JPH11119090A - 自動焦点検出装置 - Google Patents
自動焦点検出装置Info
- Publication number
- JPH11119090A JPH11119090A JP9296389A JP29638997A JPH11119090A JP H11119090 A JPH11119090 A JP H11119090A JP 9296389 A JP9296389 A JP 9296389A JP 29638997 A JP29638997 A JP 29638997A JP H11119090 A JPH11119090 A JP H11119090A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- defocus
- optical axis
- correction
- imaging lens
- Prior art date
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- Pending
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- Exposure Control For Cameras (AREA)
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサデータの再結像レンズ光軸からの距離
を判断し、その距離に応じて焦点ズレ量を補正すること
によりさらに焦点ズレ量を精度良く検出することができ
る自動焦点検出装置を提供する。 【解決手段】 センサ駆動手段8によりエリアセンサ6
を走査し、1対の被写体像の電荷を読み込む。転送され
る蓄積データより焦点ズレ量演算手段7はエリアセンサ
6の全ラインについて焦点ズレ量を計算し、さらに光軸
ズレ量算出手段9は再結像レンズ光軸からの距離を算出
する。これにより、焦点ズレ量補正手段10は補正ブロ
ックを選択し該当する補正式で補正データを算出し、先
に計算された焦点ズレ量から補正データを減算して補正
を行う。全エリアについて精度の高い焦点ズレ量を検出
できる。
を判断し、その距離に応じて焦点ズレ量を補正すること
によりさらに焦点ズレ量を精度良く検出することができ
る自動焦点検出装置を提供する。 【解決手段】 センサ駆動手段8によりエリアセンサ6
を走査し、1対の被写体像の電荷を読み込む。転送され
る蓄積データより焦点ズレ量演算手段7はエリアセンサ
6の全ラインについて焦点ズレ量を計算し、さらに光軸
ズレ量算出手段9は再結像レンズ光軸からの距離を算出
する。これにより、焦点ズレ量補正手段10は補正ブロ
ックを選択し該当する補正式で補正データを算出し、先
に計算された焦点ズレ量から補正データを減算して補正
を行う。全エリアについて精度の高い焦点ズレ量を検出
できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はカメラ等に用いられ
る位相差検出方式の自動焦点検出装置に関する。
る位相差検出方式の自動焦点検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、位相差検出方式の自動焦点検出装
置は、1次元のラインセンサを光電変換素子として使用
している。このラインセンサ上に1対の再結像レンズに
よって、同一の2つの像が結像される。この2つの像間
隔が、フィルム面の焦点ズレ量に応じて変化するので、
この像間隔を測定することにより焦点ズレ量を検出する
ことができる。
置は、1次元のラインセンサを光電変換素子として使用
している。このラインセンサ上に1対の再結像レンズに
よって、同一の2つの像が結像される。この2つの像間
隔が、フィルム面の焦点ズレ量に応じて変化するので、
この像間隔を測定することにより焦点ズレ量を検出する
ことができる。
【0003】従来技術が1次元ラインセンサを使用して
いるのに対し、本件出願人は検出精度を向上させるため
2次元のエリアセンサを光電変換素子として使用する自
動焦点検出装置を提案した(特願平8ー330420,
特願平8ー330421)。この自動焦点検出装置は、
エリアセンサを使用することにより、再結像レンズで形
成される被写体像を広い領域で捕らえることが可能であ
る。これにより、ラインセンサではなし得なかった非常
に多くの情報が得られ、検出精度を向上させることがで
きる。
いるのに対し、本件出願人は検出精度を向上させるため
2次元のエリアセンサを光電変換素子として使用する自
動焦点検出装置を提案した(特願平8ー330420,
特願平8ー330421)。この自動焦点検出装置は、
エリアセンサを使用することにより、再結像レンズで形
成される被写体像を広い領域で捕らえることが可能であ
る。これにより、ラインセンサではなし得なかった非常
に多くの情報が得られ、検出精度を向上させることがで
きる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、再結像レン
ズは微小な光学系であり、カメラの撮影レンズのように
像性能を向上させる光学的補正は難しい。そのため、エ
リアセンサ上に結像される像は、再結像レンズの光軸か
ら離れるに従いわずかながら劣化する。これが、焦点ズ
レ量の検出誤差となる。本発明は上記問題を解決するも
ので、その課題は、センサデータの再結像レンズ光軸か
らの距離を判断し、その距離に応じて焦点ズレ量を補正
することにより焦点ズレ量を精度良く検出することがで
きる自動焦点検出装置を提供することにある。
ズは微小な光学系であり、カメラの撮影レンズのように
像性能を向上させる光学的補正は難しい。そのため、エ
リアセンサ上に結像される像は、再結像レンズの光軸か
ら離れるに従いわずかながら劣化する。これが、焦点ズ
レ量の検出誤差となる。本発明は上記問題を解決するも
ので、その課題は、センサデータの再結像レンズ光軸か
らの距離を判断し、その距離に応じて焦点ズレ量を補正
することにより焦点ズレ量を精度良く検出することがで
きる自動焦点検出装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明による自動焦点検出装置は、視野を決定するた
めの視野マスクと、前記視野マスクを通った被写体反射
光より1対の被写体像を形成する1対の再結像レンズ
と、前記再結像レンズで形成された1対の被写体像を電
荷に変換する受光素子を2次元に配列した光電変換素子
と、前記光電変換素子出力から焦点ズレ量を演算する演
算手段と、前記光電変換素子出力が再結像レンズの光軸
からどれだけズレたデータであるかを算出する光軸ズレ
量算出手段と、前記光軸ズレ量に応じて焦点ズレ量を補
正する補正手段とを備えている。前記補正手段は、前記
光電変換素子の各ラインにおける焦点ズレ量と像間隔誤
差の近似式を用いて焦点ズレ量を補正することができ
る。
に本発明による自動焦点検出装置は、視野を決定するた
めの視野マスクと、前記視野マスクを通った被写体反射
光より1対の被写体像を形成する1対の再結像レンズ
と、前記再結像レンズで形成された1対の被写体像を電
荷に変換する受光素子を2次元に配列した光電変換素子
と、前記光電変換素子出力から焦点ズレ量を演算する演
算手段と、前記光電変換素子出力が再結像レンズの光軸
からどれだけズレたデータであるかを算出する光軸ズレ
量算出手段と、前記光軸ズレ量に応じて焦点ズレ量を補
正する補正手段とを備えている。前記補正手段は、前記
光電変換素子の各ラインにおける焦点ズレ量と像間隔誤
差の近似式を用いて焦点ズレ量を補正することができ
る。
【0006】
【作用】上記構成によれば、再結像レンズで形成される
像の広い領域で誤差なく、焦点ズレ量が検出でき、検出
精度向上ならびにワイドな検出エリア等を実現すること
ができる。
像の広い領域で誤差なく、焦点ズレ量が検出でき、検出
精度向上ならびにワイドな検出エリア等を実現すること
ができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。図1は本発明による自動焦点検出
装置の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形
態は、フィルム等価面1,視野マスク2,コンデンサレ
ンズ3,絞りマスク4,再結像レンズ5,光電変換素子
6,センサ駆動手段8,焦点ズレ量演算手段7,再結像
レンズの光軸ズレ量算出手段9および焦点ズレ量補正手
段10で構成される。光電変換素子6上には、視野マス
ク2できまる領域の像が1対の再結像レンズ5によって
1対の同一像として結像される。位相差方式の焦点検出
装置ではこの像の間隔が、フィルム面でのピントのズレ
量に応じて変化するので、この像間隔を算出することに
より、フィルム面上でのピントズレ量を知ることができ
る。
らに詳しく説明する。図1は本発明による自動焦点検出
装置の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形
態は、フィルム等価面1,視野マスク2,コンデンサレ
ンズ3,絞りマスク4,再結像レンズ5,光電変換素子
6,センサ駆動手段8,焦点ズレ量演算手段7,再結像
レンズの光軸ズレ量算出手段9および焦点ズレ量補正手
段10で構成される。光電変換素子6上には、視野マス
ク2できまる領域の像が1対の再結像レンズ5によって
1対の同一像として結像される。位相差方式の焦点検出
装置ではこの像の間隔が、フィルム面でのピントのズレ
量に応じて変化するので、この像間隔を算出することに
より、フィルム面上でのピントズレ量を知ることができ
る。
【0008】従来の1次元配列の光電変換素子(ライン
センサ)ではセンサは図3に示すように再結像レンズ5
の光軸上に配置されるが、2次元配列の光電変換素子
(エリアセンサ)では図2に示すように再結像レンズ5
の光軸外にもセンサが存在する。したがって、2次元配
列のエリアセンサ6では、ラインセンサでは不可能であ
った広範囲な検出領域が得られる。エリアセンサは各ラ
イン出力を順に送るので複数ラインの出力データが得ら
れる。この出力データを基に焦点ズレ量を算出するとラ
イン数分だけ結果を求めることができる。
センサ)ではセンサは図3に示すように再結像レンズ5
の光軸上に配置されるが、2次元配列の光電変換素子
(エリアセンサ)では図2に示すように再結像レンズ5
の光軸外にもセンサが存在する。したがって、2次元配
列のエリアセンサ6では、ラインセンサでは不可能であ
った広範囲な検出領域が得られる。エリアセンサは各ラ
イン出力を順に送るので複数ラインの出力データが得ら
れる。この出力データを基に焦点ズレ量を算出するとラ
イン数分だけ結果を求めることができる。
【0009】図4に視野マスク領域内でピントズレ量が
一定になる条件で、全ラインデータから求めた焦点ズレ
量の値(例:領域内128ライン)をプロットしたもの
を示す。ピントズレは領域内で一定であるから求めた焦
点ズレ量も一定になるはずであるが、再結像レンズ光軸
から外れたライン上の焦点ズレ量は光軸上の焦点ズレ量
から大きくずれている。すなわち、光軸から離れるに従
い、像間隔が変化していることが理解できる。この原因
は、再結像レンズとコンデンサレンズの光学特性による
ものである。特にコマ収差による光束重心の変化と、歪
曲収差が主な原因となる。光学設計上でこれら収差を補
正することは可能であるが、光学系が大型化、複雑化
し、コストダウン等の要求を満足できなくなってしま
う。本発明では、このエリアセンサにおける各ラインの
測距結果のズレを補正し、領域全面で正確な焦点ズレ量
を検出する。
一定になる条件で、全ラインデータから求めた焦点ズレ
量の値(例:領域内128ライン)をプロットしたもの
を示す。ピントズレは領域内で一定であるから求めた焦
点ズレ量も一定になるはずであるが、再結像レンズ光軸
から外れたライン上の焦点ズレ量は光軸上の焦点ズレ量
から大きくずれている。すなわち、光軸から離れるに従
い、像間隔が変化していることが理解できる。この原因
は、再結像レンズとコンデンサレンズの光学特性による
ものである。特にコマ収差による光束重心の変化と、歪
曲収差が主な原因となる。光学設計上でこれら収差を補
正することは可能であるが、光学系が大型化、複雑化
し、コストダウン等の要求を満足できなくなってしま
う。本発明では、このエリアセンサにおける各ラインの
測距結果のズレを補正し、領域全面で正確な焦点ズレ量
を検出する。
【0010】つぎに図5〜図8を用いて補正方法につい
て説明する。図4に示した焦点ズレ量の誤差は、再結像
レンズ光軸からの距離と、デフォーカスによって変化す
る。したがって補正値はこの2つの値から求める。図5
は再結像レンズの光軸からの距離xob をパラメータとし
て、デフォーカス変化における像間隔のズレ量を計算で
求めたものをプロットしたグラフである。像間隔のズレ
が焦点ズレ量の誤差になる。この誤差は再結像レンズの
光学特性で決まる。この誤差量を各条件の補正値として
記憶しておき、実際の焦点検出動作時に、該当する条件
下での補正値を読み込み補正手段で補正する。
て説明する。図4に示した焦点ズレ量の誤差は、再結像
レンズ光軸からの距離と、デフォーカスによって変化す
る。したがって補正値はこの2つの値から求める。図5
は再結像レンズの光軸からの距離xob をパラメータとし
て、デフォーカス変化における像間隔のズレ量を計算で
求めたものをプロットしたグラフである。像間隔のズレ
が焦点ズレ量の誤差になる。この誤差は再結像レンズの
光学特性で決まる。この誤差量を各条件の補正値として
記憶しておき、実際の焦点検出動作時に、該当する条件
下での補正値を読み込み補正手段で補正する。
【0011】しかし、この方法では前述したように光軸
からの距離、デフォーカスの2条件で変化する補正値を
マトリクスで持たねばならず、かつ補正精度を向上させ
るならば、条件の分割を細かくしなければならず、記憶
すべき補正値が膨大な量になり、現実的でない。むろ
ん、システム上、大量の補正データを記憶可能ならばこ
の方法を用いても良い。本実施の形態では、光学計算に
よって求めた誤差の特性曲線を近似式で置き換え、簡単
な計算で誤差量を求めている。図6は、図5で示した、
誤差量をデフォーカス量に応じて4つのブロックに分割
し、各ブロックを直線近似したグラフである。
からの距離、デフォーカスの2条件で変化する補正値を
マトリクスで持たねばならず、かつ補正精度を向上させ
るならば、条件の分割を細かくしなければならず、記憶
すべき補正値が膨大な量になり、現実的でない。むろ
ん、システム上、大量の補正データを記憶可能ならばこ
の方法を用いても良い。本実施の形態では、光学計算に
よって求めた誤差の特性曲線を近似式で置き換え、簡単
な計算で誤差量を求めている。図6は、図5で示した、
誤差量をデフォーカス量に応じて4つのブロックに分割
し、各ブロックを直線近似したグラフである。
【0012】図7(a)はさらに、図6の近似直線の各
ブロックの傾きの変化をプロットしたものである。図7
(b)は図7(a)を最小2乗法で近似してプロットし
たものである。図8(a)は図6の近似直線の各ブロッ
クのy切辺の値を取り出しプロットしたものである。図
8(b)は、図8(a)を最小2乗法で近似してプロッ
トしたものである。
ブロックの傾きの変化をプロットしたものである。図7
(b)は図7(a)を最小2乗法で近似してプロットし
たものである。図8(a)は図6の近似直線の各ブロッ
クのy切辺の値を取り出しプロットしたものである。図
8(b)は、図8(a)を最小2乗法で近似してプロッ
トしたものである。
【0013】上記図7(b)と図8(b)の近似から求
めた各ブロックの補正式は以下のように表すことができ
る。補正値=a×D+bの形式で、各ブロックのaとb
の値は 第1ブロック a= −0. 2×X2 b= 0. 26×X 第2ブロック a= −0. 56×X2 b= 0. 9×X 第3ブロック a= 0. 04×X b= 0. 28×X 第4ブロック a= 0. 3×X2 b= −3. 0×X2 ただし D:デフォーカス量 X:再結像レンズ光軸からのズレ量 このような補正式を持つことにより、簡単な計算で補正
量(誤差量)を得ることができる。再結像レンズの光軸
からのズレ量は、センサの組み込み時に光軸が何ライン
目になるかは設計上決まるのでセンサのライン間隔から
容易に算出することができる。
めた各ブロックの補正式は以下のように表すことができ
る。補正値=a×D+bの形式で、各ブロックのaとb
の値は 第1ブロック a= −0. 2×X2 b= 0. 26×X 第2ブロック a= −0. 56×X2 b= 0. 9×X 第3ブロック a= 0. 04×X b= 0. 28×X 第4ブロック a= 0. 3×X2 b= −3. 0×X2 ただし D:デフォーカス量 X:再結像レンズ光軸からのズレ量 このような補正式を持つことにより、簡単な計算で補正
量(誤差量)を得ることができる。再結像レンズの光軸
からのズレ量は、センサの組み込み時に光軸が何ライン
目になるかは設計上決まるのでセンサのライン間隔から
容易に算出することができる。
【0014】図9は、本発明による自動焦点検出装置の
動作を説明するためのフローチャートである。まず、セ
ンサ駆動手段8によりエリアセンサ6を制御し、電荷の
蓄積を開始(ステップ(以下「S」という)901)す
る。図示しない制御手段は、蓄積完了を判定し(S90
2)、蓄積完了になったならば、エリアセンサ6の蓄積
データを読み出し、外部へ転送する(S903)。焦点
ズレ量演算手段7は得られたエリアセンサ6の全ライン
のデータから各ライン毎に焦点ズレ量を計算する(S9
04)。さらに光軸ズレ量算出手段9はそのラインデー
タの再結像レンズ光軸からの距離を算出する(S90
5)。
動作を説明するためのフローチャートである。まず、セ
ンサ駆動手段8によりエリアセンサ6を制御し、電荷の
蓄積を開始(ステップ(以下「S」という)901)す
る。図示しない制御手段は、蓄積完了を判定し(S90
2)、蓄積完了になったならば、エリアセンサ6の蓄積
データを読み出し、外部へ転送する(S903)。焦点
ズレ量演算手段7は得られたエリアセンサ6の全ライン
のデータから各ライン毎に焦点ズレ量を計算する(S9
04)。さらに光軸ズレ量算出手段9はそのラインデー
タの再結像レンズ光軸からの距離を算出する(S90
5)。
【0015】そして、焦点ズレ量補正手段10は、前述
した補正ブロックを選択し(S906)、該当する補正
式で補正データを算出する(S907)。この補正デー
タが誤差量そのものになるので、先に計算された焦点ズ
レ量から補正データを減算することにより補正を行う
(S908)。全ラインについて上述の補正動作が終了
したか否か判定し(109)、全て完了していなけれ
ば、S904に戻る。全て完了しているならば、終了す
る。以上の動作は、全ラインを計算する場合を示した
が、必要なラインのみ演算しても良い。
した補正ブロックを選択し(S906)、該当する補正
式で補正データを算出する(S907)。この補正デー
タが誤差量そのものになるので、先に計算された焦点ズ
レ量から補正データを減算することにより補正を行う
(S908)。全ラインについて上述の補正動作が終了
したか否か判定し(109)、全て完了していなけれ
ば、S904に戻る。全て完了しているならば、終了す
る。以上の動作は、全ラインを計算する場合を示した
が、必要なラインのみ演算しても良い。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、視野を決
定するための視野マスクと、視野マスクを通った被写体
反射光より1対の被写体像を形成する1対の再結像レン
ズと、再結像レンズで形成された1対の被写体像を電荷
に変換する受光素子を2次元に配列した光電変換素子
と、光電変換素子出力から焦点ズレ量を演算する演算手
段と、光電変換素子出力が再結像レンズの光軸からどれ
だけズレたデータであるかを算出する光軸ズレ量算出手
段と、光軸ズレ量に応じて焦点ズレ量を補正する補正手
段とを備えることにより、再結像レンズで形成される像
の広い領域で誤差なく、焦点ズレ量を検出できる。した
がって、焦点ズレ量検出精度向上ならびにワイドな検出
エリア等を実現することができ、エリアセンサのデータ
を幅広く利用できる。また、補正手段に、近似式を用い
れば膨大な補正値の記憶エリアを持つ必要がなく、しか
も光学系を大きくすることなく、コストアップ等を招く
ことなく容易に焦点検出精度を向上させることができる
という効果がある。
定するための視野マスクと、視野マスクを通った被写体
反射光より1対の被写体像を形成する1対の再結像レン
ズと、再結像レンズで形成された1対の被写体像を電荷
に変換する受光素子を2次元に配列した光電変換素子
と、光電変換素子出力から焦点ズレ量を演算する演算手
段と、光電変換素子出力が再結像レンズの光軸からどれ
だけズレたデータであるかを算出する光軸ズレ量算出手
段と、光軸ズレ量に応じて焦点ズレ量を補正する補正手
段とを備えることにより、再結像レンズで形成される像
の広い領域で誤差なく、焦点ズレ量を検出できる。した
がって、焦点ズレ量検出精度向上ならびにワイドな検出
エリア等を実現することができ、エリアセンサのデータ
を幅広く利用できる。また、補正手段に、近似式を用い
れば膨大な補正値の記憶エリアを持つ必要がなく、しか
も光学系を大きくすることなく、コストアップ等を招く
ことなく容易に焦点検出精度を向上させることができる
という効果がある。
【図1】本発明による自動焦点検出装置の実施の形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図2】エリアセンサによる光学系の構成例を示す斜視
図である。
図である。
【図3】ラインセンサによる光学系の構成例を示す斜視
図である。
図である。
【図4】全ライン(再結像レンズの光軸からの各距離)
における焦点ズレ量を測定したグラフである。
における焦点ズレ量を測定したグラフである。
【図5】再結像レンズの光軸からの距離をパラメータと
してデフォーカス量に対する像間隔誤差を示すグラフで
ある。
してデフォーカス量に対する像間隔誤差を示すグラフで
ある。
【図6】図5を直線補間したグラフである。
【図7】補間直線の傾き特性を示す図である。
【図8】補間直線のy切辺特性を示す図である。
【図9】焦点検出動作を説明するためのフローチャート
である。
である。
1…フィルム等価面 2…視野マスク 3…コンデンサレンズ 4…絞りマスク 5…再結像レンズ 6…光電変換素子(エリアセンサ) 7…焦点ズレ量演算手段 8…センサ制御手段 9…光軸ズレ量算出手段 10…焦点ズレ量補正手段 20…光電変換素子(ラインセンサ)
Claims (2)
- 【請求項1】 視野を決定するための視野マスクと、 前記視野マスクを通った被写体反射光より1対の被写体
像を形成する1対の再結像レンズと、 前記再結像レンズで形成された1対の被写体像を電荷に
変換する受光素子を2次元に配列した光電変換素子と、 前記光電変換素子出力から焦点ズレ量を演算する演算手
段と、 前記光電変換素子出力が再結像レンズの光軸からどれだ
けズレたデータであるかを算出する光軸ズレ量算出手段
と、 前記光軸ズレ量に応じて焦点ズレ量を補正する補正手段
と、 を有することを特徴とする自動焦点検出装置。 - 【請求項2】 前記補正手段は、前記光電変換素子の各
ラインにおける焦点ズレ量と像間隔誤差の近似式を用い
て焦点ズレ量を補正することを特徴とする請求項1記載
の自動焦点検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9296389A JPH11119090A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 自動焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9296389A JPH11119090A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 自動焦点検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11119090A true JPH11119090A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17832919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9296389A Pending JPH11119090A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 自動焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11119090A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005250261A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Olympus Corp | 焦点調節装置及びカメラの焦点調節装置 |
| CN118915301A (zh) * | 2024-10-11 | 2024-11-08 | 上海恢卓光学科技有限公司 | 一种激光对焦传感器 |
-
1997
- 1997-10-14 JP JP9296389A patent/JPH11119090A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005250261A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Olympus Corp | 焦点調節装置及びカメラの焦点調節装置 |
| CN118915301A (zh) * | 2024-10-11 | 2024-11-08 | 上海恢卓光学科技有限公司 | 一种激光对焦传感器 |
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