[0001] 本发明实施例涉及摄像技术领域，特别涉及一种棱镜马达、棱镜马达的旋转角度检测方法和拍摄模组。

[0002] 目前，潜望式拍摄模组通常使用棱镜马达对入射光线进行折射，通过对入射光线的折叠，延长拍摄模组的焦距，从而增强拍摄模组的变焦能力。在利用拍摄模组进行图像采集时，可以通过旋转棱镜马达中棱镜载体的方式改变入射光线的传播角度，进而改变拍摄模组的成像效果，通常会通过内置的霍尔传感器或带检测霍尔功能的驱动芯片检测棱镜载体的转动的角度。

[0003] 发明人发现当前潜望式拍摄模组的转动角度检测功能至少存在如下缺点：霍尔传感器或带检测霍尔功能的驱动芯片，需要与对应的感测用磁石配合实现角度的测量，在棱镜马达内部设置霍尔传感器以及对应的磁石会占用马达较大的内部空间，不利于马达的小型化。另一方面，在马达内部空间固定的情况下，霍尔传感器及磁石占用了较大的空间，也会限制用于驱动棱镜马达的驱动模块的体积，不利于提高棱镜马达的驱动能力。

[0018] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

[0019] 以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

[0020] 本发明的实施例涉及一种棱镜马达，如图1至图2所示，棱镜马达包括：棱镜底座100；棱镜载体200，棱镜载体200与棱镜底座100间隔设置，并且棱镜载体200可相对棱镜底座100转动；第一极板301，第一极板301位于棱镜底座100的表面；第二极板302，第二极板
302位于棱镜载体200的表面，并且第二极板302与第一极板301相对设置；第一极板301和第二极板302形成电容，在棱镜载体200绕第一旋转轴单方向转动的情况下，第一极板301与第二极板302之间的正对面积增加且第一极板301与第二极板302之间的间距减小，或者，第一极板301与第二极板302之间的正对面积减小且第一极板301与第二极板302之间的间距增加；处理单元，处理单元用于根据第一极板301和第二极板302形成的电容所产生的电容信号，确定所述棱镜载体200转动的角度。

[0021] 本发明实施例相对于现有技术而言，在棱镜底座100上设置第一极板301以及在棱镜载体200上设置第二极板302，并利用第一极板301和第二极板302形成电容的方式，通过电容信号的变化确定棱镜载体200的转动角度，进而实现对抖动导致的角度变化进行补偿。在马达中采用体积占用更小的极板代替霍尔传感器，节省了为防抖技术的实现所占用的棱镜马达的内部体积，有利于马达的小型化。另外，棱镜载体200在单向转动的情况下，会同时改变第一极板301和第二极板302之间的正对面积和间距，并且正对面积的改变和间距的改变对电容信号的影响相同，即正对面积的改变和间距的改变均会导致电容信号的增加，或者两者改变均会导致电容信号的减少，因此，正对面积和间距的同时改变会使相同角度转动条件下电容信号变化的幅度更大，导致对棱镜载体200角度转动的检测更加灵敏，提高棱镜载体200偏移角度检测的效果。

[0022] 另外，如图2所示，棱镜底座100包括：底座底部101和底座侧部102，第一极板301可以根据棱镜载体200的旋转方向设置在底座底部101，和/或底座侧部102。

[0023] 如图1和图3所示，X轴方向为入射光线进入棱镜马达的方向，Z轴方向为入射光线反射后垂直进入镜头的方向，Y轴与XZ平面相垂直。以棱镜载体200绕第一旋转轴（Y轴）旋转为例，第一极板301固定在棱镜底座100上，在棱镜载体200转动之前，第二极板302位置如图3的实线位置所示，在棱镜载体200绕第一旋转轴（Y轴）转动θ角度的情况下，第二极板302位置如图3的虚线位置所示，转动后的第一极板301与第二极板302之间的正对面积减小，并且第一极板301与第二极板302之间的平均间距增加，导致第一极板301和第二极板302形成的电容对应的电容信号会发生改变，通过电容信号的变化情况可以确定第二极板302的旋转角度θ，由于第二极板302固定于棱镜载体200上，即第二极板302转动的角度与棱镜载体200旋转的角度具有对应关系，因此根据第二极板302转动的角度可以得到棱镜载体200的转动角度，进而完成对抖动引起的棱镜载体200的角度改变的补偿。

[0024] 另外，第一极板301的数量为双数，且多个第一极板301基于棱镜载体200的第一旋转轴对称设置；第二极板302的数量为双数，且多个第二极板302基于棱镜载体200的第一旋转轴对称设置；第一极板301和第二极板302一一对应，且每对第一极板301和第二极板302形成电容；处理单元用于根据第一极板301和第二极板302形成的多个电容所产生的电容信号，确定棱镜载体200转动的角度。

[0025] 以第一极板301和第二极板302的数量均为2个为例，如图4至图5所示，两个第一极板301和两个第二极板302所在平面均与第一旋转轴（Y轴）平行设置，且两个第一极板301分别处于第一旋转轴的两侧，相较于第一旋转轴对称设置。两个第二极板302分别处于第一旋转轴的两侧，且相较于第一旋转轴对称设置。

[0026] 在第一极板301设置在底座底部101时，第二极板302对应设置在棱镜载体200的底部。另外，棱镜底座100是具有三个侧面一个底面的半包围结构，在第一极板301设置在底座侧部中的底座后侧时，第二极板302设置在与底座后侧相对的棱镜侧面。

[0027] 下面以图6的第一旋转轴的第一极板和第二极板为例，对第二极板的转动引起的电容计算方式进行具体说明，以左侧极板电容计算为例：当第二极板302沿Y轴顺时针旋转时候，图示左侧的第一极板301和第二极板302之间的平均间距gap增大，同时两者的正对面积S在减小，平均间距gap增大和正对面积S减小会共同加剧电容值的减小，因此利用此种方式可以加快电容的变化，从而提高电容的感度。

[0028] 针对图示左侧的第二极板302的初始平面方程为：=﹣Rcosα， ， ；
其中， 代表第二极板302的初始平面的X轴坐标值， 代表左侧第二极板302的初始平面的Z轴最小坐标值， 代表左侧第二极板302的初始平面的Z轴最大坐标值；R代表第二极板初始平面的中心和原点O的距离，α代表第二极板初始平面的中心和原点O连线和X轴的夹角，m代表第二极板的宽度。

[0029] 左侧第二极板302的初始平面方程为：=‑Rcosα‑gap， ， ；
其中， 代表第一极板301的初始平面的X轴坐标值， 代表左侧第一极板301的初始平面的Z轴最小坐标值， 代表左侧第一极板301的初始平面的Z轴最大坐标值；m代表第一极板的宽度（此处以第一极板和第二极板宽度相同为例，在实际应用时第一极板和第二极板可以设置为不同宽度）；shift代表初始位置下第一极板与第二极板之间在宽度方向上的偏移量。

[0030] 在棱镜载体200绕Y轴顺时针旋转β度的情况下，旋转后的左侧第二极板302的平面方程为：；
；
其中， 代表旋转后第二极板302的Z轴坐标值， 代表旋转后第二极板302的X轴坐标值，z代表旋转前第二极板302的Z轴坐标值，x代表旋转前第二极板302的X轴坐标值，α代表第二极板初始平面的中心和原点O连线和X轴的夹角，β代表棱镜载体200转动角度。

[0031] 由上述方程可以计算得到在转动后，图示左侧第一极板301和第二极板302的平均间距 为：= ‑ ；
在转动后，图示左侧第一极板301和第二极板302在Z轴方向上重叠的坐标范围为：
；
；
其中， 代表旋转β角度后左侧第二极板302的初始平面的Z轴最大坐标值，代表左侧第一极板301的初始平面的Z轴最大坐标值， 代表旋转β角度后左侧第二极板302的初始平面的Z轴最小坐标值， 代表左侧第一极板301的初始平面的Z轴最小坐标值。

[0032] 假设极板的长度为L，则转动β角度后两极板的电容表达式为：；
其中， 是第一极板和第二极板之间介质的介电系数。

[0033] 针对上述电容表达式的计算方式，以绕Y轴旋转β角度确定对应的电容信号进行仿真计算，配置的初始参数如下表所示：

[0034] 按照上述配置的初始参数，得到随旋转角度β变化对应的电容数值变化的仿真结果如图7所示，电容在棱镜马达正常使用情况下，旋转角度β在±1度（60min）的范围内具有很好的线性，且有较好的电容感度，方便根据电容信号的变化确定转动角度的变化大小。另外，如果加大极板的长度，即增加初始重叠面积，电容信号变化程度更加明显，可以进一步增大电容感度。

[0035] 另外，第一极板301基于棱镜载体200的第二旋转轴（X轴）左右对称设置，且第二极板302基于棱镜载体200的第二旋转轴左右对称设置；其中，第一旋转轴和第二旋转轴相互垂直。即第一极板和第二极板关于XY平面成对对称设置。此外，第一极板301和第二极板302均关于ZX平面对称。棱镜马达绕第一旋转轴转动的同时，还可以绕第二旋转轴转动，通过将极板设置为中心对称结构，保证既相对于第一旋转轴对称，也相对于第二旋转轴对称，在棱镜马达绕轴旋转时，可以使对称结构的极板所形成的多个电容的电容信号变化程度大致相同，进而方便通过后续计算的方式尽可能消除其他方向转动角度对检测结果的影响，提高单一方向转动角度计算的准确性。

[0036] 具体的，第一极板和第二极板关于ZX平面对称的设置方式如下：以第一极板301和第二极板302的数量为2个为例，两个第一极板301分别处于第一旋转轴Y轴的两侧，且Y轴与第一极板的中轴线并不重合，即两个第一极板关于Y轴对称，但是单个第一极板关于Y轴不对称。两个第一极板301的中轴线均与第二旋转轴Z轴重合，即每个第一极板关于Z轴对称设置。同样的，第二极板302分别处于第一旋转轴Y轴的两侧，且Y轴与第二极板302的中轴线并不重合，即两个第二极板302关于Y轴对称，但是单个第二极板302关于Y轴不对称。两个第二极板302的中轴线均与第二旋转轴Z轴重合，即每个第二极板302关于Z轴对称设置。

[0037] 在确定第一旋转轴（Y轴）对应的两对第一极板和第二极板组成的极板对所产生的电容信号C1和C2后，可以通过公式C1‑C2计算最终电容信号。由于绕第一旋转轴的转动角度会导致电容信号C1和C2的变化呈负相关，即C1的减少同时C2增加，或C1增加的同时C2减少，通过公式C1‑C2计算最终电容信号可以叠加C1和C2两个电容信号，进而提高电容感度。另一方面，通过公式C1‑C2计算最终电容，还可以一定程度消除绕第二旋转轴（X轴）转动角度都带来的电容信号的改变，绕第二旋转轴旋转会对电容信号C1和C2的变化呈正相关，即C1的减少同时C2减少，或C1增加的同时C2增加，因此，通过公式C1‑C2计算最终电容可以一定程度消除绕第二旋转轴旋转会对电容信号C1和C2的影响。

[0038] 另外，除利用上述公式对多个电容信号进行叠加之外，还可以通过其他公式进行综合分析，如使用（C1‑C2）/（C1+C2）对多个电容信号的结果进行差分处理，实际应用时还可以根据电容检测情况对得到的电容信号进行其他处理，如对电容信号进行修正或去噪等处理等，消除由环境因素或人为操作因素等带来的影响计算结果准确性的噪音。

[0039] 另外，在棱镜载体200仅绕第二旋转轴转动的情况下，第一极板301和第二极板302的正对面积大小尽量保持不变。这样做在棱镜载体200绕第二旋转轴转动的情况下，两极板之间的正对面积几乎不变，仅有平均间距发生变化，因此，可以降低绕第二旋转轴转动对第一极板301和第二极板302之间电容信号变化的影响，第一极板301和第二极板302之间的电容信号变化更趋向于对应第一旋转轴转动的角度变化情况。如图8所示，可以将第一极板301与第二极板302之间相对面的面积大小进行不同尺寸的设置，将相对面中第一极板的面积设置为大于相对面中第二极板的面积，第一极板的宽度大于第二极板的宽度，宽度的方向与第一旋转轴的走向一致。保证如图9所示，在棱镜载体绕第二旋转轴（X轴）在额定旋转行程范围±γ内的情况下，第二极板302在宽度方向上的极板边界均未移动超出第一极板
301在宽度方向上的极板边界，第一极板和第二极板的正对面积几乎未发生变化。

[0040] 另外，棱镜马达还包括：第三极板303，第三极板位于棱镜底座100的表面；第四极板304，第四极板位于棱镜载体200的表面，并且第四极板与第三极板相对设置；第三极板和第四极板形成电容，在棱镜载体200绕第二旋转轴单方向转动的情况下，第三极板与第四极板之间的正对面积增加且第三极板与第四极板之间的间距减小，或者，第三极板与第四极板之间的正对面积减小且第三极板与第四极板之间的间距增加；其中，第一旋转轴和第二旋转轴相互垂直；处理单元，处理单元用于根据第一极板301和第二极板302形成的电容所产生的电容信号，以及第三极板303和第四极板304形成的电容所产生的信号，共同确定棱镜载体200在空间中转动的角度。这样做可以在棱镜载体200可在多方向发生转动的情况下，分别设计不同的极板结构进行对应检测。

[0041] 如图10至图12所示，在旋转轴为X轴的情况下，第三极板303和第四极板304可以设置在棱镜马达的不同位置，如图10 所示，第三极板303可以设置在棱镜底座100的底座侧部102的图示底座左侧部，第四极板304的位置对应设置在棱镜载体200的图示左侧面。如图11 所示，第三极板303可以设置在棱镜底座100的底座侧部102的图示底座右侧部，第四极板
304的位置对应设置在棱镜载体200的图示右侧面。如图12所示，第三极板303可以设置在棱镜底座100的底座侧部102的图示底座后侧部，第四极板304的位置对应设置在棱镜载体200的图示后侧面。

[0042] 另外，第三极板303和第四极板304的设置规则部分与第一极板301和第二极板302的设置规则相同，例如，第三极板的数量为双数，且第三极板基于棱镜载体200的旋转轴对称设置；第四极板的数量为双数，且第四极板基于所述棱镜载体200的旋转轴对称设置；第三极板和所述第四极板一一对应，且每对第三极板和第四极板形成电容。第三极板和第四极板的设置为了检测棱镜载体200绕第二旋转轴转动的角度，计算方式参考上述利用第一极板301和第二极板302产生的电容信号与转动角度的仿真结果，在此不再赘述。

[0043] 另外，如图13所示，第一极板301朝第二极板302方向上的部分正投影落于第二极板302外，且第二极板302朝第一极板301方向上的部分正投影落于第一极板301外，两极板之间正投影存在一定偏移量shift。同样的，第三极板朝第四极板方向上的部分正投影落于第四极板外，且第四极板朝第三极板方向上的部分正投影落于第三极板外，两极板之间正投影也可以存在一定偏移量shift。为了使棱镜载体200在额定旋转范围内，两个第一极板301和两个第二极板302分别组成的两个电容，可以均保证正对面积与平均间距的变化负相关，可以通过限定shift的数值范围来实现上述效果。对shift数值范围限定的规则如下：
以图6所述的第一极板301和第二极板302绕第一旋转轴（Y轴）为例，如上初始平面方程计算方式，图6所示左侧的第二极板302的最小初始Z坐标为 ，最大初始Z坐标为。且平面旋转公式为： ；利用平面旋转
公式分别得到旋转后最小Z坐标 和旋转后最大Z坐标 。通过公式shift＞| ‑|，且shift＞| ‑ |，确定shift数值的取值范围。

[0044] 另外，考虑到棱镜马达内部结构的紧密性，第一极板301和第二极板302的形状，以及第三极板303和第四极板304的形状可以为矩形外的其他形状，根据棱镜马达内部空间的占用情况，可以将极板设置成如图14所示的三角形极板，如图15所示的圆形极板或如图16所示的梯形极板等多边形极板或曲线形极板，以成对的形式组合。

[0045] 本发明的实施例还涉及一种棱镜马达的旋转角度检测方法，应用于上述的棱镜马达，如图17所示，旋转角度检测方法包括：步骤1701：确定棱镜载体初始位置下，第一极板和第二极板形成的电容所产生的初始电容信号；
步骤1702：在第一极板和第二极板所形成的电容产生的电容信号发生变化的情况下，确定当前电容信号；
步骤1703：根据当前电容信号和初始电容信号的差异，确定棱镜载体转动的角度。

[0046] 本发明实施例相对于现有技术而言，在马达中采用体积占用更小的极板代替霍尔传感器，通过极板之间形成电容的电容信号的变化情况计算马达的旋转角度，节省了所占用的棱镜马达的内部体积，有利于马达的小型化。在确定棱镜载体转动的角度之后，可以利用上述角度转动检测方法实现防抖效果，控制棱镜载体旋转至目标角度。例如，目标角度为进行抖动补偿所需的角度，根据当前转动角度和目标角度的差值控制棱镜载体转动。由于拍摄过程中抖动是实时发生的，因此抖动补偿控制也是实时进行的，在一次补偿之后进入下一轮补偿角度的判断，以及控制棱镜载体转动流程。

[0047] 第一极板和第二极板形成的电容产生的电容信号与旋转角度的对应关系计算方式在上个实施例中有具体说明，具体根据基于电容信号与旋转角度仿真生成的仿真曲线，确定不同电容信号对应的旋转角度。

[0048] 上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本发明的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在本发明的保护范围内。

[0049] 本发明又一可行实施例涉及一种拍摄模组，如图 18 所示，包括如上述的棱镜马达，镜头和感光芯片；进入拍摄模组的入射光，经过棱镜马达反射后穿过镜头400抵达至感光芯片500。具体入射光透过透光片201进入拍摄模组内部，经由棱镜马达的反射镜片202改变入射光的传播方向，是入射光可以垂直穿透镜头抵达感光芯片。

[0050] 与相关技术相比，本发明实施例所提供的拍摄模组中设置有前述实施例所提供的棱镜马达，因此，其同样具备前述实施例所提供的技术效果，在此不进行赘述。

[0051] 本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。