imaging_sim op• Datenarten: table → image2d
• Aufruf: import lensimage; lensimage.psf_from_opd(system, field=None, size=None, wavelength_um=None, pixel_pitch_um=None, oversample=4) (oder opsoptics.get("psf_from_opd"))
Beugungs-PSF der realen, aberrierten Pupille (`image2d`, Summe 1).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
The pupil function `P = mask · exp(i·2π·W)` comes from
:func:raytrace.opd_samples (*W* in waves on a `size × size` grid over the
exit pupil; `size=None` picks a grid that keeps the phase below 0.4 waves
per sample, up to :data:MAX_PUPIL_SAMPLES; an explicit *size* that aliases
is refused). The PSF is `|FFT(P)|²` on a zero-padded grid whose sample
spacing is `λ·F#·(size−1)/M ≈ λ·F#/oversample` with the working
f-number `F# = 1/(2·NA_image) from :func:raytrace.paraxial_trace`.
With *pixel_pitch_um* the fine PSF is area-integrated onto detector
pixels of that pitch (each fine sample is binned into the pixel it falls
in; the pitch must not be finer than the sample spacing).
Ground truth (`tests/test_lensimage.py`): an unaberrated pupil (the
singlet stopped to a 1 mm semi-aperture) gives the Airy pattern — first
dark ring at `1.22·λ·F#` within 3 %, 83.8 % ± 1 % of the energy inside
it; the f/4 singlet (11 waves of spherical aberration) has a Strehl ratio
below 0.05 (peak versus the unaberrated peak of the same pupil).
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• **Strings lösen ValueError aus** — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• **complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.**
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). **Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus** — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• mv_cables — ケーブル（規格・速度・給電・ロボットケーブル）
• 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）
• mv_frame_grabbers — フレームグラバーボード（光学系ではないが、撮れるかを決める）
• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）
• mv_standards — カメラインターフェースの規格と団体
• 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
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• lens_defect_dataset_demo — py -3.11 examples/lens_defect_dataset_demo.py
image2d als Eingabe)fraunhofer_pattern · psf_to_mtf · illumination_uniformity · render_through_lens · surface_defect · defocus_blur
imaging_sim)distortion_map · render_through_lens · defect_dataset · calibration_views
*Provenance: lensimage.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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