fpm op• Data kinds: कोई नहीं → table (केवल arguments से तय होने वाला op — यह कोई image या data input नहीं लेता)
• Call: import fullseye as fs; fs.ledger.fp_design(na_obj=0.1, wavelength_um=0.532, led_pitch_mm=4.0, led_distance_mm=70.0, n_side=13, magnification=4.0, camera_pixel_um=5.2, target_na=None, field_of_view_um=None, boundary_tolerance_na=0.005) (implementation को सीधे call करना हो तो import fourierptycho; fourierptycho.fp_design(na_obj=0.1, wavelength_um=0.532, led_pitch_mm=4.0, led_distance_mm=70.0, n_side=13, magnification=4.0, camera_pixel_um=5.2, target_na=None, field_of_view_um=None, boundary_tolerance_na=0.005), registry से लेना हो तो opsoptics.get("fp_design"))
• GPU: नहीं (केवल CPU reference implementation)
लेने से पहले Fourier ptychography का प्रदर्शन closed form में (table): synthetic NA, cut-off period, spectral overlap ratio, LED की संख्या और pixel sampling।
Square grid (n_side × n_side, pitch led_pitch_mm) के LED को sample से led_distance_mm नीचे रखा जाता है, और center LED को optical axis पर align किया जाता है।
• Illumination NA: axis पर किनारे के LED के लिए NA_ill = e/√(e² + h²) (e = (n_side − 1)/2 · pitch); diagonal कोने का मान भी लौटाया जाता है।
• Synthetic NA = NA_obj + NA_ill (axis)। जिस USAF chart के bars axis के साथ हैं, उसका resolution axis वाला मान तय करता है (diagonal LED केवल x वाली frequency को pupil में नहीं लाते)। Coherent cutoff period λ/NA_syn (केवल objective हो तो λ/NA_obj), half-period λ/(2 NA_syn)।
• Overlap ratio: center LED और उसके पड़ोसी LED के pupil circles (radius NA_obj/λ, केंद्रों की दूरी = sinθ का अंतर/λ) के intersection का क्षेत्रफल / circle का क्षेत्रफल = (2/π)[acos a − a√(1 − a²)], a = d/(2r)। यह center पर सबसे छोटा होता है (बाहर की ओर sinθ के step संकरे होते जाते हैं); किनारे का मान भी लौटाया जाता है। overlap_ok = center का मान ≥ 0.35 (Sun आदि 2016 की निचली सीमा)।
• Sampling: object-side pixel Δx = camera_pixel_um / magnification, λ/(2 NA_obj) से अधिक नहीं होना चाहिए (R_cam = λ·M/(2 NA_obj Δx_cam) ≥ 1)। Intensity band के हिसाब से Nyquist λ/(4 NA_obj) भी लौटाया जाता है (FP field को recover करता है, इसलिए λ/(2 NA_obj) पर्याप्त है)।
• Upsampling factor: वह सबसे छोटा integer जिससे high-resolution pixel λ/(2 NA_syn) से अधिक न हो।
• Boundary LED: उन LED की संख्या जिनका illumination NA, NA_obj से boundary_tolerance_na के भीतर है (boundary_leds)। उनकी image bright field और dark field की सीमा पर होती है, और pupil का किनारा illumination के 0th order को काटता है या नहीं, यह k की 1 pixel rounding से पलट जाता है —— मापन में 39 % overlap वाला configuration सिर्फ़ इसी एक LED के कारण converge नहीं हुआ (256 pixel field of view में। LED की दूरी 70 → 76 mm करने पर converge हुआ। 384 pixel field of view में boundary पर रहते हुए भी converge हुआ —— ऐसा हो सकता है, पर हमेशा नहीं)। boundary_ok = 0 LED।
• target_na: उस synthetic NA के लिए ज़रूरी grid की एक भुजा, LED की कुल संख्या, और पर्याप्त illumination NA वाले LED की संख्या।
• field_of_view_um: space-bandwidth product (field of view / half-period)²।
Return value: dict(kind="fp_design", na_synthetic, na_illumination_max_axis, coherent_cutoff_period_um, overlap_ratio_centre, overlap_ratio_edge, overlap_ok, n_leds, n_brightfield, boundary_leds, boundary_ok, object_pixel_um, r_cam, pixel_sampling_ok, upsample_needed, …)।
optics के सभी ops गणना से पहले input की जाँच करते हैं (कुछ भी चुपचाप पास नहीं होता):
• Unit argument के नाम में ही लिखी होती है — _mm / _um / _deg / _mrad। mm और µm की गड़बड़ी crash नहीं करती, बल्कि "सही दिखने वाला पर गलत उत्तर" देती है, इसलिए नाम से इसे रोका जाता है। मान के आकार से unit का अनुमान बिल्कुल नहीं लगाया जाता।
• String से ValueError — float('50') सफल हो जाता है, इसलिए बिना parse किया config value length के रूप में निकल जाता (मापा गया: thin_lens('50', '200') सही दिखने वाला 66.667 mm लौटा रहा था)। bool को भी True == 1 वाले implicit promotion के रूप में अस्वीकार किया जाता है।
• complex / masked array से ValueError (केवल real-valued slots; imaginary part को चुपचाप छोड़ना या mask हटाना अस्वीकार)। हर input पर NaN/Inf से ValueError।
• शून्य से भाग और उससे जुड़े मामलों को नाम लेकर अस्वीकार किया जाता है: focal length 0, radius of curvature 0, refractive index <= 0, पूरी तरह opaque aperture (सब 0, इसलिए normalisation 0/0), ऐसा PSF जिसका योग <= 0 हो, S0 = 0 वाला Stokes vector, और front focal point पर रखा object (image अनंत पर)।
• केवल 2 ops non-finite value लौटाते हैं, और वह भी contract के रूप में लिखा हुआ: depth_of_field hyperfocal distance से आगे far_mm = inf (hyperfocal distance की परिभाषा यही है) और gaussian_beam waist पर wavefront_radius_mm = inf (plane wavefront की radius of curvature)। दोनों साथ में एक finite साथी (far_is_infinite / curvature_per_mm) भी लौटाते हैं। इसके अलावा कोई भी चुपचाप आया NaN/Inf अंदर ही पकड़ा जाता है और ValueError देता है — "float64 overflow हुआ" और "उत्तर अनंत है" अलग-अलग दावे हैं, इसलिए पहले को दूसरे का चेहरा पहनाकर नहीं लौटाया जाता।
• Size की सीमा: generate होने वाले grid के लिए optics.MAX_GRID (4096), दिए गए field/PSF/aperture के लिए optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD element chain के लिए optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike के लिए MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25)। छोटे argument से बहुत बड़ा internal allocation होने वाले रास्तों (मापा गया: n_max=40 × 4096² पर 108 GB) को fail-closed ढंग से बंद किया गया है।
• भौतिक रूप से असंभव states भी अस्वीकार: degree of polarisation > 1 वाला Stokes vector, ऋणात्मक transmittance, ऋणात्मक intensity, और n-|m| odd जैसे अमान्य Zernike indices।
• Sample data catalog (DL URL / license) — 2-D के लिए skimage.data (BSD/public) + synthetic, 3-D के लिए real data sources (Stanford/PDS आदि) के DL URL।
• Operators का स्रोत और संदर्भ — इस op family के मूल research/methods के स्रोत।
• Algorithm का मानक स्रोत (लेखक, वर्ष) और उपयोग ऊपर की family usage guide में दिए गए हैं।
• poc_fourier_ptychography — py -3.11 examples/poc_fourier_ptychography.py
table को input के रूप में लेते हैं)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
fpm)fp_usaf_target · fp_capture · fp_stack_from_images · fp_reconstruct · fp_element_contrast
*Provenance: fourierptycho.py — OPTICS operator registry. यह per-op note tools/opdocs.py md से अपने-आप generate होता है (हाथ से edit न करें)।*
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