spectrometer op• データ種: なし → table(引数だけで決まる op —— 画像やデータの入力を取らない)
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.grating_dispersion(groove_density_per_mm=1200.0, wavelength_nm=550.0, incidence_deg=10.0, order=1, focal_length_mm=100.0, illuminated_width_mm=25.0) (実装を直接呼ぶなら import gratingspec; gratingspec.grating_dispersion(groove_density_per_mm=1200.0, wavelength_nm=550.0, incidence_deg=10.0, order=1, focal_length_mm=100.0, illuminated_width_mm=25.0)、台帳から引くなら opsoptics.get("grating_dispersion"))
格子の式 mλ = d(sin α + sin β) を解き、角分散・逆線分散・分解能・重なる次数を表にする。
groove_density_per_mm: 溝の密度 G [本/mm]。溝の間隔は d = 1/G。
wavelength_nm: 波長 λ。incidence_deg: 入射角 α(法線から、Palmer の符号)。order: 次数 m(0 は拒否)。
focal_length_mm: カメラ(結像側)の焦点距離 f(線分散に使う)。illuminated_width_mm: 照らされた格子の幅 W(分散方向)。溝の数 N = W/d。
返り値(table):
• beta_deg —— 回折角 β。deviation_deg = α − β(入射光と回折光のなす角)。
• angular_dispersion_deg_per_nm / angular_dispersion_rad_per_nm —— dβ/dλ = m / (d cos β)。
• reciprocal_linear_dispersion_nm_per_mm —— P = d cos β / (|m| f)。
• anamorphic_magnification —— cos α / cos β(回折光と入射光のビーム幅の比)。
• grooves_illuminated / resolving_power (= |m| N) / resolving_power_max (= 2W/λ) / rayleigh_limit_nm (= λ / (|m| N)) / diffraction_fwhm_nm (= 0.8859 λ / (|m| N))。
• free_spectral_range_nm —— λ / |m|。littrow_deg —— この次数で α = β になる角(無ければ None)。
• orders —— 伝わる全次数の (m, β [deg]) の表。
• overlaps —— 同じ β へ出る他の次数の波長 (m', λ' = mλ/m')(迷光の次数。λ' は 50 nm 以上のみ)。
Raises ValueError: 0 次、伝わらない次数、非正の密度・波長・焦点距離・幅、|α| ≥ 90°。
optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):
• 単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
• 文字列は ValueError — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
• complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError。
• 0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
• 非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
• サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。
• 物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-|m| が奇数などの不正な Zernike 添字。
• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。
• poc_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.py
table を入力に取れる)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
spectrometer)czerny_turner_design · spectrometer_bandpass · spectrometer_slit_image · spectrometer_spectrum
*Provenance: gratingspec.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。*
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