CN113281828A - 一种激光雷达复合视窗及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光雷达复合视窗及其制备工艺，所述第一光学玻璃外表面从内至外贴设有第一AR可见光外红增透膜和AF超疏水膜，所述第一光学玻璃内表面从内至外依次设置有加热件、第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜；本发明反射率低，红外透过高，光学性能好，机械性能强。
Description
技术领域
本发明涉及复合光学视窗技术领域，特别是一种激光雷达复合视窗及其制备工艺。
背景技术
激光雷达主要用于物体信号检测，被广泛用于机器人领域、无人驾驶、AR/VR、3D打印等多个行业。红外激光雷达防护视窗作为激光雷达的其中一个组成部件，一般在激光雷达的最外层，主要起到保护激光雷达内部元件不受外界环境影响，同时参与光学成像，属于激光雷达一个重要的光学部件。现有激光雷达防护视窗采用是单纯红外透过材料，一般为红外塑胶或者黑玻璃。红外塑胶方案存在以下缺陷：表面强度不足，易被外物划伤，存在较大光学畸变，影响光学性能，造成探测精度不足。黑玻璃方案存在以下缺陷：抗冲击能力差，易破碎，制造成本高，不环保。当激光雷达在户外或者恶劣的室内环境（例如：具有大量粉尘场所和低温冷冻场所等）使用时，现有的雷达保护视窗难于满足长期使用要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够解决上述背景技术问题的激光雷达复合视窗。
本发明采用以下方法来实现：一种激光雷达复合视窗，包括第一光学玻璃，所述第一光学玻璃外表面从内至外贴设有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜，所述第一光学玻璃内表面从内至外依次设置有加热件、第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜。
进一步的，所述加热件为加热丝，所述第一光学玻璃内表面设置有所述加热丝。
进一步的，所述加热件包括到导电膜、银浆线路和消光膜，所述导电膜、银浆线路和消光膜从上至下依次设置，所述导电膜下表面设置有所述银浆线路，所述银浆线路下表面设置有所述消光膜。
进一步的，所述塑胶和所述第二AR可见红外增透膜之间从上至下设置有第二光学胶和第二光学玻璃。
本发明的另一目的是提供一种便于生产人员对激光雷达复合视窗进行制备的制备工艺。
一种激光雷达复合视窗的制备工艺：
步骤S1、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次设置有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；
步骤S2、在第一光学玻璃内表面从内至外依次贴设加热丝、第一光学胶、塑胶和设置有第二AR可见红外增透膜。
进一步的，所述加热丝环绕设置于所述第一光学玻璃内表面。
一种激光雷达复合视窗的制备工艺：
步骤S10、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次设置有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；
步骤S11、在第一光学玻璃内表面从内至外依次贴设加热丝、第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜；
步骤S12、在所述塑胶和所述第二AR可见红外增透膜之间从上至下贴设有第二光学胶和第二光学玻璃。
进一步的，所述加热丝环绕设置于所述第一光学玻璃内表面。
一种激光雷达复合视窗的制备工艺：
步骤S20、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次设置有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；
步骤S21、在第一光学玻璃内表面从内至外依次设置有导电膜、银浆线路、消光膜及第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜。
进一步的，所述导电膜下表面设置有所述银浆线路，所述银浆线路下表面设置有所述消光膜。
一种激光雷达复合视窗的制备工艺：
步骤S30、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次设置有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；
步骤S31、在第一光学玻璃内表面从内至外依次贴设置有导电膜、银浆线路、消光膜及第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜；
步骤S32、在所述塑胶和所述第二AR可见红外增透膜之间从上至下涂布有第二光学胶和贴设第二光学玻璃。
进一步的，所述导电膜下表面设置有所述银浆线路，所述银浆线路下表面设置有所述消光膜。
本发明的有益效果在于：本发明通过在装置中加入第一AR可见光红外增透膜和第二AR可见红外增透膜，能够提高红外及可见光透光作用；加入光学胶的作用，减少粘接应力，减小光学透过畸变，畸变可以控制在1λ@632.8nmφ25.4mm；装置中加入了银浆线路和消光膜，使得通过消光膜的作用能够降低银浆的反射率；本发明红外透过性能好，外观无反光呈黑色，有效改善机械强度韧性好，表面硬度高耐划伤，同时玻璃与塑胶通过光学夹胶法，充分利用玻璃与塑胶各自优点，在外界强烈撞击后，玻璃不易解体，造成二次伤害，提高安全性能。
附图说明
图1为本发明第一实施例的结构示意框图。
图2为本发明第二实施例的结构示意框图。
图3为本发明第三实施例的结构示意框图。
图4为本发明第四实施例的结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1至图4所示，本发明提供了一实施例：一种激光雷达复合视窗，包括第一光学玻璃1，所述第一光学玻璃1外表面从内至外贴设置有第一AR可见光红外增透膜2和AF超疏水膜3，所述第一光学玻璃1内表面从内至外依次设置有加热件、第一光学胶4、塑胶5和第二AR可见光红外增透膜6。使得通过复合叠层的作用，能够经第一AR可见光红外增透膜2和第二AR可见光红外增透膜6，同时采用是红外塑料，吸收可见光，达到激光雷达防护视窗不反光，又能提高红外光透过率，提升光学性能；再经第一光学胶4、第一光学玻璃1和塑胶5的作用，能够可以最大限度降低塑胶透射波前畸变，改善激光雷达探测精度，可以充分利用玻璃与塑胶材料优点结合，达到外表面耐划伤耐摩擦同时整体冲击强度得到保证；且通过加热件的作用，能够达到除霜除冰除雾功能，最后通过AF超疏水膜3，能够达到防污防指纹效果。
请继续参阅图1和图2所示，本发明一实施例中，所述加热件为加热丝7，所述第一光学玻璃1内表面设置有所述加热丝7。使得通过加热丝7的作用能够达到除霜除冰的功能。
本发明中的加热丝7经第三光学胶13粘接在所述第一光学玻璃1上。
请继续参阅图3和图4所示，本发明一实施例中，所述加热件包括到导电膜8、银浆线路9和消光膜10，所述导电膜8、银浆线路9和消光膜10从上至下依次设置，所述导电膜8下表面设置有所述银浆线路9，所述银浆线路9下表面设置有所述消光膜10。使得通过导电膜8、银浆线路9和消光膜10的配合，能够达到除霜除冰的功能；且通过消光膜10能够降低银浆的反射率。
本发明中的银浆线路9经第四光学胶14粘接在所述导电膜8上，所述消光膜10经第五光学胶15粘接在所述银浆线路9上。
请继续参阅图2和图4所示，本发明一实施例中，所述塑胶5和所述第二AR可见光红外增透膜6之间从上至下设置有第二光学胶11和第二光学玻璃12。通过第二光学胶11的作用将第二光学玻璃12贴设在塑胶6上，能够可以最大限度降低塑胶透射波前畸变，改善激光雷达探测精度，达到外表面耐划伤耐摩擦同时整体冲击强度得到保证。
请参阅图1所示，本发明一种激光雷达复合视窗第一实施例的制备工艺：
步骤S1、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次设置有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；第一AR可见光红外增透膜透光率可以达到99%以上，AF超疏水膜接触角可以达115°以上。
步骤S2、在第一光学玻璃内表面从内至外依次贴设加热丝、涂布第一光学胶、塑胶和设置有第二AR可见红外增透膜。加热丝可根据实际需求定制不同功率加热丝，达到不同温度加热需求；第一光学胶红外透光率可达99%以上；塑胶具有吸收可见光能力，可见光透光率小于3%，红外透光率可达90%以上；第二AR可见红外增透膜透光率可以达到99%以上。
所述加热丝可以通过不同的方式和形状贴附于所述第一光学玻璃内表面非光学区域。
请参阅图2所示，本发明一种激光雷达复合视窗第二实施例的制备工艺：
步骤S10、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次贴设第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；第一AR可见光红外增透膜透光率可以达到99%以上，AF超疏水膜接触角可以达115°以上。
步骤S11、在第一光学玻璃内表面从内至外依次贴设加热丝、涂布第一光学胶、塑胶和设置有第二AR可见红外增透膜。加热丝可根据实际需求定制不同功率加热丝，达到不同温度加热需求；第一光学胶红外透光率可达99%以上；塑胶具有吸收可见光能力，可见光透光率小于3%，红外透光率可达90%以上；第二AR可见红外增透膜透光率可以达到99%以上。
步骤S12、在所述塑胶和所述第二AR可见红外增透膜之间从上至下涂布有第二光学胶和第二光学玻璃。第二光学胶红外透光率可达99%以上。
所述加热丝可以通过不同的方式和形状贴附于所述第一光学玻璃内表面非光学区域。
请参阅图3所示，本发明一种激光雷达复合视窗第三实施例的制备工艺：
步骤S20、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次贴设第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；第一AR可见光红外增透膜透光率可以达到99%以上，AF超疏水膜接触角可以达115°以上。
步骤S21、在第一光学玻璃内表面从内至外依次设置有导电膜、涂布银浆线路、消光膜和第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜。导电膜通过真空设置有的方式制备，在导电膜指定位置涂布银浆线路，最终获得可加热电阻，电阻值在200欧姆以内，在38V直流电压以下可以实现加热功能，通过选择合适的电阻和电压值实现零下40℃至120℃范围区域加热。第二光学胶红外透光率可达99%以上。消光膜涂布在银浆线路表面上，降低银浆反射率，可见光和红外反射率达到3%以下。
所述导电膜下表面设置有所述银浆线路，所述银浆线路下表面设置有所述消光膜。
请参阅图4所示，本发明一种激光雷达复合视窗第四实施例的制备工艺：
步骤S30、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次贴设第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；第一AR可见光红外增透膜透光率可以达到99%以上，AF超疏水膜接触角可以达115°以上。
步骤S31、在第一光学玻璃内表面从内至外依次设置有导电膜、涂布银浆线路、消光膜和第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜；导电膜通过真空设置有的方式制备，在导电膜指定位置涂布银浆线路，最终获得可加热电阻，电阻值在200欧姆以内，在38V直流电压以下可以实现加热功能，通过选择合适的电阻和电压值实现零下40℃至120℃范围区域加热。第二光学胶红外透光率可达99%以上。消光膜涂布在银浆线路表面上，降低银浆反射率，可见光和红外反射率达到3%以下。
步骤S32、在所述塑胶和所述第二AR可见红外增透膜之间从上至下涂布有第二光学胶和第二光学玻璃。
所述导电膜下表面设置有所述银浆线路，所述银浆线路下表面设置有所述消光膜。
本发明中的AF超疏水膜的接触角＞115°，所述第一AR可见光红外增透膜和第二AR可见光红外增透膜均提高红外及可见光透光，905和1535nm，入射角0°，R＜0.5%；入射角60°，R＜2.8%。；导电膜为20Ω/□＜方阻＜100Ω/□；所述银浆线路的银浆面需要消光，银浆电阻＜1Ω，宽度2-3mm；所述消光膜用于降低银浆的反射率,3-4mm。
本发明较佳的可以采用真空镀膜的方式，但并不仅限于此。
总之，本发明通过第一AR可见光红外增透膜和第二AR可见光红外增透膜的作用，能够吸收可见光，达到激光雷达防护视窗不反光，又能提高红外光透过率，提升光学性能，再通过第一光学玻璃、第二光学玻璃和塑料的复合叠层，通过第一光学胶和第二光学胶的作用，能够将第一光学玻璃、第二光学玻璃和塑料进行粘接，以最大限度降低塑胶透射波前畸变，改善激光雷达探测精度；且通过在光学玻璃内表面增加具有加热件，达到除霜除冰除雾功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (12)
1.一种激光雷达复合视窗，包括第一光学玻璃，其特征在于：所述第一光学玻璃外表面从内至外贴设有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜，所述第一光学玻璃内表面从内至外依次设置有加热件、第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜。
2.根据权利要求1所述的一种激光雷达复合视窗，其特征在于：所述加热件为加热丝，所述第一光学玻璃内表面设置有所述加热丝。
3.根据权利要求1所述的一种激光雷达复合视窗，其特征在于：所述加热件包括导电膜、银浆线路和消光膜，所述导电膜、银浆线路和消光膜从上至下依次设置，所述导电膜下表面设置有所述银浆线路，所述银浆线路下表面设置有所述消光膜。
4.根据权利要求1所述的一种激光雷达复合视窗，其特征在于：所述塑胶和所述第二AR可见红外增透膜之间从上至下设置有第二光学胶和第二光学玻璃。
5.一种如权利要求1或2激光雷达复合视窗的制备工艺，其特征在于：
步骤S1、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次设置有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；
步骤S2、在第一光学玻璃内表面从内至外依次贴设加热丝、第一光学胶、塑胶和设置有第二AR可见红外增透膜。
6.根据权利要求5所述的激光雷达复合视窗的制备工艺，其特征在于：所述加热丝环绕设置于所述第一光学玻璃内表面。
7.一种如权利要求1、2或4所述激光雷达复合视窗的制备工艺，其特征在于：
步骤S10、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次设置有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；
步骤S11、在第一光学玻璃内表面从内至外依次贴设加热丝、第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜；
步骤S12、在所述塑胶和所述第二AR可见红外增透膜之间从上至下贴设有第二光学胶和第二光学玻璃。
8.根据权利要求7所述的激光雷达复合视窗的制备工艺，其特征在于：所述加热丝环绕设置于所述第一光学玻璃内表面。
9.一种如权利要求1或3所述激光雷达复合视窗的制备工艺，其特征在于：
步骤S20、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次设置有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；
步骤S21、在第一光学玻璃内表面从内至外依次设置有导电膜、银浆线路、消光膜及第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜。
10.根据权利要求9所述的激光雷达复合视窗的制备工艺，其特征在于：所述导电膜下表面设置有所述银浆线路，所述银浆线路下表面设置有所述消光膜。
11.一种如权利要求1、3或4所述激光雷达复合视窗的制备工艺，其特征在于：
步骤S30、制备第一光学玻璃，在第一光学玻璃外表面从内至外依次设置有第一AR可见光红外增透膜和AF超疏水膜；
步骤S31、在第一光学玻璃内表面从内至外依次贴设置有导电膜、银浆线路、消光膜及第一光学胶、塑胶和第二AR可见红外增透膜；
步骤S32、在所述塑胶和所述第二AR可见红外增透膜之间从上至下涂布有第二光学胶和贴设第二光学玻璃。
12.根据权利要求11所述的激光雷达复合视窗的制备工艺，其特征在于：所述导电膜下表面设置有所述银浆线路，所述银浆线路下表面设置有所述消光膜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210820 |
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