成像光譜儀技術是在普通的顯微技術的基礎上引入目前發展迅速的成像光譜理論而得到的一種新型的光學探測技術。由光源發出的光，經濾光片、反射鏡、顯微物鏡後照射在樣品上。激發的熒光或樣品表面的反射光再次透過顯微物鏡、反射鏡、半透半反鏡進入成像光譜儀，後成像在成像光譜儀的像面CCD上，經計算機讀出資料和光譜、影象重構程式進行處理，得到所需要的目標影象和光譜圖。計算機操控樣品臺上下和左右移動，以實現樣品的三維掃描成像。
主要功能模組及其特點：
（1）光源模組。光源模組是用來照明樣品使其產生反射或激發樣品使其產生熒光。照明方式可分為透射式和反射式兩種。根據分析樣品的不同需要選擇不同的光源。在照明樣品探測吸收光譜時，一般選用Hg燈等寬譜段光源。在激發樣品探測熒光光譜時，要根據激發樣品所需的光源波段的不同選擇單色儀或鐳射器作為激發光源。
（2）顯微模組。顯微模組實現對樣品的空間分辨，一般選擇普通顯微光學系統。近年來，為了提高探測熒光影象的空間解析度，鐳射掃描共焦熒光顯系統也得到了極大的應用。
（3）成像光譜模組。成像光譜模組主要實現儀器的光譜分光。目前採用的分光方式主要分為色散分光和干涉分光。色散型是一種傳統的分光方式，技術上比較成熟，已經得到了大量的應用。但其能量利用率比較低。干涉型分光方式，尤其是傅立葉變換成像光譜儀，由於它具有高光譜解析度、高能力利用率、多通道的特點，所以取得了飛速的進展，成為了成像光譜研究領域的新熱點。
（4）掃描(推掃)模組。成像光譜儀結構是透過計算機操控樣品臺進行移動的。利用樣品臺的平動實現對樣品的推帚成像;利用樣品臺的上下移動，實現對樣品的斷層掃描成像。為了獲得準確的光譜影象，必須對樣品臺的掃描(推掃)機構的運動速度進行的設計、控制。一般透過計算機控制步進電機來驅動樣品臺的運動。
（5）後續計算機處理模組。後續處理模組包括資料採集、資料定標、資料重構三個系統。資料採集系統指的是對CCD探測器資料的讀出、採集、傳輸、控制、儲存和實時顯示等。資料定標指的是透過測定成像光譜儀對一個已知輻射特性目標的響應，得到儀器的儀器函式，從而可根據成像光譜儀所獲取的資料準確得到所觀察目標的超光譜影象資訊。資料重構系統是指對資料進行變換等處理，實現對資料的三維重構，成像光譜儀獲得視覺化的樣品內部結構影象資訊和光譜分佈資訊。
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