JP2017173825A - 近視制御、焦点深度の増大、及び老視矯正のためのパルス化したプラスレンズ設計 - Google Patents

Abstract

【課題】 眼用レンズを提供する。
【解決手段】 眼用レンズが、近視の発症若しくは進行を減速、遅延、制御、又は防止するか、老眼の視力を矯正するか、又は焦点深度の拡張を可能にする目的で多焦点特性を取り入れている。レンズは電子式に焦点調整が可能であり、焦点変化がヒトの視覚で感知できないほど急速に振動する。
【選択図】 図１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国仮特許出願第６２／３１１，４８５号（２０１６年３月２２日に出願）の利益を主張する。

（発明の分野）
本発明は、眼用レンズに関し、より詳細には、コンタクトレンズであって、近視の進行を減速させるか、遅延させるか、若しくは防止するか、眼の焦点深度を増大するか、又は老視の矯正を実現するように設計されたコンタクトレンズに関する。本発明の眼用レンズは、透過型高速調整可能光学部品を用いて、短時間（パルス）の変更された光学パワー又は光学設計をヒトの眼に表示して、眼の伸長に対する停止信号を与えるか又は眼の焦点深度を増大する。このような透過型高速調整可能光学部品の例としては、透過型空間光変調器（液晶）又は可変静電液体光学部品例えば油／水封入レンズが挙げられる。

視力低下をもたらす一般的な症状は、メガネ、又はハード又はソフトコンタクトレンズの形態の補正レンズが処方される、近視及び遠視である。上記状態は、一般的に、眼の長さと眼の光学要素の焦点との間の不均衡と説明される。近視眼は、網膜平面の前で焦点が合い、遠視眼は、網膜平面の後で焦点が合う。近視が典型的に発症するのは、眼の軸長が、眼の光学構成要素の焦点距離よりも長くなる、即ち、眼が伸びすぎるからである。遠視は、典型的には、眼の光学要素の焦点距離と比較して眼の軸長が短過ぎる、即ち、眼が十分伸びないゆえに発現する。

述べたように、近視は、典型的には、眼の過剰な軸方向の成長、つまり、伸びによって発生する。現在、主として動物研究から、眼の軸方向伸長は、網膜像の質及び焦点に影響される場合があることが一般に認められている。幾つかの異なる実験的パラダイムを利用して様々な異なる動物種に実施した実験は、網膜像の質を変化させて、眼の伸長における一貫した予測可能な変化をもたらすことができることを示してきた。

更に、ひよこ及び霊長類の両方の動物モデルにおける網膜像の焦点を、正のレンズ（近視焦点ずれ）、又は、負のレンズ（遠視焦点ずれ）を通してずらすと、課された焦点ずれを補正するように眼が成長することに一貫した、眼の成長の予測可能な（方向及び大きさの観点から）変化が発生することが分かっている。光学ぼけと関連する眼の長さにおける変化は、強膜の成長と脈絡膜の厚さの両方の変化によって変化することが分かっている。正レンズのぼけは、近視ぼけを生じさせて強膜の成長速度を低下させ、遠視性屈折異常をもたらす。負レンズのぼけは、遠視ぼけを生じさせて強膜の成長速度を上昇させ、近視性屈折異常をもたらす。網膜像の焦点ぼけに対応したこれらの眼の伸長の変化は、眼の長さの変化が依然として発生しているとき、視神経が損傷する場合、局所的網膜機構を通して広く媒介されており、焦点ずれが現れることでその特定の網膜領域に局在した眼の伸長を変化させることが実証されてきた。

ヒトでは、網膜像の質が眼の伸長に影響を及ぼし得るという概念を裏付ける間接的かつ直接的な両方の証拠がある。種々の異なる眼症状は、その全てが眼瞼下垂症、先天性白内障、角膜混濁、硝子体出血及びその他の眼疾患などの形態視覚の破壊をもたらし、若者の異常な眼の伸長と関連することが見出され、これは、比較的大きな網膜像の質の変更がヒト患者の眼の成長に影響を与えることを示唆する。ヒトの眼の成長に及ぼすより繊細な網膜の像の変化の影響が、また、ヒトの眼の成長及び近視発症の刺激をもたらし得る精密作業中のヒトの焦点調節機構における光学的誤差に基づいてこれまで仮定されている。近視は、世界の多くの地域で高い罹患率を有する。この状態に関して最も懸念することは、それが継続的に進行して高度近視（例えば５（５）又は６（６）ジオプターよりも大きい）に達して、視覚補助具を用いずに機能する能力に劇的に影響する可能性があることである。高度近視は、また、網膜疾患、白内障及び緑内障のリスク増大に関連している。

矯正眼用レンズを用いて眼の全体の焦点を変えて網膜面における像を明瞭にする。これをそれぞれ、焦点を網膜面の前方からシフトさせることによって行なって近視を矯正するか、又は網膜面の後方からシフトさせることによって行なって遠視を矯正する。しかし、これらの状態に対する矯正アプローチは状態の原因には対処せず、むしろ単に人工装具であって症状に対処するだけである。近視の進行を減速するための多くのアプローチが、レンズの何らかの領域に付加的な正パワーを導入することに依存しており、例えば同心二焦点及び／又は多焦点コンタクトレンズである。例えば、米国公開特許出願ＵＳ２０１６００５４５８８号（出願人によって所有され、本明細書において参照により取り入れられている）では、レンズは、近視視力矯正用の負のパワーを伴う中央ゾーンと、それを囲む処置ゾーンであって、パワープロファイルが、中央ゾーンの外側縁から処置ゾーン内に、プラス５ジオプターのパワーまで増加する処置ゾーンと、を含んでいる。この処置ゾーンにおける付加的な正の光学パワーによって、眼の伸長を減速させる信号が得られる。一方で、負パワーを伴う中央ゾーンによって、近視視力矯正が得られる。良好な視力を得るためには、レンズにより遠（遠方）視力に対する最適な矯正が、レンズの何らかの領域において提供されなければならない。単純な例では、２ゾーン同心二焦点設計が、中央の遠方屈折矯正と、眼の伸長を減速させるための付加的な正パワーの外側同心ゾーンとを有している場合がある。このような光学設計では視力及びコントラスト感度がある程度落ちる。なぜならば、着用者の入射瞳を通過する光のすべてが眼内の同じ焦点距離（又は面）で焦点が合うとは限らないからである。

別のアプローチでは、光のスペクトル分布に対する眼の応答を考慮する。米国特許第５，８３８，４１９号では、光学フィルタ又は色合いを眼球デバイス上で用いて眼の網膜に入る光のスペクトル分布をシフトさせる。具体的には、近視の矯正を、スペクトル分布を短い可視波長の方へシフトさせる青色フィルタを用いることによって実現する。同様に、赤いフィルタを用いて遠視を処置することができる。このアプローチは屈折矯正に対しては有用であり得るが、近視の進行への対処には不十分である。

眼球デバイス例えば眼鏡に光源を取り付けて治療効果を与えるものも、例えば、米国公開特許出願第ＵＳ２００９０１９２４３７号に提案されている。ここでは、着用可能な眼球光活性化体デバイスが記載されている。このデバイスは患者によって着用され、その着用の仕方は眼鏡を着用する場合と同様である。デバイスは、デバイスを着用する間に眼の方に向けることができる光源を有している。光のパワー及び波長の両方を調整することができる。これは典型的に、光源によって活性化される光活性治療薬と組み合わせて行なう。（すなわち、光線療法はこの特許出願の焦点であるように見える）。この出願の発明者は、光を治療目的のためだけに与えることができると述べているが、更なる説明も処置の方法も示されていない。発明者は更に、眼の角膜を特定の波長の光に、患者が静止したままでいるのに都合の良い時間よりも長い時間（例えば、＞１０秒間、＞２０秒間、＞２分間）露出することの利益について述べている。これは、おそらく、眼に光を送る間に機器の一部に静かに着座する代替案ではなくて、眼鏡を着用して他の機能を行なっている間に患者を処置するためである。また発明者らは、光を「パルス化」できることを示すとともに、パルス化したピークのパワーは連続露出する間の平均パワーよりも高いため、これは優位であり得ることを説明している。近視処置への言及は開示されておらず、変調の焦点は人工光源を用いて実現される波長であり、その出願で用語「パワー」を用いることは強度に向けられており、ジオプターではない。発明者は、光線療法の周波数及び継続時間にも対処しておらず、むしろ光活性治療薬に焦点を当てている。

米国特許第８，７６４，１８５号では、網膜に向けられた光源を伴う眼装着可能デバイスであって、光源は回路構成に結合されて、変調されるように構成されているデバイスが開示されている。変調は色、輝度、強度、又は継続時間の形態とすることができるが、この場合、目的は着用者にメッセージを送ることである。‘１８５特許の発明者は、変調の１つの形態として、一連の光パルス例えばモールス符号を与えて、事実上、着用者と連絡する目的を達成することを開示している。鍵は、パルシングがデバイスの着用者によって理解及び識別の両方が可能であることである。‘１８５特許及び同様の技術をひとまとめにした主要な態様は、光源が人工的でデバイス自体の一部として含まれていることであり、これは、レンズを通過する入射光を利用するために人工光源を必要としない出願人の発明とは対照的である。しかし、出願人の発明においてそのように要求されれば、人工光源の利用は可能である。更に、‘１８５特許における意図は、着用者がパルスを十分に知覚して、その下に横たわるメッセージを、発明者が開示するようなモールス符号を通してであろうと、他の好適な手段を通してであろうと、理解することである。これは出願人の発明と反対であり、したがって（本発明の技術内容から）遠ざかることを教示している。出願人の発明によれば、光のパルス化を行なう周波数は、脳が知覚しないほど高く（臨界フリッカ融合速度を上回る）、しかし網膜が知覚するには適切で、適切な焦点／パワーを有するということは、効果的な処置を行なうには不可欠であり、出願人の知る限りでは、新規であり、パルス化した光を着用者に対する知覚できる通信手段として用いることとは正反対である。

米国特許第９，２８９，６２３号（出願人によって所有され、本明細書において参照により取り入れられている）では、コンタクトレンズの形態の通電された眼用デバイスが光源を用いて、季節性情動障害に付随する症状を処置する。「インテリジェント光線療法」を用いることが開示されている。すなわち、プロセッサが存在することによってデータ解析が可能になり、次にデータ解析を用いて光線療法スケジュール又は機能（例えば、少しだけ例を挙げると、周波数、継続時間、波長、照射時間、ジオプター度数、及び強度）に対する調整を行なうことができる。

米国特許第４，２７９，４７４号では、ガラス眼鏡レンズが、２つのガラス部分間で液晶層を用いて眼鏡レンズを構成している。‘４７４特許の目的は、眼鏡レンズを透過した光レベルを指定の限界よりも上に限定することであった（すなわち、液晶サングラス）。‘４７４特許の発明者が開示するところによれば、液晶層を用いることによって、応答時間がフォトクロミック技術単独の場合よりも速くなり、したがって応答時間が短くなるからだけでなく、室内に戻ったときに最初の状態に戻る回復を速めることができるため好ましい。‘４７４特許の発明者は、その発明の更なる目的は連続可変の制御された密度を有する治療用レンズを提供することであると述べているが、その明細書に示されている付加情報は皆無かそれに近い。ジオプター度数の変調に対する言及も存在せず、近視の進行を制御する何らの説明も存在していない。

液晶を用いてコンタクトレンズ内に組み込むことは、かなり最近の新しい技術革新である。米国特許第８，５４２，３２５号では、液晶（この場合は、サーモグラフィー液晶）の供給を用いて、コンタクトレンズの色を、温度の変化によって活性化させて、変化させる。米国特許第９，１５５，６１４号では、電気活性要素が柔軟な屈折光学部品内に埋め込まれている。柔軟な導電性材料と液晶とを組み合わせることによって、変更可能な屈折率が可能であり、眼の屈折異常を矯正することができる。

米国特許第８，９０６，０８８号（出願人によって所有され、本明細書において参照により取り入れられている）では、液晶素子を含みエネルギー源と組み合わされた可変焦点眼用デバイスを用いて、屈折特性を電気的に制御している。液晶レンズは、その本体上に偏光入射に対する電気的に可変の屈折率を提供し得る。第２のレンズの偏光の軸が、第１のレンズに対して回転している、２つのレンズの組み合わせにより、周囲の偏光していない光に対して屈折率が変動することができるレンズエレメントが可能になる。電気的に活性の液晶層を電極と組み合わせることによって、電極間にわたる電界を印加することによって制御することができる物理的な存在を実現しても良い。液晶層の周辺上に存在する誘電体層が存在する場合、誘電体層にわたる場と、液晶層にわたる場が、電極間にわたる場内に組み込まれ得る。三次元形状において、層にわたる場の組み合わせの特性は、電気力学原理及び誘電体層と液晶層の形状に基づいて推定され得る。誘電体層の効果的な電気厚は、不均一様式で作製され、電極にわたる場の効果は、誘電体の効果的な形状によって「成形」されてよく、液晶層内の屈折率における立体的に生成された変化を作り出し得る。いくつかの例示的な実施形態において、そのような成形は結果として、可変焦点特性を選定する能力を有するレンズとなり得る。他の例示的な実施形態は、液晶層を含む物理的レンズ素子が、異なる焦点特性を有するようにそれら自身が成形される時に、誘導され得る。液晶層の電気的に可変の屈折率を次いで、電極の利用を通して、液晶層にわたる電界の適用に基づいて、レンズの焦点特性に変化を導入するために使用し得る。前方収容表面が液晶層と作製する形状と、後方収容表面が液晶層と作製する形状は、最初の順番に対して、システムの焦点特性を決定し得る。

明らかに液晶、回路構成、及びエネルギー源などの部品の高度化及び利用によって、最近、通電又は電動式眼用製品（今や種々のタスクを行なうことができる）の潜在的な応用例が著しく拡大している。

米国特許第６，５１１，１７５号は、子供達の弱視（「斜視」としても知られている）の処置に向けられている。‘１７５特許では、ゴーグル又は眼鏡に液晶レンズを取り付けて、これを強い眼上でレンズに対して選択的に不透明にして、強制的に子供着用者に弱い眼を訓練させる。‘１７５特許では、可変周波数パルス発生器を用いて、透明から不透明状態へのＬＣＤレンズ遷移の時間を決めることが開示されている。また、これらの遷移の周波数がフリッカ融合速度（概ねほぼ６０Ｈｚであると特定している）よりも上であると開示している。フリッカ融合閾値は絶対数量ではなく統計的数量であり、波長、輝度、又は照明によって異なる可能性があることに留意することは重要である。それはまた網膜内で照明が発生する場所に応じて異なるだけでなく、個人の疲労の影響を受ける可能性もある。出願人の発明は、フリッカ融合速度を上回る周波数を利用することにも依存しているが、出願人の発明はジオプター度数を変調しており、言い換えれば、フリッカ融合速度を上回る周波数において透過像の焦点及び焦点ぼけを変えて近視の進行を処置している。‘１７５特許の発明者は、透過像全体のレンズの通過を変調することを、透過像を塞ぐか又は遮ることと、像をレンズに透過させることとを交互に行なうことによって実行して、弱視を処置している。出願人の発明は‘１７５特許とは異なり区別されるものである。なぜならば、出願人の発明によれば、像はレンズを継続的に透過するが、像又は画質は焦点及び焦点ぼけ状態の間で交互に変わるからである。焦点ぼけ状態の存在が、信号を送って眼の伸長を調整するのである。

２０１６年９月１５日に公開された最近の研究論文（Ｐａｐａｄａｔｏｕら「Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｗｉｔｈ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ ｆｏｒ Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｖｉｓｉｏｎ」Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ、第７巻、第１０号（２０１６年１０月））では、研究者は、時間多重化を伴う同時視を高速光電子デバイスを用いて人工的に実現できると示す一方で、更に続けて、実際の利用は限定されているとも言っている。著者は、サイズ及び重量の考慮並びに電源の必要性があるために、このような利用は視機能の試験に限定するのが最良であると示している。

米国特許第７，４２３，８０１号では、発明者は、多焦点レンズであって透明な光電子焦点変調デバイス（液晶セルを含み、液晶セルがレンズ本体内に封入されている）を伴うものを開示している。その目的は、２つ以上の焦点状態（近焦点状態及び遠焦点状態）の間で切り換えることであり、より慣用的な多焦点レンズ（近方及び遠方対象物の両方を網膜上に同時に焦点を合わせる）とは対照的である。‘８０１特許では２つの焦点状態（すなわち、近方及び遠方）が開示されているが、近視の進行を制御するための意図的な焦点ぼけは考慮されていない。

これまで説明した設計の多くは極めて高性能であるが、制御システム及び液晶を人工的及び意図的に用いて、透過した網膜像を時間的に変調して近視の進行を効果的に処置する一方で、観察像に対する影響を最小限にすることは想定していない。したがって、近視の進行を減速させることが可能で、従来の光学設計と比較して視力及びコントラスト感度をそれほど落とさないレンズ設計が求められている。

本発明によって、前述で簡単に述べたような従来技術の限界を打開して、近視制御、焦点深度の増大、及び老視の矯正が得られるパルス化したプラスレンズ設計が提供される。本発明によれば、透過した網膜像又はその一部をパワー／焦点の点で時間的に変調して、脳に感知できない瞬間的な一時的焦点ぼけを、網膜に治療効果のある継続時間に渡って実現することによって、近視が更に進行することを、眼の伸長に影響を及ぼすことによって緩和することができる。

一態様によれば、本発明は眼用レンズシステムに関する。眼用レンズシステムは、網膜上での入射光の焦点を電子的に振動させるための手段を含み、焦点をレンズの着用者には感知できないレベルで時間的に変調しながら、近見及び遠見視距離の両方において許容できる視力を提供する。眼用レンズシステムは、第１のレンズと、レンズ内の可変焦点光学部品であって調整が可能な可変焦点光学部品と、選択可能なデューティサイクルを有する可変焦点光学部品を制御する制御器と、可変焦点光学部品及び制御器に対する電源と、を含む。任意的に、システムは人工光源も含んでいても良い。

本発明の眼用レンズは、透過型高速調整可能光学部品を用いて、短時間（パルス）の変更された光学パワー又は光学設計をヒトの眼に表示し（これらの短時間又はパルスは、眼の伸長に停止信号を与える効果がある（近視の進行緩和））、及び／又は眼の焦点深度を増大する。このような透過型高速調整可能光学部品の例としては、透過型空間光変調器（液晶）又は可変静電液体光学部品例えば油／水封入レンズが挙げられる。

眼用レンズは、その主要な光学ゾーン内に、電子的にアドレス指定されてプログラム可能である透過型高速調整可能光学部品を含んでいる。最適な距離矯正を提供する一方で、本発明による高速調整可能光学部品はまた、感知できないパルス化したプラスパワーに網膜の前方に近視焦点ぼけを一時的に生成する。近視を制御する一方でやはり十分な視力を与えるのに効果的となるために考慮する主要な原理には、適切な遠方視力が概ね２０／２５以上で、好ましくない画像アーチファクトが最小であることを確実にすることが含まれる。更に、近視が更に進行することを制御するために、対象物を任意の距離及びすべての瞳孔径で観察するときに、網膜前方の像の品質は常に網膜後方の像の品質を上回っていなければならない。最後に、網膜上の像の品質は常に網膜の前方又は後方の像の品質を上回っていなければならない。

治療効果を確実にするために、プラスパワーの時間と最適な遠方矯正の時間との比は約５〜９０パーセントの範囲である。また異なるパワーの比を、デューティサイクルによって規定しても良い。これは単位時間に表示されるプラスパワーの時間の比である。例えば、合計時間のうちの任意の１秒において合計で１００ｍｓプラスパワーを表示することは、１０パーセントのデューティサイクルである。これは、１００ｍｓ部分が連続していて毎秒１回起きるか、又は１秒間の間に断続的に複数回起きる（累積持続時間が１秒間の間に１００ｍｓである限り）場合に、当てはまる。いずれの場合でも、両方の状況とも１０パーセントの同様のデューティサイクルを有し、両方とも治療効果が可能であるが、本発明によれば、出願人は、与えられたデューティサイクルにおいて、断続的なパル化によって、観察像に対する負の影響を最小限にできることを見出した。代替的に、制御器の存在によって波長及び強度を同様に変調することもできる。これらのアプローチはそれぞれ、治療効果を有している場合もある。

本発明の上述及び他の特徴と利点は、添付図面に例証されるような、本発明の好ましい実施形態の以下のより詳しい記載から明白となるであろう。
本発明による透過型高速調整可能光学部品によって交互に表示されたプラスパワー及びプラノパワーを伴うパルス化したプラスディスプレイ法の図表示である。 本発明による１０％デューティサイクルになる２つの等価であるがが異なるデューティサイクルのパルスディスプレイ法の図示である。 本発明により、＋３Ｄのプラスパワーのパルス化した表示の視覚性能に対する影響のグラフ表示であり、ＶＡの変化（ＬｏｇＭＡＲ）対デューティサイクルを図３Ａに例示し、ウェーバーコントラストの変化対デューティサイクルを図３Ｂに例示する。 本発明により、＋３Ｄのプラスパワーのパルス化した表示の視覚性能に対する影響のグラフ表示であり、ＶＡの変化（ＬｏｇＭＡＲ）対デューティサイクルを図３Ａに例示し、ウェーバーコントラストの変化対デューティサイクルを図３Ｂに例示する。 本発明によるアーチ形の液体メニスカスレンズの可変光学部品部分を例示する図である。 本発明による液晶層を伴う可変光学部品部分を示す図である。 ジオプトリー度数の範囲に対する眼の長さの変化を示す図である。 デューティサイクルにプラスパワー（すなわち、誘起されたぼけ）を乗じた積（単位はパーセント^＊ジオプター）を視力の低下と比較したグラフを示す図である。 デューティサイクルにプラスパワー（すなわち、誘起されたぼけ）を乗じた積（単位はパーセント^＊ジオプター）をコントラスト感度と比較したグラフを示す図である。

電子デバイスが小型化され続けるにつれて、様々な用途に向けた装着可能な又は埋込み可能な超小型電子デバイスを創出する傾向がより一層高まっている。かかる用途としては、生体化学反応の様相を監視すること、測定値に応答するか又は外部制御信号に応答する、自動を含む、様々なメカニズムを介する薬物若しくは治療薬の制御された投与量を投与すること、並びに器官又は組織の能力を増強することを挙げることができる。このようなデバイスの例としては、グルコース注入ポンプ、ぺースメーカ、除細動器、補助人工心臓、及び神経刺激装置が挙げられる。応用例の新しくて特に有用な分野は眼用レンズにあり、例えば、装着可能なレンズ例えば眼鏡及びコンタクトレンズ並びに埋め込み可能なレンズ例えばアンレー、インレー及び眼内レンズ（ＩＯＬ’Ｓ）である。例えば、装着可能なレンズは、眼の能力を増強又は向上させる、電子式焦点調整が可能なレンズアセンブリを組み込んでもよい。このような電子可変焦点レンズ（例えば、液晶又は液体メニスカス技術を用いたもの）は、光学パワーの変化を引き起こすのに十分な作動電圧を必要としても良い。設計パラメータに応じて、このようなレンズは固有キャパシタンス（充放電しなければならない）を有していても良い。そのため、焦点をフリッカ閾値よりも速く交互に変えるためには、電子ドライバ回路構成は、レンズの容量が与えられたときに、近方及び遠方焦点に付随する電圧間でレンズを切り換えるのに十分高速で電流をシンクおよびソースしなければならない。これらの基準を満たすように多数の技術について検討しても良い。例えば、米国特許第９，３５１，８２７号（出願人によって所有され、本明細書において参照により取り入れられている）に述べられているものである。

この例では、電子部品を、コンタクトレンズとして眼の角膜の表面に合うように適合されたレンズ本体に封入し／埋め込むことができる。代替的な例では、電子部品が埋め込まれたレンズ本体を、レンズ本体と一体化された触覚を加えることによって適合させることができ、また眼内レンズとして埋め込むことができる。別の例では、焦点調整可能の有無にかかわらず、装着可能なコンタクトレンズは、前角膜（涙膜）における特定の化学物質の濃度を検出する電子センサを組み込んでもよい。レンズアセンブリに埋込み型電子部品を使用することにより、電子部品の電力供給及び／又は再励起の方法として、また、電子部品同士を相互接続するため、内部及び外部の感知及び／又は監視を行うため、並びに電子部品及びレンズの全体的機能の制御を行うために、電子部品と通信する潜在的必要性が生じる。

従来のコンタクトレンズは、前述で簡単に述べたような種々の視力問題を矯正するために眼上に配置される特定形状を伴うポリマー構造である。従来の眼鏡レンズは典型的に、前述で簡単に述べたような種々の視力問題を矯正する特定形状を伴うポリマー構造を含んでおり、フレームによって所定の位置に固定されている。従来の眼内レンズは、ヒトの水晶体を取り出した後にレンズカプセル内部にレンズを固定するための一体化された触覚（haptics）を伴うポリマー構造である。機能の増大を実現するために、種々の回路及び構成部品をこれらのポリマー構造及び／又はフレーム内に一体化しなければならない。例えば、制御回路、マイクロプロセッサ、通信装置、電源、センサ、アクチュエータ、発光ダイオード、及び小型アンテナを、コンタクトレンズ又は眼内レンズ内に、特注の光電子部品を介して組み込んで、視力を矯正するだけでなく、視力を高め、並びに本明細書で説明するような更なる機能性を得る。加えて、空間光変調器を、後で詳細に説明するように、眼用レンズ内に組み込んでも良い。電子及び／又は電動式コンタクトレンズ、眼内レンズ、又は眼鏡を、ズームイン及びズームアウト機能を介して又は単純にレンズの屈折機能を変更することのみを介して視力の改善が得られるように設計しても良い。電子及び／又は電動式コンタクトレンズ、眼内レンズ及び／又は眼鏡を設計して、色及び解像度を向上させ、テクスチャ情報を表示し、スピーチをキャプションにリアルタイムで変換し、ナビゲーションシステムから視覚的な合図を提供し、画像処理及びインターネットアクセスさえも与えるようにしても良い。

レンズは、着用者が低光量条件で見ることができるように設計されてもよい。適切に設計された電子部品及び／又はレンズ上の電子部品の配置により、可変焦点光学レンズを用いることなく例えば網膜に画像を投影することが可能となり、新規な画像ディスプレイを提供し、更には目覚ましアラートを提供することも可能となる。これらの機能若しくは同様の機能のいずれかにに代えるか、又はこれに加えて、コンタクトレンズ、眼内レンズ、及び／又は眼鏡は、着用者のバイオマーカー及び健康指標の非侵襲的モニタリング用の部品を組み込んでも良い。例えば、レンズに内蔵されたセンサは、血液を採取する必要なく涙膜の成分を分析することによって、糖尿病患者が血糖レベルを定期的にチェックするのを可能にしてもよい。加えて、適切に構成された眼用レンズであれば、コレステロール、ナトリウム、及びカリウムレベル、並びに他の生物学的マーカーをモニタするためのセンサを組み込んでいても良い。これを、無線データ送信器と連結することにより、医師が患者の血液化学にほぼ即時にアクセスすることが可能となって、患者が検査機関に赴いて血液を採取するために時間を浪費する必要がなくなる。加えて、眼用レンズ内に組み込まれたセンサを利用して眼に入射する光を検出して、周辺光条件を補償しても良いし又は瞬きのパターンを判定するときに使用しても良い。

本発明は、電子システムを含む電動式眼用レンズに関する。電子システムは、実行しても良い任意の数の多数の機能を導入するように構成された可変焦点レンズ又は任意の他のデバイス（例えば、近視の進行を減速するときに用いるべき空間光変調器）を組み込むことを実行させても良い。電子システムは、１つ又は２つ以上の電池又は他の電源、電力管理回路、１つ又は２つ以上のセンサ、クロック発生回路、適当な制御アルゴリズムを実施する制御回路、及びレンズ駆動回路を含む。これらの構成部品の複雑さは、眼用レンズの必要な又は所望の機能性に応じて変えても良い。本発明のレンズ設計を、任意の数の材料から形成される任意の数の異なる眼用レンズ内に取り入れても良いことに留意することは重要である。具体的には、本発明のレンズ設計は、１日使い捨て型のコンタクトレンズ、硬質ガス透過性コンタクトレンズ、二焦点コンタクトレンズ、トーリックコンタクトレンズ、及びハイブリッドコンタクトレンズを含む、本明細書に記載されたコンタクトレンズのいずれかを利用してもよい。加えて、本発明は主にコンタクトレンズに関して説明しているが、本発明の考え方は眼鏡レンズ、眼内レンズ、角膜インレー、及び角膜アンレーにおいて用いても良いことに留意することは重要である。

フリッカ融合閾値（又はフリッカ融合速度）は視力の心理物理学における考え方である。１８００年の後半及び１９００年の前半に、フェリー及びポーターによって、フリッカが観察可能になるまでの周波数は、輝度の対数とともに直線的に増加することが見出されている。これはフェリー−ポーターの法則として知られている。この周波数は臨界フリッカ周波数と言われる。これは、断続的な（点滅）光刺激が、平均的なヒト観察者に対して完全に安定しているように見える周波数として規定される。一例としては、この原理は、コンピュータディスプレイに対する７２ヘルツのフレームレートを選択するときに存在する。これはフリッカを完全に回避するのに十分である。変調周波数をフリッカ融合閾値より上に保持する限り、知覚強度を、明暗の相対的期間を変えることによって変化させても良い。例えば、暗期が長期に渡る場合は像が暗くなる（タルボ−プラトーの法則）。

本発明によれば、同じフリッカ融合原理を光学パワーに適用しても良い。透過型高速調整可能光学部品を使用することによって、レンズの光学パワーは、フリッカ融合閾値を上回る周波数において急速に変えても良い。眼用レンズの効果的な光学特性を、種々の光学パワー又は設計の表示の相対的期間を変えることによって、変化させても良い。例えば、透過型高速調整可能光学部品は、２つの単純なパワー（プラノ及び＋３ジオプター「Ｄ」）を、プラノ及び＋３Ｄ間でパワーを急速に切り替えることによって表示することができる（図１に示す）。変調周波数をフリッカ融合閾値より上に保持するならば、視力に対する２つのパワーの影響が、例えば、プラノ対＋３Ｄ表示時間の比（すなわちデューティサイクル）によって決定される。したがって、透過型高速調整可能光学部品によって、（二焦点又は多焦点コンタクトレンズと同様に）眼に同時に光を集束する２つ以上の光学パワー／設計を有する同等物を生成しても良い。これは、一方は視力矯正用で他方は近視進行緩和用に相当するであろう。しかしその結果、視力品質におけるどんな妥協も知覚することができない。なぜならば、近視進行緩和用の後者は、本発明によりフリッカ融合閾値を上回る周波数において継続時間又はデューティサイクルが限定されているからである。

眼用レンズは、その主要な光学ゾーン内に、電子的にアドレス指定されてプログラム可能である透過型高速調整可能光学部品を含んでいる。最適な遠方矯正を提供する一方で、高速調整可能光学部品はまた、極めて短い断続的なプラスパワーに網膜の前方に近視焦点ぼけを生成する。これは本発明によりパルス化の方法で行なう。プラスパワーの時間と最適な遠方矯正との比は、約５〜９０パーセントの範囲である。また異なるパワーの比を、デューティサイクルによって規定しても良い。デューティサイクルは単位時間に表示されるプラスパワーの時間の比である。例えば、合計時間の任意の１秒において１００ｍｓの間プラスパワーを表示することは１０パーセントのデューティサイクルであり、それを１回の出現（毎秒１００ｍｓの継続時間）で行おうと、４回の出現（それぞれ毎秒２５ｍｓの継続時間）で行おうと、又は１０回の出現（それぞれ、毎秒１０ｍｓの継続時間）で行なおうとかまわない。用いるシナリオとは関係なく、これらのシナリオはそれぞれ１０パーセントのデューティサイクルを表している。デューティサイクルは一定のままとすることもできるし、状況によっては、治療に必要であり得るならば変えることができるが、着用時間に渡って用いるシナリオは重要である。なぜならば、治療的に効果がある間に生じる何らかの変化も、視覚的に知覚される場合があるからである。効果的な処置を得るための適切なデューティサイクルと感知できない状態を保つための十分短い時間のプラスパワーとを有することは、近視の進行を制御するための治療を行なう一方で、視力を最適に矯正するために不可欠である。デューティサイクルはほぼ５パーセント以上が好ましいが、これは視力及びコントラスト感度の両方に与える影響が最も小さいので、５〜９０パーセントの他の値を用いても良い。

近視制御用の調整可能な光学部品によって誘起されるプラスパワーは、＋１．０Ｄ〜＋２０Ｄで変化しても良い。他方では、老視矯正用の調整可能な光学部品によって誘起されるパワーは、−４Ｄ〜＋４Ｄで変化することができる。しかし、誘起される光学設計は単一の球面度数に限定されない。多焦点レンズ、累進レンズを含む光学設計、及び他の光学設計を適用しても良い。表示する光学設計は、時間の関数として変化しても良いし、又は患者の瞳における光レベル若しくは患者の瞳孔径に依存していても良い。誘起されるパワーパターンは光学ゾーン全体を覆う必要はなく、瞳内のゾーン／部分に限定することができる。近視の場合、典型的に瞳孔径は薄明視条件において４〜８ｍｍの範囲である。更に、最適な視力を得るために、レンズ光学ゾーンの中心２ｍｍでは誘起されるパルス化した近視焦点ぼけをなくして、固定の主要な遠方矯正を残すことができる。眼の入射瞳径が亜母集団の中で変動したとき、ある種の例示的な実施形態では、レンズ設計を特注生産して、患者の眼の平均瞳孔径に基づいて良好な中心視覚の矯正及び近視に対する治効の両方を達成してもよい、という点に留意することが重要である。また、瞳孔径は小児患者に対する屈折及び年齢と相関するため、ある典型的な実施形態では、レンズを特定の年齢及び／又は屈折の小児亜母集団の下位集団に向けて、それらの瞳孔径に基づいて更に最適化しても良い。

透過型高速調整可能光学部品によるパルスプラス表示
眼用レンズの光学ゾーンを覆う高速調整可能光学部品を用いて、眼に対する感知できない短いパルスのプラスパワーを、最適な遠方矯正の時間とともに誘起させる。図１に示す例では、高速調整可能光学部品は、眼に対するプラスパワー（＋３Ｄ）及びプラノ波面パターンの両方の一連の波面パターンを表示する。この例では、本発明により、プラスパワー波面パターンは、位置１、４＆７で指定したように透過し（用語「プラス３Ｄオン」で示す）、一方で、プラノ波面パターンは、位置２、３、５、６、８＆９で指定したように透過する（用語「プラス３Ｄオフ」で示す）。パルス表示をフリッカ融合速度よりも高い変調周波数で行なう限り、眼は安定した画像を観察する。その結果、＋３Ｄの固定パワーだけを通して観察する場合よりもぼけが低く、一方で、やはり近視制御又は進行緩和の治療効果が、断続的だが感知できないプラスパワー像の存在によって実現される。

パルスディスプレイ法のデューティサイクル
目標像が眼にどのように見えるかは、誘起プラスパワーの量に依存し、またパルス表示のデューティサイクルに依存する。デューティサイクルは、信号がアクティブである１つの時間の割合として規定される。図２に示すデューティサイクルの２つの例（状態）は、２つのパルスプラス表示状態であり、両方とも、＋３Ｄパワーを活性化させたときに１０パーセントデューティサイクルを有する。最初に、４（４）つの別個の２５ｍｓ時間の誘起プラスパワーを用いる。眼は、両方の状態において、１秒間毎に同じ合計時間１００ｍｓのプラスパワーに露出される。状態１では、変調周波数は４０Ｈｚであり、ヒトの眼における平均フリッカ融合閾値よりも高いため、フリッカ又は像不安定性は存在しない。眼は、わずかにぼけているが安定した像を観察する。状態２では（毎秒単一の１００ｍｓ時間）、変調周波数は１０Ｈｚであり、ヒトの眼におけるフリッカ融合閾値よりも低い。この第２の状態では、眼は、表示した波面パターンが＋３Ｄからプラノに切り換わるときに顕著なジッターを観察する。そのため、両状況とも近視の進行の処置において効果的である可能性があるが、一部の個人にとっては状態１の方が状態２よりも視覚的に快適である場合がある。他の複数の組み合わせ（それぞれ、デューティサイクルとして１０％を有する）が存在し、いくつかの更なる例を下表に示す。

視力及びコントラスト感度の両方とも、誘起されたプラスパワー及びデューティサイクルが増加すると減少する。上述のパルス化したプラス状態に対する視力及びウェーバーコントラスト感度を、最良の球面矯正に対して、また従来の＋３Ｄ球面レンズと比べて、下表２にまとめる。図３Ａ及び３Ｂに表２の結果を図式的に例示する。表２と図３Ａ及び３Ｂのチャートとの両方の値が明らかに示すように、デューティサイクルを増加させるか又はジオプトリー度数を増加させるかのいずれかが起こると、視力の損失及びコントラスト感度の損失の両方に至り及びそれらに比例する。また、デューティサイクルを増加させるか又はジオプトリー度数を増加させることは、治療有効性に比例していることにも注意されたい。そのため、デューティサイクル又はジオプトリー度数を増加させる必要があるのは、治療効果のある点までであり、視力又はコントラスト感度の損失が過剰となる点までではない。本発明によれば、出願人は、デューティサイクル、ジオプトリー度数、及び変調周波数の適切なバランスを、近視の進行の有効性のバランスを用いて決定して、視力及びコントラスト感度で測定したときの容認できる視機能を実現している。視機能のこれらの２つの指標は、患者の中で多少主観的であるため、患者間で異なる場合がある。

すでに述べたように、近視の進行は典型的に、眼の軸長の伸長が長すぎるために起こり、同様に、軸長の変化の減少を、近視の進行を処置する治療有効性に対する目安として用いることができる。図３ｃに示すのは、種々のパワーのレンズを４０分間着用した後の１０患者の調査における軸長の変化に対するパワーの影響である。この状況では、負及び正パワーの両方の影響を見ることができる。負パワーは、遠視の焦点ぼけ網膜像（焦点画像面が網膜の後方）を招くため、眼は、伸長するメッセージを受け取り、その後の軸長の変化は正である。これは、近視の焦点ぼけ網膜像（焦点画像面が網膜の前方）を招くため、眼の軸長の変化は負である正パワーとは対照的である。図３Ｃに示すように、プラスパワーの増加は、眼の軸長の減少（すなわち、負の変化）の増加に正比例している。同様に、どのくらい長くパワーが存在するかの継続時間（すなわち、デューティサイクル）も軸長の変化に比例している。

制御回路は、前述したように、点滅パルスを生成するように空間光変調器を制御するアルゴリズムを含んでいても良い。１つの典型的な実施形態では、アルゴリズムは、４、５、又は１０フレームの空間光変調器ファイル（１００、１２５、及び２５０ｍｓの空間光変調器表示時間に対応する）を含む画像配列を用いても良い。これらの画像配列によって、通常のデューティサイクル、例えば１０パーセント、２０パーセント、５０パーセント、及び１００パーセント（上表２で述べるような）を規定することができる。別の典型的な実施形態では、アルゴリズムは、１００フレームの空間光変調器ファイル（任意の比、例えば２０パーセント、２１パーセント、２２パーセントなどのデューティサイクルを生成するために用いることができる）を含む画像配列を用いても良い。画像配列を、表示前にシステムメモリに事前ロードしても良い。

ここで図４を参照すると、生理食塩水溶液４０６と油４０７との間の液体メニスカス境界線４０１を備える湾曲した液体メニスカスレンズ４００が図示される。一部の好ましい実施形態によると、メニスカス壁４０５は、４０２と４０３との間に延在する弓形壁の第１の角度破断によって前方湾曲レンズ４０４内に画定される。液体メニスカス境界線４０１は、１つ以上の導電体コーティング又は導電材料４０８に沿って電荷が印加され、除去されると、メニスカス壁４０５を上下に移動させる。一部の好ましい実施形態では、導電性コーティング４０３は、生理食塩水溶液４０６及び油４０７を保有する空洞４０９の内側の区域から、生理食塩水溶液４０６及び油４０７を収容する空洞４０９の外側の区域に延在する。そのような実施形態では、導電性コーティング４０３は、空洞４０９の外側の点において導電性コーティング４０３に印加された電荷の、空洞内の導電性コーティングの区域への管路であり、生理食塩水溶液４０６と接触してもよい。一般に、液体メニスカスレンズは、前方湾曲レンズ４０４及び後方湾曲レンズ４１０上に存在する、又はそれらを通る導電性コーティング、絶縁体コーティング、経路、及び材料のうちの１つ以上を有するコンデンサとして見ることができる。本発明によると、液体メニスカス境界線４０１の形状、したがって、液体メニスカス境界線４０１と前方湾曲レンズ４０４との間の接触角は、前方湾曲レンズ４０４及び後方湾曲レンズ４１０のうちの１つ又はその両方の少なくとも一部分の表面に印加される電荷に応じて変化する。本発明によれば、導電性コーティング又は材料を介して食塩水（溶液）に印加される電流に変化があると、メニスカス壁４０５に沿う液体メニスカス境界４０１の位置が変わる。

図５を参照すると、眼用レンズ内に挿入され得る可変光学部分５００が、液晶層５３０を有して図示される。可変光学部分５００は、本明細書の他の項にて議論されたように、材料及び構造関連の同様の多様性を有し得る。いくつかの典型的な実施形態では、透明電極５４５を第１の透明基板５５０上に配置しても良い。第１レンズ表面５４０は、誘電性膜と、いくつかの例示的な実施形態においては、第１透明電極５４５上に配置され得るアライメント層から構成され得る。このような典型的な実施形態では、第１のレンズ表面５４０の誘電体層の形状は、図示したように局部的に変化する形状を誘電体厚さ内に形成しても良い。このような局部的に変化する形状によって、レンズ素子の更なる集束パワーが導入される場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、形作られた層は、第１の透明な電極５４５と基板５５０の組合せの上に射出成形によって形成することができる。いくつかの典型的な実施形態では、第１の透明電極５４５及び第２の透明電極５２０を種々の方法で成形しても良い。いくつかの例では、成形によって、別個に通電しても良い分離した別個の領域が形成される。他の実施例では、電極は、レンズの中央部から周辺部へ向かってらせん状などのパターンで形成されていてよく、液晶層５３０にわたって可変電界を適用することができる。いずれの場合において、そのような電極成形は、電極上の誘電体層の成形に加えて、又はそのような成形の代わりに実施されてよい。これらの様式における電極の成形はまた、動作のもと、レンズ要素の更なる焦点合わせ電力を導入してもよい。液晶層５３０は、第１透明電極５４５と第２透明電極５２５の間に配置され得る。第２の透明電極５２５を頂部基板層５１０に取り付けても良い。頂部基板層５１０から底部基板層５５０まで形成されるデバイスには、眼用レンズの可変光学部品部分５００が含まれていても良い。２つのアライメント層が更に、誘電体層上の５４０及び５２５に配置されてもよく、そして液晶層５２５を包囲していてもよい。５４０及び５２５でのアライメント層は、眼科用レンズの静止配向を規定するために機能してよい。いくつかの例示的な実施形態において、電極層５２５及び５４５は、液晶層５３０との電気通信であってよく、静止配向から少なくとも１つの印加した配向への配向におけるシフトを引き起こす。

可変光学部品部分用に用いるのが液体メニスカスアプローチであろうと液晶アプローチであろうと、どちらのアプローチも、極めて短い間欠パルスを生成するために極めて応答性が良い必要があるであろう。

本発明によるパルスディスプレイ法によって眼に光を集束する２つ以上の光学パワー／設計を生成する透過型高速調整可能光学部品には多くの優位点が含まれる。透過レンズ全体によってパワーを変化させて２つ以上の焦点面を生成することができる。パルス化した表示が球面度数である場合には、これによって、多焦点コンタクトレンズを瞳に対して正確に芯出しする必要がなくなる。眼鏡レンズでは、これによって、眼鏡レンズの多焦点光学設計に対する見通し線の変化に関する問題が打開される。近視制御応用例では、眼の伸長を減速させる付加的正パワーは網膜の全視野に与えられて、レンズの１つ以上の領域（網膜の規定領域に投影される）に限定されない。老視に対する焦点深度の拡張応用例では、中間及び近方視力をもたらす付加的正パワーは網膜の全視野に与えられて、レンズの１つ以上の領域に限定されない。透過型高速調整可能光学部品を用いれば、デューティサイクルを容易に「調整すること」を主観的なフィードバックに基づいて行なって、許容できる視力品質を生成することが可能である。透過型高速調整可能光学部品を用いれば、デューティサイクルを「調整する」ことが、着手されている視作業（例えば、近視制御又は老視矯正に対するトリガとしての精密作業）を示すバイオマーカーフィードバックに基づいて可能である。透過型高速調整可能光学部品は、単純な焦点ぼけ（例えば、プラノ及び＋３ＤＳ）の形態であっても良いし、又はより複雑な形態例えば非点収差、球面収差、多焦点、又は他の任意の光学収差の組み合わせとすることもできる。可変焦点光学部品は、レンズに渡って異なる程度の焦点変化を起こしても良い。例えば、視力に対する影響を最小限にするために、レンズの中央部分を調整して、レンズのより多くの周辺部分と比べて、デューティサイクル^＊パワー因子の変化を受けないか又は受ける変化が小さくなるようにしても良い。レンズのより多くの周辺部分の方が、受けるデューティサイクル^＊パワー因子の変化が大きくても良い。なぜならば、周辺網膜の方が視力に対するぼけの影響を受けにくく、また周辺網膜における焦点ぼけは、眼の視力発達に影響する際に影響力が強い場合があることが提案されているからである。光学設計に対する限界は、透過型高速調整可能光学部品のタイプに起因する。例えば、複数の個別調整可能な画素を伴う透過型空間光変調器であれば、画素のサイズ及び分布に基づいて任意の複雑な設計を生成することができる。他方で、静電気の調整可能な液体レンズ光学部品は、それほど複雑ではない光学設計（例えば、球面、非点収差、球面収差）に限定されるであろう。更に、ほとんどの個人に対して、屈折管理は、完全な両眼視を可能にする場合もしない場合もある２つの機能眼を伴う。本発明による視力発達の管理は、２つの眼の相対的な状況に応じて変えても良い。一実施形態では、近視の程度が大きい方の眼に与える可変光学部品を調整して、デューティサイクル＊パワー因子を大きくし、その眼における屈折制御が、対側眼におけるそれより大きくなるようにしても良く、その結果、視力に対しては、対側眼により多く依存する場合がある。別の実施形態では、プラスパワーを与えることを眼より前に遅れずに変えて、いつでも少なくとも一方の眼の連続した明瞭な視野を可能にし、最適な視力及び最大の近視処置効果の両方を可能にしても良い。

前向き臨床試験が示すところによれば、ヒトにおける近視の進行速度は、ソフトコンタクトレンズの光学設計の影響を受ける可能性がある。これらの臨床試験によって、子供達の網膜像に正の焦点ぼけを導入することによって、近視の進行が減速することが証明された。焦点ぼけに付随する眼の長さの変化を、強膜伸長及び脈絡膜厚さの両方の変化によって変調する。その正味の効果によって、像平面に向かう網膜の前方又は後方の動きとなる。焦点ぼけ網膜像は、近視の焦点ぼけ像（すなわち、焦点面が網膜の前方）であろうと、遠視の焦点ぼけ像（すなわち、焦点面が網膜の後方）であろうと、近視又は遠視の進行を緩和することができる。出願人は、近視焦点ぼけが誘起されると脈絡膜が厚くなって強膜伸長速度が低下し（その結果、網膜が前方に動く）、遠視焦点ぼけが誘起されると脈絡膜が薄くなって強膜伸長速度が増加する（その結果、網膜が後方に動く）ことを知った。焦点ぼけが課されることに応じて起きる脈絡膜厚さの変化を、鳥類及び霊長類動物モデルの両方において観察した。そして、変化は急速に起きて、より長時間、眼のサイズの強膜介在変化に先行することが実証された。研究が示すところによれば、若い成人患者では、脈絡膜厚さ及び軸長の短時間の変化が、光学的焦点ぼけに応答して、他の動物種に観察されるそれと同様の仕方で生じる。焦点ぼけに応答して起きる脈絡膜厚さの変化の時間的経過を調べる研究をしたところ、これらの変化は露出の数分以内に起きることが明らかになった。焦点ぼけが１日課されると、脈絡膜厚さ及び軸長の通常の日周リズムが著しく乱れ、焦点ぼけのサインに依存する予測可能な変化パターンを伴う。本発明によるレンズ設計を同様に評価して、脈絡膜厚さ変化に良い影響を与えることが分かった。これを図６に示す。図では、パワー（ジオプター）に対する軸長の変化を示している。見られるように、軸長の変化は、−３．０からプラノ（「ｐｌ」）を通って＋１０．０ジオプターまでの正パワーの増加に反比例している。

プラスパワーの継続時間（すなわち、デューティサイクル）及びプラスパワーのレベルの両方とも、近視の進行を処置する治療有効性に正比例するならば、図３Ａ及び３Ｂに示すグラフを再現することができる。これは、視力（図７Ａを参照）及びコントラスト感度（図７Ｂを参照）を、デューティサイクルにプラスパワーのレベル（すなわち、ぼけ）を乗じた積と比較することによって行なう。図７Ａ及び７Ｂの両方に見られるように、２つの積と視力及びコントラスト感度の両方の損失との間で、データの優れた線形フィットが存在する。デューティサイクルにプラスパワーを乗じた積の値が増加することによって、治療効果が増加するが、視力の損失が増加することも考慮しなければならない。したがって、視力の損失を３線以下（０．３ｌｏｇＭＡＲ視力）、好ましくは２線以下（すなわち、０．２ｌｏｇＭＡＲ視力）に制限することが重要である。図７Ａに示すように、３線以下の損失を用いて、デューティサイクルにプラスパワーを乗じた積に対する上限を決定することができる。この場合、３線の損失の上限は、１００パーセント＊ジオプター（デューティサイクルにプラスパワーを乗じたもの）の値にほぼ相当する。視機能は、視力及びコントラスト感度の両方の影響を受ける可能性があるため、図７Ｂに戻って、この１００パーセント^＊ジオプター（デューティサイクルにプラスパワーを乗じたもの）の値を用いて、対応するコントラスト感度値を決定することもできる。この場合、デューティサイクルにプラスパワー値として１００パーセント^＊ジオプターを乗じたものを用いて、コントラスト感度値としてほぼ０．１５（アイケア専門家のかなりの部分の間で容認できる）に等しい。レンズとして、プラスパワーが０．５ジオプターと低く、デューティサイクルが１０％と低いものが治療効果を示す場合、デューティサイクルにプラスパワーを乗じたものの好ましい下限として、ほぼ５パーセント＊ジオプターを規定することもできる。下表３に示すのは、デューティサイクルにプラスパワーを乗じたものの上限及び下限の両方に対する条件を満たす好ましいプラスパワー及びデューティサイクルのいくつかの典型的な組み合わせであり、これらの上限及び下限の間にある値の組み合わせは、本発明による容認できる視機能を伴う治療有効性の条件も満たすことが理解される。

図示及び説明されたものは、最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるが、説明及び図示した特定の設計及び方法からの変更がそれ自体当業者にとって自明であり、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく使用できることは明らかであろう。本発明は、記載し例証した特定の構成に限定されないが、添付の特許請求の範囲に含まれ得るすべての修正と一貫するように構成されているべきである。

〔実施の態様〕
（１） 網膜上での入射光の焦点を電子的に振動させるための手段を含む眼用レンズシステムであって、前記焦点を前記レンズの着用者には感知できないレベルで変調しながら、近見及び遠見距離で受け入れられる視力を提供し、前記眼用レンズシステムは、
第１のレンズと、
前記レンズ内の可変焦点光学部品であって、調整が可能である、可変焦点光学部品と、
選択可能なデューティサイクルを有する前記可変焦点光学部品を制御する制御器と、
前記可変焦点光学部品及び前記制御器に対する電源と、を含む、眼用レンズシステム。
（２） 前記焦点を、近視の発症又は進行の減速、遅延、逆転、又は防止のうちの少なくとも１つを実現するように変調する、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（３） 前記焦点を、焦点深度の拡張を実現するように変調する、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（４） 前記焦点を、老眼着用者の良好な近方及び遠方視力が同時に可能になるように変調する、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（５） 前記焦点変化が、０．５０ジオプター〜２０ジオプターで変わることができる、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。

（６） 前記焦点の振動速度が、ヒトの臨界フリッカ融合周波数を上回っている、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（７） 前記着用者にプラスパワーを与える時間の割合が１パーセント〜７５パーセントである、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（８） 前記可変焦点光学部品が液晶インサートを含む、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（９） 前記可変焦点光学部品が液体メニスカスインサートを含む、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（１０） 前記第１のレンズ内での焦点変化の９０パーセントが２０ｍｓ未満で起こる、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。

（１１） 焦点変化の程度が前記第１のレンズに亘って変化しても良い、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（１２） 前記第１のレンズが電子コンタクトレンズである、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（１３） 前記第１のレンズが電子眼鏡レンズである、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（１４） 前記第１のレンズが電子眼内レンズである、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。
（１５） 前記第１のレンズに対して独立して、同期して、又は相乗的にのうちの少なくとも１つで動作するように構成された、独立した可変焦点光学部品を有する第２のレンズを更に含む、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。

（１６） 近視の進行を処置するための眼用レンズシステムであって、
眼の前方で着用されるか、眼の上で着用されるか、又は眼の中に埋め込まれる、第１のレンズと、
前記レンズ内の可変焦点光学部品であって、調整が可能である、可変焦点光学部品と、
前記可変焦点光学部品と電気通信して、選択可能なデューティサイクルを有する前記可変焦点光学部品を制御する制御器であって、前記デューティサイクルが、５〜９０パーセントの範囲であるデューティサイクルを有する焦点ぼけの感知できないパルスを含む、制御器と、
前記可変焦点光学部品及び前記制御器に対する電源と、を含む、眼用レンズシステム。
（１７） 前記デューティサイクルが１０〜３０パーセントの範囲である、実施態様１６に記載の眼用レンズシステム。
（１８） 視力の変化が基線と比較してｌｏｇＭＡＲ単位でほぼ０．４以下である、実施態様１６に記載の眼用レンズシステム。
（１９） ウェーバーコントラスト感度の変化が基線と比較して０．１５以下である、実施態様１６に記載の眼用レンズシステム。
（２０） 視力の変化が基線と比較してｌｏｇＭＡＲ単位でほぼ０．４以下であり、かつウェーバーコントラスト感度の変化が基線と比較して０．１５以下である、実施態様１６に記載の眼用レンズシステム。

（２１） パーセントデューティサイクルに焦点ぼけプラスパワー（defocus plus power）を乗じた積が、５〜１００パーセント＊ジオプターの範囲である、実施態様１６に記載の眼用レンズシステム。
（２２） 前記第１のレンズ内での焦点変化の９０パーセントが１０ｍｓ未満で起こる、実施態様１に記載の眼用レンズシステム。

Claims (22)

1. 網膜上での入射光の焦点を電子的に振動させるための手段を含む眼用レンズシステムであって、前記焦点を前記レンズの着用者には感知できないレベルで変調しながら、近見及び遠見距離で受け入れられる視力を提供し、前記眼用レンズシステムは、
   第１のレンズと、
   前記レンズ内の可変焦点光学部品であって、調整が可能である、可変焦点光学部品と、
   選択可能なデューティサイクルを有する前記可変焦点光学部品を制御する制御器と、
   前記可変焦点光学部品及び前記制御器に対する電源と、を含む、眼用レンズシステム。
2. 前記焦点を、近視の発症又は進行の減速、遅延、逆転、又は防止のうちの少なくとも１つを実現するように変調する、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
3. 前記焦点を、焦点深度の拡張を実現するように変調する、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
4. 前記焦点を、老眼着用者の良好な近方及び遠方視力が同時に可能になるように変調する、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
5. 前記焦点変化が、０．５０ジオプター〜２０ジオプターで変わることができる、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
6. 前記焦点の振動速度が、ヒトの臨界フリッカ融合周波数を上回っている、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
7. 前記着用者にプラスパワーを与える時間の割合が１パーセント〜７５パーセントである、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
8. 前記可変焦点光学部品が液晶インサートを含む、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
9. 前記可変焦点光学部品が液体メニスカスインサートを含む、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
10. 前記第１のレンズ内での焦点変化の９０パーセントが２０ｍｓ未満で起こる、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
11. 焦点変化の程度が前記第１のレンズに亘って変化しても良い、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
12. 前記第１のレンズが電子コンタクトレンズである、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
13. 前記第１のレンズが電子眼鏡レンズである、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
14. 前記第１のレンズが電子眼内レンズである、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
15. 前記第１のレンズに対して独立して、同期して、又は相乗的にのうちの少なくとも１つで動作するように構成された、独立した可変焦点光学部品を有する第２のレンズを更に含む、請求項１に記載の眼用レンズシステム。
16. 近視の進行を処置するための眼用レンズシステムであって、
    眼の前方で着用されるか、眼の上で着用されるか、又は眼の中に埋め込まれる、第１のレンズと、
    前記レンズ内の可変焦点光学部品であって、調整が可能である、可変焦点光学部品と、
    前記可変焦点光学部品と電気通信して、選択可能なデューティサイクルを有する前記可変焦点光学部品を制御する制御器であって、前記デューティサイクルが、５〜９０パーセントの範囲であるデューティサイクルを有する焦点ぼけの感知できないパルスを含む、制御器と、
    前記可変焦点光学部品及び前記制御器に対する電源と、を含む、眼用レンズシステム。
17. 前記デューティサイクルが１０〜３０パーセントの範囲である、請求項１６に記載の眼用レンズシステム。
18. 視力の変化が基線と比較してｌｏｇＭＡＲ単位でほぼ０．４以下である、請求項１６に記載の眼用レンズシステム。
19. ウェーバーコントラスト感度の変化が基線と比較して０．１５以下である、請求項１６に記載の眼用レンズシステム。
20. 視力の変化が基線と比較してｌｏｇＭＡＲ単位でほぼ０．４以下であり、かつウェーバーコントラスト感度の変化が基線と比較して０．１５以下である、請求項１６に記載の眼用レンズシステム。
21. パーセントデューティサイクルに焦点ぼけプラスパワーを乗じた積が、５〜１００パーセント＊ジオプターの範囲である、請求項１６に記載の眼用レンズシステム。
22. 前記第１のレンズ内での焦点変化の９０パーセントが１０ｍｓ未満で起こる、請求項１に記載の眼用レンズシステム。

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