标定装置、标定系统、电子设备及标定方法与流程

本申请涉及测量技术领域，特别涉及一种标定装置、标定系统、电子设备及标定方法。

背景技术：

飞行时间(timeofflight，tof)深度相机可以用于测量场景中的物体到相机的距离。飞行时间深度相机通常包括发射器和接收器，发射器发射调制过的光脉冲，接收器接收被物体反射回的光脉冲，在后续的算法处理中，根据光脉冲的往返时间即可计算出物体与相机之间的距离。在算法处理过程中，发射器的光轴与接收器的光轴之间的平行度对于距离的计算至关重要，如何确定发射器的光轴与接收器的光轴之间的平行度成为一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本申请实施方式提供了一种标定装置、标定系统、电子设备及标定方法。

本申请实施方式的标定装置用于收发模组。所述收发模组包括发射组件及接收组件，所述发射组件用于发射光线，所述接收组件用于接收由所述发射组件发射并被物体反射回的所述光线。所述标定装置包括准直组件及反射组件。所述准直组件用于准直所述发射组件发射的光线。所述反射组件用于将经过所述准直组件准直后的光线反射到所述接收组件中，所述准直组件准直后的所述光线与所述反射组件反射后的所述光线平行。反射到所述接收组件中的所述光线能够用于确定所述发射组件的光轴与所述接收组件的光轴之间的夹角。

本申请实施方式的标定系统包括收发模组及标定装置。所述收发模组包括发射组件及接收组件。所述标定装置用于标定所述发射组件的光轴与所述接收组件的光轴之间的夹角。所述标定装置包括准直组件和反射组件。所述准直组件用于准直所述发射组件发射的光线。所述反射组件用于将经过所述准直组件准直后的光线反射到所述接收组件中，所述准直组件准直后的所述光线与所述反射组件反射后的所述光线平行。反射到所述接收组件中的所述光线能够用于确定所述发射组件的光轴与所述接收组件的光轴之间的夹角。

本申请实施方式的电子设备包括壳体及标定系统。所述标定系统与所述壳体结合。标定系统包括收发模组及标定装置。所述收发模组包括发射组件及接收组件。所述标定装置用于标定所述发射组件的光轴与所述接收组件的光轴之间的夹角。所述标定装置包括准直组件和反射组件。所述准直组件用于准直所述发射组件发射的光线。所述反射组件用于将经过所述准直组件准直后的光线反射到所述接收组件中，所述准直组件准直后的所述光线与所述反射组件反射后的所述光线平行。反射到所述接收组件中的所述光线能够用于确定所述发射组件的光轴与所述接收组件的光轴之间的夹角。

本申请实施方式的标定方法应用于收发模组。所述收发模组包括发射组件及接收组件，所述发射组件用于发射光线，所述接收组件用于接收由所述发射组件发射并被物体反射回的所述光线。所述标定方法包括：利用准直组件准直所述发射组件发射的光线；利用反射组件将经过所述准直组件准直后的光线反射到所述接收组件中，所述准直组件准直后的所述光线与所述反射组件反射后的所述光线平行；及根据反射到所述接收组件中的所述光线确定所述发射组件的光轴与所述接收组件的光轴之间的夹角。

本申请实施方式的标定装置、标定系统、电子设备及标定方法，通过接收反射到接收组件中的光线确定发射组件的光轴与接收组件的光轴之间的夹角，以便准确检测和标定发射组件的光轴与接收组件的光轴是否平行。二者的平行度标定结果可以作为收发模组的调整依据，可以提高收发模组工作精度。

本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请某些实施方式的标定系统的工作原理示意图；

图2是本申请某些实施方式的标定系统的工作原理示意图；

图3是本申请某些实施方式的标定系统获取的测试图像的示意图；

图4是本申请某些实施方式的标定系统获取的测试图像的示意图；

图5是本申请某些实施方式的电子设备的示意图；

图6是本申请某些实施方式的电子设备中标定装置移动的场景示意图；

图7是本申请某些实施方式的标定方法的流程示意图；

图8是本申请某些实施方式的标定方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。

请参阅图1，本申请实施方式提供一种应用于收发模组20的标定装置10。收发模组20包括发射组件21及接收组件22，发射组件21用于发射光线，接收组件22用于接收由发射组件21发射并被物体反射回的光线。标定装置10包括准直组件11及反射组件12。准直组件11用于准直发射组件21发射的光线。反射组件12用于将经过准直组件11准直后的光线反射到接收组件22中，准直组件11准直后的光线与反射组件12反射后的光线平行。反射到接收组件22中的光线能够用于确定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角。本申请实施方式的标定装置10通过接收反射到接收组件22中的光线确定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角，以便准确检测和标定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴是否平行。二者的平行度标定结果可以作为收发模组20的调整依据，可以提高收发模组20工作精度。

请再参阅图1，本申请实施方式还提供一种标定系统40。标定系统40包括收发模组20、标定装置10及处理器30。处理器30与收发模组20电连接。

收发模组20可以是飞行时间(timeofflight，tof)深度相机、结构光深度相机、激光雷达、接近传感器等，在此不作限制。收发模组20包括发射组件21及接收组件22。发射组件21用于发射光线。发射组件21发射的光线可以是红外光、紫外光等不可见光。接收组件22用于接收由发射组件21发射并被物体反射回的光线。

标定装置10包括准直组件11和反射组件12。

准直组件11用于准直发射组件21发射的光线，以将发射组件21发射的多束不平行光准直成多束彼此平行的光线。准直组件11的光轴与发射组件21的光轴平行或重合。准直组件11可以为准直镜等准直光学元件，在此不作限制。准直组件11可以由一个准直镜组成，也可以由多个准直镜组成，在此也不作限制。准直组件11与发射组件21之间的距离与准直组件11的焦距之间的差值小于预定值。其中，准直组件11与发射组件21之间的距离可以理解为准直组件11的光心到发射组件21内的光源的发光面的垂直距离。预定值应为一个较小的数值，例如预定值可以为0，当然，预定值的具体取值不限于此。为了便于理解与记述，例如将准直组件11与发射组件21之间的距离称为第一距离，将准直组件11的焦距称为第二距离，第一距离与第二距离之间的差值小于预定值。可以理解的，当发射组件21内的光源的发光面越靠近准直组件11的焦平面，准直组件11对发射组件21发射的光线的准直效果越高。因此，当第一距离与第二距离之间的差值小于预定值时，准直组件11对发射组件21发射的光线的准直效果更佳。

反射组件12用于将经过准直组件11准直后的光线反射到接收组件22中。准直组件11准直后的光线与反射组件12反射后的光线平行。其中，由于反射组件12可能对准直组件11准直后的光线进行一次或多次的反射，因此，此处的反射组件12反射后的光线具体指的是经反射组件11反射完毕且将要入射到接收组件22中的光线。反射到接收组件22中的光线能够用于确定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角，也即用于确定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的平行度。

反射组件12包括第一反射面121及第二反射面122。第一反射面121与第二反射面122之间的夹角为90°，第一反射面121与准直组件11的出光面111相对，且与准直组件11的光轴呈45°夹角，第二反射面122与接收组件22的收光面221相对。

具体的，第一反射面121可以用于对准直组件11准直后的光线进行第一次反射。根据入射光和法线的夹角与反射光和法线的夹角相等的原理，经第一反射面121反射后的光线与经准直组件11准直后的光线成90°夹角，也即，经第一反射面121反射后的光线与准直组件11准直后的光线垂直。经第一反射面121反射后的光线继续射向第二反射面122，第二反射面122用于对经第一反射面121反射后的光线进行第二次反射。经第二反射面122反射后的光线与经第一反射面121反射后的光线垂直，且与准直组件11准直后的光线平行。由于准直组件11的光轴与发射组件21的光轴是平行或重合的，则根据a平行于b，b平行于c，则a就平行于c的原理可知，经反射组件12反射后的光线与发射组件21的光轴是平行的。进一步地，可以再次根据a平行于b，b平行于c，则a就平行于c的原理，根据经反射组件12反射后的光线是否与接收组件22的光轴平行，来判断发射组件21的光轴是否与接收组件22的光轴平行。若经反射组件12反射后的光线与接收组件22的光轴平行，则发射组件21的光轴与接收组件22的光轴平行；若经反射组件12反射后的光线与接收组件22的光轴不平行，则发射组件21的光轴与接收组件22的光轴不平行。

请参阅图2，在一个例子中，反射组件12可以由第一反射镜123及第二反射镜124组合而成。第一反射镜123包括第一反射面121，第二反射镜124包括第二反射面122。第一反射镜123上的第一反射面121与准直组件11的出光面111相对，且与准直组件11的光轴呈45°夹角。第二反射镜124上的第二反射面122与接收组件22的收光面221相对。第一反射镜123和第二反射镜124例如可以为45°反射镜。反射组件12可以由两个形状为等腰直角三角形的反射镜组合而成，也可以由两块形状为直角梯形(直角梯形的锐角为45°)的反射镜组合而成，也可以由两块夹角为90°的平面反射镜组合而成等，只要满足两块反射镜的两个反射面形成的夹角为90°即可，在此不作限制。

请参阅图1，在另一个例子中，反射组件12可以仅包括一个反射镜，其中，反射镜为k形镜。k形镜包括第一反射面121和第二反射面122。第一反射面121与准直组件11的出光面111相对，且与准直组件11的光轴成45°夹角。第二反射面122与接收组件22的收光面221相对。k形镜可以看作是由图2所示的第一反射镜123和第二反射镜124一体成型得到的反射镜。在使用k形镜进行平行度检测的过程中，只需要调整k形镜和准直组件11之间的相对位置即可，无需对k形镜自身进行安装或调整，可以简化检测过程所需执行的操作，降低检测的操作难度。

处理器30可以是电脑中的处理器，也可以是手机中的处理器，还可以是服务器中的处理器等，在此不作限制。处理器30可以根据接收组件22接收到的光线在接收组件22上的成像位置来确定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的平行度。具体地，处理器30可以用于确定接收组件22接收到的光线对应在测试图像上的成像区域、计算成像区域的中心位置相对于测试图像的中心位置的偏移量、及根据偏移量及接收组件22的焦距计算夹角。

请参阅图3及图4，接收组件22接收被反射组件21反射后的光线以形成测试图像，由于反射组件22反射后的多束光线是平行光线，则接收组件22接收到的光线对应在测试图像上的成像区域为一个点a。若反射到接收组件22中的光线与接收组件22的光轴平行，则光线被接收组件22接收后，光线对应在测试图像上的成像区域(即点a)所在位置应该位于测试图像的中心位置处(如图3所示)。若反射到接收组件22中的光线未与接收组件22的光轴平行，则光线被接收组件22接收后，光线对应在测试图像上的成像区域(即点a)所在位置会与测试图像的中心位置存在偏移(如图4所示)。因此，处理器30可以根据成像区域所在位置(即成像区域的中心位置)相对于测试图像的中心位置的偏移量来确定经反射组件12反射后的光线与接收组件22的光轴之间的夹角，从而进一步确定出发射组件21与接收组件22之间的夹角。示例地，如图4所示，测试图像上的成像区域为a，处理器30计算成像区域a的中心位置对应的像素与测试图像的中心位置对应的像素之间的偏移量为：在在y方向上偏离了a个像素，其中每个像素在y方向上的尺寸为b。假设接收组件22的焦距为f，x为经反射组件12反射后的光线与接收组件22的光轴之间的夹角，则根据公式tanx＝a*b/f，即可计算出经反射组件12反射后的光线与接收组件22的光轴之间的夹角x，该夹角x也即为发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角。

在确定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角之后，在一个例子中，可以根据该夹角来调整发射组件21的光轴和/或接收组件22的光轴以使得发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角为0°。其中，调整发射组件21的光轴和/或接收组件22的光轴可以是手动调整，也可以是由驱动组件进行调整，在此不作限制。在另一个例子中，还可以不调节发射组件21的光轴和/或接收组件22的光轴，而直接调整后端的处理算法，例如，当收发模组20为飞行时间深度相机时，可以根据该夹角来适应性地调整飞行时间深度相机中与深度信息的计算相关的处理算法，以保证飞行时间深度相机获取的深度信息的准确性。

综上所述，本申请实施方式的标定系统40通过接收反射到接收组件22中的光线确定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角，以便准确检测和标定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴是否平行。后续可以根据二者的平行度标定结果进行发射组件21的光轴和接收组件22的光轴之间的平行度的修正，或者修正收发组件20后端的处理算法，以保证收发模组20工作精度。

请参阅图5，本申请实施方式还提供一种电子设备100。电子设备100包括壳体50以及上述的标定系统40。标定系统40与壳体50结合。例如，壳体50形成有收容空间51，标定系统40收容在收容空间51内。

其中，电子设备100可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能穿戴设备(如智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜)、虚拟现实设备等，在此不作任何限制。在本发明的具体实施例中，电子设备100为手机。

请参阅图1和图6，在某些实施方式中，处理器30可以在每次收发组件20启用前，计算发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角，并基于该夹角对收发组件20进行相应的调整(将二者光轴调整为平行，或者调整后端的算法)。在调整完毕后，将标定装置10移出收发组件20的光路，例如图6所示的，将标定装置10沿y轴方向移动，以移出收发组件20的光路，从而避免标定装置10对收发组件20发射及接收光线的影响。当然，在其他实施方式中，处理器30也可以在电子设备100发生掉落时，计算发射组件21与接收组件22之间的夹角，并基于该夹角对收发组件20进行相应的调整。可以理解，在电子设备100发生掉落时，发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角很可能出现变化，此时，需要对两光轴之间的夹角进行重新的确定，以从而保证收发模组20工作精度。

综上，本申请实施方式的电子设备100通过接收反射到接收组件22中的光线确定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角，以便准确检测和标定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴是否平行。电子设备100可以根据二者的平行度标定结果进行发射组件21的光轴和接收组件22的光轴之间的平行度的修正，或者修正收发组件20后端的处理算法，以保证收发模组20工作精度。

请参阅图1和图7，本申请实施方式还提供一种标定方法。本申请实施方式的标定方法可以用于上述的收发模组20。收发模组20包括发射组件21及接收组件22，发射组件21用于发射光线，接收组件22用于接收由发射组件21发射并被物体反射回的光线；标定方法包括：

01：利用准直组件11准直发射组件21发射的光线；

02：利用反射组件12将经过准直组件11准直后的光线反射到接收组件22中，准直组件11准直后的光线与反射组件12反射后的光线平行；

03：根据反射到接收组件22中的光线确定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角。

请参阅图1和图8，在某些实施方式中，接收组件22接收被反射组件21反射的光线以形成测试图像。步骤03根据反射到所述接收组件22中的光线确定发射组件21的光轴述接收组件22的光轴之间的夹角，包括：

031：确定接收组件22接收到的光线对应在测试图像上的成像区域；

032：计算成像区域的中心位置相对于测试图像的中心位置的偏移量；及

033：根据偏移量及接收组件22的焦距计算夹角。

本申请实施方式的标定方法标定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角的具体实施过程与前文所述的利用标定系统40标定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角的具体实施过程相同，在此不再赘述。

本申请实施方式的标定方法利用准直组件11来准直发射组件21发射的光线，并利用反射组件12对准直组件11准直后的光线进行反射，从而使得接收组件22可以即受到反射组件12发射后的光线。接收组件22接收到的光线可以确定出发射组件21的光轴与接收组件22的光轴之间的夹角，从而可以准确检测和标定发射组件21的光轴与接收组件22的光轴是否平行。后续可以根据二者的平行度标定结果进行发射组件21的光轴和接收组件22的光轴之间的平行度的修正，或者修正收发组件20后端的处理算法，以保证收发模组20工作精度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。