[发明专利]一种手机载内置式芯片光谱仪模块

说明书

本发明公开了一种手机载内置式芯片光谱仪模块。它包含手机第一个摄像模组的收光模块，内置式芯片光谱仪，手机第二个摄像模组的图像传感器，手机自带的信号处理单元、显示模块以及配套软件；所述内置式芯片光谱仪与手机第一个摄像模组的收光模块共用收光系统，与手机第二个摄像模组的图像传感器共用光电探测器件。本发明分别利用了常用手机自带的两个摄像模组的收光模块和图像传感器，充分挖掘了手机自有硬件的潜力，在此基础上通过内置已经高度微缩的芯片光谱仪，在不需要添加外设的情况下赋予了手机新的光谱分析的功能。与其他手机光谱仪方案相比，降低了成本，提高了便携性。

技术领域

本发明涉及芯片光谱仪，尤其是涉及一种手机载内置式芯片光谱仪模块。

背景技术

光谱仪是一种非常重要的科学技术仪器，它通过对输入光信号进行光谱组分和能量分布的检测，可以得到许多有用的信息。比如，在生化传感领域，对透射光谱或反射光谱进行解析，可以得到物质组分的有关信息；在光通信领域，对链路中的光信号波长进行监控，可以判断光通信网络中各波长相关元器件的工作稳定性，从而有助于提升整个光通信网络，特别是密集波分复用光通信网络的可靠性。此外，在农业，在汽车，在环境监测，在食品，在印刷等众多领域中，光谱仪都有着关键的应用。

受航空和航天遥感领域对大地光谱获取需求的推动，近年来，将单点检测的光谱仪输入线阵化和面阵化，从而能够对面对象同时进行多像元多光谱成像的成像光谱仪获得了广泛的关注以及大量的研究。当前，成像光谱仪的应用在不断扩大，已经从最初的航空航天遥感发展到了现在的植物生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤以及大气等多种领域。

最近十年，人类科技进步的一个标志性成果是智能手机的发明和推广。人们试图将越来越多的功能集成到手机中去，在让手机变得越来越强大，越来越智能的同时，也大大提高了人类生活的便利性。而毫无疑问，将与人类生活息息相关的光谱仪集成到手机上去，也是许多人努力的目标。

传统的光谱仪依托体式光学元件，笨重价格高，主要存在于实验室中。为了便携与在线化监测，微型光谱仪应运而生。微型光谱仪往往基于微机电系统，与传统光谱仪相比，体积、重量、成本都大幅减小，但想要集成到手机中，还是显得过大。集成光学的发展带来了芯片光谱仪，芯片光谱仪的尺寸可以达到亚厘米级，将其内置至手机中，变得具有可行性。

要将芯片光谱仪内置到手机中去，需要解决好收光以及光电探测这两个问题。对于传统的仅有单摄像模组的手机，由于摄像模组的收光系统与图像传感器之间无论是水平距离还是竖直距离都无法安置一个芯片光谱仪，因此只能将芯片光谱仪外置，虽然可以利用手机自带的图像传感器，但需使用专门设计的外置式透镜组来收光。如此一来，便无法实现真正的芯片光谱仪模块内置化，也降低了手机光谱仪的使用便利性，限制了其使用范围。尽管双摄像模组手机已经面世许久，但目前手机载芯片光谱仪模块的设计思路依然延续了以前单摄像模组手机时期的惯性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种手机载内置式芯片光谱仪模块。利用手机自带的两个摄像模组，将芯片光谱仪内置，并与手机其中一个摄像模组共用收光模块，而与手机另一个摄像模块共用图像传感器，本发明移除了手机载芯片光谱仪模块的任何外设，实现了完全的内置化，从而大大提高了便携性、实用性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种手机载内置式芯片光谱仪模块，包括手机第一个摄像模组的收光模块，内置式芯片光谱仪，手机第二个摄像模组的图像传感器，手机自带的信号处理单元、显示模块以及配套软件；所述内置式芯片光谱仪与手机第一个摄像模组的收光模块共用收光系统，与手机第二个摄像模组的图像传感器共用光电探测器件，由于信号处理单元与显示模块亦为手机自带，因而所述手机载内置式芯片光谱仪模块无需任何外设。

上述技术方案中，进一步地，所述内置式芯片光谱仪为单片芯片光谱仪或多片芯片光谱仪所构成的堆栈式芯片光谱仪。