grating_interf op• Datenarten: table → table
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.dpc_integrate(dpc_rad, pixel_um, distance_mm, analyzer_period_um, wavelength_nm=None, energy_kev=None, axis=1, baseline='left', baseline_px=8, delta=None) (die Implementierung direkt: import gratinginterf; gratinginterf.dpc_integrate(dpc_rad, pixel_um, distance_mm, analyzer_period_um, wavelength_nm=None, energy_kev=None, axis=1, baseline='left', baseline_px=8, delta=None); aus dem Register: opsoptics.get("dpc_integrate"))
Integriert die differentielle Phase (Streifenphasenverschiebung φ) entlang der empfindlichen Gitterrichtung zurück zur Wellenfrontphase Φ [rad].
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
屈折角 α = φ·p2/(2π d)(Weitkamp ら 2005 の式 1)、∂Φ/∂x = (2π/λ)·α。画素の中で平均した α を画素の幅で足すと、画素の境界での Φ が出る(np.cumsum)。返すのは隣り合う境界の平均(画素の中心)。dpc_rad は 2-D の図か、grating_three_image_retrieve の返り値(表。dpc_rad を取り出す)。delta(屈折率の 1 からのずれ δ)を渡すと、投影の厚さ t = −Φ·λ/(2π δ) [µm] も返す。
積分の定数(と、基準と試料の間の格子のずれによる微分位相の一定のずれ)は baseline で決める:
"left" 各行の最初の baseline_px 画素(試料の無い縁)で Φ = 0
"both" 両端の baseline_px 画素で Φ = 0 になるように、行ごとに一次式を引く
(微分位相の一定のずれ = 位相の傾きを消す。試料が両端に掛からないことが前提)
"none" 何も引かない(最初の境界で Φ = 0)
★折り返し(fail-closed): 微分位相は (−π, π] に折り返されている。本当の φ が π を超えた画素では隣と 2π 近く跳ぶ。積分の向きに隣り合う画素の差が π(Itoh の条件。数学で決まる値なのでつまみにしない)を超える画素が 1 つでもあれば、どれだけ足すべきか決まらないので値を返さずに拒否する(縞の位相を大きくしない —— 距離 d を短くするか、細かい画素で撮る)。NaN(grating_three_image_retrieve の無効画素)も拒否する。
正直な限界: 折り返しは「隣との跳び」でしか見えない。平らな背景の隣にある 1 画素だけが π を超え、折り返した値が背景と π 以内に収まる場合(縁の 1 画素など)は、折り返した図だけからは見分けられない(本当の跳びが π を超える = 標本化が足りない、という Itoh の条件の外)。
返り値 dict: phase_rad(H, W)/ thickness_um(δ があるとき)/ refraction_urad / max_jump_rad(実測の隣との差の最大)/ baseline。Raises ValueError: 2-D でない・NaN/Inf、正でない画素・距離・周期・波長、wavelength_nm と energy_kev の両方 / どちらも無い、axis が 0/1 でない、未知の baseline、baseline_px が幅の半分を超える、δ ≤ 0、隣との差が π を超える。
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• grating_interferometry — py -3.11 examples/grating_interferometry.py
• poc_grating_interferometry — py -3.11 examples/poc_grating_interferometry.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
grating_interf)talbot_grating_design · grating_stepping_simulate · grating_three_image_retrieve · darkfield_scatter_relation · talbot_carpet · talbot_source_visibility · grating_step_period_estimate
*Provenance: gratinginterf.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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