fullseye

moire_phase_crlb — OPTICS moire_align 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.moire_phase_crlb(noise_sigma=0.01, amplitude=0.2, n_rows=256, n_cols=1024, p_mask_um=2.0, p_wafer_um=2.04, moving='wafer', window='hann', noisy_reference=True) (実装を直接呼ぶなら import moirealign; moirealign.moire_phase_crlb(noise_sigma=0.01, amplitude=0.2, n_rows=256, n_cols=1024, p_mask_um=2.0, p_wafer_um=2.04, moving='wafer', window='hann', noisy_reference=True)、台帳から引くなら opsoptics.get("moire_phase_crlb"))

使い方

白色ガウス雑音の下で、縞の位相とずれをどこまで細かく読めるか(下限の閉形式)。

周波数が既知の正弦 A cos(2πx/P + φ) を N = n_rows × n_cols 画素の独立な雑音 σ の中で読むとき、 var(φ) ≥ 2σ² / (N A²)(Rife & Boorstyn 1974 の位相の下限)。窓 w で重みを付けたロックインは 係数 k_w = n Σw² / (Σw)² だけ悪い(Hann で約 1.5)。基準像にも同じ雑音があれば位相差の分散は 2 倍。 ずれの標準偏差 = σ_φ / |dφ/dδ| = σ_φ p / (2π)。差動の 2 対(各対が同じ画素数)は σ_δ,diff = √(σ_A² + σ_B²) / |g_A − g_B|。 ★これは雑音だけの下限。実際の位置合わせはマークの非対称・ギャップ・傾き・レジストなどの系統誤差で決まり、 公表値は 10〜30 nm(Li ら 2006、Zhu ら 2013)、空間位相の干渉法で 1 nm 未満の検出能(Moon & Smith 2005)。

返り値: dict(phase_std_rad, shift_std_nm(対 A だけ)、shift_std_nm_differential、window_factor, n_pixels)。 Raises ValueError: σ < 0、振幅・画素数が正でない、綴り違い、同じピッチ。

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_moire_alignment — py -3.11 examples/poc_moire_alignment.py
• poc_moire_screen — py -3.11 examples/poc_moire_screen.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(moire_align)

moire_magnification · moire_talbot_gap · moire_overlay_image · moire_phase · moire_phase_to_shift · moire_differential_shift · moire_mark_read

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Provenance: moirealign.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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