色散型光谱成像仪根据扫描方式及色散元件的分类

色散型光谱成像仪是基于色散型的光谱仪，利用光栅或棱镜等色散元件将来自于成像区域较小的空间范围内的光按照波长分开并进行采样，最后通过扫描整个成像区域来获得二维空间信息，其根据扫描方式及色散元件的不同，可以分为不同类型。本文对色散型光谱成像仪根据扫描方式及色散元件的分类做了介绍。

色散型光谱成像仪根据扫描方式分类：

根据扫描方式的不同，色散型光谱成像仪可以分为掸扫型和推扫型。掸扫型光谱成像仪一个时刻只对一个像素位置的信号进行采集，经过色散分光后由线阵探测器接收。掸扫型光谱成像系统需要在x、y方向都进行扫描才能获得完整的二维空间信息，一般x方向上的扫描通过旋转扫描反射镜完成，y方向则是由系统整个平移来完成。因此，x、y方向的扫描速度需要匹配才能避免对某一空间位置重复测量而干扰成像结果。掸扫型光谱成像仪的最大缺点是需要长时间的扫描才能完成对一幅图像的测量，且由于一次只有一个像素信号进入成像仪，导致掸扫型光谱成像仪的信号收集效率很低。

在掸扫型光谱成像仪基础上又发展出推扫型光谱成像仪。推扫型光谱成像仪使用二维面阵探测器，主要由成像物镜、入射狭缝、准直镜、色散元件、聚焦透镜和二维探测器阵列组成。推扫型光谱成像仪的工作方式可以描述为：物体发出的光由成像镜成像在入射狭缝上，入射狭缝截取一行信号经准直镜后由色散元件在空间上按光谱展开，不同波长的信号由聚焦透镜聚焦在探测不同位置由探测器记录下来，经过推扫，获得完整的二维空间信息。与掸扫型光谱成像仪相比，不需要在x方向扫描，而是通过一个入射狭缝一次性对一行像元进行探测，在y方向的扫描通过载具（机载或星载）的移动完成，推扫式光谱成像仪增加了探测器的积分时间，因此图像信噪比和光谱分辨力都得到了提高。

色散型光谱成像仪根据色散元件不同分类：

根据色散元件的不同，色散型光谱成像仪又可以分为棱镜色散型和光栅色散型光谱成像仪。棱镜的光学利用效率较高，但是单棱镜色散通常是非线性的并且存在谱线弯曲等问题，因此，目前对于棱镜色散型的光谱成像仪主要是采用复合棱镜，如PGP棱镜和阿米西（Amici）棱镜。PGP棱镜是由两块棱镜和一块光栅复合而成，阿米西（Amici）棱镜是由三块棱镜复合而成，这两种复合棱镜都属于直视棱镜，中心波长出射光与入射光方向基本一致，光路不会偏折，有利于系统的设计和装调。光柵分光是线性的并且有较高的光谱分辨，但是光栅的光学效率较低并且只在中心波长处最高，而其它波长的光学效率急剧下降，且存在多级衍射问题，这会不同程度影响光谱成像信噪比，大大制约了光栅型光谱成像仪在很多环境特别是高光谱分辨高空间分辨成像中的应用。在实际应用中常使用凸面光栅，系统可以得到简化。