polarization op• データ種: なし → matrix(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 optics; optics.mueller_element(kind='polarizer', angle_deg=0.0, retardance_deg=90.0) (または opsoptics.get("mueller_element"))
A 4x4 real Mueller matrix for one polarisation element.
*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.
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。
• optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
matrix を入力に取れる)polarization)jones_element · jones_apply · stokes_from_jones · mueller_apply · stokes_analyze
*Provenance: optics.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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