linescan op• データ種: image2d → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.linescan_acquire(web=None, stages=8, photons_per_stage=200.0, eta=0.6, sigma_d=20.0, K=0.1, architecture='charge', full_well_e=None, dark_e=0.0, sync_error=0.0, yaw_deg=0.0, weave_px=0.0, weave_period_lines=200.0, encoder=False, encoder_error=None, lines=None, width=None, lens=None, noise=True, order=3, samples_per_px=4.0, oversample=1, seed=0) (実装を直接呼ぶなら import linescan; linescan.linescan_acquire(web=None, stages=8, photons_per_stage=200.0, eta=0.6, sigma_d=20.0, K=0.1, architecture='charge', full_well_e=None, dark_e=0.0, sync_error=0.0, yaw_deg=0.0, weave_px=0.0, weave_period_lines=200.0, encoder=False, encoder_error=None, lines=None, width=None, lens=None, noise=True, order=3, samples_per_px=4.0, oversample=1, seed=0)、台帳から引くなら opsoptics.get("linescan_acquire"))
反射率の地図 *web* を搬送しながら TDI ラインスキャンで撮る(table)。
*web*: 2-D の反射率 [0, 1] (行 = 流れ方向 MD、列 = 幅方向 CD)。1 行 = 公称の 1 ライン、1 列 = 1 画素の格子。センサ(幅 *width* 画素、既定 = web の幅から余白を除いた分)は web の中央を見る。
運動の模型(出力ライン k・段 s・段の中の時刻 u ∈ [0, 1)、τ = k + s + u):
web の進み T(τ) = ∫(1 + ε)(sync_error がスカラなら一定、1-D ならライン周期ごと —— 長さは
lines + stages 以上)、電荷の位置 r = s + u(1 周期に 1 行)、蛇行 w(τ) = weave_px·sin(2πτ/周期)。
web の行 = T(τ) − r·cos θ − x·sin θ、web の列 = x·cos θ − r·sin θ − w(τ)(x はセンサ中央からの画素)。
θ = 0・一定 ε なら行は k(1 + ε) + (s + u)ε —— optscene.linescan_capture と同じ規約で、N 段で
N·|ε| 画素の掃引(tdi_sync_mtf の閉形式)。encoder=True は web の進みからライン周期を作る
(速度の誤差が消え、ε = *encoder_error*(既定 None = 0、エンコーダの分解能の誤差)だけが残る —— encoder=False で
渡すと効かないので ValueError)。ヨーと蛇行は残る。
*oversample*(奇数、既定 1): web が 1 画素あたり何 web 画素で描かれているか。1 より大きいと、画素の開口(oversample × oversample の箱)を掛けてから標本を取る —— 細かい正弦波の板で MTF を測るときは補間の誤差が結果に混ざらないよう 5 などにする(3 次スプラインでも 0.4 c/px では補間だけで 2 割落ちる)。
時間積分は τ の一様な標本で取り、標本数は 1 段の道のり(滑り + 蛇行)から samples_per_px 点/画素で決める(完全同期なら 1 点で厳密)。補間は order(1 = 双線形、3 = 3 次スプライン、前置フィルタは 1 回だけ)。
雑音(noise=True、EMVA 1288 の線形模型): 平均電子 μ_e = Σ 段 ημ_p·R(+ 暗電流 *dark_e*/段)を Poisson 1 回で引き(Poisson の和は Poisson —— 厳密)、charge は読み出し σ_d を 1 回、digital は分散 Nσ_d² と量子化 N/12 DN² を正規雑音で(各段の丸めの近似)。full_well_e(既定 None = 飽和なし)は電荷加算では合計に、デジタル加算では 1 段の平均に掛ける。返す画像は DN = K·e(ADC の上限では切らない)。
*lens*: linescan_lens_columns の結果(列ごとの相対照度とガウスのぼけ)。光学像は運動の前に決まるので、ぼけと照度は地図に掛けてから搬送する(同じ列は同じぼけ —— 像高はセンサの列で決まる)。
返り値 dict: image (lines, width) DN / mean_e(雑音なしの期待電子)/ line_rows(各ラインの段の中央が見る web の行 [web 画素]、センサ中央の列で)/ col0(センサの列 0 が見る web の列 [web 画素])/ slip_scan / slip_cross / smear_scan_px / smear_cross_px / samples / stages / architecture。
Raises ValueError: web が 2-D の有限な [0, 1] でない / 段数・ライン数が範囲外 / ε が範囲外か長さ不足 / encoder=False で encoder_error を渡した / oversample が偶数 / 掃引・蛇行・ヨーで標本が web の外に出る(黙って端を繰り返さない)/ lens の列数が width と違う。
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。
• 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。
• poc_tdi_linescan — py -3.11 examples/poc_tdi_linescan.py
table を入力に取れる)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
linescan)tdi_snr · tdi_sync_mtf · lens_field_profile · linescan_lens_columns · linescan_lens_example
*Provenance: linescan.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)。*
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