用于近视治疗的电可调谐助视器的制作方法

用于近视治疗的电可调谐助视器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求提交于2019年6月2日的美国临时专利申请62/856,065的权益，该申请通过引用并入本文。
发明领域
3.本发明总体上涉及光学器件，尤其涉及电可调谐透镜和其他助视器(vision aid)。
4.背景
5.可调谐透镜(lens)是光学元件，其光学特性(诸如焦距和/或光轴位置)可以在使用期间调节，通常在电子控制下调节。这种透镜可用于各种应用，包括特别是用作助视器。例如，美国专利7,475,985描述了用于视力矫正目的的电激活透镜的使用。在本说明书和权利要求书的上下文中使用的术语“助视器”指的是位于受试者的眼睛前方的透明光学元件，该光学元件具有可以是固定的和/或可调谐的光学属性，该光学属性被选择以便增强受试者的视力。
6.电可调谐透镜通常包含一薄层合适的电光材料，即其局部有效屈光率根据施加在材料上的电压而变化的材料。电极或电极的阵列用于施加期望的电压，以便将屈光率局部地调节到期望的值。液晶是最常用于此目的的电光材料(其中施加的电压使分子旋转，这改变了双折射(birefringence)轴，从而改变了有效屈光率)，但是具有类似电光属性的其他材料(诸如聚合物凝胶)可替换地可以用于此目的。
7.一些可调谐透镜设计使用电极阵列来定义液晶中的像素网格(类似于液晶显示器中使用的那种像素网格)。各个像素的屈光率可以被电控制，以给出期望的相位调制轮廓。(术语“相位调制轮廓”在本说明书中和权利要求书中用于表示局部相移的分布，该局部相移作为可调谐透镜的电光层区域上的局部可变有效屈光率的结果而施加到穿过该层的光上)。例如，在上面提到的美国专利7,475,985中描述了使用这种网格阵列的透镜。
8.pct国际公布wo 2014/049577(其公开内容通过引用并入本文)描述了一种包括电光层的光学器件，该电光层在电光层的有源区(active area)内的任何给定位置处具有有效的局部屈光率，该屈光率由该位置处施加在电光层上的电压波形确定。包括在有源区上延伸的平行导电条的激励电极阵列设置在电光层的一侧或两侧上。控制电路向激励电极施加相应的控制电压波形，并被配置为同时修改施加到激励电极的相应的控制电压波形，以便在电光层中生成指定的相位调制轮廓。
9.短视(近视)是人眼过度聚焦光，在视网膜前而不是在视网膜上创建图像的情况。因此，在视网膜上感知的图像是模糊的。美国专利申请公布2012/0133891描述了一种用于矫正近视的电光装置和方法，其包括至少一个自适应透镜、电源和眼睛跟踪器。眼睛跟踪器包括图像传感器和可操作地连接到自适应透镜和图像传感器的处理器。处理器被配置为从图像传感器接收电信号，并且控制自适应透镜的矫正能力以矫正近视，其中矫正能力取决于用户的注视距离和近视处方度数(prescription strength)。
10.已经研究了用于减缓近视的发展(即，延缓能够看清远距离所需的光焦度的增加)的几种疗法。这些方法通常被称为“近视控制”。例如，美国专利7,503,655描述了一种用于控制光学像差来改变视场的相对曲率的方法和装置，通过提供预定的校正因子以产生至少一个基本上矫正的刺激，以用于相对于中心、轴上或轴向焦点重新定位外围、离轴或离轴焦点，同时保持中心、轴上或轴向焦点在视网膜上的定位。据说，该发明提供连续、有用的清晰视觉图像，同时延缓或减轻近视或远视的发展。
11.概述
12.下文描述的本发明的实施例提供了用于视力矫正(特别是用于近视治疗)的改进的方法和设备。
13.因此，根据本发明的实施例，提供了一种用于视力矫正的装置，包括电可调谐透镜，该电可调谐透镜被配置为安装在具有屈光不正的受试者的眼睛附近。控制电路被配置为向电可调谐透镜施加驱动信号，以便在电可调谐透镜中在拦截眼睛的视线的中心区域中生成第一相位调制轮廓，并且在外围区域中生成第二相位调制轮廓，该外围区域在至少180
°
的弧上围绕中心区域在外围延伸。第一相位调制轮廓向入射到电可调谐透镜上的光施加被选择以矫正屈光不正的具有第一量值的第一屈光力，第二相位调制轮廓向入射到电可调谐透镜上的光施加少于第一相位调制轮廓的具有第二量值的第二屈光力。
14.在公开的实施例中，屈光不正是由于眼睛的近视引起的，并且第一屈光力是负屈光力，第一量值被选择以便矫正近视。
15.在一些实施例中，该装置包括眼睛跟踪器，该眼睛跟踪器被配置成检测眼睛的视线角度，其中，控制电路被配置为修改驱动信号，以便响应于视线角度的变化来移动中心区域和外围区域。附加地或可替换地，控制电路被配置为评估从电可调谐透镜到眼睛观看的对象的距离，并响应于该距离调节第一屈光力。
16.在一些实施例中，外围区域在至少270
°
的弧上围绕中心区域在外围延伸。在一个这样的实施例中，外围区域包括在360
°
的弧上围绕中心区域延伸的环。
17.在公开的实施例中，电可调谐透镜是复合透镜，包括具有预定屈光力的固定透镜部件和具有可变屈光力的可调谐部件，该可调谐部件由驱动信号控制。
18.在一个实施例中，控制电路被配置为施加驱动信号，使得第二相位调制轮廓在相对于视线的径向方向上在外围区域上连续地变化。
19.在其他实施例中，控制电路被配置为施加驱动信号，使得第二相位调制轮廓包括波峰和波谷的图案，波峰和波谷在相对于视线的横向方向上在外围区域上交替。在一个这样的实施例中，图案被选择为使得第二相位调制轮廓仿真具有第二屈光力的菲涅耳透镜。可替换地，图案被选择为使得第二相位调制轮廓仿真具有第二屈光力的微透镜阵列。
20.在公开的实施例中，电可调谐透镜包括电光层和在电光层的相对的第一侧和第二侧上延伸的导电电极，电光层在电光层的有源区内的任何给定位置处具有有效的局部屈光率，该屈光率由该位置处施加在电光层上的电压波形确定，其中控制电路被配置为将驱动信号施加到导电电极。
21.根据本发明的实施例，还提供了一种用于视力矫正的装置，包括电可调谐光学相位调制器，该光学相位调制器被配置为安装在受试者的眼睛附近。控制电路被配置为向光学相位调制器施加驱动信号，使得在光学相位调制器中在拦截眼睛的视线的中心区域中生
成第一相位调制轮廓，以及在外围区域中生成不同于第一相位调制轮廓的第二相位调制轮廓，该外围区域在至少180
°
的弧上围绕中心区域在外围延伸。第一相位调制轮廓被选择为使得眼睛能够在中心区域具有清晰的视力，而第二相位调制轮廓被选择为使得通过外围区域入射到眼睛上的光模糊。
22.在一些实施例中，第一相位调制轮廓具有抛物线横截面，而第二相位调制轮廓具有非抛物线横截面。在公开的实施例中，第一相位调制轮廓被选择为以便向入射到光学相位调制器的中心区域上的光施加被选择以矫正眼睛的屈光不正的屈光力。
23.附加地或可替换地，第二相位调制轮廓包括波峰和波谷的图案，波峰和波谷在相对于视线的横向方向上在外围区域上交替。
24.在一些实施例中，装置包括眼睛跟踪器，该眼睛跟踪器被配置成检测眼睛的视线角度，其中，控制电路被配置为修改驱动信号，以便响应于视线角度的变化来移动中心区域和外围区域。
25.根据本发明的实施例，还提供了一种用于视力矫正的方法，该方法包括提供电可调谐透镜，用于安装在具有屈光不正的受试者的眼睛附近。电可调谐透镜被驱动，以便在电可调谐透镜中在拦截眼睛的视线的中心区域中生成第一相位调制轮廓，并且在外围区域中生成第二相位调制轮廓，该外围区域在至少180
°
的弧上围绕中心区域在外围延伸。第一相位调制轮廓向入射到电可调谐透镜上的光施加被选择以矫正屈光不正的具有第一量值的第一屈光力，并且第二相位调制轮廓向入射到电可调谐透镜上的光施加少于第一相位调制轮廓的具有第二量值的第二屈光力。
26.根据本发明的实施例，还提供了一种用于视力矫正的方法，该方法包括提供电可调谐光学相位调制器，以用于安装在受试者的眼睛附近。光学相位调制器被驱动，以便在光学相位调制器中在拦截眼睛视线的中心区域中生成第一相位调制轮廓，以及在外围区域中生成不同于第一相位调制轮廓的第二相位调制轮廓，该外围区域在至少180
°
的弧上围绕中心区域在外围延伸，使得第一相位调制轮廓使得眼睛能够在中心区域具有清晰的视力，而第二相位调制轮廓模糊通过外围区域入射到眼睛上的光。
27.结合附图，根据本发明的实施例的以下详细描述，本发明将会被更完全地理解，其中：
28.附图简述
29.图1是根据本发明的实施例的自适应眼镜的示意性形象化图示；
30.图2是根据本发明的实施例的电可调谐透镜系统的示意侧视图；
31.图3a是根据本发明的实施例，电可调谐透镜的屈光力作为透镜上的位置的函数的示意曲线；
32.图3b是根据本发明的实施例，由图3a的电可调谐透镜施加的相位调制轮廓作为透镜上的位置的函数的示意曲线；
33.图3c是根据本发明的另一个实施例，由电可调谐透镜施加的相位调制轮廓作为透镜上的位置的函数的示意曲线；
34.图4a是根据本发明的实施例，图3a的电可调谐透镜的屈光力作为透镜上的位置的函数的示意曲线，示出了响应于透镜用户眼睛的运动的屈光力的横向移动；
35.图4b是根据本发明的实施例，由图4a的电可调谐透镜施加的相位调制轮廓作为透
镜上的位置的函数的示意曲线；
36.图5a是根据本发明的另一个实施例，由电可调谐透镜施加的相位调制轮廓作为透镜上的位置的函数的示意曲线；并且
37.图5b是根据本发明的实施例，由图5a的电可调谐透镜施加的相位调制轮廓作为透镜上的位置的函数的示意曲线，示出了响应于透镜用户眼睛的运动的相位调制轮廓的移动。
38.实施例的详细描述
39.综述
40.研究表明，将近视散焦应用于外围视力可以减缓近视的发展。假设外围视力中的远视散焦(意味着图像聚焦在视网膜后面)触发眼睛的生长，导致近视的发展。这种现象可以通过在视野的外围部分应用近视散焦(在视网膜前面形成的图像)来减轻。例如在近视控制眼镜中，镜片(lens)的中心可以具有用户的名义近视处方，而镜片的外围被设计为提供近视散焦。
41.然而，应用这种近视散焦的挑战之一是眼睛旋转，因此眼镜镜片的不同区域在不同时间点用于外围视力。当眼睛旋转时，视线穿越散焦区域，因此中心视力受到干扰，而一些外围视力不受干扰。为了避免这种现象，用户被迫转动他或她的头，以减少眼睛旋转。
42.本发明的实施例提供了一种用于近视控制的电控眼镜镜片，其中施加外围视力散焦而不降低中心视力的清晰度。这些实施例使用电可调谐光学相位调制器，其可以安装在受试者眼睛附近，诸如作为眼镜镜片。控制电路向光学相位调制器施加驱动信号，以便在拦截眼睛视线的中心区域中生成第一相位调制轮廓，并在围绕中心区域外围延伸的外围区域中生成不同的第二相位调制轮廓。第一相位调制轮廓被选择为使得眼睛能够在中心区域具有清晰的视力，而第二相位调制轮廓被选择为模糊通过外围区域入射到眼睛上的光(即，模糊入射到眼睛的视网膜外围区域上的图像)。
43.在下面描述的一些实施例中，光学相位调制器被配置为电可调谐透镜。该透镜可以是复合透镜，包括例如由玻璃或塑料制成的固定透镜，以提供基线屈光力，该基线屈光力由一个或更多个电可调谐透镜元件动态修改。控制电路向电可调谐透镜施加驱动信号，以便在透镜的中心区域生成相位调制轮廓，该轮廓拦截眼睛的视线，并具有被选择来矫正对象的屈光不正的屈光力。同时，在围绕中心区域外围延伸的外围区域中，这些实施例中的驱动信号使得电可调谐透镜生成具有比中心区域中的屈光力的量值更低的屈光力的相位调制轮廓。
44.在本说明书和权利要求书的上下文中，术语“量值(magnitude)”指的是绝对量值，并且屈光力的符号可以是负的或正的。为了近视控制，中心区域的屈光力为负，而外围区域的屈光力为较小的负值，甚至可能略为正。外围区域通常在至少180
°
的弧上围绕中心区域在外围延伸，但是它可以围绕至少270
°
的弧延伸，或者甚至在360
°
的整个环上延伸。
45.可替换地，可以选择其他相位调制轮廓、屈光力的量值和符号，以便治疗其他类型的眼科疾病，并且光学相位调制器不必被配置为用于矫正眼睛的屈光不正的透镜。在这些实施例中的一些实施例中，光学相位调制器的中心区域中的相位调制轮廓具有抛物线横截面，该横截面可以是平坦的横截面，即焦点在无穷远处的抛物线。(例如，这种轮廓在图3b、图3c、图4b和图5b中示出)。外围区域中的相位调制轮廓可以是非抛物线的。
46.电可调谐光学相位调制器的使用的优点在于它能够生成宽范围的不同的相位调制轮廓，在相对于视线的外围区域上具有不同的空间变化图案。相位调制轮廓可以在外围区域上连续地变化，或者它可以包括交替的波峰和波谷的图案，例如，可以选择该图案以仿真菲涅耳透镜或微透镜阵列。此外，当使用眼睛跟踪器来检测眼睛的视线角度时，控制电路可以修改驱动信号，以便响应于视线角度的变化来移动中心区域和外围区域。因此，当眼睛运动时，中心区域将保持大致在视线的中心，并且由外围区域施加的模糊将仅影响外围视力。
47.因此，本发明的实施例能够使眼科治疗适应每个患者的特殊需要，以提高患者的舒适度和治疗效果。由于相位调制轮廓可以仅仅通过对控制电路重新编程来改变，所以电可调谐透镜或其他光学相位调制器的特性可以随着治疗的进行而更新。研究人员还可以使用这些重编程能力来评估不同相位轮廓的治疗影响。
48.系统描述
49.图1是根据本发明实施例的自适应眼镜20的示意性形象化图示。眼镜20包括安装在框架25中的电可调谐透镜22和24。由电池28或其他电源供电的控制电路26控制透镜的光学属性，包括屈光力(包括透镜的中心区域和外围区域)和光学中心(或相当于光轴)。控制电路26通常包括嵌入式微处理器，该微处理器具有硬接线的和/或可编程逻辑部件以及合适的接口，用于执行在此描述的功能。眼镜20的这些和其他元件通常安装在框架25上或框架25中，或者可替换地被包含在通过电线连接到框架25的单独的单元(未示出)中。
50.眼镜20包括一个或更多个传感器，传感器感测佩戴眼镜的人的眼睛的视线方向，并且还可能感测从眼睛到人所观看的对象34的距离。控制电路26根据传感器读数调谐透镜22和24。在图示的示例中，传感器包括一对眼睛跟踪器30，眼睛跟踪器30检测右眼和左眼相应的视线32(注视方向)。控制电路26通常响应于所感测的注视方向来移动透镜的相应光轴。此外，控制电路可以使用由眼睛跟踪器30测量的瞳孔之间的距离来估计用户的焦距(甚至不分析实际注视方向)，并且可能识别从眼睛到对象34的距离。
51.在此基础上，控制电路26可以调节透镜22和24的屈光力，以便在距离调节方面辅助用户的眼睛，从而减少或消除用户调节的需要，例如，如在pct国际公布wo 2019/012385中所述，其公开内容通过引用并入本文。控制电路26评估从透镜到对象34的距离，并基于该距离调节至少透镜的中心区域37中的屈光力。具体而言，对于针对远视具有一定量值的负屈光矫正的近视眼睛来说，当用户正在看附近的对象时，控制电路26可以减小矫正量值。
52.附加地或可替换地，照相机36捕获对象34的图像，供控制电路26在识别对象和设置焦距时使用。眼睛跟踪器30或照相机36可以用于确定焦距，但是这些传感器可以一起使用以给出对象的更可靠的识别。可替换地或附加地，照相机36可以由测量到对象34的距离的测距仪或其他接近度传感器代替或补充。
53.控制电路26根据存储在存储器38中的相位调制轮廓参数向透镜22和24施加驱动信号。例如，在近视控制的情况下，这些参数指示将要应用于透镜的中心区域37和外围区域39的特性。(在图示的示例中，区域39是环形的，围绕区域37延伸360
°
，但是可替换地，区域39可以围绕较小的弧角度延伸，如上所述)。如前所述，通常选择每个透镜22、24中的中心区域37的相位调制轮廓，使得中心区域的屈光力具有矫正相应眼睛的屈光不正的量值。外围区域39的参数被选择，使得这些区域中的屈光力的量值少于相应的中心区域中的屈光力的
量值。减少的量值被选择，使得外围区域对眼睛具有治疗效果，例如延缓近视的发展。如上所述，控制电路26响应于视线32的角度变化而移动区域37和39的位置。
54.图2是根据本发明的实施例的电可调谐透镜22的示意侧视图；透镜24通常具有类似的设计。
55.在图示的实施例中，透镜22是复合透镜，其包括多个元件：通常由玻璃或塑料制成的固定透镜40和41，这些透镜提供基线屈光力，该屈光力由两个电可调谐相位调制器42和44动态修改。这种相位调制器可用于在面板上的不同区域中实现各种相位调制轮廓，诸如球面透镜、经裁剪的透镜、透镜阵列、非球面透镜或这些轮廓的组合。此外，相位调制器可以在不同的相位轮廓实现之间动态地切换。
56.尽管固定透镜40和41被示出为与可调谐相位调制器42和44物理地分离，但在实践中，这些部件通常封装在单个包装中，采用眼镜镜片的形式。(由于这个原因，透镜22本身可以被认为是电可调谐透镜)。因此，在透镜22的区域内的任何区域上，透镜22的总屈光力通常是透镜40和41的固定屈光力与由相位调制器42和44施加的可变屈光力(或其他相位调制轮廓)的总和。可替换地，透镜22可以仅包括电可调谐元件，并且可以不需要固定透镜40和41，特别是当屈光矫正的量值小的时候。在一些实施例中，透镜22还包括偏振元件46，诸如偏振器和/或偏振旋转器，具有如下所述的功能。
57.电可调谐相位调制器42和44根据用户视线的角度以及可能地到用户正在看的对象的距离来调节透镜22的相位调制轮廓，透镜22的中心区域37和外围区域39如上所述定义。在此基础上，相位调制器42和44的光轴48响应于注视方向32的变化而移动。相位调制器42和44可以包括一维相位调制器(相位调制器的相位调制轮廓是一个轴线上的位置的函数)，定位成使得它们在正交轴上工作，例如具有正交柱面轴的电可调谐柱面透镜。可替换地，相位调制器42和44可以被配置为生成二维相位调制轮廓，从而仿真球面或非球面透镜(或它们的菲涅耳等效物)。在上述wo2014/049577中详细描述了这两种透镜配置以及用于驱动透镜的波形。
58.如wo 2014/049577的图2a
‑
图2c和图3a
‑
图3d所示并参考其进行解释，本实施例中的调制器42和44包括电光层(诸如液晶层)以及在电光层的相对的第一侧和第二侧上延伸的导电电极。电光层在其有源区内的任何给定位置具有有效的局部屈光率，该屈光率由在该位置施加在电极之间的电光层上的电压波形决定。控制电路26根据存储器38中的屈光和治疗相位调制轮廓参数，向电极施加具有适当电压波形的驱动信号。
59.在相位调制器42和44包括相应的偏振相关电光层的一些实施例中，电光层被定向以便屈光相互正交的偏振：这些相位调制器中的一个(例如调制器42)对沿x方向偏振(在图2所示的视图中指向页面)的光进行操作，并且不影响沿y方向偏振(在该视图中指向上方)的光。相位调制器44对沿y方向偏振的光进行操作，并且不影响沿x方向偏振的光。因此，穿过相位调制器42和44的非偏振光将聚焦在两个距离上，大约一半的光被相位调制器42聚焦，而另一半被相位调制器44聚焦。可替换地，偏振元件46可以包括偏振旋转器，该偏振旋转器拦截入射光并旋转其偏振，以确保入射到相位调制器42和44的电光层上的光具有在相应偏振中的每一个偏振的分量。
60.在一个可替换的实施例中(图中未示出)，电可调谐透镜包括结合了上述实施例的特征的四个光学相位调制器：两个根据x位置调制光的一维相位调制器(例如仿真具有平行
于x轴的圆柱轴的圆柱透镜)，分别对x偏振光和y偏振光进行操作；以及两个根据y位置调制光的一维相位调制器(例如仿真具有平行于y轴的圆柱轴的圆柱透镜)，分别对x偏振光和y偏振光进行操作。这种电可调谐透镜因此能够对所有偏振的光应用二维屈光轮廓。可替换地，根据应用要求，可以使用电极定向和电光层偏振的其他组合。所有这些组合都被认为在本发明的范围内。
61.用于近视控制的可调透镜轮廓
62.随后的图示出了电可调谐相位调制器42和44的屈光力和相移的光学轮廓，作为沿着穿过透镜的线(例如沿着水平(x)轴，穿越中心区域37和外围区域39)的位置的函数。这些轮廓可以由相位调制器42和44中的每一个单独应用(假设透镜能够生成二维轮廓)，或者由两个相位调制器42和44组合应用，例如沿着正交柱面轴。可替换地，类似种类的轮廓可以在其他种类的电可调谐透镜中生成。
63.在这些示例中，假设中心区域37的直径为4mm，然而可以使用更大或更小的直径。例如，控制电路26可以根据眼睛跟踪器30测量的瞳孔大小来增加或减小中心区域37的大小。
64.图3a是根据本发明的实施例，电可调谐相位调制器42和44的屈光力(以屈光度为单位)作为透镜上的位置的函数的示意曲线50。在这个示例中，假设固定透镜40和41提供的基线屈光力等于用户所需的屈光矫正，例如
‑
2d(两个屈光度，符号为负)。因此，控制电路26驱动相位调制器42和44，以在中心区域37中不施加额外的屈光力。在外围区域39中，相位调制器42和44施加 1d的额外屈光力，使得透镜22的净屈光力为
‑
1d。外围区域的屈光力的减少的量值在近视控制中可以是有用的。
65.图3b是根据本发明的实施例，由相位调制器42和44施加的相位调制轮廓(以相位的任意单位(au)为单位)作为透镜上的位置的函数的示意曲线52。在这种情况下，由曲线52表示的相位调制轮廓相对于位于原点x＝0的视线在径向方向上在外围区域连续地变化。
66.图3c是根据本发明的另一个实施例，由相位调制器42和44施加的相位调制轮廓作为透镜上的位置的函数的示意曲线54。在这种情况下，相位调制轮廓包括波峰和波谷的图案，这些波峰和波谷在相对于位置线(对应于轮廓是圆形对称时的径向方向)的横向方向上在外围区域39交替。图案被选择，使得相位调制轮廓仿真菲涅耳透镜。菲涅耳透镜实现了与曲线52的平滑轮廓实现的屈光力相同的屈光力( 1d)，但是具有较低的最大相移。与平滑轮廓相反，菲涅耳轮廓的使用使得可以在透镜42和44中使用更薄的电光层，以及在驱动透镜时使用更低的电压。
67.图4a是根据本发明的一个实施例，相位调制器42和44的屈光力作为透镜上的位置的函数的示意曲线56，示出了响应于透镜22的用户眼睛的运动的屈光力的移动。在这个示例中，眼睛跟踪器30已经检测到视线32与相位调制器42和44的交点已经移动了1mm。控制电路26对应地修改施加到透镜的驱动信号，使得中心区域37移动到新视线的中心。
68.图4b是根据本发明的一个实施例，由相位调制器42和44施加的相位调制轮廓作为透镜上的位置的函数的示意曲线58。在这个示例中，相位调制器42和44应用菲涅尔相位调制轮廓(如图3c所示)，并且轮廓的中心被移动以提供中心区域37的位置的期望的移动。
69.图5a和图5b是根据本发明的另一个实施例，由相位调制器42和44施加的相位调制轮廓作为透镜上位置的函数的示意曲线60和62。在此，相移也是以任意单位为单位绘制的。
曲线60和62的相位调制轮廓包括交替的波峰和波谷图案，该图案仿真外围区域39中的微透镜阵列。曲线62示出了响应于用户眼睛的运动的相位调制轮廓的移动。
70.应当理解，上述实施例是通过示例的方式引用的，并且本发明不限于已经在上文具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文所述的各种特征的组合和子组合二者，以及本领域技术人员在阅读前述描述后会想到的并且在现有技术中未公开的本发明的变型和修改。