一種適合正常和色盲人群共用的交通信號燈的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于交通信號燈技術領域，尤其指代一種外側安裝有干涉薄膜的適合正常 和色盲人群共用的交通信號燈。
【背景技術】
[0002] 目前，我國有6千多萬人是色弱患者，我國的色盲基因攜帶者的頻率是8.98%。我 國交通法規(guī)定色盲、色弱不能領取駕照，因為即使有些交叉路口使用了箭頭信號燈，但是他 們還是分辨不出該箭頭的顏色。如果有一種信號燈能讓色弱與色盲患者看清，就可以解決 許多色弱與色盲過街難的問題，還可以圓了他們的駕車夢，為他們提供安全的駕駛環(huán)境，為 國家交通安全提供更可靠的保障，為人民生活水平的提高提供更有力的支持。
[0003] 對于現(xiàn)有的圓形紅綠交通信號燈無法讓色盲甚至色弱患者分辨的情況，已經有許 多學者進行了思考和研究，并提出了以下兩種主要解決方案：
[0004] (1)改變信號燈的形狀，如用加裝智能LED燈矩陣來實現(xiàn)不同信號顯示不同的形狀 的功能。但是現(xiàn)有的紅綠燈已基本定型，如進行改裝所有已安裝的紅綠燈，成本太高，可行 性不尚。
[0005] (2)在現(xiàn)有的紅綠燈上加裝發(fā)聲裝置，以提醒行人信號燈的顏色。但是由于在交通 路口，特別是城市交通路口的噪音往往很大，會使路人聽不清信號。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種適合正常和色盲人群共用的交通信 號燈，以解決現(xiàn)有技術中色盲或色弱患者無法分辨交通信號燈的提示的問題，本發(fā)明通過 在交通信號燈外添加一層干涉薄膜，使得色盲或色弱人群能夠通過薄膜上顯示的不同形狀 條紋來分辨交通信號。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明的一種適合正常和色盲人群共用的交通信號燈，由信號 燈本體構成，信號燈本體外安裝上一層干涉薄膜，其中，在紅色信號燈外安裝一層牛頓環(huán)薄 膜;在綠色信號燈外安裝一層劈尖干涉薄膜。
[0008] 優(yōu)選地，所述的牛頓環(huán)薄膜為一曲率半徑很大的平凸透鏡。
[0009] 優(yōu)選地，所述的平凸透鏡頂點與紅色信號燈面的中心相接觸，兩者之間形成一層 空氣薄膜，當平行光束垂直地射向平凸透鏡時，在透鏡表面出現(xiàn)一組干涉條紋。
[0010] 優(yōu)選地，所述的干涉條紋是以接觸點為中心的同心圓環(huán)，各圓圈的距離不等，隨離 中心點的距離的增加而逐漸變窄，它們是由球面上和平面上反射的光線相互干涉而形成的 干涉條紋。
[0011]優(yōu)選地，所述的劈尖干涉薄膜為傾斜一定角度的平面透鏡。
[0012] 優(yōu)選地，綠色信號燈與其外安裝的平面透鏡，兩者之間形成一楔形空氣薄層，當平 行光束垂直地射向平面透鏡時，在透鏡表面出現(xiàn)一組干涉條紋。
[0013] 優(yōu)選地，所述的干涉條紋為相互平行等寬明暗相間的水平條紋。
[0014] 本發(fā)明的有益效果：
[0015] 本發(fā)明的交通信號燈，通過在紅綠信號燈外添加一層干涉薄膜，使得色盲或色弱 人群能夠通過薄膜上顯示的不同形狀條紋來分辨交通信號。而正常人群觀察這種紅綠燈時 會看到有不同形狀的明暗條紋，但信號燈的顏色不會改變，因此對正常人群不會造成任何 影響。
【附圖說明】
[0016] 圖1繪示紅色信號燈上安裝牛頓環(huán)薄膜剖面示意圖；
[0017]圖2繪示紅色信號燈上安裝牛頓環(huán)薄膜的效果圖；
[0018] 圖3繪示綠色信號燈上安裝劈尖干涉薄膜剖面示意圖；
[0019] 圖4繪示綠色信號燈上安裝劈尖干涉薄膜的效果圖；
[0020] 圖5繪示牛頓環(huán)薄膜原理圖；
[0021] 圖6繪示劈尖薄膜原理圖。
[0022]
【附圖說明】：圖1中（1)為紅色信號燈，（2)為牛頓環(huán)薄膜；圖3中（1)為綠色信號燈， (2)為劈尖薄膜。
【具體實施方式】
[0023] 為了便于本領域技術人員的理解，下面結合實施例與附圖對本發(fā)明作進一步的說 明，實施方式提及的內容并非對本發(fā)明的限定。
[0024]本發(fā)明的一種適合正常和色盲人群共用的交通信號燈采用如下技術方案：
[0025]參照圖1、圖2所示，在紅色信號燈外安裝一層牛頓環(huán)薄膜，即一曲率半徑很大的平 凸透鏡，當紅色信號燈亮起時，會在薄膜外側產生一圈圈明暗相間的等厚條紋。平凸透鏡的 凸面一方緊安裝紅色信號燈，當紅燈亮起時，會在薄膜上形成以接觸點為中心的一系列明 暗相間的同心圓環(huán);這些圓圈的距離不等，隨離中心點的距離的增加而逐漸變窄，它們是由 球面上和平面上反射的光線相互干涉而形成的干涉條紋。
[0026]參照圖5所示，設平凸透鏡的曲率半徑為R，與接觸點0相距為r處的空氣膜厚度為 e，則R2 = (R_e)2+r2 = R2_2eR+e2+r2，由于R> >e，式中可略去e2得到： p.2.
[0027] R-- (:1) 1R y}
[0028] 兩束相干光的光程差為： X
[0029] Δ = 2<? + - (2)
[0030] 其中λ/2是光從空氣射向平面玻璃反射時產生的半波損失而引起的附加光程差， 即光線從光疏介質射向光密介質發(fā)生反射時有一相位 31的突變;形成暗環(huán)的條件為：
[0031]
(3):
[0032] 其中m為干涉級數(shù)，在接觸點e = 0(m = 0)，由于有半波損失，兩相干光光程差為λ/ 2,所以形成一暗點，如圖2所示，綜合(1)、（2)和(3)式可得第m級暗環(huán)的半徑為：
[0033] r", ^yjmRA, (4)
[0034] 可見暗環(huán)半徑rm與環(huán)的級次m的平方根成正比，所以牛頓環(huán)越向外環(huán)越密。如果單 色光源的波長λ已知，測出第m級暗環(huán)的半徑，就可由上式求出平凸透鏡的曲率半徑R，或 已知R求出波長λ。
[0035] 參照圖3、圖4所示，在綠色信號燈外安裝一層劈尖干涉薄膜，即有一定傾角的平面 透鏡，平面透鏡與綠色信號燈之間形成倒三角楔形，當綠色信號燈亮起時，會在薄膜外側產 生一組相互平行等寬明暗相間的水平條紋。
[0036] 參照圖6所示，兩束相干光的光程差為：
[0037]
(5)
[0038]干涉明暗條紋的條件： _(6) I .'i ?
[0040] 厚度相同的地方，光程差相等，條紋級數(shù)k相同，所以稱為等厚干涉，如圖4所示。
[0041] 各級明暗條紋的位置(即各級明暗條紋對應的薄膜厚度）：
[0042](7)
["2 -
-
[0043]相鄰條紋間距：
[0044]
(：8)
[0045] 因為Θ極小，有sin0 ? Θ，所以紐
[0046] 條紋分布的特點：
[0047]在入射光波長λ-定時，厚度均勻的劈尖上干涉條紋均勻分布;且當楔角越小，1越 大，干涉條紋越稀疏。
[0048]黃色信號燈不做處理，已與前兩者區(qū)分出來。
[0049] 當紅色信號燈亮起時，色盲或色弱患者會看到在亮起的燈上有一圈圈環(huán)形亮環(huán)， 正常人群仍舊根據(jù)紅燈顏色判斷信號。
[0050] 當綠色信號燈亮起時，色盲或色弱患者會看到在亮起的燈上有一道道水平平行亮 線，正常人群仍舊根據(jù)綠燈顏色判斷信號。
[0051] 當黃色信號燈亮起時，由于對黃燈未做處理，色盲或色弱患者只會看到亮燈而無 條紋，便已與紅色和綠色信號燈區(qū)別開來。
[0052] 本發(fā)明具體應用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于 本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進，這 些改進也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種適合正常和色盲人群共用的交通信號燈，由信號燈本體構成，其特征在于:信號 燈本體外安裝上一層干涉薄膜，其中，在紅色信號燈外安裝一層牛頓環(huán)薄膜;在綠色信號燈 外安裝一層劈尖干涉薄膜。2. 根據(jù)權利要求1所述的適合正常和色盲人群共用的交通信號燈，其特征在于，所述的 牛頓環(huán)薄膜為一曲率半徑很大的平凸透鏡。3. 根據(jù)權利要求2所述的適合正常和色盲人群共用的交通信號燈，其特征在于，平凸透 鏡頂點與紅色信號燈面的中心相接觸，兩者之間形成一層空氣薄膜，當平行光束垂直地射 向平凸透鏡時，在平凸透鏡表面出現(xiàn)一組干涉條紋。4. 根據(jù)權利要求3所述的適合正常和色盲人群共用的交通信號燈，其特征在于，所述的 干涉條紋是以接觸點為中心的同心圓環(huán)，各圓圈的距離不等，隨離中心點的距離的增加而 逐漸變窄，它們是由球面上和平面上反射的光線相互干涉而形成的干涉條紋。5. 根據(jù)權利要求1所述的適合正常和色盲人群共用的交通信號燈，其特征在于，所述的 劈尖干涉薄膜為傾斜一定角度的平面透鏡。6. 根據(jù)權利要求5所述的適合正常和色盲人群共用的交通信號燈，其特征在于，綠色信 號燈與其外安裝的平面透鏡，兩者之間形成一楔形空氣薄層，當平行光束垂直地射向平面 透鏡時，在透鏡表面出現(xiàn)一組干涉條紋。7. 根據(jù)權利要求6所述的適合正常和色盲人群共用的交通信號燈，其特征在于，所述的 干涉條紋為相互平行等寬明暗相間的水平條紋。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合正常和色盲人群共用的交通信號燈，由信號燈本體構成，信號燈本體外安裝上一層干涉薄膜，其中，在紅色信號燈外安裝一層牛頓環(huán)薄膜；在綠色信號燈外安裝一層劈尖干涉薄膜。本發(fā)明通過在紅綠信號燈外添加一層干涉薄膜，使得色盲或色弱人群能夠通過薄膜上顯示的不同形狀條紋來分辨交通信號。
【IPC分類】G08G1/095
【公開號】CN105469616
【申請?zhí)枴緾N201510824655
【發(fā)明人】李舜酩, 王金瑞, 呂猛
【申請人】南京航空航天大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月24日