本发明涉及一种光学探测器。
背景技术：
在ep1330117a2中描述了一种图像拍摄方法，其中，由固体构成的图像探测器用于图像拍摄，所述图像探测器被划分成多个不同的像素。
de60302896t2描述了一种用于制造电子光学单元、特别是液晶单元或电化学的光电单元的方法。
在wo2014/198625a1中公开了一种光学探测器。所述光学探测器包括光学传感器和至少一个光敏层，所述光敏层具有至少一个第一电极和至少一个第二电极，在所述至少一个第一电极和至少一个第二电极之间布置所述光敏层。
技术实现要素：
根据本发明提出一种传感器组件，其包括层式地上下重叠布置的、由至少一个有机半导体构造的并且划分成像素的至少两个图像传感器。本发明的核心构思在于，至少两个图像传感器在其像素的尺寸方面不同。
在此，层式地上下重叠布置理解为，一个共同的虚拟轴线延伸穿过这两个图像传感器，该虚拟轴线基本上垂直于这两个图像传感器的传感器面。相对于将要由图像传感器探测的光源，所述图像传感器相应地一个接一个地布置，从而光源的光的至少一部分必须首先穿过一个传感器，以便可以由另一个图像传感器探测。视本发明的实施方式而定，这两个图像传感器也可以这样上下重叠地布置，以使得所述图像传感器具有一个共同的轴线，该轴线基本上垂直于传感器面并且大致延伸穿过这两个图像传感器的中心点。所述中心点可以根据图像传感器形状确定，例如在圆形的图像传感器的情况下为圆心或者在矩形的图像传感器的情况下为三角形中线的交点。然而图像传感器彼此准确的对齐可以根据使用情况来改变。
本发明的优点在于，借助于层式地一个接一个布置的图像传感器可以探测光源的不同的信息。基于不同的像素尺寸可以同时拍摄相同场景的较高和较低分辨率的图像。
在本发明的一个优选的实施方式中，所述传感器组件包括第一图像传感器和第二图像传感器，其中，第二图像传感器的像素是第一图像传感器的像素的4倍或16倍或64倍。
本发明的这个实施方式具有的优点是，两个图像传感器的像素形状可以几何形状类似地来选择，也就是说，所述像素形状是相同的并且仅仅在其尺寸上不同。
在本发明的一个优选的实施方式中，至少一个图像传感器是部分透明的，尤其对于具有380nm和780nm之间的波长的光是部分透明的。
这个实施方式具有的优点是，如果部分透明的图像传感器相对于一个光源层式地布置在另一个传感器之前，则所述部分透明的图像传感器尚未吸收全部存在的射线。相对于所述光源布置在所述部分透明的图像传感器之后的图像传感器能够以所述方式同样探测射线。如果这两个图像传感器应该探测可见光，则至少一个图像传感器应该在可见光的大约处于380nm和780nm之间的波长范围内是部分透明的。
在本发明的一个优选的实施方式中，有机半导体层基本上探测具有380nm到780nm之间波长的光。
这个实施方式具有的优点是，传感器组件可以用于在可见波长范围内进行测量。
此外根据本发明提出一种用于调节摄像机中至少一个图像传感器的单个像素和/或像素组的曝光时间的方法。摄像机在此包括传感器组件，所述传感器组件包括至少一个第一和第二图像传感器。所述图像传感器在此由至少一个有机半导体或者由有机层和无机半导体的组合构成并且划分成像素。图像传感器层式地上下重叠布置，其中，第二图像传感器与第一图像传感器相比具有较大的像素。第二图像传感器的至少一个测量值用于改变至少第一图像传感器的单个像素和/或像素组的曝光时间。
根据本发明的方法具有的优点是，借助于第二图像传感器的至少一个测量值可以快速地并且有效地对至少第一图像传感器的曝光时间进行调节。在传统的系统中，对曝光时间的改变/调节经常基于对图像传感器的多个或所有像素的强度求平均值。在根据本发明的方法中，通过第二图像传感器的较大的像素可以回避或取消所述求平均值，由此极大地提高摄像机的动态范围。
在此，像素组也可以理解为图像传感器的所有像素。局部地改变曝光时间、即调节单个像素和/或像素组的曝光时间的优点在于，图像中不同的区域和/或物体可以不同时长地曝光。在将相应的摄像机使用在车辆中时，这可以例如在驶入或驶出隧道时是有意义的，以便能够不仅对隧道的较暗内部中的物体而且对在外部较明亮的区域中的物体可识别地成像。这对于在夜间或能见度差的情况下的行驶也是有利的，例如在前照灯照射时在摄像机图像中不必减小整个传感器的曝光时间，但由此黑暗区域还是会较差地被分析。也可以使稍微较暗的侧街较长时间地曝光，以便由此可以更好地识别其他交通参与者。
在本发明的一个另外的实施方式中，第二图像传感器的至少一个测量值和第一图像传感器的至少一个测量值被用于改变第一图像传感器的单个像素和/或像素组的曝光时间。
这个实施方式具有的优点是，第一图像传感器的测量值附加地被用于改变曝光时间。由此还存在用于最优地调节曝光时间的更多信息。
在本发明的一个另外的实施方式中，第二图像传感器的测量值和/或第一图像传感器的测量值被用于改变第二图像传感器的单个像素和/或像素组的曝光时间。
这个实施方式以有利的方式实现了，也改变第二图像传感器的曝光时间并且调节当前的光线比例。这两个图像传感器之间协调地改变曝光时间简化了对测得的数据的比较。
在本发明的一个另外的实施方式中，由第一图像传感器的测量值和第二图像传感器的测量值构成差值，并且所述差值用于改变第一和/或第二图像传感器的单个像素和/或像素组的曝光时间。
第一和/或第二传感器在此在不同的光谱范围内激活，第一传感器例如探测可见光并且对nir射线仅仅微弱地有反应，而第二传感器对于nir射线是敏感的并且仅仅极小量的短波射线到达所述第二传感器。为了提高整个系统的灵敏度(放更多的光子到传感器上)有利的是，成像的光学透镜非常宽频带地实施。当不存在能够确定非可见的射线部分并且算出两个颜色重建的可能性时，由于在常用的滤色器中出现的同色异谱效应使准确的颜色信号再现不再是可能的。由第一和第二传感器的信号加权地构成差值允许减小或者避免所述同色异谱效应。
此外，例如对大的绿色部分和大的nir部分同时出现的分析，允许对植被进行简单分类，因为特别在含叶绿素的物质中产生这样的反射率特性。
在本发明的一个另外的实施方式中，摄像机包括曝光控制单元。在此，第一图像传感器的测量值和/或第二图像传感器的测量值由曝光控制单元来检测，其中，曝光控制单元基于检测到的这个测量值或检测到的这些测量值来改变第一和/或第二图像传感器的单个像素和/或像素组的曝光时间。
由此得出的优点是：在时间上错开所述传感器的曝光，以便识别例如经调制的光中的相位差。
在本发明的一个另外的实施方式中，至少一个测量值被模拟地检测并且基于所述测量值进行曝光时间的模拟改变。
这个实施方式的优点在于，借助于第二图像传感器的一个像素的至少一个模拟的测量值能够快速地调节曝光时间。基于第二图像传感器的像素的尺寸，该像素的测量值代表第一图像传感器的多个小像素的一种平均值。由此不再需要中间步骤，在所述中间步骤中必须确定例如强度的平均值。由此可以节省时间并且极大地提高传感器组件的可支配的动态范围。
附图说明
图1示出图像传感器的示例性的结构。
图2示出示例性的传感器组件。
图3示出用于调节摄像机中至少一个图像传感器的单个像素和/或像素组的曝光时间的方法的流程图。
具体实施方式
在该实施例中，使用在摄像机结构201中的图像传感器203，204与wo2014/198625a1中公开的光学传感器112类似地构造。电气线路同样可以与出自wo2014/198625a1的光学探测器110类似地实现。为了避免不清楚，专利申请文件wo2014/198625a1的全部内容特此通过引用其所包含内容而被接收在本申请文件中。
图1中所示的光学探测器110包括至少一个光学传感器112，所述至少一个光学传感器具有基底116和至少一个光敏结构118，所述至少一个光敏结构布置在基底116上。光敏结构118包括至少一个第一电极120和至少一个第二电极130和至少一个光敏材料140，所述至少一个光敏材料布置在所述电极120，130之间。光敏材料140包括至少一种有机材料。第一电极120或第二电极130包括多个第一电极条124或多个第二电极条134，其中，第一和第二电极条124，134相交，并且在这些交叉点上构成由像素144组成的像素矩阵142。此外，光学探测器110包括读取单元114，所述读取单元具有切换单元160和多个电测量单元154，其中，测量单元154与第二电极条134接触。切换单元160设计用于接着使第一电极条124与测量单元154电连接。
在光学探测器110的一个实施方式中，像素矩阵142具有由第一电极条124构成的行146以及由第二电极条134构成的列148。在此，每个电测量单元154与一个列148连接，从而可以同时测量每个行146的像素矩阵142的像素144的电信号。切换单元160设计用于使所述行146接着与电测量单元154连接。
电测量单元154可以设计为模拟测量单元154，其中，光学探测器110在所述情况中附加地包括模拟数字转换器164。
读取单元114附加地可以包括用于存储像素矩阵142的像素144的值的数据存储器166。
在所述实施例中，第一电极120是下电极122，并且第二电极130是上电极132，其中，下电极122安装在基底116上。在此，光敏材料140安装在下电极122上并且至少部分地覆盖所述下电极。上电极132布置在光敏材料140上。
上电极132可以包括多个金属电极条190，其中，金属电极条190通过绝缘体192电隔离。
图像传感器112可以包含至少一个n型掺杂的金属氧化物174，176，优选地纳米多孔的n型掺杂的半导体金属氧化物176，其中，电绝缘的绝缘体192安装在n型掺杂的半导体金属氧化物174，176上。
光学探测器110附加地可以包含至少一个p型掺杂的有机半导体材料180，所述有机半导体材料布置在n型掺杂的半导体金属氧化物174，176上。在此，p型掺杂的有机半导体材料180分成在电绝缘的绝缘体192旁边的多个条形区域。
上电极132在所述实施例中是透明的并且可以包括至少一个金属层184，其中，上电极132可以包括至少一个导电的聚合物，所述至少一个导电的聚合物嵌入到光敏材料140和金属层184之间。
替代使用根据wo2014/198625a1中的说明构造的图像传感器，也可以使用其他任意由有机半导体构成的传感器、例如出自专利文献de60302896t2的传感器。
在图2中描绘了摄像机201，在所述摄像机中安装一个示例性的传感器组件。
在此公开的传感器组件具有至少两个一个接一个地布置的图像传感器203，204。第一图像传感器203所使用的光敏材料140在此是宽频段敏感的，也就是说，可以探测宽的光谱中的波长。摄像机结构201例如可以设计用于探测可见波长范围内、例如380nm和780nm之间的波长范围内的光。然而在此也可以选择其他波长范围或者扩大所述波长范围。可以考虑例如附加地探测红外射线和/或紫外射线。
第二图像传感器204的所使用的光敏材料140同样是宽频带敏感的，所述第二图像传感器相对于光学透镜202层式地布置在第一图像传感器203之后。第二图像传感器204设计为，所述第二图像传感器与第一图像传感器203相比具有较大的像素205，206。第二图像传感器204的像素206可以要么是第一图像传感器203的像素205的整数倍、例如2倍、4倍或16倍，要么可以是其任意倍、例如2.1234252倍。在所述实施例中，第二图像传感器204的像素206是第一图像传感器203的像素205的4倍。
第二图像传感器204的测量值可以在所述摄像机结构201中用于产生一种低通滤波的平均值信号。因为第二图像传感器204的像素206是第一图像传感器203的像素205的数倍，第二图像传感器204的像素206测得的强度信号构成第一图像传感器203的多个像素205的一种平均值。在图2中示例性地示出在摄像机结构201中水平延伸的光束210，所述光束由第一图像传感器203的像素205和第二图像传感器204的像素206来探测并且说明图像传感器203，204或附属的像素205，206的布置。
第二图像传感器204测得的平均值信号可以此时例如与第一图像传感器203的信号一起被分析。例如可以构成第一图像传感器的单个像素205的测量值与第二图像传感器的单个像素206的测量值的差值信号。
所述差值信号能够实现局部地调节信号分辨率，因为去除了照射背景并且由此可以实现差值信号非常高的分辨率。所述传感器由此对小的局部对比差别是非常敏感的，并且被照射的面的纹理由此可以非常好地增强第一和/或第二图像传感器203，204的像素205，206和/或像素组。背景抑制的方法可以与正常模式中对传感器的读取交替地进行。在此，在第一步骤中第一传感器的像素单独地被读取，接着来自第一和第二传感器的差值图像被读取。这两种读取组成了具有低的对比分辨率然而高许可的输入信号的第一图像和具有低的输入信号动态然而高的对比分辨率的第二图像。在第一图像中良好地达到识别物体的轮廓，但大多不能分辨纹理，而在第二图像中可以非常好地识别纹理。
所述调节可以例如借助于图3中所示的方法实现。所述方法在步骤301中开始。在步骤302中，各个图像传感器203，204的测量值或者图像传感器203，204的各个像素205，206的测量值由曝光控制/信号处理单元209检测。
在步骤303中例如借助于计算第一和/或第二图像传感器203，204的不同的像素205，206和/或像素组的差值来分析所述测量值。
基于对测量值和/或差值的所述分析，曝光控制单元209接着在步骤304中改变图像传感器203，204的单个像素205，206和/或单个像素组的曝光时间。
为此，第二传感器的信号用于控制例如频率调制的转移栅(transfergates)的脉冲宽度。越少的光线到达第二传感器，二极管和例如复位信号之间的转移栅越短地被打开。因此，信号集成保留更多的时间。
所述方法在步骤305中结束。
补充地或在一个替换的实施方案中，第一和/或第二图像传感器203，204的测量值可以用于调节这两个图像传感器203，204的曝光时间。曝光控制单元209可以例如利用模拟电路实现。通过这样的结构可以极大地提高摄像机结构201的动态范围。
替代第一图像传感器203也可以考虑，使用多个部分透明的图像传感器，所述多个部分透明的图像传感器在其光谱强度方面不同。所述图像传感器可以例如吸收具有确定波长的射线并且使具有确定波长的射线不受阻碍地通过。以所述方式可以实现例如在wo2014/198625a1中所述的颜色传感器。
图像传感器203，204的布置也可以任意地改变，从而例如第二图像传感器204布置在光学透镜202和第一图像传感器203之间，所述第二图像传感器具有比第一图像传感器203大的像素205，206。