illumination op• データ種: なし → table(引数だけで決まる op —— 画像やデータの入力を取らない)
• 呼び出し: import illumdesign; illumdesign.illumination_design(surface='glossy', defect='topographic', slope_deg=10.0, part_size_mm=50.0, camera_height_mm=300.0) (または opsoptics.get("illumination_design"))
Rank the standard light families for a surface / defect pairing (`table`).
Candidates: low-angle ring (dark field, elevation 20°), high-angle ring
(bright field, 70°), the elevation that :func:lighting_sweep finds best,
dome, coaxial and (for `defect="edge"`) backlight. Each is scored by the
simulated Michelson contrast of the stated defect — `topographic`: a
smooth facet of *slope_deg* (a dent wall, a bump); `scatter`: a rough
patch (chipped edge, pit, fine scratch); `pigment`: an albedo patch at
half the surround; `edge`: a silhouette — **multiplied by the uniformity
of the background radiance the camera sees** across the part (min/max over
the centre and the four edge midpoints). That second factor is what
separates a robust choice from a fragile one: coaxial light on a glossy
part gives a huge negative contrast exactly on axis (the glare) and almost
none a few millimetres away, so its background uniformity is poor and it
ranks below a dark field whose background is uniformly dark. Irradiance
uniformity is reported too. The result lists the candidates best first
with their numbers, the `recommended family, and rule_of_thumb` — the textbook
choice (a smooth facet → coaxial bright field on a glossy finish, else the
ring elevation that mirrors it into the camera; scatter → dark field; pigment →
dome; edge → backlight) so a disagreement between simulation and rule is
visible rather than hidden. Two things the numbers say that folklore does
not: a *smooth* 10° facet does not light up in dark field (it mirrors
the low light away from the camera) — the "dark field shows scratches"
rule is about their rough flanks, the `scatter` class here; and for that
class a large coaxial (bright-field) source often scores *higher* than
dark field because the rough patch appears dark on a uniform glare with
contrast near 1 (the wafer / glass inspection practice). The model does
not score sensor saturation or the glare's dependence on part flatness,
which is why the dark-field rule survives on the shop floor; the table
shows both so the choice is made with the numbers.
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。
• mv_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全
• 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。
• illumination_design_demo — py -3.11 examples/illumination_design_demo.py
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
illumination)light_source · irradiance_map · illumination_uniformity · defect_contrast · lighting_sweep
*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)。*
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