moire_align op• 資料種類:無 → image2d(僅由參數決定的運算子 —— 不接受影像或資料輸入)
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.moire_overlay_image(shape=(256, 1024), pixel_um=0.5, p_mask_um=2.0, p_wafer_um=2.04, shift_nm=0.0, layout='single', profile='square', duty=0.5, blur_sigma_um=1.5, gap_um=0.0, wavelength_um=None, drift_nm=0.0, illum_gradient=0.0, noise_sigma=0.0, seed=0, moving='wafer', n_harmonics=15, allow_aliasing=False, with_mask=True)(要直接呼叫實作,import moirealign; moirealign.moire_overlay_image(shape=(256, 1024), pixel_um=0.5, p_mask_um=2.0, p_wafer_um=2.04, shift_nm=0.0, layout='single', profile='square', duty=0.5, blur_sigma_um=1.5, gap_um=0.0, wavelength_um=None, drift_nm=0.0, illum_gradient=0.0, noise_sigma=0.0, seed=0, moving='wafer', n_harmonics=15, allow_aliasing=False, with_mask=True);從台帳取用則 opsoptics.get("moire_overlay_image"))
合成相機拍攝的兩片重疊光柵的影像(對準標記)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
像 = [マークの強度(マスクの格子の像 × ウェハの格子の反射率)] をガウスのぼけ(MTF exp(−2π²σ²f²))と画素の積分(sinc)で撮ったもの。格子はフーリエ級数で持つので、ぼけと画素は閉形式(打ち切りの誤差は n_harmonics と項の大きさの床 1e-12 だけ)。ギャップ gap_um > 0 ではマスクの像を moire_talbot_gap と同じく optics.angular_spectrum_propagate で伝搬する(0/1 の格子だけ、波長 wavelength_um が要る —— ギャップが 0 なら使わない)。ぼけが格子のピッチを潰すので、像に残るのは差の周波数の縞(モアレ)だけになる —— これが位置合わせのマークの要点。
layout:
"single" 全面が 1 対(マスク p_m、ウェハ p_w)、線は縦、x のずれを読む。
"differential" 上半分 = 対 A(p_m, p_w)、下半分 = 対 B(ピッチを入れ替え)。ずれで 2 つの縞は逆に動き、
マーク全体の流れ(drift_nm)では同じ向きに動く。
"quad" 4 象限: 左上 A_x、右上 B_x、左下 A_y、右下 B_y(下は線が横で y のずれ)。
shift_nm と drift_nm は (x, y) の組でもよい。
with_mask=False はマスクを外してウェハの格子だけを撮った直接の像(比べ手の相互相関に使う。ピッチ 2 µm の格子はぼけで消えて一様な灰色になる —— 直接の像ではずれが見えない、を示す)。縞の周期の検査はしない。shift_nm は moving(既定 "wafer")の格子のずれ。drift_nm はマーク全体(2 枚とも)がカメラに対して動いた量。illum_gradient は視野の端から端までの照明の傾き(相対、x と y に同じ量)、noise_sigma は加える白色ガウス雑音の標準偏差(強度の単位。0/1 の格子 2 枚で平均は 0.25)。
Raises ValueError: 同じピッチ、縞の周期が 2 画素未満(ナイキスト超え)、区画に縞が 1 周期も入らない、ぼけで消えきらない格子の周波数がナイキストを超える(allow_aliasing=True で許す —— 実際のカメラでは折り返して縞に混ざる)、ギャップがあるのに profile が "sine"、綴り違い、形が小さすぎる。
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。
• 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。
• 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。
• 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。
• poc_moire_alignment — py -3.11 examples/poc_moire_alignment.py
• poc_moire_screen — py -3.11 examples/poc_moire_screen.py
image2d 作為輸入)fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · edge_spread · veiling_glare_index · emva_pair_statistics · emva_defect_pixels
moire_align)moire_magnification · moire_talbot_gap · moire_phase · moire_phase_to_shift · moire_differential_shift · moire_mark_read · moire_phase_crlb
*Provenance: moirealign.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)。*
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