wave op• 데이터 종류: 없음 → cimage(인자만으로 정해지는 연산자 —— 이미지나 데이터 입력을 받지 않습니다)
• 호출: import fullseye as fs; fs.ledger.fourier_plane_filter(size=64, kind='derivative_x', order=1, charge=1, radius_frac=0.25, pixel_pitch_um=1.0)(구현을 직접 호출하려면 import optics; optics.fourier_plane_filter(size=64, kind='derivative_x', order=1, charge=1, radius_frac=0.25, pixel_pitch_um=1.0), 원장에서 가져오려면 opsoptics.get("fourier_plane_filter"))
> 이 연산자의 설명은 아직 번역이 없습니다. 원문을 그대로 싣습니다.
4f 系のフーリエ面に置く複素透過関数 `H(fx, fy)`。
返るのは `numpy.fft.fftfreq` の並び(fftshift しない)の complex128
`(size, size) で、:func:four_f_filter` にそのまま渡せる。空間周波数の
単位は cycles/um(`fftfreq(size, d=pixel_pitch_um)`)。
*kind*:
`identity`
`H = 1`。4f 系は結像するだけ —— 出力は入力の 180 度回転になる。
`block`
`H = 0`。出力は厳密にゼロ(フーリエ面を塞いだ状態)。
`derivative_x / derivative_y`
`H = (i*2*pi*f)**order`。出力は *order* 階の空間微分。**レンズが
微分を計算する**のがこの 1 行で、光コンピューティングの核である。
`laplacian`
`H = -(2*pi)**2 * (fx**2 + fy**2)`。等方な 2 階微分。
`lowpass / highpass`
`|f| <= radius_frac * f_nyquist` の円形開口(と、その補集合)。
`f_nyquist = 1/(2*pixel_pitch_um)`。空間フィルタリングの教科書例。
`hilbert_x`
`H = -i*sign(fx)(fx = 0` と、偶数長のナイキストのビンは 0)。
片側位相で縁が立つ —— シュリーレン法の数値版。★ナイキストを 0 に
するのは、`fftfreq が偶数長で -1/2 だけを返し対になる +1/2`
が無いためで、残すと実数偶関数の出力が奇対称を厳密に満たさない
(実測 1.6e-09 → 0 にして 2.3e-16)。離散ヒルベルト変換の標準的な扱い。
`vortex`
`H = exp(i*charge*phi)` の渦位相板。*charge* は位相の巻き数で、
フーリエ面の閉路を 1 周すると位相が厳密に `2*pi*charge` 進む
—— 整数の不変量なので門にできる。★DC 項は 0 にする(`phi` が
原点で定義されないため)。結果として平均が落ちるので、この板は
等方な縁強調(半径方向ヒルベルト変換)として働く。
真値(この op が再現するもの):
• `identity は four_f_filter` を通すと入力の 180 度回転に一致 —— 実測で
最大絶対差 3.4e-16(64x64 のガウシアン、`pixel_pitch_um=1`)。**ビット一致
ではない**: FFT の往復が 1e-16 の屑を乗せる。ゼロ距離伝搬のように
短絡すれば厳密にできるが、それは `identity` だけの特別扱いになる。
• `derivative_x order=1 をガウシアン exp(-x**2/w**2)` に当てると
`-2x/w**2 * exp(-x**2/w**2)` に一致(帯域制限の範囲で)。
• `vortex の巻き数は閉路上の位相差の和を 2*pi` で割って厳密に *charge*。
• `lowpass + highpass = identity`(同じ *radius_frac* で厳密に 1)。
Raises `ValueError`: *kind* が上の一覧に無い / *size* が 2 未満または
:data:MAX_GRID 超 / *order* が 0..8 の外 / *charge* が -32..32 の外 /
*radius_frac* が 0 以下または 1 超 / *pixel_pitch_um* が非正・非有限。
optics 의 모든 연산자는 입력을 검증한 뒤에 계산합니다(조용히 통과시키지 않습니다):
• 단위는 인자 이름에 넣습니다 — _mm / _um / _deg / _mrad. mm 와 µm 를 혼동하면 crash 가 아니라 「그럴듯하게 틀린 답」이 나오므로 이름으로 막습니다. 크기로 단위를 추측하는 처리는 일절 하지 않습니다.
• **문자열은 ValueError** —— float('50') 은 성공하므로 파싱되지 않은 설정값이 길이로 통과해 버립니다(실측: thin_lens('50', '200') 이 그럴듯한 66.667 mm 를 돌려주고 있었습니다). bool 도 True == 1 의 암묵 승격으로 보고 거부합니다.
• **complex / masked array 는 ValueError(실수 슬롯만. 허수부의 무언 절삭·마스크 벗기기를 거부).NaN/Inf 는 모든 입력에서 ValueError**.
• 0 나눗셈과 그 친척들을 이름을 들어 거부: 초점거리 0, 곡률반경 0, 굴절률 <= 0, 불투명한 조리개(전부 0 이라 정규화가 0/0), 총합 <= 0 인 PSF, S0 = 0 인 스토크스 벡터, 물체가 앞쪽 초점에 있는 경우(상이 무한대).
• 비유한 값을 돌려주는 것은 2 개 연산자뿐이며, 둘 다 계약으로 명시: depth_of_field 의 과초점거리 너머 far_mm = inf(그것이 과초점거리의 정의)와 gaussian_beam 의 허리에서의 wavefront_radius_mm = inf(평면 파면의 곡률반경). 둘 다 유한한 짝(far_is_infinite / curvature_per_mm)을 함께 돌려줍니다. **그 밖의 무언 NaN/Inf 는 내부에서 검출해 ValueError** —— 「float64 가 넘쳤다」와 「답이 무한대다」는 다른 주장이므로, 후자의 얼굴로 전자를 돌려주지 않습니다.
• 크기 상한: 생성 격자는 optics.MAX_GRID(4096), 넘겨받은 필드/PSF/조리개는 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24), ABCD 소자열은 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024), Zernike 는 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25). 작은 인자에서 거대한 내부 할당이 일어나는 경로(실측: n_max=40 × 4096² 로 108 GB)를 fail-closed 로 막습니다.
• 물리적으로 불가능한 상태도 거부: 편광도 > 1 인 스토크스 벡터, 음의 투과율, 음의 강도, n-|m| 이 홀수인 잘못된 Zernike 첨자 등.
• 샘플 데이터 카탈로그(DL URL / 라이선스) —— 2-D 는 skimage.data(BSD/public)+ 합성, 3-D 는 실데이터 소스(Stanford/PDS 등)의 DL URL.
• 연산자의 내력·참고문헌 —— 이 연산자 족의 바탕이 된 연구/기법의 출처.
• 알고리즘의 정전(저자·연도)과 용도는 위의 패밀리 사용 가이드에 적혀 있습니다.
• optics_four_f_processor — py -3.11 examples/optics_four_f_processor.py
cimage 를 입력으로 받는 것)angular_spectrum_propagate · four_f_filter · jones_apply
wave)airy_pattern · angular_spectrum_propagate · fraunhofer_pattern · four_f_filter · gaussian_beam · defocus_from_shift · pupil_psf · pupil_blur
*Provenance: optics.py — OPTICS 연산자 레지스트리. 이 op 노트는 tools/opdocs.py md 가 자동 생성합니다(직접 편집하지 마세요).*
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