wave op• 데이터 종류: 없음 → image2d(인자만으로 정해지는 연산자 —— 이미지나 데이터 입력을 받지 않습니다)
• 호출: import fullseye as fs; fs.ledger.airy_pattern(size=64, wavelength_um=0.55, f_number=5.6, pixel_pitch_um=0.5)(구현을 직접 호출하려면 import optics; optics.airy_pattern(size=64, wavelength_um=0.55, f_number=5.6, pixel_pitch_um=0.5), 원장에서 가져오려면 opsoptics.get("airy_pattern"))
원형 동공의 회절 한계 PSF(에어리 패턴).
> 아래 상세 설명은 원문입니다 —— 요약과 제목은 번역되어 있습니다.
I(r) = [2*J1(v)/v]^2 with v = pi*r/(lambda*N), r the radial distance in the image plane, N the working f-number. Sampled on a size x size grid centred between pixels for even *size* and on a pixel for odd *size*. The normalisation is analytic (I(0) = 1 by the v -> 0 limit), not a division by the sampled maximum: for odd *size* the centre pixel is therefore exactly 1.0, and for even *size* the true peak falls between pixels so the largest *sample* is below it (0.9679 at size = 8 with the defaults, measured). Rescaling to the sampled maximum instead would quietly change the physics with the parity of the grid.
Returns a (size, size) float64 intensity image.
Ground truth it reproduces (measured, tests/test_optics.py): the first dark ring sits at the first zero of J1, r = 1.2197*lambda*N — at lambda = 0.55 um, N = 5.6 that is 3.7567 um, and the sampled radial minimum lands at 3.760 um on a 0.01 um grid (0.3 of a sample away, which is the sampling, not an error); the peak is exactly 1.0 at the centre and the pattern is symmetric to 1e-16.
The encircled energy inside that ring is the textbook 83.8% of the *whole infinite* pattern — which a finite grid cannot measure: the Airy tails fall off only as 1/r^3, so a 25.6 um half-width grid reports 0.857 and a 51.2 um one 0.847 (both measured). The number is quoted here as physics, not as something this op returns.
The v -> 0 limit is evaluated explicitly as 1.0 rather than left to 0/0: that division is the classic silent-NaN in every hand-rolled Airy routine, and the centre pixel is exactly where it bites.
Raises ValueError: *size* outside [2, MAX_GRID]; non-positive or non-finite *wavelength_um*, *f_number*, *pixel_pitch_um*.
Scalar, aberration-free, unobstructed circular pupil, low NA. A central obscuration (a mirror telescope) changes the ring structure; high NA needs a vector treatment. For the *measured* PSF of a real system use psf_to_mtf on an image of a point source instead.
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_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
• poc_veiling_glare — py -3.11 examples/poc_veiling_glare.py
image2d 를 입력으로 받는 것)fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · edge_spread · veiling_glare_index · emva_pair_statistics · emva_defect_pixels
wave)angular_spectrum_propagate · fraunhofer_pattern · fourier_plane_filter · 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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