棱镜分光和光栅分光高光谱成像仪有什么不同?
发布时间:2026-06-12
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高光谱成像仪根据分光方式的不同,可以分为不同的类型,包括棱镜分光、光栅分光、棱镜-光栅-棱镜分光。那么,棱镜分光和光栅分光高光谱成像仪有什么不同?本文对棱镜分光和光栅分光高光谱成像仪的原理及区别做了介绍。
高光谱成像仪根据分光方式的不同,可以分为不同的类型,包括棱镜分光、光栅分光、棱镜-光栅-棱镜分光。那么,棱镜分光和光栅分光高光谱成像仪有什么不同?本文对棱镜分光和光栅分光高光谱成像仪的原理及区别做了介绍。

棱镜分光的原理:
棱镜分光原理如下图所示,光首先通过狭缝,经过准直镜准直为平行光,平行光经过棱镜分解成各种颜色,通过会聚镜按波长的顺序汇聚到探测器的不同位置。棱镜分光的光谱分辨率较高、光学效率高、系统不复杂,但是它的光谱范围窄、系统的紧凑性不高、光谱的色散是非线性的。

光栅分光的原理:
光栅的分光是根据衍射效应,因为光栅具有很强的色散特点,光经过大量等间隔的狭缝,在每个狭缝处会产生衍射,经过衍射后各缝间又发生干涉的现象,原理图如下图所示。光栅分光的分辨率远远优于棱镜,其光谱分辨率高、光谱范围宽,也可以同时获取到光谱通道,但是它的光学效率不高。

棱镜分光和光栅分光高光谱成像仪的区别:
棱镜分光依靠不同波长光折射率不同实现色散,光谱非线性排布,短波色散分辨率更高、长波色散被压缩;透光效率高、杂散光少,但光谱校正难度大,波段均匀性差。光栅分光利用衍射效应分光,波长与衍射角呈线性对应,全波段光谱分辨率均匀规整,标定计算简便,不过会存在多级衍射干扰,需要搭配滤光片消除杂散光。
棱镜式高光谱成像仪结构简单、光通量更大,对弱光环境适配性好,多用于近距离、高精度微弱信号检测场景;光栅式结构设计成熟,波段划分稳定统一,数据处理算法通用标准化,适配大范围航拍、流水线物料在线检测等批量标准化成像场景,量产与校准成本更可控。
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