coherent op• 資料種類:無 → image2d(僅由參數決定的運算子 —— 不接受影像或資料輸入)
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.laser_line_coherent(shape=(96, 512), wavelength_um=0.65, sin_u_obs=0.05, pixel_um=2.0, line_width_um=20.0, height_um=20.0, sin_theta=0.5, row0=None, polarizations=1, n_patterns=1, pixel_oversample=2, roughness_rad=None, noise=0.0, seed=0, noise_seed=None)(要直接呼叫實作,import coherent; coherent.laser_line_coherent(shape=(96, 512), wavelength_um=0.65, sin_u_obs=0.05, pixel_um=2.0, line_width_um=20.0, height_um=20.0, sin_theta=0.5, row0=None, polarizations=1, n_patterns=1, pixel_oversample=2, roughness_rad=None, noise=0.0, seed=0, noise_seed=None);從台帳取用則 opsoptics.get("laser_line_coherent"))
照在粗糙表面上的光切法雷射線,連同散斑一起成像(image2d)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
Object-side coordinates, magnification 1: one output pixel covers pixel_um on the part. The line is a Gaussian band along the columns, intensity 1/e² half-width line_width_um (as seen by the camera), centred on the row row0 + height_um · sin_theta / pixel_um (height_um a number or one value per column, default 20 µm so that sin_theta acts on the default call; row0 defaults to the middle row) — the triangulation shift. Its amplitude multiplies a random phase screen fixed to the part (seed), the field passes the observation pupil sin_u_obs (cut-off sin_u/λ), and the intensity is integrated over each pixel (pixel_oversample). polarizations × n_patterns independent patterns are averaged (a moving diffuser / several wavelengths). noise adds Gaussian read noise of that standard deviation relative to the line's peak mean intensity (seeded by noise_seed, so a static part with several noisy frames is same seed, different noise_seed). The mean peak intensity is 1.
The true centre row is returned implicitly by the formula above; see triangulation_speckle_limit for the floor this sets. Limits: scalar, paraxial, in focus, no foreshortening of the line width with θ, no Scheimpflug, phase screen uncorrelated between fine samples.
optics 的每個運算子都先檢驗輸入再計算(不讓任何東西無聲通過):
• 單位寫進參數名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不會當掉,而是給出「看似合理卻是錯的答案」,所以用命名來防。這裡絕不從數值大小去猜單位。
• 字串一律 ValueError —— float('50') 會成功,於是未解析的設定值會被當成長度混進來(實測:thin_lens('50', '200') 曾回傳看似合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隱式提升拒絕。
• complex / masked array 一律 ValueError(僅接受實數槽位;拒絕無聲丟棄虛部或剝掉遮罩)。所有輸入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐項點名拒絕除零及其近親:焦距 0、曲率半徑 0、折射率 <= 0、全不透明光闌(全為 0,正規化變成 0/0)、總和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 向量、物體位於前焦點(像在無窮遠)。
• 只有兩個運算子會回傳非有限值,而且都寫進了契約:depth_of_field 在超焦距以外回傳 far_mm = inf(這正是超焦距的定義),gaussian_beam 在束腰處回傳 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半徑)。兩者都同時回傳一個有限的夥伴(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的無聲 NaN/Inf 都在內部檢出並 ValueError ——「float64 溢位了」和「答案是無窮大」是兩種不同的主張,不能拿後者的臉去交付前者。
• 尺寸上限:生成網格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,傳入的場/PSF/光闌受 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24),ABCD 元件序列受 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024),Zernike 受 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。以 fail-closed 堵住「小參數引發巨大內部配置」的路徑(實測:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的狀態同樣拒絕:偏振度 > 1 的 Stokes 向量、負穿透率、負強度、n-|m| 為奇數等非法 Zernike 指標。
• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。
• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。
• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。
• poc_laser_line_speckle_floor — py -3.11 examples/poc_laser_line_speckle_floor.py
image2d 作為輸入)fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · edge_spread · veiling_glare_index · emva_pair_statistics · emva_defect_pixels
coherent)coherent_image · speckle_field · speckle_statistics · triangulation_speckle_limit · speckle_reduction
*Provenance: coherent.py — OPTICS 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*
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