TWI448771B - 變焦機構及其攝像裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種變焦機構及其攝像裝置,特別是有關於一種分別於固定筒及驅動筒上設有特殊溝槽,以達到鏡頭變焦目的之變焦機構及其攝像裝置。
隨著數位時代的來臨,人類記錄生活的方式隨之改變,在科技的不斷進步下,數位相機已成為幾乎人手一台的必備3C產品。而相機之變焦功能可使用者於同一位置時,因應其需求而調整其構圖的視角範圍,以克服更多的環境因素而達到使用者所欲之視角範圍,因而使得市面上的相機之光學變焦鏡頭日益成為主流,且逐漸朝向高倍率發展。以目前的相機來說,其鏡頭的變焦方式大部份使用溝槽之方式,且多半都將溝槽設置於驅動筒中,以利用溝槽中之斜向溝槽的部份,來為驅動筒中之移動筒帶來位移量,而達到鏡頭變焦之目的。
然,隨著倍率的提高,驅動筒之溝槽的斜向溝槽的長度隨之增加,因此驅動筒的外形長度也伴隨著增加。而鏡頭在完全收縮時,通常係以長度最長的鏡筒作為其完全收縮後的最後長度,因此驅動筒的外形長度的增加,使得相機之鏡頭在完全收縮時,因礙於驅動筒的外形長度之關係,相機之鏡頭的最後長度也隨之增加。
對於目前相機之設計,大多朝向使鏡頭可完全收縮至相機內部之設計,而相機之鏡頭的收縮後的長度增加,連帶的使得相機本身的厚度對應增加,以對目前產品日漸小型化的今日而言,此種僅將溝槽設計於驅動筒之設計,無疑為產品小型化的一大障礙。
綜觀前所述,本發明之發明人思索並設計一種變焦機構及其攝像裝置,以針對現有技術之缺失加以改善,進而增進產業上之實施利用。
有鑑於上述習知技藝之問題,本發明之目的就是在提供一種變焦機構及其攝像裝置,以解決習知技術之僅將溝槽設置於驅動筒而造成鏡頭收縮後長度增加之問題。
根據本發明之目的,提出一種變焦機構。其包含:一固定筒、一驅動筒及一移動筒。固定筒為中空筒狀結構,其內緣周壁具有一第一溝槽。第一溝槽具有一第一停止位置及一第一位置,且第一停止位置至第一位置為斜向溝槽。驅動筒為中空筒狀結構,並設置於固定筒中,其內緣周壁具有一第二溝槽。第二溝槽具有一第二停止位置及一第二位置,且第二停止位置至第二位置為斜向溝槽。而驅動筒外緣周壁具有一第一引導凸點,且第一引導凸點嵌入第一溝槽。當驅動筒旋轉時,該驅動筒位移一第一軸向距離。移動筒為中空筒狀結構,並設置於驅動筒中,其外緣周壁具有一第二引導凸點,且第二引導凸點嵌入第二溝槽。當驅動筒旋轉時,移動筒位移一第二軸向距離,且移動筒之總位移量為第一軸向距離加第二軸向距離。
其中,第一位置及第二位置之溝槽外形可為一直線溝槽,且直線溝槽垂直於光軸。
其中,第一軸向距離加第二軸向距離之位移量可為變焦機構之第一段變焦之位移量。
其中,當驅動筒旋轉時,且驅動筒之第一引導凸點沿著固定筒之第一溝槽之外形位移。
其中,固定筒之第一溝槽更包含一第三位置,且第一位置至第三位置為斜向溝槽;驅動筒之第二溝槽更包含一第四位置,第二位置至第四位置為斜向溝槽。
其中,當驅動筒旋轉時,驅動筒之第一引導凸點沿著第一位置至第三位置之斜向溝槽位移一第三軸向距離,而移動筒之第二引導凸點沿著第二位置至第四位置之斜向溝槽位移一第四軸向距離;移動筒之總位移量為該第三軸向距離加該第四軸向距離。
其中,第三軸向距離加第四軸向距離之位移量為該變焦機構之第二段變焦之位移量。
此外,根據本發明之目的,再提出一種攝像裝置,其包含:一影像感測元、一變焦機構及一對焦鏡群。影像感測元件設置於攝像裝置之內部,用以感測被攝物之影像光線,以將被攝物成像。變焦機構包含:一固定筒、一驅動筒及一移動筒。固定筒為中空筒狀結構,其內緣周壁具有一第一溝槽;第一溝槽具有一第一停止位置及一第一位置,且第一停止位置至第一位置為斜向溝槽。驅動筒為中空筒狀結構,並設置於固定筒中。驅動筒內緣周壁具有一第二溝槽,其具有一第二停止位置及一第二位置,且第二停止
位置至第二位置為斜向溝槽;而驅動筒外緣周壁具有一第一引導凸點,且第一引導凸點嵌入第一溝槽。當驅動筒旋轉時,驅動筒位移一第一軸向距離。移動筒為中空筒狀結構,並設置於驅動筒中。移動筒外緣周壁具有一第二引導凸點,且第二引導凸點嵌入第二溝槽。當驅動筒旋轉時,移動筒位移一第二軸向距離,且移動筒之總位移量為第一軸向距離加第二軸向距離。對焦鏡群設置於移動筒與影像感測元件之間。
其中,第一軸向距離加第二軸向距離之位移量為變焦機構之第一段變焦之位移量。
其中,當驅動筒旋轉時,且驅動筒之第一引導凸點沿著固定筒之第一溝槽之外形位移。
其中,當驅動筒旋轉時,且移動筒之第二引導凸點沿著驅動筒之第二溝槽之外形位移。
其中,固定筒之第一溝槽更包含一第三位置,且第一位置至第三位置為斜向溝槽;驅動筒之第二溝槽更包含一第四位置,第二位置至第四位置為斜向溝槽。
其中當驅動筒旋轉時,驅動筒之第一引導凸點沿著第一位置至第三位置之斜向溝槽位移一第三軸向距離,而移動筒之第二引導凸點沿著第二位置至第四位置之斜向溝槽位移一第四軸向距離;移動筒之總位移量為第三軸向距離加第四軸向距離。
其中,第三軸向距離加第四軸向距離之位移量為變焦機構之第二段變焦之位移量。
承上所述,依本發明之變焦機構及其攝像裝置,其可具有一或多個下述優點:
(1)此變焦機構及其攝像裝置可藉由於固定筒設置第一溝槽及驅動筒設置第二溝槽,以帶動驅動筒及移動筒進行軸向位移,而移動筒的總位移量為驅動筒之位移量加移動筒本身之位移量,可使供給移動筒位移所需之斜向溝槽分佈於固定筒及驅動筒,而不集中於其中一鏡筒上,進而使得固定筒、驅動筒及移動筒的外形長度得以平均化,以減少鏡頭收縮後之外形長度並提高產品競爭力。
(2)此變焦機構及其攝像裝置可藉由於固定筒設置第一溝槽及驅動筒設置第二溝槽,可使鏡頭收縮後之外形長度減少,藉此可減少產品所需之空間,使其攝像裝置更趨於小型化。
1‧‧‧變焦機構
10‧‧‧固定筒
101‧‧‧固定筒之內緣周壁
102‧‧‧第一溝槽
1021‧‧‧第一停止位置
1022‧‧‧第一位置
1023‧‧‧第三位置
11‧‧‧驅動筒
111‧‧‧驅動筒之內緣周壁
112‧‧‧第二溝槽
1121‧‧‧第二停止位置
1122‧‧‧第二位置
1123‧‧‧第四位置
113‧‧‧驅動筒之外緣周壁
114‧‧‧第一引導凸點
115‧‧‧驅動部
12‧‧‧移動筒
121‧‧‧移動筒之外緣周壁
122‧‧‧第二引導凸點
2‧‧‧攝像裝置
21‧‧‧影像感測元件
22‧‧‧對焦鏡群
23‧‧‧驅動模組
24‧‧‧控制模組
25‧‧‧快門鈕
D1‧‧‧第一軸向距離
D2‧‧‧第二軸向距離
D3‧‧‧第三軸向距離
D4‧‧‧第四軸向距離
第1圖 係為本發明之變焦機構之爆炸圖;第2圖 係為本發明之變焦機構之組合圖;第3圖 係為本發明之變焦機構之溝槽示意圖;第4圖 係為本發明之變焦機構之第一實施例之爆炸圖;第5圖 係為本發明之變焦機構之第一實施例之溝槽示意圖;以及第6圖 係為本發明之變焦機構之第二實施例之示意圖。
為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效,茲將本發明配合附圖,並以實施例之表達形式詳細說
明如下,而其中所使用之圖式,其主旨僅為示意及輔助說明書之用,未必為本發明實施後之真實比例與精準配置,故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍,合先敘明。
本發明之變焦機構,主要是分別於固定筒及驅動筒上設有特殊溝槽來進行鏡頭變焦,其可適用於數位相機、智慧型照相手機、類單眼相機等攝像裝置或可換鏡頭式相機之攝像鏡頭,但實際可運用之範疇仍不僅以此所限制。
請一併參閱第1圖及第2圖,第1圖係為本發明之變焦機構之爆炸圖;第2圖係為本發明之變焦機構之組合圖。如圖所示,變焦機構1包含:一固定筒10、一驅動筒11及一移動筒12。其中,固定筒10為中空筒狀結構,其內緣周壁101具有一第一溝槽102;而第一溝槽102具有一第一停止位置1021及一第一位置1022,且連接第一停止位置1021與第一位置1022之溝槽外形為斜向溝槽。驅動筒11為中空筒狀結構,並設置於固定筒10中。其內緣周壁111具有一第二溝槽112;而第二溝槽112具有一第二停止位置1121及一第二位置1122,且連接第二停止位置1121與第二位置1122之溝槽外形為斜向溝槽。驅動筒11外緣周壁113具有一第一引導凸點114,且第一引導凸點114嵌入第一溝槽102。當驅動筒11旋轉時,藉由第一引導凸點114受第一溝槽102之第一停止位置1021至第一位置1022之外形牽引,致使驅動筒11隨之進行軸向位移一第一軸向距離D1。移動筒12為中空筒狀結構,並設置於驅動筒11中。移動筒12其外緣周壁121具有一第二引導凸點122,且第二引導凸點122嵌入第二溝槽112。當驅動筒11旋轉時,藉由第二引導凸點
122受第二溝槽112之第二停止位置1121至第二位置1122之外形牽引,以帶動移動筒12進行軸向位移一第二軸向距離D2。
請參閱第3圖,其係為本發明之變焦機構之溝槽示意圖。如圖所示,上述中,驅動筒11於固定筒10中軸向位移一第一軸向距離D1,而移動筒12設置於驅動筒11中,以使驅動筒11位移一第一軸向距離D1時,同時使移動筒12位移一第一軸向距離D1;再者,當驅動筒11旋轉時,移動筒12也同時移動一第二軸向移動距離D2,因此移動筒12相對於固定筒10之總位移量為第一軸向距離D1加第二軸向距離D2。而第一位置1022與第二位置1122之溝槽外形為垂直於光軸的一直線溝槽,藉由直線溝槽之關係,使得驅動筒11及移動筒12無軸向上的位移,以使得變焦機構1之對焦模組(未繪示於圖中)得於直線溝槽的部份進行對焦之動作,即換句話說,移動筒12的總位量(第一軸向距離D1加第二軸向距離D2)可為變焦機構1之一次變焦的位移量。
請一併參閱第4圖及第5圖,第4圖係為本發明之變焦機構之第一實施例之爆炸圖;第5圖係為本發明之變焦機構之第一實施例之溝槽示意圖。於本實例中變焦機構1之連結及作動關係,與前述類似,於此不再贅述。如圖所示,其中,固定筒10之第一溝槽101更可包含一第三位置1023,而連接第一位置1022與第三位置1023間之溝槽外形為斜向溝槽。驅動筒11之第二溝槽112更可包含一第四位置1123,而連接第二位置1122與第四位置1123間之溝槽外形為斜向溝槽。當驅動筒11旋轉時,驅動筒11之第一引導凸點114可由第一位置1022之直線溝槽接續沿著斜向溝槽位移一第三軸向距離D3至第三位置1023。同樣地,移動筒12之第二引導
凸點122可由第二位置1122之直線溝槽接續沿著斜向溝槽位移一第四軸向距離D4至第四位置1123。其中,第一引導凸點114或第二引導凸點122與其所對應之第一溝槽102或第二溝槽112之數量,可依實際設計時之條件而變化,例如若有較大的設計空間時,可設置較多的第一引導凸點114或第二引導凸點122(如2個或3個),以使驅動筒11或移動筒12進行軸向位移時可更加穩定,故應不以此為限。
上述中,驅動筒11相對於固定筒10位移一第三軸向距離D3,而移動筒12於驅動筒11中,相對於驅動筒11位移一第四軸向距離D4;鑑於此,移動筒之位移量為第三軸向距離D3加第四軸向距離D4。再者,第一溝槽102之第三位置1023與第二溝槽112之第四停止位置1123之溝槽外形為垂直於光軸之直線溝槽,因而可使得驅動筒11與移動筒12不產生軸向位移,以利於變焦機構1之對焦模組得於直線溝槽的部份進行對焦之動作;換言之,第三軸向距離D3加第四軸向距離D4可為變焦機構1之另一次變焦的位移量。若整體觀之時,第一溝槽102或第二溝槽112之外形即為直線溝槽(第一停止位置1021、第二停止位置1121)連接斜向溝槽,再連接直線溝槽(第一位置1022、第二位置1122),且再接續連接一斜向溝槽後,再接續連接直線溝槽(第三位置1023、第四位置1123)。更詳細的說,變焦機構1中,移動筒12之第一軸向距離D1加第二軸向距離D2的位移量可為變焦機構1第一段變焦之位移量,而第三軸向距離D3加第四軸向距離D4的位移量可為變焦機構1第二段變焦之位移量,以使變焦機構1可成為一種具二段變焦功能之變焦鏡頭。又,若欲使變焦機構1成為一種具三段變
焦功能之變焦鏡頭,可於第三位置1023後進一步設置一斜向溝槽並連接一第五位置(未繪示於圖中),且同樣地,於第四位置1123後設置一斜向溝槽並連接一第六位置(未繪示於圖中),以達成具三段變焦功能之目的。
請參閱第6圖,其係為本發明之變焦機構之第二實施例之示意圖。如圖所示,變焦機構1係可適用於一攝像裝置2中。攝像裝置2包含一影像感測元件21、一變焦機構1、一對焦鏡群22及一驅動模組23。於本實例中變焦機構1之連結及作動關係,與前述類似,於此不再贅述。其中,影像感測元件21可為電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)等感測元件,可用以感測被攝物之影像光線,以將被攝物成像,且其設置於攝像裝置2之內部。對焦鏡群22設置於移動筒12與影像感測元件21之間。而驅動模組23可設置於變焦機構1中或攝像裝置2之內部,以本實施例係以設置於變焦機構1作為示範態樣,但應不以此為限。
其中,變焦機構1之驅動筒11可設有一驅動部115,且驅動部115與驅動模組23連接,使驅動模組23可藉由驅動部115帶動驅動筒11進行旋轉位移之作動。當使用者壓按攝像裝置2之變焦鈕(未繪示於圖中)或電源鈕(未繪示於圖中)時,可藉由攝像裝置2內之控制模組24控制驅動模組23帶動驅動筒11進行旋轉位移,藉由第一引導凸點114受第一溝槽112之第一停止位置1121與第二位置1122間之溝槽外形牽引,且第二引導凸點122受第二溝槽112之第二停止位置1121至第二位置1122之外形牽引,使移動筒12位移
第一軸向距離D1加第二軸向距離D2的位移量,以使移動筒12由縮回之狀態位移遠為離影像感測元件21之狀態,以完成攝像裝置2之廣角端的變焦。當攝像裝置2完成廣角端的變焦時,變焦機構1中之變焦鏡片組(未繪示於圖中)與影像感測元件21調整適當間距,可使影像感測元件21能接收較寬廣的視角範圍。此時,使用者可再藉由壓按一快門鈕25,以使對焦鏡群22調整至適當對焦狀態,並由影像感測元件21所接收。
當使用者更進一步的壓按攝像裝置2之變焦鈕時,該驅動模組23則接續驅動該驅動筒11進行旋轉位移,使驅動筒之第一引導凸點114接續受第一溝槽102之外形牽引,由第一位置1022位移至第二位置1023,而使驅動筒11更進一步的位移一第三軸向距離D3;同樣的移動筒12之第二引導凸點122接續拉第二溝槽112之外形牽引,由第二位置1122位移至第四位置1123,而使移動筒12位移一第四軸向距離D4,以使移動筒12更加遠離影像感測元件21,以完成攝像裝置2之望遠端的變焦。於此時移動筒12相對於影像感測元件21之位移量為第一軸向距離D1累加至第四軸向距離D4,而其接續之對焦動作,如上所述,於此不再贅述。然,移動筒12之位移量以完成廣角端或望遠端僅為示範性之態樣,其可視其內部光學鏡片之配置,而加以變更,如移動筒12最遠離影像感測元件21時為廣角端,而移動筒12較靠近影像感測元件21時為望遠端,故應不以此限。
綜上所述,若將可產生預定位移量之斜向溝槽直接設置一鏡筒(如驅動筒)上時,該鏡筒之外形長度則隨之增加,也使得鏡頭完全收縮時,其收縮後之外形長度得牽就於該鏡筒之外形長度;如
當全部之鏡筒均收縮至固定筒內,而驅動筒之外形長度大於固定筒之外形長度;而此時,則需將固定筒之外形長度加長至與驅動筒之外形長度相同,方可使鏡頭收縮呈現較完整之狀態;此變焦機構及其攝像裝置可藉由於固定筒設置第一溝槽及驅動筒設置第二溝槽,並分別利用驅動筒上之第一引導凸點及移動筒上之第二引導凸點受其外形牽引,而產生軸向位移,使移動筒之位移量,可使供給移動筒位移所需之斜向溝槽分佈於固定筒及驅動筒,而不集中於其中一鏡筒上,進而使得固定筒、驅動筒及移動筒的外形長度得以平均化或各鏡筒之長度可減少,以減少鏡頭收縮後之外形長度並提高產品競爭力。同樣地,當收縮後之外形長度減少後,其應用於攝像裝置時,可減少產品所需之空間,使其攝像裝置更趨於小型化。
以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇,而對其進行之等效修改或變更,均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧變焦機構
10‧‧‧固定筒
101‧‧‧固定筒之內緣周壁
102‧‧‧第一溝槽
1021‧‧‧第一停止位置
1022‧‧‧第一位置
11‧‧‧驅動筒
111‧‧‧驅動筒之內緣周壁
112‧‧‧第二溝槽
1121‧‧‧第二停止位置
1122‧‧‧第二位置
113‧‧‧驅動筒之外緣周壁
114‧‧‧第一引導凸點
12‧‧‧移動筒
121‧‧‧移動筒之外緣周壁
122‧‧‧第二引導凸點
D1‧‧‧第一軸向距離
D2‧‧‧第二軸向距離
Claims (16)
- 一種變焦機構,其包含:一固定筒,係為中空筒狀結構,其內緣周壁具有一第一溝槽,該第一溝槽具有一第一停止位置及一第一位置,且該第一停止位置至該第一位置為斜向溝槽;一驅動筒,係為中空筒狀結構,並設置於該固定筒中,其內緣周壁具有一第二溝槽,該第二溝槽具有一第二停止位置及一第二位置,且該第二停止位置至該第二位置為斜向溝槽,而其外緣周壁具有一第一引導凸點,且該第一引導凸點嵌入該第一溝槽,當該驅動筒旋轉時,該驅動筒位移一第一軸向距離;以及一移動筒,係為中空筒狀結構,並設置於該驅動筒中,其外緣周壁具有一第二引導凸點,且該第二引導凸點嵌入該第二溝槽,當該驅動筒旋轉時,該移動筒位移一第二軸向距離,且該移動筒之總位移量為該第一軸向距離加該第二軸向距離;其中,當該變焦機構設置於一攝像裝置而進行變焦時,該固定筒相對於該攝像裝置係保持固定不動。
- 如申請專利範圍第1項所述之變焦機構,其中該第一溝槽於該第一位置處及該第二溝槽於該第二位置處之溝槽外形係為一直線溝槽,且該直線溝槽垂直於光軸。
- 如申請專利範圍第1項所述之變焦機構,其中該第一軸向距離加該第二軸向距離之位移量係為該變焦機構之第一段變焦之位移量。
- 如申請專利範圍第1項所述之變焦機構,其中當該驅動筒旋轉時, 且該驅動筒之該第一引導凸點沿著該固定筒之該第一溝槽之外形位移。
- 如申請專利範圍第1項所述之變焦機構,其中當該驅動筒旋轉時,且該移動筒之該第二引導凸點沿著該驅動筒之該第二溝槽之外形位移。
- 如申請專利範圍第1項所述之變焦機構,其中該固定筒之該第一溝槽更包含一第三位置,且該第一位置至該第三位置係為斜向溝槽,該驅動筒之該第二溝槽更包含一第四位置,該第二位置至該第四位置係為斜向溝槽。
- 如申請專利範圍第6項所述之變焦機構,其中當該驅動筒旋轉時,該驅動筒之該第一引導凸點沿著該第一位置至該第三位置之斜向溝槽位移一第三軸向距離,而該移動筒之該第二引導凸點沿著該第二位置至該第四位置之斜向溝槽位移一第四軸向距離,該移動筒之總位移量為該第三軸向距離加該第四軸向距離。
- 如申請專利範圍第7項所述之變焦機構,其中該第三軸向距離加該第四軸向距離之位移量係為該變焦機構之第二段變焦之位移量。
- 一種攝像裝置,其包含:一影像感測元件,係設置於該攝像裝置之內部;一變焦機構,其包含:一固定筒,係為中空筒狀結構,其內緣周壁具有一第一溝槽,該第一溝槽具有一第一停止位置及一第一位置,且該第一停止位置至該第一位置為斜向溝槽,其中該固定筒係為固定於該攝像裝置;一驅動筒,係為中空筒狀結構,並設置於該固定筒中,其內緣周壁具有一第二溝槽,該第二溝槽具有一第二停止位置及一第二位 置,且該第二停止位置至該第二位置為斜向溝槽,而其外緣周壁具有一第一引導凸點,且該第一引導凸點嵌入該第一溝槽,當該驅動筒旋轉時,該驅動筒位移一第一軸向距離;以及一移動筒,係為中空筒狀結構,並設置於該驅動筒中,其外緣周壁具有一第二引導凸點,且該第二引導凸點嵌入該第二溝槽,當該驅動筒旋轉時,該移動筒位移一第二軸向距離,且該移動筒之總位移量為該第一軸向距離加該第二軸向距離;以及一對焦鏡群,係設置於該移動筒與該影像感測元件之間。
- 如申請專利範圍第9項所述之攝像裝置,其中該第一溝槽於該第一位置處及該第二溝槽於該第二位置處之溝槽外形係為一直線溝槽,且該直線溝槽垂直於光軸。
- 如申請專利範圍第9項所述之攝像裝置,其中該第一軸向距離加該第二軸向距離之位移量係為該變焦機構之第一段變焦之位移量。
- 如申請專利範圍第9項所述之攝像裝置,其中當該驅動筒旋轉時,且該驅動筒之該第一引導凸點沿著該固定筒之該第一溝槽之外形位移。
- 如申請專利範圍第9項所述之攝像裝置,其中當該驅動筒旋轉時,且該移動筒之該第二引導凸點沿著該驅動筒之該第二溝槽之外形位移。
- 如申請專利範圍第9項所述之攝像裝置,其中該固定筒之該第一溝槽更包含一第三位置,且該第一位置至該第三位置係為斜向溝槽,該驅動筒之該第二溝槽更包含一第四位置,該第二位置至該第四位置係為斜向溝槽。
- 如申請專利範圍第14項所述之攝像裝置,其中當該驅動筒旋轉時,該驅動筒之該第一引導凸點沿著該第一位置至該第三位置之斜 向溝槽位移一第三軸向距離,而該移動筒之該第二引導凸點沿著該第二位置至該第四位置之斜向溝槽位移一第四軸向距離,該移動筒之總位移量為該第三軸向距離加該第四軸向距離。
- 如申請專利範圍第15項所述之攝像裝置,其中該第三軸向距離加該第四軸向距離之位移量係為該變焦機構之第二段變焦之位移量。
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