CN106170824A - 验证装置、验证系统和用于验证物品身份的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了用于验证物品(114)的身份的验证装置(110)。验证装置(110)包括：至少一个照射源(116)，用于采用至少一个光束(122)照射物品(114)的至少一个安全标记(124)；至少一个检测器(118)，其适于在光束(122)与安全标记(124)的相互作用之后检测，所述检测器(118)具有至少一个光学传感器(128)，其中光学传感器(128)具有至少一个传感器区域(130)，其中光学传感器(128)被设计成以取决于由光束(122)对传感器区域(130)的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定照射的相同总功率，传感器信号取决于在传感器区域(130)中的光束(122)的束横截面；以及至少一个评估装置(120)，其适于评估传感器信号，并且适于基于传感器信号来验证物品(114)的身份。此外，公开了验证系统(112)，用于验证物品(114)的身份的方法，以及用于验证物品(114)的身份的光学传感器(128)的用途。
Description
技术领域
本发明涉及验证装置、验证系统和用于验证至少一个物品的身份的方法。本发明进一步涉及用于验证物品身份的光学传感器的用途。根据本发明的装置、方法和用途具体可以用于识别与诸如信用卡或钞票的货币交易相关的物品的领域中，和/或物品认证的领域中，诸如在防伪领域中和/或药物识别的领域中。许多其它应用是可行的。
背景技术
物品的识别和验证是在科学、技术或日常生活的许多领域中发生的技术挑战。在下面，本发明将主要在诸如货币池或信用卡的货币相关物品的验证的情况下来解释。然而，应当指出，验证技术通常在许多技术领域中需要和使用，诸如在防伪和反盗版产品的领域中，在专利保护或财产物品的领域中，在药物领域中，在海关监管的领域中，在包装和物流领域或其它领域中。
通常，在诸如在消费产品或纸币领域的特别大量生产的物品情况下，安全措施一般需要便宜，但是难以伪造。此外，验证过程和技术通常必须高速执行，诸如在生产线中。
在物品的标识和验证的领域中，大量验证技术是已知的。因此，作为示例，使用条形码或其它光学可读标识符，诸如应用于物品本身或物品包装的外表面的标识符。此外，全息图可以用作标识符，并可以应用适当的光读出技术。另外地或可替代地，可以使用电子标识符，诸如RFID标签或其它类型的电子标识符。
然而，在很多情况下，验证标签或标识符易于伪造和复制。因此，条形码可以通过使用简单的复印机或印刷机而相当容易地复制，特别是因为许多条形码被标准化。同样，诸如RFID标签或标识芯片的电子标识符可以电子地复制。此外，许多技术需要验证装置的昂贵读出，并且安全措施往往庞大，切难以实现到小或扁平的物品中。
关于合适的验证装置和在其中可用的检测器，取决于验证技术，大量的传感器是已知的。因此，对于电子标识符，诸如RFID读取器的合适的电子读出装置是已知的。在光学技术中，使用多个诸如光伏装置或光电二极管的光学传感器。
一般可以基于使用无机和/或有机传感器材料的大量的光学传感器在现有技术中是已知的。这种传感器的示例在US 2007/0176165 A1、US 6,995,445 B2、DE 2501124 A1、DE 3225372 A1或另外在大量其它现有技术文件中公开。在越来越大的程度上，特别是由于成本原因和大面积处理的原因，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中所述。特别是，所谓的染料太阳能电池在此越来越重要，这一般例如在WO 2009/013282 A1中描述。
基于这种光学传感器的各种类型的检测器是已知的。取决于使用的相应目的，这种检测器可以以不同的方式实施。这种检测器的示例是成像装置，例如照相机和/或显微镜。高分辨率共焦显微镜是已知的，例如其可在特别用于医疗技术和生物学领域中，以便采用高光学分辨率检查生物样品。用于光学检测至少一个对象的检测器的进一步示例是例如基于相应光学信号(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示例是三角测量系统，借助于该三角测量系统可同样进行距离测量。
在WO 2012/110924 A1中，其中在此通过引用包含的内容，提出了用于光学检测至少一个对象的检测器。该检测器包括至少一个光学传感器。该光学传感器具有至少一个传感器区域。光学传感器设计成以取决于传感器区域的照射的方式来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束横截面。在下面，假定诸如由WO 2012/110924 A1公开的装置的照射的相同总功率，取决于照射光束的光子密度或通量而表现出传感器信号的该效果的光学传感器通常称为FiP装置，指示假定照射的相同总功率P，传感器信号或光电流i取决于光子通量F。如由WO 2012/110924 A1公开的检测器此外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。
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61/749,964，和在2013年8月19日提交的61/867,169以及在2013年12月18日提交的国际专利申请PCT/IB2013/06109公开了通过使用至少一个横向光学传感器和至少一个纵向光学传感器用于确定至少一个对象的位置的方法和检测器，其所有全部内容通过引用包括在此。此外，具体对于纵向光学传感器，可以使用一个或多个FiP传感器。此外，具体公开了传感器堆叠的使用，以便采用高等级精度而无模糊性来确定对象的纵向位置。
尽管通过上述检测器和光学传感器意味着优点，但是仍存在用于改进验证技术的需求。因此，具体地，仍存在用于一般成本有效、广泛地不易受到伪造并且适于在高生产量制造中使用的验证技术的需求。
由本发明解决的问题
因此，本发明的目的是提供解决上述技术挑战的装置和方法。具体地，应公开用于验证至少一个物品的身份的验证装置、验证系统和方法，其是成本有效的，广泛地不易受到伪造并且适于在高生产量制造中使用。
发明内容
该问题由具有独立权利要求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改进在从属权利要求中和/或在下面的说明和详细实施例中呈现。
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，应注意的是，在表述“至少一个”或表述“一个或多个”在权利要求中或说明书中使用的情况下，表征至少一个元件或特征的存在，在大多数情况下这些表述将不在下面重复。因此，在特征元件表征为在下面至少一次提出的情况下，元件或特征可使用单数提及，尽管事实是可提供多个这些特征或元件。
此外，如在下面使用的，术语“优选”、“更优选地”、“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，提供了用于验证物品身份的验证装置。如在此通常使用的，术语“验证”通常是指评估或证明一些事物存在或为真的过程，或者指作出事物是正确的过程。具体地，该过程可以暗示评估或验证至少一个条件。因此，术语“验证物品的身份”通常是指一个或多个评估物品身份的过程，证明物品具有特定身份，或证明物品具有特定身份的假设是真还是假。此外，术语“验证装置”通常是指适于执行如上所定义的验证过程(特别是用于执行至少一个验证步骤)的装置。同样地，如将在下面进一步详细概述的，“验证系统”通常是包括一个、两个或两个以上部件的系统，该部件适于彼此相互作用，该系统适于执行如上所定义的验证过程。
如在此使用的物品通常可以是任意的对象或装置。具体地，如将在下面进一步详细概述的，物品可以是用于结算或货币交易的物品，诸如信用卡和/或钞票。另外或可替代地，物品可以是药物产品。此外，物品可以是适于接收一个或多个对象的包装。其中，在下面在由包装所包装的实际对象或物品与包装本身之间没有差别。因此，物品的验证可指的是包装的验证和/或封闭在其中的对象或光学装置的验证两者。
验证装置包括：
-至少一个照射源，用于采用至少一个光束照射物品的至少一个安全标记；
-至少一个检测器，其适于在光束与安全标记的相互作用之后检测，检测器具有至少一个光学传感器，其中光学传感器具有至少一个传感器区域，其中光学传感器被设计成以取决于由光束对传感器区域的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定照射的相同总功率，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，其适于评估传感器信号，并且适于基于传感器信号来验证物品的身份。
如在此所使用的，“照射源”通常是指适于产生光(优选地适于产生一个或多个光束)的装置。在其中，“光”通常是指在一个或多个可见光谱范围、红外光谱范围或紫外光谱范围中的电磁辐射。在其中，可见光谱范围通常是指380nm至780nm的波长范围，红外光谱范围通常是指780nm至1mm的波长范围，更优选地是780nm至3.0μm的波长范围，以及紫外光谱范围是指1nm至380nm的波长范围，更优选是指200nm至380nm的波长范围。具体地，可以使用可见光。
如在此进一步使用的，“光束”通常是指行进到预定方向中的光的一部分。光束具体地可以是准直光束。此外，光束具体地可以是相干光束。照射源因此可包括适于生成一个或多个光束的任意光源。作为示例，照射源可包括至少一个激光器，诸如半导体激光器、固态激光器、染料激光器或气体激光器中的一个或多个。作为示例，可以使用一个或多个激光二极管。另外或可替代地，照射源可包括其它类型的光源，诸如发光二极管(LED)、灯泡或放电灯中的一个或多个。此外，照射源可以包括一个或多个束传送装置，诸如一个或多个波束成形元件，像一个或多个透镜或透镜系统，诸如用于准直和/或聚焦至少一个光束。照射源可适于生成单一光束或多个光束。照射源可适于生成具有单一颜色的光束或具有相同颜色或具有不同颜色的多个光束。
术语“照射”通常是指这样的事实，即由照射源生成的至少一个光束被引导到安全标记上。在其中，光束可以直接传播到安全标记。可替代地，光束可以在到达安全标记之前被偏转或反射。此外，光束可以在到达安全标记之前诸如通过使用一个或多个光学装置来修改，诸如选自由如下组成的组的一个或多个光学装置：诸如颜色滤波器的波长选择；透镜或透镜系统；光圈；光栅。光学装置可以是验证装置的一部分。
如在此进一步使用的，“安全标记”通常是一种装置、元件或部件，其可实现到物品中和/或附接到光学装置和/或可以是光学装置的一部分，并且其允许确定物品的身份。在其中，“身份”通常是或包含表征物品的至少一个任意的信息项。具体地，身份可以包含指示如下的一个或多个的信息项：物品的性质；物品的来源；物品的数量或标识符；物品的组合物。可以使用表征物品的其它类型的信息项。具体地，物品的身份可以是独特的身份，其独特地表征物品和/或独特地将物品与多个物品的所有其它物品或者甚至存在的所有物品区分。因此，通常安全标记可以是包括关于物品身份的信息的光学装置的标识符。
作为示例，安全标记可以是物品的组成部分，诸如物品的区域。可替代地，安全标记可附接到物品，诸如通过将安全标记实施为可附接到物品的贴纸或标签。
如在此进一步使用的，术语“相互作用”通常是指两个元件或实体彼此作用的过程。因此，光束与安全标记的相互作用通常是指光束的一个或多个光子作用在安全标记的一个或多个部分上的过程，或反之亦然。光束与安全标记的相互作用通常可意味着如下的一个或多个：通过安全标记或安全标记的一部分的光束或光束的一部分的透射；由安全标记或安全标记的一部分对光束或光束的一部分的反射；衍射；由安全标记或安全标记的一部分对光束或光束的一部分的弹性或无弹性散射；以及由安全标记或安全标记的一部分对光束或光束的一部分的吸收；由安全标记或安全标记的一部分对光束或光束的一部分的聚焦或散焦；由安全标记或安全标记的一部分对光束或光束的一部分的颜色的改变；由安全标记或安全标记的一部分对光束或光束的一部分的偏振变化。其它类型的相互作用通常是已知的并且可以是可行的。
作为示例，在由至少一个检测器检测之前，光束可以完全或部分地透射通过安全标记，或可以由安全标记完全或部分地反射。
如在此所使用的，“检测器”通常是适于一个或多个记录、登记或监视诸如光学参数的一个或多个参数(诸如以光强度)的装置。检测器通常可适于生成诸如以可以是模拟和/或数字格式的电子格式的一个或多个检测器读出信号或读出信息。
检测器包括至少一个光学传感器。如在此所使用的，“光学传感器”通常是指适于执行至少一个光学测量的装置。光学传感器具有至少一个传感器区域，其中光学传感器被设计成以取决于由光束对传感器区域的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定照射的相同总功率，传感器信号取决于在传感器区域中的光束的束横截面。因此，通常至少一个光学传感器是或包括如以上的现有技术部分中公开的至少一个FiP传感器。对于至少一个光学传感器的潜在特定定义、细节或可选层设置，可以参考上述文件WO 2012/110924A1，美国临时申请61/739,173，61/749,964和61/867,169以及国际专利申请PCT/IB2013/061095中的一个或多个，其所有全部内容通过参考包括于此。具体地，对于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的实施例或在美国临时申请61/739,173，61/749,964和61/867,169以及国际专利申请PCT/IB2013/061095中公开的纵向光学传感器的实施例。然而应当指出，其它实施例是可行的，只要上述FiP效应发生。光学传感器的进一步可选细节将在下面公开。
如在此所使用的，术语“传感器信号”通常是指由至少一个光学传感器生成的任意信号。作为示例，传感器信号可以是诸如电流和/或电压的电信号。如将在下面进一步详细解释的，光学传感器优选地包括一个或多个染料敏化太阳能电池(DSC)，更优选地包括一个或多个固体染料敏化太阳能电池(sDSC)。在这些装置中，通常传感器信号具体可以是诸如光电流的电流和/或其衍生的次级传感器信号。传感器信号可以是单个传感器信号，或者可以包括多个传感器信号，诸如通过提供连续的传感器信号。此外，传感器信号可以是或者可以包括模拟信号或数字信号中的一个或两者。光学传感器可进一步提供一个或多个主传感器信号，其可选地可通过使用适当的信号处理转换成一个或多个次级传感器信号。在下面和在本发明的上下文中，主传感器信号和次级传感器信号两者将称为“传感器信号”，虽然是这两个选项仍然存在的事实。作为示例，数据处理或预处理可以包括滤波和/或平均化。
验证装置进一步包括适于评估传感器信号和适于基于传感器信号验证物品的身份的至少一个评估装置。如在此所使用的，术语“评估装置”通常是指适于执行指定操作的任意装置，其优选通过使用至少一个处理装置，并且更优选地通过使用至少一个处理器。因此，作为示例，至少一个评估装置可以包括具有在其上存储的软件代码(包括多个计算机命令)的至少一个数据处理装置。另外地或可替代地，评估装置可包括一个或多个测量装置或信号处理装置，诸如用于对至少一个传感器信号的测量、记录、处理的预处理中的一个或多个。
评估装置具体可以适于通过评估传感器信号来确定光束中的至少一个特性的至少一个修改，该修改由光束与安全标记的相互作用引起。如在此所使用的，光束的“特性”通常是指表征光束或其一部分的任意参数或参数组合。作为示例，由与安全标记的相互作用修改的至少一个特性可以选自如下组成的组：光束的束参数，优选地选自由束腰、瑞利长度、焦点位置、在焦点位置处的束腰、高斯束参数组成的组的束参数；光束的偏振；光束的光谱特性，优选地为光束的颜色和/或光束的波长；光束的聚焦或散焦；光束的传播方向。因此，作为示例，安全标记可以适于在与光束的相互作用期间，诸如在由安全标记对光束的透射期间和/或在由安全标记对光束的反射期间，聚焦或散焦光束或光束的一部分。另外地或可替代地，安全标记可以适于在光束与安全标记的相互作用期间，诸如在由安全标记对光束的反射期间和/或对光束的透射期间，改变光束或其一部分的偏振。此外，另外地或可替代地，安全标记可适于在与光束的相互作用期间，诸如在光束的反射期间和/或光束的透射期间，改变光束的至少一种颜色。
在实施例中，安全标记可适于通过与光束的相互作用来引起光束的至少两个特性的修改。因此作为示例，至少一个第一特性可能被修改，其中至少一个第一特性和/或其中的修改优选地可由验证装置的检测器的至少一个光学传感器检测到。该至少一个第一特性具体可以是光束的束参数，优选地束参数选自由束腰、瑞利长度、焦点位置、在焦点位置处的束腰、高斯束参数组成的组。尽管如此，另外地或可替代地，可以修改以上列出的束参数的其它示例中的一个或多个。此外，可选地，光束中的至少一个第二特性可由与安全标记的相互作用来修改，其中至少一个第二特性优选是通过检查可见的，诸如用肉眼检查。作为示例，安全标记可以适于由与光束的相互作用来引起光束的一个或多个上述束参数(诸如束几何形状)的修改。此外，安全标记可适于引起光束和/或环境光的强度、颜色或光谱成分上的变化。因此，作为示例，安全标记可适于提供对用户可见的可见安全特征，优选地用肉眼可见，诸如色彩效应、强度上的变化、荧光、反射率、散射效应，或甚至全息效应或它们的组合。由此，可以提供安全特征的组合，其中至少一个安全特征存在于可由检测器检测的光束的修改中，以及可由肉眼检测到的光束和/或环境光的至少一个进一步修改中。
为了基于至少一个传感器信号来验证光学装置的身份，评估装置具体可以适于将光束的至少一个特性的修改与至少一个预定修改比较。在其中，修改可以从传感器信号得到，或等同地，传感器信号可以直接与对应于预定修改的至少一个预定传感器信号比较。在下面，在这两个等同可能性之间没有区别。通常，评估装置可以适于在修改对应于预定修改的情况下验证物品的身份，并且适于在修改无法对应于预定修改的情况下拒绝光学装置的身份的验证。
预定修改(或等同地，与预定修改对应的预定传感器信号)可以通过在数据存储装置中提供预定的修改来预定。另外地或可替代地，至少一个预定修改可以通过其它方式提供，诸如通过在至少一个外部装置。因此，至少一个预定修改或相应的传感器信号可以经由至少一个接口诸如从外部装置、外部计算机、外部网络或用户提供。作为示例，评估装置可适于经由至少一个电子接口从数据存储装置或数据传送中的至少一种来检索至少一个预定修改。作为示例，评估装置可适于诸如经由有线网和/或无线数据传输从至少一个远程数据库检索至少一个预定修改和/或与至少一个预定修改对应的至少一个预定信号。
如以上所概述的，至少一个安全标记可适于以各种方式与至少一个光束相互作用。因此，作为示例，由与安全标记相互作用修改的光束的至少一个特性可选自由如下组成的组：光束的束参数，优选地束参数选自由束腰、瑞利长度、焦点位置、在焦点位置处的束腰、高斯束参数组成的组；光束的偏振；光束的光谱特性，优选地为光束的颜色和/或光束的波长；光束的聚焦或散焦；光束的传播方向。
具体地，评估装置可以适于通过评估传感器信号并通过考虑光束的已知束特性来确定在传感器区域中光束的束横截面。评估装置具体可以适于确定由与安全标记的相互作用引起的光束的束横截面的变化。因此，作为示例，评估装置可适于将束横截面或束直径或传感器信号与至少一个预定的束横截面或预定的束直径或预定的传感器信号比较。
为了评估至少一个传感器信号并且为了基于至少一个传感器信号来验证物品的身份，作为示例，评估装置可使用在至少一个传感器信号与由至少一个安全标记对光束的至少一个特性的至少一个修改之间的已知相关性。作为示例，评估装置可以使用在至少一个传感器信号与在与安全标记的相互作用之后的光束的焦点位置之间的已知或预定相关性，其中由于与安全标记的相互作用，焦点和/或其它束参数可以改变。相关性的示例是传感器信号与焦点位置之间的相关性，诸如指示在传感器信号和用于如在WO2012/110924A1中给出的典型FiP传感器的距离之间的相关性的曲线。这种类型的相关性也可以在本发明的上下文中使用，用于评估至少一个传感器信号，并且用于基于传感器信号来验证物品的身份。因此，对于每一个安全标记，可发生光束的焦点位置的特定和独特的移位。基于至少一个传感器信号，焦点位置或焦点位置本身的移位可被测量并且可用于验证光学装置的身份。因此，作为示例，可以使用实施焦点位置变化的焦点位置的查找表作为一个参数，并且物品的身份作为第二参数。其它类型的相关性是可行的。此外，如将在下面详细概述，在光束的焦点之前和之后的距离处发生的诸如模糊度的相关性中的潜在模糊度可通过使用光学传感器的堆叠解决。
如以上所概述的，评估装置可以适于通过评估传感器信号并且通过考虑光束的已知束特性，来确定在传感器区域中光束的束横截面，从而导出焦点位置，和/或其它束参数。由此，使用在其得到的至少一个束参数和物品的身份之间的相关性，可以执行光学装置的身份验证。另外地或可替代地，可以使用在传感器信号和物品的身份之间的更一般的相关性，诸如上述的相关性。评估装置可适于执行评估算法，和/或适于诸如通过提供实施该相关性的查找表来使用上述的相关性，以便导出光学装置和/或以便验证物品的身份。
如将在下面更详细概述的，验证装置可以进一步包括至少一个调制装置，用于调制光束的至少一个特性，优选地用于周期性地调节光束的强度。因此，验证装置可适于在与安全标记的相互作用之前和/或之后，诸如周期性地调节光束的强度和/或相位。可在本发明中使用的调制装置的示例将在下面进一步详细给出。
如以上所概述的，至少一个光学传感器可以是或者可以包括至少一个FiP传感器。对于这些传感器的潜在实施例，可以参考以上列出的一个或多个现有技术文件或参考下文中进一步详述的实施例中的一个或多个。具体地，至少一个光学传感器可以是或可以包括有机光检测器，优选地为有机太阳能电池，更优选地为染料敏化有机太阳能电池，最优选地为固体染料敏化有机太阳能电池。至少一个光学传感器具体可以是或者可以包括至少一个光敏层设置、具有至少一个第一电极的光敏层设置、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个光伏材料，其中光伏材料包括至少一种有机材料。光敏层设置具体可以优选以给定的顺序包括n半导体电金属氧化物，优选纳米多孔n半导体金属氧化物，其中光敏层设置进一步包括在n半导体金属氧化物的顶部上沉积的至少一种固体p半导体有机材料。n半导体金属氧化物具体可以通过使用至少一种染料来敏化。对于这些材料的潜在实施例，可以参考上述的现有技术文件或参考在下面进一步详细给出的一个或多个实施例。第一电极或第二电极中的至少一个电极可以是完全或部分透明的。至少一个光学传感器可以是或者可以包括不透明的光学传感器，和/或可以是或者可以包括至少一个透明或至少部分透明的光学传感器。在后一种情况下，优选地第一电极和第二电极二者可以是至少部分透明的。
至少一个光学传感器具体可以是大面积的光学传感器，而没有将光学传感器像素化或细分化成像素。因此，作为示例，传感器区域可以是提供均匀的传感器信号的连续传感器区域。传感器区域具体可以具有至少1mm2，优选至少5mm2，更优选为至少10mm2的表面积。尽管如此，可替代地，至少一个光学传感器的像素化是可行的。此外，除了至少一个光学传感器之外，可以使用其它传感器，诸如一个或多个成像装置，诸如CCD芯片和/或CMOS芯片。因此，通常，验证装置可以包括一个或多个成像装置，诸如像一个或多个CCD芯片和/或一个或多个CMOS芯片的一个或多个像素化装置。通过使用至少一个像素化装置，和/或使用另一种类型的附加横向传感器，验证装置且具体地为检测器，可以适于确定诸如例如2013年12月18日提交的国际专利申请PCT/IB2013/061095中公开的至少一个光束的横向位置，所有这些的全部内容通过引用包括在此。
如以上所概述的检测器可以可选地进一步包括适于将光束传送到至少一个光学传感器的至少一个传送装置。传送装置优选地可位于在照射源和至少一个数据载体之间的光路径中，和/或在物品和至少一个光学传感器之间的光路径中。如在此所使用的，“传送装置”通常为适于将光束引导到光学传感器上的任意光学元件。引导可随着光束的未修改特性发生，或可随着成像或修改特性发生。因此，通常传送装置可能具有成像特性和/或束成形特性，即当光束穿过传送装置时，可能改变束腰和/或光束的加宽角和/或光束的横截面形状。作为示例，传送装置可以包括选自透镜和反射镜组成的组的一个或多个元件。反射镜可以选自由平面镜、凸面反射镜和凹面反射镜组成的组。另外地或可替代地，可以包括一个或多个棱镜。另外地或可替代地，可以包括一个或多个波长选择元件，诸如一个或多个滤波器，具体地为颜色滤波器，和/或一个或多个分色镜(dichroitic mirror)。此外，另外地或可替代地，传送装置可包括一个或多个光圈(diaphragm)，诸如一个或多个针孔光圈和/或虹膜光圈。
传送装置例如可以包括一个或多个反射镜和/或束分离器和/或束偏转元件，以便影响光束或修改光束的方向。可替代地或另外地，传送装置可以包括可具有聚光透镜和/或发散透镜的效果的一个或多个成像元件。借助于示例，可选的传送装置可具有一个或多个透镜或透镜系统和/或一个或多个凸面反射镜和/或凹面反射镜。再次可替代地或另外地，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地，传送装置可设计成例如在传感器区域的位置处并且特别在传感器区域处压印关于电磁辐射的预定义束轮廓。可选传送装置的上述可选实施例可以在原则上单独或以任何期望的组合来实现。作为示例，至少一个传送装置可定位在检测器的前面，即朝向对象的检测器的一侧上。另外地或可替代地，传送装置可以完全或部分地集成到照射源中。
检测器可以包括一个、两个、三个或三个以上的光学传感器。具体地，如以上所概述，检测器可以包括至少两个光学传感器的堆叠。该堆叠可以布置成使得传感器区域的光敏区域以平行的方式取向，并作为示例，垂直于检测器的光轴取向。具体地，堆叠可以包括多个大面积光学传感器，即仅具有单个传感器区域的光学传感器。堆叠的光学传感器可以是相同的或者可以相对于一个或多个参数不同。因此，光学传感器可以具体地具有同一个光谱灵敏度或可具有不同的光谱灵敏度。对于可在本发明的上下文中使用的光学传感器的堆叠的潜在实施例，可以参考WO 2012/110924 A1，美国临时申请61/739,173，61/749,964和61/867,169以及国际专利申请PCT/IB2013/061095中的一个或多个。
通常，并且特别是在使用光学传感器的堆叠的情况下，优选地一个或多个光学传感器可以是完全或部分透明的。因此，光学传感器可以为光束提供充分的透明度来完全或部分地穿透一个光学传感器，以便到达一个或多个随后的光学传感器。因此，作为示例，所有的光学传感器可以是完全或部分透明的，除了堆叠的最后的光学传感器，其可以是透明或不透明的。如以上所概述的，为了生成透明的光学传感器，可以使用具有透明的第一电极和透明的第二电极的层设置。
在使用光学传感器的堆叠的情况下，光学传感器的传感器信号可用于各种目的。此外，作为堆叠可以用于的目的的示例，可参考美国临时申请61/739,173，61/749,964或61/867,169或国际专利申请PCT/IB2013/061095。其它目的是可行的。通常，评估装置可适于至少评估由堆叠的光学传感器中的至少两个光学传感器生成的传感器信号。具体地，评估装置可适于从由堆叠的至少两个光学传感器生成的至少两个传感器信号导出至少一个束参数。因此，如在此使用的“束参数”通常是指表征光束的任意参数或参数组合。作为示例，可使用至少一个高斯束参数，例如最小束腰w0和/或瑞利长度z。其它束参数是可行的。通过使用传感器的堆叠并通过评估堆叠的传感器信号，作为示例，上述的模糊性可以解算，其归于如下事实，即束腰以及在焦点之前和之后的相等距离是相同的。通过测量沿着光束的传播轴线的一个以上的位置处的束腰，诸如通过比较束腰，可以解算模糊性。不断加宽的束腰指示测量在焦点之后进行，而不断缩窄的束腰指示测量在焦点之前进行。
如以上所概述的，照射源优选适于产生相干光束。因此，照射源优选可以包含一个或多个相干光源。因此，作为示例，可以使用一个或多个激光器，诸如半导体激光器。因此，照射源可包括至少一个激光器。
照射源可适于生成一个光束或几个光束。在几个光束产生的情况下，几个光束可具有相同或不同的光谱特性。作为示例，照射源可适于生成具有不同颜色的至少两个不同光束。检测器可适于用于区分具有不同颜色的光束。因此，作为示例，为了具有不同颜色的光束的检测和区分，可以使用颜色滤波器或其它波长敏感元件。另外地或可替代地，如以上所概述的，可以使用不同类型的光学传感器。通过比较由具有不同光谱灵敏度的光学传感器生成的传感器信号，可从传感器信号检索颜色信息。因此，通常，检测器可以包括具有不同光谱灵敏度的至少两个光学传感器。作为示例，不同的光谱灵敏度可通过使用不同类型的染料来生成。因此，作为示例，可以使用具有带有第一吸收光谱的第一染料的第一类型光学传感器，并且可以使用具有带有与第一吸收光谱不同的第二吸收光谱的第二染料的至少一个第二类型光学传感器。通过比较这两种类型传感器的传感器信号，可以生成颜色信息。此外，可参考国际专利申请PCT/IB2013/061095用于潜在实施例。
验证装置通常可以实现或者可以包括大量装置或机器，用于各种目的的。如以上所概述的，验证装置的可能具体应用是在货币交易和信用卡认证的领域中。因此，具体地，验证装置可以包括如下中的至少一个：现金箱；自动售货机；自动取款机(ATM)。可替代地，验证装置可以实现为一个或多个这些装置。尽管如此，许多其它应用是可行的。
在本发明的另一个方面，公开了用于验证物品的身份的验证系统。验证系统包括根据本发明(诸如根据以上所公开或在下面进一步详细公开的实施例中的任何一个)的至少一个验证装置。验证系统进一步包括至少一个物品。该至少一个物品具有至少一个安全标记。安全标记适于与至少一个光束相互作用。
安全标记适于当与光束相互作用时修改光束的至少一个特性。为了该目的，安全标记可以包括适于修改光束的至少一个特性的一种或多种材料和/或一个或多个装置。因此，安全标记可包括选自如下组成的组的至少一个元件：适于修改光束的至少一个束参数的元件，优选地束参数选自由束腰、瑞利长度、焦点位置、在焦点位置处的束腰、高斯束参数组成的组；透镜或透镜系统，优选地为菲涅耳透镜；偏振器；光栅；用于改变光束的至少一个光谱特性的元件，优选地至少一个元件选自由颜色滤波器和波长选择反射元件组成的组；用于改变光束的传播方向的元件，优选地为反射元件。适于修改光束的至少一个特性的各种其它元件或材料是已知的，并且可以在安全标记内使用。然而，最优选地，安全标记包括至少一个聚焦元件和/或至少一个散焦元件，适于聚焦或散焦光束和/或适于改变光束的焦点位置，即其中光束被聚焦的位置。因此，偏好是由于这样的事实，通过使用用于至少一个光学传感器的一个或多个FiP传感器，在光束的焦点位置中的变化可以容易地检测到。
安全标记通常可以是反射安全标记和透射安全标记中的一个安全标记。因此，当与安全标记相互作用时，光束可能完全或部分地由安全标记反射和/或可以完全或部分地穿过安全标记。
如以上所概述的，验证系统通常可包括一个或多个传送装置。至少一个传送装置可全部或部分地位于物品前面或物品后面的束路径中。具体地，至少一个照射源可包括适于将光束聚焦到安全标记上的至少一个传送装置。
一个或多个安全标记可以设置在物品内和/或物品上。安全标记可适于改变作为光束的整体或部分的光束的至少一个束特性。安全标记可适于将光束划分成至少两个部分光束。部分光束可具有不同的束传播特性，优选地为不同的焦点。因此，通常安全标记可适于物理地或虚拟地将光束划分成部分的不同部分，并且适于以不同的方式修改部分的这些不同部分。因此，通常安全标记可适于诸如在与光束的传播方向垂直的平面中，生成在相互作用之后在光束内的两维图案或结构。因此，通常安全标记可适于生成在光束内的二维结构。检测器可适于诸如通过使用适当的空间分辨部件(类似成像装置)来至少部分地确定二维结构。为了生成二维结构或图案，安全标记可以包括具有不同焦距的至少两个透镜。在平坦物品或平面安全标记中，优选地菲涅耳透镜可用于提供具有不同焦距的至少两个透镜。尽管如此，其它部件是可行的。
使用上述FiP传感器的至少一个安全标记和至少一个验证原则可以用作用于验证物品身份的唯一手段，或者可以与一种或多种其它验证手段结合使用。因此，通常验证装置和/或验证系统可包括用于验证物品身份的一个或多个其它附加装置。因此，作为示例，物品可以进一步包括至少一个附加标识符。检测器可适于从标识符中读出至少一项验证信息。为了该目的，取决于标识符的性质，诸如通过使用光学读出装置和/或无线或有线读出装置，检测器可以包括用于读出标识符的至少一个读出装置。评估装置可适于在验证物品的身份期间使用至少一项验证信息。因此，作为示例，评估装置可适于将至少一项验证信息与至少一个传感器信号和/或与其衍生的至少一项信息比较。作为示例，至少一项验证信息可以通过安全标记对应于特定束特性或光束的束特性的特定修改，并且因此可确定上述预定传感器信号或预定修改。评估装置可适于将该预定传感器信号或预定修改与至少一个光学传感器的实际传感器信号或其衍生的实际修改比较，以便验证物品的身份。因此，作为示例，如清晰版本或以编码形式的至少一项验证信息描述了光束的至少一个预定焦点位置，并且评估装置可适于从传感器信号导出实际焦距，并适于将实际焦点位置与预定焦点位置比较。通常，独立于在此过程中使用的实际束参数或修改，在检测到预定值与实际值的偏差(诸如超过公差值的偏差)或反之亦然的情况下，标识可导致否定的结果，而以其它方式，标识可导致肯定的结果。尽管如此，许多其它过程是可行的。
在使用至少一个附加标识符的情况下，至少一个附加标识符通常可以完全或部分地实现到光学装置中和/或可以完全或部分地附接到物品。作为示例，此外可以使用一个或多个芯片、标牌和/或标签。至少一个附加标识符具体地可包括光学可读标识符和电子可读标识符中的至少一个标识符。作为示例，一个或多个光学可读标识符可以通过使用一个或多个条形码来实现。另外地或可替代地，一个或多个电子可读标识符，诸如无线或无接触或经由接触可读地或以线装方式的可读标识符，可以通过使用一个或多个快速频率识别芯片(RFID)来实施，诸如在一个或多个RFID标签中实施。
如以上所概述的，验证系统可用于各种目的。在不限制进一步应用的可能性的情况下，物品具体可以选自由如下组成的组：用于支付的物品，优选信用卡和/或钞票；身份证；药品；包装。
进一步的方面提到安全标记的上述实施例。因此，如以上所概述的，安全标记优选适于修改光束的至少一个光束参数。因此，通常安全标记适于修改的光束的至少一个特性，其中至少一个特性和/或其修改可由验证装置的检测器检测到。然而，此外安全标记可以提供通过直接光学检查可检测(诸如通过肉眼检查)的一个或多个可见效应。因此，作为示例，安全标记可以包括至少一个可见特征，优选地用肉眼可见的至少一个特征，更优选地为颜色滤波器、全息图、反射元件、适于改变附加光束或环境光的光束强度的元件中的一个或多个。
从而，通常用户可用肉眼确定安全标记是否有效。安全标记可适于改变诸如光束的至少一个束几何形状的至少一个束特性，其用肉眼几乎看不见。此外，安全标记可适于提供至少一个可见特征，诸如意味着颜色、强度或反射效应的特征。从而，可以提供附加的安全特征，并且用户可以通过用肉眼检查来确定安全标记的有效性。更全面的评估可以通过使用检测器而发生。
在本发明的另一个方面中，公开了一种用于验证物品身份的方法。该方法包括可以以给定的顺序或以不同的顺序来实施的下面的方法步骤。此外，两个或更多或甚至所有的方法步骤可以按顺序或至少部分地同时实施。另外，一个、两个或多个或甚至所有的方法步骤可以一次或重复地执行。该方法可以进一步包括附加方法步骤。由该方法包括的方法步骤如下：
-通过使用至少一个照射源，采用至少一个光束照射物品的至少一个安全标记；
-在光束与安全标记的相互作用之后，通过使用检测器来检测光束，检测器具有至少一个光学传感器，其中光学传感器具有至少一个传感器区域，其中光学传感器被设计成以取决于由光束对传感器区域的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定照射的相同总功率，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
-通过使用至少一个评估装置，评估传感器信号，并且基于传感器信号来验证物品的身份。
对于进一步的细节、定义或潜在的实施例，可以参考如以上所公开或如在下面进一步详细公开的验证装置和验证系统。因此，具体地，该方法可暗示诸如在如以上所公开或如在下面进一步详细公开的一个或多个实施例中使用根据本发明的验证装置和/或验证系统。
在本发明的另一个方面，公开了用于验证物品的身份的光学传感器的用途。在其中，光学传感器具有至少一个传感器区域，其中光学传感器被设计成以取决于由光束对传感器区域的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定照射的相同总功率，传感器信号取决于在传感器区域中的光束的束横截面。因此，通常提出了用于验证物品的身份的FiP传感器的用途。具体地，光学传感器可以是或者可以包括至少一种有机光检测器，优选为有机太阳能电池，更优选为染料敏化有机太阳能电池，并且最优选为固体染料敏化有机太阳能电池。光学传感器可包括至少一个光敏层设置，光敏层设置优选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，其中光伏材料可包括至少一种有机材料。更具体地，光敏层设置可包括n半导体金属氧化物，优选为纳米多孔n半导体金属氧化物，其中光敏层设置进一步可包括在n半导体金属氧化物的顶部上沉积的至少一种固体p半导体有机材料。n半导体金属氧化物可通过使用至少一种染料来敏化。第一电极或第二电极中的至少一个电极可以是完全或部分透明的。对于光学传感器的进一步细节，可参考上面给出或在下面进一步详细给出的实施例。
作为示例，在根据本发明的验证装置、验证系统、方法和用途中，光学传感器可以包括至少一个基板和设置在其上的至少一个光敏层设置。如在此所使用的，表述“基板”通常是指向光学传感器提供机械稳定性的载体元件。如将在下面更详细概述的，基板可以是透明基板和/或不透明基板。作为示例，基板可以是板状基板，诸如滑片和/或箔。基板通常可以具有100μm至5mm的厚度，优选为500μm至2mm的厚度。然而，其它厚度是可行的。
如在此进一步所使用的，“光敏层”设置通常是指具有两层或多层的实体，该实体通常具有光敏特性。因此，光敏层设置能够将在一个或多个可见、紫外或红外光谱范围中的光转换成电信号。为了该目的，可以使用大量的物理和/或化学效应，诸如光效应和/或有机分子的激发和/或在光敏层设置内的激发物质的形成。
光敏层设置可以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。如将在下面更详细概述的，光敏层设置可实施为使得第一电极最接近基板，并且因此实施为底部电极。可替代地，第二电极可以最接近基板，并且因此可实施为底部电极。通常如在此所使用的，表述“第一”和“第二”仅用于识别目的，而不旨在任何排序和/或不旨在表示光敏层设置的任何顺序。通常，术语“电极”指的是能够电接触夹在电极之间的至少一种光伏材料的光敏层设置元件。因此，每一个电极可以提供接触光伏材料的导电材料的一层或多层和/或场。此外，电极中的每一个电极可以提供附加电引线，诸如用于接触第一电极和/或第二电极的一个或多个电引线。因此，第一和第二电极中的每一个电极可以提供分别用于接触第一电极和/或第二电极的一个或多个接触垫。
如在此所使用的，“光伏材料”通常是提供光敏层设置的上述光敏性的一种材料或材料组合。因此，光伏材料可以提供材料的一层或多层，该材料在一个或多个可见、紫外或红外光谱范围中的光的照射下能够生成电信号，优选为指示照射强度的电信号。因此，光伏材料可以包括一种或多种光伏材料层，通过自身或组合，该光伏材料层能够响应于诸如电子和/或空穴的照射而生成正和/或负电荷。光伏材料可包括至少一种有机材料。
如在此所使用的，术语“夹”通常是指如下事实，即光伏材料至少部分地位于第一电极和第二电极之间的中间空间中，尽管事实上可存在光伏材料的位于第一电极和第二电极之间的中间空间外侧的其它区域。
如以上所概述的，第一电极和第二电极中的一个电极可以形成最接近基板的底部电极，而另一个电极可形成朝向远离基板的顶部电极。此外，第一电极可以是光敏层设置的阳极，而第二电极可以是光敏层设置的阴极，或反之亦然。
具体地，第一电极和第二电极中的一个电极可以是底部电极，而第一电极和第二电极中的另一个电极可以是顶部电极。底部电极可以直接或间接地施加到基板，其中后者例如可能意味着插入在底部电极和基板之间的一个或多个缓冲层或保护层。光伏材料可施加到底部电极，并且可以至少部分地覆盖底部电极。如以上所概述的，底部电极的一个或多个部分可以由至少一种光伏材料保持未覆盖，诸如用于接触的目的。顶部电极可施加到光伏材料，以使得顶部电极的一个或多个部分位于光伏材料的顶部上。如以上进一步概述的，顶部电极的一个或多个附加部分可以位于其它地方，诸如用于接触的目的。因此作为示例，底部电极可以包括一个或多个接触垫，其由该光伏材料保持未覆盖。类似地，顶部电极可以包括一个或多个接触垫，其中接触垫优选位于由光伏材料涂覆的区域外侧。
如以上所概述的，基板可以是不透明的或至少部分透明的。如在此所使用的，术语“透明”是指如下事实，即在一个或多个可见光谱范围、紫外光谱范围或红外光谱范围中，光可以至少部分地穿透基板。因此，在一个或多个可见光谱范围、红外光谱范围或紫外光谱范围中，基板可具有至少10％，优选至少30％，或更优选至少50％的透明度。作为示例，玻璃基板、石英基板、透明塑料基板或其它类型的基板可以用作透明基板。此外，可使用多层基板，诸如叠层。
如以上所概述的，第一电极或第二电极中的一个或两者可以是透明的。因此，取决于光学传感器的照射方向，底部电极、顶部电极或两者都可以是透明的。作为示例，在使用透明基板的情况下，优选至少底部电极是透明电极。在底部电极是第一电极的情况下和/或底部电极用作阳极的情况下，优选底部电极包括透明导电氧化物(诸如铟锡氧化物、氧化锌、氟掺杂的氧化锡或两种或更多种这些材料的组合)中的至少一层。在使用透明基板和透明底部电极的情况下，光学传感器的照射方向可以通过基板。在使用不透明基板的情况下，底部电极可以是透明或不透明的。因此，作为示例，不透明电极可以包括通常任意厚度的一个或多个金属层，诸如银和/或其它金属中的一个或多个层。作为示例，底部电极和/或第一电极可以具有3eV至6eV的功函数(work function)。
如以上所概述的，顶部电极可以是不透明的或透明的。在光学传感器的照射通过基板和底部电极发生的情况下，顶部电极可以是不透明的。在照射通过顶部电极发生的情况下，优选顶部电极是透明的。尽管如此，如将在下面进一步详细概述的，至少在光的一个或多个光谱范围中，整个光学传感器可以是透明的。在这种情况下，底部电极和顶部电极二者可以是透明的。
为了创建透明的顶部电极，可以使用各种技术。因此作为示例，顶部电极可包括诸如氧化锌的透明导电氧化物。作为示例，通过使用适当的物理气相沉积技术，诸如溅射、热蒸发和/或电子束蒸镀，可施加透明导电氧化物。顶部电极(优选为第二电极)可以是阴极。可替代地，顶部电极也可用作阳极。特别在顶部电极用作阴极的情况下，顶部电极优选包括一个或多个金属层，诸如具有优选小于4.5eV的功函数的诸如铝的金属层。为了创建透明的金属电极，可以使用薄金属层，诸如具有小于50nm，更优选小于40nm或甚至更优选小于30nm的厚度的金属层。使用这些金属的厚度，可创建至少在可见光谱范围中的透明度。为了仍然提供足够的导电性，除了一个或多个金属层之外，顶部电极可以包括附加导电层，诸如在金属层和至少一种光伏材料之间施加的一个或多个导电有机材料。因此，作为示例，导电聚合物的一个或多个层可以插入在顶部电极的金属层和光电材料之间。
如以上所概述的，顶部电极可以是不透明的或透明的。如以上部分地解释的，在提供了透明的顶部电极的情况下，可适用若干种技术。因此，作为示例，顶部电极可包括一个或多个金属层。至少一个金属层可以具有小于50nm的厚度，优选地小于40nm的厚度，更优选地小于30nm的厚度，或甚至小于25nm或小于20nm的厚度。金属层可包括选自由以下组成的组的至少一种金属：Ag、Al、Au、Pt、Cu。另外地或可替代地，可以使用其它金属和/或金属的组合，诸如两个或更多个指定的金属和/或其它金属的组合。另外，可以使用包含两种或更多种金属的一种或多种合金。作为示例，可以使用由NiCr、AlNiCr、MoNb和AlNd组成的组中的一种或多种合金。然而，其它金属的使用是可能的。
顶部电极可以进一步包括嵌入在光电材料和金属层之间的至少一种导电聚合物。在本发明的范围内可用的导电聚合物的各种可能性存在。因此，作为示例，导电聚合物可以是固有导电的。作为示例，导电聚合物可包括一种或多种共轭聚合物。作为示例，导电聚合物可包括选自由如下组成的组的至少一种聚合物：聚3,4-亚乙基二氧基噻吩(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。
光学传感器可进一步包括保护光伏材料、第一电极或第二电极中的一个或多个至少部分地免于水分的至少一种封装。因此，作为示例，封装可以包括一个或多个封装层和/或可包括一个或多个封装帽。作为示例，选自由玻璃帽、金属帽、陶瓷帽和聚合物或塑料帽组成的组的一个或多个帽可施加在光敏层设置的顶部上，以便保护光敏层设置或其至少一部分免于水分。另外地或可替代地，可施加一个或多个封装层，诸如一种或多种有机和/或无机封装层。尽管如此，用于电接触底部电极和/或顶部电极的接触垫可位于帽和/或一个或多个封装层外侧，以便允许电极的适当电接触。
如以上所概述的，光学传感器，或者在提供多个光学传感器的情况下，光学传感器中的至少一个光学传感器可以实施为光伏装置，优选为有机光伏装置。因此，作为示例，光学传感器可以形成染料敏化太阳能电池(DSC)，更优选为固体染料敏化太阳能电池(sDSC)。因此如以上所概述的，光伏材料优选可以包括至少一种n半导体金属氧化物、至少一种染料和至少一种固体p半导体有机材料。如以上进一步所概述的，n半导体金属氧化物可以被细分成n半导体金属氧化物的至少一个致密层或固体层，用作第一电极的顶部上的缓冲层。此外，n半导体金属氧化物可以包括具有纳米多孔和/或纳米颗粒的特性的同一个或另一个n半导体金属氧化物的一个或多个附加层。通过在纳米多孔的n半导体金属氧化物的顶部上形成分离的染料层和/或通过浸泡n半导体金属氧化物层的至少一部分，染料可以将后者的层敏化。因此，通常纳米多孔n半导体金属氧化物可采用至少一种染料敏化，优选采用至少一种有机染料。
另外，在使用包括至少两个光学传感器的堆叠的情况下，光学传感器可以具有相同的光谱灵敏度和/或可具有不同的光谱灵敏度。因此作为示例，成像装置中的一个成像装置可以具有在第一波长带中的光谱灵敏度，以及成像装置中的另一个成像装置可以具有在第二波长带中的光谱灵敏度，第一波长带与所述第二波长带不同。通过评估采用这些成像装置生成的信号和/或图像，可生成颜色信息。在这种情况下，优选使用在成像装置的堆叠内的至少一个透明的光学传感器，如上文所讨论的。成像装置的光谱灵敏度可以以各种方式调节。因此，包括在成像装置中的至少一种光伏材料可适于提供特定的光谱灵敏度，诸如通过使用不同类型的染料。因此，通过选择适当的染料，可生成成像装置的特定光谱灵敏度。另外或可替代地，可使用用于调节成像装置的光谱灵敏度的其它部件。因此，作为示例，一个或多个波长选择元件可被使用并且可被分配给一个或多个成像装置，以使得根据定义，一个或多个波长选择元件变成相应成像装置的一部分。作为示例，可以使用一个或多个波长选择元件，其选自如下组成的组：滤波器(优选为颜色滤波器)、棱镜和分色镜。因此，通常通过使用一个或多个上述部件和/或其它部件，成像装置可调节成使得两个或更多个成像装置表现出不同的光谱灵敏度。
在下面，公开了具体关于可在该光敏层设置内使用的材料的光敏层设置的示例。如以上所概述，光敏层设置优选是太阳能电池光敏层设置，更优选为有机太阳能电池和/或染料敏化太阳能电池(DSC)，更优选为固体染料敏化太阳能电池(sDSC)。然而，其它实施例是可行的。
如以上所概述的，优选地光敏层设置包括至少一种光伏材料，诸如夹在第一电极和第二电极之间的包括至少两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n半导体金属氧化物、至少一种染料和至少一个p半导体有机材料中的至少一个层。作为示例，光伏材料可包括：具有诸如二氧化钛的n半导体金属氧化物的至少一个致密层的层设置；接触n半导体金属氧化物的致密层的n半导体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；将n半导体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；以及接触染料和/或n半导体金属氧化物的纳米多孔层的至少一种p半导体有机材料的至少一个层。
如将在下面进一步详细解释的，n半导体金属氧化物的致密层可形成在第一电极与纳米多孔n半导体金属氧化物的至少一个层之间的至少一个阻挡层。然而，应注意诸如具有其它类型缓冲层的实施例的其它实施例是可行的。
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半导体金属氧化物的至少一个层，并且第二电极优选接触p半导体有机材料的至少一个层。第一电极可以是接触基板的底部电极，而第二电极可以是面向远离基板的顶部电极。可替代地，第二电极可以是接触基板的底部电极，而第一电极可以是面向远离基板的顶部电极。优选地，第一电极和第二电极中的一个或两者是透明的。
在下面，将公开关于第一电极、第二电极和光伏材料(优选包括两种或更多种光伏材料的层设置)的一些选项。然而，应当指出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半导体金属氧化物的优选实施例，可以参考WO 2012/110924A1、美国临时申请No.61/739,173、No.61/749,964或No.61/867,169或国际专利申请PCT/IB2013/061095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半导体金属氧化物可以是单个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(也称为固体膜)中，和/或在n半导体金属氧化物的至少一个纳米多孔膜(也称为纳米颗粒膜)中。同样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，在该情况下纳米颗粒被理解为是指具有小于0.1微米的平均粒径的颗粒。纳米颗粒氧化物通常通过烧结过程施加到导电基板(即，具有导电层的载体作为第一电极)作为具有大的表面积的薄多孔膜。
优选地，光学传感器使用至少一个透明基板。然而，使用一个或多个不透明基板的设置是可行的。
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，特别是塑料片或薄膜，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。在期望并使用不透明的第一电极的情况下，可以使用厚的金属膜。
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。这使具有难度仅可实现的大量最终用途可行，就算可行，也是采用刚性基板，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半导体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半导体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，这种缓冲层可以依次以受控的方式利用，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情况下，问题随着电荷载体的不必要重组而经常发生。在这方面，在许多情况下缓冲层在固体单元中是特别有利的。
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减少的电解质的固体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区域，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，敏化剂可以有利地与通常发现在这些太阳能电池中用途的所有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薄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，即不需要的重组过程的可能性下降，并且染料子单元的内部电阻减小。对于n半导体金属氧化物，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，一种或多种染料在WO 2012/110924 A1、美国临时申请No.61/739,173、No.61/749,964或No.61/867,169或国际专利申请PCT/IB2013/061095中公开，其全部内容通过参考包括在此。另外地或可替代地，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，其全部内容也通过参考包括在此。
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-5350 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(具有经由烯烃基自由基键合的羧基基团，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 053995A1或WO 2007/054470 A1中描述的二萘嵌苯衍生物、terrylene(聚酯纤维)衍生物以及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。同样可以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同时高稳定性的光伏元件。
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 102005 053 995 A1的quaterrylene衍生物I)的范围。基于terrylene的Rylene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rylene衍生物的混合物。有时，使用不同rylene的同源物同样是可取的。
rylene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实现键合。在DE 10 2005 053 995 A1中所述的rylene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。
特别优选的是，何时在分子的一端的染料具有使其到n型半导体膜的固定可行的锚固基团。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，并且同样防止已经释放到半导体的电子重组。
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 053995 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rylene。
染料可以以简单的方式固定到n半导体金属氧化膜(诸如纳米多孔n半导体金属氧化物层)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0.5小时至24小时)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。这可以例如通过浸渍金属氧化物涂覆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半导体有机材料
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半导体有机材料，优选至少一种固体p半导体材料，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，所述这种有机p型半导体可单独或另外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半导体金属氧化物的电子与固体p导体的重组，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的有机材料，也就是说正电荷载体。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自由基阳离子。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半导体特性的一个或多个掺杂剂。影响p型半导体的选择的显著参数是空穴迁移率，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p型半导体，其基于诸如聚噻吩和多芳胺的聚合物，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，优选螺环-MeOTAD，和/或在Leijtens等人在ACS Nano,VOL.6,NO.2,1455-1462(2012)中公开的一个或多个p型半导体材料。此外，从现有技术的以上描述中同样可以参考关于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个p导电有机材料给至少一个载体元件来产生，其中应用例如从包括至少一个p导电有机材料的液相沉积来实现。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、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，并且至少两个R1、R2以及R3自由基是-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)
另外或可替代地，可使用如在JPH 08292586 A中公开的一个或多个有机p型半导体。
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加工的。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个螺环化合物。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构成部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自由基每一个独立地选自取代的芳基自由基和杂芳基自由基，特别是选自取代的苯基自由基，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Rr、Rs、Rt、Ru、Rv、Rw、Rx以及Ry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，Rr、Rs、Rt、Ru、Rv、Rw、Rx以及Ry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-半导体化合物，特别是低分子量和/或低聚物和/或聚合物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“烷基自由基”一般应理解为是指被取代的或未取代的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被取代的C6-C30-芳基自由基，其中芳族环不包括任何环杂原子。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)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自由基，其中两个或所有三个自由基是芳族；以及同样双环或三环自由基，其中仅一个环是芳族的；以及同样三环自由基，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单环、双环或经由单键或双键彼此结合的多环芳族环。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”应理解为是指可选取代的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。杂芳基自由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自由基。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自由基，其中两个或所有的三个自由基是芳族；以及同样双环或三环自由基，其中仅一个环是芳族的；以及同样三环自由基，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。
在本发明的上下文中，术语“可选取代”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，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。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中的至少两个是对位-OR和/或-NR2取代基。至少两个自由基在此可以是仅-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，因为R1、R2和R3自由基中的至少四个是对位-OR和/或-NR2取代基。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的特别优选化合物是值得注意的，因为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，或另外可以是不透明的。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-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，其全部内容通过参考包括在此。
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，借助于受迫穿过吸收层至少两次的光子来增加。这种层结构同样被称为“聚光器”，并同样例如在WO02/101838(特别是页23-24)中描述。
在下文中，描述了包括两个或多个光学传感器和具有潜在评估技术的光学传感器和传感器堆叠的一些示例性实施例。
作为示例，所述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。可包括附加部件，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。另外，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。
如以上所概述的，假定由光束的照射的相同总功率，至少一个传感器信号取决于在至少一个光学传感器的传感器区域中的修改光束的束横截面。如在此所使用的，术语束横截面通常是指在特定位置处光束的横向延伸或由光束生成的光斑。在生成圆形光斑的情况下，半径、直径或高斯束束腰或两倍的高斯束束腰可以用作束横截面的测量。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法，诸如通过确定具有与同样称为等效束横截面的非圆形光斑相同面积的圆的横截面来确定。
因此，假定由光束对传感器区域的照射的相同总功率，具有第一束直径或束横截面的光束可生成第一传感器信号，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传感器信号不同的第二传感器信号。因此，通过比较传感器信号，可生成关于束横截面(特别关于束直径)的一项信息或至少一项信息。对于该效应的细节，可参考WO 2012/110924 A1、美国临时申请No.61/739,173、No.61/749,964或No.61/867,169或国际专利申请PCT/IB2013/061095中的一个或多个。具体在光束的一个或多个束特性已知的情况下，具体在与至少一个安全标记相互反应之前，诸如通过提供良好定义的光束和/或通过使用良好定义的光学系统和/或通过测量束特性，通过光束与安全标记的相互作用，引入到光束中的修改可因此从在至少一个传感器信号和安全标记的相应特性之间的已知关系导出。由此，作为示例，可确定诸如由安全标记的透镜效应的聚焦或散焦。作为示例，包含在安全标记内的一个或多个透镜(诸如一个或多个菲涅耳透镜)的焦距可形成安全标记的至少一个特性参数，该特性参数可由FiP测量确定并且可用于验证和/或标识目的。已知的关系可以在评估装置中存储作为算法和/或作为一个或多个校准曲线。作为示例，具体地对于高斯束，在束直径或束腰和相应的深度之间的关系可以通过使用在束腰和包含在安全标记内的透镜的焦距之间的高斯关系而容易导出。
同样被称为FiP效应(暗指束横截面φ影响由光学传感器生成的电力P的效应)的上述效果可取决于或可以由光束的适当调制加强，如在WO 2012/110924 A1、美国临时申请No.61/739,173、No.61/749,964或No.61/867,169或国际专利申请PCT/IB2013/061095中的一个或多个中所公开的。因此，可选地，检测器可以进一步具有用于调制至少一个光束的至少一个调制装置。调制装置可以完全或部分地实现成至少一个照射源和/或可以完全或部分地被设计为分离的调制装置。借助于示例，验证装置和/或检测器可以被设计为采用诸如0.1Hz至10kHz的0.05Hz至1MHz的频率实现光束的调制，特别用于FiP效应的目的。
光束的调制可发生在不同的频率范围中和/或可以以各种方式来建立。因此，检测器可以进一步具有至少一个调制装置。通常，光束的调制应理解为是指如下过程，其中相应光束的总功率和/或相位，最优选为总功率是优选周期性变化的，特别是随着一个或多个调制频率变化。特别地，周期性调制可以在照射总功率的最大值和最小值之间实现。最低值可以是0，但同样可以是>0，以使得借助于示例，不必实现完全调制。调制可例如在照射源和安全标记之间和/或在安全标记和至少一个光学传感器之间的光路径中实现。可替代地或另外地，调制同样可以由照射源本身执行。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叶轮，其优选以恒定速度旋转并且能够由此周期性地中断照射。然而可替代地或另外，同样可以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地，至少一个可选的照射源本身同样可以被设计成例如通过具有调制的强度和/或总功率(例如周期性调制的总功率)的所述照射源本身，和/或通过实施为脉冲照射源(例如为脉冲激光器)的所述照射源，来生成调制照射。因此，借助于示例，至少一个调制装置同样可以全部或部分地集成到照射源。
检测器可被设计成检测在不同调制情况下的至少两个传感器信号，特别是在相应不同调制频率处的至少两个传感器信号。在该情况下，评估装置可被设计成通过评估至少两个传感器信号来生成关于物品的身份的至少一项信息。
通常，光学传感器可以以如下方式设计，即假定照射的相同总功率，至少一个传感器信号取决于由修改光束的照射调制的调制频率。进一步的细节和示例性实施例将在下面给出。频率依赖性的该特性具体提供在DSC中，并且更优选地提供在sDSC中。然而，其它类型的光学传感器，优选为光检测器，并且更优选为有机光检测器可表现该效应。
优选地，至少一个光学传感器是薄膜装置，具有优选不超过1mm，更优选至多500μm或甚至更小的厚度的层设置。因此，光学传感器的传感器区域可以是或者可以包括可由朝向对象的相应装置的表面形成的传感器区域。
优选地，光学传感器的传感器区域可以由一个连续的传感器区域，诸如每一装置的一个连续传感器区域或传感器表面形成。因此，优选地光学传感器的传感器区域或在提供多个光学传感器的情况下(诸如光学传感器的堆叠)，光学传感器的每一个传感器区域可以通过正好一个连续传感器区域形成。传感器信号优选为光学传感器的整个传感器区域的均匀传感器信号，或者在提供多个光学传感器的情况下，是用于每一个光学传感器的每一个传感器区域的均匀传感器信号。
如以上所概述的，检测器优选具有多个光学传感器。更优选地，多个光学传感器诸如沿着检测器的光轴来堆叠。因此，光学传感器可以形成光学传感器堆叠。可将光学传感器堆叠优选取向成使得光学传感器的传感器区域垂直于光轴来取向。因此作为示例，单个光学传感器的传感器区域或传感器表面可以平行取向，其中轻微的角公差可能是可容差的，诸如不超过10°，优选不超过5°的角公差。
光学传感器优选布置成使得光束优选顺序地照射所有光学传感器。具体在该情况下，优选由每一个光学传感器生成至少一个传感器信号。该实施例是特别优选的，因为光学传感器的堆叠设置允许传感器信号的简单和有效的归一化，即使光束的总体功率或强度是未知的。因此，单个传感器信号可以已知为由同一个光束生成。因此，评估装置可以适于归一化传感器信号。评估装置可进一步适于生成关于独立于光束强度的物品身份的信息的至少一项。为了该目的，用途可由如下事实构成，即在单个传感器信号由同一个光束生成的情况下，在单个传感器信号中的差异仅是由于在单个光学传感器的相应传感器区域的位置处的光束横截面中的差异。因此，通过比较单个传感器信号，可以生成关于束横截面的信息，即使光束的总功率是未知的。从束横截面，特别是通过利用在光束的横截面与深度之间的已知关系，可获得关于深度的信息。
此外，光学传感器的上述堆叠和由这些堆叠的光学传感器的多个传感器信号的生成可由评估装置使用，以便以在光束的束横截面与深度之间的已知关系来解算模糊性。
根据本发明的装置和方法提供优于已知的装置和方法的大量优点。因此，从上述的现有技术文献已知的上述FiP效应可与在验证装置中的至少一个安全标记结合使用。验证装置可以在商店、自动取款机、自动售货机等中使用。如可采用本验证装置和验证系统执行的有源FiP测量可涉及(1)照射源，诸如照射物品的灯；(2)诸如对象的物品，具有反射和/或透射由照射源产生的光束的一个或多个安全标记；(3)可选地，一个或多个传送装置，诸如将光束聚焦到安全标记上和/或将光束聚焦到检测器的至少一个光学传感器上的一个或多个透镜；(4)至少一个检测器，其具有表现出上述FiP效应的至少一个光学传感器。项(1)、(3)和(4)可以是验证装置的一部分，此外，项(2)可形成验证系统的一部分。诸如用于验证钞票和/或信用卡的安全标记验证测量可能涉及(a)采用至少一个光束照射要验证的物品；(b)光束与附接到和/或集成到物品的至少一个安全标记的相互作用，其中至少一个光束被完全或部分地反射和/或透射；(c)通过使用具有表现出上述FiP效应的至少一个光学传感器的至少一个检测器，并通过使用至少一个评估装置，检测并评估光束。诸如灯的照射源可以发射可进一步由颜色滤波器修改的良好定义的波长或波长规则。因此，通常的验证装置且更具体地照射源可以包括诸如一个或多个颜色滤波器的一个或多个波长选择元件。
如以上所概述的，安全标记可以是或者可以包含完全或部分反射的安全标记或完全或部分透射的安全标记中的一个或多个。安全标记通常可适于基于透射和/或反射修改光束。修改的示例是：偏振变化、波长变化、光束的聚焦或散焦(例如通过透镜、菲涅耳透镜等)，或修改光束的方向。诸如通过改变在对象平面中的颜色、极性、焦点等中一个或多个，安全标记同样可引入诸如xy结构的二维结构到光束中。如果物品允许，则诸如通过提供多个完全或部分反射表面或具有几个不同焦点的透镜，透射或反射同样可导致光具有在至少一个光学传感器(即至少一个FiP传感器)上的几个焦点。安全标记本身可以实施成使得安全标记的再现特别对于潜在的侵权和/或伪造是困难的。
至少一个验证装置的检测器可以包含至少一个FiP传感器，其可制作为使得良好定义的FiP信号必须被测量以确认安全。因此，通常，基于至少一个光学传感器的至少一个传感器信号，评估装置可以执行至少一个验证步骤。至少一个光学传感器(即至少一个FiP传感器)同样可以包含有限可用性的一种或多种染料。此外，检测器可以包含具有不同光谱灵敏度的多个光学传感器，其中评估装置可适合于比较具有不同光谱灵敏度的光学传感器的传感器信号，以便生成至少一项颜色信息，诸如用于评估在与至少一个安全标记的相互作用之后的光束颜色。因此，在与至少一个安全标记的相互作用之后的光束颜色变化可被评估并且可用作能够用于物品验证的附加项信息。如以上所概述的，FiP效应同样可以与其它的标识效应或技术结合使用，诸如与至少一个RFID标签结合使用，其中至少一个安全标记和至少一个标识符(诸如至少一个RFID标签)可以是诸如在组合的标识符中和/或作为单独的标识符附接到物品或集成到光学装置中的一个或两者。
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1：一种用于验证物品身份的验证装置，该验证装置包括：
-至少一个照射源，用于采用至少一个光束照射物品的至少一个安全标记；
-至少一个检测器，其适于在光束与安全标记的相互作用之后检测，检测器具有至少一个光学传感器，其中光学传感器具有至少一个传感器区域，其中光学传感器被设计成以取决于由光束对传感器区域的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定照射的相同总功率，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，其适于评估传感器信号，并且适于基于传感器信号来验证物品的身份。
实施例2：根据前述实施例的验证装置，其中评估装置适于通过评估传感器信号来确定光束的至少一个特性的至少一个修改，该修改由光束与安全标记的相互作用引起。
实施例3：根据前述实施例的验证装置，其中评估装置适于将光束的至少一个特性的修改与至少一个预定修改比较。
实施例4：根据前述实施例的验证装置，其中评估装置适于在修改与预定修改对应的情况下验证物品的身份，并且在修改无法与预定修改对应的情况下否定光学装置的身份验证。
实施例5：根据两个前述实施例中任何一项的验证装置，其中评估装置适于经由至少一个电子接口从数据存储装置或数据传送中的至少一种来检索至少一个预定修改。
实施例6：根据四个前述实施例中任何一项的验证装置，其中由与安全标记的相互作用修改的光束的至少一个特性可以选自由如下组成的组：光束的束参数，束参数优选地选自由束腰、瑞利长度、焦点位置、在焦点位置处的束腰、高斯束参数组成的组；光束的偏振；光束的光谱特性，优选为光束的颜色和/或光束的波长；光束的聚焦或散焦；光束的传播方向。
实施例7：根据前述实施例中任何一项的验证装置，其中评估装置适于通过评估传感器信号并且通过考虑光束的已知束特性来确定在传感器区域中的光束的束横截面。
实施例8：根据前述实施例的验证装置，其中评估装置适于确定由与安全标记的相互作用引起的光束的束横截面的变化。
实施例9：根据前述实施例中任何一项的验证装置，其中验证装置进一步包括用于调制光束的至少一个特性(优选用于周期性调制光束强度)的至少一个调制装置。
实施例10：根据前述实施例中任何一项的验证装置，其中光学传感器是有机光检测器，优选为有机太阳能电池，更优选为染料敏化有机太阳能电池，以及最优选为固体染料敏化有机太阳能电池。
实施例11：根据前述实施例中任何一项的验证装置，其中光学传感器包括至少一个光敏层设置，该光敏层设置具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和夹在第一电极和第二电极之间的至少一种光伏材料，其中光伏材料包括至少一种有机材料。
实施例12：根据前述实施例的验证装置，其中光敏层设置包括n半导体金属氧化物，优选地为纳米多孔n半导体金属氧化物，其中光敏层设置进一步包括在n半导体金属氧化物的顶部上沉积的至少一种固体p半导体有机材料。
实施例13：根据前述实施例的验证装置，其中n半导体金属氧化物通过使用至少一种染料来敏化。
实施例14：根据三个前述实施例中任何一项的验证装置，其中第一电极或第二电极中的至少一个电极完全或部分透明。
实施例15：根据前述实施例中任何一项的验证装置，其中检测器进一步包括适于将光束传送到至少一个光学传感器的至少一个传送装置。
实施例16：根据前述实施例的验证装置，其中传送装置包括至少一个透镜或透镜系统。
实施例17：根据前述实施例中任何一项的验证装置，其中检测器包括至少两个光学传感器的堆叠。
实施例18：根据前述实施例的验证装置，其中堆叠的至少一个光学传感器是至少部分透明的。
实施例19：根据两个前述实施例中任何一项的验证装置，其中评估装置适于至少评估由堆叠的光学传感器中的至少两个光学传感器生成的传感器信号。
实施例20：根据前述实施例的验证装置，其中评估装置适于从由堆叠的至少两个光学传感器生成的至少两个传感器信号导出至少一个束参数。
实施例21：根据前述实施例中任何一项的验证装置，其中照射源包括至少一个激光器。
实施例22：根据前述实施例中任何一项的验证装置，其中照射源适于生成具有不同颜色的至少两个不同光束。
实施例23：根据前述实施例的验证装置，其中检测器适于在具有不同颜色的光束之间区分。
实施例24：根据前述实施例的验证装置，其中检测器包括具有不同光谱灵敏度的至少两个光学传感器。
实施例25：根据前述实施例中任何一项的验证装置，验证装置可以包括如下中的至少一个：现金箱；自动售货机；自动取款机(ATM)。
实施例26：一种验证系统，用于验证物品的身份，该验证系统包括根据前述实施例中任何一项的至少一个验证装置，验证系统进一步包括至少一个物品，该至少一个物品具有至少一个安全标记，该安全标记适于与至少一个光束相互作用，该安全标记适于当与光束相互作用时修改光束的至少一个特性。
实施例27：根据前述实施例的验证系统，其中安全标记包括选自如下组成的组的至少一个元件：适于修改光束的至少一个束参数的元件，束参数优选选自由束腰、瑞利长度、焦点位置、在焦点位置处的束腰、高斯束参数组成的组；透镜或透镜系统，优选为菲涅耳透镜；偏振器；光栅；用于改变光束的至少一个光谱特性的元件，优选至少一个元件选自由颜色滤波器和波长选择反射元件组成的组；用于改变光束的传播方向的元件，优选为反射元件。
实施例28：根据指的是验证系统的前述实施例中任何一项的验证系统，其中安全标记是反射安全标记和透射安全标记中的一个。
实施例29：根据指的是验证系统的前述实施例中任何一项的验证系统，其中照射源包括适于将光束聚焦到安全标记上的至少一个传送装置。
实施例30：根据指的是验证系统的前述实施例中任何一项的验证系统，其中安全标记适于生成在光束内的二维结构，其中检测器适于至少部分地确定二维结构。
实施例31：根据指的是验证系统的前述实施例中任何一项的验证系统，其中安全标记适于将光束划分成至少两个部分的光束。
实施例32：根据前述实施例的验证系统，其中部分光束具有不同的束传播特性，优选不同的焦点。
实施例33：根据两个前述实施例中任何一项的验证系统，其中安全标记包括具有不同焦距的至少两个透镜。
实施例34：根据指的是验证系统的前述实施例中任何一项的验证系统，其中物品进一步包括至少一个附加标识符，其中验证装置适于从附加标识符读出至少一项验证信息，以及其中评估装置适于在验证物品的身份期间使用该验证信息。
实施例35：根据前述实施例的验证系统，其中至少一个附加标识符包括光学可读标识符和电子可读标识符中的至少一个。
实施例36：根据两个前述实施例中任何一项的验证系统，其中至少一个附加标识符包括条形码和RFID芯片中的至少一个。
实施例37：根据指的是验证系统的前述实施例中任何一项的验证系统，其中物品选自由如下组成的组：用于支付的物品，优选信用卡和/或钞票；身份证；药品；包装。
实施例38：根据前述实施例中任何一项的验证系统，其中安全标记适于修改当与光束的相互作用时光束的至少两个特性。
实施例40：根据前述实施例中任何一项的验证系统，其中安全标记适于通过直接光学检查(优选采用肉眼)可检测。
实施例41：根据前述实施例的验证系统，其中安全标记可以包括至少一个可见特征，优选为用肉眼可见的至少一个特征，更优选为颜色滤波器、全息图、反射元件、强度改变元件中的一个或多个。
实施例42：一种方法，用于验证物品的身份，该方法包括如下步骤：
-通过使用至少一个照射源，采用至少一个光束照射物品的至少一个安全标记；
-在光束与安全标记的相互作用之后，通过使用检测器来检测光束，该检测器具有至少一个光学传感器，其中光学传感器具有至少一个传感器区域，其中光学传感器被设计成以取决于由光束对传感器区域的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定照射的相同总功率，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
-通过使用至少一个评估装置，评估传感器信号，并且基于传感器信号来验证物品的身份。
实施例43：根据前述实施例的方法，其中使用根据指的是验证装置的前述权利要求中任何一项的验证装置和/或根据指的是验证系统的前述权利要求中任何一项的验证系统。
实施例44：一种用途，用于验证物品的身份的光学传感器，该光学传感器具有至少一个传感器区域，其中光学传感器被设计成以取决于由光束对传感器区域的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定照射的相同总功率，传感器信号取决于在传感器区域中的光束的束横截面。
实施例45：根据前述实施例的用途，其中光学传感器是有机光检测器，优选为有机太阳能电池，更优选为染料敏化有机太阳能电池，以及最优选为固体染料敏化有机太阳能电池。
实施例46：根据两个前述实施例中任何一项的验证装置，其中光学传感器包括至少一个光敏层设置，该光敏层设置具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和夹在第一电极和第二电极之间的至少一种光伏材料，其中光伏材料包括至少一种有机材料。
实施例47：根据前述实施例的用途，其中光敏层设置包括n半导体金属氧化物，优选为纳米多孔n半导体金属氧化物，其中光敏层设置进一步包括在n半导体金属氧化物的顶部上沉积的至少一种固体p半导体有机材料。
实施例48：根据前述实施例的用途，其中n半导体金属氧化物通过使用至少一种染料来敏化。
实施例49：根据三个前述实施例中任何一项的用途，其中第一电极或第二电极中的至少一个电极完全或部分透明。
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示出根据本发明的验证装置和验证系统的第一示例性实施例；
图2示出根据本发明的验证装置和验证系统的第二示例性实施例；以及
图3示出由于光束与安全标记的相互作用，在验证装置的检测器内的焦点位置偏移的示例性实施例。
具体实施方式
在图1中，描绘了均适于验证物品114的身份的验证装置110和验证系统112的第一示例性实施例。验证装置110包括照射源116、检测器118和评估装置120。除了验证装置110之外，验证系统112还包括其身份将要被验证的至少一个物品114。
可包括诸如一个或多个激光器或其它类型光源的一个或多个光源的照射源116适于生成至少一个光束122。验证装置110适于将光束122引导到至少一个安全标记124上，该安全标记124可以完全或部分集成到物品114中和/或可附接到物品114。在图1中所示的示例性实施例中，安全标记124是可允许入射光束122的透射的透射安全标记。因此，光束122通过安全标记122透射并且被引导朝向检测器118。当与光束122相互作用时，安全标记124适于以预定的方式修改光束122的至少一个特性，这对于安全标记124和/或物品114是独特和/或特定的。因此，通过由安全标记124评估光束122的至少一个特性的修改时，可以验证安全标记124的身份进而物品114的身份。作为示例并且如图1所示，安全标记124可包含一个或多个透镜126，诸如一个或多个菲涅耳透镜。由此，作为安全标记124的光束122的潜在修改的示例性实施例，光束122可以以特有的方式聚焦和/或散焦，例如通过偏移光束122的焦点，如将在下面参考图3进一步详细概述的。
检测器118包括一个或多个光学传感器128，每一个光学传感器128具有至少一个传感器区域130。作为示例，每一个光学传感器128和/或光学传感器128中的至少一个可以包括至少一个传感器区域130。光学传感器128适于以取决于由光束对传感器区域130的照射的方式来生成至少一个传感器信号。给定照射的相同总功率，传感器信号取决于束横截面，诸如取决于由在传感器区域130中光束122生成的光斑的直径或等效直径。因此，通过评估光学传感器128的传感器信号，可以检测到在传感器区域130中(诸如在传感器区域130的敏感区域中)的光束122的束直径或等效直径。
检测器118连接到至少一个评估装置120。因此，至少一个光学传感器128的至少一个传感器信号可直接或间接地传送到评估装置120。评估装置120可进一步完全或部分地集成到检测器118中。评估装置120可以进一步连接到至少一个照射源116，以便控制至少一个照射源116的功能。此外，评估装置120可以完全或部分地集成到照射源116中，或反之亦然。应当指出的是，尽管元件116、118和120在图1中被描绘为单独和分离的部件，但是两个或更多个这些部件(诸如到共同的装置或共同的壳体中)的完全或部分集成是可能的。
评估装置120适于评估至少一个光学传感器128的上述传感器信号。因此，如以上所概述的，上述光学传感器128被设计为表现出上述FiP效应的FiP传感器。对于至少一个光学传感器128的潜在设置的示例性实施例，可参考上面给出的说明书和/或参考上述现有技术文献中的一个或多个。具体地，可以参考WO 2012/110924 A1(其内容通过参考包括在此)以及国际专利申请PCT/IB2013/061095(其全部内容通过参考也包括在此)中的一个或多个。其它实施例是可行的。
评估装置适于评估至少一个光学传感器128的至少一个传感器信号并且适于基于至少一个传感器信号来验证物品114的身份。因此，作为示例，评估装置120可适于将至少一个传感器信号与至少一个预定传感器信号直接或间接地比较，以便验证物品的身份。因此，作为示例，通过将至少一个传感器信号和/或至少一个次级传感器信号或其导出的一项信息与至少一个预定传感器信号或信息项比较，评估装置120可适于找出物品114是否具有特定的身份，或可适于找出物品114实际上具有多个预定潜在身份中的哪个身份。至少一个预定传感器信号或预定项信息可以存储在评估装置120的至少一个数据存储装置132中，和/或可经由至少一个接口134检索。因此作为示例，评估装置120可适于从至少一个远程计算机和/或远程数据基站检索信息，诸如用于验证目的。在该实施例或其它实施例中，评估装置120可进一步适于诸如经由至少一个接口134，经由至少一个其它接口和/或经由至少一个显示器来提供验证过程的结果。作为示例，验证过程中的至少一个结果可以以电子格式和/或以一个或多个可见、可听或触觉格式来提供。该结果可以提供给另一个机器或计算机，和/或可提供给用户。作为示例，验证装置110可以是诸如现金箱的机器、用于验证信用卡或ATM卡的验证终端和/或取款机的一部分。
除了上面列出的部件之外，验证装置110可以包括一个或多个另外的装置。因此作为示例，验证装置110可以包括适于将光束122传送到安全标记124上和/或检测器118上的一个或多个输送装置136，诸如一个或多个透镜138。因此，至少一个传送装置136可以完全或部分地位于在与安全标记124的相互作用之前或之后的光束122的束路径中。此外，验证装置110可以包括一个或多个滤波器140和/或其它类型的波长选择元件，其再次可完全或部分位于与安全标记124的相互作用之前或之后的光束122的束路径中。此外，验证装置110可以包括一个或多个偏振器142，其再次可以完全或部分地位于与安全标记124的相互作用之前或之后的光束122的束路径中。
在图2中，示出了验证装置110和验证系统112的替代实施例。在图2中所示的实施例广泛地对应于图1的实施例。因此，关于图2中所示的设置的大多数元件或装置，可以参考上面图1的描述。
与图1所示的设置相反，图2的设置是反射设置。因此，在图2中所示的实施例中，安全标记124是完全或部分地反射入射光束122的反射安全标记。因此，照射源116和检测器118布置在物品114的同一侧上，其可以允许简化读取。另外，在该实施例中安全标记124可以实施为对物品114的附接件。作为示例，安全标记124可以完全或部分地实施为附接到物品114的贴纸或标签。因此，虽然图1的设置优选用于诸如信用卡或ATM卡(其允许安全标记124到物品114的主体的简单集成)的物品，但是用于图2所示的设置优选用于大规模制造，诸如例如物品或其它设置的包装。因此，安全标记124可以通过粘合剂附接到对象114，和/或可以简单地印刷到对象114上。因此，作为示例，反射安全标记124可经由印刷安全标记124到物品上和/或采用一个或多个安全标记124来标记物品114，通过大规模制造来制造。
在图3中，如以上所概述的，示出了通过安全标记124的光束122的三个不同的修改以及由检测器118的对其检测的示例性实施例。因此，作为示例，通过与安全标记124的相互作用，如例如在图1和/或图2中所示，诸如通过或光束122的散焦或聚焦，可以修改光束122中的至少一个束特性。由此，作为示例，光束122的焦点可以由安全标记124偏移。在图3中所示的示例性实施例中，示出了光束122的三个不同修改，导致沿光轴144分布的三个不同的焦点F1、F2和F3。因此，由于焦点的偏移，所以改变了由光学传感器128的传感器区域130内的相应光束122生成的束横截面(即光斑的直径和/或等效直径)。在原则上，表现出上述FiP效应的单个光学传感器128是足够的。然而，为了解决模糊度，多个光学传感器128是优选的。因此，多个光学传感器128可设置在沿光轴144堆叠的堆叠146中。由此，通过评估堆叠146的光学传感器128，可解算从如下事实导出的模糊度，即在焦点之前和之后的距离z处的束横截面是相同的。通过评估堆叠的光学传感器128的传感器信号，可以解算这些模糊度，并且可实际上确定焦点的位置。因此，安全标记124与入射光束122的相互作用的效应，诸如焦点偏移的效应，可以通过使用至少一个光学传感器128来确定。因此，通过比较例如焦点位置与预定的焦点位置和/或通过以任何其它方式评估焦点位置，可以进行安全标记124的验证进而物品114的验证。
使用至少一个安全标记124，上述FiP效应可以与其它的验证技术相结合。因此，如在图1的示例性实施例中所示，并且如可以实现到本发明的其它实施例中(诸如到图2的实施例中)，验证系统可以进一步包括附加标识符148，其可以是附接到物品114和集成到物品114中的一个或两者。作为示例，附加标识符148可以是或可以包括RFID标签。验证装置110可以进一步包括可以连接到评估装置120的至少一个读出装置150。作为示例，读出装置150可以是或可以包括RFID阅读器。从附加标识符148读出的信息可用于验证过程，作为附加标识。因此，作为示例，从附加标识符148获得的标识可以通过使用上述FiP效应和由安全标记124对光束122的修改的上述效应获得的标识信息比较。因此，验证过程可以进一步得到改善。
参考标记列表
110 验证装置
112 验证系统
114 物品
116 照射源
118 检测器
120 评估装置
122 光束
124 安全标记
126 透镜
128 光学传感器
130 传感器区域
132 数据存储装置
134 接口
136 传送装置
138 透镜
140 滤波器
142 偏振器
144 光轴
146 堆叠
148 附加标识符
150 读出装置
Claims (17)
1.一种验证装置(110)，用于验证物品(114)的身份，所述验证装置(110)包括：
-至少一个照射源(116)，用于采用至少一个光束(122)照射所述物品(114)的至少一个安全标记(124)；
-至少一个检测器(118)，其适于在所述光束(122)与所述安全标记(124)的相互作用之后检测，所述检测器(118)具有至少一个光学传感器(128)，其中所述光学传感器(128)具有至少一个传感器区域(130)，其中所述光学传感器(128)被设计成以取决于由所述光束(122)对所述传感器区域(130)的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定所述照射的相同总功率，所述传感器信号取决于在所述传感器区域(130)中的所述光束(122)的束横截面；以及
-至少一个评估装置(120)，其适于评估所述传感器信号，并且适于基于所述传感器信号来验证所述物品(114)的身份。
2.根据前述权利要求所述的验证装置(110)，其中所述评估装置(120)适于通过评估所述传感器信号来确定所述光束(122)的至少一个特性的至少一个修改，所述修改由所述光束(122)与所述安全标记(124)的相互作用引起。
3.根据前述权利要求所述的验证装置(110)，其中所述评估装置(120)适于将所述光束(122)的所述至少一个特性的修改与至少一个预定修改比较。
4.根据两个前述权利要求中的一项所述的验证装置(110)，其中由与所述安全标记(124)的相互作用修改的所述光束(122)的所述至少一个特性选自由如下组成的组：所述光束(122)的束参数，优选为束参数选自由束腰、瑞利长度、焦点位置、在焦点位置处的束腰、高斯束参数组成的组；所述光束(122)的偏振；所述光束(122)的光谱特性，优选为所述光束(122)的颜色和/或所述光束(122)的波长；所述光束(122)的聚焦或散焦；所述光束(122)的传播方向。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的验证装置(110)，其中所述评估装置(120)适于通过评估所述传感器信号并且通过考虑所述光束(122)的已知束特性来确定在所述传感器区域(130)中的所述光束(122)的束横截面。
6.根据前述权利要求所述的验证装置(110)，其中所述评估装置(120)适于确定由与所述安全标记(124)的相互作用引起的所述光束(122)的所述束横截面的变化。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的验证装置(110)，其中所述光学传感器(128)是有机光检测器，优选为有机太阳能电池，更优选为染料敏化有机太阳能电池，以及最优选为固体染料敏化有机太阳能电池。
8.根据前述权利要求中任何一项所述的验证装置(110)，其中所述光学传感器(128)包括至少一个光敏层设置，所述光敏层设置具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和夹在所述第一电极和所述第二电极之间的至少一种光伏材料，其中所述光伏材料包括至少一种有机材料。
9.根据前述权利要求所述的验证装置(110)，其中所述光敏层设置包括n半导体金属氧化物，优选为纳米多孔n半导体金属氧化物，其中所述光敏层设置进一步包括在所述n半导体金属氧化物的顶部上沉积的至少一种固体p半导体有机材料。
10.根据前述权利要求中任何一项所述的验证装置(110)，其中所述检测器(118)包括至少两个光学传感器(128)的堆叠(146)。
11.一种验证系统(112)，用于验证物品(114)的身份，所述验证系统(112)包括根据前述权利要求中任何一项所述的至少一个验证装置(110)，所述验证系统(112)进一步包括至少一个物品(114)，所述至少一个物品(114)具有至少一个安全标记(124)，所述安全标记(124)适于与所述至少一个光束(122)相互作用，所述安全标记(124)适于当与所述光束(122)相互作用时修改所述光束(122)的至少一个特性。
12.根据前述权利要求所述的验证系统(112)，其中所述安全标记(124)包括选自由如下组成的组的至少一个元件：适于修改所述光束(122)的至少一个束参数的元件，优选束参数选自由束腰、瑞利长度、焦点位置、在焦点位置处的束腰、高斯束参数组成的组；透镜(126)或透镜系统，优选为菲涅耳透镜；偏振器；光栅；用于改变所述光束(122)的至少一个光谱特性的元件，优选至少一个元件选自由颜色滤波器和波长选择反射元件组成的组；用于改变所述光束(122)的传播方向的元件，优选为反射元件。
13.根据指的是验证系统(112)的前述权利要求中任何一项所述的验证系统(112)，其中所述安全标记(124)是反射安全标记(124)和透射安全标记(124)中的一个。
14.根据指的是验证系统(112)的前述权利要求中任何一项所述的验证系统(112)，其中所述安全标记(124)适于生成在所述光束(122)内的二维结构，其中所述检测器(118)适于至少部分地确定所述二维结构。
15.根据指的是验证系统(112)的前述权利要求中任何一项所述的验证系统(112)，其中所述物品(114)进一步包括至少一个附加标识符(148)，其中所述验证装置(110)适于从所述附加标识符(148)读出至少一项验证信息，以及其中所述评估装置(120)适于在验证所述物品(114)的身份期间使用所述至少一项验证信息。
16.一种方法，用于验证物品(114)的身份，所述方法包括如下步骤：
-通过使用至少一个照射源(116)，采用至少一个光束(122)照射所述物品(114)的至少一个安全标记(124)；
-在所述光束(122)与所述安全标记(124)的相互作用之后，通过使用检测器(118)来检测所述光束(122)，所述检测器(118)具有至少一个光学传感器(128)，其中所述光学传感器(128)具有至少一个传感器区域(130)，其中所述光学传感器(128)被设计成以取决于由所述光束(122)对所述传感器区域(130)的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定所述照射的相同总功率，所述传感器信号取决于在所述传感器区域(130)中的所述光束(122)的束横截面；以及
-通过使用至少一个评估装置(120)，评估所述传感器信号，并且基于所述传感器信号来验证所述物品(114)的身份。
17.一种用途，用于验证物品(114)的身份的光学传感器(128)，所述光学传感器(128)具有至少一个传感器区域(130)，其中所述光学传感器(128)被设计成以取决于由所述光束(122)对所述传感器区域(130)的照射的方式来生成至少一个传感器信号，其中假定所述照射的相同总功率，所述传感器信号取决于在所述传感器区域(130)中的所述光束(122)的束横截面。
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