Un sensor de frente de onda Shack-Hartmann (o Hartmann-Shack ) ( SHWFS ) es un instrumento óptico que se utiliza para caracterizar un sistema de imágenes. [1] [2] Es un sensor de frente de onda comúnmente utilizado en sistemas de óptica adaptativa . Consiste en una serie de lentes (llamadas lentillas) de la misma distancia focal. Cada uno se enfoca en un sensor de fotones (típicamente una matriz CCD o matriz CMOS [3] o de cuatro celdas [4] ). Si el sensor se coloca en el plano focal geométrico de la lentilla, [5] y está uniformemente iluminado, [6]entonces, el gradiente integrado del frente de onda a través de la lentilla es proporcional al desplazamiento del centroide. En consecuencia, cualquier aberración de fase puede aproximarse mediante un conjunto de inclinaciones discretas. Al muestrear el frente de onda con una serie de lentillas, se pueden medir todas estas inclinaciones locales y reconstruir todo el frente de onda. Dado que solo se miden las inclinaciones, Shack-Hartmann no puede detectar pasos discontinuos en el frente de onda.
El diseño de este sensor mejora una serie de agujeros en una máscara que había sido desarrollada en 1904 por Johannes Franz Hartmann como un medio para rastrear rayos de luz individuales a través del sistema óptico de un gran telescopio, probando así la calidad de la imagen. [2] A finales de la década de 1960, Roland Shack y Ben Platt modificaron la pantalla Hartmann reemplazando las aberturas en una pantalla opaca por una serie de lentillas. [7] [1] La terminología propuesta por Shack y Platt fue pantalla Hartmann . El principio fundamental parece estar documentado incluso antes que Huygens por el filósofo jesuita Christopher Scheiner en Austria . [8]
Los sensores Shack-Hartmann se utilizan en astronomía para medir telescopios y en medicina para caracterizar ojos para el tratamiento corneal de errores refractivos complejos. [9] [10] Recientemente, Pamplona et al. [11] desarrolló y patentó [12] una inversa del sistema Shack-Hartmann para medir las aberraciones del cristalino. Mientras que los sensores de Shack-Hartmann miden la pendiente localizada del error del frente de onda utilizando el desplazamiento del punto en el plano del sensor, Pamplona et al. reemplace el plano del sensor con una pantalla visual de alta resolución (por ejemplo, la pantalla de un teléfono móvil) que muestre puntos que el usuario ve a través de una matriz de lentes. A continuación, el usuario desplaza manualmente los puntos mostrados (es decir, el frente de onda generado) hasta que se alinean. La magnitud de este cambio proporciona datos para estimar los parámetros de primer orden, como el radio de curvatura y, por lo tanto, el error debido al desenfoque y la aberración esférica.
Referencias
- ↑ a b Shack, RV (1971). Smith, F. Dow (ed.). "Producción y uso de una pantalla lenticular Hartmann" . Revista de la Optical Society of America (Presentación oral). Ramada Inn, Tucson, Arizona. 61 (5): 656.
- ^ a b Hartmann, J. (1904). "Objektivuntersuchungen" . Zeitschrift für Instrumentenkunde . Berlín: Verlag von Julius Springer. 24 : 1–25, 33–47, 97–117.
- ^ T Nirmaier; G Pudasaini; J Bille (2003). "Mediciones de frente de onda muy rápidas en el ojo humano con un sensor Hartmann-Shack basado en CMOS personalizado" . Optics Express . OSA. 11 (21): 2704–2716. Código Bibliográfico : 2003OExpr..11.2704N . doi : 10.1364 / oe.11.002704 . PMID 19471385 .
- ^ LP Salles; DW de Lima Monteiro (2010). "Diseño de la respuesta de una celda cuádruple óptica como detector sensible a la posición". Revista de sensores IEEE . IEEE. 10 (2): 286-293. Código bibliográfico : 2010ISenJ..10..286S . doi : 10.1109 / jsen.2009.2033806 .
- ^ Akondi, Vyas; Dubra, Alfredo (agosto de 2019). "Contabilización del cambio focal en el sensor de frente de onda Shack-Hartmann" . Letras de óptica . 44 (17): 4151–4154. doi : 10.1364 / OL.44.004151 . PMC 7535119 . PMID 31465350 .
- ^ Akondi, Vyas; Steven, Samuel; Dubra, Alfredo (agosto de 2019). "Error de centroide debido a la iluminación de la lente no uniforme en el sensor de frente de onda Shack-Hartmann" . Letras de óptica . 44 (17): 4167–4170. doi : 10.1364 / OL.44.004167 . PMC 7535117 . PMID 31465354 .
- ^ Platt, Ben C .; Shack, Ronald (octubre de 2001). "Historia y principios de la detección de frente de onda de Shack-Hartmann" . Revista de Cirugía Refractiva . 17 (5): S573–7. doi : 10.3928 / 1081-597X-20010901-13 . PMID 11583233 .
- ^ Scheiner, "Oculus, sive fundamentum opticum", Innsbruck 1619
- ^ E. Moreno-Barriuso y R. Navarro (2000). "Trazado de rayos láser versus sensor Hartmann - Shack para medir aberraciones ópticas en el ojo humano". Un JOSA . Sociedad Óptica de América. 17 (6): 974–985. Código Bibliográfico : 2000JOSAA..17..974M . doi : 10.1364 / JOSAA.17.000974 . hdl : 10261/61848 . PMID 10850467 .
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- ^ Pamplona, Vitor F .; Mohan, Ankit; Oliveira, Manuel M .; Raskar, Ramesh (2010). "NETRA: pantalla interactiva para estimar errores de refracción y rango focal" (PDF) . Transacciones ACM sobre gráficos . 29 (4). doi : 10.1145 / 1778765.1778814 . hdl : 1721,1 / 80392 . Archivado desde el original (PDF) el 12 de octubre de 2012.
- ^ Patente estadounidense 8783871 , Pamplona, Vitor; Menezes de Oliveira, Manuel & Mohan, Ankit et al., "Near eye tool for refractive Assessment", publicado el 31 de enero de 2013, publicado el 22 de julio de 2014, asignado al Instituto de Tecnología de Massachusetts
Ver también
- Elemento del telescopio óptico (se utilizó este sensor en el desarrollo del telescopio espacial James Webb )