本公開的實施例總體上涉及利用光信號掃描感興趣區域的系統和方法，并且更具體地涉及光檢測和測距(lightdetectionandranging，光雷達)(lidar)掃描系統和方法。
背景技術：
lidar表示可用于檢測如地球表面上的各個區域的目標表面特征的感測方法。典型的lidar系統包括激光器、掃描器和檢測器。激光器發射用于測量相對于特定目標的各個區域的距離的光脈沖。掃描器使光脈沖在目標的表面上移動。光脈沖反射離開目標并被檢測器接收。在檢測器處接收的反射光脈沖用于產生關于目標的表面形狀和面積的三維信息。
典型的lidar系統包括使發射的光脈沖在包括目標的感興趣區域上移動的單個掃描器。確定每個反射光脈沖的渡越時間以及光脈沖掃描的角度。渡越時間(timeofflight)和掃描角度的組合用于產生感興趣區域的三維圖像。
一般來說，掃描器包括單個光束轉向元件和光學元件。lidar系統在發射后續激光脈沖之前在檢測器處接收反射的激光脈沖。此外，掃描器通常包括用于掃描并反射光脈沖的大反射鏡。然而，借助具有大反射鏡的掃描器常難以實現快速的掃描速率。相反，如果使用較小的反射鏡，在掃描速率增大時，在檢測器處收集較少的返回光，因為較小的反射鏡可能過小以致不能以特定角度接收從目標反射的某些光脈沖。
技術實現要素：
存在對更有效的lidar掃描系統和方法的需要。存在對準確地產生在感興趣區域內的物體的圖像的較快速的lidar掃描系統和方法的需要。
考慮到這些需要，本公開的某些實施例提供被配置為掃描感興趣區域的掃描系統。掃描系統可包括被配置為使光信號偏轉的第一掃描器。由第一掃描器偏轉的光信號被輸出作為初始偏轉光信號(initially-deflectedlightsignal)。第二掃描器被配置為接收初始偏轉光信號并使該初始偏轉光信號偏轉。由第二掃描器偏轉的初始偏轉的信號被輸出作為后續偏轉光信號(subsequently-deflectedlightsignal)。
第一掃描器和第二掃描器配合以使后續偏轉光信號在組合掃描路徑上移動。第一掃描器可被配置為以第一速率偏轉光信號，并且第二掃描器可被配置為以不同于第一速率的第二速率偏轉初始偏轉光信號。第一掃描速率可比第二掃描速率快。第一掃描器可被配置為以第一掃描角度偏轉光信號，并且第二掃描器可被配置為以不同于第一掃描角度的第二掃描角度偏轉初始偏轉光信號。第二掃描角度可大于第一掃描角度。
第一掃描器可為一維掃描器。第二掃描器可為二維掃描器。第一掃描器可為聲光掃描器、電光掃描器、壓電掃描器或高速機械掃描器。第二掃描器可包括被配置為相對于兩個不同的軸線致動的反射鏡。
掃描系統還可包括被配置為發射光信號到第一掃描器中的光源。檢測器可被配置為接收來自在感興趣區域內的物體的反射光信號。至少一個透鏡可被配置為將反射光信號聚焦到檢測器中。偏轉反射鏡可被設置在第一掃描器與第二掃描器之間。偏轉反射鏡可包括使初始偏轉光信號通過的孔。
本公開的某些實施例提供被配置為掃描感興趣區域的掃描方法。掃描方法可包括：在第一掃描器處接收光信號；借助第一掃描器初始偏轉該光信號；輸出被第一掃描器偏轉的光信號作為初始偏轉光信號；在第二掃描器處接收初始偏轉光信號；借助第二掃描器偏轉該初始偏轉光信號；并且輸出被第二掃描器偏轉的初始偏轉光信號作為后續偏轉光信號。方法可包括使后續偏轉光信號在組合掃描路徑上移動。
本公開的某些實施例提供被配置為掃描感興趣區域的lidar掃描系統。lidar掃描系統可包括被配置為發射光信號的光源。第一掃描器被配置為接收來自光源的光信號并以第一速率在第一掃描角度上偏轉光信號。由第一掃描器偏轉的光信號被輸出作為初始偏轉光信號。第二掃描器被配置為接收該初始偏轉光信號并以慢于第一速率的第二速率在大于第一掃描角度的第二掃描角度上偏轉該初始偏轉光信號。由第二掃描器偏轉的初始偏轉的信號被輸出作為后續偏轉光信號。第二掃描器可包括被配置為相對于兩個不同軸線被致動的反射鏡。第一掃描器和第二掃描器配合以使后續偏轉光信號在組合掃描路徑上移動。偏轉反射鏡可被設置在第一掃描器與第二掃描器之間。偏轉反射鏡可包括使初始偏轉光信號通過的孔。至少一個透鏡可被配置為聚焦來自感興趣區域內的物體的反射光信號，該反射光信號通過偏轉反射鏡被偏轉到(一個或多個)透鏡中。檢測器可被配置為接收通過(一個或多個)透鏡聚焦的反射光信號。控制單元可被配置為基于通過檢測器所接收的反射光信號形成一個或多個圖像。
附圖說明
圖1示出根據本公開的一個實施例掃描系統的示意圖。
圖2示出根據本公開的一個實施例在感興趣區域內第一掃描路徑和第二掃描路徑的透視圖。
圖3示出根據本公開的一個實施例第一掃描器的示意圖。
圖4示出根據本公開的一個實施例第一掃描器的示意圖。
圖5示出根據本公開的一個實施例掃描感興趣區域的方法的流程圖。
具體實施方式
當結合附圖研讀時，將更好地理解前述內容以及以下某些實施例的詳細描述。如本文所用，以單數形式敘述并且前綴有詞語“一”或“一個”的要素或步驟應理解為不排除多個要素或步驟。此外，參考“一個實施例”并非旨在解釋為排他性的，也包括存在的所記載的特征的附加實施例。此外，除非明確說明并非如此，否則“包括”或“具有”一個具有特定條件的要素或多個具有特定條件的要素的實施例可包括不具有所述條件的附加要素。
本公開的某些實施例提供可包括兩個單獨且不同的掃描器的lidar掃描系統和方法。掃描器中的一個可以以第一掃描速度提供相對大的掃描角度。另一個掃描器可以以比第一掃描速度快的第二掃描速度提供較小的掃描角度。來自諸如激光源的光源的光脈沖通過兩個掃描器并被轉向特定速度和角度。在光脈沖反射離開在感興趣區域內的目標時，反射光脈沖可照射在第一掃描器上并反射到檢測器。
本公開的某些實施例提供了一種雙級掃描系統(duelstagescanningsystem)，該雙級掃描系統組合兩個掃描器以實現增強的掃描模式同時維持大的返回信號收集效率。在至少一個實施例中，雙級掃描系統可包括：激光源、高速掃描器、低速掃描器、可包括孔以允許光信號(例如，激光束或脈沖)通過高速掃描器的選截(pickoff)反射鏡、檢測器以及可用于將多個光束從目標引導到檢測器中的聚焦透鏡。
圖1示出根據本公開的一個實施例掃描系統100的示意圖。掃描系統100可為用于產生在感興趣區域104內的目標102的三維圖像的lidar掃描系統。目標102可為自然或人造結構。例如，目標102可為風景的特征，諸如平原、丘陵、山、水體、自然地標或地層等。又如，目標102可為人造物體，諸如建筑物、車輛、道路、鐵路的一部分、紀念碑等。
掃描系統100可包括光源106、第一掃描器108、偏轉反射鏡110、第二掃描器112、透鏡114以及檢測器116。控制單元117可操作地耦接到光源106、第一掃描器108、第二掃描器112以及檢測器116，諸如通過有線或無線連接。控制單元117可被配置為控制掃描系統100的操作。任選地，掃描系統100可不包括單獨且不同的控制單元117。
一般來說，第一掃描器108被配置為接收通過光源106發射或以其他方式輸出的光信號126并偏轉光信號126以形成初始偏轉光信號130。第二掃描器接收初始偏轉光信號130并偏轉(例如，轉向)初始偏轉光信號130，從而輸出后續偏轉光信號131，可在感興趣區域上掃描該后續偏轉光信號。
光源106可為激光源，該激光源被配置為發射或以其他方式輸出光信號126，諸如一個或多個激光脈沖、光束等。第一掃描器108可為高速掃描器，該高速掃描器被配置為在一個維度或一個自由度中在掃描角度或角度范圍上偏轉光信號126。例如，第一掃描器108可被配置為以第一速率沿著一個線性方向118在第一掃描角度或角度范圍α上偏轉光信號126，以形成初始偏轉光信號130。第一掃描器108可以以高速率或頻率(諸如1mhz-10mhz)進行掃描。可替換地，第一掃描器108可以以1mhz以下的較低速率或頻率掃描或以高于10mhz的較高速率或頻率掃描。
例如，第一掃描器108可為高速掃描器，諸如聲光掃描器、電光掃描器、壓電掃描器、高速機械掃描器等。例如，聲光掃描器可使用布拉格散射從而以與聲波成比例的角度偏轉光束。第一掃描器108可被配置為進行高速、精確、低行進范圍掃描。一般來說，隨著掃描速率增大，掃描角度可減小，并且反之亦然。
如另一個實例，第一掃描器108可為高速掃描器，諸如電光掃描器。某些光學質量晶體可具有根據施加至該晶體的電場的量值改變的折射率。當施加特定電壓時，具有由此類晶體形成的楔形的光學元件可用作高速偏轉器。
偏轉反射鏡110可被設置在第一掃描器108與第二掃描器112之間。偏轉反射鏡110可包括具有孔122的主反射主體120，該孔122形成通過該主體。孔122的尺寸和形狀設定為允許初始偏轉光信號130通過該孔并照射在第二掃描器112上。孔122的尺寸和形狀設定成適應掃描角度α。
第二掃描器112可為(相對于第一掃描器108的)低速掃描器并且包括可操作地耦接到一個或多個致動器130的反射鏡128(諸如2軸線反射鏡-即，可相對于兩個不同軸線被致動的反射鏡)。第二掃描器112可以以低于第一掃描器的速率進行掃描。例如，第二掃描器112可以以1khz-10khz的速率或頻率掃描。或者，第二掃描器112可以以小于1mhz或大于10khz的速率或頻率掃描。第二掃描器112以可以小于第一掃描器108的一個或多個數量級的速率進行掃描。例如，第一掃描器108可以以第二掃描器112掃描的速率的100倍的速率進行掃描。
第二掃描器112(相比于第一掃描器108)可提供大的視野，視野被配置為允許全目標掃描區域。致動器129被配置為在兩個維度或兩個自由度中轉向通過第一掃描器108偏轉的光信號(初始偏轉光信號130)。第一掃描器108在掃描角度β上偏轉初始偏轉光信號130，從而輸出后續偏轉光信號131。
例如，致動器129在掃描角度或角度范圍β上使反射鏡128移動通過距離132并且在掃描角度或角度范圍γ上使反射鏡128移動通過距離134。角度范圍γ可大于角度范圍α。角度范圍β可足夠大以覆蓋感興趣區域104的橫向距離136。在至少一個實施例中，角度范圍γ可為角度范圍α的至少兩倍。因此，在第二掃描器112從左到右在第一橫向掃描中轉向后續偏轉光信號131時，后續偏轉光信號131一半部分在中心138上，并且另一半在中心138下，從而在第二掃描器112從邊到邊掃描后續偏轉光信號131時提供更厚或更寬的掃描區域。在第二掃描器112到達距離132的右端(對應于橫向距離136的右端)后，第二掃描器112向下轉向或以其他方式使后續偏轉光信號131偏轉經過距離134。然后，第二掃描器112從右到左轉向或其他方式使后續偏轉光信號131偏轉經過距離132。在此類移動期間，后續偏轉光信號131的頂部部分到達在先前左到右掃描中后續偏轉光信號131掃描的較低水平。以這種方式，第一掃描器108可以相對快速的速率連續地偏轉光信號126經過距離118，而第二掃描器112緩慢地轉向或以其他方式偏轉的光信號131經過距離132，距離132可與距離118正交。在至少一個實施例中，第一掃描器108可以為第二掃描器112轉向或以其他方式使后續偏轉光信號131偏轉經過距離132的速率的50、100或更多倍的速率使光信號126偏轉經過距離118。在第二掃描器112到達末端距離140或142(分別對應于感興趣區域104的末端側144和146)后，第二掃描器112沿正交方向134調節后續偏轉光信號131以覆蓋不同水平或高度的感興趣區域104。
在操作中，光源106朝向第一掃描器108發射光信號126。例如，控制單元117可操作光源106以朝向第一掃描器108發射光信號126。
光信號126通過第一掃描器108，第一掃描器108以角度范圍α偏轉光信號126距離118以輸出初始偏轉光信號130。這樣，第一掃描器108輸出比光信號126寬的初始偏轉光信號130。
初始偏轉光信號130通過偏轉反射鏡110的孔122并照射在第二掃描器112的反射鏡128上。或者，掃描系統100可不包括偏轉反射鏡110。相反，檢測器116可被對準，從物體102反射的此類光信號照射在反射鏡128上并被檢測器116接收而不需使用偏轉反射鏡110。
第二掃描器112轉向或以其他方式使該偏轉光信號130偏轉經過距離132，如上所述，以形成后續偏轉光信號131。第二掃描器112在第一掃描路徑150上偏轉該后續偏轉光信號131，第一掃描路徑150從左到右并且上下交替，如圖1所示。在后續偏轉光信號131在第一掃描路徑上轉向時，第一掃描器108繼續偏轉該光信號126(從而形成初始偏轉光信號130)，這形成疊加在第一掃描路徑150上的第二掃描路徑152。通過偏轉的光信號130沿著與距離132的方向正交的方向的連續偏轉形成第二掃描路徑152。例如，在第二掃描器112沿橫向方向(例如，從右到左，并且反之亦然)使后續偏轉光信號131轉向時，第一掃描器108沿垂直方向(例如，從底部到頂部，并且反之亦然)偏轉光信號126。這樣，第一光路徑150和第二光路徑152提供組合光路徑，該組合光路徑借助每個橫向掃描覆蓋感興趣區域104內的增大的區域(如相比于僅使用單個掃描器)。以這種方式，第一掃描器108和第二掃描器112能夠比單個掃描器快得多有效地覆蓋感興趣區域104。同時，第一反射鏡108和第二反射鏡112不易丟失反射光信號(諸如具有小反射鏡的高速掃描器)，因為第二掃描器112的大反射鏡128接收來自物體102的反射信號。
第一掃描器108和第二掃描器112配合以在感興趣區域104上掃描偏轉的光信號130。物體102反射被反射回反射鏡128的反射光信號160。反射光信號160反射離開反射鏡128并照射在偏轉反射鏡110上，偏轉反射鏡110然后偏轉反射光信號160到檢測器116中。透鏡114可將反射光信號160聚焦成由檢測器116所接收的聚焦光信號162。或者，掃描系統100可不包括透鏡114。相反，反射光信號160可直接照射在檢測器116上而不需通過透鏡聚焦。
控制單元117可基于在檢測器116處接收的光信號確定物體102的特征，以及從光源106發射的光信號的渡越時間和掃描角度。此外，控制單元117可控制第一掃描器108和第二掃描器112的操作。例如，控制單元117第一掃描器108和第二掃描器112偏轉和/或轉向光信號的速率和距離。在至少一個實施例中，控制單元117可不控制第一掃描器108和第二掃描器112的操作。在這樣的實施例中，第一掃描器108和第二掃描器112可基于預設在內部控制單元中的設置自動地操作以偏轉和/或轉向光信號。
如上所述，控制單元117可用于控制掃描系統100的操作。如本文所用，術語“控制單元”、“單元”、“中央處理單元”、“cpu”、“計算機”等可包括任何基于處理器或基于微處理器的系統，包括使用微控制器、精簡指令集計算機(risc)、專用集成電路(asic)、邏輯電路以及包括能夠執行本文所述功能的硬件、軟件或其組合的任何其它電路或處理器的系統。這些僅是示例性的，并且因此并非旨在以任何方式限制此類術語的定義和/或含義。例如，控制單元117可為或包括被配置為控制掃描系統100的操作的一個或多個處理器。
控制單元117被配置為執行存儲在一個或多個存儲元件(諸如一個或多個存儲器)中的指令集，以便處理數據。例如，控制單元117可包括或耦接到一個或多個存儲器。根據需要，存儲元件還可存儲數據或其它信息。存儲元件可為在處理機內的信息源或物理存儲器元件的形式。
指令集可包括各種命令，這些命令指示控制單元117作為處理機執行具體操作，諸如本文所述的主題的各種實施例的方法和過程。指令集可為軟件程序的形式。軟件可為各種形式，諸如系統軟件或應用軟件。此外，軟件可為單獨程序的集合、在較大程序內的程序子集或程序的一部分的形式。軟件還可包括以面向對象編程形式的模塊編程。通過處理機處理輸入數據可響應于用戶命令，或響應于先前處理的結果，或響應于由另一處理機做出的請求。
本文中的實施例的示圖可示出一個或多個控制或處理單元，諸如控制單元117。應當理解的是，處理或控制單元可表示可借助執行本文所述的操作的相關聯的指令(例如，存儲在有形和非暫態計算機可讀存儲介質(諸如計算機硬盤驅動器、rom、ram等)上的軟件)實施為硬件的電路、電路或電路的部分。硬件可包括硬連線以執行本文所述的功能的狀態機電路。任選地，硬件可包括電子電路，電子電路包括和/或連接至一個或多個基于邏輯的裝置，諸如微處理器、處理器、控制器等。任選地，控制單元117可表示處理電路，諸如現場可編程門陣列(fpga)、專用集成電路(asic)、微處理器等中的一個或多個。在各種實施例中的電路可被配置為執行一種或多種算法以執行本文所述的功能。一種或多種算法可包括本文公開的實施例的方面，不論是否在流程圖或方法中明確地識別。
如本文所用，術語“軟件”和“固件”可互換，并且包括存儲在存儲器中用于通過計算機執行的任何計算機程序，存儲器包括ram存儲器、rom存儲器、eprom存儲器、eeprom存儲器以及非易失性ram(nvram)存儲器。以上存儲器類型僅為示例性的，并且因此不限制可用于計算機程序的存儲的存儲器類型。
圖2示出根據本公開的一個實施例在感興趣區域104內的第一掃描路徑150和第二掃描路徑152的透視圖。第一掃描路徑150和第二掃描路徑152組合以形成快速且有效地覆蓋感興趣區域104的組合掃描路徑156。參考圖1和圖2，第二掃描器112在第一掃描路徑150上轉向后續偏轉光信號131，第一掃描路徑150從左到右并且上下交替，如圖2所示。例如，第一掃描路徑150可開始于在左末端側144處的原點170并且從左向右移動到右末端側146。第一掃描路徑150然后向下移動距離134，并且然后從左向右移動到左末端側144。第一掃描路徑150繼續此類移動，在向右和向左移動之間交替，直到到達端部172。端部172可基于感興趣區域104的期望的尺寸和形狀來確定。感興趣區域104可比所示大或小。第一掃描路徑150可比所示出的大或小。例如，第一掃描路徑150可包括多于或少于六次橫向掃描。
在第二掃描器112在第一掃描路徑150上使后續偏轉光信號131轉向時，第一掃描器108繼續且交替地偏轉光信號126經過距離118以對后續偏轉光信號進行垂直調制。第一掃描器108可沿著與通過第二掃描器112施加的掃描的橫向方向正交的方向偏轉光信號126。即，第一掃描器108可沿著與第二掃描器112的橫向轉向的方向正交的方向偏轉光信號126。因此，在第二掃描器112在第一掃描路徑150上使后續偏轉光信號131轉向時，第一掃描器108擺動、樞轉或以其他方式調節光信號126以形成偏轉的光信號130，這在第二掃描器112使后續偏轉光信號131在第一掃描路徑150上移動時表現出第二掃描路徑152。以這種方式，可為低速掃描器的第二掃描器112在第一掃描路徑150上掃描后續偏轉光信號131，并且第二掃描路徑152提供對每個橫向掃描的寬覆蓋(基本上比如果僅使用第二掃描器112寬)。
應當理解的是，第一掃描路徑150和第二掃描路徑152不是單獨且不同的光路徑。相反，第一掃描路徑150和第二掃描路徑152表示由第一掃描器108和第二掃描器112兩者賦予光信號126的移動。即，第一掃描器108和第二掃描器112配合從而以不同速率和方向偏轉光信號126以按有效方式覆蓋感興趣區域104。
通過初始偏轉光信號130沿著與距離132的方向正交的方向的連續偏轉而形成第二掃描路徑152。例如，在第二掃描器112沿橫向方向(例如，從右到左，并且反之亦然)轉向偏轉的光信號130時，第一掃描器108沿垂直方向(例如，從底部到頂部，并且反之亦然)偏轉光信號126。以這種方式，第一掃描器108和第二掃描器112能夠比具有大反射鏡的單個掃描器快得多有效地覆蓋感興趣區域104。同時，第一掃描器108和第二掃描器112不易丟失反射光信號(諸如具有小反射鏡的高速掃描器)，因為第二掃描器112的大反射鏡128接收來自物體102的反射信號。
如通過第一掃描器108輸出的初始偏轉光信號130偏轉離開第二掃描器112的反射鏡128，從而輸出后續偏轉光信號131，提供比如果僅使用第二掃描器112大得多的出射掃描范圍。第一掃描器108的偏轉范圍和速率可針對掃描不準確性進行校正，掃描不準確性可由于反射鏡128的相對大尺寸和慣性以其他方式由第二掃描器112(其可為低速掃描器)產生。
圖3示出根據本公開的一個實施例第一掃描器108的示意圖。如所述，第一掃描器108可為高速掃描器，諸如聲光掃描器。第一掃描器108可包括含有壓電晶體302的外殼300。壓電晶體產生聲波304。在光信號126通過壓電晶體302時，光信號126相對于聲波304被散射。散射的光信號126形成偏轉的信號130，偏轉的信號130包括相對于較低聲頻散射的部分310，以及相對于較高聲頻散射的部分312。偏轉的光信號130以與聲波304的頻率成比例的角度散射離開聲波304。
圖4示出根據本公開的一個實施例第一掃描器108的示意圖。在該實施例中，第一掃描器108可為包括成型為楔的電光晶體400的電光掃描器。電壓焊盤402可施加至晶體400的頂部和底部。當電壓施加于電壓焊盤時，晶體400的折射率改變，從而沿不同方向折射光。偏轉的光信號130可包括由于較低施加電壓折射的部分404，以及由于較高施加電壓折射的部分406。偏轉的光信號130以與施加電壓和晶體400的形狀成比例的角度折射。
圖3和圖4示出高速掃描器的示例。可使用各種其它類型的高速掃描器。例如，第一掃描器108可為或包括壓電掃描器、高速機械掃描器等。
圖5示出根據本公開的一個實施例掃描感興趣區域的方法的流程圖。控制單元117可根據參照圖5的描述并示出的方法來操作掃描系統100。
方法開始于500，在500中，朝向第一掃描器發射光信號。例如，激光源可將脈沖的激光發射到并通過可為高速掃描器的第一掃描器。
在502中，第一掃描器用于以第一速率偏轉光信號，從而輸出初始偏轉光信號。第一掃描器可相對于第一線性維度(例如，平行于x或y軸)偏轉光信號。
在504中，諸如低速掃描器的第二掃描器用于以第二速率偏轉初始偏轉光信號(因為首先被第一掃描器偏轉)，第二速率不同于第一速率。第二掃描器可相對于兩個維度(例如，沿平行于y或z軸的第一方向，并且還沿平行于x軸的第二方向)偏轉初始偏轉光信號。通過第二掃描器輸出后續偏轉光信號。
在506中，借助已被第一掃描器和第二掃描器兩者偏轉的后續偏轉光信號掃描感興趣區域。第一掃描器和第二掃描器配合以使后續偏轉光信號在感興趣區域上移動通過路徑，該路徑為(由通過第一掃描器賦予的光信號的運動限定的)第一掃描路徑和(由通過第二掃描器賦予的光信號的運動限定的)第二掃描路徑的組合。應當理解的是，術語“第一”和“第二”僅用于標明不同路徑。第一路徑不必與第一掃描器相關，第二路徑也不必與第二掃描器相關。相反，第一掃描器可相對于第二掃描路徑移動光信號，而第二掃描器可相對于第一掃描路徑移動光信號，或反之亦然。
在508中，由檢測器接收從感興趣區域內的物體反射的光信號。光信號可通過一個或多個透鏡被聚焦到檢測器中。在510中，基于接收的光信號形成圖像。
如上所述，本公開的實施例提供有效的掃描系統和方法，諸如可與lidar一起使用。本公開的實施例提供準確地產生在感興趣區域內的物體的圖像的較快速的掃描系統和方法。
盡管諸如頂部、底部、下部、中間、橫向、水平、垂直、前部等各種空間和方向術語可用于描述本公開的實施例，但應當理解的是，此類術語僅相對于附圖中示出的取向使用。取向可反轉、旋轉或以其他方式改變，使得上部部分為下部部分，并且反之亦然，水平變成垂直等。
如本文中所使用的，“被配置為”執行任務或操作的結構、限制或元件以對應于任務或操作的方式具體地結構地形成、構造或改造。出于清楚和避免疑慮的目的起見，僅能夠被修改以執行任務或操作的對象不“被配置為”執行如本文所用的任務或操作。
應當理解的是，以上描述旨在為說明性的，而非限制性的。例如，上述實施例(和/或上述實施例的方面)可與彼此組合使用。另外，在不背離本公開的各種實施例的教導內容的范圍的情況下，可對本公開的各種實施例的教導內容做許多修改以適應特定的情況或材料。盡管本文所述的材料的尺寸和類型旨在限定本公開的各種實施例的參數，但這些實施例決不是限制性的，而是示例性實施例。在查看以上描述時，許多其它實施例將對本領域技術人員顯而易見。因此，應當參考所附權利要求以及這種權利要求授權的等同物的全部范圍來確定本公開各種實施例的范圍。在所附權利要求中，術語“包括(including)”和“其中(inwhich)”用作相應的術語“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的簡明英語等同物。此外，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅用作標記，并非旨在對其對象強加數字要求。此外，下面權利要求的限制并不是以裝置加功能的方式撰寫的，并非旨在基于35u.s.c.§112(f)來解，除非并直至這種權利要求限制明確地使用其后緊跟缺乏進一步結構的功能語句的短語“用于…的裝置”。
所撰寫的這篇說明書使用示例公開了本公開的各種實施例，包括最佳模式，并且以使本領域的任何技術人員能夠實踐本公開的各種實施例，包括制備和使用任何設備或系統以及執行任何包括的方法。本公開的各種實施例的可獲得專利的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有不是不同于權利要求的字面語言的結構元件，或如果示例包括帶有與權利要求的字面語言非實質差別的等同結構元件，那么此類其它示例旨在落入權利要求的范圍內。