light_spec — OPTICS `scene` 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 optscene; optscene.light_spec(kind: 'str' = 'coaxial', source: 'str' = 'led', wavelength_nm: 'float' = 550.0, bandwidth_nm: 'float' = 30.0, radius_mm: 'float' = 40.0, height_mm: 'float' = 110.0, size_mm: 'float' = None, n: 'int' = 196, intensity: 'float' = 1.0, cos_exponent: 'float' = 1.0, polarization: 'str' = None, model: 'str' = None, maker: 'str' = None) -> 'dict' (または opsoptics.get("light_spec"))

使い方

照明の諸元。幾何は illumdesign.light_source に委ね、光の性質をここで足す。

`kind` は coaxial / ring / dome / bar / backlight(器具の形)。

`source は led / halogen / laser で、wavelength_nm と bandwidth_nm`

が意味を変える ―― LED は狭帯域(~30 nm)、ハロゲンは広帯域(~300 nm)、

レーザーは単一波長(0 nm)でコヒーレント。粗さの鏡面割合

exp(-(4πσcosθ/λ)²) が波長依存なので、同じ面でも光源で見え方が変わる。

`size_mm` は器具の実体の差し渡し。鏡像として写るかどうか = 明視野/暗視野の

本体なので、点近似のままだと暗視野が原理的に成立しない。省くと `radius_mm`

の半分を使う。

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

背景知識ガイド(この op の手前にある物理・規約)

• 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

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)

• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py

• vision_layout_from_catalog — py -3.11 examples/vision_layout_from_catalog.py

型が繋がる次の op(`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

同カテゴリ(`scene`)

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

*Provenance: optscene.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)。*

light_spec — OPTICS scene op

使い方