CN106461388A

CN106461388A - 用于确定至少一个对象的位置的探测器

Info

Publication number: CN106461388A
Application number: CN201580032223.9A
Authority: CN
Inventors: R·森德; I·布鲁德; S·伊尔勒; E·蒂尔
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2017-02-22
Also published as: WO2015193804A2; JP2017521770A; KR20170018837A; EP3155367A2; WO2015193804A3; US20170123593A1; EP3155367A4

Abstract

提出了一种用于确定至少一个对象(112)关于至少一个光学传感器(120)的位置的探测器(110)，其中光学传感器(120)具有图像平面(122)。探测器(110)包括：至少一个照明源(134)，其中照明源(134)射出至少一个光束(136)，其中光束(136)包括平行于光学传感器(120)的图像平面(122)的分量；光学传感器(120)，其中光学传感器(120)在图像平面(122)中具有传感器区域(126)，其中光学传感器(120)适于在对象(112)以光从光束(136)的平行于光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的方式接近光学传感器(120)的情况下确定对象(112)的位置的横向分量，位置的横向分量是在光学传感器(120)的图像平面(122)中的位置，光学传感器(120)适于由在传感器区域(126)中的从光束(136)的平行于光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光生成至少一个横向传感器信号，其中光学传感器(120)还被设计成以依赖于通过从光束(136)的平行于光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光对传感器区域(126)的照明的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中纵向传感器信号依赖于在传感器区域(126)中的从光束(136)的平行于光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光的强度的变化；和评估装置(132)，其中评估装置(132)被设计成通过评估横向传感器信号生成与对象(112)的位置的横向分量有关的至少一条信息，并且其中评估装置(132)还被设计成通过评估纵向传感器信号生成与对象(112)的位置的纵向分量有关的至少一条信息。

Description

用于确定至少一个对象的位置的探测器

技术领域

本发明涉及一种用于确定至少一个对象的位置的探测器。此外，本发明涉及一种人机接口和一种娱乐装置。此外，本发明涉及一种用于光学地检测至少一个对象的位置的方法和所述探测器的各种用途。这些装置、方法和用途优选地可在日常生活、游戏、安全技术、医疗技术或在科学中的各种领域中利用，特别是作为近程传感器。然而，其它应用同样是可以的。

背景技术

多年来就已知可通过使用与人有关的对象如人的手指触摸触敏(触觉)表面来控制的人机接口。为此目的，触觉面可与显示器对齐，由此实现人和与人机接口相关的机器之间的单向和/或双向交互。目前，一类一般被表示为“触摸屏”或“触摸板”的人机接口用于许多领域中，尤其用于控制诸如移动电话的电话、医疗和/或工业设备、诸如售票机或饮料机的售货机器，或在信息展示中用于引导目的，例如政务大楼、博物馆，或用于公共交通。

然而，触摸面需要由对象如人的手指触摸，其可构造成用于提供足够的电容以便能在对应表面内感生相应信号。因此，关于对象距离的信息可基本上既未被记录也不会利用触敏表面传输。此外，可供用于由多于一个人使用的相应显示器的触摸一般不会被认为是卫生的。此外，在可能需要与人手相结合的物品如手套的情况下，例如在无尘室、冷冻机房或室外，和/或在手指脏的可能性高的情况下，例如在恶劣的工作环境中，触摸也可能是困难的。

因此，也提出了与显示器相结合地操作的近程传感器。如本文中所使用，近程传感器可适于检测至少一个对象如手指、手或与之相关的另一物体如钢笔、铅笔、触针或手套的位置，所述对象可在探测器的一定距离、特别是接近的距离处经过探测器，从而使人能够与配备有和/或连接到显示器的人机接口交互而不会被迫实际触摸它。

US 2008/0297487 A1描述了一种近程传感器，其包括位于传感器附近的至少一个红外线发射器和至少一个红外线接收器，其中只要传感器可操作，发射器便永恒地射出辐射。只要对象关于传感器靠近地经过，射出的辐射的一部分便可朝接收器反射，从而使得传感器能够推断与表面附近有无对象有关的信息。

US 2013/0076695 A1公开了一种包括近程传感器的人机接口，其中设置了交互表面。这里，交互表面包括显示区域、至少一个光敏传感器以及可选地与显示区域和传感器连接的控制单元，其中显示区域、传感器和控制单元由液体形式的有机导电材料和半导体材料在介电基板上的沉积物形成。此外，传感器包括光电二极管、光敏电阻或光子传感器阵列，其中该阵列能够检测对象的阴影的变化并且由其推导信息，例如人机接口前方的对象的位置的变化，例如对象与交互表面之间的距离的变化。在一个特定实施例中，在平行于光子传感器阵列的平面中以及光子传感器与透明或半透明保护涂层如玻璃板或塑料涂层之间另外设置有背光或发光像素的阵列，例如发光二极管(LED)。在又一个实施例中，人机接口另外包括红外线发射器的阵列，其在操作中永久地射出红外线辐射，其中，只要对象关于传感器靠近地经过，射出的辐射的一部分就可朝阵列内的相邻光敏传感器反射以便推导与表面附近有无对象有关的信息。此外，可提供带频率调制的红外线射出，从而使得在由传感器接收时能够将如上所述的可见谱范围内的阴影与红外线区分。结果，因此可以同时使用红外线操作和投射阴影检测以便获得关于对象的位置的附加信息。

此外，从现有技术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电磁辐射(例如紫外、可见或红外光)转换成电信号或电能，但光学探测器一般被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基于无机和/或有机传感器材料的使用的大量的光学传感器。在US 2007/0176165 A1、US 6,995,445 B2、DE 2501124 A1、DE 3225372 A1或者在许多其它现有技术文件中公开了这样的传感器的示例。在增长的程度上，尤其是为了成本的缘故以及为了大面积处理的缘故，正使用包括至少一种有机传感器材料的传感器，如例如在US 2007/0176165 A1中所描述的。特别地，所谓的染料太阳能电池在此越来越重要，该所谓的染料太阳能电池一般例如在WO 2009/013282 A1中被描述。

在WO 2012/110924 A1中，本发明基于该申请并且其内容随此通过引用被包含在本文中，提出用于光学检测至少一个对象的探测器。探测器包括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。光学传感器被设计为以依赖于传感器区域的照明的方式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，尤其依赖于在传感器区(area)上的照明的束截面。探测器此外具有至少一个评估装置。评估装置被设计为从传感器信号生成至少一条几何信息，尤其是关于照明和/或对象的至少一条几何信息。

WO 2014/097181 A1公开一种方法和探测器，其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来确定至少一个对象的位置。具体地，公开了传感器叠层的使用，以便以高度的准确度且没有不确定性地确定对象的纵向位置。

尽管有如上文提出的近程传感器所暗指的优点，但是依然需要一种简单、成本划算、可靠和改进的近程传感器，即用于确定至少一个对象特别是关于显示器的位置的探测器，所述显示器可优选用于人机接口和/或娱乐装置中。因而，可能希望提供特别是与显示器组合的大面积近程传感器，其可用于同时检测多个对象，优选地至少两根手指。

本发明解决的问题

因此，通过本发明解决的问题是指定至少基本上避免该类型的已知装置和方法的缺点的用于确定至少一个对象的位置的装置和方法的问题。特别地，希望有一种改进的用于确定对象在空间中的位置并且优选地用于与显示器的可靠对准的近程传感器。

发明内容

该问题由具有独立专利权利要求的特征的本发明来解决。在从属权利要求和/或在以下说明书和详细的实施例中呈现本发明的可单独地或组合地实现的有利发展。

如在本文中所使用，表述“具有”、“包括”和“包含”以及其语法变型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”都可以指除了B以外A包含一个或多个另外的组件和/或构件的事实，以及指如下情况其中除了B以外没有其它组件、构件或元件呈现于A中的情况。

在本发明的第一方面中，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的探测器。

“对象”一般可以是从活的对象和非活的对象中选择的任意对象。因此，作为示例，对象可以是或可以包括人的一个或多个身体部位，例如用户或人的手的一根或多根手指或一部分。附加地或可替代地，对象可包括一个或多个物品和/或物品的一个或多个部分，特别是与用户的手的一根或多根手指或一部分紧密相关的物品，例如钢笔、铅笔、触针、手套或其一部分。

如本文中所使用，“位置”一般可指与对象在空间中的位置和/或取向有关的任意一条信息。为此目的，作为示例，可使用一个或多个坐标系，并且可通过使用一个、两个、三个或多个坐标来确定对象的位置。作为示例，可使用一个或多个笛卡尔坐标系和/或其它类型的坐标系。在一个示例中，坐标系可以是探测器的坐标系，在该坐标系中探测器具有预定位置和/或取向。如以下将更详细地概述的，探测器可具有光轴，该光轴可构成探测器的主要视线方向。光轴可形成坐标系的轴线，例如z轴。此外，可设置一个或多个另外的轴线，其优选地垂直于z轴。

特别是关于本发明，探测器包括具备图像平面的光学传感器。如本文中还使用的，“图像平面”一般可指可将光学传感器限制在它可由至少一个入射光束照明的一侧的平面结构。特别地，出于使用根据本发明的探测器作为近程传感器的目的，“近程传感器”可指光学传感器，其适于检测至少一个对象如手指、手或与其相关的另一个物体如钢笔、铅笔、触针、手套或其一部分的位置，所述对象特别是可在图像平面的靠近距离中经过探测器。因此，图像平面可限定出一类关于探测器的自然坐标系，其中图像平面可被看作x-y平面并且其垂直方向指z方向。在该坐标系中，平行或逆平行于x-y平面的方向可被看作包括横向分量并且沿z轴的坐标可被视为纵坐标。因此，垂直于纵向的任意方向可被视为包括横向分量并且x坐标和/或y坐标可被视为横坐标。

然而，可替代地使用其它类型的坐标系。因此，作为示例，可采用柱面坐标系，其中图像平面可限定出具有中心的x-y平面，离该中心的径向距离和角位置可以是一定的。另外，关于x-y平面的垂直方向可被表示为z方向。仍在该坐标系中，平行或逆平行于x-y平面的方向可被看作包括横向分量并且沿z轴的坐标可被视为纵坐标。

另外，根据本发明的探测器还可确定至少一个对象的运动。如本文中所使用，术语“运动”一般可指与同一对象在空间中的位置和/或取向在一个时间段的变化有关的任意信息。为此目的，与同一对象在空间中的位置和/或取向有关的至少两条信息特别是可以以确定该位置的变化程度的方式组合，所述变化程度可在合适的参数如方向、速率或角速率方面表示。然而方向仅确定对象可顺循的路径的路线，速率进一步确定该路线被跟随的快慢。另外，虽然对象在特定时间段可能不会完全改变其位置，但其仍可执行内部移动，例如旋转，其中旋转的快慢可由角速率决定。

根据本发明，探测器包括：

-至少一个照明源，其中照明源射出至少一个光束，其中所述光束包括平行于至少一个光学传感器的图像平面的分量；

-光学传感器，其中该光学传感器在图像平面中具有传感器区域，其中光学传感器适于在对象以光从光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量散射的方式接近光学传感器的情况下确定对象的位置的横向分量，该位置的横向分量是在光学传感器的图像平面中的位置，光学传感器适于由在传感器区域中的从光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量散射的光生成至少一个横向传感器信号，其中光学传感器还被设计成以依赖于通过从光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量散射的光对传感器区域的照明的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中纵向传感器信号依赖于在传感器区域中的从光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量散射的光的强度的变化；和

-评估装置，其中该评估装置被设计成通过评估横向传感器信号生成与对象的位置的横向分量有关的至少一条信息，并且其中该评估装置还被设计成通过评估纵向传感器信号生成与对象的位置的纵向分量有关的至少一条信息。

如以下将更详细地概述的，以上和/或以下列举的探测器的构件可以是单独的构件。或者，两个或更多个构件可集成在共同的构件中。作为示例，照明源可独立于光学传感器形成为单独的照明源，但可与光学传感器连接以便对光学传感器照明。或者，照明源可完全或部分地集成在光学传感器中。以相似方式，评估装置可独立于光学传感器形成为单独的评估装置，但可与光学传感器连接以便接收横向传感器信号和纵向传感器信号。或者，评估装置可完全或部分地集成在光学传感器中。类似考虑适用于可对根据本发明的探测器增加或附加的更多可选构件。

如本文中所使用，所述至少一个“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可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。附加地或可替代地，横向传感器信号可以是或可以包括数字数据。横向传感器信号可包括单个信号值和/或一系列信号值。横向传感器信号还可包括通过组合两个或更多个单独的信号、例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数得出的任意信号，如以下将更详细地概述的。

如本文中所使用，“光学传感器”一般是被设计成以依赖于由光束对传感器区域的照明的方式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。对于光学传感器的潜在实施例，可以参考WO 2012/110924A1。

如以下将进一步概述的，优选地，光学传感器可包括一个或多个光电探测器，优选地一个或多个有机光电探测器以及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)，例如一个或多个固体染料敏化有机太阳能电池(s-DSC)。因此，优选地，探测器可包括用作光学传感器的一个或多个DSC(例如一个或多个sDSC)。然而，也可采用可发挥如以下更详细地说明的“FiP”效应的其它类型的材料和装置作为光学传感器。

如在本文所使用，用语“评估装置”一般可指被设计成产生与对象的位置有关的所述至少一条信息。作为示例，评估装置可以是或可包括一个或多个集成电路，例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，例如一个或多个计算机，优选地一个或多个微计算机和/或微控制器。可包括附加的构件，例如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，例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，例如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。另外，评估装置可包括一个或多个数据存储装置。另外，如上面概述的，评估装置可包括一个或多个接口，例如一个或多个无线接口和/或一个或多个线装接口。

评估装置可适于执行至少一个计算机程序，例如执行或支持生成与所述至少一个对象的位置的横向分量有关的至少一条信息的步骤和/或生成与至少一个对象的位置的纵向分量有关的至少一条信息的步骤的至少一个计算机程序。作为示例，可实施一个或多个算法，所述算法可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执行向对象的位置的横向分量和/或纵向分量的预定转换。

如上所述，优选地，光学传感器是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和至少一种光伏材料的光电探测器，其中光伏材料嵌埋在第一电极与第二电极之间。如本文中所使用，光伏材料一般是适于响应于使用光对光伏材料照明而生成电荷的材料或材料的组合。

如在本文中所使用，术语“光”一般指在可见谱范围、紫外谱范围和红外谱范围的一个或多个中的电磁辐射。在其中，术语可见谱范围一般指380nm到780nm的谱范围。术语红外(IR)谱范围一般指在780nm到1000μm的范围中(优选地在780nm到3.0μm的范围中)的电磁辐射。术语紫外谱范围一般指1nm到380nm的范围中(优选地在100nm到380nm的范围中)的电磁辐射。优选地，在本发明中使用的光是可见光，即在可见谱范围中的光。

术语“光束”一般指射出到特定方向中的光的量。因此，光束可以是在垂直于光束的传播方向的方向上具有预定扩展的光线束。优选地，光束可以是或可包括可通过一个或多个高斯束参数来表征的一个或多个高斯光束，该一个或多个高斯束参数例如是束腰、瑞利长度或适于表征束直径和/或束在空中的传播的发展的任何其它束参数或束参数的组合中的一个或多个。

优选地，光学传感器的第二电极可以是具有至少两个局部电极的分割电极，其中光学传感器具有传感器区，其中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，光学传感器可以是或者可以包括一个或多个光电探测器，优选一个或多个有机光电探测器，更优选一个或多个DSC或sDSC。传感器区可以是光电探测器的朝向对象的表面。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光学传感器的传感器区的平面中由光束生成的光斑的位置。

一般如在此使用的，术语“局部电极”可指出自多个电极中的电极，其适于测量至少一个电流和/或电压信号，优选独立于其它局部电极。因此在提供多个局部电极的情况下，第二电极适于经由可被独立测量和/或使用的至少两个局部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局部电极的至少一个分割电极作为第二电极的至少一个光学传感器时，通过局部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局部电极的路上发生。因此，除了局部电极之外，第二电极可包括连接到局部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局部电极的路上的欧姆损耗，通过局部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US 6,995,445和/或US 2007/0176165 A1中公开的。

光学传感器可进一步适于根据通过局部电极的电流来生成横向传感器信号。因此，通过两个水平局部电极的电流比率可以形成，从而生成x坐标，和/或通过垂直局部电极的电流比率可以形成，从而生成y坐标。探测器(优选光学传感器和/或评估装置)可以适于从通过局部电极的电流的至少一个比率得出关于对象的横向位置的信息。通过比较通过局部电极的电流，生成位置坐标的其它方式是可行的。

局部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，两个或更多个水平局部电极可以优选被提供，以便确定水平坐标或x坐标，并且两个或更多个垂直局部电极可以优选被提供，以便确定垂直坐标或y坐标。因此，局部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。如将在下面更详细地描述的，为了能使探测器的尺寸适于探测器可位于其前方的显示器的区域，可以优选提供两个、三个、四个或甚至更多个水平局部电极和/或垂直局部电极。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，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，光学传感器可以是有机光电探测器。优选地，有机光电探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种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。

光学传感器的所述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，光学传感器的至少一个第一电极可以完全或部分地由至少一种透明导电氧化物(TCO)制成。作为示例，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，光学传感器的所述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，所述至少一个第二电极可以包括两个或更多个局部电极和接触所述两个或更多个局部电极的至少一种附加电极材料。所述两个或更多个局部电极可以是不透明的。作为示例，所述两个或更多个局部电极可完全或部分地由金属制成。因此，所述两个或更多个局部电极优选位于传感器区的边缘处。然而所述两个或更多个局部电极可由优选是透明的所述至少一种附加电极材料电连接。因此，第二电极可包括具有所述两个或更多个局部电极的不透明边缘和具有所述至少一个透明附加电极材料的透明内部区。更优选地，光学传感器的所述至少一个第二电极，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，或更优选为至少1S/cm或甚至至少10S/cm或至少100S/cm。作为示例，所述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)，优选地电掺杂有至少一种抗衡离子的PEDOT，更优选地掺杂有聚苯乙烯磺酸钠的PEDOT(PEDOT：PSS)；聚苯胺(PANI)；聚噻吩。

如上所述，导电聚合物可提供在所述至少两个局部电极之间的电连接。导电聚合物可提供欧姆电阻率，从而允许确定电荷产生的位置。优选地，导电聚合物提供在局部电极之间的0.1-20kΩ的电阻率，优选地0.5-5.0kΩ的电阻率，以及更优选地，1.0-3.0kΩ的电阻率。

一般地，如在本文中所使用，导电材料可以是具有在10⁴以下、在10³以下、在10²以下，或在10Ωm以下的特定电阻率的材料。优选地，导电材料具有在10^-1以下、在10^-2以下、在10^-3以下、在10^-5以下，或在10^-6Ωm以下的特定电阻率。最优选地，导电材料的特定电阻率是在5×10^-7Ωm以下或在1×10^-7Ωm以下，特别地在铝的特定电阻率的范围中。

在一个特别优选的实施例中，光学传感器是透明的。该特征特别是可允许将根据本发明的探测器定位在显示器的前方，由此将由显示器射出的光束的传输减至相当小的程度，从而允许用户以尽可能小的干涉观看显示器。因此，探测器的以它们可被由显示器射出的光束撞击的方式定位的每个构件最优选地包括透明材料。这里，对光学传感器采用的衬底可以是刚性的或柔性的。合适的衬底特别是塑性板片或膜，并且尤其是玻璃板片或玻璃膜。形状改变材料如形状改变聚合物构成可优先被用作柔性衬底的材料的示例。此外，衬底可特别是出于减少和/或修改入射光束的反射的目的而被覆盖或涂覆。

另外，可仅使用单个光学传感器以便进一步减少任何可能的干涉。然而，在一个特定实施例中，可存在两个光学传感器，例如单独的横向光学传感器和单独的纵向光学传感器，例如独立的光电探测器以及更优选地独立的DSC或sDSC，其中所述两个光学传感器可以以两个光学传感器的传感器区域可关于彼此平行取向的方式设置。

本发明的更多实施例涉及照明源。如以下将更详细地概述的，提供一个或多个照明源，其例如通过使用一个或多个射线或光束如具有预定特性的一个或多个射线或光束对对象照明。这里，从对象进一步传播到探测器的光束可以是光束，其中，在对象接近光学传感器的情况下，光束可从光束的平行于光学传感器的图像平面的分量弹性地或非弹性地散射，由此产生传播到探测器的光束。如本文中所使用，光束可优选平行于光学传感器的图像平面传导。然而，本发明也可适用于一种情况，其中光束可以不严格平行于光学传感器的图像平面传导，而是以如下方式传导：光束可以不接触光学传感器的图像平面并且同时仍可包括平行于光学传感器的图像平面传导的有穷分量，特别是为了由对象如用户的手指或手或与其相关的另一物体弹性地或非弹性地散射。

如上所述，假设通过光束的照明总功率相同，纵向传感器信号依赖于在光学传感器的传感器区域中的光束的束横截面。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的横向延伸。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照明的总功率相同，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)的至少一条信息可以生成。对于该效应的详细信息，可以参考WO 2012/110924 A1。具体地在从对象传播到探测器的光束的一种或多种特性已知的情况下，关于对象的纵向位置的至少一条信息因此可以从在纵向传感器信号和对象的纵向位置之间的已知关系得出。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，束直径或束腰与对象的位置之间的关系可以通过使用束腰与纵坐标之间的高斯关系来容易地得出。

也被称为“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WO 2012/110924 A1中公开的。因此，优选地，照明源此外可以具有用于调制照明的至少一个调制装置。探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所述至少两个纵向传感器信号来生成关于对象的纵向位置的所述至少一条信息。

一般地，光学传感器可以如此方式设计，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，优选光电探测器以及更优选地有机光电探测器可以表现该效应。

优选地，光学传感器是薄膜装置，具有包含电极和光伏材料的层的层设置，该层设置具有优选在1mm以下、更优选最多500μm或甚至更小的厚度。因此，光学传感器的传感器区域优选可以是或可以包括一个区，该区可由相应装置的表面形成，其中该表面可朝向对象或可背离对象。由此，进一步可行的是以包含传感器区域的表面在相对表面可朝向显示器的情况下可朝向对象的方式设置光学传感器。相应装置的这种类型的设置可有助于减少光路径内的反射。

优选地，光学传感器的传感器区域可由连续的传感器区域如每个装置一个连续的传感器区或传感器表面形成。因此，优选地，光学传感器的传感器区域可由仅一个连续的传感器区域形成。传感器信号优选是用于光学传感器的整个传感器区域的均匀传感器信号。

光学传感器可具有提供敏感区域的传感器区域，也被称为传感器区，其特别是可适于可采用它作为近程传感器的显示器。为此目的，至少10cm²、优选至少25cm²的传感器区，例如25cm²至10m²的传感器区，优选50cm²至1m²的传感器区可以是优选的。传感器区优选具有矩形几何形状，例如16：9或4：3几何形状，其特别是适于可采用它作为近程传感器的显示器。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)或其得出的任何信号，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得出精确的传感器信号。

更多优选实施例涉及评估装置。因此，该评估装置可被设计成由照明的几何形状与对象关于探测器的相对定位之间的至少一个预定关系生成与对象的位置的纵向分量有关的至少一条信息，优选考虑照明的已知功率并且可选择地考虑用以调制照明的调制频率。

如上所述，通过使用至少一个发光的照明源对对象照明，其中，在对象接近光学传感器的情况下，光从光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量弹性地或非弹性地散射，由此产生传播到探测器的光束。照明源自身可以是探测器的一部分。因此，探测器可包括至少一个照明源，优选多于一个照明源，优选大量照明源。照明源一般可选自：至少部分地与对象连接和/或至少部分等同于对象的照明源；被设计成使用辐射、优选光至少部分地对对象照明的照明源，其中光束优选通过光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量的弹性或非弹性散射生成。为此目的，例如通过使用生成具有已知传播特性(例如已知的高斯线型)的光束的照明源，光束可适当地被成形。为此目的，照明源本身可生成具有已知特性的光束，例如其是对于许多类型的激光的情况，如技术人员已知的。附加地或可替代地，照明源和/或探测器可具有一个或多个束成形元件，例如一个或多个透镜和/或一个或多个光阑，以便提供具有已知特性的光束，如技术人员将认识的。附加地或可替代地，照明源和/或探测器可具有一个或多个波长选择元件，例如一个或多个滤波器，例如用于滤除在光学传感器的激发最大之外的波长的一个或多个滤波器元件。

一般地，如上所述，评估装置可适于通过确定来自纵向传感器信号的光束的直径生成与对象的纵向位置有关的至少一条信息。如本文中所使用并且如下文中所使用，光束的直径或等效地光束的束腰可用于表征在特定位置的光束的束横截面。如上所述，在对象的纵向位置与束横截面之间可使用已知关系以便通过评估纵向传感器信号来确定对象的纵向位置。作为示例，如上所述，可使用高斯关系，假设光束至少大致以高斯方式传播。

因而，一般地，评估装置可适于将光束的束横截面和/或直径与光束的已知的束特性比较，以便优选地从光束的束直径对在光束的传播方向上的至少一个传播坐标的已知依赖性和/或从光束的已知高斯线型，确定有关对象的纵向位置的至少一条信息。

在一个优选实施例中，评估装置可被设计成基于如以上和/或以下描述的所述至少一条信息生成特定命令，其中该条信息可涉及对象的位置。如本文中进一步所使用，术语“命令”可指至少一条信息的任意序列被配置成由要在计算机上执行的计算机程序解释为指令。为此目的，评估装置还可被设计成将特定命令传递到计算机以便由计算机通过使用对应的计算机程序实现指令。

更具体地，特定命令可包括可被解释为手势的至少两条不同信息。如在计算中一般使用的，术语“手势”被视为通过传统指点装置如鼠标的移动提供的第一指令在不需要移动指点装置的情况下与由传统指点装置(即鼠标)提供的第二指令的组合，其中第二指令例如可以是单击或双击。因此，第一指令与可被表示为“手势”的第二指令的组合因而可由计算机程序识别为特定命令。因而，该手势可提供对计算机程序的至少一种功能的快速访问。特别是关于非传统指点装置，例如用户的至少一根手指或可替代地或另外由用户的至少一根手指使用的物品如钢笔，其中特别是可采用该非传统指点装置以便操作显示器前方的触摸屏或近程传感器，术语“手势”更一般地可涉及评估装置对至少两条不同信息的解释。作为示例，该手势可包括使用两根手指，其中第一根手指执行向下运动并且第二根手指执行向上运动，以便提供用于扩大当前显示在屏幕上的图像的截面的通常被表示为“缩放功能”的功能。或者，两根手指可提供用于旋转当前显示在屏幕上的物品的通常被表示为“旋转”的又一功能。在这些特定示例中，需要与两根单独的手指的至少两个位置有关的至少四条不同信息以便向特定命令提供充足的信息，所述命令然后可由评估装置传递到计算机以便作为由用户提供的指令执行，即扩大当前显示在屏幕上的图像的相应截面。

特别地，该手势可包括选自点击击、双击、旋转、缩放功能和拖放动作的功能。然而，其它类型的手势是可以的。如本文中所使用，“点击”功能可指其中用户可从当前显示在屏幕上的图像选择预定部分如下划线文本消息或强调区域——也被称为“按钮”——的手势。鉴于点击或单击手势通常可用于例如通过进一步高亮显示强调区域以便向用户提供相应信息来确认用户的选择，一般可包括在预定时间段内的两次单独的连续单击的“双击”手势一般可用于实际地执行与相应使用选择一致的指令。然而，仍可通过已经以与这里对双击手势所述相同的方式解释单击手势来实际地执行用户的相应选择。如本文中进一步使用，“拖放”功能可包含这种手势，即其中用户可通过选择它并且另外通过使其移动到屏幕上的不同位置——例如进一步显示在同一屏幕上的另一虚拟对象上——来选择显示在屏幕上的虚拟对象。因而，拖放手势特别是可用于生成两个虚拟对象之间的一类动作或一种关联作为要通过评估单元提供的指令。

在这方面，根据本发明的探测器特别是可适合解释大量不同手势，例如已提到的手势，而且适合这里未更详细地描述的其它手势。这种区分的原因通过探测器能特别是通过评估横向传感器信号同时提供与对象的位置的横向分量有关的至少一条信息并且特别是通过评估纵向传感器信号提供与同一对象的位置的纵向分量有关的至少一条另外的信息的能力来提供。因而，评估装置可同时获得至少一个非传统指点装置——即用户的至少一根手指或通过用户的至少一根手指引导的物品——的横向分量和纵向分量两者以形成特定命令，该特定命令特别是可包含手势且其可用于对计算机程序生成指令以在可与显示器关联的计算机上执行，其中根据本发明的探测器可安置在显示器的前方。因此，探测器可作为近程传感器与显示器相关联地使用，然而，其中，近程传感器可以不仅能识别与单根手指的单个位置相关的单条信息，从而仅提供与图像平面内有无手指有关的信息，而且能够记录与至少一根手指的单独的位置相关的至少两条不同信息，其中两个单独的位置也可关于垂直于图像平面的距离不同，从而在不需要任何另外的传统或非传统指点装置的情况下提供充分的信息以用于图像平面上方的手势识别。换言之，根据本发明的探测器为完整的手势识别提供了基础，其中该手势可以以不必接触任何物理对象如显示器或指点装置的方式完全在图像平面上方的空间中执行。

在又一优选实施例中，根据本发明的探测器可包括多于一个的单独照明源，其中该单独照明源可形成框架，该框架可完全或至少部分地封闭图像平面和/或光学传感器，例如以它们包围或环绕光学传感器的矩形或环形方式。然而，其它布置是可以的。

在一个特别优选的实施例中，照明源可包括至少一个激光器和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源，特别是至少一个发光二极管(LED)，特别是无机和/或有机发光二极管(OLED)。由于它们的简单和容易操纵，特别优选使用发光二极管作为照明源。探测器的照明源一般例如就其波长而言可适于对象的光学特性。各种实施例是可以的。优选地，至少一个光学照明源一般可射出处于以下范围中的至少一个范围内的光：紫外(UV)谱范围，优选在200nm至380nm的范围内；可见谱范围(380nm至780nm)；红外(IR)谱范围，优选在780nm至15.0μm的范围内。更优选地，照明源适于射出在红外(IR)谱范围内、优选在780nm至3μm的范围内、最优选在近红外(NIR)谱范围内、例如780nm至1400nm内的光。

如上所述，根据本发明的探测器还可包括用于调制由至少一个照明源射出的至少一个光束的照明的至少一个调制装置。在一个特定实施例中，其中可存在至少两个单独的照明源，至少两个单独的照明源的不同之处因而可在于可用于调制各照明源的照明的频率。因而，此实施例可提供图像平面上方的特定调制图案，这是因为不同照明源的位置和调制频率是已知的。所以，因此通过这种方式也可以区分位于不同位置的不同对象，例如用户的手的至少两根不同手指，因为每个特定对象在其相应位置都可经历它可通过其存在而影响的特定调制图案。结果，根据本发明的探测器能检测和分辨手的至少两根手指在图像平面上方的位置和/或运动，例如由多于一根或两根手指执行的复杂手势。相应地，本发明因而可提供可开始用于在用户与机器之间交换简单信息和复杂信息两者的新颖方式的人机接口。

在本发明的又一方面中，提出了一种用于在用户与机器之间交换至少一条信息的人机接口。如所提出的人机接口可利用如下事实，即在上面提及的或如在下面进一步详细地提及的一个或多个实施例中的上面提及的探测器可通过一个或多个用户来使用，用于向机器提供信息和/或命令。因此，优选地，人机接口可被用于输入控制命令。

人机接口包括至少一个根据本发明、例如根据以上公开的一个或多个实施例和/或根据如以下更详细地公开的一个或多个实施例的探测器，其中人机接口被设计成借助于探测器生成用户的至少一条几何信息，其中人机接口被设计成向该几何信息分配至少一条信息，特别是至少一个控制命令。

一般地，如本文中所使用，用户的至少一条几何信息可暗指与用户的一个或多个身体部位的横向位置和/或纵向位置和/或构造成用于由用户移动的物品有关的一条或多条信息。因而，优选地，用户的几何信息可暗指与由探测器的评估装置提供的位置的横向分量和/或纵向分量有关的一条或多条信息。用户的身体部位、用户的多个身体部位或适于由用户移动的物品可被看作可通过至少一个探测器检测的一个或多个对象。

在一个特别优选的实施例中，人机接口可包括至少一个显示器，其中探测器中所包括的所述至少一个光学传感器是透明的和/或半透明的并且以显示器透过光学传感器完全或部分可见的方式关于显示器定位，特别是为了采用光学传感器作为如上所述的近程传感器。如本文中所使用，“显示器”是包括能够视觉地呈现一般可特别是为了用户视觉感知而随时切换的信息的通常平坦的面板的任意装置。根据本发明，显示器尤其可以是动态显示器，优选地选自阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子屏幕、发光二极管(LED)屏幕、有机发光二极管(OLED)屏幕和场致发射显示器(FED)的显示器。然而，其它类型的显示器是可行的。

在本发明的又一方面中，公开了一种用于实施至少一种娱乐功能的娱乐装置。如在本文中所使用，娱乐装置是可用作一个或多个用户(在下文中也被称为一个或多个玩家)的休闲和/或娱乐的目的的装置。作为示例，娱乐装置可用作游戏(优选地计算机游戏)的目的。附加地或可替代地，娱乐装置也可用于其它目的，例如用于健身、运动、物理治疗或一般而言运动跟踪。因此，娱乐装置可被实施到计算机、计算机网络或计算机系统中，或者可包括运行一个或多个游戏软件程序的计算机、计算机网络或计算机系统。

娱乐装置包括根据本发明的例如根据上面公开的实施例中的一个或多个的和/或根据下面公开的实施例中的一个或多个的至少一个人机接口。娱乐装置被设计为使能由玩家借助于人机接口输入的至少一条信息。所述至少一条信息可被传输到娱乐装置的控制器和/或计算机，和/或可由娱乐装置的控制器和/或计算机来使用。

如上所述，所述至少一条信息优选地可包括适于影响游戏进程的至少一个命令。因此，作为示例，所述至少一条信息可包括与玩家的一个或多个身体部分(例如手指)的位置、取向和/或运动有关的至少一条信息，由此允许玩家来模拟游戏所需的特定位置和/或行为。

娱乐装置，优选地娱乐装置的控制器和/或计算机，被设计为依照信息改变娱乐功能。因此，如上所概述，可依照所述至少一条信息影响游戏的进程。因此，娱乐装置可包括一个或多个控制器，该一个或多个控制器可独立于所述至少一个探测器的评估装置和/或可全部地或部分地等同于所述至少一个评估装置或者甚至可包括所述至少一个评估装置。优选地，所述至少一个控制器可包括一个或多个数据处理装置，例如一个或多个计算机和/或微控制器。

在本发明的又一个实施例中，娱乐装置可以是设备的一部分，该设备是移动件或特别是固定件，其中该设备可至少部分地结合娱乐装置。该设备可包括位于一位置(固定位置或至少间歇地发生变化的位置)的单个单独的部件，但该设备也可包括至少两个部件，优选两个至十个部件，例如三个、四个、五个或六个部件，其中至少两个部件可分布在一个区——例如房间或其一部分——内的至少两个彼此不同的位置上。由此，娱乐装置可以是设备的一部分，其中优选设备的一部分部件或每个部件都可例如以这样的方式呈现娱乐装置的一部分，即设备的一部分部件或每个部件可包括至少一个根据本发明的探测器或其一部分，例如传感器。如本文中所使用，“固定式设备”可包括固定电子产品，特别是指消费电子产品，其中“消费电子产品”包括配备有优先旨在主要为娱乐、通信和办公事务中的日常使用的显示器的电子产品，例如无线电接收机、监视器、电视机、音频播放器、视频播放器、个人计算机和/或电话。

在本发明的又一实施例中，可构成娱乐装置的至少一个人机接口内所包括的至少一个探测器的目标的对象可以是移动式设备内所包括的控制器的一部分，其中该移动式设备可构造成控制另一移动式设备或固定式设备。如本文中所使用，“移动式设备”因而可包括配备有显示器的移动电子产品，特别是指消费电子产品，例如移动电话、无线电接收机、录像机、音频播放器、数字照相机、摄像机、移动式计算机、电子游戏机和/或适于远程控制的其它装置。本实施例特别是可允许控制具有任何类型的移动式设备、优选部件数量较少的设备的固定式设备。作为非限制性的示例，因而可以通过使用移动电话同时控制例如游戏机和电视机两者。

附加地或可替代地，可构成探测器的目标的对象还可配备有另外的传感器(除了探测器内所包括的传感器之外)，其特别是构造成用于确定与对象有关的物理和/或化学量，例如用于测量对象的惯性运动的惯性传感器，或用于确定对象的加速度的加速度传感器。然而，除这些优选示例以外，可采用适于取得与对象有关的更多参数的其它类型的传感器，例如用于确定对象的振动的振动传感器、用于记录对象的温度的温度传感器、或用于记录对象的湿度的湿度传感器。在对象内应用另外的传感器可允许改善对象的位置检测的品质和/或范围。作为非限制性的示例，另外的惯性传感器和/或加速度传感器特别是可构造成记录对象的另外的运动，例如对象的旋转，其特别是可用于提高对象检测的精度。此外，另外的惯性传感器和/或加速度传感器优选仍可在配备有这些传感器中的至少一个的对象可离开娱乐装置的人机接口内所包括的探测器的可视范围的情况下处理。这种情况下，却可以通过依然能记录从这些传感器中的至少一个射出的信号并且将这些信号用于通过考虑对象的实际惯性值和加速度值并由其计算位置确定对象的位置而在对象可能已离开探测器的可视范围之后追踪对象。

在本发明的又一方面中，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的方法。该方法优选可利用至少一个根据本发明的探测器，例如至少一个根据以上公开或下面更详细地公开的一个或多个实施例的探测器。因而，对于该方法的可选实施例，可参考探测器的实施例。

该方法可包括可以以给定次序或不同次序执行的以下步骤。此外，可提供未列出的另外的方法步骤。此外，两个或更多个或甚至全部方法步骤可至少部分地同时执行。此外，两个或更多个或甚至全部方法步骤可重复地执行两次或甚至多于两次。

在也可被称为照明对象的步骤的第一方法步骤中，使用至少一个照明源。这里，照明源射出至少一个光束，其中所述光束包含平行于光学传感器的图像平面的分量。如上文已经描述的，所述光束优选地可以平行于光学传感器的图像平面射出。然而，本发明也可适用于这样一种情况，即其中光束可以不严格平行于光学传感器的图像平面射出，而是以如下方式射出：光束可以不接触光学传感器的图像平面并且同时仍可包括平行于光学传感器的图像平面射出的有穷分量，特别是为了由对象如用户的手指或手或与其相关的另一物品弹性地或非弹性地散射。

在也可被称为确定至少一个位置的步骤的又一方法步骤中，使用至少一个光学传感器。相应地，该光学传感器在图像平面中具有传感器区域，其中光学传感器适于在对象以光从光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量散射的方式接近光学传感器的情况下确定对象的位置的横向分量，该位置的横向分量是在光学传感器的图像平面中的位置，光学传感器适于由在传感器区域中的从光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量散射的光生成至少一个横向传感器信号，其中光学传感器还被设计成以依赖于通过从光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量散射的光对传感器区域的照明的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中纵向传感器信号依赖于在传感器区域中的从光束的平行于光学传感器的图像平面传导的分量散射的光的强度的变化。

在也可被称为评估步骤的又一方法步骤中，使用至少一个评估装置。在这方面，该评估装置被设计成通过评估横向传感器信号生成与对象的位置的横向分量有关的至少一条信息，并且其中该评估装置还被设计成通过评估纵向传感器信号生成与对象的位置的纵向分量有关的至少一条信息。

在本发明的又一方面中，公开了根据本发明的探测器的用途。在其中，提出了从由以下用途组成的组合中选择的探测器的针对使用目的的用途：位置测量，特别是作为近程传感器；距离测量，特别是作为近程传感器；人机接口应用；娱乐应用；安全应用。

在下文中，给出了与探测器、人机接口、娱乐系统和根据本发明的方法的潜在实施例有关的一些另外的评论。如上所述，优选地，对于探测器的设置的潜在细节，可参考WO2012/110924 A1，特别是关于潜在的电极材料、有机材料、无机材料、层设置和更多细节。

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，所述至少一种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。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(例如超过至少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。探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来线性布置。其它实施例也是可以的。

如上所述，该至少一个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，光学传感器基于在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，即一定数量的auf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。

所述至少一个纵向传感器信号对束几何形状(优选是所述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，例如至少一种有机p半φ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、至少一种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。然而，迄今为止尚未描述所描述的传感器信号对传感器区域上的照明的几何形状的依赖效应和这种效应的使用。

特别地，光学传感器可以这种方式设计，即假设相同总功率的照明，传感器信号是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。

评估装置可尤其包括至少一个数据处理装置，尤其是电子数据处理装置，该数据处理装置可被设计为通过评估所述至少一个横向传感器信号来生成与对象的横向位置有关的所述至少一条信息并且通过评估所述至少一个纵向传感器信号来生成与对象的纵向位置有关的所述至少一条信息。因此，评估装置被设计为使用所述至少一个横向传感器信号和所述至少一个纵向传感器信号作为输入变量，并且通过处理这些输入变量来生成与对象的横向位置和纵向位置有关的信息。处理可以以并行、串行或者甚至以组合的方式来完成。评估装置可使用用于生成这些条信息的任意方法，例如通过计算和/或使用至少一个存储的和/或已知的关系。除所述至少一个横向传感器信号和所述至少一个纵向传感器信号以外，一个或多个另外的参数和/或一条或多条信息可影响所述关系，例如与调制频率有关的至少一条信息。该关系可经验地、分析地或半经验地被确定或者是可确定的。特别优选地，该关系包括至少一个校准曲线、至少一组校准曲线、至少一个函数或所提及的可能性的组合。一个或多个校准曲线可例如以一组值及其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，可替代地或附加地，所述至少一个校准曲线也可例如以参数化的形式和/或作为函数方程来存储。可使用用于将所述至少一个横向传感器信号处理成与横向位置有关的至少一条信息和用于将所述至少一个纵向传感器信号处理成与纵向位置有关的至少一条信息的单独关系。或者，用于处理传感器信号的至少一个组合关系是可行的。各种可能性可设想并且也可组合。

通过示例的方式，为了确定信息条的目的，评估装置可依据编程来设计。评估装置可尤其包括至少一个计算机，例如至少一个微计算机。此外，评估装置可包括一个或多个易失性或非易失性数据存储器。作为替代或除了数据处理装置，尤其是至少一个计算机之外，评估装置可包括被设计为确定信息条的一个或多个另外的电子组件，例如电子表格，以及尤其是至少一个查找表和/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对象的特性，诸如反射特性，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。由于在所述至少一个纵向光学传感器信号和在所述至少一个纵向光学传感器的所述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，以及因此在所述至少一个纵向光学传感器信号和关于对象的纵向位置的所述至少一条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，其中从所述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纵向位置的至少一条信息。另外，评估仅了解关于在之前或之后的时间区间的位置的相对移动即可。作为示例，为了得出如上所述的特定姿势，可以不必了解对象的绝对位置，而是依赖于对象关于光学传感器的图像平面的相对移动。

所描述的探测器可以有利地采用各种方式研发。因此，探测器还可具有用于调制照明、尤其用于周期性调制的至少一个调制装置，特别是周期性光束切断装置。照明的调制应当理解为是指如下过程，其中照明的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。因此，调制可在用于照明对象的可选照明源与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所述至少一个调制装置。这些可能性的组合也是可设想的。所述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因此可以周期性地中断照明。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。优选地，所述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(例如为脉冲发光二极管)的所述照明源。因此，通过举例的方式，所述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。

探测器可被设计成特别是在不同调制的情况下检测至少两个传感器信号，特别是在分别不同的调制频率下的至少两个传感器信号。评估装置可被设计成由所述至少两个传感器信号生成几何信息。如上所述，这样，通过示例的方式，可以分辨模糊和/或可以顾及例如一般不了解照明的总功率的事实。

如上所述，该光学传感器还能以这样的方式设计，即假设照明的总功率相同，传感器信号依赖于照明调制的调制频率。探测器特别是可如上所述以这样的方式实施，即例如为了生成与对象有关的一条或多条进一步的信息，拾取不同调制频率下的传感器信号。如上所述，通过示例的方式，至少两个不同调制频率下的传感器信号可分别被拾取，其中，通过示例的方式，这样，可补充与照明的总功率有关的信息的缺乏。通过示例的方式，通过将在不同调制频率下拾取的至少两个传感器信号与例如可存储在探测器的数据存储装置中的一个或多个校准曲线相比较，即使在不了解照明的总功率的情况下，也可以推导照明的几何形状，例如传感器区上的光斑的直径或等效直径。为此目的，通过示例的方式，可以使用至少一个上述评估装置，例如至少一个数据处理装置，其可被设计成控制这种在不同频率下拾取传感器信号且其可被设计成将所述传感器信号与至少一个校准曲线比较以便由其生成几何信息，例如与照明的几何形状有关的信息，例如与光学传感器的传感器区上照明光斑的直径或等效直径有关的信息。此外，如以下更加详细地说明的，评估装置可以可替代地或附加地被设计成生成与对象有关的至少一条信息，例如至少一条位置信息。如上所述，这种至少一条几何信息的生成可例如考虑对象相对于探测器或其一部分的定位与光斑的大小之间的至少一个已知关系例如经验地、半经验地或利用对应的成像方程分析地实现。

相对于已知探测器，其中对象的空间分辨率和/或成像一般也与使用尽可能最小的传感器区——例如在CCD芯片的情况下尽可能最小的像素——的事实相关联，所提出的探测器的传感器区域原则上可采用非常大的方式实施，因为例如可由例如照明的几何形状与传感器信号之间的已知关系生成与对象有关的几何信息，特别是至少一条位置信息。相应地，传感器区域例如可具有传感器区，例如为至少10cm²、优选至少25cm²的光学传感器区，例如25cm²至10m²的传感器区，优选50cm²至1m²的传感器区。传感器区一般可适于该应用。传感器区优选可具有矩形几何形状，例如16：9或4：3几何形状，其特别是适于可采用它作为近程传感器的显示器。然而，其它几何形状和/或传感器区是可行的。在这方面，传感器区应当以这样的方式选择，即至少在对象位于探测器的可视范围内、优选预定视角和/或探测器的预定距离内的情况下，光斑始终布置在传感器区内。这样，可确保光斑不会被传感器区域的边界修剪，被传感器区域的边界修剪的结果可能发生信号破坏。

如上所述，传感器区域特别是可为连续的传感器区域，特别是优选可生成均匀的、特别是单个传感器信号的连续传感器区。因此，传感器信号特别是可为用于整个传感器区域的均匀传感器信号，也就是说传感器区域的每个部分区域例如附加地对其有贡献的传感器信号。如上所述，传感器信号一般特别是可选自由光电流和光电压组成的组。

光学传感器可特别是包括至少一个半导体探测器和/或是至少一个半导体探测器。特别地，光学传感器可包括至少一个有机半导体探测器或者是至少一个有机半导体探测器，也就是说包含至少一种有机半导体材料和/或至少一种有机传感器材料——例如至少一种有机染料——的半导体探测器。优选地，有机半导体探测器可包括至少一个有机太阳能电池并且特别优选地染料太阳能电池，尤其地固体染料太阳能电池。以下更加详细地说明这些优选的固体染料太阳能电池的示例性实施例。

特别地，光学传感器可包括至少一个第一电极、至少一种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(优选至少一种固体p半导体有机材料)和至少一个第二电极。然而，一般地，应指出，其中假设总功率恒定，传感器信号依赖于传感器区域的照明的几何形状的所述效应不局限于有机太阳能电池并且特别是不局限于染料太阳能电池的可能性高。在不打算通过该理论限制本发明的保护范围并且本发明不束缚于该理论的正确性的前提下，假定一般地光伏元件适合作为可根据如WO 2014/097181 A1中更详细地描述的理论工作的光学传感器。

如上所述，探测器具有至少一个评估装置。特别地，至少一个评估装置也可被设计为完全或部分地控制或驱动探测器，例如评估装置被设计为控制探测器的一个或多个调制装置和/或控制探测器的至少一个照明源。评估装置特别是可被设计为实施至少一个测量循环，其中拾取一个或多个传感器信号，例如多个横向传感器信号和/或多个纵向传感器信号，例如在照明的不同调制频率下连续地多个传感器信号。

如上所述，评估装置被设计为通过评估横向传感器信号生成与对象的横向位置有关的至少一条信息并且通过评估纵向传感器信号生成与对象的纵向位置有关的至少一条信息。对象的所述位置可以是静态的，但优选地可包括对象的至少一种移动，例如探测器或其一部分——例如光学传感器的图像平面——与对象或其一部分之间的相对运动。这种情况下，相对移动一般可包括至少一种线性运动和/或至少一种旋转运动。运动信息例如也可通过在不同时间拾取的至少两条信息的比较来获得，使得例如至少一条位置信息也可包括至少一条速率信息和/或至少一条加速度信息，例如与对象或其一部分与探测器或其一部分之间的至少一个相对速率有关的至少一条信息。特别地，至少一条位置信息一般可选自：与对象或其一部分与探测器或其一部分之间的距离、特别是光学路径长度有关的信息；与对象或其一部分相对于探测器或其一部分的定位有关的信息；与对象和/或其一部分相对于探测器或其一部分的取向有关的信息；与对象或其一部分与探测器或其一部分之间的相对运动有关的信息；与对象或其一部分的二维或三维空间构型、特别是对象的几何形状或形态有关的信息。一般地，至少一条位置信息因此可选自例如由以下信息组成的组：与对象或其至少一部分的至少一个位置有关的信息；与对象或其一部分的至少一个取向有关的信息；与对象或其一部分的几何形状或形态有关的信息；与对象或其一部分的速率有关的信息；与对象或其一部分的加速度有关的信息；与探测器的视线范围内有无对象或其一部分有关的信息。这里，至少一条位置信息可例如在至少一个坐标系、例如探测器或其一部分靠置在其中的坐标系中指定。可替代地或附加地，位置信息也可仅包含例如探测器或其一部分与对象或其一部分之间的距离。也可设想所述可行性的组合。

如上所述，探测器可包括至少一个照明源。照明源可采用各种方式实施。因而，照明源例如可以是探测器在探测器壳体中的部分。然而，可替代地或附加地，至少一个照明源也可设置在探测器壳体的外部例如作为单独的光源。照明源可与对象分开布置并且从一定距离照明对象。可替代地或附加地，照明源也可与对象连接或甚至是对象的一部分，使得通过示例的方式，从对象出现的电磁辐射也可由照明源直接生成。通过示例的方式，至少一个照明源可设置在对象上和/或对象中并且直接生成用以照明传感器区域的电磁辐射。通过示例的方式，在对象上可设置有至少一个红外线发射器和/或至少一个用于可见光的发射器和/或至少一个用于紫外光的发射器。通过示例的方式，在对象上和/或对象中可设置有是至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。照明源可特别是包括一个或多个以下照明源：激光器，特别是激光二极管，不过原则上，可替代地或附加地，也可使用其它类型的激光器；发光二极管；白炽灯；有机光源，特别是有机发光二极管。可替代地或附加地，也可使用其它照明源。特别优选的是照明源被设计成生成具有高斯束线型的一个或多个光束，例如至少在许多激光器中情况大致就是这样。然而，原则上，其它实施例也是可以的。

如上所述，本发明的又一方面提出了一种用于在用户与机器之间交换至少一条信息的人机接口。人机接口一般应当被理解为指可用以交换这种信息的装置。该机器可特别是包括数据处理装置。至少一条信息一般可包括例如数据和/或控制命令。因而，人机接口可特别是设计用于由用户输入控制命令。

人机接口具有至少一个根据一个或多个上述实施例的探测器。人机接口被设计成借助于探测器生成用户的至少一条几何信息，其中人机接口被设计成向该几何信息分配至少一条信息，特别是至少一个控制命令。通过示例的方式，所述至少一条几何信息可以是或者包括与用户的身体和/或至少一个身体部位有关的位置信息和/或定位信息和/或取向信息，例如与手姿势和/或用户的某一其它身体部位的姿势有关的位置信息。

这种情况下，术语“用户”应当被宽泛地解释并且例如也可涵盖直接受用户影响的一个或多个物品。因而，用户例如也可穿戴一只或多只手套和/或其它服装，其中几何信息是该至少一件服装的至少一条几何信息。通过示例的方式，这些服装可被实施为例如通过一个或多个反射器的使用反射从至少一个照明源出现的辐射。再次可替代地或附加地，用户例如可在空间中移动可检测其几何信息的一个或多个物品，这同样旨在归类于用户的至少一条几何信息的生成下。通过示例的方式，用户可例如借助于所述用户的手移动至少一个反射杆和/或某一其它类型的物品。

该至少一条几何信息可以是静态的，也就是说例如可再次包括快照，但优选可再次包括一系列连续的几何信息和/或至少一种移动。通过示例的方式，可比较在不同时间拾取的至少两条几何信息，使得通过示例的方式，至少一条几何信息也可包含与移动的速率和/或加速度有关的至少一条信息。相应地，至少一条几何信息例如可包括与用户的至少一个身体姿势和/或至少一种移动有关的至少一条信息。

人机接口被设计成向几何信息分配至少一条信息，特别是至少一个控制命令。如上所述，术语“信息”在这种情况下应当被宽泛地解释并且可包括例如数据和/或控制命令。通过示例的方式，人机接口可被设计成例如借助于对应的分配算法和/或存储的分配规范向至少一条几何信息分配至少一条信息。通过示例的方式，可存储一组几何信息与对应信息之间的唯一分配。这样，例如借助于用户的对应身体姿势和/或运动，可实现至少一条信息的输入。

这些人机接口一般可用于机器控制中或例如虚拟现实中。通过示例的方式，借助于具有一个或多个探测器的人机接口，可以实现工业控制器、制造控制器、一般而言机器控制器、机器人控制器、车辆控制器或类似控制器。然而，特别优选这种人机接口在电子消费产品中的使用。

相应地，如上所述，本发明的又一方面提出了一种用于实施至少一个娱乐功能、特别是游戏的娱乐装置。该娱乐功能特别是可包括至少一个游戏功能。通过示例的方式，可存储可由用户影响的一个或多个游戏，在下文中用户也被叫做玩家。通过示例的方式，娱乐装置可包括至少一个显示装置，例如至少一个屏幕和/或至少一个投影仪和/或至少一组显示眼镜。

该娱乐装置还包括至少一个根据一个或多个上述实施例的人机接口。该娱乐装置被设计成使得玩家的至少一条信息能够借助于人机接口输入。通过示例的方式，玩家如上所述可为此目的采取或变更一个或多个身体姿势。这包括玩家例如为此目的使用对应的物品的可能性，例如，诸如手套的服装，例如配备有用于反射探测器的电磁辐射的一个或多个反射器的服装。至少一条信息可包括例如如上所述的一个或多个控制命令。通过示例的方式，这样，可执行方向的变更，可确认输入，可从菜单进行选择，可开始特定游戏选择，可在虚拟空间中影响运动或可执行影响或变更娱乐功能的类似示例。

上述探测器、方法、人机接口和娱乐装置以及所提出的用途相比于现有技术具有明显的优点。因而，一般地，可提供用于确定至少一个对象在空间中的位置的简单并且仍有效的探测器。在其中，作为示例，可采用快速和有效的方式确定对象或对象的一部分的三维坐标。

与基于复杂的三角形法的本领域中已知的装置相比，所提出的探测器特别是关于探测器的光学设置提供了高简单程度。因而，原则上，一个、两个或更多个sDSC结合合适的评估装置的简单组合足够用于高精度位置检测。这种高简单程度与高精度测量的可能性相结合特别适合用于例如人机接口中和更优选地游戏中的机器控制。因而，可提供可用于大量游戏目的的成本划算的娱乐装置。

因而，根据本发明的探测器可用于移动电话、平板电脑、笔记本电脑、智能面板或其它固定或移动式计算机或通信应用中。因而，探测器与至少一个主动照明源如射出可见范围内或优选地红外谱范围内的光的光源组合，以便提高性能。探测器还可用于监督和/或记录目的或作为输入装置以控制移动式设备，尤其与手势识别相结合。因而，具体地，用作人机接口的探测器——也被称为输入装置——可在移动应用中使用例如用于经由诸如移动电话的移动式设备控制其它电子设备或构件。作为示例，包括至少一个探测器的移动应用可用于控制电视机、游戏机、音乐播放器或音乐设备或其它娱乐装置。

此外，探测器可用于网络摄像头或用于计算应用的其它周边设备中。因而，作为示例，探测器可与软件相结合地用于成像、记录、监督、扫描或运动检测。如在人机接口和/或娱乐装置的上下文中概述的，探测器可特别是用于通过面部表达和/或身体表达给出命令。另外，探测器可与其它输入生成装置像例如鼠标、键盘、触摸板等组合。此外，探测器可例如通过使用网络摄像头而用于游戏应用中。此外，探测器可用于虚拟训练应用和/或视频会议中。此外，探测器可用于如上文部分地说明的移动音频设备、电视设备和游戏设备中。具体地，探测器可被用作用于电子设备、娱乐装置等的控制器或控制装置。

此外，探测器可用于安全和监督应用。具体地，探测器可用于光学加密。此外，考虑到利用探测器的3D检测的容易性和准确性，探测器一般可用于面部、身体和人体识别和辨认。在其中，探测器可与用于识别或个性化目的的其它检测手段如密码、指纹、虹膜检测、语音识别或其它手段组合。因而，一般地，探测器可用于安全装置和其它个性化应用中。

此外，探测器可用于医疗系统和体育领域中。因而，在医疗技术的领域中，可提到例如用于内窥镜中的外科机器人，因为如上所述，探测器可仅需很小的空间并且可集成在其它装置中。此外，探测器可与合适的监视软件组合，以便实现诸如手势的运动的跟踪和分析。

此外，探测器可用于游戏领域中。探测器用于给出命令的应用是可行的，例如通过将一个或多个探测器用于手势或面部识别。探测器可与主动系统组合以便在例如低光照条件下或在需要周围条件的增强的其它状况下工作。附加地或可替代地，一个或多个探测器与一个或多个IR或VIS光源的组合是可以的，例如与检测装置组合。

在WO 2014/097181 A1中可发现根据本发明的探测器的更多用途。

如上所述，优选地，至少一个光学传感器可包括至少一个有机半导体探测器，特别优选至少一个染料太阳能电池DSC或sDSC。特别地，各光学传感器均可优选顺次包括至少一个第一电极、至少一种n半导体金属氧化物、至少一种染料、至少一种p半导体有机材料和至少一个第二电极。例如，所述元件可作为多层存在于层结构中。层结构可例如适用于衬底，优选透明衬底，例如玻璃衬底。

WO 2014/097181 A1中通过示例的方式了描述了优选的光学传感器的上述元件的优选实施例，其中这些实施例可采用任意期望的组合使用。然而，许多其它构型也是可以的，原则上，其中可参考例如以上引用的WO 2012/110924 A1、US 2007/0176165 A1、US 6,995,445 B2、DE 2501124 A1、DE 3225372 A1和WO 2009/013282 A1。

总之，在本发明的上下文中，以下实施例被看作是特别优选的：

实施例1：一种用于确定至少一个对象关于至少一个光学传感器的位置的探测器，其中所述光学传感器具有图像平面，所述探测器包括：

-至少一个照明源，其中所述照明源射出至少一个光束，其中所述光束包括平行于至少一个光学传感器的图像平面的分量；

-光学传感器，其中所述光学传感器在所述图像平面中具有传感器区域，其中所述光学传感器适于在所述对象以光从光束的平行于所述光学传感器的图像平面传导的分量散射的方式接近所述光学传感器的情况下确定所述对象的位置的横向分量，所述位置的横向分量是在所述光学传感器的图像平面中的位置，所述光学传感器适于由在所述传感器区域中的从所述光束的平行于所述光学传感器的图像平面传导的分量散射的光生成至少一个横向传感器信号，其中所述光学传感器还被设计成以依赖于通过从光束的平行于所述光学传感器的图像平面传导的分量散射的光对所述传感器区域的照明的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中所述纵向传感器信号依赖于在所述传感器区域中的从所述光束的平行于所述光学传感器的图像平面传导的分量散射的光的强度的变化；和

-评估装置，其中所述评估装置被设计成通过评估所述横向传感器信号生成与所述对象的位置的横向分量有关的至少一条信息，并且其中所述评估装置还被设计成通过评估所述纵向传感器信号生成与所述对象的位置的纵向分量有关的至少一条信息。

实施例2：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述光学传感器是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和至少一种光伏材料的光电探测器，其中所述光伏材料嵌埋在所述第一电极与所述第二电极之间，其中所述光伏材料适合响应于光对所述光伏材料的照明而生成电荷，其中所述第二电极是具有至少两个局部电极的分割电极。

实施例3：根据前一实施例所述的探测器，其中，从所述局部电极通过的电流依赖于所述光束在所述传感器区域中的位置。

实施例4：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述光学传感器适于根据从所述局部电极通过的电流而生成所述横向传感器信号。

实施例5：根据前两个实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述探测器——优选地所述光学传感器和/或所述评估装置——适于由从所述局部电极通过的电流的至少一个比率得出与所述对象的横向位置有关的信息。

实施例6：根据前四个实施例中的任一个所述的探测器，其中，设置了至少四个局部电极。

实施例7：根据前五个实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述第二电极是具有三个、四个或更多个局部电极的分割电极。

实施例8：根据前六个实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述光伏材料包含至少一种有机光伏材料，并且其中所述光学传感器是有机光电探测器。

实施例9：根据前七个实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述有机光电探测器是染料敏化太阳能电池。

实施例10：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述染料敏化太阳能电池是固体染料敏化太阳能电池，包括嵌埋在所述第一电极与所述第二电极之间的层设置，所述层设置包括至少一种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。

实施例11：根据前九个实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述第一电极至少部分地由至少一种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、优选地透明的导电聚合物制成。

实施例12：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述导电聚合物选自由以下聚合物组成的组：聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)，优选地电掺杂有至少一种抗衡离子的PEDOT，更优选地掺杂有聚苯乙烯磺酸钠的PEDOT(PEDOT：PSS)；聚苯胺(PANI)；聚噻吩。

实施例13：根据前两个实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述导电聚合物提供在所述局部电极之间的0.1-20kΩ的电阻率，优选地0.5-5.0kΩ的电阻率，以及更优选地，1.0-3.0kΩ的电阻率。

实施例14：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述光学传感器中的至少一个是透明光学传感器。

实施例15：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，设置了一个光学传感器。

实施例16：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述探测器还具有用于调制照明的至少一个调制装置。

实施例17：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述探测器被设计成在不同调制的情况下检测至少两个纵向传感器信号，特别是分别在不同调制频率下检测至少两个传感器信号，其中所述评估装置被设计成通过评估所述至少两个纵向传感器信号而生成与所述对象的纵向位置有关的至少一条信息。

实施例18：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述光学传感器还以这样的方式被设计，即假设照明的总功率相同，所述纵向传感器信号依赖于照明调制的调制频率。

实施例19：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述光学传感器的传感器区域是刚好一个连续的传感器区域，其中所述传感器信号是用于整个所述传感器区域的均匀传感器信号。

实施例20：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述光学传感器的传感器区域是或者包括传感器区，所述传感器区由相应装置的表面形成，其中所述表面朝向所述对象或背离所述对象。

实施例21：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述纵向传感器信号选自由电流和电压组成的组。

实施例22：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述横向传感器信号选自由电流和电压或其任意得出信号组成的组。

实施例23：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述评估装置被设计成由所述照明的几何形状与所述对象关于所述探测器的相对定位之间的至少一个预定关系生成与所述对象的纵向位置有关的至少一条信息，优选考虑所述照明的已知功率并且可选择地考虑用以调制所述照明的调制频率。

实施例24：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述评估装置适于使所述纵向传感器信号标准化并且独立于所述光束的强度生成与所述对象的纵向位置有关的信息。

实施例25：根据前两个实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述评估装置适于通过比较不同光学传感器的纵向传感器信号来识别所述光束是否加宽或变窄。

实施例26：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述评估装置适于通过由所述至少一个纵向传感器信号确定所述光束的直径生成与所述对象的纵向位置有关的至少一条信息。

实施例27：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述评估装置适于将所述光束的束直径与所述光束的已知的束特性比较，以便优选地从所述光束的束直径对在所述光束的传播方向上的至少一个传播坐标的已知依赖性和/或从所述光束的已知高斯线型，确定与所述对象的纵向位置有关的至少一条信息。

实施例28：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述照明源与所述光学传感器连接。

实施例29：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述照明源位于所述光学传感器的侧面上。

实施例30：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述探测器包括至少两个单独的照明源。

实施例31：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述至少两个照明源形成完全或部分地封闭所述图像平面和/或所述光学传感器的框架。

实施例32：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述探测器还包括用于调制由所述照明源射出的至少一个光束的照明的至少一个调制装置。

实施例33：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述探测器还包括用于调制由所述照明源射出的至少一个光束的照明的至少一个调制装置。

实施例34：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述探测器还包括用于调制由所述照明源射出的所述至少一个光束的照明的至少一个调制装置。

实施例35：根据前两个实施例中的任一个所述的探测器，其中，存在至少两个单独的照明源，其中所述单独的照明源的不同之处在于用于调制每个所述照明源的照明的频率。

实施例36：根据前述实施例中的任一个所述的探测器，其中，所述评估装置还被指定为将与所述对象的位置有关的至少两条不同信息组合成特定命令。

实施例37：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述特定命令被解释为手势。

实施例38：根据前一实施例所述的探测器，其中，所述手势包括选自点击、双击、旋转、缩放功能以及拖放动作的功能。

实施例39：一种用于在用户与机器之间交换至少一条信息、特别是用于输入控制命令的人机接口，其中，所述人机接口包括至少一个根据前述与探测器有关的实施例中的任一个所述的探测器，其中所述人机接口被设计成借助于所述探测器生成所述用户的至少一条几何信息，其中所述人机接口被设计成向所述几何信息分配至少一条信息，特别是至少一个控制命令。

实施例40：根据前一实施例所述的人机接口，其中，用户的所述至少一条几何信息选自由以下信息组成的组：用户的至少一个身体部位的位置；用户的至少一个身体部位的取向；用户的至少一个身体部位的运动。

实施例41：根据前两个实施例中的任一个所述的人机接口，其中，所述人机接口还包括至少一个显示器，其中所述光学传感器是透明的和/或半透明的并且以所述显示器透过所述光学传感器完全或部分地可见的方式关于所述显示器定位。

实施例42：根据前一实施例所述的人机接口，其中，所述显示器是动态显示器，优选地选自阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子屏幕、发光二极管(LED)屏幕、有机发光二极管(OLED)屏幕和场致发射显示器(FED)的显示器。

实施例43：一种用于实施至少一种娱乐功能、特别是游戏的娱乐装置，其中，所述娱乐装置包括至少一个根据前述与人机接口有关的实施例中的任一个所述的人机接口，其中所述娱乐装置被设计成使得玩家能够借助于所述人机接口输入至少一条信息，其中所述娱乐装置被设计成根据所述信息变更娱乐功能。

实施例44：一种用于特别是使用根据前述与探测器有关的实施例中的任一个所述的探测器确定至少一个对象关于至少一个光学传感器的位置的分量的方法，其中，所述光学传感器具有图像平面，

-其中，使用至少一个照明源，其中所述至少一个照明源射出至少一个光束，其中所述光束包括平行于至少一个光学传感器的图像平面的分量；

-其中，使用探测器的至少一个光学传感器，其中所述光学传感器在所述图像平面中具有传感器区域，其中所述光学传感器适于在所述对象以光从所述光束的平行于所述光学传感器的图像平面传导的分量散射的方式接近所述光学传感器的情况下确定所述对象的位置的横向分量，所述位置的横向分量是在所述光学传感器的图像平面中的位置，所述光学传感器适于由在所述传感器区域中的从所述光束的平行于所述光学传感器的图像平面传导的分量散射的光生成至少一个横向传感器信号，其中所述光学传感器还被设计成以依赖于通过从所述光束的平行于所述光学传感器的图像平面传导的分量散射的光对所述传感器区域照明的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中所述纵向传感器信号依赖于在所述传感器区域中的从所述光束的平行于所述光学传感器的图像平面传导的分量散射的光的强度的变化；

-其中，使用至少一个评估装置，其中所述评估装置被设计成通过评估所述横向传感器信号生成与所述对象的位置的横向分量有关的至少一条信息，并且其中所述评估装置还被设计成通过评估所述纵向传感器信号生成与所述对象的位置的纵向分量有关的至少一条信息。

实施例45：根据前述与探测器有关的实施例中的任一个所述的探测器出于使用目的的用途，所述用途选自由以下用途组成的组合：位置测量，特别是作为近程传感器；距离测量，特别是作为近程传感器；人机接口应用；娱乐应用；安全应用。

附图说明

从随后与从属权利要求结合的优选的示例性实施例的描述，本发明的进一步可选的细节和特征是明显的。在该上下文中，可单独地或采用若干组合来实施特定的特征。本发明不限于示例性实施例。在图中示意性地示出示例性实施例。在各个图中相同的附图标记指相同的元件，或具有相同的功能的元件，或者关于它们的功能彼此对应的元件。

特别地，在附图中：

图1A至1C示出根据本发明的包括人机接口的探测器的示例性实施例；

图2A和2B示出可用于本发明的探测器中的探测器的实施例的不同视图；

图3A至3D示出生成传感器信号并且得出与对象的横向位置有关的信息的原理；

图4A和4B示出可用于根据本发明的探测器中的光学传感器的实施例的不同视图；以及

图5A至5E示出生成纵向传感器信号和得出与对象的纵向位置有关的信息的原理。

具体实施方式

图1A在高度示意性图示中示出用于确定至少一个对象112、特别是用户的手指114的位置的根据本发明的探测器110的示例性实施例的侧视图。探测器110优选可形成近程传感器116或因而可以是人机接口118的一部分，其中人机接口可用于娱乐装置119中。然而，其它实施例是可以的。

探测器110包括呈现图像平面122的光学传感器120。具体地，这里图像平面122限定出如图1A中象征性地示出的关于光学传感器120的一类自然坐标系124这里，图像平面122被视为x-y平面并且垂直于其的方向被表示为z方向。在该坐标系124中，平行或逆平行于x-y平面的方向被看作包括横向分量并且沿z轴的坐标被视为纵坐标。因而，垂直于纵向的任意方向被视为包括横向分量并且x坐标和/或y坐标被视为横坐标。其它类型的坐标系124是可以的。

光学传感器120包括传感器区域126，其可透过在由对象112散射之后从对象112行进到探测器110的入射散射光束128。光学传感器120适于确定光束128在一个或多个横向、例如x方向和/或y方向上的横向位置。因而，光学传感器120适于生成至少一个横向传感器信号。此外，光学传感器120还被指定为以依赖于光束128对相应传感器区域126的照明的方式生成至少一个纵向传感器信号。假设照明的总功率相同，纵向传感器信号取决于如以下将更详细地概述的相应传感器区域126中的光束128的束截面。横向传感器信号和纵向传感器信号通过一个或多个信号引线130传输到探测器110的至少一个评估装置132。

另外，图1A所示的探测器包括两个单独的照明源134，其中每个照明源134都射出至少一个主光束136，其中每个主光束136都包括平行于光学传感器120的图像平面122的分量。在该特定示例中，评估装置132还包括照明引线138，其中每个照明引线138都可将控制信号从评估装置132传输到各照明源134以便控制它们的操作。另外，照明源优选可配备有调制装置140，该调制装置可以以这样的方式影响纵向传感器信号，即假设照明的总功率相同，纵向传感器信号依赖于照明调制的调制频率。然而，其它实施例是可以的，例如在探测器110包括单独的调制装置140的情况下。

如图1A所示，光学传感器120适于在作为对象112的手指114以这样的方式接近光学传感器120的情况下确定用户的手指114的位置的横向分量，即以入射光束128从入射主光束136的平行于光学传感器120的图像平面122传导并由用户的手指114散射的分量生成的方式。相应地，光学传感器120适于从在传感器区域126中撞击光学传感器120的图像平面122的散射光束128的光生成至少一个横向传感器信号。

此外，光学传感器120被指定为通过光束128从主光束136的平行于光学传感器120的图像平面传导的分量散射而以依赖于传感器区域126的照明的方式生成至少一个纵向传感器信号。这里，纵向传感器信号依赖于在传感器区域126中撞击光学传感器120的图像平面122的散射光束128的光强度的变化。

如图1A中进一步示出的，适于在用户与机器之间交换至少一条信息的人机接口118包括如上所述的至少一个探测器110并且另外包括显示器142。特别是为了显示器142的充分照明，光学传感器120是透明的和/或半透明的并且以显示器142透过光学传感器120完全或部分地可见的方式关于显示器142定位。特别地，显示器是动态显示器，优选地选自阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子屏幕、发光二极管(LED)屏幕、有机发光二极管(OLED)屏幕和场致发射显示器(FED)的显示器。

人机接口118被指定为借助于探测器110生成与用户200有关的对象112的至少一条几何信息。为此目的，显示器142配备有显示器引线144，该显示器引线适于向可以是人机接口118的一部分的控制装置146传输信息。然而，其它实施例是可以的。此外，特别是为了实现探测器110的评估装置132与人机接口118的控制装置146之间的通信，设置了评估引线147以便优选地以从评估装置132到控制装置146的单向方式在评估装置132与控制装置146之间交换信息；然而，在某些实施例中，评估装置132与控制装置146之间的双向信息交换也是可以的。

如以下将更详细地概述的，评估装置可被设计成通过评估所述至少一个横向传感器信号生成与对象112的至少一个横向位置有关的至少一条信息并且通过评估纵向传感器信号生成与对象112的至少一个纵向位置有关的至少一条信息。为此目的，评估装置132可包括一个或多个电子装置和/或一个或多个软件，以便评估通过横向评估单元148(利用“xy”表示)和纵向评估单元150(通过“z”表示)象征性地表示的传感器信号。通过合并通过这些评估单元148、150得到的结果，因而可生成位置信息152，优选地这里象征性地表示为“x，y，z”的三维位置信息。

评估装置132可以是数据处理装置的一部分和/或可包括一个或多个数据处理装置。评估装置132可以完全或部分地集成到壳体中和/或可完全或部分地实施为以无线或有线方式与光学传感器120电连接的单独装置。评估装置132还可包括一个或多个另外的构件，例如一个或多个电子硬件和/或一个或多个软件，例如一个或多个测量单元(图1A中未示出)和/或一个或多个转换单元，例如用于将来自多于一个光学传感器120(这里未示出)的传感器信号转换成普通信号或普通信息。

在图1B和1C中，示出了优选地可被用作近程传感器116的探测器110的一个潜在实施例的不同视图。在其中，图1B和1C两者都示出光学传感器120的顶视图，其中光学传感器120由一定数量的单独照明源134包围。作为两个典型示例，在图1B中的光学传感器120周围配置有8个单独的照明源134并且在图1C中的光学传感器120周围配置有14个单独的照明源134。然而，不同数量的单独照明源134位于光学传感器120周围的其它实施例是可以的。此外，图1B和1C示意性地示出照明源134彼此或多或少等距地以相当对称的方式配置的布置结构。该类型的布置结构特别是允许位于光学传感器120的图像平面122中的传感器区域126的充分和相当均匀的照明，这因此增加了传感器区域126内的光学分辨率并且减少了特别是通过使用评估单元132确定必要的修正最终所需的计算时间。

而如图1B所示的探测器110包括四个单独的电极154，其中每个电极154都位于光学传感器120的每一侧156附近，如图1C所示的探测器110包括十个单独的电极154，其中每个电极154以两个或三个电极154位于光学传感器120的同一侧156的方式位于光学传感器120的该侧156附近。虽然如图1B中示意性地示出的布置结构在光学传感器120具有如例如用于机器、蜂窝电话或智能电话上的显示器的比较小的面积、特别是200cm²以下的面积时可能特别有用，但如图1C中示意性地示出的布置结构优选地可在光学传感器120具有如例如用于计算机监视器、电视机、信息显示器的比较大的面积、特别是0.25m²以上的面积时适用。然而，即使对于给定示例而言，其它布置结构是可以的，特别是根据具体要求，例如速度和分辨率。

在以下公开的实施例中，光学传感器120被指定为固体染料敏化太阳能电池(sDSC)。然而，应注意，其它实施例是可以的。

在图2A和图2B中，示出了光学传感器120的可能实施例的不同视图。在其中，图2A示出在光学传感器120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。

光学传感器120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，其可以覆盖光学传感器120的传感器区域126。

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锡氧化物(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spiro-MiOTAD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，其可由单个电极触头174接触。如在图2A中的顶视图中示出，第一电极160的电极触头174可以位于光学传感器120的角部中。通过提供一个以上的电极触头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包括至少两个局部电极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方向的至少两个局部电极178，和用于y方向的至少两个局部电极180，经由接触引线182，这些局部电极176可通过封装172电接触。

在该具体实施例中，局部电极176形成包围传感器区域126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，通过局部电极176的电极电流可以被单独确定，诸如通过实现到评估装置132中的电流测量装置。通过比较例如通过两个单个x局部电极178的电极电流，并通过比较通过各个y局部电极180的电极电流，由在传感器区域126中的入射光束128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，示出了作为对象112的手指114的定位的两种不同情况。因此，图3A和图3B示出一种情况，其中对象112位于探测器110的中心光轴上。在其中，图3A示出了侧视图，而图3B示出了在光学传感器130的传感器区域126上的顶视图。在图3C和图3D中，以类似视角示出了图3A和图3B的设置，其中对象112在横向方向中偏移至离轴位置。

根据本发明，光学传感器120适于在对象112接近光学传感器120以使得从主光束136的平行于光学传感器120的图像平面122传导并由对象112散射的分量生成入射光束128的情况下确定对象112的用户的位置的横向分量。因此，如图3A和3C所示，对象112成像到光学传感器120的传感器区域126上，从而在传感器区域126上生成对象112的图像186，在下文中，该图像186将被认为是光斑184，或在多于一个对象的情况下，例如在光学传感器120的传感器区域126附近存在例如两个或更多个手指114的情况下，图像186将被认为是多个光斑184。

如可以在部分图像3B和3D中看出，在传感器区域126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方向中通过局部电极180的电极电流，而电极电流i₃、i₄表示在x方向中通过局部电极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：

和

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/或偏移量的增加的简单相乘。因此，一般地，电极电流i₁至i₄可能形成由光学传感器120生成的横向传感器信号，而评估装置132可能适于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和4B中，示出了光学传感器120的各种具体实施例。在其中，图4A示出了可能层设置的横截面图，而图4B示出了光学传感器120的两个实施例的顶视图。其它实施例是可行的。

如在图4A中的示意性横截面视图中可以看到的，光学传感器120可再次体现为有机光电探测器，优选体现为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。附加地或可替代地，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，即由入射光束128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，在光学传感器120的优选取向中，由入射光束128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可以是透明的或不透明的。

在图4B中，示出了第二电极170的具体设置。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，作为示例该电极触头174可以包括一个或多个金属垫，类似于图2B中的设置。这些电极触头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，顶部触头190形式包围传感器区域126的封闭开放框架。因此相对于在图2A和2B中的局部电极176，仅需要一个顶部触头190。然而，光学传感器120可以在一个单个装置中组合，诸如通过提供在图4A和4B的设置中的局部电极。因此，除了将在下面更详细概述的FiP效应之外，采用光学传感器120可以生成横向传感器信号。透明导电聚合物188的使用允许光学传感器120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。这优选地同样适用于光学传感器120。

在图5A至图5E中，上述FiP效应将被解释。在其中，图5A示出类似于图1、3A和3C中的设置的探测器110的一部分的侧视图。在探测器110中，仅示出光学传感器120，然而，在它可位于其中的五个不同位置。同样，测量从通过至少一个对象112对由所述至少一个照明源134射出的一个或多个主光束136的散射开始。

由于入射光束128的特征，光学传感器120的传感器区域126中入射的散射光束128的束特性至少是部分已知的。因此，如在图5A中示出，可出现焦点192。在焦点192中，散射光束128的束腰或横截面可呈现最小值。

在图5B中，在图5A中关于光学传感器120的相应位置的传感器区域126上的顶视图中，示出由在不同位置入射在传感器区域126上的入射光束128生成的光斑184的形成。如可以看到的，靠近焦点192，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效应的光学传感器120情况下，给出对于在图5B中的光斑184的五个横截面的光学传感器120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光学传感器120，光电流I依赖于入射光束128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，光电流是入射光束128的功率和入射光束128的横截面两者的函数：

I＝F(n,a)。

在其中，I表示由光学传感器120提供的光电流，诸如以任意单位测量的光电流，如电压除以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126上的光子总数量和/或在传感器区域126中的入射光束128的总功率。a表示以任意单位提供的入射光束128的束横截面，作为束腰，作为束半径的束直径，或作为光斑184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光学传感器120的光电流，其可在根据本发明的探测器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，硅光电探测器可用于该测量。如可以看到的，在这些传统的测量中，探测器的光电流或光信号独立于束横截面A。

因此，通过评估探测器110的光学传感器120的光电流和/或其它类型的纵向传感器信号，入射光束128可被表征。由于入射光束128的光学特征依赖于对象112到探测器110的距离，通过评估这些纵向传感器信号，对象112的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和对象112的位置之间的一个或多个已知关系，光学传感器120的光电流可以被转换成关于对象112的z轴纵向位置的至少一条信息。因此，作为示例，焦点192的位置可以通过评估传感器信号来确定，并且在焦点192和在z方向中对象112的位置之间的相关性可被用于生成上述信息。附加地或可替代地，可以通过比较光学传感器120的至少两个传感器信号来评估入射光束128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入射光束128的束传播。

另外，如相对于单个纵向传感器信号的评估，评估一定数量的不同纵向传感器信号如时序提供了额外优点。因此，如上所述，入射光束128的总功率通常可能是未知的。通过将不同纵向传感器信号归一化到诸如最大值，不同纵向传感器信号可呈现独立于入射光束128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，该关系独立于入射光束128的总功率。

另外，通过使用一定数量的纵向传感器信号，可以解决关于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192前面或后面的特定距离处的光学传感器120可以导致相同的纵向传感器信号。在沿着光轴116传播期间入射光束128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接续的纵向传感器信号比较，可确定光学传感器120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至10kHz的范围中的调制频率可用于根据本发明的探测器，诸如0.3Hz的调制频率。

sDSC的更多示例性示例可在WO 2014/097181 A1中找到。

附图标记列表

110 探测器

112 对象

114 手指

116 近程传感器

118 人机接口

119 娱乐装置

120 光学传感器

122 图像平面

124 坐标系

126 传感器区域

128 入射(散射)光束

130 信号引线

132 评估装置

134 照明源

136 主光束

138 照明引线

140 调制装置

142 显示器

144 显示器引线

146 控制装置

147 评估引线

148 横向评估单元

150 纵向评估单元

152 位置信息

154 电极

156 光学传感器的一侧

158 衬底

160 第一电极

162 阻挡层

164 n半导体金属氧化物

166 染料

168 p半导体有机材料

170 第二电极

172 封装

174 电极触头

176 局部电极

178 局部电极，x

180 局部电极，y

182 接触引线

184 光斑

186 图像

188 导电聚合物

190 顶部触头

192 焦点

Claims

1.一种用于确定至少一个对象(112)关于至少一个光学传感器(120)的位置的探测器(110)，其中所述光学传感器(120)具有图像平面(122)，所述探测器包括：

-至少一个照明源(134)，其中所述照明源(134)射出至少一个光束(136)，其中所述光束(136)包括平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)的分量；

-光学传感器(120)，其中所述光学传感器(120)在所述图像平面(122)中具有传感器区域(126)，其中所述光学传感器(120)适于在所述对象(112)以光从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的方式接近所述光学传感器(120)的情况下确定所述对象(112)的位置的横向分量，所述位置的横向分量是在所述光学传感器(120)的图像平面(122)中的位置，所述光学传感器(120)适于由在所述传感器区域(126)中的从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光生成至少一个横向传感器信号，其中所述光学传感器(120)还被设计成以依赖于通过从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光对所述传感器区域(126)的照明的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中所述纵向传感器信号依赖于在所述传感器区域(126)中的从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光的强度的变化；和

-评估装置(132)，其中所述评估装置(132)被设计成通过评估所述横向传感器信号生成与所述对象(112)的位置的横向分量有关的至少一条信息，并且其中所述评估装置(132)还被设计成通过评估所述纵向传感器信号生成与所述对象(112)的位置的纵向分量有关的至少一条信息。

2.根据前一项权利要求所述的探测器(110)，其中，所述光学传感器(120)是具有至少一个第一电极(160)、至少一个第二电极(170)和至少一种光伏材料(164，166，168)的光电探测器，其中所述光伏材料(164，166，168)嵌埋在所述第一电极(160)与所述第二电极(170)之间，其中所述光伏材料(164，166，168)适于响应于通过光对所述光伏材料(164，166，168)的照明而生成电荷，其中所述第二电极(170)是具有至少两个局部电极(176)的分割电极(170)。

3.根据前一项权利要求所述的探测器(110)，其中，所述第二电极(170)是具有三个、四个或更多个局部电极(176)的分割电极。

4.根据前一项权利要求所述的探测器(110)，其中，从所述局部电极(176)通过的电流依赖于在所述图像平面(122)中的其中光从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的位置，其中所述光学传感器(120)适于根据从所述局部电极(176)通过的电流而生成所述横向传感器信号。

5.根据前三项权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述探测器(110)适于由从所述局部电极(176)通过的电流的至少一个比率得出与所述对象(112)的位置的横向分量有关的信息。

6.根据前四项权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述光电探测器是染料敏化太阳能电池。

7.根据前五项权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述第一电极(160)至少部分地由至少一种透明导电氧化物制成，其中所述第二电极(170)至少部分地由导电聚合物(188)、优选地透明导电聚合物(188)制成。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述照明源(134)位于所述光学传感器(120)的侧面上。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述照明源(134)与所述光学传感器(120)连接。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述探测器(110)包括至少两个单独的照明源(134)。

11.根据前一项权利要求所述的探测器(110)，其中，所述至少两个照明源(134)形成完全或部分地封闭所述图像平面(122)和/或所述光学传感器(120)的框架。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述探测器(110)还包括用于调制由所述照明源(134)射出的所述至少一个光束(136)的照明的至少一个调制装置(140)。

13.根据前一项权利要求所述的探测器(110)，其中，存在至少两个单独的照明源(134)，其中所述单独的照明源(134)的不同之处在于用于调制每个照明源(134)的照明的频率。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述评估装置(132)被指定为由在所述传感器区域(126)中的从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光的强度的变化生成与所述对象(112)的位置的纵向分量有关的至少一条信息。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述评估装置(132)被指定为通过从所述至少一个纵向传感器信号确定其中光从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的直径的变化来生成与所述对象(112)的位置的纵向分量有关的至少一条信息。

16.根据前一项权利要求所述的探测器(110)，其中，所述光学传感器(120)还以这样的方式被指定，即，假设所述照明的总功率相同，所述纵向传感器信号依赖于至少一个调制装置(140)的照明调制的调制频率。

17.根据前述权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中，所述评估装置(132)还被指定为将与所述对象(112)的位置有关的至少两条不同信息组合成特定命令。

18.根据前一项权利要求所述的探测器(110)，其中，所述特定命令被解释为手势。

19.根据前一项权利要求所述的探测器(110)，其中，所述手势包括选自点击、双击、旋转、缩放功能以及拖放动作的功能。

20.一种用于在用户与机器之间交换至少一条信息的人机接口(118)，其中，所述人机接口(118)包括至少一个根据前述权利要求中的任一项所述的探测器(110)，其中所述人机接口(118)被指定为借助于所述探测器(110)生成与用户有关的对象(112)的至少一条几何信息。

21.根据前一项权利要求所述的人机接口(118)，其中，所述对象(112)是用户的一部分，特别是用户的至少一根手指(114)，或适于由用户移动的物品。

22.根据前两项权利要求中的任一项所述的人机接口(118)，其中，所述人机接口(118)还包括至少一个显示器(142)，其中所述光学传感器(120)是透明的和/或半透明的并且以所述显示器(142)透过所述光学传感器(120)完全或部分地可见的方式关于所述显示器(142)定位。

23.根据前一项权利要求所述的人机接口(118)，其中，所述显示器(142)是动态显示器(142)，优选为选自阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子屏幕、发光二极管(LED)屏幕、有机发光二极管(OLED)屏幕和场致发射显示器(FED)的显示器。

24.一种用于实施至少一种娱乐功能的娱乐装置(119)，其中，所述娱乐装置(119)包括至少一个根据前述与人机接口(118)有关的权利要求中的任一项的人机接口(118)，其中所述娱乐装置(119)被设计成使得玩家能够借助于所述人机接口(118)输入至少一条信息，其中所述娱乐装置(119)被设计成根据所述信息变更娱乐功能。

25.一种用于确定至少一个对象(112)关于至少一个光学传感器(120)的位置的分量的方法，其中所述光学传感器(120)具有图像平面(122)，

-其中，使用至少一个照明源(134)，其中所述照明源(134)射出至少一个光束(136)，其中所述光束(136)包括平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)的分量；

-其中，使用至少一个光学传感器(120)，其中所述光学传感器(120)在所述图像平面(122)中具有传感器区域(126)，其中所述光学传感器(120)适于在所述对象(112)以光从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的方式接近所述光学传感器(120)的情况下确定所述对象(112)的位置的横向分量，所述位置的横向分量是在所述光学传感器(120)的图像平面(122)中的位置，所述光学传感器(120)适于由从所述光束(136)的在所述传感器区域(126)中平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光生成至少一个横向传感器信号，其中所述光学传感器(120)还被设计成以依赖于通过从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光对所述传感器区域(126)的照明的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中所述纵向传感器信号依赖于在所述传感器区域(126)中的从所述光束(136)的平行于所述光学传感器(120)的图像平面(122)传导的分量散射的光的强度的变化；和

-其中，使用至少一个评估装置(132)，其中所述评估装置(132)通过评估所述横向传感器信号而生成与所述对象(112)的位置的横向分量有关的至少一条信息，并且其中所述评估装置(132)还通过评估所述纵向传感器信号而生成与所述对象(112)的位置的纵向分量有关的至少一条信息。

26.根据前述与探测器(110)有关的权利要求中的任一项所述的探测器(110)出于用作人机接口(118)应用和/或娱乐应用(119)的目的而作为近程传感器的用途。