merit_default — OPTICS `lensmerit` op

• 資料種類:table → table

• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.merit_default(system=None, kind: 'str' = 'spot', fields=None, wavelengths=None, rings: 'int' = 4, reference: 'str' = 'chief', efl_target=None, efl_weight=None, field_weights=None, wavelength_weights=None, pupil_fill: 'float' = 0.98) -> 'dict'(要直接呼叫實作,import lensmerit; lensmerit.merit_default(system=None, kind: 'str' = 'spot', fields=None, wavelengths=None, rings: 'int' = 4, reference: 'str' = 'chief', efl_target=None, efl_weight=None, field_weights=None, wavelength_weights=None, pupil_fill: 'float' = 0.98) -> 'dict';從台帳取用則 opsoptics.get("merit_default"))

• GPU:無(僅 CPU 參考實作)

用法

把預設評價函數組成運算元表:整個光瞳的光線列加上 EFL 的保持(table)。

> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。

One group row per field and wavelength: kind="spot" is TRAN (transverse ray aberrations, mm), kind="wavefront" is OPDW (OPD, waves); *reference* "chief" measures from the chief ray (for the

wavefront: the OPD as it is, relative to the chief ray) and "centroid" from the centroid of the spot (for the

wavefront: the mean OPD removed). The pupil is hexapolar with *rings* rings out to *pupil_fill*. The row weight is sqrt(field_weight x wavelength_weight) (default 1). The EFL hold is an EFFL row with target *efl_target* (default the starting EFL; False for none) and weight efl_weight / |target|; the default *efl_weight* is 10 sqrt(n_rays) for the spot and 100 sqrt(n_rays) for the wavefront. For kind="spot", reference="chief" the total equals lensopt.merit_function on the same pupil.

Returns {"operands", "fields", "wavelengths", "kind", "reference", "rings", "pupil_fill", "efl_target", "efl_weight", "n_rays"}; pass it (or its "operands" with fields= and wavelengths=) to the other ops.

Example::

m = merit_default(lens, kind="wavefront", rings=3)

merit_evaluate(lens, m)["merit"]

該族通用的輸入契約(fail-closed)

optics 的每個運算子都先檢驗輸入再計算(不讓任何東西無聲通過):

• 單位寫進參數名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不會當掉,而是給出「看似合理卻是錯的答案」,所以用命名來防。這裡絕不從數值大小去猜單位。

• 字串一律 ValueError —— float('50') 會成功,於是未解析的設定值會被當成長度混進來(實測:thin_lens('50', '200') 曾回傳看似合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隱式提升拒絕。

• complex / masked array 一律 ValueError(僅接受實數槽位;拒絕無聲丟棄虛部或剝掉遮罩)。所有輸入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。但已宣告的缺測除外:bottle_fit_from_pattern 的 u_map 以 NaN 接收未能測得的像素(∞ 仍被拒絕)。

• 逐項點名拒絕除零及其近親:焦距 0、曲率半徑 0、折射率 <= 0、全不透明光闌(全為 0,正規化變成 0/0)、總和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 向量、物體位於前焦點(像在無窮遠)。

• 只有兩個運算子會回傳非有限值,而且都寫進了契約:depth_of_field 在超焦距以外回傳 far_mm = inf(這正是超焦距的定義),gaussian_beam 在束腰處回傳 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半徑)。兩者都同時回傳一個有限的夥伴(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的無聲 NaN/Inf 都在內部檢出並 ValueError ——「float64 溢位了」和「答案是無窮大」是兩種不同的主張,不能拿後者的臉去交付前者。但已宣告的缺測除外:bottle_background_map 對光線不可用的像素(全反射等)在 u_mm 中回傳 NaN,並同時回傳 valid 遮罩和數量。

• 尺寸上限:生成網格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,傳入的場/PSF/光闌受 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24),ABCD 元件序列受 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024),Zernike 受 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。以 fail-closed 堵住「小參數引發巨大內部配置」的路徑(實測:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。

• 物理上不可能的狀態同樣拒絕:偏振度 > 1 的 Stokes 向量、負穿透率、負強度、n-|m| 為奇數等非法 Zernike 指標。

詳細使用指南

• optics_imaging 族使用指南

參考(範例資料、文獻)

• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。

• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。

• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。

可執行的範例(實際呼叫該運算子並已驗證的樣例)

• optimized_lens_tolerance_sensitivity — py -3.11 examples/optimized_lens_tolerance_sensitivity.py

• poc_lens_merit_operands — py -3.11 examples/poc_lens_merit_operands.py

型別可銜接的下一個運算子(可接受 `table` 作為輸入)

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

同類別(`lensmerit`)

merit_operands_list · merit_evaluate · merit_boundary_operands · optimize_lens_operands · merit_contributions

*Provenance: lensmerit.py — OPTICS 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*

merit_default — OPTICS lensmerit op

用法