illumination_field — OPTICS `illumination` op

• データ種: table → image2d

• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.illumination_field(train, source_radiance=None, shape=(65, 65), field_mm=None, n_pupil=16) (実装を直接呼ぶなら import illumdesign; illumdesign.illumination_field(train, source_radiance=None, shape=(65, 65), field_mm=None, n_pupil=16)、台帳から引くなら opsoptics.get("illumination_field"))

使い方

照明系が標本に作る放射照度(image2d)を、近軸で光源まで逆に追って求める。

> 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。

For every specimen pixel (x, y) and every direction (u, v) on an *n_pupil* x *n_pupil* grid of the illumination cone, the ray is traced back through each stop (rays outside a stop are blocked) to the source plane, where the radiance is looked up: E(x) = sum L(source point) du dv (paraxial, so for a uniform source filling the cone E = L pi NA^2 — a gate).

*train*: the table from illumination_train (or the same element list built by hand). *source_radiance*: None = uniform radiance 1 over the source disc; or a 2-D array of non-negative radiance laid over the square [-r, r]^2 of the source (r = source radius), bilinear lookup, zero outside the disc — a filament, an LED die, a fibre bundle. *shape*: the output grid (rows, cols). *field_mm*: half-width of the square specimen window (None = 0.65 x the lit field diameter). *n_pupil*: direction samples per axis.

Returns the irradiance map (float64, rows = +y down to -y as an image), in radiance x sr units.

Raises ValueError: not a train, non-finite/negative radiance map, work above MAX_TRAIN_WORK, no light reaching the specimen.

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

背景知識ガイド(この op の手前にある物理・規約)

• mv_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全

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_document_scan — py -3.11 examples/poc_document_scan.py

• poc_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.py

型が繋がる次の op(`image2d` を入力に取れる)

fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · encircled_energy · ensquared_energy · energy_radii · mtf_tangential_sagittal

同カテゴリ(`illumination`)

light_source · irradiance_map · illumination_uniformity · defect_contrast · lighting_sweep · illumination_design · solid_angle_light · solid_angle_boundaries

*Provenance: illumdesign.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)。*

illumination_field — OPTICS illumination op

使い方