sensor_catalog — OPTICS `scene` op

• Datenarten: keine → table (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)

• Aufruf: import optscene; optscene.sensor_catalog(status: 'str' = None, maker: 'str' = None) -> 'dict' (oder opsoptics.get("sensor_catalog"))

Verwendung

Datenblatt realer Sensoren (mit Baslers EMVA1288-Messwerten).

> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.

`status` に current / mature / legacy を渡すと絞れる。ディスコンで古すぎるものは

載せていない。新規設計は `status="current"`(Pregius S、2.74 µm 裏面照射)から選ぶ。

ここに載っているのは「カメラ側の値」である。出典が Basler のカメラ実測表なので:

• 解像度はそのカメラが出す画素数で、センサの全有効画素とは限らない

(メーカーは端を切って少し低くすることがある)。

• フレームレートは接続インターフェース(USB3 / GigE / 5GigE / CXP-12)で

変わるので、センサの属性として持たない ―― だからこの表には入れていない。

• QE / ダークノイズ / 飽和容量 / ダイナミックレンジ / 最大 SNR は

カメラの EMVA1288 実測(ace / ace 2 / boost)。センサ単体の理論値では

なく実装込みなので、別のカメラなら少し変わる。

• 画素ピッチ・シャッタ方式・世代はセンサ由来なので、カメラが変わっても動かない。

自社でセンサを作っているカメラメーカーはここに載せられない(Canon / Photron /

Vision Research(Phantom) / Teledyne DALSA / Hamamatsu の一部)。型番から引けず、

カメラのデータシートが唯一の出所だからである。画素ピッチが桁違いのものがあり

(Phantom の高感度機は 28 µm、Pregius S は 2.74 µm)、回折律速に入る F 値も

飽和容量も一桁変わるので、実機の値を直接 sensor_spec に渡すこと。

世代で何が変わるかは飽和容量に出る: Pregius 1st は 31.8 ke- で、2nd(10.4 ke-)の

3 倍。画素を 5.86 µm から 3.45 µm へ小さくした代償である。Pregius S(2.74 µm)は

9.7 ke- で 2nd と同等を保っている(裏面照射)。

Sony 以外(`maker` で引ける)も同じ表から取ってあるので、**同じ測定法で横並び

比較できる**:

• onsemi XGS(3.2 µm)は APS-C / 35 mm の大判が本領。Sony にこの判は無い。

• onsemi PYTHON(4.8 µm)は小型・高速だが、ダークノイズが 11-12 e- と

Pregius の 5 倍。暗い場面では効いてくる。

• Gpixel GMAX(2.5 µm)はダークノイズ 1 e- 級が売り(GMAX2505/2509)。

飽和容量は 4-5 ke- と小さいので、ダイナミックレンジは 70 dB でほぼ同等。

GMAX3265 は 65 MP(9344x7000)で、超高解像度なら選択肢がここしかない。

• ams CMV(5.5 µm)は飽和容量が大きい代わりにダークノイズも 14 e-。

Familienweiter Eingabevertrag (fail-closed)

Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):

• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.

• **Strings lösen ValueError aus** — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.

• **complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.**

• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).

• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). **Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus** — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.

• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).

• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.

Ausführlicher Anwendungsleitfaden

• Leitfaden zur Familie optics_imaging

Hintergrundwissen (Physik und Konventionen hinter diesem Operator)

• dataset_conventions — 学習データセット規約の知識 — COCO / YOLO / VOC と外観検査での落とし穴

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

• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）

• 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

Referenzen (Beispieldaten, Literatur)

• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).

• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.

• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.

Ausführbare Beispiele (verifizierte Samples, die diesen Operator wirklich aufrufen)

• vision_layout_from_catalog — py -3.11 examples/vision_layout_from_catalog.py

Typkompatible Folge-Operatoren (nehmen `table` als Eingabe)

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

Gleiche Kategorie (`scene`)

scene_material · scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_defect · surface_finish · random_defects

*Provenance: optscene.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*

sensor_catalog — OPTICS scene op