fullseye

solid_angle_boundaries — OPTICS illumination op

• データ種: table → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.solid_angle_boundaries(light, view_na=0.1) (実装を直接呼ぶなら import illumdesign; illumdesign.solid_angle_boundaries(light, view_na=0.1)、台帳から引くなら opsoptics.get("solid_angle_boundaries"))

使い方

Closed-form slope thresholds of a smooth specular facet (table).

Illumination cone half-angle α, axis tilt ψ (from light); observation half-angle β = asin view_na. A facet tilted by θ in the plane of the cone tilt moves the mirrored cone axis to d = |2θ − ψ| from the camera axis. Returned:

• flat_brightness — the flat surface (θ = 0), from the cap intersection: 1 when ψ + β ≤ α, Ω_α/Ω_β when the whole (narrower) source cone sits inside the pupil, 0 when ψ ≥ α + β;
• invisible_below_deg — max(|α − β| − ψ, 0)/2: every |θ| below it keeps one cap wholly inside the other, so the brightness does not change and such slopes do not show at all. It is 0 only for matched cones (α = β, or a tilt that puts the flat ground on the edge): there every slope dims from the first fraction of a degree;
• dark_beyond_deg — (α + β + ψ)/2, the slope (tilted toward the cone) where the pupil empties; dark_beyond_other_side_deg — (α + β − ψ)/2 for the opposite tilt;
• sensitivity_per_deg — dB/dθ at θ = 0 from the closed form (0 in the fully lit plateau, non-zero when the flat ground sits on the edge, which is what makes the slope sign readable);
• regime — bright_field (the flat ground sees the whole of the narrower cone: ψ ≤ |α − β|), dark_field (flat dark: ψ ≥ α + β) or edge (in between: the flat ground sits on the boundary).

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

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_illumination_cone_vs_na — py -3.11 examples/poc_illumination_cone_vs_na.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_brightness

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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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