CN107941207B - 陀螺仪、电子装置及检测角速度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种陀螺仪、电子装置及检测角速度的方法。该陀螺仪包括光电检测部件和光源；所述光源可相对于所述光电检测部件运动，且所述光源发出的光可照射到所述光电检测部件上。该陀螺仪具有成本低、结构简单等优点，例如适用于与显示器件、液晶天线等任何具有液晶盒的器件集成。

Description

陀螺仪、电子装置及检测角速度的方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种陀螺仪、电子装置及检测角速度的方法。
背景技术
陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的惯性导航仪器。根据需要，陀螺仪能提供准确的方位、水平、位置、速度或加速度等信号，以便完成运动物体的姿态控制和运动方向控制。陀螺仪在矿山隧道、地下铁路、石油钻探、航空、航天、航海和国防工业等领域有着非常广泛的应用，在现代化的国防建设和国民经济建设中占有重要的地位。随着技术的发展，陀螺仪也广泛应用到了手机、电子书、平板电脑、游戏机等电子设备中，以感知电子设备的运动方位，便于电子设备为用户提供更好的使用体验。
发明内容
本发明至少一个实施例提供一种陀螺仪，包括：光电检测部件和光源；其中，所述光源可相对于所述光电检测部件运动，且所述光源发出的光可照射到所述光电检测部件上。
例如，在本发明一实施例提供的陀螺仪中，所述光源为偏振光光源；所述陀螺仪还包括偏振光检偏部件；其中，所述偏振光光源可相对于所述偏振光检偏部件运动，且所述偏振光光源发出的偏振光可经所述偏振光检偏部件后照射到所述光电检测部件上。
例如，在本发明一实施例提供的陀螺仪中，所述偏振光检偏部件包括：彼此相对设置的第一基板和第二基板；在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，其中，所述液晶层包括在液晶分子中添加的二色性染料。
例如，在本发明一实施例提供的陀螺仪中，所述偏振光检偏部件包括：第一基板；设置在所述第一基板上的第一偏光片。
例如，在本发明一实施例提供的陀螺仪中，所述偏振光检偏部件还包括：第二基板；设置在所述第二基板上第二偏光片；在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层。
例如，在本发明一实施例提供的陀螺仪包括驱动电极，其中，所述驱动电极设置在所述第一基板和/或所述第二基板上，以驱动所述液晶层内液晶分子偏转。
例如，在本发明一实施例提供的陀螺仪包括控制器，其中，所述控制器配置为与所述光电检测部件信号连接以接收所述光电检测部件的检测信号，以及控制施加至所述驱动电极上的驱动电压。
例如，在本发明一实施例提供的陀螺仪包括弹性体，其中，所述弹性体将所述光源与所述光电检测部件直接或间接地连接，所述弹性体的远离所述光源的一端还与电源连接，以向所述光源供电。
例如，在本发明一实施例提供的陀螺仪中，所述光电检测部件设置在所述第二基板的出光侧上。
本发明至少一个实施例还提供一种电子装置，包括本发明任一实施例所述的陀螺仪。
本发明至少一个实施例还提供一种检测角速度的方法，包括：允许可活动的光源随着检测对象的运动状态进行角运动；使得从所述光源发出的光照射到光电检测部件上，且使得在不同的运动状态下照射到所述光电检测部件上的光照面积不同；获取光电检测部件产生的检测结果；由所述检测结果获得照射到所述光电检测部件上的光强变化，得到所述光源的角运动。
例如，在本发明一实施例提供的检测角速度的方法中，所述光源为偏振光光源，所述使得从所述光源发出的光照射到光电检测部件上，且使得在不同的运动状态下照射到所述光电检测部件上的光照面积不同包括：使得从所述偏振光光源发出的偏振光通过偏振光检偏部件后，照射到光电检测部件上，且使得在不同的运动状态下照射到所述光电检测部件上的光强不同。
例如，在本发明一实施例提供的检测角速度的方法中，所述偏振光检偏部件包括液晶盒，所述液晶盒包括液晶层；所述液晶盒中的液晶层包括添加的二色性染料的液晶；所述液晶层中的液晶的偏转角度可由液晶盒的驱动电压控制，所述方法还包括：在获取光电检测部件产生的检测结果后，调节所述液晶盒的驱动电压以控制所述液晶分子偏转，使所述光电检测部件产生的检测结果达到初始值，记录相应的驱动电压值；由所述光强变化和所述驱动电压值，得到所述偏振光光源的角运动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为本发明一实施例提供的一种陀螺仪的剖面示意图；
图2为本发明一实施例提供的另一种陀螺仪的剖面示意图；
图3为本发明一实施例提供的如图2所示的陀螺仪的工作原理示意图；
图4为本发明一实施例提供的另一种陀螺仪的剖面示意图；
图5为本发明一实施例提供的另一种陀螺仪的剖面示意图；
图6为本发明另一实施例提供的一种陀螺仪的剖面示意图；
图7为本发明另一实施例提供的一种陀螺仪的剖面示意图；
图8为本发明一实施例提供的一种电子装置的外观示意图；
图9为本发明一实施例提供的一种检测角速度的方法的流程图；
图10为本发明一实施例提供的另一种检测角速度的方法的流程图；
图11为本发明一实施例提供的另一种检测角速度的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
陀螺仪的检测原理包括萨格纳克效应、电容原理或其他原理。根据不同的检测原理，陀螺仪包括激光陀螺仪、光纤陀螺仪、磁浮陀螺仪、微机械陀螺仪等。目前，常见的陀螺仪主要具有机械结构或微机电系统(MEMS)结构。制作工艺为传统机械制程或微机电系统(MEMS)工艺。陀螺仪的工艺过程复杂，后端工序工艺设备昂贵，工艺精准度要求高，产能低，精度差，可集成度低，成本高，且不同原理的陀螺仪适用范围有限。
本发明至少一实施例提供一种陀螺仪、电子装置及检测角速度的方法。至少一个实施例的陀螺仪具有成本低、结构简单的优点，而且通过适当工艺还可以具有高集成、测量精准、精度高等优点，例如，至少一个实施例的陀螺仪可适用于TFT-LCD生产线，由此可适用于与显示器件、液晶天线等任何具有液晶盒的器件集成。
下面，将参考附图详细地说明本发明的至少一个实施例。应当注意的是，不同的附图中相同的附图标记将用于指代已描述的相同的元件。
本发明至少一实施例提供一种陀螺仪，包括光电检测部件和光源。所述光源可相对于所述光电检测部件运动，且所述光源发出的光可照射到所述光电检测部件上。
图1为本发明一实施例提供的一种陀螺仪的剖面示意图。参考图1，该陀螺仪包括光源01、封接结构20、第一基板31、光电检测部件40和保护层41。如图所示，光源01可相对于光电检测部件40运动，且光源01发出的光可照射到光电检测部件40上。由此光电检测部件40可以对照射到其上的光进行检测。光源01例如通过封接结构20连接(例如固定)到第一基板31上。这里，光源01为面光源，用于提供光，例如在图中向上发出光。当然，本发明的实施例包括但并不限于面光源，光源01可以为任何形式的均匀光源，例如线光源或点光源，而且前述面光源也可以通过组合线光源或点光源得到。光源01可为普通光源或偏振光光源，本发明的实施例对此不作限制。
光源01例如通过封接结构20连接到第一基板31，由此在受到外力作用等情况下可相对于第一基板31(或光电检测部件40)运动，该运动不限于在平行于第一基板31的平面内的平移，也可以包括倾斜于该平面方向上的运动，由此可以对多个方向上运动进行检测。当光源01发生角运动时，光源01发出的光照射到光电检测部件40上的面积和光强会发生变化，因此通过照射面积和光强的变化得到光源01的角运动。例如，封接结构20包括弹性体21、框架22和封接件23。弹性体21将光源01与框架22以可活动的方式连接。封接件23将框架22与第一基板31连接。封接件23可以为卡扣连接、螺纹连接、粘性连接等方式。
例如，光电检测部件40设置在第一基板31的出光侧上，光电检测部件40用于检测光源01发生角运动之后不同位置的光强变化，并将检测信号传输给控制器(图中未示出)。光电检测部件40可以有多种形式，例如包括多个光电检测单元，每个光电检测单元包括光电转换电极，这些光电转换电极以阵列的形式排列，遍布于第一基板31上的预定区域之中。保护层41设置在光电检测部件40上，主要作用是对光电检测部件40进行保护、绝缘。
图2为本发明一实施例提供的另一种陀螺仪的剖面示意图。该陀螺仪的平面示意图可以至少部分参考图3。参考图2，该陀螺仪包括偏振光光源10、封接结构20、偏振光检偏部件30和光电检测部件40。如图所示，偏振光光源10可相对于偏振光检偏部件30运动，且偏振光光源10发出的偏振光可经偏振光检偏部件30后照射到光电检测部件40上，由此光电检测部件40可以对照射到其上的偏振光进行检测。偏振光光源10例如通过封接结构20连接(例如固定)到偏振光检偏部件30。通过这种检测方式，可以在微小振动下更易于检测光强变化，检测灵敏度高。
这里，偏振光光源10为面光源，用于提供偏振光，例如在图中向上发出偏振光，该偏振光具有一偏振方向。当然，本发明的实施例包括但并不限于面光源，偏振光光源10可以为任何形式的均匀光源，例如线光源或点光源，而且前述面光源也可以通过组合线光源或点光源得到，只要这些线光源或点光源发出的偏振光具有相同的偏振方向即可。偏振光光源10的构成方式不受限制，例如可以为OLED光源与偏光片结合的方式，该偏光片例如可以为通过拉伸工艺制备的聚乙烯醇(PVA)膜或者通过构图工艺得到的线栅。偏振光光源10也可以有其他构成方式，本发明的实施例对此不作限制。
偏振光光源10例如通过封接结构20连接到偏振光检偏部件30，由此在受到外力作用等情况下可相对于偏振光检偏部件30运动，该运动不限于在平行于偏振光检偏部件30的平面内的平移，也可以包括倾斜于该平面方向上的运动，由此可以对多个方向上运动进行检测。例如，封接结构20包括弹性体21、框架22和封接件23。弹性体21将偏振光光源10与框架22以可活动的方式连接。封接件23将框架22与偏振光检偏部件30连接。封接件23可以为卡扣连接、螺纹连接、粘性连接等方式。
需要说明的是，本发明的各实施例中，封接结构20不局限于上述结构形式，可以为任意结构形式，只要保证能够将偏振光光源10以可活动的方式连接到偏振光检偏部件30即可。框架22的材料不受限制，可为热硬化树脂、玻璃、硅或其他适用的材料。封接工艺根据采用的封接件23可采用适用的工艺。弹性体21可以为弹簧、橡胶或其他适用的器件，只要保证偏振光光源10可随角运动灵活自如活动即可。例如，当弹性体21为弹簧或其他金属材料构成的器件时，还可以兼具导电的功能，以向偏振光光源10供电。
根据偏振光光源10的形状(例如长方形、正方形等)，弹性体21可以与偏振光光源10的2个侧边连接，也可以与偏振光光源10的4个侧边连接，或者以其他适用的方式连接。除了通过粘接、卡接或其他适用的方式与偏振光检偏部件30连接之外，框架22也可以与偏振光检偏部件30一体成型，此时单独的封接件23可以省略。
例如，封接件23可以将框架22的表面与偏振光检偏部件30完全贴合连接，也可以在几个连接点将框架22的局部表面与偏振光检偏部件30连接。
偏振光检偏部件30可以实现为多种形式。例如，如图2所示的实施例中，偏振光检偏部件30包括第一基板31、配向层33、添加了二色性染料的液晶层341、隔垫物35和第二基板36。第一基板31与第二基板36相对设置，其间填充添加了二色性染料的液晶层341。在液晶中添加二色性染料，可以使液晶对偏振光的偏振方向具有高敏特性，从而感测偏振光光源10相对于偏振光检偏部件30的位置变化和角度变化。二色性染料可包括但不局限于蕙醒染料、偶氮染料和韭类染料等，所选用的二色性染料需要满足对平行偏振光和垂直偏振光有不同的消光系数。液晶工艺可采用但不局限于滴注、灌注等工艺方式。例如，在初始状态液晶分子的排列方向不受限制，只需使得液晶分子长轴方向与偏振光光源10发出的偏振光的偏振方向相同，以使初始状态下该偏振光在液晶层的透过率最大即可。
在一个实施例的示例中，上述偏振光检偏部件30还可以包括第一驱动电极321和第二驱动电极322。第一驱动电极321和一个配向层33设置在第一基板31上。第二驱动电极322和另一个配向层33设置在第二基板36上。第一驱动电极321和第二驱动电极322设计为彼此配合工作，例如驱动电压发生电路(例如伽马电路，图中未示出)在控制器(可参见图5)的控制下，将不同驱动电压施加到第一驱动电极321和第二驱动电极322，由此在第一驱动电极321和第二驱动电极322之间形成电场，该电场可以控制添加了二色性染料的液晶层341中液晶分子的偏转角度，由此可用于例如保证液晶层的一致性，或将液晶层恢复至初始状态等。
在上述示例中，第一驱动电极和第二驱动电极可以分别设置在第一基板和第二基板上，以得到垂直电场型液晶盒；在另一个示例中，第一驱动电极和第二驱动电极也可以只设置在第一基板或第二基板其中之一上，以得到水平电场型液晶盒，而且水平电场型液晶盒可以为面内开关型(IPS)或边缘电场型(FFS)。第一驱动电极和第二驱动电极也可以为其他适用的设置方式。
用于制备第一驱动电极和第二驱动电极的材料不受限制，可为透光型导电材料，如ITO、ZnO或SnO2等材料，也可为导电金属材料，如Al、Cu、Mo或Cr等金属材料。用于制备第一驱动电极和第二驱动电极的工艺可采用但不局限于溅射镀膜工艺、光刻工艺等。
第一基板31和第二基板36起支撑、保护等作用，基板材料可为玻璃、塑料、陶瓷材料或其他适用的材料。
涂敷在第一基板31和第二基板36内侧表面上的配向层33用于辅助控制液晶分子排列方向，例如在驱动电极上施加的驱动电压撤销后，使与基板表面接触的液晶分子靠着黏弹性恢复到原来的状态。配向层33的材料可为聚酰亚胺、聚硅烷、氧化树脂、聚酯或其他适用的材料。配向层33的工艺可采用但不局限于摩擦配向、光配向或离子束配向等工艺。
隔垫物35填充在第一基板31与第二基板36之间，起到支撑液晶盒结构、加强盒厚等作用。隔垫物35可为柱状隔垫物，也可以为球状隔垫物，这些球状隔垫物例如可以是树脂球、硅球、金属球或其他适用的材料。而且，当隔垫物35为金属球等导电材料时，还可用于第一驱动电极321和第二驱动电极322的电连接。
例如，光电检测部件40设置在第二基板36的进光侧上。光电检测部件40用于检测偏振光光源10发生角运动之后不同位置的光强变化，并将检测信号传输给控制器(图中未示出)。光电检测部件40可以有多种形式，例如包括多个光电检测单元，每个光电检测单元包括光电转换电极，这些光电转换电极以阵列的形式排列，遍布于第二基板36上的预定区域之中。光电检测部件40的位置不受限制，可以设置在第二基板36的进光侧上，也可以设置在第二基板36的出光侧上，或者设置在其他合适的位置，例如设置在另一个独立于第二基板36的基板上。
例如，构成光电检测部件40的光电转换电极的材料可为无机半导体材料、有机半导体材料等，该无机半导体材料例如为TiO2薄膜、铁电薄膜或其他可进行光电转换的薄膜材料。单个光电转换电极(例如像素单元)的大小可为任何尺寸，例如为可进行光电转换极限下的最小尺寸，尺寸越小，测量的精度可以越高。单个光电转换电极的形状可为正方形、矩形、圆形或其他适用的形状。光电转换电极的工艺可采用但不局限于溅射镀膜工艺。
图3为本发明一实施例提供的如图2所示的陀螺仪的工作原理示意图。在图3的实施例中，偏振光光源10为正方形，通过四个弹性体(弹簧)21连接到正方形框架22上，光电检测部件40包括布置为正方形阵列的多个光电转换电极，该正方形阵列与正方形框架22的开口基本对应。
参考图3，①为初始状态的陀螺仪的仰视图，②为发生角运动之后的陀螺仪的仰视图。在初始状态，即没有角运动时，偏振光光源10位于初始位置，例如正方形框架22的开口的正中位置，此时与偏振光光源10连接的弹性体21具有初始形变。偏振光光源10发射的光的偏振方向与添加了二色性染料的液晶层341中的液晶分子的长轴方向相同，此时偏振光透过偏振光检偏部件30之后照射到光电检测部件40上的光强最大，光电检测部件40可检测到初始的光强数据。当陀螺仪发生运动例如角运动之后，偏振光光源10会相对于框架22产生一定的角度和位置变化，由此偏振光光源10发射的光的偏振方向例如相对于框架22改变，而液晶分子的排列方向保持不变，即相对于框架22没有改变，因此偏振光的偏振方向相对于液晶分子的长轴方向产生偏转，从而通过偏振光检偏部件30之后照射到光电检测部件40上的光强会产生不同程度的变化。光电检测部件40将会检测到不同的电流或电压信息。将获得的电流信息或电压信息，例如经过模数转换，然后经过计算处理以获得偏振光光源10所发生的位置变化和角度变化，获得相应的角速度或加速度等运动参数。
在另一个示例中，偏振光检偏部件30在液晶盒中包括驱动液晶分子的第一驱动电极和第二驱动电极，此种情况可以通过控制器(图中未示出)调节施加至驱动电极的驱动电压，控制液晶分子的偏转以尽量找到液晶层最高透过率，找到最大光强和最高透过率时的驱动电压值，这样也可以相应地通过查找表等方式得到相匹配的液晶分子的偏转角度。通过光电检测部件40的检测位置的变化，可得到偏振光光源10的角运动的位置变化信息；此时，通过组合光强变化和驱动电压变化，可检测、印证所得到角运动的角度变化信息。因此，通过数据的综合处理，可得到偏振光光源10的角运动。在角运动停止后，偏振光光源10可恢复至初始状态。通过检测光强变化和驱动电压来检测角运动变化，结合了光学检测和电学检测两种检测方式，灵敏度高，检测精度高，测量基准一致性高。
需要说明的是，本发明的各实施例中，可以采用如上文描述的光学检测和电学检测结合的检测方式，也可以只采用光学检测方式，即当偏振光光源10发生角运动后，通过光电检测部件40检测光强变化，从而得到偏振光光源10的角运动(光学检测)，而无需再通过驱动电压控制液晶偏转来进行印证(电学检测)。应当理解的是，当采用光学和电学结合的检测方式时，其检测精度高于仅采用光学检测方式时的检测精度。另一方面，仅采用光学检测方式比采用光学和电学结合的检测方式更易于实现，控制方法更为简单。
图4为本发明一实施例提供的另一种陀螺仪的剖面示意图。参考图4，除了封接结构20、光电检测部件40和保护层41外，该实施例的陀螺仪与图2中描述的实施例的陀螺仪结构基本上相同。在该实施例中，封接结构20包括弹性体21和框架22。弹性体21将偏振光光源10与框架22以可活动的方式连接。框架22与第一基板31一体成型。通过一体成型的方式在第一基板31上设置框架22，可以减少制造工艺，并且提高框架22与第一基板31的相对位置精度。
该实施例中，光电检测部件40设置在第二基板36的出光侧上。这种设置方式增大了光电检测部件40和第二驱动电极322之间的距离，从而减小第二驱动电极322的电信号对光电检测部件40的干扰，提高了光电检测部件40的检测精度。当然，本发明的实施例包括但并不限于此，光电检测部件40还可以设置在第二基板36的进光侧上或者设置在其他合适的位置。保护层41设置在光电检测部件40上，主要作用是对光电检测部件40进行保护、绝缘。保护层41的材料不受限制，可以是无机绝缘材料如硅氧化物、硅氮化物等，也可以是有机绝缘材料，或者其他适用的材料。保护层41可以根据光电检测部件40的位置灵活设置，也可以根据实际需求设置一层或多层。
图5为本发明一实施例提供的另一种陀螺仪的剖面示意图。参考图5，除了驱动电极32和控制器50外，该实施例的陀螺仪与图2中描述的陀螺仪结构基本上相同。在该实施例中，驱动电极32设置在第一基板31上，用于在控制器50施加的驱动电压下控制液晶的偏转角度，保证液晶的一致性。将驱动电极32设置在同一层基板上，可以减少制造工艺，简化陀螺仪的结构。当然，本发明的实施例包括但并不限于此，驱动电极32可以只设置在第一基板31上，可以只设置在第二基板36上，可以分为两组分别设置在第一基板31和第二基板36上，也可以为其他适用的设置方式。
在图中的实施例中，控制器50可以设置在第二基板36的出光侧上。控制器50与光电检测部件40和驱动电极32例如彼此电连接，接收光电检测部件40的检测信号，并控制施加到驱动电极32上的驱动电压。当然，本发明的实施例包括但并不限于此，例如在其他示例中，控制器50可以设置在第一基板31上，控制器50还可以设置在陀螺仪的液晶盒结构之外，通过柔性电路板等与光电检测部件40和驱动电极32电连接，控制器50也可以采用其他适用的设置方式。控制器50可以采用多种形式。例如，控制器50可以包括处理器和存储装置。该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，可以为通用处理器或专用处理器，可以是基于X86或ARM架构的处理器等。存储装置可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器可以运行所述程序指令，以实现所述的本发明实施例中(由处理器实现)的功能以及/或者其它期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据，例如运动状态数据以及所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。
图6为本发明另一实施例提供的一种陀螺仪的剖面示意图。参考图6，除了偏振光检偏部件30、光电检测部件40和保护层41外，该实施例的陀螺仪与图2中描述的陀螺仪结构基本上相同。在该实施例中，偏振光检偏部件30包括第一基板31和第一偏光片61。第一偏光片61设置在第一基板31的进光侧上。第一偏光片61的透过率对偏振光的偏振方向具有高敏特性，从而可以感测偏振光光源10相对于偏振光检偏部件30的位置变化和角度变化。第一偏光片61的偏光方向与偏振光光源10的偏振方向不受限制，可以是平行关系、垂直关系或其他适当的位置关系，只需记录初始位置的信息作为基准对角运动进行对比即可。第一基板31起支撑、保护等作用，基板材料可为玻璃、塑料、陶瓷材料或其他适用的材料。第一偏光片61可以为各种类型的偏光片，例如为聚乙烯醇(PVA)偏光片等，本发明的实施例对此不作限制。
该实施例中，偏振光检偏部件30采用第一偏光片61和第一基板31结合的形式，可以简化陀螺仪的结构，减小陀螺仪的体积，便于陀螺仪在其他设备(例如液晶显示面板)中集成。
光电检测部件40设置在第一基板31的出光侧上。当然，本发明的实施例包括但并不限于此，光电检测部件40还可以设置在第一基板31的进光侧上或者设置在其他合适的位置。保护层41设置在光电检测部件40上，主要作用包括保护、绝缘。保护层41的材料不受限制，可以是无机绝缘材料如硅氧化物、硅氮化物，或有机绝缘材料例如树脂，或者其他适用的材料。保护层41可以根据光电检测部件40的位置灵活设置，也可以根据实际需求设置一层或多层。
该实施例的工作原理如下所述。在初始状态，即没有角运动时，偏振光光源10位于初始位置，与偏振光光源10连接的弹性体21具有初始形变，此时透过偏振光检偏部件30之后照射到光电检测部件40上的光强为初始值，光电检测部件40可检测到初始的光强数据。当陀螺仪发生角运动之后，偏振光光源10会产生一定的角度和位置变化，而第一偏光片61的检偏方向保持不变，因此偏振光的偏振方向相对于第一偏光片61的检偏方向产生偏转，从而通过偏振光检偏部件30之后照射到光电检测部件40上的光强会产生不同程度的变化，光电检测部件40将会检测到不同的电流变化。控制器(图中未示出)接收光电检测部件40的检测信号。通过光电检测部件40的检测位置的变化，可得到角运动的位置变化信息；通过光强变化，可得到角运动的角度变化信息等。因此，通过对数据的综合处理，可得到偏振光光源10的角运动等。在角运动停止后，偏振光光源10可恢复至初始状态。通过检测光强变化来检测角运动变化，原理简单，易于实现，检测精度高，使用寿命长。
图7为本发明另一实施例提供的一种陀螺仪的剖面示意图。参考图7，除了第一偏光片61、第二偏光片62和液晶层342外，该实施例的陀螺仪可以与图2中描述的陀螺仪结构基本上相同；或者，相对于图6所示的实施例，除了第一偏光片61之外，还增加了第二偏光片62和液晶层342，液晶层342容纳在由两块基板形成的液晶盒之中，第一偏光片61和第二偏光片62分别设置在两块基板上。
在该实施例中，第一偏光片61设置在第一基板31的进光侧上，第二偏光片62设置在第二基板36的进光侧上。第一偏光片61的偏光方向与第二偏光片62的偏光方向垂直。在第一基板31和第二基板36之间填充液晶层342。这里液晶层342没有添加二色性染料，第一偏光片61、第二偏光片62和液晶层342彼此配合以实现检测等。液晶层342具有偏转光的作用，可以将透过第一偏光片61的偏振光的偏振方向旋转一定角度，从而使偏振光能够从第二偏光片62射出。由于第一偏光片61的透过率对偏振光的偏振方向具有高敏特性，因此当偏振光光源10发生角运动后，透过第一偏光片61的偏振光的光强会发生变化，经过液晶层342的偏转之后，偏振光从第二偏光片62射出，由光电检测部件40检测，从而可以通过光学检测的方式得到偏振光光源10相对于偏振光检偏部件30的位置变化和角度变化。采用上述结构，即在第一偏光片61的基础上，添加液晶层342和第二偏光片62，可以提高检测精度，避免不必要的光路干扰，并且更适用于与显示器件集成。在该实施例中，同样可以在两块基板上设置驱动电极，例如第一驱动电极321和第二驱动电极322，用于对液晶层342进行定期复位和校准，以保证每次测量角运动时液晶层342中液晶分子状态的一致性。
需要说明的是，本实施例中，第一偏光片61和第二偏光片62的设置位置不受限制，可以根据实际需求灵活设置，并且其类型也不受限制。第一偏光片61的偏光方向与偏振光光源10的偏振方向不受限制，可以是平行关系、垂直关系或任意位置关系，只需记录初始位置的信息作为基准对角运动进行对比即可。
本发明至少一个实施例还提供一种电子装置，该电子装置包括本发明任一实施例所述的陀螺仪。利用集成的陀螺仪，该电子装置可实现检测角运动的功能，检测结果可以提供其他应用程序适用，且电子装置具有成本低，结构简单，测量精准，精度高等优点，且包括液晶盒的至少一个实施例可兼容适合TFT-LCD生产线，便于生产制造时与显示器件集成，降低制造成本。
图8为本发明一实施例提供的一种电子装置的外观示意图。参考图8，该电子装置为手机200，包括液晶显示屏210和陀螺仪100。陀螺仪100为本发明任一实施例提供的陀螺仪，且集成在液晶显示屏210中。当手机200发生倾斜或偏转时，即发生角运动时，陀螺仪100同时经历该角运动，由此可检测此角运动，并将角运动检测结果例如以数字信息传输给手机200的处理器(图中未示出)，手机200的处理器根据角运动检测结果，结合运行的应用程序，为用户提供更多的操作选择和更好的使用体验。由于陀螺仪100的结构与液晶显示屏210的结构相似，因此可集成于液晶显示屏210中，这样可以减少制造工艺，减少手机200中的零部件数量，提高手机200的可靠性。
需要说明的是，本发明的各实施例中，电子装置不局限于手机200，还可以是电子书、平板电脑、游戏机或其他适用的电子装置。电子装置的显示屏不局限于液晶显示屏210，还可以是OLED显示屏或其他适用的显示屏。陀螺仪100的集成位置不受限制，可以集成在电子装置的显示屏上，也可以集成在电子装置外壳的内表面上或者集成在其他适用的位置上。
本发明至少一个实施例还提供一种检测角速度的方法，该方法包括：允许可活动的光源随着检测对象的运动状态进行角运动；使得从所述光源发出的光照射到光电检测部件上，且使得在不同的运动状态下照射到所述光电检测部件上的光照面积不同；获取光电检测部件产生的检测结果；由所述检测结果获得照射到所述光电检测部件上的光强变化，得到所述光源的角运动。该方法例如使用如上所述任一实施例的陀螺仪实现，可以精确检测角运动，且方法简单，易于实现，检测精度高。
图9为本发明一实施例提供的一种检测角速度的方法的流程图。参考图9，该检测角速度的方法包括以下步骤：
步骤S001：允许可活动的光源随着检测对象的运动状态进行角运动。
步骤S002：使得从所述光源发出的光照射到光电检测部件上，且使得在不同的运动状态下照射到所述光电检测部件上的光照面积不同。
步骤S003：获取光电检测部件产生的检测结果。
步骤S004：由所述检测结果获得照射到所述光电检测部件上的光强变化，得到所述光源的角运动。
图10为本发明一实施例提供的另一种检测角速度的方法的流程图。参考图10，该检测角速度的方法包括以下步骤：
步骤S101：允许可活动的偏振光光源随着检测对象的运动状态进行角运动。
步骤S102：使得从所述偏振光光源发出的偏振光通过偏振光检偏部件后，照射到光电检测部件上，且使得在不同的运动状态下照射到所述光电检测部件上的光强不同。
步骤S103：获取光电检测部件产生的检测结果。
步骤S104：由所述检测结果获得照射到所述光电检测部件上的光强变化，得到所述偏振光光源的角运动。
本发明的各实施例中，步骤S102中描述的偏振光检偏部件可以采用多种方式实现，可以通过在液晶层中添加二色性染料来实现，也可以通过偏光片结构来实现，或者通过其他适用的方式实现，本发明的实施例对此不作限制，只需保证偏振光检偏部件对偏振光的偏振方向有高敏特性即可。
图11为本发明一实施例提供的另一种检测角速度的方法的流程图。参考图11，除了步骤S201、S202、S203、S204外，该实施例的检测角速度的方法与图10中描述的检测角速度的方法基本上相同。在该实施例中，偏振光检偏部件包括液晶盒，所述液晶盒包括液晶层；所述液晶盒中的液晶层包括添加了二色性染料的液晶；所述液晶层中的液晶的偏转角度可由液晶盒的驱动电压控制。当完成步骤S103获取光电检测部件产生的检测结果之后，进行如下步骤：
步骤S201：调节所述液晶盒的驱动电压以控制所述液晶分子偏转。
步骤S202：判断所述光电检测部件产生的检测结果是否达到初始值；如果是，则执行步骤S203；如果否，则返回执行步骤S201。
步骤S203：记录相应的驱动电压值。
步骤S204：由所述光强变化和所述驱动电压值，得到所述偏振光光源的角运动。
需要说明的是，本发明的各实施例中，该检测角速度的方法至少部分步骤可以通过软件、硬件、固件或它们的任意组合的方式体现。同样，该检测角速度的方法的流程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行。虽然上文描述的检测角速度的方法的流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，多个操作的顺序并不受限制。上文描述的检测角速度的方法的流程可以只执行一次，可以按照预定的时间间隔执行多次，也可以设置为循环执行。
有以下几点需要说明：
(1)本发明实施例附图只涉及到本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种电子装置，包括陀螺仪和液晶显示屏，其中，所述陀螺仪包括光电检测部件和光源；
所述光源可相对于所述光电检测部件运动，且所述光源发出的光可照射到所述光电检测部件上；
所述光源为偏振光光源；
所述陀螺仪还包括偏振光检偏部件；
所述偏振光光源可相对于所述偏振光检偏部件运动，且所述偏振光光源发出的偏振光可经所述偏振光检偏部件后照射到所述光电检测部件上；
所述偏振光检偏部件包括：
第一基板；
设置在所述第一基板上的第一偏光片；
第二基板；
设置在所述第二基板上第二偏光片；以及
在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；
其中，所述陀螺仪集成在所述液晶显示屏中。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述陀螺仪还包括驱动电极，所述驱动电极设置在所述第一基板和/或所述第二基板上，以驱动所述液晶层内液晶分子偏转。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述陀螺仪还包括控制器，所述控制器配置为与所述光电检测部件信号连接以接收所述光电检测部件的检测信号，以及控制施加至所述驱动电极上的驱动电压。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述陀螺仪还包括弹性体，所述弹性体将所述光源与所述光电检测部件直接或间接地连接，所述弹性体的远离所述光源的一端还与电源连接，以向所述光源供电。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述光电检测部件设置在所述第二基板的出光侧上。
6.一种检测角速度的方法，包括：
允许可活动的光源随着检测对象的运动状态进行角运动；
使得从所述光源发出的光照射到光电检测部件上，且使得在不同的运动状态下照射到所述光电检测部件上的光照面积不同；
获取光电检测部件产生的检测结果；
由所述检测结果获得照射到所述光电检测部件上的光强变化，得到所述光源的角运动；
其中，所述光源为偏振光光源，
所述使得从所述光源发出的光照射到光电检测部件上，且使得在不同的运动状态下照射到所述光电检测部件上的光照面积不同包括：
使得从所述偏振光光源发出的偏振光通过偏振光检偏部件后，照射到光电检测部件上，且使得在不同的运动状态下照射到所述光电检测部件上的光强不同；
其中，所述偏振光检偏部件包括：
第一基板；
设置在所述第一基板上的第一偏光片；
第二基板；
设置在所述第二基板上第二偏光片；以及
在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；
其中，所述检测角速度的方法应用于电子装置，所述电子装置包括陀螺仪和液晶显示屏，所述陀螺仪包括所述光电检测部件、所述光源和所述偏振光检偏部件，所述陀螺仪集成在所述液晶显示屏中。
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