fullseye

lens_element_drawing — OPTICS `drawing` op

データ種: table → table
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.lens_element_drawing(system, element=0, tolerances=None, outer_diameter_mm=None, clear_aperture_mm=None, chamfer_mm=0.2, irregularity_fringes=None, surface_imperfections=None, stress_birefringence=20.0, bubbles='1/3x0.16', inhomogeneity='2/1;1', trials=200, seed=0, radius_tolerance='radius', plane_power_fringes=2.0, scale=None, title=None) (実装を直接呼ぶなら import optdraw; optdraw.lens_element_drawing(system, element=0, tolerances=None, outer_diameter_mm=None, clear_aperture_mm=None, chamfer_mm=0.2, irregularity_fringes=None, surface_imperfections=None, stress_birefringence=20.0, bubbles='1/3x0.16', inhomogeneity='2/1;1', trials=200, seed=0, radius_tolerance='radius', plane_power_fringes=2.0, scale=None, title=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("lens_element_drawing"))

使い方

単レンズの製作図(table、図の dict)—— ISO 10110 の表記で、断面図と 3 分割のデータ欄と表題欄。

system の element 番目のガラス(前から 0, 1, …)を描く。データ欄は左が第 1 面、右が第 2 面、中央が材料:

面: R(曲率半径、凸は CX・凹は CC、平面は ∞)と公差、⌀e(有効径)、3/A(B)(面形状の公差: A = 曲率の誤差による sag の誤差、B = 不規則性、どちらも λ = 546.07 nm の干渉縞の本数。R の公差を寸法で書くときは A を - にする —— ISO 10110-5 の慣行)、4/σ(面の傾き = 偏心の公差、分)、5/N×A (表面のきず)。
材料: n_d と ν_d(式で評価した値。社名の硝材名は書かない)と公差、0/(応力複屈折 nm/cm)、 1/(泡と異物)、2/(不均質と脈理)。
図: 中心厚と公差、外径と公差、面取り(保護面取り)、光軸。

公差は raytrace.tolerance_analysis の公差の辞書(tolerances、既定は同じ既定値 radius_pct 0.5 / thickness_mm 0.05 / index 0.001 / tilt_deg 0.05)から写す: 中心厚 ±thickness_mm、n_d ±index、4/ = tilt_deg × 60 分、曲率の公差 radius_pct は R の ± と、有効径の縁での sag の差 |sag(R(1 ± p)) − sag(R)| を縞の本数(1 本 = λ/2)にする。radius_tolerance = "radius"(既定)は R の欄に ±ΔR を書いて 3/-(B) とし、縞の換算は注記に残す。"fringes" は R を公称値だけにして 3/A(B) の A に縞の本数を書く。B(不規則性、irregularity_fringes)の既定は "radius" で 1、 "fringes" で A/4(最低 0.5)。平面は曲率の公差が無いので、A は plane_power_fringes(既定 2 本)。同じ公差で tolerance_analysis を回した EFL の 5〜95 % の幅を注記に入れる(trials 回、 seed)—— 図の公差が光学系の何を動かすかを製作図に残すため。

返り値の values: R1 / R2 / center_thickness / outer_diameter / clear_aperture / nd / vd / fringes_power / tilt_arcmin / efl / efl_p5 / efl_p95。平面の R と、分散の無い媒質の vd は inf(非有限は契約、lens_system の規約どおり)。 ★接合レンズ(面が 3 つ以上のガラスの連続)は 1 枚ずつ描けないので ValueError。

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-

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_optics_drawings — py -3.11 examples/poc_optics_drawings.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(`drawing`)

lens_section_drawing · vision_setup_drawing · drawing_svg · drawing_dxf · drawing_raster · svg_entities · dxf_entities

Provenance: optdraw.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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