一种基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件和设备制造技术

本发明专利技术提供了一种基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件和设备：其中组件包括带通滤光片、带孔遮光板、可调法珀腔芯片组件、多模支撑镜筒、光学镜头、单色成像芯片组件和基座；多模支撑镜筒内从上到下依次形成有与带通滤光片、带孔遮光板和可调法珀腔芯片组件大小形状相适配的支撑台，支撑台之间保持符合光学组件要求的间隔，可调法珀腔芯片组件连接有第一柔性PCB板；多模支撑镜筒固定安装于基座上；光学镜头套设于多模支撑镜筒内腔中并固定安装于基座上，单色成像芯片组件安装于光学镜头的下方并固定安装于基座上，并连接有第二柔性PCB板。本发明专利技术使用安装方便，便于组装调试，使通用的摄像头具备多光谱图像采集能力。通用的摄像头具备多光谱图像采集能力。通用的摄像头具备多光谱图像采集能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件和设备


[0001]本专利技术属于高光谱成像设备
，尤其涉及一种基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件和设备。

技术介绍

[0002]现有基于法布里珀罗腔滤波原理的光谱成像系统是将带通滤光片(BPF)和可调法珀腔集成到光学镜头中，这样就需要重新设计镜头和镜筒和整个光路，难度大，成本高，且不易被市场接受。而且现有的技术的光路顺序是准直透镜
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带通滤波片
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可调法珀腔
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单色成像芯片，这种结构可调法珀腔距离单色成像芯片更近，需要大尺寸的可调法珀腔，而尺寸越大，可调法珀腔的两个平面的平行度越差，滤波精度越低。同时，可调法珀干涉器是精密器件，对应力敏感，外部作用的应力较大的情况下会造成可调法珀干涉器产生变形，从而报废，因此需要安装支撑结构对可调法珀干涉器进行固定和电气连接。对于法布里干涉腔而言，入射光线的角度最好是垂直入射，随着入射角度的增加，法布里干涉腔的滤波角度偏移就会越大，导致滤波精度下降，所以需要入射光角度限制组件对入射光角度进行限制。在光谱摄像头组装过程中，可调法珀干涉器需要与透镜组等光学组件保持轴线对准，而且可调法珀干涉器与透镜等光学组件之间的距离也有严格要求，因此在组装使用过程中要对各个组件的位置精确定位，这会导致组装使用效率的低下且不方便。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术第一方面提供了一种基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件：包括带通滤光片、带孔遮光板、可调法珀腔芯片组件、多模支撑镜筒、光学镜头、单色成像芯片组件和基座；所述多模支撑镜筒内从上到下依次形成有与带通滤光片、带孔遮光板和可调法珀腔芯片组件大小形状相适配的支撑台，所述支撑台之间保持符合光学组件要求的间隔，所述多模支撑镜筒的侧壁上形成有开孔，所述可调法珀腔芯片组件连接有第一柔性PCB板并通过所述开孔；所述带通滤光片、带孔遮光板和可调法珀腔芯片组件从上到下依次安装于多模支撑镜筒内对应的支撑台上，所述多模支撑镜筒固定安装于基座上；所述多模支撑镜筒的内腔下部适当位置处形成有与光学镜头形状相适配的环形凸起，所述光学镜头套设于多模支撑镜筒内腔中并固定安装于基座上，所述单色成像芯片组件安装于光学镜头的下方并固定安装于基座上，所述单色成像芯片组件上连接有第二柔性PCB板。
[0004]优选的，所述带孔遮光板的孔为楔形孔，所述楔形孔的上方孔径大于下方孔径，所述带孔遮光板用于阻断入射角度超过一定角度的光线。
[0005]优选的，所述带孔遮光板的楔形孔的上方孔径为3.6mm，下方孔径为1.8mm，所述楔形孔倾斜面的角度为60
°
，所述带孔遮光板的厚度为1.56mm。
[0006]优选的，所述基座的四个角上设置有用于固定安装的螺纹结构。
[0007]优选的，所述可调法珀腔芯片组件包括可调法珀腔芯片和支撑架，所述可调法珀腔芯片由硅胶固定在法珀腔支撑架中；所述单色成像芯片组件包括单色成像芯片和基板，
所述单色成像芯片焊接于基板上，所述基板固定安装于基座的底部。
[0008]本专利技术第二方面还提供了一种基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像设备，采用如上所述的基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件，所述高光谱成像组件通过基座嵌入式安装于PCB主板上，所述PCB主板包括控制器模块、法珀腔芯片驱动模块和电源模块，所述可调法珀腔芯片组件通过第一柔性PCB板与法珀腔芯片驱动模块相连接，所述法珀腔芯片驱动模块与控制器模块相连接，所述法珀腔芯片驱动模块用于接收控制器模块的指令并输出驱动信号控制可调法珀腔芯片选通某一波段；所述单色成像芯片通过第二柔性PCB板与控制器模块相连接，所述控制器模块控制单色成像芯片完成图像采集；所述电源模块用于为设备中的各模块组件提供相应电力。
[0009]与现有技术相比，本专利技术中提出的基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件和设备可以产生如下有益效果：本专利技术中的高光谱成像组件由于多模支撑镜筒内的支撑固定平台是按照各个内容物的尺寸和形状设计的，所以不匹配的部件是无法安装的，这样可以防止安装错误，同时根据光学组件的距离要求，各组件的支撑台之间的间隔已经预设完成，便于组装；带孔遮光板的结构，可以避免超过60
°
的倾斜光线进入，减少多模支撑镜筒开口处的杂光进入，保证MEMS可调法珀腔的滤波效果；在不改变现有摄像头镜头结构的基础上，使通用的摄像头具备多光谱图像采集能力，并且可以通过法珀腔芯片调整不同波段的光谱，该MEMS法珀腔芯片是采用静电式驱动，结构简单、功耗低、体积小，适合小型化产品，使市场更容易接受这项新技术。
附图说明
[0010]图1为本专利技术高光谱成像组件部分的爆炸图。
[0011]图2为本专利技术高光谱成像组件部分的安装结构示意图。
[0012]图3为多模支撑镜筒部分的结构示意图。
[0013]图4为带孔遮光板部分的正剖视图。
[0014]图5为本专利技术高光谱成像设备的系统框图。
[0015]图6为本专利技术高光谱成像组件安装于PCB主板上的结构示意图。
[0016]图7为本专利技术中高光谱成像组件的成像光路图。
[0017]图8为可调法珀腔芯片不同的驱动电压对应的光谱范围图。
[0018]1.带通滤光片；2.带孔遮光板；3.可调法珀腔芯片组件；4.多模支撑镜筒；5.光学镜头；6.单色成像芯片组件；7.基座；8.第一柔性PCB板；9.第二柔性PCB板；100.PCB主板。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施例对专利技术进行进一步说明。
[0020]实施例1：
[0021]如图1至图4所示，一种基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件，包括带通滤光片1、带孔遮光板2、可调法珀腔芯片组件3、多模支撑镜筒4、光学镜头5、单色成像芯片组件6和基座7；多模支撑镜筒4内从上到下依次形成有与带通滤光片1、带孔遮光板2和可调法珀腔芯片组件3大小形状相适配的支撑台，支撑台之间保持符合光学组件要求的间隔，多模支撑镜筒4的侧壁上形成有开孔，可调法珀腔芯片组件3连接有第一柔性PCB板8并通过所
述开孔；带通滤光片1、带孔遮光板2和可调法珀腔芯片组件3从上到下依次安装于多模支撑镜筒4内对应的支撑台上，多模支撑镜筒4固定安装于基座7上；多模支撑镜筒4的内腔下部适当位置处形成有与光学镜头5形状相适配的环形凸起，光学镜头5套设于多模支撑镜筒4内腔中并固定安装于基座7上，所述单色成像芯片组件6安装于光学镜头5的下方并固定安装于基座7上，单色成像芯片组件6上连接有第二柔性PCB板9。可调法珀腔芯片组件3包括可调法珀腔芯片和支撑架，可调法珀腔芯片由硅胶固定在法珀腔支撑架中；单色成像芯片组件6包括单色成像芯片和基板，单色成像芯片焊接于基板上，基板固定安装于基座7的底部。
[0022]带通滤波片(1):该带通滤波片的第一光学响应范围是700nm...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件，其特征在于：包括带通滤光片(1)、带孔遮光板(2)、可调法珀腔芯片组件(3)、多模支撑镜筒(4)、光学镜头(5)、单色成像芯片组件(6)和基座(7)；所述多模支撑镜筒(4)内从上到下依次形成有与带通滤光片(1)、带孔遮光板(2)和可调法珀腔芯片组件(3)大小形状相适配的支撑台，所述支撑台之间保持符合光学组件要求的间隔，所述多模支撑镜筒(4)的侧壁上形成有开孔，所述可调法珀腔芯片组件(3)连接有第一柔性PCB板(8)并通过所述开孔；所述带通滤光片(1)、带孔遮光板(2)和可调法珀腔芯片组件(3)从上到下依次安装于多模支撑镜筒(4)内对应的支撑台上，所述多模支撑镜筒(4)固定安装于基座(7)上；所述多模支撑镜筒(4)的内腔下部适当位置处形成有与光学镜头(5)形状相适配的环形凸起，所述光学镜头(5)套设于多模支撑镜筒(4)内腔中并固定安装于基座(7)上，所述单色成像芯片组件(6)安装于光学镜头(5)的下方并固定安装于基座(7)上，所述单色成像芯片组件(6)上连接有第二柔性PCB板(9)。2.如权利要求1所述的基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件，其特征在于：所述带孔遮光板(2)的孔为楔形孔，所述楔形孔的上方孔径大于下方孔径，所述带孔遮光板(2)用于阻断入射角度超过一定角度的光线。3.如权利要求2所述的基于静电式MEMS可调法珀腔的高光谱成像组件，其特征在于：所述带孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里尔，
申请(专利权)人：优尼科青岛微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：