spectrometer op• Datenarten: table → table
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.spectrometer_bandpass(design, slit_width_um=25.0, pixel_um=14.0, input_na=0.1, wavelengths_nm=None, slit_height_mm=1.0, pupil='circular') (die Implementierung direkt: import gratingspec; gratingspec.spectrometer_bandpass(design, slit_width_um=25.0, pixel_um=14.0, input_na=0.1, wavelengths_nm=None, slit_height_mm=1.0, pupil='circular'); aus dem Register: opsoptics.get("spectrometer_bandpass"))
Bandbreite des Spektrometers (FWHM der Instrumentenfunktion) je Wellenlänge aus Spalt, Pixeln und Beugung.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
design: czerny_turner_design の表。
slit_width_um: 入口スリットの幅 w。0 は理想の点(回折と画素だけが残る)。
pixel_um: 検出器の画素の幅(分散方向)。0 は理想の連続の検出器。
input_na: スリットに入る光の NA(コリメータで平行になったビームの直径 D = 2 f_col tan(asin NA) を決め、
照らされた溝の数 N = D / (d cos α) と回折の線幅を決める)。
wavelengths_nm: 評価する波長(None なら帯域の 5 点)。
slit_height_mm: スリットの高さ(エタンデュだけに効く)。
pupil: "circular"(円いビーム、既定)/ "rectangular"(一様に照らした矩形 = 教科書の mN)。
返り値(table、波長ごとの配列):
• slit_image_um —— w' = w (f_cam / f_col)(cos α / cos β)(Palmer (8-11a)、焦点面の上、収差なし)。
• reciprocal_dispersion_nm_per_mm —— P = d cos β / (|m| f_cam)(焦点面の上)。
• slit_image_flat_um / reciprocal_dispersion_flat_nm_per_mm / obliquity_factor —— カメラの軸に垂直な平らな検出器の上(局所の倍率 1 / cos²(β − β_c)、czerny_turner_design の写像 x = f tan(β − β_c) と同じ)。装置関数と FWHM はこちらで作る。積 w' P(スリットで決まる帯域)はどちらでも同じ。
• slit_limited_nm (= w d cos α / (|m| f_col)、β に依らない) / pixel_limited_nm (= p P) / palmer_bandpass_nm (= P sup(w', p)、Palmer (8-12)) / diffraction_fwhm_nm(回折だけの FWHM)/ rayleigh_limit_nm (= λ / (|m| N))。
• fwhm_um / fwhm_nm —— 装置関数(回折 ⊗ スリットの像 ⊗ 画素)の FWHM。
• resolving_power (= λ / FWHM) / grating_resolving_power (= |m| N) / pixels_per_fwhm。
• regime —— 最も幅の大きい寄与("slit" / "pixel" / "diffraction")。
• line_shapes —— 波長ごとの装置関数 pairs(Δλ [nm], 最大 1 に正規化)。
• etendue_mm2sr —— スリットの面積 × π NA²(スループットはこれに比例する。w と分解能の取引)。
Raises ValueError: 設計の表でない、帯域の外の波長、NA が (0, 0.95] の外、幅が負、瞳の名前の誤り。
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.
• poc_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
spectrometer)grating_dispersion · czerny_turner_design · spectrometer_slit_image · spectrometer_spectrum
*Provenance: gratingspec.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.