linescan op• Datenarten: table → table
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.lens_field_profile(system=None, image_heights_mm=None, frequencies_lp_mm=(10.0, 20.0, 35.0), grid=96, wavelength_um=None) (die Implementierung direkt: import linescan; linescan.lens_field_profile(system=None, image_heights_mm=None, frequencies_lp_mm=(10.0, 20.0, 35.0), grid=96, wavelength_um=None); aus dem Register: opsoptics.get("lens_field_profile"))
Relative Beleuchtungsstärke und MTF für jede Bildhöhe per Raytracing (table, Objekt in endlicher Entfernung — der Zeilenkamera-Fall).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
照度: Lambert の物点から射影立体角の一様格子で光線を出し、像面に届いた光束を数える(_flux_trace)。像面の照度 = 光束 ÷ 像の面積要素(径方向の倍率 × 接線方向の倍率、像高の有限差分 —— 歪曲も入る)。相対照度は 3 つの積に厳密に分かれる(どれも返す):
relative_illumination = cos4 × pupil_factor × area_gain
• cos4: 物体側の主光線角(物点から近軸の入射瞳の中心へ)の cos⁴ —— 自然な周辺減光の閉形式(optics.relative_illumination と同じ式)。
• pupil_factor = (光束の比) / cos4: 1 なら理想の cos⁴、1 未満は口径食(鏡筒・レンズの縁・面の球の端で光束が欠ける)、1 より大きいのは軸外で入射瞳が広がって見える(瞳収差)。
• area_gain = 軸上の面積要素 / その像高の面積要素: 樽型歪曲は像を縮めるので照度を上げる。
MTF: 通った光線の像面の座標から幾何光学の OTF の絶対値 |⟨exp(−2πi ν (x − x̄))⟩|(各光線は等しい光束)を、サジタル(像高に直交、x)とタンジェンシャル(像高の向き、y)で。回折の MTF(円形瞳、近軸の作動 F 値)を mtf_diffraction に並べ、mtf_sagittal / mtf_tangential は幾何 × 回折(積の近似 —— 収差が回折より十分大きいか小さいときに良い)。ラインセンサは径方向に 1 列に並ぶので、タンジェンシャル = 幅方向(画素の並び)、サジタル = 流れ方向。
*system*: raytrace.lens_system(有限距離の物体、既定 = linescan_lens_example("linescan"))。*image_heights_mm*: 像高(既定 0〜28.672 mm = 8192 × 7 µm の半分を 9 点)—— 物体高は近軸倍率で割って出す。像高の位置(面積要素)は主光線、主光線が通らなければ通った光線の重心で測る。返り値 dict: image_height_mm / object_height_mm / chief_image_mm / distortion_percent / relative_illumination / cos4 / pupil_factor / area_gain / flux_ratio / frequencies_lp_mm / mtf_sagittal / mtf_tangential(像高 × 周波数)/ mtf_geometric_sagittal / mtf_geometric_tangential / mtf_diffraction / covered(光線が 3 本以上届いたか)/ magnification / working_fno。届かない像高は照度 0・MTF NaN(covered False)。
Raises ValueError: 物体が無限遠(像の面積要素の扱いが違う —— optics.relative_illumination / lensimage を使う)/ 像高・周波数が非有限か負 / grid が [16, 256] の外 / 軸上で光線が 1 本も通らない / 窓を広げても光線が窓の縁を通る。
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• poc_tdi_linescan — py -3.11 examples/poc_tdi_linescan.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
linescan)tdi_snr · tdi_sync_mtf · linescan_acquire · linescan_lens_columns · linescan_lens_example
*Provenance: linescan.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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