これまでの board_baffle 構成は LED・光軸・センサがすべて z 軸上にあり,輝度分布は同心円対称に なる.本実験では LED を軸から外して側壁に置き,その非対称が評価板にどれだけ写るか, キャビティが大きいほど薄まるか(=配置誤差へのロバスト性)を球・立方体の両方で測った (2026-09-01).仮説「大きいほど光源位置の影響が薄まる」は両形状で成立した. 加えて 2 つの発見があった.明るくなるのは LED の反対側であること(一次照射キャップの 機構),そしてオフ軸への頑健性は球が立方体に勝つ——軸上の優劣(TEST_16)と逆転する—— ことである.
関連:
実機では LED を理想の位置(軸上)に置けるとは限らない.基板の配置制約や組立誤差で光源が 軸から外れたとき,均一性がどれだけ壊れるかは筐体設計の実用上の性能である.TEST_16 で 「同じ内面積なら立方体が球より均一」と分かったが,それは完全に対称な配置での話であり, 配置誤差への感度という軸では別の答えがありうる.多重反射の混合はキャビティが大きいほど 強く効くはずなので,「大きいほど光源位置の影響が薄まる」という仮説を立てて検証した.
固定条件(材質・レンダ・評価・評価板・LED の面積と radiance)は TEST_15/16 と同一.
球は similar_radial キャビティ(TEST_15 最良),立方体は TEST_16 と同じ筐体を使い,
変えたのは LED の位置・向きとバッフルだけである.レンダは全条件 mitsuba 3.7.1
(軸上の参照データとの等価性は TEST_16 のアンカー検証で確認済み).
| 条件 | LED (x, 0, z) mm | 傾き | バッフル R | 遮蔽 55,473 本 |
|---|---|---|---|---|
| 球 r=88 | (86.3, −84.4) | 40.5° | 9.52mm | 100% |
| 球 r=100 | (98.3, −95.9) | 40.6° | 8.22mm | 100% |
| 球 r=135 | (133.2, −129.5) | 40.9° | 6.11mm | 100% |
| 球 r=170 | (168.2, −163.1) | 41.0° | 5.06mm | 100% |
| 球 r=250 | (248.1, −239.9) | 41.2° | 3.90mm | 100% |
| 立方体 L=120 | (58.3, −60.0) | 43.6° | 15.88mm | 100% |
| 立方体 L=160 | (78.3, −80.0) | 44.0° | 10.43mm | 100% |
| 立方体 L=200 | (98.3, −100.0) | 44.2° | 8.04mm | 100% |
| 立方体 L=280 | (138.3, −140.0) | 44.4° | 5.83mm | 100% |
| 立方体 L=360 | (178.3, −180.0) | 44.6° | 4.78mm | 100% |
LED→板中心の視線上 10mm 先に置く傾いた円板.軸対称でないため閉形式は使えず,
LED 円板上の点 × 板上の点(41×41)の全直線がバッフル平面を横切る位置から最小半径を
数値で求め,安全率 1.05 を掛けた(sweep_offaxis_led.py:baffle_radius).遮蔽はこれまで
どおりレイキャストで直接検証し,全 10 条件で 100% 遮蔽を確認した(verify_baffle_occlusion
の LED サンプルリングは円板の傾きに追従するよう一般化した).
立方体 L=120 のみバッフルが壁に 2.35mm 食い込む(殻厚 3mm 以内).LED が壁際にあるため 板の手前側の縁への視線が壁とほぼ平行に走り,それを遮る円板は壁まで届く必要がある.実物の 積分球の「壁に取り付けたバッフル板」と同じ解釈で許容した(外殻の貫通は生成時に検査して弾く).
非対称の定量には TEST_16 の方位フーリエ機構を m=1 に適用した.ズレ方向が +X と分かって いるので,板軸フレームの符号付き係数 a1(正=LED 側が明るい)が非対称を直接与える. 構成は y=0 の鏡映対称なので直交成分 b1 がノイズ対照になる(実測 ≤0.3% に対し信号は 1.6〜7.2%=10〜40 倍で,確実に実構造).
| 条件 | a1(オフ軸) | 重心 X | 構造 CoV オフ軸 | 軸上 | Δ |
|---|---|---|---|---|---|
| 球 r=88 | −3.90% | −0.0158 | 0.0304 | 0.0359 | −0.0056 |
| 球 r=100 | −4.00% | −0.0166 | 0.0299 | 0.0310 | −0.0011 |
| 球 r=135 | −3.41% | −0.0142 | 0.0253 | 0.0230 | +0.0023 |
| 球 r=170 | −2.69% | −0.0115 | 0.0203 | 0.0193 | +0.0011 |
| 球 r=250 | −1.63% | −0.0069 | 0.0134 | 0.0145 | −0.0011 |
| 立方体 L=120 | −6.16% | −0.0280 | 0.0540 | 0.0379 | +0.0161 |
| 立方体 L=160 | −7.22% | −0.0311 | 0.0547 | 0.0220 | +0.0327 |
| 立方体 L=200 | −5.39% | −0.0236 | 0.0416 | 0.0163 | +0.0253 |
| 立方体 L=280 | −3.25% | −0.0137 | 0.0254 | 0.0109 | +0.0144 |
| 立方体 L=360 | −2.32% | −0.0101 | 0.0190 | 0.0090 | +0.0100 |
a1 は全条件で負=LED 側(+X)が暗い.直感と逆だが機構は明快で,直接光はバッフルで 遮られているため,板を照らす主成分は「LED が最初に照らす壁=反対側(−X)の壁にできる 一次照射キャップ」である.板は −X 側でそのキャップを近く・正面に見るため,明るさは LED の反対側に寄る.TEST_11 で特定した一次照射キャップの機構がそのまま非対称の源になる.
| 軸上(TEST_16) | オフ軸(本実験) | |
|---|---|---|
| 同面積での優劣 | 立方体(構造 CoV で球の 0.62〜0.89 倍) | 球(|a1| が立方体の 55〜70%) |
| 位置ずれの総合ペナルティ Δ構造CoV | — | 球 ±0.006 以内=実質ゼロ,立方体 +0.010〜+0.033 |
設計上の含意: LED を軸上に置けるなら立方体が最良(TEST_16).配置が軸から外れる (外れうる)なら球が寛容.立方体を採用するなら LED の軸上配置精度が効く,という トレードオフが定量化された.
led_samples を direction 基準の
正規直交基底で一般化.軸沿いでは従来と同一)# 幾何生成のみ(3D 配置確認用.レンダはしない) uv run python scripts/sweep_offaxis_led.py --prepare-only # 半割り断面(レンダ前の配置確認)と遮蔽検証 uv run python scripts/show_scene_cutaway.py --scene configs/_tmp_offaxis/scene_offaxis_cube_L200.yaml uv run python scripts/verify_baffle_occlusion.py --scene configs/_tmp_offaxis/scene_offaxis_cube_L200.yaml # スイープ本体(球 5 + 立方体 5.既存結果は再利用される) uv run python scripts/sweep_offaxis_led.py # 解析図 + 集約表(軸上スイープとの比較込み) uv run python scripts/build_offaxis_comparison.py
出力: output/offaxis_led_sweep/(条件別 10 ディレクトリ + summary.csv +
offaxis_comparison.png).レンダ前 3D 確認は _placement_check/cutaway_*.png.