confocal op• Datenarten: keine → pairs (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.confocal_axial_response(z_min_um: 'float' = -40.0, z_max_um: 'float' = 40.0, n_points: 'int' = 401, wavelength_nm: 'float' = 550.0, numerical_aperture: 'float' = 0.2, n_medium: 'float' = 1.0, longitudinal_sa_um: 'float' = 0.0, target: 'str' = 'mirror') -> 'np.ndarray' (die Implementierung direkt: import chromconf; chromconf.confocal_axial_response(z_min_um: 'float' = -40.0, z_max_um: 'float' = 40.0, n_points: 'int' = 401, wavelength_nm: 'float' = 550.0, numerical_aperture: 'float' = 0.2, n_medium: 'float' = 1.0, longitudinal_sa_um: 'float' = 0.0, target: 'str' = 'mirror') -> 'np.ndarray'; aus dem Register: opsoptics.get("confocal_axial_response"))
Axiale Antwort I(z) eines konfokalen Mikroskops (detektierte Intensität über der Defokussierung z [µm]) als pairs.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
target="mirror"(平らな鏡面)は I = [sin(u/2)/(u/2)]²、"point"(点の散乱体・粗面の散乱成分)は I = [sin(u/4)/(u/4)]⁴、u = 8π n z sin²(α/2)/λ(Corle–Chou–Kino 1986、Wilson & Sheppard 1984)。瞳は cos θ で一様な重み(この重みで上の式は高 NA でも厳密)。鏡面の FWHM は FWHM_X_MIRROR λ / (π n (1 − cos α)) ≈ 0.886 n λ / NA²(近軸)—— λ/NA² に比例。
longitudinal_sa_um(縁の光線の焦点 − 近軸焦点、+ は遠い側)を与えると、3 次の球面収差 W ρ⁴(W = −n s² LSA/4)を瞳の位相に入れて Gauss–Legendre で積分する。応答のピークはおおよそ LSA/2 へずれ、高さは下がり幅は広がる。値は無収差のピークを 1 とした比(Strehl に相当)。
z_min_um / z_max_um / n_points: 評価する z の格子(z_min < z_max、n_points は 3〜65536)。
wavelength_nm: 波長。numerical_aperture: 媒質中の NA = n sin α(0 < NA < n_medium)。
n_medium: 焦点の側の媒質の屈折率(空気 1)。target: "mirror" か "point"。
返り値: pairs(z [µm], I)。Raises ValueError: 非有限・文字列・bool の数、NA ≤ 0 または NA ≥ n_medium、z_min ≥ z_max、未知の target。
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.
• poc_chromatic_confocal — py -3.11 examples/poc_chromatic_confocal.py
pairs als Eingabe)mtf50 · energy_to_photons · spectral_product · spectral_integral · spectral_stats · kubelka_munk_reflectance · hyperspectral_capture · film_thickness_fft
confocal)chromatic_confocal_probe · chromatic_confocal_spectrum · chromatic_confocal_peaks · chromatic_confocal_readout · chromatic_confocal_limits
*Provenance: chromconf.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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