多光束多光子重扫描显微成像装置的制作方法

本发明涉及光学技术领域，更具体地，涉及一种多光束多光子重扫描显微成像装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，光学显微成像技术已经成为生物学、医学及其相关交叉学科研究中重要的技术和测量手段。由于光学显微成像技术具有无损伤、非侵入性、快速获取等特点，非常适合于活细胞和生物组织以及非生物体系的成像，具有其它技术无法替代的优势。因此，近年来光学显微成像技术一直是技术发展的前沿与热点，并不断取得新的发展与突破，其发展趋势是更高的空间分辨率、更快的速度以及动态生物信息获取等。

因此，如何显著提高显微成像的时间分辨率与空间分辨率，是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种多光束多光子重扫描显微成像装置。

本发明提供一种多光束多光子重扫描显微成像装置，包括：

光源模块，用于产生能用于多光子激发的激光；

分束器，用于将所述激光转化为分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光；

二维扫描头，用于接收所述多束呈等角间距的激光，并对所述多束呈等角间距的激光进行扫描；

聚焦模块，用于对扫描后的所述多束呈等角间距的激光转化为多束等间距的聚焦光斑，并聚焦至样本，以激发荧光或产生多光子高阶谐波信号；

重扫描模块，用于收集所述荧光或多光子高阶谐波信号，并使所述荧光或多光子高阶谐波信号入射至所述二维扫描头，以进行重扫描；

成像模块，用于收集重扫描后的荧光或多光子高阶谐波信号并进行成像；

其中，所述荧光或多光子高阶谐波信号的重扫描角度与所述多束呈等角间距的激光的扫描角度成比例。

优选地，所述荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度与所述多束呈等角间距的激光的扫描角度成比例，具体为：

所述荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度为所述多束呈等角间距的激光的扫描角度的2倍。

优选地，所述分束器包括透镜元件、光整形元件和扫描透镜。

优选地，所述光整形元件包括：微透镜阵列、空间光调制器、数字微透镜或衍射光学元件。

优选地，所述聚焦模块包括沿激光光路方向依次设置的：第一扫描透镜、第一成像透镜、第一二向色镜、物镜。

优选地，所述重扫描模块包括沿探测光路方向依次设置的：所述物镜、反射单元、第二成像透镜、第二扫描透镜、第二二向色镜和二维扫描头。

优选地，所述成像模块包括沿探测光路方向依次设置的：所述二维扫描头、第三二向色镜、第三成像透镜和相机。

优选地，所述相机的单个像素的物理尺寸满足香农抽样定理，所述单个像素的物理尺寸不大于空间分辨率的1/2。

优选地，所述二维扫描头包括共振-振镜扫描头、振镜-振镜扫描头或压电-压电扫描头。

优选地，在准直光路中还包括至少一个中继模块，所述中继模块用于调整所述多束呈等角间距的激光的光束直径。

本发明提出的一种多光束多光子重扫描显微成像装置，通过二维扫描头实现多束光扫描，并使样本激发的荧光或多光子高阶谐波信号入射至同一个二维扫描头，从而实现了重扫描，提高空间分辨率，同时提高了时间分辨率。

附图说明

图1为本发明一实施例的多光束多光子重扫描显微成像装置结构示意图；

图2为本发明实施例的分束器结构示意图；

图3为本发明一实施例的多束激光扫描示意图；

图4为本发明另一实施例的多束激光扫描示意图；

图5为本发明另一实施例的多光束多光子重扫描显微成像装置结构示意图；

图6为本发明实施例的扫描动态光路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

应当清楚，本文中提及的激光光路、探测光路和准直光路均为本领域技术人员所理解的通常意义。

本发明基于目前光学显微成像技术趋于更高时间和空间分辨率的发展趋势，提出一种多光束多光子重扫描显微成像装置，通过采用多光束进行扫描，并使样本激发的荧光或多光子高阶谐波信号入射至同一个二维扫描头，通过控制二维扫描头的扫描方式，使得荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度和多束呈等角间距的激光的扫描角度成比例，从而实现了重扫描，显著地提高了空间分辨率。

图1为本发明一实施例的多光束多光子重扫描显微成像装置结构示意图，如图1所示，包括：

光源模块100，用于产生能用于多光子激发的激光。

需要说明的是，光源模块包括能用于多光子激发的激光器，通过能用于多光子激发的激光器产生激光。在一个具体的实施例中，可采用飞秒激光器产生激光。

分束器101，用于将激光转化为多束呈等角间距的激光。

需要说明的是，首先可以通过柱面透镜和透镜的组合，将一束强度呈高斯分布的激光转化为一束强度呈线状分布的激光。该束激光通过光整形元件，可以转化为分布在一条直线上的多束呈等间距的聚焦光束。其中，光整形元件可以是微透镜阵列、空间光调制器、数字微透镜或衍射光学元件等。多束呈等间距的聚焦光束经过一个扫描透镜，转化为多束呈等角间距的激光。

二维扫描头102，用于接收多束呈等角间距的激光，并对多束呈等角间距的激光进行扫描。

需要说明的是，二维扫描头中两个扫描头分别用于控制光束的两个扫描方向。二维扫描头对入射的多束呈等角间距的激光进行扫描，通过控制二维扫描头的扫描方向，改变多束呈等角间距的激光的出射方向。通过控制二维扫描头的扫描方式，从而当二维扫描头的角度偏转时，出射的多束呈等角间距的激光也随之发生偏转，进而实现对样本的各部分扫描。

聚焦模块103，用于将扫描后的多束呈等角间距的激光转化为多束等间距的聚焦光斑，并聚焦至样本，以激发荧光或产生多光子高阶谐波信号。

需要说明的是，从二维扫描头出射的多束呈等角间距的激光经过光路调整，实现等角间距的激光向等间距的聚焦光斑的转化，以保证聚焦至样本的光斑为等间距的；其中，光路调整可以为至少一个扫描透镜和一个成像透镜的组合，本发明实施例不作具体限制。从而，当二维扫描头的扫描方向改变时，多束等间距的聚焦光斑能够刚好无重复地扫描完样本的待测区域。在多束等间距的聚焦光斑扫描样本的同时，样本吸收了能量，从而激发出荧光或多光子高阶谐波信号。样本可以由探针、荧光蛋白、量子点、纳米荧光粒子等荧光物质进行染色或标记，包括活体样本、固定生物样本、其他非生命体系样本以及多光子非标记高阶谐波成像。

重扫描模块104，用于收集荧光或多光子高阶谐波信号，并使荧光或多光子高阶谐波信号入射至二维扫描头，以进行重扫描；其中，荧光或多光子高阶谐波信号的重扫描角度与多束呈等角间距的激光的扫描角度成比例。

需要说明的是，样品被多光子激发后，发射荧光或多光子高阶谐波信号；该荧光或多光子高阶谐波信号经过反射改变方向，入射至前述的同一个二维扫描头，由此实现重扫描。其中，荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度与多束呈等角间距的激光的扫描角度成比例。具体的，荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度为多束呈等角间距的激光的扫描角度的2倍。

例如，当二维扫描头偏转一个角度α，出射的多束激光也因此相应偏转了一个相同的角度2α。荧光或多光子高阶谐波信号返回到二维扫描头之前的角度，相对于入射的多束激光的入射角度偏转角度为了-2α；其中，负号表示且偏转的方向与二维扫描头转动的方向相反。荧光或多光子高阶谐波信号通过二维扫描头后，偏转角度为4α，即为多束激光的偏转扫描角度的2倍，从而，在相机中可以获得空间分辨率为远场成像分辨率衍射极限2倍的超高分辨率显微图像。荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度可以为多束呈等角间距的激光的扫描角度的任意倍数，而当荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度为多束呈等角间距的激光的扫描角度的2倍时，得到的显微图像分辨率是远场成像分辨率衍射极限的2倍。

成像模块105，用于收集重扫描后的荧光或多光子高阶谐波信号并进行成像。

需要说明的是，在荧光或多光子高阶谐波信号从二维扫描头102中出射后，该荧光或多光子高阶谐波信号通过一系列的光路调整，入射至相机。相机将荧光或多光子高阶谐波信号的光学信号转化为电信号，从而生成样本图像。进一步的，可以通过维纳滤波等去卷积算法，重建图像，进一步提升空间分辨率。

其中，光路调整可以是使用至少一个二向色镜将荧光或多光子高阶谐波信号和多束呈等角间距的激光进行分离，也可以是使用至少一个反射镜对荧光或多光子高阶谐波信号进行反射等。前述提及的光路调整，其目的都是为了改变荧光或多光子高阶谐波信号的方向，因此，本发明对光路调整的具体实现方式不作具体限定；设置二向色镜和反射镜仅作为举例说明，而不限制本发明实施例的保护范围。

本发明提出的一种多光束多光子重扫描显微成像装置，通过采用多束光进行扫描，并使样本激发的荧光或多光子高阶谐波信号入射至同一个二维扫描头，从而实现了重扫描，提高了显微成像的空间分辨率。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中分束器包括透镜元件、光整形元件和扫描透镜。

需要说明的是，透镜元件可以包括沿激光光路方向依次设置的柱面透镜和透镜。一束强度呈高斯分布的激光通过柱面透镜和透镜，转化为一束强度呈线状分布激光。该束激光通过光整形元件，可以转化为分布在一条直线上的多束呈等间距的聚焦光束。其中，光整形元件可以是微透镜阵列、空间光调制器、数字微透镜或衍射光学元件等，产生的光束为一维阵列。例如，1x4、1x16或1x64等，相应的激光的数量可为4束、16束或64束等。需要说明的是，此处提及的阵列规格仅作为举例，而不限制范围。多束呈等间距的聚焦光束经过扫描透镜，使该聚焦光束的每一束重叠到该扫描透镜的焦点处，从而获得多束呈等角间距的激光。

图2为本发明实施例的分束器装置结构示意图，如图2所示，包括沿激光光路方向依次设置的柱面透镜201、透镜202、光整形元件203和第二扫描透镜204，其中：

一束激光通过柱面透镜201和透镜202，使该激光的强度由高斯分布转化为线状分布，从而使得激光只在一个维度上扩束。该束激光通过光整形元件203，得到分布在一条直线上的多束呈等间距的聚焦光束。其中，光整形元件203可以是微透镜阵列、空间光调制器、数字微透镜或衍射光学元件等，多光束为一维阵列，例如，1x5、1x16或1x50等，相应的激光的数量可为5束、16束或50束等。需要说明的是，此处提及的阵列规格仅作为举例，而不限制范围。多束呈等间距的聚焦光束激光经过第二扫描透镜204，第二扫描透镜204使该聚焦光束的每一束重叠到第二扫描透镜204的焦点处，从而获得多束呈等角间距的激光。

本发明实施例提供的一种多光束多光子重扫描显微成像装置，通过将单光束的激光进行分束，利用多束光实现对样本的并行扫描，提高了扫描的速度。可以理解的是，本发明实施例的分束器仅作为一个具体实施例的举例，而不限制分束器的范围。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中聚焦模块包括沿激光光路方向依次设置的：第一扫描透镜、第一成像透镜、第一二向色镜、物镜。

需要说明的是，多束呈等间距的聚焦光束转化为多束呈等角间距的激光后，入射至二维扫描头；并且通过控制二维扫描头，使得多光束刚好无重复地扫描完视场。从二维扫描头出射的多束等角间距激光，穿过第一扫描透镜后，转化为多束等间距聚焦光束，再经过第一成像透镜和物镜，聚焦至样本上，激发样本荧光或多光子高阶谐波信号。其中，第一二向色镜位于第一成像透镜和物镜之间，用于透过入射的多束等角间距激光，并反射样本的荧光或多光子高阶谐波信号。该二向色镜可以是长通的二向色镜，也可以是短通的二向色镜，本发明仅为了说明二向色镜由此带来光路方向上的改变的效果，而对二向色镜的类型、型号等不作限定。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中重扫描模块包括沿探测光路方向依次设置的：物镜、反射单元、第二成像透镜、第二扫描透镜、第二二向色镜和二维扫描头。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中成像模块包括沿探测光路方向依次设置的：二维扫描头、第三二向色镜、第三成像透镜和相机。

需要说明的是，样本接收入射的多束等间距聚焦光斑后，激发荧光或多光子高阶谐波信号，荧光或多光子高阶谐波信号沿探测光路方向，依次经过物镜、反射单元、第二成像透镜和第二扫描透镜，经第二二向色镜反射，入射至二维扫描头。二维扫描头对荧光或多光子高阶谐波信号进行重扫描后，该荧光或多光子高阶谐波信号经过第三二向色镜和第三成像透镜后，入射至相机并成像。

其中，反射单元可以是至少一个二向色镜将荧光或多光子高阶谐波信号和多束呈等角间距的激光进行分离。本领域技术人员应当清楚，利用所述二向色镜的特点，可以实现对激光透过、对荧光或多光子高阶谐波信号反射的效果。反射单元也可以是至少一个反射镜，以对荧光或多光子高阶谐波信号进行反射。亦或者，反射单元可以是二向色镜和反射镜的组合，其有多种组合方式，因此此处不作展开。应该清楚的是，设置二向色镜和反射镜的目的都是为了改变荧光或多光子高阶谐波信号的方向，本发明实施例仅作为举例说明，而不限制保护范围。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中相机的单个像素的物理尺寸满足香农抽样定理，单个像素的物理尺寸不大于空间分辨率的1/2。

需要说明的是，通过控制二维扫描头的扫描方式，使得扫描的空间采样率满足香农抽样定理，并使荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度为多束激光的扫描角度的2倍，从而实现光学重扫描，提高成像的空间分辨率。其中，空间分辨率取决于系统的等效点扩散函数，普通多光子显微镜的点扩散函数为激发光路激光的点扩散函数，即，光学重扫描方式的图像扫描显微镜的有效点扩散函数，为激发光路的多束激光的点扩散函数与探测光路上荧光或多光子高阶谐波信号的点扩散函数的乘积，使得点扩散函数的半高全宽减少了1/2，相应把空间分辨率提高到2倍。

本发明实施例提供的一种多光束多光子重扫描显微成像装置，采用分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光，并配合二维扫描头实现重扫描；同时采用高速相机成像，并使扫描的空间采样率满足香农抽样定理，实现超高空间分辨率的多光子显微成像。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中二维扫描头包括共振-振镜扫描头、振镜-振镜扫描头或压电-压电扫描头。

需要说明的是，本领域技术人员应当清楚，二维扫描头可以为共振-振镜扫描头、振镜-振镜扫描头或压电-压电扫描头等，其作用都是通过两个扫描头，分别对光束进行不同方向上的扫描。本发明实施例选取共振-振镜扫描头，能在实现提高空间分辨率的同时大大的提高成像速度。选取共振-振镜扫描头时，多束激光的扫描示意图如图3、图4所示。

图3为本发明一实施例的多束激光扫描示意图，如图3所示，横向方向为共振扫描头的扫描方向，竖直方向为多束激光的排列方向和振镜扫描头的扫描方向。

本领域技术人员可以很清楚地获知，共振扫描头只能以固定的频率(即共振频率)进行扫描。而在本发明实施例中，多束激光入射至共振扫描头，其排列方向刚好与共振扫描头的扫描方向垂直，与振镜扫描头的扫描方向一致，并且多束激光在共振-振镜扫描头的几何中心位置重叠。因此，无需调节共振扫描头的扫描频率，就可以实现快速的扫描成像；并且通过控制振镜扫描头的扫描方式，使得多光束刚好无重复地扫描完视场。视场扫描速度等于单光束扫描速度乘以多光束的光束数目。由于多束激光的扫描中，振镜扫描头的最大扫描角度是单光束扫描中的振镜扫描头的1/n，因此，对于相同的视场，多光束扫描的速度是单光束扫描速度的n倍；其中，n为激光束数目。

在该扫描方式中，激光始终处于发射状态，称为双向扫描方式。

图4为本发明另一实施例的多束激光扫描示意图，如图4所示，虚线则表示激光处于关闭状态，称为单向扫描方式。图中其余部分和图3对应，且单向扫描方式的原理与双向扫描方式的原理类似，具体原理请参照上文描述，此处不再赘述。

本发明实施例提供的一种多光束多光子重扫描显微成像装置，通过多束激光的扫描，并且通过共振-振镜扫描头对多束激光设置特定的扫描方式，即共振扫描头和振镜扫描头的扫描方向相互垂直，且多束激光的排列方向与振镜扫描头的扫描方向一致，相较于现有技术的单光束扫描显著地提高了扫描的速度，从而提高了成像的时间分辨率。

可以理解的是，任意两个扫描头组成二维扫描头均能达到上述效果。因此，本发明实施例提供的一种多光束多光子重扫描显微成像装置，通过采用二维扫描头对多束激光进行扫描，相较于现有技术的单光束扫描显著地提高了扫描的速度，从而提高了成像的时间分辨率。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例在准直光路中还包括至少一个中继模块，中继模块用于调整多束呈等角间距的激光的光束直径。

需要说明的是，在本发明实施例中准直光路的任意位置，均可以加入中继光路，例如在共振扫描头和振镜扫描头之间，或物镜和成像透镜之间等。中继光路可以为扩束镜或多反射镜，用于光束的直径调整。

为了使本发明的技术方案更加便于理解，本发明实施例提供一种具体的实施方式，用于实施上述实施例所述的多光束多光子重扫描显微成像装置。应当理解的是，该实施方式仅作为示意性举例，而并不意味着本发明的技术方案仅能通过该实施方式实现，不限制本发明的保护范围。

图5为本发明另一实施例的多光束多光子重扫描显微成像装置结构示意图，如图5所示，包括沿激光光路方向依次设置的光源模块500，分束器501、第二二向色镜502、二维扫描头503、第三二向色镜504、第一扫描透镜505、第一成像透镜506、第一二向色镜507、物镜508，激光沿激光光路方向依次通过上述器件，聚焦至样本，同时激发样本荧光或多光子高阶谐波信号，荧光或多光子高阶谐波信号通过沿探测光路方向依次设置的物镜508、反射单元509、第二成像透镜510、第二扫描透镜511、第二二向色镜502、二维扫描头503、第三二向色镜504、第三成像透镜512，通过相机513收集荧光或多光子高阶谐波信号，并将荧光或多光子高阶谐波信号转化为电信号，并生成图像。其中：第二二向色镜502位于分束器501和二维扫描头503之间。

在上述实施例的基础上，用于多光子激发的脉冲激光通过光调制器，以控制多光子激光的强度。其中，光调制器可以为普克尔盒。通过普克尔盒对多光子激光进行快速调制，以保证激光的强度与二维扫描头相匹配。多光子激光经过分束器，转化为分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光(为了表述简便，以下简称一维多束激光)。由于二向色镜拥有对一定波长的光透过、对另一些波长的光反射的特点，一维多束激光穿过第二二向色镜502，入射到二维扫描头503。

一维多束激光通过二维扫描头503后，穿过第三二向色镜504，然后经过第一扫描透镜505和第一成像透镜506，并穿过第一二向色镜507，入射至物镜508，聚焦于样本上，从而对样本进行扫描。

在一维多束激光扫描样本时，样本多点同时激发荧光或多光子高阶谐波信号，并将荧光或多光子高阶谐波信号反射。反射的荧光或多光子高阶谐波信号沿着探测光路方向，通过同一个物镜508，然后通过反射单元509；其中，反射单元509包括激光光路上的第一二向色镜507和反射镜514。根据前述二向色镜的特点，在探测光路上，第一二向色镜507和反射镜514将荧光或多光子高阶谐波信号反射，从而改变荧光或多光子高阶谐波信号的方向。改变方向后的荧光或多光子高阶谐波信号通过第二成像透镜510、第二扫描透镜511和激光光路上的第二二向色镜502，入射至二维扫描头503。

其中，探测光路上的第二成像透镜510与第二扫描透镜511的焦距之比，应等于激发光路上的第一成像透镜506与第一扫描透镜505的焦距之比；并且通过第二二向色镜502的反射，从而使得荧光或多光子高阶谐波信号经第二二向色镜502反射后、返回至二维503，从而实现重扫描；然后通过第三二向色镜504的反射，荧光或多光子高阶谐波信号和一维多束激光分离，且荧光或多光子高阶谐波信号又一次改变方向，并穿过第三成像透镜512聚焦到相机513。相机513将荧光或多光子高阶谐波信号的光学信号转化为电信号，从而生成样本图像。进一步的，可以通过维纳滤波等去卷积算法，重建图像，进一步提升空间分辨率。

图6为本发明实施例的扫描动态光路示意图，为清晰起见，图中仅以多光束中的一束激光为例。与图5对应的，包括：光源模块600，分束器601、第二二向色镜602、二维扫描头603、第三二向色镜604、第一扫描透镜605、第一成像透镜606、第一二向色镜607、物镜608、反射单元609、第二成像透镜610、第二扫描透镜611、第三成像透镜612、相机613以及反射镜614。激光光路上，一束光表示偏转前激光，另一束表示偏转后激光；探测光路上，一束光表示偏转前荧光或多光子高阶谐波信号，另一束表示偏转后荧光或多光子高阶谐波信号。

如图6所示，当二维扫描头603偏转一个角度α，出射的多束激光相应偏转了角度2α；荧光或多光子高阶谐波信号返回到二维扫描头603之前的角度相应偏转了-2α，负号表示偏转的方向与二维扫描头603转动的方向相反。荧光或多光子高阶谐波信号通过二维扫描头603后，偏转角度为4α，为多束激光的偏转角度的2倍；从而，在相机613中可以获得空间分辨率为远场成像分辨率衍射极限2倍的超高分辨率显微图像。其中，空间分辨率取决于系统的等效点扩散函数，即光学重扫描方式的图像扫描显微镜的有效点扩散函数为激发光路的多束激光的点扩散函数与探测光路上荧光或多光子高阶谐波信号的点扩散函数的乘积。

在一个具体的实施例中，荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度与一维多束激光的扫描角度之比满足：1+(fa/fb)*(fd/fc)＝2；

其中，fa为第一成像透镜606的焦距，fb为第一扫描透镜605的焦距，fc为第二成像透镜610的焦距，fd为第二扫描透镜611焦距；且有fa/fb＝fc/fd。

本发明实施例提供的一种多光束多光子重扫描显微成像装置，通过使荧光或多光子高阶谐波信号返回至同一二维扫描头，实现荧光或多光子高阶谐波信号重扫描；并且，通过使返回至二维扫描头的荧光或多光子高阶谐波信号的扫描角度刚好是入射的一维多束激光的扫描角度的2倍，从而获得空间分辨率为远场成像分辨率衍射极限2倍的显微图像，显著地提高了图像的分辨率，达到了更佳的成像效果。

应该清楚，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。