CN105452808A - 用于光学检测至少一个对象的取向的检测器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于确定至少一个对象(112)的取向的检测器装置(111)。所述检测器装置包括：至少两个信标装置(204)，所述信标装置(204)适配于是附接到所述对象(112)、由所述对象(112)保持并且集成到所述对象(112)中的至少一种，所述信标装置(204)每一个适配于引导光束(138)朝向检测器(110)，所述信标装置(204)具有在所述对象(112)的坐标系中的预定坐标；至少一个检测器(110)，其适配于检测从所述信标装置(204)朝向所述检测器(110)行进的所述光束(138)；至少一个评估装置(142)，所述评估装置(142)适配于确定在所述检测器(110)的坐标系中所述信标装置(204)中的每一个的纵坐标，所述评估装置(142)进一步适配于通过使用所述信标装置(204)的纵坐标来确定在所述检测器(110)的坐标系中所述对象(112)的取向。

Description

用于光学检测至少一个对象的取向的检测器

技术领域

本发明涉及一种用于确定至少一个对象的取向的检测器装置和方法。本发明进一步涉及一种检测器系统，包括检测器装置和至少一个对象。此外，本发明涉及用于交换在用户和机器之间的至少一项信息的一种人机接口,一种娱乐装置,一种跟踪系统，以及检测器装置的各种用途。根据本发明的装置、方法和用途具体可在日常生活、游戏、交通技术、制造技术、安全技术、医疗技术或在科学中的各种领域中利用。然而，其它应用同样是可能的。

背景技术

从现有技术是已知大量的光学传感器和光伏装置。虽然光伏装置一般用于将例如紫外线、可见光或红外光的电磁辐射转换成电信号或电能，但是光学检测器一般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。

从现有技术已知一般可以基于无机和/或有机传感器材料的使用的大量光学传感器。这种传感器的示例在US2007/0176165A1、US6,995,445B2、DE2501124A1、DE3225372A1或另外在许多其它现有技术文献中公开。在增长的程度上，特别是出于成本原因和出于大面积处理的原因，包括至少一个有机传感器材料的传感器正在使用，如例如在US2007/0176165A1中描述的。特别地，所谓的染料太阳能电池在此越来越重要，这一般例如在WO2009/013282A1中描述。

基于这种光学传感器，用于检测至少一个对象的大量检测器是已知的。这种检测器可以以不同的方式体现，依赖于相应的使用目的。这种检测器的示例是成像装置，例如照相机和/或显微镜。高分辨率共聚焦显微镜是已知的，例如其可以特别在医疗技术和生物学领域中使用，以便通过高光学分辨率检查生物样本。用于光学检测至少一个对象的检测器的进一步的示例是基于例如对应光学信号(例如激光脉冲)的传播时间方法的距离测量装置。用于光学检测对象的检测器的进一步的示例是三角测量系统，借助于该三角测量系统，距离测量可同样被执行。

在WO2012/110924A1中，其内容通过引用同此被包括，提出了用于光学检测至少一个对象的检测器。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(region)。光学传感器设计成以依赖于传感器区域的照明的方式来生成至少一个传感器信号。假设相同总功率的照明，传感器信号依赖于照明的几何形状，特别是依赖于在传感器区(area)上的照明的束横截面。检测器此外具有至少一个评估装置。评估装置设计成从传感器信号生成至少一项几何信息，特别是关于照明和/或对象的至少一项几何信息。

在2012年12月19日提交的美国临时申请61/739,173，在2013年1月8日提交的美国临时申请61/749,964，和在2013年8月19日提交的美国临时申请61/867,169，在2013年12月18日提交的PCT申请号PCT/IB2013/061095，以及在2013年12月18日提交的美国专利申请号14/132,570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纵向光学传感器确定至少一个对象的位置的方法和检测器，所有这些申请的全部内容通过引用同此被包括。具体地说，公开了传感器叠层的使用，以便通过高度的精度和无不确定性来确定对象的纵向位置。

尽管由上述装置和检测器(具体由在WO2012/110924A1、US61/739,173以及61/749,964中公开的检测器)意味着优点，但是若干技术挑战依然存在。因此，即使对象的位置可以通过高精度来确定，但是许多应用另外需要关于空间中对象的取向的信息，具体是对于具有突出形状的对象。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种面对已知装置和方法的上述技术挑战的装置和方法。具体地说，本发明的目的是提供一种可以可靠地确定在空间中对象的取向的装置和方法，优选以低的技术努力并在技术资源和成本方面具有低要求。

该问题由具有独立权利要求的特征的本发明来解决。可单独或组合来实现的本发明的有利发展在从属权利要求和/或在下面的说明书和详细实施例中呈现。

如在此使用的，表述“具有”、“包括”和“包含”及其语法变体以非排他性的方式使用。因此，表述“A具有B”以及表述“A包括B”或“A包含B”可以都指如下事实，即除了B之外，A还包含一个或多个另外的组件和/或构件，以及如下情况，其中除了B之外，没有其它组件、构件或元件在A中呈现。

在本发明的第一方面中，公开了用于确定至少一个对象的取向的检测器装置，该检测器装置包括

-至少两个信标装置，该信标装置适配于是附接到对象、由对象保持和集成到对象中的至少一种，信标装置的每一个适配于引导光束朝向检测器，信标装置具有在对象的坐标系中的预定坐标；

-至少一个检测器，其适配于检测从信标装置朝向检测器行进的光束；

-至少一个评估装置，评估装置适配于确定在检测器的坐标系中的信标装置中的每一个的纵坐标，该评估装置进一步适配于通过使用信标装置的纵坐标来确定在检测器的坐标系中的对象的取向。

在对象是刚性对象的情况下，可以使用两个或更多个信标装置。在对象是可改变其形状的至少部分柔性对象的情况下，优选使用三个或更多个信标装置。

评估装置可适配于确定在检测器的坐标系中的对象的至少一个点的绝对位置。

检测器装置可包括两个、三个或多于三个的信标装置。

检测器可适配于进一步确定对于信标装置中的至少一个的至少一个横坐标。评估装置可进一步适配于通过进一步使用至少一个横坐标来确定在坐标系中的对象的取向。在实施例中，评估装置可适配于确定对于信标装置中的每一个的至少一个横坐标，优选两个横坐标。

信标装置中的每一个可独立地选自如下组成的组：具有适配于发光的至少一个照明源的自发射信标装置；具有适于反射光的至少一个反射器的无源信标装置。

信标装置可适配于如此使得从信标装置朝向检测器行进的光束相互可区分。因此，由信标装置中的一个生成或反射的光束可关于来自由其它信标装置生成或反射的每一个其它光束的至少一个特性而不同。光束可关于选自如下组成的组的至少一个特性而相互可区分：光谱特性、颜色、调制频率、调制振幅、脉冲宽度、占空比、相位。

检测器装置(具体是检测器和/或评估装置)可适配于区分源自信标装置的光束，并且分配每一个光束给其相应的信标装置。因此，作为示例，通过检测相应特性，检测器和/或评估装置可适配于确定光束由至少两个信标装置中的特定信标装置发射，因为可以已知和/或预定的是，相应的信标装置发射和/或反射具有相应特性的光。作为示例，信标装置中的第一信标装置可适配于以第一预定的颜色和/或以第一调制频率发射和/或反射光束，而信标装置中的第二信标装置可适配于以与第一预定的颜色不同的第二预定的颜色和/或以与第一调制频率不同的第二调制频率来发射和/或反射光束，从而允许检测器装置在光束之间区分，并且分配光束给它们相应的信标装置。

信标装置可适配于同步或在不同的时间点(诸如间歇地)引导光束朝向检测器。如上面所指出的，通过使用指示特定信标装置作为相应光束源点的一个或多个不同特性，同步引导的光束可被区分。在不同的时间点(诸如间歇地)引导光束朝向检测器的情况下，时间进度表可用于检测作为相应光束源点的特定信标装置。

对象的坐标系一般是附接到对象的至少一个点的具有至少一个点(优选坐标系的原点)的坐标系。因此，优选地，对象的坐标系随对象移动和/或旋转。类似地，检测器的坐标系是附接到检测器的至少一个点的具有至少一个点(优选坐标系的原点)的坐标系。一般地，坐标系优选是笛卡尔坐标系。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。

对象的取向优选可通过使用一个或多个取向角来提供。如技术人员将认识的，若干系统在用于确定对象取向的领域中是已知的，诸如在陀螺仪领域中。具体地，评估装置可适配于通过提供至少两个取向角来确定对象的取向。优选地，评估装置可适配于通过提供至少两个或至少三个取向角来确定对象的取向。

作为用于在本领域中一般已知的取向角的示例，评估装置可适配于通过提供选自如下组成的组的至少一个角组合来确定对象的取向：偏航角(Ψ)和俯仰角(Θ)；偏航角(Ψ)、俯仰角(Θ)，以及侧倾角(Φ)；欧拉角。示例将在下面进一步详细给出。

检测器装置可包括：

-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设计成以依赖于由光束对传感器区域的照明的方式来生成纵向传感器信号，其中假设相同总功率的照明，纵向传感器信号依赖于在传感器区域中的光束的束横截面。

评估装置可设计成通过评估纵向传感器信号来确定信标装置的纵坐标。

纵向光学传感器可以是透明的光学传感器。其它实施例是可能的。

纵向光学传感器可包括至少一个染料敏化太阳能电池。其它实施例是可能的。

纵向光学传感器可包括至少一个第一电极、至少一个n半导体金属氧化物、至少一种染料、至少一个p半导体有机材料(优选固体p半导体有机材料)，以及至少一个第二电极。

第一电极、第二电极或第一电极和第二电极两者可以是透明的。其它实施例是可能的。

评估装置可设计成从在照明的几何形状和相应信标装置关于检测器的相对定位之间的至少一个预定关系来确定信标装置的纵坐标。

检测器可具有多个纵向光学传感器。具体地，纵向光学传感器可被堆叠，从而优选形成纵向光学传感器堆叠。纵向光学传感器可设置成使得从信标装置中的至少一个行进到检测器的光束照明所有的纵向光学传感器。至少一个纵向传感器信号可由每一个纵向光学传感器生成。评估装置可适配于归一化纵向传感器信号，并且生成独立于光束强度(至少对于强度>0)的相应信标装置的至少一个纵坐标。

评估装置可适配于通过从至少一个纵向传感器信号确定相应光束的直径来确定每一个信标装置的纵坐标。因此，评估装置可适配于比较光束的直径与光束的已知束特性，以便确定纵坐标。如将在下面进一步详细概述的，光束的已知束特性具体可以是高斯特性，诸如在纵坐标和光束的束腰之间的已知关系。

纵向光学传感器此外可以以下方式设计，即假设相同总功率的照明，纵向传感器信号依赖于照明调制的调制频率。示例将在下面进一步详细给出。

检测器可进一步包括：

-至少一个横向光学传感器，该横向光学传感器适配于确定光束的横向位置，该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，横向光学传感器适配于生成横向传感器信号。

评估装置可设计成通过评估横向传感器信号来确定对于信标装置中的至少一个(优选对于多个信标装置，并且最优选对于所有的信标装置)的至少一个横坐标。

横向光学传感器可以是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极以及至少一种光伏材料的光检测器。光伏材料具体可以嵌入在第一电极和第二电极之间，其中光伏材料适配于响应于用光对光伏材料的照明来生成电荷，其中第二电极是具有至少两个部分电极的分割电极，其中横向光学传感器具有传感器区域，其中至少一个横向传感器信号指示在传感器区域中的光束位置。通过部分电极的电流可依赖于在传感器区域中的光束位置，其中横向光学传感器适配于根据通过部分电极的电流来生成横向传感器信号。检测器装置可以适配于从通过部分电极的电流的至少一个比率来导出横向坐标。其它实施例也是可行的。

至少一个可选的横向光学传感器的至少一个可选光检测器可以是染料敏化太阳能电池。其它实施例也是可行的。

至少一个可选的横向光学传感器的至少一个可选光检测器的第一电极可以至少部分地由至少一种透明导电氧化物制成，其中第二电极至少部分地由导电聚合物制成，优选是透明导电聚合物。其它实施例也是可行的。

横向光学传感器可以是不透明的或优选透明的光学传感器。

因此，至少一个可选的横向光学传感器具体可以完全或部分地体现为有机装置，具体地为有机光伏装置，诸如具有一个或多个有机层的光伏装置。在提供多个横向光学传感器的情况下，一个或多个或甚至所有的横向光学传感器可以体现为有机横向光学传感器。对于可能的示例，可以使用在下面进一步详细公开或如在2012年12月19日提交的美国临时申请61/739,173和2013年1月8日提交的美国临时申请61/749,964，和在2013年8月19日提交的美国临时申请61/867,169，2013年12月18日提交的PCT申请号PCT/IB2013/061095，以及在2013年12月18日提交的美国专利申请号14/132,570中的一个或多个中所公开的一个或多个有机横向光学传感器。

另外或作为使用至少一个有机横向光学传感器的替代，一个或多个无机横向光学传感器可以存在。因此，作为示例，至少一个横向光学传感器可以是或者可以包括至少一个无机横向光学传感器。因此，作为示例，至少一个透明无机横向光学传感器和/或至少一个不透明横向光学传感器可以使用，诸如一个或多个无机半导体二极管，诸如由包括硅、锗或其它无机半导体的橡木(oak)制成的一个或多个二极管。该至少一个可选的无机横向光学传感器以及该至少一个可选的有机横向光学传感器可以像素化或非像素化。

横向光学传感器和纵向光学传感器优选沿着光轴堆叠，以使得沿着光轴行进的光束都入射在横向光学传感器和纵向光学传感器上。

检测器装置此外可以包括至少一个照明源。因此，检测器装置可以包括适配于照明一个、多于一个或甚至所有的信标装置的至少一个照明源。如上所述，信标装置可以完全或部分地配备有反射特性，从而生成被引导朝向检测器的一个或多个反射光束。因此，信标装置可以完全或部分地体现为无源信标装置。然而另外或可替代地，一个、多于一个或甚至所有的信标装置可以配备有适配于发射光的至少一个照明源，从而是自发射的信标装置。

本发明的另一个方面解决了噪声问题。因此，一般地并且通常，用于距离感测的方法在确定一个或多个对象的距离中遭受噪声。从数学角度来看的噪声可描述为添加到在空间中检测的点的坐标的小随机向量。

为了至少部分地解决该问题，并用于更可靠地呈现距离感测，通常一个或多个统计算法和/或一个或多个滤波器算法应用到由至少一个检测器(诸如在目前情况下，由至少一个纵向光学传感器)测量的距离。因此，作为示例，用于一个或多个或所有信标装置的纵坐标可以监测为时间函数。然后，对于其纵坐标被监测的每一个信标装置，可以执行纵坐标的统计分析，诸如回归分析。作为示例，教科书(textbook)统计分析可以被执行，以便导出函数或模型函数(在下文中也称为回归函数)，其是具有最小误差的作为时间函数的最有可能的纵坐标。

如在此所用并在统计学领域中通常已知的，回归分析是用于估计变量之间关系的统计方法。回归分析可导出描述因变量与一个或多个自变量之间关系的一个或多个模型。在目前的情况下，在至少一个纵坐标和如将进一步详细描述的可选的至少一个横坐标与时间之间的关系可以导出。也被称为模型函数的估计目标可以是称为回归函数的自变量的函数。因此，一般地并且如在此使用的，回归函数可以是模型函数，该模型函数统计上表征在至少一个自变量和至少一个因变量之间的关系。回归函数也可能意味着至少一个外推函数和/或至少一个内插函数。因此，如果时间延迟被使用，并且从评估装置输出的位置是比由检测器最近检测的位置点更晚的至少一个位置点，则外推函数和/或内插函数是特别可能的。时间延迟具体可与内插一起使用，而外推函数具体可以在没有时间延迟的情况下使用。

此外，回归分析可诸如通过使用至少一个概率分布来导出围绕回归函数的因变量的变化的至少一个特征。用于执行回归分析的许多技术对于本领域技术人员是已知的，并且现在可以被应用，诸如如下中的一个或多个：线性回归；非线性回归；最小二乘回归，具体是其中最小二乘用作最大似然估计的最小二乘回归，使用诸如M-估计、L-估计或R-估计的局部估计的方法；三次样条；内插或外推技术，具体是诸如三次样条、双三次样条或双三次内插的多项式或有理函数内插或外推技术；诸如卡尔曼滤波器的线性或非线性估计技术。指定技术的组合是可行的。诸如三次样条的大多数这些技术是所谓的参数化技术的示例，即其中回归函数(包括内插和/或外推函数的可能性)根据有限数量的未知参数来定义的技术，所述有限数量的未知参数从诸如作为时间函数的监测的至少一个纵向位置的数据来估计。另外或可替代地，非参数技术可被应用。回归的非参数技术一般是指允许回归函数位于可以是无限维度的指定函数集中的技术。还可以在如在此包括的回归分析内应用的另外方法例如如下描述：剑桥大学出版社ISBN-10：0521880688的第773页至第836页的第三版(2007年)的NumericalRecipes:TheArtofScientificComputing；以及多佛出版社ISBN-10：0486652416的第427页至第495页的第二版(1987年)的R.W.Hamming的“NumericalMethodsforScientistsandEngineers”。

一般地，通过使用回归分析，测量点(包括误差)到具有假定消失误差(模型函数)的对应点的距离被最小化。合适的回归函数可以使用诸如最小二乘、三次样条等的方法来找到，其依赖于应用。因此，对于监视的信标装置中的每一个，模型函数可通过统计分析导出。

相同或相似的算法可以可选地应用于其它坐标，诸如信标装置中的至少一个信标装置(优选多个信标装置以及更优选所有的信标装置)的一个或多个横坐标。因此，在使用一个或多个横向光学传感器的情况下，至少一个信标装置的一个或多个横坐标可监测为时间的函数，并且可导出回归函数，以便确定该至少一个信标装置的至少一个坐标的模型函数。

因此，一般地，评估装置可以适配于监测作为时间的函数的纵坐标中的至少一个，并且确定用于该至少一个纵坐标的至少一个回归函数。另外，如上所述，检测器可以适配于确定用于信标装置中的至少一个的至少一个横坐标，并且评估装置可以进一步适配于监测时间的函数的横坐标，并且确定用于该至少一个横坐标的至少一个回归函数。

统计方法的使用(一般地并且具体地是回归分析的使用)可进一步在附加信息包含在分析中的情况下改进。并且在根据本发明的检测器装置中，一般附加信息是可得的，是由于一个以上的信标装置被提供的事实，信标装置的坐标可以完全或部分地由至少一个检测器来确定。因此，如上所述，所述评估装置适配于确定在检测器的坐标系中的信标装置的每一个的纵坐标，即对于至少两个信标装置。另外和可选地，用于一个或多个信标装置的一个或多个横坐标可以在坐标系中确定。

然而在许多情况下，信标装置具有在空间中的已知或可确定的关系，诸如在对象坐标系中。因此，在许多情况下，诸如通过提供信标装置之间的固定距离，在至少两个信标装置之间的距离是已知的，或者可以被确定。固定距离一般在对象完全或部分是刚性对象的情况下发生。

然而在空间中的两个或多个点的已知或可确定的关系可以用于改善统计分析，具体是回归分析。当测量具有已知和固定的距离的两个或多个点时，诸如坚硬或刚性对象的两个或多个点，回归滤波器可以使用在两个或多个点之间的距离一直恒定的事实，作为附加统计约束。这加倍待测量的点的数量，但显著降低了测量的不确定性。尤其当测量旋转时，如在本发明中的情况下，至少两个纵坐标并且更优选地附加坐标的测量无论如何是需要的。点之间的固定距离提高了精度。

因此，一般地，用于至少一个纵坐标的至少一个回归函数可以基于考虑在信标装置中的至少两个之间的已知或可确定的距离。类似地，用于至少一个横坐标的至少一个可选的回归函数可基于考虑信标装置中的至少两个之间的已知或可确定的距离。

根据本发明的检测器装置可以进一步包括一个或多个附加的传感器和/或检测器。因此，作为示例，检测器装置可以包括一个或多个运动传感器，作为示例，该一个或多个运动传感器可以附接到或集成到对象中。具体地说，一个或多个运动传感器可以被集成到至少两个信标装置中的至少一个中。因此，作为示例，信标装置中的至少一个可以包括一个或多个运动传感器，诸如选自如下组成的组中的一个或多个传感器：位置传感器；和倾角传感器；加速度传感器；振动传感器；陀螺仪传感器。可以使用其它类型的运动传感器。如在此使用的，运动传感器一般是指如下的传感器，其适配于确定传感器和/或对象的位置、速度、加速度和倾角或取向中的至少一个，传感器可以附接到该对象和/或传感器可以集成到该对象中。

该至少一个运动传感器具体可适配于发送一个或多个信号给检测器和/或评估装置。该至少一个信号的传输优选可以无线的方式发生，诸如通过使用无线电波、红外、蓝牙或任何其它类型的无线传输。仍然另外或可替代地，可以使用其它方式的传输，诸如线装传输。

然而最优选地，该传输可以经由至少一个光束本身发生。因此，特别是在有源信标装置使用的情况下，该信标装置可以适配于调制光束，诸如通过使用一个或多个预定频率或频率范围。由至少一个运动传感器提供的信号或信息可以在调制的光束内编码。因此，由运动传感器提供的信息可以发送给检测器。

通过使用由运动传感器提供的至少一个信号或信息，检测器装置的精度可进一步提高。因此，与至少一个评估装置组合的检测器可以适配于确定该至少两个信标装置的一个或多个纵向和/或横向的坐标。具体地说，至少一个评估装置可以适配于确定在检测器与一个或多个信标装置之间的距离。由至少一个运动传感器提供的该至少一个信号或信息然后可用于减少距离感测的噪声。在最简单的情况下，距离被确定为不动的对象和/或至少一个信标装置，如可由至少一个运动传感器来确认。误差可然后在感测的位置不变的约束下过滤。

因此，一般地，检测器装置可以包括至少一个运动传感器，其可以是附接到对象或集成到对象中的一种或两种。运动传感器可以适配于向检测器或评估装置中的一个或两个发送至少一个信号。运动传感器具体地可耦接到信标装置中的至少一个，诸如连接到和/或集成到信标装置中的至少一个中。运动传感器耦接到的信标装置具体可适配于调制光束，以便将运动传感器的信号编码成光束。评估装置可适配于通过考虑运动传感器中的至少一个信号来确定对象的取向。

在本发明的另一个方面，公开了检测器系统。检测器系统包括根据本发明(诸如根据上面公开或在下面进一步详细公开的一个或多个实施例)的至少一个检测器装置。检测器系统进一步包括至少一个对象，其中所述信标装置是附接到对象、由对象保持或集成到对象中的至少一种。

对象优选可以是刚性的对象。因此，优选地，对象是完全或部分是刚性的。如在此使用的，术语“刚性”是指如下事实，即在对象的坐标系中，对象的每一个点或对象的至少一个区域的至少每一个点保持在不随时间而改变的恒定位置处。尽管如此，其它实施例也是可行的。因此，对象可以完全或部分地体现为柔性的对象和/或完全或部分地可以改变其形状的对象。在后一种情况下，优选地，使用三个或更多个信标装置。在使用完全或部分地是柔性和/或完全或部分地可以改变其形状的对象的情况下，典型的运动和/或对象的形状改变可以是已知的，和/或可以是预定的。因此，作为示例，臂和/或身体其它部分的典型动作是已知的，并且可以实现。

如在下面进一步详细概述的，本发明优选可以在人机接口的领域中、在运动领域中和/或在计算机游戏领域中应用。因此，优选地，对象可选自如下组成的组：运动器材的物品，优选是选自由球拍(racket)、球棒(club)、短棒(bat)组成的组的物品；衣服物品；帽子；鞋子；指示器，具体是激光指示器或电视控制器。其它实施例是可行的。然而另外或可替代地，如在下面将进一步详细描述的，对象可以是活的对象或活的对象的一部分，诸如用户的身体部分。因此，作为示例，该对象可以选自由手、臂、头部、躯干、腿或脚和/或其一个或多个部分组成的组。

在本发明的另一个方面，公开了用于在用户和机器之间交换至少一项信息的人机接口。人机接口包括根据本发明的至少一个检测器装置，诸如根据在上面公开或在下面进一步详细公开的一个或多个实施例。信标装置适配于是直接或间接附接到用户并且由用户保持的至少一个信标装置。人机接口设计成借助于检测器装置来确定用户的取向。人机接口进一步设计成分配至少一项信息给取向。

在本发明的另一个方面，公开了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接口，诸如根据在上面公开的一个或多个实施例，和/或根据在下面进一步详细公开的一个或多个实施例。娱乐装置设计成使能至少一项信息借助于人机接口由玩家输入。娱乐装置进一步设计成根据信息来改变娱乐功能。

在本发明的另一个方面，公开了用于跟踪至少一个可移动对象的取向的跟踪系统。跟踪系统包括根据本发明的至少一个检测器装置，诸如根据在上面公开的一个或多个实施例，和/或根据在下面进一步详细公开的一个或多个实施例。跟踪系统进一步包括至少一个跟踪控制器，其中跟踪控制器适配于跟踪在特定时间点(诸如在随后的时间点)的对象的一系列取向。

在本发明的另一个方面，公开了用于确定至少一个对象的取向的方法。该方法包括以下步骤：

-至少一个发射步骤，其中使用至少两个信标装置，信标装置是附接到对象、由对象保持和集成到对象中的至少一种，其中信标装置每一个引导光束朝向检测器，信标装置具有在对象的坐标系中的预定坐标；

-至少一个检测步骤，其中从信标装置朝向检测器行进的光束由所述检测器检测；

-至少一个评估步骤，其中信标装置中的每一个的纵坐标在检测器的坐标系中确定，其中对象的取向通过使用信标装置的纵坐标而在检测器的坐标系中确定。

该方法优选可以意味着根据本发明的检测器装置的用途，诸如根据一个或多个上述实施例和/或根据在下面进一步详细公开的一个或多个实施例的检测器装置。

在本发明的另一个方面，公开了用于根据本发明的检测器装置的用途，对于用途的目的，选自如下组成的组：在交通技术中的取向测量；娱乐应用；安保应用；人机接口应用；跟踪应用；定位系统。

如在此使用的，对象一般可以是从活的对象和/或无生命对象选择的任意对象，其中至少一个活的对象和至少一个无生命对象的组合是可行的。因此，作为示例，该至少一个对象可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，诸如人类(例如用户)和/或动物的一个或多个身体部分。

关于检测器的坐标系，检测器可以构成坐标系，其中检测器的光轴形成z轴，并且其中另外地，可以提供垂直于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搁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，平行或反平行于z轴的方向可被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可被认为是纵坐标。垂直于纵向方向的任意方向可被认为是横向方向，并且x坐标和/或y坐标可被认为是横坐标。

可替代地，也可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轴的距离和极角可被用作附加坐标。此外，平行或反平行于z轴的方向可被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可被认为是纵坐标。垂直于z轴的任何方向可被认为是横向方向，并且极坐标和/或极角可被认为是横坐标。

对象的取向可以以各种方式确定，其通过使用该至少两个信标装置的至少两个纵坐标，以及可选地，与一个或多个或所有的信标装置有关的一个或多个附加项的信息，诸如用于信标装置中的至少一个(优选用于信标装置中的至少两个，或所有的信标装置)的至少一个横坐标。如上所述，评估装置可适配于通过提供选自如下组成的组的至少一个角组合来确定对象的取向：偏航角(Ψ)和俯仰角(Θ)；偏航角(Ψ)、俯仰角(Θ)，以及侧倾角(Φ)；欧拉角。

为了确定取向，在最简单的情况下，在信标装置的纵坐标中的差，即在信标装置的z坐标中的差，可能是足够的。因此，作为示例，在至少两个信标装置的z坐标被发现是相同的情况下，可确定包含至少两个信标装置的对象的平面垂直于检测器的光轴取向。类似地，在两个信标装置的z坐标相差Δz的情况下，通过使用在对象的坐标系中的信标装置之间的已知距离d，并通过使用简单的三角函数(诸如sinΘ＝Δz/d或类似的函数)，在信标装置和光轴之间的连接线之间的角度可被确定。一般地，特别是对于具有任意形状并具有或者连接到多个至少两个信标装置(优选至少三个信标装置)的刚性对象，一旦该至少两个信标装置的至少两个纵坐标，优选该至少三个信标装置的至少三个纵坐标，并且优选地附加信息是已知的，则可能找到允许确定与在检测器的坐标系中的对象的取向有关的至少一项信息的变换。变换的另外示例将在下面详细给出。

作为示例，变换可以通过使用变换矩阵来执行。另外或者可替代地，可以使用用于确定关于对象的取向的至少一项信息的其它算法。

如在此使用的，用于确定至少一个对象的取向的检测器装置一般是适配于提供关于至少一个对象和/或其部分的取向的至少一项信息的装置。因此，取向可以指完全描述在检测器的坐标系中的对象或其部分的取向的一项信息，或可以指仅部分地描述诸如关于在检测器的坐标系中的特定平面的取向的部分信息。作为检测器装置的一部分的检测器一般是适配于检测光束(诸如从信标装置朝向检测器行进的光束)的装置。

如上所述的检测器装置包括多个组件，即至少两个信标装置、检测器和评估装置。优选地，至少两个信标装置可独立于检测器被处理，从而形成独立的实体。然而评估装置和检测器可完全或部分地被集成到单个装置中。因此，一般地，评估装置也可以形成检测器的一部分。可替代地，评估装置和检测器可以形成单独的装置。检测器装置可包括另外的组件。

检测器可以是固定装置或者移动装置。此外，检测器可以是独立的装置，或者可以形成诸如计算机、车辆或任何其它装置的另一个装置的一部分。此外，检测器可以是手持式装置。检测器的其它实施例是可行的。

对于检测器的可能设置，可以参考在WO2012/110924A1、US61/739,173以及61/749,964中的一个或多个中公开的一个或多个检测器。其它实施例是可行的。

至少一个可选的横向光学传感器和至少一个可选的纵向光学传感器可以至少部分地集成到一个光学传感器中。可替代地，至少一个纵向光学传感器可被提供，其与至少一个横向光学传感器分离。此外，至少一个评估装置可以形成为独立于至少一个横向光学传感器和至少一个纵向光学传感器的单独评估装置，但可以优选地连接到至少一个可选的横向光学传感器和至少一个可选的纵向光学传感器，以便接收横向传感器信号和/或纵向传感器信号。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横向光学传感器和/或至少一个纵向光学传感器中。

如在此使用的，术语“横向光学传感器”一般是指适配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，横向位置可以是或者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由光束生成的光斑位置，诸如在横向光学传感器的光敏传感器表面上。作为示例，在平面中的位置可以在笛卡尔坐标系和/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可能实施例，可参考如在US6,995,445和US2007/0176165A1中公开的位置敏感有机检测器。然而，其它实施例是可行的，并将在下面进一步详细概述。

至少一个横向传感器信号一般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者可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，横向传感器信号可以是或者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者可以包括数字数据。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结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/或通过形成两个或更多个信号的商所导出的任意信号，如将在下面进一步详细概述。

如在此使用的，纵向光学传感器一般是设计成以依赖于由光束对传感器区域的照明的方式来生成至少一个纵向传感器信号的装置，其中假设相同总功率的照明，纵向传感器信号依赖于在传感器区域中的光束的束横截面。对于纵向光学传感器的可能实施例，可参考如在WO2012/110924A1、US61/739,173以及61/749,964中的一个或多个中公开的可选传感器。优选地，如将在下面进一步详细概述的，根据本发明的检测器包括多个光学传感器，优选为传感器堆叠。

因此，作为示例，检测器可以包括与一个或多个横向光学传感器组合的如在WO2012/110924A1中公开的光学传感器的堆叠。作为示例，可以参考如在US61/739,173和61/749,964中的一个或多个中公开的检测器。作为示例，一个或多个横向光学传感器可布置在朝向对象面对的纵向光学传感器的堆叠的一侧上。可替代地或另外，一个或多个横向光学传感器可以设置在远离对象面对的纵向光学传感器的堆叠的一侧上。此外，另外或可替代地，一个或多个横向光学传感器可在堆叠的纵向光学传感器之间插入。

如下面将进一步概述的，优选地，彼此独立地至少一个横向光学传感器和至少一个纵向光学传感器两者每一个可以包括一个或多个光检测器，优选是一个或多个有机光检测器，并且最优选地，一个或多个染料敏化有机太阳能电池(DSC，也被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(S-DSC)。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)，优选充当至少一个纵向光学传感器的多个DSC的堆叠(优选多个sDSC的堆叠)，和/或纵向光学传感器的堆叠，其中纵向光学传感器中的至少一个是DSC和/或sDSC。

如在此使用的，术语“评估装置”一般是指设计成确定在检测器的坐标系中的信标装置的纵坐标并通过使用信标装置的纵坐标来确定在检测器的坐标系中的对象的取向的任意装置。

如上所述，存在至少两个信标装置。在仅两个信标装置存在的情况下，优选地，至少一个另外项的信息用于确定取向。因此，作为示例，作为至少一个另外项的信息，可使用信标装置中的至少一个的至少一个横坐标，如将在下面进一步详细概述，优选是信标装置两者或所有信标装置的横坐标。在三个或更多个信标装置存在的情况下，三个或更多个信标装置的纵坐标一般足够用于确定对象的取向。因此，作为示例，从三个或更多个信标装置的纵坐标的差，对象的取向(诸如旋转)可被确定，如将在下面进一步详细概述。具体地，通过使用在对象的坐标系中的信标装置的预定坐标，并通过确定在检测器的坐标系中的信标装置的纵坐标，坐标变换可以执行和/或上述取向角可被确定，通过使用评估装置。因此，评估装置可适配于使用一个或多个变换算法，其用于将信标装置的纵坐标以及可选地一个或多个附加项的信息变换成关于在检测器的坐标系中的对象的取向的至少一项信息。

作为示例，评估装置可以是或者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，优选一个或多个微计算机和/或微控制器。附加组件可被包括，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于横向传感器信号和/或纵向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。此外，评估装置可包括一个或多个数据存储装置。此外，评估装置可包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个线装接口。

至少一个评估装置可适配于执行至少一个计算机程序，诸如执行或支持如下步骤的至少一个计算机程序：确定在检测器的坐标系中的信标装置中的每一个的纵坐标的步骤和/或通过使用信标装置的纵坐标来确定检测器的坐标系中的对象的取向的步骤。作为示例，一个或多个算法可以被实现，通过使用横向传感器信号和/或纵向传感器信号作为输入变量，该算法可以执行到对象的取向的预定变换。

如上所述，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个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。如在此使用的，光伏材料一般是适配于响应于用光对光伏材料的照明而生成电荷的材料或材料组合。

如在此使用的，术语“光”一般是指在一个或多个可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的电磁辐射。其中，术语“可见光谱范围”一般是指在380nm至780nm的光谱范围。术语“红外光谱范围”一般是指在780nm至1mm的范围中的电磁辐射，优选在780nm至3.0微米的范围中。术语“紫外光谱范围”一般是指在1nm至380nm的范围中的电磁辐射，优选在100nm至380nm的范围中。优选地，如在本发明中所用的光是可见光，即在可见光谱范围中的光。

术语“光束”一般是指发射和/或反射到特定方向中的光量。因此，光束可以是具有在垂直于光束的传播方向的方向上的预定延伸的光线束。优选地，光束可以是或可以包括一个或多个高斯光束，其特征可在于一个或多个高斯束参数，诸如一个或多个光束腰、瑞利长度或适合于表征束直径和/或空间中的束传播的发展的任何其它束参数或束参数组合。

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割电极，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，如上所述，横向光学传感器可以是或者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。传感器区可以是朝向对象面对的光检测器的表面。传感器区优选可垂直于光轴取向。因此，横向传感器信号可指示在横向光学传感器的传感器区的平面中由光束生成的光斑位置。

一般如在此使用的，术语“部分电极”是指出自多个电极中的电极，其适配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。因此在提供多个部分电极的情况下，第二电极适配于经由可被独立测量和/或使用的至少两个部分电极来提供多个电势和/或电流和/或电压。

当使用具有包含两个或更多个部分电极的至少一个分割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以依赖于在传感器区中的光束位置。这一般可能是由于欧姆损耗或电阻损耗可在从由于入射光导致的电荷生成的位置到部分电极的路上发生。因此，除了部分电极之外，第二电极可包括连接到部分电极的一种或多种附加的电极材料，其中该一种或多种附加电极材料提供电阻。因此，由于通过采用一个或多个附加电极材料在从电荷的生成位置到部分电极的路上的欧姆损耗，通过部分电极的电流依赖于电荷的生成位置，并且因此到在传感器区中的光束位置。对于确定在传感器区中的光束位置的该原理的细节，可参考以下的优选实施例和/或物理原理以及装置选项，如在US6,995,445和/或US2007/0176165A1中公开的。

横向光学传感器可进一步适配于根据通过部分电极的电流来生成横向传感器信号。因此，通过两个水平部分电极的电流比率可以形成，从而生成x坐标，和/或通过垂直部分电极的电流比率可以形成，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)可以适配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，生成位置坐标的其它方式是可行的。

部分电极一般可以以各种方式来定义，以便确定在传感器区中的光束位置。因此，两个或更多个水平部分电极可以被提供，以便确定水平坐标或x坐标，并且两个或更多个垂直部分电极可以被提供，以便确定垂直坐标或y坐标。因此，部分电极可以在传感器区的边缘处提供，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。如将在下面更详细概述的，附加电极材料优选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/或最优选地为透明导电聚合物。

进一步优选的实施例可指光伏材料。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，一般地，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，包括在第一电极和第二电极之间嵌入的层设置，该层设置包括至少一个n半导体金属氧化物、至少一种染料，以及至少一种固体p半导体有机材料。染料敏化太阳能电池(DSC)的进一步细节和可选的实施例将在下面公开。

横向光学传感器的至少一个第一电极优选是透明的。如在本发明中使用的，术语“透明”一般是指如下事实，即在通过透明对象的传输之后的光强度等于或超过在通过透明对象的传输之前的光强度的10％，优选40％，并且更优选地60％。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个透明导电氧化物(TCO)制成。作为示例，铟掺杂的锡氧化物(ITO)和/或氟掺杂的锡氧化物(FTO)可以被指定。进一步的示例将在下面给出。

此外，横向光学传感器的至少一个第二电极优选地可以是完全或部分地透明的。因此，具体地说，至少一个第二电极可以包括两个或更多个部分电极和接触两个或更多个部分电极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。作为示例，两个或更多个部分电极可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位于传感器区的边缘处。然而两个或更多个部分电极可由优选是透明的至少一种附加电极材料电连接。因此，第二电极可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个透明附加电极材料的透明内部区。更优选地，横向光学传感器的至少一个第二电极，诸如上面提到的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(优选为透明导电聚合物)制成。作为示例，可以使用具有至少0.01S/cm的导电率的导电聚合物，优选至少0.1S/cm，更优选为至少1S/cm或甚至至少10S/cm或至少100S/cm。作为示例，至少一个导电聚合物可以选自如下组成的组：聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)，优选地PEDOT电掺杂有至少一种抗衡离子，更优选地PEDOT掺杂有聚苯乙烯磺酸钠(PEDOT：PSS)；聚苯胺(PANI)；聚噻吩。

如上所述，导电聚合物可提供在至少两个部分电极之间的电连接。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，导电聚合物提供在部分电极之间0.1kΩ至20kΩ的电阻，优选0.5kΩ至20kΩ的电阻，以及更优选地1.0kΩ至3.0kΩ的电阻。作为示例，可以使用具有如下表面导电率的一个或多个导电聚合物膜，即至少0.00001S/cm、至少0.001S/cm或至少0.01S/cm，优选为至少0.1S/cm，或更优选地为至少1S/cm或甚至至少10S/cm或至少100S/cm。

一般如在此使用的，导电材料可以是具有小于10⁴、小于10³、小于10²,或小于10Ωm的特定电阻率的材料。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或小于小于10^-6Ωm的特定电阻率。最优选地，导电材料的电阻率小于5×10^-7Ωm或小于1×10^-7Ωm，特别是在铝的特定电阻率范围中。

如上所述，优选地，横向光学传感器和纵向光学传感器中的至少一个是透明的光学传感器。因此，至少一个横向光学传感器可以是透明的横向光学传感器，和/或可以包括至少一个透明的横向光学传感器。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，优选多个和/或堆叠的所有纵向光学传感器，或除了一个纵向光学传感器之外的多个和/或堆叠的所有纵向光学传感器是透明的。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检测器的光轴设置，优选地除了远离对象面对的最后纵向光学传感器之外的所有纵向光学传感器可以是透明的纵向光学传感器。该最后纵向光学传感器，即在远离对象面对的堆叠一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。示例性实施例将在下面给出。

在横向光学传感器和纵向光学传感器中的一个是透明的光学传感器或包括至少一个透明的光学传感器的情况下，光束可以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该透明的光学传感器。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，或反之亦然。

进一步的实施例涉及横向光学传感器和纵向光学传感器之间的关系。因此，原则上，横向光学传感器和纵向光学传感器可以至少部分地相同，如上所述。然而优选地，横向光学传感器和纵向光学传感器至少部分地可以是独立的光学传感器，诸如独立的光检测器，并且更优选地为独立的DSC或sDSC。

如上所述，横向光学传感器和纵向光学传感器优选可以沿光轴堆叠。因此，沿着光轴行进的光束可以优选地随后入射在横向光学传感器和纵向光学传感器两者上。因此，光束可以随后穿过横向光学传感器和纵向光学传感器，或反之亦然。

本发明的进一步实施例涉及从信标装置传播到检测器的光束性质。光束可独立地由信标装置本身发射，即可能源自相应的信标装置。另外地或可替代地，光束的另外源点是可行的。因此，如将在下面进一步详细概述的，一个或多个照明源可被提供，其诸如通过使用一个或多个初级射线或束(诸如具有预定特性的一个或多个初级射线或束)来照明信标装置。在后一种情况下，从信标装置传播到检测器的光束可能是由一个或多个信标装置完全或部分反射的光束。

如上所述，假设通过光束的相同总功率的照明，至少一个纵向传感器信号可以依赖于在至少一个纵向光学传感器的传感器区域中的相应光束的束横截面。如在此使用的，术语“束横截面”一般是指光束的横向延伸或者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、直径或高斯束腰或两倍的高斯束腰可以用作束横截面的量度。在生成非圆形光斑的情况下，横截面可以以任何其它可行的方式来确定，诸如通过确定具有与非圆形光斑相同面积的圆的横截面，其也称为等效束横截面。

因此，假设由光束对传感器区域的相同总功率的照射，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，关于束横截面(具体关于束直径)的一项信息或至少一项信息可以生成。对于该效应的详细信息，可以参考在WO2012/110924A1、US61/739,173以及61/749,964中的一个或多个。具体地在从信标装置传播到检测器的光束的一种或多种特性已知的情况下，信标装置的纵坐标因此可以从在至少一个纵向传感器信号和信标装置的纵向位置之间的已知关系导出。该已知关系可以存储在评估装置中作为算法和/或作为一个或多个校准曲线。作为示例，特别对于高斯光束，在束直径或束腰以及相应的光束从其中朝向检测器传播的信标装置的相应纵坐标之间的关系可以通过使用束腰和纵坐标之间的高斯关系来导出。

也被称为FIP效应(暗指束横截面φ影响由纵向光学传感器生成的电功率P的效应)的上述效应可依赖于适当的光束调制或者可以由适当的光束调制强调，如在WO2012/110924A1、US61/739,173以及61/749,964中的一个或多个中公开的。因此，优选地，检测器装置此外可以具有用于调制光束或者一个或多个光束的至少一个调制装置。该调制装置可以完全或部分地实现到至少一个照明源中和/或照明源中的至少一种照明源中，和/或可以完全或部分地设计为单独的调制装置。

检测器可以设计成检测在不同调制情况下的至少两个纵向传感器信号，特别是在相应不同的调制频率下的至少两个传感器信号。在该情况下，评估装置可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项信息。

一般地，纵向光学传感器可以如此方式设计，即假设相同总功率的照明，至少一个纵向传感器信号依赖于照明的调制的调制频率。进一步的细节和示例性实施例将在下面给出。频率相关性的该特性具体在DSC中提供，并且更优选地在sDSC中提供。然而，其它类型的光学传感器，优选光检测器以及更优选地有机光检测器可以表现该效应。

优选地，横向光学传感器和纵向光学传感器两者都是薄膜装置，具有包括电极和光伏材料的层的层设置，该层设置具有优选不超过1mm的厚度，更优选至多500μm或甚至更少的厚度。因此，横向光学传感器的传感器区域和/或纵向光学传感器的传感器区域优选每一个可以是或者可以包括传感器区，其可通过朝向对象面对的相应装置的表面来形成。

优选地，横向光学传感器的传感器区域和/或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(诸如每一个装置的一个连续传感器区或传感器表面)形成。因此，优选地，纵向光学传感器的传感器区域，或，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，离开纵向光学传感器的每一个传感器区域可以由正好一个连续的传感器区域形成。纵向传感器信号优选是用于纵向光学传感器的整个传感器区域的均匀传感器信号，或，在提供多个纵向光学传感器的情况下，是用于每一个纵向光学传感器的每一个传感器区域的均匀传感器信号。

至少一个横向光学传感器和/或至少一个纵向光学传感器每一个独立地可具有提供敏感区(也被称为传感器区)的传感器区域，该敏感区为至少1mm²，优选至少5mm²，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。传感器区带优选具有矩形几何形状，诸如正方形的几何形状。然而，其它几何形状和/或传感器区是可行的。

纵向传感器信号优选可以选自由电流(诸如光电流)和电压(诸如光电压)组成的组。类似地，横向传感器信号优选可以选自由电流(诸如光电流)和电压(诸如光电压)或其导出的任何信号，诸如电流和/或电压的商。此外，纵向传感器信号和/或横向传感器信号可被预处理，以便诸如通过平均和/或滤波从原始传感器信号导出精确的传感器信号。

一般地，纵向光学传感器可以包括至少一个半导体检测器，特别是包括至少一种有机材料的有机半导体检测器，优选为有机太阳能电池，并且特别优选为染料太阳能电池或染料敏化太阳能电池，特别是固体染料太阳能电池或固体染料敏化太阳能电池。优选地，纵向光学传感器是或包括DSC或sDSC。因此，优选地，纵向光学传感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半导体有机材料，优选为固体p半导体有机材料，以及至少一个第二电极。在优选实施例中，纵向光学传感器包括至少一个DSC，或更优选地至少一个sDSC。如上所述，优选地，至少一个纵向光学传感器是透明的纵向光学传感器或包括至少一个透明的纵向光学传感器。因此，优选地，第一电极和第二电极两者是透明的，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设计成使得第一电极和第二电极两者都是透明的。如上所述，在提供纵向光学传感器的堆叠的情况下，优选地该规格的所有纵向光学传感器是透明的，除了距对象最远的堆叠的最后纵向光学传感器。该最后纵向光学传感器可以是透明或不透明的。在后一种情况下，该最后纵向光学传感器可以设计成使得朝向对象面对的其电极是透明的，而远离对象面对的其电极可以是不透明的。

如上所述，检测器优选具有多个纵向光学传感器。更优选地，多个纵向光学传感器诸如沿着检测器的光轴堆叠。因此，纵向光学传感器可以形成纵向光学传感器堆叠。纵向光学传感器堆叠优选可被取向使得纵向光学传感器的传感器区域垂直于光轴被取向。因此，作为示例，单个纵向光学传感器的传感器区或传感器表面可以并行取向，其中轻微的角公差可能是可容许的，诸如不超过10°，优选不超过5°的角公差。

在提供堆叠的纵向光学传感器的情况下，至少一个横向光学传感器优选全部或部分地位于面向对象的堆叠纵向光学传感器的一侧上。然而，其它实施例是可行的。因此，在其中至少一个横向光学传感器完全或部分地位于远离对象面对的横向光学传感器堆叠的一侧上的实施例是可行的。此外，另外地或可替代地，在其中至少一个横向光学传感器完全或部分地位于纵向光学传感器堆叠之间的实施例是可行的。

纵向光学传感器优选设置成使得来自于信标装置中的一个的每一个光束优选依次照明所有的纵向光学传感器。特别在这种情况下，优选地，至少一个纵向传感器信号由每一个纵向光学传感器生成。该实施例是特别优选的，因为纵向光学传感器的堆叠设置允许信号的容易和有效的归一化，即使光束的总功率或强度是未知的。因此，单个纵向传感器信号将由一个且相同的光束生成而可以是已知的。因此，评估装置可以适配于归一化纵向传感器信号并生成关于独立于光束强度的对象的纵向位置的信息。出于该目的，可以采用的事实是，在由一个且相同的光束生成的单个纵向传感器信号的情况下，在单个纵向传感器信号中的差异仅是由于在单个纵向光学传感器的相应传感器区域的位置处的光束横截面的差异。因此，通过比较单个纵向传感器信号，即使光束的总功率是未知的，关于束横截面的信息可以生成。从束横截面，可以得到关于相应信标装置的纵向位置以及因此关于信标装置的纵坐标的信息，特别是通过利用在光束横截面和信标装置的纵向位置之间的已知关系。

此外，纵向光学传感器的上述堆叠和由这些堆叠的纵向光学传感器对多个纵向传感器信号的生成可以由评估装置使用，以便解决在光束的束横截面和信标装置的纵坐标之间的已知关系中的模糊性。因此，即使从信标装置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，在许多束中，在到达焦点之前束横截面变窄，并且之后再次变宽。因此，在作为的焦点前面并且常作为焦点，其中光束具有最窄的束横截面，出现沿着光束的传播轴的位置，其中光束具有相同的横截面。因此，作为示例，在焦点前面和后面的距离z0处，光束的横截面是相同的。因此，在使用仅一个纵向光学传感器的情况下，光束的特定横截面可被确定，在光束的总功率或强度已知的情况下。通过使用该信息，相应纵向光学传感器距焦点的距离z0可被确定。然而，为了确定相应的纵向光学传感器是否位于焦点前面或后面，附加信息可能被要求，诸如对象和/或检测器的运动历史，和/或关于检测器是否位于焦点前面或后面的信息。在一般情况下，该附加信息可能是不可得的。因此，通过使用多个纵向光学传感器，附加信息可以被获得，以便解决上述的模糊性。因此，在评估装置通过评估纵向传感器的信号识别出在第一纵向光学传感器上的光束的束横截面大于在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，评估装置可确定光束仍然在缩小并且第一纵向光学传感器的位置位于光束的焦点前面。相反，在第一纵向光学传感器上的光束的束横截面小于在第二纵向光学传感器上的光束的束横截面的情况下，评估装置可确定光束在扩大并且第二纵向光学传感器的位置位于焦点的后面。因此，一般地，评估装置可适配于通过比较不同的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。

纵向光学传感器堆叠优选可以包括至少三个纵向光学传感器，更优选地至少四个纵向光学传感器，甚至更优选至少五个纵向光学传感器，或甚至至少六个纵向光学传感器。通过跟踪纵向光学传感器的纵向传感器信号，甚至光束的束分布可被评估。

如在此使用的并如以下使用的，光束的直径或者等同地光束的束腰可能用于表征在特定位置处的光束的束横截面。如上所述，已知的关系可能在相应信标装置(即发射和/或反射光束的信标装置)的纵向位置和束横截面之间使用，以便通过评估至少一个纵向传感器信号来确定信标装置的纵坐标。作为示例，如上所述，高斯关系可能被使用，假设光束至少近似以高斯方式传播。出于该目的，光束可能被适当成形，诸如通过使用生成具有已知传播特性(诸如已知的高斯分布)的光束的照明源。出于该目的，照明源本身可以生成具有已知特性的光束，该已知特性例如对于许多类型的激光器的情况，如本领域技术人员知道的。另外或可替代地，照明源和/或检测器可以具有一个或多个光束成形元件，诸如一个或多个透镜和/或一个或多个膜片，以便提供具有已知特性的光束，如本领域技术人员将认识的。因此，作为示例，可以提供一个或多个传输元件，诸如具有已知束成形特性的一个或多个传输元件。另外或可替代地，照明源和/或检测器，诸如该至少一个可选的传输元件，可具有一个或多个波长选择元件，诸如一个或多个滤波器，诸如一个或多个滤波器元件，其用于滤除至少一个横向光学传感器和/或至少一个纵向光学传感器的最大激发之外的波长。

因此，一般地，评估装置可适配于比较光束的束横截面和/或直径与光束的已知束特性，以便优选从光束的束直径对在光束传播方向上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项信息。

如上所述，本发明进一步涉及一种人机接口，用于在用户和机器之间交换至少一项信息。如所提出的人机接口可利用如下事实，即在上述或如在下面进一步详细提到的一个或多个实施例中的上述检测器装置可以由一个或多个用户使用，用于向机器提供信息和/或命令。因此，优选地，人机接口可以用于输入控制命令。

一般地，如在此使用的，用户的至少一个取向可意味着关于作为整体和/或用户的一个或多个身体部分的用户取向的一项或多项信息。因此，优选地，用户取向可意味着关于如由检测器的评估装置所提供的用户取向的一项或多项信息。用户、用户的身体一部分或用户的多个身体部分可以被认为是一个或多个对象，其取向可由至少一个检测器装置检测。其中，精确地提供一个检测器，或者可以提供多个检测器的组合。作为示例，多个检测器可以被提供，用于确定用户的多个身体部分的取向和/或用于确定用户的至少一个身体部分的取向。

如上所述，人机接口包括适配于直接或间接地附接到用户和由用户保持的至少一种的多个信标装置。因此，信标装置每一个可以通过任何合适的工具(诸如通过适当的固定装置)独立地附接到用户。另外或可替代地，用户可以保持和/或携带至少一个信标装置或一个或多个信标装置，诸如在他或她的手中和/或通过在身体部分上佩戴至少一个信标装置和/或含有的信标装置的服装。

如在此使用的，信标装置一般是可以由至少一个检测器检测和/或便于由至少一个检测器来检测的任意装置。因此，如上所述或如下面将要进一步详细概述的，信标装置可以是适配于生成由检测器检测的至少一个光束的有源信标装置，诸如通过具有用于生成至少一个光束的一个或多个照明源。另外或替代地，信标装置可以完全或部分设计为无源信标装置，诸如通过提供适配于反射由单独的照明源生成的光束的一个或多个反射元件。至少一个信标装置可以直接或间接的方式永久或暂时地附接到用户和/或可以由用户携带或保持。附接可以通过使用一个或多个附接工具和/或由用户他或她自己来发生，诸如由用户用手保持至少一个信标装置和/或由用户佩戴信标装置。

另外或可替代地，信标装置可以被附接到对象和集成到由用户保持的对象中的至少一种，在本发明的意义上，其应包括到保持信标装置的用户选项的含义中。因此，如将在下面进一步详细概述的，信标装置可附接到或集成到可以是人机接口的一部分并且可以由用户保持或携带的控制元件，且其取向可以由检测器装置识别。因此，一般地，本发明还涉及一种检测器系统，包括根据本发明的至少一个检测器装置，并且进一步包括至少一个对象，其中信标装置附接到对象、由对象保持和集成到对象中的一种。如上所述，对象优选可形成控制元件，其取向可以由用户识别。因此，检测器系统可以是人机接口的一部分，如上所述或者如下面进一步详细概述的。作为示例，用户可以以特定的方式处理控制元件，以便向机器发送一项或多项信息，诸如以便向机器发送一个或多个命令。

可替代地，检测器系统可以以其它方式使用。因此，作为示例，检测器系统的对象可以与用户或用户的身体部分不同，并且作为示例，可以是独立于用户移动的对象。作为示例，检测器系统可用于控制设备和/或工业过程，诸如制造过程和/或机器人过程。因此，作为示例，对象可以是机器和/或机器的一部分，诸如机器人手臂，其取向可通过使用检测器系统来检测。

人机接口可适配于使得检测器装置生成关于用户或用户的至少一个身体部分的取向的至少一项信息。

信标装置优选是可附接到用户的身体或身体部分的信标装置和可以由用户保持的信标装置中的一个。如上所述，信标装置可以完全或部分地设计为有源信标装置。因此，信标装置可包括适配于生成发送给检测器的至少一个光束(优选具有已知束特性的至少一个光束)的至少一个照明源。另外或可替代地，信标装置可以包括适配于反射由照明源生成的光的至少一个反射器，从而生成发送给检测器的反射光束。

可以形成检测器系统的一部分的对象一般可具有任意的形状。优选地，如上所述，作为检测器系统的一部分的对象可以是可由用户诸如手动处理的控制元件。作为示例，控制元件可以是或者可以包括选自如下组成的组的至少一种元素：手套、外套、帽子、鞋、裤子和西装；可以用手保持的棍子；球拍、球棒、短棒；拐杖；玩具，诸如玩具枪；指示器，特别是激光指示器或电视控制器。因此，作为示例，检测器系统可以是人机接口和/或娱乐装置的一部分。

在对象是在检测器系统的一部分的情况下，检测器装置(具体是检测器装置的检测器)可以附接到或集成到物品中的一种或两种。具体地说，优选可以是透明或半透明的检测器的检测器可放置在物品前面，以使得物品通过检测器仍然可见。具体地说，检测器诸如通过使用柔性检测器箔可以体现为柔性检测器。检测器具体可以附接到物品，诸如通过结合透明检测器(诸如透明检测器箔)到物品上。

因此，对象一般可以是用于控制电视、游戏或其它人机接口应用的控制元件。作为示例，本电视机通常由具有诸如按钮的一个或多个按键的遥控控制。类似地，计算机通常通过使用键盘或鼠标作为输入装置来控制，其中鼠标允许用户运动的直接输入。对于电视，没有方便的人机接口的解决方案可用，该解决方案允许用户运动的直接输入。通过使用根据本发明的检测器装置和/或检测器系统，市售控制元件的该缺点可被克服。因此，如上所述，检测器，具体是诸如透明有机传感器屏幕的透明或半透明的检测器可以放置在诸如电视屏幕或其它类型物品的物品前面。因为，一般地，诸如sDSC的有机光学传感器的使用允许大面积检测器并且具体是柔性大面积检测器的生产，这一般通过使用无机材料是不可能的，检测器可以覆盖物品的整个可见表面或其至少较大的部分。另外，如上所述，检测器可以以透明的方式产生。

如上所述，检测器可以包括至少一个纵向光学传感器和/或至少一个横向光学传感器。对于这些光学传感器的设置的可能细节，可以参考上面给出的实施例或下面将进一步详细给出的实施例。另外，作为示例，对于横向光学传感器的可能设置，可参考US6,995,445B2。

通过使用至少一个检测器，诸如透明的有机检测器屏幕，具有至少两个信标装置并且对朝向检测器的光束成像的对象的位置和/或取向可以被确定。如上所述，信标装置可以进一步被调制，以便从诸如背景信号的其它信号中区分信号，具体从进一步的入射光或背景照明中。

至少两个信标装置具体地可以嵌入到形成遥控的对象中。检测器可以适配于确定横坐标和/或确定纵坐标。由此，遥控的横向位置、纵向位置(诸如定量距离感测)或取向中的一个或多个可以被确定。

信标装置具体可以适配于发射发散光束，诸如相干发散光束。因此，信标装置可发射具有小的但在距离上可检测的散布的相干光。通过使用至少一个检测器，信标装置中的至少一个的至少一个纵坐标可被确定，例如通过使用上述的FIP效应。因此，光斑尺寸可以通过使用FIP效应来测量，并且因此，距离信息可以通过检测一个或多个光斑而得到。

此外，在该实施例或其它实施例中的检测器可以适配于确定在信标装置中的至少一个的至少一个纵坐标上的变化。因此，一般地，代替确定绝对坐标，相对坐标的变化可被检测，诸如在信标装置中的至少一个的至少一个纵坐标上的变化。此外，通过至少一个检测器提供的信号可以被归一化。作为示例，FIP信号可以在相对距离测量之间被归一化。

如在此使用的，娱乐装置是可以用于一个或多个用户(在下文中也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，娱乐装置可用作游戏(优选计算机游戏)的目的。因此，娱乐装置可被实现为计算机、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(诸如根据上述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)的至少一个人机接口。娱乐装置设计成使至少一项信息借助于人机接口由玩家输入。至少一项信息可以发送到娱乐装置的控制器和/或计算机，和/或可以由娱乐装置的控制器和/或计算机使用。

至少一项信息优选可以包括适配于影响游戏过程的至少一条命令。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，从而允许玩家模拟用于游戏所需的特定位置和/或取向和/或动作。作为示例，一个或多个下面的动作可以被模拟并传达给娱乐装置的控制器和/或计算机：跳舞；跑步；跳跃；球拍的挥舞；短棒的挥舞；球棒的挥舞；一个对象朝另一个对象的指引，诸如玩具枪朝向目标的指引；由手抓住至少一个对象；用手移动至少一个对象。

作为部分或作为整体的娱乐装置，优选地娱乐装置的控制器和/或计算机，被设计成根据信息来改变娱乐功能。因此，如上所述，游戏过程中可根据至少一项信息而被影响。因此，娱乐装置可包括一个或多个控制器，其可能与至少一个检测器的评估装置是分开的，和/或可能完全或部分与至少一个评估装置相同，或可能甚至包括至少一个评估装置。优选地，至少一个控制器可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。

如在此进一步使用的，跟踪系统是一种适配于收集关于该至少一个对象和/或对象的至少一部分的一系列过去取向的信息的装置。此外，跟踪系统可以适配于提供关于至少一个对象和/或对象的至少一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跟踪控制器，其可以完全或部分地体现为电子装置，优选为至少一个数据处理装置，更优选为至少一个计算机或微控制器。此外，至少一个跟踪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/或可以与至少一个评估装置完全或部分相同。

跟踪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公开和/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跟踪控制器。跟踪控制器适配于诸如通过记录数据组或数据对来跟踪在特定时间点的对象的一系列取向，每个数据组或数据对包括至少一个取向信息和至少一个时间信息。

跟踪系统可以进一步包括根据本发明所述的至少一个检测器系统。因此，除了至少一个检测器和至少一个评估装置和信标装置之外，跟踪系统可以进一步包括对象本身或对象的一部分，诸如包括信标装置或至少一个信标装置的至少一个控制元件，其中控制元件直接或间接地附接到或集成到要跟踪的对象。

跟踪系统可以适配于启动跟踪系统本身和/或一个或多个单独装置中的一个或多个动作。对于后者的目的，跟踪系统(优选跟踪控制器)可具有一个或多个无线和/或线装接口和/或其它类型的控制连接，用于启动至少一个动作。优选地，该至少一个跟踪控制器可以适配于根据对象的至少一个实际位置来启动至少一个动作。作为示例，动作可以选自如下组成的组：对象的未来位置的预测；指引至少一个装置朝向对象；指引至少一个装置朝向检测器；照明对象；照明检测器。

作为跟踪系统应用的一个示例，跟踪系统可以用于将至少一个第一对象连续地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。可能的示例可以再次在工业应用中发现，诸如在机器人中和/或用于在物品上的连续工作，即使物品是移动的，诸如在制造线或组装线中的制造期间。另外或可替代地，跟踪系统可能用于照明目的，诸如用于通过将照明源连续指向对象，即使对象可能移动。进一步的应用可能在通信系统中发现，诸如以便通过将发送器指向移动对象来连续发送信息给移动对象。

如上所述，在本发明的另一个方面，本发明涉及用于确定至少一个对象的取向的方法。该方法优选利用根据本发明的至少一个检测器，诸如根据在上面公开或在下面进一步详细公开的一个或多个实施例。因此，对于该方法的可选实施例，可参考检测器的实施例。

该方法包括上述的方法步骤，其可以以给出的顺序或者以不同的顺序来执行。此外，没有列出的附加方法步骤可被提供。此外，两个或更多个或甚至所有的方法步骤可至少部分地同步执行。此外，两个或更多个或甚至所有的方法步骤可反复执行两次或甚至超过两次。

如上所述，优选地，对于该至少一个检测器的设置的可能细节，优选地关于至少一个可选的横向光学检测器、至少一个可选的纵向光学检测器、至少一个可选的传送装置和评估装置中的一个或多个的可能设置，可以参考WO2012/110924A1、US61/739,173以及61/749,964中的一个或多个，具体关于可能的电极材料、有机材料、无机材料、层设置和进一步的细节。

传送装置可以例如包括一个或多个反射镜和/或束分离器和/或束偏转元件，以便影响电磁辐射的方向。可替代地或另外，传送装置可以包括一个或多个成像元件，其可具有会聚透镜和/或发散透镜的效应。通过举例的方式，可选的传送装置可以具有一个或多个透镜和/或一个或多个凸和/或凹的反射镜。再次可替代地或另外，传送装置可具有至少一个波长选择元件，例如至少一个光学滤波器。再次可替代地或另外，传送装置可设计为压印在电磁辐射上(例如在传感器区域的位置处，并且特别是传感器区中)的预定束分布。原则上，可选的传送装置的上述可选实施例可以单独或以任何期望的组合来实现。

另外，一般应当注意的是，在本发明的上下文中，光学传感器可以是指一种任意的元件，该任意的元件设计成将至少一个光学信号转换为不同信号形式，优选转换为至少一个电信号，例如电压信号和/或电流信号。特别地，光学传感器可以包括至少一个光电转换器元件，优选为至少一个光电二极管和/或至少一个太阳能电池。如在下面甚至更详细地解释的，在本发明的上下文中，优选方案是特别涉及至少一种有机光学传感器的使用，即包括至少一种有机材料(例如在至少一种有机半导体材料)的光学传感器。

在本发明的上下文中，传感器区域应被理解为是指二维或三维区域，其优选为但并非必须是连续的，并且可以形成连续的区域，其中传感器区域设计成以依赖于照明的方式来改变至少一种可测量的特性。通过举例的方式，所述至少一个特性可以包括电特性，例如通过传感器区域设计成单独或与光学传感器的其它元件交互来生成光电压和/或光电流和/或一些其它类型的信号。特别地，传感器区域可以以这种方法体现，即以依赖于传感器区域的照明的方式生成均匀的，优选是单个的信号。因此，传感器区域可以是在其中生成均匀的信号(例如电信号)的光学传感器的最小单元，该电信号优选地不再被细分为例如对于传感器区域的部分区域的部分信号。横向光学传感器和/或纵向光学传感器每一个可以具有一个或另外的多个这种传感器区域，后者的情况是例如通过以二维和/或三维矩阵布置来设置的多个这种传感器区域。

该至少一个传感器区域可以例如包括至少一个传感器区，也就是说，其传感器区域的横向范围显著超过传感器区域的厚度(例如至少10的因子，优选至少100的因子，并且特别优选是1000的因子)的传感器区域。这种传感器区的示例可以在例如根据上述的现有技术或者根据在下面甚至更详细描述的示例性实施例的有机或无机光伏元件中找到。检测器可以具有一个或多个这种光学传感器和/或传感器区域。通过举例的方式，多个光学传感器可以以间隔开的方式或以二维布置或者另外以三维布置来线性布置，例如通过使用的光伏元件(优选有机光伏元件)的堆叠，优选其中光伏元件的传感器区彼此平行设置的堆叠。其它实施例也是可能的。

如上所解释的，可选的传送装置可以设计成优选地连续将从对象传播到检测器的光馈送给横向光学传感器和/或纵向的光学传感器。如上所解释的，该馈送可以可选地借助于成像或借助于传送装置的非成像特性来实现。特别地，传送装置还可设计成在后者馈送到横向和/或纵向光学传感器之前收集电磁辐射。如下面更详细解释的，可选的传送装置还可以完全或部分地是至少一个可选照明源的构成部分，例如通过将照明源设计成提供具有定义的光学特性，例如具有定义或精确已知的束分布的光束，例如至少一个高斯束，特别是具有已知束分布的至少一个激光束。

对于可选照明源的可能实施例，可以参考WO2012/110924A1。尽管如此，其它实施例是可行的。从对象发出的光可在对象本身中发起，但也可以可选地具有不同的源点并且从该源点传播到对象，并随后朝向横向和/或纵向的光学传感器。后者的情况可例如通过使用的至少一个照明源来实现。该照明源可以例如是或包括环境照明源，和/或可以是或可以包括人工照明源。通过举例的方式，检测器本身可以包括至少一个照明源，例如至少一个激光器和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体照明源，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。考虑到它们的一般定义的束分布和处理性等特性，使用一个或多个激光器作为照明源或者作为其一部分是特别优选的。照明源本身可以是检测器的构成部分或者可独立于检测器形成。特别地，照明源可以集成到检测器(例如检测器的外壳)中。可替代地或另外，至少一个照明源也可以集成到信标装置中或集成到一个或多个信标装置中和/或集成到对象中，或连接或空间上耦合到对象。

从信标装置发出的光可以，相应地、可替代地或另外来自所述光在相应的信标装置本身中起源的选项，从照明源发出和/或由照明源激发。通过举例的方式，从信标装置发出的电磁光在馈送到检测器之前可以由信标装置本身发射、和/或由信标装置反射、和/或由信标装置散射。在该情况下，电磁辐射的发射和/或散射可以实现，而没有电磁辐射的光谱影响，或具有这种影响。因此，通过举例的方式，波长偏移也可以在例如根据斯托克斯或拉曼的散射期间发生。此外，光的发射可以被激发，例如由主照明源，例如由被激发以生成发光(特别是磷光和/或荧光)的对象或对象的部分区域。原则上，其它发射过程也是可能的。如果反射发生，则该对象可以具有例如至少一个反射区域，特别是至少一个反射表面。所述反射表面可以是对象本身的一部分，但也可以是例如连接或空间上耦合到对象的反射器，例如连接到对象的反射器斑块(plaque)。如果使用至少一个反射器，则它进而还可以被认为是例如独立于检测器的其它构成部分而连接到对象的检测器的一部分。

彼此独立并且一般地信标装置和/或该至少一个可选的照明源可以发射在如下中的至少一种的光：紫外光谱范围，优选在200nm至380nm的范围中；可见光谱范围(380nm至780nm)；红外光谱范围，优选在780nm至3.0微米的范围中。最优选地，该至少一个照明源适配于发射在可见光谱范围中的光，优选在500nm至780nm的范围中，最优选在650nm至750nm，或在690nm至700nm处。

光到横向和/或纵向光学传感器的馈送可以特别以这种方式实现，即例如具有圆形、椭圆形或不同配置的横截面的光斑在横向和/或纵向光学传感器的可选的传感器区上产生。通过举例的方式，检测器可以具有可视范围，特别是立体角范围和/或空间范围，在可视范围内对象可以被检测。优选地，可选的传送装置以这种方式设计，即例如在对象设置在检测器的可视范围内的情况下，光斑完全设置在传感器区域上，特别是传感器区上。通过举例的方式，传感器区带可以被选择为具有相应的尺寸，以便确保该条件。

如上所述，该至少一个纵向光学传感器可以例如以这种方式设计，即假设相同功率的照明，也就是说，例如假设对传感器区上的照明强度的相同积分，纵向传感器信号依赖于照明的几何形状，也就是说例如依赖于用于传感器光斑的直径和/或等效直径。通过举例的方式，纵向光学传感器可以以这种方式设计，即在将假设相同总功率的束横截面加倍时，信号变化以至少3的因子，优选至少4的因子，特别以5的因子，或甚至以10的因子来发生。这种情况可以例如对于特定聚焦范围，例如对于至少一个特定束横截面适用。因此，通过举例的方式，在至少一个最优聚焦(在该处信号可具有例如至少一个全局或本地最大值)和所述至少一个最优聚焦之外的聚焦之间，纵向传感器信号可以具有至少3的因子、优选为至少4的因子、特别是5的因子、或甚至10的因子的信号差。特别地，纵向传感器信号可以具有作为照明的几何形状(例如光斑的直径或等效直径)的函数的至少一个明显最大值，例如通过至少3的因子，特别优选为至少4的因子，以及特别优选为至少10的因子的提升。因此，纵向光学传感器可以基于在WO2012/110924A1中详细公开的上述FIP效应。因此，特别是在sDSC中，光束的聚焦可能起到决定性的作用，即一定数量或速率的光子(nph)入射到其上的横截面或横截面区。光束聚焦越紧，即其横截面越小，则光电流可能越高。术语“FIP”表达在入射束的横截面(Fi)和太阳能电池的功率(P)之间的关系。

至少一个纵向光学传感器可以与至少一个横向光学传感器组合，以便优选地提供对象的适当的位置信息。

至少一个纵向传感器信号对束几何形状(优选是至少一个光束的束横截面)的相关性的这种效应在导致本发明的调查的上下文中被观察，特别是在有机光伏组件(也就是说例如太阳能电池的光伏组件，该太阳能电池包括至少一种有机材料，例如一种有机p半导体材料和/或至少一种有机染料)的情况下。通过举例的方式，如在下面通过举例的方式甚至更详细解释的这种效应在染料太阳能电池也就是说组件的情况下观察到，该组件具有至少一个第一电极元件、至少一个n半导体金属氧化物、至少一种染料、至少一个p半导体有机材料，优选地固体有机p型半导体，以及至少一个第二电极。这种染料太阳能电池，优选固体染料太阳能电池(固体染料敏化太阳能电池，sDSC)原则上在从文献的各种变化中是已知的。

特别地，至少一个纵向光学传感器可以这种方式设计，即假设相同总功率的照明，传感器信号基本上独立于传感器区域的尺寸的，特别是传感器区的尺寸，特别是只要照明的光斑完全位于传感器区域内，特别是传感器区内。因此，纵向传感器信号可以专门依赖于在传感器区上的电磁射线的聚焦。特别地，传感器信号可以以这种方式体现，即每个传感器区带的光电流和/或光电压具有给出相同照明的情况下的相同值，例如给出相同的光斑尺寸的情况下的相同值。

特别地，评估装置可以包括至少一个数据处理装置，特别是电子数据处理装置，其可以设计成通过评估至少一个横向传感器信号来生成关于信标装置的横向位置的至少一项信息，并通过评估至少一个纵向传感器信号来生成关于信标装置的纵向位置的至少一项信息。因此，评估装置可设计成使用至少一个横向传感器信号和至少一个纵向传感器信号作为输入变量，并通过处理这些输入变量生成关于信标装置的横向位置和纵向位置的信息项。处理可以并行、依次或甚至以组合的方式来完成。评估装置可以使用用于生成这些项信息的任意处理，诸如通过计算和/或使用至少一个存储和/或已知的关系。除了至少一个横向传感器信号和至少一个纵向传感器信号之外，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项信息。关系可以被确定，或凭经验、解析地或半凭经验是可确定的。特别优选地，关系包括至少一个校准曲线、至少一组校准曲线、至少一个函数或提到的可能性的组合。一个校准曲线或多个校准曲线可以例如以一组值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。然而可替代地或另外，至少一个校准曲线也可以例如以参数化形式存储和/或作为函数方程。用于将至少一个横向传感器信号处理为关于横向位置的至少一项信息以及用于将至少一个纵向传感器信号处理为关于纵向位置的至少一项信息的独立关系可被使用。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。各种可能性可以设想，并且还可以组合。

通过举例的方式，评估装置可以根据用于确定信息项的目的的编程来设计。特别地，评估装置可包括至少一个计算机，例如至少一个微型计算机。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，评估装置可以包括一个或多个另外的电子组件，它们被设计用于确定信息项，例如电子表格，并且特别是至少一个查询表和/或至少一个专用集成电路(ASIC)。

如上所述，光束的总功率的总强度往往是未知的，因为该总功率例如可以依赖于信标装置的特性，诸如反射特性和/或发射特性，和/或可以依赖于照明源的总功率和/或可以依赖于大量的环境条件。由于在至少一个纵向光学传感器信号和在至少一个纵向光学传感器的至少一个传感器区域中的光束的束横截面之间的上述已知的关系，以及因此在至少一个纵向光学传感器信号和关于对象取向的至少一项信息之间的已知关系可依赖于光束的总强度的总功率，所以克服这种不确定性的各种方法是可行的。因此，如在WO2012/110924A1中非常详细概述的，多个纵向传感器信号可由相同的纵向光学传感器检测，诸如通过使用对象的照明的不同的调制频率。因此，至少两个纵向传感器信号可以在照明的调制的不同频率处获取，其中从至少两个传感器信号，例如通过与相应的校准曲线进行比较，可以推断照明的总功率和/或几何形状，和/或从中直接或间接地推断关于对象的取向的至少一项信息。

然而另外或可替代地，如上所述，检测器可以包括多个纵向光学传感器，每一个纵向光学传感器适配于生成至少一个纵向传感器信号。由纵向光学传感器生成的纵向传感器信号可被比较，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/或关于对于光束的总功率和/或总强度的信息的相应信标装置的纵向位置的至少一项信息。因此，作为示例，纵向光学传感器信号的最大值可被检测，并且所有纵向传感器信号可以除以该最大值，从而生成归一化的纵向光学传感器信号，其然后可通过使用上述已知的关系将其转换成关于信标装置的至少一项纵向信息，并且因此转换成相应信标装置的相应纵坐标。其它方式的归一化是可行的，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选项适于呈现独立于相应光束的总功率和/或强度的转换。此外，可能生成关于相应光束的总功率和/或强度的信息。

如上所述，光束中的一个光束、光束中多于一个的光束，或甚至所有的光束可以被调制，诸如通过振幅调制和/或相位调制，最优选通过振幅调制。同样如上所述，这种调制(优选振幅调制)可以针对不同的目的而执行。因此，首先，可用于检测在检测器的坐标系中的信标装置的纵坐标的FIP效应本身可依赖于调制频率，如上所述并如在下面进一步详细概述的。因此，调制可以被选择以增加FIP效应，并由此提高信标装置的纵坐标的确定的精度。另外或可替代地，还如在上面概述的，调制可以用于识别相应信标装置的目的，从该相应信标装置相应光束朝向检测器行进。因此，通过区分具有不同调制频率的光束，发射和/或反射相应光束的信标装置可以被识别。因此，作为示例，信标装置中的第一信标装置可发射和/或反射具有调制频率f1的光束，而信标装置中的第二信标装置可以发射和/或反射具有调制频率f2≠f1的光束等。调制频率可以选择为使得检测器信号依赖于调制频率。因此，纵向光学传感器可以提供具有与生成该纵向传感器信号相同的调制频率的纵向传感器信号。因此，通过使用调制频率作为区分参数，通过分配至少一个纵向光学传感器的信号给相应的信标装置，信标装置的纵坐标可以被独立地确定。作为示例，由信标装置发射和/或反射的光束可在大于0Hz的频率范围中调制，优选在0.1Hz到100000Hz的频率范围中，更优选地1Hz到10000Hz，最优选地100Hz到1000Hz。

光束的调制，用于增加FIP效应的目的的调制和用于区分光束的调制可在不同的频率范围中发生和/或可以以各种方式建立。因此，检测器此外可以具有至少一个调制装置。一般地，光束的调制应当被理解为是指如下过程，其中相应光束的总功率和/或相位(最优选为总功率)优选地周期性地改变，特别地采用一个或多个调制频率。特别地，周期性调制可以在照明的总功率的最大值和最小值之间实现。最小值可以是0，但也可以是>0，以使得(通过举例的方式)完全调制不必实现。调制可在信标装置和光学传感器之间的束路径中实现，例如通过在所述束路径中设置的至少一个调制装置。然而可替代地或另外，调制也可以在用于照明信标装置的可选照明源和对象之间的束路径中实现，例如通过在所述束路径中设置的至少一个调制装置。这些可能性的组合也是可设想的。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，其优选以恒定速度旋转并且可以因此周期性地中断照明。然而可替代地或另外，还可能使用一个或多个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，至少一个可选的照明源本身也可以设计成生成调制的照明，例如通过具有调制强度和/或总功率(例如周期性调制的总功率)的所述照明源本身，和/或通过体现为脉冲照明源(例如为脉冲激光器)的所述照明源。因此，通过举例的方式，至少一个调制装置也可以完全或部分地集成到照明源中。各种可能性是可设想的。

通过举例的方式，检测器可以设计成实现对象和/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中的至少一个传感器区域)的照明的调制，通过0.05Hz至1MHz的频率，诸如0.1Hz至10kHz，专门用于FIP效应的目的。

对于检测器的上述元件的可能实施例，诸如至少一个可选的纵向光学传感器和/或至少一个可选的横向光学传感器，可以参考在文献中的各种文件，例如参考WO2012/110924A1、US2007/0176165A1、US6,995,445B2、DE2501124A1、DE3225372A1、WO2009/013282A1、US61/739,173以及61/749,964中的一个或多个。因此，具体地说，关于可隐含在在至少一个可选的纵向光学传感器和/或至少一个可选的横向光学传感器中的以下组件中的一个或多个：第一电极和n半导体金属氧化物；染料；p半导体有机材料；第二电极，具体是横向光学传感器和/或纵向光学传感器的第二电极；封装，可以参考WO2012/110924A1、US61/739,173以及61/749,964中的一个或多个。尽管如此，其它实施例是可行的。此外，关于合成示例，可参考指定文件中的一个或多个，特别是参考WO2012/110924A1、US61/739,173中的一个或多个。尽管有这些参考，但是纵向光学传感器和/或横向光学传感器的可能设置的一些示例将在下面给出。应当指出的是，在提供多个纵向光学传感器的情况下，一个或多个或所有的纵向光学传感器可以根据一个或多个给定的实施例来体现。具有不同设置的一个或多个纵向光学传感器可以存在。在提供多个横向光学传感器的情况下，一个或多个或所有横向光学传感器可以根据一个或多个给定的实施例来体现。尽管如此，具有不同设置的一个或多个横向光学传感器可以存在。

如上所述，优选地，至少一个横向光学传感器和/或至少一个纵向光学传感器可以包括至少一个有机半导体检测器，特别优选位至少一种染料太阳能电池，DSC或sDSC。特别地，横向光学传感器和/或纵向光学传感器每一个可以优选以所陈述的顺序包括至少一个第一电极、至少一个n半导体金属氧化物、至少一种染料、至少一个p半导体有机材料以及至少一个第二电极。所陈述的元件例如可以呈现为在层结构中的层。层结构可例如施加给衬底，优选为透明衬底，例如玻璃衬底。

优选光学传感器的上述元件的优选实施例通过举例的方式在下面描述，其中这些实施例可以以任何所需的组合来使用。然而，原则上许多其它配置也是可能的，其中可以参考例如上面引用的WO2012/110924A1、US2007/0176165A1、US6,995,445B2、DE2501124A1、DE3225372A1以及WO2009/013282A1。

如上所述，至少一个横向光学传感器可以被设计为染料敏化太阳能电池(DSC)，优选为固体染料敏化太阳能电池(sDSC)。类似地，至少一个纵向光学传感器可以被设计为至少一种染料敏化太阳能电池(DSC)或可包括至少一种染料敏化太阳能电池(DSC)，优选为固体染料敏化太阳能电池(SDSC)。更优选地，至少一个纵向光学传感器包括DSC的堆叠，优选为sDSC的堆叠。DSC或sDSC的优选组件将在下文中公开。然而，应当理解的是，其它实施例是可行的。

第一电极和n半导体金属氧化物

一般地，对于第一电极和n半导体金属氧化物(其可以在横向光学传感器和/或纵向光学传感器的层设置中使用)的优选实施例，可以参考WO2012/110924A1。在横向光学传感器和/或纵向光学传感器的染料太阳能电池中使用的n半导体金属氧化物可以是单个金属氧化物或不同氧化物的混合物。也可以使用混合的氧化物。n半导体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，在该上下文中的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。纳米颗粒氧化物一般通过烧结过程施加到导电衬底(即具有作为第一电极的导电层的载体)，作为具有大表面积的薄多孔膜。

优选地，至少一个横向光学传感器使用至少一个透明衬底。类似地，优选地，至少一个纵向光学传感器使用至少一个透明衬底。在使用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，这些纵向光学传感器中的至少一个使用透明衬底。因此，作为示例，除了远离对象面对的最后的纵向光学传感器之外，所有的纵向光学传感器每一个都可以使用透明衬底。最后的纵向光学传感器可以使用透明或不透明的衬底。

类似地，至少一个横向光学传感器使用至少一个透明的第一电极。此外，至少一个纵向光学传感器可以使用至少一个透明的第一电极。在使用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，优选地，这些纵向光学传感器中的至少一个使用透明的第一电极。因此，作为示例，除了远离对象面对的最后的纵向光学传感器之外，所有的纵向光学传感器每一个都可以使用透明的第一电极。最后的纵向光学传感器可以使用透明或不透明的第一电极。

衬底可以是刚性的或柔性的。合适的衬底(以下也称为载体)特别地是塑料片材或膜，并且尤其是玻璃片材或玻璃膜，以及金属箔。尤其是对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。然而可替代地或另外，使用仍具有足够透明度的薄金属膜也是可能的。在不透明的第一电极被需要并使用的情况下，可使用厚金属膜。

衬底可以覆盖或涂覆有这些导电材料。因为一般在提出的结构中仅需要单个衬底，因此柔性单元的形成也是可能的。这使能仅具有难度可实现的大量最终使用，如果可行，采用刚性衬底，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(见Peng等,Coord.Chem.Rev.248,1479(2004))。然而在与液体或凝胶形式的电解质相比，固体p半导体电解质与具有第一电极的电解质的接触显著减少的情况下，本发明的固体p半导体电解质的使用在许多情况下使该缓冲层不必要，使得在许多情况下可能省去该层，其同样具有电流限制效应，并且同样可以恶化n半导体金属氧化物与第一电极的接触。这提高了组件的效率。另一方面，这种缓冲层可以进而以控制的方式利用，以便将染料太阳能电池的电流分量匹配有机太阳能电池的电流分量。此外，在其中缓冲层被省去(特别是在固体单元中)的情况下，电荷载体不希望的再结合的问题经常发生。在这方面，在许多情况下，缓冲层是有利的，特别是在固体单元中。

如众所周知的，金属氧化物的薄层或膜一般是廉价的固体半导体材料(n型半导体)，但由于大的带隙，其吸收通常不处于电磁光谱的可见区域内，而是经常在紫外光谱区域内。对于太阳能电池的使用，如在染料太阳能电池的情况下，金属氧化物因此一般必须与作为光敏剂的染料组合，其在太阳光的波长范围中即在300nm至2000nm处吸收，并且在电子激发态中，将电子注入半导体的导带中。借助于在电池中附加使用作为电解质(其进而在反电极处减低)的固体p型半导体，电子可以再循环到敏化剂，以使得其再生成。

用于有机太阳能电池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。这些层具有其涂覆有染料作为敏化剂的大的表面面积，以使得实现太阳光的高吸收。被构造的金属氧化物层例如纳米棒给出诸如更高的电子迁移率或改进的由染料填充孔隙的优点。

金属氧化物半导体可以单独或以混合物的形式使用。用一种或多种其它金属氧化物涂覆金属氧化物也是可能的。此外，金属氧化物还可施加到另一半导体作为涂层，例如GaP、ZnP或ZnS。

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

此外，敏化剂可有利地与通常在这些太阳能电池中发现用途的所有n型半导体组合。优选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)，以及二元和三元氧化铁，其也可以以纳米晶或无定形形式存在。

由于惯常的有机染料和酞菁和卟啉具有的强吸收，即使n半导体金属氧化物的薄层或膜足以吸收所需量的染料。薄金属氧化物膜进而具有不想要的再结合过程下降的可能性和染料子单元的内部电阻减小的优点。对于n半导体金属氧化物，可以参考使用100nm到高至20微米的层厚度，更优选在500nm和大约3微米之间的范围中。

染料

在本发明的上下文中，如一般特别对于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，在WO2012/110924A1中公开的一个或多个染料可被使用。

另外或可替代地，具有氟化反阴离子的一种或多种喹啉染料可以在根据本发明的检测器中使用，诸如在WO2013/144177A1中公开的一种或多种染料。具体地，在下面公开的一种或多种染料可以在至少一个纵向光学传感器和/或在至少一个横向光学传感器中使用。这些染料的细节和这些未公布申请的公开的细节将在下面给出。具体地，将在下面更详细描述的染料D-5可以使用。然而，另外或可替代地，一种或多种其它染料可以使用。

列出和要求的所有染料原则上也可以作为颜料存在。基于作为半导体材料的二氧化钛的染料敏化太阳能电池例如在US4927721A、“自然”杂志353期第737至740页(1991年)和US5350644A，以及同样是“自然”杂志395期第583至585页(1998年)和EP1176646A1中描述。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配合物(transitionmetalcomplex)的单分子膜，特别是钌配合物(rutheniumcomplex)，其经由酸基团键合到二氧化钛层作为敏化剂。

在可以包括钌配合物的染料敏化太阳能电池中使用的染料到目前为止已经有相当的学术关注，特别是由于钌的高成本。然而，可在根据本发明的检测器中使用的染料敏化太阳能电池将仅需要这种少量的钌，其成本争议可以容易地通过在用于确定至少一个对象的位置的本方法内使用的有吸引力的特征来驳回，特别是在其中从对象行进的至少一个光束可能涉及可至少部分地包括红外(IR)区域的一部分(即从约750nm至1000μm的范围的电磁光谱的一部分，优选一般表示为近红外(NIR)区域的其一部分，该近红外区域一般被视为范围从约750nm至1.5μm)的光谱范围的情况下。可能适合于在根据本发明的检测器内的应用的已知钌配合物的示例是：

另一个示例可以在T.Kinoshita、J.T.Dy、S.Uchida、T.Kubo以及H.Segawa的“自然光子”杂志(2013年)第7期第535页至第539页的“采用膦配位的钌敏化剂的宽带染料敏化太阳能电池”(T.Kinoshita,J.T.Dy,S.Uchida,T.Kubo,andH.Segawa,Widebanddye-sensitizedsolarcellsemployingaphosphine-coordinatedrutheniumsensitizer,NaturePhotonics,7,535-539(2013))中发现，其中描述了膦配位的钌配合物，其在NIR中(特别是在从750nm到950nm的范围内)表现强吸收，其因此可以产生具有有前景的效率的染料敏化太阳能电池：

由于IR区域(包括NIR区域)内大多数已知染料的弱吸收特性，包括钌配合物的染料可以因此能够将根据本发明的检测器的范围延伸到IR区域中，特别是到近红外区域中，例如用作有源深度传感器，特别是在涉及计算机视觉的应用中，其中IR光可发挥重要的作用，如在本申请中别处所述。

已经提出的许多敏化剂包括不含金属的有机染料，它们同样也在本发明的上下文中可用。例如采用二氢吲哚染料(参见例如，Schmidt-Mende等人2005年第17期第813页的“先进材料”)(see,forexample,Schmidt-Mendeetal.,Adv.Mater.2005,17,813)，超过4％的高效率可以实现，特别是在固体染料太阳能电池中。US-A-6359211描述了在青色素、恶嗪、噻嗪和吖啶染料(具有经由亚烷基自由基键合的羧基基团，用于固定到二氧化钛半导体)的的用途，在本发明的上下文中也可实施。

有机染料现在在液体单元中达到几乎12.1％的效率(参见，例如P.Wang等人2010年的ACS.Nano)。同样已经报道的含吡啶盐的染料可以在本发明的上下文中使用，并表现出有前景的效率。

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DE102005053995A1或WO2007/054470A1中描述的二萘嵌苯衍生物、三萘嵌二苯(terrylene)衍生物以及四萘嵌三苯(quaterrylene)衍生物。也可在本发明的上下文中的这些染料的使用导致具有高效率并且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，并且可以依赖于共轭系统的长度，覆盖从约400nm(来自DE102005053995A1的二萘嵌苯衍生物I)到高至约900nm(来自DE102005053995A1的四萘嵌三苯衍生物I)范围。基于三萘嵌二苯的萘嵌苯衍生物I根据其成分以吸附到二氧化钛上的固态在从约400nm至800nm的范围内吸收。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I的混合物。有时，使用不同萘嵌苯的同源物也是可可取的。

萘嵌苯衍生物I可以容易地并以永久的方式固定到n半导体金属氧化膜。经由酸酐官能团(×1)或在原位形成的羧基基团-COOH或-COO，或经由在酰亚胺或冷凝自由基((×2)或(×3))中存在的酸基团A来实现键合。在DE102005053995A1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。

当染料在分子的一端具有使能其到n型半导体膜的固定的锚定基团时，是特别优选的。在分子的另一端，染料优选包括电子给体Y，其促进在电子释放到n型半导体之后染料的再生成，并且还防止已经释放到半导体的电子再结合。

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DE102005053995A1。通过举例的方式，尤其可以使用钌配合物、卟啉、其它有机敏化剂，以及优选地萘嵌苯。

染料可以以简单的方式固定到n半导体金属氧化膜的上面或里面。例如，n半导体金属氧化物膜可以在足够的周期内(例如约0.5h至24h)以新鲜烧结(仍温热)的状态与在适当的有机溶剂中的溶液或悬浮液接触。这可以例如通过金属氧化物涂覆衬底浸渍到染料溶液中来实现。

如果不同染料的组合将要使用，则例如它们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。还可以使用由例如CuSCN(关于这个主题，参见Tennakone,K.J.,Phys.Chem.B.2003,107,13758)的层分离的两种染料。最方便的方法在个别情况下比较容易确定。

在n半导体金属氧化物的氧化物颗粒的染料和大小的选择中，有机太阳能电池应当配置为使得最大量的光被吸收。氧化物层应结构化为使得固体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，其使能通过p导体的更好渗透。

P半导体有机材料

如上所述，至少一个横向光学传感器和/或至少一个纵向光学传感器的至少一个DSC或sDSC可以特别包括至少一种p半导体有机材料，优选至少一种固体p半导体材料，其在下文中也指定为p型半导体或p型导体。下文中，给出这种有机p型半导体的一系列优选实施例的描述，所述这种有机p型半导体可单独或在任何所需组合中来使用，例如，在与相应p型半导体的多个层的组合中，和/或在一个层中的多个p型半导体的组合中。

为了防止在n半导体金属氧化物中电子与固体p导体的再结合，在n半导体金属氧化物和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迄今为止n半导体金属氧化物的尚未覆盖的位点。在某些情况下，钝化材料也可以施加到在染料之前的金属氧化物。优选的钝化材料尤其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)。

如上所述，在有机太阳能电池的上下文中，优选一种或多种固体有机p型半导体单独或者以与在性质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(也就是说正电荷载流子)的有机材料。更具体地说，它可以是具有广延的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自由基阳离子。例如，p型半导体可以包括具有所提到的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半导体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可以例如在T.Saragi2006年的“Adv.Funct.Mater”的第16期第966页至第974页中发现。

优选地，在本发明的上下文中，使用有机半导体(即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p型半导体，其基于诸如聚噻吩和聚多芳胺(polyarylamines)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旋二芴(参见例如US2006/0049397和在其中公开的为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)。优选的是使用低分子量有机半导体，诸如在WO2012/110924A1中公开的低分子量的p型半导体材料，优选螺环-MeOTAD，和/或在Leijtens等人在“ACSNano”杂志2012年第2期第6卷的第1455页至第1462页中公开的一种或多种p型半导体材料。另外或可替代地，如在WO2010/094636A1中公开的一种或多种p型半导体材料可以使用，其全部内容通过引用同此被包括。此外，从现有技术的以上描述中还可以参考关于p半导体材料和掺杂剂的备注。

p型半导体优选是可产生的或通过施加至少一种p导电有机材料给至少一个载体元件来产生，其中例如通过来自于包括至少一个p导电有机材料的液相沉积来实现该施加。在该情况下，沉积可以再次实现，原则上通过任何所需的沉积工艺，例如通过旋涂、刀涂、印刷或所述的和/或其它沉积方法的组合。

有机p型半导体可尤其包括至少一种螺环化合物和/或尤其选自：螺环化合物，特别是螺环-MeOTAD；具有如下结构式的化合物：

其中

A¹、A²、A³是每一个独立可选取代芳基基团或杂芳基基团，

R¹、R²、R³是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R¹、R²以及R³自由基中至少两个是-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)

更具体地，如上所述，p型半导体因此可以具有至少一个低分子量的有机p型半导体。低分子量材料一般理解为是指以单体的、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半导体特性被理解为是指材料(尤其是有机分子)的特性以形成空穴并输送这些空穴和/或传递它们到相邻分子。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型半导体尤其可以具有广延的π电子体系。更具体地，该至少一种低分子量的p型半导体可以是从溶液可加工的。低分子量的p型半导体尤其可以包括至少一个三苯胺。当低分子量的有机p型半导体包括至少一个螺环化合物时，是特别优选的。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环原子的一个原子处结合。更具体地，螺环原子可以是sp³杂合的，以使得经由螺环原子彼此连接的螺环化合物的构成部分例如在彼此对应的不同平面中设置。

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自由基每一个独立地选自取代芳基自由基和杂芳基自由基，特别是选自取代苯基自由基，其中芳基自由基和杂芳基自由基，优选是苯基自由基每一个被独立地(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，在每种情况下苯基自由基每一个由选自-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。

更具体地，p型半导体可以包括螺环-MeOTAD或由螺环-MeOTAD组成，即例如可从德国的达姆施塔特市的默克集团商购(MerckKGaA,Darmstadt,Germany)的下式的化合物：

可替代地或另外，还可以使用其它p-半导体化合物，尤其是低分子量和/或低聚的和/或聚合的p半导体化合物。

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，其可参考例如PCT申请号PCT/EP2010/051826，其将在本申请的优先权日之后公布。对于上述的螺环化合物，另外或可替代地，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“烷基自由基”一般应理解为是指取代的或未取代的C₁-C₂₀-烷基自由基。优选的是C₁-至C₁₀-烷基自由基，特别优选的是C₁-至C₈-烷基自由基。烷基自由基可以是直链或支链的。此外，烷基自由基可由选自由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，以及也可以是异丙基、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“芳基自由基”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取代的C₆-C₃₀-芳基自由基，其中芳族环不包括任何环形杂原子。芳基自由基优选包括五元和/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)也是可以的，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”因此例如也包括其中两个或所有三个自由基是芳族的双环或三环自由基；以及也包括其中仅一个环是芳族的双环或三环自由基；以及也包括其中两个环是芳族的三环自由基。芳基的示例是：苯基、萘基、茚满基、1,2-二氢萘基(1,2-dihydronaphthenyl)、1,4-二氢萘基(1,4-dihydronaphthenyl)、芴基、茚基、蒽基、菲基或1,2,3,4-四氢萘基。特别优选的是C₆-C₁₀-芳基自由基，例如苯基或萘基，非常特别优选的是C₆-芳基自由基，例如苯基。此外，术语“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。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“杂芳基自由基”应理解为是指可选地取代五元或六元芳族环和多环，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框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。杂芳基自由基更优选具有5至13个环原子。杂芳基自由基的基本框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。这些基本框架可选地可以稠合到一个或两个六元芳族自由基。此外，术语“杂芳基”还包括环体系，该环体系包括至少两个单环、双环或经由单键或双键彼此结合的多环芳族环，其中至少一个环包括杂原子。当杂芳基不是单环体系时，在对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)也是可能的，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”因此例如也包括其中两个或所有的三个自由基是芳族的双环或三环自由基；以及也包括其中仅一个环是芳族的双环或三环自由基；以及也包括其中两个环都是芳族的三环自由基，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。合适的稠合杂芳族化合物例如是咔唑基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩。基本框架可以在一个、多于一个或所有可取代的位置处被取代，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，杂芳基自由基优选是未取代的。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-基和相应的苯并自由基，尤其是咔唑基、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“可选地取代”是指如下的自由基，其中烷基基团、芳基基团或杂芳基基团中的至少一个氢基自由基已由取代基取代。关于该取代基的类型，优选的是烷基自由基，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、芳基自由基，例如C₆-C₁₀-芳基自由基，特别是苯基或萘基，最优选是C₆-芳基自由基，例如苯基和杂芳基自由基，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。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变化到高至最多数量的可能取代基。

用于根据本发明使用的式I的优选化合物是值得注意的，在于R¹、R²和R³自由基中的至少两个是对位-OR和/或-NR₂取代基。该至少两个自由基在此可以仅是-OR自由基，仅-NR₂自由基，或至少一个-OR和至少一个-NR₂自由基。

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，在于R¹、R²和R³自由基中的至少四个是对位-OR和/或-NR₂取代基。该至少四个自由基在此可以是仅-OR自由基，仅-NR₂自由基，或-OR和-NR₂自由基的混合物。

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

在所有情况下，在-NR₂自由基中的两个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：

其中

m是从1到18的整数，

R⁴是烷基、芳基或杂芳基，其中R⁴优选是芳基自由基，更优选是苯基自由基，

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基取代变化到高至最大数量的可能取代。

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基团和杂芳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。

更优选地，A¹、A²和A³每一个独立地为，

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：

在一个替代实施例中，有机p型半导体包括具有以下结构的类型ID322的化合物：

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实施例和/或在WO2010/094636A1的公开中找到。

第二电极

a)总论

第二电极可以是面对衬底的底部电极或远离衬底面对的顶部电极的。如上所述，第二电极可以是完全或部分透明的，或另外可以是不透明的。如在此使用的，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。

在第二电极完全或部分透明的情况下，第二电极可包括至少一个透明导电电极材料，其可选自如下组成的组：无机透明导电材料；有机透明导电材料。作为无机导电透明材料的示例，可以使用诸如ITO和/或FTO的金属氧化物。作为有机透明导电材料的示例，可以使用一种或多种导电聚合物材料。如在此所用的，术语“透明”是指第二电极的实际层或层设置。因此，透明度可以通过使用薄层(诸如具有小于100nm，更优选小于50nm的厚度的层)来产生。

可以使用以下材料组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。

第二电极可包括以纯的形式的一种或多种金属，和/或可以包括一种或多种金属合金。第二电极可以进一步包括单个层和/或可以包括两层或更多层的层设置，其中优选地至少一层是包括一种或多种金属或金属合金的金属层。作为示例，第二电极可包括选自以纯的形式和/或作为合金成分而在前段中所列的组的至少一种金属。作为示例，第二电极可包括选自由如下组成的组的至少一种合金：钼合金；铌合金；钕合金；铝合金。最优选地，第二电极可包括选自由如下组成的组的至少一种合金：MoNb；AlNd；MoNb。作为示例，可以使用包括两种或更多种指定的合金的两层或更多层的层设置，诸如包括以下层的层设置：MoNb/AlNd/MoNb。作为示例，可以使用以下的层厚度：MoNb30nm/AlNd100nm/MoNb30nm。然而另外或可替代地，可以使用其它设置和/或其它层厚度。

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，诸如尤其是铝或银。

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/Al电极的使用。另外或可替代地，可以使用导电聚合物。因此，至少一个横向光学传感器的第二电极和/或至少一个纵向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。

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-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸))。另外或可替代地，一种或多种导电聚合物如在EP2507286A2、EP2205657A1或EP2220141A1中公开。

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，还可能的是使用电极设计，其中组件的量子效率借助于通过适当的反射迫使光子穿过吸收层至少两次来增加。这种层结构也被称为“集中器”，并同样例如在WO02/101838(尤其是页23-24)中描述。

对于至少一个横向光学传感器和至少一个纵向光学传感器，第二电极可以是相同的。尽管如此，可以使用对于横向光学传感器和纵向光学传感器的第二电极的不同设置。

b)横向传感器装置的第二电极

优选地，用于至少一个横向传感器装置的第二电极是至少部分透明的。作为示例，横向传感器装置的第二电极可以包括至少一个透明电极层，该至少一个透明电极层覆盖横向光学传感器的传感器区域，优选为传感器区。如上所述，至少一个透明电极层优选可以包括至少一层的导电聚合物，优选为透明导电聚合物。

此外，横向传感器装置的第二电极可以包括两个或更多个部分电极，其优选地可以由一种或多种金属制成，诸如上面列出的一种或多种金属和/或金属合金。作为示例，两个或更多个部分电极可形成包围横向光学传感器的传感器区域(优选为传感器区)的框架。该框架可以具有多边形形状，诸如矩形或优选正方形。优选地，在多边形(优选为矩形或正方形)的每一侧上，提供一个部分电极，诸如形成为沿着侧边完全或部分延伸的条状物的部分电极。

至少一种导电聚合物可具有低于部分电极的材料的导电率的至少一个数量级的导电率，优选低于至少两个数量级。至少一个导电聚合物可以电互连部分电极。因此，如上所述，部分电极可以形成包围横向光学传感器的传感器区域(优选传感器区)的框架。导电聚合物的至少一层可以形成透明导电层，该透明导电层完全或部分地覆盖传感器区域，并且电接触该部分电极。作为示例，该部分电极可以包括沿着矩形侧边的金属带或金属条，其中矩形的内部区域形成传感器区域，其中导电聚合物的至少一层形成一个或多个透明电极层，该一个或多个透明电极层完全或部分地覆盖矩形的内部区域并电接触金属带或金属条。

在使用两个或更多个部分电极的情况下，其优选由导电聚合物的至少一层电互连，部分电极中的每一个部分电极可单独地接触，诸如通过一个或多个电引线或接触垫。因此，通过电接触该部分电极，通过部分电极中的每一个的电流可单独地测量，诸如通过使用单独的电流测量装置和/或通过使用连续的测量方案，用于单独检测通过该部分电极的电流。为了测量通过该部分电极的电流的目的，检测器可以提供包括一个或多个电流测量装置的适当测量设置。

c)纵向传感器装置的第二电极

一般地，关于至少一个纵向传感器装置的至少一个第二电极，关于横向传感器装置的上述细节可比照适用。此外，至少一个纵向传感器装置的第二电极优选是透明的。在提供多个纵向传感器装置的情况下，诸如在堆叠中，优选纵向传感器装置的所有第二电极是透明的，但远离对象面对的最后的纵向传感器装置的第二电极除外。最后的纵向传感器装置的第二电极可以是透明或不透明的。

关于可以用于纵向传感器装置的第二电极的材料，可以参考上面提到的材料，其可以选自金属材料、非金属无机材料和导电有机材料。

此外，纵向光学传感器或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的第二电极可以可选地再分成可单独接触的部分电极。然而，由于为了至少一个纵向光学传感器的目的，一般每个纵向光学传感器仅需要一个单独的纵向传感器信号，所以至少一个纵向光学传感器的第二电极也可以设计成提供单个的传感器信号，并且因此可以仅提供单个的电极接触。

此外，纵向光学传感器的第二电极优选地可包括导电聚合物的一个层或多个层，诸如上面提到的一种或多种聚合物。优选是透明的导电聚合物的至少一个层可以完全或部分地覆盖纵向光学传感器的传感器区域，优选为传感器区。此外，可提供一个或多个接触垫，其电接触至少一个导电聚合物层。用于纵向光学传感器的第二电极的该至少一个接触垫优选可以由至少一种金属(诸如上面提到的方法中的至少一种方法)制成，和/或可以完全或部分地由至少一种无机导电材料(诸如一种或多种透明导电氧化物，诸如在上面提到的关于第一电极导电氧化物中的一种或多种)制成。

封装

至少一个横向光学传感器和/或至少一个纵向光学传感器可进一步被封装和/或包装，以便提供保护以免环境(诸如氧气和/或湿度)的影响。从而，可以提供增加的长期稳定性。

在其中，光学传感器中的每一个可以单独封装。因此，对于每一个光学传感器可以提供单个封装，诸如对于横向光学传感器或横向光学传感器中的每一个的封装，以及对于纵向光学传感器或纵向光学传感器中的每一个的封装。另外或可替代地，多个光学传感器可以封装为组。因此，可以提供这样的封装，该封装封装了超过一个的光学传感器，诸如多个横向光学传感器，多个纵向光学传感器，或至少一个横向光学传感器和至少一个纵向光学传感器。

为了封装的目的，可以使用各种技术。因此，检测器可以包括保护光学传感器的密封外壳。另外或可替代地，特别是在使用有机光检测器并且更优选使用DSC或sDSC的情况下，可以使用通过一个或多个盖子与光学传感器的衬底相互作用的封装。因此，由金属、陶瓷材料或玻璃材料制成的盖子可胶合到光学传感器的衬底，其中层设置位于盖子的内部空间中。用于接触至少一个第一电极和至少一个第二电极的两个或更多个接触引线可被提供，该接触引线可从盖子的外侧接触。

可替代地或另外，可以使用各种其它的封装技术。因此，可以提供通过一个或多个封装层的封装。该至少一个封装层可沉积在装置的层设置的顶部。因此，可以使用一种或多种有机和/或无机封装材料，诸如一种或多种阻挡层材料。

本发明的可能用途

如上所述，本发明的检测器装置、检测器系统、人机接口、娱乐装置、跟踪系统和方法(在下文中也称为根据本发明的装置和方法)可以用于各种目的并且在许多应用领域中使用。可能应用的一些示例为上述给出的并且将在下面进一步详细地给出。在其中，将大多参考检测器装置。然而，应当指出的是，本发明的其它装置以及本发明的方法可以以类似的方式应用，如本领域技术人员将认识的。

因此，一般地，根据本发明的检测器装置可以在各个领域的用途中应用。具体地说，检测器装置可以应用于选自由如下组成的组的用途的目的：在交通技术中的位置测量；娱乐应用；安保应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；移动应用；光学头戴式显示器；网络摄像头；音频装置；杜比(Dolby)环绕音频系统；计算机外围装置；游戏应用；照相机或视频应用；安保应用；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；建造应用；制图应用；制造应用；结合至少一个飞行时间检测器的使用。另外或可替代地，在局部和/或全球定位系统中的应用可以被指定，尤其是基于地标的定位和/或导航，专门用于在汽车或其它车辆(诸如火车、摩托车、自行车、用于货物运输的卡车)、机器人的使用，或供行人使用。此外，室内定位系统可被指定为可能应用，诸如用于家庭应用和/或用于在制造技术中使用的机器人。根据本发明的装置一般可在各种应用中使用，包括用于在港口中或在危险区域中的船舶和用于在着陆或起飞的飞机的引导。在其中，固定的已知有源目标可用于精确引导。同样可以用于驾驶在危险但明确的路径中的车辆，诸如采矿车辆。

因此，首先，根据本发明的装置可在移动电话、平板计算机、可佩戴的计算机、笔记本计算机、智能面板或其它固定的或移动的计算机或通信应用中使用。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，或作为输入装置来控制移动装置，尤其是与语音和/或手势识别和/或眼睛跟踪组合。因此，具体地，根据作为人机接口的本发明的装置(也被称为输入装置)可以在移动应用中使用，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在移动音频装置、电视装置和游戏装置中使用，如上述部分地解释的。具体地，根据本发明的装置可被用作用于电子装置、娱乐装置等的控制器或控制装置。

另外，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，如果对象处于预定区域的内部或外部，则该数字和/或模拟电子装置将给出信号(例如，用于在银行或博物馆中的监视应用)。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来补充波长，诸如采用IR、X射线，UV-VIS，雷达或超声波检测器。

此外，根据本发明的装置可以有利地在照相机应用(诸如视频和摄像机应用)中应用。因此，根据本发明的装置(尤其是检测器装置)可用于运动捕获和3D电影录制。在其中，根据本发明的装置一般提供胜于传统光学装置的大量优点。因此，根据本发明的装置一般需要关于光学组件的较低复杂度。因此，作为示例，与传统的光学装置相比，透镜的数量可以减少，诸如通过提供根据本发明的仅具有一个透镜的装置。由于降低的复杂性，诸如用于移动使用的非常紧凑的装置是可行的。诸如由于一般需要大容量的光束分离器，具有拥有高品质的两个或更多个透镜的传统光学系统一般是大容量的。作为在根据本发明的用于运动捕获的装置的可能应用方面的进一步的优点，为了覆盖场景的几个照相机的简化组合可被指定，因为可以获得绝对的3D信息。这也可以简化由两个或更多个3D照相机记录的合并场景。另外，根据本发明的装置一般可以用于聚焦/自动对焦装置，诸如自动对焦照相机。另外，根据本发明的装置也可在光学显微镜特别是在共聚焦显微镜中使用。

此外，根据本发明的装置一般适用于汽车技术和运输技术的技术领域。此外，根据本发明的装置也可以用于速度和/或加速度的测量，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。该特征一般可以适用于汽车技术、运输技术或通用交通技术中。在其它技术领域中的应用是可行的。

此外，根据本发明的装置可以在机器视觉领域中应用。因此，根据本发明的一个或多个装置(诸如检测器装置)可以使用例如作为用于自主驾驶和/或机器人的工作的控制单元。与移动机器人组合，根据本发明的装置可允许自主运动和/或部件故障的自主检测。根据本发明的装置还可用于制造和安全监视，诸如以便避免事故，包括但不限于在机器人、生产部件和生物之间的碰撞。在机器人技术中，人类与机器人的安全和直接的交互常常是一个问题，因为当它们无法被识别时，机器人可能严重伤害人类。根据本发明的装置可以帮助机器人更好并更快地定位对象和人类，并允许安全的交互。根据本发明的装置的一个特定优点是信号干扰的低可能性。因此，多个传感器可以同一时间在相同的环境中工作，而无信号干扰的风险。因此，根据本发明的装置一般在高度自动化的生产环境中是有用的，例如像但不限于汽车、采矿、钢业等。根据本发明的装置还可用于在生产中的质量控制，例如与其它传感器(如2-D成像、雷达、超声波、红外线等)组合，诸如用于质量控制或其它目的。另外，根据本发明的装置可用于监视储罐、贮仓等的灌装高度。

综合实例：

可用于在本发明的上下文中的染料太阳能电池的各种化合物的合成，特别是作为p型半导体，通过举例的方式在WO2012/110924A1中列出，其内容通过引用随此被包括。

总体而言，在本发明的上下文中，下面的实施例被视为优选的：

实施例1：一种用于确定至少一个对象的取向的检测器装置，所述检测器装置包括

-至少两个信标装置，所述信标装置适配于是附接到所述对象、由所述对象保持和集成到所述对象中的至少一种，所述信标装置每一个适配于引导光束朝向检测器，所述信标装置具有在所述对象的坐标系中的预定坐标；

-至少一个检测器，其适配于检测从所述信标装置朝向所述检测器行进的所述光束；

-至少一个评估装置，所述评估装置适配于确定在所述检测器的坐标系中所述信标装置中的每一个的纵坐标，所述评估装置进一步适配于通过使用所述信标装置的纵坐标来确定在所述检测器的坐标系中所述对象的取向。

实施例2：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述评估装置进一步适配于确定在所述检测器的坐标系中所述对象的至少一个点的绝对位置。

实施例3：根据前述实施例中的一个所述的检测器装置，其中所述检测器装置包括至少三个信标装置。

实施例4：根据前述实施例中的一个所述的检测器装置，其中所述检测器进一步适配于确定对于所述信标装置中的至少一个的至少一个横坐标，其中所述评估装置进一步适配于通过进一步使用所述至少一个横坐标来确定在坐标系中所述对象的取向。

实施例5：根据前述实施例中的一个所述的检测器装置，其中所述信标装置中的每一个独立地选自如下组成的组：具有适配于发光的至少一个照明源的自发射信标装置；具有适配于反射光的至少一个反射器的无源信标装置。

实施例6：根据前述实施例中的一个所述的检测器装置，其中所述信标装置适配于如此使得从所述信标装置朝向所述检测器行进的光束相互可区分。

实施例7：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述光束关于选自如下组成的组的至少一个特性而相互可区分：光谱特性、颜色、调制频率、调制振幅、脉冲宽度、占空比、相位。

实施例8：根据两个前述实施例中的一个所述的检测器装置，其中所述检测器装置适配于区分源自所述信标装置的光束，并且将每一个光束分配到其相应的信标装置。

实施例9：根据前述实施例中的一个所述的检测器装置，其中所述评估装置适配于通过提供至少两个取向角来确定所述对象的取向。

实施例10：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述评估装置适配于通过提供至少三个取向角来确定所述对象的取向。

实施例11：根据前述两个实施例中的一个所述的检测器装置，其中所述评估装置适配于通过提供选自由如下组成的组的至少一种角组合来确定所述对象的取向：偏航角(Ψ)和俯仰角(Θ)；偏航角(Ψ)、俯仰角(Θ)和侧倾角(Φ)；欧拉角。

实施例12：根据前述实施例中的一个所述的检测器装置，其中所述检测器包括：

-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，其中所述纵向光学传感器设计成以依赖于由光束对所述传感器区域的照明的方式来生成纵向传感器信号，其中假设相同总功率的照明，所述纵向传感器信号依赖于在所述传感器区域中的光束的束横截面；

其中所述评估装置设计成通过评估所述纵向传感器信号来确定所述信标装置的纵坐标。

实施例13：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述纵向光学传感器是透明光学传感器。

实施例14：根据两个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述纵向光学传感器包括至少一个染料敏化太阳能电池。

实施例15：根据三个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述纵向光学传感器包括至少一个第一电极、至少一个n半导体金属氧化物、至少一种染料、至少一种p半导体有机材料(优选固体p半导体有机材料)，以及至少一个第二电极。

实施例16：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述第一电极和所述第二电极两者是透明的。

实施例17：根据五个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述评估装置设计成从在照明的几何形状和相应信标装置关于所述检测器的相对定位之间的至少一个预定义关系来确定所述信标装置的纵坐标。

实施例18：根据六个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述检测器具有多个纵向光学传感器，其中所述纵向光学传感器被堆叠。

实施例19：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述纵向光学传感器设置成使得从所述信标装置中的至少一个行进到所述检测器的光束照明所有的纵向光学传感器，其中至少一个纵向传感器信号由每一个纵向光学传感器生成，其中所述评估装置适配于归一化所述纵向传感器信号，并且生成独立于所述光束强度的所述相应信标装置的纵坐标。

实施例20：根据八个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述评估装置适配于通过从所述至少一个纵向传感器信号确定相应光束的直径来确定每一个信标装置的纵坐标。

实施例21：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述评估装置适配于比较光束的直径与光束的已知束特性，以便确定所述纵坐标。

实施例22：根据十个前述实施例中任一个所述的检测器装置，其中所述纵向光学传感器此外以如下方式设计，即假设相同总功率的照明，所述纵向传感器信号依赖于照明调制的调制频率。

实施例23：根据十一个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述检测器进一步包括：

-至少一个横向光学传感器，所述横向光学传感器适配于确定所述光束的横向位置，所述横向位置是在垂直于所述检测器的光轴的至少一个维度中的位置，所述横向光学传感器适配于生成横向传感器信号；

其中所述评估装置设计成通过评估所述横向传感器信号来确定对于所述信标装置中的至少一个的至少一个横坐标。

实施例24：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述横向光学传感器是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极以及至少一种光伏材料的光检测器，其中所述光伏材料嵌入在所述第一电极和所述第二电极之间，其中所述光伏材料适配于响应于用光对所述光伏材料的照明来生成电荷，其中所述第二电极是具有至少两个部分电极的分割电极，其中所述横向光学传感器具有传感器区域，其中所述至少一个横向传感器信号指示在所述传感器区域中的光束位置。

实施例25：根据前述实施例所述的检测器装置，其中通过所述部分电极的电流依赖于在所述传感器区域中的光束位置，其中所述横向光学传感器适配于根据通过所述部分电极的电流来生成所述横向传感器信号。

实施例26：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述检测器装置可以适配于从通过所述部分电极的电流的至少一个比率来导出横向坐标。

实施例27：根据三个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述光检测器是染料敏化太阳能电池。

实施例28：根据四个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述第一电极至少部分地由至少一个透明导电氧化物制成，其中所述第二电极至少部分地由导电聚合物制成，优选由透明导电聚合物制成。

实施例29：根据五个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述横向光学传感器是透明的光学传感器。

实施例30：根据六个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述横向光学传感器和所述纵向光学传感器沿着所述光轴堆叠，以使得沿着所述光轴行进的光束都入射在所述横向光学传感器和所述纵向光学传感器上。

实施例31：根据前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，此外包括至少一个照明源。

实施例32：根据前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述评估装置适配于监视作为时间函数的纵坐标中的至少一个，并且确定用于所述至少一个纵坐标的至少一个回归函数。

实施例33：根据前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述检测器进一步适配于确定对于所述信标装置中的至少一个的至少一个横坐标，其中所述评估装置进一步适配于监视作为时间函数的横坐标，并且确定用于所述至少一个横坐标的至少一个回归函数。

实施例34：根据两个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中用于所述至少一个纵坐标的所述至少一个回归函数基于考虑在所述信标装置中的至少两个之间的已知或可确定的距离。

实施例35：根据两个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中用于所述至少一个横坐标的所述至少一个回归函数可以基于考虑所述信标装置中的至少两个之间的已知或可确定的距离。

实施例36：根据两个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述检测器装置进一步包括至少一个运动传感器，所述至少一个运动传感器可以是附接到所述对象或集成到所述对象中的一种或两种。

实施例37：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述运动传感器适配于向检测器或评价装置中的一个或两者发送至少一个信号。

实施例38：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述运动传感器耦合到所述信标装置中的至少一个，诸如连接到和/或集成到所述信标装置中的至少一个。

实施例39：根据前述实施例所述的检测器装置，其中所述运动传感器所耦合到的所述信标装置适配于调制光束，以便将所述运动传感器的信号编码成光束。

实施例40：根据四个前述实施例中的任何一个所述的检测器装置，其中所述评估装置适配于通过考虑所述运动传感器的所述至少一个信号来确定所述对象的取向。

实施例32：一种检测器系统，包括根据前述实施例中的一个所述的至少一个检测器装置，进一步包括至少一个对象，其中所述信标装置为被附接到所述对象、由所述对象保持和集成到所述对象中的一种。

实施例33：根据前述实施例所述的检测器系统，其中所述对象是刚性对象。

实施例34：根据两个前述实施例中的一个所述的检测器系统，其中所述对象选自如下组成的组：运动器材的物品，优选是选自由如下组成的组的物品：球拍、球棒、短棒；衣服物品；帽子；鞋子；指示器，具体是激光指示器或电视控制器。

实施例35：根据三个前述实施例中的任一个所述的检测器系统，其中所述至少一个检测器附接到物品。

实施例36：一种用于交换在用户和机器之间的至少一项信息的人机接口，其中所述人机接口包括根据涉及检测器装置的前述实施例中的任何一个所述的至少一个检测器装置，其中所述信标装置适配于是直接或间接附接到用户和由用户保持中的至少一种，其中所述人机接口设计成借助于所述检测器装置来确定所述用户的取向，其中所述人机接口设计成将至少一项信息分配给所述取向。

实施例37：一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置，其中所述娱乐装置包括根据前述实施例的至少一个人机接口，其中所述娱乐装置设计成使至少一项信息借助于所述人机接口由玩家输入，其中所述娱乐装置设计成根据所述信息来改变所述娱乐功能。

实施例38：一种用于跟踪至少一个可移动对象的取向的跟踪系统，所述跟踪系统包括根据涉及检测器装置的前述实施例中的任何一个所述的至少一个检测器装置，所述跟踪系统进一步包括至少一个跟踪控制器，其中所述跟踪控制器适配于跟踪在特定时间点的对象的一系列取向。

实施例39：一种用于确定至少一个对象的取向的方法，所述方法包括以下步骤：

-至少一个发射步骤，其中使用至少两个信标装置，所述信标装置是适配于附接到所述对象、由所述对象保持和集成到所述对象中的至少一种，其中所述信标装置每一个引导光束朝向检测器，所述信标装置具有在所述对象的坐标系中的预定坐标；

-至少一个检测步骤，其中从所述信标装置朝向所述检测器行进的光束由所述检测器检测；

-至少一个评估步骤，其中所述信标装置中的每一个的纵坐标在所述检测器的坐标系中确定，其中所述对象的取向通过使用所述信标装置的纵坐标而在所述检测器的坐标系中确定。

实施例40：一种根据涉及检测器装置的前述实施例中的任何一个所述的检测器装置的用途，为了用途的目的，选自如下组成的组：在交通技术中的取向测量；娱乐应用；安保应用；人机接口应用；跟踪应用；定位系统。

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与几个组合地实现。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。

具体地，在附图中：

图1示出根据本发明的检测器装置、检测器系统、跟踪装置和人机接口的示例性实施例；

图2A和图2B示出可以在本发明的检测器装置中使用的横向检测器的实施例的不同视图；

图3A至图3D示出生成横向传感器信号并导出关于对象的横向位置的信息的原理；

图4A至图4C示出可在根据本发明的检测器装置中使用的纵向光学传感器的实施例的不同视图；

图5A至图5E示出生成纵向传感器信号并导出关于对象的纵向位置的信息的原理；

图6示出根据本发明的检测器装置、检测器系统、跟踪装置、人机接口以及娱乐装置的示例性实施例；

图7示出通过使用根据本发明的检测器装置、检测器系统、跟踪装置、人机接口以及娱乐装置来测量在信标装置的纵坐标中的差异的示例性和示意性视图；

图8A至图8D示出用于确定三维对象的取向的坐标变换的示例性实施例的方法步骤；

图9示出用于确定线性对象的取向的坐标变换的示例性实施例；

图10示出指示用于确定三维对象的取向的信标装置的坐标差的使用的示例性实施例；

图11示出具有附接到物品的检测器的检测器系统的示例性实施例。

具体实施方式

图1在高度示意性图中示出检测器110的示例性实施例，该检测器110形成根据本发明的检测器装置111的组件，用于确定至少一个对象112的取向。除了确定该至少一个对象112的取向之外，检测器装置111可以进一步适配于确定对象112的位置。

除了检测器110之外，检测器装置111还包括评估装置142和附接到和/或集成到对象112的多个信标装置204。评估装置142可以完全或部分地集成到检测器110中和/或可以完全或部分地设计为单独的装置。在该示例性实施例中，对象112可以设计为运动器材装置，并且可以形成可以由用户(未示出)保持和/或处理的控制元件113。

图1因此进一步示出检测器系统115的实施例，除了检测器装置111之外，该检测器系统115还包括至少一个对象112，该至少一个对象112具有附接到其上和/或在其中集成的信标装置204。此外，由于对象112(具体地为控制元件113)可以由用户处理，以便向机器202(具体是数据处理装置154)发送至少一项信息，如将在下面进一步详细解释的，图1还示出根据本发明的人机接口196的示意性实施例。例如，因为人机接口196可以用于计算机游戏并且发送控制命令给适配于游戏的数据处理装置154，所以与人机接口196结合的数据处理装置154也可以形成娱乐装置198的说明性示例。

此外，与检测器装置111结合的数据处理装置154可以适配于跟踪对象112的取向。因此，数据处理装置可以用作跟踪控制器201，并且因此数据处理装置154、检测器装置111和跟踪控制器201可形成根据本发明的跟踪系统199的示例性实施例。

检测器110包括多个光学传感器114，在具体的实施例中，该多个光学传感器114都沿着检测器的光轴116堆叠。具体地说，光轴116可以是光学传感器114的设置的对称和/或旋转的轴。光学传感器114可以位于检测器110的外壳118内。此外，至少一个传送装置120可被包括，诸如一个或多个光学系统，优选地其包括一个或多个透镜122。优选地关于光轴116同心位于的外壳118中的开口124优选地限定检测器110的观测方向126。坐标系128可以被定义，其中平行或反平行于光轴116的方向定义为纵向方向，而垂直于光轴116的方向可以定义为横向方向。在图1中象征性所示的坐标系128中，纵向方向由z表示并且横向方向分别由x和y表示。其它类型的坐标系128是可行的。

光学传感器114可以可选地包括至少一个横向光学传感器130，以及，在该实施例中包括多个纵向光学传感器132。纵向光学传感器132形成纵向光学传感器堆叠134。在图1中所示的实施例中，描绘了五个纵向传感器132。然而应当指出，具有不同数量的纵向光学传感器132的实施例是可行的。

横向光学传感器132包括传感器区域136，该传感器区域136优选地对从信标装置204向检测器110行进的光束138是透明的。横向光学传感器130可以可选地适配于确定在一个或多个横向方向中(诸如在x方向和/或在方向y中)光束138的横向位置。在其中，其中仅在一个横向方向中的横向位置被确定的实施例是可行的，其中在多于一个的横向方向中的横向位置由一个和相同的横向光学传感器130来确定的实施例是可行的，以及其中在第一横向方向中的横向位置由第一横向光学传感器来确定和其中在至少一个另外横向方向中的至少一个另外的横向位置由至少一个另外的横向光学传感器来确定的实施例是可行的。

至少一个可选的横向光学传感器130可以适配于生成至少一个横向传感器信号。该横向传感器信号可以由一条或多条横向信号引线140发送给检测器装置111的至少一个评估装置142，这将在下面更详细地解释。

纵向光学传感器132每一个包括至少一个传感器区域136。优选地，一个、多个或所有的纵向光学传感器132是透明的，除了纵向光学传感器堆叠134的最后的纵向光学传感器144，即在堆叠134的一侧上最远离对象112的纵向光学传感器132。该最后的纵向传感器144可以完全或部分地不透明。

纵向光学传感器132中的每一个可以设计成以依赖于由光束138对相应传感器区域136的照明的方式来生成至少一个纵向传感器信号。假设相同总功率的照明，纵向传感器信号可以依赖于在相应传感器区域136中的光束138的束横截面，如将在下面进一步详细地概述。经由一个或多个纵向信号引线146，纵向传感器信号可以发送给评估装置142。

检测器装置111和检测器系统115包括在该实施例中附接到和/或集成到对象112中的两个、三个或更多个信标装置204。优选地，在该实施例中和其它实施例中，信标装置位于在对象112处的代表性位置处，以使得信标装置204的位置是用于确定对象112的至少一个取向的代表性量度。因此，一般地，在三个或更多个信标装置存在的情况下，信标装置204优选被定位为使得它们可以不由一条直线相互连接。因此，信标装置204可跨越平面。优选地，信标装置204中的至少两个或至少三个位于朝向检测器110面对的对象的表面上。在提供超过三个的信标装置204的情况下，进一步优选的是，信标装置204定位于对象112的两侧上，例如通过在对象204的每一个主表面上定位至少两个或至少三个信标装置204。作为示例，可以充当控制元件113的对象112可以成形为球拍，并且至少两个或至少三个信标装置204可以位于球拍的每一个表面上，以使得对象112的取向可以采用面对检测器110的任一表面来确定。

如将在下面进一步详细概述的，评估装置142可设计成通过评估至少一个横向传感器信号，来生成关于信标装置204的一个或多个横向位置的至少一项信息。

评估装置142进一步设计成诸如通过评估纵向传感器信号来生成关于信标装置204的纵向位置的至少一项信息。出于该目的，评估装置142可以包括一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件，以便评估由横向评估单元148(由“xy”表示)和纵向评估单元150(由“z”表示)象征性表示的纵向传感器信号。通过组合由这些评估单元148、150导出的结果，诸如对于信标装置204中的每一个的位置信息152(优选地三维位置信息)可以生成(由“x、y、z”表示)。通过使用这些坐标，对象112的旋度可被确定，如将在下面进一步详细概述的。

可替代地，如上文所述或如下面进一步详细概述的，仅纵向评估单元150可以存在，并且检测器110可以仅包括至少一个纵向光学传感器132。通过确定信标装置204的z坐标和/或这些纵坐标之间的差异Δz，对象112的旋度可被确定。

评估装置142可以完全或部分地集成到检测器110中，和/或可以完全或部分地是数据处理装置154的一部分，和/或可包括一个或多个数据处理装置154。评估装置142可以完全或部分地集成到外壳118中，和/或可完全或部分地体现为单独的装置，该单独的装置以无线或线装方式电连接到光学传感器114。评估装置142可进一步包括一各或多个附加组件，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(在图1中未示出)和/或一个或多个变换单元156。在图1中象征性地，一个可选的变换单元156可被示出，其可适配于将至少两个横向传感器信号转换成通用信号或通用信息。

在下文中，公开了横向光学传感器130和至少一个纵向光学传感器132的实施例中。然而应当指出，其它实施例是可行的。因此，在以下公开的本实施例中，光学传感器114设计为固体染料敏化太阳能电池(sDSC)。然而应该指出，其它实施例是可行的。

此外，如上所述，在该实施例中或在本发明的任何其它实施例中，检测器装置111可以适配于使得检测器110能够确定生成传感器信号的光束138的源点，即使若干光束138被同时检测。出于该目的，光束138可以关于由检测器110和/或评估装置142可区分的至少一个特性而不同。首先，光束138可间歇地发送给检测器110，诸如通过使用脉冲方案，其中信标装置204可具有不同的脉冲方案，诸如关于脉冲频率、脉冲宽度或占空比中的一个或多个。另外或可替代地，信标装置204每一个可采用特征化并且独特的调制频率f来调制，该调制频率f可以被选择使得纵向光学传感器132和可选的横向光学传感器130的相应检测器信号也表现出这些特征化调制的频率。因此，通过使用一个或多个适当的电子滤波器或任何其它的滤波工具，传感器信号可以分离并可以分配给相应的光束138和相应的信标装置204，这些光束138从该相应的信标装置204发送给检测器110。该至少一个可选的电子滤波器可以完全或部分地是检测器110的一部分和/或评估装置142的一部分。在图1中，采用特征化调制频率的信标装置204的调制由f1、f2和f3象征性地示出。另外或作为通过调制和适当滤波对光束138源点的分离的替代，光谱分离可以是可行的，诸如通过信标装置204发射具有不同光谱特性的光束138。检测器110可以具有适配于用于通过它们的光谱特性来分离光束138的一个或多个光学滤波元件和/或一个或多个波长敏感元件，以便分离它们的源点，并且以便识别相应的信标装置204，相应的光束138从该相应的信标装置204发送。

为了由检测器装置111(诸如在图1中示出的检测器装置111)或由根据本发明的任何其它检测器装置111确定对象112的取向的精度的进一步改进，如上所述，统计工具可以施加，具体由评估装置142施加。因此，作为示例，用于一个或多个信标装置204的至少一个纵坐标和/或至少一个横坐标的一个或多个回归函数可以生成，以便通过统计工具抑制噪声。

此外，可以使用一个或多个边界条件，诸如在两个或多个信标装置204之间的已知距离。因此，特别对于刚性对象112，即使对象112的取向可以改变，在两个或更多个信标装置之间的距离d可以保持不变。当计算回归函数时信标装置204的这种特性可被使用。因此，对于信标装置204中的第一个信标装置204并且对于信标装置204中的第二个信标装置204，回归函数R1和R2可以被计算，诸如通过监视作为时间的函数的相应信标装置204的一个或多个坐标(即通过记录一个或多个坐标序列，作为对于序列的每一个测量值的测量时间的函数)，并且通过例如通过使用如下中的一个或多个计算其回归函数：线性回归；非线性回归；最小二乘回归，具体为其中最小二乘用作最大似然估计的最小二乘回归，使用诸如M-估计、L-估计或R-估计的局部估计的方法；三次样条；内插或外推技术，具体为诸如三次样条、双三次样条或双三次内插的多项式或有理函数内插或外推技术；诸如卡尔曼滤波器的线性或非线性估计技术。回归函数的计算可以通过使用边界条件发生，该边界条件为在回归函数之间的距离Abs(R1-R2)始终恒定，即(R1-R2)＝D。

此外，如上面所讨论的，检测器装置111的测量精度可进一步通过使用一个或多个附加传感器来改善。因此，如在图1中所示并且如一般可应用于本发明的其它实施例，检测器装置111可以进一步包括一个或多个运动传感器216。作为示例，至少一个可选的运动传感器216可以附接和/或集成到对象112。在图1的示例性实施例中，仅示出一个运动传感器216。然而应当指出的是，可以提供超过一个的运动传感器216。因此，作为示例，信标装置204中的每一个可以包括和/或可以连接到一个或多个运动传感器216。

至少一个可选的运动传感器216可以适配于发送一个或多个信号给检测器110和/或给评估装置142。由此，可发送关于至少一个对象112的运动的一项或多项信息，诸如关于位置、和倾斜度、振动、加速度或运动的其它参数中的一个或多个的一项或多项信息。为了传输的目的，至少一个运动传感器216可包括一个或多个数据传输装置。

另外或可替代地，至少一个运动传感器216可完全或部分地集成到信标装置204中的一个或多个和/或可以连接到信标装置204中的一个或多个。因此，相应的信标装置204可完全或部分地接管数据传输的任务。作为示例，由相应的信标装置204发射或反射的光束138可被调制，以便编码要发送给检测器110和/或给评估装置142的信息。检测器110和/或评估装置142可以包括用于解调和/或用于解码在光束138的调制中编码的信息的一个或多个装置。

因此，至少一个附加传感器，诸如至少一个运动传感器216可以提供附加信息给至少一个评估装置142，其可在数据处理期间被考虑，具体在确定至少一个对象112的取向时。因此，通过提供附加信息，可诸如通过比较通过使用检测器110确定的对象112的取向与通过使用运动传感器216确定的对象112的取向，来使用测量冗余。另外或可替代地，附加信息可以集成到由评估装置142执行的计算。一般地，通过使用至少一个附加传感器，检测器装置111的精度可以增加。此外，检测器装置111可能呈现更可靠，特别是在其中两个或更多个信标装置204由检测器110检测失败的情况下。因此，在信标装置204不能由检测器110检测的情况下，诸如在不透明对象位于检测器110和信标装置204之间的情况下，附加传感器可以用于检测或推断信标装置204的位置。

在图2A和图2B中，示出了可选的横向光学传感器130的可能实施例的不同视图。在其中，图2A示出在横向光学传感器130的层设置上的顶视图，而图2B示出在示意性设置中的层设置的局部横截面图。对于层设置的替代实施例，可参考上述公开内容。

横向光学传感器130包括透明衬底158，诸如由玻璃和/或透明塑料材料制成的衬底。该设置进一步包括第一电极160、光阻挡层162、采用至少一种染料166敏化的至少一个n半导体金属氧化物164、至少一个p半导体有机材料168以及至少一个第二电极170。这些元件在图2B中示出。该设置可以进一步包括至少一个封装172，其在图2B中未示出，并且在图2A的顶视图中象征性地示出，其可以覆盖横向光学传感器130的传感器区域136。

作为示例性实施例，衬底158可以由玻璃制成，第一电极160可以完全或部分地由氟掺杂氧化锡(FTO)制成，阻挡层162可以由致密的二氧化钛(TiO2)制成，n半导体金属氧化物164可以由无孔的二氧化钛制成，p半导体有机材料168可以由螺环-MeOTAD制成，并且第二电极170可以包括PEDOT：PSS。此外，可以使用如在WO2012/110924A1中公开的染料ID504。其它实施例是可行的。

如在图2A和图2B中所示，第一电极160可以是大面积的电极，其可由单个电极触点174接触。如在图2A中的顶视图中示出，第一电极160的电极触点174可以位于横向光学传感器130的角部中。通过提供一个以上的电极触点174，冗余可能产生，并且在第一电极160上的电阻损耗可能消除，从而生成用于第一电极160的通用信号。

反之，第二电极170包括至少两个部分电极176。如在图2A中的顶视图中可以看出的，第二电极170可以包括用于x方向的至少两个部分电极178，和用于y方向的至少两个部分电极180，经由接触引线182，这些部分电极176可通过封装172电接触。

在该具体实施例中，部分电极176形成包围传感器区域136的框架。作为示例，可以形成矩形或更优选地正方形框架。通过使用适当的电流测量装置，通过部分电极176的电极电流可以被单独确定，诸如通过实现到评估装置142中的电流测量装置。通过比较例如通过两个单个x部分电极178的电极电流，并通过比较通过各个y部分电极180的电极电流，由在传感器区域136中的光束138生成的光斑184的x和y坐标可被确定，如下面关于图3A至图3D所概述的。

在图3A至图3D中，示出了对象112以及因此发射相应光束138的相应信标装置204的定位的两种不同情况。因此，图3A和图3B示出一种情况，其中信标装置204和/或对象112位于检测器110的光轴116上，并且因此光束138平行于光轴116。在其中，图3A示出了侧视图，而图3B示出了在横向光学传感器130的传感器区域136上的顶视图。纵向光学传感器132在该设置中未示出。

在图3C和图3D中，以类似视角示出了图3A和图3B的设置中，其中信标装置204和/或对象112在横向方向中偏移至离轴位置。

应当指出的是，在图3A和图3C中，信标装置204示为一个或多个光束138的源。如将在下面进一步详细概述的，特别是相对于图6中的实施例，检测器110也可包括可连接到对象112和/或可以位于任何其它位置并且可发射主光束的一个或多个照明源，其中信标装置204可以适配于用于反射主光束，从而通过反射和/或扩散来产生光束138。

根据公知的成像方程，对象112成像到横向光学传感器130的传感器区域136上，从而在传感器区域136上生成对象112的图像186，在下文中，该图像186将被认为是一个光斑184和/或多个光斑184。

如可以在部分图像3B和3D中看出，在传感器区域136上的光斑184将通过生成在sDSC的层设置中的电荷来产生电极电流，在每种情况下，该电极电流由i₁至i₄表示。在其中，电极电流i₁、i₂表示在y方向中通过部分电极180的电流，而电极电流i₃、i₄表示在x方向中通过部分电极178的电极电流。这些电极电流可由一个或多个适当的电极测量装置同步或依次来测量。通过评估这些电极电流，x坐标和y坐标可被确定。因此，可以使用以下方程：

$x_0=f\left(\frac{i_3-i_4}{i_3+i_4}\right)$ 和 $y_0=f\left(\frac{i_1-i_2}{i_1+i_2}\right)$

在其中，f可以是任意已知的函数，诸如电流的商与已知拉伸因子和/或偏移的添加的简单相乘。因此，一般地，电极电流i₁至i₄可能形成由横向光学传感器130生成的横向传感器信号，而评估装置142可能适配于通过通过使用预定的或可确定的变换算法和/或已知关系来变换横向传感器信号，来生成关于横向位置的信息，诸如至少一个x坐标和/或至少一个y坐标。

在图4A至图4C中，示出了纵向光学传感器132的各种视图。在其中，图4A示出了可能层设置的横截面图，而图4B和图4C示出可能纵向光学传感器132的两个实施例的顶视图。在其中，图4C示出最后的纵向光学传感器144的可能实施例，其中图4B示出纵向光学传感器堆叠134的其余纵向光学传感器132的可能实施例。因此，图4B中的实施例可形成透明的纵向光学传感器132，而在图4C中的实施例可以是不透明的纵向光学传感器132。其它实施例是可行的。因此，最后的纵向光学传感器144可替代地也可体现为透明的纵向光学传感器132。

如在图4A中的示意性横截面视图中可以看到的，纵向光学传感器132可再次体现为有机光检测器，优选体现为为sDSC。因此，类似于图2B的设置，使用衬底158、第一电极160、阻挡层162、采用染料166敏化的n半导体金属氧化物164、p半导体有机材料168以及第二电极170的层设置可以使用。此外，封装172可以被提供。对于层的可能材料，可参考上面的图2B。另外或可替代地，可以使用其它类型的材料。

应当指出的是，在图2B中，从顶部的照明象征性地示出，即由光束138从第二电极170的一侧的照明。可替代地，从底部(即从衬底158的一侧并通过衬底158)的照明可被使用。对于图4A的设置同样如此。

然而，如在图4A中所示，在纵向光学传感器132的优选取向中，由光束138的照明优选从底部发生，即通过透明衬底158。这是由于如下事实，即第一电极160可以容易地体现为透明电极，诸如通过使用诸如FTO的透明导电氧化物。如将在下面更详细概述的，第二电极170可以是透明的或具体地对于最后的纵向光学传感器144是不透明。

在图4B和图4C中，示出了第二电极170的不同设置。在其中，在图4B中，对应于图4A的横截面视图，第一电极160可以由一个或多个电极触头174接触，作为示例该电极触点174可以包括一个或多个金属垫，类似于图2B中的设置。这些电极触点174可以位于衬底158的角部中。其它实施例是可行的。

然而，在图4B的设置中，第二电极170可以包括一层或多层的透明导电聚合物188。作为示例，类似于图2A和图2B的设置，PEDOT：PSS可以使用。此外，可提供一个或多个顶部触头190，其可以由诸如铝和/或银的金属材料制成。通过使用通过封装172引导的一个或多个接触引线182，该顶部触头190可以被电接触。

在图4B中所示的示例性实施例中，顶部触点190形式包围传感器区域136的封闭开放框架。因此相对于在图2A和2B中的部分电极176，仅需求一个顶部触点190。然而，纵向光学传感器132和横向光学传感器130可以在一个单个装置中组合，诸如通过提供在图4A到图4C的设置中的部分电极。因此，除了将在下面更详细概述的FIP效应之外，采用至少一个纵向光学传感器132可以生成横向传感器信号。由此，可以提供组合的横向和纵向的光学传感器。

透明导电聚合物188的使用允许纵向光学传感器132的实施例，其中第一电极160和第二电极170两者是至少部分透明的。优选地，同样适用于横向光学传感器130。然而在图4C中，公开了使用不透明的第二电极170的纵向光学传感器132的设置。因此，作为示例，代替或除了至少一种导电聚合物188之外，第二电极170可以通过使用诸如铝和/或银的一个或多个金属层来体现。因此，作为示例，导电聚合物188可以通过一个或多个金属层替换，或者可以由一个或多个金属层来增强，优选地该一个或多个金属层可以覆盖整个传感器区域136。

在图5A至图5E中，上述FIP效应以及用于确定信标装置204的纵坐标的其使用将被解释。在其中，在平行于光轴116的平面中，图5A示出检测器110和检测器装置111的侧视图，类似于图1、图3A和图3C中的设置。在检测器110中，仅示出纵向光学传感器132和可选的传送装置120。未示出的是至少一个可选的横向光学传感器130。横向光学传感器130可以体现为单独的光学传感器114和/或可以与一个或多个的纵向光学传感器132组合。

在图5A的设置中，仅一个信标装置204被示出用于说明的目的。此外，测量开始于由至少一个信标装置204对一个或多个光束138的发射和/或反射。信标装置204可包括至少一个照明源192，即信标装置204可以完全或部分地体现为有源信标装置204。另外或可替代地，单独的照明源192可被使用，并且信标装置204可包括适配于反射主光束的一个或多个反射元件和/或反射表面，由此生成光束138。

由于光束138本身的特征和/或由于可选的传送装置120(优选地至少一个透镜122)的束成形特征，在纵向光学传感器132的区域中的光束138的束特性至少是部分已知的。因此，如在图5A中示出，可出现一个或多个焦点194。在焦点194中，光束138的束腰或横截面可呈现最小值。

在图5B中，在图5A中的纵向光学传感器132的传感器区域136上的顶视图中，示出由入射在传感器区域136上的光束138生成的光斑184的形成。如可以看到的，靠近焦点194，光斑184的横截面呈现最小值。

在图5C中，在使用表现出上述FIP效应的纵向光学传感器132的情况下，给出对于在图5B中的光斑184的五个横截面的纵向光学传感器132的光电流I。因此，作为示例性实施例，对于如在图5B中示出的斑横截面的五个不同的光电流I被示出，用于典型的DSC装置，优选为sDSC装置。光电流I示为光斑184的面积A的函数，光斑184的面积A是光斑184的横截面的量度。

如在图5C中可以看到的，即使采用相同总功率的照明来照明所有的纵向光学传感器132，光电流I依赖于光束138的横截面，诸如通过提供在光斑184的横截面面积A和/或束腰上的很强相关性。因此，光电流是光束138的功率和光束138的横截面两者的函数：

I＝F(n,a)。

在其中，I表示由每一个纵向光学传感器132提供的光电流，诸如以任意单位测量的光电流，如电压相对至少一个测量电阻和/或以安培数。n表示入射在传感器区域136上的光子总数量和/或在传感器区域136中的光束的总功率。a表示以任意单位提供的光束138的束横截面，作为束腰，作为束半径的束直径，或作为光斑134的面积。作为示例，束横截面可以由光斑184的1/e²直径计算，即从与光斑184的最大强度相比在最大强度的第一侧上具有1/e²的强度的第一点到在最大值的另一侧上具有相同强度的点的横截面距离。量化光束横截面的其它选择是可行的。

在图5C中的设置示出根据本发明的纵向光学传感器132的光电流，其可在根据本发明的检测器110中使用，该光电流示出上述FIP效应。相反，在图5D中，在与图5C的示图对应的示图中，对于与在图5A中示出的相同设置，传统光学传感器的光电流被示出。作为示例，硅光检测器可用于该测量。如可以看到的，在这些传统的测量中，检测器的光电流或光信号独立于束横截面A。

因此，通过评估检测器110的纵向光学传感器132的光电流和/或其它类型的纵向传感器信号，光束138可被表征。由于光束138的光学特征依赖于相应的信标装置204到检测器110的距离，通过评估这些纵向传感器信号，沿着光轴116的对象112的位置，即纵坐标或z轴位置可以被确定。出于该目的，诸如通过使用在光电流I和相应的信标装置204的位置之间的一个或多个已知关系，纵向光学传感器132的光电流可以被转换成关于相应的信标装置204的纵向位置(即z位置)的至少一项信息。因此，作为示例，焦点194的位置可以通过评估传感器信号来确定，并且在焦点194和在z方向中相应的信标装置204的位置之间的相关性可被用于生成上述信息。另外或可替代地，可以通过比较纵向传感器132的传感器信号来评估光束138的加宽和/或变窄。作为示例，可以使用一个或多个高斯束参数来假定已知的束特性，诸如根据高斯定律的光束138的束传播。

另外，如相对于单个纵向光学传感器132的使用，多个纵向光学传感器132的使用提供了额外优点。因此，如上所述，光束138的总功率通常可能是未知的。通过将纵向传感器信号归一化到诸如最大值，纵向传感器信号可呈现独立于光束138的总功率，并且关系

I_n＝g(A)

可以通过使用归一化的光电流和/或归一化的纵向传感器信号来使用，该关系独立于光束138的总功率。

另外，通过使用多个纵向光学传感器132，可以解决纵向传感器信号的模糊性。因此，如可以通过比较在图5B中的第一个和最后一个图像，和/或通过比较在图5B中的第二个和第四个图像，和/或通过比较在图5C中的相应光电流可看到的，位于焦点194前面或后面的特定距离处的纵向光学传感器132可以导致相同的纵向传感器信号。在沿着光轴116传播期间光束138减弱的情况下，类似的模糊性可能产生，这一般可能凭经验和/或通过计算校正。为了解决在z位置中的该模糊性，多个纵向传感器信号明显地示出焦点位置和最大位置。因此，通过例如与一个或多个相邻的纵向传感器信号比较，可确定特定的纵向光学传感器132是否位于纵向轴线上的焦点前面或超过纵向轴线上的焦点。

在图5E中，示出了用于sDSC的典型示例的纵向传感器信号，以便表现出纵向传感器信号和上述FIP效应依赖于调制频率的可能性。在该图中，对于各种调制频率f，短路电流Isc被给出作为在垂直轴上的纵向传感器信号(以任意单位)。在水平轴上，示出了纵坐标z。以微米单位给出的纵坐标z被选择为使得在z轴上光束的焦点位置由位置0表示，以使得在水平轴上的所有纵坐标z被给出作为到光束焦点的距离。因此，由于光束的束横截面依赖于距焦点的距离，所以在图5E中的纵坐标表示以任意单位的束横截面。作为示例，可以假定具有已知或可确定的束参数的高斯光束，以便将纵坐标转换成特定束腰或束横截面。

在该实验中，纵向传感器信号被提供，对于光束的各种调制频率，对于0Hz(无调制)、7Hz、377Hz和777Hz。如在图中可以看到的，对于调制频率0Hz，没有FIP效应或仅非常小的FIP效应可被检测到，该FIP效应不易于从纵向传感器信号的噪声区分开。对于较高的调制频率，纵向传感器信号对光束的横截面的明显依赖性可被观察到。一般地，在0.1Hz兹至10kHz的范围中的调制频率可用于根据本发明的检测器，诸如0.3Hz的调制频率。

然而应当指出，用于强调和/或增加上述FIP效应而在图5E中示出的调制频率可与出于识别相应信标装置204的目的的光束138的可选和附加调制不同，其中光束138从该相应信标装置204朝向检测器110行进。因此，如上所述，可以提供用于信标装置204中的每一个的附加调制，该附加调制可以是用于信标装置204中的每一个的特征调制，并且可在纵向光学传感器132的传感器信号中识别。因此，诸如通过使用一个或多个带通滤波器和/或其它滤波技术，诸如使用锁相技术，通过从传感器信号过滤特征调制频率，单个信标装置204的传感器信号可由它们的特征调制来分离。如上所述，可以使用其它分离技术，诸如间歇发射和/或光谱分离。信标装置204的特征调制优选可被选择，以使得光束138可以以电子方式分配给它们相应的信标装置204。因此，为了分开频率并且允许适当的分配，信标装置204优选由彼此间隔开至少1Hz(优选由1Hz到100Hz)的不同调制频率调制。

在图6中，示出了根据本发明的人机接口196的示例性实施例，该人机接口196还可同时体现为根据本发明的娱乐装置198，或者其可以是这种娱乐装置198的构成部分。此外，人机接口196和/或娱乐装置198还可以形成跟踪系统199的示例性实施例，踪系统199适配于跟踪用户200和/或用户200的一个或多个身体部分的取向，并且可选地适配于跟踪用户200和/或用户200的一个或多个身体部分的位置。因此，用户200的一个或多个身体部分的运动可被跟踪。一般地，对于指定的系统和装置的大多数组件，可参考关于图1在上面给出的定义。

通过举例的方式，具有根据本发明的至少一个检测器110的至少一个检测器装置111可以再次被提供，例如根据上述的具有一个或多个光学传感器114的一个或多个实施例，该一个或多个光学传感器114可以包括一个或多个横向光学传感器130和一个或多个纵向光学传感器132。可提供在图6中没有示出的检测器110的另外元件，诸如例如可选的传送装置120的元件。对于可能的实施例，可参考图1。此外，可以提供一个或多个照明源192。一般地，关于检测器110的这些可能的实施例，可参考例如以上描述。

人机接口196可设计成使能仅在图6中所示的用户200和机器202之间的至少一项信息的交换。例如，控制命令和/或信息的单向或双向交换可以通过使用人机接口196执行。机器202原则上可以包括具有以某种方式可被控制和/或影响的至少一个功能的任何所需的装置。如在图6中所示，至少一个检测器装置111和/或其一部分的至少一个评估装置142可完全或部分地集成到所述机器201，但原则上也可以形成为与机器202完全或部分地分离。

人机接口196可设计成例如借助于检测器装置111生成用户200的至少一项几何信息，并且可以将几何信息至少分配给一项信息，特别是至少一个控制命令。出于该目的，人机接口196适配于通过使用检测器装置111确定用户200的至少一个取向。在该示例性实施例中，如上所述，使用控制元件113，其具有多个(至少两个，更优选至少三个)的信标装置204，该信标装置204是集成到或附接到控制元件113中的至少一种，其中控制元件113用作可以由用户200处理的对象112。因此，通过确定控制元件113的取向，用户200中的至少一个身体部分的取向可以被确定，诸如保持控制元件113的臂和/或手的位置。另外或可替代地，其它可能性是可行的，诸如信标装置204以不同的方式由用户200保持和/或附接到用户200。

通过举例的方式，借助于检测器装置111，在用户200和/或用户200的身体部分的取向方面的运动和/或变化可以被识别。例如，如在图6中所示，用户200的手的运动和/或特定的手姿势可以被检测。另外或可替代地，用户200的其它类型的几何信息可以由具有一个或多个检测器110的检测器装置111检测。出于该目的，关于用户200和/或用户200的一个或多个身体部分的一个或多个取向，以及可选地一个或多个位置和/或一项或多项位置信息可由至少一个检测器装置111识别。然后可能的是，例如通过与相应的命令列表比较，可以识别出用户200想实现特定的输入，例如想给机器202控制命令，和/或想输入特定信息。具有与其连接和/或集成于其中的信标装置204并且可以由用户200处理和/或佩戴的控制元件113优选可以选自如下组成的列表：用户200的衣服、手套和由用户200移动的物品，诸如棍棒、短棒、球棒、球拍、拐杖、玩具，诸如玩具枪。如上所述，信标装置204每一个独立地可以体现为有源信标装置和/或无源信标装置。因此，信标装置204每一个可以独立地包括一个或多个照明源192和/或可包括用于反射一个或多个主光束206的一个或多个反射元件，如图6中所示，从而每一个适配于引导光束138朝向至少一个检测器110。如在图6中所示并如上进一步详细讨论的，光束138每一个可具有至少一个特征特性，例如至少一个唯一特征特性，其可以用于识别相应信标装置204，相应的光束138从该相应信标装置204朝向检测器110发送。如上所述，这些特征特性可意味着例如用于信标装置204中的每一个的不同调制频率f1、f2和f3。

设置和/或机器202此外可以包括一个或多个另外的人机接口，其不必根据本发明来体现，例如，如在图6中所示的，至少一个显示器208和/或至少一个键盘210。另外或可替代地，可提供其它类型的人机接口。机器202原则上可以是任何所需类型的机器或机器组合，诸如个人计算机。

至少一个评估装置142和/或其一个或多个部分可进一步用作跟踪系统199的跟踪控制器201。另外或可替代地，可以提供一个或多个附加跟踪控制器201，诸如一个或多个附加数据评估装置。跟踪控制器201可以是或可以包括一个或多个数据存储器，诸如一个或多个易失性和/或非易失性存储器。在该至少一个数据存储器中，一个或多个对象112和/或对象112的一部分和/或用户200和/或用户200的一个或多个身体部分的多个后续取向和/或位置可被存储，以便允许存储过去的轨迹。另外或可替代地，诸如通过计算、外推或任何其它合适的算法，未来的轨迹可被预测。作为示例，对象112或其部分的过去轨迹可以被外推到未来值，以便预测对象112或其部分的至少一个未来取向和/或未来位置和/或未来轨迹。

在娱乐装置198的上下文中，所述机器202可设计成例如执行至少一个娱乐功能，例如至少一个游戏，特别是在显示器208上具有至少一个图形显示，和可选地相应的音频输出。例如经由人机接口196和/或一个或多个其它接口，用户200可输入至少一项信息，其中娱乐装置198设计成根据信息改变娱乐功能。通过示例的方式，例如在游戏中的虚拟人的一个或多个虚拟物品的特定运动和/或在游戏中的虚拟车辆的运动可以借助于用户200和/或用户200的一个或多个身体部分的相应运动和/或至少一个控制元件113来控制，该控制元件113进而可由检测器装置111识别。通过用户200借助于至少一个检测器装置111，对至少一个娱乐功能的其它类型的控制也是可能的。

在图7至图10中，示出了用于确定至少一个对象112(具体为控制元件119)的取向的各种可能性，其中信标装置204附接到其上或集成到其中。因此，如上所述，通过使用根据本发明的检测器装置111和/或方法，对象112的取向通过确定信标装置204中的每一个的至少纵坐标来确定。一般地，至少一个信标装置204、优选地多于一个的信标装置204，以及最优选地所有的信标装置204中的每一个信标装置204的完整坐标集合被确定，并且通过至少使用信标装置204的纵坐标，并且优选另外通过使用信标装置204的其他坐标(诸如横坐标)，在检测器110的坐标系中确定对象112的取向。因此，检测器装置111可以包括一个或多个纵向光学传感器132，如在上述实施例中解释的；以及可选地并优选地，另外至少一个横向光学传感器130，例如诸如在上述的一个或多个实施例中解释的至少一个横向光学传感器130。

在图7中，公开了确定对象112的取向的一般示例。在其中，诸如控制装置113的对象112包括至少两个、更优选地分别位于对象112的坐标系212中的位置L1、L2和L3处的至少三个信标装置204。作为示例，坐标系212可以是笛卡尔坐标系。然而，另外地或可替代地，可使用其它类型的坐标系。作为示例，如在图7中示出的，控制元件113可以具有高尔夫球棒的形状，其中信标中的一个(L2)位于坐标系212的原点中。信标204中的另一个(L1)位于坐标系212的y'轴上，其中信标204中的第三个(L3)位于坐标系212的x'轴上。

如在图7中所示，通过使用上述公开的方法并且通过分析从信标装置204行进到检测器装置110的光束138，在检测器110的坐标系214中信标装置204的至少纵坐标(z坐标)可被确定。如在图7中所示，通过形成在这些纵坐标之间的差值(由Δz1、Δz2和Δz3表示)，对象112的取向可被确定。因此，作为示例，在检测器110的坐标系214中，信标装置L1可以具有坐标(x₁、y₁、z₁)，信标装置L2可以具有坐标(x₂、y₂、z₂)，并且L3可具有坐标(x₃、y₃、z₃)。因此，在仅z坐标由检测器110确定的情况下，这些纵坐标一般足以确定对象112的取向。因此，坐标差Δz1＝z₂-z₁、Δz2＝z₃-z₂以及Δz3＝z₃-z₁允许确定对象112的取向。作为示例，在Δz1＝0和Δz2>0的情况下，由简单的三角关系可以确定对象112关于坐标系214的y轴以角度sinα＝Δz2/x₃倾斜。其它几何关系可以相当容易地确定。因此，在坐标系214中的对象112的取向可被确定，并且可以执行适当的坐标变换，用于将坐标系212的坐标变换成坐标系214的坐标，或反之亦然。

在图8A至图8D中，公开了坐标变换的示例，其允许在检测器110的坐标系214中确定对象112的取向以及可选地对象112的空间位置。出于该目的，在检测器110的坐标系214中，信标装置204的坐标和通过使用检测器110来确定。如上所述，出于该目的，信标装置204可以适配于提供分别具有不同调制频率f1、f2和f3的光束138。

在该示例性实施例中，对象112的相对取向由三个角确定，这三个角被命名为Ψ(偏航角)、Θ(俯仰角)以及Φ(侧倾角)。对象112的绝对位置可以通过一个或多个绝对坐标来确定，诸如一个或多个坐标和/或在一个示例性实施例中，角Ψ、Θ和Φ在图8A中示出。

首先，通过使用坐标和一组特征向量可被确定，如下：

$\begin{array}{cc}& {\stackrel{\→}{Y}}_e=\left({\stackrel{\→}{L}}_2-{\stackrel{\→}{L}}_1\right)/\left|{\stackrel{\→}{L}}_2-{\stackrel{\→}{L}}_1\right|\\ {\stackrel{\→}{Z}}_e=\left({\stackrel{\→}{L}}_3-{\stackrel{\→}{L}}_1\right)/\left|{\stackrel{\→}{L}}_3-{\stackrel{\→}{L}}_1\right|& \end{array}$

以及归一化法线向量

$\stackrel{\→}{n}={\stackrel{\→}{Y}}_e\×{\stackrel{\→}{Z}}_e$

法线向量对应于对象210的坐标系212的倾侧轴x'。

如在图8C中可以看到的，侧倾轴在坐标系214的x、y平面上的投影产生下面的向量：

${\stackrel{\→}{N}}^{\⊥}=\left(\begin{array}{c}{n}_x\\ n_y\end{array}\right)$

由此，偏航角Ψ可由如下确定：

$\mathrm{\Ψ}=arctan\left(\frac{n_x}{n_y}\right)$

类似地，俯仰角Θ可以从侧倾轴的z坐标确定：

Θ＝arcsin(n_z)

如在图8D中所示，侧倾角Φ可通过使用以下的标量积来确定：

$\mathrm{\Φ}=arccos({\stackrel{\→}{Y}}_e\·{\stackrel{\→}{N}}_{\left(y\right)}),$

其中

${\stackrel{\→}{N}}_{\left(y\right)}=\left(\begin{array}{c}{n}_y\\ -n_x\end{array}\right)$

在其中，侧倾角Φ的确定性必须指出：

$\mathrm{\Φ}=\[0,\mathrm{\π}\]\⇒({\stackrel{\→}{N}}_{\left(y\right)}\×{\stackrel{\→}{Y}}_e)\·\stackrel{\→}{n}=1$

$\mathrm{\Φ}=\[\mathrm{\π},2\mathrm{\π}\]\⇒({\stackrel{\→}{N}}_{\left(y\right)}\×\stackrel{\→}{Y_e})\·\stackrel{\→}{n}=-1$

在标量积和向量积中，在每种情况下，归一化向量(归一化为值1)必须被插入。

因此，通过使用检测器110和信标装置204的坐标，对象112的取向以及可选的另外的位置可以以明确的方式来描述。

在图9中，示出了仅两个信标装置204的情况。在这种情况下，通过使用检测器110，用于信标装置204的坐标和可被确定。在该情况下，关于对象112的取向信息减少到偏航角Ψ和俯仰角Θ。

此外，通过使用归一化方向向量

$\stackrel{\→}{n}=({\stackrel{\→}{L}}_2-{\stackrel{\→}{L}}_1)/|{\stackrel{\→}{L}}_2-{\stackrel{\→}{L}}_1|,$

偏航角Ψ和俯仰角Θ可以推导如下：

$\mathrm{\Ψ}=arctan\left(\frac{n_x}{n_y}\right)$

Θ＝arcsin(n_z)。

如上所述，对象212是检测器系统115的一部分。因此，一般地，对象本身和/或在信标装置204的放置可能受到影响。因此，信标装置204的位置和布置可以选择成使得用于确定对象112的取向的算法可被简化。该一般的选项将关于图10概述，一般适用于本发明的任何实施例。

因此，如在图10中所示，在本实施例中或在其它实施例中，可能有助于定位信标装置，以使得信标装置是如下中的一个或多个：

-以三角形布置来设置，其中三角形布置形成矩形，

-以三角形布置来设置，其中三角形布置形成等腰三角形，

-矩形布置，其中矩形布置形成矩形等腰三角形。

在超过三个的信标装置存在的情况下，信标装置中的至少三个可满足上述条件。

在图10中所示的示例性实施例中，信标装置以三角形布置来设置，其中三角形形成矩形、等腰三角形，其中L₁形成三角形的尖端，并且L₂和L₃每一个在距L₁的距离D处设置。

F2和F3距F1的这些已知和相等的距离增加了坐标确定的冗余度和精度。因此，L₂可以由下式计算：

${\stackrel{\→}{L}}_2={\stackrel{\→}{L}}_1+\stackrel{\→}{\mathrm{\Δ}}x+\stackrel{\→}{\mathrm{\Δ}}y+\stackrel{\→}{\mathrm{\Δ}}z,$

其中

$D=\sqrt{\stackrel{\→}{\mathrm{\Δ}}{x}^2+\stackrel{\→}{\mathrm{\Δ}}{y}^2+\stackrel{\→}{\mathrm{\Δ}}{z}^2}$

或

$\mathrm{\Δ}y=\sqrt{D-\stackrel{\→}{\mathrm{\Δ}}{x}^2-\stackrel{\→}{\mathrm{\Δ}}{z}^2}.$

因此，可以由和一对距离表示，该对距离可以选自如下组成的组：Δx和Δz(如上所述)，Δx和Δy，以及Δy和Δz。这个事实可以被用于增加信标F2的坐标x₂、y₂和z₂的直接测量的精度。信标F3可以以类似的方式表示。

因此，本发明提供了用于确定空间中对象112的取向的大量可能实施例，其可以以各种方式使用。

如上所述，检测器系统115可以以各种方式体现，其中检测器110和/或检测器装置111体现为独立的装置(如手持式装置)，或以另一种方式。具体地，如在图11所示的检测器系统115的示例性实施例中所示的，检测器110可附接到物品218。因此，作为示例，检测器110可以附接到固定或移动的物品218。作为示例性实施例，制品218可以被体现为电视机220或作为用于虚拟射箭的靶标。

至少两个信标装置204附接到的和/或至少两个信标装置204集成到的对象112可具体体现为可指向检测器110的指示器222。

包括例如至少一个横向光学传感器130和/或至少一个纵向光学传感器132的检测器110可具体体现为完全或部分透明的检测器110。因此，物品218具体可以完全或部分地通过检测器110可见。例如，检测器110可以完全或部分地体现为透明的检测器箔224，其可粘附地施加到物品218的前侧，诸如施加到电视机220的屏幕。因此，通过将指示器222指向电视机220的屏幕，两个或更多的光斑226可以在检测器110上生成。通过使用横向光学传感器130的x-y-检测的上述技术，指示器222的横坐标可以被确定。另外地或可替代地，通过使用FIP效应和至少一个纵向光学传感器132，通过评估光斑226和/或它们的直径或者等效直径，指示器222的纵坐标可以被确定。至少一个纵坐标可以包括绝对坐标和/或可以包括关于纵向位置的变化的信息。因此，从指示器222朝向检测器110行进的一个或多个光束138可以是具有稳定增加的直径的发散光束。通过评估至少一个纵向光学传感器132的传感器信号，在直径上的增加以及因此在指示器222和检测器110之间距离上的增加可被确定。

参考编号列表

110检测器

111检测器装置

112对象

113控制元件

114光学传感器

115检测器系统

116光轴

118外壳

120传送装置

122透镜

124开口

126观测方向

128坐标系

130横向光学传感器

132纵向光学传感器

134纵向光学传感器堆叠

136传感器区域

138光束

140横向信号引线

142评估装置

144最后的纵向光学传感器

146纵向信号引线

148横向评估单元

150纵向评估单元

152位置信息

154数据处理装置

156转换单元

158衬底

160第一电极

162阻挡层

164n半导体金属氧化物

166染料

168p半导体有机材料

170第二电极

172封装

174电极触点

176部分电极

178部分电极，x

180部分电极，y

182接触引线

184光斑

186图像

188导电聚合物

190顶部触点

192照明源

194焦点

196人机接口

198娱乐装置

199跟踪系统

200用户

201跟踪控制器

202机器

204信标装置

206主光束

208显示器

210键盘

212对象的坐标系

214检测器的坐标系

216运动传感器

218物品

220电视机

222指示器

224透明检测器箔

226光斑

Claims (26)

1.一种用于确定至少一个对象(112)的取向的检测器装置(111)，所述检测器装置包括

-至少两个信标装置(204)，所述信标装置(204)适配于是附接到所述对象(112)、由所述对象(112)保持和集成到所述对象(112)中的至少一种，所述信标装置(204)每一个适配于引导光束(138)朝向检测器(110)，所述信标装置(204)具有在所述对象(112)的坐标系中的预定坐标；

-至少一个检测器(110)，其适配于检测从所述信标装置(204)朝向所述检测器(110)行进的所述光束(138)；

-至少一个评估装置(142)，所述评估装置(142)适配于确定在所述检测器(110)的坐标系中所述信标装置(204)中的每一个的纵坐标，所述评估装置(142)进一步适配于通过使用所述信标装置(204)的纵坐标来确定在所述检测器(110)的坐标系中所述对象(112)的取向。

2.根据前述权利要求所述的检测器装置(111)，其中所述评估装置(142)进一步适配于确定在所述检测器(110)的坐标系中所述对象(112)的至少一个点的绝对位置。

3.根据前述权利要求中的一个所述的检测器装置(111)，其中所述检测器装置(111)包括至少三个信标装置(204)。

4.根据前述权利要求中的一个所述的检测器装置(111)，其中所述检测器(110)进一步适配于确定对于所述信标装置(204)中的至少一个的至少一个横坐标，其中所述评估装置(142)进一步适配于通过进一步使用所述至少一个横坐标来确定在所述坐标系中所述对象(112)的所述取向。

5.根据前述权利要求中的一个所述的检测器装置(111)，其中所述信标装置(204)中的每一个独立地选自如下组成的组：具有适配于发光的至少一个照明源的自发射信标装置；具有适配于反射光的至少一个反射器的无源信标装置。

6.根据前述权利要求中的一个所述的检测器装置(111)，其中所述信标装置(204)适配于使得从所述信标装置(204)朝向所述检测器(110)行进的所述光束(138)是相互可区分的。

7.根据前述权利要求所述的检测器装置(111)，其中所述光束(138)关于选自如下组成的组的至少一个特性是相互可区分的：光谱特性、颜色、调制频率、调制振幅、脉冲宽度、占空比、相位。

8.根据两个前述权利要求中的一个所述的检测器装置(111)，其中所述检测器装置(111)适配于区分源自所述信标装置(204)的所述光束(138)，并且将每一个光束分配到其相应的信标装置(204)。

9.根据前述权利要求中的一个所述的检测器装置(111)，其中所述评估装置(142)适配于通过提供至少两个取向角来确定所述对象(112)的所述取向。

10.根据前述权利要求所述的检测器装置(111)，其中所述评估装置(142)适配于通过提供选自如下组成的组的至少一种角组合来确定所述对象(112)的取向：偏航角(Ψ)和俯仰角(Θ)；偏航角(Ψ)、俯仰角(Θ)和侧倾角(Φ)；欧拉角。

11.根据前述权利要求中的一个所述的检测器装置(111)，其中所述检测器(110)包括：

-至少一个纵向光学传感器(132)，其中所述纵向光学传感器(132)具有至少一个传感器区域(136)，其中所述纵向光学传感器(132)设计成以依赖于由所述光束(138)对所述传感器区域(136)的照明的方式来生成纵向传感器信号，其中假设相同总功率的所述照明，所述纵向传感器信号依赖于在所述传感器区域(136)中的所述光束(138)的束横截面；

其中所述评估装置(142)设计成通过评估所述纵向传感器信号来确定所述信标装置(204)的所述纵坐标。

12.根据前述权利要求所述的检测器装置(111)，其中所述纵向光学传感器(132)是透明光学传感器。

13.根据两个前述权利要求中的任何一个所述的检测器装置(111)，其中所述纵向光学传感器(132)包括至少一个染料敏化太阳能电池。

14.根据三个前述权利要求中的任何一个所述的检测器装置(111)，其中所述评估装置(142)设计成从在所述照明的几何形状和所述相应信标装置(204)关于所述检测器(110)的相对定位之间的至少一个预定义关系来确定所述信标装置(204)的所述纵坐标。

15.根据四个前述权利要求中的任何一个所述的检测器装置(111)，其中所述检测器(110)具有多个所述纵向光学传感器(132)，其中所述纵向光学传感器(132)被堆叠。

16.根据前述权利要求所述的检测器装置(111)，其中所述纵向光学传感器(132)设置成使得从所述信标装置(204)中的至少一个行进到所述检测器(110)的光束(138)照明所有的纵向光学传感器(132)，其中至少一个纵向传感器信号由每一个纵向光学传感器(132)生成，其中所述评估装置(142)适配于归一化所述纵向传感器信号，并且生成独立于所述光束(138)的强度的所述相应信标装置的所述纵坐标。

17.根据六个前述权利要求中的任一个所述的检测器装置(111)，其中所述评估装置(142)适配于通过从所述至少一个纵向传感器信号确定所述相应光束(204)的直径来确定每一个信标装置(204)的所述纵坐标。

18.根据十一个前述权利要求中的任何一个所述的检测器装置(111)，其中所述检测器(110)进一步包括：

-至少一个横向光学传感器(130)，所述横向光学传感器(130)适配于确定所述光束(138)的横向位置，所述横向位置是在垂直于所述检测器(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(130)适配于生成横向传感器信号；

其中所述评估装置(142)设计成通过评估所述横向传感器信号来确定对于所述信标装置(204)中的至少一个的至少一个横坐标。

19.一种检测器系统(115)，包括根据前述权利要求中的一个所述的至少一个检测器装置(111)，进一步包括至少一个对象(112)，其中所述信标装置(204)是附接到所述对象(112)、由所述对象(112)保持和集成到所述对象(112)中的一种。

20.根据前述权利要求所述的检测器系统(115)，其中所述对象(112)是刚性对象(112)。

21.根据两个前述权利要求中的一个所述的检测器系统(115)，其中所述对象(112)选自如下组成的组：运动器材的物品，优选是选自由如下组成的组的物品：球拍、球棒、短棒；衣服物品；帽子；鞋子；指示器，具体是激光指示器或电视控制器。

22.一种用于交换在用户(200)和机器(202)之间的至少一项信息的人机接口(196)，其中所述人机接口(196)包括根据涉及检测器装置(111)的前述权利要求中的任何一个所述的至少一个检测器装置(111)，其中所述信标装置(204)适配于是直接或间接附接到所述用户(200)和由所述用户(200)保持中的至少一种，其中所述人机接口(196)设计成借助于所述检测器装置(111)来确定所述用户(200)的取向，其中所述人机接口(196)设计成将至少一项信息分配给所述取向。

23.一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置(198)，其中所述娱乐装置(198)包括根据前述权利要求所述的至少一个人机接口(196)，其中所述娱乐装置(198)设计成使至少一项信息借助于所述人机接口(196)由玩家输入，其中所述娱乐装置(198)设计成根据所述信息来改变所述娱乐功能。

24.一种用于跟踪至少一个可移动对象(112)的取向的跟踪系统(199)，所述跟踪系统包括根据涉及检测器装置(111)的前述权利要求中的任何一个所述的至少一个检测器装置(111)，所述跟踪系统(199)进一步包括至少一个跟踪控制器(201)，其中所述跟踪控制器(201)适配于跟踪在特定时间点的对象(112)的一系列取向。

25.一种用于确定至少一个对象(112)的取向的方法，所述方法包括以下步骤：

-至少一个发射步骤，其中使用至少两个信标装置(204)，所述信标装置(204)是附接到所述对象(112)、由所述对象(112)保持和集成到所述对象(112)中的至少一种，其中所述信标装置(204)每一个引导光束(138)朝向检测器(110)，所述信标装置(204)具有在所述对象(112)的坐标系中的预定坐标；

-至少一个检测步骤，其中从所述信标装置(204)朝向所述检测器(110)行进的所述光束(138)由所述检测器(110)检测；

-至少一个评估步骤，其中所述信标装置(204)中的每一个的纵坐标在所述检测器(110)的坐标系中确定，其中所述对象(112)的取向通过使用所述信标装置(204)的所述纵坐标而在所述检测器(110)的坐标系中确定。

26.一种根据涉及检测器装置(111)的前述权利要求中的任何一个所述的检测器装置(111)的用途，为了用途的目的，选自如下组成的组：在交通技术中的取向测量；娱乐应用；安保应用；人机接口(196)应用；跟踪应用；定位系统。