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CN109564952A - 用于至少一个对象的光学检测的检测器 - Google Patents

用于至少一个对象的光学检测的检测器 Download PDF

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CN109564952A
CN109564952A CN201780029760.7A CN201780029760A CN109564952A CN 109564952 A CN109564952 A CN 109564952A CN 201780029760 A CN201780029760 A CN 201780029760A CN 109564952 A CN109564952 A CN 109564952A
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detector
sensor
longitudinal
optical sensor
pin diode
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CN201780029760.7A
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S·瓦鲁施
C·朗根施密德
W·赫尔梅斯
R·森德
I·布鲁德
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Original Assignee
Telinamikesi Ltd By Share Ltd
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Abstract

提供了一种用于精确确定至少一个对象(112)在空间中的位置的简单且仍然可靠的检测器。该检测器包括具有布置在至少两个电极(132，132')之间的至少两个单独的pin二极管(130，130')的堆叠的纵向光学传感器(114)。根据由入射光束(136)对传感器区域的照射，生成纵向传感器信号。给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于光束(136)的束横截面(188)。该至少两个单独的pin二极管(130，130')具有不同的光谱灵敏度，以便使得能够通过不同光谱范围内的光束(例如，通过在可见光谱范围内和在红外光谱范围内的光束)确定对象和检测器之间的距离。

Description

用于至少一个对象的光学检测的检测器
技术领域
本发明涉及一种用于至少一个对象的光学检测的检测器，特别是用于确定至少一个对象的位置，具体地关于至少一个对象的深度或深度和宽度二者。此外，本发明涉及人机接口、娱乐装置、扫描系统、跟踪系统、立体系统；以及相机。此外，本发明涉及一种用于至少一个对象的光学检测的方法，以及涉及检测器的各种用途。这些装置、方法和用途可以用于例如日常生活、游戏、交通技术、空间测图、生产技术、安全技术、医疗技术或科学方面的各个领域。然而，进一步的应用是可能的。
背景技术
用于光学检测至少一个对象的各种检测器在光学传感器的基础上是已知的。WO2012/110924 A1公开了一种包括至少一个光学传感器的检测器，其中光学传感器表现出至少一个传感器区域(sensor region)。在此，光学传感器被设计成以取决于传感器区域的照射的方式生成至少一个传感器信号。根据所谓的“FiP效应”，给定照射的相同总功率，传感器信号在此取决于照射的几何形状，特别是取决于传感器区域上的照射的束横截面。检测器另外具有至少一个评估装置，该至少一个评估装置被指定为从传感器信号生成至少一个几何信息项，特别是关于照射和/或对象的至少一个几何信息项。
WO 2014/097181 A1公开了通过使用至少一个横向光学传感器和至少一个纵向光学传感器来确定至少一个对象的位置的方法和检测器。优选地，利用纵向光学传感器的堆叠，特别是以高精确度和无模糊性地确定对象的纵向位置。此外，WO 2014/097181 A1公开了一种人机接口、娱乐装置、跟踪系统和相机，每一个包括用于确定至少一个对象的位置的至少一个这种检测器。
此外，2016年1月28日提交的WO2016/120392A1和PCT专利申请No.PCT/EP2016/051817公开了一种包含光导材料的光学传感器，该光导材料可以是无机光导材料，优选地选自由以下组成的组：硒、金属氧化物、IV族元素或化合物、III-V化合物、II-VI化合物和硫属元素化物，或有机光导材料。此外，公开了pin二极管，其包括选自非晶硅(a-Si)、氢化非晶硅(a-Si:H)、氢化微晶硅(μc-Si:H)、氢化非晶硅碳合金(a-SiC:H)或氢化非晶锗硅合金(a-GeSi:H)的半导体材料层。在此，pin二极管可以用作光学传感器，用于具有在紫外、可见或红外光谱范围中的一个或多个范围内的波长的入射光束。
化学工程技术2015年第4期87卷第376-389页的W.Hermes、D.Waldmann、M.Agari、K.Schierle-Arndt和P.Erk的新兴薄膜光伏技术(W.Hermes,D.Waldmann,M.Agari,K.Schierle-Arndt,and P.Erk,Emerging Thin-Film Photovoltaic Technologies,Chem.Ing.Tech.2015,87,No.4,376–389)提供了关于薄膜光伏技术的概述。在此，特别是染料敏化太阳能电池(DSSC)中的有机系太阳能电池，特别是可以包括硫化铜锌锡(CZTS)薄膜的锌黄锡矿(kesterite)太阳能电池和基于有机-无机卤化物钙钛矿吸收剂(尤其是基于碘化甲基铵铅(CH3NH3PbI3))的混合太阳能电池被认为是高效太阳能的有希望的候选者。
W.Fuhs于2006年Wiley第97-147页的S.Baranovski无序固体中的电荷传输中的氢化非晶硅-材料特性和器件应用(W.Fuhs,Hydrogenated Amorphous Silicon–MaterialProperties and Device Applications,in S.Baranovski,Charge Transport inDisordered Solids,Wiley,p.97-147,2006)提供了关于非晶硅(a-Si)、氢化非晶硅(a-Si:H)和氢化微晶硅(μc-Si:H)的制备和结构特性的概述。此外，提出了包含非晶硅的装置，特别是肖特基势垒二极管、pin二极管和薄膜太阳能电池。作为特定示例，公开了包括两个pin二极管的堆叠的串联太阳能电池，其中利用了具有不同带隙的光伏材料以便增加太阳光谱的总吸收。作为另一个示例，在那里公开了包括三个pin二极管的堆叠的三结电池，其中单个pin二极管包括本征a-Si合金，而另外两个pin二极管包括本征a-SiGe合金。
此外，WO 2011/091967 A2公开了一种光伏多结薄膜太阳能电池，其包括载流子基板、至少一个上子电池和至少一个下子电池，其中子电池中的每一个子电池布置为pin结构，该pin结构包括p导电层、n导电层和位于p导电层和n导电层之间的本征层。适于光入射的上子电池(其中本征层包括氢化非晶硅)位于载流子基板上和/或一个或多个另外的层上，而下子电池可选地位于一个或多个另外的中间层上的上子电池下方。在每个子电池中，p导电层面向入射光定位。此外，下子电池中的本征层需要包括微晶锗。
尽管上述装置和检测器暗示了优点，但仍存在关于简单、成本有效且仍然可靠的空间检测器的改进的需要。
本发明解决的问题
因此，本发明解决的问题是指定用于光学检测至少一个对象的装置和方法，其至少基本上避免了该类型的已知装置和方法的缺点。特别是，用于通过不仅使用可见光谱范围内而且使用在红外光谱范围内(特别是在近红外光谱范围内)的光束来确定对象在空间中的位置的一种改进的简单、成本有效且仍然可靠的空间检测器将是期望的。
发明内容
该问题由本发明通过独立专利权利要求的特征来解决。可以在从属权利要求和/或以下说明书和详细实施例中呈现可以单独地或组合地实现的本发明的有利发展。
如在此所使用的，术语“具有”、“包括”和“包含”以及其语法变体以非排他的方式使用。因此，表述“A具有B”以及表述“A包括B”或“A包含B”可以指如下事实，即除了B之外，A包含一种或多种其它组件和/或构件，以及除了B之外，在A中没有其它组件、构件或元件存在的情况。
在本发明的第一方面，公开了一种用于光学检测的检测器，特别是用于确定至少一个对象的位置，具体是关于至少一个对象的深度或深度和宽度二者。
“对象”通常可以是从活体对象和非活体对象中选出的任意对象。因此，作为示例，至少一个对象可以包括一个或多个物品和/或物品的一个或多个部分。另外或可替代地，对象可以是或可以包括一个或多个生物和/或其一个或多个部分，诸如人(例如，用户)和/或动物的一个或多个身体部分。
如在此所使用的，“位置”通常是指关于对象在空间中的位置和/或取向的任意信息项。为此，作为示例，可以使用一个或多个坐标系，并且可以通过使用一个、两个、三个或更多个坐标来确定对象的位置。作为示例，可以使用一个或多个笛卡尔坐标系和/或其它类型的坐标系。在一个示例中，坐标系可以是检测器的坐标系，其中检测器具有预定位置和/或取向。如下面将进一步详细描述的，检测器可以具有可以构成检测器的主观察方向(direction of view)的光轴。光轴可以形成坐标系的轴，诸如z轴。此外，可以提供一个或多个附加的轴，优选地垂直于z轴。
因此，作为示例，检测器可以构成如下坐标系，其中光轴形成z轴，并且其中可以另外地提供垂直于z轴并且彼此垂直的x轴和y轴。作为示例，检测器和/或检测器的一部分可以停留在该坐标系中的特定点处，诸如在该坐标系的原点处。在该坐标系中，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于纵向方向的任意方向可以被认为是横向方向，并且x和/或y坐标可以被认为是横向坐标。
可替代地，可以使用其它类型的坐标系。因此，作为示例，可以使用极坐标系，其中光轴形成z轴，并且其中距z轴的距离和极角用作附加坐标。再次，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于z轴的任何方向可以被认为是横向方向，并且极坐标和/或极角可以被认为是横向坐标。
如在此所使用的，用于光学检测的检测器通常是适于提供关于至少一个对象的位置的至少一个信息项的装置。检测器可以是固定装置或可移动装置。此外，检测器可以是独立装置，或者可以形成另一装置(诸如计算机、车辆或任何其它装置)的一部分。此外，检测器可以是手持装置。检测器的其它实施例是可行的。
检测器可以适于以任何可行的方式提供关于至少一个对象的位置的至少一个信息项。因此，信息可以例如以电子、视觉、声学或其任意组合的方式提供。信息可以进一步存储在检测器的数据存储器中或单独装置中和/或可以经由至少一个接口来提供，诸如无线接口和/或有线接口。
根据本发明的用于至少一个对象的光学检测的检测器包括：
-至少一个纵向光学传感器，该纵向光学传感器具有布置在至少两个电极之间的至少两个单独的pin二极管，其中pin二极管中的至少一个pin二极管被指定为用于入射光束的传感器区域，其中传感器区域被指定为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面，以及
-至少一个评估装置，其中评估装置被指定为通过评估纵向传感器信号来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。
在此，上面列出的组件可以是单独的组件。可替代地，可以将上面列出的两个或更多个组件集成到一个组件中。此外，至少一个评估装置可以形成为独立于传送装置和纵向光学传感器的单独的评估装置，但是可以优选地连接到纵向光学传感器以便接收纵向传感器信号。可替代地，至少一个评估装置可以完全或部分地集成到纵向光学传感器中。
如在此所使用的，“纵向光学传感器”通常是被设计成以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号的装置，其中给定照射的相同总功率，根据所谓的“FiP效应”，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面。纵向传感器信号通常可以是指示纵向位置(其同样可以表示为深度)的任意信号。作为示例，纵向传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，纵向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。另外或可替代地，纵向传感器信号可以是或可以包括数字数据。纵向传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。纵向传感器信号可以进一步包括通过组合两个或更多个单独信号(诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或多个信号的商)而导出的任意信号。对于纵向光学传感器和纵向传感器信号的潜在实施例，可以参考如WO 2012/110924 A1中公开的光学传感器。
根据本发明，至少一个纵向光学传感器包括布置在至少两个电极之间的至少两个单独的pin二极管。在此，至少两个单独的pin二极管可以共同享用相同极性的电极。结果，在单独的pin二极管之间不会布置附加电极。特别是为了便于可以入射到纵向光学传感器的光束到达pin二极管中的至少一个pin二极管，至少一个电极、特别是可能位于入射光束路径内的第一电极可以选择为至少部分光学透明的。在此，至少部分光学透明的电极可包括至少一种透明导电氧化物(TCO)，特别是铟掺杂的氧化锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)或钙钛矿TCO(诸如SrVO3，或CaVO3)中的至少一种，或者可替代地，金属纳米线(特别是Ag或Cu纳米线)。然而，可以适合作为电极材料的其它种类的光学透明、半透明(semi-transparent)或亚透明(translucent)的材料也是可以适用的。结果，也称为“背电极”的第二电极也可以是光学不透明的，特别是只要它们位于纵向光学传感器内的光束路径之外。在此，该至少一个光学不透明电极可以优选地包括金属电极，特别是银(Ag)电极、铂(Pt)电极、铝(Al)电极或金(Au)电极中的一种或多种，或者可替代地，石墨烯电极。优选地，光学不透明电极可包括均匀的金属层。可替代地，光学不透明电极可以是分离电极，其布置为多个部分电极或以金属栅格的形式布置。
特别地，纵向光学传感器可以表现出以堆叠状方式的布置。为此，电极中的每一个电极和pin二极管中的每一个pin二极管可以优选地表现出分层结构，因此，允许pin二极管的一个在另一个之上布置，夹在两个电极层之间。结果，可以获得层的堆叠，其中堆叠可以具有第一电极，第一pin二极管可以放置在该第一电极上，第二pin二极管可以放置在该第一pin二极管上，第二电极可以放置在该第二pin二极管上。如果适用，可以在第一电极和第二电极之间的任何位置放置至少一个另外的pin二极管。此外，堆叠可以包括附加层，特别是至少一个绝缘基板和/或至少一个重组层，如下面将更详细描述的。因此，第一电极层可以例如放置在第一基板上。然而，如在此所使用的，术语“放置在……上”并不是指pin二极管中的最终堆叠相对于重力方向的特定几何取向，而是指示制造堆叠的方式，在制造之后该堆叠通常可以以任何几何取向放置，也诸如倒置过来。
根据本发明，至少一个pin二极管被设计成用于入射光束的传感器区域。因此，如在纵向光学传感器的堆叠状布置内包括的所有pin二极管可以用作传感器区域。然而，本发明可以表现出特别的优点，即pin二极管(特别是如存在于纵向光学传感器中的两个pin二极管)可以相对于彼此表现出不同的光学特性。如下面将更详细描述的，相对于入射光束的不同波长范围，单独的pin二极管可以表现出不同的光学灵敏度，特别是不同的外部量子效率。此外，单独的pin二极管可以表现出不同类型的FiP效应，即取决于入射光束对传感器区域的照射的不同的纵向传感器信号，由此每个pin二极管可以显示出正的FiP效应、负的FiP，或者完全没有FiP效应，只要pin二极管中的至少一个pin二极管实际上表现出FiP效应，无论它是正的FiP效应还是负的FiP效应。可替代地或另外地，纵向光学传感器中的至少两个pin二极管之间的其它种类差异也是可行的。
为了本发明的目的，纵向光学传感器的传感器区域由至少一个光束照射。给定相同的照明总功率，传感器区域的电可检测特性因此取决于传感器区域中光束的束横截面，其也可以被称为由入射光束在传感器区域内生成的“光斑尺寸”。因此，取决于由入射光束对传感器区域的照射程度的电可检测特性特别地实现：包括相同总功率但在传感器区域上生成不同光斑尺寸的两个光束为传感器区域中的电可检测特性提供不同的值，并且因此相对于彼此可以区分。
此外，由于纵向传感器信号可以优选地通过施加电信号(诸如电压信号和/或电流信号)来确定，因此如包括在由电信号穿过的传感器区域中的材料的电可检测特性在确定纵向传感器信号时被考虑。结果，包括传感器区域的纵向光学传感器因此主要允许从纵向传感器信号的记录确定传感器区域中的光束的束横截面(诸如通过比较至少两个纵向传感器信号)、关于束横截面(具体关于束直径)的至少一个信息项。为此，可以经由至少一个第一电极将电流引导通过材料到达至少一个第二电极，其中第一电极与第二电极隔离，而第一电极和第二电极都与相应接触区域的材料直接连接。可替代地，可以通过使用第一电接触和第二电接触横跨材料施加电压。因此，可以通过现有技术中已知的任何已知措施(诸如电镀、焊接、钎焊或在接触区域处沉积导电性高的物质)提供直接连接。
此外，由于根据上述FiP效应，给定照射的相同总功率，传感器区域中光束的束横截面取决于对象的纵向位置或深度，该对象发射或反射入射在传感器区域上的光束，因此纵向光学传感器可以用于确定相应对象的纵向位置。
如从WO 2012/110924 A1已知的，纵向光学传感器被设计成以取决于传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定照射的相同总功率，传感器信号取决于在传感器区域上的照射的束横截面。作为示例，在那里提供作为透镜位置的函数的光电流I的测量，其中透镜被配置为将电磁辐射聚焦到纵向光学传感器的传感器区域上。在测量期间，透镜在垂直于传感器区域的方向中相对于纵向光学传感器以如下方式移位，即，使得结果是传感器区域上的光斑的直径改变。在至少一个pin二极管被设计成传感器区域的当前情况下，纵向光学传感器的信号(特别是光电流)明显地取决于照明的几何形状，使得在透镜焦点处的最大值之外，光电流下降到其最大值的10％以下。
相对于通过使用传统类型的光学传感器执行的类似测量，该效应尤其显著，在传统类型的光学传感器中，给定相同的总功率，传感器信号基本上与传感器区域的照射的几何形状无关。因此，根据FiP效应，给定相同的总功率，纵向传感器信号可以对于一个或多个聚焦和/或对于传感器区域上或传感器区域内的一个或多个特定尺寸的光斑表现出至少一个显著的最大值。出于比较的目的，在对应材料由具有最小可能横截面的光束照射的条件下，诸如当材料可位于或者靠近受光学透镜影响的焦点处时，纵向传感器信号的最大值的观察可以称为“正FiP效应”。可替代地，可以观察到“负FiP效应”，对应于正FiP效应的定义，其“负FiP效应”描述了在对应材料由具有最小的可用束横截面的光束照射的条件下，特别是当材料可以位于或靠近如光学透镜所影响的焦点处时，纵向传感器信号的最小值的观察。如下所示，在根据本发明的纵向光学传感器中可以观察到负FiP效应的表现。
如上所述，纵向光学传感器具有至少两个单独的pin二极管，优选地两个单独的pin二极管。如通常使用的，术语“pin二极管”、“PIN二极管”或“p-i-n二极管”是指包括位于n型半导体层和p型半导体层之间的i型半导体层的电子器件。可替代地，这里也可以使用术语“nip二极管”、“NIP二极管”或“n-i-p二极管”。作为另一种选择，特别是在涉及有机材料的情况下，也可以使用术语“本体异质结”。从现有技术中已知，虽然在n型半导体层中电荷载流子主要由电子提供，但在p型半导体层中，电荷载流子主要由空穴提供。特别地，在根据本发明的纵向光学传感器中，i型半导体层可以表现出可以超过n型半导体层和p型半导体层中的每一层的厚度的厚度，特别是至少为2倍，优选至少为5倍，更优选至少为10倍或更多。作为示例，i型半导体层的厚度可以是从100nm至3000nm，特别是从300nm至2000nm，而n型半导体层和p型半导体层的厚度可以从5nm至100nm，特别是从10nm至60nm。
在本发明的优选实施例中，pin二极管中的至少一个pin二极管可以包括未掺杂的本征非晶硅，也简称为“a-Si”。如通常使用的，术语“非晶硅”是指非结晶的同素异形硅。从现有技术中进一步已知，非晶硅可以通过将其作为层、特别是作为薄膜沉积在合适的基板上而获得。然而，其它方法可以适用。此外，非晶硅可以最优选地通过使用氢钝化，由此可以将非晶硅内的许多悬挂键减少几个数量级。结果，通常缩写为“a-Si:H”的氢化非晶硅可能表现出少量缺陷，因此允许将其用于光学装置。然而，如在此所用，除非明确指出，否则术语非晶硅也可指氢化非晶硅。
通常已知包括非晶硅的pin二极管表现出非线性频率响应。结果，在纵向传感器中可以观察到正和/或负的FiP效应，此外，在0Hz到50kHz的光束的调制频率的范围内，该FiP效应可以基本上与频率无关。证明所提到的特征出现的实验结果已在2016年1月28日提交的未公开的PCT专利申请No.PCT/EP2016/051817中更详细地呈现。此外，与其它已知的FiP装置相比，包括非晶硅的光学检测器可以表现出相应的半导体材料的丰度、容易的生产流程以及相当高的信噪比的特定优点。
此外，考虑到pin二极管的外部量子效率相对于入射束的波长的行为可以提供对pin二极管可能特别适合的入射束的波长范围的了解。在此，术语“外部量子效率”是指光子通量的一部分，该光子通量可以有助于本传感器中的光电流。结果，包括非晶硅的pin二极管可以在从380nm延伸到700nm的波长范围内表现出特别高的外部量子效率值，而对于该范围之外的波长，特别是对于低于380nm的波长，即在UV范围内，以及对于700nm以上的波长，特别是在NIR范围内，外部量子效率可以更低，因此在800nm以上微乎其微。因此，当入射束具有在覆盖大部分可见光谱范围(特别是从380nm至700nm)的范围内的波长时，具有非晶硅的pin二极管可以优选地用于光学检测。
然而，如上面已经提及的，存在于纵向光学传感器中的至少两个pin二极管可以在不同光谱范围内相对于彼此表现出不同的光学特性，优选不同的光学灵敏度，特别是不同的外部量子效率。特别地，该实施例可以适于增加本检测器的波长检测范围。
可替代地或另外地，至少两个pin二极管之间的其它种类的差异，诸如不同类型的FiP效应的出现，也是可行的。进一步的实施例可以涉及纵向光学传感器的设置，其中pin二极管中的至少一个pin二极管，诸如单个pin二极管，可以包括被设计成生成取决于其照射的至少一个纵向传感器信号的传感器区域，如由纵向光学传感器包括的至少一个其它pin二极管可以实现不同的功能。
在特别优选的实施例中，第一pin二极管可以包括非晶硅，如上所述，该非晶硅在从380nm至700nm的光谱范围内表现出高的外量子效率值，因此覆盖了大部分可见光谱。尽管已知非晶硅的外部量子效率对于该范围之外的波长，特别是对于低于380nm的波长(即在UV范围内)，并且对于700nm以上的波长(特别是在NIR范围内)相当低，但是在第一pin二极管中仍然可以将非晶硅用于可以表现出在从380nm至700nm的光谱范围之外的至少一个波长的入射光束。然而，在该特别优选的事件中，第一pin二极管可以不以上述方式用作传感器区域，但是它可以在纵向光学传感器内实现不同的功能，特别是作为陷阱保持半导体工作。因此，第一pin二极管可以允许接收可以在至少一个第二pin二极管中生成的正电荷载流子，该至少一个第二pin二极管在所需波长范围内表现出足够的外部量子效率。
因此，可以在根据本发明的检测器中利用的第二PIN二极管可以在NIR光谱范围的至少一个分区内表现出足够的外部量子效率，并且因此可以像NIR吸收剂那样起作用。如在此所使用的，术语“NIR光谱范围”(也可缩写为“IR-A”)可覆盖如由在本申请日期的有效版本中ISO标准ISO-21348推荐的760nm至1400nm的电磁光谱分区。为此，第二pin二极管可以表现出与包括如上面和/或下面所述的非晶硅的pin二极管相同或相似的布置，其中非晶硅(a-Si)或氢化非晶硅(a-Si:H)可以分别至少部分地被以下之一取代：微晶硅(μc-Si)，优选氢化微晶硅(μc-Si:H)，或锗和硅的非晶合金(a-GeSi)，优选氢化非晶锗硅合金(a-GeSi:H)。因此，第二pin二极管可以在如下波长范围内表现出高的外部量子效率，该波长范围可以至少部分地覆盖从760nm至1400nm，特别是从至少760nm至1000nm的NIR波长范围。作为示例，包括μc-Si的pin二极管在大约从500nm延伸到1100nm的波长范围内具有不可忽略的量子效率。
众所周知，如果可以通过掺杂另外的材料或通过获得纳米晶体、微晶或非晶结构来引入陷阱能级，则具有三维晶体结构和接近或低于应用光谱区域的光学间隙的半导体材料可能是有意义的。特别地，以半导体的带结构(优选导带)可以通过掺杂材料的能级(优选地具有能量上高于或低于导带的能级)来增强的方式，可以通过向半导体添加金属原子或盐，根据陷阱和/或重组中心的不同位置和/或浓度来实现掺杂。
氢化微晶硅(μc-Si:H)可以优选地由SiH4和CH4的气态混合物生产。结果，可以获得包括微晶的基板上的两相材料，该微晶具有5nm至30nm的典型尺寸并且位于相对于彼此间隔开10nm至200nm的基板材料的有序列之间。然而，用于提供μc-Si:H的另一种制造方法也可以适用，其可以但不一定导致μc-Si:H的替代布置。此外，氢化非晶锗硅合金(a-GeSi:H)可以优选地通过使用SiH4、GeH4和H2作为共用反应器内的工艺气体来生产。同样在这里，用于提供a-GeSi:H的其它生产方法也是可行的。
将μc-Si:H和a-GeSi:H二者与a-Si:H进行比较，包含μc-Si:H和a-GeSi:H的半导体层可具有相似或增加的电荷载流子的无序诱导定位，因此，表现出相当大的非线性频率响应。这可以构成在配备有包括这些种类的半导体层的pin二极管的纵向传感器中发生FiP效应的基础。结果，这种纵向传感器可以特别地用于可能需要NIR响应的应用中，诸如在夜视或雾视中，或者用于NIR响应是合适的应用中，诸如当可以使用发射在NIR光谱范围内的至少一个波长的有源目标时，例如在当通过使用NIR照射源可以使动物或人类不受干扰时可能是有利的情况下。
可替代地，可以为根据本发明的检测器提供的第二pin二极管可以在UV光谱范围的至少一个分区内表现出足够的外部量子效率。如在此所使用的，术语“UV光谱范围”可以覆盖从1nm至400nm，特别是从100nm至400nm的电磁光谱的分区，并且可以细分为由ISO标准ISO-21348推荐的多个范围，其中这里提供的第二pin二极管特别适用于从400nm至315nm的紫外线A范围(缩写为“UVA”)，适用于从315nm至280nm的紫外线B范围(缩写为“UVB”)，或者适用于二者。为此，第二pin二极管可以表现出与包括如上面和/或下面所述的非晶硅的pin二极管相同或相似的布置，其中非晶硅(a-Si)或氢化非晶硅(a-Si:H)可以分别至少部分地由硅和碳的非晶合金(a-SiC)代替，或者优选地由氢化非晶硅碳合金(a-SiC:H)代替。因此，第二pin二极管可以在UV波长范围内，优选地，在从280nm至400nm的完整UVA和UVB波长范围内表现出高的外部量子效率。在此，氢化非晶硅碳合金(a-SiC:H)可以优选地以等离子体增强沉积工艺生产，通常通过使用SiH4和CH4作为工艺气体。然而，用于提供a-SiC:H的其它生产方法也可以是适用的。
如从现有技术中已知的，包含氢化非晶硅碳合金a-SiC:H的层通常可以表现出空穴迁移率，与包含氢化非晶硅a-Si:H的层中的电子迁移率相比，该空穴迁移率可以显著更小。因此，包含a-SiC:H的层可以用作p掺杂的空穴提取层，该p掺杂的空穴提取层特别地布置在堆叠的光束可以进入装置的一侧。作为该布置的结果，可以显著减小空穴可能必须行进穿过以便能够对纵向传感器信号做出贡献的距离。另外，这种薄层可以进一步允许电子穿过该层，并且从而进入pin二极管的相邻i型半导体层。然而，其它种类的pin二极管也是可行的，其中半导体层中的至少一个半导体层可以至少部分地包含a-SiC:H。
可适于在本发明的一个或多个设置中应用的另外种类的材料可以在2016年1月28日提交的PCT专利申请No.PCT/EP2016/051817中找到，其全部内容通过引用结合在此。
因此，在另一实施例中，包含在这种FiP装置中的至少一个pin二极管中的一个或多个pin二极管可以以具有如从薄膜太阳能电池已知的至少一种吸收体材料的形式布置。在此，用于本发明目的的吸收剂材料可以表现出类金刚石结构，因此包含许多四价原子。结果，吸收体材料可以选自金刚石(C)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、硅锗(SiGe)或锗(Ge)中的一种或多种。可替代地，吸收体材料可以表现出改性的类金刚石结构，其中类金刚石结构的四价原子中的一个或多个可以被原子组合取代，该原子组合特别可以影响改性结构内的四个价电子的平均值。作为示例，包含来自周期表III和V族中的每一族的一种化学元素的III-V化合物可适用于该目的，因为共同包含2×4＝8个价电子的两个四价原子可相应地由3+5＝8个价电子取代。作为另一个示例，也可以使用包含来自第I和III族中的每一族的一种化学元素和来自第VI族的两种化学元素的I-III-VI2化合物，因为共同包含4×4＝16个价电子的四个四价原子可以在这里由1+4+(2×6)＝16个价电子取代。然而，其它种类的组合也是可行的。
因此，吸收体材料可以优选地选自包括以下的组：
-III-V化合物，特别是锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、砷化铟镓(InGaAs)或磷化铝镓(AlGaP)；
-II-VI化合物，特别是碲化镉(CdTe)，或碲化汞镉(HgCdTe，也缩写为“MCT”)，其可被认为是CdTe和HgTe的II-VI三元合金；
-I-III-VI2化合物，特别是二硫化铜铟(CuInS2；CIS)，更优选硒化铜铟镓(CIGS)，其可以被认为是硒化铜铟(CIS)和二硒化铜镓(CuGaSe2)的固溶体，因此，包含化学式CuInxGa(1-x)Se2，其中x可以从0(即纯CuGaSe2)变为1(即纯CIS)；
-I2-II-IV-VI4化合物，特别是硫化铜锌锡(CZTS)、铜硒化铜锌锡(CZTSe)或铜锌锡硫硒硫属元素化物(CZTSSe)；
-卤化钙钛矿化合物，特别是包含碱性阳离子的化合物，或特别是有机-无机卤化物钙钛矿，诸如甲基铵金属卤化物(CH3NH3MX3，其中M是二价金属，诸如Pb或Sn，并且X＝Cl，Br或I)，优选碘化甲基铵铅(CH3NH3PbI3)；以及
-其固溶体和/或掺杂变体。
因此，可能尤其优选的是诸如CZTS的化合物，该CZTS既不包括诸如铟(In)的稀有化学元素，也不包括诸如镉(Cd)的有毒化学元素。然而，另外类型的化合物和/或另外的示例同样可能是可行的。
此外，然而，进一步的考虑可能涉及特定关于作为入射光束的波长的函数的吸收率的所提出的吸收体材料的灵敏度。在该方面，所提到的I-III-VI2族化合物CIS和CIGS以及所提到的I2-II-IV-VI4族化合物CZTS、CZTSe和CZTSSe可以在从780nm至1300nm的可见光谱范围和NIR光谱范围内用于相关目的。然而，对于更长的波长，特别是在1300nm以上，II-VI族化合物InSb和HgCdTe(MCT)可以是优选的选择。
此外，还可以使用所提及材料的组合和/或固溶体和/或掺杂变体。如在此所使用，术语“固溶体”是指相应材料的一种状态，在该状态中，至少一种溶质可以包含在溶剂中，由此可以形成均匀相，并且其中，溶剂的晶体结构通常可以不被溶质的存在而改变。通过示例的方式，第一二元化合物CdTe可以溶解在ZnTe中生成Cd1-xZnxTe，其中x可以从0至1之间变化。如在此进一步使用的，术语“掺杂变体”可以指除了材料本身的成分之外的单个原子被引入到晶体内的由未掺杂状态中的本征原子所占据的位置上的材料的状态。通过示例的方式，纯硅晶体可以掺杂有硼、铝、镓、铟、磷、砷、锑、锗或其它原子中的一种或多种，特别地以便改变硅晶体的化学和/或物理性质。
此外，n型半导体层和p型半导体层都可以包括与i型半导体层相同的材料，然而，具有不同种类的掺杂剂以便提供层的相应掺杂。然而，n型半导体层可以可替代地包括硫化镉(CdS)，或者特别地，为了避免毒性镉(Cd)，可包括硫化锌(ZnS)、氧化锌(ZnO)或氢氧化锌(ZnOH)中的一种或多种。
可替代地或另外地，有机材料，特别是用于有机太阳能电池的有机材料，也可以用于如包括在一个或多个pin二极管中的一个或多个层。作为有机材料的特殊优点，将两种工艺分开可能是可行的，即一方面从传输电荷生成电荷，另一方面，通过利用两种不同种类的有机材料，该有机材料可以表示为供体类的“电子供体材料”或“电荷-生成材料”(缩写为“CGM”)和受体类的“电子受体材料”或“电荷-传输材料”(缩写为“CTM”)。作为R.M.Schaffert在IBM J.Res Develop 1971年第75-89页首先提出的特定示例，聚乙烯咔唑(1)可以被认为是电荷生成材料，，而三硝基芴酮(2)可以被认为是电荷传输材料：
在特别优选的实施例中，有机材料因此可以包括至少一种共轭芳族分子，优选高度共轭芳族分子，特别是染料或颜料，优选用作电荷生成材料。在该方面，共轭芳族分子的特别优选示例包括酞菁，诸如金属酞菁，特别是TiO-酞菁；萘酞菁，诸如金属-萘酞菁，特别是TiO-萘酞菁；亚酞菁，诸如金属-亚酞菁；苝，蒽；芘；低聚噻吩和聚噻吩；富勒烯；靛青染料，诸如硫靛；双偶氮颜料；方酸类(squarylium)染料；噻喃(thiapyrilium)染料；薁类染料；二硫酮基吡咯并吡咯；喹吖啶酮；以及可能表现光导特性的其它有机材料，诸如二溴二苯并芘二酮，或其衍生物或组合。然而，同样可以与无机材料组合的另外的共轭芳族分子或另外的其它类型的有机材料同样可能是可行的。
关于酞菁，可以参考1963年纽约莱因霍尔德出版的第69-76页的Frank H.Moser和Arthur L.Thomas的酞菁化合物(Frank H.Moser and Arthur L.Thomas,PhthalocyanineCompounds,Reinhold Publishing,New York,1963,p.69-76)以及1990年博卡拉顿的CRC出版社第253-272页的Arthur L.T Thomas的酞菁研究与应用(Arthur L.Thomas,Phthalocyanine Research and Applications,CRC Press,Boca Raton,1990,p.253-272)。如上所述，二氢酞菁(3)或金属酞菁(4)可优选也用于根据本发明的检测器中：
其中金属酞菁(4)可优选包含选自镁(Mg)、铜(Cu)、锗(Ge)或锌(Zn)的金属M，或选自由诸如Al-Cl、Ga-Cl、In-Cl、TiOCl、VO、TiO、HGa、Si(OH)2、Ge(OH)2、Sn(OH)2或Ga(OH)中的一种的无机化合物中包含的金属。
关于靛类染料，可以参考US 4952472 A，其中公开了以下三种结构(5a，5b，5c)，其中X可以等于O、S或Se：
顶部：(5a)，中心：(5b)，底部：：(5c)
在此，优选的靛青可以包括例如K.Fukushima等人1988年J.Chem.Phys.B第102期第5985-5990页的噻吩衍生物的晶体结构和光电载流子生成(K.Fukushima et al.,Crystal Structures and Photocarrier Generation of Thioindigo Derivatives,J.Chem.Phys.B,102,1988,p.5985-5990)中公开的化合物4,4',7,7'-四氯硫靛(6)：
关于双偶氮颜料，优选的示例可以是氯代丹蓝(chlorodiane)(7)，其包括以下结构：
关于苝衍生物，优选苝二酰亚胺(8a)或苝单酰亚胺(8b)可用作有机材料，其中R是有机残基，优选支化或非支化烷基链：
关于方酸类染料，优选的示例可包括以下分子(9)：
关于噻喃染料，优选的示例可以包括具有以下结构的分子(10)：
此外，US 4 565 761 A公开了许多薁类染料，例如以下优选的化合物(11)：
关于二硫酮基吡咯并吡咯，US 4 760 151 A公开了许多化合物，诸如以下优选的分子(12)：
关于喹吖啶酮，US 4760004 A公开了一种不同的硫代喹吖啶酮和异硫代喹吖啶酮，包括以下优选化合物(13)：
如上所述，诸如二溴二苯并芘二酮(14)的其他有机材料同样可以表现出足以用于根据本发明的检测器中的特性：
此外，诸如在US 3 112 197 A或EP 0 112 169 A2中或在其相应的参考文献中进一步指定的包含至少一种光导体和至少一种敏化剂的混合物同样可适于用在根据本发明的检测器中。
优选地，电子供体材料和电子受体材料可以包含在包含以混合物形式的材料的层内。如通常使用的，术语“混合物”涉及两种或多种单独化合物的共混物，其中混合物内的单独化合物保持其化学特性。在特别优选的实施例中，混合物可以包含电子供体材料和电子受体材料，其比率为从1:100至100:1，更优选从1:10至10:1，特别是比率为从1:2至2:1，诸如1:1。然而，相应化合物的其它比率同样可以适用，特别是取决于所涉及的单独化合物的种类和数量。优选地，如以混合物形式包含的电子供体材料和电子受体材料可以构成电子供体材料可以主要、特别是完全存在于其中的供体结构域和电子受体材料可以主要、特别是完全存在于其中的受体结构域的互穿网络，其中可以存在供体结构域和受体结构域之间的边界区域，并且其中作为渗透路径形式的导电路径可以将相应的结构域连接到相应电极。
在另外优选的实施例中，电子供体材料可以包括供体聚合物，特别是有机供体聚合物，而电子受体材料可以包括受体小分子，优选选自包括基于富勒烯的电子受体材料、四氰基醌二甲烷(TCNQ)、苝衍生物和受体聚合物的组的受体小分子。因此，电子供体材料可以包括供体聚合物，而电子受体材料可以包括受体聚合物，从而为全聚合物层提供基础。在特定实施例中，共聚物可以同时由一种供体聚合物和一种受体聚合物构成，并且因此同样可以基于共聚物成分中每一个成分的相应功能将其称为“推拉共聚物”。如通常使用的，术语“聚合物”是指通常包含通常称为“单体”或“单体单元”的大量分子重复单元的大分子组合物。然而，为了本发明的目的，可以优选合成的有机聚合物。在该方面，术语“有机聚合物”是指单体单元的性质，其通常可归因于有机化合物。如在此所使用的，术语“供体聚合物”是指可以特别适于提供电子作为电子供体材料的聚合物。类似地，术语“受体聚合物”是指可以特别适于接收电子作为电子受体材料的聚合物。优选地，包括有机电子供体材料和有机电子受体材料的层可以表现出从100nm至2000nm的厚度。
因此，至少一种电子供体材料可以包括供体聚合物，特别是有机供体聚合物。优选地，供体聚合物可以包含共轭体系，其中离域电子可以分布在通过交替的单键和多键键合在一起的原子团上，其中共轭体系可以是环状、无环的和线性的一种或多种。因此，有机供体聚合物优选地可以选自以下一种或多种聚合物：
-聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)，
-聚[3-(4-正辛基)苯基噻吩](POPT)，
-聚[3-10-正辛基-3-吩噻嗪-亚乙烯基噻吩-共-2,5-噻吩](PTZV-PT)，
聚[4,8-双[(2-乙基己基)氧基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-
氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基](PTB7)，
-聚[噻吩-2,5-二基-交替-[5,6-双(十二烷氧基)苯并[c][1,2,5]噻二唑]-4,7-二基](PBT-T1)，
-聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-交替-4,7(2,1,3-苯并噻二唑)](PCPDTBT)，
-聚(5,7-双(4-癸烷基-2-噻吩基)-噻吩并(3,4-b)二噻唑-噻吩-2,5)(PDDTT)，
-聚[N-9'-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4'，7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](PCDTBT)，或
-聚[(4,4'-双(2-乙基己基)二噻吩并[3,2-b；2'、3'-d]噻咯(silole))]-2,6-二基-交替-(2,1,3-苯并噻二唑]-4,7-二基](PSBTBT)，
-聚[3-苯腙噻吩](PPHT)，
-聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)，
-聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基-2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基](M3EH-PPV)，
-聚[2-甲氧基-5-(3',7'-二甲基-辛基氧基)-1,4-亚苯基-亚乙烯基](MDMO-PPV)，
-聚[9,9-二辛基芴-共-二-N,N-4-丁基苯基-双-N，N-苯基-1,4-苯二胺](PFB)，
或其衍生物，改性物或混合物。
然而，其它种类的供体聚合物或另外的电子供体材料同样可能是合适的，特别是在红外光谱范围，特别是1000nm以上敏感的聚合物，优选二酮基吡咯并吡咯聚合物，特别是EP 2 818 493 A1中所述的聚合物，更优选在其中表示为“P-1”至“P-10”的聚合物；如在WO2014/086722 A1中所公开的苯并二噻吩聚合物，特别是包含苯并二噻吩单元的二酮基吡咯并吡咯聚合物；根据US 2015/0132887 A1的二噻吩并苯并呋喃聚合物，特别是包含二酮基吡咯并吡咯单元的二噻吩并苯并呋喃聚合物；如US 2015/0111337 A1中所述的菲并[9,10B]呋喃聚合物，特别是包含二酮基吡咯并吡咯单元的菲并[9,10-B]呋喃聚合物；以及包含二酮基吡咯并吡咯低聚物的聚合物组合物，特别是诸如US 2014/0217329 A1中所公开的1:10或1:100的低聚物-聚合物比率的聚合物组合物。
如上进一步所述，电子受体材料优选可以包括基于富勒烯的电子受体材料。通常使用的术语“富勒烯”是指纯碳的笼状分子，包括Buckminster富勒烯(C60)和相关的球状富勒烯。原则上可以使用C20至C2000范围的富勒烯，优选C60至C96，特别是C60、C70、C84。最优选的是化学改性的富勒烯，特别是以下的一种或多种：
-[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC60BM)，
-[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC70BM)，
-[6,6]-苯基C84丁酸甲酯(PC84BM)，或
-茚-C60双加合物(ICBA)，
还有包含一个或两个C 60或C 70结构部分的二聚体，特别是
-包括一个连接的低聚醚(OE)链(C70-DPM-OE)的二苯基亚甲基富勒烯(DPM)结构部分，或
-包括两个连接的低聚醚(OE)链(C70-DPM-OE2)的二苯基亚甲基富勒烯(DPM)结构部分，
或其衍生物、改性物或混合物。然而，TCNQ或苝衍生物同样可能是合适的。
替换地或额外地，电子受体材料可优选包括受体聚合物。通常，为此基于氰化聚(亚苯基亚乙烯基)、苯并噻二唑、苝或萘二酰亚胺的共轭聚合物是优选的。特别地，受体聚合物优选地可以选自以下聚合物中的一种或多种：
-氰基-聚[亚苯基亚乙烯基](CN-PPV)，诸如C6-CN-PPV或C8-CN-PPV，
-聚[5-(2-(乙基己氧基)-2-甲氧基氰基对苯二亚甲基](MEH-CN-PPV)，
-聚[氧基-1,4-亚苯基-1,2-(1-氰基)-亚乙基-2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基-1,2-(2-氰基)-亚乙基-1,4-亚苯基](CN-醚-PPV)，
-聚[1,4-二辛氧基-对-2,5-二氰基亚苯基亚乙烯基](DOCN-PPV)，
-聚[9,9'-二辛基芴-共-苯并噻二唑](PF8BT)，
或其衍生物、改性物或混合物。然而，其它种类的受体聚合物同样可能是合适的。
关于可以用作供体聚合物或电子受体材料的所述化合物的更多细节，可以参考综述文章L.Biana,E.Zhua,J.Tanga,W.Tanga和F.Zhang,Progress in Polymer Science 37,2012,第1292-1331页,A.Facchetti,Materials Today,第16卷,第4期,2013,第123-132页以及S.Günes和N.S.Sariciftci,Inorganica Chimica Acta 361,2008,第581-588页，以及其中引用的相应参考文献。另外的化合物在F.A.Sperlich的论文2013年Julius-Maximilians-维尔茨堡的有机光伏器件用共轭聚合物和富勒烯的电子顺磁共振光谱(F.A.Sperlich,Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy ofConjugated Polymers and Fullerenes for Organic Photovoltaics,Julius-Maximilians-Würzburg，2013)以及其中引用的参考文献中描述。
使用有机材料层表现出许多优点，特别是关于已知的无机材料。有机材料层可以优选地通过已知的高通量方法，特别是通过沉积方法，优选涂布方法，更优选旋涂方法，狭缝涂布方法或刮刀涂布方法，或者可替代地，通过蒸发来生产。因此，以该方式获得的有机材料的透明度、半透明度或半透明性允许提供纵向传感器的堆叠，每个纵向传感器包括这种材料的层。
如在此所使用的，术语“评估装置”通常是指被设计成生成信息项(即关于对象的位置的至少一个信息项)的任意装置。作为示例，评估装置可以是或可以包括一个或多个集成电路，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)、和/或现场可编程门阵列(FPGA)、和/或数字信号处理器(DSP)、和/或一个或多个数据处理装置，诸如一个或多个计算机，优选地一个或多个微计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于传感器信号的接收和/或预处理的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。如在此所使用的，传感器信号通常可以指纵向传感器信号中的一个，以及如果适用的话，也可以指横向传感器信号。此外，评估装置可以包括一个或多个数据存储装置。此外，如上所述，评估装置可以包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。
至少一个评估装置可以适于执行至少一个计算机程序，诸如执行或支持生成信息项的步骤的至少一个计算机程序。作为示例，可以实现一个或多个算法，通过使用传感器信号作为输入变量，该一个或多个算法可以执行到对象的位置的预定变换。
评估装置可以特别地包括至少一个数据处理装置，特别是电子数据处理装置，其可被设计为通过评估传感器信号来生成信息项。因此，评估装置被设计为使用传感器信号作为输入变量，并且通过处理这些输入变量来生成关于对象的横向位置和纵向位置的信息项。处理可以并行地、相继地或甚至以组合的方式进行。评估装置可以使用任意处理来生成这些信息项，诸如通过计算和/或使用至少一个存储和/或已知的关系。除了传感器信号之外，一个或多个另外的参数和/或信息项可以影响所述关系，例如关于调制频率的至少一个信息项。所述关系可以根据经验、分析或半经验来确定或是可确定的。特别优选地，该关系包括至少一个校准曲线、至少一组校准曲线、至少一个函数或所提到的可能性的组合。一个或多个校准曲线可以例如以一组值的形式及其相关联的函数值的形式存储在例如数据存储装置和/或表中。但是，可替代地或另外，至少一个校准曲线同样可以例如以参数化形式和/或作为函数方程存储。可以使用将传感器信号处理为信息项的单独关系。可替代地，用于处理传感器信号的至少一个组合关系是可行的。各种可能性可被设想并同样可以组合。
通过示例的方式，评估装置可以根据编程来设计，以便确定信息项。评估装置可特别地包括至少一个计算机，例如至少一个微计算机。此外，评估装置可以包括一个或多个易失性或非易失性数据存储器。作为数据处理装置，特别是至少一个计算机的替代或补充，评估装置可以包括被设计用于确定信息项的一个或多个另外的电子组件，例如电子表，并且特别地至少一个查找表和/或至少一个专用集成电路(ASIC)。
如上所述，检测器具有至少一个评估装置。特别地，至少一个评估装置同样可被设计成完全或部分地控制或驱动检测器，例如通过评估装置被设计成控制至少一个照射源和/或控制检测器的至少一个调制装置。评估装置特别地可以被设计成执行至少一个测量周期，在该测量周期内，拾取一个或多个传感器信号，诸如多个传感器信号，例如连续地在照射的不同调制频率处的多个传感器信号。
如上所述，评估装置被设计为通过评估至少一个传感器信号来生成关于对象的位置的至少一个信息项。对象的所述位置可以是静态的，或者甚至可以包括对象的至少一个运动，例如检测器或其一部分与对象或其一部分之间的相对运动。在该情况下，相对运动通常可以包括至少一个线性运动和/或至少一个旋转运动。运动信息项例如同样可以通过比较在不同时间拾取的至少两个信息项来获得，使得例如至少一个位置信息项同样可以包括至少一个速度信息项和/或至少一个加速度信息项，例如关于对象或其一部分与检测器或其一部分之间的至少一个相对速度的至少一个信息项。特别地，至少一个位置信息项通常可以选自：关于对象或其一部分与检测器或其一部分之间的距离的信息项，特别是光路长度；关于对象或其一部分与可选的传送装置或其一部分之间的距离或光学距离的信息项；关于对象或其一部分相对于检测器或其一部分的定位的信息项；关于对象和/或其一部分相对于检测器或其一部分的取向的信息项；关于对象或其一部分与检测器或其一部分之间的相对运动的信息项；关于对象或其一部分的二维或三维空间配置的信息项，特别是对象的几何形状或形式。通常，至少一个位置信息项可以因此选自例如以下组成的组：关于对象或其至少一部分的至少一个位置的信息项；关于对象或其一部分的至少一个取向的信息；关于对象或其一部分的几何形状或形式的信息项，关于对象或其一部分的速度的信息项，关于对象或其一部分的加速度的信息项，关于对象或其一部分在检测器的视觉范围中存在或不存在的信息项。
可以例如在至少一个坐标系(例如检测器或其一部分所搁置的坐标系)中指定至少一个位置信息项。可替代地或另外，位置信息同样可以简单地包括例如检测器或其一部分与对象或其一部分之间的距离。所提到的可能性的组合同样可以被设想。
在本发明的特定实施例中，检测器可以包括至少两个单独的纵向光学传感器，其中每一个纵向光学传感器可以适于生成至少一个纵向传感器信号。作为示例，纵向光学传感器的传感器区域或传感器表面因此可以平行取向，其中可容许微小的角度公差，诸如不大于10°，优选不超过5°的角度公差。在此，优选地，可以优选地沿着检测器的光轴以堆叠形式布置的检测器的所有纵向光学传感器可以是透明的。因此，光束可以在优选地随后入射在另外的纵向光学传感器之前穿过第一透明纵向光学传感器。因此，来自对象的光束随后可以到达存在于光学检测器中的所有纵向光学传感器。在此，不同的纵向光学传感器可以表现出相对于入射光束的相同或不同的谱灵敏度。
优选地，根据本发明的检测器可以包括如WO 2014/097181 A1中公开的纵向光学传感器的堆叠，特别是与一个或多个横向光学传感器组合。作为示例，一个或多个横向光学传感器可以位于纵向光学传感器的堆叠的面向对象的一侧。可替代地或另外，一个或多个横向光学传感器可以位于纵向光学传感器的堆叠的远离对象的一侧。另外或可替代地，可以将一个或多个横向光学传感器插入在堆叠的纵向光学传感器之间。然而，诸如在仅期望确定对象的深度的情况下，仅包括单个单独纵向光学传感器但不包括横向光学传感器的实施例仍然是可能的。
如在此所使用的，术语“横向光学传感器”通常是指适于确定从对象行进到检测器的至少一个光束的横向位置的装置。关于术语位置，可以参考上述定义。因此，优选地，横向位置可以是或可以包括在垂直于检测器的光轴的至少一个维度中的至少一个坐标。作为示例，横向位置可以是在垂直于光轴的平面中(诸如在横向光学传感器的光敏传感器表面上)由光束生成的光斑的位置。作为示例，在平面中的位置可以以笛卡尔坐标和/或极坐标给出。其它实施例是可行的。对于横向光学传感器的潜在实施例，可以参考WO 2014/097181A1或2016年1月28日提交的PCT专利申请No.PCT/EP2016/051817。然而，其它实施例是可行的，并且将在下面进一步详细描述。
横向光学传感器可以提供至少一个横向传感器信号。在此，横向传感器信号通常可以是指示横向位置的任意信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。另外或可替代地，横向传感器信号可以是或可以包括数字数据。横向传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。横向传感器信号可以进一步包括可以通过组合两个或更多个单独的信号(诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或更多个信号的商)而导出的任意信号。
在类似于根据WO 2014/097181 A1的公开的第一实施例中，横向光学传感器可以是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和至少一种光伏材料的光电检测器，其中光伏材料可以嵌入在第一电极和第二电极之间。因此，横向光学传感器可以是或可以包括一个或多个光电检测器，诸如一个或多个有机光电检测器，并且最优选地，一个或多个染料敏化有机太阳能电池(DSC，同样称为染料太阳能电池)，诸如一个或多个固体染料敏化有机太阳能电池(s-DSC)。因此，检测器可以包括充当至少一个横向光学传感器的一个或多个DSC(诸如一个或多个sDSC)和充当至少一个纵向光学传感器的一个或多个DSC(诸如一个或多个sDSC)。
在另一实施例中，横向光学传感器可包括光导材料(优选无机光导材料)层，诸如2016年1月28日提交的PCT专利申请No.PCT/EP2016/051817中公开的光导材料之一。在此，光导材料层可包括选自均匀相、结晶相、多晶相、微晶相、纳米晶相和/或非晶相的组合物。优选地，光导材料层可以嵌入两层透明导电氧化物(优选包括氧化铟锡(ITO)、掺杂氟的氧化锡(FTO)或氧化镁(MgO))之间，其中两层之一可以用金属纳米线代替，特别是用Ag纳米线代替。然而，特别是根据期望的透明光谱范围，其它材料是可行的。
此外，可存在用于记录横向光学信号的至少两个电极。在优选实施例中，至少两个电极可以实际上以至少两个物理电极的形式布置，其中每一个物理电极可以包括导电材料，优选金属导电材料，更优选高度金属导电材料，诸如铜、银、金、合金或包括这些种类的材料组合物，或石墨烯。在此，优选地，至少两个物理电极中的每一个可以以如下方式布置，即可以实现光学传感器中的相应电极和相邻层之间的直接电接触，特别地以便以尽可能少的损耗获得纵向传感器信号，诸如由于在光学传感器和评估装置之间的传输路径中的附加电阻导致的损耗。
优选地，横向光学传感器的电极中的至少一个可以是具有至少两个部分电极的分离电极，其中横向光学传感器可以具有传感器区(sensor area)，其中至少一个横向传感器信号可以指示传感器区域内入射光束的x和/或y位置。传感器区可以是光电检测器面向对象的表面。传感器区优选地可以垂直于光轴取向。因此，横向传感器信号可以指示由光束在横向光学传感器的传感器区的平面中生成的光斑的位置。通常，如在此所使用的，术语“部分电极”是指多个电极中的一个电极，其适于测量至少一个电流和/或电压信号，优选地独立于其它部分电极。因此，在设置多个部分电极的情况下，相应的电极适于经由可以独立地测量和/或使用的至少两个部分电极提供多个电势和/或电流和/或电压。
横向光学传感器可以进一步适于根据通过部分电极的电流生成横向传感器信号。因此，可以形成通过两个水平部分电极的电流的比率，从而生成x坐标，和/或可以形成通过两个垂直部分电极的电流的比率，从而生成y坐标。检测器，优选地横向光学传感器和/或评估装置可以适于从通过部分电极的电流的至少一个比率导出关于对象的横向位置的信息。通过比较通过部分电极的电流来生成位置坐标的其它方式是可行的。
通常可以以各种方式限定部分电极，以便确定光束在传感器区中的位置。因此，可以提供两个或更多个水平部分电极以便确定水平坐标或x坐标，并且可以提供两个或更多个垂直部分电极以便确定垂直坐标或y坐标。因此，部分电极可以设置在传感器区的边缘处，其中传感器区的内部空间保持空闲并且可以由一个或多个附加电极材料覆盖。如将在下面进一步详细描述的，附加电极材料优选地可以表现出透明、半透明或亚透明光学特性，诸如诸如透明金属和/或透明导电氧化物和/或最优选透明导电聚合物。
通过使用横向光学传感器，其中电极中的一个是具有三个或更多个部分电极的分离电极，通过部分电极的电流可以取决于光束在传感器区中的位置。这通常可能是因为在从由于入射光导致的电荷生成的位置到部分电极的途中可能会发生欧姆损耗或电阻损耗的事实。因此，除了部分电极之外，分离电极可以包括连接到部分电极的一个或多个附加电极材料，其中一个或多个附加电极材料提供电阻。因此，由于从电荷生成位置通过一个或多个附加电极材料到部分电极的途中的欧姆损耗，通过部分电极的电流取决于电荷的生成位置以及因此取决于光束在传感器区中的位置。关于确定传感器区中的光束的位置的原理的细节，可以参考下文中的优选实施例和/或如WO 2014/097181 A1及其相应的参考文献中公开的物理原理和装置选项。
因此，横向光学传感器可以包括传感器区，其优选地可以对从对象行进到检测器的光束是透明的。因此，横向光学传感器可以适于确定光束在一个或多个横向方向中(诸如x方向和/或y方向中)的横向位置。为此，至少一个横向光学传感器可以进一步适于生成至少一个横向传感器信号。因此，评估装置可以被设计成通过评估纵向光学传感器的横向传感器信号来生成关于对象的横向位置的至少一个信息项。
本发明的另外实施例涉及从对象传播到检测器的光束的性质。如在此所使用的，术语“光”通常是指在可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一个或多个的电磁辐射。其中，部分根据标准ISO-21348，术语可见光谱范围通常指380nm至760nm的光谱范围。术语红外(IR)光谱范围通常是指在760nm至1000μm的范围内的电磁辐射，其中760nm至1.4μm的范围通常被称为近红外(NIR)光谱范围，从1.4μm到3μm的范围被称为短波长红外(SWIR)光谱范围，从3μm到8μm的范围被称为中间波长红外(MWIR)光谱范围，从8μm到15μm的范围被称为长波长红外(LWIR)光谱范围，并且从15μm至1000μm的范围称为远红外(FIR)光谱范围。术语紫外光谱范围通常是指1nm至380nm的范围内的电磁辐射，优选在100nm至380nm的范围内。优选地，如本发明中使用的光是可见光，即在可见光谱范围内的光。
术语“光束”通常是指发射到特定方向的光量。因此，光束可以是在垂直于光束的传播方向的方向上具有预定延伸的光线束。优选地，光束可以是或可以包括一个或多个高斯光束，其可以由一个或多个高斯束参数表征，诸如束腰、瑞利长度或任何其它束参数中的一个或多个或者适合于表征空间中的束直径的发展和/或束传播的束参数的组合。
光束可能被对象本身接纳，即可能源自对象。另外地或可替代地，光束的另外的源是可行的。因此，如下面将进一步详细描述的，可能提供照射对象的一个或多个照射源，诸如通过使用一个或多个初级光线或束，诸如具有预定特性的一个或多个初级光线或束。在后一种情况下，从对象传播到检测器的光束可能是由对象和/或连接到对象的反射器件反射的光束。
如上所述，给定由光束照射的相同总功率，根据FiP效应，至少一个纵向传感器信号取决于至少一个纵向光学传感器的传感器区域中的光束的束横截面。如在此所使用的，术语“束横截面”通常指光束的横向延伸或由光束在特定位置处生成的光斑。在生成圆形光斑的情况下，半径、直径或高斯束腰或高斯束腰的两倍可用作束横截面的度量。在生成非圆形光斑的情况下，可以以任何其它可行的方式确定横截面，诸如通过确定具有与非圆形光斑相同面积的圆的横截面，其同样称为等效束横截面。在该方面，在相应材料(诸如光伏材料)由具有尽可能小的横截面的光束入射的条件下，诸如当材料位于如受光学透镜影响的焦点处或附近时，可以利用纵向传感器信号的极值(即极大值或极小值)的观察，特别是全局极值。在极值是极大值的情况下，则该观察可以被认为是正的FiP效应，而在极值是极小值的情况下，该观察可以被认为是负的FiP效应。
因此，不管实际包括在传感器区域中的材料，但是给定由光束对传感器区域的照射的相同总功率，具有第一束直径或束横截面的光束可以生成第一纵向传感器信号，而具有与第一束直径或束横截面不同的第二束直径或束横截面的光束生成与第一纵向传感器信号不同的第二纵向传感器信号。因此，通过比较纵向传感器信号，可以生成关于束横截面(具体地关于束直径)的至少一个信息项。对于该效应的细节，可以参考WO 2012/110924A1。因此，可以比较由纵向光学传感器生成的纵向传感器信号，以便获得关于光束的总功率和/或强度的信息和/或以便归一化纵向传感器信号和/或针对光束的总功率和/或总强度的关于对象的纵向位置的至少一个信息项。因此，作为示例，可以检测纵向光学传感器信号的极大值，并且可以将所有纵向传感器信号除以该极大值，从而生成归一化的纵向光学传感器信号，然后可以通过使用上述已知关系将其变换成关于对象的至少一个纵向信息项。归一化的其它方法是可行的，诸如使用纵向传感器信号的平均值并将所有纵向传感器信号除以平均值的归一化。其它选项是可能的。这些选项中的每一个可以适合于使变换独立于光束的总功率和/或强度。此外，可以因此生成关于光束的总功率和/或强度的信息。
具体地，在从对象传播到检测器的光束的一个或多个光束特性是已知的情况下，关于对象的纵向位置的至少一个信息项可因此从至少一个纵向传感器信号和对象的纵向位置之间的已知关系导出。该已知关系可以作为算法和/或作为一个或多个校准曲线存储在评估装置中。作为示例，具体地，针对高斯束，可以通过使用束腰与纵向坐标之间的高斯关系来容易地导出束直径或束腰与对象的位置之间的关系。
特别地，该实施例可以由评估装置使用，以便解决光束的束横截面与对象的纵向位置之间的已知关系中的模糊性。因此，即使从对象传播到检测器的光束的束特性是完全或部分已知的，已知的是，在许多光束中，束横截面在到达焦点之前变窄，并且然后再次变宽。因此，在光束具有最窄束横截面的焦点之前和之后，可以出现沿着光束的传播轴光束具有相同的横截面的位置。因此，作为示例，在焦点之前和之后的距离z0处，光束的横截面相同。因此，在仅使用具有特定谱灵敏度的一个纵向光学传感器的情况下，在已知光束的总功率或强度的情况下，可能确定光束的具体横截面。通过使用该信息，可以确定相应纵向光学传感器距焦点的距离z0。然而，为了确定相应的纵向光学传感器是否位于焦点之前或之后，需要附加信息，诸如对象和/或检测器的运动历史和/或关于检测器位于焦点之前或之后的信息。在通常情况下，可能不提供这种附加信息。因此，为了解决上述模糊性，可以获得附加信息。因此，在评估装置通过评估纵向传感器信号识别出第一纵向光学传感器上的光束的束横截面大于第二纵向光学传感器上的光束的束横截面的情况下，其中第二纵向光学传感器位于第一纵向光学传感器的后面，评估装置可以确定光束仍然变窄并且第一纵向光学传感器的位置位于光束的焦点之前。相反，在第一纵向光学传感器上的光束的束横截面小于第二纵向光学传感器上的光束的束横截面的情况下，评估装置可以确定光束变宽并且第二纵向光学传感器的位置位于焦点之后。因此，通常，评估装置可以通过比较不同纵向传感器的纵向传感器信号来识别光束是否变宽或变窄。
对于关于通过利用根据本发明的评估装置来确定关于对象的纵向位置的至少一个信息项的更多细节，可以参考WO 2014/097181 A1中的描述。因此，通常，评估装置可以适于将光束的束横截面和/或直径与光束的已知束特性进行比较，以便优选地从光束的束直径对光束的传播方向中的至少一个传播坐标的已知相关性和/或从光束的已知高斯分布，确定关于对象的纵向位置的至少一个信息项。
除了对象的至少一个纵向坐标之外，可以确定对象的至少一个横向坐标。因此，通常，评估装置可以进一步适于通过确定至少一个横向光学传感器上的光束的位置来确定对象的至少一个横向坐标，所述至少一个横向光学传感器可以是像素化的、分段的或大面积的横向光学传感器，如同样在WO 2014/097181 A1中进一步概述的。
此外，检测器可以包括至少一个传送装置，诸如光学透镜，特别是一个或多个折射透镜，特别是会聚的薄折射透镜，诸如凸的或双凸的薄透镜，和/或一个或多个凸面镜，其可以进一步沿着公共光轴布置。最优选地，从对象出射的光束可以在该情况下首先行进通过至少一个传送装置，并且然后通过单个透明纵向光学传感器或透明纵向光学传感器的堆叠，直到其最终入射在成像装置上。如在此所使用的，术语“传送装置”是指可以被配置为将从对象出射的至少一个光束传送到检测器内的光学传感器(即至少两个纵向光学传感器和至少一个可选的横向光学传感器)的光学元件。因此，传送装置可以被设计成将从对象传播到检测器的光馈送到光学传感器，其中可以借助于传送装置的成像或者非成像特性来可选地实现该馈送。特别地，传送装置也可以设计成在电磁辐射被馈送到横向和/或纵向光学传感器之前收集电磁辐射。
另外，至少一个传送装置可具有成像特性。因此，传送装置包括至少一个成像元件，例如至少一个透镜和/或至少一个曲面镜，因为在这种成像元件的情况下，例如，传感器区域上的照射的几何形状可以取决于传送装置和对象之间的相对定位，例如距离。如在此所使用的，传送装置可以以如下方式被设计，即，特别地如果对象被布置在检测器的视觉范围内，那么从对象出射的电磁辐射完全传送到传感器区域，例如完全聚焦到传感器区域。
通常，检测器可以进一步包括至少一个成像装置，即能够获取至少一个图像的装置。成像装置可以以各种方式实现。因此，成像装置可以是例如检测器壳体中的检测器的一部分。然而，可替代地或另外，成像装置同样可以布置在检测器壳体的外部，例如作为单独的成像装置。可替代地或另外，成像装置同样可以连接到检测器或者甚至是检测器的一部分。在优选的布置中，透明纵向光学传感器的堆叠和成像装置沿着光束行进的公共光轴对准。因此，可以以光束行进通过透明纵向光学传感器的堆叠直到其入射在成像装置上的方式将成像装置定位在光束的光路中。然而，其它布置是可能的。
如在此所使用的，“成像装置”通常被理解为可以生成对象或其一部分的一维、二维或三维图像的装置。特别地，具有或不具有至少一个可选成像装置的检测器可以完全或部分地用作相机，诸如IR相机或RGB相机，即被设计成在三个单独的连接上递送被指定为红色、绿色和蓝色的三种基本颜色的相机。因此，作为示例，至少一个成像装置可以是或可以包括从由以下组成的组中选择的至少一个成像装置：像素化有机相机元件，优选像素化有机相机芯片；像素化无机相机元件，优选像素化无机相机芯片，更优选CCD或CMOS芯片；单色相机元件，优选单色相机芯片；多色相机元件，优选多色相机芯片；全色相机元件，优选全色相机芯片。成像装置可以是或可以包括从由单色成像装置、多色成像装置和至少一个全色成像装置组成的组中选择的至少一种装置。如本领域技术人员将认识到的，可以通过使用滤波器技术和/或通过使用固有颜色灵敏度或其它技术来产生多色成像装置和/或全色成像装置。成像装置的其它实施例同样是可能的。
成像装置可以被设计成连续和/或同时地对对象的多个部分区域成像。通过示例的方式，对象的部分区域可以是对象的一维、二维或三维区域，其由例如成像装置的分辨率极限界定，并且电磁辐射从其出射。在该情况下，成像应被理解为是指从对象的相应部分区域出射的电磁辐射例如借助于检测器的至少一个可选传送装置被馈送到成像装置中。电磁射线可以由对象本身例如以发光辐射的形式生成。可替代地或另外，至少一个检测器可以包括用于照射对象的至少一个照射源。
特别地，成像装置可以被设计成例如借助于扫描方法(特别是使用至少一个行扫描和/或线扫描)顺序地对多个部分区域进行成像。然而，其它实施例同样是可能的，例如多个部分区域被同时成像的实施例。成像装置被设计成在对象的部分区域的该成像期间生成与部分区域相关联的信号，优选电子信号。信号可以是模拟和/或数字信号。通过示例的方式，电子信号可以与每一个部分区域相关联。因此，电子信号可以同时或者以时间上交错的方式生成。通过示例的方式，在行扫描或线扫描期间，可以生成与对象的部分区域对应的一系列电子信号，该一系列电子信号例如在线中串接在一起。此外，成像装置可以包括一个或多个信号处理装置，诸如用于处理和/或预处理电子信号的一个或多个滤波器和/或模拟数字转换器。
从对象出射的光可以源于对象本身，但是同样可以可选地具有不同的源，并且从该源传播到对象并且随后朝向光学传感器传播。后一种情况可以例如受使用的至少一个照射源影响。照射源可以以各种方式体现。因此，照射源可以例如是检测器壳体中的检测器的一部分。然而，可替代地或另外，至少一个照射源也可以布置在检测器壳体的外部，例如作为单独的光源。照射源可以与对象分离布置并且距一段距离照射对象。可替代地或另外，照射源同样可以连接到对象，或者甚至是对象的一部分使得通过示例的方式同样可以由照射源直接生成从对象出射的电磁辐射。通过示例的方式，至少一个照射源可以布置在对象上和/或对象中并且直接生成电磁辐射，借助于该电磁辐射照射传感器区域。该照射源可以例如是或包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。通过示例的方式，可以在对象上布置至少一个红外发射器和/或用于可见光的至少一个发射器和/或用于紫外光的至少一个发射器。通过示例的方式，可以在对象上和/或对象中布置至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。照射源可以特别地包括以下照射源中的一个或多个：激光器，特别是激光二极管，尽管原则上可替代地或另外地也可以使用其它类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；焰源；热源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构化光源。可替代地或另外，同样可以使用其它照射源。如果照射源被设计成生成具有高斯束分布的一个或多个光束是特别优选的，例如在许多激光器中至少近似情况。对于可选照射源的另外潜在实施例，可以参考WO 2012/110924 A1和WO 2014/097181 A1中的一个。其它实施例仍是可行的。
至少一个可选的照射源通常可以发射在以下范围内的光：紫外光谱范围，优选在200nm至380nm的范围内；可见光谱范围(380nm至780nm)；红外光谱范围，优选在780nm至3.0微米的范围内。最优选地，至少一个照射源适于发射可见光谱范围内、优选在500nm至780nm的范围内、最优选在650nm至750nm或690nm至700nm的范围内的光。在此，特别优选的是，照射源可以表现出可以与纵向传感器的光谱灵敏度相关的光谱范围，特别是以确保由相应照射源照射的纵向传感器可以提供具有高强度的传感器信号的方式，该高强度因此能够以足够的信噪比进行高分辨率评估。
优选地，用于至少一个纵向光学传感器的材料可以通过将相应的材料沉积在绝缘衬底上来制造，优选沉积在陶瓷衬底上，特别是为了向材料层提供机械稳定性。以该方式，通过将选择的层沉积在适当的衬底上并且提供至少两个电极作为导电接触，因此可以获得根据本发明的纵向光学传感器。在此，由入射光束对传感器区域中的材料的照射导致传感器区域中被照射的材料层中的电可检测特性的变化，给定照射的相同总功率，该变化取决于传感器区域中光束的束横截面。因此，根据光束对传感器区域的入射，至少两个电极可以提供纵向传感器信号，该纵向传感器信号取决于传感器区域中的材料的电可检测特性，并且因此允许确定传感器区域中光束的束横截面，如其它地方所描述的。在该优选实施例中，入射光束可以直接入射在传感器区域中的材料上，或者可以首先入射到衬底上，直到其可以到达传感器区域，在这种情况下，利用透明衬底或至少亚透明的衬底(诸如玻璃衬底、石英衬底或包括透明有机聚合物的衬底)可能是有利的。
此外，检测器可以具有用于调制照射的至少一个调制装置，特别是用于周期性调制，特别是周期性束中断装置。照射的调制应理解为是指照射的总功率特别地以一个或多个调制频率优选周期性地变化的过程。特别地，可以在照射的总功率的极大值和极小值之间实现周期性调制。极小值可以是0，但是也可以>0，使得例如可以不必实现完全调制。调制可以例如在对象和光学传感器之间的束路径中实现，例如通过将至少一个调制装置布置在所述束路径中。然而，可替代地或另外，调制同样可以在下面更详细描述的用于照射对象的可选的照射源和对象之间的束路径中实现，例如通过将至少一个调制装置布置在所述光束路径中。这些可能性的组合同样是可设想的。至少一个调制装置可以包括例如束斩波器或一些其它类型的周期性束中断装置，例如包括至少一个中断器叶片或中断器轮，其优选地以恒定速度旋转并且因此可以周期性地中断照射。然而，可替代地或另外，同样可以使用一种或多种不同类型的调制装置，例如基于电光效应和/或声光效应的调制装置。再次可替代地或另外，至少一个可选照射源本身同样可被设计成生成调制照射，例如通过所述照射源本身具有调制强度和/或总功率(例如周期性调制的总功率)和/或通过所述照射源被实现为脉冲照射源(例如实现为脉冲激光器)。因此，通过示例的方式，至少一个调制装置同样可以全部或部分地集成到照射源中。各种可能性是可设想的。
因此，检测器可以特别地被设计为在不同调制的情况下检测至少两个纵向传感器信号，特别是分别在不同调制频率下的至少两个纵向传感器信号。评估装置可被设计成从至少两个纵向传感器信号生成几何信息。如在WO 2012/110924 A1和WO 2014/097181 A1中描述的，可以解决模糊性和/或可以考虑到例如照射的总功率通常是未知的事实。通过示例的方式，检测器可被设计成对对象和/或检测器的至少一个传感器区域(诸如至少一个纵向光学传感器的至少一个传感器区域)的照射进行调制，频率为0.05Hz至1MHz，诸如0.1Hz至10kHz。如上所述，为此，检测器可以包括至少一个调制装置，其可以集成到至少一个可选照射源中和/或可以独立于照射源。因此，至少一个照射源本身可以适于生成照射的上述调制，和/或可以存在至少一个独立的调制装置，诸如至少一个斩波器和/或具有调制传输性的至少一个装置，诸如至少一个电光装置和/或至少一个声光装置。
根据本发明，将至少一个调制频率施加于如上所述的光学检测器可能是有利的。然而，仍然可以直接确定纵向传感器信号而不向光学检测器施加调制频率。如下面更详细演示的，在许多相关情况下可以不需要施加调制频率，以便获取关于对象的所需纵向信息。结果，光学检测器可以因此不需要包括调制装置，这可以进一步有助于空间检测器的简单和成本有效的设置。作为另一结果，空间光调制器可以以时分复用模式而不是频率复用模式或其组合使用。
在本发明的另一方面，提出了一种包括根据前述实施例中任一个的至少两个单独的检测器的布置，优选地，两个或三个单独的光学传感器，其可以放置在至少两个不同的位置。在此，优选地，至少两个检测器可以具有相同的光学特性，但是同样可以相对于彼此不同。另外，该布置可以进一步包括至少一个照射源。在此，可以通过使用生成初级光的至少一个照射源照射至少一个对象，其中至少一个对象弹性或非弹性地反射初级光，从而生成传播到至少两个检测器中的一个的多个光束。至少一个照射源可以形成或可以不形成至少两个检测器中的每一个的构成部分。通过示例的方式，至少一个照射源本身可以是或可以包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。该实施例优选地适用于使用至少两个检测器，优选两个相同检测器来获取深度信息的应用，特别是为了提供扩展单个检测器的固有测量体积的测量体积的目的。
在该方面，单独的光学传感器可以优选地与由检测器包括的其它单独的光学传感器分隔开，以便允许获得可以与其它单独光学传感器拍摄的图像不同的单独图像。特别地，单独的光学传感器可以以准直的布置被布置在独立的束路径中，以便生成单个圆形的三维图像。因此，单独的光学传感器可以以它们被定位成平行于光轴的方式对准，并且另外可以表现出在垂直于检测器的光轴的取向中的单独移位。在此，可以通过适当的措施，诸如通过调节单独的光学传感器和/或相应的传送元件的位置和取向来实现对准。因此，以它们能够生成或增加深度信息的感知的方式，尤其是以深度信息可以通过组合视觉信息来获得的方式，两个单独的光学传感器可以优选地被间隔开，该视觉信息如从具有重叠视场的两个单独的光学传感器导出，诸如通过双目视觉获得的视觉信息。为此，单独的光学传感器可以优选地彼此间隔开1cm至100cm，优选10cm至25cm的距离，如在垂直于光轴的方向上确定的。如在此所使用的，本实施例中提供的检测器可以特别地是将在下面更详细描述的“立体系统”的一部分。除了允许立体视觉之外，主要基于多于一个光学传感器的使用的立体系统的进一步的特定优点可以特别地包括总强度的增加和/或较低的检测阈值。
在本发明的另一方面，提出了一种用于在用户和机器之间交换至少一个信息项的人机接口。所提出的人机接口可以利用以下事实：上述一个或多个实施例中提到的或如下面进一步详细描述的上述检测器可被一个或多个用户使用，以向机器提供信息和/或命令。因此，优选地，人机接口可以用于输入控制命令。
人机接口包括根据本发明的至少一个检测器，诸如根据以上公开的一个或多个实施例和/或根据如以下进一步详细公开的一个或多个实施例的至少一个检测器，其中人机接口被设计成借助于检测器生成用户的至少一个几何信息项，其中人机接口被设计为将几何信息分配给至少一个信息项，特别是分配给至少一个控制命令。
在本发明的另一方面，公开了一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置。如在此所使用的，娱乐装置是可以用于一个或多个用户(在下文中同样称为一个或多个玩家)的休闲和/或娱乐的目的的装置。作为示例，娱乐装置可以用于游戏的目的，优选地是计算机游戏。另外或可替代地，娱乐装置同样可以用于其它目的，诸如通常用于锻炼、运动、物理治疗或运动跟踪。因此，娱乐装置可以被实现到计算机、计算机网络或计算机系统中，或者可以包括运行一个或多个游戏软件程序的计算机、计算机网络或计算机系统。
娱乐装置包括根据本发明的至少一个人机接口，诸如根据以上公开的一个或多个实施例和/或根据以下公开的一个或多个实施例的至少一个人机接口。娱乐装置被设计成使得至少一个信息项可以由玩家借助于人机接口来输入。至少一个信息项可以被发送到娱乐装置的控制器和/或计算机和/或可被娱乐装置的控制器和/或计算机使用。
在本发明的另一方面，提供了一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪系统。如在此所使用的，跟踪系统是适于收集关于至少一个对象或对象的至少一个部分的一系列过去位置的信息的装置。另外，跟踪系统可以适于提供关于至少一个对象或对象的至少一个部分的至少一个预测的未来位置的信息。跟踪系统可以具有至少一个轨迹控制器，其可以完全地或部分地被实现为电子装置，优选地实现为至少一个数据处理装置，更优选地实现为至少一个计算机或微控制器。此外，至少一个轨迹控制器可以包括至少一个评估装置和/或可以是至少一个评估装置的一部分，和/或可以完全或部分地与至少一个评估装置相同。
跟踪系统包括根据本发明的至少一个检测器，诸如在以上列出的一个或多个实施例中公开的和/或如在下面的一个或多个实施例中公开的至少一个检测器。跟踪系统进一步包括至少一个轨迹控制器。跟踪系统可以包括一个、两个或更多个检测器，特别是两个或更多个相同的检测器，其允许可靠地获取关于在两个或更多个检测器之间的重叠体积中的至少一个对象的深度信息。轨迹控制器适于跟踪对象的一系列位置，每一个位置包括关于对象在特定时间点的位置的至少一个信息项。
跟踪系统可以进一步包括可连接到对象的至少一个信标装置。对于信标装置的潜在定义，可以参考WO 2014/097181 A1。跟踪系统优选地被适配为使得检测器可以生成关于至少一个信标装置的对象的位置的信息，特别是生成关于包括表现出特定光谱灵敏度的特定信标装置对象的位置的信息。因此，可以由本发明的检测器优选地以同时的方式跟踪表现出不同光谱灵敏度的一个以上的信标。在此，信标装置可以完全或部分地被实现为有源信标装置和/或无源信标装置。作为示例，信标装置可以包括适于生成待发送到检测器的至少一个光束的至少一个照射源。另外或可替代地，信标装置可以包括适于反射由照射源生成的光的至少一个反射器，从而生成待发送到检测器的反射光束。
在本发明的另一方面，提供了一种用于确定至少一个对象的至少一个位置的扫描系统。如在此所使用的，扫描系统是适于发射至少一个光束的装置，所述至少一个光束被配置为用于照射位于至少一个对象的至少一个表面的至少一个点(dot)，并且用于生成关于该至少一个点与该扫描系统之间的距离的至少一个信息项。为了生成关于该至少一个点和该扫描系统之间的距离的至少一个信息项，扫描系统包括根据本发明的至少一个检测器，诸如如在上面列出的一个或多个实施例中所公开的和/或如以下一个或多个实施例中所公开的至少一个检测器。
因此，扫描系统包括至少一个照射源，其适于发射被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面的至少一个点的至少一个光束。如在此所使用的，术语“点”是指可以例如由扫描系统的用户选择的待由照射源照射的对象表面的一部分上的小区域。优选地，点可以表现出这样的一个尺寸，一方面该尺寸可以尽可能小，以便允许扫描系统确定由扫描系统包括的照射源与该点所位于的对象表面的该部分之间的距离的值尽可能精确，并且另一方面该尺寸可以尽可能大，以便允许扫描系统的用户或扫描系统本身特别地通过自动程序检测对象表面的相关部分上的点的存在。
为此，照射源可以包括人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源，例如至少一个发光二极管，特别是有机和/或无机发光二极管。由于其通常限定的束分布和其它可操作性的特性，使用至少一个激光源作为照射源是特别优选的。在此，单个激光源的使用可能是优选的，特别是在提供可以由用户容易地存储和传送的紧凑扫描系统是重要的情况下。因此，照射源可以优选地是检测器的构成部分，并且因此可以特别地集成到检测器中，诸如集成到检测器的壳体中。在优选的实施例中，特别地，扫描系统的壳体可以包括被配置用于诸如以易于阅读的方式向用户提供距离相关的信息的至少一个显示器。在另一个优选的实施例中，特别地，扫描系统的壳体另外可以包括至少一个按钮，该按钮可被配置为用于操作与扫描系统相关的至少一个功能，诸如用于设置一个或多个操作模式。在另一优选实施例中，特别地，扫描系统的壳体另外可以包括可配置成用于将扫描系统固定到另一表面的至少一个紧固单元，诸如橡胶脚、基板或壁保持器，诸如包括磁性材料，特别是用于提高距离测量的精度和/或由用户对扫描系统的可操作性。
在特别优选的实施例中，扫描系统的照射源可以由此发射单个激光束，该单个激光束可被配置为用于照射位于对象的表面处的单个点。通过使用根据本发明的至少一个检测器，可以由此生成关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一个信息项。因此，优选地，诸如通过利用如由至少一个检测器包括的评估装置，可以确定如由扫描系统所包括的照射系统和如由照射源生成的单点之间的距离。然而，扫描系统可以进一步包括可以特别地适用于该目的的附加评估系统。可替代地或另外，可以考虑扫描系统的尺寸，特别是扫描系统的壳体的尺寸，并且因此替代地可确定扫描系统的壳体上的特定点(诸如壳体的前边缘或后边缘)与单个点之间的距离。
可替代地，扫描系统的照射源可以发射两个单独的激光束，该两个单独的激光束可以被配置为提供在束的发射方向之间相应角度，诸如直角，由此可以照射位于相同对象表面处或在两个单独对象处的两个不同表面处的两个相应的点。然而，对于两个单独的激光束之间的相应角度的其它值同样可能是可行的。特别地，该特征可以用于间接测量功能，诸如用于导出不可直接进入的(诸如由于扫描系统和点之间存在一个或多个障碍物)或其他难以到达的间接距离。通过示例的方式，因此通过测量两个单独的距离并通过使用毕达哥拉斯(Pythagoras)公式导出高度，可以确定对象的高度的值。特别是为了能够保持关于对象的预定义水平，扫描系统可以进一步包括至少一个调平单元，特别是集成的气泡小瓶，其可以用于由用户保持预定义水平。
作为另一替代，扫描系统的照射源可以发射多个单独的激光束，诸如激光束阵列，其可以相对于彼此表现相应节距(特别是规则节距)并且可以以为了生成位于至少一个对象的至少一个表面上的点阵列的方式布置。为此，可以提供特别适合的光学元件，诸如分束器件和反射镜，其可以允许生成所描述的激光束阵列。
因此，扫描系统可以提供放置在一个或多个对象的一个或多个表面上的一个或多个点的静态布置。可替代地，扫描系统的照射源，特别是一个或多个激光束，诸如上述激光束阵列，可以被配置为用于提供一个或多个光束，该一个或多个光束可表现出随时间变化的强度和/或可以在一段时间内经历交替的发射方向。因此，照射源可以被配置为通过使用如由扫描装置的至少一个照射源产生的具有交替特征的一个或多个光束来扫描至少一个对象的至少一个表面的一部分作为图像。特别地，扫描系统因此可以使用至少一个行扫描和/或线扫描，以便顺序地或同时地扫描一个或多个对象的一个或多个表面。
在本发明的另一方面，提供了一种用于生成至少一个对象的至少一个单个的圆形三维图像的立体系统。如在此所使用的，如上面和/或下面所公开的立体系统可以包括作为光学传感器的至少两个FiP传感器，其中第一FiP传感器可以包括在跟踪系统中，特别是在根据本发明的跟踪系统中，而第二FiP传感器可以包括在扫描系统中，特别是在根据本发明的扫描系统中。在此，优选地，诸如通过将平行于光轴并且垂直于立体系统的光轴单独移位的FiP传感器对准，FiP传感器可以以准直的布置被布置在单独的束路径中。因此，FiP传感器能够生成或增加深度信息的感知，尤其是通过从单独的FiP传感器导出的视觉信息的组合获得深度信息，这些单独的FiP传感器具有重叠视场并且优选地对单独的调制频率敏感。为此，单独的FiP传感器可以优选地彼此间隔开1cm至100cm，优选10cm至25cm的距离，如在垂直于光轴的方向中确定的。在该优选的实施例中，跟踪系统因此可用于确定调制的有源目标的位置，而适于将一个或多个点投射到一个或多个对象的一个或多个表面上的扫描系统可以用于生成关于该至少一个点与该扫描系统之间距离的至少一个信息项。另外，立体系统可以进一步包括单独的位置敏感装置，该位置敏感装置适于生成关于在该申请的其它地方描述的图像内的至少一个对象的横向位置的信息项。
除了允许立体视觉之外，主要基于多于一个的光学传感器的使用的立体系统的另外的特定优点可以特别包括总强度的增加和/或较低的检测阈值。此外，虽然在包括至少两个常规位置敏感装置的常规立体系统中，必须通过应用相当大的计算量确定相应图像中的对应像素，但是在包括至少两个FiP传感器的根据本发明的立体系统中，通过使用FiP传感器记录的相应图像中的对应像素显然可以相对于彼此分配，其中FiP传感器中的每一个可以以不同的调制频率操作。因此，可以强调的是，根据本发明的立体系统可以允许用减少的努力生成关于对象的纵向位置以及关于对象的横向位置的至少一个信息项。
对于立体系统的进一步的细节，可以分别参考跟踪系统和扫描系统的描述。
在本发明的另一方面，公开了一种用于对至少一个对象成像的相机。相机包括根据本发明的诸如在上面给出或下文进一步详细给出的一个或多个实施例中公开的至少一个检测器。因此，检测器可以是摄影装置的一部分，具体是数字相机的一部分。具体地，检测器可以用于3D摄影，具体用于数字3D摄影。因此，检测器可以形成数字3D相机，或者可以是数字3D相机的一部分。如在此所使用的，术语“摄影”通常是指获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，“相机”通常是适于执行摄影的装置。如在此进一步使用的，术语“数字摄影”通常是指通过使用适于生成指示照射强度的电信号(优选数字电信号)的多个光敏元件来获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，术语“3D摄影”通常是指在三个空间维度中获取至少一个对象的图像信息的技术。因此，3D相机是适于执行3D摄影的装置。相机通常可以适于获取单个图像，诸如单个3D图像，或者可以适于获取多个图像，诸如图像序列。因此，相机同样可以是适于视频应用(诸如用于获取数字视频序列)的相机。
因此，通常，本发明进一步涉及用于对至少一个对象成像的相机，具体地，数字相机，更具体地，3D相机或数字3D相机。如上所述，如在此所使用的术语成像通常是指获取至少一个对象的图像信息。相机包括根据本发明的至少一个检测器。如上所述，相机可以适于获取单个图像或适于获取多个图像，诸如图像序列，优选地适于获取数字视频序列。因此，作为示例，相机可以是或可以包括视频相机。在后一种情况下，相机优选地包括用于存储图像序列的数据存储器。
在本发明的另一方面，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的方法。该方法优选地可以利用根据本发明的至少一个检测器，诸如利用根据上面公开的或下面进一步详细公开的一个或多个实施例的至少一个检测器。因此，对于该方法的可选实施例，可以参考检测器的各种实施例的描述。
该方法包括以下步骤，其可以按照给定的顺序或以不同的顺序执行。此外，可以提供未列出的附加方法步骤。此外，可以至少部分地同时执行两个或更多个或甚至所有的方法步骤。此外，可以重复地执行两个或更多个或甚至所有方法步骤两次或甚至两次以上。
根据本发明的方法包括以下步骤：
-通过使用至少一个纵向光学传感器生成至少一个纵向传感器信号，其中纵向光学传感器具有布置在至少两个电极之间的至少两个单独的pin二极管，其中pin二极管中的至少一个pin二极管被指定为用于入射光束的传感器区域，其中传感器区域被指定为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面，以及
-通过评估纵向光学传感器的纵向传感器信号来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。
关于根据本发明的方法的进一步细节，可以参考上面和/或下面提供的光学检测器的描述。
在本发明的另一方面，公开了根据本发明的检测器的用途。其中，提出了用于确定对象的位置，特别是深度的目的的检测器的用途，特别是为了从以下组中选择的用途的目的：远距离测量，特别是在交通技术中；位置测量，特别是在交通技术中；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；扫描应用；立体视觉应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的测图应用；用于车辆的归位或跟踪信标检测器；具有热特征的对象的距离和/或位置测量(比背景更热或更冷)；机器视觉应用；机器人应用。
具体地，特别地取决于为相应的传感器区域选择的材料的种类，根据本发明的光学检测器可以用作针对在相当宽的光谱范围内的电磁波的光学检测器。在该方面，紫外线(UV)、可见光、近红外(NIR)、红外(IR)、远红外(FIR)光谱范围可以是特别优选的。作为非限制性示例，可以特别地选择以下种类的材料：
-用于UV光谱范围的掺杂金刚石(C)、氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)或碳化硅(SiC)；
-用于可见光谱范围的硅(Si)、砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、碲化镉(CdTe)、二硫化铜铟(CuInS2；CIS)、硒化铜铟镓(CIGS)、硫化铜锌锡(CZTS)，包括如上所述的硫化铅(PbS)、磷化铟(InP)或有机材料的量子点；
-用于NIR光谱范围的砷化铟镓(InGaAs)、硅(Si)、锗(Ge)、碲化镉(CdTe)、硫化铜铟(CuInS2；CIS)、硒化铜铟镓(CIGS)、硫化铜锌锡(CZTS)，包括硫化铅(PbS)的量子点，其中对于高于850nm的波长，CdTe、CIS、CIGS和CZTS是特别优选的；
-用于SWIR和MWIR光谱范围的硫化铅(PbS)；以及
-用于SWIR、MWIR、LWIR和FIR光谱范围的硒化铅(PbSe)、碲化汞镉(HgCdTe；MCT)、锑化铟(InSb)或砷化铟(InAs)。
根据本发明的光学检测器的进一步用途同样可以涉及光学检测器已成功应用的应用的组合，诸如确定对象的存在或不存在；扩展光学应用，例如相机曝光控制、自动滑动调焦、自动后视镜、电子秤、自动增益控制，特别是在调制光源中、自动前照灯调光器、夜(街)灯控制、油燃烧器火焰喷出或烟雾检测器；或其它应用，诸如在密度计中，例如，确定复印机中调色剂的密度；或在比色测量中。
因此，通常，根据本发明的装置，诸如检测器，可以应用于各种使用领域。具体地，可以将检测器应用于从以下组中选择的用途目的：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；用于生成至少一个空间的地图的测图应用，诸如选自房间、建筑物和街道的组中的至少一个空间；移动应用；网络摄像头；音频装置；杜比环绕音响系统；计算机外围装置；游戏应用；相机或视频应用；安全应用；监视应用；汽车应用；运输应用；医疗应用；运动应用；机器视觉应用；车辆应用；飞机应用；船舶应用；航天器应用；建筑应用；施工应用；制图应用；制造应用；与至少一种当前技术水平的感测技术(诸如飞行时间检测器、雷达、激光雷达、超声波传感器或干涉测量)结合使用。另外或可替代地，可以指定在尤其是基于地标的定位和/或导航的本地和/或全球定位系统中的应用，具体是用于汽车或其它车辆(诸如火车、摩托车、自行车，用于货物运输的卡车)、机器人中或由行人使用。此外，室内定位系统可以被指定为潜在应用，诸如用于家庭应用和/或用于在制造、物流、监视或维护技术中使用的机器人。
因此，首先，根据本发明的装置可以用于移动电话、平板计算机、膝上型计算机、智能面板或其它固定或移动或可穿戴计算机或通信应用中。因此，根据本发明的装置可以与至少一个有源光源(诸如发射在可见光范围或红外光谱范围中的光的光源)组合，以便提高性能。因此，作为示例，根据本发明的装置可以用作相机和/或传感器，诸如与用于扫描和/或检测环境、对象和生物的移动软件组合。根据本发明的装置甚至可以与2D相机(诸如常规相机)组合，以便增加成像效果。根据本发明的装置可以进一步用于监视和/或用于记录目的，或者作为输入装置以控制移动装置，尤其是与语音和/或手势识别相结合。因此，具体地，用作人机接口(同样称为输入装置)的根据本发明的装置可以用于移动应用中，诸如用于经由移动装置(诸如移动电话)控制其它电子装置或组件。作为示例，包括根据本发明的至少一个装置的移动应用可以用于控制电视机、游戏控制台、音乐播放器或音乐装置或其它娱乐装置。
此外，根据本发明的装置可以用于网络摄像头或用于计算应用的其它外围装置。因此，作为示例，根据本发明的装置可以与用于成像、记录、监视、扫描或运动检测的软件组合使用。如在人机接口和/或娱乐装置的背景中所描述的，根据本发明的装置对于通过面部表情和/或身体表达来给出命令是特别有用的。根据本发明的装置可以与其它输入生成装置组合，像例如鼠标、键盘、触摸板、麦克风等。此外，根据本发明的装置可以诸如通过使用网络摄像头而用于游戏应用中。此外，根据本发明的装置可以用于虚拟训练应用和/或视频会议中。此外，根据本发明的装置可以用于识别或跟踪在虚拟或增强现实应用中使用的手、手臂或对象，尤其是当佩戴头戴式显示器时。
此外，根据本发明的装置可以用于移动音频装置、电视装置和游戏装置中，如以上部分地描述的。具体地，根据本发明的装置可以用作用于电子装置、娱乐装置等的控制器或控制装置。此外，根据本发明的装置可以用于眼睛检测或眼睛跟踪，诸如在2D和3D显示技术中，尤其是采用用于增强现实应用的透明显示器，和/或用于识别是否正在观看显示器和/或从哪个角度观看显示器。此外，特别是当佩戴头戴式显示器时，根据本发明的装置可以用于探索与虚拟或增强现实应用相关联的房间、边界、障碍物。
此外，根据本发明的装置可以用于或用作数码相机，诸如DSC相机；和/或用于或用作反射相机，诸如SLR相机。对于这些应用，可以参考根据本发明的装置在如上所公开的诸如移动电话的移动应用中的用途。
此外，根据本发明的装置可以用于安全或监视应用。因此，作为示例，根据本发明的至少一个装置可以与一个或多个数字和/或模拟电子部件组合，如果对象在预定区域内部或外部(例如用于银行或博物馆中的监视应用)则该一个或多个数字和/或模拟电子部件将给出信号。具体地，根据本发明的装置可以用于光学加密。通过使用根据本发明的至少一个装置的检测可以与其它检测装置组合以补充波长，诸如与IR、X射线、UV-VIS、雷达或超声波检测器组合。根据本发明的装置可以进一步与主动红外光源组合以允许在低光环境中检测。与有源检测器系统相比，根据本发明的装置通常是有利的，具体地是因为根据本发明的装置可以避免主动发送可以由第三方检测到的信号，如在例如在雷达应用、超声波应用、LIDAR或类似的有源检测器装置的情况下。因此，通常，根据本发明的装置可以用于无法识别和不可检测的移动对象的跟踪。另外，根据本发明的装置与常规装置相比通常不太易于操纵和刺激。
此外，考虑到通过使用根据本发明的装置的3D检测的容易性和准确性，根据本发明的装置通常可以用于面部、身体和人的识别和标识。其中，根据本发明的装置可以与用于识别或个性化目的的其它检测装置组合，诸如密码、指纹、虹膜检测、语音识别或其它手段。因此，通常，根据本发明的装置可以用于安全装置和其它个性化应用中。
此外，根据本发明的装置可以用作用于产品标识的3D条形码读取器。
除了上述的安全和监视应用之外，根据本发明的装置通常可以用于对空间和区域进行监视和监测。因此，根据本发明的装置可以用于监视和监测空间和区域，并且作为示例，用于在入侵禁止区域的情况下触发或执行警报。因此，通常，根据本发明的装置可以用于建筑物监视或博物馆中的监视目的，可选地与其它类型的传感器组合，诸如与运动或热传感器组合，与图像增强器或图像加强装置和/或光电倍增管组合。此外，根据本发明的装置可以在公共空间或拥挤的空间中使用以检测潜在的危险活动，诸如在停车场中或无人值守的对象(诸如机场中的无人值守的行李)中的盗窃之类的犯罪行为。
此外，根据本发明的装置可以有利地应用于相机应用中，诸如视频和摄像机应用。因此，根据本发明的装置可以用于运动捕捉和3D电影记录。其中，根据本发明的装置通常提供了优于常规光学装置的大量优点。因此，根据本发明的装置通常需要相对于光学组件的较低复杂性。因此，作为示例，与常规光学装置相比，诸如通过提供仅具有一个透镜的根据本发明的装置，可以减少透镜的数量。由于复杂性降低，非常紧凑的装置是可能的，诸如用于移动使用。具有两个或更多个具有高质量的透镜的常规光学系统通常是庞大的，诸如由于通常需要大量的分束器。此外，根据本发明的装置通常可以用于聚焦/自动聚焦装置，诸如自动聚焦相机。此外，根据本发明的装置同样可以用于光学显微镜，特别是用于共焦显微镜。
此外，根据本发明的装置通常可应用于汽车技术和运输技术的技术领域。因此，作为示例，根据本发明的装置可以用作距离和监视传感器，诸如用于自适应巡航控制、紧急制动辅助、车道偏离警告、环绕视图、盲点检测、交通标志检测、交通标志识别、车道识别、后交叉交通警报、用于适应头灯强度和范围的光源识别(取决于接近的交通或前面行驶的车辆、自适应前照灯系统、远光头灯自动控制、前照灯系统中的自适应遮光灯、无眩光远光前照灯系统、标记动物、障碍物、头灯照射等)、后交叉交通警报和其它驾驶员辅助系统，诸如高级驾驶员辅助系统，或其它汽车和交通应用。此外，根据本发明的装置可以用在驾驶员辅助系统中，其可以特别地适于预先期望驾驶员的机动以防止碰撞。此外，根据本发明的装置同样可以用于速度和/或加速度测量，诸如通过分析通过使用根据本发明的检测器获得的位置信息的第一和第二时间导数。该特征通常可应用于汽车技术、运输技术或一般交通技术中。在其它技术领域中的应用是可行的。在室内定位系统中的具体应用可以是检测乘客在运输中的位置，更具体地以电子地控制诸如安全气囊的安全系统的使用。在此，在乘客可能以气囊的使用可能对乘客造成伤害(特别是严重的伤害)的方式位于车辆内的情况下，尤其可以防止使用气囊。此外，在诸如汽车、火车、飞机等的车辆中，特别是在自主车辆中，根据本发明的装置可用于确定驾驶员是否注意交通或分心或睡着或疲倦，或者诸如因饮用酒精或其它药物而无法驾驶。
在这些或其它应用中，通常，根据本发明的装置可以用作独立装置，或者与其它传感器装置组合使用，诸如与雷达和/或超声装置组合使用。具体地，根据本发明的装置可以用于自主驾驶和安全问题。此外，在这些应用中，根据本发明的装置可以与红外传感器、雷达传感器(其可以是声传感器)、二维相机或其它类型的传感器组合使用。在这些应用中，根据本发明的装置的普遍无源性质是有利的。因此，由于根据本发明的装置通常不需要发射信号，所以可以避免有源传感器信号与其它信号源的干扰的风险。根据本发明的装置具体可以与识别软件组合使用，诸如标准图像识别软件。因此，如由根据本发明的装置提供的信号和数据通常易于处理，并且因此通常比建立的立体视觉系统(诸如LIDAR)要求较低的计算能力。假定低的空间需求，根据本发明的装置(诸如相机)可以放置在车辆中的几乎任何地方，诸如在窗口屏幕上或窗口屏幕后面、前罩上、保险杠上、灯上、后视镜上，或其它地方等。可以组合根据本发明的各种检测器，诸如基于本发明内公开的效应的一个或多个检测器，诸如以便允许自主驾驶车辆或以便增加主动安全概念的性能。因此，根据本发明的各种装置可以与根据本发明的一个或多个其它装置和/或常规传感器组合，诸如在像后窗、侧窗或前窗的窗户中，在保险杠上或在灯上。
根据本发明的至少一个装置(诸如根据本发明的至少一个检测器)与一个或多个雨检测传感器的组合同样是可能的。这是由于根据本发明的装置通常比常规传感器技术(诸如雷达)有利的事实，特别是在大雨期间。根据本发明的至少一个装置与至少一种常规感测技术(诸如雷达)的组合可以允许软件根据天气条件选择正确的信号组合。
此外，根据本发明的装置通常可以用作中断辅助和/或停车辅助和/或用于速度测量。速度测量可以集成在车辆中，或者可以在车辆外部使用，诸如以便测量在交通控制中其它汽车的速度。此外，根据本发明的装置可以用于检测停车场中的免费停车位。
此外，根据本发明的装置通常可用于视觉，特别是用于在困难的可见度条件下的视觉，诸如在夜视、雾视或烟雾视觉中。为了实现该目的，光学检测器可以包括具体选择的光学传感器，其可以至少在这样的波长范围内是敏感的，在该波长范围内，小颗粒(诸如存在于烟雾或烟气中的颗粒)或小液滴(诸如存在于雾、水气或霾的液滴)可以不反射入射光束或仅反射其小部分。如通常所知的，在入射光束的波长分别超过颗粒或液滴的尺寸的情况下，入射光束的反射可以很小或可忽略。此外，可以通过检测由身体和对象发射的热辐射来实现视觉。因此，包括具体选择的传感器区域中的材料的光学检测器可以因此允许良好可视性，即使在晚上、在烟气、烟雾、雾、水气或霾中，该光导材料在红外(IR)光谱范围内，优选地在近红外(NIR)光谱范围内可以是特别敏感的。
此外，根据本发明的装置可以用于医疗系统和运动领域。因此，在医疗技术领域中，可指定例如用于内窥镜的手术机器人，因为如上所述，根据本发明的装置可以仅需要小的体积并且可以集成到其它装置中。具体地，根据本发明的最多具有一个透镜的装置可以用于在医疗装置中(诸如在内窥镜中)捕获3D信息。此外，根据本发明的装置可以与适当的监测软件组合，以便能够跟踪和分析移动。采用来自医疗成像的(诸如从磁共振成像、x射线成像或超声成像获得的)结果，这可以允许医疗装置(诸如内窥镜或解剖刀)的位置的即时叠加。例如在精确的位置信息很重要的医疗治疗中，诸如在脑部手术和远距离诊断和远程医疗中，这些应用是特别有价值的。此外，根据本发明的装置可以用于3D身体扫描。身体扫描可以在医疗背景中应用，诸如在牙科手术、整容手术、减肥手术或美容整形手术中，或者其可以应用在医疗诊断的背景中，诸如应用在肌筋膜痛综合征、癌症、身体畸形障碍或其它疾病的诊断中。身体扫描可以进一步应用于运动领域，以评估运动器材的人体工程学应用或适配。
身体扫描可以进一步用于服装的背景中，诸如以确定衣服的合适的尺寸和适配。该技术可以用于定制衣服的背景中，或者在从因特网或者诸如微型信息亭装置或客户礼宾装置的自助购物装置订购衣服或鞋子的背景中。在服装的背景中的身体扫描对扫描充分穿戴的客户尤其重要。
此外，根据本发明的装置可以在人员计数系统的背景中使用，诸如以对电梯、火车、公共汽车、汽车或飞机中的人数计数，或者对通过走廊、门、通道、零售店、体育馆、娱乐场所、博物馆、图书馆、公共场所、电影院、剧院等的人数计数。此外，人员计数系统中的3D功能可以用于获得或估计关于被计数的人的进一步信息，诸如高度、体重、年龄、身体健康等。该信息可用于商业智能度量，和/或用于进一步优化人们可以被计数的地区以使其更具吸引力或安全性。在零售环境中，根据本发明的在人员计数的背景中的装置可以用于识别返回的客户或交叉顾客，以评估购物行为，以评估进行购买的访客的百分比，以优化员工班次，或者以监测每个访客购物商场的成本。此外，人员计数系统可用于人体测量。此外，根据本发明的装置可以用于公共交通系统中，用于根据运输长度对乘客自动收费。此外，根据本发明的装置可以用于儿童游乐场中，以识别受伤的儿童或从事危险活动的儿童，以允许与操场玩具的附加互动，以确保操场玩具的安全使用等。
此外，根据本发明的装置可以用于建筑工具，诸如确定到对象或墙壁的距离的测距仪，以评估表面是否是平面的，将对象对准或将对象以排序的方式放置，或用于施工环境的检查相机等。
此外，根据本发明的装置可以应用于运动和锻炼领域中，诸如用于训练、远程指示或竞赛目的。具体地，根据本发明的装置可以应用于跳舞、有氧运动、足球、英式足球、篮球、棒球、板球、曲棍球、田径、游泳、马球、手球、排球、橄榄球、相扑、柔道、击剑、拳击、高尔夫、赛车、激光标签、战场模拟等。根据本发明的装置可用于检测运动中和比赛中的球、球拍、剑、运动等的位置，诸如以监测比赛，支持裁判或用于判断，具体是自动判断运动中的具体情况，诸如判断一个点或一个目标是否实际发生。
此外，根据本发明的装置可以用于汽车赛车或汽车驾驶员训练或汽车安全训练等领域中，以确定汽车的位置或汽车轨道，或者与前一轨道或理想轨道的偏差等。
根据本发明的装置还可以用于支持乐器的实践，特别是远程课程，诸如弦乐器的课程，诸如小提琴(fiddles)、小提琴(violins)、中提琴、大提琴、低音提琴、竖琴、吉他、班卓琴、或尤克里里琴、键盘乐器，诸如钢琴、风琴、电子钢琴(keyboards)、拨弦键琴、黄风琴、或手风琴和/或打击乐器，诸如鼓、定音鼓、木琴、柔音木琴、电颤琴、邦高鼓、康加鼓、蒂姆巴尔鼓、珍贝鼓或手鼓。
根据本发明的装置可进一步用于康复和物理治疗，以便鼓励训练和/或以便调查和纠正移动。其中，根据本发明的装置同样可以应用于距离诊断。
此外，根据本发明的装置可以应用于机器视觉领域。因此，根据本发明的装置中的一个或多个可用作例如自动驾驶和/或机器人工作的无源控制单元。结合移动机器人，根据本发明的装置可以允许用于自动移动和/或部件中的故障的自动检测。根据本发明的装置同样可用于制造和安全监视，诸如以便避免包括但不限于机器人、生产部件和生物之间的碰撞的事故。在机器人技术中，人类与机器人之间的安全和直接的交互通常是一个问题，因为机器人在人类没有被识别的情况下可能会严重伤害人类。根据本发明的装置可以帮助机器人更好更快地定位对象和人类，并允许安全的交互。给定根据本发明的装置的无源特性，根据本发明的装置可以比有源装置更有利，和/或可以用于与现有的解决方案(如雷达、超声波、2D相机、IR检测等)互补。根据本发明的装置的一个特别优点是信号干扰的低可能性。因此，多个传感器可以在同一环境中同时工作，而不会产生信号干扰的风险。因此，根据本发明的装置通常可能在高度自动化的生产环境中是有用的，例如，但不限于汽车、采矿、钢铁等。根据本发明的装置同样可以用于生产中的质量控制，例如与其它传感器(如2D成像、雷达、超声波、IR等)结合使用，诸如用于质量控制或其它目的。此外，根据本发明的装置可以用于表面质量的评估，诸如用于测量产品的表面平整度或从微米范围到米的范围的特定尺寸的粘附。其它质量控制应用是可行的。在制造环境中，根据本发明的装置对于处理具有复杂的三维结构的天然产品(诸如食品或木材)以避免大量的废料是特别有用的。此外，根据本发明的装置可用于监测罐、仓库等的填充水平。此外，根据本发明的装置可用于检查复杂产品的缺失部件、不完整部件、松散部件、低质量部件等，诸如在诸如印刷电路板的自动光学检查、组件或子组件的检查、工程部件的检验、发动机部件检查、木材质量检查、标签检查、医疗设备的检查、产品取向的检查、包装检查、食品打包检查等。
此外，根据本发明的装置可以用于车辆、火车、飞机、船舶、航天器和其他交通应用中。因此，除了在交通应用的背景中提及的应用之外，还可以指定用于飞机、车辆等的无源跟踪系统。根据本发明的至少一个装置(诸如根据本发明的至少一个检测器)的用于监测移动对象的速度和/或方向是可行的。具体地，可以指定在陆上、海上以及包括太空在内的空中的快速移动对象的跟踪。根据本发明的至少一个装置，诸如根据本发明的至少一个FiP检测器具体可以安装在静止的和/或移动的装置上。根据本发明的至少一个FiP装置的输出信号可以例如与用于另一对象的自主或引导运动的引导机构组合。因此，用于避免跟踪的和操纵的对象之间的碰撞或用于使能跟踪的和操纵的对象之间的碰撞的应用是可行的。由于所需的计算功率低、即时响应以及由于与有源系统(像例如雷达)相比通常更难以检测和干扰的检测系统的无源特性，所以根据本发明的装置通常是有用和有利的。根据本发明的装置是特别有用于但不限于例如速度控制和空中交通管制装置。此外，根据本发明的装置可用于道路收费的自动收费系统。
根据本发明的装置通常可以被用于无源应用中。无源应用包括对港口或危险区域中的船舶以及对着陆或起飞时的飞机的指导，其中固定的已知的有源目标可以用于精确的指导。同样的情况可用于处于危险但是明确限定的路线上行驶的车辆，诸如采矿车辆。此外，根据本发明的装置可以用于检测快速接近的对象，例如汽车、火车、飞行对象、动物等。此外，根据本发明的装置可以用于检测对象的速度或加速度，或者通过依据时间跟踪对象的位置、速度和/或加速中的一个或多个来预测对象的移动。
此外，如上所述，根据本发明的装置可以用于游戏领域中。因此，根据本发明的装置可以是无源的，用于相同或不同尺寸、颜色、形状等的多个对象，诸如与用于将移动结合到其内容中的软件结合的移动检测。特别地，应用在将运动实现为图形输出中是可行的。此外，用于给出命令的根据本发明的装置的应用是可行的，诸如通过使用根据本发明的装置中的一个或多个来进行手势或面部识别。根据本发明的装置可以与有源系统组合以便在例如低光条件下或在需要增强周围环境条件的其它情况下工作。另外或可替代地，根据本发明的一个或多个装置与一个或多个IR或VIS光源的组合是可能的。根据本发明的检测器与特殊装置的组合同样是可能的，这可以通过系统及其软件容易地区分，例如但不限于特殊的颜色、形状、距其它装置的相对位置、移动速度、光、用于调制装置上的光源的频率、表面特性、使用的材料、反射特性、透明度、吸收特性等。除了其它可能性之外，该装置可以类似于棒、球拍、球杆、枪、刀、轮、环、方向盘、瓶、球、玻璃、花瓶、汤匙、叉子、立方体、骰子、人物、木偶、玩具、烧杯、踏板、开关、手套、珠宝、乐器或用于演奏乐器的辅助装置，诸如琴拔、鼓槌等。其它选项是可行的。
此外，根据本发明的装置可以用于检测和/或跟踪诸如由于高温或进一步的发光过程由其自身发光的对象。发光部可以是排气流等。此外，根据本发明的装置可以用于跟踪反射对象并分析这些对象的旋转或取向。
此外，根据本发明的装置通常可以用于建筑、建造和制图领域。因此，通常，可以使用根据本发明的一个或多个装置以便测量和/或监测环境区域，例如农村或建筑物。其中，根据本发明的一个或多个装置可以与其它方法和装置组合，或者可以单独使用，以便监测建筑物项目的进展和准确性、变化的对象、房屋等。根据本发明的装置可以用于生成扫描环境的三维模型，以便从地面或空中构建房间、街道、房屋、社区或景观的地图。潜在的应用领域可能是建造、制图、房地产管理、土地测量等。作为示例，根据本发明的装置可以用于能够飞行的交通工具，诸如无人机或多旋翼机，以便监测建筑物、烟囱、生产场所、农业生产环境(诸如田地)、生产设备或景观，以支持救援行动，以支持在危险环境中工作，以支持在室内或室外的燃烧场所的消防队，以查找或监测一个或多个人、动物或移动对象，或用于娱乐目的，诸如无人机跟随和记录一个或多个进行运动(诸如滑雪或骑自行车等)的人，这可以通过跟随头盔、标记、信标装置等来实现。可以使用根据本发明的装置识别障碍物，遵循预定义的路线，跟随边缘、管道、建筑物等，或者记录环境的全局或局部地图。此外，根据本发明的装置可以用于无人机的室内或室外定点和定位，用于稳定大气压力传感器不够准确的室内无人机的高度，或者用于多个无人机的交互，诸如多个无人机的一体化运动或空中充电或加油等。
此外，根据本发明的装置还可以用于诸如CHAIN(Cedec家用电器互操作网络)的家用电器的互连网络内，以在家庭中互连、自动化和控制基本的电器相关服务，例如，能量或负载管理、远程诊断、宠物相关电器、儿童相关电器、儿童监视、电器相关监视、对老年人或病人的支持或服务、家庭安全和/或监视、电器操作的遥控、和自动维护支持。此外，根据本发明的装置可以用在诸如空调系统的制热或制冷系统中，以特别地取决于一个或多个人的位置，定位房间的哪一部分调到一定的温度或湿度。此外，根据本发明的装置可以用于家用机器人，诸如可用于家务的服务或自主机器人。根据本发明的装置可以用于许多不同的目的，诸如为了安全的目的，避免碰撞或制图环境、还可以用于识别用户、针对给定用户个性化机器人的性能，或者用于手势或面部识别。作为示例，根据本发明的装置可以用于机器人真空吸尘器、地板洗涤机器人、干扫机器人、用于熨烫衣服的熨烫机器人、诸如猫砂机器人的动物垃圾机器人、检测入侵者的安全机器人、机器人割草机、自动清洗机、雨水槽清洗机器人、窗户清洗机器人、玩具机器人、远程监控机器人、向较少移动人群提供公司的社交机器人、或将语音翻译成符号语言或将符号语言翻译成语音的机器人。在少移动人群(诸如老年人)的背景下，具有根据本发明的装置的家用机器人可以用于拾取对象、运送对象、并以安全的方式与对象和用户进行交互。此外，根据本发明的装置可以用于使用危险材料或对象或在危险环境中操作的机器人。作为非限制性示例，根据本发明的装置可以用于机器人或无人驾驶的遥控车辆中，以便操作诸如化学材料或放射性材料之类的危险材料(尤其是在灾难之后)或其他危险或潜在危险的对象，诸如地雷、未爆炸的武器等，或在不安全的环境中操作或调查不安全的环境，例如靠近燃烧的对象或灾后区域，或用于在空中、海洋、陆地等中的有人或无人救援操作。
此外，根据本发明的装置可以用在家用、移动或娱乐装置中，诸如冰箱、微波炉、洗衣机、窗帘或百叶窗、家用报警器、空调装置、加热装置、电视机、音响装置、智能手表、移动电话、电话机、洗碗机、灶具等，以检测人的存在，以监测装置的内容或功能，或者与人交互和/或与其他家庭、移动或娱乐装置共享关于该人的信息。在此，根据本发明的装置可以用于支持老年人或残疾人、盲人或视力有限的人，诸如在家务或工作方面，诸如在用于保持、携带或拾取对象的装置中，或者在通过光学和/或声学信号适于发送环境中的障碍物的信号的安全系统中。
根据本发明的装置可以进一步在农业中使用，例如完全或部分地检测和分类害虫、杂草和/或感染的农作物，其中农作物可被真菌或昆虫感染。此外，为了收获作物，根据本发明的装置可以用于检测动物，诸如鹿，否则这些动物可能受到收获装置伤害。此外，根据本发明的装置可以用于监测田间或温室中植物的生长，特别地以针对田间或温室中给定区域或者甚至是给定植物来调节水或肥料的量或作物保护产品。此外，在农业生物技术中，根据本发明的装置可以用于监测植物的尺寸和形状。
此外，根据本发明的装置可以与检测化学品或污染物的传感器、电子鼻片、检测细菌或病毒等的微生物传感器芯片、盖革(Geiger)计数器、触觉传感器、热传感器等组合。这可以例如用于构建智能机器人，该智能机器人被配置为用于处理危险或困难的任务，诸如治疗高度感染的患者、处理或去除高度危险的情况、清洁高度污染区，诸如高度放射性区或化学物质泄漏、或用于农业中的病虫害防治。
根据本发明的一个或多个装置可进一步用于扫描对象，诸如与CAD或类似软件组合，诸如用于添加剂制造和/或3D打印。其中，可以使用根据本发明的装置的高尺寸精度，例如，在x-、y-或z-方向中或以这些方向的任意组合，诸如同时地。在该方面，确定可以提供来自检测器的反射或漫散射光的表面上的照射光斑的距离可以实际上独立于光源与照射光斑的距离来执行。本发明的该特性与诸如三角测量或诸如飞行时间(TOF)方法的已知方法直接相反，其中光源和照射光斑之间的距离必须先验已知或后面计算的，以便能够确定检测器和照射光斑之间的距离。与其相反，对于根据本发明的检测器，可以充分地照射光斑是足够的。此外，根据本发明的装置可以用于扫描诸如金属表面的反射表面，与它们是否包括固体或液体表面无关。此外，根据本发明的装置可以用于检查和维护中，诸如管道检测计。此外，在生产环境中，根据本发明的装置可以用于处理形状不规则的对象，诸如天然生长的对象，诸如通过形状或尺寸分选蔬菜或其它天然产物或切割产品，诸如肉或以低于加工步骤所需精度的精度制造的对象。
此外，根据本发明的装置还可以用于本地导航系统中以允许通过室内或室外空间自动地或部分地自动地移动的车辆或多个直升机等。非限制性示例可以包括车辆移动通过自动仓库，用于拾取对象并将它们放置在不同位置。室内导航可进一步用于商场、零售商店、博物馆、机场或火车站，以跟踪移动商品、移动装置、行李、客户或员工的位置，或向用户提供位置特定信息，诸如地图上的当前位置、或出售的商品信息等。
此外，根据本发明的装置可以用于通过监测速度、倾斜度、即将到来的障碍物、道路的不均匀性或曲线等来确保摩托车的安全驾驶，诸如用于摩托车的驾驶辅助。此外，根据本发明的装置可以用于火车或电车中以避免碰撞。
此外，根据本发明的装置可以用于手持装置中，诸如用于扫描包装或包裹以优化物流过程。此外，根据本发明的装置可以用于另外的手持装置，诸如个人购物装置、RFID读取器、用于医院或用于医疗用途的健康环境的手持装置，或以获得、交换或记录患者或患者健康相关信息、零售或健康环境的智能徽章等。
如上所述，根据本发明的装置可以进一步用于制造、质量控制或识别应用中，诸如在产品识别或尺寸识别中(诸如用于找到最优位置或包装，以减少浪费等)。此外，根据本发明的装置可用于物流应用。因此，根据本发明的装置可用于优化装载或包装容器或车辆。此外，根据本发明的装置可用于制造领域中的表面损坏的监控或控制，用于监控或控制租赁对象(诸如租赁车辆)和/或用于保险应用，诸如用于损坏评估。此外，根据本发明的装置可以用于识别材料、对象或工具的尺寸，诸如用于最优材料处理，特别是与机器人组合。此外，根据本发明的装置可以用于生产中的过程控制，例如用于观察罐的填充液面。此外，根据本发明的装置可用于维护生产资产，例如但不限于罐、管道、反应器、工具等。此外，根据本发明的装置可用于分析3D质量标记。此外，根据本发明的装置可以用于制造定制商品，诸如牙嵌、牙支架、假体、衣服等。根据本发明的装置同样可以与用于快速原型设计、3D复制等的一个或多个3D打印机组合。此外，根据本发明的装置可以用于检测一个或多个物品的形状，诸如用于防盗版和防伪的目的。
优选地，对于光学检测器、方法、人机接口、娱乐装置、跟踪系统、相机以及检测器的各种用途的更多潜在细节，特别是关于传送装置、纵向光学传感器、评估装置，以及(如果适用的话)关于横向光学传感器、调制装置、照射源和成像装置，具体是关于潜在的材料、设置和进一步的细节，可以参考WO 2012/110924 A1、US 2012/206336 A1、WO 2014/097181A1和US 2014/291480 A1中的一个或多个，所有这些的全部内容通过引用并入在此。
上述检测器、方法、人机接口和娱乐装置以及同样所提出的用途具有优于现有技术的显著优点。因此，通常，可以提供用于准确地确定空间中的至少一个对象的位置的简单且仍然有效的检测器。其中，作为示例，可以以快速有效的方式确定对象或其一部分的三维坐标。
与本领域已知的装置相比，所提出的检测器提供了高度的简单性，特别是就检测器的光学设置方面而言。因此，原则上，用于传感器区域的材料与入射在传感器区域中的该材料上的入射光束的横截面的变化组合的简单组合并结合适当的评估装置足以用于可靠的高精度位置检测。与高精度测量的可能性相结合的该高度简单性特别适用于机器控制，诸如在人机接口中，且更优选地，在游戏、跟踪、扫描和立体视觉中。因此，可以提供可以用于大量游戏、娱乐、跟踪、扫描和立体视觉目的的成本有效的娱乐装置。
总之，在本发明的上下文中，以下实施例被认为是特别优选的：
实施例1：一种用于至少一个对象的光学检测的检测器，包括：
-至少一个纵向光学传感器，该纵向光学传感器具有布置在至少两个电极之间的至少两个单独的pin二极管，其中pin二极管中的至少一个pin二极管被指定为用于入射光束的传感器区域，其中传感器区域被指定为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面，以及
-至少一个评估装置，其中评估装置被指定为通过评估纵向传感器信号来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。
实施例2：根据前一实施例所述的检测器，其中至少两个单独的pin二极管以堆叠状方式布置。
实施例3：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中pin二极管中的每个pin二极管包括位于n型半导体层和p型半导体层之间的i型半导体层。
实施例4：根据前一实施例所述的检测器，其中i型半导体层超过n型半导体层和p型半导体层中的每一个半导体层的厚度，特别是至少2倍，优选为至少5倍，更优选至少10倍。
实施例5：根据前一实施例所述的检测器，其中pin二极管中的至少一个pin二极管的i型半导体层被设计为传感器区域。
实施例6：根据前述实施例中任一项所述的检测器，至少两个不同的pin二极管中的i型半导体层表现出不同的光学特性。
实施例7：根据前一实施例所述的检测器，其中至少两个不同的pin二极管中的i型半导体层在至少一个特定波长下表现出不同的外部量子效率。
实施例8：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中至少两个不同的pin二极管中的i型半导体层表现出不同类型的FiP效应。
实施例9：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中pin二极管中的每个pin二极管包括选自由以下组成的组的材料：非晶硅(a-Si)、包含非晶硅的合金、微晶硅(μc-Si)、锗(Ge)、锑化铟(InSb)、砷化铟镓(InGaAs)、砷化铟(InAs)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化铝镓(AlGaP)、碲化镉(CdTe)、碲化镉汞(HgCdTe)、硫化铜铟(CIS)、硒化铜铟镓(CIGS)、硫化铜锌锡(CZTS)、硒化铜锌锡(CZTSe)、铜-锌-锡硫-硒硫属元素化物(CZTSSe)、有机-无机卤化物钙钛矿，特别是碘化甲基铵铅(CH3NH3PbI3)，及其固溶体和/或掺杂变体。
实施例10：根据前一实施例所述的检测器，其中材料是氢化材料。
实施例11：根据前一实施例所述的检测器，其中至少两个pin二极管中的一个pin二极管包括非晶硅(a-Si:H)，并且至少两个pin二极管中的另一个pin二极管包括微晶硅(μc-Si:H)。
实施例12：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中至少两个电极中的至少一个电极是光学透明电极。
实施例13：根据前一实施例所述的检测器，其中光学透明电极包括透明导电氧化物(TCO)，特别是铟掺杂的氧化锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)，铝掺杂的氧化锌(AZO)，或者钙钛矿TCO，优选SrVO3，或CaVO3，或者可选地，金属纳米线，特别是Ag或Cu纳米线。
实施例14：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器，其中，除了电极中的至少一个电极之外，至少一个另外的电极是光学不透明电极。
实施例15：根据前一实施例所述的检测器，其中光学不透明电极包括金属电极或石墨烯电极。
实施例16：根据前一实施例所述的检测器，其中金属电极是银(Ag)电极、铂(Pt)电极、铝(Al)电极或金(Au)电极中的一种或多种。
实施例17：根据前一实施例所述的检测器，其中光学不透明电极包括均匀金属层或者是布置为多个部分电极或以金属栅格形式布置的分离电极。
实施例18：根据前一实施例所述的检测器，其中pin二极管中的至少一个pin二极管包含有机材料。
实施例19：根据前一实施例所述的检测器，其中有机材料包含至少一种共轭芳族分子，优选高度共轭芳族分子。
实施例20：根据前一实施例所述的检测器，其中有机材料包含至少一种染料和/或至少一种颜料。
实施例21：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器，其中有机材料包含选自由以下组成的组的化合物：酞菁、萘酞菁、亚酞菁、苝、蒽、芘、低聚噻吩和聚噻吩、富勒烯、靛青染料、双偶氮颜料、方酸类染料、噻吩鎓染料、薁类染料、二硫酮基吡咯并吡咯、喹吖啶酮、二溴二苯并芘二酮、聚乙烯基咔唑，其衍生物和组合。
实施例22：根据前述四个实施例中任一项所述的检测器，其中有机光导材料包括有机电子供体材料和有机电子受体材料。
实施例23：根据前一实施例所述的检测器，其中电子供体材料和电子受体材料包括在一层内。
实施例24：根据前一实施例所述的检测器，其中包括电子供体材料和电子受体材料的层表现出从100nm至1000nm的厚度。
实施例25：根据前述三个实施例中任一项所述的检测器，其中电子供体材料包括有机供体聚合物。
实施例26：根据前一实施例所述的检测器，其中供体聚合物包括共轭体系，其中共轭体系是环状、无环的和直链中的一种或多种。
实施例27：根据前一实施例所述的检测器，其中供体聚合物是聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)、聚[3-(4-正辛基)苯基噻吩](POPT)、聚[3-10-正辛基-3-吩噻嗪-亚乙烯基噻吩-共-2,5-噻吩](PTZV-PT)、聚[4,8-双[(2-乙基-己基)氧基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基](PTB7)、聚{噻吩-2,5-二基-交替-[5,6-双(十二烷氧基)苯并[c][1,2,5]噻二唑]-4,7-二基}(PBT-T1)、聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-交替-4,7(2,1,3-苯并噻二唑)](PCPDTBT)、聚(5,7-双(4-癸烷基-2-噻吩基)-噻吩并(3,4-b)二噻唑-噻吩-2,5)(PDDTT)、聚[N-9'-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4'，7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](PCDTBT)、聚[(4,4'-双(2-乙基己基)二噻吩并[3,2-b；2'、3'-d]噻咯)]-2,6-二基-交替-(2,1,3-苯并噻二唑]-4,7-二基](PSBTBT)、聚[3-苯腙噻吩](PPHT)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)、聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基-2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基](M3EH-PPV)、聚[2-甲氧基-5-(3',7'-二甲基-辛基氧基)-1,4-亚苯基-亚乙烯基](MDMO-PPV)、聚[9,9-二辛基芴-共-二-N,N-4-丁基苯基-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺](PFB)，或其衍生物、改性物或混合物中的至少一个。
实施例28：根据前述六个实施例中任一项所述的检测器，其中电子受体材料是基于富勒烯的电子受体材料。
实施例29：根据前一实施例所述的检测器，其中基于富勒烯的电子受体材料包括[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC60BM)、[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC70BM)、[6,6]-苯基C84丁酸甲酯(PC84BM)、茚-C60双加合物(ICBA)或其衍生物、改性物或混合物中的至少一个。
实施例30：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器，其中基于富勒烯的电子受体材料包括包含一个或两个C60或C70结构部分的二聚体。
实施例31：根据前一实施例所述的检测器，其中基于富勒烯的电子受体材料包括包含一个或两个连接的低聚醚(OE)链(分别为C70-DPM-OE或C70-DPM-OE2)的二苯基亚甲基富勒烯(DPM)结构部分。
实施例32：根据前述十个实施例中任一项所述的检测器，其中电子受体材料是四氰基醌二甲烷(TCNQ)或苝衍生物。
实施例33：根据前述十一个实施例中任一项所述的检测器，其中电子受体材料包括受体聚合物。
实施例34：根据前一实施例所述的检测器，其中受体聚合物包括基于一个或多个氰化聚(亚苯基-亚乙烯基)、苯并噻二唑、苝、苝二酰亚胺或萘二酰亚胺的共轭聚合物。
实施例35：根据前一实施例所述的检测器，其中受体聚合物选自一个或多个氰基-聚[亚苯基亚乙烯基](CN-PPV)、聚[5-(2-(乙基己氧基)-2-甲氧基氰基对苯二亚甲基](MEH-CN-PPV)、聚[氧基-1,4-亚苯基-1,2-(1-氰基)-亚乙基-2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基-1,2-(2-氰基)-亚乙基-1,4-亚苯基](CN-醚-PPV)、聚[1,4-二辛氧基-对-2,5-二氰基亚苯基亚乙烯基](DOCN-PPV)、聚[9,9'-二辛基芴-共-苯并噻二唑](PF8BT)，或其衍生物、改性物或混合物。
实施例36：根据前述十四个实施例中任一项所述的检测器，其中电子供体材料和电子受体材料形成混合物。
实施例37：根据前一实施例所述的检测器，其中混合物包括以从1:100至100:1，更优选从1:10至10:1，特别是从1:2到2:1的比率的电子供体材料和电子受体材料。
实施例38：根据前述十六个实施例中任一项所述的检测器，其中电子供体材料和电子受体材料包括供体和受体结构域的互穿网络、供体和受体结构域之间的边界区域以及将结构域连接到电极的渗透路径。
实施例39：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中n型半导体层包含硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、氧化锌(ZnO)或氢氧化锌(ZnOH)。
实施例40：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中纵向光学传感器的传感器区域正好是一个连续传感器区域，其中纵向传感器信号是对于整个传感器区域的均匀的传感器信号。
实施例41：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中纵向光学传感器的传感器区域由相应装置的表面形成，其中表面面向对象或远离对象。
实施例42：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中光学检测器适于通过执行至少一个电流-电压测量和/或至少一个电压-电流测量来生成纵向传感器信号。
实施例43：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中评估装置被设计为从照射的几何形状与对象相对于检测器的相对定位之间的至少一个预定关系生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项，优选地考虑已知的照射功率并且可选地考虑调制照射的调制频率。
实施例44：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中检测器另外具有用于调制照射的至少一个调制装置。
实施例45：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中光束是调制光束。
实施例46：根据前一实施例所述的检测器，其中检测器被设计成在不同调制的情况下检测至少两个纵向传感器信号，特别是分别在不同调制频率下的至少两个传感器信号，其中评估装置被设计成通过评估至少两个纵向传感器信号来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。
实施例47：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中纵向光学传感器进一步以给定照射的相同总功率纵向传感器信号取决于照射调制的调制频率的方式被设计。
实施例48：根据前一实施例所述的检测器，其中光束是未调制的连续波光束。
实施例49：根据前述实施例中任一项所述的检测器，进一步包括至少一个照射源。
实施例50：根据前一实施例所述的检测器，其中照射源选自：至少部分地连接到对象和/或至少部分地与对象相同的照射源；被设计成至少部分地用初级辐射照射对象的照射源。
实施例51：根据前一实施例所述的检测器，其中通过初级辐射在对象上的反射和/或通过由初级辐射激发的对象本身的光发射来生成光束。
实施例52：根据前一实施例所述的检测器，其中pin二极管中的至少一个pin二极管的光谱灵敏度被照射源的光谱范围覆盖。
实施例53：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中pin二极管中至少一个pin二极管的至少一个层直接或间接地施加到至少一个基板。
实施例54：根据前一实施例所述的检测器，其中基板是绝缘基板。
实施例55：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器，其中所述基板是至少部分透明或亚透明的。
实施例56：根据前一实施例所述的检测器，其中所述基板包含玻璃、石英或合适的有机聚合物。
实施例57：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中评估装置适于标准化纵向传感器信号并且独立于光束的强度生成关于对象的纵向位置的信息。
实施例58：根据前一实施例所述的检测器，其中评估装置适于通过比较不同纵向传感器的纵向传感器信号来识别光束是否变宽或变窄。
实施例59：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中评估装置适于通过确定来自至少一个纵向传感器信号的光束的直径来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。
实施例60：根据前一实施例所述的检测器，其中评估装置适于将光束的直径与光束的已知束特性进行比较，以便优选地从光束的束直径对光束的传播方向中至少一个传播坐标的已知相关性和/或从光束的已知高斯分布，确定关于对象的纵向位置的至少一个信息项。
实施例61：根据前述实施例中任一项所述的检测器，进一步包括至少一个横向光学传感器，横向光学传感器适于确定从对象到检测器行进的光束的横向位置，横向位置是在垂直于检测器的光轴的至少一个维度中的位置，横向光学传感器适于生成至少一个横向传感器信号，其中评估装置进一步被设计成通过评估横向传感器信号而生成关于对象的横向位置的至少一个信息项。
实施例62：根据前一实施例所述的检测器，其中横向光学传感器具有包括至少两个部分电极的分离电极。
实施例63：根据前一实施例所述的检测器，其中通过部分电极的电流取决于光束在传感器区中的位置。
实施例64：根据前一实施例所述的检测器，其中横向光学传感器适于根据通过部分电极的电流生成横向传感器信号。
实施例65：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器，其中检测器，优选横向光学传感器和/或评估装置适于从通过部分电极的电流的至少一个比率导出关于对象的横向位置的信息。
实施例66：根据前述四个实施例中任一项所述的检测器，其中所述至少一个横向光学传感器是透明光学传感器。
实施例67：根据前述五个实施例中任一项所述的检测器，其中横向光学传感器和纵向光学传感器沿着光轴堆叠，使得沿着光轴行进的光束入射到横向光学传感器和至少两个纵向光学传感器。
实施例68：根据前一实施例所述的检测器，其中光束接续地穿过横向光学传感器和至少一个纵向光学传感器，反之亦然。
实施例69：根据前一实施例所述的检测器，其中光束在入射到纵向光学传感器中的一个纵向光学传感器之前穿过横向光学传感器。
实施例70：根据前述九个实施例中任一项所述的检测器，其中横向传感器信号选自由电流和电压或其导出的任何信号组成的组。
实施例71：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中检测器进一步包括至少一个成像装置。
实施例72：根据前一权利要求所述的检测器，其中成像装置位于离对象最远的位置。
实施例73：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器，其中光束在照射成像装置之前穿过至少一个纵向光学传感器。
实施例74：根据前述三个实施例中任一项所述的检测器，其中成像装置包括相机。
实施例75：根据前述四个实施例中任一个所述的检测器，其中成像装置包括以下至少一个：无机相机；单色相机；多色相机；全色相机；像素化无机芯片；像素化有机相机；CCD芯片，优选为多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；IR相机；RGB相机。
实施例76：一种布置，包括根据前述实施例中任一项所述的至少两个检测器。
实施例77：根据前述两个实施例中任一项所述的布置，其中该布置进一步包括至少一个照射源。
实施例78：一种人机接口，用于在用户和机器之间交换至少一个信息项，特别是用于输入控制命令，其中人机接口包括根据涉及检测器的前述实施例中任一项的至少一个检测器，其中人机接口被设计为借助于检测器生成用户的至少一个几何信息项，其中人机接口被设计为向几何信息分配至少一个信息项，特别是至少一个控制命令。
实施例79：根据前一实施例所述的人机接口，其中用户的至少一个几何信息项从由以下组成的组中选择：用户身体的位置；用户的至少一个身体部分的位置；用户身体的取向；用户的至少一个身体部分的取向。
实施例80：根据前述两个实施例中任一项所述的人机接口，其中人机接口进一步包括可连接到用户的至少一个信标装置，其中人机接口适于使得检测器可以生成关于至少一个信标装置的位置的信息。
实施例81：根据前一实施例所述的人机接口，其中信标装置包括适于生成待发送到检测器的至少一个光束的照射源。
实施例82：一种娱乐装置，用于执行至少一个娱乐功能，特别是游戏，其中娱乐装置包括根据涉及人机接口的前述实施例中任一项的至少一个人机接口，其中娱乐装置被设计成使得至少一个信息项能够由玩家借助于人机接口输入，其中娱乐装置被设计为根据该信息来改变娱乐功能。
实施例83：一种跟踪系统，用于跟踪至少一个可移动对象的位置，跟踪系统包括根据涉及检测器的前述实施例中任一项的至少一个检测器，跟踪系统进一步包括至少一个轨迹控制器，其中轨迹控制器适于跟踪对象的一系列位置，每一个位置包括关于对象在特定时间点的位置的至少一个信息项。
实施例84：根据前一实施例所述的跟踪系统，其中跟踪系统进一步包括可连接到对象的至少一个信标装置，其中跟踪系统适于使得检测器可以生成关于至少一个信标装置的对象的位置的信息。
实施例85：一种扫描系统，用于确定至少一个对象的至少一个位置，该扫描系统包括根据涉及检测器的前述实施例中任一项所述的至少一个检测器，该扫描系统进一步包括至少一个照射源，该照射源发射被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面上的至少一个点的至少一个光束，其中扫描系统被设计为通过使用至少一个检测器生成关于至少一个点和扫描系统之间距离的至少一个信息项。
实施例86：根据前一实施例所述的扫描系统，其中照射源包括至少一个人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源。
实施例87：根据前述两个实施例中任一项所述的扫描系统，其中照射源发射多个单独的光束，特别是表现出相应节距(特别是规则节距)的光束阵列。
实施例88：根据前述三个实施例中任一项所述的扫描系统，其中扫描系统包括至少一个壳体。
实施例89：根据前一实施例所述的扫描系统，其中在至少一个点与扫描系统的壳体上的特定点(特别是壳体的前边缘或后边缘)之间确定关于至少一个点与扫描系统距离之间的距离的至少一个信息项。
实施例90：根据前述两个实施例中任一项的扫描系统，其中壳体包括显示器、按钮、紧固单元、调平单元中的至少一种。
实施例91：一种立体系统，包括根据涉及跟踪系统的实施例中任一项所述的至少一个跟踪系统和根据涉及扫描系统的实施例中任一项所述的至少一个扫描系统，其中跟踪系统和扫描系统每一个包括至少一个光学传感器，该至少一个光学传感器以如下方式放置在准直布置中：它们在平行于立体系统的光轴的取向中对准并且同时关于垂直于立体系统的光轴的取向表现出单独的移位。
实施例92：根据前一实施例所述的立体系统，其中跟踪系统和扫描系统每一个包括至少一个纵向光学传感器，其中组合纵向光学传感器的传感器信号以确定关于对象的纵向位置的信息项。
实施例93：根据前一实施例所述的立体系统，其中纵向光学传感器的传感器信号通过施加不同的调制频率而相对于彼此是可区分的。
实施例94：根据前一实施例所述的立体系统，其中立体系统进一步包括至少一个横向光学传感器，其中横向光学传感器的传感器信号用于确定关于对象的横向位置的信息项。
实施例95：根据前一实施例所述的立体系统，其中通过组合关于对象的纵向位置的信息项和关于对象的横向位置的信息项来获得对象的立体视图。
实施例96：一种用于对至少一个对象成像的相机，该相机包括根据涉及检测器的前述实施例中任一项所述的至少一个检测器。
实施例97：一种用于至少一个对象的光学检测的方法，特别是通过使用根据与检测器相关的前述实施例中任一项所述的检测器，包括以下步骤：
-通过使用至少一个纵向光学传感器生成至少一个纵向传感器信号，其中纵向光学传感器具有布置在至少两个电极之间的至少两个单独的pin二极管，其中pin二极管中的至少一个pin二极管被指定为用于入射光束的传感器区域，其中传感器区域被指定为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面，以及
-通过评估纵向光学传感器的纵向传感器信号来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。
实施例98：一种根据与检测器相关的前述实施例中任一项所述的检测器的用途，其用于优选同时确定对象的位置，特别是对象的深度的目的。
实施例99：根据前一实施例所述的检测器的用途，用于选自以下组成的组的用途目的：距离测量，特别是在交通技术中；位置测量，特别是在交通技术中；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；扫描应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的测图应用；用于车辆的归位或跟踪信标检测器；具有热特征(比背景更热或更冷)的对象的距离和/或位置测量；立体视觉应用；机器视觉应用；机器人应用。
附图说明
从随后与从属权利要求相结合的优选示例性实施例的描述，本发明的进一步的可选细节和特征是明显的。在该背景中，可以单独或与特征组合来实现特定特征。本发明不限于示例性的实施例。示例性实施例在附图中示意性地示出。各个附图中相同的参考标号涉及相同元件或具有相同功能的元件，或者关于它们的功能彼此对应的元件。
具体地，在附图中：
图1示出根据本发明的检测器的示例性实施例，该检测器包括纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有布置在至少一个第一电极和至少一个第二电极之间的两个单独的pin二极管，其中pin二极管中的至少一个pin二极管被设计为传感器区域；
图2示出纵向光学传感器的优选实施例，该纵向光学传感器具有布置在至少一个第一电极和至少一个第二电极之间的两个单独的pin二极管，其中pin二极管中的至少一个pin二极管被设计为传感器区域；
图3示出通过使用根据图2的纵向光学传感器证明负FiP效应的实验结果；
图4示出根据本发明的光学检测器、检测器系统、人机接口、娱乐装置、跟踪系统和相机的示例性实施例。
具体实施方式
图1以高度示意方式示出了根据本发明的光学检测器110的示例性实施例，用于确定至少一个对象112的位置。光学检测器110可优选地适于用作红外检测器，优选地用于NIR光谱范围。然而，其它实施例是可行的。
光学检测器110包括至少一个纵向光学传感器114，在该特定实施例中，该至少一个纵向光学传感器114沿着检测器110的光轴116布置。具体地，光轴116可以是光学传感器114的设置的对称轴和/或旋转轴。光学传感器114可以位于检测器110的壳体118内。此外，可以包括至少一个传送装置120，优选折射透镜122。可以特别地相对于光轴116同心定位的壳体118中的开口124优选地限定检测器110的观察方向126。可以定义坐标系128，其中与光轴116平行或反平行的方向被定义为纵向方向，而垂直于光轴116的方向可以被定义为横向方向。在坐标系128中，如图1示意性所示的，纵向方向由z表示，并且横向方向分别由x和y表示。然而，其它类型的坐标系128是可行的。
此外，纵向光学传感器114具有至少两个单独的pin二极管130、130'，其优选地以堆叠方式布置在至少两个电极132、132'之间。虽然在图1中示意性地描绘了两个单独的pin二极管130、130'，但是为了特殊目的，纵向光学传感器114可以具有多于两个单独的pin二极管130、130'，诸如三个、四个或更多个单独的pin二极管130、130'。因此，至少两个单独的pin二极管130、130'共同享用相同极性的电极。结果，在单独的pin二极管130、130'之间没有布置另外的电极。如果适用的话，至少一个另外的pin二极管(这里未示出)可以放置在两个电极130、132'之间的任何位置上。此外，堆叠可以包括附加层，特别是至少一个绝缘基板，电极130、132'中的一个电极可以放置在该绝缘基板上。如将在图2中进一步指定的，重组层134也可以位于两个相邻的单独的pin二极管130、130'之间。
根据本发明，pin二极管130、130'中的至少一个pin二极管被指定为用于入射光束136的传感器区域。在此，纵向光学传感器114被设计成以取决于由光束136对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号。因此，根据FiP效应，给定相同的照明总功率，纵向传感器信号取决于相应传感器区域中光束136的束横截面。
根据本发明，纵向光学传感器114的堆叠状布置内的所有pin二极管130、130'可以用作传感器区域。然而，pin二极管130、130’可以优选地相对于彼此表现出不同的光学特性。如图2中进一步指出的，相对于入射光束136的不同波长范围，pin二极管130、130’可以表现出不同的光学灵敏度，特别是不同的外部量子效率。此外，pin二极管130、130’可以表现出不同类型的FiP效应，即它们可以取决于由入射光束136对传感器区域的照射产生不同的纵向传感器信号，由此pin二极管130、130’中的每一个pin二极管可以示出正的FiP效应、负的FiP或根本没有FiP效应，只要pin二极管130、130’中的一个pin二极管实际上表现出FiP效应，而不管它是正的FiP效应还是负的FiP效应。可替代地或另外，纵向光学传感器114中的pin二极管130、130’之间的其它种类差异也是可行的。
经由纵向信号引线138，纵向传感器信号可以被发送到评估装置140，这将在下面进一步详细解释。
在优选实施例中，pin二极管130、130'中的一个pin二极管可以位于传送装置120的焦点142处。另外或可替代地，特别是在光学检测器110可以不包括传送装置120的实施例中，纵向光学传感器114可以以沿光轴116可移动的方式布置，诸如借助于致动器144，该致动器144可以通过使用致动器控制单元146来控制，该致动器控制单元146可以放置在评估装置140内。然而，其它类型的设置可以是可行的。
评估装置140通常被设计为通过评估横向光学传感器的传感器信号来生成关于对象112的位置的至少一个信息项。为此，评估装置140可以包括一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件，以便评估由纵向评估单元148象征性地表示(由“z”表示)的传感器信号。如下面将更详细解释的，评估装置140可以适于通过比较纵向光学传感器114的多于一个的纵向传感器信号来确定关于对象112的纵向位置的至少一个信息项。
如上所述，如在由光束136入射时由纵向光学传感器114提供的纵向传感器信号取决于传感器区域中的材料的电可检测特性。为了确定传感器区域中材料的电可检测特性的变化，如图1中示意性地描绘的，测量通过纵向光学传感器114的电流(也可以称为“光电流”)因此是有利的。
用于照射纵向光学传感器114的传感器区域的光束136可以由发光对象112生成。可替代地或另外，光束136可以由单独的照射源150生成，该单独的照射源150可以包括适于照射对象112的环境光源和/或人造光源，诸如发光二极管152，其中，以光束136可被配置为优选地通过沿着光轴116穿过开口124进入光学检测器110的壳体118而到达纵向光学传感器114的传感器区域的方式，对象112能够反射由照射源150生成的光的至少一部分。
在特定实施例中，照射源150可以是调制光源154，其中照射源150的一个或多个调制特性可以由至少一个可选的调制装置156控制。可替代地或另外，可以在照射源150和对象112之间和/或在对象112和纵向光学传感器114之间的束路径中实现调制。更多的可能性可被设想。在该特定实施例中，当评估横向光学传感器114的传感器信号以确定关于对象112的位置的至少一个信息项时，考虑一个或多个调制特性(特别是调制频率)可能是有利的。
通常，评估装置140可以是数据处理装置158的一部分和/或可以包括一个或多个数据处理装置158。评估装置140可以完全或部分地集成到壳体118中和/或可以完全或部分地体现为以无线或有线方式电连接到纵向光学传感器114的单独装置。评估装置140可进一步包括一个或多个附加组件，诸如一个或多个电子硬件组件和/或一个或多个软件组件，诸如一个或多个测量单元和/或一个或多个评估单元和/或一个或多个控制单元(这里未示出)。
图2示出纵向光学传感器114的优选实施例。根据如图1所示的实施例，纵向光学传感器114包括以堆叠状方式布置在两个电极132、132'之间的单独的pin二极管130、130’。然而，具有多于两个单独的pin二极管130、130’(诸如三个或四个单独的pin二极管130、130’)的布置也是可行的。如图2中进一步示意性描绘的，电极132与至少部分光学透明的基板160相邻，特别是透明的、半透明的或亚透明的基板，其可以优选地包括选自玻璃、石英或合适的有机聚合物的材料。因此，入射纵向光学传感器114的入射光束136可以在其到达电极130之前行进穿过基板160。
此外，在该特定实施例中，为了便于光束136到达pin二极管130、130'，位于入射光束136的光束路径162内的电极130(其也可称为“前电极”)选择为至少部分地光学透明的，特别是表现出透明、半透明或亚透明的特性。为此，至少部分地光学透明的电极130可以优选地包括至少一种透明导电氧化物(TCO)，特别是铟掺杂的氧化锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)或钙钛矿TCO(诸如SrVO3，或CaVO3)中的至少一种，或者可替代地，金属纳米线，特别是Ag或Cu纳米线。然而，可以适合作为电极材料的其它种类的光学透明材料也可以适用于电极130。
电极132'也可以以与电极132类似的方式完成，即表现出至少部分光学透明的特性。然而，由于电极132'可以位于纵向光学传感器114内的光束136的束路径162的外部，所以它可以可替代地或另外地以光学不透明的方式实现，并且因此也可以称为“背电极”。在此，至少一个光学不透明电极132'可以优选地包括金属电极，特别是银(Ag)电极、铂(Pt)电极、铝(Al)电极或金(Au)电极中的一种或多种，或者可替代地石墨烯电极。优选地，光学不透明电极132'可以包括均匀的金属层。可替代地，光学不透明电极可以是布置为多个部分电极或金属网格的形式的分离电极。
在图2的优选实施例中，纵向光学传感器114的两个单独的pin二极管130、130’可以优选地表现出类似的内部结构。因此，pin二极管130包括位于n型半导体层166和p型半导体层168之间的i型半导体层164。类似地，pin二极管130'包括位于n型半导体层172和p型半导体层174之间的i型半导体层170。通常，虽然n型半导体层166、172中的电荷载流子主要由电子提供，但是p型半导体层168、174中的电荷载流子主要由空穴提供。与此相反，i型半导体层164、170可以被认为是未掺杂的本征半导体区域。如图2中示意性描绘的，n型半导体层166邻接电极132，而p型半导体层174邻接电极130'。然而，其它种类的布置是可能的，特别是在n型半导体层166和p型半导体层168以及n型半导体层172和p型半导体层174都改变它们的位置的情况下。此外，在图2的优选实施例中，i型半导体层164、170可以优选地具有超过n型半导体层166、172和p型半导体层168、174的厚度的厚度。结果，可能存在于i型半导体层164、170内的耗尽区可以表现出大的体积，因此，允许由光束136中包括的入射光子生成大量的电子-空穴对。
优选地，纵向光学传感器114的pin二极管130、130’可以包括一种非晶硅，通常已知该非晶硅表现出非线性频率响应。作为将在图3中示出的结果，可以在配备有这种pin二极管130、130’的纵向光学传感器114中观察到FiP效应。根据本发明，包括在纵向光学传感器114内的两个单独的pin二极管130、130’可以相对于入射光束136的不同波长范围表现出不同的光学灵敏度，特别是不同的外部量子效率。为此，两种不同种类的材料可用于两个单独的pin二极管130、130’。
首先，pin二极管130的i型半导体层164因此可以包括未掺杂的本征非晶硅176(a-Si)，优选地以氢化非晶硅178(a-Si:H)的形式，其中，在a-Si:H中，通过使用氢以未处理的非晶硅内的悬挂键的数量可以减少几个数量级的方式来钝化非晶硅。因此，a-Si:H可以包括少量缺陷，这使得它特别适合于光学装置，诸如适合于根据本发明的纵向光学传感器114。如上所述，包括未掺杂的a-Si(优选未掺杂的a-Si:H)的pin二极管130的i型半导体层164的外部量子效率在从380nm至700nm的光谱范围内(即在大部分可见光谱内)表现出大的值。因此，只要入射光束136可以具有在从380nm至700nm的该光谱范围内的波长，pin二极管130，特别是pin二极管130的i型半导体层164可以被指定为用于入射光束136的传感器区域。
然而，本发明允许更多，即，包括未掺杂的a-Si(优选地未掺杂的a-Si:H)的pin二极管130的i型半导体层164仍然可以用于可以表现出在从380nm至700nm的光谱范围之外的波长的入射光束。然而，在该特别优选的事件中，pin二极管130可以不以上述方式用作传感器区域，但是它可以用作陷阱保持半导体180。因此，pin二极管130可以因此允许接收可由入射光束136在pin二极管130'中生成的正电荷载流子，其中pin二极管130'可在所需波长范围内表现出足够的外部量子效率，特别是在NIR光谱范围的至少一个分区中(优选为从760nm至1400nm)。
因此，pin二极管130'可以表现出与pin二极管130类似的布置，其中pin二极管130'可以包括以下之一：微晶硅182(μc-Si)，优选氢化微晶硅184(μc-Si:H)。同样，在μc-Si:H中，通过使用氢以未处理的微晶硅内的许多悬挂键的数量可以减少几个数量级的方式来钝化微晶硅。因此，μc-Si:H也可包括少量缺陷，这使其特别适用于光学装置，诸如适合于根据本发明的纵向光学传感器114。可替代地，可以使用锗和硅的非晶合金(a-GeSi)，优选氢化非晶锗硅合金(a-GeSi:H)。
由于包括μc-Si:H的pin二极管130'在大约从500nm至1100nm的波长范围内的NIR区域内具有不可忽略的量子效率，因此pin二极管130'可以被指定为用于具有在大约从500nm至1100nm的范围中的波长的入射光束136的传感器区域186。根据本发明，pin二极管130'中的传感器区域186被入射光束136照射。给定相同的照明总功率，如在纵向光学传感器114中生成的纵向传感器信号因此取决于传感器区域186中的光束136的束横截面188，也称为“光斑尺寸”。在此，纵向传感器信号可以优选地通过施加电信号(诸如电压信号和/或电流信号)来确定。结果，纵向光学传感器114因此主要允许从纵向传感器信号的记录确定传感器区域186中的光束136的束横截面。
如上面已经提及的，重组层134可以位于两个相邻的单独pin二极管130、130’之间，特别是位于pin二极管130的p型半导体层168和pin二极管130'的n型半导体层172之间。在此，可以特别地引入重组层134，以便在两个相邻的单独pin二极管130、130’之间提供足够的欧姆接触，使得尽可能多的来自一个结的空穴可以与尽可能多的来自另一个结的电子结合。因此，重组层可以优选地是透明的并且在横向方向中表现出高电阻率，以便实现避免电荷载流子在整个检测器平面上的分布。
根据图2的实施例表现出纵向光学传感器114的相对简单且成本有效的设置，特别是用于NIR光谱范围内。然而，这里未示出的其它实施例也可以适合作为用于根据本发明的纵向光学传感器114的设置。通过示例的方式，pin二极管130'可替代地包括硅和碳的非晶合金(a-SiC)，或者优选地，氢化非晶硅碳合金(a-SiC:H)，其表现出在UV波长范围内(优选地，在从280nm至400nm的完整UVA和UVB波长范围内)高的外部量子效率。此外，适用于pin二极管130、130’的其它种类的组合也是可行的。
此外，单独的pin二极管130、130’可以表现出不同类型的FiP效应，即可以取决于由入射光束136对传感器区域186的照射的不同纵向传感器信号。在此，只要pin二极管130、130'中的至少一个pin二极管实际表现出FiP效应，无论其是正的FiP效应还是负的FiP效应，pin二极管130、130'中的任何一个或两者都可以表现出正的FiP效应、负的FiP或者没有FiP效应。可替代地或另外地，包括在纵向光学传感器114中的pin二极管130、130’之间的其它种类差异也是可行的。
在图3中，通过实验证明了在图1和图2的示例性实施例中出现上述负的FiP效应。在此，图3示出了作为根据图2的纵向光学传感器114的设置中的实验结果的所谓的“FiP曲线”190，其中pin二极管130包括作为陷阱保持半导体180的a-Si:H，并且pin二极管130'包括构成传感器区域186的μc-Si:H。在此，光学检测器110的设置包括发光二极管(LED)152，该发光二极管(LED)152放置在折射透镜122前面80cm处并且用作用于生成具有850nm光学波长的光束136的照射源150，其适于在NIR光谱范围内照射对象112。
在实验期间，通过使用致动器144使纵向光学传感器114沿着光学检测器110的z轴移动，并且测量以μA为单位的所得到的光电流I。在此，折射透镜122的焦点142位于距折射透镜122约32mm的距离d处，由此折射透镜122和用作照射源150的发光二极管152放置在较大的z值处。在实验期间沿着光学检测器110的z轴移动传感器导致入射光束136在传感器区域186的位置处的束横截面(光斑尺寸)188的变化，从而产生在此可视为纵向传感器信号的z相关的光电流信号。
如图3所示，纵向光学传感器114的光电流已在四种不同的实验条件下测量。在此，传感器区域186从装置的前侧192或从背侧194照射。在此，术语“前侧”192表示传感器区域186通过以图2中示意性示出的方式的束路径162照射。结果，入射光束136在到达pin二极管130'中的传感器区域186之前首先行进通过充当陷阱保持半导体180的pin二极管130。与此相反，术语“背侧”192表示传感器区域186通过不同的束路径(这里未示出)照射，通过该束路径，入射光束136在到达pin二极管130内的陷阱保持半导体180之前首先行进通过pin二极管130'中的传感器区域186。
在此，在从背侧194照射传感器区域186的情况下，电极132'(也可以称为“背电极”)被实现为至少部分透明的电极，如上面更详细描述的，而在从前侧192照射传感器区域186的情况下，电极132'的光学特性可以是至少部分透明的或不透明的。因此，另外，可以区分第一设置，在该第一设置中，通过使用如由反射不透明电极132'生成的背光196或者在电极132'至少部分地表现出透明光学特性的情况下没有背光198，来记录相应的FiP曲线190。以类似的方式，在从背侧194照射传感器区域186的情况下，电极132(也可以称为“前电极”)也可以表现出至少部分透明或不透明的光学特性，因此允许通过使用背光196或没有背光198来记录FiP曲线190。
如图3所示，包括可以归因于纵向传感器信号的可观察光电流的FiP曲线190随着纵向光学传感器114与对象112的变化距离而变化，并且在对象112被聚焦在纵向光学传感器114上的情况下包括不同的最小值。因此，根据本发明的光学检测器110可以以清楚地表现出上述负的FiP效应的方式布置，即，在由具有最小可能横截面的光束136入射传感器区域130的情况下观察到纵向传感器信号的最小值，当传感器区域186位于如由折射透镜122影响的焦点142处(即这里处于距折射透镜122约32mm的距离处)时，在该设置中出现最小可能横截面。
作为示例，图4示出检测器系统200的示例性实施例，该检测器系统200包括至少一个光学检测器110，诸如在图1或2中示出的一个或多个实施例中公开的光学检测器110。在此，光学检测器110可以用作相机202，具体地用于3D成像，其可以用于获取图像和/或图像序列，诸如数字视频剪辑。此外，图4示出了包括至少一个检测器110和/或至少一个检测器系统200的人机接口204的示例性实施例该人机接口；以及进一步地，包括人机接口204的娱乐装置206的示例性实施例。图4进一步示出了跟踪系统208的实施例，该跟踪系统208适于跟踪至少一个对象112的位置，该对象包括检测器110和/或检测器系统200。
关于光学检测器110和检测器系统200，可以参考本申请的完整公开。基本上，检测器110的所有可能的实施例也可以体现在图4所示的实施例中。评估装置140可以特别地通过信号引线138连接到至少两个纵向光学传感器114中的每一个。通过示例的方式，可以提供信号引线138和/或一个或多个接口，其可以是无线接口和/或有线接口。此外，信号引线138可以包括一个或多个驱动器和/或一个或多个测量装置，以生成传感器信号和/或修改传感器信号。
如上所述，光学检测器110可以包括单个纵向光学传感器114，或者例如在WO2014/097181 A1中公开的纵向光学传感器114的堆叠，特别是与一个或多个横向光学传感器209组合。作为示例，一个或多个至少部分透明的横向光学传感器209可以位于纵向光学传感器114的堆叠的面向对象112的一侧。可替代地或另外，一个或多个横向光学传感器209可以位于纵向光学传感器114的堆叠的背离对象112的一侧。在该情况下，最后一个横向光学传感器209可以是不透明的。因此，在可能期望除了z坐标之外确定对象的x和/或y坐标的情况下，除了至少一个纵向光学传感器114之外，利用可以提供至少一个横向传感器信号的至少一个横向光学传感器209可能是有利的。对于横向光学传感器的潜在实施例，可以参考WO 2014/097181 A1。如其中所描述的，使用两个或优选地三个纵向光学传感器114可以支持纵向传感器信号的评估而没有任何剩余的模糊性。然而，诸如在可能期望仅确定对象的深度(即z坐标)的情况下，可以仅包括单个纵向光学传感器114但没有横向光学传感器209的实施例仍然是可能的。至少一个可选的横向光学传感器209可以进一步连接到(特别是通过信号引线138连接到)评估装置140。
此外，可以提供至少一个传送装置120，特别是作为折射透镜122或凸面镜。光学检测器110可以进一步包括至少一个壳体118，作为示例，该壳体118可以包围一个或多个组件114、209。
此外，评估装置140可以完全或部分地集成到光学传感器114、209中和/或集成到光学检测器110的其它组件中。评估装置140同样可以被封装到壳体118中和/或被封装到独立的壳体中。评估装置140可以包括一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件，以便评估由纵向评估单元148(由“z”表示)和横向评估单元210(由“xy”表示)示意性表示的传感器信号。通过组合由这些评估单元154、156导出的结果，可以生成位置信息212，优选地三维位置信息(由“x、y、z”表示)。
此外，光学检测器110和/或检测器系统200可以包括可以以各种方式配置的成像装置214。因此，如在图4中所描绘的，成像装置214可以例如是检测器壳体118内的检测器110的一部分。在此，成像装置信号可以由一个或多个成像装置信号引线138传送到检测器110的评估装置140。可替代地，成像装置214可以单独地位于检测器壳体118的外侧。成像装置214可以是完全或部分透明或不透明的。成像装置214可以是或可以包括有机成像装置或无机成像装置。优选地，成像装置214可以包括至少一个像素矩阵，其中像素矩阵可以特别地选自如下组成的组：无机半导体传感器装置，诸如CCD芯片和/或CMOS芯片；有机半导体传感器装置。
在如图4所示的示例性实施例中，作为示例，待检测的对象112可以被设计为运动器材的物品和/或可以形成控制元件216，其位置和/或取向可以由用户218操纵。因此，通常，在图4所示的实施例中或检测器系统200、人机接口204、娱乐装置206或跟踪系统208的任何其它实施例中，对象112本身可以是指定装置的一部分，并且具体地可以包括至少一个控制元件216，具体地，其中至少一个控制元件216具有一个或多个信标装置220，其中控制元件216的位置和/或取向优选地可以由用户218操纵。作为示例，对象112可以是或可以包括球棒、球拍、球棍或运动器材的任何其它物品中的一个或多个和/或伪运动器材。其它类型的对象112也是可能的。此外，用户218可以被认为是其位置将被检测的对象112。作为示例，用户218可以携带直接或间接附接到他或她的身体的信标装置220中的一个或多个。
光学检测器110可以适于确定关于信标装置220中的一个或多个信标装置的纵向位置的至少一个项目，以及可选地关于其横向位置的至少一个信息项，和/或关于对象112的纵向位置的至少一个其它信息项以及可选地关于对象112的横向位置的至少一个信息项。特别地，光学检测器110可以适于识别对象112的颜色和/或将对象112成像，诸如对象112的不同颜色，更具体地，可以包括不同颜色的信标装置220的颜色。壳体118中的开口124优选地可以限定光学检测器110的观察方向126，该开口124优选地可以关于检测器110的光轴116同心地定位。
光学检测器110可以适于确定至少一个对象112的位置。另外，光学检测器110，具体地，包括相机202的实施例可以适于获取对象112的至少一个图像，优选地，3D图像。如上所述，通过使用光学检测器110和/或检测器系统200来对对象112和/或其一部分的位置的确定可以用于提供人机接口204，以便向机器222提供至少一个信息项。在图4中示意性描绘的实施例中，机器222可以是或可以包括至少一个计算机和/或包括数据处理装置158的计算机系统。其它实施例是可行的。评估装置140可以是计算机和/或可以包括计算机和/或可以完全或部分地体现为单独的装置和/或可以完全或部分地集成到机器222中，特别是计算机中。对于跟踪系统208的轨迹控制器224也是如此，其可以完全地或部分地形成评估装置140和/或机器222的一部分。
类似地，如上所述，人机接口204可以形成娱乐装置206的一部分。因此，借助于用作对象112的用户218和/或借助于操纵对象112的用户218和/或用作对象112的控制元件216，用户218可以将至少一个信息项(诸如至少一个控制命令)输入到机器222中，特别是计算机中，从而改变娱乐功能，诸如控制计算机游戏的进程。
参考标号列表
110 检测器
112 对象
114 纵向光学传感器
116 光轴
118 壳体
120 传送装置
122 折射透镜
124 开口
126 观察方向
128 坐标系
130，130' pin二极管
132，132' 电极
134 重组层
136 光束
138 信号引线
140 评估装置
142 焦点
144 致动器
146 致动器控制单元
148 纵向评估单元
150 照射源
152 发光二极管
154 调制的照射源
156 调制装置
158 数据处理装置
160 基板
162 束路径
164 i型半导体层
166 n型半导体层
168 p型半导体层
170 i型半导体层
172 n型半导体层
174 p型半导体层
176 非晶硅(a-Si)
178 氢化非晶硅(a-Si:H)
180 陷阱保持半导体
182 微晶硅178(μc-Si)
184 氢化微晶硅178(μc-Si:H)
186 传感器区域
188 束横截面(光斑尺寸)
190 FiP曲线
192 前侧
194 背侧
196 具有背光
198 没有背光
200 检测器系统
202 相机
204 人机接口
206 娱乐装置
208 跟踪系统
209 横向光学传感器
210 横向评估单元
212 位置信息
214 成像装置
216 控制元件
218 用户
220 信标装置
222 机器
224 轨迹控制器

Claims (16)

1.一种用于至少一个对象(112)的光学检测的检测器(110)，包括：
-至少一个纵向光学传感器(114)，所述纵向光学传感器(114)具有布置在至少两个电极(132，132')之间的至少两个单独的pin二极管(130，130')，其中所述pin二极管(130，130')中的至少一个pin二极管被指定为用于入射光束(136)的传感器区域(186)，其中所述传感器区域(186)被指定为以取决于由所述光束(136)对所述传感器区域(186)的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的所述照射的总功率，所述纵向传感器信号取决于所述传感器区域(186)中所述光束(136)的束横截面(188)，以及
-至少一个评估装置(140)，其中所述评估装置(140)被指定为通过评估所述纵向传感器信号来生成关于所述对象(112)的纵向位置的至少一个信息项。
2.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述pin二极管(130，130')中的每一个pin二极管包括位于n型(166，172)半导体层和p型半导体层(168，174)之间的i型半导体层(164，170)，其中所述pin二极管(130，130')中的至少一个pin二极管的所述i型半导体层(164，170)被指定为所述传感器区域(186)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述至少两个不同的pin二极管(130，130')中的所述i型半导体层(164，170)表现出不同的光学特性。
4.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述pin二极管(130，130')中的每一个pin二极管包括选自由以下组成的组的材料：非晶硅(a-Si)(176)、包含非晶硅的合金、微晶硅(μc-Si)(182)、锗(Ge)、锑化铟(InSb)、砷化铟镓(InGaAs)、砷化铟(InAs)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化铝镓(AlGaP)、碲化镉(CdTe)、碲化镉汞(HgCdTe)、硫化铜铟(CIS)、硒化铜铟镓(CIGS)、硫化铜锌锡(CZTS)、硒化铜锌锡(CZTSe)、铜-锌-锡硫-硒硫属元素化物(CZTSSe)、有机-无机卤化物钙钛矿，特别是碘化甲基铵铅(CH3NH3PbI3)，及其固溶体和/或掺杂变体。
5.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述pin二极管(130，130')中的至少一个pin二极管包括有机材料，其中所述有机材料包括以下中的至少一种：染料、颜料、包含电子供体材料和电子受体材料的混合物。
6.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述有机材料包括选自由以下组成的组的化合物：酞菁、萘酞菁、亚酞菁、苝、蒽、芘、低聚噻吩和聚噻吩、富勒烯、靛青染料、双偶氮颜料、方酸类染料、噻吩鎓染料、薁类染料、二硫酮基吡咯并吡咯、喹吖啶酮、二溴二苯并芘二酮、聚乙烯基咔唑，其衍生物和组合。
7.根据前述两项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述电子供体材料包括以下中的一种：聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)、聚[3-(4-正辛基)苯基噻吩](POPT)、聚[3-10-正辛基-3-吩噻嗪-亚乙烯基噻吩-共-2,5-噻吩](PTZV-PT)、聚[4,8-双[(2-乙基-己基)氧基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基](PTB7)、聚{噻吩-2,5-二基-交替-[5,6-双(十二烷氧基)苯并[c][1,2,5]噻二唑]-4,7-二基}(PBT-T1)、聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-交替-4,7(2,1,3-苯并噻二唑)](PCPDTBT)、聚(5,7-双(4-癸烷基-2-噻吩基)-噻吩并(3,4-b)二噻唑-噻吩-2,5)(PDDTT)、聚[N-9'-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4'，7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](PCDTBT)、聚[(4,4'-双(2-乙基己基)二噻吩并[3,2-b；2'、3'-d]噻咯)]-2,6-二基-交替-(2,1,3-苯并噻二唑]-4,7-二基](PSBTBT)、聚[3-苯腙噻吩](PPHT)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)、聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基-2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基](M3EH-PPV)、聚[2-甲氧基-5-(3',7'-二甲基-辛基氧基)-1,4-亚苯基-亚乙烯基](MDMO-PPV)、聚[9,9-二辛基芴-共-二-N,N-4-丁基苯基-双-N，N-苯基-1,4-苯二胺](PFB)或其衍生物、改性物或混合物；并且其中，所述电子受体材料选自以下中的一种：[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC60BM)、[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC70BM)、[6,6]-苯基C84丁酸甲酯(PC84BM)、茚-C60双加合物(ICBA)、包括一个或两个连接的低聚醚(OE)链(分别为C70-DPM-OE或C70-DPM-OE2)的二苯基亚甲基富勒烯(DPM)结构部分、氰基-聚[亚苯基亚乙烯基](CN-PPV)、聚[5-(2-(乙基己氧基)-2-甲氧基氰基对苯二亚甲基](MEH-CN-PPV)、聚[氧基-1,4-亚苯基-1,2-(1-氰基)-亚乙基-2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基-1,2-(2-氰基)-亚乙基-1,4-亚苯基](CN-醚-PPV)、聚[1,4-二辛氧基-对-2,5-二氰基亚苯基亚乙烯基](DOCN-PPV)、聚[9,9'-二辛基芴-共-苯并噻二唑](PF8BT)或其衍生物、改性物或混合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，进一步包括：
-至少一个横向光学传感器(209)，所述横向光学传感器(209)适于确定从所述对象(112)行进到所述检测器(110)的所述光束(136)的横向位置，所述横向位置是垂直于所述检测器(110)的光轴(116)的至少一个维度中的位置，所述横向光学传感器(209)适于生成至少一个横向传感器信号，
其中所述评估装置(140)进一步被设计成通过评估所述横向传感器信号来生成关于所述对象(112)的横向位置的至少一个信息项。
9.一种用于对至少一个对象(112)成像的相机(202)，所述相机(202)包括根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器。
10.一种用于在用户(218)和机器(222)之间交换至少一个信息项的人机接口(204)，其中所述人机接口(204)包括根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器，其中所述人机接口(204)被设计成借助于所述检测器生成所述用户(218)的至少一个几何信息项，其中所述人机接口(204)被设计成向所述几何信息分配至少一个信息项。
11.一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置(206)，其中所述娱乐装置(206)包括根据前一权利要求所述的至少一个人机接口(204)，其中所述娱乐装置(206)被设计成使至少一个信息项能够由玩家(218)借助于所述人机接口(204)输入，其中所述娱乐装置(206)被设计成根据所述信息改变所述娱乐功能。
12.一种用于跟踪至少一个可移动对象(112)的位置的跟踪系统(208)，所述跟踪系统(208)包括根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器，所述跟踪系统(208)进一步包括至少一个轨迹控制器(224)，其中所述轨迹控制器(224)适于跟踪所述对象(112)的一系列位置，每一个位置包括关于所述对象(112)在特定时间点的至少纵向位置的至少一个信息项。
13.一种用于确定至少一个对象(112)的至少一个位置的扫描系统，所述扫描系统包括根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器(110)，所述扫描系统进一步包括适于发射至少一个光束(136)的至少一个照射源，所述至少一个光束被配置用于照射位于所述至少一个对象(112)的至少一个表面处的至少一个点，其中所述扫描系统被设计成通过使用所述至少一个检测器(110)生成关于所述至少一个点与所述扫描系统之间的距离的至少一个信息项。
14.一种立体系统，包括根据前述权利要求所述的至少一个跟踪系统(208)和根据前述权利要求所述的至少一个扫描系统，其中所述跟踪系统(208)和所述扫描系统每一个包括至少一个纵向光学传感器(114)，所述至少一个纵向光学传感器以如下方式位于准直布置中：它们在平行于所述立体系统的所述光轴(116)的取向中对准，并且在垂直于所述立体系统的所述光轴(116)的所述取向中表现出单独的移位。
15.一种用于至少一个对象(112)的光学检测的方法(112)，所述方法包括：
-通过使用至少一个纵向光学传感器(114)生成至少一个纵向传感器信号，其中所述纵向光学传感器具有布置在至少两个电极(132，132')之间的至少两个单独的pin二极管(130，130')，其中所述pin二极管(130，130')中的至少一个pin二极管被指定为用于入射光束(136)的传感器区域(186)，其中所述传感器区域(186)被指定为以取决于由所述光束(136)对所述传感器区域(186)的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的所述照射的总功率，所述纵向传感器信号取决于所述传感器区域(186)中所述光束(136)的束横截面(188)，以及
-通过评估所述纵向光学传感器(114)的所述纵向传感器信号来生成关于所述对象(112)的纵向位置的至少一个信息项。
16.一种根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的检测器的用途，用于选自以下组成的组的用途目的：距离测量，特别是在交通技术中；位置测量，特别是在交通技术中；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；扫描应用；在立体视觉中；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的测图应用；用于车辆的归位或跟踪信标检测器；具有热特征的对象的距离和/或位置测量；机器视觉应用；机器人应用；物流应用。
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