illumination op• 資料種類:table → image2d
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.illumination_field(train, source_radiance=None, shape=(65, 65), field_mm=None, n_pupil=16)(要直接呼叫實作,import illumdesign; illumdesign.illumination_field(train, source_radiance=None, shape=(65, 65), field_mm=None, n_pupil=16);從台帳取用則 opsoptics.get("illumination_field"))
以近軸反向追跡到光源,求照明系統在標本上的輻照度(image2d)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
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.
optics 的每個運算子都先檢驗輸入再計算(不讓任何東西無聲通過):
• 單位寫進參數名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不會當掉,而是給出「看似合理卻是錯的答案」,所以用命名來防。這裡絕不從數值大小去猜單位。
• 字串一律 ValueError —— float('50') 會成功,於是未解析的設定值會被當成長度混進來(實測:thin_lens('50', '200') 曾回傳看似合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隱式提升拒絕。
• complex / masked array 一律 ValueError(僅接受實數槽位;拒絕無聲丟棄虛部或剝掉遮罩)。所有輸入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐項點名拒絕除零及其近親:焦距 0、曲率半徑 0、折射率 <= 0、全不透明光闌(全為 0,正規化變成 0/0)、總和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 向量、物體位於前焦點(像在無窮遠)。
• 只有兩個運算子會回傳非有限值,而且都寫進了契約:depth_of_field 在超焦距以外回傳 far_mm = inf(這正是超焦距的定義),gaussian_beam 在束腰處回傳 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半徑)。兩者都同時回傳一個有限的夥伴(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的無聲 NaN/Inf 都在內部檢出並 ValueError ——「float64 溢位了」和「答案是無窮大」是兩種不同的主張,不能拿後者的臉去交付前者。
• 尺寸上限:生成網格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,傳入的場/PSF/光闌受 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24),ABCD 元件序列受 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024),Zernike 受 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。以 fail-closed 堵住「小參數引發巨大內部配置」的路徑(實測:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的狀態同樣拒絕:偏振度 > 1 的 Stokes 向量、負穿透率、負強度、n-|m| 為奇數等非法 Zernike 指標。
• mv_illumination_practice — 照明實務知識 —— 波長、偏振、點亮方式、外部光、安全
• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。
• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。
• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。
• poc_document_scan — py -3.11 examples/poc_document_scan.py
• poc_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.py
image2d 作為輸入)fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · encircled_energy · ensquared_energy · energy_radii · mtf_tangential_sagittal
illumination)light_source · irradiance_map · illumination_uniformity · defect_contrast · lighting_sweep · illumination_design · solid_angle_light · solid_angle_boundaries
*Provenance: illumdesign.py — OPTICS 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*
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