用于控制近視、延長焦深和矯正老花眼的脈沖正鏡片設計的制作方法

相關申請的交叉引用本申請要求2016年3月22日提交的美國臨時專利申請62/311,485的權益。
背景技術：
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技術領域：
本發明涉及眼科鏡片，并且更具體地涉及被設計成減慢、延緩或預防近視發展、延長眼睛的焦深或提供老花眼矯正的接觸鏡片。本發明的眼科鏡片利用透射式高速可調諧光學器件向人眼顯示短周期(脈沖)改變的光焦度或光學設計，以提供眼睛生長停止信號或延長眼睛的焦深。此類透射式高速可調諧光學器件的示例包括透射式空間光調制器(液晶)或可變靜電液體光學器件，諸如油/水封閉鏡片。2.相關領域描述導致視敏度下降的常見病癥是近視和遠視，對于該病癥需配戴呈眼鏡或剛性或軟性接觸鏡片形式的矯正鏡片。該病癥一般被描述為在眼睛的長度和眼睛的光學元件的聚焦之間的不平衡。近視眼在視網膜平面的前方聚焦，并且遠視眼在視網膜平面的后方聚焦。通常因為眼睛的軸向長度生長至長于眼睛的光學部件的焦距，即眼睛生長得過長，所以形成近視。通常因為眼睛的軸向長度與眼睛的光學部件的焦距相比過短，即眼睛長得不夠長，所以遠視發展。正如指出的，近視通常由于眼睛的過度軸向生長或伸長而發生。現在公認的是，主要來自動物研究，軸向眼睛生長可以受視網膜圖像的質量和聚焦的影響。利用多個不同的實驗范式，在一系列不同的動物種類上進行實驗，已經示出了改變視網膜圖像質量可以導致在眼睛生長中的一致的和可預測的變化。此外，已知通過正透鏡(近視性散焦)或負透鏡(遠視性散焦)使在小雞和靈長類動物模型中的視網膜圖像散焦導致可預測的(在方向和量值兩個方面)眼睛生長的變化，該變化符合眼睛生長以補償強加的散焦。與光學模糊相關聯的眼睛長度的變化已被示出是由鞏膜生長和脈絡膜厚度兩者的變化調制的。帶有正透鏡的模糊，其導致近視模糊且降低鞏膜生長速率，致使遠視性屈光不正。帶有負透鏡的模糊，其導致遠視模糊且提高鞏膜生長速率，致使近視性屈光不正。響應視網膜圖像散焦的這些眼睛生長的變化已經被證明在很大程度上是通過局部視網膜機構中介的，因為當視神經受損時，眼睛長度的變化仍會發生，而且強加散焦在局部視網膜區域上已被示出導致被局限于特定的視網膜區域的改變的眼睛生長。在人類中，存在支持視網膜圖像質量可以影響眼睛生長的概念的間接和直接兩種證據。各種不同的眼部病癥，所有這些都導致形成視力的干擾諸如上瞼下垂、先天性白內障、角膜混濁、玻璃體出血和其他眼部疾病，已經被發現與在年輕人中的異常的眼睛生長相關聯，這表明在視網膜圖像質量中的相對大的改變確實影響在人類受試者中眼睛的生長。基于在可以為人類的眼睛生長和近視發展提供刺激的近距離工作期間在人類聚焦系統中的光學誤差，也已經假設了更精細的視網膜圖像變化對人類眼睛生長的影響。近視在世界許多地區均具有高患病率。該病癥最值得關注的是其可能持續發展為高度近視，例如屈光度大于五(5)或六(6)，在沒有光學輔助工具的情況下這將顯著地影響一個人的行為能力。高度近視還與視網膜疾病、白內障和青光眼的風險增大相關聯。矯正眼科鏡片用于分別通過從視網膜平面的前方轉移焦點以矯正近視或從視網膜平面的后方轉移焦點以矯正遠視來改變眼睛的總聚焦，以使得在視網膜平面處呈現更清晰的圖像。然而，這些病癥的矯正方法并未解決病因，而只是修復性的并且僅解決癥狀。用于減慢近視發展的許多方法依賴于在鏡片的一些區域中引入附加的正光焦度，諸如同心雙焦點和/或多焦點接觸鏡片。例如，在歸本申請人所有并且以引用方式并入本文的美國已公布專利申請us20160054588中，鏡片包含具有用于近視視力矯正的負光焦度的中心區，該中心區被治療區包圍，該治療區具有這樣的光焦度分布：其從中心區的外邊緣到治療區增加至多+5屈光度的光焦度。治療區中的這種附加的正光焦度提供延緩眼睛生長的信號；而具有負光焦度的中心區提供近視視力矯正。為獲得良好的視力，還必須在鏡片的一些區域中為遠距(遠視)視力提供最佳矯正。在一個簡單的示例中，雙區同心雙焦點設計可具有中心距屈光矯正和旨在減慢眼睛生長的具有附加的正光焦度的外部同心區域。諸如此類的光學設計在一定程度上降低了視敏度和對比敏感度，因為并非通過佩戴者的入射光瞳的所有光都將在眼睛內的相同焦距(或平面)處聚焦。另一種方法考慮到眼睛對光的光譜分布的響應。在美國專利5,838,419中，光學濾光器或色調用于眼部裝置上，以便偏移進入眼睛視網膜上的光的光譜分布。具體地，通過利用將光譜分布朝向短的可見波長移動的藍色濾光器來實現近視矯正。同樣，可采用紅色濾光器治療遠視。雖然這種方法可用于屈光矯正，但它無法解決近視發展的問題。還提出了眼部裝置諸如具有光源的眼鏡以提供治療效果，如在美國已公布的專利申請us20090192437中提出，其中描述了一種可佩戴的眼部光活化裝置。該裝置由受試者以類似于佩戴眼鏡的方式佩戴，并且該裝置具有能夠在佩戴裝置時被導向眼睛的光源。光的功率和波長均可調節。這通常與由光源活化的光敏治療劑結合來實現。(即：光線療法似乎是本專利申請的焦點)。盡管該申請的發明人聲稱光可以單獨施用以用于治療目的，但是并未提供更多描述或治療方法。該發明人繼續提到將眼睛角膜暴露于特定波長的光的益處，暴露時間長于便于受試者保持靜止的時間(例如：>10秒，>20秒，…>2分鐘)。這可能適用于在佩戴眼鏡并執行其它功能時待進行治療的受試者，而非另選的在光被導向眼睛時一直坐在一件設備前。他們還指出光可以為“脈沖的”，并且解釋這樣可以是有利的，因為在連續暴露期間，脈沖峰值功率高于平均功率。該發明公開的內容未提到近視治療，調制的焦點是用人工光源實現的波長，并且在他們的申請中所用的術語“功率”涉及強度而非屈光度。發明人也沒有提出光療法的頻率和持續時間，而關注的是光敏治療劑。在美國專利8,764,185中，公開了一種具有被導向視網膜的光源的眼睛可安裝裝置，其中與電路耦接的光源被配置成可調制的。調制可以呈顏色、亮度、強度或持續時間的形式，然而在這種情況下，目的是向佩戴者發送消息。‘185專利的發明人公開了一種調制形式，其提供了一系列光脈沖諸如莫爾斯碼，有效實現與佩戴者通信的目的，關鍵在于脈沖是裝置的佩戴者可理解和可辨別的。‘185專利及同類領域的一個關鍵方面在于光源為人造光源并且包括在內作為裝置本身的一部分，這與本申請人的發明相反，本申請人的發明利用通過鏡片的入射光，因此不需要人造光源，但是如果本申請人的發明有需要的話，也可以利用人造光源。此外，‘185專利的意圖在于佩戴者完全感知脈沖并且通過發明人公開的莫爾斯碼或其它合適的手段來理解脈沖所含的信息。這與本申請人的發明相反，因此不具有教導意義。根據本申請人的發明，以足夠高而不被大腦感知(高于臨界閃光融合速率)但足以被視網膜感知的頻率并且具有適當的焦點/功率的光脈沖對于有效的治療至關重要，并且據本申請人的了解是新穎的，并且與使用脈沖光作為與佩戴者的可感知的通信裝置直接相反。在歸本申請人所有并且以引用方式并入本文的美國專利9,289,623中，一種呈接觸鏡片形式的通電眼科裝置利用光源來治療與季節性情感障礙相關聯的癥狀。公開了“智能光療法”的使用，意味著處理器的存在允許數據分析，然后可采用數據分析調整光療法計劃表或功能，諸如頻率、持續時間、波長、暴露時間、屈光度和強度等等。在美國專利4,279,474中，一種玻璃眼鏡鏡片利用兩個玻璃部分之間的液晶層構成眼鏡鏡片。‘474專利的目的是將透過眼鏡鏡片的光級限制在特定的限值以上。(即：液晶太陽鏡)。‘474專利的發明人公開了液晶層的使用導致響應時間快于單獨的光致變色技術，因此它們是優選的，不僅由于它們的響應時間縮短，而且在人們返回室內時能夠實現對原始狀態的更快的恢復。盡管‘474專利的發明人指出其發明的另一個目的是提供一種具有連續可變控制密度的治療性鏡片，但是在他們的說明書幾乎沒有提供附加信息。未呈現對屈光度調制的提及，也沒有關于控制存在的近視發展的任何討論。使用結合到接觸鏡片中的液晶是最近的一項創新。在美國專利8,542,325中，提供液晶(在這種情況下為熱成像液晶)用于改變接觸鏡片的顏色，該改變由溫度變化激活。在美國專利9,155,614中，一種電活性元件嵌入柔性折射光學器件內。通過柔性導電材料和液晶的組合可以改變折射率，從而允許人們矯正眼睛的屈光不正。在歸本申請人所有并且以引用方式并入本文的美國專利8,906,088中，利用包括液晶元件并與能量源組合的可變焦眼科裝置來以電的方式控制折射特性。液晶鏡片可向入射到其主體上的偏振光提供電力可變的折射率。其中偏振軸線在第二鏡片中相對于第一鏡片旋轉的兩種鏡片的組合允許鏡片元件能夠改變環境非偏振光的折射率。通過將電活性液晶層與電極組合，可實現可通過跨電極施加電場而被控制的物理實體。如果在液晶層周邊上存在有介電層，那么跨介電層的場和跨液晶層的場可組合成跨電極的場。在三維形狀中，可基于電力學原理以及介電層和液晶層的幾何形狀來估計跨各層的場的組合的性質。如果有效電厚度的電介質層以非均勻方式制成，則跨電極的場的效應可按照電介質的有效形狀“成形”并在液晶層中產生維度形狀的折射率變化。在一些示例性實施方案中，此類成形可產生能夠采用可變聚焦特性的鏡片。當包含液晶層的物理鏡片元件使其自身成形為具有不同的聚焦特性時，可得到另選的示例性實施方案。然后，可基于通過使用電極跨液晶層施加的電場，利用液晶層的電力可變的折射率來引入鏡片的聚焦特性的變化。前容納表面與液晶層形成的形狀以及后容納表面與液晶層形成的形狀可確定系統的一級聚焦特性。顯然，部件諸如液晶、電路和能量源的復雜性和利用最近已經顯著地擴展了通電或電力式眼科產品的潛在應用，其現在可以執行各種任務。美國專利6,511,175涉及兒童弱視(也稱為“懶眼”)的治療。在‘175專利中，護目鏡或眼鏡配備有液晶鏡片，其選擇性地制成使視力強的眼睛上的鏡片不透明，以便迫使兒童佩戴者鍛煉視力弱的眼睛。‘175專利公開了使用可變頻率脈沖發生器對lcd鏡片由從透明狀態轉變為不透明狀態的時間進行計時。他們還公開了這些轉變的頻率高于閃光融合速率，他們將其確定成通常為約60hz。重要的是注意，閃光融合閾值是統計值而非絕對量，并且可以隨波長、亮度或照明而變化。其還可根據光照在視網膜內發生的位置而不同，并且受到個體疲勞的影響。盡管本申請人的發明還依賴于利用高于閃光融合速率的頻率，但是本申請人的發明為調制屈光度，也就是說，以高于閃光融合速率的頻率改變透射圖像的聚焦和散焦以治療近視發展。‘175專利的發明人通過在遮擋或阻擋透射的圖像與使圖像透射通過鏡片之間交替來調節整個透射圖像通過鏡片以便治療弱視。本申請人的發明是不同的，并與‘175專利有所不同，因為根據本申請人的發明，圖像連續透射通過鏡片，但是圖像或圖像質量在聚焦和散焦狀態之間交替，事實上散焦狀態的存在發送延緩眼睛生長的信號。在最近公布于2016年9月15日的一篇研究論文中(papadatou等人，“temporalmultiplexingwithadaptiveopticsforsimultaneousvision”biomedicalopticsexpress，第7卷第10期(2016年10月))，研究人員指出，盡管可以使用高速光電裝置人工實現帶有時間復用的同時視覺，但是實際應用有限。作者指出，出于尺寸和重量考慮以及對功率源的需要，此類應用最好限于測試視覺性能。在美國專利7,423,801中，發明人公開了一種具有透明的光電焦點調制裝置的多焦點鏡片，其包括包封在鏡片主體內的液晶盒，其目的是在兩個或更多個焦點狀態(即近焦狀態和遠焦狀態)之間切換，相比之下，更常規的多焦點鏡片將近處的物體和遠處的物體同時聚焦到視網膜上。雖然‘801專利公開了兩種聚焦狀態(即：近焦和遠焦)，但是并未考慮用于控制近視發展的有意散焦。雖然先前討論的許多設計非常復雜，但是它們未設想人為地且有目的地使用控制系統和液晶來暫時調節透射的視網膜圖像，以便有效地治療近視的發展，同時最大程度減小對觀察的圖像的影響。因此，存在對能夠減慢近視發展的鏡片設計的需求，并且該鏡片的視敏度和對比靈敏度與常規光學設計相比無明顯降低。技術實現要素：本發明提供了一種用于控制近視、延長焦深和矯正老花眼的脈沖正鏡片設計，克服了如上所簡述的現有技術的局限性。根據本發明，通過在光焦度/焦點方面暫時調制透射的視網膜圖像或該圖像的一部分，以便在對于視網膜治療有效的持續時間內實現大腦不可感知的短時散焦，使人們可通過影響眼睛生長而延緩近視的進一步發展。根據一個方面，本發明涉及一種眼科鏡片系統。該眼科鏡片系統包括用于使視網膜上的入射光的焦點電子振蕩的裝置，其中焦點被暫時調制到鏡片的佩戴者不可感知的水平，同時在近視距和遠視距處提供可接受的視力。該眼科鏡片系統包括第一鏡片；鏡片內的可變焦光學器件，該可變焦光學器件能夠被調節；用于控制具有可選占空比的可變焦光學器件的控制器；以及用于可變焦光學器件和控制器的功率源。任選地，系統還可以包括人造光源。本發明的眼科鏡片利用透射式高速可調諧光學器件向人眼顯示短周期(脈沖)改變的光焦度或光學設計，這些短周期或脈沖具有提供眼睛生長停止信號(延緩近視發展)和/或延長眼睛焦深的效果。此類透射式高速可調諧光學器件的示例包括透射式空間光調制器(液晶)或可變靜電液體光學器件，諸如油/水封閉鏡片。眼科鏡片在其主光學區內包括電子尋址和可編程的透射式高速可調諧光學器件。在提供最佳距離矯正時，根據本發明所述的高速可調諧光學器件還引起不可感知的脈沖正光焦度，以在視網膜前面暫時產生近視散焦。為有效控制近視，同時仍然提供令人滿意的視力，需要考慮的關鍵原則包括確保一般為20/25或更好的足夠的遠視力，并最大程度減小令人不快的圖像偽影。另外，為控制近視的進一步發展，在任何距離和任何瞳孔大小下觀察物體時，視網膜前面的圖像的質量必須始終優于視網膜后面的圖像的質量。最后，視網膜上的圖像的質量必須始終優于視網膜前面或后面的圖像的質量。為確保治療效果，正光焦度的周期與最佳距離矯正的周期的比率在約5％至90％的范圍內。不同光焦度的比率也可以由占空比限定，其為在單位時間段內顯示的正光焦度周期的比率。例如，在任何1秒的總時間段內顯示總共100ms的正光焦度為10％的占空比。如果該100ms部分是連續的并且每秒發生一次，或者在1秒周期內間歇性發生多次，只要在1秒周期內的累積持續時間為100ms，便符合上述定義。在任一種情況下，兩種情形具有類似的10％的占空比，并且兩者都可以是治療有效的，然而根據本發明，申請人已發現在給定的占空比下，利用間歇式脈沖可最大程度減小對觀察的圖像的負面影響。另選地，控制器的存在還允許人們以類似的方式調制波長和強度。這些方法中的每一種還可具有治療效果。附圖說明通過對本發明的優選實施方案的以下更具體描述，如附圖中所示，本發明的上述及其它特征和優點將顯而易見。圖1為通過根據本發明的透射式高速可調諧光學器件交替顯示的正光焦度和平光焦度的脈沖正顯示方法的圖解示意圖。圖2為根據本發明產生10％占空比的脈沖顯示方法的兩個等效但不同的占空比的示意圖。圖3a和圖3b為根據本發明的+3d的正光焦度的脈沖顯示對視覺性能的影響的圖形表示，其中logmar中的va相對于占空比的變化示于圖3a中，而weber對比度相對于占空比的變化示于圖3b中。圖4示出根據本發明的弓形液體彎月形鏡片的可變光學部分。圖5示出根據本發明具有液晶層的可變光學部分。圖6示出眼睛長度相對于一定屈光度范圍的變化。圖7a示出以百分比×屈光度為單位的占空比乘以正光焦度(即，誘導模糊)的乘積相比于視敏度損失的圖。圖7b示出以百分比×屈光度為單位的占空比乘以正光焦度(即，誘導模糊)的乘積相比于對比靈敏度的圖。具體實施方式隨著電子設備持續小型化，變得越來越有可能產生用于多種用途的可佩戴或可嵌入的微電子設備。此類用途可包括監測身體化學性質的各方面、響應于測量或者響應于外部控制信號通過各種機械機構(包括自動地)施用受控劑量的藥物或治療劑、以及增強器官或組織的性能。此類設備的示例包括葡萄糖注入泵、起搏器、去纖顫器、心室輔助裝置和神經刺激器。一種全新的、特別有用的應用領域是眼科鏡片，包括可佩戴鏡片注如眼鏡和接觸鏡片以及可植入鏡片諸如高嵌體、鑲嵌物和眼內鏡片(iol's)。例如，可佩戴鏡片可結合鏡片組件，該鏡片組件具有電子可調節焦距，以增強或提高眼睛的性能。此類電子可變焦鏡片，例如利用液晶或液體彎月形技術的鏡片，可能需要足夠的激活電壓以影響光焦度的變化。根據設計參數，此類鏡片還可以具有固有電容，其必須被充電和放電。因此，為了以快于閃爍閾值的速度交替聚焦，電子驅動器電路必須以足夠快的速度吸收和提供電流以在鏡片電容給定的情況下使鏡片在與近焦和遠焦相關聯的電壓之間切換。可以考慮采用多種技術滿足這些標準，包括歸本申請人所有并以引用方式并入本文的美國專利9,351,827所提到的那些技術。在該示例中，電子部件可以被封裝/嵌入在鏡片主體中，該鏡片主體適于作為接觸鏡片貼合到眼睛角膜的表面上。在另一個示例中，具有嵌入式電子部件的鏡片主體可通過向鏡片主體增加集成式觸覺元件并作為眼內鏡片植入來改造。在另一個示例中，無論具有還是不具有可調節焦距，可佩戴的接觸鏡片可結合電子傳感器，以檢測角膜前(淚)膜中的特定化學物質的濃度。在鏡片組件中使用嵌入式電子器件引起對如下的潛在需求：需要與電子器件通信，需要一種對包括功率控制或功率管理電路的電子器件供電和/或重新供能的方法，需要將電子器件互連，需要內部和外部傳感和/或監視，以及需要控制電子器件和鏡片的總體功能。常規的接觸鏡片為具有特定形狀的聚合物結構，其被置于眼睛上以矯正如上所簡述的各種視力問題。常規的眼鏡鏡片通常包括具有特定形狀的聚合物結構以矯正如上所簡述的各種視力問題，并且被框架固定在適當的位置。常規的眼內鏡片為具有集成式觸覺元件的聚合物結構，以在移除人晶狀體之后將晶狀體固定在晶狀體囊內。為了實現增強的功能，必須將各種電路和部件集成到這些聚合物結構和/或框架中。例如，控制電路、微處理器、通信裝置、功率源、傳感器、致動器、發光二極管和微型天線可經由定制內置的光電部件集成到接觸鏡片或眼內鏡片中，從而不僅矯正視力，而且提高視力，以及提供如本文所解釋的附加功能。此外，如隨后更詳細解釋的，空間光調制器也可以結合到眼科鏡片中。電子和/或電力式接觸鏡片、眼內鏡片或眼鏡可被設計成經由放大和縮小能力或者僅只是通過改變鏡片的屈光能力來提供提高的視力。電子式和/或電力式接觸鏡片、眼內鏡片和/或眼鏡可被設計成增強顏色和分辨率、顯示紋理信息、將語音實時轉變為字幕、提供導航系統的視覺提示、提供圖像處理以及甚至互聯網接入。鏡片可被設計成允許佩戴者在低光照狀況下視物。鏡片上適當地設計的電子器件和/或電子器件的布置可允許例如在沒有可變焦光學鏡片的情況下將圖像投射到視網膜上，提供新型圖像顯示器，并甚至提供喚醒警示。另選地或者除了這些功能或類似功能中任一種之外，接觸鏡片、眼內鏡片和/或眼鏡可結合用于非入侵地監視佩戴者的生物標記物和健康指標的部件。例如，通過分析淚膜的組分，內置于鏡片中的傳感器可允許糖尿病患者監測血糖水平，而不需要抽血。此外，經適當地構造的眼科鏡片可結合用于監視膽固醇、鈉和鉀水平以及其它生物標記物的傳感器。這與無線數據發射器聯接可允許醫師幾乎可以立即得到患者的血液化學性質，而不需要患者浪費時間去實驗室抽血。此外，可利用內置于眼科鏡片中的傳感器來檢測入射到眼睛上的光，以補償環境光照狀況或用于確定眨眼模式。本發明涉及包括電子系統的電力式眼科鏡片，該電子系統可致動實現可變焦鏡片或任何其它被配置成實現可被執行的多種功能中的任一種的一種或多種裝置，例如用于減慢近視發展的空間光調制器。該電子系統包括一個或多個電池或其它功率源、功率管理電路、一個或多個傳感器、時鐘生成電路、實現適當控制算法的電路，以及鏡片驅動電路。這些部件的復雜性可能根據所需或所期望的眼科鏡片功能而不同。需要特別注意的是，可將本發明的鏡片設計結合到由任何數目的材料形成的任何數量的不同眼科鏡片中。具體地講，本發明的鏡片設計可用于本文所述的任一種接觸鏡片，包括日戴型軟性接觸鏡片、剛性可透氣接觸鏡片、雙焦點接觸鏡片、復曲面接觸鏡片和混合型接觸鏡片。此外，雖然本發明主要相對于接觸鏡片進行了描述，但需要特別注意的是，本發明的概念可用于眼鏡鏡片、眼內鏡片、角膜鑲嵌物和高嵌體。閃光融合閾值(或閃光融合速率)是視覺心理物理學中的概念。在19世紀末和20世紀初，ferry和porter發現高達閃爍可被觀察到的頻率隨亮度的對數值線性增加。這被稱作feery-porter定律。該頻率稱為臨界閃爍頻率。它被定義為間歇(閃爍)光刺激對于普通人類觀察者看起來完全穩定的頻率。例如，這一原理存在于為計算機顯示器選擇72赫茲的幀速率中，該幀速率足以完全避免閃爍。只要調制頻率保持在閃光融合閾值以上，則感知的強度可以通過改變光和黑的相對周期來改變。例如，如果暗周期延長，它將使圖像變暗(talbot-plateau定律)。根據本發明，同一閃光融合原理還可應用于光焦度。通過使用透射式高速可調諧光學器件，可以在高于閃光融合閾值的頻率下快速改變鏡片的光焦度。可通過改變顯示的各種光焦度或設計的相對周期來改變眼科鏡片的有效光學特性。例如，透射式高速可調諧光學器件可通過在平光焦度和+3d之間快速切換來顯示兩種簡單的光焦度(平光焦度和+3屈光度“d”)，如圖1所示。假定調制頻率保持在閃光融合閾值之上，則兩種光焦度對視敏度的影響例如由平光焦度和+3d顯示時間的比率(即，占空比)決定。因此，透射式高速可調諧光學器件可以產生具有兩種或更多種光焦度/設計的等同物，將光同時聚焦到眼睛中(類似于雙焦點或多焦點接觸鏡片)。這將相當于用于視力矯正的一種光焦度以及用于緩解近視發展的其它光焦度，但是結果對于視覺質量沒有任何可感知的影響，因為隨后的緩解近視發展在有限的持續時間或占空比內以高于根據本發明的閃光融合閾值的頻率實現。眼科鏡片在其主光學區內包括電子尋址和可編程的透射式高速可調諧光學器件。在提供最佳距離矯正時，高速可調諧光學器件還引起極短暫的間歇式正光焦度以在視網膜前面產生近視散焦。這通過根據本發明的脈沖方法來實現。正光焦度的周期與最佳距離矯正的周期的比率在約5％至90％的范圍內。不同光焦度的比率也可以由占空比限定，其為在單位時間段內顯示的正光焦度周期的比率。例如，在任何1秒的總周期中顯示100ms的正光焦度為10％的占空比，無論是每秒出現一次100ms的持續時間，每秒出現四次25ms的持續時間，還是每秒出現十次10ms的持續時間均如此。無論使用這些情形中的哪一種，均表示10％的占空比。雖然占空比可以保持不變或者在某些情況下可根據治療可能的需要而變化，但是在佩戴過程中所用的情形很重要，因為一些變化雖然在治療上有效，但是也可以被視覺感知。采用用于有效治療的足夠的占空比和足夠短的正光焦度周期以保持不可感知性對人們視力的最佳矯正，同時提供用于控制近視發展的治療是至關重要的。雖然優選大約5％或更長的占空比，因為此時對視敏度和對比靈敏度的破壞性最小，但是可以利用在5％和90％之間的其它值。由可調諧光學器件引起的用于控制近視的正光焦度可以從+1.0d變至+20d。另一方面，由可調諧光學器件引起的用于矯正老花眼的光焦度可以從-4d變至+4d。然而，所引起的光學設計不限于單球面光焦度。還可以采用包括多焦點鏡片、漸進式鏡片及其它光學設計的光學設計。所顯示的光學設計還可作為時間的函數變化，或根據受試者瞳孔處的光級或受試者的瞳孔大小變化。所引起的光焦度模式不必覆蓋整個光學區，并且可以限制在瞳孔內的區域/部分。對于近視而言，在中間視覺條件下，瞳孔大小通常在為4mm至8mm的范圍內。此外，為獲得最佳視力，鏡片光學區的中心2mm可不含引起的脈沖近視散焦，從而保留固定的主要距離矯正。需要特別注意的是，在某些示例性實施方案中，由于亞群中眼睛的入射瞳孔大小不同，因此可基于患者的平均瞳孔大小來定制鏡片設計，以便同時實現良好的視網膜中央凹視力矯正和近視療效。此外，在某些示例性實施方案中，由于瞳孔大小與兒科患者的屈光度和年齡相關，所以可基于他們的瞳孔大小針對具有特定年齡和/或屈光度的兒科亞群的子組來進一步優化鏡片。由透射式高速可調諧光學器件產生的脈沖正顯示覆蓋眼科鏡片的光學區的高速可調諧光學器件用于引起眼睛不可感知的正光焦度的短脈沖以及實現最佳距離矯正的周期。在圖1所示的示例中，高速可調諧光學器件向眼睛顯示正光焦度(+3d)和平波前圖案的一系列波前圖案。在該示例中，根據本發明所述，如在位置1、4和7(由術語“+3d開”表示)中指定的那樣傳輸正光焦度波前圖案，而如位置2、3、5、6、8和9(由術語“+3d關”表示)中指定的那樣傳輸平光焦度波前圖案。只要以高于閃光融合速率的調制頻率執行脈沖顯示，則眼睛觀察到合適的圖像。因此，它不像通過單獨+3d的靜態光焦度觀察那樣模糊，同時仍提供近視控制或發展緩解的治療效果，該治療通過存在間歇的但不可感知的正光焦度圖像實現。脈沖顯示方法的占空比目標圖像呈現給眼睛的方式取決于引起的正光焦度的量，并且也取決于脈沖顯示的占空比。占空比被定義為其中信號有效的一個周期的百分比。圖2所示的占空比的兩個示例(條件)為兩個脈沖正顯示條件，兩者在激活+3d光焦度時均具有10％的占空比。首先，利用誘導正光焦度的四(4)個不同的25ms周期。在兩種條件下，眼睛在每一秒周期內暴露在相同的100ms正光焦度總周期下。在條件1下，調制頻率為40hz，其高于人眼的平均閃光融合閾值，因此將不存在閃爍或圖像不穩定。眼睛將觀察到略微模糊但穩定的圖像。在條件2下(每秒一個100ms周期)，調制頻率為10hz，其低于人眼的閃光融合閾值。在此第二個條件下，當顯示的波前圖案從+3d切換為平光焦度時，眼睛將觀察到明顯的抖動。因此，雖然兩種條件對治療近視發展可為有效的，但是對于某些個體而言，條件1可能比條件2在視覺上更舒適。存在各自具有10％的占空比的多種其它組合，一些附加的示例在下表中示出：表1條件或示例占空比每秒子周期數量子周期持續時間(ms)1(40hz)10％425ms2(10hz)10％1100ms3(50hz)10％520ms4(100hz)10％1010ms5(25hz)10％2.540ms視敏度和對比靈敏度兩者隨引起的正光焦度和占空比的增加而下降。相對于最佳球面矯正并與常規+3d球面鏡片相比的針對上述脈沖正條件的視敏度和weber對比靈敏度匯總于下表2中。圖3a和圖3b圖形化示出表2的結果。表2列出的值以及圖3a和3b的圖表清楚地表明，增加占空比或增加屈光度導致視敏度損失和對比靈敏度損失并且與視敏度損失和對比靈敏度損失成比例。還應當指出的是，增加占空比或增加屈光度與治療效果成比例。因此，需要將占空比或屈光度增加至在治療上有效的點，但是不增加至使視敏度或對比靈敏度損失過多的點。根據本發明，申請人已經確定了占空比、屈光度和調制頻率與有效延緩近視發展之間的適當的平衡點，以實現由視敏度和對比敏感度衡量的可接受的視覺性能。這兩個視覺性能指標在患者中有一定程度的主觀性，因此可以因患者而異。如前所述，近視通常會發展，因為眼睛的軸向長度生長得過長，同樣地，軸向長度變化的減小可用作治療近視發展的治療有效性的量度。申請人研究得到，在10個受試者的研究中，在佩戴不同光焦度的鏡片40分鐘后，光焦度對軸向長度的變化的影響。在這種情況下，可以看到負光焦度和正光焦度兩者的影響。然而，負光焦度導致遠視散焦的視網膜圖像(焦點圖像平面處于視網膜后面)，因此眼睛接收生長的信息，并且隨后的軸向長度變化是正的。將其與正光焦度比較，該正光焦度導致近視散焦的視網膜圖像(焦點圖像平面處于視網膜前面)，因此眼睛軸向長度的變化是負的。根據申請人的研究，增加正光焦度與眼睛軸向長度減小(即，負變化)的增強成正比。同樣，存在光焦度的持續時間(即，占空比)也與軸向長度的變化成比例。表2如上所述，控制電路可以包括控制空間光調制器以產生閃爍脈沖的算法。在一個示例性實施方案中，該算法可以利用包括4、5或10幀空間光調制器文件的圖像陣列，其對應于100ms、125ms和250ms的空間光調制器顯示時間。這些圖像陣列可定義通常的占空比，例如10％、20％、50％和100％，如上表2所示。在另一示例性實施方案中，該算法可利用包括100幀空間光調制器文件的圖像陣列，其可以用于創建任何比率的占空比，例如20％、21％、22％等等。圖像陣列可以在顯示之前預加載到系統存儲器中。現在參見圖4，其示出了曲面液體彎月形透鏡400，其中在鹽溶液406與油407之間具有液體彎月邊界401。根據一些優選的實施方案，由在402和403之間延伸的弓形壁中的第一角度轉折在前曲面鏡片404中限定彎月壁405。當沿著一個或多個導電涂層或導電材料408施加和移除電荷時，液體彎月邊界401將沿著彎月壁405上下移動。在一些優選的實施方案中，導電涂層403將從保持鹽溶液406和油407的腔409內部的區域延伸至容納鹽溶液406和油407的腔409外部的區域。在此類實施方案中，導電涂層403可為施用到腔409外部的點處的導電涂層403至位于腔內且與鹽水溶液406接觸的導電涂層區域的電荷的管道。一般來講，可將液體彎月形透鏡視為具有下列中的一者或多者的電容器：導電涂層、絕緣體涂層、通路以及存在于前曲面透鏡404和后曲面透鏡410上或其中的材料。根據本發明，響應于對前曲面透鏡404和后曲面透鏡410中的一者或兩者的至少一部分的表面施加電荷，液體彎月邊界401的形狀并且因此液體彎月邊界401和前曲面透鏡404之間的接觸角發生變化。根據本發明，通過導電涂層或材料施加于鹽水溶液的電流的變化使液體彎月邊界401沿彎月壁405的位置發生變化。參見圖5，示出了可插入眼科鏡片中的具有液晶層530的可變光學部分500。可變光學部分500可具有如已在本說明書的其他部分中所討論的相似的材料多樣性和結構關聯性。在一些示例性實施方案中，可將透明電極545放置在第一透明基底550上。第一鏡片表面540可包括介電膜，并且在一些示例性實施方案中，可包括可放置在第一透明電極545上的對齊層。在此類示例性實施方案中，第一鏡片表面540的介電層的形狀可在所示的介電厚度中形成區域變化的形狀。此類區域變化形狀可引入鏡片元件的附加聚焦能力。在一些實施方案中，例如，成形層可通過在第一透明電極545基底550組合上注射模塑而形成。在一些示例性實施方案中，第一透明電極545和第二透明電極520可按各種方式成形。在一些示例中，成形可導致形成可單獨通電的單獨的不同區域。在其它示例中，電極可形成為各種圖案，諸如從鏡片中心至周邊的螺旋，該螺旋可跨液晶層530施加可變電場。在任一種情況下，可除了電極之上的電介質層的成形之外或代替此類成形而執行此類電極成形。這些方式的電極成形還可在操作下引入鏡片元件的附加聚焦能力。液晶層530可位于第一透明電極545與第二透明電極525之間。第二透明電極525可附接至頂部基底層510，其中從頂部基底層510至底部基底層550所形成的裝置可包括眼科鏡片的可變光學部分500。兩個對齊層也可位于電介質層上的540和525處并且可圍繞液晶層525。在540和525處的對齊層可起到限定眼科鏡片的靜息取向的作用。在一些示例性實施方案中，電極層525和545可與液晶層530電連通，并且導致取向從靜息取向轉變為至少一種通電取向。無論可變光學部分利用液體彎月面法還是液晶法，兩種方法均需要極其靈敏以便產生極短暫的間歇脈沖。產生兩個或更多個光焦度/設計的透射式高速可調諧光學器件通過根據本發明的脈沖顯示方法將光聚焦到眼睛中，其包括多個優點。整個透射式鏡片可改變光焦度以產生兩個或更多個焦平面。如果脈沖顯示為球面光焦度，則無需使多焦點接觸鏡片相對于瞳孔準確聚焦。在眼鏡鏡片中，這克服了與眼鏡鏡片多焦點光學設計有關的視線改變的問題。在近視控制應用中，用于減慢眼睛生長的附加的正光焦度被呈現到視網膜的整個視野，并且不限于鏡片的一個或多個區域(其投射到視網膜的限定區域)。在針對老花眼的延長焦深應用中，提供中距視力和近視力的附加的正光焦度被呈現到視網膜的整個視野，并且不限于鏡片的一個或多個區域。使用透射式高速可調諧光學器件，可以很容易地基于主觀反饋“調諧”占空比以產生可接受的視覺質量。使用透射式高速可調諧光學器件，可以基于指示正在進行的視覺任務的生物標記物反饋來“調諧”占空比(例如，近距離工作作為近視控制或老花眼矯正的觸發器)。透射式高速可調諧光學器件可以為簡單的散焦形式(例如平面和+3ds)，或者可以是更復雜的形式，諸如散光、球面像差、多焦點或任何其它光學像差的組合。可變焦光學器件可以跨鏡片提供不同程度的焦點變化。例如，為了最大程度減小對視敏度的影響，鏡片的中心部分可以被調諧為使其在占空比×光焦度因子方面不發生變化或比鏡片的更外圍部分發生更小的變化。鏡片的更外圍部分可以在占空比×光焦度因子方面發生較大的變化，因為周邊視網膜相比于視敏度對模糊不太敏感，并且已經提出周邊視網膜中的散焦可影響眼睛的屈光發展。光學設計的局限性歸因于透射式高速可調諧光學器件的類型。例如，具有多個單獨的可調諧像素的透射式空間光調制器可基于像素尺寸和分布形成任何復雜的設計。另一方面，靜電可調諧液體鏡片光學器件將限于不太復雜的光學設計(例如，球面、散光、球面像差)。此外，對于大多數個體，屈光管理涉及可允許或可不允許完全雙眼視力的兩只正在運作的眼睛。根據本發明的屈光發展的管理可隨兩只眼睛的相對狀態而變化。在一個實施方案中，呈現給近視程度更高的眼睛的可變光學器件可以被調諧成具有更大的占空比×光焦度因子，對于該眼睛實現比對側眼睛更大的屈光控制，然后其可以更多地依賴于視敏度。在另一個實施方案中，呈現的正光焦度可在眼睛之前及時變化，從而允許在任何給定時間在至少一只眼睛中獲得不間斷的清楚視力，以實現最佳視敏度和最大近視治療效果。前瞻性臨床試驗已表明，人類近視發展的速度可以受軟性接觸鏡片的光學設計的影響。這些臨床試驗已經確定，在兒童的視網膜圖像中引入正散焦減慢了近視的發展。與散焦相關聯的眼睛長度的變化通過鞏膜生長和脈絡膜厚度兩者的變化來調節，其凈效應導致視網膜朝向圖像平面的前向或后向運動。散焦的視網膜圖像，無論是近視散焦圖像(即：焦平面在視網膜前面)還是遠視散焦圖像(即：焦平面在視網膜后面)，均可緩解近視或遠視的發展。申請人已經了解到，誘導的近視散焦導致脈絡膜增厚和鞏膜生長速率減慢(其導致視網膜向前移動)，并且誘導的遠視散焦導致脈絡膜變薄和鞏膜生長速率增加(其導致視網膜向后移動)。已經在禽類和靈長類動物模型中觀察到響應于施加的散焦而引起脈絡膜厚度變化，并且已經證明這種變化快速發生于眼睛尺寸的長期鞏膜介導的變化之前。研究已表明，在年輕的成年人類受試者中，脈絡膜厚度和軸向長度響應于光學散焦的短期變化以類似于在其它動物物種中觀察到的方式發生。研究考察了脈絡膜厚度響應于散焦的變化的時間進程，表明這些變化在暴露的幾分鐘內發生。當施加一天散焦時，在脈絡膜厚度和軸向長度方面顯著破壞了正常的晝夜節律，其具有取決于散焦跡象的可預測的變化模式。根據本發明的鏡片設計以類似的方式進行評估，并且發現該鏡片設計對脈絡膜厚度變化具有積極影響，如圖6所示，其示出軸向長度相對于屈光度的變化。可以看出，軸向長度的變化與正光焦度從-3.0增加至平光焦度(“pl”)至最高+10.0屈光度成反比。鑒于正光焦度的持續時間(即占空比)和正光焦度的水平與治療近視發展的治療效果成正比，因此我們可以重新繪制如圖3a和圖3b所示的圖。我們通過將視敏度(參見圖7a)和對比靈敏度(參見圖7b)與占空比乘以正光焦度水平(即：模糊)的乘積進行比較來完成該重新繪制過程。從圖7a和圖7b中均可以看出，在兩者乘積與視敏度和對比靈敏度的損失之間存在優異的數據線性擬合。雖然占空比乘以正光焦度的乘積值的增加導致治療效果的改善，但我們也必須考慮視敏度損失的增加。因此，重要的是將視敏度的損失限制為三行或更少(logmar敏銳度的0.3倍)，并且優選兩行或更少(即：logmar敏銳度的0.2倍)。如圖7a所示，使用三行或更少行的損失，則可以確定占空比乘以正光焦度的乘積的上限。在這種情況下，3行損失的上限大致相當于100百分比×屈光度(占空比乘以正光焦度)的值。由于視覺性能可以受視敏度和對比靈敏度的影響(返回圖7b)，并且使用100百分比×屈光度(占空比乘以正光焦度)的該值，人們還可以確定相應的對比靈敏度值。在這種情況下，使用占空比乘以100百分比×屈光度的正光焦度值，相當于大約0.15的對比靈敏度值，這是眼睛護理專業人員的很大一部分中可接受的。鑒于具有低至0.5屈光度的正光焦度以及低至10％的占空比的鏡片顯示出治療效果，我們還可以將占空比乘以正光焦度的優選下限定義為5百分比×屈光度。下表3示出了滿足占空比乘以正光焦度的上限和下限條件的優選正光焦度和占空比的一些示例性組合，應當理解，落入這些上限和下限之間的值的組合也將滿足根據本發明的具有可接受的視覺性能的治療效果的條件。表3盡管所示出和描述的據信是最為實用和優選的實施方案，但顯而易見的是，本領域的技術人員可對所描述和所示出的具體設計和方法作出變更，并且可在不脫離本發明的實質和范圍的情況下使用這些變更形式。本發明并不局限于所述和所示的具體構造，而是應當構造為與可落入所附權利要求書的范圍內的全部修改形式相符。當前第1頁12