專利名稱：光學(xué)導(dǎo)向儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種光學(xué)導(dǎo)向裝置，主要用于運(yùn)輸工具的導(dǎo)向。
運(yùn)輸工具，如船只、車輛等，在駛?cè)胪７劈c(diǎn)或沿狹窄通道行駛，以及在任何需要沿指定方向行進(jìn)的場合，都需要采用導(dǎo)向裝置引導(dǎo)方向，以達(dá)到按指定位置入位或避免不安全事故的發(fā)生。
根據(jù)光學(xué)原理，兩片光柵常數(shù)相近的透明光柵板A、B重疊在一起并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(huì)產(chǎn)生一組明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。當(dāng)夾角為零時(shí)，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，且光柵條紋平行于矩形邊，此時(shí)，如果其中的一片B沿垂直于條紋的中心線位置折有一角度，則形成的三棱光柵(圖2)將產(chǎn)生如下效果當(dāng)觀察者沿垂直于光柵板A的方向觀察該光柵板并左右移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋的形狀將發(fā)生變化，將這種光柵與予定目標(biāo)相對固定，則當(dāng)觀察者對準(zhǔn)予定目標(biāo)時(shí)莫爾條紋呈直線，當(dāng)觀察者向左、向右偏離予定目標(biāo)時(shí)，莫爾條紋則呈向相反方向彎曲的箭頭狀線條，此時(shí)，觀察者即可根據(jù)箭頭指示的方向調(diào)整自己的行進(jìn)方向，達(dá)到沿正確方向行駛的目的，參見(圖4)。
利用這種原理制作的導(dǎo)向儀，目前在國外已用于飛機(jī)、船舶及車輛的導(dǎo)向。然而，從目前應(yīng)用的技術(shù)看，導(dǎo)向儀內(nèi)部的發(fā)光光源均采用點(diǎn)光源或線光源，如鈉燈及熒光管等，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，盡管采用了反光裝置使光通量相對集中，但仍有相當(dāng)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(yuǎn)處則相對較暗，為使明亮的光源不刺激人眼，并使光通量均勻，現(xiàn)有裝置中采用了散光板，這樣使點(diǎn)光源或線光源經(jīng)散光形成了近似面光源的均勻、柔和的光線，但由于散光板對光的吸收，使光通量利用率降低，致使光源發(fā)出的光通量與最后用來顯示信息的光通量相比，有相當(dāng)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(diào)區(qū)分，一般采用單色光作為莫爾條紋的底色，而熒光管發(fā)出的光近似于日光，要獲得單色光只有濾光，因而光能損失很大。目前，普遍采用發(fā)單一黃光的鈉燈但鈉燈消耗功率大，并產(chǎn)生較高熱能，一只220V，110W的高壓鈉燈表面溫度高達(dá)70～80℃，這樣易使導(dǎo)向儀內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料、元器件及電路板等受到損壞，從而降低導(dǎo)向儀的可靠性及壽命。
本實(shí)用新型即針對上述問題提出了一種適用于200米左右近距離的小型導(dǎo)向儀的改進(jìn)方案，通過采用場致發(fā)光板及改變光柵板的制作方法，相應(yīng)設(shè)置了自動(dòng)調(diào)光控制電路，使本實(shí)用新型克服了原有的缺陷，并達(dá)到了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本的目的。
以下結(jié)合附圖1、2、3、4具體介紹本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的光學(xué)導(dǎo)向儀包括前罩(1)、光柵(2)、光源(3)、底板(4)、后蓋(5)、光柵支架(6)、自動(dòng)調(diào)光控制電路(7)及電源線(8)，其特征在于所說的光源(3)采用了玻璃型、工作頻率50Hz－2MHz的場致發(fā)光板，場致發(fā)光板與光柵(2)的光柵板A(10)平行且與底板(4)垂直設(shè)置場致發(fā)光板的尺寸應(yīng)略大于光柵(2)的光柵板A(10)的尺寸，一般選擇場致發(fā)光板長150～600mm，寬150～600mm；光柵板A(10)長140～580mm，寬140～580mm；場致發(fā)光板與光柵(2)后棱(9)的距離d為8～20mm，由于場致發(fā)光板與光柵(2)的光柵板A(10)平行，且發(fā)光面積略大于光柵板A(10)的顯示面積，因而發(fā)出的平行光均勻地照射在整個(gè)顯示面上，圖象清晰。
本實(shí)用新型的特征還在于光柵(2)的光柵條紋是采用在透明材料上直接照像制版或先照像制版再印刷的方法制作。透明材料可以用鋼化玻璃板、有機(jī)玻璃板或普通玻璃板，這種加工方法與目前采用的機(jī)械加工方法相比，在保證光柵條紋精密度的同時(shí)，大大降低了成本簡化了制作工藝。
此外，本實(shí)用新型還采用了自動(dòng)調(diào)光控制電路(7)，其特征是通過在現(xiàn)有的調(diào)制振蕩電路中的偏置電阻R2的兩端并聯(lián)一光敏電阻R4來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)光。如圖3所示，該電路是場致發(fā)光板的驅(qū)動(dòng)電路。電路由兩部份構(gòu)成，(Ⅰ)是電源部分，(Ⅱ)是調(diào)制振蕩器部份，E.F是輸出端，連接場致發(fā)光板。
電源接通后，C3經(jīng)R5、單結(jié)晶體管V4的E、B1充電，V4導(dǎo)通；當(dāng)C3的充電電流小于V4的谷點(diǎn)電流時(shí)，V4截止，C3經(jīng)R5、R3及并聯(lián)電阻R2、R4放電。E1點(diǎn)的電位逐漸升高，當(dāng)UE1上升到V4的峰點(diǎn)電壓時(shí)，V4又導(dǎo)通，C3充電，如此循環(huán)形成振蕩。C3每充電一次，在V5的基極上就形成一次脈沖，V5隨之導(dǎo)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(jù)環(huán)境光的亮度阻值發(fā)生變化，從而改變了C3的放電時(shí)間常數(shù)，達(dá)到了輸出電壓的頻率依據(jù)環(huán)境光亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的使屏幕圖象達(dá)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(huán)境下工作頻率為2000Hz左右，在強(qiáng)光環(huán)境下工作頻率為4000Hz左右，光敏電阻R4可選用GL7649。
本實(shí)用新型的工作過程簡述如下接通220V交流電源，則場致發(fā)光板驅(qū)動(dòng)電路工作，調(diào)制振蕩電路(Ⅱ)在R4的作用下，被調(diào)制在適應(yīng)周圍環(huán)境亮度的工作頻率上，此時(shí)，由E、F端接至場致發(fā)光板的電壓，使場致發(fā)光板發(fā)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(xiàn)清晰的莫爾條紋，此時(shí)，如將該導(dǎo)向儀用在庫房中，如圖4所示，當(dāng)載貨車對準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，屏幕上呈現(xiàn)出一條直線，當(dāng)載貨車向左偏移時(shí)，屏幕上呈現(xiàn)向右指向的箭頭，當(dāng)載貨車向右偏移時(shí)，屏幕上呈現(xiàn)向左指向的箭頭，按箭頭指示方向改變載貨車行進(jìn)方向，則可達(dá)到予定位置，并避免碰撞。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下由于場致發(fā)光板屬于冷光源，因而減少了導(dǎo)向儀內(nèi)部因熱量積聚引起的損壞，延長了使用壽命，另外，由于場致發(fā)光板單面發(fā)光，并且整個(gè)發(fā)光面光線均勻柔和，因此可省去反射板及散光板組件的設(shè)置，以往設(shè)計(jì)的導(dǎo)向儀必須考慮鈉燈與散光板之間波長匹配的問題，而采用場致發(fā)光板后則無此需求，同時(shí)光柵板加工采用了照相制版的方法。通過以上的改進(jìn)，不僅簡化了導(dǎo)向儀的結(jié)構(gòu)，還降低了設(shè)計(jì)難度，加之場致發(fā)光板厚度一般低于10mm，因而使導(dǎo)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(xué)導(dǎo)向儀結(jié)構(gòu)示意圖(1)－前罩(2)－光柵(3)－光源(4)－底板(5)－后蓋(6)－光柵支架(7)－自動(dòng)調(diào)光控制電路(8)－電源線(9)－光柵(2)后棱圖2光柵(2)結(jié)構(gòu)示意圖(9)－光柵(2)后棱
(10)－光柵板A(11)－光柵板B圖3場致發(fā)光板驅(qū)動(dòng)電路原理圖(Ⅰ)－電源(Ⅱ)－調(diào)制振蕩電路該電路采用的元、器件規(guī)格V11N3473V21N3473V31N3029V4ECG6400V5MJ105C110μC210μC35600PR126KΩR21.5MΩR36.8ΩR4GL7649R510KΩ圖4光學(xué)導(dǎo)向儀導(dǎo)向示意圖
權(quán)利要求1.一種光學(xué)導(dǎo)向儀，包括前罩(1)、光柵(2)、光源(3)、底板(4)、后蓋(5)、光柵支架(6)、自動(dòng)調(diào)光控制電路(7)及電源線(8)，其特征在于a.所說的光源(3)采用了玻璃型、工作頻率為50Hz-2MHz的場致發(fā)光板，場致發(fā)光板與光柵(2)的光柵板A(10)平行且與底板(4)垂直設(shè)置，場致發(fā)光板的尺寸應(yīng)略大于光柵(2)的光柵板A(10)的尺寸，場致發(fā)光板與光柵(2)后棱(9)的距離d為8～20mm；b.所說的光柵(2)的光柵條紋是采用在透明材料上直接照像制版或先照像制版再印刷的方法制做，透明材料可以采用鋼化玻璃板、有機(jī)玻璃板或普通玻璃板；c.所說的自動(dòng)調(diào)光控制電路(7)是通過在現(xiàn)有的調(diào)制振蕩電路中的偏置電阻R2的兩端并聯(lián)一光敏電阻R4來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)光。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)導(dǎo)向裝置，主要用于運(yùn)輸工具的導(dǎo)向。其構(gòu)成包括前罩、光柵、光源、底板、后蓋、光柵支架、自動(dòng)調(diào)光控制電路及電源線。主要特征是其光源采用了玻璃型、工作頻率50Hz-2MHz的場致發(fā)光板及光柵條紋是采用照相制版的方法形成，從而簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。
文檔編號(hào)G01C1/00GK2073121SQ9021744
公開日1991年3月13日 申請日期1990年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月4日
發(fā)明者李廣云, 高幼強(qiáng) 申請人:天津市長城電子公司