fullseye

coaxial_illumination — OPTICS `illumination` 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.coaxial_illumination(reflectance=0.5, absorptance=0.0, back_reflectance=0.04, plate_thickness_mm=1.0, plate_index=1.52, panel_mm=60.0, panel_distance_mm=60.0, camera_distance_mm=200.0, field_mm=20.0, part='mirror', telecentric=False, panel_radiance=None, shape=(65, 65), n_panel=None) (実装を直接呼ぶなら import illumdesign; illumdesign.coaxial_illumination(reflectance=0.5, absorptance=0.0, back_reflectance=0.04, plate_thickness_mm=1.0, plate_index=1.52, panel_mm=60.0, panel_distance_mm=60.0, camera_distance_mm=200.0, field_mm=20.0, part='mirror', telecentric=False, panel_radiance=None, shape=(65, 65), n_panel=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("coaxial_illumination"))

使い方

Coaxial (half-mirror) lighting: the round-trip T*R budget and the image a camera sees (table).

The panel (square, side panel_mm, unfolded distance panel_distance_mm from the part through the 45-degree half mirror) lights the part by one reflection (R); the camera (pinhole at camera_distance_mm, or telecentric) looks through the mirror (T = 1 - R - A).

Budget: round_trip = R T (1/4 for the default lossless 50/50 mirror; splitter_reflectance / splitter_transmittance carry R and T under the names the optscene coaxial light reads), optimum_reflectance = (1 - A) / 2, max_round_trip = (1 - A)^2 / 4 (0.25 for a lossless mirror), ghost_ratio = T^2 r_b / R (the back-surface reflection of the plate, relative to the front reflection, on the illumination leg) and ghost_offset_mm = 2 t tan(theta_r) cos 45 deg (its lateral shift; sin theta_r = sin 45 / n).

Image (camera view, shape pixels over a square field of half-width field_mm):

part="mirror": a specular part shows the panel itself, so the image is R T L(panel point) with the panel point x (1 + h_panel / h_camera) (x for a telecentric lens) — the panel’s non-uniformity is imaged one to one (like critical illumination) and the field goes dark beyond vignetting_edge_mm = (panel / 2) / (1 + h_panel / h_camera).
part="matte": a Lambertian part (albedo 1) returns R T E / pi, with E the irradiance of the panel (numerical sum over an n_panel x n_panel grid; the closed form for a uniform rectangle is matte_centre_closed). n_panel = None uses 32.

panel_radiance: None = uniform 1, or a 2-D map laid over the panel square. Returns also image, uniformity (:func:illumination_uniformity of the central 80 %; None when T = 0 and the image is dark by the budget, not by the geometry), panel_scale (1 + h_panel / h_camera).

Raises ValueError: R + A > 1, R = 0, a panel farther than the camera, unknown part.

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

背景知識ガイド(この op の手前にある物理・規約)

mv_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全

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_spectrometer_illumination — py -3.11 examples/poc_spectrometer_illumination.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(`illumination`)

light_source · irradiance_map · illumination_uniformity · defect_contrast · lighting_sweep · illumination_design · solid_angle_light · solid_angle_boundaries

Provenance: illumdesign.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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