一种适合正常和色盲人群共用的交通信号灯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于交通信号灯技术领域，尤其指代一种外侧安装有干涉薄膜的适合正常 和色盲人群共用的交通信号灯。
【背景技术】
[0002] 目前，我国有6千多万人是色弱患者，我国的色盲基因携带者的频率是8.98%。我 国交通法规定色盲、色弱不能领取驾照，因为即使有些交叉路口使用了箭头信号灯，但是他 们还是分辨不出该箭头的颜色。如果有一种信号灯能让色弱与色盲患者看清，就可以解决 许多色弱与色盲过街难的问题，还可以圆了他们的驾车梦，为他们提供安全的驾驶环境，为 国家交通安全提供更可靠的保障，为人民生活水平的提高提供更有力的支持。
[0003] 对于现有的圆形红绿交通信号灯无法让色盲甚至色弱患者分辨的情况，已经有许 多学者进行了思考和研究，并提出了以下两种主要解决方案：
[0004] (1)改变信号灯的形状，如用加装智能LED灯矩阵来实现不同信号显示不同的形状 的功能。但是现有的红绿灯已基本定型，如进行改装所有已安装的红绿灯，成本太高，可行 性不尚。
[0005] (2)在现有的红绿灯上加装发声装置，以提醒行人信号灯的颜色。但是由于在交通 路口，特别是城市交通路口的噪音往往很大，会使路人听不清信号。
【发明内容】
[0006] 针对于上述问题，本发明的目的在于提供一种适合正常和色盲人群共用的交通信 号灯，以解决现有技术中色盲或色弱患者无法分辨交通信号灯的提示的问题，本发明通过 在交通信号灯外添加一层干涉薄膜，使得色盲或色弱人群能够通过薄膜上显示的不同形状 条纹来分辨交通信号。
[0007]为达到上述目的，本发明的一种适合正常和色盲人群共用的交通信号灯，由信号 灯本体构成，信号灯本体外安装上一层干涉薄膜，其中，在红色信号灯外安装一层牛顿环薄 膜;在绿色信号灯外安装一层劈尖干涉薄膜。
[0008] 优选地，所述的牛顿环薄膜为一曲率半径很大的平凸透镜。
[0009] 优选地，所述的平凸透镜顶点与红色信号灯面的中心相接触，两者之间形成一层 空气薄膜，当平行光束垂直地射向平凸透镜时，在透镜表面出现一组干涉条纹。
[0010] 优选地，所述的干涉条纹是以接触点为中心的同心圆环，各圆圈的距离不等，随离 中心点的距离的增加而逐渐变窄，它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的 干涉条纹。
[0011]优选地，所述的劈尖干涉薄膜为倾斜一定角度的平面透镜。
[0012] 优选地，绿色信号灯与其外安装的平面透镜，两者之间形成一楔形空气薄层，当平 行光束垂直地射向平面透镜时，在透镜表面出现一组干涉条纹。
[0013] 优选地，所述的干涉条纹为相互平行等宽明暗相间的水平条纹。
[0014] 本发明的有益效果：
[0015] 本发明的交通信号灯，通过在红绿信号灯外添加一层干涉薄膜，使得色盲或色弱 人群能够通过薄膜上显示的不同形状条纹来分辨交通信号。而正常人群观察这种红绿灯时 会看到有不同形状的明暗条纹，但信号灯的颜色不会改变，因此对正常人群不会造成任何 影响。
【附图说明】
[0016] 图1绘示红色信号灯上安装牛顿环薄膜剖面示意图；
[0017]图2绘示红色信号灯上安装牛顿环薄膜的效果图；
[0018] 图3绘示绿色信号灯上安装劈尖干涉薄膜剖面示意图；
[0019] 图4绘示绿色信号灯上安装劈尖干涉薄膜的效果图；
[0020] 图5绘示牛顿环薄膜原理图；
[0021] 图6绘示劈尖薄膜原理图。
[0022]
【附图说明】：图1中（1)为红色信号灯，（2)为牛顿环薄膜；图3中（1)为绿色信号灯， (2)为劈尖薄膜。
【具体实施方式】
[0023] 为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说 明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
[0024]本发明的一种适合正常和色盲人群共用的交通信号灯采用如下技术方案：
[0025]参照图1、图2所示，在红色信号灯外安装一层牛顿环薄膜，即一曲率半径很大的平 凸透镜，当红色信号灯亮起时，会在薄膜外侧产生一圈圈明暗相间的等厚条纹。平凸透镜的 凸面一方紧安装红色信号灯，当红灯亮起时，会在薄膜上形成以接触点为中心的一系列明 暗相间的同心圆环;这些圆圈的距离不等，随离中心点的距离的增加而逐渐变窄，它们是由 球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。
[0026]参照图5所示，设平凸透镜的曲率半径为R，与接触点0相距为r处的空气膜厚度为 e，则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] 两束相干光的光程差为： X
[0029] Δ = 2<? + - (2)
[0030] 其中λ/2是光从空气射向平面玻璃反射时产生的半波损失而引起的附加光程差， 即光线从光疏介质射向光密介质发生反射时有一相位 31的突变;形成暗环的条件为：
[0031]
(3):
[0032] 其中m为干涉级数，在接触点e = 0(m = 0)，由于有半波损失，两相干光光程差为λ/ 2,所以形成一暗点，如图2所示，综合(1)、（2)和(3)式可得第m级暗环的半径为：
[0033] r", ^yjmRA, (4)
[0034] 可见暗环半径rm与环的级次m的平方根成正比，所以牛顿环越向外环越密。如果单 色光源的波长λ已知，测出第m级暗环的半径，就可由上式求出平凸透镜的曲率半径R，或 已知R求出波长λ。
[0035] 参照图3、图4所示，在绿色信号灯外安装一层劈尖干涉薄膜，即有一定倾角的平面 透镜，平面透镜与绿色信号灯之间形成倒三角楔形，当绿色信号灯亮起时，会在薄膜外侧产 生一组相互平行等宽明暗相间的水平条纹。
[0036] 参照图6所示，两束相干光的光程差为：
[0037]
(5)
[0038]干涉明暗条纹的条件： _(6) I .'i ?
[0040] 厚度相同的地方，光程差相等，条纹级数k相同，所以称为等厚干涉，如图4所示。
[0041] 各级明暗条纹的位置(即各级明暗条纹对应的薄膜厚度）：
[0042](7)
["2 -
-
[0043]相邻条纹间距：
[0044]
(：8)
[0045] 因为Θ极小，有sin0 ? Θ，所以紐
[0046] 条纹分布的特点：
[0047]在入射光波长λ-定时，厚度均匀的劈尖上干涉条纹均匀分布;且当楔角越小，1越 大，干涉条纹越稀疏。
[0048]黄色信号灯不做处理，已与前两者区分出来。
[0049] 当红色信号灯亮起时，色盲或色弱患者会看到在亮起的灯上有一圈圈环形亮环， 正常人群仍旧根据红灯颜色判断信号。
[0050] 当绿色信号灯亮起时，色盲或色弱患者会看到在亮起的灯上有一道道水平平行亮 线，正常人群仍旧根据绿灯颜色判断信号。
[0051] 当黄色信号灯亮起时，由于对黄灯未做处理，色盲或色弱患者只会看到亮灯而无 条纹，便已与红色和绿色信号灯区别开来。
[0052] 本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于 本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这 些改进也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种适合正常和色盲人群共用的交通信号灯，由信号灯本体构成，其特征在于:信号 灯本体外安装上一层干涉薄膜，其中，在红色信号灯外安装一层牛顿环薄膜;在绿色信号灯 外安装一层劈尖干涉薄膜。2. 根据权利要求1所述的适合正常和色盲人群共用的交通信号灯，其特征在于，所述的 牛顿环薄膜为一曲率半径很大的平凸透镜。3. 根据权利要求2所述的适合正常和色盲人群共用的交通信号灯，其特征在于，平凸透 镜顶点与红色信号灯面的中心相接触，两者之间形成一层空气薄膜，当平行光束垂直地射 向平凸透镜时，在平凸透镜表面出现一组干涉条纹。4. 根据权利要求3所述的适合正常和色盲人群共用的交通信号灯，其特征在于，所述的 干涉条纹是以接触点为中心的同心圆环，各圆圈的距离不等，随离中心点的距离的增加而 逐渐变窄，它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。5. 根据权利要求1所述的适合正常和色盲人群共用的交通信号灯，其特征在于，所述的 劈尖干涉薄膜为倾斜一定角度的平面透镜。6. 根据权利要求5所述的适合正常和色盲人群共用的交通信号灯，其特征在于，绿色信 号灯与其外安装的平面透镜，两者之间形成一楔形空气薄层，当平行光束垂直地射向平面 透镜时，在透镜表面出现一组干涉条纹。7. 根据权利要求6所述的适合正常和色盲人群共用的交通信号灯，其特征在于，所述的 干涉条纹为相互平行等宽明暗相间的水平条纹。
【专利摘要】本发明公开了一种适合正常和色盲人群共用的交通信号灯，由信号灯本体构成，信号灯本体外安装上一层干涉薄膜，其中，在红色信号灯外安装一层牛顿环薄膜；在绿色信号灯外安装一层劈尖干涉薄膜。本发明通过在红绿信号灯外添加一层干涉薄膜，使得色盲或色弱人群能够通过薄膜上显示的不同形状条纹来分辨交通信号。
【IPC分类】G08G1/095
【公开号】CN105469616
【申请号】CN201510824655
【发明人】李舜酩, 王金瑞, 吕猛
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月24日