imaging_sim op• データ種: table → image2d
• 呼び出し: import lensimage; lensimage.psf_from_opd(system, field=None, size=None, wavelength_um=None, pixel_pitch_um=None, oversample=4) (または opsoptics.get("psf_from_opd"))
実際の収差を持つ瞳の回折 PSF(`image2d`、総和 1)。
> 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。
The pupil function `P = mask · exp(i·2π·W)` comes from
:func:raytrace.opd_samples (*W* in waves on a `size × size` grid over the
exit pupil; `size=None` picks a grid that keeps the phase below 0.4 waves
per sample, up to :data:MAX_PUPIL_SAMPLES; an explicit *size* that aliases
is refused). The PSF is `|FFT(P)|²` on a zero-padded grid whose sample
spacing is `λ·F#·(size−1)/M ≈ λ·F#/oversample` with the working
f-number `F# = 1/(2·NA_image) from :func:raytrace.paraxial_trace`.
With *pixel_pitch_um* the fine PSF is area-integrated onto detector
pixels of that pitch (each fine sample is binned into the pixel it falls
in; the pitch must not be finer than the sample spacing).
Ground truth (`tests/test_lensimage.py`): an unaberrated pupil (the
singlet stopped to a 1 mm semi-aperture) gives the Airy pattern — first
dark ring at `1.22·λ·F#` within 3 %, 83.8 % ± 1 % of the energy inside
it; the f/4 singlet (11 waves of spherical aberration) has a Strehl ratio
below 0.05 (peak versus the unaberrated peak of the same pupil).
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_cables — ケーブル（規格・速度・給電・ロボットケーブル）
• mv_cameras — 産業用カメラメーカー（センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI）
• mv_frame_grabbers — フレームグラバーボード（光学系ではないが、撮れるかを決める）
• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）
• mv_standards — カメラインターフェースの規格と団体
• virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型
• 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。
• lens_defect_dataset_demo — py -3.11 examples/lens_defect_dataset_demo.py
image2d を入力に取れる)fraunhofer_pattern · psf_to_mtf · illumination_uniformity · render_through_lens · surface_defect · defocus_blur
imaging_sim)distortion_map · render_through_lens · defect_dataset · calibration_views
*Provenance: lensimage.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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