fullseye

telecentric_lens — OPTICS telecentric 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.telecentric_lens(kind='object', focal_mm=100.0, magnification=-0.5, na_object=0.01, front_aperture_mm=12.5, stop_shift_mm=0.0, glass='N-BK7', wavelength_um=0.58756) (実装を直接呼ぶなら import telecentric; telecentric.telecentric_lens(kind='object', focal_mm=100.0, magnification=-0.5, na_object=0.01, front_aperture_mm=12.5, stop_shift_mm=0.0, glass='N-BK7', wavelength_um=0.58756)、台帳から引くなら opsoptics.get("telecentric_lens"))

使い方

同じ単レンズで、絞りの位置だけを変えた 3 種の撮像レンズの処方(raytrace.lens_system の table)。

• kind="entocentric" —— 通常のレンズ。絞りをレンズの直後(1 mm)に置く。入射瞳はレンズの位置にあり、 主光線は物体から入射瞳へ向かって傾く(近い物ほど大きく写る)。
• kind="object" —— 物体側テレセン。絞りを後側焦点に置く。入射瞳は無限遠、物体側の主光線は光軸に平行。
• kind="bi" —— 両側テレセン。後側焦点の絞りの後ろに、前側焦点が絞りに来る 2 枚目のレンズ (焦点距離 |magnification| × focal_mm)を置く。物体は 1 枚目の前側焦点、倍率は −f₂/f₁。

magnification は横倍率(実像なので負)、na_object は物体側の開口数(絞りの半径を近軸の周辺光線から決める)、 front_aperture_mm は前玉の半口径(テレセンの視野はこれで決まる)。stop_shift_mm は絞りを 設計位置から光軸方向へずらす量(正 = 像側)で、テレセン度の崩れを再現する(Newton の式で入射瞳は前側焦点から −f²/δ)。レンズは glass の等凸単レンズで、縁の厚さが 1 mm 残る中心厚を選ぶ。像面は近軸の像の位置に固定する。

返り値は lens_system の dict に "design"(種別・焦点距離・絞りの半径・物体距離・面の役割)を足したもの。 絞りの面は平面なので、その R は lens_system の規約どおり inf(非有限は契約)。 raytrace のどの op にもそのまま渡せる(ただし入射瞳が無限遠の処方は raytrace.chief_ray では 狙えないので、主光線は :func:chief_ray_angle を使う)。

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_optics_drawings — py -3.11 examples/poc_optics_drawings.py
• poc_telecentric_metrology — py -3.11 examples/poc_telecentric_metrology.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(telecentric)

chief_ray_angle · magnification_vs_depth · telecentricity_error · defocus_spot_vs_depth · vignetting_vs_field · lens_equivalent_pinhole

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Provenance: telecentric.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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