LED屏幕的光學透鏡式導光裝置的制作方法

本實用新型涉及光學裝置，特別涉及一種消除LED屏幕幕摩爾紋現象和不發光區網格黑線現象的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置。

背景技術：

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燈發光面積小于像素所占物理表面積，導致像素之間存在明顯的不發光黑區，形成網格狀的周期結構。而目前的攝影設備的圖像拾取器件大多是面陣CCD，其同樣具備周期性結構，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，所以當攝像設備拍攝LED屏幕幕時，會出現明顯的摩爾紋現象。而摩爾紋現象不是被拍攝圖像本身所需的信息，故需要對其進行消除。

在現有的消除不發光黑區和摩爾紋現象技術中，基本上都是通過在LED屏幕前加裝光擴散膜或光擴散板，通過對LED燈光圖像進行霧化、降低銳度處理，利用其添加一定比例光擴散粉的擴散效應來改變不發光黑區的空間頻率來消除不發光黑區和摩爾紋現象。現有這種技術雖能在一定程度上解決該問題，但其減小了正面出光量，大大降低了屏幕的亮度，是通過犧牲屏幕畫面來實現的，其并不是最佳的解決之道。

技術實現要素：

本實用新型旨在解決上述問題，而提供一種可消除LED屏幕幕摩爾紋現象和網格黑線現象的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種LED屏幕的光學透鏡式導光裝置，其特征在于，該導光裝置被構造成具有若干個與LED屏幕上LED燈排布一致的棱臺透鏡結構及若干個與LED燈排布一致的凹透鏡結構，在所述棱臺透鏡結構的頂部表面上各設有形狀一致的涅菲爾透鏡，所述凹透鏡結構用于罩設于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光裝置相對的兩側。

所述涅菲爾透鏡與所述棱臺透鏡結構一體成型或一體連接，所述涅菲爾透鏡的由多個同軸排列的棱鏡序列組成的不連續曲面朝向導光裝置的外側。

所述凹透鏡結構與所述棱臺透鏡結構一體成型。

所述棱臺透鏡結構均勻間隔，其分別與LED屏幕上的LED燈一一對應；所述凹透鏡結構均勻間隔，其分別與LED屏幕上的LED燈一一對應。

所述導光裝置呈板狀，其一側表面上均勻開設有若干個相互間隔的凹槽，所述凹槽分別與LED屏幕上的LED燈一一對應，在所述凹槽的頂部設有所述凹透鏡結構，所述凹透鏡結構的焦點與所述凹槽位于所述導光裝置的同一側。

在所述導光裝置的與所述凹槽相對的另一側表面上均勻開設有所述棱臺透鏡結構。

各凹透鏡結構的虛焦點位于同一平面上。

在所述導光裝置的設有凹槽的一側表面上設有固定結構，該固定結構用于將導光裝置固定于LED屏幕外。

所述固定結構包括膠粘結構及螺釘固定結構。

本實用新型的有益貢獻在于，其有效解決了上述問題。本實用新型提供一種新型的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置，利用凹透鏡結構對LED燈光線進行發散，并利用棱臺透鏡結構和涅菲爾透鏡對發散過的光線進行折射成像，以在LED燈兩側形成眾多的LED燈影像亮區，使LED燈的光線擴散更均勻，以此可消除像素之間存在明顯的不發光黑區問題。同時，由于形成了多個LED燈影像亮區，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，進而可消除摩爾紋現象。本實用新型的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置結構簡單，加工容易，易于批量生產，具有很強的實用性。

【附圖說明】

圖1是本實用新型的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置的正面結構示意圖。

圖2是本實用新型的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置的背面結構示意圖。

圖3是本實用新型的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置的正面結構的平面示意圖。

圖4是本實用新型的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置的使用示意圖。

圖5是LED屏幕前未應用LED屏幕的光學透鏡式導光裝置時的原理示意圖。

圖6是LED屏幕前加設凹透鏡結構時的原理示意圖。

圖7是LED屏幕前加設本實用新型LED屏幕的光學透鏡式導光裝置時的原理示意圖。

【具體實施方式】

下列實施例是對本實用新型的進一步解釋和補充，對本實用新型不構成任何限制。

如圖1～圖4所示，本實用新型的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置1是應用于LED屏幕2之前，其主要用于消除不發光黑區，以及消除攝像時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象。所述導光裝置1呈平板狀，在其一側表面上間隔開設有若干個凹槽13。所述凹槽13的大小與LED屏幕2的LED燈21的大小相關，其比LED燈21略大，其以可獨立容置一顆LED燈21的大小為宜。所述凹槽13均布布設，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，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21一一對應，并將相鄰的LED燈21間隔開。所述凹槽13的形狀可設置成多種形式，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的頂部上分別設有凹透鏡結構12。所述凹透鏡結構12的球面向導光裝置1設有凹槽13的一側彎曲，其使得凹透鏡結構12的焦點與所述凹槽13位于所述導光裝置1的同一側。各凹透鏡結構12的形狀及大小分別一致，其使得所述凹透鏡結構12的焦點位于同一平面上。所述凹透鏡結構12用于將光線進行發散。

如圖1、圖4所示，在所述導光裝置1的另一側表面，即與設有凹槽13相對的另一側表面上分別開設有棱臺透鏡結構11。所述棱臺透鏡結構11分別相互間隔，并均勻布設，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。本實施例中，所述棱臺透鏡結構11的底面大小大于所述凹槽的橫截面大小。所述棱臺透鏡結構11與所述凹透鏡結構12位置一一對應，其均與LED燈21一一對應。各棱臺透鏡結構11的形狀及大小分別保持一致，其可為多種多邊形棱臺透鏡結構11，如四棱臺透鏡結構、八棱臺透鏡結構或其他多棱臺透鏡結構等，如可在四棱臺透鏡結構的基礎上對四棱臺透鏡結構的棱角棱邊進行倒角處理而形成相應的多棱鏡面結構。在所述棱臺透鏡結構11的頂部表面上，即背離凹透鏡結構12的一側表面上分別設有涅菲爾透鏡14。該涅菲爾透鏡14與所述棱臺透鏡結構11一體成型或一體連接。本實施例中，所述涅菲爾透鏡14與所述棱臺透鏡結構11一體成型，且所述涅菲爾透鏡14的由多個同軸排列的棱鏡序列組成的不連續曲面朝向導光裝置1的外側，即在棱臺透鏡結構11的頂部表面上形成有若干個同心圓棱鏡序列。分布于各棱臺透鏡結構11上的涅菲爾透鏡14的結構均一致。

所述凹透鏡結構12用于將光線進行向外發散，增大傳播角度，以增加光填充率的方式而改變LED屏幕的不發光黑區占有率，再通過棱臺透鏡結構11和涅菲爾透鏡14的折射作用而將光折射導向LED屏幕的正前方，在不損失LED像素點的情況下增加發光區空間頻率，進而消除LED屏幕的上不發光黑區，并消除拍攝LED屏幕時畫面中產生的摩爾紋現象。

為便于將導光裝置1裝配，在所述導光裝置1的設有凹槽13的一側表面上設有固定結構。所述固定結構可采用各種公知的固定結構，如膠粘結構、螺釘固定結構。實施時，可在所述導光裝置1的設有凹槽13的一側表面上均勻涂抹粘膠劑，然后將導光裝置1粘接在LED屏幕2前，使導光裝置1的凹槽13一一對應于LED屏幕2上的LED燈21，并將LED燈21罩設于凹槽13內。

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

使用時，如圖4所示，通過設置在導光裝置1上的固定結構而可將其固定在LED屏幕2前使用。導光裝置1的凹槽13正對LED屏幕2的LED燈21，并將各LED燈21間隔開。各LED燈21發出的光線，經凹透鏡結構12發散并由棱臺透鏡結構11的側面及上表面折射出去，由于凹透鏡具有光擴散功能，而棱臺透鏡結構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具有將光線調整為平行光的功能，從而可通過棱臺透鏡結構和涅菲爾透鏡14將LED燈21的光線以更加均勻的方式擴散出去，從而調整正面出光的比例，解決像素之間存在明顯的不發光黑區問題，并通過棱臺透鏡結構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，進而減少或消除摩爾紋現象。

為便于詳細描述本實用新型的LED屏幕的光學透鏡式導光裝置1的作用原理，本實施例結合不同的示意圖進行說明：

圖5示出了LED燈21顯示屏前未裝設導光裝置1時的狀態。LED燈21的光線直射出去，由于LED燈21之間相間隔，因此其間隔區域內光線量較少，其相比于LED燈21的發光區，便可稱之為不發光黑區。由于LED燈21排列規律，因此形成網格狀的周期結構，LED燈21由于規律排布形成的亮區仍可明顯的被觀察到。需說明的是，LED燈發出的光并非平行光，而是散射光，而圖5將其示意成平行光，其主要是為了對比突出凹透鏡對光的發散作用：因為LED燈自身發出的散射光，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，當在LED燈21前增加凹槽13及凹透鏡結構12時，由于凹透鏡對光具有發散作用，LED燈21的光線不再如圖5所示的那般集中，此時光線均勻些，但并不能使LED燈21與LED燈21間隔區域內的光線量與LED燈21發光區的光線量基本保持一致,LED燈21光線經發散后仍可在LED燈21發光區觀察到相比圖5不那么明顯的亮區和不發光黑區。

如圖7所示，當在凹透鏡結構12前增加棱臺透鏡結構11和涅菲爾透鏡14時，LED燈21發出的光線經棱臺透鏡結構11的側面折射及涅菲爾透鏡14曲面的折射后，在LED燈21的兩側形成LED燈影像亮區3，由于LED燈21發出的光線已經凹透鏡發散，因此將在LED燈21的兩側形成多個LED燈影像亮區3，該LED燈影像亮區3位于LED燈21與LED燈21間隔的不發光黑區中，從而可消除像素之間存在明顯的不發光黑區問題。同時，由于形成了多個LED燈影像亮區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，進而可消除摩爾紋現象。此外，且由于涅菲爾透鏡14的折射，其使得經過涅菲爾透鏡14發出的光線更加均勻，從而使得LED屏幕顯示效果更佳，人眼觀看更舒服。

盡管通過以上實施例對本實用新型進行了揭示，但是本實用新型的范圍并不局限于此，在不偏離本實用新型構思的條件下，以上各構件可用所屬技術領域人員了解的相似或等同元件來替換。