fullseye

spectrometer_slit_image — OPTICS spectrometer op

• データ種: table → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.spectrometer_slit_image(design, slit_height_mm=2.0, wavelengths_nm=None, n_points=21, rule='vector') (実装を直接呼ぶなら import gratingspec; gratingspec.spectrometer_slit_image(design, slit_height_mm=2.0, wavelengths_nm=None, n_points=21, rule='vector')、台帳から引くなら opsoptics.get("spectrometer_slit_image"))

使い方

長いスリットの像を 3 次元で追い、smile(線の曲がり)と keystone(空間倍率の色ずれ)を出す。

design: :func:czerny_turner_design の表。slit_height_mm: スリットの長さ(溝の向き)。 wavelengths_nm: 評価する波長(None なら帯域の 5 点)。n_points: スリットに沿った標本数(奇数にすると中心を含む)。 rule: "vector"(3 次元の格子の式、既定)/ "scalar"(面内の式を流用する壊した模型。 門の探針で、smile の閉形式から外れることを確かめるために残してある)。

返り値(table):

• x_mm / y_mm —— (波長, スリットの点) の像の位置(検出器の中心 = λ_c の中心光線)。
• smile_um —— スリットの端の像の x − 中心の像の x(波長ごと、正 = 長い波長の側)。
• smile_closed_um —— y’² (sin α + sin β) / (2 f_cam cos β)(放物線の近似)。
• curvature_radius_mm —— ρ = f_cam cos β / (sin α + sin β)。
• keystone_um —— スリットの端の像の y − 中心波長での y(波長ごと)。 keystone_closed_um = y’(λ_c) (1 / cos(β − β_c) − 1)。
• anamorphic_trace / anamorphic_closed —— スリットの幅方向の倍率 dx’/dx_s を追跡と閉形式 (f_cam / f_col)(cos α / cos β) / cos²(β − β_c)(平らな検出器)で。

Raises ValueError: 設計の表でない、帯域の外、高さ ≤ 0、rule の名前の誤り、伝わらない光。

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_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.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(spectrometer)

grating_dispersion · czerny_turner_design · spectrometer_bandpass · spectrometer_spectrum

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Provenance: gratingspec.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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