CN116417483A - 一种光谱成像芯片及光谱成像芯片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光谱成像芯片及光谱成像芯片的制备方法，其中光谱成像芯片包括：光探测器；所述光探测器的感光区域上集成有光谱调制单元；其中，所述光谱调制单元包括微纳调制单元，以及仅允许特定波段的光透过的滤光单元。用以解决现有技术中基于微纳调制结构光谱成像芯片方案空间分辨率低缺陷，实现对光谱成像场景的高空间分辨率捕捉，提高了光谱成像芯片的图像识别处理能力。

Description

一种光谱成像芯片及光谱成像芯片的制备方法
技术领域
本发明涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种光谱成像芯片及光谱成像芯片的制备方法。
背景技术
光谱能够很好地反映物质性质，光谱学及光谱分析在近现代科学的诸多领域都有着重要的作用，应用场景遍及宇宙探测、宏观场景检测以及微观物质分析。光谱成像技术则能够同时捕捉环境的空间光谱信息，在智能光谱探测识别场景中将会有着重要的应用前景。
但受限于传统光谱测量设备的庞大体积、高昂价格等因素，光谱成像及分析应用受到了较大的限制。近年来，随着微纳加工技术的发展，多种高精度光谱仪小型化的方案被提出，例如，利用量子点、纳米线、光子晶体、超表面等微纳调制结构来实现的微型光谱仪。光谱仪的微型化、集成化大大促进了光谱学的发展，其中利用超表面实现的光谱仪，得益于其面接收光的原理以及工艺兼容性，在进行二维阵列化后可直接得到快照式光谱相机。
基于超表面等微纳调制结构的光谱仪是利用不同的微纳结构，对同一束入射光进行不同的宽带滤波调制，并由光探测器收集调制后的输出光。例如：在入射光的光强为f(λ)、超表面表面结构透射系数为Φi、光探测器的光谱响应为q(λ)、暗噪声为ei时，第i个结构对应探测器收集到的光强值Ii为：
Ii＝∫f(λ)Φi(λ)q(λ)dλ+ei。
即利用微纳结构数目对应的测量值I，以及各个微纳结构的调制性能Φ(λ)，能够重建获取入射光光谱信息f(λ)。
在实际实现中，一般采用相邻的25(5×5)个至400(20×20)个不同结构的超表面单元来测量一束入射光的光谱，并且假设入射至所有超表面结构上的光是一致的，即满足光强一致性。利用光电传感器测量经调制后的光强，再利用压缩感知等算法，便能够通过计算得出待测入射光的光谱。在此基础上对光谱相机获取的空间各点光谱进行重建，便可实现光谱成像。
然而，基于微纳调制结构的光谱相机在实际使用时，整个微纳调制结构接光面上的入射光为待测物体经过镜头成的像，由于重建光谱需要多个不同的超表面调制后的光强值，因此一方面会导致在单个光谱仪对应的成像范围内，光强一致性不能得到保证，进而影响光谱重建的效果，尤其在被拍摄物体的边缘区域，入射光的光强在空间维度上往往具有很大的梯度，这使得光强一致性得不到满足，光谱测量的效果急剧下降；另一方面，在保证光谱重建性能的前提下，需要若干个光探测器像素对应为空间一个位置，这会使得光谱成像的空间分辨能力大大降低，尽管通过不同微纳调制结构单元的复用，可以一定程度提高光谱相机的空间分辨率，但提高的范围有限。
发明内容
本发明提供一种光谱成像芯片及光谱成像芯片的制备方法，用以解决现有技术中基于微纳调制结构光谱成像芯片方案空间分辨率低缺陷，实现对光谱成像场景的高空间分辨率捕捉，提高了光谱成像芯片的图像识别处理能力。
本发明提供一种光谱成像芯片，包括：
光探测器；
所述光探测器的感光区域上集成有光谱调制单元；
其中，所述光谱调制单元包括微纳调制单元，以及仅允许特定波段的光透过的滤光单元。
根据本发明所述的光谱成像芯片，在可见光色域内，所述滤光单元包括：允许R波段的光通过的R波段滤光单元、允许G波段的光通过的G波段滤光单元，以及允许B波段的光通过的B波段滤光单元中的至少一种。
根据本发明所述的光谱成像芯片，所述光谱成像芯片包括一个或多个结构阵列，所述结构阵列由光谱调制单元和对应位置的光探测器的传感单元构成；所述传感单元用于采集经所述光谱调制单元调制后的光。
根据本发明所述的光谱成像芯片，在可见光色域内，所述滤光单元包括：允许R波段的光通过的R波段滤光单元、允许G波段的光通过的G波段滤光单元，以及允许B波段的光通过的B波段滤光单元中的至少一种；
构成所述光谱成像芯片的至少一个所述结构阵列中至少设置一个所述滤光单元。
根据本发明所述的光谱成像芯片，各个所述滤光单元在所述结构阵列中随意排布。
根据本发明所述的光谱成像芯片，每个所述结构阵列中，所述滤光单元的数量占构成所述结构阵列的光谱调制单元总数的10-90％。
根据本发明所述的光谱成像芯片，每个所述结构阵列中，所述滤光单元的数量占构成所述结构阵列的光谱调制单元总数的12-75％。
根据本发明所述的光谱成像芯片，还包括：与所述光探测器连接的信号处理电路；
所述信号处理电路用于对由入射光获取的空间各点光谱进行重建，以实现光谱成像。
根据本发明所述的光谱成像芯片，所述微纳调制单元和所述滤光单元均实施为微纳调制结构。
本发明还提供一种光谱成像芯片的制备方法，包括：
准备光探测器；及
在所述光探测器的感光区域上集成光谱调制单元；
其中，所述光谱调制单元包括微纳调制单元，以及仅允许特定波段的光透过的滤光单元。
本发明还提供另一种光谱成像芯片的制备方法，包括：
准备光探测器；
在所述光探测器的感光区域上分别集成微纳调制单元和仅允许特定波段的光透过的滤光单元，构成光谱成像芯片初品；
利用所述光谱成像芯片初品对标准色场景进行测量，对得到的测量值进行修正，得到所述光谱成像芯片。
本发明提供的一种光谱成像芯片及光谱成像芯片的制备方法，通过在光探测器的感光区域上集成微纳调制单元和仅允许特定波段的光透过的滤光单元，即在基于微纳调制结构实现的光谱成像芯片中引入了允许特定范围波长透过的通道，使光谱成像芯片能够与现有图像分析学相关理论及技术的色域产生直接联系，因此可以在最大程度保留图像空间分辨能力的同时，引入芯片对于光谱的感知能力，实现对光谱成像场景的高空间分辨率捕捉。此外，由于空间分辨能力的提升以及边缘检测方面的优势，能够保证及提升用于光谱分析区域的空间光强均匀性，进而提升关键区域的光谱分析性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是现有的RGB相机的光谱响应曲线图；
图2是现有的一种RGB相机的滤光片布置示意图；
图3是本发明提供的一种光谱成像芯片的结构示意图；
图4是本发明提供的一种将RGB三通道集成到光谱成像芯片中形成的结构阵列组合的示意图；
图5是本发明提供的几种滤光单元在3*3结构阵列中的排布示意图；
图6是本发明提供的几种滤光单元在4*4结构阵列中的排布示意图；
图7是本发明提供的几种滤光单元在5*5结构阵列中的排布示意图；
图8是本发明提供的以一种3*3的结构阵列构成的光谱成像芯片的结构阵列组合的示意图；
图9是本发明提供的以一种4*4的结构阵列构成的光谱成像芯片的结构阵列组合的示意图；
图10是本发明提供的以两种3*3的结构阵列构成的光谱成像芯片的结构阵列组合的示意图；
图11是本发明提供的以一种3*3的结构阵列和一种4*4的结构阵列构成的光谱成像芯片的结构阵列组合的示意图；
图12是利用图4所示的光谱成像芯片进行成像时，空间像素排布参考图；
图13是利用图12所示的光谱成像芯片进行边缘检测的成像示意图；
附图标记：
1：光探测器；2：微纳调制单元；3：滤光单元；4：结构阵列。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在传统成像领域，通常选择能够透过特定波段的滤光片作为光谱在可见光色域或者其他波段的特征采集，即通过对特定波段通道的光透过后收集光强值，得到具有视觉成像特征或特定光谱特征的测量值，例如RGBW，RGBIR等。
进一步地，在可见光波段，现在比较成熟且被广泛采用的是RGB三通道相机技术。RGB相机采用的是在普通光电传感器上覆盖一层R、G、B三个通道的滤光片来实现R、G、B三个通道的光强测量，也即将入射光通过RGB三通道的滤波作用后进行积分，其中RGB三个通道滤光片的光谱响应曲线如图1所示。由于人眼对G通道的光更为敏感，因此一般使用两个G通道的滤光片、一个R通道滤光片、一个B通道的滤光片一起构成一个2×2的测量矩阵，完成对同一束入射光的R、G、B三通道光强值的测量，如图2所示。
然而，在传统成像领域的RGB、RGBW、RGBIR等多通道相机，虽然具有较高的空间分辨率，非常适合于进行图像学的分析，但光谱感知能力有限，在光谱的信息维度，仅仅能够测量三个或几个通道的光谱强度信息，其余更精细的光谱信息全部被丢失，因此无法用于光谱学的分析。
相反地，基于微纳调制结构的光谱相机对光谱信息能够很好的捕捉和处理，但是对于空间的分辨率却较低。
基于此，本发明提出一种能够将对入射光的特定波段(可以为窄波段也可以为宽波段)具有光谱响应和可对全波段或宽波段进行光谱调制相结合的光谱成像芯片设计方案，以解决传统成像相机丢失光谱信息，以及基于微纳调制结构光谱成像芯片方案空间分辨率低的问题。
下面结合图3至图13描述本发明的一种光谱成像芯片，如图3所示，该芯片包括：
光探测器1。
需要说明的是，在光谱成像芯片中，光探测器的作用主要在于利用传感单元，例如：光纤、电路等，对光谱调制单元的输出光进行收集，所以，光探测器可以是CMOS图像传感器、CCD等等。
所述光探测器1的感光区域上集成有光谱调制单元；
其中，所述光谱调制单元包括微纳调制单元2，以及仅允许特定波段的光透过的滤光单元3。
需要说明的是，本发明所述的光谱成像芯片可以理解为包括光探测器、第一结构单元和第二结构单元三部分，而第一结构单元和第二结构单元集成在光探测器上，其中，第一结构单元对入射光具有特定光谱响应，允许特定波段的入射光透过，特定波段可以为窄波段也可以为宽波段，因此本发明中将该第一结构单元定义为滤光单元；而第二结构单元可以对全波段或宽波段进行光谱调制，因此第二结构单元定义为微纳调制单元；光探测器包括但不限于图像传感器、CCD等。
通过第一结构单元对入射光进行调制，例如滤光，得到特定光谱通道的光强信息，通过合理安排第一结构单元的分布密度，会提升空间分辨率，而通过第二结构单元则可以得到入射光更丰富的光谱信息，从而将两者结合使得光谱成像芯片的光谱重建和空间分辨性能提升。
进一步地，所述第一结构单元可以被实施为常见的R、G、B、Y、IR等滤光单元，通过对入射光进行滤光，允许对应的波段的光透过，例如为滤光片。
在本发明的一个实施例中，限定在可见光色域内，所述滤光单元包括：允许R波段的光通过的R波段滤光单元、允许G波段的光通过的G波段滤光单元，以及允许B波段的光通过的B波段滤光单元中的至少一种。
需要说明的是，在可见光波段，RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一，也是最基础的三个颜色通道，因而，通过限定在可见光色域内，所述滤光单元包括R波段滤光单元、G波段滤光单元，以及B波段滤光单元中的至少一种，即能够实现在单一可见光色域环境内最大程度保留图像空间分辨能力，并结合微纳调制单元对光谱的感知能力，实现对光谱成像场景的高空间分辨率捕捉。
进一步地，RGB色彩模式几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，当再减少其中任一颜色通道时，将会使得到的颜色大大减少，因而，在本发明实施例所述的光谱成像芯片中，为了提高在可见光色域内，对光谱成像场景更精确的捕捉，优选使每个滤光单元至少包括R波段滤光单元、G波段滤光单元，以及B波段滤光单元。
具体地，当第一结构单元实施为R、G、B三通道时，将RGB三通道集成到光谱成像芯片中形成的结构阵列组合如图4所示，可见，每个结构阵列中包括了R、G、B通道各一个，而空白处均为微纳调制单元。
本发明所述的光谱成像芯片利用第一结构单元提升空间分辨率，第二结构单元获得更丰富的光谱信息，因而，第一结构单元和第二结构单元均存在在光探测器的感光区域上，即能构成本发明所述的光谱成像芯片。
基于此，在本发明的另一个实施例中，使所述光谱成像芯片包括一个或多个结构阵列4，而所述结构阵列4由光谱调制单元和对应位置的光探测器的传感单元构成；所述传感单元用于采集经所述光谱调制单元调制后的光。
需要说明的是，通过将一个或多个同时包括第一结构单元和第二结构单元的结构阵列组合构成所述光谱成像芯片，使得光谱成像芯片的光谱重建和空间分辨性能较之现有的光谱成像芯片大幅提升。
进一步地，在每个结构阵列中仅需同时包括第一结构单元和第二结构单元即可，而组成所述光谱成像芯片的各个结构阵列的结构是否相同并不需要特意的限定，所以，构成所述光谱成像芯片的多个结构阵列的结构可以是相同的，也可以是不同的。
在本发明的另一个实施例中，对于由一个或多个结构阵列构成的光谱成像芯片，在可见光色域内，所述滤光单元包括：允许R波段的光通过的R波段滤光单元、允许G波段的光通过的G波段滤光单元，以及允许B波段的光通过的B波段滤光单元中的至少一种；
构成所述光谱成像芯片的至少一个所述结构阵列中至少设置一个所述滤光单元。
需要说明的是，如前所述，在可见光波段，RGB色彩模式是目前运用最广的颜色系统之一，也是最基础的三个颜色通道，当再减少其中任一颜色通道时，将会使得到的颜色大大减少，所以在本发明实施例所述的光谱成像芯片中，优选构成所述光谱成像芯片的至少一个所述结构阵列中至少包括R波段滤光单元、G波段滤光单元，以及B波段滤光单元。
同样地，对于第一结构单元以及第二结构单元在每个结构阵列中的布置位置也不需要特意的限定。
所以，在本发明的另一个实施例中，所述的光谱成像芯片中，各个所述滤光单元在所述结构阵列中可以随意排布。
可以理解的是，结构阵列中R、G、B通道的排布并不局限于图4所示的排列方式或仅存在R、G、B三个通道，也可以是如图5所示的任意一种排列方式，也可以是包括R、G、B、W或R、G、B、IR等其他多个通道的阵列结构。
进一步地，结构阵列也并不局限于如图5所示的3*3阵列，也可以是如图6所示的4*4阵列，或如图7所示的5*5阵列等，可以根据实际需要进行随意的设计。
例如，图8所示的为利用图5所示的一种3*3阵列组成的一种光谱成像芯片的阵列化结构；图9所示的为利用图6所示的一种4*4阵列组成的一种光谱成像芯片的阵列化结构；图10所示的为利用图5所述的两种3*3阵列组成的一种光谱成像芯片的阵列化结构；图11所示的为利用图5所示的一种3*3阵列和图6所示的一种4*4阵列组成的一种光谱成像芯片的阵列化结构。
可以理解的是，基于第一结构单元和第二结构单元的作用不同，本发明所述的光谱成像芯片能够同时兼顾光强信息和光谱信息，当一个区域内滤光单元即第一结构单元的数目在所有光谱调制单元中占比过小时，将不能够起到空间分辨性能提升的效果，而当第一结构单元的数目在所有光谱调制单元中占比过大时，则将导致光谱信息过少。
基于此，在本发明的另一个实施例中，将每个所述结构阵列中，所述滤光单元的数量占构成所述结构阵列的光谱调制单元总数的10-90％。
进一步地，在对光强信息和光谱信息的要求不同时，可以通过合理的设计第一结构单元和第二结构单元的占比来达到相应的使用需求，同时，基于对本发明所述的光谱成像芯片的实际测试发现，滤光单元的数量占构成所述结构阵列的光谱调制单元总数的12-75％时，既能起到很好的空间分辨率性能提升效果，也能保证获取足够的光谱信息。
基于此，在本发明的另一个实施例中，在每个所述结构阵列中，所述滤光单元的数量占构成所述结构阵列的光谱调制单元总数的12-75％。
基于上述实施例的内容，在本发明的另一个实施例中，光谱成像芯片，还包括：与所述光探测器连接的信号处理电路；
所述信号处理电路用于对由入射光获取的空间各点光谱进行重建，以实现光谱成像。
需要说明的是，每个结构阵列对应一个空间像素，每个结构阵列对应的信号处理电路可以恢复出该结构阵列处的光谱信息，信号处理电路利用每个结构阵列中由滤光单元得到的强度值作为结构阵列的强度值，而后利用整个光谱成像芯片的空间强度分布进行图像学分析，检测成像场景中的物体的边缘部分，进而利用空间光均匀性较高的区域进行光谱分析。
具体地，利用如图4所示的光谱成像芯片进行成像，其中空间像素排布参考图12，可见，在光谱成像芯片中，原一个光谱像素(20×20个光谱调制单元)可对应有至少36(6×6)个空间像素，空间分辨率提高了35倍。
更具体地，利用所述光谱成像芯片进行边缘检测，示意图如图13所示，针对图13的两个物体，分别用物体区域内的99个和144个光谱调制单元进行光谱重建分析，在能够分辨出两个区域的物体的同时，提升两个区域的光谱重建性能。
可以理解的是，目前滤光单元多采用彩色玻璃制成的滤光片实现，然而，微纳调制单元基于微纳调制结构制成，两种不同材质结构集成构成光谱成像芯片，在工艺上兼容性并不高，且集成相对困难，使得成本上升，并不利于商业推广。
另外，相对于微纳调制结构，经过彩色玻璃的光的透射谱过于简单，而对于光谱恢复透射谱越丰富越好。
基于此，在本发明的另一个实施例中，所述微纳调制单元和所述滤光单元均实施为微纳调制结构。
需要说明的是，通过将第一结构单元实施为同所述第二结构单元的材料、工艺相同、可以直接集成的微纳调制结构，且使所述微纳调制结构在光谱调制性能上与常见的R、G、B、Y、IR等滤光片类似，允许特定波段的光透过。使得本发明实施例所述的光谱成像芯片的制作工艺简便，有效降低了成本，同时，透射谱丰富，利于更高质量的光谱恢复。
进一步地，实施所述第一结构单元和第二结构单元的所述微纳调制结构可以包括但不限于一维、二维光子晶体、表面等离子激元、超材料、超表面和量子点。
具体材料可包括硅、锗、锗硅材料、硅的化合物、锗的化合物、金属以及III-V族材料等。其中硅的化合物包括但不限于氮化硅、二氧化硅以及碳化硅等。
基于相同的发明构思，本发明还可以提供一种光谱相机，包括：如上述实施例所述的光谱成像芯片。
需要说明的是，由于本发明提供的光谱相机包括上述实施例所述的光谱成像芯片，因此，本发明提供的光谱相机具备上述实施例所述的光谱芯片的全部有益效果，由于上述实施例已经对此进行了较为详尽的描述，因此不再赘述。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种光谱成像芯片的制备方法，具体包括如下步骤：
101、准备光探测器；
102、在所述光探测器的感光区域上集成光谱调制单元。
其中，所述光谱调制单元包括微纳调制单元，以及仅允许特定波段的光透过的滤光单元。
需要说明的是，在所述光探测器上分别布局滤光单元和微纳调制单元从而形成光谱成像芯片，其中，至少一个结构阵列为滤光单元和微纳调制单元的组合，目标为在不影响进行光谱重建的超表面(微纳)结构区域内，至少包含一滤光单元，在制备过程中，可以先根据分辨率和光谱信息的需求，设计好前面所述的超表面区域内的滤光单元的分布，再进行单一周期阵列化或组合阵列化排布。
此外，需要说明的是，由于本实施例提供的制备方法是上述实施例中的光谱成像芯片的制备方法，因此，关于一些原理和结构等方面的详细内容，可以参见上述实施例的介绍，本实施例对此不再赘述。
基于相同的发明构思，本发明还提供另一种光谱成像芯片的制备方法，具体包括如下步骤：
201、准备光探测器；
202、在所述光探测器的感光区域上分别集成微纳调制单元和仅允许特定波段的光透过的滤光单元，构成光谱成像芯片初品；
203、利用所述光谱成像芯片初品对标准色场景进行测量，对得到的测量值进行修正后，得到所需光谱成像芯片。
需要说明的是，利用所述光谱成像芯片对标准色场景进行测量，再对其中滤光单元获取的值进行修正。例如：以所述光探测器的感光区域为超表面可集成区域为例，在所述超表面区域上用同种工艺分别集成微纳调制单元和仅允许特定波段的光透过的滤光单元，构成光谱成像芯片初品，之后对所有RGB通道获取的RGB值进行修正，使得我们利用超表面实现的RGB三通道与现有彩色图像系统匹配。可以理解为，由于工艺误差，所述第一结构单元在光谱透射调制性能可能会存在误差，可以通过测试，在算法层面进行校正。之后，再利用修正后的光谱成像芯片对光谱成像场景进行成像，例如参考图4，利用修正后RGB通道获取的RGB值直接作为对应3*3单元的RGB强度值，并利用该RGB的空间强度分布进行图像学分析，检测成像场景中的物体的边缘部分，进而利用空间光均匀性较高的区域进行光谱分析。
此外，需要说明的是，由于本实施例提供的制备方法是上述实施例中的光谱成像芯片的制备方法，因此，关于一些原理和结构等方面的详细内容，可以参见上述实施例的介绍，本实施例对此不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种光谱成像芯片，其特征在于，包括：
光探测器；
所述光探测器的感光区域上集成有光谱调制单元；
其中，所述光谱调制单元包括微纳调制单元，以及仅允许特定波段的光透过的滤光单元。
2.根据权利要求1所述的光谱成像芯片，其特征在于，在可见光色域内，所述滤光单元包括：允许R波段的光通过的R波段滤光单元、允许G波段的光通过的G波段滤光单元，以及允许B波段的光通过的B波段滤光单元中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的光谱成像芯片，其特征在于，所述光谱成像芯片包括一个或多个结构阵列，所述结构阵列由光谱调制单元和对应位置的光探测器的传感单元构成；所述传感单元用于采集经所述光谱调制单元调制后的光。
4.根据权利要求3所述的光谱成像芯片，其特征在于，在可见光色域内，所述滤光单元包括：允许R波段的光通过的R波段滤光单元、允许G波段的光通过的G波段滤光单元，以及允许B波段的光通过的B波段滤光单元中的至少一种；
构成所述光谱成像芯片的至少一个所述结构阵列中至少设置一个所述滤光单元。
5.根据权利要求4所述的光谱成像芯片，其特征在于，各个所述滤光单元在所述结构阵列中随意排布。
6.根据权利要求4所述的光谱成像芯片，其特征在于，每个所述结构阵列中，所述滤光单元的数量占构成所述结构阵列的光谱调制单元总数的10-90％。
7.根据权利要求6所述的光谱成像芯片，其特征在于，每个所述结构阵列中，所述滤光单元的数量占构成所述结构阵列的光谱调制单元总数的12-75％。
8.根据权利要求1至7任一项所述的光谱成像芯片，其特征在于，还包括：与所述光探测器连接的信号处理电路；
所述信号处理电路用于对由入射光获取的空间各点光谱进行重建，以实现光谱成像。
9.根据权利要求1至7任一项所述的光谱成像芯片，其特征在于，所述微纳调制单元和所述滤光单元均实施为微纳调制结构。
10.一种光谱成像芯片的制备方法，其特征在于，包括：
准备光探测器；及
在所述光探测器的感光区域上集成光谱调制单元；
其中，所述光谱调制单元包括微纳调制单元，以及仅允许特定波段的光透过的滤光单元。
11.一种光谱成像芯片的制备方法，其特征在于，包括：
准备光探测器；
在所述光探测器的感光区域上分别集成微纳调制单元和仅允许特定波段的光透过的滤光单元，构成光谱成像芯片初品；
利用所述光谱成像芯片初品对标准色场景进行测量，对得到的测量值进行修正，得到所述光谱成像芯片。
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