[發(fā)明專(zhuān)利]光譜成像芯片及光譜識(shí)別設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010374334.0
• 申請(qǐng)日: 2020-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111490060A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔開(kāi)宇;熊健;蔡旭升;朱鴻博;黃翊東;張巍;馮雪;劉仿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/146
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/146;G01J3/02;G01J3/28
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

本發(fā)明實(shí)施例提供一種光譜成像芯片及光譜識(shí)別設(shè)備，所述光譜成像芯片包括：沿厚度方向順次層疊設(shè)置的光調(diào)制層、圖像傳感層和信號(hào)處理電路層；其中所述光調(diào)制層沿表面分布有至少一個(gè)調(diào)制單元，每個(gè)所述調(diào)制單元包括沿表面分布的多個(gè)調(diào)制子單元，每個(gè)所述調(diào)制子單元均具有C4對(duì)稱(chēng)性；所述圖像傳感層為CIS晶圓，所述圖像傳感層沿表面分布有多個(gè)感應(yīng)單元，且每個(gè)所述調(diào)制子單元沿所述厚度方向分別至少對(duì)應(yīng)一個(gè)所述傳感單元；所述信號(hào)處理電路層與所述傳感單元電連接。本發(fā)明實(shí)施例的光譜成像芯片，為偏振無(wú)關(guān)的光譜成像芯片，該光譜成像芯片可以測(cè)量入射光的頻譜信息，且不受入射光的偏振特性的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像及光譜識(shí)別設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光譜成像芯片及光譜識(shí)別設(shè)備。

背景技術(shù)

光譜成像技術(shù)是一種將光譜探測(cè)和成像有機(jī)結(jié)合的技術(shù)，能夠?qū)δ骋晃矬w進(jìn)行不同光譜下的成像，同時(shí)獲得被探測(cè)物體的幾何形狀信息和光譜特征。光譜成像技術(shù)已經(jīng)成為對(duì)地觀(guān)測(cè)和深空探測(cè)的重要手段，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)牧林生產(chǎn)、礦產(chǎn)資源勘查、文物檢測(cè)、海洋遙感、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、軍事偵察等領(lǐng)域。

光譜儀的分光元件往往對(duì)不同偏振的入射光有不同的響應(yīng)，而在實(shí)際使用中，由于無(wú)法事先知道待測(cè)光的偏振狀態(tài)，因此在實(shí)際使用中需要在光路中增加偏振片，不僅增加了成本，難以微型化且無(wú)法保證性能的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光譜成像芯片，包括：沿厚度方向順次層疊設(shè)置的光調(diào)制層、圖像傳感層和信號(hào)處理電路層；其中所述光調(diào)制層沿表面分布有至少一個(gè)調(diào)制單元，每個(gè)所述調(diào)制單元包括沿表面分布的多個(gè)調(diào)制子單元，每個(gè)所述調(diào)制子單元均具有C4對(duì)稱(chēng)性；所述圖像傳感層為CIS(CMOS Image Sensor)晶圓，所述圖像傳感層沿表面分布有多個(gè)感應(yīng)單元，且每個(gè)所述調(diào)制子單元沿所述厚度方向分別至少對(duì)應(yīng)一個(gè)所述傳感單元；所述信號(hào)處理電路層與所述傳感單元電連接。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)所述調(diào)制單元中的至少一部分所述調(diào)制子單元具有沿厚度方向設(shè)置的多個(gè)調(diào)制孔，所述多個(gè)調(diào)制孔沿表面分布形成調(diào)制孔陣列。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)所述調(diào)制單元中的多個(gè)所述調(diào)制子單元具有所述調(diào)制孔，且每個(gè)所述調(diào)制單元中的多個(gè)所述調(diào)制子單元的所述調(diào)制孔的形狀不同。

在一些實(shí)施例中，任意兩個(gè)所述調(diào)制單元中位于相同位置的所述調(diào)制子單元的所述調(diào)制孔陣列相同。

在一些實(shí)施例中，所述光調(diào)制層包括沿所述厚度方向設(shè)置的至少一層子調(diào)制層。

在一些實(shí)施例中，所述光調(diào)制層集成于所述圖像傳感層背離所述信號(hào)處理電路層的一側(cè)。

在一些實(shí)施例中，所述圖像傳感層包括沿所述圖像傳感層的厚度方向連接的光探測(cè)層和第一信號(hào)處理層；所述光探測(cè)層和所述第一信號(hào)處理層中的一個(gè)連接在所述光探測(cè)層和所述第一信號(hào)處理層中的另一個(gè)與所述光調(diào)制層之間。

在一些實(shí)施例中，所述的光譜成像芯片還包括：透光介質(zhì)層，所述透光介質(zhì)層位于所述光調(diào)制層與圖像傳感層之間。

在一些實(shí)施例中，所述的光譜成像芯片還包括：透鏡和濾光片中的至少一種，所述透鏡和濾光片中的所述至少一種連接在所述光調(diào)制層的背離或靠近所述圖像傳感層的一側(cè)。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光譜識(shí)別設(shè)備，包括：如上述任一種所述的光譜成像芯片，設(shè)置在待成像物體的一側(cè)，所述光譜成像芯片用于接收來(lái)自于所述待成像物體的入射光，并利用所述調(diào)制單元和所述感應(yīng)單元對(duì)所述入射光進(jìn)行光調(diào)制以得到至少一個(gè)調(diào)制后的光譜，并對(duì)各個(gè)所述調(diào)制后的光譜的光強(qiáng)分別進(jìn)行感應(yīng)探測(cè)，從而分別確定各個(gè)像素點(diǎn)。