CN207704060U - 光学引导装置用光栅 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学引导装置用光栅，所述光栅包括主光栅和指示光栅，所述主光栅直立放置，所述指示光栅由两片上下对称设置的光栅板组成，与所述主光栅成固定夹角放置，形成三角形结构。通过上述方式，本实用新型的光栅显示效果更佳，准确度更高。

Description

光学引导装置用光栅

技术领域

本实用新型涉及光学领域，特别是涉及一种光学引导装置用光栅。

背景技术

由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅(grating)。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。精制的光栅，在1cm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅，还有利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅。

现有的光栅主要应用于广告灯箱展示、影片摄制等。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种光学引导装置用光栅，显示效果更加，准确度更高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种光学引导装置用光栅，所述光栅包括主光栅和指示光栅，所述主光栅直立放置，所述指示光栅由两片上下对称设置的光栅板组成，与所述主光栅成固定夹角放置，形成三角形结构。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述固定夹角为60°。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述主光栅和指示光栅为内侧印刷有光栅条纹的钢化玻璃。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述光栅条纹是通过磁控溅射透明导电膜ITO而成的。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述主光栅和指示光栅的方阻小于20欧姆。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述光栅的透光率为30％。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述指示光栅的光栅数目为110条。

本实用新型的有益效果是：通过光栅的结构设计，采用两片指示光栅与主光栅成固定夹角的结构，应用光学莫尔效应，自动形成引导标志(指示箭头)，能够引导气垫艇修正航向，且可以通过条纹数量和偏角来判断偏离角的大小，准确度高。

附图说明

图1是本实用新型一种光学引导装置用光栅的示意图；

附图中各部件的标记如下：1、主光栅，2、指示光栅，3、光栅条纹。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本实用新型实施例包括：

一种光学引导装置用光栅，用于光学引导装置的舱内引导灯箱和舱外引导灯箱中，为气垫艇引导航线，所述光栅包括主光栅1和指示光栅2，所述主光栅1直立放置，所述指示光栅2由两片上下对称设置的光栅板组成，与所述主光栅1成固定夹角放置，形成三角形结构。当观察角度左右偏移时，会观察到左右对称、方向相反的莫尔条纹，从而产生指示箭头。具体效果是：当人员正对引导装置时，会观察到竖直条纹；当人员偏右时，会观察到向左的指示箭头(指示夹角)；当人员偏左时，会观察到向右的指示箭头(指示夹角)，能够引导气垫艇修正航向。

所述固定夹角为60°。利用存在一定夹角的主光栅1和指示光栅2之间的莫尔条纹放大作用，将偏离光学引导装置中心的小角度进行光学放大，从而实现看见指示箭头。

通常指示光栅数量多为1个，这样在观察角为0°时，两者之间就会形成1条中间黑色的莫尔条纹，条纹宽度由光栅开口率决定，开口率越低越宽。由于指示光栅和主光栅之间存在一定夹角，腰部光栅间距离为较小，通常接近0，上下两端存在一定的距离，该距离由光栅尺寸和两者之间的夹角决定；当以小角度观察光学引导装置时，腰部的莫尔条纹不变，上下两端的莫尔条纹则随着离中间的距离的增加而向一侧逐步偏移，从而形成整体的莫尔箭头。箭头的方向和指示灵敏度由光栅结构和观察角度决定。

在偏移角为0.3度时，获得的指示夹角接近60度，人眼完全可以分辨，满足水平分辨率0.5度的技术要求。

为保证显示条纹的质量，需要保证光栅条纹的加工精度，并且光栅整体面板需要有足够刚度，以控制光栅整体的变形量。光栅间隙变化会造成指示图形出现锯齿，而光栅面版扭曲则会造成指示角弯曲、不对称。

因此，采用了在钢化玻璃上印刷光栅条纹的方法，即：所述主光栅1和指示光栅2为内侧印刷有光栅条纹3的钢化玻璃，透光率为30％。既保证了条纹精度，同时又增大了光栅整体面板的刚度，得以有效控制光栅变形量，取得良好效果。

又因为引导灯箱内的光源(钠灯)工作时，由于瞬间气体击穿放电，形成较大的瞬间电流，因此会产生大量的电磁辐射，灯箱采用金属结构，周边能完全屏蔽电磁辐射，但出光面则无法满足电磁兼容性要求。同时灯箱还必须满足环境适应性要求，能够达到防护等级。因此必须在灯箱的出光面增加电磁、气、液密封防护。

本实用新型主光栅1采用钢化玻璃，为起到电磁屏蔽作用，在光栅钢化玻璃内侧磁控溅射透明导电膜ITO，使得方阻小于20欧姆，以满足电磁兼容设计要求。

安装时，耐温要求是120度，因此灯箱密封件需采用耐高温材料。本实用新型中采用26型氟橡胶作为光栅与箱体、箱体与反光板之间的密封材料。光栅与箱体之间用结构支架固定，以保证光栅的安装位置，同时在接缝处涂抹耐高温玻璃胶，进一步增强光栅安装结构强度及密封性能。

主光栅1位于引导装置的最前方，由一片光栅板和固定用机械组件组成，设计包括光栅数目、占空比等关键参数。指示光栅2的光栅板的光学设计包括指示光栅数目、占空比、倾斜方向与倾斜角度等关键参数。光栅板之间的夹角越大、光栅密度越高指示灵敏度就越高。光栅占空比越小，指示黑条纹的宽度越宽但整体光输出量也越低。指示光栅2与主光栅1的光栅数差即为最少条纹时，通常正前方小角度观察时的指示箭头条数。

1、指示光栅

1)光栅数目

表1人眼视力与分辨角

视力	分辨角(’)	50m分辨尺寸(m)
			5.0(1.0)	1	0.0145
5.1(1.2)	0.794	0.0115
			5.2(1.5)	0.631	0.0092
5.3(2.0)	0.501	0.0073

见表1，要求50m处不能明显观察到光栅本身，以视力5.3为准，光栅间距应小于7.3mm，指示宽度为400mm，据此计算光栅数至少为55条。

再次，考虑到影响光栅数的另一个因素是角灵敏度和装置厚度尺寸限制(即指示光栅的夹角)。由于空间较小，指示光栅夹角调节范围较小，因此初步设计放大一倍，即：所述指示光栅2的光栅数目为110条。

2)光栅占空比

光栅的占空比对角偏移灵敏度影响不大，但对指示莫尔条纹的宽度影响较大。占空比越低，黑色条纹越宽。当占空比为0.35/0.65时，显示效果最佳。

2、主光栅

1)光栅数目

光栅数与指示光栅数差n(n为正前方观察所需的莫尔条纹数)；光栅组宽度与指示光栅组宽度一致，从而产生光栅差。

2)光栅占空比

与指示光栅占空比保持一致。

本实用新型揭示了一种光学引导装置用光栅，通过光栅的结构设计，采用两片指示光栅与主光栅成固定夹角的结构，应用光学莫尔效应，自动形成引导标志(指示箭头)，能够引导气垫艇修正航向，且可以通过条纹数量和偏角来判断偏离角的大小，准确度高。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种光学引导装置用光栅，其特征在于，所述光栅包括主光栅和指示光栅，所述主光栅直立放置，所述指示光栅由两片上下对称设置的光栅板组成，与所述主光栅成固定夹角放置，形成三角形结构。

2.根据权利要求1所述的光学引导装置用光栅，其特征在于，所述固定夹角为60°。

3.根据权利要求1所述的光学引导装置用光栅，其特征在于，所述主光栅和指示光栅为内侧印刷有光栅条纹的钢化玻璃。

4.根据权利要求3所述的光学引导装置用光栅，其特征在于，所述光栅条纹是通过磁控溅射透明导电膜ITO而成的。

5.根据权利要求4所述的光学引导装置用光栅，其特征在于，所述主光栅和指示光栅的方阻小于20欧姆。

6.根据权利要求1所述的光学引导装置用光栅，其特征在于，所述光栅的透光率为30％。

7.根据权利要求1所述的光学引导装置用光栅，其特征在于，所述指示光栅的光栅数目为110条。