[发明专利]基于滤光器片上集成多像素传感器的微型光谱仪

权利要求书

1.一种基于滤光器片上集成多像素传感器的微型光谱仪，包括聚光透镜和固定聚光透镜的管壳，所述管壳由底座和管帽组成，底座靠近聚光透镜侧的面上设置有压焊点，底座远离聚光透镜侧的面上设置有管脚，压焊点和管脚通过底座内部走线联通，其特征在于：

所述底座靠近聚光透镜侧的面上设置有滤光器片上集成多像素传感器，所述滤光器片上集成多像素传感器通过贴片工艺与底座粘接，所述滤光器片上集成多像素传感器的压焊点与底座上对应的压焊点以键合工艺通过金属导线连接；

所述滤光器片上集成多像素传感器的每个像元表面集成有特定的滤光器，不同位置的像元用于探测不同波段入射光，所述滤光器片上集成多像素传感器的特定位置还设置有用于校正由位置不同造成的光谱测试偏差的空间光强校准像元。

2.根据权利要求1所述的微型光谱仪，其特征在于，所述空间光强校准像元通过周期性设置的方式、或通过中间和边缘设置的方式设置在滤光器片上集成多像素传感器上；

其中所述周期性设置的方式为，在滤光器片上集成多像素传感器上，将位置为(2n，2n)的像元设置为空间光强校准像元，其他位置设置为光谱探测像元，n为整数；其中所述中间和边缘设置的方式为，在滤光器片上集成多像素传感器上，将四个角和中心位置的像元设置为空间光强校准像元，其他位置设置为光谱探测像元。

3.根据权利要求1所述的微型光谱仪，其特征在于，所述滤光器片上集成多像素传感器除光敏区表面像素级滤光器外的底层电路结构，与常规互补金属氧化物CMOS图像传感器的电路结构相同。

4.根据权利要求1所述的微型光谱仪，其特征在于，设置聚光透镜的光瞳直径和曲率半径，以及管壳尺寸使得入射光会聚光斑大于或等于滤光器片上集成多像素传感器的光敏区尺寸。

5.根据权利要求1所述的微型光谱仪，其特征在于，滤光器采用氧化钛TiO2、氟化镁MgF2、氧化铝Al2O3、氧化硅SiO2、氧化铪HfO2中的至少两种高透过率材料通过堆栈形式来堆叠10到100层来完成制作，所述至少两种高透过率材料包括至少一种高折射率材料和至少一种低折射率材料。

6.一种基于滤光器片上集成多像素传感器的微型光谱仪的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制作滤光器片上集成多像素传感器，在滤光器片上集成多像素传感器的每个像元表面集成有特定的滤光器，不同位置的像元用于探测不同波段入射光，在滤光器片上集成多像素传感器的特定位置设置用于校正由位置不同造成的光谱测试偏差的空间光强校准像元；

步骤2，制作聚光透镜和管壳，将聚光透镜固定于管壳上，所述管壳包括底座和管帽，在底座靠近聚光透镜侧的面上设置压焊点，在底座远离聚光透镜侧的面上设置管脚，将压焊点和管脚通过底座内部走线联通；

步骤3，采用贴片工艺将滤光器片上集成多像素传感器粘接在管壳的底座上；

步骤4，采用金属导线键合工艺，将滤光器片上集成多像素传感器压焊点和管壳底座压焊点的对应位置连接起来，通过管脚实现与驱动电路及外围信号处理电路的互连。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述空间光强校准像元以周期性设置、或以中间和边缘设置的方式设置在滤光器片上集成多像素传感器上；

其中所述周期性设置的方式为，在滤光器片上集成多像素传感器上，将位置为(2n，2n)的像元设置为空间光强校准像元，其他位置设置为光谱探测像元，n为整数；其中所述中间和边缘设置的方式为，在滤光器片上集成多像素传感器上，将四个角和中心位置的像元设置为空间光强校准像元，其他位置设置为光谱探测像元。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述滤光器片上集成多像素传感器除光敏区表面像素级滤光器外的底层电路结构，与常规互补金属氧化物CMOS图像传感器的电路结构相同。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，设置聚光透镜的光瞳直径和曲率半径，以及管壳尺寸使得入射光会聚光斑大于或等于滤光器片上集成多像素传感器的光敏区尺寸。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，滤光器采用氧化钛TiO2、氟化镁MgF2、氧化铝Al2O3、氧化硅SiO2、氧化铪HfO2中的至少两种高透过率材料通过堆栈形式堆叠10到100层来完成制作，所述至少两种高透过率材料包括至少一种高折射率材料和至少一种低折射率材料。