用于确定至少一个对象的位置的检测器的制作方法

本发明涉及用于确定至少一个对象的位置的检测器、人机界面、用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置、跟踪系统、相机、用于确定至少一个对象的位置的方法，以及检测器的各种用途。这种装置和这种方法可以用于例如日常生活的各个领域(交通技术、生产技术、安全技术、医疗技术、娱乐技术或科学)中。另外或可替代地，该应用可以应用于空间测绘领域，诸如用于生成一个或多个房间、一个或多个建筑物或一个或多个街道的地图。此外，检测器可以形成相机或者可以是用于对至少一个对象成像的相机的一部分。然而，其它应用原则上同样是可能的。

背景技术：

被配置为确定对象的位置的大量检测器从现有技术中是已知的。用于确定对象的位置的这种检测器基于光学传感器和光伏装置是已知的。

虽然光伏装置通常用于将电磁辐射(例如紫外线、可见光或红外光)转换成电信号或电能，但光学检测器通常用于拾取图像信息和/或用于检测至少一个光学参数，例如亮度。通常，光学传感器可以基于无机和/或有机传感器材料的使用。这种传感器的示例在US 2007/0176165 A1、US 6,995,445 B2、DE 2501124 A1、DE 3225372 A1中或者在许多其它现有技术文献中公开。在越来越大的程度上，特别是出于成本原因和出于大面积加工的原因，正在使用包括至少一种有机传感器材料的传感器，如例如在US 2007/0176165 A1中所描述的。特别地，所谓的染料太阳能电池在此越来越重要，其通常在例如WO2009/013282A1中描述。

基于用于确定至少一个对象的位置的这种光学传感器的检测器可以取决于相应的使用目的以多种方式实施。这种检测器的示例是成像装置，例如相机和/或显微镜。高分辨率共聚焦显微镜是已知的，例如，其可以特别地用于医学技术和生物学领域，以便采用高光学分辨率检查生物样品。用于光学检测对象的检测器的其它示例是三角测量系统，借助于该三角测量系统可以执行距离测量。

用于光学地检测至少一个对象的检测器的其它示例是基于例如对应的光学信号(例如激光脉冲)的传播时间方法的距离测量装置。一般来说，这些检测器可包括照射源，例如，灯或激光器，以及光检测装置。照射源可以发射光，特别是由透镜和/或透镜系统聚焦的一个或多个光束。发射的光可以由对象反射。反射光可以由光检测装置检测。一般来说，这些检测器可使用作为飞行时间分析、结构光分析的技术或例如用于执行三角测量方法的多个检测器，用于确定对象的位置。其它方法转而基于复杂的脉冲序列，诸如例如借助于激光脉冲的距离测量。

各种位置检测器在本领域中是已知的。因此，在JP 8-159714 A中，公开了一种距离测量装置。其中，通过使用检测器和阴影形成元件，基于对象的阴影形成取决于距离的事实来确定对象和检测器之间的距离。在US 2008/0259310 A1中，公开了一种光学位置检测器。通过使用各种已知距离和测量角度来确定透射系统的位置。在US 2005/0184301 A1中，公开了一种距离测量装置。测量装置使用具有不同波长的多个发光二极管。在CN 101650173 A中，公开了一种基于使用几何原理的位置检测器。此外，在JP 10-221064 A中，公开了与全息术中使用的光学设置类似的复杂光学设置。

在US 4,767,211中，公开了一种用于光学测量和成像的装置和方法。其中，通过使用不同的光电检测器和分频器来确定沿着光轴行进的反射光与偏轴行进的反射光的比率。通过使用该原理，可以检测样品中的凹陷。

在US 4,647,193中，通过使用具有多个部件的检测器来确定目标对象的范围。检测器被放置为远离透镜的焦平面。来自对象的光的光斑的尺寸随对象的范围而变化，并且因此取决于对象的范围。通过使用不同的光电检测器，可以通过比较由光电检测器生成的信号来确定光斑的尺寸并且因此确定对象的范围。

在US 6,995,445和US 2007/0176165 A1中，公开了一种位置敏感有机检测器。其中，使用电阻底部电极，其通过使用至少两个电触点而电接触。通过形成来自电触点的电流的电流比，可以检测有机检测器上的光斑的位置。

在WO 2010/088032 A2和US 2011/0055846 A1中，提出了一种被配置为获得一个或多个目标的深度图像的捕获装置。捕获装置可以包括深度相机、视频相机、立体相机和/或其它合适的捕获装置。捕获装置可以包括图像相机部件，其可以包括IR光部件、三维(3D)相机和/或RGB相机。在WO 2010/088032 A2中，捕获装置可以被配置为通过任何合适的技术(例如，飞行时间、结构光、立体图像等)捕获具有深度信息的视频。除了在WO 2010/088032 A2中使用的技术之外，在US 2011/0055846 A1中，输出光波的相位可以与输入光波的相位进行比较以确定相移，其被用于确定对象的物理距离。

此外，在本领域中通常已知使用透明或至少部分透明的位置检测器。WO 2012/110924 A1公开了一种用于光学检测至少一个对象的检测器，其内容通过引用并入在此。检测器包括至少一个光学传感器。光学传感器具有至少一个传感器区域。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。假定照射的相同总功率，传感器信号取决于照射的几何形状，特别是取决于在传感器区域上的照射的光束横截面。此外，检测器具有至少一个评估装置。评估装置被设计成从传感器信号生成至少一项几何信息，特别是关于照射和/或对象的至少一项几何信息。

然而，仅使用一个透明或部分透明的位置传感器来确定对象的纵向位置可能导致纵向位置的测量的模糊性的问题，特别是如果对象位于焦点或焦点区域之前或之后。为了克服模糊性问题，从现有技术中已知使用多个透明或部分透明的位置传感器或相应的传感器堆叠。

2012年12月19日提交的美国临时申请61/739,173，2013年1月8日提交的61/749,964和2013年8月19日提交的61/867,169以及根据在2013年12月18日提交的在WO2014/097181 A1下公开的国际专利申请PCT/IB2013/061095(其全部内容通过引用并入在此)公开了用于通过使用至少一个横向光学传感器和至少一个光学传感器来确定至少一个对象的位置的方法和检测器。具体地，公开了传感器堆叠的使用，以便采用高精度和无模糊性地确定对象的纵向位置。

于2013年6月13日提交的欧洲专利申请号EP 13171898.3、于2014年3月12日提交的德国专利申请号10 2014 007 775.6和于2014年6月5日提交的国际专利申请号PCT/EP2014/061695(其全部公开内容通过引用并入在此)公开了一种光学检测器，其包括具有基板和设置在其上的至少一个光敏层设置的光学传感器。光敏层设置具有至少一个第一电极、至少一个第二电极，以及夹在第一电极和第二电极之间的至少一种光伏材料。光伏材料包括至少一种有机材料。第一电极包括多个第一电极条带，而第二电极包括多个第二电极条带，其中第一电极条带和第二电极条带相交，以使得像素矩阵形成在第一电极条带和第二电极条带的相交处。光学检测器进一步包括至少一个读出装置，该读出装置包括连接到第二电极条带的多个电测量装置和用于随后将第一电极条带连接到电测量装置的开关装置。

于2013年6月13日提交的欧洲专利申请号EP 13171900.7，于2014年2月14日提交的欧洲专利申请号14155161.4和于2014年6月5日提交的国际专利申请号PCT/EP2014/061691(其全部内容通过引用并入在此)公开了一种用于确定至少一个对象的取向的检测器装置，包括至少两个信标装置，其适于下列方式中的至少一个：附接到对象、由对象保持以及集成到对象中。信标装置每一个适于将光束引导朝向检测器，并且信标装置在对象的坐标系中具有预定坐标。检测器装置进一步包括适于检测从信标装置朝向检测器行进的光束的至少一个检测器和至少一个评估装置，该评估装置适于确定在检测器的坐标系中的信标装置中的每一个信标装置的纵向坐标。评估装置进一步适于通过使用信标装置的纵向坐标来确定在检测器的坐标系中的对象取向。

于2013年6月13日提交的欧洲专利申请号EP 13171901.5，于2014年3月12日提交的德国专利申请号10 2014 006 280.5和于2014年6月5日提交的国际专利申请号PCT/EP2014/061695(其全部内容通过引用包括在此)公开了用于确定至少一个对象的位置的检测器。检测器包括适于检测从对象朝向检测器行进的光束的至少一个光学传感器，该光学传感器具有至少一个像素矩阵。检测器进一步包括至少一个评估装置，该评估装置适于确定由光束照射的光学传感器的像素的数量N。评估装置进一步适于通过使用由光束照射的像素的数量N来确定对象的至少一个纵向坐标。

然而，使用多个(特别是三个或更多个)纵向光学传感器来测量对象的纵向位置以实现高精度和明确的测量可能是资源和成本密集的。因此，期望采用所需的最小量的光学传感器来确定对象的纵向位置。

由本发明解决的问题

因此，本发明所解决的问题是指定用于确定至少一个对象的位置的装置和方法，其至少基本上避免了这种类型的已知装置和方法的缺点。特别地，所提出的装置和方法旨在使得可以以低的技术努力采用高精度和无模糊性地确定至少一个对象的位置。

技术实现要素：

该问题通过具有独立专利权利要求的特征的检测器、人机界面、跟踪系统、方法来解决。可能以孤立方式或以任意组合实现的优选实施例在从属权利要求中列出。

如在下面使用的，术语“具有”、“包括”或“包含”或其任何的任意语法变体以非排它方式使用。因此，这些术语都可指如下的情况，其中除了由这些术语引入的特征之外，没有其它特征存在在该上下文中描述的整体中，以及是指存在一个或多个其它特征的情况。作为示例，表述“A具有B”、“A包括B”以及“A包含B”可以都指如下情况：即除了B之外，没有其它元件存在于A中(即其中A单独和排它地由B组成的情况)；并且指如下情况：其中除了B之外，一个或多个其它元件，诸如元件C、元件C和D，或甚至其它元件，存在于实体A中。

此外，如在下面使用的，术语“优选”、“更优选地”、“更可优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似术语可结合可选特征使用，并不限制替代可能性。因此，由这些术语中引入的特征是可选的特征，并且不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如本领域技术人员将认识的，本发明可以通过使用替代特征来实施。同样地，通过“在本发明的实施例中”或类似表述引入的特征旨在是可选特征，而没有关于本发明替代实施例的任何限制，没有关于本发明的范围的任何限制，并且没有关于将以这种方式引入的特征与本发明的其它可选或非可选特征组合的可能性的任何限制。

在本发明的第一方面中，提出了一种用于确定至少一个对象的位置的检测器。检测器包括：

-至少一个传送装置，用于将对象成像到图像平面中，所述传送装置具有焦平面，

-至少一个纵向光学传感器，其中所述纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器是至少部分透明的，其中纵向光学传感器被设计成以取决于由从对象传播到检测器的至少一个光束对传感器区域的照射的方式来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在传感器区域中的光束的束横截面；以及

-至少一个评估装置，其中所述评估装置被设计成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项信息。

在此，至少一个纵向光学传感器包括焦点纵向光学传感器。焦点纵向光学传感器至少基本上被布置在焦平面中。

如在此所使用的，检测器通常是指能够响应于一个或多个照射源的照射和/或响应于检测器周围的光学特性而生成至少一个检测器信号和/或至少一个图像的装置。因此，检测器可以是适于执行光学测量和成像处理中的至少一个的任意装置。

具体地，检测器适于确定至少一个对象的位置。如在此所使用的，术语位置通常是指关于对象的位置和/或取向和/或空间中对象的至少一个部分的至少一项信息。至少一项信息可以意味着对象的至少一个点和至少一个检测器之间的至少一个距离。如下面将进一步详细描述的，距离可以是纵向坐标或者可以有助于确定对象的点的纵向坐标。另外或可替代地，可以确定关于对象的位置和/或取向和/或对象的至少一个部分的一个或多个其它项信息。作为示例，可以确定对象和/或对象的至少一个部分的至少一个横向坐标。因此，对象的位置可以意味着对象和/或对象的至少一个部分的至少一个纵向坐标。另外或可替代地，对象的位置可以意味着对象和/或对象的至少一个部分的至少一个横向坐标。另外或可替代地，对象的位置可以意味着对象的至少一个取向信息，指示在空间中的对象取向。该位置可以涉及整个对象或者仅仅是对象的一部分，例如点、面积或区域。所述部件可以布置在对象的表面上或者至少部分地布置在对象内。

为此目的，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的位置和/或取向。如下面将进一步详细描述的，检测器可以具有光轴，其可以构成检测器的主视方向。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轴，优选地垂直于z轴。

因此，作为示例，检测器可以构成坐标系，其中光轴形成z轴，并且另外，可以提供垂直于z轴以及彼此垂直的x轴和y轴。作为示例，检测器和/或检测器的一部分可以位于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，并且沿着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轴的距离和极角可以用作附加坐标。此外，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿着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。

对象通常可以是任意对象。在一个实施例中，对象可以是刚性对象。其它实施例是可行的，诸如其中对象是非刚性对象或可以改变其形状的对象的实施例。对象可以借助于检测器完全或部分地检测到。对象通常可以是从活动对象和非活动对象中选择的任意对象。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。

如下面将进一步详细描述的，本发明可以具体地用于跟踪人的位置和/或移动，诸如用于控制机器、游戏或运动模拟的目的。在该实施例或其它实施例中，具体地，对象可以选自由以下组成的组：运动器材物品，优选选自由球拍、球杆、球棒组成的物品；衣服物品；帽子；鞋。

检测器包括用于将对象成像到图像平面中的至少一个传送装置。如在此所使用的，传送装置通常是对源自至少一个对象的光(例如由于一个或多个照射源的照射和/或响应于对象的周围的光学特性的来自至少一个对象的光)具有聚焦或散焦效应中的一种或两种的装置，特别是光学装置。光学装置可以包括选自由以下组成的组的至少一个元件：透镜，特别是聚焦和/或散焦透镜；聚焦反射镜；散焦反射镜。至少一个传送装置可以完全或部分地定位在纵向光学传感器和对象之间的束路径中，并且可以适于使得从对象行进到检测器的光束穿过传送装置。如在此所使用的，术语“光束路径”是指光束在其上行进或传播的路径。

此外，如在此所使用的，图像平面通常是如下平面，其优选地垂直于传送装置和/或纵向光学传感器的光轴，通过传送装置在该平面上对对象成像。因此，图像平面包括对象的画面。光轴可以平行于z轴和/或平行于检测器的主视方向。严格地说，该定义仅适用于在对象距离的维度中没有扩展的二维对象。相对于三维对象，图像平面通常是垂直于传送装置和/或纵向光学传感器的光轴的平面，对象的至少一个点，特别是对象的表面的至少一个点在该平面上成像。如在此所使用的，“对对象成像”是指对象的投影、聚焦和散焦中的一种或多种，特别是源自至少一个对象的光，例如由于一个或多个照射源的照射和/或响应于对象周围的光学特性的来自至少一个对象的光。

传送装置具有焦平面。如在此所使用的，“焦平面”是指包括传送装置的焦距(同样称为焦点)并且优选地与传送装置和/或纵向光学传感器的光轴正交的平面。如在此所使用的，“焦点”或“像点”是指源自对象的至少一个点的光(特别是光射线)会聚的点。

在这种情况下，应当仔细地注意，诸如透镜或透镜组合的传送装置的焦平面不一定必须与检测器的图像平面相同，虽然在摄影中，术语“焦平面”和“图像平面”经常被用作同义词。焦平面是包括传送装置的焦点的平面，其优选地正交于传送装置的光轴和/或检测器的光轴。反过来，图像平面是其中由传送装置创建的至少一个对象的实际图像的平面。在对象从传送装置朝向无限远距离移动的情况下，图像平面朝向焦平面移动。

检测器包括至少一个纵向光学传感器。如在此所使用的，纵向光学传感器通常是被设计为以取决于由从对象行进到检测器的至少一个光束对传感器区域的照射的方式来生成至少一个纵向传感器信号的装置。给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中的光束的束横截面。对于至少一个纵向光学传感器的可能设置，可以参考WO 2012/110924 A1和/或WO2014/097181 A1。然而，其它实施例是可行的。

纵向光学传感器包括至少一个焦点纵向光学传感器。例如，纵向光学传感器可以恰好包括一个焦点纵向光学传感器。如在此所使用的，“焦点纵向光学传感器”是指至少基本上布置在传送装置的焦平面中的纵向光学传感器。焦点纵向光学传感器优选地位于焦平面内。然而，焦点纵向光学传感器可以与焦平面间隔开距离±ε，其中|ε|≤0.2·f，其中f是传送装置的焦距。该距离可以是|ε|≤0.1·f，优选|ε|≤0.05·f，更优选|ε|≤0.02·f，并且最优选|ε|≤0.01·f。焦点纵向光学传感器可以布置成使得焦点纵向光学传感器的传感器区域基本上垂直于检测器的光轴取向。因此，如在此所使用的，术语“至少基本上布置在焦平面中”通常是指在焦平面中的放置，公差为±ε，其中|ε|≤0.2·f。

除了焦点纵向光学传感器之外，至少一个纵向光学传感器还可以包括至少一个另外的纵向光学传感器。至少一个纵向光学传感器可包括纵向光学传感器的传感器堆叠。焦点纵向光学传感器可以形成纵向光学传感器的堆叠的一部分。纵向光学传感器的堆叠可以包括不超过三个的纵向光学传感器。传感器堆叠可以由纵向光学传感器组成，该纵向光学传感器布置成使得纵向光学传感器的传感器区域基本上垂直于检测器的光轴取向。

在包括多个纵向光学传感器(例如纵向光学传感器的堆叠)的情况下，纵向光学传感器可以是相同的或可以是不同的，以使得可以包括至少两种不同类型的光学传感器。如下面进一步详细描述的，至少一个纵向光学传感器可以包括无机光学传感器和有机光学传感器中的至少一种传感器。如在此所使用的，有机光学传感器通常是指其中包含至少一种有机材料的光学传感器，优选至少一种有机光敏材料。此外，可以使用包括无机和有机材料二者的混合光学传感器。

对于纵向光学传感器的潜在实施例，可以参考在WO 2012/110924 A1中公开的光学传感器。然而，优选地，如下面将进一步详细描述的，根据本发明的检测器可以包括多个光学传感器，诸如在WO 2012/110924 A1中公开的多个光学传感器，优选地作为传感器堆叠。因此，作为示例，根据本发明的检测器可以包括如在WO 2012/110924 A1中公开的光学传感器的堆叠。

在检测器包括至少一个光学传感器堆叠的情况下，堆叠包括至少两个纵向光学传感器，堆叠可选地可以部分地或完全地浸入一个或多个透明浸没基质中，诸如在一种或多种浸没液体中，诸如在如以下中的一种或多种中：油；避免和/或减少界面处的反射的液体；树脂，聚合物。浸没基质通常可以适于避免和/或减少界面处的反射和/或可以适于机械地完全或部分地稳定堆叠，和/或可以适于完全或部分地保护堆叠免受外部影响，诸如机械、化学或环境影响。因此，堆叠的光学传感器中的至少一个可以完全或部分地浸没在至少一种浸没基质中和/或可以完全或部分地嵌入在至少一种浸没基质中。

如下面将进一步概述的，优选地，纵向光学传感器可以包括一个或多个光检测器，优选一个或多个有机光检测器，并且最优选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)，诸如一种或多种固体染料敏化有机太阳能电池(sDSC)。因此，优选地，检测器可以包括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)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)，优选地充当至少一个纵向光学传感器的多个DSC的堆叠(优选地，多个sDSC的堆叠)。

纵向光学传感器具有至少一个传感器区域。优选地，纵向光学传感器的传感器区域可以由一个连续的传感器区域形成，诸如每个装置一个连续的传感器区域或传感器表面。因此，优选地，纵向光学传感器的传感器区域或者在提供多个纵向光学传感器(诸如纵向光学传感器的堆叠)的情况下，纵向光学传感器的每一个传感器区域可以正好由一个连续传感器区域形成。

至少一个纵向光学传感器可以具有提供至少1mm²，优选至少5mm²的敏感区域(同样称为传感器区)的传感器区域，诸如5mm²至1000cm²的传感器区，优选7mm²至100cm²的传感器区，更优选1cm²的传感器区。传感器区优选地具有矩形几何形状，诸如正方形几何形状。然而，其它几何形状和/或传感器区是可行的。

优选地，纵向光学传感器可以是薄膜器件，其具有包括电极和光伏材料的层的层设置，所述层设置具有优选不超过1mm，更优选至多100μm，至多5μm或甚至更小的厚度。因此，纵向光学传感器的传感器区域优选地可以是或可以包括传感器区，其可以由面向对象的相应装置的表面形成。

纵向光学传感器是至少部分透明的。因此，通常，纵向光学传感器可以包括至少一个至少部分透明的光学传感器，以使得光束至少部分地可穿过纵向光学传感器。如在此所使用的，术语“至少部分透明”可以都指的是整个纵向光学传感器是透明的或者纵向光学传感器的一部分(诸如敏感区域)是透明的选项和/或纵向光学传感器或纵向光学传感器的至少透明部分可以以衰减或非衰减的方式传输光束的选项。因此，作为示例，透明纵向光学传感器可以具有至少10％，优选至少20％，至少40％，至少50％或至少70％的透明度。为了提供感觉(sensory)效应，通常，纵向光学传感器通常必须在光束和纵向光学传感器之间提供一些类型的相互作用，这通常导致透明度的损失。纵向光学传感器的透明度可以取决于光束的波长，导致纵向光学传感器的灵敏度、吸收度或透明度的光谱分布。在提供多个纵向光学传感器(诸如纵向光学传感器的堆叠)的情况下，优选地，多个纵向光学传感器和/或堆叠中的所有纵向光学传感器是透明的。

如以上所概述，在提供多个纵向光学传感器的情况下，光学传感器的光谱特性不一定必须相同。因此，纵向光学传感器中的一个纵向光学传感器可以在红色光谱区域中提供强吸收(诸如吸收峰值)，纵向光学传感器中的另一个纵向光学传感器可以在绿色光谱区域中提供强吸收，而纵向光学传感器中的另一个纵向光学传感器可以在蓝色光谱区域中提供强吸收。其它实施例是可行的。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的一个或多个范围中的电磁辐射。其中，术语可见光谱范围通常指380nm至780nm的光谱范围。术语红外光谱范围通常是指在780nm至1mm范围中，优选在780nm至3.0微米范围中的电磁辐射。术语紫外光谱范围通常是指在1nm至380nm范围中，优选在100nm至380nm范围中的电磁辐射。此外，600nm至780nm的光谱范围可以被定义为红色光谱范围，490nm至600nm的范围作为绿色光谱范围，以及380nm至490nm的范围作为蓝色光谱范围。

纵向传感器信号优选地可以选自由电流(诸如光电流)和电压(诸如光电压)组成的组。此外，可以预处理纵向传感器信号，以便诸如通过平均和/或滤波从原始传感器信号导出细化的传感器信号。另外或可替代地，纵向传感器信号可取决于光束的其它特性，诸如光束的宽度。纵向传感器信号优选地可以是电信号，诸如电流和/或电压。纵向传感器信号可以是连续或不连续的信号。此外，纵向传感器信号可以是模拟信号或数字信号。此外，纵向光学传感器本身和/或与纵向光学传感器的其它部件结合的纵向光学传感器可以适于诸如通过滤波和/或平均来处理或预处理纵向传感器信号，以便提供处理的纵向传感器信号。因此，作为示例，可以使用带通滤波器，以便仅发送特定频率范围的纵向传感器信号。其它类型的预处理是可行的。在下面，当参考纵向传感器信号时，在其中使用原始纵向传感器信号的情况和其中使用预处理的纵向传感器信号用于进一步评估的情况之间不会产生差别。

如在此所使用的，“光束”通常是行进到或多或少相同方向中的光的量。因此，优选地，如本领域技术人员已知的，光束可以指代高斯光束。然而，其它光束，诸如非高斯光束也是可能的。如下面进一步详细描述的，光束可以由对象发射和/或反射。此外，光束可以被反射和/或发射。光束可以至少部分地基本上平行于检测器的光轴传播。如在此所使用的，“基本上平行”是指偏离光轴不超过±20°，优选不超过±10°，更优选不超过±5°的束轴。

如以上所概述，给定光束照射的相同总功率，至少一个纵向传感器信号取决于在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”通常是指光束的横向延伸或由特定位置处的光束生成的光斑。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光束横截面的量度。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的面积的圆的横截面，其同样称为等效束横截面。

因此，给定由光束对传感器区域的照射的相同总功率，具有第一光束直径或束横截面的光束可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，特别是束直径的信息或至少一项信息。关于该效应的细节，可以参考WO 2012/110924 A1。

在下面，该效应通常被称为FiP效应，因为给定相同的照射总功率p，传感器信号i取决于光子通量F，即每单位面积的光子数。

在美国临时申请61/739,173和61/749,964中进一步公开的该效应可以用于确定光束从其朝向检测器行进的对象的纵向位置。因此，由于纵向光学传感器的传感器信号取决于传感器区域上的光束的宽度，诸如直径或半径，其又取决于检测器和对象之间的距离，所以纵向传感器信号可以用于确定对象的纵向坐标。传感器区域优选地可以是非像素化的传感器区域。因此，作为示例，评估装置可以适于使用对象的纵向坐标和传感器信号之间的预定关系，以便确定纵向坐标。预定关系可以通过使用经验校准测量和/或通过使用已知的束传播特性(诸如高斯束传播特性)来导出。对于进一步的细节，可以参考WO 2012/110924 A1和/或美国临时申请61/739,173和61/749,964。

对于这种FiP效应的细节，可以参考WO 2012/110924 A1或2012年12月19日提交的美国临时申请61/739,173，2013年1月8日提交的61/749,964，和2013年8月19日提交的61/867,169以及WO2014/097181 A1。具体地，在已知从对象传播到检测器的光束的一个或多个束特性的情况下，关于对象的纵向位置的至少一项信息可以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。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，对于高斯束，通过使用束腰和纵向坐标之间的高斯关系，可以容易地导出束直径或束腰与对象的位置之间的关系。

检测器包括至少一个纵向光学传感器。因此，检测器可以包括一个或多个纵向光学传感器。在提供多个两个或更多个纵向光学传感器的情况下，纵向光学传感器可以以各种方式布置，诸如通过以堆叠方式提供包括两个或更多个纵向光学传感器的传感器堆叠。

除了至少一个纵向光学传感器之外，检测器还可以可选地包括一个或多个附加光学传感器，其不是根据在此给出的定义的纵向光学传感器。因此，作为示例，检测器可以包括光学传感器的堆叠，其中光学传感器中的至少一个光学传感器是纵向光学传感器，并且其中光学传感器中的至少另一个光学传感器是不同类型的光学传感器，诸如横向光学传感器和/或成像装置，诸如有机成像传感器和/或诸如CCD和/或CMOS芯片的无机成像传感器。

因此，检测器可以进一步包括至少一个横向光学传感器，该横向光学传感器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，该横向位置是在至少一个维度上垂直于检测器的光轴的位置，该横向光学传感器适于生成至少一个横向传感器信号。评估装置可以被设计成通过评估横向传感器信号来生成关于对象的横向位置的至少一项信息。

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。关于术语横向位置，可以参考上面给出的定义。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上的至少一个坐标。作为示例，横向位置可以是由光束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)生成的光斑的位置。作为示例，平面中的位置可以在笛卡尔坐标和/或极坐标中给出。其它实施例是可行的。

对于横向光学传感器的潜在实施例，可以参考如在US 6,995,445和US 2007/0176165 A1中公开的位置敏感有机检测器。此外，可以参考WO 2014/097181 A1，并且其中公开的横向光学传感器的一个或多个实施例同样可以用于本发明的上下文中。然而，其它实施例是可行的，并且将在下面进一步详细描述。

应当注意，至少一个可选的横向光学传感器可以被实施为检测器的至少一个单独部件，其可以形成与至少一个纵向光学传感器分离的独立部件。然而，另外或可替代地，至少一个横向光学传感器同样可以完全或部分地实现为与和/或至少一个纵向光学传感器是相同的和/或可以完全或部分地集成到至少一个纵向光学传感器中。

至少一个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通过组合两个或更多个单独信号而导出的任意信号，诸如通过对两个或更多个信号平均化和/或通过形成两个或更多个信号的商值，如下面将进一步详细描述的。

因此，作为示例，根据本发明的检测器可以包括与一个或多个横向光学传感器结合的WO 2012/110924 A1中公开的光学传感器的堆叠。作为示例，一个或多个横向光学传感器可以设置在面向对象的纵向光学传感器的堆叠的一侧上。可替代地或另外地，一个或多个横向光学传感器可以设置在纵向光学传感器的堆叠的背离对象的一侧上。此外，另外或可替代地，一个或多个横向光学传感器可以插入在堆叠的纵向光学传感器之间。

如下面将进一步概述的，优选地，至少一个横向光学传感器和至少一个纵向光学传感器二者都可以包括一个或多个光检测器，优选一个或多个有机光电检测器，并且最优选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)，诸如一种或多种固体染料敏化有机太阳能电池(sDSC)。因此，优选地，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)，优选地充当至少一个纵向光学传感器的多个DSC的堆叠(优选地，多个sDSC的堆叠)。

在提供至少一个横向光学传感器的情况下，优选地，横向光学传感器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检测器，其中光伏材料嵌入在第一电极和第二电极之间。如在此所使用的，光伏材料通常是适于响应于用光照射光伏材料而生成电荷的材料或材料的组合。

优选地，横向光学传感器的第二电极可以是具有至少两个部分电极的分叉电极(split electrode)，其中横向光学传感器具有传感器区，其中至少一个横向传感器信号指示在传感器区中的光束位置。因此，如以上所概述，横向光学传感器可以是或可以包括一个或多个光检测器，优选一个或多个有机光检测器，更优选一个或多个DSC或sDSC。传感器区可以是面向对象的光电检测器的表面。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适于测量至少一个电流和/或电压信号，优选独立于其它部分电极的电极。因此，在提供多个部分电极的情况下，第二电极适于经由至少两个部分电极提供多个电势和/或电流和/或电压，这可以独立地测量和/或使用。

当使用具有至少一个具有两个或更多个部分电极的分叉电极作为第二电极的至少一个横向光学传感器时，通过部分电极的电流可取决于光束在传感器区中的位置。这通常可能是由于以下事实：欧姆损耗或电阻损耗可能发生在从由于入射到部分电极的光而生成电荷的位置的路径上。因此，除了部分电极之外，第二电极还可以包括连接到部分电极的一种或多种附加电极材料，其中一种或多种附加电极材料提供电阻。因此，由于通过一种或多种附加电极材料从电荷生成的位置到部分电极的路径上的欧姆损耗，通过部分电极的电流取决于电荷生成的位置并且因此取决于在传感器区中的光束的位置。对于确定光束在传感器区中的位置的这种原理的细节，可以参考下面的优选实施例和/或如在US 6,995,445和/或US 2007/0176165 A1中公开的物理原理和装置选项。

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来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比率，从而生成x坐标，和/或可以形成通过竖直部分电极的电流比率，从而生成y坐标。检测器，优选横向光学传感器和/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。

部分电极通常可以以各种方式限定，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竖直部分电极以便确定竖直坐标或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自由并且可以由一个或多个附加电极材料覆盖。如下面将进一步详细描述的，附加电极材料优选地可以是透明的附加电极材料，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。

另外的优选实施例可以涉及光伏材料。因此，横向光学传感器的光伏材料可以包括至少一种有机光伏材料。因此，通常，横向光学传感器可以是有机光检测器。优选地，有机光检测器可以是染料敏化太阳能电池。染料敏化太阳能电池优选可以是固体染料敏化太阳能电池，其包括嵌入在第一电极和第二电极之间的层设置，层设置包括至少一种n半导电金属氧化物、至少一种染料、以及至少一种固体p半导电有机材料。下面将公开染料敏化太阳能电池(DSC)的进一步的细节和可选的实施例。

横向光学传感器的至少一个第一电极优选是透明的。如在本发明中所使用的，术语透明通常是指透射通过透明对象之后的光强度等于或超过透射通过透明对象之前的光强度的10％，优选40％，以及更优选60％的事实。更优选地，横向光学传感器的至少一个第一电极可以完全或部分地由至少一种透明导电氧化物(TCO)制成。作为示例，可以命名为铟掺杂的氧化锡(ITO)和/或氟掺杂的氧化锡(FTO)。下面将给出进一步的示例。

此外，横向光学传感器的至少一个第二电极优选地可以完全或部分是透明的。因此，具体地，至少一个第二电极可以包括两个或更多个部分电极和与两个或更多个部分电极接触的至少一种附加电极材料。两个或更多个部分电极可以是不透明的。特别优选的是，使最终电极不透明，因为该电极然后可以被优化以将所有剩余的光转换成传感器信号。在此，“最终”电极可以是至少一个横向光学传感器的背离对象的电极。通常，不透明电极比透明电极更有效。因此，通常有利的是将透明传感器的数量和/或透明电极的数量减少到最小。在该上下文中，作为示例，可以参考如在WO2014/097181 A1中所示的至少一个横向光学传感器的电位设置。然而，其它设置是可行的。

作为示例，两个或更多个部分电极可以完全或部分地由金属制成。因此，两个或更多个部分电极优选地位于传感器区的边缘处。然而，两个或更多个部分电极可以通过优选地是透明的至少一种附加电极材料电连接。因此，第二电极可以包括具有两个或更多个部分电极的不透明边缘和具有至少一种透明附加电极材料的透明内部区域。更优选地，横向光学传感器的至少一个第二电极，诸如上述至少一种附加电极材料，可以完全或部分地由至少一种导电聚合物，优选透明导电聚合物制成。作为示例，可以使用具有导电率为至少0.01S/cm，优选至少0.1S/cm或更优选至少1S/cm或甚至至少10S/cm或至少100S/cm的导电聚合物。作为示例，至少一种导电聚合物可以选自：聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)，优选PEDOT电掺杂有至少一种抗衡离子，更优选掺杂有聚苯乙烯磺酸钠的PEDOT(PEDOT：PSS)；聚苯胺(PANI)；聚噻吩。

如以上所概述，导电聚合物可以在至少两个部分电极之间提供电连接。导电聚合物可以提供欧姆电阻率，允许确定电荷生成的位置。优选地，导电聚合物在部分电极之间提供0.1-20kΩ的电阻率，优选地为0.5-5.0kΩ的电阻率，以及更优选地为1.0-3.0kΩ的电阻率。

通常，如在此所使用的，导电材料可以是具有小于10⁴，小于10³，小于10²或小于10Ωm的比电阻的材料。优选地，导电材料具有小于10^-1，小于10^-2，小于10^-3，小于10^-5或小于10^-6Ωm的比电阻。最优选地，导电材料的比电阻小于5×10^-7Ωm或小于1×10^-7Ωm，特别是在铝的比电阻的范围中。

如以上所概述，优选地，横向光学传感器和纵向光学传感器中的至少一个光学传感器是透明光学传感器。因此，至少一个横向光学传感器可以是透明横向光学传感器和/或可以包括至少一个透明横向光学传感器。另外或可替代地，至少一个纵向光学传感器可以是透明的纵向光学传感器和/或可以包括至少一个透明的纵向光学传感器。在提供多个纵向光学传感器的情况下，诸如纵向光学传感器的堆叠，优选地多个和/或堆叠的所有纵向光学传感器，或多个和/或堆叠的所有纵向光学传感器但是除一个纵向光学传感器之外是透明的。作为示例，在提供纵向光学传感器的堆叠的情况下，其中纵向光学传感器沿着检测器的光轴布置，优选地，所有纵向光学传感器但是除了远离对象的最后一个纵向光学传感器之外可以是透明的纵向光学传感器。最后一个纵向光学传感器，即在背离对象的堆叠侧上的纵向光学传感器可以是透明的纵向光学传感器或不透明的纵向光学传感器。下面将给出示例性实施例。

光束可在入射在横向光学传感器和纵向光学传感器中的另一个光学传感器之前穿过透明光学传感器。因此，来自对象的光束可以随后到达横向光学传感器和纵向光学传感器，反之亦然。

优选地，具体地(在一个或多个纵向光学传感器提供上述FiP效应的情况下)至少一个纵向光学传感器或者(在设置多个纵向光学传感器的情况下)一个或多个纵向光学传感器可以是或可以包括DSC，优选sDSC。如在此所使用的，DSC通常是指具有至少两个电极的设置，其中电极中的至少一个电极是至少部分透明的，其中至少一种n半导电金属氧化物、至少一种染料和至少一种电解质或p半导电材料嵌入在电极之间。在sDSC中，电解质或p半导电材料是固体材料。通常，对于同样可以用于本发明内的一个或多个光学传感器的sDSC的可能设置，可以参考WO 2012/110924 A1、美国临时申请61/739,173和61/749,964、EP 13171898.3、EP 13171900.7或EP 13171901.5中的一个或多个。其它实施例是可行的。如WO 2012/110924 A1中所证明的，上述FIP效应具体地可以存在于sDSC中。

因此，通常，至少一个纵向光学传感器可以包括具有层设置的至少一个纵向光学传感器。纵向光学传感器可以包括至少一个第一电极、至少一种n半导电金属氧化物、至少一种染料、至少一种p半导电有机材料，优选固体p半导电有机材料、以及至少一个第二电极。第一电极和第二电极二者都可以是透明的。

如以上所概述，至少一个纵向光学传感器或者在提供多个纵向光学传感器的情况下，纵向光学传感器中的至少一个纵向光学传感器可以是有机光学传感器，其包括具有至少两个电极以及嵌入在这些电极之间的至少一种光伏材料的光敏层设置。在下面，将给出光敏层设置的优选设置的示例，特别是关于可在光敏层设置中使用的材料。光敏层设置优选是太阳能电池，更优选有机太阳能电池和/或染料敏化太阳能电池(DSC)，更优选固体染料敏化太阳能电池(sDSC)的光敏层设置。然而，其它实施例是可行的。

优选地，光敏层设置包括夹在第一电极和第二电极之间的至少一种光伏材料，诸如包括至少两个层的至少一个光伏层设置。优选地，光敏层设置和光伏材料包括至少一层n半导电金属氧化物、至少一种染料和至少一种p半导电有机材料。作为示例，光伏材料可以包括具有n半导电金属氧化物(诸如二氧化钛)的至少一种致密层、接触n半导电金属氧化物的致密层的n半导电金属氧化物的至少一个纳米多孔层(诸如二氧化钛的至少一个纳米多孔层)、对n半导电金属氧化物的纳米多孔层敏化的至少一种染料(优选有机染料)，以及接触n半导电金属氧化物的染料和/或纳米多孔层的至少一种p半导电有机材料的至少一层的层设置。

正如将在下面进一步详细解释的，n半导电金属氧化物的致密层可以在第一电极和至少一层纳米多孔n半导电金属氧化物之间形成至少一个阻挡层。然而，应注意，其它实施例是可行的，诸如具有其它类型的缓冲层的实施例。

至少两个电极包括至少一个第一电极和至少一个第二电极。第一电极可以是阳极或阴极中的一个，优选为阳极。第二电极可以是阳极或阴极中的另一个，优选为阴极。第一电极优选接触n半导电金属氧化物的至少一层，并且第二电极优选接触p半导电有机材料的至少一层。第一电极可以是接触基板的底部电极，并且第二电极可以是背离基板的顶部电极。可替代地，第二电极可以是接触基板的底部电极，并且第一电极可以是背离基板的顶部电极。优选地，第一电极和第二电极二者都是透明的。

在下面，将公开关于第一电极、第二电极和光伏材料的一些选项，优选地包括两种或更多种光伏材料的层设置。然而，应当注意，其它实施例是可行的。

a)基板、第一电极和n半导体金属氧化物

通常，对于第一电极和n半导电金属氧化物的优选实施例，可以参考WO 2012/110924 A1、美国临时申请号61/739,173或美国临时申请号61/708,058中的一个或多个，其全部内容通过参考包括在此。其它实施例是可行的。

在下面，应当假设第一电极是直接或间接地接触基板的底部电极。然而，应当指出其它设置是可行的，其中第一电极是顶部电极。

n半导电金属氧化物可以是单一金属氧化物或不同的氧化物的混合物，该n半导体金属氧化物可用在光敏层设置中，诸如在n半导体金属氧化物的至少一个致密膜(同样称为固体膜)中，和/或在n半导电金属氧化物的至少一个纳米多孔膜(同样称为纳米颗粒膜)中。同样可以使用混合的氧化物。n半导电金属氧化物可以特别是多孔的和/或以纳米颗粒氧化物的形式使用，在该情况下纳米颗粒被理解为是指具有小于0.1微米的平均颗粒尺寸的颗粒。纳米颗粒氧化物通常通过烧结方法施加到导电基板(即，具有导电层作为第一电极的载体)作为具有大的表面积的薄多孔膜。

优选地，纵向光学传感器使用至少一个透明基板。基板可以是刚性的或者柔性的。合适的基板(以下也称为载体)与金属箔一样，特别是塑料片或膜，并且特别是玻璃片或玻璃膜。特别用于根据上述优选结构的第一电极的特别合适的电极材料是导电材料，例如透明导电氧化物(TCO)，例如氟和/或铟掺杂的氧化锡(FTO或ITO)和/或铝掺杂的氧化锌(AZO)、碳纳米管或金属膜。可替代地或另外，然而同样可以使用仍具有足够透明度的薄金属膜。

基板可以覆盖或涂覆有这些导电材料。因为一般仅单个基板在提出的结构中需要，但是柔性单元的形成同样是可能的。这使得如果完全采用刚性基板则实现起来具有难度的大量最终用途可行，例如在银行卡、服装等中的使用。

第一电极，特别是TCO层，可另外覆盖或涂覆有固体或致密的金属氧化物缓冲层(例如10nm至200nm的厚度)，以便防止p型半导体与TCO层的直接接触(参见Peng et al.,Coord.Chem.Rev.248,1479(2004))。然而，在固体p半导电电解质与第一电极的接触与液体或凝胶形式的电解质相比显著减少的情况下，固体p半导电电解质的使用使该缓冲层在许多情况下不是必需的，以使得在许多情况下可以省掉该层，该层同样具有电流限制效果，并且同样可以恶化p半导电金属氧化物与第一电极的接触。这增强了部件的效率。另一方面，这种缓冲层可以进而以受控的方式利用，以便将染料太阳能电池的电流分量与有机太阳能电池的电流分量匹配。此外，在其中缓冲层已经特别在固体电池中省掉的电池的情况下，随着电荷载体的不希望的复合而经常发生问题。在这方面，在许多情况下，特别地在固体单元中，缓冲层是特别有利的。

如众所周知的，金属氧化物的薄层或薄膜通常是便宜的固体半导体材料(n型半导体)，但由于大的带隙，其吸收通常不在电磁光谱的可见区域内，而是通常在紫外光谱区域中。对于在太阳能电池中的使用，如在染料太阳能电池中的情况下，金属氧化物因此通常必须与作为光敏剂的染料组合，该光敏剂在太阳光的波长范围(即在300nm至2000nm处)中吸收，并且在电子激发态中，将电子注入半导体的导带。借助于在电池中附加用作进而在反电极处还原的电解质的固体p型半导体，电子可以再循环到敏化剂，以使得其再生。

用于有机太阳能电池中使用的特别关注的是半导体氧化锌、二氧化锡、二氧化钛或这些金属氧化物的混合物。金属氧化物可以以纳米晶体多孔层的形式使用。这些层具有涂覆有作为敏化剂的染料的大表面积，以使得实现太阳光的高吸收。结构化的例如纳米棒的金属氧化物层给出如下优点，诸如更高的电子迁移率或由染料填充的改善孔隙。

金属氧化物半导体可以单独或以混合物的形式使用。同样可以采用一种或多种其它金属氧化物涂覆金属氧化物。此外，金属氧化物同样可以作为涂层施加到另一个半导体，例如GaP、ZnP或ZnS。

特别优选的半导体是在锐钛矿多晶型物的氧化锌和二氧化钛，其优选以纳米晶体形式使用。

此外，敏化剂可以有利地与通常找到在这些太阳能电池中的用途的所有n型半导体相结合。优选的示例包括：在陶瓷中使用的金属氧化物，诸如二氧化钛、氧化锌、氧化锡(IV)、氧化钨(VI)、氧化钽(V)、氧化铌(V)、氧化铯、钛酸锶、锡酸锌；钙钛矿型复合氧化物，例如钛酸钡；以及二元和三元铁氧化物，它们同样可以以纳米晶体或无定形形式存在。

由于惯常的有机染料和钌、酞菁和卟啉具有的强烈吸收，甚至n半导体金属氧化物的薄层或膜足以吸收所需量的染料。薄的金属氧化物膜进而具有如下优点，即不需要的复合过程的可能性下降，并且染料子单元的内部电阻减小。对于n半导电金属氧化物，可以优先使用100nm至最多20微米，更优选在500nm和约3微米之间的范围中的层厚度。

b)染料

在本发明的上下文中，如一般特别用于DSC，术语“染料”、“敏化剂染料”以及“敏化剂”基本上同义使用，而没有可能的配置的任何限制。在本发明的上下文中可用的许多染料从现有技术中是已知的，并且因此对于可能的材料示例，同样可以参考关于染料太阳能电池的现有技术的以上描述。作为优选的示例，可以使用在WO 2012/110924 A1、美国临时申请号61/739,173或美国临时申请号61/708,058中公开的一种或多种染料，其全部内容通过参考包括在此。另外或可替代地，可以使用如在WO 2007/054470 A1和/或WO 2012/085803 A1中公开的一种或多种染料，其全部内容也通过引用包括在此。

基于二氧化钛的染料敏化太阳能电池例如在“自然”杂志353期第737至740页(1991年)的US-A-4 927 721和同样是“自然”杂志395期第583至585页(1998年)的US-A-5 350 644，以及EP-A-1 176 646中描述为半导体材料。在这些文献中描述的染料原则上也可以有利地在本发明的上下文中使用。这些染料太阳能电池优选包括过渡金属络合物的单分子膜，特别是钌络合物，其经由酸基团键合到二氧化钛层作为敏化剂。

已经提出的许多敏化剂包括不含金属的有机染料，它们同样可以在本发明的上下文中可用。特别是在固体染料太阳能电池中，例如采用二氢吲哚染料(例如参见Schmidt-Mende等人的Adv.Mater.2005,17,813)可以实现超过4％的高效率。US-A-6 359 211描述了在花青、恶嗪、噻嗪和吖啶染料(具有经由烯烃基键合的羧基基团，用于固定到二氧化钛半导体)的本发明的上下文中同样可实施的用途。

在所提出的染料太阳能电池中特别优选的敏化剂染料是在DE 10 2005 053 995 A1或WO 2007/054470 A1中描述的二萘嵌苯衍生物、三萘嵌二苯(terrylene)衍生物和四萘嵌三苯(quaterrylene)衍生物。此外，如以上所概述的，可以使用如在WO 2012/085803 A1中公开的一种或多种染料。另外或可替代地，可以使用WO 2013/144177 A1中公开的一种或多种染料。WO 2013/144177 A1和/或EP 12162526.3的全部内容通过引用并入在此。具体地，可以使用染料D-5和/或染料R-3，其也称为ID1338：

染料D-5的制备和特性在WO 2013/144177 A1中公开。在本发明的上下文中同样可能的这些染料的使用导致具有高效率和同时高稳定性的光伏元件。

萘嵌苯(rylene)在太阳光的波长范围中表现出强吸收，并且可以取决于共轭系统的长度，覆盖从约400nm(来自DE 10 2005 053 995 A1的二萘嵌苯衍生物)到高至900nm(来自DE 10 2005 053 995 A1的四萘嵌三苯衍生物I)的范围。基于三萘嵌二苯的萘嵌苯衍生物I根据其组分以吸附到二氧化钛的固态在从约400nm至800nm的范围中吸收。为了实现从可见光到近红外区域的入射太阳光的非常可观的利用率，有利的是使用不同萘嵌苯衍生物的混合物。有时，同样使用不同萘嵌苯的同源物同样是可取的。

萘嵌苯衍生物I可以容易地并以永久的方式固定到n半导电金属氧化膜。经由酐官能团(×1)或在原位形成的羧基基团-COOH或-COO-，或经由在酰亚胺或缩合物基团(condensate radicals)((×2)或(×3))中存在的酸基团A实现键合。在DE 10 2005 053 995 A1中所述的萘嵌苯衍生物I具有在本发明上下文中的染料敏化太阳能电池中使用的良好适合性。

特别优选的萘嵌苯染料是ID1187：

和/或ID1167：

特别优选的是，何时在分子的一端的染料具有使其固定到n型半导体膜可行的锚固基团。在分子的另一端，染料优选包括电子供体Y，其促进在电子释放到n型半导体之后的染料再生，并且同样防止与已经释放到半导体的电子的复合。

对于关于合适染料的可能选择的进一步细节，例如可以再参考DE 10 2005 053 995 A1。借助于示例，可以特别使用钌络合物、卟啉、其它有机敏化剂，以及优选为萘嵌苯。

染料可以以简单的方式固定到n半导电金属氧化膜(诸如纳米多孔n半导电金属氧化物层)上或中。例如，n半导体金属氧化物膜可以以新鲜烧结(仍温热)的状态与在合适有机溶剂中的染料溶液或悬浮液接触足够的时长(例如约0.5小时至24小时)。这可以例如通过浸渍金属氧化物涂覆的基板到染料溶液中来实现。

如果将要使用不同染料的组合，则它们例如可以从包括一种或多种染料的一种或多种溶液或悬浮液施加。另外可以使用由例如CuSCN的层分离的两种染料(关于这个问题，例如参见Tennakone,K.J.,Phys.Chem.B.2003,107,13758)。最方便的方法在个别情况下比较容易确定。

在选择染料和n半导电金属氧化物的氧化物颗粒的尺寸时，有机太阳能电池应当被配置为使得最大量的光被吸收。氧化物层应结构化以使得固体p型半导体可以有效地填充孔隙。例如，较小的颗粒具有较大的表面积，并且因此能够吸收更大量的染料。另一方面，较大的颗粒一般具有较大的孔隙，其使通过p导体的更好渗透可行。

c)p半导电有机材料

如以上所述，诸如DSC或sDSC的光敏层设置的至少一个光敏层设置可以特别包括至少一种p半导电有机材料，优选至少一种固体p半导电材料，其在下文同样指定为p型半导体或p型导体。下文中，给定这种有机p型半导体的一系列优选实施例的描述，这种有机p型半导体可单独或另外以任何希望的组合使用，例如具有各自的p型半导体的多个层的组合和/或在一个层中的多种p型半导体的组合。

为了防止在n半导电金属氧化物的电子与固体p导体的复合，在n半导电金属氧化物和p型半导体之间可以使用具有钝化材料的至少一个钝化层。该层应当非常薄，并且应当尽可能仅覆盖n半导电金属氧化物的尚未覆盖的位置。在某些情况下，钝化材料同样可以施加到在染料前面的金属氧化物。优选的钝化材料特别是以下物质中的一种或多种：Al₂O₃；硅烷，例如CH₃SiCl₃；Al³⁺；4-叔丁基吡啶(TBP)；MgO；GBA(4-胍基丁酸)以及类似的衍生物；烷基酸；十六烷基丙二酸(HDMA)。

如以上所概述，优选一种或多种固体有机p型半导体单独或者与在特性上是有机或无机的一种或多种另外的p型半导体组合使用。在本发明的上下文中，p型半导体一般理解为是指一种材料，特别是能够传导空穴的有机材料，也就是说正电荷载流子。更具体地，它可以是具有广泛的π电子体系的有机材料，其可以稳定地氧化至少一次以例如形成所谓的基阳离子。例如，p型半导体可以包括具有所提特性的至少一种有机基体材料。此外，p型半导体可以可选地包括强化p半导电特性的一种或多种掺杂剂。影响p型半导体的选择的重要参数是空穴迁移率，因为这部分地确定了空穴扩散长度(参见Kumara,G.,Langmuir,2002,18,10493-10495)。在不同的螺环化合物中的电荷载流子迁移率的比较例如可以在T.Saragi,Adv.Funct.Mater.2006,16,966-974中找到。

优选地，在本发明的上下文中，使用有机半导体(即一种或多种低分子量的低聚或聚合半导体或这种半导体的混合物)。特别优选的是给出可从液相处理的p型半导体。在此的示例是这样的p型半导体，其基于诸如聚噻吩和聚芳基胺的聚合物，或基于无定形的、可逆可氧化的非聚合的有机化合物，诸如在开始时提到的螺二芴(例如参见US 2006/0049397和在其中公开为p型半导体的螺环化合物，其在本发明的上下文中同样可使用)。优选的是假设使用低分子量有机半导体，诸如在WO 2012/110924 A1中公开的低分子量的p型半导体材料，优选螺-MeOTAD，和/或在Leijtens等人在ACS Nano,VOL.6,NO.2,1455-1462(2012)中公开的一种或多种p型半导体材料。另外或可替代地，可以使用如在WO 2010/094636中公开的一种或多种p型半导电材料，其全部内容通过引用包括在此。此外，同样可以从现有技术的以上描述中参考关于p半导电材料和掺杂剂的评论。

p型半导体优选是可产生的或通过施加至少一个p导电有机材料到至少一个载体元件来产生，其中施加例如从包括至少一种p导电有机材料的液相沉积来实现。在该情况下，沉积原则上可以通过任何所需的沉积工艺再次实现，例如通过旋涂、刮涂、刀涂、印刷或所述和/或其它沉积方法的组合。

有机p型半导体可特别包括诸如螺环-MeOTAD的至少一个螺环化合物，和/或具有如下结构式的至少一种化合物：

其中

A¹、A²、A³每一个是独立可选取代的芳基基团或杂芳基基团，

R¹、R²、R³每一个独立地选自由取代基-R、-OR、-NR₂、-A⁴-OR以及-A⁴-NR₂组成的组，

其中R选自由烷基、芳基和杂芳基组成的组，

以及

其中A⁴为芳基基团或杂芳基基团，以及

其中n在每一种情况下在式I中独立地为0、1、2或3的值，

其条件是单独的n个值的总和为至少2，并且至少R¹、R²以及R³基中的两个是-OR和/或-NR₂。

优选地，A²和A³是相同的；相应地，式(I)的化合物优选具有以下结构(Ia)

更特别地，如以上所概述，p型半导体可以因此具有至少一个低分子量的有机p型半导体。低分子量材料通常理解为是指以单体、非聚合或非低聚形式存在的材料。如在本发明上下文中使用的术语“低分子量”优选是指p型半导体具有在从100g/mol至25000g/mol范围中的分子量。优选地，低分子量物质具有500g/mol至2000g/mol的分子量。

一般地，在本发明的上下文中，p半导电特性被理解是指材料特性，特别是形成空穴和/或输送这些空穴和/或传递它们到相邻分子的有机分子。更具体地，这些分子的稳定氧化应当是可能的。此外，所提及的低分子量的有机p型半导体可以特别具有广泛的π电子体系。更具体地，至少一种低分子量的p型半导体可以是从溶液可处理的。低分子量的p型半导体可以特别包括至少一个三苯胺。特别优选地，当低分子量的有机p型半导体包括至少一种螺环化合物。螺环化合物被理解为是指多环有机化合物，其环仅在也被称为螺原子的一个原子处结合。更具体地，螺原子可以是sp³杂合的，以使得经由螺原子彼此连接的螺环化合物的成分例如在彼此相对的不同平面中设置。

更优选地，螺环化合物具有下式的结构：

其中aryl¹、aryl²、aryl³、aryl⁴、aryl⁵、aryl⁶、aryl⁷以及aryl⁸基每一个独立地选自取代的芳基和杂芳基，特别是选自取代的苯基，其中芳基和杂芳基，优选苯基，每一个独立地(优选在每种情况下由选自-O-烷基、-OH、-F、-Cl、-Br以及-I的一个或多个取代基)取代，其中烷基优选是甲基、乙基、丙基或异丙基。更优选地，在每种情况下苯基每一个由选自-O-Me、-OH、-F、-Cl、-Br和-I组成的组的一种或多种取代基独立地取代。

此外优选地，螺环化合物是下式的化合物：

其中R^r、R^s、R^t、R^u、R^v、R^w、R^x以及R^y每一个独立地选自由-O-烷基、-OH、-F、-Cl、-Br和-I组成的组，其中烷基优选是甲基、乙基、丙基或异丙基。更优选地，R^r、R^s、R^t、R^u、R^v、R^w、R^x以及R^y每一个独立地选自由-O-Me、-OH、-F、-Cl、-Br和-I组成的组。

更特别地，p型半导体可以包括螺环-MeOTAD或由螺环-MeOTAD组成，即下式的化合物(可从德国的达姆施塔特市的Merck KGaA在商业上获得)：

可替代地或另外，同样可以使用其它p半导电化合物，特别是低分子量和/或低聚和/或聚合p半导电化合物。

在替代实施例中，低分子量的有机p型半导体包括上述通式I中的一种或多种化合物，其例如可参考PCT申请号PCT/EP2010/051826。对于上述的螺环化合物附加或可替代地，p型半导体可以包括上述通式I中的至少一种化合物。

如在本发明的上下文中使用的术语“烷基”或“烷基基团”或“烷基团”一般应理解为是指被取代的或未取代的C₁-C₂₀-烷基。优选的是C₁-至C₁₀-烷基，特别优选的是C₁-至C₈-烷基。烷基可以是直链或支链的。此外，烷基可由选自由C₁-C₂₀-烷氧基、卤素(优选F)以及C₆-C₃₀-芳基(可进而被取代或未被取代)组成的组中的一个或多个取代基取代。合适的烷基基团的示例是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基和辛基，以及同样异丙基、异丁基、异戊基、仲丁基、叔丁基、新戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基己基，以及同样由C₆-C₃₀-芳基、C₁-C₂₀-烷氧基和/或卤素(特别是F，例如CF₃)取代的上述烷基基团的衍生物。

如在本发明的上下文中使用的术语“芳基”或“芳基基团”或“芳基”应理解为是指从单环、二环、三环或其它多环芳族环得到的可选被取代的C₆-C₃₀-芳基，其中芳族环不包括任何环杂原子。芳基优选包括五元和/或六元芳族环。当芳基不是单环体系时，在用于第二环的术语“芳基”的情况下，饱和形式(全氢化形式)或部分不饱和形式(例如二氢形式或四氢形式)同样是可以的，假设特定形式是已知的和稳定的。在本发明的上下文中的术语“芳基”因此例如同样包括双环或三环基，其中两个或所有三个基是芳族；以及同样双环或三环基，其中仅一个环是芳族的；以及同样三环基，其中两个环是芳族的。芳基的示例是：苯基、萘基、茚满基、1,2-二氢萘基、1,4-二氢萘基、芴基、茚基、蒽基、菲基或1,2,3,4-四氢萘基。特别优选的是给出C₆-C₁₀-芳基，例如苯基或萘基，非常特别优选的是C₆-芳基，例如苯基。此外，术语“芳基”同样包括环体系，该环体系包括经由单键或双键彼此结合的至少两个单环、双环或多环芳族环。一个示例是联苯基团。

如在本发明的上下文中使用的术语“杂芳基”或“杂芳基基团”或“杂芳基团”应理解为是指可选取代的五元或六元芳族环和多环环，例如具有在至少一个环中的至少一个杂原子的二环和三环化合物。在本发明的上下文中的杂芳基优选包括5至30个环原子。它们可以是单环、二环或三环，并且一些可以通过用杂原子取代在芳基基本骨架中的至少一个碳原子来从前述芳基得到。优选的杂原子为N、O和S。杂芳基基团更优选具有5至13个环原子。杂芳基的基本骨架特别优选选自诸如吡啶和五元杂芳族化合物(诸如噻吩、吡咯、咪唑或呋喃)的体系。这些基本骨架可以可选地稠合到一个或两个六元芳基。此外，术语“杂芳基”同样包括环体系，该环体系包括至少两个经由单键或双键彼此结合的单环、双环或多环芳族环，其中至少一个环包括杂原子。当杂芳基不是单环体系时，在用于至少一个环的术语“杂芳基”的情况下，饱和形式(全氢化形式)或部分不饱和形式(例如二氢形式或四氢形式)同样是可以的，假设特定形式是已知的和稳定的。在本发明的上下文中，术语“杂芳基”因此包括例如同样双环或三环基，其中两个或所有的三个基是芳族；以及同样双环或三环基，其中仅一个环是芳族的；以及同样三环基，其中两个环都是芳族的，其中环中的至少一个环，即至少一个芳族或一个非芳香族环具有杂原子。合适的稠合杂芳族例如是咔唑基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩。基本骨架可以在一个、多于一个或所有可取代的位置处取代，合适的取代基可以与已经在C₆-C₁₀-芳基的定义下指定的相同。然而，杂芳基优选是未取代的。合适的杂芳基是例如吡啶-2-基、吡啶-3-基、吡啶-4-基、噻吩-2-基、噻吩-3-基、吡咯-2-基、吡咯-3-基、呋喃-2-基、呋喃-3-基和咪唑-2-基和相应的苯并稠合基团，特别是咔唑基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基。

在本发明的上下文中，术语“可选取代”是指其中烷基基团、芳基基团或杂芳基基团中的至少一个氢基已由取代基取代的基团。关于该取代基的类型，优选的是烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基和辛基，以及异丙基、异丁基、异戊基、仲丁基、叔丁基、新戊基、3,3-二甲基丁基和2-乙基己基、芳基，例如C₆-C₁₀-芳基，特别是苯基或萘基，最优选是C₆-芳基，例如苯基和杂芳基，例如吡啶-2-基、吡啶-3-基、吡啶-4-基、噻吩-2-基、噻吩-3-基、吡咯-2-基、吡咯-3-基、呋喃-2-基、呋喃-3-基和咪唑-2-基，以及同样相应的苯并稠合基团，特别是咔唑基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩。另外的示例包括以下取代基：烯基、炔基、卤素、羟基。

在此取代的程度可能从单取代基到高至最多数量的可能取代基而改变。

用于根据本发明使用的式I的优选化合物是值得注意的，因为R¹、R²和R³基中的至少两个是对位-OR和/或-NR₂取代基。至少两个基团在此可以是仅-OR基、仅-NR₂基、或至少一个-OR和至少一个-NR₂基团。

用于根据本发明使用的式I的特别优选化合物是值得注意的，因为R¹、R²和R³基中的至少四个是对位-OR和/或-NR₂取代基。至少四个基在此可以是仅-OR基、仅-NR₂基、或-OR和-NR₂基的混合物。

用于根据本发明使用的式I的特别优选化合物是值得注意的，因为R¹、R²和R³基中的全部是对位-OR和/或-NR₂取代基。它们可以是仅-OR基、仅-NR₂基、或-OR和-NR₂基的混合物。

在所有情况下，在-NR₂基中的两个R可以彼此不同，但它们优选是相同的。

优选地，A¹、A²和A³每个独立地选自如下组成的组：

m是从1到18的整数，

R⁴是烷基、芳基或杂芳基，其中R⁴优选是芳基，更优选是苯基，

R⁵、R⁶每个独立为H、烷基、芳基或杂芳基，

其中示出的结构的芳族环和杂芳环可以可选地具有进一步的取代。在此芳族环和杂芳环的取代度可以从单取代基到高至最大数量的可能取代基而改变。

在芳族环和杂芳环的进一步取代的情况下，优选的取代基包括用于一个、两个或三个可选的取代芳族环和杂芳环基团的上述的取代基。

优选地，示出的结构的芳族环和杂芳环没有进一步的取代基。

更优选地，A¹、A²和A³每一个独立为，

更优选地

更优选地，式(I)的至少一种化合物具有以下结构中的一个结构：

在替代实施例中，有机p型半导体包括具有以下结构的类型ID322的化合物：

用于根据本发明使用的化合物可通过对本领域的技术人员已知的有机合成的常规方法来制备。相关(专利)文献的引用可另外在下面引证的合成示例中找到。

d)第二电极

第二电极可以是面向基板的底部电极或另外面向远离基板的顶部电极。如以上所概述，第二电极可以是完全或部分透明的。如在此所使用的，术语部分透明是指如下事实，即第二电极可以包括透明区域和不透明区域。

可以使用以下组的材料中的一种或多种材料：至少一种金属材料，优选选自由铝、银、铂、金组成的组的金属材料；至少一种非金属无机材料，优选LiF；至少一种有机导电或半导电材料，优选至少一种导电聚合物，以及更优选至少一种透明导电聚合物。

第二电极可包括至少一个金属电极，其中可使用以纯的形式或作为混合物/合金的一种或多种金属，诸如特别是铝或银。

另外或可替代地，可以单独以及与金属电极组合来使用非金属材料，诸如无机材料和/或有机材料。作为示例，无机/有机混合电极或多层电极的使用是可能的，例如LiF/铝电极的使用。另外或可替代地，可以使用导电聚合物。因此，光学传感器的第二电极优选地可以包括一种或多种导电聚合物。

因此，作为示例，第二电极可包括与一个或多个金属层结合的一种或多种导电聚合物。优选地，至少一种导电聚合物是透明的导电聚合物。该组合允许通过仍提供足够的导电率来提供非常薄且因此透明的金属层，以便使第二电极呈现透明和高度导电。因此，作为示例，每一个或组合的一个或多个金属层可具有小于50nm，优选小于40nm或甚至小于30nm的厚度。

作为示例，可以使用选自如下组成的组的一种或多种导电聚合物：聚苯胺(PANI)和/或它的化学相关物；聚噻吩和/或它的化学相关物，诸如聚(3-己基噻吩)(P3HT)和/或PEDOT：PSS(聚(3,4-亚乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐))。另外或可替代地，一个或多个导电聚合物如在EP 2507286 A2、EP 2205657 A1或EP 2220141 A1中公开。例如，对于另外的示例性实施例，可参考美国临时申请号61/739,173或美国临时申请号61/708,058，其全部内容通过引用包括在此。

另外或可替代地，可以使用无机导电材料，诸如无机导电碳材料，诸如选自如下组成的组的碳材料：石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纳米线。

此外，同样可以使用电极设计，其中部件的量子效率借助于适当的反射以迫使光子穿过吸收层至少两次来增加。这种层结构同样被称为“聚光器(concentrator)”，并同样例如在WO 02/101838(特别是页23-24)中描述。

如以上所概述，评估装置被设计成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项信息。然而，高斯光束可以在焦点之前和之后的距离z处提供相同的束宽度，以使得束轮廓中的模糊性可能发生。

通常，例如从WO2012/110924A1或2012年12月19日提交的美国临时申请61/739,173，2013年1月8日提交的61/749,964和2013年8月19日提交的61/867,169以及WO2014/097181A1中已知通过提供多个纵向光学传感器(例如，适于提供FiP效应的至少两个纵向光学传感器，诸如纵向光学传感器的堆叠)来克服模糊性的发生。因此，通过评估来自随后由光束照射的纵向光学传感器(诸如传感器堆叠的后续纵向光学传感器)的信号，可以解决束轮廓中的模糊性。通过沿着至少两个位置测量束宽度，可以通过确定光束是否仍在变窄或变宽来解决这种模糊性。通过提供具有FiP效应的两个或更多个纵向光学传感器，可以提供更高的精度。评估装置可以适于确定光束在至少两个光学传感器的传感器区域中的宽度，并且评估装置通过评估宽度可以进一步适于生成关于对象的纵向位置的至少一项信息，其中光束从该对象朝向光学检测器传播。

根据本发明的检测器可以提供减少解决模糊性所需的纵向光学传感器的量的可能性。关于光束光学器件的以下公式，可以参考“Fundamentals of Photonics”，Bahaa EA Saleh，Malvin Carl Teich，1991John Wiley&Sons，Inc.，Chapter 3”。通常，纵向光学传感器的效率η，特别是功率与电流转换效率，可以取决于入射光的强度I：

其中C_η是常数，P是入射光的功率，A是照射面积。此外，效率由j＝η·P定义，其中j是纵向光学传感器信号电流。因此，纵向光学传感器信号电流由如下给出

高斯束的功率由束面积A上的积分给出：

对于沿着z轴与位于z＝0处的传送装置对准的光学系统。至少一个对象可以位于距离z_t处。z可以是轴向距离，并且ρ可以是径向距离。

由强度I的高斯束引起的纵向光学传感器信号电流因此由如下给出

聚焦光束的强度I_f可由如下给出

其中l_0f和W_0f是焦点处的强度和宽度，并且W_f是聚焦束的z相关宽度。强度l_0f取决于对象的距离。

对于高斯束，束宽度由如下给出

其中z_f是焦点的z坐标，并且z₀是瑞利范围。对于射线光学的等效公式，可以参考例如“Fundamentals of Photonics”，Bahaa E.A.Saleh，Malvin Carl Teich，1991 John Wiley&Sons，Inc.，Chapter 3。

因此，在焦点中的纵向光学传感器信号电流由如下给出

在射线光学中，这些公式由如下给出

其中θ是Heaviside阶跃函数。

因此，对于高斯束和经典束，纵向光学传感器信号电流由如下给出

其中C_FiP是常数。在焦点处，纵向光学传感器信号电流由如下给出

因此，通常纵向光学传感器信号电流可以写为

纵向光学传感器信号电流可以随着与焦点z_f的距离的增加而减小。

可以考虑在分别相对于它们的聚焦电流j_focal(z_f)、j_focal(z’_f)归一化的两个不同距离z_f和z’_f处的相同对象的两个纵向光学传感器信号电流j(z,z_f)和j(z,z’_f)。这些曲线可以在z＝z_cross处相交，如果

对于高斯束，等式简化为

尽管曲线的相交取决于于每一条曲线的焦点位置，但令人惊讶地发现，对于给定的光学系统，不同焦距下的z_cross的差异较小，并且z_cross落入其中纵向光学传感器电流较少z相关的的区域中。此外，通常，给定的光学系统限于某些光学范围。令人惊讶的是，在光学系统的典型范围内，发现接近焦点、焦距或焦平面的小z范围或点，其中所有归一化电流曲线相交。因此，在该位置或在该相交范围内测量纵向光学传感器电流可以屈服于作为j_focal的曲线的归一化。如以上所概述，焦点纵向光学传感器可以与焦平面间隔开距离±ε，其中|ε|≤0.2·f，其中f是传送装置的焦距。例如，|ε|≤0.1·f，优选|ε|≤0.05·f，更优选|ε|≤0.02·f，以及最优选|ε|≤0.01·f。至少一个焦点纵向光学传感器可以布置到焦平面，以使得至少一个焦点纵向光学传感器位于曲线相交的范围或点内。此外，将至少一个焦点纵向光学传感器放置在该相交范围中可以避免归因于焦点随着对象的移动而改变的对准和调节，因为相交范围可以仅仅是系统相关的。

评估装置可以适于评估焦点纵向光学传感器的至少一个纵向传感器信号j_focal，并且导出图像平面中的假设纵向光学传感器的理论纵向传感器信号j_image。评估装置可以适于使用如下假设用于确定理论纵向传感器信号j_image：理论纵向传感器信号j_image与焦点纵向光学传感器的纵向传感器信号j_focal成比例。用于确定理论纵向传感器信号j_image的评估装置可以适于使用以下关系：

其中const.为预定或可确定的常数。其中用于确定理论纵向传感器信号j_image的评估装置可适于使用以下关系：

其中c(h_target,f_lens,l_lens)是取决于对象的尺寸h_target、传送装置的焦距f_lens和传送装置的孔径l_lens的预定或可确定的函数，特别是对于具有直径的光点，h_target可以是光点的直径。如果确定焦点纵向光学传感器电流j_focal并且c(h_target,f_lens,l_lens)是已知的，则可以确定理论传感器信号j_image。因此，可以避免将纵向光学传感器放置在图像平面中或靠近图像平面以确定图像平面中的传感器信号。此外，可以减少解决模糊性所需的纵向光学传感器的量。如果取决于对象的尺寸h_targe、传送装置的焦距f_lens和传送装置的孔径l_lens的预定或可确定的函数是已知的，则包括焦点纵向光学传感器的一个、两个或三个纵向光学传感器足以用于确定至少一个对象的纵向位置。因此，包括不超过三个的纵向光学传感器的纵向光学传感器的堆叠基本上足以精确测量至少一个对象的纵向位置。然而，仍然可以使用超过三个的纵向光学传感器。

与其它传感器堆叠相比，减少纵向光学传感器的数量提供了若干优点。因此，可以减少系统成本，因为可以减少部件的总数量。此外，通常可以减少检测器的复杂性，从而提供减小检测器的整体尺寸以及检测器的总误差率的可能性。此外，可以改善光学质量，因为通过减少传感器堆叠内的纵向光学传感器的数量，可以使用具有较低透明度并因此具有较高量子效率的纵向光学传感器。这是由于在具有大量光学传感器的传感器堆叠中，必须使用具有高透明度的光学传感器，以便光束甚至到达堆叠内的最后一个光学传感器的事实。通过减少堆叠内的纵向光学传感器的数量，每一个纵向光学传感器可以被设计成吸收增加量的光，并且因此可以产生更高的纵向光学传感器信号。因此，可以提高信噪比，并且可以增加确定至少一个对象的位置的精度。进一步应当注意，除了纵向光学传感器之外，传感器堆叠还可以包括一个或多个其它类型的传感器和/或一个或多个其它元件，诸如至少一个横向光学传感器和/或至少一个其它类型的诸如透镜的光学元件。此外，堆叠可以包括至少一个成像装置，诸如图像检测器，例如CCD和/或CMOS芯片。

为了确定纵向光学传感器信号电流的完整曲线，并且特别确定聚焦位置z_f，纵向光学传感器信号电流的至少两个测量可能是必需的。通常，如果焦点位置z_f是完全未知的，两个测量值是必需的，因为由于曲线的对称性两个z值可以分配给每一个纵向光学传感器信号电流。然而，如果可能的z_f值的范围是已知的，则一个测量可能是足够的，即，如果测量已知总是在z_f和传送装置之间。这可以进一步减少堆叠中的光学传感器的数量。

对于一般对象，对象的尺寸h_target可是未知的。对象的尺寸可以由像素化CMOS检测器和/或非像素化无机二极管来确定。在像素化CMOS检测器中，可以对像素进行计数以确定对象的尺寸。在非像素化二极管中，例如非像素化的Si二极管，二极管电流可以仅取决于光子的数量。对象的尺寸可以由二极管电流和强度依赖的纵向光学传感器信号电流之间的比率给出。

在一个实施例中，检测器可以包括混合有机/无机检测器。混合有机/无机检测器可以包括来自由如下组成的组的检测器的组合：纵向光学传感器，特别是有机纵向光学传感器和CMOS检测器的组合；纵向检测器，特别是有机纵向光学传感器和二极管，特别是光电二极管(例如Si-、Ge-等光电二极管)的组合；包括传感器堆叠和CMOS检测器的纵向光学传感器。例如，检测器可以包括至少一个纵向光学传感器和CMOS检测器。在该实施例中，光学元件f_lens和l_lens的特性可以是已知的，但不是对象的尺寸，其可以通过对像素化CMOS检测器的像素进行计数来确定。例如，检测器可以包括传感器堆叠和CMOS检测器，其可以用于确定对象尺寸。然而，相对于现有技术中使用的传感器堆叠，在此可能需要堆叠内减少数量的传感器。

在另一实施例中，检测器可以包括纯有机检测器。有机检测器可以包括来自如下组成的组的检测器的组合：传感器堆叠；像素化和非像素化纵向光学传感器的组合；光场相机、像素化焦点纵向光学传感器和与焦平面间隔放置的另一像素化纵向光学传感器的组合。例如，检测器可以包括像素化和非像素化纵向光学传感器的组合，其中可以使用像素化纵向光学传感器来确定对象尺寸。

在另一实施例中，检测器可包括基于在传送装置后面的若干像素化CMOS芯片的相机。例如，分束元件可以在与传送装置不同的距离处将图像发送到CMOS芯片。CMOS芯片中的一个CMOS芯片可以布置在传送装置的焦平面中。可以通过信号强度和根据例如通过像素计数确定的对象的尺寸来计算每面积的光子来确定对象的距离。这种布置可以允许在画面平面中计算进一步的信息。其它实施例在原理上是可行的。

检测器可以包括用于照射对象的至少一个照射源。照射源可以以各种方式实施。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，至少一个照射源同样可以布置在检测器壳体外侧，例如作为单独的光源。照射源可以与对象分开布置并且从一定距离处照射对象。然而，实施例是可行的，其中对象可以另外或可替代地由环境光照射。由于诸如人造光源或自然光源的附加光源，可能存在环境光。光源可以进一步包括光束均化器和/或光管均化器。光源可以是或可以包括至少一个均匀光源和/或可以是或可以包括至少一个结构化光源和/或图案化光源。作为示例，可以通过使用一个或多个空间光调制器(SLM)来提供结构或图案化光源，诸如一个或多个液晶空间光调制器和/或一个或多个微机械镜器件，诸如使用技术。

照射光优选地可以具有在红外光谱范围中的波长。照射源可以特别地包括一个或多个以下照射源：激光器，特别是激光二极管，例如具有在电磁光谱的红外部分中的输出波长的IR激光二极管，但是原则上可替代地或者另外，同样可以使用其它类型的激光器；发光二极管；白炽灯；有机光源，特别是有机发光二极管。电磁光谱的红外部分优选指的是780nm至1mm，优选780nm至3.0μm的光谱范围。可替代地或另外，同样可以使用其它照射源。特别优选的是，照射源被设计为生成具有高斯束分布的一个或多个光束，如至少大致在例如许多激光器中的情况。然而，原则上其它实施例同样是可能的。

如在此所使用的，术语评估装置通常是指被设计成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项信息的任意装置。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。可以包括附加部件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于接收和/或预处理横向传感器信号和/或纵向传感器信号的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。此外，评估装置可以包括一个或多个数据存储装置。此外，如以上所概述，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。

此外，至少一个评估装置可以形成为独立于至少一个纵向光学传感器的单独的评估装置，但是优选地可以连接到至少一个纵向光学感测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至少一个纵向光学传感器中。

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关于纵向位置的至少一项信息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，其通过使用纵向传感器信号作为输入变量，可以执行到对象的纵向位置的预定变换。评估装置可以包括至少一个数据处理装置，诸如至少一个微控制器或处理器。因此，作为示例，至少一个评估装置可以包括具有存储在其上的包括多个计算机命令的软件代码的至少一个数据处理装置。

评估装置可以连接到或可以包括至少一个另外的数据处理装置，其可以用于信息(例如由光学传感器和/或由评估装置获得的信息)的显示、可视化、分析、分布、通信或进一步的处理中的一个或多个。作为示例，数据处理装置可以连接或并入显示器、投影仪、监视器、LCD、TFT、扬声器、多通道声音系统、LED模式或另外的可视化装置中的至少一个。其可以进一步连接到或并入能够使用电子邮件、文本消息、电话、蓝牙、无线电、Wi-Fi、红外或互联网接口、端口或连接中的一个或多个来发送加密或未加密信息的通信装置或通信接口、数据链路、时间数据链路、连接器或端口中的至少一个。其可以进一步连接到或并入处理器、图形处理器、CPU、开放式多媒体应用平台(OMAP^TM)、集成电路、片上系统(诸如来自苹果A系列或三星S3C2系列的产品)、微控制器或微处理器、诸如ROM、RAM、EEPROM或闪存的一个或多个存储器块、诸如振荡器或锁相环、计数器定时器、实时定时器的定时源或上电复位发生器、电压调节器、电源管理电路或DMA控制器。各个单元可以进一步通过诸如AMBA总线的总线连接和/或可以包含一个或多个发射器和/或接收器。

评估装置和/或数据处理装置可以通过另外的外部接口或端口，诸如串行或并行接口或端口、USB、Centronic端口、FireWire、HDMI、以太网、蓝牙、RFID、无线电、数据链路、Wi-Fi、USART或SPI、或诸如ADC或DAC中的一个或多个的模拟接口或端口、或者到诸如使用诸如CameraLink的RGB接口的2D相机装置的另外装置的标准化接口或端口来连接(或具有如上所述的这些接口或端口)。评估装置和/或数据处理装置可以进一步通过处理器间接口或端口、FPGA-FPGA接口或串行或并行接口或端口中的一个或多个来连接。评估装置和数据处理装置可以进一步连接到光盘驱动器、CD-RW驱动器、DVD+RW驱动器、闪存驱动器、存储卡、磁盘驱动器、硬盘驱动器、固态盘或固态硬盘中的一个或多个。

评估装置和/或数据处理装置可以通过一个或多个其它外部连接器，诸如电话连接器、RCA连接器、VGA连接器、双性(hermaphrodite)连接器、USB连接器、HDMI连接器、8P8C连接器、BCN连接器、IEC 60320C14连接器、光纤连接器、D超小型连接器、RF连接器、同轴连接器、SCART连接器、XLR连接器来连接(或具有如上所述的这些连接器)，和/或可以并入用于这些连接器中的一个或多个的至少一个合适的插座。

诸如并入根据本发明的检测器、评估装置或数据处理装置中的一个或多个的单个装置的装置的可能实施例，诸如并入光学传感器、光学系统、评估装置、通信装置、数据处理装置、接口、片上系统、显示装置或另外的电子装置中的一个或多个的装置的可能实施例为：移动电话、个人计算机、平板PC、电视、游戏控制台或另外的娱乐装置。在另一实施例中，将在下面进一步详细描述的3D相机功能可以集成在可与常规2D数字相机一起使用的装置中，在装置的壳体或外观上没有显著差异，其中显著差异对于用户而言可以仅是获得和/或处理3D信息的功能。

具体地，并入检测器和/或其一部分(诸如评估装置和/或数据处理装置)的实施例可以是：并入显示装置、数据处理装置、光学传感器、可选地传感器光学装置和评估装置的移动电话，用于3D相机的功能。根据本发明的检测器具体地可以适于集成在娱乐装置和/或诸如移动电话的通信装置中。

本发明的另一实施例可以是将检测器或其一部分(诸如评估装置和/或数据处理装置)并入装置中以用于汽车中，用于自主驾驶或用于诸如戴姆勒智能驱动系统的汽车安全系统，其中作为示例，并入一个或多个光学传感器、可选地一个或多个光学系统、评估装置、可选地通信装置、可选地数据处理装置、可选地一个或多个接口、可选地芯片上系统、可选地一个或多个显示装置或可选地另外的电子装置中的一个或多个的装置可以是车辆、汽车、卡车、火车、自行车、飞机、船舶、摩托车的一部分。在汽车应用中，将装置集成到汽车设计中可能需要将光学传感器、可选的光学器件或装置以来自外部或内部的最小可见度集成。检测器或其一部分，诸如评估装置和/或数据处理装置可以特别适于到汽车设计中的这种集成。根据本发明的装置可以特别适于集成在汽车应用中，特别是由于与常规3D感测技术相比减少所生成的数据量的可能性。

如以上所概述，至少一个照射源适于采用照射光照射至少一个对象。例如，可以用通过纵向光学传感器的光照射至少一个对象。另外或可替代地，进一步适于以其它方式照射至少一个对象，诸如通过不透射通过至少一个纵向光学传感器的照射光。因此，至少一个照射源可以放置在检测器的束路径的外侧，以便以离轴方式照射至少一个对象。

在发生通过纵向光学传感器的照射的情况下和/或在使用不同类型的照射的情况下，照射光通常可选地可以意味着在照射光照射至少一个对象之前的照射光的至少一次反射。因此，通常，检测器可以进一步包括至少一个反射元件，其中反射元件适于在照射对象之前反射照射光。使用至少一个反射元件通常意味着几个优点。因此，通常，通过使用至少一个反射元件，可以通过调节至少一个反射元件来执行照射光(诸如照射光束)的取向的调节。此外，如下面将进一步详细描述的，至少一个反射元件可以是波长选择反射元件，其反射特性可以取决于波长。因此，通常，波长选择反射元件可以是或可以包括在红外光谱区域中表现出反射特性的至少一个红外反射元件，而在诸如可见光谱区域的其它光谱区域中，没有反射特性或与红外光谱区域相比可能存在显著更低的反射特性。因此，通常，至少一个照射源可以包括至少一个红外照射源，用于采用红外照射光照射至少一个对象，并且至少一个反射元件可以包括在红外光谱区域中表现出反射特性的至少一个反射元件，诸如所谓的“热”镜。

当采用照射光照射至少一个对象时，通过至少一个纵向光学传感器和/或以不同的方式，至少一个照射光可以在方向和/或空间上固定和/或可以在方向和/或空间上可调节或可移动。因此，作为示例，反射元件可以是或可以包括适于被调节到至少两个不同位置的至少一个可移动反射元件，其中在至少两个不同位置中，照射光被反射到不同方向中。如在此所使用的，术语“位置”通常可以指可移动反射镜的任何类型的绝对位置和/或任何类型的取向。因此，可移动反射镜的至少一个纵向平移和/或至少一个可移动反射镜的至少一个旋转移动可以是可行的。

因此，作为示例，至少一个可移动反射元件可为反射元件，其取向可调节到至少一个第一取向和不同于至少一个第一取向的至少一个第二取向。调节可以以步进或连续的方式进行。

在至少一个反射元件包括至少一个可移动反射元件的情况下，可移动反射元件可为单个可移动反射元件或可为或可包括多个可移动反射元件。因此，至少一个反射元件可以包括多个可移动反射元件，诸如多个可移动反射镜，优选多个微反射镜。因此，作为示例，至少一个可移动反射元件可包括多个微反射镜，特别是微反射镜的区域，诸如基于压电技术的微反射镜。作为示例，可以使用在投影技术中使用的微反射镜，诸如可用于卷轴机(beamer)或其它类型的投影仪的微反射镜。作为示例，可以使用数字光处理技术，诸如可从德州仪器获得的光处理技术。更具体地，可以使用至少一个芯片。更一般地，可以使用反射空间光调制器，和/或至少一个可移动反射元件可以包括至少一个反射空间光调制器。

通过使用多个可移动反射元件，照射光可细分为多个照射光束，其照射光的位置/取向优选地可单独地由多个可移动反射元件控制。因此，作为示例，各种图案的投影和/或照射光束的点和/或图案的调制是可行的。在使用多个可移动反射元件的情况下，可发生可移动反射元件的单独控制，诸如在不同控制频率下的单独控制。因此，通过多个照射光束和/或通过不同频率的照射光束的图案对至少一个对象的照射是可行的。因此，照射可以以调制方式发生，诸如通过以不同的调制频率周期性地控制可移动反射元件。然后可以通过检测器，诸如通过包含在其中的一个或多个FiP传感器，诸如通过解调一个或多个检测器信号和/或通过频率分析，来解析照射。

通过使用多个可移动反射元件(具体是阵列)，具体来说是反射镜阵列和/或反射空间光调制器，且更具体来说，阵列，可执行照射光图案的投影，诸如用于投影通用图案和/或专用图案到检测器的视场中，诸如用于覆盖检测器的完整或部分测量空间。

此外，通过使用多个可移动反射元件(更具体来说，可移动反射元件的阵列，诸如反射镜阵列、反射性空间光调制器和/或阵列)，多个可移动反射元件可用于投影照射光的点和/或图案到空间中，具体是进入检测器的视场中，诸如进入相机的图像中，具体用于跟踪空间中的一个或多个特定对象，诸如用于肢体、玩具或其它对象或其部分。

在使用可移动反射元件的图案和/或阵列(诸如一个或多个芯片)的情况下，图案本身可为通用图案或可为用于检测器的专用图案，诸如取决于RGB相机画面的图案。

在至少一个反射元件是或包括至少一个可移动反射元件的情况下，至少一个可移动反射元件可适于通过空间中的至少一个扫描区域扫描照射光。此外，扫描过程可以以连续方式或以步进方式进行。因此，作为示例，至少一个可移动反射元件可包括至少一个可移动反射镜，诸如电流计扫描器或任何其它类型的可移动反射镜，其位置和/或取向可被调节。

在使用至少一个可移动反射元件的情况下，至少一个可移动反射元件的调节可以手动方式和/或以自动方式进行。因此，作为示例，至少一个检测器可以包括适于调节至少一个可移动反射镜的位置的至少一个致动器。作为示例，至少一个致动器可以是或可以包括至少一个调节螺丝和/或至少一个其它类型的致动器，诸如至少一个压电致动器。

作为示例，至少一个可选的可移动反射元件可包括可移动反射元件的矩阵。因此，作为示例，可以使用微机械反射镜装置，其包括可移动微反射镜阵列，诸如通过使用德克萨斯仪器公司的所谓的技术。通过使用一个或多个可移动反射元件，可生成和/或投影一个或多个图案和/或条纹。

如以上所概述，照射源通常并且具体地可以适于发射在可见光谱范围、红外光谱范围和紫外光谱范围中的一个或多个范围的照射光。具体地，照射光可以是红外光谱范围中的照射光。因此，如以上所概述，反射元件可以适于反射红外光谱范围中的光，其中可见光谱范围中的光被透射。在不同光谱范围中的反射特性的其它组合是可行的。具体地，至少一个反射元件可以包括在红外光谱范围中具有反射特性的至少一个可移动反射元件，诸如可移动红外反射镜，具体是可移动“热”反射镜。

至少一个反射元件通常可以是适于完全或部分地反射或重定向空间中的照射光的任意元件。如技术人员将认识到的，各种类型的反射元件是通常已知的并且可以在此使用。具体地，反射元件可以选自如下组成的组：反射镜；半透明镜；仅反射特定光谱区域(诸如红外光谱范围中的光)的反射镜或半透明反射镜；棱镜；二向色镜；分束器立方体。所述元件和/或其它类型的反射元件的组合是可行的。具体地，如下面将进一步详细描述的，至少一个反射元件可以表现出分束特性，并且因此，至少一个反射元件，不管是刚性反射元件或可移动反射元件，可以完全或部分地与可存在于检测器中的至少一个分束装置相同。

使用至少一个反射元件，具体地使用至少一个可移动反射元件，更具体地使用在红外光谱范围中具有反射特性的至少一个可移动反射元件提供大量优点，如以上部分地概述的。因此，作为示例，当前的距离传感器例如在游戏领域中是商业上可得的，通常可以将点图案投影到要分析的空间中。可以通过使用至少一个相机来监视点图案，并且可以应用适当的测量算法。该过程需要大量的计算能力。反过来，根据本发明的检测器提供了简化检测过程的简单方法。诸如红外照射光，更具体地单个红外光束的照射光可以通过使用诸如可移动红外反射镜的可移动反射元件而移动通过要分析的空间。在该设置中，与常规检测器相比，可以显著减少所需的计算资源。

因此，如以上所概述的，可以应用扫描处理。可移动反射镜允许读出例如线图案、正方形图案或其它图案。因此，检测器，具体是包括一个或多个纵向光学传感器，更具体地包括一个或多个有机太阳能电池和/或DSC和/或sDSC的检测器，可以提供直接和快速的纵向信息，诸如距离信息。可移动反射元件(诸如可移动反射镜)通常可适于通过根据对象的位置调节至少一个可移动反射元件的至少一个位置来跟踪至少一个对象。因此，检测器可以适于跟踪和/或分析特定对象，诸如人、面部、肢体或其它可移动对象或可移动对象的组合。

至少一个对象可以包括或可以与至少一个信标装置(同样称为目标装置)组合，该信标装置可以适于发射至少一个光束和/或朝向检测器发射至少一个光束。对于至少一个信标装置的潜在实施例，可以参考例如WO 2012/110924 A1。其它实施例是可行的。因此，通常，至少一个信标装置可以是或可以包括适于反射诸如照射光的光的至少一个无源信标装置，和/或可以是或可以包括适于发射光的至少一个有源装置。因此，通常，可以使用一个或多个有源发射目标装置和/或反射目标装置，特别是与可移动反射装置组合。在该设置中，作为示例，可移动红外光束可以用作照射光和/或作为照射光的一部分，并且检测器可以适于测量空间中的图案和/或特定区域和/或可以适于跟踪特定对象。

如下面将进一步详细描述的，检测器可以进一步包括至少一个成像装置，诸如至少一个相机，更具体地，全色相机，诸如RGB相机。在该设置中，可以使用可移动红外照射光，诸如可移动红外光束，以便分析RGB画面中看起来特别重要的区域，诸如移动和/或改变对象。该特征可以通过简单的画面分析算法来实现。因此，快速和简单地跟踪面部、肢体或其它可移动的对象是可行的。

在游戏的上下文中，如将在下面进一步详细描述的，诸如在游戏控制台和/或增强现实应用的上下文中，根据本发明的检测器(具体地具有至少一个可移动反射元件)提供了另外的优点。因此，当前的图像传感器通常不能分析空间中的对象的距离。因此，这些类型的传感器通常在其对增强现实信息的解释方面受到限制。因此，商业上可用的图像传感器和检测器通常不能分析深度信息。这些传感器或检测器能够检测2D位置。然而，由于没有诸如手、脚或其它身体部分的对象的深度信息可用，增强现实通常仅受2D图像的影响。反过来，在本发明的上下文中，在空间中的对象的跟踪变得可行，特别是在机器控制、游戏或增强现实的上下文中。仍然，如以上所概述，本发明可以通过使用标准计算资源或通常很低的低计算资源来执行。

检测器进一步可以包括至少一个成像装置，其中成像装置可以适于使得从对象行进到检测器的光束在入射在成像装置上之前通过纵向光学传感器。

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，成像装置可以完全或部分地用作相机。例如，成像装置可以是从由如下组成的组中选择的相机：RGB相机，即被设计成在三个单独的连接上传送被指定为红色、绿色和蓝色的三种基本颜色的相机；IR相机，即被设计为记录在红外光谱范围中的光束的部分的相机；尽管原则上，可替代地或另外，同样可以使用其它类型的相机。成像装置的其它实施例也是可能的。

成像装置可以被设计为连续地和/或同时地对对象的多个部分区域成像。作为示例，对象的部分区域可以是对象的一维、二维或三维区域，其例如由成像装置的分辨率极限限定，并且从该区域中电磁辐射出现。

在该上下文中，成像应当被理解为意指从对象的相应部分区域出现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。

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顺序成像。然而，其它实施例同样是可能的，例如其中同时成像多个部分区域的实施例。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，优选地电子信号。该信号可以是模拟和/或数字信号。作为示例，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交错的方式生成。作为示例，在行扫描或线扫描期间，可以生成对应于样品的部分区域的电子信号序列，其例如串联在一起。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/或模数转换器。

成像装置可以包括相机芯片，例如CCD芯片和/或CMOS芯片。优选地，成像装置可以包括无机成像装置。成像装置可以包括像素矩阵。如在此所使用的，像素通常是指成像装置的光敏元件。如在此所使用的，“矩阵”通常是指空间中的多个像素的排列，其可以是线性排列或面排列。因此，通常，矩阵优选地可以选自如下组成的组：一维矩阵；二维矩阵。最优选地，矩阵是具有以行和列布置的像素的矩形矩阵。成像装置可以包括从由CMOS芯片和CCD芯片组成的组中选择的芯片。此外，成像装置可以适于分辨颜色。至少一个成像装置可以是或可以包括至少一个全色CCD芯片和/或至少一个全色CMOS芯片。在优选实施例中，成像装置可以是RGB相机和/或IR相机。

检测器进一步可以包括至少一个分束装置，其中分束装置可以适于将通过纵向光学传感器之前的由照射源发射的照射光与通过纵向光学传感器之后的从对象行进到检测器光束分离。如在此所使用的，分束装置是适于将由照射装置发射的光束分成两个或更多个光束并且使光束在光轴的方向(特别是平行于光轴的方向)上偏转的装置。分束装置可以选自由如下组成的组：半透明反射镜；仅反射特定光谱区域(诸如红外光谱范围中的光)的反射镜或半透明反射镜；棱镜；二向色镜；分束器立方体。

如以上所概述，至少一个可选的分束装置可以与至少一个可选的反射元件完全或部分相同。因此，如以上所概述，分束装置可以是或可以包括适于调节到至少两个不同位置的至少一个可移动反射元件，其中在至少两个不同位置中，照射光反射到不同的方向中。具体地，至少一个分束装置可以是或可以包括至少一个红外反射元件，更具体地是至少一个可移动红外反射元件。

其中，在穿过纵向光学传感器之后从对象行进到检测器的至少一个光束的位置和/或取向可以在穿过至少一个反射元件时保持至少基本上不变，特别是当穿过至少一个可移动反射元件。因此，具体地，至少一个可移动反射元件可适于使得当移动可移动反射元件时，照射光的位置和/或取向通过可移动反射元件的移动而改变，而该光束的位置和/或取向可以至少基本上独立于可移动反射元件的移动而保持。

纵向传感器信号可以进一步取决于光束的调制频率。特别地，FiP效应可以取决于或者可以通过光束的适当调制来强调，如WO 2012/110924A1中所公开的。具体地，在至少一个纵向光学传感器提供上述FiP效应的情况下，纵向光传感器的传感器信号可取决于光束的调制频率。作为示例，FiP效应可以与0.1Hz至10kHz的调制频率一起使用。

照射源可以适于周期性地调制照射光的至少一个光学特性。因此，照射源可以适于以调制方式和/或可以使用附加的调制装置发射光束，其可以适于周期性地调制照射光的至少一个光学特性。另外或可替代地，检测器可以包括用于周期性地调制照射光的至少一个光学特性的至少一个调制装置。例如，至少一个光学特性可以选自由照射光的幅度和相位组成的组。作为示例，调制装置可以包括空间光调制器，优选地是微反射镜装置，以及更优选地是装置。可以使用其它调制装置。调制可以用于一个或多个不同的目的，诸如用于增强和/或启用FiP效应和/或用于识别以特定调制频率发射的一个或多个照射源。后一目的可以用于区分在不同调制频率的两个或更多个不同的调制光束。对于进一步的细节，可参考2013年6月13日提交的EP 13171900.7。

照射源适于发出具有不同光学特性的至少两个光束。例如，至少两个光束可以具有不同的光谱特性。例如，光束的光谱特性可以是光束的部分的颜色和/或偏振。优选地，至少两个光束用不同的调制频率调制。

至少一个纵向传感器信号可以进一步取决于光束的调制频率。评估装置优选地可以适于通过用不同的调制频率解调纵向传感器信号来执行频率分析。由照射源发出的光束的调制和由评估装置对纵向传感器信号的解调优选地以相同的调制频率集合进行。为此目的，评估装置可以包含一个或多个解调装置，诸如一个或多个混频装置、一个或多个频率滤波器，诸如一个或多个低通滤波器或一个或多个锁定放大器和/或傅立叶分析仪。评估装置优选地可以适于在预定和/或可调节的频率范围上执行离散或连续傅立叶分析。

评估装置可以包括一个或多个电子部件，诸如一个或多个混频装置和/或一个或多个滤波器，诸如一个或多个带通滤波器和/或一个或多个低通滤波器。因此，作为示例，评估装置可以包括用于执行频率分析的至少一个锁定放大器或优选地一组锁定放大器。因此，作为示例，在提供一组调制频率的情况下，评估装置可以包括用于该组调制频率中的每一个调制频率的单独的锁定放大器，或者可以包括一个或多个锁定放大器，其适用于执行诸如顺序地或同时地对两个或更多个调制频率的频率分析。该类型的锁定放大器通常在本领域中是已知的。

评估装置可以被设计成从光束对传感器区域的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来生成关于对象的纵向位置的至少一项信息。通过光束对传感器区域的照射的几何形状和对象相对于检测器的相对定位之间的预定关系可以考虑照射的已知功率。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，对于高斯束，通过使用束腰和纵向坐标之间的高斯关系，可以容易地导出束直径或束腰和对象的位置之间的关系。通过光束对传感器区域的照射的几何形状与对象相对于检测器的相对定位之间的预定关系可以考虑照射被调制的调制频率。

检测器可以包括至少一个另外的光学装置，其中光学装置包括至少一个元件，该元件在照射光和光束中的至少一个上具有聚焦或散焦效应中的一种或两种。至少一个另外的光学装置可以完全或部分地位于以下位置中的一个或多个位置中

·在照射源和纵向光学传感器之间的束路径中；

·在纵向光学传感器和对象之间的束路径中；

·在纵向光学传感器和成像装置之间的束路径中。至少一个另外的光学装置可以适于使得从对象行进到检测器的光束在穿过光学装置并入射在成像装置上之前穿过纵向光学传感器。

照射光可以至少部分地基本上平行于检测器的光轴行进。如在此所使用的，术语“基本上平行”是指偏离光轴不超过±20°，优选不超过±10°，更优选不超过±5°的束轴。纵向光学传感器、照射源和可选地成像装置相对于检测器的光轴同轴地布置。

至少一个纵向光学传感器，优选地至少一个焦点纵向光学传感器可以包括至少一个半导体检测器。半导体检测器可以是包括至少一种有机材料的有机半导体。半导体检测器可以选自由有机太阳能电池、染料太阳能电池、染料敏化太阳能电池、固体染料太阳能电池、固体染料敏化太阳能电池组成的组。在提供多个纵向光学传感器的情况下，一个或多个纵向光学传感器优选可以是或可以包括至少一个有机半导体检测器和/或至少一个无机半导体检测器。最优选地，半导体检测器可以是包括至少一种有机材料的有机半导体检测器。然而，其它实施例是可行的。因此，一个或多个有机半导体检测器和/或一个或多个无机半导体检测器的组合是可行的。

纵向光学传感器，特别是焦点纵向光学传感器，以及例如至少一个另外的纵向光学传感器以及传送装置具体地可以布置在一个共同的光轴上。例如，至少一个对象可以由至少一个照射源照射，该照射源也可以布置在公共光轴上，或者可以布置成离开公共光轴。纵向光学传感器和传送装置可以布置成使得源自被照射的至少一个对象的光可以在入射到纵向光学传感器之前行进通过传送装置。在至少一个传送装置和纵向光学传感器之间，可以布置一个或多个反射元件，例如一个或多个分束器，其可以例如部分地从公共光轴反射光到诸如CMOS检测器或照相机的另外检测器。

在一个实施例中，照射源、传送装置和纵向光学传感器和/或纵向光学传感器的堆叠可以布置在一个轴上。该对准可以允许使检测器紧凑并且更便宜。从照射源行进到对象的光可以入射并穿过纵向光学传感器，其可以生成纵向传感器信号。然后，光可以由对象反射，可以行进通过至少一个传送装置并且将再次入射在纵向光学传感器上。纵向传感器信号可以由于从对象行进到纵向光学传感器的入射光而改变。纵向传感器信号上的变化可以允许确定至少一个对象的位置。

为了同时确定至少一个对象的位置并记录图像，例如彩色视频，纵向光学传感器可以布置在成像装置(例如RGB相机)的前面。在该实施例中，由于成像装置和照射源的不透明性，照射源(例如聚焦IR灯)可以被布置为偏离公共光轴。照射光可以通过反射镜传送到公共轴，该反射镜可以被配置为反射电磁光谱的红外范围中的光，并且对于电磁光谱的可见范围中的光是透明的。电磁光谱的红外部分通常是指780nm至1mm，优选780nm至3.0μm的光谱范围。电磁光谱的可见光范围通常指380nm至780nm，优选380nm至640nm的光谱范围。

检测器可以用于确定一个或多个对象的多于一个的位置。照射源可以被配置为发射多个集中的光束，每一个以不同的调制频率调制。所确定的纵向传感器信号可以通过傅立叶变换来评估。因此，可以通过使用傅立叶变换来确定具有相同纵向光学传感器的对象的每一个照射点和/或区域的贡献。

此外，检测器，特别是纵向光学传感器，可以被配置为确定对象的x坐标和/或y坐标。因此，如以上所概述，检测器可以包括一个或多个横向光学传感器。

在本发明的另一方面，公开了一种用于在用户和机器之间交换至少一项信息的人机界面。人机界面包括根据本发明的至少一个检测器，诸如根据上面公开或下面进一步详细公开的一个或多个实施例。人机界面被设计为借助于检测器生成用户的至少一项几何信息。人机界面被设计为向几何信息分配至少一项信息，特别是至少一个控制命令。

如在此所使用的，术语“人机界面”通常是指适于在用户和机器(诸如具有至少一个数据处理装置的机器)之间交换至少一项信息，特别是至少一项电子信息的任意装置或装置组合。信息项的生成可以通过用户的身体姿势和/或运动来实现。信息的交换可以以单向方式和/或以双向方式执行。具体地，人机界面可以适于允许用户以机器可读的方式向机器提供一个或多个命令。

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。娱乐装置包括根据本发明的至少一个人机界面，诸如在上面公开或下面进一步详细公开的一个或多个实施例中公开的。娱乐装置被设计为使得能够通过人机界面由玩家(即，使用娱乐装置用于娱乐目的的用户)输入至少一项信息，其中娱乐装置被设计为根据信息来改变娱乐功能。

如在此所使用的，“娱乐装置”是可以用于一个或多个用户(在下文中也被称为一个或多个玩家)的休闲和/或娱乐目的的装置。作为示例，娱乐装置可以服务于游戏的目的，优选地是计算机游戏。另外或可替代地，娱乐装置同样可用于其它目的，诸如用于一般的锻炼、运动、物理治疗或运动跟踪。因此，娱乐装置可以被实现为计算机、计算机网络或计算机系统，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(诸如根据上面公开的一个或多个实施例和/或根据下面公开的一个或多个实施例)的至少一个人机界面。娱乐装置被设计为使得能够由玩家通过人机界面输入至少一项信息。至少一项信息可以被发送到娱乐装置的控制器和/或计算机和/或由娱乐装置的控制器和/或计算机使用。

至少一项信息优选地可以包括适于影响游戏过程的至少一个命令。因此，作为示例，至少一项信息可以包括关于玩家和/或玩家的一个或多个身体部分的至少一个取向的至少一项信息，从而允许玩家模拟游戏所需的特定位置和/或取向和/或动作。作为示例，以下移动中的一个或多个可以被模拟并传送到娱乐装置的控制器和/或计算机：跳舞；跑步；跳跃；球拍的摆动；杆的摆动；棒的摆动；将对象指向另一对象，诸如玩具枪朝向目标的指向。

作为一部分或整体的娱乐装置，优选地娱乐装置的控制器和/或计算机，被设计为根据信息来改变娱乐功能。因此，如以上所概述，可以根据至少一项信息影响游戏的过程。因此，娱乐装置可能包括一个或多个控制器，其可以与至少一个检测器的评估装置分离和/或可能完全或部分地与至少一个评估装置相同或甚至可以包括至少一个评估装置。优选地，至少一个控制器可能包括一个或多个数据处理装置，诸如一个或多个计算机和/或微控制器。

在本发明的另一方面中，公开了一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪系统。跟踪系统包括根据本发明的至少一个检测器，诸如在上面给出或在下面进一步详细给出的一个或多个实施例中所公开的。跟踪系统进一步包括至少一个轨道控制器，其中轨道控制器适于在特定时间点跟踪对象的一系列位置。例如，可以通过记录数据组或数据对来追踪对象的一系列位置，每一个数据组或数据对包括至少一个位置信息和至少一个时间信息。轨道控制器可以适于从一系列位置确定对象的移动。

如在此所使用的，“跟踪系统”是适于收集关于至少一个对象和/或对象的至少一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和/或取向的信息。跟踪系统可以具有至少一个轨道控制器，其可以完全或部分地实施为电子装置，优选地作为至少一个数据处理装置，更优选地作为至少一个计算机或微控制器。此外，至少一个轨道控制器可以完全或部分地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。

跟踪系统可以适于启动跟踪系统本身和/或一个或多个单独装置的一个或多个动作。为了后一目的，跟踪系统，优选地跟踪控制器可以具有一个或多个无线和/或有线接口和/或其它类型的控制连接，用于启动至少一个动作。优选地，至少一个轨道控制器可以适于根据对象的至少一个实际位置启动至少一个动作。作为示例，动作可以从包括如下组成的组中选择：对象的未来位置的预测；将至少一个装置指向对象；将至少一个装置指向检测器；照射对象；照射检测器。

作为跟踪系统的应用的示例，跟踪系统可以用于连续地将至少一个第一对象指向至少一个第二对象，即使第一对象和/或第二对象可能移动。同样，潜在的示例可以在工业应用中发现，诸如在机器人中和/或用于进行连续加工，即使物品诸如在制造生产线或装配线中的制造期间正在移动。另外或可替代地，跟踪系统可以用于照射目的，诸如用于通过连续地将照射源指向对象来连续照射对象，即使对象可能正在移动。可以在通信系统中找到进一步的应用，诸如以便通过将发射器指向移动对象来连续地向移动对象发送信息。

跟踪系统具体可以是本地或全球定位系统的一部分。另外或可替代地，跟踪系统可以是可见光通信系统的一部分。其它使用是可行的。

根据本发明的装置，即检测器、人机界面、娱乐装置、跟踪系统或相机，具体地可以与本地或全球定位系统结合使用，例如用于室内或室外导航。作为示例，根据本发明的一个或多个装置可以与诸如或Google Street的软件/数据库组合相结合。根据本发明的装置可以进一步用于分析与周围对象的距离，其位置可以在数据库中找到。从到已知对象的位置的距离，可以计算用户的本地或全球位置。

在本发明的另一方面中，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至少一个检测器，诸如在上面给出或在下面进一步详细给出的一个或多个实施例中公开的。

因此，具体地，本申请可以应用于摄影领域。因此，检测器可以是摄影装置，具体是数码相机的一部分。具体地，检测器可以用于3D摄影，特别是用于数字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的强度和/或颜色的电信号(优选地数字电信号)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上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的视频相机，诸如用于获取数字视频序列。

因此，通常，本发明进一步涉及用于对至少一个对象进行成像的相机，具体是数字相机，更具体地，3D相机或数字3D相机。如以上所概述，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。如以上所概述，相机可以适于获取单个图像或用于获取多个图像，诸如图像序列，优选地用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。

如本发明中所使用的，表述“位置”通常是指关于对象的一个或多个点的绝对位置和取向中的一个或多个的至少一项信息。因此，具体地，可以在检测器的坐标系中(诸如在笛卡尔坐标系中)确定位置。然而，另外或可替代地，可以使用其它类型的坐标系，诸如极坐标系和/或球坐标系。

在本发明的另一方面中，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的方法，具体地，一种用于确定至少一个对象的位置的方法。该方法包括以下步骤，其可以以给定的顺序或以不同的顺序执行。此外，两个或更多个或甚至所有方法步骤可以同时和/或在时间上重叠。此外，可以重复执行一个、两个或更多个或甚至所有的方法步骤。该方法可以进一步包括附加的方法步骤。

该方法包括以下方法步骤：

-通过使用至少一个传送装置将对象成像到图像平面中，传送装置具有焦平面，

-提供检测器的至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器是至少部分透明的，并且生成至少一个纵向传感器信号，其中至少一个纵向传感器信号取决于由从对象行进到检测器的至少一个光束对传感器区域的照射，其中给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于在传感器区域中的光束的束横截面，以及

-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项信息，

其中至少一个纵向光学传感器包括焦点纵向光学传感器，其中焦点纵向光学传感器至少基本上布置在焦平面中。

该方法可以包括使用根据本发明的检测器，诸如在上面给出或在下面进一步详细给出的一个或多个实施例中公开的。因此，关于该方法的定义和潜在实施例，可以参考检测器。然而，其它实施例是可行的。

如以上所概述，当考虑在分别相对于它们的聚焦电流j_focal(z_f)、j_focal(z’_f)归一化的两个不同距离z_f和z’_f处的相同对象的两个纵向光学传感器信号电流j(z,z_f)和j(z,z’_f)时，这些曲线可以在z＝z_cross处相交，如果

如以上所概述，参见(17)和(18)，对于高斯束，这些简化为

此外，如以上所概述，虽然曲线的交点取决于每一个曲线的焦点位置，但令人惊讶地发现对于给定的光学系统，不同焦距的z_cross的差异小，并且z_cross落入其中纵向光学传感器电流较少z依赖的区域。通常，给定的光学系统限于某些光学范围。令人惊讶的是，在光学系统的典型范围内，发现接近焦点的小z范围或点，其中所有归一化电流曲线相交。因此，在该位置或在该相交范围内测量纵向光学传感器电流可以屈服于作为j_focal的曲线的归一化。焦点纵向光学传感器可以与焦平面间隔开距离±ε，其中|ε|≤0.2·f，其中f是传送装置的焦距。例如，纵向光学传感器可以与焦平面间隔开|ε|≤0.1·f，优选|ε|≤0.05·f，更优选|ε|≤0.02·f，并且最优选|ε|≤0.01·f。至少一个焦点纵向光学传感器可以布置到焦平面，以使得至少一个焦点纵向光学传感器位于曲线相交的范围或点内。此外，将至少一个焦点纵向光学传感器放置在该相交范围内可以避免由于焦点随着对象的移动而改变的对准和调节，因为相交范围可以仅仅是系统依赖的。

该方法可以进一步包括评估焦点纵向光学传感器的至少一个纵向传感器信号j_focal，并且导出图像平面中的假设纵向光学传感器的理论纵向传感器信号j_image。为了确定理论纵向传感器信号j_image，可以使用焦点纵向光学传感器的纵向传感器信号j_focal和理论纵向传感器信号j_image之间的预定或可确定的关系。特别地，已经发现，为了确定理论纵向传感器信号j_image，可以使用如下假设：理论纵向传感器信号j_image与焦点纵向光学传感器的纵向传感器信号j_focal成比例。例如，为了确定理论纵向传感器信号j_image，可以使用上述等式(19)：

其中const.为预定或可确定的常数。优选地，为了确定理论纵向传感器信号j_image，可使用上述等式(20)：

其中c(h_target,f_lens,l_lens)是取决于对象的尺寸h_target、传送装置的焦距f_lens和传送装置的孔径l_lens的预定或可确定的函数。如果确定焦点纵向光学传感器电流j_focal并且c(h_target,f_lens,l_lens)是已知的，则可以确定理论传感器信号j_image。因此，可以避免将纵向光学传感器放置在图像平面中或靠近图像平面以确定图像平面中的传感器信号。此外，可以减少解决模糊性所需的纵向光学传感器的量。如果取决于对象的尺寸h_target、传送装置的焦距f_lens和传送装置的孔径l_lens的预定或可确定的函数是已知的，则至少一个纵向光学传感器足以测量至少一个对象的位置。

如以上所概述，减少纵向光学传感器的数量或保持传感器堆叠内的纵向光学传感器的数量低的可能性提供了多个优点，包括改进的系统稳定性、改进的测量结果、系统的较低复杂性以及减少的成本。

为了确定纵向光学传感器信号电流的完整曲线，特别是确定焦点位置z_f，纵向光学传感器信号电流的至少两个测量可能是需要的。通常，如果焦点位置z_f是完全未知的，两个测量值是必需的，因为由于曲线的对称性两个z值可以分配给每一个纵向光学传感器信号电流。然而，如果可能的z_f值的范围是已知的，则一个测量可能就足够了，即，如果已知测量总是在z_f和传送装置之间。

对于一般对象，对象的尺寸h_target可能是未知的。对象的尺寸可以由像素化CMOS检测器和/或非像素化无机二极管来确定。在像素化CMOS检测器中，可以对像素进行计数以确定对象的尺寸。在非像素化二极管中，例如非像素化的Si二极管中，二极管电流可能仅取决于光子的数量。对象的尺寸可以由二极管电流和强度依赖的纵向光学传感器信号电流之间的比率给出。此外，传感器信号可以受到对象的尺寸的影响，并且可以进一步取决于对象的对比度。对于一般对象，因此可以通过分析CMOS检测器上的像素值的数量和强度来获得h_target值。

对于进一步的细节和实施例，特别是焦点纵向光学传感器和上述公式的推导，可以参考对检测器的描述。然而，其它实施例是可行的。

在生成步骤中，可以通过考虑照射源的输入信号来生成关于纵向位置的信息项。照射光可以从照射源行进到对象，并且可以照射在其面对照射源的纵向光学传感器的一侧上的路径上。纵向检测器可以生成取决于入射照射光的功率的纵向传感器信号，其被称为照射源的输入信号。照射光可以穿过纵向光学传感器并且可以照射可以反射照射光的至少一个对象。反射光可以行进回到纵向光学传感器并且可以入射在其面对对象的纵向光学传感器的另一侧上的路径上。纵向检测器可以生成取决于入射反射光的功率的纵向传感器信号。关于对象的纵向位置的至少一项信息可以从纵向传感器信号生成。为此，可以从纵向传感器信号中减去照射源的输入信号。

在本发明的另一方面中，根据本发明的检测器的使用，诸如在上面讨论的一个或多个实施例中公开的和/或在下面进一步详细描述的一个或多个实施例中公开的，为了使用目的，公开了选自如下组成的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安全应用；人机界面应用；跟踪应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间(诸如从房间、建筑物和街道的组中选择的至少一个空间)的地图的绘制应用；与至少一个飞行时间测量结合的使用。

因此，通常，根据本发明的检测器可以应用于各种使用领域。具体地，检测器可以应用于使用目的，选自由如下组成的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安全应用；人机界面应用；跟踪应用；摄影应用；用于生成至少一个空间(例如从房间，建筑物和街道的组中选择的至少一个空间)的地图的绘制应用；移动应用；光学头戴式显示器；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；安全性应用；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；与至少一个飞行时间检测器结合的使用。另外或可替代地，可以命名本地和/或全球定位系统中的应用，特别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)、机器人或供行人使用中的基于地标的定位和/或导航。此外，室内定位系统可以被称为潜在应用，诸如用于家庭应用和/或用于制造技术中的机器人。

因此，对于在WO 2012/110924 A1或2012年12月19日提交的美国临时申请61/739,173、2013年1月8日提交的61/749,964和2013年8月19日提交的美国临时申请61/867,169以及WO2014/097181 A1中公开的光学检测器和装置，根据本发明的检测器、检测器系统、人机界面、娱乐装置、跟踪系统或相机(在下文中简称为“根据本发明的装置”)可以用于多个应用目的，诸如下面进一步详细公开的一个或多个目的。

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、可穿戴计算机、膝上型计算机、智能面板或其它固定或移动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，以便增强性能。至少一个可选的有源光源可以是或可以包括至少一个永久发射光源，或者可以是或可以包括至少一个不连续发射光源。作为示例，后一种情况可以通过使用至少一个闪存来实现。作为示例，根据本发明的装置可以用作相机和/或传感器，例如与用于扫描环境、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诸如常规相机的2D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用作控制移动装置的输入装置，特别是结合语音和/或手势识别和/或眼睛跟踪。因此，具体地，充当人机界面(同样称为输入装置)的根据本发明的装置可以用在移动应用中，诸如用于经由移动装置控制其它电子装置或部件，诸如移动电话。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结合使用。如在人机界面和/或娱乐装置的上下文中所概述的，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特别有用。根据本发明的装置可以与其它输入生成装置组合，如例如鼠标、键盘、触摸板、麦克风、眼睛跟踪器等。此外，根据本发明的装置可以用在诸如通过使用网络摄像头的游戏的应用中。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，如上面部分解释的，根据本发明的装置可以用在移动音频装置、电视装置和游戏装置中。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，特别是用于虚拟和/或增强现实应用的透明显示器和/或用于识别显示器是否正在被观看和/或从哪个角度观看显示器。

此外，根据本发明的装置可以用于或用作数码相机。作为可以利用根据本发明的一个或多个装置的潜在实施例的示例，可以使用数字静止相机和/或反射相机，诸如SLR相机。另外或可替代地，可以实现使用一个或多个染料敏化太阳能电池的相机，诸如在WO2014/097181 A1中公开的一个或多个装置。对于这些应用，可以参考如上所公开的根据本发明的装置在诸如移动电话和/或智能电话的移动应用中的使用。

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/或模拟电子装置组合，如果对象在预定区域之内或之外则给出信号(例如，用于银行中的监视应用或博物馆)。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，诸如利用IR、x射线、UV-VIS、雷达或超声检测器。根据本发明的装置可以进一步与至少一个有源红外光源和/或至少一个有源结构光源组合，以允许在低光环境中进行检测。

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手段组合，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空间和区域的监查和监视。因此，根据本发明的装置可以用于监查和监视空间和区域，并且作为示例，用于在违反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查或博物馆中的监查目的，可选地结合其它类型的传感器，例如结合运动或热传感器，结合图像增强器或图像增强装置和/或光电倍增管。

此外，根据本发明的装置可以有利地应用于诸如视频和摄像机应用的相机应用中。因此，根据本发明的装置可以用于运动捕获和3D电影记录。其中，根据本发明的装置通常提供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关于光学部件的更低的复杂性。因此，作为示例，与常规光学装置相比，诸如通过提供根据本发明的仅具有一个透镜的装置，可以减少透镜的数量。由于降低的复杂性，非常紧凑的装置是可能的，诸如用于移动使用。具有高质量的两个或更多个透镜的常规光学系统通常体积庞大，诸如由于对大体积分束器的一般需要。作为根据本发明的装置的潜在应用中的用于运动捕获的另一个优点，可以命名用于覆盖场景的若干相机的简化组合，因为可以获得绝对3D信息。这同样可以简化由两个或更多个3D相机记录的场景的合并。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，特别是共聚焦显微镜。

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查传感器，诸如用于自适应巡航控制、紧急制动辅助、车道偏离警告、环境查看、盲点检测、后横向交通警报，以及其它汽车和交通应用。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。该特征通常可以应用于汽车技术、运输技术或一般交通技术。在其它技术领域中的应用是可行的。室内定位系统中的具体应用可以是在运输中乘客的定位检测，更具体地用于电子地控制诸如安全气囊的安全系统的使用。在乘客如此定位的情况下可以防止使用气囊，即气囊的使用将导致严重的伤害。在其它技术领域中的应用是可行的。为了在汽车系统中使用，根据本发明的装置可以连接到车辆的一个或多个电子控制单元，并且可以经由控制器局域网等实现进一步的连接。为了在汽车或其它复杂应用中的测试目的，特别是与其它传感器和/或致动器组合使用，在硬件在环仿真系统中的集成是可能的。

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与其它传感器装置组合(诸如与雷达和/或超声波装置组合)使用。具体地，根据本发明的装置可以用于自动驾驶和安全问题。此外，在这些应用中，根据本发明的装置可以与作为声音传感器、二维相机或其它类型的传感器的红外传感器、雷达传感器组合使用。根据本发明的装置具体地可以与识别软件(诸如标准图像识别软件)组合使用。因此，由根据本发明的装置提供的信号和数据通常是可容易地处理的，并且因此通常比诸如LIDAR的已建立的立体视觉系统需要更低的计算能力。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，诸如在窗户屏幕上、在前罩上、在保险杠上、在灯上、在镜子上或其它地方等。可以组合根据本发明的各种检测器，诸如基于本发明中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者为了提高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(诸如在如后窗、侧窗或前窗的窗口中，在保险杠上或在灯上)一个或多个其它装置和/或常规传感器组合。

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水检测传感器的组合同样是可能的。这是因为根据本发明的装置通常比诸如雷达的常规传感器技术有利，特别是在大雨期间。根据本发明的至少一个装置与诸如雷达的至少一个常规感测技术的组合可以允许软件根据天气状况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/或驻车辅助和/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侧使用，例如以便测量交通控制中的其它车辆的速度。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，根据本发明的装置可以用于医疗系统和运动领域。因此，在医疗技术领域(例如用于内窥镜中的手术机器人)中，因为如以上所概述，根据本发明的装置可能仅需要小体积并且可以集成到其它装置中。具体地，根据本发明的具有一个透镜的装置最多可以用于在诸如内窥镜的医疗装置中捕获3D信息。此外，根据本发明的装置可以与适当的监视软件组合，以便能够跟踪和分析运动。这些应用在例如在医疗和远程诊断和远程医疗中是特别有价值的。此外，在断层摄影或放射治疗中用于定位患者身体或者用于在手术之前测量患者的身体形状以检测疾病等的应用是可能的。

此外，根据本发明的装置可以应用于运动和锻炼领域，诸如用于训练、远程指令或竞赛目的。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、击剑、拳击等。根据本发明的装置可用于在运动和游戏中检测球、球棒、剑、运动等的位置，诸如监视游戏，支持裁判或用于判断，特别是自动判断运动中的具体情况，诸如用于判断是否实际上是点或目标。

根据本发明的装置进一步可以用于康复和物理治疗，以便鼓励训练和/或以便调查并校正运动。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，可以使用根据本发明的一个或多个装置，例如作为用于机器人的自主驱动和/或工作的控制单元。与移动机器人组合，根据本发明的装置可允许自主移动和/或自主检测部件中的故障。根据本发明的装置同样可以用于制造和安全监查，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。在机器人中，人和机器人的安全和直接的相互作用通常是一个问题，因为当人们不被识别时，机器人可能严重伤害到人。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，并允许安全的交互。根据本发明的装置的一个特别的优点是信号干扰的低可能性。因此，多个传感器可以在相同的环境中同时工作，没有信号干扰的风险。因此，根据本发明的装置通常可用于高度自动化的生产环境，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，例如与诸如2D成像、雷达、超声波、IR等的其它传感器结合，诸如用于质量控制或其它目的。此外，根据本发明的装置可用于评估表面质量，诸如用于调查产品从微米的范围到米的范围的表面均匀性或对特定尺寸的粘附性。其它质量控制应用是可行的。在制造环境中，根据本发明的装置特别适用于加工具有复杂的三维结构的天然产品诸如食物或木材，以避免大量废料。此外，根据本发明的装置可以用于监视罐、筒仓等的填充水平。此外，根据本发明的装置可以用于通信目的，诸如用于可见光通信。

此外，根据本发明的装置可以用于探询(poll)、飞机、船舶、航天器和其它交通应用中。因此，除了在交通应用的上下文中提到的应用之外，可以命名用于飞机、车辆等的跟踪系统。用于监视移动对象的速度和/或方向，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)的使用是可行的。具体地，可以命名在陆地、海洋和包括太空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检测器，具体地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装置的输出信号可以与用于另一对象的自主或引导运动的引导机构组合。因此，用于避免碰撞或者使得能够在跟踪对象和转向对象之间进行碰撞的应用是可行的。根据本发明的装置由于所需的低计算能力和由于检测系统的即时响应而通常是有用的和有利的。根据本发明的装置是特别有用的，但不限于例如速度控制和空中交通管制装置。

根据本发明的装置通常可用于各种应用中，包括在港口或危险区域中的船舶的引导，以及在着陆或起飞时的飞机的引导。其中，固定的已知的主动和/或被动目标可以用于精确引导。同样可以用于在危险但明确限定的路线中驾驶的车辆，诸如采矿车辆。

此外，如以上所概述，根据本发明的装置可以用于游戏领域。因此，根据本发明的装置可以与相同或不同尺寸、颜色、形状等的多个对象一起使用，诸如用于结合将运动并入其内容中的软件的运动检测。特别地，应用在将运动实现为图形输出上是可行的。此外，根据本发明的装置用于给出命令的应用是可行的，诸如通过使用根据本发明的装置中的一个或多个用于手势或面部识别。根据本发明的装置可以与主动系统组合，以便在例如低光条件或在需要增强周围环境的其它情况下工作。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，其可以例如通过系统及其软件容易地区分，并且不限于特别的颜色、形状、对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、表面性质、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、勺子、叉子、立方体、骰子、图形、木偶、泰迪玩具熊、烧杯、踏板、帽子、一副眼镜、头盔、开关、手套、首饰、乐器或用于演奏诸如琴键、鼓棒等的乐器的辅助装置。其它选择是可行的。

此外，根据本发明的装置通常可以用于建筑、施工和制图领域。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/或监视环境区域，例如乡村或建筑物。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视建筑项目、变化对象、房屋等的进度和准确性。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、社区或风景的地图。潜在的应用领域可以是建筑、制图、房地产管理、土地测量等。

根据本发明的一个或多个装置可以进一步用于对象的扫描，诸如与CAD或类似软件结合，诸如用于附加制造和/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，诸如同时在x-、y-或z-方向中或这些方向的任何任意组合中时。此外，根据本发明的装置可以用于诸如管道检查计的检查和维护。

如以上所概述，根据本发明的装置可以进一步用于制造、质量控制或标识应用中，诸如在产品标识或尺寸标识(诸如用于寻找最佳位置或包装，用于减少浪费等)中。此外，根据本发明的装置可以用于物流应用。因此，根据本发明的装置可以用于优化装载或包装集装箱或车辆。此外，根据本发明的装置可以用于监视或控制制造领域中的表面损伤，用于监视或控制租赁对象(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，诸如用于最佳材料处理，特别是与机器人组合和/或用于确保制造过程中的质量或精度，诸如制造的透镜的产品尺寸或体积的准确性或光学精度。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位。此外，根据本发明的装置可以用于生产资产的维护，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以用于分析3D质量分数。此外，根据本发明的装置可以用于制造定制产品，诸如牙嵌体、牙套、假体、衣服等。根据本发明的装置同样可以与一个或多个3D打印机组合以用于快速原型制作、3D复制等。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，诸如用于防产品盗版和用于防伪目的。

总结上述发现，在本发明中优选以下实施例：

实施例1：一种检测器，用于确定至少一个对象的位置，所述检测器包括：

-至少一个传送装置，用于将对象成像到图像平面中，所述传送装置具有焦平面，

-至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器是至少部分透明的，其中纵向光学传感器被设计成以取决于由从对象传播到检测器的至少一个光束对传感器区域的照射的方式来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在传感器区域中的光束的束横截面；以及

-至少一个评估装置，其中评估装置被设计成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项信息，

其中至少一个纵向光学传感器包括焦点纵向光学传感器，其中焦点纵向光学传感器至少基本上布置在焦平面中。

实施例2：根据前述实施例所述的检测器，其中焦点纵向光学传感器与焦平面间隔开距离±ε，其中|ε|≤0.2·f，其中f为传送装置的焦距。

实施例3：根据前述实施例所述的检测器，其中|ε|≤0.1·f，优选|ε|≤0.05·f，更优选|ε|≤0.02·f，并且最优选|ε|≤0.01·f。

实施例4：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中评估装置适于评估焦点纵向光学传感器的至少一个纵向传感器信号j_focal，并且导出在图像平面中的假设纵向光学传感器的理论纵向传感器信号j_image。

实施例5：根据前述实施例所述的检测器，其中评估装置适于使用在焦点纵向光学传感器的纵向传感器信号j_focal与理论纵向传感器信号j_image之间的预定或可确定关系，用于确定理论纵向传感器信号j_image。

实施例6：根据两个前述实施例中任一项所述的检测器，其中评估装置适于使用如下假设用于确定理论纵向传感器信号j_image：理论纵向传感器信号j_image与焦点纵向光学传感器的纵向传感器信号j_focal成比例。

实施例7：根据前述实施例所述的检测器，其中用于确定理论纵向传感器信号j_image的评估装置适于使用以下关系：

其中const.为预定或可确定的常数。

实施例8：根据两个前述实施例中任一项所述的检测器，其中用于确定理论纵向传感器信号j_image的评估装置适于使用以下关系：

其中c(h_target,f_lens,l_lens)是取决于对象的尺寸h_target、传送装置的焦距f_lens和传送装置的孔径l_lens的预定或可确定的函数。

实施例9：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中除了焦点纵向光学传感器之外，至少一个纵向光学传感器还包括至少一个另外的纵向光学传感器。

实施例10：根据前述实施例所述的检测器，其中至少一个纵向光学传感器包括纵向光学传感器的堆叠。

实施例11：根据前述实施例所述的检测器，其中焦点纵向光学传感器形成纵向光学传感器的堆叠的一部分。

实施例12：根据两个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堆叠包括不超过三个纵向光学传感器。

实施例13：根据三个前述实施例中任一项所述的检测器，其中堆叠由纵向光学传感器组成，所述纵向光学传感器被布置为使得纵向光学传感器的传感器区域基本上垂直于检测器的光轴取向。

实施例14：根据前述五个实施例中任一项所述的检测器，其中传送装置包括从由透镜、聚焦反射镜(focusing mirror)、散焦反射镜(defocusing miror)组成的组中选择的至少一个光学元件。

实施例15：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，其中成像装置适于使得从对象行进到检测器的光束在入射在成像装置上之前穿过纵向光学传感器。

实施例16：根据前述实施例的检测器，其中成像装置包括相机芯片。

实施例17：根据两个前述实施例中任一项所述的检测器，其中成像装置包括无机成像装置。

实施例18：根据三个前述实施例中任一项所述的检测器，其中成像装置包括像素矩阵。

实施例19：根据四个前述实施例中任一项所述的检测器，其中成像装置包括选自由CMOS芯片和CCD芯片组成的组中的芯片。

实施例20：根据五个前述实施例中任一项所述的检测器，其中成像装置适于解析颜色。

实施例21：根据前述实施例所述的检测器，其中成像装置是全色CCD或CMOS芯片。

实施例22：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中纵向传感器信号进一步取决于光束的调制频率。

实施例23：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用于照射对象的至少一个照射源。

实施例24：根据前述实施例所述的检测器，其中照射源适于周期性地调制照射光的至少一个光学特性。

实施例25：根据前述实施例所述的检测器，其中至少一个光学特性选自由照射光的振幅和相位组成的组。

实施例26：根据三个前述实施例中任一项所述的检测器，其中检测器包括用于周期性地调制照射光的至少一个特性的至少一个调制装置。

实施例27：根据前述实施例所述的检测器，其中调制装置包括空间光调制器，优选微反射镜装置，并且更优选是装置。

实施例28：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中光束至少部分地基本上平行于检测器的光轴传播。

实施例29：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中至少一个纵向光学传感器，优选地至少一个焦点纵向光学传感器包括至少一个半导体检测器。

实施例30：根据前述实施例所述的检测器，其中半导体检测器是包括至少一种有机材料的有机半导体检测器。

实施例31：根据两个前述实施例中任一项所述的检测器，其中半导体检测器选自由有机太阳能电池、染料太阳能电池、染料敏化太阳能电池、固体染料太阳能电池、固体染料敏化太阳能电池组成的组。

实施例32：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中至少一个纵向光学传感器，优选至少一个有机半导体检测器包括至少一个第一电极、至少一种n半导电金属氧化物、至少一种染料、至少一种p半导电有机材料，优选固态p半导体有机材料，以及至少一个第二电极。

实施例33：根据前述实施例所述的检测器，其中第一电极和第二电极两者都是透明的。

实施例34：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由光束对传感器区域的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来生成关于对象的纵向位置的至少一项信息。

实施例35：根据前述实施例所述的检测器，其中由光束对传感器区域的照射的几何形状与对象相对于检测器的相对定位之间的预定关系考虑照射的已知功率。

实施例36：根据两个前述实施例中任一项所述的检测器，其中由光束对传感器区域的照射的几何形状与对象相对于检测器的相对定位之间的预定关系考虑调制光束的调制频率。

实施例37：一种人机界面，用于在用户和机器之间交换至少一项信息，其中人机界面包括根据前述实施例中任一项所述的至少一个检测器，其中人机界面被设计成借助于检测器生成用户的至少一项几何信息，其中人机界面被设计成向几何信息分配至少一项信息，特别是至少一个控制命令。

实施例38：根据前述实施例所述的人机界面，其中通过用户的身体姿势和/或移动来实现信息项的生成。

实施例39：一种娱乐装置，用于执行至少一个娱乐功能，其中娱乐装置包括根据两个前述权利要求中任一项所述的至少一个人机界面，其中娱乐装置被设计成使得能够由玩家借助于人机界面输入至少一项信息，其中娱乐装置被设计成根据信息来改变娱乐功能。

实施例40：一种跟踪系统，用于跟踪至少一个可移动对象的位置，跟踪系统包括根据与检测器相关的前述实施例中任一项所述的检测器，跟踪系统进一步包括至少一个轨道控制器，其中轨道控制器适于跟踪在特定时间点的对象的一系列位置。

实施例41：根据前述实施例所述的跟踪系统，其中轨道控制器适于从一系列位置确定对象的移动。

实施例42：根据两个前述实施例中任一项所述的跟踪系统，其中跟踪系统是本地或全球定位系统的一部分。

实施例43：根据三个前述实施例中任一项所述的跟踪系统，其中跟踪系统是可见光通信系统的一部分。

实施例44：一种相机，用于对至少一个对象成像，所述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45：一种方法，用于确定至少一个对象的位置，所述方法包括：

-通过使用至少一个传送装置将对象成像到图像平面中，传送装置具有焦平面，

-提供至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器是至少部分透明的，并且通过使用至少一个纵向光学传感器来生成至少一个纵向传感器信号，其中至少一个纵向传感器信号取决于由从对象传播到纵向光学传感器的至少一个光束对传感器区域的照射，其中给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于在传感器区域中的光束的束横截面；以及

-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项信息，

其中至少一个纵向光学传感器包括焦点纵向光学传感器，其中焦点纵向光学传感器至少基本上布置在焦平面中。

实施例46：根据前述实施例所述的方法，其中方法包括使用根据涉及检测器的前述实施例中任一项所述的检测器。

实施例47：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的方法，其中焦点纵向光学传感器与焦平面间隔开距离±ε，其中|ε|≤0.2·f，其中f是传送装置的焦距。

实施例48：根据前述实施例所述的方法，其中|ε|≤0.1·f，优选|ε|≤0.05·f，更优选|ε|≤0.02·f，并且最优选|ε|≤0.01·f。

实施例49：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的方法，该方法进一步包括评估焦点纵向光学传感器的至少一个纵向传感器信号j_focal，并且导出在图像平面中的假设纵向光学传感器的理论纵向传感器信号j_image。

实施例50：根据前述实施例所述的方法，其中使用在焦点纵向光学传感器的纵向传感器信号j_focal与理论纵向传感器信号j_image之间的预定或可确定关系，用于确定理论纵向传感器信号j_image。

实施例51：根据两个前述实施例中任一项所述的方法，其中使用如下假设用于确定理论纵向传感器信号j_image：理论纵向传感器信号j_image与焦点纵向光学传感器的纵向传感器信号j_focal成比例。

实施例52：根据前述实施例所述的方法，其中为了确定理论纵向传感器信号j_image，使用以下关系：

其中const.为预定或可确定的常数。

实施例53：根据两个前述实施例中任一项所述的方法，其中为了确定理论纵向传感器信号j_image，使用以下关系：

其中c(h_target,f_lens,l_lens)是取决于对象的尺寸h_target、传送装置的焦距f_lens和传送装置的孔径l_lens的预定或可确定的函数。

实施例54：根据前述实施例中任一项所述的方法，其中除了焦点纵向光学传感器之外，至少一个纵向光学传感器还包括至少一个另外的纵向光学传感器。

实施例55：根据前述实施例所述的方法，其中至少一个纵向光学传感器包括纵向光学传感器的堆叠。

实施例56：根据前述实施例所述的方法，其中焦点纵向光学传感器形成纵向光学传感器的堆叠的一部分。

实施例57：根据两个前述实施例中任一项所述的方法，其中纵向光学传感器的堆叠包括不超过三个纵向光学传感器。

实施例58：根据三个前述实施例中任一项所述的方法，其中堆叠由纵向光学传感器组成，所述纵向光学传感器被布置为使得纵向光学传感器的传感器区域基本上垂直于光轴(特别地，该方法使用的检测器的光轴)取向。

实施例59：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的方法，其中传送装置包括从由透镜、聚焦反射镜、散焦反射镜组成的组中选择的至少一个光学元件。

实施例60：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的检测器，其中方法进一步包括使用至少一个成像装置，其中成像装置适于使得从对象行进到检测器的光束在入射在成像装置上之前穿过纵向光学传感器。

实施例61：根据前述实施例所述的方法，其中成像装置包括相机芯片。

实施例62：根据两个前述实施例中任一项所述的方法，其中成像装置包括无机成像装置。

实施例63：根据三个前述实施例中任一项所述的方法，其中成像装置包括像素矩阵。

实施例64：根据四个前述实施例中任一项所述的方法，其中成像装置包括选自由CMOS芯片和CCD芯片组成的组中的芯片。

实施例65：根据五个前述实施例中任一项所述的方法，其中成像装置适于解析颜色。

实施例66：根据前述实施例所述的方法，其中成像装置是全色CCD或CMOS芯片。

实施例67：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的方法，其中纵向传感器信号进一步取决于光束的调制频率。

实施例68：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的方法，其中该方法进一步包括使用用于照射对象的至少一个照射源。

实施例69：根据前述实施例所述的方法，其中照射源适于周期性地调制照射光的至少一个光学特性。

实施例70：根据前述实施例所述的方法，其中至少一个光学特性选自由照射光的幅度和相位组成的组。

实施例71：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的方法，其中光束至少部分地基本上平行于光轴，具体是由所述方法使用的检测器的光轴来传播。

实施例72：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的方法，其中至少一个纵向光学传感器，优选至少一个焦点纵向光学传感器包括至少一个半导体检测器。

实施例73：根据前述实施例所述的方法，其中半导体检测器是包含至少一种有机材料的有机半导体检测器。

实施例74：根据两个前述实施例所述的方法，其中半导体检测器选自由有机太阳能电池、染料太阳能电池、染料敏化太阳能电池、固体染料太阳能电池、固体染料敏化太阳能电池组成的组。

实施例75：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的方法，其中至少一个纵向光学传感器包括至少一个第一电极、至少一个n半导电金属氧化物、至少一种染料、至少一种p半导电有机材料，优选固态p半导电有机材料，以及至少一个第二电极。

实施例76：根据前述实施例所述的方法，其中第一电极和第二电极两者都是透明的。

实施例77：根据与方法相关的前述实施例中任一项所述的方法，其中通过使用由光束对传感器区域的照射的几何形状与对象相对于纵向光学传感器和/或包括纵向光学传感器的检测器的相对定位之间的至少一个预定关系来生成关于对象的纵向位置的至少一项信息。

实施例78：根据前述实施例所述的方法，其中由光束对传感器区域的照射的几何形状与对象相对于纵向光学传感器和/或包括纵向光学传感器的检测器的相对定位之间的预定关系考虑照射的已知功率。

实施例79：根据两个前述实施例中任一项所述的方法，其中由光束对传感器区域的照射的几何形状与对象相对于纵向光学传感器和/或包括纵向光学传感器的检测器的相对定位之间的预定关系考虑调制光束的调制频率。

实施例80：根据前述实施例中任一项所述的检测器的使用，所述检测器涉及用于使用目的的检测器，所述检测器选自由以下组成的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安全应用(security application)；安全性应用(safety application)；人机界面应用；跟踪应用；摄影应用；成像应用或相机应用；测绘应用，用于生成至少一个空间的测绘；与至少一个飞行时间测量结合的使用；定位系统，具体是本地或全球定位系统；通信系统，具体是可见光通信系统。

附图说明

本发明的进一步可选的细节和特征从与从属权利要求结合遵循的优选示例性实施例的描述中显而易见。在该上下文中，特定的特征可以单独或以任何合理的组合实现。本发明并不限于示例性实施例。示例性实施例在附图中示意性示出。在各个附图中相同的参考标记表示相同的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。

在附图中：

图1A示出了根据本发明的检测器的示例性实施例；

图1B示出了根据本发明的检测器的示例性实施例；

图2A示出了不同焦点位置的纵向传感器信号曲线；

图2B示出了相对于焦点纵向光学传感器的相应纵向传感器信号归一化的不同焦点位置的纵向传感器信号曲线；

图2C示出了图2B的相交范围的放大图；以及

图3示出了在人机界面、娱乐装置和跟踪系统中使用的检测器的示例性实施例。

具体实施方式

在图1A中，描绘了用于确定至少一个对象112的位置的检测器110的示例性实施例。在本发明的该实施例或其它实施例中的检测器110可以是独立检测器或者可以与一个或多个其它检测器组合。作为示例，检测器110可以形成相机或者可以是相机的一部分。另外或可替代地，检测器110可以是人机界面、娱乐装置或跟踪系统的一部分。其它应用是可行的。

检测器110包括用于将对象成像到图像平面116中的至少一个传送装置114。传送装置114具有焦平面118。传送装置114可具有到光束126上的聚焦或散焦效应。传送装置114可以实现为聚焦透镜；散焦透镜；相机镜头；曲面镜；光阑中的一种或多种。在该实施例中，传送装置114可以是或可以包括透镜。

对象112可以由照射光120照射。照射光120可以是来自自然和/或人造光源的环境光。另外或可替代地，检测器110可以包括至少一个照射源，例如激光器，特别是IR激光二极管、发光二极管、白炽灯、有机光源，特别是有机发光二极管。照射源可以发射照射光120，其可以照射对象112。例如，照射源可以适于发出具有不同光学特性的至少两个光束，例如，至少两个光束可以用不同的调制频率调制。

此外，检测器110包括至少一个纵向光学传感器122。检测器110可包括一个或多个纵向光学传感器122。纵向光学传感器122具有至少一个传感器区域124。纵向光学传感器122是至少部分透明的。照射的对象112可以反射入射光。因此，至少一个光束126可以从对象112行进到检测器110。纵向光学传感器122被设计为以取决于由从对象112传播到检测器110的至少一个光束126对传感器区域124的照射的方式来生成至少一个纵向传感器信号。至少一个纵向光学传感器122可以是FiP传感器，如上所讨论并且如下面在WO 2012/110924 A1中进一步详细讨论的。因此，给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域124中的光束126的束横截面。

与纵向光学传感器122的表面正交的轴可以限定光轴128。光轴128限定纵轴或z轴，其中垂直于光轴128的平面限定x-y平面。因此，在图1A中，示出了坐标系130，其可以是检测器110的坐标系，并且可以完全地或部分地确定关于对象112的位置的至少一项信息。

此外，检测器110包括评估装置129，其被设计为通过评估纵向传感器信号来生成关于对象112的纵向位置的至少一项信息。评估装置129可以包括一个或多个数据处理装置130和/或一个或多个数据存储器132。评估装置129可以适于执行纵向传感器信号的频率分析，特别是傅里叶分析。因此，在检测器包括至少一个照射源的情况下，照射源可以发出超过一个的照射光光束，每一个光束以不同的调制频率调制，评估装置129可以适于确定每一个光束的纵向传感器信号的信号分量。评估装置129可以连接到纵向光学传感器122，并且如果存在的话，通过一个或多个连接器134连接到照射源。此外，连接器134可以包括用于生成传感器信号的一个或多个驱动器和/或一个或多个测量装置。

纵向光学传感器122包括焦点纵向光学传感器136。焦点纵向光学传感器126至少基本上布置在焦平面118中。焦点纵向光学传感器136可以与焦平面118间隔开距离±ε，其中|ε|≤0.2·f，其中f是传送装置114的焦距。具体地，|ε|≤0.1·f，优选|ε|≤0.05·f，更优选|ε|≤0.02·f，并且最优选|ε|≤0.01·f。

检测器110的部件可以完全或部分地实施在一个或多个壳体中。因此，纵向光学传感器122、传送装置114以及(如果存在的话)照射源可以完全或部分地包围在同一壳体内，和/或可以完全或部分地包围在单独的壳体内。此外，评估装置129可以完全或部分地集成到纵向光学传感器122和/或壳体中。另外或可替代地，评估装置129可以完全或部分地设计为单独的独立装置。

在图1B中，除了上面关于图1A给出的说明之外，还示出了检测器110的另一实施例。在该实施例中，检测器118可以包括布置在传感器堆叠138中的多个纵向光学传感器122。焦点纵向光学传感器136可以布置成与传感器堆叠138分开或者可以形成传感器堆叠138的一部分。纵向光学传感器122的堆叠138可以包括不超过三个的纵向光学传感器122。堆叠138可以由纵向光学传感器122组成，该纵向光学传感器122布置成使得纵向光学传感器122的传感器区域124基本上垂直于检测器110的光轴128取向。对于检测器110的进一步描述，可以参考图1A中所示的实施例的描述。

如以上所概述，除了纵向光学传感器122之外，检测器110，具体地堆叠138可以包括一个或多个附加元件。因此，作为示例，检测器110，具体地堆叠138，可以包括一个或多个成像装置。因此，作为示例，检测器110和/或堆叠138可以包括一个或多个成像装置，如图1B中的附图标记139所象征性地描绘的。作为示例，一个或多个可选的成像装置139可以包括一个或多个有机和/或一个或多个无机成像装置，诸如像素化成像装置。作为示例，可以使用一个或多个CMOS和/或CCD成像装置，诸如CMOS和/或CCD相机芯片。因此，本身或者与一个或多个附加部件结合的检测器110可以被实施为相机111。

在图2A中，示出了作为z的函数的不同焦点位置z_f的纵向传感器信号曲线j(z)。已经对于相同的光学系统计算了经典射线光学的曲线。如以上所概述，纵向光学传感器信号电流可以随着与焦点z_f的距离的增加而减小。此外，如以上所概述，可以考虑在分别归一化到它们的聚焦电流j_focal(z_f)、j_focal(z’_f)的两个不同距离z_f和z’_f处的相同对象112的两个纵向光学传感器信号电流j(z,z_f)和j(z,z’_f)。如以上所概述，参见等式(15)和(16)，这些曲线可以在z＝z_cross处相交，如果

如以上所概述，参见等式(17)和(18)，对于高斯束，等式简化为

图2B示出了相对于焦点纵向光学传感器136的相应纵向传感器信号归一化的不同焦点位置的纵向光学传感器信号140的曲线142，其中在图2C中示出了相交区域144的放大率。尽管理论上曲线142的相交取决于每一个曲线142的焦点位置，但令人惊讶地发现对于给定的光学系统，不同焦距下的z_cross的差异较小，并且z_cross落入其中纵向光学传感器电流较少z依赖的区域中。此外，通常，给定的光学系统限于特定光学范围。令人惊讶的是，在光学系统的典型范围内，发现接近焦点的小z范围或点，其中所有归一化电流曲线142相交。因此，在该位置或在该相交范围内测量纵向光学传感器电流可以屈服于作为j_focal的曲线的归一化。如以上所概述，焦点纵向光学传感器136可以与焦平面118间隔开距离±ε，其中|ε|≤0.2·f，其中f是传送装置114的焦距。例如，|ε|≤0.1·f，优选|ε|≤0.05·f，更优选|ε|≤0.02·f，以及最优选|ε|≤0.01·f。至少一个焦点纵向光学传感器136可以布置到焦平面118，以使得至少一个焦点纵向光学传感器136位于其中曲线142相交的范围或点内。

评估装置129可以适于评估焦点纵向光学传感器136的至少一个纵向传感器信号j_focal，并且导出图像平面116中的假设纵向光学传感器的理论纵向传感器信号j_image。评估装置129可以适于使用如下假设用于确定理论纵向传感器信号j_image：理论纵向传感器信号j_image与焦点纵向光学传感器136的纵向传感器信号j_focal成比例。用于确定理论纵向传感器信号j_image的评估装置129可以适于使用上述等式(19)：

其中const.为预定或可确定的常数。用于确定理论纵向传感器信号j_image的评估装置129可适于使用上述等式(20)：

其中c(h_target,f_lens,l_lens)是取决于对象112的尺寸h_target、传送装置114的焦距f_lens和传送装置114的孔径l_lens的预定或可确定的函数。如果确定焦点纵向光学传感器电流j_focal并且c(h_target,f_lens,l_lens)是已知的，则可以确定理论传感器信号j_image。因此，可以避免将纵向光学传感器122放置在图像平面116中或靠近图像平面116以确定图像平面116中的传感器信号。此外，可以减少解决模糊性所需的纵向光学传感器122的量。

在图3中，示出了在人机界面146中使用的检测器110的示例性实施例。此外，可选地，检测器110可以实现为相机111。人机界面146包括至少一个检测器110。人机界面146可以被设计为借助于检测器110生成用户148的至少一项几何信息。人机界面146可以用于向几何信息分配至少一项信息，特别是至少一个控制命令，以便向机器150提供至少一项信息。在图3中示意性地描绘的实施例中，机器150可以是计算机和/或可以包括计算机。其它实施例是可行的。评估装置129可以完全或部分地集成到机器150中，诸如集成到计算机中。如以上所概述，纵向光学传感器122和传送装置114可以实施在壳体152内。

人机界面146可以形成娱乐装置154的一部分。机器150，具体是计算机，同样可以形成娱乐装置154的一部分。因此，借助于作为对象112的用户148，用户148可以将至少一项信息(诸如至少一个控制命令)输入到计算机中，从而改变娱乐功能，诸如控制计算机游戏的过程。

此外，描绘了用于跟踪至少一个可移动对象112的位置的跟踪系统156。跟踪系统156包括检测器110以及进一步的至少一个轨道控制器158。轨道控制器158可以完全或部分地形成机器150的计算机的一部分。轨道控制器158适于从对象112在特定时间点的一系列位置跟踪对象112的移动。

参考标号列表

110 检测器

111 相机

112 对象

114 传送装置

116 图像平面

118 焦平面

120 照射光

122 纵向光学传感器

124 传感器区域

126 光束

128 光轴

129 评价装置

130 坐标系

131 数据处理装置

132 数据存储器

134 连接器

136 焦点纵向光学传感器

138 传感器堆叠

139 成像装置

140 纵向传感器信号的曲线

142 曲线

144 相交区域

146 人机界面

148 用户

150 机器

152 壳体

154 娱乐装置

156 跟踪系统

158 轨道控制器