光學導向儀的製作方法

2024-01-25 03:43:15 2

專利名稱：光學導向儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種光學導向裝置，主要用於運輸工具的導向。
運輸工具，如船隻、車輛等，在駛入停放點或沿狹窄通道行駛，以及在任何需要沿指定方向行進的場合，都需要採用導向裝置引導方向，以達到按指定位置入位或避免不安全事故的發生。
根據光學原理，兩片光柵常數相近的透明光柵板A、B重疊在一起並且令它們的光柵條紋間有一夾角，在光源照明下，它們之間會產生一組明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。當夾角為零時，形成的明暗條紋為縱向莫爾條紋。將兩片光柵板做成矩形板，且光柵條紋平行於矩形邊，此時，如果其中的一片B沿垂直於條紋的中心線位置折有一角度，則形成的三稜光柵(圖2)將產生如下效果當觀察者沿垂直於光柵板A的方向觀察該光柵板並左右移動時，莫爾條紋的形狀將發生變化，將這種光柵與予定目標相對固定，則當觀察者對準予定目標時莫爾條紋呈直線，當觀察者向左、向右偏離予定目標時，莫爾條紋則呈向相反方向彎曲的箭頭狀線條，此時，觀察者即可根據箭頭指示的方向調整自己的行進方向，達到沿正確方向行駛的目的，參見(圖4)。
利用這種原理製作的導向儀，目前在國外已用於飛機、船舶及車輛的導向。然而，從目前應用的技術看，導向儀內部的發光光源均採用點光源或線光源，如鈉燈及螢光管等，這兩種光源都存在一定缺陷其一是兩種光源都是向四周輻射光通量，損失較大，儘管採用了反光裝置使光通量相對集中，但仍有相當多的光通量得不到充分利用；其二是這兩種光源的光源中心十分明亮，而離中心較遠處則相對較暗，為使明亮的光源不刺激人眼，並使光通量均勻，現有裝置中採用了散光板，這樣使點光源或線光源經散光形成了近似面光源的均勻、柔和的光線，但由於散光板對光的吸收，使光通量利用率降低，致使光源發出的光通量與最後用來顯示信息的光通量相比，有相當一部分損失掉了；其三是為使莫爾條紋與背景有明顯的色調區分，一般採用單色光作為莫爾條紋的底色，而螢光管發出的光近似於日光，要獲得單色光只有濾光，因而光能損失很大。目前，普遍採用發單一黃光的鈉燈但鈉燈消耗功率大，並產生較高熱能，一隻220V，110W的高壓鈉燈表面溫度高達70～80℃，這樣易使導向儀內的結構材料、元器件及電路板等受到損壞，從而降低導向儀的可靠性及壽命。
本實用新型即針對上述問題提出了一種適用於200米左右近距離的小型導向儀的改進方案，通過採用場致發光板及改變光柵板的製作方法，相應設置了自動調光控制電路，使本實用新型克服了原有的缺陷，並達到了簡化結構、降低成本的目的。
以下結合附圖1、2、3、4具體介紹本實用新型的結構及工作原理如圖1所示，本實用新型所提供的光學導向儀包括前罩(1)、光柵(2)、光源(3)、底板(4)、後蓋(5)、光柵支架(6)、自動調光控制電路(7)及電源線(8)，其特徵在於所說的光源(3)採用了玻璃型、工作頻率50Hz－2MHz的場致發光板，場致發光板與光柵(2)的光柵板A(10)平行且與底板(4)垂直設置場致發光板的尺寸應略大於光柵(2)的光柵板A(10)的尺寸，一般選擇場致發光板長150～600mm，寬150～600mm；光柵板A(10)長140～580mm，寬140～580mm；場致發光板與光柵(2)後稜(9)的距離d為8～20mm，由於場致發光板與光柵(2)的光柵板A(10)平行，且發光面積略大於光柵板A(10)的顯示面積，因而發出的平行光均勻地照射在整個顯示面上，圖象清晰。
本實用新型的特徵還在於光柵(2)的光柵條紋是採用在透明材料上直接照像製版或先照像製版再印刷的方法製作。透明材料可以用鋼化玻璃板、有機玻璃板或普通玻璃板，這種加工方法與目前採用的機械加工方法相比，在保證光柵條紋精密度的同時，大大降低了成本簡化了製作工藝。
此外，本實用新型還採用了自動調光控制電路(7)，其特徵是通過在現有的調製振蕩電路中的偏置電阻R2的兩端並聯一光敏電阻R4來實現自動調光。如圖3所示，該電路是場致發光板的驅動電路。電路由兩部份構成，(Ⅰ)是電源部分，(Ⅱ)是調製振蕩器部份，E.F是輸出端，連接場致發光板。
電源接通後，C3經R5、單結電晶體V4的E、B1充電，V4導通；當C3的充電電流小於V4的谷點電流時，V4截止，C3經R5、R3及並聯電阻R2、R4放電。E1點的電位逐漸升高，當UE1上升到V4的峰點電壓時，V4又導通，C3充電，如此循環形成振蕩。C3每充電一次，在V5的基極上就形成一次脈衝，V5隨之導通一次，因而在輸出端E、F就得到一定頻率的電壓。
光敏電阻R4依據環境光的亮度阻值發生變化，從而改變了C3的放電時間常數，達到了輸出電壓的頻率依據環境光亮度自動調節的目的使屏幕圖象達到最佳對比度和清晰度。一般在弱光條件下工作頻率為50Hz左右，在正常亮度環境下工作頻率為2000Hz左右，在強光環境下工作頻率為4000Hz左右，光敏電阻R4可選用GL7649。
本實用新型的工作過程簡述如下接通220V交流電源，則場致發光板驅動電路工作，調製振蕩電路(Ⅱ)在R4的作用下，被調製在適應周圍環境亮度的工作頻率上，此時，由E、F端接至場致發光板的電壓，使場致發光板發出均勻的單色光，光柵(2)在光源(3)照射下，在光柵板A的顯示面上呈現清晰的莫爾條紋，此時，如將該導向儀用在庫房中，如圖4所示，當載貨車對準目標時，屏幕上呈現出一條直線，當載貨車向左偏移時，屏幕上呈現向右指向的箭頭，當載貨車向右偏移時，屏幕上呈現向左指向的箭頭，按箭頭指示方向改變載貨車行進方向，則可達到予定位置，並避免碰撞。
本實用新型的優點如下由於場致發光板屬於冷光源，因而減少了導向儀內部因熱量積聚引起的損壞，延長了使用壽命，另外，由於場致發光板單面發光，並且整個發光面光線均勻柔和，因此可省去反射板及散光板組件的設置，以往設計的導向儀必須考慮鈉燈與散光板之間波長匹配的問題，而採用場致發光板後則無此需求，同時光柵板加工採用了照相製版的方法。通過以上的改進，不僅簡化了導向儀的結構，還降低了設計難度，加之場致發光板厚度一般低於10mm，因而使導向儀的體積縮小，僅為使用鈉燈光源體積的二分之一，且降低了成本。


圖1光學導向儀結構示意圖(1)－前罩(2)－光柵(3)－光源(4)－底板(5)－後蓋(6)－光柵支架(7)－自動調光控制電路(8)－電源線(9)－光柵(2)後稜圖2光柵(2)結構示意圖(9)－光柵(2)後稜
(10)－光柵板A(11)－光柵板B圖3場致發光板驅動電路原理圖(Ⅰ)－電源(Ⅱ)－調製振蕩電路該電路採用的元、器件規格V11N3473V21N3473V31N3029V4ECG6400V5MJ105C110μC210μC35600PR126KΩR21.5MΩR36.8ΩR4GL7649R510KΩ圖4光學導向儀導向示意圖
權利要求1.一種光學導向儀，包括前罩(1)、光柵(2)、光源(3)、底板(4)、後蓋(5)、光柵支架(6)、自動調光控制電路(7)及電源線(8)，其特徵在於a.所說的光源(3)採用了玻璃型、工作頻率為50Hz-2MHz的場致發光板，場致發光板與光柵(2)的光柵板A(10)平行且與底板(4)垂直設置，場致發光板的尺寸應略大於光柵(2)的光柵板A(10)的尺寸，場致發光板與光柵(2)後稜(9)的距離d為8～20mm；b.所說的光柵(2)的光柵條紋是採用在透明材料上直接照像製版或先照像製版再印刷的方法製做，透明材料可以採用鋼化玻璃板、有機玻璃板或普通玻璃板；c.所說的自動調光控制電路(7)是通過在現有的調製振蕩電路中的偏置電阻R2的兩端並聯一光敏電阻R4來實現自動調光。
專利摘要本實用新型涉及一種光學導向裝置，主要用於運輸工具的導向。其構成包括前罩、光柵、光源、底板、後蓋、光柵支架、自動調光控制電路及電源線。主要特徵是其光源採用了玻璃型、工作頻率50Hz-2MHz的場致發光板及光柵條紋是採用照相製版的方法形成，從而簡化了結構，降低了成本。
文檔編號G01C1/00GK2073121SQ9021744
公開日1991年3月13日 申請日期1990年8月4日 優先權日1990年8月4日
發明者李廣雲, 高幼強 申請人:天津市長城電子公司