一種光學掃描裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光學掃描裝置及其使用方法，可以進行二維方向光學掃描。
【背景技術】
[0002]采用機械變形、聲光、壓電等傳統的光學掃描裝置被廣泛的應用在光學成像、3D立體測距等領域。隨著智能穿戴技術的不斷發展，特別是智能眼鏡的發展，對光學掃描裝置的尺寸、重量、透明度等方面的要求越來越高；傳統的光學掃描裝置無法滿足這些技術要求。

【發明內容】

[0003]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種光學掃描裝置及其使用方法，利用液體在外加電場作用下表面張力的變化實現對其液面的控制，從而實現二維方向的光學掃描。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0005]一種光學掃描裝置，包括絕緣基板，在絕緣基板上設置方形圍堰，方形圍堰為疏水絕緣材質或者在方形圍堰的內表面覆蓋疏水絕緣材質的疏水絕緣層；在方形圍堰的外側面設置兩組電極組，分別稱為第一電極組和第二電極組，第一電極組包括設置在方形圍堰兩個相對外側面上的兩個位置平行的電極，第二電極組包括設置在方形圍堰另兩個相對外側面上的兩個位置平行的電極，第一電極組的兩個電極與第二電極組的兩個電極位置垂直；在方形圍堰的內腔設置兩種液體，分別稱為第一液體和第二液體，第一液體為導電親水溶液，第二液體為疏水溶液，第一液體位于第二液體的上方；在方形圍堰的頂部設置封裝基板，在封裝基板的下表面覆蓋導電層，導電層作為參考電極，同時導電層與第一液體接觸。
[0006]一種具體的方案，所述第一液體是透明液體，為水、電解質、折射率及密度調整液、表面張力調節液中的一種或兩種以上的混合；所述第二液體是透明液體，為硅油、折射率及密度調整液中的一種或兩種的混合；第一液體和第二液體的折射率不同。
[0007]另一種具體的方案，所述第一液體為汞；所述第二液體是透明液體，為硅油、折射率及密度調整液中的一種或兩種的混合。
[0008]所述絕緣基板和封裝基板均為透明材質，比如玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯、聚1-丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、三醋酸纖維素酯(TAC)、環烯烴聚合物、環烯烴共聚物等。
[0009]所述疏水絕緣材質為普通結構的具有高表面能的含氟聚合物，或納米結構的具有高表面能的含氟聚合物，比如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)或聚氟乙烯(PVF)。
[0010]所述導電層為氧化銀錫薄膜、氧化銦錫和金屬(金或銀等)的多層復合材料、氧化鋅和摻鋁氧化金屬(鋅、銀、銅、鋁、鉬或鉻等)薄膜、氧化鋅和摻鋁氧化合金金屬(鋅、銀、銅、鋁、鉬或鉻等)薄膜、含有金屬(鋅、銀、銅、鋁、鉬或鉻等)的導電樹脂薄膜、含有(導電碳粉、石墨烯或碳納米管等)的導電樹脂薄膜。
[0011]相對于兩組電極組設置在方形圍堰外側面的結構，也可以將兩組電極組設置在方形圍堰內側面，以形成另外一種結構，具體為:一種光學掃描裝置，包括絕緣基板，在絕緣基板上設置方形圍堰；在方形圍堰的內側面設置兩組電極組，分別稱為第一電極組和第二電極組，第一電極組包括設置在方形圍堰兩個相對內側面上的兩個位置平行的電極，第二電極組包括設置在方形圍堰另兩個相對內側面上的兩個位置平行的電極，第一電極組的兩個電極與第二電極組的兩個電極位置垂直，兩組電極組的表面均覆蓋疏水絕緣層；在方形圍堰的內腔設置兩種液體，分別稱為第一液體和第二液體，第一液體為導電親水溶液，第二液體為疏水溶液，第一液體位于第二液體的上方；在方形圍堰的頂部設置封裝基板，在封裝基板的下表面覆蓋導電層，導電層作為參考電極，同時導電層與第一液體接觸。
[0012]在上述第一、二電極組的四個電極上施加對參考電極不同的電位，改變圍堰內表面和親水層之間的液-固表面張力，從而改變疏水層和親水層交界面的角度，形成二維光學掃描振鏡，改變通過液體的光線的路徑。
[0013]一種上述光學掃描裝置的使用方法，所述第一液體和第二液體均為透明液體；在導電層(即參考電極)上固定施加OV電壓，在構成第一電極組和第二電極組的四個電極上分別施加不同的電壓，從而改變第一液體與方形圍堰四個內表面之間的浸潤角，最終改變第一液體和第二液體交界面的傾斜角度；當光線以一定角度從第一液體和第二液體中穿過時，由于兩種液體的折射率不同和交界面的傾斜，光線的傳輸方向發生改變，從而實現對光線傳輸方向的控制。
[0014]另一種上述光學掃描裝置的使用方法，所述第一液體為汞，第二液體為透明液體；在導電層(即參考電極)上固定施加OV電壓，在構成第一電極組和第二電極組的四個電極上分別施加不同的電壓，從而改變第一液體與方形圍堰四個內表面之間的浸潤角，最終改變第一液體和第二液體交界面的傾斜角度；當光線以一定角度從第二液體中穿過時，由于兩種液體交界面的傾斜，光線被第一液體鏡面反射，從而實現對光線傳輸方向的控制。
[0015]有益效果:本發明提供的光學掃描裝置及其使用方法，特別采用透明的材料制作基板、圍堰和電極，是一種體積小、高速、透明的掃描裝置，既可以用于頭戴式顯示，又可以用于3D立體測距。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖；
[0017]圖2為透射式光學掃面示意圖；
[0018]圖3為全反射式光學掃描示意圖；
[0019]圖4為全反射式光學掃描示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0021]利用液體在外加電場作用下表面張力的變化實現對其液面的控制，從而實現二維方向的光學掃描。利用該原理本案提供了一種光學掃描裝置及其使用方法，如附圖1所示，為該裝置的結構示意圖，下面就該結構加以具體說明。
[0022]一種光學掃描裝置，包括絕緣基板1，在絕緣基板I上設置方形圍堰2，方形圍堰2為疏水絕緣材質或者在方形圍堰2的內表面覆蓋疏水絕緣材質的疏水絕緣層21 ;在方形圍堰2的外側面設置兩組電極組，分別稱為第一電極組31和第二電極組32，第一電極組31包括設置在方形圍堰2兩個相對外側面上的兩個位置平行的電極，第二電極組32包括設置在方形圍堰2另兩個相對外側面上的兩個位置平行的電極，第一電極組31的兩個電極與第二電極組32的兩個電極位置垂直；在方形圍堰2的內腔設置兩種液體，分別稱為第一液體5和第二液體6，第一液體5為導電親水溶液，第二液體6為疏水溶液，第一液體5位于第二液體6的上方；在方形圍堰2的頂部設置封裝基板7，在封裝基板7的下表面覆蓋導電層33，導電層33作為參考電極，同時導電層33與第一液體5接觸。
[0023]另一種光學掃描裝置，包括絕緣基板I，在絕緣基板I上設置方形圍堰2 ;在方形圍堰2的內側面設置兩組電極組，分別稱為第一電極組31和第二電極組32，第一電極組31包括設置在方形圍堰2兩個相對內側面上的兩個位置平行的電極，第二電極組32包括設置在方形圍堰2另兩個相對內側面上的兩個位置平行的電極，第一電極組31的兩個電極與第二電極組32的兩個電極位置垂直，兩組電極組的表面均覆蓋疏水絕緣層21 ;在方形圍堰2的內腔設置兩種液體，分別稱為第一液體5和第二液體6，第一液體5為導電親水溶液，第二液體6為疏水溶液，第一液體5位于第二液體6的上方；在方形圍堰2的頂部設置封裝基板7，在封裝基板7的下表面覆蓋導電層33，導電層33作為參考電極，同時導電層33與第一液體5接觸。
[0024]針對上述兩種光學掃描裝置，均可進行如下的技術限定。
[0025]所述疏水絕緣材質為普通結構的具有高表面能的含氟聚合物，或納米結構的具有高表面能的含氟聚合物，比如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)或聚氟乙烯(PVF)。
[0026]所述絕緣基板I和封裝基板7均為透明材質，比如玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯、聚1-丁烯、聚甲基丙