fullseye

film_color — OPTICS film 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.film_color(film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=1000.0, n_points=101, under=(), angle_deg=0.0, na=0.0, wl_min_nm=380.0, wl_max_nm=780.0, ambient=1.0, exposure=1.0, illuminant=None) (実装を直接呼ぶなら import filmoptics; filmoptics.film_color(film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=1000.0, n_points=101, under=(), angle_deg=0.0, na=0.0, wl_min_nm=380.0, wl_max_nm=780.0, ambient=1.0, exposure=1.0, illuminant=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("film_color"))

使い方

膜厚を振ったときの干渉色(ウェハの色見本)。D65 の照明・CIE 1931 の等色関数で見た色を返す。

film: 膜の材料(材料表の鍵など)。under があればその上に乗る最上層。 substrate: 基板。 thickness_min_nm / thickness_max_nm / n_points: 膜厚の格子。 under: 膜と基板の間の層 [(材料, 厚さ nm), ...](入射側から順)。 angle_deg / na / ambient: :func:multilayer_reflectance と同じ。 wl_min_nm / wl_max_nm: 色を積む波長の範囲(既定 380〜780 nm。材料表の範囲が足りなければ ValueError)。 exposure: 線形 sRGB に掛ける露出(見本を明るく見せたいとき。CIELAB と色相は露出 1 の値)。 illuminant: 照明の分光分布 pairs(λ [nm], 相対値)。None は D65(matappear の平滑近似)。 白(反射率 1)が sRGB の白に落ちるよう同じ照明で正規化する(白色順応)。輝線の多い蛍光灯では 厚い膜の色が残る —— 連続光では縞が帯域内で平均されて灰色に近づく。

返り値 dict: thickness_nm (N,) / reflectance (N, K) と wavelength_nm (K,) / linear_srgb (N, 3)(白 = 1、負は色域外)/ srgb (N, 3)(ガンマ済み・0〜1 に切った表示用)/ lab (N, 3)(CIELAB、白 = D65)/ hue_deg (N,)(ab の色相角)/ chroma (N,)。

★色は膜厚について周期的に繰り返す(SiO₂ on Si では光学的厚さ n d が約 λ/2 ≈ 190 nm 進むごとに似た色に戻る) —— 色だけでは膜厚が一意に決まらない(:func:film_thickness_map の n_candidates)。

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_thin_film_reflectometry — py -3.11 examples/poc_thin_film_reflectometry.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(film)

multilayer_reflectance · film_thickness_fft · film_thickness_fit · film_thickness_map

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Provenance: filmoptics.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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