激光雷达的激光探测装置及激光雷达的制作方法

1.本公开一般地涉及激光雷达技术领域。更具体地，本公开涉及一种激光雷达的激光探测装置及激光雷达。


背景技术：

2.目前，随着激光技术的不断发展，激光技术不断地在生活的各个方面得到运用，例如无人驾驶领域。将激光雷达安装在无人驾驶汽车上，能够在无人驾驶汽车行进过程中，探测无人驾驶汽车附近的物体并测量物体距离，并通过车辆的控制模块，控制车辆的行进路线以及车辆的启动与刹车。
3.激光雷达的基本原理是向被测物体发射出射激光，再来接收反射回来的反射激光，通过计算激光的往返时间可以确定激光雷达到被测物体的距离。通常，激光雷达可以包括激光发射装置和激光探测装置，其中激光探测装置可以包括激光探测器和设置在激光探测器前面的接收镜组，接收镜组用于将从被测物体反射回的反射激光聚焦到小体积的激光探测器上，以完成探测目的。
4.然而，在激光雷达接收反射激光的过程中，由于各种噪声的存在，可处理的反射激光需要大于最低阈值，因此，反射激光的强弱决定了激光雷达可探测的最远距离。在传统的激光雷达中，由于激光雷达的激光发射功率存在一定局限性，因此一般可以通过增大接收物镜的通光孔径来增大反射激光的强度，同时为了满足激光雷达的探测需求，需要增大接收镜头的视场。
5.然而，对于大孔径大视场的接收物镜而言，通常需要使用大面阵的雪崩光电二极管(avalanche photo diode，apd)进行接收，而雪崩光电二极管的靶面越大，其加工难度就越大，而且其成本就越高。此外，雪崩光电二极管的靶面的增大还可能会使噪声增大，从而导致信号处理难度加大。
6.因此，需要研发一种用于激光雷达的激光探测装置以及具有该激光探测装置的激光雷达，以改善传统的激光雷达中由于接收物镜的孔径和视场较大而需要激光探测器的像面也相应增大的问题。


技术实现要素：

7.为了解决上面提到的一个或多个技术问题，本公开提供一种激光雷达的激光探测装置及具有该激光探测装置的激光雷达，以改善传统的激光雷达中由于接收物镜的孔径和视场较大而需要激光探测器的像面也相应增大的问题。
8.在第一方面中，本公开的示例性的实施方式提供一种激光雷达的激光探测装置，所述激光探测装置可以包括：固体浸没透镜和激光探测器，所述固体浸没透镜具有凸面和平面，所述平面紧贴所述激光探测器的光敏面，并且所述固体浸没透镜的光轴与所述激光探测器的光敏面的中心对准；所述激光探测器用于接收经由固体浸没透镜会聚的反射激光，以使所述反射激光经由所述固体浸没透镜会聚至所述激光探测器，所述反射激光为被
测物体反射的激光，其中，所述固体浸没透镜的厚度d满足公式d＝(1 1/n)*r，r为固体浸没透镜的球面半径，n为固体浸没透镜的折射率，并且所述固体浸没透镜的齐明点或球心位于所述平面上。
9.在一个示例性的实施方式中，所述激光探测器可以包括雪崩光电二极管阵列，所述雪崩光电二极管阵列的像元中心布置在所述固体浸没透镜后表面的齐明点处或球心处。
10.在一个示例性的实施方式中，所述固体浸没透镜可以包括半球形固体浸没透镜，所述半球形固体浸没透镜的像面压缩倍数为n，并且光学增益为n2。
11.在一个示例性的实施方式中，所述固体浸没透镜可以包括超半球形固体浸没透镜，所述超半球形固体浸没透镜的像面压缩倍数为n2，并且光学增益为n4。
12.在一个示例性的实施方式中，所述固体浸没透镜的折射率可以在1.4至3的范围内。
13.在一个示例性的实施方式中，所述固体浸没透镜的材料可以包括以下任一或其组合：普通光学玻璃、低熔点玻璃以及光学塑料。
14.在一个示例性的实施方式中，所述固体浸没透镜的材料可以包括光学玻璃，所述光学玻璃的折射率可以为1.52。
15.在一个示例性的实施方式中，所述固体浸没透镜的截面可以具有矩形形状、正方形形状或者圆形形状。
16.在一个示例性的实施方式中，所述激光探测器可以与所述固体浸没透镜一体地封装。
17.在第二方面中，本公开的示例性的实施方式提供一种激光雷达，其可以包括根据如上第一方面及其各个实施方式所描述的激光探测装置。
18.根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置通过提供固体浸没透镜，可以使前接收物镜具有较大的孔径和较大的接收视场，并且通过利用该固体浸没透镜可以将由前接收物镜收集的反射激光进一步会聚至激光探测器，从而可以对激光探测器的雪崩光电二极管阵列的像面进行无几何像差压缩。因此，根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置可以减小激光探测器的雪崩光电二极管阵列的接收面积，从而降低雪崩光电二极管阵列的加工难度和加工成本，并且减小反射激光回波信号的处理难度。
19.此外，根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置中的固体浸没透镜在齐明点处可以消除球差、彗差、像散等几何像差，并且使得中心视场的光斑尺寸被压缩，因此可以使成像质量得到改善。另外，根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的激光探测器可以与固体浸没透镜一体地封装，使得包括雪崩光电二极管阵列的激光探测器和固体浸没透镜可以形成为一体的激光探测装置，从而可以改善激光雷达的可装配性。
附图说明
20.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
21.图1是示出包括传统的激光探测装置的激光雷达的接收光学系统的示意图；
22.图2是示出包括根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的激光雷达的接收
光路的示意图；
23.图3是示出根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的立体图；
24.图4是示出根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的侧视图；
25.图5是示出根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的固体浸没透镜的示意图；
26.图6是示出根据本公开的另一个示例性实施方式的激光探测装置的固体浸没透镜的示意图；以及
27.图7是示出根据本公开的另一个示例性实施方式的三自由度位移台的示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本公开实施方式中的附图，对本公开实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。
29.应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
30.还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施方式的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
31.如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0032]
目前，激光雷达系统被广泛地应用于智能驾驶领域中，其在距离测量、目标识别以及道路监控等方面发挥了重要作用。激光雷达的基本原理是向被测物体发射出射激光，再来接受反射回来的反射激光，通过计算激光的往返时间可以确定激光雷达到被测物体的距离。
[0033]
通常，激光雷达可以包括激光发射装置和激光探测装置，其中激光发射装置可以包括激光发射器和发射镜组，而激光探测装置可以包括激光探测器和设置在激光探测器前面的接收镜组，该接收镜组用于将从被测物体反射回的反射激光聚焦到小体积的激光探测器上，以完成探测目的。
[0034]
然而，在激光雷达接收反射激光的过程中，由于各种噪声的存在，可处理的反射激光需要大于最低阈值，因此，反射激光的强弱决定了激光雷达可探测的最远距离。在传统的激光雷达中，由于激光雷达的激光发射功率存在一定局限性，因此一般可以通过增大接收物镜的通光孔径来增大反射激光的强度。
[0035]
图1是示出包括传统的激光探测装置的激光雷达的光学系统的示意图。如图1所示，传统的激光雷达采用大孔径的接收物镜10以及包括大面阵的雪崩光电二极管阵列的激光探测器20，上述大孔径的接收物镜10可以收集由被测物体反射的反射激光30，并且将接收物镜10收集的反射激光30会聚至雪崩光电二极管阵列。
[0036]
示例性地，在一个应用场景中，上述接收物镜10的接收视场例如可以为25
×
25
°
，并且入瞳直径可以为20mm。此外，该组接收物镜10可以为反摄远结构，其中前组接收物镜11可以使用一片凹透镜来实现大视场接收，而后组接收物镜12可以采用三片组合透镜来实现像差矫正。
[0037]
因此，可以理解，由于上述接收物镜10的孔径较大，因此需要使用包括大面阵的雪崩光电二极管阵列的激光探测器20进行接收。在上述应用场景中，对应的雪崩光电二极管阵列的像面尺寸可以为11
×
11mm(毫米)。这样，会使得雪崩光电二极管的靶面较大，从而使得激光探测器的加工难度变大，并且会增加激光探测器的成本。此外，大面阵的雪崩光电二极管阵列还可能会使噪声增大，从而导致信号处理难度加大。
[0038]
有鉴于此，本公开的示例性的实施方式提出一种用于激光雷达的激光探测装置及具有该探测装置的激光雷达，以改善传统的激光雷达中由于接收物镜的孔径较大而需要激光探测器的像面也相应增大的问题。
[0039]
下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。
[0040]
图2是示出包括根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的激光雷达的光学系统的示意图。
[0041]
如图2所示，本公开的示例性的实施方式提供一种激光雷达的激光探测装置100，其可以包括：激光探测器110和固体浸没透镜120。上述固体浸没透镜120可以具有凸面和平面，该平面紧贴激光探测器110的光敏面，并且固体浸没透镜120的光轴与激光探测器110的光敏面的中心对准。上述的激光探测器110用于接收经由固体浸没透镜120会聚的反射激光200，以使反射激光200经由固体浸没透镜120会聚至激光探测器110，所反射激光200为被测物体反射的激光。此外，上述固体浸没透镜120的厚度d满足公式d＝(1 1/n)*r，其中r为固体浸没透镜120的球面半径，n为固体浸没透镜120的折射率，并且固体浸没透镜120的齐明点或球心位于上述平面上。
[0042]
具体而言，在图2中示出了包括根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置100的激光雷达的接收光路示意图。如图2所示，在该接收光路中，接收物镜130后方放置有固体浸没透镜120，并且包括雪崩光电二极管阵列111的激光探测器110布置于固体浸没透镜120的平面上，这样由于固体浸没透镜120的存在，使得接收光路的共轭像的位置会向前移动，并且成像在固体浸没透镜120的齐明点处。
[0043]
这里，上述的固体浸没透镜120(solid immersion lens，sil)是显微镜中的一种通过向样品中填充高折射率介质来实现比普通透镜更高的放大倍率和更高的数值孔径的透镜。此外，固体浸没透镜120的齐明点是指光线经固体浸没透镜折射后会聚的点，并且在该点处不会产生球差、彗差和像散。
[0044]
因此，可以理解，由于包括雪崩光电二极管阵列111的激光探测器110布置于固体浸没透镜120的后表面上，使得固体浸没透镜120可以将经前方的接收物镜130会聚的反射激光200二次聚光至激光探测器110，并且可以压缩共轭像面的尺寸，因此根据本公开的示
例性实施方式的激光探测装置100可以使激光探测器110的像面缩小，从而改善传统的激光雷达中由于接收物镜130的孔径较大而需要激光探测器110的像面也相应增大的问题。
[0045]
此外，可以理解，本公开的激光雷达的激光探测装置100中的固体浸没透镜120在齐明点处可以消除球差、彗差、像散等几何像差，并且使得中心视场的光斑尺寸被压缩，因此可以使成像质量得到改善。
[0046]
图3是示出根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的立体图，并且图4是示出根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的侧视图。
[0047]
进一步地，如图3和图4所示，在一个示例性的实施方式中，上述的激光探测器110可以包括雪崩光电二极管阵列111，雪崩光电二极管阵列111的像元中心可以布置在固体浸没透镜120后表面的齐明点处或球心处。
[0048]
具体而言，如图3和图4所示，在根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置100中，激光探测器110可以包括接收板和雪崩光电二极管阵列111，所述雪崩光电二极管阵列111可以阵列布置在上述的接收板上，并且激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的像元中心可以定位在固体浸没透镜120后表面的齐明点处或球心处。
[0049]
在一个示例性的实施方式中，如图3和图4所示，固体浸没透镜120可以是超半球形固体浸没透镜120或者半球形固体浸没透镜120，当固体浸没透镜120是超半球形固体浸没透镜120时，激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的像元中心可以定位在超半球形固体浸没透镜120后表面的齐明点处。此外，当固体浸没透镜120是半球形固体浸没透镜120时，激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的像元中心可以定位在半球形固体浸没透镜120球心处。
[0050]
可以理解，在根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置100中，将包括雪崩光电二极管阵列111的激光探测器110的像元中心定位在超半球形固体浸没透镜120的齐明点或半球形固体浸没透镜120的球心位置处，可以消除共轭像的球差、彗差和像散等几何像差，因此可以使成像质量进一步得到改善。
[0051]
图5是示出根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的固体浸没透镜的示意图。
[0052]
进一步地，如图5所示，在一个示例性的实施方式中，固体浸没透镜120可以包括半球形固体浸没透镜120，半球形固体浸没透镜120的像面压缩倍数为n，并且光学增益为n2，其中n为固体浸没透镜120的折射率。
[0053]
具体而言，如图5所示，在根据本示例性实施方式的激光探测装置100中，激光探测器110可以包括半球形固体浸没透镜120，根据光学折射定律可得，半球形固体浸没透镜120的光学增益为n2，其中n为固体浸没透镜120的折射率。
[0054]
因此，可以理解，相比于传统的激光探测装置100中直接将反射激光200成像在包括雪崩光电二极管阵列111的激光探测器110上，本公开的示例性实施方式的激光探测装置100通过采用半球形固体浸没透镜120，并将激光探测器110布置于半球形固体浸没透镜120的球心处，可以使得激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的尺寸缩小至原来的1/n，因此本公开的激光探测装置100可以显著缩小激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的尺寸，从而大大减小了激光探测器110的加工难度，并且可以降低反射激光200信号的处理难度。
[0055]
图6是示出根据本公开的另一个示例性实施方式的激光探测装置的固体浸没透镜的示意图。
[0056]
进一步地，如图6所示，在另一个示例性的实施方式中，固体浸没透镜120可以包括超半球形固体浸没透镜120，超半球形固体浸没透镜120的像面压缩倍数为n2，并且光学增益为n4，其中n为固体浸没透镜120的折射率。
[0057]
具体而言，如图6所示，在根据本示例性实施方式的激光探测装置100中，激光探测器110可以包括超半球形固体浸没透镜120，根据光学折射定律可得，超半球形固体浸没透镜120的光学增益为n4。
[0058]
因此，可以理解，相比于传统的激光探测装置100中直接将反射激光200成像在包括雪崩光电二极管阵列111的激光探测器110上，本公开的示例性实施方式的激光探测装置100通过采用超半球形固体浸没透镜120，并将激光探测器110布置于超半球形固体浸没透镜120的齐明点处，可以使得激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的尺寸缩小至原来的1/n2。
[0059]
因此，本公开的另一个示例性实施方式的激光探测装置100可以使激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的尺寸大大缩小，从而显著地降低了激光探测器110的加工难度，并且可以降低反射激光200信号的处理难度。
[0060]
进一步地，在一个示例性的实施方式中，固体浸没透镜120的折射率n可以在1.4至3的范围内，优先地可以在1.5至1.55的范围内。
[0061]
可以理解，当固体浸没透镜120是半球形固体浸没透镜120时，并且其折射率n在1.4至3的范围时，激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的像面可以缩小1.4至3倍。此外，当上述半球形固体浸没透镜120的折射率n在1.5至1.55的范围时，激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的像面可以缩小1.5至1.55倍。
[0062]
进一步地，可以理解，当固体浸没透镜120是超半球形固体浸没透镜120，并且其折射率n在1.4至3的范围时，激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的像面可以缩小1.96至9倍。此外，当上述超半球形固体浸没透镜120的折射率n在1.5至1.55的范围时，激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的像面可以缩小2.25至2.4025倍。
[0063]
因此，可以理解，在本公开的示例性的实施方式中，通过将包括雪崩光电二极管阵列111的激光探测器110布置于半球形或者超半球形固体浸没透镜120的后表面上，可以现住地压缩共轭像面的尺寸，从而使激光探测器110的雪崩光电二极管阵列111的像面缩小，进而可以改善传统的激光雷达中由于接收物镜130的孔径较大而需要激光探测器110的像面也相应增大的问题。
[0064]
进一步地，在一个示例性的实施方式中，固体浸没透镜120的材料可以包括以下任一或其组合：普通光学玻璃、低熔点玻璃以及光学塑料。
[0065]
具体而言，在一个示例性的应用场景中，激光雷达的接收物镜130的接收视场例如可以为25
×
25
°
，并且入瞳直径可以为20mm，并且对应的雪崩光电二极管阵列111的像面尺寸可以为11
×
11mm(毫米)。
[0066]
此外，上述的激光雷达的接收光路中还包括根据本公开的示例性实施方式激光探测装置100，该激光探测装置100包括超半球形固体浸没透镜120，并且该超半球形固体浸没透镜120的材料可以包括光学玻璃，例如可以包括h-k9l光学玻璃该，该光学玻璃的折射率n
可以为1.52。
[0067]
因此，该超半球形固体浸没透镜120的像面压缩倍数为n2＝1.522≈2.3，使得雪崩光电二极管阵列111尺寸可以压缩至大约5
×
5mm(毫米)。由此可见，根据本公开的示例性实施方式激光探测装置100可以改善传统的激光雷达中由于接收物镜130的孔径较大而需要激光探测器110的像面也相应增大的问题。
[0068]
此外，在一个示例性的实施方式中，固体浸没透镜120的截面可以具有矩形形状、正方形形状或者圆形形状。具体而言，根据本公开的示例性实施方式的固体浸没透镜120可以根据前物镜的光路特点进行切割，通过切割可以使得固体浸没透镜120的截面具有矩形、正方形或者圆形的形状。
[0069]
示例性地，例如可以将超半球形固体浸没透镜120的圆柱部分的周向表面进行切削，使得圆形的周向表面切削为平面，特别地可以切削成四个等宽度的平面，从而使得固体浸没透镜120的截面具有矩形或者正方形形状。
[0070]
在一个示例性的实施方式中，激光探测器110可以与固体浸没透镜120一体地封装。具体地，可以将包括雪崩光电二极管阵列111的激光探测器110结合至半球形或者超半球形固体浸没透镜120的后表面上，并且将雪崩光电二极管阵列111的像元中心定位在超半球形固体浸没透镜120的齐明点或半球形固体浸没透镜120的球心位置处，从而形成为一体的激光探测装置100，这样可以有利于激光雷达的组装，因此可以改善激光雷达的可装配性。
[0071]
在另一方面中，本公开的示例性的实施方式提供一种激光雷达，其可以包括根据如上第一方面及其各个实施方式所描述的激光探测装置100。具体地，根据本公开的示例性的实施方式的激光雷达可以包括上述的激光探测装置100，该激光探测装置100可以安装在激光雷达的接收光路中，以直接或者间接地接收并且探测由被测物体反射的反射激光200。
[0072]
在其中一个实施例中，本技术还提供一种利用如图7所示的三自由度位移台将固体浸透镜贴在光电探测器上的方法，具体的，利用三自由度位移台的安装座将固浸透镜固定在光学平台上，apd阵列模块固定在三自由度位移台上；沿着透镜光轴水平入射一束平行光，此时光线在固浸透镜平面与光轴的交点处会聚；通过调整三自由度位移台，使apd阵列的中心像元接收信号幅值最大，且固体浸透镜的平面紧贴光电探测器的光敏面(例如，在光电探测器为apd时，使apd的保护玻璃紧贴固体浸透镜的平面)，最后光电探测器的侧面与固体浸透镜的接触位置点胶固定。
[0073]
结合上文所描述的各个示例性的实施方式，本领域技术人员可以理解，本公开至少具有如下几个方面的有益效果。
[0074]
第一方面，根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置通过将激光探测器布置于固体浸没透镜的后表面上，使得固体浸没透镜可以将经前物镜会聚的反射激光二次聚光至激光探测器，并且可以压缩共轭像面的尺寸，因此根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置可以使激光探测器的像面缩小，从而改善传统的激光雷达中由于接收物镜130的孔径较大而需要激光探测器的像面也相应增大的问题。
[0075]
第二方面，根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置中的固体浸没透镜在齐明点处可以消除球差、彗差、像散等几何像差，并且使得中心视场的光斑尺寸被压缩，因此可以使成像质量得到改善。
[0076]
第三方面，根据本公开的示例性实施方式的激光探测装置的激光探测器可以与固体浸没透镜一体地封装，使得包括雪崩光电二极管阵列的激光探测器可以结合至半球形或者超半球形固体浸没透镜的后表面上，并且使得雪崩光电二极管阵列的像元中心定位在超半球形固体浸没透镜的齐明点或半球形固体浸没透镜的球心位置处，从而形成为一体的激光探测装置，因此可以改善激光雷达的可装配性。
[0077]
在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
[0078]
根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本公开的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本公开方案的限制。
[0079]
虽然本说明书已经示出和描述了本公开的多个实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本公开思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本公开的过程中，可以采用对本文所描述的本公开实施方式的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本公开的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。