ray_bundle — OPTICS `design` op

• データ種: table → table

• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.ray_bundle(system, field=None, rings=8, wavelength_um=None, image_mm=None, kind='hexapolar', pupil_fill=1.0, aim=None, vignetting=None) (実装を直接呼ぶなら import raytrace; raytrace.ray_bundle(system, field=None, rings=8, wavelength_um=None, image_mm=None, kind='hexapolar', pupil_fill=1.0, aim=None, vignetting=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("ray_bundle"))

使い方

Trace a pupil-filling bundle at one field; returns the raw trace plus image_xy (N,2), chief_xy (2,), pupil (N,2) normalised coordinates and opl0 (start-of-ray optical path offsets).

*aim*: "paraxial" launches the rays at the paraxial entrance pupil (only the chief ray is moved onto the stop centre — the behaviour of every earlier version and the default of a system built without aim), "stop" is real-ray aiming (each ray is iterated until it crosses the stop at its own point, residual below 1e-11 of the stop radius, ValueError otherwise); None takes the system's aim. *vignetting*: None takes the system's per-field factors (lens_system), a dict {"vdx", "vdy", "vcx", "vcy", "van"} overrides them for this call ({} = none). The grid pupil is compressed / decentred by them before aiming, so the bundle fills the vignetted pupil; chief_xy stays the unvignetted chief ray.

Extra keys: pupil_vignetted (N,2) the stop-plane pupil coordinates actually aimed at, stop_xy (N,2) where each ray crossed the stop (stop frame, mm; NaN if it was lost before it), aim, vignetting (the factors used, or None) and aim_residual (largest aiming error in stop radii; None for paraxial aiming).

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

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。

詳しい使い方ガイド

• optics_imaging ファミリガイド

参考(サンプルデータ・文献)

• 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。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

• poc_lens_file_roundtrip — py -3.11 examples/poc_lens_file_roundtrip.py

• poc_noncoaxial_optics — py -3.11 examples/poc_noncoaxial_optics.py

型が繋がる次の op(`table` を入力に取れる)

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

同カテゴリ(`design`)

lens_system · thick_lens · glass · example_system · glass_catalog · sellmeier · paraxial_trace · seidel_coefficients

*Provenance: raytrace.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)。*

ray_bundle — OPTICS design op

使い方