目前高光譜成像技術(shù)發(fā)展迅速，主流常見(jiàn)的包括光柵分光、聲光可調(diào)諧濾波分光AOTF、液晶光學(xué)濾波LCTF、棱鏡分光、芯片鍍膜、法珀腔MEMS芯片等。下面簡(jiǎn)單介紹現(xiàn)基本原理和差異：

光柵分光

空間中的一維信息通過(guò)鏡頭和狹縫后，不同波長(zhǎng)的光按照不同程度的彎散傳播，這一維圖像上的每個(gè)點(diǎn)，再通過(guò)光柵進(jìn)行衍射分光，形成一個(gè)譜帶，照射到探測(cè)器上，探測(cè)器上的每個(gè)像素位置和強(qiáng)度表征光譜和強(qiáng)度。一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)譜段，一條線就對(duì)應(yīng)一個(gè)譜面，因此探測(cè)器每次成像是空間一條線上的光譜信息，為了獲得空間二維圖像再通過(guò)機(jī)械推掃，完成整個(gè)平面的圖像和光譜數(shù)據(jù)采集。

棱鏡分光

入射光通過(guò)棱鏡后被分成不同的方向，然后照射到不同方向的探測(cè)器上進(jìn)行成像。棱鏡分光后，在棱鏡的出射面鍍了不同波段的濾光膜，使得不同方向的探測(cè)器可以采集到不同光譜信息，實(shí)現(xiàn)同時(shí)采集空間及光譜信息。

由于系統(tǒng)是基于單個(gè)分立器件的，為了保證空間分辨率和光譜分辨率，必須引入物鏡、光闌、準(zhǔn)直器、各類透鏡等光學(xué)器件，同時(shí)必須考慮各種器件之間的聚焦、準(zhǔn)直問(wèn)題，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)的系統(tǒng)復(fù)雜度很高、體積較大、成本頗高、應(yīng)用范圍受到極大限制。針對(duì)不同應(yīng)用要求的修改，系統(tǒng)再設(shè)計(jì)復(fù)雜度非常高。目前市場(chǎng)上主要這類系統(tǒng)多為面向科研及大型檢測(cè)單位應(yīng)用。

聲光可調(diào)諧濾波分光(AOTF)

AOTF由聲光介質(zhì)、換能器和聲終端三部分組成。射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)換能器在聲光介質(zhì)內(nèi)激勵(lì)出超聲波。改變射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，可以改變AOTF衍射光的波長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)電調(diào)諧波長(zhǎng)的掃描。

AOTF系統(tǒng)組成：成像物鏡+準(zhǔn)直鏡+偏振片+晶體+偏振片+物鏡+detector，為了保證入射光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)平行鏡之后能夠完全變化成平行光，因此對(duì)前端的物鏡視場(chǎng)角有一定的要求。本技術(shù)的缺陷是無(wú)法做大尺寸，目前可看到的只是單點(diǎn)的光譜儀。

液晶光學(xué)濾波(LCTF)

LCTF濾光型光譜成像技術(shù)特征是：施加不同的電壓，調(diào)節(jié)雙折射液晶造成的相位差，從而使不同波長(zhǎng)的光發(fā)生干涉，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)的連續(xù)可調(diào)性掃描。基本結(jié)構(gòu)如下：

LCTF的液晶對(duì)外界的環(huán)境溫度非常敏感，造成溫漂，使檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)，另外的缺陷就是成本高，無(wú)法降低，至今從研究成果和已推出市場(chǎng)的產(chǎn)品看，技術(shù)路線不是太樂(lè)觀。

芯片鍍膜

歐洲微電子研究中心IMEC在這方面投入了大量的研究，采用高靈敏CCD芯片及SCMOS芯片研制了一種新的高光譜成像技術(shù)，在探測(cè)器的像元上分別鍍不同波段的濾波膜實(shí)現(xiàn)高光譜成像。如圖所示

該方式在CMOS表面鍍膜，對(duì)應(yīng)帶來(lái)的限制空間解析度較多低，要求每個(gè)鍍膜高度一致性，那么芯片生產(chǎn)工藝要求高，對(duì)批量生產(chǎn)有很大挑戰(zhàn)。也因?yàn)闊o(wú)法全光譜連續(xù)可調(diào)，在應(yīng)用場(chǎng)景不靈活，會(huì)有一定的限制，一般可作定性。

法珀腔MEMS芯片

法布里-珀羅干涉儀簡(jiǎn)稱FPI或法珀腔，是一種由兩塊平行的玻璃板組成的多光束干涉儀。特性為當(dāng)入射光的頻率滿足其共振條件時(shí)，其透射頻譜會(huì)出現(xiàn)很高的峰值，對(duì)應(yīng)著很高的透射率。

基于法布里珀羅腔體原理設(shè)計(jì)，結(jié)合MEMS芯片微加工工藝及成熟的圖像傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高光譜成像，能快速實(shí)現(xiàn)寬光譜輸入，特定光譜選通輸出，完成不同光譜圖像信息采集。此種方式與現(xiàn)有器件產(chǎn)業(yè)鏈及模組工藝很好地結(jié)合，同時(shí)擁有這種MEMS器件尺寸極小、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，適合大批量生產(chǎn)。當(dāng)然這種方式目前全世界只有個(gè)別的研究所和公司在研究，技術(shù)門檻高。