歷史
哈特曼屏光線(xiàn)進(jìn)入衍射屏，或者人眼，就會(huì )成像；一般情況下，一束平行光的波前應當是一個(gè)平面，而當光線(xiàn)產(chǎn)生了像差，表面就不再平整，而是在局部呈現出不同的梯度，當我們確定了各點(diǎn)的梯度，也就相應的確定了光束波前的形狀，并能以此確定如何校正波前，消除像差。
哈特曼屏是一種特殊的光闌，通過(guò)以一定規律排布的孔控制不同位置的光線(xiàn)透過(guò)，最終以不同的斜率入射到接收屏上，從而可以反推這個(gè)位置的光線(xiàn)波前。
一種哈特曼屏但是這樣做也有一個(gè)問(wèn)題，就是光闌阻擋了大部分的能量，使得最后的光斑不易被測量，所以我們進(jìn)行了相應的改進(jìn)。
夏克的改進(jìn)夏克（Roland.V.Shack）是亞利桑那大學(xué)的一名教授，他對哈特曼的改進(jìn)在于用微透鏡陣列代替了傳統的哈特曼屏，從而使得能量更加集中。
此圖片是用百度搜出來(lái)的，搜回自己人了@王凱楠基本原理
Shack-Hartmann波前傳感技術(shù)通過(guò)摸擬幾何光學(xué)光線(xiàn)追跡的方法反算波前梯度信息，并以此重構實(shí)際波前。
Φ/=(?)/Φ/ =(? _ )/
為了確定光斑分布，我們需要引入獨立子孔徑模型概念：每個(gè)子孔徑的光線(xiàn)移動(dòng)都是獨立的，互不干擾。從而使得我們可以確定光斑具體位置。當然，考慮光斑本身有一定面積，我們需要精確的計算光斑中心，引入光斑質(zhì)心的概念：類(lèi)比質(zhì)心，我們用如下方式定義光路質(zhì)心。
一維時(shí)的情況，當然可以拓展SH波前探測器的核心器件是微透鏡陣列以及相應的CCD，主要性能由動(dòng)態(tài)范圍，分辨率和靈敏度表征。
Shack-Hartmann波前傳感器結構動(dòng)態(tài)范圍：由于我們需要對CCD上的光斑位置進(jìn)行追蹤，就要求我們區分不同的光斑，光斑能夠在CCD上移動(dòng)的范圍稱(chēng)為動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍越大，表明SH探測器能夠探測更大的畸變。
W1=(/2+/)/W1 = ( /2 + / ) /
分辨率：分辨率表征了最小能夠區分的移動(dòng)量，由器件本身性能限制。
靈敏度：從簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系，我們可以導出靈敏度和CCD與微透鏡陣列之間的距離有關(guān)，跟動(dòng)態(tài)范圍的趨勢正好相反。
（）（）W2=（?/）?（/）W2 = （? / ）*（ / ）
我們可以看出W1和W2不能同時(shí)做到比較好，一般需要做一個(gè)取舍或者平衡。
現存的問(wèn)題以及改進(jìn)
我們通過(guò)上面一節已經(jīng)知道動(dòng)態(tài)范圍的增大一般的會(huì )帶來(lái)靈敏度的降低，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們介紹這幾種比較有代表性的解決方法。
全息透鏡陣列根據傅里葉光學(xué)，我們知道透鏡是一種空域轉頻域的器件，同時(shí)也是一種低通濾波器，通過(guò)設計透鏡的結構，我們可以在焦面上得到代表此孔徑透過(guò)光線(xiàn)的特殊形狀。如果我們?yōu)槊總€(gè)微透鏡設計一種獨特的結構，就能夠擴大動(dòng)態(tài)范圍足夠大。
全息透鏡陣列在SH傳感器中的應用激光掃描技術(shù)如果一次多個(gè)光線(xiàn)位置會(huì )產(chǎn)生混淆，我們可以每次少掃描，用時(shí)間換空間，不停地用單個(gè)透鏡去掃描，得到多個(gè)結果組合起來(lái)，就相當于一次標準的SH探測。
用激光樣品進(jìn)行掃描液晶調制液晶可以調整透鏡厚度和焦距，從而可以提前探測出光斑移動(dòng)不大和特別大的位置，然后可以對后者進(jìn)行單獨的探測。
LCD方法進(jìn)行范圍調制總結和展望
SH是一種高效的波前畸變探測方式，使用條件廣，但是受制于響應速度，現在主要應用于靜態(tài)的探測中。
Yusuke Saita, Hironobu Shinto, and Takanori Nomura, "Holographic Shack–Hartmann wavefront sensor based on the correlation peak displacement detection method for wavefront sensing with large dynamic range," Optica 2, 411-415 (2015)Hongfeng Xu and Jigang Wu, "Extended-aperture Hartmann wavefront sensor with raster scanning," Opt. Express 29, 34229-34242 (2021)Fanpeng Kong, Manuel Cegarra Polo, and Andrew Lambert, "Centroid estimation for a Shack–Hartmann wavefront sensor based on stream processing," Appl. Opt. 56, 6466-6475 (2017)
