noncoaxial_drawing — OPTICS `drawing` op

• データ種: table → table

• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.noncoaxial_drawing(system, fields=None, rays=3, view='yz', scale=None, title=None, profile_points=61, rotate_deg=0, overlays=None) (実装を直接呼ぶなら import optdraw; optdraw.noncoaxial_drawing(system, fields=None, rays=3, view='yz', scale=None, title=None, profile_points=61, rotate_deg=0, overlays=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("noncoaxial_drawing"))

使い方

折り返した系の断面図・設置図(table、図の dict)—— raytrace3d の系の面・鏡・半透鏡・像面・光線を、大域の座標で子午面に投影して描く。

*system* は raytrace3d.noncoaxial_system の系(raytrace.lens_system の処方も受ける)。*view* は投影面:

"yz"(横軸 = 大域の z、縦軸 = y。x 軸まわりの折り返しはこの面に載る)/ "zx"(横軸 z、縦軸 x)。面は局所の子午面の sag 曲線(raytrace の円錐 + 非球面の式)を大域へ写して投影し、ガラスの群はコバの線で閉じ、鏡は裏に斜線、半透鏡は BS の印。光軸は座標系の原点の折れ線(細い一点鎖線)、絞りは口径の外の刻み、像面は像の座標系の線分(image_tilt で傾く)、有限の物体は物面の線分(object_tilt で傾く)。光線は視野ごとに色を分け、絞りの上で等間隔に絞りを狙った実光線(raytrace3d の Newton 法)。

*rotate_deg*(0 / 90 / 180 / 270)は紙の上で図を回す(同軸落射のように光が下から上へ進む装置を立てて描く)。*overlays* は別の系(例: 照明の枝 = 半透鏡で反射する系)の列で、その光線を照明の光線の層に重ねて描く(面は細線)。

寸法: 装置の占有の幅 W と高さ H(面・像面・光線の外接矩形)。注記: 光路長(第 1 面 → 像面の軸の長さ)、折り返しの角度。values: path_length / footprint / fold_angles_deg / 面ごとの大域の頂点 surfaces / 光線の大域の折れ線 rays / image_center。

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

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。

詳しい使い方ガイド

• optics_imaging ファミリガイド

参考(サンプルデータ・文献)

• 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。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

• poc_noncoaxial_optics — py -3.11 examples/poc_noncoaxial_optics.py

型が繋がる次の op(`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

同カテゴリ(`drawing`)

lens_section_drawing · vision_setup_drawing · lens_element_drawing · drawing_svg · drawing_dxf · drawing_raster · svg_entities · dxf_entities

*Provenance: optdraw.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)。*

noncoaxial_drawing — OPTICS drawing op

使い方