线扫式光谱成像系统及其成像方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115993328A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202111208193.6(22)申请日2021.10.18(71)申请人天津津航技术物理研究所地址300308天津市东丽区天津市空港经济区中环西路58号(72)发明人张云昊刘舒扬张晨赵安娜王天鹤周志远潘建旋姜洪妍王才喜(51)Int.Cl.G01N21/25(2006.01)权利要求书2页说明书15页附图16页(54)发明名称线扫式光谱成像系统及其成像方法(57)摘要本发明提供了一种线扫式光谱成像系统，该线扫式光谱成像系统包括至少一个光谱成像芯片结构，光谱成像芯片结构包括像素感光单元、窄带滤光膜、过渡层、第一、第二和第三截止滤波膜，窄带滤光膜一体式沉积生长在像素感光单元上，过渡层一体式沉积生长在窄带滤光膜上，第一截止滤波膜一体式沉积生长在窄带滤光膜上，过渡层用于过渡窄带滤光膜和第一截止滤波膜两个膜系，第二截止滤波膜设置在第一截止滤波膜上，第三截止滤波膜设置在第二截止滤波膜上，第一、第二和第三截止滤波膜分别用于截止第一、第二和第三干扰波段。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中截止滤波膜贴合方式所导致的光谱透过率低和量子效率低的技术问题。CN115993328ACN115993328A权利要求书1/2页1.一种线扫式光谱成像系统，其特征在于，所述线扫式光谱成像系统包括至少一个光谱成像芯片结构，所述光谱成像芯片结构包括：像素感光单元(10)，所述像素感光单元(10)用于实现图像采集和数据读出；窄带滤光膜(20)，所述窄带滤光膜(20)一体式沉积生长在所述像素感光单元(10)上，所述窄带滤光膜(20)用于实现在所需波段中心波长的可调谐；所述窄带滤光膜(20)包括多个呈线扫式分布的FP腔结构，沿光谱维方向的多个FP腔结构高度不相同，沿空间维方向的多个FP腔结构高度相同；至少一个光谱成像芯片结构沿光谱维方向一字排列；过渡层(40)，所述过渡层(40)一体式沉积生长在所述窄带滤光膜(20)上；第一截止滤波膜(30)，所述第一截止滤波膜(30)一体式沉积生长在所述过渡层(40)上，所述第一截止滤波膜(30)用于截止第一干扰波段；第二截止滤波膜(60)，所述第二截止滤波膜(60)设置在所述第一截止滤波膜(30)上，所述第二截止滤波膜(60)用于截止第二干扰波段，所述第二干扰波段与所述第一干扰波段不同；第三截止滤波膜(70)，所述第三截止滤波膜(70)设置在所述第二截止滤波膜(60)上，所述第三截止滤波膜(70)用于截止第三干扰波段，所述第三干扰波段与所述第一干扰波段以及所述第二干扰波段均不同。2.根据权利要求1所述的线扫式光谱成像系统，其特征在于，所述光谱成像芯片结构的膜系结构为Sub|H(LH)^S12nL(HL)^S1HLn1(W1)^S2n2(W2)^S3n3(W3)^S4|Air，H(LH)^S12nL(HL)^S1H为所述窄带滤光膜(20)的膜系结构，L为所述过渡层(40)的膜系结构，W1、W2和W3均包括高折射率材料和低折射率材料，n1(W1)^S2为所述第一截止滤波膜(30)的膜系结构，n2(W2)^S3为所述第二截止滤波膜(60)的膜系结构，n3(W3)^S4为所述第三截止滤波膜(70)的膜系结构，H为高折射率材料，L为低折射率材料，S1、S2、S3和S4为叠加次数，n为窄带滤光膜的膜层厚度调整系数，n1为所述第一截止滤波膜(30)的膜层厚度调整系数，n2为所述第二截止滤波膜(60)的膜层厚度调整系数，n3为所述第三截止滤波膜(70)的膜层厚度调整系数。3.根据权利要求2所述的线扫式光谱成像系统，其特征在于，在所述第一截止滤波膜(30)的膜系结构中，W1包括(0.5LH0.5L)或(0.5HL0.5H)；在所述第二截止滤波膜(60)中，W2包括(0.5LH0.5L)或(0.5HL0.5H)；在所述第三截止滤波膜(70)中，W3包括(0.5LH0.5L)或(0.5HL0.5H)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的线扫式光谱成像系统，其特征在于，所述第一截止滤波膜(30)、所述第二截止滤波膜(60)和所述第三截止滤波膜(70)均采用高折射率材料和低折射率材料交替沉积制备，所述第一截止滤波膜(30)、所述第二截止滤波膜(60)和所述第三截止滤波膜(70)的高折射率材料均包括Ta2O5、Ti3O5、TiO2、Si3N4或Nb2O5，所述第一截止滤波膜(30)、所述第二截止滤波膜(60)和所述第三截止滤波膜(70)的低折射率材料均包括SiO2、MgF2和Al2O3中的至少一种。5.根据权利要求1所述的线扫式光谱成像系统，其特征在于，所述第二截止滤波膜(60)粘贴设置在所述第一截止滤波膜(30)上。