coherent op• 数据种类:无 → table(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.triangulation_speckle_limit(wavelength_um=0.65, sin_u_obs=0.05, sin_theta=0.5, contrast=1.0)(要直接调用实现,import coherent; coherent.triangulation_speckle_limit(wavelength_um=0.65, sin_u_obs=0.05, sin_theta=0.5, contrast=1.0);从台账取用则 opsoptics.get("triangulation_speckle_limit"))
激光三角测量的散斑下限(table): δz = C λ / (2π sin u_obs sin θ)。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
Dorsch, Häusler & Herrmann, Appl. Opt. 33(7):1306, 1994: the centroid of a speckled spot cannot be located better than δx = C λ / (2π sin u_obs) in the observation plane, and triangulation turns a lateral shift into height through 1/sin θ. C is the speckle contrast reaching the detector (1 for fully developed speckle; lower with pixel integration or speckle_reduction). Also returns the speckle size (FWHM of the intensity autocorrelation, 0.5145 λ / sin u) in µm.
★For a centroid estimator C is *not* the pixel-integrated contrast: the centroid of a box-filtered intensity is the centroid of the intensity, so bigger pixels lower the contrast a viewer sees but not the centroid's error (gated exactly in the tests). Averaging the centroid along L µm of a line of 1/e² half-width w scales the error as √(w/L) (measured; Dorsch's spot-size independence is the L ≈ w case).
★The 2π factor is as quoted in secondary sources; the primary text was not read (only its abstract). tests/test_coherent.py gates the exponents (λ: +1, sin u: −1, sin θ: −1) against rendered speckled lines, not the constant.
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_laser_line_speckle_floor — py -3.11 examples/poc_laser_line_speckle_floor.py
table 作为输入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
coherent)coherent_image · speckle_field · speckle_statistics · laser_line_coherent · speckle_reduction
*Provenance: coherent.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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