深度检测组件及电子设备
技术领域
本公开涉及电子设备技术领域，具体而言，涉及一种深度检测组件及电子设备。
背景技术
飞行时间(TOF，Time of Flight)技术中，发射模组发出近红外光，近红外光在遇到待拍摄物体后被反射至接收模组，通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来获取拍摄景物的距离，以产生深度信息。
发射模组发射的光线在待拍摄物体和发射模组的距离不同时，反射在接收模组上的位置不同，导致不同深度的待拍摄物体的空间位置会发生变化，也即是深度成像存在像素偏移的问题，影响深度成像的精度。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种深度检测组件及电子设备，进而至少在一定程度上克服深度成像存在像素偏移的问题，提高深度成像的精度。
根据本公开的一个方面，提供一种深度检测组件，所述深度检测组件包括：
发射模组，所述发射模组用于发射初始光波；
接收模组，所述接收模组用于接收反射光波；
支架，所述支架上集成有第一安装部和第二安装部，所述发射模组设于所述第一安装部，所述接收模组设于所述第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部被配置为使得所述接收模组能够接收所述反射光波，所述反射光波为拍摄目标物反射的所述初始光波。
根据本公开的另一个方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括上述的时间飞行组件。
本公开实施例提供的深度检测组件，通过在支架上集成第一安装部和第二安装部，使得发射模组和接收模组集成于支架，一方面能够通过发射模组和接收模组实现深度成像，另一方面减小了发射模组和接收模组之间的距离，从而能够使不同距离的待拍摄物体在接收模组上的像素偏移量减少，从而提高深度图像的精度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为本公开示例性实施例提供的第一种时间飞行组件的结构示意图；
图2为本公开示例性实施例提供的一种时间飞行组件的像素偏移示意图；
图3为本公开示例性实施例提供的一种时间飞行组件的像素偏移量的折线图；
图4为本公开示例性实施例提供的一种时间飞行组件的像素空洞示意图；
图5为本公开示例性实施例提供的一种时间飞行组件的像素空洞的折线图；
图6为本公开示例性实施例提供的第二种时间飞行组件的结构示意图；
图7为本公开示例性实施例提供的第三种时间飞行组件的结构示意图；
图8为本公开示例性实施例提供的第四种时间飞行组件的结构示意图；
图9为本公开示例性实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
本公开示例性实施例首先提供一种深度检测组件，如图1所示，该深度检测组件包括：发射模组200、接收模组300和支架100，发射模组200用于发射初始光波；接收模组300用于接收反射光波；支架100上集成有第一安装部110和第二安装部120，发射模组200设于第一安装部110，接收模组300设于第二安装部120，第一安装部110和第二安装部120被配置为使得接收模组300能够接收反射光波，反射光波为拍摄目标物反射的初始光波。
本公开实施例提供的深度检测组件，通过在支架100上集成第一安装部110和第二安装部120，使得发射模组200和接收模组300集成于支架100，一方面能够通过发射模组200和接收模组300实现深度成像，另一方面减小了发射模组200和接收模组300之间的距离，从而能够使不同距离的待拍摄物体在接收模组300上的偏移量减少，从而提高深度图像的精度。发射模组200和接收模组300集成于一支架100，能够增加时间飞行组件的稳定性和强度，并且能够减小时间飞行组件的体积，降低时间飞行组件的成本，并且有利于电子设备的的小型化和轻薄化。
下面将对本公开实施例提供的深度检测组件的各部分进行详细说明：
支架100可以包括支架100主体，支架100主体上可以设置有容置腔，第一安装部110和第二安装部120可以位于该容置腔内。支架100的容置腔开设有透光开口130，在容置腔上开口的一侧可以设置有盖板400，在容置腔侧壁的顶部设置有凹陷部，该凹陷部用于安装盖板400。示例的，支架100主体可以是长方体，在该长方体上设置有一侧开口的容置腔，该容置腔可以是长方体腔体，盖板400为矩形盖板400。
在本公开一可行的实施方式中，第一安装部110设于容置腔的底部，第二容置部设于容置腔的底部，容置腔远离透光开口130的一侧为底部。第一安装部110和第二安装部120相邻，第一安装部110和第二安装部120之间可以设置有隔离板，该隔离板用于防止发射模组200发射的初始光波和接收模组300接收的反射光波互相干扰。发射模组200和接收模组300均朝向透光开口130。也即是发射模组200的出光侧朝向透光开口130，接收模组300的进光侧朝向透光开口130。
支架100的透光开口130处可以设置有盖板400，该盖板400可以是透明盖板400，比如，盖板400可以是玻璃盖板或者透明塑料盖板。盖板400用于保护发射模组200和接收模组300。盖板400可以是整体盖板400，也即是发射模组200和接收模组300可以共用一个盖板400。此时为了防止防止发射模组200发射的初始光波影响接收模组300接收的反射光波可以在盖板400上设置遮光条，该遮光条将盖板400分为第一透光部和第二透光部，第一透光部和发射模组200连接。或者盖板400可以包括第一板和第二板，第一板设于发射模组200的上方，第二板设于接收模组300的上方。第一板和第二板之间设置有隔离层，隔离层用于防止发射模组200发射的初始光波影响接收模组300接收的反射光波。
第一安装部110和第二安装部120相邻，使发射模组200和接收模组300之间的距离较小，进而能够减少像素偏移。如图2所示，发射模组200发射的和竖直方向夹角为θ的光线。发射模组200和接收模组300的距离(基线)为B，拍摄目标物体700距离接收模组300的距离为R，接收模组300的焦距为f。
假设当发射模组200和接收模组300重合时(B＝0)，反射光波在接收模组300的成像位置d1可以通过如下公式计算：
d1＝tan(θ)f (1)
当发射模组200和接收模组300不重合时(B>0)，同一初始光波的反射光波的成像位置d2可以通过如下公式计算：
此时，由于发射模组200和接收模组300位置存在距离(基线)导致的像素偏移量可以通过如下公式计算：
由上式可得接收模组300上的像素偏移量Δd和基线B的长度成正比，因此将发射模组200和接收模组300集成于一支架100，能够减小基线的长度，从而减小深度图像上的像素偏移。
示例的，通过上述模型的推导可以仿真不同基线长度下，视差导致的像素移动量。假设基线长度分别为10mm和5mm，焦距2.48mm，像素尺寸5um，通过仿真获取10mm-300mm距离处的像素偏移关系曲线。如图3所示，横坐标代表不同的测距距离(深度)，纵坐标代表像素偏移量。由此可得，当基线变短后，像素偏移量有了明显降低，尤其是在近距离处，像素偏移量大幅度缩小。
由于发射模组200和接收模组300之间存在基线，导致在拍摄目标物深度突变的区域可能会形成空洞，也即是深度突变区域丢失深度信息。如图4所示，深度突变区域无法接收到初始光波，因此也无法反射初始光波。
基线和遮挡导致的像素空洞可以用如下公式表示：
R＝R1+R2 (4)
综合上述三式，可得
其中，R表示远距物体距离，R1表示近距物体710的距离，R2表示遮挡物体720的深度距离，f表示焦距，m表示遮挡区域，m’为无效成像区域(空洞区域)。由上式可得空洞区域和基线长度成正比，因此将发射模组200和接收模组300集成于一支架100，能够减小基线的长度，从而减小拍摄目标物深度突变区域导致的深度图像上的空洞区域，提升深度图像的质量。
示例的，通过上述模型的推导，也可以仿真不同基线长度下，拍摄目标物深度突变形成的遮挡导致的像素移动量。假定基线长度分别为10mm和5mm，焦距2.48mm，像素尺寸5um，拍摄目标物的深度差R2＝50mm，通过仿真获取10mm-300mm距离处的像素偏移关系曲线。如图5所示，横坐标代表不同的测距距离，纵坐标代表像素偏移量。可以看出，当基线变短后，像素空洞有了明显降低，尤其是在近距离处，像素空洞大幅度缩小。
在本公开另一可行的实施方式中，如图6所示，深度检测组件还可以包括反射镜500，反射镜500设于支架100，并且反射镜500具有第一反射面510和第二反射面520，第一反射面510和发射模组200相对，第一反射面510用于将初始光波反射至拍摄目标物，第二反射面520和接收模组300相对，第二反射面520用于反射反射光波至接收模组300。
其中，反射镜500为直角反射棱镜，第一反射面510为直角反射棱镜的一个直角面，第二反射面520为直角反射棱镜的另一个直角面。第一安装部110设于支架100的一端，第二安装部120设于支架100的另一端，发射模组200设于第一安装部110且朝向第二安装部120，接收模组300设于第二安装部120且朝向第一安装部110，直角反射棱镜设于第一安装部110和第二安装部120之间。
第一安装部110可以设于支架100主体上的容置腔的一侧壁，第二安装部120设于容置腔和第一安装部110相对的侧壁。直角反射棱镜的截面可以是等腰直角三角形，也即是第一反射面510和斜边面的夹角为四十五度，第二反射面520和斜边面的夹角为四十五度。直角反射棱镜的斜边和容置腔的底面连接，第一反射面510和发射模组200相对，并且第一反射面510和发射模组200的出光面的夹角为四十五度。第二反射面520和接收模组300相对，并且第二反射面520和接收模组300的进光面的夹角为四十五度。
当然在实际应用中，反射镜500也可以是其他结构。比如，反射镜500可以具有第一反射面510和第二反射面520。第一反射面510发射模组200出光面的夹角可以调节，通过调节第一反射面510和发射模组200的夹角能够调节发射模组200的视场角，进而可以通过多帧连续拍摄增大发射模组200的视场角。
示例的，反射镜500可以包括第一反射镜500、第二反射镜500、连接座和驱动器件，第一反射镜500具有第一反射面510，驱动器件能够驱动第一反射镜500相对连接座运动，从而调节第一反射面510和发射模组200的夹角。
第二反射面520和接收模组300之间的夹角可调节，通过调节第二反射面520和接收模组300的夹角能够调节接收模组300的视场角，进而可以通过多帧连续拍摄增大接收模组300的视场角。第二反射镜500具有第二反射面520，驱动器件能够驱动第二反射镜500相对连接座运动，从而调节第二反射面520和接收模组300的夹角。
可以理解的是，反射镜500也可以包括第一数字微镜器件(DMD)和第二数字微镜器件。第一数字微镜器件可以和发射模组200相对，用于反射发射模组200所发射的初始光波。第二数字微镜器件可以和接收模组300相对，用于反射被拍摄物体反射的反射光波。第一数字微镜器件和第二数字微镜器件的夹角可以是九十度。数字微镜器件包括多个微反射镜500，可以对光线进行像素级控制。
反射镜500包括第一反射面510和第二反射面520，第一反射面510和第二反射面520接触，由于发射模组200的初始光波通过第一反射面510反射，接收模组300的接收的反射光波经由第二反射面520反射，因此基线实际上为第一反射面510中心至第二反射面520中心的距离。减小了基线，根据式3和式7，能够减小深度图像上的像素偏移，并且减小拍摄目标物深度突变区域导致的深度图像上的空洞区域，提升深度图像的质量。
如图7所示，发射模组200包括发光元件210、发射光学镜片组220和第一焦距调节件230，发射光学镜片组220设于发光元件210的出光侧；第一焦距调节件230和发射光学镜片组220连接，用于调节发射模组200的焦距和视场角。
发射模组200可以是散斑式发射模组200，发射光学镜片组220可以包括：准直透镜221和衍射光学元件222，准直透镜221设于发光元件210的出光侧；衍射光学元件222设于准直透镜221远离发光元件210的一侧。
准直透镜221设于发光元件210的出光侧，准直透镜221为一种光学器件，准直透镜221用于将发光元件210发出的光束对准光线出射方向，以形成准直光线或平行光线。进而使光束不会随着距离而散开，或者至少使得散开程度达到最小。其中，准直透镜221可以包括一个或多个透镜，准直透镜221可以包括凹透镜、凸透镜及平面镜等多种透镜组合
衍射光学元件222(DOE，Diffractive Optical Elements)，衍射光学元件222设于准直透镜221远离发光元件210的一侧，衍射光学元件222用于将激光束分束。衍射光学元件222利用表面的微结构将发光元件210发射的激光束进行进一步地分束。在散斑图像上表现为衍射光学元件222对发光元件210发射的激光散斑图像进行复制，产生能量均匀且点数更多的散斑图像，然后散斑图像再经过光学镜片投射到立体空间中。
衍射光学元件222远离发光元件210的一侧还可以设有保护层，保护层122为透明保护层，该保护层用于保护衍射光学元件222。保护层可以覆盖于衍射光学元件222靠近发光元件210的一侧，保护层也可以覆盖于衍射光学元件222远离发光元件210的一侧，或者保护层可以包覆衍射光学元件222的两侧。保护层可以是ITO(氧化铟锡)层，或者保护层也可以是其他透明材料层，本公开实施例并不以此为限。
衍射光学元件222通常采用微纳刻蚀工艺，在衍射光片上构成二维分布的衍射单元，每个衍射单元可以有特定的形貌、折射率等，衍射单元能够对激光波前位相分布进行精细调控(比如分束或者整形等)。激光经过每个衍射单元后发生衍射，并在一定距离产生干涉，形成特定的光强分布(也即是散斑图像)。
可以理解的是，如图8所示，本公开实施例提供的发射模组200可以是面阵光源，发射光学镜片组220包括扩散片223，扩散片223设于发光元件210的出光侧，用于对发光元件210所发的光进行均匀化处理。发光元件210发射出预设波长的光源，扩散片223通过表面的微结构对光源光斑进行整形和匀化。
第一焦距调节件230可以包括音圈马达，通过音圈马达驱动发射光学镜片组220运动进而调节发射模组200的焦距和视场角。当然在实际应用中，第一焦距调节件230还可以包括传动件，传动件连接音圈马达和和光学镜片，传动件将音圈马达输出的动力传输至发射光学镜片组220。第一焦距调节件230驱动发射光学镜片组220沿发射光学镜片组220光轴的方向运动。
发射光学镜片组220和第一焦距调节件230可以设于发射封装壳体内，发射封装壳体中可以设置于空腔，发射光学镜片组220和第一焦距调节件230可以设于该空腔。发射封装壳体中可以设置有导轨，该导轨沿发射光学镜片组220光轴的方向分布。
进一步的，发射模组200还可以包括转动驱动件，转动驱动件和发射封装壳体连接，转动驱动件用于驱动发射封装壳体转动，以调节发射光学镜片组220和发光元件210的夹角。通过转动发射封装壳体能够增大发射模组200的视场角。当发射模组200为散斑式发射模组200时，转动发射光学模组能够增加发射模组200的像素密度。
接收模组300包括：光电接收器310、接收光学镜片组320和第二焦距调节件330，发射光学镜片组220设于光电接收器310的进光侧；第二焦距调节件330和接收光学镜片组320连接，用于调节接收模组300的焦距和视场角。
光电接收器310中可以阵列式分布有多个光电二极管，光电二极管接收光信号并将光信号转换为电信号。光电二极管在反向电压下工作，没有接收到光信号(反射光波)时，光电二极管的电流微弱，该电流被称为暗电流。在接收到光信号(反射光波)时，光电二极管的电流增加，该电流被称为光电流。光电流可以被传输至处理器，以用于生成深度图像。
接收光学镜片组320可以包括多个透镜，比如，接收光学镜片组320可以包括多个同轴排布的凸透镜和凹透镜。该多个光学透镜可以是球面透镜或者非球面透镜，或者多个透镜可以是球面透镜和非球面透镜的组合。
第二焦距调节件330可以包括音圈马达，通过音圈马达驱动发射光学镜片组220运动进而调节发射模组200的焦距和视场角。当然在实际应用中，第二焦距调节件330还可以包括传动件，传动件连接音圈马达和接收光学镜片组320，传动件将音圈马达输出的动力传输至接收光学镜片组320。第二焦距调节件330驱动接收光学镜片组320沿接收光学镜片组320光轴的方向运动。
接收光学镜片组320和第二焦距调节件330可以设于接收封装壳体内，接收封装壳体中可以设置于空腔，接收光学镜片组320和第二焦距调节件330可以设于该空腔。发射封装壳体中可以设置有导轨，该导轨沿接收光学镜片组320光轴的方向分布。
进一步的，接收模组300还可以包括转动驱动件，转动驱动件和接收封装壳体连接，转动驱动件用于驱动接收封装壳体转动，以调节接收光学镜片组320和发光元件210的夹角。通过转动接收封装壳体能够增大接收模组300的视场角。
本公开实施例提供的深度检测组件，通过在支架100上集成第一安装部110和第二安装部120，使得发射模组200和接收模组300集成于支架100，一方面能够通过发射模组200和接收模组300实现深度成像，另一方面减小了发射模组200和接收模组300之间的距离，从而能够使不同距离的待拍摄物体在接收模组300上的偏移量减少，从而提高深度图像的精度。发射模组200和接收模组300集成于一支架100，能够增加时间飞行组件的稳定性和强度，并且能够减小时间飞行组件的体积，降低时间飞行组件的成本，并且有利于电子设备的的小型化和轻薄化。
本公开示例性实施例还提供一种电子设备，如图9所示，该电子设备包括上述的深度检测组件10。该深度检测组件10可以包括发射模组200、接收模组300和支架100，发射模组200用于发射初始光波；接收模组300用于接收反射光波；支架100上集成有第一安装部110和第二安装部120，发射模组200设于第一安装部110，接收模组300设于第二安装部120，第一安装部110和第二安装部120被配置为使得接收模组300能够接收反射光波，反射光波为拍摄目标物反射的初始光波。
本公开实施例提供的深度检测组件，通过在支架100上集成第一安装部110和第二安装部120，使得发射模组200和接收模组300集成于支架100，一方面能够通过发射模组200和接收模组300实现深度成像，另一方面减小了发射模组200和接收模组300之间的距离，从而能够使不同距离的待拍摄物体在接收模组300上的偏移量减少，从而提高深度图像的精度。
进一步的，本公开实施例提供的电子设备还可以包括控制模块20，控制模块20分别连接发射模组200和接收模组300，控制模块控制第一焦距调节件230调节发射模组200的焦距和视场角，控制模块控制第二焦距调节件330调节接收模组300的焦距和视场角。
本公开实施例提供的电子设备可以是手机、平板电脑、增强现实眼镜、车载设备和摄像机等。
下面以电子设备为手机为例对本公开实施例提供的电子设备进行详细说明：
本公开实施例提供的电子设备还可以包括显示屏60、边框70、主板30、电池40以及后盖50。其中，显示屏60安装在边框70上，以形成电子设备的显示面，显示屏60作为电子设备的前壳。后盖50通过双面胶粘贴在边框上，显示屏60、边框70与后盖50形成一收容空间，用于容纳电子设备的其他电子元件或功能模块。同时，显示屏60形成电子设备的显示面，用于显示图像、文本等信息。显示屏60可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)或有机发光二极管显示屏(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)等类型的显示屏。
显示屏60上可以设置有玻璃盖板。其中，玻璃盖板可以覆盖显示屏60，以对显示屏60进行保护，防止显示屏60被刮伤或者被水损坏。
显示屏60可以包括显示区域61以及非显示区域62。其中，显示区域61执行显示屏60的显示功能，用于显示图像、文本等信息。非显示区域62不显示信息。非显示区域62可以用于设置摄像头、受话器、接近传感器等功能模块。在一些实施例中，非显示区域62可以包括位于显示区域61上部和下部的至少一个区域。
显示屏60可以为全面屏。此时，显示屏60可以全屏显示信息，从而电子设备具有较大的屏占比。显示屏60只包括显示区域61，而不包括非显示区域。此时，电子设备中的摄像头、接近传感器等功能模块可以隐藏在显示屏60下方，而电子设备的指纹识别模组可以设置在电子设备的背面。
边框70可以为中空的框体结构。其中，边框70的材质可以包括金属或塑胶。主板30安装在上述收容空间内部。例如，主板30可以安装在边框70上，并随边框70一同收容在上述收容空间中。主板30上设置有接地点，以实现主板30的接地。主板30上可以集成有马达、麦克风、扬声器、受话器、耳机接口、通用串行总线接口(USB接口)、摄像头、接近传感器、环境光传感器、陀螺仪以及处理器等功能模块中的一个或多个。同时，显示屏60可以电连接至主板30。
主板30上设置有显示控制电路。显示控制电路向显示屏60输出电信号，以控制显示屏60显示信息。
电池40安装在上述收容空间内部。例如，电池40可以安装在边框70上，并随边框70一同收容在上述收容空间中。电池40可以电连接至主板30，以实现电池40为电子设备供电。其中，主板30上可以设置有电源管理电路。电源管理电路用于将电池40提供的电压分配到电子设备中的各个电子元件。
后盖50用于形成电子设备的外部轮廓。后盖50可以一体成型。在后盖50的成型过程中，可以在后盖50上形成后置摄像头孔、指纹识别模组安装孔等结构。本公开实施例提供的深度传感器10可以设于中框70或者主板30，并且深度传感器10暴露于电子设备的后盖50。控制模块20可以设置于主板30。
需要说明的是，此处仅以手机为例对电子设备进行说明，并不代表本公开实施例提供的电子设备仅为手机，本公开实施例提供的电子设备可以是任何具有空间距离测量的电子设备，例如导航仪、增强现实眼镜、虚拟现实眼镜和自动驾驶汽车等。
本公开实施例提供的电子设备，通过在支架100上集成第一安装部110和第二安装部120，使得发射模组200和接收模组300集成于支架100，一方面能够通过发射模组200和接收模组300实现深度成像，另一方面减小了发射模组200和接收模组300之间的距离，从而能够使不同距离的待拍摄物体在接收模组300上的偏移量减少，从而提高深度图像的精度。发射模组200和接收模组300集成于一支架100，能够增加时间飞行组件的稳定性和强度，并且能够减小时间飞行组件的体积，降低时间飞行组件的成本，并且有利于电子设备的的小型化和轻薄化。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
