CN103278144A - 一种导向信标显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导向信标显示器，包括前屏和后屏，其中一只屏为平面屏，另一只屏从中间被折成钝角且其折角端指向平面屏，在前屏和后屏上均设有透明间隙和不透明线，每只屏均通过透明间隙将不透明线分割开来，其主要技术特点是：所述前屏和后屏的刻线分度不同，该前屏的不透明线宽与透明间隙宽度与后屏的不透明线宽与透明间隙宽度之比在2:1～2:1.8之间。本发明采用莫尔技术，使所设计的导向仪器对观察者而言，在有效观察距离内观察地点不受限制，而且使屏上显示的条纹数量、形状和宽度将随观察距离发生变化，同时还可大体判断出偏离导向线的偏差距离，具有结构紧凑、体积小、成本低等特点。

Description

一种导向信标显示器

技术领域

本发明属于光电技术领域，尤其是一种导向信标显示器。

背景技术

有关用于显示一定方向的导向信标显示器在美国专利4,474,430、4,166,699及3,604，813中曾有揭示，而美国专利4,629,325对以上专利装置的结构和其不足作了论述，并进行了改进：该装置有两只屏构成，一只屏在前，一只屏在后，在屏上用透明间隙将不透明线分隔开来。两只屏上不透明线具有相同的宽度，而不透明线的间距不同，这两只屏中至少有一只从中间完成钝角。在屏面相同的情况下，一只屏上不透明线比另外一只屏上不透明线少一条，在多一条不透明线的那只屏上，透明间隙的宽度加上不透明线的宽度大于或等于不透明线宽度的1.5倍，但小于1.9倍。一只屏上中心的不透明线总是与另一只屏上中心处的透明间隙重叠，在后屏的后边配置钠灯或高压灯之类光源。当沿垂直于屏的方向上观察该装置时，屏上就会出现一条竖直的黑条纹，当偏出垂直于屏的方向时，屏上就会出现一条箭头状条纹，箭头方向与观察者偏离的方向相反，从而达到导向的作用。

为了降低上述装置的制造成本和制造难度，中国专利ZL89100378.8根据Lau效应原理，以相同的光栅常数构成前、后两只屏，前屏为平面，后屏折成钝角并朝向前屏，两只屏的距离要满足Lau效应原理成像条件，当沿垂直于屏的方向上观察该装置时，在距离前屏足够大的距离时，屏上就会出现一条竖直的黑条纹，当偏出垂直于屏的方向时，屏上就会出现一条箭头状条纹，箭头方向与观察者偏离的方向相反。在距离前屏较近的位置正对观察时，屏上会出现对称性条纹即中间是竖直条纹，在其两侧对称排列箭头状条纹，箭头方向指向仪器两边框，当偏离导向中心线时，前屏显示为多条箭头状条纹，箭头方向与观察者偏离的方向相反，从而具有导向功能。

美国专利4,629,325应用了莫尔效应，即观察者在垂直于前屏观看到的条纹形状实际上是后屏上不透明线在前屏上的投影与前屏的不透明线重叠所形成的莫尔条纹。由莫尔效应原理分析可知，当两光栅的周期相同且按刻线方向同向放置时，会出现光闸现象即条纹周期趋于无穷。美国专利4,629,325中由于后屏不透明线加上透明间隙之和（T2）大于前屏上不透明线加上透明间隙之和（T1），经推导，当观察者位置满足下述条件：

$L=\frac{-T_{1}K}{T_1-T_2}$

L----观察点到前屏的距离；

T₁----前屏上不透明线宽加上透明间隙宽度之和；

T₂----后屏上不透明线宽加上透明间隙宽度之和；

K----前屏与后屏之间的距离；

就会出现后屏不透明线加上透明间隙之和的投影恰好等于前屏上不透明线加上透明间隙之和（后屏在前屏的投影光栅周期与前屏光栅周期相同），导致出现纵向莫尔条纹的光闸现象，即前屏上不再有规则条纹出现，这就使得该装置在使用距离上有一定的局限性。

中国专利ZL89100378.8虽然降低了导向装置制造成本和难度，但前、后光栅要满足一定的成像条件，因此，必须要增加装置的结构长度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、结构紧凑的导向信标显示器。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种导向信标显示器，包括前屏和后屏，其中一只屏为平面屏，另一只屏从中间被折成钝角且其折角端指向平面屏，在前屏和后屏上均设有透明间隙和不透明线，每只屏均通过透明间隙将不透明线分割开来，所述前屏和后屏的刻线分度不同，该前屏、后屏上的不透明线宽与透明间隙宽度之比在2:1～2:1.8之间。

而且，所述的前屏为平面屏，与之相对的后屏为从中间被折成钝角且其折角端指向前屏。

而且，所述的后屏上的一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和小于前屏上一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和。

而且，所述的后屏为平面屏，与之相对的前屏为从中间被折成钝角且其折角端指向后屏。

而且，所述的前屏上的一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和小于后屏上一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和。

而且，所述的所述钝角的角度在115°～179°之间。

而且，所述的前屏与后屏相接触设置，或者前屏和后屏之间设有一定的距离。

而且，所述前屏和后屏所形成的莫尔条纹的周期为：

$X=\frac{T_1{T}_2}{T_1-T_2+T_1\frac{K}{L}}$

上式中，X为莫尔条纹周期；L为观察点到前屏的距离；T1为前屏上不透明线宽加上透明间隙宽度之和；T2为后屏上不透明线宽加上透明间隙宽度之和；K为前屏与后屏之间的距离。

本发明的优点和积极效果是：

本发明采用莫尔技术，使所设计的导向仪器对观察者而言，在有效观察距离内观察地点不受限制，而且使屏上显示的条纹数量、形状和宽度将随观察距离发生变化，同时还可大体判断出偏离导向线的偏差距离，具有结构紧凑、体积小、成本低等特点。

附图说明

图1是本发明的第一种结构示意图；

图2是本发明的第二种结构示意图；

图3是观察者位于导向线上且近距离观察到的显示器上条纹图样；

图4是观察者位于导向线上且远距离观察到的显示器上条纹图样；

图5是观察者位于导向线左侧且近距离观察到的显示器上条纹图样；

图6是观察者位于导向线左侧且远距离观察到的显示器上条纹图样；

图7是观察者位于导向线右侧且近距离观察到的显示器上条纹图样；

图8是观察者位于导向线右侧且远距离观察到的显示器上条纹图样。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

一种导向信标显示器，可以采用如下两种结构：

第一种结构的导向信标显示器，如图1所示，包括前屏1、后屏2，其中前屏为平面结构，后屏从中间被折成钝角且其折角端指向前屏，在前屏和后屏上均设有透明间隙3和不透明线4，每只屏均通过透明间隙将不透明线分割开来，本发明创新点是：前屏和后屏的刻线分度不同，即后屏上的一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和小于前屏上一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和。为使前屏和后屏所形成的条纹宽度合适，必须对前屏、后屏上的不透明线宽和透明间隙的宽度进行控制，不透明线宽与透明间隙宽度之比在2:1～2:1.8之间。前屏和后屏直接可以相接设置，也可以留有一定距离，从箭头5的方向看去两屏一前一后相重迭，用紧固的方法将两只屏固定在仪器的外壳上，在后屏2的后面配置光源，可以采用钠灯或LED光源，或者采用高压灯光源。后屏从中间被折成钝角，其角度在115°～179°之间，角度的选择根据仪器的导向精度来确定。角度小时，观察者偏离仪器导向中心线距离很小即可看到仪器前屏上的条纹图样发生变化，角度较大时，观察者偏离仪器导向中心线距离很大才可看到仪器前屏上的条纹图样发生变化。

如图2所示，第二种结构的导向信标显示器的后屏7为平面结构，前屏6从中间被折成钝角且其角尖指向后屏，其他与第一种结构完全相同。

当观察者在导向线上（即正对前屏1或前屏6）随观察距离由小到大时，所观察到屏面上条纹图样将由多条对称条纹（如图3所示）逐渐变成一条竖直的黑色条纹（如图4所示），并且随着观察距离的增加，条纹宽度随之增加。当观察者位于导向线左侧时，随着观察距离的增加，屏面上由多条箭头状条纹（如图5所示）逐渐变成较宽的几条箭头状条纹（如图6所示），随着观察者偏离导向线的距离增加，箭头状条纹的角度将随之变锐，箭头方向指明了回到导向线的方向，由箭头状条纹的角度大小可以大体判断偏离导向线的距离。当观察者位于导向线右侧时，仪器屏面条纹图样除了箭头向左指向外，其他变化情况和上述相同，分别如图7和图8所示，箭头同样指明了回到导向线的方向。

本发明采用莫尔技术进行光栅配置，当用扩展光源照明前后两块屏（前屏1、后屏2或前屏6、后屏7）时，后屏2（或后屏7）上不透明线宽与透明间隙宽度之和T2在前屏上的投影与前屏1（或前屏6）上不透明线宽与透明间隙宽度之和T1叠加，从而形成莫尔条纹，经推导条纹周期为：

$X=\frac{T_1{T}_2}{T_1-T_2+T_1\frac{K}{L}}$

上式中：

X----莫尔条纹周期；

L----观察点到前屏的距离；

T1----前屏上不透明线宽加上透明间隙宽度之和；

T2----后屏上不透明线宽加上透明间隙宽度之和；

K----前屏与后屏之间的距离。

上式表明：在T₁、T₂一定时，莫尔条纹周期X与L成正比，与K成反比，按照上式可以计算出在任意观察点所看到的前屏上莫尔条纹的周期和形状。由于T₂<T₁，上式中分母项不会为零，即X不会为无穷，因此在此配置下无论在何位置观察前屏，均不会出现光闸现象，从而有效地解决了美国专利4,629,325中出现的不足。

下面以一个具体实例来说明本发明的结构：采用图1所示的前后屏配置方法，前后屏材料为有机玻璃，屏宽320mm，屏高500mm，后屏从中弯折成148.72°。前屏上不透明线宽为2.3mm，透明间隙宽度为1.7mmm。后屏上不透明线宽为2.2mm，透明间隙宽度为1.75mm。前后两只屏用紧固方法固定在一起并安装在外壳上，用高压纳灯或LED做光源，仪器导向精度＜0.3度，实现表明，条纹对良好。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种导向信标显示器，包括前屏和后屏，其中一只屏为平面屏，另一只屏从中间被折成钝角且其折角端指向平面屏，在前屏和后屏上均设有透明间隙和不透明线，每只屏均通过透明间隙将不透明线分割开来，其特征在于：所述前屏和后屏的刻线分度不同，该前屏、后屏上的不透明线宽与透明间隙宽度之比在2:1～2:1.8之间。

2.根据权利要求1所述的一种导向信标显示器，其特征在于：所述的前屏为平面屏，与之相对的后屏为从中间被折成钝角且其折角端指向前屏。

3.根据权利要求2所述的一种导向信标显示器，其特征在于：所述的后屏上的一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和小于前屏上一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和。

4.根据权利要求1所述的一种导向信标显示器，其特征在于：所述的后屏为平面屏，与之相对的前屏为从中间被折成钝角且其折角端指向后屏。

5.根据权利要求4所述的一种导向信标显示器，其特征在于：所述的前屏上的一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和小于后屏上一条透明间隙宽度加上不透明线宽度之和。

6.根据权利要求1所述的一种导向信标显示器，其特征在于：所述的所述钝角的角度在115°～179°之间。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种导向信标显示器，其特征在于：所述的前屏与后屏相接触设置，或者前屏和后屏之间设有一定的距离。

8.根据权利要求7所述的一种导向信标显示器，其特征在于：所述前屏和后屏所形成的莫尔条纹的周期为：

$X=\frac{T_1{T}_2}{T_1-T_2+T_1\frac{K}{L}}$

上式中，X为莫尔条纹周期；L为观察点到前屏的距离；T1为前屏上不透明线宽加上透明间隙宽度之和；T2为后屏上不透明线宽加上透明间隙宽度之和；K为前屏与后屏之间的距离。

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