件31的的形变方向上的两端,两个谐振臂321的第二端分别与两个弹片23抵触连接。其中,两个谐振臂321的第一端通过连接部固定连接,且两个谐振臂321和连接部均与压电组件31固定连接。可选地,两个谐振臂321与连接部为一体成型结构,以方便制造和安装。
两个弹片23分别向两个谐振臂321的第二端施加使两个谐振臂321相互靠近的力,将谐振子32夹设于两个弹片23之间。由于两个谐振臂321的第一端分别固定于压电组件31的两端,压电组件31的两端相对压电组件31的中心的形变方向相反,使得压电组件31带动两个谐振臂321同时以相反的方向进行谐振运动,实现两个谐振臂321的第二端同时分别对两个弹片23施加驱动力。如此,在实现对反射镜组件2的平衡驱动的情况下,使压电驱动器3与反射镜组件2的结构布置更加紧凑节省安装空间。
根据本申请的一些实施例,压电组件31的形变方向与弹片23所在平面垂直。如此使谐振子32产生有利于驱动弹片23的较大的振动分量。在谐振子32的第二端的一侧通过触点部3211与弹片23抵触连接的情况下,通过将压电组件31的形变方向设置为与弹片23所在平面垂直,可使谐振子32远离压电组件31的第二端产生有利于驱动弹片23的较大的振动分量。
根据本申请的一些实施例,弹片23所在平面与反射镜组件2的旋转轴线垂直,且压电组件31的形变方向与弹片23所在平面垂直。如此,可使谐振子32在谐振运动时,能够在触点部3211产生较大的力矩,使谐振子32的振动分量得到有效的利用以对弹片23产生更有效的驱动。
根据本申请的一些实施例,压电组件31包括压电片311,压电片311通过正负电极与外部电路电连接,以在压电片311内部形成电场。其中,压电片311由压电材料制成的片状结构,如压电晶体或压电陶瓷等,其具体材料本申请不作具体限定。
在电场作用下,压电片311在固定方向上产生伸缩变形。可选地,谐振子32与压电片311变形量最大的一端固定连接,在压电片311伸缩变形的作用下产生谐振运动。如图1-图3所示,压电片311为长方形片状结构,压电片311会产生沿其长边方向的伸缩变形,且在沿其长边方向的两端的变形量最大。谐振子32与压电片311长边方向上的一端固定连接。具体地,谐振臂321的第一端与压电片311长边方向上的一端固定连接。当谐振子32具有两个谐振臂321时,两个谐振臂321的第一端分别固定于压电片311的长边方向的两端,且两个谐振臂321在压电片311的长边方向对称分布。
进一步地,压电片311的数量为两个,谐振子32的两侧分别与两个压电片311固定连接。即谐振子32夹设于两个压电片311之间。具体地,谐振臂321的第一端夹设于两个压电片311之间。当有两个谐振臂321时,两个谐振臂321的第一端均夹设于两个压电片311之间。可选地,两个谐振臂321的第一端和连接部夹设于两个压电片311之间。两个压电片311同时伸缩变形以避免谐振子32向一侧弯曲变形,保持谐振子32对反射镜组件2的驱动性能。
根据本申请的一些实施例,反射镜载体22的两端分别通过轴承24可转动连接于支架1。反射镜21安装于反射镜载体22远离支架1的外侧,压电驱动器3位于反射镜载体22靠近支架1的内侧。
具体地,支架1设有底面11和安装面12,安装面12与底面11呈角度设置,如45°角。压电驱动器3固定安装于该安装面12上,从而使压电驱动器3比较靠近反射镜载体22,以便于弹片23的设置,使谐振子32能够有效驱动反射镜载体22转动。
进一步地,支架1还设有限位挡墙13,限位挡墙13的限位面高出安装面12。限位挡墙13用于限制反射镜组件2相对支架1的最大转动角度,以保证谐振子32与弹片23始终保持接触而不因反射镜组件2的过度旋转而脱离。沿反射镜组件2的旋转轴线方向可间隔设置两个限位挡墙13,以对反射镜组件2的两端同时进行限位。
进一步地,如图1和图2所示,本申请一些实施例的反射镜装置100还包括外壳4,外壳4固定安装于支架1并围设于支架1的外侧,形成具有开口的容置空间,反射镜组件2和压电驱动器3均位于该容置空间内。所述开口可供外壳4外部的光线经反射镜组件2的反射面反射后从该开口反射到外壳4的外部。
根据本申请的一些实施例,反射镜载体22靠近压电驱动器3的一侧设有位置传感器,该位置传感器用于检测反射镜组件2相对支架1的转动角度。
本申请实施例的反射镜装置,通过压电驱动器3驱动反射镜组件2的弹片23以驱动反射镜组件2相对支架1转动,且弹片23所在平面与反射镜组件2的旋转轴线垂直,压电组件31的形变方向与弹片23所在的平面垂直,并结合特定结构的谐振臂321,实现了反射镜的超大角度转动。例如,反射镜21机械±15°的偏转,即对应光学±30°的偏转。相比于现有技术,极大的改善了潜望摄像头的成像质量,提高了用户体验。
本申请还提供一种电子设备,该电子设备可以为个人计算机、平板电脑、个人游戏机、手机等电子终端设备。该电子设备包括机壳和上述任一实施例所述的潜望式摄像模组,潜望式摄像模组连接于机壳。
该电子设备通过设置本申请实施例的潜望式摄像模组,在拍摄远距离目标物体时,无需转动设备,通过压电驱动器3驱动反射镜转动较大角度,以获得高质量的大视场图片。在拍摄运动目标物体时,可拍摄到清晰的运动瞬间图片和画面稳定的视频,极大的提高了用户体验。
在本说明书的描述中,参考术语“一些实施例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (11)
1.一种反射镜装置,其特征在于,包括:支架、反射镜组件和压电驱动器;
所述反射镜组件可转动连接于所述支架,所述压电驱动器包括压电组件和谐振子,所述谐振子固定于所述压电组件,所述谐振子驱动所述反射镜组件相对所述支架转动。
2.根据权利要求1所述的反射镜装置,其特征在于,所述反射镜组件包括反射镜载体和弹片,所述反射镜载体可转动连接于所述支架,所述弹片固定于所述反射镜载体并向远离所述反射镜组件的反射面的方向延伸,所述弹片与所述谐振子抵触连接。
3.根据权利要求2所述的反射镜装置,其特征在于,所述弹片所在的平面与所述反射镜组件的旋转轴线垂直。
4.根据权利要求2所述的反射镜装置,其特征在于,所述压电组件的形变方向与所述弹片所在平面垂直。
5.根据权利要求2所述的反射镜装置,其特征在于,所述谐振子向远离所述压电组件的方向延伸以形成谐振臂,所述谐振臂远离所述压电组件的一端的侧部设有触点部,所述弹片与所述触点部抵触连接。
6.根据权利要求5所述的反射镜装置,其特征在于,所述弹片和所述谐振臂的数量均为两个,两个所述弹片相对设置并沿所述反射镜组件的旋转轴线方向间隔分布,所述谐振子位于两个所述弹片之间,两个所述谐振臂的第一端分别固定于所述压电组件的形变方向上的两端,两个所述谐振臂的第二端分别与两个所述弹片抵触连接。
7.根据权利要求1所述的反射镜装置,其特征在于,所述压电组件包括两个压电片,所述谐振子的两侧分别与两个所述压电片固定连接。
8.根据权利要求2所述的反射镜装置,其特征在于,所述反射镜组件还包括反射镜,所述反射镜固定于所述反射镜载体远离所述弹片的一侧。
9.根据权利要求2所述的反射镜装置,其特征在于,所述弹片设有弧形部,所述谐振子与所述弧形部抵触连接,所述弧形部的形状与所述弹片相对所述谐振子的运动轨迹相对应。
10.一种潜望式摄像模组,其特征在于,包括:摄像装置和反射镜装置,所述反射镜装置为根据权利要求1-9中任一项所述的反射镜装置,所述摄像装置位于所述反射镜装置的出光侧。
11.一种电子设备,其特征在于,包括:机壳和潜望式摄像模组;所述潜望式摄像模组为根据权利要求10所述的潜望式摄像模组,所述潜望式摄像模组连接于所述机壳。
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