confocal op• 数据种类:无 → pairs(仅由参数决定的算子 —— 不接受图像或数据输入)
• 调用: 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'(要直接调用实现,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';从台账取用则 opsoptics.get("confocal_axial_response"))
以 pairs 返回共焦显微镜的轴向响应 I(z)(相对离焦量 z [µm] 的检测强度)。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
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。
optics 的每个算子都先校验输入再计算(不让任何东西无声通过):
• 单位写进参数名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不会崩溃,而是给出「看着合理却是错的答案」,所以用命名来防。这里绝不从数值大小去猜单位。
• 字符串一律 ValueError —— float('50') 会成功,于是未解析的配置值会被当成长度混进来(实测:thin_lens('50', '200') 曾返回看着合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隐式提升拒绝。
• complex / masked array 一律 ValueError(仅接受实数槽位;拒绝无声丢弃虚部或剥掉掩码)。所有输入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐项点名拒绝除零及其近亲:焦距 0、曲率半径 0、折射率 <= 0、全不透明光阑(全为 0,归一化变成 0/0)、总和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 矢量、物体位于前焦点(像在无穷远)。
• 只有两个算子会返回非有限值,而且都写进了契约:depth_of_field 在超焦距以外返回 far_mm = inf(这正是超焦距的定义),gaussian_beam 在束腰处返回 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半径)。两者都同时返回一个有限的搭档(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的无声 NaN/Inf 都在内部检出并 ValueError ——「float64 溢出了」和「答案是无穷大」是两种不同的主张,不能拿后者的脸去交付前者。
• 尺寸上限:生成网格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,传入的场/PSF/光阑受 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「小参数引发巨大内部分配」的路径(实测:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的状态同样拒绝:偏振度 > 1 的 Stokes 矢量、负透过率、负强度、n-|m| 为奇数等非法 Zernike 指标。
• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。
• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。
• 算法的正典(作者、年份)与用途见上面的族使用指南。
• poc_chromatic_confocal — py -3.11 examples/poc_chromatic_confocal.py
pairs 作为输入)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 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*
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