CN218885141U - 光谱传感器模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光谱传感器模组，其中所述光谱传感器模组包括光谱芯片和光学组件，其中所述光学组件位于所述光谱传感器的感光路径，所述光学组件包括由入光侧沿光轴方向依次排列的光阑和透镜，以供环境光经所述光阑和所述透镜被以固定的入射角度和均匀光强的方式引导至所述光谱芯片的表面。

Description

光谱传感器模组

技术领域

本实用新型涉及光谱技术领域，尤其涉及一种光谱传感器模组。

背景技术

目前的微型/小型化光谱传感/光谱成像技术，通常采用以下的工作方式：采用传感器进行光信号的获取，之后进行不同程度的数据处理，最终获得光谱信息。在此过程中所使用的传感器能够获得待测光频域上的信息，实现方式包括：具有光调制结构的光探测器阵列，或是滤光片(或滤光结构)阵列与光探测器阵列的组合；其中的滤光片(或滤光结构)可以是在频域或者波长域上窄带、宽带、周期等滤波方式。利用这种计算重构技术，能够避免传统光谱技术中的分光空间光路，实现体积较小的光谱仪或光谱相机。

由于计算重构型光谱仪或计算重构型光谱成像装置属于新兴技术，在实际应用中，计算重构型光源仪或计算重构型光谱成像装置遇到诸多技术问题。由于计算光谱芯片对于入射的光信号的主光角比较敏感，实际使用情况下入射光信号的主光角的变化将大幅影响光谱恢复的准确性。也就是说，现有技术的光谱传感器入射光的角度和光强度不稳会导致恢复的光谱信息不准确或者多次恢复的结果波动较大。

发明内容

本实用新型的一个主要优势在于提供一种光谱传感器模组，其中所述光谱传感器模组包括光谱芯片和位于所述光谱芯片感光路径的光学组件，其中入射光信号经所述光学组件被以特定角度入射到所述光谱芯片，有利于提高所述光谱传感器模组恢复光谱的稳定性。

本实用新型的另一个优势在于提供一种光谱传感器模组，其中所述光学组件对入射的光信号抵达所述光谱芯片上光调制层上表面的各个位置的收光光锥角保持稳定，有利于提高光谱恢复的稳定。

实用新型的另一个优势在于提供一种光谱传感器模组，其中所述光学组件可以实现辐射角满足180°以内的立体角的收集，从而实现了对大视场角FOV的入射光采集，也就是解决了光谱传感器模组在获取入射光的角度的稳定性及一致性。

实用新型的另一个优势在于提供一种光谱传感器模组，其中所述光谱传感器的光谱芯片只有强度上的变化，均匀性仍能保持一致，说明芯片表面的角度分布未改变，从而提高所述光学组件消除了角度敏感性。

实用新型的另一个优势在于提供一种光谱传感器模组，其中所述光谱传感器模组可以通过光谱芯片的光调制层对入射光信号进行调制，并经过如所述的恢复算法，恢复所得到入射光的光谱信息，根据得到的入射光光谱信息计算得到色温值以及根据入射光的响应计算得到照度信息，从而提高了所述光谱传感器模组的适用性。

实用新型的另一个优势在于提供一种光谱传感器模组，其中通过所述光谱传感器模组，并进行大FOV角的匀光可以更准确的获取到入射光的光谱信息，以便更加准确的计算得到色度值。

依本实用新型的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本实用新型的一种光谱传感器模组，所述光谱传感器模组包括：

光学组件和光谱芯片，其中所述光学组件位于所述光谱芯片的感光路径，所述光谱芯片的入光表面上设置由滤光结构，所述滤光结构用于对入射光进行调制，所述光学组件包括由入光侧沿光轴方向依次排列的匀光器件和透镜，以供入射光经所述匀光器件和所述透镜被以设定的入射角度和均匀光强的方式引导至所述光谱芯片的表面。

根据本实用新型的一个实施例，所述光学组件进一步包括光阑，其中所述光阑位于所述匀光器件和所述透镜之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述匀光器件用于收集180°内立体角内的入射光，并消除所述入射光带来的光学耦合。

根据本实用新型的一个实施例，所述匀光器件为匀光膜或匀光片。

根据本实用新型的一个实施例，所述匀光器件与所述光阑相贴合。

根据本实用新型的一个实施例，所述光学组件进一步包括滤光元件，其中所述滤光元件位于所述透镜的出光侧。

根据本实用新型的一个实施例，所述透镜具有入光面和出光面，所述透镜的入光面朝向所述光阑且为平面，所述透镜的所述出光面朝向所述光谱芯片且为半球面。

根据本实用新型的一个实施例，所述滤光元件被设置于所述透镜的出光面与所述光谱芯片之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述滤光元件被贴附于所述透镜的出光面一侧。

根据本实用新型的一个实施例，所述滤光元件被贴附在所述光谱芯片的感光面。

根据本实用新型的一个实施例，所述光谱传感器模组进一步包括镜头组件、线路板以及底座，所述光学组件被设置于所述镜头组件，所述光谱芯片被设置于所述线路板，并和所述线路板电气连接，其中所述镜头组件被固定于所述底座。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜头组件包括镜筒和垫片，所述光学组件被设置于所述镜筒的容纳空间，所述垫片被设置在所述光阑和所述透镜之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜头组件的所述镜筒被固定在所述底座的上端面。

根据本实用新型的一个实施例，进一步包括固定机构，所述固定机构用于将镜头组件固定于所述底座。

根据本实用新型的一个实施例，所述固定机构包括支撑架和固定单元，所述支撑架的一端固定在所述底座，所述支撑架的另一端与所述镜头组件的镜筒相连接，所述匀光器件被所述固定单元固定在所述镜筒的端部。

根据本实用新型的一个实施例，所述底座具有安装孔，所述光谱芯片被安装在所述底座的所述安装孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜筒进一步包括上端部和自所述上端部一体向下延伸的下端部，所述匀光器件被设置在所述镜筒的所述上端部，所述滤光元件被设置在所述镜筒的下端部。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜筒的所述上端部进一步设有安置槽，所述镜筒的下端部进一步设有安装槽，所述匀光器件被固定在所述上端部的所述安置槽内，所述滤光元件被固定在所述下端部的所述安装槽。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜筒进一步设有一个光阑口，其中所述光阑口被形成于所述镜筒的所述上端部。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜筒上部还设置有镜头盖，所述镜头盖设置于所述匀光器件上面，所述镜头盖上设置有通光孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述镜筒外侧壁上设置螺纹，所述镜筒通过所述外侧壁上的螺纹于所述底座连接，所述镜头盖和所述镜头通过所述螺纹连接。

通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和附图得以充分体现。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述。在附图中，除非另有说明，相同的附图标记用于表示相同的部件。其中：

图1是根据本实用新型的第一较佳实施例的光谱传感器模组的一种光谱芯片的示意图。

图2是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱传感器模组的光谱传感器的结构框架示意图。

图3是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱传感器模组的展开状态示意图。

图4是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱传感器模组的结构示意图。

图5是根据本实用新型上述第一较佳实施例的光谱传感器的结构示意图。

图6是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱传感器的光学组件的光路示意图。

图7是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱传感器的透镜的结构放大示意图。

图8是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱传感器在光谱芯片获得的光斑效果示意图。

图9是根据本实用新型第二较佳实施例的光谱传感器模组的结构示意图。

图10是根据本实用新型第三较佳实施例的光谱传感器模组的结构示意图。

具体实施方式

需要指出，附图示出的实施例仅作为示例用于具体和形象地解释和说明本发明的构思，其在尺寸结构方面既不必然按照比例绘制，也不构成对本发明构思的限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各个附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

参照本实用新型说明书附图之图1至图8所示，依照本申请第一较佳实施例的光谱传感器模组在接下来的描述中被阐明。所述光谱传感器模组包括光谱传感器1、镜头组件2、线路板3以及底座4，其中所述线路板3与所述光谱传感器1相电气连接，所述镜头组件2位于所述光谱传感器1的感光侧，所述光谱传感器1、所述镜头组件2以及所述线路板3被固定于所述底座4，由所述底座4支撑和固定所述光谱传感器1和所述镜头组件2。

所述光谱传感器1包括光谱芯片11和光学组件12，其中所述光学组件12位于所述光谱芯片11的感光路径的前端。所述光谱芯片11包括光电探测层110和位于所述光电探测层110的感光路径上的光调制层120，其中所述光电探测层110被配置为获得经过所述光调制层120调制的光信号。所述光学组件12被配置为接收来自被摄目标的光信号，并将所述光信号引导至所述光谱芯片11。所述光学组件使得被引导至所述光谱芯片11的每一个像素单元具有设定的入射角度以及均匀的光强，进而提高所述光谱传感器模组光谱恢复的准确性。

在本申请实施例的光谱传感器模组中，所述光谱芯片11包括滤光结构101和图像传感器102，所述滤光结构101位于所述图像传感器102的感光路径上，滤光结构101为频域或者波长域上的宽带滤光结构。各个滤光结构101不同波长的通光谱不完全相同。滤光结构101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)、cavity layer(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101可以是中国专利CN201921223201.2中的光调制层。

如图1示出了本申请实施例的所述光谱传感器模组的一种光谱芯片的结构，所述光谱芯片100包括光电探测层110和被保持于所述光电探测层110的感测路径上的光调制层120。特别地，所述光调制层120包括至少一个调制单元121，每一所述调制单元121对应所述光电探测层110的至少一个感应单元111，其中所述光谱芯片100利用所述光调制层120的所述调制单元121对来自被测目标的光信号进行调制，以得到调制后的光频信号，并利用光电探测层110接收被调制后的光频信号并对其提供差分响应，接着利用所述光谱芯片100信号电路处理层将所述差分响应进行重构以得到被测目标的原光谱信息。在一些具体示例中，所述光调制层120包括至少一个调制单元121和至少一非调制单元，每一所述调制单元121和每一所述非调制单元分别对应所述光电探测层110的至少一个感应单元111，即所述调制单元121和所述感应单元111可以是一对一对应设置，也可以是一对多设置，甚至可以是多对一设置，所述非调制单元和所述感应单元111可以是一对一对应设置，也可以是一对多设置，甚至可以是多对一设置。

所述光学组件12位于所述图像传感器102的感光路径上，光通过所述光学组件12调整再经由滤光结构101进行调制后，被所述图像传感器102接收，获取光谱响应；其中所述光学组件12可以但不限于透镜组件、匀光组件等光学组件。作为示例的，在本实用新型的该优选实施例中，所述光谱芯片11的所述图像传感器102可以是CMOS图像传感器102(CIS)、CCD、阵列光探测器等。所述光谱传感器的所述光谱芯片11进一步包括数据处理单元103，所述数据处理单元103可以是MCU、CPU、GPU、FPGA、NPU、ASIC等处理单元，其可以将图像传感器102生成的数据导出到外部进行处理。

在实际应用中，所述光谱芯片11对于入射的光信号的主光角比较敏感，在实际的使用情况下入射光信号的主光角的变化将大幅影响光谱恢复的准确性。需要说明的是，所述光谱芯片11的任意一个特定位置的主光角表示被导引至所述光谱芯片11的光信号的主光线和法线之间的夹角，其中主光线表示来自被摄目标的发出光信号的点与抵达所述光谱芯片11的对应感光单元的点之间的连线，法线表示与所述光谱芯片11的感光面垂直的线。对于所述光谱芯片11而言，不同感应单元的所述主光角的角度允许较大差别，但入射到同一感应单元的光线需要保持较小的角度差异，也就是保持入射到同一感应单元的光学的夹角固定大小，才能使得所述光谱传感器模组进行光谱恢复的准确性和稳定性。

因此，在本实用新型的该优选实施例中，所述光学组件12位于所述光谱芯片11的感光路径，其中光线经所述光学组件12被以设定的入射角度和均匀光强的方式引导至所述光谱芯片11的表面，以便保持入射到同一感应单元的光学的夹角大小固定。可以理解的是，所述光谱芯片11对于入射的光信号抵达所述光谱芯片11上光调制层120上表面的各个位置的收光光锥角也需要保持稳定，不能有较大的变动。

如图5所示，所述光学组件12包括沿光轴方向由入光侧至出光侧依次排列的匀光器件122、光阑123、透镜124以及滤光元件125，其中外界光依次经过所述光学组件12的所述匀光器件122、所述光阑123、所述透镜124以及所述滤光元件125后到达所述光谱芯片11。所述光学组件12的所述匀光器件122用于对入射的光进行匀化。在本申请的该优选实施例中，所述匀光器件122可以但不限于匀光片或匀光膜。所述光阑123位于所述匀光器件122的出光侧，其中所述光阑123具有光阑孔，所述光阑123的所述光阑孔与所述匀光器件122在轴向方向正向相对。所述光阑123可以是圆形的、长方形的或正方形的，取决于其用途。本实施例中光阑是圆形的，在一些系统(如相机物镜)中设置直径可变的光阑。光阑的中心一般与光学系统的光轴重合，光阑平面与光轴垂直。

如图5所示，在本申请的该优选实施例中，设所述匀光器件122的厚度为a，所述光阑123的厚度为b，所述光阑123下表面与所述透镜124的入光面的距离为c，所述透镜124的出光面到所述光谱芯片11的上表面的距离为d，所述光阑123的直径为e，并且发散角为θ，其中所述光谱传感器模组成像面的半径长为Y₂满足以下关系式：

Y₂＝(1-d/c)Y₁+(b+c-bd/c)Y_2,其中Y₁为e，θ为Y₁发光面的发散角。

可选地，在本申请的另一可选实施方式中，所述光学组件12包括沿光轴方向由入光侧至出光侧依次排列的匀光器件122、光阑123以及滤光元件124。可选地，在本申请的另一可选实施方式中，所述光学组件12包括沿光轴方向由入光侧至出光侧依次排列的匀光器件122、光阑123、滤光元件124以及散射片(图中未示出)。

作为优选地，在本申请的该优选实施例中，所述光阑123与所述匀光器件122相互贴合，即所述光阑123被贴附在所述匀光器件122的出光侧。可选地，在本申请的另一可选实施方式中，所述光阑123与所述匀光器件122之间具有一个间隙，即所述光阑123与所述匀光器件122不贴合。需要说明的是，所述光阑123与所述匀光器件122的距离影响所述透镜124与所述光谱芯片11的距离，即当所述光阑123与所述匀光器件122不贴合时，所述透镜124与所述光谱芯片11之间的距离变小。

如图6所示，在本申请的该优选实施例中，所述匀光器件122为匀光膜，其中所述匀光膜是以漫散射材质例如为聚四氟材质的匀光薄膜。当环境光(入射光)入射到所述匀光器件122后经由所述光阑123的所述光阑孔到达所述透镜124，再经由所述透镜124折射到所述滤光元件125，最后汇聚到像面上，所述像面也就是所述光谱芯片11的所述滤光结构101的感光表面。其中所述滤光结构101的背光面与图像传感器102一侧，入射光经由所述滤光结构101的感光表面到达背光面并对入射光进行调制，再达到所述图像传感器102。

需要说明的是，在本申请的该优选实施中，所述光学组件12可以收集辐射角0到170°立体角以内的光，以实现了对大视场角FOV的入射光采集，也就是解决了光谱传感器1在获取入射光的角度的稳定性及一致性。

值得一提的是，所述滤光元件125位于所述光谱芯片11和所述透镜124之间，有利于改善长波段的性能。作为示例的，在本申请的该优选实施例中，所述滤光元件125被设置在靠近所述光谱芯片11的入光侧面。可选地，在本申请的另一可选实施方式中，所述滤光元件125被设置在靠近所述透镜124的出光侧面。可选地，在本申请的另一可选实施方式中，所述滤光元件125被设置在所述透镜124和所述光谱芯片11之间。

值得一提的是，在本申请的该优选实施例中，所述滤光元件125被设置于所述透镜124与所述光谱芯片11之间，相较于所述滤光元件125被设置于所述透镜124与光阑123之间，更利于光谱的恢复。如图8所示，所述滤光元件125被设置于所述透镜124与所述光谱芯片11之间时，长波段的入射光到达光谱芯片11的光斑(图中圈A)大于将滤光元件125被放置于所述光阑123与所述透镜124之间所得到的光斑(图中圈B)要大，采集到有效的光谱恢复数据越多，越有利于光谱的恢复。特别地，在本申请的该优选实施例中，基于上述结构设计所述光谱传感器模组对于D65这样的人工日光，光谱的恢复更加准确。如图8所示，图中虚线框C是所述光谱传感器1的所述光谱芯片11实际选取的数据区域，圈A是当滤光元件125位于所述透镜124和所述光谱芯片11之间时所述光谱芯片11表面获取的光斑范围，圈B是当滤光元件125位于所述透镜124和所述光阑123之间时所述光谱芯片11表面获取的光斑范围。

如图7所示，在本申请该优选实施例中，所述透镜124具有入光面1241和出光面1242，其中环境光经所述透镜124的所述入光面1241入射到所述透镜124，再经所述透镜124的所述出光面1242出射。因此，在本申请的该优选实施了中，所述透镜124的所述入光面1241朝向于环境光侧(光阑123)，所述透镜124的所述出光面1242朝向于所述光谱芯片11。

优选地，在本申请的该优选实施例中，所述透镜124的所述入光面1241为平面，所述透镜124的所述出光面1242为球面(半球面)，以便通过所述透镜124汇聚环境光至所述光谱芯片11的感应光面，从而实现了对大视场角FOV的入射光采集，也就是解决了光谱传感器在获取入射光的角度的稳定性及一致性。

如图3和图4所示，所述光谱传感器1的所述光学组件12被固定于所述镜头组件2，再通过所述镜头组件2将所述光学组件12固定在所述光谱芯片11的感光路径的前端。所述镜头组件2包括镜筒21和垫片22，其中所述镜筒21具有一个用于容纳所述光学组件12的容纳空间，所述垫片22和所述光学组件12被所述镜筒21固定在所述容纳空间。作为示例的，在本申请的该优选实施例中，所述镜筒21呈圆筒状所述光学组件12的所述匀光片122、所述光阑123、所述透镜124以及所述滤光元件125被依次地固定在所述镜筒21的所述容纳空间。

所述镜头组件2的所述垫片22被设置在所述光阑123和所述透镜124之间，其中所述垫片22具有预设的厚度，通过所述垫片22调整所述光阑123到所述透镜124的距离，以调整光线的路径。值得一提的是，所述垫片22呈圆柱形中空结构，其中所述垫片22的尺寸适配于所述镜筒21的内壁，即所述垫片22的外径与所述镜筒21的内径相适配。

如图4所示，在本申请的该优选实施例中，所述光学组件12被设置于所述镜头组件2，再通过所述镜头组件2的所述镜筒21固定在所述光谱芯片11的感光路径的前端。作为示例的，在本申请的该优选实施例中，所述光学组件12被固定在所述镜筒12的内侧，并且所述光学组件12与所述镜头组件2形成一体式结构，所述镜头组件2的所述镜筒21被固定在所述底座4。可选地，在本申请的另一可选实施方式中，所述光谱传感器组件进一步包括固定机构5，所述光学组件12被所述固定机构5固定在所述底座4。所述固定机构5被实施为固定框架，其中所述固定机构5的一端与所述底座4连接，所述光学组件12通过所述镜头组件2的所述镜筒21固定在所述固定机构5的另一端。所述固定机构5具有一安装孔用于安装和固定所述镜头组件2的所述镜筒21。

作为示例的，在本申请的该优选实施例中，所述镜头组件2的所述镜筒21被所述固定机构5以夹持固定方式固定在所述固定机构5的前端。所述固定机构5包括支撑架51和固定单元52，其中所述支撑架51用于将所述镜头组件2的所述镜筒21固定在所述底座4的一侧，所述固定单元52用于固定所述光学组件12的所述匀光器件122于所述镜筒21。

作为示例的，在本申请的该优选实施例中，所述固定单元52被实施为一个环状固定件其中所述固定单元52被设置在所述镜筒21的端部，由所述固定单元52将所述匀光器件122固定安装在所述镜筒21的端部。可选地，在本申请的另一可选实施方式中，所述固定单元52被实施为一个夹持装置，用于将所述匀光器件122夹持在所述镜筒21的端部。

所述光谱芯片11与所述线路板13相连接，即所述光谱芯片11被电气连接于所述线路板13，作为示例的，在本申请的该优选实施例中，由所述光学组件12形成FOV的角度为180°以内。所述光学组件12的所述匀光器件122可以但不限于匀光色散片(聚四氟)，其中入射光经过所述透镜124及所述透镜124后面的所述滤光元件125到达所述光谱芯片11的滤光结构(微纳结构单元)矩阵上。

所述光谱芯片11被设置于所述线路板3，其中所述线路板3被固定在所述底座4，由所述底座4支撑和固定所述光谱芯片11。可以理解的是，所述光谱芯片11与所述线路板3相电气连接，将获取的入射光的光谱信息进行处理。所述底座4进一步设有一安装孔40，其中所述光学组件的光学路径与所述底座4的所述安装孔40相对应，所述光谱芯片11位于所述底座4的所述安装孔40。作为示例的，在本申请的该优选实施例中，所述线路板3被固定在所述底座4的下端面。

可选地，在本申请的该优选实施例中，所述镜头组件2的所述镜筒21被固定在所述底座4的上端面，或者所述镜头组件2的所述镜筒21被所述固定机构5固定在所述底座4的上端，并通过所述固定机构5将所述镜头组件2保持在所述光谱芯片11的感光路径。

本实用新型的一个实施例，所述镜筒21上部还设置有镜头盖23，所述镜头盖23设置于所述匀光器件上面，所述镜头盖23上设置有通光孔231。

本实用新型的一个实施例，所述镜筒21外侧壁上设置螺纹，所述镜筒21通过所述外侧壁上的螺纹于所述底座4连接，所述镜头盖23和所述镜头21通过所述螺纹连接。

需要说明的是，在本申请的该优选实施例中，可以通过所述光谱芯片11的所述光调制层对入射光信号进行调制，并经过如所述的恢复算法，恢复所得到入射光的光谱信息，根据得到的入射光光谱信息计算得到色温值以及根据入射光的响应计算得到照度信息。如图2所示，采用本申请实用新型该优选实施例的所述光谱芯片11组成所述光谱成像传感器1，以获取带有空间信息的色温传感信息，其中空间信息可以为二维空间信息，也可以是三维空间信息，所述光谱信息与图像传感器获取的图像信息构成一个光谱立方体。

可以理解的是，在本申请的该优选实施例中，由于不同的匀光器件122可以对于不同的滤光结构阵列的影响也不相同，因此不同的匀光器件122可以获取不同的滤光效果。当匀光较强时，可以对整个入射光进行均匀化检测，可以获得整个环境光中单一的光谱信息。如果匀光较弱时，可以获取环境光中不同位置的光谱信息，因此可以根据不同的应用场景调整使用的不同能力的匀光，来实现单点，多点甚至多角度的环境或者入射光的光谱信息。

参照本申请说明书附图之图9所示，依照本申请第二较佳实施例的一种光谱传感器模组的具体实施方式在接下来的描述中被阐明。所述光谱传感器模组包括光谱传感器1、镜头组件2、线路板3以及底座4，其中所述线路板3与所述光谱传感器1相电气连接，所述镜头组件2位于所述光谱传感器1的感光侧，所述光谱传感器1、所述镜头组件2以及所述线路板3被固定于所述底座4，由所述底座4支撑和固定所述光谱传感器1和所述镜头组件2。

与上述第一较佳实施例不同的是所述光谱传感器1和镜头组件2的结构。具体地说，所述光谱传感器1包括光谱芯片11和被设置于所述光谱芯片11感光路径的光学组件12，所述镜头组件2包括镜筒21，其中所述光学组件12被设置于所述镜头组件2的所述镜筒21，通过所述镜筒21将所述光学组件12保持在所述光谱芯片11的感光路径。

值得一提的是，在本申请的该优选实施例中，所述光学组件12包括由入光侧沿光轴方向依次排列的匀光器件122、透镜124以及滤光元件125，其中所述镜筒21具有沿光轴方向前后贯通的容置空间210，所述透镜124被所述镜筒21固定在所述容置空间210内。所述镜筒21进一步包括上端部211和自所述上端部211一体向下延伸的下端部212，所述匀光器件122被设置在所述镜筒21的所述上端部211，所述滤光元件125被设置在所述镜筒21的下端部212。可以理解的是，在本申请的该优选实施例中，所述镜筒21的所述上端部211的开口朝向入光侧，所述镜筒21的所述下端部212的开口朝向出光侧(光谱芯片11的位置)。

如图10所示在镜筒21上部还设置有镜头盖23，镜头盖23设置于所述匀光器件上面，所述镜头盖23上设置有通光孔231。

镜筒21外侧壁上设置螺纹，所述镜筒21通过所述外侧壁上的螺纹于所述底座4连接，所述镜头盖23和所述镜头21通过所述螺纹连接。所述镜筒21通过螺纹旋转还可以调节透镜到光谱芯片的距离。

优选地，在本申请的该优选实施例中，所述匀光器件122被贴附在所述镜筒21的所述上端部211，所述滤光元件125被贴附在所述镜筒21的所述下端部212。所述镜筒21的所述上端部211进一步设有安置槽2110，所述镜筒21的下端部212进一步设有安装槽2120，所述匀光器件122被固定在所述上端部211的所述安置槽2110内，所述滤光元件125被固定在所述下端部212的所述安装槽2120。

作为优选地，在本申请的该优选实施例中，所述匀光器件122和所述滤光器件125通过胶粘的方式被固定在所述镜筒21。相应地，所述镜筒21进一步设有溢胶孔2100，其中所述溢胶孔2100被形成于所述镜筒21的所述安置槽2110和所述安装槽2120，多余的胶水会流进溢胶孔中，也就是通过所述溢胶孔2100防止胶水溢出。

所述镜筒21进一步设有一个光阑口213，其中所述光阑口213被形成于所述镜筒21的所述上端部211，其中所述光阑口213连通所述容置空间210。因此，可以理解的是，在本申请的该优选实施例中，通过所述镜筒21的所述光阑口213限制外界光进入的光量大小。也就是说，在本申请的该优选实施例中，通过一体形成于所述镜筒21的所述光阑口213代替上述第一较佳实施例中的所述光阑的作用。

所述透镜124具有入光面1241和出光面1242，其中环境光经所述透镜124的所述入光面1241入射到所述透镜124，再经所述透镜124的所述出光面1242出射。与上述第一较佳实施例不同的是，在本申请的该优选实施例中，所述透镜124的所述入光面1241为凸面，以收集更多的入射光进入到透镜。所述光谱芯片11被设置在所述底座4的上表面或者所述光谱芯片11被嵌入到所述底座4内，通过所述底座4支撑和保护所述光谱芯片11。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (21)

1.光谱传感器模组，其特征在于，所述光谱传感器模组包括：

光学组件和光谱芯片，其中所述光学组件位于所述光谱芯片的感光路径，所述光谱芯片的入光表面上设置由滤光结构，所述滤光结构用于对入射光进行调制，所述光学组件包括由入光侧沿光轴方向依次排列的匀光器件和透镜，以供入射光经所述匀光器件和所述透镜被以设定的入射角度和均匀光强的方式引导至所述光谱芯片的表面。

2.根据权利要求1所述的光谱传感器模组，其中所述光学组件进一步包括光阑，其中所述光阑位于所述匀光器件和所述透镜之间。

3.根据权利要求2所述的光谱传感器模组，其中所述匀光器件用于收集不大于180°内立体角内的入射光，并消除所述入射光带来的光学耦合。

4.根据权利要求3所述的光谱传感器模组，其中所述匀光器件为匀光膜或匀光片。

5.根据权利要求4所述的光谱传感器模组，其中所述匀光器件与所述光阑相贴合。

6.根据权利要求5所述的光谱传感器模组，其中所述光学组件进一步包括滤光元件，其中所述滤光元件位于所述透镜的出光侧。

7.根据权利要求6所述的光谱传感器模组，其中所述透镜具有入光面和出光面，所述透镜的入光面朝向所述光阑且为平面，所述透镜的所述出光面朝向所述光谱芯片且为半球面。

8.根据权利要求7所述的光谱传感器模组，其中所述滤光元件被设置于所述透镜的出光面与所述光谱芯片之间。

9.根据权利要求7所述的光谱传感器模组，其中所述滤光元件被贴附于所述透镜的出光面一侧。

10.根据权利要求7所述的光谱传感器模组，其中所述滤光元件被贴附在所述光谱芯片的感光面。

11.根据权利要求7至10任一所述的光谱传感器模组，其中所述光谱传感器模组进一步包括镜头组件、线路板以及底座，所述光学组件被设置于所述镜头组件，所述光谱芯片被设置于所述线路板，并和所述线路板电气连接，其中所述镜头组件被固定于所述底座。

12.根据权利要求11所述的光谱传感器模组，其中所述镜头组件包括镜筒和垫片，所述光学组件被设置于所述镜筒的容纳空间，所述垫片被设置在所述光阑和所述透镜之间。

13.根据权利要求12所述的光谱传感器模组，其中所述镜头组件的所述镜筒被固定在所述底座的上端面。

14.根据权利要求12所述的光谱传感器模组，其中进一步包括固定机构，所述固定机构用于将镜头组件固定于所述底座。

15.根据权利要求14所述的光谱传感器模组，其中所述固定机构包括支撑架和固定单元，所述支撑架的一端固定在所述底座，所述支撑架的另一端与所述镜头组件的镜筒相连接，所述匀光器件被所述固定单元固定在所述镜筒的端部。

16.根据权利要求14所述的光谱传感器模组，其中所述底座具有安装孔，所述光谱芯片被安装在所述底座的所述安装孔。

17.根据权利要求12所述的光谱传感器模组，其中所述镜筒进一步包括上端部和自所述上端部一体向下延伸的下端部，所述匀光器件被设置在所述镜筒的所述上端部，所述滤光元件被设置在所述镜筒的下端部。

18.根据权利要求17所述的光谱传感器模组，其中所述镜筒的所述上端部进一步设有安置槽，所述镜筒的下端部进一步设有安装槽，所述匀光器件被固定在所述上端部的所述安置槽内，所述滤光元件被固定在所述下端部的所述安装槽。

19.根据权利要求17所述的光谱传感器模组，其中所述镜筒进一步设有一个光阑口，其中所述光阑口被形成于所述镜筒的所述上端部。

20.根据权利要求12所述的光谱传感器模组，其中所述镜筒上部还设置有镜头盖，所述镜头盖设置于所述匀光器件上面，所述镜头盖上设置有通光孔。

21.根据权利要求20所述的光谱传感器模组，其中所述镜筒外侧壁上设置螺纹，所述镜筒通过所述外侧壁上的螺纹于所述底座连接，所述镜头盖和所述镜头通过所述螺纹连接。

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