polarization op• Datenarten: keine → matrix (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)
• Aufruf: import optics; optics.mueller_element(kind='polarizer', angle_deg=0.0, retardance_deg=90.0) (oder opsoptics.get("mueller_element"))
Eine reelle 4x4-Müller-Matrix für ein Polarisationselement.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
*kind* is one of :data:MUELLER_KINDS — the same five as
:func:jones_element plus `"depolarizer" (ideal, diag(1, 0, 0, 0)`),
which has no Jones counterpart at all. That extra kind is the reason
this family exists: Jones algebra can only carry fully polarised light,
Mueller algebra carries partial polarisation, scattering and depolarisation
— which is what a real polarisation camera sees.
Angles are doubled inside (`c = cos(2a), s = sin(2a)`) because the
Stokes parameters live on the Poincare sphere, where a physical rotation by
`a is a rotation by 2a`.
Returns a `(4, 4) float64 matrix acting on [S0, S1, S2, S3]`; apply it
with :func:mueller_apply and compose a train as
`M_last @ ... @ M_first`.
Ground truth it reproduces exactly: an ideal polariser transmits exactly
half of unpolarised light (`[1,0,0,0] -> S0 = 0.5`) and fully polarises
it; two polarisers at relative angle theta transmit `0.5*cos^2(theta)`
(Malus); a rotator by 45 degrees turns horizontal into 45-degree linear;
the depolariser leaves `S0 and kills S1..S3`. Cross-checked against
the Jones family in the tests — for every kind and a sweep of angles, the
Jones path and the Mueller path return the same Stokes vector to 1e-14,
which is the only construction that catches a sign slip in either one.
Raises `ValueError`: an unknown *kind*; non-finite *angle_deg* or
*retardance_deg*.
Ideal, lossless (except the polariser's physical loss), normal-incidence
elements; no diattenuation-plus-retardance combinations, no depolarisation
other than the ideal case.
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.
• optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
matrix als Eingabe)polarization)jones_element · jones_apply · stokes_from_jones · mueller_apply · stokes_analyze
*Provenance: optics.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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