"入射した光波の波面形状に応じた多数の集光点パターンを結像するレンズレットアレイと、前記レンズレットアレイが結像する多数の集光点パターンを撮像して画像信号に変換する二次元検出器と、前記二次元検出器の出力信号から前記光波の波面歪を検出するシャックハルトマン方式の波面センサにおいて、前記二次元検出器の水平走査と垂直走査の少なくとも一方の走査方向において、予め設定した複数の部分画像領域を読み出すように走査し、かつ、前記複数の部分画像領域以外の画像領域を走査しないように制御する制御回路を備え、前記複数の部分画像領域は前記走査方向に対して平行な所定の幅を有し、かつ、当該複数の部分画像領域は略等間隔に配置され、前記レンズレットアレイを構成するレンズレットは前記二次元検出器の走査方向に対して略平行な格子配列に配列されると共に、前記レンズレットの配列間隔は前記二次元検出器の部分画像領域の間隔と等しく構成され、前記レンズレットで結像された多数の集光点パターンを、前記二次元検出器の部分画像領域で検出されるよう構成したことを特徴とする波面センサ。二次元検出器は、CMOSイメージセンサを用いたことを特徴とする請求項1記載の波面センサ。望遠鏡と、前記望遠鏡が集光した光を略平行光に変換するコリメートレンズと、前記望遠鏡とコリメートレンズとで形成される射出瞳を像転送するアフォーカル光学系と、前記アフォーカル光学系によって像転送された射出瞳と略一致する位置に配置され、前記アフォーカル光学系からの光波を所定の制御指令に従って反射する可変形鏡と、前記可変形鏡で反射された光波の波面歪を検出する請求項1または請求項2に記載の波面センサと、前記波面センサにおける演算結果に基づいて波面歪を補正するよう前記可変形鏡に対して前記制御指令を送出する可変形鏡駆動制御装置とを備えたことを特徴とする補償光学系。望遠鏡が集光した光を与えられた制御指令に応じて任意の方向に反射屈曲させるステアリングミラーと、前記ステアリングミラーで反射屈曲された光を入射するアフォーカル光学系のレンズが集光する光の集光点近傍に配置され、平板状で、かつ、当該平板表面に光を反射する反射面を有すると共に、前記反射面から裏面にかけて貫通するスリット状の開口が設けられたスイッチングミラーと、前記スイッチングミラーで反射された光に基づく値を検出する角度センサと、前記角度センサの検出値に基づいて、前記ステアリングミラーに対して、反射屈折させる光が前記スイッチングミラーのスリットを透過する方向となるよう制御指令を送出するステアリングミラー駆動制御装置とを備え、波面センサは、前記スイッチングミラーのスリットを透過した光を二次元検出器の部分画像領域で検出することを特徴とする請求項3記載の補償光学系。波面センサの制御回路は、レンズレットで結像された多数の集光点パターンが二次元検出器の部分画像領域で検出されない場合、前記二次元検出器の全画素の走査を行うよう制御し、当該制御中に、前記集光点パターンが前記部分画像領域で検出された場合は当該部分画像領域のみの検出に戻るよう制御を行うことを特徴とする請求項3記載の補償光学系。従来の波面センサは以上述べたように構成されているため、高速に波面を計測することが可能である。しかしながら、以下に示す課題があった。第一に、多数の4象限フォトダイオードを密接して配列させることが容易ではなく、民生用カメラ用途に普及しているCCDやCMOSイメージセンサと比較し、大幅に高い開発コスト、製造コストを必要とする。第二に、1個のスポット像が4個のフォトダイオードにまたがるように結像していなければならず、スポット像の変位がある程度以上大きくなると、この条件を満足できなくなる。第三に、この波面センサを補償光学系に用いた場合、上記第二の課題に起因し、振動や初期アライメントずれによる傾きずれが大きい状態では機能しないという課題があった。この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、処理の高速化と低コスト化を図ることのできる波面センサ及び補償光学系を得ることを目的とする。この発明に係る波面センサは、入射した光波の波面形状に応じた多数の集光点パターンを結像するレンズレットアレイと、レンズレットアレイが結像する多数の集光点パターンを撮像して画像信号に変換する二次元検出器と、二次元検出器の出力信号から光波の波面歪を検出するシャックハルトマン方式の波面センサにおいて、二次元検出器の水平走査と垂直走査の少なくとも一方の走査方向において、予め設定した複数の部分画像領域を読み出すように走査し、かつ、複数の部分画像領域以外の画像領域を走査しないように制御する制御回路を備え、複数の部分画像領域は走査方向に対して平行な所定の幅を有し、かつ、複数の部分画像領域は略等間隔に配置され、レンズレットアレイを構成するレンズレットは二次元検出器の走査方向に対して略平行な格子配列に配列されると共に、レンズレットの配列間隔は二次元検出器の部分画像領域の間隔と等しく構成され、レンズレットで結像された多数の集光点パターンを、二次元検出器の部分画像領域で検出されるよう構成したものである。この発明の波面センサは、二次元検出器の水平走査と垂直走査の少なくとも一方の走査方向において、予め設定した所定の幅を持つ複数の部分画像領域を読み出すように走査し、かつ、複数の部分画像領域以外の画像領域を走査しないようにしたので、処理の高速化と低コスト化を図ることができる。実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による波面センサにおける二次元検出器10の読み出し回路に関する機能の説明図である。図示のように、二次元検出器10は、光電変換を行うフォトダイオードを格子状に配列した受光部11を有する。受光部11のフォトダイオード1個の出力は撮像された画像の輝度値に変換される。垂直走査回路4は、受光部11のフォトダイオードが蓄積した電気信号を垂直方向に走査して読み出す回路であり、水平走査回路5は、水平方向に走査して読み出す回路である。部分画像領域12は、受光部11の一部の領域であり、水平走査方向に対して平行でかつ垂直走査方向に対して所定の幅を有し、それぞれが等間隔に配置された部分読み出し領域である。制御回路13は、垂直走査回路4及び水平走査回路5を連携させ、受光部11から電気信号を画像として読み出すように制御する制御回路である。すなわち、制御回路13は、二次元検出器10の水平走査と垂直走査の少なくとも一方の走査方向において、複数の部分画像領域12を読み出すように走査し、かつ、部分画像領域12以外の画像領域を走査しないように制御する。本発明による実施の形態1においては、二次元検出器10としてCMOSイメージセンサを用いる。CMOSイメージセンサは、民生用デジタルビデオカメラモノクロの撮像素子として一般的に用いられているものと同等の構成である。図2は本発明の実施の形態1による波面センサの二次元検出器10として用いるCMOSイメージセンサの動作原理を説明するための構成図である。図2において、二次元検出器10は、フォトダイオード1、セルアンプ2、ノイズキャンセラ3、垂直走査回路4、水平走査回路5、出力増幅器6を備えている。ここで、垂直走査回路4及び水平走査回路5については図1と同様であるため、ここでの説明は省略する。フォトダイオード1は、二次元格子状に多数配列されているが、図2では4×4個の配列に簡略化して示している。フォトダイオード1は受光した光を電気信号に変換する。セルアンプ2は、フォトダイオード1毎に設けられた増幅器であり、フォトダイオード1が光電変換した電気信号を所定のゲインで増幅する。セルアンプ2は、スイッチング素子を備え、縦方向に隣接した要素間で並列接続される。セルアンプ2を縦方向に並列接続した信号線は雑音除去用の回路であるノイズキャンセラ3、及びスイッチング素子を介して横方向に並列接続された後、出力増幅器6で増幅されて出力される。各スイッチング素子は水平走査回路5、または垂直走査回路4によって開閉することができ、ラスタスキャンの順番で読み出されるように制御回路13によって制御される。CMOSイメージセンサは以上のようにスイッチング素子を用いて走査読み出しを行う。通常はラスタスキャンで全画素を読み出すように構成されているが、制御回路13の設計を変更することで、特定の画素のみを読み出すように構成することができる。この特徴を利用し、図1のように複数の部分画像領域12長方形領域に存在する画素を読み出し対象とし、それ以外の画素を読み飛ばすように制御回路13を構成する。複数の部分画像領域12の幅は等しくAとする。また、隣接する部分画像領域12の間隔は等しくBとする。A,Bは画素単位である。図3は本発明の実施の形態1による波面センサを構成するレンズレットアレイ20を示す構成図である。図3に示すように、レンズレットアレイ20は、複数のレンズレット21で構成されている。ここに示すレンズレット21は長方形の外形形状をもち、多数のレンズレット21を格子状に配列することでレンズレットアレイ20を構成している。隣接するレンズレット21の間隔は、図1で示した部分画像領域12の間隔とほぼ等しく、Aとなるように構成されている。なお、図3においては、レンズレット21が36個配置しているが、100~2000個程度配置することが一般的であり、実施の形態1においても図示したレンズレット21の個数は36に限るものではない。図4は、本発明の実施の形態1による波面センサの二次元検出器10とレンズレットアレイ20の相対的な配置を示す説明図である。図4において、図1~図3と同一部分は同一符号を付し、その説明を省略する。図4において、集光スポット像22は、レンズレットアレイ20で集光された光の像であり、レンズレット21の焦点と受光部11のフォトダイオードとが一致するように構成されている。また、レンズレット21の横方向の配列と受光部11の部分画像領域12の長手方向とが平行となるように構成されている。さらにレンズレット21の光軸上に部分画像領域12が一致するように構成されている。このように構成することで、入力する光の波面の歪量、及び傾斜がある所定値以下である場合において、部分画像領域12において、集光スポット像22が撮像される。本発明の実施の形態1による波面センサの二次元検出器10では一定の周波数で繰り返す水平同期信号に同期して、画素に記録された電気信号を読み出す。従って、全部の集光スポット像22を光電変換した電気信号を読み出すための時間は、読み出す画素数に比例する。従って、実施の形態1による波面センサにおいては、二次元検出器10の備える全部の画素を読み出す場合の時間全画素読み出し時間に比較して以下の式に示す短い時間で全スポット像の電気信号を読み出すことが可能である。全スポット像の読み出し時間=B÷A全画素読み出し時間本発明の実施の形態1による波面センサは以上説明したように構成されているため、以下に示す効果を奏する。第一に、従来の波面センサよりも短い時間で全スポット像の電気信号を読み出すことが可能である。従って、従来の波面センサよりも繰り返し測定周波数の高い、すなわち高速な計測が可能となる。なお、実施の形態1においては垂直走査に関して読み出し範囲を制限することにより部分読み出し範囲を制限している。効果として、従来のCMOSイメージセンサの制御回路3の改修規模を小さくでき、従ってコストメリットが得やすい。しかし、言うまでもなく、水平走査においても部分読み出し範囲を制限することによって更に繰り返し測定周波数の高い波面センサが得られる。実施の形態1の部分画像領域12の形状は典型的例を示したにすぎず、これに限定されるものではない。以上説明したように、実施の形態1の波面センサによれば、入射した光波の波面形状に応じた多数の集光点パターンを結像するレンズレットアレイと、レンズレットアレイが結像する多数の集光点パターンを撮像して画像信号に変換する二次元検出器と、二次元検出器の出力信号から光波の波面歪を検出するシャックハルトマン方式の波面センサにおいて、二次元検出器の水平走査と垂直走査の少なくとも一方の走査方向において、予め設定した複数の部分画像領域を読み出すように走査し、かつ、複数の部分画像領域以外の画像領域を走査しないように制御する制御回路を備え、複数の部分画像領域は走査方向に対して平行な所定の幅を有し、かつ、複数の部分画像領域は略等間隔に配置され、レンズレットアレイを構成するレンズレットは二次元検出器の走査方向に対して略平行な格子配列に配列されると共に、レンズレットの配列間隔は二次元検出器の部分画像領域の間隔と等しく構成され、レンズレットで結像された多数の集光点パターンを、二次元検出器の部分画像領域で検出されるよう構成したので、処理の高速化と低コスト化を図ることができる。また、実施の形態1の波面センサによれば、二次元検出器は、CMOSイメージセンサを用いたので、波面センサの低コスト化を図ることができる。実施の形態2.図5は、実施の形態2による補償光学系を示す構成図である。図5に示す補償光学系は、望遠鏡30、コリメートレンズ31、折り曲げ鏡32、リレーレンズ33a,33b、可変形鏡34、ビームスプリッタ35、撮像カメラ36、波面センサ37、可変形鏡駆動制御装置38、観測装置39を備えている。実施の形態2による補償光学系は、天体望遠鏡による天体観測における大気ゆらぎ由来の波面歪を補正し、解像度の高い観測を実現することを目的としている。望遠鏡30は反射望遠鏡であり、観測対象である天体からの光を集光、結像する。一旦結像した天体からの光は、コリメートレンズ31により略平行光に変換され、折り曲げ鏡32で光路を折り曲げられて、リレーレンズ33a,33bを透過する。リレーレンズ33a,33bは凸レンズであり、略平行光を略平行光に変換するアフォーカル光学系である。リレーレンズ33a,33bによって、望遠鏡30及びコリメートレンズ31の射出瞳が可変形鏡34上に再結像されるように配置されている。可変形鏡34は、可変形鏡駆動制御装置38からの制御指令により反射ミラーの形状を任意の形状に可変できる反射ミラーであり、従来の補償光学系で一般に用いられているものと同一である。ビームスプリッタ35は入射した光の一部を反射、一部を透過するコーティングを施した平面ガラス板であり、可変形鏡34で反射された光を2方向に分岐する。ビームスプリッタ35で分岐された光の一方は波面センサ37へ向かう。波面センサ37は実施の形態1で説明した波面センサと同等の構成である。可変形鏡駆動制御装置38は、計算機を備えており、波面センサ37の出力した波面歪を解析して、この歪を補正するための可変形鏡34の鏡面形状を演算する。また、可変形鏡駆動制御装置38は、可変形鏡34の鏡面形状を駆動制御するD/Aコンバータを備えており、波面センサ37の出力を元に計算した鏡面形状となるように、可変形鏡34の形状を直ちに制御する。ビームスプリッタ35で分岐された残りの一方は撮像カメラ36へと向かう。撮像カメラ36は、撮像レンズと2次元検出器で構成された、従来の天体観測に用いられるものと同様の撮像装置であり、天体の像を電気信号に変換し、観測装置39に出力する。観測装置39は、撮像カメラ36が出力する天体の像を保存、解析する画像信号処理装置である。以上述べたように、可変形鏡34は反射前の光に含まれる波面歪を補正するように作用するので、可変形鏡34で反射された天体からの光は、反射前と比較して波面歪が低減しており、撮像カメラ36で撮像された画像における解像度が向上する。本発明の実施の形態2における補償光学系は、以上説明したように構成されているため、以下に示す効果を奏する。第一に、従来の波面センサよりも繰り返し測定の周波数が高い波面センサ37を用いているため、従来の二次元検出器を用いた補償光学系と比較し、波面歪補正の制御周波数を高くすることが可能である。第二に、従来の4象限フォトダイオードを用いた波面センサよりも低コストな波面センサを用いているため、コストを低減することができる。以上説明したように、実施の形態2の補償光学系によれば、望遠鏡と、望遠鏡が集光した光を略平行光に変換するコリメートレンズと、望遠鏡とコリメートレンズとで形成される射出瞳を像転送するアフォーカル光学系と、アフォーカル光学系によって像転送された射出瞳と略一致する位置に配置され、アフォーカル光学系からの光波を所定の制御指令に従って反射する可変形鏡と、可変形鏡で反射された光波の波面歪を検出する実施の形態1の波面センサと、波面センサにおける演算結果に基づいて波面歪を補正するよう可変形鏡に対して制御指令を送出する可変形鏡駆動制御装置とを備えたので、補償光学系の高速化と低コスト化を実現することができる。実施の形態3.実施の形態2における補償光学系では、波面センサ37は、部分画像領域12における画素を読み出し、それ以外を読み出さないように構成されている。このことにより、測定する光に大きな波面傾斜があると波面歪を検出できない場合がある。図6は波面歪を検出できない場合の波面センサ37の状態を示す説明図である。図6において、図4と同一部分には同一符号を付している。このような場合を想定し、実施の形態3では、波面センサ37の制御回路13において以下に説明する機能を追加する。図7は実施の形態3における補償光学系の動作シーケンスを示すフローチャートである。以下、各ステップに沿って、実施の形態3の動作シーケンスを説明する。[ステップST1]波面センサ37の二次元検出器10の読み出しを開始する。[ステップST2]観測したい天体に向け、天体望遠鏡が視準する方向を制御する。天体が存在する方向は、天文データベースとGPSによる計算によってもよいし、準望遠鏡などを用いてもよい。[ステップST3]二次元検出器10が検出した画像において、観測天体からの光が検出されているかどうかを判断する。具体的には、集光点パターンが撮像されているかを調べる。集光点パターンが撮像されていた場合ステップST4に進む。集光点パターンが撮像されていなかった場合、ステップST10に進む。[ステップST4]二次元検出器10が検出した画像において、集光点パターンを構成する少なくとも一つの集光点に対し、部分画像領域12から垂直方向への変位図6のD1を演算する。[ステップST5]制御回路13は、集光スポット像22が部分画像領域12内にあるかどうかを判定する。具体的には、変位D1と部分画像領域12の幅の半値A/2との大きさを比較する。D1がA/2より小さければステップST6に進む。それ以外はステップST12に進む。[ステップST6]二次元検出器10から読み出した画像から集光スポット像22の位置を検出し、更に、可変形鏡駆動制御装置38において波面歪量を演算する。[ステップST7]ステップST6で演算した波面歪量を補正するように可変形鏡34の反射面形状を演算し、制御する。[ステップST8]制御回路13は、二次元検出器10が部分画像領域12のみを読み出しているか、全画素を読み出しているかを判定する。部分画像領域12のみを読み出している場合、波面制御のループ中であると判定し、ループの先頭であるステップST3にもどる。全画素を読み出している場合、波面制御ループの準備中と判定し、ステップST9に進む。[ステップST9]制御回路13は、二次元検出器10が部分画像領域12のみを読み出すように設定を切りかえる。この動作により、波面制御ループの準備が整ったことになる。ループの先頭であるステップST3に戻る。[ステップST10]ステップST3において、集光スポット像22が画像に撮像されていない理由として、二通りが考えられる。第一に、二次元検出器10が部分画像領域12のみを読み出すように設定されている場合、部分画像領域12外に集光スポット像22が撮像されている場合が考えられる。この場合はステップST11に進む。第二に、二次元検出器10が全画素を読み出すように設定されている場合、望遠鏡30に観測天体からの光が入射していないことになる。この場合とは、すなわち予期せぬ理由により観測不能であると判定され、シーケンスを終了する。[ステップST11]二次元検出器10の全画素を読み出すように制御回路13を設定する。次にループの先頭であるステップST3に戻る。[ステップST12]ステップST5において、集光スポット像22が部分画像領域12外にあると判定された場合、ステップST2における望遠鏡30の制御に角度誤差があることが考えられる。この角度誤差の大きさ、方向はD1に比例するので、D1の値から推定できる。この情報を用いて、角度誤差を許容値以下とする条件、すなわちD1≒0となるように望遠鏡30の姿勢を制御する。実施の形態3における補償光学系は、以上説明したように構成されているため、以下に示す効果を奏する。第一に、部分画像領域12にある画素のみの読み出しを行っている場合には、実施の形態2と同様の効果を奏する。第二に、全画素読み出しを行っている場合には、低速ではあるが、波面傾斜が大きい場合でも集光スポット像22を検出することができる。集光スポット像22の情報を使って、集光スポット像22が部分画像領域12に入るように人為的操作や自動操作により、測定光の波面傾斜を除去することができ、再び高速制御ループに回復させることが可能となる。以上説明したように、実施の形態3の補償光学系によれば、波面センサの制御回路は、レンズレットで結像された多数の集光点パターンが、二次元検出器の部分画像領域で検出されない場合、二次元検出器の全画素の走査を行うよう制御し、この制御中に、集光点パターンが部分画像領域で検出された場合は部分画像領域のみの検出に戻るよう制御を行うようにしたので、測定する光に大きな波面傾斜がある場合でも波面歪を確実に検出でき、補償光学系として波面歪を確実に補正することができる。実施の形態4.図8は、実施の形態4による補償光学系を示す構成図である。図8に示すように、実施の形態4の補償光学系は、望遠鏡30、コリメートレンズ31、リレーレンズ33a,33b、可変形鏡34、ビームスプリッタ35、撮像カメラ36、波面センサ37、可変形鏡駆動制御装置38、観測装置39、ステアリングミラーチップチルトミラー40、スイッチングミラー41、角度センサ42、ステアリングミラー駆動制御装置43を備えている。ここで、望遠鏡30~観測装置39は、図5で示した実施の形態2と同様であるため、対応する部分の同一符号を付してその説明を省略する。ステアリングミラー40は、外部からの制御信号に応じて角度を高速に可変可能な平面鏡であるチップチルトミラーであり、ステアリングミラー駆動制御装置43からの制御指令に基づいて制御される。スイッチングミラー41は、入射光を反射、透過するように時分割で切り替えるミラーであり、その詳細については後述する。角度センサ42は、集光レンズ、及び集光レンズが集光した光の二次元的な位置を検出する位置検出器で構成されたセンサであり、スイッチングミラー41からの反射光に基づいた値を検出する。ステアリングミラー駆動制御装置43は、可変形鏡駆動制御装置38または角度センサ42の信号に応じて、ステアリングミラー40の角度を制御する制御装置である。図9は、スイッチングミラー41において、入射光を時分割で反射、透過を切り替えるメカニズムを説明するための説明図である。図9aはスイッチングミラー41の斜視図である。スイッチングミラー41は、通常の平面鏡と同様に表面にほぼ全光を反射する反射コーティングを施したガラス板である。このガラス板の中央付近に細長い長方形型のスリット41aを開口している。図9bはスイッチングミラー41の断面図である。図9bでは、リレーレンズ33a図8参照で集光された光が点線41bで示されており、スリット41aを抜けてリレーレンズ33b図8参照へ向かう様子を示している。このとき、波面センサ37は部分画像領域12を使用して波面歪を計測でき、可変形鏡34を使って波面歪を補正することができる。一方、波面傾斜が大きくなると、リレーレンズ33aからの光がスリット41aと異なる位置、すなわち、反射コーティング面に当たり、光は反射されて角度センサ42へ向かう。ステアリングミラー駆動制御装置43は、角度センサ42の集光レンズで集光された光の位置から、光がスリット41aを透過できる角度を基準とした波面傾斜量を演算する。次に、ステアリングミラー40の角度を、リレーレンズ33aからの光がスリット41aを透過するように制御する。このとき、角度センサ42からは角度信号が出力されなくなるが、ステアリングミラー駆動制御装置43は、波面センサ37からの信号または可変形鏡駆動制御装置38からの信号を代わりに用いてステアリングミラー40の制御を継続するように動作する。本発明の実施の形態4における補償光学系は、以上説明したように構成されているため、以下に示す効果を奏する。第一に、角度センサ42により波面傾斜を検出すると、直ちにステアリングミラー40で補正し、波面センサ37を用いた波面歪補正を開始できるので、安定して高速な波面歪補正と天体観測が可能である。第二に、スイッチングミラー41を用いたことにより、測定する光に大きな波面傾斜があるときに角度センサ42のみに光を屈曲させ、測定する光の波面傾斜が波面センサ37の計測できる範囲に適切に制御されると同時に、角度センサ42へ入射していた光を波面センサ37に入射するように切り替えることができる。従って、測定光を二つのセンサに同時に割り振る必要がなくなり、光の利用効率が向上する。以上説明したように、実施の形態4の補償光学系によれば、望遠鏡が集光した光を与えられた制御指令に応じて任意の方向に反射屈曲させるステアリングミラーと、ステアリングミラーで反射屈曲された光を入射するアフォーカル光学系のレンズが集光する光の集光点近傍に配置され、平板状で、かつ、平板表面に光を反射する反射面を有すると共に、反射面から裏面にかけて貫通するスリット状の開口が設けられたスイッチングミラーと、スイッチングミラーで反射された光に基づく値を検出する角度センサと、角度センサの検出値に基づいて、ステアリングミラーに対して、反射屈折させる光がスイッチングミラーのスリットを透過する方向となるよう制御指令を送出するステアリングミラー駆動制御装置とを備え、波面センサは、スイッチングミラーのスリットを透過した光を二次元検出器の部分画像領域で検出するようにしたので、安定して高速な波面歪補正を行うことができる。なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。"