シャック・ハルトマン波面センサ
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歴史
焦点距離の等しい小レンズを多数格子状に並べたレンズレット・アレイを備えている（右図参照）。それぞれのレンズレットが集光した結像点の位置を光子センサ（通常CCDアレイまたはCMOSアレイ[1]、もしくはクワッドセル[2]）によって検出する。センサがレンズレットの幾何学的焦点面に配置されており[3]、光度が均一であるなら[4]、像重心の位置は波面勾配の面積分に比例した分だけ変位する。このように波面の局所的なティルトをサンプリングすることにより、いかなる位相収差を持つ波面であっても近似的に再現することができる。ただしシャック・ハルトマンセンサが測定するのは波面の勾配のみであり、波面の不連続な段差は検出されない。
波面センサは1900年にヨハネス・ハルトマンが作ったハルトマンマスクを改良したものである。ハルトマンは多数の穴が開いたマスクを大型望遠鏡に組み込み、光学系に沿ってそれぞれの光線を追跡することで画像の品質を評価した[5]。ローランド・シャックとベン・プラットは1960年代の後半にマスク開口部をレンズレット・アレイで置き換えた[6][7]。シャックらは「ハルトマンスクリーン」という呼び名を提案していた。その基本原理はホイヘンスよりさらに古いと見られており、オーストリアのイエズス会に所属した哲学者クリストフ・シャイナーによって書き残されている[8]。
近年では、光学製造分野での波面測定において、従来のデファクトスタンダードである干渉計から、より安価・高速なシャック・ハルトマン波面センサへの移行が進んでいる。シャック・ハルトマン波面センサは、小さなセグメントに分割して高速で歪みや変化を検出できるため、干渉計より優れた部分も多く、光学製造や調整、品質管理においてより効率的な測定が可能となり、さらなる技術革新が期待されている。
