高光谱成像仪作为一种精密的光学仪器，可以对样品进行无损检测，并获得样品的光谱信息和图像信息，对样品进行定性与定量的分析。其按照分光方式的不同，可以分为不同的类型，常见的有色散型、干涉型及滤光片型。本文对高光谱成像仪的分光方法及各自的优缺点作了介绍。
高光谱成像仪按分光方式不同分类：
高光谱成像仪按分光方式不同可以分为不同的类型，通常有色散型、干涉型及滤光片型。具体如下：
1.色散型分光高光谱成像仪
色散型分光是发展成熟的早期分光技术，其核心分光元件普遍采用棱镜或者光栅，系统入射辐射经准直光学系统准直后，利用光栅或棱镜等色散元件将来自于目标区域少量空间区域（如单次成像为一行目标）内的光按照波段进行分离及采样，高光谱数据中的空间信息（二维信息）及光谱信息（一维信息）以推扫形式获取，最终实现完整的高光谱数据采集。
棱镜分光的原理是通过非同波段的光在传播过程经过介质的折射率不同，将波长分开，该系统中的狭缝起到视场光阑的作用，进入该系统的光经狭缝传播至准直物镜的焦面上，然后通过色散棱镜分成不同波谱的光，最终光谱信息汇聚到探测器的不同空间位置上。下图（a）为棱镜分光原理图。
光栅分光是基于光的衍射、干涉特性将进入系统的光束分离为不同波长，其分光原理与棱镜分光基本相似，区别仅在分光器件的差异性。在下图（a）使用三棱镜，图（b）中采用平面光栅，相比之下，后者是现阶段成像系统中最为主流的分光技术。
针对色散型光谱仪，以上所提两种不同元件的分光方式都有着一定的局限性，即系统的光谱分辨率和空间分辨率相互影响。对于该类型的光谱仪系统，其空间分辨率受限于系统前端的狭缝宽度。当所使用的探测器确定后，其像元参数有与之对应的狭缝宽度。对于已定的空间分辨率，光谱分辨率的要求与分光元件的工艺参数（如线色散范围）要求成正比。另一方面，系统前端的狭缝结构也在某种程度上也限制了其光通量。
2.干涉型分光高光谱成像仪
干涉型光谱成像与色散型在采集二维光谱信息时的共通点是以推扫形式获得。区别于色散型光谱仪，干涉型光谱仪是利用傅里叶变换从采集的目标干涉图像中求得其光谱信息。干涉型光谱成像分为时间调制、空间调制及时空混合调制型。三种方式的共同点是获得目标对象的空间干涉信息都要使用到狭缝及动镜结构。
如下图所示为迈克尔逊干涉光谱仪的示意图。从成像系统输出的光经过狭缝和准直系统后，经过分束器分为反射和透射两束光束，最后经过动镜和静镜成像到探测器上，利用反射光与透射光的光程差，从而将相应的干涉图呈在探测器上。通过调节动镜可以改变光程差，成像光谱仪的光谱分辨率与光程差成正比，即其光谱精度较高。
如下图是Sagnac型干涉仪示意图。入射光线经过前置系统后，在狭缝处发生汇聚，经过准直后的光线进入分束器，则可以得到分光后的反射光和透射光，当动镜与静镜出现夹角时会产生光程差，进而发生干涉现象。经过柱面镜成像可以同时得到目标的干涉信息以及空间信息。
如下图所示为时空混合调制型光谱仪示意图。其干涉结果中的光程差与时间空间都有关联，其优点是没有狭缝与运动部件，通过全视场推扫获取完整干涉图，即非实时获取空间分量和光谱分量。
3.滤光片型高光谱成像仪
不同于前两种光谱仪，滤光片型光谱仪的系统结构及分光原理较为简单。其系统结构是利用相机与滤光片进行配合，分光原理是利用滤光片透过波长的差异性获取目标对应波段的光谱数据。通过单次获取单行像元的光谱信息，结合推扫形式以获取完整波段的数据。该类成像系统通常有滤光轮式、线性滤光片及可调谐滤光片。
线性滤光片型分光是将滤光片置于探测器前，如下图所示，探测器的一维对应空间维度，另一维对应光谱维度，即探测器每次采集的二维数据是一行目标空间的所有光谱信息，并且结合推扫形式以获得二维的空间光谱数据。滤光片的光谱性能及工艺参数往往决定其系统的光谱性能。滤光片的分光原理主要是通过其光谱范围随谐振腔厚度的变化而变化，因此不同位置对应不同光谱波长。
现阶段主要有液晶可调谐滤光片和声光可调谐滤光片。二者的原理相似，主要对进入系统的光进行特定的调制以获取所需透过率。前者是采用电光方式实现相位调制，而后者则是利用高频声波影响不同波长的透过情况。
高光谱成像仪不同分光方式优缺点对比：
1.色散型分光高光谱成像仪
（1）优势：光谱分辨率高；光能利用率高。
（2）劣势：结构复杂；定标复杂。
2.干涉型分光高光谱成像仪
（1）优势：光谱分辨率高；信噪比高。
（2）劣势：结构复杂；所获干涉图需进一步处理。
3.滤光片型高光谱成像仪
（1）优势：结构简洁紧凑；定标难度低。
（2）劣势：信噪比低，光能利用率低。
通过对上述各种分光方式的研究发现，色散型和干涉型成像光谱分辨率比较高，光能利用率好，发展相对比较成熟，但其光学结构和系统结构复杂，不满足微型化的应用需求。线性滤光片的优势在于光路相对紧凑，所需光学元件的数量少，定标难度低，与其他滤光片相比成本较低，有望实现微型化高光谱成像系统。
