fullseye

mtf_diffraction — OPTICS `imaging` op

データ種: なし → pairs(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.mtf_diffraction(f_number=5.6, wavelength_um=0.55, samples=64) (実装を直接呼ぶなら import optics; optics.mtf_diffraction(f_number=5.6, wavelength_um=0.55, samples=64)、台帳から引くなら opsoptics.get("mtf_diffraction"))

使い方

The diffraction-limited MTF of a circular pupil (closed form).

MTF(x) = (2/pi)*(arccos(x) - x*sqrt(1 - x^2)) with x = nu/nu_c the frequency normalised to the cutoff nu_c = 1/(lambda*N). This is the ceiling: no aberration-free lens at this f-number can do better, and a measured :func:psf_to_mtf curve above it means the measurement is wrong.

Returns a (samples, 2) float64 pairs array: column 0 the spatial frequency in cycles per millimetre from 0 to the cutoff, column 1 the MTF in [0, 1].

Ground truth it reproduces exactly (machine precision): MTF(0) = 1, MTF(nu_c) = 0, and at half the cutoff the textbook 0.391 ((2/pi)*(pi/3 - sqrt(3)/4) = 0.3910022...). The cutoff itself at lambda = 0.55 um, N = 5.6 is 324.7 cycles/mm — which is why stopping a machine-vision lens past f/8 stops buying depth of field and starts buying blur (compare :func:depth_of_field).

Raises ValueError: non-positive or non-finite f_number / wavelength_um; samples outside [2, MAX_GRID].

Incoherent illumination, circular unobstructed pupil, no aberration, no defocus, and no detector: the pixel aperture and the sensor’s own MTF multiply on top of this and are not included.

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)

measurement_uncertainty — 計測の不確かさと校正の知識 — 「測れている」を主張するために
mv_cameras — 産業用カメラメーカー（センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI）
virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型

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)

optics_imaging — py -3.11 examples/optics_imaging.py
poc_veiling_glare — py -3.11 examples/poc_veiling_glare.py

型が繋がる次の op(`pairs` を入力に取れる)

—

同カテゴリ(`imaging`)

psf_to_mtf · wavefront_stats

Provenance: optics.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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