fullseye

film_thickness_map — OPTICS `film` op

データ種: images → table
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.film_thickness_map(images, wavelengths_nm=(450.0, 500.0, 550.0, 600.0, 650.0, 700.0), film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=1500.0, mode='spectral', under=(), ambiguity_rms=0.01, step_nm=1.0, normalize=False, chunk=4096) (実装を直接呼ぶなら import filmoptics; filmoptics.film_thickness_map(images, wavelengths_nm=(450.0, 500.0, 550.0, 600.0, 650.0, 700.0), film='SIO2', substrate='SI', thickness_min_nm=0.0, thickness_max_nm=1500.0, mode='spectral', under=(), ambiguity_rms=0.01, step_nm=1.0, normalize=False, chunk=4096)、台帳から引くなら opsoptics.get("film_thickness_map"))

使い方

分光画像(帯域ごとの反射率)か RGB 画像から、画素ごとの膜厚を出す(早見表 + 放物線の精密化)。

images: (B, H, W) の帯域画像の列。mode="spectral" なら各帯域は wavelengths_nm の波長での反射率(狭帯域の分光カメラ)、mode="srgb" なら B = 3 で :func:film_color と同じ線形 sRGB(D65・CIE 1931 の等色関数、Luther 条件を満たす理想の RGB カメラ)。 wavelengths_nm: 分光モードの帯域の中心 [nm] (B 個、昇順)。srgb モードでは使わない。 film / substrate / under: 積層(材料表の鍵)。最上層 film の厚さを求める。 thickness_min_nm / thickness_max_nm / step_nm: 早見表の膜厚の範囲と刻み。 ambiguity_rms: 「同じくらい合う候補」の閾: 画素の RMS 残差が最良 + この値以下の局所解を数える。既定 0.01 は反射率 1 % の雑音の目安。 normalize: True なら画素と早見表をどちらも長さ 1 に揃えてから比べる(明るさ = 照明・露出・反射率の倍率が分からないときに、色の向き(分光の形)だけで照合する)。rmse は長さ 1 の単位になる。 chunk: 1 回に照合する画素の数(メモリの上限)。

返り値 dict: thickness (H, W) / rmse (H, W) / n_candidates (H, W)(閾の中に入った局所解の数。 ★1 より大きい画素は色(帯域)だけでは膜厚が決まらない —— RGB では色が膜厚について周期的に繰り返すのでここが 2 以上になる)/ lut_thickness_nm(早見表の膜厚)。

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_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_color · film_thickness_fft · film_thickness_fit

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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