成像光譜儀有哪些類型？成像光譜儀根據(jù)光電探測(cè)器的類型和掃描成像的方式，成像光譜儀大致可以分為兩類：一類是光機(jī)掃描式，另一類是推帚式。本文對(duì)光機(jī)掃描式和推帚式成像光譜儀的原理和特點(diǎn)做了介紹。

成像光譜儀主要由兩個(gè)部分構(gòu)成：成像部分和光譜分光部分。成像部分負(fù)責(zé)對(duì)采集目標(biāo)進(jìn)行掃描成像，光譜分光部分負(fù)責(zé)將輻射的光譜波段劃分為更窄的波段。通常，成像光譜儀的系統(tǒng)瞬時(shí)視場(chǎng)為0.1mrad或毫弧度量級(jí)，然而檢測(cè)要求的總視場(chǎng)需要達(dá)到幾度甚至幾十度，為了擴(kuò)大采集覆蓋的視場(chǎng)，通過掃描成像來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)光電探測(cè)器的類型和掃描成像的方式，成像光譜儀大致可以分為兩類：一類是光機(jī)掃描式，其掃描成像方式是機(jī)械掃描成像，其光電探測(cè)器類型是線陣列探測(cè)器；另一類是推帚式，其掃描成像方式是推掃式成像，其光電探測(cè)器為大型面陣列探測(cè)器。

光機(jī)掃描式成像光譜儀：

機(jī)械掃描成像和分光探測(cè)是光機(jī)掃描式成像光譜儀的兩大部分。在平臺(tái)飛行中，光學(xué)-機(jī)械（光機(jī)掃描）機(jī)構(gòu)按穿軌的方向進(jìn)行行掃描。分光探測(cè)部分接受每個(gè)地面分辨元的輻射信息，其過程大致如下：像元輻射被分光器件按特定的光譜區(qū)間進(jìn)行色散，然后分別落到線陣列探測(cè)器的光敏元件上。線陣列探測(cè)器的個(gè)數(shù)決定了成像光譜儀光譜波段的個(gè)數(shù)。每個(gè)線陣列探測(cè)器輸出特定波段的采集目標(biāo)的圖像。如果線陣列探測(cè)器的光譜元件是方形的，則行掃描時(shí)間T是地面瞬時(shí)視場(chǎng)和飛行平臺(tái)軌道方向上的速度之比。

光機(jī)掃描又分為兩種類型：物面掃描和像面掃描。物面掃描是指在小視場(chǎng)的物鏡前的光路上添加掃描器件，使得物鏡瞬時(shí)視場(chǎng)掃描物體的不同部分，從而獲得較大的空間覆蓋面積。其優(yōu)點(diǎn)是：由于成像光譜儀的物鏡視場(chǎng)小，容易獲得高品質(zhì)的圖像。其缺點(diǎn)是：通常物鏡的口徑比較大，如果需要實(shí)現(xiàn)大范圍的掃描，尤其是二維面的掃描，則導(dǎo)致相應(yīng)的機(jī)械裝置笨重復(fù)雜。像面掃描是指在一個(gè)大視場(chǎng)物鏡后的會(huì)聚光路上添加掃描器件，線性陣列探測(cè)器在一瞬間只能覆蓋到物鏡光學(xué)視場(chǎng)的一小部分，即相當(dāng)于瞬時(shí)視場(chǎng)，此時(shí)需要通過二維掃描方式去完成一幀圖像的完整采集。

推帚式成像光譜儀：

隨著檢測(cè)要求的不斷提到，對(duì)于成像光譜儀的空間分辨率和光譜分辨率要求越來越高，光機(jī)掃描成像方式已經(jīng)不能帶來技術(shù)上的突破了，然而面陣探測(cè)器CCD的出現(xiàn)和應(yīng)用使得提高成像光譜儀的空間分辨率和光譜分辨率成為可能。推帚式成像光譜儀工作時(shí)，飛行平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和面陣列探測(cè)器的掃描完成二維空間的掃描，即有面陣列探測(cè)器的一維完成空間的掃描，而另一維完成光譜維度的掃描。其過程是：在飛行平臺(tái)移動(dòng)的方向上，面陣列探測(cè)器上行探測(cè)器單元接受地面分辨元的輻射，經(jīng)過探測(cè)器件的固體自掃描（內(nèi)部的電子學(xué)掃描），得到該行的圖像信息。地面分辨元的輻射經(jīng)過色散（分光）之后沿著焦平面的列方向展開，落到面陣列探測(cè)器列方向上的一維探測(cè)器的光敏元件之上。每個(gè)像元中，不同的光譜波段按照特定的光譜順序和寬度在列方向上展開。例如，一臺(tái)采用mxn元面陣列探測(cè)器的成像光譜儀，在行方向上的探測(cè)器單元數(shù)為m，即地面圖像一行的像元數(shù)目，在行方向上的探測(cè)器單元數(shù)為n，即經(jīng)過分光器件分光的波段數(shù)目。