mueller_checks — OPTICS `polarization` op

• データ種: matrix → table

• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.mueller_checks(mueller, tol=1e-09) (実装を直接呼ぶなら import optics; optics.mueller_checks(mueller, tol=1e-09)、台帳から引くなら opsoptics.get("mueller_checks"))

使い方

4x4 行列が物理的に実現可能な Mueller 行列かどうかと、どれだけ脱偏光するかを返す。

> 以下の詳細説明は原文のままです —— 要約と見出しは訳出済み。

Returns a dict:

`physical`

`True iff the coherency matrix H = 1/4 sum_ij M_ij (sigma_i (x) sigma_j^*)`

is positive semidefinite — Cloude's criterion (1986), the necessary and

sufficient condition for M to be a convex sum of pure (Mueller–Jones)

matrices (Gil, 2007). `coherency_eigenvalues` carries the four real

eigenvalues (descending) so the caller sees *how* far from physical.

`pure`

one non-zero eigenvalue: M comes from a single Jones matrix (no

depolarisation). Every element from :func:mueller_element except the

depolariser is pure.

`depolarization_index`

Gil–Bernabeu `P_Delta = sqrt((sum_ij M_ij^2 - M_00^2) / (3 M_00^2))`:

1 for a pure matrix, 0 for the ideal depolariser.

`passive`

the largest transmittance `M_00 + sqrt(M_01^2 + M_02^2 + M_03^2)` is

`<= 1` — a passive element cannot amplify.

`transmittance_max / transmittance_min`

those two bounds of the transmitted intensity over all input states.

Ground truth in the tests: every :func:mueller_element kind is physical

and passive; the pure ones have eigenvalues `(M_00, 0, 0, 0)` to 1e-12 and

`P_Delta = 1; the ideal depolariser has P_Delta = 0`; a matrix with

`M_11 > M_00` (more polarised output than input) is refused as

non-physical; a gain matrix (`2 I`) is physical but not passive.

Raises `ValueError`: not a real 4x4 matrix, non-finite, or

`M_00 <= 0` (no transmitted intensity — every ratio would be 0/0).

Provenance: Cloude, S. R. (1986), *Optik* 75, 26; Gil, J. J. & Bernabeu, E.

(1986), *Optica Acta* 33, 185 (depolarisation index); the check set mirrors

what py-pol (del Hoyo & Sánchez Brea, MIT) exposes as `is_physical` /

`is_pure / is_transmissive`, re-implemented from the definitions.

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)

• polarization_camera_pipeline — py -3.11 examples/polarization_camera_pipeline.py

型が繋がる次の op(`table` を入力に取れる)

abcd_matrix · wavefront_stats · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd · spot_diagram

同カテゴリ(`polarization`)

jones_element · jones_apply · stokes_from_jones · mueller_element · mueller_apply · stokes_analyze · polarization_demosaic · polarization_demosaic_color

*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)。*

mueller_checks — OPTICS polarization op

使い方