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龍圖騰網(wǎng)獲悉北京理工大學(xué)申請的專利基于自由曲面表達的漸進多焦點鏡片設(shè)計方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN119902385B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-23發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202510166512.3，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G02C7/02；該發(fā)明授權(quán)基于自由曲面表達的漸進多焦點鏡片設(shè)計方法是由馮澤心;潘興華;湯海松設(shè)計研發(fā)完成，并于2025-02-14向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本基于自由曲面表達的漸進多焦點鏡片設(shè)計方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明提供了一種基于自由曲面表達的漸進多焦點鏡片設(shè)計方法，主要用于老花眼群體的視力矯正，屬于眼視光學(xué)設(shè)計領(lǐng)域；本發(fā)明通過優(yōu)化自由曲面實現(xiàn)漸進多焦點鏡片的光焦度匹配與像散最小化，該設(shè)計方法利用自由曲面表達構(gòu)建了一個非線性泛函最小化問題，同時通過求解一個與基于球面基底擾動項相關(guān)的線性四階偏微分方程獲得優(yōu)化初始解；該方法能夠在盡可能實現(xiàn)光焦度匹配的前提下使得鏡片有效區(qū)域內(nèi)的像散最小，同時使得漸進通道兩側(cè)的高像散區(qū)域向鏡片邊緣區(qū)域轉(zhuǎn)移，能夠為佩戴者實現(xiàn)包含特定加光度、通道長度、有效視覺區(qū)范圍等在內(nèi)的多種定制化需求。

本發(fā)明授權(quán)基于自由曲面表達的漸進多焦點鏡片設(shè)計方法在權(quán)利要求書中公布了：1.基于自由曲面表達的漸進多焦點鏡片設(shè)計方法，其特征在于，包括： 步驟一、在指定大小的鏡片設(shè)計區(qū)域Ω內(nèi)進行有效視覺區(qū)與周邊像散區(qū)的劃分；同時，還將設(shè)計區(qū)域Ω劃分為實際設(shè)計區(qū)域Λ內(nèi)以及區(qū)域Λ外； 步驟二、根據(jù)步驟一中劃分的鏡片區(qū)域，對各區(qū)域的像散與光焦度的權(quán)重分別進行分配， 像散權(quán)重和光焦度權(quán)重分布記為矩陣α和矩陣β；其中，矩陣α中元素記為αx,y，矩陣β中元素記為βx,y，分別表示坐標(biāo)點x,y處的權(quán)重值； 步驟三、根據(jù)步驟一中劃分的鏡片區(qū)域進行光焦度分配，記為矩陣P0； 步驟四、通過求解線性四階偏微分方程獲取自由曲面優(yōu)化的初始解； 間接法設(shè)計漸進多焦點鏡片需要滿足以下泛函最小化： Izx,y＝∫Ω{αx,yPastx,y2+βx,yPmx,y-P0x,y2}dxdy2 式中：zx,y為鏡片的矢高分布，Pastx,y與Pmx,y對應(yīng)當(dāng)前鏡片的像散分布與光焦度分布，P0x,y為目標(biāo)光焦度分布，即為矩陣P0中元素；根據(jù)線性近似方法，將漸進多焦點鏡片設(shè)為基于球面基底sx,y與擾動項ox,y的組合，即實際鏡片的矢高可表達為zx,y＝sx,y+ox,y；然后將線性近似后的式2進行變分處理后得到關(guān)于擾動項ox,y的線性4階偏微分方程： 式中：oxx,oxy,oyy分別為函數(shù)ox,y對x,y的二階偏導(dǎo)數(shù)，·xx,·xy,·yy分別表示括號內(nèi)的函數(shù)整體對x,y的二階偏導(dǎo)數(shù)；系數(shù)aix,y為關(guān)于sx,y,αx,y,βx,y,P0x,y的函數(shù)，具體形式為： 式中：sx,sy,sxx,sxy,syy為球面基底函數(shù)sx,y對x,y坐標(biāo)的各階偏導(dǎo)數(shù)；通過給定球面基底的曲率半徑Rs，像散以及光焦度對應(yīng)的權(quán)重分布矩陣α、β，目標(biāo)光焦度分布矩陣P0，利用有限差分法求解式3得到擾動分布o(jì)x,y，則初始矢高分布z0x,y＝sx,y+ox,y； 步驟五、將步驟四中得到的離散數(shù)據(jù)點z0x,y用自由曲面表達式進行擬合，通過最小化評價函數(shù)Mθ得到擬合的自由曲面參數(shù)： 式中：θ為待優(yōu)化的自由曲面參數(shù)向量，fθ；x,y為自由曲面表達式，||·||F為矩陣的Frobenius范數(shù)； 步驟六、利用自動微分技術(shù)，獲得步驟五中擬合得到的自由曲面fθ；x,y關(guān)于輸入點坐標(biāo)x,y的各階偏導(dǎo)數(shù)，即fx,fy,fxx,fxy,fyy；利用這些偏導(dǎo)數(shù)構(gòu)成式2所示的非線性泛函，然后使用反向傳播計算損失函數(shù)值Iz對參數(shù)向量θ的梯度gradθ，并使用優(yōu)化器foptim更新自由曲面參數(shù)向量θ： θ*←foptim[θ；gradθ,τ]6式中：θ*為更新后的自由曲面參數(shù)，τ為更新步長或?qū)W習(xí)率，foptim通常為梯度下降算法中的優(yōu)化器； 步驟七、通過反復(fù)執(zhí)行步驟六，直至損失函數(shù)值Iz趨于平穩(wěn)便得到最終的優(yōu)化自由曲面fx,y，完成鏡片的設(shè)計。

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