高光譜成像儀作為精密的光學儀器，可對目標物體在光譜覆蓋范圍內的數十或數百條光譜波段進行連續(xù)成像，在獲得物體空間特征成像的同時，也獲得了被測物體的光譜信息，被廣泛的應用于軍事、農業(yè)、醫(yī)學等多個領域。本文對高光譜成像儀的掃描技術及分光技術作了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
高光譜成像儀的掃描技術：
對于高光譜成像光譜儀來說，根據不同的工作模式，可以將其掃描技術分為點掃式高光譜成像、推掃式高光譜成像和凝視型高光譜成像。
1.點掃式
點掃描式高光譜顯微成像是對逐個像素點掃描成像，通過機械模塊收集每個點的能量，經過色散模塊進行分光，產生不同波長的輻射能量，再由線陣探測器接收。點掃式光譜成像可以獲得較大的視場范圍，數據穩(wěn)定，但成像時間長。
2.推掃式
推掃式高光譜顯微成像中的探測器是面陣探測器，探測器接收的圖像是二維數據，包括光譜信息和空間信息。像成像在狹縫處，狹縫透過一個成像行，該成像行的光經過分光元件后，光譜維展開并聚焦在探測器上，通過對二維運動平臺的移動來記錄空間維，線掃成面，完成圖像的采集。推掃式高光譜成像結構簡單，不需要復雜的掃描模塊，體積小，重量輕。
3.凝視式
凝視型高光譜成像的探測器也是面陣探測器，結構緊湊，在凝視型高光譜成像系統(tǒng)中，分光元件有可調諧濾波片分光和干涉型分光，需要通過一定時間的掃描獲得完整的圖像。系統(tǒng)中沒有運動部件，但是對平臺的穩(wěn)定性要求較高，另外，因為進行波段的掃描，所以光譜信息不可以同時獲取。
高光譜成像儀的分光技術：
根據以色散分光進行光譜測量區(qū)分，高光譜成像光譜儀的分光方法包括棱鏡分光、光柵分光、棱鏡-光柵-棱鏡（PGP）分光。
1.棱鏡分光
光的色散是指當光在介質中傳播時，折射率隨著光的波長的變化而發(fā)生變化的現象。棱鏡分光的原理便是利用了這一特性，在同一種介質中，不同波長的光有不同的折射率，因此，不同波長的單色光從一個角度進入棱鏡時，會發(fā)生不同角度的偏移，即經過棱鏡后，會看到各種不同顏色的光。棱鏡分光原理如下圖所示，光首先通過狹縫，經過準直鏡準直為平行光，平行光經過棱鏡分解成各種顏色，通過會聚鏡按波長的順序匯聚到探測器的不同位置。棱鏡分光的光譜分辨率較高、光學效率高、系統(tǒng)不復雜，但是它的光譜范圍窄、系統(tǒng)的緊湊性不高、光譜的色散是非線性的。
2.光柵分光
光柵是在一塊玻璃或者金屬片上刻有大量平行等寬、等距的刻痕或狹縫，狹縫數量很多，作為光譜儀上的分光元件是其最重要的應用。
光柵的分光是根據衍射效應，因為光柵具有很強的色散特點，光經過大量等間隔的狹縫，在每個狹縫處會產生衍射，經過衍射后各縫間又發(fā)生干涉的現象，原理圖如下圖所示。光柵分光的分辨率遠遠優(yōu)于棱鏡，其光譜分辨率高、光譜范圍寬，也可以同時獲取到光譜通道，但是它的光學效率不高。
3.棱鏡-光柵-棱鏡（PGP）分光
棱鏡-光柵-棱鏡分光結合了棱鏡和光柵的優(yōu)點，PGP的原理如下圖所示，它是在兩塊棱鏡之間放置光柵，該光柵多數為體相位全息光柵，具有高光譜分辨率高、光學效率較高的特點，但是其包含一個較難制作的體全息透射光柵模塊，增加了制作棱鏡-光柵-棱鏡分光模塊的成本。
