light_section 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 fullseye as fs; fs.ledger.light_section_speckle_floor(wavelength_um=0.65, sin_u_obs=0.1, sin_theta=0.5, line_width_um=40.0, pixel_um=1.0, length_um=None, method='centroid', n_trials=12, n_columns=1024, n_rows=160, n_patterns=1, polarizations=1, noise_rel=0.0, pixel_oversample=2, seed=0, center_kw=None, smooth_surface=False) (実装を直接呼ぶなら import lightsection; lightsection.light_section_speckle_floor(wavelength_um=0.65, sin_u_obs=0.1, sin_theta=0.5, line_width_um=40.0, pixel_um=1.0, length_um=None, method='centroid', n_trials=12, n_columns=1024, n_rows=160, n_patterns=1, polarizations=1, noise_rel=0.0, pixel_oversample=2, seed=0, center_kw=None, smooth_surface=False)、台帳から引くなら opsoptics.get("light_section_speckle_floor"))
• GPU: なし(CPU 参照実装のみ)
Speckle floor of a light-section height, simulated and in closed form side by side (table).
シミュ: coherent.laser_line_coherent で粗面のスペックル込みの光条を n_trials 枚(高さは乱数、部品ごとに別の位相スクリーン)描き、method の中心抽出で列ごとの中心を取り、長さ length_um(既定 = 光条の幅)ごとに平均して高さに直す(z = Δrow · pixel / sin θ、coherent の三角測量の約束)。真の高さとの差の標準偏差が sim_delta_z_um(95 % の χ² 区間つき)。
閉形式の側: δz = C λ / (2π sin u_obs sin θ) · √(w/L)、C = 1/√(n_patterns · polarizations) (coherent.speckle_reduction)。★前半 C λ / (2π sin u sin θ) が Dorsch らの式(dorsch_delta_z_um)で、後ろの √(w/L)(averaging_factor)は長さ L の平均の 実測の規則であって Dorsch の式の一部ではない。closed_form_delta_z_um はその積(L < w では Dorsch の式より大きい: w 173.2 µm・L 50 µm で 1.86 倍)。読み出し雑音 noise_rel(光条の頂の平均に対する比)は
シミュに入り、閉形式の側は light_section_uncertainty_budget の雑音の項と合わせて closed_form_total_um に入る。
Simulates n_trials speckled lines with coherent.laser_line_coherent, extracts the centre per column with method, averages over length_um (default = the line width) and converts to height (z = Δrow · pixel / sin θ). Returns the simulated standard deviation (with its χ² 95 % interval), the closed form closed_form_delta_z_um = Dorsch × √(w/L) (the √(w/L) averaging over length_um is a measured rule, not part of Dorsch's formula), the pure Dorsch value dorsch_delta_z_um with averaging_factor = √(w/L) and ratio_sim_to_dorsch, the ratios, and the additive-noise term. smooth_surface=True renders a mirror-smooth part (phase 0: no speckle, contrast 0) so that only noise_rel is left — the gate for the budget's read-noise term. center_kw overrides the estimator's settings (defaults: centroid over the whole column without clipping; gauss with half_window = the line's 1/e² half-width in pixels; steger with sigma = w/(pixel·√3)). ★Columns within one block share speckle; blocks are treated as independent samples (the χ² interval assumes that). ★The 2π constant is from the open-access Ettl et al. 2014, which cites Dorsch et al. 1994; the primary text was not read.
★The fine step pixel_um / pixel_oversample must be at most the intensity's Nyquist λ/(4 sin_u_obs) (|E|² has bandwidth 2 sin_u/λ), else ValueError naming the smallest pixel_oversample; up to λ/(5 sin_u_obs) a RuntimeWarning (the floor converges from there). Checking only the field's band let steps of up to λ/(2 sin u) through and the simulated floor came out 0.5–0.8 of its converged value (2026-11-09). Both numbers are returned as fine_step_um / intensity_nyquist_um.
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。ただし宣言された欠測を除く: bottle_fit_from_pattern の u_map は測れなかった画素を NaN で受け取る(∞ は拒否)。
• 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。ただし宣言された欠測を除く: bottle_background_map は光線が使えない画素(全反射など)の u_mm を NaN で返し、valid マスクと本数を併せて返す。
• 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。
• 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。
• poc_3d_sensor_modalities — py -3.11 examples/poc_3d_sensor_modalities.py
• poc_light_section_step_weld_floor — py -3.11 examples/poc_light_section_step_weld_floor.py
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
light_section)laser_line_center_centroid · laser_line_center_gauss · laser_line_center_steger · light_section_rig · light_section_targets · light_section_render · light_plane_calibrate · light_section_profile
*Provenance: lightsection.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)。*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.