fullseye

darkfield_scatter_relation — OPTICS `grating_interf` op

データ種: なし → table(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.darkfield_scatter_relation(darkfield=None, sigma_urad=None, distance_mm=23.2, analyzer_period_um=2.0, thickness_mm=None, wavelength_nm=None) (実装を直接呼ぶなら import gratinginterf; gratinginterf.darkfield_scatter_relation(darkfield=None, sigma_urad=None, distance_mm=23.2, analyzer_period_um=2.0, thickness_mm=None, wavelength_nm=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("darkfield_scatter_relation"))

使い方

暗視野 D(可視度の比)と、散乱角の分布の広がり σ の換算(ガウス散乱の公表式)。

散乱角の分布がガウス(標準偏差 σ、格子の線に直交する向きの成分)なら、縞の可視度は D = exp(−2π² σ² d²/p2²)(Strobl 2014, Sci. Rep. 4, 7243 の式 7 をガウスで積分した形 = Bech ら 2010, Phys. Med. Biol. 55, 5529 の線拡散係数の式)。d は試料(第 1 格子)から分析格子までの距離、 p2 は分析格子の周期。逆に σ = (p2/(π d √2))·√(−ln D)。

darkfield と sigma_urad のどちらか一方を渡す(スカラーか配列)。 thickness_mm を渡すと線拡散係数 ε = σ²/t [µrad²/mm] を返す(σ² が厚さに比例する、という仮定の下で)。 wavelength_nm を渡すと自己相関長 ξ = λ d/p2 [µm] を返す(暗視野が感じる構造の大きさの目安)。

配列の D で (0, 1] の外の画素(雑音で 1 を超えた・0 以下)は σ を NaN にして数を n_invalid に返す。スカラーで (0, 1] の外なら拒否する(黙って 0 や負の σ を返さない)。

返り値 dict: darkfield / sigma_urad / diffusion_coeff_urad2_per_mm(t があるとき)/ correlation_length_um(λ があるとき)/ angular_sensitivity(2π d/p2)/ n_invalid。 Raises ValueError: darkfield と sigma_urad の両方 / どちらも無い、σ < 0、スカラーの D が (0, 1] の外、正でない距離・周期・厚さ・波長、NaN/Inf。

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

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-

が奇数などの不正な Zernike 添字。

詳しい使い方ガイド

optics_imaging ファミリガイド

参考(サンプルデータ・文献)

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。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

grating_interferometry — py -3.11 examples/grating_interferometry.py

型が繋がる次の op(`table` を入力に取れる)

abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd

同カテゴリ(`grating_interf`)

talbot_grating_design · grating_stepping_simulate · grating_three_image_retrieve · talbot_carpet · talbot_source_visibility · grating_step_period_estimate · dpc_integrate

Provenance: gratinginterf.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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