本發(fā)明涉及柱透鏡光柵的光學(xué)顯示技術(shù)，具體涉及一種用于異形交叉路口的機(jī)動車交通信號燈，屬于光學(xué)顯示技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

交叉路口是城市道路交通系統(tǒng)的重要組成部分，是城市道路上各類交通匯合、轉(zhuǎn)換、通過的地點(diǎn)，是管理、組織各類交通的控制點(diǎn)，是城市道路網(wǎng)路的重要節(jié)點(diǎn)。同時，交叉路口也是城市交通擁堵的瓶頸路段，城市道路交通事故的頻發(fā)地點(diǎn)，據(jù)統(tǒng)計，在交叉口上發(fā)生的交通事故占總交通事故的20％左右，有些國家甚至高達(dá)40％。而引起上述問題的主要是異形交叉路口，例如X型交叉路口，Y型交叉路口等，尤其是城市中的老城區(qū)，異形交叉路口較多，已經(jīng)成為城市交通網(wǎng)絡(luò)中的主要交通瓶頸路段，交通事故多發(fā)地點(diǎn)。

機(jī)動車交通信號燈是一種用于在路口提供機(jī)動車交通指示信號的工具。它通過紅、綠、黃三種顏色信號指示車輛的通行，紅燈表示禁止通行，綠燈表示準(zhǔn)許通行，黃燈表示警示。依照國家標(biāo)準(zhǔn)，通常交通信號燈設(shè)置在車輛駛?cè)肼房诜较虻膶γ?，并正對所控車道。一組交通信號燈對應(yīng)駛?cè)肼房诘囊粭l道路，由該道路駛?cè)肼房诘能囕v受到唯一交通信號的指示。但是，在異形交叉路口，以銳角角度接入路口的相鄰兩條道路上，駛?cè)肼房诘能囕v可能同時看見路口對面多臺交通信號燈的指示。交通信號失去唯一性原則，容易引起駕駛員的誤判，是造成交通擁堵、事故多發(fā)的誘因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種用于異形路口的機(jī)動車交通信號燈，機(jī)動車交通信號燈可將分屬于不同所控車道的指示信息投射到指定的方向，當(dāng)車輛分別位于對應(yīng)的車道時，可以看到唯一與之對應(yīng)的一組交通指示信息，從而避免多組交通燈對駕駛員產(chǎn)生干擾。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

一種用于異形交叉路口的機(jī)動車交通信號燈，用于異形交叉路口的機(jī)動車交通信號燈包括從后到前依次設(shè)置的LED背光源、液晶面板和柱透鏡光柵。LED背光源，用以提供紅、黃、綠三種顏色的光源。液晶面板，用以將光源調(diào)制成相互隔離的條形的光源帶，光源帶組合形成相互隔離的紅色、黃色和綠色的顯示區(qū)域。柱透鏡光柵，用以將光源帶的光投射到特定道路的方向。

進(jìn)一步的，一種用于異形交叉路口的機(jī)動車交通信號燈，顯示區(qū)域由第一光源帶和第二光源帶組成，第一光源帶和第二光源帶均為條形發(fā)光帶，在水平方向上平行交錯豎向排列，相鄰的第一光源帶和第二光源帶之間留有間距，第一光源帶和第二光源帶組合呈現(xiàn)圓形輪廓，構(gòu)成顯示區(qū)域。

柱透鏡光柵設(shè)置于第一光源帶和第二光源帶正前方，由多個相互平行的柱透鏡組成，柱透鏡與第一光源帶及第二光源帶平行，每個柱透鏡下方對應(yīng)一組相鄰的第一光源帶和第二光源帶。

第一道路和第二道路以銳角匯入異形交叉路口，第一道路停車線和第二道路停車線的寬度分別為w_r1及w_r2，第一道路停車線左右兩端點(diǎn)到交通信號燈的距離分別為d₁₁和d₁₂，第二道路停車線左右兩端點(diǎn)到交通信號燈的距離分別為d₂₁和d₂₂，第一道路停車線左右兩端點(diǎn)與對應(yīng)的柱透鏡光柵法線構(gòu)成的夾角分別為α₁₁和α₁₂，第二道路停車線左右兩端點(diǎn)與對應(yīng)的柱透鏡光柵法線構(gòu)成的夾角分別為α₂₁和α₂₂，此時，柱透鏡的焦距f，第一光源帶和第二光源帶的寬度w_s1和w_s2，第一光源帶和第二光源帶的中心到對應(yīng)的柱透鏡法線的距離l₁和l₂，滿足以下條件：

w_s1≥|f×(tanα₁₁-tanα₁₂)|，

w_s2≥|f×(tanα₂₁-tanα₂₂)|，

進(jìn)一步的，一種用于異形交叉路口的機(jī)動車交通信號燈，顯示區(qū)域包括三個以上相互隔離，且在水平方向上平行交錯豎向排列的光源帶，光源帶組合呈現(xiàn)圓形輪廓，構(gòu)成顯示區(qū)域。

柱透鏡光柵設(shè)置于光源帶的正前方，由多個相互平行的柱透鏡組成，柱透鏡與光源帶平行，每個柱透鏡下方對應(yīng)一組相鄰的光源帶。

三條以上道路以銳角匯入異形交叉路口，任一道路停車線的寬度為w_rn，道路停車線左右兩端點(diǎn)到交通信號燈的距離分別為d_n1和d_n2,道路停車線左右兩端點(diǎn)與柱透鏡光柵(1)法線構(gòu)成的夾角分別為α_n1和α_n2，此時，柱透鏡焦距f，對應(yīng)光源帶的寬度w_sn，光源帶的中心到對應(yīng)的柱透鏡法線的距離l_n，滿足如下條件：

w_sn≥|f×(tanα_n1-tanα_n2)|，

如當(dāng)?shù)谝坏缆窇?yīng)指示綠燈，而第二道路應(yīng)指示紅燈時，則綠色顯示區(qū)域的第一光源帶打開，綠色顯示區(qū)域的第二光源帶閉，紅色顯示區(qū)域的第一光源帶關(guān)閉，紅色顯示區(qū)域的第二光源帶打開，黃色顯示區(qū)域的第一光源帶和第二光源帶均關(guān)閉。則第一道路上的駕駛員只能看到屬于自己方向上的綠燈亮，第二道路上的駕駛員只能看到屬于車道方向上的紅燈亮。因此，在異形路口每條接入路口的道路上，車輛只能看到自己車道方向的唯一指示信息。當(dāng)有多道路匯入路口時，采用類似的方法進(jìn)行控制。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有益效果是：

機(jī)動車交通信號燈可將分屬于不同所控車道的指示信息投射到指定的方向，當(dāng)車輛分別位于對應(yīng)的車道時，可以看到唯一與之對應(yīng)的一組交通指示信息，從而避免多組交通燈對駕駛員產(chǎn)生干擾，降低出現(xiàn)交通事故的風(fēng)險。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的Y形異形交叉路口的道路示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的交通信號燈結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的顯示區(qū)域的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的原理示意圖。

圖中的圖示標(biāo)號為：

1.柱透鏡光柵 2.LED背光源，3.液晶面板，31.顯示區(qū)域，311.第一光源帶，312.第二光源帶，4.第一道路，41.第一道路中心線，42.第一道路停車線，5.第二道路，51.第二道路中心線，52.第二道路停車線，6.交通信號燈。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)說明利用本發(fā)明一種用于異形交叉路口的機(jī)動車交通信號燈的典型實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的具體描述。有必要在此指出的是，以下實(shí)施例只用于本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種用于Y形異形路口的機(jī)動車交通信號燈，如圖1所示，路口有三條道路接入，其中第一道路4和第二道路5的夾角為銳角，本實(shí)施例的用于異形交叉路口的機(jī)動車交通信號燈，用以控制第一道路4和第二道路5上進(jìn)入路口方向的機(jī)動車的交通控制。

如圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)施例的異形路口的機(jī)動車交通信號燈，包括依次設(shè)置的LED背光源2、液晶面板3和柱透鏡光柵1。LED背光源2設(shè)置于最后，用于提供紅、綠、黃三種顏色的光源，光源被液晶面板3調(diào)制成第一光源帶311和第二光源帶312，經(jīng)由柱透鏡光柵1將第一光源帶311和第二光源帶312的光分別投射到指定的第一道路4和第二道路5的方向。

本實(shí)施例的第一光源帶311和第二光源帶312組成顯示區(qū)域31，分別為紅、綠、黃三種顏色的顯示區(qū)域31，顯示區(qū)域31之間相互隔離，最好從上到下或者從左到右依次設(shè)置，并優(yōu)選形成圓形區(qū)域，用以提供信號燈的紅色、黃色和綠色的指示光源。

每個顯示區(qū)域31由同種顏色的第一光源帶311和第二光源帶312組成，紅色顯示區(qū)域31為包括同為紅色的第一光源帶311和第二光源帶312，黃色顯示區(qū)域31包括同為黃色的第一光源帶311和第二光源帶312，綠色顯示區(qū)域31包括同為綠色的第一光源帶311和第二光源帶312，第一光源帶311和第二光源帶312在水平方向上從左到右豎向平行且交錯排列，相鄰的第一光源帶311和第二光源帶312之間留有間距。

此處，液晶面板3不含有傳統(tǒng)顯示器中的濾光片，且只具有全開和全關(guān)兩個灰度級別，其通過驅(qū)動電極控制其像素的開關(guān)狀態(tài)，從而將光源調(diào)制為上述三個顯示區(qū)域31的第一光源帶311和第二光源帶312。

柱透鏡光柵1設(shè)置于液晶面板3的正前方，由多個相互平行的柱透鏡組成，柱透鏡與第一光源帶311及第二光源帶312平行，優(yōu)選的，其數(shù)量等于第一光源帶311或者第二光源帶312的數(shù)量，每個柱透鏡下方對應(yīng)一組相鄰的第一光源帶311和第二光源帶312。

本實(shí)施例中，第一道路停車線42和第二道路停車線52的寬度w_r1及w_r2分別為4.95m和5.43m，第一道路停車線42左右兩端點(diǎn)到交通信號燈的距離d₁₁和d₁₂分別為25m和27m，所述第二道路停車線52左右兩端點(diǎn)到交通信號燈的距離d₂₁和d₂₂分別為28m和30m，第一道路停車線42左右兩端點(diǎn)與交通信號燈對應(yīng)的光柵法線構(gòu)成的夾角α₁₁和α₁₂分別為15°和25°，第二道路停車線52左右兩端點(diǎn)與交通信號燈對應(yīng)的光柵法線構(gòu)成的夾角α₂₁和α₂₂分別為20°和30°，柱透鏡焦距f為10mm，第一光源帶311和第二光源帶312的寬度w_s1和w_s2分別為1.98mm和2.13mm，第一光源帶311和第二光源帶312的中心到對應(yīng)的柱透鏡法線的距離l₁和l₂分別為3.67mm和4.71mm，以上參數(shù)滿足以下條件：

w_s1≥|f×(tanα₁₁-tanα₁₂)|，

w_s2≥|f×(tanα₂₁-tanα₂₂)|，

通過上述參數(shù)的設(shè)計和控制，保證顯示區(qū)域31周期點(diǎn)上所有的光線都投射到同一方向，再通過相似三角形計算所控車道寬度需要的光源帶的寬度，進(jìn)行投射角度的計算和控制，以保證相應(yīng)車道上的車輛駕駛員只能看到自己方向上的唯一指示信息。

優(yōu)選的，每個顯示區(qū)域31的第一光源帶311和第二光源帶312，其長度呈現(xiàn)先增大后減小趨勢，從而形成一個圓形輪廓的顯示區(qū)域31，以保證其外觀上與交通信號燈相一致。

LED背光源2、液晶面板3和柱透鏡光柵1可以封裝在交通信號燈的殼體中。第一光源帶311和第二光源帶312的寬度、間距、開關(guān)等參數(shù)可通過液晶面板3進(jìn)行控制，液晶面板3由像素陣列組成，各像素均可單獨(dú)控制其開關(guān)狀態(tài)，因此第一光源帶311和第二光源帶312的寬度、間距、開關(guān)等均可通過控制對應(yīng)像素的開光狀態(tài)加以實(shí)現(xiàn)，如當(dāng)需要特定寬度的光源條時，可將連續(xù)多個像素設(shè)置為打開狀態(tài)，從而形成指定寬度的第一光源帶311和第二光源帶312。通過這種設(shè)置，提高了信號燈的通用性。在不同的異形道路上，可以根據(jù)不同道路的車道寬度、停車線到信號燈的距離等不同時，通過調(diào)整第一光源帶311和第二光源帶312的寬度、間距等，即可適應(yīng)不同的異形道路的信號控制。

本實(shí)施例的用于異形路口的交通信號燈使用時，可以按照以下方法進(jìn)行控制，當(dāng)?shù)谝坏缆?的車輛需要通行，應(yīng)當(dāng)為綠燈指示，而第二道路5的車輛應(yīng)當(dāng)?shù)却?，為紅燈指示時，對應(yīng)綠燈顯示區(qū)域31的第一光源帶311打開，第二光源帶312關(guān)閉；對應(yīng)的紅燈顯示區(qū)域31的第二光源帶312打開，第一光源帶311關(guān)閉；對應(yīng)的黃燈光源區(qū)域的第一光源帶311及第二光源帶312均關(guān)閉。此時，第一道路4上的駕駛員僅能看到綠燈指示，而第二道路5上的駕駛員只能看到紅燈指示，不會引起駕駛員的誤判，從而減少交通事故的發(fā)生幾率。當(dāng)?shù)谝坏缆?的車輛應(yīng)當(dāng)?shù)却?，第二道?的車輛應(yīng)當(dāng)通行時，參照上述方法進(jìn)行控制。

本實(shí)施例提供的用于異形路口的交通信號燈，不僅適用于Y形路口，也可以適用于X形路口等各種異形路口使用。

實(shí)施例2

一種用于異形路口的機(jī)動車交通信號燈，當(dāng)有多條道路接入異形路口時，假設(shè)有三條以上相鄰的道路，其中最外側(cè)的兩條道路之間呈銳角，可以控制上述三條以上的道路上進(jìn)入路口方向的機(jī)動車的交通控制。

此時，每個顯示區(qū)域由多條同種顏色的光源帶組成，光源帶的數(shù)量等于所控制道路的數(shù)量，光源帶水平方向從左到右豎向平行且交錯排列，相鄰的光源帶之間留有間距。

在本實(shí)施例中，設(shè)任一道路停車線的寬度w_rn為7.32m，道路停車線左右兩端點(diǎn)到交通信號燈的距離d_n1和d_n2分別為26m和28m,道路停車線左右兩端點(diǎn)與交通信號燈對應(yīng)的光柵法線構(gòu)成的夾角α_n1和α_n2分別為15°和30°，此時，柱透鏡焦距f為10mm，對應(yīng)光源帶的寬度w_sn為3.09mm，光源帶的中心到對應(yīng)的柱透鏡法線的距離l_n為4.23mm，滿足如下條件：

w_sn≥|f×(tanα_n1-tanα_n2)|，

通過上面的方案，一種用于異形路口的機(jī)動車交通信號燈，當(dāng)有多條道路接入異形路口時，假設(shè)有三條以上相鄰的道路，其中最外側(cè)的兩條道路呈銳角接入異形路口時，可以控制上述三條以上的道路上進(jìn)入路口方向的機(jī)動車的交通控制。

本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對本發(fā)明所提供的用于異形路口的機(jī)動車交通信號燈進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。