fullseye

mtf_tangential_sagittal — OPTICS imaging op

• データ種: image2d → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.mtf_tangential_sagittal(psf, pixel_pitch_um=1.0, tangential_axis='y') (実装を直接呼ぶなら import optics; optics.mtf_tangential_sagittal(psf, pixel_pitch_um=1.0, tangential_axis='y')、台帳から引くなら opsoptics.get("mtf_tangential_sagittal"))

使い方

Tangential and sagittal MTF from the 2-D transform of a point-spread function (table).

The radial average of :func:psf_to_mtf hides astigmatism and coma; a lens designer reads the two meridians separately. For a field point displaced along +y (the convention of raytrace) the tangential (meridional) MTF is the transform along y, the line through the OTF at fx = 0, and the sagittal MTF is the one along x. Each is a slice of |FFT2(PSF)| / |OTF(0)| at the exact grid frequencies k / (n * pitch) up to the Nyquist limit, with no radial binning. (By the projection-slice theorem the y slice is the transform of the line spread function that integrates the PSF across x.) tangential_axis = 'x' swaps the roles for a field along x.

Returns {"tangential": (n, 2) pairs, "sagittal": (m, 2) pairs, "nyquist_cpmm", "tangential_axis"} with frequencies in cycles per millimetre and the MTF in [0, 1]. A PSF binned onto detector pixels (psf_from_opd(pixel_pitch_um=...)) carries the pixel aperture in its MTF; a fine-grid PSF does not.

Ground truth it reproduces: the diffraction-limited circular pupil (2/pi)(arccos x - x sqrt(1 - x^2)) on both curves (:func:mtf_diffraction); the two curves are identical for a rotationally symmetric PSF on axis and separate for an astigmatic one (measured in tests/test_optdesign_psf_metrics.py).

Raises ValueError: bad psf (see :func:encircled_energy) or pixel_pitch_um; tangential_axis not 'x' or 'y'.

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-

  m

  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

背景知識ガイド(この op の手前にある物理・規約)

• measurement_uncertainty — 計測の不確かさと校正の知識 — 「測れている」を主張するために
• mv_cameras — 産業用カメラメーカー（センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI）
• virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型

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)

• optical_design_metrics — py -3.11 examples/optical_design_metrics.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(imaging)

psf_to_mtf · mtf_diffraction · encircled_energy · ensquared_energy · energy_radii · wavefront_stats · edge_spread · sfr_from_edge

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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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