fullseye

mueller_element — OPTICS `polarization` op

データ種: なし → matrix(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.mueller_element(kind='polarizer', angle_deg=0.0, retardance_deg=90.0) (実装を直接呼ぶなら import optics; optics.mueller_element(kind='polarizer', angle_deg=0.0, retardance_deg=90.0)、台帳から引くなら opsoptics.get("mueller_element"))

使い方

A 4x4 real Mueller matrix for one polarisation element.

kind is one of :data:MUELLER_KINDS — the same five as :func:jones_element plus "depolarizer" (ideal, diag(1, 0, 0, 0)), which has no Jones counterpart at all. That extra kind is the reason this family exists: Jones algebra can only carry fully polarised light, Mueller algebra carries partial polarisation, scattering and depolarisation — which is what a real polarisation camera sees.

Angles are doubled inside (c = cos(2a), s = sin(2a)) because the Stokes parameters live on the Poincare sphere, where a physical rotation by a is a rotation by 2a.

Returns a (4, 4) float64 matrix acting on [S0, S1, S2, S3]; apply it with :func:mueller_apply and compose a train as M_last @ ... @ M_first.

Ground truth it reproduces exactly: an ideal polariser transmits exactly half of unpolarised light ([1,0,0,0] -> S0 = 0.5) and fully polarises it; two polarisers at relative angle theta transmit 0.5*cos^2(theta) (Malus); a rotator by 45 degrees turns horizontal into 45-degree linear; the depolariser leaves S0 and kills S1..S3. Cross-checked against the Jones family in the tests — for every kind and a sweep of angles, the Jones path and the Mueller path return the same Stokes vector to 1e-14, which is the only construction that catches a sign slip in either one.

Raises ValueError: an unknown kind; non-finite angle_deg or retardance_deg.

Ideal, lossless (except the polariser’s physical loss), normal-incidence elements; no diattenuation-plus-retardance combinations, no depolarisation other than the ideal case.

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)

optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
poc_photoelasticity — py -3.11 examples/poc_photoelasticity.py

型が繋がる次の op(`matrix` を入力に取れる)

abcd_trace · mueller_apply

同カテゴリ(`polarization`)

jones_element · jones_apply · stokes_from_jones · mueller_apply · stokes_analyze

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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