CN105445845B - Led屏幕的光学透镜式导光装置 - Google Patents

Abstract

一种LED屏幕的光学透镜式导光装置，其特征在于，该导光装置具有若干个与LED屏幕上LED灯数量一致的棱台透镜结构及若干个与LED灯数量一致的凹透镜结构，凹透镜结构用于罩设于LED屏幕上的LED灯外，棱台透镜结构与凹透镜分别位于导光装置相对的两侧。本发明利用凹透镜结构对LED灯光线进行发散，并利用棱台透镜结构对发散过的光线进行折射成像，以在LED灯两侧形成众多的LED灯影像亮区，使LED灯的光线扩散更均匀，以此可消除像素之间存在明显的不发光黑区问题。同时，由于形成了多个LED灯影像亮区，其便改变了原有的LED灯的空间频率，使得LED灯影像的空间频率与CCD的空间频率差异增大，进而可消除摩尔纹现象。本发明的LED屏幕的光学透镜式导光装置结构简单，加工容易，易于批量生产，具有很强的实用性。

Description

LED屏幕的光学透镜式导光装置

【技术领域】

本发明涉及光学装置，特别涉及一种消除LED屏幕幕摩尔纹现象和不发光区网格黑线现象的LED屏幕的光学透镜式导光装置。

【背景技术】

LED屏幕幕表面的LED灯和LED灯间隙通常都是阵列排布的，其具有一定的周期性。在普通LED屏幕上，由于LED灯发光面积小于像素所占物理表面积，导致像素之间存在明显的不发光黑区，形成网格状的周期结构。而目前的摄影设备的图像拾取器件大多是面阵CCD，其同样具备周期性结构，且CCD的空间频率与LED屏幕上LED灯分布的空间频率比较接近，所以当摄像设备拍摄LED屏幕幕时，会出现明显的摩尔纹现象。而摩尔纹现象不是被拍摄图像本身所需的信息，故需要对其进行消除。

在现有的消除不发光黑区和摩尔纹现象技术中，基本上都是通过在LED屏幕前加装光扩散膜或光扩散板，通过对LED灯光图像进行雾化、降低锐度处理，利用其添加一定比例光扩散粉的扩散效应来改变不发光黑区的空间频率来消除不发光黑区和摩尔纹现象。现有这种技术虽能在一定程度上解决该问题，但其减小了正面出光量，大大降低了屏幕的亮度，是通过牺牲屏幕画面来实现的，其并不是最佳的解决之道。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种可消除LED屏幕幕摩尔纹现象和网格黑线现象的LED屏幕的光学透镜式导光装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种LED屏幕的光学透镜式导光装置，其特征在于，该导光装置具有若干个与LED屏幕上LED灯数量一致的棱台透镜结构及若干个与LED灯数量一致的凹透镜结构，所述凹透镜结构用于罩设于LED屏幕上的LED灯外，所述棱台透镜结构与所述凹透镜分别位于导光装置相对的两侧。

所述棱台透镜结构均匀间隔，其分别与LED屏幕上的LED灯一一对应；所述凹透镜结构均匀间隔，其分别与LED屏幕上的LED灯一一对应。

所述导光装置呈板状，其一侧表面上均匀开设有若干个相互间隔的凹槽，所述凹槽分别与LED屏幕上的LED灯一一对应，在所述凹槽的顶部设有所述凹透镜结构，所述凹透镜结构的焦点与所述凹槽位于所述导光装置的同一侧。

在所述导光装置的与所述凹槽相对的另一侧表面上均匀开设有所述棱台透镜结构。

各棱台透镜结构的上表面平齐，各凹透镜结构的虚焦点位于同一平面上，且所述棱台透镜结构的上表面与所述凹透镜结构的焦点所在的平面相平行。

在所述导光装置的设有凹槽的一侧表面上设有固定结构，该固定结构用于将导光装置固定于LED屏幕外。

所述固定结构包括胶粘结构及螺钉固定结构。

本发明的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本发明提供一种新型的LED屏幕的光学透镜式导光装置，利用凹透镜结构对LED灯光线进行发散，并利用棱台透镜结构对发散过的光线进行折射成像，以在LED灯两侧形成众多的LED灯影像亮区3，使LED灯的光线扩散更均匀，以此可消除像素之间存在明显的不发光黑区问题。同时，由于形成了多个LED灯影像亮区3，其便改变了原有的LED灯的空间频率，使得LED灯影像的空间频率与CCD的空间频率差异增大，进而可消除摩尔纹现象。本发明的LED屏幕的光学透镜式导光装置结构简单，加工容易，易于批量生产，具有很强的实用性。

【附图说明】

图1是本发明的LED屏幕的光学透镜式导光装置的正面结构示意图。

图2是本发明的LED屏幕的光学透镜式导光装置的背面结构示意图。

图3是本发明的LED屏幕的光学透镜式导光装置的使用示意图。

图4是LED屏幕前未应用LED屏幕的光学透镜式导光装置时的原理示意图。

图5是LED屏幕前加设凹透镜结构时的原理示意图。

图6是LED屏幕前加设本发明LED屏幕的光学透镜式导光装置时的原理示意图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。

如图1～图3所示，本发明的LED屏幕的光学透镜式导光装置1是应用于LED屏幕2之前，其主要用于消除不发光黑区，以及消除摄像时LED屏幕2由于其LED灯21空间排列频率与摄像装置CCD的空间频率比较接近而造成的摩尔纹现象。所述导光装置1呈平板状，在其一侧表面上间隔开设有若干个凹槽13。所述凹槽13的大小与LED屏幕2的LED灯21的大小相关，其比LED灯21略大，其以可独立容置一颗LED灯21的大小为宜。所述凹槽13均布布设，其排列方式与LED屏幕2上的LED灯21的排列方式保持一致，使得两者的空间频率一致。各凹槽13之间间隔的距离与LED屏幕2上LED灯21间隔的距离相关，其距离等各LED灯21之间的距离。所述凹槽13与LED屏幕2上的LED灯21一一对应，并将相邻的LED灯21间隔开。所述凹槽13的形状可设置成多种形式，所述凹槽13的横截面既可以是矩形，也可以是圆形。本实施例中，所述凹槽13的横截面呈方形。各凹槽13的形状及大小分别保持一致。

如图3所示，在各凹槽13的顶部上分别设有凹透镜结构12。所述凹透镜结构12的球面朝向导光装置1设有凹槽13的一侧弯曲，其使得凹透镜结构12的焦点与所述凹槽13位于所述导光装置1的同一侧。各凹透镜结构12的形状及大小分别一致，其使得所述凹透镜结构12的焦点位于同一平面上。所述凹透镜结构12用于将光线进行发散。

如图1、图3所示，在所述导光装置1的另一侧表面，即与设有凹槽13相对的另一侧表面上分别开设有棱台透镜结构11。所述棱台透镜结构11分别相互间隔，并均匀布设，其排列方式与LED屏幕2上的LED灯21的排列方式保持一致，使得两者的空间频率一致。本实施例中，所述棱台透镜结构11的底面大小大于所述凹槽的横截面大小。所述棱台透镜结构11与所述凹透镜结构12位置一一对应，其均与LED灯21一一对应。各棱台透镜结构11的形状及大小分别保持一致，其可为多种多边形棱台透镜结构11，如四棱台透镜结构、八棱台透镜结构或其他多棱台透镜结构等，如可在四棱台透镜结构的基础上对四棱台透镜结构的棱角棱边进行倒角处理而形成相应的多棱镜面结构。所述棱台透镜结构11的上表面相平齐，其位于同一平面上，且所述棱台透镜结构11的上表面与所述凹透镜结构12的虚焦点所在的平面相平行，并与导光装置1的设有凹槽13的一侧表面相平行。所述凹透镜结构12用于将光线进行向外发散，增大传播角度，以增加光填充率的方式而改变LED屏幕的不发光黑区占有率，再通过棱台透镜结构11的折射作用而将光折射导向LED屏幕的正前方，在不损失LED像素点的情况下增加发光区空间频率，进而消除LED屏幕的上不发光黑区，并消除拍摄LED屏幕时画面中产生的摩尔纹现象。

为便于将导光装置1装配，在所述导光装置1的设有凹槽13的一侧表面上设有固定结构。所述固定结构可采用各种公知的固定结构，如胶粘结构、螺钉固定结构。实施时，可在所述导光装置1的设有凹槽13的一侧表面上均匀涂抹粘胶剂，然后将导光装置1粘接在LED屏幕2前，使导光装置1的凹槽13一一对应于LED屏幕2上的LED灯21，并将LED灯21罩设于凹槽13内。

制作时，根据LED屏幕2的电路PCB板大小和所用的LED灯尺寸大小，通过公知的工艺，制作出所述棱台透镜结构11、凹槽13、凹透镜结构12的模具，然后再通过机器对模具进行注塑而成型出本发明的导光装置，或是通过雕刻、压印等方式得到本发明的导光装置。其材质可由PC、PMMA、ABS、MS等常用材质中的一种或两种混合透明材料制成，制作过程中可加入少量的调色色素，使其颜色变成灰黑色或黑色，进而有助提高LED屏幕的对比度和人眼睛观看舒适度。

使用时，如图3所示，通过设置在导光装置1上的固定结构而可将其固定在LED屏幕2前使用。导光装置1的凹槽13正对LED屏幕2的LED灯21，并将各LED灯21间隔开。各LED灯21发出的光线，经凹透镜结构12发散并由棱台透镜结构11的侧面及上表面折射出去，由于凹透镜具有光扩散功能，而棱台透镜结构11的侧面具有棱镜片的作用，其具备将光能量往前方折射传递的功能，从而可将LED灯21的光线以更加均匀的方式扩散出去，从而调整正面出光的比例，解决像素之间存在明显的不发光黑区问题，并通过棱台透镜结构11而改变LED灯21的空间频率，使LED灯21的空间频率与CCD的空间频率差异增大，进而减少或消除摩尔纹现象。

为便于详细描述本发明的LED屏幕的光学透镜式导光装置1的作用原理，本实施例结合不同的示意图进行说明：

图4示出了LED灯21显示屏前未装设导光装置1时的状态。LED灯21的光线直射出去，由于LED灯21之间相间隔，因此其间隔区域内光线量较少，其相比于LED灯21的发光区，便可称之为不发光黑区。由于LED灯21排列规律，因此形成网格状的周期结构，LED灯21由于规律排布形成的亮区仍可明显的被观察到。需说明的是，LED灯发出的光并非平行光，而是散射光，而图4将其示意成平行光，其主要是为了对比突出凹透镜对光的发散作用：因为LED灯自身发出的散射光，相比于凹透镜散射后的光线，LED灯的散射光散射程度低，而为突出两种散射效果的差异，故而图4～图6中LED灯的光线被示意成了平行光。

如图5所示，当在LED灯21前增加凹槽13及凹透镜结构12时，由于凹透镜对光具有发散作用，LED灯21的光线不再如图4所示的那般集中，此时光线均匀些，但并不能使LED灯21与LED灯21间隔区域内的光线量与LED灯21发光区的光线量基本保持一致,LED灯21光线经发散后仍可在LED灯21发光区观察到相比图4不那么明显的亮区和不发光黑区。

如图6所示，当在凹透镜结构12前增加棱台透镜结构11时，由于棱台透镜的聚光功能，LED灯21发出的光线经棱台透镜结构11的侧面折射后，在LED灯21的两侧形成LED灯影像亮区3，由于LED灯21发出的光线已经凹透镜发散，因此将在LED灯21的两侧形成多个LED灯影像亮区3，该LED灯影像亮区3位于LED灯21与LED灯21间隔的不发光黑区中，从而可消除像素之间存在明显的不发光黑区问题。同时，由于形成了多个LED灯影像亮区3，其便改变了原有的LED灯21的空间频率，使得LED灯21影像的空间频率与CCD的空间频率差异增大，进而可消除摩尔纹现象。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (5)

1.一种LED屏幕的光学透镜式导光装置，其特征在于，所述导光装置(1)呈板状，其一侧表面上均匀开设有若干个相互间隔的凹槽(13)，在所述凹槽(13)的顶部设有凹透镜结构(12)，所述凹透镜结构(12)为球状凹透镜，在所述导光装置(1)的与所述凹槽(13)相对的另一侧表面上均匀设有若干个棱台透镜结构(11)，所述棱台透镜结构(11)与所述凹透镜结构(12)分别位于导光装置(1)相对的两侧，其数量和位置分别对应，当该导光装置(1)罩设于LED屏幕(2)外时，所述凹透镜结构(12)和所述棱台透镜结构(11)对LED屏幕(2)发出的LED灯光线进行折射成像而可消除LED灯(21)之间的不发光黑区及改变原有LED灯(21)的空间频率以消除摩尔纹现象。

2.如权利要求1所述的LED屏幕的光学透镜式导光装置，其特征在于，所述棱台透镜结构(11)均匀间隔，其分别与LED屏幕(2)上的LED灯(21)一一对应；所述凹透镜结构(12)均匀间隔，其分别与LED屏幕(2)上的LED灯(21)一一对应。

3.如权利要求1所述的LED屏幕的光学透镜式导光装置，其特征在于，各棱台透镜结构(11)的上表面平齐，各凹透镜结构(12)的虚焦点位于同一平面上，且所述棱台透镜结构(11)的上表面与所述凹透镜结构(12)的焦点所在的平面相平行。

4.如权利要求1所述的LED屏幕的光学透镜式导光装置，其特征在于，在所述导光装置(1)的设有凹槽(13)的一侧表面上设有固定结构，该固定结构用于将导光装置(1)固定于LED屏幕(2)外。

5.如权利要求4所述的LED屏幕的光学透镜式导光装置，其特征在于，所述固定结构包括胶粘结构及螺钉固定结构。