CN216132666U - 一种标定装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种标定装置和电子设备，该标定装置包括壳体、光源模块、分光模块、监控模块以及输出模块，光源模块发射的光线照射至分光模块，分光模块可对其进行分光形成分光光带，并使分光后的分光光带分别进入监控模块和输出模块，监控模块对照在其上的光进行检测形成光谱，也即监控模块可获得光源模块自身发光的光谱。输出模块将光线输出供摄像头拍照，也即可以获得经摄像头拍摄的光谱，分析监控模块检测的光谱与经摄像头拍摄的光谱，实现对摄像头光谱响应曲线的标定。可在一次标定中获取摄像头对一个波段内多个波长单色光的响应，大大的提高光谱响应曲线标定效率，并有效的保证了响应曲线的准确性，同时满足了光谱响应曲线标定的效率和精度。

Description

一种标定装置和电子设备

技术领域

本申请涉及光谱响应曲线标定技术领域，特别涉及一种标定装置和电子设备。

背景技术

随着智能手机的不断发展与更新，手机硬件技术也得到了大幅的提升，如智能手机的摄像头性能已经越来越受到人们的关注，成为智能手机的重要卖点之一。在手机的摄像头功能中，色彩和白平衡准确性是影响摄像头性能的重要参考指标。而摄像头的光谱响应曲线是色彩和白平衡调校的重要标定参数，通常手机在出厂后都会附有每个手机的摄像头光谱响应曲线，根据摄像头的光谱响应曲线，可以判断出摄像头的拍照性能。

目前，常用的光谱响应曲线的标定方法，是通过待标定摄像头分别对某一波段内每个波长的单色光源进行拍照，并同时记录摄像头的响应，然后将记录的响应值标注在响应曲线的坐标系里，根据所测得的响应值在响应曲线坐标系的分布，将所有测得的已知的响应值通过光滑的曲线连接在一起，即可得到待测摄像头的光谱响应曲线。

然而，上述光谱响应曲线的标定方法中，一次拍照只能得到一个波长的响应值，需要对整个波段内每个波长分别拍照以实现标定，整个标定过程耗时较长、效率较低。而为保证标定效率，生产线上通常只会选择几个特定的波长点进行响应标定，以绘制响应曲线，这样又会大大降低摄像头光谱响应曲线的准确性，不能在满足摄像头光谱响应曲线标定效率的同时，保证准确度。

实用新型内容

本申请提供一种标定装置和电子设备，解决了现有电子设备的摄像头光谱响应曲线标定中，不能同时满足光谱响应曲线标定的效率和准确度的问题。

本申请的第一方面提供一种标定装置，包括：壳体、光源模块、设置在所述壳体上的监控模块、输出模块和分光模块，所述分光模块位于所述壳体内；

所述光源模块发射的光线照射至所述分光模块上，其中，所述光源模块包括复色光源；

所述分光模块接收所述光线并将所述光线分光以形成分光光带后，将所述分光光带分别照射至所述监控模块和所述输出模块上；

所述监控模块接收所述分光光带以形成分光光谱，所述输出模块将所述分光光带射出。

这样通过分光模块对光源模块发出的待测波段内光线进行分光，并将分光后的分光光带分别照射至监控模块和输出模块，输出模块输出供摄像头拍照，监控模块可以获得光源本身照射的光的光谱，根据监控模块检测的分光光谱与摄像头拍摄的分光光带的光谱实现对摄像头光谱响应曲线的标定。可以在一次标定中获取摄像头对该波段内多个波长单色光对应的响应，大大的提高光谱响应曲线标定效率的同时，有效的保证了响应曲线的准确性，同时满足了光谱响应曲线标定的效率和精度。

另外，由于该标定装置可一次快速准确的对待测波段内多个波长的光谱响应实现标定，具有很高的标定效率，可适用于手机等电子设备的生产线上使用，也可便于实现对电子设备中摄像头的逐机逐个标定。

在一种可能的实现方式中，所述光源模块还包括谱线光源，所述光源模块被配置为发射复色光线或发射谱线光线。谱线光源所出射的谱线光的波长准确，以谱线光作为获得波长对应空间位置的参照标尺，可以准确获得单色分光光带内各波长单色光对应的空间位置，能够进一步提高摄像头光谱响应曲线标定的准确性。

在一种可能的实现方式中，所述分光模块包括第一分光件和第二分光件；

所述光源模块发射的光线照射至所述第一分光件上，所述第一分光件用于对所述光线分光，并将分光后形成的所述分光光带照射至所述第二分光件；第一分光件起到分光的作用，从而可以一次性获取到一个波段内多种不同波长的单色光，为光谱响应曲线的标定提供更多的检测数据，提高光谱响应曲线的标定精度。

所述第二分光件将所述分光光带分别照射至所述监控模块或所述输出模块上，这样就使第二分光件可以为监控模块提供光源输入，而且还能够为输出模块提供光源输入，使照射至监控模块和输出模块上的光线来源于同一光源，保证了监控模块和输出模块所接收光源的统一性，进一步提升光谱响应曲线标定的准确性。

在一种可能的实现方式中，所述第二分光件将所述分光光带按照预定比例分别照射至所述监控模块和所述输出模块上。这样就使监控模块和输出模块可以分别接受来自光源模块射出的同一光线的一部分，也即照射至监控模块和输出模块的光为同一时刻的同一束光的两部分，进一步保证了监控模块和输出模块所接收光源的一致性，提升了光谱响应曲线标定的准确性。

在一种可能的实现方式中，所述第二分光件包括分光棱镜，所述监控模块和所述输出模块分别位于所述壳体上与所述第二分光件相邻的两侧。

在一种可能的实现方式中，所述第二分光件将所述分光光带照射至所述监控模块上，或者，所述第二分光件将所述分光光带照射至所述输出模块上，从而实现将光源模块发出的光线分别照射至监控模块和输出模块上。

在一种可能的实现方式中，所述第二分光件包括平面镜，所述平面镜转动设置在所述壳体内；

当所述平面镜转动至第一状态时，所述平面镜将所述分光光带照射至所述监控模块上；

当所述平面镜转动至第二状态时，所述平面镜将所述分光光带照射至所述输出模块上。

在一种可能的实现方式中，所述第二分光件与所述监控模块间的光程等于所述第二分光件与输出模块间的光程。即经过第二分光件射出的光线到监控模块的传输时间和距离，与该光线到输出模块的传输时间和距离相等，保证了监控模块接收到的光源和输出模块接收到的光源的同步性，从而进一步提升光谱响应曲线标定的准确性。

在一种可能的实现方式中，所述第一分光件包括准直镜、分光元件和聚焦镜，所述准直镜和所述聚焦镜位于所述壳体内的第一侧，所述分光元件位于壳体内的第二侧，且所述第一侧和所述第二侧相对；

所述光源模块发射的光线照射至所述准直镜上，所述准直镜接收所述光线，并将所述光线准直为平行光线后照射至所述分光元件；

所述分光元件将所述平行光线分光，并形成所述分光光带后照射至所述聚焦镜；

所述聚焦镜对所述平行单色分光聚焦，并形成所述分光光带后照射至所述第二分光件。

其中，准直镜有助于使更多的光线可照射至分光元件并被分光元件所接收，从而有助于提高光线的分光率。聚焦镜可以使更多的光线照射至第二分光件上，避免了因光线的覆盖面过大而使部分光线无法照射至第二分光件上，进一步提高了光谱响应曲线标定的效率和精度。

在一种可能的实现方式中，所述分光元件转动设置在所述壳体内，以使所述光线全部照射至所述分光元件上。这样就使分光元件可以在一次标定中接收到更大波段范围的光源并对其进行分光，进而可以使光源模块发出的全波段的光线照射至分光元件，一次性获取待测波段内所有波长的单色光，也即实现在一次标定中可以获取摄像头对一个波段内各个波长的光谱响应，进一步提高光谱响应曲线标定的精度和效率。

在一种可能的实现方式中，还包括光转向件，所述光转向件位于所述壳体内的第二侧；

所述光源模块发射的光线经过所述光转向件后照射至所述准直镜上。

光转向件可以改变光线的光路并将其照射至准直镜上，起到折叠光路的作用。这样有助于减小壳体内部光路所需的空间，减小壳体的体积尺寸，并使壳体内各部件结构之间的局部更加的合理。

在一种可能的实现方式中，所述光源模块设置在所述壳体的外壁上，所述壳体壁上与所述光源模块对应位置处设置有狭缝，所述光源模块发出的所述光线经过所述狭缝照射至所述分光模块上。

狭缝可以对光源起到一定的过滤作用，阻挡掉光路较杂乱的光线，只留下光路整齐的光线，使更多的光线可以照射进入壳体内，有助于提高标定装置的检测精度。

在一种可能的实现方式中，所述输出模块包括色散焦平面，所述输出模块上设置有图像承接板，所述图像承接板为透光板。

在一种可能的实现方式中，所述图像承接板至少与所述输出模块相对的一侧面为磨砂面。这样可以使图像承接板成像更清晰，有助于提高手机拍摄图像的准确性，保证光谱相应曲线的精度。

本申请的第二方面提供一种电子设备，包括摄像头，所述摄像头的光谱响应曲线通过上述任一所述的标定装置实现标定。

附图说明

图1为现有的一种手机的背面结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种标定装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种标定装置第一视角下的内部结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种标定装置第二视角下的内部结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种平面镜处于第一状态时标定装置的内部结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种平面镜处于第二状态时标定装置的内部结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种磨砂石英片的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种摄像头拍摄的磨砂石英片图片；

图9为本申请实施例提供的一种标定装置对手机摄像头标定的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种摄像头拍摄的分光谱线的图片；

图11为本申请实施例提供的一种摄像头拍摄的复色光光点的图片；

图12为本申请实施例提供的一种摄像头拍摄的单色分光光带的图片。

附图标记说明：

10-标定装置； 11-壳体； 12-光源模块；

13-监控模块； 14-输出模块； 15-分光模块；

151-第一分光件； 1511-分光元件； 1512-准直镜；

1513-聚焦镜； 152-第二分光件； 16-第一狭缝；

17-透光件； 18-光转向件； 19-图像承接板；

191-成像区域； 192-标识线； 20-电子设备；

21-摄像头； 22-设备壳体。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

本申请实施例提供的一种标定装置，用于实现光谱响应曲线的标定，具体的，可以用于电子设备中摄像头的光谱响应曲线的标定，也即获得某一波段内，摄像头的光谱响应曲线。该电子设备可以包括但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、手持计算机、触控电视、对讲机、上网本、POS机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、可穿戴设备、虚拟现实设备等具有摄像头的固定终端或移动终端。

或者，该标定装置也可以用于其他需要标定获得光谱响应曲线的装置或场景，例如，也以用于对太阳能电池的光谱响应曲线的标定等。

具体的，在本申请实施例中，以该标定装置用于对电子设备的摄像头进行光谱响应曲线的标定为例，该摄像头可以是前置摄像头，或者，该摄像头也可以是后置摄像头。

图1为现有的一种手机的背面结构示意图，以该电子设备为手机，参见图1所示，电子设备20包括设备壳体22，在设备壳体22上设置有摄像头21，其中，电子设备20上的摄像头21可以是多个，以其中任一摄像头21为例进行说明。

由于摄像头通常是由多个镜片元件，如透镜等组成的，因此，每个摄像头对光谱的敏感度不同，所表现的响应不同，所以展示出的图像效果就有所不同。摄像头的色彩和白平衡是手机摄像头拍照中最重要的感受项，而摄像头的光谱响应曲线是色彩和白平衡调校的重要参考。因此，手机在出厂前都会进行摄像头的光谱响应曲线标定，以反映每个摄像头的性能。

目前，摄像头光谱响应曲线的标定，传统的方法是使用待标定的摄像头，对待测波段内每个波长的单色光源进行拍照，并同时记录下摄像头对光源的响应，通过累积一定数量的测量值，然后在响应曲线的坐标系里进行标记，将标记出的所有的已知响应值进行连线，即可得到待测摄像头的光谱响应曲线。

然而，上述的摄像头光谱响应曲线的标定，一次只能标定一个波长的响应值，需要对整个波长段的光谱响应曲线标定，所需要的时间很长，严重的降低了标定效率。

因此，在生产线上对摄像头进行光谱响应曲线的标定时，往往会选择该波段内几个特定的波长点，分别记录摄像头对该几个波长点光源的响应，通过对应的响应值来获得光谱响应曲线。或者，仅对同一机型的某一些手机的摄像头进行光谱响应曲线的标定，以部分摄像头的性能来代表同一机型的手机摄像头性能。这样的标定方式，虽然保证了标定的效率，但是大大的降低了标定的准确性，不能在满足摄像头光谱响应曲线标定效率的同时，保证准确度。

基于上述问题，本申请实施例提供一种标定装置，能够一次性获取一个波段内多种不同波长的图像和光谱信息，以供光谱响应曲线的绘制使用，从而实现对光谱响应曲线的标定，同时满足光谱响应曲线标定的效率和精度。

以下结合附图对本申请实施例提供的标定装置进行详细的说明。

图2为本申请实施例提供的一种标定装置的结构示意图。

参见图2所示，本申请实施例提供的一种标定装置10，包括壳体11，壳体11作为该标定装置10的主要支撑结构，光源模块12、监控模块13、输出模块14以及分光模块15均设置在壳体11上，其中，分光模块15位于壳体11内。

其中，光源模块12用于为整个标定装置10提供输入光源，光源模块12发出的光线可以照射至分光模块15上。

光源模块12可以包括复色光源，复色光源可以发射某一波段内的复色光，其中，复色光指由多种单色光复合形成的光，如可以为太阳光、白炽灯光、日光灯光、卤钨灯光等。复色光源可以是白炽灯、日光灯、卤钨灯等。应当理解的是，光源模块发出的复色光可以为待检测的摄像头的光响应波段。

本申请实施例中，以380nm-780nm的可见光波段为待测波段，标定摄像头在待测波段内的光谱响应曲线为例，即复色光源发射的复色光的波段范围为380nm-780nm。

分光模块15可以将多个波长复合的光分成各波长的单色光，从而对照射至其上的光实现分光功能。光源模块12发射的光线照射至分光模块15，分光模块15接收该光线，并将光线分光形成分光光带，也即各波长光排列形成的光带，分光模块15还能够将该分光光带分别照射至监控模块13和输出模块14上。

监控模块13可以是图像传感器，用来获得照射至其上的光线的光谱。具体的，监控模块13可以是电荷耦合元件(Charge-coupled Device；CCD)，或者，监控模块13还可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor；CMOS)等。或者，监控模块13也可以是其他类型的图像传感器，或者，监控模块13也可以是其他能够实现光电转换功能的器件。

监控模块13接收到分光光带后，可以获得对应的光谱功率分布以及各波长光的空间位置，从而形成分光光谱，也即通过监控模块13获得的是光源模块12本身发光的光谱。

输出模块14可以实现光的输出，在对摄像头进行标定时，可以使摄像头与输出模块14相对，输出模块14可以将该分光光带射出以供摄像头进行拍摄，摄像头拍摄获得分光光带的图片，也即通过输出模块14的输出后获得的是经过摄像头拍摄后的分光光带的图片(像素显示)。

也就是说，经过上述的标定装置10可以获得光源模块12本身发光的分光光带的光谱以及摄像头拍摄后的分光光带的图片，对比光源模块12本身的光谱和经摄像头拍摄后的分光光带的光谱，也就是说，结合监控模块13的分光光谱以及摄像头拍摄后获得的分光光带对应的图片等数据进行建模分析计算，即可获得380nm-780nm波段内摄像头的光谱响应曲线。

而通过对待测波段内复色光进行分光后出射分光光带以实现光谱响应的标定，也即标定装置10可以一次出射待测波段内多个波长的单色光，也即可以一次获取摄像头对该波段内多个波长单色光对应的响应，从而获得该波段内的光谱响应曲线，在大大的提高光谱响应曲线标定效率的同时，有效的保证了响应曲线的准确性，也即同时满足了光谱响应曲线标定的效率和精度。

另外，由于该标定装置10可一次快速准确的对待测波段内多个波长的光谱响应实现标定，具有很高的标定效率，可适用于手机等电子设备的生产线上使用，也可便于实现对电子设备中摄像头的逐机逐个标定。

其中，需要说明的是，由于摄像头拍摄的为分光光带的图片，而对摄像头光谱响应曲线的标定中，需要获得摄像头拍摄图片中单色分光光带内各波长单色光对应的空间位置以获得其响应情况，从而与监控模块13获得的光源本身的光谱分布以及空间位置进行建模分析。

而摄像头拍摄后单色分光光带中波长对应的空间位置，可以通过监控模块13获得。具体的，监控模块13获得的光谱中，各波长之间的空间位置为确定的。可根据拍摄的图片与监控模块13获得的光谱比对获得单色分光光带图片中各波长对应的空间位置。

或者，也可以另外在该标定装置中设置标尺，如在一种可能的实现方式中，可以在输出模块14上设置带有刻度的成像板，通过刻度标尺来指示各波长对应位置，以获得其响应情况。

或者，在另一种可能的实现方式中，该光源模块12还可以包括有谱线光源，光源模块12可以通过复色光源发射复色光，或者，光源模块也可以通过谱线光源发射谱线光。

谱线光源用来发射谱线光，其中，谱线光源指可以出射确定波长的光源，具体的，谱线光源发射的谱线光是由至少两条确定波长的光组成，如380nm-780nm内的两条确定波长的光，例如400nm和500nm。利用至少两条确定波长的光作为标尺来指示拍摄的图片中各波长的对应位置。

具体的，当光源模块12为谱线光源时，谱线光照射至分光模块15上，分光模块15将谱线光分光以形成分光光带，具体的为分光谱线，也即分光后各波长的光排列形成谱线。分光模块15将分光谱线分别照射至监控模块13和输出模块14上。

监控模块13接收到分光谱线后，可以获得谱线对应的光谱功率分布以及各波长光的空间位置，从而形成谱线分光光谱。

输出模块14可以将该分光谱线输出以供摄像头进行拍摄，摄像头拍摄获得分光谱线的图片。而由于谱线光源发射的谱线光具有确定的波长以及位置，根据分光谱线、谱线光确定的波长与摄像头拍摄的分光谱线的图片，即可获得摄像头所拍摄的谱线光中各波长的空间位置以及响应情况。

当光源模块12为复色光源时，发出待测波段的复色光，光源模块12发射的复色光照射至分光模块15上，分光模块15可以将复色光分光以形成分光光带，具体为单色分光光带，也即分光后各波长的单色光排列形成光带。分光模块15将单色分光光带分别照射至监控模块13和输出模块14上，其中，监控模块13接收到单色分光光带后，可以获得单色分光光带的光谱功率分布以及各波长光对应的空间位置，从而形成单色分光光谱，也即监控模块13获得的是光源模块12本身发出的光的光谱。

输出模块14可以将该单色分光光带输出以供手机摄像头进行拍摄，摄像头拍摄获得单色分光光带的图片。这样根据谱线光确定的波长以及摄像头拍摄的分光谱线图片，结合摄像头拍摄的单色分光光带的图片，即可获得摄像头所拍摄的单色分光光带中各波长光对应的空间位置以及响应情况，也即获得经摄像头拍摄后复色光的光谱。

然后将获得的摄像头拍摄后复色光的光谱与监控模块13获得的光源模块12本身的光谱对比分析，也就是说，结合监控模块13获得的分光谱线的谱线分光光谱、单色分光光带的单色分光光谱，以及摄像头所拍摄的分光谱线的图片、单色分光光带的图片，进行数据的分析建模计算即可获得380nm-780nm波段内摄像头的光谱响应曲线。

谱线光源所出射的谱线光的波长准确，且精度较高，以谱线光作为标尺时，可以准确计算出单色分光光带内各波长单色光对应的空间位置，能够进一步提高摄像头光谱响应曲线标定的准确性。

另外，为进一步便于确认各波长单色光对应的空间位置，可使光源模块12发射复色光，并移动分光模块，使复色光不经过分光模块分光直接照射至输出模块14以输出，供摄像头拍摄，这样摄像头拍摄的为一个光点，该光点为光源模块12发射光线的中心波长，结合摄像头拍摄后中心波长的图片位置、分光谱线的图片和谱线分光光谱能够更准确的获得摄像头拍摄的单色分光光带内各波长对应的空间位置。

本申请实施例中，以谱线光作为计算单色分光光带内各波长单色光对应空间位置的参考标尺为例，进行详细说明。

需要说明的是，光源模块12也可以不设置在壳体11上，例如，光源模块12可以在使用时设置在标定装置10的上方，能够使光源模块12发出的光进入标定装置10壳体11内并照射至分光模块15上即可。

继续参见图2所示，分光模块15可以包括第一分光件151和第二分光件152，其中，第一分光件151可以是具有分光功能的镜片元件，如分光棱镜、光栅等，或者，第一分光件151也可以是由镜片元件和其他光学元件组成的。

其中，光源模块12发射的光线照射至第一分光件151上，第一分光件151对光线分光，并将分光后形成的分光光带照射至第二分光件152，第二分光件152将分光光带分别照射至监控模块13或输出模块14上。

具体的，当光源模块12发射出的复色光照射至第一分光件151时，第一分光件151会对接收到的复色光进行分光形成单色分光光带，并将单色分光光带照射至第二分光件152，第二分光件152将单色分光光带分别照射至监控模块13和输出模块14。也即通过第一分光件151来获取待测波段内多种波长的单色光，并经过第二分光件152将其分别照射至监控模块13和输出模块14，这样就使监控模块13和输出模块14可以一次获得一个波段内多种不同波长的单色光，有效提高光谱响应曲线的标定效率和准确率。

相应的，光源模块12发射出的谱线光照射至第一分光件151时，第一分光件151会对接收到的谱线光进行分光形成分光谱线，并将分光谱线照射至第二分光件152，第二分光件152将分光谱线分别照射至监控模块13和输出模块14。

图3为本申请实施例提供的另一种标定装置第一视角下的内部结构示意图。

具体的，参见图3所示，第一分光件151可以包括准直镜1512、分光元件1511和聚焦镜1513，其中，准直镜1512和聚焦镜1513可以位于壳体11的第一侧，分光元件1511位于壳体11的第二侧，且壳体11的第一侧和第二侧为壳体11中相对的两侧。

光源模块12发射出的光线照射至第一分光件151时，首先照射至准直镜1512上，准直镜1512可以对照射至其上的光线起到光路进行调整，使原本发散的光线校准为平行的光线并照射至分光元件。

复色光或谱线光照射至准直镜1512上，经过准直镜1512准直后分别形成平行复色光或平行谱线光，并照射至分光元件1511，这样就使照射到分光元件1511的谱线光或复色光更加聚集，缩小了光线的照射范围，有助于使更多的光线可照射至分光元件1511并被分光元件1511所接收，增加分光元件1511的接收率，从而提高谱线光和复色光的分光率，进一步提高光谱响应曲线标定的精度。

分光元件1511是利用不同波长光的折射率和反射率不同来实现分光作用，将包含多种波长的光线照射进入分光元件1511，由于各个波长光的折射率和反射率不同，各个波长的光进入分光元件1511后进行反射或折射后出射的方向也有所不同，从而使原本复合在一起的平行光线进行分散，出射平行单色分光并照射至聚焦镜1513。

当准直镜1512出射的平行谱线光照射至分光元件1511上时，分光元件1511可以对接收到的平行谱线光分光形成平行单色分光，具体为平行谱线分光。当平行的复色光照射至分光元件1511上时，分光元件1511可以对接收到的平行复色光分光，形成平行单色分光，具体为平行单色光。这样就使监控模块13和输出模块14可以一次获得一个波段内多种不同波长的单色光。

聚焦镜1513会使照射在其上的光线光路发生改变，可以对原本平行的光线实现聚焦作用，形成聚集的光线。分光元件1511出射的平行单色分光照射至聚焦镜1513上，经过聚焦镜1513的聚焦作用后，照射至第二分光件152上，这样就使更多的光线可以照射至第二分光件152上，避免了因谱线分光或单色分光的覆盖面过大而使部分光线无法照射至第二分光件152上，防止了第二分光件152接收不充分而使监控模块13和输出模块14采样不足，使监控模块13和输出模块14能够采集到更多的信息，进一步提高了光谱响应曲线标定的效率和精度。

当分光元件1511发射出的平行谱线分光照射至聚焦镜1513上时，聚焦镜1513可以对接收到的平行谱线分光进行聚焦，使原本平行的谱线分光聚焦形成分光谱线并射入第二分光件152。当分光元件1511发射出的平行单色光照射至聚焦镜1513时，聚焦镜1513可以对接收到的平行单色光进行聚焦，使原本平行的单色光聚焦形成单色分光光带并射入第二分光件152。

具体的，准直镜1512和聚焦镜1513可以为凹面镜，或者，准直镜1512和聚焦镜1513还可以为凹透镜，再或者，准直镜1512和聚焦镜1513还可以是一个为凹面镜，一个为凹透镜，具体的，可以根据应用场景选择设定。

应当理解的是，凹面镜和凹透镜都是可以改变光路的元件，但是由于凹面镜和凹透镜改变改变光路的原理不同，即凹面镜是根据反射原理改变光路的方向，而凹透镜是根据折射原理来改变光路的方向，因此，当同一束光从同一个方向进入凹面镜和进入凹透镜后，出射的光路方向也是完全不同的。

所以当准直镜1512和聚焦镜1513的镜片形状或种类不同时，经过准直镜1512和聚焦镜1513的光线聚焦后出射的方向也有所不同，因此，分光元件1511的位置也应该相应的发生变化，能够实现上述的光路走向即可。

另外，分光元件1511可以转动设置在标定装置10的壳体11内，使分光元件1511可以从多个方向接收准直镜1512出射的平行光线。即可以扩大分光元件1511的接收范围，使分光元件1511可以在一次标定中接收到更大波段范围的光源并对其进行分光，进而可以使光源模块12发出的全波段的光照射至分光元件1511，一次性获取待测波段内所有波长的单色光。也即实现在一次标定中可以获取摄像头对一个波段内各个波长的光谱响应，进一步提高光谱响应曲线标定的精度和效率。

其中，分光元件1511的转动方向可以根据实际光路设计选择设定，如分光元件1511为光栅时，分光元件1511可以以光栅中心为转动中心转动。能够在转动后可以使分光元件1511接收准直镜1512发射的全部的平行光线即可。

另外，分光元件1511的转动可通过多种方式实现，具体的，如可以在壳体11内设置转轴，使分光元件1511转动设置在该转轴上。或者，也可以在壳体11内转动设置有支撑台，分光元件1511设置在该支撑台上，具体的实现方式可根据壳体11内的布局以及光路设计需求等选择设定。

其中，需要说明的是，分光元件1511每转动至某一状态时，监控模块13获取光谱信息，输出模块14输出光线以供摄像头进行拍摄，从而获得待测波段内所有波长的单色光组成的分光光带的照片。分光元件1511的转动次数、转动角度等可根据所需标定的待测波段进行选择设置，能够使待测波段波长范围内的所有光经过分光元件1511即可。

继续参见图3所示，标定装置10还可以包括有光转向件18，光转向件18位于壳体11内的第二侧，光转向件18可以对照射在其上的光线的光路进行改变，起到折叠光路的作用。当光源模块12发射的光线照射在光转向件18上时，光转向件18可以使光线的光路发生改变而进入准直镜1512上，这样有助于减小壳体内部光路所需的空间，减小壳体的体积尺寸。并使壳体11内各部件结构之间的局部更加的合理，有助于壳体11内结构的简化设计。

需要说明的是，光转向件18的位置还可以设置在壳体11内的其他位置，具体的，光转向件18的设置位置可以根据光源模块12的设置位置和准直镜1512的设置位置选择设定。

其中，继续参见图3所示，本申请实施例中，第二分光件152可以对光线的光路进行改变，具体的，第二分光件152可以将照射至其上的分光光带分别照射至监控模块13和输出模块14上。也就是说，当第一分光件151出射的分光谱线照射至第二分光件152时，第二分光件152接收到分光谱线，能够使分光谱线分别照射至监控模块13和输出模块14上，以供监控模块13进行检测，并使输出模块14输出供摄像头进行拍摄。

当第一分光件151出射的单色分光光带照射至第二分光件152时，第二分光件152接收到单色分光光带，能够使单色分光光带分别照射至监控模块13和输出模块14上，以供监控模块13进行检测，并使输出模块14输出供手机进行拍照。

这样就使第二分光件152可以为监控模块13提供光源输入，而且还能够为输出模块14提供光源输入，使照射至监控模块13和输出模块14上的光线来源于同一光源，保证了监控模块13和输出模块14所接收光源的统一性，进一步提升光谱响应曲线标定的准确性。

其中，在一种可能的实现方式中，第二分光件152可以将照射至其上的分光光带按照一定比例分开为两部分，其中一部分照射至监控模块13，供监控模块13检测。其中另一部分照射至输出模块14，供摄像头拍照。

图4为本申请实施例提供的另一种标定装置第二视角下的内部结构示意图。

具体的，参见图4所示，第二分光件152可以为分光棱镜，分光棱镜可以使分光光带按照一定比例分开，例如，分成占比为10％的分光光带和占比为90％的分光光带。

监控模块13和输出模块14可以设置在壳体上并位于第二分光件152相邻的两侧，第二分光件152将分开后的两路分光光带分别照射至监控模块13和输出模块14，例如，10％的分光光带照射至监控模块13，供监控模块13检测记录，90％的分光光带照射至输出模块14，供输出模块14输出，以用于摄像头拍照。

也即，当分光谱线经过第二分光件152后，10％的分光谱线进入监控模块13，90％的分光谱线进入输出模块14。当单色分光光带经过第二分光件152后，10％单色分光光带进入监控模块13，90％的单色分光光带进入输出模块14。

这样就使监控模块13和输出模块14可以分别接受到来自聚焦镜1513射出的同一光线的一部分，也即照射至监控模块13和输出模块14的光分别为光源模块12在同一时刻发出的同一束光的两部分，进一步保证了监控模块13和输出模块14所接收光源的一致性，提升了光谱响应曲线标定的准确性。

其中，第二分光件152到监控模块13距离与第二分光件152到输出模块14的距离可以相同等，具体的，如可以使分光棱镜到监控模块13之间的距离与分光棱镜到输出模块14之间的距离相等，这样就使分光光带从第二分光件152照射到监控模块13的光程，与分光光带从第二分光件152照射至输出模块14的光程相等，保证了监控模块13接收到的光源和输出模块14接收到的光源的同步性，从而进一步提升光谱响应曲线标定的准确性。

图5为本申请实施例提供的一种平面镜处于第一状态时标定装置的内部结构示意图，

图6为本申请实施例提供的一种平面镜处于第二状态时标定装置的内部结构示意图。

在另一种可能的实现方式中，第二分光件152还可以将接收到的分光光带照射至监控模块13中，供监控模块13检测，或者，使分光光带照射至输出模块14，供手机进行拍照。

具体的，例如，第二分光件152还可以为平面镜，平面镜可以转动设置在壳体内，以对平面镜所处的状态进行调节。

其中，参见图5所示，当平面镜位于第一状态时，平面镜接收到的分光光带经过平面镜反射后进入监控模块13中，供监控模块13进行检测。

参见图6所示，而当平面镜位于第二状态时，平面镜接收到的分光光带经过平面镜反射后进入输出模块14，使输出模块14输出分光光带，供手机摄像头拍摄。

继续参见图5和图6所示，本申请实施例中，光源模块12可以设置在壳体11的外壁上，在壳体11壁上与光源模块12对应的位置处还可以设置狭缝，其中，光源模块12发射出的光线可以经过狭缝照射至第一分光件151上。

狭缝可以对光源起到一定的过滤作用，阻挡掉光路较杂乱的光线，只留下光路整齐的光线，使分光模块15可以得到相干性更好的光线，也就是使更多的光线可以照射进入壳体11内，有助于提高标定装置10的检测精度，保证光谱响应曲线标定的精度和准确性。

具体的，继续参见图6所示，狭缝可以是设置在壳体11上的第一狭缝16，光源模块12发射出的光线可以经过第一狭缝16照射至第一分光件151上。或者，壳体11内还可以设置有透光件17(参照图3所示)，透光件17上设置有第二狭缝(图中未示出)，光源模块12发射出的光线可以分别经过第一狭缝161和第二狭缝后照射至第一分光件151上。

图7为本申请实施例提供的一种磨砂石英片的结构示意图，图8为本申请实施例提供的一种摄像头拍摄的磨砂石英片图片。

本申请实施例中，输出模块14可以包括色散焦平面，色散焦平面上还设置有图像承接板19，参见图7和图8所示，图像承接板19可以为透明板，第二分光件152出射的分光光带照射至图像承接板19上，图像承接板19接收到分光光带后会在接收的一面形成图像，而透明的图像承接板19可以使图像承接板19的另一面也显示出图像，有助于手机摄像头拍摄到更加清晰的图像。

其中，图像承接板19至少与输出模块14相对的一侧面为磨砂面，具体的，图像承接板19的全部侧面均可以是磨砂面，或者，图像承接板19中部分侧面为磨砂面，保证与输出模块14相对的一个侧面为磨砂面即可。磨砂面可以形成漫射面，当分光光带照射在图像承接板19上可以发生漫反射而生成清晰的图像，使手机拍摄的照片更加清晰，有助于进一步提高手机拍摄图像的准确性，提升光谱相应曲线的精度。

其中，该图像承接板19可以是磨砂石英片，磨砂石英片的长L、宽W的取值可以根据具体的场景需求选择设定，例如，磨砂石英片的长度可以为30mm，宽度可以为13mm。

如图7所示，图像承接板19还包括有成像区域191，其中，成像区域191为待测波段内各波长在图像承接板19上成像的范围区域。成像区域191的宽W1的取值可以根据光谱带宽度尺寸选择设定，如成像区域的宽度可以为3.5mm。

图像承接板19上可以设置有标识线192，标识线192可以沿着成像区域191的长度方向设置。标识线192用于标识在成像区域191内成像后各个波长单色光的位置信息，为光谱响应的标定提供位置参考，进一步提高光谱响应曲线标定的精度和准确性。

其中，标识线192可以是具有特定规律大小的刻度线，或者，标识线192还可以是任何具有标识作用的线条、字母或图案等。

图9为本申请实施例提供的一种标定装置对手机摄像头标定的示意图。

参见图9所示，以该标定装置10对手机的后置摄像头中其中一个摄像头的标定，标定的波长范围可以为380nm-780nm的可见光波段为例进行说明。

当光源模块12发射出谱线光时，谱线光经过狭缝照射至光转向件18上，谱线光经过光转向件18的反射后照射至准直镜1512上，准直镜1512对谱线光进行光路调整使其变为平行的谱线光并照射至分光元件1511上，分光元件1511对平行的谱线光进行分光形成平行的谱线分光，并使平行的谱线分光照射至聚焦镜1513，经过聚焦镜1513的平行谱线分光聚焦后形成分光谱线并进入第二分光件152，第二分光件152对分光谱线进行光路改变，使一部分分光谱线进入监控模块13形成谱线分光光谱，同时使另一部分分光谱线进入输出模块14并输出图像，供手机拍照。

当光源模块12发射出复色光时，复色光经过狭缝照射至光转向件18上，复色光经过光转向件18的反射后照射至准直镜1512上，准直镜1512对复色光进行光路调整使其变为平行的复色光并照射至分光元件1511上，分光元件1511对平行的复色光进行分光形成平行的单色分光，并使平行的单色分光照射至聚焦镜1513，经过聚焦镜的平行单色光聚焦后形成单色分光光带进入第二分光件152，第二分光件152对单色分光光带进行光路改变，使一部分单色分光光带进入监控模块13形成单色分光光谱，同时使另一部分单色分光光带进入输出模块14并输出图像，供手机拍照。

结合谱线分光光谱和单色分光光谱，以及摄像头所拍摄的分光谱线的图片和单色分光光带的图片，进行建模分析及计算，也即对摄像头拍摄的分光谱线的图片、单色分光光带的图片以及监控模块13获得的谱线分光光谱和单色分光光谱的光谱功率分布数据等进行分析计算，即可获得380nm-780nm波段内摄像头的光谱响应曲线。

以下对本申请实施例提供的标定装置的标定方法进行说明，本申请实施例提供的标定装置10的标定方法包括：

S101：待标定摄像头就位，初始化摄像头的各项参数。

S102：开启光源，完成预热。

S103：光源切换至谱线光，分光元件的中心波长移动至谱线光相邻两个谱线的中点位置，摄像头拍摄一张照片。

其中，将分光元件的中心波长移动至谱线光相邻两个谱线的中点位置处，这样光源模块发出的光线经过分光元件后，光线的中心波长位于谱线光相邻两个谱线的中点位置处，可便于对应获得各波长的对应空间位置。

S104：光源切换至复色光，分光元件移开(即不分光)，输出模块出射为白点，摄像头拍摄一张照片。

S105：分光元件中心转动，确保所有的光线都可以进入分光元件的检测区间。每转动一定角度停止一次并使摄像头拍摄一张照片，同时在监控模块处读取单色分光光带的光谱。

S106：对S103、S104以及S105步骤中获取的照片以及谱线分光光谱和单色分光光谱的光谱功率分布数据进行分析计算，得出摄像头的光谱响应曲线。

其中，该标定装置10还可以包括有控制模块，控制模块可以通过软件控制分光模块15出射的光的中心波长，当中心波长调节至Xnm时，表示出射的单色分光光带的中点位置波长为Xnm。

图10为本申请实施例提供的一种摄像头拍摄的分光谱线的图片，图11为本申请实施例提供的一种摄像头拍摄的复色光光点的图片，图12为本申请实施例提供的一种摄像头拍摄的单色分光光带的图片。

以谱线光为汞灯光源，复色光为卤钨灯光源，分光元件1511为光栅，第二分光元件152为分光棱镜，波长标定范围为380nm-780nm为例，标定装置10的使用流程如下：

首先，待标定摄像头就位，初始化摄像头的各项拍摄参数。开启光源，完成预热。

其次，光源切换至汞灯光源，光栅中心移动至490nm，摄像头拍摄一张照片，参见图10所示。

再次，光源切换至均匀的卤钨灯光源，控制光栅中心移动至0nm(表示光栅移开，不对光源进行分光)，此时，输出模块出射为白点，摄像头拍摄一张照片，参见图11所示。

再次，控制光栅中心分别移动至430nm、530nm、630nm、730nm，并且在每个停留的位置处，摄像头都对应拍摄一张照片，拍摄的分光带照片如图12所示，同时读取监控模块13检测得到的各段单色分光光带的光谱功率分布情况。

最后，对上述步骤中获取的照片(图10、图11和图12)与监控模块中获得的谱线分光光谱和单色分光光谱的功率分布数据进行分析并计算，即可得到摄像头的光谱响应曲线。

使用本申请实施例提供的标定装置10，采用上述的标定方法，对手机摄像头的光谱响应曲线进行标定，标定波长范围为380nm-780nm，单台摄像头的标定时间小于1分钟，对标准光源(例如模拟太阳光的标准光源D50的光源)的标定精度小于1.5％。由此可见，该标定装置10在对摄像头光谱相应曲线的标定中，在达到了高效率的同时，也满足了高精度的需要。

本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备至少包括摄像头，该摄像头的光谱响应曲线通过本申请实施例提供的标定装置10实现标定。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种标定装置，其特征在于，包括：壳体、光源模块、设置在所述壳体上的监控模块、输出模块和分光模块，所述分光模块位于所述壳体内；

所述光源模块发射的光线照射至所述分光模块上，其中，所述光源模块包括复色光源；

所述分光模块接收所述光线并将所述光线分光以形成分光光带后，将所述分光光带分别照射至所述监控模块和所述输出模块上；

所述监控模块接收所述分光光带以形成分光光谱，所述输出模块将所述分光光带射出。

2.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述光源模块还包括谱线光源，所述光源模块被配置为发射复色光线或发射谱线光线。

3.根据权利要求1或2所述的标定装置，其特征在于，所述分光模块包括第一分光件和第二分光件；

所述光源模块发射的光线照射至所述第一分光件上，所述第一分光件对所述光线分光，并将分光后形成的所述分光光带照射至所述第二分光件；

所述第二分光件将所述分光光带分别照射至所述监控模块或所述输出模块上。

4.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于，所述第二分光件将所述分光光带按照预定比例分别照射至所述监控模块和所述输出模块上。

5.根据权利要求4所述的标定装置，其特征在于，所述第二分光件包括分光棱镜，所述监控模块和所述输出模块分别位于所述壳体上与所述第二分光件相邻的两侧。

6.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于，所述第二分光件将所述分光光带照射至所述监控模块上，或者，所述第二分光件将所述分光光带照射至所述输出模块上。

7.根据权利要求6所述的标定装置，其特征在于，所述第二分光件包括平面镜，所述平面镜转动设置在所述壳体内；

当所述平面镜转动至第一状态时，所述平面镜将所述分光光带照射至所述监控模块上；

当所述平面镜转动至第二状态时，所述平面镜将所述分光光带照射至所述输出模块上。

8.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于，所述第二分光件与所述监控模块间的光程等于所述第二分光件与所述输出模块间的光程。

9.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于，所述第一分光件包括准直镜、分光元件和聚焦镜，所述准直镜和所述聚焦镜位于所述壳体内的第一侧，所述分光元件位于壳体内的第二侧，且所述第一侧和所述第二侧相对；

所述光源模块发射的光线照射至所述准直镜上，所述准直镜接收所述光线，并将所述光线准直为平行光线后照射至所述分光元件；

所述分光元件将所述平行光线分光，并形成平行单色分光后照射至所述聚焦镜；

所述聚焦镜对所述平行单色分光聚焦，并形成所述分光光带后照射至所述第二分光件。

10.根据权利要求9所述的标定装置，其特征在于，所述分光元件转动设置在所述壳体内，以使所述平行光线全部照射至所述分光元件上。

11.根据权利要求9所述的标定装置，其特征在于，还包括光转向件，所述光转向件位于所述壳体内的第二侧；

所述光源模块发射的光线经过所述光转向件后照射至所述准直镜上。

12.根据权利要求1或2所述的标定装置，其特征在于，所述光源模块设置在所述壳体的外壁上，所述壳体壁上与所述光源模块对应位置处设置有狭缝，所述光源模块发出的所述光线经过所述狭缝照射至所述分光模块上。

13.根据权利要求1或2所述的标定装置，其特征在于，所述输出模块包括色散焦平面，所述输出模块上设置有图像承接板，所述图像承接板为透光板。

14.根据权利要求13所述的标定装置，其特征在于，所述图像承接板至少与所述输出模块相对的一侧面为磨砂面。

15.一种电子设备，其特征在于，包括摄像头，所述摄像头的光谱响应曲线通过上述权利要求1-14任一所述的标定装置实现标定。

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