应的周期为0.04秒~0.2秒，通过选择m/k值实现需要的振动周期。如果该装置安装于车辆，用于提供能见度的被动式反光系统，可以区分车辆的行驶状态或停车状态:车辆行驶产生振动，作用于该装置的简谐振动系统(惯性振动)，产生闪烁警示效果，如果车辆静止，简谐振动系统耗散能量后处于静止状态，这时仅有定向反光效果，即产生稳定反光警示效果。图7系统的优势是无源工作，即不需要附加额外的外力驱动，利用本身系统的质量m的惯性工作。在车辆的实际行驶过程中，由于车辆的振动、行驶方向的偶然性，球形反光镜702的简谐振动方向可能为x、y、z的任何一个方向，或合成振动方向，任何振动方向均能产生闪烁效果，如果弹性件703采用弹杆，即X方向的位移不会发生变化，1、z方向均有可能发生振动位移，同样能产生闪烁效果。
[0041]如果n=2 ,r2=rl，即球形反光镜和球形透镜位置重合时反射光线的光强最大，偏离这个位置反射光线的光强立即减弱。
[0042]特征是:透镜为球形透镜，反光镜为球形反光镜，所述球形透镜半径为rl，所述球形反光镜半径为r2，满足:r2= nrl/2 (n_l)，η为球形透镜的折射率。所述球形透镜和所述球形反光镜圆心重合位置返回光线的光强最大。
[0043]图8为球形透镜闪烁定向反光装置反光亮度值和球形反光镜位移关系图，设801为位移件，这里的位移件理解为广义位移件，即可以发生位移功能的器件，如电致伸缩、磁致伸缩、机械伸缩等，位移方向可以是三维的任何方向，如伸缩或横向振动。假设由变化电压u进行驱动，则亮度最大值MAX是球形反光镜702位于r2= nrl/2 (η-1)位置时，位移量变化时反光亮度值迅速降低，理论上反光亮度值随位移量无限降低，这里有个位移最大量MAX。图9为图8关系图的位移量和电压u的关系图，可以看出，在一定的范围内位移和电压u成正比。图10为图8关系图的亮度值和电压u的关系图，如果设为拉伸控制(即702位置不断增加)，可以看出亮度值和电压u成反比。
[0044]图11为球形透镜闪烁定向反光装置采用电磁铁驱动的原理图，图中，701为球形透镜，半径为rl，702为球形反光镜，半径为r2，球形透镜701由透明物质制成，如玻璃、有机玻璃等。如果由玻璃制球，等效于凸透镜，但不是通常的薄透镜，普通透镜公式不能直接套用，可以用折射定律与微积分解决.求解，处理方法是:入射平行光的延长线与出射光的反向延长线交点的集合定义为主平面，会聚点与主平面的距离为等效焦距，微积分求解等效焦距为f=nrl/2(n-l)，η为透明物质的折射率(相对于空气的相对折射率)，一般玻璃的折射率在1.5?1.85之间，例如，假设η=1.5，焦距f=nrl/2 (n_l) =1.5rl，η=1.85，焦距f=nrl/2(n-l)=l.85rl/l.7=1.09rl，所以，一般玻璃球的焦点在距离球心 1.09rl~l.5rl的范围内，如果n=2，焦距f=nrl/2(n-l)=rl。球形透镜闪烁定向反光装置要求r2=f，即球形反光镜位置和等效焦距面重合，所以r2= nrl/2 (η-1)，这个位置反射光线的光强最大，偏离这个位置反射光线的光强立即减弱，即周期性地改变球形反光镜702和球形透镜701之间的距离使反射光线的光强发生周期性变化，产生闪烁。如果n=2 ,r2=rl，即球形反光镜和球形透镜位置重合时反射光线的光强最大，偏离这个位置反射光线的光强立即减弱。在一般光强下，人眼对时间频率的响应近似一个带通滤波器，对15~20Hz信号最敏感，有很强闪烁感(flick)，大于75Hz响应为0，闪烁感消失，刚到达闪烁感消失的频率叫做临界融合频率(CFF)，在较暗的环境下，呈低通特性，且CFF会降低，这时对5Hz信号最敏感，大于25Hz闪烁基本消失。据此，闪烁频率选择5~20Hz，对应的周期为0.04秒~0.2秒，通过选择电压u的频率实现需要的振动周期，电磁铁601吸引衔铁602带动球形反光镜702做往复运动。经一步，如果增加弹性系数为k的弹性件，由衔铁602、球形反光镜702、弹性件构成简谐振动系统，简谐振动周期为T=2 Ji (m/k)' (1/2)，选择m/k值使T和电压u的周期相等并同步，这样，电压u只要提供简谐振动系统的耗散功率即可保持T周期的振动，大大减少驱动功率。
[0045]图12为球形透镜闪烁定向反光装置采用压电器件驱动的原理图，图中，701为球形透镜，半径为r I，702为球形反光镜，半径为r2，球形透镜701由透明物质制成，如玻璃、有机玻璃等。如果由玻璃制球，等效于凸透镜，但不是通常的薄透镜，普通透镜公式不能直接套用，可以用折射定律与微积分解决.求解，处理方法是:入射平行光的延长线与出射光的反向延长线交点的集合定义为主平面，会聚点与主平面的距离为等效焦距，微积分求解等效焦距为f=nrl/2(n-l)，η为透明物质的折射率(相对于空气的相对折射率)，一般玻璃的折射率在1.5?1.85之间，例如，假设η=1.5，焦距f=nrl/2 (n_l) =1.5rl，η=1.85，焦距f=nrl/2(n-l)=l.85rl/l.7=1.09rl，所以，一般玻璃球的焦点在距离球心 1.09rl~l.5rl的范围内，如果n=2，焦距f=nrl/2(n-l)=rl。球形透镜闪烁定向反光装置要求r2=f (此位置返回光线的光强最大)，即球形反光镜位置和等效焦距面重合，所以r2= nrl/2 (η-1)，特殊情况如n=2 ,r2=rl，即球形反光镜合球形透镜位置重合时返回光线的光强最大。在一般光强下，人眼对时间频率的响应近似一个带通滤波器，对15~20Hz信号最敏感，有很强闪烁感(flick)，大于75Hz响应为O，闪烁感消失，刚到达闪烁感消失的频率叫做临界融合频率(CFF)，在较暗的环境下，呈低通特性，且CFF会降低，这时对5Hz信号最敏感，大于25Hz闪烁基本消失。据此，闪烁频率选择5~20Hz，对应的周期为0.04秒~0.2秒，通过选择电压u的频率实现需要的振动周期，压电器件501带动球形反光镜702做往复运动。
[0046]上述实施方案均可将数个所述装置按一定的排列组成阵列，制成反光牌等制品。
[0047]图13为本发明采用非尼尔透镜的方案，至少1301为非尼尔透镜，包括非尼尔球形透镜，可选1302为非尼尔反光镜，包括非尼尔球形反光镜，本发明所有方案均可用图13所示方案替代，采用非尼尔透镜的优势是结构比较薄，节约材料。
【主权项】
1.一种闪烁定向反光装置，其特征是:装置包括透镜、反光镜、位移件，所述位移件使反光镜和透镜之间的距离或相对位置发生周期性变化。2.根据权利要求1所述的一种闪烁定向反光装置，其特征是:位移件是压电器件，所述压电器件驱动反光镜使反光镜和透镜之间的距离发生周期性变化。3.根据权利要求1所述的一种闪烁定向反光装置，其特征是:位移件由电磁铁和衔铁组成，所述电磁铁驱动衔铁带动反光镜使反光镜和透镜之间的距离发生周期性变化。4.根据权利要求1所述的一种闪烁定向反光装置，其特征是:位移件是弹性件，所述弹性件连接反光镜组成简谐振动系统，反光镜可以自由振动，振动周期为T=2 Ji (m/k)' (1/2)，所述简谐振动系统使反光镜和透镜之间的距离或位置发生周期性变化，m为简谐振动系统等效质量，k为弹性件的弹性系数。5.根据权利要求4所述的一种闪烁定向反光装置，其特征是:选择m/k值使振动周期T为0.04秒-0.2秒。6.根据权利要求4或5所述的一种闪烁定向反光装置，其特征是:所述弹性件是弹簧或弹杆。7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种闪烁定向反光装置，其特征是:透镜为球形透镜，反光镜为球形反光镜。8.根据权利要求7所述的一种闪烁定向反光装置，其特征是:所述球形透镜半径为rl，所述球形反光镜半径为r2，满足:r2= nrl/2(n-l)，η为球形透镜的折射率。9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种闪烁定向反光装置，其特征是:透镜为非尼尔透镜。10.根据权利要求9所述的一种闪烁定向反光装置，其特征是:非尼尔透镜为非尼尔球形透镜。
【专利摘要】本发明涉及定向反光装置领域，特别是涉及一种闪烁定向反光装置。其特征是：装置包括透镜、反光镜、位移件，所述位移件使透镜和反光镜之间的距离或相对位置发生周期性变化。有益效果是：提供一种闪烁定向反光装置，用于提供能见度的被动式反光系统，如车辆的被动式反光灯，包括但不限于，可以区分车辆的行驶状态或停车状态。
【IPC分类】G02B26/08
【公开号】CN105204157
【申请号】CN201510719911
【发明人】吴凡, 施慧, 吴东辉
【申请人】吴东辉
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月30日