film op• 資料種類:無 → table(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.film_color(film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=1000.0, n_points=101, under=(), angle_deg=0.0, na=0.0, wl_min_nm=380.0, wl_max_nm=780.0, ambient=1.0, exposure=1.0, illuminant=None)(要直接呼叫實作,import filmoptics; filmoptics.film_color(film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=1000.0, n_points=101, under=(), angle_deg=0.0, na=0.0, wl_min_nm=380.0, wl_max_nm=780.0, ambient=1.0, exposure=1.0, illuminant=None);從台帳取用則 opsoptics.get("film_color"))
膜厚變化時的干涉色(晶圓色卡),以 D65 照明與 CIE 1931 配色函數觀察的顏色。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
film: 膜の材料(材料表の鍵など)。under があればその上に乗る最上層。
substrate: 基板。thickness_min_nm / thickness_max_nm / n_points: 膜厚の格子。
under: 膜と基板の間の層 [(材料, 厚さ nm), ...](入射側から順)。
angle_deg / na / ambient: multilayer_reflectance と同じ。wl_min_nm / wl_max_nm: 色を積む波長の範囲(既定 380〜780 nm。材料表の範囲が足りなければ ValueError)。
exposure: 線形 sRGB に掛ける露出(見本を明るく見せたいとき。CIELAB と色相は露出 1 の値)。
illuminant: 照明の分光分布 pairs(λ [nm], 相対値)。None は D65(matappear の平滑近似)。
白(反射率 1)が sRGB の白に落ちるよう同じ照明で正規化する(白色順応)。輝線の多い蛍光灯では
厚い膜の色が残る —— 連続光では縞が帯域内で平均されて灰色に近づく。
返り値 dict:
thickness_nm (N,) / reflectance (N, K) と wavelength_nm (K,) / linear_srgb (N, 3)(白 = 1、負は色域外)/
srgb (N, 3)(ガンマ済み・0〜1 に切った表示用)/ lab (N, 3)(CIELAB、白 = D65)/ hue_deg (N,)(a*b* の色相角)/
chroma (N,)。
★色は膜厚について周期的に繰り返す(SiO₂ on Si では光学的厚さ n d が約 λ/2 ≈ 190 nm 進むごとに似た色に戻る) —— 色だけでは膜厚が一意に決まらない(film_thickness_map の n_candidates)。
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_thin_film_reflectometry — py -3.11 examples/poc_thin_film_reflectometry.py
table 作為輸入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
film)multilayer_reflectance · film_thickness_fft · film_thickness_fit · film_thickness_map
*Provenance: filmoptics.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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