Zemax and Python联用

标签：OpticStudio Python 厚度 Surface TheSystem Zemax 透镜联用表面

透镜面的厚度与材料

单透镜：两个面组成，第一个面赋予材料和厚度——即该透镜的材料和厚度；第二个面不需要赋予材料，其厚度为下一个透镜的空气间隔——即下一个物体的起始点以此厚度末端为原点

胶合透镜：三个面组成，第一个面和第二个面赋予材料和厚度——即该胶合透镜第一个和第二个的材料和厚度；第三个面不需要赋予材料，其厚度为下一个透镜的空气间隔

所以，当一个表面被赋予材料后，说明其下一个表面与其共属于同一个透镜，连续n个表面被赋予材料，则就是n胶合透镜；当一个表面没有赋予材料，说明该表面后面是空气层

曲率半径：无限大为平面，正值表示曲率圆心在该表面的右边，负值表示曲率圆心在该表面的左边

光阑：视作一个表面，一般为平面

像面：没有厚度，曲率一般为无限大

净口径：通过口径，例如光阑（光圈），用半径表示，clear radius

机械半直径：edge radius，大于等于clear radius

使用COM组件控制Zemax

COM控制Zemax，会有模板，参考

![](file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml300\wps1.jpg)

|独立应用程序(Standalone Application )|在此模式下，应用程序会启动全新的OpticStudio例程（其他模式依赖于已经打开的现有例程而存在）。因此，在以这种模式启动应用程序之前，必须注意确保OpticStudio已打开至少一个例程（以满足OpticStudio的许可证验证）。在此模式下，OpticStudio实际上是作为服务器运行的，没有自定义界面。
|交互扩展(Interactive Extension)|交互扩展模式连接到OpticStudio的已经打开的例程。在此模式下运行时，OpticStudio界面随着程序的变化进行实时更新。它几乎与自定义扩展相同，除了这个功能可以从脚本环境（如MATLAB或Python）进行连接，这些脚本环境中没有可编译的可执行文件来使OpticStudio启动。

序列模式下，启动独立应用程序然后会自动生成一个模板，文件名称为（xxx数字）PythonStandaloneApplicationxxx.py

C:\Users\Administrator\Documents\Zemax\ZOS-API Projects

前期准备-依赖包和环境

使用Vscode打开编辑该文件

看到文件开头需要win32com包，你需要win+r执行cmd命名，启动conda，通过pip安装pywin32

pip install pywin32

编辑python独立交互程序

程序中的zosapi.TheApplication.SamplesDir的地址为:

C:\Users\Administrator\Documents\Zemax\Samples

第95行处有注释：

# Insert Code Here;

在下面插入代码，控制Zemax的COM组件

设计规格如下的单透镜：

光线来自无限远，半视场角为5°，单一波长（d光，0.587mm）。
准直的入射光被聚焦为最小的RMS光斑半径，均匀射入视场中。
F 数为10，入瞳直径为 40 mm。
材料为 N-BK7。
光阑为位于透镜之后单独的表面，可以自由移动。
至少3片透镜，并且中心厚度不超过15mm。
透镜的边缘厚度最小为3mm，空气间隙最小为 0.5 mm

系统基本数据

系统：新建文件，视场，光圈，波长

接下来，前期文件设置

# Insert Code Here;从这开始

    # Example code to create a new system
    TheSystem = zosapi.TheSystem;
    # Create a new system
    TheSystem.New(False);    # False表示不保存文件

    # Example code to save a file
    fileOut = zosapi.TheApplication.SamplesDir + "\\Sequential\\Objectives\\SEFFL002.zmx";

    # Save the current system as a new file；TheSystemData包含系统的所有基本数据，可以用其设置光圈、视场、波长等。

    zosapi.TheSystem.SaveAs(fileOut); #对同一个文件，不能多次保存SaveAs(fileOut)；如需，则应另存为名字不同的文件
    # Set the aperture of the system to 40mm
    TheSystemData = TheSystem.SystemData;
    TheSystemData.Aperture.ApertureValue = 40;

    # Fields
    TheSystemData.Fields.AddField(0,5.0,1.0);
    # Wavelength preset
 TheSystemData.Wavelengths.SelectWavelengthPreset(constants.WavelengthPreset_d_0p587);
    #对于枚举常量，如： WavelengthPreset, Python将每个常量创建为{enum name}_{enum value}.

    # Lens data and surfaces editor
    # 每一行表示系统中定义的一个表面：表面0是物面，最后一个表面是像面。
    # 对于位于光阑前的单透镜，透镜的前表面是表面1，透镜的后表面是表面2，光阑是表面3。

    TheLDE = TheSystem.LDE;     # 打开Lens Data Editor
    TheLDE.InsertNewSurfaceAt(1);    # 在第1个位置插入一个表面
    TheLDE.InsertNewSurfaceAt(1);    # 在第1个位置插入一个表面
    Surface_1 = TheLDE.GetSurfaceAt(1);      # 获取第1个表面
    Surface_2 = TheLDE.GetSurfaceAt(2);
    Surface_3 = TheLDE.GetSurfaceAt(3);
    Surface_1.Thickness = 10.0;      # 前透镜厚度为10mm
    Surface_1.Comment = 'front of lens';    
    Surface_1.Material = 'N-BK7';
    Surface_2.Thickness = 50.0;      # 后透镜厚度为50mm
    Surface_2.Comment = 'rear of lens';    
    Surface_3.Comment = 'Stop is free to move';
    Surface_3.Thickness = 350.0;

    # 可以用5个自变量来实现设计目标——透镜的前后半径、透镜的厚度、光阑的位置和像的位置。
    # Make thicknesses and radii variable
    Surface_1.RadiusCell.MakeSolveVariable();    # 前半径
    Surface_1.ThicknessCell.MakeSolveVariable();  # 前透镜厚度
    Surface_2.RadiusCell.MakeSolveVariable();    # 后半径
    Surface_2.ThicknessCell.MakeSolveVariable();      # 后透镜厚度
    Surface_3.ThicknessCell.MakeSolveVariable();      # 光阑厚度
    # Set the initial values for the variables  

    # 如果想在OpticStudio中打开文件来查看当前的进度，首先需要使用以下代码保存镜头文件：
    # Save and close
    TheSystem.Save(); # 最后会保存，中间可以多次保存
    TheSystem.Close(True); # True表示保存文件;

孔径，入瞳直径40mm