광학 코팅 방식으로 김서림 및 원치 않는 반사 방지

[아름이]

광학 코팅 방식으로 김서림 및 원치 않는 반사 방지
광학을 투명하게 유지하여 센서 및 카메라 시스템이 최적의 성능을 발휘하도록 돕는 기술
날짜:
2023년 1월 12일
원천:
옵티카
요약:
연구자들은 폴리머 코팅과 이산화규소 나노구조를 결합하여 김서림과 원치 않는 반사를 방지하는 코팅을 만듭니다. 이 기술은 자율주행차에 사용되는 라이더와 같은 센서의 일반적인 문제를 해결합니다.

연구원들은 김서림 방지 및 반사 방지 특성을 결합한 광학 코팅 시스템을 개발했습니다. 이 새로운 기술은 라이다 시스템과 카메라의 성능을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.

독일 예나에 소재한 Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering과 Friedrich Schiller University Jena의 연구팀장인 Anne Gärtner는 "추운 외부에서 따뜻한 방으로 걸어 들어가면 안경에 김이 서리며 사용자의 눈을 멀게 할 수 있습니다."라고 말했습니다. "자율주행차에 사용되는 라이더 시스템과 같은 센서에서도 같은 일이 발생할 수 있습니다. 안개가 발생하더라도 표면이 매우 투명하게 유지되어 기능이 유지되는 것이 중요합니다."

Optica Publishing Group 저널 Applied Optics 에서 Gärtner와 동료들은 안개를 방지하는 폴리머 코팅과 반사를 줄이는 다공성 이산화규소 나노구조를 결합하는 방법을 설명합니다. 논문에 설명된 코팅은 LiDAR 시스템용으로 특별히 설계되었지만 이 기술은 다양한 응용 분야에 맞게 조정될 수 있습니다.

"우리의 코팅 시스템에서 김서림 방지 및 반사 방지 특성이 훌륭하게 결합되어 이전에는 실현할 수 없었던 것입니다."라고 Gärtner는 말했습니다. "이 새로운 코팅 기술로 제조된 샘플은 이미 전 세계의 다양한 기후 조건에서 작동하는 여러 항공 라이다 프로토타입에서 1년 동안 성공적으로 사용되었습니다."

명확하게 보기

논문에 설명된 코팅 시스템은 스위스 Heerbrugg에 있는 Leica Geosystems에서 확인한 요구 사항에 따라 개발되었습니다. Leica Geosystems는 지형 및 도시 매핑에 사용되는 항공 라이다 측정 시스템을 개발합니다. 환경과 측정 시스템 사이에 극심한 온도 차이가 있는 경우 때때로 광학 표면에 김서림이 발생하여 기능이 손상됩니다. Gärtner의 팀은 라이카 지오시스템즈와 협력하여 바람직하지 않은 빛의 반사뿐만 아니라 안개를 관리하는 솔루션을 개발했습니다.

Gärtner는 "저희는 물 저장소 역할을 하여 광학 표면의 김서림을 방지하는 폴리머를 사용했습니다."라고 말했습니다. "그러나 폴리머 재료와 주변 공기의 굴절률 차이로 인해 원하지 않는 반사와 고스트 라이트가 발생합니다. 이러한 반사를 방지하기 위해 최대 320nm 높이의 매우 작은 구조와 김서림 방지 필름을 결합하여 투수성과 함께 반사 방지 효과."

연구진은 다기능 코팅 시스템을 만들기 위해 프라운호퍼 응용 광학 및 정밀 공학 연구소에서 개발한 AR-plas2 기술을 적용했다. 이를 통해 여러 나노구조가 서로 위에 생성될 수 있습니다. 이 공정은 나노구조를 김서림 방지 코팅에 에칭한 다음 그 위에 두 번째 나노구조를 제조하는 것과 관련이 있습니다. 이 기술을 사용하면 나노 구조의 굴절률을 조정하여 이중 나노 구조의 디자인을 맞춤화하여 넓은 스펙트럼 범위에서 매우 낮은 반사율을 달성할 수 있습니다.

연구원들은 분광 광도계로 획득한 반사율 측정과 가열된 물 위에 광학 부품의 반사 방지/김서림 방지 면을 고정한 후 얻은 김서림 측정을 사용하여 코팅 시스템의 반사 방지 및 김서림 방지 효과를 테스트했습니다. 이러한 실험실 테스트는 다층 시스템이 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 매우 낮은 반사율을 나타냄을 보여주었으며 이는 단일 나노구조에서는 불가능할 것입니다. 또한 나노구조는 코팅의 김서림 방지 특성에 영향을 미치지 않았습니다.

실제 애플리케이션

구조는 표준 플라즈마 이온 보조 코팅 기계에서 생성되기 때문에 새로운 접근 방식을 상업적 제조 공정에 쉽게 통합할 수 있습니다. 여러 LiDAR 프로토타입 시스템에 적용되는 것 외에도 코팅 기술은 이미 최첨단 스마트폰 카메라에 사용되고 있습니다.

연구원들은 이제 코팅 시스템을 자동차 부문의 적응형 조명 시스템이나 양자 컴퓨터 개발과 같은 다른 영역으로 이전할 수 있는 방법을 모색하고 있습니다.

"광학 시스템은 점점 더 복잡해지고 있으며 따라서 이미지 품질에 대한 요구도 증가하고 있습니다."라고 Gärtner는 말했습니다. "나노 구조를 사용하면 기존 코팅으로는 종종 실현할 수 없는 인상적인 결과로 반사 방지 특성을 달성할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 얻은 기본적인 이해를 바탕으로 우리는 나노 구조 코팅을 많은 실제 응용 분야에 적용할 수 있다고 확신합니다. "

출처 : https://www.sciencedaily.com/