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kr광학 렌즈 공학의 주요 차별화 요소
A와 A의 근본적인 차이점은 다음과 같습니다. 광학 자동차 렌즈 그리고 광학 레이저 렌즈 운영 우선순위에 있습니다. 자동차 렌즈는 다음을 제공해야 합니다. 시야 최대 190도 극한의 진동, 열충격 및 습도를 견디면서 왜곡을 최소화합니다. 대조적으로, 레이저 렌즈는 다음을 위해 설계되었습니다. 0.5 나노미터 이하의 표면 거칠기 코팅 손상 임계값을 초과하는 경우 제곱센티미터당 15줄 . 잘못된 설계 철학을 선택하면 조기 고장이 발생합니다. 고출력 빔의 자동차 렌즈가 파손되고 도로 염분에 노출된 레이저 렌즈가 부식됩니다. 이러한 핵심 장단점을 이해하는 것이 각 영역에 대한 광학 렌즈를 지정하는 첫 번째 단계입니다.
광학 자동차 렌즈의 설계 우선순위
자동차 광학 렌즈는 고급 운전자 지원 시스템, 서라운드 뷰 카메라 및 LiDAR 수신기에 사용됩니다. 그들은 다음의 열 범위에서 작동합니다. -40℃ ~ 125℃ 상대습도 85%의 습도 수준을 견뎌야 합니다. 다음 목록에는 주요 설계 요소가 요약되어 있습니다.
- 이상을 포착하는 광각 이미징 수평 시야각 140도 미만으로 5% 광학 왜곡 .
- 일반적으로 가시광선 및 근적외선 대역에 최적화된 반사 방지 코팅 420나노미터 ~ 950나노미터 , CMOS 센서 감도와 일치합니다.
- 자동차 등급 충격 테스트를 통과한 기계적 견고성 50G의 최고 가속도 10~2000Hz 범위의 진동 프로필.
- 소수성 및 소유성 외부 코팅으로 물방울을 떨어뜨리고 빗물 속에서도 투명도를 유지하며, 물 접촉각이 이상입니다. 110도 .
유리 성형 및 정밀 비구면 요소는 위의 변조 전달 함수 값을 유지하면서 렌즈 수를 줄입니다. 밀리미터당 라인 쌍 100개에서 0.5 . 광각 광학 장치와 환경 밀봉이 결합된 자동차 렌즈는 대량 생산에서 기계적으로 가장 까다로운 광학 장치 중 하나입니다.
광학 레이저 렌즈의 주요 요구 사항
레이저 광학 렌즈는 고도로 시준된 단색 빔을 관리합니다. 성능은 시야보다는 파면 오류와 에너지 허용 오차로 정의됩니다. 산업용 절단 또는 의료 시스템용 일반적인 레이저 포커싱 렌즈는 다음과 같은 성능을 보여야 합니다. 람다/10 미만의 투과 파면 왜곡 디자인 파장에서. 주요 사양은 다음과 같습니다.
- 산란을 최소화하기 위한 나노미터 이하의 표면 거칠기. 이는 위의 전력 밀도를 처리할 때 중요합니다. 제곱센티미터당 1메가와트 .
- 고순도 용융 실리카 또는 불화칼슘 기질 센티미터당 0.1% 미만의 대량 흡수 레이저 파장에서.
- 다음과 같은 특정 레이저 라인용으로 설계된 이중 대역 또는 협대역 유전체 코팅 1064나노미터, 532나노미터 또는 355나노미터 .
- ISO 21254에 따른 손상 임계값 검증(일반적으로 초과하는 값) 제곱센티미터당 20줄 나노초 펄스의 경우.
레이저 렌즈 어셈블리에는 장거리에서 시준을 유지하는 빔 확장기 구성이 포함되는 경우가 많습니다. 작은 흡수 핫스팟이라도 열 렌징 및 치명적인 고장을 일으킬 수 있으므로 재료 균질성은 다음과 같이 지정됩니다. 굴절률 변동이 2ppm 미만 .
재료 및 코팅의 비교 분석
기판 및 코팅 선택은 자동차 응용 분야와 레이저 응용 분야 간에 크게 다릅니다. 자동차 렌즈는 광대역 반사 방지 스택이 있는 성형 유리에 의존하는 반면, 레이저 렌즈는 이온빔 스퍼터링 필름이 있는 고순도 결정질 또는 용융 실리카를 사용합니다. 아래 표에는 일반적인 차이점이 나와 있습니다.
| 매개변수 | 광학 자동차 렌즈 | 광학 레이저 렌즈 |
|---|---|---|
| 1차 기판 | B270, D-ZK3, 성형유리 | 용융 실리카, CaF2, ZnSe |
| 파장 범위 | 420nm ~ 950nm | 단일 행(예: 1064nm |
| 코팅 유형 | 광대역 AR, 소수성 탑코트 | 높은 손상을 주는 이온빔 스퍼터링 AR |
| 표면 품질 | 60-40 스크래치 파기 | 10-5 스크래치 발굴 |
| 손상 임계값 | 지정되지 않음 | 15~30J/cm2 |
| 환경 테스트 | 85C/85% RH, 1000시간 열충격 | 레이저 공동 안정성을 위한 열 순환 |
표면 품질의 차이는 특히 두드러집니다. 레이저 렌즈의 스크래치 파기 10-5는 산란 및 핫스팟을 유발할 수 있는 거의 눈에 띄지 않는 표면 결함을 의미합니다. 이와 대조적으로 자동차 렌즈는 센서 해상도와 일반적인 물체 거리가 이러한 결함을 가리기 때문에 60-40 등급을 견딜 수 있습니다.
테스트 프로토콜 및 산업 표준
자동차 렌즈 검증
모든 자동차용 광학 렌즈는 AEC-Q100 또는 이와 동등한 스트레스 테스트를 준수해야 합니다. 가속 수명 테스트에서는 렌즈에 다음 사항이 적용됩니다. 섭씨 -40도에서 섭씨 125도 사이에서 1000회의 열 주기 . 또한 광 전송 저하를 모니터링하면서 최대 접합 온도에서 1000시간 이상 고온 작동 수명 테스트를 실행합니다. 다음보다 큰 교대 평균 전송률 2% 실패로 간주됩니다.
레이저 광학 인증
레이저 렌즈는 ISO 21254에 따라 LIDT(레이저 유발 손상 임계값) 테스트를 거칩니다. 표준 테스트에는 다음과 같이 표면을 조사하는 작업이 포함됩니다. 10나노초 지속 시간의 1064나노미터 펄스 손상이 시작될 때까지 영향력을 증가시킵니다. 인증된 임계값은 손상 확률이 0으로 관찰되는 플루언스입니다. 추가 테스트에는 아래의 전송된 파면 오류를 확인하기 위해 Fizeau 간섭계를 사용한 파면 측정이 포함됩니다. 람다/20 평균 제곱근 .
현대 광학 시스템의 통합 동향
장거리 LiDAR의 등장으로 자동차 광학 렌즈와 레이저 광학 렌즈 사이의 경계가 모호해지고 있습니다. 단일 자율 차량 센서는 이제 동일한 하우징 내에 레이저 방출 렌즈와 광각 수신기 렌즈를 결합하는 경우가 많습니다. 이를 위해서는 송신기 측이 만나는 하이브리드 설계가 필요합니다. 평방 센티미터당 10줄 이상의 레이저 손상 임계값 수신기 측이 a를 덮는 동안 120도 수평 시야 . 동시에 두 가지 모두 자동차 온도 및 진동 범위를 견뎌야 합니다. 이러한 통합으로 인해 초점을 유지하는 무열화 렌즈 마운트의 채택이 촉진되고 있습니다. 90 켈빈 온도 범위 .
제조업체들은 또한 렌즈 요소 수를 줄이기 위해 고굴절 안경과 자유로운 표면으로 전환하고 있습니다. 자유형 수신기 렌즈는 표면 형태 오류가 유지된다면 단일 요소로 넓은 필드에 걸쳐 왜곡과 난시를 교정할 수 있습니다. 1 마이크로미터 미만 . 엔지니어는 고유한 요구 사항과 공유된 추세를 이해함으로써 다음을 선택하거나 설계할 수 있습니다. 광학 렌즈 대시보드 카메라 뒤에 있든, 고출력 레이저 절단 헤드 안에 있든 상관없이 성능을 극대화합니다.
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