観察用の光学系(レンズ・窓・鏡・膜)も観察対象(ウェハ・モールド・はんだ)も、見え方は材料の光学特性で決まります。これまで Fullseye は硝材 20 種の Sellmeier(raytrace)、金属 5 種の 5 点の n,k(glassmirror)、見た目のカタログ(surfacelib / metalfinish)が別々の名前空間にあり、同じ材料を光学系側と対象側で引く口がありませんでした。この回は1 材料 = 1 レコードの材料表を materials に作り、opsoptics の新カテゴリ matprop に 16 本を足しました。
表の中身は refractiveindex.info database(CC0 1.0)の一次文献の係数と数表だけで、tools/gen_material_tables.py が materials_data.py を生成します(出典とページを各区間に残す)。硝材 46 種(4 つの公開カタログの Sellmeier 式とべき級数の分散式、n_d・V_d・密度・熱膨張・dn/dT の式 A の係数)、結晶と IR 材 12 種(石英・CaF₂・BaF₂・MgF₂・LiF・KBr・CsI・サファイア・YAG・ZnSe・ZnS・水晶)、半導体 6 種(Si は Green 2008 の n,k 0.25〜1.45 µm と Salzberg の IR Sellmeier、Ge・GaAs・GaN・InP・SiC)、膜 4 種(Si₃N₄・TiO₂・Ta₂O₅・HfO₂)、金属 10 種(Ag・Au・Cu・Al・Cr・Ni・Rh・W・Ti・Pt の n,k の表、すべて測定またはそれに合わせた模型)、水(Daimon 20 ℃ と Hale の 0.2〜200 µm)、プラスチック 4 種(PMMA・PC・PS・COP)。メーカーの硝材カタログ本体(.agf)は同梱せず、read_glass_catalog_agf がユーザーのファイルを読みます(.agf 形式の分散式 1〜13 を全部受け、内部透過率の行から k を復元)。
op は材料を名前で受け(別名可、material_from_sellmeier / material_from_curves が返すレコードも可)、波長曲線はすべて pairs(λ [nm], 値)で返します —— 光源・センサ QE・ライトガイドの曲線と同じ形なので、像 = 光源 × 光学系 × 対象 × QE の波長積分にそのまま渡せます。material_optical_constants(1 波長の n・k・α・ε・垂直反射率と出典)、material_dispersion / material_extinction / material_absorption(曲線)、material_transmittance(平行平板、多重反射込み)、material_reflectance(Fresnel、角度と偏光)、abbe_number / glass_map(Abbe 図)、thermo_optic_coefficient(カタログの式 A の dn/dT と Δn)、plate_focus_shift(平行平板の焦点ずれ t(1 − 1/n) と縦球面収差)、silicon_free_carrier_absorption(Schroder 1978 の λ² 則)。区間外は外挿せず ValueError、k の表が無い区間は k = 0 を k_source = None で隠しません。
PoC は 46 種の硝材で分散式の n_d / V_d がカタログ公表値と 4e-6 / 0.005 で合うこと、Si の Green 2008 の表の点、銀の Johnson & Christy の点、Si 平板の透過率が閉形式と 1e-9、第二実装 optiland 0.6.3 と 23 点で 1e-6 を門にします。
同じ表を引く(第 2 段、2026-10-14): レンズ・鏡・観察対象の op も、この表を引くようにしました。raytrace.glass_catalog は手元の 20 種に加えて透過材 63 種(他社の硝材・結晶・樹脂・水)を名前で引き、lens_system の面の n に材料のキー(別名の "SF11" や "PMMA" など)を書けば、その表の範囲で光線追跡・色収差・公差解析が回ります(範囲外は ValueError、金属はレンズの媒質として拒否)。glassmirror.metal_optical_constants / metal_mirror_rgb は source="materials" で一次文献の数表(10 金属、MEASURED_METALS)になり、optscene.scene_material の金属も metal_source="materials" で同じ表から作れます(既定はどちらも従来の 5 点の粗い表のままで、既存の図と値は変わりません)。raytrace が手で写していた 20 種の係数は、この表と 400〜950 nm で 4e-16 の同じ曲線でした。
★所見(選定の誤り): 初版の表は W と Pt に、電子エネルギー損失(REELS)から逆算した表(Werner 2009)を選んでいて、550 nm の垂直反射率が W 0.84・Pt 0.93 と、別の測定(W 0.50、Pt 0.64〜0.73)から大きく外れていました。W は Weaver の測定、Pt は Tselin 2024 の分光エリプソメトリに差し替え、反射率を別の一次文献の値と突き合わせる門を足しました。同じ金属でも一次文献で反射率が 0.3 違うので、表を 1 本に決めるなら独立の表との突き合わせが要ります。
Sixteen ops in the new matprop category of opsoptics, backed by one record per material in materials_data.py (generated from the refractiveindex.info database, CC0: primary-literature coefficients and tables with their citation on every wavelength segment). 46 catalogue glasses from four makers, 12 crystals and IR materials, 6 semiconductors (Si with Green 2008 n,k and the Salzberg IR Sellmeier), 4 films, 10 metals, water and 4 plastics. Every curve comes back as pairs (λ nm, value) so sources, optics, targets and sensor QE share one shape. read_glass_catalog_agf reads the user’s own .agf catalogues (all 13 .agf dispersion formulas, k from internal-transmittance lines); vendor catalogues are not bundled. Gates: catalogue n_d / V_d of all 46 glasses within 4e-6 / 0.005, the published Green 2008 and Johnson & Christy points, slab transmittance against the closed form, and optiland 0.6.3 as a second implementation at 23 points.
Step 2 (2026-10-14) connects the lens, mirror and scene ops to the same table: raytrace.glass_catalog resolves the 63 transparent materials (other makers’ glasses, crystals, plastics, water) by name, glassmirror.metal_optical_constants / metal_mirror_rgb take source="materials" for the measured tables of 10 metals, and optscene.scene_material takes metal_source="materials"; the defaults stay on the old coarse table, so existing figures do not move. Finding: the first table picked REELS-derived data (Werner 2009) for W and Pt, giving 550 nm reflectances of 0.84 / 0.93 against 0.50 / 0.64-0.73 from other measurements; W now uses Weaver and Pt Tselin 2024, and a gate checks reflectance against an independent dataset.
向く: NIR / SWIR の透過検査の波長選び(Si の吸収端 1.1 µm、厚さとドーピングで決まる透過率)、ウェハ越し・窓越しの結像の焦点ずれと収差、鏡の材料選び(Ag / Al / Au / Rh の反射率と色)、硝子とプラスチックの分散と温度、自分の硝材カタログの取り込みと公表値との照合、観察対象の材料(Si・金属・樹脂)の反射・透過を同じ表から引く設計。
向かない: ★同梱の数値は一次文献の 1 条件(温度・結晶方位・成膜条件)です。Si の k は真性(バンド間)で、ドーピングは silicon_free_carrier_absorption で足します。Ge は結晶(Nunley 0.19〜2.48 µm + Burnett 2〜14 µm)、SiC は 4H の常光線(Wang、0.40〜5 µm)、膜(TiO₂ など)は成膜条件で 1〜5 % 動きます。2 つの出典が重なる所は、前の出典の範囲の最後の 3 % で線形に混ぜます(Si の 1.45 µm・Ge の 2.48 µm・水の 1.13 µm、継ぎ目の差はどれも 0.01 未満)。★初版の Ge は膜に近い表、SiC はスパッタ膜の表を継いでいて、継ぎ目で n が 0.044 / 0.66 跳んでいました(2026-10-14 に差し替え、独立の結晶の表と 0.005 以内を門に)。GaAs は 0.83〜0.97 µm に一次文献の穴があり、その波長は ValueError(外挿しない)。X 線の質量減衰係数・音響・熱伝導の列はこの回には無く、次の系列(X 線・SAM・サーモグラフィ)で足します。多層膜の干渉(保護銀・誘電体多層)は thin_film_reflectance 側で、この表は材料の n,k を渡すところまでです。
import materials as M
# Si ウェハ 775 µm は何 nm から透けるか: 1.0 µm で 0.3 %、1.2 µm で 52 %(多重反射込み)
T = M.material_transmittance("SI", thickness_mm=0.775, wl_min_nm=900, wl_max_nm=1400, n_points=101)
print(T[20], T[60]) # (λ nm, T)
# 同じ表から鏡の材料: 銀は 500 nm で 0.98、アルミは 820 nm に谷
R = M.material_reflectance("AG", 300, 1900, 161)
# 自分の硝材カタログ(.agf)を読んで、同梱の公表値と照合する
recs = M.read_glass_catalog_agf(None) # None = 同梱の雛形、パスか os.environ["FULLSEYE_GLASS_DIR"] を渡す
print(M.abbe_number(recs[0])["nd"], M.abbe_number("BK7")["nd_catalog"])
# レンズも同じ表から: 別のカタログの硝材や樹脂を面の n にキーで書く
import raytrace as RT
lens = RT.lens_system([{"R": 50.0, "t": 4.0, "n": "SF11", "ap": 8}, {"R": -50.0, "t": None, "n": 1.0}])
print(RT.chromatic_shift(lens)["efl_range"]) # F 線と C 線の焦点距離の差 [mm]
走らせて見るなら py -3.11 examples/poc_material_optical_library.py(図は FULLSEYE_FIGURE_DIR を指定したとき)。