JP2019049573A - 少なくとも１つの対象物を光学的に検出する検出器 - Google Patents

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Abstract

【課題】光学センサ（１１４）は、少なくとも１つのセンサ領域（１１６）、有利には、少なくとも１つのセンサ範囲（１１８）を含む少なくとも１つのセンサ領域（１１６）を有している。【解決手段】光学センサ（１１４）は、センサ領域（１１６）上の照明に依存するように少なくとも１つのセンサ信号を生成するよう構成されており、センサ信号は、照明の総パワーが同一である場合に、照明の形状、有利には、センサ範囲（１１８）上の照明のビーム断面に依存しており、検出器（１１０）は、さらに少なくとも１つの評価装置（１２２）を備えており、評価装置（１２２）は、センサ信号からジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、照明および／または対象物（１１２）に関するジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの対象物を光学的に検出する検出器に関する。さらに、本発明は、距離測定装置、イメージング装置、ヒューマンマシンインタフェース、娯楽装置およびセキュリティ装置に関する。さらに、本発明は、少なくとも１つの対象物を光学的に検出する方法および光学センサとしての有機太陽電池の使用に関する。かかる装置、方法および使用は、たとえば、日常生活、交通技術、生産技術、セキュリティ技術、医用技術の種々の領域または科学に適用可能である。しかし、基本的に、他の用途も可能である。
多くの光学センサおよび光起電装置が従来技術において知られている。光起電装置は、紫外光、可視光または赤外光などの電磁線を電気信号または電気エネルギーに変換するために一般に用いられ、光学検出器は画像情報を得るために、および／または、少なくとも１つの光学パラメタたとえば輝度を検出するために一般に用いられる。
通常有機および／または無機センサ材料の使用に基づく多くの光学センサが従来技術において知られている。かかるセンサの例は、ＵＳ２００７／０１７６１６５Ａ１、ＵＳ６，９９５，４４５Ｂ２、ＤＥ２５０１１２４Ａ１、ＤＥ３２２５３７２Ａ１や他の多くの従来技術文献に記載されている。特にコストおよび大面積プロセスを理由として、少なくとも１種の有機センサ材料を含むセンサが広く用いられるようになってきており、たとえば、ＵＳ２００７／０１７６１６５Ａ１に記載されている。有利には、いわゆる色素太陽電池がより重要となってきており、たとえば、ＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１に概略的に記載されている。
少なくとも１つの対象物を検出するための多くの検出器がかかる光学センサに基づいて知られている。かかる検出器は、それぞれの使用目的に応じて、様々なやり方で実現可能である。かかる検出器の例には、イメージング装置、たとえば、カメラおよび／または顕微鏡がある。高解像度共焦点顕微鏡が知られており、たとえば、特に医用技術および生物学の分野で、高い光学解像度で生物学的サンプルを調べるために使用されている。少なくとも１つの対象物を光学的に検出するための検出器の別の例は、たとえば、対応する光学信号たとえばレーザパルスの伝播時間法に基づく距離測定装置である。対象物を光学的に検出する検出器の別の例は、同様に距離測定を行う三角測量システムである。
ＵＳ２００７／０１７６１６５Ａ１ ＵＳ６，９９５，４４５Ｂ２ ＤＥ２５０１１２４Ａ１ ＤＥ３２２５３７２Ａ１ ＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１
かかる既知の、対象物を光学的に検出するための検出器および方法に基づけば、多くの場合、十分な精度でこの対象物検出を行うためにはかなりの技術的費用が必要となる。
たとえば、顕微鏡において、光ビームの正確に集束させるため、および／または、イメージングされるサンプルに関する深度情報を得るためには、装置についてかなりの費用が必要とされる。
一方、距離測定装置は、多くの場合、技術的に不十分な仮定、たとえば、画像評価においては対象物の特定サイズの仮定に基づいている。他の方法は、複雑なパルスシーケンス、たとえば、レーザパルスを用いた距離測定に基づいている。さらに他の方法は、複数の検出器の使用、たとえば、三角測量法に基づいている。
したがって、本発明により解決される課題は、この種の既知の装置および方法の欠点を少なくとも実質的に避けられる、少なくとも１つの対象物の光学検出のための装置および方法を提供することである。有利には、提案される装置および方法は、装置に関する少なくとも１つの対象物の光学検出を簡便にするためのものである。
上記課題は、独立請求項の特徴を有する発明により解決される。個別にまたは組み合わせにより実現可能な本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
少なくとも１つの対象物を光学的に検出する検出器は、本発明の第１の態様において提案される。
本発明の文脈において、光学検出とは、検出される対象物に関する情報の少なくとも１つの要素が得られる過程を意味するものと一般的に理解されるべきである。ここで、情報の語は、広く解されるべきである。情報の少なくとも１つの要素には、有利には、以下の１つまたは複数の情報要素、すなわち、たとえば検出器の測定範囲および／または可視範囲内に対象物が存在するかまたは存在しないかという事実に関する情報要素；検出器の少なくとも１つの光学特性、たとえば、少なくとも１つの輝度および／または少なくとも１つの線特性たとえばルミネセンス特性に関する情報要素；対象物の１つの位置情報要素、たとえば、対象物と検出器または検出器の一部との間の距離および／または検出器または検出器の一部に対する対象物の相対的配向に関する情報要素、ならびに／あるいは、検出器および／または対象物により定められる少なくとも１つの座標系における対象物の位置情報要素；対象物の動き状態、たとえば、対象物の一次元速度、二次元速度または三次元速度および／または対象物の加速度に関する情報要素、の１つまたは複数が含まれる。代替的にまたは付加的に、他の情報要素を対象物の検出の間に得ても良い。本発明は、対象物に関する位置情報の１つの要素を得る場合について以下に実質的に記載されているが、代替的にまたは付加的に実現可能なジオメトリ（geometry）情報の少なくとも１つの要素の別の実施形態を制限するものではない。このジオメトリ情報、有利には位置情報は、対象物全体、または、対象物の一部のみ、たとえば、検出器により検出される対象物の一点、一領域または一範囲に関する。この点、範囲または領域は、たとえば、対象物の表面上、または、少なくとも部分的に対象物の内部にある。
対象物は、一般的に、生物の対象物または無生物の対象物である。検出器により完全にまたは部分的に検出可能な対象物の例は、以下にさらに詳細に記載されている。
検出器は少なくとも１つの光学センサを有する。光学センサは少なくとも１つのセンサ領域、有利には、少なくとも１つのセンサ範囲を含む少なくとも１つのセンサ領域を有する。光学センサは、センサ領域の照明に依存する少なくとも１つのセンサ信号を生成するよう構成されている。センサ信号は、照明の総パワーが同一である場合に、照明の形状（geometry）、有利には、センサ領域、有利にはセンサ範囲内の照明のビーム断面に依存している。
検出器は、さらに、少なくとも１つの評価装置を有する。評価装置は、センサ信号からジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、照明および／または対象物に関するジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている。
検出器はたとえばさらに少なくとも１つの媒介（transfer）装置を有する。媒介装置は、たとえば、対象物から発せられる電磁線を光学センサに供給し、プロセス中にセンサ領域を照明するよう構成されている。本発明の文脈において、トラスファ装置は、基本的に、任意の所望のやり方で実現されており、対象物から発せられる電磁線を光学センサ、有利にはセンサ領域または好ましくはセンサ範囲に供給するよう構成されている装置を意味すると理解されるべきである。この供給は、結像的に実現されるか、または、非結像的に実現されてもよい。この任意選択的な媒介装置は、たとえば、少なくとも１つのビーム経路を含む。媒介装置は、たとえば、電磁線の方向に作用する、１つまたは複数のミラーおよび／またはビームスプリッタおよび／またはビーム偏向要素を有する。代替的にまたは付加的に、媒介装置は、集光レンズおよび／または発散レンズの効果を有する１つまたは複数の結像（imaging）要素を有して良い。たとえば、任意選択的な媒介装置は、１つまたは複数のレンズおよび／または複数の凸型および／または凹型ミラーを有する。また、代替的にまたは付加的に、媒介装置は、少なくとも１つの波長選択要素、たとえば、少なくとも１つの光学フィルタを有する。また、代替的にまたは付加的に、媒介装置は、たとえば、センサ領域有利にはセンサ範囲の位置で、電磁線に所定のビームプロファイルを付与するよう構成されている。任意選択的な媒介装置の上述の任意選択的な実施形態は、基本的に、個別にまたは任意の所望の組み合あわせで実現可能である。
本発明の文脈において、光学センサは少なくとも１つの光学信号を異なる信号形態に、好ましくは少なくとも１つの電気信号たとえば電圧信号および／または電流信号に変換するよう構成された要素を意味すると概して理解されるべきである。有利には、光学センサは、たとえば、少なくとも１つの光電変換素子、好ましくは少なくとも１つのフォトダイオードおよび／または少なくとも１つの太陽電池を含んで構成される。以下により詳細に説明されるように、本発明の文脈において、有利には、少なくとも１つの有機光学センサ、すなわち、少なくとも１種の有機材料たとえば少なくとも１種の有機半導体材料を含む光学センサの使用が好ましい。
本発明の文脈において、センサ領域は、好ましくは（不可欠ではないが）、連続しており、連続した領域を形成する二次元または三次元領域を意味するものと理解されるべきであり、センサ領域は、照明に依存したかたちで、少なくとも１つの測定可能な特性を変化させるよう構成されている。たとえば、この少なくとも１つの特性には、たとえば単独でまたは光学センサの他の要素と相互作用して、光電圧および／または光電流および／または何らかの他種の信号を生成するよう構成されたセンサ領域による電気特性が含まれる。有利には、たとえば、センサ領域は、センサ領域の照明に依存したかたちの、等しい、好ましくは単一の信号を形成するよう実現されている。すなわち、センサ領域は、たとえば、当該センサ領域に対して一様な信号、たとえば電気信号が生成される光学センサの最小単位であり、好ましくは、たとえばセンサ領域の複数の部分領域についての部分信号にそれ以上再分割できないものである。たとえば、光学センサは、１つまたは複数のかかるセンサ領域を有し、後者の場合、たとえば、複数のかかるセンサ領域は二次元および／または三次元マトリクス配列に配列されている。
少なくとも１つのセンサ領域は、たとえば少なくとも１つのセンサ範囲を含み、すなわち、センサ領域の横方向の拡がりは、センサ領域の厚みを大きく超え、たとえば少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも１００倍、特に好ましくは少なくとも１００倍超える。このようなセンサ範囲の例には、上述の従来技術におけるまたは以下にさらに詳細に記載されている例示的実施形態における、有機または無機光起電力素子が挙げられる。検出器は、たとえば、１つまたは複数のかかる光学センサおよび／またはセンサ領域を有する。たとえば、複数の光学センサが、たとえば、使用される光起電力素子のスタックによって、好ましくは、有機光起電力素子、好ましくは、光起電力素子のセンサ範囲が互いに並列に配置されているスタックによって、直線上にあるいは二次元配列または三次元配列で距離を置いて配置される。他の実施形態も可能である。
任意選択的な媒介装置は、たとえば、上述したように、対象物から発せられる電磁線を光学センサに供給するよう構成されている。上述したように、この供給は、媒介装置の結像的特性または非結像的特性により、任意選択的に実現される。有利には、媒介装置は、たとえば、電磁線が光学センサに供給される前に、電磁線を集束するように構成されている。また、任意選択的な媒介装置は、以下でさらに詳細に説明するように、たとえば、少なくとも１つの任意選択的な照明源の全体または連続した一部である。たとえば、照明源は、所定の光学特性、たとえば所定のまたは正確に知られたビームプロファイルを有する電磁線、たとえば少なくとも１本のガウスビーム、有利には、既知のビームプロファイルを有する少なくとも１本のレーザビームを供給するよう構成されている。
電磁線は、有利には、たとえば、紫外スペクトル範囲、可視スペクトル範囲、赤外スペクトル範囲の１つまたは複数における光である。たとえば、紫外スペクトル範囲は５０ｎｍ〜４００ｎｍ、可視スペクトル範囲は４００ｎｍ〜８００ｎｍ、赤外スペクトル範囲は８００ｎｍ〜１０００００とみなすことができる。
対象物から発せられる電磁線は、対象物それ自体を始点としてもよいが、任意選択的に異なる始点を有して、この始点から対象物に、次いで、光学センサおよびセンサ領域に向かって伝播されてもよい。後者の場合はたとえば使用される少なくとも１つの照明源により実現される。この照明源は、たとえば、周囲光または人工光源である。たとえば、検出器自身が少なくとも１つの照明源、たとえば少なくとも１つのレーザおよび／または少なくとも１つの白熱ランプおよび／または少なくとも１つの半導体光源、たとえば、少なくとも１つの発光ダイオード、有利には、有機および／または無機発光ダイオードを有する。一般的に定められたビームプロファイルおよび他の操作特性を考慮して、１つまたは複数のレーザの照明源またはその一部としての使用が有利に好ましい。照明源自身が、たとえば、検出器の構成部分であっても、または、検出器とは独立に構成されていても良い。照明源は、有利には、検出器、たとえば検出器のケーシングに一体化されていてよい。代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの照明源は、対象物に一体化されているか、あるいは、対象物と接続されているかまたは空間的に結合されている。
電磁線が対象物自身を始点とする任意選択の代わりにまたはこれに加えて、対象物から発せられる電磁線は、照明源から発せられ、および／または、照明源により励起されてもよい。たとえば、対象物から発せられる電磁線は、対象物自身が発し、および／または、光学センサに供給される前に対象物により反射されおよび／または対象物自体により散乱される。この場合、電磁線の発生および／または散乱は、たとえば、電磁線のスペクトルへの影響無く、または、かかるスペクトルへの影響を有して行われる。すなわち、たとえば、たとえばストークスまたはラマンに従った波長シフトが散乱中に生じてもよい。さらに、たとえば、一次光源により、たとえば、対象物、または、ルミネセンス（有利には、燐光および／または蛍光）を行うように励起される対象物の部分領域により、電磁線の発生は励起される。他の発生過程もまた基本的に可能である。反射が生じるとき、対象物はたとえば少なくとも１つの反射領域、有利には、少なくとも１つの反射表面を有する。この反射表面は対象物自身の一部であってよいが、たとえば対象物に接続または空間的に結合された反射器、たとえば、対象物に接続された反射器プラークであってもよい。少なくとも１つの反射器が用いられるとき、反射器は、たとえば、検出器の他の連続した一部から独立した、対象物に接続された検出器の一部とみなされる。たとえば、検出器の少なくとも１つの照明源は対象物の発生および／または反射特性、たとえばその波長に一般的に適合される。種々の実施形態が可能である。
光学センサに対する電磁線の供給は、有利には、（たとえば円形、楕円形または異なる構成の断面を有する）光スポットが任意選択的にセンサ範囲上に形成されるように実現される。たとえば、検出器は視野範囲、有利には、対象物が検出可能な固定の角度範囲および／または空間範囲を有する。好ましくは、任意選択的な媒介装置は、たとえば対象物が検出器の視野範囲内にあるとき、センサ領域、有利にはセンサ範囲内に光スポットが完全に入るように構成されている。たとえば、センサ範囲はこの条件を確実にするように、相応のサイズを有するよう選択される。
上述のように、光学センサは少なくとも１つのセンサ信号をセンサ領域の照明に依存するように形成するよう構成されている。たとえば、これは電気信号、有利には電圧信号および／または電流信号、たとえば、光電圧および／または光電流である。以下では、有利には、照明に依存するように少なくとも１つの光電流を形成する光学センサについて記載されるが、可能な他の実施形態を限定するものではない。光学信号は、時間的に一定であるか、または、時間的に変わってよく、基本的に、アナログでまたはデジタルで実現可能であり、以下ではアナログ信号が好ましい。センサ信号は生信号として用いられて良いが、１または複数の処理演算、たとえば、１または複数のフィルタ演算または同様の処理演算が施されてもよい。ここでは、これらの任意選択と生信号の使用との間に区別は無く、センサ信号の語が等しく用いられる。さらに、センサ信号は正の値を有し、最大値の語はたとえばこれに関して理解されるべきであると仮定するが、他の可能な実施形態を限定するものではない。符号が負の１つまたは複数のセンサ信号が検出された場合（これは同様にあり得る）、以下では最大値という表現は最小値または概して極値の語により置き換えられるべきであるか、または、実際のセンサ信号はたとえば、その絶対値により置き換えられるべきであり、これは当業者には明らかであろう。
上述のように、光学センサはセンサ領域の照明に依存するように少なくとも１つのセンサ信号を形成するよう構成されており、センサ信号は、照明の総パワーが同じである場合に、照明の形状に依存して、有利には、センサ範囲における照明のビーム断面に依存している。
照明の形状は、対象物から発せられる電磁線にさらされる、センサ領域の二次元および／または三次元の実施形態を特徴付ける、照明の少なくとも１つの特性を概略可能なものである。たとえば、照明の形状は、センサ領域上またはセンサ領域内、たとえばセンサ表面上のビーム断面により、たとえば、照明の、たとえば、光スポットの直径または相当直径により、特徴付けられる。上述のように、たとえば直径または相当直径を有する光スポットは、たとえばセンサ範囲上に形成される。たとえばこの直径または相当直径はたとえば照明の形状を完全にまたは部分的に特徴付ける。光スポットはたとえば、有利には非照明範囲に対する境界における照明範囲である。たとえば、光スポットは、照明の強度が最大強度の１０％以上であるセンサ領域の範囲を意味するものと理解される。しかし、光スポットの他の定義も可能であり、有利には、たとえば、１０％の代わりに設定される他の限界値によっても可能である。というのも、実際の照明の端部は急峻にゼロに低下する強度に対して鋭角的に定まらないからである。
光学センサは、たとえば、照明が同じパワーである場合に、すなわちたとえば、センサ範囲上の照明の強度にわたる積分が同じである場合に、センサ信号が照明の形状に依存しており、すなわち、たとえばセンサポットの直径および／または相当直径に依存しているように構成されている。たとえば、センサは、総パワーが同じである場合に、ビーム断面が２倍であるときに、信号変化が少なくとも３の係数、４の係数、有利には５の係数、さらには１０の係数で生じるように構成されている。この条件は、たとえば、特定の集束範囲、たとえば、少なくとも１つの特定のビーム断面に当てはまる。したがって、たとえば、信号は、信号がたとえば少なくとも１つの全体または局所最大を有しうる少なくとも１つの最適集束と、この少なくとも１つの最適集束の外側の集束との間に、少なくとも係数３、好ましくは少なくとも係数４、有利には係数５、さらには係数１０の、信号差を有する。有利には、センサ信号は、照明の形状、たとえば、光スポットの直径または相当直径に基づいて、たとえば、少なくとも係数３、好ましくは少なくとも係数４、有利には好ましくは少なくとも係数１０で強められた少なくとも１つの顕著な最大値を有する。
したがって、本発明は、概して、特定の光学センサであって、たとえばそのセンサのセンサ範囲のセンサ信号がセンサ領域の照明の総光パワーに依存するだけでなく、さらに、照明の形状、たとえばセンサ領域たとえばセンサ範囲の光スポットのサイズへの顕著な信号依存性が存在する光学センサが存在するという、従来報告されていない驚くべき洞察に基づいている。これは一般に、ほとんどの従来の光学センサ、特にほとんどの無機半導体センサにはあてはまらない。というのもこの場合、光スポットがセンサ領域の制限内にある限り、センサ信号は通常照明の総パワーにのみ依存しており、すなわち、光スポットのサイズすなわち照明の形状に一般に依存する光スポット全体における強度の積分にのみ依存しているからである。しかし、驚くべきことに、特定の光学センサ、たとえば有機光学センサにおいて、一方でセンサ信号が照明の総パワーで生じ、他方で一定の総パワーの場合であっても照明の形状に依存するという、センサ信号の依存性が生じる、ということが見いだされた。かかる光学センサの例について、以下でより詳細に説明されている。たとえば、センサ信号は、総パワーが同じである場合に、センサ範囲上またはセンサ領域内の１つまたは複数の集束および／または１つまたは複数の特定サイズの光スポットに関して、少なくとも１つの顕著な最大値を示す。この効果は、さらに、センサ範囲を照明する電磁線がセンサ領域に連続的に入射しないが阻害される、たとえば、周波数ｆで周期的に阻害されるということにより、照明の周波数に依存し、または、これによって強められる。センサ信号に依存するという上述の効果を有する記載される光学センサは、照明の形状および任意選択的に照明の周波数において照明の総パワーが同じである場合に、以下でｆｉｐセンサとも記載される。というのも、総パワーｐが同じである場合に、センサ信号は強度ｉおよび任意選択的に周波数ｆに依存し、または、センサ信号は、総パワーｐが同じである場合に、光束密度Φに依存するからである。たとえば、センサ信号は光電流および／または光電圧を含む。たとえば、光電流は、光束Φのおよび／または照明の形状（たとえば、光スポットの直径または相当直径）および任意選択的に周波数、の総パワーｐに依存しており、またはたとえば、強度（たとえば最大強度）および周波数の総パワーｐに基づいている。
センサ信号のビーム形状への依存性のかかる効果は、本発明に至る調査の文脈において、有利には、有機光起電力コンポーネント、すなわち、光起電力コンポーネント、たとえば、少なくとも１種の有機材料、たとえば、少なくとも１種の有機ｐ型半導体材料および／または少なくとも１種の有機色素を含む太陽電池の場合において考慮される。たとえば、かかる効果は、実施例によって以下でさらに詳細に説明されるように、色素太陽電池において観察され、すなわち、少なくとも１つの第１の電極、少なくとも１種のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１種の色素、少なくとも１種の有機ｐ型半導体および少なくとも１つの第２の電極を含むコンポーネントにおいて観察された。かかる色素太陽電池、好ましくは固体色素太陽電池（固体色素増感太陽電池（ｓＤＳＣ））については、基本的に、文献から種々の変形例が知られている。しかし、センサ範囲の照明の形状へのセンサ信号の依存性の記載された効果、および、この効果の使用は、これまでに文献に知られていない。
センサ信号が、照明の総パワーが同じである場合に、有利には、照明の光スポットがセンサ領域、有利にはセンサ範囲内にある限り、センサ領域のサイズ、有利にはセンサ範囲のサイズに実質的に依存しないように、光学センサは有利には構成されている。したがって、センサ信号は，センサ範囲上の電磁線の集束のみに依存している。有利には、センサ信号は、センサ範囲当たりの光電流および／または光電圧が、照明が同じ場合に、同じ値を有するように、たとえば、光スポットが同じサイズである場合に、同じ値を有するように実現されている。
したがって、光学検出器を用いて、たとえば、光学センサのセンサ信号の適切な較正および／または適切な分析によって、情報の少なくとも１つの要素が得られる（以下、ジオメトリ情報ともいう）。検出器は、センサ信号からジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成された少なくとも１つ評価装置を有する。
ジオメトリ情報の要素は、基本的に、照明の総パワーが同じである場合に、センサ信号が照明の形状に依存する、という上述の効果から間接的にまたは直接的に得られる情報の任意の所望の要素を意味するものと理解されるべきである。ジオメトリ情報は、有利には、照明に関する情報の少なくとも１つの要素、有利には照明の形状、および／または対象物のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を含む。ジオメトリ情報は、有利には、光パワーのみに関する情報の１つの要素に限られない。ジオメトリ情報は、好ましくは照明の形状に関する情報の少なくとも１つの要素および／または照明の形状に影響する少なくとも１つの影響変数に関する情報の少なくとも１つの要素たとえば対象物の距離に関する１つの情報要素を含む。
特に好ましくは、ジオメトリ情報は：たとえば検出器の測定範囲および／または可視範囲内に対象物が存在するかまたは存在しないという事実に関する情報の１つの要素；検出器の少なくとも１つの光学特性、たとえば、少なくとも１つの輝度および／または少なくとも１つの放射特性たとえばルミネセンス特性に関する情報の１つの要素；対象物の位置情報の１つの要素、たとえば、対象物と検出器または検出器の一部との間の距離および／または対象物の検出器または検出器の一部に対する相対的配向に関する情報の１つの要素および／または検出器および／または対象物により定まる少なくとも１つの座標系における対象物の位置情報の１つの要素；対象物の移動状態たとえば一次元、二次元または三次元の対象物の速度および／または対象物の加速度に関する情報の１つの要素；センサ領域の照明の形状に関する情報の１つの要素；照明が特定の形状、有利にはセンサ領域の不均一な照明、有利には特定の集束照明、たとえば、少なくとも１つの光スポットがセンサ範囲に形成される照明が、生じたまたは生じているという事実に関する情報の１つの要素、からなる群から選択される少なくとも１つの要素を含む。代替的にまたは付加的に、ジオメトリ情報は、他の情報の１つまたは複数の要素を含んでも良い。本発明は、対象物に関する位置情報の少なくとも１つの要素の形態のジオメトリ情報の１つの要素を得ることを実質的に参照して、以下に記載される。位置情報は対象物全体または対象物の一部のみ、たとえば、検出器により検出される対象物の点、範囲または領域にたとえば関係する。この点、範囲または領域は、対象物の表面または対象物内部の少なくとも一部とされる。
ジオメトリ情報は基本的に任意の所望の形態で生成可能である。好ましくは、ジオメトリ情報は機械読み取り可能な形態および／または機械により使用可能な形態で生成される。たとえば、ジオメトリ情報は、少なくとも１つの電気信号および／または光学信号の形態で生成される。代替的にまたは付加的に、ジオメトリ情報は、たとえば、紙への印刷により、スクリーン上の表示により、可視形態での出力により、音響形態での出力により、触覚的形態での出力により、または、上述のおよび／または人間が検出可能な他の出力形態の２つ以上の組み合わせにより、人間が読み取りおよび／または検出可能な形態で生成される。ジオメトリ情報は、たとえば評価装置と完全なまたは部分的な構成部分および／または何らかの他の形態であってよい、有利には、少なくとも１つの揮発性または不揮発性データメモリに保存可能である。付加的にまたは代替的に、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は少なくとも１つのインタフェース、たとえば、少なくとも１つの出力装置により提供されおよび／または伝達されてもよい。
評価装置は、照明の総パワーが同じである場合に、センサ信号が照明の形状に依存するという上述の効果を用いて、少なくとも１つのセンサ信号からジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成された装置を意味するものと理解されるべきである。有利には、この場合、実施例により以下でより詳細に説明されるように、照明の形状とジオメトリ関数との間の既知の関係を用いることができる。
評価装置は、有利には、少なくとも１つのデータ処理装置、有利には、電子データ処理装置であり、それはたとえば、少なくとも１つの入力変数として少なくとも１つのセンサ信号を用い、たとえば、計算によりおよび／または少なくとも１つの保存されたおよび／または既知の関係を用いることにより、この入力変数を用いて少なくとも１つのジオメトリ情報を生成するよう構成されている。少なくとも１つのセンサ信号の他に、１つまたは複数の別のパラメタおよび／または情報の複数の要素が、この関係、たとえば、変調周波数に関する情報の少なくとも１つの要素を実現する。この場合、関係は、たとえば、経験的、分析的または半経験的に決定されるかまたは決定可能である。特に好ましくは、関係は少なくとも１つの較正曲線、少なくとも１組の較正曲線、少なくとも１つの関数または言及した複数の可能性の組み合わせを含む。１つまたは複数の較正曲線は、たとえばデータ保存装置および／またはテーブルに、たとえば値および関連するその関数値の組の形態で保存される。しかし、代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの較正曲線は、たとえば、パラメタ化された形態で、および／または、関数式として保存されてもよい。種々の可能性が考えられ、組み合わせも可能である。
たとえば、評価装置は、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を決定するためのプログラミングで構成されている。評価装置は、有利には少なくとも１つのコンピュータ、たとえば少なくとも１つのマイクロコンピュータを含む。さらに、評価装置は、たとえば、１つまたは複数の揮発性または不揮発性データメモリを有する。データ処理装置、有利には少なくとも１つのコンピュータの代わりにまたはこれに加えて、評価装置は、少なくとも１つのセンサ信号を用いてジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を決定するために構成された、１つまたは複数の別の電子コンポーネント、たとえば電子テーブルおよび有利には少なくとも１つのルックアップテーブルおよび／または少なくとも特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を有する。
ジオメトリ情報によれば、以下で説明されるような、かかる検出器の多様な使用が可能となる。たとえば、以下により詳細に説明されるように、対象物の位置情報の少なくとも１つ要素はジオメトリ情報から生成されるか、または、ジオメトリ情報は位置情報の少なくとも１つの要素を含む。というのも、たとえば、照明の形状、たとえばセンサ範囲上の光スポットの直径または相当直径は、対象物と検出器および／または検出器の任意選択的な媒介装置たとえば少なくとも１つの検出器レンズとの間の距離に依存するからである。たとえば、対象物と任意選択的な媒介装置のレンズとの間の距離が変化すると、センサ領域上の照明は集束しないものとなり、付随的に、照明の形状の変化、たとえば、光スポットが拡大し、相応に変化しセンサ信号が生じる。媒介装置がない場合でも、たとえば、センサ信号からの既知のビームプロファイルおよび／またはその変化により、たとえば、既知のビームプロファイルおよび／または既知の電磁線の伝播により、非集束および／またはジオメトリ情報の推定が可能である。たとえば、照明の総パワーが既知と仮定して、光学センサのセンサ信号から照明の形状を推定し、そこから、ジオメトリ情報、有利には、対象物の位置情報の少なくとも１つの要素を推定可能である。
好ましくは、少なくとも２つのセンサ信号が検出される。照明の総パワーが既知でない場合、たとえば少なくとも２つのセンサ信号、たとえば照明の異なる変調周波数における少なくとも２つのセンサ信号がたとえば生成され、この際、少なくとも２つのセンサ信号からたとえば対応する較正曲線の比較により、照明の総パワーおよび／または形状を推定でき、および／または、それからまたは間接的に対象物のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には位置情報の少なくとも１つの要素を推定できる。いずれの場合でも、検出器は有利には上述の効果に基づいて、好ましくは照明の総パワーに関する情報のみに限られない、少なくとも１つのジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている。
記載の検出器は、種々のやり方で有利に展開可能である。すなわち、検出器はさらに、有利には周期的変調で照明を変調するための少なくとも１つの変調装置、有利には周期的ビームインタラプタ装置を有してよい。照明の変調は、照明の総パワーが、好ましくは周期的に、有利には１つまたは複数の変調周波数で、変化される過程を意味するものと理解されるべきである。有利には、周期的変調は照明の総パワーの最大値と最小値との間で行われる。最小値は０または＞０であり、したがって、たとえば、完全な変調を行う必要はない。変調は、たとえば対象物と光学センサとの間のビーム経路において、たとえばビーム経路に配置された少なくとも１つの変調装置により行われる。しかし、代替的にまたは付加的に、変調は対象物を照明するための任意選択的な照明源（以下で詳述する）と対象物との間のビーム経路において、たとえば、ビーム経路に配置された少なくとも１つの変調装置により行われてもよい。これらの可能性の組み合わせもまた考えられる。少なくとも１つの変調装置は、たとえば、ビームチョッパ、または、好ましくは一定速で回転して周期的に照明を遮断するたとえば少なくとも１つの遮断ブレードまたは遮断ホイールを有する何らかの他の種類の周期的ビーム遮断装置を有して良い。しかし、代替的にまたは付加的に、１つまたは複数の異なる種類の変調装置、たとえば電気光学効果および／または音響光学効果に基づく変調装置を用いても良い。さらに代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの任意選択的な照明源自体が、たとえば変調された強度および／または総パワー、たとえば周期的に変調された総パワーを有することにより、および／または、パルス化照明源としてたとえばパルスレーザとして実現された照明源により、変調された照明を生成するように構成されても良い。したがって、たとえば、少なくとも１つの変調装置は全体にまたは部分的に照明源と一体化されてもよい。種々の可能性が考えられる。
検出器は、たとえば、有利には、異なる変調における少なくとも２つのセンサ信号を検出するよう構成されており、有利には少なくとも２つのセンサ信号はそれぞれ異なる変調周波数を有する。評価装置は、少なくとも２つのセンサ信号からジオメトリ情報を生成するよう構成されている。上述のように、このようにして、不明性を解決することができ、および／または、たとえば、照明の総パワーが通常既知でないという事実を考慮することができる。
検出器の別の可能な実施形態は、少なくとも１つの任意選択的な媒介装置の実施形態に関する。上述のように、少なくとも１つの媒介装置は、たとえば、結像特性を有するか、または、照明の集束に作用しない単なる非結像性の媒介装置として実現されている。しかし、媒介装置が少なくとも１つの結像要素、たとえばセンサ領域に対する少なくとも１つのレンズおよび／または少なくとも１つの曲面ミラーを有する場合が特に好ましい。というのも、このような結像要素を設ける場合、センサ領域上の照明の形状は、たとえば、媒介装置と対象物との間の相対位置、たとえば、距離に依存するからである。一般に、媒介装置が対象物から発せられる電磁線を完全にセンサ領域に供給するように、たとえばセンサ領域、有利にはセンサ範囲に完全に集束するように構成されている場合、有利には、対象物が検出器の可視範囲にある場合が特に好ましい。
上述のように、光学センサはまた、センサ信号が、照明の総パワーが同じである場合に、照明の変調の変調周波数に依存するように構成されている。検出器は，有利には、上述のように、異なる変調周波数におけるセンサ信号が、対象物に関する情報の１または複数の別の要素を生成するように、取得されるように実現されている。上述のように、たとえば、少なくとも２つの異なる変調周波数におけるセンサ信号は、各場合に取得され、この際、たとえば、このように、照明の総パワーに関する情報の不足が補われる。たとえば、たとえば検出器のデータ保存装置に保存された１つまたは複数の較正曲線でもって異なる変調周波数で取得された少なくとも２つのセンサ信号を比較することにより、照明の総パワーが既知でない場合であっても、照明の形状、たとえば、センサ範囲の光スポットの直径または相当直径を推定することができる。このために、たとえば異なる周波数におけるこのようなセンサ信号の取得を制御するように構成され、少なくとも１つの較正曲線でもってこれらのセンサ信号を比較してそこからジオメトリ情報、たとえば、照明の形状に関する情報、たとえば、光学センサのセンサ範囲上の照明の光スポットの直径または相当直径に関する情報を生成するよう構成されている、たとえば、上述の少なくとも１つの評価装置、少なくとも１つのデータ処理装置を用いることができる。さらに、以下により詳細に説明されているように、評価装置は代替的にまたは付加的に、対象物に関するジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、たとえば、位置情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている。このジオメトリ情報の少なくとも１つの要素の生成は、上述のように、たとえば検出器および／または媒介装置またはその一部に対する対象物の位置と、光スポットのサイズとの間の少なくとも１つとの既知の関係を考慮して、たとえば、対応するイメージング式（imaging equation）を用いて分析的に、経験的にまたは半経験的に行われる。
また、空間解像度および／または対象物のイメージングが一般的に、最小の可能なセンサ範囲、たとえば、ＣＣＤチップの場合に最小の可能なピクセルが用いられるということに縛られる既知の検出器と異なり、提案の検出器のセンサ領域は、基本的に、非常に大きいかたちで実現可能である。というのも、たとえば、対象物に関するジオメトリ情報、有利には、位置情報の少なくとも１つの要素が、たとえば照明の形状とセンサ信号との間の関係から生成可能であるためである。したがって、センサ領域は、たとえば、センサ範囲、たとえば、少なくとも０．００１ｍｍ２、少なくとも０．０１ｍｍ２、好ましくは少なくとも０．１ｍｍ２、より好ましくは少なくとも１ｍｍ２、より好ましくは少なくとも５ｍｍ２、より好ましくは少なくとも１０ｍｍ２、有利には少なくとも１００ｍｍ２または少なくとも１０００ｍｍ２またはさらに少なくとも１００００ｍｍ２の光学センサ範囲を有する。有利には、１００ｃｍ２以上のセンサ範囲を用いることができる。センサ範囲は、概して、用途に適合される。有利には、センサ範囲は、少なくとも対象物が検出器の可視範囲内、好ましくは、所定の視野角内および／または検出器からの所定の距離内にある場合に、光スポットが常にセンサ範囲内にあるように選択されるべきである。このようにして、結果的に信号破壊を生じうる、センサ領域の制限による光スポットの欠けが確実にないようにされる。
上述のように、センサ領域は、たとえば、有利には連続したセンサ領域、有利には連続したセンサ範囲であり、それは好ましくは一様な、有利には単一のセンサ信号を生成しうる。結果的に、センサ信号はたとえば、有利にはセンサ領域全体について一様なセンサ信号、すなわち、センサ領域の各部分領域に対してたとえば付加的に寄与するセンサ信号である。センサ信号は、概して、上述のように、有利には、光電流および光電圧からなる群から選択可能である。
光学センサは、たとえば、有利には、少なくとも１つの半導体検出器を有し、および／または、少なくとも１つの半導体検出器である。有利には、光学センサは、たとえば、少なくとも１つの有機半導体検出器を有し、または、少なくとも１つの有機半導体検出器であり、すなわち、少なくとも１種の有機半導体材料および／または少なくとも１種の有機センサ材料、たとえば少なくとも１種の有機色素を含む半導体検出器である。好ましくは、有機半導体検出器は、たとえば、少なくとも１つの有機太陽電池および好ましくは色素太陽電池、有利には、固体色素太陽電池を有する。このような好ましい固体色素太陽電池の例示的実施形態は以下により詳細に記載されている。
有利には、光学センサは少なくとも１つの第１の電極、少なくとも１種のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１種の色素、少なくとも１種のｐ型半導体有機材料、好ましくは少なくとも１種の固体有機ｐ型材料、および、少なくとも１つの第２の電極を含む。しかし、概して、センサ信号が、総パワーが一定場合に、センサ領域の照明の形状に依存するという記載された効果が、高い確率で有機太陽電池および有利には色素太陽電池に限定されないことは指摘される。一般的に光起電力素子が、捕捉状態を有する少なくとも１種の半導体材料が内部に用いられている光学センサとして適していることが仮定されるが、この理論により本発明の保護範囲が制限されることを意図するものではなく、また、この理論の正しさに本発明が縛られることもない。したがって、光学センサは、たとえば導電帯および価電子帯を有する少なくとも１種のｎ型半導体材料および／または少なくとも１種のｐ型半導体材料を含んで良く、ここで、有機材料の場合、導電帯および価電子帯は相応にＬＵＭＯ（最低空分子軌道）およびＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）と置き換えられるべきである。捕捉状態とは、導電帯（またはＬＵＭＯ）と価電子帯（またはＨＯＭＯ）との間にあり、電荷キャリアによって占められうる、エネルギー的に可能な状態を意味するものと理解されるべきである。たとえば、価電子帯（またはＨＯＭＯ）の上に少なくともギャップΔＥｈで存在するホール導電のための捕捉状態、および／または、導電帯（またはＬＵＭＯ）の下に少なくとも１つのギャップΔＥｅで存在する電子導電のための捕捉状態が提供されうる。このような捕捉はたとえば不純物および／または欠陥により実現され、それは任意選択的に標的化したやり方で導入されてもよく、または、内在的なものであってもよい。たとえば、低強度の場合、すなわち、たとえば大径の光スポットの場合、低電流のみが流れる。というのも、導電帯のホールまたは価電子帯の電子が光電流に寄与する前にまず捕捉状態が占められるためである。より高い強度から始めることのみにより、すなわちたとえば、センサ領域内に光スポットをより強く集束させることから始めることのみにより、大きな光電流が流れる。記載される周波数依存性はたとえば、電荷キャリアが滞留時間τの後に再び捕捉を脱し、その結果、記載される効果が、高い変調周波数で照明を変調させた場合にのみ生じるという事実により説明可能である。たとえば、検出器は、少なくとも１Ｈｚ、好ましくは少なくとも１０Ｈｚ、有利には少なくとも１００Ｈｚおよび特に好ましくは少なくとも１ｋＨｚの周波数での、センサ領域の照明の変調をもたらすように構成される。捕捉状態は、ｎ型半導体材料および／またはｐ型半導体材料および／または色素に対して、たとえば１０−５〜１０−１の密度で存在する。導電帯および価電子帯に関するエネルギー差ΔＥはたとえば有利には０．０５〜０．３ｅＶである。
検出器は、上述のように、少なくとも１つの評価装置を有する。有利には、少なくとも１つの評価装置は、検出器を完全にまたは部分的に制御または駆動するよう構成されており、たとえば、評価装置は、検出器の１つまたは複数の評価装置を制御するように、および／または、検出器の少なくとも１つの照明源を制御するように構成されている。評価装置は、有利には、１つまたは複数のセンサ信号が取得される、たとえば、複数のセンサ信号が照明の異なる周波数で連続的に取得される、少なくとも１つの測定周期を実行するよう構成されている。
評価装置は、上述のように、少なくとも１つのセンサ信号からジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている。ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は、有利には、たとえば、上述のように、対象物の位置情報の少なくとも１つの要素を含み、および／または、対象物の位置情報の少なくとも１つの要素である。この場合、位置情報の１つの要素は、概して、対象物または対象物の一部、たとえば、電磁線が生じる対象物の一領域の少なくとも１つの位置および／または少なくとも１つの配向を特徴付けるように適合されたおよび／または適した情報の１つの要素を意味するものと理解されるべきである。位置情報の少なくとも１つの要素はたとえば静的なものであり、すなわち、たとえば位置情報の少なくとも単一の要素または同時に取得される位置情報の複数の要素を含み、しかし代替的にまたは付加的に、異なる時点で取得される位置情報の複数の要素を含んでもよい。このように、位置情報の少なくとも１つの要素は、少なくとも１つの動き、たとえば、検出器またはその部分と対象物またはその部分との間の相対的な動きを含んでもよい。この場合、相対的な動きは、概して、少なくとも１つの線形な動き、および／または、少なくとも１つの回転的な動きを含む。動き情報の要素は、たとえば、異なる時点で取得される位置情報の少なくとも２つの要素の比較によっても得られ、したがって、たとえば、位置情報の少なくとも１つの要素はまた、速度情報の少なくとも１つの要素および／または加速度情報の少なくとも１つの要素、たとえば、対象物またはその一部と検出器またはその一部との間の少なくとも１つの相対速度に関する情報の少なくとも１つの要素を含む。有利には、位置情報の少なくとも１つの要素は、概して、対象物またはその一部と任意選択的な媒介装置またはその一部との間の距離または光学距離に関する情報の要素；対象物またはその一部の検出器またはその一部に対する位置に関する情報の要素；対象物および／またはその一部の検出器またはその一部に対する配向に関する情報の要素；対象物またはその一部と検出器またはその一部との間の相対的な動きに関する情報の要素；対象物またはその一部の二次元または三次元空間構成、有利には対象物の形状または形に関する情報の要素、から選択可能である。したがって、概して、位置情報の少なくとも１つの要素は、たとえば、対象物またはその少なくとも一部分の少なくとも１つの位置に関する情報の要素；対象物またはその一部の少なくとも１つの配向に関する情報；対象物またはその一部の形状または形に関する情報の要素；対象物またはその一部の速度に関する情報の要素；対象物またはその一部の加速度に関する情報の要素；対象物またはその一部の検出器が可視範囲内にあるか否かに関する情報の要素、の群から選択される。
位置情報の少なくとも１つの要素は、たとえば、少なくとも１つの座標系、たとえば、検出器またはその一部が存在する座標系において特定される。代替的にまたは付加的に、位置情報はたとえば、検出器またはその一部と対象物またはその一部との間の距離のみを含む。言及される可能性の組み合わせも考えられる。
評価装置は、上述のように、たとえば、有利には、照明の形状たとえばセンサ領域および／またはセンサ範囲上の光スポットの直径または相当直径と、対象物の検出器に対する相対位置、たとえば、対象物と検出器との間の距離および／または光学距離との間の少なくとも１つの所定の関係から、好ましくは、照明の既知のパワーおよび任意選択的に照明が変調される変調周波数を考慮して、ジオメトリ情報を決定するよう構成される。たとえば、評価装置は、検出器と対象物との間の距離と、照明の形状、たとえば、センサ領域上の光スポットの直径または相当直径との間の所定の関係が保存された、少なくとも１つのデータ保存装置を有する。この関係は、たとえば、分散してまたは連続してあるいは関数の形態で保存される。たとえば、この関係は、少なくとも１つの較正関数を含む。関係は、たとえば、電子テーブル、たとえばいわゆるルックアップテーブルで保存されても良い。照明のパワーがわからないとき、上述のように、たとえば、評価装置は、照明の少なくとも２つの変調周波数におけるセンサ信号を取得するよう構成されている。概して、評価装置は、たとえば、１つまたは複数のステップで、まずたとえば、少なくとも１つのセンサ信号から、照明の形状、たとえば、センサ領域またはセンサ範囲上の光スポットの直径または相当直径、を推定するよう構成されている。さらに、評価装置は、たとえば、好ましくは、変調周波数を考慮して、この決定された形状から、そのジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を推定するよう構成されている。これら２つの推定は１つのステップに組み合わされて、たとえば、評価装置は、ジオメトリ情報、有利には位置情報を、少なくとも１つのセンサ信号から直接推定するよう構成されている。ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するために評価装置が用いるかかる関係の例は、以下により詳細に説明されており、可能な較正曲線が含まれる。有利には、照明の形状とジオメトリ情報との関係の場合、分析的または経験的モデル、たとえば、イメージング式を用いることができる。したがって、たとえば、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は、１つまたは複数のガウスビームにより実現され、この場合、たとえば、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は、照明のガウスビームパラメタおよびビーム形状により、たとえば対応する光学マトリクス計算により生成される。たとえば、任意選択的な媒介装置の結像パラメタは既知の、たとえば、媒介装置の１つまたは複数のレンズおよび／または曲面ミラーの１つまたは複数の焦点距離から知ることができ、これにより、たとえば、対象物の媒介装置に対する位置と、センサ領域の照明の形状、たとえば光スポットの直径または相当直径との間の関係が計算できる。たとえば、ガウスマトリクス光学系および／またはイメージング式の何らかの他の形態をこのために用いることができる。
上述のように、検出器はさらに電磁線を生成するための少なくとも１つの照明源を有してよい。照明源は有利にはセンサ領域の照明をもたらすよう構成されている。すなわち、照明源はたとえば、対象物またはその一部を照明する一次線を生成するよう構成されており、電磁線は対象物から発せられ、光学センサおよびそのセンサ領域に、たとえば少なくとも１つの任意選択的な媒介装置によって供給される。上述のように、センサ領域を照射する電磁線はたとえば、反射または散乱したかたちの一次線を含む。しかし、代替的にまたは付加的に、たとえば、一次線の影響は、たとえば、照明源から発せられた一次線が、たとえばルミネセンスの励起によって電磁線を発するように対象物またはその一部を励起する、プロセスおよび／またはスペクトルシフトに作用する。
照明源は種々のやり方で実現可能である。すなわち、照明源は、たとえば検出器のケーシング内の検出器の一部であってよい。しかし、代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの照明源が検出器ケーシングの外部にたとえば、別個の光源の一部として設けられていてもよい。照明源は対象物とは別個に設けられ、所定距離から対象物を照明しても良い。代替的にまたは付加的に、照明源は、対象物と接続されているかまたは対象物の一部であってもよく、たとえば、対象物から発せられる電磁線は照明源によって直接生成される。たとえば、少なくとも１つの照明源が対象物の上および／または中に配置され、センサ領域を照明する電磁線を直接生成しても良い。たとえば、少なくとも１つの赤外光放射器および／または少なくとも１つの可視光放射器および／または少なくとも１つの紫外光照明器が対象物上に配置されても良い。たとえば、少なくとも１つの発光ダイオードおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードが対象物の上および／または中に配置されても良い。照明源はたとえば有利には、レーザ、有利にはレーザダイオードである照明源を用いることができるが、基本的に、代替的にまたは付加的に、白熱灯；有機光源、有利には有機発光ダイオード、の１つまたは複数を含む他の種類のレーザも用いることができる。代替的にまたは付加的に、他の照明源も用いることができる。照明源が、たとえば、少なくともおおよそ多くのレーザにあてはまるように、ガウスビームプロファイルを有する電磁ビームを生成するよう構成されている場合が好ましい。しかし、他の実施形態も基本的に可能である。
しかし、また、上述の任意選択的な媒介装置は、任意選択的な少なくとも１つの照明源とは独立に実現されてもよい。しかし、代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの媒介装置は、すでに全体的にまたは部分的に照明源と一体化されてもよく、または、照明源と同一であってもよい。すなわち、照明源自体が、たとえばセンサ領域に向かう相応の配向によりおよび／または集束により、および／または、相応のビームプロファイルにより、センサ領域に電磁線を供給するよう構成されてもよい。たとえば、照明源は既知のビームプロファイルたとえばガウスビームプロファイルを有する少なくとも１つのレーザビームをすでに生成しうる少なくとも１つのレーザを有し、これにより、たとえば、１つまたは複数のレンズ系によるビーム整形を省くことができる。というのも、たとえば、ガウスビームの伝播の相応の式から、センサ領域上の照明の形状、たとえば、センサ領域上の光スポットの直径または相当直径、の識別の際の既知のビーム形状、照明源と検出器および／または対象物と検出器との間の距離が推定可能であるからである。しかし、代替的にまたは付加的に、媒介装置は、１つまたは複数の結像要素、たとえば、１つまたは複数のレンズおよび／または対物レンズを有して良い。代替的にまたは付加的に、媒介装置は、たとえば、１つまたは複数の偏向要素、たとえば、１つまたは複数のミラーおよび／または１つまたは複数のプリズムを含んで良い。
従って、概して、上述のように、照明源は、有利には少なくとも部分的に対象物に接続されたおよび／または少なくとも部分的に対象物と同じである照明源から有利には選択できる。種々の他の実施形態も可能であり、たとえば以下により詳細に記載される。
したがって、検出器はたとえば少なくとも１つの照明源を有する。照明源はたとえば有利には少なくとも１つの一次線で対象物を照明するように構成されている。少なくとも１つの一次線は、電磁線、たとえば、光を含むが、代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの異なる種類の放射線、たとえば、粒子線も含みうる。対象物から発せられ、光学センサに供給され、プロセスにおいてセンサ領域を照明する電磁線は、一部上述したように、有利には反射された放射線を含み、反射放射線は対象物における反射後の一次線の少なくとも一部を含む。代替的にまたは付加的に、対象物から発せられる電磁線は、少なくとも１つの散乱放射線を含んでもよく、散乱放射線は、対象物における散乱後の、一次線の少なくとも一部を含む。上述のように、この散乱は、作用されたスペクトル特性無く、または、作用されたスペクトル特性を有して、実現される。また、代替的にまたは付加的に、対象物から発せられる電磁線は、一次線により励起される少なくとも１つのルミネセンス放射線をさらに含む。このルミネセンス放射線は、たとえば、蛍光放射線および／または燐光放射線を含む。対象物から発せられる電磁線の実施形態の他の可能性、または、上述のおよび／または他の可能性の組み合わせもまた考えられる。
本発明の他の形態は、有利には自動車における使用のための距離測定装置を提案する。この場合、距離測定装置は、たとえば、距離測定装置自体に対する、少なくとも１つの対象物の位置情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている装置を意味するものと理解されるべきである。上述のように、位置情報の少なくとも１つの要素は、たとえば、距離測定装置と対象物との間の単純距離を含むが、概して対象物の距離測定装置に対する位置、たとえば、少なくとも１つの座標系における空間位置、および／または、少なくとも１つの座標系における物体の配向、に関する情報の少なくとも１つの要素をも含む。位置情報の少なくとも１つの他の実施形態に関して、上述の記載が参照される。
提案される距離測定装置は、したがって、１つまたは複数の上述の実施形態にかかる少なくとも１つの検出器を有し、ここで、検出器は、少なくとも１つの対象物のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を決定するよう構成されており、ジオメトリ情報は対象物の位置情報の少なくとも１つの要素、有利には、自動車と少なくとも１つの対象物との間の距離、および、好ましくは自動車と、障害物、自転車および歩行者からなる群から選択される少なくとも１つの対象物との間の距離を含む。有利には、検出器は、完全にまたは部分的に１または複数の自動車に一体化されていて良く、自動車と少なくとも１つの対象物との間の距離、たとえば、２台の自動車の間の距離、および／または、自動車と、別の自動車、障害物、自転車、歩行者または他種の交通に参加するもの、からなる群から選択される少なくとも１つの対象物との間の距離、を決定するよう構成されている。検出器は、たとえば、自動車と完全にまたは部分的に一体化されてよいが、たとえば、複数の自動車にわたって分散して配置されても良い。たとえば、以下に例によりさらに詳細に説明されるように、距離測定装置は、少なくとも１つの検出器と、少なくとも１つの照明源とを有し、ここで、たとえば、少なくとも１つの照明源が第１の自動車の後部に設けられ、検出器が少なくとも１つの第２の自動車の前部に設けられ、その結果、たとえば、第２の自動車の前部と第１の自動車の後部との間の距離が決定される。代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの照明源と少なくとも１つの検出器は、１台の同じ自動車に、たとえば、自動車の前部および／または後部に一体化されている。すなわち、たとえば、照明源は、前方の自動車および／または後方の自動車を一次線でもって照明するように構成され、検出器は、上述のように、自動車から発せられる電磁線を検出し、それから位置情報を生成するよう構成されている。
本発明の他の態様は少なくとも１つのサンプルをイメージングするためのイメージング装置を提案する。この場合、イメージング装置は、概して、サンプルまたはその一部の二次元または三次元の画像を生成可能な装置を意味するものと理解されるべきである。
有利には、イメージング装置は、顕微鏡として完全にまたは部分的に用いることができる。好ましくは、イメージング装置は、共焦点イメージング用に構成されており、すなわち、共焦点構成を有し、または、共焦点顕微鏡として構成されている。イメージング装置の他の実施形態も基本的に可能であるが、たとえば以下により詳細に記載されている。
イメージング装置は、１つまたは複数の上述の実施形態にかかる少なくとも１つの検出器を有する。イメージング装置は、また、サンプルの複数の部分領域を連続的にまたは同時に検出器の少なくとも１つのセンサ領域上にイメージングするよう構成されている。この場合、たとえば、サンプルの部分領域は、イメージング装置の解像度限界により限定され、電磁線が発せられるサンプルの一次元、二次元または三次元領域であり、部分領域は、検出器のセンサ領域上に、たとえば共通の光スポット、有利にはセンサ範囲に照明を導く。複数の部分領域はたとえば連続的におよび／または同時に少なくとも１つのセンサ領域上にイメージングされる。この文脈において、イメージングは、各部分領域から発せられる電磁線がたとえば、検出器の少なくとも１つの任意選択的な媒介装置により、光学センサに供給されることを意味するものと理解されるべきである。
任意選択的な媒介装置の可能な実施形態に関して、上述の記載が参照される。有利には、媒介装置は、結像特性を有し、たとえば少なくとも１つの結像要素、たとえば、少なくとも１つのレンズおよび／または少なくとも１つの曲面ミラーを有している。有利には、イメージング装置は、たとえば走査法によって、有利には、少なくとも１つの行走査および／または列走査を用いて、センサ領域上に連続的に複数の部分領域を連続的にイメージングするように構成されている。しかし、他の実施形態も可能であり、基本的に、たとえば、複数の部分領域が同時に少なくとも１つのセンサ領域上に、たとえば各部分領域に割り当てられた少なくとも１つのセンサ領域によって、イメージングされる実施形態も可能である。たとえば、たとえば１つまたは複数の上述の実施形態にしたがう複数のセンサ領域を有する検出器を用いることができる。
イメージング装置は、サンプルの部分領域のこのイメージングの際、部分領域に割り当てられるセンサ信号を生成するよう構成されている。たとえば、センサ信号は、各部分領域に割り当てられる。すなわち、センサ信号は、たとえば、同時に、または、時間的にずらして生成される。たとえば、行走査または列走査の間、たとえば１つの列にまとめられた、サンプルの部分領域に対応する一連のセンサ信号を生成することができる。イメージング装置は、センサ信号から各部分領域のジオメトリ情報の複数の要素を生成するよう構成されており、ここで、ジオメトリ情報の要素は位置情報要素を含む。
位置情報要素の実施形態および位置情報のこれらの要素を生成するための種々の実施形態に関して、上述の記載が参照される。サンプルから発せられる電磁線は、たとえば、サンプル自身によってたとえばルミネセンス放射線の形態で生成される。代替的にまたは付加的に、イメージング装置または少なくとも１つの検出器は、また、サンプルを照明する少なくとも１つの照明源を含んで良い。有利には顕微鏡における使用のための、イメージング装置の別の可能な実施形態に関して、以下の例示的実施形態を参照することができる。
本発明の別の態様は、ユーザと機械との間で情報の少なくとも１つの要素を交換するためのヒューマンマシンインタフェースを提案する。ヒューマンマシンインタフェースはかかる情報を交換可能な装置を意味するものと概して理解されるべきである。機械は、有利にはデータ処理装置を含む。情報の少なくとも１つの要素は概して、たとえば、データおよび／または制御コマンドを含む。したがって、ヒューマンマシンインタフェースはたとえば有利には、ユーザによる制御コマンドの入力のために構成されている。
ヒューマンマシンインタフェースは１つまたは複数の上述の実施形態にかかる少なくとも１つの検出器を有する。ヒューマンマシンインタフェースは、検出器によるユーザの、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、位置情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている。たとえば、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は、ユーザの体の部分に関する位置情報要素、たとえば、ユーザによる手のポーズおよび／またはユーザの何らかの他の体の部分のポーズに関する位置情報要素であってよく、または、これを含む。
この場合、ユーザの語は、広く解されるべきであり、たとえば、ユーザにより直接作用される１つまたは複数の物体をも含むと解されるべきである。すなわち、ユーザはたとえば１つまたは複数の手袋および／または装具を身につけ、ジオメトリ情報はこの少なくとも１つの装具のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素である。たとえば、かかる装具は、たとえば１つまたは複数の反射体の使用により、少なくとも１つの照明源から発せられる一次線を反射するものとして実現されてよい。また、代替的にまたは付加的に、ユーザはたとえば、１つまたは複数の物体を空間的に移動し、そのジオメトリ情報が検出され、それは同様にユーザのジオメトリ情報の少なくとも１つの要素の生成の下で組み入れ可能であると意図される。たとえば、ユーザは、たとえば、ユーザの手で、少なくとも１つの反射性ロッドおよび／または何らかの他の種の物体を動かしてもよい。
ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、位置情報の少なくとも１つの要素の実施形態に関して、同様に上述の記載が参照される。ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は、静的であってよく、すなわち、たとえばまたスナップショットを含んで良いが、たとえばジオメトリ情報および／または少なくとも１つの動きの連続的な一連の要素であってもよい。たとえば、異なる時点で取得されるジオメトリ情報の少なくとも２つの要素が比較され、その結果、たとえば、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は、動きの速度および／または加速度に関する少なくとも１つの要素を含む。したがって、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は、たとえば、少なくとも１つの体のポーズおよび／または少なくとも１つのユーザの動きに関する少なくとも１つの要素を含む。
ヒューマンマシンインタフェースは少なくとも１つの要素、有利には少なくとも１つの制御コマンドをジオメトリ情報の少なくとも１つの要素に割り当てるよう構成されている。上述のように、情報の語は、この場合、広く解されるべきであり、たとえば、データおよび／または制御コマンドを含むと解されるべきである。たとえば、ヒューマンマシンインタフェースは、例えば対応する割り当てアルゴリズムおよび／または保存された割り当て仕様によって、情報の少なくとも１つの要素を、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素に割り当てるように構成されている。たとえば、ジオメトリ情報の要素の組と対応する情報の要素との間のユニークな割り当てが保存される。このようにして、たとえば、対応する体のポーズおよび／またはユーザの動きにより、情報の少なくとも１つの要素の入力が実現される。
かかるヒューマンマシンインタフェースは、一般的に、機械制御またはたとえば仮想現実に用いることができる。たとえば、ロボットコントローラ、自動車コントローラまたは同様のコントローラが、１つまたは複数の検出器を有するヒューマンマシンインタフェースを用いて実現される。しかし、コンシューマエレクトロニクスにおけるかかるヒューマンマシンインタフェースの使用は特に好ましい。したがって、本発明の別の態様は、少なくとも１つの娯楽機能、有利にはゲームを実行するための娯楽装置を提案する。娯楽機能は有利には少なくとも１つのゲーム機能を含む。たとえば、１つまたは複数のゲームが保存され、ユーザ（以下、この文脈においてプレーヤともいう）によって実現されうる。たとえば、娯楽装置は、少なくとも１つの表示装置、たとえば、少なくとも１つのスクリーンおよび／または少なくとも１つのプロジェクタおよび／または少なくとも１つの表示用眼鏡を含む。
娯楽装置はまた、１つまたは複数の上述の実施形態にかかる少なくとも１つのヒューマンマシンインタフェースを有する。娯楽装置は、ヒューマンマシンインタフェースによりユーザの情報の少なくとも１つの要素が入力可能なように構成されている。たとえば、プレーヤは、上述のように、このための１つまたは複数の体のポーズを取りまたは変更できる。これは、たとえばこの目的のための相応の物体、たとえば手袋などの装具、たとえば検出器の電磁線を反射する１つまたは複数の反射器を備える装具を用いるプレーヤの可能性を含む。情報の少なくとも１つの要素は、たとえば、上述のように、１つまたは複数の制御コマンドを含む。たとえば、このように、方向の変化が行われ、入力が確認され、メニューから選択がなされ、特定のゲームが任意選択的に開始され、動きが仮想空間に実現され、または、娯楽機能の同様の実現または変更の同様のインスタンスが実行される。
本発明の別の態様は、セキュリティ装置における検出器の使用を提案する。上述のように、検出器により、有利には、少なくとも１つの評価装置により、好ましくは照明の総パワーに関する情報の要素のみに限られないジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成することができる。このジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は、とりわけ、照明が特定の形状、有利には、センサ領域の不均一な照明、有利には集束された照明、たとえば、少なくとも１つの光スポットがセンサ範囲に形成される照明、でもって生じたまたは生じているという事実に関する情報の要素であるか、または、これを含む。提案のセキュリティ装置は、したがって、たとえば、提案の検出器により、強い電磁線、たとえば、集束光ビーム、有利にはレーザビーム、が検出器を含む物体に照明されたかどうかを識別することができる、という洞察に基づいている。たとえば、このように、光学データ保存装置、たとえばＣＤ−ＲＯＭ、バーコードまたは他種のデータ保存装置、の光学的に読み取り可能なデータの読み出しが行われたことが識別可能である。
したがって、少なくとも１つのセキュリティ用途を実行するためのセキュリティ装置が提案される。セキュリティ装置は、一般に、少なくとも１つのセキュリティ機能、たとえば、データへのアクセスを認識し、状況に従って１つまたは複数の対応する手段を任意選択的に実行可能な機能を満たす装置を意味するものと理解される。セキュリティ機能は、概して、物体またはデータへのアクセスを認識する機能であり、任意選択的にアクセスを防ぎ、または、より困難にする。したがって、少なくとも１つのセキュリティ用途はたとえば有利にはデータ保護の分野の少なくとも１つの用途を含む。たとえば、有利には、少なくとも１つのセキュリティ用途は光学データ保存装置のデータへのアクセス、有利には権限の無いアクセスが認識および／または防がれる用途である。光学データ保存装置は、基本的に、任意の所望の光学データ保存装置、たとえば、上述の１つまたは複数の光学データ保存装置であってよい。
セキュリティ装置は、さらに、検出器に関する上述の１つまたは複数の請求項に関する少なくとも１つの検出器を有して良い。これに関して、上記記載に関して、検出器は任意選択的に少なくとも１つの媒介装置を有する。セキュリティ装置において、このような媒介装置は、必ずしも全く必要ではない、というのも、たとえば、上述のように、電磁線はレーザおよび／または外部結像装置、たとえば少なくとも１つの外部レンズにより集束されるからである。
したがって、セキュリティ装置またはセキュリティ装置の検出器は、かかる媒介装置なしで実現可能であり、または、照明源またはその一部は、媒介装置またはその一部として見なしても良い。一方、媒介装置は、完全にまたは部分的に照明源と一体化され、セキュリティ装置が複数の部分として実現されてもよい。たとえば、媒介装置は、上述のように、照明源と完全にまたは部分的に一体化されてよく、照明源が同様にセキュリティ装置の一構成部分とみなしてもよいが、セキュリティ装置の他の部分、たとえば、セキュリティ装置の検出器の光学センサと一体に形成される必要はない。
セキュリティ装置はまた、検出器により、セキュリティ装置への集束電磁線の照射、有利には、１つまたは複数のレーザビーム、有利には、集束レーザビームの照射を認識するよう構成されている。たとえば、セキュリティ装置は、上述のような、このための少なくとも１つの評価装置を含む。たとえば、この認識は、少なくとも１つの検出器の少なくとも１つのセンサ信号が少なくとも１つの閾値と比較されるという事実により実現される。非集束光はたとえばこの閾値以下のセンサ信号を生成する一方、たとえば、センサ範囲に照射される同じ総パワーの集束光は少なくとも１つの閾値に達するまたはこれを超えるセンサ信号を生成する。たとえば、光電流または光電流の絶対値はこの少なくとも１つの閾値と比較される。このように、たとえば、少なくとも１つの読み取りビーム、たとえば、光学的に読み取り可能なデータを読み出すために弱いレーザビームが放射されたかどうかを認識することができる。この読み取りビームが、その総パワーに関して非常に弱く選択されたために、全体にセンサ領域にたとえば周囲光の総パワー（たとえば１×１０５Ｗ／ｍ２と仮定）を超えない総パワーが照射される場合であっても、かかる読み取りビームは本発明にかかる少なくとも１つの検出器により認識可能である。集束電磁線は、検出器のセンサ領域の部分領域のみを、たとえば１０ｍｍ２未満、有利には１ｍｍ２未満、特に好ましくは０．１ｍｍ２未満の光スポットのみを高められた強度で照明する電磁線を意味すると理解されるべきであるが、集束は用途に依存してよい。たとえば、円形、楕円形の光スポットまたは異なる形状の光スポットの定義に関しては、上記記載が参照される。
セキュリティ装置は、かかる集束電磁線の照射が認識されるとき、少なくとも１つのセキュリティ機能または別の複数のセキュリティ機能を実行するよう構成されてもよい。たとえば、セキュリティ装置、有利には、評価装置は、少なくとも１つの警告信号を生成するよう構成されている。少なくとも１つの警告信号は、たとえば少なくとも１つの信号、有利には、音響信号、電気信号、光学信号および触覚信号からなる群から選択される少なくとも１つの信号を含む。代替的にまたは付加的に、警告信号は、セキュリティ装置の少なくとも１つのデータ保存装置の少なくとも１つの状態の少なくとも１つのバリエーションを含んでよい。たとえば、少なくとも１つの読み出しビットを有する少なくとも１つのデータ保存装置を用いることができ、この際、少なくとも１つの読み出しビットは、たとえば、少なくとも１つの警告信号により、「非読み出し」状態から「読み出し」状態に変更される。しかし、代替的にまたは付加的に、警告信号は、たとえば、集束電磁線の照射の認識後、セキュリティ装置および／またはデータ保存装置の破壊をもたらすよう構成されてもよく、これにより、一度の使用が可能となる。警告信号は、たとえばユーザおよび／または他の装置への出力であってよい。
上述のセキュリティ装置は、種々のやり方で構成または適用可能である。たとえば、セキュリティ装置は、セキュリティラベルとして、たとえば、少なくとも１つのデータ保存装置および少なくとも１つの検出器を有するセキュリティラベルとして実現される。たとえば、このように、たとえば識別される最初の読み出しによりおよび／または検出器に照射される集束光ビームにより、アクセス権限、たとえば、イベントのチケットの複数回使用を防ぐことができる。しかし、代替的にまたは付加的に、セキュリティ装置は、たとえば、光学データ保存装置と一体化でき、これにより、この種のセキュリティ装置を有する光学データ保存装置を実現することができる。少なくとも１つのセキュリティ装置は、たとえば、少なくとも１つの検出器の少なくとも１つのセンサ領域が少なくとも１つの光学読み取り可能なデータ保存装置、たとえば少なくとも１つの光学ＲＯＭの少なくとも１つのデータフィールドに直近の空間で、および／または、バーコードおよび／またはホログラフデータ保存装置に直近で、および／またはその一構成部分として、配置されているように実現されている。このように、たとえば、データ保存装置から光学的にデータを読み出す読み取りビームが不可避的に検出器のセンサ領域上に照射されることが確実とされる。たとえば、センサ領域とデータ保存装置との間の空間距離は、５ｍｍ以下、有利には、１ｍｍ以下、特に好ましくは０．１ｍｍ以下である。
本発明の別の態様は、少なくとも１つの対象物を光学的に検出するための方法を提案する。本方法は、有利には、１つまたは複数の上述の実施形態にかかる検出器を用いて実現され、これにより、方法の任意選択的な実施形態に関して、検出器の上述の記載が参照される。本方法で、少なくとも１つの光学センサが用いられ、光学センサは少なくとも１つのセンサ領域を有する。対象物から発せられる電磁線はセンサに供給され、センサ領域が照明される。光学センサはセンサ領域の照明に依存するように少なくとも１つのセンサ信号を生成し、この際、センサ信号は、照明の総パワーが同じである場合に、照明の形状に依存する。
本方法の別の可能な実施形態に関して、上述の記載が参照される。有利には、センサ信号から、好ましくは照明の総パワーに関する情報の要素のみに限られない、対象物のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、好ましくは、対象物の位置情報の少なくとも１つの要素を生成することができる。ジオメトリ情報の可能な実施形態に関して、上述の記載が参照される。有利には、このジオメトリ情報は対象物の位置情報の少なくとも１つの要素を含む。この位置情報の可能な実施形態に関して、上述の記載が同様に参照される。ジオメトリ情報は、有利には、照明の形状と対象物の位置との間の少なくとも所定の関係を用いて、好ましくは照明の既知のパワーを考慮しておよび／または照明が変調される変調周波数を考慮して決定される。したがって、有利には、本方法は、照明が一定のまたは可変の変調周波数で変調されるように、有利には、周期的に変調されるように実現される。
本発明の別の態様は、使用目的の上述の１つまたは複数の実施形態にかかる検出器の使用を提案し、該使用は、有利には交通技術における距離測定；有利には顕微鏡におけるイメージング；娯楽用途；ヒューマンマシンインタフェース用途；セキュリティ用途からなる群から選択される。しかし、検出器の他の使用はまた基本的に可能である。
本発明の別の態様は、１つまたは複数の上述の実施形態にかかる、たとえば検出器における、有機太陽電池、有利には色素太陽電池、好ましくは固体色素太陽電池の使用を提案する。この使用においては、少なくとも１つのセンサ信号が生成され、センサ信号は、光学センサの少なくとも１つのセンサ領域の照明の総パワーが同じである場合に、有機太陽電池、有利には有機太陽電池のセンサ範囲上の照明の形状に依存し、少なくとも１つの対象物の少なくとも１つのジオメトリ情報が使用におけるセンサ信号から生成される。この使用の別の可能な実施形態に関して、上述の記載が参照される。
上述の検出器、方法、距離測定装置、イメージング装置、ヒューマンマシンインタフェース、娯楽装置およびセキュリティ装置ならびに提案される使用は、従来技術に対して大きな利点を有する。すなわち、有利には対象物の検出のための費用は提案の検出器および提案の方法により明確に低減可能である。距離測定、たとえばまたは、他種の対象物検出に関して、たとえば、レーザパルスのパルス伝播時間が検出される技術的に複雑な伝播時間測定が少なくとも実質的に回避できる。従来のイメージング方法と異なり、簡便に、たとえば、間違いの多い仮定を避けつつ、検出された対象物に関するジオメトリ情報の要素、有利には位置情報の要素を、絶対に必要とされる、高い空間解像度たとえば大きいピクセル数を有する検出器を用いること無く、生成できる。たとえば上述の実施形態に従う、対象物から発せられる電磁線により光スポットが上に形成される比較的大きいセンサ範囲を有する検出器をたとえば用いることができる。センサ信号は、有利には、光スポットがセンサ領域内に完全にある限り、センサ領域、有利にはセンサ範囲上のこの光スポットの位置に依存する。しかし、検出器は、電磁線の集束から、たとえば、センサ範囲上の光スポットの直径または相当直径から、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、たとえば、対象物と検出器との間の距離を推定するよう構成されている。かかる用途は非常に簡便なやり方で技術的に実現可能である。さらに、たとえば１種または複数種の有機材料を用いて製造可能な、コスト効率的な光学センサ、有利には、大面積光学センサを用いることができる。有利には、太陽電池、たとえば、有機太陽電池、有利には色素太陽電池を用いることができ、これらは光起電力の大量生産品として製造される。このように、提案の検出器に関して、従来の検出器からその高いコストを考慮して多くの用途で抑制された、使い捨ての製品またはデータ保存装置などの多数の新たな用途範囲が開かれる。
上述のように、光学センサは、有利には、有機半導体検出器、特に好ましくは色素太陽電池を有する。有利には、光学センサは、少なくとも１つの第１の電極、少なくとも１種のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１種の色素、少なくとも１種のｐ型半導体有機材料および少なくとも１つの第２の電極を、好ましくはこの順で有する。これらの要素は、たとえば、層構造中の複数層として存在する。層構造は、たとえば、基板、好ましくは、透明基板たとえばガラス基板に用いられる。
好ましい光学センサの上述の要素の好ましい実施形態がたとえば以下に示され、ここで、これらの実施形態が任意の所望の組み合わせで用いることができる。しかし、多くの他の構成が基本的に可能であり、たとえば、すでに挙げたＵＳ２００７／０１７６１６５Ａ１、ＵＳ６，９９５，４４５Ｂ２、ＤＥ２５０１１２４Ａ１、ＤＥ３２２５３７２Ａ１およびＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１を参照できる。
第１の電極およびｎ型半導体金属酸化物
色素太陽電池に用いられるｎ型半導体金属酸化物は、たとえば、単一の金属酸化物または異なる酸化物の混合物である。混合酸化物を用いても良い。ｎ型半導体金属酸化物は、特に多孔性であってよく、および／または、ナノ粒子酸化物の形態で用いられてよく、ナノ粒子とは、この文脈では平均粒径が０．１μｍ未満の粒子を意味するものと理解されるべきである。ナノ粒子酸化物は典型的には導電性基板（すなわち第１の電極としての導電層を有する支持体）に、表面積の大きい多孔性薄膜として焼結プロセスにより設けられる。
基板は、たとえば硬質または軟質である。適した基板（以下支持体ともいう）は、金属箔だけでなく、有利にはプラスチックシートまたは膜であり、特にガラスシートまたはガラス膜である。特に上述の好適な構造における特に第１の電極に特に適した電極材料は、導電性材料、たとえば、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、たとえば、フッ素および／またはインジウムドープスズ酸化物（ＦＴＯまたはＩＴＯ）および／またはアルミニウムドープ亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、カーボンナノチューブまたは金属膜である。しかし、代替的にまたは付加的に、十分な透過性を有する金属薄膜を用いても良い。基板は、これらの導電性材料でたとえば被覆またはコートされる。一般に単一の基板のみが提案される構造に必要とされ、軟質の電池の形成も可能である。これにより、多くの最終用途、たとえば銀行カード、装具などへの使用が可能となり、この場合、実現には、硬質の材料を用いる難しさがある程度である。
第１の電極、特にＴＣＯ層は、たとえば、ｐ型半導体のＴＣＯ層との直接接触を避けるため、さらに固体金属酸化物バッファ層（たとえば厚さ１０〜２００ｎｍ）で被覆またはコートされる（Peng et al., Coord. Chem. Rev. 248, 1479 (2004)を参照）。しかし、本発明の固体ｐ型半導体電極質を使用して、電極質の第１の電極との接触が液体またはゲル形態の電極質と比較して大きく低減される場合には、このバッファ層は多くの場合不要となって、多くの場合にこの層を省くことができ、これは電流制限効果を有し、またｎ型半導体金属酸化物の第１の電極との接触を低下しうる。これはコンポーネントの効率を向上させる。一方、かかるバッファ層は色素太陽電池の電流成分を有機太陽電池の電流成分と一致させるように、制御されたやり方で用いることができる。さらに、バッファ層が省かれている電池、特に固体電池の場合、不所望の電荷キャリア再結合を伴う問題がしばしば生じる。これに関して、バッファ層は多くの場合、特に固体電池において有利である。
周知のように、金属酸化物の薄層または薄膜は、一般に廉価な固体半導体材料（ｎ型半導体）であるが、その吸収は、広いバンドギャップのため、典型的には、電磁スペクトルの可視範囲内になく、むしろ通常は紫外スペクトル範囲にある。太陽電池における使用のため、金属酸化物は従って一般に、色素太陽電池における場合のように、光増感剤としての色素と組み合わされる必要があり、それは太陽光の波長範囲（３００〜２０００ｎｍ）を吸収し、電子励起状態において、電子を半導体の導電帯に注入する。電極質として電池に付加的に使用される固体ｐ型半導体を用いると、電極質は対電極において減少するが、電子は増感剤にリサイクルされ、そして再生される。
有機太陽電池における使用に特に関心があるのは、半導体の亜鉛酸化物、スズ二酸化物、チタン二酸化物またはこれらの金属酸化物の混合物である。金属酸化物はナノ結晶多孔性層の形態で用いることができる。これらの層は、増感剤としての色素でコートされた大きい表面積を有し、その結果、太陽光の高い吸収性が得られる。構造化されたたとえばナノロッドの金属酸化物層は色素による、より高い電子移動性または向上された空孔充填性といった利点が得られる。
金属酸化物半導体は、単独でまたは混合物の形態で用いることができる。金属酸化物を１種または複数種の他の金属酸化物でコートしてもよい。さらに、金属酸化物は、別の半導体たとえばＧａＰ、ＺｎＰまたはＺｎＳにコーティングとして用いても良い。
特に好ましい半導体は、アナターゼ多形の形態の亜鉛酸化物およびチタン二酸化物であり、それは好ましくはナノ結晶形態で用いられる。
さらに、増感剤は、これらの太陽電池における使用が典型的に見いだされる全てのｎ型半導体と有利に組み合わせることができる。好ましい例としては、セラミックに用いられる金属酸化物、たとえばチタン二酸化物、亜鉛酸化物、スズ（ＩＶ）酸化物、タングステン（ＶＩ）酸化物、タンタル（Ｖ）酸化物、ニオブ（Ｖ）酸化物、セシウム酸化物、ストロンチウムチタン酸塩、亜鉛スズ酸塩、ペロブスカイト型の錯体酸化物、たとえばバリウムチタン酸塩、および、二元および三元鉄酸化物が挙げられ、これらはたとえばナノ結晶またはアモルファス結晶の形態で存在しうる。
慣用的な有機色素およびフタロシアニンおよびポルフィリンが有する強い吸収のため、ｎ型半導体金属酸化物の薄層または薄膜でさえも、必要量の色素を吸収するために十分である。金属酸化物薄膜は、不所望の再結合過程の確率が低下し、色素サブセルの内部抵抗が低減されるという利点を有する。ｎ型半導体金属酸化物に関して、１００ｎｍ〜２０μｍ、より好ましくは５００ｎｍ〜約３μｍの範囲の層厚さを用いることが有利である。
色素
本発明の文脈において、特にＤＳＣに関して通例のように、「色素」、「増感剤色素」および「増感剤」の語は、可能な構成をなんら制限することなく、実質的に同義に用いられる。本発明の文脈において使用可能な多くの色素は、従来技術において知られており、可能な材料の例には、色素太陽電池に関する従来技術の上記の記載が参照される。挙げられているおよび請求項に記載のすべての色素は基本的にピグメントとして存在してもよい。半導体材料としてのチタン二酸化物に基づく色素増感太陽電池は、たとえば、ＵＳ−Ａ−４９２７７２１、Nature 353, p. 737-740 (1991)およびＵＳ−Ａ−５３５０６４４およびさらにNature 395, p. 583-585 (1998)およびＥＰ−Ａ−１１７６６４６に記載されている。これらの文献に記載されている色素は基本的に本発明の文脈において有利に用いることができる。これらの色素太陽電池は好ましくは遷移金属錯体、特にルテニウム錯体の単分子膜を含んで構成され、これらは増感剤としての酸性基を介してチタン二酸化物層に結合されている。
とりわけコストの理由から、繰り返し提案されていた増感剤は金属を含まない有機色素であり、それらは同様に本発明の文脈においても使用可能である。特に固体色素太陽電池において４％超の高効率がたとえばインドリン色素を用いて実現可能である（たとえば、Schmidt-Mende et al., Adv. Mater. 2005, 17, 813参照)。ＵＳ−Ａ−６３５９２１１には、シアニン、オキサジン、チアジンおよびアクリジン色素の、本発明の文脈においても実現可能な使用が記載されており、それらはチタン二酸化物半導体に固定するための、アルキレンラジカルを介して結合されたカルボキシル基を有する。
有機色素は、液体電池において今やほぼ１２．１％の効率を実現している（たとえば、P. Wang et al., ACS. Nano 2010参照）。ピリジニウム含有色素もまた報告されており、本発明の文脈において使用可能であり、有望な効率を示している。
提案される色素太陽電池において特に好ましい増感剤色素は、ＤＥ１０２００５０５３９９５Ａ１またはＷＯ２００７／０５４４７０Ａ１に記載されたペリレン誘導体、テリレン誘導体およびクアテリレン誘導体である。これらの色素の使用は、本発明の文脈において使用可能であり、高い効率と同時に高い安定性を有する光起電力素子をもたらす。
リレンは太陽光の波長範囲に強い吸収を示し、共役系の長さに依存して、４００ｎｍ（ＤＥ１０２００５０５３９９５Ａ１のペリレン誘導体Ｉ）〜約９００ｎｍ（ＤＥ１０２００５０５３９９５Ａ１のクアテリレン誘導体Ｉ）の範囲をカバーする。テリレンに基づくリレン誘導体Ｉは、その組成により、チタン二酸化物に吸収された固体状態において約４００〜８００ｎｍの範囲内を吸収する。可視領域から近赤外領域の入射太陽光の非常に実質的な利用を実現するため、異なるリレン誘導体Ｉの混合物を用いることが好ましい。場合により、異なるリレン同族体を用いることも提案される。
リレン誘導体Ｉはｎ型半導体金属酸化物膜に、容易に、永続的に固定可能である。その結合はｉｎ ｓｉｔｕで形成された、無水官能基（×１）またはカルボキシル基−ＣＯＯＨまたは−ＣＯＯ−を介して、または、イミドまたは縮合ラジカル（（×２）または（×３））に存在する酸性基Ａを介して実現される。ＤＥ１０２００５０５３９９５Ａ１に記載されるリレン誘導体Ｉは本発明の文脈における色素増感太陽電池における使用に良好に適している。
色素が分子の一端にｎ型半導体膜への固定を可能とするアンカー基を有する場合が特に好ましい。色素は分子の他端に好ましくは電子供与基Ｙを有し、電子供与基Ｙが、電子のｎ型半導体への放出後に色素の再生を促進し、さらに、半導体にすでに放出された電子の再結合を妨げる。
適切な色素の可能な選択に関するさらなる詳細に関して、たとえば、ＤＥ１０２００５０５３９９５Ａ１をまた参照することができる。たとえば、ルテニウム錯体、ポルフィリン、他の有機増感剤好ましくはリレンを特に使用することができる。
色素は簡単なやり方でｎ型半導体酸化物膜の上または中に固定することができる。たとえば、ｎ型半導体金属酸化物膜を新しく焼結された（未だに温かい）状態で十分な期間（たとえば約０．５〜２４時間）にわたって適切な有機溶媒中の色素の溶液または懸濁液と接触させる。これは、たとえば、金属酸化物をコートした基板を色素溶液中に浸漬することによっても行うことができる。
異なる色素の組み合わせを用いる場合、これらはたとえば１種または複数種の色素を含む１または複数の溶液または懸濁液から連続的に適用される。たとえばＣｕＳＣＮの層により分離された２種の色素を用いることもできる（このテーマに関しては、たとえば、Tennakone, K.J., Phys. Chem. B. 2003, 107, 13758を参照）。最も簡便な方法を、個々の場合について比較的容易に決定できる。
色素の選択およびｎ型半導体金属酸化物の酸化物粒子のサイズの選択において、有機太陽電池は、最大量の光が吸収されるように構成されなければならない。酸化物層は、固体ｐ型半導体が空孔を効率的に充填するように構造化される必要がある。たとえば、より小さい粒子はより大きい表面積を有し、したがって、より多量の色素を吸収することができる。他方、より大きい粒子は一般にｐ型導電体のより良好に通過させる、より大きい孔を有する。
ｐ型半導体有機材料
上述のように、光学センサは有利には少なくとも１種のｐ型半導体有機材料、好ましくは少なくとも１種の固体ｐ型半導体材料（以下、ｐ型半導体またはｐ型導体とも示される）を含む。以下、個別にまたは任意の所望の組み合わせ、たとえば、それぞれｐ型半導体を含む複数の層の組み合わせ、および／または、１つの層内の複数のｐ型半導体の組み合わせで使用可能な、かかる有機ｐ型半導体の一連の好ましい例について記載される。
ｎ型半導体金属酸化物および固体ｐ型導体の電子の再結合を防ぐため、ｎ型半導体金属酸化物とｐ型半導体との間に、パッシベーション材料を含む少なくとも１つのパッシベーション層を用いることができる。この層は、非常に薄くなければならず、ｎ型半導体金属酸化物の未だカバーされていない部位のみをできるだけ遠くカバー可能でなければならない。パッシベーション材料は、特定の状況において、色素の前に金属酸化物に適用される。好ましいパッシベーション材料は、特に、以下の物質、Ａｌ２Ｏ３；シラン、たとえばＣＨ３ＳｉＣｌ３；Ａｌ３＋；４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ）；ＭｇＯ；ＧＢＡ（４−グアニジノブチル酸）および同様の誘導体；アルキル酸；ヘキサデシルマロン酸（ＨＤＭＡ）、の１または複数である。
上述のように、有機太陽電池の文脈において、好ましくは、１種または複数種の固体有機ｐ型半導体が、単独で、または、本来有機または無機の１種または複数種の別のｐ型半導体との組み合わせで用いられる。本発明の文脈において、ｐ型半導体は一般に、材料特に、ホールすなわち正の電荷キャリアを伝達可能な有機材料を意味する。より詳細には、ｐ型半導体は、たとえば、少なくとも一度安定に酸化されて、たとえばいわゆるフリーラジカルカチオンを形成可能な、広いπ電子系を有する有機材料である。たとえば、ｐ型半導体は、上述の特性を有する少なくとも１種の有機マトリクス材料を含む。さらに、ｐ型半導体は、任意選択的にｐ型半導体特性を強める１種または複数種のドーパントを含む。ｐ型半導体の選択に影響する有意なパラメタは、ホール移動性である。というのも、これは部分的にホール拡散長さを決定するからである（Kumara, G., Langmuir, 2002, 18, 10493-10495参照）。異なるスピロ化合物における電荷キャリア移動性の比較は、たとえば、T. Saragi, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 966-974に見ることができる。
好ましくは、本発明の文脈において、有機半導体が用いられる（すなわち、低分子量の、オリゴマーまたはポリマーの半導体またはかかる半導体の混合物）。液相から処理可能なｐ型半導体が特に好ましい。ここでの例は、ポリチオフェンおよびポリアリールアミン等のポリマーに基づくｐ型半導体、または、アモルファスの逆酸化可能な非ポリマー性有機化合物、たとえば先述したスピロビフルオレン（たとえば、本発明の文脈において使用可能な、ＵＳ２００６／００４９３９７およびこれにｐ型半導体として記載されたスピロ化合物）に基づくｐ型半導体である。低分子量有機半導体を用いることが好ましい。さらに、従来技術において上述したｐ型半導体材料およびドーパントに関する留意も参照される。
ｐ型半導体は好ましくは、少なくとも１つの支持体要素に少なくとも１種のｐ型導電性有機材料を適用することにより形成可能であり、または、形成され、ここで、適用はたとえば少なくとも１種のｐ型導電性有機材料を含む液相からの堆積により行われる。堆積はこの場合、また有利には任意の所望の堆積処理、たとえばスピンコーティング、ナイフコーティング、印刷または上述のおよび／または他の堆積法の組み合わせによって行うことができる。
有機ｐ型半導体は、特に、少なくとも１種のスピロ化合物を含み、および／または、スピロ化合物、特に、スピロ−ＭｅＯＴＡＤ；下記構造式の化合物から選択できる：
Figure 2019049573
式中、
Ａ１、Ａ２、Ａ３はそれぞれ独立に任意選択的に置換されたアリール基またはヘテロアリール基であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ独立に置換基−Ｒ、−ＯＲ、−ＮＲ２、−Ａ４−ＯＲおよび−Ａ４−ＮＲ２からなる群から選択され、
Ｒはアルキル、アリール、およびヘテロアリールからなる群から選択され、
Ａ４はアリール基またはヘテロアリール基であり
式Ｉ中の各場合におけるｎは独立に値０、１、２または３であり、
ただし、個々のｎの値の合計が少なくとも２であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３ラジカルの少なくとも２つが−ＯＲおよび／または−ＮＲ２である。
好ましくは、Ａ２とＡ３は同一であり；従って、式（Ｉ）の化合物は、好ましくは下記構造式（Ｉａ）を有する。
Figure 2019049573
より詳細には、上述のように、ｐ型半導体は、たとえば、少なくとも１つの低分子量有機ｐ型半導体を含んで構成される。低分子量材料は一般的にモノマー材料、非ポリマー化材料または非オリゴマー化材料を意味するものと理解されるべきである。「低分子量」の語は、本願の文脈で用いられるとき、ｐ型半導体が１００〜２５０００ｇ／ｍｏｌの範囲の分子量を有することを好ましくは意味する。好ましくは、低分子量物質は、５００〜２０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する。
概して、本発明の文脈において、ｐ型半導体の特性は、材料、特に有機分子からなる材料の、ホールを形成し、これらのホールを輸送し、および／または、隣接分子に渡す特性を意味するものと理解される。より詳細には、これらの分子の安定な酸化が可能でなければならない。さらに、言及される低分子量有機ｐ型半導体は、たとえば、特に広いπ電子系を有する。より詳細には、少なくとも１種の低分子量ｐ型半導体は、たとえば、溶液から処理可能なものである。低分子量ｐ型半導体は、たとえば、特に少なくとも１のトリフェニルアラニンを含んで構成される。低分子量有機ｐ型半導体が少なくとも１種のスピロ化合物を含む場合が特に好ましい。スピロ化合物はただ１つの原子（スピロ原子ともいう）において環が結合している多環式有機化合物を意味するものと理解される。より詳細には、スピロ原子はｓｐ３混成であり、スピロ原子を介して互いに接続されたスピロ化合物の構成要素はたとえば互いに異なる平面にある。
より詳細には、スピロ化合物は下記構造式を有する：
Figure 2019049573
式中、Ａｒｙｌ１、Ａｒｙｌ２、Ａｒｙｌ３、Ａｒｙｌ４、Ａｒｙｌ５、Ａｒｙｌ６、Ａｒｙｌ７およびＡｒｙｌ８ラジカルは、置換されたアリールラジカルおよびヘテロアリールラジカル、特に、置換フェニルラジカルからそれぞれ独立に選択され、ただし、アリールラジカルおよびヘテロアリールラジカル、好ましくはフェニルラジカルは、それぞれ、好ましくは各場合において、−Ｏ−アルキル、−ＯＨ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒおよび−Ｉからなる群からから選択される１または複数の置換基により置換されており、ただし、アルキルは好ましくはメチル、エチル、プロピルまたはイソプロピルである。より好ましくは、フェニルラジカルはそれぞれ独立に各場合において、−Ｏ−Ｍｅ、−ＯＨ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒおよび−Ｉからなる群から選択される１または複数の置換基により置換されている。
さらに好ましくは、スピロ化合物は、下記式の化合物である：
Figure 2019049573
式中、Ｒｒ、Ｒｓ、Ｒｔ、Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、ＲｘおよびＲｖはそれぞれ独立に−Ｏ−アルキル、−ＯＨ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒおよび−Ｉからなる群から選択され、ただし、アルキルは好ましくはメチル、エチル、プロピルまたはイソプロピルである。より好ましくは、Ｒｒ、Ｒｓ、Ｒｔ、Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、ＲｘおよびＲｖはそれぞれ独立に−Ｏ−Ｍｅ、−ＯＨ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒおよび−Ｉからなる群から選択される。
より詳細には、ｐ型半導体は、スピロ−ＭｅＯＴＡＤを含んで構成されるか、または、スピロ−ＭｅＯＴＡＤ、すなわち下記式の化合物（たとえばＭｅｒｃｋ ＫＧａＡ（ダルムシュタット、ドイツ国）から商業的に入手可能）からなる：
Figure 2019049573
代替的にまたは付加的に、他のｐ型半導体化合物、特に低分子量および／またはオリゴマーおよび／またはポリマーのｐ型半導体化合物を用いることもできる。
代替的実施形態では、低分子量有機ｐ型半導体は、１または複数の上記式Ｉの化合物を含んで構成され、これについては、たとえば、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５１８２６（本願の優先日後に公開）が参照される。ｐ型半導体は、上述のスピロ化合物に加えてまたはその代わりに、少なくとも１つの上記一般式Ｉの化合物を含んで構成されても良い。
「アルキル」または「アルキル基」または「アルキルラジカル」の語は、本発明の文脈において使用されるとき、概して、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０−アルキルラジカルを意味するものと理解される。好ましくは、Ｃ１−〜Ｃ１０−アルキルラジカル、有利には、Ｃ１−〜Ｃ８−アルキルラジカルを意味する。アルキルラジカルは直鎖状または分枝状であってよい。さらに、アルキルラジカルは、Ｃ１−Ｃ２０−アルコキシ、ハロゲン、好ましくはＦ、および、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０−アリールからなる群から選択される１つまたは複数の置換基により置換されていて良い。適したアルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルおよびオクチル、およびさらに、イソプロピル、イソブチル、イソペンチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ネオペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルヘキシル、およびさらに上述の、Ｃ６−Ｃ３０−アリール、Ｃ１−Ｃ２０−アルコキシおよび／またはハロゲン、特にＦ、たとえばＣＦ３により置換されたアルキル基の誘導体が挙げられる。
「アリール」または「アリール基」または「アリールラジカル」の語は、本発明の文脈において使用されるとき、単環式、二環式、三環式または多環式芳香環から得られ、該芳香環が環ヘテロ原子を含まない、任意選択的に置換されたＣ６−Ｃ３０−アリールラジカルを意味するものと理解される。アリールラジカルは好ましくは、５および／または６員環芳香環を含んで構成される。アリールが単環系でないとき、第２の環についての「アリール」の語の場合、飽和型（パーヒドロ型）または部分飽和型（たとえばジヒドロ型またはテトラヒドロ型）も、この特定の型が既知であり安定である限り、可能である。「アリール」の語は、本発明の文脈において、たとえば、両方または３つすべてのラジカルが芳香族である二環式または三環式ラジカル、およびさらに、１つの環のみが芳香族である二環式ラジカルまたは三環式ラジカル、およびさらに、２つの環が芳香族である三環式ラジカルを含む。アリールの例としては以下が挙げられる：フェニル、ナフチル、インダニル、１，２−ジヒドロナフテニル、１，４−ジヒドロナフテニル、フルオレニル、インデニル、アントラセニル、フェナントレニルまたは１，２，３，４−テトラヒドロナフチル。好ましくは、Ｃ６−Ｃ１０−アリールラジカル、たとえば、フェニルまたはナフテニル、非常に好ましくは、Ｃ６−アリールラジカル、たとえばフェニルである。さらに、「アリール」の語は、単結合または二重結合を介して互いに接続された、少なくとも２つの単環式、二環式または多環式芳香環を含む環系をも含む。１つの例はビフェニル基のものである。
「ヘテロアリール」または「ヘテロアリール基」または「ヘテロアリールラジカル」の語は、本発明の文脈において使用されるとき、任意選択的に置換された５または６員環芳香環および多環、たとえば少なくとも１つの環に少なくとも１つのヘテロ原子を含む二環式および三環式化合物を意味するものと理解される。本発明の文脈におけるヘテロアリールは、好ましくは５〜３０個の環原子を有する。これらは、たとえば、単環式、二環式または三環式であり、いくつかは、上述のアリールから、アリール基本骨格の少なくとも１つの炭素原子をヘテロ原子で置換することにより得られる。好ましいヘテロ原子はＮ、ＯおよびＳである。ヘテロアリールラジカルはより好ましくは、５〜１３個の環原子を有する。ヘテロアリールラジカルの基本骨格は、特に好ましくは、たとえばピリジンおよび５員環ヘテロ芳香族たとえばチオフェン、ピロール、イミダゾールまたはフランといった系から選択される。これらの基本骨格は、１つまたは２つの６員環芳香族ラジカルに任意選択的に縮合されていてもよい。さらに、「ヘテロアリール」の語は、単結合または二重結合を介して互いに結合され、少なくとも１つの環がヘテロ原子を含む、少なくとも２つの単環式、二環式または多環式芳香環を有する環系を含む。ヘテロアリールが単環系ではない場合、少なくとも１つの環についての「ヘテロアリール」の語の場合に、飽和型（パーヒドロ型）または部分飽和型（たとえばジヒドロ型またはテトラヒドロ型）もまた、この特定の型が既知であり安定である限り、可能である。本発明の文脈における「ヘテロアリール」の語は、したがって、たとえば、両方または３つ全てのラジカルが芳香族である二環式または三環式ラジカル、１つの環のみが芳香族である二環式または三環式ラジカル、およびさらに、２つの環が芳香族である三環式ラジカルをも含み、ここで、少なくとも１つの環、すなわち、少なくとも１つの芳香族または１つの非芳香環がヘテロ原子を有する。適した縮合ヘテロ芳香族は、たとえば、カルバゾイル、ベンズイミダゾリル、ベンゾフリル、ジベンゾフリルまたはジベンゾチオフェニルである。基本骨格は、１つの、複数のまたは全ての置換可能な位置において置換されてよく、適切な置換基は、Ｃ６−Ｃ３０−アリールの定義においてすでに特定したものと同じである。しかし、ヘテロアリールラジカルは好ましくは非置換である。適切なヘテロアリールラジカルは、たとえば、ピリジン−２−イル、ピリジン−３−イル、ピリジン−４−イル、チオフェン−２−イル、チオフェン−３−イル、ピロール−２−イル、ピロール−３−イル、フラン−２−イル、フラン−３−イルおよびイミダゾール−２−イルおよび対応するベンゾ縮合ラジカル、特にカルバゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾフリル、ジベンゾフリルまたはジベンゾチオフェニルである。
本発明の文脈において「任意選択的に置換された」の語は、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基の少なくとも１つの水素ラジカルが置換基により置換されたラジカルを指す。この置換基の種類に関して、好ましくは、アルキルラジカル、たとえばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルおよびオクチル、および、さらに、イソプロピル、イソブチル、イソペンチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ネオペンチル、３，３−ジメチルブチルおよび２−エチルヘキシル、アリールラジカル、たとえば、Ｃ６−Ｃ１０−アリールラジカル、特にフェニルまたはナフチル、最も好ましくは、Ｃ６−アリールラジカル、たとえば、フェニル、およびヘテロアリールラジカル、たとえば、ピリジン−２−イル、ピリジン−３−イル、ピリジン−４−イル、チオフェン−２−イル、チオフェン−３−イル、ピロール−２−イル、ピロール−３−イル、フラン−２−イル、フラン−３−イルおよびイミダゾール−２−イル、およびさらに、対応するベンゾ縮合ラジカル、特にカルバゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾフリル、ジベンゾフリルまたはジベンゾチオフェニルである。他の例としては、以下の置換基、アルケニル、アルキニル、ハロゲン、ヒドロキシルが挙げられる。
置換の程度はここでは単置換から最大数の可能な置換基まで変わりうる。
本発明における使用のための式Ｉの好ましい化合物は、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３ラジカルの少なくとも２つがパラ−ＯＲおよび／または−ＮＲ２置換基である。ここで少なくとも２つのラジカルは−ＯＲラジカルのみ、−ＮＲ２ラジカルのみ、または、少なくとも１つの−ＯＲおよび少なくとも１つの−ＮＲ２ラジカルであってよい。
本発明における使用のための式Ｉの特に好ましい化合物は、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３ラジカルの少なくとも４つがパラ−ＯＲおよび／または−ＮＲ２置換基である。ここで少なくとも４つのラジカルは、−ＯＲラジカルのみ、−ＮＲ２ラジカルのみまたは−ＯＲと−ＮＲ２ラジカルの混合物であってよい。
本発明における使用のための式Ｉの非常に特に好ましい化合物は、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３ラジカルの全てがパラ−ＯＲおよび／または−ＮＲ２置換基である。これらは、−ＯＲラジカルのみ、−ＮＲ２ラジカルのみまたは−ＯＲと−ＮＲ２ラジカルの混合物であってよい。
全ての場合において、−ＮＲ２ラジカルの２つのＲは、互いに異なっていてよいが、好ましくは同一である。
好ましくは、Ａ１、Ａ２およびＡ３は、それぞれ独立に下記の群から選択される：
Figure 2019049573
式中、
ｍは１〜１８の整数であり、
Ｒ４はアルキル、アリールまたはヘテロアリールであり、ただし、Ｒ４は好ましくはアリールラジカル、さらに好ましくはフェニルラジカルであり、
Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ独立に、Ｈ、アルキル、アリールまたはヘテロアリールであり、
示される構造の芳香環およびヘテロ芳香環は、任意選択的に別の置換を含んで良い。ここで芳香環およびヘテロ芳香環の置換の程度は、単置換から最大数の可能な置換基まで変わりうる。
芳香環およびヘテロ芳香環の別の置換の場合における好ましい置換基としては、１つ、２つまたは３つの任意選択的に置換された芳香族基またはヘテロ芳香族基について上述した置換基が挙げられる。
好ましくは、示される構造の芳香環およびヘテロ芳香環は他の置換を含まない。
より好ましくは、Ａ１、Ａ２およびＡ３はそれぞれ独立に
Figure 2019049573
であり、より好ましくは、
Figure 2019049573
である。
より好ましくは、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物は、下記構造の１つを有する：
Figure 2019049573
Figure 2019049573
代替的実施形態では、有機ｐ型半導体は、下記構造を有するＩＤ３２２型の化合物である：
Figure 2019049573
本発明における使用のための化合物は、当業者には既知の慣用的有機合成法により調製可能である。関連する（特許）文献の参考文献は、以下に示す合成実施例においてさらに見ることができる。
第２の電極
第２の電極は、基板に面する下部電極または基板とは反対側の上部電極である。使用される第２の電極は、たとえば、特に、たとえば純粋な形態の１または複数の金属、または、混合物／合金、たとえば特にアルミニウムまたは銀を含む、金属電極である。無機／有機混合電極または多層電極も使用可能であり、たとえば、ＬｉＦ／Ａｌ電極を用いることができる。
さらに、適切な反射によって、光子が吸収層を少なくとも二回通されることによってコンポーネントの量子効率が向上される、電極構成を用いることもできる。かかる層構造体は、「コンセントレータ」ともよばれ、たとえば、ＷＯ０２／１０１８３８（特に２３〜２４頁）にも記載されている。
有機太陽電池は、たとえばさらに、少なくとも１つの封止体を有し、ここで、封止体は有機太陽電池、有利には電極および／またはｐ型半導体を、周囲雰囲気から遮断するよう構成されている。
まとめると、本発明の文脈において、以下の実施形態が特に好ましいものと見なされる。
実施形態１：
少なくとも１つの光学センサを備えた、少なくとも１つの対象物を光学的に検出するための検出器であって、
前記光学センサは、少なくとも１つのセンサ領域、有利には、少なくとも１つのセンサ範囲を含む少なくとも１つのセンサ領域を有しており、
前記光学センサは、前記センサ領域上の照明に依存するように少なくとも１つのセンサ信号を生成するよう構成されており、
前記センサ信号は、前記照明の総パワーが同一である場合に、照明の形状、有利には、前記センサ範囲上の照明のビーム断面に依存しており、
前記検出器は、さらに少なくとも１つの評価装置を備えており、
前記評価装置は、前記センサ信号からジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、前記照明および／または前記対象物に関するジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている、
ことを特徴とする検出器。
実施形態２：
前記検出器は、さらに、前記照明を変調するための少なくとも１つの変調装置を備えている、実施形態１記載の検出器。
実施形態３：
前記検出器は、異なる変調の場合の少なくとも２つのセンサ信号、有利には、それぞれ異なる変調周波数における少なくとも２つのセンサ信号を検出するよう構成されており、
前記評価装置は、前記少なくとも２つのセンサ信号からの前記ジオメトリ情報を生成するよう構成されている、
実施形態２記載の検出器。
実施形態４：
前記光学センサは、前記照明の総パワーが同一である場合に、前記センサ信号が前記照明の変調の変調周波数に依存するようにさらに構成されている、実施形態１から３のいずれかに記載の検出器。
実施形態５：
前記センサ領域は、ただ１つの連続したセンサ領域であり、
前記センサ信号は、前記センサ領域全体に関して等しいセンサ信号である、
実施形態１から４のいずれかに記載の検出器。
実施形態６：
前記センサ信号は、光電流および光電圧からなる群から選択される、実施形態１から５のいずれかに記載の検出器。
実施形態７：
前記光学センサは、少なくとも１つの半導体検出器、有利には少なくとも１種の有機材料を含んで構成される有機半導体検出器、好ましくは有機太陽電池、特に有利には色素太陽電池、有利には固体色素太陽電池を備えている、実施形態１から６のいずれかに記載の検出器。
実施形態８：
前記光学センサは、少なくとも１つの第１の電極と、少なくとも１種のｎ型半導体金属酸化物と、少なくとも１種の色素と、少なくとも１種のｐ型半導体有機材料、好ましくは固体ｐ型半導体有機材料と、少なくとも１つの第２の電極と、を含んで構成されている、実施形態７記載の検出器。
実施形態９：
前記ジオメトリ情報は、前記対象物の位置情報の少なくとも１つの要素を含む、実施形態１から８のいずれかに記載の検出器。
実施形態１０：
前記評価装置は、前記対象物の前記検出器に対する相対位置と、前記照明の形状との間の少なくとも１つの予め定められた関係から、好ましくは前記照明の既知のパワーを考慮して、かつ、前記照明が変調される変調周波数を任意選択的に考慮して、前記ジオメトリ情報を決定するよう構成されている、実施形態９記載の検出器。
実施形態１１：
少なくとも１つの媒介装置をさらに備えており、
前記媒介装置は、前記対象物から発せられる電磁線を前記光学センサに供給し、これにより前記センサ領域を照明するよう構成されている、実施形態１から１０のいずれかに記載の検出器。
実施形態１２：
少なくとも１つの照明源をさらに備えている、実施形態１から１１のいずれかに記載の検出器。
実施形態１３：
前記照明源は、少なくとも部分的に前記対象物に接続されているおよび／または少なくとも部分的に前記対象物と同一である照明源、および、前記対象物を一次線により少なくとも部分的に照明するよう構成されている照明源、から選択される、実施形態１２記載の照明装置。
実施形態１４：
実施形態１から１３のいずれかに記載の検出器を少なくとも１つ有する、有利には自動車における使用のための距離測定装置であって、
前記検出器は、少なくとも１つの対象物のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を決定するよう構成されており、
前記ジオメトリ情報は、前記対象物の位置情報の少なくとも１つの要素、有利には、少なくとも１つの対象物と自動車との間の距離、好ましくは、他の自動車、障害物、自転車および歩行者からなる群から選択される少なくとも１つの対象物と前記自動車との間の距離を含む、
ことを特徴とする距離測定装置。
実施形態１５：
少なくとも１つのサンプルをイメージングするためのイメージング装置であって、
前記イメージング装置は検出器に関する実施形態１から１３のいずれかに記載の検出器の少なくとも１つを有しており、
前記イメージング装置は、前記センサ領域上に前記サンプルの複数の部分領域をイメージングし、前記部分領域に割り当てられたセンサ信号を生成するよう構成されており、
前記イメージング装置は、前記センサ信号から前記各部分領域のジオメトリ情報の要素を生成するよう構成されており、
前記ジオメトリ情報の要素は、位置情報の要素を含む、
ことを特徴とするイメージング装置。
実施形態１６：
有利には制御コマンド入力用の、ユーザと機械との間で情報の少なくとも１つの要素を交換するためのヒューマンマシンインタフェースであって、
前記ヒューマンマシンインタフェースは、検出器に関する実施形態１から１３のいずれかに記載の検出器を少なくとも１つ有しており、
前記ヒューマンマシンインタフェースは、前記検出器によって前記ユーザのジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されており、
前記ヒューマンマシンインタフェースは、情報の少なくとも１つの要素、有利には少なくとも１つの制御コマンドを、前記ジオメトリ情報に割り当てるよう構成されている、
ことを特徴とするヒューマンマシンインタフェース。
実施形態１７：
少なくとも１つの娯楽機能、有利にはゲームを実行するための娯楽装置であって、
前記娯楽装置は実施形態１６記載のヒューマンマシンインタフェースを少なくとも１つ有しており、
前記娯楽装置は、プレーヤが前記ヒューマンマシンインタフェースにより情報の少なくとも１つの要素を入力できるように構成されており、
前記娯楽装置は、前記情報に従って娯楽機能を変更するよう構成されている、
ことを特徴とする娯楽装置。
実施形態１８：
少なくとも１つのセキュリティ用途を実行するための、有利には、光学データ保存装置のデータへのアクセスを識別および／または防止するためのセキュリティ装置であって、
前記セキュリティ装置は、検出器に関する実施形態１から１３のいずれかに記載の検出器を少なくとも１つ有しており、
前記セキュリティ装置は、前記検出器により、集束電磁線、有利にはレーザビーム、の前記セキュリティ装置上への入射を識別し、かつ、好ましくは、少なくとも１つの警告信号を生成するよう構成されている、
ことを特徴とするセキュリティ装置。
実施形態１９：
有利には検出器に関する実施形態１から１３のいずれかに記載の検出器を用いて、少なくとも１つの対象物を光学的に検出する方法であって、
少なくとも１つの光学センサが用いられ、
前記光学センサは少なくとも１つのセンサ領域を有しており、
前記対象物から発せられる電磁線が前記光学センサに供給され、これにより、前記センサ領域が照明され、
前記光学センサは前記センサ領域の照明に依存するように少なくとも１つのセンサ信号を生成し、
前記センサ信号は、前記照明の総パワーが同一である場合に、前記照明の形状に依存している、
ことを特徴とする方法。
実施形態２０：
前記対象物のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、前記対象物の位置情報の少なくとも１つの要素が、前記センサ信号から生成される、実施形態１９記載の方法。
実施形態２１：
距離測定；交通技術；イメージング、有利には顕微鏡検査；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインタフェース用途からなる群から選択される使用のための、検出器に関する実施形態１から１３のいずれかに記載の検出器の使用。
実施形態２２：
有機太陽電池、有利には色素太陽電池、好ましくは固体色素太陽電池、の光学センサとしての使用であって、
少なくとも１つのセンサ信号が当該使用において生成され、
前記センサ信号は、前記照明の総パワーが同一である場合に、前記有機太陽電池上の前記照明の形状に依存しており、
前記少なくとも１つの対象物のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素が当該使用において前記センサ信号から生成される、
ことを特徴とする使用。
本発明の他の任意選択の詳細および特徴は、従属請求項に関連して記載される、好適な例示的実施形態の記載から明らかである。この文脈において、特定の特徴は、単独でまたはいくつかの組み合わせで実施可能である。本発明は、例示的実施形態に限定されない。例示的実施形態は、図面中で概略的に示されている。個々の図面中の同一の参照番号は、同一の要素または同一の機能を有する要素あるいは機能に関して互いに対応する要素を指す。
本発明にかかる、少なくとも１つの対象物を光学的に検出するための検出器の例示的実施形態を示す。 本発明にかかる検出器における使用のための光学センサの例示的実施形態を示す。 図２にかかる光学センサの層構造の可能なエネルギー準位の例示的実施形態を示す。 本発明にかかる光学センサのビーム形状への信号依存性の例示的実施形態を示す。 従来の半導体センサのセンサ信号の形状の非依存性を実証するための測定を示す。 従来の半導体センサのセンサ信号の形状の非依存性を実証するための測定を示す。 本発明にかかる検出器における使用のための光学センサの信号の典型的な周波数依存性を示す。 本発明にかかる検出器のセンサ信号の変調周波数ｆおよびビーム形状に関する依存性を合わせて示す。 本発明にかかる距離測定装置の概略的例示的実施形態を示す。 本発明にかかる距離測定装置を用いた距離測定の結果を示す。 本発明にかかる距離測定装置の自動車における使用を示す。 共焦点ビーム経路を有する従来のイメージング装置（Ａ）と本発明にかかるイメージング装置（Ｂ）との比較を示す。 本発明にかかるイメージング装置の別の可能な実施形態を示す。 本発明にかかるイメージング装置の別の可能な実施形態を示す。 本発明にかかるヒューマンマシンインタフェースおよび娯楽装置の例示的実施形態を示す。 本発明にかかるセキュリティ装置の例示的実施形態を示す。
例示的実施形態
検出器
図１は、少なくとも１つの対象物１１２を光学的に検出するための、本発明にかかる検出器１１０の例示的実施形態をきわめて概略的に示す。検出器１１０は、センサ領域１１６、たとえばセンサ範囲１１８を有する光学センサ１１４を備える。センサは、たとえば光電流Ｉを含む少なくとも１つのセンサ信号を生成するよう構成されている。たとえば、光学センサ１１４は、少なくとも１つの測定装置１２０を含み、これによって、光学センサ１１４の少なくとも１つの物理特性が検出され、たとえば、少なくとも１つの光電流および／または少なくとも１つの光電圧が測定される。
さらに、図１に示される例示的な実施形態における検出器１１０は、評価装置１２２を有しており、評価装置はたとえば光学センサ１１４に接続されており、および／または、光学センサ１１４に完全にまたは部分的に一体化されていて良く、あるいは逆であってもよい。評価装置１２２は、たとえば、直接にまたは間接的に光学センサ１１４の少なくとも１つのセンサ信号を取得するように構成されている。評価装置１２２はたとえば少なくとも１つのデータ処理装置１２４および／または少なくとも１つのデータ保存装置１２６を有する。さらに、評価装置１２２は、たとえば、データおよび／または制御コマンドを一方向または双方向で他の装置と交換するための、たとえば、一方向または双方向インタフェース１２８を有する。
さらに、図１に示す例示的実施形態では、検出器１１０は、たとえば少なくとも１つのレンズ１３２および／または他の結像要素または非結像要素を有する、少なくとも１つの媒介装置１３０を任意選択的に有する。任意選択的な媒介装置１３０は、対象物１１２から発せられる電磁線を光学センサ１１４に供給し、処理中にセンサ領域１１６を照明するよう構成されている。たとえば、直径または相当直径を有する光スポット１３６がこのようにしてセンサ範囲１１８に生じる。光スポット１３６はたとえば面積Ａを有し、電磁線１３４の総パワーは図１中ｐで示され、光束ｐ／ＡはΦで示される。図１の任意選択的な媒介装置１３０は、あくまでも概略的に示したものである。媒介装置は他の様々なやり方で実現可能である。
さらに、図１に示す例示的実施形態では、検出器１１０は、任意選択的に、電磁線１３４を変調するための少なくとも１つの変調装置１３８を有する。有利には、変調装置１３８は、少なくとも１つのビームインタラプタ１４０、たとえばいわゆるチョッパーホイールを有する。
また、検出器１１０は、任意選択的に、少なくとも１つの照明源１４２を有する。照明源１４２は、たとえば、一次線１４４でもって対象物１１２または対象物１１２の部分領域を照射するように構成されている。たとえば、一次線１４４はたとえば対象物１１２において反射され、および／または、散乱される。この反射および／または散乱の際、一次線１４４は、たとえば対象物１１２の少なくとも１つの任意選択的な反射面１４６により受け止められる一方、電磁線１３４が任意選択的に生成され、その後たとえば媒介装置１３０によって光学センサ１１４に供給される。しかし、反射および／または散乱に代えてまたはこれに加えて、一次線１４４が対象物１１２またはその一部を、たとえば、蛍光励起および／または燐光励起の形態で励起し、電磁線１３４が発せられてもよい。この場合、対象物１１２はたとえば少なくとも１つの蛍光材料および／または少なくとも１つの燐光材料を含んでいる。
光学センサ
上述のように、光学センサ１１４が少なくとも１つの半導体検出器１４８、有利には、有機半導体検出器１５０、好ましくは有機太陽電池１５２、特に好ましくは色素太陽電池１５４を含む場合が特に好ましい。かかる光学センサ１１４の例示的実施形態が、図２中に、１つの可能な層構造の概略断面図で示されている。図示の色素太陽電池１５４は、たとえば基板１５６、たとえばガラス基板を有する。しかし、上述のように、他の基板１５６、たとえばプラスチック基板または多層またはラミネート基板も使用可能である。図示の例示的実施形態では、少なくとも１つの第１の電極１５８が基板１５６上に設けられており、第１の電極１５８は作用電極として構成されており、上述のように好ましくは透明に構成されている。任意選択的な金属酸化物からなる少なくとも１つのブロック層１６０（以下バッファ層ともいう）が、任意選択的に第１の電極１５８上に設けられており、これは好ましくは無孔または非粒状である。ｎ型半導体金属酸化物１６２が該層の上に設けられており、金属酸化物は色素１６４によって増感化されている。上述のように、この増感化は、たとえば、色素１６４の個別の層を設けることにより、および／または、好ましくは、孔質および／または粒状のｎ型半導体金属酸化物１６２を色素１６４でもって全体にまたは部分的に含浸、浸潤または混合させることにより、実現できる。
有機ｐ型半導体１６６が色素１６４上に設けられている。この有機ｐ型半導体１６６は、色素太陽電池１５４の完成状態において好ましくは固体であり、すなわち、固体有機ｐ型半導体１６６として実現されている。この固体ｐ型半導体１６６からなる複数の層が設けられていても良い。第２の電極１６８（対電極としても記載される）がｐ型半導体１６６上に設けられている。
図２に示される複数の層は１つの層構造体１７０をともに形成し、層構造体１７０は好ましくは、たとえば層構造体１７０を周囲雰囲気から遮断するために、たとえば、層構造体１７０を酸素および／または水分から完全にまたは部分的に保護するために、封入体１７２により周囲雰囲気から遮断されている。封入体１７２の外側に１つまたは複数のコンタクト接続範囲を設けるために、電極１５８、１６８の一方または両方あるいは電極１５８、１６８の接続コンタクトが、封入体１７２から出されている。
図３は、たとえば図２における、色素太陽電池１５４の１つの可能なエネルギー準位図を、非常に概略的に示す。図には、第１の電極１５８および第２の電極１６８のフェルミ準位１７４と、ｐ型半導体１６６（ＨＴＬ（正孔輸送層）とも示される）および色素１６４（たとえば５．７ｅＶのＨＯＭＯ準位で示される）の層１６０、１６２（たとえば同じ材料たとえばＴｉＯ２を含む）のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）１７６およびＬＵＭＯ（最低空分子軌道）１７８と、が示されている。ＦＴＯ（フッ素ドープスズ酸化物）および銀が、たとえば、第１の電極１５８および第２の電極１６８の材料として挙げられる。他の電極材料も使用可能であり、たとえば、第１の電極と第２の電極の並びは逆にされてもよく、たとえば、不透明基板１５６を透過性電極１６８および任意選択的に透明な第２の電極１６８および任意選択的に透明な封入体１７２と組み合わせて用いても、または、逆層構造を用いても良い。有機半導体検出器１５０はさらに任意選択的に、図２および３に示されていない他の要素を含んで良い。
色素太陽電池の製造
有機太陽電池１５２の製造の例として、固体ｐ型半導体１６６を有する色素太陽電池１５４の製造が、例として以下に記載されている。
ベース金属および基板１５６として、第１の電極（作用電極）１５８としてのフッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）でコートした、２５ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍサイズのガラスプレート（Ｈａｒｔｆｏｒｄ Ｇｌａｓｓ）を用い、ガラスクリーナ（ＲＢＳ３５）、脱塩水およびアセトンを含んだ超音波浴中でそれぞれ５分間連続的に処理し、イソプロパノール中で１０分間沸騰させ、窒素流中で乾燥させた。
任意選択的な固体ＴｉＯ２バッファ層１６０を形成するため、スプレーピロリシスプロセスを用いた。その上に、ｎ型半導体金属酸化物１６２として、テルピネオール／エチルセルロース分散液中に直径２５ｎｍのＴｉＯ２粒子を含むＴｉＯ２ペースト（Ｄｙｅｓｏｌ（登録商標））を、スピンコータを用いて４５００ｒｐｍでスピンコートし、９０℃で３０分間乾燥させた。４５０℃で４５分間乾燥させ、４５０℃で３０分間焼結させた後、厚さ約１．８μｍのＴｉＯ２層が得られた。
乾燥棚から出した後、サンプルを８０℃に冷却し、添加物ＩＤ６６２（たとえば、下記の実施例Ｈに従って得られる）の５ｍＭ溶液に１２時間、次いで、色素１６４の０．５ｍＭジクロロメタン溶液に１時間含浸させた。用いた色素１６４は色素ＩＤ５０４（たとえば、下記の実施例Ｇに従って得られる）であったが、多数の他の色素も使用可能であり、色素の選択は一般的に上述の効果にほとんど僅かしか実現しない。有利には、色素は、使用される電磁線１３４の波長および使用目的のそれぞれに適合可能である。
Figure 2019049573
溶液の除去後、続いてサンプルを同じ溶媒で洗浄し、窒素流中で乾燥させた。このようにして得られた複数のサンプルを、続いて４０℃、減圧下で乾燥させた。
次いで、ｐ型半導体１６６の溶液をスピンコートした。このために、０．１６３Ｍのスピロ−ＭｅＯＴＡＤ（Ｍｅｒｃｋ）およびＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２（Ａｌｄｒｉｃｈ）の２０ｍＭクロロベンゼン溶液を作製した。この溶液１２５μｌをサンプルにコートし、６０秒間作用させた。表面の溶液を２０００ｒｐｍ、３０秒でスピン除去した。
最後に、金属背面電極を、第２の電極１６８として、減圧下で、熱金属蒸着により形成した。用いた金属はＡｇであり、Ａｇを圧力約２×１０−６ｍｂａｒ、速度３Å／ｓで蒸着させ、層厚さ約２００ｎｍを得た。
センサ信号の、照明の形状および変調周波数に対する依存性
光学センサ１１４としてのかかる色素太陽電池１５４について、まず、図１に示される検出器１１０の動作方法について記載する。図４は、レンズ１３２の位置ｘ（ｍｍ）に対する、光電流Ｉ（最大値に正規化）の測定実施例を示し、レンズ１３２は色素太陽電池１５４のセンサ範囲１１８上に電磁線を集束させる。センサ範囲１１８は、たとえば、図２の層構造の、第１の電極１５８とは反対側の基板１５６の表面である。しかし、代わりに、センサ範囲１１８は、有機層構造の層平面内、たとえば、色素１６４の領域内であっても良い。有機半導体検出器１５０におけるこのセンサ範囲１１８の正確な位置は、個々の物理プロセスに大きく依存し、概して、検出器１１０の正確な機能化に対して重要ではない。あるいは、有機層構造全体またはその一部を、センサ領域１１６としてみなしてもよい。
図４の測定において、レンズ１３２は図１の光学センサ１１４に対して、センサ範囲１１８に垂直な方向で動かされる。結果として、センサ範囲１１８上の光スポット１３６の直径または相当直径は変化する。たとえば、焦点長さ５０ｍｍのレンズをたとえばビーム直径２５ｍｍの場合に用いることができ、それはたとえば２ｍｍ未満の光スポット１３６のサイズとなる。最適な集束が生じるレンズ１３２の位置は、図４中の位置ｘ＝０として任意に示される。レンズ１３２の移動または媒介装置１３０の変化の代わりにまたはこれに加えて、他の手段を用いて、センサ範囲１１８上への電磁線１３４の集束またはセンサ領域１１６内、有利にはセンサ範囲１１８上への電磁線１３４の直径または相当直径あるいは何らかの他の形状を変更してもよい。
図４には、光学センサ１１４の信号（本例では光電流）が照明の形状に大きく依存することが明確に示されている。ｘ＝０での最大値の外では、光電流は最大値の１０％未満に低下する。
これに対して、図５および６は、シリコンダイオード（図５）およびゲルマニウムダイオード（図６）についての対応する測定を示す。この場合、浜松ホトニクスのＳ２３８６−８ｋ型のダイオードをシリコンダイオードとして用い、浜松ホトニクスのＪ１６−５ＳＰ−Ｒ０３Ｍ型をゲルマニウムダイオードとして用いた。このような半導体ダイオードの信号は、センサ範囲の境界に帰属可能な図６の限界効果を除いて、かつ、１０％以下のノイズ効果を除いて、センサ領域１１６の照明へのセンサ信号の上述の形状依存性を有していないことが明らかに示されている。換言すれば、図５および６に用いられている従来型の光学センサ１１４の場合、同じ総パワーでは、センサ信号はセンサ領域１１６またはセンサ範囲１１８の照明の形状に実質的に依存しない（ここで、たとえば１０％未満、好ましくは５％未満の変動は許容され、本発明における効果とみなされるべきではない）。これに対して、たとえば、本発明による検出器１１０および図２における光学センサ１１４による測定は、センサ信号における顕著な形状依存性効果を示している。
この効果は、光学センサ１１４の照明の変調周波数に概して依存している。図４〜６における測定は、センサ領域１１６への照射の前に、典型的には３０Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数で電磁線１３４を変調させる変調装置１３８を用いて行った。用いた変調装置１３８は、デューティサイクルが１：１のパルス電流源の形態の電子変調装置であった。これは、図４における測定に類似した測定に関する図７においても概略的に示されている。ここで、センサ信号Ｉ／Ｉ０、すなわち、その最大値Ｉ０に正規化されたセンサ信号が、集束に用いたレンズ１３２の空間座標ｘに対してプロットされているが、これは基本的に、センサ領域またはセンサ範囲１１８上の照明の形状を特徴付ける任意の他のパラメタと置き換え可能である。図は、変調周波数ｆ＝０Ｈｚ、および、光学センサ１１４の種類に依存する制限周波数ｆＢＡＳＥよりも大きい変調周波数ｆにおけるセンサ信号の曲線を概略的に示す。
空間座標ｘから、イメージング式または単純な観察によって、たとえば、照明の形状を推定することができる。一方、たとえばレンズ１３２の位置が固定されまたは媒介装置１３０が固定された実施形態の場合、センサ信号および／または照明の形状から、たとえば対象物１１２の少なくとも１つの空間座標を推定することができる。このために、較正曲線が記録および／または計算され、これはたとえば評価装置１２２および／またはデータ保存装置１２６に保存される。図８は、三次元図におけるこのような較正曲線の１つの可能な例を示す。図中、光電流Ｉはレンズ１３２の座標ｘおよび変調周波数ｆ（Ｈｚ）に基づいてプロットされている。この測定中、７ｎＡの光電流が最大光電流として生じた。この場合、最大値の位置は任意に選択され、従ってこの場合、位置ｘ＝０は最大値の位置を特定せず、この結果の有用性は限定されない。曲線は、センサ信号Ｉが空間座標ｘ、すなわち、センサ領域１１６の照明の形状、および、周波数ｆに明らかに依存していることを示している。
図８に示されているのと同様にして、多数の他の較正曲線が記録されても良い。たとえば、空間座標ｘの代わりに、所定の座標によって、対象物１１２のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を特徴付ける座標が直接特定される複数の較正曲線を記録してもよい。変調周波数ｆが既知で、強度Ｉが測定される場合、測定結果の最大値が存在する側だけが不明となる。この不明性はたとえば、測定の最大値がどの側に存在するべきかという予備知識により、または、複数回の測定により解決可能である。評価装置１２２はたとえばプログラミングによりこの不明性を解決するよう構成されている。
距離測定装置
図９は距離測定装置１８０の非常に概略的な図であり、基本的に、これは図１における検出器１１０に類似して実現され、および／または、このような検出器１１０を含んで構成される。この場合、検出器により生成されるジオメトリ情報の少なくとも１つの要素は、位置情報として構成され、または、位置情報の少なくとも１つの要素を含み、および／または、距離測定装置１８０は、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素から位置情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている。したがって、距離測定装置１８０は、少なくとも１つの対象物１１２（図９中で歩行者として象徴的に示されている）に関する位置情報の少なくとも１つの要素を生成するよう機能する。たとえば、この位置情報は、対象物１１２と検出器１１０または検出器１１０の一部との間の少なくとも１つの距離ｄ１またはｄ２、たとえば、対象物１１２と検出器１１０のレンズ１３２との間の少なくとも１つの距離を含む。
図９中の検出器１１０の構造は、基本的に、図１における構造に対応している。任意選択的な変調装置１３８（図９中示さず）は、たとえば対象物１１２とレンズ１３２との間および／またはレンズ１３２と任意選択的なセンサ１１４との間に配置されてよく、および／または、少なくとも１つの照明源１４２と一体化されてよい。
図９はたとえば、異なる距離ｄ１、ｄ２にある２つの対象物を示している。これらはたとえばセンサ領域１１６、有利には、センサ範囲１１８上に、形状の異なる複数の光スポット１８２、１８４を生じさせる。光スポット１８２、１８４の形状にしたがって、光学センサ１１４により取得されるセンサ信号は、相応に異なっている。評価装置１２２は、たとえば図５における較正曲線および／または他種の較正曲線を用いて、センサ信号から、対象物１１２の１つのジオメトリ情報要素、有利には、位置情報の少なくとも１つの要素、たとえば、対象物１１２と検出器１１０との間の距離ｄ１またはｄ２に関する１つの情報要素を生成するよう構成されている。
検出器１１０または距離測定装置１８０は、たとえば、一体的にまたは多くの部分に分けて実現され、たとえば、少なくとも１つのケーシング１８６を有し、その中に、たとえば、光学センサ１１４および／または評価装置１２２および任意選択的に少なくとも１つの照明源１４２が一体化されている。代替的にまたは付加的に、しかし、たとえば、たとえば別個のケーシング内に個別に配置された１つまたは複数の照明源１４２により、複数の部分に分かれた実施形態を提供可能である。とりわけ、図９における距離測定装置１８０は、たとえば、単純なカメラ状の形態を有し、携帯装置、すなわち、ユーザが筋力だけで持つことができる装置として実現されている。種々の他の構成も可能である。
図９における距離測定装置１８０は、ただ１つの光学センサ１１４を任意選択的に有している。あるいは、距離測定装置１８０は、たとえば、複数の光学センサ１１４により、および／または、二次元マトリクス配置および／または三次元マトリクス配置で用いられている複数のセンサ領域１１６を有する１つまたは複数の光学センサ１１４により、カメラとして実現されている。このようなカメラの利点は、従来の記録技術と比較して、記録時間がより短い、たとえば、１０ＭＨｚのピクセルクロックが得られ、これは１０００ピクセルについて０．１ｍｓに対応する。二次元および三次元記録のための記録時間は一般に同様に短くすることができる。これに対して、従来のカメラは三次元画像を生成するため、一般的に、ｎ個の画像を生成する必要があり、これにはＨｚ〜ｋＨｚの範囲の記録時間が必要である。さらに、この種の従来のカメラは、比較的明度が低い。
図９に示される構成の機能化の証拠が図１０に示されている。図中、図９の距離測定装置１８０により測定される、（たとえば図９の空間距離ｄ１およびｄ２に対応する）距離ｘＭ（ｃｍまたは１０ｍｍ）は、実際の距離ｘｓ（ｃｍまたは１０ｍｍ）に対してプロットされている。測定は色消しレンズを有する対物レンズの形態の媒介装置１３０、周波数倍化ネオジムレーザの形態の照明源１４２および、約４ｍｍ２のセンサ範囲１１８を有する上述の記載に従う色素太陽電池１５４を用いて行った。
測定により、たとえばここで１ｍ未満の距離の場合、本発明による距離測定装置１８０による距離測定は、実際の距離にきわめて良好に一致することが明確に示された。距離測定は、媒介装置１３０および／または照明源１４２および／または光学センサ１４２を適合化することにより、他の距離にも容易に適用可能である。たとえば、一次線１４４の対応する集束および／または任意の媒介装置３０の対応する実施形態により、顕微鏡距離が識別できる。図１０に示される距離よりも大きい距離も、同様に、たとえば、レーザビームおよび／または媒介装置内の対応する光学系により、識別できる。しかし、図１０の測定は、提案される測定原理が実現可能であることを明確に示している。
距離測定装置１８０のこの測定原理は、非常に多様に使用でき、たとえば、検出器１１０の可視範囲内で、１つまたは複数の対象物、少なくとも１つの対象物の複数の点または１つまたは複数の対象物の輪郭が連続的にまたは同時に検出される走査法において、たとえば、少なくとも１つの対象物１１２の、複数の対象物の少なくとも１つの空間座標を決定するために、または、全体の環境を空間的に検出するために使用できる。これに関して、示される実施形態または本発明の他の実施形態における距離測定装置１８０を非常に多様に用い、実現することができ、たとえば、一般的に、周囲の一次元、二次元または三次元の検出のために用いることができる。
図１１は、提案される型の距離測定装置１８０が、たとえば周囲の検出のために、たとえば自動車技術においてどのように使用可能できるかを示す。たとえば、検出器１１０またはその一部が、第１の自動車１９０の前部１８８に配置される。検出器１１０の方向に電磁線を直接発する、たとえば赤外線発振器の形態の照明源１４２が、たとえば、第２の自動車１９４の後部１９２に配置されており、これが対象物１１２としての役割を果たす。したがって、照明源１４２は、検出器１１０の一構成部分として、または、別個の構成部品として見なすことができる。しかし、代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの照明源１４２またはその一部は、第１の自動車１９０内に配置されて、第２の自動車１９４の方向に一次線を発し、一次線がたとえば反射されおよび／または散乱されおよび／またはルミネセンスを励起し、その結果、電磁線１３４が第１の自動車１９０および検出器１１０に伝播して戻るようにしてもよい。種々の実施形態が可能である。
概して、照明は、検出器１１０のセンサ領域１１６上の照明の形状が自動車１９０、１９４の間の距離ｄと共に変化するように構成されている。これは、たとえば、検出器１１０の照明源１４２および／または任意選択的な媒介装置１３０の相応の実施形態によっても実現可能である。最終的に、検出器１１０のセンサ信号も変化し、センサ信号から距離ｄおよび／またはいくつかの他のジオメトリ情報も推定可能である。この推定は、たとえば１つまたは複数の較正関数により、有利には、また評価装置１２２により、行われる。評価装置１２２は独立に実現可能であり、しかし、たとえば、完全にまたは部分的に自動車内にすでに存在する装置、たとえばエンジンコントローラに一体化されていて良い。
たとえば、自動車１９０、１９４はそれぞれこのような距離測定装置１８０を備えている。先行する自動車および／または後続する自動車に関するジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、位置情報の少なくとも１つの要素がたとえばドライバーの注意にもたらされ、および／または、警告信号を生成するために、および／または、自動車の駆動挙動において自動的に介入するために用いられても良い。
図１１に示される構造は、本発明の文脈において多様に修正可能である。すなわち、たとえば、少なくとも１つの照明源１４２は検出器１１０に直接一体化され、その結果、たとえば、上述のように、検出器１１０がたとえば別の自動車、有利には先行する自動車の方向に一次線を発する。この放射線は、その後、たとえば、反射されおよび／または散乱されおよび／またはそこで励起のために用いられ、電磁線１３４として再び検出器１１０に向かう。したがって、たとえば、自動車は、この反射過程に寄与する１つまたは複数の反射器を有する。さらに、一般的に、たとえば検出器１１０の視野方向および一次線１４４の放射方向を可変とすることにより、少なくとも１つの検出器が自動車の周囲の監視を行うようにできる。種々の実施形態が考えられる。
たとえば従来の三角法、伝播時間法、画像評価法または同様の距離識別方法と比べて、本発明にかかる検出器１８０および本発明にかかる距離測定装置１８０は、有利にはデジタルデータ分析の必要の無い、より単純な構造、より高速な反応およびよりコスト効率的な実施形態の利点を提供する。
イメージング装置
図１２Ａ〜１４は、本発明にかかる検出器１１０が少なくとも１つのサンプル１９８をイメージングするためのイメージング装置１９６においても有利に使用可能であることを示す。この場合、サンプル１９８は対象物１１２としての役割を果たす。イメージング装置１９６の測定原理は、基本的に、上述の距離測定装置１８０の原理と類似し、同様であり、ひいては同じであり、一方、少なくとも１つの対象物１１２またはサンプル１９８の複数の点および／または部分が検出可能である（距離測定装置１８０の文脈においても基本的に可能である）。
図１２Ａは共焦点ビーム経路を有する従来の共焦点顕微鏡の形態の従来技術に対応するイメージング装置を示す。共焦点顕微鏡は、照明源１４２、たとえばレーザを有し、その焦点は図１２Ａにおいて参照番号２０２で象徴的に示されている。照明源１４２から発せられる一次線１４４は、ビームスプリッタ２０４、たとえば部分透過性ミラーおよび／またはスプリッタキューブにより、サンプル１９８に向けられ、たとえばレンズ１３２および／または対物レンズにより集束される。サンプル１９８から発せられる電磁線１３４は、ビームスプリッタ２０４によって、焦点２０２に関して共焦点のダイヤフラム２０６、および、ダイヤフラムの背後のセンサ２０８に向けられる。共焦点構造によれば、焦点２０２の画像の部分からの光のみが、ダイヤフラム２０６を介してレンズ１３２によってサンプル１９８へと通され、センサ２０８、たとえば従来の半導体センサにより検出可能である。他の領域からの光は、ダイヤフラム２０６によって少なくとも部分的に除去される。
一方、図１２Ｂは、本発明にかかるイメージング装置１９６の例示的実施形態を示す。その構造は、たとえば、図１２Ａにおける構造に実質的に対応しているが、センサ範囲１１６の照明の形状に対する本発明の感度特性を有する光学センサ１１４によりセンサ２０８が置換可能であるため、ダイヤフラム２０６を省くことができる。
センサ信号とジオメトリ情報の少なくとも１つの要素との間の少なくとも１つの既知の関係から（センサ信号から照明の形状を決定する任意選択的な少なくとも１つの中間ステップと、照明の形状からジオメトリ情報を決定する少なくとも１つの任意選択的な中間ステップとにより）、電磁線１３４がサンプル１９８のどの程度の深度から始まっているのかを推定することが可能である。これはたとえば評価装置１２２によって行われる。
このようにして、たとえば、電磁線１３４の始点の位置に関する位置情報要素が生成され、サンプル１９８が走査され、たとえば、サンプルの表面に関する情報要素がたとえば各場合において得られる。代替的にまたは付加的に、サンプル１９８のより深い領域から情報の要素を得ることも可能である。任意選択的な媒介装置１３０は、たとえば、少なくとも１つの走査装置、たとえば１つまたは複数の可動ミラーを有し、たとえば、ライン走査またはエリア走査がサンプル１９８について行われる。かかる走査装置は、たとえば、共焦点顕微鏡の分野から既知である。
さらに、図１２Ｂに示されるまたは装置の他の実施形態における任意選択的な媒介装置１３０、および、本発明にかかる検出器１１０は、１つまたは複数の波長選択要素、たとえば、波長選択フィルタおよび／または波長選択性偏向要素たとえば１つまたは複数のダイクロイックミラーをさらに有しても良い。
図１２Ａにおける従来のイメージング装置と比較した、図１２Ｂに示されるイメージング装置１９６の利点は、概して、ダイヤフラム２０６を用いる必要が無いことによる、より高いｚ方向の解像度、すなわち、サンプル１９８に垂直な方向におけるより高い解像度、光学軸およびダイヤフラム２０６の横方向オフセットに対するより高い不感受性、および、および、最適なｚ方向解像度におけるより高い強度である。さらに、概してたとえば検出器１１０により、電磁線１３４の総パワーに関する情報だけでなく、ジオメトリ情報の少なくとも１つの要素たとえば位置情報の少なくとも１つの要素を生成できることから、本発明にかかるイメージング装置１９６の構造は、従来のイメージング装置１９６と比べて大きく簡略化可能である。
図１３および１４は、非常に概略的に示された、図１２Ｂに示されるイメージング装置の構造の修正例を示す。すなわち、図１３は検出器１１０が光学センサ１１４のスタック２１０を含む構造を示す。たとえば、光学センサ１１４はこれらが完全にまたは部分的に透明であるように構成されている。これらの異なるセンサ１１４は、たとえば、各場合に特定層２１２からの焦点またはサンプル１９８の深度で配列され、または、該層２１２から発せられる電磁線１３４に対応する信号を受信するよう構成されており、これらのセンサ１１４によって、サンプル１９８に垂直なｚ方向の深度解像が、任意選択的な媒介装置１３０をｚ方向に可動に構成する必要無く、自動的に行われる。しかし、サンプル１９８に対して平行（図１３中でｘ、ｙで示す）な走査装置を、たとえば、ライン走査またはエリア走査を実行するためにさらに設けても良い。
図１４は、図１３にかかる例示的実施形態の発展例を示す。この例示的実施形態は、本発明にしたがって、検出器１０内に全体に、有利に好ましくはイメージング装置１９６内に、１つまたは複数のセンサ１１４が設けられており、それは各場合に複数のセンサ領域１１６をたとえばマトリクス配列で有する。これは図１４に単に概略的に示されている。各センサ領域１１６に関して、たとえば，上述の評価方法が実行可能であり、たとえば、少なくとも１つの対象物１１２または対象物１１２の一部のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、位置情報の少なくとも１つの要素が生成され、たとえば、その部分領域から各センサ領域１１６に照明される電磁線１３４が始まる。空間解像度を確保にするために、任意選択的な媒介装置１３０はたとえば複数のレンズ１３２を有する。たとえば、媒介装置１３０は、図１４に示されるように、少なくとも１つのレンズアレイを有し、たとえば、個々標的を絞って、光学センサ１１４のセンサ領域１１６に対して各場合にサンプル２１２の層の横方向領域に割り当てる。このようにして、層２１２に平行なｘ、ｙ方向における横方向の空間解像度が、センサアレイの個々のセンサ領域１１６のセンサ信号の評価によって同時に得られ、深度情報は前後に配置された光学センサ１１４の評価によって得られる。この場合、サンプル１９８の三次元領域が同時にイメージング可能である。
ヒューマンマシンインタフェースおよび娯楽装置
図１５は、本発明にかかるヒューマンマシンインタフェース２１４の例示的実施形態を示し、これは同時にたとえば、娯楽装置２１６の例示的実施形態として実現され、または、かかる娯楽装置２１６の一構成部分である。
本発明にかかる少なくとも１つの検出器１１０は、たとえば上述の１つまたは複数の実施形態にしたがう、１つまたは複数の光学センサ１１４を有する。検出器１１０の別の要素（図１５中に図さず）、たとえば、任意選択的な媒介装置１３０の要素などが設けられても良い。さらに、１つまたは複数の照明源１４２が設けられても良い。概して、検出器１１０の可能な実施形態に関して、たとえば上述の記載が参照される。
ヒューマンマシンインタフェース２１４は、たとえば、機械２２０（図１５中にのみ示されている）のユーザ２１８と、機械２２０との間で情報の少なくとも１つの要素、たとえば、制御コマンドを交換することができるように構成されている。機械２２０は、基本的に、所定のやり方で制御および／または実行可能な少なくとも１つの機能を有する任意の所望の装置を有する。少なくとも１つの検出器１１０またはその一部の少なくとも１つの任意選択的な評価装置１２２は、図１５に示されるように、機器２２０に完全にまたは部分的に一体化されていてよいが、基本的に、機械２２０とは別個に構成されている。
ヒューマンマシンインタフェースは、検出器１１２により、たとえば、ユーザのジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、位置情報の少なくとも１つの要素を生成し、情報の少なくとも１つの要素、有利には少なくとも１つの制御コマンドをジオメトリ情報に割り当てるように構成されている。たとえば、このために、たとえば、検出器１１０により、ユーザ２１８の動きおよび／またはポーズの変化、たとえば、図１５に示されるような、手の動きおよび／または特定の手のポーズが識別される。たとえば、このような手の動きおよび／または特定種の手のポーズが識別されると、たとえば、ユーザのジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には複数の位置情報要素の評価により、たとえば対応するコマンドリストと比較して、ユーザ２１８が特定の入力を行いたい、たとえば、機械２２０に制御コマンドを与えたいということが認識される。実際のユーザ２１８に関する直接的なジオメトリ情報の代わりにまたはこれに加えて、たとえば、ユーザ２１８の装具および／またはユーザ２１８により動かされる物体に関するジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成しても良い。
機械２２０は、さらに、本発明に従って実現されている必要の無い、たとえば、図１５に示されるような１つまたは複数の別のヒューマンマシンインタフェース、少なくとも１つのディスプレイ２２２および／または少なくとも１つのキーボード２２４を有してもよい。機械２２０は、基本的に、任意の所望の型の機械または機械の組み合わせであってよい。
娯楽装置２１６の文脈において、機械２２０はたとえば、有利にはディスプレイ２２０上の少なくとも１つのグラフィックディスプレイおよび任意選択的な対応する音声出力でもって、少なくとも１つの娯楽機能、たとえば少なくとも１つのゲームを行うように構成されている。ユーザ２１８は、たとえばヒューマンマシンインタフェースを介して情報の少なくとも１つの要素を入力し、ここで、娯楽装置は当該情報に従って娯楽機能を変更するように構成されている。たとえば、仮想物体、たとえばゲーム中の仮想の人間の特定の動きおよび／またはゲーム中の仮想の自動車の動きが、検出器１１０によって認識されるユーザ２１８の相応の動きによって制御される。少なくとも１つの検出器１１０による、ユーザ２１８による少なくとも１つの娯楽機能の他の種の制御も可能である。
セキュリティ装置
図１６は、本発明にかかるセキュリティ装置２２６の例示的実施形態を示す。たとえば、セキュリティ装置２２６は、たとえば、少なくとも１つの光学データ保存装置２３０を有するメモリ装置２２８と一体化されている。たとえば、セキュリティ装置２２６は、また、たとえば上述のような少なくとも１つの検出器１１０を備える。検出器１１０は、少なくとも１つの光学センサ１１４、および、任意選択的な少なくとも１つの媒介装置１３０、たとえば印刷レンズおよび／または印刷レンズアレイの形態の、たとえば少なくとも１つのレンズ１３２を有する。しかし、上述のように、セキュリティ装置２２６の検出器１１０は、媒介装置１３０を有さずに実現されても良い。さらに、検出器１１０は、光学センサ１１４の信号を評価するための少なくとも１つの評価装置１２２を有する。
セキュリティ装置２２６は、少なくとも１つのセキュリティ用途を実行するよう構成されている。有利には、それはたとえば光学データ保存装置２３０のデータへのアクセスを識別および／または防ぐように構成されている。概して、１または複数の読み取りビーム２３２が光学データ保存装置２３０のデータを読み出すために用いられる。読み取りビーム２３２は、たとえば、光学データ保存装置２３０の個々の情報モジュールを読み取るための読み取り集束ビームを含み、その横方向解像度は、典型的には、数百ｎｍから数十または数百μｍの範囲である。セキュリティ装置２２６は、光学データ保存装置２３０に非常に近く配置され、および／または、光学データ保存装置２３０に完全にまたは部分的に一体化され、１または複数の読み取りビーム２３２はセキュリティ装置２２６上に照明される。
光学センサ１１４およびそのセンサ領域１１６への、比較的弱いセンサ信号を生じる拡散光の照射と異なり、集束光、たとえば読み取り集束ビーム２３２、有利には集束レーザビームの照射は、一般に、高く強められたセンサ信号をもたらし、評価装置１２２により識別される。上述のセンサ信号の形状依存性のために、読み取りビーム２３２が、センサ領域１１６上に照射される周囲光の総パワーを超えない、非常に弱い総パワーを有するときでさえも、この効果は通常生じる。
したがって、評価装置１２２および／またはメモリ装置２２８またはセキュリティ装置２２６を含む他の何らかの装置の他の構成部品は、読み取りビーム２３２が識別される場合、相応の手段を有する。有利には、評価装置１２２は、少なくとも１つのインタフェース２３４を介して、たとえば読み取り集束ビーム２３２による読み取りの試みがなされたことを示す少なくとも１つの警告信号を出力する。この識別および警告信号にしたがって、たとえば、光学データ保存装置２３０が一度読み取られたことを示すメモリビットが変更される。代替的にまたは付加的に、たとえば、ユーザおよび／または管理者に相応の警告信号の出力および／または光学データ保存装置２３０の破壊のための他の手段を設け、一度だけ読み取り可能な光学データ保存装置２３０を構成することができる。
記載のセキュリティ装置２２６は種々の種類の装置と一体化できる。すなわち、たとえば、本発明にしたがって光ＲＯＭの形態の光学データ保存装置２３０を設けることができる。したがって、たとえば、ホログラフデータ保存装置の形態および／またはバーコードの形態の光学データ保存装置２３０も実現可能である。このようにして、たとえば、光学データ保存装置２３０が一度読み取られた後に光学データ保存装置２３０の破壊により、光学データ保存装置２３０および／またはメモリ装置２２８（たとえばエントリカードおよび／またはチケット）を確実に一度のみ使用可能なものとできる。セキュリティ装置の種々の他の実施形態も考えられる。
合成実施例
本発明の文脈における色素太陽電池１５４において、有利にはｐ型半導体１６６として、使用可能な種々の化合物の合成について、以下、実施例によって示す。式（Ｉ）の化合物の可能な合成は、たとえば、以下に示される。
（Ａ）式（Ｉ）の化合物の調製のための一般合成スキーム
（ａ）合成ルートＩ：
（ａ１）合成ステップＩ−Ｒ１：
Figure 2019049573
合成ステップＩ−Ｒ１での合成は、以下の参考文献に基づいた：
a) Liu, Yunqi; Ma, Hong; Jen, Alex K-Y.; CHCOFS; Chem. Commun,; 24; 1998; 2747-2748
b) Goodson, Felix E.; Hauck, Sheila; Hartwig, John F.; J. Am. Chem. Soc; 121 ; 33; 1999; 7527 - 7539
c) Shen, Jiun Yi; Lee, Chung Ying; Huang, Tai-Hsiang; Lin, Jiann T.; Tao, Yu-Tai; Chien, Chin-Hsiung; Tsai, Chiitang; J. Mater. Chem.; 15; 25; 2005; 2455 - 2463
d) Huang, Ping-Hsin; Shen, Jiun-Yi; Pu, Shin-Chien; Wen, Yuh-Sheng; Lin, Jiann Chou, Pi-Tai; Yeh, Ming-Chang P.; J. Mater. Chem.; 16; 9; 2006; 850 - 857
e) Hirata, Narukuni; Kroeze, Jessica E.; Park, Taiho; Jones, David; Haque, Saif A.; Holmes, Andrew B.; Durrant, James R.; Chem. Commun.; 5; 2006; 535 - 537
（ａ２）合成ステップＩ−Ｒ２：
Figure 2019049573
合成ステップＩ−Ｒ２での合成は、以下の参考文献に基づいた：
a) Huang, Qingian; Evmenenko, Guennadi; Dutta, Pulak; Marks, Tobin J.; J. Am. Chem. Soc; 125; 48; 2003; 14704 - 14705
b) Bacher, Erwin; Bayerl, Michael; Rudati, Paula; Reckefuss, Nina; Mueller, C. David; Meerholz, Klaus; Nuyken, Oskar; Macromolecu!es; EN; 38; 5; 2005; 1640 - 1647
c) Li, Zhong Hui; Wong, Man Shing; Tao, Ye; D'lorio, Marie; J. Org. Chem.; EN; 69; 3; 2004; 921 - 927
（ａ３）合成ステップＩ−Ｒ３：
Figure 2019049573
合成ステップＩ−Ｒ３での合成は、以下の参考文献に基づいた：
J. Grazulevicius; J. of Photochem. and Photobio., A: Chemistry 2004 162(2-3), 249-252
式Ｉの化合物は、合成ルートＩにて上述した一連の合成ステップを介して変調可能である。ステップ（Ｉ−Ｒ１）から（Ｉ−Ｒ３）において、反応物は、たとえば、触媒として銅を用いたウルマン反応、または、パラジウム触媒によって結合可能である。
（ｂ）合成ルートＩＩ：
（ｂ１）合成ステップＩＩ−Ｒ１：
Figure 2019049573
ステップＩＩ−Ｒ１での合成は、Ｉ−Ｒ２にて参照した文献に基づいた。
（ｂ２）合成ステップＩＩ−Ｒ２：
Figure 2019049573
ステップＩＩ−Ｒ２での合成は、以下の参考文献に基づいた。
a) Bacher, Erwin; Bayerl, Michael; Rudati, Paula; Reckefuss, Nina; Muller, C. David; Meerholz, Klaus; Nuyken, Oskar; Macromolecuies; 38; 5; 2005; 1640 - 1647
b) Goodson, Felix E.; Hauck, Sheila; Hartwig, John F.; J. Am. Chem, Soc; 121 ; 33; 1999; 7527 - 7539; Hauck, Sheila I.; Lakshmi, K. V.; Hartwig, John F.; Org. Lett.; 1 ; 13; 1999; 2057 - 2060
（ｂ３）合成ステップＩＩ−Ｒ３：
Figure 2019049573
式Ｉの化合物は、合成ルートＩＩにて上述した合成ステップのシーケンスにより調製可能である。ステップ（ＩＩ−Ｒ１）から（ＩＩ−Ｒ３）において、反応物は、たとえば、触媒として銅を用いたウルマン反応、または、パラジウム触媒により結合可能である。
（ｃ）出発アミンの変調：
合成ルートＩおよびＩＩの合成ステップＩ−Ｒ２およびＩＩ−Ｒ１におけるジアリールアミンが市販されていない場合、これらはたとえば、以下の反応に従って、銅を触媒として用いたウルマン反応、または、パラジウム触媒によって調製可能である。
Figure 2019049573
合成は、以下のレビュー論文に基づいた。
パラジウム触媒Ｃ−Ｎカップリング反応：
a) Yang, Buchwald; J. Organomet. Chem. 1999, 576 (1-2), 125-146
b) Wolfe, Marcoux, Buchwald; Acc. Chem. Res. 1998, 31 , 805-818
c) Hartwig; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1998, 37, 2046-2067
銅触媒Ｃ−Ｎカップリング反応：
a) Goodbrand, Hu; Org. Chem. 1999, 64, 670-674
b) Lindley; Tetrahedron 1984, 40, 1433-1456
（Ｂ）合成実施例１：化合物ＩＤ３６７の合成（合成ルートＩ）
（Ｂ１）：一般合成スキームＩ−Ｒ１による合成ステップ：
Figure 2019049573
４，４’−ジブロモビフェニル（９３．６ｇ；３００ｍｍｏｌ）、４−メトキシアニリン（１３３ｇ；１．０８ｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｐｐｆ）Ｃｌ２（Ｐｄ（１，１’−ビス（ジフェニルフォスフィノ）フェロセン）Ｃｌ２；２１．９３ｇ；３０ｍｍｏｌ）およびｔ−ＢｕＯＮａ（ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド；１０９．０６ｇ；１．１３６ｍｏｌ）のトルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）中（１５００ｍｌ）の混合物を窒素雰囲気下、１１０℃で２４時間攪拌した。冷却後、混合物をジエチルエーテルで希釈し、Ｃｅｌｉｔｅ（登録商標）パッド（Ｃａｒｌ Ｒｏｔｈより入手）で濾過した。濾過床を、１５００ｍｌの酢酸エチル、メタノールおよび塩化メチレンでそれぞれ洗浄した。淡褐色固体として生成物が得られた（３６ｇ；収率３０％）。
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ）：δ７．８１（ｓ，２Ｈ）、７．３４−７．３２（ｍ，４Ｈ）、６．９９−６．９７（ｍ，４Ｈ）、６．９０−６．８８（ｍ，４Ｈ）、６．８１−６．７９（ｍ，４Ｈ）、３．６４（ｓ，６Ｈ）
（Ｂ２）：一般合成スキームＩ−Ｒ２による合成ステップ：
Figure 2019049573
ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルフォスフィノ）フェロセン；０．１９ｇ；０．３４ｍｍｏｌ）およびＰｄ２（ｄｂａ）３（トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）；０．１５ｇ；０．１７ｍｍｏｌ）のトルエン（２２０ｍｌ）溶液に、１０分間窒素を流した。次いで、ｔ−ＢｕＯＮａ（２．８ｇ；２９ｍｍｏｌ）を添加し、反応混合物をさらに１５分間攪拌した。４，４’−ジブロモビフェニル（２５ｇ；８０ｍｍｏｌ）および４，４’−ジメトキシジフェニルアミン（５．５２ｇ；２０ｍｍｏｌ）を連続添加した。反応混合物を１００℃、窒素雰囲気下で７時間加熱した。
室温まで冷却した後、反応混合物を氷水で急冷し、沈殿した固体を濾取し、酢酸エチルに溶解させた。有機層を水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製した。（溶離液：５％酢酸エチル／ヘキサン）。淡黄色固体が得られた（７．５８ｇ、収率：８２％）。
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．６０−７．４９（ｍ，６Ｈ）、７．０７−７．０４（ｍ，４Ｈ）、６．９４−６．９１（ｍ，４Ｈ）、６．８３−６．８０（ｄ，２Ｈ）、３．７５（ｓ，６Ｈ）
（Ｂ３）：一般合成スキームＩ−Ｒ３による合成ステップ：
Figure 2019049573
Ｎ４，Ｎ４’−ビス（４−メトキシフェニル）ビフェニル−４，４’−ジアミン（合成ステップＩ−Ｒ１からの生成物；０．４ｇ；１．０ｍｍｏｌ）および合成ステップＩ−Ｒ２からの生成物（１．０ｇ；２．２ｍｍｏｌ）を、窒素雰囲気下で、ｔ−ＢｕＯＮａ（０．３２ｇ；３．３ｍｍｏｌ）のｏ−キシレン（ｏ−ｘｙｌｅｎｅ）（２５ｍｌ）溶液に添加した。次いで、酢酸パラジウム（０．０３ｇ；０．１４ｍｍｏｌ）および１０重量％のＰ（ｔ−Ｂｕ）３（トリス−ｔ−ブチルフォスフィン）のヘキサン溶液（０．３ｍｌ；０．１ｍｍｏｌ）を反応混合物に添加し、１２５℃で７時間攪拌した。その後、反応混合物をトルエン１５０ｍｌで希釈し、Ｃｅｌｉｔｅ（登録商標）で濾過し、有機相をＮａ２ＳＯ４で乾燥させた。溶媒を除去し、粗生成物をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）／メタノールの混合物で、３回再析出させた。固体をカラムクロマトグラフィーで精製し（溶離液：２０％酢酸エチル／ヘキサン）、その後、ＴＨＦ／メタノールで析出させ、活性炭で精製した。溶媒を除去して、淡黄色固体として生成物を得た（１．０ｇ、収率：８６％）。
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．５２−７．４０（ｍ，８Ｈ）、６．８８−７．１０（ｍ，３２Ｈ）、６．７９−６．８１（ｄ，４Ｈ）、３．７５（ｓ，６Ｈ）、３．７３（ｓ，１２Ｈ）
（Ｃ）合成実施例２：化合物ＩＤ４４７の合成（合成ルートＩＩ）
（Ｃ１）一般合成スキームＩＩ−Ｒ２による合成ステップ：
Figure 2019049573
ｐ−アニシジン（５．７ｇ、４６．１ｍｍｏｌ）、ｔ−ＢｕＯＮａ（５．５ｇ、５７．７ｍｏｌ）およびＰ（ｔ−Ｂｕ）３（０．６２ｍｌ、０．３１ｍｍｏｌ）を合成ステップＩ−Ｒ２からの生成物（１７．７ｇ、３８．４ｍｍｏｌ）のトルエン（１５０ｍｌ）溶液に添加した。反応混合物に窒素を２０分間通した後、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．３５ｇ、０．３８ｍｍｏｌ）を添加した。得られた反応混合物を窒素雰囲気下、室温で１６時間攪拌させた。その後、酢酸エチルで希釈し、Ｃｅｌｉｔｅ（登録商標）で濾過した。濾過物を各１５０ｍｌの水および飽和食塩水溶液で２回洗浄した。有機相をＮａ２ＳＯ４で乾燥させ、溶媒を除去すると、黒色固体が得られた。この固体をカラムクロマトグラフィーで精製した（溶離液：０−２５％酢酸エチル／ヘキサン）。これにより、橙色固体を得た（１４ｇ、収率：７５％）。
１Ｈ ＮＭＲ （３００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ）：７．９１（ｓ，１Ｈ）、７．４３−７．４０（ｄ，４Ｈ）、７．０８−６．８１（ｍ，１６Ｈ）、３．７４（ｓ，６Ｈ）、３．７２（ｓ，３Ｈ）
（Ｃ１）一般合成スキームＩＩ−Ｒ３による合成ステップ：
Figure 2019049573
ｔ−ＢｕＯＮａ（６８６ｍｇ；７．１４ｍｍｏｌ）を減圧下、１００℃で加熱し、次いで、反応フラスコを窒素ガスでパージし、その後室温まで冷却させた。次いで、２，７−ジブロモ−９，９−ジメチルフルオレン（４２０ｍｇ；１．１９ｍｍｏｌ）、トルエン（４０ｍｌ）およびＰｄ［Ｐ（ｔＢｕ）３］２（２０ｍｇ；０．０７１４ｍｍｏｌ）を添加し、反応混合物を室温で１５分間攪拌した。続いて、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−ｐ−トリメトキシトリフェニルベンジジン（１．５ｇ；１．２７ｍｍｏｌ）を反応混合物に添加し、１２０℃で５時間攪拌した。混合物をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）／ＭｇＳＯ４混合物で濾過し、トルエンで洗浄した。粗生成物をカラムクロマトグラフィーで２回精製し（溶離液：３０％酢酸エチル／ヘキサン）、ＴＨＦ／メタノールで２回再析出させて、淡黄色固体を得た（２００ｍｇ、収率：１３％）。
１Ｈ ＮＭＲ：（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．６０−７．３７（ｍ，８Ｈ）、７．０２−６．９９（ｍ，１６Ｈ）、６．９２−６．８７（ｍ，２０Ｈ）、６．８０−６．７７（ｄ，２Ｈ）、３．７３（ｓ，６Ｈ）、３．７１（ｓ，１２Ｈ）、１．２５（ｓ，６Ｈ）
（Ｄ）合成実施例３：化合物ＩＤ４５３の合成（合成ルートＩ）
（Ｄ１）出発アミンの変調：
ステップ１：
Figure 2019049573
ＮａＯＨ（７８ｇ；４ｅｑ）を２−ブロモ−９Ｈ−フルオレン（１２０ｇ；１ｅｑ）とＢｎＥｔ３ＮＣｌ（ベンジルトリエチルアンモニウム塩酸塩；５．９ｇ；０．０６ｅｑ）の混合物に５８０ｍｌＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）中で添加した。混合物を氷水で冷却し、ヨウ化メチル（ＭｅＩ）（１６０ｇ；２．３ｅｑ）をゆっくり滴下して添加した。反応混合物を一晩攪拌させ、次いで、水を入れ、その後酢酸エチルで３回抽出した。混合した有機相を飽和食塩水溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥させ、溶媒を除去した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した（溶離液：石油エーテル）．メタノールで洗浄後、生成物（２−ブロモ−９，９’−ジメチル−９Ｈ−フルオレン）を白色固体として得た（１０２ｇ）。
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：δ１．４６（ｓ，６Ｈ）、７．３２（ｍ，２Ｈ）、７．４３（ｍ，２Ｈ）、７．５５（ｍ，２Ｈ）、７．６８（ｍ，１Ｈ）
ステップ２：
Figure 2019049573
ｐ−アニシジン（１．２３ｇ；１０．０ｍｍｏｌ）および２−ブロモ−９，９’−ジメチル−９Ｈ−フルオレン（３．０ｇ；１１．０ｍｍｏｌ）を窒素雰囲気下で、ｔ−ＢｕＯＮａ（１．４４ｇ；１５．０ｍｍｏｌ）の１５ｍｌトルエン（１５ｍｌ）溶液中に添加した。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（９２ｍｇ；０．１ｍｍｏｌ）およびＰ（ｔ−Ｂｕ）３の１０重量％ヘキサン溶液（０．２４ｍｌ；０．０８ｍｍｏｌ）を添加し、反応混合物を室温で５時間攪拌した。次いで、混合物を氷水で急冷し、析出固体を濾取し、酢酸エチルに溶解させた。有機相を水で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥させた。粗生成物をカラムクロマトグラフィーで精製して（溶離液：１０％酢酸エチル／ヘキサン）、淡黄色固体を得た（１．５ｇ、収率：４８％）。
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，Ｃ６Ｄ６）：７．５９−７．５５（ｄ，１Ｈ）、７．５３−７．５０（ｄ，１Ｈ）、７．２７−７．２２（ｔ，２Ｈ）、７．１９（ｓ，１Ｈ）、６．９９−６．９５（ｄ，２Ｈ）、６．８４−６．７７（ｍ，４Ｈ）、４．９９（ｓ，１Ｈ）、３．３５（ｓ，３Ｈ）、１．３７（ｓ，６Ｈ）
（Ｄ２）本発明における使用のための化合物ＩＤ４５３の調製
（Ｄ２．１）：一般合成スキームＩ−Ｒ２による合成ステップ：
Figure 2019049573
ａ）からの生成物（４．７０ｇ；１０．０ｍｍｏｌ）および４，４’−ジブロモビフェニル（７．８ｇ；２５ｍｍｏｌ）を、ｔ−ＢｕＯＮａ（１．１５ｇ；１２ｍｍｏｌ）の５０ｍｌトルエン溶液に、窒素下で添加した。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．６４ｇ；０．７ｍｍｏｌ）およびＤＰＰＦ（０．７８ｇ；１．４ｍｍｏｌ）を添加し、反応混合物を１００℃で７時間攪拌させた。反応混合物を氷水で急冷した後、析出固体を濾取し、酢酸エチルに溶解させた。有機相を水で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥させた。粗生成物をカラムクロマトグラフィーで精製して（溶離液：１％酢酸エチル／ヘキサン）、淡黄色固体を得た（４．５ｇ、収率：８２％）。
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．７０−７．７２（ｄ，２Ｈ）、７．５４−７．５８（ｍ，６Ｈ）、７．４７−７．４８（ｄ，１Ｈ）、７．２１−７．３２（ｍ，３Ｈ）、７．０９−７．１２（ｍ，２Ｈ）、６．９４−６．９９（ｍ，４Ｈ）、３．７６（ｓ，３Ｈ）、１．３６（ｓ，６Ｈ）
（Ｄ２．２）一般合成スキームＩ−Ｒ３による合成ステップ：
Figure 2019049573
Ｎ４，Ｎ４’−ビス（４−メトキシフェニル）ビフェニル−４，４’−ジアミン（０．６０ｇ；１．５ｍｍｏｌ）および先の合成ステップＩ−Ｒ２からの生成物（１．８９ｇ；３．５ｍｍｏｌ）を窒素下で、ｔ−ＢｕＯＮａ（０．４８ｇ；５．０ｍｍｏｌ）の３０ｍｌのｏ−キシレン溶液に添加した。酢酸パラジウム（０．０４ｇ；０．１８ｍｍｏｌ）およびＰ（ｔ−Ｂｕ）３の１０重量％ヘキサン溶液（０．６２ｍｌ；０．２１ｍｍｏｌ）を添加し、反応混合物を１２５℃で６時間攪拌した。その後、混合物を１００ｍｌトルエン溶液で希釈し、Ｃｅｌｉｔｅ（登録商標）で濾過した。有機相をＮａ２ＳＯ４で乾燥させ、得られた溶液をカラムクロマトグラフィーで精製した（溶離液：１０％酢酸エチル／ヘキサン）。その後、ＴＨＦ／メタノール溶液から再析出させて、淡黄色固体を得た（１．６ｇ、収率８０％）。
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．６７−７．７０（ｄ，４Ｈ）、７．４６−７．５３（ｍ，１４Ｈ）、７．２１−７．３１（ｍ，４Ｈ）、７．１７−７．１８（ｄ，２Ｈ）、７．０６−７．１１（ｍ，８Ｈ）、６．９１−７．０１（ｍ，２２Ｈ）、３．７５（ｓ，１２Ｈ）、１．３５（ｓ，１２Ｈ）
（Ｅ）本発明における使用のための別の化合物：
以下に挙げた化合物は上述の合成と同様にして得られた。
（Ｅ１）合成実施例４：化合物ＩＤ３２０
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ８）：δ７．４３−７．４６（ｄ，４Ｈ）、７．１８−７．２３（ｔ，４Ｈ）、７．００−７．０８（ｍ，１６Ｈ）、６．８１−６．９６（ｍ，１８Ｈ）、３．７４（ｓ，１２Ｈ）
（Ｅ２）合成実施例５：化合物ＩＤ３２１
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ８）：δ７．３７−７．５０（ｔ，８Ｈ）、７．３７−７．４０（ｄ，４Ｈ）、７．２１−７．２６（ｄ，４Ｈ）、６．９６−７．１２（ｍ，２２Ｈ）、６．９０−６．９３（ｄ，４Ｈ）、６．８１−６．８４（ｄ，８Ｈ）、３．７４（ｓ，１２Ｈ）
（Ｅ３）合成実施例６：化合物ＩＤ３６６
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：δ７．６０−７．７０（ｔ，４Ｈ）、７．４０−７．５５（ｄ，２Ｈ）、７．１７−７．２９（ｍ，８Ｈ）、７．０７−７．０９（ｔ，４Ｈ）、７．０６（ｓ，２Ｈ）、６．８６−７．００（ｍ，２４Ｈ）、３．７３（ｓ，６Ｈ）、１．３１（ｓ，１２Ｈ）
（Ｅ４）合成実施例７：化合物ＩＤ３６８
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：δ７．４８−７．５５（ｍ，８Ｈ）、７．４２−７．４６（ｄ，４Ｈ）、７．３３−７．２８（ｄ，４Ｈ）、６．９８−７．０６（ｍ，２０Ｈ）、６．８８−６．９４（ｍ，８Ｈ）、６．７８−６．８４（ｄ，４Ｈ）、３．７３（ｓ，１２Ｈ）、１．２７（ｓ，１８Ｈ）
（Ｅ５）合成実施例８：化合物ＩＤ３６９
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ８）：δ７．６０−７．７０（ｔ，４Ｈ）、７．５７−７．５４（ｄ，４Ｈ）、７．４８−７．５１（ｄ，４Ｈ）、７．３９−７．４４（ｔ，６Ｈ）、７．３２−７．３３（ｄ，２Ｈ）、７．１４−７．２７（ｍ，１２Ｈ）、７．００−７．１０（ｍ，１０Ｈ）、６．９０−６．９６（ｍ，４Ｈ）、６．８０−６．８７（ｍ，８Ｈ）、３．７５（ｓ，１２Ｈ）、１．４２（ｓ，１２Ｈ）
（Ｅ６）合成実施例９：化合物ＩＤ４４６
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ｄｍｓｏ−ｄ６）：δ７．３９−７．４４（ｍ，８Ｈ）、７．００−７．０７（ｍ，１３Ｈ）、６．８９−６．９４（ｍ，１９Ｈ）、６．７９−６．８１（ｄ，４Ｈ）、３．７３（ｓ，１８Ｈ）
（Ｅ７）合成実施例１０：化合物ＩＤ４５０
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：δ７．５５−７．５７（ｄ，２Ｈ）、７．３９−７．４５（ｍ，８Ｈ）、６．９９−７．０４（ｍ，１５Ｈ）、６．８５−６．９３（ｍ，１９Ｈ）、６．７８−６．８０（ｄ，４Ｈ）、３．７２（ｓ，１８Ｈ）、１．６８−１．７１（ｍ，６Ｈ）、１．０７（ｍ，６Ｈ）、０．９８−０．９９（ｍ，８Ｈ）、０．５８（ｍ，６Ｈ）
（Ｅ８）合成実施例１１：化合物ＩＤ４５２
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：δ７．３８−７．４４（ｍ，８Ｈ）、７．１６−７．１９（ｄ，４Ｈ）、６．９９−７．０３（ｍ，１２Ｈ）、６．８５−６．９２（ｍ，２０Ｈ）、６．７７−６．７９（ｄ，４Ｈ）、３．７４（ｓ，１８Ｈ）、２．００−２．２５（ｍ，４Ｈ）、１．２５−１．５０（ｍ，６Ｈ）
（Ｅ９）合成実施例１２：化合物ＩＤ４８０
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：δ７．４０−７．４２（ｄ，４Ｈ）、７．０２−７．０５（ｄ，４Ｈ）、６．９６−６．９９（ｍ，２８Ｈ）、６．７４−６．７７（ｄ，４Ｈ）、３．７３（ｓ，６Ｈ）、３．７１（ｓ，１２Ｈ）
（Ｅ１０）合成実施例１３：化合物ＩＤ５１８
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．４６−７．５１（ｍ，８Ｈ）、７．１０−７．１２（ｄ，２Ｈ）、７．０５−７．０８（ｄ，４Ｈ）、６．９７−７．００（ｄ，８Ｈ）、６．８６−６．９５（ｍ，２０Ｈ）、６．６９−６．７２（ｍ，２Ｈ）、３．７４（ｓ，６Ｈ）、３．７２（ｓ，１２Ｈ）、１．２４（ｔ，１２Ｈ）
（Ｅ１１）合成実施例１４：化合物ＩＤ５１９
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．４４−７．５３（ｍ，１２Ｈ）、６．８４−７．１１（ｍ，３２Ｈ）、６．７４−６．７７（ｄ，２Ｈ）、３．７６（ｓ，６Ｈ）、３．７４（ｓ，６Ｈ）、２．１７（ｓ，６Ｈ）、２．１３（ｓ，６Ｈ）
（Ｅ１２）合成実施例１５：化合物ＩＤ５２１
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ６）：７．３６−７．４２（ｍ，１２Ｈ）、６．９９−７．０７（ｍ，２０Ｈ）、６．９０−６．９２（ｄ，４Ｈ）、６．８１−６．８４（ｍ，８Ｈ）、６．６６−６．６９（ｄ，４Ｈ）、３．７４（ｓ，１２Ｈ）、３．３６−３．３８（ｑ，８Ｈ）、１．４１−１．１７（ｔ，１２Ｈ）
（Ｅ１３）合成実施例１６：化合物ＩＤ５２２
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．６５（ｓ，２Ｈ）、７．５２−７．５６（ｔ，２Ｈ）、７．４４−７．４７（ｔ，１Ｈ）、７．３７−７．３９（ｄ，２Ｈ）、７．２０−７．２２（ｍ，１０Ｈ）、７．０５−７．０８（ｄｄ，２Ｈ）、６．８６−６．９４（ｍ，８Ｈ）、６．７９−６．８０−６．８６（ｍ，１２Ｈ）、６．６８−６．７３（ｄｄ，８Ｈ）、６．６０−６．６２（ｄ，４Ｈ）、３．６８（ｓ，１２Ｈ）、３．６２（ｓ，６Ｈ）
（Ｅ１４）合成実施例１７：化合物ＩＤ５２３
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ８）：７．５４−７．５６（ｄ，２Ｈ）、７．３５−７．４０（ｄｄ，８Ｈ）、７．１８（ｓ，２Ｈ）、７．００−７．０８（ｍ，１８Ｈ）、６．９０−６．９２（ｄ，４Ｈ）、６．８１−６．８６（ｍ，１２Ｈ）、３．７５（ｓ，６Ｈ）、３．７４（ｓ，１２Ｈ）、３．６９（ｓ，２Ｈ）
（Ｅ１５）合成実施例１８：化合物ＩＤ５６５
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ８）：７．９７−８．００（ｄ，２Ｈ），７．８６−７．８９（ｄ，２Ｈ），７．７３−７．７６（ｄ，２Ｈ），７．２８−７．４７（ｍ，２０Ｈ），７．０３−７．０８（ｍ，１６Ｈ），６．７８−６．９０（ｍ，１２Ｈ），３．９３−３．９９（ｑ，４Ｈ），３．７７（ｓ，６Ｈ），１．３２−１．３６（ｓ，６Ｈ）
（Ｅ１６）合成実施例１９：化合物ＩＤ５６８
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．４１−７．５１（ｍ，１２Ｈ）、６．７８−７．０６（ｍ，３６Ｈ）、３．８２−３．８４（ｄ，４Ｈ）、３．７９（ｓ，１２Ｈ）、１．６０−１．８０（ｍ，２Ｈ）、０．６０−１．６０（ｍ，２８Ｈ）
（Ｅ１７）合成実施例２０：化合物ＩＤ５６９
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．４０−７．７０（ｍ，１０Ｈ）、６．８０−７．２０（ｍ，３６Ｈ）、３．９２−３．９３（ｄ，４Ｈ）、２．８１（ｓ，１２Ｈ）、０．６０−１．９０（ｍ，５６Ｈ）
（Ｅ１８）合成実施例２１：化合物ＩＤ５７２
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ８）：７．３９−７．４７（ｍ，１２Ｈ）、７．０３−７．１１（ｍ，２０Ｈ）、６．３９−６．９９（ｍ，８Ｈ）、６．８３−６．９０（ｍ，８Ｈ）、３．７８（ｓ，６Ｈ）、３．７６（ｓ，６Ｈ）、２．２７（ｓ，６Ｈ）
（Ｅ１９）合成実施例２２：化合物ＩＤ５７３
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ８）：７．４３−７．５１（ｍ，２０Ｈ）、７．０５−７．１２（ｍ，２４Ｈ）、６．８７−６．９５（ｍ，１２Ｈ）、３．７９（ｓ，６Ｈ）、３．７８（ｓ，１２Ｈ）
（Ｅ２０）合成実施例２３：化合物ＩＤ５７５
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）：７．３５−７．５５（ｍ，８Ｈ）、７．１５−７．４５（ｍ，４Ｈ）、６．８５−７．１０（ｍ，２６Ｈ）、６．７５−６．８５（ｄ，４Ｈ）、６．５０−６．６０（ｄ，２Ｈ）、３．７６（ｓ，６Ｈ）、３．７４（ｓ，１２Ｈ）
（Ｅ２１）合成実施例２４：化合物ＩＤ６２９
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ８）：７．５０−７．５６（ｄｄ，８Ｈ）、７．３８−７．４１（ｄｄ，４Ｈ）、７．１２−７．１６（ｄ，８Ｈ）、７．０２−７．０４（ｄｄ，８Ｈ）、６．９１−６．９３（ｄ，４Ｈ）、６．８２−６．８４（ｄｄ，８Ｈ）、６．６５−６．６８（ｄ，４Ｈ）、３．８７（ｓ，６Ｈ）、３．７４（ｓ，１２Ｈ）
（Ｅ２２）合成実施例２５：化合物ＩＤ６３１
Figure 2019049573
１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＴＨＦ−ｄ６）：７．５２（ｄ，２Ｈ）、７．４３−７．４７（ｄｄ，２Ｈ）、７．３４−７．３８（ｍ，８Ｈ）、７．１２−７．１４（ｄ，２Ｈ）、６．９９−７．０３（ｍ，１２Ｈ）、６．８１−６．９２（ｍ，２０Ｈ）、３．７４（ｓ，１８Ｈ）、２．１０（ｓ，６Ｈ）
（Ｆ）式ＩＶの化合物の合成
Figure 2019049573
（ａ）ｐ−アニシジンと２−ブロモ−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレンのカップリング
Figure 2019049573
０．２４ｍｌ（０．０８ｍｍｏｌ）のＰ（ｔ−Ｂｕ）３（ｄ＝０．６８ｇ／ｍｌ）および０．１ｇのＰｄ２（ｄｂａ）２［＝（トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）］（０．１ｍｍｏｌ）を１０ｍｌ〜１５ｍｌのトルエン（無水、９９．８％）に添加し、混合物を室温で１０分間攪拌した。１．４４ｇ（１５ｍｍｏｌ）のナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（９７．０％）を添加し、混合物を室温でさらに１５分間攪拌した。次いで、２．７３ｇ（１１ｍｍｏｌ）の２−ブロモ−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレンを添加し、反応混合物をさらに１５分間攪拌した。最後に、１．２３ｇ（１０ｍｍｏｌ）のｐ−アニシジンを添加し、混合物を９０℃で４時間攪拌した。
反応混合物を水と混合し、生成物をヘキサンから析出させた。水相をさらに酢酸エチルで抽出した。有機相および濾取した析出固体を混ぜ、ＳｉＯ２相にてカラムクロマトグラフィーで精製した（１０：１ ヘキサン：酢酸エチル）。１．５ｇ（収率：４７．６％）の黄色固体を得た。
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，Ｃ６Ｄ６）：６．７−７．６（ｍ，１１Ｈ）、５．００（ｓ，１Ｈ）、３．３５（ｓ，３Ｈ）、１．３７（ｓ，６Ｈ）
（ｂ）（ａ）からの生成物とトリス（４−ブロモフェニル）アミンとのカップリング
Figure 2019049573
０．２ｍｌ（０．０７ｍｍｏｌ）のＰ（ｔ−Ｂｕ）３（Ｄ＝０．６８ｇ／ｍｌ）および０．０２ｇ（０．１ｍｍｏｌ）の酢酸パラジウムを２５ｍｌのトルエン（無水）に添加し、混合物を室温で１０分間攪拌させた。０．４ｇ（１．２ｍｍｏｌ）のナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（９７．０％）を添加し、混合物を室温でさらに１５分間攪拌させた。最後に、０．６３ｇ（１．３ｍｍｏｌ）のトリス（４−ブロモフェニル）アミンを添加し、反応混合物をさらに１５分間攪拌させた。最後に、ステップ（ａ）からの生成物１．３ｇ（１．４ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を９０℃で５時間攪拌させた。
反応混合物を氷水と混合し、酢酸エチルで抽出した。生成物をヘキサン／酢酸エチルの混合液から析出させ、ＳｉＯ２相でのカラムクロマトグラフィーで精製した（９：１→５：１のヘキサン：酢酸エチル勾配）。
０．７ｇ（収率：４５％）の黄色生成物を得た。
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，Ｃ６Ｄ６）：６．６−７．６（ｍ，４５Ｈ）、３．２８（ｓ，９Ｈ）、１．２６（ｓ，１８Ｈ）
（Ｇ）化合物１Ｄ５０４の合成：
Figure 2019049573
（４−ブロモフェニル）ビス（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）から調製を開始して（Chemical Communications, 2004, 68-69を参照）、まず、４，４，５，５，４’，４’，５’，５’−オクタメチル−［２，２’］ビ［［１，３，２］ジオキサボロラニル］と反応させた（ステップａ）。次いで、９Ｂｒ−ＤＩＰＰ−ＰＤＣｌとカップリングさせた（ステップｂ）。次いで、加水分解して無水物を得て（ステップｃ）、その後グリシンと反応させて最終化合物を得た（ステップｄ）。
ステップａ：
３０ｇ（５４ｍｍｏｌ）の（４−ブロモフェニル）ビス（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）、４１ｇ（１６２ｍｍｏｌ）の４，４，５，５，４’，４’，５’，５’−オクタメチル−［２，２’］ビ［［１，３，２］ジオキサボロラニル］、１ｇ（１．４ｍｍｏｌ）のＰｄ（ｄｐｆ）２Ｃｌ２、１５．９ｇ（１６２ｍｍｏｌ）の酢酸カリウムおよび３００ｍｌのジオキサンを８０℃に加熱して３６時間攪拌させた。
冷却後、溶媒を除去し、残渣を減圧乾燥棚で５０℃で乾燥させた。
精製は、１：１ ｎ−ヘキサン：ジクロロメタンの溶離液を用いたシリカゲルを通した濾過で行った。反応物の除去後、溶離液をジクロロメタンに切り替えた。生成物を赤みがかった粘性残渣として単離した。これをメタノールで室温で０．５時間攪拌して抽出した。明るい色の析出物を濾取した。減圧乾燥棚で４５℃で乾燥させて、２４ｇの明色固体を得た（収率７４％に相当）。
分析データ
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＤ２Ｃｌ２、２５℃）：δ＝７．６６−７．６１（ｍ，６Ｈ）；７．４１−７．４（ｍ，２Ｈ）；７．３３−７．２５（ｍ，６Ｈ）；７．１３−７．１２（ｍ，２Ｈ）；７．０９−７．０７（ｍ，２Ｈ）；１．４０（ｓ，１２Ｈ）；１．３２（ｓ，１２Ｈ）
ステップｂ：
１７．８ｇ（３２ｍｍｏｌ）の９Ｂｒ−ＤＩＰＰ−ＰＤＣｌおよび１９ｍｌ（９５ｍｍｏｌ）の５ｍｏｌ ＮａＯＨを５００ｍｌジオキサンに入れた。この混合物を３０分間アルゴンで脱気した。次いで、５７０ｍｇ（１．１ｍｍｏｌ）のＰｄ［Ｐ（ｔＢｕ）３］２および２３ｇ（３８ｍｍｏｌ）のステージを添加し、混合物をアルゴン下、８５℃で１７時間攪拌した。
精製を４：１ ジクロロメタン：トルエンの溶離液を用いたカラムクロマトグラフィーで行った。
２２．４ｇの紫色固体を得た（収率７４％に相当）。
分析データ
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＨ２Ｃｌ２，２５℃）：δ＝８．５９−８．５６（ｍ，２Ｈ）；８．４６−８．３８（ｍ，４Ｈ）；８．２１−８．１９（ｄ，１Ｈ）；７．６９−７．６０（ｍ，６Ｈ）；７．５２−７．２５（ｍ，１７Ｈ）；２．７９−２．７７（ｍ，２Ｈ）；１．４４（ｓ，１２Ｈ）；１．１７−１．１５（ｄ，１２Ｈ）
ステップｃ：
ステップｂからの２２．４ｇ（２３ｍｍｏｌ）および７３ｇ（１．３ｍｏｌ）のＫＯＨを２００ｍｌの２−メチル−２−ブタノールに入れ、混合物を環流下で１７時間攪拌した。
冷却後、反応混合物に１ｌの氷水＋５０ｍｌの濃酢酸を添加した。橙褐色固体を濾取し、水で洗浄した。
固体をジクロロメタンに溶解させ、脱塩水で抽出した。１０ｍｌの濃酢酸を有機相に添加し、室温で攪拌した。溶媒を溶液から除去した。残渣をメタノールで室温で３０分間抽出し、吸引濾過し、減圧乾燥棚で５５℃で乾燥させた。
これにより、１７．５ｇの紫色固体を得た（収率９４％に相当）。
生成物を精製せずに次のステップに用いた。
ステップｄ：
ステージｃからの１７．５ｇ（２２ｍｍｏｌ）、１６．４ｇ（２２０ｍｍｏｌ）のグリシンおよび４ｇ（２２ｍｍｏｌ）の酢酸亜鉛を３５０ｍｌのＮ−メチルピロリドンに入れ、混合物を１３０℃で１２時間攪拌した。
冷却後、反応混合物に１ｌの脱塩水を添加した。析出物を濾取し、水で洗浄し、減圧乾燥棚内で７０℃で乾燥させた。
精製は、３：１ ジクロロメタン：エタノール＋２％トリエチルアミンの溶離液を用いたカラムクロマトグラフィーで行った。単離生成物を６０℃で攪拌しつつ５０％酢酸で抽出した。固体を吸引濾過して濾取し、水で洗浄し、減圧乾燥棚で８０℃で乾燥させた。
７．９ｇの紫色固体を得た（収率４２％に相当）。
分析データ：
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＴＨＦ，２５℃）：δ＝８．３７−８．３４（ｍ，２Ｈ）；８．２５−８．１８（ｍ，４Ｈ）；８．１２−８．１０（ｄ，１Ｈ）；７．７４−７．７０（ｍ，４Ｈ）；７．５９−７．５３（ｍ，４Ｈ）；７．４５−７．４３（ｍ，４Ｈ）；７．３９−７．３７（ｍ，２Ｈ）；７．３２−７．２２（ｍ，６Ｈ）；４．８２（ｓ，２Ｈ）；１．４６（ｓ，１２Ｈ）
（Ｈ）化合物ＩＤ６６２の合成：
Figure 2019049573
ＩＤ６６２は相応の市販のヒドロキサム酸［２−（４−ブトキシフェニル）−Ｎ−ヒドロキシアセトアミド］を水酸化ナトリウムと反応させて調製した。
１１０ 検出器、 １１２ 対象物、 １１４ 光学センサ、 １１６ センサ領域、 １１８ センサ範囲、 １２０ 測定装置、 １２２ 評価装置、 １２４ データ処理装置、 １２６ データ保存装置、 １２８ インタフェース、 １３０ 媒介装置、 １３２ レンズ、 １３４ 電磁線、 １３６ 光スポット、 １３８ 変調装置、 １４０ ビームインタラプタ、 １４２ 照明源、 １４４ 一次線、 １４６ 反射面、 １４８ 半導体検出器、 １５０ 有機半導体検出器、 １５２ 有機太陽電池、 １５４ 色素太陽電池、 １５６ 基板、 １５８ 第１の電極、 １６０ ブロック層、バッファ層、 １６２ ｎ型半導体金属酸化物、 １６４ 色素、 １６６ ｐ型半導体、 １６８ 第２の電極、 １７０ 層構造体、 １７２ 封止体、 １７４ フェルミ準位、 １７６ ＨＯＭＯ、 １７８ ＬＵＭＯ、 １８０ 距離測定装置、 １８２ 光スポット、 １８４ 光スポット、 １８６ ケーシング、 １８８ 前部、 １９０ 第１の自動車、 １９２ 後部、 １９４ 第２の自動車、 １９６ イメージング装置、 １９８ サンプル、 ２００ 共焦点顕微鏡、 ２０２ 焦点、 ２０４ ビームスプリッタ、 ２０６ ダイヤフラム、 ２０８ センサ、 ２１０ スタック、 ２１２ 層、 ２１４ ヒューマンマシンインタフェース、 ２１６ 娯楽装置、 ２１８ ユーザ、 ２２０ 機械、 ２２２ ディスプレイ、 ２２４ キーボード、 ２２６ セキュリティ装置、 ２２８ メモリ装置、 ２３０ 光学データ保存装置、 ２３２ 読み取りビーム、 ２３４ インタフェース
以下、親出願（特願２０１３−５５４０２８号）の出願当初の特許請求の範囲である。
[請求項１]
少なくとも１つの光学センサ（１１４）を備えた、少なくとも１つの対象物（１１２）を光学的に検出するための検出器（１１０）であって、
前記光学センサ（１１４）は、少なくとも１つのセンサ領域（１１６）、有利には、少なくとも１つのセンサ範囲（１１８）を含む少なくとも１つのセンサ領域（１１６）を有しており、
前記光学センサ（１１４）は、前記センサ領域（１１６）上の照明に依存するように少なくとも１つのセンサ信号を生成するよう構成されており、
前記センサ信号は、前記照明の総パワーが同一である場合に、照明の形状、有利には、前記センサ範囲（１１８）上の照明のビーム断面に依存しており、
前記検出器（１１０）は、さらに少なくとも１つの評価装置（１２２）を備えており、
前記評価装置（１２２）は、前記センサ信号からジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、前記照明および／または前記対象物（１１２）に関するジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されている、
ことを特徴とする検出器（１１０）。
[請求項２]
前記検出器（１１０）は、さらに、前記照明を変調するための少なくとも１つの変調装置（１３８）を備えている、請求項１記載の検出器（１１０）。
[請求項３]
前記検出器（１１０）は、異なる変調の場合の少なくとも２つのセンサ信号、有利には、それぞれ異なる変調周波数における少なくとも２つのセンサ信号を検出するよう構成されており、
前記評価装置（１２２）は、前記少なくとも２つのセンサ信号からの前記ジオメトリ情報を生成するよう構成されている、
請求項２記載の検出器（１１０）。
[請求項４]
前記光学センサ（１１４）は、前記照明の総パワーが同一である場合に、前記センサ信号が前記照明の変調の変調周波数に依存するようにさらに構成されている、請求項１から３のいずれか１項記載の検出器（１１０）。
[請求項５]
前記センサ領域（１１６）は、ただ１つの連続したセンサ領域（１１６）であり、
前記センサ信号は、前記センサ領域（１１６）全体に関して等しいセンサ信号である、
請求項１から４のいずれか１項記載の検出器（１１０）。
[請求項６]
前記センサ信号は、光電流および光電圧からなる群から選択される、請求項１から５のいずれか１項記載の検出器（１１０）。
[請求項７]
前記光学センサ（１１４）は、少なくとも１つの半導体検出器（１４８）、有利には少なくとも１種の有機材料を含んで構成される有機半導体検出器（１５０）、好ましくは有機太陽電池（１５２）、特に有利には色素太陽電池（１５４）、有利には固体色素太陽電池を備えている、請求項１から６のいずれか１項記載の検出器（１１０）。
[請求項８]
前記光学センサ（１１４）は、少なくとも１つの第１の電極（１５８）と、少なくとも１種のｎ型半導体金属酸化物（１６２）と、少なくとも１種の色素（１６４）と、少なくとも１種のｐ型半導体有機材料（１６６）、好ましくは固体ｐ型半導体有機材料と、少なくとも１つの第２の電極（１６８）と、を含んで構成されている、請求項７記載の検出器（１１０）。
[請求項９]
前記ジオメトリ情報は、前記対象物（１１２）の位置情報の少なくとも１つの要素を含む、請求項１から８のいずれか１項記載の検出器（１１０）。
[請求項１０]
前記評価装置（１２２）は、前記対象物（１１２）の前記検出器（１１０）に対する相対位置と、前記照明の形状との間の少なくとも１つの予め定められた関係から、好ましくは前記照明の既知のパワーを考慮して、かつ、前記照明が変調される変調周波数を任意選択的に考慮して、前記ジオメトリ情報を決定するよう構成されている、請求項９記載の検出器（１１０）。
[請求項１１]
少なくとも１つの媒介装置（１３０）をさらに備えており、
前記媒介装置（１３０）は、前記対象物（１１２）から発せられる電磁線（１３４）を前記光学センサ（１１４）に供給し、これにより前記センサ領域（１１６）を照明するよう構成されている、請求項１から１０のいずれか１項記載の検出器（１１０）。
[請求項１２]
少なくとも１つの照明源（１４２）をさらに備えている、請求項１から１１のいずれか１項記載の検出器（１１０）。
[請求項１３]
前記照明源（１４２）は、少なくとも部分的に前記対象物（１１２）に接続されているおよび／または少なくとも部分的に前記対象物（１１２）と同一である照明源（１４２）、および、前記対象物（１１２）を一次線（１４４）により少なくとも部分的に照明するよう構成されている照明源（１４２）、から選択される、請求項１２記載の照明装置（１１０）。
[請求項１４]
請求項１から１３のいずれか１項記載の検出器（１１０）を少なくとも１つ有する、有利には自動車における使用のための距離測定装置（１８０）であって、
前記検出器（１１０）は、少なくとも１つの対象物（１１２）のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を決定するよう構成されており、
前記ジオメトリ情報は、前記対象物（１１２）の位置情報の少なくとも１つの要素、有利には、少なくとも１つの対象物（１１２）と自動車との間の距離、好ましくは、他の自動車、障害物、自転車および歩行者からなる群から選択される少なくとも１つの対象物（１１２）と前記自動車との間の距離を含む、
ことを特徴とする距離測定装置（１８０）。
[請求項１５]
少なくとも１つのサンプル（１９８）をイメージングするためのイメージング装置（１９６）であって、
前記イメージング装置（１９６）は請求項１から１３のいずれか１項記載の検出器（１１０）の少なくとも１つを有しており、
前記イメージング装置（１９６）は、前記センサ領域（１１６）上に前記サンプル（１９８）の複数の部分領域をイメージングし、前記部分領域に割り当てられたセンサ信号を生成するよう構成されており、
前記イメージング装置（１９６）は、前記センサ信号から前記各部分領域のジオメトリ情報の要素を生成するよう構成されており、
前記ジオメトリ情報の要素は、位置情報の要素を含む、
ことを特徴とするイメージング装置（１９６）。
[請求項１６]
有利には制御コマンド入力用の、ユーザ（２１８）と機械（２２０）との間で情報の少なくとも１つの要素を交換するためのヒューマンマシンインタフェース（２１４）であって、
前記ヒューマンマシンインタフェース（２１４）は、請求項１から１３のいずれか１項記載の検出器（１１０）を少なくとも１つ有しており、
前記ヒューマンマシンインタフェース（２１４）は、前記検出器（１１０）によって前記ユーザ（２１８）のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するよう構成されており、
前記ヒューマンマシンインタフェース（２１４）は、情報の少なくとも１つの要素、有利には少なくとも１つの制御コマンドを、前記ジオメトリ情報に割り当てるよう構成されている、
ことを特徴とするヒューマンマシンインタフェース（２１４）。
[請求項１７]
少なくとも１つの娯楽機能、有利にはゲームを実行するための娯楽装置（２１６）であって、
前記娯楽装置（２１６）は請求項１６記載のヒューマンマシンインタフェース（２１４）を少なくとも１つ有しており、
前記娯楽装置（２１６）は、プレーヤ（２１８）が前記ヒューマンマシンインタフェース（２１４）により情報の少なくとも１つの要素を入力できるように構成されており、
前記娯楽装置（２１６）は、前記情報に従って娯楽機能を変更するよう構成されている、
ことを特徴とする娯楽装置（２１６）。
[請求項１８]
少なくとも１つのセキュリティ用途を実行するための、有利には、光学データ保存装置のデータへのアクセスを識別および／または防止するためのセキュリティ装置（２２６）であって、
前記セキュリティ装置（２２６）は、請求項１から１３のいずれか１項記載の検出器（１１０）を少なくとも１つ有しており、
前記セキュリティ装置（２２６）は、前記検出器（１１０）により、集束電磁線（１３４）、有利にはレーザビームの前記セキュリティ装置（２２６）上への入射を識別し、かつ、好ましくは、少なくとも１つの警告信号を生成するよう構成されている、
ことを特徴とするセキュリティ装置（２２６）。
[請求項１９]
有利には請求項１から１３のいずれか１項記載の検出器（１１０）を用いて、少なくとも１つの対象物（１１２）を光学的に検出する方法であって、
少なくとも１つの光学センサ（１１４）が用いられ、
前記光学センサ（１１４）は少なくとも１つのセンサ領域（１１６）を有しており、
前記対象物から発せられる電磁線（１３４）が前記光学センサ（１１４）に供給され、これにより、前記センサ領域（１１６）が照明され、
前記光学センサ（１１４）は前記センサ領域（１１６）の照明に依存するように少なくとも１つのセンサ信号を生成し、
前記センサ信号は、前記照明の総パワーが同一である場合に、前記照明の形状に依存している、
ことを特徴とする方法。
[請求項２０]
前記対象物（１１２）のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、有利には、前記対象物（１１２）の位置情報の少なくとも１つの要素が、前記センサ信号から生成される、請求項１９記載の方法。
[請求項２１]
距離測定；有利には交通技術；イメージング、有利には顕微鏡検査；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインタフェース用途からなる群から選択される使用のための、請求項１から１３のいずれか１項記載の検出器（１１０）の使用。
[請求項２２]
有機太陽電池（１５２）、有利には色素太陽電池（１５４）、好ましくは固体色素太陽電池、の光学センサ（１１４）としての使用であって、
少なくとも１つのセンサ信号が当該使用において生成され、
前記センサ信号は、前記照明の総パワーが同一である場合に、前記有機太陽電池上の前記照明の形状に依存しており、
前記少なくとも１つの対象物（１１２）のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素が当該使用において前記センサ信号から生成される、
ことを特徴とする使用。

Claims (14)

  1. 少なくとも１つの対象物（１１２）を光学的に検出するための少なくとも１つの検出器（１１０）を備えた距離測定装置（１８０）であって、
    前記検出器（１１０）は、前記少なくとも１つの対象物（１１２）のジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を決定するように構成され、
    前記検出器（１１０）は、センサ領域（１１６）を有する光学センサ（１１４）を備え、
    前記センサ領域（１１６）は、センサ範囲（１１８）を備え、
    前記光学センサ（１１４）は、少なくとも１つの光信号を少なくとも１つの電気信号に変換するように構成されている要素であり、
    前記光学センサ（１１４）は、半導体検出器（１４８）を備え、
    前記光学センサ（１１４）は、前記センサ領域（１１６）の照明に依存するように少なくとも１つのセンサ信号を生成するように構成され、
    前記センサ信号は、前記照明の総パワーが同じ場合、前記センサ範囲（１１８）上の前記照明のビーム断面に依存し、
    前記センサ領域（１１６）は、ただ１つの連続センサ領域（１１６）であり、
    前記センサ信号は、前記センサ領域（１１６）全体に関して等しいセンサ信号であり、
    前記検出器（１１０）は、少なくとも１つの評価装置（１２２）をさらに備え、
    前記評価装置（１２２）は、前記センサ信号からジオメトリ情報の少なくとも１つの要素、特に、前記照明および／または前記対象物（１１２）についてのジオメトリ情報の少なくとも１つの要素を生成するように構成され、
    前記ジオメトリ情報は、前記対象物（１１２）の位置情報の少なくとも１つの要素を備え、
    前記評価装置（１２２）は、前記照明の形状と、前記対象物（１１２）の前記検出器（１１０）に対する相対位置と、の間の少なくとも１つの所定の関係から、前記ジオメトリ情報を決定するように構成されている、
    距離測定装置（１８０）。
  2. 前記検出器（１１０）は、前記照明を変調するための少なくとも１つの変調装置（１３８）をさらに備えている、
    請求項１に記載の距離測定装置（１８０）。
  3. 前記検出器（１１０）は、異なる変調の場合の少なくとも２つのセンサ信号、特に、それぞれ異なる変調周波数における少なくとも２つのセンサ信号を検出するように構成され、
    前記評価装置（１２２）は、前記少なくとも２つのセンサ信号から前記ジオメトリ情報を生成するように構成されている、
    請求項２に記載の距離測定装置（１８０）。
  4. 前記光学センサ（１１４）は、前記照明の総パワーが同一である場合に、前記センサ信号が、前記照明の変調の変調周波数に依存するようにさらに構成されている、
    請求項１から３のいずれかに記載の距離測定装置（１８０）。
  5. 前記センサ信号は、光電流および光電圧からなる群から選択される、
    請求項１から４のいずれかに記載の距離測定装置（１８０）。
  6. 前記光学センサ（１１４）は、少なくとも１つの有機半導体検出器（１５０）を備え、少なくとも１つの有機材料、好ましくは有機太陽電池（１５２）、および特に好ましくは色素太陽電池（１５４）、特に好ましくは固体色素太陽電池を備える、
    請求項１から５のいずれかに記載の距離測定装置（１８０）。
  7. 前記光学センサ（１１４）は、少なくとも１つの第１の電極（１５８）と、少なくとも１つのｎ型半導体金属酸化物（１６２）と、少なくとも１つの色素（１６４）と、少なくとも１つのｐ型半導体有機材料（１６６）と、好ましくは固体ｐ型半導体有機材料と、少なくとも１つの第２の電極（１６８）と、を備える、
    請求項６に記載の距離測定装置（１８０）。
  8. 少なくとも１つの媒介装置（１３０）をさらに備え、
    前記媒介装置（１３０）は、前記対象物（１１２）から発せられる電磁線（１３４）を前記光学センサ（１１４）に供給し、これにより前記センサ領域（１１６）を照明するように構成されている、
    請求項１から７のいずれかに記載の距離測定装置（１８０）。
  9. 少なくとも１つの照明源（１４２）をさらに備える、
    請求項１から８のいずれかに記載の距離測定装置（１８０）。
  10. 前記照明源（１４２）は、前記対象物（１１２）に少なくとも部分的に接続されている照明源（１４２）、および／または、前記対象物（１１２）と少なくとも部分的に同一である照明源（１４２）、および、前記対象物（１１２）を一次線（１４４）により少なくとも部分的に照明するように構成されている照明源（１４２）、から選択される、
    請求項９に記載の距離測定装置（１８０）。
  11. 前記少なくとも１つの照明源（１４２）は、
    前記検出器（１１０）に一体化されている、
    前記対象物（１１２）に一体化されている、
    前記対象物（１１２）に接続されている、または
    前記対象物（１１２）に空間的に結合されている、
    のうちの少なくとも１つである、
    請求項１から１０のいずれかに記載の距離測定装置（１８０）。
  12. 前記少なくとも１つの照明源（１４２）は、変調された照明を生成するように構成されている、
    請求項１から１１のいずれかに記載の距離測定装置（１８０）。
  13. 前記照明源（１４２）は、前記対象物（１１２）または前記対象物（１１２）の一部が照射される一次線を生成するように構成され、
    前記電磁線は、前記対象物（１１２）から発せられ、前記光学センサ（１１４）および前記センサ領域（１１６）に移動する、
    請求項１から１２のいずれかに記載の距離測定装置（１８０）。
  14. 前記距離測定装置（１８０）は、特に、自動車における使用のためのものであり、
    前記ジオメトリ情報は、自動車と少なくとも１つの対象物（１１２）との間の距離を備え、
    特に、前記ジオメトリ情報は、前記自動車と、他の自動車、障害物、自転車および歩行者からなる群から選択される少なくとも１つの対象物（１１２）と、の間の距離を備える、
    請求項１から１３のいずれかに記載の距離測定装置（１８０）。
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