本實(shí)用新型涉及光學(xué)裝置，特別涉及一種消除LED屏幕幕摩爾紋現(xiàn)象和不發(fā)光區(qū)網(wǎng)格黑線現(xiàn)象的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置。

背景技術(shù)：

LED屏幕幕表面的LED燈和LED燈間隙通常都是陣列排布的，其具有一定的周期性。在普通LED屏幕上，由于LED燈發(fā)光面積小于像素所占物理表面積，導(dǎo)致像素之間存在明顯的不發(fā)光黑區(qū)，形成網(wǎng)格狀的周期結(jié)構(gòu)。而目前的攝影設(shè)備的圖像拾取器件大多是面陣CCD，其同樣具備周期性結(jié)構(gòu)，且CCD的空間頻率與LED屏幕上LED燈分布的空間頻率比較接近，所以當(dāng)攝像設(shè)備拍攝LED屏幕幕時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的摩爾紋現(xiàn)象。而摩爾紋現(xiàn)象不是被拍攝圖像本身所需的信息，故需要對(duì)其進(jìn)行消除。

在現(xiàn)有的消除不發(fā)光黑區(qū)和摩爾紋現(xiàn)象技術(shù)中，基本上都是通過(guò)在LED屏幕前加裝光擴(kuò)散膜或光擴(kuò)散板，通過(guò)對(duì)LED燈光圖像進(jìn)行霧化、降低銳度處理，利用其添加一定比例光擴(kuò)散粉的擴(kuò)散效應(yīng)來(lái)改變不發(fā)光黑區(qū)的空間頻率來(lái)消除不發(fā)光黑區(qū)和摩爾紋現(xiàn)象?，F(xiàn)有這種技術(shù)雖能在一定程度上解決該問(wèn)題，但其減小了正面出光量，大大降低了屏幕的亮度，是通過(guò)犧牲屏幕畫面來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其并不是最佳的解決之道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在解決上述問(wèn)題，而提供一種可消除LED屏幕幕摩爾紋現(xiàn)象和網(wǎng)格黑線現(xiàn)象的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置，其特征在于，該導(dǎo)光裝置被構(gòu)造成具有若干個(gè)與LED屏幕上LED燈排布一致的棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)及若干個(gè)與LED燈排布一致的凹透鏡結(jié)構(gòu)，在所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)的頂部表面上各設(shè)有形狀一致的涅菲爾透鏡，所述凹透鏡結(jié)構(gòu)用于罩設(shè)于LED屏幕上的LED燈外，所述涅菲爾透鏡與所述凹透鏡分別位于導(dǎo)光裝置相對(duì)的兩側(cè)。

所述涅菲爾透鏡與所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)一體成型或一體連接，所述涅菲爾透鏡的由多個(gè)同軸排列的棱鏡序列組成的不連續(xù)曲面朝向?qū)Ч庋b置的外側(cè)。

所述凹透鏡結(jié)構(gòu)與所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)一體成型。

所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)均勻間隔，其分別與LED屏幕上的LED燈一一對(duì)應(yīng)；所述凹透鏡結(jié)構(gòu)均勻間隔，其分別與LED屏幕上的LED燈一一對(duì)應(yīng)。

所述導(dǎo)光裝置呈板狀，其一側(cè)表面上均勻開設(shè)有若干個(gè)相互間隔的凹槽，所述凹槽分別與LED屏幕上的LED燈一一對(duì)應(yīng)，在所述凹槽的頂部設(shè)有所述凹透鏡結(jié)構(gòu)，所述凹透鏡結(jié)構(gòu)的焦點(diǎn)與所述凹槽位于所述導(dǎo)光裝置的同一側(cè)。

在所述導(dǎo)光裝置的與所述凹槽相對(duì)的另一側(cè)表面上均勻開設(shè)有所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)。

各凹透鏡結(jié)構(gòu)的虛焦點(diǎn)位于同一平面上。

在所述導(dǎo)光裝置的設(shè)有凹槽的一側(cè)表面上設(shè)有固定結(jié)構(gòu)，該固定結(jié)構(gòu)用于將導(dǎo)光裝置固定于LED屏幕外。

所述固定結(jié)構(gòu)包括膠粘結(jié)構(gòu)及螺釘固定結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的有益貢獻(xiàn)在于，其有效解決了上述問(wèn)題。本實(shí)用新型提供一種新型的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置，利用凹透鏡結(jié)構(gòu)對(duì)LED燈光線進(jìn)行發(fā)散，并利用棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)和涅菲爾透鏡對(duì)發(fā)散過(guò)的光線進(jìn)行折射成像，以在LED燈兩側(cè)形成眾多的LED燈影像亮區(qū)，使LED燈的光線擴(kuò)散更均勻，以此可消除像素之間存在明顯的不發(fā)光黑區(qū)問(wèn)題。同時(shí)，由于形成了多個(gè)LED燈影像亮區(qū)，其便改變了原有的LED燈的空間頻率，使得LED燈影像的空間頻率與CCD的空間頻率差異增大，進(jìn)而可消除摩爾紋現(xiàn)象。本實(shí)用新型的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，易于批量生產(chǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本實(shí)用新型的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置的正面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置的背面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置的正面結(jié)構(gòu)的平面示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置的使用示意圖。

圖5是LED屏幕前未應(yīng)用LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置時(shí)的原理示意圖。

圖6是LED屏幕前加設(shè)凹透鏡結(jié)構(gòu)時(shí)的原理示意圖。

圖7是LED屏幕前加設(shè)本實(shí)用新型LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置時(shí)的原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】

下列實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步解釋和補(bǔ)充，對(duì)本實(shí)用新型不構(gòu)成任何限制。

如圖1～圖4所示，本實(shí)用新型的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置1是應(yīng)用于LED屏幕2之前，其主要用于消除不發(fā)光黑區(qū)，以及消除攝像時(shí)LED屏幕2由于其LED燈21空間排列頻率與攝像裝置CCD的空間頻率比較接近而造成的摩爾紋現(xiàn)象。所述導(dǎo)光裝置1呈平板狀，在其一側(cè)表面上間隔開設(shè)有若干個(gè)凹槽13。所述凹槽13的大小與LED屏幕2的LED燈21的大小相關(guān)，其比LED燈21略大，其以可獨(dú)立容置一顆LED燈21的大小為宜。所述凹槽13均布布設(shè)，其排列方式與LED屏幕2上的LED燈21的排列方式保持一致，使得兩者的空間頻率一致。各凹槽13之間間隔的距離與LED屏幕2上LED燈21間隔的距離相關(guān)，其距離等于各LED燈21之間的距離。所述凹槽13與LED屏幕2上的LED燈21一一對(duì)應(yīng)，并將相鄰的LED燈21間隔開。所述凹槽13的形狀可設(shè)置成多種形式，所述凹槽13的橫截面既可以是矩形，也可以是圓形。本實(shí)施例中，所述凹槽13的橫截面呈方形。各凹槽13的形狀及大小分別保持一致。

如圖4所示，在各凹槽13的頂部上分別設(shè)有凹透鏡結(jié)構(gòu)12。所述凹透鏡結(jié)構(gòu)12的球面向?qū)Ч庋b置1設(shè)有凹槽13的一側(cè)彎曲，其使得凹透鏡結(jié)構(gòu)12的焦點(diǎn)與所述凹槽13位于所述導(dǎo)光裝置1的同一側(cè)。各凹透鏡結(jié)構(gòu)12的形狀及大小分別一致，其使得所述凹透鏡結(jié)構(gòu)12的焦點(diǎn)位于同一平面上。所述凹透鏡結(jié)構(gòu)12用于將光線進(jìn)行發(fā)散。

如圖1、圖4所示，在所述導(dǎo)光裝置1的另一側(cè)表面，即與設(shè)有凹槽13相對(duì)的另一側(cè)表面上分別開設(shè)有棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11。所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11分別相互間隔，并均勻布設(shè)，其排列方式與LED屏幕2上的LED燈21的排列方式保持一致，使得兩者的空間頻率一致。本實(shí)施例中，所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11的底面大小大于所述凹槽的橫截面大小。所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11與所述凹透鏡結(jié)構(gòu)12位置一一對(duì)應(yīng)，其均與LED燈21一一對(duì)應(yīng)。各棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11的形狀及大小分別保持一致，其可為多種多邊形棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11，如四棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)、八棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)或其他多棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)等，如可在四棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)四棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)的棱角棱邊進(jìn)行倒角處理而形成相應(yīng)的多棱鏡面結(jié)構(gòu)。在所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11的頂部表面上，即背離凹透鏡結(jié)構(gòu)12的一側(cè)表面上分別設(shè)有涅菲爾透鏡14。該涅菲爾透鏡14與所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11一體成型或一體連接。本實(shí)施例中，所述涅菲爾透鏡14與所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11一體成型，且所述涅菲爾透鏡14的由多個(gè)同軸排列的棱鏡序列組成的不連續(xù)曲面朝向?qū)Ч庋b置1的外側(cè)，即在棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11的頂部表面上形成有若干個(gè)同心圓棱鏡序列。分布于各棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11上的涅菲爾透鏡14的結(jié)構(gòu)均一致。

所述凹透鏡結(jié)構(gòu)12用于將光線進(jìn)行向外發(fā)散，增大傳播角度，以增加光填充率的方式而改變LED屏幕的不發(fā)光黑區(qū)占有率，再通過(guò)棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11和涅菲爾透鏡14的折射作用而將光折射導(dǎo)向LED屏幕的正前方，在不損失LED像素點(diǎn)的情況下增加發(fā)光區(qū)空間頻率，進(jìn)而消除LED屏幕的上不發(fā)光黑區(qū)，并消除拍攝LED屏幕時(shí)畫面中產(chǎn)生的摩爾紋現(xiàn)象。

為便于將導(dǎo)光裝置1裝配，在所述導(dǎo)光裝置1的設(shè)有凹槽13的一側(cè)表面上設(shè)有固定結(jié)構(gòu)。所述固定結(jié)構(gòu)可采用各種公知的固定結(jié)構(gòu)，如膠粘結(jié)構(gòu)、螺釘固定結(jié)構(gòu)。實(shí)施時(shí)，可在所述導(dǎo)光裝置1的設(shè)有凹槽13的一側(cè)表面上均勻涂抹粘膠劑，然后將導(dǎo)光裝置1粘接在LED屏幕2前，使導(dǎo)光裝置1的凹槽13一一對(duì)應(yīng)于LED屏幕2上的LED燈21，并將LED燈21罩設(shè)于凹槽13內(nèi)。

制作時(shí)，根據(jù)LED屏幕2的電路PCB板大小和所用的LED燈尺寸大小，通過(guò)公知的工藝，制作出所述棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11、凹槽13、凹透鏡結(jié)構(gòu)12和涅菲爾透鏡14的模具，然后再通過(guò)機(jī)器對(duì)模具進(jìn)行注塑而成型出本實(shí)用新型的導(dǎo)光裝置，或是通過(guò)雕刻、壓印等方式得到本實(shí)用新型的導(dǎo)光裝置。其材質(zhì)可由PC、PMMA、ABS、MS等常用材質(zhì)中的一種或兩種混合透明材料制成，制作過(guò)程中可加入少量的調(diào)色色素，使其顏色變成灰黑色或黑色，進(jìn)而有助提高LED屏幕的對(duì)比度和人眼睛觀看舒適度。

使用時(shí)，如圖4所示，通過(guò)設(shè)置在導(dǎo)光裝置1上的固定結(jié)構(gòu)而可將其固定在LED屏幕2前使用。導(dǎo)光裝置1的凹槽13正對(duì)LED屏幕2的LED燈21，并將各LED燈21間隔開。各LED燈21發(fā)出的光線，經(jīng)凹透鏡結(jié)構(gòu)12發(fā)散并由棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11的側(cè)面及上表面折射出去，由于凹透鏡具有光擴(kuò)散功能，而棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11和涅菲爾透鏡14具備將光能量往前方折射傳遞的功能，且涅菲爾透鏡14具有將光線調(diào)整為平行光的功能，從而可通過(guò)棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)和涅菲爾透鏡14將LED燈21的光線以更加均勻的方式擴(kuò)散出去，從而調(diào)整正面出光的比例，解決像素之間存在明顯的不發(fā)光黑區(qū)問(wèn)題，并通過(guò)棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11和涅菲爾透鏡14改變LED燈21的空間頻率，使LED燈21的空間頻率與CCD的空間頻率差異增大，進(jìn)而減少或消除摩爾紋現(xiàn)象。

為便于詳細(xì)描述本實(shí)用新型的LED屏幕的光學(xué)透鏡式導(dǎo)光裝置1的作用原理，本實(shí)施例結(jié)合不同的示意圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖5示出了LED燈21顯示屏前未裝設(shè)導(dǎo)光裝置1時(shí)的狀態(tài)。LED燈21的光線直射出去，由于LED燈21之間相間隔，因此其間隔區(qū)域內(nèi)光線量較少，其相比于LED燈21的發(fā)光區(qū)，便可稱之為不發(fā)光黑區(qū)。由于LED燈21排列規(guī)律，因此形成網(wǎng)格狀的周期結(jié)構(gòu)，LED燈21由于規(guī)律排布形成的亮區(qū)仍可明顯的被觀察到。需說(shuō)明的是，LED燈發(fā)出的光并非平行光，而是散射光，而圖5將其示意成平行光，其主要是為了對(duì)比突出凹透鏡對(duì)光的發(fā)散作用：因?yàn)長(zhǎng)ED燈自身發(fā)出的散射光，相比于凹透鏡散射后的光線，LED燈的散射光散射程度低，而為突出兩種散射效果的差異，故而圖5～圖6中LED燈的光線被示意成了平行光。

如圖6所示，當(dāng)在LED燈21前增加凹槽13及凹透鏡結(jié)構(gòu)12時(shí)，由于凹透鏡對(duì)光具有發(fā)散作用，LED燈21的光線不再如圖5所示的那般集中，此時(shí)光線均勻些，但并不能使LED燈21與LED燈21間隔區(qū)域內(nèi)的光線量與LED燈21發(fā)光區(qū)的光線量基本保持一致,LED燈21光線經(jīng)發(fā)散后仍可在LED燈21發(fā)光區(qū)觀察到相比圖5不那么明顯的亮區(qū)和不發(fā)光黑區(qū)。

如圖7所示，當(dāng)在凹透鏡結(jié)構(gòu)12前增加棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11和涅菲爾透鏡14時(shí)，LED燈21發(fā)出的光線經(jīng)棱臺(tái)透鏡結(jié)構(gòu)11的側(cè)面折射及涅菲爾透鏡14曲面的折射后，在LED燈21的兩側(cè)形成LED燈影像亮區(qū)3，由于LED燈21發(fā)出的光線已經(jīng)凹透鏡發(fā)散，因此將在LED燈21的兩側(cè)形成多個(gè)LED燈影像亮區(qū)3，該LED燈影像亮區(qū)3位于LED燈21與LED燈21間隔的不發(fā)光黑區(qū)中，從而可消除像素之間存在明顯的不發(fā)光黑區(qū)問(wèn)題。同時(shí)，由于形成了多個(gè)LED燈影像亮區(qū)3，其便改變了原有的LED燈21的空間頻率，使得LED燈21影像的空間頻率與CCD的空間頻率差異增大，進(jìn)而可消除摩爾紋現(xiàn)象。此外，且由于涅菲爾透鏡14的折射，其使得經(jīng)過(guò)涅菲爾透鏡14發(fā)出的光線更加均勻，從而使得LED屏幕顯示效果更佳，人眼觀看更舒服。

盡管通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了揭示，但是本實(shí)用新型的范圍并不局限于此，在不偏離本實(shí)用新型構(gòu)思的條件下，以上各構(gòu)件可用所屬技術(shù)領(lǐng)域人員了解的相似或等同元件來(lái)替換。