TWI548929B - 影像穩定器及取像裝置 - Google Patents

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TWI548929B
TWI548929B TW101127423A TW101127423A TWI548929B TW I548929 B TWI548929 B TW I548929B TW 101127423 A TW101127423 A TW 101127423A TW 101127423 A TW101127423 A TW 101127423A TW I548929 B TWI548929 B TW I548929B
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陳昱翰
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鴻海精密工業股份有限公司
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    • G03B2205/0076—Driving means for the movement of one or more optical element using shape memory alloys

Description

影像穩定器及取像裝置
本發明涉及光學防抖技術，特別涉及一種能夠光學防抖的影像穩定器及具有該影像穩定器的取像裝置。
隨著光學防抖技術的不斷發展，具有光學防抖功能的影像穩定器已經廣泛應用於數位相機中。惟，由於體積的限制，手機中的取像裝置鮮少用到影像穩定器。但隨著人們對手機拍照效果的要求越來越高，手機中的取像裝置具備防抖功能逐步成為一種流行趨勢。與此同時，形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，SMA)技術已被應用於微型致動器上，這種含有SMA技術之致動器具備體積小且能提供足夠機械力等優點，因此SMA技術正逐步應用於影像穩定器中以實現手機中取像裝置的防抖功能。然而，目前應用SMA技術的影像穩定器中的SMA線多為交叉設置，如此容易引起短路，而且當影像穩定器處於靜態時，影像穩定器中的部份結構會產生傾斜。
有鑒於此，有必要提供一種影像穩定器及具有該影像穩定器之取像裝置，其能避免SMA線交叉設置以及處於靜態時避免部分結構發生傾斜。
一種影像穩定器，其包括一個固定架、一個可動架以及一個驅動 單元。該固定架具有一個中心軸、相對的上端及下端以及一個從該上端延伸的第一突起。該可動架彈性連接於該上端且與該固定架共軸。該驅動單元包括兩個第一電阻夾持件以及一根第一SMA線。該兩個第一電阻夾持件分別固定於該可動架的相鄰的兩個側面上。該第一SMA線的兩端分別固定於該兩個第一電阻夾持件上，該第一SMA線包括位於該兩端之間的彎折部，該彎折部與該第一突起抵持。該第一電阻夾持件用以通電流加熱該第一SMA線以改變該第一SMA線的長度而驅使該可動架繞著該第一突起轉動。
一種取像裝置，其包括如上所述的影像穩定器以及一個相機模組。該可動架及該固定架共同形成一個收容空間。該相機模組收容於該收容空間內且與該固定架相間隔，該相機模組與該可動架固定連接。
一種取像裝置，其包括如上所述的影像穩定器以及一個相機模組。該相機模組包括一個鏡頭單元、一個底座及一個收容於該底座內的影像感測器。該可動架及該固定架共同形成一個收容空間。 沿光線進入的方向，該鏡頭單元及該底座依次收容於該收容空間內。該底座與該固定架固定連接，該鏡頭單元與該可動架固定連接並與該底座及該固定架間隔，該鏡頭單元的光軸與該影像感測器的中心對準。
相較於先前技術，該影像穩定器及取像裝置中的第一SMA線的設置並無交叉，避免了短路現象的發生；另外，因可動架係彈性連接於該固定架上，避免了影像穩定器及取像裝置處於靜態時可動架相對固定架產生傾斜。
300、400‧‧‧取像裝置
10‧‧‧影像穩定器
12、32‧‧‧固定架
120‧‧‧第一收容腔
121‧‧‧上端
122‧‧‧下端
123‧‧‧第一側壁
124‧‧‧第二側壁
125‧‧‧第三側壁
126‧‧‧第四側壁
127‧‧‧第一突起
128‧‧‧第二突起
129‧‧‧卡合柱
12a‧‧‧第一相接處
12b‧‧‧第二相接處
12c‧‧‧第三相接處
12d‧‧‧第四相接處
14‧‧‧可動架
140‧‧‧第二收容腔
141‧‧‧底端
142‧‧‧頂端
143‧‧‧第一側面
144‧‧‧第二側面
145‧‧‧第三側面
146‧‧‧第四側面
147‧‧‧第一凸塊
148‧‧‧第二凸塊
149‧‧‧凸柱
14a‧‧‧第一結合處
14b‧‧‧第二結合處
14c‧‧‧第三結合處
14d‧‧‧第四結合處
16‧‧‧彈性組件
162‧‧‧彈簧
164‧‧‧第一端
166‧‧‧第二端
18‧‧‧驅動單元
182‧‧‧第一電阻夾持件
184‧‧‧第二電阻夾持件
192‧‧‧第三電阻夾持件
194‧‧‧第四電阻夾持件
186‧‧‧第一SMA線
188‧‧‧第二SMA線
196‧‧‧第三SMA線
198‧‧‧第四SMA線
186a、188a、196a、198a‧‧‧彎折部
180‧‧‧第一夾持槽
181‧‧‧第一焊接頭
183‧‧‧固定孔
185‧‧‧第二夾持槽
187‧‧‧第二焊接頭
189‧‧‧卡合孔
20‧‧‧相機模組
22、42‧‧‧鏡頭單元
222‧‧‧鏡座
224‧‧‧鏡筒
226‧‧‧外罩
24、44‧‧‧底座
26‧‧‧影像感測器
10a、30a‧‧‧收容空間
40‧‧‧間隙
圖1係本發明第一實施方式提供的取像裝置的立體示意圖。
圖2係圖1中的取像裝置的部分分解示意圖。
圖3係圖1中的取像裝置中的影像穩定器的分解示意圖。
圖4係圖1中的取像裝置中的相機模組的分解示意圖。
圖5係圖1中的取像裝置的部分立體示意圖。
圖6係圖1中的取像裝置的另一視角的立體示意圖。
圖7係本發明第二實施方式的取像裝置的部分立體示意圖。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
請參閱圖1及圖2，本發明第一實施方式的取像裝置300包括一個影像穩定器10及一個相機模組20。
請結合圖3，該影像穩定器10包括一個固定架12、一個可動架14、一個彈性組件16以及一個驅動單元18。
該固定架12大致為中空的矩形體框架且具有一個中心軸OO’，其固定於一個電子裝置中，如手機(圖未示)。該固定架12包括一個上端121、一個下端122、一個第一側壁123、一個第二側壁124、一個第三側壁125、一個第四側壁126、一個第一突起127以及一個第二突起128。該上端121及該下端122分別位於該固定架12的相對兩端。該第一側壁123、該第二側壁124、該第三側壁125以及該第四側壁126依次首尾垂直相接並圍成一個第一收容腔120。其中，該第一側壁123與該第三側壁125平行相對設置，該第二側壁124與該第四側壁126平行相對設置。該第四側壁126與該第一 側壁123相接形成一個第一相接處12a，該第一側壁123與該第二側壁124相接形成一個第二相接處12b，該第二側壁124與該第三側壁125相接形成一個第三相接處12c，該第三側壁125與該第四側壁126相接形成一個第四相接處12d。該第一突起127及該第二突起128均垂直該上端121向上延伸，且該第一突起127位於該第二相接處12b，該第二突起128位於該第四相接處12d。
進一步地，該四個側壁123、124、125、126的外表面均分佈有兩個卡合柱129。其中，該第一側壁123上的兩個卡合柱129位於該第二相接處12b，該第二側壁124上的兩個卡合柱129位於該第二相接處12b，該第三側壁125上的兩個卡合柱129位於該第四相接處12d，該第四側壁126上的兩個卡合柱129位於該第四相接處12d。
該可動架14大致為中空的矩形體框架並與該固定架12具有同一中心軸OO’。該可動架14包括一個底端141、一個頂端142、一個第一側面143、一個第二側面144、一個第三側面145、一個第四側面146、一個第一凸塊147以及一個第二凸塊148。該底端141及該頂端142分別位於該可動架14的相對兩端，且該底端141與該上端121相對設置。該第一側面143、該第二側面144、該第三側面145以及該第四側面146依次首尾垂直相接並圍成一個第二收容腔140。其中，該第一側面143與該第三側面145平行相對設置，該第二側面144與該第四側面146平行相對設置。該第四側面146與該第一側面143相接形成一個第一結合處14a，該第一側面143與該第二側面144相接形成一個第二結合處14b，該第二側面144與該第三側面145相接形成一個第三結合處14c，該第三側面145與該第 四側面146相接形成一個第四結合處14d。該第一凸塊147及該第二凸塊148均垂直該底端141向下延伸，且該第一凸塊147位於該第一結合處14a，該第二凸塊148位於該第三結合處14c。
本實施方式中，該第一側面143、該第二側面144、該第三側面145以及該第四側面146與該第一側壁123、該第二側壁124、該第三側壁125以及該第四側壁126的位置一一對應。相應地，該第一結合處14a、該第二結合處14b、該第三結合處14c以及該第四結合處14d與該第一相接處12a、該第二相接處12b、該第三相接處12c以及該第四相接處12d的位置亦一一對應。
進一步地，該四個側面143、144、145、146上均分佈有三個凸柱149。其中，該第一側面143上的三個凸柱149位於該第一結合處14a，該第二側面144上的三個凸柱149位於該第三結合處14c，該第三側面145上的三個凸柱149位於該第三結合處14c，該第四側面146上的三個凸柱149位於該第一結合處14a。
該彈性組件16包括四個壓縮彈簧162，每個壓縮彈簧162包括一個第一端164及一個第二端166。該第一端164及該第二端166分別位於該壓縮彈簧162相對的兩端。每個壓縮彈簧162的第一端164均固定連接於該上端121，第二端166均固定連接於該底端141，從而將該可動架14彈性連接於該固定架12上。此時該第一收容腔120與該第二收容腔140連通。本實施方式中，該四個壓縮彈簧162的四個第一端164分別位於四個相接處12a、12b、12c、12d，該四個壓縮彈簧162的四個第二端166分別位於四個結合處14a、14b、14c、14d。
該驅動單元18包括兩個第一電阻夾持件182、兩個第二電阻夾持 件184、兩個第三電阻夾持件192、兩個第四電阻夾持件194、一根第一SMA線186、一根第二SMA線188、一根第三SMA線196以及一根第四SMA線198。
該第一電阻夾持件182為金屬導電彈片，該第一電阻夾持件182包括經金屬彎曲形成的第一夾持槽180、經金屬延伸形成的第一焊接頭181、以及三個固定孔183。兩個第一電阻夾持件182均藉由凸柱149卡合於對應的固定孔183內而分別固定連接於該第一側面143及該第二側面144上。該第一焊接頭181藉由焊接的方式與外部電路連接以導引入電流。可以理解，該兩個第一電阻夾持件182還可以係藉由膠合方式或者焊接方式固定連接於該第一側面143及該第二側面144上。
兩個第一電阻夾持件182分別固定於該第一側面143及該第二側面144上並分別位於該第一結合處14a及該第三結合處14c。該第一SMA線186的兩端分別固定連接於該兩個第一電阻夾持件182的第一夾持槽180內，且該兩端之間的彎折部186a與該第一突起127抵持。
該第二電阻夾持件184為金屬導電彈片，該第二電阻夾持件184包括經金屬彎曲形成的第二夾持槽185、經金屬延伸形成的第二焊接頭187、以及兩個卡合孔189。兩個第二電阻夾持件184均藉由卡合柱129卡合於對應的卡合孔189內而分別固定連接於該第四側壁126及該第一側壁123上。該第二焊接頭187藉由焊接的方式與外部電路連接以導引入電流。可以理解，該兩個第二電阻夾持件184還可以係藉由膠合方式或者焊接方式固定連接於該第四側壁126及該第一側壁123上。
兩個第二電阻夾持件184分別固定於該第四側壁126及該第一側壁123上並分別位於該第四相接處12d及該第二相接處12b。該第二SMA線188的兩端分別固定連接於該兩個第二電阻夾持件184的第二夾持槽185內，且該兩端之間的彎折部188a與該第一凸塊147抵持。
第三電阻夾持件192與第一電阻夾持件182的結構和安裝方式完全相同，區別在於：兩個第三電阻夾持件192分別固定連接於該第三側面145及該第四側面146上並分別位於該第三結合處14c及該第一結合處14a。該第三SMA線196的兩端分別固定連接於兩個第三電阻夾持件192上，且該兩端之間的彎折部196a與該第二突起128抵持。
第四電阻夾持件194與第二電阻夾持件184的結構和安裝方式完全相同，區別在於：兩個第四電阻夾持件194分別固定連接於該第二側壁124及該第三側壁125上並分別位於該第二相接處12b及該第四相接處12d。該第四SMA線198的兩端分別固定連接於該兩個第四電阻夾持件194上，且該兩端之間的彎折部198a與該第二凸塊148抵持。
請一並參閱圖2及圖4，該相機模組20包括一個鏡頭單元22、一個底座24以及一個影像感測器26。
該鏡頭單元22包括一個鏡座222、一個鏡筒224、以及一個外罩226。該鏡筒224藉由螺紋連接方式固定於該鏡座222上，該鏡筒224用於收納成像用的鏡片組。該外罩226為一個一端開放的中空結構，其另一端開設有一個入光孔228。該外罩226藉由卡合方式、焊接方式或者螺紋方式固定連接於該鏡座222上。此時，該鏡 筒224收容於該外罩226內且從該入光孔228露出。
該底座24包括一個第一面242及一個第二面244。該第一面242及該第二面244分別位於該底座24相對的兩端。該第一面242上開設有一個收容槽240。該影像感測器26收容於該收容槽240內。該鏡座222固定連接於該第一面242上，即該底座24、鏡座222及該外罩226連接在一起且相對固定。該鏡頭單元22的光軸與該影像感測器26的中心軸對準。
請一並參閱圖1至圖6，組裝時，該可動架14藉由四個壓縮彈簧162彈性連接於該固定架12的上端121。此時，該可動架14與該固定架12共同形成一個收容空間10a。兩個第一電阻夾持件182分別固定於該第一側面143及該第二側面144上，兩個第二電阻夾持件184分別固定於該第四側壁126及該第一側壁123上，兩個第三電阻夾持件192分別固定於該第三側面145及該第四側面146上，兩個第四電阻夾持件194分別固定於該第二側壁124及該第三側壁125上。
第一SMA線186的兩端分別固定連接於兩個第一電阻夾持件182上，且該兩端之間的彎折部186a與該第一突起127抵持。第二SMA線188的兩端分別固定連接於兩個第二電阻夾持件184上，且該兩端之間的彎折部188a與該第一凸塊147抵持。第三SMA線196的兩端分別固定連接於兩個第三電阻夾持件192上，且該兩端之間的彎折部196a與該第二突起128抵持。第四SMA線198的兩端分別固定連接於兩個第四電阻夾持件194上，且該兩端之間的彎折部198a與該第二凸塊148抵持。
該相機模組20收容於該收容空間10a內且與該固定架12相間隔， 該可動架14與該外罩226固定連接。即，該相機模組20與該可動架14相對固定。此時，該固定架12的中心軸OO’與該鏡頭單元22的光軸一致。
作動時，若僅有第一SMA線186在工作，當外部電路(圖未示)提供的電流通過兩個第一電阻夾持件182而加熱該第一SMA線186時，該第一SMA線186受熱收縮，從而驅使該可動架14帶著該相機模組20繞著該第一突起127轉動以在取像裝置300發生抖動時進行抖動補償。當外部電路停止提供電流，該第一SMA線186冷卻伸長，該可動架14在壓縮彈簧162的作用力下復位。
若僅有第二SMA線188在工作，當外部電路(圖未示)提供的電流通過兩個第二電阻夾持件184而加熱該第二SMA線188時，該第二SMA線188受熱收縮，從而驅使該可動架14帶著該相機模組20繞著該第一凸塊147轉動以在取像裝置300發生抖動時進行抖動補償。當外部電路停止提供電流，該第二SMA線188冷卻伸長，該可動架14在壓縮彈簧162的作用力下復位。
若僅有第三SMA線196在工作，當外部電路(圖未示)提供的電流通過兩個第三電阻夾持件192而加熱該第三SMA線196時，該第三SMA線196受熱收縮，從而驅使該可動架14帶著該相機模組20繞著該第二突起128轉動以在取像裝置300發生抖動時進行抖動補償。當外部電路停止提供電流，該第三SMA線196冷卻伸長，該可動架14在壓縮彈簧162的作用力下復位。
若僅有第四SMA線198在工作，當外部電路(圖未示)提供的電流通過兩個第四電阻夾持件194而加熱該第四SMA線198時，該第四SMA線198受熱收縮，從而驅使該可動架14帶著該相機模組20繞著該 第二凸塊148轉動以在取像裝置300發生抖動時進行抖動補償。當外部電路停止提供電流，該第四SMA線198冷卻伸長，該可動架14在壓縮彈簧162的作用力下復位。
由於SMA線收縮的長度和溫度有著對應關系，在不考慮環境溫度影響的前提下，給SMA線施加的驅動電流越大，SMA線獲取的溫度就越大，相應地，SMA線收縮的程度就越大。因此，若兩根SMA線同時工作，或者三根SMA線同時工作，或者四根SMA線同時工作，則該可動架14帶著該相機模組20的作動方向為該可動架14受到的合力的方向。
本實施方式提供的影像穩定器10及取像裝置300中的四根SMA線186、188、196、198本身以及四根SMA線186、188、196、198相互之間均無交叉，避免了短路現象的發生；另外，因可動架14係彈性連接於該固定架12上，避免影像穩定器10及取像裝置300處於靜態時可動架14相對固定架12產生傾斜。
請參閱圖7，為本發明第二實施方式的取像裝置400的部分立體示意圖。本實施方式中的取像裝置400與第一實施方式中的取像裝置300的區別在於：沿光線進入的方向，鏡頭單元42及底座44依次收容於可動架(圖未示)及固定架32共同形成的收容空間30a內。該底座44與該固定架32固定連接，該鏡頭單元42與該可動架固定連接並該固定架32間隔。該鏡頭單元42與該底座44之間具有一個間隙40。
第二實施方式的取像裝置400具有與第一實施方式的取像裝置300相同的技術效果，在此不再贅述。然而，由於防抖技術的不同，取像裝置300係藉由可動架14帶動整個相機模組20轉動來進行抖 動補償。取像裝置400則係藉由可動架14帶動鏡頭單元42轉動進行抖動補償，即僅藉由移動鏡片，而保持影像感測器不動來進行抖動補償。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧影像穩定器
12‧‧‧固定架
121‧‧‧上端
122‧‧‧下端
120‧‧‧第一收容腔
123‧‧‧第一側壁
124‧‧‧第二側壁
125‧‧‧第三側壁
126‧‧‧第四側壁
127‧‧‧第一突起
128‧‧‧第二突起
129‧‧‧卡合柱
12a‧‧‧第一相接處
12b‧‧‧第二相接處
12c‧‧‧第三相接處
12d‧‧‧第四相接處
14‧‧‧可動架
140‧‧‧第二收容腔
141‧‧‧底端
142‧‧‧頂端
143‧‧‧第一側面
144‧‧‧第二側面
145‧‧‧第三側面
146‧‧‧第四側面
147‧‧‧第一凸塊
148‧‧‧第二凸塊
149‧‧‧凸柱
14a‧‧‧第一結合處
14b‧‧‧第二結合處
14c‧‧‧第三結合處
14d‧‧‧第四結合處
16‧‧‧彈性組件
162‧‧‧彈簧
164‧‧‧第一端
166‧‧‧第二端
18‧‧‧驅動單元
182‧‧‧第一電阻夾持件
184‧‧‧第二電阻夾持件
192‧‧‧第三電阻夾持件
194‧‧‧第四電阻夾持件
186‧‧‧第一SMA線
188‧‧‧第二SMA線
196‧‧‧第三SMA線
198‧‧‧第四SMA線
186a、188a、196a、198a‧‧‧彎折部
180‧‧‧第一夾持槽
181‧‧‧第一焊接頭
183‧‧‧固定孔
185‧‧‧第二夾持槽
187‧‧‧第二焊接頭
189‧‧‧卡合孔

Claims (9)

  1. 一種影像穩定器，其包括：一個固定架，具有一個中心軸、相對的上端及下端以及一個從該上端延伸的第一突起；一個彈性連接於該上端且與該固定架共軸的可動架，該可動架包括相對的底端及頂端以及一個從該底端延伸的第一凸塊，該第一凸塊和該第一突起相鄰間隔設置；一個驅動單元，其包括兩個第一電阻夾持件以及一根第一SMA線和兩個第二電阻夾持件以及一根第二SMA線，該兩個第一電阻夾持件分別固定於該可動架的相鄰的兩個側面上，該第一SMA線的兩端分別固定於該兩個第一電阻夾持件上，該第一SMA線包括位於該兩端之間的彎折部，該彎折部與該第一突起抵持，該第一電阻夾持件用以通電流加熱該第一SMA線以改變該第一SMA線的長度而驅使該可動架繞著該第一突起轉動，該兩個第二電阻夾持件分別固定於該固定架的相鄰的兩個側壁上，該第二SMA線的兩端分別固定於該兩個第二電阻夾持件上，該第二SMA線包括位於該兩端之間的彎折部，該第二SMA線的彎折部與該第一凸塊抵持，該第二電阻夾持件用以通電流加熱該第二SMA線以改變該第二SMA線的長度而驅使該可動架繞著該第一凸塊轉動。
  2. 如請求項1所述之影像穩定器，其中，該影像穩定器包括一個彈性組件，該彈性組件將該可動架的底端彈性連接於該固定架的上端並在該可動架轉動時發生彈性形變。
  3. 如請求項2所述之影像穩定器，其中，該彈性組件包括四個壓縮彈簧，每個彈簧的兩端分別抵持於該底端及該上端。
  4. 如請求項2所述之影像穩定器，其中，該可動架包括第一側面、第二側面、第三側面以及第四側面，該四個側面依次首尾垂直相接形成第一結合處、第二結合處、第三結合處以及第四結合處，該兩個第一電阻夾持件分別固定於該第一側面及該第二側面上並分別位於該第一結合處及該第三結合處，該第一突起與該第二結合處的位置對應。
  5. 如請求項4所述之影像穩定器，其中，該固定架包括第一側壁、第二側壁、第三側壁以及第四側壁，該四個側壁依次首尾垂直相接形成第一相接處、第二相接處、第三相接處以及第四相接處，該第一相接處、該第二相接處、該第三相接處以及該第四相接處與該第一結合處、該第二結合處、該第三結合處以及該第四結合處的位置依次對應，該第一凸塊位於該第一結合處，該兩個第二電阻夾持件分別固定於該第一側壁及該第四側壁上並分別位於該第二相接處及該第四相接處。
  6. 如請求項1或5所述之影像穩定器，其中，該驅動單元還包括兩個第三電阻夾持件及一根第三SMA線，該兩個第三電阻夾持件分別固定於該第三側面及該第四側面上且分別位於該第三結合處及該第一結合處，該固定架還包括一個第二突起，該第二突起位於該第四相接處，該第三SMA線的兩端分別固定該兩個第三電阻夾持件上，該第三SMA線包括位於該兩端之間的彎折部，該第三SMA線的彎折部與該第二突起抵持。
  7. 如請求項6所述之影像穩定器，其中，該驅動單元還包括兩個第四電阻夾持件及一根第四SMA線，該兩個第四電阻夾持件分別固定於該第二側壁及該第三側壁上且分別位於該第二相接處及第四相接處，該可動架還包括一個第二凸塊，該第二凸塊位於該第三結合處，該第四SMA線的兩端分別固定於該兩個第四電阻夾持件上，該第四SMA線包括位於該兩端之間的彎折部，該第四SMA線的彎折部與該第二凸塊抵持。
  8. 一種取像裝置，其包括如請求項1-7任一項所述的影像穩定器以及一個相 機模組，該可動架及該固定架共同形成一個收容空間，該相機模組收容於該收容空間內且與該固定架相間隔，該相機模組與該可動架固定連接。
  9. 一種取像裝置，其包括如請求項1-7任一項所述的影像穩定器以及一個相機模組，該相機模組包括一個鏡頭單元、一個底座及一個收容於該底座內的影像感測器，該可動架及該固定架共同形成一個收容空間，沿光線進入的方向，該鏡頭單元及該底座依次收容於該收容空間內，該底座與該固定架固定連接，該鏡頭單元與該可動架固定連接並與該底座及該固定架間隔，該鏡頭單元的光軸與該影像感測器的中心對準。
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