imaging op• データ種: なし → pairs(引数だけで決まる op —— 画像やデータの入力を取らない)
• 呼び出し: import optics; optics.mtf_diffraction(f_number=5.6, wavelength_um=0.55, samples=64) (または opsoptics.get("mtf_diffraction"))
円形瞳の回折限界 MTF(閉じた式)。
> 以下の詳細説明は原文のままです —— 要約と見出しは訳出済み。
`MTF(x) = (2/pi)*(arccos(x) - x*sqrt(1 - x^2)) with x = nu/nu_c` the
frequency normalised to the cutoff `nu_c = 1/(lambda*N)`. This is the
ceiling: no aberration-free lens at this f-number can do better, and a
measured :func:psf_to_mtf curve above it means the measurement is wrong.
Returns a `(samples, 2) float64 pairs` array: column 0 the spatial
frequency in cycles per millimetre from 0 to the cutoff, column 1 the
MTF in [0, 1].
Ground truth it reproduces exactly (machine precision): `MTF(0) = 1`,
`MTF(nu_c) = 0, and at half the cutoff the textbook 0.391`
(`(2/pi)*(pi/3 - sqrt(3)/4) = 0.3910022...`). The cutoff itself at
`lambda = 0.55 um, N = 5.6 is 324.7 cycles/mm` — which is why
stopping a machine-vision lens past f/8 stops buying depth of field and
starts buying blur (compare :func:depth_of_field).
Raises `ValueError`: non-positive or non-finite *f_number* /
*wavelength_um*; *samples* outside `[2, MAX_GRID]`.
Incoherent illumination, circular unobstructed pupil, no aberration, no
defocus, and no detector: the pixel aperture and the sensor's own MTF
multiply on top of this and are not included.
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。
• measurement_uncertainty — 計測の不確かさと校正の知識 — 「測れている」を主張するために
• mv_cameras — 産業用カメラメーカー（センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI）
• virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型
• 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。
• optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
• poc_veiling_glare — py -3.11 examples/poc_veiling_glare.py
pairs を入力に取れる)—
imaging)*Provenance: optics.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)。*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.