걸크-하트만 파전면 센서
Shack–Hartmann wavefront sensor
섀크-하트만(또는 하트만-샤크) 파동전면 센서(SHWFS)는 영상 시스템의 특성화에 사용되는 광학 기기다.[1][2]그것은 적응형 광학 시스템에서 흔히 사용되는 파동전면 센서다.초점 길이가 같은 렌즈(렌즈렛이라고 함)의 배열로 구성된다.각각은 광자 센서(일반적으로 CCD 어레이 또는 CMOS 어레이[3] 또는 쿼드[4] 셀)에 집중된다.센서가 렌즈의 기하학적 초점면에 위치하여 [5]균일하게 조명되는 경우,[6] 렌즈를 가로지르는 파형의 통합 구배는 중심 변위에 비례한다.따라서 모든 위상 편차는 이산 틸트 집합에 의해 근사하게 추정될 수 있다.렌즈 배열을 사용하여 파형 전면을 샘플링함으로써 이러한 국소 기울기를 모두 측정하고 전체 파형 전면을 재구성할 수 있다.틸트만 측정되므로, Chak-Hartmann은 파형의 불연속 단계를 감지할 수 없다.
이 센서의 디자인은 1904년 요하네스 프란츠 하트만이 대형 망원경의 광학계를 통해 개별 광선을 추적하는 수단으로 개발한 마스크의 여러 개의 구멍을 통해 개선하여 화질을 시험한다.[2]1960년대 후반 롤랜드 섀크와 벤 플랫은 불투명한 화면의 조리개를 렌즈 배열에 의해 교체하여 하트만 화면을 수정하였다.[7][1]섀크와 플랫이 제안한 용어는 하트만 화면이었다.그 근본 원리는 오스트리아에서 예수회 철학자 크리스토퍼 스키너에 의해 후이겐스 이전에도 기록되어 있는 것 같다.[8]
섀크-하트만 센서는 망원경을 측정하기 위해 천문학과 복잡한 굴절 오류의 각막 치료를 위한 눈을 특징짓는 의학에 사용된다.[9][10]최근,[11] Pamplona 등은 자신의 눈 렌즈 이상을 측정하기 위해 Shack-Hartmann 시스템의 역법을 개발하고 특허를[12] 얻었다.Chak-Hartmann 센서는 센서 평면의 스폿 변위를 사용하여 파장 오류의 국부적 기울기를 측정하는 반면, Pamplona 등은 센서 평면을 렌즈 배열을 통해 사용자가 보는 지점을 표시하는 고해상도 비주얼 디스플레이(예: 이동전화 화면)로 교체한다.그런 다음 사용자는 표시된 부분(즉, 생성된 파동 전면)을 점이 정렬될 때까지 수동으로 이동시킨다.이 시프트의 크기는 곡률 반경과 같은 1차 파라미터를 추정하기 위한 데이터를 제공하며, 따라서 탈곡과 구면 일탈로 인한 오차를 의미한다.
참조
- ^ a b Shack, R.V. (1971). Smith, F. Dow (ed.). "Production and use of a lenticular Hartmann screen". Journal of the Optical Society of America (Oral presentation). Ramada Inn, Tucson, Arizona. 61 (5): 656.
- ^ a b Hartmann, J. (1904). "Objektivuntersuchungen". Zeitschrift für Instrumentenkunde. Berlin: Verlag von Julius Springer. 24: 1–25, 33–47, 97–117.
- ^ T Nirmaier; G Pudasaini; J Bille (2003). "Very fast wave-front measurements at the human eye with a custom CMOS-based Hartmann-Shack sensor". Optics Express. OSA. 11 (21): 2704–2716. Bibcode:2003OExpr..11.2704N. doi:10.1364/oe.11.002704. PMID 19471385.
- ^ LP Salles; DW de Lima Monteiro (2010). "Designing the response of an optical quad-cell as position-sensitive detector". IEEE Sensors Journal. IEEE. 10 (2): 286–293. Bibcode:2010ISenJ..10..286S. doi:10.1109/jsen.2009.2033806.
- ^ Akondi, Vyas; Dubra, Alfredo (August 2019). "Accounting for focal shift in the Shack–Hartmann wavefront sensor". Optics Letters. 44 (17): 4151–4154. doi:10.1364/OL.44.004151. PMC 7535119. PMID 31465350.
- ^ Akondi, Vyas; Steven, Samuel; Dubra, Alfredo (August 2019). "Centroid error due to non-uniform lenslet illumination in the Shack–Hartmann wavefront sensor". Optics Letters. 44 (17): 4167–4170. doi:10.1364/OL.44.004167. PMC 7535117. PMID 31465354.
- ^ Platt, Ben C.; Shack, Ronald (October 2001). "History and Principles of Shack-Hartmann Wavefront Sensing". Journal of Refractive Surgery. 17 (5): S573–7. doi:10.3928/1081-597X-20010901-13. PMID 11583233.
- ^ 스키너, 인스브루크 1619 "오큘러스, 시베 순발성 시신경"
- ^ E. Moreno-Barriuso & R. Navarro (2000). "Laser ray tracing versus Hartmann--Shack sensor for measuring optical aberrations in the human eye". JOSA A. Optical Society of America. 17 (6): 974–985. Bibcode:2000JOSAA..17..974M. doi:10.1364/JOSAA.17.000974. hdl:10261/61848. PMID 10850467.
- ^ Thomas Kohnen & Douglas D. Koch (2006). Cataract and refractive surgery, Volume 2. Springer. p. 55. ISBN 978-3-540-30795-2.
- ^ Pamplona, Vitor F.; Mohan, Ankit; Oliveira, Manuel M.; Raskar, Ramesh (2010). "NETRA: Interactive Display for Estimating Refractive Errors and Focal Range" (PDF). ACM Transactions on Graphics. 29 (4). doi:10.1145/1778765.1778814. hdl:1721.1/80392. Archived from the original (PDF) on 2012-10-12.
- ^ 미국 특허 8783871, 팜플로나, 비토; 메네제스 드 올리베이라, 마누엘 & 모한, 앙키트 외, 2013-01-31 출판, 2014-07-22 매사추세츠 공과대학교에 배정된 "굴절 평가를 위한 근거리 눈 도구" 출판
참고 항목
- 광학 망원경 요소(James Webb 우주 망원경 개발에 이 센서를 사용)
