高光譜成像的原理是通過收集目標物體輻射的光波，經過狹縫增強準直后，照射在分光元件上，分光元件在垂直方向上按光譜色散，再被圖像傳感器接收并成像。因此，分光元件對高光譜相機來說，是一個非常重要的部分。
高光譜相機示意圖
通過整理目前高光譜相機領域的各種技術路線，按照濾光片的不同，可以分為可調諧濾光片高光譜相機、楔形濾光片型高光譜相機和濾光片輪高光譜相機。
可調諧濾光片高光譜相機
采用可調諧濾光片作為分光元件的高光譜相機，被稱為可調諧濾光片高光譜相機，其調諧方式有聲光、MEMS和液晶三種，因此又被分為聲光可調諧濾光片高光譜相機、MEMS可調諧FP腔濾光片高光譜相機和液晶可調諧濾光片高光譜相機。
可調諧液晶濾光片
楔形濾光片型高光譜相機
楔形濾光片型高光譜相機因能夠在空間區和光譜區進行連續的測量取樣，也被稱為漸變濾光片型高光譜相機。
線性漸變濾光片結構及分光示意圖
楔形濾光片型高光譜相機的濾光片是一個楔形的多層薄膜介質，被安裝在緊靠二維光電二極管陣列的位置，這樣就能使漸變濾光片的某一光譜帶對應上光電二極管陣列的部分象元。根據漸變濾光片與對應的光電二極管陣列象元的信號輸出關系，又可以將漸變濾光片型高光譜相機分為線陣漸變和面陣漸變濾光片型高光譜相機。
濾光片輪高光譜相機
濾光片輪高光譜相機的分光元件是一個濾光片輪，該濾光片輪可以轉動，在轉動的過程中，就可以獲得不同波段的光譜圖像，進而實現對復色光進行分光處理。濾光片輪還可以進行更換，根據不同觀測波段的需求來更換不同的濾光片輪，可以更加靈活的應對不同光譜波段觀測需求。另外，濾光片輪高光譜相機的光路結構也更為簡單。
濾光片輪
不過，隨著探測波段的寬度越來越寬，濾光片輪高光譜相機需要不停地更換濾光片輪。而且在一些寬光譜、高分辨率的探測需求中，濾光片輪高光譜相機已經無法滿足需求。目前，濾光片輪高光譜相機更多被應用在多光譜探測領域。
微型光譜儀新思路---量子點光譜儀
傳統光譜儀采用了高精度的機械和光學器件，往往造價昂貴、結構復雜、體積笨重，極大地限制了其應用范圍。量子點是一種無機材料，穩定性非常高，其半徑與激子玻爾半徑相近，又被稱為納米晶。
近紅外量子點光譜儀原理圖
各種不同的量子點聚集在一起，就可以同時探測不同的波段，這就是量子點光譜儀的研制原理。量子點光譜儀的體積更小，是微型光譜儀的發展方向。
高光譜相機的研發方向
目前，采用濾光片作為分光元件的高光譜相機，在光譜分辨率方面與光柵色散高光譜相機相比，還有較大的差距。不過，隨著鍍膜型高光譜相機的能量利用率和光譜分辨率的提高，特別是鍍膜技術和量子點材料的不斷進步，研發成本也會進一步降低。
此外，濾光片與探測器的結合，也可以提升光譜相機的光譜分辨率，理論上，其精度甚至可以和光柵色散分光相比擬。鍍膜型高光譜相機的發展方向正是濾光片與探測器晶圓的結合。總而言之，濾光片型高光譜相機將促進高光譜成像進入一個全新的發展軌道，這不單單是指技術方面，還包括應用方面。
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