imaging_sim op• 資料種類:table → image2d
• 呼叫:import lensimage; lensimage.psf_from_opd(system, field=None, size=None, wavelength_um=None, pixel_pitch_um=None, oversample=4)(或 opsoptics.get("psf_from_opd"))
帶真實像差的光瞳的繞射 PSF(`image2d`,總和為 1)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
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).
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。
• 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
• 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。
• lens_defect_dataset_demo — py -3.11 examples/lens_defect_dataset_demo.py
image2d 作為輸入)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 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.