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CN112477558A - 一种挡风玻璃镀膜 - Google Patents

一种挡风玻璃镀膜 Download PDF

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CN112477558A
CN112477558A CN202011443421.3A CN202011443421A CN112477558A CN 112477558 A CN112477558 A CN 112477558A CN 202011443421 A CN202011443421 A CN 202011443421A CN 112477558 A CN112477558 A CN 112477558A
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CN
China
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windshield
refractive index
antireflection film
film
reflection
Prior art date
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Pending
Application number
CN202011443421.3A
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English (en)
Inventor
梁栋
张�成
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Vertilite Co Ltd
Original Assignee
Vertilite Co Ltd
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Publication date
Application filed by Vertilite Co Ltd filed Critical Vertilite Co Ltd
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    • B60JWINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J1/00Windows; Windscreens; Accessories therefor
    • B60J1/20Accessories, e.g. wind deflectors, blinds
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
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Abstract

本发明公开了一种挡风玻璃镀膜,包括:第一区域,所述第一区域包括至少一层增透膜,用于透射车内激光雷达出射的光。此部分区域的镀膜是针对LiDAR的出射光的相应波长的增透膜,增透膜可以让挡风玻璃对LiDAR的出射光的反射影响尽可能小,让更多的LiDAR的出射光经过挡风玻璃出射到车外。同时,增透膜可以让LiDAR的接收端受益,能够使得接收端接收到的由视场返回的光信号更强。

Description

一种挡风玻璃镀膜
技术领域
本发明实施例涉及光学镀膜技术领域,尤其涉及一种挡风玻璃镀膜。
背景技术
目前,智能驾驶技术的迅速发展极大地推动了各类环境感知传感器的研究。车载激光雷达(LiDAR)因其具有可准确获取目标的三维信息、分辨率高、抗干扰能力强、探测范围广、近全天候工作等优点,在智能驾驶环境感知系统中占据了重要地位。目前较为主流的车载LiDAR放置于车外,其出射光不受挡风玻璃反射和折射等因素的影响,性能较好。但因为LiDAR置于车外,一方面容易受到恶劣环境因素的影响而加速老化过程,另一方面也会影响车辆的风阻和美观。因此,可以将LiDAR放置于车内,好处包括可以减少恶劣环境的影响,以及减小风阻,外观也不受影响等。但是LiDAR放置于车内,出射光以及接收的反射光会受挡风玻璃反射和折射的影响,由此,本申请提出了一种挡风玻璃镀膜,以减少这种影响。
发明内容
本发明提供一种挡风玻璃镀膜,以提升和优化车内激光雷达的性能。
为实现上述目的,本发明实施例提出了一种挡风玻璃镀膜,包括:
第一区域,所述第一区域包括至少一层增透膜,用于透射车内激光雷达出射的光。
可选地,所述挡风玻璃镀膜还包括:第二区域,所述第二区域围绕所述第一区域设置,用于反射外部入射至挡风玻璃的光,所述第二区域至少包括一层增反膜。
可选地,所述第一区域的面积小于所述第二区域的面积;所述第二区域的面积小于或等于所述挡风玻璃的面积。
可选地,所述增透膜为一层时,所述增透膜的折射率小于挡风玻璃的折射率。
可选地,所述增透膜为两层时,近邻所述挡风玻璃的增透膜的折射率大于所述挡风玻璃的折射率,远离所述挡风玻璃的增透膜的折射率小于所述挡风玻璃的折射率。
可选地,所述增透膜为多层时,在远离挡风玻璃的方向上,各层增透膜的折射率依次递减。
可选地,所述增反膜为一层时,所述增反膜的折射率大于挡风玻璃的折射率。
可选地,所述增反膜为两层时,近邻所述挡风玻璃的增反膜的折射率小于所述挡风玻璃的折射率,远离所述挡风玻璃的增反膜的折射率大于所述挡风玻璃的折射率。
可选地,所述增反膜为多层时,在远离挡风玻璃的方向上,多层所述增反膜的折射率按一小一大周期性排列。
可选地,每层所述增透膜的光程厚度大于四分之一波长小于二分之一波长,其中,波长为所述车内激光雷达出射的光的波长。
可选地,每层所述增反膜的光程厚度大于四分之一波长小于二分之一波长,其中,波长为所述车内激光雷达出射的光的波长。
本发明通过将挡风玻璃镀膜分成两个部分,一小部分面积区域为是LiDAR的光照射的区域,此部分区域的镀膜是针对LiDAR的出射光的相应波长的增透膜,其他部分是针对LiDAR的出射光的相应波长的增反膜。增透膜可以让挡风玻璃对LiDAR的出射光的反射影响尽可能小,让更多的LiDAR的出射光经过挡风玻璃出射到车外。同时,增透膜可以让LiDAR的接收端受益,能够使得接收端接收到的由视场返回的光信号更强。增反膜可以让减少杂散光对于LiDAR的干扰,降低背景噪声。增反膜也可以更好地反射对面车的LiDAR发出的光,使得车更容易被对面的车的LiDAR探测到。同时增反膜可以保护车内司机和乘客的人眼安全。
附图说明
图1为本发明实施例提出的挡风玻璃镀膜的结构示意图;
图2为本发明实施例提出的挡风玻璃镀膜的一层增透膜的结构示意图;
图3为本发明实施例提出的挡风玻璃镀膜的两层增透膜的结构示意图;
图4为本发明实施例提出的挡风玻璃镀膜的四层增透膜的结构示意图;
图5为本发明另一个实施例提出的挡风玻璃镀膜的结构示意图;
图6为本发明另一个实施例提出的挡风玻璃镀膜的一层增反膜的结构示意图;
图7为本发明另一个实施例提出的挡风玻璃镀膜的两层增反膜的结构示意图;
图8为本发明另一个实施例提出的挡风玻璃镀膜的四层增反膜的结构示意图;
图9为本发明又一个实施例提出的挡风玻璃镀膜的结构示意图;
图10为本发明再一个实施例提出的挡风玻璃镀膜的结构示意图;
图11为本发明实施例提出的挡风玻璃镀膜的正视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提出的挡风玻璃镀膜的结构示意图。如图1和图2所示,挡风玻璃镀膜,包括:
第一区域101,第一区域101包括至少一层增透膜102,用于透射车内激光雷达103出射的光。
如图1和图2所示,车内激光雷达103出射光束104入射至挡风玻璃105的第一区域101上,入射角为θ0,经过挡风玻璃105上的镀的增透膜102向车外出射。
可选地,增透膜102为一层时,增透膜102的折射率小于挡风玻璃105的折射率。
如图2所示,增透膜102为一层时,激光雷达103出射的光束104经过增透膜102、挡风玻璃105的光路原理如图2所示。
其中,增透膜102的折射率大于空气的折射率,挡风玻璃105的折射率大于空气的折射率。
需要说明的是,光束104以入射角θ0入射至增透膜102的第一表面的A点,发生第一次折射和第一次反射,形成第一折射光束和第一反射光束,其中折射角为θ1,反射角为θ0,由于增透膜102的折射率大于空气的折射率,进而入射角θ0大于折射角θ1。第一反射光束出射至空气中,反射角为θ0
接着第一折射光束以入射角θ1入射至挡风玻璃105的内表面(增透膜102的第二表面)的B点,发生第二次折射和第二次反射,形成第二折射光束和第二反射光束,其中折射角为θ2,反射角为θ1,由于增透膜102的折射率小于挡风玻璃的折射率,进而入射角θ1大于折射角θ2
接着第二折射光束以入射角为θ2入射至挡风玻璃105的外表面的C点,发生第三次折射和第三次反射,形成第三折射光束和第三反射光束,其中折射角为θ3,反射角为θ2
第二反射光束以入射角θ1入射至增透膜102的第一表面的F点,发生折射,形成第四折射光束,出射至空气中。
第三次折射后,第三折射光束出射到空气中。由于挡风玻璃105的折射率大于空气的折射率,进而入射角θ2小于折射角θ3,其中,θ3与θ0相等。第三反射光束以入射角θ2入射至增透膜102的第二表面的D点,发生折射,形成第五折射光束,第五折射光束以入射角为θ1入射至增透膜102的第一表面的E点,发生折射,形成第六折射光束,出射至空气中。
可选地,每层增透膜的光程厚度大于四分之一波长小于二分之一波长,其中,波长为车内雷达出射的光的波长,其中光程厚度是材料实际厚度乘以材料折射率。
可以理解的是,增透膜102的折射率大于空气的折射率,且小于挡风玻璃的折射率,所以入射光自空气入射至增透膜,在增透膜的第一表面的反射光需要考虑半波损失,入射光自增透膜入射至挡风玻璃在增透膜的第二表面的反射光需要考虑半波损失,因此,两束反射光均有半波损失,在增透膜的第一表面相遇的两束反射光的相位差为0。当两束光的反射光光程差δ为(2k-1)λ/2时,两束光束的反射光相遇干涉相消,所以透射增强。
如图2所示,自A点出射的反射光与F点出射的折射光两束光的光程差δ满足以下关系式:
δ=n1(AB+BF)-n2AG+λ,其中,n1为增透膜102的折射率,n2为空气的折射率(此处默认为1)。
设增透膜102的厚度为d1,则AB=BF=d1/cosθ1,AG=2d1tanθ1sinθ0,进而,δ=2n1d1/cosθ1-2n2d1tanθ1sinθ0+λ,又由于折射定律,n2sinθ0=n1sinθ1,进而,
Figure BDA0002823288370000061
由此,
Figure BDA0002823288370000062
其中,k为正整数,进而,k为2时,d1最小,
Figure BDA0002823288370000063
由于
Figure BDA0002823288370000064
的数值在0.5~1之间,由此,每层增透膜的光程厚度大于四分之一波长小于二分之一波长,反射光在增透膜的第一表面均发生干涉相消,进而,使得激光雷达出射的光全部透过,增加了激光雷达的出射光的透过率。
其中,需要说明的是,增透膜可以为二氧化硅(SiO2,折射率为1.4),氮化硅(SiNx,折射率为2.0),二氧化钛(TiO2,折射率为2.5),五氧化二钽(Ta2O5,折射率为2.1)等。不限于所列举材料。
其中,设置一层增透膜,制作简单,价格低廉,节省镀膜材料。
可选地,如图3所示,增透膜102为两层时,近邻挡风玻璃的增透膜的折射率大于挡风玻璃的折射率,远离挡风玻璃的增透膜的折射率小于挡风玻璃的折射率。
也就是说,增透膜102包括两层,即包括第一增透膜1021和第二增透膜1022,激光雷达103出射的光束104经过第一增透膜1021,再经过第二增透膜1022,最后经过挡风玻璃105,出射至车外。图3为增透膜102是两层的激光雷达103出射的光束104的光路原图。
需要说明的是,如图3所示,激光雷达103出射的光束104以入射角为θ0入射至第一增透膜1021的第一表面的a点,发生第一次反射和第一次折射,形成第一反射光束和第一折射光束,其中,折射角为θ4,反射角为θ0,由于第一增透膜1022的折射率大于空气的折射率,因此,折射角θ4小于入射角θ0
第一反射光束出射至空气中。第一折射光束以入射角为θ4入射至第二增透膜1022的第一表面(第一增透膜1021的第二表面)的b点,发生第二次反射和第二次折射,形成第二反射光束和第二折射光束,其中,折射角为θ5,反射角为θ4,由于第二增透膜1022的折射率小于第一增透膜1021的折射率,因此,折射角θ5小于入射角θ4
第二反射光束自b点入射至第一增透膜1021的第一表面的m点,发生折射,出射至空气中。
第二折射光束以入射角为θ5自b点入射至第二增透膜1022的第二表面的c点(挡风玻璃的内表面),发生第三次折射和第三次反射,形成第三折射光束和第三反射光束,其中,折射角为θ6,反射角为θ5,由于第二增透膜1022的折射率大于挡风玻璃的折射率,因此,折射角θ6大于入射角θ5
第三反射光束自挡风玻璃的第一表面c点入射至第二增透膜1022的第一表面的g点,发生折射,入射至第一增透膜1021的第一表面的n点,发生折射,出射至空气中。
第三折射光束以入射角为θ6入射至挡风玻璃105的外表面的e点,发生第四次折射和第四次反射,形成第四折射光束和第四反射光束,其中,折射角为θ7,反射角为θ6,由于挡风玻璃105的折射率大于空气的折射率,因此,折射角θ7大于入射角θ6。第四折射光束出射至空气中。
第四反射光束自挡风玻璃105的外表面的e点入射至挡风玻璃105内表面的f点,发生折射,入射至第二增透膜1022的第一表面的h点,发生折射,入射至第一增透膜1021的第一表面的o点,发生折射,出射至空气中。
可选地,每层增透膜的光程厚度大于四分之一波长小于二分之一波长,其中,波长为车内雷达出射的光的波长。
可以理解的是,第一增透膜1021的折射率大于空气的折射率,且小于第二增透膜1022的折射率,第二增透膜1022的折射率大于挡风玻璃105的折射率,在第一增透膜1021的第一表面反射的第一反射光束发生半波损失,在第一增透膜1022的第一表面的第二反射光束发生半波损失,因此,两束反射光均有半波损失,在第一增透膜1021的第一表面相遇的两束反射光的相位差为0,当两束光的反射光光程差δ为(2k-1)λ/2时,两束光束的反射光相遇干涉相消,所以透射增强。
如图3所示,自a点出射的反射光与m点出射的折射光两束光的光程差δ满足以下关系式:
δ=n3(ab+bm)-n2ap+λ,其中,n3为第一增透膜1021的折射率,n2为空气的折射率(此处默认为1)。
设第一增透膜1021的厚度为d2,则ab=bm=d2/cosθ4,ap=2d2tanθ4sinθ0,进而,
δ=2n3d2/cosθ4-2n2d2tanθ4sinθ0+λ,又由于折射定律,n2sinθ0=n3sinθ4,进而,
Figure BDA0002823288370000091
由此,
Figure BDA0002823288370000092
其中,k为正整数,进而,k为2时,d2最小,
Figure BDA0002823288370000093
另外,自m点出射的光与自n点出射的光两束光的光程差δ满足以下关系式:
δ=n4(cb+cg)-n2mq,其中,n4为第二增透膜1022的折射率,n2为空气的折射率(此处默认为1)。
在第一增透膜1021的第一表面反射的第一反射光束发生半波损失,在第二增透膜1022的第一表面的第二反射光束发生半波损失,在第二增透膜1022的第二表面的第三反射光束未发生半波损失,因此,在第一增透膜1021的第一表面相遇第二反射光束与第三反射光束之间存在相位差π,当两束光的反射光光程差δ为(2k-1)λ/2时,两束光束的反射光相遇干涉相消,所以透射增强。
设第二增透膜1022的厚度为d3,则cb=cg=d3/cosθ5,mq=2d3tanθ5sinθ0,进而,
δ=2n4d3/cosθ5-2n2d3tanθ5sinθ0+λ/2,又由于折射定律,n2sinθ0=n3sinθ4,n4sinθ5=n3sinθ4,进而,n4sinθ5=n2sinθ0
Figure BDA0002823288370000101
由此,
Figure BDA0002823288370000102
其中,k为正整数,进而,当k为2时,d3最小时,
Figure BDA0002823288370000103
λ为车内激光雷达103出射的光束的波长。
因此,第一增透膜1021的厚度,与第二增透膜1022的厚度仅与本膜层的折射率以及初始入射光的入射角度相关。
其中入射光(激光雷达出射的光)以预设角度θ0入射至挡风玻璃105的镀膜上,从而在知道增透膜的折射率的情况下,可以计算出增透膜的厚度。
例如,增透膜102为一层时,折射率为n,预设角度θ0为0°时,增透膜102的厚度为d=λ/(4n);预设角度θ0为10°时,
Figure BDA0002823288370000104
预设角度θ0为25°时,
Figure BDA0002823288370000105
预设角度θ0为45°时,
Figure BDA0002823288370000106
其中,激光雷达出射的光的波长在800nm至2000nm之间,预设角度θ0为1°至75°。
由此,每层增透膜的光程厚度大于四分之一波长小于二分之一波长,相邻反射光在第一增透膜1021的第一表面均发生干涉相消,进而,使得激光雷达出射的光全部透过,增加了激光雷达的出射光的透过率。
可选地,增透膜为多层时,在远离挡风玻璃的方向上,各层增透膜的折射率依次递减。
举例来说,如图4所示,增透膜层设置有四层,在远离挡风玻璃105的方向上,即图中的第一方向,最近邻挡风玻璃105的增透膜1026的折射率,大于次近邻挡风玻璃105的增透膜1025的折射率;次近邻挡风玻璃105的增透膜1025的折射率大于次次近邻挡风玻璃105的增透膜1024的折射率,次次近邻挡风玻璃105的增透膜1024的折射率大于次次次近邻挡风玻璃105的增透膜1023的折射率,即最远离挡风玻璃105的增透膜的折射率最小。进而,在入射光沿第一方向的反方向射入,光束均为从光疏介质至光密介质传播,均在各个增透膜层的界面发生半波损失,从而在增透膜相邻界面的两束反射光之间的相位差为π,实现不管是由窗户外侧射入,或者窗户内部透出,均实现增透效果,多层增透膜使得增透效果更佳。
可选地,如图5所示,挡风玻璃镀膜还包括:第二区域106,第二区域106围绕第一区域101设置,用于反射外部入射至挡风玻璃105的光,第二区域106至少包括一层增反膜107。
可选地,如图10所示,第一区域101的面积小于第二区域106的面积;第二区域106的面积小于或等于挡风玻璃105的面积。
需要说明的是,如图10所示,第一区域101的面积尽可能的小,仅需覆盖激光雷达103的出射端和接收端即可。第二区域106的面积可以小于或等于挡风玻璃105的面积。第一区域101的形状可以根据激光雷达103出射的光斑的形状进行设计。
可选地,增反膜107的折射率大于挡风玻璃105的折射率。
可选地,每层增反膜107的光程厚度大于四分之一波长小于二分之一波长,其中,波长为车内雷达出射的光的波长。
如图6所示,外部一光束108照射至挡风玻璃105上的a点,发生第一次折射和第一次反射,形成第一折射光束和第一反射光束,其中,入射角为θ8,折射角为θ9,由于挡风玻璃105的折射率大于空气的折射率,因此,入射角θ8大于折射角θ9。第一反射光束出射至空气中。
第一折射光束自挡风玻璃105的外表面的a点入射至挡风玻璃105的内表面(增反膜的第一表面)的b点,发生第二次折射和第二次反射,形成第二折射光束和第二反射光束,其中,入射角为θ9,折射角为θ10,由于挡风玻璃105的折射率小于增反膜的折射率,因此,入射角θ9大于折射角θ10
第二反射光束自挡风玻璃105的内表面b点入射至挡风玻璃105的外表面的e点,发生折射,出射至空气中。
第二折射光束自挡风玻璃105的内表面(增反膜的第一表面)b点入射至增反膜107的第二表面的g点,发生第三次折射和第三次反射,其中,入射角为θ10,折射角为θ11,由于增反膜107的折射率大于空气的折射率,进而,入射角θ10小于折射角θ11。第三折射光束出射至空气中。
第三反射光束自增反膜107的第二表面的g点入射至挡风玻璃105的内表面(增反膜的第一表面)c点,发生折射,入射至挡风玻璃105的外表面f点,发生折射,出射至空气中。
为了减少透过的光,因此,需在挡风玻璃105的外表面上发生干涉相长。其中,由于空气的折射率小于挡风玻璃的折射率,挡风玻璃的折射率小于增反膜的折射率,因此,由空气入射至挡风玻璃在挡风玻璃的外表面反射的第一束反射光具有半波损失、以及从挡风玻璃入射至增反膜的在挡风玻璃的内表面反射的第二束反射光具有半波损失,以及从增反膜入射至空气的在增反膜的第一表面反射的第三束反射光无半波损失,第二束反射光与第三束反射光的相位差为π,当两束反射光束的光程差δ为kλ时,两束反射光束在挡风玻璃的外表面相遇干涉相长,所以透射相消。
如图6所示,自e点出射的折射光与自f点出射的折射光两束光的光程差δ满足以下关系式:
δ=n5(gb+cg)-n2oe+λ/2,其中,n5为增反膜107的折射率,n2为空气的折射率(此处默认为1)。
设增反膜107的厚度为d4,挡风玻璃105的厚度为d5,则gb=cg=d4/cosθ10,oe=2d4tanθ10sinθ8,进而,
δ=2n5d4/cosθ10-2n2d4tanθ10sinθ8+λ/2,又由于折射定律,n2sinθ8=n6sinθ9,n6sinθ9=n5sinθ10,进而,n2sinθ8=n5sinθ10。其中,n6为挡风玻璃的折射率。
Figure BDA0002823288370000131
由此,
Figure BDA0002823288370000132
其中,k为正整数,进而,d4最小时,
Figure BDA0002823288370000133
λ为车外入射至车辆的光的波长,其与激光雷达出射的光的波长相同。
增反膜可以为二氧化硅(SiO2,折射率为1.4),氮化硅(SiNx,折射率为2.0),二氧化钛(TiO2,折射率为2.5),五氧化二钽(Ta2O5,折射率为2.1)等。不限于所列举材料。其中,增反膜为一层时,制作简单,价格低廉,节省材料。
如图7所示,当增反膜为两层时,近邻挡风玻璃的增反膜的折射率小于挡风玻璃的折射率,远离挡风玻璃的增反膜的折射率大于挡风玻璃的折射率。
入射光束108自空气入射至挡风玻璃105的a点,在挡风玻璃105的外表面的a点发生第一次反射和折射,形成第一反射光束和第一折射光束,第一反射光束自a点反射至空气中,第一折射光束自挡风玻璃105的外表面的a点入射至第一增反膜1071的上表面的b点,在第一增反膜1071的上表面的b点发生第二次折射和反射,形成第二反射光束和第二折射光束,第二反射光束自第一增反膜1071的b点反射至挡风玻璃105的外表面的e点,发生折射,出射至空气中,第二折射光束自第一增反膜1071的上表面的b点,入射至第一增反膜1071的下表面的g点,发生第三次折射和反射,形成第三折射光束和第三反射光束,第三反射光束自第一增反膜1071的下表面的g点,入射至第一增反膜1071的上表面的c点,发生折射,入射至挡风玻璃105的外表面的f点,发生折射,出射至空气中,第三折射光束自第一增反膜1071的下表面的g点入射至第二增反膜1072的下表面的p点,发生第四次折射和反射,形成第四折射光束和第四反射光束,第四折射光束出射至空气中,第四反射光束自第二增反膜1072的下表面的p点,入射至第一增反膜1071下表面的q点,发生折射,入射至挡风玻璃105的内表面的j点,发生折射,入射至挡风玻璃105的外表面的i点,发生折射,出射至空气中。
由于空气的折射率小于挡风玻璃的折射率,入射角θ8大于折射角θ12,由于挡风玻璃的折射率大于第一增反膜的折射率,入射角θ12小于折射角θ13,由于第一增反膜的折射率小于第二增反膜的折射率,入射角θ13大于折射角θ14
其中,由于空气的折射率小于挡风玻璃的折射率,挡风玻璃的折射率大于第一增反膜的折射率,因此,由空气入射至挡风玻璃在挡风玻璃的外表面反射的第一束反射光具有半波损失、以及从挡风玻璃入射至第一增反膜的在挡风玻璃的内表面反射的第二束反射光无半波损失;从第一增反膜入射至第二增反膜的光的第三反射光束具有半波损失;从第二增反膜反射的第四反射光束无半波损失;第二束反射光与第三束反射光的相位差为π,当两束反射光束的光程差δ为kλ时,两束反射光束在挡风玻璃的外表面相遇干涉相长,所以透射相消。
如图7所示,自e点出射的折射光与自f点出射的折射光两束光的光程差δ满足以下关系式:
δ=n7(gb+cg)-n2oe+λ/2,其中,n7为第一增反膜1071的折射率,n2为空气的折射率(此处默认为1)。
设第一增反膜1071的厚度为d6,挡风玻璃105的厚度为d5,则gb=cg=d6/cosθ13,oe=2d6tanθ13sinθ8,进而,
δ=2n7d6/cosθ13-2n2d6tanθ13sinθ8+λ/2,又由于折射定律,n2sinθ8=n6sinθ12,n7sinθ13=n6sinθ12,进而,n2sinθ8=n7sinθ13。其中,n6为挡风玻璃的折射率。
Figure BDA0002823288370000151
由此,
Figure BDA0002823288370000152
其中,k为正整数,进而,d6最小时,
Figure BDA0002823288370000153
λ为车外入射至车辆的光的波长,其与激光雷达出射的光的波长相同。
第三束反射光束与第四反射光束的相位差为π,当两束反射光束的光程差δ为kλ时,两束反射光束在挡风玻璃的外表面相遇干涉相长,所以透射相消。
自f点出射的折射光与自i点出射的折射光两束光的光程差δ满足以下关系式:
δ=n8(gp+pq)-n2mf+λ/2,其中,n8为第二增反膜1072的折射率,n2为空气的折射率(此处默认为1)。
设第二增反膜1072的厚度为d7,挡风玻璃105的厚度为d5,则gp=pq=d7/cosθ14,mf=2d7tanθ14sinθ8,进而,
δ=2n8d7/cosθ14-2n2d7tanθ14sinθ8+λ/2,由折射定律可知,n2sinθ8=n6sinθ12,n6sinθ12=n7sinθ13,n7sinθ13=n8sinθ14,n2sinθ8=n8sinθ14,进而,其中,n6为挡风玻璃的折射率。
Figure BDA0002823288370000161
由此,
Figure BDA0002823288370000162
其中,k为正整数,进而,d7最小时,
Figure BDA0002823288370000163
λ为车外入射至车辆的光的波长,其与激光雷达出射的光的波长相同。
需要说明的是,增反膜还可以为多层。可选地,增反膜为多层时,在远离挡风玻璃的方向上,多层增反膜的折射率按一小一大周期性排列。
举例来说,如图8所示,以四层增反膜为例,在远离挡风玻璃105的方向上,即沿图8的第一方向上,依次排列有第三增反膜1073,第四增反膜1074,第五增反膜1075,第六增反膜1076,其中,第三增反膜1073的折射率小于挡风玻璃105的折射率,第三增反膜1073的折射率小于第四增反膜1074的折射率,第四增反膜1074的折射率大于第三增反膜1073的折射率,第五增反膜1075的折射率小于第四增反膜1074的折射率,第六增反膜1076的折射率大于第五增反膜1075的折射率。每层增反膜的厚度
Figure BDA0002823288370000164
与每层增反膜的折射率以及入射光的入射角相关,在知道每层膜层的折射率以及入射光的入射角度之后就可以求得增反膜的厚度。需要说明的是,入射光的入射角度一般在45度左右,因此,增反膜的光程厚度一般大于四分之一波长小于二分之一波长,其中,增反膜为多层时,可以实现比单层更佳的增反率。
其中,如图9和图10所示,增透膜与增反膜的层数可设置的相同或者不同。两者层数设置不同时,如图9所示,增透膜102可以设置一层,增反膜107可以设置两层。或者,如图10所示,增透膜102可以设置两层,增反膜107可以设置一层。也就是说,增透膜102可以设置M层,增反膜107可以设置N层,其中,M≠N,M,N均为正整数。可以根据需求的反射率和透射率对增反膜107的层数和增透膜102的层数进行设置。
需要说明的是,前述实施例增透膜102与增反膜107均设置在车内的挡风玻璃105上,在其他的实施例中,增透膜102与增反膜107还可以设置在车外的挡风玻璃105上。增透膜102与增反膜107分别分开制作。
综上所述,本发明通过将挡风玻璃镀膜分成两个部分,一小部分面积区域为是LiDAR的光照射的区域,此部分区域的镀膜是针对LiDAR的出射光的相应波长的增透膜102,其他部分是针对LiDAR的出射光的相应波长的增反膜107。增透膜102可以让挡风玻璃105对LiDAR的出射光的反射影响尽可能小,让更多的LiDAR的出射光经过挡风玻璃105出射到车外。同时,增透膜102可以让LiDAR的接收端受益,能够使得接收端接收到的由视场返回的光信号更强。增反膜107可以让减少杂散光对于LiDAR的干扰,降低背景噪声。增反膜107也可以更好地反射对面车的LiDAR发出的光,使得车更容易被对面的车的LiDAR探测到。同时增反膜107可以保护车内司机和乘客的人眼安全。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种挡风玻璃镀膜,其特征在于,包括:
第一区域,所述第一区域包括至少一层增透膜,用于透射车内激光雷达出射的光。
2.根据权利要求1所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,还包括:第二区域,所述第二区域围绕所述第一区域设置,用于反射外部入射至挡风玻璃的光,所述第二区域至少包括一层增反膜。
3.根据权利要求2所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,所述第一区域的面积小于所述第二区域的面积;所述第二区域的面积小于或等于所述挡风玻璃的面积。
4.根据权利要求1所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,所述增透膜为一层时,所述增透膜的折射率小于挡风玻璃的折射率。
5.根据权利要求1所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,所述增透膜为两层时,近邻挡风玻璃的增透膜的折射率大于所述挡风玻璃的折射率,远离所述挡风玻璃的增透膜的折射率小于所述挡风玻璃的折射率。
6.根据权利要求1所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,所述增透膜为多层时,在远离挡风玻璃的方向上,各层所述增透膜的折射率依次递减。
7.根据权利要求2所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,所述增反膜为一层时,所述增反膜的折射率大于所述挡风玻璃的折射率。
8.根据权利要求2所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,所述增反膜为两层时,近邻所述挡风玻璃的增反膜的折射率小于所述挡风玻璃的折射率,远离所述挡风玻璃的增反膜的折射率大于所述挡风玻璃的折射率。
9.根据权利要求2所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,所述增反膜为多层时,在远离挡风玻璃的方向上,多层所述增反膜的折射率按一小一大周期性排列。
10.根据权利要求1所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,每层所述增透膜的光程厚度大于四分之一波长小于二分之一波长,其中,波长为所述车内激光雷达出射的光的波长。
11.根据权利要求2所述的挡风玻璃镀膜,其特征在于,每层所述增反膜的光程厚度大于四分之一波长小于二分之一波长,其中,波长为所述车内激光雷达出射的光的波长。
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