wave op• 데이터 종류: 없음 → measurement(인자만으로 정해지는 연산자 —— 이미지나 데이터 입력을 받지 않습니다)
• 호출: import fullseye as fs; fs.ledger.defocus_from_shift(shift_um=10.0, wavelength_um=0.55, f_number=5.6)(구현을 직접 호출하려면 import optics; optics.defocus_from_shift(shift_um=10.0, wavelength_um=0.55, f_number=5.6), 원장에서 가져오려면 opsoptics.get("defocus_from_shift"))
축방향 초점 이동을 디포커스 파면 오차(동공 가장자리에서의 파장 수)로 바꿉니다.
> 아래 상세 설명은 원문입니다 —— 요약과 제목은 번역되어 있습니다.
Moving the detector (or, equivalently, the focus) by `shift_um` along the
axis of an `f/N` beam adds the quadratic wavefront error
`W(rho) = W20 * rho^2` with
`W20 = shift / (8 * lambda * N^2)` [waves]
— the paraxial Seidel defocus term, `rho` the normalised pupil radius
(1 at the edge). This is the number :func:pupil_psf takes as
`defocus_waves`, so the two compose: a longitudinal chromatic aberration
(focal shift versus wavelength, e.g. from `raytrace.chromatic_shift` or a
published `df/f(lambda)) becomes a per-band defocus_waves` here and a
per-band PSF there.
Returns a float (a `measurement`). The sign is the sign of *shift_um*:
positive = the detector sits beyond the focus (the beam has converged
and is diverging again). For a symmetric pupil the PSF does not depend on
the sign; for an asymmetric one (a slit, a W, an off-axis hole) the sign
flips the PSF through the centre — that is exactly the handle a
one-photoreceptor eye can read the direction of defocus from.
Ground truth (closed form, `tests/test_optics.py): shift = 8 lambda N^2`
is exactly one wave; the function is linear in *shift_um* and inverse in
*wavelength_um* and in `N^2 (checked at two of each). At N = 1.5`,
`lambda = 0.55 um (a cephalopod-scale f/1.5` eye) a 250 um focus shift
is 25.3 waves.
Raises `ValueError`: non-finite *shift_um*; non-positive or non-finite
*wavelength_um* / *f_number*.
Paraxial: `W20 = shift/(8 N^2)` is the small-angle expansion of the exact
`shift * (1 - cos theta) sag; at f/1.5 (sin theta = 1/3`) the exact
edge value is 5.7 % below the paraxial one — the number is a *defocus
convention*, not a high-NA wavefront.
optics 의 모든 연산자는 입력을 검증한 뒤에 계산합니다(조용히 통과시키지 않습니다):
• 단위는 인자 이름에 넣습니다 — _mm / _um / _deg / _mrad. mm 와 µm 를 혼동하면 crash 가 아니라 「그럴듯하게 틀린 답」이 나오므로 이름으로 막습니다. 크기로 단위를 추측하는 처리는 일절 하지 않습니다.
• **문자열은 ValueError** —— float('50') 은 성공하므로 파싱되지 않은 설정값이 길이로 통과해 버립니다(실측: thin_lens('50', '200') 이 그럴듯한 66.667 mm 를 돌려주고 있었습니다). bool 도 True == 1 의 암묵 승격으로 보고 거부합니다.
• **complex / masked array 는 ValueError(실수 슬롯만. 허수부의 무언 절삭·마스크 벗기기를 거부).NaN/Inf 는 모든 입력에서 ValueError**.
• 0 나눗셈과 그 친척들을 이름을 들어 거부: 초점거리 0, 곡률반경 0, 굴절률 <= 0, 불투명한 조리개(전부 0 이라 정규화가 0/0), 총합 <= 0 인 PSF, S0 = 0 인 스토크스 벡터, 물체가 앞쪽 초점에 있는 경우(상이 무한대).
• 비유한 값을 돌려주는 것은 2 개 연산자뿐이며, 둘 다 계약으로 명시: depth_of_field 의 과초점거리 너머 far_mm = inf(그것이 과초점거리의 정의)와 gaussian_beam 의 허리에서의 wavefront_radius_mm = inf(평면 파면의 곡률반경). 둘 다 유한한 짝(far_is_infinite / curvature_per_mm)을 함께 돌려줍니다. **그 밖의 무언 NaN/Inf 는 내부에서 검출해 ValueError** —— 「float64 가 넘쳤다」와 「답이 무한대다」는 다른 주장이므로, 후자의 얼굴로 전자를 돌려주지 않습니다.
• 크기 상한: 생성 격자는 optics.MAX_GRID(4096), 넘겨받은 필드/PSF/조리개는 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24), ABCD 소자열은 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024), Zernike 는 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25). 작은 인자에서 거대한 내부 할당이 일어나는 경로(실측: n_max=40 × 4096² 로 108 GB)를 fail-closed 로 막습니다.
• 물리적으로 불가능한 상태도 거부: 편광도 > 1 인 스토크스 벡터, 음의 투과율, 음의 강도, n-|m| 이 홀수인 잘못된 Zernike 첨자 등.
• 샘플 데이터 카탈로그(DL URL / 라이선스) —— 2-D 는 skimage.data(BSD/public)+ 합성, 3-D 는 실데이터 소스(Stanford/PDS 등)의 DL URL.
• 연산자의 내력·참고문헌 —— 이 연산자 족의 바탕이 된 연구/기법의 출처.
• 알고리즘의 정전(저자·연도)과 용도는 위의 패밀리 사용 가이드에 적혀 있습니다.
• optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
measurement 를 입력으로 받는 것)—
wave)airy_pattern · angular_spectrum_propagate · fraunhofer_pattern · gaussian_beam · pupil_psf · pupil_blur
*Provenance: optics.py — OPTICS 연산자 레지스트리. 이 op 노트는 tools/opdocs.py md 가 자동 생성합니다(직접 편집하지 마세요).*
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