CN107407726A

CN107407726A - 用于至少一个对象的光学检测的检测器

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Publication number: CN107407726A
Application number: CN201680013284.5A
Authority: CN
Inventors: R·森德; I·布鲁德; S·瓦鲁施; S·伊尔勒; E·蒂尔
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-11-28
Also published as: EP3265844A1; KR20170122206A; US20180067213A1; JP2018511793A; WO2016139300A1

Abstract

提出了一种用于至少一个对象(112)的光学检测的检测器(110)。检测器(110)包括：‑至少一个调制装置(136)，其中调制装置(136)能够产生从对象(112)行进到检测器(110)的至少一个调制光束(134)；‑至少一个纵向光学传感器(114)，其中纵向光学传感器(114)具有至少一个传感器区域(130)，其中纵向光学传感器(114)被设计成以取决于由调制光束(134)对传感器区域(130)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域(130)中调制光束(134)的束横截面并且取决于照射的调制的调制频率(138)，其中纵向传感器信号包括第一分量和第二分量，其中第一分量取决于纵向光学传感器(114)对调制光束(134)的调制变化的响应，并且第二分量取决于照射的总功率；以及‑至少一个评估装置(150)，其中评估装置(150)被设计成通过从纵向传感器信号导出第一分量和第二分量来产生关于对象(112)的纵向位置的至少一个信息项，其中关于对象(112)的纵向位置的信息项取决于第一分量和第二分量。因此，提供了一种用于精确确定空间中的至少一个对象的位置的简单且仍然有效的检测器。因此，特别地，可以分别利用包括单个大面积纵向光学传感器或单个像素化光学传感器的检测器，并且仍然能够确定对象的纵向位置而没有模糊性。

Description

用于至少一个对象的光学检测的检测器

技术领域

本发明涉及一种用于至少一个对象的光学检测的检测器，特别是用于确定至少一个对象的位置，具体是关于至少一个对象的深度或深度和宽度二者。此外，本发明涉及人机接口、娱乐装置、跟踪系统以及相机。此外，本发明涉及一种用于至少一个对象的光学检测的方法，以及涉及检测器的各种用途。这些装置、方法和用途可以用于例如日常生活、游戏、交通技术、空间制图、生产技术、安全技术、医疗技术的各个领域中或科学方面。然而，进一步的应用是可能的。

背景技术

用于光学检测至少一个对象的各种检测器基于光学传感器是已知的。

WO 2012/110924 A1公开了一种包括至少一个光学传感器的检测器，其中光学传感器表现出至少一个传感器区域。在此，光学传感器被设计成以取决于传感器区域的照射的方式产生至少一个传感器信号。根据所谓的“FiP效应”，给定照射的相同总功率，传感器信号在此取决于照射的几何形状，特别是取决于传感器区域上的照射的束横截面。检测器另外具有被指定为从传感器信号产生至少一个几何信息项(特别是关于照射和/或对象的至少一个几何信息项)的至少一个评估装置。作为示例，光学传感器可以是或可以包括染料敏化太阳能电池(DSC)，优选固体染料敏化太阳能电池(sDSC)。

此外，WO 2014/097181 A1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来确定至少一个对象的位置的方法和检测器。优选地，利用纵向光学传感器的堆叠，特别是以高精确度和无模糊性地确定对象的纵向位置。通常，需要至少两个个体的“FiP传感器”，即基于FiP效应的光学传感器，以便确定对象的纵向位置而无模糊性，其中FiP传感器中的至少一个用于归一化纵向传感器信号，用于考虑照射功率的可能变化。此外，WO 2014/097181 A1公开了一种人机接口、娱乐装置、跟踪系统和相机，每一个包括用于确定至少一个对象的位置的至少一个这种检测器。

此外，2015年1月30日提交的欧洲专利申请No.15 153 215.7和2016年1月28日提交的PCT专利申请No.PCT/EP2016/051817公开了一种包括光导材料的光学传感器，两个申请的全部内容通过引用并入在此，该光电导材料可以是无机光导材料，优选选自由硒、金属氧化物、IV族元素或化合物、III-V族化合物、II-VI族化合物和硫族化物，或有机光导材料组成的组。

在WO/2015/024871中公开了一种替代的光学检测器，其包括适于以空间分辨的方式修改光束的光学性质的空间光调制器(SLM)。在此，SLM具有像素矩阵，其中每一个像素是可控的，以单独地修改通过像素的光束的一部分的光学性质。此外，调制器装置以不同调制频率周期性地控制像素中的至少两个像素。在通过SLM的像素矩阵之后，FiP传感器检测光束并产生传感器信号，而评估装置执行频率分析以便确定针对调制频率的传感器信号的信号分量。

尽管存在由上述装置和检测器所具有的优点，具体是由如在WO 2012/110924 A1、WO 2014/097181 A1、2015年1月30日提交的欧洲专利申请No.15 153 215.7和2016年1月28日提交的PCT专利申请No.PCT/EP2016/051817中公开的检测器所具有的优点，但是仍然需要关于简单的、成本经济和仍然可靠的空间检测器的改进。特别地，期望使用低数量的FiP传感器，诸如单个FiP传感器，并且仍然能够无模糊性地确定对象的纵向位置。

发明内容

因此，由本发明所解决的问题在于指定一种用于光学检测至少一个对象的装置和方法，其至少基本上避免了这种类型的已知装置和方法的缺点。特别地，期望一种用于确定对象在空间中的位置的改进的简单、成本经济和仍然可靠的空间检测器。更具体地，由本发明所解决的问题在于提供一种包括较少数量的FiP传感器(诸如单个FiP传感器)的检测器，其仍然允许无模糊性地确定对象的纵向位置。

本发明通过独立权利要求的特征来解决该问题。可以在从属权利要求和/或以下说明书和详细实施例中呈现可以单独地或组合地实现本发明的有利发展。

如在此所使用的，术语“具有”、“包括”和“包含”以及其语法变体以非排他的方式使用。因此，表述“A具有B”以及表述“A包括B”或“A包含B”可以指如下事实，即除了B之外，A包含一种或多种进一步组件和/或构件，以及其中除了B之外，在A中没有其它组件、构件或元件存在的情况。

在本发明的第一方面，公开了一种用于光学检测的检测器，其也可以称为“光学检测器”，特别是用于确定至少一个对象的位置，具体是关于至少一个对象的深度、或深度和宽度二者。

“对象”通常可以是从活体对象和非活体对象中选出的任意对象。因此，作为示例，至少一个对象可以包括一个或多个物品和/或物品的一个或多个部分。另外或可替代地，对象可以是或可以包括一个或多个生物和/或其一个或多个部分，诸如人类(例如，用户)和/或动物的一个或多个身体部分。

如在此所使用的，“位置”通常是指关于对象在空间中的位置和/或取向的任意信息项。为此，作为示例，可以使用一个或多个坐标系，并且可以通过使用一个、两个、三个或更多个坐标来确定对象的位置。作为示例，可以使用一个或多个笛卡尔坐标系和/或其它类型的坐标系。在一个示例中，坐标系可以是检测器的坐标系，其中检测器具有预定位置和/或取向。如下面将进一步详细描述的，检测器可以具有可以构成检测器的主观察方向的光轴。光轴可以形成坐标系的轴，诸如z轴。此外，可以提供一个或多个附加的轴，优选地垂直于z轴。

因此，作为示例，检测器可以构成如下坐标系，其中光轴形成z轴，并且其中另外可以提供垂直于z轴并且彼此垂直的x轴和y轴。作为示例，检测器和/或检测器的一部分可以停留在该坐标系中的特定点处，诸如在该坐标系的原点处。在该坐标系中，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于纵向方向的任意方向可以被认为是横向方向，并且x和/或y坐标可以被认为是横向坐标。

可替代地，可以使用其它类型的坐标系。因此，作为示例，可以使用极坐标系，在该极坐标系中，光轴形成z轴，并且距z轴距离和极角用作附加坐标。再次，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于z轴的任何方向可以被认为是横向方向，并且极坐标和/或极角可以被认为是横向坐标。

如在此所使用的，用于光学检测的检测器通常是适于提供关于至少一个对象的位置的至少一个信息项的装置。检测器可以是固定装置或可移动装置。此外，检测器可以是独立装置，或者可以形成另一装置(诸如计算机、车辆或任何其它装置)的一部分。此外，检测器可以是手持式装置。检测器的其它实施例是可行的。

检测器可以适于以任何可行的方式提供关于至少一个对象的位置的至少一个信息项。因此，信息可以例如以电子、视觉、声或其任意组合的方式提供。信息可以进一步存储在检测器的数据存储器中或独立装置中和/或可以经由诸如无线接口和/或有线接口的至少一个接口来提供。

根据本发明的用于至少一个对象的光学检测的检测器包括：

-至少一个调制装置，其中调制装置能够产生从对象到检测器行进的至少一个调制光束；

-至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器被设计成以取决于由调制光束对传感器区域的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中纵向传感器信号，

-给定照射的相同总功率，取决于传感器区域中调制光束的束横截面，

-给定照射的相同总功率，取决于照射的调制的调制频率，以及

-包括第一分量和第二分量，其中第一分量取决于纵向光学传感器对调制光束的调制变化的响应，并且第二分量取决于照射的总功率；以及

-至少一个评估装置，其中评估装置被设计成通过从纵向传感器信号导出第一分量和第二分量来产生关于对象的纵向位置的至少一个信息项，其中关于对象的纵向位置的信息项取决于第一分量和第二分量。

在此，上面列出的组件可以是分离的组件。可替代地，可以将如上面列出的两个或更多个组件集成到一个组件中。此外，至少一个评估装置可以形成为独立于传送装置(transfer device)和纵向光学传感器的分离的评估装置，但是可以优选地连接到纵向光学传感器以便接收纵向传感器信号。可替代地，至少一个评估装置可以完全或部分地集成到纵向光学传感器中。

因此，根据本发明的检测器包括至少一个调制装置，该调制装置能够产生从对象到检测器行进的至少一个调制光束，并且因此调制对象和/或检测器的至少一个传感器区域(诸如至少一个纵向光学传感器的至少一个传感器区域)的照射。优选地，诸如通过利用周期性束中断装置，调制装置可用于产生周期性调制。通过示例的方式，检测器可被设计成对对象和/或检测器的至少一个传感器区域(诸如至少一个纵向光学传感器的至少一个传感器区域)的照射进行调制，频率为0.05Hz至1MHz，诸如0.1Hz至10kHz。在这方面，照射的调制被理解为指如下过程，其中照射的总功率改变，优选周期性地改变，特别是以单个调制频率改变，或者同时和/或连续地以多个调制频率改变。特别地，可以在照射的总功率的最大值和最小值之间实现周期性调制。在此，最小值可以是0，但是同样可以>0，以使得通过示例的方式，不必实现完全调制。以特别优选的方式，至少一个调制可以是或可以包括受影响的光束的周期性调制，诸如正弦调制、方形调制或三角形调制。此外，调制可以是两个或更多个正弦函数的线性组合，诸如平方正弦函数或sin(t²)函数，其中t表示时间。为了证明本发明的特定效果、优点和可行性，通常在此利用方形调制作为调制的示例性形状，然而，该表示不旨在将本发明的范围限于该调制的具体形状。凭借该示例，本领域技术人员可以容易地认识到当利用不同形状的调制时如何适应相关参数和条件。

调制可以例如在对象和光学传感器之间的束路径中实现，例如通过将至少一个调制装置布置在所述束路径中实现。然而，可替代地或另外，调制同样可以在用于照射对象的如以下描述的可选照射源和对象之间的束路径中实现，例如通过将至少一个调制装置布置在所述光束路径中实现。同样可以设想这些可能性的组合。为此，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，诸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，至少一个可选照射源本身同样可被设计成产生调制照射，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)的照射源本身，和/或通过被体现为脉冲照射源(例如作为脉冲激光器)的所述照射源。因此，通过示例的方式，至少一个调制装置同样可以全部或部分地集成到照射源中。此外，可替代地或另外，检测器可以包括至少一个可选传送装置，诸如可调透镜，其可以自身被设计成例如通过调制(特别是通过周期性地调制)入射光束的总强度和/或总功率来调制照射，该入射光束入射到至少一个传送装置以便在入射到至少一个纵向光学传感器穿过它。各种可能性是可行的。

此外，根据本发明的检测器包括至少一个纵向光学传感器，优选地是单个单独的纵向光学传感器。在此，纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，即在对入射光束的照射敏感的纵向光学传感器内的区。如在此所使用的，“纵向光学传感器”通常是被设计成以取决于由光束对传感器区域照射的方式产生至少一个纵向传感器信号的装置，其中给定照射的相同总功率，根据所谓的“FiP效应”，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面。因此，纵向传感器信号通常可以是指示纵向位置(其同样可以表示为深度)的任意信号。作为示例，纵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，纵向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。另外或可替代地，纵向传感器信号可以是或可以包括数字数据。纵向传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。纵向传感器信号可以进一步包括通过组合两个或更多个单独信号导出的任意信号，诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或多个信号的商。

在此，至少一个FiP传感器可以是大面积光学传感器，其中大面积光学传感器可以表现出均匀的传感器表面，其因此可以构成相应的光学传感器的传感器区域。然而，在优选的替代实施例中，至少一个光学传感器可以是像素化光学传感器。在此，像素化光学传感器可以完全地或者至少部分地由像素阵列建立，该像素阵列可以包括可以以该方式构成传感器区域的多个单独的传感器像素。因此，像素化光学传感器可以包括任何数量的传感器像素，其可以适用于或被需求用于各自目的，诸如在像素阵列包括至少4×4、16×16或64×64或更多个传感器像素的情况中，然而其中，不是正方形布置的其它布置同样是可行的。

此外，给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于照射的调制的调制频率。对于纵向光学传感器和纵向传感器信号(包括其对传感器区域内的光束的束横截面和调制频率的依赖性)的潜在实施例，可参考如在WO 2012/110924A1和2014/097181 A1中公开的光学传感器。在这方面，检测器可以被设计为在不同的调制情况下检测至少两个纵向传感器信号，特别是在各自不同调制频率下的至少两个纵向传感器信号。评估装置可被设计成从至少两个纵向传感器信号产生几何信息。如在WO 2012/110924 A1和WO 2014/097181 A1中所描述的，可以解决模糊性和/或可以考虑到例如照射的总功率通常是未知的事实。

具体地，可以在诸如太阳能电池的光电检测器中(更优选在诸如有机半导体检测器的有机光电检测器中)观察到FiP效应。因此，至少一个纵向光学传感器可以包括至少一个有机半导体检测器和/或至少一个无机半导体检测器。因此，通常，光学检测器可以包括至少一个半导体检测器。最优选地，至少一个半导体检测器可以是包括至少一种有机材料的有机半导体检测器。因此，如在此所使用的，有机半导体检测器是包括诸如有机染料和/或有机半导体材料的至少一种有机材料的光学检测器。除了至少一种有机材料之外，可以包含一种或多种其它材料，其可以选自有机材料或无机材料。因此，有机半导体检测器可以被设计为仅包括有机材料的全有机半导体检测器，或者被设计为包含一种或多种有机材料和一种或多种无机材料的混合检测器。其它实施例仍是可行的。因此，一个或多个有机半导体检测器和/或一个或多个无机半导体检测器的组合是可行的。

在第一实施例中，半导体检测器可以选自由有机太阳能电池、染料太阳能电池、染料敏化太阳能电池、固体染料太阳能电池、固体染料敏化太阳能电池的组合。作为示例，具体地，至少一个光学传感器(在至少一个纵向光学传感器提供上述FiP效应的情况下)或者一个或多个光学传感器(在提供多个光学传感器的情况下)可以是或可以包含染料敏化太阳能电池(DSC)，优选固体染料敏化太阳能电池(sDSC)。如在此所使用的，DSC通常是指具有至少两个电极的设置，其中电极中的至少一个是至少部分透明的，其中至少一种n半导体金属氧化物、至少一种染料和至少一种电解质或p半导体材料嵌入在电极之间。在sDSC中，电解质或p半导体材料是固体材料。通常，对于同样可以用于本发明内的一个或多个光学传感器的sDSC的潜在设置，可以参考WO 2012/110924 A1、US 2012/0206336 A1、WO 2014/097181 A1或US 2014/0291480 A1中的一个或多个。

在如2015年1月30日提交的欧洲专利申请15 153 215.7和2016年1月28日提交的PCT专利申请PCT/EP2016/051817中公开的另一实施例中，根据本发明的纵向光学传感器可以包括至少一个第一电极、至少一个第二电极和特别地嵌入在第一电极和第二电极之间的光导材料层。在此，光导材料可以是无机光导材料，优选选自由硒、碲、硒碲合金、金属氧化物、IV族元素或化合物、III-V族化合物、II-VI族化合物、氮族化合物(pnictogenide)、硫族化物(136)和其固溶体和/或掺杂变体组成的组。在此，硫族化物可以优选选自硫化物硫族化物、硒化物硫族化物、碲化物硫族化物、三元硫族化物、四元硫族化物、更高元硫族化物，和其固溶体和/或掺杂变体。特别地，硫族化物可以选自硫化铅(PbS)、硫化铟铜(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)、铜锌锡硫(CZTS)、硒化铅(PbSe)、铜锌锡硒(CZTSe)、碲化镉(CdTe)、碲镉汞(HgCdTe)、碲锌汞(HgZnTe)、硫化硒铅(PbSSe)、铜锌锡硫硒硫族化物(CZTSSe)和其固溶体/或掺杂变体。可替代地或另外，氮族化合物可以选自氮化物氮族化合物、磷化物氮族化合物、砷化物氮族化合物、锑化物氮族化合物、三元氮族化合物、四元氮族化合物和更高元氮族化合物组成的组。特别地，氮族化合物可以选自氮化铟(InN)、氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、磷化铟镓(InGaP)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、砷化铟镓(InGaAs)、锑化铟(InSb)、锑化镓(GaSb)、锑化铟镓(InGaSb)、磷化铟镓(InGaP)、砷化镓磷(GaAsP)和磷化铝镓(AlGaP)。可替代地或另外，光导材料可以是有机光导材料，优选包括至少一种共轭芳族分子，特别是染料或颜料，和/或包含电子供体材料和电子受体材料的混合物。特别地，有机光导材料可以包括选自以下的化合物：酞菁、萘酞菁、亚酞菁、苝、蒽、芘、低聚和聚噻吩、富勒烯、靛类染料、双偶氮颜料、方酸菁染料(squarylium dye)、硫代吡啶菁(thiapyrilium)染料、薁菁(azulenium)染料、二硫代酮-吡咯并吡咯啉、喹吖啶酮、二溴蒽嵌蒽醌、聚乙烯基咔唑、其衍生物及其组合。可替代地或另外，光导材料同样可以被提供为包括量子点的胶体膜。然而，可能表现出上述FiP效应的其它材料同样是可行的。

进一步地，根据本发明，纵向传感器信号包括第一分量和第二分量。如在此所使用的，关于信号(诸如关于电信号，优选地关于电压信号或电流信号，特别是关于纵向传感器信号)的术语“分量”是指相应信号表现出通常相对于彼此独立的至少两个单独特征的观察结果。通常可以通过调查来证明这种独立性，该调查可以揭示出可存在至少两个特定的外部影响，其中对应于特定外部影响中的一个的单个参数的变化通常可以以独特的方式影响单独的特征，诸如通过特别是在特定范围内产生第一单独特征的线性响应，以及通过至少在该特定范围内保留第二单独特征不被改变。它们的相互独立可以通常归因于信号的值可取决于至少两个不同的外部原因的事实，这些原因至少在很大程度上不会彼此影响。在此，术语“外部”可以关于纵向光学传感器来解释，使得诸如调制装置或照射装置的光学检测器的另外可选组成部分仍然能够对纵向光学传感器施加特定的外部影响。

基于该解释，纵向传感器信号的第一分量取决于纵向光学传感器对光束的调制变化的响应，而纵向传感器信号的第二分量取决于照射的总功率。在特别优选的实施例中，纵向传感器信号的第一分量可以与在纵向传感器信号对入射在纵向光学传感器上的光束的调制变化的响应内的纵向传感器信号的至少一个时间变化相关。因此，改变调制的参数(诸如调制的频率和/或幅度)可以影响入射在纵向光学传感器上的光束，这可以导致纵向传感器信号随时间的变化。因此，对纵向传感器信号的特定外部影响“光束的调制”可以导致可以被认为是纵向传感器信号的第一分量的单独特征“纵向传感器信号的时间变化”。

更具体地，纵向传感器信号的第一分量可以与在纵向光学传感器对入射在纵向光学传感器上的光束的调制变化的响应内的纵向传感器信号的上升时间和下降时间中的至少一个相关。如在此所使用的，术语“上升时间”是指如下观察，在特定外部影响包括阶梯函数，即特定外部影响从特定低值瞬时变化到特定高值以及因此定义阶梯高度的函数的情况下，诸如纵向传感器信号的单独特征需要额外的时间来响应瞬时变化。因此，上升时间可以被定义为这种响应从其最终值的第一百分比上升到第二百分比所需的时间，其中，通常由于实际原因，相应地，与诸如阶梯高度的5％或10％的值对应的值可以用于第一百分比，而与诸如阶梯高度的90％或95％的值对应的值可以用于第二百分比。然而，其它定义是可行的。类似地，术语“下降时间”可以被定义为纵向传感器信号对从特定高值到特定低值的特定外部影响的瞬时变化的响应所需的时间。

在该特定实施例中，因此，特别有利的是，利用对于包括多个瞬时改变(诸如周期性方形调制)的调制的时间变化的特定形状作为特定的外部影响，以便能够经由直接或间接类型的测量以充分的方式观察纵向传感器信号的所提到的上升时间和/或下降时间。因此，选择可以允许观察纵向传感器信号的后续完成的上升事件和/或下降事件而在两个后续事件之间没有太多延迟的调制频率可能是有利的。然而，本领域技术人员在利用适当措施以便以足够的精度从调制的时间变化的其它形状导出上升时间和/或下降时间方面同样是有经验的。不管选择用于调制的形状如何，纵向传感器信号可以因此包括第一类型的时间变化，其通常可以被调节为关于调制频率在短时间尺度内出现。如下面将更详细解释的，因此纵向光学传感器内的第一分量的该特定选择可以便于通过利用合适的检测部件对第一分量的检测，该合适的检测部件尤其适于证明相应信号的快速变化。

类似地，第二分量可以优选地与时间间隔内纵向传感器信号的积分相关，因此覆盖纵向传感器信号对传感器区域的照射总功率的变化的响应的一部分。如在此所使用的，术语“积分”是指虚拟平面中的面积，该虚拟平面包括作为第一轴的时间和作为第二轴的信号幅度，其中面积的对应边界由第一轴、信号幅度的时间变化和在上述时间间隔的端点值处垂直于第一轴的线限定。因此，改变传感器区域的照射总功率的参数，特别是总照射功率的幅度或强度，可以导致纵向传感器信号随时间的变化。因此，对纵向传感器信号的特定外部影响“传感器区域的照射总功率”可以导致单独特征“在时间间隔内纵向传感器信号的积分的变化”，其可被认为是纵向传感器信号的第二分量。此外，第二分量的该选择可以因此导致这样的观察，即纵向传感器信号通常可以包括关于纵向传感器信号的调制频率在长时间尺度内可以发生的第二类型的时间变化。如下面将更详细解释的，因此纵向光学传感器内的第二分量的该特定选择可以便于通过利用合适的检测部件对第二分量的检测，与第一分量的检测相反，该合适的检测部件尤其适于证明相应信号的缓慢变化。

令人惊奇的是，下面将更详细地呈现的实验观察表明，在纵向光学传感器处于聚焦位置的第一情况下的纵向传感器信号，以与散焦状态相关的第二情况下的上升时间超过与聚焦状态相关的第一情况下的上升时间的方式，明显地偏离在纵向光学传感器处于散焦位置的第二情况下的纵向传感器信号。因此，优选地，可以利用如对于上升时间导出的值来确定纵向光学传感器是否处于聚焦状态。此外，可以关于下降时间执行类似的考虑。尽管由于纵向光学传感器处于散焦位置，纵向光学传感器因此看起来对于更低强度以更缓慢的方式工作，但是观察不能证实可以由此降低FiP传感器的效率。

另一方面，相同的实验观察进一步表明，在第一情况下纵向传感器信号下的积分基本上等于第二情况下纵向传感器信号下的积分，只要两种情况下的纵向传感器信号都在纵向光学传感器的传感器区域中的照射的相同总功率下被记录。在两种情况下的纵向传感器信号都在相同调制条件下被记录的另外假设下，纵向传感器信号可以仅取决于光束的束横截面，其因此允许容易地确定该物理量。此外，如果调制保持未修改，则纵向传感器信号下的积分值的变化可以类似地用于确定纵向光学传感器的传感器区域的照射总功率的变化。结果，传感器区域的照射总功率在一方面因此可以被确定并且在另一方面可以被使用以便归一化如上所确定的纵向传感器信号。根据该观察，如这里选择的纵向传感器信号的第二分量与如上面所选择的纵向传感器信号的第一分量独立地表现，因此证明了这两个分量对于根据本发明的方法的可行性。因此，存在于光学检测器中的单个FiP传感器(诸如，单个大面积纵向光学传感器或单个像素化光学传感器)可足以确定关于发射或反射光束的对象的纵向位置的至少一个信息项，该光束导致在相应纵向光学传感器的传感器区域中的纵向传感器信号。

在特别优选的实施例中，如上所描述的，调制装置可以适于周期性地调制入射到传感器区域上的入射光束的强度或幅度，诸如通过提供入射光束的重复方形调制，从而产生关于入射光束的强度或幅度的重复周期。因此，在该特定实施例中，第一分量可以与在调制的重复周期中的至少一个内的纵向传感器信号的上升时间和下降时间中的至少一个相关，而第二分量可以与在可以用作上述时间间隔的调制的重复周期中的至少一个内的纵向传感器信号的积分相关。

调制波形和频率可以适于优化两个分量之间的对比度。这可以例如通过使用足够快的频率来实现，使得缓慢分量不再显著存在，并且仅快速分量确定信号的振幅。最优波形同样可以是非周期性的(诸如伪随机的)以在一个信号采样周期内获取不同时间尺度的慢和长的分量。改进方法的另一种方式是例如通过将频率优选从10Hz增加到100Hz来啁啾(chirp)脉冲串，以便识别最优采样频率。

因此，纵向传感器信号可以包括相互独立的第一分量和第二分量，其可被发送到如由根据本发明的光学检测器所包括的至少一个评估装置。如在此所使用的，术语“评估装置”通常是指被设计成产生信息项(即关于对象的位置的至少一个信息项)的任意装置。作为示例，评估装置可以是或可以包括一个或多个集成电路，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或一个或多个数据处理装置，诸如一个或多个计算机，优选地一个或多个微计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于接收和/或预处理传感器信号的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。如在此所使用的，传感器信号通常可以指纵向传感器信号中的一个，并且如果适用的话，也可以指横向传感器信号。此外，评估装置可以包括一个或多个数据存储装置。此外，如上所述，评估装置可以包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。

至少一个评估装置可以适于执行至少一个计算机程序，诸如执行或支持产生信息项的步骤的至少一个计算机程序。作为示例，可以实现一个或多个算法，该一个或多个算法通过使用传感器信号作为输入变量，可以执行到对象的位置的预定变换。

评估装置可以特别地包括至少一个数据处理装置，特别是电子数据处理装置，其可被设计成通过评估传感器信号来产生信息项。因此，评估装置被设计为使用传感器信号作为输入变量，并且通过处理这些输入变量来产生关于对象的横向位置和纵向位置的信息项。处理可以并行、串行或甚至以组合的方式进行。评估装置可以使用用于产生这些信息项的任意处理，诸如通过计算和/或使用至少一个存储和/或已知的关系。除了传感器信号之外，一个或多个另外的参数和/或信息项可以影响所述关系，例如关于调制频率的至少一个信息项。该关系可以根据经验、分析或半经验来确定或可确定。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到的可能性的组合。一个或多个校准曲线可以例如以一组值的形式及其相关联的函数值的形式存储在例如数据存储装置和/或表中。然而，可替代地或另外，至少一个校准曲线同样可以例如以参数化形式和/或作为函数方程存储。可以使用用于将传感器信号处理为信息项的单独关系。可替代地，用于处理传感器信号的至少一个组合关系是可行的。各种可能性可被设想并同样可以被组合。

通过示例的方式，评估装置可以根据为了确定信息项的目的的编程来设计。评估装置可特别地包括至少一个计算机，例如至少一个微计算机。此外，评估装置可以包括一个或多个易失性或非易失性数据存储器。作为数据处理装置，特别是至少一个计算机的替代或补充，评估装置可以包括被设计用于确定信息项的一个或多个另外的电子组件，例如电子表，并且特别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，检测器具有至少一个评估装置。特别地，至少一个评估装置同样可被设计成完全或部分地控制或驱动检测器，例如通过评估装置被设计成控制至少一个照射源和/或控制检测器的至少一个调制装置。评估装置特别地可以被设计成执行至少一个测量周期，在该测量周期中，拾取一个或多个传感器信号，诸如多个传感器信号，例如连续地在不同调制频率下照射的多个传感器信号。

如上所述，评估装置被设计为通过评估至少一个传感器信号来产生关于对象的位置的至少一个信息项。对象的位置可以是静态的，或者甚至可以包括对象的至少一个运动，例如检测器或其部分与其对象或部分之间的相对运动。在该情况下，相对运动通常可以包括至少一个线性运动和/或至少一个旋转运动。运动信息项例如同样可以通过比较在不同时间拾取的至少两个信息项来获得，以使得例如至少一个位置信息项同样可以包括至少一个速度信息项和/或在至少一个加速度信息项，例如关于对象或其部分与检测器或其部分之间的至少一个相对速度的至少一个信息项。特别地，至少一个位置信息项通常可以选自：关于对象或其部分与检测器或其部分之间的距离的信息项，特别是光路长度；关于对象或其部分与可选的传送装置或其部分之间的距离或光学距离的信息项；关于对象或其部分相对于检测器或其部分的定位的信息项；关于对象和/或其部分相对于检测器或其部分的取向的信息项；关于对象或其部分与检测器或其部分之间的相对运动的信息项；关于对象或其部分的二维或三维空间配置的信息项，特别是对象的几何形状或形式。通常，至少一个位置信息项可以因此选自例如以下组成的组：关于对象或其至少一部分的至少一个位置的信息项；关于对象或其部分的至少一个取向的信息；关于对象或其部分的几何形状或形式的信息项，关于对象或其部分的速度的信息项，关于对象或其部分的加速度的信息项，关于在检测器的视觉范围内对象或其部分的存在或不存在的信息项。

可以例如在至少一个坐标系(例如检测器或其部分搁置的坐标系)中指定至少一个位置信息项。可替代地或另外，位置信息同样可以简单地包括例如检测器或其部分与对象或其部分之间的距离。所提到的可能性的组合同样是可设想的。

根据本发明，评估装置适于通过从纵向传感器信号导出上述第一分量和第二分量来评估纵向光学传感器的纵向传感器信号，并且适于根据考虑第一分量和第二分量来确定关于对象的纵向位置的信息项。如上所述，两个分量可以在纵向传感器信号的评估中发挥特定的作用。在特别优选的实施例中，两个分量中的一个，诸如第一分量，可以取决于与纵向传感器信号对特定外部影响的变化(优选地对入射到纵向光学传感器的传感器区域上的光束的调制变化)的响应内的纵向传感器信号的至少一个时间变化相关的单独特征。此外，在该特定实施例中，纵向传感器信号的另一分量，诸如第二分量，可以取决于相应纵向光学传感器的传感器区域的照射总功率。换句话说，在该特定实施例中，纵向传感器信号的第一分量可以呈现与实际期望的信号相关的物理量，而纵向传感器信号的第二分量可以提供背景量的值，该背景量的值将被用于通过考虑相应的背景来归一化物理量的值。因此，优选地，相同的纵向传感器信号或从相同的纵向光学传感器接收的两个类似的纵向传感器信号可以因而用于导出期望的信号和相应的背景信号，因此这允许确定与对象的纵向位置相关的归一化信号，而无模糊性。该特征可以特别地允许确定与背景相关的参考信号，并且因此有助于对实际信号的正确解释。因此，该特征可以有利于观察表现出相当高的整体照射强度的场景，诸如通过提供用于考虑可以易于使FiP传感器的工作点偏移的大背景信号的处理。

在优选实施例中，评估装置或适当的单独装置可以因此包括用于进一步处理纵向传感器信号的第一分量和第二分量的部件。为此，如上所述，通过利用尤其适于在纵向光学信号的快速变化和缓慢变化之间区分的合适检测部件，诸如通过利用可被配置为用于执行关于纵向光学信号的频谱的信号分析的信号处理单元，来促进对第一分量和第二分量二者的检测是合适的。

可替代地或另外，可以特别有利的是，评估装置可以适于通过将纵向传感器信号的第一分量与相同的纵向传感器信号的第二分量分离来确定关于对象的纵向位置的期望信息项。如在此所使用的，术语“分离”两个分量是指分别从相同的纵向传感器信号或从相同的纵向光学传感器接收的两个相似的纵向传感器信号确定彼此独立的两个分量。在优选实施例中，评估装置因此可以包括至少一个信号分离器，用于将纵向传感器信号分成可以在评估装置内或彼此独立的单独装置中进一步处理的至少两个单独信号。作为示例，信号分离器可以被配置为将纵向传感器信号分成两个相同的部分信号，其中第一部分信号可以用于确定第一分量，并且第二部分信号可以用于确定纵向传感器信号的第二分量。然而，其它过程同样可能是可行的，诸如将纵向传感器信号分成两个或更多个部分信号，其中所产生的部分信号可以包括相同的幅度或者不相同的幅度。此外，替代地或另外，可以以连续的方式执行该分离。

为此，评估装置或适当的单独装置可以因此包括用于进一步处理彼此独立的至少两个单独信号的部件。因此，可以有利的是，在这里可以提供合适的检测部件，其尤其适于处理与纵向光学信号的缓慢变化分离的纵向光学信号的快速变化。在此，“快速变化”可以以如下方式与调制的频率相关，即快速变化可以在由调制频率的反相值定义的参考时间的50％、优选10％、更优选1％或更少的第一时间间隔内发生。类似地，“缓慢变化”可以以如下方式与调制频率相关，即缓慢变化可以在所定义的参考时间间隔的两倍、优选为五倍、更优选十倍或更多倍的第二时间间隔内发生。作为特别优选的实施例，评估装置因此可以包括适于导出第一分量的至少一个高通滤波器，和/或用于导出纵向传感器信号的第二分量的至少一个低通滤波器，该第一分量可以与纵向传感器信号关于调制频率的快速变化相关，该第二分量也可以与传感器区域的照射总功率关于调制频率的缓慢变化相关。

此外，评估装置或单独装置可以包括适于放大纵向传感器信号或其一部分(即诸如由至少一个信号分离器产生的至少两个部分信号中的一个或多个)的一个或多个放大器，特别是在它们的进一步处理之前和/或之后，诸如通过利用一个或多个高通滤波器和/或低通滤波器。

如上所述，评估装置可以是或可以包括一个或多个集成电路，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或一个或多个数据处理装置，诸如一个或多个计算机，优选地一个或多个微计算机和/或微控制器。这种实施例同样可归因于如这里所描述的附加信号处理单元，特别是至少一个放大器、信号分离器、高通滤波器和低通滤波器。因此，附加信号处理单元(诸如至少一个放大器、信号分离器、高通滤波器和/或低通滤波器)的功能因此可被实现为至少一个计算机程序的一部分，特别是被配置为执行或支持生成信息项的步骤的至少一个计算机程序的一部分。作为示例，因此可以实现一个或多个算法，通过该算法，作为输入变量的传感器信号可以执行到对象的位置的预定变换，其可以包括附加信号处理单元(特别是那些信号分离器、高通滤波器和/或低通滤波器)的上述功能的实现。

如上所述，根据本发明的检测器优选地包括单个单独的纵向光学传感器。然而，在特定实施例中，诸如当不同的纵向光学传感器可以关于入射光束表现出不同的光谱灵敏度时，检测器可以包括至少两个纵向光学传感器，其中每一个纵向光学传感器可以适于产生至少一个纵向传感器信号。作为示例，纵向光学传感器的传感器区或传感器表面可以因此平行取向，其中可容许微小的角度公差，诸如不大于10°，优选不超过5°的角度公差。在此，优选地，可以优选地沿着检测器的光轴以堆叠形式布置的检测器的所有光学传感器可以是透明的。因此，光束可以在入射到其他纵向光学传感器上之前(优选地随后)穿过第一透明纵向光学传感器。因此，来自对象的光束随后可以到达存在于光学检测器中的所有纵向光学传感器。

在这方面，根据本发明的检测器可以包括如在WO 2014/097181 A1中公开的光学传感器的堆叠，特别是在一个或多个纵向光学传感器与一个或多个横向光学传感器的组合中。作为示例，一个或多个横向光学传感器可以位于至少一个纵向光学传感器的面向对象的一侧上。可替代地或另外，一个或多个横向光学传感器可以位于至少一个纵向光学传感器的远离对象的一侧上。再次，另外或可替代地，可以将一个或多个横向光学传感器插入布置在堆叠内的至少两个纵向光学传感器之间。然而，根据本发明，可以有利的是，光学传感器的堆叠可以是单个单独的纵向光学传感器与单个单独的横向光学传感器的组合。然而，诸如在仅期望确定对象的深度的情况下，可以仅包括单个单独的纵向光学传感器而不具有横向光学传感器的实施例仍然是有利的。

如在此所使用的，术语“横向光学传感器”通常是指适于确定从对象到检测器行进的至少一个光束的横向位置的装置。关于术语位置，可以参考上述定义。因此，优选地，横向位置可以是或可以包括在垂直于检测器的光轴的至少一个维度中的至少一个坐标。作为示例，横向位置可以是在垂直于光轴的平面中，诸如在横向光学传感器的光敏传感器表面上，由光束产生的光斑的位置。作为示例，平面中的位置可以以笛卡尔坐标和/或极坐标给出。其它实施例是可行的。对于横向光学传感器的潜在实施例，可以参考WO 2014/097181 A1。然而，其它实施例是可行的，并且将在下面进一步详细描述。

横向光学传感器可以提供至少一个横向传感器信号。在此，横向传感器信号通常可以是指示横向位置的任意信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。另外或可替代地，横向传感器信号可以是或可以包括数字数据。横向传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。横向传感器信号可以进一步包括可以通过组合两个或更多个单独信号(诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或更多个信号的商)而导出的任意信号。

在类似于根据WO 2012/110924 A1和/或WO 2014/097181 A1的公开的第一实施例中，横向光学传感器可以是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和至少一种光伏材料的光电检测器，其中光伏材料可以嵌入在第一电极和第二电极之间。因此，横向光学传感器可以是或可以包括一个或多个光电检测器，诸如一个或多个有机光电检测器，并且最优选地，一个或多个染料敏化有机太阳能电池(DSC，同样称为染料太阳能电池)，诸如一个或多个固体染料敏化有机太阳能电池(s-DSC)。因此，检测器可以包括充当至少一个横向光学传感器的一个或多个DSC(诸如一个或多个sDSC)和充当至少一个纵向光学传感器的一个或多个DSC(诸如一个或多个sDSC)。

在2015年1月30日提交的欧洲专利申请15 153 215.7和2016年1月28日提交的PCT专利申请No.PCT/EP2016/051817(两个申请的全部内容通过引用并入在此)中公开的另一个实施例中，根据本发明的横向光学传感器可以包括至少一个第一电极、至少一个第二电极和特别地嵌入在第一电极和第二电极之间的光导材料层。因此，横向光学传感器可以包括本文别处提到的光导材料中的一种，特别是硫族化物，优选硫化铅(PbS)或硒化铅(PbSe)。此外，光导材料层可以包含选自均匀的、晶体的、多晶的、纳米晶体和/或非晶相的组合物。优选地，光导材料层可以嵌入在两层透明导电氧化物之间，优选包括氧化铟锡(ITO)、掺铝的氧化锌(AZO)或掺氟的氧化锡(FTO)，其可以用作第一电极和第二电极。然而，其它材料可能是可行的，特别是根据光谱内期望的透明度范围。

此外，可存在用于记录横向光学信号的至少两个电极。优选地，至少两个电极可以实际上以至少两个物理电极的形式布置，其中每一个物理电极可以包括导电材料，优选金属导电材料，更优选高度金属导电材料，诸如铜、银、金或合金或包含这些种类材料的组合物。在此，优选地，至少两个物理电极中的每一个可以以如下方式布置，即可以实现光学传感器中的相应电极和光导层之间的直接电接触，特别地以便以尽可能少的损耗获得纵向传感器信号，该损耗诸如由光学传感器和评估装置之间的传输路径中的附加电阻导致。

优选地，横向光学传感器的电极中的至少一个可以是具有至少两个部分电极的分离电极，其中横向光学传感器可以具有传感器区，其中至少一个横向传感器信号可以指示传感器区内入射光束的x和/或y位置。传感器区可以是光电检测器的面向对象的表面。传感器区优选地可以垂直于光轴被取向。因此，横向传感器信号可以指示由光束在横向光学传感器的传感器区的平面中产生的光斑的位置。通常，如在此所使用的，术语“部分电极”是指多个电极中的电极，其适于优选地独立于其它部分电极来测量至少一个电流和/或电压信号。因此，在设置多个部分电极的情况下，各个电极适于经由可以独立地测量和/或使用的至少两个部分电极提供多个电势和/或电流和/或电压。

横向光学传感器可以进一步适于根据通过部分电极的电流产生横向传感器信号。因此，可以获得通过两个水平部分电极的电流的比率，从而产生x坐标，和/或可以产生通过垂直部分电极的电流的比率，从而产生y坐标。检测器，优选地横向光学传感器和/或评估装置可以适于从通过部分电极的电流的至少一个比率导出关于对象的横向位置的信息。通过比较通过部分电极的电流来产生位置坐标的其它方式是可行的。

通常可以以各种方式限定部分电极，以便确定光束在传感器区域中的位置。因此，可以提供两个或更多个水平部分电极以便确定水平坐标或x坐标，并且可以提供两个或更多个垂直部分电极以便确定垂直坐标或y坐标。因此，部分电极可以设置在传感器区域的边缘处，其中传感器区域的内部空间保持空闲并且可以由一个或多个附加电极材料覆盖。如将在下面进一步详细描述的，附加电极材料优选地可以是透明附加电极材料，诸如透明金属和/或透明导电氧化物和/或最优选地透明导电聚合物。

通过使用横向光学传感器，其中电极中的一个可以是具有三个或更多个部分电极的分离电极，通过部分电极的电流可以取决于光束在传感器区域中的位置。这通常是因为在从由于光入射到部分电极上而产生电荷的位置的途中发生欧姆损耗或电阻损耗的事实。因此，除了部分电极之外，分离电极可以包括连接到部分电极的一个或多个附加电极材料，其中一个或多个附加电极材料提供电阻。因此，由于通过一个或多个附加电极材料从电荷产生位置到部分电极的途中的欧姆损耗，通过部分电极的电流取决于电荷的产生位置以及因此到达传感器区域中光束的位置。关于确定光束在传感器区域中的位置的原理的细节，可以参考下文中的优选实施例和/或如在WO 2014/097181 A1及其相应的参考文献中公开的物理原理和装置选项。

因此，横向光学传感器可以包括传感器区，其优选地可以对从对象到检测器行进的光束是透明的。因此，横向光学传感器可以适于确定在一个或多个横向方向中(诸如x方向和/或y方向中)光束的横向位置。为此，至少一个横向光学传感器可以进一步适于产生至少一个横向传感器信号。因此，评估装置可以被设计成通过评估纵向光学传感器的横向传感器信号来产生关于对象的横向位置的至少一个信息项。

本发明的另外实施例涉及从对象到检测器行进的光束的性质。如在此所使用的，术语“光”通常是指可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一个或多个中的电磁辐射。其中，术语可见光谱范围通常指380nm至780nm的光谱范围。术语红外(IR)光谱范围通常是指在780nm至1000μm的范围内的电磁辐射，其中780nm至1.4μm的范围通常被称为近红外(NIR)光谱范围，并且从15μm至1000μm的范围称为远红外(FIR)光谱范围。术语紫外光谱范围通常是指1nm至380nm的范围内的电磁辐射，优选在100nm至380nm的范围内。优选地，本发明中使用的光是可见光，即在可见光谱范围内的光。

术语“光束”通常是指发射到特定方向的光量。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延伸的一束光线。优选地，光束可以是或可以包括一个或多个高斯光束，其可以由一个或多个高斯束参数表征，诸如束腰、瑞利长度或任何其它光束参数中的一个或多个或者适合于表征空间中的束直径和/或束传播的发展的束参数组合。

光束可以被对象本身接纳，即可以源自对象。另外地或可替代地，光束的另一个源点是可行的。因此，如下面将进一步详细描述的，可以提供照射对象的一个或多个照射源，诸如通过使用一个或多个初级光线或束，诸如具有预定特性的一个或多个初级光线或束。在后一种情况下，从对象到检测器行进的光束可以是由对象和/或连接到对象的反射装置反射的光束。

如上所述，给定通过光束的照射的相同总功率，根据FiP效应，至少一个纵向传感器信号取决于在至少一个纵向光学传感器的传感器区域中光束的束横截面。如在此所使用的，术语“束横截面”通常指光束的横向延伸或由光束在特定位置处产生的光斑。在产生圆形光斑的情况下，半径、直径或高斯束腰或高斯束腰部的两倍可用作束横截面的度量。在产生非圆形光斑的情况下，可以以任何其它可行的方式确定横截面，诸如通过确定具有与非圆形光斑相同面积的圆的横截面，其也称为等效束横截面。在这方面，可以在诸如光伏材料的相应材料由具有最小可能横截面的光束入射的条件下，诸如当该材料可以位于受光学透镜影响的焦点处或附近时，可以利用纵向传感器信号的极值(即极大值或极小值)的观察，特别是全局极值。在极值是极大值的情况下，则该观察可以被认为是正的FiP效应，而在极值是极小值的情况下，该观察可以被认为是负的FiP效应。

因此，不管实际包括在传感器区域中的材料，但是给定由光束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以产生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产生与第一纵向传感器信号不同的第二纵向传感器信号。如在WO 2012/110924 A1中所描述的，通过比较纵向传感器信号，可以产生关于束横截面(具体关于束直径)的至少一个信息项。因此，可以比较由纵向光学传感器产生的纵向传感器信号，以便获得关于光束的总功率和/或强度的信息和/或以便针对光束的总功率和/或总强度归一化纵向传感器信号和/或关于对象的纵向位置的至少一个信息项。因此，作为示例，可以检测纵向光学传感器信号的极大值，并且可以将所有纵向传感器信号除以该极大值，从而产生归一化的纵向光学传感器信号，然后可以通过使用上述已知关系将其变换成关于对象的至少一个纵向信息项。归一化的其它方法是可行的，诸如使用纵向传感器信号的平均值并将所有纵向传感器信号除以平均值的归一化。其它选项是可能的。

然而，根据本发明，可以利用不同方式的归一化，以使该信息与光束的总功率和/或强度无关。如上所述，纵向传感器信号包括第一分量和第二分量，其中第一分量可以取决于与纵向传感器信号对特定外部影响的变化(优选对入射在纵向传感器信号的传感器区域上的光束的调制的变化)的响应内的纵向传感器信号的至少一个时间变化相关的单独特征，而第二分量可以取决于相应纵向光学传感器的传感器区域的照射总功率。因此，通过使用评估装置，可以通过考虑可以用于归一化物理量的值的背景量的值的第二分量，根据可呈现与实际期望的信号相关的物理量的第一分量，来确定关于对象的纵向位置的信息项。因此，优选地，从相同的纵向光学传感器接收的相同的纵向传感器信号或两个类似的纵向传感器信号可以用于导出期望的信号和相应的背景信号，如上所述，其可以允许确定与对象的纵向位置相关的归一化信号，而无模糊性。此外，同样可以产生关于入射光束的总功率和/或强度的信息。

特别地，该实施例可以由评估装置使用，以便解决光束的束横截面与对象的纵向位置之间的已知关系中的模糊性。因此，即使从对象传播到检测器的光束的束特性是完全或部分已知的，但是已知的是，在许多光束中，束横截面在到达焦点之前变窄，并且然后再次变宽。因此，在光束具有最窄束横截面的焦点之前和之后，出现光束具有相同的横截面的沿着光束的传播轴的位置。因此，作为示例，在焦点之前和之后的距离z0处，光束的横截面相同。因此，在光学检测器仅包括单个纵向光学传感器的情况下，在已知光束的总功率或强度的情况下，可以确定光束的特定横截面。通过使用该信息，可以确定相应纵向光学传感器距焦点的距离z0。然而，为了确定相应的纵向光学传感器是否位于焦点之前或之后，需要附加信息，诸如对象和/或检测器的运动历史和/或关于检测器是位于焦点之前或之后的信息。如在WO 2012/110924 A1或WO 2014/097181 A1中所描述的，并不是在所有情况下都提供该附加信息。然而，特别地，可以利用本发明来提供足以解决上述模糊性的附加信息。由于根据本发明的评估装置处于该位置，通过评估纵向传感器信号，以从纵向光学信号的第一分量确定用于确定关于对象的位置的信息项的实际信号和从纵向光学信号的第二分量确定与照射的总功率和/或总强度相关的附加信息，与对象的纵向位置相关的归一化信号可以因此通过利用单个纵向光学传感器来获取而无模糊性。然而，由于各种原因，在检测器中使用多于一个的纵向光学传感器仍然是可行的。作为示例，为了在不同的光谱范围之间区分，诸如为了在可以被定义为红色、绿色和蓝色的三种基本颜色之间区分，可行的是，利用可以表现不同光谱灵敏度的两个或更多个纵向光学传感器并且仍然单独地确定针对所提及的光谱范围中的每一个的归一化信号。

另外，在从对象到检测器传播的光束的一个或多个束特性是已知的情况下，关于对象的纵向位置的至少一个信息项因此可以从至少一个纵向传感器信号和对象的纵向位置之间的已知关系导出。该已知关系可以作为算法和/或作为一个或多个校准曲线存储在评估装置中。作为示例，具体地，对于高斯光束，可以通过使用束腰与纵向坐标之间的高斯关系来容易地导出束直径或束腰与对象位置之间的关系。因此，如在WO 2014/097181 A1中所描述的，同样根据本发明，评估装置可以适于将光束的束横截面和/或直径与光束的已知束特性比较，以便优选地从光束的束直径对光束的传播方向中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分布，确定关于对象的纵向位置的至少一个信息项。

除了对象的至少一个纵向坐标之外，可以确定对象的至少一个横向坐标。因此，通常，评估装置可以进一步适于通过确定光束在至少一个横向光学传感器上的位置来确定对象的至少一个横向坐标，所述横向光学传感器可以是像素化的、分段的或大面积横向光学传感器，如在WO 2014/097181 A1中进一步描述的。

此外，检测器可以包括至少一个传送装置，诸如光学透镜，特别是一个或多个折射透镜，特别是会聚的薄折射透镜，诸如凸透镜或双凸透镜，和/或一个或多个凸面镜，其可以沿着公共光轴进一步布置。最优选地，从对象出射的光束可以在该情况下首先行进通过至少一个传送装置，并且然后通过单个透明纵向光学传感器或透明纵向光学传感器的堆叠，直到其最终入射到成像装置上。如在此所使用的，术语“传送装置”是指可以被配置为将从对象出射的至少一个光束传送到检测器内的光学传感器(即至少两个纵向光学传感器和至少一个可选的横向光学传感器)的光学元件。因此，传送装置可以被设计成将从对象到检测器传播的光馈送到光学传感器，其中可以借助于传送装置的成像或者非成像特性来可选地实现该馈送。特别地，传送装置同样可以设计成在电磁辐射被馈送到横向和/或纵向光学传感器之前收集电磁辐射。

此外，传送装置也可以用于调制光束，诸如通过使用调制传送装置。在此，调制传送装置可以适于在光束可能入射在纵向光学传感器之前调制入射光束的频率和/或强度。在此，调制传送装置可以包括用于调制光束的部件和/或可以由调制装置控制，该调制装置可以是评估装置的组成部分和/或可以至少部分地被实现为单独单元。

另外，至少一个传送装置可具有成像特性。因此，传送装置包括至少一个成像元件，例如至少一个透镜和/或至少一个曲面镜，因为在这种成像元件的情况下，例如，传感器区域上的照射的几何形状可以取决于传送装置和对象之间的相对定位，例如距离。如在此所使用的，传送装置可以以这种方式被设计使得从对象出射的电磁辐射完全传送到传感器区域，例如完全聚焦到传感器区域，特别是传感器区上，特别是如果对象被布置在检测器的视觉范围内。

通常，检测器可以进一步包括至少一个成像装置，即能够获取至少一个图像的装置。成像装置可以以各种方式实现。因此，成像装置可以是例如检测器壳体中的检测器的一部分。然而，可替代地或另外，成像装置同样可以布置在检测器壳体的外部，例如作为单独的成像装置。可替代地或另外，成像装置同样可以连接到检测器或者甚至是检测器的一部分。在优选的布置中，透明纵向光学传感器的堆叠和成像装置沿着光束传播的共共光轴对准。因此，可以以光束行进通过透明纵向光学传感器的堆叠直到其入射在成像装置上的方式将成像装置定位在光束的光路中。然而，其它布置是可能的。

如在此所使用的，“成像装置”通常被理解为可以产生对象或其一部分的一维、二维或三维图像的装置。特别地，具有或不具有至少一个可选成像装置的检测器可以完全或部分地用作相机，诸如IR相机或RGB相机，即被设计成在三个单独的连接上传递被指定为红色、绿色和蓝色三种基本颜色的相机。因此，作为示例，至少一个成像装置可以是或可以包括从由以下组成的组中选择的至少一个成像装置：像素化有机相机元件，优选像素化有机相机芯片；像素化无机相机元件，优选像素化无机相机芯片，更优选CCD或CMOS芯片；单色相机元件，优选单色相机芯片；多色相机元件，优选多色相机芯片；全色相机元件，优选全色相机芯片。成像装置可以是或可以包括从由单色成像装置、多色成像装置和至少一个全色成像装置组成的组中选择的至少一种装置。如本领域技术人员将认识到的，可以通过使用滤波器技术和/或通过使用固有颜色灵敏度或其它技术来产生多色成像装置和/或全色成像装置。成像装置的其它实施例同样是可能的。

成像装置可以被设计成连续和/或同时地对对象的多个部分区域成像。通过示例的方式，对象的部分区域可以是对象的一维、二维或三维区域，其被例如成像装置的分辨率极限界定，并且电磁辐射从该对象的部分区域出射。在该情况下，成像应被理解为指从对象的相应部分区域出射的电磁辐射例如借助于检测器的至少一个可选传送装置被馈送到成像装置中。电磁射线可以由对象本身例如以发光辐射的形式产生。可替代地或另外，至少一个检测器可以包括用于照射对象的至少一个照射源。

特别地，成像装置可以被设计成例如借助于扫描方法，特别是使用至少一行扫描和/或线扫描，顺序地对多个部分区域成像。然而，其它实施例同样是可能的，例如多个部分区域被同时成像的实施例。成像装置被设计成在对象的部分区域的该成像期间产生与部分区域相关联的信号，优选电子信号。信号可以是模拟和/或数字信号。通过示例的方式，电子信号可以与每一个部分区域相关联。因此，电子信号可以同时或者以时间上交错的方式产生。通过示例的方式，在行扫描或线扫描期间，可以产生与对象的部分区域对应的一系列电子信号，该一系列电子信号例如在线中串接在一起。此外，成像装置可以包括一个或多个信号处理装置，诸如用于处理和/或预处理电子信号的一个或多个滤波器和/或模拟数字转换器。

从对象出射的光可以源于对象本身，但是同样可以可选地具有不同的源点，并且从该源点传播到对象并且随后朝向光学传感器传播。后一种情况可以例如通过使用至少一个照射源来实现。照射源可以以各种方式体现。因此，照射源可以例如是检测器壳体中的检测器的一部分。然而，可替代地或另外，至少一个照射源同样可以布置在检测器壳体的外部，例如作为单独的光源。照射源可以与对象分离布置，并距一段距离照射对象。可替代地或另外，照射源同样可以连接到对象，或者甚至是对象的一部分，以使得，通过示例的方式同样可以由照射源直接产生从对象出射的电磁辐射。作为示例，至少一个照射源可以布置在对象上和/或对象中，并且直接产生电磁辐射，借助于该电磁辐射来照射传感器区域。该照射源可以例如是或包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。通过示例的方式，可以在对象上布置至少一个红外发射器和/或用于可见光的至少一个发射器和/或用于紫外光的至少一个发射器。通过示例的方式，可以在对象上和/或对象中布置至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。照射源可以特别地包括一个或多个以下照射源：激光器，特别是激光二极管，尽管原则上，可替代地或另外，同样可以使用其它类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；焰源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构化光源。可替代地或另外，同样可以使用其它照射源。如果照射源被设计成产生具有高斯束分布的一个或多个光束是特别优选的，如至少近似于例如在许多激光器中的情况。对于可选照射源的另外潜在实施例，可以参考WO 2012/110924 A1和WO 2014/097181 A1中的一个。其它实施例仍是可行的。

至少一个可选的照射源通常可以发射在以下至少一个光谱范围内的光：紫外光谱范围，优选在200nm至380nm的范围内；可见光谱范围(380nm至780nm)；红外光谱范围，优选在780nm至3.0微米的范围内。最优选地，至少一个照射源适于发射在可见光谱范围内的光，优选在500nm至780nm的范围内，最优选在650nm至750nm或690nm至700nm的范围内。在此，当照射源可以表现出可以与纵向传感器的光谱灵敏度相关的光谱范围时是特别优选的，特别是以确保可由相应照射源照射的纵向传感器可以提供具有高强度的传感器信号的方式，该高强度因此能够以足够的信噪比进行高分辨率评估。

在本发明的进一步方面，提出了包括根据前述实施例中任一项的至少两个检测器的布置。在此，至少两个检测器优选地可以具有相同的光学性质，但是同样可能相对于彼此不同。另外，该布置可以进一步包括至少一个照射源。在此，可以通过使用产生原始初级的至少一个照射源来照射至少一个对象，其中至少一个对象弹性或非弹性地反射初级光，从而产生传播到至少两个检测器中的一个的多个光束。至少一个照射源可以形成或可以不形成至少两个检测器中的每一个的组成部分。通过示例的方式，至少一个照射源本身可以是或可以包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。该实施例优选地适用于如下应用，该应用利用至少两个检测器，优选两个相同检测器来获取深度信息，特别是为了提供扩展单个检测器的固有测量体积的测量体积的目的。

在本发明的进一步方面，提出了一种用于在用户和机器之间交换至少一个信息项的人机接口。所提出的人机接口可以利用以下事实：在上述一个或多个实施例中提到的或如下面进一步详细描述的上述检测器可被一个或多个用户使用，用于向机器提供信息和/或命令。因此，优选地，人机接口可以用于输入控制命令。

人机接口包括根据本发明的至少一个检测器，诸如根据以上公开的一个或多个实施例和/或根据下文进一步详细公开的一个或多个实施例的至少一个检测器，其中人机接口被设计成借助于检测器产生用户的至少一个几何信息项，其中人机接口被设计为将几何信息分配给至少一个信息项，特别是分配给至少一个控制命令。

在本发明的进一步方面，公开了一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置。如在此所使用的，娱乐装置是可以用于一个或多个用户(在下文中同样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，娱乐装置可以用于游戏的目的，优选地是计算机游戏。另外或可替代地，娱乐装置同样可以用于其它目的，诸如通常用于锻炼、运动、物理治疗或运动跟踪。因此，娱乐装置可以被实现到计算机、计算机网络或计算机系统中，或者可以包括运行一个或多个游戏软件程序的计算机、计算机网络或计算机系统。

娱乐装置包括根据本发明的至少一个人机接口，诸如根据以上公开的一个或多个实施例和/或根据以下公开的一个或多个实施例的至少一个人机接口。娱乐装置被设计成使得至少一个信息项可以由玩家借助于人机接口来输入。至少一个信息项可以被发送到娱乐装置的控制器和/或计算机和/或可被娱乐装置的控制器和/或计算机使用。

在本发明的进一步方面，提供了一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪系统。如在此所使用的，跟踪系统是适于收集关于至少一个对象或对象的至少一部分的一系列过去位置的信息的装置。另外，跟踪系统可以适于提供关于至少一个对象或对象的至少一部分的至少一个预测未来位置的信息。跟踪系统可以具有至少一个轨迹控制器，其可以完全地或部分地被实现为电子装置，优选地实现为至少一个数据处理装置，更优选地实现为至少一个计算机或微控制器。此外，至少一个轨迹控制器可以包括至少一个评估装置和/或可以是至少一个评估装置的一部分，和/或可以完全或部分地与至少一个评估装置相同。

跟踪系统包括根据本发明的至少一个检测器，诸如在以上列出一个或多个实施例中公开的和/或如杂以下一个或多个实施例中公开的至少一个检测器。在此，跟踪系统可以包括具有至少一个大面积纵向光学传感器或优选地至少一个像素化光学传感器的一个或多个检测器。包括像素化光学传感器的实施例在仅一个或几个对象可以被像素化光学传感器的单个像素跟踪的情况下是特别有用的。如以上所提到的，如在此描述的像素化光学传感器特别地允许确定与背景相关的参考信号，并且因此有助于对实际信号的正确解释，使得可以容易地跟踪对象的相关特征。该特征在表现出相当高的整体照射强度的场景的观察中特别有利。

跟踪系统进一步包括至少一个轨迹控制器。跟踪系统可以包括一个、两个或更多个检测器，特别是两个或更多个相同的检测器，其允许在两个或更多个检测器之间的重叠体积中可靠地获取关于至少一个对象的深度信息。轨迹控制器适于跟踪对象的一系列位置，每一个位置包括关于对象在特定时间点的位置的至少一个信息项。

跟踪系统可以进一步包括可连接到对象的至少一个信标装置。对于信标装置的潜在定义，可以参考WO 2014/097181 A1。跟踪系统优选地适于使得检测器可以产生关于至少一个信标装置的对象的位置的信息，特别是产生关于包括表现出特定光谱灵敏度的特定信标装置的对象的位置的信息。因此，可以由本发明的检测器优选地以同时的方式跟踪表现出不同光谱灵敏度的一个以上的信标。在此，信标装置可以完全或部分地被实现为有源信标装置和/或无源信标装置。作为示例，信标装置可以包括适于产生待发送到检测器的至少一个光束的至少一个照射源。另外或可替代地，信标装置可以包括适于反射由照射源产生的光的至少一个反射器，从而产生将被发送到检测器的反射光束。

在本发明的进一步方面，公开了一种用于对至少一个对象成像的相机。相机包括根据本发明的至少一个检测器，诸如在上面给出或下文进一步详细给出的一个或多个实施例中公开的至少一个检测器。因此，检测器可以是摄影装置的一部分，特别是数字相机的一部分。具体地，检测器可以用于3D摄影，具体用于数字3D摄影。因此，检测器可以形成数字3D相机，或者可以是数字3D相机的一部分。如在此所使用的，术语“摄影”通常是指获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，“相机”通常是适于执行摄影的装置。如在此进一步使用的，术语“数字摄影”通常是指通过使用适于产生指示照射强度的电子信号(优选数字电子信号)的多个光敏元件来获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，术语“3D摄影”通常是指在三个空间维度中获取至少一个对象的图像信息的技术。因此，3D相机是适于执行3D摄影的装置。相机通常可以适于获取单个图像，诸如单个3D图像，或者可以适于获取多个图像，诸如图像序列。因此，相机同样可以是适于视频应用(诸如用于获取数字视频序列)的相机。

因此，通常，本发明进一步涉及用于对至少一个对象成像的相机，具体地，数字相机，更具体地，3D相机或数字3D相机。如上所述，如在此所使用的术语成像通常是指获取至少一个对象的图像信息。相机包括根据本发明的至少一个检测器。如上所述，相机可以适于获取单个图像或适于获取多个图像，诸如图像序列，优选地适于获取数字视频序列。因此，作为示例，相机可以是或可以包括视频相机。在后一种情况下，相机优选地包括用于存储图像序列的数据存储器。

在本发明的进一步方面，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的方法。该方法优选地可以利用根据本发明的至少一个检测器，诸如根据以上公开的或以下进一步详细公开的一个或多个实施例的至少一个检测器。因此，对于该方法的可选实施例，可以参考检测器的各种实施例的描述。

该方法包括以下步骤，其可以按照给定的顺序或以不同的顺序执行。此外，可能提供未列出的附加方法步骤。此外，可以至少部分地同时执行两个或更多个或甚至所有的方法步骤。此外，可以重复地执行两个或更多个或甚至所有方法步骤两次或甚至两次以上。

根据本发明的方法包括以下步骤：

-通过使用至少一个纵向光学传感器产生至少一个纵向传感器信号，其中纵向传感器信号取决于由调制光束对纵向光学传感器的传感器区域的照射，其中给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中调制光束的束横截面并取决于照射调制的调制频率，其中纵向传感器信号包括第一分量和第二分量，其中第一分量取决于纵向光学传感器对调制光束的调制变化的响应，并且第二分量取决于照射的总功率；以及

-通过从纵向传感器信号导出第一分量和第二分量来评估纵向光学传感器的纵向传感器信号，其中通过使用第一分量和第二分量来确定关于对象的纵向位置的信息项。

在此，确定关于对象的纵向位置的信息项可以特别地通过使用第二分量归一化第一分量来确定。关于根据本发明的方法的更多细节，可以参考上面和/或下面提供的光学检测器的描述。

在本发明的进一步方面，公开了根据本发明的检测器的用途。其中，提出了用于确定对象的位置，特别是深度的目的的检测器的用途，特别地，为了使用的目的，选自以下组成的组：距离测量，特别是在交通技术中；位置测量，特别是在交通技术中；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于产生至少一个空间的地图的制图应用。

优选地，对于光学检测器、方法、人机接口、娱乐装置、跟踪系统、相机以及检测器的各种用途的进一步潜在细节，特别是关于传送装置、纵向光学传感器、评估装置，以及(适用的话)关于横向光学传感器、调制装置、照射源和成像装置，具体是关于潜在的材料、设置和进一步的细节，可以参考WO 2012/110924 A1、US 2012/206336 A1、WO 2014/097181 A1和US 2014/291480 A1中的一个或多个，所有这些的全部内容通过引用并入在此。

上述检测器、方法、人机接口和娱乐装置以及同样所提出的用途具有优于现有技术的显著优点。因此，通常，可以提供用于准确地确定空间中的至少一个对象的位置的简单且仍然有效的检测器。其中，作为示例，可以快速有效而无模糊性地确定对象或其一部分的三维坐标。

与本领域已知的装置相比，所提出的检测器提供了高度的简单性，具体地就检测器的光学设置而言。因此，原则上，结合适于接收包括与实际信号相关的第一分量和与传感器区域的照射总功率相关的第二分量并且从其确定第一分量和第二分量的纵向传感器信号的适当评估装置，利用产生入射到纵向光学传感器的传感器区域上的调制光束的调制装置，对于可靠的高精度位置检测而无模糊性是足够的。特别是由于可能仅使用单个FiP传感器，诸如单个纵向光学传感器或单个像素化光学传感器，以及单个横向光学传感器，这种高度的简单性与高精度测量的可能性的组合特别适用于机器控制，诸如在人机接口中，且更优选在游戏和跟踪中。因此，可以提供可以用于大量游戏和跟踪目的的成本经济的娱乐装置。

总而言之，在本发明的上下文中，以下实施例被认为是特别优选的：

实施例1：一种用于至少一个对象的光学检测的检测器，包括：

-至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器被设计成以取决于由调制光束对传感器区域的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中调制光束的束横截面并取决于照射的调制的调制频率，其中纵向传感器信号包括第一分量和第二分量，其中第一分量取决于纵向光学传感器对调制光束的调制变化的响应，并且第二分量取决于照射的总功率；以及

实施例2：根据前述实施例的检测器，其中确定关于对象的纵向位置的信息项包括通过使用第二分量来归一化第一分量。

实施例3：根据前述实施例中任一项的检测器，其中检测器包括单个大面积纵向光学传感器或单个像素化光学传感器。

实施例4：根据前述实施例的检测器，其中评估装置适于通过使用纵向传感器信号的第二分量归一化第一分量来确定调制光束的直径。

实施例5：根据前述实施例的检测器，其中所述评估装置进一步适于将从第一分量导出的调制光束的直径与从第二分量导出的调制光束的已知束特性(优选地从调制光束的束直径对调制光束的传播方向中的至少一个传播坐标的已知依赖性和/或从调制光束的已知高斯分布)比较。

实施例6：根据前述实施例中任一项的检测器，其中第一分量与在对调制变化的响应内的纵向传感器信号的至少一个时间变化相关。

实施例7：根据前述实施例的检测器，其中第一分量与对调制变化的响应内的纵向传感器信号的上升时间和下降时间中的至少一个相关。

实施例8：根据两个前述实施例中任一项的检测器，其中第二分量与在覆盖对照射的总功率变化的响应的至少一部分的时间间隔内纵向传感器信号的积分相关。

实施例9：根据前述实施例中任一项的检测器，其中调制装置适于周期性地调制调制光束的强度，由此产生关于调制光束的强度的重复周期。

实施例10：根据前述实施例的检测器，其中调制是方形调制、三角调制或正弦调制。

实施例11：根据前述实施例中任一项的检测器，其中第一分量与调制的重复周期中的至少一个重复周期内的纵向传感器信号的上升时间和下降时间中的至少一个相关。

实施例12：根据前述实施例的检测器，其中第二分量与在调制的重复周期中的至少一个重复周期内纵向传感器信号的积分相关。

实施例13：根据前述实施例中任一项的检测器，其中评估装置适于通过将第一分量与纵向传感器信号的第二分量分离来确定关于对象的纵向位置的信息项。

实施例14：根据前述实施例的检测器，其中评估装置进一步包括用于将纵向传感器信号分成至少两个单独信号的至少一个信号分离器。

实施例15：根据前述实施例中任一项的检测器，其中评估装置包括用于导出第一分量的至少一个第一处理单元和用于导出纵向传感器信号的第二分量的至少一个第二处理单元。

实施例16：根据前述实施例的检测器，其中第一处理单元包括用于导出第一分量的至少一个高通滤波器，并且第二处理单元包括用于导出纵向传感器信号的第二分量的至少一个低通滤波器。

实施例17：根据三个前述实施例中任一项的检测器，其中评估装置进一步包括用于放大纵向传感器信号或其一部分的至少一个放大器。

实施例18：根据前述实施例中任一项的检测器，其中至少一个纵向光学传感器是透明光学传感器。

实施例19：根据前述实施例中任一项的检测器，其中纵向光学传感器的传感器区域正好是一个连续传感器区域，其中纵向传感器信号是整个传感器区域的均匀传感器信号。

实施例20：根据前述实施例中任一项的检测器，其中纵向光学传感器的传感器区域是或包括传感器区，传感器区由相应装置的表面形成，其中该表面面向对象或远离对象。

实施例21：根据前述实施例中任一项的检测器，其中纵向光学检测器适于通过测量传感器区域的至少一部分的电阻或电导率的一个或多个来产生纵向传感器信号。

实施例22：根据前述实施例的检测器，其中光学检测器适于通过执行至少一个电流-电压测量和/或至少一个电压-电流测量来产生纵向传感器信号。

实施例23：根据前述实施例中任一项的检测器，其中检测器具有至少两个纵向光学传感器，其中将纵向光学传感器被堆叠。

实施例24：根据前述实施例的检测器，其中纵向光学传感器形成纵向光学传感器堆叠，其中纵向光学传感器的传感器区域垂直于光轴被取向。

实施例25：根据两个前述实施例中任一项的检测器，其中纵向光学传感器被布置成使得来自对象的调制光束优选顺序地照射所有纵向光学传感器，其中由每一个纵向光学传感器产生至少一个纵向传感器信号。

实施例26：根据前述实施例中任一项的检测器，进一步包括至少一个照射源。

实施例27：根据前述实施例的检测器，其中照射源选自：至少部分地连接到对象和/或至少部分地与对象相同的照射源；被设计成至少部分地用初级辐射照射对象的照射源。

实施例28：根据前述实施例的检测器，其中通过初级辐射在对象上的反射和/或通过由初级辐射刺激的对象本身的光发射而产生调制光束。

实施例29：根据前述实施例的检测器，其中纵向光学传感器的光谱灵敏度由照射源的光谱范围覆盖。

实施例30：根据四个前述实施例中任一项的检测器，其中调制装置适于调制照射源。

实施例31：根据前述实施例中任一项的检测器，进一步包括至少一个横向光学传感器，横向光学传感器适于确定从对象到检测器行进的调制光束的横向位置，横向位置是在垂直于检测器的光轴的至少一个维度中的位置，横向光学传感器适于产生至少一个横向传感器信号，其中评估装置进一步被设计成通过评估横向传感器信号而产生关于对象的横向位置的至少一个信息项。

实施例32：根据前述实施例的检测器，其中横向光学传感器是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和嵌入在透明导电氧化物的两个单独层之间的至少一种光导材料的光电检测器，其中横向光学传感器具有传感器区，其中第一电极和第二电极被施加到透明导电氧化物的层中的一层的不同位置，其中至少一个横向传感器信号指示传感器区域中调制光束的位置。

实施例33：根据两个前述实施例中任一项的检测器，其中至少一个横向光学传感器是透明横向光学传感器。

实施例34：根据三个前述实施例中任一项的检测器，其中横向光学传感器的传感器区由横向光学传感器的表面形成，其中该表面面向对象或远离对象。

实施例35：根据四个前述实施例中任一项的检测器，其中第一电极和/或第二电极是包括至少两个部分电极的分离电极。

实施例36：根据前述实施例的检测器，其中提供至少四个部分电极。

实施例37：根据两个前述实施例中任一项的检测器，其中通过部分电极的电流取决于传感器区中调制光束的位置。

实施例38：根据前述实施例的检测器，其中横向光学传感器适于根据通过部分电极的电流产生横向传感器信号。

实施例39：根据两个前述实施例中任一项的检测器，其中检测器，优选横向光学传感器和/或评估装置适于从通过部分电极的电流的至少一个比率导出关于对象的横向位置的信息。

实施例40：根据九个前述实施例中任一项的检测器，其中至少一个横向光学传感器是透明光学传感器。

实施例41：根据十个前述实施例中任一项的检测器，其中横向光学传感器和纵向光学传感器沿着光轴堆叠，使得沿着光轴行进的调制光束同时入射到横向光学传感器和至少两个纵向光学传感器。

实施例42：根据前述实施例的检测器，其中调制光束顺序地穿过横向光学传感器和至少一个纵向光学传感器，反之亦然。

实施例43：根据前述实施例的检测器，其中调制光束在入射到至少一个纵向光学传感器之前穿过至少一个横向光学传感器。

实施例44：根据十三个前述实施例中任一项的检测器，其中横向传感器信号选自由电流和电压或其导出的任何信号组成的组。

实施例45：根据前述实施例中任一项的检测器，进一步包括至少一个传送装置。

实施例46：根据前述实施例的检测器，其中调制装置适于调制传送装置。

实施例47：根据前述实施例中任一项的检测器，其中检测器进一步包括至少一个成像装置。

实施例48：根据前述权利要求的检测器，其中成像装置位于距对象最远的位置中。

实施例49：根据两个前述实施例中任一项的检测器，其中调制光束在照射成像装置之前穿过至少一个纵向光学传感器。

实施例50：根据三个前述实施例中任一项的检测器，其中成像装置包括相机。

实施例51：根据四个前述实施例中任一项的检测器，其中成像装置包括以下至少一个：无机相机；单色相机；多色相机；全色相机；像素化无机芯片；像素化有机相机；CCD芯片，优选为多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；红外相机；RGB相机。

实施例52：一种布置，包括根据前述实施例中任一项的至少两个检测器。

实施例53：根据两个前述实施例中任一项的布置，其中该布置进一步包括至少一个照射源。

实施例54：一种人机接口，用于在用户和机器之间交换至少一个信息项，特别是用于输入控制命令，其中人机接口包括根据与检测器相关的前述实施例中任一项的至少一个检测器，其中人机接口被设计为借助于检测器产生用户的至少一个几何信息项，其中人机接口被设计为向几何信息分配至少一个信息项，特别是至少一个控制命令。

实施例55：根据前述实施例的人机接口，其中用户的至少一个几何信息项选自：用户身体的位置；用户的至少一个身体部分的位置；用户身体的取向；用户的至少一个身体部分的取向。

实施例56：根据两个前述实施例中任一项的人机接口，其中人机接口进一步包括可连接到用户的至少一个信标装置，其中人机接口适于使得检测器可以产生关于至少一个信标装置的位置的信息。

实施例57：根据前述实施例的人机接口，其中信标装置包括适于产生待发送到检测器的至少一个调制光束的照射源。

实施例58：根据前述实施例的人机接口，其中信标装置中的至少一个照射源包括调制的照射源。

实施例59：一种娱乐装置，用于执行至少一个娱乐功能，特别是游戏，其中娱乐装置包括根据涉及人机接口的前述实施例中任一项的至少一个人机接口，其中娱乐装置被设计成使得至少一个信息项能够由玩家借助于人机接口输入，其中娱乐装置被设计为根据该信息来改变娱乐功能。

实施例60：一种跟踪系统，用于跟踪至少一个可移动对象的位置，跟踪系统包括根据涉及检测器的前述实施例中任一项的至少一个检测器，跟踪系统进一步包括至少一个轨迹控制器，其中轨迹控制器适于跟踪对象的一系列位置，每一个位置包括关于在特定时间点的对象的位置的至少一个信息项。

实施例61：根据前述实施例的跟踪系统，其中跟踪系统进一步包括可连接到对象的至少一个信标装置，其中跟踪系统适于使得检测器可以产生关于至少一个信标装置的对象的位置的信息。

实施例62：根据两个前述实施例中任一项的跟踪系统，其中跟踪系统中的至少一个检测器包括至少一个像素化光学传感器。

实施例63：一种用于对至少一个对象成像的相机，该相机包括根据涉及检测器的前述实施例中任一项的至少一个检测器。

实施例64：一种用于至少一个对象的光学检测的方法，特别地使用根据与检测器相关的前述实施例中任一项的检测器，包括以下步骤：

-通过使用至少一个纵向光学传感器产生至少一个纵向传感器信号，其中纵向传感器信号取决于由调制光束对纵向光学传感器的传感器区域的照射，其中给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中调制光束的束横截面并且取决于照射的调制的调制频率，其中纵向传感器信号包括第一分量和第二分量，其中第一分量取决于纵向光学传感器对调制光束的调制变化的响应，并且第二分量取决于照射的总功率；以及

-通过从纵向传感器信号导出第一分量和第二分量来评估纵向光学传感器的纵向传感器信号，其中通过使用第一分量和第二分量确定关于对象的纵向位置的信息项。

实施例65：根据前述实施例的方法，其中确定关于对象的纵向位置的信息项包括通过使用第二分量来归一化第一分量。

实施例66：根据与检测器相关的前述实施例中任一项的检测器的用途，用于确定位置的目的，特别是对象的深度。

实施例67：根据前述实施例的检测器的用途，为了使用目的，选自以下组成的组：距离测量，特别是在交通技术中；位置测量，特别是在交通技术；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于产生至少一个空间的地图的制图应用。

附图说明

从与从属权利要求相结合的优选示例性实施例的描述中，本发明的进一步的可选细节和特征是明显的。在该情况下，可以单独或与特征组合来实现特定特征。本发明不限于示例性实施例。示例性实施例在附图中示意性地示出。各个附图中相同的参考标号是指相同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示出了根据本发明的光学检测器的示例性实施例，该光学检测器包括至少一个纵向光学传感器；

图2呈现了在纵向光学传感器处于聚焦位置的第一种情况下和纵向光学传感器处于散焦位置的第二情况下表现出纵向传感器信号的时间变化的实验图，其中在两种情况下，纵向传感器信号包括第一分量和第二分量；

图3描绘了在评估装置内使用的用于从纵向传感器信号分别导出第一分量和第二分量的示例性信号处理单元的框图；以及

图4示出了光学检测器和检测器系统、人机接口、娱乐装置、跟踪系统和相机的示例性实施例，每一个包括根据本发明的光学检测器。

具体实施方式

图1以高度示意图示出了根据本发明的光学检测器110的示例性实施例，用于确定至少一个对象112的位置。因此，光学检测器110包括至少一个纵向光学传感器114，在该特定实施例中，该纵向光学传感器114沿着检测器110的光轴116布置。具体地，光轴116可以是光学传感器114的设置的对称轴和/或旋转轴。纵向光学传感器114可以位于检测器110的壳体118内侧。此外，至少一个传送装置120可以被包括优选折射透镜122和/或凸面镜。在壳体118中的可以特别地相对于光轴116同心定位的开口124优选地限定检测器110的观察方向(direction of view)126。

可以定义坐标系128，在该坐标系中，与光轴116平行或反平行的方向被定义为纵向方向，而垂直于光轴116的方向可以被定义为横向方向。在坐标系128中，如图1示意性描绘的，纵向方向由z表示，并且横向方向分别由x和y表示。然而，其它类型的坐标系128是可行的。

此外，纵向光学传感器114被设计成以取决于由光束132对传感器区域130的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号。因此，根据FiP效应，给定照射的相同总功率，纵向传感器信号取决于相应传感器区域130中光束132的束横截面，如下面将进一步详细描述的。

根据本发明，从对象到检测器行进的光束132是调制光束134。在此，调制光束134的调制由调制装置136产生，该调制装置136提供包括调制频率138的至少一个调制，以便产生调制光束134。在如图1所示的特定示例中，以照射源140用作调制照射源144的方式，调制装置136通过调制照射源140(诸如环境光源和/或人造光源，特别是发光二极管142)来提供至少一个调制光束134，其中由调制照射源144发射的发射光束146照射对象142的至少一部分。因此，用于入射到纵向光学传感器114的传感器区域130上的调制光束134通过如由调制照射源144发射的发射光束146向纵向光学传感器114的传感器区域130的方向上的反射来产生，优选地，通过沿着光轴116穿过开口124进入光学检测器110的壳体118。

然而，用于产生在照射源140和对象112之间和/或对象112和纵向光学传感器114之间的束路径中的调制光束134的其它实施例(未示出)可以是可行的。作为示例，对象112可以是或可以包括可以直接发射调制光束134的调制照射源144，特别是发光二极管142。可替代地或另外，传送装置120，优选地折射透镜122，可以是调制传送装置148，其可以被配置为以可以由此产生调制光束134的方式调制入射光束132。

无论选择的用于产生调制光束134的特定实施例怎样，提供具有调制频率138的至少一个调制的调制装置136构成根据本发明的光学检测器110的一部分。在此，调制装置136可以是光学检测器110内的单独装置，但是同样可以至少部分地集成到照射源140、调制传送装置148、对象112中，或者如图1示例性示出的集成到评估装置150中。

评估装置150通常被设计成通过评估纵向光学传感器114的传感器信号来产生关于对象112的位置的至少一个信息项。为此，评估装置150可以包括由纵向评估单元152(由“z”表示)示意性表示的一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件，以便评估传感器信号。如将在下面更详细解释的，评估装置150可以适于通过以特定方式评估纵向光学传感器114的纵向传感器信号来确定关于对象112的纵向位置的至少一个信息项。

通常，评估装置150可以是数据处理装置154的一部分和/或可以包括一个或多个数据处理装置154。评估装置150可以完全或部分地集成到壳体118中和/或可以完全或部分地体现为以无线或有线方式(诸如通过到纵向光学传感器114的一个或多个信号引线156)电连接的单独装置。评估装置150可进一步包括一个或多个附加组件，诸如一个或多个电子硬件组件和/或一个或多个软件组件，诸如一个或多个测量单元和/或一个或多个评估单元和/或一个或多个控制单元(这里未示出)。

如上所述，给出照射的相同总功率，如由纵向光学传感器114根据光束132入射提供的纵向传感器信号取决于传感器区域130中调制光束134的特性，即取决于传感器区域中光束132的束横截面和照射的调制的调制频率138。根据本发明，纵向传感器信号包括第一分量和第二分量，其中第一分量取决于纵向光学传感器对光束132的调制变化的响应，并且第二分量取决于照射的总功率。因此，评估装置150被设计成通过从纵向传感器信号导出第一分量和第二分量来产生关于对象112的纵向位置的至少一个信息项。

为此，评估装置150可以包括用于进一步处理如通过信号引线156由纵向光学传感器114提供的纵向传感器信号的第一分量和第二分量的适当部件。因此，它可以适于通过利用合适的检测部件能够检测第一分量和第二分量，该检测部件特别地适于在至少一个特定特性之间区分，通过该至少一个特定特性，可将第一分量与第二分量区分，诸如通过纵向光学信号内相应分量的时间变化的速度。在此，所提及的检测装置可以包括可以特别地被配置用于该目的的(在此未示出的)单个单元。

如图1示意性所示，评估装置150可适于通过将纵向传感器信号的第一分量与相同纵向传感器信号的第二分量分离来确定关于对象112的纵向位置的期望信息项。为此，评估装置150可以包括至少一个信号分离器158，该信号分离器158适于将如由评估装置150接收的纵向传感器信号分成可在评估装置150中进一步处理的两个单独信号。在此，信号分离器158可以被配置为将纵向传感器信号分成两个部分信号，其中第一部分信号可以用于确定第一分量，并且第二部分信号可以用于确定纵向传感器信号的第二分量。然而，其它过程同样是可行的，诸如以连续的方式分离信号。

因此，评估装置150因而可以包括用于进一步处理纵向传感器信号的第一分量的第一处理单元160和用于进一步处理纵向传感器信号的第二分量的第二处理单元162。在此，第一处理单元160可以包括特别适于评估可以将第一分量与纵向传感器信号的第二分量区分开的至少一个特定特性的部件。类似地，第二处理单元162可以包括特别适于评估可以将第二分量与纵向传感器信号的第一分量区分开的至少一个特定特性的部件。将在图3中呈现用于实现第一处理单元160和第二处理单元162的优选实施例。

此外，评估装置150可以包括一个或多个放大器164，其可以适于放大纵向传感器信号或其一部分，即如由评估装置150(如图1所示)接收的纵向传感器信号，而且也如由信号分离器158产生的两个部分信号中的一个或二者，特别是在它们在第一处理单元160和/或第二处理单元162中的进一步处理之前和/或之后，而且也在纵向评估单元152之前或之后。

光学检测器110可以具有直线束路径或倾斜束路径、成角度束路径、分支束路径、偏转或分割束路径或其它类型的束路径。此外，光束132可以沿着每一个束路径或部分束路径一次或重复地、单向地或双向地传播。因此，上面列出的组件或下面进一步详细列出的可选的另外的组件可以完全或部分地位于纵向光学传感器114的前面和/或纵向光学传感器114的后面。

图2呈现了实验图166，其演示了输出电压168对时间170的变化，诸如图1所示的纵向光学传感器114的纵向传感器信号，该纵向光学传感器114由调制光束134(诸如由调制照射源144，特别是发光二极管142产生)照射。在该特定示例中，图2包括第一曲线172和第二曲线174，其中第一曲线172表现出在第一情况下的纵向传感器信号，在该第一情况下纵向光学传感器114处于聚焦位置，诸如纵向光学传感器114位于如由传送装置120(在如图1中所示的实施例中，优选地为反射透镜122)产生的至少一个焦点处或附近的位置中的调制光束134内。类似地，第二曲线172表现出在第二情况下的纵向传感器信号，在该第二情况下纵向光学传感器114处于散焦位置，诸如纵向光学传感器114位于如由传送装置120(如图1中示意性所示，优选地为反射透镜122)产生的至少一个焦点外侧的位置中的调制光束134内。

此外，图2示意性地描绘了调制光束134的强度或幅度176对时间170的变化。从图2可以得出，调制光束134具有包括方形调制178的调制形状。在此，图2仅示出刺激纵向光学传感器114的方形调制178的单个周期，其中可以随后重复该周期，优选地以相同的方式或者可替代地以修改的方式重复该周期。在该特定示例中，调制光束134的幅度176表现出第一恒定幅度180，其在此基本上等于0V，但同样可以获取高于或低于0V的值，直到大约等于0.268秒的第一时间点t₁。根据方形调制178的固有特性，在第一时间点t₁，调制光束134的幅度176瞬时地增加到在此大约等于1.9V的第二恒定幅度182。此后，调制光束134的幅度176保持在第二恒定幅度182，直到大约等于0.335秒的第二时间点t₁，在该第二时间点，再次根据方形调制178的固有特性，调制光束134的幅度176瞬时地减小回到第一恒定幅度180。如上所述，如由方形调制178所包括的瞬时变化可以被描述为对纵向光学传感器114的特定外部影响。

如可以从图2进一步得出的，纵向传感器信号取决于纵向光学传感器114对入射在纵向光学传感器114上的调制光束134的上述调制变化的响应。如在方形调制178的情况下在此示例性演示的，纵向光学传感器114不对特定的外部影响立即作出响应，而是需要额外的时间来跟随如由特定的外部影响提供的刺激。第一曲线172和第二曲线174都表明，在调制幅度176瞬时增加的第一时间点t₁，可以观察到第一曲线172的上升时间Δt₁₁和第二曲线174的上升时间Δt₂₂。在此，上升时间Δt₁₁、Δt₁₂可以由从阶梯高度182的第一百分比(诸如5％或10％)增加到第二百分比(诸如90％或95％)的时间间隔来定义，其中阶梯高度184可以由第一时间点t₁之前的信号与终止值186之间的差定义，该终止值186是信号可以在第一时间点t₁之后已经分别经过上升时间Δt₁₁、Δt₁₂的若干倍(诸如5倍、10倍或更多倍)之后达到的值。以类似的方式，可以分别定义相应的下降时间Δt₂₁、Δt₂₂。

此外，令人惊奇的是，图2示出了，以属于与散焦状态相关的第二曲线174的第二上升时间Δt₁₂超过属于与聚焦状态相关的第一曲线172的第一上升时间Δt₁₁的方式，第一曲线172明显地偏离第二曲线174，其中，第一曲线172表现在纵向光学传感器114处于聚焦位置的第一情况下的纵向传感器信号，第二曲线表现在纵向光学传感器114处于散焦位置的第二情况下的纵向传感器信号。因此，可以因而使用分别针对上升时间Δt₁₁、Δt₁₂导出的值来确定纵向光学传感器114是否处于聚焦状态。换句话说：由于可以从检测器110中的至少一个传送装置120(诸如一个或多个折射透镜122)的位置容易地确定焦点，所以测量分别针对上升时间Δt₁₁、Δt₁₂的值可以用于确定关于对象112的纵向距离。此外，也可以分别关于下降时间Δt₂₁、Δt₂₂执行类似的考虑，用于确定关于对象112的纵向距离。

此外，图2表明，除了可以通过执行相应测量而导出的偏移之外，然而，在第一曲线172下的积分188基本上等于在第二曲线174下的积分188。出于实际目的，可以在沿着时间轴170的间隔内针对曲线172、174中的每一个确定积分188，其中第一时间点t₁和等于第二时间点t₂与相应下降时间Δt₂₁或Δt₂₂之和的附加时间点可以用作用于实际确定积分188的值的边界值。如图2所示的实验图166中的曲线172、174下的积分188基本上相等的观察反映了以下事实：已经在纵向光学传感器114的传感器区域130中的相同照射总功率下记录了曲线172、174。另外，图2表明在已经相同调制条件(诸如相同调制频率)下记录曲线172、174。因此，纵向传感器信号仅取决于调制光束134的束横截面，其因此可以容易地确定。

另一方面，如果调制保持未修改，则后续曲线下的积分188的值的变化可以因此用于确定纵向光学传感器114的传感器区域130的照射总功率的变化。作为结果，因而可以考虑传感器区域130的照射总功率，以便归一化如上所确定的纵向传感器信号。

根据本发明，特定曲线的上升时间和/或下降时间的分别确定可以被认为是可以从纵向传感器信号导出的第一分量，而相应曲线下的对应积分188的值的确定可以因而被认为是纵向传感器信号的第二分量，根据上述描述，该第二分量表现出相对于第一分量的独立行为。因此，一方面上升时间或下降时间的确定以及另一方面来自相同测量曲线的相应积分的确定符合根据本发明在评估装置150中使用的纵向传感器信号的第一分量和第二分量，以便产生关于对象112的纵向位置的至少一个信息项。

图3示出了在评估装置150内使用的示例性信号处理单元的框图，该评估装置150包括分别用于从纵向传感器信号导出第一分量和第二分量的多个组件。该框图示出已经以光敏二极管190的形式示意性地描绘的纵向光学传感器114，向放大器164提供纵向传感器信号，之后将放大的信号在信号分离器158中分成两个部分信号，优选地具有相同的幅度。然而，在某些实施例中，同样可行的是，在信号分离器158中将信号分成具有不同幅度的两个部分信号，或在信号分离器158中将信号分成具有相同或不同幅度的多于两个的部分信号。

根据如图3所示的实施例，两个部分信号中的一个被提供给第一处理单元160，而两个部分信号中的另一个被提供给第二处理单元162。如上所述，由于第一分量在这里与为快速变化特性的曲线172、174中的一个的上升时间和/或下降时间相关，而第二分量在这里与为缓慢变化特性的曲线172、174中的一个的积分相关，所以有利的是，在特定实施例中利用高通滤波器192作为第一处理单元160并且利用低通滤波器194作为第二处理单元162，以分别确定纵向传感器信号的第一分量和第二分量。作为结果，FiP信号196因而可以由高通滤波器192提供，而对应的参考照射信号198由低通滤波器194提供。因此，根据本发明的检测器110允许通过使用如在此描述(诸如在根据图1和图3的实施例中)的单个纵向光学传感器114和具体适配的评估装置150来确定FiP信号196和对应的参考照射信号198。然而，如上所述，由于各种原因，多于一个的纵向光学传感器114同样可以与具体适配的评估装置150组合使用，用于执行该任务。

关于图3中包含的进一步细节，可以参考如图1中描述的评估装置150。

作为示例，图4示出了检测器系统200的示例性实施例，其包括诸如在图1和图3中示出的一个或多个实施例中所公开的至少一个光学检测器110。在此，光学检测器110可以用作相机202，具体用于3D成像，其可以被制备以用于获取图像和/或图像序列，诸如数字视频剪辑。此外，图4示出了包括至少一个检测器110和/或至少一个检测器系统200的人机接口204的示例性实施例，以及进一步地包括人机接口204的娱乐装置206的示例性实施例。图4进一步示出了适于跟踪至少一个对象112的位置的跟踪系统208的实施例，该跟踪系统208包括检测器110和/或检测器系统200。

关于光学检测器110和检测器系统200，可以参考本申请的全部公开。基本上，检测器110的所有潜在实施例同样可以体现在图4所示的实施例中。评估装置150可以特别地通过信号引线156连接到至少一个纵向光学传感器114。如上所述，根据本发明不再需要使用两个或优选三个纵向光学传感器以便支持纵向传感器信号的评估而没有任何残余的模糊性。评估装置150可以特别地通过信号引线156进一步连接到至少一个可选的横向光学传感器210。通过示例的方式，可以提供信号引线156和/或可以是无线接口和/或有线接口的一个或多个接口。此外，信号引线156可以包括用于产生传感器信号和/或用于修改传感器信号的一个或多个驱动器和/或一个或多个测量装置。此外，再次，可以提供至少一个传送装置120，特别是作为折射透镜122或凸面镜。光学检测器110可以进一步包括至少一个壳体118，作为示例，该壳体118可以包围一个或多个组件。

此外，评估装置150可以完全或部分地集成到光学传感器114、210中和/或集成到光学检测器110的其它组件中。评估装置150同样可以被包封到壳体118中和/或单独的壳体中。评估装置150可以包括一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件，以便评估传感器信号，该一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件由纵向评估单元152(由“z”表示)和横向评估单元212(由“xy”表示)示意性表示。通过组合由这些评估单元导出的结果，可以产生位置信息214，优选地三维位置信息(由“x、y、z”表示)。

此外，光学检测器110和/或检测器系统200可以包括可以以各种方式配置的成像装置216。因此，如图4所示，成像装置216可以例如是检测器壳体118内的检测器110的一部分。在此，成像装置信号可以由一个或多个成像装置信号引线156传送到检测器110的评估装置150。可替代地，成像装置216可以独立地位于检测器壳体的外侧。成像装置216可以是完全或部分透明或不透明的。成像装置216可以是或可以包括有机成像装置或无机成像装置。优选地，成像装置216可以包括至少一个像素矩阵，其中像素矩阵可以特别地选自如下组成的组：无机半导体传感器装置，诸如CCD芯片和/或CMOS芯片；有机半导体传感器装置。

在如图4所示的示例性实施例中，作为示例，要检测的对象112可以被设计为运动器材的物品和/或可以形成控制元件218，其位置和/或取向可以由用户220操纵。因此，通常，在图4所示的实施例或检测器系统200、人机接口204、娱乐装置206或跟踪系统208的任何其它实施例中，对象112本身可以是指定装置的一部分，并且具体地可以包括至少一个控制元件218，具体地，其中至少一个控制元件218具有一个或多个信标装置222，其中控制元件218的位置和/或取向优选地可以由用户220操纵。作为示例，对象112可以是或可以包括球棒、球拍、球棍或运动器材和/或伪运动器材的任何其它物品中的一个或多个。其它类型的对象112也是可能的。此外，用户220可以被认为是其位置将被检测的对象112。作为示例，用户220可以携带直接或间接附接到他或她的身体的一个或多个信标装置222。

光学检测器110可以适于确定关于信标装置222中的一个或多个的纵向位置上的至少一个项目，以及可选地关于其横向位置的至少一个信息项，和/或关于对象112的纵向位置的至少一个其它信息项以及可选地关于对象112的横向位置的至少一个信息项。特别地，光学检测器110可以适于识别对象112的颜色和/或将对象112成像(诸如对象112的不同颜色)更具体地，可能包括不同颜色的信标装置222的颜色。优选地可以关于检测器110的光轴116同心地定位的在壳体118中的开口优选地可以限定光学检测器110的观察方向。

根据本发明，调制装置136可以是检测器110的直接部分，诸如集成到评估装置150中。然而，进一步根据本发明，调制装置136可以是检测器的间接部分110，特别地包括在照射源140内和/或在对象112内。在如图4所示的特定实施例中，信标装置222和/或相应的控制元件218可以包括调制装置136，该调制装置136适于提供调制(诸如调制频率138)，该调制配置为提供从对象112到光学传感器114、210并且随后到成像装置216行进的调制光束134，在特定实施例中，该对象112包括控制装置218和信标装置222。

因此，调制光束134可以入射纵向光学传感器114，用于提供包括第一分量和第二分量的纵向传感器信号，以便在评估装置150内的进一步评估。如图4示意性所示，评估装置150包括适于放大接收的纵向光学信号的放大器164；被配置用于将放大的信号分为两个部分信号的信号分离器，该两个部分信号被进一步处理为作为第一处理单元160的优选示例的高通滤波器192中的第一分量，因而提供FiP信号196，和被进一步处理为作为第二处理单元162的优选示例的低通滤波器194中的第二分量，因而提供参考照射信号198。如上所述，将FiP信号196和参考照射信号198组合以便通过使用纵向评估单元152(由“z”表示)来确定对象112的深度。

光学检测器110可以适于确定至少一个对象112的位置。另外，光学检测器110，具体地，包括相机202的实施例可以适于获取对象112的至少一个图像，优选地，3D图像。如上所述，通过使用光学检测器110和/或检测器系统200来确定对象112和/或其一部分的位置可以用于提供人机接口204，以便向机器224提供至少一个信息项。在图4中示意性示出的实施例中，机器224可以是或可以包括包含数据处理装置154的至少一个计算机和/或计算机系统。其它实施例是可行的。评估装置可以是计算机和/或可以包括计算机和/或可以完全或部分地体现为单独的装置和/或可以完全或部分地集成到机器224，特别是计算机中。对于跟踪系统208的轨迹控制器226也是如此，其可以完全地或部分地形成评估装置和/或机器224的一部分。

类似地，如上所述，人机接口204可以形成娱乐装置206的一部分。因此，借助于用作对象112的用户220和/或借助于处理对象112的用户220和/或用作对象112的控制元件218，用户220可以将至少一个信息项(诸如至少一个控制命令)输入到机器224中，特别是计算机中，从而改变娱乐功能，诸如控制计算机游戏的进程。

参考标号列表

110 检测器

112 对象

114 纵向光学传感器

116 光轴

118 壳体

120 传送装置

122 折射透镜

124 开口

126 观察方向

128 坐标系

130 传感器区域

132 光束

134 调制光束

136 调制装置

138 调制频率

140 照射源

142 发光二极管

144 调制照射源

146 发射光束

148 调制的传送装置

150 评估装置

152 纵向评估单元

154 数据处理装置

156 信号引线

158 信号分离器

160 第一处理单元

162 第二处理单元

164 放大器

166 实验图

168 输出电压

170 时间

172 第一曲线

174 第二曲线

176 调制幅度

178 方形调制

180 第一恒定幅度

182 第二恒定幅度

184 阶梯高度

186 终止值

188 积分

190 光敏二极管

192 高通滤波器

194 低通滤波器

196 FiP信号

198 参考照射信号

200 检测器系统

202 相机

204 人机接口

206 娱乐装置

208 跟踪系统

210 横向光学传感器

212 横向评估单元

214 位置信息

216 成像装置

218 控制元件

220 用户

222 信标装置

224 机器

226 轨迹控制器

Claims

1.一种用于至少一个对象(112)的光学检测的检测器(110)，包括：

-至少一个调制装置(136)，其中所述调制装置(136)能够产生从所述对象(112)行进到所述检测器(110)的至少一个调制光束(134)；

-至少一个纵向光学传感器(114)，其中所述纵向光学传感器(114)具有至少一个传感器区域(130)，其中所述纵向光学传感器(114)被设计成以取决于由所述调制光束(134)对所述传感器区域(130)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中给定所述照射的相同总功率，所述纵向传感器信号取决于所述传感器区域(130)中所述调制光束(134)的束横截面并取决于所述照射的调制的所述调制频率(138)，其中所述纵向传感器信号包括第一分量和第二分量，其中所述第一分量取决于所述纵向光学传感器(114)对所述调制光束(134)的调制变化的响应，并且所述第二分量取决于所述照射的总功率；以及

-至少一个评估装置(150)，其中所述评估装置(150)被设计成通过从所述纵向传感器信号导出所述第一分量和所述第二分量来产生关于所述对象(112)的纵向位置的至少一个信息项，其中关于所述对象(112)的所述纵向位置的所述信息项取决于所述第一分量和所述第二分量。

2.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中确定关于所述对象(112)的所述纵向位置的所述信息项包括通过使用所述第二分量来归一化所述第一分量。

3.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)包括单个大面积纵向光学传感器(114)或单个像素化光学传感器。

4.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述评估装置(150)适于通过使用所述纵向传感器信号的所述第二分量归一化所述第一分量来确定所述调制光束(134)的直径。

5.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述评估装置进一步适于将从所述第一分量导出的所述调制光束(134)的所述直径与从所述第二分量导出的所述调制光束(134)的已知束特性比较。

6.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述第一分量与在对所述调制变化的所述响应内的所述纵向传感器信号的至少一个时间变化相关。

7.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述第一分量与在对所述调制变化的所述响应内的所述纵向传感器信号的上升时间和下降时间中的至少一个相关。

8.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述第二分量与在覆盖对所述照射的总功率变化的响应的至少一部分的时间间隔内所述纵向传感器信号的积分相关。

9.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述调制装置适于周期性地调制所述调制光束(134)的强度，由此产生关于所述调制光束(134)的所述强度的重复周期。

10.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述第一分量与所述调制的所述重复周期中的至少一个重复周期内的所述纵向传感器信号的所述上升时间和所述下降时间中的至少一个相关。

11.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述第二分量与在所述调制的所述重复周期中的至少一个重复周期内所述纵向传感器信号的积分相关。

12.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述评估装置(150)适于通过将所述第一分量与所述纵向传感器信号的所述第二分量分离来确定关于所述对象(112)的所述纵向位置的所述信息项。

13.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述评估装置(150)进一步包括用于将所述纵向传感器信号分成至少两个单独信号的至少一个信号分离器(158)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述评估装置(150)包括用于导出所述第一分量的至少一个第一处理单元(160)和用于导出所述纵向传感器信号的所述第二分量的至少一个第二处理单元(162)。

15.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述第一处理单元(160)包括用于导出所述第一分量的至少一个高通滤波器(192)，并且所述第二处理单元(162)包括用于导出所述纵向传感器信号的所述第二分量的至少一个低通滤波器(194)。

16.根据前述三个权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述评估装置(150)进一步包括适于放大所述纵向传感器信号或其一部分的至少一个放大器(164)。

17.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)进一步包括横向光学传感器(210)，所述横向光学传感器(210)适于确定从所述对象(112)到所述检测器(110)行进的所述调制光束(134)的横向位置，所述横向位置是在垂直于所述检测器(110)的光轴(116)的至少一个维度中的位置，所述横向光学传感器(210)适于产生至少一个横向传感器信号，其中所述评估装置(150)进一步被设计成通过评估所述横向传感器信号来产生关于所述对象(112)的横向位置的至少一个信息项。

18.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述横向光学传感器(210)进一步包括至少一个分离电极，所述分离电极具有至少两个部分电极，其中通过所述部分电极的电流取决于所述传感器区中所述调制光束(134)的位置，其中所述横向光学传感器(210)适于根据通过所述部分电极的所述电流产生所述横向传感器信号。

19.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)包括包含至少一个纵向光学传感器(114)和至少一个横向光学传感器(210)的堆叠，其中所述纵向光学传感器(114)和所述横向光学传感器(210)是透明光学传感器。

20.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，进一步包括至少一个照射源(140)。

21.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述调制装置(136)适于调制所述照射源(140)。

22.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，进一步包括至少一个传送装置(120)。

23.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述调制装置(136)适于调制所述传送装置(120)。

24.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，进一步包括至少一个成像装置(216)。

25.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述成像装置(216)包括相机(202)，特别是以下中的至少一个：无机相机；单色相机；多色相机；全色相机；像素化无机芯片；像素化有机相机；CCD芯片，优选为多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；红外相机；RGB相机。

26.一种用于在用户(220)和机器(224)之间交换至少一个信息项的人机接口(204)，其中所述人机接口(204)包括至少一个根据与检测器(110)相关的前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述人机接口(204)被设计成借助于所述检测器(110)产生所述用户(220)的至少一个几何信息项，其中所述人机接口(204)被设计为向所述几何信息分配至少一个信息项。

27.一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置(206)，其中所述娱乐装置(206)包括至少一个根据前述权利要求的人机接口(204)，其中所述娱乐装置(206)被设计成使至少一个信息项能够由玩家借助于人机接口(204)输入，其中所述娱乐装置被设计为根据所述信息改变所述娱乐功能。

28.一种用于跟踪至少一个可移动对象(112)的位置的跟踪系统(208)，所述跟踪系统(208)包括至少一个根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，所述跟踪系统(208)进一步包括至少一个轨迹控制器(226)，其中所述轨迹控制器(226)适于跟踪所述对象(112)的一系列位置，每一个位置包括关于在特定时间点的所述对象(112)的至少纵向位置的至少一个信息项。

29.一种用于对至少一个对象(112)成像的相机(202)，所述相机(202)包括至少一个根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的检测器(110)。

30.一种用于至少一个对象(112)的光学检测的方法，所述方法包括：

-通过使用至少一个纵向光学传感器(114)产生至少一个纵向传感器信号，其中所述纵向传感器信号取决于由调制光束(134)对所述纵向光学传感器(114)的传感器区域(130)的照射，其中给定所述照射的相同总功率，所述纵向传感器信号取决于所述传感器区域(130)中所述调制光束(134)的束横截面并且取决于所述照射的调制的调制频率(138)，其中所述纵向传感器信号包括第一分量和第二分量，其中所述第一分量取决于所述纵向光学传感器(114)对所述调制光束(134)的调制变化的响应，并且所述第二分量取决于所述照射的总功率；以及

-通过从所述纵向传感器信号导出所述第一分量和所述第二分量来评估所述纵向光学传感器(114)的所述纵向传感器信号，其中通过使用所述第一分量和所述第二分量确定关于所述对象(112)的所述纵向位置的所述信息项。

31.根据前述权利要求所述的方法，其中确定关于所述对象(112)的所述纵向位置的所述信息项包括通过使用所述第二分量来归一化所述第一分量。

32.根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的检测器(110)的用途，为了使用目的，选自以下组成的组：距离测量，特别是在交通技术中；位置测量，特别是在交通技术中；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于产生至少一个空间的地图的制图应用。