本发明涉及ar眼镜技术，特别是涉及一种带有反射器的ar眼镜镜片。
背景技术：
目前市场上的ar眼镜，人眼通过镜片看ar显示屏输出的图像时都是直视前方或目光向上看到图像。这种视角方式有一定的缺陷，首先，当ar显示屏输出的图像在人的直视前方时会严重影响使用者正前方的视线，其次，从人的视觉习惯分析，人在目视前方时或目光向上看时，都是在看远方的物体，这时人的眼睛焦距是长焦距，看近处的物体时大多数情况下，人眼都是向下看的，如看手机、看书等。
而分析ar眼镜显示屏输出图像的光学系统时会发现，ar眼镜显示屏输出图像的光学系统不可能将显示屏成像到距离人很远的地方，一般情況这个像都在距离人一到两米之内，多数情况下都在一米之内。
综合上述分析，有必要设计一种ar眼镜的光学系统，使得人眼在向下方看时正好能看到ar显示屏输出的图像会更加符合人眼的视觉习惯，这样也不会遮挡正前方的视线，同时更不容易引起人眼的肌肉疲劳。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种带有反射器的ar眼镜镜片，符合人眼的视觉习惯，不会遮挡正前方的视线，不容易引起人眼的肌肉疲劳。
为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
一种带有反射器的ar眼镜镜片，包括眼镜镜片本体、设置在眼镜镜片本体顶部的显示屏、设置在所述眼镜镜片本体上方的第一透镜组以及与所述眼镜镜片本体固定的反射器，所述反射器位于所述眼镜镜片本体的下方，所述反射器的内表面为折射面，外表面镀有反射膜；显示屏输出的图像经第一透镜组产生入射光线，入射光线入射至所述反射器的内表面，小角度的入射光线在折射面发生大角度折射，折射后的光线在外表面的反射膜发生反射，反射后的光线经折射面折射后出射。一种带有反射器的ar眼镜镜片具有加工和生产成本低、造价低、易于大规模生产等优点。
优选的，所述反射器为阶梯状结构，阶梯的数量≥1，所述反射器的外表面与所述眼镜镜片本体的外表面可以属于同一曲面。
优选的，所述反射器的阶梯状结构粘接固定。
优选的，经反射器折射和反射后的出射光线与水平方向的夹角a固定，夹角的度数范围为40°＞a＞20°。
优选的，所述显示屏为单色或多色显示屏，输出的图像为单色图像或多色图像。
优选的，所述反射膜为针对单色显示屏的反射膜或半反半透膜，或者是针对多色显示屏的可见光全带宽反射膜或可见光带宽的半反半透膜。
优选的，所述第一透镜组与所述眼镜镜片本体可以为一体结构或粘接。
优选的，所述眼镜镜片本体可以根据用户眼睛的曲光度定制为近视镜片或远视镜片或太阳眼镜或平光眼镜。
优选的，所述反射器的反射面设有向外延伸的斜面，斜面的斜角与入射光线进入眼镜镜片本体时的折射角平行，斜面的外延量与显示屏的大小共轭。
优选的，所述第一透镜组可以根据人眼的屈光度不同设计为汇聚的正透镜或者发散的负透镜。
本发明的有益效果在于：人眼在向下方看时正好能够看到ar显示屏输出的图像，符合人眼的视觉习惯，不会遮挡正前方的视线，不容易引起人眼的肌肉疲劳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种带有反射器的ar眼镜镜片实施例一的结构示意图；
图2是入射光线小角度入射时的大角度折射原理图；
图3是反射面反射屏幕光线的原理图；
图4是折射光线延长线的示意图；
图5是反射光线进入人眼的示意图；
图6是本发明一种带有反射器的ar眼镜镜片实施例二的结构示意图；
图7是光线路径示意图。
图中，1-眼镜镜片本体，2-显示屏，3-第一透镜组，4-反射器，401-折射面，402-反射膜，403-斜面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，本发明提出了一种带有反射器4的ar眼镜镜片，包括眼镜镜片本体1、设置在眼镜镜片本体1顶部的显示屏2、设置在眼镜镜片本体1上方的第一透镜组3以及与眼镜镜片本体1固定的反射器4，反射器4位于眼镜镜片本体1的下方，反射器4的内表面为折射面401，外表面为反射面，镀有反射膜402；显示屏2输出的图像经第一透镜组3产生入射光线，入射光线入射至反射器4的内表面，小角度的入射光线在折射面401发生大角度折射，折射后的光线在外表面的反射膜402发生反射，反射后的光线经折射面401折射后出射。
优选的，反射器4为阶梯状结构，阶梯的数量≥1，反射器4的外表面与眼镜镜片本体1的外表面属于同一曲面。反射器4的阶梯状结构可粘接，具体的可采用胶水固定。
如图2所示，本发明利用了入射光线小角度入射时的大角度折射原理，介质面上方为空气，下方为光学镜片材料，在本实施例中选用pmma，折射率为:1.4918，按光学折射原理1*sin(90-m)＝1.4918*sin(90-n)，角度n-m的值会因为入射光线的入射角m的值越小而越接近n，当m＝0，sin(90-n)＝1/1.4918，90-n会越接近42度，n会越接近48度。这个光学基本特征对本实施例的实现带来很大的帮助。
如图3所示，n-m的值越大，反射面与眼镜镜片表面的夹角w就越小，这意味着在一定基本厚度的眼镜镜片中能生成的反射面的面积就越大，能反射的显示屏2上的信息就越多，单一阶梯反射面反射的显示屏2信息越多，本发明中的阶梯反射面的阶梯数量就越少。
如图4所示，显示屏2的几何中心c发出的光线经过眼镜镜片的折射和反射，其经眼镜镜片折射光线的延长线会交汇于d点。阶梯状反射面用来反射经眼镜镜片折射的入射光线，同时该入射光线的延长线交于d点，这意味着对于反射面来说，要反射的光线来自于虚交点d，同时为了让人眼能清楚看见显示屏2的图像，反射面反射出来的光线经由眼镜镜片再次折射后的出射光线(进入人眼的光线)需要是进入人眼瞳孔的平行光线。由于眼镜镜片的厚度相对于眼镜镜片的曲面曲率数量级相对很小，同时反射面反射的光线在眼镜镜片内的光程很短，所以在本发明实施例中将反射面的反射光线也定义为平行光(实际设计中也可以定义为相交于远处某一点的汇聚光线)。要满足从d点发出的光线经由反射面反射后的光线是平行光(相交于远处某一点的汇聚光线)，则表示反射面是以d点为焦点的抛物面(椭球面)。
因为每一个阶梯反射面只能接受部分显示屏2信息，为了能够完整地显示显示屏2的信息，有必要设置多个阶梯状反射面，让第一阶梯状反射面接收显示屏2发出的第一阶梯反射区的信息，第二阶梯状反射面接收显示屏2发出的第二阶梯反射区的信息，第三阶梯状反射面接收显示屏2发出的第三阶梯反射区的信息，第四阶梯状反射面接收显示屏2发出的第四阶梯反射区的信息，以此类推。
如图5所示，经反射器4折射和反射后的出射光线与水平方向的夹角a固定，即通过反射器4反射出来的光线与人眼有一个固定的向上的夹角，夹角的度数范围为40°＞a＞20°。
优选的，显示屏2为单色或多色显示屏2，输出的图像为单色图像或多色图像。反射膜402为针对单色显示屏2的反射膜402或半反半透膜，或者是针对多色显示屏2的可见光全带宽反射膜402或可见光带宽的半反半透膜。第一透镜组3与眼镜镜片本体1为一体结构或粘接。眼镜镜片本体1根据用户眼睛的曲光度定制为近视镜片或远视镜片或太阳眼镜或平光眼镜。
实施例二
如图6所示，与实施例一不同的是，反射器4的反射面设有向外延伸的斜面403，斜面403的斜角与入射光线进入眼镜镜片本体1时的折射角平行，斜面403的外延量与显示屏2的大小共轭。
显示屏2的光线通过第一透镜组3聚光后进入眼镜镜片折射，再通过反射面反射返回，再通过眼镜镜片折射投射进入人眼。为了让反射面的面积足够大，从而使人眼能够看到足够多的显示屏2信息，本案在眼镜镜片的外侧增加了一个外延斜面403，这个外延斜面403的斜角与入射光进入眼镜镜片时折射角平行。外延斜面403的外延量与显示屏2的大小共轭。
优选的，第一透镜组3为汇聚的正透镜或者发散的负透镜，用于适应不同人眼的曲光度。第一透镜组3为了适应不同人眼的曲光度，可以为汇聚的正透镜，也可以为发散的负透镜。同样为了适应不同人眼的曲光度，同时能保证反射面与眼镜镜片的精确的光学关系，本案中的眼镜镜片外曲面将因人眼的曲光度不同而被设置为不同的曲率。
如图7所示，从显示屏2的几何中心c发出的光线，通过第一透镜组3调整(以适应不同曲光度的用户)，折射到眼镜镜片内部，该折射光线的延长线汇聚于d点，设定进入人眼的出射光线与水平方向夹角为22度，同时进入人眼的光线为平行光，再追踪该平行光折射进入眼镜镜片的光线，可以得到该平行光折射进入眼镜镜片的光线的延长线将汇聚于b点。基于几何光学原理可以得出反射面的曲面方程为通过外延斜面403的顶点的以d和b为焦点的椭球面。
如折射光线的延长线汇聚于d点，以及反射光线延长线(平行光折射进入眼镜镜片的光线的延长线)的交点b，为了便于分析系统的方便作做了简化，在实际设计中，因为d点和b点会因为显示屏2的几何中心点c点所发出的光线的方向变化而产生位置变化，必须对反射面的面型进行多次优化。
本发明的有益效果在于：人眼在向下方看时正好能够看到ar显示屏2输出的图像，符合人眼的视觉习惯，不会遮挡正前方的视线，不容易引起人眼的肌肉疲劳。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求书范围来确定其技术性范围。
1.一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，包括眼镜镜片本体、设置在眼镜镜片本体顶部的显示屏、设置在所述眼镜镜片本体上方的第一透镜组以及与所述眼镜镜片本体固定的反射器，所述反射器位于所述眼镜镜片本体的下方，所述反射器的内表面为折射面，外表面镀有反射膜；显示屏输出的图像经第一透镜组产生入射光线，入射光线入射至所述反射器的内表面，小角度的入射光线在折射面发生大角度折射，折射后的光线在外表面的反射膜发生反射，反射后的光线经折射面折射后出射。
2.根据权利要求1所述的一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，所述反射器为阶梯状结构，阶梯的数量≥1，所述反射器的外表面与所述眼镜镜片本体的外表面属于同一曲面。
3.根据权利要求2所述的一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，所述反射器的阶梯状结构粘接固定。
4.根据权利要求1所述的一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，经反射器折射和反射后的出射光线与水平方向的夹角a固定，夹角的度数范围为40°＞a＞20°。
5.根据权利要求1所述的一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，所述显示屏为单色或多色显示屏，输出的图像为单色图像或多色图像。
6.根据权利要求1或5所述的一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，所述反射膜为针对单色显示屏的反射膜或半反半透膜，或者是针对多色显示屏的可见光全带宽反射膜或可见光带宽的半反半透膜。
7.根据权利要求1所述的一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，所述第一透镜组与所述眼镜镜片本体为一体结构或粘接。
8.根据权利要求1所述的一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，所述眼镜镜片本体根据用户眼睛的曲光度定制为近视镜片或远视镜片或太阳眼镜或平光眼镜。
9.根据权利要求1所述的一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，所述反射器的反射面设有向外延伸的斜面，斜面的斜角与入射光线进入眼镜镜片本体时的折射角平行，斜面的外延量与显示屏的大小共轭。
10.根据权利要求1所述的一种带有反射器的ar眼镜镜片，其特征在于，所述第一透镜组根据人眼的屈光度不同设计为汇聚的正透镜或者发散的负透镜。
技术总结