透镜设计范文
时间：2023-03-30 06:53:23
导语：如何才能写好一篇透镜设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1.知识与技能
(1)知道什么是凸透镜，什么是凹透镜，用多种方法辨别凸透镜和凹透镜.
(2)认识凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用.
(3)知道透镜的光心、主光轴、焦点和焦距.
(4)通过探究，了解透镜对光具有会聚(或发散)作用的原因.
2.过程与方法
(1)让学生带着问题，通过实验与探究，体验科学探究的过程.
(2)培养学生的观察能力和探究物理规律的能力.
3.情感态度与价值观
(1)创设情景，鼓励学生提出质疑，养成学生主动思考、善于思考的习惯.
(2)在学生的探究过程中培养学生科学的研究方法，逐步建立学生对物理学习的兴趣.
【教学重点与难点】
重点：凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用.
难点：凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用的原因.
【教学过程设计与分析】授课程序教师活动媒体设计学生活动设计意图应用多媒体分析导入新课引导学生观察画面内容，并指出：这些或简单或复杂的仪器的工作都离不开对透镜的使用.点名课题展示：生活中与透镜的使用密切相关的经常见到或使用的仪器图片认真看图片，分析图片中仪器的使用概况利用生活中常用的图片引导学生贴近本课主题，引起学生的学习兴趣由画面给学生视觉上的刺激，激发他们学习的兴趣，点名课题.问题提
出：透镜
的种类投影出几种不同类型的透镜，说明中间厚边缘薄的透镜为凸透镜，中间薄边缘厚的透镜为凹透镜.投影出几种不同类型的透镜在老师的引导下认真观看图片，对老师的提问做出自己的解答学生进行解答问题的过程中，教师要给予引导，并对他们的正确回答予以肯定和鼓励.使学生能够对不同形状的透镜进行科学正确的认识和分类活动一
观察凸
透镜和
凹透镜1.用手摸透镜的中央与边缘的薄厚
2.将透镜靠近书本，观察课本上的字并提出问题，让学生思考并回答辨别凸透镜与凹透镜的方法让学生回答：看课本上的字时，凸透镜与凹透镜成像各有什么特点；提出问题：同学们还有什么新发现吗？学生回答问题，并在老师的引导下积极操作，认真思考，提出自己新的发现让学生们自己动手操作，认真观察，积极思考，认识凸透镜与凹透镜的不同之处学生动手操作中，积极主动的思考，使他们真实感受凸透镜与凹透镜的不同之处活动二
辨别凸
透镜与
凹透镜提出问题，让学生思考并回答辨别凸透镜与凹透镜的方法问题：你有几种简易的方法，辨别两种凹透镜讨论回答自己辨别凸透镜和凹透镜的方法使学生在试验观察的基础上自己总结出辨别的方法展示辨别透镜的几种方法，使学生们一目了然探究透
镜对光
线的作用提出问题：试猜想平行光线通过透镜后会有什么现象呢？引导学生观察平行光通过透镜后的现象利用动态图像形象展示，得出结论在老师的引导下认真观察画面，积极思考，对老师的提问做出自己的回答通过仔细观察，相互讨论归纳结论直观的动态画面，刺激学生的眼球，进一步验证透镜对光线的作用.归纳总结凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用光心、
主光轴、
焦点和
焦距学生自觉教材上光心、主光轴、焦点和焦距的概念
利用多媒体演示平行于主光轴的光线通过透镜后的传播学生领会实焦点虚焦点的含义展示出平行于主光轴的光线分别通过凸透镜和凹透镜的情况，投影出各自的光心、主光轴、焦点和焦距在老师的引导下认真观察图像，分析透镜的焦点和焦距，即时回答老师的问题使学生清楚认识透镜的光心、主光轴、焦点和焦距直观的画面演示，使学生得以清楚认识焦点和焦距以及透镜对光线的作用透镜对
光作用
的原因1.引导学生画出光通过三菱镜时的光路
2.学生思考：两块三菱镜组合在一起，平行光通过它们后会怎样呢？
3.透镜可以看做是由多个棱镜组合而成的(课文图4-19)展示光通过三菱镜时的光路
展示光通过组合三菱镜时的光路在老师的引导下认真分析得出光通过三菱镜时的光路(学生回答：向底面偏折)
篇2
关键词：凸透镜成像；教学设计；探究
中国分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）5（S）-0030-5
1.教学内容分析
本节课的教学内容是上海科学技术出版社出版的《义务教育教科书物理·八年级》的“第四章·多彩的光”的第五节，主要包括凸透镜对光线的会聚作用、实验探究凸透镜成像及凸透镜成像的规律等。
学生在学习了光的反射、光的折射、平面镜成像等基本知识的基础上，进一步通过实验探究的方式学习凸透镜的不同成像情况。进一步总结出凸透镜成像的规律。在探究过程中，体验、感悟凸透镜对光线的会聚作用，提高学生对实验现象、数据的初步分析能力，养成实事求是的科学态度。这不仅是对光现象的深入学习，也是以后了解凸透镜成像规律应用的重要基础，是光学中重要的实验探究课之一。
2.学情分析
学生已具备了光的反射、光的折射、平面镜成像等基本知识，对“放大镜”也并不陌生。因此，通过“放大镜”来找各种不同的像也不会困难，通过实验观察自然能想到“凸透镜成像可能与物体到凸透镜的距离有关”；但要通过实验观察物体和凸透镜距离改变时的成像情况却并不容易，况且还要通过对实验现象及数据的分析归纳出凸透镜成像的规律。对于形象思维能力较强而抽象思维尚弱的八年级学生来说，如何顺利进行实验、获取数据，如何来处理实验中记录的这些现象及数据，尤其是确定在确定凸透镜成像的两个“分界点”上提出了很大的挑战。较为有利的是，学生对该学习内容的兴趣十足，学习动机易被激发。
3.设计思路
教材对于本节课的教学内容是这样安排的：首先是对凸透镜的认识，包括凸透镜对光线的会聚作用，凸透镜的焦点、焦距；然后是对凸透镜成像规律的实验探究。这样安排，知识的系统性虽好，却不完全符合初中学生的认知特点和规律，也不能很好地发挥学生的潜能。因此，笔者对这节课的教学内容进行了大胆的整合，首先从学生熟悉的“放大镜”开始，引导学生从具体事例中提出问题：同一凸透镜为什么能成大小、倒正不同的像？进而通过实验找到这些不同像并分别记录每种情况下物体的位置、像的位置、像的特点，通过对这些信息、数据的处理找出凸透镜成不同像的条件，进一步引导学生在观察现象、分析数据的基础上运用连续的思想完善并总结出凸透镜成像的规律；伴随着探究过程的不断深入，凸透镜、虚像和实像、焦点和焦距等概念的教学在学生认知过程中择机进行。这样的教学设计能更激发起学生自主探究的兴趣，也更符合学生研究这一问题时的认知顺序。
4.教学重点和难点
教学重点：经历探究凸透镜成像的规律的实验过程。
教学难点：正确地找到像的位置；实验现象和数据的分析处理。
5.教学目标
（1）经历探究凸透镜成像规律的实验过程，说出凸透镜成像的规律。
（2）在实验中辨认实像和虚像，说出实像和虚像的区别。
（3）知道凸透镜，说出焦点的位置和焦距。
（4）通过探究凸透镜成像规律提高实验操作能力，学会对实验现象、数据的分析处理方法。
（5）在探究凸透镜成像规律的过程中，渗透“连续”的物理思想。
6.教学方法
任务驱动法、实验探究法、讲授法。
7.教学准备
课件：关于《科学探究：凸透镜成像》教学的PPT、多媒体投影、实物展台。
学生实验器材：光具座、大蜡烛、凸透镜、大光屏、火柴（1组）。
学生实验器材：光具座、蜡烛、凸透镜、光屏、火柴（共16组）。
8.教学过程设计
8.1创设情境，激发兴趣
活动1 学生透过“放大镜”观察老师
教师站在讲台前引导学生透过他们熟悉的“放大镜”观察老师，并试着描述出“清晰”看到的老师的样子。
学生坐在教室不同的位置，透过“放大镜”观察老师，并说出看到的老师的样子（老师是倒立放大的、倒立缩小的和正立放大的）
教师指出，学生透过“放大镜”看到的“清晰”的老师实际上是老师通过凸透镜成的像。观察表明：“放大镜”不只成放大的像。所以这类元件称为放大镜不科学，物理学中叫“凸透镜”。
教师引导学生认识到用相同的凸透镜能成不同性质的像，是因为老师到凸透镜的距离不同。
[设计意图]1.透过“放大镜”观察熟悉的老师，激发学习兴趣；
2.在学生意识到“放大镜”不仅能成放大的像，也能成缩小的像时，“放大镜”这一称谓显然不能代表这类透镜，此时给出“凸透镜”，符合学生认知；
3.发现用凸透镜成不同的像，确定研究方向。
8.2设疑击思，点拔探究
活动2 探究了解凸透镜成像的大体情况
教师提出问题：怎样知道凸透镜在什么情况下成倒立放大的像，什么情况下凸透镜成倒立缩小的像？
学生知道要通过实验的方法进行探究。
教师介绍实验器材：光具座、凸透镜、蜡烛（火柴）。布置实验任务并提醒学生注意：（1）通过前后移动光屏找到在光屏中心最清晰的像（教师也可演示）；（2）先从远到近不断改变烛焰的位置，了解物距不同对所成的像有哪些影响；（3）在光屏上找到像时，撤掉光屏看能否用眼直接看到这个像？（4）简单概括出实验中你实验小组观察到的现象。
学生以小组为单位，进行实验，从整体上了解凸透镜成像的情况。
学生交流各实验小组实验中观察到的现象：烛焰离凸透镜远时，成倒立缩小的像，用眼睛能看到；烛焰离凸透镜不太远时，成倒立放大的像，用眼睛能看到；烛焰离凸透镜近时，光屏上找不到烛焰的像，但用眼睛透过凸透镜能看到放大的像。
教师汇总实验中观察到的现象，让刚才没有观察全的小组快速补充观察。
教师介绍实像、虚像及其特点。平面镜成的虚像是反射形成的，所以要在镜前（物体同侧）看；凸透镜成的虚像是折射形成的，所以要透过凸透镜（物体另一侧）看。
学生初步了解实像、虚像及其特点，并用来描述凸透镜成像的整体情况。
[设计意图]在学生实验中，倒立放大的像、倒立缩小的像都能在光屏上呈现，而正立放大的像不能在光屏上呈现，而需要透过凸透镜观察到像在烛焰的同侧，此时给出“虚像”、“实像”并体会二者的不同，符合学生的认知需求。
活动3 探究凸透镜成倒立放大的像、倒立缩小的像的条件
教师指出刚才我们通过实验了解到的凸透镜成像的整体情况过于粗糙，我们要能找出物体距离凸透镜多远成哪种像就更好了。为了更细致的研究出什么情况下成什么像，我们采用分工合作的方式进行。单数实验组同学通过实验分别找多个倒立放大的实像，并分别记录下你认为最具代表意义的三个像时物体的位置、像的位置及像的大小情况，将实验现象及数据记录到表格中，同时将各成像情况下物体的位置、像的位置及像的大小画在印有方格标记的透明胶片上；双数实验组同学通过实验找倒立缩小的像，要求与单数实验组相同。
学生分组实验，完成各自的任务。
完成后实验先由成倒立放大实像的实验组学生展示用胶片记录的成像情况，并说明为什么认为这三个像最具代表意义。
教师通过即时性评价引导学生理解“最具代表意义的三个像”。
教师将所有研究成倒立放大实像的实验组的胶片重叠后，让学生观察并思考：看到了什么，说明了什么？
再由成倒立缩小实像的实验组学生展示用胶片记录的成像情况，并自己说明自己组记录的三个像是否最具代表意义，为什么？
教师将所有研究成倒立缩小实像的实验组的胶片重叠后，让学生观察并思考：看到了什么，说明了什么？
学生总结出看到的现象及发现的规律：成不同的像时，物体的位置和像的位置好像都有个范围，比较集中；成倒立放大的实像时，物体到凸透镜的距离小于20cm；成倒立缩小的实像时，物体到凸透镜的距离大于20cm。
教师让学生知道通过记录的实验数据也能发现同样的规律，从而让学生意识到处理实验数据可以有不同的方法。
[设计意图]1.通过实验前的提醒，降低实验难度，便于学生在光屏上正确的找到像，使实验得以顺利进行；
2.本实验采用分工合作的方式，一是为了有充足的动手动脑时间让学生找到“最具代表意义的三个像”；另一方面也是培养学生加强合作的团队精神；
3.本实验中多数学生记录的数据大多杂乱无序，将实验数据以图示的方式展示更易发现其中蕴含的规律，再通过评估环节让学生了解有序的数据便于发现和总结规律，形成有序实验的科学意识。
活动4 找到凸透镜成倒立放大的像、倒立缩小的像的分界点
教师引导学生认识到凸透镜成倒立放大的实像和倒立缩小的实像之间应该存在一个分界点，在这个分界点上会成一个与物体一样大的实像。这个分界点会在哪里呢？如何证实我们的判断？
学生多数能意识到这个分界点大约在距离凸透镜20cm处。
教师引导学生说出实验方案：在这个分界点的两侧多尝试几次，仔细观察所看到的像的变化。
学生通过实验来验证：物体距离凸透镜20cm处时，成倒立等大的实像。
教师说明20cm是个关键点，是成倒立放大的实像和倒立缩小的实像的分界点。在这个点上，成倒立等大的实像。实验中，像与物体的明亮程度不同，仅凭眼睛观察不足以确认成的像是与物体是等大的，但并不妨碍结论的得出。
[设计意图]引导学生运用“连续”的思想，认识到成倒立放大的实像和倒立缩小的实像之间应该有个分界点，并猜想分界点的位置，通过实验证实这个分界点的存在。
活动5 探究凸透镜成正立放大的像的条件、找出凸透镜成实像和虚像的分界点
教师引导学生认识到物体到凸透镜的距离小于20cm时，除了成倒立放大的实像外，还能成正立放大的虚像。物体在怎样的范围内，通过凸透镜成的是正立放大的虚像？凸透镜成倒立放大的实像和正立放大的虚像之间有无分界点？
教师要求学生通过实验分别找出多个正立放大的虚像，并分别记录下你认为最具代表意义的三个像时物体的位置、像的大小，将实验现象及数据记录到表格中，同时将各成像情况下物体的位置画在印有方格标记的透明胶片上。
学生分组实验，记录实验数据及效果信息。
学生完成实验后结合胶片记录的成像情况展示各组的实验结果，并自己说明自己组记录的三个像是否最具代表意义。为什么？
教师将所有研究成正立放大的虚像的实验组的胶片重叠后。让学生观察并思考：看到了什么，说明了什么？
学生总结出：观察到正立放大的虚像时，物体更靠近凸透镜：观察到正立放大虚像时，物体到凸透镜的距离要比10cm小。
教师在学生充分认识的基础上，概括出：物体到凸透镜的距离小于10cm时，成正立放大的虚像。
教师进一步让学生意识到凸透镜成正立放大的虚像和倒立放大的实像也应有个分界点，分析这个分界点应该在距离凸透镜10cm处。
学生通过实验观察物体在距离凸透镜10cm处的成像情况，确认此时既不能成实像，也不能成虚像。
[设计意图]引导学生自觉运用“连续”的思想。意识到成正立放大的虚像和倒立放大的实像应该有个分界点，猜想这个分界点的位置，通过实验确认分界点。
活动6 对上述探究过程的评估
教师引导学生对实验过程进行反思，帮助学生认识到：本实验的主要误差来源是不同人对清晰像的位置的判断不完全相同；在实验数据的记录上按照由大到小或由小到大的顺序较好；处理实验数据可以有多种不同的方法；在对实验数据进行处理时，“连续”的物理思想很重要；自己实验中的各种经验教训。
[设计意图]引导学生养成对科学探究过程及时进行反思的习惯。
8.3拓展延伸，归纳升华
教师告诉学生，对于任何一个凸透镜成像情况进行研究，都会发现这个“分界点”，但不同的凸透镜这个“分界点”到凸透镜的距离并不相同。我们今天各实验组实验的是相同的凸透镜，所以我们找到的“分界点”都在距离凸透镜10cm处。这个“分界点”叫做凸透镜的焦点，这个“分界点”到凸透镜的距离叫做凸透镜的焦距。10cm是就是大家实验中所用的凸透镜的焦距。
教师引导学生以小组为单位总结完善凸透镜成像的规律。
教师强调说明。我们所使用的凸透镜的焦距都是10cm，换用焦距不同的凸透镜做实验，虽然数据可能不同，但所得到的结论是相同的。科学家大量实验的结果充分证明了这一点。
[设计意图]1.学生通过分析，发现了凸透镜成像中两个关键点：即成倒立缩小实像和倒立放大实像的分界点、倒立放大实像和正立放大虚像的分界点，此时结合这两个分界点给出凸透镜的焦点、焦距这些名词，符合学生认知需求。至于这个点为什么叫焦点，到学习凸透镜对光线的作用时才会明白：
2.给出科学名词后，学生再次归纳总结，规范语言，得到初步的规律；
3.对于不同焦距的凸透镜仍能得到相同的规律，使结论具有普遍性，渗透严肃认真的科学态度。
教师提出新问题，为下节课的教学埋下伏笔：凸透镜为什么既能成实像又能成虚像？这需要我们关注光线通过凸透镜前后传播方向的变化，下节课我们继续研究。
9.形成性练习
1.小军和小民用图1甲所示的装置来“探究凸透镜成像的规律”。
（1）开始时，他们决定先用眼睛来观察一下凸透镜成像的各种情况。于是，他们先把凸透镜固定在光具座上0cm处，小军负责将蜡烛从透镜一侧50cm处逐渐向透镜靠近，小民从另一侧透过透镜观察烛焰，并按照观察到的像的大小进行编号，然后整理记录观察到的几个像的情况如图1乙所示。小军想知道观察到的各个像的先后顺序，小民有些已记不清楚。请你帮他排列出来：
（2）小军和小民要探究凸透镜成像的规律，还缺少的实验器材是__；如果实验室里找不到这个器材，还可以用__来代替。
（3）小军又把蜡烛固定在光具座上30cm处，小民要在光屏上找到烛焰清晰的像，正确的操作是__。
（4）小民进行了正确的操作后，将他的实验数据记录在表2（实验次数1）中：小军看了小民找到的像后，感觉不够清晰，又继续进行了正确的操作后，也将实验数据记录在表2（实验次数2）中；小军和小民都认为自己的实验数据是正确的，二人争执不下，就请物理课代表来裁决，物理课代表又继续进行了正确的操作后，也将实验数据记录在表2（实验次数3）中。
于是，物理课代表认为小军的实验数据是正确的。你的看法是：__。
（5）根据小民、小军和物理课代表的实验数据，可以推断该凸透镜的焦距为__cm；为了证实这一推断的正确性，最简单的实验方法是将蜡烛固定在光具座上__cm处，__。
2.表3是对凸透镜成像规律的总结，请你将表格中的空白处填写上适当的内容。
10.自我点评
在课堂教学中如何将学习内容的掌握转换成学生的内在需求，是教师创设情境是否成功的重要标志；教师能否将教学内容还原成一个有探究价值的问题是科学探究课设计的核心问题。因此，本节课的设计大胆摈弃了先讲解后探究的做法，是因为那样的探究更像是走过场，学生探究的主动性、自发性荡然无存。
篇3
关键词：均匀照明；二次光学设计；自由曲面
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
LED（LightingEmittingDiode）即是发光二极管，是一种新型的绿色光源，与传统光源有着很大的区别。随着城市建设的不断发展， LED光源在照明领域的应用范围也在不断扩大。LED光源还具有具有效率高、寿命长、耐用性强、无污染以及控制灵活等优点，这使得其在现代社会中的需求量不断扩大。由于LED芯片的出光为朗伯发光体分布，不适合直接应用，需要对其进行光学系统处理后才能应用。但很多时候，LED光源都无法满足照明灯具的要求，因此，对LED光源进行二次光学设计十分必要。传统的设计方法设计周期很长，对设计人员的要求也比较高。
常用的设计方法介绍
微分方程法
微分方程法的设计基础理论是剪切法。就是通过建立微分方程计算设计值，利用计算值建立自由曲面模型。主要考虑的是建立空间坐标系，把LED光源当做空间坐标系的原点，选用球坐标系的表示方法来表示曲面上的点，用直角坐标系的表示方法来表示照明面上的点。同时设定入射光线、法向量等。从而可以推导出照射平面上的点和自由曲面上的点之间的关系式。由于光的传播遵守能量守恒定理，假设当没有能量损失时，光源发出的能量和照明面接收的能量在数值上是相等的，这样就可以建立能量守恒的表达式，从而得出折射光的角度与与自由曲面上的点的关系式，进而得出自由曲面上的点和照明面上的点的关系式，通过数学微分知识可以得出微分方程式，在利用数值求解法求出相关数据，根据求出的数据建立照明系统模型。
划分网络格法
划分网格法的主要设计基础是能量守恒原理。就是在不考虑能量损失的前提下，按照光源发出的能量和自由曲面接收的能量相等的规则，将光源和照明面进行网格划分，通过照明面上的点和光源的映射关系，再利用迭代计算法就算出光学系统中的各个数据点的坐标，进而计算出映射点的法线矢量，以确定透镜表面的模型。设计时要根据实际需求选择LED光源，尽量提高光能的利用率。该法比较直观，主要利用了能量守恒的原理，利用光源与照射面上的点的映射关系来进行设计。数据很精确，且设计效率很高，也不需要校验，可以有效地解决照明度的分布问题，是一种比较有效的设计方法。
二、基于均匀照明的LED透镜设计原理
（一）折射定律推导
根据边缘光线的原理，目标平面上的任意一点的能量都是由边缘光线所决定的。以光源所在的位置建立如图1横纵所示的横纵坐标系。
图1 自由曲面与入/出射光线之间的几何关系
用表示入射光线，和透镜面的焦点为A，坐标为（X，Z），出射光与平面相交于一点B（Xα，H），透镜曲面的法向量设为。根据这设定理有:
n1sinα1=n2sinα2 ⑴
其中，n1 ,n2为入射光何折射广的折射率，α1,α2 为入射角和折射角的角度。光经过透射镜射入空气，而空气的折射率是1，即n2=1，投射材料的折射率n1 也为n，即n1=n，将各个数据代入到公式（1）中，可以得到一个新的推导公式：
n sinα1= sinα2⑵
利用三角函数的公式经多次转换并两边求导可得：
⑶
由于方程实际上是一个f（X,Z,Xd）的函数，为了求得该方程，还需要建立一个附加的方程，即Xd=g（X，Z）。
（二）Xd=g（X，Z）方程的建立
透镜设计是建立在一个特定距离上的照明办法，一般可以认为目标面上的E是一个定值，因此，可以得到：
φ1=E·S⑷
式中的φ1指的是照射在目标面上的总的光强度，S指的是照明的总面积。要实现光能的最大利用目的，就必须使光源出射光的强度同目标面上的强度相同，也就是说出射光源φ0和总光强度φ1在数值上是相等的。用图2表示整个照明模型。
图2 照明模型
图中标注的R0是指目标面的半径。为了达到均匀照明的目的，在均匀的目标面上，E值是恒定的。照明目标面上的特定区域内的光强和整个照明目标面上的光强φ1之比与该特定区域的面积和整个照明目标面积之比相等，也就是：
⑸
如果从光源的角度考虑，在φ的光锥内出射的光强φ3，相对的总光强φ0的比例为：
⑹
经过推导换算可得：
⑺
则有： ⑻
(三)小结
将Xd的表达式（7）和（8）代入式（3）中化简以后，可以得到一个微分方程式dzldx=f（x.z）。由于该微分方程的比较复杂，如果要直接求解方程式比较困难，因而可采用数值求解方程式。可以设定自由曲面与z轴的交点坐标为一个定植，如（0，Z0），然后再使用数值法进行求解。可采用Runge-Kutta法等进行求解。
三、设计实例
对设计实例，采用了上述方法设计实现了均匀照明的设计。首先，选择3W的大功率白光LED作为白光芯片，发光效率为120lm/W,以PMMA作为透镜材料，利用Tracepro系统进行仿真模拟。在模拟过程中，选择0.1%的总光线亮进行显示，得到如图3所示的结果。根据图谱可以看到，产生的光斑比较均匀，有效半径在200mm左右，光斑的半角强度大约是26.5。，均匀照明度均优于90%，中心照明度大约是138lux，光学系统的效率大于90%。利用该自由面对LED进行裴匡，可以有效改善照明系统的照明均匀性，从而实现照明系统在特定的区域范围内的均匀照明，在很大程度上提高了照明系统的光能量的利用率，减少了能量损失。
图3 实验结果
图4 手电的均匀照明
除了上述的均匀照明灯的设计，设计一款均匀照明的手电。主要的性能指标是：在8米射程内，形成一个半径在1米以上的均匀光斑。选用3W的大功率白光芯片，发光效率100lm/W,透镜材料为PMMA，系统的折射率为1.49，采用Tracepro系统进行仿真模拟，得到如图4所示的结果。根据测试结果可见，得到的均匀光斑的射程为8米，光斑半径约为1米，整体的平均照明度大约是11lx，光学系统的效率大于90%，均匀照明度均在90%以上，光学系统的效率也大于90%。
四、结论
本文根据光的折射原理，推导出了关于LED光源实现均匀照明的透镜设计的设计方程式，然后通过MATLAB程序编程求解，3D设计软件利用计算出来的数据绘制出透镜曲面，从而建立光学透镜的模型。光学计算软件Tracepro可建立整个光学系统，准确地进行配光设计，并对设计结果进行验证，从而改善照明系统，以实现特定区域范围内的均匀照明。利用这种设计思路对LED光源进行设计，可以有效地减少设计周期，节约成本，提高LED光学系统的利用率。
参考文献：
[1] 李竞.实现LED矩形均匀照明的透镜设计[A].应用光学,2011,32(2):211-214.
[2] 颜杰,叶兵.实现LED均匀照明的透镜设计[A].现代显示,2012,(2):38-42.
[3] 史永胜,买迪,宁磊.实现道路均匀照明的LED自由曲面透镜设计方法综述[J].照明工程学报,2010,21(5):73-76.
篇4
【关键词】半导体激光发射器；磁性底座；亲磁性；移动组合；光学实验
一、研制的背景
目前中学实验室中，光的反射折射透镜成像的激光光学演示仪，氦氖激光器光源固定在示教板的下端机箱内，光线竖直射向上端固定安装的五块介质膜分束反射镜上，靠转动反射镜改变出射光线的角度。由于光束出射位置固定，光束位置移动受限，不能灵活地组成各种光路。且一束光线分成五束后，一条比一条暗淡，实验效果不佳。为改变上述缺点，设计制作了《移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置》。
二、组合装置的结构和工作原理
1.组合装置的结构
本组合装置由小型的两个能发射一束光线的半导体激光发射器（图1）和一个能发射两束光线（其中一束光线可任意改变出射角度）的半导体激光发射器（图2）、反射镜、三棱镜、折射块、透镜、小孔、单双缝、劈尖、牛顿环、偏振器等光学组具、光度盘、水平量尺、垂直量尺、亲磁性示教板和光屏等组成。半导体激光发射器、各种光学组具和水平、垂直量尺均安装在磁性底座上，可任意移动放置在亲磁性示教板上，例如图3凸透镜成像演示实验。
2.半导体激光发射器的结构和工作原理
由图4可知，半导体激光发射器由壳体、外接电源插座、激光开关、纽扣电池夹、纽扣电池、电路板、半导体激光管、光斑大小调整部件、柱面镜、光起点调整伸缩镜头、伸缩镜头调整锁紧螺钉、高度调整锁紧螺钉、环型磁性底座等组成。打开开关，激光从半导体激光管射出，经过激光出口镜头内的柱面镜后，形成与亲磁性示教板垂直相交的扇形光束，在亲磁性示教板上显示出光束的径迹，在光束的径迹上放置各种光具，便可以做相应的光学实验。
3.半导体激光发射器的直流恒流驱动电路和工作原理
半导体激光管POT2内部由两个部分组成。如图5所示，1脚与2脚内部是激光发射部分，它的作用是发射激光。1脚与3脚内接半导体光敏元件，是激光接受部分，它的作用是监测发出的激光强度。POT2半导体激光管具有体积小、重量轻、耗电低、驱动电路简单、调制方便、耐机械冲击以及抗震动等优点，但它对过电流、过电压极为敏感。流经半导体激光管的电流会随工作温度的升高而增大，半导体激光管易因过流而损坏。因此，在使用时，要特别注意不要使其工作参数超过其最大允许值。采用直流恒流源驱动半导体激光管的方法能解决这一问题。图5是为POT2设计的直流恒流源驱动电路，其工作原理是：流经POT2的1、2脚电流因工作温度的升高而增大时，激光输出会随电流的增大而增加。激光输出强度的增加，使1、3脚内光敏元件电阻减小，A点电位升高，Q2导通量增大，B点电位下降，Q1集电极电流受控减小，致使流经POT2的1、2脚电流减小，反之亦然。调整可调电阻VR，使流经POT2的1、2脚电流为其典型值35MA。该电路结构简单、可靠，实际使用效果好。
三、半导体激光发射器调试和使用方法：
1.半导体激光发射器电路安装好后，在未装入壳体前，先调整激光光斑。打开电源开关，让激光射向远处墙壁，轻轻旋出或旋入光斑调整部件，得到最明亮、大小合适的激光光斑。
2.根据实验需要，选择单束或双束半导体激光发射器，放置在相应的位置上，扭松高度调整锁紧螺钉，调整半导体激光发射器的高度，以适应不同光具的需要，得到最清晰的光线径迹，合适后扭紧高度调整锁紧螺钉。
3.拧松双束激光发射器上端的发射器转动锁紧螺钉，拨动上端的激光发射器，可改变光束的方向。方向确定后，拧紧锁紧螺钉。
4.扭松半导体激光发射器伸缩镜头调整螺钉，调整激光出口伸缩镜头进出位置，可调整出射光线的起点位置，合适后扭紧伸缩镜头调整锁紧螺钉。
四、本组合装置创新点
1.自行设计组装的磁性底座半导体激光发射器，外形小巧，耗能低，造价低，发射的光束明亮，无须暗室，光束径迹能清晰地显示在示教板上，能调整其高度与光束径迹起点位置，使其能配合各种不同高度的光具；
2.能单独放置且能发射两束光线（其中一束光线可任意改变出射角度）的半导体激光发射器和单独放置能发射一束光线的半导体激光发射器，可移动放置和调整组合发出不同方向的光线，给各种光学实验提供合适的光源。克服了原实验室配置的光学演示仪由氦氖激光器发出一束光线后分成五束，一束比一束暗淡且不能随意移动的缺点；
3.半导体激光发射器和各种光具均安装在磁性底座上，可任意移动放置在亲磁性示教板上，组合成各种光路实验，克服了原实验室配置的光学实验装置光源固定，移动受限，光具只能悬挂在示教板的横梁上或固定在示教板中间，不便组合成多种光路实验的缺点；
4.设置测距、测高的水平、垂直量尺，便于读取实验数据；
5.在示教板左侧设置可改变方向的光屏，便于观看光的干涉衍射现象。
五、实验举例
1.光的反射定律演示实验
如图6所示，将带磁性底座的光度盘放置在亲磁性示教板中间，把带磁性底座的反射镜按图6位置安放在光度盘上。把半导体激光发射器放在合适位置，调整其高度，使光束的径迹清晰地落在光度盘正中位置，轻转光度盘，使入射光线以不同的入射角射向平面镜，读出反射角，分析对应的入射角和反射角的关系，得出光的反射定律。
2.杨氏双缝干涉实验
将扩束镜安置在带磁性底座的光具架上，将刻有双缝的照相片安置在带磁性底座的夹持架上。把半导体激光发射器、扩束镜、双缝的照相片按图7的位置摆放在亲磁示教板上。调整半导体激光发射器的高度和激光发射方向，调节夹持架，使双缝置于扩束镜光路中。调节扩束镜与双缝距离，使光束正好充满双缝。观察光屏上产生的干涉条纹。变更双缝间距，比较干涉条纹间距的变化，验证条纹间距的公式。
篇5
【关键词】运动镜头 摄像机稳定器 镜头语言 无人机航拍
1 摄像机运动镜头实现之一：摇臂
摇臂就是利用杠杆的平衡原理，摇臂一头挂载摄像机，别一头配上合适的配重，从而实现平衡。操作人员通过操纵臂杆的运动，利用上下和左右两段弧线运动轨迹，实现摄像机的运动并拍摄出运动镜头。拍摄中，臂杠的运动和摄像机的指向要相互配合，保持相对稳定，从而使被拍摄主体始终保持在画面中央。用好摇臂最基本的要求是三个字：稳、匀、准。稳，就是起幅、落幅时用力要稳，不能使摇臂晃动；匀，就是在运动过程中速度要匀，运动的目的性明确，不能忽快忽慢；准，就是运动过程中要对准所拍摄的主体，目的明确，特别是单一主体时，主体在屏幕中的相对位置要固定，绝不能在运动过程中将主体丢失。在拍摄中要表现好运动，还必须选好参照物，没有参照物就无法表现动感。首先，参照物距离摄像机越近越好，参照物越近，动感越强；其次，参照物也可作为画面的前景来使用。例如：广场大型活动中摇臂摄像机掠过观众头顶的镜头，参照物就是观众，机位越高则动感越弱，只有在观众头顶掠过才能产生很强烈的冲击力和动感；另外，舞台前的绿色盆景、舞台上空悬挂的道具，如伞、气球之类，也可作为参照物使用，同时也可作为画面的前景。只有选好参照物，才能产生事半功倍的效果，虽然臂杆运动速度不是很快，但镜头的冲击力很强烈，其效果是十分明显的。摇臂可以一人操控，也可两人配合操作。很多摄像人员都习惯于单枪匹马，但究竟是一人操控、还是两人配合操控好，要看具体情况而定。一个人操控时，他既要控制摇臂臂杆的运动，又要控制摄像机镜头的指向，如果是拍摄大场面，再用上广角镜，运动速度比较舒缓，一人操控也还是可以的。但是，如果对运动有更进一步的要求，例如：臂杆运动速度加快、起幅落幅时加速度提高、画面需要精确定位、使用变焦镜头往上推时，一个人恐怕就力不从心了，这时必需两人 配合才能完成这些镜头的拍摄，但两人操控有一个互相配合的问题。
2 摄像机运动镜头实现之二：航拍器
航拍能够实现高低空多角度运动镜头，能够达到摇臂无法实现的高度进行俯拍全景，给人以全新的视觉感受，画面表现力更强。相比传统坐直升机进行的航拍，目前应用最多的是无人机航拍技术。
无人机航拍是将运动摄像机搭载在四旋翼或六旋翼飞行器上，通过飞行器的运动以及自身轴向变化调整好角度，实现大场景的运动拍摄及特殊运动效果拍摄。无人机航拍，应用领域广泛，运动镜头效果更好。可实现从地面到高空连贯运动镜头拍摄，以及高空俯拍地面全景，以平视的角度拍摄处于高处的物体等。无人机航拍在各类视频拍摄中都有应用，而且能够完成一些特殊拍摄任务。但在使用无人机航拍时一定要遵守国家航空管理相关规定，在允许的范围内使用航拍器，并远离电磁干扰场所。航拍器起降应在相对空旷地带进行，避免伤人。
3 摄像机运动镜头实现之三：手持三轴陀螺仪稳定器
利用三轴陀螺仪稳定器具备稳定的特性，可将单反等拍摄设备搭载在稳定器上，通过拍摄者手持跑动拍摄出需要的运动镜头。由于这种运动镜头是通过拍摄者位置的移动来实现的，所以拍摄灵活性更强。多用于微电影，宣传片，MV等运动镜头的拍摄。使用时，膝盖略屈，步子碎一点，短一点，别人走一步的频率和间距，咱们走两步，这样振动也和拍摄对象不同步，可以降低步法的高低起伏。手臂90度屈臂，力量适中，太放松控制不住，太僵硬稳定器反应太明显，人体手臂是有一定保持位置的功能的，虽然有一定的轻微抖动，但再通过放大的框架，作用在相机上就不大了。构图方面，机器尽量不要朝对象正前后拍摄，在正前、正后的镜头里，背景是基本不变的，这样的背景参照物会很明显，一丁点的变化，都会反映出来。最好是跟拍对象的斜前或斜后，这样拍出来的背景变化丰富，具有透视关系，画面变化复杂，难于捕捉震动的参考。当然，更好的路线是围绕跟拍对象角度不断变化，背景变化就更丰富了，这更是手持稳定器的优势。
4 摄像机运动镜头实现之四：斯坦尼康摄像机稳定器
相比于手持三轴陀螺仪稳定器只能搭载小型拍摄设备的局限性，斯坦尼康摄像机稳定器几乎可搭载各种拍摄设备，其优良的减震稳定性，可实现更加灵活的运动镜头拍摄。在直播和舞台演出中多有应用。STEADICAM（斯坦尼康）摄像机减震器通过伸缩钢丝来保持平衡及控制摄像机的升降，好像绑在身上的小型升降臂。斯坦尼康背心的胸架适合男女操作者使用，胸架上的承座可以左右安装以改变习惯于左右手的操作者。碳素纤维主支柱重量轻、承重高。
斯坦尼康有着极大的的灵活性、便利性。它可以拍摄比摇臂时间更长的长镜头，可以适应山地、台阶等更多的环境，可以完成更为复杂的移动镜头拍摄。
斯坦尼康是高度人机结合的设备，不是所有的人穿上就可以拍出理想的效果，斯坦尼康需要对走路姿势，腰肩的角度，手臂的随和程度，手指的分配，机器三轴向的配平等若干环节进行专门的训练和校调。
5 摄像机运动镜头实现之五：轨道拍摄
轨道拍摄，拍摄设备在事先铺好的滑轨上移动，从而实现特定轨迹的运动镜头的拍摄。轨道拍摄，运动镜头的实现受限于轨道铺设，灵活性较差。
全尺寸轨道车要求能承受两人以上的重量，一名摄像师，一名跟焦人员。大型全尺寸轨道车都相对比较重比较稳，使用的轨道多以2米长度0.65米间距为准。全尺寸轨道车多以三组驱动方式为主；轨道轮驱动，汽轮驱动，电动轨道轮驱动。
（1）轨道轮多以广告公司，电影公司，mv拍摄公司为主，需要摄像师和跟焦员和轨道车推手长期配合。
（2）汽轮多以需要多次变更场地，多景别的拍摄方式为主。
（3）电动轮多以演唱会，婚礼，大型演出，大型记录片使用为多，电动轮可脚控，方便摄像师快速换场地，或运动状态下拍摄，也可以用匀速控制器来控制轨道车的匀速运动。
篇6
一、光学镜头的设计原理
为了获得一个较理想的光学镜头,光学设计人员首先要清晰明确地了解使用要求、使用效果和设计结果。在设计要求方面,设计人员对镜头所要求的焦距、孔径、视场、最近成像距离等光学特性参数和分辨率、畸变、光学传递函数等成像质量特性参数都应熟悉。光学镜头设计者首先要从光轴上的某点开始追踪少量的光线,这里所假设的是每个物象点都会在胶片平面上形成与之相对应的点,所以发自物体的光线都将被转化为这样的成像点,并且具有同样的相对位置。光线是由不同波长的、有颜色光波组成的,而且当光线进入镜头时不同波长的光波具有其独特的光学路径,而且理想的光线不可避免地会被镜片所干扰而产生象差。镜头设计的第一要素就是对这些象差进行了解和控制。通过三角几何函数可以计算出校正的光线路径和现实的偏移量,这两者之差被称为光线路径差,使用来控制象差的依据。典型的象差有球面象差,晕光和失光。
在上世纪三十年代,尽管人们对象差进行了量化,但象差始终是镜头设计的困扰因素。对于设计者来说,如果想对象差进行校正,就必须知道特定象差对于成像会造成什么影响。球面象差会影响象场中央部分的成像,象面弯曲的程度说明了角部的校正情况。
更多的镜片给设计者带来了更大的自由度,由于有更多的镜片进行表面处理设计,设计者就可以在更大程度上控制象差。但是更多的镜片也意味着更高的造价,也更加趋于更小的生产宽容度。现在对新镜头的设计要求也越来越高。新的SummiluxR1.4/50要求到达2个设计目标:收缩光圈后像质的显著提高和全开光圈时整个画面要达到非常好的像质,这两项要求都是它们的前代们所未能达到的。目前光学设计部门大量使用了计算机,计算机及其计算机程序本身是无法找到全部答案的,也就是说设计者是不可能随心所欲地来操纵镜头的诸多变量的。但是借助于现代计算机的强大能力和对光学理论的进一步研究,光学设计人员对5级赛德尔(Seidel)象差的了解已经扩展到包含有60多种各种各样的象差。现代计算机可以做到每秒钟追踪计算200?郯000条光线,各种参数的数量也在增加,对于一个6片镜片的设计,计算机需要进行许多年的计算才能找到全部可能的结果,而所需的时间是天文数字――以1开头,后面有99个0。
自上世纪八十年代末至今的第三代光学镜头设计的特点是在镜头设计的两大制约因素――机械精度和可接受的成本――之中寻求更加优异的光学设计。现代Leica镜头的设计是用来挑战胶片颗粒的极限的。如果说有什么设计知道原则的话,那这个原则就是:对低频空间频率的极高的反差表现和对高频空间频率的高反差表现。这样的表现本身就不是容易达到的,而且有全开光圈时候对于象场的大部分区域要有如此的表现。
二、光学镜头的设计和使用必须紧密结合
篇7
自2007年发起第一笔收购至今，脸谱已完成13笔收购。其中，2011年之前的9笔收购都是为了提升其产品的用户体验和客户粘性。而从2011年开始，其收购方向发生非常明显的变化。一方面，更加注重挖掘营收价值。对于拥有亿万网民信息的脸谱来说，进一步收集丰富的用户行为数据，深入挖掘用户背景资料和社交行为，是提升其流量变现能力的重要途径。另一方面，更加注重和加速在移动互联网上布局。
一系列收购动作不仅体现了脸谱战略思路的转化，更折射了当前互联网发展两个不容忽视的趋势。
一是社交化趋势。脸谱的发展显示了互联网社交化趋势的到来，网民间的互动行为与信息传递开始基于人与人之间的真实社交关系来开展，改变了传统的互联网信息推送模式。为了应对挑战，谷歌也推出了新的社交产品。该产品能否撼动脸谱的地位姑且不论，但是谷歌显然已经意识到，在社交化浪潮下，将个人信息及其社交关系融合到信息推送的算法中，将大大提高信息推送效率和精准度，引发互联网营销和电子商务的重大革新。社交网络将会成为未来互联网的基础架构，谷歌需要在精密但机械的数据算法中加入社交化因素。
二是移动化趋势。移动化代表着互联网的未来，不仅基于手机上网的全面普及，同时也因为移动互联网领域已经呈现出不同于传统互联网的全新生态系统。苹果公司成功开启了整合硬件和软件、终端和云端、供应商和消费者的盈利模式。谷歌近期对摩托罗拉的收购，也显示其对产业链上下游全面整合的意图。在这种趋势和背景下，脸谱自然需要迅速抢占移动市场，年初以来对消息群发服务商贝鲁加和手机应用开发商斯那图的收购，以及群发短信服务的上线，都是其在移动互联网领域的布局之作。
篇8
至年底，全镇工农业总产值突破27.14亿元，其中：工业产值突破24.84亿元，增长率为164.26%；农业产值突破2.3亿元，增长率为12%；固定资产投资完成7.6亿元，增长率为16.92%；招商引资合同金额完成6.5亿元，占全年任务的107%；农村人均纯收入突破5918元，增长率为11%；完成本级税收617.04万元，增长率为58.13%。
在上半年，桥头镇各村委均出现了不同程度的水灾和旱灾。在这种情况下，桥头镇及时采取各种措施抗击灾情，通过全镇人民的共同努力，农作物仍实现较大丰收。其中：粮食总面积29303亩，总产量达9722吨；其中水稻面积24189亩，总产量达8314吨；玉米1500亩，蔬菜12587亩，花生5536亩，豆类1426亩，水果5674亩，全镇生猪出栏量32574头，三鸟饲养量186200万只，水产养殖3900亩。桥头镇坚持不懈地做好防洪、抗旱工作，全力推进灾后复产和灾后重建工作，使农业基础地位进一步得到巩固。
桥头镇经济延续了上一年的良好势头，镇域经济继续保持又好又快发展的态势。坚持以项目落实为依托，全面促进工业经济发展，并进一步加大招商引资力度，增强发展后劲。桥头镇在服务投产项目、跟踪在建项目的同时，千方百计加大招商引资力度，不断引进工业项目。
2011年，桥头镇扶贫开发“双到”工作在挂扶单位的大力支持下进展顺利，成绩良好。需要挂扶的294户贫困户全部实现提前一年脱贫，村集体经济收入达到脱贫标准，“广东省扶贫济困日”活动成功开展，低收入住房困难户住房改造工作进展顺利。桥头镇的低收入住房困难户51户，全面完成住房改造任务。此项工程的开展，极大改善了低收入住房困难户的居住环境，使住房困难户住有所居的愿望得以实现。
镇党委、政府心系人民，情系群众，高度重视民生工作，强化责任，把民生工作抓出实效、抓出成绩，让群众切实得到实惠。在全面完成农村安全饮水工程建设后，桥头镇继续加强建后管理，不断深入推进村村通自来水的规划和建设工作，进一步解决农村自来水饮用水问题；认真做好农村合作医疗和居民医疗保险报销工作，有效杜绝农民“因病致贫”现象发生，同时积极开展2012年城乡居民医疗保险工作，使其覆盖面达到100%，全面完成了市社保局下达的医疗保险任务；积极开展农村富余劳动力转移工作，全面完成上级下达的劳动力培训任务，加强农民工技能培训和农村青年技能培训，提高农民工和农村青年的就业率，增加农民经济收入；继续完善镇域公路建设，全年共投入公路建设资金510多万元，为促进农村经济发展奠定了坚实的基础；新农村建设得到加强，相关工作稳步推进，重新规划选址亚婆石廖屋幸福新居作为新农村建设示范村，力争打造一个符合现代化标准的新农村。
2011年，桥头镇还投入3000多万元进行墟镇建设，确保各项市政工程按时建成投入使用，使广大居民真正体会到实实在在的变化。
招商引资工作取得新突破
致远、神特、东桥、新东钢、实益长丰顺利生产并实现了工业产值24.8亿元，比2007年1.5亿增长了23.3亿元。
黑马涂料、启利达、精益五金、益旺畜牧、新东钢二期均建设顺利，前四家企业有望今年投产，新东钢二期预计明年可以投产，仅新东钢届时可实现产值70亿。
深粤华、亿利鸿源、清远优瑞、清远优立美克、英德天龙、英德立地木业、外岭山泉水等企业正在筹建之中。
此外，新材料基地正在征地之中，可容纳企业十多家，有望三年内达到100亿元的工业强镇。
“三农”工作得到强势推进，
农村基层工作成绩显著
农业基础地位得到进一步巩固。2011年实现农业产值2.3亿元，自2007年以来年均增长10%，农村人均纯收入5918元，自2007年以来年均增长11%，农民生活水平显著提高。五年来，全镇共投入资金1550万元，对博下水库、将军大塘、三叉塘、石角大塘、板甫水圳、红联水圳、潭坑劳绿圳等主要水利设施，进行了除险加固。
乡村桥梁道路跃上新台阶，交通环境得到彻底改善。五年来共投入资金4800多万元，铺设了45条道路，总里程160公里；投入1600万元，建设好博下大桥和板甫徐屋大桥。2010年被清远市老促会评为老区公路建设先进镇。
农村饮水安全，林权制度改革，扶贫“双到”工作顺利完成。投入3100多万元，解决了全镇24568人的饮水不安全问题，解决了长期困扰桥头发展的难题：108200亩的林权证得到顺利发放，17宗山林纠纷得到有效调解，得到市委市政府和人民群众的一致好评；博下、潭坑商业物流中心已建成投入使用，51户低收入住房困难住户已完成住房改造任务，亚婆石廖屋新村已动工建设。
城市化水平得到新提升
五年来，桥头镇投入资金3600多万元，强势推进城镇工程建设：投入1400多万元建设新行政服务大楼；投入450多万元建设南北中轴线；投入1000多万元建设人民广场和桥头公园；投入200多万元完成路灯安装；投入300多万元进行“三边”整治工作；投入30多万元打造样板街；投入30多万元安装视频监控。
社会各项事业取得全面进步
教育、卫生工作得到强势推进，完成各项目标任务，成绩显著。桥头镇认真贯彻实施“教育强镇，卫生护镇”理念。使广大群众实现“读者有其书，病者有其医”的目标。
计划生育得到强势推进，创建“双无”工作成绩显著。桥头镇率先出台了《桥头镇计划生育基金管理办法》，成功稳定桥头镇低生育水平，连续四年实现“双无”目标，连续多年被评为先进镇，并于2010年成功升为“计生”一类地区管理。
篇9
医院总支出也代表医院规模，但更直接的指标是职工数和床位数。在职职工数与人均产出的相关系数为0.045，说明总体上医院职工多的人均产出没有降低，增加人员与增加服务量是相适应的。医院实有床位数与人均产出的相关系数为0.367，P<0.01，说明总体上医院床位多的人均产出稍有增加。医院实有床位与病床使用率的相关系数为0.124，P>0.05，说明医院床位多的病床使用率没有下降也没有上升。在职职工数与人均诊次费用的相关系数为-0.161，P>0.05，与每床日收费水平相关系数为0.421，P<0.01，与出院病人费用的相关系数为0.438，P<0.01，说明较大医院病人诊次费用没有增加，而出院病人费用增加，可能是与收住较多重病患者有关。
固定资产与绩效
在职职工数与人均固定资产的相关系数为0.717，P<0.01，随职工数增加，固定资产以更快的速度增加。随固定资产增加，万元固定资产工作量产出快速下降，固定资产与万元固定资产工作当量相关系数-0.44，P<0.01，固定资产与人均工作量相关系数0.372，P<0.01，随着固定资产的增多，人均工作量有轻度上升，但万元固定资产产出效率下降很快。张彦琦等对重庆市县以上医院的规模效率研究指出多数医院为规模效益递减型[2],也可说明多数医院固定资产在现有工作量情况下不需要再增加；即使工作量增加，多数医院固定资产不增加也可满足需要。平均万元固定资产工作当量为74.44诊疗人次，或者每万元固定资产平均产出2.17出院人次和24.21诊疗人次。
政府财政补偿与绩效
按农民年纯收入分为上、中、下3个水平代表所在的县市的贫富，富裕县市医院平均得到1146万财政补助，而中、下经济水平县市医院分别得到448万元和449万元。分别占其总支出的6.61%、4.39%和4.76%；占其业务支出的6.85%、4.45%和4.88%。政府补偿量与医院人均工作量、人均业务支出、业务支出、业务收入相关系数都小于0.1，政府补偿的多少与业务支出、工作效率没有直接数量相关关系。政府补偿与医院规模无关，与在职职工数的相关系数是0.107，与实有床位的相关系数是0.055。政府补偿与出院病人人均费用、每诊次平均费用、每床日平均费用的相关系数在0.1左右，政府补偿多的也没有产生病人费用下降的作用。医院得到补偿多的是因为县市财政情况好，贫困县市即使医院规模大补偿也不多。这与众多专家以医院绩效为基础的补偿意见不一致[3-5]。
业务收入与绩效
医院业务收入与工作当量的相关系数为0.948，说明业务收入密切地随服务量增加。业务收入、人均业务收入与每床日收费水平、出院者平均费用的相关系数在0.5至0.6之间，P<0.01，即业务收入多的医院人均业务收入也高，床日收费水平、出院者平均费用也高。
县市经济、居民收入与绩效
县市人口数与医院规模有密切相关关系。县市经济状况对医院规模有影响，农民纯收入与县市人口没有相关关系，但与医院在职职工数和实有床位数有正相关关系。农民纯收入水平与医疗费用相关，收入水平下、中、上的诊次费用分别是83元、90元、103元，P=0.060；平均住院日分别是6.9天、7.2天、8.6天，P=0.000；住院床日平均费用分别是442元、485元、586元，P=0.000；出院病人平均费用分别是3024元、3490元、5003元，P=0.000。富裕县市出院病人费用比贫困县市多近2000元，有3种影响因素：（1）居民需求高，使用了一些非基本医疗或药物；（2）医院收费价格高或诱导需求多；（3）医院技术水平高，吸引了较多重症疑难病人。3种因素各占多大比重是一个很难分清的问题，特别是病人需求高与医生诱导需求，在病人经济状况较好的情况下医生提议用较贵药物或多检查病人容易遵从。通过大量抽样并由专家对病历、处方进行检查讨论能够大致分清三者的比重，但是是很繁重的工作。对于那些可能给病人带来一些好处的诱导需求，如增加免疫力的药物、看似无关紧要的心电图检查等，专家的评判意见也常不一致。从现有医疗质量和技术水平指标上如出入院诊断符合率、手术前后诊断符合率、急危重患者抢救成功率、住院病人手术率等看不出与县市经济水平有相关关系。医院规模，即在职职工数与入出院诊断符合率有低度相关，r=0.245，P<0.05，与其他质量指标无明显相关关系。医疗质量与医院规模、经济环境等没有明显关系可能是两种原因，其一是资料可靠性差，如有的医院为提高声誉而作假；其二是指标不科学，收入危重疑难病人亡率高，抢救成功率低。
业务支出回归分析
业务支出代表了医院的业务运行成本，医院得到相当这个成本的资金就可正常运行。把众多可能的影响因素放入业务支出的回归分析可以得到决定系数高达95%的回归方程，但对于政府以绩效为依据的补偿有些指标不适合，如业务支出与实有床位数有密切的关系，我们当前希望控制医疗费用，根据需要增设床位，政府按床位补偿可鼓励医院单纯增加床位，所以不应把实有床位数放入回归；农民收入高医疗需求增高，业务支出增加明显，在医院的筹资能力上不得不考虑。社会效益的主要指标是诊疗人次和出院人次，医疗质量和费用控制也是社会效益，但当前医疗质量指标不科学，难以真正代表医院的服务质量。固定资产因为必须有维护费用，所以放入回归，回归结果见表2、表3。贫困县市收费低，费用控制指数与业务支出有明显关系，在政府补偿时也需要考虑，放入回归后见表3。费用控制指数采用每门急诊人次平均收费水平、每床日平均收费水平、出院者平均医药费用、药品收入占业务收入比重4项指标合成，收费水平低、药品收入占业务收入比重低者给以较大分数。
结论
篇10
古罗马著名建筑理论家维特鲁威（Vitruvins）在《建筑十书》中提出实用、坚固和美观是建筑的三要素，其中实用便是指建筑的目的性。人们建造房屋，总要有一定的目的，获得实用的空间是主要目的之一，它包含两个层次的含义：（1）经济是前提，即造价不高；（2）核心为适用，即满足新时期下的需求。新时代的居住建筑应该是在“海纳百川，兼容并蓄”的基础上寻求真实的表达，应该是理性的（rational）、社会的（social）、舒适的（comfortable）和成熟技术的（technician）。经济性是专业人员和普通居民都甚为关注的焦点，在这里经济性是指住宅的指标和标准能够与社会经济发展水平和中低收入居民的购买能力相适应。经济性本质上是具有“质”的内在规定性的“量”的问题。“质”是经济性的内容“，量”是衡量经济性的标尺，是经济性的外显。
1）相对造价低一次性投资可直接归为造价问题。为了对造价问题客观评析，可以通过分析住宅建筑成本构成入手，从降低开发成本的角度对减少一次性投资的费用，做主观的努力。从开发总成本构成中可见占成本比例最高的三个部分是国有土地出让金（11%~12%）、拆迁补偿费（20%）、建安成本（40%），这三项即占总成本的70%，因而要降低开发成本主要应从这几部分着手。但是土地出让金和拆迁补偿费往往不是开发商可以决定和控制的，所以建安成本的影响最为直接，降低建安成本尤其是土建工程费（占建安成本的80%~85%）是提高居住建筑经济性的主要手段。
2）住宅功能空间优化通过设计获得良好的平面组织形式、平面使用系数，从而提高空间使用效率。套内空间的组织形态是由界面、场所、流线、尺度共同组成，与平面布局息息相关。由于套内空间是居住建筑的主要功能空间，其体形的准确定位，面积的科学配置都显得尤为重要。因而通过套型的合理布局，尽量节约空间，减少不必要的浪费，是利用设计手段增加使用面积的最有效办法。
3）降低住宅日常运行耗能指数经常性费用也是住宅经济性评估的重要指标。我国幅员辽阔，各地气候的差异非常大。寒冷地区与严寒地区冬季需采暖，而采暖将消耗数量惊人的煤炭资源；同样，夏季制冷的耗电量同样不容忽视，因此减少能源消耗是迫在眉睫的工作。首先要通过规划设计确定建筑的最佳方位，最大化地利用当地气候条件，利用可再生的自然资源，然后要科学地应用新技术，选择合理的采暖、制冷方式达到节约能源的目的。
2创作目标
1）安全•高效居住建筑是人们家居生活的载体，设计时应符合适用、安全、卫生、经济等要求，创造出舒适优美的居住环境。可以说，安全其实是人们对住宅的最根本要求。住宅的安全包括结构牢固、防火、抗震、防盗、防雷等多方面的内容。住宅小区的安全防盗，一直是一个不得不面对的现实问题。如常见的是美观的住宅外立面安装着各式各样的防盗栏杆，一方面对住宅立面破坏较大，让居住者感觉形同关在笼子里(见图1)；另一方面，对一个现代文明城市的形象也有所损坏。由于我国经济发展不平衡，精神文明程度还有待提高，住宅区封闭式管理可能是较多采用的办法。图1防盗栏杆对立面的影响建筑师在规划设计阶段应尽可能综合考虑，利用简便适宜的设计措施辅助物业管理，把各种安全隐患降低到最小，达到高效管理社区的目的。例如：尽端式的道路布置起到易于防范的作用；充足的夜间路灯照明可起到安全作用；住宅的低层外墙及管线防止攀爬；尤其要注重为弱势人群的安全提供保障，如设置残疾人士的无障碍通道等等。
2)舒适•健康住户人口、家庭及构成的现状和发展是我国城市住宅设计最基本的依据。住宅设计是以住户为对象的物质产品，要设计好住宅就必须研究使用对象———住户。住户是以空间的占有来划分的，户所占有的空间对象称之为住户。
（1）家庭规模小型化户人数指一户家庭人口数量的多少和家庭组织范围的大小。户人口数减少将导致社会家庭总数的增长速度超过人口总数的增长速度，从而加大了住房的需求量。从家庭人口分布来看，有逐步向3口~4口户集中的趋势，因此，适应少口户的住宅套型将占主导地位。
（2）核心家庭将是住宅设计的主要对象与家庭小型化这一趋势相一致的是家庭类型的核心化。核心户和主干户家庭是目前我国城市家庭的主要结构类型，合计占全部家庭类型的近90%。传统的联合家庭已大大减少，预计在今后是以核心家庭为主，主干家庭为辅，其他类型家庭占极少数的格局。小家庭两代户将是住宅设计的主要针对对象。从家庭的户型结构分析，两代户占68%，三代户占18.5%。代际构成也发生了相应的转变，过去大多数是以三代家庭为主，而现在两代户则占绝大多数，这与家庭小型化的趋势是一致的。（3）消费群体状况分析在对购买住宅人群的调查中，30岁~45岁的市民成为购房主体，占总数的45%，其次是46岁以上的占30%，中年人比例较往年有明显下降，而20岁~30岁的年轻人所占比例则大幅度升高，显示出20岁~30岁的年轻人购房欲望日渐强烈。由于不同年龄阶段的经济能力的不同，实际购房者的年龄集中在30岁~45岁之间，形成一种购房主体年轻化的趋势。针对这部分人群，居住面积一味求大的设计并不十分科学，也会失掉更大的市场。一般使用面积在80m2左右的套型被看好。而三室一厅房间的袖珍小套型的需求也会十分广泛，但总面积在趋小。不少套型已把三室一厅面积控制在100m2以内，人称“袖珍三室”，一方面避免房间面积过大抬高总价，另一方面应考虑孩子长大的分居趋势。综上，在符合市场的前提下，消费群体需求侧重的明显特点，对套型规模、套内面积和套内布局的合理控制有很强的现实意义。
3建筑单体经济性分析
3.1典型平面经济性分析
1）板式住宅板式住宅是一种传统的住宅形式，如图2、图3。广义来说，我国历代民居均是以矩形平面为主；狭义来说，主要是建国以来就一直大量使用以一梯两户为主，具有南北双侧采光的板式住宅平面形式。图2北京回龙观二期户型平面图3北京回龙观二期外观①优点整体及套内空间布局都较简单。基本以一梯两户为主；几乎所有板式住宅平面套内空间布局都是起居室和主卧室在南向，次卧室在北向，厨房、卫生间在北向近楼梯间处布置。采光、通风条件较好。由于每套均是南北双侧采光，因而所有使用空间都可直接采光；南北双侧开窗对于夏季穿堂风特别有利。此种型式便于连排建设。②缺点土地利用效率低，住宅小区的容积率小。③经济性分析板式住宅平面最适合于一梯两户的住宅，多以连排形式建造。在板式住宅节地设计中应紧记缩小住宅单元面宽、加大进深对节地效果影响显著这一点。板式住宅单元平面设计时应在保证主要居住空间的开间尺寸与合适比例的前提下，通过缩小辅助房间开间、减小楼梯间开间以及合理组织单元布局等方法来缓解自身平面形式对节地带来的不利影响。建议平面尺寸范围：开间（10m～13m）×进深（13m～15m）。
2）点式住宅点式住宅，由于四个方向均可开窗，因而每户都可以获得较好的通风条件，其中一些平面形式如果减少两侧开窗，也可以形成连排住宅的格局（见图4、图5）。图4某点式住宅平面图5某点式住宅立面①优点适用范围广。可单独一栋建造，也可连排建造，适用于从4户到6户的各种布局（以一梯4户～6户为主，在一些大进深住宅中可以做到一梯8户或10户）。平面布局紧凑，用地经济性好。②缺点点式高层布局时，许多地产广告中均喜欢标榜“户户朝南”，但有些空间始终处于阴影区域，采光效果并不理想。
3.2剖面设计经济性分析
住宅坡屋面设计的根本意义在于，使5层的住宅间距获得6层的面积和7层的高度。坡屋面的节地源于控制住宅间距的檐口计算高度的降低，源于从住宅用地中减去了一层住宅高度所形成的阴影区的面积，即节省了住宅用地。节地住宅的坡屋面设计，重要的一点是选择好恰当的屋顶坡度。这取决于两个因素：一是当地的日照条件，尤指当地冬至日太阳正午高度角的数值；二是坡屋顶下部空间的利用情况。二者要兼顾，过缓屋顶空间太小，利用价值不大，过陡屋顶又可能遮挡阳光，坡度适当是获得良好节地性能的关键。
3.3住宅层数经济性分析
1）住宅层数与节地关系一直以来，对于低层、多层和高层住宅的节地性能进行了大量研究，进而提出了“低层高密度”、“多层高密度”和“中高层住宅”等概念。由住宅层数与容积率对应变化关系的比较可知，随着住宅层数的增加，容积率也在增加，但增加的速度逐渐减缓。由于现行建筑防火设计规范中的高层住宅山墙间距加大，容积率相应在9层～10层间出现转折，反而下降，10层与7层基本相符，11层～14层与8层、9层比较接近[1]。
2）住宅层数与造价关系增加住宅层数是节省建筑用地的有效途径之一，但随着层数的增加，施工措施也随之增加。在设计方面消防、供电、楼内交通及结构等措施也随着层数的变化而要求不同。住宅层数越多定点位移越大，在结构计算水平力时需要增加建筑整体刚度。层数越多、垂直承受力也越大，因而支撑部件的断面、强度和配筋要相应提高。9层以上的高层住宅，除了要考虑地震力的影响以外，还要考虑结构顶点和各层之间的水平位移，因而需加强建筑物的整体刚度，增加材料用量和施工难度，使造价大幅度增加。层数越多，每立方米造价越高。住宅设计需要根据不同层数、按照防火规范划分的条件，采取相应的防火措施。此外，由于楼房总高加高，生活给排水也要采取加压或提升的措施，也增加了费用。由于消防措施增长的造价见下表：表1消防措施增加造价除了上述几个方面的影响外，还增加了楼内交通面积及技术层。据统计，中高层垂直和水平交通面积占总面积的8.20%～11.30%，高层占9.30%～11.50%。技术层面积在中高层总面积中约占1.20%～1.90%。高层约占0.70～1.40%。这两部分面积在总面积中所占比重与总楼层数的关系是：楼层总数越多，所占比重越小，分摊的造价越少。多层住宅从节约结构造价、节省工期等角度来看仍是比较经济的。但从宏观考虑我国土地资源有限，因而中高层、高层住宅仍然是不容忽视的发展方向。中高层工期短、结构造价相对较低但交通面积和技术层面积的分摊造价较高；高层工期长、结构造价相对较高但交通面积和技术层面积的分摊价格较低，因而各有优势，设计时可综合考虑加以取舍。
3.4住宅层高经济性分析
1）住宅层高与节地关系降低层高对住宅节地的意义实际上同采用坡屋面设计的本质是一致的，同坡屋面设计相比，降低层高对住宅节地效能的提高要小得多，而且不会增加建筑面积，因而容积率变化不明显。但降低层高可以较方便地作为一种行政性的规定而得到广泛的推广采用。因此，从更广泛的范围讲，节地的规模和效益也是相当可观的。
2）住宅层高与造价关系降低住宅层高可节省垂直结构数量，从而降低造价。降低层高还可以减轻结构自重，节省基础造价。通过上述分析可知，建筑体型对节地、工程造价等经济性能影响较大，因而建筑单体设计时，要注意对建筑体型进行控制。在板式单元平面设计时，通过套型面积合理配比、套型灵活布局等方式，达到缩小开间加大进深的节地目的；可以采用坡屋顶形式或平屋顶退台的方式增加对土地利用率，综合考虑工程造价和节地效果，建议住宅层高控制在2.65m～2.8m。
4节能体系经济性分析
由于对节约能源与保护环境意识的不断提高，围护结构的保温性能受到更大的关注。加气混凝土外墙、内保温复合外墙、夹心复合外墙、外保温复合外墙等墙体设计随之出现。外墙外保温技术的特点尤为突出，已成为我国一项重要的基本建筑节能技术。外墙外保温，可用于新建墙体，也可用于已有建筑外墙的改造。它是由保温层、保温板固定层、面层和辅助材料组成。对外墙进行保温，无论是外保温、内保温，还是夹心保温，都能使冷天外墙内表面温度提高，使室内环境气候有所改善，只是采用外保温技术效果更加良好，其特点是：
1）可避免产生热桥过去的外墙既要承重又要起保温作用，外墙厚度自然加厚。采用高效保温材料后，墙厚得以减薄，在采用同样厚度的保温材料下，外保温要比内保温的热损失减少约1/5，从而更加节约热能。
2）室内温度较稳定进行外保温后，由于内部的实体墙热容量大，室内能蓄存更多的热量，使诸如太阳辐射或间歇采暖造成的室内温度变化减缓，室温较为稳定，生活较为舒适。
3）内部墙体受到保护室外气候不断变化引起墙体内部温度较大变化发生在外保温层内，内部的主体墙冬季温度提高，湿度降低，温度变化较为平缓，热应力减少，因而主墙体产生裂缝、变形、破损的危险大为减轻，寿命得以大大延长。