CN109923372B - 采用集成滤波器的红外光学检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学检测器(110)，用于光学检测，特别是红外光谱范围内的辐射的光学检测，具体地说，涉及感测对象(112)的至少一种光学可设想的特性。更具体地，光学检测器(110)可以用于确定至少一个对象(112)的透射率、吸收、发射、反射率和/或位置。此外，本发明涉及用于制造光学检测器(110)的方法以及光学检测器(110)的各种用途。光学检测器(110)包括：具有至少第一表面(116)和第二表面(118)的光学滤波器(114)，第二表面(118)相对于第一表面(116)相对设置，其中光学滤波器(114)被设计用于允许由第一表面(116)接收的入射光束(120)穿过光学滤波器(114)到达第二表面(118)，从而通过修改入射光束(120)的光谱成分来生成修改光束(122)；‑传感器层(128)，其包括沉积在光学滤波器(114)的第二表面(118)上的光敏材料(130)，其中传感器层(128)设计成以取决于修改光束(122)对于传感器层(128)的照射的方式来生成至少一个传感器信号；以及‑评估设备(140)，其被设计为通过评估传感器信号来生成由入射光束(120)提供的至少一信息项。光学检测器(110)构成改进的简单、成本有效且仍然可靠的检测器，该检测器用于检测光学辐射，特别是在红外光谱范围内，特别是关于感测透射率、吸收、发射和反射率中的至少一个。因此，光学检测器(110)能够尽可能有效地去除杂散光。

Description

采用集成滤波器的红外光学检测器
技术领域
本发明涉及用于光学检测的光学检测器，特别是用于光学检测在红外光谱范围内的辐射的光学检测器，具体地说，涉及感测对象的至少一种光学可想象的特性。更具体地，检测器可用于确定至少一个对象的透射率、吸收、发射、反射率和/或位置。此外，本发明涉及人机界面、娱乐设备、扫描系统、跟踪系统、立体系统和相机。此外，本发明涉及用于制造光学检测器的方法和光学检测器的各种用途。这些设备、方法和用途可用于例如日常生活、游戏、交通技术、空间映射、生产技术、安全技术、医疗技术或科学的各种领域。但是，另外的应用是可能的。
背景技术
设计用于特别是在红外光谱范围进行感测的光学检测器(IR检测器)，特别是硫化铅(PbS)或硒化铅(PbSe)光电导体，通常用于如下的应用中，其中紫外线(UV)、可见(VIS)或近红外(NIR)光谱范围中的至少一个的杂散光优选地被去除进入光学检测器，尤其是通过采用针对所需波长的滤波器。为此目的，通常使用包括至少一个过滤玻璃的封装。更具体地，所谓的“TO封装”，即通常用于诸如晶体管或二极管的分立电子元件的小引脚数封装，可以另外配备长通滤波器。如通常所使用的，术语“长通滤波器”是指彩色玻璃滤波器或光学干涉滤波器，其设计用于衰减较短波长并同时传输较长波长，由此截止波长实现对所需光谱范围的滤光。对于一些应用，可以使用多个滤波器。举例来说，在纸张水分测量的应用中，可以使用四个单独的滤波器，其中第一滤波器可以适于测量水吸收，第二滤波器用于确定纤维素吸收，而剩余的两个滤波器可以用作参考通道。然而，就消除各个检测器之间的串扰而言，使用多个滤波器可能是非常具有挑战性的。
WO 2016/120392A1公开了一种纵向光学传感器，其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”，在给定相同的照射总功率的情况下，传感器信号因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光束横截面。此外，公开了一种光学检测器，其具有至少一个评估设备，该评估设备被指定为从传感器信号生成至少一项几何信息，特别是关于照射和/或对象的至少一项几何信息。这里，纵向光学传感器的传感器区域包括光电导材料，其中在给定相同的照射总功率的情况下，光电导材料中的导电性取决于传感器区域中光束的光束横截面。因此，纵向传感器信号取决于光电导材料的导电性。优选地，光电导材料选自硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)、磷化铟(InP)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、锑化铟(InSb)、碲镉汞(HgCdTe；MCT)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)或铜锌锡硫化物(CZTS)。此外，固溶体和/或其掺杂变体也是可行的。此外，公开了一种具有传感器区域的横向光学传感器，其中传感器区域包括优选地嵌入在两层透明导电氧化物之间的光电导材料层和至少两个电极。优选地，至少一个电极是具有至少两个部分电极的分裂电极，其中由部分电极提供的横向传感器信号指示传感器区域内的入射光束的x位置和/或y位置。
US 4,602,158 A公开了提供硅(Si)晶片，其不在红外(IR)敏感元件和多路复用器的输入级之间采用单独结合的引线。晶片首先在第一检测器阵列区域中涂覆硒化铅(PbSe)，然后在第二检测器阵列区域内涂覆硫化铅(PbS)。因此，PbSe和PbS在Si晶片上的直接化学沉积允许消除单独的引线结合、形成凸点(bumping)、芯片倒装、将检测器阵列元件连接到例如多路复用器的Si芯片电路的平面互连方法，以使得能够容易制造非常长的阵列。相对于常规的电极配置，对于给定体积的检测器材料，所采用的电极结构产生电极之间的电场梯度的增加。
L.Pintilie、E.Pentia、I.Matei、I.Pintilie和E.Ozbay，Field-effect-assistedphotoconductivity in PbS films deposited on silicon dioxide(沉积在二氧化硅上的PbS膜中的场效应辅助光电导率)，J.Appl.Phys.，第91卷，第5782页，2002年，描述了将化学浴中的硫化铅(PbS)薄膜沉积到SiO2/Si(n型)基板上。通过在PbS表面上蒸发源极和漏极金电极并且在Si基板上蒸发铝栅电极，来获得伪金属氧化物半导体器件。针对不同值和极性的漏极和栅极电压，可以室温下在800-2700nm波长域观察到PbS层中的场效应辅助光电导率。当两个半导体都处于耗尽状态时，获得了正栅极的最佳结果。与不存在或不使用栅电极的情况相比，可以获得约25％的光电导信号的增强。
US 2014/124782A1公开了一种图像传感器，其在基板上具有第一层，其中第一层包括含硫属化物的材料。图像传感器还具有检测部，该检测部连接到第一层并且被配置为检测第一层的电特性的变化。此外，图像传感器包括位于基板和第一层之间的插入层，其中插入层与基板和第一层都接触。特别地，插入层包括有限脉冲响应滤波器。除了这种类型的滤波器之外，除了基板本身之外不使用其他滤波器，基板本身可以包括半导体材料(例如，硅或锗)并且放置在入射光的传播路径上以便过滤入射光以产生“更纯净的红外光”。
US 2006/065833 A1公开了一种响应于高达约1600nm的红外检测器。检测器包括选自Si、GaAs、Ge或其组合的基板，设置在基板上的滤光层，设置在滤光层上并包括辐射上转换材料的转换层，以及转向器，该转向器被配置成将上转换辐射引导至用于产生与上转换辐射成比例的电子信号的基板。
这里，滤光层可以包括可见光透明UV衰减的材料。为此目的，可以优选使用金属氧化物、Ta2O5、SnO2、ZnO和InSb。可替换地，滤光层可以是长通滤波器，其配置用于过滤低于约1100nm的入射辐射，同时传输高于约1100nm的波长。此外，上述转换层可以选自如本文所示的大量不同材料。
WO 2014/12355 A1公开了一种可调谐光谱仪和制造方法，其中光谱仪包括：光学滤波器；由半波间隔物隔开的第一反射器叠层和第二反射器叠层，第一反射器叠层和第二反射器叠层中的至少一个包括热光材料；加热器和散热器，该加热器和散热器与第一反射器叠层、第二反射器叠层和半波间隔器中的至少一个接触；以及检测器阵列。这里，光学滤波器优选地是具有法布里-珀罗腔的单色或窄带干涉滤波器。
尽管上述设备所指示的优点，仍然需要针对简单、成本低且仍然可靠的光学检测器进行改进，特别是对于红外光谱范围的应用。
本发明解决的问题
因此，本发明所解决的问题是指定一种用于光学检测的设备和方法，其至少基本上避免了这种类型的已知设备和方法的缺点。
特别是，提供一种改进的简单、成本低且仍然可靠的光学检测器，其用于检测光学辐射，特别是在红外光谱范围内，特别是关于感测透射率、吸收、发射和反射率中的至少一个将是期望的。因此，光学检测器优选地以能够有效地尽可能有效地去除杂散光进入传感器层的方式来布置。
发明内容
本发明利用实施例的特征解决了该问题。以下说明书和详细实施例中给出了可以单独地或组合地实现的本发明的有利改进。
如这里所使用的，表达“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，表达“A具有B”以及表达“A包括B”或“A包含B”都可以指除了B之外，A还包含一种或多种其他组分和/或成分的事实，以及除了B之外，A中不存在其他组分、成分或元素的情况。
在本发明的第一方面，公开了一种光学检测器。这里，根据本发明的光学检测器包括：
-具有至少第一表面和第二表面的光学滤波器，第二表面相对于第一表面相对设置，其中光学滤波器被设计用于允许由第一表面接收的入射光束穿过光学滤波器到达第二表面，从而通过修改入射光束的光谱成分来生成修改的光束；
-包括光敏材料的传感器层，该光敏材料沉积在光学滤波器的第二表面上，其中传感器层被设计成以取决于经修改的光束对于传感器层的照射的方式来生成至少一个传感器信号；
-评估设备，被设计成通过评估传感器信号来生成由入射光束提供的至少一个信息项。
这里，列出的组件可以是单独的组件。或者，两个或更多个组件可以集成到一个组件中。优选地，评估设备可以形成为独立于其他光学组件的单独的评估设备，但是可以优选地连接到传感器层以便接收传感器信号。但是，其他种类的配置也是可行的。
如通常使用的，术语“光学检测器”可以特别地设计用于检测光谱范围的至少一个分区中的至少一个波长，其中光谱范围的期望分区可以选自紫外(UV)光谱范围、可见(VIS)光谱范围和/或红外(IR)光谱范围。对于光学检测器，或简单地对于根据本发明的检测器，IR范围，即760nm至1000μm的光谱范围，尤其可以是优选的。在一个优选实施例中，根据本发明的检测器尤其可以设计用于检测中红外(MidIR)光谱范围的至少一个分区中的至少一个波长，即1.5μm至15μm的光谱范围。然而，检测器可以适于特别设计用于跨越至少部分不同的光谱范围的波长范围。
根据本发明，检测器包括滤波器。如通常使用的，术语“光学滤波器”指的是设计用于允许入射光束穿过光学元件的光学元件，由此通常通过改变入射光束的光谱成分来修改光束。如本文所用，术语“改变光谱成分”是指通过使用光学滤波器来修改入射光束的透射与波长之间的关系，因此，生成与入射光束相比具有不同透射与波长关系的修改的光束。
特别地，光学滤波器尤其可以设计成衰减入射光束的光谱成分的分区。这里，光学滤波器可以优选地选自长通滤波器。然而，其他种类的光学滤波器也是可行的，特别是短通滤波器、带通滤波器、单色滤波器、摄影滤波器、偏振滤波器或带阻滤波器。如通常所使用的，术语“长通滤波器”涉及一种光学元件，其被设计为通过衰减低于截止波长的第一波长范围并且同时通过传输高于截止波长的第二波长范围，来产生修改的光束，其中术语“截止波长”通常是指发生50％峰值透射的波长。结果，长通滤波器适于衰减低于截止波长的较短波长，而它允许高于截止波长的较长波长通过相应的光学元件而没有或仅具有最小的衰减。类似地，短通滤波器被设计成通过衰减高于截止波长的第二波长范围并且同时通过传输低于截止波长的第一波长范围，来产生修改的光束。此外，带通滤波器被设计成传输两个截止波长之间波长带，同时在带外衰减。特别地，单色滤波器是带通滤波器，其被设计成传输在两个截止波长之间特别小的波长带，例如小于50nm或小于10nm的带，同时在带外衰减。类似地，带阻滤波器被设计成在带外传输的同时在带内衰减。此外，摄像滤波器是从摄像领域中已知的滤波器，其适于衰减波长带的较大部分，例如中性密度滤波器、刻度中性密度滤波器、偏振滤波器、色彩校准滤波器、刻度彩色滤光器、对比度增强滤波器、颜色减影滤波器、颜色转换滤波器、扩散滤波器、软化滤波器等。然而，其他类型的光学滤波器仍然是可行的。
如上所述，由于根据本发明的检测器可以优选用于在IR光谱范围内检测，即从760nm到1000μm，特别是在中红外(MidIR)光谱范围内，即从1.5μm到15μm。光学滤波器的截止波长，特别是长通滤波器的截止波长，可以选自近红外光谱(NIR)范围内的波长，即760nm至1.5μm的光谱范围，或者可替代地，MidIR光谱范围，即1.5μm至15μm，其中NIR光谱范围可以特别优选，因此，允许在NIR光谱范围的分区和完整的MidIR光谱范围上进行检测。
这里，用于滤波器的光学元件可以包括单个光学部件，或者在替代实施例中，可以包括适于实现改变入射光束的透射与波长关系的目的的所选光学部件的组合。特别地，光学滤波器，尤其是长通滤波器，因此可以选自彩色玻璃滤波器或光学干涉滤波器。因此，在本发明的一个特定实施例中，光学滤波器可以适于改变入射光束的传播方向，以便为修改光束提供相对于入射光束的不同传播方向。换句话说：因此，光学元件可以适于修改穿过合适光学元件的光束的角度，由此可以相对于任意方向确定角度的值。为此目的，光学元件可以是或包括作为整体的相应修改机构，例如棱镜或倾斜表面，或局部地，例如通过采用微透镜、微槽、漫射器或光束整形器。替代地或另外地，通过使用合适的光学元件，例如四分之一波片、偏振器或交叉偏振器，修改穿过光学滤波器的光束的至少一种类型的偏振是可行的。可替换地或另外地，可以通过采用一种或多种非线性光学效应来修改光的传播波长和/或方向，例如可以引起上转换或下转换的非线性光学效应，例如荧光发光材料、荧光聚光器或上转换发光材料。然而，另外的实施例也是可行的。
如通常使用的，术语“彩色玻璃滤波器”或“染色聚合物滤波器”是指具有光学透明基板的一类特定类型的光学滤波器，其包括优选地在基板上均匀分布的吸收性物质，特别是有机或无机材料，例如染料、颜料、盐等，它们与基板一起表现出所需的透射与波长的关系。通常，基板可以在宽光谱范围内表现出高透射，而吸收性物质可以用于限定一个或多个截止波长，特别是对于长通滤波器。因此，通过使用相同的基板以及一系列不同的染料来提供一系列不同的长通滤波器是可行的。光学透明基板可以选自玻璃、聚合物、硅树脂、结晶材料等。作为彩色玻璃滤波器、铅玻璃、钴玻璃、乳白玻璃、铀玻璃等的非限制性实例。
与此相比，术语“干涉滤波器”、“反射滤波器”、“薄膜滤波器”或“二向色滤波器”是指设计用于反射一个或多个第一光谱线或第一光谱带并传输第二光谱线或第二光谱带的光学元件。为此目的，在基板上沉积至少两层，每层包括具有特定厚度和特定折射率的介电材料。结果，具有不同折射率的层之间的界面产生反射，通过该反射选择性地增强一些波长，从而提供所需的光谱带。干涉滤波器也可以实现为法布里珀罗(Fabry-Pérot)干涉仪、二向色玻璃滤波器或Lyot滤波器。此外，术语“干涉滤波器”还可以指金属网滤波器。
因此，在优选实施例中，滤波器可以包括电绝缘基板，或者在替代实施例中，可以包括半导体基板。这里，基板可以包括选自玻璃、石英、硅(Si)、硅树脂、透明有机聚合物、例如溴化钾(KBr)的结晶盐或透明导电氧化物(TCO)的材料，优选地选自由氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(SnO2：F；FTO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、氧化镁(MgO)或钙钛矿透明导电氧化物。然而，其他种类的基板可以是可行的。
因此，这里使用的光学滤波器具有第一表面和第二表面，其中第二表面相对于第一表面相对地设置。为了本发明的目的，光学滤波器的“第一表面”被设计用于接收入射光束，该入射光束可以穿过光学滤波器到达“第二表面”，由此通过根据光学滤波器的光谱特性，改变入射光束的透射与波长关系来生成修改光束。通常，光学滤波器的第一表面和第二表面中的至少一个，优选地两者可以是具有适于接收入射光束的平面区域的平坦表面。
在替代实施例中，光学滤波器的第一表面或第二表面中的至少一个可以是弯曲表面，其中术语“弯曲表面”是指适于通过光束的区域，只要其特性可以偏离平坦表面。特别地，光学滤波器因此可以选自由双凸透镜、平凸透镜、双凹透镜、平凹透镜和弯月透镜。在此，弯曲表面尤其可以设计成能够校准光束沿其通过检测器的路径可能经历的任何像差。
进一步根据本发明，检测器包括传感器层，该传感器层包括至少一种光敏材料，其中传感器层可以用作检测器的传感器区域。如本文所使用的，“传感器区域”被认为是检测器的分区，其被设计为接收光束对于检测器的照射，其中照射以传感器区域接收的照射可以触发至少一个传感器信号的产生的方式进行，其中传感器信号的产生可以由传感器信号与传感器区域的照射方式之间的限定关系来控制。
传感器信号通常可以是指示待测量的所需光学属性的任意信号，特别是入射光束的透射率、吸收、发射和反射率，或对象的位置。作为示例，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，传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。附加地或替代地，传感器信号可以是或可以包括数字数据。传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。传感器信号还可以包括通过组合两个或更多个单独信号而导出的任意信号，例如通过对两个或更多个信号进行平均和/或通过形成两个或更多个信号的商。
在优选的实施例中，传感器层中使用的光敏材料可以选自染料太阳能电池、光电导材料和量子点，其中光电导材料是特别优选的。
关于染料太阳能电池的进一步细节，可以参考WO2012/110924 A1和WO2014/097181 A1。如本文所用，术语“光电导材料”，特别是基于WO2016/120392 A1，指的是能够维持电流并因此表现出特定电导率的材料，其中具体地，电导率取决于材料的照射。由于电阻率被定义为电导率的倒数值，可替换地，术语“光阻材料”也可用于命名相同种类的材料。因此，光电导材料可以优选地包括无机光电导材料，特别是薄膜半导体或纳米颗粒光电导材料；有机光电导材料，特别是有机半导体；组合、固溶体和/或其掺杂变体。如本文所用，术语“固溶体”是指其中至少一种溶质可以包含在溶剂中的光电导材料状态，由此形成均相并且其中溶剂的晶体结构通常可以是不被溶质的存在所改变。举例来说，二元CdTe可以溶在ZnTe中，产生Cd1-xZnxTe，其中x可以在0到1之间变化。如本文进一步使用的，术语“掺杂变体”可以指其中除了材料本身的成分之外的单个原子被引入到在非掺杂状态由本征原子占据的晶体内的位点的光电导材料状态。举例来说，纯硅晶体可以掺杂有硼、铝、镓、铟、磷、砷、锑、锗或其他原子中的一种或多种，特别是为了改变硅晶体的化学和/或物理属性。
在这方面，无机光电导材料尤其可以包括以下材料中的一种或多种：硒，碲，硒碲合金，金属氧化物，IV族元素或化合物，即来自IV族的元素或具有至少一种IV族元素的化学化合物，III-V族化合物，即具有至少一种III族元素和至少一种V族元素的化合物，II-VI族化合物，即一方面具有至少一种II族元素或至少一种XII族元素并且另一方面具有至少一种VI族元素和/或硫属化物的化学化合物。然而，其他无机光电导材料同样是合适的。
如上所述，硫属化物可以优选地选自硫化物硫属化物、硒化物硫属化物、碲化物硫属化物、三元硫属化物、四元硫属化物和更高元硫属化物，可以优选地适合用于传感器层。如通常使用的，术语“硫属化物”是指可以包括除了氧以外的周期表的16族元素的化合物，即硫化物、硒化物和碲化物。特别地，光电导材料可以是或包括硫化物硫属化物，优选硫化铅(PbS)，硒化物硫属化物，优选硒化铅(PbSe)，碲化物硫属化物，优选碲化镉(CdTe)，或三元硫属化物，优选碲化汞锌(HgZnTe；MZT)。由于通常已知至少所述优选的光电导材料在红外光谱范围内具有独特的吸收特性，因此包括所述光电导材料之一的传感器层可以优选用作红外传感器。然而，其他实施例和/或其他光电导材料，特别是如下所述的光电导材料也是可行的。
特别地，硫化物硫属化物可以选自由以下材料组成的组：硫化铅(PbS)、硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硫化汞(HgS)、硫化银(Ag2S)、硫化锰(MnS)、三硫化铋(Bi2S3)、三硫化锑(Sb2S3)、三硫化砷(As2S3)、硫化锡(II)(SnS)、二硫化锡(IV)(SnS2)、硫化铟(In2S3)、硫化铜(CuS或Cu2S)、硫化钴(CoS)、硫化镍(NiS)、二硫化钼(MoS2)、二硫化铁(FeS2)和三硫化铬(CrS3)。
特别地，硒化物硫属化物可以选自包括以下材料的组：硒化铅(PbSe)、硒化镉(CdSe)、硒化锌(ZnSe)、三硒化铋(Bi2Se3)、硒化汞(HgSe)、三锑化锑(Sb2Se3)、三硒化砷(As2Se3)、硒化镍(NiSe)、硒化铊(TlSe)、硒化铜(CuSe或Cu2Se)、二硒化钼(MoSe2)、硒化锡(SnSe)和硒化钴(CoSe)，以及硒化铟(In2Se3)。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。
特别地，碲化物硫属化物可以选自包括以下材料的组：碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)、碲化锌(ZnTe)、碲化汞(HgTe)、三碲化铋(Bi2Te3)、三碲化砷(As2Te3)、三碲化锑(Sb2Te3)、碲化镍(NiTe)、碲化铊(TlTe)、碲化铜(CuTe)、二碲化钼(MoTe2)、碲化锡(SnTe)、碲化钴(CoTe)、碲化银(Ag2Te)和碲化铟(In2Te3)。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。
特别地，三元硫属化物可选自包括如下材料的组：碲化汞镉(HgCdTe；MCT)、碲化汞锌(HgZnTe)、硫化汞镉(HgCdS)、硫化铅碲(PbCdS)、硫化铅汞(PbHgS)、铜铟二硫化物(CuInS2；CIS)、硫硒化镉(CdSSe)、硫硒化锌(ZnSSe)、硫硒化铊(TlSSe)、硫化镉锌(CdZnS)、硫化镉铬(CdCr2S4)、硫化汞铬(HgCr2S4)、硫化铜铬(CuCr2S4)、硒化铅硒(CdPbSe)、铜铟二硒化物(CuInSe2)、铟镓砷化物(InGaAs)、氧化铅硫化物(Pb2OS)、氧化铅硒化物(Pb2OSe)、硫硒化铅(PbSSe)、硒碲化砷(As2Se2Te)、亚硒酸镉(CdSeO3)、碲化镉锌(CdZnTe)和硒化镉锌(CdZnSe)，通过应用来自上面列出的二元硫属化物和/或二元III-V化合物的化合物的进一步组合。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。
关于四元和更高元硫属化物，这种材料可以选自已知表现出合适的光电导属性的四元和更高元硫属化物。特别地，具有Cu(In，Ga)S/Se2或Cu2ZnSn(S/Se)4成分的化合物可用于此目的是可行的。
关于III-V化合物，这种半导体材料可选自包括以下材料的组：锑化铟(InSb)、氮化硼(BN)、磷化硼(BP)、砷化硼(BAs)、氮化铝(AlN)、磷化铝(AlP)、砷化铝(AlAs)、锑化铝(AlSb)、氮化铟(InN)、磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)和锑化镓(GaSb)。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。
关于II-VI化合物，这种半导体材料可以选自包括以下材料的组：硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化锌(ZnTe)、硫化汞(HgS)、硒化汞(HgSe)、碲化汞(HgTe)、碲化镉锌(CdZnTe)、碲化汞镉(HgCdTe)、碲化汞锌(HgZnTe)和硒化镉锌(CdZnSe)。但是，其他II-VI化合物也是可行的。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体也可适用。
关于金属氧化物，这种半导体材料可以选自可表现出光电导属性的已知金属氧化物，特别是选自包括以下材料的组：氧化铜(II)(CuO)、氧化铜(I)(CuO2)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化银(Ag2O)、氧化锰(MnO)、二氧化钛(TiO2)、氧化钡(BaO)、氧化铅(PbO)、氧化铈(CeO2)、氧化铋(Bi2O3)、氧化镉(CdO)、铁氧体(Fe3O4)和钙钛矿氧化物(ABO3，其中A是二价阳离子，B是四价阳离子)。此外，也可以使用三元、四元或更高元的金属氧化物。此外，所述化合物或这种其他化合物的固溶体和/或掺杂变体，其可以是化学计量化合物或非化学计量化合物，也是可行的。如后面更详细说明的那样，可以优选地选择同时具有透明或半透明属性的金属氧化物。
关于IV组元素或化合物，这种半导体材料可以选自包括如下材料的组：掺杂金刚石(C)、掺杂硅(Si)、碳化硅(SiC)和硅锗(SiGe)，其中半导体材料可以选自晶态材料、微晶材料，或优选地，选自无定形材料。如通常使用的，术语“无定形”是指半导体材料的非晶同素异性相。特别地，光电导材料可以包括至少一种氢化无定形半导体材料，其中无定形材料另外通过向材料施加氢来钝化，由此，在不希望受理论束缚的情况下，材料内部的悬挂键数量减少了几个数量级。特别地，氢化无定形半导体材料可以选自包括以下材料的组：氢化非晶硅(a-Si：H)、氢化非晶硅碳合金(a-SiC：H)或氢化非晶锗硅合金(a-GeSi：H)。然而，其他种类的材料，例如氢化微晶硅(μc-Si：H)，也可用于这些目的。
可替换地或另外地，有机光电导材料尤其可以是或包括有机化合物，特别是已知包含适当光电导属性的有机化合物，优选聚乙烯咔唑，一种通常用于静电复印的化合物。然而，更详细地描述在WO 2016/120392 A1中的大量其他有机分子也是可行的。
在另外的优选实施例中，光电导材料可以以胶体膜的形式提供，该胶体膜可以包括量子点。因此，相对于相同材料的均匀层可以表现出轻微或显著改变的化学和/或物理属性的光电导材料的这种特定状态也可以表示为胶体量子点(CQD)。如本文所用，术语“量子点”是指如下的光电导材料状态，其中光电导材料可以包括诸如电子或空穴的导电颗粒，这些导电颗粒在所有三个空间维度中被限制为通常被称为“点”的小体积。
这里，量子点可以表现出这样的尺寸，为了简单起见，可以将其视为可能接近所述颗粒体积的球体的直径。在该优选实施例中，光电导材料的量子点尤其可以具有1nm至100nm，优选2nm至100nm，更优选2nm至15nm的尺寸，只有实际上包括在特定薄膜中的量子点的尺寸可具有低于特定薄膜的厚度。在实践中，量子点可以包括纳米级半导体晶体，其可以用表面活性剂分子封端并分散在溶液中以形成胶体膜。在本文中，可以选择表面活性剂分子以允许确定胶体膜内的各个量子点之间的平均距离，特别是由于所选择的表面活性剂分子的近似空间扩展。此外，取决于配体的合成，量子点可以表现出亲水或疏水性质。CQD可以通过应用气相、液相或固相方法来生成。因此，合成CQD的各种方法是可能的，特别是通过采用已知的方法，例如热喷涂、胶体合成或等离子体合成。但是，其他生产工艺也可行。
此外，在该优选实施例中，用于量子点的光电导材料可以优选地选自如上所述的光电导材料中的一种，更具体地，选自包括如下材料的组：硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)、磷化铟(InP)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、锑化铟(InSb)、碲汞镉(HgCdTe；MCT)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、钙钛矿结构材料ABC3，其中A表示碱金属或有机阳离子，B＝Pb、Sn或Cu，以及C卤化物和铜锌锡硫化物(CZTS)。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。这种材料的材料的核壳结构也是可行的。然而，各种其他光电导材料也是可行的。
这里，光敏材料层，特别是光电导材料层，可以通过应用至少一种沉积方法来制造，该至少一种沉积方法可以选自包括以下方法的组：化学浴沉积、真空蒸发、溅射、原子层沉积、化学气相沉积、喷雾热解、电沉积、阳极氧化、电转化、化学镀浸渍生长、连续离子吸附和反应、分子束外延、分子气相外延、液相外延、喷墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、丝网印刷、模板印刷、缝模涂布、刮刀涂布和溶液-气体界面技术。结果，光敏材料层，特别是光电导材料层，可以具有10nm至100μm，优选100nm至10μm，特别是300nm至5μm的厚度。
在特别优选的实施例中，传感器层可以直接或间接地施加到光学滤波器的第二表面，尤其是，在光学滤波器和传感器层之间不会留下或产生间隙的方式。因此，传感器层可以优选确切是一个连续的传感器层。
在特定实施例中，根据本发明的检测器可以另外包括可以位于光学滤波器和传感器层之间的中间层。如通常使用的，术语“中间层”是指可以放置在两个单独层之间的附加层，该两个单独层邻接中间层的两个相对表面。这里，中间层尤其可以以如下方式施加，一方面，在光学滤波器与中间层之间不会留下或产生间隙，另一方面，在中间层和传感器层之间不会留下或产生间隙。同样，中间层可以优选确切地是一个连续层，其可以相对于传感器层相邻放置。
在特定实施例中应用附加中间层可能是特别令人感兴趣的，其中光学滤波器可以是或包括半导体基板。因此，用于光学滤波器的半导体基板本身可以用作能够提供诸如通过评估设备待评估的传感器信号的光学传感器。
在优选实施例中，可以提供串联传感器，串联传感器具有由传感器层构成的第一光学传感器和由光学滤波器的半导体基板构成的第二光学传感器。在该优选实施例中，中间层可以是或包括厚绝缘层，该厚绝缘层尤其可以以第一光学传感器和第二光学传感器可以单独操作的方式设计。为此目的，厚绝缘层可以表现出选择的厚度，以便阻止第一光学传感器和第二光学传感器之间的相互作用，特别是通过避免在第一光学传感器和第二光学传感器之间发生电场效应。取决于针对中间层选择的材料，厚绝缘层的厚度因此可以是100nm至10μm，更优选250nm至5μm。优选地，厚绝缘层可以包括二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铪(HfO2)，其混合物和/或层压物中的一种或多种。具有高介电常数的高k电介质优选允许提供厚层同时保持高电场。绝缘层可以通过各种方法沉积，特别是选自原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。
在替代实施例中，中间层的厚度可以以传感器层与光学滤波器的半导体基板之间的相互作用可以发生的方式来选择，特别是通过使得在传感器层与光学滤波器的半导体基板之间通过中间层能够发生明显的电场效应，因此，提供场效应光电晶体管。如通常所使用的，“场效应光电晶体管”可以是如下的晶体管，该晶体管采用电场以控制中间层的电导率，该中间层具有或包括用作沟道的传感器层。这里，中间层可以优选地表现出高介电常数和高击穿电压，因此允许在光学滤波器的传感器层和半导体基板上施加高电场。取决于针对中间层选择的材料，薄绝缘层的厚度可以仅为1nm至250nm，优选仅为5nm至10nm。优选地，薄绝缘层可以包括二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铪(HfO2)，其混合物和/或层压物中的一种或多种。具有高介电常数的高k电介质优选允许提供薄层同时保持高电场。绝缘层可以通过各种方法沉积，特别是选自原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。
在进一步的实施例中，中间层可以替代地或另外地表现出可以证明对光学传感器是有利的一种或多种化学或物理性质。因此，在优选的实施例中，中间层可以具有粘合性，特别是通过是或包括适于在光学滤波器上涂覆传感器层的粘合层，例如亲水或疏水层。在另一优选实施例中，中间层可以具有抗反射光学性质，特别是通过适于通过是或包括光学抗反射层来减小光学滤波器和传感器层之间的折射率差异。还可以想到其他性质。
进一步根据本发明，检测器包括评估设备，该评估设备被设计成通过评估传感器信号来生成由入射光束提供的至少一个信息项。如这里所使用的，术语“评估设备”通常是指被设计用于生成信息项的任意设备。作为示例，评估设备可以是或可以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/或一个或多个数字信号处理器(DSP)、和/或一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、和/或一个或多个数据处理设备，例如一个或多个计算机，优选一个或多个微计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，例如一个或多个预处理设备和/或数据采集设备，诸如用于接收和/或预处理传感器信号的一个或多个设备，例如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。此外，评估设备可以包括一个或多个数据存储设备。此外，如上所述，评估设备可以包括一个或多个接口，例如一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。
至少一个评估设备可以适于执行至少一个计算机程序，例如执行或支持生成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，其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。
评估设备可以具体包括至少一个数据处理设备，特别是电子数据处理设备，其可以被设计为通过评估传感器信号来生成信息项。因此，评估设备被设计成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生成由入射光束提供的信息项。处理可以并行、相继或甚至以组合方式完成。评估设备可以使用任意过程来生成这些信息项，诸如通过计算和/或使用至少一个存储和/或已知关系。除了传感器信号之外，一个或多个其他参数和/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。这种关系可以凭经验、分析或半经验确定或能够确定。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、至少一个功能或所述可能的组合。一个或多个校准曲线可以例如以一组值及其相关函数值的形式存储，例如存储在数据存储设备和/或表格中。然而，可替代地或另外地，至少一个校准曲线也可以例如以参数化形式和/或作为函数方程来存储。可以使用用于将传感器信号处理成信息项的单独关系。可替换地，用于处理传感器信号的至少一个组合关系是可行的。可以想到各种可能并且也可以组合各种可能。
举例来说，为了确定信息项，可以在编程方面设计评估设备。评估设备尤其可以包括至少一个计算机，例如至少一个微计算机。此外，评估设备可以包括一个或多个易失性或非易失性数据存储器。作为数据处理设备特别是至少一个计算机的替代或补充，评估设备可以包括一个或多个其他电子组件，这些其他电子组件被设计用于确定信息项，例如电子表，特别是至少一个查找表和/或至少一个专用集成电路(ASIC)、和/或至少一个数字信号处理器(DSP)、和/或至少一个现场可编程门阵列(FPGA)。
检测器具有至少一个评估设备。特别地，该至少一个评估设备也可以设计成完全或部分地控制或驱动检测器，例如通过评估设备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设备。特别地，评估设备可以被设计为执行至少一个测量循环，其中拾取一个或多个传感器信号，诸如多个传感器信号，例如以不同的照射调制频率连续的多个传感器信号。
如上所述，评估设备被设计为通过评估至少一个传感器信号来生成由入射光束提供的至少一个信息项。在特定实施例中，所述信息项可以包括关于对象的纵向位置和/或如果适用的话，关于对象的横向位置的至少一个信息项。“对象”通常可以是从生物和非生物中选择的任意对象。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。附加地或替代地，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，诸如人的一个或多个身体部位，例如用户和/或动物。
如这里所使用的，“位置”通常是指关于对象在空间中的位置和/或方位的任意信息项。为此目的，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/或其他类型的坐标系。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/或方位。对象的所述位置可以是静态的或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对象或其部分之间的相对运动。在这种情况下，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。运动信息项例如也可以通过比较在不同时间拾取的至少两个信息项来获得，使得例如至少一个位置信息项也可以包括至少一个速度信息项和/或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转移设备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方位的信息项；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因此可以例如从以下组成的组中选择：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方位的信息；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，关于对象或其部分在检测器的视觉范围内存在或不存在的信息项。
至少一个位置信息项可以例如在至少一个坐标系中指定，例如检测器或其部分放置在其中的坐标系。替代地或另外地，位置信息还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。也可以想到所提到的可能性的组合。
在本发明特别优选的实施例中，检测器还可以包括适于接触传感器层的至少两个单独的电触点。如本文所用，术语“接触传感器层”是指相应触点与传感器层之间的导电连接，其可以以每个电触点可以放置在传感器层表面处的位置上的方式进行布置。为此目的，至少两个单独的电触点可以施加在光电导材料层的不同位置处，尤其是以单独电触点中的至少两个单独电触点相对于彼此电隔离的方式。在此，至少两个电触点中的每个可以优选地以这样的方式布置：可以实现相应电极与传感器层之间的直接电接触，特别是为了以尽可能小的损耗获取传感器信号，诸如由于传感器层和评估设备之间的传输路径中的附加电阻。在替代实施例中，传感器层可以布置在可以允许将传感器信号无接触地传输到评估设备的设置中。
因此，在通过光束照射传感器区域时，至少两个电触点可以提供传感器信号，该传感器信号取决于光电导材料到评估设备的电导率。这里，电触点可以包括蒸发的金属层，其可以通过已知的蒸发技术容易地提供。特别地，蒸发的金属层可以包括银、铝、铂、镁、铬、钛或金中的一种或多种。可替代地，至少一个电触点可以包括石墨烯层。
在这种材料中，电流可以经由至少一个第一电触点通过该材料被引导到至少一个第二电触点，其中第一电触点可以与第二电触点隔离，同时第一电触点和第二电触点都可以与该材料直接连接。为此目的，直接连接可以通过现有技术中已知的任何已知措施来提供，例如电镀、焊接、焊接、引线焊、热超声焊、针脚焊、球焊、楔焊、柔性结合、热压结合、阳极结合、直接结合、等离子活化结合、共晶结合、玻璃料结合、粘合、瞬态液相扩散结合、表面活化结合、带式自动结合、或在接触区沉积导电性高的物质，特别是如金、铍掺杂金、铜、铝、银、铂或钯的金属以及包含至少一种所述金属的合金。
如上所述，在用于光学滤波器的基板包括半导体基板的特定实施例中，可以提供至少两个另外的单独的电触点，其可以接触被设计为第二光学传感器的半导体基板。这里，该至少两个另外的单独的电触点可以优选地包括蒸发的金属层，特别是选自Au、Pt、Pd、W中的至少一种。在替代实施例中，第二光学传感器也可以布置在可以允许将第二光学传感器生成的传感器信号无接触地传输到评估设备的设置中。
在本发明的另一特别优选的实施例中，检测器可以另外包括覆盖层。这里，覆盖层可以沉积在传感器层上，优选地，以覆盖层可以直接接触传感器层的方式。在优选实施例中，覆盖层可以以其可以完全覆盖传感器层的可触及表面的方式沉积在层上。优选地，覆盖层可以是包括至少一种含金属化合物的非晶层。然而，其他类型的覆盖层也是可行的。
优选地，可以使用至少一种沉积方法在传感器层上沉积覆盖层。为此目的，至少一种沉积方法可以特别地选自原子层沉积、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶沉积或其组合。因此，覆盖层可以是或包括原子沉积层、化学气相沉积层或物理气相沉积层、或溶胶-凝胶沉积层，或等离子体增强化学气相沉积层。覆盖层的另外替代物可以包括环氧树脂层或玻璃层。这里，术语“原子层沉积”，等同术语“原子层外延”或“分子层沉积”以及它们各自的缩写“ALD”、“ALE”或“MLD”，通常用于指代可以包括自限性过程步骤和随后的自限性再作用步骤的沉积工艺。因此，根据本发明应用的过程也可以称为“ALD工艺”。关于ALD工艺的进一步细节，可参考George，Chem.Rev.，第110卷，第111-131页，2010年。此外，术语“化学气相沉积”，通常缩写为“CVD”，是指其中基板表面或位于基板上的层可以暴露于至少一种挥发性前驱体的方法，其中前驱体可以在表面上反应和/或分解以产生所需的沉积物。在常见的情况下，可以通过在表面上方施加气流来去除可能的副产物。可替换地，PECVD工艺可以优选地适用于沉积工艺，特别是用于获得氮化硅(Si3N4)膜。本文中，术语“PECVD工艺”是指其中前驱体可以作为等离子体来提供特定的CVD工艺，例如通过在反应室中施加放电。
如上所述，覆盖层可以优选包含至少一种含金属化合物。在此，含金属化合物可以优选包括金属，其中金属可以特别地选自Li、Be、Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os Ir、Pt、Au、Hg、Tl和Bi。在一个具体实施例中，含金属化合物可以替代地包括半金属，其也可以称为“准金属”，其中半金属可以选自B、Ge、As、Sb和Te。优选地，该至少一种含金属化合物可以选自Al、Ti、Ta、Mn、Mo、Zr、Hf和W。
在此，该至少一种含金属化合物可以优选地选自氧化物、氢氧化物、硫属化物、磷族元素化合物、碳化物或其组合。如上所述，术语“硫属化物”是指可以包含除氧化物外的元素周期表第16族元素的化合物，即硫化物、硒化物和碲化物。以类似的方式，术语“磷族元素化合物”是指优选为二元的化合物，其可以包含元素周期表的第15族元素，即氮化物、磷化物、砷化物和锑化物。如下面更详细描述的，含金属化合物可以优选包含至少一种氧化物、至少一种氢氧化物或其组合，优选Al、Ti、Zr或Hf的至少一种氧化物、至少一种氢氧化物或其组合。
在一个替代实施例中，覆盖层可以是或包括可以具有至少两个相邻层的叠层，其中相邻层尤其可以以一个、两个、一些或全部相邻层可以包括含金属化合物中的一种的方式，通过它们各自的组分而区分。这里，相邻层可以包括两种不同的含金属化合物，如上所述，提供无定形结构。举例来说，覆盖层可以包括交替相邻的含Al化合物层和含Zr或Hf的化合物层。然而，含金属化合物的其他组合也是可能的。此外，叠层可以进一步包含另外的相邻层，该另外的相邻层可以不具有本申请其他地方所述的任何一种含金属化合物，但可以是或者包括金属化合物、聚合化合物、硅树脂化合物或玻璃化合物中的至少一种。在此，其他种类的材料也是可行的。因此，叠层可以包括可以是无定形但也可以是或包括晶态或纳米晶层的附加相邻层。
在特别优选的实施例中，覆盖层可以完全覆盖传感器层的可触及表面。因此，首先，覆盖层可以适于为传感器层提供封装。如本文所用，术语“封装(encapsulation)”可以指封装(package)，优选地，密封封装，尤其是为了尽可能地避免传感器层或其分区部分或完全劣化，特别是通过外部影响，诸如通过周围大气中的湿气和/或氧气。这里，封装可以优选地适于覆盖传感器层的所有可触及表面，其中可以考虑到传感器层可以沉积在基板上，该基板可能已经适于保护传感器层表面的分区。换句话说，基板和覆盖层可以以它们可以配合的方式适配，以便实现传感器层的封装，优选密封封装。
在特别优选的实施例中，覆盖层的厚度可以为10nm至600nm，优选为20nm至200nm，更优选为40nm至100nm，最优选为50至75nm。该厚度可以特别地反映覆盖层内的含金属化合物的量，其可以有利于实现为传感器层提供封装的功能。这里，覆盖层可以是相对于传感器层的相邻表面的共形层。如通常所使用的，共形层的厚度因此可以跟随传感器层的相应表面在±50nm的偏差内，优选地±20nm的偏差，最优选地在±10nm的偏差，其中偏差可以发生在覆盖层的表面的至少90％，优选至少95％，最优选至少99％，从而不留下可能存在于覆盖层的表面上的任何污染或缺陷。
此外，除了提供封装的功能之外，覆盖层还可以适于表现至少一种其他功能。举例来说，覆盖层可以表现出高折射率，例如至少1.2，优选至少1.5，以便有资格作为合适的抗反射层。因此，选择用于覆盖层的材料优选地在所需波长范围内光学透明，特别是通过表现出合适的吸收特性可能是有利的。另一方面，由于基板已经至少部分透明，因此可以采用更多种不同的材料，包括光学不透明材料，用于覆盖层。其他示例可以包括第二光学滤波器、耐刮擦层、亲水层、疏水层、自清洁层、防雾层和导电层。其他功能也是可能的。
特别地，可以包括第二光学滤波器的特性的覆盖层可以被设计用于过滤与光学滤波器相同的波长范围或者用于过滤与光学滤波器相比不同的波长范围。在这方面，还可以使用作为或者包括叠层的覆盖层。特别地，采用至少两种不同种类的金属氧化物的叠层可以用作干涉滤波器。举例来说，包括交替堆叠在彼此顶部的氧化铝(Al2O3)和氧化钛(TiO2)的叠层可以很好地适用于这种目的。
此外，提供一种如下的光学元件是可行的，该光学元件可以设计用于交替地将入射光束提供给光学滤波器和第二光学滤波器，从而允许入射光束交替地通过光学滤波器和第二光学滤波器照射传感器层。在该特定实施例中，通过光学滤波器照射传感器层的修改光束可以被指定为“测量光束”，而通过第二光学滤波器照射传感器层的修改光束可以被设计为“参考光束”，或相反亦然。特别优选地，在该实施例中，评估设备还可以被设计用于比较由测量光束和参考光束产生的传感器信号，以用于细化的评估目的。举例来说，可以通过测量光束和参考光束在传感器层内能够直接抵消的方式来布置测量光束和参考光束的特性，从而允许使用适于仅放大测量光束和参考光束之间的差值信号的方法，例如锁定技术。
在特定实施例中，特别是在以下情况下：其中可能不适合为覆盖层提供期望的另外功能或者其中由所选覆盖层提供的另外功能的程度可能不足，覆盖层可以另外至少部分地由至少部分地沉积在覆盖层上的至少一个附加层来覆盖。优选地，附加层可以是或表现出另外的功能，因此可以包括抗反射层、第二光学滤波器、耐刮擦层、亲水层、疏水层、自清洁层、防雾层或导电层中的至少一个。这里，本领域技术人员可以容易地选择和提供至少一个附加层。然而，其他实施例也是可能的。
在优选实施例中，覆盖层可以部分地或完全地覆盖电触点，该电触点尤其可以被配置为能够结合，例如到外部电路的一个或多个导线。这里，电触点可以通过使用诸如金线或铝线的引线来结合，其中电触点可以优选地可以通过覆盖层结合。在特定实施例中，可以在电触点处提供粘合层，其中粘合层尤其可以适于结合(bonding)。为此目的，粘合层可以包括Ni、Cr、Ti或Pd中的至少一种。
根据本发明，检测器可以优选地设计用于检测相当宽的光谱范围内的电磁辐射，其中紫外(UV)、可见、近红外(NIR)和红外(IR)光谱范围特别优选。在此，尤其可以针对检测器内的传感器层选择以下光电导材料：
-对于紫外光谱范围：掺杂金刚石(C)、氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)或碳化硅(SiC)；
-对于可见光谱范围：硅(Si)、砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、碲化镉(CdTe)、铜铟硫化物(CuInS2；CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、铜锌锡硫化物(CZTS)；
-对于近红外光谱范围：铟镓砷化物(InGaAs)、硅(Si)、锗(Ge)、碲化镉(CdTe)、铜铟硫化物(CuInS2；CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、铜锌锡硫化物(CZTS)，其中CdTe、CIS、CIGS和CZTS特别优选用于850nm以上的波长；
-对于红外光谱范围：铟镓砷化物(InGaAs)，用于波长高达2.6微米；砷化铟(InAs)，用于波长高达3.1微米；硫化铅(PbS)，用于波长高达3.5微米；硒化铅(PbSe)，用于波长高达5微米；锑化铟(InSb)，用于波长高达5.5微米；和碲化汞镉(MCT，HgCdTe)，用于波长高达16微米。
如上所述，用于光学检测的检测器通常是一种如下的设备，该设备可以适于提供关于至少一个对象的位置的至少一个信息项。检测器可以是固定设备或移动设备。此外，检测器可以是独立设备或可以形成诸如计算机、车辆或任何其他设备的另一设备的一部分。此外，检测器可以是手持设备。检测器的其他实施例是可行的。
如这里所使用的，该位置通常是指关于对象在空间中的位置和/或方位的任意信息项。为此目的，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/或其他类型的坐标系。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/或方位。如下面将进一步详细描述的，检测器可以具有光轴，该光轴可以构成检测器的观察的主方向。光轴可以形成坐标系的轴，例如z轴。此外，可以提供一个或多个附加轴，优选地垂直于z轴。
因此，作为示例，检测器可以构成坐标系，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放置在该坐标系中的特定点处，例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，并且沿着z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于纵向的任意方向可以被认为是横向方向，并且x坐标和/或y坐标可以被认为是横向坐标。
可替换地，可以使用其他类型的坐标系。因此，作为示例，可以使用极坐标系，其中光轴形成z轴，并且其中距z轴的距离和极角可以用作附加坐标。同样，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿着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。
特别地，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，该信息可以是例如电子地、视觉地、声学地或以其任意组合的方式提供。该信息还可以存储在检测器的数据存储器或单独的设备中和/或可以经由至少一个接口提供，例如无线接口和/或有线接口。
在特别优选的实施例中，检测器可以是或包括纵向光学传感器。如本文所使用的，“纵向光学传感器”通常是设计成以依赖于光束对传感器区域的照射的方式来生成至少一个纵向传感器信号的设备，其中给定相同的照射的总功率的情况下，纵向传感器信号根据所谓的“FiP效应”取决于传感器区域中光束的光束横截面。纵向传感器信号通常可以是指示纵向位置的任意信号，其也可以表示为深度。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。附加地或替代地，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。纵向传感器信号还可以包括通过组合两个或多个单独信号而导出的任意信号，例如通过对两个或多个信号取平均和/或通过形成两个或多个信号的商。对于纵向光学传感器和纵向传感器信号的潜在实施例，可以参考WO2012/110924A1和WO2014/097181 A1。
此外，纵向光学传感器的传感器区域可以由至少一个光束照射。给定相同的照射总功率，传感器区域的电导率因此可取决于传感器区域中光束的光束横截面，被称为传感器区域内由入射光束产生的“光斑尺寸”。因此，光电导材料的电导率取决于由入射光束照射包括光电导材料的传感器区域的程度的可观察特性，特别地实现了：包括相同总功率但产生不同光斑尺寸的两个光束为传感器区域中的光电导材料的电导率提供不同的值并且因此能够相互区分。
此外，由于可以通过施加电信号，诸如电压信号和/或电流信号，来确定纵向传感器信号，因此在确定纵向传感器信号时，可以考虑由电信号所穿过的材料的电导率。另外，这里优选使用与纵向光学传感器串联使用的偏置电压源和负载电阻器。结果，纵向光学传感器因此可以主要允许根据纵向传感器信号的记录确定传感器区域中的光束的光束横截面，例如通过比较至少两个纵向传感器信号，关于光束横截面的至少一个信息项，特别是关于光束直径的信息项。此外，由于在给定相同的照射总功率的情况下，根据上述FiP效应，传感器区域中的光束的光束横截面取决于发射或反射照射在传感器区域上的光束的对象的纵向位置或深度，因此纵向光学传感器可以应用于确定相应对象的纵向位置。
如从WO2012/110924 A1已知的，纵向光学传感器被设计成以取决于传感器区域的照射的方式来产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定相同的照射总功率的情况下，传感器信号取决于在传感器区域上的照射的光束横截面。作为示例，在那里提供作为透镜位置的函数的光电流I的测量，其中透镜被配置用于将电磁辐射聚焦到纵向光学传感器的传感器区域上。在测量期间，透镜相对于纵向光学传感器在垂直于传感器区域的方向上移位，以使传感器区域上的光斑直径改变。在其中光电器件，特别是染料太阳能电池被用作传感器区域中的材料的该特定示例中，纵向光学传感器的信号，在这种情况下是光电流，明显取决于照射的几何形状，这样，在透镜焦点处的最大值之外，光电流下降到小于其最大值的10％。
如上所述，根据FiP效应，在给定光束相同的照射总功率的情况下，至少一个纵向传感器信号取决于光束在至少一个纵向光学传感器的传感器区域中的光束横截面。如本文所用，术语“光束横截面”通常是指在特定位置处光束的横向延伸或由光束产生的光斑。在产生圆形光斑的情况下，半径、直径或高斯光束腰或高斯光束腰的两倍可以用作光束横截面的量度。在产生非圆形光斑的情况下，可以通过任何其他可行的方式来确定横截面，例如通过确定具有与非圆形光斑相同面积的圆的横截面，这也是称为等效光束横截面。在这方面，可以在诸如光电材料的对应材料可以由具有最小可能横截面的光束照射的条件下，诸如当材料可以位于或者靠近受到光学透镜影响的焦点时，采用观察纵向传感器信号的极值，即最大值或最小值，特别是全局极值。在极值是最大值的情况下，该观察可以被称为正FiP效应，而在极值是最小值的情况下，该观察可以被称为负FiP效应。
因此，不管传感器区域中实际包含的光敏材料如何，但是在给定光束对于传感器区域照射的总功率相同的情况下，具有第一光束直径或光束横截面的光束可以产生第一纵向传感器信号，而具有不同于第一光束直径或光束横截面的第二光束直径或光束横截面的光束产生不同于第一纵向传感器信号的第二纵向传感器信号。因此，通过比较纵向传感器信号，可以产生关于光束横截面，特别是关于光束直径的至少一个信息项。关于该效果的细节，可以参考WO2012/110924A1。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/或为了针对光束的总功率和/或总强度而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最大值，并且可以将所有纵向传感器信号除以该最大值，从而生成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，将该归一化的纵向光学传感器信号变换为关于对象的至少一个纵向信息项。其他归一化方法是可行的，例如使用纵向传感器信号的平均值进行归一化并将所有纵向传感器信号除以平均值。其他选择也是可能的。这些选项中的每一个可以适合于使变换独立于光束的总功率和/或强度。另外，因此可以生成关于光束的总功率和/或强度的信息。
具体地，在已知从对象传播到检测器的光束的一个或多个光束特性的情况下，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与对象的纵向位置之间的已知关系导出。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设备中。作为示例，特别是对于高斯光束，通过使用光束腰和纵向坐标之间的高斯关系，可以容易地导出光束直径或光束腰与对象的位置之间的关系。
该实施例可以特别地由评估设备使用，以便解决光束的光束横截面与对象的纵向位置之间的已知关系的模糊性。因此，即使从对象传播到检测器的光束的光束特性是完全或部分已知的，众所周知，在许多光束中，光束横截面在到达焦点之前变窄，然后再次变宽。因此，在光束具有最窄光束横截面的焦点之前和之后，出现沿光束传播轴的位置，其中光束具有相同的横截面。因此，作为示例，在焦点之前和之后的距离z0处，光束的横截面是相同的。因此，在仅使用具有特定光谱灵敏度的一个纵向光学传感器的情况下，在光束的总功率或强度已知的情况下，可以确定光束的特定横截面。通过使用该信息，可以确定相应的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位于焦点之前还是之后，需要附加信息，诸如对象和/或检测器的移动历史和/或关于检测器是否位于焦点之前或之后的信息。在典型情况下，可能不提供此附加信息。因此，可以获得附加信息以解决上述模糊性。因此，在评估设备通过评估纵向传感器信号识别出第一纵向光学传感器上的光束的光束横截面大于第二纵向光学传感器上的光束的光束横截面的情况下，其中第二纵向光学传感器位于第一纵向光学传感器后面，评估设备可以确定光束仍然变窄，并且第一纵向光学传感器的位置位于光束的焦点之前。相反，在第一纵向光学传感器上的光束的光束横截面小于第二纵向光学传感器上的光束的光束横截面的情况下，评估设备可以确定光束正在变宽并且第二纵向光学传感器的位置位于焦点后面。因此，通常，评估设备可以适于通过比较不同纵向传感器的纵向传感器信号来识别光束是否变宽或变窄。
关于通过采用根据本发明的评估设备确定关于对象的纵向位置的至少一个信息项的进一步细节，可以参考WO2014/097181 A1中的描述。因此，通常评估设备可以适于将光束横截面和/或光束直径与光束的已知光束特性进行比较，以便确定关于该对象的纵向位置的至少一个信息项，优选地根据光束的光束直径对于光束传播方向上的至少一个传播坐标的依赖性和/或光束的已知高斯分布。
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，评估设备还可以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，该至少一个横向光学传感器可以是像素化、分段式或大面积的横向光学传感器，也在WO2014/097181 A1中进一步概述。
替代地或另外地，根据本发明的检测器因此可以是或包括横向光学传感器。如本文所用，术语“横向光学传感器”通常是指适于确定从对象到行进到检测器的至少一个光束的横向位置的设备。关于术语“位置”，可以参考上面的定义。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上的至少一个坐标。作为示例，横向位置可以是由光束在垂直于光轴的平面中产生的光斑的位置，诸如在横向光学传感器的光敏传感器表面上。举例来说，平面中的位置可以以笛卡尔坐标和/或极坐标给出。其他实施例是可行的。对于横向光学传感器的潜在实施例，可以参考WO2014/097181 A1。然而，其他实施例也是可行的。
横向光学传感器可以提供至少一个横向传感器信号。这里，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。附加地或替代地，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以包括任意信号，该信号可以通过组合两个或多个单独信号来导出，例如通过平均两个或多个信号和/或通过形成两个或多个信号的商。
在WO 2014/097181 A1中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与第二电极之间。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，最优选地，一个或多个染料敏化有机太阳能电池(DSC，也称为染料太阳能电池)，诸如一种或多种固体染料敏化有机太阳能电池(s-DSC)。因此，检测器可以包括用作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)和用作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WO 2016/120392 A1中公开的另一实施例中，横向光学传感器可以包括光导材料层，优选无机光电导材料，例如上文和/或下文所述的光电导材料之一。优选地，光电导材料层可以直接或间接地施加到至少一个基板，该基板尤其包括透明导电氧化物，优选氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(SnO2：F；FTO)，或者氧化镁(MgO)，或钙钛矿透明导电氧化物，诸如SrVO3，或CaVO3，或者金属纳米线，特别是Ag纳米线。然而，其他材料也是可行的，特别是根据所需的透明光谱范围。在特定实施例中，可以另外应用包括绝缘、半导电或导电材料的中间层。
如上所述，可以存在至少两个电极用于记录横向光学信号。在优选实施例中，至少两个电极实际上可以以至少两个物理电极的形式布置，优选地，呈现T形的形式，其中每个物理电极可以包括导电材料。在横向光学传感器的实施例中，横向光学传感器的至少一个电极可以优选地是具有至少两个部分电极的分裂电极，其中横向光学传感器可以具有传感器区域，其中至少一个横向传感器信号可以指示传感器区域内的入射光束的x和/或y位置。传感器区域可以是光电检测器的面向对象的表面。传感器区域优选地可以垂直于光轴取向。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域的平面中产生的光斑的位置。通常，如本文所用，术语“部分电极”是指多个电极中的电极，适于测量电流和/或电压信号中的至少一个，优选独立于其他部分电极。因此，在提供多个部分电极的情况下，相应的电极适于经由至少两个部分电极提供多个电位和/或电流和/或电压，其可以独立地测量和/或使用。
横向光学传感器还可以适于根据通过部分电极的电流来产生横向传感器信号。因此，可以形成通过两个水平部分电极的电流比，从而产生x坐标，和/或可以形成通过垂直部分电极的电流比，从而产生y坐标。检测器，优选地横向光学传感器和/或评估设备，可以适于根据通过部分电极的至少一个电流比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他方式是可行的。
部分电极通常可以以各种方式限定，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置并且可以被一种或多种附加电极材料覆盖。这里，附加电极材料优选地可以是透明附加电极材料，例如透明金属和/或透明导电氧化物和/或最优选透明导电聚合物。
通过使用横向光学传感器，其中电极中的一个是具有三个或多个部分电极的分裂电极，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。这通常可能是由于以下事实：在从由于部分电极上的照射光而产生电荷的位置的途中可能发生欧姆损耗或电阻损耗。因此，除了部分电极之外，分裂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产生电荷的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产生电荷的位置，因此光束在传感器区域中的位置。关于确定光束在传感器区域中的位置的原理的细节，可以参考下面的优选实施例和/或WO 2014/097181 A1中公开的物理原理和设备选项以及其中的相应参考文献。
因此，横向光学传感器可以包括传感器区域，该传感器区域优选地对于从对象行进到检测器的光束是透明的。因此，横向光学传感器可以适于确定光束在一个或多个横向方向上的横向位置，例如在x方向和/或在y方向上。为此目的，至少一个横向光学传感器还可以适于产生至少一个横向传感器信号。因此，评估设备可以被设计为通过评估纵向光学传感器的横向传感器信号来生成关于对象的横向位置的至少一项信息。
本发明的另外实施例涉及从对象传播到检测器的光束的性质。如本文所用，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，在部分根据于本申请日期的有效版本的标准ISO-21348中，术语“可见光谱范围”通常是指380nm至760nm的光谱范围。术语“红外(IR)光谱范围”通常是指760nm至1000μm范围内的电磁辐射，其中760nm至1.4μm的范围通常被称为近红外(NIR)光谱范围，从1.5μm至15μm的范围被称为中红外(MIR)，从15μm至1000μm的范围被称为远红外(FIR)光谱范围。术语“紫外光谱范围”通常是指1nm至380nm范围内的电磁辐射，优选100nm至380nm范围内的电磁辐射。优选地，本发明中使用的光是可见光，即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传播方向的方向上具有预定延伸的光线的束。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光束参数表征，例如光束腰、瑞利(Rayleigh)长度或任何其他光束参数或其组合中的一个或多个，这些光束参数适合于表征光束直径和/或光束在空间中传播的发展。
光束可能被对象本身所接纳，即可能来自对象。附加地或替代地，光束的另一原点是可行的。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，例如通过使用一个或多个主光线或光束，例如具有预定特征的一个或多个主光线或光束。在后一种情况下，从对象传播到检测器的光束可以是被对象和/或连接到对象的反射设备反射的光束。
此外，检测器可以包括至少一个转移设备，例如光学透镜，特别是一个或多个折射透镜，特别是会聚的薄折射透镜，例如凸透镜或双凸薄透镜，和/或一个或多个凸面镜，其可以进一步沿公共光轴排列。最优选地，从对象出射的光束在这种情况下可以首先穿过至少一个转移设备，然后穿过传感器层，直到它最终可以照射在成像设备上。如本文所用，术语“转移设备”是指可以被配置成将从对象出射的至少一个光束转移到检测器内的传感器层的光学元件。因此，转移设备可以设计成将从对象传播到检测器的光馈送到传感器层，其中该馈送可以可选地通过成像的方式或者通过转移设备的非成像特性的其他方式来影响。特别地，转移设备还可以设计成在后者被馈送到传感器层之前收集电磁辐射。
另外，至少一个转移设备可具有成像特性。因此，转移设备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转移设备与对象之间的相对位置，例如距离。如本文所使用的，转移设备可以设计为使得从对象出射的电磁辐射完全转移到传感器区域，例如完全聚焦到传感器区域上，特别是如果对象布置在检测器的视觉范围中。
通常，检测器还可以包括至少一个成像设备，即能够获取至少一个图像的设备。成像设备可以以各种方式实施。因此，成像设备可以是例如检测器壳体中的检测器的一部分。然而，替代地或另外地，成像设备也可以布置在检测器壳体外部，例如作为单独的成像设备。可选地或另外地，成像设备也可以连接到检测器或甚至是检测器的一部分。在优选的布置中，检测器和成像设备沿着光束行进的共同光轴对准。因此，可以以光束穿过传感器层直到其照射成像设备的方式将成像设备定位在光束的光路中。但是，其他布置也是可能的。
如本文所用，“成像设备”通常被理解为能够生成对象或其一部分的一维、二维或三维图像的设备。特别地，具有或不具有至少一个可选成像设备的检测器可以完全或部分地用作相机，例如IR相机，或RGB相机，即设计用于在三个独立的连接上递送三种基本颜色的相机，三种基本颜色被指定为红色、绿色和蓝色。因此，作为示例，至少一个成像设备可以是或可以包括至少一个成像设备，该至少一个成像设备选自包括以下的组：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；全彩相机元件，优选全彩相机芯片。成像设备可以是或可以包括选自由单色成像设备、多色成像设备和至少一个全色成像设备组成的组中的至少一个设备。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敏感或其他技术来生成多色成像设备和/或全彩成像设备。特别地，与如上所述的横向光学传感器相比，成像设备通常可以表现出不透明的光学特性。成像设备的其他实施例也是可能的。
成像设备可以被设计成连续地和/或同时地成像对象的多个部分区域。举例来说，对象的部分区域可以是通过例如成像设备的分辨率极限来限定并且从其出射电磁辐射的对象的一维、二维或三维区域。在这种情况下，成像应该被理解为意味着从对象的相应部分区域出射的电磁辐射被馈送到成像设备中，例如通过检测器的至少一个可选的转移设备的方式。电磁射线可以由对象本身产生，例如以发光辐射的形式。可替换地或另外地，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，成像设备可以被设计成例如通过扫描方法顺序地成像，特别是使用至少一个行扫描和/或线扫描，顺序地对多个部分区域进行成像。然而，其他实施例也是可能的，例如其中同时对多个部分区域进行成像的实施例。成像设备被设计成在对象的部分区域的成像期间生成与部分区域相关联的信号，优选地是电子信号。信号可以是模拟和/或数字信号。举例来说，电子信号可以与每个部分区域相关联。因此，电子信号可以同时产生，或者以时间上交错的方式产生。举例来说，在行扫描或线扫描期间，可以生成与对象的部分区域对应的一系列电子信号，例如它们串联成线。此外，成像设备可以包括一个或多个信号处理设备，例如用于处理和/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自对象本身，但也可以可选地具有不同的原点并且从该原点传播到对象并随后朝向检测器传播。后一种情况可以例如受到所使用的至少一个照射源的影响。照射源可以以各种方式实施。因此，照射源可以是例如检测器壳体中的检测器的一部分。然而，可替代地或另外地，至少一个照射源也可以布置在检测器壳体外部，例如作为单独的光源。照射源可以与对象分开布置并从远处照射对象。可替换地或另外地，照射源也可以连接到对象或甚至是对象的一部分，使得例如从对象出射的电磁辐射也可以由照射源直接产生。举例来说，至少一个照射源可以布置在对象上和/或对象内，并且直接产生电磁辐射，通过该电磁辐射照射传感器区域。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。举例来说，可以在对象上布置至少一个红外发射器和/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。举例来说，至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管可以布置在对象上和/或对象中。照射源尤其可以包括一个或多个以下照射源：激光器，特别是激光二极管，但是原则上，可替换地或另外地，也可以使用其他类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；火焰源；热源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构光源；包括衍射光学元件的光源，包括微镜设备的光源，例如数字光处理器(DLP)。可替换地或另外地，也可以使用其他照射源。特别优选的是，照射源设计成产生一个或多个具有高斯光束轮廓的光束，至少大致例如在许多激光器中是这种情况。对于可选照射源的其他可能实施例，可以参考WO 2012/110924 A1或WO 2014/097181 A1。而且，其他实施例也是可行的。在此，尤其可以优选的是，当照射源可以呈现如下的光谱范围时，该光谱范围可以与纵向传感器的光谱灵敏度相关，特别是以确保由相应照射源可以照射的纵向传感器可以提供具有高强度的传感器信号，从而能够以足够的信噪比实现高分辨率评估的方式。
此外，检测器可以具有用于调制照射的至少一个调制设备，特别是用于周期性调制，特别是周期性光束中断设备。照射的调制应理解为是指其中改变照射的总功率的过程，优选地周期性地改变，特别是具有一个或多个调制频率。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。最小值可以是0，但也可以是>0，这样，例如，不必实现完全调制。调制可以例如在对象和传感器层之间的光束路径中实现，例如通过布置在所述光束路径中的至少一个调制设备。然而，替代地或另外地，调制也可以下面更详细地描述的用于照射对象的可选照射源与对象之间的光束路径中实现，例如通过布置在所述光束路径中的至少一个调制设备。也可以想到这些可能性的组合。至少一个调制设备可以包括例如光束斩波器或一些其他类型的周期性光束中断设备，例如包括至少一个中断器叶片或中断器轮，其优选地以恒定速度旋转并且因此可以周期性地中断照射。然而，替代地或另外地，还可以使用一种或多种不同类型的调制设备，例如基于电光效应和/或声光效应的调制设备。再次可替换地或另外地，至少一个可选的照射源本身也可以被设计为产生调制的照射，例如通过所述照射源本身具有调制的强度和/或总功率，例如周期性调制的总功率，以及/或通过所述照射源实施为脉冲照射源，例如脉冲激光。因此，举例来说，至少一个调制设备也可以完全或部分地集成到照射源中。可以想到各种可能性。
因此，检测器尤其可以设计成在不同调制的情况下检测至少两个传感器信号，特别是分别在不同调制频率下的至少两个纵向传感器信号。评估设备可以设计成从至少两个纵向传感器信号生成几何信息。如WO2012/110924 A1和WO 2014/097181 A1中所述，可以解决模糊和/或可以考虑例如照射的总功率通常是未知的的事实。举例来说，检测器可以被设计成引起对于对象和/或检测器的至少一个传感器区域的照射的调制，以频率0.05Hz至1MHz，例如0.1Hz至10kHz。如上所述，为此目的，检测器可以包括至少一个调制设备，其可以集成到至少一个可选的照射源中和/或可以独立于照射源。因此，至少一个照射源本身可以适于产生照射的调制，和/或可以存在至少一个独立的调制设备，例如至少一个斩波器和/或具有调制的传输率的至少一个设备，例如至少一个电光设备和/或至少一个声光设备。
根据本发明，如上所述，为了将至少一个调制频率应用于检测器可能是有利的。然而，仍然可以在不将调制频率应用于检测器的情况下直接确定纵向传感器信号。如下面将更详细地说明的，为了获得关于对象的期望纵向信息，在许多相关情况下可能不需要应用调制频率。结果，因此，检测器可以不需要包括调制设备，这可以进一步有助于空间检测器的简单且成本有效的设置。作为进一步的结果，空间光调制器可以在时间复用模式而不是频率复用模式或其组合模式下使用。
在本发明的另一方面，提出了一种装置，其包括根据前述实施例中任一个的放置在两个不同位置处的至少两个单独的检测器，每个检测器具有单独传感器层。在此，至少两个检测器优选地可以具有相同的光学性质，但是也可以彼此不同。此外，该装置还可以包括至少一个照射源。这里，可以通过使用产生初级光的至少一个照射源照射至少一个对象，其中至少一个对象弹性地或非弹性地反射初级光，从而产生多个光束，这些光束传播到至少两个检测器中的一个。该至少一个照射源可以形成或不形成该至少两个检测器中的每个检测器的组成部分。举例来说，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其中采用至少两个检测器，优选两个相同的检测器来获取深度信息的应用，特别是用于提供扩展单个检测器的固有测量体积的测量体积的应用。
在这方面，单独检测器可以优选地与另一单独检测器间隔开，以便允许获取可能与其他单独检测器拍摄的图像不同的单独图像。特别地，单独检测器可以以准直的布置在分开的光束路径中布置，以便产生单个圆形的三维图像。因此，单独检测器可以以它们平行于光轴定位的方式对准，并且另外可以在垂直于检测器的光轴的方位上呈现单独的位移。在此，可以通过适当的措施来实现对准，例如通过调节单独检测器和/或相应的转移元件的位置和方位。因此，两个单独的检测器可以优选地以它们能够产生或增加深度信息的感知的方式间隔开，尤其是以可以通过组合从具有重叠视野的两个光学检测器导出的视觉信息而获得深度信息的方式，例如通过双目视觉获得的视觉信息。为此目的，单独的检测器可以优选地彼此间隔开1cm至100cm，优选10cm至25cm的距离，如在垂直于光轴的方向上确定的。如这里所使用的，本实施例中提供的检测器尤其可以是下面将更详细地描述的“立体系统”的一部分。除了允许立体视觉之外，主要基于使用多于一个检测器的立体系统的另外的特定优点尤其可以包括总强度的增加和/或更低的检测阈值。
在本发明的另一方面，提供了一种装置，该装置包括如本文件中其他地方所述的光学检测器和电路载体设备，电路载体设备优选是印刷电路板(PCB)，其可以被设计成机械地支撑和电连接检测器。这里，可以将开口引入到电路载体设备中，并且被设计成接收入射光束的光学滤波器可以优选地放置在开口处。
这种布置特别可以适于最小化杂散光进入检测器。为此目的，可以设置孔径光阑以便位于开口附近。这里，孔径光阑尤其可以设计成通过如上所述的电路载体设备中的开口来阻止杂散光进入光学滤波器。举例来说，孔径光阑尤其可以通过采用铜迹线形成，该铜迹线可以位于开口周围的电路载体设备上。
在本发明的另一方面，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界面。所提出的人机界面可以利用以下事实：上述一个或多个实施例中或者如下面进一步详细描述的上述检测器可以由一个或多个用户用于向机器提供信息和/或命令。因此，优选地，人机界面可以用于输入控制命令。
人机界面包括根据本发明的至少一个检测器，诸如根据上面公开的一个或多个实施例和/或根据下面进一步详细公开的一个或多个实施例，其中人机界面被设计成借助于检测器生成用户的至少一个几何信息项，其中人机界面被设计成将几何信息分配给至少一个信息项，特别是至少一个控制命令。
在本发明的另一方面，公开了一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐设备。如这里所使用的，娱乐设备是可以用于一个或多个用户的休闲和/或娱乐目的的设备，在下文中也称为一个或多个玩家。作为示例，娱乐设备可以用于游戏，优选地计算机游戏。附加地或替代地，娱乐设备还可以用于其他目的，例如用于锻炼、运动、物理治疗或一般的运动跟踪。因此，娱乐设备可以实现为计算机、计算机网络或计算机系统，或者可以包括运行一个或多个游戏软件程序的计算机、计算机网络或计算机系统。
娱乐设备包括根据本发明的至少一个人机界面，例如根据上面公开的一个或多个实施例和/或根据下面公开的一个或多个实施例。娱乐设备被设计成能够通过人机界面使玩家输入至少一个信息项。该至少一个信息项可以被发送到娱乐设备的控制器和/或计算机，和/或可以由娱乐设备的控制器和/或计算机使用。
在本发明的另一方面，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。如这里所使用的，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设备。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的未来位置的信息。另外，跟踪系统可以具有至少一个跟踪控制器，其可以完全或部分地体现为电子设备，优选地作为至少一个数据处理设备，更优选地作为至少一个计算机或微控制器。同样，至少一个跟踪控制器可以包括至少一个评估设备和/或可以是至少一个评估设备的一部分和/或可以完全或部分地与至少一个评估设备相同。
跟踪系统包括根据本发明的至少一个检测器，诸如在上面列出的一个或多个实施例中公开的和/或如下面的一个或多个实施例中公开的至少一个检测器。跟踪系统还包括至少一个跟踪控制器。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。跟踪控制器适于跟踪对象的一系列位置，每个位置包括关于在特定时间点对象的位置的至少一个信息项。
跟踪系统还可以包括可连接到对象的至少一个信标设备。对于信标设备的潜在定义，可以参考WO 2014/097181 A1。跟踪系统优选地适于使得检测器可以生成关于至少一个信标设备的对象的位置的信息，特别是生成关于对象的位置的信息，该对象包括呈现特定光谱灵敏度的特定信标设备。因此，可以通过本发明的检测器跟踪表现出不同光谱灵敏度的多于一个的信标，优选地以同时的方式。这里，信标设备可以完全或部分地体现为有源信标设备和/或无源信标设备。作为示例，信标设备可以包括至少一个照射源，其适于产生传输到检测器的至少一个光束。附加地或替代地，信标设备可以包括至少一个反射器，该至少一个反射器适于反射由照射源产生的光，从而产生要传输到检测器的反射光束。
在本发明的另一方面，提供了一种用于确定至少一个对象的至少一个位置的扫描系统。如这里所使用的，扫描系统是一种适于发射至少一个光束的设备，该至少一个光束被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面处的至少一个点，并且用于生成关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一个信息项。为了生成关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一个信息项，扫描系统包括根据本发明的至少一个检测器，例如如在上面列出的一个或多个实施例中所公开的和/或如下面的一个或多个实施例中所公开的至少一个检测器。
因此，扫描系统包括至少一个照射源，该至少一个照射源适于发射至少一个光束，该光束被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面处的至少一个点。如这里所使用的，术语“点”指的是对象表面的一部分上的小区域，其可以例如由扫描系统的用户选择，以由照射源进行照射。优选地，点可以表现如下的尺寸：一方面，尺寸可以尽可能小，以便允许扫描系统确定扫描系统所包括的照射源与可以尽可能精确地定位的点所在的对象的表面部分之间的距离的值，另一方面，尺寸可以尽可能大，以便允许扫描系统的用户或扫描系统本身，特别是通过自动过程，以检测对象的表面相关部分上点的存在。
为此目的，照射源可以包括人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源，例如至少一个发光二极管，特别是有机和/或无机发光二极管。由于它们通常定义的光束轮廓和其他可操作性的性质，特别优选使用至少一个激光源作为照射源。在此，优选地可以使用单个激光源，特别是在提供可以由用户容易地存储和运输的紧凑扫描系统可能是重要的情况下。因此，照射源可以优选地是检测器的组成部分，因此可以特别地集成到检测器中，例如集成到检测器的壳体中。在优选实施例中，特别是扫描系统的壳体可以包括至少一个显示器，该至少一个显示器被配置用于向用户提供距离相关信息，例如以易于阅读的方式。在另一优选实施例中，特别地，扫描系统的壳体可以另外包括至少一个按钮，该按钮可被配置用于操作与扫描系统相关的至少一个功能，例如用于设置一个或多个操作模式。在另一优选实施例中，特别地，扫描系统的壳体可以另外包括至少一个紧固单元，该紧固单元可以被配置用于将扫描系统紧固到另一表面，例如橡胶脚、底板或墙壁保持器，例如包括磁性材料，特别是用于提高距离测量精度和/或用户对于扫描系统的可操作性。
在特别优选的实施例中，扫描系统的照射源因此可以发射单个激光束，可以配置用于照射位于对象表面处的单个点。通过使用根据本发明的至少一个检测器，可以因此生成关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一个信息项。因此，优选地，可以确定由扫描系统包括的照射系统与由照射源产生的单个点之间的距离，例如通过采用由至少一个检测器包括的评估设备。然而，扫描系统还可以包括附加的评估系统，该附加的评估系统尤其可以适用于此目的。替代地或另外地，可以考虑扫描系统的尺寸，特别是扫描系统的壳体的尺寸，并且因此可以替换地确定扫描系统的壳体上的特定点(例如壳体的前边缘或者后边缘)与单个点之间的距离。
可替换地，扫描系统的照射源可以发射两个单独的激光束，这两个激光束可以配置成在光束发射方向之间提供相应的角度，例如直角，从而可以照射位于相同对象的表面或两个单独对象的两个不同表面处的两个相应的点。然而，两个单独激光束之间的相应角度的其他值也是可行的。特别地，该特征可以用于间接测量功能，例如用于导出可能不能直接访问的间接距离，例如由于扫描系统和点之间存在一个或多个障碍物或者以其他方式很难达到。举例来说，通过测量两个单独的距离并通过使用毕达哥拉斯(Pythagoras)公式导出高度来确定对象高度的值是可行的。特别地，为了能够相对于对象保持预定水平，扫描系统还可以包括至少一个调平单元，特别是集成的气泡瓶，其可以由用户用于保持预定水平。
作为另一替代方案，扫描系统的照射源可以发射多个单独的激光束，例如激光束阵列，其可以相对于彼此呈现相应的间距，特别是规则的间距，并且可以是以这样的方式进行布置，以便产生位于至少一个对象的至少一个表面上的点阵列。为此目的，可以提供特别适配的光学元件，例如分束装置和反射镜，其可以允许产生所描述的激光束阵列。
因此，扫描系统可以提供放置在一个或多个对象的一个或多个表面上的一个或多个点的静态布置。或者，扫描系统的照射源，特别是一个或多个激光束，例如上述激光束阵列，可以配置成提供一个或多个光束，该一个或多个光束可以随时间呈现变化的强度和/或可以在一段时间内经受交替的发射方向。因此，照射源可以被配置为，通过使用由扫描设备的至少一个照射源产生的具有交替特征的一个或多个光束，来扫描至少一个对象的至少一个表面的一部分作为图像。特别地，扫描系统因此可以使用至少一个行扫描和/或线扫描，例如顺序地或同时地扫描一个或多个对象的一个或多个表面。因此，扫描系统可以适于通过测量三个或更多个点来测量角度，或者扫描系统可以适于测量使用传统的测量棒几乎难以接近的角落或狭窄区域，例如屋顶的山墙。
作为非限制性示例，扫描系统可以附接到三脚架并指向具有多个角落和表面的对象或区域。一个或多个可灵活移动的激光源连接到扫描系统。移动一个或多个激光源，使得它们照射感兴趣的点。当按下扫描系统上的指定按钮时，测量照射点相对于扫描系统的位置，并且经由无线接口将位置信息发送到移动电话。位置信息存储在移动电话应用中。移动激光源以照射另外的感兴趣点，该另外的感兴趣点的位置被测量并传输到移动电话应用。移动电话应用可以通过将相邻点与平面表面连接来将该组点变换为3d模型。可以进一步存储和处理3d模型。测量的点或表面之间的距离和/或角度可以直接显示在连接到扫描系统的显示器上或者显示在其中位置信息发送到其上的移动电话。
作为非限制性示例，扫描系统可以包括两个或更多个柔性可移动激光源以投射点，并且另一投射线的可移动激光源。该线可以用于沿着线布置两个或更多个激光光斑，并且扫描设备的显示器可以显示诸如以相等距离沿着线布置的两个或更多个激光光斑之间的距离。在两个激光光斑的情况下，可以使用单个激光源，而使用一个或多个分束器或棱镜来修改投射点的距离，其中可以移动分束器或棱镜，使得投射的激光光斑分开或靠近在一起。此外，扫描系统可以适于投射其他图案，例如直角、圆形、正方形、三角形等，沿着该图案可以通过投射激光光斑并测量它们的位置来进行测量。
作为非限制性示例，扫描系统可以适于用工具支持工作，例如木材或金属加工工具，例如锯、钻探工具等。因此，扫描系统可以适于测量两个相反方向上的距离，并在显示器中显示两个测量距离或距离之和。此外，扫描系统可以适于测量到表面边缘的距离，使得当扫描系统放置在表面上时，激光点沿着表面自动移动远离扫描系统，直到距离测量显示由于拐角或表面边缘引起的突然变化。这使得在扫描设备放置在木板上但远离其端部时可以测量木板的端部的距离。此外，扫描系统可以测量木板在一个方向上的端部的距离，并且在相反方向上以指定距离投射线或圆或点。扫描系统可以适于根据在相反方向上测量的距离，例如取决于预定的总和距离，将线或圆或点投射到一定距离。这允许在投射位置处使用诸如锯或钻探工具，同时将扫描系统放置在距工具的安全距离处，并且同时使用工具在距木板边缘预定距离处执行处理。此外，扫描系统可以适于以预定距离在两个相反方向上投射点或线等。当距离之和改变时，只有一个投射距离改变。
作为非限制性示例，扫描系统可以适于放置在表面上，例如执行任务的表面，例如切割、锯切、钻孔等，并且将线以预定距离投射到表面上，该预定距离可以诸如利用扫描设备上的按钮进行调整。
在本发明的另一方面，提供了一种用于产生至少一个对象的至少一个单个圆形三维图像的立体系统。如本文所使用的，如上文和/或下文所公开的立体系统可以包括至少两个FiP传感器作为纵向光学传感器，其中第一FiP传感器可以包括在跟踪系统中，特别是根据本发明的跟踪系统中，第二FiP传感器可以包括在扫描系统中，特别是在根据本发明的扫描系统中。这里，FiP传感器可以优选地以准直布置在分开的光束路径中布置，例如通过将FiP传感器平行于光轴对准并且垂直于立体系统的光轴单独地移位。因此，FiP传感器可以能够生成或增加深度信息的感知，尤其是通过组合来自单独FiP传感器的视觉信息来获得深度信息，其中单独FiP传感器具有重叠视场并且优选地敏感于单独的调制频率。为此目的，单独FiP传感器可以优选地在垂直于光轴的方向上确定的彼此间隔1cm至100cm，优选10cm至25cm的距离。在该优选实施例中，跟踪系统因此可以用于确定调制的活动目标的位置，而适于将一个或多个点投射到一个或多个对象的一个或多个表面上的扫描系统可以是用于产生关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一个信息项。另外，立体系统还可以包括单独的位置敏感设备，其适于产生关于图像内的至少一个对象的横向位置的信息项，如本申请中其他地方所述。
除了允许立体视觉之外，主要基于使用多于一个纵向光学传感器的立体系统的进一步特定优点尤其可以包括总强度的增加和/或更低的检测阈值。此外，在包括至少两个常规位置敏感设备的常规立体系统中，必须通过应用相当大的计算量来确定相应图像中的对应像素，而在根据本发明的包括至少两个FiP传感器的立体系统中，通过使用FiP传感器记录相应图像中的对应像素，其中每个FiP传感器可以以不同的调制频率操作，显然可以相对于彼此分配。因此，可以强调的是，根据本发明的立体系统可以允许以减少的努力产生关于对象的纵向位置以及对象的横向位置的至少一个信息项。
关于立体系统的进一步细节，可以分别参考跟踪系统和扫描系统的描述。
在本发明的另一方面，公开了一种用于对至少一个对象成像的相机。该相机包括至少一个根据本发明的检测器，例如在上面给出的一个或多个实施例中公开的或在下面进一步详细给出的。因此，检测器可以是拍摄设备的一部分，特别是数码相机的一部分。具体地，检测器可以用于3D摄影，特别是用于数字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。如这里所使用的，术语“摄影”通常是指获取至少一个对象的图像信息的技术。如本文进一步使用的，“相机”通常是适于执行拍摄的设备。如本文进一步使用的，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，电信号优选地是数字电信号。如本文进一步使用的，术语“3D摄影”通常是指在三个空间维度上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拍摄的设备。相机通常可以适于获取单个图像，例如单个3D图像，或者可以适于获取多个图像，例如图像序列。因此，相机也可以是适用于视频应用的视频相机，例如用于获取数字视频序列。
因此，通常，本发明还涉及用于对至少一个对象成像的相机，具体地是数字相机，更具体地是3D相机或数字3D相机。如上所述，如本文所使用的术语“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者用于获取多个图像，例如图像序列，优选地用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。
在本发明的另一方面，公开了一种制造光学检测器的方法。该方法优选地可以用于制造或生产根据本发明的至少一个检测器，诸如根据本文中其他地方下面将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，这些步骤可以以给定顺序或以不同顺序执行。此外，可以提供未列出的附加方法步骤。除非另外明确指出，否则可以至少部分地同时执行两个或更多个或甚至所有方法步骤。此外，两个或更多个或甚至所有方法步骤可以重复执行两次或甚至两次以上。
根据本发明的方法包括以下步骤：
a)提供具有至少第一表面和第二表面的光学滤波器，第二表面相对于第一表面相对设置，其中光学滤波器设计用于允许由第一表面接收的入射光束穿过光学滤波器到达第二表面，从而通过修改入射光束的光谱成分来产生修改光束；
b)通过在光学滤波器的第二表面上沉积光敏材料来产生传感器层，其中传感器层被设计成以取决于修改光束对于传感器层的照射的方式产生至少一个传感器信号；和
c)提供评估设备，该评估设备设计成通过评估传感器信号来产生由入射光束提供的至少一个信息项。
如上所述，光学滤波器可以优选地选自包括以下滤波器的组：带通滤波器、长通滤波器、短通滤波器、单色滤波器、摄影滤波器、偏振滤波器和带阻滤波器。特别地，光学滤波器是彩色玻璃滤波器、染色聚合物滤波器、金属网滤波器、中性密度滤波器或光学干涉滤波器之一。此外，光学滤波器还可以适于修改入射光的传播方向，以便通过使用合适的光学元件，使修改的光束具有相对于入射光束不同的传播方向，其中的合适的光学元件适于作为整体，例如棱镜或倾斜表面，或局部地，诸如通过微透镜、微槽、漫射器或光束整形器，对于光束进行修改。替代地或另外地，通过使用合适的光学元件，例如四分之一波片、偏振器或交叉偏振器，修改穿过光学滤波器的光束的至少一种类型的偏振是可行的。可替代地或另外地，可以通过使用可以引起上转换或下转换的非线性光学效应，例如荧光发光体、荧光聚光器或上转换磷光体，来修改光的波长和/或传播方向。然而，进一步的实施例也是可行的。这里，所提供的光学滤波器可以包括电绝缘基板或半导电基板中的一种，其中用于光学滤波器的基板可以包括玻璃、硅(Si)、硅树脂、透明导电氧化物(TCO)或透明的有机聚合物中的至少一种。光学滤波器也可以与基板相同，从而包括半透明玻璃、染色玻璃、半透明聚合物或染色聚合物。
在特别优选的实施例中，传感器层可以直接或间接地应用于光学滤波器，优选地以在光学滤波器与传感器层之间不留下或产生间隙的方式。为此目的，可以通过使用沉积方法施加传感器层，其中沉积方法选自包括以下方法的组：真空蒸发、溅射、原子层沉积、化学气相沉积、喷雾热解、电沉积、阳极氧化、电转换、化学镀浸渍生长、连续离子吸附和反应、分子束外延、分子气相外延、液相外延、喷墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、丝网印刷、模板印刷、缝模涂布、刮刀涂布和溶液-气体界面技术。
在特定实施例中，可以在基板与传感器层之间放置另外的中间层。对于附加的中间层的进一步细节，可以参考本文提供的中间层的描述。
如上所述，期望的检测器通常被设计成以取决于入射光束对传感器层的照射的方式来产生至少一个传感器信号。为此目的，可以进一步提供适于电接触传感器层的至少两个电触点。通常，可以在方法步骤a)至c)中的任何一个之前或期间提供电触点。在特别优选的实施例中，可以通过使用蒸发的金属层来提供电触点，诸如通过已知的蒸发技术，其中金属层可以特别地包括银、铝、铂、镁、铬、钛、金或石墨烯中的一种或多种。可替换地，电触点可以通过电镀或化学沉积工艺提供，例如化学镀Ni、化学镀Au、电镀Ni或电镀Au。
另外，覆盖层可以以它也可以完全或部分地覆盖电触点的方式沉积在传感器层上。在该特定实施例中，电触点至少部分地，优选地完全被覆盖层覆盖，因此，覆盖层通过使用导电引线，优选地以导线的形式，特别是Au、Al、或者Cu导线，结合到至少一个外部连接，其中导电引线尤其可以通过覆盖层结合到电触点。举例来说，覆盖层覆盖的Au触点随后可以通过引线结合而接触。
如上所述，至少一个附加层可以进一步沉积在覆盖层或其分区上。这里，附加层可以选择为或包括附加光学滤波器层、抗反射层、粘合层、包封层、耐刮擦层、亲水层、疏水层、自清洁层、防雾层或导电层中的至少一种。
另外，关于光学检测器的制造过程的进一步细节可以在本文的其他地方找到。
根据本发明的设备可以与表面安装技术封装结合使用，例如凸点芯片载体、陶瓷无引线芯片载体、无引线芯片载体、含铅芯片载体、含铅陶瓷芯片载体、双无铅芯片载体、塑料含铅芯片载体、封装芯片载体上的封装等。此外，根据本发明的设备可以与标准通孔或源安装技术半导体封装结合使用，例如DO-204、DO-213、金属电极无叶面、DO-214、SMA、SMB、SMC、GF1、SOD、SOT、TSOT、TO-3、TO-5、TO-8、TO-18、TO-39、TO-46、TO-66、TO-92、TO-99、TO-100、TO-126、TO-220、TO-226、TO-247、TO252、TO-263、TO-263THIN、SIP、SIPP、DFN、DIP、DIL、扁平封装、SO、SOIC、SOP、SSOP、TSOP、TSSOP、ZIP、LCC、PLCC、QFN、QFP、QUIP、QUIL、BGA、eWLB、LGA、PGA、COB、COF、COG、CSP、倒装芯片、PoP、QP、UICC、WL-CSP、WLP、MDIP、PDIP、SDIP、CCGA、CGA、CERPACK、CQGP、LLP、LGA、LTCC、MCM、MICRO SMDXT等。此外，根据本发明的设备可以与诸如OPGA、FCPGA、PAC、PGA、CPGA等的引脚栅格阵列(PGA)结合使用。此外，根据本发明的设备可以与扁平封装结合使用，例如CFP、CQFP、BQFP、DFN、ETQFP、PQFN、PQFP、LQFP、QFN、QFP、MQFP、HVQFP、SIDEBRAZE、TQFP、TQFN、VQFP、ODFN等。此外，根据本发明的设备可以与小轮廓封装结合使用，例如SOP、CSOP MSOP、PSOP、PSON、PSON、QSOP、SOIC、SSOP、TSOP、TSSOP、TVSOP、μMAX、WSON等。此外，根据本发明的设备可以与芯片级封装结合使用，例如CSP、TCSP、TDSP、MICRO SMD、COB、COF、COG等。此外，根据本发明的设备可以与球栅阵列结合使用，例如FBGA、LBGA、TEPBGA、CBGA、OBGA、TFBGA、PBGA、MAP-BGA、UCSP、μBGA、LFBGA、TBGA、SBGA、UFBGA等。此外，根据本发明的设备可以与诸如SiP、PoP、3D-SiC、WSI、邻近通信等多芯片封装中的芯片的其他电子器件组合。有关集成电路封装的其他信息，可以参考以下来源
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_integrated_circuit_packaging_types或者
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_integrated_circuit_package_dimensions。
在本发明的另一方面，公开了根据本发明的检测器的使用。其中，提出了将检测器用于确定对象的位置，特别是对象的横向位置的用途，特别是用于选自包括以下的组的用途：位置测量，尤其是交通技术；娱乐应用；安全应用；人机界面应用；跟踪应用；扫描应用；立体视觉应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的地图绘制应用；用于车辆的归航或跟踪信标检测器；具有热特征(比背景更热或更冷)的对象的位置测量；机器视觉应用；机器人应用。
因此，通常，根据本发明的设备，例如检测器，可以应用于各种使用领域。具体地，检测器可以应用于选择包括以下应用的组中的用途：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安全应用；人机界面应用；跟踪应用；摄影应用；制图应用；用于生成至少一个空间的地图的地图绘制应用；用于车辆的归航或跟踪信标检测器；移动应用；网络摄像机；音频设备；杜比环绕音响系统；计算机外围设备；游戏应用；相机或视频应用；监视应用；汽车应用；运输应用；物流应用；车辆应用；飞机应用；船舶应用；航天器应用；机器人应用；医疗应用；体育应用；建筑应用；构造应用；制造应用；机器视觉应用；与从飞行时间检测器、雷达、激光雷达、超声波传感器或干涉测量法中选择的至少一种传感技术结合使用的用途。附加地或替代地，可以命名本地和/或全局定位系统中的应用，尤其是基于地标的定位和/或导航，特别是用于汽车或其他交通工具(例如火车、摩托车、自行车、货物运输卡车)，机器人或供行人使用。此外，室内定位系统可以被称为潜在应用，例如用于家庭应用和/或用于制造、物流、监视或维护技术中的机器人。
因此，首先，根据本发明的设备可以用于移动电话、平板电脑、笔记本电脑、智能面板或其他固定或移动或可穿戴计算机或通信应用。因此，根据本发明的设备可以与至少一个有源光源组合，例如发射可见光范围或红外光谱范围内的光的光源，以便提高性能。因此，作为示例，根据本发明的设备可以用作相机和/或传感器，例如与用于扫描和/或检测环境、对象和生物的移动软件相结合。根据本发明的设备甚至可以与诸如常规相机的2D相机组合，以便增加成像效果。根据本发明的设备还可以用于监视和/或用于记录目的，或者用作控制移动设备的输入设备，尤其是与语音和/或手势识别相结合。因此，具体地，作为也称为输入设备的人机界面发挥作用的根据本发明的设备可以用在移动应用中，例如用于通过移动设备(例如移动电话)控制其他电子设备或组件。作为示例，包括根据本发明的至少一个设备的移动应用可以用于控制电视机、游戏机、音乐播放器或音乐设备或其他娱乐设备。
此外，根据本发明的设备可以用在网络摄像头或用于计算应用的其他外围设备中。因此，作为示例，根据本发明的设备可以与用于成像、记录、监测、扫描或运动检测的软件结合使用。如在人机界面和/或娱乐设备的上下文中所概述的，根据本发明的设备对于通过面部表情和/或身体表达给出命令特别有用。根据本发明的设备可以与其他输入生成设备组合，例如，鼠标、键盘、触摸板、麦克风等。此外，根据本发明的设备可以用在用于游戏的应用中，例如通过使用网络摄像头。此外，根据本发明的设备可以用在虚拟训练应用和/或视频会议中。此外，根据本发明的设备可以用于识别或跟踪虚拟或增强现实应用中使用的手、手臂或对象，尤其是佩戴头戴式显示器时。
此外，如上面部分解释的，根据本发明的设备可以用在移动音频设备、电视设备和游戏设备中。具体地，根据本发明的设备可以用作电子设备、娱乐设备等的控件或控制设备。此外，根据本发明的设备可以用于眼睛检测或眼睛跟踪，例如2D和3D显示技术，尤其是用于增强现实应用的透明显示器和/或用于识别是否正在观看显示器和/或从哪个角度观看显示器。此外，根据本发明的设备可以与虚拟或增强现实应用结合用于探索房间、边界、障碍物，尤其是在佩戴头戴式显示器时。
此外，根据本发明的设备可以用在数码相机中或者作为数码相机使用，例如DSC相机，和/或用在反射相机中或者作为反射相机使用，例如SLR相机。对于这些应用，可以参考如上所述的根据本发明的设备在诸如移动电话的移动应用中的使用。
此外，根据本发明的设备可以用于安全或监视应用。因此，作为示例，根据本发明的至少一个设备可以与一个或多个数字和/或模拟电子设备进行组合，如果对象在预定区域内或之外则数字和/或模拟电子设备将给出信号(例如，用于银行或博物馆中的监视应用)。具体地，根据本发明的设备可以用于光学加密。通过使用根据本发明的至少一个设备的检测可以与其他检测设备组合以补充波长，例如IR、X射线、UV-VIS、雷达或超声检测器。根据本发明的设备还可以与有源红外光源组合，以允许在低光环境中进行检测。与有源检测器系统相比，根据本发明的设备通常是有利的，特别是因为根据本发明的设备避免主动发送可以由第三方检测到的信号，如是例如在雷达应用、超声波应用、激光雷达或类似的有源检测器设备中的情况。因此，通常，根据本发明的设备可以用于移动对象的未识别和不可检测的跟踪。另外，与常规设备相比，根据本发明的设备通常不易于操纵和刺激。
此外，考虑到通过使用根据本发明的设备进行3D检测的容易性和准确性，根据本发明的设备通常可以用于面部、身体和人的识别和辨识。其中，根据本发明的设备可以与其他检测装置组合以用于识别或个性化目的，例如密码、指纹、虹膜检测、语音识别或其他手段。因此，通常，根据本发明的设备可以用在安全设备和其他个性化应用中。
此外，根据本发明的设备可以用作用于产品识别的3D条形码读取器。
除了上面提到的安全和监视应用之外，根据本发明的设备通常可以用于监视和监控空间和区域。因此，根据本发明的设备可以用于测量和监控空间和区域，并且作为示例，用于在侵犯禁止区域的情况下触发或执行警报。因此，通常，根据本发明的设备可以用于建筑物监视或博物馆中的监视目的，可选地与其他类型的传感器组合，例如与运动或热传感器组合，与图像增强器或图像增强设备和/或光电倍增管组合。此外，根据本发明的设备可以用在公共场所或拥挤的空间中以检测潜在的危险活动，例如犯罪行为，例如在停车场中盗窃或者在机场中盗窃无人看管对象，例如无人看管的行李。
此外，根据本发明的设备可以有利地应用于诸如视频和便携式摄像机应用的相机应用中。因此，根据本发明的设备可以用于运动捕捉和3D影像记录。其中，根据本发明的设备通常提供优于常规光学设备的许多优点。因此，根据本发明的设备通常需要较低复杂性的光学部件。因此，作为示例，与常规光学设备相比，可以减少透镜的数量，例如通过提供仅具有一个透镜的根据本发明的设备。由于复杂性降低，非常紧凑的设备是可能的，例如用于移动使用。具有两个或更多个高质量透镜的常规光学系统通常是繁杂的，例如由于一般需要大量的分束器。此外，根据本发明的设备通常可以用于聚焦/自动聚焦设备，例如自动聚焦相机。此外，根据本发明的设备还可以用于光学显微镜，特别是在共聚焦显微镜中。
此外，根据本发明的设备通常能够应用于汽车技术和运输技术的技术领域。因此，作为示例，根据本发明的设备可以用作距离和监测传感器，例如用于自适应巡航控制、紧急制动辅助、车道偏离警告、环绕视图、盲点检测、交通标志检测、交通标志识别、车道识别、后方交叉路口警报，用于根据前方行驶的接近交通或车辆来调整头灯强度和范围的光源识别，自适应前照灯系统，远光头灯的自动控制，前照灯系统中的自适应截止灯，无眩光远光前照射系统，通过前照灯照射、后交叉路口交通警报和其他驾驶员辅助系统，例如高级驾驶员辅助系统或其他汽车和交通应用，来标记动物、障碍物等。此外，根据本发明的设备可以用在驾驶员辅助系统中，该驾驶员辅助系统尤其可以适于预先预测驾驶员的操纵以避免碰撞。此外，根据本发明的设备还可以用于速度和/或加速度测量，例如通过分析通过使用根据本发明的检测器获得的位置信息的第一和第二时间导数。该特征通常可适用于汽车技术、运输技术或一般交通技术。在其他技术领域中的应用是可行的。室内定位系统中的特定应用可以是检测乘客在运输中的定位，更具体地是电子控制，例如安全气囊的安全系统的使用。在此，尤其可以在乘客可能以使用气囊可能对乘客造成伤害，特别是严重伤害的方式位于车辆中的情况下，防止使用气囊。此外，在诸如汽车、火车、飞机等的车辆中，尤其是在自动驾驶车辆中，根据本发明的设备可以用于确定驾驶员是注意交通还是分心、睡着或疲劳，或者无法驾驶，例如由于饮酒或服用其他药物。
在这些或其他应用中，通常，根据本发明的设备可以用作独立设备或与其他传感器设备组合使用，例如与雷达和/或超声设备组合。具体地，根据本发明的设备可以用于自动驾驶和安全问题。此外，在这些应用中，根据本发明的设备可以与红外传感器、作为声波传感器的雷达传感器、二维相机或其他类型的传感器结合使用。在这些应用中，根据本发明的设备的普遍无源特性是有利的。因此，由于根据本发明的设备通常不需要发射信号，因此可以避免利用其他信号源干扰有源传感器信号的风险。具体地，根据本发明的设备可以与识别软件组合使用，例如标准图像识别软件。因此，由根据本发明的设备提供的信号和数据通常易于处理，因此与诸如LIDAR的已建立的立体视觉系统相比，通常需要更低的计算能力。考虑到低空间需求，根据本发明的设备，例如照相机，可以放置在车辆的几乎任何地方，例如窗口屏幕上或后面、前罩、保险杠上、灯上、镜子上或其他地方等。根据本发明的各种检测器，例如基于本发明公开的效果的一个或多个检测器，可以进行组合，例如以便允许自动驾驶车辆或者为了提高主动安全概念的性能。因此，根据本发明的各种设备可以与根据本发明的一个或多个其他设备和/或常规传感器组合，例如在后窗、侧窗或前窗等窗户中，在保险杠上或在灯上。
根据本发明的至少一个设备，诸如根据本发明的至少一个检测器，与一个或多个雨水检测传感器的组合也是可能的。这是因为如下事实：根据本发明的设备通常优于诸如雷达的常规传感器技术，特别是在大雨期间。根据本发明的至少一个设备与诸如雷达的至少一种传统的传感技术的组合可以允许软件根据天气条件选择正确的信号组合。
此外，根据本发明的设备通常可以用作刹车辅助和/或停车辅助和/或用于速度测量。速度测量可以集成在车辆中或者可以在车辆外部使用，例如以便测量交通控制中的其他车辆的速度。此外，根据本发明的设备可以用于检测停车场中的免费停车位。
此外，根据本发明的设备通常可以用于视觉，特别是用于在困难的可视性条件下的视觉，例如夜视、雾视或烟雾视觉。为了达到这个目的，检测器可以至少在如下的波长范围内是敏感的，在该波长范围内，诸如存在于烟或烟雾中的颗粒的小颗粒，或者诸如存在于雾、薄雾或霾中的液滴的小液滴不会反射入射光束或仅其小分区。众所周知，在入射光束的波长分别超过颗粒或液滴的尺寸的情况下，入射光束的反射可以很小或疏忽。此外，可以通过检测由身体和对象发射的热辐射来实现视觉。因此，检测器可以在红外(IR)光谱范围内特别敏感，优选地在中红外(MidIR)光谱范围内，因此，即使在夜晚、烟雾、烟、雾、薄雾或霾中也可以提供良好的可见度。
此外，根据本发明的设备可以用于医疗系统和运动的领域。因此，在医疗技术领域，可以命名例如用在内窥镜中的手术机器人，因为如上所述，根据本发明的设备可以仅需要小体积并且可以集成到其他设备中。具体地，具有至多一个镜头的根据本发明的设备可以用于在诸如内窥镜的医疗设备中捕获3D信息。此外，根据本发明的设备可以与适当的监测软件组合，以便能够跟踪和分析运动。这可以允许例如内窥镜或手术刀的医疗设备的位置与医学成像的结果的即时覆盖，其中来自医学成像的结果诸如从磁共振成像、x射线成像或超声成像获得。这些应用特别有价值，例如在精确的位置信息很重要的医疗中，例如在脑外科手术和远程诊断以及远程医疗。此外，根据本发明的设备可以用于3D身体扫描。身体扫描可以应用于医学情境，例如牙科手术、整形手术、减肥手术或美容整形手术，或者它可以应用于医学诊断的情境下，诸如在肌筋膜疼痛综合征、癌症、躯体变形障碍或另外的疾病的诊断。身体扫描可以进一步应用于运动领域，以评估运动器材的人体工程学使用或配合。
身体扫描还可以用于服装的情境，例如以确定合适的尺寸和衣服的合身。该技术可以在定制衣服的情境中使用，或者在从互联网订购衣服或鞋子或者在诸如微型售货亭设备或顾客礼宾设备的自助购物设备的情境中使用。在服装情境中的身体扫描对于扫描穿着整齐的顾客尤为重要。
此外，根据本发明的设备可以用在人数统计系统的情境中，例如计算电梯、火车、公共汽车、汽车或飞机中的人数，或者计算通过走廊、门、过道、零售商店、体育场、娱乐场所、博物馆、图书馆、公共场所、电影院，剧院等的人数。此外，人数统计系统中的3D功能可以用于获得或估计关于被计算的人的进一步信息，例如身高、体重、年龄、身体健康等。该信息可以用于商业智能度量，和/或用于进一步优化可以计算人们以使其更具吸引力或安全的地点。在零售环境中，在人数统计的情境下，根据本发明的设备可以用于识别返回的顾客或交叉购物者，评估购物行为，评估购物的访客的百分比，优化员工的班次，或者监测每位访客的购物中心花销。此外，人数统计系统可以用于人体测量学调查。此外，根据本发明的设备可以用在公共交通系统中，用于根据运输长度自动向乘客收费。此外，根据本发明的设备可以用于儿童游乐场，识别受伤儿童或从事危险活动的儿童，以允许与游乐场玩具的额外互动，从而确保安全使用游乐场玩具等。
此外，根据本发明的设备可以用在建筑工具中，例如测距仪，其确定到对象或墙壁的距离，以评估表面是否平坦，从而以有序的方式对准对象或放置对象，或用在建筑环境中使用的检查相机中等。
此外，根据本发明的设备可以应用于运动和锻炼领域，例如用于训练、远程指令或竞赛目的。具体地，根据本发明的设备可以应用于舞蹈、有氧运动、足球、英式足球、篮球、棒球、板球、曲棍球、田径、游泳、马球、手球、排球、橄榄球、相扑、柔道、击剑、拳击、高尔夫、赛车、激光标签、战场模拟等。根据本发明的设备可以用于检测球、球拍、剑、运动等的位置，无论是在运动中还是在游戏中，诸如监测游戏，支持裁判或用于判断，特别是自动判断体育中的特定情况，例如用于判断实际上是出现了得分或进球。
此外，根据本发明的设备可以用于汽车比赛或汽车驾驶员培训或汽车安全培训等领域，以确定汽车的位置或汽车的轨道，或者与先前的轨道或理想的轨道的偏差等。
根据本发明的设备可以进一步用于支持乐器的练习，特别是远程课程，例如弦乐器的课程，例如民族提琴、小提琴、中提琴、大提琴、低音提琴，竖琴、吉他、班卓琴、或者尤克里里琴，键盘乐器，如钢琴、管风琴、电子琴、大键琴、风琴或手风琴，和/或打击乐器，如鼓、定音鼓、马林巴琴、木琴、颤音琴、邦戈鼓、康茄鼓、铜鼓、非洲鼓或对鼓。
根据本发明的设备还可以用于康复和物理疗法，以便鼓励训练和/或调查和校准运动。其中，根据本发明的设备也可以应用于距离诊断。
此外，根据本发明的设备可以应用于机器视觉领域。因此，可以使用根据本发明的一个或多个设备，例如作为自动驾驶和/或机器人工作的无源控制单元。与移动机器人结合，根据本发明的设备可以允许自动移动和/或部件中的故障的自动检测。根据本发明的设备还可以用于制造和安全监视，例如为了避免包括但不限于机器人、生产部件和生物之间的碰撞的事故。在机器人技术中，人类和机器人的安全和直接的交互通常是一个问题，因为机器人在人类未被识别时可能会严重伤害人类。根据本发明的设备可以帮助机器人更好和更快地定位对象和人，并且允许安全的交互。考虑到根据本发明的设备的无源特性，根据本发明的设备可以优于有源设备和/或可以用于补充现有解决方案，例如雷达、超声波、2D相机、IR检测等。根据本发明的设备的一个特别优点是信号干扰的可能性低。因此，多个传感器可以在相同环境中同时工作，而不会有信号干扰的风险。因此，根据本发明的设备通常可以用于高度自动化的生产环境，例如但不限于汽车、采矿、钢铁等。根据本发明的设备也可以用于生产中的质量控制，例如与其他传感器结合使用，如2D成像、雷达、超声波、红外线等，诸如用于质量控制或其他目的。此外，根据本发明的设备可以用于评估表面质量，例如用于测量产品的表面均匀度或对于从微米范围到米范围的指定尺寸的遵从。其他质量控制应用是可行的。在制造环境中，根据本发明的设备尤其可以用于加工具有复杂三维结构的天然产品，例如食品或木材，以避免大量废料。此外，根据本发明的设备可以用于监测罐、筒仓等的填充水平。此外，根据本发明的设备可以用于检查复杂产品的缺失部件、不完整部件、松动部件、低质量部件等，诸如例如印刷电路板的自动光学检查，组件或子组件的检查，工程部件的验证，发动机部件检查，木材质量检查，标签检查，医疗设备检查，产品方位检查，封装检查，食品包装检查等。
此外，根据本发明的设备可以用于车辆、火车、飞机、轮船、航天器和其他交通应用中。因此，除了上面在交通应用的情境下提到的应用之外，还可以说出名称的是用于飞机、车辆等的无源跟踪系统。使用根据本发明的至少一个设备，例如根据本发明的至少一个检测器，用于监测移动对象的速度和/或方向是可行的。具体地，说出名称的是在包括空间的陆地、海洋和空中跟踪快速移动的对象。根据本发明的至少一个设备，例如根据本发明的至少一个检测器，具体地可以安装在静止的和/或移动的设备上。根据本发明的至少一个设备的输出信号可以进行组合，例如与具有用于另一对象的自主或引导运动的引导机构进行组合。因此，用于避免碰撞或用于使被跟踪和被操纵对象之间能够碰撞的应用是可行的。由于所需的计算功率低、响应即时，并且由于检测系统的无源性质，该检测系统与诸如雷达的有源系统相比通常更难以检测和干扰，因此根据本发明的设备通常是有用且有利的。根据本发明的设备特别有用，但不限于例如，速度控制和空中交通管制设备。此外，根据本发明的设备可以用于道路收费的自动收费系统。
根据本发明的设备通常可以用于无源应用中。无源应用包括对港口或危险区域中的船舶以及着陆或起动时的飞机的引导。其中，固定的、已知的有源目标可以用于精确引导。这同样可以用于在危险但明确限定的路线上行驶的车辆，例如采矿车辆。此外，根据本发明的设备可以用于检测快速接近的对象，例如汽车、火车、飞行对象、动物等。此外，根据本发明的设备可以用于检测对象的速度或加速度，或通过跟踪其根据时间的位置、速度和/或加速度中的一个或多个来预测对象的运动。
此外，如上所述，根据本发明的设备可以用于游戏领域。因此，根据本发明的设备可以无源地用于具有相同或不同尺寸、颜色、形状等的多个对象，例如用于与将运动结合到其内容中的软件相组合的运动检测。特别是，应用在将动作实现到图形输出中是可行的。此外，用于给出命令的根据本发明的设备的应用是可行的，例如通过使用根据本发明的一个或多个设备进行手势或面部识别。根据本发明的设备可以与有源系统组合，以便在例如弱光条件或需要增强周围条件的其他情况下工作。附加地或替代地，根据本发明的一个或多个设备与一个或多个IR或VIS光源的组合是可能的。根据本发明的检测器与特殊设备的组合也是可能的，该特殊设备可以通过系统及其软件容易地区分，例如且不限于特殊的颜色、形状、与其他设备的相对位置、移动速度、光、用于调制设备上的光源的频率、表面特性、使用的材料、反射特性、透明度、吸收特性等。除了其他可能之外，该设备可以类似于棍子、球拍、球杆、枪、刀、轮、环、方向盘、瓶子、球、玻璃、花瓶、勺子、叉子、立方体、骰子、人物、木偶、泰迪熊、烧杯、踏板、开关、手套、珠宝、乐器或用于演奏乐器的辅助设备，例如拨弦、鼓槌等。其他选择是可行的。
此外，根据本发明的设备可用于检测和/或跟踪自身发光的对象，例如由于高温或另外的发光过程。发光部分可以是废气流等。此外，根据本发明的设备可以用于跟踪反射对象并分析这些对象的旋转或方位。
此外，根据本发明的设备通常可用于建筑、施工和制图领域。因此，通常，可以使用根据本发明的一个或多个设备来测量和/或监测环境区域，例如，农村或建筑物。其中，根据本发明的一个或多个设备可以与其他方法和设备组合，或者可以单独使用，从而监测建筑项目，改造对象、房屋的进度和准确性等。根据本发明的设备可以用于生成扫描环境的三维模型，以便从地面或空中构建房间、街道、房屋、社区或景观的地图。潜在的应用领域可以是施工、制图、房地产管理、土地测量等。作为示例，根据本发明的设备可以用在能够飞行的工具中，例如无人机或多旋翼飞行器，以便监测建筑物、烟囱、生产场所、例如田地的农业生产环境、生产工厂或景观，支持救援行动，支持危险环境中的工作，支持在室内或室外燃烧场所的消防队，发现或监测一个或多个人、动物或移动对象，或用于娱乐目的，诸如无人机跟随和记录一个或多个进行诸如滑雪或骑自行车等运动的人，这可以通过跟随头盔、标记、信标设备等来实现。可以使用根据本发明的设备来识别障碍物，遵循预定路线，跟随边缘、管道、建筑物等，或者记录环境的全局或局部地图。此外，根据本发明的设备可以用于无人机的室内或室外定位和置位，用于在气压传感器不够精确的室内稳定无人机的高度，或用于多个无人机的交互，例如几个无人机的协调运动或在空中等充电或加油。
此外，根据本发明的设备可以在诸如CHAIN(Cedec家用电器互操作网络)的家用电器的互连网络中使用，从而互连、自动化和控制家庭中的基本设备相关服务，例如能源或负荷管理、远程诊断、宠物相关电器、儿童相关电器、儿童监视、电器相关监视、对老年人或病人的支持或服务、家庭安全和/或监视、电器操作的远程控制以及自动维护支持。此外，根据本发明的设备可以用于加热或冷却系统，例如空调系统，以定位房间的哪个部分应该被设置为一定的温度或湿度，特别是取决于一个或多个人的位置。此外，根据本发明的设备可以用于家用机器人，例如可以用于家务的服务或自主机器人。根据本发明的设备可以用于许多不同的目的，例如为了避免碰撞或映射环境，还用于识别用户，针对给定用户个性化机器人的性能，用于安全目的，或者用于手势或面部识别。例如，根据本发明的设备可以用于机器人真空吸尘器、地板清洗机器人、干扫机器人、用于熨烫衣物的熨烫机器人、例如猫砂机器人的动物垃圾机器人、检测入侵者的安全机器人、机器人割草机、自动泳池清洁器、雨水槽清洁机器人、洗窗机器人、玩具机器人、远程呈现机器人、为移动性较差的人提供陪伴的社交机器人、或机器人翻译和语言手语或手语演讲。在诸如老年人的移动性较差的人的情境下，具有根据本发明的设备的家用机器人可以用于拾取对象，运输对象以及以安全的方式与对象和用户交互。此外，根据本发明的设备可以用在机器人与危险材料或对象一起操作或在危险环境中。作为非限制性示例，根据本发明的设备可以用在机器人或无人遥控车辆中，从而操作诸如化学品或放射性材料的危险材料，尤其是在灾害之后，或者操作诸如其他危险或潜在危险的对象，诸如地雷、未爆炸的武器等，或在诸如近处燃烧对象或灾后地区的不安全环境中操作或进行调研，或在空中、海上、地下等进行有人或无人救援行动。
此外，根据本发明的设备可以用于家用、移动或娱乐设备，例如冰箱、微波炉、洗衣机、窗帘或百叶窗、家用警报器、空调设备、加热设备、电视、音频设备、智能手表、移动电话、电话、洗碗机、炉子等，用于检测人的存在，监测设备的内容或功能，或与人进行交互和/或与其他家庭、移动或娱乐设备共享有关该人的信息。在此，根据本发明的设备可以用于支持老年人或残疾人、盲人或视力能力有限的人，例如在家务劳动中或在工作中，诸如在用于保持、携带或拾取对象的设备中，或者在具有光学和/或声学信号的安全系统中，该光学和/或声学信号适于发信号通知环境中的障碍物。
根据本发明的设备可以进一步用于农业，例如完全或部分地检测和分类害虫、杂草和/或受感染的作物植物，其中作物植物可以被真菌或昆虫感染。此外，为了收获作物，根据本发明的设备可以用于检测动物(例如鹿)，否则它们可能受到收获设备侵害。此外，根据本发明的设备可以用于监测田地或温室中植物的生长，特别是用于调节田地或温室中给定区域的水或肥料或作物保护产品的量，或甚至用于给定的植物。此外，在农业生物技术中，根据本发明的设备可以用于监测植物的大小和形状。
此外，根据本发明的设备可以用于在剃须、剪发或化妆过程等期间引导使用者。此外，根据本发明的设备可以用于记录或监测在诸如小提琴的乐器上演奏的内容。此外，根据本发明的设备可以用在诸如智能冰箱的智能家用电器中，诸如监测冰箱的内容并根据内容发送通知。此外，根据本发明的设备可以用于监测或跟踪人类、动物或植物的群体，例如森林中的珍贵或树木种群。此外，根据本发明的设备可以用在收割机中，例如用于收割庄稼、花卉或水果，例如葡萄、玉米、啤酒花、苹果、谷物、大米、草莓、芦笋、郁金香、玫瑰、大豆等等。此外，根据本发明的设备可以用于监测植物、动物、藻类、鱼类等的生长，例如在育种、食品生产、农业或研究应用中，以便控制灌溉、施肥、湿度、温度，除草剂、杀虫剂、杀真菌剂、杀鼠剂等的使用。此外，根据本发明的设备可以用于动物或宠物的喂食机器，例如用于牛、猪、猫、狗、鸟、鱼等。此外，根据本发明的设备可以用于动物产品生产过程，例如用于收集牛奶、鸡蛋、毛皮、肉类等，例如在自动挤奶或屠宰过程中。此外，根据本发明的设备可以用于自动播种机、或撒种机、或种植机，例如用于种植玉米、大蒜、树木、沙拉等。此外，根据本发明的设备可以用于评估或监测天气现象，例如云、雾等，或用于警告雪崩、海啸、大风、地震、雷暴等危险。此外，根据本发明的设备可以用于测量运动、冲击、震荡等，以便监测地震风险。此外，根据本发明的设备可以用于交通技术中以监测危险的交叉路口，根据交通控制交通灯，监测公共空间，监测道路、健身房、体育场馆、滑雪场、公共事件等。此外，根据本发明的设备可以用于医疗应用中，例如监测或分析组织、医学或生物学测定、组织中的变化，例如痣或黑素瘤等，计数细菌、血细胞、细胞、藻类，用于视网膜扫描、呼吸或脉搏测量、胃镜检查、患者监视等。此外，根据本发明的设备可以用于监测液滴、流、喷射等的形状、大小或周长，或用于分析、评估或监测诸如风道中的轮廓或气体或液体流等。此外，根据本发明的设备可以用于在诸如汽车或火车司机生病或疲倦等时警告驾驶员。此外，根据本发明的设备可以用于材料测试以识别应变或张力或裂缝等。此外，根据本发明的设备可以用于航行以监测和优化航行位置，例如自动。此外，根据本发明的设备可以用于燃料液位计。
此外，根据本发明的设备可以与检测化学品或污染物的传感器、电子鼻芯片、检测细菌或病毒等的微生物传感器芯片、盖格(Geiger)计数器、触觉传感器，热传感器等进行组合。例如，这可以用于构造智能机器人，其被配置用于处理危险或困难的任务，例如治疗高度感染的患者，处理或去除高度危险的物质，清洁高度污染的区域，例如高放射性区域或化学品泄漏，或者用于农业害虫防治。
根据本发明的一个或多个设备还可以用于扫描对象，例如与CAD或类似软件相组合，例如用于增材制造和/或3D打印。其中，可以使用根据本发明的设备的高空间精度，例如在x方向、y方向或z方向或这些方向的任意组合中，例如同时。在这方面，确定可以提供反射或漫散射光的表面上的照射点与检测器的距离可以实际上独立于光源与照射点的距离来执行。本发明的这个特性与已知方法形成直接对比，例如三角测量或诸如飞行时间(TOF)方法，其中光源和照射点之间的距离必须先验已知或后验计算，从而能够确定检测器与照射点之间的距离。与此相反，对于根据本发明的检测器，使该点被充分照射就足够。此外，根据本发明的设备可以用于扫描诸如金属表面的反射表面，无论它们是否包括固体或液体表面。此外，根据本发明的设备可以用于检查和维护，例如管道检测仪表。此外，在生产环境中，根据本发明的设备可以用于处理难以限定形状的对象，例如天然生长的对象，例如按形状或大小分类蔬菜或其他天然产品，或切割诸如肉类或者以低于加工步骤所需的精度进行制造的对象。
此外，根据本发明的设备可以用在本地导航系统中，以允许自动或部分自动地移动车辆或多旋翼飞机等通过室内或室外空间。非限制性示例可以包括车辆移动通过自动储存器以拾取对象并将它们放置在不同的位置。室内导航还可以用于商场、零售商店、博物馆、机场或火车站，以跟踪移动商品、移动设备、行李、顾客或雇员的位置，或者向用户提供位置特定信息，例如地图上的当前位置、或所售商品的信息等。
此外，根据本发明的设备可以用于确保摩托车的安全驾驶，例如通过监测速度、倾斜度、即将到来的障碍物、道路的不平坦性或曲线等来为摩托车提供驾驶辅助。此外，根据本发明的设备可以用在火车或有轨电车中以避免碰撞。
此外，根据本发明的设备可以用在手持设备中，例如用于扫描包装或包裹以优化物流过程。此外，根据本发明的设备可以用于其他手持设备，例如个人购物设备、RFID读取器，用于在医院或健康环境中的手持设备，诸如医疗用途或用于获取、交换或记录患者或患者相关信息的手持设备，零售或健康环境的智能徽章等。
如上所述，根据本发明的设备还可以用于制造、质量控制或识别应用，例如产品识别或尺寸识别(例如用于寻找最佳位置或包装，以减少浪费等)。此外，根据本发明的设备可以用于物流应用中。因此，根据本发明的设备可用于优化装载或包装容器或车辆。此外，根据本发明的设备可以用于监测或控制制造领域中的表面损坏，用于监测或控制诸如租赁车辆的租赁物品，和/或用于保险应用，例如用于评估损害。此外，根据本发明的设备可用于识别材料、对象或工具的尺寸，例如用于最佳材料处理，尤其是与机器人组合。此外，根据本发明的设备可以用于生产中的过程控制，例如，用于观察罐的填充水平。此外，根据本发明的设备可以用于维护生产资产，例如但不限于罐、管道、反应器、工具等。此外，根据本发明的设备可以用于分析3D质量标记。此外，根据本发明的设备可以用于制造定制产品，例如牙齿镶嵌物、牙齿矫正器、假体、衣服等。根据本发明的设备还可以与一个或多个3D打印机组合，用于快速原型制作、3D复制等。此外，根据本发明的设备可以用于检测一个或多个物品的形状，例如用于反产品盗版和用于防伪目的。
此外，根据本发明的设备可以用于手势识别的情境中。在这种情境下，手势识别结合根据本发明的设备尤其可以用作人机界面，用于通过身体、身体部位或对象的运动向机器发送信息。这里，信息可以优选地通过手或手部分(例如手指)的运动来传输，特别是通过指向对象，应用手语，例如对于聋人，制作数字标记，赞成，不赞成等，通过挥动手，例如当要求某人接近、离开或迎接某人，按压对象，拿走对象，或者在体育或音乐领域，用手或手指运动，如热身运动。此外，信息可以通过手臂或腿的运动传递，例如旋转、踢、抓、扭、旋转、滚动、浏览、推动、弯曲、打孔、摇动、手臂、腿、双臂或双腿，或者手臂和腿的组合，例如用于运动或音乐的目的，例如用于机器的娱乐、锻炼或训练功能。此外，信息可以通过整个身体或其主要部分的运动来传输，例如跳跃、旋转或制作复杂的标志，例如在机场或由交警使用的手语以便传输信息，例如“右转”、“左转”、“前进”、“减速”、“停止”或“停止引擎”，或通过假装游泳、潜水、跑步、射击等，或制作复杂运动或身体姿势，如瑜伽、普拉提、柔道、空手道、舞蹈或芭蕾舞。此外，可以通过使用真实或模拟设备来传输信息，以控制与模拟设备相对应的虚拟设备，例如使用模拟吉他来控制计算机程序中的虚拟吉他功能，使用真正的吉他来控制计算机程序中的虚拟吉他功能，使用真实或模拟书籍来阅读电子书或移动页面或浏览虚拟文档，使用真实或模拟笔在计算机程序中绘图等。此外，信息的传输可以耦接到对用户的反馈，例如声音、振动或运动。
在音乐和/或乐器的情境下，根据本发明的设备结合手势识别可以用于锻炼目的，乐器控制，乐器记录，通过使用模拟乐器演奏或录制音乐或仅假装存在乐器，例如弹奏空气吉他，例如避免噪音或录音，或者用于进行虚拟管弦乐队、合唱团、乐队、大乐队、合唱团等，以便练习、锻炼、录音或娱乐目的等。
此外，在安全和监视的情境下，根据本发明的设备结合手势识别可以用于识别人的运动轮廓，例如通过行走或移动身体来识别人，或者使用手势或移动或者身体部位或整个身体的标志或移动，作为访问或识别控制，例如个人识别标志或个人识别移动。
此外，在智能家用电器或物联网的情境下，根据本发明的设备结合手势识别可以用于家庭设备的中央或非中央控制，家庭设备可以是家用电器和/或家用设备的互连网络的一部分，诸如冰箱、集中供热、空调、微波炉、冰块制造机或煮水器，或娱乐设备，如电视机、智能手机、游戏机、录像机、DVD播放器、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑或其组合，或家用设备和娱乐设备的组合。
此外，在虚拟现实或增强现实的情境下，根据本发明的设备结合手势识别可以用于控制虚拟现实应用或增强现实应用的移动或功能，例如使用标志、手势、身体运动或身体部位运动等玩游戏或控制游戏，在虚拟世界中移动，操纵虚拟对象，使用虚拟对象来练习、锻炼或进行运动、艺术、手工艺、音乐或游戏，虚拟对象如球、国际象棋棋子、石头、仪器、工具、刷子。
此外，在医学的情境下，根据本发明的设备结合手势识别可以用于支持康复训练、远程诊断，或监测或调查手术或治疗，以叠加和显示具有医疗设备位置的医学图像，或者利用手术或治疗过程中记录的来自内窥镜或超声波等的图像来叠加显示预先记录的医学图像，例如来自磁共振断层摄影术或X射线等的医学图像。
此外，在制造和过程自动化的情境下，根据本发明的设备结合手势识别可以用于控制、教导或编程机器人、无人机、无人驾驶自动驾驶车辆、服务机器人、可移动对象等，例如用于编程、控制、制造、操纵、修理或教学目的，或用于远程操纵对象或区域，例如出于安全原因或用于维护目的。
此外，在商业智能度量的情境下，根据本发明的设备结合手势识别可以用于人数统计，调查客户移动，客户花费时间的区域，对象，客户测试，接受，探测等。
此外，根据本发明的设备可以用于手工或专业工具，尤其是电或电机驱动工具或电动工具，例如钻孔机、锯、凿子、锤子、扳手、钉枪、圆盘切割机、金属剪刀和冲击器、角磨机、模具磨床、钻头、锤钻、热风枪、扳手、砂光机、雕刻机、钉枪、曲线锯、比司吉细木工、木材刳铣机、刨床、抛光机、瓷砖切割机、垫圈、滚筒、墙壁追逐器、车床、冲击驱动器、连接器、涂料滚筒、喷枪、榫眼或焊工，尤其是为了支持制造精度，保持最小或最大距离，或用于安全措施。
此外，根据本发明的设备可以用于帮助视障人士。此外，根据本发明的设备可以用在触摸屏中，以避免直接接触，例如出于卫生原因，可以在零售环境、医疗应用、生产环境等中使用。此外，根据本发明的设备可以用于农业生产环境，例如稳定的清洁机器人、蛋收集机、挤奶机、收割机器、农机具、收割机、货运代理、联合收割机、拖拉机、耕耘机、犁、去石机、耙子、条带收割机、撒种机、诸如马铃薯种植机的种植机、肥料撒播机、喷雾器、喷水灭火系统、割谷机、打包机、装载机、叉车、割草机等。
此外，根据本发明的设备可以用于选择和/或调整衣服、鞋子、眼镜、帽子、假肢、牙齿矫正器，用于具有有限沟通技巧或可能性的人或动物，例如儿童或残疾人等。此外，根据本发明的设备可以用于仓库、物流、配送、运输、装载、卸载、智能制造、工业4.0等的情境下。此外，在制造情境中，根据本发明的设备可以用于加工、分配、弯曲、材料处理等的情境中。
根据本发明的设备可以与一种或多种其他类型的测量设备组合。因此，根据本发明的设备可以与一种或多种其他类型的传感器或检测器组合，例如飞行时间(TOF)检测器、立体相机、光场相机、激光雷达、雷达、声纳、超声波检测器或干涉测量法。当将根据本发明的设备与一个或多个其他类型的传感器或检测器组合时，根据本发明的设备和至少一个另外的传感器或检测器可以被设计为独立的设备，根据本发明的设备与该至少一个另外的传感器或检测器分开。或者，根据本发明的设备和至少一个另外的传感器或检测器可以完全或部分地集成或设计为单个设备。
因此，作为非限制性示例，根据本发明的设备还可以包括立体相机。如这里所使用的，立体相机是一种被设计用于从至少两个不同的视角捕获场景或对象的图像的相机。因此，根据本发明的设备可以与至少一个立体相机组合。
立体相机的功能在本领域中通常是已知的，因为立体相机通常是技术人员已知的。与根据本发明的设备的组合可以提供额外的距离信息。因此，除了立体相机的信息之外，根据本发明的设备可以适于提供关于由立体相机捕获的场景内的至少一个对象的纵向位置的至少一项信息。由立体相机提供的信息，例如通过评估通过使用立体相机执行的三角测量测量获得的距离信息，可以通过使用根据本发明的设备来校准和/或验证。因此，作为示例，立体相机可以用于提供关于至少一个对象的纵向位置的至少一个第一信息项，例如通过使用三角测量，并且根据本发明的设备可以用于提供关于至少一个对象的纵向位置的至少一个第二信息项。第一信息项和第二信息项可以用于提高测量的准确性。因此，第一信息项可用于校准第二信息项，反之亦然。因此，作为示例，根据本发明的设备可以形成具有立体相机和根据本发明的设备的立体相机系统，其中立体相机系统适于通过使用根据本发明的设备提供的信息来校准由立体相机提供的信息。
因此，附加地或替代地，根据本发明的设备可以适于使用由根据本发明的设备提供的第二信息项来校准由立体相机提供的第一信息项。附加地或替代地，根据本发明的设备可以适于使用由根据本发明的设备提供的第二信息项来校准立体相机的光学失真。此外，根据本发明的设备可以适于计算由立体相机提供的立体信息，并且由根据本发明的设备提供的第二信息项可以用于加速立体信息的计算。
作为示例，根据本发明的设备可以适于使用由根据本发明的设备捕获的场景内的至少一个虚拟或真实对象来校准立体相机。作为示例，一个或多个对象和/或区域和/或点可以用于校准。作为示例，可以通过使用根据本发明的设备来确定至少一个对象或点的距离，并且可以通过使用该距离来校准由立体相机提供的距离信息，该距离通过使用根据本发明的设备来确定。例如，根据本发明的设备的至少一个有源光点可以用作立体相机的校准点。作为示例，有源光点可以在图片中自由移动。
根据本发明的设备可以适于通过使用由有源距离传感器提供的信息来连续地或不连续地校准立体相机。因此，作为示例，校准可以以规则的间隔、连续地或偶尔地进行。
此外，典型的立体相机表现出取决于对象的距离的测量误差或不确定性。当与根据本发明的设备提供的信息组合时，可以减少该测量误差。
立体摄像机与其他类型的距离传感器的组合在本领域中通常是已知的。因此，在D.Scaramuzza等人，IEEE/RSJ国际智能机器人和系统会议，IROS 2007，第4164-4169页，2007年，公开了从自然场景进行相机和3D激光测距仪的外部自校准。类似地，在D.Klimentjew等人，IEEE用于智能系统的多传感器融合与整合(MFI)，第236-241页，2010年，公开了用于对象识别的相机和3D激光测距仪的多传感器融合。如技术人员将认识到的，本领域中已知的这些设置中的激光测距仪可以简单地由根据本发明的至少一个设备替换或补充，而不改变这些现有技术文献公开的方法和优点。对于立体相机的潜在设置，可以参考这些现有技术文献。此外，至少一个可选立体相机的其他设置和实施例是可行的。
优选地，对于光学检测器、方法、人机界面、娱乐设备、跟踪系统、相机和检测器的各种用途的进一步潜在细节，特别是关于转移设备、横向光学传感器、评估设备以及，如果适用的话，关于纵向光学传感器、调制设备、照射源和成像设备，特别是关于潜在材料、设置和进一步细节，可以参考以下文献中的一个或多个：WO2012/110924 A1、US2012/206336A1、WO2014/097181 A1、US2014/291480 A1和2016年1月28日提交的PCT专利申请No.PCT/EP2016/051817，所有这些的全部内容是在此引用作为参考。
此外，根据本发明的设备用于红外线检测应用、热检测应用、温度计应用、热搜寻应用、火焰检测应用、火检测应用、烟雾检测应用、温度传感应用、光谱学应用等。此外，根据本发明的设备可以用于影印或静电复印应用。此外，根据本发明的设备可以用于监测废气，监视燃烧过程，监测污染，监测工业过程，监测化学过程，监测食品加工过程，评估水质，评估空气质量等。此外，根据本发明的设备可以用于质量控制，温度控制，运动控制，排气控制，气体传感，气体分析，运动传感，化学传感等。
上述光学检测器、方法、人机界面和娱乐设备，其包括至少一个检测器，以及所提出的用途，与现有技术相比具有相当大的优点。因此，通常，可以提供简单且仍然有效的检测器，用于精确地确定空间中的至少一个对象的位置，特别是关于至少一个对象的深度或深度和宽度两者。此外，根据本发明的检测器可以在IR光谱范围的至少一个分区上特别敏感，从而为红外提供有效、可靠和大面积的位置敏感设备。
与现有技术中已知的设备相比，本文提出的检测器可以优选地以尽可能有效地去除杂散光进入传感器层的方式布置，特别是通过采用适合于所需波长的合适的光学滤波器。为了实现该目的，传感器层相对于光学滤波器的无间隙定位尤其是有利的。此外，如本文所述的检测器可以优选地作为非庞大的气密封装提供，然而，该封装也可以提供高度保护以防止诸如湿度和/或氧气的外部影响可能的退化，即使在高温和/或高湿度下。在此，可以选择用于检测器的材料，以确保传感器层可以在期望的光谱范围内表现出合适的吸收特性。
此外，检测器可以简单地制造并且易于集成到封装中。此外，电触点甚至通过传感器层的覆盖层和非庞大的气密封装的可粘合性可以容易地集成在诸如印刷电路板(PCB)的电路载体设备上，例如通过在电路载体设备中提供开口，该开口设计用于接收入射光束并将其引导到光学滤波器，从而最小化杂散光的量，否则杂散光可以进入光学滤波器，例如通过存在于PCB上的环氧树脂或玻璃层。在替代实施例中，可以通过使用穿透玻璃通孔来接触封装的光敏层，这可以允许从基板的顶部到底部的直接气密连接。在该替代实施例中，可以直接将设备胶合或焊接到诸如PCB的电路载体设备上。
总之，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1：一种光学检测器，包括：
-具有至少第一表面和第二表面的光学滤波器，第二表面相对于第一表面相对地设置，其中光学滤波器被设计用于允许由第一表面接收的入射光束穿过光学滤波器到达第二表面，从而通过改变入射光束的光谱成分来生成修改光束；
-包括光敏材料的传感器层，光敏材料沉积在光学滤波器的第二表面上，其中传感器层被设计成以取决于修改光束对于传感器层的照射的方式来生成至少一个传感器信号；以及
-评估设备，其被设计用于通过评估传感器信号来生成由入射光束提供的至少一个信息项。
实施例2：根据前述实施例的检测器，其中检测器被设计用于检测从紫外光谱范围、可见光谱范围和红外光谱范围中选择的光谱范围的至少一个分区中的至少一个波长。
实施例3：根据前述实施例的检测器，其中检测器设计用于检测红外光谱范围的至少一个分区中的至少一个波长，红外光谱范围为760nm至1000μm。
实施例4：根据前述实施例的检测器，其中检测器被设计用于检测中红外光谱范围的至少一个分区中的至少一个波长，中红外光谱范围为1.5μm至15μm。
实施例5：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光学滤波器选自由以下滤波器组成的组：带通滤波器、长通滤波器、短通滤波器、单色滤波器、摄影滤波器、偏振滤波器、中性密度滤波器和带阻滤波器。
实施例6：根据前述实施例的检测器，其中光学滤波器是长通滤波器，长通滤波器被设计成通过衰减低于截止波长的第一波长范围，并且同时通过传输高于截止波长的第二波长范围，来生成修改光束，截止波长指的是峰值透射50％的波长。
实施例7：根据前述实施例的检测器，其中长通滤波器的截止波长选自如下范围中的波长：近红外光谱范围、范围为760nm至1.5μm的近红外光谱范围，或中红外光谱范围，中红外光谱范围从1.5μm到15μm。
实施例8：根据前述实施例中任一个的检测器，其中至少两个单独的电触点接触传感器层，其中电触点设计成将传感器信号传输到评估设备。
实施例9：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光学滤波器是彩色玻璃滤波器、染色聚合物滤波器、金属网滤波器或光学干涉滤波器中的一个。
实施例9：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光学滤波器适于修改入射光束的传播方向，以便为修改光束提供相对于入射光束的不同传播方向。
实施例10：根据前述实施例的检测器，其中光学滤波器是或包括棱镜、倾斜表面、微透镜、微槽、漫射器或光束整形器。
实施例11：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光学滤波器适于修改入射光束的至少一种类型的偏振，以便为修改光束提供相对于入射光束的不同类型的偏振。
实施例12：根据前述实施例的检测器，其中光学滤波器是或包括四分之一波片、偏振器或交叉偏振器。
实施例13：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光学滤波器适于通过施加至少一种非线性光学效应来修改入射光束。
实施例14：根据前述实施例的检测器，其中非线性光学效应引起上转换或下转换。
实施例15：根据前述实施例的检测器，其中光学滤波器是或包括荧光磷光体、荧光聚光器或上转换磷光体。
实施例16：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光学滤波器是或包括电绝缘基板或半导体基板中的一种。
实施例17：根据先前实施例的检测器，其中用于基板的材料选自玻璃、石英、硅(Si)、透明导电氧化物(TCO)或透明有机聚合物。
实施例18：根据前述实施例的检测器，其中透明导电氧化物(TCO)选自包括如下材料的组：氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(SnO2：F；FTO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、氧化镁(MgO)或钙钛矿透明导电氧化物。
实施例19：根据前述三个实施例中任一项的检测器，其中至少两个另外的单独电触点接触半导体基板，其中半导体基板被设计为光学传感器。
实施例20：根据前述三个实施例的传感器，其中至少两个另外的单独电触点包含Au、Pt、Pd、W中的至少一种。
实施例21：根据前述实施例的检测器，其中传感器层恰好是一个连续的传感器层。
实施例22：根据前述实施例中任一个的检测器，其中传感器层直接或间接地施加到光学滤波器的第二表面。
实施例23：根据前述实施例的检测器，其中在光学滤波器和传感器层之间没有留下或产生间隙。
实施例24：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中通过使用沉积方法施加传感器层。
实施例25：根据前述实施例的检测器，其中沉积方法选自由以下方法组成的组：化学浴沉积、真空蒸发、溅射、原子层沉积、化学气相沉积、喷雾热解、阳极氧化、电沉积、电转化、化学镀浸渍生长、连续离子吸附和反应、分子束外延、分子气相外延、液相外延、喷墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、丝网印刷、模板印刷、缝模涂布、刮刀涂布和溶液气体界面技术。
实施例26：根据前述实施例中任一个的检测器，还包括在光学滤波器和传感器层之间的中间层。
实施例27：根据前述实施例的检测器，其中中间层包括以下之一
-厚绝缘层，其以如下方式设计：光学滤波器和传感器层能够单独操作为第一光学传感器和第二光学传感器，其中厚绝缘层具有选择的厚度以阻止第一光学传感器和第二光学传感器之间的相互作用，特别是通过避免在第一光学传感器和第二光学传感器之间发生电场效应；或者
-薄绝缘层，其以如下方式设计：光学滤波器和传感器层之间发生相互作用，其中薄绝缘层具有选择的厚度以便能够在光学滤波器和传感器层之间通过薄绝缘层产生电场效应。
实施例28：根据前述实施例的检测器，其中绝缘层包括二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铪(HfO2)，及其混合物和层压物中的一种或多种。
实施例29：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中通过沉积方法沉积绝缘层，其中沉积方法特别地选自原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)、或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。
实施例30：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中中间层是或包含粘合剂层，优选亲水层或疏水层。
实施例31：根据前述五个实施例中任一个的检测器，其中中间层是或包含光学抗反射层。
实施例32：根据前述实施例中任一个的检测器，其中用于传感器层的光敏材料选自染料太阳能电池组和量子点，其中光电导材料是特别优选的。
实施例33：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光电导材料包括无机光电导材料、有机光电导材料或其组合。
实施例34：根据前述实施例的检测器，其中无机光电导材料包括硒、碲、硒碲合金、金属氧化物、IV族元素或化合物、III-V化合物、II-VI化合物、硫属化物、磷属元素化物(pnictogenide)、卤化物、以及它们的固溶体和/或掺杂变体中的一种或多种。
实施例35：根据前述实施例的检测器，其中硫属化物选自包括如下物质的组：硫化物硫属化物、硒化物硫属化物、碲化物硫属化物、三元硫属化物、四元和更多元硫属化物。
实施例36：根据前述实施例的检测器，其中硫化物硫属化物选自包括以下物质的组：硫化铅(PbS)、硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硫化汞(HgS)、硫化银(Ag2S)、硫化锰(MnS)、三硫化铋(Bi2S3)、三硫化锑(Sb2S3)、三硫化砷(As2S3)，硫化锡(II)(SnS)、二硫化锡(IV)(SnS2)、硫化铟(In2S3)、硫化铜(CuS)、硫化钴(CoS)、硫化镍(NiS)、二硫化钼(MoS2)、二硫化铁(FeS2)、三硫化铬(CrS3)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、铜锌锡硫化物(CZTS)、及其固溶体和/或掺杂变体。
实施例37：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中硒化物硫属化物选自包括以下物质的组：硒化铅(PbSe)、硒化镉(CdSe)、硒化锌(ZnSe)、三硒化铋(Bi2Se3)、硒化汞(HgSe)、三硒化锑(Sb2Se3)、三硒化砷(As2Se3)、硒化镍(NiSe)、硒化铊(TlSe)、硒化铜(CuSe)、二硒化钼(MoSe2)、硒化锡(SnSe)、硒化钴(CoSe)、硒化铟(In2Se3)、铜锌锡硒(CZTSe)、以及其固溶体和/或掺杂变体。
实施例38：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中碲化物硫属化物选自包括以下物质的组：碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)、碲化锌(ZnTe)、碲化汞(HgTe)、碲化铋(Bi2Te3)、三碲化砷(As2Te3)，三碲化锑(Sb2Te3)、碲化镍(NiTe)，碲化铊(TlTe)、碲化铜(CuTe)、二碲化钼(MoTe2)、碲化锡(SnTe)和碲化钴(CoTe)、碲化银(Ag2Te)、碲化铟(In2Te3)、以及其固溶体和/或掺杂变体。
实施例39：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中三元硫属化物选自包括以下物质的组：碲化汞镉(HgCdTe)、碲化汞锌(HgZnTe)、硫化汞镉(HgCdS)、硫化铅镉(PbCdS)、硫化汞铅(PbHgS)、铜铟二硫化物(CuInS2)、硫硒化镉(CdSSe)、硫硒化锌(ZnSSe)、硫硒化铊(TlSSe)、硫化镉锌(CdZnS)，硫化镉铬(CdCr2S4)、硫化汞铬(HgCr2S4)、硫化铜铬(CuCr2S4)、硒化铅镉(CdPbSe)、铜铟二硒化物(CuInSe2)、砷化铟镓(InGaAs)、氧化铅硫化物(Pb2OS)、氧化硒铅(Pb2OSe)、硫硒化铅(PbSSe)、硒碲化砷(As2Se2Te)、磷化铟镓(InGaP)、磷化砷镓(GaAsP)、磷化铝镓(AlGaP)、亚硒酸镉(CdSeO3)、碲化镉锌(CdZnTe)、硒化锌镉(CdZnSe)、铜锌锡硫硒硫属化物(CZTSSe)、及其固溶体和/或掺杂变体。
实施例40：根据前述七个实施例中任一个的检测器，其中II-VI化合物选自包括以下物质的组：硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化锌(ZnTe)、硫化汞(HgS)、硒化汞(HgSe)、碲化汞(HgTe)、碲化镉锌(CdZnTe)、碲化镉汞(HgCdTe)、碲化汞锌(HgZnTe)和硒化汞锌(CdZnSe)，以及其固溶体和/或掺杂变体。
实施例41：根据前述八个实施例中任一个的检测器，其中III-V化合物选自包括以下物质的组：锑化铟(InSb)、氮化硼(BN)、磷化硼(BP)、砷化硼(BAs)、氮化铝(AlN)、磷化铝(AlP)、砷化铝(AlAs)、锑化铝(AlSb)、氮化铟(InN)、磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)和锑化镓(GaSb)，以及它们的固溶体和/或掺杂变体。
实施例42：根据前述九个实施例中任一个的检测器，其中金属氧化物选自包括以下物质的组：氧化铜(II)(CuO)、氧化铜(I)(CuO2)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化银(Ag2O)、氧化锰(MnO)、二氧化钛(TiO2)、氧化钡(BaO)、氧化铅(PbO)、氧化铈(CeO2)、氧化铋(Bi2O3)、氧化镉(CdO)、以及其固溶体和/或掺杂变体。
实施例43：根据前述十个实施例中任一个的检测器，其中IV族元素或化合物选自包括以下物质的组：掺杂的金刚石(C)、掺杂的硅(Si)、碳化硅(SiC)和硅锗(SiGe)、及其固溶体和/或掺杂变体。
实施例44：根据前述十一个实施例中任一项的检测器，其中光电导材料作为包含量子点的胶体膜提供。
实施例45：根据前述实施例的检测器，其中光电导材料选自包括以下物质的组：硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)、磷化铟(InP)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、锑化铟(InSb)、碲化镉汞(HgCdTe)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)和铜锌锡硫化物(CZTS)。
实施例46：根据前述实施例的检测器，其中传感器层的厚度为1nm至100μm，优选10nm至10μm，更优选100nm至1μm。
实施例47：根据前述实施例中任一个的检测器，还包括沉积在传感器层上的覆盖层。
实施例48：根据前述实施例的检测器，其中覆盖层是包括至少一种含金属化合物的非晶层。
实施例49：根据前述实施例的检测器，其中至少一种含金属化合物包括金属或半金属，其中金属选自Li、Be、Na，Mg、Al、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、T1和Bi，其中半金属选自包括B、Ge、As、Sb和Te的组。
实施例50：根据前述实施例的检测器，其中至少一种含金属化合物包括选自包括Al、Ti、Ta、Mn、Mo、Zr、Hf和W的组的金属。
实施例51：根据前述三个实施例中任一项的检测器，其中至少一种含金属化合物选自包括氧化物、氢氧化物、硫属化物、氮属元素化物、碳化物或其组合的组。
实施例52：根据前述实施例的检测器，其中至少一种含金属化合物包括Al、Ti、Zr或Hf的至少一种氧化物、至少一种氢氧化物或其组合。
实施例53：根据前述六个实施例中任一个的检测器，其中覆盖层的厚度为10nm至600nm，优选为20nm至200nm，更优选为40nm至100nm，最优选为50nm到75nm。
实施例54：根据前述七个实施例中任一个的检测器，其中覆盖层是或包括化学浴沉积、真空蒸发、溅射、原子层沉积、化学气相沉积、喷雾热解、阳极氧化、电沉积、电转换、化学镀浸渍生长、连续离子吸附和反应、分子束外延、分子气相外延、液相外延、喷墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、丝网印刷、模板印刷、缝模涂布、刮刀涂布、浸涂和溶液-气体界面技术。
实施例55：根据前述八个实施例中任一个的检测器，其中覆盖层还包括以下中的至少一个的性质：第二光学滤波器、抗反射层、包封层、粘合剂层、耐刮擦层、亲水层、疏水层、自清洁层、防雾层或导电层。
实施例56：根据前述实施例的检测器，其中第二光学滤波器被设计用于过滤与光学滤波器相同的波长范围或者用于过滤与光学滤波器相比的不同波长范围。
实施例57：根据前述实施例的检测器，还包括光学元件，该光学元件被设计用于交替地将入射光束提供给光学滤波器和第二光学滤波器，由此入射光束交替地通过光学滤波器和第二光学滤波器照射传感器层。
实施例58：根据前述实施例的检测器，其中通过光学滤波器照射传感器层的修改光束是测量光束，而通过第二光学滤波器照射传感器层的修改光束是参考光束，或者是反之亦然，其中评估设备还被设计用于比较由测量光束和参考光束生成的传感器信号。
实施例59：根据前述十二个实施例中任一个的检测器，其中覆盖层直接接触传感器层。
实施例60：根据前述实施例的检测器，其中覆盖层完全覆盖传感器层的可接触表面。
实施例61：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中覆盖层至少部分地覆盖电触点。
实施例62：根据前述实施例的检测器，电触点能够通过覆盖层结合。
实施例63：根据前述实施例中任一个的检测器，其中电触点是可结合的，优选通过使用导线，特别是Au、Al或Cu导线。
实施例64：根据前述实施例中任一项的检测器，其中至少两个单独的电触点施加在传感器层的不同位置处。
实施例65：根据前述实施例中任一项的检测器，其中电触点包括选自由Ag、Pt、Mo、Al、Au和石墨烯组成的组中的至少一种电极材料。
实施例66：根据前述实施例的检测器，其中在电触点处提供粘合剂层，其中粘合剂层适于结合。
实施例67：根据前述实施例的检测器，其中粘合剂层包含Ni、Cr、Ti或Pd中的至少一种。
实施例68：根据前述实施例中任一项的检测器，其中光学滤波器的第一表面和/或第二表面是平坦表面或弯曲表面。
实施例69：根据前述实施例的检测器，其中光学滤波器选自包括双凸透镜、平凸透镜、双凹透镜、平凹透镜和弯月透镜的组。
实施例70：根据前两个实施例中任一个的检测器，其中弯曲表面被设计成校准通过检测器的光束路径的像差。
实施例71：根据前述实施例中任一项的检测器，其中检测器适于通过测量传感器层的至少一部分的电阻或电导率中的一个或多个来生成传感器信号。
实施例72：根据前述实施例的检测器，其中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-电流测量来生成传感器信号。
实施例73：根据前述实施例中任一个的检测器，还包括偏置电压源。
实施例74：根据前述实施例的检测器，其中偏置电压源和负载电阻器与传感器层串联布置。
实施例75：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中在传感器层的光敏材料上施加偏置电压。
实施例76：根据前述实施例中任一个的检测器，其中检测器还具有至少一个用于调制照射的调制设备。
实施例77：根据前述实施例的检测器，其中光束是调制光束。
实施例78：根据前述实施例的检测器，其中检测器被设计成在不同调制的情况下检测至少两个传感器信号，特别是分别在不同调制频率下的至少两个传感器信号，其中评估设备被设计为通过评估分别在不同调制频率下的至少两个传感器信号，来生成关于对象位置的至少一个信息项。
实施例79：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中光学传感器还被设计为使得在给定相同的照射总功率的情况下，传感器信号取决于照射调制的调制频率。
实施例80：根据前述实施例的检测器，其中光束是非调制的连续波光束。
实施方式81：根据前述实施方式中任一项所述的检测器，其中，传感器信号是纵向传感器信号，其中，在给定相同的照射总功率的情况下，纵向传感器信号取决于传感器层中光束的光束横截面，其中在给定相同的照射总功率的情况下，纵向传感器信号取决于传感器层中光束的光束横截面，其中评估设备被设计为通过评估纵向传感器信号来生成关于对象纵向位置的至少一个信息项。
实施例82：根据前述实施例的检测器，其中评估设备被设计成根据照射的几何形状与相对于检测器的对象的相对定位之间的至少一个预定关系来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项，优选地考虑已知的照射功率并且可选地考虑调制照射的调制频率。
实施例83：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中传感器信号是对于整个传感器层的均匀传感器信号。
实施例84：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中评估设备适于归一化纵向传感器信号并且独立于修改光束的强度来生成关于对象的纵向位置的信息。
实施例85：根据前述实施例的检测器，其中评估设备适于通过比较不同纵向传感器的纵向传感器信号来识别修改光束是否变宽或变窄。
实施例86：根据前述五个实施例中任一个的检测器，其中评估设备适于通过根据至少一个纵向传感器信号确定修改光束的直径来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。
实施例87：根据前述实施例的检测器，其中评估设备适于将修改光束的直径与光束的已知光束特性进行比较，以便确定关于对象的纵向位置的至少一个信息项，优选地根据修改光束的光束直径对于修改光束的传播方向上的至少一个传播坐标的已知依赖关系和/或根据修改光束的已知高斯分布。
实施例88：根据前述实施例中任一项的检测器，其中传感器信号是横向传感器信号，其中横向传感器信号由接触传感器层的电触点提供。
实施例89：根据前述实施例的检测器，其中电触点被配置为至少一个分裂电极，其中偏置电压源能够应用于至少一个分裂电极，其中评估设备进一步被设计为通过应用偏置电压源和至少一个分裂电极并通过评估横向传感器信号，来生成关于对象的横向位置的至少一个信息项。
实施例90：根据前述实施例的检测器，其中分裂电极包括至少两个部分电极。
实施例91：根据前述实施例的检测器，其中提供至少四个部分电极，其中每个部分电极优选以包括T形的形式被提供。
实施例92：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中通过部分电极的电流取决于传感器层中修改光束的位置。
实施例93：根据前述实施例的检测器，其中横向传感器信号根据通过部分电极的电流来生成，其中，评估设备适于根据通过部分电极的电流的至少一个比值来生成关于对象的横向位置的信息。
实施例94：根据前述涉及检测器的实施例中任一个的检测器，还包括至少一个照射源。
实施例95：根据前述实施例的检测器，其中照射源选自：照射源，其至少部分地连接到对象和/或至少部分地与对象相同；照射源，设计为利用初级辐射至少部分地照射对象。
实施例96：根据前述实施例的检测器，其中光束通过初级辐射在对象上的反射和/或由初级辐射激发的对象本身的光发射来生成。
实施例97：根据前述实施例的检测器，其中传感器层的光谱灵敏度被照射源的光谱范围覆盖。
实施例98：根据前述实施例中任一个的检测器，其中检测器还包括至少一个转移设备，该转移设备适于将光束引导到传感器层上。
实施例99：根据前述实施例的检测器，其中转移设备包括光学透镜、镜子、分束器、另外的光学滤波器中的至少一个。
实施例100：根据前述实施例中任一项的检测器，其中检测器还包括至少一个成像设备。
实施例101：根据前述实施例的检测器，其中成像设备包括相机。
实施例102：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中成像设备包括以下中的至少一个：无机相机；单色相机；多色摄像机；全彩色相机；像素化无机芯片；像素化有机相机；CCD芯片，优选多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；IR相机；RGB相机。
实施例103：一种装置，包括根据前述实施例中任一个的光学检测器和设计用于机械支撑并电连接检测器的电路载体设备。
实施例104：根据前述实施例的装置，其中被检测器包括的光学滤波器放置在引入电路载体设备中的开口处，该开口设计成接收入射光束。
实施例105：根据前述实施例的装置，其中孔径光阑位于开口附近，其中孔径光阑设计成阻止光通过开口进入光学滤波器。
实施例106：根据前述实施例的装置，其中孔径光阑由位于电路载体设备上的开口周围的铜迹线形成。
实施例107：根据前述四个实施例中任一个的装置，其中电路载体设备是印刷电路板(PCB)。
实施例108：一种人机界面，其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，其中人机界面包括根据前述涉及检测器的任一实施例的至少一个检测器，其中人机界面被设计成借助于检测器生成用户的至少一个几何信息项，其中人机界面被设计成向几何信息分配至少一信息项，特别是至少一个控制命令。
实施例109：根据前述实施例的人机界面，其中用户的至少一个几何信息项选自包括以下的组：用户身体的位置；用户的至少一个身体部位的位置；用户身体的方位；用户的至少一个身体部位的方位。
实施例110：根据前述两个实施例中任一个的人机界面，其中人机界面还包括至少一个可连接到用户的信标设备，其中人机界面适于使得检测器可以生成关于至少一个信标设备的位置的信息。
实施例111：根据前述实施例的人机界面，其中信标设备包括至少一个照射源，该至少一个照射源适于生成至少一个要传输到检测器的光束。
实施例112：一种娱乐设备，用于执行至少一个娱乐功能，特别是游戏，其中娱乐设备包括至少一个根据前述涉及人机界面的任一实施例的人机界面，其中娱乐设备被设计成借助于人机界面使玩家能够输入至少一个信息项，其中娱乐设备被设计成根据信息改变娱乐功能。
实施例113：一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪系统，该跟踪系统包括至少一个根据前述涉及检测器的任一实施例的检测器，该跟踪系统还包括至少一个跟踪控制器，其中跟踪控制器适于跟踪对象的一系列位置，每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。
实施例114：根据前述实施例的跟踪系统，其中跟踪系统还包括至少一个可连接到对象的信标设备，其中跟踪系统适于使得检测器可以生成关于至少一个信标设备的对象的位置的信息。
实施例115：一种用于确定至少一个对象的至少一个位置的扫描系统，该扫描系统包括至少一个根据前述涉及检测器的实施例中任一个的检测器，该扫描系统还包括适于发射至少一个光束的至少一个照射源，该光束被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面处的至少一个点，其中该扫描系统被设计为通过使用至少一个检测器来生成关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一个信息项。
实施例116：根据前述实施例的扫描系统，其中照射源包括至少一个人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源。
实施例117：根据前述两个实施例中任一项的扫描系统，其中照射源发射多个单独的光束，特别是呈现相应间距，特别是规则间距的光束阵列。
实施例118：根据前述三个实施例中任一个的扫描系统，其中扫描系统包括至少一个壳体，其中在该至少一个点与扫描系统的壳体上的特定点之间，确定关于该至少一个点与扫描系统距离之间的距离的至少一个信息项，特别是壳体的前边缘或后边缘。
实施例119：根据前述实施例的扫描系统，其中壳体包括显示器、按钮、紧固单元、调平单元中的至少一个。
实施例120：一种立体系统，包括根据任一涉及跟踪系统的实施例的至少一个跟踪系统，以及根据任一涉及扫描系统的实施例的至少一个扫描系统，其中跟踪系统和扫描系统各自包括至少一个光学检测器，它们以准直的方式放置，使得它们在平行于立体系统的光轴的方位上对准，并且同时表现出相对于垂直于立体系统的光轴的方位上单独位移。
实施例121：根据前述实施例的立体系统，其中跟踪系统和扫描系统各自包括至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器的传感器信号被组合以确定关于对象的纵向位置的信息项。
实施例122：根据前述实施例的立体系统，其中纵向光学传感器的传感器信号通过应用不同的调制频率而能够彼此区分。
实施例123：根据前述三个实施例中任一个的立体系统，其中立体系统还包括至少一个横向光学传感器，其中横向光学传感器的传感器信号用于确定关于对象的横向位置的信息项。
实施例124：根据前述实施例的立体系统，其中通过组合关于对象的纵向位置的信息项和关于对象的横向位置的信息项来获得对象的立体视图。
实施例125：一种用于对于至少一个对象成像的相机，该相机包括至少一个根据前述涉及检测器的实施例中任一个的检测器。
实施例126：一种制造光学检测器的方法，该方法包括以下步骤：
a)提供具有至少第一表面和第二表面的光学滤波器，第二表面相对于第一表面相对设置，其中光学滤波器设计用于允许第一表面接收的入射光束穿过光学滤波器到达第二表面，从而通过改变入射光束的光谱成分来生成修改光束；
b)通过在光学滤波器的第二表面上沉积光敏材料来生成传感器层，其中传感器层被设计成以取决于修改光束照射传感器层的方式来生成至少一个传感器信号；以及
c)提供评估设备，该评估设备被设计成通过评估传感器信号来生成由入射光束提供的至少一个信息项。
实施例127：根据前述实施例的方法，其中光学滤波器选自包括如下的组：带通滤波器、长通滤波器、短通滤波器、单色滤波器、摄影滤波器、偏振滤波器、中性密度滤波器和带阻滤波器。
实施例128：根据前述两个实施例中任一个的方法，其中光学滤波器是彩色玻璃滤波器、染色聚合物滤波器、金属网滤波器或光学干涉滤波器中的一个。
实施例129：根据前述三个实施例中任一个的方法，其中光学滤波器选自棱镜、倾斜表面、微透镜、微槽、漫射器或光束整形器。
实施例130：根据前述四个实施例中任一个的方法，其中光学滤波器选自四分之一波片、偏振器或交叉偏振器。
实施例131：根据前述五个实施例中任一个的方法，其中光学滤波器选自荧光磷光体、荧光聚光器或上转换磷光体。
实施例132：根据前述实施例的方法，其中所提供的光学滤波器包括电绝缘基板或半导体基板中的一种。
实施例133：根据前述实施例的方法，其中所提供的光学滤波器包括玻璃、石英、硅(Si)、透明导电氧化物(TCO)或透明有机聚合物中的至少一个。
实施例134：根据前述涉及方法的实施例中任一项的方法，还包括将传感器层直接或间接地施加到光学滤波器的第二表面。
实施例135：根据前述实施例的方法，其中在光学滤波器和传感器层之间不留下或产生间隙。
实施例136：根据前述两个实施例中任一个的方法，其中通过使用沉积方法施加传感器层，其中沉积方法选自包括以下的组：化学浴沉积、真空蒸发、溅射、原子层沉积、化学气相沉积、喷雾热解、电沉积、阳极氧化、电转化、化学镀浸渍生长、连续离子吸附和反应、分子束外延、分子气相外延、液相外延、喷墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、丝网印刷、模板印刷、缝模涂布、刮刀涂布和溶液-气体界面技术。
实施例137：根据前述实施例中任一个的方法，还包括在基板和传感器层之间放置中间层。
实施例138：根据前述涉及方法的实施例中任一项的方法，其中用于传感器层的光敏材料选自包括染料太阳能电池、光电导材料和量子点的组，其中光电导材料是特别优选的。
实施例139：根据前述涉及方法的任一实施例的方法，还包括以下步骤：
d)提供接触传感器层的至少两个单独的电触点，其中电触点设计成将传感器信号传输到评估设备。
实施例140：根据前述涉及方法的实施例中任一项的方法，其中生成覆盖层，该覆盖层至少部分地，优选完全地覆盖传感器层。
实施例141：根据前述涉及方法的实施例中任一个的方法，其中通过使用导电引线将电触点结合到至少一个外部连接，导电引线优选地以导线的形式，特别是Au、Al或Cu导线的形式。
实施例142：根据前述实施例的方法，其中导电引线通过覆盖层结合到电触点。
实施例143：根据前述涉及检测器的实施例中任一项所述的检测器的使用，用于使用目的，选自包括以下的组：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；人机界面应用；跟踪应用；扫描应用；在立体视觉中；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的地图绘制应用；用于车辆的归航或跟踪信标检测器；具有热特征的对象的距离和/或位置测量；机器视觉应用；机器人应用；物流应用；车辆应用；飞机应用；船舶应用；航天器应用；机器人应用；医疗应用；体育应用；建筑应用；施工应用；制造应用；机器视觉应用；与从飞行时间检测器、雷达、激光雷达、超声波传感器或干涉测量法中选择的至少一种传感技术结合使用。
实施例144：根据前述涉及检测器的实施例中任一个的检测器用于以下方面的用途：红外检测应用；热检测应用；温度计应用；热搜寻应用；火焰检测应用；火灾检测应用；烟雾检测应用；温度传感应用；光谱学应用；复印应用；静电复印应用；废气监测应用；燃烧过程监测应用；污染监测应用；工业过程监测应用；化学过程监控应用；食品加工过程监测应用；水质监测应用；空气质量监测应用；质量控制应用；温度控制应用；运动控制应用；排气控制应用；气体感测应用；气体分析应用；运动感测应用；化学感测应用。
附图说明
从以下结合优选示例性实施例的描述中，本发明的其他可选细节和特征是显而易见的。在此上下文中，特定特征可以单独实现或者与特征组合实现。本发明不限于示例性实施例。在附图中示意性地示出了示例性实施例。各图中相同的附图标记表示相同的元件或具有相同功能的元件，或者在功能方面彼此对应的元件。
具体来说，在图中：
图1示出了根据本发明的光学检测器的示例性实施例，其包括光学滤波器；
图2示出了检测器的另一示例性实施例，其包括适于用作第二光学滤波器的封装；
图3示出了检测器的另一示例性实施例，其包括用于光学滤波器的半导体基板和作为中间层的厚绝缘层，从而提供串联检测器；
图4示出了检测器的另一示例性实施例，其包括用于光学滤波器的半导体基板和作为中间层的薄绝缘层，从而提供场效应光电晶体管；以及
图5示出了根据本发明的检测器、检测器系统、人机界面、娱乐设备、跟踪系统和相机的示例性实施例。
具体实施方式
图1至图4以高度示意性的方式各自示出了根据本发明的光学检测器110的示例性实施例。这里，检测器110适于光学检测，特别是用于检测光谱范围的至少一个分区中的至少一个波长，其中光谱范围的所需分区可以选自紫外线(UV)、可见光(VIS)和/或红外(IR)光谱范围，其中IR范围，即760nm至1000μm的光谱范围，尤其是中红外(MidIR)光谱范围，即1.5μm至15μm的光谱范围可以是优选的。
具体地，检测器可以被设计用于感测至少一个对象112的至少一个光学可设想的特性。具体地，检测器110可确定的光学可设想的特性可以选自对象112的光学特性和/或几何特性中的至少一个。作为示例，光学特性可以优选地选自对象112的透射率、吸收、发射和/或反射率，而几何特性可以特别地指的是对象112相对于检测器110的位置。为了简单起见，对象112仅在图1、3和5中示意性地示出，然而也可以假设对象112存在于根据图2和图4的实施例中。
检测器110包括至少一个光学滤波器114，该至少一个光学滤波器114至少具有第一表面116和第二表面118，其中第二表面118相对于第一表面116相对设置。这里，如图1至4所示，光学滤波器114的第一表面116和/或第二表面118可以优选地是平坦表面。然而，在替代实施例(此处未示出)中，光学滤波器114的第一表面116或第二表面118中的至少一个可以呈现弯曲表面，其中弯曲表面指的是可以偏离平坦平面的区域。这里，弯曲表面尤其可以设计成校准光束120在其通过检测器的路径上可能经历的像差。特别地，弯曲表面可以选自双凸透镜、平凸透镜、双凹透镜、平凹透镜和弯月透镜。然而，也可以想到其他类型的弯曲表面。
出于本发明的目的，光学滤波器114被设计用于允许由光学滤波器114的第一表面116接收的入射光束120穿过光学滤波器114到达第二表面118，由此以产生修改的光束122的方式来修改入射光束120的光谱成分。特别地，光学滤波器114可以选自带通滤波器、长通滤波器、短通滤波器，单色滤波器、摄影滤波器、偏振滤波器和带阻滤波器。在优选实施例中，光学滤波器可以是长通滤波器124，其中长通滤波器124可以被设计成通过衰减由截止波长以下的修改光束122所包括的第一波长范围，同时传输截止波长之上的修改光束122的第二波长范围，来产生修改光束122。如通常使用的，术语“截止波长”可以指峰值透射率的50％处的波长。特别针对提供检测器110以至少在IR光谱范围的所选分区中敏感，并且同时减少尤其是在IR光谱范围的所选分区之外的杂散光的量，长通滤波器的截止波长可以选自近红外光谱范围中的波长，即范围为760nm至1.5μm的光谱范围，或中红外光谱范围，即范围为1.5μm至15μm的光谱范围。
特别地，光学滤波器114，尤其是长通滤波器124因此可以选自彩色玻璃滤波器或光学干涉滤波器。如上所述，彩色玻璃滤波器包括光学透明基板，优选在基板上具有均匀分布的吸收性物质，特别是染料，其与基板一起表现出所需的透射与波长的关系。作为替代使用，干涉滤波器是或包括光学元件，该光学元件被设计成反射一个或多个第一光谱线或带并同时透射第二光谱线或带。因此，在如此处所述的优选实施例中，光学滤波器114可以包括电绝缘基板126。优选地，电绝缘基板可以包括玻璃、石英或透明有机聚合物。但是，也可以使用其他种类的基板。
此外，通过光学滤波器114的第二表面118离开光学滤波器114的修改光束122可以照射在传感器层128上，传感器层128因此可以直接施加到光学滤波器114的第二表面118上，优选地在光学滤波器114和传感器层128之间不会留有间隙。这里，如这里所描绘的，传感器层可以确切地是单个连续的传感器层。为此目的，传感器层128可以优选地通过使用沉积方法沉积在光学滤波器114上，有利地，通过使用浴沉积工艺，其可以容易地产生1nm至100μm的厚度，优选10nm至10μm，更优选100nm至1μm。然而，传感器层128的替代布置或用于生成传感器层128的其他沉积方法也是可行的。
根据本发明，传感器层128被设计成以取决于由修改光束122对于传感器层128的照射的方式来生成至少一个传感器信号。根据本发明，传感器层128包括至少一种光敏材料130。在特别优选的实施例中，光敏材料130可以包括光电导材料132，优选地至少一种硫属化物材料，特别是选自：硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)或磷化铟(InP)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、锑化铟(InSb)、碲化镉汞(HgCdTe；MCT)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)和铜锌锡硫化物(CZTS)。然而，也可以使用其他硫属化物或其他种类的光电导材料132。在替代实施例(这里未示出)中，传感器层128所包括的光敏材料130可以选自染料太阳能电池或量子点层。
根据如图1中示意性描绘的检测器110的特定实施例，检测器110可以进一步包括可选的覆盖层134，其可以优选地直接沉积在传感器层128上。这里，覆盖层134尤其可以是包括至少一种含金属化合物的无定形层，其中含金属化合物可以有利地选自Al、Ti、Ta、Mn、Mo、Zr、Hf或W的氧化物、氢氧化物、硫属化物、磷属化物、或碳化物或其组合。这里，覆盖层可以是或包括原子沉积层，该覆盖层可以特别地具有10nm至600nm，优选20nm至200nm的厚度。或者，可以通过采用化学气相沉积(CVD)工艺，诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺，来生成覆盖层134。此外，还可以应用其他沉积方法，例如旋涂或喷墨印刷。
特别地，为了尽可能地避免传感器层128由于外部影响而退化，例如由于包含在周围大气中的湿气和/或氧气，覆盖层134可以提供传感器层128的封装，优选地传感器层128的密封封装，特别是通过完全覆盖传感器层128的任何可接触表面。为此目的，如图1中示意性地示出的，覆盖层134可以另外覆盖电触点136、136'，电触点136、136'被指定接触传感器层128，特别是在传感器层128的不同位置处。优选地，电触点136、136'可以包括从由Ag、Pt、Mo、Al、Au和石墨烯组成的组中选择的至少一种电极材料。此外，电触点136、136'可以通过覆盖层134结合，由此优选地，可以使用结合引线138、138'，其中引线138、138'可以特别地是或包括Au、Al或铜引线。特别是为了支持结合引线与电触点136、136'的电极材料之间的结合，另外可以在电触点136、136'处设置粘合剂层(这里未示出)，其中粘合剂层可以包括Ni、Cr、Ti或Pd中的至少一种。然而，其他类型的粘合也是可行的。
此外，电触点136、136'可以设计成将由传感器层128生成的传感器信号传输到评估设备140。可替换地，传感器信号可以以无线方式从传感器层128传输到评估设备140。因此，当经修改光束122照射时由传感器层128提供的所得传感器信号取决于传感器层128中包括的光敏材料130，特别是光电导材料132的特性。评估设备140通常被设计用于通过评估传感器信号，来生成由入射光束120提供的关于至少一个对象112的一个或多个光学可想到特性的至少一个信息项。为此目的，评估设备140可以包括一个或多个电子设备和/或一个或多个软件组件，以便评估传感器信号。因此，评估设备140可以适于通过比较由传感器层128获取的多于一个传感器信号来确定至少一个信息项。
优选地，评估设备140可以适于通过比较传感器层128的多于一个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，在该特定实施例中，传感器层128可以被布置为纵向光学传感器。为此目的，检测器110可以特别适于通过执行至少一个电流-电压测量和/或至少一个电-电流测量来生成传感器信号。如对于FiP设备已知的，在给定相同的照射总功率的情况下，纵向传感器信号可以取决于传感器层128中的修改光束122的光束横截面。为了生成关于对象112的纵向位置的至少一个信息项，因此评估设备140可以被设计成采用照射的几何形状和对象112相对于检测器110的相对定位之间的至少一个预定义关系，因此，优选地考虑已知的照射功率。但是，应用其他类型的评估过程也是可行的。
替代地或另外地，评估设备140可以适于通过比较由传感器层128提供的多于一个的横向传感器信号，来确定关于对象112的横向位置的至少一项信息。为此，传感器层128可以特别地与至少一对电极接触，其中电极可以接触光敏材料130以获得横向传感器信号。在横向光学传感器的特别优选的实施例中，任何或所有电极可以是分裂电极，其中每个分裂电极可以包括至少两个部分电极。这里，通过部分电极的电流可以取决于传感器层128中的修改光束122的位置，因此可以根据通过部分电极的电流来生成横向传感器信号。
替代地或另外地，评估设备140可以适于确定对象112的至少一个光学特性，诸如选自对象112的透射率、吸收、发射和/或反射率。
此外，图1至图4均示意性地示出了其中检测器110可以放置在电路载体设备144上的装置142。如通常使用的，电路载体设备144指的是设计用于机械支撑和电连接诸如检测器110的电子、电学和/或光学元件的平台。在一个特别优选的实施例中，电路载体设备144可以是或包括印刷电路板(PCB)146。这里，被设计成将由传感器层128生成的传感器信号直接或间接地传输到评估设备140的电触点136、136'可以如图1所示，使用结合引线138、138'结合，例如通过覆盖层134。如这里所示，在特别优选的实施例中，承载传感器信号的结合引线138、138'可以被引导到接触衬垫148、148'，接触衬垫148、148'位于电路载体设备144的表面上并且包括导电材料，传感器信号可以进一步从该导电材料以直接或间接的方式被引导到评估设备140。特别地，装置142可以允许检测器110的容易处理和接触，优选地，通过自动地将检测器110拾取并放置在电路载体设备144上的所选位置上，并且随后通过提供结合引线138、138'。
此外，有利地，可以另外为了减少杂散光的量而采用装置142，否则可能阻碍检测器110的信噪比。为此目的，可以在电路载体设备144中提供开口150，其可以设计用于接收入射光束120并用于将入射光束120引导到光学滤波器114。由此，可以诸如通过电路载体设备144上的环氧树脂或玻璃层进入光学滤波器114的杂散光的量可以因此最小化。这里，检测器110所包括的光学滤波器114尤其可以放置在引入到电路载体设备144中的开口150处，如图1至图4中的每一个中示意性描绘的。
此外，孔径光阑152可以放置在开口150附近，其中孔径光阑152可以被设计成阻止除了通过电路载体设备144中的开口150照射光学滤波器114的入射光束120以外的进入光学滤波器114的附加光。为此目的，孔径光阑152可以由铜迹线形成，该铜迹线可以围绕开口150放置在电路载体设备142上。为简单起见，孔径光阑152仅在图1中示意性描述，然而并不意味着孔径光阑152可以不存在于根据图2至4的实施例中。
通常，评估设备140可以是数据处理设备的一部分和/或可以包括一个或多个数据处理设备。评估设备140可以完全或部分地集成到电路载体设备144中和/或可以完全或部分地实施为单独的设备，该单独设备可以以无线或有线方式电连接到传感器层128。设备140还可以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，例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位(此处未示出)。
用于照射检测器110的光束120可以由发光对象112产生。可选地或另外地，光束120可以由单独的照射源(这里未示出)产生，其可以包括适于照射对象112的环境光源和/或例如发光二极管的人造光源，对象112能够以如下方式来反射由照射源生成的光的至少一部分：光束120可以被配置成优选地通过进入电路载体设备144中的开口150到达光学滤波器114。在特定实施例中，照射源可以是调制光源，其中照射源的一个或多个调制特性可以由至少一个可选的调制设备来控制。替代地或另外地，可以在照射源和对象112之间和/或对象112和光学滤波器114之间的光束路径中实现调制。可以想到其他可能性。在该特定实施例中，当评估传感器信号以确定关于对象112的至少一个信息项时，考虑一个或多个调制特性，特别是调制频率可能是有利的。
图2示出了检测器110的另一示例性实施例，其中覆盖层134可以适于用作第二光学滤波器154。这里，覆盖层134可以被设计用于过滤与光学滤波器114相同的波长范围，或者替代地或另外，用于过滤相对于光学滤波器114不同的波长范围。为此目的，如图2中进一步所示，可以使用可以是或包括叠层的覆盖层134。特别地，采用交替堆叠在彼此之上的第一覆盖层156和第二覆盖层156'的堆叠可以用作干涉滤波器，其中每个覆盖层156、156'可以包括不同种类的金属氧化物。在特别优选的实施例中，第一覆盖层156可以包括氧化铝(Al2O3)，而第二覆盖层156'可以包括氧化钛(TiO2)。然而，也可以想到其他种类的第一和第二覆盖层156、156'的堆叠。
如图2中进一步所示，提供例如分束器(这里未示出)的光学元件是可行的，该光学元件可以被设计用于交替地将入射光束120提供给光学滤波器114和第二光学滤波器154。结果，入射光束120可以交替地通过光学滤波器114和第二光滤波器154照射。在该特定实施例中，通过光学滤波器114照射传感器层128的修改光束122可以将被称为“测量光束”，而通过第二光学滤波器154照射传感器层128的修改光束122'可以被称为“参考光束”，反之亦然。在该实施例中，特别优选的是，评估设备可以进一步设计用于比较由测量光束和参考光束产生的传感器信号，以用于精确的评估目的。举例来说，可以对测量光束和参考光束的特性以它们在传感器层128内直接抵消的方式来布置，从而允许适于仅放大测量光束与参考光束之间的差值信号的方法的应用，例如锁定技术。
如图2中进一步所示，在替代实施例中，传感器信号可以从电触点136、136'通过玻璃通孔158引导到电路载体设备144上的接触衬垫148、148'。这种设置与覆盖层134一起可以允许整个检测器110的直接密封封闭体。在该替代实施例中，检测器110可以直接胶合或焊接到电路载体设备144上，例如印刷电路板(PCB)146。
图3示出了检测器110的另一示例性实施例，其提供具有第一光学传感器和第二光学传感器的串联检测器160。为此目的，光学滤波器114包括半导体基板162，其中用于基板的材料可以优选地是硅(Si)或透明导电氧化物(TCO)，其中透明导电氧化物(TCO)可以选自氧化铝(Al2O3)，氧化钛(TiO2)、氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(SnO2：F；FTO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、氧化镁(MgO)、或钙钛矿透明导电氧化物。除了可以被指定为第一光学传感器的传感器层128之外，通过提供适于接触半导体基板162的至少两个另外的电触点164、164'，可以将半导体基板162设计为第二光学传感器。另外的电触点164、164'可以包括Au、Pt、Pd或W中的至少一种作为电极材料。如图3中进一步所示，另外的电触点164、164'可以通过施加另外的结合引线168、168'而结合到位于电路载体设备144上的另外的接触衬垫166、166'。然而，其他类型的结合也是可行的，例如通过使用如图2所示的通孔158、158'。
在如图3所示的实施例中，可以优选地提供作为或包括厚绝缘层172，优选厚二氧化硅层的中间层170，特别是为了避免在用作第一光学传感器的传感器层128与包括半导体基板162并用作第二光学传感器的光学滤波器114之间出现电场效应。这里，厚绝缘层172可以优选地具有100nm至10μm的厚度，更优选地具有250nm至5μm的厚度。这里，中间层170尤其可以通过这样的方式施加：一方面，在光学滤波器114与中间层170之间不留间隙，并且另一方面，在中间层170与传感器层128之间不留间隙。同样，中间层170可以优选确切地是相对于传感器层128以相邻方式定位的一个连续层。
图4示出了检测器110的替代实施例，其中中间层170可以是或包括薄绝缘层174，优选薄二氧化硅层，其厚度可以为1nm至250nm，优选为5nm至10nm，并且优选可以是无缺陷并且因此表现出高电阻率。在该替代实施例中，可以在一方面用作第一光学传感器的传感器层128，与另一方面包括用作第二光学传感器的半导体基板162的光学滤波器114之间产生明显的电场效应，由此可以提供场效应光电晶体管176。
关于图2至图4中的一个或多个中的特定特征的进一步细节，可以参考从图1至4中选择的任何一个其他图。此外，特定图中所示的特征与在一个其他图中示出的不同特征的组合也是可能的，并且因此由本文的公开内容明确地涵盖。
作为另一示例，图5示出了检测器系统200的示例性实施例，包括装置142，其中至少一个检测器110放置在电路载体设备144上，特别是放置在印刷电路板(PCB)146上，如上所述。然而，其他类型的检测器也是可行的，例如如图2至4中所示的一个或多个其他实施例中公开的检测器110或其组合。这里，检测器110可以用作相机202，具体地用于3D成像，其可以用于获取图像和/或图像序列，例如数字视频剪辑。此外，图5示出了人机界面204的示例性实施例，其包括至少一个检测器110和/或至少一个检测器系统200，并且进一步地，示出了包括人机界面204的娱乐设备206的示例性实施例。图5还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。
关于检测器110和检测器系统200，可以参考本申请的完整公开内容。基本上，检测器110的所有潜在实施例也可以体现在图5所示的实施例中。在该特定实施例中，检测器110具有根据图1中提供的示例性装置的设置。因此，检测器110具有光学滤波器114，光学滤波器114至少具有第一表面116和第二表面118，其中第二表面118相对于第一表面116相对设置。这里，光学滤波器114被设计成允许由第一表面116接收的入射光束120通过光学滤波器114到达第二表面118，由此通过改变入射光束120的光谱成分来生成修改光束122。特别地，为了抑制除了入射光束120之外的附加光进入光学滤波器114，入射光束120可以优选地通过电路载体设备144中的开口150被引导到光学滤波器114，其中孔径光阑152可以特别地放置在开口150附近以增强该期望的效果。出于本发明的目的，光学滤波器114可以优选地是或包括长通滤波器124，特别地，选自如上所述的彩色玻璃滤波器或光学干涉滤波器。然而，也可以想到其他种类的光学滤波器114。
此外，检测器110具有传感器层128，传感器层128包括光敏材料130，特别是光电导材料132，其沉积在光学滤波器114的第二表面118上。出于本发明的目的，传感器层128被设计成以取决于修改光束122对传感器层128的照射的方式来生成至少一个传感器信号。如图5所示，可以选择检测器作为纵向光学传感器和横向光学传感器的组合，因此允许检测器110同时确定对象112的深度和宽度。可替代地或另外地，检测器110可以用于确定对象112的至少一个光学特性，例如选自对象112的透射率、吸收、发射和/或反射率。此外，如上所述，传感器层128由覆盖层134保护。
此外，由传感器层128生成的传感器信号被提供给评估设备140，以便通过评估传感器信号来生成由入射光束120提供的至少一个信息项，特别是生成关于对象112的空间位置的至少一个信息项。为此目的，传感器信号通过电极136、136'，引线结合138、138'，位于电路载体设备144上的接触衬垫148、148'以及信号导线210、210'引导至评估设备140。这里，信号导线210、210'可以是无线接口和/或有线接口。此外，信号导线210、210'可以包括用于修改传感器信号的一个或多个驱动器和/或一个或多个测量设备。评估设备140可以完全或部分地集成到检测器110的一个或多个组件中。评估设备140也可以封闭在包括装置142的壳体中和/或封闭在单独的壳体中。评估设备140可包括一个或多个电子设备和/或一个或多个软件组件，以便评估传感器信号，其在此由纵向评估单元212(由“z”表示)和横向评估单元212'(用‘xy’表示)以符号表示。通过组合由这些演化单元212、212'导出的结果，可以生成位置信息214，优选地是三维位置信息(由“x，y，z”表示)。
在如图5所示的示例性实施例中，作为示例，待检测的对象112可以被设计为运动器材的物品和/或可以形成控制元件216，其位置和/或方位可以由用户218操纵。因此，通常，在图5所示的实施例中或在检测器系统200、人机界面204、娱乐设备206或跟踪系统208的任何其他实施例中，对象112本身可以是所述设备的一部分，并且具体地，可以包括所述至少一个控制元件216，具体地，其中至少一个控制元件216具有一个或多个信标设备220，其中控制元件216的位置和/或方位优选地可以由用户218操纵。作为示例，对象112可以是或可以包括球棒、球拍、球杆或运动器材和/或伪运动器材的任何其他物品中的一个或多个。其他类型的对象112也是可能的。此外，用户218可以被认为是对象112，其位置将被检测。作为示例，用户218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设备220。
检测器110可以适于确定关于信标设备220中的一个或多个信标设备220的纵向位置的至少一个项，并且可选地，确定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他信息项，以及可选地关于对象112的横向位置的至少一个信息项。具体地，检测器110可以适于识别颜色和/或用于对对象112成像，例如对象112的不同颜色，更具体地，可以包括不同颜色的信标设备220的颜色。
因此，检测器110可以适于确定至少一个对象112的位置。另外，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界面204，以便向机器222提供至少一个信息项。在图5中示意性描绘的实施例中，机器222可以是或可以包括至少一个计算机和/或包括数据处理设备的计算机系统。其他实施例是可行的。评估设备140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设备和/或可以完全或部分地集成到机器222中，特别是计算机中。对于跟踪系统208的跟踪控制器224也是如此，其可以完全或部分地形成评估设备140和/或机器222的一部分。
类似地，如上所述，人机界面204可以形成娱乐设备206的一部分。因此，借助于充当对象112的用户218和/或操纵对象112的用户218和/或充当对象112的控制元件216，用户218可以将诸如至少一个控制命令的至少一个信息项输入到机器222中，特别是计算机中，从而改变娱乐功能，诸如控制电脑游戏的过程。
如上所述，检测器110可以具有直光束路径或倾斜光束路径、成角度光束路径、分支光束路径、偏转或分光束路径或其他类型的光束路径。此外，入射光束120可以沿着每个光束路径或部分光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其他组件可以完全或部分地位于光学滤波器114的前面和/或光学滤波器114的后面。
附图标记列表
110 检测器
112 对象
114 光学滤波器
116 第一表面
118 第二表面
120 入射光束
122 修改光束
124 长通滤波器
126 电绝缘基板
128 传感器层
130 光敏材料
132 光电导材料
134 覆盖层
136,136' 电触点
138,138' 结合引线
140 评估设备
142 装置
144 电路载体设备
146 印刷电路板(PCB)
148,148' 接触衬垫
150 开口
152 光阑
154 第二光学滤波器
156,156' 第一覆盖层、第二覆盖层
158 通孔
160 串联检测器
162 半导体基板
164,164' 另外的电触点
166,166' 另外的接触衬垫
168,168' 另外的结合引线
170 中间层
172 厚绝缘层
174 薄绝缘层
176 场效应光电晶体管
200 检测器系统
202 相机
204 人机界面
206 娱乐设备
208 跟踪系统
210 信号导线
212,212' 纵向评估单元、横向评估单元
214 位置信息
216 控制元件
218 用户
220 信标设备
222 机器
224 跟踪控制器

Claims (25)

1.一种光学检测器(110)，包括：
光学滤波器(114)，其具有至少第一表面(116)和第二表面(118)，所述第二表面(118)相对于所述第一表面(116)相对地设置，其中所述光学滤波器(114)设计用于允许由所述第一表面(116)接收的入射光束(120)穿过所述光学滤波器(114)到达所述第二表面(118)，从而通过修改所述入射光束(120)的光谱成分来生成修改光束(122)；
传感器层(128)，其包括沉积在所述光学滤波器(114)的所述第二表面(118)上的光敏材料(130)，其中所述传感器层(128)设计为以取决于所述修改光束(122)对于所述传感器层(128)的照射的方式来生成至少一个传感器信号；
评估设备(140)，其被设计为通过评估所述传感器信号来生成由所述入射光束(120)提供的至少一个信息项；以及
中间层(170)，位于在所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)之间，
其中，所述中间层(170)包括以下中的一个：
-厚绝缘层(172)，其以如下方式设计：所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)能够单独操作为第一光学传感器和第二光学传感器，其中所述厚绝缘层(172)表现出选择的厚度以阻止所述第一光学传感器和所述第二光学传感器之间的相互作用；或者
-薄绝缘层(174)，其以如下方式设计：在所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)之间发生相互作用，其中所述薄绝缘层(174)表现出选择的厚度以能够经由所述薄绝缘层(174)在所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)之间发生电场效应。
2.根据权利要求1所述的光学检测器(110)，其中，所述检测器(110)被设计用于检测红外光谱范围的至少一个分区中的至少一个波长，所述红外光谱范围在760nm至1000μm的范围。
3.根据权利要求1所述的光学检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)选自带通滤波器(124)、长通滤波器、短通滤波器、单色滤波器、摄影滤波器、偏振滤波器和带阻滤波器。
4.根据前述权利要求1或2所述的光学检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)是彩色玻璃滤波器、金属网滤波器或光学干涉滤波器中的一种。
5.根据前述权利要求1或2所述的光学检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)适于进一步修改所述入射光束(120)的传播方向或偏振类型中的至少一个。
6.根据前述权利要求1或2所述的光学检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)适于通过应用至少一种非线性光学效应来进一步修改所述入射光束(120)。
7.根据前述权利要求中1-3任一项所述的光学检测器(110)，其中，至少两个单独的电触点(136，136')接触所述传感器层(128)，其中，所述电触点(136，136')被设计为将所述传感器信号传输到所述评估设备(140)。
8.根据前述权利要求1-3中任一项所述的光学检测器(110)，其中，所述光敏材料(130)是无机光电导材料(130)，所述无机光电导材料(130)包括硒、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、硫属化物、氮属元素化物、卤化物、及其固溶体和/或掺杂变体中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的光学检测器(110)，其中，所述硫属化物选自硫化铅(PbS)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、铜锌锡硫化物(CZTS)、硒化铅(PbSe)、硒化铜锌锡(CZTSe)、碲化镉(CdTe)、碲化镉汞(HgCdTe)、碲化汞锌(HgZnTe)、硫硒化铅(PbSSe)、铜锌锡硫硒硫属化物(CZTSSe)、及其固溶体和/或掺杂变体。
10.根据前述权利要求1-3中任一项所述的光学检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)是或包括电绝缘基板(126)或半导体基板(162)中的一个。
11.根据前述权利要求1-3中任一项所述的光学检测器(110)，其中，所述中间层(170)包括二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铪(HfO2)，其混合物和/或层压物中的一个或多个。
12.根据前述权利要求1-3中任一项所述的光学检测器(110)，其中，所述中间层(170)是或包括粘合剂层和/或光学抗反射层。
13.根据前述权利要求1-3中任一项所述的光学检测器(110)，还包括沉积在所述传感器层(128)上的覆盖层(134)。
14.根据前述权利要求1-3中任一项所述的光学检测器(110)，其中，所述传感器信号是纵向传感器信号，其中，在给定相同的照射总功率的情况下，所述纵向传感器信号取决于所述传感器层(128)中的所述修改光束(122)的光束横截面，其中所述评估设备(140)被设计为通过评估所述纵向传感器信号来生成关于对象(112)的纵向位置的至少一个信息项。
15.一种用于制造光学检测器(110)的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供具有至少第一表面(116)和第二表面(118)的光学滤波器(114)，所述第二表面(118)相对于所述第一表面(116)相对地设置，其中所述光学滤波器(114)被设计用于允许由所述第一表面(115)接收的入射光束(120)穿过所述光学滤波器(114)到达所述第二表面(118)，从而通过修改所述入射光束(120)的光谱成分来生成修改光束(122)；
b)通过在所述光学滤波器(114)的所述第二表面(118)上沉积光敏材料(130)来生成传感器层(128)，其中所述传感器层(128)被设计为以取决于所述修改光束(122)对于所述传感器层(128)的照射的方式来生成至少一个传感器信号；
c)在所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)之间设置中间层(170)，
其中，所述中间层(170)包括以下中的一个：
-厚绝缘层(172)，其以如下方式设计：所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)能够单独操作为第一光学传感器和第二光学传感器，其中所述厚绝缘层(172)表现出选择的厚度以阻止所述第一光学传感器和所述第二光学传感器之间的相互作用，或者
-薄绝缘层(174)，其以如下方式设计：在所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)之间发生相互作用，其中所述薄绝缘层(174)表现出选择的厚度以能够经由所述薄绝缘层(174)在所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)之间发生电场效应；以及
d)提供评估设备(140)，所述评估设备(140)被设计为通过评估所述传感器信号来生成由所述入射光束(120)提供的至少一个信息项。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述传感器层(128)直接或间接地施加到所述光学滤波器(114)的所述第二表面(118)，其中所述传感器层(128)通过使用沉积方法来施加，其中所述沉积方法选自：化学浴沉积、真空蒸发、溅射、原子层沉积、化学气相沉积、喷雾热解、电沉积、阳极氧化、电转化、化学镀浸渍生长、连续离子吸附和反应、分子束外延、分子气相外延、液相外延、喷墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、丝网印刷、模版印刷、缝模涂布、刮刀涂布和溶液-气体界面技术。
17.根据前述权利要求1-14中任一项所述的光学检测器(110)的使用，用于选自以下的使用目的：距离测量、位置测量、娱乐应用、安全应用、人机界面应用、跟踪应用、扫描应用、成像或相机应用、用于生成至少一个空间的地图的地图绘制应用、机器人应用、物流应用、车辆应用、飞机应用、船舶应用、航天器应用、医疗应用、体育应用、建筑应用、施工应用、制造应用；与从飞行时间检测器、雷达、超声波传感器或干涉测量法中选择的至少一种感测技术结合使用；或用于选自以下的使用目的：红外线检测应用、热检测应用、热搜寻应用、火焰检测应用、火灾检测应用、烟雾检测应用、光谱应用、光复印应用、静电复印应用、废气监测应用、燃烧过程监测应用、污染监测应用、工业过程监测应用、化学过程监测应用、食品加工过程监测应用、水质监测应用、空气质量监测应用、质量控制应用、温度控制应用、运动控制应用、排气控制应用、气体感测应用、气体分析应用、运动感测应用、化学感测应用。
18.根据前述权利要求17所述的光学检测器(110)的使用，其中，所述成像或相机应用包括立体视觉、摄影应用。
19.根据前述权利要求17所述的光学检测器(110)的使用，其中，所述距离测量包括具有热特征的对象的距离测量。
20.根据前述权利要求17所述的光学检测器(110)的使用，其中，所述位置测量包括具有热特征的对象的位置测量。
21.根据前述权利要求17所述的光学检测器(110)的使用，其中，所述车辆应用包括用于车辆的归航或跟踪信标检测器。
22.根据前述权利要求17所述的光学检测器(110)的使用，其中，所述雷达包括激光雷达。
23.根据前述权利要求17所述的光学检测器(110)的使用，其中，所述机器人应用包括机器视觉应用。
24.根据前述权利要求17所述的光学检测器(110)的使用，其中，所述热检测应用包括温度感测应用。
25.根据前述权利要求24所述的光学检测器(110)的使用，其中，所述温度感测应用包括温度计应用。
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