form_factors_2d — OPTICS `light_transport` op

• データ種: table → matrix

• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.form_factors_2d(profile) (実装を直接呼ぶなら import lighttransport; lighttransport.form_factors_2d(profile)、台帳から引くなら opsoptics.get("form_factors_2d"))

使い方

Patch-to-patch form factors of a concave 2-D (extruded) cross-section by Hottel's crossed-strings rule.

For strips i and j of an extruded surface that see each other unobstructed (always true on a concave cross-section), F_ij = [(crossed strings) − (uncrossed strings)] / (2 L_i) — the fraction of the energy leaving strip i that lands on strip j. Exact (no quadrature); reciprocity L_i F_ij = L_j F_ji holds by construction, F_ii = 0 for flat patches, and each row plus the form factor to the opening sums to 1 (the closed polygon is an enclosure).

*profile* is a table from groove_profile. Returns the (P, P) matrix (matrix).

Raises ValueError: *profile* is not a groove_profile table or its vertices are not a concave function z(x).

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_interreflection_fringe_error — py -3.11 examples/poc_interreflection_fringe_error.py

• poc_itof_multifreq — py -3.11 examples/poc_itof_multifreq.py

型が繋がる次の op(`matrix` を入力に取れる)

abcd_trace · emva_filter_distortion · mueller_apply · mueller_checks · pixel_shift_capture · pixel_shift_merge · pixel_shift_motion_mask · oct_from_spectra

同カテゴリ(`light_transport`)

groove_profile · transport_matrix_radiosity · high_frequency_patterns · render_transport · separate_direct_global · fringe_multipath_phase_error · predict_fringe_phase_error · micro_phase_decode

*Provenance: lighttransport.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)。*

form_factors_2d — OPTICS light_transport op

使い方