[发明专利]多光谱成像设备

说明书

本发明涉及一种多光谱成像设备，包括：由像素矩阵组成的光敏探测器DET，复制该像素矩阵的微透镜ML1，ML2，ML3网，由复制该像素矩阵的基本滤光器λ1，λ2，λ3矩阵构成的滤光模块MF，该设备的特征在于微透镜网被直接布置为与探测器接触，滤光模块被制造在与微透镜网接触的基板上。

技术领域

本发明涉及一种多光谱成像设备。

背景技术

光谱分析特别旨在于研究在固态、液态或气态介质的组成中的化学成分。这涉及记录在该介质反射或透射时的吸收光谱。与其交互作用的光在某些波段被吸收。这一选择性吸收是一部分或所有介质成分的一个标记。待测光谱波长范围可以属于紫外线和/或可见光和/或(近、中、长)红外光。

这种分析经常借助光谱仪进行。

某些光谱仪使用至少一个法布里-珀罗(Fabry-Pérot)滤光器。

为了便于记忆，这样的滤光器是具有与被称为间隔膜(最常用的为英语术语“spacer”)的(通常是低折射率的如空气、二氧化硅、……)材料平行的面的薄片，该间隔膜出现在两面镜子之间。它通常通过真空薄层沉积来实现。因此，对于其通带以中心波长λ为中心的滤光器，第一个镜由m个高反射率材料H和低反射率材料B交替的光学厚度λ/4的层组成。该镜同样可以是半反射金属薄层。间隔膜通常由两个光学厚度λ/4的低反射率材料B层组成。通常第二个镜与第一个镜对称。间隔膜的几何厚度的改变使得可以将滤光器调谐到中心波长，为此光学厚度是λ/2的倍数。

一种已知技术依赖于包括要分析的逐个带的滤光器的滤光模块。如果带的数量是n，则n个带通滤光器因此通过n个独立的真空沉积制造来实现。因此，对于小型系列而言，成本非常重要(并且几乎与带的数量n成比例)并且仅对于足够大的系列才变得真正有意义。此外，在这里，小型化的可能性非常有限并且很难设想提供大量的滤光器。

最近研发的替代方案使用法布里-珀罗类型的滤光模块，两个镜不再平行，而是在垂直于基板的平面中对于轮廓布置成楔形。在标记为Oxy的该平面中，轴Ox和Oy分别共线并垂直于基板，间隔膜沿Oy的厚度根据它被测量的沿Ox的位置而线性变化。

文献US 2006/0209413教导了包括这种滤光模块的光谱学设备。因此其中调谐波长沿着Ox轴连续变化。

这些不同的技术用于当研究一个连续光谱时分析具有良好的光谱分辨率的对象。

它们同样非常适用于有限数量的相对精细的通带(即与连续光谱相对的离散光谱)足以标识所研究的成分的情况。

但是，它们认为要分析的对象是不可分割的实体，也就是说，在空间上不可分解的，并且它们无法识别对象本身内的光学透射或反射变化。

因此，文献FR 2 904 432教导了一种光学滤光矩阵结构和相关的图像传感器。这是为了获得不同的颜色。事实上，从可见光谱中取出的三种基本颜色(红色，绿色，蓝色)出发，可以重建大部分颜色。

在当前情况下，在探测器矩阵的表面上使用滤光器矩阵。滤光器矩阵在这里是所谓的“拜耳”矩阵，但这对于本发明无关紧要。探测器矩阵是称为APS CMOS(“Active PixelSensor Complementary Metal Oxide Semiconductor(有源像素传感器互补金属氧化物半导体)”英文术语)的矩阵。该矩阵被安装在半导体基板上，其表面上布置有光敏区域、电子电路和电连接。

在一个基本像素上，光敏区仅代表整个表面的一部分，表面的其余部分由控制电子装置占据。因此需要提供微透镜，每个像素一个，以将入射光聚焦在像素的光敏区域上。滤光器矩阵布置成与探测器接触，使得成套组件呈现为由探测器-滤光器-微透镜堆叠组成的单一组件。

事实上，由于这些微透镜的拓扑特别加标记的(très marqué)，所以不可能将滤光器矩阵沉积在微透镜上。此外，微透镜是树脂的，因此似乎难以在有机材料上实现无机的滤光器。