fullseye

plate_focus_shift — OPTICS matprop 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.plate_focus_shift(material='SI', thickness_mm: 'float' = 0.775, wavelength_nm: 'float' = 1100.0, numerical_aperture: 'float' = 0.1) -> 'dict' (実装を直接呼ぶなら import materials; materials.plate_focus_shift(material='SI', thickness_mm: 'float' = 0.775, wavelength_nm: 'float' = 1100.0, numerical_aperture: 'float' = 0.1) -> 'dict'、台帳から引くなら opsoptics.get("plate_focus_shift"))

使い方

平行平板(ウェハ・窓・カバーガラス)を通して見たときの焦点ずれと球面収差を閉じた式で返す。

近軸の焦点ずれ Δ₀ = t(1 − 1/n)、開口の縁の光線(sinθ = NA)の焦点ずれ Δ(θ) = t(1 − cosθ/√(n² − sin²θ))、縦球面収差 = Δ(θ) − Δ₀ ≈ t sin²θ (1 − 1/n²)/(2n)(平板が 足す収差、NA の 2 乗。n = 3.5 の Si ウェハ 775 µm は近軸で ≈ 0.56 mm ずれ、NA 0.1 で ≈ 1.0 µm、 NA 0.3 で ≈ 9 µm の縦収差)。 optical_thickness_mm = n t。NA は (0, 1) でなければ ValueError。

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_chromatic_confocal — py -3.11 examples/poc_chromatic_confocal.py
• poc_material_optical_library — py -3.11 examples/poc_material_optical_library.py
• poc_nir_silicon_transmission — py -3.11 examples/poc_nir_silicon_transmission.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(matprop)

material_table · material_record · material_optical_constants · material_dispersion · material_extinction · material_absorption · material_transmittance · material_reflectance

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Provenance: materials.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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