fullseye

chromatic_confocal_probe — OPTICS confocal op

• データ種: なし → table(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 fullseye as fs; fs.ledger.chromatic_confocal_probe(surfaces=None, stop: 'int' = 0, wl_min_nm: 'float' = 450.0, wl_max_nm: 'float' = 700.0, n_points: 'int' = 26) -> 'dict' (実装を直接呼ぶなら import chromconf; chromconf.chromatic_confocal_probe(surfaces=None, stop: 'int' = 0, wl_min_nm: 'float' = 450.0, wl_max_nm: 'float' = 700.0, n_points: 'int' = 26) -> 'dict'、台帳から引くなら opsoptics.get("chromatic_confocal_probe"))

使い方

対物レンズの処方から、波長 → 焦点位置の較正表(虹のものさしの目盛)を作る。

処方 surfaces は :func:raytrace.lens_system と同じ形(dict か (R, t, n[, k[, ap]]) の列、 硝材は名前で材料表を引く)。平行光で入射し、絞り(stop 番目の面)の ap がビーム半径。 既定は :data:DEFAULT_PROBE_SURFACES(重フリントの非球面単レンズ、f ≈ 16 mm、ビーム半径 2.5 mm)。

各波長で: 近軸の後側焦点距離(raytrace.paraxial_trace)、像側 NA、縁の光線の焦点との差 (縦球面収差 LSA、実光線)、そして 鏡を置いて応答のピークを読む較正(縦球面収差を入れた軸応答の ピーク位置。無収差なら近軸焦点と一致、収差があればおよそ LSA/2 ずれる)。

返り値の dict(JSON にできる): wavelength_nm / paraxial_um(近軸焦点、較正の原点から)/ calibration_um(鏡で較正したピーク位置、最短波長で 0)/ lsa_um / na / efl_mm / fwhm_um(収差込みの鏡面応答の FWHM)/ fwhm_closed_um(無収差の閉形式)/ peak_response(無収差に対するピークの高さ)/ dz_dlambda_um_per_nm(較正表の傾き)/ range_um(較正の範囲)/ range_paraxial_um / working_distance_mm(最短波長の近軸焦点、 最終面から)/ origin_mm(z = 0 の位置、最終面から)/ beam_radius_mm / surfaces。

wl_min_nm / wl_max_nm / n_points: 較正する帯域と点数(4〜1024、等間隔)。

Raises ValueError: 処方の誤り(raytrace がそのまま名指しする)、帯域が硝材の表の外、 縁の光線のけられ・全反射、焦点が無い(発散系)、較正表が波長に対して単調でない(同じ位置に 2 つの波長が合う = 高さが一意に決まらない)。

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_chromatic_confocal — py -3.11 examples/poc_chromatic_confocal.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(confocal)

confocal_axial_response · chromatic_confocal_spectrum · chromatic_confocal_peaks · chromatic_confocal_readout · chromatic_confocal_limits

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Provenance: chromconf.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)。

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