grating_interf 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.talbot_grating_design(period_um=4.0, wavelength_nm=None, energy_kev=None, grating='pi', order=1, source_distance_mm=None) (実装を直接呼ぶなら import gratinginterf; gratinginterf.talbot_grating_design(period_um=4.0, wavelength_nm=None, energy_kev=None, grating='pi', order=1, source_distance_mm=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("talbot_grating_design"))
格子干渉計の幾何: 第 1 格子の自己像の距離(分数タルボ距離)、縞と分析格子の周期、線源格子の周期(閉形式)。
第 1 格子(周期 period_um = p1)を通った波は、ある距離で格子の像(またはその周期の半分の像)を結ぶ。その距離に周期の合った吸収格子(分析格子)を置き、どちらかの格子を 1 周期ずらしながら撮ると、各画素で縞の正弦が取れる。この op はその距離と周期を返す。
grating:
"pi" 位相 π の格子(線の幅が周期の半分)。縞の周期 p1/2、距離 d_m = (m − 1/2)·p1²/(4λ)
(Weitkamp ら 2005, Opt. Express 13, 6296 の式 2)。
"pi_half" 位相 π/2 の格子。縞の周期 p1、d_m = (m − 1/2)·p1²/λ。
"absorption" 吸収格子。縞の周期 p1、d_m = m·p1²/λ(m = 2 がタルボ長 z_T = 2p1²/λ)。
order: m(1 以上の整数)。source_distance_mm: 線源から第 1 格子までの距離 L。None は平面波(L = ∞)。有限なら距離は d' = L·d/(L − d) に伸び(同じ文献)、縞は M = (L + d')/L 倍に拡大される。L ≤ d では自己像が結ばれない(分母が 0 以下)ので拒否する。
返り値 dict:
wavelength_nm / talbot_length_mm(z_T = 2p1²/λ、平面波)/ distance_plane_mm(d_m)/
distance_mm(d'、円錐ビームで伸びた距離。平面波なら d_m と同じ)/ magnification(M)/
fringe_period_um(第 1 格子の直後での縞の周期)/ analyzer_period_um(p2 = M × 縞の周期)/
source_grating_period_um(Lau の条件 p0 = p2·L/d'、Pfeiffer ら 2006。平面波なら None)/
angular_sensitivity(縞の位相 / 屈折角 = 2π d'/p2 [rad/rad])/
correlation_length_um(暗視野の自己相関長 ξ = λ d'/p2)/
relative_bandwidth(縞の振幅が 0 になるまでの波長の幅 Δλ/λ = 1/(2m − 1)。位相 π の格子だけ。
Weitkamp ら 2005 の式 3。他の格子は None)。
例(公表値): 14.4 keV、p1 = 4 µm、位相 π、m = 1 → d = 23.2 mm、p2 = 2 µm(平面波。Weitkamp ら 2005 の図 4 の装置)。Raises ValueError: 正でない周期・波長、wavelength_nm と energy_kev の両方(どちらも無ければ 28 keV)、未知の grating、order が 1..1000 の外、L ≤ d。
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。
• grating_interferometry — py -3.11 examples/grating_interferometry.py
• poc_grating_interferometry — py -3.11 examples/poc_grating_interferometry.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
grating_interf)grating_stepping_simulate · grating_three_image_retrieve · darkfield_scatter_relation · talbot_carpet · talbot_source_visibility · grating_step_period_estimate · dpc_integrate
*Provenance: gratinginterf.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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