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itof_wiggling_correct — OPTICS itof op

• データ種: table → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.itof_wiggling_correct(phase, frequencies_hz=None, waveform='square', n_phases=4, calibration=None, n_harmonics=2) (実装を直接呼ぶなら import itof; itof.itof_wiggling_correct(phase, frequencies_hz=None, waveform='square', n_phases=4, calibration=None, n_harmonics=2)、台帳から引くなら opsoptics.get("itof_wiggling_correct"))

使い方

高調波による周期誤差(wiggling)を補正した位相と距離。table を返す。

変調と復調が矩形波だと、相関は三角波(waveform="square")になり、K 段の推定は奇数次の高調波を基本波に 折り返す。4 段なら真の位相 φ が第 1 象限にあるとき u = 2φ/π として推定は atan(u / (1 − u)) になり、 誤差は周期 π/2 で波打つ(最大 ±0.071 rad 程度、20 MHz で ±8.5 cm)。

• 模型(calibration なし): waveform の相関で「真の位相 → 推定の位相」の表を作り(単調でなければ拒否)、逆に引く。
• 較正(calibration = (measured_phase, true_phase)、同じ周波数の 1-D の組): 誤差 e(φ_m) を c_0 + Σ_{j=1..J} (a_j cos(jKφ_m) + b_j sin(jKφ_m))(周期 2π/K の調和、J = n_harmonics)で最小二乗に当て、 φ_m − e(φ_m) を返す(c_0 は距離のオフセット = 系の遅延)。

phase は :func:itof_phase_amplitude の表か、(F, ...) の位相の配列(周波数ごとに同じ補正)。

返す dict: phase(補正後、[0, 2π))、depth(周波数が分かれば、折り返したまま)、correction(足した量)、 model("lut" か "fit")、coefficients(較正のとき)、fit_rms(較正の残差 [rad])。

Raises ValueError: 位相が非有限 / waveform が不正・推定が単調でない / 較正の組の形が合わない・ 未知数より少ない / n_harmonics が 1〜8 でない。

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

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)

• poc_itof_multifreq — py -3.11 examples/poc_itof_multifreq.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(itof)

itof_capture · itof_phase_amplitude · itof_noise_budget · itof_unwrap_multifreq · itof_unwrap_error_rate · itof_multipath_separate · itof_flying_pixel_mask

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Provenance: itof.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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