CN116929555A - 光谱模组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种光谱模组，所述光谱模组包括线路板、光学组件和光谱芯片，其中，光谱芯片包括：图像传感器、位于所述图像传感器的感光路径上的调制区域和非调制区域。所述光谱芯片可与所述光学组件相配合，通过所述调制区域获取入射光的光谱信息，通过所述非调制区域获取入射光携带的图像信息，使得所述光谱模组能够同时获取光谱信息和图像信息。

Description

光谱模组

技术领域

本申请涉及光谱技术领域，更为具体地说，涉及一种光谱模组。

背景技术

随着光谱技术发展，光谱分析被广泛应用于生活、工业中；例如用以医疗、美容等领域的非创伤性检查、水果、蔬菜等食品检测、水质质量等监控。其工作原理为光与物质发生相互作用，如吸收、散射、荧光、拉曼等，会产生特定光谱，而每种物质的光谱，都是独一无二的。因此，光谱信息可以说是万物的“指纹”。

但是现有的成像芯片仅能获取被摄对象的图像信息，而无法获取被摄对象的光谱信息。也就是，现有技术中的成像芯片及成像设备无法获取物体的光谱信息，导致所得到的图像信息无法广泛应用于需要物体的光谱信息作为数据支撑的智能AI识别、物质组分定性定量分析等场景中。因此，当需要同时获得被摄对象的光谱信息和图像信息时，往往需要多个摄像模组和/或设备进行配合工作，并通过算法将获得的图像信息和光谱信息进行整合。

因此，期望提供一种改进的光谱模组。

发明内容

本申请的一个优势在于提供了一种光谱模组，其中，所述光谱模组的光谱芯片设有调制区域和非调制区域，可与其他结构相配合，通过所述调制区域获取入射光的光谱信息，通过所述非调制区域获取入射光携带的图像信息，使得所述光谱模组能够同时获取光谱信息和图像信息。

本申请的另一个优势在于提供了一种光谱模组，其中，所述光谱模组能够在不与其他设备进行配合的条件下实现光谱信息和图像信息的获取。

本申请的又一个优势在于提供了一种光谱模组，其中，所述光谱模组能够头通过较为简单的方式实现光谱信息和图像信息的获取，对其实际应用具有重要意义。所述光谱模组能够根据实际情况有选择地获取目标对象的信息，仅利用其获得的光谱信息，或者仅利用其获得的图像信息，或者在所述光谱信息和图像信息的相互辅助下获得目标信息。

为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，本申请实施例提供了一种光谱模组，其包括：

线路板；

光学组件；以及

光谱芯片，所述光谱芯片设置于所述线路板上并电连接于所述线路板，所述光学组件位于所述光谱芯片的感光路径上；

其中，所述光谱芯片包括：图像传感器、位于所述所述图像传感器的感光路径上的调制区域和非调制区域，所述调制区域包括至少一层调制层，至少一层所述调制层形成于所述图像传感器的中心区域。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述图像传感器包括多个物理像素，每一层调制层包括至少一组结构单元，每一组结构单元包括至少一微纳结构，每一组所述结构单元对应于至少一所述物理像素，在根据本申请所述的光谱模组中，所述滤光结构包括至少两层所述调制层，至少两层所述调制层具有不同的结构参数。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件包括匀光区域和非匀光区域，所述匀光区域对应于所述光谱芯片的调制区域，所述非匀光区域对应于所述光谱芯片的非调制区域。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件包括镜头，所述光谱芯片位于所述镜头的像侧，所述匀光区域位于所述镜头的像侧，且位于所述光谱芯片和所述镜头之间。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件包括透明平板，所述透明平板位于所述光谱芯片和所述镜头之间，所述匀光区域形成于所述透明平板。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光区域形成于所述镜头。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光谱组件进一步包括位于所述光谱芯片的感光路径上的滤光片，所述匀光区域形成于所述滤光片。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述滤光片包括透明结构，所述透明结构具有第一表面和第二表面，滤光区域形成于所述透明结构的第一表面，所述匀光区域形成于所述透明结构的第二表面。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述滤光片包括透明结构和形成于所述透明结构的表面的滤光结构，所述透明结构的一部分形成匀光区域，所述滤光结构形成滤光区域。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述滤光片具有滤光区域，所述匀光区域和所述滤光区域至少部分重叠。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件包括镜头，所述光谱芯片位于所述镜头的像侧，所述匀光区域位于所述镜头的物侧。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件包括透明平板，所述透明平板位于所述镜头的物侧，所述匀光区域形成于所述透明平板。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述透明平板位于所述镜头的物侧焦平面上，所述光谱芯片位于所述镜头像侧焦平面上。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述透明平板的厚度大于或等于0.4mm。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光区域的形状为圆形，其直径为小于或等于1.5mm。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光谱模组进一步包括一遮挡件，所述遮挡件形成于所述透明平板和所述镜头之间，且所述遮挡件、所述透明平板和所述镜头形成将所述匀光区域围合其中的遮挡空间。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光谱模组包括用于滤光的滤光片，所述滤光片位于所述镜头和所述光谱芯片之间。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件包括镜头和集成于所述镜头的透明平板，所述匀光区域形成于所述透明平板。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述透明平板还具有滤光区域。

在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件包括镜头，所述光谱模组适于组装于设置有透明平板的终端设备，当所述光谱模组被组装于该终端设备时，该终端设备的透明平板位于所述光谱模组的镜头的物侧焦平面，该终端设备的透明平板具有匀光区域，且所述匀光区域对应于所述光谱芯片的调制区域。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本申请各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

图1图示了根据本申请实施例的光谱模组的光谱芯片的示意图。

图2图示了根据本申请实施例的光谱芯片的调制区域和非调制区域的示意图。

图3图示了根据本申请实施例的光谱芯片的一个示例的剖视图。

图4图示了根据本申请实施例的光谱芯片的另一示例的剖视图。

图5图示了根据本申请实施例的光谱芯片的物理像素和结构单元的第一对应示例。

图6图示了根据本申请实施例的光谱芯片的物理像素和结构单元的第二对应示例。

图7图示了根据本申请实施例的光谱芯片的调制区域的变型示例。

图8图示了根据本申请实施例的光谱模组的示意图。

图9图示了根据本申请实施例的光谱模组的另一示例的示意图。

图10图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一示例的示意图。

图11图示了如图10所示的根据本申请实施例的光谱模组的滤光片的示意图

图12图示了根据本申请实施例的光谱模组的再一示例的示意图。

图13图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一示例的示意图。

图14图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一示例的示意图。

图15图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一示例的示意图。

图16图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一示例的示意图。

图17图示了根据本申请实施例的光谱模组的一应用场景示意图。

图18图示了根据本申请实施例的识别系统示意框图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。

基于现有成像芯片无法获得光谱信息，使得在一些需要光谱信息和图像信息的场景，必须要用成像模组和光谱模组100共同工作才可以满足需求，这必然会导致整体系统更复杂，成本也会增加。本申请实施例提供一光谱模组100可以同时获取光谱信息和图像信息，解决现有的技术问题。

图1图示了根据本申请实施例的光谱模组100的光谱芯片10的示意图。如图1所示，本申请实施例的光谱模组100中的光谱芯片10包括滤光结构11和图像传感器12，所述滤光结构11位于所述图像传感器12的感光路径上，滤光结构11为频域或者波长域上的宽带滤光结构11。各处滤光结构11对不同波长的透射率不完全相同。滤光结构11可以是超表面、光子晶体、纳米柱、多层膜、染料、量子点、MEMS(微机电系统)、FP etalon(FP标准具)、cavitylayer(谐振腔层)、waveguide layer(波导层)、衍射元件等具有滤光特性的结构或者材料。例如，在本申请实施例中，所述滤光结构11可以是中国专利CN201921223201.2中的光调制层。

图像传感器12可以是CMOS图像传感器(CIS)、CCD、阵列光探测器等。另外，所述光谱装置还包括数据处理单元13，所述数据处理单元13可以是MCU、CPU、GPU、FPGA、NPU、ASIC等处理单元，其可以将图像传感器12生成的数据导出到外部进行处理。

图2图示了根据本申请实施例的光谱芯片10的调制区域110和非调制区域120的示意图。如图2所示，本申请实施例的所述光谱芯片10包括调制区域110和非调制区域120，所述调制区域110设置有所述滤光结构11，通过所述滤光结构11实现对入射光的光谱调制，而所述非调制区域120则不设置滤光结构11。以CMOS传感器为例，对于所述调制区域110而言，入射光会先进入滤光结构11被调制后，再进入到所述调制区域110对应的CMOS的物理像素121，获得光强信息，从而获取到光谱信息；而对于所述非调制区域120而言，则入射光不会被调制，直接进入对应的物理像素121，获取对应的光强信息，从而可以获取图像信息等；所述非调制区域120实施为空白、拜尔阵列(规则或不规则阵列)、微透镜等，例如空白，即所述非调制区域120实施为黑白像素，例如拜尔阵列，所述非调制区域120实施为RGGB阵列等。例如，如图所示，本申请实施例所述光谱芯片10的所述调制区域110形成于所述光谱芯片10中心区域，所述非调制区域120形成于所述光谱芯片10的四周，所述非调制区域120至少部分围绕于所述调制区域110。

图3图示了根据本申请实施例的光谱芯片10的一个示例的剖视图。如图3所示，所述图像传感器12上形成至少一层调制层，再在所述调制区域110通过刻蚀或者纳米压印形成微纳结构61，再由至少一微纳结构61构成一组结构单元60，所述微纳结构61可以实施为孔、柱、线等。也就是，所述滤光结构11包括至少一层调制层，且每一层调制层包括至少一组结构单元60，每一组结构单元60包括至少一微纳结构61。而所述非调制区域120则可以选择将所述调制层的材料去除，实现图像传感器12上的物理像素121的裸露，即所述非调制区域120的物理像素121的光学路径上无结构单元60。另一种，所述调制层可以实施为至少两层调制层，至少两层所述调制层的微纳结构61具有不同的结构参数(例如，制成材料、尺寸、结构类型(例如，孔、柱等)、间隙)和/或形状参数，使得至少两层所述调制层的各相互对应的区域都具有不同调制效果的微纳结构61，通过至少两层调制层不同微纳结构61的组合，使得调制效果更佳。应可以理解，所有所述调制层的微纳结构61也可以具有相同的结构参数。

此外，如图4所示，所述光谱芯片10可以包括第一调制层111和第二调制层112，所述第一调制层111和所述第二调制层112依次形成于所述图像传感器12的感光路径上。图4图示了根据本申请实施例的光谱芯片10的另一示例的剖视图。

进一步，对宽谱调制工作原理进行解释，将入射光在不同波长λ下的强度信号记为f(λ)，滤光结构11的透射谱曲线记为T(λ)，光谱芯片10具有m组的结构单元60，每一组结构单元60的透射谱互不相同，整体可记为Ti(λ)(i＝1,2,3,…,m)。每一组结构单元60下方都有相应的物理像素121，探测经过结构单元60调制的光强信息Ii。在本申请的特定实施例中，以一个物理像素121对应一组结构单元60为例进行说明，如图5所示。但是，本申请实施例不限定于此，在其它实施例中，也可以是多个物理像素121为一组对应于一组结构单元60，如图6所示，为2*2个物理像素121对应一组结构单元60，也可以是n*m个物理像素121对应一组结构单元60，其中n≥m。。

入射光的频谱分布和图像传感器12的测量值之间的关系可以由下式表示：

Ii＝Σ(f(λ)·Ti(λ)·R(λ))

其中R(λ)为图像传感器12的响应，记为：

Si(λ)＝Ti(λ)·R(λ)

则上式可以扩展为矩阵形式：

其中，I_i(i＝1,2,3,…,m)是待测光透过宽带滤光结构11后图像传感器12的响应，分别对应m个图像传感器12的光强信息，又称m个“物理像素121”，其是一个长度为m的向量。S是系统对于不同波长的光响应，由滤光结构11透射率和图像传感器12响应的量子效率两个因素决定。S是矩阵，每一个行向量对应一个结构单元60对不同波长入射光的响应，这里，对入射光进行离散、均匀的采样，共有n个采样点。S的列数与入射光的采样点数相同。这里，f(λ)即是入射光在不同波长λ的光强，也就是待测量的入射光光谱。

在实际应用中，系统的响应参数S已知，通过图像传感器12的光强读数I，利用算法反推可以得到输入光的频谱f(可以理解为光谱恢复)，其过程可以视具体情况采用不同的数据处理方式，包括但不限于：最小二乘、伪逆、均衡、最小二范数、人工神经网络等。

以上以一个物理像素121对应一组结构单元60为例，讲述了如何利用m组物理像素121(也就是图像传感器12上的像素点)，以及其对应的m组结构单元60(调制层上相同结构界定为结构单元60)恢复出一个光谱信息，又称为“光谱像素”。值得注意的是，在本申请实施例中，也可以是多个物理像素121对应一组结构单元60。可以进一步定义，一组结构单元60和对应的至少一物理像素121构成一单元像素，原则上，至少一单元像素构成一所述光谱像素。

进一步，在一实施例中，所述图像传感器12的逻辑电路层可以根据光谱像素和物理像素121进行对应设置，即调制区域110所述逻辑电路层以结构单元60为单元进行设计，即结构单元60对应n*m个物理像素121时，该n*m个物理像素121可以共用一光谱像素电路，而非调制区域120则以物理像素121为单元进行设计，所述物理像素121原则上都设置独立的物理像素121电路。

即，所述光谱传感器会获取光强信息(包括光谱信息和图像信息)，即可用来成像也可以用以光谱恢复；亦可以所述光强信息也可以直接用做一些物质识别或判断等，即无需进行成像或光谱恢复就用光谱信息进行一些应用。

在本申请实施例一变形实施例中，如图7所示，所述光谱芯片10的调制区域110内存在至少一校准区域130。所述校准区域130实施为非调制区域120，即不设置滤光结构11，所述校准区域130优选实施为黑白物理像素121，从而当所述调制区域110的对应的光谱信息可以根据周边的校准区域130的光强信息进行校准。图7图示了根据本申请实施例的光谱芯片10的调制区域110的变型示例。

其它实施例中，所述非调制区域120和所述调制区域110间隔设置。可以按照一定规律间隔设置，亦可以无规则的进行设置，即所述调制区域110和所述非调制区域120可以根据需求进行位置、数量等排布。

图8图示了根据本申请实施例的光谱模组100的示意图。如图8所示，本申请实施例提供的光谱模组100包括所述光谱芯片10，线路板20和光学组件30，所述光谱芯片10被设置于所述线路板20并电连接于所述线路板20，所述光学组件30位于所述光谱芯片10的感光路径上。进一步地，所述光学组件30包括镜头31和透明平板32，其中所述透明平板32具有匀光区域310和非匀光区域320，所述匀光区域310应于所述光谱芯片10的调制区域110，所述非匀光区域320对应于所述光谱芯片10的非调制区域120。进一步地，所述入射光进入镜头31被调整后，会进入所述透明平板32，而所述透明平板32的匀光区域310对入射光进行匀化后，被匀化的入射光到达所述光谱芯片10的调制区域110，经过所述滤光结构11的宽谱调制后到达所述图像传感器12对应的物理像素121，从而获取到光谱信息；而部分入射光则进入非匀光区域320到达所述光谱芯片10的非调制区域120，即直接到达所述图像传感器12的物理像素121，获取图像信息。所述调制区域110获取的光谱信息可以用以获取入射光对应的光谱特性，而所述非调制区域120获取的图像信息则可以用以恢复图像。所述透明平板32可以实施为玻璃或者透明塑料，进一步在对应的匀光区域310进行粗糙化(例如进行磨砂)，也就是，所述透明平板32在其匀光区域310具有粗糙表面，使得该区域具有匀光效果，而其他非匀光区域320则可以不做处理，使得入射光正常透过。亦可以，将匀光片等具有匀光效果的器件贴附于所述匀光区域310。进一步，所述光谱模组100还包括一支架50，所述支架50被固定于线路板20，所述光学组件30被设置于所述支架50。

图9图示了根据本申请实施例的光谱模组100的另一示例的示意图。如图9所示，所述光谱模组100还可以包括滤光片40，所述滤光片40被设置于所述支架50，用以控制到达光谱芯片10的入射光波段。

图10图示了根据本申请实施例的光谱模组100的又一示例的示意图。如图10所示，所述光谱模组100包括线路板20、支架50、光谱芯片10、滤光片40和镜头31，所述光谱芯片10被贴附于所述线路板20并电连接于所述线路板20，所述支架50被固定于所述线路板20，所述镜头31和所述滤光片40被设置于所述支架50，并位于所述光谱芯片10的感光路径上。其中，本实施例中，所述滤光片40具有滤光效果，同时所述滤光片40包括一匀光区域310，所述匀光区域310具有匀光效果，所述匀光区域310根据所述光谱芯片10的调制区域110进行设置，使得入射光进入所述匀光区域310后被匀化，并到达所述调制区域110。即，所述滤光片40具有一匀光区域310和一滤光区域41，所述滤光区域41对入射光进行滤光，而匀光区域310则主要对入射光进行匀化。

优选地，所述滤光片40可以由透明结构构成，再在其第一表面面进行镀膜等工艺使其具有滤光区域41，而第二表面进行匀光处理形成匀光区域310，使匀光区域310有匀光效果。也就是，所述滤光片40包括一透明结构，所述透明结构的第一表面经过镀膜处理后形成所述滤光片40的一表面，且形成滤光区域41，所述透明结构的第二表面经过匀光处理后形成所述滤光片40的另一表面，且经过匀光处理的第二表面(即，所述滤光片的另一表面)的一部分形成所述匀光区域310，所述滤光区域41形成于所述透明结构的第一表面，所述匀光区域310形成于所述透明结构的第二表面。亦可以是，所述透明结构包括匀光区域310和由匀光区域310延伸出的透光区域，所述透光区域形成所述非匀光区域320，所述匀光区域310和所述透光区域一体形成，例如匀光区域310位于中间时，可以向四周延伸形成透光区域，再在所述透明结构表面进行镀膜等工艺从而形成滤光结构11，从而获得滤光片40，也就是，所述滤光片40包括透明结构和形成于所述透明结构的表面的镀膜，所述透明结构的一部分形成所述匀光区域，所述镀膜形成滤光结构11，进而形成滤光区域41，通过这样的方式使得所述滤光片40具有匀光区域310和滤光区域41。在本申请实施例中，所述透明结构可被实施为一透明平板。本实施例中，所述匀光区域310和所述滤光区域41可以存在至少部分重叠，即部分区域即有匀光功能又具备滤光功能，如图11所示。图11图示了如图10所示的根据本申请实施例的光谱模组100的滤光片40的示意图。

图12图示了根据本申请实施例的光谱模组100的再一示例的示意图。如图12所示，所述光谱模组100包括一光谱芯片10、线路板20、支架50和镜头31，所述光谱芯片10被贴附于所述线路板20，所述支架50被固定于所述线路板20，所述镜头31被固定于所述支架50。所述镜头31由多个镜片组成，其中至少一个镜片具有匀光区域310，对入射光进行匀化，使得被匀化后的入射光可以到达所述光谱芯片10的调制区域110。所述匀光区域310形成于所述镜头31，可以利用镭射、喷墨等工艺在所述镜头31的对应的镜片区域形成所述匀光区域310。如图12所示，所述镜头31的最下面的镜片具有一匀光区域310，对入射光进行匀化。

需要说明的是，理论上讲，所述光谱芯片位于所述镜头的像侧，所述匀光区域可位于所述镜头的像侧，被保持于所述光谱芯片和所述镜头之间，也可以位于所述镜头的物侧。然而，当入射光经过镜头31(透镜组)调整后，再通过匀光区域310进行匀化，虽然可以实现匀光效果，但是一定程度匀光区域310的存在会影响成像效果。因此，本实施例提供的光谱模组100，避免匀光区域310影响成像效果。即本实施例入射光先经过匀光区域310进行匀化，再进入镜头31进行调整，再到达光谱芯片10，其中匀化的入射光进入到光谱芯片10的调制区域110，获取光谱信息；未经过匀化区域的入射光，主要进入到光谱芯片10的非调制区域120，获取图像信息。

具体而言，如图13所示，所示光谱模组100包括透明平板32、镜头31(透镜组)和光谱芯片10，所示透明平板32可以为玻璃或者透明塑料等，所示透明平板32具有一匀光区域310，所述光谱芯片10具有调制区域110和非调制区域120，所述透明平板32、镜头31和光谱芯片10依次放置，所述透明平板32的匀光区域310对应于所述光谱芯片10的调制区域110；即入射光通过所述匀光区域310被匀化后，在经过所述镜头31调整，在进入所述光谱芯片10的调制区域110被调制。具体而言，所述透明平板32位于所述镜头31的物侧焦平面上，所述光谱芯片10位于所述镜头31像侧焦平面上；即透明平板32和光谱芯片10到镜头31的距离分别等于所述镜头31的物侧焦距和像侧焦距。相应地，形成于所述透明平板32的所述匀光区域310形成于所述镜头31的物侧，所述光谱芯片10位于所述镜头31的像侧。进一步，所述透明平板32的厚度大于等于0.4mm，有助于所述芯片表面的照度均匀，所述匀光区域310的形状可以实施为圆形，其直径为小于等于1.5mm，具体的可以小于等于0.8mm，这样有助于消除模组对于角度的敏感性。

如图14所示，所述光谱模组100进一步包括一遮挡件70，所述遮挡件70形成于所述透明平板32和所述镜头31之间，且所述遮挡件70、所述透明平板32和所述镜头31形成将所述匀光区域310围合其中的遮挡空间，所述遮挡件70可以有效的将匀化后的入射光和未经匀化的入射光分开，预防其混合进入镜头31，从而预防对结果准确度造成影响。所述遮挡件70两端尽可能贴合于所述透明平板32和所述镜头31。例如所述遮挡件70从所述透明平板32往下向外延伸，并贴合于所述镜头31。可以理解为，所述遮挡件70将入射光分为两个区域光路，一个区域只允许匀化后的入射光透过，再进入镜头31对应区域；另一个区域只进入未经匀化的入射光透过，再进入镜头31对应区域。

所述光谱模组100还包括线路板20和支架50，所述光谱芯片10被设置于所述线路板20并电连接于线路板20，所述支架50用以固定所述镜头31和透明平板32。进一步，如图15所示，所述光谱模组100还可以包括滤光片40，所述滤光片40位于所述镜头31和所述光谱芯片10之间，用以滤光。

在另一变形实施例，如图16所示，与上述实施例不同的是所述光谱模组100可以不设置透明平板32，但是其组装于终端设备200，与所述终端设备200的透明平板32组成上述的光谱模组100。例如，所述终端设备200为可穿戴设备、消费电子、智能家居等，现有模组被组装于所述终端设备200，所述终端设备200相对应会设置一透明平板32，所述透明平板32用以保护所述模组。而本实施例，则采取将所述透明平板32设置于所述光谱模组100的镜头31的物侧焦平面，所述透明平板32具有匀光区域310，此时所述透明平板32和所述光谱模组100构成上述实施例对应的光谱模组100。如图17所示，以手机为例，所述光谱模组100被设置于所述手机的背部，所述手机对应位置设置透明平板32，所述透明平板32具有匀光区域310。且所述光谱模组100被组装于所述手机后，所述透明平板32的匀光区域310对应于所述光谱模组100的光谱芯片10的调制区域110，所述透明平板32位于所述镜头31的物侧焦平面上。

在另一变形实施例，与上述几个实施例不同的在于，在本实施例中，所述透明平板32被设置于镜头31，即，所述光谱模组100的的光学组件30包括所述镜头31和集成于所述镜头31的所述透明平板32。所述透明平板32具有匀光区域310，所述匀光区域310对应于所述光谱模组的光谱芯片10的调制区域110。优选地，所述透明平板32还具有滤光结构11，进而形成滤光区域41。即本实施例，跟上述几个实施例不同在于，具有匀光区域310的透明平板32直接被集成于镜头31，从而一定程度可降低光谱模组100组装难度和降低光谱模组100的高度。

进一步，对工作原理进行解释，从而便于理解匀光区域310设置的意义，本申请实施例由于所述光谱芯片10具有调制区域110和非调制区域120，所述调制区域110可以获取入射光的光谱信息，在进行处理可以获取对应入射光的光谱特性；而非调制区域120则可以获取入射光的图像信息，对图像进行恢复，即成像。由于调制区域110的结构单元60对入射光的特性比较敏感，一般需要到达光谱芯片10的入射光为均匀光，但是若入射光被匀化后被物理像素121接收后即使获取到光强信息，也无法进行图像恢复。因此本申请实施例设置匀光区域310和非匀光区域320，所述匀光区域310对应于所述光谱芯片10的调制区域110，而非匀光区域320则对应所述光谱芯片10的非调制区域120，即部分入射光进入匀光区域310后会被匀化，再到达所述光谱芯片10的调制区域110；部分入射光则进入非匀光区域320后，其特性不会发生变化变化，该部分的入射光最终到达所述光谱芯片10的非调制区域120进行成像。例如，所述光谱模组100可以用以成像又可以恢复光谱曲线(或获取光谱特性)。

进一步，如图18所示，提供一识别系统，所述识别系统包括所述光谱模组100和一光源模组300，所述光源模组300被设置于所述光谱模组100周边，围绕于所述光谱模组100；所述光源模组300用以补光。所述光源模组300可以实施为LED等，进一步所述光源模组300还可以包括一光源和一匀光件，所述匀光件对所述光源发射的光进行匀化。即，所述光源模组300发射出光后到达待测区域(或待测物体)发生反射，产生入射光，该入射光进入所述光谱模组100的镜头31，部分入射光会进入匀光区域310被匀化后到达所述光谱芯片10的调制区域110，获取光谱信息，从而获取待测区域或待测物体的光谱特性，例如可以恢复对应的光谱曲线等，可以用以判断待测区域的色温等，或者利用光谱特性识别待测物体、判断待测物体的真伪等。而部分入射光则直接进入所述光谱芯片10的非调制区域120，获取图像信息，直接进行成像，获取待测区域或待测物体的图像。

进一步对本申请实施例涉及的产品的应用进行说明，首先本申请实施例基于所述光谱芯片10的特殊性，即可以获取光谱信息又可以获取图像信息，因此本申请实施例所述光谱模组100一定程度上可以实现光谱仪或光谱成像装置的功能，又可以实现常规的图像成像功能，例如所述非调制区域120实施为RGB拜尔阵列时，可以输出常规彩色照片；若实施为空白时，可以输出黑白照片。具体而言光谱信息和图像信息可以同时输出，亦可以互相进行辅助提升另一方的表现性能。

应用一：

光谱信息辅助成像，例如用光谱模组100进行成像，此时光谱芯片10的调制区域110可以获取待测区域的光谱信息，从而获取到光谱特性，再根据光谱特性对基于非调制区域120的图像信息获取的图片进行补偿或修饰。

具体地，例如进行摄影、拍照时，若不考虑环境色温拍出的彩色照片或彩色电视图像就会偏色，不能正确还原景物的色彩；本申请实施例可以借用所述调制区域110获取的光谱信息，获取光谱特性进一步推断出环境色温值，再利用所述环境色温值对非调制区域120获取图像信息进行修正，从而使得最终获取的图像色彩更接近现实。

应用二：

图像信息辅助光谱恢复或物体识别，例如，所述图像信息用以对光谱信息进行修正，所述调制区域110获得光谱信息后，再根据周边的图像信息进行调整，从而可以去除不必要的杂散光对光谱信息的影响。

亦可以，用于一识别领域，所述光谱模组100利用所述非调制区域120获取待测区域的图像，再对图像进行分析，例如利用边缘分析算法，获取需要待测区域或待测物体所在区域，再调整光谱模组100使得所述光谱模组100可以对准所述需要待测区域或待测物体，从而精确获得待测区域或待测物体对应的光谱特性，在进行光谱分析。可以理解的是，本申请实施例由于存在匀光区域310，会对进入到调制区域110的入射光进行调制，再获取对应的光谱信息，因此该部分入射光反应的是物侧某一区域的光谱特性，因此在识别时没有对准，会导致其他区域的入射光进入到匀光区域310，跟需要测量区域的入射光进行混合，使得识别精度变低。

便于理解举个例子，例如某一地面放置有待测体，待测体和地面的光谱特性不同，即同一光源照射下或同一环境中，两者产生的入射光的光谱特性不同，本实施例中，可以用以光谱模组100先对该区域进行拍照，获取该区域的图像，再对图像进行分析获取到待测体的位置，再调整所述光谱模组100使其对准所述待测体，使得所述光谱模组100的光谱芯片10的调制区域110所获取的光谱信息，尽可能来自所述待测物体，从而所述光谱信息可以准确反应待测体的光谱特性，有利于对待测体的识别或判断。可以应用于例如扫地机器人、消费电子(例如进行物体识别等)。

进一步，所述光谱模组100调整可选地所述识别系统包括一驱动模块，所述驱动模块根据图像分析结果驱动所述光谱模组100运动，使得所述光谱模组100对准待测体。

结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (20)

1.一种光谱模组，其特征在于，包括：

线路板；

光学组件；以及

光谱芯片，所述光谱芯片设置于所述线路板上并电连接于所述线路板，所述光学组件位于所述光谱芯片的感光路径上；

其中，所述光谱芯片包括：图像传感器、位于所述所述图像传感器的感光路径上的调制区域和非调制区域，所述调制区域包括至少一层调制层，至少一层所述调制层形成于所述图像传感器的中心区域。

2.根据权利要求1所述的光谱模组，其中，所述图像传感器包括多个物理像素，每一层调制层包括至少一组结构单元，每一组结构单元包括至少一微纳结构，每一组所述结构单元对应于至少一所述物理像素，所述滤光结构包括至少两层所述调制层，至少两层所述调制层具有不同的结构参数。

3.根据权利要求1所述的光谱模组，其中，所述光学组件包括匀光区域和非匀光区域，所述匀光区域对应于所述光谱芯片的调制区域，所述非匀光区域对应于所述光谱芯片的非调制区域。

4.根据权利要求3所述的光谱模组，其中，所述光学组件包括镜头，所述光谱芯片位于所述镜头的像侧，所述匀光区域位于所述镜头的像侧，且位于所述光谱芯片和所述镜头之间。

5.根据权利要求4所述的光谱模组，其中，所述光学组件包括透明平板，所述透明平板位于所述光谱芯片和所述镜头之间，所述匀光区域形成于所述透明平板。

6.根据权利要求4所述的光谱模组，其中，所述匀光区域形成于所述镜头。

7.根据权要求4或5所述的光谱组件，其中，所述光谱组件进一步包括位于所述光谱芯片的感光路径上的滤光片，所述匀光区域形成于所述滤光片。

8.根据权利要求7所述的光谱组件，其中，所述滤光片包括透明结构，所述透明结构具有第一表面和第二表面，滤光区域形成于所述透明结构的第一表面，所述匀光区域形成于所述透明结构的第二表面。

9.根据权利要求7所述的光谱组件，其中，所述滤光片包括透明结构和形成于所述透明结构的表面的滤光结构，所述透明结构的一部分形成匀光区域，所述滤光结构形成滤光区域。

10.根据权利要求7所述的光谱模组，其中，所述滤光片具有滤光区域，所述匀光区域和所述滤光区域至少部分重叠。

11.根据权利要求3所述的光谱模组，其中，所述光学组件包括镜头，所述光谱芯片位于所述镜头的像侧，所述匀光区域位于所述镜头的物侧。

12.根据权利要求11所述的光谱模组，其中，所述光学组件包括透明平板，所述透明平板位于所述镜头的物侧，所述匀光区域形成于所述透明平板。

13.根据权利要求12所述的光谱模组，其中，所述透明平板位于所述镜头的物侧焦平面上，所述光谱芯片位于所述镜头像侧焦平面上。

14.根据权利要求12所述的光谱模组，其中，所述透明平板的厚度大于或等于0.4mm。

15.根据权利要求12所述的光谱模组，其中，所述匀光区域的形状为圆形，其直径为小于或等于1.5mm。

16.根据权利要求12所述的光谱模组，其中，所述光谱模组进一步包括一遮挡件，所述遮挡件形成于所述透明平板和所述镜头之间，且所述遮挡件、所述透明平板和所述镜头形成将所述匀光区域围合其中的遮挡空间。

17.根据权利要求11或12所述的光谱模组，其中，所述光谱模组包括用于滤光的滤光片，所述滤光片位于所述镜头和所述光谱芯片之间。

18.根据权利要求3所述的光谱模组，其中，所述光学组件包括镜头和集成于所述镜头的透明平板，所述匀光区域形成于所述透明平板。

19.根据权利要求18所述的光谱模组，其中，所述透明平板还具有滤光区域。

20.根据权利要求1所述的光谱模组，其中，所述光学组件包括镜头，所述光谱模组适于组装于设置有透明平板的终端设备，当所述光谱模组被组装于该终端设备时，该终端设备的透明平板位于所述光谱模组的镜头的物侧焦平面，该终端设备的透明平板具有匀光区域，且所述匀光区域对应于所述光谱芯片的调制区域。