CN112490256B - 多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备 - Google Patents
多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112490256B CN112490256B CN202011356850.7A CN202011356850A CN112490256B CN 112490256 B CN112490256 B CN 112490256B CN 202011356850 A CN202011356850 A CN 202011356850A CN 112490256 B CN112490256 B CN 112490256B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical filter
- tunable optical
- multispectral imaging
- filter
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 172
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 30
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000013211 curve analysis Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
本申请公开了一种多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备,属于成像技术领域。所述多光谱成像结构包括:微透镜;感光器件,所述感光器件与所述微透镜正对设置,用于将接收的光信号转换为电信号;位于所述微透镜和所述感光器件之间的第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器,用于通过调节谐振腔的腔长以透过n种光;位于所述第一可调谐光学滤波器和所述感光器件之间的第一滤光器和位于所述第二可调谐光学滤波器和所述感光器件之间的第二滤光器。本申请实施例中,通过设置两个可调谐光学滤波器和两个滤光器,可大幅度提高光谱扫描的切换时间,提升感光器件的扫描速率,从而提高图像采集的帧率。
Description
技术领域
本申请属于成像技术领域,具体涉及一种多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备。
背景技术
随着电子与光学技术的发展,手机等终端设备的拍照效果得到了巨大的改善,手机摄像头相关元器件近年发生了快速的技术迭代,如像素更高、成像效果更好的互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensor,CIS)成像芯片逐步推出中;其中多光谱技术也在成像芯片得到了应用,相对传统的RGBCIS芯片实现更精准、更多的光谱波段信号感应;同时光谱成像芯片也能够输出空间分辨率的光谱曲线,使通过光谱曲线分析实现物质识别等应用成为可能。
目前,多光谱成像技术采用的微机电系统法布里-珀罗干涉仪(Micro-electroMechanical Fabry-Perot Interferometer,MFPI),又称为可调谐光学滤波器,由于压电材料膨胀率限制,电极电压变化时的形变控制存在迟滞效应,将导致MFPI进行不同波段光谱扫描时不同波段的切换时间达到毫秒级别以上;因此在实际应用中,MFPI只能针对静态物体进行拍摄;拍摄过程中的抖动等将影响光谱采集的准确性。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备,能够解决现有技术中MFPI在进行不同波段光谱扫描时不同波段的切换时间过长,继而导致只能对静态物体进行拍摄以及拍摄过程中的抖动将影响光谱采集的准确性的问题。
为了解决上述技术问题,本申请是这样实现的:
第一方面,本申请实施例提供了一种多光谱成像结构,该多光谱成像结构包括:
微透镜;
感光器件,所述感光器件与所述微透镜正对设置,用于将接收的光信号转换为电信号;
位于所述微透镜和所述感光器件之间的第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器,所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器的谐振腔的腔长均可调;
位于所述第一可调谐光学滤波器和所述感光器件之间的第一滤光器和位于所述第二可调谐光学滤波器和所述感光器件之间的第二滤光器,所述第一滤光器和所述第二滤光器透过的光的波长不同。
可选的,所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器均可通过调节各自的谐振腔的腔长以透过n种光,其中,第i种光的波长为λi,i≤n,i和n均为正整数,波长由λ1至λn逐渐增长;所述第一滤光器可透过波长为λx的光,0<x≤n,且x为奇数,所述第二滤光器可透过波长为λy的光,0<y≤n,且y为偶数。
可选的,所述感光器件为光敏二极管。
可选的,所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器均包括第一反光板、第二反光板、位于所述第一反光板和所述第二反光板之间的谐振腔以及电极,所述电极用于调节所述第一反光板和所述第二反光板之间的距离,以改变所述谐振腔的腔长。
可选的,所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器同一平面设置,所述第一滤光器和所述第二滤光器同一平面设置。
第二方面,本申请实施例提供了一种多光谱成像方法,应用于如上所述的多光谱成像结构,所述方法包括:
逐级调节第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器的腔长,使所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器均逐次透过对应波长的光,并逐次对应传输至第一滤光器和第二滤光器,其中,透过的第i种光的波长为λi,共有n种光,i≤n,i和n均为正整数,波长由λ1至λn逐渐增长;
所述第一滤光器依次透过波长为λx的光,0<x≤n,且x为奇数,所述第二滤光器依次透过波长为λy的光,0<y≤n,且y为偶数,使得感光器件在每一扫描周期内仅能接收透过所述第一滤光器或所述第二滤光器的光。
第三方面,本申请实施例提供了一种多光谱成像芯片,包括如上所述的多光谱成像结构。
可选的,还包括:
像素感光电路,所述像素感光电路设置于衬底基板上,所述多光谱成像结构位于所述像素感光电路的远离衬底基板的一侧,所述像素感光电路与感光器件连接。
第四方面,本申请实施例提供了一种摄像头模组,包括如上所述的多光谱成像结构
第五方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括如上所述的摄像头模组。
在本申请实施例中,通过设置两个可调谐光学滤波器和两个滤光器,可大幅度提高光谱扫描的切换时间,提升感光器件的扫描速率,从而提高图像采集的帧率,以允许对动态物体拍摄继而得到高质量的成像结果。
附图说明
图1为本申请实施例提供的RGB传感器阵列的排布示意图;
图2为本申请实施例提供的RGB成像的光谱示意图;
图3为本申请实施例提供的多光谱传感器阵列的排布示意图;
图4为本申请实施例提供的多光谱成像的光谱示意图;
图5为本申请实施例提供的RGB成像芯片的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的传统多光谱成像芯片的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的多光谱成像结构的示意图;
图8为本申请实施例提供的第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器的结构示意图;
图9为本申请实施例提供的谐振腔的腔长调节前后透过的光波的示意图;
图10为本申请实施例提供的第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器透过的光谱的示意图;
图11为本申请实施例提供的多光谱成像方法的流程示意图
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施,且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类,并不限定对象的个数,例如第一对象可以是一个,也可以是多个。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图,通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备进行详细地说明。
请参考图1至图4,图1为本申请实施例提供的RGB传感器阵列的排布示意图,图2为本申请实施例提供的RGB成像的光谱示意图;图3为本申请实施例提供的多光谱传感器阵列的排布示意图,图4为本申请实施例提供的多光谱成像的光谱示意图。如图1、图2所示,常规的RGB三色传感只能获取红绿蓝三种光,分别对应于630nm、545nm和435nm,成像品质有限;如图3、图4所示,随着多光谱成像技术的应用,相对于传统的RGB成像芯片而言,多光谱成像芯片能够实现更精确、更多光谱波段信号的感应,感光范围在400nm~700nm同时也能够输出空间分辨率的光谱曲线,使通过光谱曲线分析来实现物质识别等应用成为可能。
请参考图5,为本申请实施例提供的RGB成像芯片的结构示意图。如图5所示,传统的RGB成像芯片包括透镜501、滤光片502、感光二极管503、金属走线层504和硅基板505,透镜501将入射光汇聚到滤光片502处后,红、绿、蓝三种光可以透过滤光片502,而被感光二极管503接收,感光二极管503将接收的光信号转换为电信号,并经金属走线层504输出,金属走线层504形成在硅基板505上。可以知道,在RGB成像芯片中,感光二极管503只能接收并感应红、绿、蓝三种光,成像品质有限。
请参考图6,为本申请实施例提供的传统多光谱成像芯片的结构示意图。与图5中传统的RGB成像芯片相比,区别之处在于,目前的多光谱成像芯片中采用可调谐光学滤波器506代替了原有的滤光片502,可调谐光学滤波器506可以通过调节其谐振腔的腔长而实现透过不同波长的光,不同波长的光被感光二极管503接收后转换为电信号。可以知道,在该类多光谱成像芯片中,由于可调谐光学滤波器506的腔长具有较大的调整范围,因而对应的透过的光谱的波长范围也较宽,使感光二极管503可以感应更多种类的光,从而提高了成像品质。然而,在感光二极管503在一个扫描周期内接收某一波长的光后,可调谐光学滤波器506调节至另一腔长的时间段内(也即从某一腔长调节至另一腔长所需的时间),感光二极管503需要待可调谐光学滤波器506完成腔长调节后才能接收另一波长的光,而可调谐光学滤波器506完成不同腔长之间的切换所需的切换时间达到了毫秒级别以上,这意味着该多光谱成像芯片只能对静态物体进行拍摄,而无法对动态物体进行拍摄得到清晰的照片,并且,拍摄过程中的抖动等也将影响其光谱采集的准确性,因此,该类多光谱成像芯片的实际应用场景受到了较大的限制,成像效果不甚理想。
由此,请参考图7,为本申请实施例提供的多光谱成像结构的示意图。如图7所示,本申请实施例中的多光谱成像结构可以包括微透镜701和感光器件702,其中,微透镜701用于对入射光进行汇聚,而感光器件702则用于接收光信号并转换为电信号;在微透镜701和感光器件702之间还设置有第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704,第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704的谐振腔的腔长均可调,当微透镜701将入射光汇聚到第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器后,第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704均可通过调节各自的谐振腔的腔长以透过n种光,也就是说,第一可调谐光学滤波器703可透过的光谱的波长范围可以与第二可调谐光学滤波器704可透过的光谱的波长范围相同,可透过的光谱包含n种光,其中,可选的,第i种光的波长为λi,i≤n,i和n均为正整数,波长由λ1至λn逐渐增长,例如,第1种光的波长为λ1,第2种光的波长为λ2,第3种光的波长为λ3······第n种光的波长为λn,λ1<λ2<λ3······<λn。进一步的,在第一可调谐光学滤波器703和感光器件702之间还设置有第一滤光器705,而在第二可调谐光学滤波器704和感光器件702之间还设置有第二滤光器706,光由第一可调谐光学滤波器703出射至第一滤光器705后,第一滤光器705将对其他波长的光进行滤除,而透过特定波长的光,第一滤光器705和第二滤光器706透过的光的波长不同,可选的,第一滤光器705可以透过波长为λx的光,其中,0<x≤n,且x为奇数,也就是说,第一滤光器705可以透过波长为λ1、λ3、λ5······的光;而光由第二可调谐光学滤波器704出射至第二滤光器706后,第二滤光器706将对其他波长的光进行滤除,而透过特定波长的光,具体的,第二滤光器706可以透过波长为λy的光,0<y≤n,且y为偶数,也就是说,第二滤光器706可以透过波长为λ2、λ4、λ6······的光。由此,当第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704同步调节各自的腔长时,虽然第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704所透过的光的波长均相同,但是由于第一滤光器705和第二滤光器706可透过的光不同,因此,在谐振腔处于同一个腔长数值的情况下,入射到感光器件702的光只能是n种光中的任一种,由此,感光器件702在一个扫描周期内获取的入射光信号只有一种;例如,在感光器件702的一个扫描周期内,感光器件702接收的光信号是由第一可调谐光学滤波器703出射并透过第一滤光器705的光,此时可以使第一可调谐光学滤波器703保持腔长恒定直至感光器件702完成该种光的扫描,而第二可调谐光学滤波器704则可以继续调节其腔长,待第二可调谐光学滤波器704调节至下一腔长后,此时感光器件702已完成一个周期内的扫描,便可以立即开始下一扫描周期,对由第二可调谐光学滤波器704出射并透过第二滤光器706的光进行扫描,以此类推,第一可调谐光学滤波器703依次出射波长为λ1、λ3、λ5·····的光,并透过第一滤光器705射到感光器件702上,而第二可调谐光学滤波器704则依次出射波长为λ2、λ4、λ6······的光,并透过第二滤光器705射到感光器件702上,也就是说,感光器件702可以依次扫描波长为λ1、λ2、λ3······的光,最终完成多光谱扫描。
由上可知,本申请实施例中,可以调节第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704中的任一个的谐振腔的腔长,而保持剩下一个的谐振腔的腔长恒定,由此,既可以确保感光器件702在一个扫描周期内完成一种光的扫描,还可以在该扫描周期之后立即开始下一种光的扫描,由此省去了不同波段之间进行切换所需的切换时间,从而缩减了多光谱的扫描时间,使其可以应用于运动物体的拍摄,降低了拍摄过程中的抖动带来的负面影响,拓宽了其应用场景,提高了拍摄得到的图像品质。
请参考图8,为本申请实施例提供的第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器的结构示意图。如图8所示,本申请实施例中,第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704均包括第一反光板801和第二反光板802,第一反光板801和第二反光板802之间形成为谐振腔803,在第一反光板801和第二反光板802之间还设置有电极804,电极804用于调节第一反光板801和第二反光板802之间的距离,也即谐振腔803的腔长。可选的,第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704采用压电陶瓷变压器(piezo-electric ceramic transformer,PCT)等技术方案,通过电极804向压电材料表面施加电压后,由于逆电压效应,将会引起压电材料的形变,由此可以改变第一反光板801和第二反光板802之间的距离,即实现谐振腔803的腔长的调节,而谐振腔803的腔长与谐振波的波长有关,因此通过调节谐振腔803的腔长,可以使第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704透过不同波长的光。
请参考图9,为本申请实施例提供的谐振腔的腔长调节前后透过的光波的示意图。如图9所述,在调节谐振腔803的腔长使其变长的情况下,对应透过的光的波长也随之变长,谐振腔803的腔长与透过的波长存在着一一对应的关系,因此可以通过控制谐振腔803的腔长实现透过的光的波长的控制。
请参考图10,为本申请实施例提供的第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器透过的光谱的示意图。如图10所示,本申请实施例中,第一可调谐光学滤波器703可透过波长为λ1、λ3、λ5·····的光,第二可调谐光学滤波器704可以透过波长为λ2、λ4、λ6······的光,由于波长由λ1至λn逐渐增长,则意味着对应的谐振腔803的腔长也是逐渐增长;在图6中所示的常规的多光谱成像芯片中,由于只有一个可调谐光学滤波器506,因此在可调谐光学滤波器506调节至某一腔长后,需要感光二极管503在一个扫描周期内对出射的光完成扫描后,才可再次调节可调谐光学滤波器506的谐振腔的腔长,直到可调谐光学滤波器506调节至下一腔长后,才可继续进行下一个扫描周期进行扫描,由于谐振腔的腔长调节存在迟滞效应,这意味着可调谐光学滤波器506在不同波段之间的切换时间过长而严重影响了多光谱的扫描速率,最终影响了成像画质;而本申请实施例中,由于设置了第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704,可以调节第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704中的任一个的谐振腔的腔长,而保持剩下一个的谐振腔的腔长恒定,由此,既可以确保感光器件702在一个扫描周期内完成一种光的扫描,还可以在该扫描周期之后立即开始下一种光的扫描,由此省去了不同波段之间进行切换所需的切换时间,从而缩减了多光谱的扫描时间,使其可以应用于运动物体的拍摄,降低了拍摄过程中的抖动带来的负面影响,拓宽了其应用场景,提高了拍摄得到的图像品质。例如,在逐级调节第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704时,即使一开始第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704调节至相同腔长,即可以透过相同波长的光,但是由于在出射至感光器件702的光路上还设置了第一滤光器705和第二滤光器706,第一滤光器705和第二滤光器706可透过的不同波长的光,因此在保持第一可调谐光学滤波器703的腔长恒定并利用感光器件702对透过第一滤光器705的某一波长的光进行扫描的时间内,即使对第二可调谐光学滤波器704的腔长进行调节,也不会对感光器件702的扫描工作造成任何影响,从而确保了多光谱采集的准确性。
可选的,本申请实施例中,感光器件702为光敏二极管。
本申请实施例中,第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704同平面设置,也即第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704与感光器件702的感光面的距离相同;同样的,第一滤光器705和第二滤光器706也呈同一平面设置。
本申请实施例中,通过设置两个可调谐光学滤波器和两个滤光器,可大幅度提高光谱扫描的切换时间,提升感光器件的扫描速率,从而提高图像采集的帧率,以允许对动态物体拍摄继而得到高质量的成像结果。
请参考图11,为本申请实施例提供的多光谱成像方法的流程示意图。如图11所示,本申请另一方面实施例还提供了一种多光谱成像方法,应用于上述实施例中所述的多光谱成像结构,所述多光谱成像结构如上述实施例所述,在此不再赘述,所述方法可以包括:
步骤101:逐级调节第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器的腔长,使所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器均逐次透过对应波长的光,并逐次对应传输至第一滤光器和第二滤光器,其中,透过的第i种光的波长为λi,共有n种光,i≤n,i和n均为正整数,波长由λ1至λn逐渐增长。
具体来说,由于第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704的谐振腔的腔长与透过的光的波长相对应,因此,逐级调节第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704的腔长,可以使得第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704均逐次透过对应波长的光,并逐次对应传输至第一滤光器705和第二滤光器706;其中,透过第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704的光均可以包括波长为λ1、λ2、λ3······λn的光,一共为n种,并且第i种光的波长为λi,i≤n,i和n均为正整数,波长由λ1至λn逐渐增长。
步骤102:所述第一滤光器依次透过波长为λx的光,0<x≤n,且x为奇数,所述第二滤光器依次透过波长为λy的光,0<y≤n,且y为偶数,使得感光器件在每一扫描周期内仅能接收透过所述第一滤光器或所述第二滤光器的光。
也就是说,第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704可以从相同的腔长开始调节,然后调节至可以透过波长为λ1的光,此时,第一可调谐光学滤波器703和第二可调谐光学滤波器704均将波长为λ1的光传输至第一滤光器705和第二滤光器706,然而,由于,第一可调谐光学滤波器703可透过波长为λ1、λ3、λ5·····的光,第二可调谐光学滤波器704可以透过波长为λ2、λ4、λ6······的光,因此,实际上波长为λ1的光只能透过第一滤光器705到达感光器件,而无法透过第二滤光器706,则此时感光器件在一扫描周期内仅接收透过第一滤光器705的光;进一步的,由于腔长的调节存在迟滞效应,因此,为了减小不同波段的切换时间,在感光器件扫描波长为λ1的光的时间段内,保持第一可调谐光学滤波器703的腔长不变,而继续调节第二可调谐光学滤波器704的腔长,直至第二可调谐光学滤波器704可以透过波长为λ2的光,此时波长为λ1的光已扫描结束;在波长为λ1的光扫描结束时刻开始,第一可调谐光学滤波器703也继续调节其腔长,这意味着第一可调谐光学滤波器703不再透过波长为λ1的光;而第二可调谐光学滤波器704已经调节腔长至可以透过波长为λ2的光,则波长为λ2的光将透过第二滤光器706入射至感光器件的感光面,则此时感光器件可以继续开始光谱扫描,即扫描波长为λ2的光;以此类推,第一可调谐光学滤波器703分别在腔长调节至可透过波长为λ3、λ5·····的光时保持腔长恒定,待对应波长的光扫描结束后再继续调节腔长,而同样的,第二可调谐光学滤波器704分别在腔长调节至可透过波长为λ2、λ4·····的光时保持腔长恒定,待对应波长的光扫描结束后再继续调节腔长,则感光器件便可在一个扫描周期内仅接收一种波长的光,并且在扫描完成一种波长的光后,便可扫描下一种波长的光,从而依次完成波长为λ1、λ2、λ3······λn的光的扫描;由上可知,本申请实施例可以大幅度提升光谱扫描的切换时间,提升扫描速率,从而可提升图像采集的帧率,使多光谱成像结构对动态物体进行光谱扫描与摄影拍摄成为可能,拓展了多光谱成像结构的应用场景与体验。
本申请再一方面实施例提供了一种多光谱成像芯片,包括上述实施例中所述的多光谱成像结构。由于上述实施例中的多光谱成像结构通过设置两个可调谐光学滤波器和两个滤光器,可大幅度提高光谱扫描的切换时间,提升感光器件的扫描速率,从而提高图像采集的帧率,以允许对动态物体拍摄继而得到高质量的成像结果,因此本申请实施例中的多光谱成像芯片也对应具有上述有益效果,为避免重复,在此不再赘述。
如图7所示,可选的,本申请实施例中的多光谱成像芯片还包括像素感光电路707,像素感光电路707形成于衬底基板708上,而多光谱成像结构则位于像素感光电路707的远离衬底基板的一侧,感光器件702与感光电路707连接,用于向感光器件702提供工作电压以及传输感光器件702产生的电信号;也就是说,像素感光电路707用于驱动感光器件702周期性扫描光谱,而感光器件702将扫描到的光谱信号转化为电信号,并经由像素感光电路707传输出去。
本申请又一方面实施例还提供了一种摄像头模组,所述摄像头模组包括上述实施例中所述的多光谱成像结构。由于上述实施例中的多光谱成像结构通过设置两个可调谐光学滤波器和两个滤光器,可大幅度提高光谱扫描的切换时间,提升感光器件的扫描速率,从而提高图像采集的帧率,以允许对动态物体拍摄继而得到高质量的成像结果,因此本申请实施例中的多光谱成像芯片也对应具有上述有益效果,为避免重复,在此不再赘述。
本申请再一方面实施例还提供了一种电子设备,所述电子设备包括上述实施例中所述的摄像头模组。由于上述实施例中的摄像头模组通过设置两个可调谐光学滤波器和两个滤光器,可大幅度提高光谱扫描的切换时间,提升感光器件的扫描速率,从而提高图像采集的帧率,以允许对动态物体拍摄继而得到高质量的成像结果,因此本申请实施例中的多光谱成像芯片也对应具有上述有益效果,为避免重复,在此不再赘述。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外,需要指出的是,本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能,还可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,例如,可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法,并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外,参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本申请的保护之内。
Claims (9)
1.一种多光谱成像结构,其特征在于,包括:
微透镜;
感光器件,所述感光器件与所述微透镜正对设置,用于将接收的光信号转换为电信号;
位于所述微透镜和所述感光器件之间的第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器,所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器的谐振腔的腔长均可调;
位于所述第一可调谐光学滤波器和所述感光器件之间的第一滤光器和位于所述第二可调谐光学滤波器和所述感光器件之间的第二滤光器,所述第一滤光器和所述第二滤光器透过的光的波长不同;
所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器均可通过逐级调节各自的谐振腔的腔长以透过n种光,其中,第i种光的波长为λi,i≤n,i和n均为正整数,波长由λ1至λn逐渐增长;所述第一滤光器可透过波长为λx的光,0<x≤n,且x为奇数,所述第二滤光器可透过波长为λy的光,0<y≤n,且y为偶数。
2.根据权利要求1所述的多光谱成像结构,其特征在于,所述感光器件为光敏二极管。
3.根据权利要求1所述的多光谱成像结构,其特征在于,所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器均包括第一反光板、第二反光板、位于所述第一反光板和所述第二反光板之间的谐振腔以及电极,所述电极用于调节所述第一反光板和所述第二反光板之间的距离,以改变所述谐振腔的腔长。
4.根据权利要求1所述的多光谱成像结构,其特征在于,所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器同一平面设置,所述第一滤光器和所述第二滤光器同一平面设置。
5.一种多光谱成像方法,其特征在于,应用于如权利要求1~4中任一项所述的多光谱成像结构,所述方法包括:
逐级调节第一可调谐光学滤波器和第二可调谐光学滤波器的腔长,使所述第一可调谐光学滤波器和所述第二可调谐光学滤波器均逐次透过对应波长的光,并逐次对应传输至第一滤光器和第二滤光器,其中,透过的第i种光的波长为λi,共有n种光,i≤n,i和n均为正整数,波长由λ1至λn逐渐增长;
所述第一滤光器依次透过波长为λx的光,0<x≤n,且x为奇数,所述第二滤光器依次透过波长为λy的光,0<y≤n,且y为偶数,使得感光器件在每一扫描周期内仅接收透过所述第一滤光器或所述第二滤光器的光。
6.一种多光谱成像芯片,其特征在于,包括如权利要求1~4中任一项所述的多光谱成像结构。
7.根据权利要求6所述的多光谱成像芯片,其特征在于,还包括:
像素感光电路,所述像素感光电路设置于衬底基板上,所述多光谱成像结构位于所述像素感光电路的远离衬底基板的一侧,所述像素感光电路与感光器件连接。
8.一种摄像头模组,其特征在于,包括如权利要求1~4中任一项所述的多光谱成像结构。
9.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求8所述的摄像头模组。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011356850.7A CN112490256B (zh) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011356850.7A CN112490256B (zh) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112490256A CN112490256A (zh) | 2021-03-12 |
CN112490256B true CN112490256B (zh) | 2023-08-22 |
Family
ID=74936142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011356850.7A Active CN112490256B (zh) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112490256B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113418864B (zh) * | 2021-06-03 | 2022-09-16 | 奥比中光科技集团股份有限公司 | 一种多光谱图像传感器及其制造方法 |
CN113540138B (zh) * | 2021-06-03 | 2024-03-12 | 奥比中光科技集团股份有限公司 | 一种多光谱图像传感器及其成像模块 |
CN113449684A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-28 | 维沃移动通信有限公司 | 光学指纹识别装置、光学指纹识别方法以及电子设备 |
CN113777056A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-12-10 | 昆山格博尔智能科技有限责任公司 | 基于多光谱cmos图像芯片的油墨配色检测方法 |
CN113852738B (zh) * | 2021-09-13 | 2023-08-08 | 维沃移动通信有限公司 | 摄像模组、电子设备、图像获取方法和装置 |
CN115236784A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-10-25 | 海宁市产业技术研究院 | 一种摄像头芯片、摄像装置及其应用和光谱重构方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009168597A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Hoya Corp | 分光装置、電子内視鏡、および電子内視鏡システム |
CN107941339A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-20 | 湖南宏动光电有限公司 | 基于周期性干涉膜系fp腔扫描的高光谱成像装置及方法 |
WO2018150801A1 (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-23 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | センサ、固体撮像装置及び電子装置 |
CN109269644A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-01-25 | 天津津航技术物理研究所 | 宽调谐范围光谱成像传感器 |
CN110050346A (zh) * | 2016-12-13 | 2019-07-23 | 索尼半导体解决方案公司 | 成像器件和电子设备 |
CN110383047A (zh) * | 2016-11-20 | 2019-10-25 | 尤尼斯拜特罗有限责任公司 | 多频带成像系统 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3633334B1 (en) * | 2018-10-04 | 2022-12-28 | IMEC vzw | Spectral sensor for multispectral imaging |
-
2020
- 2020-11-27 CN CN202011356850.7A patent/CN112490256B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009168597A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Hoya Corp | 分光装置、電子内視鏡、および電子内視鏡システム |
CN110383047A (zh) * | 2016-11-20 | 2019-10-25 | 尤尼斯拜特罗有限责任公司 | 多频带成像系统 |
CN110050346A (zh) * | 2016-12-13 | 2019-07-23 | 索尼半导体解决方案公司 | 成像器件和电子设备 |
WO2018150801A1 (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-23 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | センサ、固体撮像装置及び電子装置 |
CN107941339A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-20 | 湖南宏动光电有限公司 | 基于周期性干涉膜系fp腔扫描的高光谱成像装置及方法 |
CN109269644A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-01-25 | 天津津航技术物理研究所 | 宽调谐范围光谱成像传感器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112490256A (zh) | 2021-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112490256B (zh) | 多光谱成像结构、方法、芯片、摄像头模组和电子设备 | |
US11706535B2 (en) | Digital cameras with direct luminance and chrominance detection | |
US6801719B1 (en) | Camera using beam splitter with micro-lens image amplification | |
US8598504B2 (en) | Large dynamic range cameras | |
US7916180B2 (en) | Simultaneous multiple field of view digital cameras | |
US7538311B2 (en) | Image sensor and digital camera | |
JP5399215B2 (ja) | 多眼カメラ装置および電子情報機器 | |
US20120104526A1 (en) | Imager module optical focus and assembly method | |
US7515818B2 (en) | Image capturing apparatus | |
US20070212049A1 (en) | Auto-focusing method and auto-focusing apparatus using the same | |
US20050218297A1 (en) | Optical apparatus and beam splitter | |
US8139139B2 (en) | Imaging apparatus with phase difference detecting sensor | |
JP5040600B2 (ja) | 撮像装置、撮像装置制御プログラム及び撮像装置制御方法 | |
CN107370939B (zh) | 焦点检测装置及其控制方法、摄像设备和计算机可读介质 | |
US20110080626A1 (en) | Image reading apparatus | |
US10791340B2 (en) | Method and system to refine coding of P-phase data | |
US20070252908A1 (en) | Method of Creating Colour Image, Imaging Device and Imaging Module | |
US8503050B2 (en) | Image reading apparatus and image forming apparatus | |
US6943335B2 (en) | Signal processing apparatus having a specific limb darkening correction | |
JP2010193380A (ja) | 撮影装置、色変換処理装置、サーバ情報処理装置、クライアント情報処理装置、およびサーバ情報処理装置における画像データ処理方法、およびクライアント情報処理装置における色変換処理方法 | |
KR100390435B1 (ko) | 디지털 카메라용 광학계 | |
JPH09163238A (ja) | 撮像装置 | |
US20240263998A1 (en) | Camera system | |
KR100868279B1 (ko) | 컬러 이미지를 생성하는 방법, 이미징 장치 및 이미징 모듈 | |
KR100576804B1 (ko) | 디지털 영상 데이터 획득 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |