DE102021127448A1 - LIDAR assembly and method of coating a lens of a LIDAR assembly - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine LIDAR-Baugruppe (2) für ein Kraftfahrzeug, die zumindest zwei Licht-Komponenten (s1, s2, s3) und eine transparente Abdeckscheibe (4) aufweist, durch die Lichtstrahlen der Licht-Komponente (s1, s2, s3) hindurchtreten, wobei die Licht-Komponenten (s1, s2, s3) optische Achsen (5, 6, 8) aufweisen, die windschief oder im Winkel zueinander liegen, wobei auf der Abdeckscheibe (4) ausschließlich eine einzige Antireflexionsbeschichtung (10) mit unterschiedlichen Schichtdicken (d1, d2, d3) vorgesehen ist.The invention relates to a LIDAR assembly (2) for a motor vehicle, which has at least two light components (s1, s2, s3) and a transparent cover pane (4), through which the light beams of the light component (s1, s2, s3) pass through, with the light components (s1, s2, s3) having optical axes (5, 6, 8) which are skewed or at an angle to one another, with only a single anti-reflection coating (10) with different layer thicknesses on the cover pane (4). (d1, d2, d3) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1 eine LIDAR-Baugruppe für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner gemäß Patentanspruch 7 ein Verfahren zur Beschichtung einer Abdeckscheibe einer LIDAR-Baugruppe.According to patent claim 1, the invention relates to a LIDAR assembly for a motor vehicle. According to patent claim 7, the invention also relates to a method for coating a cover pane of a LIDAR assembly.

Aus EP 0 533 044 81 ist ein Verfahren zur Schutzbeschichtung eines metallisierten Scheinwerferreflektors mittels Plasmapolymerisation mit mindestens einer gasförmigen siliziumorganischen Verbindung bekannt. Bei dem Verfahren wird ein Plasma in einer Vakuumkammer mittels eines gleichspannungsfreien elektromagnetischen Wechselfeldes erzeugt. Ein Gas wird mit der Verbindung zur Erzeugung der Antireflexionsbeschichtung zugespeist. Durch periodische Amplitudenmodulation des Wechselfeldes wird die Bildung pulverförmiger Anteile an der Schutzschicht weitestgehend verhindert.Out of EP 0 533 044 81 discloses a method for the protective coating of a metallized headlight reflector by means of plasma polymerisation with at least one gaseous organosilicon compound. In the process, a plasma is generated in a vacuum chamber by means of a DC-free electromagnetic alternating field. A gas is supplied with the anti-reflection coating forming compound. Periodic amplitude modulation of the alternating field largely prevents the formation of powdery components on the protective layer.

Ferner ist im Bereich von Kraftfahrzeugen eine Abstandsbestimmung mittels LIDAR bekannt, bei welcher zwei Licht-Komponenten vorgesehen sind. Die eine Licht-Komponente ist eine Sendeeinheit und die andere Licht-Komponente ist eine Empfängereinheit. Die Sendeeinheit weist einen LIDAR-Emitter auf, mit dem ein Laserstrahl emittierbar ist. Der Laserstrahl wird durch die transparente Abdeckscheibe hindurch geleitet und außerhalb des Kraftfahrzeugs von Objektoberflächen reflektiert bzw. gestreut, die im Strahlengang des Laserstrahls liegen. Die Empfängereinheit erfasst den Laserstrahl, sodass aus der Laufzeit des Laserstrahls die Entfernung zur Objektoberfläche bestimmt werden kann.Furthermore, in the field of motor vehicles, distance determination by means of LIDAR is known, in which two light components are provided. One light component is a transmitter unit and the other light component is a receiver unit. The transmission unit has a LIDAR emitter with which a laser beam can be emitted. The laser beam is guided through the transparent cover pane and reflected or scattered outside the motor vehicle by object surfaces that lie in the beam path of the laser beam. The receiver unit detects the laser beam so that the distance to the object surface can be determined from the transit time of the laser beam.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine LIDAR-Baugruppe mit mehreren Licht-Komponenten zu schaffen, die relativ frei hinter einer transparenten Abdeckscheibe positioniert werden können, ohne dass die Qualität der Abstandsbestimmung unter der Positionierung der Licht-Komponente leidet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, um eine transparente Abdeckscheibe einer LIDAR-Baugruppe so zu beschichten, dass hinter der Abdeckscheibe mehrere Licht-Komponenten relativ frei positioniert werden können, ohne dass die Qualität der Abstandsbestimmung unter der Positionierung der Licht-Komponente leidet.The object of the invention is to create a LIDAR assembly with multiple light components that can be positioned relatively freely behind a transparent cover pane without the quality of the distance determination suffering from the positioning of the light component. It is also an object of the invention to create a method for coating a transparent cover panel of a LIDAR assembly in such a way that several light components can be positioned relatively freely behind the cover panel without the quality of the distance determination being affected by the positioning of the light component suffers.

Erfindungsgemäß ist bei einer LIDAR-Baugruppe für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, dass die LIDAR-Baugruppe zumindest zwei Licht-Komponenten und eine transparente Abdeckscheibe aufweist, durch die Lichtstrahlen der Licht-Komponente hindurchtreten, wobei die Licht-Komponenten optische Achsen aufweisen, die windschief oder im Winkel zueinander liegen, wobei auf der Abdeckscheibe eine Antireflexionsbeschichtung mit unterschiedlichen Schichtdicken vorgesehen ist. Durch die Unterschiedlichkeit der Schichtdicken der Antireflexionsbeschichtung können die Schichtdicken so dimensioniert werden, dass der Transmissionsgrad für die jeweiligen Licht-Einfallswinkel der Licht-Komponenten optimiert ist.According to the invention, in a LIDAR assembly for a motor vehicle, the LIDAR assembly has at least two light components and a transparent cover pane, through which the light beams of the light component pass, the light components having optical axes that are skewed or im Angles are to each other, with an anti-reflection coating is provided with different layer thicknesses on the cover plate. Due to the difference in the layer thicknesses of the anti-reflection coating, the layer thicknesses can be dimensioned in such a way that the transmittance is optimized for the respective light incidence angles of the light components.

Um den Transmissionsgrad nicht durch andere Beschichtungen negativ zu beeinflussen und um die Antireflexionsbeschichtung nicht durch andere chemische und/oder thermische Beschichtungsprozesse zu schädigen, kann vorgesehen sein, dass auf der Abdeckscheibe ausschließlich die eine Antireflexionsbeschichtung vorgesehen ist, die insofern die einzige Beschichtung der Abdeckscheibe darstellt.In order not to negatively influence the transmittance through other coatings and in order not to damage the anti-reflection coating through other chemical and/or thermal coating processes, it can be provided that only the one anti-reflection coating is provided on the cover pane, which in this respect represents the only coating of the cover pane.

Die Antireflexionsbeschichtung umfasst vorzugsweise Hexamethyldisiloxan, das auch als HMDSO bezeichnet wird. HMDSO weist gute thermische Eigenschaften auf und ist ein optisch wirksames Medium in Verbindung mit organischen Gläsern. Insofern kann die Abdeckscheibe vorzugsweise aus Polycarbonat bestehen.The anti-reflective coating preferably comprises hexamethyldisiloxane, also referred to as HMDSO. HMDSO has good thermal properties and is an optically effective medium in combination with organic glasses. In this respect, the cover plate can preferably consist of polycarbonate.

Damit die Antireflexbeschichtung besonders wirksam ist, kann dieselbe auf der der Licht-Komponente zugewandten Seite der Abdeckscheibe angeordnet sein.So that the antireflection coating is particularly effective, it can be arranged on the side of the cover pane facing the light component.

Die Licht-Komponenten können zwei oder drei Laser-Sendeeinheiten oder Laser-Empfängereinheiten sein. Ebenso ist es möglich, hinter der Abdeckscheibe ein oder mehrere LIDAR-Module anzuordnen, die jeweils sowohl eine Laser-Sendeeinheit und eine Laser-Empfängereinheit aufweisen. Insofern kann vorgesehen sein, dass die Lichtstrahlen Laserstrahlen sind. Ferner kann die Antireflexionsbeschichtung hinsichtlich eines Transmissionsgrades der Laserstrahlen optimiert sein. Die Schichtdicken der Antireflexionsbeschichtung sind in Abhängigkeit von den Einfallswinkeln der Laserstrahlen auf die Abdeckscheibe festgelegt.The light components can be two or three laser transmitter units or laser receiver units. It is also possible to arrange one or more LIDAR modules behind the cover pane, each of which has both a laser transmitter unit and a laser receiver unit. In this respect it can be provided that the light beams are laser beams. Furthermore, the antireflection coating can be optimized with regard to a degree of transmission of the laser beams. The layer thicknesses of the anti-reflection coating are defined as a function of the angles of incidence of the laser beams on the cover pane.

Es ist jedoch auch möglich, dass eine der Licht-Komponenten sichtbares Licht zur Fahrbahnausleuchtung oder zur Anzeige (Rücklicht, Standlicht, Blinklicht) aussendet. Auch sichtbares Licht wird infolge der Antireflexionsbeschichtung besser transmittiert. Das gilt insbesondere für den Fall, dass die besagte Licht-Komponente für sichtbares Licht mit einer Infrarot-Laser-Sendeeinheit eines LIDAR kombiniert wird.However, it is also possible that one of the light components emits visible light to illuminate the roadway or for display (rear light, parking light, indicator light). Visible light is also better transmitted as a result of the anti-reflection coating. This applies in particular if the said light component for visible light is combined with an infrared laser transmitter unit of a LIDAR.

Besonders vorteilhaft kann die Schichtdicke einzelner Teilbereiche der Antireflexionsbeschichtung an unterschiedlichen Stellen der Abdeckscheibe berechnet werden, indem sich die Schichtdicke d der Antireflexionsbeschichtung an den einzelnen Teilbereichen der Antireflexionsbeschichtung unterscheidet und das zumindest zwei Teilbereiche nach der Formel d = λ 4 n 1  cos ( sin 1 ( sin 0 n 0 n 1 ) ) s i n 2 ( α 0 ) n 1 2

Figure DE102021127448A1_0001
berechnet sind,

  • - wobei α0 ein optimierter Transmissionswinkel der Laserstrahlen ist, der sich als gewichtetes arithmetisches Mittel einzelner Einfallswinkel α ergibt, mit denen Strahlenbündel quasi-kollimierter Laserstrahlen der Licht-Komponenten auf den jeweils betrachteten Teilbereich auftreffen,
  • - wobei λ die Wellenlänge der Laserstrahlen ist,
  • - wobei n1 die Brechzahl des Materials der Antireflexionsbeschichtung ist und
  • - wobei n0 die Brechzahl von Luft ist.
The layer thickness d of individual sub-areas of the anti-reflection coating can be calculated particularly advantageously at different points on the cover pane by changing the layer thickness d of the anti-reflection coating on the individual sub-areas of the anti-reflection coating tion distinguishes at least two sub-areas according to the formula i.e = λ 4 n 1 cos ( sin 1 ( sin 0 n 0 n 1 ) ) s i n 2 ( a 0 ) n 1 2
Figure DE102021127448A1_0001
are calculated
  • - where α 0 is an optimized transmission angle of the laser beams, which results from the weighted arithmetic mean of individual angles of incidence α, with which bundles of rays of quasi-collimated laser beams of the light components impinge on the respective partial area under consideration,
  • - where λ is the wavelength of the laser beams,
  • - where n 1 is the refractive index of the material of the anti-reflection coating and
  • - where n 0 is the refractive index of air.

Die Brechzahl von Luft ist relevant, da vorzugsweise Luft zwischen der Licht-Komponente und der Abdeckscheibe angeordnet ist. Die Schichtdicke der Antireflexionsbeschichtung auf der Abdeckscheibe ist somit dynamisch nach der mittleren Summe der Einfallswinkel der Licht-Komponenten verteilt.The refractive index of air is relevant since air is preferably arranged between the light component and the cover pane. The layer thickness of the anti-reflection coating on the cover pane is thus dynamically distributed according to the average sum of the angles of incidence of the light components.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beschichtung einer Abdeckscheibe einer LIDAR-Baugruppe ist vorgesehen, dass

  • - die Abdeckscheibe und eine bewegliche Schablone so zueinander positioniert werden, dass die Schablone zwischen der Abdeckscheibe und einem Emitter für ein Material der Antireflexionsbeschichtung angeordnet ist,
  • - in einem ersten Beschichtungsschritt vom Emitter das Material emittiert wird und anschließend gasförmig durch zumindest eine erste Ausnehmung der Schablone geleitet wird und als ein erster Teilbereich der Antireflexionsbeschichtung auf der Abdeckscheibe abgeschieden wird,
  • - eine weitere Ausnehmung, die hinsichtlich der Form und/oder Größe von der ersten Ausnehmung der Schablone abweicht, zwischen der Abdeckscheibe und dem Emitter positioniert wird, und
  • - in einem weiteren Beschichtungsschritt vom Emitter das Material emittiert wird und anschließend gasförmig durch zumindest die weitere Ausnehmung geleitet wird und auf der Abdeckscheibe als ein weiterer Teilbereich abgeschieden wird, der zumindest teilweise mit dem ersten Teilbereich überlappt und/oder einen zuvor unbeschichteten Oberflächenbereich der Abdeckscheibe bedeckt.
In a method according to the invention for coating a cover plate of a LIDAR assembly, it is provided that
  • - the cover plate and a movable stencil are positioned relative to one another in such a way that the stencil is arranged between the cover plate and an emitter for a material of the anti-reflection coating,
  • - In a first coating step, the material is emitted by the emitter and is then conducted in gaseous form through at least a first recess in the stencil and is deposited on the cover pane as a first partial area of the anti-reflection coating,
  • - a further recess, which differs in shape and/or size from the first recess of the template, is positioned between the cover disk and the emitter, and
  • - In a further coating step, the material is emitted by the emitter and is then conducted in gaseous form through at least the further recess and is deposited on the cover pane as a further sub-area which at least partially overlaps with the first sub-area and/or covers a previously uncoated surface area of the cover pane .

Um einen schnellen Wechsel zwischen den Beschichtungsschritten zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die erste und die weitere Ausnehmung an einer gemeinsamen Schablone angeordnet sind und dass für einen Wechsel zwischen den Beschichtungsschritten die Schablone bewegt wird.In order to enable a quick change between the coating steps, provision can be made for the first and the further recess to be arranged on a common template and for the template to be moved for a change between the coating steps.

Um einen noch schnelleren Wechsel zwischen den Beschichtungsschritten zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die Schablone beim Wechsel der Ausnehmung zum Teil auf eine Rolle aufgewickelt und/oder zum Teil von einer Rolle abgewickelt wird.In order to enable an even faster change between the coating steps, it can be provided that the stencil is partially wound onto a roll and/or partially unwound from a roll when changing the recess.

Vorteilhaft gegenüber der Plasmapolymerisation, bei der ein Gas den Ausgangsstoff für ein Plasma bildet, kann vorgesehen sein, dass der Emitter ein Festkörper ist, der erhitzt wird, um das gasförmige Material für die Antireflexionsbeschichtung zu emittieren.Advantageously compared to plasma polymerisation, in which a gas forms the starting material for a plasma, it can be provided that the emitter is a solid body which is heated in order to emit the gaseous material for the anti-reflection coating.

Um die Schichtdicken und die Übergänge der Teilbereiche der Beschichtung zu beeinflussen, kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass ein Beschichtungsparameter zwischen dem ersten und dem zweiten Beschichtungsschritt verändert wird, wobei dieser Beschichtungsparameter die Beschichtungszeit und/oder der Abstand zwischen der Schablone und der Abdeckscheibe ist.In order to influence the layer thicknesses and the transitions of the partial areas of the coating, it can advantageously be provided that a coating parameter is changed between the first and the second coating step, with this coating parameter being the coating time and/or the distance between the stencil and the cover pane .

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnung erläutert werden.Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are explained with reference to the drawing.

Es zeigen:

  • 1 schematisch eine LIDAR-Baugruppe in einem Schnitt entlang einer Horizontalebene eines Kraftfahrzeugs, wobei die LIDAR-Baugruppe eine Abdeckscheibe und drei Licht-Komponenten umfasst,
  • 2 Teile der LIDAR-Baugruppe aus 1, wobei zusätzlich ein Lichtkegel der ersten Licht-Komponente dargestellt ist,
  • 3 eine Darstellung analog zu 2, wobei ein Lichtkegel der zweiten Licht-Komponente dargestellt ist,
  • 4 eine Darstellung analog zu 2 und 3, wobei ein Lichtkegel der dritten Licht-Komponente dargestellt ist,
  • 5 bis 7 in Darstellungen analog zu 2 bis 4 die Abdeckscheibe mit verschiedenen Teilbereichen einer Antireflexionsbeschichtung, auf die quasi-kollimierte Strahlenbündel der Licht-Komponenten in Einfallswinkeln auftreffen,
  • 8 ein Diagramm, in dem der Transmissionsgrad in Abhängigkeit vom Einfallswinkel dargestellt ist,
  • 9 die Abdeckscheibe mit der Antireflexionsbeschichtung und Formelbuchstaben,
  • 10 eine Tabelle, in der dem Einfallswinkel Gewichtungsfaktoren zugeordnet sind,
  • 11 eine Tabelle zur Verdeutlichung der Berechnung eines optimierten Transmissionswinkels aus dem gewichteten arithmetischen Mittel der einzelnen Einfallswinkel der Strahlenbündel,
  • 12 in einer perspektivischen Ansicht eine bewegbare Schablone, und
  • 13 bis 19 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Beschichtung einer Abdeckscheibe nach 1 bis 11.
Show it:
  • 1 schematically a LIDAR assembly in a section along a horizontal plane of a motor vehicle, the LIDAR assembly comprising a cover panel and three light components,
  • 2 parts of the lidar assembly 1 , whereby a light cone of the first light component is also shown,
  • 3 a representation analogous to 2 , where a light cone of the second light component is shown,
  • 4 a representation analogous to 2 and 3 , where a light cone of the third light component is shown,
  • 5 until 7 in representations analogous to 2 until 4 the cover pane with various sections of an anti-reflection coating onto which quasi-collimated rays bundles of light components impinge at angles of incidence,
  • 8th a diagram in which the transmittance is shown as a function of the angle of incidence,
  • 9 the cover plate with the anti-reflection coating and formula letters,
  • 10 a table in which weighting factors are assigned to the angle of incidence,
  • 11 a table to clarify the calculation of an optimized transmission angle from the weighted arithmetic mean of the individual angles of incidence of the beam of rays,
  • 12 a movable template in a perspective view, and
  • 13 until 19 schematically shows a device for carrying out a method for coating a cover plate 1 until 11 .

1 zeigt eine LIDAR-Baugruppe 2 für ein Kraftfahrzeug. Die LIDAR-Baugruppe 2 kann insbesondere ein Scheinwerfermodul oder ein Rückleuchtenmodul sein und insofern an der Front oder dem Heck eines Kraftfahrzeugs angebracht sein. 1 shows a LIDAR assembly 2 for a motor vehicle. The LIDAR assembly 2 can in particular be a headlight module or a rear light module and in this respect can be attached to the front or the rear of a motor vehicle.

Die LIDAR-Baugruppe 2 weist im Ausführungsbeispiel drei Licht-Komponenten s1, s2, s3 auf, die innerhalb eines Gehäuses 3 angeordnet sind, das von einer transparenten Abdeckscheibe 4 abgedeckt ist. Die Abdeckscheibe 4 ist in der idealisierten Darstellung in einer planen Ebene dargestellt. Bei einer am Kraftfahrzeug verwirklichten LIDAR-Baugruppe 2 ist die Abdeckscheibe im Raum komplex gekrümmt.In the exemplary embodiment, the LIDAR assembly 2 has three light components s 1 , s 2 , s 3 , which are arranged within a housing 3 that is covered by a transparent cover plate 4 . In the idealized representation, the cover plate 4 is shown in a planar plane. In the case of a LIDAR assembly 2 implemented on the motor vehicle, the cover pane has a complex spatial curvature.

Die drei Licht-Komponenten s1, s2, s3 sind vorzugsweise als LIDAR-Komponenten ausgeführt. Jedoch könnte zumindest eine der Licht-Komponenten auch als Abblendlicht und/oder als Fernlicht und/oder als Rücklicht und/oder als Rückfahrlicht und/oder als Bremslicht und/oder als Blinklicht und/oder als Matrixscheinwerfer ausgebildet sein.The three light components s1, s2, s3 are preferably designed as LIDAR components. However, at least one of the light components could also be in the form of a low beam and/or a high beam and/or a rear light and/or a reversing light and/or a brake light and/or a turn signal and/or a matrix headlight.

Licht-Komponenten s1, s2, s3 weisen zeichnerisch nicht näher dargestellte Objektive auf, sodass jeder der Licht-Komponenten s1, s2, s3 eine optische Achse 5 bzw. 6 bzw. 8 zugeordnet ist. Dabei sind die Licht-Komponenten s1, s2, s3 Teil von Einzelmodulen, die eine Sendeeinheit und eine Empfängereinheit umfassen. Die Sendeeinheit weist einen LIDAR-Emitter und ein Objektiv auf. Die Empfängereinheit für den Laserstrahl weist einen Sensor und ein Objektiv auf.Light components s1, s2, s3 have lenses that are not shown in more detail in the drawing, so that each of the light components s1, s2, s3 is assigned an optical axis 5, 6, or 8, respectively. The light components s1, s2, s3 are part of individual modules that include a transmitter unit and a receiver unit. The transmission unit has a LIDAR emitter and a lens. The receiver unit for the laser beam has a sensor and an objective.

Mit der Sendeeinheit des jeweiligen Einzelmoduls ist der Laserstrahl emittierbar, dessen Wellenlänge im Infrarotlichtbereich, im Nahe-Infrarotlichtbereich (NIR) oder im ultravioletten Bereich liegt. Der Laserstrahl wird durch die transparente Abdeckscheibe 4 hindurch und aus dem Gehäuse herausgeleitet und außerhalb des Kraftfahrzeugs von Oberflächen reflektiert bzw. gestreut, die im Strahlengang des Laserstrahls liegen.The laser beam can be emitted with the transmission unit of the respective individual module, the wavelength of which is in the infrared light range, in the near infrared light range (NIR) or in the ultraviolet range. The laser beam is passed through the transparent cover plate 4 and out of the housing and is reflected or scattered outside of the motor vehicle by surfaces which lie in the beam path of the laser beam.

Ein Teil des von den Oberflächen reflektierten bzw. gestreuten Laserstrahls wird durch die Abdeckscheibe 4 hindurch und in die LIDAR-Baugruppe 2 hinein geleitet. Mit der Empfängereinheit wird der zurückgestreute Laserstrahl detektiert. Anhand der Laufzeit des Laserstrahls wird der Abstand der Oberfläche des Objekts bestimmt, von dem der rückgestreute Laserstrahl ausgeht. In dem Kraftfahrzeug wird somit die LIDAR-Baugruppe und eine zugehörige elektronische Auswerteeinheit benutzt, um Personen und Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs zu erkennen und ihren Abstand zu bestimmen. Es wird ein dreidimensionales Bild von der Umgebung berechnet.A portion of the laser beam reflected or scattered by the surfaces is directed through the cover plate 4 and into the LIDAR assembly 2 . The backscattered laser beam is detected with the receiver unit. The distance to the surface of the object from which the backscattered laser beam emanates is determined on the basis of the travel time of the laser beam. The LIDAR assembly and an associated electronic evaluation unit are thus used in the motor vehicle in order to recognize people and objects in the area surrounding the motor vehicle and to determine their distance. A three-dimensional image of the environment is calculated.

Die optische Achsen 5, 6, 8 der Licht-Komponenten s1, s2, s3 liegen im Winkel oder windschief zueinander. Somit sind die optischen Achsen 5, 6, 8 weder parallel noch deckungsgleich zueinander. Im Beispiel sind die optischen Achsen 5, 6, 8 symmetrisch mit einem Winkelversatz von 45° in der horizontalen Ebene zueinander angeordnet, wobei sich diese horizontale Ebene auf die Einbaulage der LIDAR-Baugruppe im Kraftfahrzeug bezieht. Der Winkelversatz der Achsen 5, 6, 8 zueinander kann bei einem anderen Ausführungsbeispiel jedoch auch asymmetrisch sein.The optical axes 5, 6, 8 of the light components s1, s2, s3 are at an angle or skewed to one another. Thus, the optical axes 5, 6, 8 are neither parallel nor congruent to each other. In the example, the optical axes 5, 6, 8 are arranged symmetrically to one another with an angular offset of 45° in the horizontal plane, this horizontal plane relating to the installation position of the LIDAR assembly in the motor vehicle. However, the angular offset of the axes 5, 6, 8 relative to one another can also be asymmetrical in another exemplary embodiment.

Aus 2 bis 4 ist ersichtlich, dass die Lichtkomponenten s1, s2, s3 unterschiedliche optische Öffnungskegel k1, k2, k3 aufweisen, deren Kegelachsen von den optischen Achsen 5, 6, 8 gebildet werden. Die Größe des optischen Öffnungskegels k1 bzw. k2 bzw. k3 ist durch mehrere Größen vorgegeben. Zu diesen Größen gehören

  • - die Brennweiten und Linsenabstände innerhalb des jeweiligen Objektivs,
  • - der Öffnungsdurchmesser einer gegebenenfalls vorgesehenen Blende und
  • - die geometrischen Abmessungen der jeweiligen Licht-Komponente s1, s2, s3.
Out of 2 until 4 It can be seen that the light components s1, s2, s3 have different optical opening cones k1, k2, k3, the cone axes of which are formed by the optical axes 5, 6, 8. The size of the optical aperture cone k1 or k2 or k3 is specified by a number of variables. These sizes include
  • - the focal lengths and lens distances within the respective lens,
  • - the opening diameter of an optional screen and
  • - the geometric dimensions of the respective light component s1, s2, s3.

Beim Ausführungsbeispiel nach 2 bis 4 sind die Öffnungskegel k1=50°, k2=80° und k3=20°.In the embodiment after 2 until 4 the aperture cones are k1=50°, k2=80° and k3=20°.

Aus 5 ist ersichtlich, dass die Abdeckscheibe 4 auf der den Licht-Komponenten s1, s2, s3 zugewandten Seite eine Antireflexionsbeschichtung 10 aufweist, die die ausschließliche und einzige Antireflexionsbeschichtung 10 auf dieser Seite ist. D.h., die Antireflexionsbeschichtung 10 stellt eine Einschichtvergütung dar. Die Antireflexionsbeschichtung 10 umfasst Hexamethyldisiloxan, das mit der Bezeichnung „HMDSO“ abgekürzt wird. Die Abdeckscheibe 4 umfasst ein organisches Glas, das beispielsweise Polycarbonat sein kann.Out of 5 it can be seen that the cover plate 4 has an antireflection coating on the side facing the light components s1, s2, s3 device 10, which is the exclusive and only anti-reflective coating 10 on that side. That is, the anti-reflective coating 10 is a single layer coating. The anti-reflective coating 10 comprises hexamethyldisiloxane, which is abbreviated to "HMDSO". The cover plate 4 comprises an organic glass, which can be polycarbonate, for example.

5 bis 7 zeigen verschiedene willkürlich herausgegriffene Teilbereiche b21, b321, b1 der Antireflexionsbeschichtung 10. 5 until 7 show different randomly selected partial areas b21, b321, b1 of the anti-reflection coating 10.

Auf die Antireflexionsbeschichtung 10 treffen quasi-kollimierte Laserstrahlen einer oder mehrerer der Licht-Komponenten s1, s2, s3 im Strahlenbündel c1 bzw. c2 bzw. c3 auf. Als quasi-kollimierte Laserstahlen werden hier Laserstrahlen bezeichnet, die parallel zueinander stehen oder im Verhältnis zur geometrischen Anordnung des Systems eine nur geringe Winkelabweichung zueinander haben.Quasi-collimated laser beams of one or more of the light components s1, s2, s3 impinge on the antireflection coating 10 in the beam c1 or c2 or c3. Laser beams that are parallel to one another or have only a small angular deviation from one another in relation to the geometric arrangement of the system are referred to here as quasi-collimated laser beams.

Aus 5 ist ersichtlich, dass auf den ersten Teilbereich b21 der Antireflexionsbeschichtung 10 bzw. der beschichteten Abdeckscheibe 4 sowohl das erste Strahlenbündel c1 der ersten Licht-Komponente s1 als auch das zweite Strahlenbündel c2 der zweiten Licht-Komponente s2 auftrifft.Out of 5 it can be seen that both the first bundle of rays c1 of the first light component s1 and the second bundle of rays c2 of the second light component s2 impinge on the first partial area b21 of the antireflection coating 10 or the coated cover pane 4 .

Aus 6 ist ersichtlich, dass auf den zweiten Teilbereich b321 der Antireflexionsbeschichtung 10 bzw. der beschichteten Abdeckscheibe 4

  • - sowohl das erste Strahlenbündel c1 der ersten Licht-Komponente s1
  • - als auch das zweite Strahlenbündel c2 der zweiten Licht-Komponente s2
  • - als auch das dritte Strahlenbündel c3 der dritten Licht-Komponente s3 auftrifft.
Out of 6 it can be seen that on the second partial area b321 of the anti-reflection coating 10 or the coated cover plate 4
  • - Both the first bundle of rays c1 of the first light component s1
  • - As well as the second bundle of rays c2 of the second light component s2
  • - As well as the third bundle of rays c3 of the third light component s3 impinges.

Aus 7 ist ersichtlich, dass das erste Strahlenbündel c1 mit einem relativ flachen Einfallswinkel α auf den dritten Teilbereich b1 der Antireflexionsbeschichtung 10 bzw. der beschichteten Abdeckscheibe 4 auftrifft. Demgegenüber sind der Einfallswinkel α des ersten Strahlenbündels c1 auf den ersten Teilbereich b21 (5) und den zweiten Teilbereich b321 (6) steiler.Out of 7 it can be seen that the first bundle of rays c1 strikes the third partial region b1 of the antireflection coating 10 or the coated cover pane 4 with a relatively flat angle of incidence α. In contrast, the angle of incidence α of the first bundle of rays c1 on the first partial area b21 ( 5 ) and the second partial area b321 ( 6 ) steeper.

Aus einer Zusammenschau von 5 und 6 ist ersichtlich, dass der Einfallswinkel α des erste Strahlenbündels c1 auf den zweiten Teilbereich b321 ( 6) flacher auftrifft als auf den ersten Teilbereich b21 (5).From a synopsis of 5 and 6 it can be seen that the angle of incidence α of the first bundle of rays c1 on the second partial area b321 ( 6 ) hits flatter than the first partial area b21 ( 5 ).

Aus dem Diagramm nach 8 ist ersichtlich, dass die Größe dieses Einfallswinkels α ab einer Überschreitung von 40° eine zunehmend erhebliche Bedeutung für den Transmissionsgrad des Laserstrahls durch die Antireflexionsbeschichtung 10 hat. Der Transmissionsgrad von HMDSO auf Polycarbonat fällt bei einem Einfallswinkel α über 40° zunehmend stark ab und ist bei einem Einfallswinkel α = 90° Null.From the diagram after 8th it can be seen that the size of this angle of incidence α has an increasingly significant importance for the transmittance of the laser beam through the antireflection coating 10 from an excess of 40°. The transmittance of HMDSO on polycarbonate falls increasingly sharply at an angle of incidence α above 40° and is zero at an angle of incidence α=90°.

Grundsätzlich erfolgt eine ideale Transmission nämlich genau dann, wenn die Schichtdicke d der Antireflexionsbeschichtung unter Berücksichtigung der Brechzahl des Materials der Antireflexionsbeschichtung genau λ 4

Figure DE102021127448A1_0002
ist, wobei λ die Wellenlänge des zu transmittierenden Laserstrahls ist. Die Transmission ist hierbei abhängig vom Einfallswinkel α, da bei konstanter Schichtdicke die λ 4 Bedingung
Figure DE102021127448A1_0003
nur dann erfüllt ist, wenn die Laserstrahlen orthogonal auf der Antireflexionsbeschichtung 10 auftreffen.In principle, ideal transmission takes place precisely when the layer thickness d of the anti-reflection coating is exact, taking into account the refractive index of the material of the anti-reflection coating λ 4
Figure DE102021127448A1_0002
where λ is the wavelength of the laser beam to be transmitted. The transmission is dependent on the angle of incidence α, since the layer thickness is constant λ 4 Condition
Figure DE102021127448A1_0003
is only satisfied if the laser beams strike the anti-reflection coating 10 orthogonally.

Die Erfüllung der λ 4 Bedingung

Figure DE102021127448A1_0004
bei schrägem Einfall ergibt sich nach folgender Form: λ 2 = n 1 ( w 1 + w 1 r ) n 0 x
Figure DE102021127448A1_0005
The fulfillment of λ 4 Condition
Figure DE102021127448A1_0004
in the case of oblique incidence, this results in the following form: λ 2 = n 1 ( w 1 + w 1 right ) n 0 x
Figure DE102021127448A1_0005

Dabei kann die Bedeutung der Formelbuchstaben 9 entnommen werden. Jedenfalls ist

  • - n1 die Brechzahl des Material der Antireflexionsbeschichtung 10 und
  • - n0 die Brechzahl des Ursprungsmediums, hier Luft, die eine Brechzahl n0 = 1,0003 hat.
The meaning of the formula letters 9 be removed. Anyway is
  • - n 1 the refractive index of the material of the anti-reflection coating 10 and
  • - n 0 the refractive index of the original medium, here air, which has a refractive index n 0 = 1.0003.

Um eine Glättung der Transmissionskurve zu erreichen ist es notwendig, dass die Antireflexionsbeschichtung 10 nicht konstant mit der gleichen Schichtdicke d auf der Abdeckscheibe 4 aufgebracht ist. Deshalb weist die Antireflexionsbeschichtung 10 stattdessen je nach Teilbereich b321 bzw. b21 bzw. b1 (5 bis 7) unterschiedliche Schichtdicken d auf.In order to achieve a smoothing of the transmission curve, it is necessary for the antireflection coating 10 not to be constantly applied to the cover pane 4 with the same layer thickness d. Therefore, the antireflection coating 10 instead has b321 or b21 or b1 ( 5 until 7 ) different layer thicknesses d.

Um die Schichtdicke d der Antireflexionsbeschichtung des jeweiligen Teilbereichs b321 bzw. b21 bzw. b1 hinsichtlich der unterschiedlichen Einfallswinkel α zu optimieren, mit denen die Strahlenbündel c1 bis c3 an der Oberfläche der Antireflexionsbeschichtung 10 einfallen, werden die Einfallswinkel α zunächst entsprechend der Tabelle nach 10 gewichtet. Für jeden Einfallswinkel α ergibt sich ein Gewichtungsfaktor. Die Gewichtungsfaktoren sind den Einfallswinkeln α gestuft zugeordnet. D.h., einem Bereich des Einfallswinkels α ist ein erster Gewichtungsfaktor zugeordnet wohingegen einem anderen Bereich des Einfallswinkels α ein anderer Gewichtungsfaktor zugeordnet ist.In order to optimize the layer thickness d of the anti-reflection coating of the respective sub-area b321 or b21 or b1 with regard to the different angles of incidence α, with which the beams of rays c1 to c3 are incident on the surface of the anti-reflection coating 10, the angles of incidence α are first determined according to the table 10 weighted. A weighting factor results for each angle of incidence α. The weighting factors are assigned to the angles of incidence α in a graduated manner. In other words, a first weighting factor is assigned to a range of the angle of incidence α, whereas a different weighting factor is assigned to another range of the angle of incidence α.

Alternativ ist es auch möglich, eine Funktion vorzugeben die jedem Gewichtungsfaktor nur einen einzigen Einfallswinkel α eindeutig zuordnet. Die Verteilung der Gewichtungsfaktoren bestimmt dabei den Kurvenverlauf nach dem in 8 dargestellten Diagramm.Alternatively, it is also possible to specify a function that uniquely assigns only a single angle of incidence α to each weighting factor. The Ver division of the weighting factors determines the course of the curve after the in 8th diagram shown.

Jedenfalls lässt sich ein optimierter Transmissionswinkel α0 der Laserstrahlen ermitteln, der sich als gewichtetes arithmetisches Mittel aus den Einfallswinkeln α ergibt, mit denen die quasi-kollimierten Strahlenbündel c1, c2, c3 der Licht-Komponenten s1, s2, s3 auf den jeweils betrachteten Teilbereich b321, b21, b1 auftreffen.In any case, an optimized transmission angle α 0 of the laser beams can be determined, which results from the weighted arithmetic mean of the angles of incidence α, with which the quasi-collimated beams of rays c1, c2, c3 of the light components s1, s2, s3 hit the respective sub-area under consideration b321, b21, b1 strike.

11 zeigt anhand einer Tabelle für die drei Teilbereiche b321, b21, b1 die Berechnung des optimierten Transmissionswinkels α0. So kann für den jeweiligen Teilbereich b321 bzw. b21 bzw. b1 der optimierte Transmissionswinkel α0 für die Gesamtheit aller betroffenen Lichtkomponenten s1, s2, s3 bestimmt werden. 11 shows the calculation of the optimized transmission angle α 0 using a table for the three sub-areas b321, b21, b1. In this way, the optimized transmission angle α 0 can be determined for the entirety of all affected light components s1, s2, s3 for the respective partial area b321 or b21 or b1.

Der optimierte Transmissionswinkel α0 wird in die nachfolgende Formel eingesetzt, um für den jeweiligen Teilbereich b321 bzw. b21 bzw. b1 die Schichtdicke d zu berechnen, die notwendig ist, um einen bestmöglichen Transmissionsgrad für die Gesamtheit der Strahlenbündel c1, c2, c3 zu erreichen. d = λ 4 n 1  cos ( sin 1 ( sin 0 n 0 n 1 ) ) s i n 2 ( α 0 ) n 1 2

Figure DE102021127448A1_0006
The optimized transmission angle α 0 is used in the following formula to calculate the layer thickness d for the respective sub-area b321 or b21 or b1, which is necessary to achieve the best possible degree of transmission for the entirety of the beams c1, c2, c3 . i.e = λ 4 n 1 cos ( sin 1 ( sin 0 n 0 n 1 ) ) s i n 2 ( a 0 ) n 1 2
Figure DE102021127448A1_0006

Nachfolgend wird anhand von 12 bis 16 erläutert, wie die Antireflexionsbeschichtung 10 aufgetragen wird, die die Teilbereiche unterschiedlicher Schichtdicke d aufweist. The following is based on 12 until 16 explains how the antireflection coating 10 is applied, which has the partial areas of different layer thickness d.

12 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine bewegbare Schablone 12, die als Blechband ausgeführt ist, das so dünn und flexibel ist, das es auf zwei Rollen 14, 16 auf- und abgewickelt werden kann. Dazu sind die Rollen 14, 16 um Rotationsachsen 17 in zwei Drehrichtungen drehbar, von denen zeichnerisch nur die eine Drehrichtung 28 im Uhrzeigersinn anhand eines Pfeiles dargestellt ist. Jedes der beiden Enden des Blechbandes ist mit jeweils einer der Rollen 14, 16 verbunden. 12 shows a perspective view of a movable template 12, which is designed as a sheet metal strip that is so thin and flexible that it can be wound on and off two rolls 14, 16. For this purpose, the rollers 14, 16 can be rotated about axes of rotation 17 in two directions of rotation, of which only one direction of rotation 28, clockwise, is shown in the drawing by means of an arrow. Each of the two ends of the sheet metal strip is connected to one of the rollers 14, 16 respectively.

Die Schablone weist mehrere geometrisch definierte Aussparungen 18, 20, 22, 24, 26 auf, die hinsichtlich der Form und oder Größe voneinander abweicht. Sofern die Rollen 14, 16 gemeinsam in die eine Drehrichtung 28 gedreht werden, ändern die Aussparungen 18, 20, 22, 24, 26 ihre Position im Verhältnis zu dem Rollen 14, 16.The template has a plurality of geometrically defined recesses 18, 20, 22, 24, 26 which differ from one another in terms of shape and/or size. If the rollers 14, 16 are rotated together in one direction of rotation 28, the recesses 18, 20, 22, 24, 26 change their position in relation to the rollers 14, 16.

13 zeigt eine Vorrichtung zur Antireflexionsbeschichtung der Abdeckscheibe 4 in einer Ansicht in Richtung von Rotationsachsen der Rollen 14, 16 aus 12. Diese Vorrichtung ist in einem nicht näher dargestellten Gehäuse angeordnet. Innerhalb dieses Gehäuses lässt sich vorzugsweise ein Vakuum herstellen. 13 shows a device for the anti-reflection coating of the cover plate 4 in a view in the direction of the axes of rotation of the rollers 14, 16 12 . This device is arranged in a housing not shown in detail. A vacuum can preferably be created within this housing.

Die Schablone 12 weist einen Abstand z1 zu der Abdeckscheibe 4 auf, der jedoch entgegen der Darstellung in 13 über die Länge des zwischen den Rollen 14, 16 gespannten Bereichs der Schablone 12 variieren kann, da die Abdeckscheibe 4 der LIDAR-Baueinheit vorzugsweise gekrümmt ist.The template 12 is at a distance z1 from the cover plate 4, which, contrary to the illustration in 13 can vary over the length of the portion of the template 12 spanned between the rollers 14, 16 since the cover disk 4 of the LIDAR assembly is preferably curved.

Die Schablone 12 ist zwischen der Abdeckscheibe 4 und einer Emittiereinrichtung 30 angeordnet. Die Emittiereinrichtung 30 umfasst eine nicht näher dargestellte Hitzequelle, eine Verdampferschale 32 und einen Emitter 34, der ein Festkörper ist und der in der Verdampferschale 32 liegt. Die Verdampferschale 32 weist eine Öffnung 36 auf, die der Schablone 12 und der Abdeckscheibe 4 zugewandt ist.The template 12 is arranged between the cover plate 4 and an emitting device 30 . The emitting device 30 comprises a heat source, not shown in detail, an evaporator shell 32 and an emitter 34 which is a solid and which is located in the evaporator shell 32 . The evaporator shell 32 has an opening 36 which faces the template 12 and the cover plate 4 .

In 14 ist ein erster Beschichtungsschritt dargestellt bei dem die Verdampferschale 32 und somit auch der Emitter 34 mittels der Hitzequelle erhitzt werden, sodass Material des Emitters 34 von dem festen in den gasförmigen Zustand übergeht.In 14 a first coating step is shown in which the evaporator shell 32 and thus also the emitter 34 are heated by means of the heat source, so that the material of the emitter 34 changes from the solid to the gaseous state.

Das gasförmige Material wird zumindest durch die erste Aussparung 18 der Schablone 12 geleitet und lagert sich als erster Teilbereich 38 der Antireflexionsbeschichtung 10 auf der Abdeckscheibe 4 ab. Weiteres gasförmiges Material wird an den Randbereichen der Schablone 12 zurückgehalten, die die erste Aussparung 18 umgeben. Über eine fortschreitende Beschichtungszeit nimmt die erste Schichtdicke d1 des Teilbereichs 38 bzw. dessen Materialstärke zu. Somit lässt sich die Schichtdicke d1 über der Beschichtungszeit in nm/s bestimmen.The gaseous material is conducted at least through the first cutout 18 of the stencil 12 and is deposited on the cover pane 4 as a first partial area 38 of the anti-reflection coating 10 . Additional gaseous material is retained at the edge portions of template 12 surrounding first recess 18 . As the coating time progresses, the first layer thickness d1 of the partial area 38 or its material thickness increases. The layer thickness d1 can thus be determined over the coating time in nm/s.

Spätestens dann, wenn der erste Teilbereich 38 die gewünschte erste Schichtdicke d1 erreicht hat, werden die Rollen 14, 16 um deren Rotationsachsen 17 gedreht und die erste Ausnehmung 18 und die zweite Ausnehmung 24 ändern damit Ihre Position.At the latest when the first partial area 38 has reached the desired first layer thickness d1, the rollers 14, 16 are rotated about their axes of rotation 17 and the first recess 18 and the second recess 24 thus change their position.

Bei dem darauffolgenden weiteren Beschichtungsschritt ergibt sich der Zustand nach 15, bei dem die zweite Ausnehmung 24 zwischen der Abdeckscheibe 4 und dem Emitter 34 positioniert ist. Die zweite Ausnehmung 24 ist größer als die erste Ausnehmung 18. Vom Emitter 34 wird das Material emittiert und anschließend gasförmig durch die zweite Ausnehmung 24 geleitet. Das Material lagert sich anschließend in fester Form auf einem zuvor unbeschichteten Oberflächenbereich 42 der Abdeckscheibe 4 ab. Außerdem bildet das Material einen zweiten Teilbereich 40, der den ersten Teilbereich 38 überlappt. Die beiden in dem ersten Beschichtungsschritt und dem zweiten Beschichtungsschritt erzeugten Teilbereiche 38, 40 überlappen sich in der Mitte teilweise. Die Beschichtungszeit ist bei weiteren Beschichtungsschritt länger als beim ersten Beschichtungsschritt.In the subsequent further coating step, the state results 15 , in which the second recess 24 is positioned between the cover plate 4 and the emitter 34 . The second recess 24 is larger than the first recess 18. The material is emitted by the emitter 34 and then passed through the second recess 24 in gaseous form. The material is then deposited in solid form on a previously uncoated surface area 42 of cover pane 4 . In addition, the material forms a second portion 40, the first part rich 38 overlapped. The two partial areas 38, 40 produced in the first coating step and the second coating step partially overlap in the middle. The coating time is longer for further coating steps than for the first coating step.

Der weitere Beschichtungsschritt kann noch einmal oder mehrmals wiederholt werden, sodass beispielsweise noch ein dritter, ein vierter, etc. Beschichtungsschritt durchgeführt wird.The further coating step can be repeated once more or several times, so that, for example, a third, a fourth, etc. coating step is carried out.

16 zeigt ein Beispiel für den Fall, zusätzlich zum zweiten Beschichtungsschritt nach 15 noch ein dritter Beschichtungsschritt durchgeführt wird. Bei diesem Beispiel wird eine Antireflexionsbeschichtung gebildet, die drei Teilbereiche unterschiedlicher Schichtdicke d1 bzw. d2 bzw. d3 aufweist. Die größte Schichtdicke d3 bildet sich aus den beiden darunterliegenden Schichtdicken d1 und d2, sodass d3 = d1 + d2 gilt. Eine definierte Verteilung der unterschiedlichen Schichtdicken d1, d2, d3 erfolgt in unterschiedlichen geometrischen Bereichen der Abdeckscheibe 4. 16 12 shows an example of the case in addition to the second coating step 15 a third coating step is also carried out. In this example, an antireflection coating is formed which has three partial areas of different layer thicknesses d1, d2, or d3. The largest layer thickness d3 is formed from the two underlying layer thicknesses d1 and d2, so that d3 = d1 + d2 applies. A defined distribution of the different layer thicknesses d1, d2, d3 takes place in different geometric areas of the cover plate 4.

Die definierte Verteilung der Schichtdicke kann somit sequentiell erfolgen indem ein Beschichtungsschritt nach dem anderen durchgeführt wird. Insofern kann für jeden Teilbereich eine entsprechend geformte Ausnehmung der Schablone 12 zwischen dem Emitter 34 und der Abdeckscheibe 4 positioniert werden.The defined distribution of the layer thickness can thus take place sequentially by carrying out one coating step after the other. In this respect, a correspondingly shaped recess of the template 12 can be positioned between the emitter 34 and the cover plate 4 for each partial area.

Die definierte Verteilung der Schichtdicken muss jedoch nicht zwangsläufig sequentiell erfolgen. Stattdessen ist es auch möglich, durch eine individuelle Kombination aus Beschichtungszeit, Bewegungsgeschwindigkeit der beweglichen Schablone 12 und der Geometrie der Aussparungen 18, 20, 22, 24, 26 die Antireflexionsbeschichtung auf der Abdeckscheibe 4 exakt aufzutragen. Die Bewegungsgeschwindigkeit der beweglichen Schablone 12 kann insbesondere eine Rotationsgeschwindigkeit der Rollen 14, 16 sein. Die Bewegungsgeschwindigkeit kann aber auch eine lineare Bewegung einer Schablone sein, die nicht aufgerollt wird. Jedenfalls wird die Schablone in diesem Fall auch dann bewegt, während die Abdeckscheibe 4 durch eine Ausnehmung der Schablone beschichtet wird.However, the defined distribution of the layer thicknesses does not necessarily have to be sequential. Instead, it is also possible to apply the antireflection coating to the cover pane 4 precisely using an individual combination of coating time, movement speed of the movable template 12 and the geometry of the cutouts 18, 20, 22, 24, 26. The speed of movement of the movable template 12 can be a rotational speed of the rollers 14, 16 in particular. However, the movement speed can also be a linear movement of a template that is not rolled up. In any case, the stencil is also moved in this case while the cover plate 4 is being coated through a recess in the stencil.

Durch Variation des Abstandes z der beweglichen Schablone zur Abdeckscheibe 4 ist es zusätzlich möglich, den Gradienten der Schichtdicke d zu verändern. Aus 17 ist ersichtlich, dass sich bei einem großem Abstand z2 ein sehr weicher Übergang von maximaler Schichtdicke zu einem Standardabstand z3 ergibt, der aus 18 ersichtlich ist.By varying the distance z between the movable template and the cover plate 4, it is also possible to change the gradient of the layer thickness d. Out of 17 it can be seen that with a large distance z2, there is a very smooth transition from maximum layer thickness to a standard distance z3, which consists of 18 is evident.

Bild 19 zeigt das Verfahren zur Antireflexionsbeschichtung bei einem geringen Abstand z3. An den Rändern der Teilbereiche nimmt die Schichtdicke mit einem harten Gradienten ab. Insofern bilden sich deutliche Stufen aus.Figure 19 shows the anti-reflection coating method for a small distance z3. The layer thickness decreases with a hard gradient at the edges of the partial areas. In this respect, clear steps are formed.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 053304481 [0002]EP 053304481 [0002]

Claims (11)

LIDAR-Baugruppe (2) für ein Kraftfahrzeug, die zumindest zwei Licht-Komponenten (s1, s2, s3) und eine transparente Abdeckscheibe (4) aufweist, durch die Lichtstrahlen der Licht-Komponente (s1, s2, s3) hindurchtreten, wobei die Licht-Komponenten (s1, s2, s3) optische Achsen (5, 6, 8) aufweisen, die windschief oder im Winkel zueinander liegen, wobei auf der Abdeckscheibe (4) eine Antireflexionsbeschichtung (10) mit unterschiedlichen Schichtdicken (d1, d2, d3) vorgesehen ist.LIDAR assembly (2) for a motor vehicle, which has at least two light components (s1, s2, s3) and a transparent cover plate (4) through which the light beams of the light component (s1, s2, s3) pass, the Light components (s1, s2, s3) have optical axes (5, 6, 8) that are skewed or at an angle to one another, with an anti-reflection coating (10) with different layer thicknesses (d1, d2, d3 ) is provided. LIDAR-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Antireflexionsbeschichtung (10) insbesondere in dem Bereich, in dem die Lichtstrahlen der Licht-Komponenten (s1, s2, s3) treten, die einzige Beschichtung der Abdeckscheibe (4) darstellt.LIDAR assembly after claim 1 , characterized in that the one anti-reflection coating (10), in particular in the area in which the light beams of the light components (s1, s2, s3) occur, is the only coating of the cover plate (4). LIDAR-Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antireflexionsbeschichtung (10) insbesondere Hexamethyldisiloxan umfasst und dass die Abdeckscheibe (4) insbesondere Polycarbonat umfasst.LIDAR assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the anti-reflection coating (10) comprises in particular hexamethyldisiloxane and that the cover plate (4) comprises in particular polycarbonate. LIDAR-Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antireflexionsbeschichtung (10) auf der der Licht-Komponente (s1, s2, s3) zugewandten Seite der Abdeckscheibe (4) angeordnet ist.LIDAR assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the antireflection coating (10) is arranged on the side of the cover plate (4) facing the light component (s1, s2, s3). LIDAR-Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen Laserstrahlen sind, dass die Antireflexionsbeschichtung (10) hinsichtlich eines Transmissionsgrades der Laserstrahlen optimiert ist und dass die Schichtdicken (d1, d2, d3) der Antireflexionsbeschichtung (10) in Abhängigkeit von den Einfallswinkeln (α) der Laserstrahlen auf die Abdeckscheibe (4) festgelegt sind.LIDAR assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the light beams are laser beams, that the anti-reflection coating (10) is optimized in terms of a transmittance of the laser beams and that the layer thicknesses (d1, d2, d3) of the anti-reflection coating (10) depending on the angles of incidence (α) of the laser beams on the cover plate (4) are fixed. LIDAR-Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (d) der Antireflexionsbeschichtung an einzelnen Teilbereichen (b1, b21, b321) der Antireflexionsbeschichtung (10) unterschiedlich ist und dass die Schichtdicke (d) sich an zumindest zwei Teilbereichen (b1, b21, b321) nach der Formel d = λ 4 n 1  cos ( sin 1 ( sin 0 n 0 n 1 ) ) s i n 2 ( α 0 ) n 1 2
Figure DE102021127448A1_0007
bestimmt, - wobei α0 ein optimierter Transmissionswinkel der Laserstrahlen ist, der sich als gewichtetes arithmetisches Mittel einzelner Einfallswinkel α ergibt, mit denen Strahlenbündel (c1, c2, c3) quasi-kollimierter Laserstrahlen der Licht-Komponenten (s1, s2, s3) auf den jeweils betrachteten Teilbereich (b1 bzw. b21 bzw. b321) auftreffen, - wobei λ die Wellenlänge der Laserstrahlen ist, - wobei n1 die Brechzahl des Materials der Antireflexionsbeschichtung (10) ist und - wobei n0 die Brechzahl von Luft ist.
LIDAR assembly after claim 5 , characterized in that the layer thickness (d) of the anti-reflection coating is different on individual sub-areas (b1, b21, b321) of the anti-reflection coating (10) and that the layer thickness (d) on at least two sub-areas (b1, b21, b321) after the formula i.e = λ 4 n 1 cos ( sin 1 ( sin 0 n 0 n 1 ) ) s i n 2 ( a 0 ) n 1 2
Figure DE102021127448A1_0007
determined, - where α 0 is an optimized transmission angle of the laser beams, which results as the weighted arithmetic mean of individual angles of incidence α, with which beams (c1, c2, c3) of quasi-collimated laser beams of the light components (s1, s2, s3) on impinge on the sub-area under consideration (b1 or b21 or b321), - where λ is the wavelength of the laser beams, - where n 1 is the refractive index of the material of the anti-reflection coating (10) and - where n 0 is the refractive index of air.
Verfahren zur Beschichtung einer Abdeckscheibe (4) einer LIDAR-Baugruppe (2) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Abdeckscheibe (4) und eine bewegliche Schablone (12) so zueinander positioniert werden, dass die Schablone (12) zwischen der Abdeckscheibe (4) und einem Emitter (34) für ein Material der Antireflexionsbeschichtung (10) angeordnet ist, - in einem ersten Beschichtungsschritt vom Emitter (34) das Material emittiert wird und anschließend gasförmig durch zumindest eine erste Ausnehmung (18) der Schablone (12) geleitet wird und als ein erster Teilbereich (38) der Antireflexionsbeschichtung (10) auf der Abdeckscheibe (4) abgeschieden wird, - eine weitere Ausnehmung (24), die hinsichtlich der Form und/oder Größe von der ersten Ausnehmung (18) der Schablone (12) abweicht, zwischen der Abdeckscheibe (4) und dem Emitter (34) positioniert wird, und - in einem weiteren Beschichtungsschritt vom Emitter (34) das Material emittiert wird und anschließend gasförmig durch zumindest die weitere Ausnehmung (24) geleitet wird und auf der Abdeckscheibe (4) als ein weiterer Teilbereich (40) abgeschieden wird, der zumindest teilweise mit dem ersten Teilbereich (38) überlappt und/oder einen zuvor unbeschichteten Oberflächenbereich (42) der Abdeckscheibe (4) bedeckt.Method for coating a cover plate (4) of a LIDAR assembly (2), in particular according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that - the cover plate (4) and a movable stencil (12) are positioned relative to one another in such a way that the stencil (12) is arranged between the cover plate (4) and an emitter (34) for a material of the anti-reflection coating (10). - in a first coating step, the material is emitted by the emitter (34) and is then conducted in gaseous form through at least a first recess (18) in the stencil (12) and as a first partial area (38) of the anti-reflection coating (10) on the cover pane (4) is deposited, - a further recess (24), which differs in shape and/or size from the first recess (18) of the stencil (12), is positioned between the cover plate (4) and the emitter (34). , and - in a further coating step, the material is emitted by the emitter (34) and is then conducted in gaseous form through at least the further recess (24) and is deposited on the cover pane (4) as a further partial region (40) which is at least partially overlaps the first partial area (38) and/or covers a previously uncoated surface area (42) of the cover pane (4). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die weitere Ausnehmung (18, 24) an einer gemeinsamen Schablone (12) angeordnet sind und dass für einen Wechsel zwischen den Beschichtungsschritten die Schablone (12) bewegt wird.procedure after claim 7 , characterized in that the first and the further recess (18, 24) are arranged on a common template (12) and that the template (12) is moved for a change between the coating steps. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone (12) beim Wechsel der Ausnehmung (18, 24) zum Teil auf eine Rolle (14 bzw. 16) aufgewickelt und/oder zum Teil von einer Rolle (16 bzw. 14) abgewickelt wird.procedure after claim 8 , characterized in that the template (12) when changing the recess (18, 24) is partially wound onto a roll (14 or 16) and/or partially unwound from a roll (16 or 14). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (34) ein Festkörper ist, der erhitzt wird, um das gasförmige Material für die Antireflexionsbeschichtung (10) zu emittieren.Procedure according to one of Claims 7 until 9 , characterized in that the emitter (34) is a solid which is heated to emit the gaseous material for the anti-reflective coating (10). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschichtungsparameter zwischen dem ersten und dem zweiten Beschichtungsschritt verändert wird, wobei dieser Beschichtungsparameter die Beschichtungszeit und/oder der Abstand (z1, z2, z3, z4) zwischen der Schablone (12) und der Abdeckscheibe (4) ist.Procedure according to one of Claims 7 until 10 , characterized in that a coating parameter between the first and the second coating step is changed, this coating parameter being the coating time and/or the distance (z1, z2, z3, z4) between the template (12) and the cover plate (4).
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