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 fullseye as fs; fs.ledger.mueller_partial_polarizer(angle_deg=0.0, extinction_ratio=1000.0, transmission=1.0) (実装を直接呼ぶなら import optics; optics.mueller_partial_polarizer(angle_deg=0.0, extinction_ratio=1000.0, transmission=1.0)、台帳から引くなら opsoptics.get("mueller_partial_polarizer"))
• GPU: なし(CPU 参照実装のみ)
消光比が有限の直線偏光子(直線ダイアテニュエータ)の Mueller 行列。→ (4, 4)、角度の場なら (*shape, 4, 4)。
実在の偏光子は、軸に沿った偏光に強度透過率 T1 = transmission を、軸に直交する偏光に T2 = T1 / extinction_ratio を通す。P = T1 + T2、D = T1 - T2、Q = 2 sqrt(T1 T2)、c = cos 2a、s = sin 2a(軸は *angle_deg*)と書くと、行列は
0.5 * [[P, D c, D s, 0],
[D c, P c^2 + Q s^2, (P - Q) c s, 0],
[D s, (P - Q) c s, P s^2 + Q c^2, 0],
[0, 0, 0, Q]]
—— 教科書のダイアテニュエータのブロック対角形を *angle_deg* へ回したもの。これは Jones 行列 R(a) diag(sqrt T1, sqrt T2) R(-a) の Mueller 行列とも厳密に等しく(純粋なダイアテニュエータは位相差も脱偏光も持たない)、テストは一般の Jones → Mueller 変換(別のコード経路)を通してこの一致を確かめる。
真値(閉形式、テストで確認): 無偏光の入射は強度 (T1 + T2)/2、偏光度 (ER - 1)/(ER + 1) で出る。同じ偏光子 2 枚を平行 / 直交に置いた透過は (T1^2 + T2^2)/2 / T1 T2 —— 対で測った消光比は ER ではなく (ER^2 + 1)/(2 ER)。軸と角 theta をなす完全偏光の入射では Malus の法則が T2 + (T1 - T2) cos^2(theta) になる。ER -> 無限大 で T1 * mueller_element ("polarizer") に近づき、ER = 1 は ND フィルタ T1 * I。
*angle_deg* は配列でもよい(要素ごとに 1 行列、mueller_element と同じ)。*extinction_ratio* と *transmission* はスカラー。角度はモジュールの規約に従う(+x から +y = 行方向の下へ、表示画像で時計回り)。
Raises ValueError: 非有限・非実数・bool・文字列の引数。*extinction_ratio* < 1(1 未満の「消光比」は軸が逆という意味 —— 逆数を渡さず 90 度回す)または無限大(理想の偏光子は mueller_element)。*transmission* が (0, 1] の外(受動素子は増幅できず、透過 0 の素子には軸が無い)。角度の場が MAX_FIELD_ELEMENTS / 16 要素を超える。
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。ただし宣言された欠測を除く: bottle_fit_from_pattern の u_map は測れなかった画素を NaN で受け取る(∞ は拒否)。
• 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。ただし宣言された欠測を除く: bottle_background_map は光線が使えない画素(全反射など)の u_mm を NaN で返し、valid マスクと本数を併せて返す。
• 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。
• polarization_camera_pipeline — py -3.11 examples/polarization_camera_pipeline.py
matrix を入力に取れる)abcd_trace · emva_filter_distortion · mueller_apply · mueller_checks · equirect_rotate · pixel_shift_capture · pixel_shift_merge · pixel_shift_motion_mask
polarization)jones_element · jones_apply · stokes_from_jones · mueller_element · mueller_apply · stokes_analyze · polarization_demosaic · polarization_demosaic_color
*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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