Otomotiv ve Lazer için Optik Lens Temel Farklılıklar ve Seçim Kılavuzu

Optik Lens Mühendisliğinde Temel Farklılıklar

Bir şey arasındaki temel ayrım optik otomotiv lensi ve bir optik lazer lens operasyonel önceliklerinde yatmaktadır. Bir otomotiv lensi şunları sağlamalıdır: 190 dereceye kadar görüş alanı Aşırı titreşim, termal şok ve nemden etkilenmeden minimum bozulmayla. Buna karşılık, bir lazer merceği aşağıdakiler için tasarlanmıştır: 0,5 nanometrenin altında yüzey pürüzlülüğü ve kaplama hasarı eşiğinin aşılması Santimetre kare başına 15 Joule . Yanlış tasarım felsefesinin seçilmesi erken arızaya yol açar: Yüksek güçlü ışındaki bir otomotiv merceği kırılır ve yol tuzuna maruz kalan bir lazer merceği paslanır. Bu temel ödünleşimleri anlamak, her iki alan için de bir optik lens belirlemenin ilk adımıdır.

Optik Otomotiv Lensleri için Tasarım Öncelikleri

Otomotiv optik lensleri gelişmiş sürücü destek sistemlerine, surround görüş kameralarına ve LiDAR alıcılarına hizmet eder. Aşağıdaki termal aralıkta çalışırlar: -40 santigrat derece ila 125 santigrat derece ve yüzde 85 bağıl nem seviyesindeki nem seviyelerine dayanıklı olmalıdır. Aşağıdaki listede temel tasarım faktörleri özetlenmektedir:

• Birden fazlasını yakalayan geniş açılı görüntüleme 140 derece yatay görüş alanı daha azıyla Yüzde 5 optik bozulma .
• Tipik olarak görünür ve yakın kızılötesi bantlar için optimize edilmiş yansıma önleyici kaplamalar 420 nanometre ila 950 nanometre CMOS sensör hassasiyetini eşleştirmek için.
• Otomotiv sınıfı şok testini geçen mekanik sağlamlık 50 G'lik tepe ivmeler ve 10 ila 2000 Hertz'i kapsayan titreşim profilleri.
• Su temas açıları yukarıda olacak şekilde su damlacıklarını dağıtan ve yağmurda berraklığı koruyan hidrofobik ve oleofobik dış kaplamalar 110 derece .

Cam kalıplama ve hassas asferik elemanlar, yukarıdaki modülasyon transfer fonksiyonu değerlerini korurken lens sayısını azaltır Milimetre başına 100 hat çiftinde 0,5 . Geniş açılı optik ve çevresel yalıtımın bu kombinasyonu, otomotiv lenslerini seri üretimde mekanik açıdan en zorlu optiklerden biri haline getiriyor.

Optik Lazer Lensler için Kritik Gereksinimler

Lazer optik lensler yüksek düzeyde paralelleştirilmiş, monokromatik ışınları yönetir. Performansları görüş alanından ziyade dalga cephesi hatası ve enerji toleransı ile tanımlanır. Endüstriyel kesme veya tıbbi sistemlere yönelik tipik bir lazer odaklama merceği şunları içermelidir: iletilen dalga cephesi distorsiyonu lambda/10'dan daha az tasarım dalga boyunda. Temel özellikler şunları içerir:

1. Yukarıdaki güç yoğunluklarını işlerken kritik olan saçılmayı en aza indirmek için nanometre altı yüzey pürüzlülüğü Santimetre kare başına 1 megawatt .
2. Yüksek saflıkta erimiş silika veya kalsiyum florür substratları santimetre başına yüzde 0,1'in altında toplu emilim lazer dalga boyunda.
3. Belirli bir lazer çizgisi için tasarlanmış çift bantlı veya dar bantlı dielektrik kaplamalar 1064 nanometre, 532 nanometre veya 355 nanometre .
4. Değerlerin rutin olarak aşıldığı ISO 21254 uyarınca hasar eşiği doğrulaması Santimetre kare başına 20 Joule nanosaniye darbeleri için.

Lazer mercek düzenekleri genellikle uzun mesafelerde yönlendirmeyi koruyan ışın genişletici konfigürasyonları içerir. Küçük bir soğurma sıcak noktası bile termal merceklenmeye ve yıkıcı arızaya neden olabilir; bu nedenle malzeme homojenliği, milyonda 2 parçadan az kırılma indisi değişimi .

Malzemelerin ve Kaplamaların Karşılaştırmalı Analizi

Alt tabaka ve kaplama seçenekleri, otomotiv ve lazer uygulamaları arasında keskin farklılıklar göstermektedir. Otomotiv lensleri geniş bant yansıma önleyici yığınlara sahip kalıplanmış cama dayanırken, lazer lensler iyon ışını püskürtmeli filmlere sahip yüksek saflıkta kristal veya erimiş silika kullanır. Aşağıdaki tabloda tipik farklılıklar vurgulanmaktadır.

Yüzey kalitesi farkı özellikle anlamlıdır: Lazer merceğinde 10-5'lik bir çizik kazısı, aksi takdirde saçılma ve sıcak noktalara neden olabilecek neredeyse görünmez yüzey kusurları anlamına gelir. Otomotiv lensleri ise aksine 60-40 dereceyi tolere edebilir çünkü sensör çözünürlüğü ve tipik nesne mesafeleri bu kusurları maskeler.

Test Protokolleri ve Endüstri Standartları

Otomotiv Lens Doğrulaması

Her optik otomotiv lensi AEC-Q100 veya eşdeğer stres testlerine uygun olmalıdır. Hızlandırılmış ömür testleri lensi -40 santigrat derece ile 125 santigrat derece arasında 1000 termal döngü . Ek olarak, yüksek sıcaklık çalışma ömrü testleri, optik iletim düşüşünü izlerken maksimum bağlantı sıcaklığında 1000 saatin üzerinde gerçekleştirilir. Şundan daha büyük bir kayma Ortalama iletimde yüzde 2 başarısızlık olarak kabul edilir.

Lazer Optik Sertifikası

Lazer lensler, ISO 21254'e göre LIDT (lazer kaynaklı hasar eşiği) testine tabi tutulur. Standart bir test, yüzeyin lazerle ışınlanmasını içerir. 10 nanosaniye süreli 1064 nanometre darbe Hasar başlayana kadar akıcılığı artırarak. Sertifikalı eşik, sıfır hasar olasılığının gözlendiği akıcılıktır. Ek testler, aşağıdaki iletilen dalga cephesi hatasını doğrulamak için bir Fizeau interferometre kullanılarak dalga cephesi ölçümünü içerir. lambda/20 kök ortalama kare .

Modern Optik Sistemlerde Entegrasyon Trendleri

Otomotiv ve lazer optik lensler arasındaki çizgi, uzun menzilli LiDAR'ın yükselişiyle bulanıklaşıyor. Tek bir otonom araç sensörü artık sıklıkla bir lazer emisyon merceğini ve geniş açılı bir alıcı merceği aynı muhafaza içinde birleştiriyor. Bu, verici tarafının buluştuğu hibrit tasarımlar gerektirir santimetre kare başına 10 Joule'un üzerindeki lazer hasarı eşikleri alıcı tarafı bir alanı kaplarken 120 derece yatay alan . Aynı zamanda her ikisinin de otomotiv sıcaklığına ve titreşim ortamına dayanması gerekir. Bu tür bir entegrasyon, odaklamayı belirli bir aralıkta koruyan atermalize lens yuvalarının benimsenmesine yol açıyor. 90 Kelvin sıcaklık aralığı .

Üreticiler aynı zamanda lens elemanı sayısını azaltmak için yüksek indeksli camlara ve serbest biçimli yüzeylere yöneliyor. Serbest biçimli bir alıcı mercek, yüzey biçimi hatasının belirli bir düzeyde tutulması koşuluyla, geniş bir alan boyunca distorsiyonu ve astigmatizmayı tek bir öğeyle düzeltebilir. 1 mikrometrenin altında . Mühendisler, farklı gereksinimleri ve ortak eğilimleri anlayarak bir ürün seçebilir veya tasarlayabilir. optik mercek İster gösterge paneli kamerasının arkasında ister yüksek güçlü bir lazer kesim kafasının içinde olsun, performansı en üst düzeye çıkarır.