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WO2023193785A1 - 光谱模组和光谱芯片的工作方法 - Google Patents

光谱模组和光谱芯片的工作方法 Download PDF

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WO2023193785A1
WO2023193785A1 PCT/CN2023/086817 CN2023086817W WO2023193785A1 WO 2023193785 A1 WO2023193785 A1 WO 2023193785A1 CN 2023086817 W CN2023086817 W CN 2023086817W WO 2023193785 A1 WO2023193785 A1 WO 2023193785A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spectrum
area
light
chip
uniform light
Prior art date
Application number
PCT/CN2023/086817
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
余宁
楚婧娣
李情情
杨昆
刘伟
黄乾友
范威娜
王宇
黄志雷
Original Assignee
北京与光科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN202211032318.9A external-priority patent/CN116929555A/zh
Priority claimed from CN202320219439.8U external-priority patent/CN219265493U/zh
Priority claimed from CN202320219441.5U external-priority patent/CN218916536U/zh
Application filed by 北京与光科技有限公司 filed Critical 北京与光科技有限公司
Publication of WO2023193785A1 publication Critical patent/WO2023193785A1/zh

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum

Definitions

  • existing imaging chips can only obtain the image information of the subject, but cannot obtain the spectral information of the subject. That is to say, the imaging chips and imaging equipment in the existing technology cannot obtain the spectral information of the object, resulting in the obtained image information being unable to be widely used in intelligent AI recognition, qualitative and quantitative analysis of material components, etc. that require the spectral information of the object as data support. in the scene. Therefore, when it is necessary to obtain spectral information and image information of a subject at the same time, multiple camera modules and/or equipment are often required to work together, and the obtained image information and spectral information are integrated through algorithms. Multiple modules will undoubtedly increase costs and take up more space, while having the ability to obtain spectral information and image information.
  • An advantage of the present application is to provide a spectrum module, wherein the spectrum module is provided with a limiting structure for limiting the light homogenized by the light homogenizing member within the photosensitive path of the modulation area, Avoid blending of homogenized light with unhomogenized light. In this way, the effective utilization area of the spectrum chip of the spectrum module can be increased, and the accuracy of the spectral information and image information obtained by the spectrum module can be improved.
  • One advantage of this application is that it provides a working method of a spectrum chip, wherein the working method of the spectrum chip can select a corresponding working mode according to the actual situation.
  • the transparent flat plate is located on the object side focal plane of the lens
  • the spectrum chip is located on the image side focal plane of the lens.
  • the transparent flat plate also has a light filtering area.
  • the optical component includes a transparent flat plate
  • the transparent flat plate includes a transparent substrate
  • the transparent substrate has an opposite first surface and a second surface
  • the first surface has a There is a first area of the substrate in the middle area and a second area of the substrate located on the periphery of the first area of the substrate.
  • the transparent flat plate further includes a light filter film arranged in the first area of the substrate and a uniform light area arranged in the light filter film.
  • the sleeve is opaque.
  • the light uniformity member is located between the optical lens and the spectrum chip.
  • the microlens array includes a first array area and an array second area.
  • the second array area surrounds the first array area.
  • the second array area has the ability to condense light. structure.
  • the spectrum module further includes a limiting structure for limiting the light homogenized by the light homogenizing member within the photosensitive path of the modulation area.
  • the working mode of the spectrum chip is determined.
  • the spectrum chip has a modulation area and a non-modulation area, and in response to the first identification data matching at least part of the first characteristic data, it is determined that the The spectrum chip operates in a first working mode, including: in response to the first identification data matching at least part of the first characteristic data, obtaining the image of the object to be identified through the modulation area of the spectrum chip.
  • the modulation area used to obtain the second identification data of the object to be identified is the entire modulation area of the spectrum chip.
  • obtaining the first identification data of the object to be identified through the spectrum chip includes: obtaining the first identification data of the object to be identified through a partial modulation area of the spectrum chip Data, wherein the first identification data is basic spectral data of the object to be identified.
  • the working method of the spectrum chip further includes: in response to the process of obtaining the first identification data of the object to be identified through the spectrum chip, the first identification If the data changes, it is determined that the object to be identified has changed; and based on the matching degree between the first identification data of the changed object to be identified and the at least two types of feature data, it is determined that the object corresponding to the change is to be identified.
  • Object the working mode of the spectral chip.
  • obtaining the database includes: importing feature data corresponding to a plurality of objects to be identified.
  • Figure 15 illustrates a schematic diagram of yet another example of a spectrum module according to an embodiment of the present application.
  • Figure 18 illustrates a schematic diagram of yet another example of a spectrum module according to an embodiment of the present application.
  • Figure 24 illustrates a schematic diagram of yet another example of a spectrum module according to an embodiment of the present application.
  • Figure 27 illustrates a schematic diagram of an application scenario of a spectrum module according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 29B illustrates a schematic diagram of another example of a spectrum chip according to an embodiment of the present application.
  • Figure 31 illustrates a schematic flowchart of a working method of a spectrum chip according to an embodiment of the present application.
  • Figure 33 illustrates a schematic flowchart of another example of a working method of a spectrum chip according to an embodiment of the present application.
  • Figure 34 illustrates a schematic flowchart of another example of a working method of a spectrum chip according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 7 there is at least one calibration area 130 in the modulation area 110 of the spectrum chip 10 .
  • the calibration area 130 is implemented as a non-modulation area 120, that is, no filter structure 11 is provided.
  • the calibration area 130 is preferably implemented as a black and white physical pixel 121, so that when the corresponding spectral information of the modulation area 110 can be calibrated according to the surrounding The light intensity information of area 130 is calibrated.
  • FIG. 7 illustrates a modified example of the modulation area 110 of the spectrum chip 10 according to the embodiment of the present application.
  • the uniform light area 310 when the uniform light area 310 is located in the middle, it can be extended to all sides to form a light-transmitting area, and then coating and other processes are performed on the surface of the transparent structure to form the filter structure 11, thereby obtaining the filter 40, that is, , the filter 40 includes a transparent structure and a coating formed on the surface of the transparent structure, a part of the transparent structure forms the uniform light area, the coating forms the filter structure 11, and then forms the filter area 41 , in this way, the filter 40 has a uniform light area 310 and a filter area 41 .
  • the transparent structure may be implemented as a transparent flat plate.
  • the spectrum module 100 includes a transparent plate 32, an optical lens 31 (lens group) and a spectrum chip 10.
  • the transparent plate 32 can be formed of a transparent substrate 324 such as glass or transparent plastic.
  • a coating method or other methods can be used to form a first substrate area 321 located in the middle area and a second substrate area 322 located at the periphery on the first surface of the transparent substrate 324, where the first substrate area 321 and the second substrate area 322 are, Different wavelength bands can be allowed to pass through.
  • the first area 321 of the substrate is coated with an infrared film or a visible light cut-off film, which allows infrared light to pass through.
  • the second area 322 of the substrate is coated with a visible light film or an infrared cut-off film, which allows visible light to pass through.
  • the transparent plate 32 includes a transparent substrate 324 having opposite first and second surfaces, the first surface having a substrate region 321 located in a middle region thereof and a region 321 located in the substrate region.
  • the second substrate area 322 is located outside the area 321.
  • the transparent plate 32 also includes a filter film 325 provided in the first substrate area 321 and a filter film 325 provided in the second substrate area 322.
  • the transparent plate 32 is provided in the first substrate area 322.
  • the filter film 325 in the region 321 and the filter film 325 disposed in the second region 322 of the substrate are of different types, allowing light of different wavelength bands to pass through.
  • the modulation area 110 of the spectrum chip 10 and the non-modulation area 120 of the spectrum chip 10 can be based on the first area 321 and the second area of the substrate.
  • the setting of area 322 obtains the incident light corresponding to the desired waveband.
  • the light uniformity assembly 4000 includes a sleeve 43 , a light uniformity sheet 41 and an aperture 42 provided on the sleeve 43 .
  • the light uniformity sheet 41 and the aperture 42 are arranged in the sleeve 43 along the light incident direction of the spectrum module 100 , and the light uniformity sheet 41 is located between the optical lens 31 and the aperture 42
  • the diaphragm 42 is located between the uniform light plate 41 and the spectrum chip 10 .
  • the incident light direction of the spectrum module 100 is from the optical lens 31 to the circuit board 20 . That is to say, after passing through the optical lens 31 , the incident light first enters the light diffusion plate 41 and then passes through the aperture 42 .
  • the uniform light component 4000 is directly fixed to the modulation area 110 of the spectrum chip 10 .
  • the sleeve 43 of the uniform light component 4000 can be fixed on the surface of the modulation area 110 of the spectrum chip 10 through an adhesive, and in this way, the uniform light component 4000 can be fixedly installed on the spectrum chip 10 .
  • the surface of the modulation area 110 of the chip 10 can also be fixed to the modulation area 110 in other ways, such as welding.
  • the light uniformity sheet 41 is made of a material with cosine correction properties.
  • the light uniformity sheet 41 is made of polytetrafluoroethylene.
  • the cosine correction characteristic means that the sensitivity to incident light is proportional to the cosine of the incident angle. That is, the uniform light plate 41 has cosine correction characteristics, and its sensitivity to incident light is proportional to the cosine of the incident angle. Its function is to perform cosine correction on incident light at different incident angles and to homogenize the incident light.
  • the transparent plate 32 includes a first area corresponding to the modulation area and a second area corresponding to the non-modulation area.
  • the light uniformity sheet 41 is located in the first area of the transparent flat plate 32. The position of the sheet 41 forms the light uniformity area 310 of the light uniformity member 3000.
  • the spectrum module 100 of the present application is provided with a limiting structure for limiting the optical path of the incident light.
  • the limiting structure has a specific structural configuration so that the light homogenized by the light homogenizing member 3000 is limited to the desired location. within the photosensitive path of the modulation area 110.
  • the spectrum module 100 further includes a light-shielding member 80 , and the light-shielding member 80 is disposed between the spectrum chip 10 and the transparent plate 32 .
  • the light shielding member 80 extends from the spectrum chip 10 along The direction of the optical axis extends to the lower surface of the transparent plate 32 .
  • the spectrum chip 10 can be disposed on the circuit board 20 by being attached to the circuit board 20 . Furthermore, the spectrum chip 10 can be attached to the circuit board 20 through conductive glue, so that the spectrum chip 10 is attached to the circuit board 20 and is electrically connected to the spectrum chip 10 at the same time.
  • the light uniformity member 3000 includes a transparent flat plate 32 and a light uniformity structure attached to the transparent flat plate 32 .
  • the transparent plate 32 can be embodied as glass or transparent plastic, for example as a filter. That is, optionally, the transparent plate 32 itself has a filter structure and is implemented as a filter. In particular, if the wavelength range of the spectrum that needs to be obtained is smaller than the response wavelength range of the spectrum chip 10, a film can be coated on the surface of the transparent plate 32 to form a filter film on the surface of the transparent plate 32.
  • the transparent plate 32 and the The filter film forms a filter.
  • Figure 25 illustrates a schematic diagram of light distribution. As shown in Figure 25, when the part of the incident light that has been homogenized by the light homogenizer 3000 reaches the spectrum chip 10, a uniform light area A is formed. It has not passed through the light homogenizer.
  • the homogenized part of 3000 reaches the spectrum chip 10, a non-uniform light area C is formed, wherein the uniform light area A and the non-uniform light area C are between the modulation area 110 and the non-modulation area 120 of the spectrum chip 10.
  • the junction partially overlaps and merges, and the fused part forms the transitional light area B.
  • the light in the transition light area B is not suitable for imaging or spectrum recovery, so that the part of the spectrum chip 10 corresponding to the transition light area cannot be effectively utilized, that is, the light in the transition light area B is not suitable for imaging or spectrum recovery.
  • There is an effective utilization area of the spectrum chip 10 that would be wasted. Therefore, it is necessary to reduce the occupied area of the transition light area B.
  • the microlens array 326 can not only homogenize the incident light to form the uniform light structure of the homogenizing member 3000, but the second array area 3262 can also limit the intensity of the incident light. The divergence angle, in turn, limits the distribution of incident light, forming a confinement structure for limiting incident light.
  • the microlens array 326 allows the incident light homogenized by the homogenization member 32 to enter the modulation area 110 when it reaches the spectrum chip 10 , thereby avoiding as much as possible the incident light homogenized by the homogenization member 32 .
  • the incident light When the incident light reaches the spectrum chip 10 , it exceeds the modulation region 110 so that part of the incident light homogenized by the homogenization member 32 enters the non-modulation region 120 , thereby avoiding being homogenized by the homogenization member 32 The incident light is merged with the non-homogenized light that has not been homogenized by the homogenizing member 32 . In this way, the effective utilization area of the spectrum chip 10 can be increased, and the accuracy of the spectral information and image information obtained by the spectrum module 100 can also be improved.
  • the second array area 3262 of the microlens array 326 has a light condensing structure, such as a convex lens structure, so that the homogenized light does not diffuse to the outside, but to the spectrum module 100 Focus on the set optical axis.
  • the size of the transition light area B can be effectively reduced; on the other hand, since the incident light is at least partially concentrated toward the optical axis, more light energy is concentrated in the modulation area 110 of the spectrum chip 10, The intensity of spectral information is increased, which is more conducive to the recovery or identification of spectral information.
  • the spectrum module 100 further includes a bracket 50 , and the bracket 50 is fixedly installed on the circuit board 20 .
  • the optical lens 31 is supported on the bracket 50 .
  • the bracket 50 has at least one receiving cavity 501 , and the spectrum chip 10 and the light uniformity member 3000 are received in the receiving cavity 501 .
  • the bracket 50 has a light hole 502 formed on the light incident side thereof, and the light hole 502 is on the photosensitive path of the spectrum chip 10 to allow incident light to pass through the optical lens 31 and then enter the housing.
  • the light-diffusing component 3000 in the cavity 501 is provided.
  • an identification system includes the spectrum module 100 and a light source module 300.
  • the light source module 300 is disposed around the spectrum module 100 and surrounded by The spectrum module 100; the light source module 300 are used to supplement light.
  • the light source module 300 may be implemented as an LED or the like.
  • the light source module 300 may further include a light source and a light uniformity component, and the light uniformity component homogenizes the light emitted by the light source. That is, after the light source module 300 emits light, it reaches the area to be measured (or the object to be measured) and is reflected, thereby generating incident light. This incident light enters the optical lens 31 of the spectrum module 100, and part of the incident light will enter the uniform light.
  • the embodiment of the present application can borrow the spectrum obtained by the modulation area 110 information, obtain spectral characteristics and further infer the environmental color temperature value, and then use the environmental color temperature value to correct the image information obtained in the non-modulation area 120, so that the color of the finally obtained image is closer to reality.
  • the filter structure 11 of the spectrum chip includes a modulation area 110 and a non-modulation area 120.
  • the modulation area 110 is provided with at least one structural unit 60 to conduct a wide range of incident light.
  • spectral information can be used for identification
  • image information can be combined with algorithms for identification, or both (spectral information and image information) to achieve recognition, etc.
  • image sensors generally have more physical pixels, for example, a 200M image sensor requires 2 million physical pixels. If all physical pixels remain in working condition, the power consumption will be large and excessive data will be generated. It will also increase the processing load and reduce the working efficiency of the overall image sensor.
  • existing image sensors basically share a readout unit ADC (analog-to-digital converter) for each column, and generally need to output data for each column.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the working method of the spectrum chip includes: S110, obtaining a database, wherein the database includes at least two types of feature data; S120, obtaining the first identification of the object to be identified through the spectrum chip data; and, S130, determine the working mode of the spectrum chip based on the matching degree between the first identification data and the at least two types of characteristic data respectively.
  • part of the modulation area is used to obtain basic spectral information.
  • the basic spectral information needs to be able to effectively identify the corresponding object to be identified, so that it can be understood what type of object to be identified the object to be identified belongs to.
  • the Partial modulation area preferably, and the number of structural units is greater than or equal to 4, for example, 2*2 structural units are used to obtain basic spectral information of the object to be identified. That is, the number of structural units in the partial modulation area used to obtain the first identification data of the object to be identified is greater than or equal to 4.
  • the partial modulation area should not be too small, as it will not be possible to effectively identify the object to be identified, but it should not be too large, as too large a area may lead to high power consumption or low efficiency due to data redundancy.
  • the spectrum chip has a modulation area and a non-modulation area, and in response to the first identification data matching at least part of the first characteristic data, it is determined that the spectrum chip operates in the first operating mode, The method includes: in response to the first identification data matching at least part of the first characteristic data, obtaining second identification data of the object to be identified through the modulation area of the spectrum chip, wherein the second The identification data includes spectral information of the object to be identified.
  • determining that the spectrum chip operates in a third operating mode includes: in response to the first identification data matching the third characteristic data At least part of the characteristic data is matched, and the second identification data of the object to be identified is obtained through the modulation area and the non-modulation area of the spectrum chip, wherein the second identification data includes the spectral information of the object to be identified. and image information.
  • the modulation area used to obtain the second identification data of the object to be identified is one of the partial modulation areas in the modulation area of the spectrum chip used to obtain the first identification data of the object to be identified. At least part of the modulation area outside the modulation area, or the modulation area used to obtain the second identification data of the object to be identified is the entire modulation area of the spectrum chip.
  • the basic spectral information will change.
  • the nature of the object to be identified does not need to be accurately understood through the basic spectral information, but the corresponding foreign object size needs to be known.

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Abstract

一种光谱模组（100），光谱模组（100）包括线路板（20）、光学组件（30）和光谱芯片（10），其中，光谱芯片（10）包括：图像传感器（12）、位于图像传感器（12）的感光路径上的调制区域（110）和非调制区域（120）。光谱芯片（10）可与光学组件（30）相配合，通过调制区域（110）获取入射光的光谱信息，通过非调制区域（120）获取入射光携带的图像信息，使得光谱模组（100）能够同时获取光谱信息和图像信息。

Description

光谱模组和光谱芯片的工作方法 技术领域
本申请涉及光谱成像技术领域，更为具体地说，涉及一种光谱模组和光谱芯片的工作方法。
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。多个模组无疑会增加成本、占用更多空间，同时具备获取光谱信息和图像信息能力。
因此，期望提供一种改进的光谱模组。
光谱仪能够直接检测物质的光谱信息，得到被测目标的存在状况与物质成分，是材料表征、化学分析等领域重要的测试仪器之一。光谱仪还能够基于图像传感器获取光强信息，进而获取物质材料、场景信息等。
如何合理利用光谱信息和光强信息，提高整体性能，成为需要解决的问题。
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。
本申请的一优势在于提供了一种光谱模组，其中，所述光谱模组仅在与所述光谱芯片的调制区域对应的位置设置匀光组件，仅对待进入所述调制区域的光进行匀光处理。相比于在光谱芯片整体上安装匀光组件，仅在与所述光谱芯片的调制区域对应的位置设置匀光组件可简化所述匀光组件的结构，所述匀光组件的各个部件无需划分与所述调制区域对应的区域和与所述非调制区域对应的区域，同时还可以节省所述匀光组件所占用的空间和制造材料。例如，所述匀光组件的匀光片无需划分与所述调制区域对应的匀光区和与所述非调制区域对应的非匀光区，光阑无需划分与所述调制区域对应的限制区和与所述非调制区域对应的空白区，滤光片无需划分与所述调制区域对应的滤光区和与所述非调制区域对应的非滤光区。
本申请的一优势在于提供了一种光谱模组，其中，所述光谱模组设有匀光结构，且所述匀光结构可通过多种方式形成，提高了所述匀光结构的多样性和灵活性。
本申请的一优势在于提供了一种光谱模组，其中，所述光谱模组设有限制结构，用于将经过所述匀光件匀化的光线限制于所述调制区域的感光路径内，避免经过匀化的光线与未经匀化的光线融合。这样，可提高所述光谱模组的光谱芯片的有效利用面积，提升所述光谱模组获取的光谱信息和图像信息的准确度。
本申请的一优势在于提供了一种光谱模组，其中，所述光谱模组的微透镜阵列不仅可以起到匀光作用，还可以起到限制光线的作用，将经过所述匀光件匀化的光线限制于所述调制区域的感光路径内。
本申请的一个优势在于提供了一种光谱芯片的工作方法，其中，所述光谱芯片的工作方法能够根据实际情况选择对应的工作模式。
本申请的另一个优势在于提供了一种光谱芯片的工作方法，其中，所述光谱芯片的工作方法能够有选择地控制所述光谱芯片的工作区域，使得所述光谱芯片在特定应用场景中仅部分结构处于工作状态，通过这样的方式，降低所述光谱芯片的功耗，提高所述光谱芯片的工作效率。
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、位于所述图像传感器的感光路径上的调制区域和非调制区域。
在根据本申请所述的光谱模组中，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。
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，所述透明平板包括透明基板，所述透明基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面具有位于其中间区域的基板一区和位于所述基板一区外围的基板二区，所述透明平板还包括设置于所述基板一区的滤光膜和设置于所述基板二区的滤光膜，以及，设置于所述第二表面的匀光区域，所述匀光区域对应于所述基板一区。
在根据本申请所述的光谱模组中，设置于所述基板一区的滤光膜和设置于所述基板二区的滤光膜的类型不同，允许不同波段的光透过。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述透明基板还具有位于所述基板一区和所述基板二区之间的消隐区。
在根据本申请所述的光谱模组中，在光谱模组所设定的光轴方向上，所述匀光区域的正投影完全覆盖基板一区，且不超过消隐区的外边界。
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，所述透明平板包括透明基板，所述透明基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面具有位于其中间区域的基板一区和位于所述基板一区外围的基板二区，所述透明平板还包括设置于所述基板一区的滤光膜和设置于所述滤光膜的匀光区域。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件包括光学镜头，所述光谱模组还包括匀光组件，所述匀光组件包括套筒、安装于所述套筒内的匀光片和光阑；其中，所述匀光组件位于所述光谱芯片的调制区域的感光路径上，且所述匀光组件仅设置于与所述光谱芯片的调制区域对应的位置。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光组件固定地安装于所述调制区域。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光组件位于所述光学镜头与所述光谱芯片之间。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光片和所述光阑沿所述光谱模组的入光方向依次排布于所述套筒内。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述套筒不透光。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光片对入射光的敏感度与入射 角的余弦成正比。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述光阑具有圆孔结构，所述圆孔结构的内径大于所述光阑与所述光谱芯片的距离的五倍，小于所述光阑与所述光谱芯片的距离的十倍。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光组件还包括安装于所述套筒内的透镜，所述透镜位于所述光阑和所述光谱芯片之间。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光组件还包括安装于所述套筒内的滤光片，所述滤光片位于所述光阑和所述光谱芯片之间。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光组件还包括安装于所述套筒内的滤光片，所述滤光片位于所述透镜和所述光谱芯片之间。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述光谱模组还包括支架，所述光学组件被支撑于所述支架，所述支架具有至少一收容腔，所述光谱芯片和所述匀光组件被收容于所述收容腔内。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述光谱模组还包括固定件，所述固定件的一侧固定于所述匀光组件。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述光谱模组还包括支架，所述支架具有至少一收容腔，所述光谱芯片和所述匀光组件被收容于所述收容腔内，所述固定件的另一侧固定于所述支架，所述匀光组件被夹持于所述光谱芯片与所述固定件之间。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述固定件位于所述光谱芯片的感光路径上且可透光。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述固定件为透明板。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件包括光学镜头和匀光件；
其中，所述匀光件包括透明平板和附着于所述透明平板的匀光结构，所述透明平板包括对应于所述调制区域的第一区域和对应于所述非调制区域的第二区域，所述匀光结构位于所述第一区域，所述匀光结构所在处形成所述匀光件的匀光区域。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光件位于所述光学镜头与所述光谱芯片之间。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光结构为匀光片。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光片为聚四氟乙烯板或聚对苯 二甲酸乙二醇酯板。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述透明平板具有滤光结构。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述光学组件还包括设置于所述透明平板的表面的滤光膜。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光结构为微透镜阵列，所述微透镜阵列包括多个重复结构。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述微透镜阵列包括阵列一区和阵列二区，所述阵列二区环绕于所述阵列一区外，所述阵列二区对光线的扩散能力小于所述阵列一区对光线的扩散能力。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述微透镜阵列包括阵列一区和阵列二区，所述阵列二区环绕于所述阵列一区外，所述阵列二区对光线具有聚光结构。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述光谱模组还包括用于将经过所述匀光件匀化的光线限制于所述调制区域的感光路径内的限制结构。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述光谱模组还包括延伸于所述光谱芯片的调制区域与所述匀光件的匀光区域之间的遮光件，所述遮光件具有筒状结构，形成所述限制结构。
在根据本申请所述的光谱模组中，所述匀光组件还包括安装于线路板的支架，所述光学组件被支撑于所述支架，所述支架具有至少一收容腔，所述光谱芯片和所述匀光件被收容于所述收容腔内。
根据本申请的一个方面，本申请实施例提供了一种光谱芯片的工作方法，其包括：
获取数据库，其中，所述数据库包括至少两类特征数据；
通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据；以及
基于所述第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定所述光谱芯片的工作模式。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，所述数据库包括第一特征数据、第二特征数据和第三特征数据，基于所述第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定所述光谱芯片的工作模式，包括：响应于所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第一工作模式进行工作；响应于所述第一识别数据与所述第二特 征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第二工作模式进行工作；以及，响应于所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第三工作模式进行工作。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，所述光谱芯片具有调制区域和非调制区域，响应于所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第一工作模式进行工作，包括：响应于所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，通过所述光谱芯片的调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的光谱信息；响应于所述第一识别数据与所述第二特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第二工作模式进行工作，包括：响应于所述第一识别数据与所述第二特征数据的至少部分数据相匹配，通过所述光谱芯片的非调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的图像信息；响应于所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第三工作模式进行工作，包括：响应于所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，通过所述光谱芯片的调制区和非调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的光谱信息和图像信息。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据，包括：通过所述光谱芯片的部分调制区域获取所述待识别对象的第一识别数据，其中，所述第一识别数据为所述待识别对象的基础光谱数据。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，用于获取所述待识别对象的第二识别数据的调制区域中所述结构单元的数量大于用于获取所述待识别对象的第一识别数据的所述部分调制区域中所述结构单元的数量。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，用于获取所述待识别对象的第二识别数据的调制区域为所述光谱芯片的全部调制区域。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，用于获取所述待识别对象的第二识别数据的调制区域为所述光谱芯片的所述调制区域中用于获取所述待识别对象的第一识别数据的所述部分调制区域之外的调制区域中的至少部分区域。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据，包括：通过所述光谱芯片的部分调制区域获取所述待识别对象的第一识别数据，其中，所述第一识别数据为所述待识别对象的基础光谱数据。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，所述光谱芯片的调制区域包括多个结构单元，其中，用于获取所述待识别对象的第一识别数据的所述部分调制区域中所述结构单元的数量大于或等于4。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，所述光谱芯片的工作方法进一步包括：响应于在通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据的过程中，所述第一识别数据发生变化，则判定所述待识别对象发生变化；以及基于变化后的待识别对象的第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定对应于变化后的待识别对象的所述光谱芯片的工作模式。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，获取数据库，包括：获取多个所述待识别对象的特征数据；对多个所述待识别对象的特征数据进行分类，以获得至少两类特征数据；以及，设定分别与所述两类特征数据对应的所述光谱芯片的工作模式。
在根据本申请所述的光谱芯片的工作方法中，获取数据库，包括：导入与多个所述待识别对象对应的特征数据。
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一个示例的示意图。
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又一示例的示意图。
图18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19图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一个示例的示意图。
图20图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一个示例的示意图。
图21图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一个示例的示意图。
图22图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一个示例的示意图。
图23图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一个示例的示意图。
图24图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一个示例的示意图。
图25图示了光线分布示意图。
图26图示了根据本申请实施例的光谱模组的又一个示例的示意图。
图27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28图示了根据本申请实施例的识别系统示意框图。
图29A图示了根据本申请实施例的光谱芯片的一个示例的示意图。
图29B图示了根据本申请实施例的光谱芯片的另一个示例的示意图。
图29C图示了根据本申请实施例的光谱芯片的又一个示例的示意图。
图30图示了根据本申请实施例的光谱芯片的侧视图示意图。
图31图示了根据本申请实施例的光谱芯片的工作方法的流程示意图。
图32图示了根据本申请实施例的光谱芯片的工作方法的一个示例的流程示意图。
图33图示了根据本申请实施例的光谱芯片的工作方法的另一个示例的流程示意图。
图34图示了根据本申请实施例的光谱芯片的工作方法的又一个示例的流程示意图。
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)、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11可以是中国专利CN201921223201.2中的光调制层。
所述图像传感器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对应的物理像素121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对应的物理像素121实施为黑白像素；例如拜尔阵列，所述非调制区域120对应的物理像素121实施为RGGB阵列等。如图2、图5和图6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。所述图像传感器12上形成有至少一层调制层，至少一层所述调制层形成所述滤光结构11。具体地，首先，可在所述图像传感器12上形成至少一层基层；再在所述基层的预设调制区域通过刻蚀或者纳米压印形成微纳结构61，如图3所示，形成有所述微纳结构61的基层形成所述调制层。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或不对所述调制层的材料进行处理，实现图像传感器12上的物理像素121可以直接接收到未经调制的入射光，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。
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。如图4所示，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。也就是，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。
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，Ii(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、均匀地采样，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。
也就是，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)，既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作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的一个示例的示意图。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。
具体地，所述光谱芯片10可通过贴附于所述线路板20的方式设置于所述线路板20。进一步地，可通过导电胶、UV胶等粘合剂将所述光谱芯片10贴附于所述线路板20，使得所述光谱芯片10贴附于所述线路板20的同时电连接于所述光谱芯片10。
所述光学组件30包括光学镜头31和透明平板32，其中，所述光学镜头31对入射光进行调整，所述光学镜头31包括镜筒和安装于所述镜筒内的光学透镜；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，所述入射光进入光学镜头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33等具有匀光效果的器件贴附于所述匀光区域310；亦或者通过镀膜的方式形成所述匀光区域310，例如镀铬膜。
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和光学镜头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，所述光学镜头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，即部分区域既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。匀光处理可以实施为磨砂、贴附匀光件、镀匀光膜等。
在一变形实施方式中，所述光谱模组100包括透明平板32、光学镜头31(透镜组)和光谱芯片10，所述透明平板32可以由玻璃或者透明塑料等透明的透明基板324形成。如图12所示，可采取镀膜方式或者其他方式在透明基板324的第一表面形成位于中间区域的基板一区321和位于外围的基板二区322，其中基板一区321和基板二区322，可以允许不同波段的光透过，举例但不限定，例如基板一区321镀红外膜或可见光截止膜，可以允许红外光线透过，基板二区322镀可见光膜或红外截至膜，允许可见光透过。也就是，所述透明平板32包括透明基板324，所述透明基板324具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面具有位于其中间区域的基板一区321和位于所述基板一区321外围的基板二区322，所述透明平板32还包括设置于所述基板一区321的滤光膜325和设置于所述基板二区322的滤光膜325，设置于所述基板一区321的滤光膜325和设置于所述基板二区322的滤光膜325的类型不同，允许不同波段的光透过。
进一步，所述透明基板324还具有一消隐区323，所述消隐区323位于所述基板一区321和所述基板二区322之间，可以有效地预防基板一区321的入射光和消隐区域323的入射光混合，所述消隐区323可以通过丝印工艺形成也可以通过镀铬工艺形成。
进一步，在所述透明平板32还包括设置于基板的第二表面的匀光区域310。形成所述匀光区域310的具体实施方式并不为本申请所局限，例如，贴敷匀光片、压印匀光件，镀匀光膜等，所述匀光片、所述匀光件或匀光膜形成匀光区域310，或者，磨砂形成匀光效果，磨砂处理后的区域，即，粗糙化区域形成所述匀光区域310，其中，所述匀光区域310对应于基板一区321设置。
值得一提的是，本实施例的透明平板32相当于滤光片40。也就是，相当于所述光谱组件100包括滤光片40，所述匀光区域310形成于所述滤光片40，且所述滤光片40包括透明基板324，所述透明基板324具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面具有位于其中间区域的基板一区321和位于所述基板一区321外围的基板二区322，所述滤光片40还包括设置 于所述基板一区321的滤光膜325和设置于所述基板二区322的滤光膜325。所述光谱模组100还包括设置于所述滤光片40的透明基板324的第二表面的匀光区域310。
在本实施例，形成所述透明平板32的基板厚度为0.2至0.6mm，优选为0.3至0.5mm，例如0.3mm或0.5mm，该尺寸跟需求相关，若太薄，可靠性较差，镀膜等工艺也会容易使得基板发生翘曲；而太厚，则会使得整个光谱模组的高度变高，不利于小型化，同时也不利于后续对其的切割。优选地，基板一区321为圆形。在沿所述光谱组件100所设定的光轴方向上，所述匀光区域310的正投影完全覆盖基板一区321，且不超过消隐区323的外边界。
对应工作原理，从而入射光通过光学镜头31进来后，部分入射光进入所述基板一区321，被滤光后，进入所述匀光区域310被匀化，然后到达所述光谱芯片10的调制区域110，获取对应光谱信息；而部分入射光进入所述基板二区322，被滤光后，到达所述光谱芯片10的非调制区域120，获取对应图像信息。由于基板一区321和基板二区322分别镀有不同透过带的滤光膜325，因此，光谱芯片10的调制区域110和光谱芯片10的非调制区域120可以基于基板一区321和基板二区322的设置获取对应所需波段的入射光。
如图13所示，展示了另一变形实施方式，与图12所示意的示例不同之处在于，该变形实施方式中，所述匀光区域310亦形成于所述透明基板324的第一表面，即，在所述透明基板324的第一表面形成基板一区321、基板二区322和消隐区323后，在对应的滤光膜325上形成所述匀光区域310，可以理解为匀光区域310被设置于所述滤光膜325表面。进一步，在光轴方向上，所述匀光区域310的正投影完全覆盖基板一区321，但不超过消隐区323的外边界。
根据图9至图13所示意的示例可知，在本申请实施例中，所述光谱模组100包括一匀光滤光器件，所述匀光滤光器件具有滤光功能和匀光功能，滤光功能和匀光功能可分别通过两个独立的元件实现，例如，图9所示意的光谱模组100中，所述滤光片40具有滤光结构，所述透明平板32具有匀光结构，所述滤光片40和所述透明板32共同形成所述匀光滤光器件；所述滤光结构和所述匀光结构可通过也可集成在同一元件上，例如，图10所 示意的光谱模组100中，所述滤光片40设有匀光区域310，所述滤光片40形成所述匀光滤光器件，再例如，图12和图13所示意的光谱模组100中，所述透明平板32上设有滤光区域和匀光区域310。
图14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14所示，所述光谱模组100包括一光谱芯片10、线路板20、支架50和光学镜头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，所述光学镜头31被固定于所述支架50。所述光学镜头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形成于所述光学镜头31，可以利用镭射、喷墨、镀匀光膜等工艺在所述光学镜头31的对应的镜片区域形成所述匀光区域310。如图14所示，所述光学镜头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，当入射光经过光学镜头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，再进入光学镜头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15所示，所示光谱模组100包括透明平板32、光学镜头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、光学镜头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，再经过所述光学镜头31调整，再进入所述光谱芯片10的调制区域110被调制。具体而言，所述透明平板32位于所述光学镜头31的物侧焦平面上，所述光谱芯 片10位于所述光学镜头31像侧焦平面上；即透明平板32和光谱芯片10到光学镜头31的距离分别等于所述光学镜头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形成于所述光学镜头31的物侧，所述光谱芯片10位于所述光学镜头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16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和所述光学镜头31之间，且所述遮挡件70、所述透明平板32和所述光学镜头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可以有效地将匀化后的入射光和未经匀化的入射光分开，预防其混合进入光学镜头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和所述光学镜头31。例如所述遮挡件70从所述透明平板32往下向外延伸，并贴合于所述光学镜头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，再进入光学镜头31对应区域；另一个区域只进入未经匀化的入射光透过，再进入光学镜头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用以固定所述光学镜头31和透明平板32。进一步，如图17所示，所述光谱模组100还可以包括滤光片40，所述滤光片40位于所述光学镜头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18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的光学镜头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27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位于所述光学镜头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被设置于光学镜头31，即，所述光谱模组100的光学组件30包括所述光学镜头31和集成于所述光学镜头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直接被集成于光学镜头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，再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，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)。
图19图示了根据本申请实施例的光谱模组100的一个示例的示意图。如图19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、光学组件30和匀光组件4000。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和所述匀光组件4000位于所述光谱芯片10的感光路径上。
具体地，所述光谱芯片10可通过贴附于所述线路板20的方式设置于所述线路板20。进一步地，可通过导电胶将所述光谱芯片10贴附于所述线路板20，使得所述光谱芯片10贴附于所述线路板20的同时电连接于所述光谱芯片10。
所述光学组件30包括光学镜头31，对入射光进行调整。所述光学镜头31包括镜筒和安装于所述镜筒内的光学透镜。在本申请的一些实施方式中，所述光学组件30还包括滤光片40。
在本申请实施例中，所述匀光组件4000位于所述光学镜头31和所述光谱芯片10之间，使得入射光线经过所述光学镜头31后进入所述匀光组件4000，进而进入所述光谱芯片10。在本申请的变形实施方式中，所述匀光组件4000可设置于所述光学镜头31的入光侧，所述光学镜头31位于所述匀光组件4000与所述光谱芯片10之间。
特别地，在本申请实施例中，所述匀光组件4000位于所述光谱芯片10的调制区域110的感光路径上，且所述匀光组件4000仅设置于与所述光谱芯片10的调制区域110对应的位置，整体对应于所述光谱芯片10的调制区域110，使得经过所述匀光组件4000匀化后的光线进入所述光谱芯片10的调制区域110。
在本申请中，所述匀光组件4000整体对应于所述光谱芯片10的调制区域110指的是：所述匀光组件4000的任一区域对应于所述光谱芯片10的调制区域110。具体可表现为：在所述光谱芯片10所设定的光轴方向上，所述匀光组件4000的正投影完全位于所述调制区域100内，或者，所述匀光组件4000与所述调制区域110接触处的外边缘与所述调制区域110的外边缘基本对齐。可以理解为，本意是通过所述匀光组件40将入射光匀化到达所需的所述调制区域110。
所述匀光组件4000包括套筒43、设置于所述套筒43的匀光片41和光阑42。所述匀光片41和所述光阑42沿所述光谱模组100入光方向排布至所述套筒43内，所述匀光片41位于所述光学镜头31和所述光阑42之间，所述光阑42位于所述匀光片41和所述光谱芯片10之间。在本申请实施例中，所述光谱模组100的入光方向为从所述光学镜头31指向所述线路板20。也就是，入射光经过所述光学镜头31后先进入所述匀光片41，然后经过所述光阑42。
可选地，所述匀光组件4000直接固定于所述光谱芯片10的调制区域110。具体地，所述匀光组件4000的套筒43可通过粘合剂固定于所述光谱芯片10的调制区域110的表面，通过这样的方式将所述匀光组件4000固定地安装于所述光谱芯片10的调制区域110的表面。所述匀光组件4000还可以通过其他方式固定于所述调制区域110，例如，熔接。
所述套筒43由不透光材料制成，也就是，所述套筒43不透光，可以有效地防止进入所述非调制区域120的入射光与进入所述调制区域110的入射光相互干扰。在本申请的一个具体示例中，所述套筒43由黑色的不透光材料制成。这里，不透光是指：完全不透光或者几乎不透光，透光性低于预设水平，例如，透光率低于10％。
在本申请实施例中，所述匀光片41由具有余弦修正特性的材料制成，例如，所述匀光片41由聚四氟乙烯制成。所述余弦修正特性是指：对入射光的敏感度与入射角的余弦成正比。也就是，所述匀光片41具有余弦修正特性，对入射光的敏感度与入射角的余弦成正比，作用在于对不同入射角的入射光进行余弦修正，以及，对入射光进行匀化。
所述光阑42具有孔结构，在本申请实施例中，所述孔结构的形状为圆形，也就是，所述光阑42具有圆孔结构401。所述光阑42的圆孔结构的内径D取决于所述光阑42到所述光谱芯片10的距离L，两者的关系为：5*D＜L＜10*D，即，所述光阑42的圆孔结构401的内径大于所述光阑42与所述光谱芯片10的距离的五倍，小于所述光阑42与所述光谱芯片10的距离的十倍。
总体来讲，入射光进入所述光学组件30的光学镜头31被调整后，一部分入射光进入所述匀光组件4000的匀光片41被匀化，再经过所述光阑42限制发散角，再到达所述光谱芯片10的调制区域110的结构单元60被调制，然后被所述图像传感器12接收，所述光谱模组100可借此获取光谱信息；另一部分入射光则直接进入所述非调制区域120，然后被所述图像传感器12接收，所述光谱模组100可借此获取图像信息。
所述光谱模组100还包括一支架50，所述支架50固定地安装于所述线路板20上。所述光学组件30被支撑于所述支架50上，所述支架50具有至少一收容腔501，所述光谱芯片10和所述匀光组件4000被收容至所述收容腔501内。所述支架50具有形成于其入光侧的通光孔502，且所述通 光孔502在所述光谱芯片10的感光路径上，以允许入射光通过所述光学组件30后进入所述收容腔501内的匀光组件4000。
图20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20所示，相比于所述图19所示意的光谱模组100，所述光谱模组100的匀光组件4000还包括安装于所述套筒43内的透镜44。也就是，所述匀光组件4000包括套筒43、设置于所述套筒43的匀光片41、光阑42和透镜44。所述匀光片41、所述光阑42和所述透镜44沿所述光谱模组100入光方向排布至所述套筒43内，所述透镜44位于所述光阑42和所述光谱芯片10之间。也就是，入射光经过所述光学镜头31后先进入所述匀光片41，然后经过所述光阑42，接着经过所述透镜44。
所述透镜44的作用是对光线进行准直，所述透镜44的焦距f约等于所述透镜44到所述光阑42的距离。例如，所述透镜44的焦距f大于等于所述透镜44到所述光阑42的距离的95％，小于等于所述透镜44到所述光阑42的距离的105％。所述透镜44到所述光阑42的距离是指在所述光谱模组100所设定的光轴方向上所述透镜44到所述光阑42的距离。
总体来讲，入射光进入所述光学组件30的光学镜头31被调整后，一部分入射光进入所述匀光组件4000的匀光片41被匀化，再经过所述光阑42限制发散角，再到达所述光谱芯片10的调制区域110的结构单元60被调制，然后经过所述透镜44被准直后被所述图像传感器12接收，所述光谱模组100可借此获取光谱信息；另一部分入射光则直接进入所述非调制区域120，然后被所述图像传感器12接收，所述光谱模组100可借此获取图像信息。
值得一提的是，对于本申请而言，所述透镜44并不是必须的。可以通过调整所述光阑44的厚度来控制所述光阑42对入射光的发散角度，所述光阑44对入射光的发散角度在±15°以内(即整体光线角度控制在30°以内)则可以不加所述透镜44对入射光进行准直。也就是，入射光经过所述光阑44后的发散角与经过所述光阑44前的发散角的差值小于等于15°时可以不加所述透镜44。
图21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21所示，相比于所述图19所示意的光谱模组100，所述光谱模组100的匀光组件4000还包括安装于所述套筒43内的滤光片40。也就是，所述 匀光组件4000包括套筒43、设置于所述套筒43的匀光片41、光阑42和透滤光片40。所述匀光片41、所述光阑42和所述滤光片40沿所述光谱模组100入光方向排布至所述套筒43内，所述滤光片40位于所述光阑42和所述光谱芯片10之间。也就是，入射光经过所述光学镜头31后先进入所述匀光片41，然后经过所述光阑42，接着经过所述滤光片40。
所述滤光片40的作用是限制光波长，仅允许预设波长范围内的光线通过，到达所述光谱芯片10.所述滤光片40的透过带需要根据实际需要获取的光谱波长范围选择。
总体来讲，入射光进入所述光学组件30的光学镜头31被调整后，一部分入射光进入所述匀光组件4000的匀光片41被匀化，再经过所述光阑42限制发散角，再到达所述光谱芯片10的调制区域110的结构单元60被调制，然后被所述图像传感器12接收，所述光谱模组100可借此获取光谱信息；另一部分入射光则直接进入所述非调制区域120，然后被所述图像传感器12接收，所述光谱模组100可借此获取图像信息。
值得一提的是，对于本申请而言，所述滤光片40并不是必须的，如果需要获取的光谱波长范围和所述光谱芯片10的响应波长范围一致，则不需滤光片40。
图22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22所示，相比于所述图19所示意的光谱模组100，所述光谱模组100的匀光组件4000还包括安装于所述套筒43内的透镜44和滤光片40。也就是，所述匀光组件4000包括套筒43、设置于所述套筒43的匀光片41、光阑42、透镜44和滤光片40。所述匀光片41、所述光阑42、透镜44和所述滤光片40沿所述光谱模组100入光方向排布至所述套筒43内，所述透镜44位于所述光阑42和所述滤光片40之间，所述滤光片40位于所述透镜44和所述光谱芯片10之间。也就是，入射光经过所述光学镜头31后先进入所述匀光片41，然后经过所述光阑42，接着经过所述透镜44，随后经过所述滤光片40。
总体来讲，入射光进入所述光学组件30的光学镜头31被调整后，一部分入射光进入所述匀光组件4000的匀光片41被匀化，再经过所述光阑42限制发散角，再到达所述光谱芯片10的调制区域110的结构单元60被调制，然后经过所述透镜44被准直，随后经过所述滤光片40被滤波后被 所述光谱芯片10的调制区域110接收，所述光谱模组100可借此获取光谱信息；另一部分入射光则直接进入所述非调制区域120，然后被所述图像传感器12接收，所述光谱模组100可借此获取图像信息。
值得一提的是，所述光谱模组100仅在与所述光谱芯片10的调制区域对应的位置设置匀光组件4000，仅对待进入所述调制区域110的入射光进行匀光处理。
图23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23所示，相比于所述图19至所述图22所示意的光谱模组100，所述光谱模组100还包括用于固定所述匀光组件4000的固定件60，以增加所述匀光组件4000的稳定性，确保所述匀光组件4000被稳定地固定于所述光谱芯片10的调制区域110的光学路径上。
具体地，所述固定件60固定于所述支架50的内壁和所述匀光组件4000之间。更具体地，所述固定件60的一侧抵于所述匀光组件4000，与该侧相对的另一侧抵于所述支架50的内壁，所述匀光组件4000被夹持于所述固定件60与所述光谱芯片10之间。这样，所述匀光组件4000在所述光谱芯片10和所述光谱芯片10的夹持下更加稳定，避免在所述光谱模组100发生振荡，或者所述匀光组件4000与所述光谱芯片10之间的连接结构(例如，胶体)失效等情况下所述匀光组件4000移位。
所述固定件60位于所述光谱芯片10的感光路径上且可透光。所述固定件60可被实施为一透明板，所述透明板可为透明玻璃板、透明塑料板，或者其他材质的透明板。所述透明板的一侧固定于所述支架50，另一侧固定于所述匀光组件4000。入射光通过所述透明板后进入所述匀光组件4000，然后进入所述光谱芯片10。
所述固定件60也可通过其他方式固定所述匀光组件4000，例如，所述固定件60仅一侧固定于所述匀光组件4000，另一侧不与所述支架50连接。具体地，所述固定件60可被实施为一透明板，所述透明板固定于所述匀光组件4000的入光侧，所述匀光组件4000的匀光片41被限位于所述透明板和所述光阑42之间，以提高所述匀光组件4000的匀光片41的稳定性。
再例如，所述固定件60被实施为一罩体，安装于所述光谱芯片40并罩设于所述匀光组件4000外，所述罩体的顶部的内壁抵触于所述匀光组件 4000的入光侧，所述匀光组件4000被夹持于所述罩体的内壁和所述光谱芯片40之间，避免所述匀光组件4000移位。
图24图示了根据本申请实施例的光谱模组100的一个示例的示意图。如图24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。
具体地，所述光谱芯片10可通过贴附于所述线路板20的方式设置于所述线路板20。进一步地，可通过导电胶将所述光谱芯片10贴附于所述线路板20，使得所述光谱芯片10贴附于所述线路板20的同时电连接于所述光谱芯片10。
所述光学组件30包括光学镜头31和匀光件3000。在本申请实施例中，所述匀光件3000位于所述光学镜头31和所述光谱芯片10之间，使得入射光线经过所述光学镜头31后进入所述匀光件3000，进而进入所述光谱芯片10。在本申请的变形实施方式中，所述匀光件3000可设置于所述光学镜头31的入光侧，所述光学镜头31位于所述匀光件3000与所述光谱芯片10之间。
所述匀光件3000包括对应于所述调制区域110的匀光区域310和对应于所述非调制区域120的非匀光区域320。入射光进入所述光学镜头31被调整后进入所述匀光件3000，其中，一部分入射光到达所述匀光件3000的匀光区域310，所述匀光件3000的匀光区域310对入射光进行匀化，被匀化的入射光到达所述光谱芯片10的调制区域110，经过所述调制区域110的滤光结构11的宽谱调制后到达所述图像传感器12的与所述调制区域110对应的物理像素121，所述光谱模组100可借此获取光谱信息；另一部分入射光则到达所述匀光件3000的非匀光区域320，进入所述光谱芯片10的非调制区域120，然后被所述图像传感器12的物理像素121，所述光谱模组100可借此获取图像信息。所述光谱模组100通过所述调制区域110获取的光谱信息可以用于获取入射光对应的光谱特性，通过所述非调制区域120获取的图像信息则可以用于恢复图像。
所述匀光件3000包括透明平板32和贴附于所述透明平板32的匀光结构，所述匀光结构所在处形成所述匀光件3000的匀光区域310。所述透明平板32可以被实施为玻璃或者透明塑料，例如，滤光片。也就是，可选 地，所述透明平板32自身具有滤光结构，被实施为滤光片，例如在透明平板上进行镀滤光膜，实现滤光功能。特别地，如果需要获取光谱的波长范围小于光谱芯片10的响应波长范围，可在所述透明平板32表面镀膜，在所述透明平板32的表面形成滤光膜，所述透明平板32和所述滤光膜形成滤光片。
在本申请的该示例中，所述匀光结构被实施为匀光片41。也就是，所述匀光件3000包括透明平板32和贴附于所述透明平板32的匀光片41。所述匀光片41可以被实施为聚四氟乙烯板、聚对苯二甲酸乙二醇酯板(即，PET板)，或者其他具有匀光作用的元件。
所述透明平板32包括对应于所述调制区域的第一区域和对应于所述非调制区域的第二区域，所述匀光片41位于所述透明平板32的第一区域，所述匀光片41所在处形成所述匀光件3000的匀光区域310。
在该示例的变形实施方式中，可通过改变所述透明平板32自身的结构来获得匀光结构。具体地，可对所述透明平板32的第一区域进行磨砂，所述透明平板32的第一区域具有粗糙表面，所述第一区域的表面粗糙度大于所述第二区域的表面粗糙度，所述第一区域具有匀光效果，所述透明平板32的第一区域形成所述匀光件3000的匀光区域310。
在该示例中，所述光谱模组100还包括一支架50，所述支架50固定地安装于所述线路板20上。所述光学镜头31被支撑于所述支架50上，所述支架50具有至少一收容腔501，所述光谱芯片10和所述匀光件3000被收容至所述收容腔501内。所述支架50具有形成于其入光侧的通光孔502，且所述通光孔502在所述光谱芯片10的感光路径上，以允许入射光通过所述光学镜头31后进入所述收容腔501内的匀光件3000。
由于光路存在扩散角，因此被匀化后的光可能会进入非调制区域120，而未被匀化的光亦可能进入调制区域110，从而会影响获取的光谱信息和图像信息的准确性。
基于此，本申请的光谱模组100设置了限制结构，用于限制入射光的光学路径，所述限制结构具有特定的结构配置，使得经过所述匀光件3000匀化的光线被限制在所述调制区域110的感光路径内。在该示例中，所述光谱模组100进一步包括一遮光件80，所述遮光件80被设置于所述光谱芯片10和透明平板32之间。具体地，所述遮光件80从所述光谱芯片10沿 着光轴方向延伸至所述透明平板32的下表面。更具体地，所述遮光件80具有筒状结构，延伸于所述光谱芯片10的调制区域110和所述透明平板32的匀光区域310之间，通过这样的方式对匀光区域310和非匀光区域320进行了区分，将被匀化后的入射光和未经匀化的入射光分开。这样，所述遮光件80形成用于限制入射光的限制结构，使得被所述匀光件3000匀化后的入射光被限制于所述遮光件80内，并到达所述光谱芯片10的调制区域110，未被所述匀光件3000匀化的入射光则被隔离于所述遮光件80外，到达所述光谱芯片10的非调制区域120。这样，可提升所述光谱模组100获取的光谱信息和图像信息的准确度。
图26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26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。
具体地，所述光谱芯片10可通过贴附于所述线路板20的方式设置于所述线路板20。进一步地，可通过导电胶将所述光谱芯片10贴附于所述线路板20，使得所述光谱芯片10贴附于所述线路板20的同时电连接于所述光谱芯片10。
所述光学组件30包括光学镜头31和匀光件3000。在本申请实施例中，所述匀光件3000位于所述光学镜头31和所述光谱芯片10之间，使得入射光线经过所述光学镜头31后进入所述匀光件3000，进而进入所述光谱芯片10。在本申请的变形实施方式中，所述匀光件3000可设置于所述光学镜头31的入光侧，所述光学镜头31位于所述匀光件3000与所述光谱芯片10之间。
所述匀光件3000包括对应于所述调制区域110的匀光区域310和对应于所述非调制区域120的非匀光区域320。入射光进入所述光学镜头31被调整后进入所述匀光件3000，其中，一部分入射光到达所述匀光件3000的匀光区域310，所述匀光件3000的匀光区域310对入射光进行匀化，被匀化的入射光到达所述光谱芯片10的调制区域110，经过所述调制区域110的滤光结构11的宽谱调制后到达所述图像传感器12的与所述调制区域110对应的物理像素121，所述光谱模组100可借此获取光谱信息；另一部分入射光则到达所述匀光件3000的非匀光区域320，进入所述光谱芯片10 的非调制区域120，然后被所述图像传感器12的物理像素121，所述光谱模组100可借此获取图像信息。所述光谱模组100通过所述调制区域110获取的光谱信息可以用于获取入射光对应的光谱特性，通过所述非调制区域120获取的图像信息则可以用于恢复图像。
所述匀光件3000包括透明平板32和贴附于所述透明平板32的匀光结构。所述透明平板32可以被实施为玻璃或者透明塑料，例如，滤光片。也就是，可选地，所述透明平板32自身具有滤光结构，被实施为滤光片。特别地，如果需要获取光谱的波长范围小于光谱芯片10的响应波长范围，可在所述透明平板32表面镀膜，在所述透明平板32的表面形成滤光膜，所述透明平板32和所述滤光膜形成滤光片。
在本申请的该示例中，所述匀光结构被实施为微透镜阵列326，即，由多个微透镜排布形成的阵列。也就是，所述匀光件3000包括透明平板32和贴附于所述透明平板32的微透镜阵列326。所述微透镜阵列326所在处形成所述匀光区域310，可以根据所述光谱芯片10的调制区域110的光照需求设计成具有一定散射角的重复结构，起到匀光作用。也就是，所述微透镜阵列326包括多个按照预设排布方式排布的重复结构。多个所述重复结构是指多个结构、形态相同的结构。多个为大于等于两个。
值得一提的是，由于光路存在扩散角，当入射光到达所述光谱芯片10的调制区域110和非调制区域120的交界处时不可避免会存在匀化光(即，经过所述匀光件3000匀化的入射光)和非匀化光(即，未经过所述匀光件3000匀化的入射光)相融合的情况。图25图示了光线分布示意图，如图25所示，入射光中经过所述匀光件3000匀化的部分到达所述光谱芯片10时形成匀光光区A，未经过所述匀光件3000匀化的部分到达所述光谱芯片10时形成非匀光光区C，其中，匀光光区A和非匀光光区C在所述光谱芯片10的调制区域110和非调制区域120的交界处部分重叠、融合，融合部分形成过渡光区B。原则上，所述过渡光区B的光线不适用于成像或者恢复光谱，使得所述光谱芯片10的与所述过渡光区对应的部分无法被有效利用，也就是，所述过渡光区B的存在会浪费所述光谱芯片10的有效利用区域。因此需要降低所述过渡光区B的占用面积。
基于此，在该示例中，所述微透镜阵列326包括阵列一区3261和阵列二区3262，所述阵列一区3261位于所述阵列二区3262的内部，所述阵列 二区3262环绕于所述阵列一区3261外，对应于所述光谱芯片10的调制区域110中邻近于其与所述非调制区域120的交界处的区域。
所述阵列二区3262对光线的扩散能力小于所述阵列一区3242对光线的扩散能力。相应地，所述阵列二区3262对光线的扩散角度小于所述阵列一区3242对光线的扩散角度，使得所述匀化光的扩散区域减小，所述匀光光区A随之减小，所述匀光区域A与所述非匀光区域C之间的重叠、融合部分减小甚至消失，即，所述过渡光区B减小。
值得一提的是，在该示例中，所述微透镜阵列326不仅可以对入射光进行匀化，形成所述匀光件3000的匀光结构，所述阵列二区3262还可以限制入射光的发散角，进而限制入射光的分布，形成用于限制入射光的限制结构。所述微透镜阵列326使得被所述匀化件32匀化后的入射光在到达所述光谱芯片10时几乎全部进入调制区域110，尽可能地避免被所述匀化件32匀化后的入射光在到达所述光谱芯片10时超出所述调制区域110使得部分被所述匀化件32匀化后的入射光进入所述非调制区域120，进而避免被所述匀化件32匀化的入射光和未经所述匀化件32匀化的非匀化光融合。这样，可提高所述光谱芯片10的有效利用面积，还可提升所述光谱模组100获取的光谱信息和图像信息的准确度。
还值得一提的是，可通过设置所述微透镜阵列326的不同区域的结构形态来控制不同区域对光线的聚集或扩散程度。例如，所述阵列二区3262的部分区域具有上散下聚的结构，即上部具有发散结构(例如，微凹透镜结构)，下部具有聚光结构(例如，微凸透镜结构)，当入射光进入该区域时先被发散，然后为聚集，通过调整所述聚光结构和所述散光能力可调节该部分对光线整体的聚集或扩散程度。应可以理解，所述阵列二区3262的该部分区域还可以有其他的设置方式，例如，其上部、中部和下部根据需求设置聚光结构和散光结构。
在该示例的变形实施方式中，所述微透镜阵列326的阵列二区3262具有聚光结构，例如，凸透镜结构，使得匀化后的光不向外部扩散，而是向所述光谱模组100所设定的光轴聚集。一方面可以有效地减小所述过渡光区B的尺寸；另一方面，由于入射光至少部分被向所述光轴聚集使得光能量更多地聚集在所述光谱芯片10的调制区域110，光谱信息的强度被提高，更有利于光谱信息的恢复或识别。
可选地，所述光谱模组100进一步包括一遮光件80，并利用所述遮光件80对入射光进行进一步的划分，限制被匀化后的入射光进入所述调制区域110，未被匀化的入射光进入所述非调制区域120。这样，所述遮光件80与所述微透镜阵列326对入射光进行了双重限制，使得被匀化后的匀化光与未被匀化的非匀化光被分开，并分别进入所述调制区域110和所述非调制区域120.具体地，所述遮光件80被设置于所述光谱芯片10和透明平板32之间，所述遮光件80从所述光谱芯片10沿着光轴方向延伸至所述透明平板32的下表面。更具体地，所述遮光件80具有筒状结构，延伸于所述光谱芯片10的调制区域110和所述透明平板32的匀光区域310之间，通过这样的方式对匀光区域310和非匀光区域320进行了区分，将被匀化后的入射光和未经匀化的入射光分开。这样，所述遮光件80形成用于限制入射光的限制结构，使得被匀化后的入射光被限制于所述遮光件80内，并到达所述光谱芯片10的调制区域110，未被匀化的入射光则被隔离于所述遮光件80外，到达所述光谱芯片10的非调制区域120。这样，可提升所述光谱模组100获取的光谱信息和图像信息的准确度。
在该示例中，所述光谱模组100还包括一支架50，所述支架50固定地安装于所述线路板20上。所述光学镜头31被支撑于所述支架50上，所述支架50具有至少一收容腔501，所述光谱芯片10和所述匀光件3000被收容至所述收容腔501内。所述支架50具有形成于其入光侧的通光孔502，且所述通光孔502在所述光谱芯片10的感光路径上，以允许入射光通过所述光学镜头31后进入所述收容腔501内的匀光件3000。
进一步，如图28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的光学镜头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，既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，再进行光谱分析。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映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。
随着计算机技术的发展，最近几年出现了一种新的光谱仪类型：计算重建型光谱仪，其通过计算来近似甚至重构入射光的光谱。计算重构型光谱仪可以相对较佳地解决因小型化而导致检测性能下降的问题。
虽然光谱信息可以通过算法转化输出图像信息(RGB图像或黑白图像)，但是由于光谱信息包含较多的光信息，通过算法进行转化增加了算力负担，同时会降低工作效率；一定程度上，对多通道的光谱信息转化为三通道或单通道的图像信息输出也会造成信息的浪费。因此，本申请提出了一种光谱芯片，所述光谱芯片的所述滤光结构11包括调制区域110和非调制区域120，所述调制区域110设置有至少一结构单元60，对入射光进行宽谱调制获得光谱信息；而非调制区域120则不设置本申请对应的结构单元60，对入射光不进行宽谱调制，可以获得光强信息；所述非调制区域120虽然不设置结构单元60，但是可以设置微透镜阵列、彩色滤光片阵列(Color Filter Array，CFA)、凸透镜、准直镜等可以对入射光进行调整(例如，整束、滤光等)。如图29A至图29C所示，所述结构单元60可以对应于所述图像传感器12的中心区域、可以对应于所述图像传感器12的四角和/或四周，亦可以间隔设置，或根据需求进行其他方式的设置等。图30为图29A对应的侧视图，所述光谱芯片还可以包括位于滤光结构11和图像传感器12之间的介质层14，所述介质层14具有平整的上表面，从而便于滤光结构11形成。
示意性光谱芯片的工作方法
上述光谱芯片可被应用于识别系统，利用其获得的光谱信息和/或图像信息对待识别对象进行识别。
需要说明的是，在实际应用场景中，不同的场景、物质对应的识别方式不同，例如，可以利用光谱信息去做识别，可以利用图像信息结合算法进行识别，亦或需要两者(光谱信息和图像信息)结合去实现识别等。但是考虑到图像传感器的物理像素一般较多，例如200M的图像传感器，就要200万个物理像素，若所有的物理像素都保持工作状态，会使得功耗较大，对应的产生过多的数据亦会增加处理负担，降低整体图像传感器的工作效率，例如，现有的图像传感器基本上都是每列共用一个读出单元ADC(模数转换器)，一般需要每列都输出数据。
基于效率和功耗考虑，本发明进一步提供一种上述光谱芯片的工作方法，可根据不同的应用场景选择不同的工作模式，有选择地控制所述光谱芯片的工作区域，使得所述光谱芯片在特定应用场景中仅部分结构处于工作状态，以降低所述光谱芯片的功耗，提高所述光谱芯片的工作效率。
具体地，如图31所示，所述光谱芯片的工作方法包括：S110，获取数据库，其中，所述数据库包括至少两类特征数据；S120，通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据；以及，S130，基于所述第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定所述光谱芯片的工作模式。
在步骤S110中，获取数据库。具体地，如图32所示，可根据实际需求(或实际应用场景)建立数据库。首先，获取多个待识别对象的特征数据，并对待识别对象和/或待识别对象的特征数据进行分类，例如，将待识别对象分为第一类待识别对象、第二类待识别对象和第三类待识别对象，将待识别对象的特征数据分为第一特征数据、第二特征数据和第三特征数据。所述第一类识别对象或所述第一类特征数据需要利用光谱信息进行识别区分，所述第二类识别对象或所述第二类特征数据需要利用图像信息进行识别区分，所述第三类识别对象或所述第三类特征数据需要利用光谱信息和图像信息相结合进行识别区分。
进一步地，可设定对应于各类待识别对象或者各类待识别特征的工作模式，例如，设定所述第一类识别对象或者第一类特征数据对应于第一工作模式，需要通过光谱信息对所述待识别对象进行进一步识别，第二类识别对象或者第二类特征数据对应于第二工作模式，需要通过图像信息对所述待识别 对象进行进一步识别，所述第三类识别对象或者第三类特征数据对应于第三工作模式，需要通过光谱信息和图像信息对待识别对象进行进一步识别。
相应地，在本申请实施例的一些实施方式中，步骤S110包括：获取多个所述待识别对象的特征数据；对多个所述待识别对象的特征数据进行分类，以获得至少两类特征数据；以及，设定分别与所述至少两类特征数据对应的所述光谱芯片的工作模式。
应可以理解，可以在光谱设备首次使用之前，对应用场景进行扫描，以收集对应的待识别物的信息或构建对应的应用场景的模型，再进行分类，确定工作模式。亦可以，是人为导入可能存在的待识别物的信息，并进行分类，确定工作模式；还可以是云端数据导入。
相应地，在本申请的一些实施方式中，步骤S110包括：导入与多个所述待识别对象对应的特征数据。
在步骤S120中，通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据。具体地，可利用光谱芯片的部分调制区域去获取基础光谱信息或基础图像信息，利用光谱信息或图像信息判断待识别对象属于哪一类型待识别对象或者特征数据，再启动对应的工作模式。也就是，可控制所述光谱芯片的部分结构(例如，部分调制区域、部分物理像素)处于工作状态，获得所述基础光谱信息或者所述基础图像信息，并以所述基础光谱信息或者所述基础图像信息作为第一识别数据来判断待识别对象或者特征数据的类别，通过这样的方式降低功耗。
相应地，步骤S120包括：通过所述光谱芯片的部分调制区域获取所述待识别对象的第一识别数据，其中，所述第一识别数据为所述待识别对象的基础光谱数据。
优选地，本申请利用光谱芯片的部分调制区域进行工作获取待识别对象的基础光谱信息，利用基础光谱信息初步识别待识别对象对应的待识别对象的类型。由于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，可以利用光谱信息确定对应物质属于哪类待识别对象。
进一步，部分调制区域用于获取基础光谱信息，需要该基础光谱信息可以有效识别对应的待识别对象，才可以了解该待识别对象属于何种待识别物类型。为了保证所获取的光谱信息足够判断所述待识别对象的类别，对于该 部分调制区域(用于获取基础光谱信息的调制区域)，优选地，且结构单元的数目大于或等于4，例如2*2个结构单元用以获取待识别物的基础光谱信息。也就是，用于获取所述待识别对象的第一识别数据的所述部分调制区域中所述结构单元的数量大于或等于4。所述部分调制区域不宜过小，过小无法有效识别待识别物，但也不宜过大，过大有可能导致功耗高，或数据冗余造成效率低。
在通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据(即，基础光谱信息或基础图像信息)后，可基于所述第一识别数据确定所述待识别对象的类别，进而确定所述光谱芯片的工作模式。
相应地，在步骤S130中，基于所述第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定所述光谱芯片的工作模式。具体地，基于所述第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定待识别对象的类型，进而确定所述光谱芯片的工作模式。如图33所示，在本申请实施例中，所述光谱芯片可在第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式之间切换。
具体地，所述数据库包括第一特征数据、第二特征数据和第三特征数据。当所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述待识别对象属于第一类待识别对象，进而确定所述光谱芯片以第一工作模式进行工作。当所述第一识别数据与第二特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述待识别对象属于第二类待识别对象，进而确定所述光谱芯片以第二工作模式进行工作。当所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述待识别对象属于第三类待识别对象，进而确定所述光谱芯片以第三工作模式进行工作。
相应地，步骤S130包括：响应于所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第一工作模式进行工作；响应于所述第一识别数据与所述第二特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第二工作模式进行工作；以及，响应于所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第三工作模式进行工作。
更具体地，当所述光谱芯片以第一工作模式进行工作时，通过所述光谱芯片的调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别 数据包括所述待识别对象的光谱信息。也就是，当所述光谱芯片以第一工作模式进行工作时，通过光谱信息对所述待识别对象进行进一步识别。当所述光谱芯片以第二工作模式进行工作时，通过所述光谱芯片的非调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的图像信息。也就是，当所述光谱芯片以第二工作模式进行工作时，通过图像信息对所述待识别对象进行进一步识别。当所述光谱芯片以第三工作模式进行工作时，通过所述光谱芯片的调制区和非调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的光谱信息和图像信息。也就是，当所述光谱芯片以第三工作模式进行工作时，通过光谱信息和图像信息对所述待识别对象进行进一步识别。
例如，在识别待识别对象的过程中，除了识别出物质特性(制成材料特点)之外，还需要识别区分对应物质的其他特征，例如，物质的长度、厚度、外观、面积等特征，此类特征是光谱信息无法获得的，因此，需要利用图像信息进行识别，即，第二类待识别对象或者第三类待识别对象可能是需要识别待识别对象的长度、厚度、面积、外观等特征。相应地，可控制所述光谱芯片在第二工作模式下或者在第三工作模式下工作，获取所述待识别对象的图像信息。
相应地，所述光谱芯片具有调制区域和非调制区域，响应于所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第一工作模式进行工作，包括：响应于所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，通过所述光谱芯片的调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的光谱信息。响应于所述第一识别数据与所述第二特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第二工作模式进行工作，包括：响应于所述第一识别数据与所述第二特征数据的至少部分数据相匹配，通过所述光谱芯片的非调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的图像信息。响应于所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第三工作模式进行工作，包括：响应于所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，通过所述光谱芯片的调制区和非调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的光谱信息和图像信息。
当通过所述基础光谱信息识别出所述待识别对象属于第一类待识别对象时，需要通过光谱信息对所述待识别对象进行进一步识别区分，这时，可使用光谱芯片的完整的调制区域获取对应的光谱信息，并将该光谱信息作为第二识别数据。优选地，用于获取所述待识别对象的第二识别数据的调制区域中所述结构单元的数量大于用于获取所述待识别对象的第一识别数据的所述部分调制区域中所述结构单元的数量，以获得较完整的光谱信息。
值得一提的是，用于获取第一识别数据的部分调制区域可以单独用于获取基础光谱信息，亦可以在需要利用光谱信息对待识别对象进行进一步识别的工作模式(即，第一工作模式)下，与其他调制区域一同工作获取光谱信息。需要说明的是，所述部分调制区域可以是属于在获取基础光谱信息后用于获取光谱信息的调制区域的一部分，亦可以单独设置于所述光调制层，专门用于获取基础光谱信息，即，与在获取基础光谱信息后获取光谱信息的调制区域相互独立设置。
相应地，用于获取所述待识别对象的第二识别数据的调制区域为所述光谱芯片的所述调制区域中用于获取所述待识别对象的第一识别数据的所述部分调制区域之外的调制区域中的至少部分区域，或者，用于获取所述待识别对象的第二识别数据的调制区域为所述光谱芯片的全部调制区域。
值得一提的是，在所述光谱芯片持续工作情况下，本申请所述的光谱芯片的部分调制区域可以持续获取待识别对象的第一识别数据(例如，基础光谱信息)，使得所述光谱芯片进入对应工作模式，若第一识别数据(例如，基础光谱信息)发生变动，则判定所述待识别对象发生变化需要根据变动后的第一识别数据(例如，基础光谱信息)判断与之对应的待识别对象的类型，进而判断是否切换工作模式。当变动后的第一识别数据(例如，基础光谱信息)对应的待识别对象的类型不同于变动前的第一识别数据(例如，基础光谱信息)对应的待识别对象的类型，需切换工作模式；当变动后的第一识别数据(例如，基础光谱信息)对应的待识别对象的类型与变动前的第一识别数据(例如，基础光谱信息)对应的待识别对象的类型相同时，则保持第一识别数据(例如，基础光谱信息)变动前所述光谱芯片的工作模式。
相应地，所述光谱芯片的工作方法进一步包括：S140，响应于在通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据的过程中，所述第一识别数据发生变化，则判定所述待识别对象发生变化；以及，S150，基于变化后的待识 别对象的第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定对应于变化后的待识别对象的所述光谱芯片的工作模式。
具体举例说明，首先，在通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据的过程中，所述第一识别数据发生变化，变化前的待识别对象为第一识别对象，变化后的待识别对象为第二识别对象，所述第一识别对象的第一识别数据和第二识别对象的第一识别数据不同。接着，基于所述第二待识别对象的第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定与所述第二待识别对象对应的所述光谱芯片的工作模式。如果所述第二待识别对象对应的所述光谱芯片的工作模式与所述第一待识别对象对应的所述光谱芯片的工作模式不同，将所述光谱芯片的工作模式从所述第一待识别对象对应的工作模式切换至所述第二待识别对象对应的工作模式，其中，所述第一识别对象对应的所述光谱芯片的工作模式可在所述第一识别数据变化前基于所述第一待识别对象的第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度来确定；如果所述第二待识别对象对应的所述光谱芯片的工作模式与所述第一待识别对象对应的所述光谱芯片的工作模式相同，将所述光谱芯片的工作模式维持在所述第一待识别对象对应的工作模式。
例如，如图34所示，基于所述光谱芯片的内窥镜，由于内窥镜工作场景相对来讲比较固定，因此，可以选择人为将需要待识别物的信息导入，并根据对应的信息确定待识别物类型以及设定工作模式；当所述内窥镜开始工作，所述光谱芯片上电，所述光谱芯片的部分调制区域持续工作，收集基础光谱信息，基于基础光谱信息进行待识别物类型识别，并进入对应的工作模式；若，基础光谱信息发生变动，例如，基础光谱信息的强度发生变动，基于基础光谱信息进行待识别物类别识别，判断是否切换工作模式。例如，内窥镜工作过程中发现肿瘤，则所述基础光谱信息会发生变动，可以为强度变动等，此时，基于基础光谱信息进行识别类别识别，发现该肿瘤为第三类待识别物，需要对肿瘤性质和对应范围进行判断，则可以进入第三工作模式，即所述光谱芯片的调制区域和非调制区域共同工作，获得对应的光谱信息和图像信息，光谱信息用以判断肿瘤性质(类型)，图像信息获取对应区域的图像用以判断肿瘤大小、范围等特征；需要注意的是，基础光谱信息由于只用了部分调制区域的物理像素其对应的光谱信息量少，无法做到精确的、丰富的光谱信息，但是其功耗低、效率高，而进入第三工作模式时，则优选是 整个调制区域进行工作，收集光谱信息。又例如，发现异物，此时基础光谱信息会发生变动，通过基础光谱信息待识别物本身性质不需要精确了解，但是需要知道对应的异物尺寸之类的，可以切换进入第二工作模式，即所述光谱芯片的非调制区域进行工作，获取图像信息；需要注意的是，此时，所述部分调制区域应持续工作，收集基础光谱信息。
综上所述，所述光谱芯片的工作方法被阐明，所述光谱芯片的工作方法能够根据实际情况选择对应的工作模式，有选择地控制所述光谱芯片的工作区域，使得所述光谱芯片在特定应用场景中仅部分结构处于工作状态，通过这样的方式，降低所述光谱芯片的功耗，提高所述光谱芯片的工作效率。
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 (65)

  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、位于所述图像传感器的感光路径上的调制区域和非调制区域。
  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。
  21. 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，所述透明平板包括透明基板，所述透明基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面具有位于其中间区域的基板一区和位于所述基板一区外围的基板二区，所述透明平板还包括设置于所述基板一区的滤光膜和设置于所述基板二区的滤光膜，以及，设置于所述第二表面的匀光区域，所述匀光区域对应于所述基板一区。
  22. 根据权利要求21所述的光谱模组，其中，设置于所述基板一区的滤光膜和设置于所述基板二区的滤光膜的类型不同，允许不同波段的光透过。
  23. 根据权利要求21所述的光谱模组，其中，所述透明基板还具有位于所述基板一区和所述基板二区之间的消隐区。
  24. 根据权利要求23所述的光谱模组，其中，在光谱模组所设定的光轴方向上，所述匀光区域的正投影完全覆盖基板一区，且不超过消隐区的外边界。
  25. 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，所述透明平板包括透明基板，所述透明基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面具有位于其中间区域的基板一区和位于所述基板一区外围的基板二区，所述透明平板还包括设置于所述基板一区的滤光膜和设置于所述滤光膜的匀光区域。
  26. 根据权利要求1所述的光谱模组，其中，所述光学组件包括光学镜头，所述光谱模组还包括匀光组件，所述匀光组件包括套筒、安装于所述套筒内的匀光片和光阑；其中，所述匀光组件位于所述光谱芯片的调制区域的感光路径上，且所述匀光组件仅设置于与所述光谱芯片的调制区域对应的位置。
  27. 根据权利要求26所述的光谱模组，其中，所述匀光组件固定地安装于所述调制区域。
  28. 根据权利要求26所述的光谱模组，其中，所述匀光组件位于所述光学镜头与所述光谱芯片之间。
  29. 根据权利要求26所述的光谱模组，其中，所述匀光片和所述光阑沿所述光谱模组的入光方向依次排布于所述套筒内。
  30. 根据权利要求26所述的光谱模组，其中，所述套筒不透光。
  31. 根据权利要求26所述的光谱模组，其中，所述匀光片对入射光的敏感度与入射角的余弦成正比。
  32. 根据权利要求26所述的光谱模组，其中，所述光阑具有圆孔结构， 所述圆孔结构的内径大于所述光阑与所述光谱芯片的距离的五倍，小于所述光阑与所述光谱芯片的距离的十倍。
  33. 根据权利要求29所述的光谱模组，其中，所述匀光组件还包括安装于所述套筒内的透镜，所述透镜位于所述光阑和所述光谱芯片之间。
  34. 根据权利要求29所述的光谱模组，其中，所述匀光组件还包括安装于所述套筒内的滤光片，所述滤光片位于所述光阑和所述光谱芯片之间。
  35. 根据权利要求33所述的光谱模组，其中，所述匀光组件还包括安装于所述套筒内的滤光片，所述滤光片位于所述透镜和所述光谱芯片之间。
  36. 根据权利要求26所述的光谱模组，其中，所述光谱模组还包括支架，所述光学组件被支撑于所述支架，所述支架具有至少一收容腔，所述光谱芯片和所述匀光组件被收容于所述收容腔内。
  37. 根据权利要求26所述的光谱模组，其中，所述光谱模组还包括固定件，所述固定件的一侧固定于所述匀光组件。
  38. 根据权利要求37所述的光谱模组，其中，所述光谱模组还包括支架，所述支架具有至少一收容腔，所述光谱芯片和所述匀光组件被收容于所述收容腔内，所述固定件的另一侧固定于所述支架，所述匀光组件被夹持于所述光谱芯片与所述固定件之间。
  39. 根据权利要求38所述的光谱模组，其中，所述固定件位于所述光谱芯片的感光路径上且可透光。
  40. 根据权利要求39所述的光谱模组，其中，所述固定件为透明板。
  41. 根据权利要求1所述的光谱模组，其中，所述光学组件包括光学镜头和匀光件；其中，所述匀光件包括透明平板和附着于所述透明平板的匀光 结构，所述透明平板包括对应于所述调制区域的第一区域和对应于所述非调制区域的第二区域，所述匀光结构位于所述透明平板的第一区域，所述匀光结构所在处形成所述匀光件的匀光区域。
  42. 根据权利要求41所述的光谱模组，其中，所述匀光件位于所述光学镜头与所述光谱芯片之间。
  43. 根据权利要求41所述的光谱模组，其中，所述匀光结构为匀光片。
  44. 根据权利要求43所述的光谱模组，其中，所述匀光片为聚四氟乙烯板或聚对苯二甲酸乙二醇酯板。
  45. 根据权利要求41所述的光谱模组，其中，所述透明平板具有滤光结构。
  46. 根据权利要求41所述的光谱模组，其中，所述光学组件还包括设置于所述透明平板的表面的滤光膜。
  47. 根据权利要求41所述的光谱模组，其中，所述匀光结构为微透镜阵列，所述微透镜阵列包括多个重复结构。
  48. 根据权利要求47所述的光谱模组，其中，所述微透镜阵列包括阵列一区和阵列二区，所述阵列二区环绕于所述阵列一区外，所述阵列二区对光线的扩散能力小于所述阵列一区对光线的扩散能力。
  49. 根据权利要求47所述的光谱模组，其中，所述微透镜阵列包括阵列一区和阵列二区，所述阵列二区环绕于所述阵列一区外，所述阵列二区对光线具有聚光结构。
  50. 根据权利要求41所述的光谱模组，其中，所述光谱模组还包括用于将经过所述匀光件匀化的光线限制于所述调制区域的感光路径内的限制 结构。
  51. 根据权利要求50所述的光谱模组，其中，所述光谱模组还包括延伸于所述光谱芯片的调制区域与所述匀光件的匀光区域之间的遮光件，所述遮光件具有筒状结构，形成所述限制结构。
  52. 根据权利要求41所述的光谱模组，其中，所述匀光组件还包括支架，所述光学组件被支撑于所述支架，所述支架具有至少一收容腔，所述光谱芯片和所述匀光件被收容于所述收容腔内。
  53. 根据权利要求1所述的光谱模组，其中，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。
  54. 一种光谱芯片的工作方法，其特征在于，包括：
    获取数据库，其中，所述数据库包括至少两类特征数据；
    通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据；以及
    基于所述第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定所述光谱芯片的工作模式。
  55. 根据权利要求54所述的光谱芯片的工作方法，其中，所述数据库包括第一特征数据、第二特征数据和第三特征数据，基于所述第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定所述光谱芯片的工作模式，包括：
    响应于所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第一工作模式进行工作；
    响应于所述第一识别数据与所述第二特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第二工作模式进行工作；以及
    响应于所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第三工作模式进行工作。
  56. 根据权利要求55所述的光谱芯片的工作方法，其中，所述光谱芯 片具有调制区域和非调制区域，响应于所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第一工作模式进行工作，包括：
    响应于所述第一识别数据与所述第一特征数据的至少部分数据相匹配，通过所述光谱芯片的调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的光谱信息；
    响应于所述第一识别数据与所述第二特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第二工作模式进行工作，包括：
    响应于所述第一识别数据与所述第二特征数据的至少部分数据相匹配，通过所述光谱芯片的非调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的图像信息；
    响应于所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，确定所述光谱芯片以第三工作模式进行工作，包括：
    响应于所述第一识别数据与所述第三特征数据的至少部分数据相匹配，通过所述光谱芯片的调制区和非调制区域获取所述待识别对象的第二识别数据，其中，所述第二识别数据包括所述待识别对象的光谱信息和图像信息。
  57. 根据权利要求56所述的光谱芯片的工作方法，其中，通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据，包括：通过所述光谱芯片的部分调制区域获取所述待识别对象的第一识别数据，其中，所述第一识别数据为所述待识别对象的基础光谱数据。
  58. 根据权利要求57所述的光谱芯片的工作方法，其中，用于获取所述待识别对象的第二识别数据的调制区域中所述结构单元的数量大于用于获取所述待识别对象的第一识别数据的所述部分调制区域中所述结构单元的数量。
  59. 根据权利要求58所述的光谱芯片的工作方法，其中，用于获取所述待识别对象的第二识别数据的调制区域为所述光谱芯片的全部调制区域。
  60. 根据权利要求57所述的光谱芯片的工作方法，其中，用于获取所 述待识别对象的第二识别数据的调制区域为所述光谱芯片的所述调制区域中用于获取所述待识别对象的第一识别数据的所述部分调制区域之外的调制区域中的至少部分区域。
  61. 根据权利要求54所述的光谱芯片的工作方法，其中，通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据，包括：通过所述光谱芯片的部分调制区域获取所述待识别对象的第一识别数据，其中，所述第一识别数据为所述待识别对象的基础光谱数据。
  62. 根据权利要求61所述的光谱芯片的工作方法，其中，所述光谱芯片的调制区域包括多个结构单元，其中，用于获取所述待识别对象的第一识别数据的所述部分调制区域中所述结构单元的数量大于或等于4。
  63. 根据权利要求54所述的光谱芯片的工作方法，进一步包括：响应于在通过所述光谱芯片获取待识别对象的第一识别数据的过程中，所述第一识别数据发生变化，则判定所述待识别对象发生变化；以及
    基于变化后的待识别对象的第一识别数据分别与所述至少两类特征数据之间的匹配度，确定对应于变化后的待识别对象的所述光谱芯片的工作模式。
  64. 根据权利要求54所述的光谱芯片的工作方法，其中，获取数据库，包括：
    获取多个所述待识别对象的特征数据；
    对多个所述待识别对象的特征数据进行分类，以获得至少两类特征数据；以及
    设定分别与所述两类特征数据对应的所述光谱芯片的工作模式。
  65. 根据权利要求53所述的光谱芯片的工作方法，其中，获取数据库，包括：
    导入与多个所述待识别对象对应的特征数据。
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