CN110178045B - 用于光学检测至少一个对象的检测器 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于确定至少一个对象(112)的位置的检测器(110,1110,2110)。所述检测器(110,1110,2110)包括：至少一个传送装置(128,1128)，其中所述传送装置(128,1128)响应于从所述对象(112,1112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的至少一个入射光束(116,1116)而具有至少一个焦距；至少两个光学传感器(113,1118,1120)，其中每个光学传感器(113,1118,1120)具有至少一个光敏区域(121,1122,1124)，其中每个光学传感器(113,1118,1120)被设计为响应于所述光束(116,1116)对其各自的光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号；至少一个评估装置(132,1132)，被配置用于通过评估来自所述传感器信号的商信号Q来确定所述对象(112,1112)的至少一个纵向坐标z。所述检测器适于独立于对象平面中的对象尺寸在至少一个测量范围中确定所述对象的所述纵向坐标z。

Description

用于光学检测至少一个对象的检测器
技术领域
本发明涉及一种用于确定至少一个对象的位置的检测器、检测器系统和方法。本发明还涉及一种用于在用户和机器之间交换至少一项信息的人机接口、娱乐装置、跟踪系统、相机、扫描系统以及检测器装置的各种用途。根据本发明的装置、系统、方法和用途具体可以用于例如日常生活、游戏、交通技术、生产技术、安全技术、诸如用于艺术、文献记录或技术目的的数字摄影或视频摄影的摄影、医疗技术或科学中。此外，例如，在建筑、计量、考古、艺术、医学、工程或制造领域中，本发明具体可以用于扫描一个或多个对象和/或用于扫描景物，例如用于生成对象或景物的深度轮廓(profile)。然而，其他应用也是可能的。
背景技术
从现有技术中已知大量光学传感器和光伏器件。虽然光伏器件通常用于将电磁辐射(例如，紫外、可见或红外光)转换成电信号或电能，但光学检测器通常用于拾取图像信息和/或用于检测至少一个光学参数，例如，亮度。
从现有技术中已知大量光学传感器，其通常基于无机和/或有机传感器材料的使用。在US 2007/0176165A1、US 6,995,445B2、DE 2501124 A1、DE 3225372A1、US 2007/0176165A1、WO 2009/013282A1、WO2012/110924A1、WO2014/097181A1，WO 2015/024871A1、US 4,767,211、WO 2014/198629A1、WO 2014/198626A1、WO 2014/198629A1和WO 2014/198625 A1中公开了这种传感器的示例，其全部内容通过引用并入本文。此外，参考也可以在本发明的上下文中使用的潜在材料和光学传感器，可以参考以下欧洲专利申请，2015年1月30日提交的EP 15 153 215.7、2015年3月提交的EP 15 157 363.1、2015年4月22日提交的EP 15 164 653.6、2015年7月17日提交的EP 15177275.3、2015年8月10日提交的EP15180354.1和EP 15180353.3、以及9月14日提交的EP 15 185 005.4、2015年11月25日提交的EP 15 196 238.8和EP 15 196 239.6、2015年12月3日提交的EP 15 197 744.4，其全部内容也通过引用并入本文。
此外，可以参考比较至少两个不同源的信号以确定对象的位置的检测器概念。因此，作为示例，可以参考2016年2月16日提交的EP 16155834.1、EP 16155835.8或EP16155845.7，其全部公开内容通过引用包含于此。此外，P.Bartu、R.Koeppe、N.Arnold、A.Neulinger、L.Fallon和S.Bauer，Conformable large-area position-sensitivephotodetectors based on luminescence collecting silicone waveguides(基于发光收集硅酮波导的保形大面积位置敏感光电检测器)，J.Appl.Phys.107,123101(2010)，描述了一种位置敏感检测器(PSD)装置，它可能适用于大面积和弯曲表面。
例如，US 5,323,222A描述了一种距离测量装置，其包括用于将光通量投射到对象上的光投射部分。光接收部分被设置为基础长度远离光投射部分，接收来自对象的反射光线，并根据接收的光量产生光电流。光接收部分通过以直角与基础长度相交的第一分割线和通过与第一分割线倾斜相交的第二分割线分成至少四个光接收元件。第一比率计算部分计算由第一分割线的一侧上的光接收元件产生的光电电流之和与另一侧上的光接收元件产生的光电流之和的比率。第二比率计算部分计算由第二分割线的一侧上的光接收元件产生的光电流之和与另一侧上的光接收元件产生的光电流之和的比率。距离确定部分计算第一和第二比率计算部分的输出之和，并且基于产生的值，确定从设备到对象的距离。
US4,675,517A描述了一种具有第一和第二敏感区域的光敏元件，所述第一和第二敏感区域布置成接收光斑，使得当光斑跨越其间的边界时，第一和第二敏感区域分别接收的点光的两个部分的面积的比率根据光斑的接收位置而变化，从而从第一和第二敏感区域的输出比率的变化检测光斑的接收位置，其中光斑的接收位置的第一和第二敏感区域的输出的比率变化的误差(当接收到的点光的直径太大而超出第一和第二敏感区域时发生)，通过提供围绕第一或第二敏感区域的补充敏感区域来校正。
WO2015/024871A1描述了一种光学检测器。该光学检测器包括：至少一个空间光调制器，适于以空间分辨的方式调整光束的至少一个特性，具有像素矩阵，每个像素是可控的以单独地调整通过像素的光束的一部分的该至少一个光学特性；至少一个光学传感器，适于在光束通过空间光调制器的像素矩阵之后检测光束并产生至少一个传感器信号；至少一个调制器装置，适于周期性地控制具有不同调制频率的至少两个像素；至少一个适于执行频率分析的评估装置，以便确定调制频率的传感器信号的信号分量。
然而，使用这些已知方法和设备确定到对象的距离依赖于对象尺寸。特别地，光学传感器可以显示亮度依赖性，这使得测量结果的评估更加困难，并且另外，可以依赖于目标光斑尺寸。对对象尺寸的依赖性可能导致距离确定对制造公差和环境条件的敏感性。此外，这些方法和装置需要大的基线，以及因此的大尺寸以达到可靠的距离值。
本发明解决的问题
因此，本发明的一个目的是提供面对已知装置和方法的上述技术挑战的装置和方法。具体地，本发明的一个目的是提供可靠地确定对象在空间中的位置的装置和方法，优选地具有低技术努力并且在技术资源和成本方面具有低要求。
发明内容
本发明利用独立权利要求的特征解决了该问题。在从属权利要求和/或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。
如下所述，术语“具有”，“包含”或“包括”或其任何语法变体以非排他的方式使用。因此，这些术语可以指的是除了由这些术语引入的特征之外，在该上下文中描述的实体中不存在其他特征的情况以及存在一个或多个其他特征的情况。作为示例，表达“A具有B”、“A包含B”和“A包括B”可以指的是除了B之外A中不存在其他元素的情况(即，仅A的情况)以及除了B之外在实体A中存在一个或多个其他元素，例如元素C、元素C和D或甚至其他元素的情况。
此外，应当注意，表示特征或元素可以存在一次或多于一次的术语“至少一个”、“一个或多个”或类似表达通常仅在引入相应特征或元素时使用一次。在下文中，在大多数情况下，当提及相应的特征或元素时，表达“至少一个”或“一个或多个”将不再重复，尽管事实上相应的特征或元素可以存在一次或不止一次。
此外，如下所述，术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更具体地”、“特定地”、“更具体地”或类似术语与可选特征结合使用，而不限制替代的可能性。因此，由这些术语引入的特征是可选特征，并不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如本领域技术人员将认识到的，本发明可以通过使用替代特征来执行。类似地，由“在本发明的实施例中”或类似表达引入的特征旨在是可选特征，对本发明的替代实施例没有任何限制，对本发明的范围没有任何限制，并且对于将以这种方式引入的特征与本发明的其他可选或非可选特征相结合可能性没有任何限制。
在本发明的第一方面，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的检测器。如本文所用，术语“对象”是指发射至少一个光束的点或区域。光束可以源自对象，例如通过对象和/或集成或附接到发射光束的对象的至少一个照射源，或者可以源自不同的照射源，例如来自直接或间接地照射对象照射源，其中光束被对象反射或散射。如这里所使用的，术语“位置”指的是关于对象和/或对象至少一部分在空间中位置和/或取向的至少一项信息。因此，至少一项信息可以暗示对象的至少一个点与至少一个检测器之间的至少一个距离。如下面将进一步详细描述的，距离可以是纵向坐标，或者可以有助于确定对象的点的纵向坐标。附加地或替代地，可以确定关于对象和/或对象的至少一部分的位置和/或取向的一个或多个其他信息项。另外，作为示例，可以确定对象和/或对象的至少一部分的至少一个横向坐标。因此，对象的位置可以暗示对象和/或对象的至少一部分的至少一个纵向坐标。附加地或替代地，对象的位置可以暗示对象和/或对象的至少一部分的至少一个横向坐标。附加地或替代地，对象的位置可以暗示对象的至少一个取向信息，指示对象在空间中的取向。
该检测器包括：
-至少一个传送装置，其中传送装置响应于从对象传播到检测器的至少一个入射光束而具有至少一个焦距；
-至少两个光学传感器，其中每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中每个光学传感器被设计成响应于光束对其相应的光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号，
-至少一个评估装置被配置为用于通过评估来自传感器信号的商信号Q来确定对象的至少一个纵向坐标z。
检测器可以适于在与对象平面中的对象尺寸无关的至少一个测量范围内确定对象的纵向坐标z。
如本文所用，“光学传感器”通常是指用于检测光束的光敏器件，例如用于检测由至少一个光束产生的照射和/或光斑。如本文中进一步使用的，“光敏区域”通常是指光学传感器的区域，其可以由至少一个光束在外部照射，响应于该照射产生至少一个传感器信号。光敏区域可以具体地位于相应光学传感器的表面上。然而，其他实施例是可行的。如本文所用，术语“至少两个光学传感器，每个光学传感器具有至少一个光敏区域”是指具有两个单个光学传感器且每个光学传感器具有一个光敏区域的配置，并且指具有具有至少两个光敏区域的一个组合光学传感器的配置。因此，术语“光学传感器”还指的是配置成产生一个输出信号的光敏装置，而在本文中，配置成产生两个或更多个输出信号的光敏器件，例如至少一个CCD和/或CMOS器件，被称为两个或更多个光学传感器。如下面将进一步详细描述的，每个光学传感器可以被实施为使得恰好一个光敏区域存在于相应的光学传感器中，例如通过提供恰好一个可以被照射的光敏区域，响应于该照射，精确地为整个光学传感器产生一个均匀的传感器信号。因此，每个光学传感器可以是单区光学传感器。然而，使用单区光学传感器使得检测器的设置特别简单和有效。因此，作为示例，可以在该设置中使用商业上可获得的光传感器，例如可商购的硅光电二极管，每个光电二极管具有恰好一个敏感区域。然而，其他实施例是可行的。因此，作为示例，可以使用包括两个、三个、四个或多于四个光敏区域的光学装置，其在本发明的上下文中被视为两个、三个、四个或多于四个光学传感器。作为示例，光学装置可包括光敏区域的矩阵。因此，作为示例，光学传感器可以是像素化光学装置的一部分或构成像素化光学装置。作为示例，光学传感器可以是具有像素矩阵的至少一个CCD和/或CMOS器件的一部分或构成该至少一个CCD和/或CMOS器件，其中每个像素形成光敏区域。
如在此进一步使用的，“传感器信号”通常是指由光学传感器响应于光束的照射而产生的信号。具体地，传感器信号可以是或可以包括至少一个电信号，例如至少一个模拟电信号和/或至少一个数字电信号。更具体地，传感器信号可以是或可以包括至少一个电压信号和/或至少一个电流信号。更具体地，传感器信号可包括至少一个光电流。此外，可以使用原始传感器信号，或者可以将检测器，光学传感器或任何其他元件适应为处理或预处理传感器信号，从而产生次级传感器信号，其也可以用作传感器信号，例如通过滤波等的预处理。
光敏区域具体可以朝向对象取向。如本文所用，术语“朝向对象取向”通常是指光敏区域的相应表面从对象完全或部分可见的情况。具体地，对象的至少一个点与相应的光敏区域的至少一个点之间的至少一条互连线可以与光敏区域的表面元件形成不同于0°的角度，例如角度范围为20°至90°，优选80°至90°，例如90°。因此，当对象位于光轴上或靠近光轴时，从对象朝向检测器传播的光束可以基本上平行于光轴。如本文所用，术语“基本上垂直”是指垂直取向的情况，其公差为例如±20°或更小，优选±10°或更小的公差，更优选±5°或更小的公差。类似地，术语“基本上平行”是指平行取向的情况，其公差为例如±20°或更小，优选±10°或更小的公差，更优选±5°或更小的公差。
光束可以从对象朝向检测器传播。如下面将进一步详细描述的，光束可以源自对象，例如通过对象和/或集成或附接到发射光束的对象的至少一个照射源，或者可以源自不同的照射源，例如，来自直接或间接照射对象的照射源，其中光束被对象反射或散射，从而至少部分地导向检测器。作为示例，照射源可以是或可以包括外部照射源、集成到检测器中的照射源或集成到信标设备中的照射源中的一个或多个，该信标设备是附接到对象、集成到对象或由对象保持中的一种或多种。因此，检测器可以用在主动和/或被动照射背景中。例如，照射源可以适于照射对象，例如，通过将光束引向对象，该对象反射光束。附加地或替代地，对象可以适于产生和/或发射至少一个光束。光源可以是或可包括至少一个多束光源。例如，光源可包括至少一个激光源和一个或多个衍射光学元件(DOE)。
如本文所用，术语“射线”通常是指垂直于光的波前的线，其指向能量流的方向。如本文所用，术语“光束”通常是指光线的集合。在下文中，术语“射线”和“射束”将用作同义词。如本文进一步使用的，术语“光束”通常是指光量，具体地是指基本上沿相同方向传播的光的量，包括光束具有扩散角或加宽角的可能性。光束可以具有空间延伸。具体地，光束可以具有非高斯光束轮廓。光束轮廓可以选自梯形光束轮廓；三角形光束轮廓；锥形光束轮廓。梯形光束轮廓可以具有平台区域和至少一个边缘区域。如本文所用，术语“光束轮廓”通常是指光束的横向强度分布。光束具体可以是高斯光束或高斯光束的线性组合，如下面将进一步详细描述的。然而，其他实施例是可行的。传送装置可以被配置用于调整、限定和确定光束轮廓中的一种或多种，特别是光束轮廓的形状。
光束可以是单色光束。光束可以包括窄带波长，优选地，光束可以包括单个波长。所述至少一个光源可以适于产生至少一个单色光束和/或检测器可以包括至少一个适于滤波窄带波长的滤光器元件，例如单色器。
照射源可以适于产生至少一个照射图案以照射对象。附加地或替代地，照射图案可以由至少一个环境光源产生。检测器可以配置成使得照射图案从检测器，特别是从壳体的至少一个开口沿着和/或平行于检测器的光轴朝向对象传播。为此目的，检测器可包括至少一个反射元件，优选至少一个棱镜，用于偏转照射图案，使得其沿光轴或平行于光轴传播。具体地，照射源可以包括至少一个激光器和/或激光源。可以采用各种类型的激光器，例如半导体激光器。附加地或替代地，可以使用非激光光源，例如LED和/或灯泡。如本文所用，术语“图案”是指包括至少一个任意形状的特征的任意已知或预定的布置。该图案可包括至少一个特征，例如点或符号。图案可包括多个特征。图案可包括周期性或非周期性特征的排列。如本文所用，术语“照射图案”是指照射对象的图案。照射图案可以由环境光产生，例如通过至少一个环境光源，或者由至少一个照射源产生。照射图案可以包括从由以下各项组成的组中选择的至少一种图案：至少一个点图案，特别是伪随机点图案、随机点图案或准随机图案；至少一个Sobol图案；至少一个准周期图案；包括至少一个预先知道的特征的至少一个图案；至少一个规则图案；至少一个三角形图案；至少一个六边形图案；至少一个矩形图案，包括凸出的均匀铺块(tiling)的至少一个图案；包括至少一条线的至少一个线图案；包括至少两条线，例如平行线或交叉线，的至少一个线图案；至少一个流苏(fringe)图案。例如，照射源可以适于生成和/或投射点云。照射图案可以包括规则和/或恒定和/或周期性图案，例如三角形图案、矩形图案、六边形图案或包括另外的凸起铺块图案。照射图案可以包括每个区域尽可能多的特征，使得六边形图案可以是优选的。照射图案的两个特征之间的距离和/或至少一个照射特征的区域可以依赖于图像中的弥散圈。
照射源可以包括下列中的一种或多种：至少一个光投影仪；至少一个数字光处理(DLP)投影仪，至少一个LCoS投影仪，至少一个空间光调制器；至少一个衍射光学元件；至少一个发光二极管阵列；至少一个激光光源阵列。照射源可以包括至少一个适于直接产生照射图案的光源。例如，照射源可包括至少一个激光源。例如，照射源可以包括至少一个线激光器。线激光器可以适于将激光线发送到对象，例如水平或垂直激光线。照射源可包括多个线激光器。例如，照射源可以包括至少两个线激光器，其可以布置成使得照射图案包括至少两条平行线或交叉线。照射源可以包括至少一个光投射器，其适于产生点云，使得照射图案可以包括多个点图案。照射源可以包括至少一个掩模，其适于从由照射源产生的至少一个光束产生照射图案。照射源可以是附接到或集成到诸如智能手机的移动装置中的一种。照射源可以用于确定图像的其他功能，例如用于自动聚焦功能。照射源可以附接到移动装置，例如通过使用诸如USB或电话连接器的连接器，例如耳机插孔。
照射源可以适于产生脉冲照射。照射源可以适于产生至少一个光脉冲。如本文所用，术语“光脉冲”或“脉冲照射”是指光束在时间上受到限制。光脉冲可以具有预定的长度或持续时间，例如在纳秒范围内。例如，照射源可以适于产生脉冲长度小于纳秒的脉冲，例如十分之一纳秒，直到十分之一秒。照射源可以适于周期性地产生光脉冲。例如，照射源可以适于产生频率为10Hz至10GHz的光脉冲。
照射源可以适于产生脉冲光束。例如，照射源可以适于产生连续照射光束，并且检测器可以包括至少一个适于中断照射的中断装置，特别是周期性地中断。中断装置可以包括至少一个挡板(shutter)和/或光束斩波器或一些其他类型的机械或电子周期性光束中断装置，例如包括至少一个中断器叶片或中断器轮，其优选地以恒定速度旋转并且因此可以因此周期地中断照射。举例来说，至少一个中断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。
光学传感器可以在紫外、可见或红外光谱范围中的一个或多个中敏感。具体地，光学传感器可以在500nm至780nm，最优选650nm至750nm或690nm至700nm的可见光谱范围内敏感。具体地，光学传感器可以在近红外区域中敏感。具体地，光学传感器可以在近红外区域的部分中是敏感的，其中硅光电二极管特别适用于700nm至1000nm的范围。具体地，光学传感器可以在红外光谱范围内敏感，具体地在780nm至3.0微米的范围内。例如，光学传感器各自独立地可以是或可包括选自光电二极管、光电池、光电导体，、电晶体管或其任何组合的至少一种元件。例如，光学传感器可以是或可包括选自由CCD传感器元件、CMOS传感器元件、光电二极管、光电池、光电导体、光电晶体管或其任何组合组成的组中的至少一种元件。可以使用任何其他类型的光敏元件。如下面将进一步详细描述的，光敏元件通常可以完全或部分地由无机材料制成和/或可以完全或部分地由有机材料制成。最常见的是，如下面将进一步详细描述的，可以使用一个或多个光电二极管，例如可商购的光电二极管，例如无机半导体光电二极管。如本文进一步使用的，术语“光敏元件”通常是指对紫外、可见或红外光谱范围中的一个或多个中的照射敏感的元件。具体地，光敏元件可以是或可包括选自光电二极管、光电池、光电导体、光电晶体管或其任何组合中的至少一种元件。可以使用任何其他类型的光敏元件。
鉴于上述现有技术文献中涉及的技术挑战，特别是鉴于产生如WO 2015/024871中所述的所谓的FiP效应所需的技术努力，必须注意本发明具体可以通过使用非FiP光学传感器实现。事实上，由于具有FiP特性的光学传感器通常在焦点处的相应传感器信号中表现出强峰，因此使用FiP传感器作为光学传感器的根据本发明的检测器的测量范围可以限制在在两个位置之间的范围，第一和第二光学传感器在光束的焦点上。然而，当使用线性光学传感器，即，不具有FiP效应的光学传感器时，通常可以避免在本发明的设置下的这个问题。因此，第一和第二光学传感器可以各自至少在测量范围内具有线性信号特性，使得相应的第一和第二传感器信号可以依赖于相应光学传感器的总照射功率，并且可以是独立于照射光斑的直径。然而，应该注意，其他实施例也是可行的。
第一和第二光学传感器每个具体可以是半导体传感器，优选无机半导体传感器，更优选光电二极管，最优选硅光电二极管。因此，与复杂且昂贵的FiP传感器相反，本发明可以简单地通过使用市售的无机光电二极管，即一个小光电二极管和一个大面积光电二极管来实现。因此，可以以便宜且廉价的方式实现本发明的设置。
然而，各种实施例是可行的，其中检测器可以包括至少一个适于产生如WO 2015/024871中所述的所谓的FiP效应的FiP传感器，如下面将详细描述的。
检测器还可包括至少一个用于照射对象的照射源。作为示例，照射源可以被配置用于产生用于照射对象的照射光束。检测器可以配置成使得照射光束沿着检测器的光轴从检测器朝向对象传播。为此目的，检测器可包括至少一个反射元件，优选至少一个棱镜，用于将照射光束偏转到光轴上。
具体地，照射源可以配置用于发射红外光谱范围内的光。然而，应该注意，附加地或替代地，其他光谱范围是可行的。此外，如上所述，照射源具体可以配置用于发射调制或非调制光。在使用多个照射源的情况下，不同的照射源可以具有不同的调制频率，如下面进一步详细描述的，稍后可以使用这些调制频率来区分光束。照射源可以适于产生和/或投射点云，例如照射源可以包括下列中的一种或多种：至少一个数字光处理(DLP)投影仪、至少一个LCoS投影仪、至少一个空间光调制器；至少一个衍射光学元件；至少一个发光二极管阵列；至少一个激光光源阵列。
具体地，照射源可以包括至少一个激光器和/或激光源。可以采用各种类型的激光器，例如半导体激光器。附加地或替代地，可以使用非激光光源，例如LED和/或灯泡。照射源可以适于产生和/或投射点云，例如照射源可以包括下列中的一种或多种：至少一个数字光处理(DLP)投影仪、至少一个LCoS投影仪、至少一个空间光调制器；至少一个衍射光学元件；至少一个发光二极管阵列；至少一个激光光源阵列。照射源和光学传感器可以布置在共同平面中或不同平面中。照射源和光学传感器可以具有不同的空间取向。特别地，照射源和光学传感器可以以扭曲的布置布置。
照射光束通常可以平行于光轴或相对于光轴倾斜，例如，包括与光轴的角度。作为示例，诸如激光束的照射光束和光轴可以包括小于10°的角度，优选地小于5°或者甚至小于2°。然而，其他实施例是可行的。此外，照射光束可以在光轴上或者偏离光轴。作为示例，照射光束可以平行于光轴，相对于光轴的距离小于10mm，优选地相对于光轴小于5mm或者相对于光轴小于1mm，或者甚至可以是与光轴一致。
检测器包括至少一个传送装置。术语“传送装置”，也称为“传送系统”，通常可以指一个或多个适于修改光束的光学元件，例如通过修改光束的一个或多个光束参数，光束的宽度或光束的方向。传送装置可以适于将光束引导到光学传感器上。传送装置具体可以包括以下中的一个或多个：至少一个透镜，例如选自由至少一个聚焦可调透镜、至少一个非球面透镜、至少一个球面透镜、至少一个菲涅耳透镜组成的组中的至少一个透镜；至少一个非球面透镜；至少一个衍射光学元件；至少一个凹面镜；至少一个光束偏转元件，优选至少一个反射镜；至少一个分束元件，优选分束立方体或分束镜中的至少一个；至少一个多透镜系统。
如这里所使用的，传送装置的术语“焦距”是指可以入射传送装置的入射准直光线进入“会聚”，也可以表示为“焦点”，的距离。因此，焦距构成传送装置会聚入射光束的能力的量度。因此，传送装置可包括一个或多个成像元件，其可具有会聚透镜的效果。举例来说，传送装置可具有一个或多个透镜，特别是一个或多个折射透镜、和/或一个或多个凸面镜。在该示例中，焦距可以被定义为从薄折射透镜的中心到薄透镜的主焦点的距离。对于会聚的薄折射透镜，例如凸透镜或双凸透镜，可以认为焦距是正的并且可以提供入射作为传送装置的薄透镜的准直光束被聚焦成单点的距离。另外，传送装置可包括至少一个波长选择元件，例如至少一个滤光器。另外，传送装置可以设计成在电磁辐射上施加预定义的束轮廓，例如，在传感器区域的位置，特别是传感器区。原则上，传送装置的上述可选实施例可以单独实现或以任何期望的组合实现。
传送装置可以具有光轴。特别地，检测器和传送装置具有共同的光轴。如本文所用，术语“传送装置的光轴”通常是指透镜或透镜系统的镜像对称轴或旋转对称轴。检测器的光轴可以是检测器的光学设置的对称线。检测器包括至少一个传送装置，优选至少一个具有至少一个透镜的传送系统。作为示例，传送系统可以包括至少一个光束路径，光束路径中的传送系统的元件相对于光轴以旋转对称的方式定位。仍然，如下面还将进一步详细描述的，位于光束路径内的一个或多个光学元件也可以相对于光轴偏心或倾斜。然而，在这种情况下，光轴可以顺序地定义，例如通过互连光束路径中的光学元件的中心，例如光学元件的中心。通过互连透镜的中心，其中，在这种情况下，光学传感器不计为光学元件。光轴通常可以表示光束路径。其中，检测器可以具有单个光束路径，光束可以沿着该光束路径从对象传播到光学传感器，或者可以具有多个光束路径。作为示例，可以给出单个光束路径，或者可以将光束路径分成两个或更多个部分光束路径。在后一种情况下，每个部分光束路径可以具有其自己的光轴，并且上述条件通常可以独立地指代每个光束路径。光学传感器可以位于一个且相同的光束路径或部分光束路径中。然而，替代地，光学传感器也可以位于不同的部分光束路径中。在光学传感器分布在不同的部分光束路径上的情况下，可以描述上述条件，使得至少一个第一光学传感器位于至少一个第一部分光束路径中，通过第一空间偏移偏离第一部分的光轴，并且至少一个第二光学传感器位于至少一个第二部分光束路径中，从第二部分光束路径的光轴偏移至少一个第二空间偏移，其中第一空间偏移和第二空间偏移是不同的。
传送装置可以构成坐标系，其中纵向坐标l是沿光轴的坐标，并且其中d是距光轴的空间偏移。坐标系可以是极坐标系，其中传送装置的光轴形成z轴，并且其中距z轴的距离和极角可以用作附加坐标。平行于或反平行于z轴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l。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。
光学传感器可以定位在焦点外。如本文所用，术语“焦点”通常是指光束的弥撒圈的最小扩展，特别是由传送装置引起的从对象的一个点发射的至少一个光束的最小扩展，或传送装置的焦距中的一者或两者。如本文所用，术语“弥散圈”是指由传送装置聚焦的光束的光锥引起的光斑。弥散圈可依赖于传送装置的焦距f、从对象到传送装置的纵向距离、传送装置的出射光瞳的直径、从传送装置到光敏区域的纵向距离、从传送装置到对象图像的距离。例如，对于高斯光束，弥散圈的直径可以是高斯光束的宽度。特别地，对于位于或放置在距检测器无限远距离的对象之类的点，传送装置可以适于将来自对象的光束聚焦到传送装置的焦距处的焦点。对于位于或放置在距检测器无限远的非点状对象，传送装置可以适于将来自对象的至少一个点的光束聚焦到传送装置的焦距处的聚焦平面中。对于没有位于或放置在距检测器无限远距离的点状对象，弥散圈可以至少在一个纵向坐标处具有最小扩展。对于不位于或放置在距检测器无限远的非点状对象，来自对象的至少一个点的光束的弥散圈可以至少在一个纵向坐标处具有最小扩展。如这里所使用的，术语“定位离焦”通常是指除了由传送装置引起的光束弥散圈的最小范围或传送装置的焦距之外的位置。特别地，弥散圈的焦点或最小扩展可以是在纵向坐标lfocus处，而每个光学传感器的位置可以具有与lfocus不同的纵向坐标lsensor。例如，纵向坐标lsensor可以在纵向方向上布置得比纵向坐标lfocus更靠近传送装置的位置，或者可以布置得比纵向坐标lfocus更远离传送装置的位置。因此，纵向坐标lsensor和纵向坐标lfocus可以位于距传送装置不同的距离处。例如，光学传感器可以在纵向方向上与弥散圈的最小扩展间隔开±2％的焦距，优选地为焦距的±10％，最优选地是焦距的±20％。例如，在传送装置的焦距可以是20mm并且纵向坐标lsensor可以是19.5mm，即，传感器可以定位在97.5％焦距，使得传感器与焦点间隔开焦距的2.5％。
光学传感器可以布置成使得光学传感器的光敏区域在以下至少一个方面不同：它们的纵向坐标、它们的空间偏移或它们的表面面积。
每个光敏区域可以具有几何中心。如这里所使用的，术语区域的“几何中心”通常可以指该区域的重心。例如，如果选择区域内部或外部的任意点，并且如果在将该任意点与区域的每个点互连的向量上形成积分，则积分是任意点的位置的函数。当任意点位于区域的几何中心时，积分的绝对值的积分被最小化。因此，换句话说，几何中心可以是该区域内部或外部的点，其具有距该区域的所有点的最小总距离或总体距离。
例如，每个光敏区域的每个几何中心可以布置在纵向坐标lcenter,i，其中i表示相应光学传感器的数量。在检测器包括恰好两个光学传感器的情况下并且在检测器包括多于两个光学传感器的情况下，光学传感器可以包括至少一个第一光学传感器，其中第一光学传感器，特别是几何中心，是布置在第一纵向坐标lcenter,1,以及至少一个第二光学传感器，其中第二光学传感器，特别是几何中心，处于第二纵向坐标lcenter,2，其中第一纵向坐标和第二纵向坐标不同。例如，第一光学传感器和第二光学传感器可以位于在光轴方向上偏移的不同平面中。第一光学传感器可以布置在第二光学传感器的前面。因此，作为示例，第一光学传感器可以简单地放置在第二光学传感器的表面上。附加地或替代地，第一光学传感器可以与第二光学传感器间隔开，例如，不超过第一光敏区域的表面面积的平方根的五倍。附加地或替代地，第一光学传感器可以布置在第二光学传感器的前面，并且可以与第二光学传感器间隔开不超过50mm，优选地不超过15mm。第一光学传感器和第二光学传感器的相对距离可以依赖于例如焦距或对象距。
只要满足上述条件之一，光学传感器的纵向坐标也可以是相同的。例如，光学传感器的纵向坐标可以是相同的，但是光敏区域可以与光轴间隔开和/或表面面积不同。
每个光敏区域的每个几何中心可以与传送装置的光轴间隔开，例如光束路径的光轴或相应光学传感器所在的相应光束路径的光轴。在几何中心和光轴之间的距离，特别是在横向方向上的距离，由术语“空间偏移”表示。在检测器包括恰好两个光学传感器的情况下并且在检测器包括两个以上光学传感器的情况下，光学传感器可包括至少一个第一光学传感器，其与光轴间隔开第一空间偏移，以及至少一个第二光学传感器，其与光轴间隔开第二空间偏移，其中第一空间偏移和第二个空间偏移不同。作为示例，第一和第二空间偏移可以相差至少1.2倍，更优选至少1.5倍，更优选至少2倍。只要满足上述条件之一，空间偏移也可以是零或者可以呈现负值。
如本文所用，术语“表面区域”通常是指至少一个光敏区域的形状和所含之物。在检测器包括恰好两个光学传感器的情况下和在检测器包括多于两个光学传感器的情况下，光学传感器可以包括至少一个具有第一表面区域的第一光学传感器和至少一个具有第二表面区域的第二光学传感器。在检测器包括两个以上光学传感器的情况下，例如，包括光学传感器矩阵的传感器元件，第一组光学传感器或矩阵的光学传感器的至少一个可以形成第一表面区域，其中第二组光学传感器或矩阵的至少一个其他光学传感器可以形成第二表面区域。第一表面区域和第二表面区域可以不同。特别地，第一表面区域和第二表面区域不一致。因此，第一光学传感器和第二光学传感器的表面区域可以在形状或所含之物中的一个或多个方面不同。例如，第一表面区域可以小于第二表面区域。作为示例，第一表面区域和第二表面区域都可以具有正方形或矩形的形状，其中第一表面区域的正方形或矩形的边长小于第二表面区域的正方形或矩形的对应边长。可选地，作为示例，第一表面区域和第二表面区域都可以具有圆形形状，其中第一表面区域的直径小于第二表面区域的直径。或者，作为示例，第一表面区域可以具有第一等效直径，第二表面区域可以具有第二等效直径，其中第一等效直径小于第二等效直径。只要满足上述条件之一，表面区域可以是全等的。
光学传感器，特别是光敏区域可以重叠或可以布置成使得光学传感器之间不重叠。
如本文进一步使用的，术语“评估装置”通常是指适于执行所述操作的任意装置，优选地通过使用至少一个数据处理装置，并且更优选地，通过使用至少一个处理器和/或至少一个专用集成电路。因此，作为示例，至少一个评估装置可以包括至少一个数据处理装置，其上存储有包括多个计算机命令的软件代码。评估装置可以提供用于执行一个或多个命名操作的一个或多个硬件元件和/或可以向一个或多个处理器提供在其上运行的软件，用于执行一个或多个命名操作。
包括确定对象的至少一个纵向坐标的上述操作由至少一个评估装置执行。因此，作为示例，上述关系中的一个或多个可以用软件和/或硬件实现，例如通过实现一个或多个查找表。因此，作为示例，评估装置可以包括一个或多个可编程设备，诸如一个或多个计算机、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP)，其被配置为执行上述评估以确定对象的至少一个纵向坐标。然而，附加地或替代地，评估装置也可以完全或部分地由硬件实现。
评估装置被配置用于通过评估传感器信号的商信号Q来确定对象的至少一个纵向坐标z。如本文所使用的，术语“商信号Q”指的是通过组合传感器信号而生成的信号，特别地，通过以下方式中的一种或多种：除(dividing)传感器信号、除传感器信号的倍数或除传感器信号的线性组合。在下文中，商信号也表示为组合信号或组合传感器信号。
对象尺寸可能是先验未知的。对象的图像尺寸，即图像平面中对象的尺寸，可以是距离相关的。然而，不同的材料可能具有不同的散射特性，使得可能发生与朗伯分布的偏差。特别地，亮度依赖性可能显着偏离1/z2。另外，由于散射类型和/或由于对象的反射特性和/或散射特性，例如依赖于对象的材料、对象图像尺寸，特别是光斑的直径，可以变化。因此，使用光斑尺寸的方法和装置(例如通过计数像素或用于距离确定的绝对光子数)可能是不合适的，并且可能需要依赖于对象的材料的校准。适于独立于对象尺寸确定距离的方法和装置是必要的，以便允许仅具有一次校准地对任何材料进行稳健的距离确定。此外，对象尺寸可以由光源本身改变。例如，光学部件的特性可以通过光源和/或其光学部件的污垢、雨滴、划痕或制造精度中的一个或多个来改变。因此，由光源发射的光束可以在其一个或多个属性中改变，例如直径、光束轮廓、发散等。因此，适于独立于对象尺寸确定距离的方法和装置是必要的，以便仅通过一次校准就能够实现对于更高制造公差或更恶劣环境条件等的稳健距离确定。此外，对象尺寸可以根据温度而改变，因为检测器和/或光源的光学性质可能改变，例如由于光源的发射器和光学部件之间的距离的依赖温度的变化或者由于检测器的传感器和光学部件之间的距离的依赖温度的变化，或者由于透镜等的折射特性的依赖温度的变化。因此，对于在测量对象、测量环境、检测器的温度及其环境、传感器和/或光源的制造质量中的一个或多个的很少或没有先验了解的情况下，对象尺寸独立性对于测量是重要的。此外，对象尺寸独立性由此对于需要关于被测对象、测量环境、检测器的温度及其环境、传感器和/或光源的制造质量中的一个或多个的高度灵活性的测量是重要的。此外，当使用发散或会聚照射光束时，对象尺寸独立性是重要的，例如当使用发散或会聚的激光光束时，照射光斑的尺寸随距离而变化。此外，对象尺寸独立性对于需要在测量质量中的一个或多个中具有高鲁棒性的测量是重要的，该测量不依赖于测量对象、测量环境、检测器的温度及其环境，传感器和/或光源的制造质量。
已知的3D感测方法依赖于对象尺寸。例如，US 4,675,517和US 5,323,222描述了表现出对对象尺寸的依赖性的装置和方法。具体地，US 4,675,517关于图3A至3C，在第2列，第16行描述了距离信息随光斑尺寸变化。特别地，描述了在实际实践中，通过使用这样的系统，随着投影图像点P的反射图像的直径随机变化，或者光学位置偏离，造成所限定的对象距离边界大地移动。特别是，解决了由于太大的光斑尺寸引起的问题。如果光斑尺寸太大，传感器会被超出并且产生的比率是错误的。US 4,675,517描述了通过扩大传感器区域来校正这种光斑尺寸依赖性。然而，斑点尺寸依赖性没有消除。特别是，由于光斑尺寸太小而导致的问题没有得到解决。此外，具体地，US 5,323,222描述了用于确定距离的比率依赖于光源的芯片尺寸。特别地，在第2栏第11行中，概述了图14A中的实线I1和I2分别对于光投射芯片尺寸t1和t2(t1<t2)示出了距离a的倒数与计算输出I1/(I1+I2)之间的关系。此外，描述了如果投影透镜和发光元件之间的距离是fT，基部长度为L和发光元件的芯片尺寸为t，则距离测量范围S将是：S＝∞到fT*L/t。然而，US 5,323,222没有进一步解决消除对象尺寸依赖性的影响。
如本文所使用的，术语“对象尺寸”通常是指对象在对象平面中的尺寸，特别是指光斑和/或区域的尺寸和/或发射至少一个光束的整个对象的尺寸。如本文进一步使用的，术语“独立于对象尺寸”和“对象尺寸独立性”是指对象尺寸的变化不影响纵向坐标z的确定的事实。如下面将详细描述的，商信号Q可以用于确定纵向坐标。因此，对象尺寸独立性还指的是这样的事实：商信号基本上独立于对象尺寸，使得在相同对象距离的情况下，以第一对象尺寸确定的第一商信号和以不同对象尺寸确定的第二商信号是相同的，公差为±20％或更小，优选公差为±10％或更小，更优选公差为±5％或更小。对象尺寸独立性的要求或条件可以被如下陈述：从对象的至少一个点发射的至少一个光束的弥散圈大于对象的图像尺寸，即，对象在图像平面中的尺寸。如果从对象的至少一个点发射的至少一个光束的弥散圈大于对象的图像尺寸，则检测器可以适于独立于对象尺寸确定对象的纵向坐标z。该条件可以通过
Figure SMS_1
计算，其中z0是从对象到传送装置的纵向距离；Ex是传送装置的出射光瞳的直径；zs是从传送装置到光敏区域的纵向距离，zi是从传送装置到对象图像的距离；Osize是对象平面中对象的对象尺寸。如本文所用，术语“出射光瞳的直径”是指传送装置的孔径。给定测量范围，可以通过例如改变传感器位置、出射光瞳的直径或对象的图像来满足条件，例如通过改变焦距。如果/>
Figure SMS_2
对于至少一个距离z0成立，则检测器可以适于独立于对象尺寸确定对象的纵向坐标z。例如，如果对象尺寸在大范围内变化和/或改变，例如，超过100％的对象尺寸，检测器可以适于确定至少一个距离z0处的纵向坐标z。如果对象尺寸在较小范围内变化和/或改变，特别地，如果对象尺寸变化和/或改变±20％或更低，优选±10％或更低，更优选±5％或更低，检测器可以适于确定在这样的距离处的纵向坐标z，在该距离处，上述条件/>
Figure SMS_3
仅微弱地被满足。如果
Figure SMS_4
对于至少一个距离z0成立并且如果对象尺寸变化和/或改变±20％或更小，优选地±10％或更低，更优选±5％或更低，则检测器可以适于确定整个测量范围上的纵向坐标z。如本文所使用的，术语“对于至少一个距离成立”是指在至少一个距离处可以独立于对象尺寸确定纵向坐标z，以及指检测器适于确定在其他距离处的纵向坐标z，特别是在整个或整个测量范围内，如果对象尺寸变化和/或改变±20％或更小，优选±10％或更小，更优选±5％或更小。
如这里所使用的，术语“测量范围”通常是指执行纵向坐标z的确定的任意范围。测量范围可以通过调整从由以下各项组成的组中选择的一个或多个参数来调整：从对象到传送装置的纵向距离z0；传送装置的焦距f；传送装置的出瞳直径Ex；从传送装置到光敏区域的纵向距离zs，从传送装置到对象的图像的距离zi；对象在对象平面中对象尺寸Osize。例如，如果对象尺寸不超过对象尺寸限制，则存在商信号Q与从对象到传送设备的纵向距离的唯一关系。对象尺寸限制可依赖于从传送装置到光敏区域的纵向距离、从对象到传送装置的纵向距离以及传送装置的F数F#，即，传送装置的焦距和传送装置的出瞳的直径的比率。例如，可以通过选择和/或选取从传送装置到光敏区域的纵向距离zs、从传送装置到对象的图像的距离zi、从传送装置到光敏区域的纵向距离、传送装置的焦距和F数中的一个或多个来适应测量范围。例如，可以通过使用变焦物镜来调节焦距和/或F数。特别地，焦距可以在10到200mm之间，优选地在20到150mm之间。F数可以在1和10之间，优选在1.5和6之间。距传送装置的纵向距离可以尽可能短。从传送装置到光敏区域的纵向距离可以在0到200mm之间，优选地在20到50mm之间。对于给定的系统设置(f，F#，zs)，可以计算对象尺寸限制的唯一值。例如，在焦距为3.5mm且F数为2,0的情况下，对象尺寸可小于1,75mm。优选地，对象尺寸下限可以是0.5μm或更大，更优选地是1μm或更大，最优选地是10μm或更大。对象尺寸下限是指使用主动测量系统的最小对象尺寸，特别地，激光光斑尺寸。
评估装置可以被配置用于通过以下方式中的一种和多种来导出商信号Q：除传感器信号、除传感器信号的倍数、除传感器信号的线性组合。评估装置可以被配置为使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系来确定纵向坐标。例如，评估装置被配置用于通过下式导出商信号Q
Figure SMS_5
其中x和y是横向坐标，A1和A2是传感器位置处的光束轮廓的区域，并且E(x，y，zo)表示在对象距离zo处给出的光束轮廓。区域A1和区域A2可能不同。特别是，A1和A2不一致。因此，A1和A2可以在形状或所含之物中的一个或多个方面不同。如这里所使用的，术语“光束轮廓”涉及光束强度的空间分布，特别是在垂直于光束传播的至少一个平面中。光束轮廓可以是光束的横截面。光束轮廓可以选自梯形光束轮廓；三角形光束轮廓；锥形光束轮廓和高斯光束轮廓的线性组合。通常，光束轮廓依赖于亮度L(zo)和光束形状S(x，y；zo),,E(x，y；zo)＝L·S。因此，通过导出商信号，可以允许确定与亮度无关的纵向坐标。另外，使用商信号允许确定与对象尺寸无关的距离z0。因此，商信号允许确定与对象的材料特性和/或反射特性和/或散射特性无关的距离z0，并且与光源的改变无关，例如通过制造精度、在镜头上的热量、水、污垢、损坏等导致的改变。此外，即使在非常大的光斑尺寸下，例如超出范围(outshining)，也可以可靠地确定对象的纵向坐标。
每个传感器信号可以包括光束的光束轮廓的至少一个区域的至少一个信息。如这里所使用的，术语“光束轮廓的区域”通常是指用于确定商信号Q的传感器位置处的光束轮廓的任意区域。光敏区域可以被布置成使得第一传感器信号包括光束轮廓的第一区域的信息以及第二传感器信号包括光束轮廓的第二区域的信息。光束轮廓的第一区域和光束轮廓的第二区域可以是相邻区域或重叠区域中的一者或两者。光束轮廓的第一区域和光束轮廓的第二区域可以在面积上不一致。
评估装置可以被配置为确定和/或选择光束轮廓的第一区域和光束轮廓的第二区域。光束轮廓的第一区域可以基本上包括光束轮廓的边缘信息，并且光束轮廓的第二区域可以基本上包括光束轮廓的中心信息。光束轮廓可以具有中心，即光束轮廓的最大值和/或光束轮廓的平台的中心点和/或光斑的几何中心，以及从中心延伸的下降边缘。第二区域可包括横截面的内部区域，第一区域可包括横截面的外部区域。如这里所使用的，术语“基本上中心信息”通常是指与中心信息的比例(即，对应于中心的强度分布的比例)相比的低比例的边缘信息(即，与边缘相对应的强度分布的比例)。优选地，中心信息具有小于10％的边缘信息的比例，更优选地小于5％，最优选地，中心信息不包括边缘内容。如这里所使用的，术语“基本上边缘信息”通常是指与边缘信息的比例相比的较低比例的中心信息。边缘信息可以包括整个光束轮廓的信息，特别是来自中心和边缘区域。边缘信息可以具有小于10％的中心信息的比例，优选地小于5％，更优选地，边缘信息不包括中心内容。如果光束轮廓的至少一个区域靠近或围绕中心并且基本上包括中心信息，则该至少一个区域可以被确定和/或选择为光束轮廓的第二区域。如果光束轮廓的至少一个区域包括至少部分横截面的下降边缘，则光束轮廓的该至少一个区域可以被确定和/或选择为光束轮廓的第一区域。例如，横截面的整个区域可以被确定为第一区域。光束轮廓的第一区域可以是区域A2，并且光束轮廓的第二区域可以是区域A1。
第一区域A1和第二区域A2的其他选择可能是可行的。例如，第一区域可以包括光束轮廓的基本上外部区域，第二区域可以包括光束轮廓的基本上内部区域。例如，中心信号可以是对应于包括光斑中心的矩形条纹的信号。评估装置可以适于形成中心信号和和信号的第一线性组合和中心信号和和信号的第二线性组合的商。特别地，在二维光束轮廓的情况下，光束轮廓可以被除为左部分和右部分，其中第一区域可以基本上包括光束轮廓的左部分的区域，第二区域可以包括基本上是光束轮廓的右部分的区域。作为示例，第一和第二区域可以相邻，彼此间隔最小。然而，相邻区域之间的间隔也可以变化，例如放大以改善商信号的动态范围。作为示例，可以通过不评估第一区域和第二区域之间的区域来增加两个相邻区域之间的间隔。与相邻区域相比，这可以相对和/或绝对减少区域之一上的光，这可以增加两个区域的信号的商。此外，一个或两个区域可以由分开的子区域组成，这些子区域可以彼此相邻和/或可以由未评估的区域分开和/或可以作为不同商的一部分进行评估。此外，第一和第二区域可以由子区域的线性组合组成，而由每个子区域贡献的信号在形成中心信号和/或和信号时可以被不同地加权。这可以进一步有益于增加商系统的动态范围。
弥散圈的范围可能大于光学传感器的范围。例如，光学传感器可以定位成使得弥散圈延伸超出光学传感器。因此，光学传感器可以仅部分地评估光束的光束轮廓。评估装置可以适于外推光束轮廓，例如由于对称性考虑或者由于将部分光束轮廓与预先记录的光束轮廓等进行比较。此外，评估装置可以适于评估部分和信号和部分光束轮廓的部分中心信号，并将其转换为和信号和外推和/或拟合和/或预先记录的光束轮廓等的中心信号。
边缘信息可以包括与光束轮廓的第一区域中的多个光子有关的信息，并且中心信息可以包括与光束轮廓的第二区域中的多个光子有关的信息。评估装置可以适于确定光束轮廓的面积积分。评估装置可以适于通过第一区域的积分和/或求和来确定边缘信息。评估装置可以适于通过第二区域的积分和/或求和来确定中心信息。例如，光束轮廓可以是梯形光束轮廓，并且评估装置可以适于确定梯形的积分。此外，当可以假设梯形光束轮廓时，边缘和中心信号的确定可以用等效评估代替，该等效评估利用梯形光束轮廓的特性，例如确定边缘的斜率和位置以及中心平台的高度，并通过几何考虑导出边缘和中心信号。
附加地或可选地，评估装置可以适于从光斑的至少一个切片(slice)或切口确定中心信息或边缘信息中的一个或两个。例如，这可以通过沿着切片或切口的线积分替换商信号Q中的面积分来实现。为了提高精度，可以使用并平均通过光斑的若干切片或切口。在椭圆光斑轮廓的情况下，对若干切片或切口进行平均可以导致改进的距离信息。
评估装置可以被配置为通过下列中的一者或多者来得到商信号Q，除边缘信息和中心信息、除边缘信息和中心信息的倍数、除边缘信息和中心信息的线性组合。因此，基本上，光子比率可以用作该方法的物理基础。
检测器可以适于根据至少两个光学传感器上的光束轮廓的至少两个不对称区域的辐射比率来确定深度信息，特别是绝对深度信息。例如，检测器可包括以矩阵排列的多个光学传感器。检测器可以适于从由诸如CMOS检测器的单个光学传感器矩阵捕获的封闭的，特别是散焦的光束轮廓内的至少两个不对称区域的辐射比率(radiance)来确定深度信息。特别地，检测器可以适于使用独立于特定对象尺寸范围的辐射比率来确定深度信息。该原理称为距离光子比率(DPR)。
例如，DPR原理可以应用于分段图像轮廓内的许多子区域，例如由光学传感器矩阵上的至少一个光束产生的至少一个特征的分段图像，这将在下文中说明。二维情况下的商可以写成
Figure SMS_6
其中P(x，y，z)是二维光束轮廓，并且分别rin和rout是内圆和外圆半径。对于沿y维度的行分段商，可以将其重写为
Figure SMS_7
不希望受该理论的束缚，整个散焦光束轮廓P(x，z)可以被视为沿着图像宽度b(x，z)的散焦图像点轮廓p(x，z)的叠加。这种关系可以建模为由以下给出的卷积
P(x，z)＝b(x，z)*p(x，z)
其中，p(x，z)表示散焦中透镜的点扩散函数(PSF)，其在近轴光学领域中也称为弥散圈(CoC)。通过将P(x，z)插入Qy(z)，上述商Qy(z)可以重写为
Figure SMS_8
CoC半径可以是rc和r0并且可以是光学传感器矩阵上的特征的图像点半径，然后
Figure SMS_9
以及rout≥ro，这服从于
Figure SMS_10
在ro≤rin≤rc的情况下，
Figure SMS_11
这表示商在条件ro＜rc下独立于对象尺寸。
只要图像宽度i保持低于表示为c的弥散圈(CoC)宽度，DPR中的对象尺寸独立性(OSI)就适用。在一维情况下，这由直径do＜dc表示。使用近轴光学部件，可以替代这些直径，以便
Figure SMS_12
a作为对象距离，i作为对象尺寸，os作为对象尺寸，Dx作为透镜出瞳直径和d作为相对于像侧主平面的传感器位置。重新整理后，可以写成
Figure SMS_13
当将单镜头聚焦到无穷远时，该公式可以简化为，
Figure SMS_14
其中是镜头的焦距和F#是镜头的F数。
此外，利用光学传感器矩阵，散焦光束轮廓可以被细分为沿着一定角度θ并且与坐标原点相距一定距离ω的线的横截面。因此，单线的参数化可以由下式给出
ω＝x cos(θ)+y sin(θ).
沿着平行线的强度的积分可以通过众所周知的Radon变换的积分投影
Figure SMS_15
来数学地描述
Figure SMS_16
其中表示狄拉克δ函数，并且f(x，y)是封闭的散焦光束轮廓的强度。对于给定角度θ和投影宽度ω的光子比率由下式给出
Figure SMS_17
其中f′(x，y)作为内部区域。对于在一定距离处的倾斜对象表面，θ的变化可以产生不同的比率R。在以下区间
Figure SMS_18
中变化就足够了。
在一个实施例中，从对象传播到检测器的光束可以用至少一个包括至少一个特征点的图案照射传感器元件。如本文所用，术语“特征点”是指图案的至少一个至少部分延伸的特征。特征点可以从由以下各项组成的组中选择：至少一个点、至少一个线、至少一个边缘。该图案可以由对象产生，例如，响应于至少一个光源的照射，其中照射图案包括至少一个图案。A1可以对应于光学传感器上的特征点的完全或完整区域。A2可以是光学传感器上的特征点的中心区域。中心区域可以是恒定值。与特征点的整个区域相比，中心区域可以更小。例如，在圆形特征点的情况下，中心区域的半径可以是特征点的整个半径的0.1到0.9，优选地是整个半径的0.4到0.6。
例如，从对象传播到检测器的光束可以用至少一个线图案照射光学传感器。线图案可以由对象产生，例如响应于至少一个照射源的照射，其中照射图案包括至少一个线图案。A1可以对应于光学传感器上的具有线图案的全线宽的区域，特别是在光学传感器的光敏区域上。与照射图案的线图案相比，光学传感器上的线图案可以加宽和/或移位，从而增加光学传感器上的线宽度。特别地，在光学传感器矩阵的情况下，光学传感器上的线图案的线宽度可以从一列到另一列是变化的。A2可能是光学传感器上的线图案的中心区域。中心区域的线条宽度可以是一个恒定值，并且可以特别对应于照射图案中的线宽度。与全线宽度相比，中心区域的线宽度可能更小。例如，中心区域的线宽度可以是全条宽度的0.1到0.9，优选是全线条宽度的0.4到0.6。线图案可以在光学传感器上分割。光学传感器矩阵的每列可包括线图案中心区域的中心强度信息和从线图案中心区域向边缘区域进一步向外延伸的区域的边缘强度信息。
例如，从对象传播到检测器的光束可以用至少一个点图案照射传感器元件。点图案可以由对象产生，例如响应于至少一个光源的照射，其中照射图案包括至少一个点图案。A1可以对应于光学传感器上的具有的点图案的点的全半径的区域。A2可以是光学传感器上的点图案中的点的中心区域。中心区域可以是恒定值。中心区域可以具有与全半径相比的半径。例如，中心区域的半径可以是全半径的0.1至0.9，优选地是整个半径的0.4至0.6。
从对象传播到检测器的光束可以用包括点图案和线图案的反射图案照射传感器元件。除了线图案和点图案之外或作为其替代的其他实施例是可行的。
例如，光学传感器可以包括具有第一光敏区域的第一光学传感器和具有第二光敏区域的第二光学传感器，其中第一和第二光敏区域被布置成使得满足以下条件：
Figure SMS_19
其中“a”是入射垂直于光轴的且在等于传送装置的焦距的一半的距离处与光轴相交的平面的内部区域和第一光敏区域二者的光子的比率，“b”是入射该平面的内部区域和第二光敏区域二者的光子的比率，“c”是入射该平面的外部区域和第一光敏区域二者的光子的比率，“d”是入射该平面的外部区域和第二光敏区域二者的光子的比率。第一光敏区域和第二光敏区域可以布置成使得内部区域可以具有具有在光轴上的几何中心点和延伸的区域，使得一半光子在该内部区域内入射该平面并且另一半在该内部区域以外入射该平面。第一光敏区域和第二光敏区域可以布置成使得内部区域可以被设计为具有具有在光轴上的中心点和半径r的圆，半径r被选择为使得一半光子在圆内入射平面以及另一半在圆外入射平面。
如上所述，检测器可包括至少一个照射源。照射源和光学传感器之间的垂直于检测器的光轴的距离可以很小。照射源和光学传感器之间的垂直于检测器的光轴的距离可以小于0.1m，优选小于0.05m，更优选小于0.025m。照射源和光轴可以通过小基线分开。如本文所用，术语“基线”，也表示为基础线，是指光轴和照射源之间的例如在xy平面中的距离，特别是光轴和照射光束的z分量之间的距离。照射源可以与光轴间隔开最小距离。距光轴的最小距离可以由另外的检测器元件限定，例如光学传感器和至少一个传送装置的尺寸和位置，这将在下面详细描述。基线可小于0.1m，优选小于0.05m，更优选小于0.025m。例如，基线可以是21mm。优选地，照射源可以紧邻传送装置布置。例如，传送装置可以是平化的(flatten)，使得照射源可以定位成更靠近光轴。照射源可以布置在传送装置后面。
至少一个光学传感器可以适于产生至少一个传感器信号，该传感器信号依赖于照射光束已经从照射源行进到对象并且反射光束已经从该对象行进到光学传感器的光敏区域的飞行时间(TOF)。评估装置可以被配置用于通过评估TOF传感器信号来确定对象的至少一个TOF纵向坐标ZTOF。适于产生TOF传感器信号的光学传感器可以设计为飞行时间检测器。飞行时间检测器可以选自：至少一个脉冲飞行时间检测器；至少一个相位调制的飞行时间检测器；至少一个直接飞行时间检测器；至少一个间接飞行时间检测器。例如，脉冲飞行时间检测器可以是至少一范围选通成像器和/或至少一个直接飞行时间成像器。例如，相位调制的飞行时间检测器可以是具有至少一个相位检测器的至少一个RF调制光源。光学传感器可以适于确定照射源的照射光束的发射和反射光束的接收之间的时间延迟。
例如，适于产生TOF传感器信号的光学传感器可以设计为脉冲飞行时间检测器。检测器可包括至少一个中断装置，例如至少一个快门元件，适于产生脉冲光束。光学传感器可以适于依赖于反射光束在多个时间窗口，特别是随后的时间窗口，中的接收时间存储TOF传感器信号。光学传感器可以适于依赖于反射光束的接收时间存储在至少一个第一时间窗口和/或至少一个第二时间窗口中的产生的TOF传感器信号。第一和第二时间窗口可以与中断装置的打开和关闭相关联。可以预定义第一和第二时间窗的持续时间。例如，TOF传感器信号可以在打开中断装置期间在第一时间窗口中被存储，而在中断装置关闭期间，TOF传感器信号可以在第二时间窗口中被存储。其他持续时间的窗口是可以想象的。第一和第二时间窗口可以包括关于背景、信号高度和信号移动的信息。
例如，适于产生TOF传感器信号的光学传感器可以被设计为直接飞行时间成像器。直接飞行时间成像器可以包括适于产生至少一个单个激光脉冲的至少一个照射源。单个激光脉冲可以从对象反射回光学传感器。光学传感器可以包括至少一个光电二极管，例如至少一个雪崩光电二极管(APD)，例如至少一个Si APD，或者诸如至少一个InGaAs APD，或者至少一个PIN光电检测器阵列，或者至少一个单光子雪崩光电二极管(SPAD)，其适用于对反射光束成像。直接飞行时间成像器可以适于对包括空间和时间数据的至少一个图像进行成像。
例如，适于产生TOF传感器信号的光学传感器可以被设计为相位调制的飞行时间调制器。相位调制的飞行时间调制器可以适于通过确定相关信号来测量相位差，特别是相移，例如通过将接收信号(即，反射光束的)与发射信号(即，照射光束的)相乘。相关信号的DC分量可以包括关于相位差的信息。评估装置可以适于从相位差确定对象的第二纵向坐标。例如，适于产生TOF传感器信号的照射源和光学传感器可以被设计为具有至少一个相位检测器的RF调制光源。照射源可以包括例如至少一个LED和/或至少一个激光器。照射源可以包括至少一个调制装置，其适于调制具有预定相移的光束。例如，调制装置可以包括至少一个射频模块。射频模块可以适于利用RF载波调制照射光束。光学传感器可以适于确定照射在光学传感器上的反射光束的相移。
光学传感器可以被设计为和/或可以包括至少一个飞行时间像素。优选地，检测器可包括至少两个光学传感器，其中每个光学传感器被设计为和/或包括至少一个TOF像素。例如，检测器，特别是光学传感器可以包括适于产生TOF传感器信号的象限二极管。例如，检测器，特别是光学传感器，可包括至少一个像素化TOF成像器。
评估装置可以被配置用于通过评估TOF传感器信号来确定对象的至少一个TOF纵向坐标ZTOF。如这里所使用的，术语“TOF纵向坐标”指的是从TOF传感器信号导出的纵向坐标。如上所述，照射光源可以适于周期性地产生至少一个光脉冲。检测器可以适于为每个周期生成第一纵向传感器信号。评估装置可以适于使用第二纵向坐标确定TOF传感器信号在哪个脉冲周期中产生。检测器可以适于通过使用组合的传感器信号唯一地分配ToF信号所指的周期。TOF传感器信号和组合传感器信号两者可以是纵向坐标Zreal的非单调函数。因此，纵向坐标可以不单独地从TOF传感器信号或组合传感器信号中的一个唯一地确定，并且测量范围可以不限于信号是Zreal的唯一函数的纵向范围。术语“测量范围”通常是指从对象到检测器的范围，其中纵向坐标的确定是可能的。术语“纵向范围”通常是指从对象到检测器的范围，其中纵向坐标的唯一确定是可能的。在从对象到检测器的某些距离之下和/或之上，可能无法确定纵向坐标。例如，可能由于内部时钟的最小测量时间，在从对象到检测器的特定距离之下不可能进行飞行时间测量。此外，在飞行时间测量中，传感器信号在纵向时段内可以是唯一的，但是在增加纵向时段的整数倍的情况下传感器信号可以是相同的，使得所确定的纵向坐标可以是非唯一的。因此，对于距离z1和距离z1+n·z1p将获得相同的TOF传感器信号，其中n是表示纵向周期的整数，并且z1p是TOF传感器信号的纵向周期，其中距离z1和z1+n·z1p在该测量范围内。如这里所使用的，术语“纵向周期”指的是周期的分区，特别是其中纵向坐标可以从TOF传感器信号明确地确定的距离范围。非唯一的纵向坐标可以表示为相对纵向坐标，并且唯一的纵向坐标可以表示为绝对纵向坐标。
如果TOF传感器信号F1和组合传感器信号F2都可用，则可以唯一地确定纵向坐标并扩展纵向范围，只要每个信号对(F1，F2)对应于唯一距离并且反之亦然。特别地，如果对于每个纵向坐标存在唯一的信号对(F1，F2)且反之亦然，则评估装置可以适于通过以下方式确定唯一的组合纵向坐标：
(1)选择至少一个第一选择信号，例如TOF传感器信号和/或组合传感器信号，并确定非唯一第一纵向坐标；
(2)选择第二选择信号，例如在步骤(1)中未选择的组合信号Q和/或TOF传感器信号，并确定非唯一的第二纵向坐标；
(3)确定非唯一的第一纵向坐标和非唯一的第二纵向坐标中的一个是否匹配到预定的容限阈值；
(4)将组合的唯一纵向坐标设置为匹配的纵向坐标。
在步骤(1)和步骤(2)中，可以按给定顺序选择信号，或者可以以不同顺序执行信号。例如，在步骤(1)中，可以选择TOF传感器信号，并且在步骤(2)中，可以选择组合信号Q。在另一示例中，在步骤(1)中，可以选择组合的传感器信号，并且可以从中确定非唯一的第一纵向传感器信号。在步骤(2)中，可以选择TOF传感器信号。
除步骤(4)之外或作为另外一种选择，评估装置可以适于在没有找到匹配坐标的情况下输出误差信号和/或在找到多于一个匹配坐标的情况下输出误差信号。附加地或替代地，信号对及其对应的纵向坐标可以存储在查找表中。附加地或替代地，信号对及其对应的纵向坐标可以通过分析函数来近似或描述，该分析函数被评估以找到对应于给定信号对的纵向坐标。
评估装置可以包括至少两个存储器元件。如这里所使用的，术语“存储器元件”指的是适于存储信息的装置。评估装置可以适于接收和存储由光学传感器提供的信息，例如至少一个第一传感器信号。这种信息可包括原始传感器数据和/或处理过的传感器数据。例如，存储器元件可以适于存储信息以供评估装置进一步评估。存储器元件可以是易失性或非易失性存储器元件。
如上所述，光学传感器可以被设计为和/或可以包括至少一个ToF像素。检测器可包括至少两个开关。每个开关可以例如通过至少一个连接器连接到光学传感器，该光学传感器适于产生第一传感器信号。特别地，每个开关可以连接到ToF像素。开关适于将TOF传感器信号提供给存储器元件之一。特别地，开关可以适于根据反射光束的接收时间，使所产生的TOF传感器信号通过其中一个开关。例如，TOF传感器信号可以在打开中断装置期间通过其中一个开关，而在中断装置关闭期间，TOF传感器信号可以通过另一个开关。每个开关可以由控制信号控制，该控制信号具有与由照射源产生的光脉冲的脉冲长度相同的脉冲长度。可以延迟其中一个开关的控制信号。例如，延迟可以对应于光脉冲的脉冲长度。评估装置可以适于依赖于延迟采样和/或在第一存储器元件中存储通过第一开关的TOF信号的第一部分或分数(fraction)以及在第二存储器元件中存储通过第二开关的TOF传感器信号的其他的第二部分或分数。评估装置可以适于通过评估TOF传感器信号的第一部分和第二部分来确定第一纵向坐标。评估装置可以适于通过下式确定第一纵向坐标z1：
Figure SMS_20
其中c是光速，t0是照射光束的脉冲长度，z0是通常由时间测量的分辨率确定的距离偏移，S11和S12是分别的TOF传感器信号的第一部分和第二部分。
如上所述，检测器还可包括一个或多个附加元件，例如一个或多个附加光学元件。此外，检测器可以完全或部分地集成到至少一个壳体中。
在本发明的第一优选实施例中，检测器可包括：
-至少一个第一光学传感器，具有第一光敏区域，其中第一光学传感器可以被配置为响应于从对象传播到检测器的光束对第一光敏区域的照射而产生至少一个第一传感器信号；
-至少一个第二光学传感器，具有第二光敏区域，其中第二光学传感器可以被配置为响应于光束对第二光敏区域的照射而产生至少一个第二传感器信号，其中第一光敏区域可以小于第二光敏区域；以及
-至少一个评估装置，被配置用于通过评估第一和第二传感器信号来确定对象的至少一个纵向坐标z。
在该第一优选实施例中，光学传感器可以布置成使得光学传感器的光敏区域在其纵向坐标和/或它们的表面区域(area)方面不同。
如下面将进一步详细描述的，优选地，每个光学传感器可以被实施为使得在相应的光学传感器中存在恰好一个光敏区域，例如通过提供恰好一个可以被照射的光敏区域，响应于该照射，精确地为整个光学传感器产生一个均匀的传感器信号。因此，优选地，每个光学传感器是单区域光学传感器而不是像素化光学传感器，像例如，传感器矩阵。然而，其他实施例是可行的。然而，使用单区域光学传感器使得检测器的设置特别简单和有效。因此，作为示例，可以在设置中使用商业上可获得的光传感器，例如可商购的硅光电二极管，每个都具有恰好一个敏感区域，一个具有小的光敏区域，一个具有较大的光敏区域，如将在下面进一步详细说明。
具体地，第一和第二光敏区域可以朝向对象取向。
从对象传播到检测器的光束具体地可以完全照射第一光敏区域，使得第一光敏区域完全位于光束内，光束的宽度大于第一光学传感器的光敏感区域。相反，优选地，从对象传播到检测器的光束具体地可以在第二光敏区域上产生光斑，该光斑小于第二光敏区域，使得光斑完全位于第二光敏区域内。在第二光敏区域上的光斑内，可以定位由第一光学传感器产生的阴影。因此，通常，如从对象看到的，具有较小的第一光敏区域的第一光学传感器可以位于第二光学传感器的前面，其中第一光敏区域完全位于光束内并且光束在第二光敏区域上产生小于第二光敏区域的光斑，并且由第一光学传感器产生的阴影在光斑内。通过选择一个或多个适当的透镜或对光束具有聚焦或散焦效果的元件，例如通过使用适当的传送装置，可以由光学领域的技术人员容易地调整这种情况，如将进一步详细描述的。如本文进一步使用的，光斑通常是指通过光束对物品、区域或对象进行的可见或可检测的圆形或非圆形照射。
如上所述，第一光敏区域小于第二光敏区域。如其中所使用的，术语“小于”是指第一光敏区域的表面区域小于第二光敏区域的表面区域，例如至少0.9倍，例如至少0.7倍或甚至至少0.5倍。作为示例，第一光敏区域和第二光敏区域都可以具有正方形或矩形的形状，其中第一光敏区域的正方形或矩形的边长小于第二光敏区域的正方形或矩形的对应边长。或者，作为示例，第一光敏区域和第二光敏区域都可以具有圆形形状，其中第一光敏区域的直径小于第二光敏区域的直径。或者，作为示例，第一光敏区域可以具有第一等效直径，第二光敏区域可以具有第二等效直径，其中第一等效直径小于第二等效直径。
具体地，第一光敏区域可以在光束的传播方向上与第二光敏区域重叠。光束可以照射第一光敏区域，并且完全或部分照射第二光敏区域。因此，作为示例，从位于检测器的光轴上的对象观看，第一光敏区域可以位于第二光敏区域的前面，使得第一光敏区域，从对象观看，完全位于第二光敏区域内。当来自该对象的光束朝向第一和第二光敏区域传播时，如上所述，光束可以完全照射第一光敏区域并且可以在第二光敏区域上产生光斑，其中由第一光学传感器产生的阴影位于光斑内。然而，应该注意，其他实施例是可行的。
具体地，如下面将进一步详细描述的，评估装置可以被配置为通过使用第一和第二传感器信号之间的至少一个已知的、可确定的或预定的关系来确定对象的至少一个纵向坐标z。特别地，评估装置被配置为通过使用从第一和第二传感器信号导出的商信号与纵向坐标之间的至少一个已知的、可确定的或预定的关系来确定对象的至少一个坐标z。
由此，评估装置可以被配置成通过除第一和第二传感器信号、除第一和第二传感器信号的倍数或除第一和第二传感器信号的线性组合来推导商信号Q。例如，Q可变简单确定为
Q＝s1/s2
或
Q＝s2/s1
其中s1表示第一传感器信号，s2表示第二传感器信号。附加地或替代地，Q可以被确定为
Q＝a·s1/b·s2
或
Q＝b·s2/a·s1，
例如，a和b是实数，可以预先确定或可确定。附加或可选地，Q可以确定为
Q＝(a·s1+b·s2)/(c·s1+d·s2)，
例如，a、b、c和d是实数，可以预先确定或可确定。作为后者的一个简单示例，Q可以确定为
Q＝s1/(s1+s2)。
其他商信号是可行的。
通常，在上述设置中，Q是对象纵向坐标和/或光斑尺寸的单调函数，例如光斑的直径或等效直径。因此，作为示例，特别是在使用线性光学传感器的情况下，商Q＝s1/s2是光斑尺寸的单调递减函数。不希望受该理论的束缚，据信这是由于以下事实：在上述优选设置中，第一信号s1和第二信号s2随着与光源的距离增加而作为平方函数减小，因为到达检测器的光量减少了。然而，其中，第一信号s1比第二信号s2更快地减小，因为在实验中使用的光学设置中，图像平面中的光斑增长，因此，在更大的区域上扩展。因此，第一和第二传感器信号的商随着光束直径或第一和第二光敏区域上的光斑直径的增加而连续减小。此外，该商主要独立于光束的总功率，因为光束的总功率在第一传感器信号和第二传感器信号中都形成因子。因此，商Q可以形成次级信号，其在第一和第二传感器信号与光束的尺寸或直径之间提供独特且明确的关系。另一方面，由于光束的尺寸或直径依赖于对象(光束从其传播朝向检测器)与检测器本身之间的距离，即依赖于对象的纵向坐标，可存在第一和第二传感器信号与纵向坐标之间的唯一且明确的关系。对于后者，参考例如可以参考WO2014/097181A1。预定关系可以通过分析考虑来确定，例如通过假设高斯光束的线性组合，通过经验测量，例如测量作为对象的纵向坐标的函数的第一和第二传感器信号或从其导出的次级信号或二者的测量。
评估装置被配置用于通过评估商信号Q来确定纵向坐标。评估装置可以被配置用于使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系。预定关系可以是经验关系、半经验关系和分析导出的关系中的一种或多种。评估装置可以包括至少一个用于存储预定关系的数据存储设备，例如查找列表或查找表。
商信号Q可以通过使用各种手段来确定。作为示例，可以使用用于导出商信号的软件装置、用于导出商信号的硬件装置或两者，并且可以在评估装置中实现。因此，作为示例，评估装置可以包括至少一个除法器，其中除法器被配置用于导出商信号。除法器可以完全或部分地体现为软件除法器或硬件除法器中的一个或两个。
具体地，第一和第二光学传感器可以直线地布置在检测器的同一光束路径中。如本文所用，术语“直线地”通常是指传感器沿一个轴布置。因此，作为示例，第一和第二光学传感器都可以位于检测器的光轴上。具体地，第一和第二光学传感器可以相对于检测器的光轴同心地布置。
第一光学传感器可以布置在第二光学传感器的前面。因此，作为示例，第一光学传感器可以简单地放置在第二光学传感器的表面上。附加地或替代地，第一光学传感器可以与第二光学传感器间隔开不超过第一光敏区域的表面面积的平方根的五倍。附加地或替代地，第一光学传感器可以布置在第二光学传感器的前面，并且可以与第二光学传感器间隔开不超过50mm，优选地不超过15mm。
如上所述，第二光敏区域大于第一光敏区域。因此，作为示例，第二光敏区域可以为第一光敏区域的至少两倍，更优选至少三倍，并且最优选至少五倍。
第一光敏区域具体可以是小的光敏区域，使得优选地，光束完全照射该光敏区域。因此，作为可应用于典型光学结构的例子，第一光敏区域具有1mm2至150mm2，更优选10mm2至100mm2的表面积。
第二光敏区域具体可以是大面积。因此，优选地，在检测器的测量范围内，由从检测器的对象传播的光束产生的光斑可以完全位于第二光敏区域内，使得光斑完全位于第二光敏区的边界内。例如，这适用于例如在典型的光学装置中，第二光敏区域可以具有160mm2至1000mm2，更优选具有200mm2至600mm2的表面积。
可用于第一光学传感器、用于第二光学传感器或用于第一和第二光学传感器的红外光学传感器可以是商业上可获得的红外光学传感器，例如可从德国HamamatsuPhotonics Deutschland GmbH，D-82211Herrsching am Ammersee，商业获得的红外光学传感器。因此，作为示例，第一光学传感器、第二光学传感器或第一和第二光学传感器两者可包括至少一个本征光伏类型的光学传感器，更优选地，至少一个选自由以下组成的组的半导体光电二极管：Ge光电二极管、InGaAs光电二极管、扩展InGaAs光电二极管、InAs光电二极管、InSb光电二极管、HgCdTe光电二极管。附加地或替代地，第一光学传感器、第二光学传感器或第一和第二光学传感器两者可包括至少一个非本征光伏类型的光学传感器，更优选至少一个选自下组的半导体光电二极管：Ge：Au光电二极管、Ge：Hg光电二极管、Ge：Cu光电二极管、Ge：Zn光电二极管、Si：Ga光电二极管、Si：As光电二极管。附加地或替代地，第一光学传感器、第二光学传感器或第一和第二光学传感器两者可包括至少一个测辐射热计，优选地选自由VO测辐射热计和非晶硅测辐射热计组成的组的测辐射热计。
第一和第二光学传感器各自独立地可以是不透明的，透明的或半透明的。然而，为了简单起见，可以使用对光束不透明的不透明传感器，因为这些不透明传感器通常可广泛商购。
第一和第二光学传感器每个具体地可以是均匀的传感器，每个传感器具有单个光敏区域。因此，第一和第二光学传感器具体可以是非像素化光学传感器。
如上所述，通过评估第一和第二传感器信号，可以使检测器能够确定对象的至少一个纵向坐标，包括确定整个对象或其一个或多个部分的纵向坐标的选项。然而，另外，对象的其他坐标，包括一个或多个横向坐标和/或旋转坐标，可以由检测器确定，具体地由评估装置确定。因此，作为示例，一个或多个附加横向传感器可用于确定对象的至少一个横向坐标。各种横向传感器在本领域中通常是已知的，例如WO2014/097181A1中公开的横向传感器和/或其他位置敏感设备(PSD)，例如象限二极管，CCD或CMOS芯片等。这些装置通常也可以实施为根据本发明的检测器。作为示例，光束的一部分可以通过至少一个光束分离元件在检测器内分离。作为示例，分离部分可以被引导向横向传感器，例如CCD或CMOS芯片或相机传感器，并且由横向传感器上的分离部分产生的光斑的横向位置可以被确定，从而确定对象的至少一个横向坐标。因此，根据本发明的检测器可以是一维检测器，例如简单的距离测量装置，或者可以实施为二维检测器或甚至实施为三维检测器。此外，如上所述或如下面进一步详细描述的，通过以一维方式扫描景物或环境，还可以创建三维图像。因此，根据本发明的检测器具体可以是一维检测器、二维检测器或三维检测器之一。评估装置还可以被配置为确定对象的至少一个横向坐标x，y。
在另一实施例中，检测器可包括：
至少一个第一光学传感器，具有第一光敏区域，其中第一光学传感器可以被配置为响应于从对象传播到检测器的光束对第一光敏区域的照射而产生至少一个第一传感器信号；
-至少一个具有第二光敏区域的第二光学传感器，其中第二光学传感器可以被配置为响应于光束对第二光敏区域的照射而产生至少一个第二传感器信号，其中第一光敏区域和第二光敏区域可以布置成使得光敏区域的纵向坐标不同；以及
-至少一个评估装置被配置用于通过评估第一和第二传感器信号来确定对象的至少一个纵向坐标z。
关于定义和实施例，可以参考第一优选实施例的描述。特别地，第一光敏区域可以小于第二光敏区域。
在本发明的另一个优选实施例中，检测器可以包括：
-具有光学传感器矩阵的至少一个传感器元件，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光学传感器可以被配置为响应于从对象传播到检测器的至少一个光束对光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号；
-至少一个评估装置可以被配置通过下列步骤评估传感器信号
a)确定具有最高传感器信号的至少一个光学传感器并形成至少一个中心信号；
b)评估矩阵的光学传感器的传感器信号并形成至少一个和信号；
c)通过组合中心信号和和信号确定至少一个组合信号；以及
d)通过评估组合信号确定对象的至少一个纵向坐标z。
在该进一步优选的实施例中，光学传感器可以布置成使得光学传感器的光敏区域在空间偏移和/或表面区域方面不同。
如本文所使用的，术语“传感器元件”通常是指被配置用于感测至少一个参数的器件或多个器件的组合。在当前情况下，参数具体可以是光学参数，传感器元件具体可以是光学传感器元件。传感器元件可以形成为整体的单个器件或几个器件的组合。如本文进一步使用的，术语“矩阵”通常是指以预定几何顺序排列的多个元件。如下面将进一步详细描述的，矩阵具体可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。具体地，行和列可以以矩形方式布置。然而，应概述其他安排是可行的，例如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中元件围绕中心点以同心圆或椭圆布置。例如，矩阵可以是单行像素。其他安排是可行的。
矩阵的光学传感器具体地可以在尺寸、灵敏度和其他光学、电学和机械特性中的一个或多个方面相同。矩阵的所有光学传感器的光敏区域具体可以位于公共平面中，公共平面优选地面向对象，使得从对象传播到检测器的光束可以在公共平面上产生光斑。
如在例如更详细地解释的那样。在WO2012/110924A1或WO2014/097181A1中，通常，在光斑的尺寸(例如光斑的直径、束腰或等效直径)与光束从其朝向检测器传播的对象的纵向坐标之间存在预定或可确定的关系。不希望受该理论束缚，光斑可以由两个测量变量表征：在光斑中心或靠近光斑中心的小测量块(patch)中测量的测量信号，也称为中心信号，以及在光斑上积分的积分或和信号，有或没有中心信号。对于具有当光束被加宽或聚焦时不会改变的特定总功率的光束，和信号应该独立于光斑的光斑尺寸，因此，至少当线性光学传感器在其各自的测量范围内被使用时，和信号与对象和检测器之间的距离无关。然而，中心信号依赖于光斑尺寸。因此，中心信号通常在光束聚焦时增加，并在光束散焦时减小。因此，通过比较中心信号和和信号，可以生成关于由光束产生的光斑的尺寸以及由此的关于对象的纵向坐标的信息项。作为示例，中心信号和和信号的比较可以通过从中心信号和和信号形成商信号Q并且通过使用纵向坐标和商信号之间的预定或可确定的关系来导出纵坐标来完成。
光学传感器矩阵的使用提供了多种优点和益处。因此，由光束在传感器元件上(例如在传感器元件的矩阵的光学传感器的光敏区域的公共平面上)产生的光斑的中心，可以随着传感器元件的横向位置而变化。通过使用光学传感器矩阵，根据本发明的检测器可以适应条件的这些变化，因此可以通过比较传感器信号来简单地确定光斑的中心。因此，根据本发明的检测器本身可以选择中心信号并确定和信号，并且从这两个信号导出包含关于对象的纵向坐标的信息的组合信号。通过评估组合信号，因此可以确定对象的纵向坐标。因此，光学传感器矩阵的使用在对象的位置方面提供了显着的灵活性，特别是在对象的横向位置方面。
光斑在光学传感器矩阵上的横向位置，例如产生传感器信号的至少一个光学传感器的横向位置，甚至可以用作额外的信息项，从中可以导出关于对象的横向位置的至少一项信息，例如，如WO 2014/198629 A1所公开的。附加或备选地，如下文进一步详细概述，根据本发明，检测器可包含至少一个附加的横向检测器，用于除至少一个纵向坐标外，检测物体的至少一个横向坐标。
因此，根据本发明，术语“中心信号”通常是指至少一个传感器信号，其基本上包括光束轮廓的中心信息。如本文所用，术语“最高传感器信号”是指感兴趣区域中的局部最大值或最大值中的一者或两者。例如，中心信号可以是由整个矩阵或矩阵内的感兴趣区域的光学传感器产生的多个传感器信号中的具有最高传感器信号的至少一个光学传感器的信号，其中感兴趣区域可以在由矩阵的光学传感器产生的图像内预先确定或可确定。中心信号可以来自单个光学传感器，或者如下面将进一步详细描述的，来自一组光学传感器，其中，在后一种情况下，作为示例，该组光学传感器的传感器信号可以是被相加、积分或平均，以确定中心信号。产生中心信号的光学传感器组可以是一组相邻的光学传感器，例如距离具有最高传感器信号的实际光学传感器小于预定距离的光学传感器，或者可以是这样的一组光学传感器，其产生的传感器信号在距最高传感器信号的预定范围内。产生中心信号的光学传感器组可以选择得尽可能大，以便允许最大动态范围。评估装置可以适于通过整合(integration)多个传感器信号来确定中心信号，例如围绕具有最高传感器信号的光学传感器的多个光学传感器。例如，光束轮廓可以是梯形光束轮廓，并且评估装置可以适于确定梯形的积分，特别是梯形的平台的积分。
类似地，术语“和信号”通常是指基本上包括光束轮廓的边缘信息的信号。例如，可以通过将传感器信号相加，对整个矩阵或矩阵内的感兴趣区域的传感器信号进行积分或者求平均来导出和信号，其中感兴趣区域在由矩阵的光学传感器产生的图像内是可预定的或者可确定的。当传感器信号被相加、积分或求平均时，产生传感器信号的实际光学传感器可以被排除在加法、积分或平均之外，或者可以包括在加法、积分或平均中。评估装置可以适于通过积分整个矩阵或矩阵内的感兴趣区域的信号来确定和信号。例如，光束轮廓可以是梯形光束轮廓，并且评估装置可以适于确定整个梯形的积分。此外，当可以假设梯形光束轮廓时，边缘和中心信号的确定可以用等效评估代替，该等效评估利用梯形光束轮廓的特性，例如确定边缘的斜率和位置以及中心平台的高度，并通过几何考虑导出边缘和中心信号。
附加地或替代地，评估装置可以适于从光斑的至少一个切片或切口确定中心信息或边缘信息中的一个或两个。这可以例如通过沿着切片或切口的线积分替换商信号Q中的面积分来实现。为了提高精度，可以使用并平均通过光斑的若干切片或切口。在椭圆光斑轮廓的情况下，对若干切片或切口进行平均可以导致改进的距离信息。
类似地，这里使用的术语“组合信号”通常是指通过组合中心信号和和信号来产生的信号。具体地，该组合可以包括以下中的一个或多个：形成中心信号和和信号的商，反之亦然；形成中心信号的倍数和和信号的倍数的商，反之亦然；形成中心信号的线性组合和和信号的线性组合的商，反之亦然；形成中心信号和和信号的第一线性组合和中心信号和和信号的第二线性组合的商。附加地或替代地，组合信号可以包括任意信号或信号组合，其包含关于中心信号和和信号之间的比较的至少一项信息。
从对象传播到检测器的光束具体地可以完全照射产生中心信号的至少一个光学传感器，使得产生中心信号的至少一个光学传感器完全位于光束内，光束的宽度大于产生传感器信号的至少一个光学传感器的光敏区域。相反，优选地，从对象传播到检测器的光束具体地可以在整个矩阵上产生小于矩阵的光斑，使得光斑完全位于矩阵内。通过选择一个或多个适当的透镜或对光束具有聚焦或散焦效果的元件，例如通过使用适当的传送装置，可以由光学领域的技术人员容易地调整这种情况，如在下面将进一步详细描述的。如本文进一步使用的，“光斑”通常是指通过光束对物品、区域或对象进行的可见或可检测的圆形或非圆形照射。
具体地，如下面将进一步详细描述的，评估装置可以被配置为通过使用传感器信号之间的至少一个已知的、可确定的或预定的关系来确定对象的至少一个纵向坐标z。特别地，评估装置被配置为通过使用从传感器信号导出的商信号和纵向坐标之间的至少一个已知的、可确定的或预定的关系来确定至少一个坐标z。
如上所述，中心信号通常可以是单个传感器信号，例如来自光斑中心的光学传感器的传感器信号，或者可以是多个传感器信号的组合，例如光斑的中心的光学传感器产生的信号的组合，或通过处理由一种或多种上述可能性导出的传感器信号得到的二级传感器信号。中心信号的确定可以电子地执行，因为传感器信号的比较可以相当简单地通过传统电子设备实现，或者可以完全或部分地由软件执行。具体地，中心信号可以从由以下各项组成的组中选择：最高传感器信号；在距最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的光学传感器组和预定组的相邻光学传感器的传感器信号的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的光学传感器组和预定组的相邻光学传感器的传感器信号的和；在距最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的和；高于预定阈值的一组传感器信号的平均值；高于预定阈值的一组传感器信号的和；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的光学传感器组和预定组的相邻光学传感器的传感器信号的积分；在距最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的积分；高于预定阈值的一组传感器信号的积分。
如上所述，光学传感器的原始传感器信号可用于评估，或使用从其导出的次级传感器信号。如这里所使用的，术语“次级传感器信号”通常是指其通过处理(例如通过滤波、平均、解调等)一个或多个原始信号获得的信号，例如电子信号，更优选地是模拟和/或数字信号。因此，图像处理算法可用于从矩阵的整个传感器信号或从矩阵内的感兴趣区域产生次级传感器信号。具体地，诸如评估装置的检测器可以被配置用于变换光学传感器的传感器信号，从而生成二次光学传感器信号，其中评估装置被配置为通过使用次级光学传感器信号执行步骤a)-d)。传感器信号的变换具体可以包括从由以下各项组成的组中选择的至少一个变换：滤波；选择至少一个感兴趣的区域；形成由传感器信号产生的图像之间的差异图像和至少一个偏移；通过反转(invert)由传感器信号产生的图像来反转传感器信号；形成由不同时间处的传感器信号产生的图像之间的差异图像；背景校正；分解为颜色通道；分解成色调；饱和；以及亮度通道；频率分解；奇异值分解；应用Canny边缘检测器；应用高斯滤波器的拉普拉斯算子；应用高斯滤波器的差；应用Sobel算子；应用拉普拉斯算子；应用Scharr算子；应用Prewitt算子；应用Roberts算子；应用Kirsch运算符；应用高通滤波器；应用低通滤波器；应用傅里叶变换；应用Radon变换；应用Hough变换；应用小波变换；阈值化(thresholding)；创建二进制图像。感兴趣区域可以由用户手动确定或者可以自动确定，例如通过识别由光学传感器产生的图像内的对象。作为示例，车辆、人或其他类型的预定对象可以通过图像内(即，在由光学传感器生成的传感器信号的总体内)的自动图像识别来确定，并且可以选择感兴趣的区域使得对象位于感兴趣的区域内。在这种情况下，可以仅针对感兴趣区域执行诸如纵向坐标的确定的评估。然而，其他实现是可行的。
如上所述，光斑中心的检测，即，中心信号和/或中心信号从其产生的至少一个光学传感器的检测，可以完全或部分电子地或完全地或部分地通过使用一个或多个软件算法来执行。具体地，评估装置可包括至少一个中心检测器，用于检测至少一个最高传感器信号和/或用于形成中心信号。中心检测器具体可以完全或部分地以软件实现和/或可以完全或部分地以硬件实现。中心检测器可以完全或部分地集成到至少一个传感器元件中和/或可以独立于传感器元件完全或部分地实施。
如上所述，和信号可以从矩阵的所有传感器信号、从感兴趣区域内的传感器信号或者从这些可能性之一导出，其中来自对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号被排除。在每种情况下，可以生成可靠的和信号，其可以可靠地与中心信号进行比较，以便确定纵向坐标。通常，和信号可以从由以下各项组成的组中选择：矩阵的所有传感器信号的平均值；矩阵的所有传感器信号的和；矩阵的所有传感器信号的积分；除了来自那些对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号之外，矩阵的所有传感器信号的平均值；除了来自那些对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号之外，矩阵的所有传感器信号的和；除了来自那些对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号之外，矩阵的所有传感器信号的积分；在距离具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的传感器信号之和；在距离具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的传感器信号的积分；高于位于距具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的特定阈值的传感器信号的和；高于位于距具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的特定阈值的传感器信号的积分。但是，存在其他选项。
求和可以完全或部分地以软件执行和/或可以完全或部分地以硬件执行。通常可以通过纯电子装置进行求和，其通常可以容易地实施到检测器中。因此，在电子领域中，通常已知求和装置用于求和两个或更多个电信号、模拟信号和数字信号。因此，评估装置可以包括至少一个用于形成和信号的求和装置。求和装置可以完全或部分地集成到传感器元件中，或者可以独立于传感器元件完全或部分地实施。求和设备可以完全或部分地体现在硬件或软件中的一个或两个中。
如上所述，具体地，可以通过形成一个或多个商信号来执行中心信号与和信号之间的比较。因此，通常，组合信号可以是商信号Q，其由以下方式中的一者或多者得出：形成中心信号与和信号的商，反之亦然；形成中心信号的倍数与和信号的倍数的商，反之亦然；形成中心信号的线性组合与和信号的线性组合的商，反之亦然；形成中心信号与和信号和中心信号的线性组合的商，反之亦然；形成和信号与和信号和中心信号的线性组合的商，反之亦然；形成中心信号的幂与和信号的幂的商，反之亦然；形成中心信号和和信号的第一线性组合与中心信号和和信号的第二线性组合的商。但是，存在其他选项。评估装置可以被配置用于形成一个或多个商信号。评估装置还可以被配置为通过评估至少一个商信号来确定至少一个纵向坐标。
评估装置具体可以被配置为使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系，以便确定至少一个纵向坐标。因此，由于上面公开的原因并且由于光斑的特性对纵坐标的依赖性，商信号Q通常是对象的纵向坐标和/或光斑的尺寸(例如，光斑的直径或等效直径)的单调函数。因此，作为示例，特别是在使用线性光学传感器的情况下，传感器信号scenter与和信号ssum的简单商Q＝scenter/ssum可以是距离的单调递减函数。不希望受该理论的束缚，据信这是由于这样的事实，在上述优选设置中，中心信号scenter和和信号ssum二者随着与光源的距离增加而作为平方函数减小，因为到达检测器的光量减少了。然而，其中，中心信号scenter比和信号ssum更快地减小，因为在实验中使用的光学设置中，图像平面中的光斑增长，因此，在更大的区域上扩展。因此，中心信号和和信号的商随着光束直径或矩阵的光学传感器的光敏区域上的光斑直径的增加而连续减小。此外，商典型地独立于光束的总功率，因为光束的总功率在中心信号和和传感器信号中都形成因子(factor)。因此，商Q可以形成次级信号，该次级信号在中心信号和和信号与光束的尺寸或直径之间提供独特且明确的关系。另一方面，由于光束的尺寸或直径依赖于光束从其朝向检测器传播的对象与检测器本身之间的距离，即，依赖于对象的纵向坐标，存在一方面的中心信号和和信号与另一方面在纵向坐标之间的唯一且明确的关系。对于后者，例如可以参考WO2014/097181A1。预定关系可以通过分析考虑来确定，例如通过假设高斯光束的线性组合，通过经验测量，例如测量作为对象的纵向坐标的函数的组合信号和/或中心信号和和信号或从其导出的次级信号或二者的测量。
因此，通常，评估装置可以被配置用于通过评估诸如组合信号的商信号Q来确定纵向坐标。该确定可以是一步过程，例如通过直接组合中心信号和和信号并从其导出纵向坐标，或者可以是多步骤过程，例如通过首先从中心信号和和信号得出组合信号以及其次通过从组合信号中导出纵向坐标。两种选项，即，作为分开和独立的步骤的步骤c)和d)的选项，以及完全或部分组合的步骤c)和d)的选项，应由本发明包括。
如上所述，光学传感器具体可以是或可以包括光电检测器，优选无机光电检测器，更优选无机半导体光电检测器，最优选硅光电检测器。具体地，光学传感器可以在红外光谱范围内敏感。矩阵的所有光学传感器或矩阵的至少一组光学传感器具体可以是相同的。具体地，可以为不同的光谱范围提供矩阵的相同光学传感器组，或者就光谱灵敏度而言，所有光学传感器可以是相同的。此外，光学传感器的尺寸和/或其电子或光电特性可以相同。
矩阵可以由独立的光学传感器组成。因此，可以组成无机光电二极管矩阵。然而，可选地，可以使用市售的矩阵，例如CCD检测器(例如CCD检测器芯片)和/或CMOS检测器(例如CMOS检测器芯片)中的一种或多种。
因此，通常，检测器的光学传感器可以形成传感器阵列或者可以是传感器阵列的一部分，例如上述矩阵。因此，作为示例，检测器可以包括具有m行和n列的光学传感器阵列，例如矩形阵列，其中m，n独立地是正整数。优选地，给出多于一列和多于一行，即n>1，m>1。因此，作为示例，n可以是2至16或更高，m可以是2至16或更高。优选地，行数和列数的比率接近1。作为示例，可以选择n和m使得0.3≤m/n≤3，例如通过选择m/n＝1:1、4:3、16:9或类似。作为示例，阵列可以是正方形阵列，具有相同数量的行和列，例如通过选择m＝2、n＝2或m＝3、n＝3等。
如上面进一步概述的，矩阵具体可以是具有至少一行，优选多行和多列的矩形矩阵。作为示例，行和列可以基本上垂直地定向，其中，关于术语“基本上垂直”，可以参考上面给出的定义。因此，作为示例，可以接受小于20°，特别是小于10°或甚至小于5°的公差。为了提供宽范围的视野，矩阵具体地可以具有至少10行，优选至少50行，更优选至少100行。类似地，矩阵可具有至少10列，优选至少50列，更优选至少100列。矩阵可包括至少50个光学传感器，优选至少100个光学传感器，更优选至少500个光学传感器。矩阵可以包括数兆像素范围内的多个像素。然而，其他实施例是可行的。因此，如上所述，在预期轴向旋转对称的设置中，矩阵的光学传感器的圆形布置或同心布置(也可称为像素)可能是优选的。
如上面进一步概述的，优选地，传感器元件可以基本上垂直于检测器的光轴定向。同样，关于术语“基本上垂直”，可以参考上面给出的定义和公差。光轴可以是直的光轴，或者可以是弯曲的或甚至是分开的，例如通过使用一个或多个偏转元件和/或通过使用一个或多个分束器，其中基本上垂直的取向，在后一种情况下，可以参考在光学装置的相应分支或光束路径中的局部光轴。
检测器可以适于通过使用三角测量和/或结构光技术来确定对象的至少一个距离信息。在已知的3D感测设备中，例如使用三角测量或结构光技术的设备，由于对应问题，常规、恒定或周期性图案不合适，因为每个测量点必须被分配给参考图案的一个参考点。从对象传播到检测器的至少一个光束可以适于在光学传感器的矩阵上产生至少一个反射图案。术语“反射图案”是指由光学传感器响应于通过从对象传播到检测器的光束对光敏区域的照射而确定的至少一个图像，该光束是响应于通过照射图案的照射而产生的。依赖于照射图案的对应照射特征，反射图案可包括至少一个反射特征。检测器可以适于根据商信号确定关于反射图案的至少一个反射特征的对象点的纵向坐标。因此，检测器可以适于对反射图案的至少一个反射特征进行预分类。这允许使用包括规则和/或恒定和/或周期性图案的照射图案，例如三角形图案、矩形图案、六边形图案或包括另外的凸出铺块图案。照射图案可以包括每个区域尽可能多的特征，使得六边形图案可以是优选的。
评估装置可以适于执行至少一个图像分析和/或图像处理，以便识别反射特征。图像分析和/或图像处理可以使用至少一个特征检测算法。图像分析和/或图像处理可以包括以下中的一个或多个：滤波；选择至少一个感兴趣的区域；形成由传感器信号产生的图像之间的差异图像和至少一个偏移；通过反转(invert)由传感器信号产生的图像来反转传感器信号；形成由不同时间处的传感器信号产生的图像之间的差异图像；背景校正；分解为颜色通道；分解成色调；饱和；以及亮度通道；频率分解；奇异值分解；应用Canny边缘检测器；应用高斯滤波器的拉普拉斯算子；应用高斯滤波器的差；应用Sobel算子；应用拉普拉斯算子；应用Scharr算子；应用Prewitt算子；应用Roberts算子；应用Kirsch运算符；应用高通滤波器；应用低通滤波器；应用傅里叶变换；应用Radon变换；应用Hough变换；应用小波变换；阈值化(thresholding)；创建二进制图像。感兴趣区域可以由用户手动确定或者可以自动确定，例如通过识别由光学传感器产生的图像内的对象。
评估装置可以适于确定与至少一个反射特征相对应的至少一个参考图案中的至少一个参考特征。术语“参考图案”是指在包括至少一个参考特征的特定空间位置处的比较图像。如上所述，评估装置可以适于执行图像分析并识别反射图案的特征。评估装置可以适于识别具有与所选择的反射特征基本相同的纵向坐标的参考图案中的至少一个参考特征。术语“基本上相同”是指在10％，优选5％，最优选1％内相同。可以使用对极几何来确定对应于反射特征的参考特征。对于对极几何的描述，例如，参考X.Jiang、H.Bunke：“Dreidimensionales Computersehen”的第2章，Springer，Berlin Heidelberg，1997。对极几何可以假设参考图案和反射图案可以是在不同空间位置和/或具有固定距离的不同空间取向处确定的对象的图像。距离可以是相对距离，也表示为基线。评估装置可以适于确定参考图案中的对极线。参考图案和反射图案的相对位置可以是已知的。例如，参考图案和反射图案的相对位置可以存储在评估装置的至少一个存储单元内。评估装置可以适于确定从所选择的反射特征延伸到其所起源的真实世界特征的直线。因此，直线可包括对应于所选反射特征的可能对象特征。直线和基线跨越对极平面。由于参考图案是在与反射图案不同的相对星座(constellation)处确定的，因此对应的可能对象特征可以在参考图案中在称为对极线的直线上成像。对极线可以是极线平面和参考图案的相交。因此，对应于反射图案的所选特征的参考图案的特征位于对极线上。
依赖于到对象的距离，与反射图案中的图像位置相比，对应于反射特征的图像位置的参考特征可以在参考图案内移位。参考图案可以包括至少一个移位区域，在该移位区域中可以对与所选择的反射特征相对应的参考特征进行成像。移位区域可以仅包括一个参考特征。移位区域可以沿着对极线延伸。评估装置可以适于沿着对极线确定参考特征。评估装置可以适于从商信号Q确定反射特征的纵向坐标z和误差区间±ε，以确定对应于z±ε的沿着对极线的移位区域。评估装置可以适于使所选择的反射特征与移位区域内的至少一个参考特征相匹配。如这里所使用的，术语“匹配”是指确定和/或评估相应的参考和反射特征。评估装置可以适于通过使用考虑所确定的纵向坐标z的至少一个评估算法来将反射图案的所选特征与移位区域内的参考特征相匹配。评估算法可以是线性缩放(scaling)算法。优选地，检测器可以适于使用商信号Q对所选择的反射特征进行预分类，使得到一个参考特征的明确分配是可能的。特别地，照射图案的照射特征可以被布置成使得参考图案的对应参考特征可以在对极线上具有尽可能大的相对彼此的距离。照射图案的照射特征可以布置成使得仅少数参考特征定位在对极线上。例如，照射图案可包括至少一个六边形图案。优选地，照射图案可包括至少一个六边形图案，其中图案相对于基线旋转。优选地，照射图案可以包括至少一个移位的六边形图案，其中六边形图案的各个点从规则位置移位一个随机距离，例如垂直于该点的对极线。各个点的移位可以小于两个平行的对极线之间的距离的一半，优选地小于两个平行的对极线之间的距离的四分之一。各个点的移位可以使得两个点不会彼此移位。
评估装置可以适于确定参考特征和反射特征的移位。评估装置可以适于确定匹配的参考特征和所选择的反射特征的移位。如这里所使用的，术语“移位”是指参考图像中的图像位置与反射图像中的图像位置之间的差异。评估装置可以适于使用纵向坐标和移位之间的预定关系来确定匹配特征的纵向信息。如这里所使用的，术语“纵向信息”指的是与纵向坐标ztriang有关的信息。例如，纵向信息可以是距离值。评估装置可以适于通过使用三角测量方法来确定预定关系。如果已知反射图案中所选反射特征的位置和匹配参考特征的位置和/或所选反射特征与匹配参考特征的相对移位，则相应对象特征的纵向坐标可以是由三角测量确定。因此，评估装置可以适于例如随后和/或逐列地选择反射特征并且使用三角测量来确定对于参考特征的每个潜在位置的对应的距离值。移位和相应的距离值可以存储在评估装置的至少一个存储装置中。作为示例，评估装置可以包括至少一个数据处理设备，例如至少一个处理器、至少一个DSP、至少一个FPGA和/或至少一个ASIC。此外，为了存储纵向坐标z和移位之间的至少一个预定或可确定的关系，可以提供至少一个数据存储设备，例如用于提供用于存储预定关系的一个或多个查找表。
检测器可包括至少一个FiP传感器，其适于产生如WO 2015/024871或WO2016/120392中所述的所谓的FiP效应。例如，光学传感器矩阵的至少一个光学传感器可以适于产生所谓的FiP信号。例如，矩阵的每个光学传感器可以适于产生至少一个FiP信号。例如，光学传感器矩阵可以是像素化的FiP传感器。附加地或替代地，可以从矩阵的传感器信号确定(例如提取和/或模拟)FiP信号，并且可以根据传感器信号确定如上所述的商。
如上所述，通过评估中心信号和和信号，可以使检测器能够确定对象的至少一个纵向坐标，包括确定整个对象或其一个或多个部分的纵向坐标的选项。然而，另外，对象的其他坐标，包括一个或多个横向坐标和/或旋转坐标，可以由检测器确定，特别是由评估装置确定。因此，作为示例，一个或多个横向传感器可用于确定对象的至少一个横向坐标。如上所述，产生中心信号的至少一个光学传感器的位置可以提供关于对象的至少一个横向坐标的信息，其中，作为示例，简单的透镜方程可以用于光学变换和用于导出横向坐标。附加地或替代地，可以使用一个或多个附加的横向传感器，并且可以由检测器包括。各种横向传感器在本领域中通常是已知的，例如WO2014/097181A1中公开的横向传感器和/或其他位置敏感器件(PSD)，例如象限二极管、CCD或CMOS芯片等。附加地或替代地，作为示例，根据本发明的检测器可以包括R.A.Street(Ed.)：Technology and Applications of AmorphousSilicon(非晶硅的技术和应用)，Springer-Verlag Heidelberg，2010，第346-349页,中公开的一个或多个PSD。其他实施例是可行的。这些装置通常也可以实施在根据本发明的检测器中。作为示例，光束的一部分可以通过至少一个光束分离元件在检测器内分离。作为示例，分离部分可以被引导向横向传感器，例如CCD或CMOS芯片或相机传感器，并且由分离部分在横向传感器上产生的光斑的横向位置可以被确定，从而确定对象的至少一个横向坐标。因此，根据本发明的检测器可以是一维检测器，例如简单的距离测量装置，或者可以实施为二维检测器或甚至实施为三维检测器。此外，如上所述或如下面进一步详细描述的，通过以一维方式扫描景物或环境，还可以创建三维图像。因此，根据本发明的检测器具体可以是一维检测器、二维检测器或三维检测器之一。评估装置还可以被配置为确定对象的至少一个横向坐标x，y。评估装置可以适于组合纵向坐标和横向坐标的信息，并确定对象在空间中的位置。
检测器可以配置用于评估单个光束或多个光束。在多个光束从对象传播到检测器的情况下，可以提供用于区分光束的装置。因此，光束可以具有不同的光谱特性，并且检测器可以包括一个或多个波长选择元件用于区分不同的光束。然后可以独立地评估每个光束。作为示例，波长选择元件可以是或可以包括一个或多个滤光器、一个或多个棱镜、一个或多个光栅、一个或多个二向色镜或其任意组合。此外，附加地或替代地，为了区分两个或更多个光束，可以以特定方式调制光束。因此，作为示例，可以对光束进行频率调制，并且可以解调传感器信号，以便根据它们的解调频率部分地区分源自不同光束的传感器信号。这些技术通常是高频电子领域的技术人员已知的。通常，评估装置可以被配置用于区分具有不同调制的不同光束。
照射源可以适于产生和/或投射点云，使得在光学传感器的矩阵上产生多个照射区域，例如CMOS检测器。另外，光学传感器的矩阵上可能存在干扰，例如由于斑点和/或外来光和/或多次反射引起的干扰。评估装置可以适于确定至少一个感兴趣区域，例如由光束照射的一个或多个像素，其用于确定对象的纵向坐标。例如，评估装置可以适于执行过滤方法，例如，斑点分析和/或对象识别方法。
优选地，照射源可以是可移动和/或移动照射源。例如，可以在测量期间移动照射源，以便从不同的位置和/或角度照射对象。然而，这样的实施例是可行的，其中照射源可以定位在至少一个固定位置，例如在完整的测量时间期间。评估装置可以适用于具有不清楚位置的照射源，例如由于高制造公差和/或用户交互和/或用户组装等。
照射源可以用会聚和/或发散和/或准直光束照射对象。
在另一优选实施例中，检测器可包括：
-至少两个光学传感器，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光敏区域具有几何中心，其中光学传感器的几何中心通过不同的空间偏移与检测器的光轴间隔开，其中每个光学传感器被配置为响应于通过从对象传播到检测器的光束对其相应的光敏区域的照射而产生传感器信号；以及
-至少一个评估装置，被配置用于通过组合至少两个传感器信号来确定对象的至少一个纵向坐标z。
在该进一步优选的实施例中，光学传感器可以布置成使得光学传感器的光敏区域关于它们的空间偏移和/或它们的表面区域不同。
光学传感器的光敏区域可以，从对象观察，重叠或者可以不重叠，即可以彼此相邻放置而不重叠。光敏区域可以彼此间隔开或者可以直接相邻。
检测器可包括两个以上的光学传感器。在任何情况下，即，在检测器精确地包含两个光学传感器的情况下，以及在检测器包含两个以上光学传感器的情况下，光学传感器可包括至少一个第一光学传感器，其通过第一空间偏移与光轴间隔，和至少一个第二光学传感器，其通过第二空间偏移与光轴间隔，其中第一空间偏移和第二空间偏移不同。如果除了第一和第二光学传感器外提供了更多的光学传感器，这些额外的光学传感器也可以满足该条件，或者，可选地，可以通过第一空间偏移、第二空间偏移或不同的空间偏移与光轴间隔。例如，第一和第二空间偏移可以至少相差1.2倍、更优选至少相差1.5倍、更优选至少相差2倍。只要满足上述条件，空间偏移也可以为零或假定为负值。
如上所述，每个光敏区域具有几何中心。每个光敏区域的每个几何中心可以与检测器的光轴间隔开，例如光束路径或相应光学传感器所在的相应光束路径的光轴。
如上所述，光学传感器具体可以位于同一平面中，该平面优选地是垂直于光轴的平面。然而，其他配置也是可能的。因此，两个或更多个光学传感器也可以在平行于光轴的方向上间隔开。
例如，光学传感器可以是分段二极管的部分二极管，其中分段二极管的中心偏离检测器的光轴。如这里所使用的，术语“部分二极管”可以包括串联或并联连接的若干二极管。这个例子相当简单且具有成本效益。因此，作为一个示例，双单元(bi-cell)二极管或象限二极管可以低成本广泛地在市场上获得，并且这些象限二极管的驱动方案是众所周知的。如本文所用，术语“双单元二极管”通常是指在一个封装中具有两个部分二极管的二极管。双单元和象限二极管可以有两个或四个独立的光敏区，特别是两个或四个有源区。例如，双单元二极管可以每个组成独立的二极管，具有二极管的全部功能。例如，每一个双单元二极管可以是方形或矩形，并且两个二极管可以放置在一个平面上，这样两个部分二极管总共形成一个具有矩形形状的1x 2或2x 1矩阵。然而，在本发明中，提出了一种评估双单元二极管或象限二极管的传感器信号的新方案，将在下文中进一步详细概述。然而，一般而言，光学传感器可具体地为象限二极管的部分二极管，其中象限二极管的中心偏离检测器光轴的中心。如本文所用，术语“象限二极管”通常是指在一个封装中具有四个部分二极管的二极管。例如，四个部分二极管可以各自形成独立的二极管，其具有二极管的全部功能。例如，四个部分二极管可以各自具有方形或矩形形状，并且四个部分二极管可以放置在一个平面上，这样四个部分二极管总共形成一个具有矩形或方形形状的2x 2矩阵。在另一个示例中，四个部分二极管总共可以形成具有圆形或椭圆形形状的2x 2矩阵。例如，部分二极管可以是相邻的，彼此之间的间隔最小。然而，相邻二极管之间的间隔也可以改变，以提高商信号的动态范围。作为示例，可以通过使用不透明掩模来增加两个相邻二极管之间的间隔。与相邻的二极管相比，这可以相对和/或绝对地减小二极管之一上的光，这可以增加两个二极管的信号的商。
在使用具有2×2矩阵的部分二极管的象限二极管的情况下，象限二极管的中心可以偏心或偏离光轴。因此，举例来说，象限二极管的中心(可以是象限二极管的光学传感器的几何中心的交叉(intersection))可偏离光轴中心至少0.2mm、更优选至少0.5mm、更优选至少1.0mm甚至2.0mm。相似的，当使用具有多个光学传感器的其他类型的光学传感器设置时，光学传感器的整体中心可从光轴偏移相同的距离。
如上所述，双单元和象限二极管可能有两个或四个单独的光敏区域，特别是两个或四个有源区。光敏感区域可用分界线隔开。例如，两个硅二极管的分界线可以平行于检测器的基线，特别是平行于光学传感器上的斑移动。但是，其他设置是可行的。例如，象限二极管可以包括两条分界线。分界线可以互相正交设置。分界线的正交设置允许对近场和远场应用中的商信号进行相互独立的调整。除了确定象限二极管的两个光学传感器的传感器信号的商信号外，评估装置还可以适于使用象限二极管的至少三个或全部四个传感器信号来确定第二商。这两个商可以形成为覆盖两个不同的距离范围。近场和远场的两个商信号可以有重叠区域，其中两个商信号都允许合理确定纵向距离z。例如，商信号可以通过将两个顶部象限(也称为顶部段)的传感器信号除以两个底部象限(也称为底部段)的传感器信号来确定。使用由具有平行于检测器基线的分界线的两个传感器区域确定的传感器信号的商信号，可以确定商而没有光斑的任何依赖于距离的移动。特别地，作为一个示例，如果顶部和底部段之间的分界线平行于基线，则可以在近场中使用从顶部段除以底部段确定的商信号，其中该光斑只能照射象限二极管的左侧或右侧段中的一个。在这种情况下，通过除(dividing)左右段的传感器信号来确定商信号是不可能的。然而，通过除顶部和底部段的传感器信号来确定商可以提供合理的距离测量。通过除左和右段的传感器信号确定的商信号可用于远场测量，其中光斑照射左和右段。此外，评估装置还可以通过除对向段或相邻段的传感器信号来确定商信号。评估装置可适于组合所获得的象限的传感器信号，以便在大范围内以大分辨率进行距离测量。
通常，光学传感器的光敏感区域可以具有任意的表面积或尺寸。然而，优选地，特别是考虑到传感器信号的简化评估，光学传感器的光敏区域基本上相等，例如在小于10％、优选小于5％甚至小于1％的公差范围内。具体来说，这是典型的商用象限二极管的情况。
检测器可以包括至少一个象限二极管，该象限二极管包括四个四象限。例如，象限二极管的左上象限可以表示为“ol”，左下象限可以表示为“ul”，右上象限可以表示为“or”，右下象限可以表示为“ur”。光斑可以从左侧的小的距离范围移动到左侧的较远的距离范围。检测器可包括至少一个中性密度滤波器。小距离范围的象限可能被中性密度滤波器覆盖。在小距离范围内，商ol/ul可用于确定纵向坐标z。在远距离范围内，可使用商or/ur和或来自所有象限组合的商。中性密度滤波器允许小距离范围内的对象适应于恒定放大地照射光学传感器更亮而不使放大器饱和。同时可以在远距离范围内获得更多的信号。因此，中性密度滤波器可以增强检测器的动态。
具体地，如下面将进一步详细描述的，评估装置可以被配置为通过使用传感器信号和/或从其导出的任何次级信号之间的至少一个已知的、可确定的或预定的关系来确定对象的至少一个纵向坐标z。因此，评估装置可以被配置用于从至少两个传感器信号(即，至少一个第一光学传感器的至少一个传感器信号和至少一个第二光学传感器的至少一个传感器信号中的至少一个传感器信号)确定至少一个组合传感器信号。
检测器可包括至少一个FiP传感器，其适于产生如WO 2015/024871或WO2016/120392中所述的所谓的FiP效应。例如，双单元或象限二极管可以适于产生所谓的FiP信号。如上所述在WO2015/024871或WO2016/120392中，FiP信号可用于确定宽距离范围内的深度信息。FiP传感器可以适于呈现正和/或负FiP效应。根据FiP效应，给定相同总功率，纵向传感器信号可以对于传感器上或传感器区域内的一个或多个聚焦和/或一个或多个特定尺寸的光斑呈现至少一个显着的最大值。出于比较的目的，在相应材料被具有最小可能横截面的光束照射的情况下(例如当材料可位于受光学透镜影响的焦点处或附近时)纵向传感器信号的最大值的观察，可以称为“正FiP效应”。负FiP效应描述了在相应材料被具有最小可用光束横截面的光束照射的条件下(特别地，当材料可位于受光学透镜影响的焦点处或附近时)的纵向传感器信号的最小值的观察。负FiP效应可用于调节高距离处的小图像效果。诸如位置、尺寸、形状、清晰度等的图像变化可能在高距离处消失，而负FiP效应增加。此外，由于两个单元处于相同的纵向位置并因此接收相同的光子密度，因此不会引入亮度依赖性。
如上所述，检测器可包括至少一个照射源。照射源和双单元或象限二极管之间的垂直于检测器的光轴的距离可以很小。照射源和双单元或象限二极管之间的垂直于检测器的光轴的距离可小于0.1m，优选小于0.05m，更优选小于0.025m。照射源和光轴可以通过小基线分开。照射源可以与光轴间隔开最小距离。距光轴的最小距离可以由另外的检测器元件限定，例如双单元或象限二极管以及至少一个可选的传送装置的尺寸和位置。基线可小于0.1m，优选小于0.05m，更优选小于0.025m。例如，基线可以是21mm。优选地，照射源可以紧邻传送装置布置。例如，传送装置可以是平化的，使得照射源可以定位成更靠近光轴。照射源可以布置在传送装置后面。
如这里通常使用的，术语“组合”通常可以指任意操作，其中诸如信号之类的两个或更多个分量是下列中的一种或多种：数学上合并，以便形成至少一个合并的组合信号，和/或进行比较以便形成至少一个比较信号或比较结果。如下面将进一步详细描述的，组合的传感器信号或次级信号可以是或可以包括至少一个商信号。
在提供多于两个传感器信号的情况下，作为示例，可以生成多于一个商信号，例如通过形成多于一对的传感器信号的商信号。
因此，作为示例，在提供多于两个光学传感器的情况下，上述商的形成可以在由这些光学传感器产生的两个传感器信号之间发生，或者可以在多于两个传感器信号之间发生。因此，代替使用上面给出的公式中的传感器信号中的第一个和传感器信号中的第二个，组合的传感器信号可以用于商形成。
商信号Q通常是不对称参数的示例，该参数表示由光束在光敏区域上产生的光斑的不对称或不对称分布。两个或更多个光学传感器(例如两个或更多个光电二极管)的商可以提供组合信号，该组合信号典型单调地依赖于检测器与光束从其朝向检测器行进的对象之间的距离，如将是由下面的实验数据显示。除了商信号之外或作为商信号的替代，可以使用在本发明的设置中实现两个或更多个传感器的传感器信号的其他类型的组合功能，其也可以显示对对象与检测器之间的距离的依赖性。作为示例，光斑的不对称性或不对称性参数可以是光束宽度的指示。如果该不对称参数仅依赖于距离，则可以使用测量来确定距离。
在典型的设置中，商业上可用的象限二极管如象限光电二极管用于定位，即，用于调节和/或测量象限光电二极管平面中的光斑的横向坐标。因此，作为示例，通过使用象限光电二极管的激光束定位是众所周知的。然而，根据典型的偏见，象限光电二极管仅用于xy定位。根据该假设，象限光电二极管不适合测量距离。然而，上述发现，使用关于检测器的光轴的偏心象限光电二极管，示出了不同结果，如下面的进一步测量中所示。因此，如上所述，在象限光电二极管中，可以通过略微偏轴移动(例如通过上述偏移)象限二极管来测量光斑的不对称性。因此，可以产生单调z依赖的函数，例如通过形成象限光电二极管的两个或更多个部分光电二极管(即，象限)的两个或更多个传感器信号的商信号Q。其中，原则上，测量仅需要两个光电二极管。其他两个二极管可用于噪声消除或获得更精确的测量。
除了使用象限二极管或象限光电二极管之外或作为其替代，可以使用其他类型的光学传感器。因此，如下面将进一步详细示出的，可以使用交错(staggered)的光学传感器。
象限二极管的使用提供了超过已知光学检测器的许多优点。因此，象限二极管在LED或有源目标的组合中用于大量应用中，并且以非常低的价格广泛地商业获得，具有各种光学性质，例如光谱灵敏度和各种尺寸。不必建立特定的制造工艺，因为可以将商业上可获得的产品实施到根据本发明的检测器中。
根据本发明的检测器具体可以用于多层光学存储盘，例如2015年3月26日提交的国际专利申请号PCT/IB2015/052233所公开的。通过使用根据本发明的检测器进行的测量具体地可用于优化光学存储盘中的焦点位置。
如下面将进一步详细描述的，通过使用根据本发明的检测器的距离测量可以通过将一个或多个附加距离测量装置实施到检测器中和/或通过将检测器与其他类型的距离测量装置组合来增强。因此，作为示例，检测器可以包括或可以与至少一个三角测量距离测量装置组合。因此，通过利用上述测量原理和三角测量类型距离测量的组合，可以增强距离测量。此外，可以提供用于测量一个或多个其他坐标(例如x和/或y坐标)的装置。
在使用象限二极管的情况下，象限二极管也可以用于其他目的。因此，象限二极管也可以用于光斑的传统x-y测量，如光电子学和激光物理学领域中公知的那样。因此，作为示例，可以使用象限二极管的传统xy位置信息来调整透镜或检测器位置，以优化用于距离测量的光斑的位置。作为一个实际示例，光斑最初可以位于象限二极管的正中心，这典型不允许上述使用商函数Q的距离测量。因此，首先，传统的象限光电二极管技术可以用于使象限光电二极管上的光斑的位置偏心，使得例如象限二极管上的光斑位置对于测量是最佳的。因此，作为示例，检测器的光学传感器的不同偏心可以简单地是光学传感器相对于光轴的移动的起点，使得光斑相对于光轴和相对于光学传感器阵列的几何中心偏心。
因此，通常，检测器的光学传感器可以形成传感器阵列或者可以是传感器阵列的一部分，例如上述象限二极管。情况m＝2，n＝2是象限二极管或象限光学传感器的情况，由于实际原因，这是优选情况之一，因为象限光电二极管可广泛使用。
作为起点，阵列内的光学传感器的几何中心可以与光轴偏心，例如通过上述偏移。传感器阵列具体地可以相对于光轴移动，例如沿着梯度移动，优选地自动移动，例如通过在垂直于光轴的平面中移动传感器阵列，和/或通过移动光轴本身，例如，使光轴平行移动和/或倾斜光轴。因此，可以移动传感器阵列以便调整由光束在传感器阵列的平面中产生的光斑的位置。附加地或替代地，可以通过使用适当的元件来移动和/或倾斜光轴，例如通过使用一个或多个偏转元件和/或一个或多个透镜。作为示例，该移动可以通过使用一个或多个适当的致动器来进行，例如一个或多个压电致动器和/或一个或多个电磁致动器和/或一个或多个气动或机械致动器，其例如移动和/或移位阵列和/或移动和/或移位和/或整理(tillage)光束路径中的一个或多个光学元件，以便移动光轴，例如平行移动光轴和/或倾斜光轴。具体地，可以调整评估装置以控制传感器阵列相对于光轴的相对位置，例如，在垂直于光轴的平面中。可以进行调整过程，其中评估装置被配置用于首先通过使用传感器信号确定由光束在传感器阵列上产生的光斑的至少一个横向位置，并且其次，相对于光轴移动阵列，例如通过移动阵列和/或光轴，例如，通过在该平面中将阵列移动到光轴直到光斑偏离中心和/或通过倾斜透镜直到光斑偏心。如其中所使用的，横向位置可以是垂直于光轴的平面(其也可以被称为x-y平面)中的位置。对于横向坐标的测量，作为示例，可以比较光学传感器的传感器信号。作为示例，在发现传感器信号相等的情况下，因此，如果确定光斑相对于光学传感器对称地定位，例如在象限二极管的中心，则阵列的移位和/或透镜的倾斜可以发生，以使阵列中的光斑偏心。因此，如上所述，阵列与光轴的偏心，例如通过使象限光电二极管的中心与光轴偏心，可以简单地作为起点，以避免以下典型的情况，其中光斑位于光轴上，因此居中。因此，通过使阵列相对于光轴偏心，光斑应该偏心。如果发现这不是真的使得光斑顺便地位于阵列的中心并且同样地照射所有光学传感器，则可以优选自动地发生上述阵列相对于光轴的移位，以使阵列上的光斑偏心。因此，可以进行可靠的距离测量。
此外，在具有可移动光源的扫描系统中，象限二极管上的光斑的位置可能不固定。这仍然是可能的，但可能需要使用不同的校准，这依赖于二极管中光斑的xy位置。
此外，使用上述商信号Q是用于距离测量的非常可靠的方法。通常，Q是对象的纵向坐标和/或光斑的尺寸(例如光斑的直径或等效直径)的单调函数。因此，作为示例，特别是在使用线性光学传感器的情况下，商Q＝s1/s2是光斑尺寸的单调递减函数。不希望受该理论的束缚，据信这是由于以下事实，在上述优选设置中，传感器信号(例如上述第一传感器信号s1和上述第二传感器信号s2，随着到光源的距离增加而作为平方函数减小，因为到达检测器的光量减少。然而，其中，由于偏心，传感器信号之一比另一个更快地减小，因为在实验中使用的光学设置中，图像平面中的光斑增长并因此在更大的区域传播。然而，通过传播光斑，与非常小的光斑的情况相比，照射光斑中心外的一个或多个光学传感器的光的部分增加。因此，随着光束直径或光斑直径的增加，传感器信号的商连续变化，即增大或减小。此外，商可以进一步主要独立于光束的总功率，因为光束的总功率在所有传感器信号中形成因子。因此，商Q可以形成次级信号，其在传感器信号和光束的尺寸或直径之间提供独特且明确的关系。
如上所述，具体地，可以使用象限光电二极管。作为示例，可以集成商业上可用的象限光电二极管，以便提供四个光学传感器，例如可从德国Hamamatsu PhotonicsDeutschland GmbH，D-82211Herrsching am Ammersee，获得的一个或多个象限光电二极管，例如类型S4349的象限Si PIN光电二极管，其在UV光谱范围到近红外光谱范围内敏感。在使用光学传感器阵列的情况下，阵列可以是裸芯片或可以是包封阵列，例如包封在TO-5金属封装中。附加地或替代地，可以使用表面安装的装置，例如可从英国TT Electronicsplc(Fourth Floor，St Floors House，West Street Woking Surrey，GU216EB)获得的TTElectronics OPR5911。应注意，也可使用其他光学传感器。
此外，应注意，除了使用精确地一个象限光电二极管的选项之外，还可以使用两个或更多个象限光电二极管。因此，作为示例，第一象限光电二极管可以用于距离测量，如上所述，提供两个或更多个光学传感器。可以例如在与第一象限光电二极管的光束路径分离的第二部分光束路径中使用另一象限光电二极管，以用于横向位置测量，例如用于使用至少一个横向坐标x和/或y。作为示例，第二象限光电二极管可以相对于光轴同轴(on-axis)。
此外，应当注意，除了使用一个或多个象限光电二极管的选择之外，一个或多个象限光电二极管或另外的光电二极管阵列也可以由彼此靠近布置或组装的分离的光电二极管(优选地对称形状，例如矩形矩阵，例如2×2矩阵)替换或模仿。然而，进一步的设置是可行的。在这样的布置或部件中，光电二极管可以布置或组装在壳体或安装件(mount)中，例如单个壳体或安装件中的所有光电二极管或一个壳体或安装件中的一组或多个光电二极管，或者每个光电二极管在单独的壳体或安装件中。此外，光电二极管也可以直接组装在电路板上。在这样的布置或部件中，光电二极管可以布置成使得光电二极管的有源区域之间的间隔具有小于1厘米，优选小于1毫米，更优选尽可能小的区分值。此外，为了避免可能使测量恶化的光学反射、畸变等，有源区域之间的空间可以是空的或者用材料填充，优选地用例如黑色聚合物、诸如黑色硅、黑色聚甲醛等的光吸收材料填充，或更优选光学吸收且电绝缘材料，如黑色陶瓷或绝缘黑色聚合物，如黑色硅等。此外，光电二极管分离的区分值也可以通过在光电二极管之间添加不同的构建块(例如塑料分隔体)来实现。其他实施例是可行的。通过以类似设置(例如，在有源区域之间具有最小距离的2×2矩形矩阵)布置的单个二极管替换象限光电二极管，可以进一步最小化光学检测器的成本。此外，来自象限二极管的两个或更多个二极管可以并联或串联连接以形成单个光敏区域。
每个光学传感器具体可以是均匀(uniform)传感器，每个传感器具有单个光敏区域。因此，光学传感器具体可以是非像素化光学传感器。
在另一个优选的实施例中，检测器可包括
-具有第一光敏区域的至少一个第一光学传感器，其中第一光学传感器被配置为响应于从对象传播到检测器的光束对第一光敏区域的照射而产生至少一个第一传感器信号；
-至少一个第二光学传感器具有：
形成第二光敏区域的至少一个荧光波导片，其中荧光波导片朝向对象定向，使得从对象朝向检测器传播的至少一个光束在第二光敏感区域中产生至少一个光斑，其中荧光波导片含有至少一种荧光材料，其中荧光材料适于响应光束照射产生荧光；以及
位于荧光波导片的至少一个边缘处的至少一个光敏元件，能够检测由荧光波导片从光斑向光敏元件引导的荧光，并且能够响应于光束对第二光敏区域的照射产生至少一个第二传感器信号，其中第一光敏区域小于第二光敏区域；以及
-至少一个评估装置，被配置用于通过评估第一和第二传感器信号来确定对象的至少一个纵向坐标z。
在该进一步优选的实施例中，光学传感器可以布置成使得光学传感器的光敏区域在它们空间偏移和/或它们的表面积方面不同。具体地，第一和第二光敏区域可以朝向对象定向
从对象传播到检测器的光束具体地可以完全照射第一光敏区域，使得第一光敏区域完全位于光束内，其中光束的宽度大于第一光学传感器的光敏感区域。相反，优选地，从对象传播到检测器的光束具体地可以在第二光敏区域上产生光斑，该光斑小于第二光敏区域，使得光斑完全位于第二光敏区域内。在第二光敏区域上的光斑内，可以定位由第一光学传感器产生的阴影。因此，通常，具有较小的第一光敏区域的第一光学传感器可以位于第二光学传感器的前面(如从对象观察的)，其中第一光敏区域完全位于光束内并且光束在第二光敏区域上产生的光斑小于第二光敏区域，并且由第一光学传感器产生的阴影在光斑内。通过选择一个或多个适当的透镜或对光束具有聚焦或散焦效果的元件，例如通过使用适当的传送装置，可以由光学领域的技术人员容易地调整这种情况，如将在下面进一步详细描述的。如本文进一步使用的，光斑通常是指通过光束对物品、区域或对象进行的可见或可检测的圆形或非圆形照射。
第一和第二光学传感器可以在紫外、可见或红外光谱范围中的一个或多个中敏感。第一和第二光学传感器可以在同一个光谱范围内敏感，或者可以具有不同的光谱灵敏度。
如本文进一步使用的，荧光波导片通常是指具有波导性质和荧光性质的元件。其中，波导通常是指通过内反射，特别是通过内部全反射在紫外、可见或红外光谱范围中的一个或多个内引导光的特性或多个元件。术语“荧光”通常是指响应于电磁辐射(也称为初级辐射或激发辐射，例如初级光或激发光)的激发，在紫外、可见或红外光谱范围中的一个或多个中发射次级光(也称为荧光)的元件或材料的特性质。在大多数情况下，发射的光，荧光或次级光具有比初级辐射更长的波长和更低的能量。初级辐射通常诱导荧光材料内存在激发态，例如所谓的激子。通常，具有从UV到近红外的能量的光子发射的激发态衰减时间在0.5到20纳秒的范围内。然而，其他示例在本发明中是可行的。类似地，如本文所用，术语“荧光材料”通常是指具有荧光性质的材料。术语“荧光”通常是指在上述荧光过程中产生的次级光。
对于荧光波导片的潜在实施例，通常可以参考所谓的“Q箔技术”，如例如在下列文章中所公开的，P.Bartu、R.Koeppe、N.Arnold、A.Neulinger、L.Fallon和S.Bauer，“Conformable large-area position-sensitive photodetectors based onluminescence collecting silicone waveguides(基于发光收集硅酮波导的保形大面积位置敏感光电检测器)”，J.Appl.Phys,107,123101(2010)。其中公开的荧光波导片和/或第二光学传感器也可以在第二光学传感器内在本发明的上下文中使用。
荧光波导片，如下面将进一步详细描述的，具体地可以是元件或可以包括具有片状形状或是片的元件。如本文所用，“片”通常是指这样的元件，其具有横向延伸(例如直径或等效直径)显著超过元件的厚度，例如至少5倍，更优选地通过至少10倍、或甚至更优选至少20倍、50倍或甚至100倍。片具体地可以是柔性的、可变形的或刚性的。
如下面将进一步详细描述的，荧光波导片特别地可以是或可以包括透明材料，特别是透明片。透明度可以是在可见光谱范围内或在其一部分(例如在500nm至700nm的范围内)内的至少50％至70％的透明度。其他实施例是可行的。
如本文进一步使用的，术语“敏感区域”通常是指(特别地，荧光波导片或光学传感器的)元件的二维或三维区域，其对外部影响敏感并且例如产生响应外部刺激的至少一个反应。在这种情况下，具体地，敏感区域可能对光学激发敏感。敏感区域具体可以是荧光波导片的表面或体积的一部分，例如荧光波导片的整个表面或其一部分。
如本文进一步使用的，术语“荧光波导片朝向对象取向”通常是指荧光波导片的表面或该表面的一部分，特别是敏感区域，从对象完全或部分可见的情况。具体地，对象的至少一个点与敏感区域的至少一个点之间的至少一条互连线可以与敏感区域或荧光波导片的表面元件形成不同于0°的角度，例如角度范围为20°-90°。然而，其他实施例是可行的。
然而，最优选地，至少一个荧光波导片、敏感区域或其一部分基本上垂直于光学传感器和/或检测器的光轴取向。
如本文进一步使用的，术语荧光波导片的“边缘”通常是指至少一个荧光波导片的边界，例如荧光波导片的侧边或侧边缘或正面或背面。因此，如技术人员将认识到的，术语荧光波导片的“边缘”通常可以指荧光波导片与周围大气例如空气之间的界面或边界。具体地，边缘可以是由荧光波导片形成的第二光敏区域的边界。术语“位于”通常是指光敏元件直接位于边缘上或紧邻边缘的事实。作为一个例子，从边缘射出到光敏元件方向的至少50％的光可以由相应的光敏元件收集，而不会因散射、光束扩展或其他损耗而损失。作为示例，光敏元件可以位于与边缘间隔开不大于10mm的位置，更优选地不大于5mm。然而，应注意，其他实施例对于连接荧光是可行的。最优选地，所有光敏元件以相同的方式相对于它们各自的荧光波导片边缘定位，以便为所有光敏元件提供类似的测量条件。
作为示例，位于荧光波导片的至少一个边缘处的至少一个光敏元件可以完全或部分地位于与荧光波导片相同的平面中和/或可以完全或部分地位于不同的平面中。在后一种情况下，如下面将进一步详细描述的，作为示例，可以通过使用至少一个光学耦合元件在荧光波导片的边缘和至少一个光敏元件之间进行光学耦合。此外，在第二光学传感器中设置多个光敏元件的情况下，至少一个光敏元件可以位于与荧光波导片相同的平面中，以及至少一个光敏元件可以位于荧光波导片的平面之外。此外，至少一个光敏元件的视图方向可以平行于荧光波导片的平面，或者可以以其他方式定向，例如垂直于平面。其中，当谈论荧光波导片的“平面”时，该术语不一定意味着荧光波导片是完全平面的。因此，作为示例，荧光波导片也可以是弯的或弯曲的，并且在至少一个光敏元件的位置处的荧光波导片的平面可以是局部切向平面。
这里使用的术语荧光波导片的“边缘”可以指荧光波导片的直线或直边界区域，在下文中也称为“直边缘”，或者也可以指荧光波导片的非直线或非直边界区域，例如荧光波导片的拐角。因此，至少一个光敏元件，或者在提供多个光敏元件的情况下，至少一个光敏元件也可以位于荧光波导片的至少一个拐角处，例如由荧光波导片形成的第二光敏区域的至少一个拐角。因此，具体地，边缘可以包括荧光波导片的边缘或边缘的一部分，例如拐角和/或直边沿部分。然而，附加地或替代地，边缘还可以包括荧光波导片的平坦表面，例如正面或背面。
如上所述，为了改善从光斑朝向至少一个光敏元件引导进入至少一个相应光敏元件的进给荧光，可以通过使用在荧光波导片和相应的光敏元件之间的至少一个光学耦合元件进行至少一个光学耦合。因此，至少一个光敏元件，或者在提供多个光敏元件的情况下，至少一个光敏元件可以通过至少一个光学耦合元件光学耦合到荧光波导片，所述光学耦合元件被配置用于至少部分地将荧光波导片引导的荧光耦合出荧光波导片，并且优选至少部分地引入光敏元件中。如本文所用，术语“光学耦合元件”通常是指任意元件，其被配置用于进行扰乱、减小或中断荧光波导片内的内部全反射中的一个或多个，该内部全反射在荧光波导片内的波导期间发生。因此，作为示例，光学耦合元件可以是具有在荧光波导片和光敏元件和/或诸如空气的环境气氛的折射率之间的折射率的任意透明元件。因此，作为示例，在荧光波导片的折射率由n1表示，并且光敏元件的折射率由n2表示的情况下，光学耦合元件的折射率n3可以是n1<n3<n2或n1>n3>n2。
光学耦合元件可以与荧光波导片直接接触，例如与荧光波导片的至少一个表面(例如面向对象的表面和/或背离对象的表面)接触。此外，光学耦合元件也可以与至少一个光敏元件直接接触。此外，对于每个光敏元件，可以提供独立的光学耦合元件，或者可选地，多个光敏元件可以共用共同的光学耦合元件，或者，多个光学耦合元件可以耦合到一个光敏元件。
各种光学耦合方式通常是本领域技术人员已知的，并且还可以用于将来自荧光波导片的荧光耦合到光敏元件中。因此，作为示例，所述至少一个光学耦合元件可包括选自由以下组成的组的至少一种元件：将光敏元件附接到荧光波导片的透明粘合剂的一部分；荧光波导片内的蚀刻部分，例如荧光波导片的表面内，例如面向对象的表面和/或背离对象的表面；荧光波导片中的划痕，例如荧光波导片表面的划痕，例如面向对象和/或背离对象的表面；棱镜。附加地或替代地，其他光学耦合元件通常是已知的并且也可以用在本发明中。在最简单的情况下，至少一个光敏元件可以简单地粘附或胶合到荧光波导片的表面，例如通过至少一种透明胶或粘合剂，例透明的环氧树脂。其他光学耦合方式也是可行的。
第一光学传感器和第二光学传感器具体可以具有基本相同的电容。当提及光学传感器的电容时，通常，可以参考在振荡电路中确定电容C，如电子领域的技术人员通常将认识到的那样。因此，当将第一光学传感器或者第二光学传感器实施为振荡电路时，振荡电路作为示例可以具有基本相同的谐振频率。如这里所使用的，术语“基本上相同”通常是指这样的事实，例如，第一光学传感器的电容和第二光学传感器的电容相差不超过10倍，更优选地通过不超过5倍或甚至不超过2倍。另外，当提到第二光学传感器的电容时，涉及第二光学传感器的至少一个光敏元件的电容，因为光敏元件决定了电特性，特别是第二光学传感器的高频特性。在第二光学传感器中存在多个光敏元件的情况下，意味着这些光敏元件中的至少一个的电容。
如上所述，例如关于第一优选实施例，为了评估第一和第二传感器信号，可以使用第一和第二传感器信号与纵向坐标之间的至少一个预定或可确定的关系。关于第一和第二传感器信号的评估，可以参考第一优选实施例的描述。因此，评估装置具体可以被配置用于通过除第一和第二传感器信号、通过除第一和第二传感器信号的倍数或者通过除第一和第二传感器信号的线性组合来导出商信号Q。评估装置可以被配置用于通过评估商信号Q来确定纵向坐标。
通常，在上述设置中，Q可以是对象的纵向坐标和/或光斑的尺寸(例如光斑的直径或等效直径)的单调函数。因此，作为示例，特别是在使用线性光学传感器的情况下，商Q＝s1/s2是光斑尺寸的单调递减函数。这是因为，在上述优选设置中，第一光敏区域被完全照射，并且优选地位于光斑的中心，例如光轴上。因此，随着光斑直径的增加，主要可能位于第一光敏区域中的照射的峰值强度减小，因此第一传感器信号减小。然而，第二传感器信号可以或多或少地独立于光斑的尺寸，只要除了由第一光学传感器产生的阴影之外的光斑位于第二光敏区域上。因此，第二传感器信号可以保持或多或少恒定。因此，第一和第二传感器信号的商随着光束直径或第一和第二光敏区域上的光斑直径的增加而连续减小。此外，该商主要独立于光束的总功率，因为光束的总功率在第一传感器信号和第二传感器信号中都形成因子。因此，商Q可以形成次级信号，其在第一和第二传感器信号与光束的尺寸或直径之间提供独特且明确的关系。另一方面，由于光束的尺寸或直径依赖于光束从其传播朝向检测器的对象与检测器本身之间的距离，即依赖于对象的纵向坐标，可存在第一和第二传感器信号与纵向坐标之间的唯一且明确的关系。对于后者，参考例如可以参考WO2014/097181A1。预定关系可以通过分析考虑来确定，例如通过假设高斯光束的线性组合、通过经验测量，例如测量作为对象的纵向坐标的函数的第一和第二传感器信号或者从其导出的次级信号或二者的测量。
第一光学传感器和第二光学传感器可以以各种方式定位。因此，在第一示例中，第一光学传感器位于第二光学传感器的前面，使得光束首先通过第一光学传感器，然后到达第二光学传感器。但是，也可以采用相反的顺序。因此，作为替代方案，第二光学传感器可以放置在第一光学传感器的前面，使得光束首先到达第二光学传感器，完全或部分地穿过第二光学传感器，之后，到达第一光学传感器。后一替代方案大体上是可能的，因为在该实施例或其他实施例中，第二光学传感器的荧光波导片可以完全或部分透明地实施，特别是在光束的光谱范围内。因此，从对象的角度来看，较小的第一光学传感器可以放置在第二光学传感器的相反侧上。
第二光学传感器以及，更具体地，第二光学传感器的荧光波导片，可以放置在一个或多个光束路径中的各种位置。因此，作为示例，第二光学传感器和/或第二光学传感器的荧光波导片可以靠近光束路径内的焦点放置。然而，替代地，具体地，为了改善求和的功能，第二光学传感器也可以远离焦点放置，例如间隔一个、两个或多于两个瑞利波长。
如上所述，第二光学传感器包括至少一个光敏元件，从该光敏元件产生至少一个第二传感器信号。其中，可以使用恰好一个光敏元件，例如用于收集至少一部分荧光并用于响应地产生第二传感器信号。然而，可选地，第二光学传感器可以包括两个、三个、四个或更多个光敏元件，其优选地位于荧光波导片的至少两个边缘处，例如荧光波导片的边缘的至少两个相对部分。光敏元件能够检测通过荧光波导片从光斑朝向光敏元件引导的荧光，并且能够产生每个至少一个传感器信号。因此，可存在多个第二传感器信号。
在提供至少两个光敏元件的情况下，位于荧光波导片的至少两个边缘处，存在多种可能性。因此，作为示例，至少两个光敏元件可以位于以下中的一个或多个中：荧光波导片的至少两个直边缘，例如至少两个相对边缘，例如相对的边缘部分；荧光波导片的至少两个拐角，例如至少两个相对的拐角；荧光波导片的至少一个拐角和荧光波导片的至少一个直边缘(例如至少一个直边缘部分)。通常给出其他可能性。
检测器和优选地评估装置可以具体地实施为组合这些第二传感器信号中的至少两个以形成至少一个共同的第二传感器信号。具体地，该至少一个共同的第二传感器信号可以与第一第二传感器信号一起用于确定纵向坐标。另外，至少一个共同的第二传感器信号可以用于获取附加信息，例如关于对象或其一部分的横向位置的至少一项信息，如下面将进一步详细描述的。
因此，为了组合至少两个第二传感器信号，评估装置可以包括至少一个求和装置，其被配置用于对至少两个光敏元件的传感器信号求和，从而形成和信号S。作为示例，和信号可以通过使用以下公式导出
S＝∑icisi (1)
其中，si表示第二传感器信号，其中i＝1...N，其中N是表示光敏元件的数量的正整数或更小的正整数，并且ci是相应的校准系数。
如上所述，评估装置具体可以被配置为通过使用第一传感器信号、至少一个第二传感器信号和纵向坐标z之间的至少一个预定关系来确定对象的至少一个纵向坐标z。在给出多个第二传感器信号的情况下，如上所述，可以在该关系中使用至少一个组合的第二传感器信号。因此，具体地，可以使用和信号S。因此，作为示例，评估装置可以被配置为通过使用第一传感器信号、第二传感器信号的和信号S和纵向坐标z之间的至少一个预定关系来确定至少一个纵向坐标z。
除了至少一个纵向坐标之外，检测器还可以被配置用于确定对象和/或其一部分的至少一个横向坐标。为此目的，检测器可包括至少一个横向光学传感器。各种横向传感器在本领域中通常是已知的，例如WO 2014/097181A1和/或WO 2014/198686A1中公开的横向传感器和/或其他位置敏感器件(PSD)，例如象限二极管、CCD或CMOS芯片等。因此，作为示例，根据本发明的检测器可以包括R.A.Street(Ed.)：Technology and Application ofAmorphous Silicon(非晶硅的技术和应用)，Springer-Verlag Heidelberg，2010，第346-349页，中公开的一个或多个PSD。其他实施例是可行的。作为示例，光束的一部分可以通过至少一个光束分离元件在检测器内分离。作为示例，分离部分可以被引导向横向传感器，例如CCD或CMOS芯片或相机传感器，并且由分离部分在横向传感器上产生的光斑的横向位置可以确定，从而确定对象的至少一个横向坐标。然而，优选地，至少一个第二光学传感器本身可以用作横向光学传感器，用于确定对象的至少一个横向坐标。在多个光敏元件用于第二光学传感器的情况下，例如在不同位置并且位于荧光波导片的不同边缘处，这种设置是特别有利的。评估装置可以被配置为通过评估光敏元件的传感器信号来确定对象的至少一个横向坐标x、y。评估装置可以适于组合纵向坐标和横向坐标的信息，并确定对象在空间中的位置。
因此，通常，评估装置还可以被配置为通过评估光敏元件的第二传感器信号来确定对象的至少一个横向坐标x、y。为了在一个或多个方向上确定至少一个横向坐标，可以比较光敏元件的传感器信号。因此，对于本领域技术人员显而易见的是，相应光敏元件的传感器信号，其表示由荧光波导片从光斑引导到光敏元件的荧光并且因此来自荧光的产生位置，依赖于光斑和相应光敏元件之间的距离。通常，随着光斑和光敏元件之间的距离增加，相应光敏元件的传感器信号将减小，例如由于波导期间的损耗和/或由于荧光的扩散。通过比较位于不同的已知位置处的光敏元件的传感器信号，可以确定荧光波导片上光斑的侧向或横向位置，并由此通过使用例如光斑的横向位置与对象的横向坐标之间的已知或可确定的关系，对象的横向坐标可被确定。同样，可以使用经验关系和/或半经验关系和/或分析关系，例如本领域技术人员通常已知的透镜方程。
因此，评估装置具体可以配置用于评估至少两个不同光敏元件的至少两个第二传感器信号。作为示例，可以比较这些至少两个第二传感器信号，以便确定光斑在荧光波导片上的横向位置和/或用于直接导出对象的横向位置。因此，作为示例，可以确定至少两个第二传感器信号之间的差异，以便导出关于对象的横向位置的至少一项信息。因此，评估装置可以包括至少一个减法装置，其被配置为在由至少两个光敏元件产生的第二传感器信号之间形成至少一个差信号D。第二传感器信号可包括至少一个第二传感器信号s21和至少一个第二传感器信号s22，其中至少一个差信号D与a·s21-b·s22成比例：
D～a·s21-b·s22， (2)
其中a、b是实数系数，优选a＝1且b＝1。附加地或替代地，可以根据以下公式导出至少一个差信号D：
D＝(a·s21-b·s22)/(a·s21+b·s22)。 (3)
减法装置具体可以被配置为形成至少一个第一差信号Dx，从该第一差信号Dx导出对象的至少一个第一横向坐标x。附加地或替代地，减法装置还可以被配置为形成至少一个第二差信号Dy，从该第二差信号Dy导出对象的至少一个第二横向坐标y。因此，第一差信号Dx可以从位于波导片的沿第一维度的相对边缘处的至少两个光敏元件的至少两个第二传感器信号sx1、sx2生成。第二差信号Dy可以由位于波导片的沿第二维度的相对边缘处的至少两个光敏元件的至少两个第二传感器信号sy1、sy2产生。可以根据以下公式导出至少一个第一差信号Dx：
Dx＝(a·sx1-b·sx2)/(a·sx1+b·sx2)， (4)
并且可以根据以下公式导出至少一个第二差信号Dy：
Dy＝(c·sy1-d·sy2)/(c·sy1+d·sy2)， (5)
其中a、b、c、d是实数系数，优选a＝1，b＝1，c＝1，d＝1。
如上所述，在第二光学传感器包括多个光敏元件的情况下，第二光学传感器具体可以包括位于荧光波导片的相对边缘处的至少两个光敏元件。光敏元件可以包括位于沿坐标系的第一维度的荧光波导片的相对边缘处的至少一个第一对光敏元件，并且光敏元件还可以包括位于沿坐标系的第二维度的荧光波导片的相对边缘处的至少一个第二对光敏元件。
进一步的可选细节可以指至少一个荧光波导片和/或第二光敏区。因此，作为示例，第二光敏区域具体可以是均质(homogeneous)光敏区域。因此，第二光敏区域可以不在物理上细分为部分区域，例如像素。相反，敏感区域可以是形成均匀荧光的一个均匀区域。
第二光敏区域具体可以是大敏感区域。因此，作为一个例子，第二光敏区可具有至少5mm2，优选至少10mm2，更优选至少100mm2，更优选至少400mm2的表面。例如，敏感区域的表面可以是5mm2到10000mm2，例如100mm2到2500mm2。敏感区域的大面积设计在许多方面是有利的。因此，具体地，通过增加第二光敏区域的表面，可以增加确定横向坐标的分辨率。此外，检测器的视场，例如视角，通过使用大的第二光敏区域可以被加宽。
荧光波导片特别地可包括至少一个平面片。然而，其中仍然可以容忍轻微的曲率。然而，在其他实施例中，荧光波导片也可以体现为弯曲的荧光波导片，例如以便激发在某些应用中可能需要的特定光学效果。因此，本检测器的优点之一在于荧光波导片具体地可以是弯曲的、柔性的或具有特定的几何形状。
荧光波导片的厚度可以为10μm至3mm，优选地，厚度为100μm至1mm，例如厚度为50μm至2mm。具体地，波导片的厚度可以是波导片的沿着检测器的光轴的尺寸。可以调整厚度以改善荧光的波导特性。
荧光波导片可以完全或部分地是刚性的，或者可以完全或部分地实施为柔性或可变形的。
荧光波导片可包括至少一种基体材料。如本文所用，术语“基体材料”通常是指形成荧光波导片的主要部分并限定荧光波导片主体的材料。作为示例，基体材料可以是能够在其中接收一种或多种附加材料的材料，例如通过混合、化学键合、分散或溶解。因此，至少一种荧光材料可以是混合到基体材料中、分散到基体材料中、与基体材料化学键合或溶解在基体材料中的一种或多种。
基体材料具体可以是或可包含至少一种塑料材料。特别地，塑料材料可以是或可以包括至少一种聚合物材料。作为一个例子，塑料材料可以是或可以包括至少一种选自聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯的材料。然而，其他材料是可行的。
荧光材料具体可包含任意荧光团。具体地，至少一种荧光材料可包含至少一种荧光染料。多种荧光染料通常是技术人员已知的。因此，如上所述，这些荧光染料中的大多数表现出上述饱和效应，从而使荧光成为激发的非线性函数。作为一个例子，荧光染料可以被光束饱和，使得荧光染料产生的荧光的总功率是光束强度的非线性函数。具体地，荧光的总功率可以与光束的强度成比例。
荧光染料具体可包含至少一种有机荧光染料。然而，无机染料可以另外或替代使用。荧光染料具体可以选自：呫吨衍生物，优选荧光素、若丹明、俄勒冈绿、曙红、德克萨斯红或其任何成分的衍生物中的一种或多种；花青衍生物，优选花青、吲哚碳菁、氧杂羰花青、硫杂羰花青、部花青或其任何成分的衍生物中的一种或多种；方酸衍生物或环取代的方酸，优选瑟它(Seta)、SeTau和方染料(Square dyes)或其任何组分的衍生物中的一种或多种；萘衍生物，优选丹酰或其prodan衍生物中的一种或多种；香豆素衍生物；噁二唑衍生物，优选吡啶噁唑、硝基苯并噁二唑、苯并噁二唑或其任何成分的衍生物中的一种或多种；蒽衍生物，优选蒽醌、DRAQ5、DRAQ7、CyTRAK橙中的一种或多种，或其任何成分的衍生物；芘衍生物，优选级联蓝色(cascade blue)；噁嗪衍生物，优选尼罗红、尼罗蓝、甲苯基紫、噁嗪170或其任何成分的衍生物中的一种或多种；吖啶衍生物，优选原黄素、吖啶橙、吖啶黄或其任何成分的衍生物中的一种或多种；芳基次甲基(arylmethine)衍生物，优选金胺、结晶紫、孔雀石绿或其任何成分的衍生物中的一种或多种；四吡咯衍生物，优选卟吩、酞菁、胆红素中的一种或多种；rylene染料或其任何衍生物，如苝染料；萘酰亚胺或苝酰亚胺；naphthoilene苯并咪唑染料，如WO2012/168395A1中公开的；或所列物质的任何成分的衍生物。然而，应注意，可另外或替代地使用其他染料。
检测器的其他可选细节涉及至少一个光敏元件或多个光敏元件。因此，作为示例，至少一个光敏元件可以包括至少一个光电二极管，优选地至少一个无机光电二极管，例如硅光电二极管。至少一个光敏元件可包括至少一个伸长(elongated)的光敏元件，其沿着波导片的边缘或边沿部分的至少一个段延伸。
如上所述，荧光波导片具体可以是矩形荧光波导片，优选方形波导片。在该设置中，作为示例，光敏元件可以位于波导片的四个边缘中的每一个处，例如在四个直边缘部或边缘部分中的每一个处。其他实施例是可行的。
第一和第二光学传感器各自独立地可以是不透明的、透明的或半透明的。然而，为了简单起见，可以使用对光束不透明的不透明传感器，因为这些不透明传感器通常可广泛商购。然而，荧光波导片可以完全或部分透明。
第一光学传感器具体可以是具有均匀光敏区域的均匀传感器。因此，具体地，第一光学传感器具体可以是非像素化光学传感器。然而，替代地，至少一个第一光学传感器还可以包括一个或多个像素化传感器，每个像素化传感器具有两个或更多个像素。其他实施例是可行的。
类似地，如下面进一步详细讨论的，至少一个第二光学传感器可以包括恰好一个第二光学传感器或多个光学传感器。此外，第二光学传感器的至少一个荧光波导片可以是恰好一个相干荧光波导片。然而，替代地，至少一个第二光学传感器还可以包括多个第二光学传感器。作为示例，后一替代方案可以通过提供多个荧光波导片来实现。因此，可以提供多个荧光波导片，每个荧光波导片具有一个或多个光敏元件。其他实施例是可行的。
诸如第二光学传感器的检测器还可包括至少一个光学滤波器元件，优选地至少一个光学短通(short-pass)滤波器。因此，作为示例，仅能够激发荧光的光子可以通过到荧光波导片。然而，其他实施例是可行的。
具体地，第一和第二光学传感器可以线性地布置在检测器的同一光束路径中。因此，作为示例，第一和第二光学传感器可以相对于检测器的光轴同心地布置，具体地，第一光学传感器放置在第二光学传感器的前面。然而，应当注意，其他实施例是可行的，例如将第一光学传感器和第二光学传感器放置在分开且不同的光束路径中的实施例，其中检测器的光束路径被一个或多个光束分离元件分开。然而，由于简单的光学设置和检测器所需的低体积，将第一和第二光学传感器放置在同一光束路径中的线性设置是优选的。因此，本发明特别允许简单、有效和便宜的光学装置。
如上所述，第一光学传感器具体可以是半导体传感器，优选是无机半导体传感器，更优选是光电二极管，最优选是硅光电二极管。作为示例，第一光学传感器可以是具有单个光敏区域的均匀传感器。作为示例，可以使用市售的硅光电二极管。
在另一个优选的实施例中，检测器可包括
-至少一个角度依赖光学元件，适于产生至少一个光束，该光束具有至少一个光束轮廓，该光束轮廓依赖于从对象朝向检测器传播并照射角度依赖光学元件的入射光束的入射角；
-至少两个光学传感器，其中每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中每个光学传感器被设计成响应于由角度依赖光学元件产生的光束对其相应光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号；
-至少一个评估装置，被配置用于通过评估来自传感器信号的商信号Q来确定对象的至少一个纵向坐标z。
角度依赖光学元件可包括至少一个光学元件，所述光学元件选自：至少一个光纤，特别是至少一个多分叉光纤，特别是至少一个双分叉光纤；至少一个衍射光学元件、至少一个角度依赖反射元件、至少一个衍射光栅元件，特别是闪耀光栅元件；至少一个孔径光阑；至少一个棱镜；至少一个透镜；至少一个透镜阵列，特别是至少一个微透镜阵列；至少一个光学滤波器；至少一个偏振滤波器；至少一个带通滤波器；至少一个液晶滤波器，特别是液晶可调谐滤波器；至少一个短通滤波器；至少一个长通滤波器；至少一个陷波滤波器；至少一个干涉滤波器；至少一个透射光栅；至少一个非线性光学元件，特别是一个双折射光学元件。
至少一个光敏区域可以朝向对象取向。具体地，对象的至少一个点与相应的光敏区域的至少一个点之间的至少一条互连线可以与光敏区域的表面元件形成角度，该角度同于0°的，例如角度范围为20°至90°，优选80°至90°，例如90°。因此，当对象位于光轴上或靠近光轴时，从对象朝向检测器传播的光束可以基本上平行于光轴。附加地或替代地，至少一个光敏区域可以被取向为与朝向对象的取向不同。例如，光学传感器中的至少一个可以垂直与光轴取向或者与光轴成任意角度并且相对于对象被取向。角度依赖光学元件可以适于产生光束，使得光束入射在光敏区域上。例如，在至少一个光敏区域相对于光轴以任意角度取向的情况下，角度依赖光学元件可以适于将光束引导到光敏区域上。
如本文所用，术语“角度依赖光学元件”是指适于产生至少一个光束的光学元件，该光束具有依赖于从对象朝向检测器传播并照射角度依赖光学元件的入射光束的入射角的至少一个光束轮廓。特别地，角度依赖光学元件可以适于影响和/或改变和/或调节入射光束的光束轮廓。例如，角度依赖光学元件可以具有角度依赖透射特性、角度依赖反射特性或角度依赖吸收特性中的一个或多个。由角度依赖光学元件产生的光束可包括至少一个透射光束和/或至少一个反射光束。可以相对于角度依赖光学元件的光轴测量入射角。
照射在角度依赖光学元件的第一侧(例如表面和/或入口)上的电磁波可以部分地(依赖于角度依赖光学元件的特性)被吸收和/或反射和/或透射。术语“吸收”是指由角度依赖光学元件降低入射光束的功率和/或强度。例如，入射光束的功率和/或强度可以通过角度依赖光学元件变换为热或另一种类型的能量。如本文所用，术语“透射”是指电磁波的一部分，其在相对于光轴具有90°和更高的角度的半空间中可在角度依赖光学元件外部测量。例如，透射可以是入射在角度依赖光学元件的第一侧上、穿透角度依赖光学元件并且在第二侧(例如相对侧和/或出口)离开依赖光学元件的电磁波的剩余部分。术语“反射”是指电磁波的一部分，其在相对于光轴具有小于90°的角度的半空间中可在角度依赖光学元件外部测量。例如，反射可能是由于与角度依赖光学元件的相互作用，入射光束的波前方向的变化。
入射在角度依赖光学元件上的电磁波的总功率可以由角度依赖光学元件分布在至少三个分量中，即，吸收分量、反射分量和透射分量。透射的程度可以被限定为通过入射在角度依赖光学元件上的电磁波的总功率归一化的透射分量的功率。吸收的程度可以被限定为通过入射在角度依赖光学元件上的电磁波的总功率归一化的吸收分量的功率。反射的程度可以被限义为通过入射在角度依赖光学元件上的电磁波的总功率归一化的反射分量的功率。
如本文所用，“角度依赖透射”是指透射程度依赖于从对象朝向检测器传播的入射光束入射在角度依赖光学元件上的入射角这一事实。如上所述，可以相对于角度依赖光学元件的光轴测量入射角。角度依赖光学元件可以在传播方向上被布置在至少一个传送装置之后。传送装置可以例如包括至少一个准直透镜。角度依赖光学元件可以设计成与以较小角度入射的光线相比，削弱以较大角度入射的光线。例如，对于平行于光轴的光线，即0°，透射程度可以是最高的，对于更高的角度，透射的程度可以减小。特别地，在至少一个截止(cut-off)角处，透射的程度可能急剧下降到零。因此，可以截止具有大入射角的光线。
如本文所用，术语“角度依赖吸收”是指吸收的程度依赖于从对象朝向检测器传播的入射光束入射在角度依赖光学元件上的入射角这一事实。如本文所用，术语“角度依赖吸收”是指吸收的程度依赖于从对象朝向检测器传播的入射光束人射在角度依赖光学元件上的入射角这一事实。例如，可以依赖于入射角减小从对象传播到检测器的光束的光子能量和/或强度。
如本文所用，术语“角度依赖反射”是指反射的程度依赖于从对象朝向检测器传播的入射光束入射在角度依赖光学元件上的入射角这一事实。
例如，角度依赖光学元件包括至少一个光纤。光纤可以设计成使得对于平行于光轴(即，0°的角度)的入射光线的透射的程度最高，忽略反射效应。光纤可以设计成使得对于更大的角度，例如从1°到10°的角度，透射程度可以平滑地减小到平行光线的透射程度的大约80％并且可以保持在该水平不断向上到光纤的接收角。如这里所使用的，术语“接收角”可以指的是这样的角度，高于该角度，光纤内的全反射是不可能的，使得光线被反射出光纤。光纤可以设计成，在接收角处，透射程度可以急剧下降到零。可以截止具有大入射角的光线。
光纤可以适于在光纤的两端之间透射至少部分未被吸收和/或反射的入射光束。光纤可以具有一定长度并且可以适于允许在一定距离上透射。光纤可包括选自下组的至少一种材料：二氧化硅、铝硅酸盐玻璃、锗硅酸盐玻璃、氟锆酸盐、稀土掺杂玻璃、氟化物玻璃、硫属化物玻璃、蓝宝石、掺杂变体，特别是用于石英玻璃，、酸盐玻璃、PMMA、聚苯乙烯、含氟聚合物如聚(全氟-丁烯基乙烯基醚)等。光纤可以是单模或多模光纤。光纤可以是阶梯折射率光纤、偏振光纤、偏振保持光纤、塑料光纤等。光纤可以包括至少一个光纤芯，该光纤芯被至少一个光纤包层包围，该光纤包层具有比光纤芯低的折射率。光纤包层也可以是双层或多层包层。光纤包层可包括所谓的外套。光纤包层可以涂覆有所谓的缓冲层，该缓冲层适于保护光纤免受损坏和潮湿。缓冲层可包含至少一种UV固化的氨基甲酸酯丙烯酸酯复合物和/或至少一种聚酰亚胺材料。在一个实施例中，光纤芯的折射率可以高于光纤包层材料的折射率，并且光纤可以适于通过低于接收角的全内反射来引导入射光束。在一个实施例中，光纤可包括至少一个中空芯光纤，也称为光子带隙光纤。中空芯光纤可以适于将入射光束基本上引导到所谓的中空区域内，其中光束的一小部分由于传播到光纤包层材料中而损失。
光纤可以在光纤的末端包括一个或多个光纤连接器。光纤可包括端盖，例如无芯端盖。光纤可包括光纤耦合器、光纤布拉格光栅、光纤偏振器、光纤放大器、光纤耦合二极管激光器、光纤准直器、光纤接点、光纤接头，光纤连接器、机械接头、熔融接头等中的一种或多种。光纤可包括聚合物涂层。
光纤可包括至少两个或更多个光纤。光纤可以是至少一个多分叉光纤，特别是至少一个双分叉光纤。例如，双分叉光纤可包括两个光纤，特别是至少一个第一光纤和至少一个第二光纤。第一光纤和第二光纤可以在双分叉光纤的入口端处彼此靠近地布置，并且可以分成在双分叉光纤的出口端处隔开一段距离的两条腿。第一和第二光纤可以设计为具有相同性质的光纤或可以是不同类型的光纤。第一光纤可以适于产生至少一个第一透射光束，第二光纤可以适于产生至少一个第二透射光束。双分叉光纤可以布置成使得入射光束可以以第一入射角入射到第一光纤中并且以不同于第一角度的第二入射角入射到第二光纤中，使得透射程度对于第一透射光束和第二透射光束是不同的。光学传感器中的一个可以布置在第一光纤的出口端，而另一个光学传感器可以布置在第二光纤的出口端。光纤可包括两个以上的光纤，例如三个、四个或更多个光纤。例如，多分叉光纤可包括多个光纤，其中每个光纤可包括芯、包层、缓冲层、外护中的至少一种，并且一个或多个光纤可通过另外的护套(例如聚合物管)部分或全部捆扎，以确保光纤彼此靠近，例如在光纤的一端。
检测器可包括多个光纤，例如多个的单光纤或多个多分叉光纤。例如，检测器可包括多个单根光纤，例如具有相同特性的光纤。光纤，即单根光纤或多分叉光纤，可以布置成使得入射光束可以以不同的入射角入射到每个光纤中，使得每个光纤的透射程度不同。在每个光纤的出口端，可以布置至少一个光学传感器。或者，至少两个或更多个光纤可以使用相同的光学传感器。
照射源可以适于通过角度依赖光学元件照射对象。光纤可以包括至少一个照射光纤，其适于传输由照射源产生的至少一个入射光束，使得它照射对象。照射源可以适于将由照射源产生的至少一个光束耦合到照射光纤中。检测器可以包括至少一个耦合元件，例如至少一个内耦合元件和/或至少一个外耦合元件，其可以布置在光纤的前面和/或后面。耦合元件可以是或可包括至少一个传送装置。
检测器可以包括另外的耦合元件，特别是另外的内耦合元件，适于将从对象传播到检测器的光束耦合到照射光纤中。另外的耦合元件可以布置在光束的传播的方向上，该光束从对象传播到光纤前面的检测器。另外的耦合元件可以是或可以包括至少一个传送装置。
在检测器包括多个光纤的情况下，检测器可包括一个照射源或多个相同的照射源和/或多个不同的照射源。例如，多个照射源可以包括至少两个照射源，其产生具有不同特性的光，例如颜色或调制频率不同。在一个实施例中，可以使用同一照射源和/或两个相同的照射源照射多个光纤中的至少两个光纤。在由同一照射源和/或相同照射源照射的每个光纤的出口端处，可以布置至少一个光学传感器。或者，由同一照射源照射的至少两个或更多个光纤可以使用相同的光学传感器。其中对于多个光纤使用同一照射源和同一光学传感器的检测器可以用作接近传感器。在一个实施例中，可以通过使用至少两个不同的照射源照射多个光纤中的至少两个光纤。在每个光纤的出口端，可以布置至少一个光学传感器。或者，至少两个或更多个光纤可以使用同一光学传感器。
如上所述，在光源和光学传感器之间的垂直于检测器的光轴的距离可以是小的。基线可小于0.1m，优选小于0.05m，更优选小于0.025m。例如，基线可以是21mm。特别是在角度依赖光学元件是光纤的情况下，基线甚至可以小于传送装置的半径。
例如，角度依赖光学元件可以是光纤。照射光源可以被引导通过光纤，其中照射光束可以在小于传送装置半径的基线内离开传输装置后面的光纤。照射源可以适于产生至少一个照射光束，其中引导照射光束的光纤可以例如通过聚合物或胶等附着到传送装置，以减少具有较大的折射率差异的界面处的反射。例如，其中照射源可以尽可能靠近传送装置的边缘放置。因此，基线可以接近传送装置的直径的一半，特别是透镜直径和透镜和光源的外壳。例如，检测器可以是更紧凑的装置，其中反射镜，特别是小反射镜，可以定位在传送装置之前，特别是在中心，例如几何中心，或靠近传送装置的中心，以便将照射光束耦合到光束路径中。因此，基线可小于传送装置直径的一半。照射源可以布置成使得基线尽可能小。通过布置照射源使得照射光束的传播方向基本上平行于光轴并且照射源和光轴被小基线分开，非常紧凑的装置是可能的。例如，从传送装置的中心到照射源的距离，特别是沿着从传送装置的中心到照射源的连接线的距离，可以优选地小于从传送装置的中心到传送装置的边缘的距离的2.5倍，更优选地小于传送装置的中心到边缘的距离的1.5倍，并且最优选地小于传送装置的中心到边缘的距离的1倍。传送装置可以具有任意形状，特别是非圆形形状是可能的。在小距离处，照射源的孔径可以是小的并且基线可以是小的。在远距离处，照射源的孔径可以是大的并且基线可以是小的。这与三角测量方法相反，其中在大距离处需要大的基线。此外，由于基线的必要空间延伸，基于三角测量的系统具有显著大于零的最小检测范围，例如距检测器系统20cm。这样大的基线可能导致从对象散射的被照射的光可能不会到达传送装置后面的光学传感器的光敏区域。此外，在基于三角测量的系统中，使用小基线会降低最小检测范围，但同时会降低最大检测范围。此外，基于三角测量的系统需要多个光敏区域和传感器信号，例如至少一个检测器行的传感器信号。根据本发明，可以利用减少数量的传感器信号确定纵向坐标z，特别是具有数量小于20、优选地小于10、更优选地小于5的传感器信号。照射源和角度依赖光学元件可以布置在从对象传播到传送装置后面的检测器的光束的传播方向上，这将在下面详细描述。照射源和光学传感器之间的垂直于检测器的光轴的距离可以小于传送装置的半径。
照射源和光学传感器和/或照射源以及角度依赖光学元件和/或光学传感器可以布置成与检测器的光轴具有相对空间偏移。这样的布置可以允许增强商的趋势，并且因此增加距离测量的准确性。特别地，随着空间偏移的增加，Q关于距离的图中的斜率增加，从而允许更准确地区分相似距离。例如，照射源和光学传感器中的一个可以布置在光轴上，而另一个可以布置成与光轴间隔开。例如，照射源和光学传感器两者可以布置成与光轴间隔开至少一个不同的距离，特别是垂直于光轴。例如，多分叉光纤的至少两个光纤可以布置在距光轴不同的距离处。与照射光源和光学传感器之间垂直于光轴的实际距离相比，角度相关光学元件适于模拟更大的距离，而不移动照射源和/或光学传感器。
举例来说，传送装置可具有一个或多个透镜，特别是一个或多个折射透镜、和/或一个或多个凸面镜。在该示例中，焦距可以被定义为从薄折射透镜的中心到薄透镜的主焦点的距离。对于会聚的薄折射透镜，例如凸透镜或双凸透镜，可以认为焦距是正的并且可以提供入射在作为传送装置的薄透镜的准直光的光束可以聚焦成单点的距离。附加地，传送装置可包括至少一个波长选择元件，例如至少一个光学滤波器。另外，传送装置可以设计成在电磁辐射上施加预定义的光束轮廓，例如，在传感器区域以及特别是传感器区的位置处。原则上，传送装置的上述可选实施例可以单独实现或以任何期望的组合实现。
作为两个光学传感器的线性布置的替代，光学传感器可以布置在检测器的不同光束路径中。角度依赖光学元件可以适于产生第一光束和第二光束。可以以不同的透射程度产生第一光束和第二光束。第一光学传感器可以被配置为响应于由角度依赖光学元件产生的第一光束对第一光敏区域的照射而产生第一传感器信号。第二光学传感器可以被配置为响应于由角度依赖光学元件产生的第二光束对第二光敏区域的照射而产生第二传感器信号。例如，如上所述，角度依赖光学元件可以包括至少一个多分叉光纤，其可以布置成使得入射光束可以以第一入射角入射到第一光纤中并且以不同于第一角度的第二入射角入射进入第二光纤，使得第一光束(在这种情况下是第一透射光束)和第二光束(在这种情况下是第二透射光束)的透射程度不同。第一和第二光学传感器中的一个可以布置在第一光纤的出口端，而另一个光学传感器可以布置在第二光纤的出口端。
至少一个传感器元件可以具有光学传感器矩阵，其中每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光学传感器可以被配置为响应于由角度依赖光学元件产生的光束对光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号。
例如，检测器可以包括两个传感器元件，特别是至少一个第一传感器元件和至少一个第二传感器元件，布置在检测器的不同光束路径中。角度依赖光学元件可以适于产生第一光束和第二光束。可以以不同的透射程度产生第一光束和第二光束。第一传感器元件可以被配置为响应于由角度依赖光学元件产生的第一光束的照射而产生第一传感器信号。第二传感器元件可以被配置为响应于由角度依赖光学元件产生的第二光束的照射而产生第二传感器信号。例如，如上所述，角度依赖光学元件可以包括至少一个多分叉光纤，其布置成使得入射光束可以以第一入射角入射到第一光纤中并且以不同于第一角度的第二入射角入射到第二光纤中，使得第一透射光束和第二透射光束的透射程度不同。第一和第二传感器元件中的一个可以布置在第一光纤的出口端，而另一个传感器元件可以布置在第二光纤的出口端。
检测器可包括至少两个光学传感器，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光敏区域具有几何中心，其中光学传感器的几何中心与检测器的光轴间隔开不同的空间偏移，其中每个光学传感器被配置为响应于由其角度依赖光学元件产生的光束对其相应的光敏区域的照射而产生传感器信号。
评估装置可以被配置为用于通过组合至少两个传感器信号来确定对象的至少一个纵向坐标z。在该进一步的实施例中，光学传感器可以布置成使得光学传感器的光敏区域的空间偏移和/或它们的表面区域不同。
检测器可以具有单个光束路径，光束可以沿着该光束路径从对象传播到光学传感器，或者可以具有多个光束路径。例如，在角度依赖光学元件包括至少一个多分叉光纤的情况下，多分叉光纤的每个光纤可以构成独立的光束路径。作为示例，可以给出单个光束路径，或者可以将光束路径分成两个或更多个部分光束路径。在后一种情况下，每个部分光束路径可以具有其自己的光轴，并且上述条件通常可以独立地描述每个光束路径。光学传感器可以位于同一光束路径或部分光束路径中。然而，替代地，光学传感器也可以位于不同的部分光束路径中。在光学传感器分布在不同的部分光束路径上的情况下，可以描述上述条件，使得至少一个第一光学传感器位于至少一个第一部分光束路径中，通过第一空间偏移与第一部分光束路径的光轴偏离，并且至少一个第二光学传感器位于至少一个第二部分光束路径中，与第二部分光束路径的光轴偏移至少一个第二空间偏移，其中第一空间偏移和第二空间偏移是不同的。
如上所述，每个光敏区域具有几何中心。每个光敏区域的每个几何中心可以与检测器的光轴间隔开，例如光束路径或相应光学传感器所在的相应光束路径的光轴。
如上所述，光学传感器具体可以位于同一平面中，该平面优选地是垂直于光轴的平面。然而，其他配置也是可能的。因此，两个或更多个光学传感器也可以在平行于光轴的方向上间隔开。
例如，光学传感器可以是分段二极管的部分二极管，其中分段二极管的中心偏离检测器的光轴。作为示例，双单元二极管或象限二极管可以低成本广泛地商业获得，并且这些双单元二极管或象限二极管的驱动方案通常是已知的。作为示例，双单元二极管可以各自形成具有二极管的全部功能的独立二极管。作为示例，每个双单元二极管可以具有正方形或矩形形状，并且两个二极管可以放置在一个平面中，使得两个部分二极管总共形成具有矩形形状的1×2或2×1矩阵。然而，在本发明中，提出了一种用于评估双单元二极管和象限二极管的传感器信号的新方案，如下面将进一步详细描述的。然而，通常，光学传感器具体可以是象限二极管的部分二极管，其中象限二极管的中心偏离检测器的光轴。作为示例，四个部分二极管可以各自形成具有二极管的全部功能的独立二极管。作为示例，四个部分二极管可以各自具有正方形或矩形形状，并且四个部分二极管可以放置在一个平面中，使得四个部分二极管总共形成具有矩形或正方形形状的2×2矩阵。在另一示例中，总共四个部分二极管可以形成具有圆形或椭圆形形状的2×2矩阵。作为示例，部分二极管可以是相邻的，具有彼此之间的最小间隔。
在使用具有2×2矩阵的部分二极管的象限二极管的情况下，象限二极管的中心可以偏心或偏离光轴。因此，举例来说，象限二极管的中心(可以是象限二极管的光学传感器的几何中心的交叉(intersection))可偏离光轴中心至少0.2mm、更优选至少0.5mm、更优选至少1.0mm甚至2.0mm。相似的，当使用具有多个光学传感器的其他类型的光学传感器设置时，光学传感器的整体中心可从光轴偏移相同的距离。
在本发明的另一方面，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的检测器系统。检测器系统包括至少一个根据本发明的检测器，例如根据上面公开的一个或多个实施例或根据下面进一步详细公开的一个或多个实施例。检测器系统还包括至少一个信标装置，其适于将至少一个光束引向检测器，其中信标装置为下列中的一种或多种：可附着到对象上、可被对象保持以及可集成到对象中。下面将给出关于信标设备的进一步细节，包括其潜在实施例。因此，至少一个信标设备可以是或可以包括至少一个有源信标设备，其包括一个或多个照射源，诸如一个或多个光源，如激光器、LED、灯泡等。作为示例，由照射源发射的光可以具有300-500nm的波长。或者，如上所述，可以使用红外光谱范围，例如在780nm至3.0μm的范围内。具体地，可以使用硅光电二极管特别适用的700nm至1000nm范围的近红外区域。如上所述，由一个或多个信标装置发射的光可以是未调制的或可以是调制的，以便区分两个或更多个光束。附加地或替代地，至少一个信标装置可以适于将一个或多个光束反射向检测器，例如通过包括一个或多个反射元件。此外，至少一个信标设备可以是或可以包括适于散射光束的一个或多个散射元件。其中，可以使用弹性或非弹性散射。在至少一个信标设备适于将主光束反射和/或散射朝向检测器的情况下，信标设备可以适于使光束的光谱特性不受影响，或者可以适于改变光束的光谱特性。光束的光谱特性，例如通过改变光束的波长。
在本发明的另一方面，公开了一种用于在用户和机器之间交换至少一项信息的人机接口。人机接口包括至少一个根据上面公开的实施例和/或根据下面进一步详细公开的一个或多个实施例的检测器系统。其中，至少一个信标设备适于直接或间接地附接到用户或由用户持有中的至少一种。人机接口被设计成借助于检测器系统确定用户的至少一个位置，其中人机接口被设计成将位置分配给至少一项信息。
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装置。娱乐装置包括根据上面公开的实施例和/或根据下面进一步详细公开的一个或多个实施例的至少一个人机接口。娱乐装置被配置为使得玩家能够通过人机接口输入至少一项信息。娱乐装置还被配置为根据该信息改变娱乐功能。
在本发明的另一方面，公开了一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪系统。跟踪系统包括至少一个根据一个或多个实施例的检测器系统，该一个或多个实施例涉及如上所公开的和/或下面进一步详细公开的检测器系统。跟踪系统还包括至少一个跟踪控制器。跟踪控制器适于跟踪在特定时间点的对象的一系列位置。
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涉及如上所公开的检测器或下面进一步详细公开的检测器的任何一个实施例的检测器。
在本发明的另一方面，提出了一种用于光学存储介质的读出装置。读出装置包括至少一个根据涉及检测器的前述实施例中任一个的检测器。如其中所使用的，用于光学存储介质的读出装置通常是指能够光学地检索存储在光学存储介质中的信息的装置，该存储介质为例如光学存储盘，例如CCD、DVD或蓝光光盘。因此，根据本发明的检测器的上述测量原理可用于检测光学存储介质(例如光学存储盘)内的数据模块。作为示例，在反射数据模块存在并反射照射光束的情况下，检测器不仅将根据上述测量原理检测反射光束，还将检测检测器与反射数据模块之间的距离，即，光学存储介质内反射数据模块的深度。因此，作为示例，检测器可以用于检测光学存储介质内的信息模块或数据模块的不同层。因此，作为示例，可以生成并读出两层盘或三层盘或甚至具有多于三层的盘。
在本发明的另一方面，提供了一种用于确定景物的深度轮廓的扫描系统，其还意味着确定至少一个对象的至少一个位置。扫描系统包括至少一个根据本发明的检测器，例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。扫描系统还包括至少一个照射源，其适于用至少一个光束扫描景物，该光束也可以称为照射光束或扫描光束。如这里所使用的，术语“景物”通常是指检测器可见的二维或三维范围，使得可以用检测器评估二维或三维范围的至少一个几何或空间属性。如本文进一步使用的，术语“扫描”通常是指不同区域中的连续测量。因此，扫描具体地可以意味着至少一个第一测量，其中照射光束以第一方式取向或定向，以及至少一个第二测量，其中照射光束以不同于第一方式的第二方式取向或定向。扫描可以是连续扫描或逐步扫描。因此，以连续或逐步的方式，照射光束可以被引导到景物的不同区域，并且可以检测检测器以为每个区域生成至少一个信息项，例如至少一个纵向坐标。作为示例，为了扫描对象，一个或多个照射光束可以连续地或以逐步的方式在对象的表面上产生光斑，其中为光斑产生纵向坐标。然而，替代地，光图案可以用于扫描。扫描可以是点扫描或线扫描，或者甚至是具有更复杂光图案的扫描。扫描系统的照射源可以与检测器的可选照射源不同。然而，替代地，扫描系统的照射源也可以与检测器的至少一个可选照射源完全或部分相同或集成到其中。
因此，扫描系统可包括至少一个照射源，其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上的至少一个点。如这里所使用的，术语“点”指的是在对象表面的一部分上的区域，特别是小区域，其可以例如由扫描系统的用户选择，以由照射源照射。优选地，点可以呈现这样的尺寸，该尺寸一方面尽可能小，以便允许扫描系统确定扫描系统所包括的照射源与该点可以尽可能精确地定位在其上的对象的表面的一部分之间的距离的值，以及另一方面，尽可能大，以便允许扫描系统的用户或扫描系统本身(特别是通过自动程序)，检测对象表面相关部分上的点的存在。
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。作为示例，由照射源发射的光可以具有300-500nm的波长。附加地或替代地，可以使用红外光谱范围内的光，例如在780nm至3.0μm的范围内。具体地，可以使用硅光电二极管特别适用的700nm至1000nm范围的近红外区域的部分中的光。由于它们通常定义的光束轮廓和其他可操作性，因此特别优选使用至少一个激光源作为照射源。在此，可以优选使用单个激光源，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，扫描系统的壳体可另外包括至少一个紧固单元，该紧固单元可被配置用于将扫描系统紧固到另一表面，例如橡胶脚、底板或墙保持器，例如包括磁性材料的基板或保持器，特别是用于提高用户的距离测量精度和/或扫描系统的可操作性。
特别地，扫描系统的照射源因此可以发射单个激光束，该激光束可以被配置用于照射位于对象表面的单个点。通过使用根据本发明的至少一个检测器，因此可以生成关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一项信息。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装置。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，以及因此扫描系统的壳体(例如壳体的前边缘或后边缘)上的特定点和该单点之间的距离可以备选地被确定。照射源可以适于产生和/或投射点云，例如照射源可以包括至少一个数字光处理(DLP)投影仪、至少一个LCoS投影仪、至少一个空间光调制器；至少一个衍射光学元件；至少一个发光二极管阵列；至少一个激光光源阵列中的一个或多个。
或者，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，从而位于相同的对象的表面处或两个单独对象的两个不同表面处的两个相应的点可以被照射。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否则很难达到。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(leveling)单元，特别是集成的气泡瓶，其可以用于保持用户的预定水平。
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栅距(pitch)，特别是规则的栅距，并且可以布置为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，可以提供专门适合的光学元件，例如光束分离装置和反射镜，其可以允许产生所描述的激光束阵列。特别地，可以通过使用一个或多个可移动反射镜以周期性或非周期性方式重定向光束来导引照射源扫描区域或体积。
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，其可以随时间呈现变化的强度和/或或者可以在一段时间内经受交替的发射方向，特别是通过移动一个或多个反射镜，例如包括在所提到的微镜阵列内的微镜。结果，照射源可以被配置为通过使用具有由扫描装置的至少一个照射源产生的交替特征的一个或多个光束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。由此，扫描系统适合于通过测量三个或更多的点来测量角度，或扫描系统适合于测量使用常规测量棒难以进入的拐角或窄区域，例如，屋顶的山墙。作为非限制性示例，扫描系统可以用于在生产环境中的安全激光扫描仪中、和/或在与3D打印、身体扫描、质量控制有关的用于确定对象的形状的3D扫描装置中、在建筑应用(例如，作为范围计)中、在物流应用(例如用于确定包裹的尺寸或体积)中、在家庭应用(例如，在机器人真空吸尘器或割草机)中、或在可能包括扫描步骤的其他类型的应用中。作为非限制性示例，扫描系统可以用于工业安全幕帘应用中。作为非限制性示例，扫描系统可用于执行清扫、抽真空、拖地或打蜡功能、或庭院或花园护理功能，例如割草或耙。作为非限制性示例，扫描系统可以采用具有准直光学部件的LED照射源，并且可以适于将照射源的频率移动到不同的频率以获得更准确的结果和/或采用滤波器来衰减某些频率而传播其他频率。作为非限制性示例，扫描系统和/或照射源可以作为整体旋转或者仅使用专用马达旋转特定光学部件(例如反射镜、分束器等)，使得在操作中，扫描系统可以具有完整的360度视图，甚至可以移动和/或旋转出平面以进一步增加扫描区域。此外，照射源可以主动地瞄准预定方向。此外，为了允许有线电气系统的旋转，可以采用滑环、光学数据传输或电感耦合。
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拐角和表面的对象或区域。一个或多个可灵活移动的激光源可以附接到扫描系统。可以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可以测量照射点相对于扫描系统的位置，并且位置信息通过无线接口传输到移动电话。位置信息可以存储在移动电话应用程序(application)中。可以移动激光源以照射其位置被测量并传输到移动电话应用程序的其他感兴趣点。移动电话应用程序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附接到扫描系统的显示器上或者被发送位置信息的移动电话上。
作为非限制性示例，扫描系统可包括两个或更多个灵活可移动激光源以投射点，并且另一个可移动激光源以投射线。该线可以用于沿着线布置两个或更多个激光斑，并且扫描装置的显示器可以显示沿着线(例如，相等的距离)布置的两个或更多个激光斑之间的距离。在两个激光光斑的情况下，可以使用单个激光源，而使用一个或多个光束分离器或棱镜来修改投影点的距离，其中可以移动分束器或棱镜，使得投射的激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，扫描系统可以适于作为线扫描设备。特别地，扫描装置可包括至少一个传感器线或行。三角测量系统需要足够的基线，使得在近场中不可能进行检测。如果激光光斑在传送装置的方向上倾斜，则可以进行近场检测。然而，倾斜导致光斑将移出视场，这限制了远场区域中的检测。通过使用根据本发明的检测器可以克服这些近场和远场问题。特别地，检测器可以包括光学传感器的CMOS线。扫描系统可以适于检测在CMOS线上从对象传播到检测器的多个光束。光束可以在对象上的不同位置处产生或者通过照射源的移动产生。扫描系统可以适于通过确定商信号Q来确定每个光斑的至少一个纵向坐标，如上所述并且在下面更详细描述的。
作为非限制性示例，扫描系统可以适于支撑用工具的加工，该工具为例如木材或金属处理工具，例如锯、钻孔工具等。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，激光斑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为止。这使得可以在扫描装置放置在木板上但远离其末端时测量木板的端部的距离。此外，扫描系统可以测量板材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(例如依赖于预定的和距离)将线或圆或点投射到一定距离。这允许在投影位置处的使用诸如锯或钻机的工具的加工，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板材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，只有投影距离中的一个改变。
作为非限制性示例，扫描系统可以适于放置在这样的表面上，例如执行任务(例如切割、锯切、钻孔等)的表面，并且将线以预定距离投射到表面上，该预定距离例如用扫描装置上的按钮可以调节。
作为非限制性示例，扫描系统可以用于例如在生产环境中的安全激光扫描仪中、和/或在与3D打印、身体扫描、质量控制有关的用于确定对象的形状的3D扫描装置中、在建筑应用(例如，作为范围计)中、在物流应用(例如用于确定包裹的尺寸或体积)中、在家庭应用(例如，在机器人真空吸尘器或割草机)中、或在可能包括扫描步骤的其他类型的应用中。
如上所述，光学传送装置可以设计成优选地连续地将从对象传播到检测器的光馈送到光学传感器。如上所述，该馈送可任选地通过传送装置的成像或非成像特性实现。特别地，传送装置还可以设计成在电磁辐射被馈送到光学传感器之前收集电磁辐射。传送装置也可以是全部或部分是至少一个可选照射源的组成部分，例如通过照射源被设计成提供具有确定光学特性(例如具有限定的或精确已知的光束轮廓)的光束，例如，高斯光束，特别是至少一个具有已知光束轮廓的激光束，的线性组合。
信标装置和/或至少一个可选的照射源通常可以发射以下中的至少一个中的光：紫外光谱范围，优选地在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，更具体地在硅光电二极管特别适用的700nm到1000nm的范围中的近红外区域的部分中。对于热成像应用，目标可以发射远红外光谱范围内的光，优选地在3.0微米至20微米的范围内。最优选地，至少一个照射源适于发射可见光谱范围内的光，优选地在500nm至780nm的范围内，最优选地在650nm至750nm或在690nm至700nm的范围内。例如，至少一个照射源适于发送红外光谱范围内的光。然而，其他选项是可行的。
光束向光学传感器的馈送尤其可以这样的方式实现，即，在光学传感器的可选传感器区域上产生例如具有圆形、椭圆形或不同构造的横截面的光斑。举例来说，检测器可以具有可视范围，特别是立体角范围和/或空间范围，在该范围内可以检测对象。优选地，可选的传送装置设计成使得光斑，例如在对象布置在检测器的可视范围内的情况下，完全布置在光学传感器的传感器区域和/或传感器区上。举例来说，可以选择传感器区域以具有相应的尺寸以确保这种情况。
在另一方面，本发明公开了一种用于电子装置的惯性测量单元。电子装置可以是移动电子装置。电子装置可以是相机。电子装置可以是移动电话。惯性测量单元适于接收由至少一个惯性测量单元确定的数据，该惯性测量单元包括至少一个根据本发明的检测器，例如根据涉及如上所公开和进一步公开的的检测器的一个或多个实施例。如这里所使用的，术语“由至少一个检测器确定的数据”是指关于至少一个纵向坐标z的至少一个信息。惯性测量单元还适于接收由选自下组的至少一个另外的传感器确定的数据：车轮速度传感器、转弯率传感器、倾斜传感器、取向传感器、运动传感器、磁流体动力学传感器、力传感器、角度传感器、角速率传感器、磁场传感器、磁力计、加速度计；陀螺仪。如这里所使用的，术语“由至少一个另外的传感器确定的数据”是指从由以下各项组成的组中选择的至少一个信息：角度信息；速度信息；转弯率信息；关于倾斜度的信息。惯性测量单元适于通过评估来自检测器和至少一个另外的传感器的数据来确定电子装置的至少一个属性，所述属性选自：空间位置、空间中的相对或绝对运动、旋转、加速度、取向、角度位置、倾斜度、转弯率、速度。惯性测量单元可包括至少一个处理器。该处理器可以适于评估由另外的传感器记录的数据。特别地，该处理器可以适于确定和/或计算空间位置、空间取向、移动和速度中的一个或多个。惯性测量单元可包括多个另外的传感器。惯性测量单元可以适于融合从至少两个另外的传感器确定的信息。惯性测量单元可以适于通过使用至少一个卡尔曼滤波器来融合至少两个另外的传感器的信息。如上所述，检测器可以适于提供纵向坐标z的绝对测量。处理器，例如如上所述的评估装置，可以适于考虑纵向坐标z来融合至少两个另外的传感器的信息。各种传感器信号可以在卡尔曼滤波器或线性二次估计中使用，以考虑每个传感器信号受到测量误差和不准确性的影响。在卡尔曼滤波器内融合这些传感器信号可以产生改进的估计，例如用于纵向坐标的测量。
在另一方面，本发明公开了一种通过使用诸如根据本发明的检测器的检测器来确定至少一个对象的位置的方法，例如根据涉及以上公开的或如下面进一步详细公开的检测器的一个或多个实施例。此外，可以使用其他类型的检测器。该方法包括以下方法步骤，其中方法步骤可以以给定顺序执行或者可以以不同顺序执行。此外，可以存在未列出的一个或多个附加方法步骤。此外，可以重复执行一个、多于一个或甚至所有方法步骤。
该方法包括以下方法步骤：
-提供至少两个光学传感器，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光学传感器配置成响应于光束对其各自的光敏区域的照射而产生传感器信号，其中检测器具有至少一个传送装置，其中传送装置响应于从对象传播到检测器的光束而具有至少一个焦距；
-利用从对象传播到检测器的光束照射检测器的至少两个光学传感器的每个光敏区域，由此，每个光敏区域产生至少一个传感器信号；以及
-评估传感器信号，从而确定对象的至少一个纵向坐标z，其中评估包括导出传感器信号的商信号Q。
可以在与对象平面中的对象尺寸无关的至少一个测量范围中确定对象的纵向坐标z。
商信号Q的导出可以包括除传感器信号、除传感器信号的倍数、除传感器信号的线性组合中的一种或多种。
该方法可以包括通过调整从包括以下各项的组中选择的一个或多个参数来调整测量范围：从对象到传送装置的纵向距离z0；传送装置的焦距f；传送装置的出瞳直径Ex；从传送装置到光敏区域的纵向距离zs，从传送装置到对象的图像的距离zi；对象平面中的对象的尺寸Osize。
传送装置可以具有光轴。关于传送装置的实施例，参考关于上述第一方面描述的传送装置的实施例。
关于细节，选项和定义，可以参考如上所述的检测器。因此，具体地，如上所述，该方法可以包括使用根据本发明的检测器，例如根据上面给出或者在下面进一步详细给出的一个或多个实施例。
在第一优选实施例中，该方法可以包括以下方法步骤，其中方法步骤可以以给定顺序执行或者可以以不同顺序执行。此外，可以存在未列出的一个或多个附加方法步骤。此外，可以重复执行一个、多于一个或甚至所有方法步骤。
方法步骤可以如下：
-利用从对象传播到检测器的光束照射检测器的至少一个第一光学传感器的至少一个第一光敏区域，并由此产生至少一个第一传感器信号；
-利用该光束照射检测器的至少一个第二光学传感器的至少一个第二光敏区域，以及由此产生至少一个第二传感器信号，其中第一光敏区域小于第二光线敏感区域；以及
-评估第一和第二传感器信号，从而确定对象的至少一个纵向坐标z。
具体地，评估第一和第二传感器信号可以包括通过除第一和第二传感器信号、通过除第一和第二传感器信号的倍数或者通过除第一和第二传感器信号的线性组合来导出商信号Q。此外，确定纵向坐标可以包括评估商信号Q。
在第二优选实施例中，该方法可以包括以下方法步骤，其中方法步骤可以以给定顺序执行或者可以以不同顺序执行。此外，可以存在未列出的一个或多个附加方法步骤。此外，可以重复执行一个、多于一个或甚至所有方法步骤。
方法步骤可以如下：
-利用从对象传播到检测器的至少一个光束照射检测器的至少一个传感器元件，该检测器具有光学传感器的矩阵，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光学传感器响应于照射产生至少一个传感器信号；
-通过下列步骤评估传感器信号
-确定具有最高传感器信号的至少一个光学传感器并形成至少一个中心信号；
a)评估矩阵的光学传感器的传感器信号并形成至少一个和信号；
b)通过组合中心信号和和信号确定至少一个组合信号；以及
c)通过评估组合信号确定对象的至少一个纵向坐标z。
具体地，第一和第二传感器信号的评估可以包括通过以下方式中的一个或多个来导出商信号Q：形成中心信号与和信号的商，反之亦然；形成中心信号的倍数与和信号的倍数的商，反之亦然；形成中心信号的线性组合与和信号的线性组合的商，反之亦然；形成中心信号和和信号的第一线性组合与中心信号和和信号的第二线性组合的商。此外，纵向坐标的确定可以包括评估商信号Q。商信号的评估具体可以包括使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系，以便确定纵向坐标。
在第三优选实施例中，该方法可以包括以下方法步骤，其中方法步骤可以以给定顺序执行或者可以以不同顺序执行。此外，可以存在未列出的一个或多个附加方法步骤。此外，可以重复执行一个、多于一个或甚至所有方法步骤。
该方法步骤可以如下：
-提供至少两个光学传感器，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光敏区域具有几何中心，其中光学传感器的几何中心通过不同的间隔与检测器的光轴间隔开，其中每个光学传感器被配置为响应于光对其相应的光敏区域的照射而产生传感器信号；
-利用从对象传播到检测器的光束照射检测器的至少两个光学传感器的至少两个光敏区域，并由此产生至少两个传感器信号；以及
-通过组合至少两个传感器信号来评估传感器信号，从而确定对象的至少一个纵向坐标z。
具体地，评估第一和第二传感器信号可以包括通过除传感器信号、除传感器信号的倍数或除传感器信号的线性组合中的一种或多种来导出商信号Q，并且其中确定纵向坐标包括：评估商信号Q。此外，确定纵向坐标可以包括评估商信号Q。
在另一个优选实施例中，该方法可以包括以下方法步骤，其中方法步骤可以以给定顺序执行或者可以以不同顺序执行。此外，可以存在未列出的一个或多个附加方法步骤。此外，可以重复执行一个、多于一个或甚至所有方法步骤。
该方法步骤可以如下：
-利用从对象传播到检测器的光束照射至少一个第一光学传感器的至少一个第一光敏区域，并且响应于第一光学传感器的照射，由第一光学传感器产生至少一个第一传感器信号；
-用该光束照射至少一个第二光学传感器的至少一个第二光敏区域并响应于第二光敏区域的照射，由第二光学传感器产生至少一个第二传感器信号，该光学传感器具有：
形成第二光敏区域的至少一个荧光波导片，其中荧光波导片朝向对象取向，使得从对象朝向检测器传播的至少一个光束在第二光敏区域中产生至少一个光斑，其中荧光波导片含有至少一种荧光材料，其中荧光材料适于响应光束照射产生荧光；和
位于荧光波导片的至少一个边缘处的至少一个光敏元件，能够检测荧光波导片从光斑向光敏元件引导的荧光，并能够响应于该光束对第二光敏区域的照射产生至少一个第二传感器信号，其中第一光敏区域小于第二光敏区域；以及
-通过评估第一和第二传感器信号确定对象的至少一个纵向坐标z。
具体地，如上所述，评估第一和第二传感器信号可以包括通过除第一和第二传感器信号、通过除第一和第二传感器信号的倍数或者通过除第一和第二传感器信号的线性组合来导出商信号Q。确定对象的至少一个纵向坐标可以包括评估商信号Q。如上所述，商信号和纵向坐标之间的至少一个预定关系可以用于确定纵向坐标。
如上所述，第二光学传感器具体可包括至少两个光敏元件。该方法还可以包括通过评估光敏元件的传感器信号来确定对象的至少一个横向坐标x、y。
关于细节、选项和定义，可以参考如上所述的检测器。因此，具体地，如上所述，该方法可以包括使用根据本发明的检测器，例如根据上面给出的或者在下面进一步详细给出的一个或多个实施例的检测器。
在进一步优选的实施例中，该方法包括以下步骤：
-提供至少一个角度依赖光学元件并产生至少一个光束，该光束具有依赖于入射角的至少一个光束轮廓；
-提供至少两个光学传感器，其中每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中每个光学传感器被设计成响应于由角度依赖光学元件产生的光束对其相应的光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号；
-利用由角度相关光学元件产生的光束照射检测器的至少两个光学传感器的每个光敏区域，由此，每个光敏区域产生至少一个传感器信号；以及
评估传感器信号，从而确定对象的至少一个纵向坐标z，其中评估包括导出传感器信号的商信号Q。
具体地，评估第一和第二传感器信号可以包括通过除第一和第二传感器信号、通过除第一和第二传感器信号的倍数或者通过除第一和第二传感器信号的线性组合来导出商信号Q。此外，确定纵向坐标可以包括评估商信号Q。
如上所述，第二光学传感器具体可包括至少两个光敏元件。该方法还可以包括通过评估光敏元件的传感器信号来确定对象的至少一个横向坐标x、y。
关于细节、选项和定义，可以参考如上所述的检测器。因此，具体地，如上所述，该方法可以包括使用根据本发明的检测器，例如根据上面给出的或者在下面进一步详细给出的一个或多个实施例检测器。
在本发明的另一方面，提出了根据本发明的检测器的用于使用目的的用途，例如根据上面给出的或者在下面进一步详细给出的一个或多个实施例的检测器，用于的使用目的选自：交通技术中的位置测量；娱乐应用；光学数据存储应用；安全应用；监督应用；安保应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；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；用于车辆的归航或跟踪信标检测器；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用。
该对象通常可以是生物或非生物。检测器或检测器系统甚至可以包括至少一个对象，对象由此形成检测器系统的一部分。然而，优选地，对象可以在至少一个空间维度上独立于检测器移动。该对象通常可以是任意对象。在一个实施例中，对象可以是刚性对象。其他实施例是可行的，例如其中对象是非刚性对象或可以改变其形状的对象的实施例。
如下面将进一步详细描述的，本发明可以具体地用于跟踪人的位置和/或运动，例如用于控制机器、游戏或运动模拟的目的。在该实施方式或其他实施方式中，具体地，该对象可以选自：运动器材制品，优选选自球拍、球杆、球棒的物品；衣服制品；帽子；鞋。
因此，通常，根据本发明的装置，例如检测器，可以应用于各种使用领域。具体地，检测器可以应用于使用的目的，该目的选自：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；用于生成至少一个空间的地图的地图绘制应用，例如从房间、建筑物和街道的组中选择的至少一个空间；移动应用；网络摄像头；音频装置；杜比环绕音响系统；计算机外围装置；游戏应用；相机或视频应用；安全应用；监督应用；汽车应用；运输应用；医疗应用；体育应用；机器视觉应用；车辆应用；飞机应用；船舶应用；航天器应用；建筑物应用；建筑应用；制图应用；制造应用。附加地或替代地，可以命名本地和/或全球定位系统中的应用，尤其是基于地标的定位和/或导航，特别是用于汽车或其他车辆(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。
根据本发明的装置可以用于移动电话、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，根据本发明的装置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，根据本发明的装置可以用作相机和/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。根据本发明的装置甚至可以与诸如传统相机的2D相机组合，以便增加成像效果。根据本发明的装置还可以用于监视和/或用于记录目的，或者用作控制移动装置的输入装置，尤其是与语音和/或手势识别相结合。因此，具体地，根据本发明的用作人机接口的装置(也称为输入装置)可以用在移动应用中，例如用于通过移动装置控制其他电子装置或部件，例如移动装置(移动电话)。作为示例，包括根据本发明的至少一个装置的移动应用可以用于控制电视机、游戏机、音乐播放器或音乐装置或其他娱乐装置。
此外，根据本发明的装置可以用在网络摄像头或其他外围装置中用于计算应用。因此，作为示例，根据本发明的装置可以与用于成像、记录，监视、扫描或运动检测的软件结合使用。如在人机接口和/或娱乐装置的上下文中所概述的，根据本发明的装置对于通过面部表情和/或身体表情给出命令特别有用。根据本发明的装置可以与其他输入生成装置组合，例如，鼠标、键盘、触摸板、麦克风等。此外，根据本发明的装置可以用于游戏应用，例如通过使用网络摄像头。此外，根据本发明的装置可以用在虚拟训练应用和/或视频会议中。此外，根据本发明的装置可用于识别或跟踪在虚拟或增强现实应用中使用的手、臂或对象，尤其是戴头戴式显示器时。
此外，如上面部分解释的，根据本发明的装置可以用在移动音频装置，电视装置和游戏装置中。具体地，根据本发明的装置可以用作电子装置，娱乐装置等的控制或控制装置。此外，根据本发明的装置可以用于眼睛检测或眼睛跟踪，例如在2D和3D显示技术中，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注视显示器和/或从哪个角度注视显示器。此外，根据本发明的装置可以用于探索与虚拟或增强现实应用相关的房间、边界、障碍物，尤其是在佩戴头戴式显示器时。
此外，根据本发明的装置可以用在数码相机中，例如DSC相机和/或用作反射相机，例如SLR相机。对于这些应用，可以参考如上所述的在诸如移动电话的移动应用中根据本发明的装置的使用。
此外，根据本发明的装置可以用于安全或监视应用。因此，作为示例，根据本发明的至少一个装置可以与一个或多个数字和/或模拟电子装置组合，如果对象在预定区域内或之外，则该电子装置将给出信号(例如，用于银行或博物馆中的监视应用)。具体地，根据本发明的装置可以用于光学加密。通过使用根据本发明的至少一个装置的检测可以与其他检测装置组合以补充波长，例如与IR、X射线、UV-VIS、雷达或超声检测器。根据本发明的装置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，根据本发明的装置通常是有利的，特别是因为根据本发明的装置避免正如例如在雷达应用、超声波应用、光雷达或类似的有源检测器装置中的情况那样主动发送可由第三方检测到的信号。因此，通常，根据本发明的装置可以用于移动对象的不可识别且不可检测的跟踪。另外，与常规装置相比，根据本发明的装置通常不易于受到操纵和刺激(irritation)。
此外，考虑到通过使用根据本发明的装置进行3D检测的容易性和准确性，根据本发明的装置通常可以用于面部、身体和人的辨识和识别。其中，根据本发明的装置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，根据本发明的装置可以用在安全装置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，根据本发明的装置通常可以用于监视和监控空间和区域。因此，根据本发明的装置可以用于调查和监视空间和区域，并且作为示例，用于在违反禁止区域的情况下触发或执行警报。因此，通常，根据本发明的装置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，结合图像增强器或图像增强器件和/或光电倍增管。此外，根据本发明的装置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，例如犯罪的进行，例如停车场中的盗窃，或检测无人看管的对象，例如机场中的无人看管的行李。
此外，根据本发明的装置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，根据本发明的装置可以用于运动捕捉和3D电影录制。其中，根据本发明的装置通常提供优于传统光学装置的许多优点。因此，根据本发明的装置通常需要较低的光学部件复杂性。因此，作为示例，与常规光学装置相比，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装置。由于复杂性降低，非常紧凑的装置是可能的，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大的，例如由于一般需要大的分束器。此外，根据本发明的装置通常可以用于聚焦/自动聚焦装置，例如自动聚焦相机。此外，根据本发明的装置还可以用于光学显微镜，特别是在共聚焦显微镜中。
此外，根据本发明的装置通常适用于汽车技术和运输技术的技术领域。因此，作为示例，根据本发明的装置可以用作距离和监视传感器，例如用于自适应巡航控制、紧急制动辅助、车道偏离警告、环绕观察、盲点检测、交通标志检测、交通标志识别、车道识别、交叉路口交通警报、根据接近交通或前方车辆调整前照灯强度和范围的光源识别、自适应前照灯系统、远光前照灯自动控、前照灯自适应切断灯系统、无眩光远光前照射系统、通过前照灯照射标记动物、障碍物等、交叉路口交通警报以及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。此外，根据本发明的装置可以用在驾驶员辅助系统中，该驾驶员辅助系统预先考虑驾驶员的操纵以避免碰撞等。此外，根据本发明的装置还可以用于速度和/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安全系统(例如安全气囊)的使用。在乘客定位为使用安全气囊会导致严重伤害的情况下可以防止使用安全气囊。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，根据本发明的装置可用于确定驾驶员是注意交通还是分心、睡着或疲劳或者由于消耗酒精等而无法驾驶。
在这些或其他应用中，通常，根据本发明的装置可以用作独立装置或与其他传感器装置组合使用，例如与雷达和/或超声装置组合。具体地，根据本发明的装置可用于自动驾驶和安全问题。此外，在这些应用中，根据本发明的装置可以与红外传感器、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，根据本发明的装置的一般无源特性是有利的。因此，由于根据本发明的装置通常不需要发射信号，因此可以避免有源传感器信号与其他信号源干扰的风险。具体地，根据本发明的装置可以与识别软件结合使用，例如标准图像识别软件。因此，由根据本发明的装置提供的信号和数据通常易于处理，因此通常需要比已建立的3D测量系统更低的计算能力。考虑到空间需求低，根据本发明的装置，例如相机，可以放置在车辆的几乎任何地方，例如窗户屏幕上或后面、前罩、保险杠上、灯上、反射镜上或其他地方等等。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，根据本发明的各种装置可以与根据本发明的一个或多个其他装置和/或传统传感器组合，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装置的组合，例如根据本发明的至少一个检测器，具有一个或多个雨水检测传感器也是可能的。这是因为根据本发明的装置通常优于传统的传感器技术，例如雷达，特别是在大雨期间。根据本发明的至少一个装置与至少一种传统的传感技术(例如雷达)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，根据本发明的装置通常可用作制动辅助和/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，根据本发明的装置可用于检测停车场中的免费停车位。
此外，根据本发明的装置可用于医疗系统和运动领域。因此，在医疗技术领域，例如，可以命名用于内窥镜的手术机器人技术，因为如上所述，根据本发明的装置可能仅需要低体积并且可以集成到其他装置中。具体地，根据本发明的具有至多一个透镜的装置可以用于在诸如内窥镜的医疗装置中捕获3D信息。此外，根据本发明的装置可以与适当的监控软件组合，以便能够跟踪和分析运动。这可以允许(例如从磁共振成像、x射线成像或超声成像获得的)医学成像的结果即时覆盖医疗装置(例如内窥镜或手术刀)的位置。这些应用特别有价值，例于在医疗中，精确的位置信息很重要，例如脑外科手术、远程诊断和远程医疗。此外，根据本发明的装置可以用于3D身体扫描。身体扫描可以应用于医学领域，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领域，例如肌筋膜疼痛综合征、癌症、身体变形障碍或进一步的疾病的诊断。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。此外，根据本发明的装置可以用于可穿戴机器人，例如外骨骼或假肢等。
身体扫描可以进一步在衣服的背景使用，例如以确定合适的尺寸和衣服的配合。该技术可以在定制衣服的背景下使用，或者在从互联网订购衣服或鞋子或者在诸如微型售货亭装置或顾客礼宾装置的自助购物装置的背景下使用。在服装环境中进行身体扫描对于扫描穿着整齐的顾客尤为重要。
此外，根据本发明的装置可以用在人数统计系统的背景中，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数量。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。此外，人计数系统中的3D功能可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数人以使其更具吸引力或安全的地点。在零售环境中，在人计数的背景下，根据本发明的装置可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、或者监控每位访客的购物中心的费用。此外，人数计数系统可用于人体测量学调查。此外，根据本发明的装置可以用在公共交通系统中，以根据运输的长度自动为乘客充电。此外，根据本发明的装置可用于儿童游乐场，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、以确保安全使用游乐场玩具等。
此外，根据本发明的装置可以用在建筑工具中，例如确定到对象或墙壁的距离的测距仪，以评估表面是否是平面的，以有序的方式对准对象或放置对象，或者用在建筑环境等中使用的检查相机中。
此外，根据本发明的装置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，根据本发明的装置可以应用于舞蹈、有氧运动、美式足球、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。根据本发明的装置可用于检测球、球拍、剑、运动等的位置，无论是在运动中还是在比赛中，例如监视游戏、支持裁判或用于判断，特别是自动判断体育中的特定情况，例如用于判断是否实际得分或进球。
此外，根据本发明的装置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，或者与先前的轨道的或理想的轨道偏差等。
根据本发明的装置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，例如小提琴、小提琴、中提琴、大提琴、贝斯、竖琴、吉他、班卓琴、或者尤克里里琴、键盘乐器、如钢琴、管风琴、键盘、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、颤琴琴、邦戈鼓、康茄鼓、天巴鼓、非洲鼓或塔布拉双鼓。
根据本发明的装置还可以用于康复和物理疗法，以便鼓励训练和/或调查和校正运动。其中，根据本发明的装置也可以应用于距离诊断。
此外，根据本发明的装置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装置，例如，作为机器人自动驾驶和/或工作的无源控制单元。结合移动机器人，根据本发明的装置可以允许自动移动和/或部件中的故障的自动检测。根据本发明的装置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相互作用通常是一个问题，因为机器人在不被识别时可能会严重伤害人类。根据本发明的装置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装置的无源特性，根据本发明的装置可以优于有源装置和/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。根据本发明的装置的优点是信号干扰的可能性低。因此，多个传感器可以在同一环境中同时工作，而不会有信号干扰的风险。因此，根据本发明的装置通常可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。根据本发明的装置也可用于生产中的质量控制，例如，与其他传感器(如二维成像、雷达、超声波、红外线等)结合使用，用于质量控制或其他目的。此外，根据本发明的装置可用于评估表面质量，例如用于调查产品的表面均匀度或对指定尺寸(从微米范围到米范围)的遵守(adherence)。其他质量控制应用是可行的。在制造环境中，根据本发明的装置尤其可用于用复杂三维结构加工天然产品，例如食品或木材，以避免大量废料。此外，根据本发明的装置可用于监测罐、筒仓等的填充水平。此外，根据本发明的装置可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(例如在例如印刷电路板的自动光学检查中)、部件或子部件的检查、工程部件的验证、发动机部件检查、木材质量检查、标签检查、医疗装置的检查、检查产品取向、封装检查、食品包装检查等。
此外，根据本发明的装置可用于车辆、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背景下提到的应用之外，还可以命名用于飞机、车辆等的无源跟踪系统。使用根据本发明的至少一个装置，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，可以命名在陆地、海洋和包括空间的空中快速移动对象的跟踪。根据本发明的至少一个装置，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/或移动的装置上。根据本发明的至少一个装置的输出信号可以例如与用于另一对象的自主或引导运动的引导机构组合。因此，用于避免碰撞或用于实现被跟踪和被操纵对象之间的碰撞的应用是可行的。根据本发明的装置通常是有用的和有利的，因为所需的计算能力低，即时响应以及由于检测系统的无源性质，与有源系统例如雷达相比，检测系统通常更难以检测和干扰。根据本发明的装置特别有用，但不限于例如，速度控制和空中交通管制装置。此外，根据本发明的装置可用于道路收费的自动收费系统。
根据本发明的装置通常可用于无源应用。无源应用包括对港口或危险区域的船舶以及着陆或起动时的飞机的引导。其中，固定的、已知的有源目标可用于精确引导。这同样可以用于在危险但明确定义的路线上行驶的车辆，例如采矿车辆。此外，根据本发明的装置可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，根据本发明的装置可用于检测对象的速度或加速度，或通过根据时间跟踪其位置、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，根据本发明的装置可以用于游戏领域。因此，根据本发明的装置可以无源用于具有相同或不同尺寸、颜色、形状等的多个对象，例如与将运动结合到其内容中的软件结合的运动检测。特别是，应用程序在将动作实现到图形输出中是可行的。此外，根据本发明的用于给出命令的装置的应用是可行的，例如通过使用根据本发明的一个或多个装置进行手势或面部识别。根据本发明的装置可以与有源系统组合，以便在弱光条件或需要增强周围条件的其他情况下操作。附加地或替代地，根据本发明的一个或多个装置与一个或多个IR或VIS光源的组合是可能的。根据本发明的检测器与特定装置的组合也是可能的，其可以通过系统及其软件容易地区分，例如，并且不限于，特殊的颜色、形状、与其他装置的相对位置、移动速度、光、用于调制装置上的光源的频率、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，该装置可以类似于棒、球拍、球杆、枪、刀，轮、环、方向盘、瓶、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装置，例如琴拔、鼓槌等。其他选择是可行的。
此外，根据本发明的装置可用于检测和/或跟踪自身发光的对象，例如由于高温或进一步的发光过程。发光部分可以是废气流等。此外，根据本发明的装置可用于跟踪反射对象并分析这些对象的旋转或取向。
此外，根据本发明的装置通常可用于建造、建筑和制图领域。因此，通常，可以使用根据本发明的一个或多个装置来测量和/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装置可以与其他方法和装置组合，或者可以仅用于监视建筑项目的进度和准确性、改变对象、房屋等。根据本发明的装置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、社区或景物的地图。潜在的应用领域可以是建筑、制图、房地产管理、土地测量等。例如，根据本发明的装置可用于无人机或多旋翼等，以监视建筑物、生产场所、烟囱、农业生产环境，例如田地、生产工厂或景物，以支持救援行动，以支持在危险的环境中工作，在室内或室外燃烧的地方支持消防队，或者寻找或监视一个或多个人或动物等，或用于娱乐目的，例如无人机跟踪和记录一个或多个人做的诸如滑雪或骑自行车等的运动，这可以通过跟随头盔、标记、信标装置等来实现。根据本发明的装置可用于识别障碍物、遵循预定路线、跟随边缘、管道、建筑物等，或记录环境的全局或局部地图。此外，根据本发明的装置可用于无人机的室内或室外定域和定位，用于稳定其中气压传感器不够精确的室内的无人机的高度，或用于多个无人机的相互作用，例如几个无人机的协调运动或在空中充电或加油等。
此外，根据本发明的装置可以在诸如CHAIN(Cedec家用电器互操作网络)的家用电器的互连网络中使用，以互连、自动化和控制家庭中的与基本电器相关的服务，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、儿童监控、与电器相关的监控、对老年人或病人的支持或服务、家庭安全和/或监控、装置操作的远程控制以及自动维护支持。此外，根据本发明的装置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带到一定的温度或湿度，特别是取决于一个或多个或更多的人的位置。此外，根据本发明的装置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。出于安全目的，根据本发明的装置可以用于许多不同的目的，例如为了避免碰撞或绘制环境，还用于识别用户，为给定用户个性化机器人的性能，或者用于手势或面部识别。例如，根据本发明的装置可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、动物垃圾机器人(例如狗或猫砂机器人)、用于电车辆的充电机器人、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、机器人购物车、行李搬运机器人、线路跟踪机器人、洗衣机器人、熨衣机器人、擦窗机器人、玩具机器人、病人监测机器人、婴儿监测机器人、老年监测机器人、儿童监测机器人、运输机器人、远程临场机器人、专业服务机器人、可编程玩具机器人、探路者机器人、为行动不便的人提供陪伴的社交机器人、跟随机器人、智能卡跟随机器人、心理治疗机器人或机器人翻译和讲话到手语或手语到讲话。在诸如老年人之类的移动性较差的人的情况下，具有根据本发明的装置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，根据本发明的装置可用于类人机器人中，特别是在使用类人手拾起、握住或放置物体的情况下。此外，根据本发明的装置可与音频接口结合使用，特别是与家用机器人结合使用，家用机器人可作为数字助理，具有上线或离线计算机应用的接口。此外，本发明装置可用于可控制工业和家用开关和按钮的机器人中。此外，根据本发明的装置可用于诸如Mayfield's Kuri等的智能家用机器人。此外，根据本发明的装置可用于与危险材料或对象一起操作或危险环境中的机器人。作为非限制性示例，根据本发明的装置可以用在机器人或无人遥控车辆中以使用诸如化学品或放射性材料之类的危险材料，尤其是在灾害之后，或者与诸如其他危险或潜在危险的对象(地雷、未爆炸的武器等)一起操作，或在不安全的环境中操作或调查不安全的环境，例如邻近燃烧的对象或灾后地区，或用于空中、海上、地下等的有人或无人救援行动。
此外，根据本发明的装置可用于检查粘合剂珠、密封珠等，以识别破坏、糙粒、收缩、不对称、局部缺陷等。此外，根据本发明的装置可以用于计算诸如传送带上的干果之类的对象，例如在困难的情况下，例如当相似颜色和形状的果实彼此直接接触时。此外，根据本发明的装置可用于压铸或注射模制部件的质量控制，以确保无瑕疵的铸造或模制，识别表面损坏、磨损的工具等。此外，根据本发明的装置可以用于激光划线，例如用于激光的质量控制和定位。此外，根据本发明的装置可以用于分拣系统，例如检测对象的位置、旋转和形状，将其与对象数据库进行比较，并对对象进行分类。此外，根据本发明的装置可用于冲压件检查、包装检查，例如食品和药品包装检查、长丝检查等。
此外，根据本发明的装置可以用于全球定位系统(GPS)不够可靠情况下的导航目的。GPS信号通常使用无线电波，这些无线电波可能在室内或室外的山谷或树线下方的森林中被阻挡或难以接收。此外，特别是在无人驾驶自动驾驶车辆中，系统的重量可能是关键的。特别是无人驾驶自动驾驶车辆需要高速位置数据以获得可靠的反馈和其控制系统的稳定性。使用根据本发明的装置可以允许短时间响应和定位，而不会由于重型装置而增加重量。
此外，根据本发明的装置可用于家用、移动或娱乐装置，例如冰箱、微波炉、洗衣机、窗帘或百叶窗、家用警报器、空调装置、加热装置、电视、音频装置、智能手表、移动电话、电话、洗碗机、炉子等，用于检测人的存在、监视装置的内容物或功能、或与人进行交互、和/或与其他家庭、移动或娱乐装置共享有关该人的信息。
此外，根据本发明的装置可以用于支持老年人或残疾人或视力有限或没有视力的人，例如家务劳动或工作中，例如用于握持、携带或拣选对象的装置中、或者用于其中光学或声学信号指示环境中的障碍物的安全系统中。
根据本发明的装置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，根据本发明的装置可以用于检测动物，例如鹿，否则收获装置会伤害它们。此外，根据本发明的装置可用于监测田地或温室中植物的生长，特别是对于田地或温室中给定区域，甚至对于给定的植物，调节水或肥料或作物保护产品的量。此外，在农业生物技术中，根据本发明的装置可用于监测植物的尺寸和形状。
此外，根据本发明的装置可用于自动除去杂草，例如用机械方法，例如避免使用除草剂。此外，根据本发明的装置可以用于农业领域，特别是用于检测和/或定位特定昆虫，例如决定是否施用作物保护或施肥物质，例如减少施用物质的量或保护特定的动物群，如蜜蜂。
此外，根据本发明的装置可用于在剃须、剪发或化妆过程等中引导使用者。此外，根据本发明的设备可用于记录或监视在诸如小提琴的乐器上演奏的内容。此外，根据本发明的装置可以用在诸如智能冰箱的智能家用电器中，诸如监视冰箱的内容并根据内容发送通知。此外，根据本发明的装置可用于监测或跟踪人类、动物或植物的群体，例如森林中的鹿或树木种群。此外，根据本发明的装置可用于收割机，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，根据本发明的装置可用于监测植物、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，根据本发明的装置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，根据本发明的装置可用于动物产品生产过程，例如用于收集奶、蛋、毛皮、肉等，例如在自动挤奶或屠宰过程中。此外，根据本发明的装置可用于自动播种机或撒种机或种植机，例如用于种植玉米、蒜、树木、菜(salad)等。此外，根据本发明的装置可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，根据本发明的装置可用于测量运动、冲击、震荡等，以便监测地震风险。此外，根据本发明的装置可用于交通技术中以监视危险的交叉口，根据交通控制交通灯，监视公共空间，监视道路、健身房、体育场馆、滑雪场、公共事件等。此外，根据本发明的装置可用于医学应用，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，以计数细菌、血细胞、细胞、藻类等，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，根据本发明的装置可用于监测液滴、流、喷射等的形状、尺寸或周长，用于分析、评估或监测诸如风道中的分布或气体或液体流等。此外，根据本发明的装置可用于在诸如汽车或火车驾驶员生病或疲倦等时警告驾驶员。此外，根据本发明的装置可用于材料测试以识别应变或拉伸或裂缝等。此外，根据本发明的装置可用于航行以例如自动地监视和优化航行位置。此外，根据本发明的装置可用于燃料液位计。
此外，根据本发明的装置可以与传感器组合以检测化学品或污染物，传感器为电子鼻芯片、用以检测细菌或病毒等微生物传感器芯片、盖格计数器、触觉传感器、热传感器等。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装置可以进一步用于扫描对象，例如与CAD或类似软件的组合，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装置的高尺寸精度，例如，在x、y或z方向或这些方向的任意组合中，例如同时。此外，根据本发明的装置可用于检查和维护，例如管道检测仪表。此外，在生产环境中，根据本发明的装置可用于处理形状不明确的对象，例如天然生长的对象，例如按形状或尺寸分类蔬菜或其他天然产品或切割诸如肉类的产品或者制造的精度低于加工步骤所需的精度的对象。
此外，根据本发明的装置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等通过室内或室外空间。非限制性示例可以包括移动通过自动存储器的车辆，用于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、移动装置、行李、顾客或雇员的位置，或者向用户提供位置特定信息，例如作为地图上的当前位置、或销售商品的信息等。
此外，根据本发明的装置可用于通过监测速度、倾斜度，即将到来的障碍物、道路的不平坦性或转弯等来确保摩托车的安全驾驶，例如摩托车的驾驶辅助。此外，根据本发明的装置可以用在火车或有轨电车中以避免碰撞。
此外，根据本发明的装置可以用在手持装置中，例如用于扫描包装或包裹以优化物流过程。此外，根据本发明的装置可以用于其他手持装置，例如个人购物装置、RFID读取器、用于医院或健康环境中的手持装置，例如，用于医疗用途或用于获取、交换或记录患者或患者的健康相关信息、用于零售或健康环境的智能徽章等。
如上所述，根据本发明的装置还可以用于制造、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，根据本发明的装置可用于物流应用中。因此，根据本发明的装置可用于优化装载或封装容器或车辆。此外，根据本发明的装置可用于监视或控制制造领域中的表面损坏，用于监视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，根据本发明的装置可用于识别材料、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，根据本发明的装置可用于生产中的过程控制，例如，用于观察罐的填充水平。此外，根据本发明的装置可用于维护生产资产，例如但不限于罐、管道、反应器、工具等。此外，根据本发明的装置可用于分析3D质量标记。此外，根据本发明的装置可用于制造定制产品，例如牙齿镶嵌物、牙齿矫正器、假体、衣服等。根据本发明的装置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，根据本发明的装置可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。
因此，具体地，本申请可以应用于摄影领域。因此，检测器可以是照相装置的一部分，特别是数码相机。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装置。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的强度和/或颜色的电信号(优选地是数字电子信号)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拍摄的装置。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，特别是数码相机，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。相机包括至少一个根据本发明的检测器。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。
如在本发明中使用的，表达“位置”通常是指关于对象的一个或多个点的绝对位置和方向中的一个或多个的至少一项信息。因此，具体地，可以在检测器的坐标系中确定位置，例如在笛卡尔坐标系中。然而，附加地或替代地，可以使用其他类型的坐标系，例如极坐标系和/或球坐标系。
如上所述并且如下面将进一步详细描述的，本发明优选地可以应用于人机接口领域、体育领域和/或计算机游戏领域。因此，优选地，对象可以选自运动器材制品，优选选自球拍、球杆、球棒、衣物、帽子、鞋子的物品。其他实施例是可行的。
如这里所使用的，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，人，例如用户，和/或动物的一个或多个身体部位。
关于用于确定对象位置的坐标系，其可以是检测器的坐标系，检测器可以构成坐标系，其中检测器的光轴形成z轴，并且其中，可以提供x轴和y轴，其垂直于z轴并且彼此垂直。作为示例，检测器和/或检测器的一部分可以位于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和/或y坐标可以被认为是横向坐标。
或者，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，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。
检测器可以是配置用于提供关于至少一个对象的位置和/或其一部分的至少一项信息的装置。因此，该位置可以指完全描述对象或其一部分的位置的信息项，优选地在检测器的坐标系中，或者可以指代仅部分地描述位置的部分信息。检测器通常可以是适于检测光束的装置，例如从信标装置向检测器传播的光束。
评估装置和检测器可以完全或部分地集成到单个装置中。因此，通常，评估装置也可以形成检测器的一部分。或者，评估装置和检测器可以完全或部分地实施为单独的装置。检测器可包括其他部件。
检测器可以是固定装置或移动装置。此外，检测器可以是独立装置或可以形成另一装置，例如计算机、车辆或任何其他装置，的一部分。此外，检测器可以是手持装置。检测器的其他实施例是可行的。
检测器特别可用于记录检测器的透镜或透镜系统后面的光场，与全光或光场相机相当。因此，具体地，检测器可以体现为适于在多个焦平面中(例如同时)获取图像的光场相机。这里使用的术语光场通常是指光在检测器内部的空间光传播，例如在相机内部。根据本发明的检测器，具体地具有光学传感器的叠层，可以具有在检测器或相机(例如在镜头后面)内直接记录光场的能力。多个传感器可以记录距镜头不同距离的图像。使用例如基于卷积的算法，例如“焦距深度”或“散焦深度”，可以建模透镜后面的光的传播方向、焦点和扩散。从透镜后面的光的建模传播，可以提取到透镜的各种距离的图像，可以优化景深，可以提取在不同距离处聚焦的图像，或者可以计算对象的距离。可以提取进一步的信息。
使用多个光学传感器还允许在记录图像之后的图像处理步骤中校正的镜头误差。当需要校正镜头误差时，光学仪器通常变得昂贵且在构造上具有挑战性。这些在显微镜和望远镜中尤其成问题。在显微镜中，典型的透镜误差是与光轴的距离变化的光线被不同地变形(球面像差)。在望远镜中，可以根据大气中的不同温度改变焦点。可以通过确定校准步骤中的误差然后使用诸如固定像素和传感器的固定图像处理，或者使用光传播信息的更多涉及的处理技术，来校正诸如光学像差或来自生产的进一步误差之类的静态误差。在透镜误差强烈依赖于时间的情况下，即取决于望远镜中的天气条件，可以通过使用透镜后面的光传播，计算扩展的景深图像，使用焦距深度技术等来校正透镜误差。
根据本发明的检测器还可以允许颜色检测。对于颜色检测，可以使用具有不同光谱特性的多个光学传感器，并且可以比较这些光学传感器的传感器信号。此外，根据本发明的装置可以用于手势识别的背景中。在这种背景下，结合根据本发明的装置的手势识别尤其可以用作人机接口，用于通过身体、身体部位或对象的运动向机器传输信息。在此，优选地，可以通过手或手部分(例如手指)的动作来传输信息，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中，在手或手指运动中，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，例如用于娱乐，锻炼或训练机器的功能。此外，信息可以通过整个身体或其主要部分的运动来传递，例如跳跃、旋转或做出复杂的手势，例如在机场或交警处使用的手语以便传输信息，例如“右转”、“左转”、“继续”、“减速”、“停止”、或“停止引擎”、或假装游泳、潜水、跑步、射击等，或做出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型装置来传输信息，该真实或模型装置用于控制与模型装置相对应的虚拟装置，例如使用模型吉他来控制计算机程序中的虚拟吉他功能，使用真正的吉他用于控制计算机程序中的虚拟吉他功能，使用真实或模型书籍用于阅读电子书或移动页面或浏览虚拟文档，使用真实或模型笔进行计算机程序中的绘图等。此外，信息的传输可以耦合到对用户的反馈，例如声音、振动或运动。
在音乐和/或乐器的背景下，根据本发明的装置结合手势识别可以用于锻炼目的、乐器控制、乐器记录、通过使用模型乐器演奏或录制音乐或只是假装有一种乐器，例如弹奏空气吉他，例如避免噪音或进行记录，或者用于进行组织管弦乐队、剧团(ensemble)、乐队、大乐队、合唱团(choir)等，以便练习、锻炼、录音或娱乐目的等。
此外，在安全和监视的背景下，根据本发明的装置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，或者用于使用手势或手移动或身体部位或整个身体的姿势或移动作为访问或识别控制，例如个人识别姿势或个人识别移动。
此外，在智能家居应用或物联网的背景下，根据本发明的装置结合姿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/或家用设备的互连网络的一部分，如冰箱、集中供热器、空调、微波炉、冰块制造机或水锅炉、或娱乐装置，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装置的组合。
此外，在虚拟现实或增强现实的背景下，根据本发明的装置结合姿势识别可用于控制虚拟现实应用或增强现实应用的移动或功能，例如使用示意动作、姿势、身体移动或身体部位移动等播放或控制游戏，在虚拟世界中移动、操纵虚拟对象、练习、锻炼或使用虚拟对象，如球、国际象棋棋子、去石头、乐器、工具、刷子进行运动、艺术创造、手工艺、播放音乐或进行游戏。
此外，在医学的背景下，根据本发明的装置结合姿势识别可用于支持康复训练、远程诊断、或监视或调查手术或治疗，以覆盖和显示具有医疗装置位置的医学图像，或者，用手术或治疗期间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背景下，根据本发明的装置结合姿势识别可用于控制、教导或编程机器人、无人机、无人驾驶自动车辆、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，在商业智能度量的北京中，根据本发明的装置结合姿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(take)、探测等。
此外，根据本发明的装置可以用于DIY或专业工具中，尤其是电动或马达驱动的工具或动力工具，例如钻孔机、锯、凿子、锤子、扳手、钉枪、圆盘切割机、金属剪刀和下料机(nibble)、角磨机、磨床、钻机、锤钻、热风枪、扳手、打磨机、雕刻机、钉枪、线锯、接合机、刨槽机、刨床、抛光机、瓷砖切割机、清洗机、碾轧机、墙铣沟机、车床、冲击驱动器，连接机、涂料滚筒、喷枪、榫卯机(morticer)或焊机，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，根据本发明的装置可用于帮助视障人士。此外，根据本发明的装置可以用在触摸屏中，以例如出于卫生原因避免直接接触，可以在零售环境、医疗应用、生产环境等中使用。此外，根据本发明的装置可用于农业生产环境，例如稳定清洁机器人、蛋收集机、挤奶机、收割机器、农业机械、收获机、传送机、联合收割机、拖拉机、耕耘机、犁、去石机、耙机、条状犁作机、撒播机、种植机如马铃薯种植机、肥料撒布机、喷雾器、喷洒器、割晒机、打包机、装载机、叉车、割草机等。
此外，根据本发明的装置可用于选择和/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，根据本发明的装置可以用于仓库、物流、配送、运输、装载、卸载、智能制造、工业4.0等的背景下。此外，在制造背景中，根据本发明的装置可以用于加工、分配、弯曲，材料处理等的背景中。
评估装置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/或一个或多个数据处理装置，例如一个或多个计算机，优选地一个或多个更多的微型计算机和/或微控制器。可以包括附加部件，例如一个或多个预处理装置和/或数据获取装置，例如用于接收和/或预处理传感器信号的一个或多个装置，例如一个或多个AD转换器和/或一个或多个更多过滤器。此外，评估装置可包括一个或多个测量装置，例如用于测量电流和/或电压的一个或多个测量装置。此外，评估装置可以包括一个或多个数据存储装置。此外，评估装置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。
至少一个评估装置可以适于执行至少一个计算机程序，例如适于执行或支持根据本发明的方法的一个或多个或甚至所有方法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，可以确定对象的位置。
评估装置可以连接到或可以包括至少一个另外的数据处理装置，其可以用于显示、可视化、分析、分配、通信或进一步处理信息中的一个或多个，该信息为例如通过光学传感器和/或评估装置获得的信息。作为示例，数据处理装置可以连接或结合显示器、投影仪、监视器、LCD、TFT、扬声器、多声道声音系统、LED图案或另外的可视化装置中的至少一个。它还可以连接或包含通信装置或通信接口、连接器或端口中的至少一个，能够使用电子邮件、文本消息、电话、蓝牙、Wi-Fi、红外线或互联网接口、端口或连接中的一个或多个来发送加密或未加密的信息。它还可以连接或包含处理器、图形处理器、CPU、开放式多媒体应用平台(OMAPTM)、集成电路、片上系统(例如Apple A系列或三星S3C2系列的产品)、微控制器或微处理器、一个或多个存储器模块(如ROM、RAM、EEPROM或闪存)、定时源(如振荡器或锁相环)、计数器、实时定时器或上电复位发电机、电压调节器、电源管理电路或DMA控制器。各个单元可以通过诸如AMBA总线的总线进一步连接，或者可以集成在物联网或工业4.0类型的网络中。
评估装置和/或数据处理装置可以通过或具有其他外部接口或端口连接，例如串行或并行接口或端口、USB、Centronics端口、FireWire、HDMI、以太网、蓝牙、RFID、Wi-Fi、USART或SPI中的一个或多个、或模拟接口或端口，如ADC或DAC中的一个或多个，或到又一装置的标准化接口或端口，如使用RGB接口(如CameraLink)的2D摄像机装置。评估装置和/或数据处理装置还可以通过处理器间接口或端口、FPGA-FPGA接口、或串行或并行接口端口中的一个或多个来连接。评估装置和数据处理装置还可以连接到光盘驱动器、CD-RW驱动器、DVD+RW驱动器、闪存驱动器、存储卡、磁盘驱动器、硬盘驱动器、固态硬盘或固态硬盘中的一个或多个。
评估装置和/或数据处理装置可以通过或具有一个或多个另外的外部连接器连接，例如电话连接器、RCA连接器、VGA连接器、雌雄(hermaphrodite)连接器、USB连接器、HDMI连接器、8P8C连接器、BCN连接器、IEC 60320 C14连接器、光纤连接器、D-超小型连接器、RF连接器、同轴连接器、SCART连接器、XLR连接器中的一个或多个，和/或可以包括用于这些连接器中的一个或多个的至少一个合适的插座。
结合一个或多个根据本发明的检测器、评估装置或数据处理装置(例如结合光学传感器、光学系统、评估装置、通信装置、数据处理装置、接口、片上系统、显示装置、或其他电子装置)的单个装置的可能实施例，是：移动电话、个人计算机、平板电脑、电视、游戏控制台或其他娱乐装置。在另一实施例中，将在下面进一步详细描述的3D相机功能可以集成在通过传统2D数字相机可得的装置中，而在装置的外壳或外观上没有明显差异，其中显着差异对于用户而言，可能仅是获取和/或处理3D信息的功能。此外，根据本发明的设备可以用在360°数码相机或环视相机中。
具体地，结合检测器和/或其一部分(例如评估装置和/或数据处理装置)的实施例可以是：包含显示装置、数据处理装置、光学传感器，可选地传感器光学部件和评估装置的用于3D相机的功能的移动电话。根据本发明的检测器特别适合于集成在娱乐装置和/或诸如移动电话的通信装置中。
本发明的另一实施例可以是将检测器或其一部分(例如评估装置和/或数据处理装置)结合到用于汽车的装置中，用于自动驾驶或用于汽车安全系统、例如戴姆勒的智能驾驶系统，其中，作为示例，包括一个或多个光学传感器、可选地一个或多个光学系统、评估装置、可选地通信装置、可选地数据处理装置、可选地一个或多个接口、可选地片上系统、可选地一个或多个显示装置、或可选地其他电子装置的装置可以是车辆、汽车、卡车、火车、自行车、飞机、船、摩托车的一部分。在汽车应用中，将装置集成到汽车设计中可能需要在外部或内部以最小可见度集成光学传感器、可选地光学部件或装置。检测器或其一部分(例如评估装置和/或数据处理装置)可以特别适合于这种到汽车设计中的集成。
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，术语可见光谱范围通常是指380nm至780nm的光谱范围。术语红外光谱范围通常是指780nm至1mm范围内的电磁辐射，优选地在780nm至3.0微米范围内。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。
术语光束通常可以指发射和/或反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束。优选地，光束可以是或可以包括一个或多个高斯光束，例如高斯光束的线性组合，其可以由一个或多个高斯光束参数(例如束腰、瑞利长度中的一个或多个)，或适于表征光束直径的发展和/或光束在空间中传播的任何其他光束参数或光束参数的组合来表征。
根据本发明的检测器还可以与一种或多种其他类型的传感器或检测器组合。因此，检测器还可包括至少一个另外的检测器。该至少一个附加检测器可以适于检测至少一个参数，例如以下中的至少一个：周围环境的参数，例如周围环境的温度和/或亮度；关于检测器的位置和/或取向的参数；指定要检测的对象的状态的参数，例如对象的位置，例如在空间中的对象的绝对位置和/或对象的取向。因此，通常，本发明的原理可以与其他测量原理组合，以便获得附加信息和/或为了验证测量结果或减少测量误差或噪声。
如上所述，人机接口可以包括多个信标装置，这些信标装置适于直接或间接地附着到用户并由用户持有中的至少一个。因此，每个信标装置可以通过任何合适的方式独立地连接到用户，例如通过适当的固定装置。附加地或替代地，用户可以在他或她的手中和/或通过在身体部位上佩戴至少一个信标装置和/或包含信标的服装来保持和/或携带至少一个信标装置或一个或多个信标装置。
信标装置通常可以是任意装置，其可以由至少一个检测器检测和/或便于由至少一个检测器检测。因此，如上所述或将在下面进一步详细描述的，信标装置可以是有源信标装置，其适于产生要由检测器检测的至少一个光束，例如通过具有一个或多个用于产生至少一个光束的照射源。附加地或替代地，信标装置可以完全或部分地设计为无源信标装置，例如通过提供适于反射由单独的照射源产生的光束的一个或多个反射元件。至少一个信标装置可以以直接或间接的方式永久地或临时地附接到用户和/或可以由用户携带或保持。附接可以通过使用一个或多个附接装置和/或由用户自己来进行，例如通过用户用手保持至少一个信标装置和/或佩戴信标装置。
附加地或替代地，信标装置可以是附着到对象并且集成到用户所持有的对象中的至少一个，在本发明的意义上，这被包括在用户保持信标装置的选项的含义中。因此，如下面将进一步详细描述的，信标装置可以附接到或集成到控制元件中，该控制元件可以是人机接口的一部分并且可以由用户握持或携带，并且其取向可以由检测器装置识别。因此，通常，本发明还涉及一种检测器系统，该检测器系统包括至少一个根据本发明的检测器装置，并且该检测器系统还可以包括至少一个对象，其中信标装置是连接到对象上、由对象保持和集成到对象中的一种。作为示例，对象优选地可以形成控制元件，其取向可以由用户识别。因此，检测器系统可以是如上所述或者如下面进一步详细描述的那样的人机接口的一部分。作为示例，用户可以以特定方式处理控制元件，以便将一个或多个信息项发送到机器，例如以便将一个或多个命令发送到机器。
或者，检测器系统可以以其他方式使用。因此，作为示例，检测器系统的对象可以与用户或用户的身体部分不同，并且作为示例，可以是独立于用户移动的对象。作为示例，检测器系统可以用于控制装置和/或工业过程，例如制造过程和/或机器人过程。因此，作为示例，对象可以是机器和/或机器部件，例如机器人臂，其取向可以通过使用检测器系统来检测。
可以以这样的方式调整人机接口，使得检测器装置生成关于用户或用户的至少一个身体部位的位置的至少一项信息。具体地，在已知将至少一个信标装置附接到用户的方式的情况下，通过评估至少一个信标装置的位置，可以获得至少一个关于用户或用户的身体的部分的位置和/或取向的信息项。
信标装置优选地是可附接到用户的身体或身体部分的信标装置和可由用户保持的信标装置之一。如上所述，信标装置可以完全或部分地设计为有源信标装置。因此，信标装置可以包括至少一个照射源，其适于产生至少一个要传输到检测器的光束，优选地，至少一个光束具有已知的光束特性。附加地或替代地，信标装置可包括至少一个反射器，其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。
可以形成检测器系统的一部分的对象通常可以具有任意形状。优选地，如上所述，作为检测器系统的一部分的对象可以是可由用户(例如手动)处理的控制元件。作为示例，控制元件可以是或可以包括选自由以下组成的组中的至少一个元件：手套、夹克、帽子、鞋子、裤子和衣服、可以用手握住的棒、拍、杆、球拍、手杖、玩具例如玩具枪等。因此，作为示例，检测器系统可以是人机接口和/或娱乐装置的一部分。
如这里所使用的，娱乐装置是可以用于一个或多个用户的休闲和/或娱乐目的的装置，在下文中也称为一个或多个玩家。作为示例，娱乐装置可以用于游戏，优选地计算机游戏。因此，娱乐装置可以实现为计算机、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。
娱乐装置包括根据本发明的至少一个人机接口，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的人机接口。娱乐装置被设计成能够通过人机接口使玩家输入至少一项信息。该至少一项信息可以被发送到娱乐装置的控制器和/或计算机和/或可以由娱乐装置的控制器和/或计算机使用。该至少一项信息优选地可以包括适于影响游戏进程的至少一个命令。因此，作为示例，至少一个信息项可以包括关于玩家和/或玩家的一个或多个身体部位的至少一个取向的至少一项信息，从而允许玩家模拟游戏所需的特定位置和/或取向和/或动作。作为示例，可以模拟以下一个或多个运动并将其传送到娱乐装置的控制器和/或计算机：跳舞、跑动、跳跃、挥动球拍、摇摆球拍、摆动杆、将对象指向另一对象，例如将玩具枪指向目标。
娱乐装置作为一部分或整体，优选地是娱乐装置的控制器和/或计算机，被设计为根据该信息改变娱乐功能。因此，如上所述，可以根据至少一个信息项来影响游戏的进程。因此，娱乐装置可以包括一个或多个控制器，其可以与至少一个检测器的评估装置分离和/或可以与至少一个评估装置完全或部分相同，或者甚至可以包括至少一个一个评估装置。优选地，至少一个控制器可以包括一个或多个数据处理装置，例如一个或多个计算机和/或微控制器。
如本文进一步使用的，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的未来的位置和/或取向的信息。跟踪系统可以具有至少一个跟踪控制器，其可以完全或部分地体现为电子装置，优选地作为至少一个数据处理装置，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完全或部分地包括至少一个评估装置和/或可以是至少一个评估装置的一部分和/或可以与至少一个评估装置完全或部分相同。
跟踪系统包括至少一个根据本发明的检测器，例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根据控制器。跟踪控制器适于在特定时间点跟踪对象的一系列位置，例如通过记录数据组或数据对，每组数据或数据对包括至少一个位置信息和至少一个时间信息。
跟踪系统还可以包括根据本发明的至少一个检测器系统。因此，除了至少一个检测器和至少一个评估装置以及可选的至少一个信标装置之外，跟踪系统还可以包括对象本身或对象的一部分，例如包括信标装置或至少一个信标装置的至少一个控制元件，其中控制元件直接或间接地附接到或可集成到待跟踪的对象中。
跟踪系统可以适于启动跟踪系统本身和/或一个或多个单独装置的一个或多个动作。对于后一目的，跟踪系统，优选地跟踪控制器，可以具有一个或多个无线和/或有线接口和/或其他类型的控制连接，用于启动至少一个动作。优选地，至少一个跟踪控制器可以适于根据对象的至少一个实际位置启动至少一个动作。作为示例，可以从由以下各项组成的组中选择动作：预测对象的未来位置；将至少一个装置指向对象；将至少一个装置指向检测器；照射对象；照射检测器。
作为跟踪系统的应用的示例，即使第一对象和/或第二对象可能移动，跟踪系统也可用于将至少一个第一对象连续地指向至少一个第二对象。再次，可以在工业应用中找到潜在的示例，例如在机器人中和/或即使物品在移动时也在物品上连续工作，例如在生产线或装配线的制造期间。附加地或替代地，跟踪系统可以用于照射目的，例如通过将照射源连续地指向对象来连续照射对象，即使对象可能正在移动。可以在通信系统中找到其他应用，例如通过将发射器指向移动对象来连续地将信息发送到移动对象。
根据本发明的检测器可以实现为组合距离测量功能或z坐标测量与测量一个或多个横向坐标的附加选项的简单装置，从而集成PSD的功能。
当提及测量范围时，测量范围可以指可以与根据本发明的检测器一起使用的亮度范围，例如光束的总功率范围，或者可以指检测器和测量的对象之间的距离。传统的检测器，例如根据上面列出的一个或多个文件，典型地在两个测量范围内都受到限制。相反，如上所述，使用商信号提供了宽范围的连续且单调减小或增大的函数，其可用于根据商信号确定纵向坐标。因此，给出了在对象和检测器之间的距离方面的非常宽范围的测量。类似地，由于商信号与光束总功率的一般独立性，至少只要没有达到光学传感器中的一个或两个的饱和度，即就光束的总功率而言，在亮度方面也可以提供非常宽范围的测量。
检测器内的光束通常可以沿检测器的光轴传播。第一和第二光学传感器可以放置在光轴上。然而，光束也可以以不同于沿光轴的方式传播。作为示例，可以产生照射光束，其沿着光轴传播或者平行于光轴传播或者与光轴成一角度，该角度不同于0°，例如1°至20°的角度。其他实施例是可行的。
总之，在本发明的上下文中，以下实施例被认为是优选的：
实施例1：一种用于确定至少一个对象的位置的检测器，该检测器包括：
-至少一个传送装置，其中传送装置响应于从对象传播到检测器的至少一个入射光束而具有至少一个焦距；
-至少两个光学传感器，其中每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中每个光学传感器被设计为响应于光束对其相应的光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号，
-至少一个评估装置，被配置用于通过评估来自传感器信号的商信号Q来确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例2：根据前述实施例的检测器，其中检测器适于独立于对象平面中的对象尺寸在至少一个测量范围中确定对象的纵向坐标z。
实施例3：根据前述实施例中任一个的检测器，其中通过调节选自下组的一个或多个参数来调节测量范围：从对象到传送装置的纵向距离z0；传送装置的焦距f；传送装置的出瞳直径Ex；从传送装置到光敏区域的纵向距离zs，从传送装置到对象的图像的距离zi；对象在对象平面中的对象尺寸Qsize。
实施例4：根据前述实施例的检测器，其中如果从对象的至少一个点发射的至少一个光束的弥散圈大于对象的图像尺寸，则检测器适于独立于对象尺寸确定对象的纵向坐标z。
实施例5：根据前述实施例的检测器，其中如果对于至少一个距离
Figure SMS_21
保持成立，则检测器适于独立于对象尺寸确定对象的纵向坐标z。
实施例6：根据前述实施例的检测器，其中评估装置被配置用于通过以下方式中的一个或多个来导出商信号Q：除(dividing)传感器信号、除传感器信号的倍数、除传感器信号的线性组合。
实施例7：根据前述实施例的检测器，其中评估装置被配置为使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系来确定纵向坐标。
实施例8：根据前述实施例中任一个的检测器，其中评估装置被配置为通过下式导出商信号Q
Figure SMS_22
其中x和y是横向坐标，A1和A2是传感器位置处的光束轮廓的区域，并且E(x，y，zo)表示在对象距离zo处给出的光束轮廓。
实施例9：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光学传感器定位在焦点外。
实施例10：根据前述实施例中任一个的检测器，其中传送装置具有光轴，其中传送装置构成坐标系，其中纵向坐标l是沿光轴的坐标，其中d是与光轴的空间偏移，其中光学传感器被布置成使得光学传感器的光敏区域在以下至少一个方面不同：它们的纵向坐标、它们的空间偏移或它们的表面区域。
实施例11：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光束可以是单色光束。
实施例12：根据前述实施例中任一个的检测器，其中每个传感器信号包括光束的至少一个光束轮廓的光束轮廓的至少一个区域的至少一个信息。
实施例13：根据前述实施例的检测器，其中，光束轮廓选自梯形光束轮廓；三角形光束轮廓；锥形光束轮廓和高斯光束轮廓的线性组合。
实施例14：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中光敏区域被布置成使得第一传感器信号包括光束轮廓的第一区域的信息，第二传感器信号包括光束轮廓的第二区域的信息，其中光束轮廓的第一区域和光束轮廓的第二区域是相邻区域或重叠区域中的一种或两种。
实施例15：根据前述实施例的检测器，其中评估装置配置成确定光束轮廓的第一区域和光束轮廓的第二区域。
实施例16：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中光束轮廓的第一区域基本上包括光束轮廓的边缘信息，并且光束轮廓的第二区域基本上包括光束轮廓的中心信息。
实施例17：根据前述实施例中任一项的检测器，其中边缘信息包括与光束轮廓的第一区域中的多个光子有关的信息，并且中心信息包括与光束轮廓的第二区域中的多个光子有关的信息。
实施例18：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中评估装置被配置为通过下列方式中的一个或多个来导出商信号Q：除边缘信息和中心信息、除边缘信息和中心信息的倍数、除边缘信息和中心信息的线性组合。
实施例19：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中从对象传播到检测器的光束以至少一个线图案照射光学传感器，其中A1对应于光学传感器上的具有线图案的全线宽的区域，其中A2是光学传感器上的线图案的中心区域。
实施例20：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中从对象传播到检测器的光束用至少一个点图案照射光学传感器，其中A1对应于光学传感器上的具有点图案的点的全半径的区域，其中A2是光学传感器上的点图案中的点的中心区域。
实施例21：根据前述实施例中任一个的检测器，其中光学传感器可以包括具有第一光敏区域的第一光学传感器和具有第二光敏区域的第二光学传感器，其中第一和第二光敏区域被布置成满足以下条件：
Figure SMS_23
其中“a”是入射垂直于光轴的且在等于传送装置的焦距的一半的距离处与光轴相交的平面的内部区域和第一光敏区域二者的光子的比率，“b”是入射该平面的内部区域和第二光敏区域二者的光子的比率，“c”是入射该平面的外部区域和第一光敏区域二者的光子的比率，“d”是入射该平面的外部区域和第二光敏区域二者的光子的比率。
实施例22：根据前述实施例的检测器，其中第一光敏区域和第二光敏区域可以布置成使得该内部区域具有具有在光轴上的几何中心点和延伸的区域，使得光子的一半在该内部区域内入射该平面并且另一半在该内部区域以外入射该平面。
实施例23：根据前述实施例的检测器，其中第一光敏区域和第二光敏区域被布置成使得该内部区域被设计为具有在光轴上的中心点和半径r的圆，该半径r被选择为使得光子的一半在该圆内入射该平面以及另一半在该圆外入射该平面。
实施例24：一种用于确定至少一个对象的位置的检测器，所述检测器具有
-至少一个第一光学传感器，具有第一光敏区域，其中第一光学传感器被配置为响应于从对象传播到检测器的光束对第一光敏区域的照射而产生至少一个第一传感器信号；
-至少一个第二光学传感器，具有第二光敏区域，其中第二光学传感器被配置为响应于该光束对第二光敏区域的照射而产生至少一个第二传感器信号，其中第一光敏区域小于第二光敏区域；以及
-至少一个评估装置，被配置用于通过评估第一和第二传感器信号来确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例25：根据前述实施例的检测器，其中评估装置被配置为通过除第一和第二传感器信号、通过除第一和第二传感器信号的倍数或通过除第一传感器信号的线性组合来导出商信号Q，其中评估装置被配置用于通过评估商信号Q来确定纵向坐标。
实施例26：根据前述实施例的检测器，其中评估装置被配置为使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系。
实施例27：根据前述实施例的检测器，其中，预定关系是经验关系、半经验关系和分析导出关系中的一种或多种。
实施例28：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个用于存储预定关系的数据存储装置。
实施例29：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个除法器，其中该除法器被配置为用于导出商信号。
实施例30：根据前述实施例的检测器，其中该除法器器完全或部分地体现为软件除法器或硬件除法器中的一者或两者。
实施例31：根据前述七个实施例中任一个的检测器，其中第一和第二光学传感器线性地(linearly)布置在检测器的同一光束路径中。
实施例32：根据前述实施例的检测器，其中第一和第二光学传感器相对于检测器的光轴同心地布置。
实施例33：根据前述八个实施例中任一个的检测器，其中第一光学传感器布置在第二光学传感器的前面并且与第二光学传感器隔开不超过第一光敏区域的表面面积的平方根的五倍。
实施例34：根据前述九个实施例中任一个的检测器，其中第一光学传感器可以布置在第二光学传感器的前面，并且与第二光学传感器间隔开不超过50mm，优选地不超过15mm。
实施例35：根据前述十个实施例中任一个的检测器，其中第二光敏区域可以为第一光敏区域的至少两倍，更优选地至少三倍，并且最优选地至少五倍。
实施例36：根据前述实施例中任一项的检测器，其中第一光敏区域具有1mm2至150mm2的表面积，更优选具有10mm2至100mm2的表面积。
实施例37：根据前述十二个实施例中任一个的检测器，特别是根据前述实施例，其中第二光敏区域具有160mm2至1000mm2，更优选具有200mm2至600mm2的表面积。
实施例38：根据前述十三个实施例中任一个的检测器，其中第一和第二光学传感器每个至少在测量范围内具有线性信号特性，使得相应的第一和第二传感器信号依赖于各个光学传感器的总照射功率并且独立于照射的光斑的直径。
实施例39：根据前述十四个实施例中任一个的检测器，其中第一和第二光学传感器每个是半导体传感器，优选无机半导体传感器，更优选光电二极管，最优选硅光电二极管。
实施例40：根据前述十五个实施例中任一个的检测器，其中第一和第二光学传感器每个是均匀传感器，每个均匀传感器具有单个光敏区域。
实施例41：根据前述十六个实施例中任一个的检测器，其中检测器还包括用于照射对象的照射源。
实施例42：根据前述实施例的检测器，其中该照射源配置用于产生用于照射对象的照射光束，其中检测器配置成使得照射光束沿着检测器的光轴从所述检测器朝向所述对象传播。
实施例43：根据前述实施例的检测器，其中检测器包括用于将照射光束偏转到光轴上的至少一个反射元件，优选至少一个棱镜。
实施例44：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中照射源适于产生用于照射对象的至少一个照射图案，其中该照射图案包括选自以下组的至少一种图案：至少一个点图案，特别是伪随机点图案或随机点图案；至少一个Sobol图案；至少一个准周期图案；包括至少一个预先知道的特征的至少一个图案；至少一个规则图案；至少一个三角形图案；至少一个六边形图案，特别是旋转的六边形图案和/或移位的六边形图案；至少一个矩形图案，包括凸出的均匀铺块(tiling)的至少一个图案；至少一个流苏图案；包括至少一条线的至少一个线图案；包括至少两条线，例如平行线或交叉线，的至少一个线图案。
实施例45：根据前述实施例的检测器，其中光学传感器适于确定至少一个反射图案，其中评估装置适于选择反射图案的至少一个特征并通过评估商信号Q确定反射图案的选择的特征的纵向坐标z。
实施例46：根据前述二十一个实施例中任一项的检测器，其中检测器还包括至少一个传送装置，该传送装置适于将光束引导到光学传感器上。
实施例47：根据前述实施例的检测器，其中传送装置包括以下中的一个或多个：至少一个透镜，例如选自由至少一个聚焦可调透镜、至少一个非球面透镜、至少一个球面透镜、至少一个菲涅耳透镜组成的组中的至少一个透镜；至少一个衍射光学元件；至少一个凹面镜；至少一个光束偏转元件，优选至少一个反射镜；至少一个分束元件，优选分束立方体或分束镜中的至少一个；至少一个多透镜系统。
实施例48：根据前述二十三个实施例中任一项的检测器，其中第一光敏区域在光束的传播方向上与第二光敏区域重叠。
实施例49：一种用于确定至少一个对象的位置的检测器，该检测器具有
-至少一个具有光学传感器矩阵的传感器元件，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光学传感器配置成响应于从对象传播到检测器的至少一个光束对光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号；
-至少一个评估装置，被配置为通过下列步骤评估传感器信号：
a)确定具有最高传感器信号的至少一个光学传感器并形成至少一个中心信号；
b)评估矩阵的光学传感器的传感器信号并形成至少一个和信号；
c)通过组合中心信号和和信号确定至少一个组合信号；以及
d)通过评估组合信号确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例50：根据前述实施例的检测器，其中中心信号选自：最高传感器信号；在距最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的一组光学传感器和预定组的相邻光学传感器的传感器信号的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的一组光学传感器和预定组的相邻光学传感器的传感器信号的和；在距最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的和；高于预定阈值的一组传感器信号的平均值；高于预定阈值的一组传感器信号的和；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的一组光学传感器和预定组的相邻光学传感器的传感器信号的积分；在距最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的积分；高于预定阈值的一组传感器信号的积分。
实施例51：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中检测器，特别是评估装置，被配置用于变换光学传感器的传感器信号，从而产生次级光学传感器信号，其中评估装置被配置用于通过使用次级光学传感器信号执行步骤a)-d)。
实施例52：根据前述实施例的检测器，其中传感器信号的变换包括从由以下各项组成的组中选择的至少一个变换：滤波；选择至少一个感兴趣的区域；形成由传感器信号产生的图像之间的差异图像和至少一个偏移；通过反转由传感器信号产生的图像来反转传感器信号；形成由不同时间处的传感器信号产生的图像之间的差异图像；背景校正；分解为颜色通道；分解成色调、饱和、以及亮度通道，频率分解；奇异值分解；应用Canny边缘检测器；应用高斯滤波器的拉普拉斯算子；应用高斯滤波器的差；应用Sobel算子；应用拉普拉斯算子；应用Scharr算子；应用Prewitt算子；应用Roberts算子；应用Kirsch运算符；应用高通滤波器；应用低通滤波器；应用傅里叶变换；应用Radon变换；应用Hough变换；应用小波变换；阈值化(thresholding)；创建二进制图像。
实施例53：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个中心检测器，用于检测至少一个最高传感器信号和/或用于形成中心信号。
实施例54：根据前述实施例的检测器，其中中心检测器完全或部分地集成到传感器元件中。
实施例55：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中中心检测器完全或部分地体现为软件或硬件中的一者或两者中。
实施例56：根据前述七个实施例中任一个的检测器，其中和信号选自：矩阵的所有传感器信号的平均值；矩阵的所有传感器信号的和；矩阵的所有传感器信号的积分；除了来自那些对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号之外，矩阵的所有传感器信号的平均值；除了来自那些对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号之外，矩阵的所有传感器信号的和；除了来自那些对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号之外，矩阵的所有传感器信号的积分；在距离具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的传感器信号之和；在距离具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的传感器信号的积分；高于位于距具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的特定阈值的传感器信号的和；高于位于距具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的特定阈值的传感器信号的积分。
实施例57：根据前述实施例的检测器，其中评估装置包括至少一个用于形成和信号的求和装置。
实施例58：根据前述实施例的检测器，其中求和装置完全或部分地集成到传感器元件中。
实施例59：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中所述求和装置完全或部分地体现为软件或硬件中的一者或两者中。
实施例60：根据前述实施例中任一项的检测器，其中组合信号是商信号Q，其由以下方式中的一者或多者得出：形成中心信号与和信号的商，反之亦然；形成中心信号的倍数与和信号的倍数的商，反之亦然；形成中心信号的线性组合与和信号的线性组合的商，反之亦然；形成中心信号和和信号的第一线性组合与中心信号和和信号的第二线性组合的商。
实施方式61：根据前述实施方式的检测器，其中，评估装置被配置为使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系来确定纵向坐标。
实施例62：根据前述实施例的检测器，其中预定关系是经验关系、半经验关系和分析导出关系中的一个或多个。
实施例63：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个用于存储预定关系的数据存储装置。
实施例64：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个除法器，其中除法器被配置为用于导出商信号。
实施例65：根据前述实施例的检测器，其中除法器完全或部分地体现为软件除法器或硬件除法器中的一者或两者。
实施例66：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中除法器完全或部分地集成到传感器元件中。
实施例67：根据前述十八个实施例中任一项的检测器，其中光学传感器是光电检测器，优选无机光电检测器，更优选无机半导体光电检测器，最优选硅光电检测器。
实施例68：根据前述十九个实施例中任一个的检测器，其中光学传感器在红外光谱范围内是敏感的。
实施例69：根据前述二十二个实施例中任一个的检测器，其中所述矩阵包括CCD检测器(优选CCD检测器芯片)或CMOS检测器(优选CMOS检测器芯片)中的一者或两者。
实施例70：根据前述二十一个实施例中任一个的检测器，其中矩阵是矩形矩阵，其具有至少一行，优选多行和多列。
实施例71：根据前述实施例的检测器，其中行和列基本上垂直取向。
实施例72：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中所述矩阵具有至少10行，优选至少50行，更优选至少100行。
实施例73：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中所述矩阵具有至少10列，优选至少50列，更优选至少100列。
实施例74：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中行数和列数的比率接近1，优选大于1:3，更优选大于1:2。
实施例75：根据前述二十六个实施例中任一个的检测器，其中所述矩阵包含至少50个光学传感器，优选至少100个光学传感器，更优选至少500个光学传感器。
实施例76：根据前述二十七个实施例中任一个的检测器，其中传感器元件基本上垂直于检测器的光轴定向。
实施方式77：根据前述二十八个实施例中任一个的检测器，其中，每个光学传感器至少在测量范围内具有线性信号特性，使得各个传感器信号依赖于相应的光学传感器的照射总功率。
实施例78：根据前述第二十九个实施例中任一个的检测器，其中检测器还包括用于照射对象的照射源。
实施例79：根据前述实施例的检测器，其中该照射源被配置为用于产生用于照射对象的照射光束，其中检测器被配置成使得照射光束沿着检测器的光轴从检测器朝向所述对象传播。
实施例80：根据前述实施例的检测器，其中检测器包括至少一个反射元件，优选至少一个棱镜，用于将照射光束偏转到光轴上。
实施例81：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中所述照射源适于产生至少一个用于照射所述对象的照射图案，其中该照射图案包括选自以下组的至少一种图案：至少一个点图案，特别是伪随机点图案或随机点图案；至少一个Sobol图案；至少一个准周期图案；包括至少一个预先知道的特征的至少一个图案；至少一个规则图案；至少一个三角形图案；至少一个六边形图案，特别是旋转的六边形图案和/或移位的六边形图案；至少一个矩形图案，包括凸出的均匀铺块的至少一个图案；至少一个流苏图案；包括至少一条线的至少一个线图案；包括至少两条线，例如平行线或交叉线，的至少一个线图案。
实施例82：根据前述实施例的检测器，其中光学传感器适于确定至少一个反射图案，其中评估装置适于选择反射图案的至少一个特征并通过评估商信号Q确定反射图案的选择的特征的纵向坐标z。
实施例83：根据前述三十四个实施例中任一个的检测器，其中检测器还包括至少一个传送装置，该传送装置适于将光束引导到光学传感器上。
实施例84：根据前述实施例的检测器，其中传送装置包括以下中的一个或多个：至少一个透镜，例如选自由至少一个聚焦可调透镜、至少一个非球面透镜、至少一个球面透镜、至少一个菲涅耳透镜组成的组中的至少一个透镜；至少一个衍射光学元件；至少一个凹面镜；至少一个光束偏转元件，优选至少一个反射镜；至少一个分束元件，最好是分束立方体或分束镜中的至少一个；至少一个多透镜系统。
实施例85：根据前述三十六个实施例中任一个的检测器，其中评估装置还被配置为通过评估具有最高传感器信号的至少一个光学传感器的横向位置来确定对象的至少一个横向坐标。
实施方式86：根据前述三十八个实施方式中的任一个的检测器，其中，评估装置被配置用于区分具有不同调制的不同光束。
实施例87：一种用于确定至少一个对象的位置的检测器，所述检测器具有
-至少两个光学传感器，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光敏区域具有几何中心，其中光学传感器的几何中心通过不同的空间偏移与检测器的光轴间隔开，其中每个光学传感器被配置为响应于通过从对象传播到检测器的光束对其相应的光敏区域的照射而产生传感器信号；以及
-至少一个评估装置，被配置用于通过组合至少两个传感器信号来确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例88：根据前述实施例的检测器，其中光学传感器位于同一平面中。
实施例89：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中光学传感器是分段二极管的部分二极管，其中分段二极管的中心偏离检测器的光轴。
实施例90：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中光学传感器是传感器阵列的一部分，例如包括2-4个光学传感器的阵列，例如象限光电二极管。
实施例91：根据前述实施例的检测器，其中传感器阵列的几何中心偏离光轴。
实施例92：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中传感器阵列相对于光轴可移动，优选地自动移动。
实施例93：根据前述实施例的检测器，其中，评估装置被配置用于首先通过使用传感器信号确定由光束在传感器阵列上产生的光斑的至少一个横向位置，以及然后相对于光轴移动传感器阵列直到光斑偏离中心。
实施例94：根据前述七个实施例中任一个的检测器，其中光学传感器是象限二极管的部分二极管，其中象限二极管的几何中心与检测器的光轴偏心。
实施例95：根据前述八个实施例中任一个的检测器，其中光学传感器的光敏区域相等。
实施例96：根据前述九个实施例中任一个的检测器，其中检测器包括至少一个透镜，其中检测器的光轴是透镜的对称轴。
实施例97：根据前述十个实施例中任一个的检测器，其中评估装置被配置为用于通过下列方式中的一种或多种来导出商信号Q：除传感器信号、除传感器信号的倍数或除传感器的线性组合，并且其中评估装置还被配置用于通过评估商信号Q来确定纵向坐标。
实施例98：根据前述实施例的检测器，其中评估装置配置用于使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系。
实施例99：根据前述实施例的检测器，其中，预定关系是经验关系、半经验关系和分析导出关系中的一者或多者。
实施例100：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个用于存储预定关系的数据存储装置。
实施例101：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个除法器，其中除法器配置用于导出商信号。
实施例102：根据前述实施例的检测器，其中除法器完全或部分地体现为软件除法器或硬件除法器中的一者或两者。
实施例103：根据前述十六个实施例中任一个的检测器，其中光学传感器布置在检测器的同一个光束路径中。
实施例104：根据前述十七个实施例中任一个的检测器，其中每个光学传感器是半导体传感器，优选无机半导体传感器，更优选光电二极管，最优选硅光电二极管。
实施例105：根据前述十八个实施例中任一个的检测器，其中每个光学传感器是均匀传感器，每个均匀传感器具有单个光敏区域。
实施例106：根据前述十九个实施例中任一个的检测器，其中每个光学传感器至少在测量范围内具有线性信号特性，使得传感器信号依赖于各光学传感器的照射总功率并且独立于照射的光斑的直径。
实施例107：根据前述二十二个实施例中任一个的检测器，其中检测器还包括用于照射对象的照射源，例如包括至少一个激光器的照射源，例如提供至少一个照射光的照射源位于光轴上或不在光轴上。
实施例108：根据前述实施例的检测器，其中所述照射源被配置为用于产生用于照射对象的照射光束，其中所述检测器被配置成使得照射光束沿着检测器的光轴从检测器朝向对象传播。
实施例109：根据前述实施例的检测器，其中检测器包括至少一个反射元件，优选至少一个棱镜，用于将照射光束偏转到光轴上。
实施例110：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中照射源适于产生用于照射对象的至少一个照射图案，其中该照射图案包括选自以下组的至少一种图案：至少一个点图案，特别是伪随机点图案或随机点图案；至少一个Sobol图案；至少一个准周期图案；包括至少一个预先知道的特征的至少一个图案；至少一个规则图案；至少一个三角形图案；至少一个六边形图案，特别是旋转的六边形图案和/或移位的六边形图案；至少一个矩形图案，包括凸出的均匀铺块的至少一个图案；至少一个流苏图案；包括至少一条线的至少一个线图案；包括至少两条线，例如平行线或交叉线，的至少一个线图案。
实施例111：根据前述实施例的检测器，其中光学传感器适于确定至少一个反射图案，其中评估装置适于选择反射图案的至少一个特征并通过评估商信号Q确定反射图案的选择的特征的纵向坐标z。
实施例112：根据前述二十五个实施例中任一个的检测器，其中检测器还包括至少一个传送装置，传送装置适于将光束引导到光学传感器上。
实施例113：根据前述实施例的检测器，传送装置包括以下中的一个或多个：至少一个透镜，例如选自由至少一个聚焦可调透镜、至少一个非球面透镜、至少一个球面透镜、至少一个菲涅耳透镜组成的组中的至少一个透镜；至少一个衍射光学元件；至少一个凹面镜；至少一个光束偏转元件，优选至少一个反射镜；至少一个衍射光学元件；至少一个菲涅耳透镜；至少一个分束元件，优选是分束立方体或分束镜中的至少一个；至少一个多透镜系统。
实施例114：一种用于确定至少一个对象的位置的检测器，所述检测器具有
-至少一个具有第一光敏区域的第一光学传感器，其中第一光学传感器被配置为响应于通过从对象传播到检测器的光束对第一光敏区域的照射而产生至少一个第一传感器信号；
-至少一个第二光学传感器，具有：
形成第二光敏区域的至少一个荧光波导片，其中荧光波导片朝向对象取向，使得从对象朝向检测器传播的至少一个光束在第二光敏感区域中产生至少一个光斑，其中荧光波导片含有至少一种荧光材料，其中荧光材料适于响应于光束照射产生荧光；以及
位于荧光波导片的至少一个边缘处的至少一个光敏元件，能够检测由荧光波导片从光斑向光敏元件引导的荧光，并且能够响应于光束对第二光敏区域的照射产生至少一个第二传感器信号，其中第一光敏区域小于第二光敏区域；以及
-至少一个评估装置，被配置用于通过评估第一和第二传感器信号来确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例115：根据前述实施例的检测器，其中所述至少一个光敏元件位于以下至少一个中：荧光波导片的拐角；荧光波导片的直边缘部分，例如直边部分。
实施例116：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中至少一个光敏元件通过至少一个光学耦合元件光学耦合到荧光波导片，该光学耦合元件被配置用于至少部分地将荧光波导片导引的荧光耦合出荧光波导片波导片。
实施例117：根据前述实施例的检测器，其中光学耦合元件被配置用于将耦合出荧光波导片的荧光至少部分地耦合到光敏元件中。
实施例118：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中光学耦合元件选自：将光敏元件附接到荧光波导片的透明粘合剂的一部分；荧光波导片内的蚀刻部分；荧光波导片中的划痕；棱镜。
实施例119：根据前述五个实施例中任一个的检测器，其中至少一个第一光学传感器和至少一个第二光学传感器的至少一个光敏元件具有基本相同的电容。
实施例120：根据前述六个实施例中任一个的检测器，其中评估装置被配置用于通过除第一和第二传感器信号、通过除第一和第二传感器信号的倍数或通过除第一和第二传感器信号的线性组合来导出商信号Q，其中评估装置被配置用于通过评估商信号Q来确定纵向坐标。
实施例121：根据前述实施例的检测器，其中评估装置配置用于使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系。
实施例122：根据前述实施例的检测器，其中预定关系是经验关系、半经验关系和分析导出的关系中的一者或多者。
实施例123：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个用于存储预定关系的数据存储装置。
实施例124：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个除法器，其中除法器被配置为用于导出商信号。
实施例125：根据前述实施例的检测器，其中除法器完全或部分地体现为软件除法器或硬件除法器中的一者或两者。
实施例126：根据前述十二个实施例中任一个的检测器，其中第一光学传感器位于第二光学传感器的前面，优选地使得光束以给定的顺序照射第一光学传感器以及然后第二光学传感器。
实施例127：根据前述十三个实施例中任一项的检测器，其中第二光学传感器包括位于荧光波导片的至少两个边缘处的至少两个，优选至少三个，最优选至少四个光敏元件，能够检测通过荧光导波片从光斑导向光敏元件的荧光，并且能够每个产生至少一个传感器信号。
实施例128：根据前述实施例的检测器，其中至少两个光敏元件位于以下中的一个或多个中：荧光波导片的至少两个直边缘，例如直边部分、荧光波导片的至少两个拐角、荧光波导片的至少一个拐角和荧光波导片的至少一个直边缘
实施例129：根据前述实施例的检测器，其中评估装置包括至少一个求和装置，其被配置用于对至少两个光敏元件的传感器信号求和，从而形成和信号S。
实施例130：根据前述实施例的检测器，其中通过使用公式S＝∑icisi导出和信号，si表示第二传感器信号，其中i＝1...N，其中N是表示光敏元件的数量的正整数或更小的正整数，并且ci是相应的校准系数。
实施方式131：根据前述两个实施方式中任一个的检测器，其中，评估装置被配置为通过使用第一传感器信号、第二传感器信号和信号S和纵向坐标z之间的至少一个预定关系来确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例132：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中评估装置还配置成通过评估光敏元件的传感器信号确定对象的至少一个横向坐标x、y。
实施例133：根据前述实施例的检测器，其中评估装置包括至少一个减法装置，其被配置为形成在由至少两个光敏元件产生的第二传感器信号之间的至少一个差信号D。
实施例134：根据前述实施例的检测器，其中第二传感器信号包括至少一个第二传感器信号s21和至少一个第二传感器信号s22，其中至少一个差信号D与a·s21-b·s22成比例，其中a、b是实数系数，优选a＝1且b＝1。
实施例135：根据前述实施例的检测器，其中根据公式D＝(a·s21-b·s22)/(a·s21+b·s22)导出至少一个差信号D。
实施例136：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中减法装置被配置成形成至少一个第一差信号Dx，从该第一差信号Dx导出对象的至少一个第一横向坐标x，其中减法装置还被配置为形成至少一个第二差信号Dy，从该第二差信号Dy导出对象的至少一个第二横向坐标y。
实施例137：根据前述实施例的检测器，其中第一差信号Dx可以从位于波导片的沿第一维度的相对边缘(例如，相对边沿部分和/或拐角)处的至少两个光敏元件的至少两个第二传感器信号sx1、sx2生成，以及其中第二差信号Dy可以由位于波导片的沿第二维度的相对边缘(例如，相对边沿部分和/或拐角)处的至少两个光敏元件的至少两个第二传感器信号sy1、sy2产生。
实施例138：根据前述实施例的检测器，其中根据公式Dx＝(a·sx1-b·sx2)/(a·sx1+b·sx2)导出至少一个第一差信号Dx，并且其中根据公式Dy＝(c·sy1-d·sy2)/(c·sy1+d·sy2)导出至少一个第二差信号Dy，其中a、b、c、d为实数系数，优选是a＝1，b＝1，c＝1且d＝1。
实施例139：根据前述十一个实施例中任一个的检测器，其中该光敏元件包括位于荧光波导片的相对边缘(例如，相对边沿部分和/或拐角)处的至少两个光敏元件。
实施例140：根据前述12个实施例中任一个的检测器，其中该光敏元件包括位于沿坐标系的第一维度的荧光波导片的相对边缘(例如，相对边沿部分和/或拐角)处的至少一个第一对光敏元件，其中该光敏元件还可以包括位于沿坐标系的第二维度的荧光波导片的相对边缘(例如，相对边沿部分和/或拐角)处的至少一个第二对光敏元件。
实施例141：根据前述27个实施例中任一个的检测器，其中第二敏感区域是均质敏感区域。
实施例142：根据前述28个实施例中任一个的检测器，其中第二光敏区具有至少5mm2，优选至少10mm2，更优选至少100mm2，更优选至少400mm2的表面面积。
实施例143：根据前述实施例29中任一项的检测器，其中荧光波导片包括至少一个平面片。
实施例144：根据前述实施例30中任一项的检测器，其中荧光波导片的厚度为10μm至3mm，优选为100μm至1mm的厚度，例如50μm至2mm的厚度。
实施例145：根据前述31个实施例中任一项的检测器，其中荧光波导片是柔性的或可变形的。
实施例146：根据前述32个实施例中任一项的检测器，其中荧光波导片包含至少一种基体材料，其中至少一种荧光材料是混合到基体材料中、分散到基体材料中、化学键合到基体材料或溶解在基体材料中的一种或多种。
实施例147：根据前述实施例的检测器，其中基体材料包含至少一种塑料材料。
实施例148：根据前述实施例的检测器，其中塑料材料包含至少一种聚合物材料。
实施例149：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中塑料材料包括至少一种选自聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯的材料。
实施例150：根据前述36个实施例中任一项的检测器，其中荧光材料包含至少一种荧光染料。
实施例151：根据前述实施例的检测器，其中荧光染料包含至少一种有机荧光染料。
实施例152：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中荧光染料选自：呫吨衍生物，优选荧光素、若丹明、俄勒冈绿、曙红、德克萨斯红或其任何成分的衍生物中的一种或多种；花青衍生物，优选花青、吲哚碳菁、氧杂羰花青、硫杂羰花青、部花青或其任何成分的衍生物中的一种或多种；方酸衍生物或环取代的方酸，优选瑟它(Seta)、SeTau和方染料(Square dyes)或其任何组分的衍生物中的一种或多种；萘衍生物，优选丹酰或其prodan衍生物中的一种或多种；香豆素衍生物；噁二唑衍生物，优选吡啶噁唑、硝基苯并噁二唑、苯并噁二唑或其任何成分的衍生物中的一种或多种；蒽衍生物，优选蒽醌、DRAQ5、DRAQ7、CyTRAK橙中的一种或多种，或其任何成分的衍生物；芘衍生物，优选级联蓝色(cascade blue)；噁嗪衍生物，优选尼罗红、尼罗蓝、甲苯基紫、噁嗪170或其任何成分的衍生物中的一种或多种；吖啶衍生物，优选原黄素、吖啶橙、吖啶黄或其任何成分的衍生物中的一种或多种；芳基次甲基(arylmethine)衍生物，优选金胺、结晶紫、孔雀石绿或其任何成分的衍生物中的一种或多种；四吡咯衍生物，优选卟吩、酞菁、胆红素中的一种或多种；rylene染料或其任何衍生物，如苝染料；萘酰亚胺或苝酰亚胺；naphthoilene苯并咪唑染料，如WO2012/168395A1中公开的；或所列物质的任何成分的衍生物。
实施例153：根据前述39个实施例中任一项的检测器，其中至少一个光敏元件包括沿着荧光波导片的边缘的至少一个段延伸的至少一个伸长光敏元件。
实施例154：根据前述40个实施例中任一项的检测器，其中荧光波导片是矩形荧光波导片，优选方形荧光波导片，其中光敏元件位于荧光波导片的四个边缘的每一个处，例如，四个边沿部分和/或拐角中的每一个处。
实施例155：根据前述41个实施例中任一项的检测器，其中检测器还包括至少一个光学滤波器元件，优选至少一个光学短路滤波器。
实施例156：根据前述42个实施例中任一项的检测器，其中第一和第二光学传感器线性被设置在检测器的同一光束路径中。
实施例157：根据前述实施例的检测器，其中第一和第二光学传感器相对于检测器的光轴同心地布置。
实施例158：根据前述44个实施例中任一项的检测器，其中第一光学传感器布置在第二光学传感器的前面并且与第二光学传感器间隔开不超过第一个光敏区域的表面面积的平方根的五倍。
实施例159：根据前述45个实施例中任一项的检测器，其中第一光学传感器布置在第二光学传感器的前面并且与第二光学传感器间隔开不超过50mm，优选不超过15mm。
实施例160：根据前述46个实施例中任一项的检测器，第二光敏区域可以为第一光敏区域的至少两倍，更优选至少三倍，并且最优选至少五倍。
实施例161：根据前述47个实施例中任一个的检测器，其中第一光敏区域具有1mm2至150mm2，更优选10mm2至100mm2的表面积。
实施例162：根据前述48个实施例中任一项的检测器，特别是根据前述实施例，其中第二光敏区域可以具有160mm2至1000mm2，更优选具有200mm2至600mm2的表面积。
实施例163：根据前述49个实施例中任一项的检测器，其中第一和第二光学传感器每个至少在测量范围内具有线性信号特征，使得各自的第一和第二传感器信号依赖于各自的光学传感器的总照射功率并且独立于照射的光斑的直径。
实施例164：根据前述实施例中任一项的检测器，其中第一光学传感器是半导体传感器，优选是无机半导体传感器，更优选是光电二极管，最优选是硅光电二极管。
实施例165：根据前述51个实施例中任一项的检测器，其中第一光学传感器是具有单个光敏区域的均匀传感器。
实施例166：根据前述52个实施例中任一项的检测器，其中检测器还包括用于照射对象的照射源。
实施例167：根据前述实施例的检测器，其中照射源被配置用于产生用于照射所述对象的照射光束，其中检测器被配置成使得照射光束沿着检测器的光轴从检测器朝向对象传播。
实施例168：根据前述实施例的检测器，其中检测器包括至少一个反射元件，优选至少一个棱镜，用于将照射光束偏转到光轴上。
实施例169：根据前述55个实施例中任一项的检测器，其中检测器还包括至少一个传送装置，传送装置适于将光束引导到光学传感器上。
实施例170：根据前述实施例的检测器，其中传送装置包括以下中的一个或多个：至少一个透镜，例如选自由至少一个聚焦可调透镜、至少一个球面透镜、至少一个非球面透镜、至少一个菲涅耳透镜组成的组中的至少一个透镜；至少一个衍射光学元件；至少一个光束偏转元件，优选至少一个反射镜；至少一个分束元件，优选分束立方体或分束镜中的至少一个；至少一个多透镜系统。
实施例171：根据前述57个实施例中任一项的检测器，其中第一光敏区域在光束的传播方向上与第二光敏区域重叠。
实施例172：一种用于确定至少一个对象的位置的检测器，该检测器包括：
-至少一个角度依赖光学元件，适于产生至少一个透射光束，该透射光束具有至少一个光束轮廓，该光束轮廓依赖于从对象朝向检测器传播并照射角度依赖光学元件的入射光束的入射角；
-至少两个光学传感器，其中每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中每个光学传感器被设计成响应于由角度依赖光学元件产生的光束对其相应光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号；
-至少一个评估装置，被配置用于通过评估来自传感器信号的商信号Q来确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例173：根据前述实施例的检测器，其中角度依赖光学元件包括选自由以下元件组成的组的至少一个光学元件：至少一个光纤，特别是至少一个多分叉光纤，特别是至少一个双分叉光纤；至少一个衍射光学元件；至少一个角度依赖反射元件、至少一个衍射光栅元件，特别是闪耀光栅元件；至少一个孔径光阑；至少一个透镜阵列，特别是至少一个微透镜阵列；至少一个光学滤波器；至少一个偏振滤波器；至少一个带通滤波器；至少一个液晶滤波器，特别是液晶可调谐滤波器；至少一个短通滤波器；至少一个长通滤波器；至少一个陷波滤波器；至少一个干涉滤波器；至少一个透射光栅；至少一个非线性光学元件，特别是一个双折射光学元件。
实施例174：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中检测器包括至少一个传送装置，其中传送装置响应于从对象传播到检测器的至少一个入射光束具有至少一个焦距。。
实施例175：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中检测器还包括用于照射对象的照射源。
实施例176：根据前述实施例的检测器，其中照射源适于通过角度依赖光学元件照射对象。
实施方式177：根据前述两个实施方式中任一个的检测器，其中，照射源和角度依赖光学元件沿着从对象行进到检测器的光束的传播方向被设置在传送装置之后。
实施例178：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中在照射源和光学传感器之间垂直于检测器的光轴的距离小。
实施例179：根据前述实施例的检测器，其中在照射源和光学传感器之间垂直于检测器的光轴的距离小于0.1m，优选小于0.05m，更优选小于0.025μm。
实施例180：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中角度依赖光学元件是光纤，其中照射源被引导通过光纤，其中照射源适于产生至少一个照射光束，其中照射光束在小于传送装置的半径的基线内离开传送装置之后的光纤，其中引导照射光束的光纤可以附接到传送装置，以减少具有较大的折射率差异的界面处的反射。
实施例181：根据前述实施例的检测器，其中光纤通过聚合物、胶水或其他附接方式中的一种或多种附接到传送装置。
实施例182：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中在照射源和光学传感器之间的垂直于检测器的光轴的距离小于传送装置的半径。
实施例183：根据前述十一个实施例中任一个的检测器，其中评估装置被配置用于通过除传感器信号、除传感器信号的倍数、除传感器的线性组合信号中的一种或多种来导出商信号Q。
实施例184：根据前述实施例的检测器，其中评估装置被配置为使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系来确定纵向坐标。
实施例185：根据前述十三个实施例中任一个的检测器，其中评估装置被配置为通过以下方式导出商信号Q
Figure SMS_24
其中x和y是横向坐标，A1和A2是光学传感器的传感器位置处的光束轮廓的区域，并且E(x，y，z0)表示在对象距离zo处给出的光束轮廓。
实施例186：根据前述十四个实施例中任一个的检测器，其中评估装置包括至少一个除法器，其中除法器配置用于导出商信号。
实施例187：根据前述十五个实施例中任一个的检测器，其中光学传感器定位在焦点外。
实施例188：根据前述十六个实施例中任一个的检测器，其中每个传感器信号包括由角度依赖性光学元件产生的光束的光束轮廓的光束轮廓的至少一个区域的至少一个个信息。
实施例189：根据前述实施例的检测器，其中，光束轮廓选自梯形光束轮廓；三角形光束轮廓；锥形光束轮廓和高斯光束轮廓的线性组合。
实施方式190：根据前述两个实施方式中任一个的检测器，其中光敏区域被布置成使得第一传感器信号包括光束轮廓的第一区域的信息以及第二传感器信号包括光束轮廓的第二区域的信息，其中光束轮廓的第一区域和光束轮廓的第二区域是相邻区域或重叠区域中的一种或两种。
实施例191：根据前述实施例的检测器，其中评估装置被配置为确定光束轮廓的第一区域和光束轮廓的第二区域。
实施例192：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中，光束轮廓的第一区域基本上包括光束轮廓的边缘信息，并且光束轮廓的第二区域基本上包括光束轮廓的中心信息。
实施例193：根据前述二十二实施例中任一个的检测器，其中边缘信息包括与光束轮廓的第一区域中的多个光子有关的信息，并且中心信息包括与光束轮廓的第二区域中的多个光子有关的信息。
实施例194：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中从对象传播到检测器的光束以至少一个线图案照射光学传感器，其中A1对应于光学传感器上的具有线图案的全线宽的区域，其中A2是光学传感器上的线图案的中心区域。
实施例195：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中从对象传播到检测器的光束用至少一个点图案照射光学传感器，其中A1对应于光学传感器上的具有点图案的点的全半径的区域，其中A2是光学传感器上的点图案中的点的中心区域。
实施例196：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中评估装置被配置为通过除边缘信息和中心信息、除边缘信息和中心信息的倍数以及除边缘信息和中心信息的线性组合中的一个或多个来导出商信号Q。
实施例197：根据前述23个实施例中任一个的检测器，其中检测器具有至少一个具有光学传感器矩阵的传感器元件，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光学传感器配置为响应于由角度依赖光学元件产生的光束对光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号。
实施例198：根据前述实施例的检测器，其中评估装置被配置为通过下列步骤评估传感器信号：
a)确定具有最高传感器信号的至少一个光学传感器并形成至少一个中心信号；
b)评估矩阵的光学传感器的传感器信号并形成至少一个和信号；
c)通过组合中心信号和和信号确定至少一个组合信号；以及
d)通过评估组合信号确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例199：根据前述实施例的检测器，其中中心信号选自：最高传感器信号；在距最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的一组光学传感器和预定组的邻近光学传感器的传感器信号的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的一组光学传感器和预定组的邻近光学传感器的传感器信号的和；在距最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的和；高于预定阈值的一组传感器信号的平均值；高于预定阈值的一组传感器信号的和；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器的一组光学传感器和预定组的邻近光学传感器的传感器信号的积分；在距最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的积分；高于预定阈值的一组传感器信号的积分。
实施例200：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中和信号选自：矩阵的所有传感器信号的平均值；矩阵的所有传感器信号的和；矩阵的所有传感器信号的积分；除了来自那些对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号之外，矩阵的所有传感器信号的平均值；除了来自那些对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号之外，矩阵的所有传感器信号的和；除了来自那些对中心信号有贡献的光学传感器的传感器信号之外，矩阵的所有传感器信号的积分；在距离具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的传感器信号的和；在距具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的传感器信号的积分；高于位于距具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的特定阈值的传感器信号的和；高于位于距具有最高传感器信号的光学传感器的预定范围内的光学传感器的特定阈值的传感器信号的积分。
实施例201：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中组合信号是商信号Q，其由以下方式中的一种或多种得出：形成中心信号与和信号的商，反之亦然；形成中心信号的倍数与和信号的倍数的商，反之亦然；形成中心信号的线性组合与和信号的线性组合的商，反之亦然；形成中心信号和和信号的第一线性组合与中心信号和和信号的第二线性组合的商。
实施例202：根据前述27个实施例中任一项的检测器，其中每个光敏区域具有几何中心，其中光学传感器的几何中心通过不同的空间偏移与检测器的光轴间隔开，其中每个光学传感器被配置成响应于由其角度依赖光学元件产生的光束对其各自的光敏区域的照射而产生传感器信号。
实施例204：根据前述实施例的检测器，其中光学传感器是传感器阵列的一部分，其中传感器阵列的几何中心偏离光轴。
实施例205：根据前述实施例的检测器，其中传感器阵列相对于光轴可移动。
实施例206：根据前述实施例的检测器，其中，评估装置被配置用于首先通过使用传感器信号确定由光束在传感器阵列上产生的光斑的横向位置，以及然后，相对于光轴移动传感器阵列直到光斑偏心。
实施例207：根据前述四个实施例中任一个的检测器，其中光学传感器是双单元或象限二极管的部分二极管，其中象限二极管的几何中心偏离检测器的光轴。
实施例208：一种用于确定至少一个对象的位置的检测器系统，该检测器系统包括至少一个根据前述任一实施例的检测器，该检测器系统还包括适于朝向检测器引导至少一个光束的至少一个信标装置，其中信标设备是可附着到对象、可被对象保持以及可集成到对象中的至少一种。
实施例209：一种用于在用户和机器之间交换至少一项信息的人机接口，其中人机接口包括至少一个根据前述实施例的检测器系统，其中所述至少一个信标装置适用于直接或间接连接到用户和由用户保持中的至少一种，其中人机接口被设计成通过检测器系统确定用户的至少一个位置，其中人机接口被设计为向该位置分配至少一项信息。
实施例210：一种用于执行至少一种娱乐功能的娱乐装置，其中该娱乐装置包括根据前述实施例的至少一个人机接口，其中该娱乐装置被设计为使得玩家能够借助于人机接口输入至少一项信息，其中该娱乐装置被设计成根据该信息改变娱乐功能。
实施例211：一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涉及检测器系统的前述任一实施例的检测器系统，该跟踪系统还包括至少一个跟踪控制器，其中该跟踪控制器适于跟踪在特定时间点的对象的一系列位置。
实施例212：一种用于确定景物的深度轮廓的扫描系统，该扫描系统包括至少一个根据涉及检测器的前述任一实施例的检测器，该扫描系统还包括适于用至少有一个光束扫描景物的至少一个照射源。
实施例213：一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涉及检测器的前述任一个实施例的检测器。
实施例214：一种用于电子设备的惯性测量单元，其中所述惯性测量单元适于接收由根据设计检测器的前述实施例中的任一个的至少一个检测器确定的数据，其中该惯性测量单元还适于接收由选自下组的至少一个另外的传感器确定的数据：车轮速度传感器、转弯率传感器、倾斜传感器、取向传感器、运动传感器、磁流体动力学传感器、力传感器、角度传感器、角速率传感器、磁场传感器、磁力计、加速度计；陀螺仪，其中该惯性测量单元适于通过评估来自检测器和至少一个另外的传感器的数据来确定电子装置的至少一个属性，所述属性选自：空间位置、相对或绝对运动、旋转、加速度、取向、角位置、倾斜度、转弯率、速度。
实施例215：一种用于光学存储介质的读出装置，该读出装置包括至少一个根据涉及检测器的前述实施例中任一个的检测器。
实施例216：一种通过至少一个检测器确定至少一个对象的位置的方法，该方法包括以下步骤：
-提供至少两个光学传感器，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光学传感器被配置成响应于光束对其各自的光敏区域的照射而产生传感器信号，其中该检测器具有至少一个传送装置，其中该传送装置响应于从对象传播到检测器的光束而具有至少一个焦距；
-利用从对象传播到检测器的光束照射检测器的至少两个光学传感器的每个光敏区域，其中由此，每个光敏区域产生至少一个传感器信号；以及
-评估传感器信号，从而确定对象的至少一个纵向坐标z，其中评估包括导出传感器信号的商信号Q。
实施例217：根据前述实施例的方法，其中，独立于对象平面中的对象尺寸，对象的纵向坐标z在至少一个测量范围内被确定。
实施例218：根据前述实施例的方法，其中，商信号Q的导出包括除传感器信号、除传感器信号的倍数、除传感器信号的线性组合中的一种或多个种。
实施例219：根据设计方法的前述实施例中任一项的方法，其中该方法可以包括通过调整从包括以下各项的组中选择的一个或多个参数来调整测量范围：从对象到传送装置的纵向距离z0；传送装置的焦距f；传送装置的出瞳的直径Ex；从传送装置到光敏区域的纵向距离zs，从传送装置到对象的图像的距离zi；对象平面中的对象的尺寸Osize。
实施例220：根据涉及方法的前述实施例中任一个的方法，其中传送装置具有光轴，其中传送装置构成坐标系，其中纵向坐标l是沿光轴的坐标，以及其中d是与光轴的空间偏移，其中该方法包括将光学传感器布置成使得光学传感器的光敏区域在以下至少一个方面不同：它们的纵向坐标、它们的空间偏移或它们的表面区域。
实施例221：根据前述涉及方法的实施例中任一个的方法，其中每个传感器信号包括光束的至少一个光束轮廓的至少一个信息，其中光束轮廓选自由以下组成的组：梯形光束轮廓；三角形光束轮廓；锥形光束轮廓和高斯光束轮廓的线性组合，其中光敏区域被布置成使得第一传感器信号包括光束轮廓的第一区域的信息，以及第二传感器信号包括光束轮廓的第二区域的信息，其中光束轮廓的第一区域和光束轮廓的第二区域是相邻区域或重叠区域中的一者或两者。
实施例222：根据前述实施例的方法，其中评估包括确定光束轮廓的第一区域和光束轮廓的第二区域。
实施方式223：根据前述两个实施方式中任一个的方法，其中，光束轮廓的第一区域基本上包括光束轮廓的边缘信息，并且光束轮廓的第二区域基本上包括光束轮廓的中心信息，其中边缘信息包括与光束轮廓的第一区域中的多个光子有关的信息，并且中心信息包括与光束轮廓的第二区域中的多个光子有关的信息，其中评估包括通过下列方式中的一种或多种导出商信号Q：通过除边缘信息和中心信息中、除边缘信息和中心信息的倍数、除边缘信息和中心信息的线性组合。
实施例224：一种通过至少一个检测器确定至少一个对象的位置的方法，该方法包括以下步骤：
-利用从对象传播到检测器的光束照射检测器的至少一个第一光学传感器的至少一个第一光敏区域，由此产生至少一个第一传感器信号；
-利用光束照射检测器的至少一个第二光学传感器的至少一个第二光敏区域，从而产生至少一个第二传感器信号，其中第一光敏区域小于第二光敏感区域；以及
-评估第一和第二传感器信号，从而确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例225：根据前述实施例的方法，其中评估第一和第二传感器信号包括通过除第一和第二传感器信号、通过除第一和第二传感器信号的倍数或通过除第一和第二传感器信号的线性组合来导出商信号Q，并且其中确定纵向坐标包括评估该商信号Q。
实施例226：一种通过至少一个检测器确定至少一个对象的位置的方法，该方法包括以下步骤：
-用至少一个从对象传播到检测器的光束照射检测器的至少一个传感器元件，该检测器具有光学传感器的矩阵，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光学传感器产生于响应于照射的至少一个传感器信号；
-通过下列步骤评估传感器信号：
a)确定具有最高传感器信号的至少一个光学传感器并形成至少一个中心信号；
b)评估矩阵的光学传感器的传感器信号并形成至少一个和信号；
c)通过组合中心信号和和信号确定至少一个组合信号；以及
d)通过评估组合信号确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例227：根据前述实施例的方法，其中组合信号是商信号Q，其由以下方式中的一个或多个导出：形成中心信号与和信号的商，反之亦然；形成中心信号的倍数与和信号的倍数的商，反之亦然；形成中心信号的线性组合与和信号的线性组合的商，反之亦然；形成中心信号和和信号的第一线性组合与中心信号和和信号的第二线性组合的商。
实施例228：根据前述实施例的方法，其中确定纵向坐标包括评估商信号Q，其中评估商信号包括使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定关系来确定纵向坐标。
实施例229：根据前述三个方法实施例中任一个的方法，其中该方法包括使用根据涉及检测器的前述实施例中任一项的检测器。
实施例230：一种通过至少一个检测器确定至少一个对象的位置的方法，该方法包括以下步骤：
-提供至少两个光学传感器，每个光学传感器具有光敏区域，其中每个光敏区域具有几何中心，其中光学传感器的几何中心通过不同的间隔与检测器的光轴间隔开，其中每个光学传感器被配置成响应于光束对其各自的光敏区域的照射而产生传感器信号；
-利用从对象传播到检测器的光束照射检测器的至少两个光学传感器的至少两个光敏区域，从而产生至少两个传感器信号；以及
-通过组合至少两个传感器信号来评估传感器信号，从而确定对象的至少一个纵向坐标z。
实施例231：根据前述实施例的方法，其中评估传感器信号包括通过下列方式中的一个或多个来导出商信号Q：除传感器信号、除传感器信号的倍数或除传感器信号的线性组合，以及其中确定纵向坐标包括评估商信号Q。
实施例232：一种通过至少一个检测器确定至少一个对象的位置的方法，该方法包括以下步骤：
-提供至少一个角度依赖光学元件并产生依赖于入射角的至少一个光束轮廓的至少一个光束；
-提供至少两个光学传感器，其中每个光学传感器具有至少一个光敏区域，其中每个光学传感器被设计成响应于由角度依赖光学元件产生的光束对其相应的光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号；
-利用由角度依赖光学元件产生的光束照射检测器的至少两个光学传感器的每个光敏区域，其中，每个光敏区域产生至少一个传感器信号；以及
-评估传感器信号，从而确定对象的至少一个纵向坐标z，其中评估包括导出传感器信号的组合信号Q。
实施例233：根据前述实施例的方法，其中组合信号Q的导出包括除传感器信号、除传感器信号的倍数、除传感器信号的线性组合中的一个或多个。
实施例234：根据涉及检测器前述实施例中任一项的检测器的用于使用目的的用途，其选自：交通技术中的位置测量；娱乐应用；光学数据存储应用；安保(security)应用；监督应用；安全(safety)应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；物流应用；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用；与光学数据存储和读出结合的使用。
附图说明
从以下结合从属权利要求的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，特定特征可以以隔离的方式实现或与其他特征组合实现。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，在附图中：
图1和2示出了根据本发明的检测器的不同实施例；
图3示出了对于各种光源强度，作为对象纵向坐标z的函数的商信号Q；
图4示出了对于各种目标尺寸作为对象的纵向坐标z的函数的商信号Q；
图5示出了根据本发明的检测器、检测器系统、人机接口、娱乐装置，跟踪系统、扫描系统和相机的示例性实施例。
图6和7示出了根据本发明的检测器的另外不同的实施例；
图8示出了光学传感器矩阵上的光斑及其评估的示例；
图9示出了根据本发明的检测器；检测器系统、人机接口、娱乐装置，跟踪系统、扫描系统和相机的另一示例性实施例；和
图10示出了对于各种照射强度的作为纵向坐标z的函数的商信号Q的示例性实施例；
图11和12示出了根据本发明的检测器的另外不同实施例；
图13示出了根据本发明的检测器、检测器系统、人机接口、娱乐装置、跟踪系统、扫描系统和相机的另一示例性实施例；
图14示出了检测器的光轴和象限二极管上的光斑的偏心位置；
图15示出了具有交错光学传感器的检测器的替代实施例；
图16至18示出了象限光电二极管的两个光电二极管的两个传感器信号的商信号Q，其作为在各种测量条件下对象的纵向坐标z的函数；
图19A和19B示出了图12的实施例的修改，具有离轴照射光束；
图19C至19E示出了使用根据图19A的检测器设置的两个实验设置的比较和实验结果，其中双单元作为光学传感器；
图20和21示出了根据本发明的检测器的另外不同实施例；
图22A和22B示出了可用于本发明的第二光学传感器的示例性实施例的不同视图；
图23示出了图22A和22B所示的第二光学传感器的光敏区域的顶视图，其中光斑由光束产生；
图24示出了评估装置的另一示例性示意性设置；
图25示出了根据本发明的检测器、检测器系统、人机接口、娱乐装置、跟踪系统、扫描系统和相机的另一示例性实施例；
图26A和26B示出了可用于本发明的第二光学传感器的另一个实施例；
图27A和27B示出了根据本发明的检测器的另外的示例性实施例；
图28示出了利用根据本发明的检测器的距离确定的实验结果；
图29示出了根据本发明的检测器的另一示例性实施例；
图30示出了入射传感器元件的示例性点云；
图31A至O示出了根据本发明的光学传感器的另外的示例性配置；
图32示出了对于不同对象尺寸确定纵向坐标z的实验结果；
图33A和B示出了示例性光束轮廓和光束轮廓的第一区域和第二区域的确定；
图34示出了检测器的另一示例性实施例；
图35示出了根据本发明的检测器的示例性实施例；
图36示出了具有多分叉光纤的实施例；
图37示出了穿过图36的光纤的切口；
图38示出了角度依赖光学元件的角度依赖透射；
图39表示在恒定辐射功率下光纤的角度依赖透射功率；
图40A和B示出了距离测量的实验结果；
图41示出了根据本发明的检测器、检测器系统、人机接口、娱乐装置、跟踪系统、扫描系统和相机的示例性实施例；
图42示出了使用线图案确定纵向坐标z的实施例；
图43示出了使用计算射线追踪对一维情况的对象尺寸独立性的模拟测试；
图44A和B示出了散焦光束轮廓，其被划分为沿着特定角度θ且具有距离纵坐标原点的距离ω的线的横截面，和Radon变换在光学传感器矩阵上的不同图像区域；
图45A和B示出了根据本发明的检测器的进一步实施例，其包括至少一个双单元；
图46显示了组合传感器信号的光斑直径独立性；
图47A-C示出了六边形照射图案的三个实施例；
图48示出了扫描装置的一个实施例；
具体实施方式：
在图1中，描绘了用于确定至少一个对象112的位置的检测器110的第一实施例的示意图。检测器110包括至少两个光学传感器113，例如第一光学传感器118和第二光学传感器120，每个光学传感器具有至少一个光敏区域121。在这种情况下，对象112包括信标装置114，来自信标装置的光束116朝向第一光学传感器118和第二光学传感器120传播。第一光学传感器118可以包括第一光敏区域122，以及第二光学传感器120可以包括第二光敏区域124。作为示例，光束116可以沿着检测器110的光轴126传播。然而，其他实施例是可行的。光学检测器110还包括至少一个传送装置128，例如至少一个透镜或透镜系统，特别是用于光束整形。传送装置128响应于从对象112传播到检测器110的入射光束116具有至少一个焦距。传送装置128具有光轴129，其中传送装置128和光学检测器优选地可具有共同的光轴。传送装置128构成坐标系。与光轴126、129平行或反平行的方向可以定义为纵向，而垂直于光轴126、129的方向可以定义为横向，其中纵向坐标l是沿光轴126,129的坐标以及其中d是与光轴126、129的空间偏移。因此，光束116被聚焦例如在一个或多个焦点130中，并且光束116的光束宽度可以依赖于对象112的纵向坐标z，例如依赖于在检测器110与信标装置114和/或对象112之间的距离。光学传感器118、120可以定位在焦点外。关于该光束宽度对纵向坐标的依赖性的细节，可以参考WO2012/110924A1和/或WO2014/097181A1中的一个或多个。
在该第一优选实施例中，光学传感器118,120可以布置成使得光敏区域122,124在它们的纵向坐标和/或它们的表面区域和/或它们的表面形状不同。从图1中可以看出，第一光学传感器118是小光学传感器，而第二光学传感器120是大光学传感器。因此，光束116的宽度完全覆盖第一光敏区域122，而在第二光敏区域124上产生小于第二光敏区域124的光斑，使得光斑完全位于第二光敏区域124内。作为示例，第一光敏区域122可以具有1mm2至100m2的表面积，而第二光敏区域124可以具有50至600m2的表面积。然而，其他实施例是可行的。
响应于光束116的照射，第一光学传感器118可以产生第一传感器信号s1，而第二光学传感器120可以产生第二传感器信号s2。优选地，光学传感器118,120是线性光学传感器，即，传感器信号s1和s2每个仅依赖于光束116的总功率或光束116的照射它们各自的光敏区域122的部分，而这些传感器信号s1和s2独立于照射光斑的实际尺寸。换句话说，优选地，光学传感器118,120不表现出上述FiP效应。
传感器信号s1和s2被提供给检测器110的评估装置132。如图1中象征性地示出的，评估装置132被实施为导出商信号Q，如上所述。通过除传感器信号s1和s2或其倍数或线性组合得到的商信号Q，可以用于导出关于对象112和/或信标装置114的纵向坐标z的至少一项信息，光束116从对象112和/或信标装置114传播到检测器110。对于该评估的进一步细节，参考下面的图3和4。
与至少一个信标设备114组合的检测器110可以被称为检测器系统134，如下面将参考图5进一步详细解释的。
在图2中，示出了图1的实施例的修改，其形成了替代的检测器110。检测器110的替代实施例广泛地对应于图1中所示的实施例。代替使用有源光源，即，具有用于产生光束116的发光特性的信标装置114，然而，检测器110包括至少一个照射源136。作为示例，照射源136可以包括激光器，而在图1中作为示例，信标设备114可以包括发光二极管(LED)。照射源136可以被配置用于产生用于照射对象112的至少一个照射光束138。照射光束138被对象112完全或部分地反射并且朝向检测器110返回，从而形成光束116。
如图2所示，作为示例，照射光束138可以平行于检测器110的光轴126。其他实施例，即离轴照射和/或以一定角度照射也是可行的。为了提供同轴照射，如图2所示，作为示例，可以使用一个或多个反射元件140，例如一个或多个棱镜和/或反射镜，例如二向色镜，例如可移动反射镜或可移动的棱镜。
除了这些修改之外，图2中的实施例的设置对应于图1中的设置。因此，再次，可以使用评估装置132，其具有例如用于形成商信号Q的至少一个除法器142，并且，作为示例，至少一个位置评估装置144用于从商信号Q导出至少一个纵向坐标z。应当注意，评估装置132可以完全或部分地体现为硬件和/或软件。因此，作为示例，部件142,144中的一个或多个可以由适当的软件部件来体现。
还应注意，图1和2中所示的实施例简单提供用于确定对象112的纵向坐标z的实施例。然而，修改图1和2的设置以提供关于对象112和/或其部分的横向坐标的附加信息也是可行的。作为实例，例如在传送装置128和光学传感器118,120之间，光束116的一个或多个部分可以分支，并且可以被引导到位置敏感装置，例如一个或多个CCD和/或CMOS像素化传感器和/或象限检测器和/或其他位置敏感装置，从其上产生的光斑的横向位置可以导出对象112和/或其部分的横向坐标。作为进一步的细节，作为示例，可以参考一个或多个上述现有技术文献，其提供横向传感器的潜在解决方案。
在图3和4中，描绘了典型的商信号Q，作为测试装置中对象112的纵向坐标z的函数。其中，对于检测器110的示例性设置，示出了简单的商s1/s2。图3和4每个示出了在这些图中未解决的一组实验。因此，在图3中，给出了图1中所示的设置的各种曲线，其中有源信标设备114具有LED。在该实验中，信标装置114的LED对象的电流从1000mA变为25mA。基本上，在250mm至2,250mm的空间测量范围内，不能检测到作为纵向坐标z(以mm给出)的函数的商信号的差异。该实验清楚地表明，根据本发明的检测器110的设置独立于光束116的总功率。因此，不需要关于光束总功率(由此没有额外的照射)和亮度的附加信息以导出纵向坐标。因此，如图3所示，作为示例，存在实验中测量的商信号Q*与纵向坐标z*之间的唯一关系。
因此，作为示例，如图3所示的曲线可以用作校准曲线，用于指示商信号Q和纵向坐标之间的唯一且预定或可确定的关系。作为示例，如图3中所示的曲线可以存储在数据存储器和/或查找表中。校准曲线Q可以简单地通过校准实验确定。然而，通过建模、分析、半经验和经验中的一个或多个来导出这些曲线也是可行的。
图3中所示的实验清楚地表明，根据本发明的检测器110的设置提供了大范围的测量，关于空间(例如，270至2250mm的测量范围)和关于光束的亮度或总功率。在图4中，示出了另外的实验，其表明该设置广泛地独立于目标尺寸，即，信标设备114的横向直径。对于该实验，再次，LED信标装置114被使用，类似于图1中所示的装置，其中通过使用漫射器和可调节孔径改变目标的尺寸，即LED的可见部分。因此，目标的孔径或尺寸在直径上变化为1mm至25mm。在没有详细解析图4中所示的曲线的情况下，可以清楚地看到，商信号Q再次与广泛地独立于目标尺寸，在1mm至25mm的目标尺寸之间。因此，再次，对于可用于评估的各种目标尺寸，可以导出商信号Q和纵向坐标z之间的唯一关系。
图3和图4所示的结果是通过实验得出的，通过改变命名参数和测量适当的信号。然而，结果也可以通过分析、半分析或通过建模得出。获得了可比较的结果。
图5以高度示意图的形式示出了检测器110的示例性实施例，例如，根据图1或图2所示的实施例。检测器110具体可以体现为相机146和/或可以是相机146的一部分。相机146可以用于成像，特别是用于3D成像，并且可以用于获取静止图像和/或图像序列，例如数字视频剪辑。其他实施例是可行的。
图5还示出了检测器系统134的实施例，除了至少一个检测器110之外，检测器系统134包括一个或多个信标设备114，在该示例中，信标设备114可以附接和/或集成到对象112中，其位置应通过使用检测器110来检测。图5还示出了人机接口148的示例性实施例，其包括至少一个检测器系统134，并且还包括娱乐装置150，其包括人机接口148。该图还示出了用于跟踪对象112的位置的跟踪系统152的实施例，该跟踪系统152包括检测器系统134。装置和系统的部件将在下面进一步详细说明。
图5还示出了用于扫描包括对象112的景物的扫描系统154的示例性实施例，例如用于扫描对象112和/或用于确定至少一个对象112的至少一个位置。扫描系统154包括至少一个检测器110，并且可选地，包括至少一个照射源136以及可选地至少一个另外的照射源136。照射源136通常被配置为发射至少一个照射光束138，例如用于照射至少一个点，例如位于信标装置114的一个或多个位置上和/或对象112的表面上的点。扫描系统154可以被设计为生成包括对象112的景物的轮廓和/或对象112的轮廓，和/或可以被设计为通过使用至少一个检测器110产生关于至少一个点与扫描系统154(特别是检测器110)之间的距离的至少一项信息。
如上所述，可以在图5的设置中使用的检测器110的示例性实施例在图1和2中示出。因此，除了光学传感器118,120之外，检测器110还包括至少一个评估装置132，其具有例如至少一个除法器142和/或至少一个位置评估装置144，如图5中象征性地描绘。评估装置132的部件可以完全或部分地集成到不同的装置中，和/或可以完全或部分地集成到检测器110的其他部件中。除了完全或部分地组合两个或更多个部件的可能性之外，光学传感器118,120中的一个或多个以及评估装置132的一个或多个部件可以通过一个或多个连接器156和/或通过一个或多个接口互连，如图5中象征性地描绘的。此外，一个或多个连接器156可以包括一个或多个驱动器和/或一个或多个用于修改或预处理传感器信号的装置。此外，代替使用至少一个可选连接器156，评估装置132可以完全或部分地集成到光学传感器118,120中和/或集成到检测器110的壳体158中。附加地或替代地，评估装置132可以完全或部分地设计为单独的装置。
在该示例性实施例中，可以检测其位置的对象112可以被设计为运动器材的物品和/或可以形成控制元件或控制装置160，其位置可以由用户操纵。作为示例，对象112可以是或可包括球板、球拍、球杆或任何其他运动装备和/或假运动装备。其他类型的对象112也是可能的。此外，用户162他或她自己可以被认为是对象112，其位置将被检测。
如上所述，检测器110包括至少光学传感器118,120。光学传感器118,120可以位于检测器110的壳体158内。此外，包括至少一个传送装置128，例如一个或多个光学系统，优选地包括一个或多个透镜。
壳体158内部的开口164，优选地相对于检测器110的光轴126同心地定位，优选地限定检测器110的观察方向166。可以限定坐标系168，其中与光轴126平行或反平行的方向可以定义为纵向，而垂直于光轴126的方向可以定义为横向。在图5中象征性地描绘的坐标系128中，纵向方向由z表示，横向方向分别由x和y表示。其他类型的坐标系168是可行的，例如非笛卡尔坐标系。
检测器110可包括光学传感器118、120以及可选的其他光学传感器。光学传感器118、120优选地位于同一个光束路径中，一个在另一个之后，使得第一光学传感器118覆盖第二光学传感器120的一部分。然而，可选地，分支光束路径也是可能的，在一个或多个附加光束路径中具有附加光学传感器，例如通过分支用于至少一个横向检测器或横向传感器的光束路径来确定对象112和/或其部分的横向坐标。然而，替代地，光学传感器118,120可以位于相同的纵向坐标处。
一个或多个光束116从对象112和/或从一个或多个信标装置114朝向检测器110传播。检测器110被配置用于确定至少一个对象112的位置。为此目的，如上面在图1-4的上下文中所解释的，评估装置132被配置为评估由光学传感器118,120提供的传感器信号。检测器110适于确定对象112的位置，并且光学传感器118,120适于检测从对象112朝向检测器110传播的光束116，具体地来自一个或多个信标装置114。在没有使用照射源136的情况下，信标装置114和/或者这些信标装置114中的至少一个可以是或可以包括具有集成照射源(诸如发光二极管)的有源信标装置。在使用照射源136的情况下，信标装置114不一定必须是有源信标装置。相反，可以使用对象112的反射表面，例如具有至少一个反射表面(反射镜、后向(retro)反射器、反射膜等)的集成反射信标装置114。光束116直接地照射和/或在被传送装置128修改(例如被一个或多个透镜聚焦)之后照射光学传感器118,120的光敏区域122,124。用于评估的细节可以参考上面的图1-4。
如上所述，通过使用检测器110确定对象112和/或其一部分的位置可以用于提供人机接口148，以便向机器170提供至少一项信息。在图5中示意性描绘的实施例中，机器170可以是计算机和/或可以包括计算机。其他实施例是可行的。评估装置132甚至可以完全或部分地集成到机器170中，例如集成到计算机中。
如上所述，图5还描绘了跟踪系统152的示例，跟踪系统152被配置用于跟踪至少一个对象112和/或其部分的位置。跟踪系统152包括检测器110和至少一个跟踪控制器172。跟踪控制器172可以适于跟踪在特定时间点的对象112的一系列位置。跟踪控制器172可以是独立的装置和/或可以完全或部分地集成到机器170(具体地计算机)中如图5中所示，和/或集成到评估装置132中。
类似地，如上所述，人机接口148可以形成娱乐装置150的一部分。机器170，特别是计算机，也可以形成娱乐装置150的一部分。因此，通过用户162作为对象112和/或通过用户处理作为对象112的控制装置160，用户162可以将至少一项信息(例如至少一个控制命令)输入到计算机中，从而改变娱乐功能，例如控制电脑游戏的过程。
在图6中，描绘了用于确定至少一个对象112的位置的检测器110的另一实施例的示意图。在这种情况下，对象112包括至少一个信标装置114，光束116从该信标装置114朝向至少一个传感器元件115传播。传感器元件115包括光学传感器113的矩阵117，每个光学传感器113具有面向对象112的至少一个光敏区域121。在该第二优选实施例中，光学传感器118,120可以布置成使得光学传感器113的光敏区域在空间偏移和/或表面区域上不同。作为示例，光束116可以沿着检测器110的光轴126传播。然而，其他实施例是可行的。光学检测器110包括至少一个传送装置128，例如至少一个透镜和/或至少一个透镜系统，特别是用于光束整形。因此，光束116可以被聚焦，例如聚焦在一个或多个焦点130中，并且光束116的光束宽度可以依赖于对象112的纵向坐标z，例如依赖于检测器110与信标装置114和/或对象112之间的距离。传送装置128构成光轴129，其中传送装置128和光学检测器优选地可以具有共同的光轴。因此，光束116被聚焦，例如聚焦在一个或多个焦点130中，并且光束116的光束宽度可以依赖于对象112的纵向坐标z，例如依赖于在检测器110与信标设备114和/或对象112之间的距离。光学传感器118,120定位在焦点外。关于该光束宽度对于纵坐标的依赖性的细节，可以参考WO2012/110924A1和/或WO2014/097181A1中的一个或多个。
从图6中可以看出，光束116在矩阵117上产生光斑131。在图8中，示出了矩阵117上的光斑131的示例性视图。可以看出，在该示例性实施例中，矩阵117具体可以是矩形矩阵，其中行由“i”编号，从1到n，并且具有由“j”表示的列，从1到m，具有n、m是整数。在该示例性实施例中，光斑131的中心位于由i*，j*表示的传感器元件中。光学传感器113可以将传感器信号sij提供给评估装置132，评估装置132从传感器信号确定至少一个中心信号，用si*j*象征性地表示。如上面进一步详细描述的，为了产生中心信号，评估装置132可以包括至少一个中心检测器133。作为示例，中心检测器133可以简单地确定由光学传感器113产生的多个传感器信号中的最大传感器信号。替代方法是可行的。因此，作为示例，代替确定单个最大光学传感器信号，可以使用多个传感器信号来生成中心信号。因此，作为示例，与光学传感器i*，j*邻近的邻近光学传感器可以对中心信号有贡献，例如具有坐标i*-1，...，i*+1和j*-1，...，j*+1的光学传感器。在简单示例性实施例中，这些坐标可以围绕光学传感器i*，j*形成正方形。代替边长为3的正方形，如在该实施例中，可以使用具有最高传感器信号的光学传感器周围的其他环境，以便优化检测器信号和/或距离信息的信噪比。此外，附加地或替代地，可以通过在对距最大传感器信号的特定范围内的传感器信号进行加和/或平均来生成中心信号，这可以例如有益于关于诸如像素噪声的噪声的测量精度。此外，附加地或替代地，为了确定中心信号或和信号，可以采用诸如子像素处理、内插、归一化等的图像处理技术。其他选择是可行的。评估装置132可以适于通过积分多个传感器信号来确定中心信号，例如围绕具有最高传感器信号的光学传感器的多个光学传感器。例如，光束轮廓可以是梯形光束轮廓，并且评估装置132可以适于确定梯形的积分，特别是梯形的平台的积分。此外，当可以假设梯形光束轮廓时，可以采用评估装置132通过利用梯形光束轮廓的特性的等效评估来确定边缘和中心信号，例如确定边缘的斜率和位置和中心平台的高度，并通过几何考虑得出边缘和中心信号。附加地或替代地，评估装置132可以适于从光斑的至少一个切片或切口确定中心信息或边缘信息中的一者或两者。这可以例如通过沿着切片或切口的线积分替换商信号Q中的面积分来实现。为了提高精度，可以使用并平均通过光斑的若干切片或切口。在椭圆光斑轮廓的情况下，对若干切片或切口进行平均可以导致改进的距离信息。
此外，评估装置132被配置用于从矩阵117的传感器信号确定至少一个和信号。为此目的，评估装置132可以包括至少一个求和装置135。求和装置135可以被配置用于在矩阵117内的感兴趣区域的整个矩阵117的传感器信号上相加、积分或求平均，每个选项具有或不具有从其产生中心信号的光学传感器。因此，在图8所示的示例性实施例中，求和装置135被简单地配置用于对整个矩阵117的传感器信号sij求和，除了具有坐标i*，j*的中心光学检测器。但是，其他选择也是可行的。评估装置132可以适于通过对矩阵117内的感兴趣区域的整个矩阵117的信号进行积分来确定和信号。例如，光束轮廓可以是梯形光束轮廓，并且评估装置132可以适用于确定整个梯形的积分。
评估装置132可以适于确定矩阵内的至少一个感兴趣区域，例如由光束照射的一个或多个像素，其用于确定对象的纵向坐标。例如，评估装置可以适于执行至少一个过滤，例如至少一个对象识别方法。感兴趣区域可以由用户手动确定或者可以自动确定，例如通过识别由光学传感器产生的图像内的对象。
评估装置132还被配置用于从中心信号和和信号形成至少一个组合信号。为此目的，评估装置132作为示例可以包括至少一个组合装置137，例如至少一个除法器142。作为一个非常简单的实施例，可以通过中心信号除以和信号来形成商Q，反之亦然。其他选项是可行的，并在上面给出。
最后，评估装置132被配置用于通过评估组合信号来确定对象的至少一个纵向坐标z。为此目的，评估装置可以包括至少一个另外的部件，例如至少一个评估部件，例如位置评估装置144。应当注意，图8中所示的评估装置132的部件可以完全或者部分地体现在硬件和/或软件中。此外，部件可以完全或部分地实施为独立或单独的部件，和/或可以完全或部分地实施为集成到传感器元件115中的部件。
图8的实施例还示出了除了纵向坐标z之外，还可以生成关于对象112和/或信标设备114的横向坐标的至少一项信息。因此，坐标i*和j*提供关于对象112和/或信标设备114的横向位置的附加信息项。在图6的设置中，为了简单起见，信标设备114被定位中心中，即，在光轴126,129上。在这种情况下，光斑131很可能在矩阵117的中间居中。然而，在图8所示的实施例中，可以很容易地检测出光斑131，光斑131偏心。这种偏心由坐标i*，j*表征。通过使用对象112和/或信标装置114的这种偏心与横向位置之间的已知光学关系，例如通过使用透镜方程，对象112和/或信标装置114的至少一个横向坐标可以被生成。该选项也在图8的示例性实施例中示出。
在图7中，示出了图6的实施例的修改，其形成备选检测器110。检测器110的备选实施例广泛地对应于图6中所示的实施例。然而，代替使用具有用于产生光束116的发光特性的有源信标装置114，检测器110本身包括至少一个照射源136。作为示例，照射源136可以包括至少一个激光器，而在图6中，作为示例，信标设备114可以包括发光二极管(LED)。然而，其他实施例是可行的。照射源136可以被配置用于产生至少一个照射光束138，用于完全或部分地照射对象112。照射光束138被对象112完全或部分地反射并且朝向检测器110返回，从而形成光束116。
如图7所示，作为示例，照射光束138可以平行于检测器110的光轴126。其他实施例，即离轴照射和/或以一定角度照射也是可行的。为了提供同轴照射，如图7所示，作为示例，可以使用一个或多个反射元件140，例如一个或多个棱镜和/或反射镜，例如二向色镜，例如可移动反射镜或可移动的棱镜。
除了这些修改之外，图7中的实施例的设置对应于图6中的设置。因此，再次，可以使用评估装置132，其具有例如用于形成商信号Q的至少一个除法器142以及作为示例至少一个位置评估装置144，该至少一个位置评估装置144用于从商信号Q和/或另一类型的组合信号导出至少一个纵向坐标z。应当注意，评估装置132也可以完全或部分地以硬件和/或软件实现。因此，作为示例，部件133、135、137、142、144中的一个或多个可以完全或部分地由适当的软件部件实现和/或可以完全或部分地由硬件部件实现。
作为示例，矩阵117的光学传感器113可以是像素化光学传感器(例如CCD和/或CMOS传感器芯片)的像素。因此，作为示例，光学传感器113可以具有在几微米到几百微米范围内的边长和/或等效直径。然而，应该注意，可以使用更大的像素或光学传感器113。此外，代替使用诸如CCD和/或CMOS传感器芯片的集成传感器元件115，可以使用非集成矩阵。
图9以高度示意图的形式示出了检测器110的示例性实施例，例如，根据图6或7的实施例。具体地，检测器110可以体现为相机146和/或可以是相机146的一部分。相机146可以被制造为用于成像，特别是用于3D成像，并且可以用于获取静止图像和/或图像序列，例如数字视频剪辑。其他实施例是可行的。
图9还示出了检测器系统134的实施例，除了至少一个检测器110之外，检测器系统134包括一个或多个信标设备114，在该示例中，信标设备114可以附接到和/或集成到对象112中，其位置应通过使用检测器110来检测。图9还示出了人机接口148的示例性实施例，其包括至少一个检测器系统134，并且还包括娱乐装置150，其包括人机接口148。该图还示出了用于跟踪对象112的位置的跟踪系统152的实施例，该跟踪系统152包括检测器系统134。装置和系统的部件将在下面进一步详细说明。
图9还示出了扫描系统154的示例性实施例，扫描系统154用于扫描包括至少一个对象112的景物，例如用于扫描对象112和/或用于确定至少一个对象112的至少一个位置。扫描系统154包括至少一个检测器110，并且可选地至少一个照射源136以及可选地至少一个另外的照射源136(未示出)。通常，照射源136可以被配置为发射至少一个照射光束138，例如用于照射至少一个点，例如，照射至少一个点，例如，位于信标设备114的一个或多个位置上和/或对象112的表面上的点。然而，应当注意，也可以使用图6的设置中所示的有源信标设备，因此，没有集成照射源136的设置也是可行的。扫描系统154可以被设计为通过使用至少一个检测器110生成包括对象112的景物的轮廓和/或对象112的轮廓和/或可以被设计为生成关于至少一个点与扫描系统154(特别是检测器110)之间的距离的至少一项信息。
如上所述，可以在图9的设置中使用的检测器110的示例性实施例在图6和7中示出。因此，除了传感器元件115之外，检测器110包括至少一个评估装置132，其具有例如至少一个中心检测器133、至少一个求和装置135、至少一个组合装置140、至少一个除法器142、至少一个位置评估装置144和/或其组合。可选地存在的这些部件在图9中象征性地描绘。评估装置132的部件可以完全或部分地集成到不同的装置中和/或可以完全或部分地集成到检测器110的其他部件中。除了完全或部分地组合两个或更多个部件的可能性之外，评估装置132的一个或多个部件和传感器元件115的一个或多个部件可以通过一个或多个连接器156互连和/或通过一个或多个接口互连，如图9中象征性地描绘的那样。此外，一个或多个连接器156可以包括一个或多个驱动器和/或一个或多个用于修改或预处理传感器信号的装置。此外，代替使用至少一个可选连接器156，评估装置132可以完全或部分地集成到传感器元件115中和/或集成到检测器110的壳体158中。附加地或替代地，评估装置132可以完全或部分地设计为单独的装置。
在该示例性实施例中，可以检测其位置的对象112可以被设计为运动器材的物品和/或可以形成控制元件或控制装置160，其位置可以由用户操纵。作为示例，对象112可以是或可包括球板、球拍、球杆或任何其他运动装备和/或假运动装备。其他类型的对象112也是可能的。此外，用户162他或她自己可以被认为是对象112，其位置将被检测。
如上所述，检测器110至少包括传感器元件115。传感器115(其中可以提供一个或多个传感器元件115)可以位于检测器110的壳体158内。此外，至少一个传送装置128包括诸如一个或多个光学系统，优选地包括一个或多个透镜。
壳体158内部的开口164优选地相对于检测器110的光轴126同心地定位，优选地限定检测器110的观察方向166。在坐标168中，如图9中象征性地描绘的那样，纵向用z表示，横向分别用x和y表示。其他类型的坐标系168是可行的，例如非笛卡尔坐标系。
检测器110可以包括传感器元件115以及可选地包括一个或多个另外的光学传感器。可以使用非分支光束路径，或者，可以使用分支光束路径，例如，在一个或多个附加光束路径中具有附加光学传感器，例如通过分支用于至少一个横向检测器或横向传感器的光束路径，用于确定对象112和/或其部分的横向坐标。然而，如上所述，在图8的上下文中，至少一个横向坐标也可以由传感器元件115本身确定，例如通过确定光斑131的中心的横向坐标。
一个或多个光束116从对象112和/或从一个或多个信标装置114朝向检测器110传播。检测器110被配置用于确定至少一个对象112的位置。为此目的，如上面在图6至8的上下文中概述的，评估装置132可以被配置为评估由传感器元件115的矩阵117的光学传感器113提供的传感器信号。检测器110适于确定对象112的位置和光学传感器113适于检测从对象112朝向检测器110传播的光束116，具体地来自一个或多个信标装置114。在没有使用照射源136的情况下，信标设备114和/或这些信标设备114中的至少一个可以包括具有集成照射源(诸如发光二极管)的有源信标装置。在使用照射源136的情况下，信标设备不一定必须是有源信标装置。相反，可以使用对象112的反射表面，例如具有至少一个反射表面的集成反射信标装置114。光束116直接照射和/或在被传送装置128(例如被一个或多个透镜聚焦)修改之后照射传感器元件118。对于评估的细节，可以参考上面的图6至8。
如上所述，通过使用检测器110确定对象112和/或其一部分的位置可以用于提供人机接口148，以便向机器170提供至少一项信息。在图9中示意性描绘的实施例中，机器170可以是计算机和/或可以包括计算机。其他实施例是可行的。评估装置132甚至可以完全或部分地集成到机器170中，例如集成到计算机中。
如上所述，图9还描绘了跟踪系统152的示例，跟踪系统152被配置用于跟踪至少一个对象112和/或其部分的位置。跟踪系统152包括检测器110和至少一个跟踪控制器172。跟踪控制器172可以适于跟踪在特定时间点的对象112的一系列位置。跟踪控制器172可以是独立的装置和/或可以完全或部分地集成到机器170(具体地计算机)中如图9中所示，和/或集成到评估装置132中。
类似地，如上所述，人机接口148可以形成娱乐装置150的一部分。机器170，特别是计算机，也可以形成娱乐装置150的一部分。因此，通过用户162作为对象112和/或通过用户处理作为对象112的控制装置160，用户162可以将至少一项信息(例如至少一个控制命令)输入到计算机中，从而改变娱乐功能，例如控制电脑游戏的过程。
在图10中，示出了实验数据，其在测量数据方面示出了本发明的示例性实施例。该图示出了针对各种照射强度的作为纵向坐标z(以毫米给出)的函数的商信号Q。
为了获得图10中所示的实验数据，使用实验装置，其中传感器元件118由BaslerAC 1920-40GC相机形成，其中传送装置128由Nikkor 50mm透镜形成。
作为信标装置114，使用发光二极管(LED)，其具有532nm的中心标称波长。在LED和光阑(diaphragm)的前面使用由Teflon膜制成的扩散器，以提供直径为5mm的明确限定的发光区域。通过在5mA和150mA之间改变LED的驱动电流，改变LED的强度。
在实验中，LED和透镜之间的距离z在300mm至1700mm之间变化。通过以下步骤评估Basler AC 1920-40GC相机的信号。作为中心信号，确定围绕光轴具有15个像素半径的内圆的累积信号，其中光斑以光轴为中心。作为和信号，产生光斑内相机的所有像素的信号之和。通过和信号除以中心信号形成商信号。
在图10中，重叠的实线曲线显示了对于150mA、125mA、100mA和50mA的LED电流的商信号曲线。可以看出，在整个测量范围内，这些曲线之间基本上没有差异。该实验清楚地表明，商信号广泛地独立于光束的总功率。只有在较低的强度下，才能区分曲线。因此，点曲线示出了LED电流为25mA时的测量值，点划曲线为LED电流为10mA时的测量值和短划曲线为LED电流为5mA时的测量值。尽管如此，即使在这些低强度下，测量曲线也非常接近实曲线，这表明测量的高容差。
在图11中，描绘了用于确定至少一个对象112的位置的检测器110的另一实施例的示意图。在这种情况下，对象112包括信标设备114，光束116从信标设备114朝向第一光学传感器118和第二光学传感器120传播。第一光学传感器118可以包括第一光敏区域122，并且第二光学传感器120包括第二光敏区域124。光学传感器118,120，例如，如在图14中所示，可以是光学传感器176的阵列174的一部分，例如第一光学传感器118是阵列174的左上角中的光学传感器176，第二光学传感器120是阵列174的右下角中的光学传感器176。其他选择是可行的。作为示例，阵列174可以是象限光电二极管178，并且光学传感器176可以是象限光电二极管178的部分二极管。
作为示例，光束116可以沿着检测器110的光轴126传播。然而，其他实施例是可行的。光学检测器110包括至少一个传送装置128，例如至少一个透镜和/或至少一个透镜系统，特别是用于光束整形。因此，光束116可以被聚焦，例如聚焦在一个或多个焦点130中，并且光束116的光束宽度可以依赖于对象112的纵向坐标z，例如依赖于检测器110与信标设备114和/或对象112之间的距离。光学传感器118,120定位在焦点外。在该第三优选实施例中，光学传感器118,120可以布置成使得光学传感器的光敏区域在空间偏移和/或它们的表面区域方面不同。关于该光束宽度对纵坐标依赖性的细节，可以参考WO2012/110924A1和/或WO2014/097181A1中的一个或多个。
从图14中可以看出，检测器110的设置以各种方式偏离中心。因此，阵列174的几何中心180可以通过偏移d0与光轴126,129偏心。此外，第一光学传感器118的几何中心182通过偏移d1与光轴126偏心，并且第二光学传感器120的几何中心184通过偏移d2与光轴126偏心，其中d1≠d2。换句话说，形成光斑186，其不均匀地分布在光敏区域122,124上。
如下面将进一步详细示出的，检测器110可以被配置用于在阵列174上自动建立光斑186的偏心位置。为此，首先，检测器110可以被配置为用于确定由阵列174的光学传感器176产生的信号是相等的。如果应该是这种情况，则检测器110可以被配置为确定光斑186在阵列174中居中，并且因此可以将光斑186移出阵列174的几何中心180，例如通过在垂直于光轴126,129的平面中移动整个阵列174。为此目的，如下面参照图13进一步详细示出的，可以在检测器110中提供一个或多个致动器。
回到图11的设置，第一光学传感器118响应于光束116的照射，产生第一传感器信号s1，而第二光学传感器120产生第二传感器信号s2。优选地，光学传感器118,120是线性光学传感器，即传感器信号s1和s2每个仅依赖于光束116的总功率或光束116的照射它们各自的光敏区域122、124的部分。这些传感器信号s1和s2独立于照射光斑的实际尺寸。换句话说，优选地，光学传感器118,120不表现出上述FiP效应。
传感器信号s1和s2被提供给检测器110的评估装置132。如图1中象征性地示出的，评估装置110可以具体地实施为导出商信号Q，如上所述。通过除传感器信号s1和s2或其倍数或线性组合得到的商信号Q，可以用于导出关于对象112和/或信标装置114的纵向坐标z的至少一项信息，光束116从对象112和/或信标装置114传播到检测器110，如将参考下面图16至18中所示的修正信号进一步详细解释的。
检测器110与至少一个信标设备114组合可以被称为检测器系统134，如下面将参考图13进一步详细解释的。
在图12中，示出了图11的实施例的修改，其形成了替代的检测器110。检测器110的替代实施例广泛地对应于图11中所示的实施例。代替使用有源光源，即，具有用于产生光束116的发光特性的信标装置114，然而，检测器110包括至少一个照射源136。作为示例，照射源136可以包括激光器，而在图11中作为示例，信标设备114可以包括发光二极管(LED)。照射源136可以被配置用于产生用于照射对象112的至少一个照射光束138。照射光束138被对象112完全或部分地反射并且朝向检测器110返回，从而形成光束116。作为示例，照射源136可包括一个或多个光阑190，例如可调节光阑190，例如可调节的可变(iris)光阑和/或针孔。
作为示例，图12中所示的设置也可以用在光学存储介质中或作为用于光学存储介质的读出设备192。因此，作为一个例子，对象112可以是例如光学存储盘中的光学存储介质，光学存储盘为例如CCD、DVD或蓝光光盘。通过使用上述测量原理测量在对象112内的数据存储模块的存在或不存在及其深度，可以进行数据读出。
具体地，光束116可以沿着检测器110的光轴126行进。如图12所示，作为示例，照射光束138可以平行于检测器110的光轴126。其他实施例也是可行的，即，离轴照射和/或成角度的照射，如下面的图19A和19B的上下文中所示。为了提供同轴照射，如图12所示，作为示例，可以使用一个或多个反射元件140，例如一个或多个棱镜和/或反射镜，例如二向色镜，例如可移动反射镜或可移动的棱镜。
除了这些修改之外，图12中的实施例的设置对应于图11中的设置。因此，再次，可以使用评估装置132，其具有例如用于形成商信号Q的至少一个除法器142，并且，作为示例，至少一个位置评估装置144用于从至少一个商信号Q导出至少一个纵向坐标z。应当注意，评估装置132可以完全或部分地体现为硬件和/或软件。因此，作为示例，部件142,144中的一个或多个可以由适当的软件部件来体现。
还应注意，图11和12中所示的实施例简单提供用于确定对象112的纵向坐标z的实施例。然而，修改图11和12的设置以提供关于对象112和/或其部分的横向坐标的附加信息也是可行的。例如，例如在传送装置128和光学传感器118,120之间，光束116的一个或多个部分可以分支，并且可以被引导到位置敏感装置，例如一个或多个CCD和/或CMOS像素化传感器和/或附加象限检测器和/或其他位置敏感装置，从其上产生的光斑的横向位置可以导出对象112和/或其部分的横向坐标。作为进一步的细节，作为示例，可以参考一个或多个上述现有技术文献，其提供横向传感器的潜在解决方案。
图13以高度示意图示出了检测器110的示例性实施例，例如根据图11或12所示的实施例。检测器110具体可以体现为相机146和/或可以是相机146的一部分。相机146可以用于成像，特别是用于3D成像，并且可以用于获取静止图像和/或图像序列，例如数字视频剪辑。其他实施例是可行的。
图13还示出了检测器系统134的实施例，除了至少一个检测器110之外，检测器系统134还包括一个或多个信标设备114，在该示例中，信标设备114可以附接和/或集成到对象112中，其位置应通过使用检测器110来检测。图13还示出了人机接口148的示例性实施例，其包括至少一个检测器系统134，并且还包括娱乐装置150，其包括人机接口。该图还示出了用于跟踪对象112的位置的跟踪系统152的实施例，该跟踪系统152包括检测器系统134。装置和系统的部件将在下面进一步详细说明。
图13还示出了用于扫描包括对象112的景物的扫描系统154的示例性实施例，例如用于扫描对象112和/或用于确定至少一个对象112的至少一个位置。扫描系统154包括至少一个检测器110，并且可选地，包括至少一个照射源136以及可选地至少一个另外的照射源136。照射源136通常被配置为发射至少一个照射光束138，例如用于照射至少一个点，例如位于信标装置114的一个或多个位置上和/或对象112的表面上的点。扫描系统154可以被设计为生成包括对象112的景物的轮廓和/或对象112的轮廓，和/或可以被设计为通过使用至少一个检测器110产生关于至少一个点与扫描系统154(特别是检测器110)之间的距离的至少一项信息。
如上所述，可以在图13的设置中使用的检测器110的示例性实施例在图11和12中示出，或者将作为替代实施例在下面的图15中示出。因此，除了光学传感器118,120之外，检测器110还包括至少一个评估装置132，其具有例如至少一个分隔器142和/或至少一个位置评估装置144，如图13中的象征性所示。评估装置132的部件可以完全或部分地集成到不同的装置中，和/或可以完全或部分地集成到检测器110的其他部件中。除了完全或部分地组合两个或更多个部件的可能性之外，光学传感器118,120中的一个或多个以及评估装置132的一个或多个部件可以通过一个或多个连接器156和/或通过一个或多个接口互连，如图15中象征性地描绘的。此外，一个或多个连接器156可以包括一个或多个驱动器和/或一个或多个用于修改或预处理传感器信号的装置。此外，代替使用至少一个可选连接器156，评估装置132可以完全或部分地集成到光学传感器118,120中和/或集成到检测器110的壳体158中。附加地或替代地，评估装置132可以完全或部分地设计为单独的装置。
在图13中，作为示例，可以使用一个或多个反射元件140，例如部分透明的，例如一个或多个棱镜和/或反射镜，例如二向色镜，例如可移动反射镜或可移动棱镜。
在图13的示例性实施例中象征性示出的检测器110还可以包括至少一个致动器188，用于相对于光轴126移动光学传感器176的阵列174。如上所述，为了提供这种移动，通过移动光轴126、通过移动阵列174或两者，光轴126可以相对于阵列174移动。因此，作为示例，可以通过使用一个或多个偏转元件和/或通过使用传送装置128来移动光轴。作为简单的示例，传送装置128的透镜可以是倾斜的，例如通过使用一个或多个致动器188(未示出)。附加地或替代地，阵列174可以被一个或多个致动器188移位，优选地在垂直于光轴126的平面中移位。作为示例，可以使用一个或多个机电致动器，例如用于x方向的一个机电致动器和另一个用于y方向的机电致动器。其他实施例是可行的。因此，可以实现上述偏心过程以建立偏心情况，如图14中所述。
此外，在图13所示的示例性实施例中，可以检测其位置的对象112可以被设计为运动器材的物品和/或可以形成控制元件或控制装置160，其位置可以由用户操纵。作为示例，对象112可以是或可包括球板、球拍、球杆或任何其他运动装备和/或假运动装备。其他类型的对象112也是可能的。此外，用户162他或她自己可以被认为是对象112，其位置将被检测。
如上所述，检测器110至少包括光学传感器176，至少包括第一光学传感器118和第二光学传感器120。光学传感器176可以位于检测器110的壳体158内。此外，包括至少一个传送装置128，例如一个或多个光学系统，优选地包括一个或多个透镜。
壳体158内部的开口164优选地相对于检测器110的光轴126同心地定位，优选地限定检测器110的观察方向166。在坐标系128中，如在图5中象征性表示的，纵向用z表示，以及横向用x和y表示。其他类型的坐标系168是可行的，例如非笛卡尔坐标系。
检测器110可包括光学传感器118,120以及可选的其他光学传感器。光学传感器118,120优选地位于同一个光束路径中，一个在另一个之后，使得第一光学传感器118覆盖第二光学传感器120的一部分。然而，可选地，分支光束路径也是可能的，在一个或多个附加光束路径中具有附加光学传感器，例如通过分支用于至少一个横向检测器或横向传感器的光束路径来确定对象112和/或其部分的横向坐标。
一个或多个光束116从对象112和/或从一个或多个信标装置114朝向检测器110传播。检测器110被配置用于确定至少一个对象112的位置。为此目的，如上面在图11,12和14的上下文中所解释的，评估装置132被配置为评估由光学传感器118,120提供的传感器信号。检测器110适于确定对象112的位置，并且光学传感器118,120适于检测从对象112朝向检测器110传播的光束116，具体地来自一个或多个信标装置114。在没有使用照射源136的情况下，信标装置114和/或者这些信标设备114中的至少一个可以是或可以包括具有集成照射源(诸如发光二极管)的有源信标装置。在使用照射源136的情况下，信标设备114不一定必须是活动的信标设备。相反，可以使用对象112的反射表面，例如具有至少一个反射表面的集成反射信标装置114。光束116直接地照射和/或在被传送装置128修改(例如被一个或多个透镜聚焦)之后照射光学传感器118,120的光敏区域122,124。用于评估的细节可以参考上面的图11,12和14。
如上所述，通过使用检测器110确定对象112和/或其一部分的位置可以用于提供人机接口148，以便向机器170提供至少一项信息。在图13中示意性描绘的实施例中，机器170可以是计算机和/或可以包括计算机。其他实施例是可行的。评估装置132甚至可以完全或部分地集成到机器170中，例如集成到计算机中。
如上所述，图13还描绘了跟踪系统152的示例，跟踪系统152被配置用于跟踪至少一个对象112和/或其部分的位置。跟踪系统152包括检测器110和至少一个跟踪控制器172。跟踪控制器172可以适于跟踪在特定时间点的对象112的一系列位置。跟踪控制器172可以是独立的装置和/或可以完全或部分地集成到机器170(具体地计算机)中如图5中所示，和/或集成到评估装置132中。
类似地，如上所述，人机接口148可以形成娱乐装置150的一部分。机器170，特别是计算机，也可以形成娱乐装置150的一部分。因此，通过用户162作为对象112和/或通过用户处理作为对象112的控制装置160，用户162可以将至少一项信息(例如至少一个控制命令)输入到计算机中，从而改变娱乐功能，例如控制电脑游戏的过程。
在如图11,12和13所示的检测器110的设置中，光学传感器176是阵列174的一部分，并且所有光学传感器176可以位于基本上垂直于光轴的同一平面中。如上所述，当提到“垂直”或“基本垂直”时，优选地，给出90°取向。然而，可能存在公差，例如角公差不大于20°，优选不大于10°或更优选不大于5°。然而，光学传感器176不一定必须位于阵列174中，并且不一定必须位于同一平面中，如图15中所示的检测器110的替代设置中所示。在该图中，仅显示了光学部件。对于其他部件，可以参考上面的图11,12和13。
可以看出，在该替代设置中，存在两个或更多光学传感器176，其包括位于在光轴126的方向(也称为z方向)上偏移的不同平面中的至少一个第一光学传感器118和至少一个第二光学传感器120。因此，进一步地，还可以看出，光学传感器118,120可以重叠，而在先前的实施例中，优选地，光学传感器176之间没有重叠。除了这些修改之外，传感器信号的功能和评估通常对应于上面的图11,12和13的实施例。
如上所述，为了评估至少两个光学传感器176的至少两个传感器信号并且导出关于其对象112的纵向位置的信息，例如检测器110和对象112之间的距离和/或优选地对象112的z坐标，优选地，由评估装置132生成至少一个组合的传感器信号。只要该组合的传感器信号至少在测量范围内提供距离的唯一函数，则该组合的传感器信号可用于导出纵坐标。作为示例，组合的传感器信号可以是或可以包括至少一个商信号Q。在图16至18中，在各种测量条件下示出了两个光学传感器176的两个传感器信号的商信号Q。在每种情况下，商信号Q在垂直轴上被表示为水平轴上的对象112的纵向坐标z的函数，后者以厘米给出。
在所有实验中，使用如图12所示的设置。作为照射源136，在图16和17的实验中，使用980nm Picotronic激光源，结合焦距为100mm的透镜。在图8的实验中，使用具有850nm波长的激光部件激光光源，以及焦距为79mm的透镜。在所有实验中，激光束通过透镜128前面的形成反射元件140的小棱镜在光轴126上对准。激光源前面的光阑190用于改变光斑尺寸。象限二极管178用于测量激光源在不同材料上的反射。在所有实验中，距离依赖性由两个相邻象限电流的商Q给出。
在图16中，激光功率在实验期间变化，从由虚线表示的8nA激光电流变化到由实线表示的106nA。其中，由于激光电流通常不提供激光强度的测量，因此其中指示的激光电流是测量设置中硅光电检测器的电流，在该设置中激光照射距透镜330mm距离处的白纸片。如清楚可见，曲线几乎相同，并且至少在激光功率的这个变化范围内，不显着地依赖于激光功率。该实验表明，商信号提供纵向坐标的可靠且单调的函数，与照射源的亮度的影响无关。
在图17中，通过改变激光器前面的光阑190的开口直径来改变照射源136的光斑尺寸。光斑尺寸从1.5mm(用虚线表示)变化到3.5mm(用实线表示)，步长为0.5mm。可以看出，直到大约200cm的距离，商信号Q不依赖于光斑尺寸，因此再次不受该变化的负面影响。
在图18中，改变了由激光束照射的对象112的材料。其中，虚线表示白纸，具有最小短划线的虚线表示黑纸，具有中短划线的虚线表示木材，具有最大短划线的虚线表示铝板。可以看出，至少达到约250cm的测量范围，实验并不强烈地依赖于用于对象112的材料的类型。
因此，图16至18所示的实验清楚地表明，商信号Q提供了距离的可靠函数。至少在测量范围内，函数随距离单调上升。该函数不受现实生活测量中可能出现的最显着变化的强烈影响，例如照射源的亮度、照射源的光斑尺寸或对象112的材料。因此，通过评估在两个或更多个光学传感器176的商信号Q，可以生成可靠的距离信息。因此，作为示例，图16至图18中所示的曲线可以直接用作评估装置132的校准曲线。然而，其他评估方法是可行的。
在图19A和19B中，示出了检测器110的替代实施例，其是图2中所示的设置的修改。因此，对于大多数元件和可选细节以及未在示意图19A和图19B中示出的其他元件，可以参考上面的图12的描述。
在图12中，如上所述，照射光束138优选地沿光轴126行进，即平行于光轴126或甚至在光轴126上。在该设置中，光斑中心的位置186通常不依赖于对象112的z坐标，例如不依赖于对象112和检测器110之间的距离。换句话说，光斑186的直径或等效直径随对象112之间的距离而变化，而典型地在阵列174上的光斑186的位置却并非如此。
相反，在图19A和19B中，示出了检测器110的设置，其中照射光束138离轴行进，即与光轴126成0°以外的角度和/或平行于光轴126而从光轴126移位。如下面将进一步详细讨论的，该实施例表明，通过增加组合传感器信号的z依赖性，可以进一步增强根据本发明的方法。因此，在图19A中，示出了侧视图，其具有对象112的两个不同位置，即，以实线绘制的z1处的第一位置和以虚线绘制的z2处的第二位置。可以看出，例如以关于光轴126的5°至30°的角度(例如10°至20°)传播的照射光束138在两种情况下都在不同位置处入射对象112。从照射光束138照射的对象112的这些点，光束116朝向检测器110传播，其中，再次，用于位于位置z1处的对象112的光束116以实线绘制，其中用于位置z2处的对象112的光束116以虚线绘制。
在图19B中，阵列174例如象限光电二极管被以放大的方式示出。如在该设置中可以看到的，光斑186的位置随着对象112的纵向位置z移动。因此，不仅光斑186的尺寸受到纵向位置z的影响，而且光斑186在阵列174上的位置也改变了。在图19B中，光斑186的这种移动由箭头z表示。
因此，通过光斑186的这种移动，可以增加考虑光学传感器176的至少两个传感器信号的组合的传感器信号的z依赖性。作为示例，图19B中的阵列174的四个二极管由D1-D4表示。作为示例，商信号Q可以形成为Q＝i(D1)/i(D4)，其中i(D1)是光电二极管D1的传感器信号，并且i(D4)是光电二极管D4的传感器信号。如图19B所示，象限二极管可包括两条分界线。分界线可以彼此正交地布置。分界线的正交布置允许彼此独立地调整近场和远场应用的商信号。除了确定象限二极管的两个光学传感器的传感器信号的商信号之外，评估装置132还可以适于使用象限二极管的至少三个或所有四个传感器信号来确定第二商。可以形成两个商，使得覆盖两个不同的距离范围。用于近场和远场的两个商信号可以具有重叠区域，其中两个商允许获得纵向距离z的合理确定。例如，商可以由Q＝i(D1+D2)/i(D3+D4)确定，其中两个顶部象限的传感器信号(也称为顶部段)被两个底部象限(也称为底部段)的传感器信号除。使用由具有平行于检测器基线的分界线的两个传感器区域确定的传感器信号的商可以允许确定商而没有光斑的任何依赖于距离的移动。特别地，作为示例，如果顶部和底部段之间的分界线平行于基线，则可以在近场中使用从顶部段除底部区段确定的商信号，其中光斑可以仅照射象限二极管的左或右段之一。在这种情况下，通过除左和右段的传感器信号来确定商信号可能是不可能的。然而，通过除顶部和底部段的传感器信号来确定商可以提供合理的距离测量。通过除左段和右段的传感器信号确定的商信号，即Q＝i(D1+D3)/i(D2+D4)，可用于远场测量，其中光斑照射左和右段二者。此外，评估装置可以适于通过除对向段或相邻区段的传感器信号来确定商。评估装置可以适于组合所获取的象限的传感器信号i(D1)、i(D2)、i(D3)和i(D4)，使得可以在宽范围内以大分辨率进行距离测量。
在图12所示的情况下，光斑186的位置不依赖于z。随着z的变化，取决于光学情况，光斑将变得更大或更小，例如变得更加漫射或更集中。在光斑尺寸增加并且光斑变得更加漫射的情况下，i(D4)将比i(D1)更快地增加，使得商信号Q减小。
相反，在图19A的情况下，光斑186的尺寸和位置都依赖于z坐标。因此，将增加诸如商信号Q的组合传感器信号的z依赖性的趋势。在图12的情况下，依赖于z坐标，至少一个传感器的传感器信号将增加，并且同时至少一个不同传感器的传感器信号将减小，从而产生z依赖的商信号Q。在图19A的情况下，取决于光源、光轴和传感器的相对位置，光斑186的位置依赖性可导致三种不同的情况：第一，光斑186的位置依赖性可导致依赖于z坐标的至少一个减小的传感器信号的进一步减小，同时，与图12的情况相比，光斑186的位置依赖性可导致依赖于z坐标的至少一个减小的传感器信号的进一步增加。第二，光斑186的位置依赖性可导致依赖于z坐标的至少一个减小的传感器信号的降低的减小或甚至增加，同时，与图12中的情况相比，光斑186的位置依赖性可导致依赖于z坐标的至少一个减小的传感器信号的降低的增加或甚至减小。第三，光斑186的位置依赖性可以使得传感器信号的z依赖性与图12中的情况相比基本没有变化。然而，根据本发明，对象距离不是如三角测量中那样从光斑186在传感器上的位置确定的。相反，光斑186在阵列174上的移动可用于增强传感器信号和/或所得商信号Q的动态，这可导致z依赖性的增强动态。此外，通过光学传感器176和照射源136的适当相对定位，可以使用在测量期间光斑186在阵列174上的移动来建立和/或增强整个测量范围的对象尺寸独立性。因此，移动光斑186可以不用于三角测量的目的，而是用于对象尺寸独立性的目的。
另外，如从现有技术中已知的，传感器信号i(D1)、i(D2)、i(D3)、i(D4)也可以用于确定对象112的横向位置x，y。传感器信号也可用于验证由本发明确定的z坐标。
图19C示出了使用根据图19A的检测器设置的两个实验设置的比较，其中双单元作为具有两个光敏区域的光学传感器176。在第一实验装置中，取决于照射光源、光轴和传感器的相对位置，光斑186可以依赖于对象距离沿移动方向210平行于双单元的两个光学传感器176的线性边界移动。由于光斑186的移动方向210依赖于对象距离而平行于两个光敏区域的线性边界，因此得到的传感器信号与没有依赖于对象距离的光斑186的移动的情况如图12所示相同。在第二实验装置中，根据照射光源、光轴和传感器的相对位置，光斑186可以移动，使得光斑186中心到双单元的两个光学传感器176的边界的距离依赖于对象距离而变化，例如与两个光学传感器176的边界正交的移动，例如依赖于对象距离的沿着移动方向208的移动。允许光斑186移动的检测器设置可以是图19A中所示的设置的修改。因此，对于大多数元件和可选细节以及其他元件，可以参考上面图19A的描述。在图19C中，光学传感器176可以是双单元二极管。
图19D示出了使用根据图19A的检测器设置的两个实验设置的比较的实验结果，允许根据图19C的光斑186的移动，依赖于对象距离的光斑的沿着移动方向210和208的移动。曲线212示出了对于允许图19C所示的光斑186的沿移动方向210的移动的检测器设置的商Q对纵向坐标z的依赖性，其中该光斑的移动平行于双单元的光学传感器的边界，并且是等价于图12的没有光斑依赖于对象距离的移动的情况。曲线214示出了对于根据图19A的检测器设置的商Q对纵向坐标z的依赖性，并且使用允许光斑186移动的检测器设置，其中光斑186根据图19C移动，具有依赖于对象距离的光斑沿移动方向208移动。该实验装置如下：光学传感器176可以是双单元二极管，特别是Si-双单元。照射源136可以是950nm激光，光斑尺寸为4mm。传送装置128可以具有20mm的焦距，得自Thorlabs Asphere的镜头，f＝20mm。对象112的距离在0到3000mm之间变化。可以在不允许光斑186移动的情况下确定纵向坐标z。具体地，根据本发明，光斑的移动对于确定纵向坐标z可能不是必需的。检测器设置允许光斑186沿着方向210移动或者没有任何移动，在非常小的距离处确定对象距离是可能的，而通过沿着方向208的移动，对象距离的确定可以用于诸如例如超过500毫米的距离的对象距离。
图19E示出了使用根据图19A的检测器设置的两个实验设置的对象独立性，允许根据图19C的光斑186的移动，光斑的移动依赖于沿着移动方向208和210的对象距离。此外，对于两种实验装置，通过改变激光照射源的孔径，对象尺寸从1mm(虚线)、2mm(点线)、6mm(实线)和12mm(松散的点线)变化。曲线组216示出了对于允许光斑186沿方向208的移动的实验设置的商Q对于纵向坐标z的依赖性。曲线组218示出了对于允许光斑186沿方向210移动或没有任何移动的实验装置的商Q对于纵向坐标z的依赖性。曲线组216仅显示小的偏差，特别是小于5％，而曲线组218显示较大的偏差，特别是随着距离z的增加。因此，通过光学传感器176和照射源136的适当相对定位，可以使用在测量期间光斑186在阵列174上的移动来建立和/或增强整个测量范围的对象尺寸独立性。
在图20中，描绘了用于确定至少一个对象1112的位置的检测器1110的另一实施例的示意图。在这种情况下，对象1112可以包括信标设备1114，光束1116从信标设备1114朝向第一光学传感器1118和第二光学传感器1120传播。第一光学传感器1118包括第一光敏区域1122，并且第二光学传感器1120包括第二光敏区域1124。下面将参考图22A、22B和23更详细地解释第二光学传感器1120和第二光敏区域124的细节。
其中应注意，在图20所示的实施例中，第一光学传感器1118位于第二光学传感器1120的前面，使得光束1116在第二光学传感器1120之前到达第一光学传感器1118。然而，如上所述，另一种顺序是可行的。因此，作为示例，第二光学传感器1120可以位于第一光学传感器1118的前面。在第二光敏区域1124完全或部分透明的情况下，后一选项(这里未示出)是特别可能的。例如，通过提供透明荧光波导片1174，如下面将进一步详细描述的那样。
作为示例，光束1116可以沿着检测器1110的光轴1126传播。然而，其他实施例是可行的。
此外，检测器1110可以包括至少一个传送装置1128，例如至少一个透镜或透镜系统，特别是用于光束整形。因此，光束1116可以被聚焦，例如在一个或多个焦点1130中，并且光束1116的光束宽度可以依赖于对象1112的纵向坐标z，例如依赖于检测器1110与信标装置1114和/或对象1112之间的距离。对于该光束宽度对纵向坐标的依赖性的细节，可以参考WO2012/110924A1和/或WO2014/097181A1中的一个或多个。
从图20中可以看出，第一光学传感器1118是小光学传感器，而第二光学传感器1120是大光学传感器。因此，光束1116的宽度可以完全覆盖第一光敏区域1122，而在第二光敏区域1124上，产生小于光敏区域1124的光斑，使得光斑完全位于第二光敏区域1124内。下面将参照图23说明可能的实施例。因此，作为示例，第一光敏区域1122可具有10mm2至100mm2的表面积，而第二光敏区域1124可具有大于100mm2的表面积，例如200mm2或更大，例如200至600mm2或500mm2或更多。然而，其他实施例是可行的。
响应于光束1116的照射，第一光学传感器1118可以产生第一传感器信号s1，以及第二光学传感器1120可以产生至少一个第二传感器信号s2。作为示例，第一光学传感器1118可以是线性光学传感器，即传感器信号s1依赖于光束1116的总功率或者依赖于光束1116的照射第一光敏区域1122的部分，而传感器信号s1独立于照射光斑的实际尺寸。换句话说，第一光学传感器1118优选地不表现出上述FiP效应。
传感器信号s1和s2可以被提供给检测器1110的评估装置1132。如图20中象征性地描绘的，评估装置1110可以具体地实施为导出商信号Q，如上所述。通过例如除传感器信号s1和s2或其倍数或线性组合导出的商信号Q可用于导出关于对象1112和/或信标装置1114的纵向坐标z的至少一项信息，其中光束1116从对象1112和/或信标装置1114向检测器1110传播。因此，作为示例，可以存在唯一的评估曲线，其中，对于每个商信号Q，分配纵向坐标z。
检测器1110与至少一个信标设备1114组合可以被称为检测器系统1134，如将在下面参考图25进一步详细解释的。
在图21中，示出了图20的实施例的修改，其形成替代检测器1110。检测器1110的替代实施例广泛地对应于图20中所示的实施例。然而，代替使用有源光源，即，具有用于产生光束1116的发光特性的信标设备1114，检测器1110可以包括至少一个照射源1136。作为示例，照射源1136可以包括激光器，而在图20中，作为示例，信标设备1114可以包括发光二极管(LED)。照射源1136可以被配置用于产生用于照射对象1112的至少一个照射光束1138。照射光束1138可以完全或部分地被对象1112反射并且可以朝向检测器1110返回，从而形成光束1116。
如图20所示，作为示例，照射光束1138可以平行于检测器1110的光轴1126。其他实施例，即离轴照射和/或以一定角度照射也是可行的。为了提供同轴照射，如图21所示，作为示例，可以使用一个或多个反射元件1140，例如一个或多个棱镜和/或反射镜，例如二向色镜，例如可移动反射镜子或可移动的棱镜。
除了这些修改之外，图21中的实施例的设置对应于图20中的设置。因此，再次，可以使用评估装置1132，其具有例如用于形成商信号Q的至少一个除法器1142并且作为示例至少一个位置评估装置1144，其用于从商信号Q导出至少一个纵向坐标z。应当注意，评估装置1132可以完全或部分地体现为硬件和/或软件。因此，作为示例，部件1142,1144中的一个或多个可以由适当的软件部件来体现。
还应注意，图20和21中所示的实施例简单提供用于确定对象1112的纵向坐标的实施例。如下面将参考图22A和22B以及图23进一步详细描述的，检测器1110还可用于提供关于对象1112和/或其部分的至少一个横向坐标的附加信息。
在图22A和22B中，示出了可用于图20和/或21示出的设置的第二光学传感器1120的顶视图(图22A)和横截面视图。第二光学传感器1120可以包括荧光波导片1174，其形成面向对象1112的第二光敏区域1124。在该示例性实施例中，荧光波导片1174可以设计为平面波导片，其中，如图22B中的箭头1176所象征性地描绘的，可以通过内部反射进行波导，具体地通过内部全反射，特别是导引荧光波导片1174内产生的荧光。荧光波导片1174，作为示例，可以具有至少25mm2的横向延伸，例如至少100mm2，更优选至少400mm2。例如，可以使用10mm×10mm正方形片，20mm×20mm正方形片，50mm×50mm正方形片或其他尺寸。然而，应该注意，可以使用非方形几何形状或甚至非矩形几何形状，例如圆形或椭圆形几何形状或多边形几何形状。
作为示例，荧光波导片1174可以包括基体材料1178和设置在其中的至少一种荧光材料1180，例如至少一个荧光团，例如荧光染料。对于示例性实施例，可以参考上述材料，例如WO2012/168395A1中列出的一种或多种材料。例如，可以使用以下荧光材料：
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该荧光材料在WO2012/168395A1中公开为物质34.2，包括潜在的合成方法。该材料可以浸入聚苯乙烯中，例如浓度为0.001-0.5重量％。荧光材料1180可以被设计为响应于光束1116的照射而产生荧光。
特别地，可以选择荧光材料1180和/或基体材料1178内的荧光材料1180的浓度，以显示至少在测量范围(即在强度范围内)的线性特性，使得总功率为响应于激发而产生的荧光是激发光(即光束1116)的照射强度的线性函数。作为示例，可以选择材料和/或强度使得避免饱和效应。
在该实施例中，第二光学传感器1120还可包括多个光敏元件1182、1184、1186、1188，在图22A和22B中称为PD1-PD4，位于荧光波导片174的相应的边缘190、192、194、196处，例如，荧光波导片1174的边沿部分。在该示例性实施例中，荧光波导片1174可以具有矩形形状，使得成对的边缘彼此相对，例如一对边缘1190、1192和一对边缘1194、1196。荧光波导片174的矩形形状的侧面可以限定笛卡尔坐标系，其具有由边缘1190、192之间的互连限定的x维度，以及由边缘1196、1194之间的互连限定的y维度，如图22A所示。然而，应该注意，其他坐标系是可行的。
作为示例，光敏元件1182、1184、1186、1188可以包括光电二极管。具体地，这些光敏元件1182、1184、1186、1188可以各自具有与第一光学传感器1118相当的，优选地相同的电容。然而，应当注意，其他实施例是可行的。作为示例，光敏元件1182、1184、1186、1188可以是或可以包括条形光电二极管，优选地覆盖相应边缘1190、1192、1194、1196的全长，或者优选地至少覆盖这些相应边缘1190、1192、1194、1196的长度的50％或更优选地至少70％。然而，其他实施例是可行的，例如其中多于一个光敏元件位于相应边缘的实施例。
响应于由这些光敏元件1182、1184、1186、1188检测光，特别是荧光，光敏元件1182、1184、1186、1188各自产生至少一个传感器信号。所有这些传感器信号都被称为作为第二传感器信号，其中，在下文中，PD1产生传感器信号s2,1，PD2产生传感器信号s2,2，PD3产生传感器信号s2,3，PD4产生传感器信号s2,4，第一索引2表示这些传感器信号是第二传感器信号这一事实，并且从1到4的第二索引表示相应的传感器信号源自的相应的哪个光敏元件1182、1184、1186、1188。
如上面在图20和21中所概述的，至少一个第一传感器信号s1和第二传感器信号s2,j(具有j＝1，...，4)被提供给检测器1110的评估装置1132，其功能将在下面进一步详细说明，具体参考图24。
评估装置1132被配置成通过评估第一和第二传感器信号来确定对象1112的至少一个纵向坐标z，对象1112在这些图中未示出并且光束1116从该目标1112朝向检测器1110传播。另外，如下面将进一步详细描述的，可以确定至少一个横向坐标x和/或y，如下面将参考图3和24进一步详细描述的那样。
如图22B所示，第二光学传感器1120可以进一步可选地包括至少一个光学滤波器元件1198。光学滤波器元件1198可以放置在可选的参考光敏元件1200的前面，参考光敏元件1200可以进一步地存在于检测器1110中而具有或不具有光学滤波器元件1198。作为示例，参考光敏元件1200可以包括大面积光电二极管。但是，其他设置也是可行的。因此，应当注意，在本实施例中也可以省略参考光敏元件1200，因为第一光学传感器1118也可以接管参考光敏元件1200的功能。具体地，在透明荧光波导片使用1174的情况下并且在第一光学传感器1118放置在第二光学传感器1120后面的情况下，第一光学传感器118也可以接管参考光敏元件1200的功能。还应注意光学传感器1118和第二光学传感器1120中的一个或两个可以是均匀光学传感器，每个具有单个光敏区域1122,1124，或者这些光学传感器1118,1120中的一个或两个可以是像素化的。
作为示例，至少一个光学滤波器元件1198可以被设计为防止荧光进入参考光敏元件1200，或者至少可以使荧光减弱至少70％，或者优选地，至少80％。
在图23中，示出了光束1116对第二光敏区域1124的照射。其中，描绘了两种不同的情况，表示光束1116从其朝向检测器1110传播的对象1112与检测器1110自身之间的不同距离，导致由光束产生的光束在荧光波导片1174中产生的光斑的两种不同尺寸。首先的小光斑1202以及其次的大光斑1204。在两种情况下，光束的总功率在光斑1202,1204上保持相同。此外，描绘了阴影1206。这是由第一光学传感器118放置在第二光学传感器1120前面产生的。在下文中，假设第一光学传感器1118仍被光束1116完全照射。
光束1116的照射引起荧光，如上图22B所示，通过波导朝向光敏元件1182、1184、1186、1188完全或部分地传输荧光。如上所述，由这些光敏元件产生相应的第二传感器信号，其与第一传感器信号一起并可选地进一步结合由至少一个参考光敏元件1200产生的至少一个参考传感器信号，被提供给评估装置1132。
评估装置1132，如图24中象征性地描绘的，被设计为用于评估传感器信号，其中，传感器信号如上所述地表示。传感器信号可以由评估装置以各种方式评估，以便确定对象1112的位置信息和/或几何信息，例如对象1112的至少一个纵向坐标z以及可选地对象1112的一个或多个横向坐标。
首先，评估装置1132可以包括至少一个求和装置1208，其被配置为对于第二传感器信号s2,i，i＝1，...，4(为简单起见，第一个索引在上述公式(1)中省略)形成传感器信号PD1至PD4的和信号S，例如根据上面的公式(1)。该和信号S通常可以替换第二传感器信号s2和/或对于进一步评估的一部分，可以用作第二光学传感器1120的“第二传感器信号”。该和信号S可以表示由光束1116产生的荧光的总功率。即使可能发生一些损耗，因为通常不是所有的荧光都会实际到达光敏元件1182、1184、1186、1188。因此，作为一个例子，波导中的损耗可能发生，或者一些荧光实际上可能从边缘1190、1192、1194、1196沿着未被光敏元件1182、1184、1186、188覆盖的方向发射。仍然，总和信号S为荧光波导片1174内产生的荧光的总功率提供了相当好的量度。
评估装置1132可以包括至少一个除法器1142，如图24中象征性地描绘的，其可以是位置评估装置1144的一部分并且可以被配置用于从第一和第二传感器信号s1、s2形成至少一个商信号，其中，作为示例s2是各个第二传感器信号的和信号S，如上所述。因此，作为示例，除法器1142可以被配置用于下列中的一个或多个：除第一和第二传感器信号、除第一和第二传感器信号的倍数或者除第一和第二传感器信号的线性组合。位置评估装置1144还可以被配置用于通过评估商信号Q来确定至少一个纵向坐标z，例如通过使用商信号Q和纵向坐标之间的至少一个预定或可确定的关系。例如，可以使用校准曲线。作为示例，除法器1142和/或位置评估装置1144可以包括至少一个数据处理设备，例如至少一个处理器、至少一个DSP、至少一个FPGA和/或至少一个ASIC。此外，为了存储纵向坐标z和商信号之间的至少一个预定或可确定的关系，可以提供至少一个数据存储设备，例如用于提供用于存储预定关系的一个或多个查找表。
如上所述，除了对象的至少一个纵向坐标z之外，还可以从第二传感器信号s2,1、s2,2、s2,3和s2,4导出附加信息。因此，附加地，可以导出至少一个横向坐标x、y。这主要是由于光斑1202、1204的中心与光敏元件1182、1184、1186、1188之间的距离不相等。因此，光斑1202、1204的中心距离光敏元件1182的距离为l1，距离光敏元件1184的距离为l2，距离光敏元件1186的距离为13，距离光敏元件1188的距离为14。由于荧光产生位置和检测荧光的光敏元件之间的这些距离的差异，传感器信号将不同。这是由于各种影响。首先，再次，在波导期间将发生内部损耗，因为每次内部全反射意味着一定的损耗，使得荧光将在其路径上衰减，这依赖于路径的长度。行程距离越长，衰减越大，损耗越大。此外，将发生吸收效应。第三，必须考虑光的传播。光斑1202、1204与相应的光敏元件1182、1184、1186、1188之间的距离越长，光子将被引导到除光敏元件之外的方向的概率越高。因此，通过比较光敏元件1182、1184、1186、1188的传感器信号，可以生成关于光斑1202、1204以及因此对象1112的横向坐标的至少一项信息。
传感器信号的比较可以以各种方式进行。因此，通常，评估装置1132可以被设计为比较传感器信号以便导出对象1112和/或光斑1202、1204的至少一个横向坐标。作为示例，评估装置1132可以包括至少一个减法装置1210和/或提供依赖于对象1112的至少一个横向坐标(例如坐标x，y)的函数的任何其他装置。对于示例性实施例，减法装置1210和/或任何其他装置可以提供依赖于至少一个横向坐标的函数，例如依赖于坐标x、y。对于示例性实施例，减法装置1210可以被设计为针对图23中的维度x、y中的一个或每个产生至少一个差信号，例如根据上面的公式(4)和/或(5)的信号。例如，可以使用PD1和PD2之间的简单差，例如PD1-PD2/(PD1+PD2)作为x坐标的测量，以及PD3和PD4之间的差，例如(PD3-PD4)/(PD3+PD4)用作y坐标的测量。作为示例，将光斑1202、1204在第二光敏区域1124的平面中的横向坐标变换为光束1116从其传播到检测器1110的对象的横向坐标，可以简单地变换通过使用众所周知的透镜方程进行。作为进一步的细节，作为示例，可以参考WO2014/097181A1。
然而，应该注意，通过评估装置1140处理传感器信号的其他变换或其他算法是可行的。因此，除了减法或具有正或负系数的线性组合之外，非线性变换通常是可行的。作为示例，为了将传感器信号变换为z坐标和/或x、y坐标，可以使用一个或多个已知或可确定的关系，作为示例，该关系可以凭经验导出，例如通过其中对象被设置在距检测器1110的不同距离处的校准实验和/或通过其中对象被设置在各种横向位置或三维位置处的校准实验，以及通过记录相应的传感器信号。
图25以高度示意图示出了检测器1110的示例性实施例，例如根据图20或21所示的实施例，检测器1110具体可以体现为相机1146和/或可以是相机1146的一部分。相机1146可以用于成像，特别是用于3D成像，并且可以用于获取静止图像和/或图像序列，例如数字视频剪辑。其他实施例是可行的。
图25还示出了检测器系统1134的实施例，除了至少一个检测器1110之外，检测器系统1134还包括一个或多个信标设备1114，在该示例中，信标设备1114可以附接和/或集成到对象1112中，其位置应通过使用检测器1110来检测。图25还示出了人机接口1148的示例性实施例，其包括至少一个检测器系统1134，并且还包括娱乐装置1150，其包括人机接口1148。附图进一步示出了用于跟踪对象1112的位置的跟踪系统1152的实施例，其包括检测器系统1134。下面将进一步详细说明装置和系统的部件。
图25还示出了用于扫描包括对象1112的景物的扫描系统1154的示例性实施例，例如用于扫描对象1112和/或用于确定至少一个对象1112的至少一个位置。扫描系统1154包括至少一个检测器1110，并且可选地，包括至少一个照射源1136以及可选地至少一个另外的照射源1136。照射源1136通常被配置为发射至少一个照射光束1138，例如用于照射至少一个点，位于信标设备1114的一个或多个位置上和/或对象1112的表面上的点。扫描系统1154可以被设计为生成包括对象1112的景物的轮廓和/或对象1112的轮廓，和/或可以被设计为通过使用至少一个检测器1110生成关于至少一个点与扫描系统1154(具体地检测器1110)之间的距离的信息的至少一项信息。在图13中，作为示例，可以使用一个或多个反射元件1140，例如部分透明，例如一个或多个棱镜和。
如上所述，可以在图25的设置中使用的检测器1110的示例性实施例在图20和21中示出。因此，除了光学传感器1118、1120之外，检测器1110包括还至少一个评估装置1132，其具有例如至少一个除法器1142和/或至少一个位置评估装置1144，如图25中的示意示出。评估装置1132的部件可以完全或部分地集成到不同的装置中和/或可以完全或部分地集成到检测器1110的其他部件中。除了完全或部分地组合两个或多个部件的可能性之外，光学传感器1118、1120中的一个或多个以及评估装置1132的一个或多个部件可以通过一个或多个连接器1156和/或一个或多个接口互连，如图25中象征性地描绘的那样。此外，一个或多个连接器1156可以包括一个或多个驱动器和/或一个或多个用于修改或预处理传感器信号的装置。此外，代替使用至少一个可选连接器1156，评估装置1132可以完全或部分地集成到光学传感器1118、1120中的一个或两个中和/或集成到检测器1110的壳体1158中。附加地或替代地，评估装置1132可以完全或部分地设计为单独装置。
在该示例性实施例中，可以检测其位置的对象1112可以被设计为运动器材的物品和/或可以形成控制元件或控制装置1160，其位置可以由用户1162操纵。作为示例，对象1112可以是或可包括球板、球拍、球杆或任何其他运动装备和/或假运动装备。其他类型的对象1112也是可能的。此外，用户1162他或她自己可以被认为是对象1112，其位置将被检测。
如上所述，检测器1110至少包括光学传感器1118、1120。光学传感器1118、1120可以位于检测器1110的壳体1158内。此外，可以包括至少一个传送装置1128，例如一个或多个光学系统，优选地包括一个或多个透镜。
壳体1158内部的开口1164，优选地相对于检测器1110的光轴1126同心地定位，优选地限定检测器1110的观察方向1166。可以限定坐标系1168，其中与光轴1126平行或反平行的方向可以定义为纵向，而垂直于光轴1126的方向可以定义为横向。在图25中象征性地描绘的坐标系1128中，纵向方向由z表示，横向方向分别由x和y表示。其他类型的坐标系1168是可行的，例如非笛卡尔坐标系。
检测器1110可包括光学传感器1118、1120以及可选的其他光学传感器。光学传感器1118、1120优选地位于同一个光束路径中，一个在另一个之后，使得第一光学传感器1118覆盖第二光学传感器120的一部分。然而，可选地，分支光束路径也是可能的，在一个或多个附加光束路径中具有附加光学传感器，例如通过分支用于至少一个横向检测器或横向传感器的光束路径来确定对象1112和/或其部分的横向坐标。
一个或多个光束1116从对象1112和/或从一个或多个信标装置1114朝向检测器1110传播。检测器1110被配置用于确定至少一个对象1112的位置。为此目的，如上面在图20-23的上下文中所解释的，评估装置1132被配置为评估由光学传感器1118、1120提供的传感器信号。检测器1110适于确定对象1112的位置，并且光学传感器1118、1120适于检测从对象1112朝向检测器1110传播的光束1116，具体地来自一个或多个信标装置1114。在没有使用照射源1136的情况下，信标装置1114和/或者这些信标装置1114中的至少一个可以是或可以包括具有集成照射源(诸如发光二极管)的有源信标装置。在使用照射源1136的情况下，信标装置1114不一定必须是有源信标装置。相反，可以使用对象1112的反射表面，例如具有至少一个反射表面的集成反射信标装置1114。光束1116直接地照射和/或在被传送装置128修改(例如被一个或多个透镜聚焦)之后照射光学传感器1118、1120的光敏区域1122、1124。用于评估的细节可以参考上面的图20-23。
如上所述，通过使用检测器1110确定对象1112和/或其一部分的位置可以用于提供人机接口1148，以便向机器1170提供至少一项信息。在图25中示意性描绘的实施例中，机器1170可以是计算机和/或可以包括计算机。其他实施例是可行的。评估装置1132甚至可以完全或部分地集成到机器1170中，例如集成到计算机中。
如上所述，图25还描绘了跟踪系统1152的示例，跟踪系统1152被配置用于跟踪至少一个对象1112和/或其部分的位置。跟踪系统1152包括检测器1110和至少一个跟踪控制器1172。跟踪控制器1172可以适于跟踪在特定时间点的对象1112的一系列位置。跟踪控制器1172可以是独立的装置和/或可以完全或部分地集成到机器1170(具体地计算机)中如图25中所示，和/或集成到评估装置1132中。
类似地，如上所述，人机接口1148可以形成娱乐装置1150的一部分。机器1170，特别是计算机，也可以形成娱乐装置1150的一部分。因此，通过用户1162作为对象1112和/或通过用户1162处理作为对象1112的控制装置1160，用户1162可以将至少一项信息(例如至少一个控制命令)输入到计算机中，从而改变娱乐功能，例如控制电脑游戏的过程。
在图26A和26B中，以俯视图(图26A)和剖视图(图26B)示出了第二光学传感器1120的替代实施例。对于第二光学传感器1120的大部分细节，可以参考上面的图22A和22B。然而，该实施例示出了相对于图22A和22B的实施例的各种变化，其可以以隔离的方式或组合方式实现。
因此，首先，该实施例示出了光敏元件的放置的变化。除了位于相对边缘1190、1192、1194、1196(在该实施例中，它们是直边缘)的光敏元件1182、1184、1186、1188，附加光敏元件1212位于荧光波导片1174的角1214处。边缘1190、1192、1194、1196组合可以形成荧光波导片1174的边沿，例如矩形边沿。边沿本身可以被粗糙化或甚至变黑，以避免来自边沿的背反射。拐角1214也是荧光波导片1174的边缘的一部分。位于拐角1214处的光敏元件1212可以提供额外的第二传感器信号，其可以以与在图24中所示的相似的方式评估。它们可以提供确定z坐标和/或x、y坐标的增加的准确度。因此，作为示例，这些附加传感器信号可以包括在和信号中，例如通过使用上面的公式(1)形成。附加地或替代地，这些附加传感器信号可以实现为形成差信号，例如根据上面的公式(2)和/或(3)。作为示例，可以形成位于相对拐角1214处的两个光敏元件1212之间的差信号和/或位于角1214处的一个光敏元件1212与位于直边缘(例如，位于直沿部分)的一个光敏元件之间的差信号。在每种情况下，差信号D可以表示光斑在互连两个光敏元件的轴上的位置。
此外，图26A和26B的实施例示出了光敏元件1182、1184、1186、1188、1212相对于荧光波导片1174的放置的变化。因此，在图22A和22B的实施例中，光敏元件1182、1184、1186、1188可位于荧光波导片1174的平面内。另外或可选地，如图26A和26B的实施例所示，一些或甚至所有光敏元件1182、1184、1186、1188、1212可以位于荧光波导片1174的平面之外。具体地，如图26B的横截面图所示，作为示例，光敏元件1182、1184、1186、1188、1212可以通过光学耦合元件1216光学耦合到荧光波导片1174。作为示例，光敏元件1182、1184、1186、1188、1212可以通过使用一种或多种透明粘合剂(例如，环氧树脂粘合剂)简单地粘合到荧光波导片1174上。
此外，图26A和26B的实施例示出了光敏元件1182、1184、1186、1188、1212的尺寸和形状的变化。因此，光敏元件1182、1184、1186、1188、1212不一定必须是条形光敏元件。作为示例，可以使用非常小的光电二极管，例如矩形光电二极管或甚至点状或斑状光电二极管。如上所述，小尺寸的光电二极管通常可以导致较低的电容，因此可以导致第二光学传感器1120的更快响应。
此外，图26A和26B的实施例示出不需要参考光敏元件1200。因此，如上所述，和信号本身可以代替参考光敏元件1200的功能。因此，如图26A和26B的实施例中所示的第二光学传感器1120提供了完全功能的，并且可选地透明的PSD。不需要进一步的PSD。
图27A和27B示出了根据本发明的检测器110的另一示例性实施例的示意图。在图27A中，检测器110包括至少两个光学传感器113，例如第一光学传感器118和第二光学传感器120，每个光学传感器具有至少一个光敏区域121。光学检测器110还包括在至少一个传送装置128，例如至少一个透镜或透镜系统，专门用于光束整形。传送装置128具有光轴129，其中传送装置128和光学检测器优选地可以具有共同的光轴。检测器110可包括至少一个照射源136。作为示例，照射源136可包括激光源。照射光源136可以被布置成使得照射光束138是与光轴126不平行而是离轴的或从光轴126移位中的一者或两者。照射光源136可以被配置用于生成用于照射对象112的至少一个照射光束138。照射光束138被对象112完全或部分地反射并朝向检测器110返回，从而形成光束116。光束116从对象112朝向第一光学传感器118和第二光学传感器120传播。第一光学传感器118可以包括第一光敏区域122，以及第二光学传感器120可以包括第二光敏区域124。在该实施例中，传感器118、120可以布置成使得光敏区域122、124具有相同的表面区域。例如，光学传感器118、120可以是相同的。检测器110还可以包括反射元件140，例如至少一个分束器，其适于将光束116从传送装置128引导到光学传感器118、120二者。第一光学传感器118可以具有距离分束器的距离db1和第二光学传感器120可以具有距分束器的距离db2，其中db1≠db1。同样，可以使用评估装置132，其具有例如用于形成商信号Q的至少一个除法器142以及作为示例用于从商信号Q导出至少一个纵向坐标z的至少一个位置评估装置144。应当注意，评估装置132可以完全或部分地以硬件和/或软件实现。因此，作为示例，部件142、144中的一个或多个可以由适当的软件部件来体现。
在图27B中，检测器110包括至少两个光学传感器113，例如第一光学传感器118和第二光学传感器120，每个光学传感器具有至少一个光敏区域121。光学检测器110还可包括至少一个传送装置128，例如至少一个透镜或透镜系统。传送装置128具有光轴129，其中传送装置128和光学检测器优选地可以具有共同的光轴。检测器110可包括至少一个照射源136。作为示例，照射源136可包括激光源，例如具有1550nm激光源。照射光源136可以被布置成使得照射光束138是与光轴126不平行而是离轴的或从光轴126移位的一者或两者。照射光源136可以被配置用于生成用于照射对象112的至少一个照射光束138。照射光束138被对象112完全或部分地反射并朝向检测器110返回，从而形成光束116。光束116从对象112朝向第一光学传感器118和第二光学传感器120传播。第一光学传感器118可以包括第一光敏区域122，以及第二光学传感器120可以包括第二光敏区域124。从图27B中可以看出，第一光学传感器118是小光学传感器，而第二光学传感器120是大光学传感器。光学传感器118、120可以是Ge传感器。第一光学传感器118可以具有距传送装置128的第一距离，第二光学传感器120可以具有距传送装置128的第二距离。在图27B中，第一光学传感器118可以靠近传送装置128，而第二光学传感器120可以在到焦点的方向上布置得更远。第一光学传感器118可以被布置成使得独立于距对象的距离，第一光学传感器118的传感器信号可以与通过传输装置128的光束的总功率成比例。再次，评估装置132可以被使用，例如，具有用于形成商信号Q的至少一个除法器142以及作为示例用于从商信号Q导出至少一个纵向坐标z的至少一个位置评估装置144。应注意，评估装置132可完全或部分地以硬件和/或软件实施。因此，作为示例，部件142、144中的一个或多个可以由适当的软件部件来体现。
在图28中，示出了利用检测器110进行距离确定的实验结果。在该实验装置中，传送装置128是平凸透镜，其焦距为150mm，直径为75mm并且涂有用于1050-1700nm的范围的抗反射涂层，可被获得为Thorlabs LA1002-C。对象112，在这种情况下是一块毯，由具有30mWCW功率输出、波长为1550nm的激光二极管照射，该激光二极管可以被获得为
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55cm-1550-30-Q04-T12-C-6。将照射源136横向放置在传送装置旁边，并以50:50的矩形调制在367Hz下操作。在该实验设置中，第二光学传感器120，尺寸为10mm×10mm的Ge光电二极管，可被获得为Thorlabs FDG1010，直接布置在传送装置上，以及第一光学传感器118，具有5mm的直径，可被获得为Thorlabs FDG05，被放置距离传送装置128的0.85m的距离处。图28示出了确定的商信号Q的距离d(对应于对象的纵向坐标z)的依赖性。
在图29中，描绘了检测器110的另一示例性实施例。关于光学传感器113的细节，参考上面的图6。如图27A和B所示，照射源136可以离轴定位。照射源136可以适于产生和/或投射点云，例如照射源136可以包括一个光学元件194，特别是选自由下列部件组成的组的一个或多个光学元件：至少一个数字光处理(DLP)投影仪、至少一个LCoS投影仪、至少一个空间光调制器；至少一个衍射光学元件；至少一个发光二极管阵列；至少一个激光光源阵列。传感器元件115可包括光学传感器113的矩阵117，每个光学传感器113具有面向对象112的至少一个光敏区域121。传感器元件115可包括至少一个CMOS传感器。在图30中，示意性地示出了入射在传感器元件115上的点云。另外，在矩阵117上可能存在干扰，例如由于斑点和/或外来光和/或多次反射引起的干扰。评估装置132可以适于确定至少一个感兴趣区域196，例如用于确定对象112的纵向坐标的由光束116照射的一个或多个像素。在图30中，感兴趣的区域196示出为具有虚线的圆形区域。例如，评估装置132可以适于执行过滤方法，例如，斑点分析和/或对象识别方法。
图31A至图31O示出了根据本发明的光学传感器的另外的示例性配置，特别是在光束116的传播方向上的俯视图。在图31A中，示出了两个矩形光学传感器113的俯视图，其中第一光学传感器118是位于较大的第二光学传感器120前面的小光学传感器。第一光学传感器118和第二光学传感器120可以布置成具有与光轴不同的偏移，特别是在横向y上。在图31B和31C中，示出了大矩形光学传感器120的俯视图，其中第一光学传感器118是在较大的第二光学传感器120前面的具有三角形(图31B)或星形形状(图31C)的光敏区域121的小光学传感器。在图31M至O中，示出了两个矩形光学传感器113的顶视图，其中第一光学传感器118和第二光学传感器120是具有相同尺寸的矩形传感器。在图31M至O中，掩模119布置在第一和第二光学传感器118,120的前面。掩模119可以布置成与光轴126具有不同的偏移。掩模119可以具有任意的尺寸和形状，例如，掩模可以是矩形(图31M)、三角形(图31N)或星形(图31O)。但是，其他尺寸和形状也是可行的。掩模119可以适于防止光照射在第一和第二光学传感器118、120的光敏区域上。如果在与图19A所示的情况相当的情况下使用，掩模可以导致减小的传感器信号的进一步的z依赖性减小，导致所得商信号Q的z依赖性增加。
第一光学传感器118和第二光学传感器120可以布置成与光轴126具有不同的偏移。图31K示出了两个圆形光学传感器113，其中第一光学传感器118是较大的光学传感器118前面的小光学传感器。在图31D中，第一光学传感器118的光敏区域是正方形的，第二光学传感器120的光敏区域是矩形的，使得x和y的表面区域不同。另外，第一光学传感器118的中心和第二光学传感器120的中心可以具有不同的x坐标，使得光学传感器118、120可以与光轴在x和y方向中的一个或多个方向上具有不同的空间偏移。在图31H中，第一光学传感器118和第二光学传感器120都可以是矩形的。第一光学传感器118和第二光学传感器120可以被布置成使得第一光学传感器118的中心和第二光学传感器120的中心可以具有不同的x坐标并且x和y的表面区域不同。第一光学传感器118和第二光学传感器120可以布置成与光轴126具有不同的偏移。在图31L中，第一光学传感器118可以具有与第二光学传感器120的形状背离的形状，例如圆形或半圆形。图31E、F、G、I、J示出了具有像素矩阵117的传感器元件115。在图31E、F、G中，传感器元件115具有矩形形状，而在图31I和J中，传感器元件115具有圆形形状。行和列可以等距或不等距排列。在等距行和/或列的情况下，传感器元件115可以布置成与光轴126具有空间偏移。
图32示出了确定不同对象尺寸的纵向坐标z的实验结果。实验装置与图19A所示的装置相当。在测量设置中，对象112(纸靶)由激光器136照射，波长为905nm，1.6mW，并用23Hz调制。从对象112反射的光被引导到象限二极管178，可获得为OSI Optoelectronics，OSISpot-4D。在对象112和象限二极管178之间放置具有20.0mm的非球面有效焦距、直径为25.0mm的透镜128，可获得为Thorlabs AL2520M-B。从象限二极管178到透镜128的距离是19.7mm，并且象限二极管178在y＝0.5mm处具有偏离光轴的偏移。此外，与图19A中的情况不同并且未在图19A中示出，在图32的情况下，将可变光阑或另外的透镜放置在激光器136的前面在激光器136和对象112之间，以修改照射光束138。可变光阑用于改变照射光束138的宽度。另外的透镜用于获得发散照射光束138，其光束宽度随着距激光器136的距离而减小。图32示出了作为距离(即，对象112的纵向坐标，z(mm))的函数的两个相邻象限电流的商Q。在第一个实验中，照射光束138的直径通过可变光阑从1mm(实线)到3.5mm(松散的短划线)和到5mm(点划线)改变。在第二个实验中，照射光束138的直径由该另外的透镜改变，使得照射光束138的光束宽度随着距另外的透镜的距离的增加而发散。为了表征发散照射光束138，给出了距透镜1281m、2m和3m处的光束宽度。短划线表示商Q，其中光束宽度在与镜头128相距1米距离处为10毫米，与镜头128相距2米距离处为16毫米，与镜头128相距3米距离处为22毫米。点线表示商Q，其中光束宽度在与镜头128相距1米距离处为15毫米，与镜头128相距2米距离处为32毫米，与镜头128相距3米距离处为49毫米。在z＝2300毫米以下，所有曲线均显示Q对z相同的依赖关系，偏差低于±5％，因而独立于光束宽度。在图32的情况下，对象112处的光束宽度对应于测量的对象尺寸。商Q对于光束宽度的独立性以及因此对于对象尺寸的独立性清楚地证明了对象尺寸独立性的特性。在一种应用中，导致发散的照射光束的该另外的透镜的影响可能是由诸如激光模块上的液滴、雨或污垢等引起的。因此，对象尺寸独立性是稳健测量的重要特性。
图33A和B示出了光束轮廓的示例性光束轮廓和第一区域198和第二区域200的确定。在图33A中，描绘了归一化强度Inorm作为横向坐标x(mm)的函数。对象尺寸为20mm，对象到传感器的距离为1200mm。光束轮廓的第一区域198可以基本上包括光束轮廓的边缘信息，并且光束轮廓的第二区域200可以基本上包括光束轮廓的中心信息。光束轮廓可以具有中心、光束轮廓的最大值和/或光束轮廓的平台的中心点。在图33A中，平台的中心可以是500mm。光束轮廓还可包括从平台延伸的下降边缘。第二区域200可包括横截面的内部区域，第一区域198可包括横截面的外部区域。如果光束轮廓的至少一个区域包括至少横截面的下降边缘的部分，则光束轮廓的该至少一个区域可以被确定和/或选择作为光束轮廓的第一区域198。在图33A中，中心两侧的第一区域198以深灰色描绘。如果光束轮廓的至少一个区域靠近或围绕中心并且基本上包括中心信息，则光束轮廓的该至少一个区域可以被确定和/或选择作为光束轮廓的第二区域200。在图33A中，第二区域200以浅灰色示出。图33B示出了如图33A所示的强度分布的对应光斑以及对应的第一区域198和第二区域200。
图34示出了检测器110的另一示例性实施例。光学传感器113可包括具有第一光敏区域122的第一光学传感器118和具有第二光敏区域124的第二光学传感器120。第一光敏区域122并且第二光敏区域124布置成使得下列条件被满足：
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“a”是是入射垂直于光轴126的且在等于传送装置128的焦距的一半的距离处与光轴126相交的平面204的内部区域202和第一光敏区域122二者的光子的比率。“b”是入射平面204的内部区域202和第二光敏区域124二者的光子的比率。“c”是入射平面204的外部区域206和第一光敏区域122二者的光子的比率。“d”是入射平面204的外部区域206和第二光敏区域124二者的光子的比率。内部区域202可以具有具有在光轴上的几何中心点和延伸的区域，使得光子的一半在该内部区域202内入射该平面并且另一半在该内部区域202以外入射该平面。内部区域202可以设计为在光轴126上具有中心点和半径r的圆，该半径r被选择为使得光子的一半在该圆内入射该平面204以及另一半在该圆外入射该平面。
在图25中，描绘了用于确定至少一个对象2112的位置的检测器2110的示例性实施例的示意图。在图35中，对于两个不同的对象距离，描绘了对象2112。检测器2110包括至少两个光学传感器2113，例如第一光学传感器2118和第二光学传感器2120，每个光学传感器具有至少一个光敏区域2121。对象2112可以包括至少一个信标装置2114，从该信标装置2114光束2116(也表示为入射光束)朝向检测器2110传播。另外或可选地，检测器可包括至少一个照射源2115，用于照射对象2112。作为示例，照射源2115可以被配置用于产生照射光束以照射对象2112。具体地，照射源2115可包括至少一个激光器和/或激光源。可以采用各种类型的激光器，例如半导体激光器。附加地或替代地，可以使用非激光光源，例如LED和/或灯泡。照射源2115可包括人造照射源，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。作为示例，由照射源2115发射的光可以具有300-500nm的波长。附加地或替代地，可以使用红外光谱范围内的光，例如在780nm至3.0μm的范围内。具体地，可以使用硅光电二极管特别适用的700nm至1000nm范围的近红外区域的部分中的光。此外，照射源2115可以配置用于发射调制或非调制光。在使用多个照射源2115的情况下，不同的照射源可以具有不同的调制频率，其之后可以被用于区分光束，如下面进一步详细描述的。
第一光学传感器2118可以包括第一光敏区域2122，以及第二光学传感器2120可以包括第二光敏区域2124。作为示例，光束2116可以沿着检测器2110的光轴2126传播。然而，其他实施例是可行的。第一光敏区域2122和第二光敏区域2124可以被取向为朝向对象2112。光学检测器2110还包括至少一个传送装置2128，例如至少一个透镜或透镜系统，特别是用于光束整形。传送装置2128响应于从对象2112传播到检测器2110的入射光束2116具有至少一个焦距。传送装置2128具有光轴2129，其中传送装置2128和光学检测器优选地可具有共同的光轴。传送装置1128构成坐标系。与光轴2126、2129平行或反平行的方向可以定义为纵向，而垂直于光轴2126、2129的方向可以定义为横向，其中纵向坐标l是沿光轴2126、2129的坐标以及其中d是与光轴2126、2129的空间偏移。因此，光束2116被聚焦例如在一个或多个焦点中，并且光束2116的光束宽度可以依赖于对象2112的纵向坐标z，例如依赖于在检测器2110与信标装置2114和/或对象2112之间的距离。光学传感器2118、2120可以定位在焦点外。关于该光束宽度对纵向坐标的依赖性的细节，可以参考WO2012/110924A1和/或WO2014/097181A1中的一个或多个。
检测器包括至少一个角度依赖光学元件2130，其适于产生至少一个光束2131，该光束2131具有依赖于从对象2112朝向检测器2110传播并照射该角度依赖光学元件2130的入射光束的入射角的至少一个光束轮廓。角度依赖光学元件2130可以具有角度依赖透射特性，使得入射在角度依赖光学元件2130的第一侧2132(例如表面和/或入口)上的电磁波可以部分地，依赖于角度依赖光学元件的特性，被吸收和/或反射和/或透射。透射程度可以被定义为电磁波的透射功率(即，角度依赖光学元件2130后面的功率)和电磁波的入射功率(即，入射角度依赖光学元件2130之前的功率)的商。角度依赖光学元件2130可以被设计成使得透射程度依赖于从对象朝向检测器2116传播的入射光束入射在角度依赖光学元件2130上的入射角。入射角可以是相对于角度依赖光学元件2130的光轴测量。角度依赖光学元件2130可以在传播方向上设置在传送装置2128之后。传送装置可以例如包括至少一个准直透镜。角度依赖光学元件2130可以被设计成与以较小角度入射的光线相比，削弱以更大角度入射的光线。例如，对于平行于光轴的光线，即0°，透射度可以是最高的，对于更高的角度，透射度可以减小。特别地，在至少一个截止角处，透射程度可能急剧下降到零。因此，可以截止具有大入射角的光线。
角度依赖光学元件2130包括选自由以下元件组成的组的至少一个光学元件：至少一个光纤，特别是至少一个多分叉光纤，特别是至少一个双分叉光纤；至少一个衍射光学元件；至少一个角度依赖反射元件、至少一个衍射光栅元件，特别是闪耀光栅元件；至少一个孔径光阑；至少一个棱镜；至少一个透镜；至少一个透镜阵列，特别是至少一个微透镜阵列；至少一个光学滤波器；至少一个偏振滤波器；至少一个带通滤波器；至少一个液晶滤波器，特别是液晶可调谐滤波器；至少一个短通滤波器；至少一个长通滤波器；至少一个陷波滤波器；至少一个干涉滤波器；至少一个透射光栅；至少一个非线性光学元件，特别是一个双折射光学元件。
响应于光束2131的照射，第一光学传感器2118可以产生第一传感器信号s1，而第二光学传感器2120可以产生第二传感器信号s2。优选地，光学传感器2118、2120是线性光学传感器，即传感器信号s1和s2每个仅依赖于光束131或光束2131的照射它们各自的光敏区域2122的部分的总功率，而这些传感器信号s1和s2独立于照射光斑的实际尺寸。
传感器信号s1和s2被提供给检测器2110的评估装置2133。评估装置2133被实施为导出商信号Q，如上所述。通过除传感器信号s1和s2或其倍数或线性组合得到的商信号Q可以用于导出关于对象2112和/或信标装置2114的纵向坐标z的至少一项信息，光束2116从对象2112和/或信标装置2114朝向检测器2110传播。评估装置2133可以具有至少一个用于形成组合信号Q的除法器2134以及，作为示例，用于从组合信号Q导出至少一个纵向坐标z的位置评估装置2136。应当注意，评估装置2133可以完全或部分地以硬件和/或软件实现。因此，作为示例，部件2134、2136中的一个或多个可以由适当的软件部件来体现。
在图36中，示出了图35的实施例的修改，其形成替代检测器2110。检测器2110的替代实施例广泛地对应于图35中所示的实施例。在图36中，角度依赖光学元件2130可以包括至少一个光纤2138。光纤2138可以适于在光纤的两端之间传输至少部分未被吸收和/或反射的入射光束2116。光纤2138可以具有一定长度并且可以适于允许在一定距离上传输。光纤2138可以包括至少一个光纤芯，该光纤芯被至少一个光纤包层包围，该光纤包层具有比光纤芯低的折射率。在接收角度以下，光纤2138可以适于通过全内反射来引导入射光束。
光纤2138可以设计成使得对于平行于光纤(即以0°的角度)入射的光线的透射程度可以最高，忽略反射效应。光纤2130可以设计成使得对于更大的角度(例如从1°到10°的角度)，透射程度可以平滑地减小到平行光线的透射程度的大约80％并可恒定地保持在该水平直到达到光学2138的接收角。光纤2138可以设计成使得在接收角以上光纤2138内的全反射是不可能的，以便光线被反射出光纤2138。光纤2138可被设计成，在接收角处，透射程度可以急剧下降到零。可以截止具有大入射角的光线。
如图36所示，照射源2115可以适于通过角度依赖光学元件2130照射对象2112。光纤2138可以包括至少一个照射光纤2140，其适于传输由照射源产生的光束2142，以便光束2142可以照射对象2112。照射光源2115可以适于将由照射光源2115产生的至少一个光束2142耦合到照射光纤2140中。
光纤2138可包括至少两个或更多个光纤。光纤2138可以是至少一个多分叉光纤，特别是至少一个双分叉光纤。在图36的实施例中，并且如图37中的切口部分所示，光纤2138可包括四个光纤。特别地，光纤可以包括照射光纤2138和每个用于产生至少一个光束2131的至少两个光纤，被表示为第一光纤2144和第二光纤2146。如图37所示，第一光纤2144和第二光纤2146可以在光纤2138的入口端2148处彼此靠近地布置，并且可以在光纤2138的出口端2150处分成隔开一距离的腿。第一光纤2144和第二光纤2146可以被设计为具有相同性质的光纤或可以是不同类型的光纤。第一光纤2144可以适于产生至少一个第一光束2152，第二光纤2146可以适于产生至少一个第二光束2154。光纤138可以被布置成使得入射光束2116可以以第一入射角入射到第一光纤2144中和以第二入射角(不同于第一角度)入到第二光纤2146中，使得透射程度对于第一光束2152和第二光束是不同的。光学传感器2113中的一个可以布置在第一光纤2144的出口端，而另一个光学传感器2113可以布置在第二光纤2146的出口端。光纤可以包括三个以上的光纤，用于例如，如图37所示的四个光纤。
还应注意，图35和36中所示的实施例简单提供用于确定对象2112的纵向坐标z的实施例。然而，修改图35和36的设置以提供关于对象2112和/或其部分的横向坐标的附加信息也是可行的。作为实例，例如在传送装置2128和光学传感器2118、2120之间，光束2116的一个或多个部分可以分支，并且可以被引导到位置敏感装置，例如一个或多个CCD和/或CMOS像素化传感器和/或象限检测器和/或其他位置敏感装置，从其上产生的光斑的横向位置可以导出对象2112和/或其部分的横向坐标。作为进一步的细节，作为示例，可以参考一个或多个上述现有技术文献，其提供横向传感器的潜在解决方案。
图38示出了角度依赖光学元件2130的角度依赖透射。角度依赖光学元件2130可以设计成使得透射程度依赖于从对象朝向检测器2116传播的入射光束入射在角度依赖光学元件2130上的入射角。角度依赖光学元件2130可以设计成与以较小角度入射的光线相比，削弱以较大角度入射的光线。特别地，在截止角处，透射程度可以急剧下降到零，并且可以截止具有大入射角的光线。如图38所示，入射光束2116的区域在产生的光束2131中被角度依赖光学元件2130截止。
图39示出了作为入射角A(以度为单位)的函数的恒定照射功率下的光纤的传输功率P(以W为单位)的依赖性。接收角显示为垂直线。对于与光纤平行，即处于0°的角度的入射光线，透射度可能最高，忽略了反射效应。对于更大的角度，例如从1°到10°的角度，透射度可以平滑地减小到平行光线的透射程度的大约80％，并且可以恒定地保持在该水平直到光纤的接收角。在接收角处，透射程度可能急剧下降到零。可以截止具有大入射角的光线。
图40A和40B示出了距离测量的实验结果。示出了作为对象距离zobj(单位为mm)的函数的确定的距离zmeas(单位为mm)。作为照射源115，使用激光器，其具有980nm的波长并且在Flexpoint激光部件模块下可获得2.4mW的平均功率。两个Si光电检测器用作光学传感器113。使用Thorlabs固定焦点准直套装F220SMA-980下可得的光纤2138和传送装置2128。在图40A中，实线表示zmeas＝zobj的位置。对于测量，对象距离被改变并使用两种不同类型的对象，特别是黑纸对象，曲线2156(点线)和白纸对象，曲线2158(短划线)。对于中小距离，确定的对象距离在2％以内符合实际距离，对于大距离，在10％以内符合。在图40B中，对于黑纸对象(点线)和白纸对象(短划线)示出了作为距离zobj(单位为mm)的函数的通过除两个光电检测器的信号而确定的组合信号Q。对于中小距离，两种对象类型的确定商在2％范围内符合，对于大距离，在10％范围内符合。
图41以高度示意图示出了检测器2110的示例性实施例，例如根据图35或36中所示的实施例。检测器2110具体可以体现为相机2156和/或可以是相机的一部分。相机156可以被制造用于成像，特别是用于3D成像，并且可以被制成用于获取静止图像和/或图像序列，例如数字视频剪辑。其他实施例是可行的。
图41还示出了检测器系统2158的实施例，除了至少一个检测器2110之外，检测器系统2158还包括一个或多个信标设备2114，在该示例中，信标设备2114可以附接和/或集成到对象2112中，对象2112的位置应通过使用检测器2110来检测。图41还示出了人机接口2160的示例性实施例，其包括至少一个检测器系统2158和娱乐装置2162，其包括人机接口2160。该附图进一步示出了用于跟踪对象2112的位置的跟踪系统2164的实施例，其包括检测器系统2158。下面将进一步详细说明装置和系统的部件。
图41还示出了用于扫描包括对象2112的景物的扫描系统2166的示例性实施例，例如用于扫描对象2112和/或用于确定至少一个对象2112的至少一个位置。扫描系统2166包括至少一个检测器2110，并且可选地，包括至少一个照射源2115以及可选地至少一个另外的照射源2115。照射源2115通常被配置为发射至少一个照射光束2142，例如用于照射至少一个点，例如位于信标装置2114的一个或多个位置上和/或对象2112的表面上的点。扫描系统2166可以被设计为生成包括对象2112的景物的轮廓和/或对象2112的轮廓，和/或可以被设计为通过使用至少一个检测器2110产生关于至少一个点与扫描系统2166(特别是检测器2110)之间的距离的至少一项信息。
如上所述，可以在图41的设置中使用的检测器2110的示例性实施例在图35和36中示出。因此，除了光学传感器2118、2120之外，检测器2110还包括至少一个评估装置2133，具有例如至少一个除法器2134和/或至少一个位置评估装置2136，如图41中的符号所示。评估装置2133的部件可以完全或部分地集成到不同的装置中和/或可以完全或部分地集成到检测器2110的其他部分中。除了完全或部分地组合两个或更多个部件的可能性之外，光学传感器2118、2120中的一个或多个以及评估装置2133中的一个或多个部件可以通过一个或多个连接器2168和/或通过一个或多个接口互连，如图41中象征性地描绘的那样。此外，一个或多个连接器2168可以包括一个或多个驱动器和/或一个或多个用于修改或预处理传感器信号的装置。此外，代替使用至少一个可选连接器2168，评估装置133可以完全或部分地集成到光学传感器2118、2120中的一个或两个中和/或集成到检测器2110的壳体2170中。附加地或替代地，评估装置2133可以完全或部分地设计为单独的装置。
在该示例性实施例中，可以检测其位置的对象2112可以被设计为运动器材的物品和/或可以形成控制元件或控制装置2172，其位置可以由用户2174操纵。作为示例，对象2112可以是或可包括球板、球拍、球杆或任何其他运动装备和/或假运动装备。其他类型的对象2112也是可能的。此外，用户2174他或她自己可以被认为是对象2112，其位置将被检测。
如上所述，检测器2110至少包括光学传感器2118、2120。光学传感器2118、2120可以位于检测器2110的壳体2170内。此外，包括至少一个传送装置2128，例如一个或多个光学系统，优选地包括一个或多个透镜。
壳体2170内部的开口2176，优选地相对于检测器2110的光轴2126同心地定位，优选地限定检测器2110的观察方向2178。可以定义坐标系2180，其中，与光轴2126平行或反平行的方向可以定义为纵向，而垂直于光轴126的方向可以定义为横向。在图41中象征性地描绘的坐标系2180中，纵向方向由z表示，横向方向分别由x和y表示。其他类型的坐标系2180是可行的，例如非笛卡尔坐标系。
检测器2110可以包括光学传感器2118、2120以及可选地包括其他光学传感器。光学传感器2118、2120可以位于同一个光束路径中，例如一个在另一个之后，使得第一光学传感器2118覆盖第二光学传感器2120的一部分。然而，可选地，分支光束路径可以例如，可以使用多分叉光纤。分支光束路径可以包括在一个或多个附加光束路径中的附加光学传感器，例如通过分支用于至少一个横向检测器或横向传感器的光束路径来确定对象2112和/或其部分的横向坐标。然而，替代地，光学传感器2118、2120可以位于相同的纵向坐标处。
一个或多个光束2116从对象2112和/或从一个或多个信标装置2114朝向检测器2110传播。检测器2110被配置用于确定至少一个对象2112的位置。为此目的，如上面在图35至40的上下文中所解释的，评估装置2133被配置为评估由光学传感器2118、2120提供的传感器信号。检测器2110适于确定对象2112的位置，和光学传感器2118、2120适于检测光束2131。在没有使用照射源2115的情况下，信标设备2114和/或这些信标设备2114中的至少一个可以是或可以包括具有集成照射源(例如发光二极管)的有源信标设备。在使用照射源2115的情况下，信标设备2114不一定必须是有源信标设备。相反，可以使用对象2112的反射表面，例如具有至少一个反射表面的集成反射信标装置2114，例如反射镜、逆反射器、反射膜等。光束2116直接地和/或在被传送装置2128修改之后，例如被一个或多个透镜聚焦修改之后，入射在角度依赖元件2130上，角度依赖元件2130产生照射光学传感器2118、2120的光敏区域2122、2124的至少一个光束。关于评估的细节，可以参考上面的图35至40。
如上所述，通过使用检测器2110确定对象2112和/或其一部分的位置可以用于提供人机接口2160，以便向机器2182提供至少一项信息。在图41中示意性描绘的实施例中，机器2182可以是计算机和/或可以包括计算机。其他实施例是可行的。评估装置2133甚至可以完全或部分地集成到机器2182中，例如集成到计算机中。
如上所述，图41还描绘了跟踪系统2164的示例，其被配置用于跟踪至少一个对象2112和/或其部分的位置。跟踪系统2164包括检测器2110和至少一个轨道控制器2184。轨道控制器2184可以适于跟踪在特定时间点的跟踪对象2112的一系列位置。轨道控制器2184可以是独立的设备和/或可以完全或部分地集成到机器2182中，具体地是计算机，如图41所示，和/或集成到评估装置2133中。
类似地，如上所述，人机接口2160可以形成娱乐装置2162的一部分。机器2182，特别是计算机，也可以形成娱乐装置2162的一部分。因此，通过用户2174作为对象2112和/或用户2174处理用作对象2112的控制装置2172，用户2174可以将至少一项信息(例如至少一个控制命令)输入到计算机中，从而改变娱乐功能，例如控制计算机的过程。
参考图42，检测器110、1110、2110，例如关于图1至41描述的检测器，可以适于从在至少两个光学传感器113、1118、1120、2113上的光束轮廓的至少两个不对称区域的辐射比率确定深度信息，特别是绝对深度信息。例如，检测器110、1110、2110可以包括布置以矩阵117布置的多个光学传感器。检测器110、1110、2110可以适于从由诸如CMOS检测器的单个光学传感器矩阵捕获的封闭的，特别是，散焦的光束轮廓内的至少两个不对称区域的辐射比率来确定深度信息。特别地，检测器110、1110、2110可以适于使用独立于特定对象尺寸范围的辐射比率来确定深度信息。如上所述，该原理称为光子距离比率(DPR)。在一个实施例中，光束116、1116可以用至少一个包括至少一个特征点的图案照射传感器元件。特征点可以从由以下各项组成的组中选择：至少一个点、至少一个线、至少一个边缘。该图案可以由对象产生，例如，响应于至少一个光源的照射，其中照射图案包括至少一个图案。评估装置132可以被配置用于通过下式导出商信号Q：
Figure SMS_28
其中x和y是横向坐标，A1和A2是传感器位置处的光束轮廓的区域，并且E(x，y，zo)表示在对象距离zo处给出的光束轮廓。A1可以对应于光学传感器上的特征点的整个或完整区域。A2可以是光学传感器上的特征点的中心区域。中心区域可以是恒定值。与特征点的整个区域相比，中心区域可以更小。例如，在圆形特征点的情况下，中心区域的半径可以是特征点的整个半径的0.1到0.9，优选地是整个半径的0.4到0.6。
在图42所示的实施例中，从对象112、1112传播到检测器110、1110、2110的光束116、1116可以用至少一个线图案2186照射矩阵117。线图案2186可以由对象112、1112例如响应于至少一个照射源136的照射而产生，照射图案包括至少一个照射线图案。A1可以对应于矩阵117中具有线图案2186的全线宽的区域。矩阵117中的线图案2186可以与照射图案的线图案相比加宽和/或移位，使得线宽在矩阵117中增加了。特别地，矩阵117中的线图案2186的线宽可以从一列到另一列是变化的。A2可以是矩阵117中的线图案2186的中心区域。中心区域的线宽可以是恒定值，并且可以特别地对应于照射图案中的线宽。与全线宽相比，中心区域的线宽可以更小。例如，中心区域的线宽可以是整个线宽的0.1到0.9，优选地是整个线宽的0.4到0.6。线图案2186可以在矩阵117中被分段。每个列可以包括线图案2186的中心区域中的中心强度信息和来自从中心区域向线图案2186的边缘区域进一步向外延伸的区域的边缘强度信息。
图43示出了使用计算射线追踪对一维情况的对象尺寸独立性的模拟测试。在模拟测试中，使用具有f＝10mm、在100mm至600mm的距离范围内的10mm瞳孔直径的非球面透镜。使用该规范，获得了约10mm的对象尺寸独立性，使得光斑尺寸从1mm变化到25mm。在图43中，纵向坐标z上的商Q(z)被针对1mm变化(曲线2188)、2mm变化(曲线2190)、5mm变化(曲线2192)、15mm变化(曲线2194)、20毫米变化(曲线2196)和25毫米变化(曲线2198)示出。可以看出，商对于大于10mm对象尺寸的偏离，而对于小于10mm的对象尺寸，商产生相同的比率。该特征可减少变化尺寸的目标的校准工作，并是DPR分析所固有的。
参考图44A和B，如上所述，检测器110、11110、2110可包括光学传感器113、1118、1120、2113的至少一个矩阵117。借助于这种像素化成像装置，如图44A所示，散焦光束轮廓可以被划分为沿着特定角度θ且具有距离纵坐标原点的距离ω的线的横截面。因此，单线的参数化将由ω＝xcos(θ)+ysin(θ)给出。沿着平行线的强度的积分可以通过众所周知的Radon变换的积分投影
Figure SMS_29
来数学地描述，Radon变换被表示为
Figure SMS_30
其中δ表示狄拉克函数，并且f(x，y)是封闭的散焦光束轮廓的强度。然后，对于给定角度θ和投影宽度ω的光子比率由下式给出
Figure SMS_31
其中f′(x，y)作为图44b中突出显示的过度(overshined)图像区域。对于偏斜(slewed)的对象表面，希望θ的变化产生不同的比率。在间隔
Figure SMS_32
中变化可能就足够了。
图45A和B示出了根据本发明的检测器110的进一步实施例，其包括至少一个双单元。诸如激光源的照射源136可以产生照射对象112的光束138。反射光束116可以从对象112传播到传送装置128并且可以如上在光学传感器176的双单元上。在图45A中示出了侧视图，在图45B中示出了正视图。检测器110可包括至少一个FiP传感器，其适于产生如WO2015/024871或WO2016/120392中所述的所谓的FiP效应。例如，图45A和B中的双单元可以适于产生所谓的FiP信号。如上例如在WO2015/024871或WO2016/120392中所述，FiP信号可用于确定宽距离范围内的深度信息。FiP传感器可以适于表现出正的和/或负的FiP效应。负FiP效果可用于调节高距离处的小图像效果。诸如位置、尺寸、形状、清晰度等的图像变化可能在高距离处消失，而负FiP效应增加。此外，由于两个单元处于相同的纵向位置并因此接收相同的光子密度，因此不会引入亮度依赖性。
图46显示了实验结果，特别是组合传感器信号的光斑直径独立性和亮度独立性，使用图46所示的检测器设置确定。特别是，双单元是PbS-Bi电池，1550nm激光器是使用激光光斑尺寸为4毫米。基线为12.5毫米。传送装置是Thorlabs Asphere透镜，焦距为f＝20mm，直径D＝25mm。图46显示了不同亮度和光斑直径的关于纵向坐标z的商Q，特别是2.6mW的亮度和12mm的光斑直径(曲线2200)，2.4mW和6mm(曲线2202)和1.2mW和3毫米的光斑直径(曲线2204)。所有曲线显示相同的曲线形状，因此，光斑直径独立。
图47A至C示出了六边形照射图案的三个实施例。照射源136可以适于产生至少一个照射图案，用于照射对象112。另外或可选地，照射图案可以由至少一个环境光源产生。具体地，照射源136可包括至少一个激光和/或激光源。可以采用各种类型的激光器，例如半导体激光器。附加地或替代地，可以使用非激光光源，例如LED和/或灯泡。照射图案可包括至少一个特征，例如点或符号。照射图案可包括多个特征。照射图案可以包括周期性或非周期性特征的布置。照射图案可以由环境光产生，例如通过至少一个环境光源，或者由至少一个照射源产生。照射图案可以包括从由以下各项组成的组中选择的至少一种图案：至少一个点图案，特别是伪随机点图案，随机点图案或准随机图案；至少一个Sobol图案；至少一个准周期图案；包括至少一个预先知道的特征的至少一个图案；至少一种规则图案；至少一个三角形图案；至少一个六边形图案；至少一个矩形图案，包括凸出的均匀铺块至少一个图案；包括至少一条线的至少一个线图案；包括至少两条线，例如平行线或交叉线，的至少一个线图案。例如，照射源可以适于生成和/或投射点云。照射图案可以包括规则和/或恒定和/或周期性图案，例如三角形图案、矩形图案、六边形图案或包括另外的凸起铺块的图案。照射图案可以包括每个区域尽可能多的特征，使得六边形图案可以是优选的。照射图案的两个特征之间的距离和/或至少一个照射特征的区域可以依赖于图像中的弥散圈。
照射图案的照射特征可以布置成使得仅少数参考特征位于对极线上。如图47A所示，照射图案可包括至少一个六边形图案，其中各个点位于对极线2206上。如图47B所示，照射图案可包括至少一个六边形图案，其中图案相对于基线旋转。照射特征的这种定位允许增强每个对极线上的各个点之间的距离。例如，如图47C所示，照射图案可以包括至少一个移位的六边形图案，其中六边形图案的各个点从规则位置移位一个随机距离，例如垂直于该点的对极线。各个点的移位可以小于两个平行的对极线之间的距离的一半，优选地小于两个平行的对极线之间的距离的四分之一。各个点的移位可以使得两个点不会彼此移位。这种定位允许增加每个区域的可能特征的数量。
图48示出了扫描装置154的实施例。扫描装置可以适合作为线扫描设备。特别地，扫描装置154可包括至少一个传感器线或一行光学传感器113。此外，扫描装置可包括至少一个传送装置128和至少一个照射源136。三角测量系统需要足够的基线，然而，由于近场中的基线，可能无法进行检测。如果光斑在传送装置的方向上倾斜，则可以进行近场检测。然而，倾斜导致光斑将移出视场，这限制了远场区域中的检测。因此，在三角测量系统中，非零基线将总是导致测量范围(近场和/或远场中)的显着减小。因此，利用根据本发明的检测器尽可能地减小基线将总是增加测量范围。此外，通过使用图48的扫描装置154可以克服这些近场和远场问题。扫描装置154可以适于检测在CMOS上从对象112传播到扫描装置154的多个光束116。光束116可以在对象112上的不同位置处产生，或者通过对象112的移动产生。扫描装置154可以适于通过确定商信号Q来对于光斑中的每个确定至少一个纵向坐标，如上所述。
参考编号列表
110 检测器
112 对象
113 光学传感器
114 信标设备
115 传感器元件
116 光束
117 矩阵
118 第一光学传感器
119 掩模
120 第二光学传感器
121 光敏区域
122 第一光敏区
124 第二光敏区
126 检测器的光轴
128 传送装置
129 传送装置的光轴
130 焦点
131 光斑
132 评估装置
133 中心检测器
134 检测器系统
135 求和设备
136 照射源
137 组合装置
138 照射光束
140 反射元件
142 除法器
144 位置评估装置
146 相机
148 人机接口
150 娱乐装置
152 跟踪系统
154 扫描系统
156 连接器
158 壳体
160 控制装置
162 用户
164 开口
166 观察方向
168 坐标系
170 机器
172 跟踪控制器
174 阵列
176 光学传感器
178 象限光电二极管
180 每个的几何中心
182 第一光学传感器的几何中心
184 第二光学传感器的几何中心
186 光斑
188 致动器
190 光阑
192 用于光存储介质的读出装置
194 光学元件
196 感兴趣的地区
198 第一区域
200 第二区域
202 内部区域
204 平面
206 外部区域
208 运动方向
210 运动方向
212 曲线
214 曲线
216 曲线组
218 曲线组
1110 检测器
1112 对象
1114 信标设备
1116 光束
1118 第一光学传感器
1120 第二光学传感器
1122 第一光敏区
1124 第二光敏区
1126 光轴
1128 传送装置
1130 焦点
1132 评估装置
1134 检测器系统
1136 照射源
1138 照射光束
1140 反射元件
1142 除法器
1144 位置评估装置
1146 相机
1148 人机接口
1150娱乐装置
1152 跟踪系统
1154 扫描系统
1156 连接器
1158 壳体
1160 控制装置
1162 用户
1164 开口
1166 观察方向
1168 坐标系
1170 机器
1172 跟踪控制器
1174 荧光波导片
1176 波导
1178 基体材料
1180 荧光材料
1182 光敏元件
1184 光敏元件
1186 光敏元件
1188 光敏元件
1190 边缘
1192 边缘
1194 边缘
1196 边缘
1198 光学滤波元件
1200 参考光敏元件
1202 小光斑
1204 大光斑
1206 阴影
1208 求和装置
1210 减法装置
1212 光敏元件
1214 拐角
1216 光学耦合元件
2110 检测器
2112 对象
2113 光学传感器
2114 信标设备
2115 照射源
2116 光束
2118 第一光学传感器
2120 第二光学传感器
2121 光敏区域
2122 第一光敏区
2124 第二光敏区
2126 检测器的光轴
2128 传送装置
2129 传送装置的光轴
2130 角度依赖光学元件
2131 光束
2132 第一侧
2133 评估装置
2134 除法器
2136 位置评估装置
2138 光纤
2140 照射光纤
2142 光束
2144 第一光纤
2146 第二光纤
2148 入口端
2150 出口端
2152 第一光束
2154 第二光束
2156 相机
2158 检测器系统
2160 人机接口
2162 娱乐装置
2164 跟踪系统
2166 扫描系统
2168 连接器
2170 壳体
2172 控制装置
2174 用户
2176 开口
2178 观察方向
2180 坐标系
2182 机器
2184 跟踪控制器
2186 线图案
2188 曲线
2190 曲线
2192 曲线
2194 曲线
2196 曲线
2198 曲线
2200 曲线
2202 曲线
2204 曲线
2206 对极线

Claims (79)

1.一种用于确定至少一个对象(112,1112)的位置的检测器(110,1110,2110)，所述检测器(110,1110,2110)包括：
-至少一个传送装置(128,1128,2128)，其中所述传送装置(128,1128,2128)响应于从所述对象(112,1112,2112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的至少一个入射光束(116,1116)而具有至少一个焦距；
-至少两个光学传感器(113,1118,1120,2113)，其中每个光学传感器(113,1118,1120)具有至少一个光敏区域(121,1122,1124,2121)，其中每个光学传感器(113,1118,1120,2113)被设计为响应于所述光束(116,1116,2131)对其各自的光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号，
-至少一个评估装置(132,1132,2133)，被配置用于通过评估来自所述传感器信号的商信号Q来确定所述对象(112,1112,2112)的至少一个纵向坐标z；
其中，所述检测器适于独立于对象平面中的对象尺寸在至少一个测量范围中确定所述对象的所述纵向坐标z，
其中，所述传感器信号中的每个包括所述光束的至少一个光束轮廓的光束轮廓的至少一个区域的至少一个信息，
其中，所述光敏区域被布置成使得第一传感器信号包括所述光束轮廓的第一区域的信息以及第二传感器信号包括所述光束轮廓的第二区域的信息，其中所述光束轮廓的所述第一区域和所述光束轮廓的所述第二区域是相邻区域或重叠区域中的一种或两种，
其中，所述评估装置(132)被配置为确定所述光束轮廓的所述第一区域和所述光束轮廓的所述第二区域，
其中，所述光束轮廓的所述第一区域包括所述光束轮廓的基本上边缘信息，并且所述光束轮廓的所述第二区域包括所述光束轮廓的基本上中心信息。
2.根据权利要求1所述的检测器(110,1110,2110)，其中，通过调节选自下组的一个或多个参数来调节所述测量范围：从所述对象到所述传送装置的纵向距离z0；所述传送装置的所述焦距f；所述传送装置的出瞳直径Ex；从所述传送装置到所述光敏区域的纵向距离zs，从所述传送装置到所述对象的图像的距离zi；所述对象在所述对象平面中的所述对象尺寸Qsize。
3.根据权利要求2所述的检测器(110,1110,2110)，其中，如果从所述对象的至少一个点发射的至少一个光束的弥散圈大于所述对象的图像尺寸，则所述检测器适于独立于所述对象尺寸确定所述对象的所述纵向坐标z。
4.根据权利要求3所述的检测器(110,1110,2110)，其中，如果对于至少一个距离
Figure FDA0004114848960000021
保持成立，则所述检测器适于独立于所述对象尺寸确定所述对象的所述纵向坐标z。
5.根据权利要求4所述的检测器(110,1110,2110)，其中，对象尺寸下限为0.5μm或更大。
6.根据权利要求5所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述对象尺寸下为1μm或更大。
7.根据权利要求6所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述对象尺寸下限为10μm或更大。
8.根据前述权利要求1到7中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(132)被配置用于通过以下方式中的一个或多个来导出商信号Q：除所述传感器信号、除所述传感器信号的倍数、除所述传感器信号的线性组合。
9.根据前述权利要求1到7中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(132)被配置为使用所述商信号Q和所述纵向坐标之间的至少一个预定关系来确定所述纵向坐标。
10.根据前述权利要求1到7中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述评估装置(132)被配置为通过下式导出商信号Q
Figure FDA0004114848960000031
其中x和y是横向坐标，A1和A2是传感器位置处的光束轮廓的区域，并且E(x，y，zo)表示在对象距离zo处给出的光束轮廓。
11.根据前述权利要求1到7中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述光学传感器(113)定位在焦点外。
12.根据前述权利要求1到7中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述传送装置(128)具有光轴(129)，其中所述传送装置(128)构成坐标系，其中纵向坐标l是沿所述光轴(129)的坐标，其中d是与所述光轴(129)的空间偏移，其中所述光学传感器(113)被布置成使得所述光学传感器(113)的所述光敏区域(121)在以下至少一个方面不同：它们的纵向坐标、它们的空间偏移或它们的表面区域。
13.根据前述权利要求1到7中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述光束轮廓选自梯形光束轮廓；三角形光束轮廓；锥形光束轮廓和高斯光束轮廓的线性组合。
14.根据权利要求1所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述边缘信息包括与所述光束轮廓的所述第一区域中的多个光子有关的信息，并且所述中心信息包括与所述光束轮廓的所述第二区域中的多个光子有关的信息。
15.根据前述权利要求1到7和14中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(132)被配置为通过下列方式中的一个或多个来导出所述商信号Q：除所述边缘信息和所述中心信息、除所述边缘信息和所述中心信息的倍数、除所述边缘信息和所述中心信息的线性组合。
16.根据前述权利要求1到7和14中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述传送装置包括光轴(129)，所述光学传感器(113)包括具有第一光敏区域(122)的第一光学传感器(118)和具有第二光敏区域(124)的第二光学传感器(120)，其中所述第一和第二光敏区域被布置成满足以下条件：
Figure FDA0004114848960000041
其中a是入射垂直于所述光轴(129)的且在等于所述传送装置的焦距的一半的距离处与所述光轴(129)相交的平面的内部区域和所述第一光敏区域(122)二者的光子的比率，b是入射所述平面的所述内部区域和所述第二光敏区域(124)二者的光子的比率，c是入射在所述内部区域之外的所述平面的外部区域和所述第一光敏区域(122)二者的光子的比率，d是入射所述平面的所述外部区域和所述第二光敏区域(124)二者的光子的比率。
17.根据权利要求16所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述第一光敏区域(118)和所述第二光敏区域(122)被布置成使得所述内部区域具有具有在所述光轴上(129)的几何中心点和延伸的区域，使得光子的一半在所述内部区域内入射所述平面并且光子的另一半在所述内部区域以外入射所述平面。
18.根据权利要求16所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述第一光敏区域(118)和所述第二光敏区域(122)被布置成使得所述内部区域被设计为具有在所述光轴上的中心点和半径r的圆，该半径r被选择为使得光子的一半在所述圆内入射所述平面以及光子的另一半在所述圆外入射所述平面。
19.根据权利要求1所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述光学传感器(113)包括具有第一光敏区域(122)的第一光学传感器(118)和具有第二光敏区域(124)的第二光学传感器(120)，
-其中，所述第一光学传感器(118)被配置为响应于从所述对象(112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的所述光束(116)对所述第一光敏区域(122)的照射而产生至少一个第一传感器信号；
-其中，第二光学传感器(120)被配置为响应于所述光束(116)对所述第二光敏区域(124)的照射而产生至少一个第二传感器信号，其中所述第一光敏区域(122)小于所述第二光敏区域(124)。
20.根据权利要求19所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(132)被配置用于通过除所述第一和第二传感器信号、通过除所述第一和第二传感器信号的倍数、或通过除所述第一和第二传感器信号的线性组合来导出所述商信号Q，其中所述评估装置(132)被配置用于通过评估所述商信号Q来确定所述纵向坐标。
21.根据权利要求19或20所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述第一和第二光学传感器(118,120)线性地布置在所述检测器(110,1110,2110)的同一光束路径中。
22.根据权利要求21所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述第一和第二光学传感器(118,120)相对于所述检测器(110,1110,2110)的光轴(126)同心地布置。
23.根据前述权利要求19、20和22中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述第一和第二光学传感器(118,120)均为半导体传感器。
24.根据前述权利要求23所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述半导体传感器包括无机半导体传感器。
25.根据前述权利要求24所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述无机半导体传感器包括光电二极管。
26.根据前述权利要求25所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述光电二极管包括硅光电二极管。
27.根据前述权利要求19、20、22以及24-26中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述第一和第二光学传感器(118,120)均为均匀传感器，每个均匀传感器具有单个光敏区域。
28.根据前述权利要求19、20、22以及24-26中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述检测器(110,1110,2110)还包括用于照射所述对象(112)的照射源(136)。
29.根据前述权利要求1到1以及14中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述检测器(110,1110,2110)具有：
-至少一个传感器元件(115)，其具有光学传感器(113)的矩阵(117)，所述光学传感器(113)各自具有光敏区域(121)，其中每个光学传感器(113)被配置为响应于通过从所述对象(112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的至少一个光束(116)对所述光敏区域(121)的照射而产生至少一个传感器信号；
-至少一个评估装置(132)，被配置为通过下列步骤评估所述传感器信号
a)确定具有最高传感器信号的至少一个光学传感器(113)并形成至少一个中心信号；
b)评估所述矩阵(117)的所述光学传感器(113)的所述传感器信号并形成至少一个和信号；
c)通过组合所述中心信号和所述和信号确定至少一个组合信号；以及
d)通过评估所述组合信号确定斯潘塞对象(112)的至少一个纵向坐标z。
30.根据权利要求29所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述中心信号选自：最高传感器信号；在距所述最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的平均值；来自包含具有所述最高传感器信号的所述光学传感器(113)的一组光学传感器(113)和预定组的相邻光学传感器(113)的传感器信号的平均值；来自包含具有所述最高传感器信号的所述光学传感器(113)的一组光学传感器(113)和预定组的相邻光学传感器(113)的传感器信号的和；在距所述最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的和；高于预定阈值的一组传感器信号的平均值；高于预定阈值的一组传感器信号的和；来自包含具有所述最高传感器信号的所述光学传感器(113)的一组光学传感器和预定组的相邻光学传感器的传感器信号的积分；在距所述最高传感器信号的预定公差范围内的一组传感器信号的积分；高于预定阈值的一组传感器信号的积分。
31.根据权利要求29所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述和信号选自：所述矩阵(117)的所有传感器信号的平均值；所述矩阵(117)的所有传感器信号的和；所述矩阵(117)的所有传感器信号的积分；除了来自那些对所述中心信号有贡献的光学传感器(113)的传感器信号之外，所述矩阵(117)的所有传感器信号的平均值；除了来自那些对所述中心信号有贡献的光学传感器(113)的传感器信号之外，所述矩阵(117)的所有传感器信号的和；除了来自那些对所述中心信号有贡献的光学传感器(113)的传感器信号之外，所述矩阵(117)的所有传感器信号的积分；在距离具有最高传感器信号的光学传感器(113)的预定范围内的光学传感器的传感器信号之和；在距离具有最高传感器信号的光学传感器(113)的预定范围内的光学传感器(113)的传感器信号的积分；高于位于距具有最高传感器信号的所述光学传感器(113)的预定范围内的光学传感器(113)的特定阈值的传感器信号的和；高于位于距具有最高传感器信号的所述光学传感器(113)的预定范围内的光学传感器的特定阈值的传感器信号的积分。
32.根据权利要求29所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述组合信号是所述商信号Q，其由以下方式中的一者或多者得出：形成所述中心信号与所述和信号的商，反之亦然；形成所述中心信号的倍数与所述和信号的倍数的商，反之亦然；形成所述中心信号的线性组合与所述和信号的线性组合的商，反之亦然；形成所述中心信号和所述和信号的第一线性组合与所述中心信号和所述和信号的第二线性组合的商。
33.根据权利要求32所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(132)被配置为使用所述商信号Q和所述纵向坐标之间的至少一个预定关系来确定所述纵向坐标。
34.根据权利要求32或33所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(132)包括至少一个除法器(142)，其中，所述除法器(142)被配置用于导出所述商信号。
35.根据权利要求29所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(132)还被配置为通过评估具有所述最高传感器信号的所述至少一个光学传感器(113)的横向位置来确定所述对象(112)的至少一个横向坐标。
36.根据前述权利要求1到7以及14中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，其中每个光敏区域(122,124)具有几何中心(182,184)，其中所述光学传感器(118,120,176)的所述几何中心(182,184)通过不同的空间偏移与所述检测器(110,1110,2110)的光轴(126)间隔开，其中每个光学传感器(118,120,176)被配置为响应于从所述对象(112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的光束(116)对其相应的光敏区域(122,124)的照射而产生传感器信号。
37.根据权利要求36所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述光学传感器(118,120,176)是传感器阵列(174)的一部分，其中所述传感器阵列(174)的几何中心(180)偏离所述光轴(126)。
38.根据权利要求37所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述传感器阵列(174)相对于所述光轴(126)在垂直于所述光轴(126)的面中是可移动的。
39.根据权利要求38所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(132)被配置为用于首先通过使用所述传感器信号确定由所述光束(116)在所述传感器阵列(174)上产生的光斑(186)的横向位置，以及然后相对于所述光轴(126)移动所述传感器阵列(174)，直到所述光斑(186)偏离中心。
40.根据权利要求36所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述光学传感器(118,120,176)是象限二极管(178)的部分二极管，其中所述象限二极管(178)的几何中心(180)与所述检测器(110,1110,2110)的所述光轴(126)偏心。
41.根据权利要求1到7以及14中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，所述检测器(110,1110,2110)具有：
-至少一个第一光学传感器(1118)，其具有第一光敏区域(1122)，其中所述第一光学传感器(1118)被配置为响应于从所述对象(1112)传播到所述检测器(1110)的光束(1116)对所述第一光敏区域(122)的照射而产生至少一个第一传感器信号；
-至少一个第二光学传感器(1120)，具有：
至少一个荧光波导片(1174)，其形成第二光敏区域(1124)，其中所述荧光波导片(1174)朝向所述对象(1112)取向，使得从所述对象(1112)朝向所述检测器(1110)传播的至少一个光束(1116)在所述第二光敏区域(1124)中产生至少一个光斑(1202,1204)，其中所述荧光波导片(1174)包含至少一种荧光材料(1180)，其中所述荧光材料(1180)适于响应所述光束(1116)的照射产生荧光；以及
至少一个光敏元件(1182,1184,1186,1188,1212)，位于所述荧光波导片(1174)的至少一个边缘(1190,1192,1194,1196)处，能够检测通过所述荧光波导片(1174)从所述光斑(1202,1204)朝向所述光敏元件(1182,1184,1186,1188,1212)引导的荧光，并且能够响应于所述光束(1116)对所述第二光敏区域(1124)的照射产生至少一个第二传感器信号，其中所述第一光敏区域(1122)小于所述第二光敏区域(1124)；以及
-至少一个评估装置(1132)被配置用于通过评估所述第一和第二传感器信号来确定对象(1112)的至少一个纵向坐标z。
42.根据权利要求41所述的检测器(110,1110,2110)，其中所述至少一个光敏元件(1182,1184,1186,1188,1212)通过至少一个光学耦合元件(1216)光学耦合到所述荧光波导片(1174)，所述光学耦合元件(1216)被配置用为将所述荧光波导片(1174)导引的荧光至少部分地耦合出所述荧光波导片(1174)。
43.根据权利要求41所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(1132)被配置为用于通过除所述第一和第二传感器信号、通过除所述第一和第二传感器信号的倍数或通过除第一和第二传感器信号的线性组合来导出商信号Q，其中所述评估装置(1132)被配置为通过评估所述商信号Q来确定所述纵向坐标。
44.根据权利要求43所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(1132)被配置为使用所述商信号Q和所述纵向坐标之间的至少一个预定关系。
45.根据前权利要求41所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述第一光学传感器(1118)位于所述第二光学传感器(1120)的前面，使得所述光束(1116)按照给定的顺序照射所述第一光学传感器(1118)，然后照射所述第二光学传感器(1120)。
46.根据权利要求41所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述第二光学传感器(1120)包括位于所述荧光波导片(1174)的至少两个边缘(1190,1192,1194,1196)处的至少两个光敏元件(1182,1184,1186,1188,1212)，其能够检测通过所述荧光波导片(1174)从所述光斑(1202,1204)朝向所述光敏元件(1182,1184,1186,1188,1212)引导的荧光，并且每个光敏元件能够产生至少一个传感器信号。
47.根据权利要求46所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(1132)包括至少一个求和装置(1208)，所述求和装置(1208)被配置为对所述至少两个光敏元件(1182，1184,1186,1188,1212)的传感器信号求和从而形成和信号S，其中所述评估装置(1132)被配置为通过使用所述第一传感器信号、所述第二传感器信号的所述和信号S和所述纵向坐标z之间的至少一个预定关系来确定所述对象(1112)的至少一个纵向坐标z。
48.根据权利要求46或47所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述评估装置(1132)还被配置为通过评估所述光敏元件(1182,1184,1186,1188,1212)的所述传感器信号来确定所述对象(1112)的至少一个横向坐标x、y。
49.根据权利要求41所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述第二光敏区域(1124)为所述第一光敏区域(1122)的至少两倍。
50.根据权利要求41所述的检测器(110,1110,2110)，其中，所述检测器(110,1110,2110)还包括用于照射所述对象(1112)的照射源(1136)。
51.根据权利要求1到7以及14中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，所述检测器(2110)包括：
-至少一个角度依赖光学元件(2130)，其适于产生至少一个光束(2131)，该光束具有至少一个光束轮廓，该光束轮廓依赖于从所述对象(2112)朝向所述检测器(2110)传播并照射所述角度依赖光学元件(2130)的入射光束(2116)的入射角；
-至少两个光学传感器(2113)，其中每个光学传感器(2113)具有至少一个光敏区域(2121)，其中每个光学传感器(2113)被设计成响应于由所述角度依赖光学元件(130)产生的所述光束(2131)对其相应的光敏区域的照射而产生至少一个传感器信号；
-至少一个评估装置(2133)，被配置用于通过评估来自所述传感器信号的所述商信号Q来确定所述对象(2112)的至少一个纵向坐标z。
52.根据权利要求51所述的检测器(2110)，其中所述角度依赖光学元件(2130)包括选自由以下组成的组的至少一个光学元件：至少一个光纤；至少一个衍射光学元件；至少一个角度依赖反射元件、至少一个衍射光栅元件；至少一个孔径光阑；至少一个棱镜；至少一个透镜；至少一个透镜阵列；至少一个光学滤波器；至少一个偏振滤波器；至少一个带通滤波器；至少一个液晶滤波器；至少一个短通滤波器；至少一个长通滤波器；至少一个陷波滤波器；至少一个干涉滤波器；至少一个透射光栅；至少一个非线性光学元件。
53.根据权利要求52所述的检测器(2110)，其中，所述至少一个光纤包括至少一个多分叉光纤。
54.根据权利要求53所述的检测器(2110)，其中，所述至少一个多分叉光纤包括至少一个双分叉光纤。
55.根据权利要求52所述的检测器(2110)，其中，所述至少一个衍射光栅元件包括闪耀光栅元件。
56.根据权利要求52所述的检测器(2110)，其中，所述至少一个透镜阵列包括至少一个微透镜阵列。
57.根据权利要求52所述的检测器(2110)，其中，所述至少一个液晶滤波器包括液晶可调谐滤波器。
58.根据权利要求52所述的检测器(2110)，其中，所述至少一个非线性光学元件包括一个双折射光学元件。
59.一种用于确定至少一个对象(112)的位置的检测器系统(134)，所述检测器系统(134)包括根据前述权利要求1-58中任一项所述的至少一个检测器(110,1110,2110)，所述检测器系统(134)还包括至少一个信标设备(114)，其适于将至少一个光束(116)引向所述检测器(110,1110,2110)，其中所述信标设备(114)是可附接到所述对象(112)、可被所述对象(112)保持以及可集成到所述对象(112)中的至少一种。
60.一种用于在用户(162)和机器(170)之间交换至少一项信息人机接口(148)，其中所述人机接口(148)包括根据前述权利要求59的至少一个检测器系统(134)，其中所述至少一个信标设备(114)适于下列方式中的至少一种：直接或间接地附着到所述用户(162)和由所述用户(162)保持，其中所述人机接口(148)被设计为通过所述检测器系统(134)确定所述用户(162)的至少一个位置，其中所述人机接口(148)被设计成将至少一项信息分配给该位置。
61.一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置(150)，其中所述娱乐装置(150)包括至少一个根据前述权利要求60所述的人机接口(148)，其中所述娱乐装置(150)被设计为通过所述人机接口(148)使玩家能够输入至少一项信息，其中所述娱乐装置(150)被设计成根据所述信息改变娱乐功能。
62.一种用于跟踪至少一个可移动对象(112)的位置的跟踪系统(152)，该跟踪系统(152)包括至少一个根据前述权利要求59所述的检测器系统(134)，所述跟踪系统(152)还包括至少一个跟踪控制器(172)，其中所述跟踪控制器(172)适于跟踪在特定时间点的所述对象(112)的一系列位置。
63.一种用于确定景物的深度轮廓的扫描系统(154)，所述扫描系统(154)包括至少一个根据前述权利要求1到58中任一项所述的检测器(110,1110,2110)，所述扫描系统(154)还包括适于用至少一个光束(116)扫描景物的至少一个照射源(136)。
64.一种用于对至少一个对象(112)成像的相机(146)，所述相机(146)包括至少一个根据前述权利要求1到58中任一项所述的检测器(110,1110,2110)。
65.一种用于光学存储介质的读出装置(192)，所述读出装置(192)包括至少一个根据前述权利要求1到58中任一项所述的检测器(110,1110,2110)。
66.一种通过使用至少一个检测器(110,1110,2110)确定至少一个对象(112)的位置的方法，该方法包括以下步骤：
-提供至少两个光学传感器(113)，每个光学传感器(113)具有光敏区域(121)，其中每个光学传感器(113)被配置为响应于光束(116)对其各自的敏感区域光的照射而产生传感器信号，其中所述检测器具有至少一个传送装置(128)，其中所述传送装置(128)响应于从所述对象(112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的所述光束(116)而具有至少一个焦距；
-利用从所对象(112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的所述光束(116)照射所述检测器的所述至少两个光学传感器(113)的每个光敏区域(121)，其中，每个光敏区域(121)产生至少一个传感器信号；以及
-评估传感器信号，从而确定所述对象(112)的至少一个纵向坐标z，其中所述评估包括导出所述传感器信号的商信号Q，
其中，独立于对象平面中的对象尺寸，所述对象的所述纵向坐标z在至少一个测量范围内被确定，
其中每个传感器信号包括光束的至少一个光束轮廓的至少一个信息，
其中所述光敏区域被布置成使得第一传感器信号包括所述光束轮廓的第一区域的信息，以及第二传感器信号包括所述光束轮廓的第二区域的信息，其中所述光束轮廓的所述第一区域和所述光束轮廓的所述第二区域是相邻区域或重叠区域中的一种或两种，
所述光束轮廓的所述第一区域包括所述光束轮廓的基本上边缘信息，并且所述光束轮廓的所述第二区域包括所述光束轮廓的基本上中心信息。
67.根据权利要求66所述的方法，其中，所述商信号Q的导出包括除所述传感器信号、除所述传感器信号的倍数、除所述传感器信号的线性组合中的一种或多种。
68.根据权利要求66所述的方法，其中所述方法包括通过调整从包括以下各项的组中选择的一个或多个参数来调整所述测量范围：从所述对象到所述传送装置的纵向距离z0；所述传送装置的焦距f；所述传送装置的出瞳的直径Ex；从所述传送装置到所述光敏区域的纵向距离zs，从所述传送装置到所述对象的图像的距离zi；所述对象在对象平面中的对象尺寸Osize。
69.根据权利要求66所述的方法，其中所述传送装置(128)具有光轴(129)，其中所述传送装置(128)构成坐标系，其中纵坐标l为沿所述光轴(129)的坐标以及其中d是与所述光轴(129)的空间偏移，其中该方法包括将所述光学传感器(113)布置成使得所述光学传感器(113)的所述光敏区域(121)在以下至少一个方面不同：它们的纵向坐标、它们的空间偏移或它们的表面区域。
70.根据权利要求66所述的方法，其中所述光束轮廓选自由以下组成的组：梯形光束轮廓；三角形光束轮廓；锥形光束轮廓和高斯光束轮廓的线性组合。
71.根据权利要求70所述的方法，其中，所述评估包括确定所述光束轮廓的所述第一区域和所述光束轮廓的所述第二区域。
72.根据权利要求70所述的方法，其中，其中所述边缘信息包括与所述光束轮廓的所述第一区域中的多个光子有关的信息，并且所述中心信息包括与所述光束轮廓的所述第二区域中的多个光子有关的信息，其中评估装置被配置为通过下列方式中的一个或多个来导出所述商信号Q：除所述边缘信息和所述中心信息、除所述边缘信息和所述中心信息的倍数、除所述边缘信息和所述中心信息的线性组合。
73.根据前述权利要求66到72中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：
-利用从所述对象(112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的所述光束(116)照射所述检测器(110,1110,2110)的至少一个第一光学传感器(118)的至少一个第一光敏区域(122)，从而产生至少一个第一传感器信号；
-利用所述光束(116)照射所述检测器(110,1110,2110)的至少一个第二光学传感器(120)的至少一个第二光敏区域(124)，从而产生至少一个第二传感器信号，其中所述第一光敏区域(122)小于所述第二光敏区域(124)。
74.根据前述权利要求66到72中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：
-利用从所述对象(112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的所述至少一个光束(116)照射所述检测器(110,1110,2110)的至少一个传感器元件(115)，所述检测器(110,1110,2110)具有光学传感器(113)的矩阵(117)，所述光学传感器(113)每个具有光敏区域(121)，其中每个光学传感器(113)产生响应于照射的至少一个传感器信号；
-通过下列步骤评估传感器信号：
a)确定具有最高传感器信号的至少一个光学传感器(113)并形成至少一个中心信号；
b)评估所述矩阵(117)的所述光学传感器(113)的所述传感器信号并形成至少一个和信号；
c)通过组合所述中心信号和所述和信号确定至少一个组合信号；以及
d)通过评估所述组合信号确定所述对象(112)的至少一个纵向坐标z。
75.根据权利要求74所述的方法，其中所述组合信号是所述商信号Q，其由以下方式中的一者或多者得出：形成所述中心信号与所述和信号的商，反之亦然；形成所述中心信号的倍数与所述和信号的倍数的商，反之亦然；形成所述中心信号的线性组合与所述和信号的线性组合的商，反之亦然；形成所述中心信号和所述和信号的第一线性组合与所述中心信号和所述和信号的第二线性组合的商。
76.根据前述权利要求66到72中任一项所述的方法，其中每个光敏区域(122,124)具有几何中心(182,184)，其中所述光学传感器(118,120,176)的所述几何中心(182,184)通过不同的间隔与所述检测器(110,1110,2110)的光轴(126)间隔开。
77.根据前述权利要求66到72中任一项所述的方法，涉及一种方法，所述方法包括以下步骤：
-利用从所述对象(1112)传播到所述检测器(110,1110,2110)的光束(1116)照射至少一个第一光学传感器(1118)的至少一个第一光敏区域(1122)以及响应于对所述第一光敏区域(1122)的照射通过所述第一光学传感器(1118)产生至少一个第一传感器信号；
-利用所述光束(1116)照射至少一个第二光学传感器(1120)的至少一个第二光敏区域(1124)并且响应于对所述第二光敏区域(1124)的照射通过所述第二光学传感器(1120)产生至少一个第二传感器信号，所述第二光学传感器(1120)具有：
至少一个荧光波导片(1174)，其形成第二光敏区域(1124)，其中所述荧光波导片(1174)朝向所述对象(1112)取向，使得从所述对象(1112)朝向所述检测器(110,1110,2110)传播的至少一个光束(1116)在所述第二光敏区域(1124)中产生至少一个光斑(1202,1204)，其中所述荧光波导片(1174)包含至少一种荧光材料(1180)，其中所述荧光材料(1180)适于响应所述光束(1116)的照射产生荧光；以及
至少一个光敏元件(1182,1184,1186,1188,1212)，位于所述荧光波导片(1174)的至少一个边缘(1190,1192,1194,1196)处，能够检测通过所述荧光波导片(1174)从所述光斑(1202,1204)朝向所述光敏元件(1182,1184,1186,1188,1212)引导的荧光，并且能够响应于所述光束(1116)对所述第二光敏区域(1124)的照射产生至少一个第二传感器信号，其中所述第一光敏区域(1122)小于所述第二光敏区域(1124)以及
-通过评估所述第一和第二传感器信号来确定所述对象(1112)的至少一个纵向坐标z。
78.根据前述权利要求66到72中任一项所述的方法，该方法包括以下步骤：
-提供至少一个角度依赖光学元件(130)并产生具有依赖于入射角的至少一个光束轮廓的至少一个光束(131)；
-提供至少两个光学传感器(113)，其中每个光学传感器(113)具有至少一个光敏区域(121)，其中每个光学传感器(113)被设计成响应于通过由所述角度依赖光学元件(130)
产生的所述光束(131)对其各自的光敏区域(121)的照射而产生至少一个传感器信号；
-利用由所述角度相关光学元件(130)产生的所述光束(131)照射所述检测器(110)的所述至少两个光学传感器(113)的每个光敏区域(131)，其中，每个光敏区域(121)产生至少一个传感器信号；以及
-评估所述传感器信号，从而确定所述对象(112)的至少一个纵向坐标z，其中所述评估包括导出所述传感器信号的所述商信号Q。
79.根据前述权利要求1到58中任一项所述的检测器(110,1110,2110)的用于使用目的的用途，选自：交通技术中的位置测量；娱乐应用；光学数据存储应用；安保应用；监督应用；安全应用；人机接口(148)应用；物流应用；跟踪应用；摄影应用；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用；与光学数据存储和读出结合的使用。
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Families Citing this family (134)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9836895B1 (en) * 2015-06-19 2017-12-05 Waymo Llc Simulating virtual objects
US10795351B2 (en) * 2016-07-19 2020-10-06 Raven Industries, Inc. System and method for autonomous control of agricultural machinery and equipment
JP2019523562A (ja) 2016-07-29 2019-08-22 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 光学的検出のための光センサおよび検出器
WO2018023736A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 SZ DJI Technology Co., Ltd. System and method for positioning a movable object
US11415661B2 (en) * 2016-11-17 2022-08-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11860292B2 (en) 2016-11-17 2024-01-02 Trinamix Gmbh Detector and methods for authenticating at least one object
WO2018167215A1 (en) 2017-03-16 2018-09-20 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
CN110709722B (zh) * 2017-04-04 2023-11-24 Pmd技术股份公司 飞行时间摄像机
US10726574B2 (en) * 2017-04-11 2020-07-28 Dolby Laboratories Licensing Corporation Passive multi-wearable-devices tracking
WO2019042959A1 (en) 2017-08-28 2019-03-07 Trinamix Gmbh TELEMETER FOR DETERMINING AT LEAST ONE GEOMETRIC INFORMATION
US11668828B2 (en) 2017-08-28 2023-06-06 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object
KR102134688B1 (ko) * 2017-08-29 2020-07-17 선전 구딕스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 광학 거리 측정 방법 및 광학 거리 측정 장치
FR3071322B1 (fr) * 2017-09-19 2019-10-11 Safran Electronics & Defense Dispositif de suivi de cible comprenant un photodetecteur a quadrants
US11143736B2 (en) 2017-11-17 2021-10-12 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object comprising at least one device to determine relative spatial constellation from a longitudinal coordinate of the object and the positions of reflection image and reference image
EP3502744B1 (en) * 2017-12-20 2020-04-22 Leica Geosystems AG Near-field pulse detection
KR102478607B1 (ko) * 2018-03-27 2022-12-16 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그 동작방법
US11077351B2 (en) 2018-05-02 2021-08-03 Rapsodo Pte. Ltd. Measurement and reconstruction of the golf launching scene in 3D
WO2019215211A1 (en) * 2018-05-09 2019-11-14 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11913880B2 (en) 2018-05-11 2024-02-27 Trinamix Gmbh Spectrometer device
US11303355B2 (en) 2018-05-30 2022-04-12 Apple Inc. Optical structures in directional free-space optical communication systems for portable electronic devices
US11513267B2 (en) * 2018-06-10 2022-11-29 Apple Inc. Patterned mirror edge for stray beam and interference mitigation
JP2021533356A (ja) * 2018-07-31 2021-12-02 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器
JP6643417B2 (ja) * 2018-08-02 2020-02-12 Ｈａｐｓモバイル株式会社 システム、制御装置及び軽航空機
WO2020030646A1 (en) 2018-08-07 2020-02-13 Trinamix Gmbh Device and method for optically surveilling at least one area
JP2021535407A (ja) * 2018-08-24 2021-12-16 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１つの物体の位置を決定する測定ヘッド
KR20210046043A (ko) * 2018-08-24 2021-04-27 트리나미엑스 게엠베하 적어도 하나의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기
WO2020047297A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-05 Buffalo Automation Group Inc. Optical encoder systems and methods
CN110873869B (zh) * 2018-08-31 2022-03-11 北京小米移动软件有限公司 接近传感器、显示屏显示体及终端
EP3844715B1 (en) * 2018-08-31 2023-08-09 FaunaPhotonics Agriculture & Enviromental A/S Apparatus and method for identifying organisms
EP3850300A2 (en) 2018-10-19 2021-07-21 Inkbit, LLC High-speed metrology
EP3856494A1 (en) 2018-11-02 2021-08-04 Inkbit, LLC Intelligent additive manufacturing
US11354466B1 (en) 2018-11-02 2022-06-07 Inkbit, LLC Machine learning for additive manufacturing
CN112912929A (zh) * 2018-11-02 2021-06-04 Oppo广东移动通信有限公司 鱼眼红外深度检测
EP3877725A1 (en) 2018-11-05 2021-09-15 trinamiX GmbH Detector and method for determining a position of at least one object
CA3118309A1 (en) 2018-11-16 2020-05-22 Inkbit, LLC Inkjet 3d printing of multi-component resins
TW202037888A (zh) * 2018-11-26 2020-10-16 美商Ｔｔ電子公司 具有成形光源的光學編碼器系統
AU2019387227B2 (en) * 2018-11-28 2023-02-23 Sharkninja Operating Llc Optical beacon for autonomous device and autonomous device configured to use the same
US11555903B1 (en) 2018-11-30 2023-01-17 Zoox, Inc. Sensor calibration using dense depth maps
US10916035B1 (en) * 2018-11-30 2021-02-09 Zoox, Inc. Camera calibration using dense depth maps
TWI689742B (zh) * 2018-12-06 2020-04-01 財團法人工業技術研究院 用以偵測光斑位置之方法及裝置
CA3124883A1 (en) * 2019-01-08 2020-07-16 Inkbit, LLC Reconstruction of surfaces for additive manufacturing
WO2020146490A1 (en) 2019-01-08 2020-07-16 Inkbit, LLC Depth reconstruction in additive fabrication
CN113544543A (zh) 2019-01-09 2021-10-22 特里纳米克斯股份有限公司 用于确定至少一个对象的位置的检测器
KR20210126738A (ko) * 2019-02-20 2021-10-20 트리나미엑스 게엠베하 적어도 하나의 대상체를 조명하기 위한 프로젝터를 구비하는 검출기
JP7216884B2 (ja) * 2019-02-28 2023-02-02 日本電信電話株式会社 反射波の評価方法
WO2020187719A1 (en) 2019-03-15 2020-09-24 Trinamix Gmbh Detector for identifying at least one material property
US11698441B2 (en) * 2019-03-22 2023-07-11 Viavi Solutions Inc. Time of flight-based three-dimensional sensing system
CN110045498A (zh) * 2019-04-01 2019-07-23 深圳市速腾聚创科技有限公司 光扫描装置和激光雷达
US11402487B2 (en) * 2019-04-18 2022-08-02 GM Global Technology Operations LLC Joint radon transform association
US11279035B1 (en) * 2019-05-23 2022-03-22 Amazon Technologies, Inc. LIDAR safely rings
US11454540B2 (en) * 2019-07-12 2022-09-27 Biospex, Inc. Wearable spectroscopy using filtered sensor
EP3779882B1 (en) * 2019-08-16 2022-07-20 Sick IVP AB Providing intensity peak position in image data from light triangulation in a three-dimensional imaging system
CN110456631B (zh) * 2019-08-19 2022-12-09 哈尔滨工业大学 行星探测捕获制动与器器分离物理跟踪装置与方法
DE102019214602B3 (de) * 2019-09-24 2021-03-25 Optocraft Gmbh Kombinationsdetektor sowie Verfahren zur Detektion von visuellen und optischen Eigenschaften einer Optik und zugehörige Prüfvorrichtung für eine Optik
KR20220074957A (ko) 2019-10-07 2022-06-03 트리나미엑스 게엠베하 적어도 하나의 대상체를 조명하기 위한 프로젝터
CN110780324B (zh) * 2019-10-08 2020-07-31 中国地质大学（北京） 一种基于物联网实时连接的电子船舶牌
CN110568449B (zh) * 2019-10-14 2021-04-16 自然资源部第二海洋研究所 一种风生粗糙海面激光反射、透射矩阵计算方法
US11604259B2 (en) * 2019-10-14 2023-03-14 Infineon Technologies Ag Scanning LIDAR receiver with a silicon photomultiplier detector
DE102019216641A1 (de) * 2019-10-29 2021-05-12 Robert Bosch Gmbh Optischer Sensor und LiDAR-System
DE102019216691A1 (de) * 2019-10-30 2021-05-06 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zum Bestimmen einer Änderung einer Ausdehnung eines optischen Sensors
CN110940988B (zh) * 2019-11-01 2021-10-26 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达接收系统及激光雷达
US11712837B2 (en) 2019-11-01 2023-08-01 Inkbit, LLC Optical scanning for industrial metrology
US10994477B1 (en) 2019-11-01 2021-05-04 Inkbit, LLC Optical scanning for industrial metrology
DE102019216932A1 (de) * 2019-11-04 2021-05-06 Robert Bosch Gmbh Optischer Sensor
CN110865618A (zh) * 2019-11-15 2020-03-06 嘉兴纳鼎光电科技有限公司 量子点合成方案调控方法及其光学特性采样子系统
CN114746905A (zh) 2019-11-27 2022-07-12 特里纳米克斯股份有限公司 通过显示器的深度测量
TWI722703B (zh) * 2019-12-09 2021-03-21 財團法人工業技術研究院 投影設備與投影校正方法
CN111311841A (zh) * 2020-01-21 2020-06-19 南京景诺电气有限公司 一种变电站安全工器具柜
US11209657B2 (en) * 2020-01-24 2021-12-28 Valve Corporation Position tracking system for head-mounted display systems that includes angle sensitive detectors
US20230078604A1 (en) 2020-01-31 2023-03-16 Trinamix Gmbh Detector for object recognition
DE102020201837A1 (de) 2020-02-14 2021-08-19 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung LiDAR-Anordnung, LiDAR-System, Fahrzeug und Verfahren
CN111228777B (zh) * 2020-02-27 2021-04-16 东北石油大学 智能篮球裁判处理方法和装置
WO2021170791A1 (en) 2020-02-28 2021-09-02 Trinamix Gmbh Gesture recognition
CN113408997B (zh) * 2020-03-17 2024-04-30 北京四维图新科技股份有限公司 高精度地图绘制任务的处理方法、装置与系统
CN111341115A (zh) * 2020-03-30 2020-06-26 重庆邮电大学 一种机动车远光违章检测方法及装置
EP4139703A1 (en) 2020-04-22 2023-03-01 trinamiX GmbH Illumination pattern for object depth measurment
CN111366238B (zh) * 2020-04-29 2022-09-23 歌尔科技有限公司 一种基于光强可调模组的als校准装置及其校准方法
EP4168986A1 (en) 2020-06-23 2023-04-26 trinamiX GmbH Projector for diffuse illumination and structured light
CN111860240B (zh) * 2020-07-07 2022-08-02 内蒙古科技大学 链篦机台车侧板偏移故障的检测方法及系统
IL275896B (en) * 2020-07-07 2022-07-01 Frank Amit Imaging device and method
US10994490B1 (en) 2020-07-31 2021-05-04 Inkbit, LLC Calibration for additive manufacturing by compensating for geometric misalignments and distortions between components of a 3D printer
US20220050183A1 (en) * 2020-08-12 2022-02-17 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Intertwined detector array for an optical sensing system
TWI737447B (zh) * 2020-08-13 2021-08-21 新加坡商鴻運科股份有限公司 影像處理方法、電子裝置和存儲介質
US20220058962A1 (en) * 2020-08-20 2022-02-24 Aurora Flight Sciences Corporation, a subsidiary of The Boeing Company Navigation systems and methods for operation
US20220095443A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-24 Apple Inc. Electrostatic discharge robust design for input device
CA3096285A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-16 Pulsemedica Corp. Opthalmological imaging and laser delivery device, system and methods
CN114488176A (zh) * 2020-10-23 2022-05-13 睿镞科技(北京)有限责任公司 3d图像传感器测距系统及使用该系统进行测距的方法
JP2023552974A (ja) 2020-11-13 2023-12-20 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ディスプレイを介する深度測定
RU2755733C1 (ru) * 2020-11-26 2021-09-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерство обороны Российской Федерации Способ однопозиционного определения местоположения источника оптического излучения
WO2022117611A1 (en) 2020-12-02 2022-06-09 Trinamix Gmbh Spectral sensing device and method for measuring optical radiation
CN112684429B (zh) * 2020-12-03 2022-09-20 中国科学院光电技术研究所 一种适用于空间交会对接激光雷达的远近场目标识别方法
CN112598629B (zh) * 2020-12-14 2023-07-11 台州雅仕美医疗科技有限公司 一种基于人工智能的牙齿排列异常定位辅助系统
TWI749961B (zh) * 2020-12-22 2021-12-11 雷應科技股份有限公司 刀具檢測器
CN116897349A (zh) 2021-02-18 2023-10-17 特里纳米克斯股份有限公司 用于面部解锁的光学皮肤检测
US11752558B2 (en) 2021-04-16 2023-09-12 General Electric Company Detecting optical anomalies on optical elements used in an additive manufacturing machine
CN113155781B (zh) * 2021-04-23 2022-09-30 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种非接触式检测系统
CN113171173A (zh) * 2021-04-28 2021-07-27 上海电气集团股份有限公司 一种手术机器人vr术前规划方法及系统
CN113324538B (zh) * 2021-05-08 2022-10-21 中国科学院光电技术研究所 一种合作目标远距离高精度六自由度位姿测量方法
KR20240015643A (ko) 2021-05-31 2024-02-05 트리나미엑스 게엠베하 투사 패턴의 공액 선 거리로부터의 자동 교정
EP4101367A1 (en) 2021-06-09 2022-12-14 Carl Zeiss Vision International GmbH Method and device for determining a visual performance
US11265455B1 (en) 2021-06-30 2022-03-01 Zebra Technologies Corporation Method of differentiating between focus drift and a change in distance to target for variable focus lens
WO2023275242A1 (en) 2021-07-02 2023-01-05 Trinamix Gmbh Measurement head
KR102653192B1 (ko) * 2021-07-22 2024-04-01 한국생산기술연구원 도장 파이프 길이 인식 장치 및 방법
US11875548B2 (en) * 2021-07-22 2024-01-16 GM Global Technology Operations LLC System and method for region of interest window generation for attention based perception
CN113669368B (zh) * 2021-07-30 2023-01-20 山东莱恩光电科技股份有限公司 一种磁悬浮轴承的偏移传感器
WO2023025726A1 (en) 2021-08-23 2023-03-02 Trinamix Gmbh Shape-from-shading
WO2023041761A1 (en) 2021-09-20 2023-03-23 Trinamix Gmbh Emitter array with two or more independently driven areas
WO2023057495A1 (en) 2021-10-06 2023-04-13 Trinamix Gmbh Method for alignment of optical components of a projector
CN113630517B (zh) * 2021-10-08 2022-01-25 清华大学 光电感算一体光场智能成像方法及装置
WO2023072905A1 (en) 2021-10-26 2023-05-04 Trinamix Gmbh Extended material detection involving a multi wavelength projector
WO2023078903A1 (en) 2021-11-03 2023-05-11 Trinamix Gmbh Structured light pattern combined with projection of markers
WO2023078986A1 (en) 2021-11-04 2023-05-11 Trinamix Gmbh Eye safety for projectors
WO2023083784A1 (en) 2021-11-09 2023-05-19 Trinamix Gmbh Recalibration of a 3d detector based on structured light
WO2023083848A1 (en) 2021-11-09 2023-05-19 Trinamix Gmbh Self learning grasp sequence for robot bin picking
CN114034399B (zh) * 2021-11-25 2023-12-22 北京环境特性研究所 一种多目标威胁度评价方法及装置
WO2023094530A1 (en) 2021-11-25 2023-06-01 Trinamix Gmbh One shot calibration
CN113936002A (zh) * 2021-12-17 2022-01-14 成都数之联科技有限公司 周期提取方法、装置、计算机设备及可读存储介质
CN114253305B (zh) * 2021-12-22 2022-10-21 宁波南方航空油料辅机厂 基于光电检测的水位监控系统
WO2023139254A1 (en) 2022-01-24 2023-07-27 Trinamix Gmbh Enhanced material detection by stereo beam profile analysis
WO2023156452A1 (en) 2022-02-15 2023-08-24 Trinamix Gmbh System for identifying a subject
WO2023156314A1 (en) 2022-02-15 2023-08-24 Trinamix Gmbh User-trained system
WO2023156319A1 (en) 2022-02-15 2023-08-24 Trinamix Gmbh Image manipulation for material information determination
WO2023156460A1 (en) 2022-02-15 2023-08-24 Trinamix Gmbh Method and device for characterizing an object for authentication
WO2023156478A1 (en) 2022-02-15 2023-08-24 Trinamix Gmbh Method for operating a display device, and display device having a secure authentication process
WO2023156317A1 (en) 2022-02-15 2023-08-24 Trinamix Gmbh Face authentication including occlusion detection based on material data extracted from an image
WO2023156315A1 (en) 2022-02-15 2023-08-24 Trinamix Gmbh Face authentication including material data extracted from image
WO2023170129A1 (en) 2022-03-09 2023-09-14 Trinamix Gmbh 8bit conversion
CN114371483B (zh) * 2022-03-21 2022-06-10 深圳市欢创科技有限公司 激光雷达的测距方法、装置、激光雷达及机器人
WO2023196379A1 (en) * 2022-04-06 2023-10-12 The Government Of The United States Of America, Optical tracking control system
CN115032756B (zh) * 2022-06-07 2022-12-27 北京拙河科技有限公司 一种光场相机的微透镜阵列定位方法及系统
CN115856069B (zh) * 2023-02-27 2023-05-05 昆明市公路局 一种沥青路面裂缝检测设备及其使用方法
CN116736574B (zh) * 2023-08-15 2023-10-20 长春理工大学 一种由磁流体控制液晶的纯相位空间光调制器
CN116973563B (zh) * 2023-09-22 2023-12-19 宁波奥丞生物科技有限公司 一种基于正交锁相放大的免疫荧光层析测定方法及装置
CN117611929B (zh) * 2024-01-23 2024-04-23 湖北经济学院 基于深度学习的led光源识别方法、装置、设备及介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675517A (en) * 1984-03-07 1987-06-23 Canon Kabushiki Kaisha Photosensitive element having supplementary light sensitive regions to correct for light spot diameter variations
US5323222A (en) * 1991-01-24 1994-06-21 Olympus Optical Co., Ltd. Distance-measuring device for use with camera
CN102393398A (zh) * 2002-09-30 2012-03-28 应用材料以色列公司 用于光学检测的照射系统
WO2015024871A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-26 Basf Se Optical detector
CN105452894A (zh) * 2013-06-13 2016-03-30 巴斯夫欧洲公司 用于光学地检测至少一个对象的检测器

Family Cites Families (418)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL100993C (zh) 1956-06-27
US3035176A (en) 1959-11-23 1962-05-15 Packard Bell Electronics Corp Monoscopic range finder
CH388657A (fr) 1963-04-17 1965-02-28 Paillard Sa Dispositif pour détecter le maximum de netteté d'une image
US3562785A (en) 1968-11-20 1971-02-09 Logetronics Inc Image adjusting method
US3564268A (en) 1969-06-27 1971-02-16 Standard Change Makers Inc Document verifier using photovoltaic cell with light sensitive bars
US3873823A (en) 1972-12-06 1975-03-25 Sanders Associates Inc Alignment indicating beacon
SE407976B (sv) 1973-03-13 1979-04-30 Bofors Ab Forfarande och anordning for malfoljning
JPS5625648B2 (zh) 1973-04-11 1981-06-13
JPS5634842B2 (zh) 1973-10-26 1981-08-13
FR2271590B1 (zh) 1974-01-15 1978-12-01 Thomson Brandt
US4079247A (en) 1975-05-16 1978-03-14 Claude Bricot Optical focussing device
US4161652A (en) * 1976-12-24 1979-07-17 Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales System for optically aiming a laser beam on to a target
US4256513A (en) 1978-10-19 1981-03-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Photoelectric conversion device
JPS55159445A (en) 1979-05-31 1980-12-11 Ricoh Co Ltd Electrophotographic receptor
EP0020879A1 (en) 1979-06-06 1981-01-07 Erwin Sick GmbH Optik-Elektronik Optical electronic distance sensor
JPS57128810A (en) 1981-02-03 1982-08-10 Olympus Optical Co Ltd Distance measuring device
NL187374C (nl) 1981-07-10 1991-09-02 Philips Nv Inrichting voor het detecteren van straling.
JPS58175091A (ja) 1982-04-06 1983-10-14 株式会社東芝 セキユリテイ・ストレツド検出装置
US4548886A (en) 1982-06-08 1985-10-22 Canon Kabushiki Kaisha Radiation sensitive organic thin film comprising an azulenium salt
JPS5950579A (ja) 1982-09-16 1984-03-23 Komatsu Ltd 半導体光位置検出器
US4593187A (en) 1982-10-29 1986-06-03 The Perkin-Elmer Corporation Non-imaging illumination incidence angle detection system
JPS5979805A (ja) 1982-10-29 1984-05-09 Matsushita Electric Works Ltd 距離センサ
ZA839316B (en) 1982-12-16 1984-08-29 Vickers Plc Photoconductive compositions
US4584704A (en) 1984-03-01 1986-04-22 Bran Ferren Spatial imaging system
US4773751A (en) 1984-03-09 1988-09-27 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Infinite level setting device for a distance measuring device
JPS6189501A (ja) 1984-10-08 1986-05-07 Hitachi Ltd 境界面測定装置
GB2165641B (en) 1984-10-13 1988-01-13 Graviner Ltd Measuring distance to a fire
US4602158A (en) 1984-10-26 1986-07-22 Itek Corporation PbS-PbSe IR detector arrays
US4603258A (en) 1984-11-16 1986-07-29 Sri International Photocapacitive detector array
JPS61135280A (ja) 1984-12-06 1986-06-23 Toshiba Corp 三次元撮像素子
EP0187620B1 (de) 1985-01-03 1991-04-17 Ciba-Geigy Ag Dithioketo-pyrrolo-pyrrole, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung
JPS61186804A (ja) 1985-02-11 1986-08-20 ゼロツクス　コーポレーシヨン 光検出装置
US4647193A (en) 1985-06-10 1987-03-03 Rca Corporation Optical target ranging apparatus
US4653905A (en) 1985-08-21 1987-03-31 Newport Corporation Fiber optic range finder systems
US4760004A (en) 1986-11-10 1988-07-26 Ciba-Geigy Corporation Thioquinacridones and isothioquinacridones, preparation and use thereof
JPS6417485A (en) 1987-07-10 1989-01-20 Mitsubishi Electric Corp Image sensing element
JPS6468676A (en) * 1987-09-08 1989-03-14 Nec Corp Phase variation correction system for automatic antenna tracking
DE3789505T2 (de) 1987-09-28 1994-10-20 Kobe Steel Ltd Vorrichtung und Verfahren zum Feststellen der Richtung von einfallendem Licht.
CH674596A5 (zh) 1988-02-12 1990-06-15 Sulzer Ag
US5082363A (en) 1988-02-12 1992-01-21 Omron Tateisi Electronics Co. Optical distance measuring apparatus and method using light projection pulses
US5343291A (en) 1988-02-16 1994-08-30 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for measuring an interval between two objects
US4952472A (en) 1988-07-01 1990-08-28 Xerox Corporation Indigoid photoconductor imaging members
JP2687154B2 (ja) 1988-12-23 1997-12-08 株式会社小松製作所 三次元位置計測装置
JPH04240817A (ja) 1991-01-25 1992-08-28 Seiko Epson Corp 光学素子
ES2080313T3 (es) 1990-04-17 1996-02-01 Ecole Polytech Celulas fotovoltaicas.
DE4211875A1 (de) 1990-10-09 1993-10-14 Zeiss Carl Fa Optischer Abstandssensor
JP3187897B2 (ja) 1991-02-26 2001-07-16 オリンパス光学工業株式会社 測距装置
US5375008A (en) 1991-07-17 1994-12-20 Electronic Warfare Associates, Inc. Systems for distinguishing between friendly ground targets and those of a foe
JPH0548833A (ja) 1991-08-07 1993-02-26 Asahi Optical Co Ltd 色収差補正構造
US5227985A (en) 1991-08-19 1993-07-13 University Of Maryland Computer vision system for position monitoring in three dimensions using non-coplanar light sources attached to a monitored object
JP3110095B2 (ja) 1991-09-20 2000-11-20 富士通株式会社 測距方法及び測距装置
US5216476A (en) 1991-10-15 1993-06-01 Synectics Corporation Photogrammetric laser system
US5291066A (en) 1991-11-14 1994-03-01 General Electric Company Moisture-proof electrical circuit high density interconnect module and method for making same
US5355241A (en) 1991-12-09 1994-10-11 Kelley Clifford W Identification friend or foe discriminator
AT401829B (de) 1992-02-25 1996-12-27 Oesterr Nationalbank Verfahren zur zustands-, qualitäts- bzw. passerkontrolle von optischen sicherheitsmerkmalenauf wertpapieren, insbesondere banknoten, und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
JPH05240640A (ja) 1992-02-26 1993-09-17 Omron Corp 光学式距離測定装置
JPH06133321A (ja) 1992-10-15 1994-05-13 Sony Corp Ｃｃｄ撮像装置
JP3406656B2 (ja) 1992-12-19 2003-05-12 ペンタックス株式会社 測距装置
JPH06281452A (ja) * 1993-03-26 1994-10-07 Omron Corp 光学式距離測定装置
JPH07142761A (ja) 1993-11-18 1995-06-02 Mitsubishi Electric Corp 受光素子ならびに受光素子アレイおよび画像検出装置ならびに画像検出方法
JPH07146113A (ja) 1993-11-25 1995-06-06 Hitachi Zosen Corp レーザ変位計
CA2119330A1 (en) 1994-03-17 1995-09-18 Ishiang Shih Methods to determine spatial angle of a light beam
JP3143319B2 (ja) 1994-05-26 2001-03-07 防衛庁技術研究本部長 電子光学機器
US5589928A (en) 1994-09-01 1996-12-31 The Boeing Company Method and apparatus for measuring distance to a target
JPH08159714A (ja) 1994-11-30 1996-06-21 Omron Corp 位置検出センサ
JPH08292586A (ja) 1995-04-21 1996-11-05 Hodogaya Chem Co Ltd 電子写真用感光体
US6363164B1 (en) 1996-05-13 2002-03-26 Cummins-Allison Corp. Automated document processing system using full image scanning
CA2196563A1 (en) 1995-06-07 1996-12-19 Shree K. Nayar Apparatus and methods for determining the three-dimensional shape of an object using active illumination and relative blurring in two images due to defocus
US6229913B1 (en) 1995-06-07 2001-05-08 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Apparatus and methods for determining the three-dimensional shape of an object using active illumination and relative blurring in two-images due to defocus
DE19526526A1 (de) 1995-07-20 1997-01-23 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zum optischen Abtasten von Meßflächen
EP0852732A1 (en) 1995-09-21 1998-07-15 Omniplanar, Inc. Method and apparatus for determining position and orientation
IL116583A (en) 1995-12-27 2001-06-14 Ruschin Shlomo Spectral analyzer and directional indicator
JP3364382B2 (ja) 1996-07-12 2003-01-08 株式会社東芝 試料面位置測定装置及び測定方法
JPH10221064A (ja) 1997-02-07 1998-08-21 Nippon Soken Inc 光学式測距装置
EP0911758B1 (en) 1997-07-29 2005-11-30 Nhk Spring Co.Ltd. Optical identification system using cholesteric liquid crystals
WO1999009603A1 (en) 1997-08-15 1999-02-25 Uniax Corporation Organic diodes with switchable photosensitivity
JPH11230860A (ja) 1998-02-12 1999-08-27 Fujitsu Ltd 光学的薄膜計測方法及び装置並びにこの装置に用いられる光学的薄膜計測妨害光除去装置
JPH11257917A (ja) 1998-03-12 1999-09-24 Omron Corp 反射型光式センサ
JPH11325825A (ja) 1998-05-13 1999-11-26 Olympus Optical Co Ltd 距離測定装置
US6191881B1 (en) 1998-06-22 2001-02-20 Citizen Watch Co., Ltd. Variable focal length lens panel and fabricating the same
US6266142B1 (en) 1998-09-21 2001-07-24 The Texas A&M University System Noncontact position and orientation measurement system and method
JP3219387B2 (ja) 1999-01-08 2001-10-15 ミノルタ株式会社 撮像装置および該撮像装置を用いた測距装置
JP3408984B2 (ja) 1999-01-28 2003-05-19 パナソニック コミュニケーションズ株式会社 ネットワークファクシミリ装置
US6359211B1 (en) 1999-06-17 2002-03-19 Chemmotif, Inc. Spectral sensitization of nanocrystalline solar cells
US6417836B1 (en) 1999-08-02 2002-07-09 Lucent Technologies Inc. Computer input device having six degrees of freedom for controlling movement of a three-dimensional object
WO2001029576A1 (en) 1999-10-21 2001-04-26 Psc Scanning, Inc. Rangefinder using collected spot spread and insert shadowing
US6785028B1 (en) 1999-11-24 2004-08-31 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning device having a temperature compensation unit
KR100837593B1 (ko) 2000-01-21 2008-06-13 플렉스 프로덕츠, 인코포레이티드 가변적 광학 특성의 보안 장치
JP4547760B2 (ja) 2000-02-28 2010-09-22 株式会社島津製作所 放射線検出器および放射線撮像装置
JP4132546B2 (ja) 2000-02-29 2008-08-13 富士フイルム株式会社 光拡散板、光拡散板の製造方法および表示装置
US6590224B2 (en) 2000-03-22 2003-07-08 Fuji Photo Film Co., Ltd. Image storage medium and method of manufacturing the same
JP3554929B2 (ja) 2000-05-09 2004-08-18 韓国科学技術院 多方向反射体を用いたハードディスクドライブスライダーの６自由度運動の測定のためのスイングアーム光学系
EP1176646A1 (en) 2000-07-28 2002-01-30 Ecole Polytechnique Féderale de Lausanne (EPFL) Solid state heterojunction and solid state sensitized photovoltaic cell
US7057337B1 (en) 2000-09-06 2006-06-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Patterning of electrodes in OLED devices
US6699728B2 (en) 2000-09-06 2004-03-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Patterning of electrodes in oled devices
JP2002100469A (ja) 2000-09-25 2002-04-05 Pioneer Electronic Corp 有機エレクトロルミネッセンス表示パネル
DE10146752B4 (de) 2000-09-25 2006-03-23 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optoelektronische Vorrichtung
JP4278080B2 (ja) 2000-09-27 2009-06-10 富士フイルム株式会社 高感度受光素子及びイメージセンサー
US6392744B1 (en) 2000-12-11 2002-05-21 Analog Technologies, Corp. Range measurement system
JP4060038B2 (ja) * 2001-01-29 2008-03-12 三菱電機株式会社 ノイズ評価方法、ノイズ評価装置、ｇｐｓ受信装置の配置方法及び電子機器並びに車輌
AU2002310976B2 (en) 2001-03-23 2007-11-01 Basf Aktiengesellschaft Tert. alkylphenoxy substituted polycyclic compounds
US6507392B1 (en) 2001-04-16 2003-01-14 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Single multiple aperture (“SMART”) lens system
EP1396033A4 (en) 2001-06-11 2011-05-18 Univ Princeton ORGANIC PHOTOVOLTAIC COMPONENTS
CN1198150C (zh) * 2001-06-20 2005-04-20 香港城市大学 具有微光学波面整形器的共轴微脉冲激光雷达系统
DE10130763A1 (de) 2001-06-26 2003-01-02 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur optischen Distanzmessung über einen grossen Messbereich
DE10134132A1 (de) 2001-07-13 2003-01-30 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Drucken von organischen Leuchtdioden
US6656611B2 (en) 2001-07-20 2003-12-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Structure-defining material for OLEDs
CA2454690A1 (en) 2001-08-01 2003-02-13 National Research Council Of Canada System and method of light spot position and color detection
DE10138609B4 (de) * 2001-08-07 2005-02-17 Sick Ag Überwachungsverfahren und optoelektronischer Sensor
NO316632B1 (no) 2001-11-16 2004-03-15 Thin Film Electronics Asa Matriseadresserbart optoelektronisk apparat og elektrodeanordning i samme
JP2003209665A (ja) 2002-01-16 2003-07-25 Fuji Photo Film Co Ltd 画像読取方法および画像記録読取装置
US20030147002A1 (en) 2002-02-06 2003-08-07 Eastman Kodak Company Method and apparatus for a color sequential scannerless range imaging system
JP2003333757A (ja) 2002-05-14 2003-11-21 Sony Corp 電源装置
JP2005525956A (ja) 2002-05-17 2005-09-02 チバ　スペシャルティ　ケミカルズ　ホールディング　インコーポレーテッド 五環式キサンチリウム染料を含む光学記憶媒体
CH695914A5 (de) 2002-05-17 2006-10-13 Hera Rotterdam Bv Vorrichtung und Verfahren zur optischen Erfassung von Gegenständen.
US20050122308A1 (en) 2002-05-28 2005-06-09 Matthew Bell Self-contained interactive video display system
EP1376205A1 (fr) 2002-06-21 2004-01-02 Asulab S.A. Moyens de connexion destinés à établir une liaison électrique entre une cellule, notamment à cristaux liquides, et un circuit d'alimentation ou de commande
US20040031519A1 (en) 2002-08-13 2004-02-19 Agfa-Gevaert Nano-porous metal oxide semiconductor spectrally sensitized with metal oxide chalcogenide nano-particles
DE10238994A1 (de) 2002-08-20 2004-02-26 Basf Ag Rylenfarbstoffe
GB2395261A (en) 2002-11-11 2004-05-19 Qinetiq Ltd Ranging apparatus
US6947459B2 (en) 2002-11-25 2005-09-20 Eastman Kodak Company Organic vertical cavity laser and imaging system
CN1517073A (zh) * 2003-01-22 2004-08-04 西门子公司 带有至少两组辐射源-检测器组件的成像断层造影设备
US9177387B2 (en) 2003-02-11 2015-11-03 Sony Computer Entertainment Inc. Method and apparatus for real time motion capture
CN1777859B (zh) 2003-03-12 2010-04-28 平蛙实验室股份公司 确定射线发射单元位置的系统和方法
US6995445B2 (en) 2003-03-14 2006-02-07 The Trustees Of Princeton University Thin film organic position sensitive detectors
EP1464990B8 (de) 2003-03-31 2019-11-13 RUAG Schweiz AG Modulierbarer reflektor
SG115546A1 (en) 2003-06-23 2005-10-28 Affineon Technologies Pte Ltd Computer input device tracking six degrees of freedom
US7132788B2 (en) 2003-09-09 2006-11-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optimal bank shapes for inkjet printing
JP2005091286A (ja) 2003-09-19 2005-04-07 Nec Corp レーザ測距装置
JP4262566B2 (ja) 2003-10-16 2009-05-13 株式会社日立製作所 車載用撮像装置及びカメラ
JP4578797B2 (ja) 2003-11-10 2010-11-10 パナソニック株式会社 撮像装置
DE10358967B4 (de) 2003-12-15 2006-11-16 Universität Kassel Mikrospiegelarray
DE10359403B4 (de) 2003-12-18 2005-12-15 Seereal Technologies Gmbh Autostereoskopisches Multi-User-Display
JP2005189087A (ja) 2003-12-25 2005-07-14 Casio Comput Co Ltd 距離測定装置およびプログラム
JP2005241340A (ja) 2004-02-25 2005-09-08 Sharp Corp マルチ測距装置
US7720554B2 (en) * 2004-03-29 2010-05-18 Evolution Robotics, Inc. Methods and apparatus for position estimation using reflected light sources
JP4360967B2 (ja) 2004-04-09 2009-11-11 サミー株式会社 操作スイッチ装置および遊技機
US7419846B2 (en) 2004-04-13 2008-09-02 The Trustees Of Princeton University Method of fabricating an optoelectronic device having a bulk heterojunction
WO2005106965A1 (en) 2004-05-04 2005-11-10 The University Of Newcastle Research Associates Limited Multicomponent organic solar cells
JP2005326324A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Toshiba Corp 機器表面粗さ計測装置及び方法
US7773070B2 (en) 2004-05-21 2010-08-10 Cypress Semiconductor Corporation Optical positioning device using telecentric imaging
GB0415102D0 (en) 2004-07-06 2004-08-11 Koninkl Philips Electronics Nv Display devices and driving method therefor
US7540978B2 (en) 2004-08-05 2009-06-02 Novaled Ag Use of an organic matrix material for producing an organic semiconductor material, organic semiconductor material and electronic component
US20090153841A1 (en) 2004-08-23 2009-06-18 Wil Ophey Optical scanning device
US7180065B2 (en) 2004-09-30 2007-02-20 Battelle Memorial Institute Infra-red detector and method of making and using same
US7626569B2 (en) 2004-10-25 2009-12-01 Graphics Properties Holdings, Inc. Movable audio/video communication interface system
EP1667246A1 (en) 2004-12-03 2006-06-07 ETeCH AG A multi-colour sensitive device for colour image sensing
US7301608B1 (en) 2005-01-11 2007-11-27 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Photon-counting, non-imaging, direct-detect LADAR
US8228299B1 (en) 2005-01-27 2012-07-24 Singleton Technology, Llc Transaction automation and archival system using electronic contract and disclosure units
JP3110095U (ja) 2005-01-28 2005-06-16 心源工業股▲分▼有限公司 刃先の加熱位置決め装置
DE102005010250B4 (de) 2005-02-25 2007-02-01 Seereal Technologies Gmbh Verfahren und Einrichtung zum Nachführen von Sweet-Spots
EP1703300A1 (de) 2005-03-17 2006-09-20 Leica Geosystems AG Verfahren und System zur Bestimmung von Position und Orientierung eines Objekts
US7196317B1 (en) 2005-03-25 2007-03-27 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. System, device, and method for detecting perturbations
JP4992284B2 (ja) * 2006-03-09 2012-08-08 パナソニック株式会社 歪検出装置
JP4872035B2 (ja) 2005-06-03 2012-02-08 学校法人 中央大学 撮像装置、撮像画像距離測定方法、撮像画像距離測定プログラム、及び記録媒体
GB0512743D0 (en) * 2005-06-17 2005-10-26 Mbda Uk Ltd Range detection
US7933001B2 (en) 2005-07-11 2011-04-26 Kabushiki Kaisha Topcon Geographic data collecting system
DE102005032583A1 (de) 2005-07-11 2007-01-25 Basf Ag Substituierte Rylenderivate
JP4977339B2 (ja) 2005-07-11 2012-07-18 株式会社トプコン 地理データ収集装置
US7911444B2 (en) 2005-08-31 2011-03-22 Microsoft Corporation Input method for surface of interactive display
DE102005043627B4 (de) 2005-09-13 2012-06-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optischer Sensor und Verfahren zur optischen Abstands- und/oder Farbmessung
US20070080925A1 (en) 2005-10-11 2007-04-12 Nokia Corporation Power generating display device
DE102005053995A1 (de) 2005-11-10 2007-05-24 Basf Ag Verwendung von Rylenderivaten als Photosensibilisatoren in Solarzellen
JP2009516313A (ja) 2005-11-11 2009-04-16 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 走査装置において情報キャリアを位置合わせするシステム及び方法
US7489408B2 (en) 2005-11-15 2009-02-10 General Electric Company Optical edge break gage
GB2432723B (en) 2005-11-25 2010-12-08 Seiko Epson Corp Electrochemical cell and method of manufacture
EP1971820B1 (de) 2006-01-08 2012-10-17 Hermann Tropf Erstellung eines abstandsbildes
JP2009526370A (ja) 2006-02-09 2009-07-16 キユーデイー・ビジヨン・インコーポレーテツド 半導体ナノ結晶およびドープされた有機材料を含む層を含むデバイスおよび方法
DE102006007764A1 (de) 2006-02-20 2007-08-23 Sick Ag Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
US7672527B2 (en) 2006-03-06 2010-03-02 Northrop Grumman Corporation Method and apparatus for chromatic correction of Fresnel lenses
US7839547B2 (en) 2006-03-08 2010-11-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical fiber illumination device and inspection apparatus
KR101408959B1 (ko) 2006-03-14 2014-07-02 프라임센스 엘티디. 삼차원 감지를 위한 깊이 가변 광 필드
DE102006013292A1 (de) 2006-03-23 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur optischen Distanzmessung
DE102006013290A1 (de) 2006-03-23 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur optischen Distanzmessung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung
JP2007271549A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Toshiba Corp 光学式距離測定装置、光学式距離測定の方法
EP1860462A1 (de) 2006-05-23 2007-11-28 Leica Geosystems AG Distanzmessverfahren und Distanzmesser zur Erfassung der räumlichen Abmessung eines Zieles
US8144271B2 (en) 2006-08-03 2012-03-27 Perceptive Pixel Inc. Multi-touch sensing through frustrated total internal reflection
WO2008018768A1 (en) 2006-08-10 2008-02-14 Lg Chem, Ltd. A light guide plate for system inputting coordinate contactlessly, a system comprising the same and a method for inputting coordinate contactlessly using the same
US8781151B2 (en) 2006-09-28 2014-07-15 Sony Computer Entertainment Inc. Object detection using video input combined with tilt angle information
CN101154291B (zh) 2006-09-29 2010-05-12 国际商业机器公司 图像数据压缩方法、图像显示方法及其相应装置
US20080170750A1 (en) 2006-11-01 2008-07-17 Demian Gordon Segment tracking in motion picture
US8090194B2 (en) 2006-11-21 2012-01-03 Mantis Vision Ltd. 3D geometric modeling and motion capture using both single and dual imaging
JP5270835B2 (ja) 2006-12-29 2013-08-21 パナソニック株式会社 光検出素子、空間情報の検出装置
US7511615B2 (en) 2007-01-01 2009-03-31 Intelguard Ltd. Self-operated perimeter intrusion detection system
US20080297487A1 (en) 2007-01-03 2008-12-04 Apple Inc. Display integrated photodiode matrix
DE102007003024A1 (de) 2007-01-20 2008-07-31 Sick Ag Triangulationssensor mit Entfernungsbestimmung aus Lichtfleckposition und -form
US8150142B2 (en) 2007-04-02 2012-04-03 Prime Sense Ltd. Depth mapping using projected patterns
TWI433052B (zh) 2007-04-02 2014-04-01 Primesense Ltd 使用投影圖案之深度製圖
RU2009140324A (ru) 2007-04-05 2011-05-10 Басф Се (De) Получение фталоцианинов кремния и германия и родственных субстанций
JP2008267898A (ja) 2007-04-18 2008-11-06 Sharp Corp 光位置検出装置および電子機器
US7855778B2 (en) 2007-04-27 2010-12-21 Robert Bosch Company Limited Method and apparatus for locating and measuring the distance to a target
WO2008145172A1 (en) 2007-05-25 2008-12-04 Universidad Autónoma de Madrid Tri-tert-butylcarboxyphthalocyanines, uses thereof and a process for their preparation
US7939932B2 (en) 2007-06-20 2011-05-10 Analog Devices, Inc. Packaged chip devices with atomic layer deposition protective films
US8563855B2 (en) 2007-07-23 2013-10-22 Basf Se Tandem photovoltaic cell
DE102007037875A1 (de) 2007-08-10 2009-02-12 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlungsemittierende Vorrichtung
DE202007013315U1 (de) * 2007-09-21 2007-11-22 Sick Ag Optoelektronischer Sensor
JP2009097872A (ja) 2007-10-12 2009-05-07 Sharp Corp 光学式測距センサ、物体検出装置、洗浄便座、および光学式測距センサの製造方法
KR101568436B1 (ko) 2007-10-25 2015-11-11 바스프 에스이 유기 반도체로서 케토피롤
WO2009058115A1 (en) 2007-10-29 2009-05-07 Rieke Metals Inc. Process for preparation of conducting polymers
JP2009182095A (ja) 2008-01-30 2009-08-13 Fujifilm Corp 光電変換素子及び固体撮像素子
AT506617B1 (de) 2008-02-27 2011-03-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Anzeigefläche und damit kombinierte steuervorrichtung
JP2011513752A (ja) 2008-03-04 2011-04-28 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー 光学流体顕微鏡装置を用いた方法
JP5493287B2 (ja) 2008-04-15 2014-05-14 株式会社リコー 検出装置および位置情報管理システム
US20110284756A1 (en) 2008-07-21 2011-11-24 United States of America as repersented by the Administrator of the National Aeronautics and Spac Detector for dual band ultraviolet detection
JP5178393B2 (ja) 2008-08-20 2013-04-10 シャープ株式会社 光学式測距センサおよび電子機器
US8107056B1 (en) 2008-09-17 2012-01-31 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Hybrid optical distance sensor
JP2010081002A (ja) 2008-09-24 2010-04-08 Sanyo Electric Co Ltd 撮像装置
KR101484111B1 (ko) 2008-09-25 2015-01-19 삼성전자주식회사 입체 이미지 센서
US8217261B2 (en) 2008-09-30 2012-07-10 Stion Corporation Thin film sodium species barrier method and structure for cigs based thin film photovoltaic cell
JP5469843B2 (ja) 2008-10-09 2014-04-16 株式会社トプコン レーザ測量装置及び距離測定方法
US9746544B2 (en) 2008-12-03 2017-08-29 Analog Devices, Inc. Position measurement systems using position sensitive detectors
DE102008055486A1 (de) 2008-12-05 2010-06-24 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Optische Messanordnung und optisches Messverfahren
DE102008061218B3 (de) 2008-12-09 2010-06-24 Sick Ag Optoelektronische Sensoreinrichtung
JP4818351B2 (ja) 2008-12-25 2011-11-16 株式会社東芝 画像処理装置及び画像表示装置
US8267781B2 (en) 2009-01-30 2012-09-18 Microsoft Corporation Visual target tracking
JP4846811B2 (ja) 2009-02-03 2011-12-28 シャープ株式会社 光スポット位置検出装置およびそれを含む光デバイス、並びに、その光デバイスを含む電子機器
WO2010094636A1 (de) 2009-02-23 2010-08-26 Basf Se Verwendung von triarylamin-derivaten als lochleitende materialien in organischen solarzellen und diese triarylamin-derivate enthaltende organische solarzellen
JP5406570B2 (ja) 2009-03-13 2014-02-05 アイシン精機株式会社 色素増感型太陽電池及びその製造方法
JP5472289B2 (ja) 2009-03-17 2014-04-16 コニカミノルタ株式会社 超音波診断装置
US8399819B2 (en) 2009-03-31 2013-03-19 Osram Sylvania Inc. Current source to drive a light source in an optical sensor system
WO2010118409A1 (en) 2009-04-10 2010-10-14 Ls9, Inc. Production of commercial biodiesel from genetically modified microorganisms
AT508438B1 (de) 2009-04-16 2013-10-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Anzeigefläche und eine damit kombinierte steuervorrichtung für eine datenverarbeitungsanlage
US9071834B2 (en) 2009-04-25 2015-06-30 James Yett Array of individually angled mirrors reflecting disparate color sources toward one or more viewing positions to construct images and visual effects
US20100279458A1 (en) 2009-04-29 2010-11-04 Du Pont Apollo Ltd. Process for making partially transparent photovoltaic modules
JP2011027707A (ja) 2009-06-25 2011-02-10 Sharp Corp 人物動作検出装置、遊具装置、人物動作検出方法、ゲーム方法、制御プログラムおよび可読記録媒体
US9141193B2 (en) 2009-08-31 2015-09-22 Microsoft Technology Licensing, Llc Techniques for using human gestures to control gesture unaware programs
CN101650173A (zh) 2009-09-11 2010-02-17 武汉理工大学 太阳位置光电传感器
DE102009029364A1 (de) 2009-09-11 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung zur Messung einer Entfernung zwischen der Messvorrichtung und einem Zielobjekt mit Hilfe optischer Messstrahlung
DE102009029372A1 (de) 2009-09-11 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung zur Messung einer Entfernung zwischen der Messvorrichtung und einem Zielobjekt mit Hilfe optischer Messstrahlung
JP5621077B2 (ja) * 2009-10-29 2014-11-05 株式会社マクシス・シントー 三次元計測装置及び三次元計測方法
JP2011096329A (ja) 2009-10-30 2011-05-12 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ装置
US8287195B2 (en) 2009-11-10 2012-10-16 Dezeeuw Paul Motor controlled macro rail for close-up focus-stacking photography
CN101718870B (zh) * 2009-11-13 2012-07-04 西安电子科技大学 图像域的高速、微弱目标航迹检测方法
JP5478215B2 (ja) 2009-11-25 2014-04-23 オリンパスイメージング株式会社 撮影装置および撮影装置の制御方法
JP5549204B2 (ja) 2009-12-01 2014-07-16 セイコーエプソン株式会社 光学式位置検出装置、ハンド装置およびタッチパネル
KR101780083B1 (ko) 2009-12-02 2017-10-10 바스프 에스이 디티에노벤조-티에노［3,2-ｂ］티오펜 공중합체 및 고성능 용액 공정 가능한 반도체 중합체로서 이의 용도
DE102010055506A1 (de) * 2009-12-22 2011-07-07 MICRO-EPSILON Optronic GmbH, 01465 Sensor und Verfahren zum optischen Messen eines Abstands, einer Position und/oder eines Profils
US8491135B2 (en) 2010-01-04 2013-07-23 Microvision, Inc. Interactive projection with gesture recognition
JP5685898B2 (ja) 2010-01-08 2015-03-18 ソニー株式会社 半導体装置、固体撮像装置、およびカメラシステム
DE102010006314A1 (de) 2010-01-29 2011-08-04 EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie e. V., 26129 Photovoltaische Mehrfach-Dünnschichtsolarzelle
JP5079826B2 (ja) 2010-02-09 2012-11-21 シャープ株式会社 光学式測距センサおよび電子機器
EP2537332A1 (en) 2010-02-19 2012-12-26 Dual Aperture, Inc. Processing multi-aperture image data
KR101251020B1 (ko) 2010-03-09 2013-04-03 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 그라펜의 제조 방법, 이를 포함하는 투명 전극, 활성층, 이를 구비한 표시소자, 전자소자, 광전소자, 태양전지 및 염료감응 태양전지
JP5343896B2 (ja) 2010-03-10 2013-11-13 セイコーエプソン株式会社 光学式位置検出装置
US20100283868A1 (en) 2010-03-27 2010-11-11 Lloyd Douglas Clark Apparatus and Method for Application of Selective Digital Photomontage to Motion Pictures
US8384559B2 (en) 2010-04-13 2013-02-26 Silicon Laboratories Inc. Sensor device with flexible interface and updatable information store
CN101859439A (zh) 2010-05-12 2010-10-13 合肥寰景信息技术有限公司 一种用于人机交互的运动追踪装置及其追踪方法
US9014848B2 (en) 2010-05-20 2015-04-21 Irobot Corporation Mobile robot system
KR101665567B1 (ko) 2010-05-20 2016-10-12 삼성전자주식회사 3차원 뎁스 영상 시간 보간 방법 및 장치
GB2481366B (en) 2010-06-03 2014-05-28 Sony Comp Entertainment Europe Entertainment device and entertainment methods
JP5984803B2 (ja) 2010-06-29 2016-09-06 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ ヒドロキサム酸誘導体又はその塩を添加剤として含む光電変換装置及びその製造方法
TWI431252B (zh) 2010-07-14 2014-03-21 Pixart Imaging Inc 測距裝置及測距方法
WO2012011186A1 (ja) 2010-07-23 2012-01-26 トヨタ自動車 株式会社 距離測定装置および距離測定方法
US8743348B2 (en) 2010-09-03 2014-06-03 Pixart Imaging Inc. Optical distance detection system
US8536545B2 (en) 2010-09-09 2013-09-17 California Institute Of Technology Delayed emission detection devices and methods
JP5541023B2 (ja) 2010-09-13 2014-07-09 ソニー株式会社 対物レンズ、光学ピックアップ、光学ドライブ装置
TW201211860A (en) 2010-09-13 2012-03-16 Pixart Imaging Inc Optical touch control apparatus and touch sensing method thereof
IL208568B (en) 2010-10-07 2018-06-28 Elbit Systems Ltd Mapping, discovering and tracking objects in an external arena by using active vision
DE102010042278A1 (de) 2010-10-11 2012-04-12 Siemens Aktiengesellschaft Operationsnavigationssystem mit strukturiertem Licht
US8542288B2 (en) 2010-11-03 2013-09-24 Sony Corporation Camera system and imaging method using multiple lens and aperture units
CN201897828U (zh) 2010-11-30 2011-07-13 深圳市中钞信达金融科技有限公司 一种票币光谱检测和安全线检测的集成装置
FR2969819A1 (fr) 2010-12-22 2012-06-29 St Microelectronics Grenoble 2 Capteur d'image tridimensionnel
WO2012085803A1 (de) 2010-12-22 2012-06-28 Basf Se Napthalinmonoimidderivate und deren verwendung als photosensibilisatoren in solarzellen und photodetektoren
CN102096962A (zh) 2010-12-23 2011-06-15 北京新岸线软件科技有限公司 一种纸币检测方法及装置
JP5550624B2 (ja) 2010-12-24 2014-07-16 三菱電機株式会社 光電変換装置とその製造方法、および光電変換モジュール
CN103459834B (zh) * 2010-12-30 2016-10-12 Lmwp专利控股有限公司 具有横截面传感器的风力涡轮机叶片
US8705805B2 (en) 2011-01-10 2014-04-22 Peter Alexander Forrest Secure portable token and systems and methods for identification and authentication of the same
CN106019305B (zh) 2011-02-15 2019-10-11 巴斯夫欧洲公司 用于光学检测至少一种物体的检测器
US9001029B2 (en) 2011-02-15 2015-04-07 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
SG192884A1 (en) 2011-02-21 2013-09-30 Univ Singapore Apparatus, system, and method for annotation of media files with sensor data
CN103650478B (zh) 2011-03-07 2017-08-01 松下知识产权经营株式会社 摄像装置和测距装置
US8593565B2 (en) 2011-03-25 2013-11-26 Gary S. Shuster Simulated large aperture lens
US8384984B2 (en) 2011-03-28 2013-02-26 Lighting Science Group Corporation MEMS wavelength converting lighting device and associated methods
CN102737435A (zh) 2011-04-11 2012-10-17 北京新岸线数字图像技术有限公司 一种纸币鉴伪方法和装置
US8791901B2 (en) 2011-04-12 2014-07-29 Sony Computer Entertainment, Inc. Object tracking with projected reference patterns
JP5445509B2 (ja) 2011-04-26 2014-03-19 パナソニック株式会社 画像形成装置および画像形成方法ならびに部品実装装置
KR102047789B1 (ko) 2011-05-10 2019-11-22 바스프 에스이 신규 색 변환기
DE102011076493A1 (de) 2011-05-26 2012-11-29 Hilti Aktiengesellschaft Messeinrichtung zur Distanzmessung
KR102023787B1 (ko) 2011-06-10 2019-09-20 바스프 에스이 신규 색 변환기
EP2535681B1 (en) 2011-06-17 2016-01-06 Thomson Licensing Device for estimating the depth of elements of a 3D scene
JP2014526136A (ja) 2011-06-24 2014-10-02 ボリーメディアコミュニケーションズ（シンチェン）カンパニーリミテッド 混合マルチスペクトル感光画素グループ
WO2013009676A1 (en) 2011-07-13 2013-01-17 Faro Technologies, Inc. Device and method using a spatial light modulator to find 3d coordinates of an object
WO2013015460A1 (ko) 2011-07-22 2013-01-31 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 그라펜 시트， 이를 포함하는 투명 전극， 활성층， 이를 구비한 표시소자， 전자소자， 광전소자， 배터리， 태양전지 및 염료감응 태양전지
JP5791571B2 (ja) 2011-08-02 2015-10-07 キヤノン株式会社 撮像素子及び撮像装置
CN102426061B (zh) * 2011-08-23 2013-06-12 中国科学院光电技术研究所 一种动态范围可调的哈特曼波前传感器的调节方法
US9209412B2 (en) 2011-09-02 2015-12-08 Basf Se Diketopyrrolopyrrole oligomers and compositions, comprising diketopyrrolopyrrole oligomers
CN102435136A (zh) 2011-09-20 2012-05-02 浙江师范大学 空间相移装置及应用该装置的干涉测量装置、相位校正装置
FR2980599B1 (fr) 2011-09-27 2014-05-09 Isorg Surface imprimee interactive
CN102506754B (zh) 2011-11-09 2013-11-06 西安工业大学 物体表面形貌与颜色同时测量的共聚焦测量装置及其使用方法
WO2013080552A1 (ja) 2011-11-30 2013-06-06 パナソニック株式会社 撮像装置及び撮像システム
AT512350B1 (de) 2011-12-20 2017-06-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Computeranlage und steuerungsverfahren dafür
AU2011265572A1 (en) 2011-12-23 2013-07-11 Canon Kabushiki Kaisha Structured light system for robust geometry acquisition
AT512461B1 (de) 2012-02-10 2018-02-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Vorrichtung für die eingabe von informationen an eine datenverarbeitungsanlage
WO2013118037A1 (en) 2012-02-10 2013-08-15 Koninklijke Philips N.V. A lighting assembly, a color conversion element, a lamp and a luminaire
US8804101B2 (en) 2012-03-16 2014-08-12 Advanced Scientific Concepts, Inc. Personal LADAR sensor
DE102012204572A1 (de) 2012-03-22 2013-09-26 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung und Anordnung mit einer derartigen Positionsmesseinrichtung
JP6226949B2 (ja) 2012-03-30 2017-11-08 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 色素増感型太陽電池用の、フッ素化された対アニオンを有するキノリニウム色素
WO2013149897A1 (en) 2012-04-02 2013-10-10 Basf Se Phenanthro[9,10-b]furan polymers and small molecules for electronic applications
US9117277B2 (en) 2012-04-04 2015-08-25 Canon Kabushiki Kaisha Determining a depth map from images of a scene
WO2013156101A1 (en) 2012-04-18 2013-10-24 Sony Corporation Method and optical system for determining a depth map of an image
DE102012208308A1 (de) 2012-05-18 2013-11-21 Robert Bosch Gmbh Optisches Entfernungsmessgerät mit Kalibriereinrichtung zum Berücksichtigen von Übersprechen
WO2013181215A1 (en) 2012-05-30 2013-12-05 Massachusetts Institute Of Technology Devices comprising graphene and a conductive polymer and related systems and methods
EP2875028A1 (en) 2012-07-23 2015-05-27 Basf Se Dithienobenzofuran polymers and small molecules for electronic application
US20140043610A1 (en) 2012-08-07 2014-02-13 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Apparatus for inspecting a measurement object with triangulation sensor
US20140066656A1 (en) 2012-09-04 2014-03-06 Basf Se Spiro compounds and their use in organic electronics applications and devices
DE202012009070U1 (de) 2012-09-21 2012-11-12 Balluff Gmbh Optoelektronischer Sensor und Empfangselement
KR20140058208A (ko) 2012-11-06 2014-05-14 삼성전자주식회사 이미지 센서
US9212948B2 (en) 2012-11-07 2015-12-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Lossless hyperspectral imaging
KR101984701B1 (ko) 2012-11-13 2019-05-31 삼성전자주식회사 전기습윤 렌즈 어레이를 포함하는 3차원 영상 디스플레이 장치 및 3차원 영상 획득 장치
CN104797624B (zh) 2012-12-04 2018-08-10 巴斯夫欧洲公司 用于电子应用的官能化苯并二噻吩聚合物
TWI456430B (zh) 2012-12-07 2014-10-11 Pixart Imaging Inc 手勢判斷裝置、其操作方法與手勢判斷方法
CN103106411A (zh) 2012-12-13 2013-05-15 徐玉文 一种网球动作捕捉和解析方法
US9389315B2 (en) 2012-12-19 2016-07-12 Basf Se Detector comprising a transversal optical sensor for detecting a transversal position of a light beam from an object and a longitudinal optical sensor sensing a beam cross-section of the light beam in a sensor region
WO2014097489A1 (ja) 2012-12-21 2014-06-26 グローリー株式会社 スペクトルセンサ
CN104919613A (zh) 2013-01-15 2015-09-16 巴斯夫欧洲公司 三角烯低聚物和聚合物及其作为空穴传导材料的用途
WO2014178923A2 (en) 2013-01-25 2014-11-06 University Of Florida Research Foundation, Inc. A novel ir image sensor using a solution processed pbs photodetector
US20150369663A1 (en) 2013-02-06 2015-12-24 Empire Technology Development Llc. Thermo-optic tunable spectrometer
US20140347442A1 (en) 2013-05-23 2014-11-27 Yibing M. WANG Rgbz pixel arrays, imaging devices, controllers & methods
US9428518B2 (en) 2013-03-18 2016-08-30 Basf Se Perylenemonoimide and naphthalenemonoimide derivatives and their use in dye-sensitized solar cells
JP2014182028A (ja) 2013-03-19 2014-09-29 Omron Corp 限定領域反射型光電センサ
DE102014108353A1 (de) 2013-06-13 2014-12-18 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Geometrien an Messobjekten mittels eines kombinierten Sensorsystems
AU2014280334B2 (en) 2013-06-13 2018-02-01 Basf Se Optical detector and method for manufacturing the same
AU2014280335B2 (en) 2013-06-13 2018-03-22 Basf Se Detector for optically detecting an orientation of at least one object
US9143674B2 (en) 2013-06-13 2015-09-22 Mitutoyo Corporation Machine vision inspection system and method for performing high-speed focus height measurement operations
EP2813324B1 (en) 2013-06-13 2016-04-06 Stanley Works (Europe) GmbH Hand tool having an electronic identification device
CN103473759B (zh) * 2013-06-24 2016-07-06 南京理工大学 一种WKPCA同质度校正nCRF抑制的微光图像显著轮廓提取方法
EP2818493A1 (en) 2013-06-25 2014-12-31 Basf Se Near infrared absorbing polymers for electronic applications
US9830501B2 (en) 2013-07-23 2017-11-28 Northwestern University High throughput partial wave spectroscopic microscopy and associated systems and methods
US20160155575A1 (en) 2013-07-25 2016-06-02 Basf Se Methine dyes with large organic counter anion for dye sensitized solar cells
EP3239161A1 (en) 2013-07-31 2017-11-01 UDC Ireland Limited Luminescent diazabenzimidazole carbene metal complexes
US9790423B2 (en) 2013-08-05 2017-10-17 Basf Se Cyanated naphthalenebenzimidazole compounds
EP3036558B1 (en) 2013-08-19 2020-12-16 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
EP3036782B1 (en) 2013-08-23 2019-10-09 Basf Se New absorber for organic heterojunction solar cells
EP3036305B1 (en) 2013-08-23 2019-04-17 Basf Se Compounds with terminal heteroarylcyanovinylene groups and their use in organic solar cells
KR102283435B1 (ko) 2013-09-03 2021-07-30 바스프 에스이 무정형 물질 및 이의 용도
EP2860555A1 (en) 2013-10-08 2015-04-15 Optotune AG Tunable lens
FR3011952B1 (fr) 2013-10-14 2017-01-27 Suricog Procede d'interaction par le regard et dispositif associe
US10063844B2 (en) * 2013-10-17 2018-08-28 Microsoft Technology Licensing, Llc. Determining distances by probabilistic time of flight imaging
AT515132A1 (de) 2013-12-04 2015-06-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Optische Eingabefläche
JP6315964B2 (ja) 2013-12-10 2018-04-25 オプテックス株式会社 能動型物体検出センサ
US9087405B2 (en) 2013-12-16 2015-07-21 Google Inc. Depth map generation using bokeh detection
JP2017504796A (ja) 2013-12-18 2017-02-09 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 対象物の光学的検出に使用するターゲットデバイス
WO2015150203A1 (en) 2014-03-31 2015-10-08 Basf Se Metal complexes, comprising carbene ligands having an o-substituted non-cyclometalated aryl group and their use in organic light emitting diodes
JP2017515254A (ja) 2014-03-31 2017-06-08 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ データ・キャリアからデータを読み出すデータ読出し装置
WO2015150324A1 (en) 2014-04-04 2015-10-08 Basf Se Fluorescent organic light emitting elements having high efficiency
WO2015159192A1 (en) 2014-04-15 2015-10-22 Basf Se Process for the production of a solid dye-sensitized solar cell or a perovskite solar cell
AU2015248479A1 (en) 2014-04-17 2016-09-15 Basf Se Verification device, verification system and method for verifying the identity of an article
EP3134709A4 (en) 2014-04-22 2018-01-03 BASF (China) Company Ltd. Detector for optically detecting at least one object
EP2937399A1 (en) 2014-04-22 2015-10-28 Basf Se Hole-transport materials for organic solar cells or organic optical sensors
KR102470798B1 (ko) 2014-05-09 2022-11-28 바스프 에스이 시안화 페릴렌 화합물
WO2015177784A2 (en) 2014-05-18 2015-11-26 Adom, Advanced Optical Technologies Ltd. System for tomography and/or topography measurements of a layered object
KR102330668B1 (ko) 2014-05-19 2021-11-24 유디씨 아일랜드 리미티드 고효율의 형광 유기 발광 소자
US9864470B2 (en) 2014-05-30 2018-01-09 Flatfrog Laboratories Ab Enhanced interaction touch system
WO2015193804A2 (en) 2014-06-16 2015-12-23 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
CN106662636B (zh) 2014-07-08 2020-12-25 巴斯夫欧洲公司 用于确定至少一个对象的位置的检测器
WO2016012274A1 (en) 2014-07-21 2016-01-28 Basf Se Organic-inorganic tandem solar cell
US9646365B1 (en) 2014-08-12 2017-05-09 Amazon Technologies, Inc. Variable temporal aperture
US9787899B1 (en) 2014-08-12 2017-10-10 Amazon Technologies, Inc. Multiple captures with a variable aperture
US20170250334A1 (en) 2014-09-18 2017-08-31 Basf Se Thermo-compression bonding of thermoelectric materials
KR102397222B1 (ko) 2014-09-22 2022-05-13 유디씨 아일랜드 리미티드 고효율의 형광 유기 발광 소자
TWI558982B (zh) 2014-09-24 2016-11-21 原相科技股份有限公司 光學感測器及光學感測系統
US10333078B2 (en) 2014-09-26 2019-06-25 Udc Ireland Limited Fluorescent organic light emitting elements having high efficiency
WO2016051323A1 (en) 2014-09-29 2016-04-07 Basf Se Detector for optically determining a position of at least one object
WO2016066494A1 (en) 2014-10-31 2016-05-06 Basf Se Hole-transport materials for organic solar cells or organic optical sensors
CN105678123B (zh) 2014-11-18 2019-03-08 联发科技（新加坡）私人有限公司 一种设备解锁方法及装置
US10522767B2 (en) 2014-11-26 2019-12-31 Basf Se 4-oxoquinoline compounds
EP3230691A4 (en) 2014-12-09 2018-08-15 Basf Se Optical detector
EP3230841B1 (en) 2014-12-09 2019-07-03 Basf Se Optical detector
JP2018510320A (ja) 2014-12-09 2018-04-12 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 光学検出器
CN107003117A (zh) 2014-12-09 2017-08-01 巴斯夫欧洲公司 用于至少一个对象的光学检测的检测器
JP2018507388A (ja) 2014-12-09 2018-03-15 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 光学検出器
EP3045935A1 (en) 2015-01-13 2016-07-20 XenomatiX BVBA Surround sensing system with dome-filter assembly
JP6841769B2 (ja) 2015-01-30 2021-03-10 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器
US20160255323A1 (en) 2015-02-26 2016-09-01 Dual Aperture International Co. Ltd. Multi-Aperture Depth Map Using Blur Kernels and Down-Sampling
WO2016137238A1 (en) 2015-02-26 2016-09-01 Dual Aperture International Co., Ltd. Processing multi-aperture image data
EP3265844A1 (en) 2015-03-05 2018-01-10 Basf Se Detector for an optical detection of at least one object
EP3268509A1 (en) 2015-03-12 2018-01-17 Basf Se Process for the generation of thin inorganic films
WO2016146725A1 (en) 2015-03-17 2016-09-22 Basf Se Optical data reader
US9976919B2 (en) * 2015-03-27 2018-05-22 Kettering University Fiber-optic sensor assembly
WO2016169871A1 (en) 2015-04-22 2016-10-27 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
JP6662913B2 (ja) 2015-06-03 2020-03-11 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド 減衰時間がきわめて短く高度に効率的なｏｌｅｄデバイス
US9857167B2 (en) 2015-06-23 2018-01-02 Hand Held Products, Inc. Dual-projector three-dimensional scanner
US10955936B2 (en) 2015-07-17 2021-03-23 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
KR20180050293A (ko) 2015-08-10 2018-05-14 트리나미엑스 게엠베하 적어도 하나의 물체의 광학적 검출을 위한 유기 검출기
KR102539263B1 (ko) 2015-09-14 2023-06-05 트리나미엑스 게엠베하 적어도 하나의 물체의 적어도 하나의 이미지를 기록하는 카메라
WO2017089553A1 (en) 2015-11-25 2017-06-01 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
KR20180086198A (ko) 2015-11-25 2018-07-30 트리나미엑스 게엠베하 적어도 하나의 물체를 광학적으로 검출하기 위한 검출기
JP2018536169A (ja) 2015-12-03 2018-12-06 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器
WO2017144401A1 (en) 2016-02-23 2017-08-31 Basf Se Luminescent particles
CN109564952A (zh) 2016-04-06 2019-04-02 特里纳米克斯股份有限公司 用于至少一个对象的光学检测的检测器
CN109219891A (zh) 2016-04-06 2019-01-15 特里纳米克斯股份有限公司 用于光学检测至少一个对象的检测器
JP2019514016A (ja) 2016-04-19 2019-05-30 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器
US20190129035A1 (en) 2016-04-28 2019-05-02 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
EP3491418A1 (en) 2016-07-29 2019-06-05 trinamiX GmbH Detector for an optical detection of at least one object
JP2019523562A (ja) 2016-07-29 2019-08-22 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 光学的検出のための光センサおよび検出器
WO2018041958A1 (en) 2016-08-31 2018-03-08 Basf Se Controlled variation of parameters of magnetocaloric materials
JP7241684B2 (ja) 2016-10-25 2023-03-17 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための検出器
KR102575104B1 (ko) 2016-10-25 2023-09-07 트리나미엑스 게엠베하 집적 필터를 가진 적외선 광학 검출기
US11415661B2 (en) 2016-11-17 2022-08-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
WO2018096083A1 (en) 2016-11-25 2018-05-31 Trinamix Gmbh Optical detector comprising at least one optical waveguide
GB2572289B (en) 2016-12-01 2021-11-17 Synaptive Medical Inc A camera system for providing images with simultaneous high resolution and large depth of field
WO2018115073A1 (en) 2016-12-21 2018-06-28 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection
WO2018146146A1 (en) 2017-02-08 2018-08-16 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
JP2020507919A (ja) 2017-02-08 2020-03-12 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための検出器
WO2018167215A1 (en) 2017-03-16 2018-09-20 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11060922B2 (en) 2017-04-20 2021-07-13 Trinamix Gmbh Optical detector
JP7237024B2 (ja) 2017-06-26 2023-03-10 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器
WO2019011803A1 (en) 2017-07-10 2019-01-17 Trinamix Gmbh DETECTOR FOR OPTICALLY DETECTING AT LEAST ONE OBJECT
US11496223B2 (en) 2017-08-24 2022-11-08 Basf Se Transmitter for transmitting data and for emitting electromagnetic radiation in the visible spectral range and data transmission system
WO2019042959A1 (en) 2017-08-28 2019-03-07 Trinamix Gmbh TELEMETER FOR DETERMINING AT LEAST ONE GEOMETRIC INFORMATION
US11668828B2 (en) * 2017-08-28 2023-06-06 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object
CN111201498A (zh) 2017-10-11 2020-05-26 特里纳米克斯股份有限公司 自主机器人设备和相关的控制方法
US11143736B2 (en) * 2017-11-17 2021-10-12 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object comprising at least one device to determine relative spatial constellation from a longitudinal coordinate of the object and the positions of reflection image and reference image
CN111465827B (zh) 2017-12-13 2023-06-23 特里纳米克斯股份有限公司 光谱仪设备及系统
WO2019115595A1 (en) 2017-12-13 2019-06-20 Trinamix Gmbh Spectrometer device and system
CN111465828B (zh) 2017-12-13 2023-06-09 特里纳米克斯股份有限公司 光谱仪设备及系统
US11064714B2 (en) 2018-06-27 2021-07-20 Matthew M. Wasemiller Horizontal molding system
US20220357202A1 (en) * 2019-10-01 2022-11-10 Trinamix Gmbh Detector array and a spectrometer system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675517A (en) * 1984-03-07 1987-06-23 Canon Kabushiki Kaisha Photosensitive element having supplementary light sensitive regions to correct for light spot diameter variations
US5323222A (en) * 1991-01-24 1994-06-21 Olympus Optical Co., Ltd. Distance-measuring device for use with camera
CN102393398A (zh) * 2002-09-30 2012-03-28 应用材料以色列公司 用于光学检测的照射系统
CN105452894A (zh) * 2013-06-13 2016-03-30 巴斯夫欧洲公司 用于光学地检测至少一个对象的检测器
WO2015024871A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-26 Basf Se Optical detector

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020500310A (ja) 2020-01-09
US11698435B2 (en) 2023-07-11
KR20190082799A (ko) 2019-07-10
US20240012092A1 (en) 2024-01-11
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EP3571522B1 (en) 2023-05-10
JP2023085535A (ja) 2023-06-20
US20200183006A1 (en) 2020-06-11
CN109964148A (zh) 2019-07-02
EP4239371A2 (en) 2023-09-06
CN109964144B (zh) 2023-07-18
US11635486B2 (en) 2023-04-25
EP3542179A2 (en) 2019-09-25
WO2018091640A2 (en) 2018-05-24
JP2020503500A (ja) 2020-01-30
JP7215996B2 (ja) 2023-01-31
US20190339356A1 (en) 2019-11-07
EP4239371A3 (en) 2023-11-08
KR102502094B1 (ko) 2023-02-21
JP6979068B2 (ja) 2021-12-08
JP2019536033A (ja) 2019-12-12
US20240094329A1 (en) 2024-03-21
KR102484739B1 (ko) 2023-01-05
EP3542179B1 (en) 2021-03-24
CN109964148B (zh) 2023-08-01
KR102452770B1 (ko) 2022-10-12
US20190353767A1 (en) 2019-11-21
EP3542183A1 (en) 2019-09-25
CN110178045A (zh) 2019-08-27
EP3809153A1 (en) 2021-04-21
KR20190088472A (ko) 2019-07-26
WO2018091638A1 (en) 2018-05-24
EP3571522A1 (en) 2019-11-27
US11415661B2 (en) 2022-08-16
CN109964144A (zh) 2019-07-02
WO2018091640A3 (en) 2018-06-28
US10948567B2 (en) 2021-03-16

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