imaging op• データ種: image2d → pairs
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.encircled_energy(psf, pixel_pitch_um=1.0, samples=64, max_radius_um=None, centre='centroid') (実装を直接呼ぶなら import optics; optics.encircled_energy(psf, pixel_pitch_um=1.0, samples=64, max_radius_um=None, centre='centroid')、台帳から引くなら opsoptics.get("encircled_energy"))
Encircled energy of a point-spread function: the fraction of the energy inside a circle of radius r.
The standard spot-quality curve of lens design (how much light lands inside a given pixel or fibre core). *psf* is an image2d of non-negative samples on a grid of *pixel_pitch_um* (use the pixel_pitch_um argument of lensimage.psf_from_opd, or the fine-grid spacing of pupil_psf); the circle is centred on the energy centroid by default (*centre* = 'centroid', 'peak', 'fft' for the fftshift origin, or a (row, col) pair in pixels). Edge pixels are weighted by the exact area inside the circle, so the curve is smooth in r; a radius under about two pixels is resolved only coarsely.
Returns a (samples, 2) float64 pairs array: column 0 the radius in micrometres from 0 to *max_radius_um* (default the largest circle that fits in the array about the centre), column 1 the fraction of the array's energy inside, in [0, 1], non-decreasing. Energy outside the array is not known, so a PSF window that cuts the wings off reads high; keep the window several times the spot.
Ground truth it reproduces: an unaberrated circular pupil gives the Airy pattern, whose encircled energy is 1 - J0(v)^2 - J1(v)^2 with v = 2 pi r / (lambda N): 83.8 % at the first dark ring (r = 1.2197 lambda N, Born and Wolf), 91.0 % at the second, 93.8 % at the third (measured in tests/test_optdesign_psf_metrics.py).
Raises ValueError: *psf* not 2-D / smaller than 3x3 / negative / zero energy / non-finite; non-positive *pixel_pitch_um* or *max_radius_um*; *samples* outside [2, 4096]; a radius that leaves the array; a bad *centre*.
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。
• measurement_uncertainty — 計測の不確かさと校正の知識 — 「測れている」を主張するために
• 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）
• 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。
• optical_design_metrics — py -3.11 examples/optical_design_metrics.py
• poc_zoom_configurations — py -3.11 examples/poc_zoom_configurations.py
pairs を入力に取れる)mtf50 · energy_to_photons · spectral_product · spectral_integral · spectral_stats · kubelka_munk_reflectance · hyperspectral_capture · film_thickness_fft
imaging)psf_to_mtf · mtf_diffraction · ensquared_energy · energy_radii · mtf_tangential_sagittal · wavefront_stats · edge_spread · sfr_from_edge
*Provenance: optics.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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