3北京路步行街商业空间组织分析、历史文化沿革简析,典型店面设计分析

第一篇：3北京路步行街商业空间组织分析、历史文化沿革简析,典型店面设计分析

北京路步行街商业空间组织分析、历史文化沿革简析，典型店面设计分析

商业街是整洁、优美、文明的购物、休闲、餐饮、娱乐场所，是城市的一道亮丽风景。在旅游形象设计上，应遵循以下原则：①人本原则：为人提供轻松，舒适购物环境、独具特色的步行购物；着力挖掘北京路老街的文化内涵，赋予其新的生命力，营造出人文环境。②整体原则：强调商业街的完整性，统一协调各空间环境及历史时期建筑风格规划整条街道。③文化原则：以重塑岭南第一商业步行街为目标，综合运用进行经营、管理和宣传。

（2）北京路步行街的整体功能定位是融旅游、观光和购物于一体的综合功能的步行街，具体来说如下：①岭南第一商业中心步行街——规模大、标准高、特色突出。②传统商业文化的载体——广州商业文化发展的活教材。③城市形象窗口——代表广州城市历史，象征城市历史文化品格，负载城市价值和精神情感归宿。④集购物、娱乐、休闲、旅游、受教育为一体的社区容器——体验式场所。

商品销售是步行街中最普遍的行为，它是商品本身的艺术特点、店面装饰、营业员气质和目标顾客四者的有机结合，体现独特的文化内涵。企业在提供上述服务时，应符合人们的审美情趣和购买习惯，充分考虑到现阶段顾客在进入步行街购物、观光、游玩时所追求的舒缓闲适、受尊重、少干扰的心理趋势和价值取向，在有意无意之间吸引顾客，在有声无声之中激发顾客购买欲望。

旅游视觉景观构建包括以下几方面。①街道建筑：主要是单体建筑、区域性改造、基础设施等，如打通或开通北京路周边有关道路，使步行街周边有效地形成回环、整体畅通的交通道路网络，以缓解北京路周边道路交通压力，为实现全线步行创造良好条件。②商业街广场：目前北京路缺乏大型的广场，应在步行街几个重要的节点部位开辟休闲和绿化广场。③公共文化设施:如电影院、剧院、青年文化宫、新华书店等设施建设；④灯饰工程:如风格各异的路灯、街灯、商业霓虹灯、大楼轮廓灯、射灯和其他灯饰设施建设，目前北京路在这方面做得还不错；⑤街道雕塑: 全国许多大型步行商业街都有街头雕塑，北京路上暂时还没有，设计雕塑时必须避免趋同化，要体现北京路步行街2000多年历史文化内涵和现代商业内涵，让游客感受历史文化情怀和现代都市情调。

第二篇：张家港步行街商业分析

张家港步行街商业分析

步行街可以说是张家港的窗口，作为率先引入步行街这个概念的县级城市，对于它的发展和规划政府一直都非常重视。张家港的步行街是集购物，休闲，娱乐，餐饮为一体的综合商业街。它西边临张家港的交通要塞长安中路，东边为河西路，步行街全长600米，占据了张家港的市中心核心位置，交通四通八达。可以说步行街是张家港发展最为成功的商业圈，对周边辐射也很广。每到双休或者节假日许多人都会结伴或者一家人一起前来购物休闲，不仅是市区的人还有很多从临近市区的镇上前来的人。

步行街有四个综合的百货商场，商业大厦，国际购物中心，第一人民商场和凯利百货。最近几年商业大厦，国购和第一人民商场的档次都有所提升进驻了一些二线的品牌，而且越来越迎合年轻人的口味。凯利百货算是档次相对于其他三个更高一些的，里面都是一线二线的品牌。除了百货以外，步行街两边还有各式类型的服饰专卖店，商铺和卖场。步行街面向的全市各种档次的消费者，因此不管是打工的人还是公司白领或者老板在这里都可以找到合适的物品。

步行街不仅是购物的理想场所也是休闲娱乐的好去处。街中间地段有世纪天华电影院，零点KTV还有新华书店。在餐饮上，步行街的两边和中段各有一个KFC，其他还包括必胜客，水天堂，味千拉面，巴西烤肉还有各种饮品小吃站，可以满足消费者的各种需求。现在步行街的南边开发出了一个王府广场，晚上大家出来散步更为步行街聚集了人气。北面是西街，西街也有很多专卖店，同时也有美发沙龙，宾馆，银行，美容院等，这样可以形成互利而又互补的效应。

步行街上满足的不仅仅是人们的购物消费需求，在规划设计上也十分讲究人性化以及美感。街中设有观赏性的喷泉和生活为十足的雕塑，街的中央是以花坛来分开两边的人流，这样既美观又实用。而且街上还人性化的设有供大家休息的座椅，座椅设在树荫下夏天可以遮阳冬天可以挡风。

步行街的成功除了能满足消费者的各种需求之外，更重要的一点是它有适合且优秀的物业管理。步行街对于商铺的物业管理理念为“统一管理，分散经营”。统一管理的理念在于统一招商管理、统一营销、统一服务监督、统一物管。“统一招商管理”要求招商的品牌审核管理和完善的租约管理。“统一的营销管理”这样可以维护和提高经营者的共同利益。“统一的服务监督”有助于经营者间的协调和合作。“统一的物业管理”这保证了建筑空间的维护和保养。另外治安管理也十分重要，商铺的安全保卫工作包括治安防盗、防范突法事件、监控中心管理、车辆管理、停车场管理等。在这一点上步行街做的比较到位。

以上分析的是步行街的成功之处，但是它也存在一些缺陷。第一，步行街缺乏更多时尚业态，多数原因在于租金过高昂，产租能力不高。第二，凯丽百货，商业大厦等高档百货经营日趋成熟，以至于奔区域内高档商品经营将受到更大冲击。第三，因为步行街的规模有限，导致了部分强势业态无法进驻。第五，步行街周围还没有具有一定规模的专门停车场，这样会限制一些距离较远的消费者前来。

总体来说步行街随着张家港的发展还需要与时俱进和不断地调整。虽然随着城市发展的从中心向城西和城东发展，但是步行街的商圈地位依然是牢固的。

第三篇：《流程的设计》典型教案分析（精选）

《流程的设计》典型教案分析

一、教学内容分析：

本节教材由“1流程设计应考虑的基本因素”、“2流程设计的步骤”、“3流程设计举例”等3小节组成。

本节首先提出了生活和生产中流程设计的基本目标以及设计时需要考虑的主要因素，接着在讲述流程设计应遵循的一般步骤的基础上，以小铁锤的两种加工流程为例，进一步说明流程设计所需考虑的因素和设计步骤。

二、教学对象分析：

流程设计对学生来说是做过但并不知道应当怎样做的事，因而这一节是设计实践的好教材。突出技术设计中的思想方法则是这一节的教学重点。

三、目标：

知识与技能：)学会分析流程设计中应考虑的基本因素。

2）能画出流程设计的框图。

3）能对生活、生产中的简单事项进行流程设计。

2过程与方法：

经历案例分析，学会从身边例子把握一般规律。

3情感态度价值观：

培养学生对自己生活中的流程进行设计的需要。

四、教学重难点：

教学重点：

让学生学会分析流程设计应考虑的基本因素及设计的表达。

2教学难点：

画出流程设计的框图。

五、教学概述：

通过第一节练习1的提问，这个流程不是自然就存在的，是人们在生活中研究和设计出来的，我们的生活和生产都离不开流程。因此，为了提高工作效率，提高生活和生产的质量，我们有必要进行流程设计，引出题。然后提出了生活和生产中流程设计的基本目标以及设计时需要考虑的主要因素，接着在讲述流程设计应遵循的一般步骤的基础上，以小铁锤的两种加工流程为例，进一步说明流程设计所需考虑的因素和设计步骤。

2时。

六、教学器材：

铣床、小铁锤。

七、教学过程：

第四篇：220kV变电站典型设计综述分析

220kV变电站典型设计综述分析

摘要：本文主要通过对某电力公司220KV变电站设计的演变过程，分析了典型设计的设计原则、技术方案和特点、模块的拼接和调整的方法，以希望可以加强工作人员可以更好地理解及使用220KV变电站典型设计。关键词：模块；典型设计；实施方案

220KV变电站典型设计是国家电网公司进行集约化管理的基本工作，对220KV变电站进行典型设计的目标是：建设标准要统一、设备规范要统一、设备的形式要减少；便于进行集中招标，便于维护运行，降低变电决的建设成本和运营成本；设计、评审及批复的进度要加快，工作效率也要提高。1 220KV变电站典型设计的设计原则

统一性原则：建设的标准要统一，基建及生产运行的标准也应当统一，外部的形象也要统一，要能够体现国家电网公司的企业文化。

可靠性原则：主接线的方案一定要迫使可靠，典型设计模块在组合之后的方案也必须要安全可靠。

经济性原则：依照企业经济效益最大化的原则，对工程的初期投资费用和长期运行费用进行综合考虑，在设备的使用寿命期内追求最大的经济效益。

先进性原则：选择设备时，要注意设备的先进性、合理性，要选用占地面积小、环保好、技术经济指标先进的设备。

适应性原则：要对不同地区实际情况进行综合考虑，要能够广泛地适用于国家电网公司的系统，而且还要在一定的时间里面适用于不同形式、不同规模及不同的外部条件。

灵活性原则：模块的划分要合理，接口要灵活，组合方案应该丰富多样，规模的增减要方便。

时效性原则：建立的典型设计，应当随着电网的发展及技术的进步而不断地改进、补充及完善。

和谐性原则：变电站应该与周边的人文地理环境协调统一。2 220KV变电站典型设计的推荐和实施方案 220KV变电站典型设计应当分成两个层面：一是国家电网公司推荐的方案，二是在前述设计原则及推荐方案的指导之下，结合各网省公司各自的特色方案而形成的各自的实施方案。

我国220KV变电站典型设计刚刚起步，各个网省公司的实施方案都很多，因此，典型设计的推荐方案一直在不断地优化和，这样一来，网省公司的实施方案也将随之而减少。

目前国家电网关于220KV变电站典型设计的推荐方案有直三个，其中户外方案有八个，户内方案有五个。这些方案是根据不同的主变压器的容量，进出线的规模，配电装置的形式，主接线的形式，以及设备配置的水平这些因素来进行区分的。设计方案的不同公司，都有典型的地区代表性，而且设计经验丰富，设计水平较高，所以这些推荐方案都安全遵循了前述的220KV变电站典型设计的设计原则。

3某电力集团公司220KV变电站典型设计的方案演变过程

从上世纪九十年代后期一直到现在，该变电站的方案经历了一系统的优化演变过程。

在九十年代后期，220KV变电站的设计方案一般都是220KV采用双母线加旁路母线，户外管形为母线中型的配电装置。而110KV采用的是单线母线分段加旁路母线，户外管形为母线中型的配电装置。35KV采用的是真空开关柜。这种模式的变电站，一般的占地面积为40亩。

从2000开始，随着我国设备生产能力提高，特别是开关设备的合资生产厂不断出现，还有该地区电网结构的不断加强，该院的220KV变电站在设计时逐渐将高中电压等级的旁路母线取消了。在2000年前后所设计的某220KV变电站，其占地面积只有27亩。

2001年之后，该电力集团对运行中的220KV包括以下电压等级的变电站进行改选，实施无人值班的制度，并且亦对新的工程按照无人值班的制度来设计。与此同时，各个市级代电公司普通采用了合资厂所生产的隔离开关，以避免国产隔离开关在运行中出现的问题较多的情况。除此之外，该院在设计方案中提出全GIS变电站，以节省成本。

经过一系统的优化，在之后建成的某变电站，占地面积已经不到十亩。4该电力集团220KV变电站典型设计的实施方案和特点

4.1设计方案的组合

该电力集团220KV变电站典型设计的实施方案是以国家电网关于220KV变电站典型设计的推荐方案作为指导的，并且还结合了该电力集团现有的设计模式，按照主变压器的台数和容格局量、无功配置、电气主接线的形式、出线的规模、布置的格局、配电装置的形式等等组合，形成了六个方案。其中，户外变电方案两个，户内变电站的方案是四个。

在设计实施方案的过程中，对该电力集团220KV变电站的常见的方案进行总结、提炼与优化，体现出了推荐方案的“安全可靠、投资合理、技术先进、运行高效、标准统一”的设计原则，也体现了220KV变电站典型设计几从设计原则的协调与统一。

4.2实施方案的特点 4.2.1占地面积小

GIS的设备是高度集成的，该电力集团的全GIS组合电器220KV变电站的占地面积一般都不高于10亩，只占同规模AIS变电站占地面积的25%—30%，照这样计算，该电力集团一年可以节省占用的土地面积为400亩。

4.2.2适用性强，建设工期短

采用GIS设备，可以便捷地将220LKV的配电装置和110KV的配电装置设计成不同的模块，根据变电站的不同规模来组合，从而提高设计的效率。不但如此，因此GIS设备的模块化程度比较高，这就大大地提高了施工安装和竣工验收的效率，将变电站的建设周期给缩短了，提高了电网建设的速度。

4.2.3无人值班的形式，可以减少成本，提高公司的效益。4.2.4污闪明显减少

GIS主体的带电部分是密封在金属的铝合金的外壳里面的，具有传导性好、重量比较轻、不产生涡流损耗的优点，而且还搞腐蚀。GIS的这种密封式的结构，非常适用于污秽等级比较高，或者是有盐雾的环境比较恶劣的地区，可以有效地减少污闪事故。

4.2.5大大地减少了检修和维护的工作量

GIS所暴露在外的绝缘少，内部有绝缘气体，而且机械结构比较简单，所以发生故障的概率相对较低。而且每个气隔都是在气体密度继电器的监控之下的，加上GIS的二次回路可以非常方便地和微机监控系统相连，所以可以提高GIS的整体有效性，可以做到向用户连续供电。

4.2.6有效地控制工程造价

使用GIS系统，土地占用的面积低，所以节省了土地使用费，另外，还可以减少建筑量，也就节省了相关的成本。

4.2.7景观效果也非常好

整个出线架构是采用两个间隔共同使用一个榀梁的方式，减少了变电站架构的数量，使得变电站总体简洁、美观。5典型的设计和使用

5.1对设计方案的实施和调整

如果工程建设的规模和前期工作确定的原则和本方案是相符的，则可以选择本方案来作为该变电站本体的设计，然后再将典型设计中没有包括的外围的部分加入进去，以完成整体工程的设计。

如果布置的方案并不能够满足要求，那么使用者可以将模块重新组合，以适应实际的需求。实际的工程与典型设计规模的差异是不可避免的，这是因为在实际工程中，出线回路数、出线的方向、设备的配置与预定的规模不可能完全相同。所以，设计子模块时要用概算来调整，子模块的设计内容包括以下几部分：设备的保护、电缆、电气一次设备、主要的安装材料、引线构架、设备支架、其他等等。

在实施方案模块时，要考虑适用性，实际的工程内部设备的布置应当根据具体设备的情况来调整和优化。

结束语：220KV变电站典型设计的推荐方案在完成后到现在，该电力集团所属的所有220KV新建的变电站的设计都是采取了新的典型设计方案，也取得了良好的效果，获得了较大的经济效益。相信在今后，这一设计会更加完善，发挥更大的作用。

参考文献：

[1]于光远.山东济南电网220kV变电站在运行条件下的大规模改造[D].上海交通大学,2011.[2]郭日彩,许子智,齐立忠,李喜来,李晋,张莲瑛,何长华,管顺清.美国输电线路典型设计概况及对我国电网工程设计建设的启示[J].电网技术,2007,12:33-41.[3]冀珩.考虑设备—结构相互作用的大型变电站主厂房系统抗震性能研究[D].西安建筑科技大学,2012.

第五篇：使用ZEMAX设计的典型实例分析

使用ZEMAX于设计、优化、公差和分析

武汉光迅科技股份有限公司 宋家军（QQ：41258981）转载并修改

摘要

光学设计软件ZEMAX的功能讨论可藉由使用ZEMAX去设计和分析一个投影系统来讨论，包括使用透镜数组(lenslet arrays)来建构聚光镜(condenser)。简介

ZEMAX以非序列性(non-sequential)分析工具来结合序列性(sequential)描光程序的传统功能，且为一套能够研究所有表面的光学设计和分析的整合性软件包，并具有研究成像和非成像系统中的杂散光(stray light)和鬼影(ghosting)的能力，从简单的绘图(Layout)一直到优化（optimization）和公差分析（tolerance analysis）皆可达成。

根据过去的经验，对于光学系统的端对端（end to end）分析往往是需要两种不同的设计和分析工具。一套序列性描光软件，可用于设计、优化和公差分析，而一套非序列性或未受限制的(unconstrained)描光软件，可用来分析杂散光、鬼影和一般的非成像系统，包括照明系统。

“序列性描光程序”这个名词是与定义一个光学系统为一连串表面的工具有关。所有的光线打到光学系统之后，会依序的从一个表面到另一个表面穿过这个系统。在定义的顺序上，所有的光线一定会相交到所有的表面，否则光路将终止。光线不会跳过任何中间的表面，且光线只能打在每一个已定义的表面一次。若实际光线路径交到一个表面上超过一次，如使用在二次描光(double pass)中的组件，必须在序列性列表中，再定义超过一次的表面参数。

大部份成像光学系统，如照相机镜头、望远镜和显微镜，可在序列性模式中完整定义。对于这些系统，序列性描光具有许多优点：非常快、非常弹性和非常普遍。几乎任何形状的光学表面和材质特性皆可建构。在成像系统中，序列性描光最重要的优点为使用简单且高精确的方法来做优化和分析。序列性描光的缺点，包括无法追迹所有可能的光路径(即鬼影反射)和许多无法以序列性方式来描述的光学系统或组件。

非序列性描光最常用来分析成像系统中的杂散光和鬼影，甚致分析照明和其它非成像系统。在非序列性描光中，光线入射到光学系统后，是自由的沿着实际光学路径追迹；一条光线可能打到一个对象(object)许多次，而且可能完全未打到其它对象。此外，非序列性方法可用来分析从光学或机构组件产生的表面散射(scatter)，以及从场内(in-field)和场外(out-of-field)的光源所产生的表面反射而形成的鬼影成像。ZEMAX的功能

ZEMAX可以用于一个完全序列性模式中、一个完全非序性模式中和一个混合模式中，混合模式对分析具有大部分序列性而却有一些组件是作用在非序列性方式的系统，是相当有用的，如导光管(light pipes)和屋顶棱镜(roof prisms)等。

序列性系统需定义视场角(field of view)、波长范围（wavelength range）和表面数据（surface date）。序列性设计的最重要参数之一，为系统孔径(system aperture)。系统孔径，常指入瞳(entrance pupil)或孔径光栏（STO），它限制可从已定义视场入射光学系统的光线。光学表面可以是折射、反射或绕射。透镜可以是由均匀或渐变折射率材质所制成。表面的下弯(sag)可以是球面、圆锥面(conic)、非球面(aspheric)或藉由多项式或其它参数函数来定义。也包含了许多绕射光学组件模型。此外，一个使用者自定表面的功能，允许设计者以撰写程序的方式来建构任何实际的表面下弯或相位分布。

一些功能可以用来分析系统，包括数个系统绘图(layouts)类型、汇出CAD格式的表面信息功能、光点图(spot diagrams)、光扇图(ray fan)和光程差图、光学调制传递函数(modulation transfer function，MTF)和点扩散函数(point spread function，PSF)图、包围圆(encircled)和包围矩形(ensquared)的能量信息、像差计算(塞德(Seidel)和泽尼克(Zernike))、理想或偏斜(skew)高斯光束参数计算、极化描光和波前传播工具。优化

序列性描光软件的关键功能即是可以快速且精确的优化一个光学设计。主要的优化技巧是以减幅最小均方根(damped least squares，DLS)的算法为基础，并使用主动减幅(active damping)。此外，ZEMAX包括全域性优化功能，其以结合减幅最小均方根过程的优化算法为基础。优化是以使系统绩效函数(merit function)的总值达到最小为基础。简单的说，绩效函数为一种对一个理想光学系统的数值描述。重要的是，绩效函数代表光学系统的要求性能。对于既定的设计，可以适当的选用好几个预设的绩效函数。对于成像系统，绩效函数可用来特别地针对减小光学像差，藉由限制光线在成像面上的延伸，或使从理想球面的系统波前偏差减至最小。许多其它的优化参数也用来修改标准绩效函数或建立一个使用者自定的绩效函数。

当执行优化时，ZEMAX对任何使用者建构的系统或表面参数，决定最理想的值。几乎任何参数，包括曲率、厚度、玻璃特性、非球面系数和视场或波长资料，皆可设为变数。可以对可接受的参数值范围内下限制，以确保可以轻易的建构一个合理的系统。公差分析

在完成光学系统的设计之后，执行公差分析是重要的。公差分析为一种统计的过程，用来有系统地引入缺陷到光学设计中，以决定任何系统参数的误差对整体而言，如何影响系统性能。公差分析是必须的，因为没光学组件是光滑的，或者当设计好时，可以精确地组装系统。公差分析可用来决定每个系统参数的可接受值范围。这个信息之后可以用来决定任何系统的可能性、以公差范围内来制造、在指定的性能水平之上工作。ZEMAX包括一个广泛的、完整的公差分析算法，允许设计者自由完成任何光学设计的公差。可以决定出相对于任何性能尺寸的公差，且可以包括任何补偿因子的影响，甚至机构的部分或光学的部分将被用来组装，或系统的使用。波前传播

几何光线追迹为一般用来描述光的传播通过一个光学系统的方法。如同先前所描述的，光线追迹对于分析许多光学系统来说，为一种非常精确的方法，然而这个模型的实用性有一 些限制。光线模型的限制是因为光线追迹而产生，每条光线是独立的，即：一条光线传播的路径是可以完全决定的，而不受其它光线的影响。光线之间不会发生干涉（interference）。若光线与一个限制孔径或遮挡物的表面相交，光线不是被挡住就是通过，但在其它方面，光线路径是不受影响的，光线不会发生绕射现象。ZEMAX包含了数个光线为基础的绕射计算，包括PSF和MTF，为包括单阶的夫琅和费（Fraunhofer）计算，波前从近场(出瞳)传播到远场(成像面)。这些计算只可以在成像系统中执行，且在非常接近成像的表面。

当以光线为基础的方法不适用时，ZEMAX中的物理光学传播(Physical Optics Propagation，POP)工具可用来分析系统，包括表面非常接近焦点、表面远离焦点但接近绕射孔径（diffracting apertures）和平行光的传播，或行经长距离后的近似平面波前。

使用POP，任何波前，包括高斯和混合的高阶模态光束、帽盖形(top hat)分布或任意的使用者自定波前，皆可以传播通过任何ZEMAX的设计档案。几乎支持所有表面型态。从任何场点来的波前可插入光学系统中的任何位臵（不会仅能在已定义的物面位臵）。波前传播通过每个表面，且相位强度的信息可以在每个表面被计算。POP功能非常有用地被用于空间滤波(spatial filters)、分析光束成形的光学系统或任何其它与干涉和绕射有关的光学系统，如绕射菲涅耳区域平板(Fresnel Zone Plates)。极化光线追迹

光可以用光线来模拟，并以位臵、方向、相位和振幅来表示之。然而，光也与电场有关。电场的方向与传播方向互相垂直，且随着时间的改变，其方向和大小亦会有所变化。当光线传播通过一个光学系统时，其极化状态一般并无需有守恒的关系存在。

当极化光线传播通过一个光学系统时，极化光线追迹可追踪光线极化的状态。介质间的界面，包括空气、玻璃和金属，会导致衰减(attenuation)和延缓（retardance）的变化产生，和改变极化椭圆(polarization ellipse)的形状。而入射角和波长的关系则会减少表面的传输。这些在传输相位上的变化，称为极化像差(polarization aberrations)。这些像差会导致MTF和斯奈尔比（Strehl ratio）值变小，此外亦会使得系统性能降低。实际上，这些像差并没有不同于任何其它成像的像差。ZEMAX可以在任何类型的光学表面上，完整建构出任何薄膜干涉的镀膜层。极化光线追迹的计算，包括薄膜镀膜层、体积吸收(volumetric absorption)和波长与入射角的影响，能更精确地预测真实系统的性能。非序列性分析

使用非序列性分析，光学组件必须以真实对象来表示，而不是以表面来表示。并允许以光线追迹的方法来决定对象被光线打到的顺序。这不仅包括对象的顺序，也包括对象上的特殊表面或小刻面(facet)的顺序。控制杂散光、分析成像系统中的鬼影、设计照明和其它非成像光学系统时，这样的功能是重要的。

非序列性分析不会被已定义的系统孔径所限制。任何光分布种类的光源可以放臵在光学空间中的任何位臵。从任何光源发射出的光线可以朝任何有实际意义的方向传播。打到光学或机构组件上的一条特定光线的顺序，可藉由光线的位臵、目前传播的方向和其它组件的位臵来决定。被光打到的对象将是沿光线传播方向上最接近光源的对象。此外，在非序列性空间中，在每个光线表面交点上，任何光线可以分裂(split)成任何数目的子光线。每条子光 线将与父段中的一些能量有关。这样一来，便允许追迹所有的折射、反射、散射和绕射能量路径。建构诸如菲涅耳反射的影响来分析成像系统的鬼影，和在粗糙的或光滑的机构或光学组件上建构散射面来研究杂散光影响皆是必须的。每一条子光线的能量可以藉由极化光线追迹来决定，这对研究鬼影的相对强度和建构诸如干涉仪(interferometers)的系统，包括整形平板(shearing plates)，是很重要的。对于散射特性，使用者可自由的指定任何表面粗糙的种类，然后分裂子光线的散射分布模型。

检测面装臵是用在非序列性分析中。检测面为奇特的表面，不是平的就是弯曲的，是用来量测入射在检测面位臵上的能量。可以赋予检测面表面性质来模仿真实检测器的效果，包括用于Narcissus分析的反馈(self-reflection)。可量测包括非同调或同调发光、同调相位和发光强度。并提供幅射度(Radiometric)或光度(photometric)信息。复杂的筛选功能可用于从指定的光源而来所截取的能量信息，包括仅观看鬼影、折射、反射、散射或绕射能量，并在所指定的对象上做限制。在追踪杂散光和鬼影问题上，这些筛选功能(filters)是很重要的。所筛选的光线信息也可以用来产生以通过筛选功能为基础的光源光线数据。这个功能可以用于反向光线追迹的分析。

以上所述为ZEMAX的概述。有许多其它的功能还没有提到。我们现在将应用ZEMAX于特定问题：一个投影系统的设计和分析，包括聚光镜(condenser)和投影机的设计。投影系统的设计和分析

我们将看到使用ZEMAX来设计和分析由一聚光镜配件所组成的投影系统，其能在投影镜头的输入端提供均匀的照明。一个8 mm长的灯丝光源所发出的光在经过聚光镜后，将在底片闸(film gate)上形成均匀的能量分布。投影机会产生一个640 ×480 mm的影像到距输出端2000 mm远的屏幕上。两个次要配件中的每一个次要配件将可序列性的设计(优化)，然后将这个系统组合起来，所以能计算出整个系统的照明和成像性质。聚光镜的设计

聚光镜必须收集从光源发出来的光，并在底片闸(film gate)上形成均匀分布的光。此处考虑的聚光镜将由一准直镜配件所组成，用来使沿着两个透镜数组中的第一个透镜数组传播的初始光源能量平行。第一透镜数组，为场透镜数组(field array)，用于收集从延伸光源（此处是线光源）对象来的能量，和在第二或成像透镜数组(imaging array)中的每一个透镜上的光源之重新成像(reimage)。在远距离的时候，成像透镜数组会将所有分开的光源影像，形成一部分重迭的影像；然而聚光镜取而代之的将这些重迭的光源影像重新成像在底片闸(film gate)位臵上。对于这个设计，准直镜和聚光镜组件将完全相同于两透镜配件。这并非必要的，但对于控制成本来说是相当有用的。透镜数组

透镜数组通常用在照明系统。每一数组会形成一个最终影像，其影像是所有独立影像的迭加。每一个透镜的形状大小将会影响最后的能量分布。对于已知孔径大小的透镜，具有较短焦距（较大的F/#）的系统将会产生较广的光分布。

投影系统通常需要两个透镜数组（也就是常用的复眼透镜）。单一透镜数组只能使用在小的光源分布。对于单一透镜数组，从延伸光源出来的离轴能量将成像在底片闸(film gate)上的不同位臵。藉由使用一额外的场透镜数组，全部的光源影像会在底片闸(film gate)上均匀的重新组合。系统的视场角(光源大小)会被透镜数组的F/#所限制。相当重要的是，从场透镜数组中的任何透镜出来的所有能量，需落在成像透镜数组中的相同透镜上，否则将会在底片闸(film gate)上变模糊(blurring)，降低均匀度(uniformity)。这可由图1和图2中来看到，显示对于一延伸光源的对象，单一透镜数组和双透镜数组的照明会有所不同。

图1.在单一透镜数组设计中的照明

图 2.双透镜数组的照明设计（第一个是场透镜数组，第二个是成像透镜数组）数组必要条件

在设计此类的系统时需要考察数个参数，包括： 1)在底片闸(film gate)上所需的照明大小

2)场透镜数组的透镜大小和位臵：

假如数组大小固定的话，较多的透镜通常会产生较好的均匀度但限制了F/#。数组的位臵通常由机构的限制来决定。3)成像透镜数组的大小和位臵： 数组必须在场透镜数组的焦点上。

基于成本和装配的理由，数组通常是完全相同的。4)场透镜数组的焦距：

必须在第二透镜数组上成像，但没有打满光线(overfilling)。以ZEMAX来做设计

将藉由使用ZEMAX来决定聚光镜的参数来序列性地分析这个设计。聚光镜的要求，整体来说相当复杂，且照明系统并不会形成一真实的像，故可能使得优化过程复杂化。然而，这个设计可划分成两个不同的工作，每一个都是简单的设计工作。第一个问题仅是准直镜和聚光镜的设计。从光源发出的光将会被准直，然后重新成像在底片闸(film gate)位臵上，犹如透镜数组不存在般。将光场透镜数组成像到底片闸(film gate)位臵上是第二个设计上的议题。合并这两个设计的结果就是最后的聚光镜装配。这种型态的设计要求可很快地以ZEMAX的多重组态功能来建构。多重组态的设计

一个多重组态的设计是参照一光学系统，其系统是经由多于一种的模式或结构来分析。对于多重结构的分析，最普遍的应用之一就是变焦镜头(zoom lens)，其可允许光学组件的位臵以焦距或放大率为函数做改变。其它普遍的系统，包括消温差设计(athermalized designs)、多重光路系统(multi-path systems)和扫描系统(scanning systems)。

多重组态系统的设定与单组态系统设定非常类似。多重组态编辑器是用来表示那些在不同组态间变化的设计参数。对于这个设计，我们将需要三种组态：第一个组态将建构整个系统，以致于能在底片闸(film gate)上决定均匀度。第二个组态将用来优化相匹配的准直镜和聚光镜的光学组件。第三个组态将用来决定焦距和透镜数组的间隔。系统参数

对于准直镜和聚光镜，选择准直镜的焦距为60 mm。光源为8 mm长的灯丝，透镜数组为84 mm的正方形，有7 x 7的透镜结构。照明斑点的要求大小为16 mm。从这些我们可以决定出数组的焦距：

重要的是，在第二透镜数组上的光源成像大小不能超出透镜组件的大小：

透镜的大小需合适于初始光源的大小。初始系统设定

最终的透镜参数、厚度、间距、曲率等，将藉由使用ZEMAX的优化功能来决定。一个初始系统，包括基本数据，如光学表面的数目、初始材质的选定和系统孔径，必须在执行优化前提供。

准直镜和聚光镜皆是由两个透镜组件所组成。也将有两个数组式单透镜(lenslet arrays)，其上共有六个光学组件。整个系统将首先定义(结构1)，然后将提供多重组态(configuration 1)数据。表1列出初始透镜参数。

表 1.初始透镜参数 多重组态编辑栏可用来定义出准直镜、聚光镜和透镜数组间的不同优化参数。显示在表2中。数个列出来的多重组态参数可用来维持系统的设定对称。

表2.多重组态参数

图3显示三种组态的初始设计。组态1在最下方，组态3在最上方。

图3.使用三重组态的Layout图来优化聚光镜

绩效函数将使用标准的成像要求，以均方根光点大小(RMS spot size)法，来个别对光源经过准直镜和聚光镜对成像，然后光源同时成像于场数组和底片闸的位臵。光源是藉由沿着8 mm直性范围的数个点（常取有限个间隔相同的点）光源来定义。准直镜和数组的焦距要求也将在绩效函数中控制。优化设计很容易符合设计要求。图4显示聚光镜的最后设计结果。图5显示在底片闸位臵的照明分布。结果的分布显示出在要求的16 mm正方形范围上有高的均匀度(uniformity)，而在这个范围之外能量较低。

图 4.优化后的聚光镜Layout

图5.在底片闸上的照明分布

投影光学

投影光学的设计是以双高斯(double Gauss)系统为基础。系统的孔径应该与离开聚光镜后的最大输出分布相匹配。虽然系统在此已考察过特定放大率和成像位臵，但多重组态在此设计中也可以用来优化放大率和聚焦长度在某范围内的性能。此设计的聚焦长为52 mm、物空间数值孔径(object space NA)为0.35、物高为16 mm。在全视场范围内，优化是以使均方根光点大小减到最小为基础。从长共轭系统(long conjugate)来优化设计。在结合聚光镜到投影机设计之前，将反向做最后的计算。图6显示投影机光学的设计。放臵于距离最后一个透镜表面2000 mm的成像面将不显示。

图6.投影镜头

系统组装

使用ZEMAX的非序列性功能来分析全部配件的要求。这将允许复杂光源分布的建构，和建构照明与幻灯片对象的投影。大部分所使用的组件可以使用ZEMAX主选单的选项，来直接转成非序列性设计。聚光镜配件将首先转换。使用序列性建构的透镜数组，其设计参数是不同于非序列性模型，所以将需要个别定义。

使用适当的工具，可转换聚光镜设计为非序列性形式。两个个别的透镜也定义为非序列性的，表示两个数组的中心组件。“复制工具(Replicator Tool)”可用来产生每个数组的重复性组件。图7显示透镜数组的形状。每个小透镜是12 mm的正方形。

图7.透镜数组

投影镜头现在也转换成非序列性系统。所有表面可直接转换成ZEMAX的非序性对象。新的对象可轻易的复制到非序列性组件编辑栏(Non-Sequential Component Editor)中，并已包含了聚光镜的信息。使用放臵投影机组件相对于底片闸位臵的功能以确保所有的组件能正确的摆放。图8显示相结合的光学系统。箭头表示光源的位臵。

图8.聚光镜和投影配件

在非序列性分析中，检测面可以放到光学系统中来分析感兴趣位臵上的能量分布。在这个系统中，感兴趣的位臵是在底片闸、成像面和成像的数组。这个信息对确保光源能量没有充满数组是很重要的。理想上，光源的成像应该是在每一个透镜上所成的像。

除了考察系统的成像性质外，非序列性分析对于杂散光和散射光分析也是有用的。机构组件，如挡板(baffles)、镜头套桶(lens barrels)和星形轮(spiders)，可以加入设计中。表面散射信息也可以更精确的使用于建构杂散光效应。

以分析系统的成像品质开始。将需要在准直镜的焦点建构一个延伸光源(extended source)和在底片闸位臵放臵幻灯片模型。从光源发出的光将传播通过准直镜；打到底片闸，光传播通过投影机到成像面。任何JPG或BMP档案可以放在底片闸上，这将允许投影系统性能的真实表现。图9显示被照明的对象，而图10显示在屏幕位臵上的放大成像。为了实际示范，将使用一个延伸的高斯分布光源。

图9.幻灯片对象（图片大小18mm×14mm）

图 10.投影系统所形成的放大成像（图片大小640mm×480mm）

对于灯丝光源(filament source)，离开光源的大部分能量是朝向离开准直镜。为了增加系统的效率，一个反射组件常放在光源之后来截取这些能量的部分，并改变方向反向朝准直镜。对于这一类的照明具，从光轴补偿光源是很重要的。这将防止重新成像的光源能量造成过热(heating)和损坏灯丝的可能性。落在相同的成像阵组件上的灯丝成像仍然是必须的。这个系统显示在图11中。

图11.补偿灯丝光源在第二个数组上的成像

下一步的设计将包括加入镜头夹具(mounts)、挡板(baffles)和其它机构组件，并使杂散光和鬼影减到最小。可以使用ZEMAX本身的对象或汇入CAD软件所设计的对象来建构这些组件，以便做更进一步的分析。结论

ZEMAX这套软件有很强大的功能，对于成像系统和分析照明系统的整体表现，包括杂散光和散射光，可当作设计和优化的工具。投影系统的设计，可用来验证这些功能如何让光学工程师能几乎毫无隔阂的在不同的分析模式下使用。