CN111765852A - 旋转角度识别装置、电子装置及其旋转角度识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转角度识别装置、电子设备及其旋转角度识别方法，旋转角度识别装置包括旋转部件、发光元件和第一光敏元件，旋转部件具有多个相邻且交替设置的透光区域和反射区域，发光元件用于向透光区域和反射区域发射光线，第一光敏元件用于在旋转部件转动时识别由透光区域透射的光信号的数量或由反射区域反射的光信号的数量并分别转换成第一电平信号和第二电平信号，以供电子设备的数据处理模块根据第一电平信号或第二电平信号的数量确定旋转部件的转动角度。可见，采用本发明实施例，能够有效识别角度且精度高、适用性广。

Description

旋转角度识别装置、电子装置及其旋转角度识别方法

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种旋转角度识别装置、电子设备及其旋转角度识别方法。

背景技术

随着科技的发展，对于电子设备(例如智能穿戴类设备、机器人、智能家居设备、安防设备等)的控制精度要求越来越高，尤其是对于带有旋转功能部件的电子设备而言，在用户转动该旋转功能部件时，电子设备需自动识别到用户该旋转功能部件的角度，并控制与该旋转功能部件配合的器件转动至对应的角度，以执行相应的功能。

目前，相关技术中对于旋转角度的识别，多采用光学成像旋转轴识别、改变电容面积或介电常数的识别或者是基于电磁感应旋转角度识别等方式。在上述方式中，采用光学成像旋转轴识别的方式，需利用摄像头进行拍照识别，成本较高，同时对环境亮度具有一定要求，使用环境相对受限。采用改变电容面积或介电常数的识别方式，虽识别成本低，但因该识别方式容易受外界温度、湿度影响较大导致识别精度不高。而采用电磁感应旋转角度识别的方式，为了能够保证识别的精度，需设置较大体积的线圈和转子，对于小型化的电子设备并不适用。

发明内容

本发明实施例公开了一种旋转角度识别装置、电子设备及其旋转角度识别方法，能够对旋转角度进行识别，识别精度高且体积较小结构简单，有利于控制成本。

为了实现上述目的，第一方面，本发明公开了一种旋转角度识别装置，

所述旋转角度识别装置应用于电子设备以识别所述电子设备的转动部件的旋转角度，所述电子设备包括数据处理模块，所述旋转角度识别装置包括

旋转部件，所述旋转部件被配置成可绕其自身的轴线转动，所述旋转部件具有多个以所述轴线为中心排列的透光区域和反射区域，各所述透光区域和各所述反射区域相邻且交替设置；

发光元件，所述发光元件设于所述旋转部件的一侧，用于朝向所述旋转部件发出光线；以及

第一光敏元件，所述第一光敏元件设于所述旋转部件中与所述发光元件相对的一侧，所述第一光敏元件用于将所述旋转部件转动时由所述透光区域透射的光信号的数量转换成对应数量的第一电平信号输出至所述数据处理模块，以供所述数据处理模块根据所述第一电平信号的数量确定所述旋转部件的转动角度；

或者，所述第一光敏元件设于所述旋转部件中与所述发光元件相同的一侧且位于光线经反射区域反射后的光路上，所述第一光敏元件用于将所述旋转部件转动时由所述反射区域反射的光信号的数量转换成对应数量的第二电平信号输出至所述数据处理模块，以供所述数据处理模块根据所述第二电平信号的数量确定所述旋转部件的转动角度。

本实施例的旋转角度识别装置中，通过采用体积较小的第一光敏元件以及发光元件，使得旋转角度识别装置整体体积小巧，可应用于小型的电子设备中。进一步地通过第一光敏元件可识别透光区域透射的光信号或者是反射区域反射的光信号，对应输出第一电平信号或第二电平信号，从而可根据输出的第一电平信号的数量或第二电平信号的数量，确定该旋转部件的转动角度，不仅旋转角度的确定可靠性较佳，而且识别精度也比较高。

此外，通过反射区域和透射区域的设置，不论发光元件和第一光敏元件设置在旋转部件的同一侧还是不同侧，都能够使得第一光敏元件可识别到光信号而输出对应的电平信号，使得发光元件与第一光敏元件的位置设置可根据不同的使用场景设置，设置更加灵活。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述旋转部件为透光的圆环状结构，沿所述旋转部件的轴线方向的投影中，所述透光区域和所述反射区域自所述旋转部件的内环边延伸至所述旋转部件的外环边。这样，透光区域和反射区域可近似为扇环状区域，该透光区域和反射区域在旋转部件上的设置面积较大，从而可使得发光元件发出的光线能够尽可能多地被透光区域透射出去或者是被反射区域反射出去，便于该第一光敏元件识别到光信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述透光区域的圆心角与所述反射区域的圆心角相等，每一所述透光区域的面积等于每一所述反射区域的面积。这样，有利于该旋转角度的确定和计算。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述旋转角度识别装置还包括第二光敏元件，所述第二光敏元件和所述第一光敏元件沿所述旋转部件的周向方向相邻设置；

所述第二光敏元件用于在所述旋转部件转动时由所述透光区域透射的光信号的数量转换成第三电平信号输出至所述数据处理模块，以供所述数据处理模块根据所述第三电平信号与所述第一电平信号进行时序对比，以确定所述旋转部件的旋转方向；或者，

所述第二光敏元件用于在所述旋转部件转动时由所述反射区域反射的光信号的数量转换成第四电平信号输出至所述数据处理模块，以供所述数据处理模块根据所述第四电平信号与所述第二电平信号进行时序对比，以确定所述旋转部件的旋转方向。

增加第二光敏元件的设置，可利用该第二光敏元件输出的电平信号与第一光敏元件输出的电平信号进行时序对比，从而可确定旋转部件的旋转方向。换言之，采用本实施例的方案，不仅可确定旋转部件的旋转角度，而且还可确定旋转部件的旋转方向，且确定旋转方向的方式为时序对比，该方式更加简单可靠且精度高。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，

所述发光元件发出的光线在所述旋转部件上的照射范围小于或等于任一所述透光区域或任一所述反射区域的范围；

所述第一光敏元件和所述第二光敏元件均位于所述透射区域透射后的光路中，或者，所述第一光敏元件和所述第二光敏元件均位于所述反射区域反射后的光路中。

将第一光敏元件和第二光敏元件设在透射区域透射后的光路中或反射区域反射后的光路中，从而确保在旋转部件发生转动时，第一光敏元件和第二光敏元件能够先后识别到光信号，从而利用第一光敏元件和第二光敏元件分别输出的电平信号即可进行时序对比，有利于快速确定该旋转部件的转动方向。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述反射区域包括M个第一反射区域和N个第二反射区域，每相邻的M1个所述第一反射区域之间具有一所述第二反射区域，所述第二反射区域的光反射率与所述第一反射区域的光反射率不同，所述第一光敏元件用于根据所述旋转部件转动时由所述第一反射区域反射的光信号数量转换成对应数量的第一类第二电平信号，所述第一光敏元件还用于根据所述旋转部件转动时由所述第二反射区域反射的光信号数量转换成对应数量的第二类第二电平信号，所述第二类第二电平信号承载的电平值与所述第一类第二电平信号承载的电平值不同；

其中，M、N、M1、均为正整数，N≤M，且M1≥1。

采用将反射区域包括M个第一反射区域和N个第二反射区域，且第一反射区域和第二反射区域的光反射率不同，从而当旋转部件转动至该第一反射区域识别到光信号时，其可输出第一类第二电平信号，当旋转部件转动至该第二反射区域识别到光信号时，其可输出第二类第二电平信号，从而数据处理模块在处理这些电平信号时，可根据不同的电平信号的数量进行计数并在下一次转动前进行清零处理，避免多次计数后出现误差计数的情况，提高该旋转角度识别装置的角度识别精度。

第二方面，本发明还公开了一种电子设备，所述电子设备包括壳体、数据处理模块和如上述第一方面所述的旋转角度识别装置，所述数据处理模块设于所述壳体内，所述旋转角度识别装置设于所述壳体，所述旋转角度识别装置的第一光敏元件和发光元件与所述数据处理模块电连接。可以理解，所述电子设备包括上述第一方面所述的旋转角度识别装置的有益效果。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，所述旋转部件集成于所述壳体，或者，所述旋转部件设于所述壳体上。

将旋转部件集成于壳体，能够减少该旋转部件对壳体的空间的占用，从而可适用于小型化、轻薄化的电子设备。而将旋转部件设于壳体上，可方便用户操作。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，所述第二电平信号包括第一类第二电平信号和第二类第二电平信号，所述第二类第二电平信号承载的电平值与所述第一类第二电平信号承载的电平值不同；

所述电子设备还包括计数器、放大器和施密特触发器，所述计数器包括第一脉冲波计数器和第二脉冲波计数器；

所述放大器电连接于所述第一光敏元件和所述施密特触发器，所述放大器用于放大所述第一光敏元件输出的所述第一类第二电平信号和第二类第二电平信号并传输至所述施密特触发器；

所述施密特触发器电连接于所述第一脉冲波计数器和第二脉冲波计数器，所述施密特触发器用于根据所述第一类第二电平信号输出第一波形至所述第一脉冲波计数器进行计数得到第一数值，所述施密特触发器还用于根据所述第二类第二电平信号输出第二波形至所述第二脉冲波计数器进行计数得到第二数值；

所述第一脉冲波计数器电连接于所述第二脉冲波计数器和所述数据处理模块，所述第一脉冲波计数器用于输出第一数值至所述数据处理模块，所述第二脉冲波计数器用于输出第二数值至所述数据处理模块，所述数据处理模块用于根据所述第一数值和所述第二数值确定所述旋转部件的旋转角度。

利用第一脉冲波计数器和第二脉冲波计数器分别对第一光敏元件输出的电平信号进行计数，使得数据处理模块可根据第一脉冲波计数器和第二脉冲波计数器的数值进行对比并计算的旋转角度，然后将该第一脉冲波计数器的数值进行校正清零，使得该第一脉冲波计数器的计数误差不会累积，可提高对于旋转角度的识别精度。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，所述施密特触发器还用于输出第三波形至所述第一脉冲波计数器，以使所述第一脉冲波计数器复位清零。施密特触发器对第一脉冲波计数器进行复位清零，可避免数据累积带来的误差积累，有利于提高该电子设备的旋转角度识别精度。

第三方面，本发明还公开了一种电子设备的旋转角度识别方法，所述电子设备包括数据处理模块和旋转角度识别装置，所述旋转角度识别装置包括旋转部件和第一光敏元件，所述旋转部件具有多个相邻且交替设置的透光区域和反射区域；所述旋转角度识别方法包括：

当所述旋转部件转动时，所述数据处理模块接收所述第一光敏元件输出的第一电平信号或第二电平信号；

根据所述第一电平信号的数量或所述第二电平信号的数量，确定所述旋转部件的转动角度；

其中，所述第一电平信号为所述第一光敏元件根据所述旋转部件转动时由所述透光区域透射至所述第一光敏元件的光信号转换得到，所述第二电平信号为所述第一光敏元件根据所述旋转部件转动时由所述反射区域反射至所述第一光敏元件的光信号转换得到。

采用上述方法，可快速确定旋转部件的旋转角度，且该识别方式简单、识别精度高。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实施例提供的旋转角度识别装置、电子设备及其旋转角度识别方法，采用在旋转部件上形成多个相邻且交替设置的透光区域和反射区域，利用发光元件向透光区域和反射区域反射光线，使得设置在透光区域和反射区域一侧的第一光敏元件能够在旋转部件转动时，识别到由透光区域透射的光信号数量或者是由反射区域反射的光信号数量分别转换成相应数量的第一电平信号或第二电平信号，使得电子设备的数据处理模块可根据该第一电平信号的数量或第二电平信号的数量，确定该旋转部件的转动角度。可见，采用本实施例的方案，一方面，该旋转角度识别装置结构简单且体积小，能够降低旋转角度识别装置的结构设计成本，同时适用于小型化的电子设备使用。另一方面，第一光敏元件对于光信号的敏感度强，可有效提高旋转角度识别装置的角度识别精度。

进一步地，本实施例的旋转角度识别装置，通过增加第二光敏元件，利用第二光敏元件与第一光敏元件配合使用还可确定该旋转部件的旋转方向，从而使得该旋转角度识别装置还可进一步应用于需精确识别旋转角度的电子设备中，提高该旋转角度识别装置的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例一的旋转角度识别装置的一种结构示意图；

图2是本实施例一的旋转角度识别装置的另一种结构示意图；

图3是本实施例一的旋转部件的俯视图；

图4是图3的A处的放大图；

图5A是图1中的旋转角度识别装置的侧视图；

图5B是图5A中的发光元件和第一光敏元件位置互换的结构示意图；

图6A是图2中的旋转角度识别装置的侧视图；

图6B是图6A中的发光元件和第一光敏元件位于透光区域和反光区域的上侧的结构示意图；

图7A是本实施例一的旋转角度识别装置的又一种结构示意图；

图7B是本实施例一的旋转角度识别装置的再一种结构示意图；

图8A是旋转部件沿第一方向转动第一光敏元件和第二光敏元件输出的一种波形图；

图8B是旋转部件沿第二方向转动第一光敏元件和第二光敏元件输出的一种波形图；

图9A是旋转部件沿第一方向转动第一光敏元件和第二光敏元件输出的另一种波形图；

图9B是旋转部件沿第二方向转动第一光敏元件和第二光敏元件输出的另一种波形图；

图10是第一光敏元件和第二光敏元件投影位于不同区域的示意图；

图10A是旋转部件沿第一方向转动第一光敏元件和第二光敏元件输出的一种波形图；

图10B是旋转部件沿第二方向转动第一光敏元件和第二光敏元件输出的一种波形图；

图10C是旋转部件沿第一方向转动第一光敏元件和第二光敏元件输出的另一种波形图；

图10D是旋转部件沿第二方向转动第一光敏元件和第二光敏元件输出的另一种波形图；

图11是本实施例二的电子设备的内部电路结构示意图；

图12是本实施例三的电子设备的旋转角度识别方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例一

请一并参阅图1和图2，图1中示出了发光元件和第一光敏元件位于旋转部件的相对两侧的一种旋转角度识别装置的示意图，图2中示出了发光元件和第一光敏元件位于旋转部件的同一侧的另一种旋转角度识别装置的示意图。本发明实施例一公开了一种旋转角度识别装置100，其可应用于具有数据处理模块的电子设备，以识别电子设备上的转动部件的旋转角度。该旋转角度识别装置100包括旋转部件10、发光元件12以及第一光敏元件14。该旋转部件10被配置成可绕其自身的轴线转动，该旋转部件10具有多个以轴线为中心排列的透光区域10a和反射区域10b，各个透光区域10a和各个反射区域10b相邻且交替设置。该发光元件12用于朝向旋转部件10发出光线，使得透光区域10a可透射该光线，而反射区域10b可反射该光线。第一光敏元件14设于该透光区域10a和反射区域10b的一侧，该第一光敏元件14用于根据旋转部件10旋转时，由透光区域10a透射的光信号数量或反射区域10b反射的光信号数量分别转换成对应数量的第一电平信号或第二电平信号输出至数据处理模块，以使数据处理模块根据该第一电平信号的数量或第二电平信号的数量确定旋转部件10的转动角度。

本实施例在旋转部件10上设置多个相邻且交替设置的透光区域10a和反射区域10b，在旋转部件10旋转且发光元件12向透光区域10a和反射区域10b发射光线时，第一光敏元件14能够识别到透光区域10a透射的光信号或者是反射区域10b反射的光信号，从而输出相应的电平信号至数据处理模块，从而数据处理模块可根据第一光敏元件14的电平信号确定该旋转部件10转动的角度。采用上述方式，该旋转角度识别装置100整体结构简单，能够减少装置的部件成本。同时，第一光敏元件14的光敏感度高，即使是比较暗的环境下也能够有效识别，受环境作用影响小，识别精度高，可适用于对旋转角度识别精度要求高的设备中使用。

可以理解的是，该电子设备可包括具有旋转功能的转动部件的智能穿戴类设备、机器人、智能家居设备以及安防类设备等。其中，智能穿戴类设备可包括但不局限于智能手表、智能手环、智能头盔、智能眼镜等。以智能手表为例，当旋转角度识别装置100应用于智能手表时，其可用于识别智能手表的旋钮的旋转角度或者是用户控制摄像头旋转的角度，从而数据处理模块根据识别到的旋转角度，控制该智能手表的其他器件(例如摄像头)执行与该旋转的角度对应的功能。智能家居设备可包括但不局限于空调、冰箱、洗衣机等设备。安防类设备包括但不局限于防盗设备、探测器等。

结合图3和图4所示，可选地，该旋转部件10可为透光的圆环状结构，该旋转部件10包括相对的第一面10c和第二面10d，该第一面10c和第二面10d上可同时形成有该透光区域10a和反射区域10b，并且，反射区域10b和透光区域10a之间是无间隙的。沿该旋转部件10的轴线方向的投影中，即，自旋转部件10自身从上至下或者从下至上的投影中，该透光区域10a和反射区域10b可自旋转部件10的内环边10e延伸至旋转部件10的外环边10f。也就是说，透光区域10a和反射区域10b近似成扇环，透光区域10a和反射区域10b的内环边与旋转部件10的内环边10e重合，透光区域10a和反射区域10b的外环边与旋转部件10的外环边10f重合。这样，透光区域10a和反射区域10b可近似为扇环状区域，该透光区域10a和反射区域10b在旋转部件10上的设置面积较大，从而可使得发光元件12发出的光线能够尽可能多地被透光区域10a透射出去或者是被反射区域10b反射出去，便于该第一光敏元件14识别到光信号。

进一步地，由于该旋转部件10为圆环状结构，因此，透光区域10a和反射区域10b可以旋转部件10的圆心作为中心均匀排布。也就是说，该透光区域10a和反射区域10b的圆心角可相同，且透光区域10a和反射区域10b的面积相等。示例性地，以透光区域10a和反射区域10b的圆心角均为1°为例，则可将旋转部件10的第一面10c或者是第二面10d等分为360份，则透光区域10a为180个，反射区域10b也为180个，分别交替设置。这不仅可以便于该旋转角度的确定和计算，同时，圆心角设置得越小越有利于提高该旋转角度的计算精度。可以理解的是，在其他实施例中，该透光区域10a和反射区域10b的圆心角，或者换言之每一个透光区域10a和反射区域10b的面积，可以根据实际要求的精度设定，例如设置为2°、3°或者是0.5°等等。本实施例对此不做具体限定。

此外，在其他实施例中，该透光区域10a和反射区域10b的圆心角也可不相同。

可选地，该反射区域10b的形成方式可为在旋转部件10的需形成反射区域10b的位置涂覆反光材料。示例性地，以反射区域10b和透光区域10a的圆心角均为1°为例，由于旋转部件10为透光部件，可先将旋转部件10的第一面10c或者是第二面10d等分为360份，然后再按照交替设置的方式，在对应于需形成反射区域10b的位置涂覆反光材料，以形成该反射区域10b。

采用旋转部件10为透光的圆环状结构，同时使得每一个透光区域10a的面积与每一个反射区域10b的面积均相等，这样，在根据第一光敏元件14输出的第一电平信号的数量计算旋转角度时，可根据第一电平信号的数量对应转换成经过第一光敏元件14的透光区域10a的数量，然后根据透光区域10a的数量计算得到透光区域10a的面积，计算得到该旋转部件10的旋转角度。同理，在根据第一光敏元件14输出的第二电平信号的数量计算旋转角度时，可根据第二电平信号的数量对应转换成经过第一光敏元件14的反射区域10b的数量，然后根据反射区域10b的数量计算得到反射区域10b的面积，从而计算得到该旋转部件10的旋转角度。

可选地，为了能够提高该第一光敏元件14对于反射区域10b反射回来的光信号的识别精度，该反射区域10b可包括M个第一反射区域101和N个第二反射区域103，每相邻的M1个第一反射区域101之间具有一个第二反射区域103，该第二反射区域103的光反射率与第一反射区域101的光反射率不同。示例性地，该第二反射区域103的光反射率可大于该第一反射区域101的光反射率，从而当旋转部件10转动至第二反射区域103经过该第一光敏元件14时，该第一光敏元件14可接收光信号更强，可更有利于识别光信号。可以理解的是，在其他实施例中，该第二反射区域103的光反射率也可小于该第一反射区域101的光反射率。

其中，M、M1、N均为正整数，且M≥N，M1≥1。示例性地，M1可为1、2、3、4、5、10、15等，当M1等于1时，则M＝N，即，每隔1个第一反射区域101就设置有一个第二反射区域103。当M1＝10时，则每隔10个第一反射区域101设置一个第二反射区域103。该M1的取值可根据实际要求的精度设置，本实施例对此不作具体限定。

进一步地，第一光敏元件14用于根据该旋转部件10转动时由第一反射区域101反射的光信号数量转换成对应数量的第一类第二电平信号，该第一光敏元件14还用于根据该旋转部件10转动时由第二反射区域103反射的光信号数量转换成对应数量的第二类第二电平信号。该第二类第二电平信号承载的电平值与该第一类第二电平信号承载的电平值不同。示例性地，当第二反射区域103的光反射率大于第一反射区域101的光反射率时，则该第二类第二电平信号承载的电平值大于第一类第二电平信号承载的电平值。也就是说，当第二反射区域103经过该第一光敏元件14时，第二反射区域103反射的光信号更强，该第一光敏元件14可输出较大电流的电平值。当将该旋转角度识别装置100应用于电子设备时，利用该第一反射区域101和第二反射区域103的设置，该第一光敏元件14可只输出该第二反射区域103对应数量的第二类第二电平信号或者是输出第一反射区域101对应数量的第一类第二电平信号，该数据处理模块即可根据这些电平信号快速计算确定该旋转部件10的旋转角度。可以理解的是，在其他实施例中，当第二反射区域103的光反射率小于第一反射区域101的光反射率时，则该第二类第二电平信号承载的电平值小于该第一类第二电平信号承载的电平值。

可选地，该第一光敏元件14可选用光电二极管，光电二极管具有电流线性良好、成本低、体积小、重量轻等优点，能够适应于快速变化的光信号探测。当光信号通过该第一光敏元件14时，该第一光敏元件14的电流较大，输出高电平，而当没有光信号通过第一光敏元件14时，该第一光敏元件14的电流较小，输出低电平。换言之，在旋转部件10转动时，若通过透光区域10a透射的光信号经过该第一光敏元件14时，则该第一光敏元件14可感应到该光信号而输出高电平。同理，在旋转部件10转动时，若通过反射区域10b反射的光信号经过该第一光敏元件14时，该第一光敏元件14可感应到该光信号而输出高电平。因此，利用透光区域10a和反射区域10b的设置，使得第一光敏元件14在旋转部件10转动时接收到透光区域10a或反射区域10b的光信号转换成电平信号，根据输出的电平信号数量，即可确定该旋转部件10的转动角度。

可选地，由于发光元件12需朝向透光区域10a和反射区域10b出光，而第一光敏元件14需能够接收到由透光区域10a透射的光信号或者是由反射区域10b反射的光信号，因此，发光元件12和第一光敏元件14可设置在透光区域10a和反射区域10b的相同侧或者是不同侧。

请一并参阅图5A和图5B，其中图5A示出了第一光敏元件14设置在透光区域10a的下侧，而发光元件12设置在透光区域10a的上侧，图5B中示出了第一光敏元件14设置在透光区域10a的上侧，而发光元件12设置在透光区域10a的下侧。一种可选的实施方式中，该第一光敏元件14和发光元件12设置在透光区域10a和反射区域10b的相对两侧，此时，在旋转部件10转动过程中，发光元件12发出的光线在透光区域10a经过该第一光敏元件14时可透射至第一光敏元件14，使第一光敏元件14接收到光信号而输出第一电平信号，该第一电平信号为高电平信号。而反射区域10b因不透光，光线不能透射出去，因此，在旋转部件10转动过程中，反射区域10b经过该第一光敏元件14时，第一光敏元件14不能接收到光信号而输出的是低电平信号。也就是说，在旋转部件10转动过程中，由于透光区域10a和反射区域10b是交替设置的，因此，每一次只要透光区域10a经过该第一光敏元件14，该第一光敏元件14都能够识别到透光区域10a透射过来的光信号而转换成第一电平信号输出至该数据处理模块，从而当旋转部件10停止转动后，只要计算该第一光敏元件14输出的第一电平信号的数量，即可对应计算得到该经过该第一光敏元件14的透光区域10a的数量，进而计算得到该旋转部件10转动的角度。

可以理解的是，发光元件12和第一光敏元件14设置在透光区域10a和反射区域10b的相对两侧的方式可为：发光元件12设置在透光区域10a和反射区域10b的上侧，而第一光敏元件14设置在透光区域10a和反射区域10b的下侧(如图5A所示)。或者，发光元件12设置在透光区域10a和反射区域10b的下侧，而第一光敏元件14则设置在透光区域10a和反射区域10b的上侧(如图5B所示)。

不论上述哪种方式，只要能够满足该透光区域10a经过第一光敏元件14时能够透射光线至第一光敏元件14，使得第一光敏元件14识别到光信号即可。

请参阅图6A和图6B，其中图6A示出了第一光敏元件14和发光元件12均设置在透光区域10a的下侧，图6B中示出了第一光敏元件14和发光元件12均设置在透光区域10a的上侧。另一种可选的实施方式中，该第一光敏元件14和发光元件12设置在透光区域10a和反射区域10b的同一侧，此时，在旋转部件10转动过程中，发光元件12发出的光线在反射区域10b经过该第一光敏元件14时可反射至第一光敏元件14，使第一光敏元件14接收到光信号而输出第二电平信号，该第二电平信号为高电平信号。而透光区域10a透光光线直接透射出去，因此，在旋转部件10转动过程中，透光区域10a经过该第一光敏元件14时，第一光敏元件14不能接收到光信号而输出的是低电平信号。也就是说，在旋转部件10转动过程中，由于透光区域10a和反射区域10b是交替设置的，因此，每一次只要反射区域10b经过该第一光敏元件14，该第一光敏元件14都能够识别到反射区域10b反射过来的光信号而转换成第二电平信号输出至该数据处理模块，从而当旋转部件10停止转动后，只要计算该第一光敏元件14输出的第二电平信号的数量，即可对应计算得到经过该第一光敏元件14的反射区域10b的数量，进而可计算得到该旋转部件10转动的角度。

可以理解的是，发光元件12和第一光敏元件14设置在透光区域10a和反射区域10b的同一侧的方式可为：发光元件12和第一光敏元件14均设置在透光区域10a和反射区域10b的上侧(如图6B所示)，或者，发光元件12和第一光面元件均设置在透光区域10a和反射区域10b的下侧(如图6A所示)。只要能够满足该反射区域10b经过第一光敏元件14时能够反射光线至第一光敏元件14，使得第一光敏元件14识别到光信号即可。

值得注意的是，上述的透光区域10a和反射区域10b的上侧、下侧均可如图5A至图6B中所示的向上的方向和向下的方向所示，该方向仅为了说明发光元件12和第一光敏元件14在透光区域10a和反射区域10b的设置位置，不限定本实施例的范围。

考虑到本实施例的旋转角度识别装置100可应用于电子设备中使用，同时考虑该发光元件12、第一光敏元件14的防水、防尘设计，本实施例主要以该发光元件12和第一光敏元件14设置在透光区域10a和反射区域10b的下侧，即，当旋转部件10设置在电子设备上或者是集成于电子设备的壳体时，该发光元件12和第一光敏元件14可设置在电子设备内部。

进一步地，该发光元件12、第一光敏元件14至该透光区域10a和反射区域10b的距离只要能够满足光线透射或者是光线反射即可，本实施例对此不作具体限定。

可选地，该发光元件12发出的光线在旋转部件10上的照射范围小于或等于任一透光区域10a或者是任一反射区域10b的范围。也就是说，在发光元件12发光时，该发光元件12发出的光只能够覆盖该任一透光区域10a或任一反射区域10b，从而一方面使得透射出去的光线或者是反射出去的光线能够更好的被第一光敏元件14识别，另一方面，可便于识别该旋转部件10的转动方向。可以理解的是，在其他实施例中，该发光元件12的发光范围也可根据实际设置，或者，该发光元件12也可采用点光源，本实施例对此不作具体限定。

可选地，为了能够识别角度，该发光元件12始终应保持发光状态，因此，发光元件12可为红外光源，红外光源因肉眼不可见，当旋转角度识别装置100应用于电子设备时，透光区域10a透射的光线通过透明的旋转部件10透射出去时，用户也无法观看到该光线，避免对用户造成干扰。此外，采用红外光源，体积小，可使得该旋转角度识别装置100的整体体积较小，可适用于小型化的电子设备。

请一并参阅图7A和图7B，由上述可知，根据第一光敏元件14输出的第一电平信号的数量或第二电平信号的数量可计算得到该旋转部件10的旋转角度，但是无法判断该旋转部件10的旋转方向。因此，本实施例的旋转角度识别装置100还进一步包括了用于与数据处理模块电连接的第二光敏元件16，该第二光敏元件16和第一光敏元件14沿旋转部件10的周向方向相邻设置。该第二光敏元件16用于在旋转部件10转动时将透光区域10a透射的光信号数量或反射区域10b反射的光信号数量分别转换成对应数量的第三电平信号或第四电平信号发送至数据处理模块，以供该数据处理模块根据该第三电平信号或第四电平信号与第一光敏元件14输出的第一电平信号或第二电平信号进行时序对比，以确定旋转部件10的旋转方向。

具体地，该第二光敏元件16同样可为光电二极管，该第二光敏元件16可与第一光敏元件14设置在透光区域10a和反射区域10b的同一侧，这样，在旋转部件10转动时，透光区域10a和反射区域10b都会随着旋转部件10的转动依次经过该第一光敏元件14和第二光敏元件16，从而第一光敏元件14和第二光敏元件16可识别到透光区域10a透射的光信号或者是反射区域10b反射的光信号。

如图7A所示，进一步地，当第二光敏元件16和发光元件12设置在透光区域10a和反射区域10b的相对两侧时，此时，在旋转部件10转动过程中，发光元件12发出的光线通过透光区域10a可透射至第二光敏元件16，使第二光敏元件16接收到光信号而输出第三电平信号，该第三电平信号为高电平信号。而反射区域10b因不透光，光线不能透射出去，因此，在旋转部件10转动过程中，反射区域10b经过该第二光敏元件16时，第一光敏元件14不能接收到光信号而输出的是低电平信号。也就是说，在旋转部件10转动过程中，由于透光区域10a和反射区域10b是交替设置的，因此，每一次只要透光区域10a经过该第二光敏元件16，该第二光敏元件16都能够识别到透光区域10a透射过来的光信号而转换成第三电平信号输出至该数据处理模块。

如图7B所示，同理，该第二光敏元件16和发光元件12设置在透光区域10a和反射区域10b的同一侧时，此时，在旋转部件10转动过程中，发光元件12发出的光线可通过反射区域10b反射至第二光敏元件16，使第二光敏元件16接收到光信号而输出第四电平信号，该第四电平信号为高电平信号。而透光区域10a因透光光线直接透射出去，因此，在旋转部件10转动过程中，透光区域10a透射的光线无法到达第二光敏元件16，使得第二光敏元件16不能接收到光信号而输出的是低电平信号。也就是说，在旋转部件10转动过程中，由于透光区域10a和反射区域10b是交替设置的，因此，每一次只要反射区域10b转动经过该第二光敏元件16，该第一光敏元件14都能够识别到反射区域10b反射过来的光信号而转换成第四电平信号输出至该数据处理模块。本实施例以该第一光敏元件14、第二光敏元件16和发光元件12设置在透光区域10a和反射区域10b的同一侧为例进行说明。

值得注意的是，由于第一光敏元件14和第二光敏元件16相邻设置，第一光敏元件14和第二光敏元件16均位于透射区域10a透射后的光路中，或者是位于反射区域10b反射后的光路中，因此，在旋转部件10转动时，透光区域10a和反射区域10b会依次经过该第一光敏元件14和第二光敏元件16，因此，只要将第一光敏元件14、第二光敏元件16在旋转部件10未发生旋转时的电平与旋转部件10发生旋转之后的电平的时序进行对比，即可获知该旋转部件10的转动方向。以下将结合附图详细进行说明。

一种可选的实施方式中，在旋转部件10未发生旋转时，该第一光敏元件14和第二光敏元件16在旋转部件10上的投影可位于同一透光区域10a内或同一反射区域10b内。如图8A、图8B所示，图中仅示出了相邻设置的部分透光区域10a和反射区域10b，仅为了描述该第一光敏元件14和第二光敏元件16的时序对比情况，其数量不限定本实施例的范围。

该第一光敏元件14和第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于同一透光区域10a内或同一反射区域10b内可包括以下几种情况：

如图8A所示，图8A中示出了第一光敏元件14和第二光敏元件16投影位于同一透光区域10a，且旋转部件10沿第一方向转动时该第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的一种波形图。第一种情况为：在旋转部件10未发生旋转，第一光敏元件14和第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于同一透光区域10a内，且第二光敏元件16设置在第一光敏元件14的右侧时，由于透光区域10a直接向上透射光线，第一光敏元件14和第二光敏元件16无法接收到该透光区域10a的光信号，此时，第一光敏元件14和第二光敏元件16均输出低电平信号。当旋转部件10沿第一方向X旋转时，反射区域10b先经过该第二光敏元件16，从而该第二光敏元件16可接收该反射区域10b的光信号，转换成高电平，而第一光敏元件14则保持低电平，直至该反射区域10b经过该第一光敏元件14，该第一光敏元件14接收该反射区域10b的光信号，也转换成高电平。此时，数据处理模块可对比第二光敏元件16与第一光敏元件14分别输出的电平的进行时序对比，从而确定该旋转部件10的旋转方向。如图8A中所示，图8A中的波形①对应该第一光敏元件的波形，图8A中的波形②对应该第二光敏元件的波形。

如图8B所示，图8B中示出了第一光敏元件14和第二光敏元件16投影位于同一透光区域10a，且旋转部件10沿第二方向Y转动时该第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的一种波形图。第二种情况为：在旋转部件10未发生旋转，第一光敏元件14和第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于同一透光区域10a内，且第二光敏元件16设置在第一光敏元件14的右侧时，由于透光区域10a直接向上透射光线，第一光敏元件14和第二光敏元件16无法接收到该透光区域10a的光信号，此时，第一光敏元件14和第二光敏元件16均输出低电平信号。当旋转部件10沿第二方向Y旋转时，反射区域10b先经过该第一光敏元件14，从而该第一光敏元件14可接收该反射区域10b的光信号，转换成高电平，而第二光敏元件16则保持低电平，直至该反射区域10b经过该第二光敏元件16，该第二光敏元件16接收该反射区域10b的光信号，也转换成高电平。此时，数据处理模块可对比第二光敏元件16与第一光敏元件14分别输出的电平的进行时序对比，从而确定该旋转部件10的旋转方向。如图8B中所示，图8B中的波形①对应该第一光敏元件的波形，图8B中的波形②对应该第二光敏元件的波形。

如图9A所示，图9A中示出了第一光敏元件14和第二光敏元件16投影位于同一反射区域10b，且旋转部件10沿第一方向X转动时该第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的另一种波形图。第三种情况为：在旋转部件10未发生旋转，第一光敏元件14和第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于同一反射区域10b内，且第二光敏元件16设置在第一光敏元件14的右侧时，由于反射区域10b可反射光线至第一光敏元件14和第二光敏元件16，此时，第一光敏元件14和第二光敏元件16均输出高电平信号。当旋转部件10沿第一方向X旋转时，透光区域10a先经过该第二光敏元件16，从而该第二光敏元件16因无法接收该透光区域10a的光信号而输出低电平，而第一光敏元件14则保持高电平，直至该透光区域10a经过该第一光敏元件14，该第一光敏元件14也由高电平转换成低电平。此时，数据处理模块可对比第二光敏元件16与第一光敏元件14分别输出的电平的进行时序对比，从而确定该旋转部件10的旋转方向。如图9A中所示，图9A中的波形①对应该第一光敏元件的波形，图9A中的波形②对应该第二光敏元件的波形。

如图9B所示，图9B中示出了第一光敏元件14和第二光敏元件16投影位于同一反射区域10b，且旋转部件10沿第二方向Y转动时该第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的另一种波形图。第四种情况为：在旋转部件10未发生旋转，第一光敏元件14和第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于同一反射区域10b内，且第二光敏元件16设置在第一光敏元件14的右侧时，由于反射区域10b可反射光线至第一光敏元件14和第二光敏元件16，此时，第一光敏元件14和第二光敏元件16均输出高电平信号。当旋转部件10沿第二方向Y旋转时，透光区域10a先经过该第一光敏元件14，从而该第一光敏元件14因无法接收该透光区域10a的光信号而输出低电平，而第二光敏元件16则保持高电平，直至该透光区域10a经过该第二光敏元件16，该第二光敏元件16也由高电平转换成低电平。此时，数据处理模块可对比第二光敏元件16与第一光敏元件14分别输出的电平的进行时序对比，从而确定该旋转部件10的旋转方向。如图9B中所示，图9B中的波形①对应该第一光敏元件的波形，图9B中的波形②对应该第二光敏元件的波形。

在上述四种情况中，该第一方向X可为顺时针方向，该第二方向Y可为逆时针方向。可以理解的是，在其他实施例中，第一方向X也可为逆时针方向，而第二方向Y也可为顺时针方向。

值得注意的是，第一光敏元件14和第二光敏元件16只要沿着旋转部件10设置透光区域10a和反射区域10b排列方向相邻设置即可，不管第一光敏元件14设置在第二光敏元件16左侧，还是右侧，都不影响该旋转方向的确定。

另一种可选地实施方式中，旋转部件10未发生旋转时，第一光敏元件14在旋转部件10上的投影可位于第一透光区域内或者是第一反射区域内，该第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于第一反射区域内或第一透光区域内，该第一透光区域和第一反射区域为相邻的两个区域，且第一透光区域为上述的多个透光区域10a中的任意一个，该第一反射区域为上述的多个反射区域10b中的任意一个。换言之，第一光敏元件14和第二光敏元件16在旋转部件10上的投影分别位于相邻的两个区域内。在此方式中，该发光元件12应为面光源，其发出的光线可覆盖相邻的两个区域。

以第一光敏元件14在旋转部件10上的投影位于第一透光区域内，而第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于第一反射区域为例进行说明。

如图10所示，图10中示出了旋转部件10未发生转动时，第一光敏元件14在旋转部件10上的投影位于第一透光区域105内，而第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于该第一反射区域106内。为了便于描述，将第一透光区域标识为105，第一反射区域标识为106，位于该第一透光区域105左侧的反射区域标识为第二反射区域107，位于该第一反射区域106右侧的反射区域标识为第二透光区域108。

沿该旋转部件10的周向方向上，该其中一个透光区域10a的长度为d，该第一透光区域105具有长度方向上的第一侧边和第二侧边，该第一反射区域106的长度为d0，该第一反射区域106具有长度方向上的第三侧边和第四侧边，由上述可知，透光区域10a和反射区域10b的面积相等且二者之间无缝隙连接，因此，该第一侧边和第三侧边重合。该第一光敏元件14在第一透光区域105上的投影至第一侧边的距离为d1，第一光敏元件14在该第一透光区域105上的投影至第二侧边的距离为d2，第二光敏元件16在该第一反射区域106上的投影至第三侧边的距离为d3，第二光敏元件16在该第一反射区域106上的投影至第四侧边的距离为d4，其中，d1、d2、d3、d4两两均不相等，d＝d0，d1+d2＝d，d3+d4＝d0，且d、d0、d1、d2、d3、d4均为正数。

也就是说，当第一光敏元件14和第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于相邻的两个不同区域内时，第一光敏元件14和第二光敏元件16分别至其所在区域的侧边的距离应不相等，从而在旋转部件10转动时，经过第一光敏元件14和第二光敏元件16的透光区域10a/或反射区域10b具有先后顺序，从而可根据该第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的电平的时序确定旋转部件10的转动方向。

其中，上述左侧、右侧均为如图10中所示的向左箭头所示方向和向右箭头所示方向，该方向仅为便于描述做的示例，不限定本实施例的范围。

以下同样结合图示来针对第一光敏元件14和第二光敏元件16在旋转部件10未发生转动时投影位于不同区域应如何确定该旋转部件10的转动方向进行说明。

示例性地，当旋转部件10未发生转动，假设d1＞d3＞d4，d2＜d4时，有以下两种情况：

请参阅图10A，图10A为第一光敏元件14和第二光敏元件16分别投影位于不同区域，且旋转部件10沿第一方向X转动时该第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的一种波形图。第一种情况为：该第一光敏元件14因投影位于该第一透光区域105而输出低电平，而第二光敏元件16因投影位于该第一反射区域106设置而输出高电平。当旋转部件10沿第一方向X转动时，由于d1＞d3＞d4，且d2＜d4，因此，该第二反射区域107随着旋转部件10的转动而经过该第一光敏元件14，第一光敏元件14识别到第二反射区域107的光信号而由低电平转为高电平输出至数据处理模块，而此时第二光敏元件16还保持高电平，直至该第一透光区域105经过该第二光敏元件16时，该第二光敏元件16由高电平转为低电平输出至数据处理模块，数据处理模块根据第一光敏元件14与第二光敏元件16输出的电平进行时序对比，即可确定该旋转部件10的转动方向。如图10A中所示，图10A中的波形①对应该第一光敏元件的波形，图10A中的波形②对应该第二光敏元件的波形。

如图10B所示，图10B为第一光敏元件14和第二光敏元件16分别投影位于不同区域，且旋转部件10沿第二方向Y转动时该第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的一种波形图。该第一光敏元件14因投影位于该第一透光区域105而输出低电平，而第二光敏元件16因投影该第一反射区域106设置而输出高电平。当旋转部件10沿第二方向Y转动时，由于d1＞d3＞d4，且d2＜d4，因此，该第一透光区域105随着旋转部件10的转动先经过第二光敏元件16，第二光敏元件16由高电平转为低电平输出至数据处理模块，而此时第一光敏元件14还保持低电平，直至该旋转部件10转动至该第一反射区域106经过该第一光敏元件14时，该第一光敏元件14由低电平转为高电平输出至数据处理模块，数据处理模块根据第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的电平进行时序对比，即可确定该旋转部件10的转动方向。如图10B中所示，图10B中的波形①对应该第一光敏元件的波形，图10B中的波形②对应该第二光敏元件的波形。

示例性地，当旋转部件10未发生转动，假设d1＜d3＜d4，d2＞d4时，同样有以下两种情况：

如图10C所示，图10C为第一光敏元件14和第二光敏元件16分别投影位于不同区域，且旋转部件10沿第一方向X转动时该第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的另一种波形图。第三种情况为：该第一光敏元件14因朝向该第一透光区域105设置而输出低电平，而第二光敏元件16因朝向该第一反射区域106设置而输出高电平。当旋转部件10沿第一方向X转动时，由于d1＜d3＜d4，d2＞d4，因此，该第一透光区域105随着旋转部件10的转动而经过该第二光敏元件16，第二光敏元件16由高电平转换成低电平输出至数据处理模块，而此时第一光敏元件14还保持低电平，直至该旋转部件10转动至与第二反射区域107经过该第一光敏元件14时，该第一光敏元件14由低电平转成高电平输出至数据处理模块，数据处理模块根据第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的电平进行时序对比，即可确定该旋转部件10的转动方向。如图10C中所示，图10C中的波形①对应该第一光敏元件的波形，图10C中的波形②对应该第二光敏元件的波形。

如图10D所示，图10D为第一光敏元件14和第二光敏元件16分别投影位于不同区域，且旋转部件10沿第二方向Y转动时该第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的另一种波形图。第四种情况为：该第一光敏元件14因朝向该第一透光区域105设置而输出低电平，而第二光敏元件16因朝向该第一反射区域106设置而输出高电平。当旋转部件10沿第一方向X转动时，由于d1＜d3＜d4，d2＞d4，因此，该第一反射区域106随着旋转部件10的转动而经过该第一光敏元件14，第一光敏元件14由低电平转为高电平输出至数据处理模块，而此时第二光敏元件16还保持高电平，直至该旋转部件10转动至与该第二透光区域108经过该第二光敏元件16时，该第二光敏元件16由高电平转为低电平输出至数据处理模块，数据处理模块根据第一光敏元件14和第二光敏元件16输出的电平进行时序对比，即可确定该旋转部件10的转动方向。如图10D中所示，图10D中的波形①对应该第一光敏元件的波形，图10D中的波形②对应该第二光敏元件的波形。

在上述四种情况中，该第一方向X与第二方向Y为相反方向，第一方向X可为顺时针方向，该第二方向Y可为逆时针方向。可以理解的是，在其他实施例中，第一方向X也可为逆时针方向，而第二方向Y也可为顺时针方向。

值得注意的是，在其他实施例中，也可在旋转部件10未发生旋转前，第一光敏元件14在旋转部件10上的投影位于该第一反射区域106内，而第二光敏元件16在旋转部件10上的投影位于该第一透光区域105内，本实施例对此不作具体限定。

此外，需说明的是，本实施例中，该第一光敏元件14、第二光敏元件16可集成为一体，也可分开设置。

本发明实施例一公开的旋转角度识别装置100，通过第一光敏元件14和第二光敏元件16的设置，可以分别确定旋转部件10的旋转角度和旋转方向，不仅识别精度高，而且第一光敏元件14和第二光敏元件16的体积小，成本低，可降低设备的部件成本以及可以适用于小型化的电子设备使用，适用范围广。

实施例二

请参阅图11，图11为本发明实施例的电子设备内部的电路示意图。本发明实施例二公开了一种电子设备，其包括壳体(未图示)、数据处理模块20以及如上述实施例一所述的旋转角度识别装置100。该数据处理模块20设置在壳体中，该旋转角度识别装置100设于该壳体，且旋转角度识别装置100的第一光敏元件14、发光元件12和第二光敏元件16均与数据处理模块20电连接。

其中，数据处理模块20可为处理器，其可以包括一个或多个处理单元，示例性地，处理器可以包括应用处理器(application processor，AP)，调制解调处理器，图形处理器(graphics processing unit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，控制器，视频编解码器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，基带处理器，和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。

可选地，该电子设备可包括具有旋转功能的转动部件的智能穿戴类设备、机器人、智能家居设备以及安防类设备等。其中，智能穿戴类设备可包括但不局限于智能手表、智能手环、智能头盔、智能眼镜等。以智能手表为例，当旋转角度识别装置100应用于智能手表时，其可用于识别智能手表的旋钮的旋转角度或者是用户控制摄像头旋转的角度，从而数据处理模块20根据识别到的旋转角度，控制该智能手表的其他器件执行与该旋转的角度对应的功能。智能家居设备可包括但不局限于空调、冰箱、洗衣机等设备。安防类设备包括但不局限于防盗设备、探测器等。

可选地，该旋转角度识别装置100的旋转部件10可集成于该壳体，换言之，旋转部件10作为壳体的一部分，此种方式可以应用于智能穿戴设备中的智能手表，这样，整个旋转角度识别装置100占用该智能手表的体积少，可以满足该智能手表的小型化设计需求。该旋转角度识别装置100可与电子设备的其他功能部件配合，从而当用户转动旋转部件10时，数据处理模块20可根据旋转的角度控制其他功能部件执行与该角度对应的功能。示例性地，当用户转动旋转部件10至第一预设角度时，数据处理模块20可控制智能手表的摄像头转动至前置摄像头对准用户以实现用户自拍。当用户转动旋转部件10至第二预设角度时，数据处理模块20可控制智能手表的摄像头转动至后置摄像头对准用户，以实现用户可拍摄周边景物或者是执行扫码等功能。可以理解的是，该第一预设角度和第二预设角度可根据实际情况调整设置，第一预设角度和第二预设角度应设置为不同的角度，例如可一个为90°，另一个为120°或者是180°等等，该角度值仅作为示例，本实施例对此不作具体限定。

可选地，该旋转部件10也可设置在壳体上，示例性地，当电子设备为机器人，例如工业用或消费类智能机器人时，该机器人具有可转动的机械臂(对应为转动部件)，因此，可将旋转部件10设置在机器人的外壳上，当用户转动旋转部件10时，数据处理模块20可根据计算得到的旋转部件10转动的角度控制机械臂转动至对应的角度，以执行抓取物体或者是其他的操作。

示例性地，当电子设备为安防设备时，该旋转部件10同样可与安防设备上的可转动摄像头配合使用，即，当将旋转部件10安装在安防设备上，当用户转动旋转部件10时，数据处理模块20可根据计算得到的旋转部件10的转动角度控制摄像头转动至对应的角度以拍摄不同的位置。

进一步地，该发光元件12、第一光敏元件14、第二光敏元件16以及数据处理模块20可集成至电子设备的主板上，这样，不仅可以减少对壳体内部空间的占用，同时也便于发光元件12、第一光敏元件14、第二光敏元件16与数据处理模块20之间的电连接。

进一步地，电子设备还包括计数器22，该计数器22同样可集成至电子设备的主板上，计数器22电连接于该第一光敏元件14和数据处理模块20，且计数器22用于计算第一光敏元件14输出的第一电平信号的数量或第二电平信号的数量并输出至数据处理模块20。也就是说，第一光敏元件14输出的第一电平信号的数量或第二电平信号的数量是由计数器22计算得到并反馈至数据处理模块20上，从而数据处理模块20接收到数量并进行角度计算。

由前述可知，由于第一光敏元件14和发光元件12均设置在透光区域10a和反射区域10b的同一侧，因此，在旋转部件10转动时只有经过第一光敏元件14的反射区域10b方能反射光信号至第一光敏元件14识别并转换成第二电平信号输出。

更进一步地，考虑到采用单个计数器22随着旋转部件10转动角度的增加，难免会带来一些误差，当误差积累后，会产生比较大的误差，不利于提高该旋转角度识别装置100的识别精度，因此，该电子设备还包括集成于电子设备的主板的放大器24和施密特触发器26，该计数器22可包括第一脉冲波计数器222和第二脉冲波计数器224，该放大器24电连接于第一光敏元件14和施密特触发器26，放大器24用于放大第一光敏元件14输出的第一类第二电平信号和第二类第二电平信号并传输至施密特触发器26。该施密特触发器26电连接于第一脉冲波计数器222和第二脉冲波计数器224，施密特触发器26用于根据第一类第二电平信号输出第一波形至第一脉冲波计数器222进行计数得到第一数值，该施密特触发器26还用于根据第二类第二电平信号输出第二波形至第二脉冲波计数器224进行计数得到第二数值，该第一脉冲波计数器222电连接于第二脉冲波计数器224和数据处理模块20，第一脉冲波计数器222用于输出第一数值至数据处理模块20，第二脉冲波计数器224用于输出第二数值至数据处理模块20，数据处理模块20用于根据第一数值和第二数值确定旋转部件10的旋转角度。换言之，利用第一脉冲波计数器222的第一数值和第二脉冲波计数器224的第二数值可进行对比，对比后，该数据处理模块20计算得到旋转角度后可将该第一脉冲波计数器222的第一数值进行校正清零，从而使得该第一脉冲波计数器222的误差不会持续累积，可提高旋转角度的识别精度。

具体地，由前述可知，当旋转部件10转动至第二反射区域103反射光信号至第一光敏元件14时，第一光敏元件14可输出该第二类第二电平信号。示例性地，以每隔10个第一反射区域101，就设置有一个第二反射区域103为例进行说明。当旋转部件10转动过程中，第一反射区域101反射光信号至第一光敏元件14时，第一光敏元件14产生第一类第二电平信号输出至放大器24，经由放大器24放大整形后输出至施密特触发器26和第一脉冲波计数器222，得到第一数值；而该第二反射区域103反射光信号至第一光敏元件14时，因第二反射区域103为高反射区域，其反射的光更多，此时该第一光敏元件14产生的电流更大，即，其输出的第二类第二电平信号的电流更大，经过该放大器24放大整形后，触发该施密特触发器26，使其产生一个脉冲并输出至第二脉冲波计数器224，由于每隔10个第一反射区域101即设置有一个第二反射区域103，则此时，该第二脉冲波计数器224计数得到的第二数值即为该旋转部件10转动角度的整10数据，而该第一脉冲波计数器222计数得到的第一数值即为该旋转部件10转动角度的个位数数据。数据处理模块20通过接收该第一数值和第二数值，即可计算得到该旋转部件10的旋转角度。

进一步地，考虑到第一脉冲波计数器222计算的是旋转部件10转动角度的个位数数据，因此随着旋转部件10的旋转角度的增加，第一脉冲波计数器222的数据累积难免会带来误差，随着误差的积累，误差越来越大。因此，该施密特触发器26还可用于输出第三波形至第一脉冲波计数器222，以使该第一脉冲波计数器222复位清零。具体地，施密特触发器26在接收到第二类第二电平信号后，被触发并输出第三波形至第一脉冲波计数器222，使其进行复位清零，则该第一脉冲波计数器222复位后，从1开始重新计数。

进一步地，由上述可知，第二光敏元件16可用于输出电平信号以使数据处理模块20将第二光敏元件16与第一光敏元件14输出的波形进行时序对比，以确定旋转部件10的转动方向，因此，该电子设备还可包括波形时序对比单元28，波形时序对比单元28电连接于第一光敏元件14、第二光敏元件16和数据处理模块20。旋转部件10转动时，第一光敏元件14输出第二电平信号至波形时序对比单元28，第二光敏元件16输出第四电平信号波形时序对比单元28，该波形时序对比单元28根据该第一光敏元件14、第二光敏元件16在旋转部件10旋转开始前的电平状态以及第二电平信号、第四电平信号的变化顺序，进行时序对比，得到对比结果输出至数据处理模块20，从而数据处理模块20将此对比结果反馈至第一脉冲波计数器222和第二脉冲波计数器224，第一脉冲波计数器222和第二脉冲波计数器224得到对比结果后，对计数进行调整，若旋转方向发生了改变，则在现有计数数据上，进行相减计数。若旋转方向未发生改变，则在现有计数数据上，进行相加计数。

此外，当旋转方向发生改变后，由于第一脉冲波计数器222计数的为旋转部件10转动角度的个位数值，因此，在旋转方向发生改变时，该数据处理模块20还用于输出第四波形使得该第一脉冲波计数器222进行复位清零。

采用设置第二反射区域103的光反射率大于第一反射区域101的光反射率，并结合施密特触发器26、第一脉冲波计数器222和第二脉冲波计数器224的设置，可进一步提高电子设备的旋转角度识别精度。

可以理解的是，在其他实施例中，该第一脉冲波计数器222和第二脉冲波计数器224可根据设置间隔M1个第一反射区域101设置有一个第二反射区域103设置。示例性地，当M1＜10时，则可只采用第一脉冲波计数器222；当M1＞10时，可同时采用该第一脉冲波计数器222和第二脉冲波计数器224。

本发明实施例二公开的电子设备，通过将旋转部件10集成于壳体或者是设置在壳体上，而第一光敏元件14、第二光敏元件16和发光元件12可集成在数据处理模块20上，从而可减少对电子设备的内部空间的占用，满足电子设备的小型化设计需求。

实施例三

请参阅图12，本发明实施例三公开了一种电子设备的旋转角度识别方法，该旋转角度识别方法可采用上述实施例二的电子设备来实现。该旋转角度识别方法包括：

S31、当所述旋转部件转动时，所述数据处理模块接收所述第一光敏元件输出的第一电平信号或第二电平信号。

S33、根据所述第一电平信号的数量或所述第二电平信号的数量，确定所述旋转部件的转动角度。

其中，第一电平信号为第一光敏元件根据旋转部件转动时由透光区域透射至第一光敏元件的光信号转换得到，第二电平信号为第一光敏元件根据旋转部件转动时由反射区域反射至第一光敏元件的光信号转换得到。

具体地，在上述S31中，当发光元件12和第一光敏元件14设置在透光区域10a和反射区域10b的相对两侧时，在旋转部件10转动过程中，发光元件12发出的光线可通过透射区域10a透射至第一光敏元件14，使第一光敏元件14接收到光信号而输出第一电平信号，该第一电平信号为高电平信号。而反射区域10b因不透光，光线不能透射出去，因此，在旋转部件10转动过程中，反射区域10b反射的光线无法到达第一光敏元件14，则第一光敏元件14不能接收到光信号。当第一光敏元件14和发光元件12设置在透光区域10a和反射区域10b的同一侧，在旋转部件10转动过程中，发光元件12发出的光线可通过反射区域10b反射至第一光敏元件14，使第一光敏元件14接收到光信号而输出第二电平信号，该第二电平信号为高电平信号。而透光区域10a透光光线直接透射出去，因此，在旋转部件10转动过程中，透光区域10a经过该第一光敏元件14时，第一光敏元件14不能接收到光信号。

因此，数据处理模块20只要根据第一光敏元件14输出的第一电平信号的数量或第二电平信号的数量，即可计算得到该旋转部件10的旋转角度。

以上对本发明实施例公开的旋转角度识别装置、电子设备及其旋转角度识别方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的旋转角度识别装置、电子设备及旋转角度识别方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种旋转角度识别装置，其特征在于，所述旋转角度识别装置应用于电子设备以识别所述电子设备的转动部件的旋转角度，所述电子设备包括数据处理模块，所述旋转角度识别装置包括

旋转部件，所述旋转部件被配置成可绕其自身的轴线转动，所述旋转部件具有多个以所述轴线为中心排列的透光区域和反射区域，各所述透光区域和各所述反射区域相邻且交替设置；

发光元件，所述发光元件设于所述旋转部件的一侧，用于朝向所述旋转部件发出光线；以及

第一光敏元件，所述第一光敏元件设于所述旋转部件中与所述发光元件相对的一侧，所述第一光敏元件用于将所述旋转部件转动时由所述透光区域透射的光信号的数量转换成对应数量的第一电平信号输出至所述数据处理模块，以供所述数据处理模块根据所述第一电平信号的数量确定所述旋转部件的转动角度；

或者，所述第一光敏元件设于所述旋转部件中与所述发光元件相同的一侧且位于光线经反射区域反射后的光路上，所述第一光敏元件用于将所述旋转部件转动时由所述反射区域反射的光信号的数量转换成对应数量的第二电平信号输出至所述数据处理模块，以供所述数据处理模块根据所述第二电平信号的数量确定所述旋转部件的转动角度。

2.根据权利要求1所述的旋转角度识别装置，其特征在于，所述旋转部件为透光的圆环状结构，沿所述旋转部件的所述轴线方向的投影中，所述透光区域和所述反射区域自所述旋转部件的内环边延伸至所述旋转部件的外环边。

3.根据权利要求2所述的旋转角度识别装置，其特征在于，所述透光区域的圆心角与所述反射区域的圆心角相等，每一所述透光区域的面积等于每一所述反射区域的面积。

4.根据权利要求1-3任一所述的旋转角度识别装置，其特征在于，所述旋转角度识别装置还包括第二光敏元件，所述第二光敏元件和所述第一光敏元件沿所述旋转部件的周向方向相邻设置；

所述第二光敏元件用于在所述旋转部件转动时将由所述透光区域透射的光信号的数量转换成第三电平信号输出至所述数据处理模块，以供所述数据处理模块根据所述第三电平信号与所述第一电平信号进行时序对比，以确定所述旋转部件的旋转方向；或者，

所述第二光敏元件用于在所述旋转部件转动时将由所述反射区域反射的光信号的数量转换成第四电平信号输出至所述数据处理模块，以供所述数据处理模块根据所述第四电平信号与所述第二电平信号进行时序对比，以确定所述旋转部件的旋转方向。

5.根据权利要求4所述的旋转角度识别装置，其特征在于，所述发光元件发出的光线在所述旋转部件上的照射范围小于或等于任一所述透光区域或任一所述反射区域的范围；

所述第一光敏元件和所述第二光敏元件均位于所述透射区域透射后的光路中，或者，所述第一光敏元件和所述第二光敏元件均位于所述反射区域反射后的光路中。

6.根据权利要求1-3任一所述的旋转角度识别装置，其特征在于，

所述反射区域包括M个第一反射区域和N个第二反射区域，每相邻的M1个所述第一反射区域之间具有一所述第二反射区域，所述第二反射区域的光反射率与所述第一反射区域的光反射率不同，所述第一光敏元件用于根据所述第一反射区域反射的光信号数量转换成对应数量的第一类第二电平信号，所述第一光敏元件还用于根据所述第二反射区域反射的光信号数量转换成对应数量的第二类第二电平信号，所述第二类第二电平信号承载的电平值与所述第一类第二电平信号承载的电平值不同；

其中，M、N、M1、均为正整数，N≤M，且M1≥1。

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体、数据处理模块和如权利要求1-6任一所述的旋转角度识别装置，所述数据处理模块设于所述壳体内，所述旋转角度识别装置设于所述壳体，所述旋转角度识别装置的第一光敏元件和发光元件与所述数据处理模块电连接。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述旋转部件集成于所述壳体，或者，所述旋转部件设于所述壳体上。

9.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述第二电平信号包括第一类第二电平信号和第二类第二电平信号，所述第二类第二电平信号承载的电平值与所述第一类第二电平信号承载的电平值不同；

所述电子设备还包括计数器、放大器和施密特触发器，所述计数器包括第一脉冲波计数器和第二脉冲波计数器；

所述放大器电连接于所述第一光敏元件和所述施密特触发器，所述放大器用于放大所述第一光敏元件输出的所述第一类第二电平信号和第二类第二电平信号并传输至所述施密特触发器；

所述施密特触发器电连接于所述第一脉冲波计数器和第二脉冲波计数器，所述施密特触发器用于根据所述第一类第二电平信号输出第一波形至所述第一脉冲波计数器进行计数得到第一数值，所述施密特触发器还用于根据所述第二类第二电平信号输出第二波形至所述第二脉冲波计数器进行计数得到第二数值；

所述第一脉冲波计数器电连接于所述第二脉冲波计数器和所述数据处理模块，所述第一脉冲波计数器用于输出第一数值至所述数据处理模块，所述第二脉冲波计数器用于输出第二数值至所述数据处理模块，所述数据处理模块用于根据所述第一数值和所述第二数值确定所述旋转部件的旋转角度。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述施密特触发器还用于输出第三波形至所述第一脉冲波计数器，以使所述第一脉冲波计数器复位清零。

11.一种电子设备的旋转角度识别方法，其特征在于，所述电子设备包括数据处理模块和旋转角度识别装置，所述旋转角度识别装置包括旋转部件和第一光敏元件，所述旋转部件具有多个相邻且交替设置的透光区域和反射区域；所述旋转角度识别方法包括：

当所述旋转部件转动时，所述数据处理模块接收所述第一光敏元件输出的第一电平信号或第二电平信号；

根据所述第一电平信号的数量或所述第二电平信号的数量，确定所述旋转部件的转动角度；

其中，所述第一电平信号为所述旋转部件转动时由所述透光区域透射至所述第一光敏元件的光信号转换得到，所述第二电平信号为所述旋转部件转动时由反射区域反射至所述第一光敏元件的光信号转换得到。

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