polarization op• データ種: なし → cimage(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.jones_element(kind='polarizer', angle_deg=0.0, retardance_deg=90.0) (実装を直接呼ぶなら import optics; optics.jones_element(kind='polarizer', angle_deg=0.0, retardance_deg=90.0)、台帳から引くなら opsoptics.get("jones_element"))
A 2x2 complex Jones matrix for one polarisation element.
*kind* is one of JONES_KINDS:
"polarizer" ideal linear polariser, transmission axis at *angle_deg* from x · "retarder" linear retarder, fast axis at *angle_deg*, retardance *retardance_deg* · "quarter_wave" / "half_wave" retarders with the retardance fixed at 90 / 180 degrees (*retardance_deg* is then ignored — stated here so a caller who passes one is not left wondering) · "rotator" optical rotator turning the polarisation by *angle_deg*.
The retarder is written symmetrically, diag(exp(-i*d/2), exp(+i*d/2)) before rotation, so it introduces no common phase — the fast axis leads. (Cross-checked 2026-09-18: Jones phase and handedness conventions differ per library — pypolar carries two and this matches neither away from 0 degrees — so the comparison is made in the Mueller domain: every kind, pushed through stokes_from_jones, equals pypolar's Mueller element to 1e-15. The rotator turns the state by +angle, so pypolar op_rotation / polanalyser rotator — coordinate rotations — equal ours at -angle. See tests/test_polarization_external_diff.py.) Elements are built as R(+a) @ J0 @ R(-a).
Returns a (2, 2) complex128 matrix acting on a Jones vector [Ex, Ey]; compose a train with J_total = J_last @ ... @ J_first and apply it with jones_apply.
Ground truth it reproduces exactly (machine precision): two crossed ideal polarisers multiply to the zero matrix; a polariser is idempotent (P @ P == P); a half-wave plate is an involution up to a global phase (H @ H == -I in this symmetric convention); a quarter-wave plate at 45 degrees turns horizontal linear light into circular (|S3| == 1); the Malus law cos^2(theta) falls out of two polarisers at relative angle theta.
Raises ValueError: an unknown *kind* (the message lists the valid ones); non-finite *angle_deg* or *retardance_deg*.
Ideal, lossless, normal-incidence elements. A real polariser has a finite extinction ratio and a real waveplate is chromatic; neither is modelled, and neither is silently approximated. Jones algebra can only carry fully polarised light — for partial polarisation use mueller_element.
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
cimage を入力に取れる)angular_spectrum_propagate · four_f_filter · jones_apply
polarization)jones_apply · stokes_from_jones · mueller_element · mueller_apply · stokes_analyze · polarization_demosaic · polarization_demosaic_color · mueller_from_intensities
*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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