fullseye

scene_material — OPTICS scene 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.scene_material(kind: 'str' = 'lambert', albedo=0.6, metal: 'str' = 'al', finish: 'str' = 'random', glass: 'str' = 'N-BK7', sigma_per_mm: 'float' = 0.0, roughness_um: 'float' = 0.05, metal_source: 'str' = 'materials', reflectance_curve=None, absorption_from_k: 'bool' = False) -> 'dict' (実装を直接呼ぶなら import optscene; optscene.scene_material(kind: 'str' = 'lambert', albedo=0.6, metal: 'str' = 'al', finish: 'str' = 'random', glass: 'str' = 'N-BK7', sigma_per_mm: 'float' = 0.0, roughness_um: 'float' = 0.05, metal_source: 'str' = 'materials', reflectance_curve=None, absorption_from_k: 'bool' = False) -> 'dict'、台帳から引くなら opsoptics.get("scene_material"))

使い方

材質を 1 つ作る。kind は lambert / conductor / dielectric の 3 種。

3 種しか無いのは混ぜると黙って間違うからで、増やすなら型を分ける (拡散か・金属か・透明か で光線の行き先が根本的に変わる)。

lambert: albedo(スカラまたは RGB 3 要素)だけを使う完全拡散。 conductor: metal(glassmirror.METALS)の複素屈折率で色が決まり、 finish(metalfinish.FINISHES)で異方性ローブの幅が決まる。色は指定しない。 roughness_um は面粗さ Rq [µm]。鏡面として返る割合が exp(-(4πσcosθ/λ)²) で決まる(Davies 1954 / Bennett-Porteus 1961)ので、 鏡面(0.01 = 研磨)か拡散寄り(1.0 = 梨地)かはこの 1 つで決まる。 波長が式に入るので、同じ面でも光源の波長で見え方が変わる。 metal_source は n,k の出どころ: “materials”(既定、共通の材料表の実測の数表。 glassmirror.MEASURED_METALS の 10 種 —— Ni / Pt / Ti / W / Rh もここで選べる)か “table”(5 点の粗い表)。レンズの硝材と同じ表を観察対象も引く。★2026-10-15 に glassmirror の既定が実測の表になったのに合わせた(それまで既定は粗い表で、2 つの既定が食い違っていた)。 dielectric: glass(raytrace.glass_catalog())の Sellmeier 分散で屈折し、 sigma_per_mm の Beer–Lambert で吸収する。硝材名は共通の材料表の透過材 (他社の硝材・結晶・樹脂・水)まで引ける。レンズの媒質でない材料(Si・Ge などの半導体)も materials の n で引ける。absorption_from_k=True なら材料表の消衰係数 k から α = 4πk/λ を波長ごとに足す(Si ウェハが 850 nm で不透明・1100 nm で透明になる理由)。

分光の経路(render_optscene(spectral=True) / layout_capture(mode="spectral"))では、 lambert は reflectance_curve(pairs(λ [nm], R)、外挿しない)を引き、無ければ RGB の albedo の 平均を波長によらないとみなす(仮定として結果に残る)。金属は材料表の n,k(Johnson & Christy ほか) から Fresnel で、誘電体は n(λ) で解く。RGB の経路(既定)は従来どおり。

返り値: 上記を検証済みで格納した dict(他の scene_* op にそのまま渡す)。

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)

• dataset_conventions — 学習データセット規約の知識 — COCO / YOLO / VOC と外観検査での落とし穴
• 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）
• mv_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全
• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）
• 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)

• 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
• poc_pocket_interreflection — py -3.11 examples/poc_pocket_interreflection.py
• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py
• virtual_machine_vision — py -3.11 examples/virtual_machine_vision.py
• vision_layout_from_catalog — py -3.11 examples/vision_layout_from_catalog.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(scene)

scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_defect · surface_finish · random_defects · scene_difference

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Provenance: optscene.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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