本实用新型涉及光学眼镜片，具体涉及一种非旋转对称的非球面近视眼镜片。
背景技术：
传统的旋转对称非球面镜片能部分解决球面眼镜片镜片厚、重量大、成像清晰度差及佩戴不舒服的问题，但尚只能解决部分问题。中国发明专利CN101650462A公开了一种双面非球面树脂镜片，采用的技术方案解决了镜片厚、重量大的问题，但镜片的斜散像差存在不足，即成像的清晰度不够好； 中国发明专利CN1412604A公开了一种非球面近视眼镜片，成像清晰度较好 ，但虽然镜片有所减薄，却仍然较重，佩戴的舒适性不够好。同时，传统的旋转对称非球面镜片在佩戴时受到镜架配戴位置、镜眼距、眼位、隐形眼病等个人化且属于动态不确定因素的影响，即便点瞳装配也无法解决平视时视线未能通过镜片光学中心而造成周边像差不仅没有优化，甚至反而不如球面的状况，部分人群难以达到舒适的效果。
技术实现要素：
本实用新型针对传统的旋转对称非球面镜片部分人群不易适应，以及镜片薄、重量轻与成像清晰度高难以同时兼顾的不足，提供一种具有成像清晰度高，且镜片薄、重量轻、佩戴舒适特点的非旋转对称的椭圆形非球面近视眼镜片。
实现本实用新型发明目的的技术方案是提供一种椭圆形非球面近视眼镜片，它包括前表面和后表面两个折射表面，所述眼镜片的屈光度呈椭圆形状分布；两个折射表面中，至少一个折射表面为高次双园锥非球面；所述高次双园锥非球面折射表面由以下函数确定：
，
其中：
Z 是高次双园锥非球面上点（x,y）处的矢高，
Cx是基轴方向的曲率，
Cy是柱轴方向的曲率，
Kx是基轴X方向的园锥系数，
Ky是柱轴Y方向的园锥系数，
A2n包括A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16，是高次双园锥非球面高次项系数，
H是高次双园锥非球面表面上点（X，Y）距离z 轴的距离， ；
在镜片口径40mm处，垂直方向的屈光度补偿值为镜片中心屈光度的8%，水平方向的屈光度补偿值为垂直方向屈光度补偿值的75～80%。
本实用新型的技术方案可以是前表面为高次双园锥非球面，后表面为球面；或前表面为球面，后表面为高次双园锥非球面；也可以是前表面和后表面都为高次双园锥非球面。
本实用新型技术方案中所述的屈光度补偿值，指的是所述镜片某点处的屈光度减去镜片中心屈光度的差值。
本实用新型提供的椭圆形非球面近视眼镜片，是一种非旋转对称的非球面眼镜片，与现有技术相比，其有益效果是：
1.椭圆形非球面近视眼镜片由非球面镜片进一步优化得到，与传统的非球面近视眼镜片相比，同时兼备较高的成像清晰度和薄的镜片边缘厚度、轻盈的镜片重量，眼镜佩戴的舒适性进一步得到提升。
2.镜片的屈光度分布呈类椭圆形，在实际佩戴中如果瞳孔点未能对准镜片中心而引起的非对称像差的情况下，从光学中心向外呈椭圆形的屈光度变化分布相对于传统非球面的旋转对称设计可以适当减少左右两侧的像差，从而降低因实际佩戴位置不准而造成的不舒适感。
3.现代医学研究表明，人眼水平方向（X方向）的视场角较大，竖直方向（Y方向）的视场角较小，二者的比例大致在75%～80%之间。由于像差随着视场角的增大而迅速扩大，因此人眼对于瞳孔左右两侧像差的容忍度低于上下位置的像差，就人体工程学而言，该设计具有有现实的提升实际佩戴舒适度的效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种椭圆形非球面近视眼镜片的屈光度分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案作进一步的具体阐述。
实施例一
参见表一（1），为现有技术（CN101650462A）实施例公开的镜片结构参数和像差数据。
表一（1）
由表一（1）参数可见：现有技术（CN101650462A）提供的实施例在口径72 mm 处的边缘厚度4.965mm ,而同规格球面眼镜片边缘厚度是6.033 mm 。结果表明，所提供的非球面眼镜片具有轻薄的优点，但成像质量不理想。镜片在0.7视场 2w=50°时（对应眼镜片口径 28 mm 处），点列图达81.3微米；全视场 2w=70°时（对应眼镜片口径 40 mm 处），点列图达121.7微米。
现有技术的成像质量与同光度、同结构参数的球面眼镜片相比，成像质量要好一些，但是还达不到最好设计的同光度球面眼镜片的成像质量，结果参见表一（2）。
表一（2）：
。
在本实施例中，采用的前表面曲率半径R1=1100，后表面曲率半径R2=122.222，CT=1.2，N=1.547，为了使椭圆形非球面眼镜片同时具有镜片轻薄和成像质量优良的特性，以现有技术（CN101650462A）实施例提供的结构参数为初始数据，进行优化设计，提供一种椭圆形非球面眼镜片，其步骤如下：
第一步：定义一个数值 M 作为椭圆形非球面眼镜片的优化操作数：
M = QGDX40 / QGDY40
式中：QGDX40表示所述椭圆形眼镜片在点（x1=20 , y1= 0）处的屈光度，QGDY40表示所述椭圆形眼镜片在点（x1=0 , y1=20）处的屈光度。
高次双园锥非球面折射表面的矢高由下式确定：
，
其中：
z 是椭圆形非球面上点（x,y）处的矢高，
Cx是基轴方向的曲率，
Cy是柱轴方向的曲率，
Kx基轴X方向的园锥系数，
Ky柱轴Y方向的园锥系数，
A2n即A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16是椭圆形非球面高次项系数，
H是椭圆形非球面表面上点（X，Y）距离z 轴的距离，。
第二步：在ZEMAX光学设计软件中，将高次双园锥非球面作为自定义表面，数值M=0.7884作为优化操作数，将高次双园锥非球面的非球面系数Kx,ky,A4,A6,,A8,A10,A12～A16作为自变量，对表一的参数进行优化设计。
第三步：判断优化设计是否完成的依据是数值M的公差值是否小于或等于0.025,即M =（75%～80%）范围内的任何一个数值时，将可认为此时优化结束，得到优化结果。
按上述设计步骤，在本实施例中，设定前表面为高次双园锥非球面，后表面是球面，将高次双园锥非球面系数Kx,ky,A4,A6,,A8,A10,A12～A16作为自变量，对初始数据的参数进行优化设计。经过多次优化，得到椭圆形非球面镜片的设计结果。
参见附图1，它是本实施例提供的椭圆形非球面近视眼镜片的屈光度分布图。
本实施例提供的椭圆形非球面近视眼镜片，在镜片口径40mm处，垂直方向的屈光度补偿值为镜片中心屈光度的8%，水平方向的屈光度补偿值为垂直方向屈光度补偿值的75～80%。屈光度补偿值指的是所述镜片某点处的屈光度减去镜片中心屈光度的差值。其屈光度分布图如图1所述，为椭圆形。
参见表二，为本实施例提供的椭圆形非球面近视眼镜片的结构参数和像差。
表二
对比表一（1）、表二结果可以看出：本实施例提供的镜片其各项性能都有很大改善：与现有技术的边厚度是4.965mm相比,本实施例优化后X方向边厚度为4.3891 mm，Y方向边厚度为3.7622mm，眼镜片的重量可减轻21%，使眼镜片变得更加轻盈。
眼镜片的像差也有了很大改善，0.7视场2W=49.50°处，现有技术弥散斑大小是 81.3微米，本实施例优化后弥散斑大小是 5.9微米；全视场2W=70°处，现有技术弥散斑大小是 121.7微米，本实施例优化后弥散斑大小是 7.1微米。
特别应当指出的是，验配眼镜片过程中会出现很多问题，这会影响眼镜的佩戴效果。有些验配误差会导致实际佩戴位置偏离正确位置，假设瞳孔点在水平方向向右偏离正确位置5mm, 这相当非球面眼镜片的顶点位置在水平方向向右偏离5mm ，此时眼镜片的视场角在水平方向也就发生了变化：这时眼镜片在水平方向的视场增加了6.196°，半视场角从原来的35°变成了41.2°。视场角的变大导致像差变大，这样眼镜片的成像质量变差了。原全视场（W=35°）弥散斑大小是 7.1微米。变成全视场（W=41.5°）弥散斑大小是 16.6微米。即使由于视场角的变大导致像质变差，但对比一般的非球面眼镜片而言，实施例一的像差在视场角2W=82.8°时弥散班16.6微米仍比一般的非球面眼镜片弥散班48.3微米好很多，参见表三与表四的对比结果。表三为本实施例镜片的像差与验配误差对像差的影响及球面眼镜像差对比表；表四为现有技术镜片的像差与验配误差对像差的影响及球面眼镜像差对比表。
表三
表四
从表四结果可以看到，现有技术（CN1412604A）的像差全视场（2W=82.4°）弥散班48.3微米就不如同光度相同参数球面眼镜片弥散班41.2微米好（因为在球面眼镜片上，球面顶点位置的变化，对佩戴者是没有影响，在验配误差为5mm情况下，半视场角仍是原来的35°）。而优化后的椭圆形眼镜片弥散班只有16.6微米，显然优于同光度相同参数球面眼镜片。
根据上述计算的像差值的对比可以得知，本实施例提供的近视眼镜片具有较高的成像清晰度，眼镜片边缘厚度也减少了很多，这样眼镜片将变得更加轻盈，眼镜佩戴的舒适性将进一步得到提升。本实施例提供的近视眼镜片的各项指标均大大优于现有技术。
实施例二：
本实施例选择后表面为高次双园锥非球面，前表面为球面，设计方法与实施例一相同。将高次双园锥非球面的非球面系数Kx,ky,A4,A6,,A8,A10,A12～A16作为自变量，对初始数据的参数进行优化设计。
按实施例一的设计步骤，经过多次优化，得到的椭圆形非球面镜片的设计结果及像差参见表五。其屈光度分布图如图1所述，为椭圆形。
表五
从上表五可以看出：初始结构优化后，各项性能都有很大改善：首先，优化前边厚度是4.965mm,优化后，X方向边厚度变成4.6661 mm，Y方向边厚度变成3.0728mm。这样眼镜片的重量减轻很多，使眼镜片变得更加轻盈。另外眼镜片的像差也有了很大改善，0.7视场2W=49.50°处，优化前，弥散斑大小是 81.3微米，优化后弥散斑大小是 8微米。全视场2W=70°处，优化前，弥散斑大小是 121.7微米，优化后弥散斑大小是 3.4微米。
本实施例提供的椭圆形非球面镜片的验配误差对佩戴效果的影响也比较小。即使由于眼镜片的验配误差使视场角变大而导致像质变差，但对比一般的非球面眼镜片而言，成像质量也要好一些。实施例二的像差在视场角2W=82.8°时弥散班3.3微米仍比一般的非球面眼镜片弥散班 48.3 微米好很多。对比球面眼镜片的 41.4 微米也好很多。表六是本实施例提供的镜片的像差与验配误差对像差的影响及球面眼镜像差对比表。
表六
由表六结果可以看出，本实施例的各项指标均大大优于现有技术。
实施例三
本实施例选择前表面和后表面均为高次双园锥非球面。初始数据和设计方法与实施例一相同，将前表面和后表面的高次双园锥非球面系数Kx,ky,A4,A6,,A8,A10,A12～A16作为自变量，对初始数据的参数进行优化设计。
按实施例一设计步骤，经过多次优化，得到椭圆形非球面镜片的设计结果的结构参数和像差参见表七。
表七
由表七结果可以看出：初始结构优化后，各项性能都有很大改善：首先，优化前边厚度是4.965mm,优化后X方向边厚度变成4.1620 mm，Y方向边厚度变成3.0181mm。这样眼镜片的重量减轻很多，使眼镜片变得更加轻盈。另外眼镜片的像差也有了很大改善，0.7视场2W=49.50°处，优化前，弥散斑大小是 81.3微米，优化后弥散斑大小是2.6微米。全视场2W=70°处，优化前，弥散斑大小是 121.7微米，优化后弥散斑大小是 3.3微米。
结果表明，本实施例提供的椭圆形非球面的验配误差对佩戴效果的影响也比较小。即使由于眼镜片的验配误差使视场角变大而导致像质变差，但对比一般的非球 面眼镜片而言，成像质量也要好一些。本实施例提供的镜片的像差在视场角2W=82.8°时弥散班3.8微米仍比一般的非球面眼镜片弥散班48.3微米好很多。对比球面眼镜片的41.4 微米也好很多。
表八为本实施例提供的镜片的像差与验配误差对像差的影响及球面眼镜像差对比表。
表八
由各实施例结果可以看出，本实施例提供的椭圆形非球面近视眼镜片其各项指标均大大优于现有技术。