一種光學(xué)掃描裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)掃描裝置及其使用方法，可以進(jìn)行二維方向光學(xué)掃描。
【背景技術(shù)】
[0002]采用機(jī)械變形、聲光、壓電等傳統(tǒng)的光學(xué)掃描裝置被廣泛的應(yīng)用在光學(xué)成像、3D立體測(cè)距等領(lǐng)域。隨著智能穿戴技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是智能眼鏡的發(fā)展，對(duì)光學(xué)掃描裝置的尺寸、重量、透明度等方面的要求越來(lái)越高；傳統(tǒng)的光學(xué)掃描裝置無(wú)法滿(mǎn)足這些技術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種光學(xué)掃描裝置及其使用方法，利用液體在外加電場(chǎng)作用下表面張力的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)其液面的控制，從而實(shí)現(xiàn)二維方向的光學(xué)掃描。
[0004]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種光學(xué)掃描裝置，包括絕緣基板，在絕緣基板上設(shè)置方形圍堰，方形圍堰為疏水絕緣材質(zhì)或者在方形圍堰的內(nèi)表面覆蓋疏水絕緣材質(zhì)的疏水絕緣層；在方形圍堰的外側(cè)面設(shè)置兩組電極組，分別稱(chēng)為第一電極組和第二電極組，第一電極組包括設(shè)置在方形圍堰兩個(gè)相對(duì)外側(cè)面上的兩個(gè)位置平行的電極，第二電極組包括設(shè)置在方形圍堰另兩個(gè)相對(duì)外側(cè)面上的兩個(gè)位置平行的電極，第一電極組的兩個(gè)電極與第二電極組的兩個(gè)電極位置垂直；在方形圍堰的內(nèi)腔設(shè)置兩種液體，分別稱(chēng)為第一液體和第二液體，第一液體為導(dǎo)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(shè)置封裝基板，在封裝基板的下表面覆蓋導(dǎo)電層，導(dǎo)電層作為參考電極，同時(shí)導(dǎo)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(zhì)、折射率及密度調(diào)整液、表面張力調(diào)節(jié)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(diào)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(diào)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(zhì)，比如玻璃、聚對(duì)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(huán)烯烴聚合物、環(huán)烯烴共聚物等。
[0009]所述疏水絕緣材質(zhì)為普通結(jié)構(gòu)的具有高表面能的含氟聚合物，或納米結(jié)構(gòu)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(dǎo)電層為氧化銀錫薄膜、氧化銦錫和金屬(金或銀等)的多層復(fù)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(dǎo)電樹(shù)脂薄膜、含有(導(dǎo)電碳粉、石墨烯或碳納米管等)的導(dǎo)電樹(shù)脂薄膜。
[0011]相對(duì)于兩組電極組設(shè)置在方形圍堰外側(cè)面的結(jié)構(gòu)，也可以將兩組電極組設(shè)置在方形圍堰內(nèi)側(cè)面，以形成另外一種結(jié)構(gòu)，具體為:一種光學(xué)掃描裝置，包括絕緣基板，在絕緣基板上設(shè)置方形圍堰；在方形圍堰的內(nèi)側(cè)面設(shè)置兩組電極組，分別稱(chēng)為第一電極組和第二電極組，第一電極組包括設(shè)置在方形圍堰兩個(gè)相對(duì)內(nèi)側(cè)面上的兩個(gè)位置平行的電極，第二電極組包括設(shè)置在方形圍堰另兩個(gè)相對(duì)內(nèi)側(cè)面上的兩個(gè)位置平行的電極，第一電極組的兩個(gè)電極與第二電極組的兩個(gè)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(nèi)腔設(shè)置兩種液體，分別稱(chēng)為第一液體和第二液體，第一液體為導(dǎo)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(shè)置封裝基板，在封裝基板的下表面覆蓋導(dǎo)電層，導(dǎo)電層作為參考電極，同時(shí)導(dǎo)電層與第一液體接觸。
[0012]在上述第一、二電極組的四個(gè)電極上施加對(duì)參考電極不同的電位，改變圍堰內(nèi)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(xué)掃描振鏡，改變通過(guò)液體的光線(xiàn)的路徑。
[0013]一種上述光學(xué)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(dǎo)電層(即參考電極)上固定施加OV電壓，在構(gòu)成第一電極組和第二電極組的四個(gè)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(gè)內(nèi)表面之間的浸潤(rùn)角，最終改變第一液體和第二液體交界面的傾斜角度；當(dāng)光線(xiàn)以一定角度從第一液體和第二液體中穿過(guò)時(shí)，由于兩種液體的折射率不同和交界面的傾斜，光線(xiàn)的傳輸方向發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光線(xiàn)傳輸方向的控制。
[0014]另一種上述光學(xué)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(dǎo)電層(即參考電極)上固定施加OV電壓，在構(gòu)成第一電極組和第二電極組的四個(gè)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(gè)內(nèi)表面之間的浸潤(rùn)角，最終改變第一液體和第二液體交界面的傾斜角度；當(dāng)光線(xiàn)以一定角度從第二液體中穿過(guò)時(shí)，由于兩種液體交界面的傾斜，光線(xiàn)被第一液體鏡面反射，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光線(xiàn)傳輸方向的控制。
[0015]有益效果:本發(fā)明提供的光學(xué)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(cè)距。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為透射式光學(xué)掃面示意圖；
[0018]圖3為全反射式光學(xué)掃描示意圖；
[0019]圖4為全反射式光學(xué)掃描示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]利用液體在外加電場(chǎng)作用下表面張力的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)其液面的控制，從而實(shí)現(xiàn)二維方向的光學(xué)掃描。利用該原理本案提供了一種光學(xué)掃描裝置及其使用方法，如附圖1所示，為該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，下面就該結(jié)構(gòu)加以具體說(shuō)明。
[0022]一種光學(xué)掃描裝置，包括絕緣基板1，在絕緣基板I上設(shè)置方形圍堰2，方形圍堰2為疏水絕緣材質(zhì)或者在方形圍堰2的內(nèi)表面覆蓋疏水絕緣材質(zhì)的疏水絕緣層21 ;在方形圍堰2的外側(cè)面設(shè)置兩組電極組，分別稱(chēng)為第一電極組31和第二電極組32，第一電極組31包括設(shè)置在方形圍堰2兩個(gè)相對(duì)外側(cè)面上的兩個(gè)位置平行的電極，第二電極組32包括設(shè)置在方形圍堰2另兩個(gè)相對(duì)外側(cè)面上的兩個(gè)位置平行的電極，第一電極組31的兩個(gè)電極與第二電極組32的兩個(gè)電極位置垂直；在方形圍堰2的內(nèi)腔設(shè)置兩種液體，分別稱(chēng)為第一液體5和第二液體6，第一液體5為導(dǎo)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(shè)置封裝基板7，在封裝基板7的下表面覆蓋導(dǎo)電層33，導(dǎo)電層33作為參考電極，同時(shí)導(dǎo)電層33與第一液體5接觸。
[0023]另一種光學(xué)掃描裝置，包括絕緣基板I，在絕緣基板I上設(shè)置方形圍堰2 ;在方形圍堰2的內(nèi)側(cè)面設(shè)置兩組電極組，分別稱(chēng)為第一電極組31和第二電極組32，第一電極組31包括設(shè)置在方形圍堰2兩個(gè)相對(duì)內(nèi)側(cè)面上的兩個(gè)位置平行的電極，第二電極組32包括設(shè)置在方形圍堰2另兩個(gè)相對(duì)內(nèi)側(cè)面上的兩個(gè)位置平行的電極，第一電極組31的兩個(gè)電極與第二電極組32的兩個(gè)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(nèi)腔設(shè)置兩種液體，分別稱(chēng)為第一液體5和第二液體6，第一液體5為導(dǎo)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(shè)置封裝基板7，在封裝基板7的下表面覆蓋導(dǎo)電層33，導(dǎo)電層33作為參考電極，同時(shí)導(dǎo)電層33與第一液體5接觸。
[0024]針對(duì)上述兩種光學(xué)掃描裝置，均可進(jìn)行如下的技術(shù)限定。
[0025]所述疏水絕緣材質(zhì)為普通結(jié)構(gòu)的具有高表面能的含氟聚合物，或納米結(jié)構(gòu)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(zhì)，比如玻璃、聚對(duì)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