TWI467216B - 成像鏡頭 - Google Patents

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TWI467216B
TWI467216B TW101109976A TW101109976A TWI467216B TW I467216 B TWI467216 B TW I467216B TW 101109976 A TW101109976 A TW 101109976A TW 101109976 A TW101109976 A TW 101109976A TW I467216 B TWI467216 B TW I467216B
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Sang Hun Lee
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Lg Innotek Co Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/004Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having four lenses
    • GPHYSICS
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Description

成像鏡頭
本發明係主張關於2011年06月30日申請之韓國專利案號No.10-2011-0064286之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於一種成像鏡頭。
近年來,通訊終端、數位相機、錄影機、個人電腦照像機(例如一成像裝置連接一個人電腦)等影像擷取系統的攝影模組之相關研究正普遍的進行。此處,一成像鏡頭用於影像成像是非常重要的元件,用以在影像擷取系統之攝影模組得到影像。
本實施例提供一成像鏡頭具有良好的像差特性以及一微型化的攝影模組。
在一實施例中,一成像鏡頭包括:一具有正光焦度之第一透鏡,一具有正光焦度的第二透鏡,一具有負光焦度的第三透鏡,以及一具有正光焦度的第四透鏡,其中該第一透鏡,該第二透鏡,該第三透鏡,以及該第四透鏡從一物體依序配置,以傳送具有一約400nm至1000nm波段之一光影像(image of light)。
一個或多個實施例將結合圖示於下文中詳細說明,其他特徵亦將從說明、圖示及專利申請範圍中明顯呈現。
在實施例的描述中,應予理解,當提及一透鏡、一單元、一部份、一孔洞、凸出物、一溝槽或一層是在另一透鏡、另一單元、另一部份、另一孔洞、另一凸出物、另一溝槽或另一層「之上」或「下方」時,用語「之上」、「下方」係包括「直接地」或「間接地」。進一步,所提及關於在每一元件層的位置”將是以圖式為基準。此外,為了進一步了解本發明的揭露,元件的尺寸與元件間的相對尺寸可能是被誇飾。
圖1到圖4為根據實施例之一成像鏡頭之一內表面之側剖面圖。
請參考圖1,根據一第一實施例之一成像鏡頭包括一第一透鏡10、一第二透鏡20、一光圈25、一第三透鏡30、一第四透鏡40、一濾光片50、以及一光接收裝置60,其從一物體依續地朝一頂面R14堆疊。
得到一物體之一影像,對應該物體的影像資訊之光藉由該第一透鏡10、該第二透鏡20、該光圈25、該第三透鏡30、該第四透鏡、以及該濾光片50入射至光接收裝置60。
該第一透鏡10具有一正光焦度。同時,該第一透鏡10具有一朝向該物體之一凸面R1。
該第二透鏡20可為一雙合透鏡。該第二透鏡20包括一第一子透鏡21靠近該第一透鏡10以及一第二子透鏡22靠近該第三透鏡30。
該第一子透鏡21具有一正光焦度。同時,該第一子透鏡21具 有一朝向該物體之凸面R3。該第二子透鏡22具有具有一負光焦度。同時,該第二子透鏡22具有一朝向該光接收裝置60之凹面R5。
該第一子透鏡21和該第二子透鏡22具有一接觸面R4。該接觸面R4可為平面或朝向第二子透鏡22之凹面。
該第二透鏡20在整體上具有一正光焦度。
該第三透鏡30具有一負光焦度。同時,該第三透鏡30具有朝向該光接收裝置60之一凹面R8。
該第一透鏡10、該第二透鏡20、以及該第三透鏡30具有一分別朝向該物體和該光接收裝置之非球面。然而,該第一透鏡10、該第二透鏡20、該第三透鏡30分別不具有反曲點(reflection points)。
同時,該第四透鏡40可為一非球面雙合透鏡。該第四透鏡40包括一第一子透鏡41靠近該物體,以及一第二子透鏡42靠近該光接收裝置60。
該第一子透鏡41具有一正光焦度。同時,該第一子透鏡41具有朝向該物體之一凸面R9。該第二子透鏡42具有一負光焦度。同時,該第二子透鏡42具有朝向光接收裝置60之一凹面R11。
該第一子透鏡41和該第二子透鏡42具有一接觸面R10。該接觸面R10可為朝向該第二子透鏡42之平面或凹面。
該第四透鏡在整體上具有一正光焦度。
該第一透鏡10、該第二透鏡20、該第三透鏡30,以及該第四透鏡40可由塑膠材料形成。該第一透鏡10、第二透鏡20、該第三 透鏡30,以及該第四透鏡10之全體的表面(whole surfaces)分別可為非球面。
或者,該第一透鏡10、該第二透鏡20、該第三透鏡30,以及該第四透鏡40之全體的表面分別可為非球面,且同時,一非球面上的反曲點也可定義在該第四透鏡40的凸面R9的一中心位置以修正球面像面(spherical aberration)及像散(astigmatism)。
該第一透鏡10可具有一折射率和光焦度大於該第二透鏡20、該第三透鏡30、和該第四透鏡40的一折射率和光焦度。
該光圈25配置在該第二透鏡20和該第三透鏡30之間。從該第二透鏡20入射的光可經由該光圈25選擇性地匯聚以調整一焦距長。
因該光圈25配置在該第二透鏡20和該第三透鏡30之間,該鏡組可以該光圈為中心作對稱配置。因此,該成像鏡頭可容易地修正像差。
該濾光片50可為一紅外線濾波片,也可被省略。
該光接收裝置60其為頂面R14可發出400nm到1000nm的有效波段,以便於白天和晚上使用。
同時,形成有一影像的光接收裝置60可包括一影像感測器用以轉換對應於物體影像的一光學訊號為電子訊號。該影像感測器可包括一電荷耦合裝置(CCD)或一互補式金氧半(CMOS)感測器。
此處,藉由該成像鏡頭,以傳送一具有400nm至1000nm波段的光影像,可滿足以下關係式。
[關係式1]1<d1/d2<105
其中,d1定義為鏡組的全長,如:一距離自朝向該物體的凸面R1之最高點直至朝向該光接收裝置60的凹面R11之最低點;以及d2定義為焦距長。
[關係式2]1.5<Vd(R3)/Vd(R4)<2.5,0.5<Vd(R9)/Vd(R10)<1
其中,Vd(透鏡面)定義為一相對於透鏡面的阿貝係數(Abbe’s number)。
如上述說明,當關係式1和關係式2被滿足時,該成像鏡頭可接收可見光和紅外線光以有效的傳送光,因此能使用在白天和晚上。
因此,第一到第四鏡組10到40之間的一距離d1可依焦距長(focus length)之關係而被控制,而在該第二與第三鏡組20與30中的該第一子透鏡21、41的所有透鏡面R3、R4、R9、R10的阿貝係數可根據關係式2而被控制。因此,可直接提供在白天和晚上使用的一成像鏡頭,而不需分別提供成像鏡頭。
同時,該第一透鏡10可具有一折射率和光焦度大於第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40的折射率和光焦度,以及該光圈25可配置在第一到第四鏡組10到40的中間,以實現成像鏡頭有良好的像差特性。
圖2到圖4係根據另一實施例之成像鏡頭之側剖面圖。
請參考圖2,根據第二實施例之一成像鏡頭包括一第一透鏡10、一第二透鏡20、一光圈25、一第三透鏡30、一第四透鏡40、一濾光片50、和一光接收裝置60從一物體依續地朝一頂面R14配置。
為獲得一物體之一影像,對應該物體影像資訊的光藉由該第一透鏡10、該第二透鏡20、該光圈25、該第三透鏡30、該第四透鏡、以及該濾光片50而入射到該光接收裝置60。
該第一透鏡10具有一正光焦度。且同時,該第一透鏡10具有一朝向該物體的凸面R1,以及一朝向該光接收裝置60的凸面R2。
該第二透鏡20可為一雙合透鏡。該第二透鏡20包括一第一子透鏡21靠近該第一透鏡10,以及一第二子透鏡22靠近該第三透鏡30。
該第一子透鏡21具有一正光焦度。且同時,該第一子透鏡41具有一朝向該物體的一凸面R3。該第二子透鏡22具有一負光焦度。且同時,該第二子透鏡42具有一朝向該光接收裝置60的凹面R5。
該第一子透鏡21和該第二子透鏡22具有一接觸面R4。該接觸面R4可為平面或朝向該第二子透鏡22的凹面。
該第二透鏡20在整體上具有正光焦度。
該第三透鏡30具有一負光焦度。且同時,該第三透鏡30具有一朝向該光接收裝置60的凹面R8。
該第一透鏡10、該第二透鏡20、以及該第三透鏡30具有分別朝向該物體和該光接收裝置60之非球面。然而,該第一透鏡10、 該第二透鏡20、以及該第三透鏡30分別沒有反曲點。
同時,該第四透鏡40可為一非球面雙合透鏡。該第四透鏡40包括一第一子透鏡41靠近該物體以及一第二子透鏡42靠近該光接收裝置60。
該第一子透鏡41具有一正光焦度。同時,該第一子透鏡41具有一朝向該物體之凸面R9。該第二子透鏡42具有一負光焦度。且同時,該第二子透鏡42具有一朝向該光接收裝置60之凹面R11。
該第一子透鏡41和該第二子透鏡42具有一接觸面R10。該接觸面R10可為平面或朝向該第二子透鏡42之凹面。
該第四透鏡40在整體上具有一正光焦度。
該第一透鏡10、該第二透鏡20、該第三透鏡30、以及第四透鏡40可由一塑膠材料形成。該第一透鏡10、該第二透鏡20、第三透鏡30、以及該第四透鏡40之全體的表面分別可為非球面。
或者,該第一透鏡10、該第二透鏡20、該第三透鏡30、以及該第四透鏡40之全體的表面分別為非球面,且同時,一非球面反曲點也可被定義在該第四透鏡40的該凸面R9的中心位置以修正球面像差和像散。
該第一透鏡10可具有一折射率和光焦度大於該第二透鏡20、該第三透鏡30、以及該第四透鏡40的折射率和光焦度。
該光圈25配置在該第二透鏡20和該第三透鏡30之間。從該第二透鏡20入射的光可經由該光圈25選擇性地匯聚以調整一焦距長。
因該光圈25配置在該第二透鏡20和該第三透鏡30之間,該鏡 組可以該光圈為中心作對稱配置。因此,該成像鏡頭可容易地修正像差。
該濾光片50可為一紅外線濾光片,也可被省略。
該光接收裝置60其為頂面R14可發出400nm到1000nm的有效波段,以便於白天和晚上使用。
同時,形成有一影像的該光接收裝置60可包括一影像感測器用於轉換對應於物體影像的一光學訊號為電子訊號。該影像感測器可包括一電荷耦合裝置(CCD)或一互補式金氧半(CMOS)感測器。
此處,藉由該成像鏡頭傳送具有一波段在約400nm到約1000nm的光影像,可滿足上述之關係式1和關係式2。
因此,第一到第四鏡組10到40之間的一距離d1可依焦距長之關係而被控制;且在該第二與第三鏡組20與30中的該第一子透鏡21和41的所有透鏡面R3、R4、R9、R10的阿貝係數可根據關係式2而被控制。因此,可直接提供在白天和晚上使用的一成像鏡頭,而不需分別提供成像鏡頭。
同時,該第一透鏡10可具有一折射率和光焦度大於第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40的折射率和光焦度,以及該光圈25可配置在第一到第四鏡組10到40的中間,以實現成像鏡頭有良好的像差特性。
請參考圖3,根據第三實施例之成像鏡頭包括一第一透鏡10、一第二透鏡20、一光圈25、一第三透鏡30、一第四透鏡40、一濾光片50、以及一光接收裝置60從一物體依續地朝一頂面R14 配置。
為獲得一物體之一影像,相對於該物體的影像資訊的光,藉由該第一透鏡10、該第二透鏡20、該光圈25、該第三透鏡30、該第四透鏡40、以及該濾光片50而入射至該光接收裝置60。
該第一透鏡10具有一正光焦度。且同時,該第一透鏡10具有一朝向該物體之凸面R1。
該第二透鏡20可為一雙合透鏡。該第二透鏡20包括一第一子透鏡21靠近該第一透鏡10以及一第二子透鏡22靠近該第三透鏡30。
該第一子透鏡21具有一正光焦度。且同時,該第一子透鏡41具有一朝向該物體之凸面R3。該第二子透鏡22具有一負光焦度。同時,該第二子透鏡42具有一朝向該光接收裝置60之凹面R5。
該第一子透鏡21和該第二子透鏡22有一接觸面R4。該接觸面R4可為平面或朝向該第二子透鏡22之凹面。
該第二透鏡20在整體上具有一正光焦度。
該第三透鏡30具有一負光焦度。且同時,該第三透鏡30具有一朝向該光接收裝置60之凹面R8以及朝向該物體之凹面R7。
該第四透鏡40可為一非球面雙合透鏡。該第四透鏡40包括一第一子透鏡41靠近該物體以及一第二子透鏡42靠近該光接收裝置60。
該第一子透鏡41具有一正光焦度。且同時,該第一子透鏡41具有一朝向該物體之凸面R9。該第二子透鏡42具有一負光焦度。且同時,該第二子透鏡42具有一朝向該光接收裝置60之凹面 R11。
該第一子透鏡41和第二子透鏡42有一接觸面R10。該接觸面R10可為平面或朝向該第二子透鏡42之凹面。
該第四透鏡40在整體上具有一正光焦度。
該光圈25配置在該第二透鏡20和第三透鏡30之間。從該第二透鏡20入射的光可經由該光圈25選擇性地匯聚以調整一焦距長。
因該光圈25配置在該第二透鏡20和第三透鏡30之間,該鏡組可以該光圈為中心作對稱配置。因此,該成像鏡頭可容易地修正像差。
該光接收裝置60其為頂面R14可發射約400nm到約1000nm的有效波段,以便於白天和晚上使用。
此處,藉由該成像鏡頭,以傳送一具有約400nm到約1000nm波段的光影像,可滿足上述關係式1和關係式2。
因此,第一到第四鏡組10到40之間的一距離d1可依焦距長之關係而被控制;且在該第二與第三鏡組20與30中的該第一子透鏡21和41的所有透鏡面R3、R4、R9、R10的阿貝係數可根據關係式2而被控制。因此,可直接提供在白天和晚上使用的一成像鏡頭,而不需分別提供成像鏡頭。
同時,該第一透鏡10可具有一折射率和光焦度大於第二透鏡20、第三透鏡30、第四透鏡40的折射率和光焦度,以及該光圈25可配置在第一到第四鏡組10到40的中間,以實現成像鏡頭有良好的像差特性。
如圖4所示,結合該第二和第三實施例,該第一透鏡10具有 一正光焦度。同時,該第一透鏡10具有一朝向該物體之凸面R1以及一朝向該光接收裝置60之凸面R2。該第三透鏡30具有一負光焦度。同時,該第三透鏡30具有一朝向該光接收裝置60之凹面R8以及一朝向該物體之凹面R7。該第二和第四鏡組20和40可相等於該第一實施例之該第二和第四鏡組。
當圖4之該成像鏡頭滿足關係式1和關係式2時,該成像鏡頭能在白天和晚上使用。
圖5為一攝影模組包括根據該第一實施例至第四實施例之成像鏡頭之側剖面圖。
參考圖5之成像鏡頭可具有一選擇性的形狀。
請參考圖5之一攝影模組包括一外殼80,第一到第四鏡組10到40配置於其中;一夾持器90;以及一印刷電路板70。
該外殼80包括該第一到第四鏡組10到40。
該第一透鏡10到該第二透鏡20裝置在一第一透鏡夾持器101上,而該第三透鏡30和該第四透鏡40裝置在一第二透鏡夾持器102上。該第一到第四鏡組10到40匯聚光線進入一設置於該印刷電路70上的光接收裝置。
該第一和第二鏡組10和20可有一內徑或外徑大於該第三和第四鏡組30和40的內徑或外徑。
該第一與該第二鏡組10與20的外徑不同於該第三和該第四鏡組30和40的外徑的部份,可分別由該透鏡夾持器101與102作補償。因此根據該第一到該第四實施例之該照像器模組之該外殼80可具有相同尺寸。
配置在該外殼80之下方的該夾持器90被配置在該第二透鏡20之下方且包括一濾光片50。
該濾光片50可包括紅外光濾光片。當該濾光片50省略時,該夾持器90也可省略。
該濾光片50可避免來自外部光線之輻射熱被傳遞進入該光接收裝置60。
同時,形成有一影像的該光接收裝置60可包括一影像感測器用以轉換一對應於物體影像的光學訊號為電子訊號。該影像感測器可包括一電荷耦合裝置(CCD)或一互補式金氧半(CMOS)感測器。
在根據該實施例之成像鏡頭中,該第一到第四鏡組可控制該光焦度、距離、和阿貝係數而拍攝可見光和紅外線光的影像。同時,該光圈可配置在該第二和第三鏡組之間,以有效地修正像差。因此,該成像鏡頭可裝置在一攝影模組,用於白天與晚上拍攝。
雖然已參考許多說明性實施例來描述實施例,但應理解,可由熟習此項技術者設計的許多其他修改及實施例將落入本揭示案之原理之精神及範疇內。更特定言之,在本揭示案、圖式及所附申請專利範圍之範疇內的所主張之組合配置之零部件及/或配置的各種變化及修改為可能的。除了零部件及/或配置之變化及修改外,對於熟習此項技術者而言,替代用途亦將為顯而易見的。
10‧‧‧第一透鏡
20‧‧‧第二透鏡
25‧‧‧光圈
30‧‧‧第三透鏡
40‧‧‧第四透鏡
50‧‧‧濾光片
60‧‧‧光接收裝置
70‧‧‧印刷電路板
80‧‧‧外殼
90‧‧‧夾持器
101‧‧‧第一透鏡夾持器
102‧‧‧第二透鏡夾持器
R1、R2‧‧‧第一透鏡之凸面
R3‧‧‧第二透鏡之第一子透鏡之凸面
R4‧‧‧接觸面
R5‧‧‧第二透鏡之第二子透鏡之凹面
R6‧‧‧光圈之表面
R7、R8‧‧‧第三透鏡之凹面
R9‧‧‧第四透鏡之第一子透鏡之凸面
R10‧‧‧接觸面
R11‧‧‧第四透鏡之第二子透鏡之凹面
R12、R13‧‧‧濾光片之表面
R14‧‧‧光接收裝置之頂面
d1‧‧‧鏡組之全長
d2‧‧‧焦距長
圖1為根據一第一實施例之一成像鏡頭之一內表面之側剖面圖。
圖2為根據一第二實施例之一成像鏡頭之一內表面之側剖面圖。
圖3為根據一第三實施例之一成像鏡頭之一內表面之側剖面圖。
圖4為根據一第四實施例之一成像鏡頭之一內表面之側剖面圖。
圖5為一攝影模組包括根據該第一實施例至第四實施例之成像鏡頭之側剖面圖。
10‧‧‧第一透鏡
20‧‧‧第二透鏡
25‧‧‧光圈
30‧‧‧第三透鏡
40‧‧‧第四透鏡
50‧‧‧濾光片
60‧‧‧光接收裝置
R1、R2‧‧‧第一透鏡之凸面
R3‧‧‧第二透鏡之第一子透鏡之凸面
R4‧‧‧接觸面
R5‧‧‧第二透鏡之第二子透鏡之凹面
R6‧‧‧光圈之表面
R7、R8‧‧‧第三透鏡之凹面
R9‧‧‧第四透鏡之第一子透鏡之凸面
R10‧‧‧接觸面
R11‧‧‧第四透鏡之第二子透鏡之凹面
R12、R13‧‧‧濾光片之表面
R14‧‧‧光接收裝置之頂面
d1‧‧‧鏡組之全長
d2‧‧‧焦距長

Claims (17)

  1. 一種成像鏡頭,包括:一第一透鏡具有一正光焦度;一第二透鏡具有一正光焦度;一第三透鏡具有一負光焦度;以及一第四透鏡具有一正光焦度,其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、以及該第四透鏡從一物體依序配置以傳送具有約400nm至約1000nm之波段的一光影像,以及其中該第一透鏡之一折射率大於該第二透鏡到該第四透鏡之折射率。
  2. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第二透鏡和該第四透鏡分別是雙合透鏡。
  3. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第二透鏡和該第四透鏡各自包括一第一子透鏡具有一正光焦度以及一第二子透鏡具有一負光焦度。
  4. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中一光圈配置在該第二透鏡與該第三透鏡之間。
  5. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該成像鏡頭滿足以下關係式:1<d1/d2<105(其中,d1定義為該成像鏡頭之一整體長度,以及d2定義為一焦距長)。
  6. 如專利申請範圍第5項所述之成像鏡頭,其中該第二透鏡之該第二子透鏡之一物體側的表面和一光接收側的表面滿足以下關係式:1.5<Vd(物體側的表面)/Vd(光接收側的表面)<2.5(其中,Vd定義為一相對於表面的一阿貝係數)。
  7. 如專利申請範圍第6項所述之成像鏡頭,其中該第四透鏡之該第二子透鏡之一物體側的表面和一光接收側的表面滿足以下關係式:0.5<Vd(物體側的表面)/Vd(光接收側的表面)<1(其中,Vd定義一相對於表面的一阿貝係數)。
  8. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第一透鏡之光焦度大於該第二透鏡到該第四透鏡之光焦度。
  9. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第一透鏡到該第四透鏡其中至少一者為一非球面透鏡。
  10. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該成像鏡頭在一攝影模組上,用以在白天和晚上拍攝。
  11. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第四透鏡具有一非球面反曲點在一上表面。
  12. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第一透鏡具有一朝向該物體之凸面。
  13. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第三透鏡具有一朝向該光接收裝置之凹面。
  14. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第一透鏡具有 一朝向該光接收裝置之凸面。
  15. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第三透鏡具有一朝向該物體之凹面。
  16. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第一透鏡具有朝向該光接收裝置與該物體之凸面。
  17. 如專利申請範圍第1項所述之成像鏡頭,其中該第三透鏡具有朝向該光接收裝置和該物體之凹面。
TW101109976A 2011-06-30 2012-03-23 成像鏡頭 TWI467216B (zh)

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