fullseye

spectrometer_spectrum — OPTICS spectrometer op

• データ種: table × pairs → pairs
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.spectrometer_spectrum(design, spectrum, slit_width_um=25.0, pixel_um=14.0, input_na=0.1, max_order_multiple=3, higher_order_efficiency=0.3, longpass_nm=None, oversample=8, pupil='circular') (実装を直接呼ぶなら import gratingspec; gratingspec.spectrometer_spectrum(design, spectrum, slit_width_um=25.0, pixel_um=14.0, input_na=0.1, max_order_multiple=3, higher_order_efficiency=0.3, longpass_nm=None, oversample=8, pupil='circular')、台帳から引くなら opsoptics.get("spectrometer_spectrum"))

使い方

入力スペクトル → 検出器の画素の読み(1 次の像に高次の像が重なる)。

design: :func:czerny_turner_design の表。spectrum: pairs(λ [nm] 昇順, 分光放射輝度 ≥ 0、nm あたり)。 slit_width_um / pixel_um / input_na / pupil: :func:spectrometer_bandpass と同じ(装置関数を決める)。 max_order_multiple: 設計の次数 m の何倍までの次数を足すか(1 = 高次なし、3 なら m, 2m, 3m)。 higher_order_efficiency: 高次の回折効率の 1 次に対する比(次数によらず一定の模型)。 longpass_nm: 入口のロングパスのフィルタの端(これより短い光を 0 にする。None = フィルタなし)。 oversample: 画素を何分割して像を置くか(畳み込みの精度)。

返り値: pairs(画素の中心の波長 [nm]、1 次の校正で、読み(nm あたりの放射輝度 × 帯域の幅の単位))。 装置関数は中心波長のもの(スリットの像と回折の幅の波長による変化は入れない —— 帯域ごとの幅は :func:spectrometer_bandpass が出す)。

Raises ValueError: 入力が粗すぎて装置関数の FWHM の 1/3 より細かく標本化されていない、 昇順でない・負・非有限のスペクトル、設計の表でない、引数の範囲外。

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(pairs を入力に取れる)

mtf50 · energy_to_photons · spectral_product · spectral_integral · spectral_integral_table · spectral_stats · kubelka_munk_reflectance · hyperspectral_capture

同カテゴリ(spectrometer)

grating_dispersion · czerny_turner_design · spectrometer_bandpass · spectrometer_slit_image

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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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