linescan op• 数据种类:table → table
• 调用: 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)(要直接调用实现,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);从台账取用则 opsoptics.get("lens_field_profile"))
用光线追迹求每个像高的相对照度和 MTF(table,物体在有限距离 —— 线扫描的用法)。
> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。
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。
optics 的每个算子都先校验输入再计算(不让任何东西无声通过):
• 单位写进参数名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不会崩溃,而是给出「看着合理却是错的答案」,所以用命名来防。这里绝不从数值大小去猜单位。
• 字符串一律 ValueError —— float('50') 会成功,于是未解析的配置值会被当成长度混进来(实测:thin_lens('50', '200') 曾返回看着合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隐式提升拒绝。
• complex / masked array 一律 ValueError(仅接受实数槽位;拒绝无声丢弃虚部或剥掉掩码)。所有输入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐项点名拒绝除零及其近亲:焦距 0、曲率半径 0、折射率 <= 0、全不透明光阑(全为 0,归一化变成 0/0)、总和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 矢量、物体位于前焦点(像在无穷远)。
• 只有两个算子会返回非有限值,而且都写进了契约:depth_of_field 在超焦距以外返回 far_mm = inf(这正是超焦距的定义),gaussian_beam 在束腰处返回 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半径)。两者都同时返回一个有限的搭档(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的无声 NaN/Inf 都在内部检出并 ValueError ——「float64 溢出了」和「答案是无穷大」是两种不同的主张,不能拿后者的脸去交付前者。
• 尺寸上限:生成网格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,传入的场/PSF/光阑受 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「小参数引发巨大内部分配」的路径(实测:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的状态同样拒绝:偏振度 > 1 的 Stokes 矢量、负透过率、负强度、n-|m| 为奇数等非法 Zernike 指标。
• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。
• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。
• 算法的正典(作者、年份)与用途见上面的族使用指南。
• poc_tdi_linescan — py -3.11 examples/poc_tdi_linescan.py
table 作为输入)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 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*
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