(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210604711.4 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 南开大学 地址 300350 天津市津南区同砚路38号 (72)发明人 刘永基　邢钰炜　李坤琦　 (74)专利代理 机构 北京盛询知识产权代理有限 公司 11901 专利代理师 马文巧 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种平滑相位多焦点人工晶状体设计的优 化方法 (57)摘要 本发明公开了一种平滑相位多焦点人工晶 状体设计的优化方法， 包括： 设计确定多焦点人 工晶状体的基础光焦度， 构建眼模型， 将基础光 焦度输入眼模型， 优化得到偶次非球面透镜主 体； 构建平滑相位函数， 确定焦点性能比例， 根据 平滑相位函数和焦点性能比例获得初始相位函 数参数组合； 对初始相位函数参数组合进行优化 筛选获得初步最优相位函数参数 组合； 基于透镜 主体和初步最优相位函数参数组合叠加轮廓面 型获得初步最优多焦点人工晶状体； 微调参数， 再次优化获得最接近设计焦面性能比例的目标 参数组合； 验证目标参数组合的性能， 获得优化 后多焦点人工晶状体的设计加工数据。 本发明优 化效率高， 优化效果 好。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114781187 A 2022.07.22 CN 114781187 A 1.一种平 滑相位多焦点人工晶状 体设计的优化方法， 其特 征在于， 包括： 设计确定多焦点人工晶状体的基础光焦度， 构建眼模型， 将所述基础光焦度输入所述 眼模型， 优化得到偶次非球面透 镜主体； 构建所述多焦点人工晶状体的平滑相位函数， 确定所述多焦点人工晶状体设计的焦点 性能比例， 根据所述平滑相位函数和所述焦点性能比例获得初始相位函数参数组合； 对所 述初始相位 函数参数组合进行全局优化、 多轮筛 选获得初步 最优相位 函数参数组合； 基于所述偶次非球面透镜主体和所述初步最优相位函数参数组合叠加轮廓面型获得 初步最优多焦点人工晶状 体； 对所述初步最优多焦点人工晶状体微调参数， 再次优化获得最接近设计焦面性 能比例 的目标参数组合； 验证所述 目标参数组合的性能， 获得优化后多焦点人工晶状体的设计加 工数据。 2.根据权利要求1所述的平 滑相位多焦点人工晶状 体设计的优化方法， 其特 征在于， 根据所述平滑相位函数和所述焦点性 能比例获得初始相位函数参数组合的过程包括， 根据所述平滑相位函数和所述焦点性能比例， 采用全局优化算法， 根据轴向PSF计算结果， 最小化评价 函数， 获得初始相位 函数参数组合。 3.根据权利要求2所述的平 滑相位多焦点人工晶状 体设计的优化方法， 其特 征在于， 根据所述平滑相位函数和所述焦点性能比例， 采用全局优化算法， 根据轴向PSF计算结 果， 最小化评价 函数， 获得初始相位 函数参数组合过程包括， 在参数范围内随机选择初始值， 获得初始参数组合， 将所述初始参数组合输入相位函 数， 根据标量衍射理论计算轴向PSF， 获得轴向PSF计算结果， 根据所述轴向PSF计算结果评 估焦点性能， 获得焦点 性能比例； 设计评价函数， 将所述焦点性能比例替换所述评价函数中的对应变量， 通过全局优化 算法进行优化， 获得评价 函数最小化目的下的最优解； 根据预设筛选条件对所述最优解进行筛选， 获得初始相位函数参数组合作进一步优 化。 4.根据权利要求1所述的平 滑相位多焦点人工晶状 体设计的优化方法， 其特 征在于， 基于所述偶次非球面透镜主体和所述初步最优相位函数参数组合叠加轮廓面型获得 初步最优多焦点人工晶状体之前还包括将可行参数组合输入所述平滑相位函数， 获得衍射 轮廓。 5.根据权利要求1所述的平 滑相位多焦点人工晶状 体设计的优化方法， 其特 征在于， 对所述初步最优多焦点人工晶状体微调参数， 再次优化获得最接近设计焦面性 能比例 的目标参数组合的过程包括， 将衍射轮廓导入光学仿真软件， 输入初始参数组合微调相位 函数参数， 根据焦点位置MT F值计算结果比值， 迭代计算 获得最接近 设计焦面性能比例的目 标参数组合。 6.根据权利要求5所述的平 滑相位多焦点人工晶状 体设计的优化方法， 其特 征在于， 将所述衍射轮廓导入光学仿真软件， 输入初始参数组合微调相位函数参数， 根据焦点 位置MTF值计算结果比值， 迭代计算获得最接近设计焦面性能比例的目标参数组合的过程 包括， 通过动态链接库接口连接所述光学仿真软件后进行相位轮廓自定义面型的编写， 并保权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114781187 A 2留参数输入窗口； 将所述初始参数组合导入所述光学仿真软件， 使衍射轮廓叠加在偶次非 球面透镜主体上， 设置焦面位置， 使用FFT  MTF模块分析最优解在实际人眼模型或ISO测量 模型中的焦面成像性能， 将各个焦面的MTF作为各个焦点 性能新的评 定标准； 对衍射轮廓参数进行小范围迭代微调， 微调过程中不断计算更新MTF数据以判断是否 符合设计要求， 得到最接近设计比例的性能参数作为最终设计结果； 确定所述最终设计结 果性能， 绘制MTF图、 离焦MTF曲线,导出Sa g图作后续加工使用。 7.根据权利要求1所述的平 滑相位多焦点人工晶状 体设计的优化方法， 其特 征在于， 所述平滑相位函数表达式为： 式中， 为衍射轮廓对应的平滑相位函数； r为光轴向面上一点的径向距离； Po是在 所述相位函数用于调控参数； tan‑1是反正切函数； sin是正弦函数； α 为正弦幅值调控参数； So是反正切函数的幅角调制参数， 单位 为mm2； T是所述相位 函数关于r2的周期， 单位 为mm2。 8.根据权利要求2所述的平 滑相位多焦点人工晶状 体设计的优化方法， 其特 征在于， 所述评价 函数表达式为： F(1)＝max(ef ffar+effint+effnear) 式中： F(1)、 F(2)、 F(3)、 F(4)为评价函数； efffar为远距离焦面能量， effint为中间距离 焦面能量， effnear为近距离焦面能量， efftot为三个焦面的总能量； t argetfar为远距离焦面 目标能量比例， targetint为中间距离目标能量比例， targetnear为近距离目标能量比例。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114781187 A 3