Cảm biến Shack–Hartmann đọc mặt sóng ánh sáng từ một lưới đốm sáng ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 11
Cảm biến Shack–Hartmann chia một chùm sáng thành nhiều phần bằng mảng thấu kính nhỏ, rồi xem các đốm hội tụ lệch khỏi vị trí chuẩn bao nhiêu. Những độ lệch ấy cho thông tin về độ nghiêng cục bộ của mặt sóng.
Mặt sóng không phải bề mặt kính
Mặt sóng là cách mô tả những điểm của sóng có cùng pha trong một mô hình. Khi chùm bị biến đổi bởi thấu kính, khí quyển hoặc sai lệch đường quang, hình dạng mặt sóng có thể thay đổi.
Máy ảnh thông thường ghi cường độ sáng không tự cung cấp đầy đủ hình dạng ấy. Shack–Hartmann thêm một cấu trúc quang học để biến một phần thông tin về hướng mặt sóng thành vị trí có thể đo trên cảm biến.
Mỗi thấu kính nhỏ đặt một câu hỏi cục bộ
Với mặt sóng phẳng và thẳng theo cấu hình tham chiếu, các vi thấu kính tạo một lưới đốm theo vị trí đã biết. Nếu một phần mặt sóng nghiêng đi, đốm của phần đó dịch chuyển.
Độ dịch theo hai phương cho thông tin về độ nghiêng trung bình trên phần khẩu độ ấy. Ghép nhiều phép đo cục bộ, cùng mô hình tái dựng phù hợp, cho phép suy hình dạng mặt sóng trên vùng khảo sát.
Hình dung biết độ dốc ở nhiều ô của một sườn đồi rồi suy dạng sườn. Ví dụ giúp hiểu liên hệ giữa độ dốc và hình dạng, nhưng mặt sóng không phải một ngọn đồi vật chất nằm trên camera.
Đo được chưa đồng nghĩa sửa được
Hệ quang học thích nghi có thể dùng thông tin này để ra lệnh cho gương biến dạng. Cảm biến tự nó không kéo không khí về phẳng hoặc khôi phục photon đã bị hấp thụ.
Phải biết đốm nào thuộc thấu kính nào. Khi đốm lệch quá xa, chồng nhau hoặc tín hiệu quá yếu, việc gán và đo tâm có thể sai. Mảng hữu hạn cũng không cung cấp mọi chi tiết nhỏ tùy ý của chùm sáng.
Hiểu lầm: lưới đốm đều luôn chứng minh toàn hệ quang học hoàn hảo. Cần nguồn tham chiếu, hiệu chuẩn, miền đo và độ nhạy phù hợp trước khi diễn giải kết quả.
Ghi nhớ: chia chùm, hội tụ thành đốm, so độ lệch với mốc, suy độ dốc rồi tái dựng; phép đo nối hình học tia với pha của sóng.
Đọc thêm
- Kính thiên văn sửa ảnh nhòe do khí quyển bằng gương biến dạng ra sao?
- Máy ảnh trường sáng lấy nét lại sau khi chụp bằng cách nào?