JP2020507919A - 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 - Google Patents

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Abstract

少なくとも１個の対象物（１１２）の光学的な検出のための検出器（１１０）が提案される。検出器（１１０）は、− 少なくとも１つの横方向光学センサ（１１４）であって、対象物（１１２）から検出器（１１０）へ進行する光ビーム（１３６）の横方向位置を決定するように適合されており、横方向位置は、検出器（１１０）の光学軸（１１６）に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、横方向光学センサ（１４０）は、少なくとも２つの伝導性層（１３２、１３２’）の間に埋め込まれている少なくとも１つの感光性層（１３０）を有しており、伝導性層（１３２）のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に透明な基板（１３５）の上に少なくとも部分的に透明なグラフェン層（１３４）を含み、したがって、光ビーム（１３６）が感光性層（１３０）へ進行することを可能にし、横方向光学センサ（１１４）は、感光性層（１３０）の中の光ビーム（１３６）の横方向位置を示す少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合されている、少なくとも１つの横方向光学センサ（１１４）と、− 少なくとも１つの評価デバイス（１４０）であって、少なくとも１つの横方向センサ信号を評価することによって、対象物（１１２）の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるように設計されている、少なくとも１つの評価デバイス（１４０）とを含む。それによって、特に、可視スペクトル範囲および／または赤外線スペクトル範囲の区分の中において、とりわけ、３８０ｎｍから３０００ｎｍの波長に関して、少なくとも１個の対象物（１１２）のラテラル位置を正確に決定するための、簡単でありながらも依然として効率的な検出器（１１０）が提供される。

Description

本発明は、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、とりわけ、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための検出器、具体的には、少なくとも１個の対象物のラテラル位置（ｌａｔｅｒａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を決定するための検出器に関する。そのうえ、本発明は、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、トラッキングシステム、スキャニングシステム、およびカメラに関する。さらに、本発明は、少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための方法に関し、また、検出器のさまざまな使用に関する。そのようなデバイス、方法、および使用は、例えば、日常生活、ゲーミング、交通技術、空間のマッピング、生産技術、セキュリティ技術、医療技術、または科学のさまざまなエリアの中で用いられ得る。しかし、さらなる用途も可能である。
多数の光学センサ、および感光性デバイスが、先行技術から公知である。感光性デバイスは、一般的に、電磁放射線、例えば、紫外光、可視光、または赤外光などを、電気信号または電気エネルギーに変換するために使用されるが、光学検出器は、一般的に、イメージ情報、例えば、放射する対象物または照射される対象物の位置などをピックアップするために使用され、および／または、少なくとも１個の光学パラメータ、例えば、輝度を検出するために使用されている。
光学センサに基づいて、少なくとも１個の対象物のラテラル位置を光学的に検出するためのさまざまな検出器が知られている。一般的に、ＣＭＯＳ技術またはＣＣＤ技術に基づくイメージセンサが、光スポットの位置を分析するために使用され得る。しかし、低減されたコストによってラテラル分解能を強化するために、位置感応型センサがますます使用されている。本明細書では、位置感応型ダイオードは、発生される光電流がラテラル分割を示し得ることを利用する。したがって、従来技術から知られているような方式で、「位置感応型検出器」または「ＰＳＤ」という用語は、通常、入射光ビームの焦点の位置を決定するためにシリコンベースのダイオードを用いることができる光学検出器を表している。結果的に、ＰＳＤの表面エリアの上の光スポットは、表面エリアの上の光スポットの位置に対応する電気信号を発生させることが可能であり、光スポットの位置は、とりわけ、少なくとも２つの電気信号の間の関係から決定され得る。しかし、この種類のＰＳＤにおいて用いられているようなシリコン材料の不透明な光学的な特性に基づいて、位置感応型シリコンダイオードを利用する横方向光学センサは、不透明な光学センサであり、それは、それらの適用可能性の範囲を厳しく限定し得る可能性のある観測である。
ＵＳ６，９９５，４４５およびＵＳ２００７／０１７６１６５Ａ１では、位置感応型有機検出器が開示されている。その場合に、抵抗性底部電極が使用されており、それは、少なくとも２つの電気的接触部を使用することによって電気的に接触されている。電気的接触部からの電流の電流比率を形成することによって、有機検出器の上の光スポットの位置が検出され得る。
ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１は、少なくとも１個の縦方向光学センサおよび少なくとも１個の横方向光学センサを使用することによって、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための方法および検出器を開示しており、その内容全体は、参照により本明細書に含まれる。具体的には、高い程度の精度で曖昧性なしに、縦方向位置および少なくとも１つのラテラル位置の両方を決定するために、センサスタックを使用することが開示されている。本明細書では、横方向光学センサは、少なくとも１つの第１の電極、少なくとも１つの第２の電極、および少なくとも１つの光起電材料を有する光検出器であり、光起電材料は、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれている。この目的のために、横方向光学センサは、１つまたは複数の固体色素増感有機太陽電池（ｓ−ＤＳＣ）などのような、１つまたは複数の色素増感有機太陽電池（ＤＳＣ、色素太陽電池とも称される）であるか、または、それを含む。しかし、これらの種類の材料を用いる公知の横方向光学センサは、一般的に、１０００ｎｍを下回る波長の光学的な検出のためだけに使用され得る。１０００ｎｍを上回る波長に関するそれらの非効率に起因して、アップコンバージョン材料が通常必要とされる。結果として、そのような横方向光学センサは、赤外線スペクトル範囲内での光学的な検出のために使用されるには十分に非効率的である可能性がある。本明細書では、グラフェンが、センサエリア内の光ビームの横方向位置を決定するために必要とされる情報を読み出すために使用されるスプリット電極のうちの１つとして、金属電極に対する代替例として用いられ得る。さらに、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための少なくとも１個のそのような検出器をそれぞれ含む、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、トラッキングシステム、およびカメラが開示されている。
ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１（その全内容は、参照により本明細書に含まれる）は、対象物から検出器へ進行する少なくとも１つの光ビームの横方向位置を決定するように適合された横方向光学センサを開示している。ここでは、横方向光学センサは、光伝導性材料、好ましくは、無機の光伝導性材料の層を含むことが可能であり、光伝導性材料の層は、均質な相、結晶性の相、ポリ結晶性の相、微結晶性の相、ナノ結晶性の相、および／またはアモルファス相から選択される組成を含むことが可能である。ここでは、光伝導性材料は、好ましくは、硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、水銀カドミウムテルル化物（ＨｇＣｄＴｅ；ＭＣＴ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ペロブスカイト構造材料ＡＢＣ３（ここで、Ａは、アルカリ金属または有機カチオンを示しており、Ｂ＝Ｐｂ、Ｓｎ、またはＣｕであり、Ｃは、ハロゲン化物を示している）、および銅亜鉛スズ硫化物（ＣＺＴＳ）を含む群から選択され得る。さらに、上述の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態、または、この種類の他の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態も実行可能であり得る。好ましくは、光伝導性材料の層が、好ましくは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素がドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）、または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含む、透明伝導性酸化物の２つの層の間に埋め込まれ得、２つの層のうちの１つは、とりわけ、所望の透明なスペクトル範囲に応じて、金属ナノワイヤーによって、例えば、Ａｇナノワイヤーなどによって交換され得る。さらに、ここでは、グラフェンが、センサエリア内の光ビームの横方向位置を決定するために必要とされる情報を読み出すために使用されるスプリット電極のうちの１つとして、金属電極に対する代替例として用いられ得る。
さらに、ＷＯ２０１７／１８２４３２Ａ１（そのすべての全内容が参照により本明細書に含まれている）は、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を開示しており、検出器は、少なくとも１つの横方向光学センサを含み、少なくとも１つの横方向光学センサは、対象物から検出器へ進行する光ビームの横方向位置を決定するように適合されており、横方向位置は、検出器の光学軸に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、横方向光学センサは、少なくとも２つの伝導性層の間に埋め込まれている少なくとも１つの光起電層を有しており、光起電層は、複数の量子ドットを含み、伝導性層のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に透明になっており、光ビームが光起電層へ進行することを可能にする。さらに、横方向光学センサは、伝導性層のうちの１つに位置している少なくとも１つのスプリット電極を有しており、スプリット電極は、光起電層の中の光ビームの横方向位置を示す少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるように適合された少なくとも２つの部分電極を有している。さらに、横方向光学センサは、少なくとも１つの評価デバイスを有しており、少なくとも１つの評価デバイスは、少なくとも１つの横方向センサ信号を評価することによって対象物の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるように設計されている。
Ｎ．−Ｅ．Ｗｅｂｅｒ，Ａ．Ｂｉｎｄｅｒ，Ｍ．Ｋｅｔｔｎｅｒ，Ｓ．Ｈｉｒｔｈ，Ｒ．Ｔ．Ｗｅｉｔｚ，およびＺ．Ｔｏｍｏｖｉｃ， Ｍｅｔａｌ−ｆｒｅｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｂｙ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ， Ｃａｒｂｏｎ １１２， ｐｐ． ２０１−２０７， ２０１７は、高品質グラフェンのスケーラブルな低コストの製作に言及している。任意の金属種または触媒の支援なしに、穏やかな酸化剤（ＣＯ２）および炭素供給源（ＣＨ４）を使用する低圧化学蒸着（ＬＰ−ＣＶＤ）によって、ＳｉＯ２／Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３および石英ガラスなどのようなさまざまな耐高温絶縁基板の上に、均一で大面積のグラフェン膜を直接的に統合するための方法が報告されている。結果として生じる膜は、大規模に均一で均質になっており、ナノ結晶性グラフェンドメインを含む。取得されるグラフェン膜は、７２０ｃｍ２／（Ｖｓ）までの高い電荷キャリア移動度を有する優れた電気的な輸送特性を示している。
さらに、ＵＳ２０１２／３２８９０６Ａ１は、グラフェン、透明電極、および、グラフェンを含むアクティブ層、ならびに、ディスプレイ、電子デバイス、オプトエレクトロニクスデバイス、太陽電池、および、透明なグラフェン電極およびアクティブ層を含む色素増感太陽電池を製造する方法を開示している。とりわけ、Ｄ４は、液晶ディスプレイ、電子ペーパーディスプレイ、有機オプトエレクトロニクスデバイス、バッテリー、および太陽電池に関して使用され得る透明電極として、グラフェンシートを開示している。
さらに、ＵＳ２０１３／３２０３０２Ａ１は、光学検出器を述べており、その光学検出器は、グラフェンおよび導電性ポリマーを含み、例えば、接合部におけるオーム接触の方を好むために、電子ドナー材料の堆積の前に挿入されるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの薄い層を含む。ここでは、グラフェンの表面の上へのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの適用は、挑戦的なものであった。その理由は、グラフェン表面が疎水性であり、一方、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは水溶液の中にあるからである。この問題は、グラフェン表面の上に酸化的化学蒸着を使用することによって、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの層を形成することによって解決されてきた。
上述の先行技術文献のうちのいくつかの概念などのような、公知の概念のこの議論は、いくつかの技術的課題が残っていることを明確に示している。具体的には、距離測定、２次元のセンシング、または、さらには３次元のセンシングのために、位置検出器の精度の向上の観点から、さらなる改善の余地が存在している。さらに、光学的なシステムの複雑性は、依然として、対処され得る問題であるままである。
ＵＳ６，９９５，４４５ ＵＳ２００７／０１７６１６５Ａ１ ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１ ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１ ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１ ＷＯ２０１７／１８２４３２Ａ１ ＵＳ２０１２／３２８９０６Ａ１ ＵＳ２０１３／３２０３０２Ａ１
Ｎ．−Ｅ．Ｗｅｂｅｒ，Ａ．Ｂｉｎｄｅｒ，Ｍ．Ｋｅｔｔｎｅｒ，Ｓ．Ｈｉｒｔｈ，Ｒ．Ｔ．Ｗｅｉｔｚ，およびＺ．Ｔｏｍｏｖｉｃ， Ｍｅｔａｌ−ｆｒｅｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｂｙ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ， Ｃａｒｂｏｎ １１２， ｐｐ． ２０１−２０７， ２０１７
したがって、本発明によって対処される課題は、このタイプの公知のデバイスおよび方法の不利益を少なくとも実質的に回避する、少なくとも１個の対象物を光学的に検出するためのデバイスおよび方法を特定するものである。とりわけ、可視スペクトル範囲および赤外線スペクトル範囲の両方において、とりわけ、３８０ｎｍから１５μｍの波長に関して、具体的には、３８０ｎｍから３μｍの波長に関して、光ビームに関する対象物のラテラル位置を決定するための、改善された簡単でコスト効率的であり少なくとも部分的に透明であり依然として信頼性の高い横方向検出器が、かなり望ましいことになる。
この課題は、独立特許請求項の特徴を備えた本発明によって解決される。本発明の有利な発展例は、個別にまたは組み合わせて実現化され得、それは、従属請求項に提示されており、ならびに／または、以下の明細書および詳細な実施形態に提示されている。
本明細書で使用されているように、「有する」、「含む」、および「含有する」という表現、ならびに、その文法上の変化形は、非排他的に使用されている。したがって、「ＡはＢを有する」という表現、および、「ＡはＢを含む」という表現、または「ＡはＢを含有する」という表現は、Ｂ以外に、Ａが、１個または複数のさらなるコンポーネントおよび／または構成要素を含有するという事実、ならびに、Ｂ以外に、他のコンポーネント、構成要素、またはエレメントがＡの中には存在していないというケースの両方を表し得る。
本発明の第１の態様では、とりわけ、少なくとも１個の対象物の位置、具体的には、少なくとも１個の対象物のラテラル位置を決定するための光学的な検出のための検出器が開示されている。
「対象物」は、一般的に、生物および非生物から選ばれる任意の対象物であることが可能である。したがって、例として、少なくとも１個の対象物は、１個もしくは複数の物品、および／または、１個もしくは複数の物品のパーツを含むことが可能である。追加的にまたは代替的に、対象物は、１個もしくは複数の生物、および／または、１個または複数の生物のパーツ、例えば、人間、例えば、ユーザ、および／または動物の１個もしくは複数の身体のパーツであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。
本明細書で使用されているように、「位置」は、一般的に、空間の中の対象物の場所および／または配向に関する任意の情報を表している。この目的のために、例として、１つまたは複数の座標系が使用され得、対象物の位置は、１つの、２つの、３つ以上の座標を使用することによって決定され得る。例として、１つまたは複数のデカルト座標系および／または他のタイプの座標系が使用され得る。１つの例では、座標系は、検出器が所定の位置および／または配向を有する、検出器の座標系であることが可能である。さらに詳細に下記に概説されるように、検出器は、光学軸を有することが可能であり、光学軸は、検出器のメインの視線の方向を構成することが可能である。光学軸は、ｚ軸などのような座標系の軸線を形成することが可能である。さらに、１つまたは複数のラテラル軸線が、好ましくは、ｚ軸に対して垂直に設けられ得る。
したがって、例として、検出器は、座標系を構成することが可能であり、その座標系において、光学軸は、ｚ軸を形成しており、また、その座標系において、追加的に、ｘ軸およびｙ軸も設けられ得、ｘ軸およびｙ軸は、ｚ軸に対して垂直になっており、また、互いに対して垂直になっている。例として、検出器、および／または、検出器の一部は、この座標系の中の特定の点に存在することが可能であり、例えば、この座標系の原点などに存在することが可能である。この座標系において、ｚ軸に対して平行または逆平行の方向は、縦方向とみなされ得、また、ｚ軸に沿った座標は、縦方向座標と考えられ得る。縦方向に対して垂直の任意の方向は、ラテラルもしくは横方向と考えられ得、また、ｘ座標および／またはｙ座標は、ラテラルもしくは横方向座標と考えられ得る。
代替的に、他のタイプの座標系も使用され得る。したがって、例として、極座標系も使用され得、極座標系において、光学軸は、ｚ軸を形成しており、また、極座標系において、ｚ軸からの距離および極角度は、追加的な座標として使用され得る。繰り返しになるが、ｚ軸に対して平行または逆平行の方向は、縦方向と考えられ得、また、ｚ軸に沿った座標は、縦方向座標と考えられ得る。ｚ軸に対して垂直の任意の方向は、ラテラルもしくは横方向と考えられ得、極座標および／または極角度は、ラテラルもしくは横方向座標と考えられ得る。
本明細書で使用されているように、光学的な検出のための検出器は、一般的に、少なくとも１個の対象物の位置に関する少なくとも１つの情報、とりわけ、少なくとも１個の対象物のラテラル位置または横方向位置に関する少なくとも１つの情報を提供するように適合されたデバイスである。検出器は、据置型デバイスまたはモバイルデバイスであることが可能である。さらに、検出器は、スタンドアロンデバイスであることが可能であり、または、コンピュータ、車両、もしくは任意の他のデバイスなどのような、別のデバイスの一部を形成することが可能である。さらに、検出器は、ハンドヘルド式デバイスであることが可能である。検出器の他の実施形態も実行可能である。
検出器は、任意の実行可能な方式で、少なくとも１個の対象物の位置に関する少なくとも１つの情報、とりわけ、少なくとも１個の対象物のラテラル位置または横方向位置の少なくとも１つの情報を提供するように適合され得る。したがって、情報は、例えば、電子的に、視覚的に、聴覚的に、または、それらの任意の組み合わせで提供され得る。情報は、検出器のデータストレージもしくは別々のデバイスの中にさらに記憶され得、および／または、少なくとも１つのインターフェース、例えば、ワイヤレスインターフェースおよび／またはワイヤーバウンドインターフェースなどを介して提供され得る。
本発明による少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための検出器は、
− 少なくとも１つの横方向光学センサであって、対象物から検出器へ進行する光ビームの横方向位置を決定するように適合されており、横方向位置は、検出器の光学軸に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、横方向光学センサは、少なくとも２つの伝導性層の間に埋め込まれた少なくとも１つの感光性層を有しており、伝導性層のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に透明な基板の上に堆積された少なくとも部分的に透明なグラフェン層を含み、光ビームが感光性層へ進行することを可能にしており、横方向光学センサは、感光性層の中の光ビームの横方向位置を示す少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合されている、少なくとも１つの横方向光学センサと、
− 少なくとも１つの評価デバイスであって、少なくとも１つの横方向センサ信号を評価することによって、対象物の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるように設計されている、少なくとも１つの評価デバイスと
を含む。
本明細書では、上記に列挙されているコンポーネントは、別々のコンポーネントであることが可能である。代替的に、上記に列挙されているようなコンポーネントのうちの２つ以上は、１つのコンポーネントへ一体化され得る。さらに、少なくとも１つの評価デバイスは、伝送デバイスおよび横方向光学センサから独立した別々の評価デバイスとして形成され得るが、好ましくは、横方向センサ信号を受け取るために横方向光学センサに接続され得る。代替的に、少なくとも１つの評価デバイスは、少なくとも１つの横方向光学センサの中へ完全にまたは部分的に一体化され得る。
本明細書で使用されているように、「横方向光学センサ」という用語は、一般的に、対象物から検出器へ進行する少なくとも１つの光ビームの横方向位置またはラテラル位置を決定するように適合されているデバイスを表している。位置という用語に関して、上記の定義が参照され得る。したがって、好ましくは、横方向位置は、検出器の光学軸に対して垂直の少なくとも１次元の少なくとも１つの座標であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。例として、横方向位置は、例えば、横方向光学センサのセンサ表面の上など、光学軸に対して垂直の平面の中に光ビームによって発生される光スポットの位置であることが可能である。例として、平面の中の位置は、デカルト座標および／または極座標で与えられ得る。他の実施形態も実行可能である。
本明細書では、横方向光学センサは、好ましくは、対象物の空間的位置の２つのラテラルコンポーネントの両方を、とりわけ、同時に提供することができることによって、「位置感応型検出器」または「位置センシング検出器」（両方とも一般に「ＰＳＤ」という用語に略される）として機能するために構成され得る。結果として、対象物の少なくとも１つの横方向座標と対象物の少なくとも１つの縦方向座標とを組み合わせることによって、上記に定義されているような対象物の３次元の位置が、そのように、評価デバイスを使用することによって決定され得る。横方向センサが縦方向座標を同時に検出することができることも可能である。
横方向光学センサは、少なくとも１つの横方向センサ信号を提供することが可能である。本明細書では、横方向センサ信号は、一般的に、横方向またはラテラル位置を示す任意の信号であることが可能である。例として、横方向センサ信号は、デジタル信号および／またはアナログ信号であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。例として、横方向センサ信号は、電圧信号および／または電流信号であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。追加的にまたは代替的に、横方向センサ信号は、電圧信号または電流信号にそれぞれ関係付けられるデジタルデータであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。横方向センサ信号は、単一の信号値および／または一連の信号値を含むことが可能である。横方向センサ信号は、２つ以上の個々の信号を組み合わせることによって、例えば、２つ以上の信号を平均することによって、および／または、２つ以上の信号の商を形成することなどによって導出される、任意の信号をさらに含むことが可能である。
本発明によれば、少なくとも１つの感光性層は、少なくとも２つの伝導性層によって挟まれており、少なくとも２つの伝導性層は、また、第１の伝導性層および第２の伝導性層として命名され得る。しかし、他の種類の命名も可能であり得る。一般的に使用されているように、「層」という用語は、細長い形状および厚さを有するエレメントを表しており、ラテラル寸法におけるエレメントの延在は、エレメントの厚さを超えており、例えば、少なくとも１０倍、好ましくは２０倍、より好ましくは５０倍、最も好ましくは１００倍以上などになっている。また、この定義は、カバー層、ブロッキング層、または輸送層などのような、他の種類の層にも適用可能であり得る。したがって、上記に述べられているように、少なくとも２つの伝導性層のそれぞれは、それぞれの伝導性層と埋め込まれている感光性層との間の直接的な電気的接触が実現され得るように配置され得、例えば、隣接する層同士の間の追加的な抵抗などにも起因して、とりわけ、可能な限り小さい損失を伴って横方向センサ信号を獲得するようになっている。したがって、２つの個々の伝導性層は、好ましくは、サンドイッチ構造の形態で配置され得、すなわち、２つの伝導性層が互いから分離され得る状態で、薄い感光性膜が２つの伝導性層の両方に隣接することができるように配置され得る。
驚くことには、伝導性層のうちの少なくとも１つ（すなわち、以下では第１の伝導性層）が、少なくとも部分的に透明なグラフェン層を含み、少なくとも部分的に透明なグラフェン層が、少なくとも部分的に透明な基板の上に堆積されているセットアップは、この目的のために、とりわけ有利であり、したがって、光ビームが感光性層へ進行することを可能にすることが見出された。したがって、結果として、グラフェンは、より詳細に下記に説明されているように、とりわけ、可視スペクトル範囲および赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲の両方に関して、さらに具体的には、３８０ｎｍから１５μｍのスペクトル範囲に関して、特に、３８０ｎｍから３μｍのスペクトル範囲に関して、具体的には、１μｍから３μｍのスペクトルに関して、透明伝導性材料（ＴＣＭ）として用いられ得る。この特徴は、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１およびＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１の開示と特に対照的であり、グラフェンは、センサエリア内の光ビームの横方向位置を決定するために必要とされる情報を読み出すために使用されるスプリット電極のうちの１つとして、金属電極に対する代替例として用いられ得ることが強調される。
本発明によれば、横方向光学センサは、横方向センサ信号が感光性層の中の光ビームの位置に依存するときに、感光性層の中の光ビームの横方向位置を示している。この効果は、一般的に、オーム損失によって実現され得、オーム損失は、「抵抗損失」とも命名され得、感光性層の中の電荷キャリアの発生および／または修正の場所から、グラフェン層を介して、１つまたは複数の伝導性層へ、例えば、スプリット電極などへの道の上に生じる。したがって、電荷キャリアの発生および／または修正の場所から電極への道の上に所望のオーム損失を提供するために、第１の伝導性層は、好ましくは、電極の電気抵抗と比較して、より高い電気抵抗を示すことが可能であり、同時に、感光性層の電気抵抗と比較して、より低い電気抵抗を示すことが可能であり、したがって、それぞれ、最も低いオーム損失を伴う経路に沿って電流をガイドするように適合されている。
本明細書では、少なくとも部分的に透明なグラフェン層は、グラフェンの中で起こる有利な異方性電荷キャリア輸送特性に起因して、とりわけ、平面の中に好ましい電気伝導性を実現するのに適しているように思われる。したがって、機能的であるが薄いグラフェン層が取得され得、より詳細に下記に説明されているように、グラフェン層は、少なくとも電磁スペクトルの区分の中において、少なくとも部分的に透明になっていることが可能であり、好ましくは、光ビームによって提供され、透明伝導性層を通して送信される、電磁放射線と相互作用することによって、感光性層の中の材料が電荷キャリアを提供することができる電磁スペクトルの区分の中において、少なくとも部分的に透明になっていることが可能である。さらに具体的には、下記に図示されているように、グラフェン層が０．３８μｍから３μｍの波長範囲の中で８０％を上回る透過性を示すことが可能であることが実験的に検証され得る。結果として、光ビームが３８０ｎｍから７６０ｎｍの可視スペクトル範囲の中の、または、７６０超ｎｍから１０００μｍの赤外線スペクトル範囲の中の、とりわけ、３８０ｎｍから１５μｍの波長範囲の中の、特に、３８０ｎｍから３μｍの波長範囲の中の、具体的には、１μｍから３μｍの波長範囲の中の少なくとも１つの波長を示すことができるケースにおいて、本検出器は、特に適用可能であり得る。とりわけ、第１の伝導性層を通る高い透過性を実現するために、グラフェン層を担持するように適合され得る基板は、有利には、赤外線スペクトル範囲の中において、とりわけ、３８０ｎｍから３μｍの同じ波長範囲の中において、具体的には、１μｍから３μｍの波長範囲の中において、少なくとも部分的に透明になっていることが可能である。したがって、本発明の目的のために、グラフェン層を担持するように適合された基板は、好ましくは、石英ガラス、サファイヤ、溶融シリカ、シリコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、塩化ナトリウム、または臭化カリウムからなる群から選択され得る材料を含むことが可能である。この有利な特性は、とりわけ、他の一般的に使用される部分的に透明な材料と対照的であり、他の一般的に使用される部分的に透明な材料は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）またはフッ素がドープされた酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ；ＦＴＯ）などであり、その層は、光学検出器においては不適切であることが判明しており、その理由は、それが、本発明の目的のために望まれるように、赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲の中に十分な透明性を提供しないからであることが留意され得る。
さらに、第１の伝導性層としてのグラフェンの使用は、特に、グラフェン層の生産に関して、追加的な利点を示すことが可能である。とりわけ、グラフェンは、一般的に、ナノ粒子または有機半導体などのような感光性材料の堆積において使用され得るほとんどの溶媒の中で、不溶性であることが分かっている。結果として生じるグラフェン層は、熱的に安定しているように思われる。とりわけ、グラフェンの厚さおよび成長特性を制御することによって、幅広い範囲のシート抵抗を示すことができるグラフェン層が作り出され得る。好ましくは、グラフェン層は、横方向光学センサとしての適用に関して有利であり得る電気的なシート抵抗を示すように調整され得る。加えて、シート抵抗は、特に、酸化環境の中でグラフェンのＣ−Ｃ結合を破壊することによって、例えば、Ｏ２プラズマをグラフェン層に適用することなどによって、さらに低減され得る。結果的に、とりわけ好適な実施形態では、グラフェン層が、とりわけ、１００Ω／ｓｑから２００００Ω／ｓｑの、好ましくは、１００Ω／ｓｑから１００００Ω／ｓｑの、より好適には、１２５Ω／ｓｑから１０００Ω／ｓｑの、具体的には、１５０Ω／ｓｑから５００Ω／ｓｑの高い電気的なシート抵抗を示すことが可能であることが達成され得る。一般的に使用されているように、「Ω／ｓｑ」または「Ω／ｓｑｕａｒｅ」という単位は、ＳＩ単位Ωと次元的に等しいが、シート抵抗だけのためのものである。例として、１０Ω／ｓｑのシート抵抗を有する正方形のシートは、正方形のサイズにかかわらず、１０Ωの実際の抵抗を有している。シート抵抗が示されている範囲にある結果として、少なくとも２つの伝導性層の間に埋め込まれている感光性層、好ましくは、少なくとも１つの別々のスプリット電極を装備している感光性層が、横方向検出器として作用することが可能である。
とりわけ、グラフェンは、堆積方法を介して基板の上に設置され得、堆積方法は、好ましくは、化学蒸着（ＣＶＤ）、機械的な剥奪、化学的に導出されるグラフェン、および炭化ケイ素からの成長から選択され得る。とりわけ、グラフェンは、化学蒸着（ＣＶＤ）によって、より好適には、低圧化学蒸着（ＬＰ−ＣＶＤ）によって、特に、上記に引用されているＮ．−Ｅ．Ｗｅｂｅｒらに開示されているような方法によって、取得され得る。したがって、グラフェンの成長は、任意の金属種または触媒の支援なしに、チューブ炉の中で、１０００℃から１０５０℃の温度で、３ｍｂａｒから５ｍｂａｒのチャンバー圧力で、およびＣＯ２：ＣＨ４ ３：３０ｓｃｃｍのガス混合物で実施され得る。
さらに、入射光ビームは、第１の伝導性層として作用するグラフェン層を通る経路の上で、感光性層にすでに到達することができるので、第２の伝導性層は、入射光ビームに対して少なくとも部分的に不透明な特性を示すことが可能である。したがって、第２の伝導性層は、金属シートまたは低抵抗グラフェンシートから選択され得、ここで、金属シートは、銀、銅、アルミニウム、プラチナ、マグネシウム、クロム、チタン、または金のうちの１つまたは複数を含むことが可能であり、低抵抗グラフェンシートは、１００Ω／ｓｑを下回る電気的なシート抵抗、好ましくは、１Ω／ｓｑ以下の電気的なシート抵抗を有することが可能である。
しかし、代替的な実施形態では、第２の伝導性層は、また、入射光ビームに対して少なくとも部分的に透明な特性を示すことが可能である。これは、とりわけ、第１の伝導性層を通して、および／または、第２の伝導性層を通して、例えば、同時に、交互に、または、それらの組み合わせなどで、感光性層へ入射光ビームをガイドすることを可能にすることができる。この目的のために、第２の伝導性層は、少なくとも部分的に透明な半導体材料を含むことが可能であり、ここで、半導体材料は、好ましくは、少なくとも部分的に透明な半導体金属酸化物またはそのドープされた変形形態を含む群から選択され得る。しかし、特に、少なくとも１つの透明な金属酸化物から、とりわけ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素がドープされた酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ；ＦＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、アンチモン酸化スズ（ＳｎＯ２／Ｓｂ２Ｏ５）、または、ペロブスカイト透明伝導性酸化物、例えば、ＳｒＶＯ３もしくはＣａＶＯ３などから、または、代替的に、金属ナノワイヤー、例えば、Ａｇナノワイヤーから、半導体材料を選択することは、十分ではない可能性がある。その理由は、上記に示されているように、それらが、スペクトル範囲の所望の区分の中で十分な透明性を提供しない可能性があり、とりわけ、７６０ｎｍ超から１５μｍの赤外線スペクトル範囲の中で、具体的には、１μｍから３μｍの範囲の中で十分な透明性を提供しない可能性があるからである。
したがって、少なくとも部分的に光学的に透明な特性を示すように選択される第２の伝導性層は、したがって、さらなるグラフェン層を含むことが可能であり、さらなるグラフェン層は、より詳細に上記に説明されているような第１の伝導性層と同様にして使用され得る。代替的にまたはそれに加えて、透明な導電性有機ポリマーの層が、また、この目的のために用いられ得る。本明細書では、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、または、ＰＥＤＯＴおよびポリスチレンスルホン酸の分散体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）が、透明な導電性ポリマーとして選択され得る。他方では、伝導性層のうちの１つがすでに少なくとも部分的に透明になっていることが可能であるケースでは、光学的に不透明な材料を含む、より大きいさまざまな異なる材料が、第２の伝導性層に関して用いられ得る。
とりわけ、横方向光信号を記録する目的のために、横方向光学センサは、少なくとも２つの部分電極を有する別々のスプリット電極を含むことが可能であり、スプリット電極は、グラフェン層から離れた別々のエンティティであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。したがって、スプリット電極が位置している伝導性層が、対応するスプリット電極の電気抵抗と比較して、より高い電気抵抗を示すことができる限りにおいて、横方向センサ信号は、横方向光学センサの感光性層の中に光ビームによって発生される光スポットの位置を示すことが可能である。一般的に、本明細書で使用されているように、「部分電極」という用語は、好ましくは、他の部分電極から独立して、少なくとも１つの電流および／または電圧信号を測定するように適合された複数の電極のうちの１つの電極を表している。したがって、複数の部分電極が設けられているケースでは、それぞれの電極は、独立して測定および／または使用され得る少なくとも２つの部分電極を介して、複数の電位、および／または電流、および／または電圧を提供するように適合されている。さらに、とりわけ、より良好な電子的接触を可能にするために、金属接触部をそれぞれ含むことができる少なくとも２つの部分電極を有するスプリット電極が、伝導性層のうちの１つの上に配置され得、好ましくは、導電性ポリマーの層を含み得る第２の伝導性層上に配置され得る。本明細書では、スプリット電極は、好ましくは、蒸着金属接触部を含むことが可能であり、蒸着金属接触部は、追加的に、導電性ポリマーの層を含み得る第２の伝導性層の上に配置されており、蒸着金属接触部は、とりわけ、銀、アルミニウム、プラチナ、チタン、クロム、もしくは金、または、代替的に、上記に説明されているような低抵抗グラフェンの層のうちの１つまたは複数を含むことが可能である。しかし、横方向光学センサの中のスプリット電極の他の種類の配置も実行可能であり得る。本明細書では、金属接触部は、好ましくは、蒸着された接触部もしくはスパッタリングされた接触部、または、代替的に、プリントされた接触部またはコーティングされた接触部のうちの１つであることが可能であり、その製造のために、導電性インクが用いられ得る。
横方向光学センサは、部分電極を通る電流にしたがって横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合され得る。したがって、２つの水平方向の部分電極を通る電流の比率が形成され得、それによって、ｘ座標を発生させ、および／または、２つの垂直方向の部分電極を通る電流の比率が形成され得、それによって、ｙ座標を発生させる。検出器、好ましくは、横方向光学センサおよび／または評価デバイスは、部分電極を通る電流の少なくとも１つの比率から対象物の横方向位置に関する情報を導出するように適合され得る。部分電極を通る電流を比較することによって位置座標を発生させる他の方式も実行可能である。
感光性層の中の光ビームの位置を決定するために、部分電極は、一般的に、さまざまな方式で定義され得る。したがって、２つ以上の水平方向の部分電極が、水平方向の座標またはｘ座標を決定するために提供され得、また、２つ以上の垂直方向の部分電極が、垂直方向の座標またはｙ座標を決定するために提供され得る。とりわけ、光ビームの横方向位置を測定するために可能な限り多くのエリアを維持するために、部分電極は、横方向光学センサのリムに設けられ得、横方向光学センサの内部スペースは、第２の伝導性層によってカバーされている。好ましくは、スプリット電極は、４つの部分電極を含むことが可能であり、４つの部分電極は、正方形または長方形の横方向光学センサの４つの辺に配置されている。代替的に、横方向光学センサは、デュオラテラルタイプのものであることが可能であり、デュオラテラル横方向光学センサは、２つの別々のスプリット電極を含むことが可能であり、２つの別々のスプリット電極は、感光性層を埋め込む２つの伝導性層のうちの１つにそれぞれ位置しており、２つの伝導性層のそれぞれは、対応するスプリット電極と比較して、より高い電気抵抗を示すことが可能である。しかし、とりわけ、横方向光学センサの形態に応じて、他の実施形態も実行可能であり得る。上記に説明されているように、第２の伝導性層材料は、好ましくは、透明電極材料、例えば、透明伝導性酸化物など、および／または、最も好ましくは、透明な導電性ポリマーであることが可能であり、それは、スプリット電極と比較して、より高い電気抵抗を示すことが可能である。
横方向光学センサを使用することによって（電極のうちの１つが、２つ以上の部分電極を備えたスプリット電極である）、部分電極を通る電流は、感光性層の中の光ビームの位置に依存していることが可能であり、それは、したがって、「センサエリア」または「センサ領域」としても命名され得る。この種類の効果は、一般的に、オーム損失または抵抗損失が、感光性層の上に衝突する光の場所から部分電極への道の上で電荷キャリアに関して生じ得るという事実に起因していることが可能である。したがって、電荷キャリアの発生および／または修正の場所から第１の伝導性層を通って部分電極への道の上のオーム損失に起因して、部分電極を通るそれぞれの電流は、電荷キャリアの発生および／または修正の場所に依存し、したがって、感光性層の中の光ビームの位置に依存している。電子および／またはホールに関して閉じた回路を達成するために、上記に説明されているような第２の伝導性層が、好ましくは用いられ得る。光ビームの位置を決定することに関するさらなる詳細に関して、下記の好適な実施形態が参照され得、また、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１、その中に引用されているさらなる参考文献の開示が参照され得る。
上記にすでに述べられているように、横方向光学センサは、少なくとも２つの伝導性層の間に埋め込まれている少なくとも１つの感光性層を有しており、２つの個々の伝導性層の間に埋め込まれている単一の感光性層が、とりわけ好適であり得る。本明細書では、感光性層は、感光性材料であるか、または、感光性材料を含み、感光性材料は、光活性材料としても示され得、また、感光性材料は、一般的に使用されているように、入射光ビームが衝突すると材料の電気的な特性が変化させられ得る材料を表している。したがって、上記にすでに述べられているように、入射光ビームは、少なくとも光ビームが感光性材料の上に衝突する場所において、感光性材料の中の電荷キャリアの発生、および／または、電荷キャリアの修正を引き起こすことが可能である。一般的に使用されているように、感光性材料は、電荷キャリアが入射光ビームによって発生されるときに、「光起電材料」として示され得る。代替的に、感光性材料は、電荷キャリアのフローが入射光ビームによって修正されるときに、「光伝導性材料」として命名され得、それによって、感光性材料の電気伝導性が影響を与えられ得る。したがって、さらに具体的には、感光性材料は、無機光起電材料もしくは有機光起電材料から、無機もしくは有機の光伝導性材料から、または、無機の光起電材料もしくは光伝導性材料を含むことができる複数のコロイド状量子ドット（ＣＱＤ）から選択され得る。
一般的に、感光性材料は、とりわけ、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１、または、２０１６年４月１９日に出願された欧州特許出願第１６１６５９０５．７号に開示されているような１つまたは複数の材料を含むことが可能であり、その文献の内容は、参照により本明細書に組み込まれている。
さらに具体的には、感光性材料に関して使用されるような光伝導性材料は、好ましくは、無機の光伝導性材料、有機の光伝導性材料、組み合わせ、固溶体、および／または、そのドープされた変形形態を含むことが可能である。この点において、無機の光伝導性材料は、とりわけ、セレン、テルル、セレン−テルル合金、金属酸化物、第ＩＶ族元素または化合物、すなわち、第ＩＶ族からの元素、または、少なくとも１つの第ＩＶ族元素を有する化学化合物、第ＩＩＩ−Ｖ族化合物、すなわち、少なくとも１つの第ＩＩＩ族元素および少なくとも１つの第Ｖ族元素を有する化学化合物、第ＩＩ−ＶＩ族化合物、すなわち、一方では、少なくとも１つの第ＩＩ族元素または少なくとも１つの第ＸＩＩ族元素を有し、他方では、少なくとも１つの第ＶＩ族元素を有する化学化合物、および／またはカルコゲナイドのうちの１つまたは複数を含むことが可能である。しかし、他の無機の光伝導性材料も、等しく適当である可能性がある。
上記に述べられているように、好ましくは、硫化物カルコゲナイド、セレン化物カルコゲナイド、テルル化物カルコゲナイド、三元カルコゲナイド、四元以上のカルコゲナイドを含む群から選択されるカルコゲナイドが、好ましくは、光伝導性材料として使用されるのに適当であり得る。一般的に使用されているように、「カルコゲナイド」という用語は、酸素は別として周期表の第１６族元素を含み得る化合物、すなわち、硫化物、セレン化物、およびテルル化物を表している。とりわけ、光伝導性材料は、硫化物カルコゲナイド、好ましくは、硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化物カルコゲナイド、好ましくは、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化物カルコゲナイド、好ましくは、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、または、三元カルコゲナイド、好ましくは、水銀亜鉛テルル化物（ＨｇＺｎＴｅ；ＭＺＴ）であることが可能であり、または、それらを含むことが可能である。少なくとも上述の好適な光伝導性材料は、一般的に、可視スペクトル範囲および／または赤外線スペクトル範囲の中の独特の吸収特質を示すことが知られているので、上述の好適な光伝導性材料を含む層を有する光学センサは、好ましくは、可視光センサおよび／または赤外線センサとして使用され得る。しかし、他の実施形態、および／または、他の光伝導性材料、とりわけ、下記に説明されているような光伝導性材料も、実行可能であり得る。
とりわけ、硫化物カルコゲナイドは、硫化鉛（ＰｂＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）、硫化マンガン（ＭｎＳ）、三硫化二ビスマス（Ｂｉ２Ｓ３）、三硫化二アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）、三硫化二ヒ素（Ａｓ２Ｓ３）、硫化スズ（ＩＩ）（ＳｎＳ）、二硫化スズ（ＩＩ）（ＳｎＳ２）、硫化インジウム（ＩＩＩ）（Ｉｎ２Ｓ３）、硫化銅（ＣｕＳまたはＣｕ２Ｓ）、硫化コバルト（ＣｏＳ）、硫化ニッケル（ＮｉＳ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化鉄（ＦｅＳ２）、および三硫化クロム（ＣｒＳ３）を含む群から選択され得る。
とりわけ、セレン化物カルコゲナイドは、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、三セレン化ビスマス（Ｂｉ２Ｓｅ３）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、三セレン化二アンチモン（Ｓｂ２Ｓｅ３）、三セレン化二ヒ素（Ａｓ２Ｓｅ３）、セレン化ニッケル（ＮｉＳｅ）、セレン化タリウム（ＴｌＳｅ）、セレン化銅（ＣｕＳｅまたはＣｕ２Ｓｅ）、二セレン化モリブデン（ＭｏＳｅ２）、セレン化スズ（ＳｎＳｅ）、およびセレン化コバルト（ＣｏＳｅ）、およびセレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）を含む群から選択され得る。さらに、上述の化合物の固溶体および／またはドープされた変形形態、または、この種類の他の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態も実行可能であり得る。
とりわけ、テルル化物カルコゲナイドは、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）、三テルル化二ビスマス（Ｂｉ２Ｔｅ３）、三テルル化二ヒ素（Ａｓ２Ｔｅ３）、三テルル化二アンチモン（Ｓｂ２Ｔｅ３）、テルル化ニッケル（ＮｉＴｅ）、テルル化タリウム（ＴｌＴｅ）、テルル化銅（ＣｕＴｅ）、二テルル化モリブデン（ＭｏＴｅ２）、テルル化スズ（ＳｎＴｅ）、およびテルル化コバルト（ＣｏＴｅ）、テルル化銀（Ａｇ２Ｔｅ）、およびテルル化インジウム（Ｉｎ２Ｔｅ３）を含む群から選択され得る。さらに、上述の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態、または、この種類の他の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態も実行可能であり得る。
とりわけ、三元カルコゲナイドは、水銀カドミウムテルル化物（ＨｇＣｄＴｅ；ＭＣＴ）、水銀亜鉛テルル化物（ＨｇＺｎＴｅ）、水銀カドミウム硫化物（ＨｇＣｄＳ）、鉛カドミウム硫化物（ＰｂＣｄＳ）、鉛水銀硫化物（ＰｂＨｇＳ）、銅インジウム二硫化物（ＣｕＩｎＳ２；ＣＩＳ）、硫セレン化カドミウム（ＣｄＳＳｅ）、硫セレン化亜鉛（ＺｎＳＳｅ）、硫セレン化タリウム（ＴｌＳＳｅ）、カドミウム亜鉛硫化物（ＣｄＺｎＳ）、カドミウムクロム硫化物（ＣｄＣｒ２Ｓ４）、水銀クロム硫化物（ＨｇＣｒ２Ｓ４）、銅クロム硫化物（ＣｕＣｒ２Ｓ４）、カドミウム鉛セレン化物（ＣｄＰｂＳｅ）、銅インジウム二セレン化物（ＣｕＩｎＳｅ２）、インジウムガリウムヒ化物（ＩｎＧａＡｓ）、酸化鉛硫化物（Ｐｂ２ＯＳ）、酸化鉛セレン化物（Ｐｂ２ＯＳｅ）、硫セレン化鉛（ＰｂＳＳｅ）、硫化ヒ素テルル化物（Ａｓ２Ｓｅ２Ｔｅ）、カドミウムセレナイト（ＣｄＳｅＯ３）、カドミウム亜鉛テルル化物（ＣｄＺｎＴｅ）、およびカドミウム亜鉛セレン化物（ＣｄＺｎＳｅ）、上記に挙げられたバイナリーカルコゲナイド、および／または、下記に挙げられるようなバイナリーＩＩＩ−Ｖ化合物からの化合物を適用することによるさらなる組み合わせを含む群から選択され得る。さらに、上述の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態、または、この種類の他の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態も実行可能であり得る。
四元以上のカルコゲナイドに関して、この種類の材料は、適切な光伝導性特性を示すことが既知であり得る四元以上のカルコゲナイドから選択され得る。とりわけ、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ／Ｓｅ２またはＣｕ２ＺｎＳｎ（Ｓ／Ｓｅ）４の組成を有する化合物が、この目的のために実行可能であり得る。
ＩＩＩ−Ｖ化合物に関して、この種類の半導体材料は、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、ヒ化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、およびアンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）を含む群から選択され得る。さらに、上述の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態、または、この種類の他の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態も実行可能であり得る。
ＩＩ−ＶＩ化合物に関して、この種類の半導体材料は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）、カドミウム亜鉛テルル化物（ＣｄＺｎＴｅ）、水銀カドミウムテルル化物（ＨｇＣｄＴｅ）、水銀亜鉛テルル化物（ＨｇＺｎＴｅ）、および水銀セレン化亜鉛（ＣｄＺｎＳｅ）を含む群から選択され得る。しかし、他のＩＩ−ＶＩ化合物も実行可能であり得る。さらに、上述の化合物の固溶体、または、この種類の他の化合物の固溶体も適用可能であり得る。
金属酸化物に関して、この種類の半導体材料は、光伝導性特性を示し得る公知の金属酸化物から選択され得、とりわけ、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）、酸化銅（Ｉ）（ＣｕＯ２）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、フェライト（Ｆｅ３Ｏ４）、およびペロブスカイト酸化物（ＡＢＯ３、ここで、Ａは二価カチオンであり、Ｂは四価カチオンである）を含む群から選択され得る。それに加えて、三元金属酸化物、四元金属酸化物、または、それ以上の金属酸化物も適用可能であり得る。そのうえ、上述の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態、または、この種類の他の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態（それは、化学量論比の化合物または非化学量論比の化合物であり得る）も実行可能であり得る。より詳細に後に説明されているように、同時に透明な特性または半透明の特性を示し得る金属酸化物を選択することが好ましい可能性がある。
第ＩＶ族元素または化合物に関して、この種類の半導体材料は、ドープされたダイヤモンド（Ｃ）、ドープされたシリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、およびドープされたゲルマニウム（Ｇｅ）を含む群から選択され得、半導体材料は、結晶材料、微結晶材料から、または、好ましくは、アモルファス材料から選択され得る。一般的に使用されているように、「アモルファス」という用語は、半導体材料の非結晶同素フェーズを表している。とりわけ、光伝導性材料は、少なくとも１つの水素化アモルファス半導体材料を含むことが可能であり、アモルファス材料は、それに加えて、水素を材料に適用することによって不動態化されており、それによって、理論に拘束されることを望むことなく、材料の中のダングリングボンドの数が数桁も低減されたように見える。とりわけ、水素化アモルファス半導体材料は、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、水素化アモルファスシリコン炭素合金（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）、または水素化アモルファスゲルマニウムシリコン合金（ａ−ＧｅＳｉ：Ｈ）からなる群から選択され得る。しかし、水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）などのような、他の種類の材料も、これらの目的のために使用され得る。
代替的にまたはそれに加えて、有機の光伝導性材料は、とりわけ、有機化合物、とりわけ、適当な光伝導性特性を含むことが知られ得る有機化合物、好ましくは、ポリビニルカルバゾール、一般的にゼログラフィーにおいて使用される化合物であることが可能であり、または、それらを含むことが可能である。しかし、より詳細にＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１に説明されている多数の他の有機分子も実行可能であり得る。
さらなる好適な実施形態では、光伝導性材料は、量子ドットを含み得るコロイド状膜の形態で提供され得る。したがって、同じ材料の均質な層に対してわずかにまたは著しく修正された化学的特性および／または物理的特性を示し得る、光伝導性材料のこの特定の状態は、コロイド状量子ドット（ＣＱＤ）とも示され得る。本明細書で使用されているように、「量子ドット」という用語は、光伝導性材料が、電子または正孔などのような、電気伝導性の粒子を含むことができる、光伝導性材料の状態を表しており、それらは、すべての３つの空間的寸法において、通常は「ドット」と命名される小さい体積に閉じ込められている。本明細書では、量子ドットは、簡単にするために、上述の粒子の体積を近似することができる球体の直径として考えられ得るサイズを示すことが可能である。この好適な実施形態では、特定の薄膜の中に実際に含まれている量子ドットが、特定の薄膜の厚さを下回るサイズを示すことができるという条件で、光伝導性材料の量子ドットは、とりわけ、１ｎｍから１００ｎｍのサイズ、好ましくは、２ｎｍから１００ｎｍのサイズ、より好適には、２ｎｍから１５ｎｍのサイズを示すことが可能である。実際には、量子ドットは、ナノメートルスケールの半導体結晶を含むことが可能であり、それは、コロイド状膜を形成するために、界面活性剤分子によってキャップされ、溶液の中に分散され得る。本明細書では、界面活性剤分子は、とりわけ、選択される界面活性剤分子の近似的な空間的な延在からの結果として、コロイド状膜の中の個々の量子ドット同士の間の平均距離を決定することを可能にするように選択され得る。さらに、リガンドの合成に応じて、量子ドットは、親水性のまたは疎水性の特性を示すことが可能である。ＣＱＤは、気相、液相、または固相アプローチを適用することによって作り出され得る。これによって、とりわけ、溶射、コロイド状合成、またはプラズマ合成などのような、公知のプロセスを用いることによって、ＣＱＤの合成のためのさまざまな方式が可能である。しかし、他の生産プロセスも実行可能であり得る。
さらに、この好適な実施形態では、量子ドットに関して使用される光伝導性材料は、好ましくは、上記に述べられているような光伝導性材料のうちの１つから選択され得、さらに具体的には、硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、水銀カドミウムテルル化物（ＨｇＣｄＴｅ；ＭＣＴ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ペロブスカイト構造の材料ＡＢＣ３、（ここで、Ａは、アルカリ金属または有機カチオンを示しており、Ｂ＝Ｐｂ、Ｓｎ、またはＣｕであり、Ｃは、ハロゲン化合物、および銅亜鉛スズ硫化物（ＣＺＴＳ）である）を含む群から選択され得る。さらに、上述の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態、または、この種類の他の化合物の固溶体および／もしくはドープされた変形形態も実行可能であり得る。また、この種類の材料のコアシェル構造の材料も実行可能であり得る。しかし、他の材料の種類も実行可能であり得る。
したがって、感光性層材料は、特定の実施形態では、コロイド状量子ドット（ＣＱＤ）を含む薄膜を提供することによって取得され得る。本明細書では、ＣＱＤ膜は、好ましくは、伝導性層の上に堆積され得る。この目的のために、ＣＱＤ膜は、無極性有機溶媒の中の量子ドットの溶液として提供され得、溶媒は、好ましくは、オクタン、トルエン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、ベンゼン、クロロベンゼン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、およびクロロホルムを含む群から選択され得る。好ましくは、量子ドットは、有機溶媒の中において、１０ｍｇ／ｍｌから２００ｍｇ／ｍｌ、好ましくは、５０ｍｇ／ｍｌから１００ｍｇ／ｍｌの濃度で提供され得る。一般的に、ＣＱＤ膜は、好ましくは、堆積方法によって、好ましくは、コーティング方法によって、より好適には、スピンコーティングまたはスロットコーティングによって；インクジェットプリンティングによって；または、ブレードコーティング方法によって提供され得る。好ましくは、ＣＱＤ膜は、有機剤による処理を受けることが可能であり、ここで、有機剤は、好ましくは、チオールおよびアミンを含む群から選択され得、とりわけ、ブチルアミン、１，２−エタンジチオール（ｅｄｔ）、１，２−および１，３−ベンゼンジチオール（ｂｄｔ）、および／またはオレイン酸から選択され得る。例として、硫化鉛量子ドット（ＰｂＳ ＣＱＤ）を含むコロイド状膜の処理に関して、有機剤ブチルアミンが、成功裏に用いられてきた。有機剤による処理の後に、ＣＱＤ膜は、好ましくは、空気中において、５０℃から２５０℃、好ましくは、８０℃から２２０℃、より好適には、１００℃から２００℃の温度において乾燥され得る。
さらに好適な実施形態では、横方向光学センサは、少なくとも１つのフォトダイオードとして配置され得る。本明細書では、フォトダイオードは、少なくとも１つの電子ドナー材料および少なくとも１つの電子アクセプター材料を含む少なくとも１つの感光性層を有することが可能であり、この種類の感光性層は、上記に説明されているように伝導性層同士の間に埋め込まれている。一般的に使用されているように、「フォトダイオード」という用語は、入射光のほんの一部を電流へと変換することができるデバイスに関する。とりわけ本発明に関して、ここで使用されているようなフォトダイオードは、本発明による検出器のための横方向光学センサとして用いられ得る。
とりわけ好適な実施形態では、感光性層は、一方では、ドナーポリマー、とりわけ、有機ドナーポリマーを含む少なくとも１つの電子ドナー材料を有しており、他方では、少なくとも１つの電子アクセプター材料、とりわけ、小さいアクセプター分子を有しており、それは、好ましくは、フラーレンベースの電子アクセプター材料、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ペリレン誘導体、アクセプターポリマー、および無機ナノ結晶を含む群から選択される。したがって、本明細書では、電子ドナー材料は、ドナーポリマーを含むことが可能であり、一方、電子アクセプター材料は、アクセプターポリマーを含むことが可能である。特定の実施形態では、コポリマーは、同時に、ドナーポリマーユニットおよびアクセプターポリマーユニットを含むように構成され得、したがって、コポリマーのユニットのそれぞれの各機能に基づいて、「プッシュプルコポリマー」として命名され得る。しかし、電子ドナー材料および電子アクセプター材料は、好ましくは、混合物の形態で感光性層の中に含まれ得る。一般的に使用されているように、「混合物」という用語は、２つ以上の個々の化合物のブレンドに関し、ここで、混合物の中の個々の化合物は、それらの化学的同一性を維持している。とりわけ好適な実施形態では、本発明による感光性層の中に用いられる混合物は、１：１００から１００：１の比率で、より好適には、１：１０から１０：１の比率で、とりわけ、１：２から２：１の比率で、例えば、１：１などの比率で、電子ドナー材料および電子アクセプター材料を含むことが可能である。しかし、それぞれの化合物の他の比率が、また、とりわけ、関与している個々の化合物の種類および数に応じて、適用可能であり得る。好ましくは、電子ドナー材料および電子アクセプター材料は、感光性層の中のドナードメインおよびアクセプタードメインの相互侵入ネットワークを構成することが可能であり、ここで、ドナードメインとアクセプタードメインとの間の界面エリアが存在していることが可能であり、パーコレーション経路が、ドメインを電極に接続することが可能である。とりわけ、ドナードメインは、したがって、ホール抽出接触部の機能を担う電極を接続することが可能であり、一方、アクセプタードメインは、したがって、電子抽出接触部の機能を担う電極に接触することが可能である。本明細書で使用されているように、「ドナードメイン」という用語は、感光性層の中の領域を表しており、その領域では、電子ドナー材料が、圧倒的に、とりわけ完全に存在していることが可能である。同様に、「アクセプタードメイン」という用語は、感光性層の中の領域を表しており、その領域では、電子アクセプター材料が、圧倒的に、とりわけ完全に存在していることが可能である。本明細書では、ドメインは、異なる種類の領域同士の間の直接的な接触を可能にするエリアを示すことが可能であり、それは、「界面エリア」として命名される。さらに、「パーコレーション経路」という用語は、感光性層の中の伝導性経路を表しており、それに沿って、電子またはホールの輸送が、それぞれ、圧倒的に起こることが可能である。
上記に述べられているように、少なくとも１つの電子ドナー材料は、好ましくは、ドナーポリマー、とりわけ、有機ドナーポリマーを含むことが可能である。本明細書で使用されているように、「ポリマー」という用語は、一般的に多数の分子繰り返し単位を含む高分子組成を表しており、分子繰り返し単位は、通常、「モノマー」または「モノマーユニット」として命名される。しかし、本発明の目的のために、合成有機ポリマーが好適であり得る。この点において、「有機ポリマー」という用語は、一般的に有機化学化合物として帰属し得るモノマーユニットの性質を表している。本明細書で使用されているように、「ドナーポリマー」という用語は、とりわけ、電子ドナー材料として電子を提供するように適合され得るポリマーを表している。
好ましくは、ドナーポリマーは、共役系を含むことが可能であり、共役系では、非局在化電子が、単一結合と多重結合を交互に入れ替えることによって一緒に結合されている原子のグループにわたって分配され得、共役系は、環式、非環式、および線形のうちの１つまたは複数であることが可能である。したがって、有機ドナーポリマーは、好ましくは、以下のポリマーのうちの１つまたは複数から選択され得る。
− ポリ［３−ヘキシルチオフェン−２，５．ジイル］（Ｐ３ＨＴ）、
− ポリ［３−（４−ｎ−オクチル）−フェニルチオフェン］（ＰＯＰＴ）、
− ポリ［３−１０−ｎ−オクチル−３−フェノチアジン−ビニレンチオフェン−コ−２，５−チオフェン］（ＰＴＺＶ−ＰＴ）、ポリ［４，８−ビス［（２−エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル］［３−フルオロ−２−［（２−エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４−ｂ］チオフェンジイル］（ＰＴＢ７）、
− ポリ［チオフェン−２，５−ジイル−オルト−［５，６−ビス（ドデシルオキシ）ベンゾ［ｃ］［１，２，５］チアジアゾール］−４，７−ジイル］（ＰＢＴ−Ｔ１）、
− ポリ［２，６−（４、４−ビス−（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シクロペンタ［２，１−ｂ；３，４−ｂ’］ジチオフェン）−オルト−４，７（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＰＤＴＢＴ）、
− ポリ［５，７−ビス（４−デカニル−２−チエニル）−チエノ（３，４−ｂ）ジアチアゾールチオフェン−２，５］（ＰＤＤＴＴ）、
− ポリ［Ｎ−９’−ヘプタデカニル−２，７−カルバゾール−オルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＤＴＢＴ）、または、
− ポリ［（４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ；２’，３’−ｄ］シロール）−２，６−ジイル−オルト−（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）−４，７−ジイル］（ＰＳＢＴＢＴ）、
− ポリ［３−フェニルヒドラゾンチオフェン］（ＰＰＨＴ）、
− ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、
− ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）、
− ポリ［２−メトキシ−５−（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）、
− ポリ［９，９−ジ−オクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ−４−ブチルフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン］（ＰＦＢ）、
または、それらの誘導体、修飾体、もしくは混合物。
しかし、他の種類のドナーポリマーまたはさらなる電子ドナー材料も適切であることが可能であり、それは、とりわけ、可視スペクトル範囲において、および／または、赤外線スペクトル範囲において、特に、１０００ｎｍを上回る近赤外線範囲において高感度であるポリマー、好ましくは、ジケトピロロピロールポリマー、とりわけ、ＥＰ２８１８４９３Ａ１に説明されているようなポリマー、より好ましくは、その中で「Ｐ−１」から「Ｐ−１０」として示されているポリマー；ＷＯ２０１４／０８６７２２Ａ１に開示されているようなベンゾジチオフェンポリマー、特に、ベンゾジチオフェンユニットを含むジケトピロロピロールポリマー；ＵＳ２０１５／０１３２８８７Ａ１によるジチエベンゾフランポリマー、特に、ジケトピロロピロールユニットを含むジチエベンゾフランポリマー；ＵＳ２０１５／０１１１３３７Ａ１に説明されているようなフェナントロ［９，１０−Ｂ］フランポリマー、特に、ジケトピロロピロールユニットを含むフェナントロ［９，１０−Ｂ］フランポリマー；および、ＵＳ２０１４／０２１７３２９Ａ１に開示されているものなどのような、とりわけ、１：１０または１：１００のオリゴマー−ポリマー比でジケトピロロピロールオリゴマーを含むポリマー組成物である。
さらに上記に述べられているように、電子アクセプター材料は、好ましくは、フラーレンベースの電子アクセプター材料を含むことが可能である。一般的に使用されているように、「フラーレン」という用語は、バックミンスターフラーレン（Ｃ６０）および関連の球体フラーレンを含む、純粋な炭素のケージ状の分子を表している。原理的には、Ｃ２０からＣ２０００の範囲の中のフラーレンが使用され得、Ｃ６０からＣ９６の範囲が好適であり、とりわけ、Ｃ６０、Ｃ７０、およびＣ８４が好適である。最も好適なものは、化学的に修飾されたフラーレンであり、とりわけ、
− ［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣ６０ＢＭ）、
− ［６，６］−フェニル−Ｃ７１−酪酸メチルエステル（ＰＣ７０ＢＭ）、
− ［６，６］−フェニル−Ｃ８４−酪酸メチルエステル（ＰＣ８４ＢＭ）、または、
− インデン−Ｃ６０ビス付加体（ＩＣＢＡ）、
のうちの１つまたは複数であるだけでなく、また、１つまたは２つのＣ６０またはＣ７０部分を含む二量体、とりわけ、
− １つの付着オリゴエーテル（ＯＥ）鎖（Ｃ７０−ＤＰＭ−ＯＥ）を含むジフェニルメタノフラーレン（ＤＰＭ）部分、もしくは、
− ２つの付着オリゴエーテル（ＯＥ）鎖（Ｃ７０−ＤＰＭ−ＯＥ２）を含むジフェニルメタノフラーレン（ＤＰＭ）成分、
または、それらの誘導体、修飾体、もしくは混合物
のうちの１つまたは複数である。しかし、ＴＣＮＱまたはペリレン誘導体も適切であり得る。
代替的にまたはそれに加えて、電子アクセプター材料は、好ましくは、無機ナノ結晶、とりわけ、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、銅インジウム亜硫酸塩（ＣｕＩｎＳ２）、または硫化鉛（ＰｂＳ）から選択される無機ナノ結晶を含むことが可能である。本明細書では、無機ナノ結晶は、球形のまたは細長い粒子の形態で提供され得、球形のまたは細長い粒子は、２ｎｍから２０ｎｍのサイズ、好ましくは、２ｎｍから１０ｎｍのサイズを含むことが可能であり、また、選択されたドナーポリマーとのブレンド、例えば、ＣｄＳｅナノ結晶およびＰ３ＨＴの複合体、または、ＰｂＳナノ粒子およびＭＥＨ−ＰＰＶの複合体を形成することが可能である。しかし、他の種類のブレンドも適切であり得る。
代替的にまたはそれに加えて、電子アクセプター材料は、好ましくは、アクセプターポリマーを含むことが可能である。本明細書で使用されているように、「アクセプターポリマー」という用語は、とりわけ、電子アクセプター材料として電子を受け入れるように適合され得るポリマーを表している。一般的に、シアネート化ポリ（フェニレンビニレン）、ベンゾチアジアゾール、ペリレンまたはナフタレンジイミドに基づく共役ポリマーが、この目的のために好適である。とりわけ、アクセプターポリマーは、好ましくは、以下のポリマーのうちの１つまたは複数から選択され得る。
− シアノ−ポリ［フェニレンビニレン］（ＣＮ−ＰＰＶ）、例えば、Ｃ６−ＣＮ−ＰＰＶまたはＣ８−ＣＮ−ＰＰＶなど、
− ポリ［５−（２−（エチルヘキシルオキシ）−２−メトキシシアノテレフタルイリデン］（ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ）、
− ポリ［オキサ−１，４−フェニレン−１，２−（１−シアノ）−エチレン−２，５−ジオクチルオキシ−１，４−フェニレン−１，２−（２−シアノ）−エチレン−１，４−フェニレン］（ＣＮ−エーテル−ＰＰＶ）、
− ポリ［１，４−ジオクチルオキシ−ｐ−２，５−ジシアノフェニレンビニレン］（ＤＯＣＮ−ＰＰＶ）、
− ポリ［９，９’−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール］（ＰＦ８ＢＴ）、
または、それらの誘導体、修飾体、もしくは混合物。しかし、他の種類のアクセプターポリマーも適切であり得る。
ドナーポリマーまたは電子アクセプター材料として使用され得る上述の化合物に関するさらなる詳細に関して、Ｌ．Ｂｉａｎａら、Ａ．Ｆａｃｃｈｅｔｔｉ、およびＳ．Ｇｕｅｎｅｓらによる上述のレビュー記事、ならびに、その中に記載されているそれぞれの参照文献が参照され得る。さらなる化合物は、Ｆ．Ａ．Ｓｐｅｒｌｉｃｈ， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｎｄ Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ ｆｏｒ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ， Ｊｕｌｉｕｓ−Ｍａｘｉｍｉｌｉａｎｓ−Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ Ｗｕｅｒｚｂｕｒｇ， ２０１３の学術論文、および、その中に記載されている参照文献に説明されている。
特定の実施形態では、少なくとも１つの種類の電荷影響層が、隣接するように感光性層に対してフォトダイオードの中に設置され得、電荷影響層は、電荷キャリアブロッキング層または電荷キャリア輸送層を含むことが可能である。一般的に使用されているように、「電荷キャリア」という用語は、材料内で電荷キャリアを提供し、ブロックし、および／または輸送するように適合されている電子またはホールに関する。結果的に、「電荷影響層」という用語、または、代替的に、「電荷操作層」という用語は、１種類の電荷キャリアの輸送に影響を及ぼすように適合された材料を表している。とりわけ、「電荷キャリア輸送層」という用語は、その材料を通る道において、電荷キャリア、すなわち、電子またはホールの輸送を促進させるように適合された材料を表しており、一方、「電荷キャリアブロッキング層」という用語は、それぞれの層を通る対応する電荷キャリアの輸送を抑制するように適合された材料に関する。しかし、いくつかの配置は、一般的に、同等になっていることが可能である。その理由は、特定の電荷キャリアの輸送を抑制するように適合された層が、逆帯電された電荷キャリアの輸送を促進させるように適合された層と同様の効果を実現することが可能であり得るからである。例として、ホール輸送層を使用する代わりに、電子ブロッキング層は、代替的に、同じ効果を達成するために用いられ得る。
とりわけ好適な実施形態では、電荷キャリアブロッキング層は、ホールブロッキング層であることが可能である。本明細書では、ホールブロッキング層は、好ましくは、以下のうちの少なくとも１つを含むことが可能である。
− 炭酸塩、とりわけ炭酸セシウム（Ｃｓ２ＣＯ３）、
− ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、
− エトキシル化ポリエチレンイミン（ＰＥＩＥ）、
− ２，９−ジメチル−４，７−ジフェニルフェナントロリン（ＢＣＰ）、
− （３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール）（ＴＡＺ）、
− 遷移金属酸化物、とりわけ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）、または、
− アルカリ性フッ化物、とりわけ、フッ化リチウム（ＬｉＦ）またはフッ化ナトリウム（ＮａＦ）。
このとりわけ好適な実施形態では、電荷キャリア輸送層は、したがって、ホールを選択的に輸送するように指定されているホール輸送層であることが可能である。本明細書では、ホール輸送層は、好ましくは、以下からなる群から選択され得る。
− ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、好ましくは、少なくとも１つの対イオンによって電気的にドープされたＰＥＤＯＴ、より好ましくは、ナトリウムポリスチレンスルホネートによってドープされたＰＥＤＯＴ（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、
− ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、
− スルホン化テトラフルオロエチレンベースのフッ素ポリマー−コポリマー（Ｎａｆｉｏｎ）、および、
− ポリチオフェン（ＰＴ）。
上記に述べられているように、ホール輸送層を使用する代わりに、電子ブロッキング層が、代替的に用いられ得、ここで、電子ブロッキング層は、例えば、作業機能のアライメントによって、または、双極子層の形成などによって、電子が輸送されることをブロックするように指定され得る。とりわけ、電子ブロッキング層は、好ましくは、以下からなる群から選択され得る。
− 酸化モリブデン（通常は、ＭｏＯ３によって示される）、および、
− 酸化ニッケル（例えば、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３など）、その修正体または混合物。
しかし、他の種類の材料、および、これらの材料の間でのそれらの組み合わせ、および／または、上述の材料のうちの他のものとこれらの材料の組み合わせも、適用可能であり得る。加えて、１つまたは複数の特定の目的のために適合され得る同じ材料または追加的な材料を含む１つまたは複数のさらなる層も用いられ得る。
本発明による横方向光学センサの生産を促進させる目的のために、電荷キャリアブロッキング層および／または電荷キャリア輸送層は、堆積方法を使用することによって、好ましくは、コーティング方法によって、より好適には、スピンコーティング方法、スロット−コーティング方法、ブレード−コーティング方法によって、または、代替的に、蒸発によって提供され得る。したがって、結果として生じる層は、好ましくは、スピンキャスト層、スロットコーティングされた層、またはブレードコーティングされた層であることが可能である。さらに、上記に述べられているように、横方向光学センサ内のカバー層のうちの１つまたは複数は、対応する基板の上に薄い層として提供され得る。また、この目的のために、それぞれの材料は、適切な堆積方法を使用することによって、例えば、コーティング方法または蒸発方法などによって、対応する基板の上に堆積され得る。
本明細書で使用されているように、「評価デバイス」という用語は、一般的に、情報、すなわち、対象物の位置に関する少なくとも１つの情報、とりわけ、対象物のラテラル位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるように設計されている任意のデバイスを表している。例として、評価デバイスは、１つもしくは複数の集積回路、例えば、１つもしくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／または１つもしくは複数のデータ処理デバイス、例えば、１つもしくは複数のコンピュータ、好ましくは、１つもしくは複数のマイクロコンピュータおよび／またはマイクロコントローラなどであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。追加的なコンポーネントが含まれ得、それは、例えば、１つもしくは複数の事前処理デバイスおよび／またはデータ収集デバイスなど、例えば、センサ信号を受け取りおよび／または事前処理するための１つまたは複数のデバイス、例えば、１つもしくは複数のＡＤコンバータ、および／または、１つもしくは複数のフィルタなどである。本明細書で使用されているように、センサ信号は、一般的に、横方向センサ信号、および、適用可能である場合には、横方向センサ信号のうちの１つを表すことが可能である。さらに、評価デバイスは、１つまたは複数のデータストレージデバイスを含むことが可能である。さらに、上記に概説されているように、評価デバイスは、１つまたは複数のインターフェース、例えば、１つもしくは複数のワイヤレスインターフェース、および／または、１つもしくは複数のワイヤーバウンドインターフェースを含むことが可能である。
少なくとも１つの評価デバイスは、少なくとも１つのコンピュータプログラム、例えば、情報を発生させる工程を実施または支持する少なくとも１つのコンピュータプログラムなどを実施するように適合され得る。例として、センサ信号を入力変数として使用することによって、対象物の位置への所定の変換を実施することができる、１つまたは複数のアルゴリズムが実装され得る。
評価デバイスは、とりわけ、センサ信号を評価することによって情報を発生させるように設計され得る少なくとも１つのデータ処理デバイス、とりわけ、電子的なデータ処理デバイスを含むことが可能である。したがって、評価デバイスは、センサ信号を入力変数として使用するように設計されており、また、これらの入力変数を処理することによって対象物の横方向位置および、より詳細に下記に説明されているように、縦方向位置に関する情報を発生させるように設計されている。処理することは、並列に、その後に、または、さらには組み合わせられて行われ得る。評価デバイスは、例えば、少なくとも１つの記憶されたおよび／または公知の関係を計算および／または使用することなどによって、これらの情報を発生させるための任意のプロセスを使用することが可能である。センサ信号の他に、１つまたは複数のさらなるパラメータおよび／または情報が、前記関係、例えば、変調周波数についての少なくとも１つの情報に影響を及ぼすことが可能である。関係は、経験的に、分析的に、または、その他、半経験的に決定され得るかまたは決定可能であり得る。とりわけ、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つのセットの較正曲線、少なくとも１つの関数、または、上述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が、例えば、１セットの値、および、その関連の関数値の形態で、例えば、データストレージデバイスおよび／またはテーブルの中に記憶され得る。しかし、代替的にまたは追加的に、少なくとも１つの較正曲線は、また、例えば、パラメータ化された形態で、および／または、関数式として記憶され得る。センサ信号を情報に処理するための別々の関係が使用され得る。代替的に、センサ信号を処理するための少なくとも１つの組み合わせられた関係も実行可能である。さまざまな可能性が考えられ、また、組み合わせられ得る。
例として、評価デバイスは、情報を決定する目的のためのプログラミングの観点から設計され得る。評価デバイスは、とりわけ、少なくとも１つのコンピュータ、例えば、少なくとも１つのマイクロコンピュータを含むことが可能である。そのうえ、評価デバイスは、１つまたは複数の揮発性のまたは不揮発性のデータメモリを含むことが可能である。データ処理デバイス、とりわけ、少なくとも１つのコンピュータの代替例として、または、それに加えて、評価デバイスは、例えば、電子的なテーブル、および、とりわけ、少なくとも１つのルックアップテーブルなどの情報を決定するように設計されている１つもしくは複数のさらなる電子コンポーネント、および／または少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むことが可能である。
上記に説明されているように、検出器は、少なくとも１つの評価デバイスを有している。例えば、評価デバイスが、少なくとも１つの照射源を制御するように、および／または、検出器の少なくとも１つの変調デバイスを制御するように設計されていることによって、とりわけ、少なくとも１つの評価デバイスは、完全にまたは部分的に検出器を制御または駆動するように設計され得る。評価デバイスは、とりわけ、少なくとも１つの測定サイクルを実施するように設計され得、少なくとも１つの測定サイクルにおいて、１つまたは複数のセンサ信号、例えば、複数のセンサ信号などがピックアップされ、それは、例えば、照射の異なる変調周波数において連続的な複数のセンサ信号などである。
上記に説明されているように、評価デバイスは、少なくとも１つのセンサ信号を評価することによって、対象物の位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるように設計されている。対象物の前記位置は、静的であることが可能であるか、または、対象物の少なくとも１つの移動、例えば、検出器またはそのパーツと対象物またはそのパーツとの間の相対的な移動を含むことさえも可能である。このケースでは、相対的な移動は、一般的に、少なくとも１つの線形移動および／または少なくとも１つの回転移動を含むことが可能である。また、移動情報は、例えば、異なる時間にピックアップされた少なくとも２つの情報の比較によって取得され得、例えば、少なくとも１つの場所情報が、少なくとも１つの速度情報および／または少なくとも１つの加速度情報、例えば、対象物またはそのパーツと検出器またはそのパーツとの間の少なくとも１つの相対速度についての少なくとも１つの情報を含むことが可能であるようになっている。とりわけ、少なくとも１つの場所情報は、一般的に、対象物またはそのパーツと検出器またはそのパーツとの間の距離についての情報、とりわけ、光路長さ；対象物またはそのパーツと任意の伝送デバイスまたはそのパーツとの間の距離または光学的な距離についての情報；検出器またはそのパーツに対する対象物またはそのパーツの位置決めについての情報；検出器またはそのパーツに対する対象物および／またはそのパーツの配向についての情報；対象物またはそのパーツと検出器またはそのパーツとの間の相対的な移動についての情報；対象物またはそのパーツの２次元のまたは３次元の空間的構成についての情報、とりわけ、対象物の幾何学形状または形態から選択され得る。したがって、一般的に、少なくとも１つの場所情報は、例えば、対象物または少なくとも１つのそのパーツの少なくとも１つの場所についての情報；対象物またはそのパーツの少なくとも１つの配向についての情報；対象物またはそのパーツの幾何学形状または形態についての情報、対象物またはそのパーツについての情報、対象物またはそのパーツの加速度についての情報、検出器の可視範囲の中の対象物またはそのパーツの存在または不存在についての情報からなる群から選択され得る。少なくとも１つの場所情報は、例えば、少なくとも１つの座標系の中で、例えば、検出器またはそのパーツがその中に存在する座標系の中で特定され得る。代替的にまたは追加的に、場所情報は、また、単純に、例えば、検出器またはそのパーツと対象物またはそのパーツとの間の距離を含むことが可能である。上述の可能性の組み合わせも考えられる。
本明細書では、上述の情報のいくらかは、本発明による少なくとも１つのラテラル検出器光学センサだけを使用することによって決定され得、一方、他の情報を獲得することは、追加的に、少なくとも１つの縦方向光学センサを必要とする可能性がある。したがって、本明細書で使用されているように、「縦方向光学センサ」という用語は、一般的に、光ビームによるセンサ領域の照射に依存するように、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させるように設計されているデバイスを表すことが可能であり、ここで、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、いわゆる「ＦＩＰ効果」にしたがって、センサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している。縦方向センサ信号は、一般的に、対象物の縦方向位置を示す任意の信号であることが可能であり、対象物の縦方向位置は、また、深さとして示され得る。
とりわけ好適な実施形態では、本発明による横方向光学センサは、同時に、縦方向光学センサとして用いられ得る。この目的のために、光学検出器の評価デバイスは、加えて、本発明の横方向光学センサの横方向センサ信号を異なる様式で評価することによって、対象物の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるように設計され得る。したがって、異なる様式は、横方向光学センサによって提供される横方向センサ信号を縦方向センサ信号として取り扱うことを含むことが可能であり、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、いわゆる「ＦＩＰ効果」にしたがって、センサ領域内の光ビームのビーム断面に依存している。したがって、結果的に、横方向センサ信号は、また、対象物の縦方向位置（また、「深さ」という用語によって示される）を示しているものとして考慮され得る。例として、ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１の特定の実施形態に説明されているように、縦方向光学センサのセンサ領域は、少なくとも１つの光伝導性材料を含むことが可能であり、したがって、本発明による横方向光学センサを縦方向光学センサとして同時に使用することを可能にする。縦方向光学センサのさらに考えられる実施形態に関して、および、センサ信号の評価に関するさらなる詳細に関して、例えば、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、またはＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１に開示されているような縦方向光学センサの説明が参照され得る。
さらに、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されているように、本発明による検出器は、２つ以上の光学センサを含むことが可能であり、とりわけ、１つまたは複数の縦方向光学センサ（とりわけ、縦方向光学センサのスタック）と組み合わせて、１つまたは複数の横方向光学センサを含むことが可能である。例として、１つまたは複数の横方向光学センサは、対象物の方を向く縦方向光学センサのスタックの側に位置することが可能である。代替的にまたは追加的に、１つまたは複数の横方向光学センサは、対象物から離れる方を向く縦方向光学センサのスタックの側に位置することが可能である。繰り返しになるが、追加的にまたは代替的に、１つまたは複数の横方向光学センサは、スタックの縦方向光学センサ同士の間に間置され得る。しかし、単一の横方向光学センサだけを含み縦方向光学センサを含まないことが可能である実施形態も依然として可能であり得、それは、例えば、対象物の１つまたは複数のラテラル寸法だけを決定することが望まれ得るケースなどである。
したがって、検出器は、少なくとも２つの光学センサを含むことが可能であり、それぞれの光学センサは、少なくとも１つのセンサ信号を発生させるように適合され得る。例として、光学センサのセンサ表面は、したがって、平行に配向され得、ここで、１０°以下の、好ましくは５°以下の角度許容差などのようなわずかな角度許容差が許容可能であり得る。本明細書では、好ましくは、検出器の光学軸に沿ってスタックの形態で配置され得る、検出器の光学センサの好ましくはすべてが、透明になっていることが可能である。したがって、光ビームは、他の光学センサに衝突する前に、好ましくは、順次、第１の透明な光学センサを通過することが可能である。したがって、対象物からの光ビームは、順次、光学検出器の中に存在するすべての光学センサに到達することが可能である。この目的のために、最後の光学センサ、すなわち、入射光ビームによって最後に衝突される光学センサは、不透明になっていてもよい。本明細書では、異なる光学センサは、入射光ビームに対して同じまたは異なるスペクトル感度を示すことが可能である。
本発明のさらなる実施形態は、対象物から検出器へ伝播し得る光ビームの性質を表すことが可能である。本明細書で使用されているように、「光」という用語は、一般的に、可視スペクトル範囲、紫外線スペクトル範囲、および赤外線スペクトル範囲のうちの１つまたは複数の中の電磁放射線を表している。その場合に、本出願の日付時点での有効なバージョンの中の規格ＩＳＯ−２１３４８に部分的にしたがって、「可視スペクトル範囲」（Ｖｉｓ）という用語は、一般的に、３８０ｎｍから７６０ｎｍのスペクトル範囲を表している。「紫外線スペクトル範囲」（ＵＶ）という用語は、一般的に、１ｎｍから３８０ｎｍの、好ましくは、１００ｎｍから３８０ｎｍの電磁放射線を表している。「赤外線スペクトル範囲」（ＩＲ）という用語は、一般的に、７６０ｎｍから１０００μｍの電磁放射線を表しており、ここで、７６０ｎｍから１．５μｍの範囲は、通常、「近赤外線スペクトル範囲”（ＮＩＲ）」として命名され、１．５μｍから１５μｍの範囲は、「中赤外線スペクトル範囲」（ＭｉｄＩＲ）として命名され、１５μｍから１０００μｍの範囲は、「遠赤外線スペクトル範囲」（ＦＩＲ）として命名される。好ましくは、本発明に関して使用される光は、Ｖｉｓ範囲、ＮＩＲ範囲、および／またはＭｉｄＩＲ範囲の中にあり、とりわけ、３８０ｎｍから３０００ｎｍのものである。
「光ビーム」という用語は、一般的に、特定の方向へ放出された光の量を表している。したがって、光ビームは、光ビームの伝播の方向に対して垂直の方向に所定の延在を有する光線の束であることが可能である。好ましくは、光ビームは、１個もしくは複数のガウシアン光ビームであることが可能であり、または、それを含むことが可能であり、ガウシアン光ビームは、１個または複数のガウシアンビームパラメータ、例えば、ビームウエスト、レイリー長、もしくは、任意の他のビームパラメータのうちの１つもしくは複数など、または、ビーム直径および／もしくは空間内のビーム伝播の発達を特徴付けるのに適しているビームパラメータの組み合わせによって、特徴付けられ得る。
光ビームは、対象物自身によって放出され得、すなわち、対象物から起こることが可能である。追加的にまたは代替的に、光ビームの別の起源も実行可能である。したがって、さらに詳細に以下に概説されるように、１つまたは複数の照射源が設けられ得、１つまたは複数の照射源が、例えば、所定の特質を有する１つまたは複数の一次的な光線またはビームなどのような、１つまたは複数の一次的な光線またはビームを使用することなどによって、対象物を照射する。後者のケースでは、対象物から検出器へ伝播する光ビームは、対象物、および／または、対象物に接続された反射デバイスによって、反射される光ビームであることが可能である。
加えて、検出器は、少なくとも１つの伝送デバイス、例えば、光学的なレンズなど、とりわけ、１つまたは複数の屈折レンズ、とりわけ、薄い収束性屈折レンズ、例えば、薄い凸形レンズもしくは両凸のレンズなど、および／または１つもしくは複数の凸形ミラーを含むことが可能であり、それらは、共通の光学軸に沿って配置され得る。最も好ましくは、対象物から出現する光ビームは、このケースでは、最初に、少なくとも１つの伝送デバイスを通って、その後に、少なくとも１つの透明な横方向光学センサを通って、最後にそれがイメージングデバイスの上に衝突するまで、進行することが可能である。本明細書で使用されているように、「伝送デバイス」という用語は、対象物から出現する少なくとも１つの光ビームを、検出器の中の光学センサ、すなわち、少なくとも１つの横方向光学センサおよび少なくとも１つの任意の縦方向光学センサへ伝送するように構成され得る光学的なエレメントを表している。したがって、伝送デバイスは、対象物から検出器へ、光学センサへ伝播する光を給送するように設計され得、この給送は、イメージングの手段によって、または、その他、伝送デバイスの非イメージング特性によって、任意に実現され得る。とりわけ、伝送デバイスは、また、電磁放射線が横方向光学センサに、および／または、適用可能である場合には、任意の縦方向光学センサに給送される前に、電磁放射線を収集するように設計され得る。
それに加えて、少なくとも１つの伝送デバイスは、イメージング特性を有することが可能である。結果的に、伝送デバイスは、少なくとも１つのイメージングエレメント、例えば、少なくとも１つのレンズ、および／または、少なくとも１つの湾曲したミラーを含む。その理由は、そのようなイメージングエレメントのケースでは、例えば、センサ領域の上の照射の幾何学形状が、伝送デバイスと対象物との間の相対的な位置決め、例えば、距離に依存し得るからである。本明細書で使用されているように、対象物から出現する電磁放射線がセンサ領域に完全に伝送されるように、例えば、とりわけ、対象物が検出器の可視範囲の中に配置されている場合に、光学センサの上に完全に焦点を合わせられるように、伝送デバイスは設計され得る。
一般的に、検出器は、少なくとも１つのイメージングデバイス、すなわち、少なくとも１つのイメージを獲得することができるデバイスをさらに含むことが可能である。イメージングデバイスは、さまざまな方式で具現化され得る。したがって、イメージングデバイスは、例えば、検出器ハウジングの中の検出器のパーツであることが可能である。しかし、代替的にまたは追加的に、イメージングデバイスは、また、検出器ハウジングの外側に、例えば、別々のイメージングデバイスとして配置され得る。また、代替的にまたは追加的に、イメージングデバイスは、検出器に接続されるか、または、検出器のパーツにも接続され得る。好適な配置では、少なくとも１つの光学センサおよびイメージングデバイスが、共通の光学軸に沿って整合されており、光ビームは共通の光学軸に沿って進行する。したがって、光ビームが、少なくとも１つの光学センサを通って、イメージングデバイスの上にそれが衝突するまで進行するように、イメージングデバイスを光ビームの光路の中に位置させることが可能であり得る。しかし、他の配置も可能である。
本明細書で使用されているように、「イメージングデバイス」は、一般的に、対象物またはそのパーツの１次元の、２次元の、または３次元のイメージを発生させることができるデバイスとして理解される。とりわけ、検出器は、少なくとも１つの任意のイメージングデバイスの有無にかかわらず、カメラとして完全にまたは部分的に使用され得、カメラは、例えば、ＩＲカメラ、またはＲＧＢカメラ、すなわち、赤色、緑色、および青色として指定される３つの基本色を３つの別々の接続の上に送達するように設計されたカメラなどである。したがって、例として、少なくとも１つのイメージングデバイスは、ピクセル化された有機カメラエレメント、好ましくは、ピクセル化された有機カメラチップ；ピクセル化された無機カメラエレメント、好ましくは、ピクセル化された無機カメラチップ、より好ましくは、ＣＣＤ−チップまたはＣＭＯＳ−チップ；モノクロームのカメラエレメント、好ましくは、モノクロームのカメラチップ；マルチカラーカメラエレメント、好ましくは、マルチカラーカメラチップ；フルカラーカメラエレメント、好ましくは、フルカラーカメラチップからなる群から選択される少なくとも１つのイメージングデバイスであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。イメージングデバイスは、モノクロームのイメージングデバイス、マルチクロームのイメージングデバイス、および、少なくとも１つのフルカラーイメージングデバイスからなる群から選択される少なくとも１つのデバイスであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。マルチクロームのイメージングデバイス、および／または、フルカラーイメージングデバイスは、当業者が認識するように、フィルタ技法を使用することによって、および／または、真性色感度または他の技法を使用することによって、発生され得る。イメージングデバイスの他の実施形態も可能である。
イメージングデバイスは、対象物の複数の部分的な領域を、連続的におよび／または同時にイメージングするように設計され得る。例として、対象物の部分的な領域は、対象物の１次元の、２次元の、または３次元の領域であることが可能であり、それは、例えば、イメージングデバイスの分解能限界によって境界を定められており、電磁放射線がそれから出現する。この文脈において、イメージングは、対象物のそれぞれの部分的な領域から出現する電磁放射線が、例えば、検出器の少なくとも１つの任意の伝送デバイスによって、イメージングデバイスの中へ給送されることを意味すると理解されるべきである。電磁線は、対象物自身によって、例えば、発光放射線の形態で発生され得る。代替的にまたは追加的に、少なくとも１つの検出器は、対象物を照射するための少なくとも１つの照射源を含むことが可能である。
とりわけ、イメージングデバイスは、順次、例えば、スキャニング方法によって、とりわけ、少なくとも１つの行スキャンおよび／またはラインスキャンを使用して、複数の部分的な領域を順次イメージングするように設計され得る。また、しかし、複数の部分的な領域が同時にイメージングされる例示的な実施形態に関して、他の実施形態も可能である。イメージングデバイスは、対象物の部分的な領域のこのイメージングの間に、部分的な領域に関連付けられる信号、好ましくは、電子信号を発生させるように設計されている。信号は、アナログ信号および／またはデジタル信号であることが可能である。例として、電子信号は、それぞれの部分的な領域に関連付けられ得る。したがって、電子信号は、同時に、または、その他、時間的に互い違いに発生され得る。例として、行スキャンまたはラインスキャンの間に、対象物の部分的な領域に対応する一連の電子信号を発生させることが可能であり、それは、例えば、一列につなぎ合わせられている。さらに、イメージングデバイスは、電子信号を処理および／または事前処理するための１つもしくは複数のフィルタおよび／またはアナログ−デジタル−コンバータなどのような、１つまたは複数の信号処理デバイスを含むことが可能である。
対象物から出現する光は、対象物自身の中に起こることが可能であるが、任意に、異なる起源を有することも可能であり、この起源から対象物へ、および、その後に光学センサに向けて伝播することが可能である。後者のケースは、例えば、少なくとも１つの照射源が使用されることによって、影響を与えられ得る。照射源は、さまざまな方式で具現化され得る。したがって、照射源は、例えば、検出器ハウジングの中の検出器のパーツであることが可能である。しかし、代替的にまたは追加的に、少なくとも１つの照射源は、また、検出器ハウジングの外側に、例えば、別々の光源として配置され得る。照射源は、対象物から別々に配置され得、所定の距離から対象物を照射することが可能である。また、代替的にまたは追加的に、照射源は、対象物に接続されているか、または、対象物のパーツであることさえも可能であり、例として、対象物から出現する電磁放射線が、照射源によって直接的に発生され得るようになっている。例として、少なくとも１つの照射源は、対象物の上および／または中に配置され得、電磁放射線を直接的に発生させることが可能であり、電磁放射線によってセンサ領域が照射される。この照射源は、例えば、周囲光源であることが可能であり、もしくは、それを含むことが可能であり、および／または、人工的な照射源であることが可能であり、もしくは、それを含むことが可能である。例として、少なくとも１つの赤外線エミッター、および／または、可視光のための少なくとも１つのエミッター、および／または、紫外光のための少なくとも１つのエミッターが、対象物の上に配置され得る。例として、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つのレーザーダイオードが、対象物の上および／または中に配置され得る。照射源は、とりわけ、１つまたは複数の以下の照射源、すなわち、レーザー、とりわけ、レーザーダイオード（しかし、原理的には、代替的にまたは追加的に、他のタイプのレーザーも使用され得る）；発光ダイオード；白熱ランプ；ネオンライト；火炎源；熱源；有機光源、とりわけ、有機発光ダイオード；構造化された光源を含むことが可能である。代替的にまたは追加的に、他の照射源も使用され得る。例えば、多くのレーザーが少なくともおおよそそうであるように、ガウシアンビームプロファイルを有する１つまたは複数の光ビームを発生させるように、照射源が設計されている場合には、とりわけ好適である。任意の照射源のさらに考えられる実施形態に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１およびＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１のうちの１つが参照され得る。さらに、他の実施形態も実行可能である。
少なくとも１つの任意の照射源は、一般的に、紫外線スペクトル範囲、好ましくは、１００ｎｍから３８０ｎｍの紫外線スペクトル範囲；３８０ｎｍから７６０ｎｍの可視スペクトル範囲；７６０ｎｍから１０００μｍの赤外線スペクトル範囲のうちの少なくとも１つの中の光を放出することが可能である。本明細書では、とりわけ、それぞれの照射源によって照射される横方向光学センサがセンサ信号を高い強度で提供することができ、したがって、十分な信号対雑音比を有する高分解能評価を可能にすることを保証するように、照射源が、横方向光学センサのスペクトル感度に関連しているスペクトル範囲を示すことが可能であるときに、とりわけ好適である。
この好適な実施形態の実際の構成に関係なく、横方向光学センサに関して比較的に単純でコスト効率的なセットアップが取得され得、ここで、横方向光学センサは、少なくとも部分的に透明な光学的な特性を含むことが可能であり、加えて、可視スペクトル範囲および／または赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲内で、好ましくは、３８０ｎｍから３０００ｎｍの範囲の中で、比較的に高い感度を示すことが可能である。したがって、本発明による横方向光学センサのためのセットアップは、とりわけ、この種類の横方向光学センサを位置感応型デバイスとして使用することを可能にすることができる。しかし、他の実施形態も適当であることが可能である。
そのうえ、検出器は、照射を変調させるための、とりわけ、定期的な変調のための少なくとも１つの変調デバイスを有することが可能であり、とりわけ、定期的なビーム中断デバイスを有することが可能である。照射の変調は、照射の合計パワーが、とりわけ、１つまたは複数の変調周波数によって、好ましくは、周期的に変化させられる、プロセスを意味するように理解されるべきである。とりわけ、定期的な変調は、照射の合計パワーの最大値と最小値との間で実現され得る。最小値は、０であることが可能であるが、＞０であることも可能であり、例として、完全な変調が実現される必要がないようになっている。変調は、例えば、少なくとも１つの変調デバイスが前記ビーム経路の中に配置されていることによって、例えば、対象物と光学センサとの間のビーム経路の中で実現され得る。しかし、代替的にまたは追加的に、変調は、また、例えば、少なくとも１つの変調デバイスが前記ビーム経路の中に配置されていることによって、対象物を照射するための任意の照射源（さらにより詳細に以下に説明されている）と対象物との間のビーム経路の中に実現され得る。これらの可能性の組み合わせも考えられる。少なくとも１つの変調デバイスは、例えば、ビームチョッパ、または、いくつかの他のタイプの周期的なビーム中断デバイスを含むことが可能であり、定期的なビーム中断デバイスは、例えば、少なくとも１つのインタラプタブレードまたはインタラプタホイールを含み、それは、好ましくは、一定の速度で回転し、したがって、周期的に照射を中断することが可能である。しかし、代替的にまたは追加的に、１つまたは複数の異なるタイプの変調デバイス、例えば、電気光学的な効果および／または音響光学的な効果に基づく変調デバイスを使用することも可能である。また、繰り返しになるが、代替的にまたは追加的に、少なくとも１つの任意の照射源自身は、例えば、前記照射源自身が、変調された強度および／もしくは合計パワー、例えば、周期的に変調された合計パワーを有することによって、および／または、前記照射源が、パルス状照射源として、例えば、パルス状レーザーとして具現化されていることによって、変調された照射を発生させるように設計され得る。したがって、例として、少なくとも１つの変調デバイスは、また、全体的にまたは部分的に照射源の中へ一体化され得る。さまざまな可能性が考えられる。
したがって、検出器は、とりわけ、異なる変調のケースでは、少なくとも２つの横方向センサ信号を検出するように、とりわけ、少なくとも２つの横方向センサ信号をそれぞれ異なる変調周波数において検出するように設計され得る。結果として、２つの異なる横方向センサ信号は、したがって、それらのそれぞれ異なる変調周波数によって区別可能であり得る。評価デバイスは、少なくとも２つの横方向センサ信号から幾何学的情報を発生させるように設計され得る。例として、検出器は、０．０５Ｈｚから１ＭＨｚの周波数、例えば、０．１Ｈｚから１０ｋＨｚの周波数によって、対象物の照射の変調、および／または少なくとも横方向光学センサの照射の変調を引き起こすように設計され得る。上記に概説されているように、この目的のために、検出器は、少なくとも１つの変調デバイスを含むことが可能であり、少なくとも１つの変調デバイスは、少なくとも１つの任意の照射源の中へ一体化され得、および／または、照射源から独立していることが可能である。したがって、少なくとも１つの照射源は、それ自身によって、照射の上述の変調を発生させるように適合され得、および／または、少なくとも１つの独立した変調デバイスが存在することが可能であり得、それは、例えば、変調された伝達性を有する少なくとも１つのチョッパおよび／または少なくとも１つのデバイスなど、例えば、少なくとも１つの電気光学的なデバイス、および／または、少なくとも１つの音響光学的なデバイスなどである。
本発明のさらなる態様では、ユーザとマシンとの間で少なくとも１つの情報を交換するためのヒューマンマシンインターフェースが提案されている。提案されているようなヒューマンマシンインターフェースは、上記に述べられているような実施形態またはさらに詳細に下記に述べられているような実施形態のうちの１つまたは複数の中の上述の検出器が、情報および／またはコマンドをマシンに提供するために、１人または複数のユーザによって使用され得るという事実を利用することが可能である。したがって、好ましくは、ヒューマンマシンインターフェースは、制御コマンドを入力するために使用され得る。
ヒューマンマシンインターフェースは、本発明による少なくとも１つの検出器、例えば、上記に開示されている実施形態のうちの１つもしくは複数による少なくとも１つの検出器、および／または、さらに詳細に下記に開示されているような実施形態のうちの１つもしくは複数による少なくとも１つの検出器などを含み、ヒューマンマシンインターフェースは、検出器によってユーザの少なくとも１つの幾何学的な情報を発生させるように設計されており、ヒューマンマシンインターフェースは、幾何学的な情報を少なくとも１つの情報に、とりわけ、少なくとも１つの制御コマンドに割り当てるように設計されている。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つのエンターテイメント機能を実施するためのエンターテイメントデバイスが開示されている。本明細書で使用されているように、エンターテイメントデバイスは、以下では１人または複数人のプレイヤとも称される、１人または複数人のユーザのレジャーおよび／またはエンターテイメントの目的を果たすことができるデバイスである。例として、エンターテイメントデバイスは、ゲーミング、好ましくは、コンピュータゲーミングの目的を果たすことが可能である。追加的にまたは代替的に、エンターテイメントデバイスは、また、一般的に、エクササイズ、スポーツ、理学療法、またはモーショントラッキングなどのような、他の目的のために使用され得る。したがって、エンターテイメントデバイスは、コンピュータ、コンピュータネットワーク、またはコンピュータシステムの中へ実装され得、または、１個もしくは複数のゲーミングソフトウェアプログラムを走らせる、コンピュータ、コンピュータネットワーク、またはコンピュータシステムを含むことが可能である。
エンターテイメントデバイスは、本発明による少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェース、例えば、上記に開示されている実施形態のうちの１つもしくは複数による少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェース、および／または、下記に開示されている実施形態のうちの１つもしくは複数の少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェースなどを含む。エンターテイメントデバイスは、ヒューマンマシンインターフェースによって、少なくとも１つの情報がプレイヤによって入力されることを可能にするように設計されている。少なくとも１つの情報は、エンターテイメントデバイスのコントローラおよび／もしくはコンピュータへ送信され得、ならびに／または、それらによって使用され得る。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の移動可能な対象物の位置をトラッキングするためのトラッキングシステムが提供されている。本明細書で使用されているように、トラッキングシステムは、少なくとも１個の対象物または対象物の少なくとも１つの部分の一連の過去の位置に関する情報を集めるように適合されたデバイスである。追加的に、トラッキングシステムは、少なくとも１個の対象物または対象物の少なくとも１つの部分の少なくとも１つの予測される将来の位置に関する情報を提供するように適合され得る。トラッキングシステムは、少なくとも１つのトラックコントローラを有することが可能であり、少なくとも１つのトラックコントローラは、電子デバイスとして、好ましくは、少なくとも１つのデータ処理デバイスとして、より好ましくは、少なくとも１つのコンピュータまたはマイクロコントローラとして、完全にまたは部分的に具現化され得る。繰り返しになるが、少なくとも１つのトラックコントローラは、少なくとも１つの評価デバイスを含むことが可能であり、および／または、少なくとも１つの評価デバイスの一部であることが可能であり、および／または、完全にもしくは部分的に少なくとも１つの評価デバイスと同一になっていることが可能である。
トラッキングシステムは、本発明による少なくとも１個の検出器を含み、例えば、上記に列挙されている実施形態のうちの１個または複数に開示されているような少なくとも１個の検出器、および／または、下記の実施形態のうちの１個または複数に開示されているような少なくとも１個の検出器などを含む。トラッキングシステムは、少なくとも１個のトラックコントローラをさらに含む。トラッキングシステムは、１個、２個、またはそれ以上の検出器、とりわけ、２つ以上の同一の検出器を含むことが可能であり、それは、２つ以上の検出器の間の重複する体積の中の少なくとも１個の対象物についての深さ情報の信頼性の高い獲得を可能にする。トラックコントローラは、対象物の一連の位置をトラッキングするように適合されており、それぞれの位置は、特定の時点における対象物の位置に関する少なくとも１つの情報を含む。
トラッキングシステムは、対象物に接続可能な少なくとも１つのビーコンデバイスをさらに含むことが可能である。ビーコンデバイスの潜在的な定義に関して、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１が参照され得る。トラッキングシステムは、好ましくは、検出器が少なくとも１つのビーコンデバイスの対象物の位置に関する情報を発生させることができるように適合されており、とりわけ、特定のスペクトル感度を示す特定のビーコンデバイスを含む対象物の位置に関する情報を発生させるように適合されている。したがって、異なるスペクトル感度を示す２つ以上のビーコンが、好ましくは同時に、本発明の検出器によってトラッキングされ得る。本明細書では、ビーコンデバイスは、アクティブビーコンデバイスとして、および／または、パッシブビーコンデバイスとして、完全にまたは部分的に具現化され得る。例として、ビーコンデバイスは、検出器へ送信されることになる少なくとも１つの光ビームを発生させるように適合された少なくとも１つの照射源を含むことが可能である。追加的にまたは代替的に、ビーコンデバイスは、少なくとも１つの反射体を含むことが可能であり、少なくとも１つの反射体は、照射源によって発生される光を反射するように適合されており、それによって、検出器へ送信されることになる反射された光ビームを発生させる。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の位置を決定するためのスキャニングシステムが提供される。本明細書で使用されているように、スキャニングシステムは、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の表面に位置する少なくとも１個のドットを照射するために、および、少なくとも１個のドットとスキャニングシステムとの間の距離についての少なくとも１つの情報を発生させるために構成されている少なくとも１個の光ビームを放出するように適合されているデバイスである。少なくとも１個のドットとスキャニングシステムとの間の距離についての少なくとも１つの情報を発生させる目的のために、スキャニングシステムは、本発明による検出器のうちの少なくとも１個を含み、例えば、上記に列挙されている実施形態のうちの１個または複数に開示されているような検出器、および／または、下記の実施形態のうちの１個または複数に開示されているような検出器のうちの少なくとも１個などを含む。
したがって、スキャニングシステムは、少なくとも１個の照射源を含み、少なくとも１個の照射源は、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の表面に位置する少なくとも１個のドットを照射するように構成されている少なくとも１個の光ビームを放出するように適合されている。本明細書で使用されているように、「ドット」という用語は、例えば、スキャニングシステムのユーザによって、照射源によって照射されるように選択され得る、対象物の表面の一部の上の小さいエリアを表している。好ましくは、ドットは、あるサイズを示すことが可能であり、そのサイズは、一方では、スキャニングシステムによって含まれる照射源と、ドットがその上に位置し得る対象物の表面の一部との間の距離に関する値を可能な限り正確にスキャニングシステムが決定することを可能にするために、可能な限り小さくなっていることが可能であり、また、そのサイズは、他方では、スキャニングシステムのユーザまたはスキャニングシステム自身が、とりわけ、自動的な手順によって、対象物の表面の関連部分の上のドットの存在を検出することを可能にするために、可能な限り大きくなっていることが可能である。
この目的のために、照射源は、人工的な照射源を含むことが可能であり、とりわけ、少なくとも１個のレーザー供給源および／または少なくとも１個の白熱ランプおよび／または少なくとも１個の半導体光源、例えば、少なくとも１個の発光ダイオード、とりわけ、有機発光ダイオードおよび／または無機発光ダイオードを含むことが可能である。その一般的に画定されたビームプロファイル、および、取り扱い性の他の特性の理由で、照射源として少なくとも１個のレーザー供給源を使用することがとりわけ好適である。本明細書では、単一のレーザー供給源を使用することは、とりわけ、それが、ユーザによって容易に保管可能および輸送可能であり得るコンパクトなスキャニングシステムを提供するために重要である可能性があるケースでは、好適である可能性がある。したがって、照射源は、好ましくは、検出器の構成要素部であることが可能であり、また、したがって、とりわけ、検出器に一体化され、例えば、検出器のハウジングなどに一体化され得る。好適な実施形態では、とりわけ、スキャニングシステムのハウジングは、例えば、読み易い様式などで、距離関連の情報をユーザに提供するように構成されている、少なくとも１個のディスプレイを含むことが可能である。さらに好適な実施形態では、とりわけ、スキャニングシステムのハウジングは、それに加えて、少なくとも１個のボタンを含むことが可能であり、少なくとも１個のボタンは、スキャニングシステムに関連する少なくとも１個の機能を動作させるように構成され得、例えば、１個または複数の動作モードを設定するように構成され得る。さらなる好適な実施形態では、とりわけ、スキャニングシステムのハウジングは、それに加えて、少なくとも１個の締結ユニットを含むことが可能であり、少なくとも１個の締結ユニットは、スキャニングシステムをさらなる表面に締結するように構成され得、それは、例えば、ラバーフット、ベースプレートまたはウォールホルダーなどであり、そのようなものは、磁気材料として含む、とりわけ、距離測定の精度を向上させるために、および／または、ユーザによるスキャニングシステムの操作性を向上させるために含む。
とりわけ好適な実施形態では、スキャニングシステムの照射源は、したがって、対象物の表面に位置する単一のドットを照射するように構成され得る単一のレーザービームを放出することが可能である。したがって、本発明による検出器のうちの少なくとも１個を使用することによって、少なくとも１個のドットとスキャニングシステムとの間の距離についての少なくとも１つの情報が発生され得る。しかし、好ましくは、スキャニングシステムによって含まれるような照射システムと、照射源によって発生されるような単一のドットとの間の距離は、例えば、少なくとも１個の検出器によって含まれるような評価デバイスを用いることなどによって決定され得る。しかし、スキャニングシステムは、とりわけ、この目的のために適合され得る追加的な評価システムをさらに含むことが可能である。代替的にまたはそれに加えて、スキャニングシステムのサイズ、とりわけ、スキャニングシステムのハウジングのサイズが考慮に入れられ得、したがって、ハウジングの前方縁部または後方縁部などのような、スキャニングシステムのハウジングの上の特定のポイントと単一のドットとの間の距離が、代替的に決定され得る。
代替的に、スキャニングシステムの照射源は、２個の個々のレーザービームを放出することが可能であり、２個の個々のレーザービームは、ビームの放出の方向同士の間に、直角などのようなそれぞれの角度を提供するように構成され得、それによって、同じ対象物の表面に位置する２個のそれぞれのドット、または、２個の別々の対象物における２個の異なる表面に位置する２個のそれぞれのドットが、照射され得る。しかし、２個の個々のレーザービーム同士の間のそれぞれの角度に関する他の値も実行可能であり得る。この特徴は、とりわけ、間接的な測定機能のために用いられ、例えば、間接的な距離を導出するために用いられ得、その間接的な距離は、例えば、スキャニングシステムとドットとの間の１個または複数の障害物の存在などに起因して、直接的にアクセスすることができないか、または、そうでなければ、到達することが困難である可能性がある。したがって、例として、それは、２個の個々の距離を測定することによって、および、ピタゴラスの公式を使用することによって高さを導出することによって、対象物の高さに関する値を決定するように実行可能であり得る。とりわけ、対象物に対して所定のレベルを維持することができるように、スキャニングシステムは、ユーザによって所定のレベルを維持するために使用され得る、少なくとも１個のレベリングユニット、とりわけ、一体型のバブルバイアルをさらに含むことが可能である。
さらなる代替例として、スキャニングシステムの照射源は、複数の個々のレーザービームを放出することが可能であり、例えば、レーザービームのアレイなどを放出することが可能であり、レーザービームのアレイは、互いに対して、それぞれのピッチ、とりわけ、規則的なピッチを示すことが可能であり、また、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の表面の上に位置するドットのアレイを発生させるように配置され得る。この目的のために、ビームスプリッティングデバイスおよびミラーなどのような、特別に適合された光学エレメントが設けられ得、それは、説明されているレーザービームのアレイの発生を可能にすることができる。
したがって、スキャニングシステムは、１個または複数の対象物の１個または複数の表面の上に設置されている１個または複数のドットの静的な配置を提供することが可能である。代替的に、スキャニングシステムの照射源、とりわけ、１個または複数のレーザービーム、例えば、レーザービームの上述のアレイなどは、時間の経過とともに変化する強度を示し得る１個または複数の光ビーム、および／または、時間の経過にしたがって放出の方向が交互になり得る１個または複数の光ビームを提供するように構成され得る。したがって、照射源は、スキャニングデバイスの少なくとも１個の照射源によって発生されるときに交互になる特徴を有する１個または複数の光ビームを使用することによって、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の表面の一部をイメージとしてスキャンするように構成され得る。とりわけ、スキャニングシステムは、したがって、少なくとも１個の行スキャンおよび／またはラインスキャンを使用し、例えば、１個または複数の対象物の１個または複数の表面をシーケンシャルにまたは同時にスキャンすることなどが可能である。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の対象物のイメージングに関するカメラが開示されている。カメラは、本発明による少なくとも１つの検出器、例えば、上記に与えられている実施形態またはさらに詳細に下記に与えられている実施形態のうちの１つまたは複数の中に開示されている少なくとも１つの検出器などを含む。とりわけ好適な実施形態では、カメラは、少なくとも１つの縦方向光学センサとともに、例えば、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、またはＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１に説明されているようなものなどとともに、本発明による少なくとも１つの横方向光学検出器を含むことが可能である。したがって、検出器は、写真撮影デバイスの一部、具体的には、デジタルカメラの一部であることが可能である。具体的には、検出器は、３Ｄ写真撮影において、具体的には、デジタル３Ｄ写真撮影において使用され得る。したがって、検出器は、デジタル３Ｄカメラの一部であることが可能である。本明細書で使用されているように、「写真撮影」という用語は、一般的に、少なくとも１個の対象物のイメージ情報を獲得する技術を表している。本明細書でさらに使用されているように、「カメラ」は、一般的に、写真撮影を実施するように適合されたデバイスである。本明細書でさらに使用されているように、「デジタル写真撮影」という用語は、一般的に、照射の強度を示す電気信号、好ましくは、デジタル電気信号を発生させるように適合された複数の感光性エレメントを使用することによって、少なくとも１個の対象物のイメージ情報を獲得する技術を表している。本明細書でさらに使用されているように、「３Ｄ写真撮影」という用語は、一般的に、３次元空間的な少なくとも１個の対象物のイメージ情報を獲得する技術を表している。したがって、３Ｄカメラは、３Ｄ写真撮影を実施するように適合されているデバイスである。カメラは、一般的に、単一の３Ｄイメージなどのような、単一のイメージを獲得するために適合され得、または、一連のイメージなどのような、複数のイメージを獲得するように適合され得る。したがって、カメラは、ビデオカメラであることも可能であり、ビデオカメラは、ビデオの用途のために適合され得、例えば、デジタルビデオシーケンスを獲得するように適合され得る。
したがって、一般的に、本発明は、少なくとも１個の対象物をイメージングするためのカメラをさらに表しており、具体的には、デジタルカメラ、より具体的には、３Ｄカメラまたはデジタル３Ｄカメラを表している。上記に概説されているように、「イメージング」という用語は、本明細書で使用されているように、一般的に、少なくとも１個の対象物のイメージ情報を獲得することを表している。カメラは、本発明による少なくとも１つの検出器を含む。カメラは、上記に概説されているように、単一のイメージを獲得するように適合され得、または、イメージシーケンスなどのような、複数のイメージを獲得するように適合され得、好ましくは、デジタルビデオシーケンスを獲得するように適合され得る。したがって、例として、カメラは、ビデオカメラであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。後者のケースでは、カメラは、好ましくは、イメージシーケンスを記憶するためのデータメモリを含む。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための方法が開示されている。方法は、好ましくは、本発明による少なくとも１個の検出器を利用することが可能であり、例えば、上記に開示されているかまたはさらに詳細に下記に開示されている実施形態のうちの１つまたは複数による少なくとも１個の検出器などを利用することが可能である。したがって、方法の任意の実施形態に関して、検出器のさまざまな実施形態の説明が参照され得る。
方法は、以下の工程を含み、以下の工程は、所与の順序で、または、異なる順序で実施され得る。さらに、列挙されていない追加的な方法工程が提供され得る。さらに、方法工程のうちの２つ以上またはさらにはすべてが、少なくとも部分的に、同時に実施され得る。さらに、方法工程のうちの２つ以上またはさらにはすべてが、２回またはさらには３回以上、繰り返して実施され得る。
本発明による方法は、
− 少なくとも１つの横方向光学センサを使用することによって、少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させる工程であって、横方向光学センサは、対象物から検出器へ進行する光ビームの横方向位置を決定するように適合されており、横方向位置は、検出器の光学軸に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、横方向光学センサは、少なくとも２つの伝導性層の間に埋め込まれている少なくとも１つの感光性層を有しており、伝導性層のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に透明な基板の上に少なくとも部分的に透明なグラフェン層を含み、光ビームが感光性層へ進行することを可能にし、横方向光学センサは、感光性層の中の光ビームの横方向位置を示す少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合されている、工程と、
− 少なくとも１つの横方向センサ信号を評価することによって、対象物の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させる工程と
を含む。
本発明による方法に関するさらなる詳細に関して、上記および／または下記に提供されているような光学検出器の説明が参照され得る。
本発明のさらなる態様では、本発明による検出器を使用することが開示されている。その場合に、対象物の位置、とりわけ、対象物のラテラル位置を決定する目的のための検出器を使用することが提案され、検出器は、好ましくは、同時に、少なくとも１個の縦方向光学センサとして使用され得るか、または、とりわけ、位置測定、とりわけ、交通技術における位置測定；エンターテイメントの用途；セキュリティの用途；ヒューマンマシンインターフェースの用途；トラッキングの用途；スキャニングの用途；立体視覚の用途；写真撮影の用途；イメージングの用途もしくはカメラの用途；少なくとも１つの空間のマップを発生させるためのマッピングの用途；車両のためのホーミングもしくはトラッキングビーコン検出器；サーマルシグネチャー（背景よりも熱いかまたは冷たい）による対象物の位置測定；マシンビジョンの用途；ロボットの用途からなる群から選択される使用の目的のために、少なくとも１個の追加的な縦方向光学センサと組み合わせられ得る。
また、本発明による光学検出器のさらなる使用は、すでに公知の用途、例えば、対象物の存在または不存在を決定すること；光学的な用途、例えば、カメラ露出制御、オートスライドフォーカス、自動化されたバックミラー、電子スケール、自動利得制御（とりわけ、変調された光源の中の）、自動ヘッドライトディマー、ナイト（ストリート）ライト制御、油バーナーフレームアウト、もしくは煙検出器を拡張すること；または、他の用途、例えば、デンシトメーターなどにおける用途、例えば、フォトコピーマシンの中のトナーの密度を決定すること；または、比色分析測定における用途などとの組み合わせを表すことも可能である。
したがって、一般的に、本発明によるデバイス、例えば、検出器は、さまざまな使用の分野において適用され得る。具体的には、検出器は、交通技術における位置測定；エンターテイメントの用途；セキュリティの用途；ヒューマンマシンインターフェースの用途；トラッキングの用途；写真撮影の用途；地図製作の用途；少なくとも１つの空間のマップを発生させるためのマッピングの用途；車両のためのホーミングまたはトラッキングビーコン検出器；モバイルの用途；ウェブカム；オーディオデバイス；ドルビーサラウンドオーディオシステム；コンピュータ周辺デバイス；ゲーミングの用途；カメラまたはビデオの用途；監視の用途；自動車の用途；輸送の用途；ロジスティクスの用途；車両の用途；飛行機の用途；船舶の用途；宇宙船の用途；ロボットの用途；医療の用途；スポーツの用途；建物の用途；建築の用途；製造の用途；マシンビジョンの用途；飛行時間検出器、レーダー、Ｌｉｄａｒ、超音波センサ、または干渉計から選択された少なくとも１個のセンシング技術との組み合わせによる使用からなる群から選択された使用の目的のために適用され得る。追加的にまたは代替的に、ローカルポジショニングシステムおよび／またはグローバルポジショニングシステムにおける用途も挙げることが可能であり、特に、ランドマークを基礎とする位置決めおよび／またはナビゲーション、具体的には、車または他の車両（例えば、列車、オートバイ、自転車、貨物輸送のためのトラックなど）、ロボットにおける使用のための、または、歩行者による使用のためのものも挙げることが可能である。さらに、インドアポジショニングシステムは、例えば、家庭内アプリケーションに関して、および／または、製造、ロジスティクス、監視、メンテナンス技術において使用されるロボットなどに関して、考えられる用途として挙げられ得る。
好ましくは、光学検出器、方法、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、トラッキングシステム、カメラ、および、さまざまな検出器を使用することのさらに考えられる詳細に関して、とりわけ、伝送デバイス、横方向光学センサ、評価デバイス、および、適用可能である場合には、縦方向光学センサ、変調デバイス、照射源、およびイメージングデバイスに関して、具体的には、考えられる材料、セットアップ、およびさらなる詳細に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、ＵＳ２０１２／２０６３３６Ａ１、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、ＵＳ２０１４／２９１４８０Ａ１、ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１、およびＷＯ２０１７／１８２４３２Ａ１のうちの１つまたは複数が参照され得、そのすべての全内容が、参照により本明細書に含まれている。
上記に説明されている検出器、方法、ヒューマンマシンインターフェース、およびエンターテイメントデバイス、ならびに、また、提案されている使用は、先行技術を上回るかなりの利点を有している。したがって、一般的に、空間の中の少なくとも１個の対象物の位置を正確に決定するための、簡単でありながらも依然として効率的な検出器が提供され得る。その場合に、例として、対象物またはその一部の３次元座標が、高速かつ効率的な方式で決定され得る。
本技術分野において公知のデバイスと比較すると、提案されている検出器は、具体的には、検出器の光学的なセットアップに関して、高い程度の単純性を提供する。したがって、原理的には、可視スペクトル範囲および赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲の両方に関して適切な、とりわけ、３８０ｎｍから３０００ｎｍの波長に関して適切な透明伝導性材料として、グラフェンを使用することは（それは、少なくとも上述のスペクトル範囲の中で同等に透明であり得る基板の上に堆積されている）、したがって、とりわけ、１μｍから３μｍのスペクトル範囲の中のこの種類の測定に関して適用可能であり得る位置感応型デバイス（ＰＳＤ）を提供することを可能にする。この高い程度の単純性は、高精度測定の可能性と組み合わせて、具体的には、マシン制御に適しており、例えば、ヒューマンマシンインターフェースなどにおいて、より好ましくは、ゲーミング、トラッキング、スキャニング、および立体視において適している。したがって、多数のゲーミング、エンターテイニング、トラッキング、スキャニング、および立体視の目的のために使用され得る、コスト効率的なエンターテイメントデバイスが提供され得る。
要約すると、本発明の文脈において、以下の実施形態が、とりわけ好適であると考えられる。
実施形態１：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であって、
− 少なくとも１つの横方向光学センサであって、対象物から検出器へ進行する光ビームの横方向位置を決定するように適合されており、横方向位置は、検出器の光学軸に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、横方向光学センサは、少なくとも２つの伝導性層の間に埋め込まれている少なくとも１つの感光性層を有しており、伝導性層のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に透明な基板の上に堆積されている少なくとも部分的に透明なグラフェン層を含み、光ビームが感光性層へ進行することを可能にし、横方向光学センサは、感光性層の中の光ビームの横方向位置を示す少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合されている、少なくとも１つの横方向光学センサと、
− 少なくとも１つの評価デバイスであって、少なくとも１つの横方向センサ信号を評価することによって、対象物の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるように設計されている、少なくとも１つの評価デバイスと
を含む、検出器。
実施形態２：グラフェン層は、１００Ω／ｓｑから２００００Ω／ｓｑの電気的なシート抵抗、好ましくは、１００Ω／ｓｑから１００００Ω／ｓｑの電気的なシート抵抗、より好適には、１２５Ω／ｓｑから１０００Ω／ｓｑの電気的なシート抵抗、具体的には、１５０Ω／ｓｑから５００Ω／ｓｑの電気的なシート抵抗を示す、実施形態１に記載の検出器。
実施形態３：グラフェン層は、３８０ｎｍから７６０ｎｍの可視スペクトル範囲の区分の中において、および、７６０ｎｍ超から１０００μｍの赤外線スペクトル範囲の中において、とりわけ、３８０ｎｍから１５μｍの波長範囲の中において、好ましくは、３８０ｎｍから３μｍの波長範囲の中において、少なくとも部分的に透明になっている、実施形態１または２に記載の検出器。
実施形態４：グラフェン層は、１μｍから３μｍの波長範囲の中において、８０％を上回る透過性を示す、実施形態１から３のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５：グラフェン層を担持する基板は、３８０ｎｍから７６０ｎｍの可視スペクトル範囲の区分の中において、および／または、７６０ｎｍ超から１０００μｍの赤外線スペクトル範囲の中において、とりわけ、３８０ｎｍから１５μｍの波長範囲の中において、好ましくは、３８０ｎｍから３μｍの波長範囲の中において、少なくとも部分的に透明になっている、実施形態４に記載の検出器。
実施形態６：基板は、石英ガラス、サファイヤ、溶融シリカ、シリコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、塩化ナトリウム、または臭化カリウムからなる群から選択される材料を含む、実施形態５に記載の検出器。
実施形態７：グラフェンは、堆積方法を介して基板の上に設置されており、堆積方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）、機械的な剥奪、化学的に導出されるグラフェン、または炭化ケイ素からの成長から選択される、実施形態１から６のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態８：感光性層は、無機光起電材料、有機光起電材料、無機の光伝導性材料、有機の光伝導性材料、または、無機光起電材料もしくは無機の光伝導性材料を含む複数のコロイド状量子ドット（ＣＱＤ）を含む、実施形態１から７のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態９：無機光起電材料は、第ＩＩ−ＶＩ族化合物、第ＩＩＩ−Ｖ族化合物、第ＩＶ族元素もしくは化合物、それらの組み合わせ、固溶体、またはドープされた変形形態のうちの１つまたは複数を含む、実施形態８に記載の検出器。
実施形態１０：第ＩＩ−ＶＩ族化合物は、カルコゲナイドであり、カルコゲナイドは、好ましくは、硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、硫セレン化塩（ＰｂＳＳｅ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、銅亜鉛スズ硫化物（ＣＺＴＳ）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、銅−亜鉛−スズ−硫黄−セレン（ＣＺＴＳＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ならびに、それらの固溶体および／またはドープされた変形形態からなる群から選択される、実施形態９に記載の検出器。
実施形態１１：第ＩＩＩ−Ｖ族化合物は、ニクトゲン化物であり、ニクトゲン化物は、好ましくは、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、インジウムガリウムリン化物（ＩｎＧａＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、インジウムガリウムヒ化物（ＩｎＧａＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、インジウムガリウムアンチモン化物（ＩｎＧａＳｂ）、インジウムガリウムリン化物（ＩｎＧａＰ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、およびアルミニウムガリウムリン化物（ＡｌＧａＰ）からなる群から選択される、実施形態９または１０に記載の検出器。
実施形態１２：第ＩＶ族元素または化合物は、ドープされたダイヤモンド（Ｃ）、ドープされたシリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、およびドープされたゲルマニウム（Ｇｅ）を含む群から選択される、実施形態７から１１のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態１３：第ＩＶ族元素または化合物は、結晶性材料、微結晶性材料、または、好ましくは、アモルファス材料として提供される、実施形態１２に記載の検出器。
実施形態１４：有機光起電材料は、少なくとも１つのフォトダイオードの形態で配置されており、フォトダイオードは、少なくとも２つの電極を有しており、有機光起電材料は、電極同士の間に埋め込まれている、実施形態８から１３のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態１５：有機光起電材料は、少なくとも１つの電子ドナー材料および少なくとも１つの電子アクセプター材料を含む、実施形態１４に記載の検出器。
実施形態１６：電子ドナー材料は、ドナーポリマーを含む、実施形態１５に記載の検出器。
実施形態１７：電子ドナー材料は、有機ドナーポリマーを含む、実施形態１６に記載の検出器。
実施形態１８：ドナーポリマーは、共役系を含み、共役系は、環式、非環式、および線形のうちの１つまたは複数である、実施形態１７に記載の検出器。
実施形態１９：有機ドナーポリマーは、ポリ［３−ヘキシルチオフェン−２，５．ジイル］（Ｐ３ＨＴ）、ポリ［３−（４−ｎ−オクチル）−フェニルチオフェン］（ＰＯＰＴ）、ポリ［３−１０−ｎ−オクチル−３−フェノチアジン−ビニレンチオフェン−コ−２，５−チオフェン］（ＰＴＺＶ−ＰＴ）、ポリ［４，８−ビス［（２−エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル］［３−フルオロ−２−［（２−エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４−ｂ］チオフェンジイル］（ＰＴＢ７）、ポリ｛チオフェン−２，５−ジイル−オルト−［５，６−ビス（ドデシルオキシ）ベンゾ［ｃ］［１，２，５］チアジアゾール］−４，７−ジイル｝（ＰＢＴ−Ｔ１）、ポリ［２，６−（４、４−ビス−（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シクロペンタ［２，１−ｂ；３，４−ｂ’］ジチオフェン）−オルト−４，７（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＰＤＴＢＴ）、ポリ［５，７−ビス（４−デカニル−２−チエニル）−チエノ（３，４−ｂ）ジアチアゾールチオフェン−２，５］（ＰＤＤＴＴ）、ポリ［Ｎ−９’−ヘプタデカニル−２，７−カルバゾール−オルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＤＴＢＴ）、ポリ［（４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ；２’，３’−ｄ］シロール）−２，６−ジイル−オルト−（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）−４，７−ジイル］（ＰＳＢＴＢＴ）、ポリ［３−フェニルヒドラゾンチオフェン］（ＰＰＨＴ）、ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［２−メトキシ−５−（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）、ポリ［９，９−ジ−オクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ−４−ブチルフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン］（ＰＦＢ）、または、それらの誘導体、修飾体、もしくは混合物のうちの１つである、実施形態１８に記載の検出器。
実施形態２０：電子アクセプター材料は、フラーレンベースの電子アクセプター材料である、実施形態１から１９のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態２１：フラーレンベースの電子アクセプター材料は、［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）、［６，６］−フェニル−Ｃ７１−酪酸メチルエステル（ＰＣ７０ＢＭ）、［６，６］−フェニル−Ｃ８４−酪酸メチルエステル（ＰＣ８４ＢＭ）、インデン−Ｃ６０ビス付加体（ＩＣＢＡ）、または、それらの誘導体、修飾体、もしくは混合物のうちの少なくとも１つを含む、実施形態２０に記載の検出器。
実施形態２２：フラーレンベースの電子アクセプター材料は、１つまたは２つのＣ６０成分またはＣ７０部分を含む二量体を含む、実施形態２０または２１に記載の検出器。
実施形態２３：フラーレンベースの電子アクセプターは、１つまたは２つの付着オリゴエーテル（ＯＥ）鎖（それぞれ、Ｃ７０−ＤＰＭ−ＯＥまたはＣ７０−ＤＰＭ−ＯＥ２）を含むジフェニルメタノフラーレン（ＤＰＭ）成分を含む、実施形態２２に記載の検出器。
実施形態２４：電子アクセプター材料は、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ペリレン誘導体、または無機ナノ粒子のうちの１つまたは複数である、実施形態１から２３のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態２５：電子アクセプター材料は、アクセプターポリマーを含む、実施形態１から２４のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態２６：アクセプターポリマーは、シアネート化ポリ（フェニレンビニレン）、ベンゾチアジアゾール、ペリレン、またはナフタレンジイミドのうちの１つまたは複数に基づく共役ポリマーを含む、実施形態２５に記載の検出器。
実施形態２７：アクセプターポリマーは、シアノ−ポリ［フェニレンビニレン］（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［５−（２−（エチルヘキシルオキシ）−２−メトキシシアノテレフタルイリデン］（ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［オキサ−１，４−フェニレン−１，２−（１−シアノ）−エチレン−２，５−ジオクチルオキシ−１，４−フェニレン−１，２−（２−シアノ）−エチレン−１，４−フェニレン］（ＣＮ−エーテル−ＰＰＶ）、ポリ［１，４−ジオクチルオキシ−ｐ−２，５−ジシアノフェニレンビニレン］（ＤＯＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［９，９’−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール］（ＰＦ８ＢＴ）、または、それらの誘導体、修飾体、もしくは混合物のうちの１つまたは複数から選択される、実施形態２６に記載の検出器。
実施形態２８：電子ドナー材料および電子アクセプター材料が、混合物を形成している、実施形態１から２７のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態２９：混合物は、１：１００から１００：１の比率で、より好適には、１：１０から１０：１の比率で、とりわけ、１：２から２：１の比率で、電子ドナー材料および電子アクセプター材料を含む、実施形態２８に記載の検出器。
実施形態３０：電子ドナー材料および電子アクセプター材料は、ドナードメインおよびアクセプタードメインの相互侵入ネットワーク、ドナードメインとアクセプタードメインとの間の界面エリア、および、ドメインを電極に接続するパーコレーション経路を含む、実施形態１から２９のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態３１：コロイド状量子ドット（ＣＱＤ）は、複数の量子ドットを含むコロイド状膜から取得可能であり得る、実施形態９から３０のいずれかに記載の検出器。
実施形態３２：コロイド状膜は、媒体を含む連続相の中に分散されたサブマイクロメートルスケールの半導体結晶を含む、実施形態３１に記載の検出器。
実施形態３３：媒体は、少なくとも１つの無極性有機溶媒を含む、実施形態３２に記載の検出器。
実施形態３４：無極性有機溶媒は、オクタン、トルエン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、ベンゼン、クロロベンゼン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、およびクロロホルムを含む群から選択される、実施形態３３に記載の検出器。
実施形態３５：サブマイクロメートルスケールの半導体結晶は、追加的に、架橋分子によってキャップされており、架橋分子は、有機剤を含む、実施形態３２から３４のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態３６：有機剤は、チオールおよびアミンを含む群から選択される、実施形態３５に記載の検出器。
実施形態３７：有機剤は、１，２−エタンジチオール（ｅｄｔ）、１，２−および１，３−ベンゼンジチオール（ｂｄｔ）、ならびにブチルアミンを含む群から選択される、実施形態３６に記載の検出器。
実施形態３８：コロイド状量子ドット（ＣＱＤ）は、コロイド状膜の熱処理から取得可能である、実施形態３１から３７のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態３９：コロイド状膜の熱処理は、複数の量子ドットが維持されている状態で連続相が除去されるように、コロイド状膜を乾燥させることを含む、実施形態３８に記載の検出器。
実施形態４０：熱処理は、好ましくは、空気雰囲気の中において、５０℃から２５０℃、好ましくは、８０℃から２２０℃、より好適には、１００℃から２００℃の温度を適用することを含む、実施形態３８または３９に記載の検出器。
実施形態４１：量子ドットは、１ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは、２ｎｍから１００ｎｍ、より好適には、２ｎｍから１５ｎｍのサイズを示す、実施形態３１から４０のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態４２：感光性層は、薄膜として提供されている、実施形態１から４１のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態４３：薄膜は、１ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは、２ｎｍから１００ｎｍ、より好適には、２ｎｍから１５ｎｍの厚さを示し、適用可能である場合には、量子ドットは、薄膜の厚さを下回るサイズを示す、実施形態４２に記載の検出器。
実施形態４４：感光性層は、サンドイッチ構造で第１の伝導性層と第２の伝導性層との間に配置されており、少なくとも第１の伝導性層は、入射光ビームに対して少なくとも部分的に透明な特性を示す、実施形態１から４３のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態４５：第２の伝導性層は、蒸着金属層を含む、実施形態４４に記載の検出器。
実施形態４５：蒸着金属層は、銀、アルミニウム、プラチナ、マグネシウム、クロム、チタン、または金のうちの１つまたは複数を含む、実施形態４５に記載の検出器。
実施形態４７：第２の伝導性層は、また、入射光ビームに対して少なくとも部分的に透明な特性を示す、実施形態４６に記載の検出器。
実施形態４８：第２の伝導性層は、少なくとも部分的に透明な半導体材料を含む、実施形態４７に記載の検出器。
実施形態４９：第２の伝導性層は、不透明な導電性材料を含む、実施形態４４から４８のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５０：第２の伝導性層は、グラフェンの層を含む、実施形態４９に記載の検出器。
実施形態５１：第２の伝導性層は、導電性ポリマーの層を含む、実施形態４４から５０のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５２：導電性ポリマーは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、または、ＰＥＤＯＴおよびポリスチレンスルホン酸の分散体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）から選択される、実施形態５１に記載の検出器。
実施形態５３：検出器は、ブロッキング層をさらに有しており、ブロッキング層は、導電性材料の薄膜を含む、実施形態１から５２のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５４：ブロッキング層は、ｎ型半導体であり、二酸化チタン（ＴｉＯ２）もしくは酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうちの１つもしくは複数を含み、または、ブロッキング層は、酸化モリブデン（ＭｏＯ３−ｘ）を含むｐ型半導体である、実施形態５３に記載の検出器。
実施形態５５：検出器は、ホール輸送層をさらに含み、ホール輸送層は、導電性材料の薄膜を含む、実施形態１から５４のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５６：ホール輸送層は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、または、ＰＥＤＯＴおよびポリスチレンスルホン酸の分散体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）から選択される、実施形態５５に記載の検出器。
実施形態５７：横方向光学センサは、伝導性層のうちの１つに位置している少なくとも１つのスプリット電極をさらに有しており、スプリット電極は、少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるように適合された少なくとも２つの部分電極を有している、実施形態１から５６のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５８：スプリット電極は、少なくとも４つの部分電極を有している、実施形態５７に記載の検出器。
実施形態５９：金属接触部またはグラフェン接触部を含むスプリット電極は、第２の伝導性層の上に配置されており、グラフェン接触部は、１００Ω／ｓｑを下回る電気的なシート抵抗、好ましくは、１Ω／ｓｑ以下の電気的なシート抵抗を示す、実施形態５７または５８に記載の検出器。
実施形態６０：金属接触部は、銀、銅、アルミニウム、プラチナ、マグネシウム、クロム、チタン、または金のうちの１つまたは複数を含む、実施形態５９に記載の検出器。
実施形態６１：部分電極を通る電流は、感光性層の中の光ビームの位置に依存している、実施形態５７から６０のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態６２：横方向光学センサは、部分電極を通る電流にしたがって、横方向センサ信号を発生させるように適合されている、実施形態６１に記載の検出器。
実施形態６３：検出器、好ましくは、横方向光学センサおよび／または評価デバイスは、部分電極を通る電流の少なくとも１つの比率から、対象物の横方向位置に関する情報を導出するように適合されている、実施形態５７から６２のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態６４：横方向センサ信号は、電流および電圧、または、それらから導出される任意の信号からなる群から選択される、実施形態１から６３のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態６５：少なくとも１つの照射源をさらに含む、実施形態１から６４のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態６６：対象物に少なくとも部分的に接続されており、および／または、対象物と少なくとも部分的に同一になっている、照射源；１次放射によって対象物を少なくとも部分的に照射するように設計されている照射源から、照射源は選択される、実施形態６５に記載の検出器。
実施形態６７：光ビームは、対象物の上での１次放射の反射によって、および／または、１次放射によって刺激される対象物自身による光の放出によって、発生される、実施形態６６に記載の検出器。
実施形態６８：検出器は、照射を変調させるための少なくとも１つの変調デバイスをさらに有している、実施形態１から６７のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態６９：光ビームは、変調されていない連続波光ビームまたは変調された光ビームのうちの１つである、実施形態１から６８のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態７０：評価デバイスは、異なる様式で横方向光学センサの横方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるようにさらに設計されている、実施形態１から６９のいずれか１つに記載に記載の検出器。
実施形態７１：異なる様式は、横方向光学センサによって提供される横方向センサ信号を少なくとも１つの縦方向センサ信号として取り扱うことを含み、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、横方向光学センサのセンサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している、実施形態７０に記載の検出器。
実施形態７２：実施形態１から７１のいずれか１つに記載の横方向センサに加えて、別々の縦方向光学センサをさらに含む、実施形態１から７１のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態７３：横方向光学センサおよび縦方向光学センサは、光学軸に沿ってスタックされており、光学軸に沿って進行する光ビームが、横方向光学センサおよび少なくとも２つの縦方向光学センサの両方に衝突するようになっており、光ビームは、その後に、横方向光学センサおよび少なくとも２つの縦方向光学センサを通過し、または、その逆も同様である、実施形態１から７２のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態７４：光ビームは、縦方向光学センサのうちの１つに衝突する前に横方向光学センサを通過する、実施形態７３に記載の検出器。
実施形態７５：縦方向センサ信号は、電流および電圧、または、それらから導出される任意の信号からなる群から選択される、実施形態７０から７４のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態７６：検出器は、少なくとも１つのイメージングデバイスをさらに含む、実施形態１から７５のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態７７：イメージングデバイスは、対象物から最も遠い位置に位置している、実施形態７６に記載の検出器。
実施形態７８：光ビームは、イメージングデバイスを照射する前に少なくとも１つの横方向光学センサを通過する、実施形態７６または７７に記載の検出器。
実施形態７９：イメージングデバイスは、カメラを含む、実施形態７６から７８のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態８０：イメージングデバイスは、無機カメラ；モノクロムカメラ；マルチクロムカメラ；フルカラーカメラ；ピクセル化された無機チップ；ピクセル化された有機カメラ；ＣＣＤチップ、好ましくは、マルチカラーＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップ；ＣＭＯＳチップ；ＩＲカメラ；ＲＧＢカメラのうちの少なくとも１つを含む、実施形態７６から７９のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態８１：実施形態１から８０のいずれか１つに記載の少なくとも２つの検出器を含む配置。
実施形態８２：配置は、少なくとも１つの照射源をさらに含む、実施形態８１に記載の配置。
実施形態８３：ユーザとマシンとの間で少なくとも１つの情報を交換するための、とりわけ、制御コマンドを入力するためのヒューマンマシンインターフェースであって、検出器に関する実施形態１から８０のいずれか１つに記載の少なくとも１つの検出器を含み、検出器によってユーザの少なくとも１つの幾何学的な情報を発生させるように設計されており、少なくとも１つの情報、とりわけ少なくとも１つの制御コマンドを、幾何学的な情報に割り当てるように設計されている、ヒューマンマシンインターフェース。
実施形態８４：ユーザの少なくとも１つの幾何学的な情報は、ユーザの身体の位置；ユーザの少なくとも１つの身体部分の位置；ユーザの身体の配向；ユーザの少なくとも１つの身体部分の配向からなる群から選択される、実施形態８３に記載のヒューマンマシンインターフェース。
実施形態８５：ヒューマンマシンインターフェースは、ユーザに接続可能な少なくとも１つのビーコンデバイスをさらに含み、ヒューマンマシンインターフェースは、検出器が少なくとも１つのビーコンデバイスの位置に関する情報を発生させることができるように適合されている、実施形態８３または８４に記載のヒューマンマシンインターフェース。
実施形態８６：ビーコンデバイスは、検出器へ送信されることになる少なくとも１つの光ビームを発生させるように適合された少なくとも１つの照射源を含む、実施形態８５に記載のヒューマンマシンインターフェース。
実施形態８７：少なくとも１つのエンターテイメント機能、とりわけ、ゲームを実施するためのエンターテイメントデバイスであって、ヒューマンマシンインターフェースを参照する実施形態８３から８６のいずれか１つに記載の少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェースを含み、ヒューマンマシンインターフェースによって、少なくとも１つの情報がプレイヤによって入力されることを可能にするように設計されており、情報にしたがってエンターテイメント機能を変化させるように設計されている、エンターテイメントデバイス。
実施形態８８：少なくとも１つの移動可能な対象物の位置をトラッキングするためのトラッキングシステムであって、検出器を参照する実施形態１から８０のいずれか１つに記載の少なくとも１つの検出器を含み、少なくとも１つのトラックコントローラをさらに含み、トラックコントローラは、対象物の一連の位置をトラッキングするように適合されており、それぞれの位置は、特定の時点における対象物の位置に関する少なくとも１つの情報を含む、トラッキングシステム。
実施形態８９：トラッキングシステムは、対象物に接続可能な少なくとも１つのビーコンデバイスをさらに含み、トラッキングシステムは、検出器が少なくとも１つのビーコンデバイスの対象物の位置に関する情報を発生させることができるように適合されている、実施形態８８に記載のトラッキングシステム。
実施形態９０：少なくとも１個の対象物の少なくとも１つの位置を決定するためのスキャニングシステムであって、検出器に関する実施形態１から８０のいずれか１つに記載の少なくとも１つの検出器を含み、少なくとも１つの照射源をさらに含み、少なくとも１つの照射源は、少なくとも１個の対象物の少なくとも１つの表面に位置している少なくとも１つのドットの照射のために構成された少なくとも１つの光ビームを放出するように適合されており、スキャニングシステムは、少なくとも１つの検出器を使用することによって、少なくとも１つのドットとスキャニングシステムとの間の距離についての少なくとも１つの情報を発生させるように設計されている、スキャニングシステム。
実施形態９１：照射源は、少なくとも１つの人工的な照射源、とりわけ、少なくとも１つのレーザー供給源、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つの半導体光源を含む、実施形態９０に記載のスキャニングシステム。
実施形態９２：照射源は、複数の個々の光ビームを放出し、とりわけ、それぞれのピッチ、とりわけ、規則的なピッチを示す光ビームのアレイを放出する、実施形態９０または９１に記載のスキャニングシステム。
実施形態９３：スキャニングシステムは、少なくとも１つのハウジングを含む、実施形態９０から９２のいずれか１つに記載のスキャニングシステム。
実施形態９４：少なくとも１つのドットとスキャニングシステムとの間の距離についての少なくとも１つの情報は、少なくとも１つのドットと、スキャニングシステムのハウジングの上の特定のポイント、とりわけ、ハウジングの前方縁部または後方縁部との間で決定される、実施形態９３に記載のスキャニングシステム。
実施形態９５：ハウジングは、ディスプレイ、ボタン、締結ユニット、レベリングユニットのうちの少なくとも１つを含む、実施形態９３または９４に記載のスキャニングシステム。
実施形態９６：少なくとも１個の対象物をイメージングするためのカメラであって、検出器を参照する実施形態１から８０のいずれか１個に記載の少なくとも１個の検出器を含む、カメラ。
実施形態９７：とりわけ、検出器に関する実施形態１から８０のいずれか１つに記載の検出器を使用することによって、少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための方法であって、
− 少なくとも１つの横方向光学センサを使用することによって、少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させる工程であって、横方向光学センサは、対象物から検出器へ進行する光ビームの横方向位置を決定するように適合されており、横方向位置は、検出器の光学軸に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、横方向光学センサは、少なくとも２つの伝導性層の間に埋め込まれている少なくとも１つの感光性層を有しており、伝導性層のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に透明な基板の上に少なくとも部分的に透明なグラフェン層を含み、光ビームが感光性層へ進行することを可能にし、横方向光学センサは、感光性層の中の光ビームの横方向位置を示す少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合されている、工程と、
− 少なくとも１つの横方向センサ信号を評価することによって、対象物の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させる工程と
を含む、方法。
実施形態９８：グラフェンは、堆積方法を介して基板の上に設置されており、堆積方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）、機械的な剥奪、化学的に導出されるグラフェン、または炭化ケイ素からの成長から選択される、実施形態９７に記載の方法。
実施形態９９：無機光起電材料、有機光起電材料、無機の光伝導性材料、有機の光伝導性材料、または、無機光起電材料もしくは無機の光伝導性材料を含む複数のコロイド状量子ドット（ＣＱＤ）が、感光性層として提供される、実施形態９７または９８に記載の検出器。
実施形態１００：コロイド状量子ドット（ＣＱＤ）は、複数の量子ドットを含むコロイド状膜から取得される、実施形態９９に記載の方法。
実施形態１０１：コロイド状膜は、媒体を含む連続相の中に分散されたサブマイクロメートルスケールの半導体結晶の形態で提供される、実施形態１００に記載の方法。
実施形態１０２：コロイド状膜は、無極性有機溶媒の中の複数の量子ドットの溶液として提供される、実施形態１０１に記載の方法。
実施形態１０３：溶媒は、オクタン、トルエン、シクロヘキサン、クロロベンゼン、ｎ−ヘプタン、ベンゼン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトニトリル、およびクロロホルムを含む群から選択される、実施形態１０２に記載の方法。
実施形態１０４：量子ドットは、有機溶媒の中において、１０ｍｇ／ｍｌから２００ｍｇ／ｍｌ、好ましくは、５０ｍｇ／ｍｌから１００ｍｇ／ｍｌの濃度で提供される、実施形態１０３に記載の方法。
実施形態１０５：コロイド状膜は、第１の伝導性層の上に堆積されている、実施形態１０４に記載の方法。
実施形態１０６：コロイド状膜は、堆積方法によって、好ましくは、コーティング方法によって、より好適には、スピンコーティング方法によって提供される、実施形態１０１から１０５のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１０７：コロイド状膜は、有機剤を含む架橋分子によって処理を受け、それによって、サブマイクロメートルスケールの半導体結晶が、追加的に、架橋分子によってキャップされる、実施形態１０６に記載の方法。
実施形態１０８：有機剤は、好ましくは、チオールおよびアミンを含む群から選択される、実施形態１０７に記載の方法。
実施形態１０９：有機剤は、１，２−エタンジチオール（ｅｄｔ）、１，２−および１，３−ベンゼンジチオール（ｂｄｔ）、ならびにブチルアミンを含む群から選択される、実施形態１０８に記載の方法。
実施形態１１０：有機剤による処理の後に、コロイド状膜は、複数の量子ドットが維持されている状態で連続相が除去されるように乾燥される、実施形態１０９に記載の方法。
実施形態１１１：コロイド状膜は、５０℃から２５０℃、好ましくは、８０℃から２２０℃、より好適には、１００℃から２００℃の温度において乾燥される、実施形態１１０に記載の方法。
実施形態１１２：交通技術における位置測定；エンターテイメントの用途；セキュリティの用途；ヒューマンマシンインターフェースの用途；トラッキングの用途；スキャニングの用途；写真撮影の用途；地図製作の用途；少なくとも１つの空間のマップを発生させるためのマッピングの用途；車両のためのホーミングまたはトラッキングビーコン検出器；モバイルの用途；ウェブカム；オーディオデバイス；ドルビーサラウンドオーディオシステム；コンピュータ周辺デバイス；ゲーミングの用途；カメラまたはビデオの用途；監視の用途；自動車の用途；輸送の用途；ロジスティクスの用途；車両の用途；飛行機の用途；船舶の用途；宇宙船の用途；ロボットの用途；医療の用途；スポーツの用途；建物の用途；建築の用途；製造の用途；マシンビジョンの用途；飛行時間検出器、レーダー、ｌｉｄａｒ、超音波センサ、または干渉計から選択された少なくとも１個のセンシング技術との組み合わせによる使用からなる群から選択された使用の目的のための、検出器に関する実施形態１から８０のいずれか１つに記載の検出器を使用すること。
本発明のさらなる任意の詳細および特徴は、従属請求項に関連して下記に続く好適な例示的な実施形態の説明から明らかである。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装され得る。本発明は、例示的な実施形態に限定されない。例示的な実施形態は、図の中に概略的に示されている。個々の図における同一の参照番号は、同一のエレメント、もしくは、同一の機能を備えるエレメント、または、それらの機能に関して互いに対応しているエレメントを表している。
横方向光学センサを含む本発明による検出器の例示的な実施形態を示す図であり、横方向光学センサが、グラフェンを含む透明伝導性層を有していることを示す図である。 横方向光学センサのセットアップに関する例示的な実施形態を示す図であり、感光性層が、有機光起電材料を含むことを示す図である。 横方向光学センサのセットアップに関する例示的な実施形態を示す図であり、感光性層が、無機の光伝導性材料を含む複数のコロイド状量子ドット（ＣＱＤ）を含むことを示す図である。 位置感応型デバイスとしての図１および図２Ａによる横方向光学センサの適用可能性を実証する実験結果を示す図である。 １μｍから３μｍのＭｉｄＩＲスペクトル範囲の区分の中の石英ガラスの上のグラフェンの透過曲線を示す図である。 本発明による、光学検出器、検出器システム、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、トラッキングシステム、およびカメラの例示的な実施形態を示す図である。
例示的実施形態
図１は、少なくとも１個の対象物１１２のラテラル位置を決定するための、本発明による光学検出器１１０の例示的な実施形態を、極めて概略的な方式で図示している。光学検出器１１０は、好ましくは、３８０ｎｍから７６０ｎｍの可視スペクトル範囲、および／または、７６０ｎｍ超から１０００μｍの赤外線スペクトル範囲の区分のための、とりわけ、３８０ｎｍから１５μｍのスペクトル範囲にある波長のための、好ましくは、３８０ｎｍから３μｍのスペクトル範囲にある波長のための、具体的には、１μｍから３μｍのスペクトル範囲にある波長のための検出器として使用されるように適合され得る。より詳細に図３Ｂにおいて下記に示されているように、グラフェン層１３４は、とりわけ好適には、１μｍから３μｍの波長範囲にわたって、少なくとも８０％の透過性を示すことが可能である。しかし、他の実施形態も実行可能であり得る。
光学検出器１１０は、少なくとも１つの縦方向光学センサ１１４を含み、少なくとも１つの縦方向光学センサ１１４は、この特定の実施形態では、検出器１１０の光学軸１１６に沿って配置され得る。具体的には、光学軸１１６は、光学センサ１１４の対称軸および／または回転軸であることが可能である。この文献の中の他の場所で説明されているように、横方向光学センサ１１４は、とりわけ好適な実施形態では、少なくとも１個の対象物１１２の縦方向位置を決定するように適合された縦方向光学センサとして同時に用いられ得る。本明細書では、横方向光学センサ１１４は、検出器１１０のハウジング１１８の内側に位置することが可能である。さらに、少なくとも１つの伝送デバイス１２０、好ましくは、屈折レンズ１２２が含まれ得る。ハウジング１１８内の開口部１２４は、とりわけ、光学軸１１６に関して同心円状に位置し得、好ましくは、検出器１１０の視線の方向１２６を画定し得る。座標系１２８が定義され得、座標系１２８では、光学軸１１６に対して平行または逆平行の方向は、縦方向として定義され、一方、光学軸１１６に対して垂直な方向は、横方向として定義され得る。図１に象徴的に示されているように、座標系１２８では、縦方向は、ｚによって示されており、一方、横方向は、それぞれ、ｘおよびｙによって示されている。しかし、他のタイプの座標系１２８も考えられる。
さらに、横方向光学センサ１１４は、この実施形態では、感光性層１３０を有しており、感光性層１３０は、２つの伝導性層、すなわち、第１の伝導性層１３２と第２の伝導性層１３２’との間に位置することが可能である。より詳細に上記および／または下記に説明されているように、感光性層１３０は、無機光起電材料、有機光起電材料、無機の光伝導性材料、有機の光伝導性材料、または複数の量子ドット、とりわけ、複数のコロイド状量子ドット（ＣＱＤ）を含むことが可能であり、それは、無機光起電材料または無機の光伝導性材料を含む。本明細書では、第１の伝導性層１３２は、少なくとも部分的に透明な基板１３５の上に堆積されている少なくとも部分的に透明なグラフェン層１３４を含む。したがって、第１の伝導性層１３２は、少なくとも部分的に光学的に透明になっているので、それは、入射光ビーム１３６が感光性層１３０の上に衝突し得る前に、入射光ビーム１３６が最初に第１の伝導性層１３２を横断することができる方式で、好ましくは、光学検出器１１０の光学軸１１６に沿って位置することが可能である。
感光性層１３０の中の光ビーム１３６の横方向位置を示すことができる少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるために、横方向光学センサ１１４は、スプリット電極を装備しており、スプリット電極は、図１に示されているような実施形態では、第２の伝導性層１３２’に位置することが可能である。しかし、他の種類のセットアップも考えられ得る。横方向センサ信号は、好ましくは、電流および電圧、または、その導出される任意の信号からなる群から選択され得る。図１に概略的に図示されているように、スプリット電極は、少なくとも２つの部分電極１３８、１３８’を有しており、少なくとも２つの部分電極１３８、１３８’は、とりわけ、部分電極１３８、１３８’を通る電流が感光性層１３０の中の光ビーム１３６の位置に依存し得る方式で配置され得る。この種類の依存性は、一般的に、感光性層１３０の中の電荷キャリアの発生および／または修正の場所から部分電極１３８、１３８’への道の上で生じ得るオーム損失または抵抗損失によって実現され得る。この目的のために、グラフェン層１３４は、１００Ω／ｓｑから２００００Ω／ｓｑの、好ましくは、１００Ω／ｓｑから１００００Ω／ｓｑ、より好適には、１２５Ω／ｓｑから１０００Ω／ｓｑ、具体的には、１５０Ω／ｓｑから５００Ω／ｓｑの電気的なシート抵抗を示すことが可能であり、したがって、感光性層１３０の電気抵抗と比較してより高い電気抵抗を有すると同時に、部分電極１３８、１３８’と比較してより低い電気抵抗を有しており、したがって、それぞれ、最も低いオーム損失を伴う経路に沿って常に電流をガイドするように適合されている。
評価デバイス１４０は、一般的に、横方向光学センサ１１４のセンサ信号を評価することによって、対象物１１２の位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるように設計されている。この目的のために、評価デバイス１４０は、センサ信号を評価するために、１つもしくは複数の電子デバイスおよび／または１つもしくは複数のソフトウェアコンポーネントを含むことが可能であり、それは、横方向評価ユニット１４２によって象徴的に示されている（「ｘｙ」によって示されている）。より詳細に下記に説明されるように、評価デバイス１４０は、横方向光学センサ１１４の２つ以上の横方向センサ信号を比較することによって、対象物１１２の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合され得る。
本明細書では、横方向センサ信号は、１つまたは複数の信号リード線１４４を介して、評価デバイス１４０へ送信され得る。例として、信号リード線１４４が提供され得、および／または、１つもしくは複数のインターフェースが提供され得、１つもしくは複数のインターフェースは、ワイヤレスインターフェースおよび／またはワイヤーバウンドインターフェースであることが可能である。さらに、信号リード線１４４は、センサ信号を発生させるための、および／または、センサ信号を修正するための、１つもしくは複数のドライバーおよび／または１つもしくは複数の測定デバイスを含むことが可能である。
横方向光学センサ１１４のセンサ領域を照らすための光ビーム１３６は、発光性対象物１１２によって発生され得る。代替的にまたはそれに加えて、光ビーム１３６は、別々の照射源１４６によって発生され得、照射源１４６は、周囲光源および／または人工的な光源、例えば、レーザーダイオード１４８を含むことが可能であり、レーザーダイオード１４８は、好ましくは、光学軸１１６に沿って開口部１２４を通って光学検出器１１０のハウジング１１８に進入することによって、光ビーム１３６が横方向光学センサ１１４のセンサ領域に到達することができるように、照射源１４６によって発生される光の少なくとも一部を対象物１１２が反射することができ得るように、対象物１１２を照射するように適合され得る。
特定の実施形態では、照射源１４６は、変調された光源１５０であることが可能であり、ここで、照射源１４６の１つまたは複数の変調特性は、少なくとも１つの任意の変調デバイス１５２によって制御され得る。代替的にまたはそれに加えて、変調は、照射源１４６と対象物１１２との間のビーム経路の中で、および／または、対象物１１２と横方向光学センサ１１４との間のビーム経路の中で実現され得る。さらなる可能性も考えられ得る。この特定の実施形態は、対象物１１２の位置に関する少なくとも１つの情報を決定するために横方向光学センサ１１４の横方向センサ信号を評価するときに、変調特性のうちの１つまたは複数、とりわけ、変調周波数を考慮に入れることによって、異なる光ビーム１３６を区別することを可能にすることができる。
一般的に、評価デバイス１４０は、データ処理デバイス１５４の一部であることが可能であり、および／または、１つもしくは複数のデータ処理デバイス１５４を含むことが可能である。評価デバイス１４０は、ハウジング１１８の中に完全にもしくは部分的に一体化され得、および／または、ワイヤレスもしくはワイヤーバウンドの方式で、横方向光学センサ１１４に電気的に接続されている別々のデバイスとして、完全にもしくは部分的に具現化され得る。評価デバイス１４０は、１つまたは複数の追加的なコンポーネント、例えば、１つもしくは複数の電子的なハードウェアコンポーネントおよび／または１つもしくは複数のソフトウェアコンポーネントなど、例えば、１つもしくは複数の測定ユニット、および／または、１つもしくは複数の評価ユニット、および／または、１つもしくは複数の制御ユニット（ここでは示されていない）などをさらに含むことが可能である。
図２Ａは、横方向光学センサ１１４のセットアップのための例示的な実施形態を示しており、この特定の例では、感光性層１３０は、有機光起電材料１５６、とりわけ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭを含むことが可能である。より詳細に上記に説明されているように、有機光起電材料１５６は、電子ドナー材料として、ポリ（３−ヘキシルチオフェン−２，５．ジイル）（Ｐ３ＨＴ）を含み、また、電子アクセプター材料として、［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）を含み、電子ドナー材料および電子アクセプター材料は、感光性層１３０の中のドナードメインおよびアクセプタードメインの相互侵入ネットワークを構成することが可能である。しかし、とりわけ、他の種類の電子ドナー材料および／または電子アクセプター材料など、有機光起電材料１５６に関して利用可能な他の種類の物質も適用可能であり得る。
とりわけ、第１の伝導性層１３２を通る所望の高い透過性を実現するために、グラフェン層を担持する基板１３５は、図２Ａに概略的に示されているように、好ましくは、石英ガラス１５８、石英ガラス、サファイヤ、溶融シリカ、シリコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、塩化ナトリウム、または臭化カリウムから選択され得る。
結果として、基板１３５は、可視スペクトル範囲において、および／または、赤外線スペクトル範囲において、とりわけ、３８０ｎｍから３μｍの同じ波長範囲内において、少なくとも部分的に透明になっていることが可能であり、３８０ｎｍから３μｍの同じ波長範囲において、グラフェンは、下記において図３Ｂに示されているように、８０％を上回る透過性を示す。この特性は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）またはフッ素がドープされた酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ；ＦＴＯ）などのような、他の典型的に使用される部分的に透明な材料とは対照的であることが判明したことが留意され得、他の典型的に使用される部分的に透明な材料は、ＩＲスペクトル範囲の中の低い透過性を示し、したがって、とりわけ、本発明の中の第１の伝導性層１３２の中での適用に適していない可能性がある。しかし、ＩＴＯ、ＦＴＯ、または他の透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）が、依然として、第２の伝導性層１３２’に関して使用され得るが、図２Ａに示されているように、第２の伝導性層１３２’は、また、光ビーム１３６の経路に応じて、少なくとも部分的に不透明な材料、好ましくは、金属シートまたは低抵抗グラフェンシートを含むことが可能であり、金属シートは、銀、銅、アルミニウム、プラチナ、マグネシウム、クロム、チタン、または金のうちの１つまたは複数を含むことが可能であり、低抵抗グラフェンシートは、１００Ω／ｓｑを下回る電気的なシート抵抗、好ましくは、１Ω／ｓｑ以下の電気的なシート抵抗を有することが可能である。
図２Ａにさらに示されているように、横方向光学センサ１１４は、追加的に、ホール輸送層１６０を含むことが可能である。この目的のために、導電性ポリマー１６２が、好ましくは使用され得、導電性ポリマー１６２は、とりわけ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、または、ＰＥＤＯＴおよびポリスチレンスルホン酸の分散体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）から選択され得る。しかし、ホール輸送層１６０に関して、他の種類の材料も実行可能であり得る。一般的に使用されているように、ホール輸送層１６０は、好ましくは、横方向光学センサ１１４を通る道の上でのホールの輸送を促進させるように適合され得る。代替的に、電子輸送層（ここでは示されていない）が、また、本目的のために適用可能であり得る。
結果として、図２Ａに示されているような横方向光学センサ１１４の特定の実施形態は、また、「フォトダイオード」として命名され得る。それとは対照的に、図２Ｂは、横方向光学センサ１１４の代替的な実施形態を図示しており、そこでは、感光性層１３０が、複数の量子ドット１６６を含むことができるコロイド状膜１６４の形態で提供され得る。とりわけ好適なものとして、量子ドット１６６は、硫化鉛（ＰｂＳ）またはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）のナノメートルスケールの結晶を含むことが可能であり、硫セレン化塩（ＰｂＳＳｅ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、銅亜鉛スズ硫化物（ＣＺＴＳ）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、銅−亜鉛−スズ−硫黄−セレン（ＣＺＴＳＳｅ）、またはテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）などのような、他のカルコゲナイドも、この目的のために適用可能であり得る。本明細書では、ナノメートルスケールの結晶は、１ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは、２ｎｍから１００ｎｍ、より好適には、２ｎｍから１５ｎｍのサイズを示すことが可能であり、一方、コロイド状膜１６４は、１ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは、２ｎｍから１００ｎｍ、より好適には、２ｎｍから１５ｎｍの厚さを示すことが可能であり、しかし、量子ドット１６６のサイズは、それらのサイズがコロイド状膜１６４の厚さを下回るように選択され得る。
図２Ｂに概略的に図示されているような横方向光学センサ１１４の実施形態では、感光性層１３０を構成するＰｂＳのサブマイクロメートルスケールの結晶のコロイド状膜１６４は、第１の伝導性層１３２と第２の伝導性層１３２’との間に挟まれている。本発明によれば、入射光ビーム１３６によって横断される第１の伝導性層１３２は、より詳細に上記に説明されているように、グラフェン層１３４を含み、グラフェン層１３４は、少なくとも部分的に光学的に透明な基板１３５の上に堆積されており、基板１３５は、好ましくは、石英ガラス１５８または酸化アルミニウムから選択される。
さらに、第２の伝導性層１３２’は、導電性ポリマー１６２、好ましくは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、または、ＰＥＤＯＴおよびポリスチレンスルホン酸の分散体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を含むことが可能であり、それは、コロイド状膜１６４の上に堆積され得る。外側の電気的な接続部への良好な電気的接触を実現するために、少なくとも２つの２００ｎｍの蒸着銀（Ａｇ）部分電極１３８、１３８’を含むスプリット電極が、第２の伝導性層１３２’の上に堆積されている。本明細書では、導電性ポリマー１６２の層は、好ましくは、１００Ω／ｓｑから２００００Ω／ｓｑ、より好適には、１０００Ω／ｓｑから１５０００Ω／ｓｑ、より好適には、２０００Ω／ｓｑから１００００Ω／ｓｑの電気的なシート抵抗を示すことが可能である。代替的に、スプリット電極は、銀、銅、アルミニウム、プラチナ、マグネシウム、クロム、チタン、金、または、上記に説明されているような低抵抗グラフェンを含む群から選択され得る。本明細書では、スプリット電極は、好ましくは、複数の部分電極１３８、１３８’として配置され得、または、金属格子の形態で配置され得る。
さらに、好ましくは、コロイド状膜１６４がホールブロッキング層１６８の上に堆積され得る前に、二酸化チタン（ＴｉＯ２）層１７０を含むホールブロッキング層１６８が、第１の伝導性層１３２の上に堆積され得る。図２Ｂの特定の実施形態では、二酸化チタン層１７０は、ｎ型半導体であることが可能であり、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子を含むことが可能である。代替的に、ホールブロッキング層１６８は、また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むことが可能であり、または、ブロッキング層がｐ型半導体である場合は、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を含むことが可能である。本明細書では、ＴｉＯ２を含むホールブロッキング層１６８は、とりわけ、電子の輸送をブロックすることが可能であり、それによって、ホールブロッキング層１６８の中でのホールと電子との間の再結合が除外され得る。
図３Ａは、この目的のために、図１および図２Ａによる横方向光学センサ１１４の適用可能性を実証する実験結果を示している。本明細書では、図２Ａに概略的に示されているようなセットアップを含む横方向光学センサ１１４は、１０００ｍＡの印加電流において５３０ｎｍの波長を放出するレーザーダイオード１４８によって照射されている。本明細書では、レーザーダイオード１４８と横方向光学センサ１１４との間の距離は、約２３ｃｍとなるように配置されており、一方、レーザーダイオード１４８と伝送デバイス１２０との間の距離は、約１２ｃｍであった。
図３Ａは、ｘ方向およびｙ方向において、横方向光学センサ１１４のセンサエリア１７２を概略的に図示しており、ここで用いられているようなセンサエリア１７２は、１２ｘ１２ｍｍ２のアクティブエリアを有している。本明細書では、複数の測定ポイントに関して、本発明による横方向光学センサ１１４の評価デバイス１４０の適用によって決定されるような位置１７４は、実際の位置１７６と比較されており、実際の位置１７６は、他の種類の方法、例えば、横方向光学センサ１１４の既知のセットアップを使用する際に幾何学的な考慮事項を用いることなどによって利用可能であった。
横方向光学センサ１１４の適用によって測定ポイントの位置１７４を決定するために、以下の手順が使用され得る。例として（ここでは示されていない）、正方形または長方形の形態を有する第２の伝導性層１３２’の４つのリムの上に位置している４つの部分電極を含むスプリット電極が用いられている。本明細書では、感光性層１３０の中の電荷キャリアを発生および／または修正することによって、電極電流が取得され得、電流は、それぞれのケースにおいて、ｉ１からｉ４によって示される。本明細書で使用されているように、電極電流ｉ１、ｉ２は、ｙ方向に位置している部分電極を通る電極電流を示すことが可能であり、電極電流ｉ３、ｉ４は、ｘ方向に位置している部分電極を通る電極電流を示すことが可能である。電極電流は、１つまたは複数の適当な電極測定デバイスによって、同時にまたは順次測定され得る。これらの電極電流を評価することによって、調査中の測定ポイントの位置１７４の所望のｘ座標およびｙ座標、すなわち、ｘ０およびｙ０が決定され得る。したがって、以下の式が使用され得る。
Figure 2020507919
本明細書では、ｆは、任意の既知の関数、例えば、既知のストレッチファクターおよび／またはオフセットの追加を伴う電流の割合の単純な乗算であることが可能である。したがって、一般的に、電極電流ｉ１からｉ４は、横方向光学センサ１１４によって発生される横方向センサ信号を提供することが可能であり、一方、評価デバイス１４０は、所定のまたは決定可能な変換アルゴリズムおよび／または既知の関係を使用することによって横方向センサ信号を変換することによって、横方向位置に関する情報、例えば、少なくとも１つのｘ座標および／または少なくとも１つのｙ座標などを発生させるように適合され得る。
図３Ａに示されているような結果は、ここで提示されているような測定ポイントの数に関して、本発明による横方向光学センサ１１４の適用によって決定されるような位置１７４が、別の種類の方法によって獲得される実際の位置１７６と合理的に同程度であることを実証している。
上記にすでに述べられているように、本発明による横方向センサ１１４は、同時に、ｚ位置を決定するように適合された縦方向光学センサとして用いられ得る。この目的のために、ｙ方向に位置している部分電極を通る電極電流ｉ１、ｉ２の総和、および、ｘ方向に位置している部分電極を通る電極電流ｉ３、ｉ４の総和が、好適な実施形態では使用され得、ここで、電極電流は、ｚ座標を決定するために、同時にまたは順次、１つまたは複数の適当な電極測定デバイスによって測定され得る。これらの電極電流を評価することによって、調査中の測定ポイントの位置１７４の所望のｚ座標、すなわち、ｚ０が、以下の式を使用することによって決定され得る。

ｚ０＝ｆ（ｉ１＋ｉ２＋ｉ３＋ｉ４）
所望のｚ座標を取得するために電極電流を評価することについてのさらなる詳細に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１またはＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１が参照され得る。
図３Ｂは、石英ガラス１５８の透過が引かれた後の、１μｍから３μｍのＭｉｄＩＲスペクトル範囲の区分にわたる石英ガラス１５８の上のグラフェン層１３４の透過曲線１７８を図示している。図３Ｂに示されているように、グラフェン層１３４は、１μｍから３μｍの波長範囲の中で、８０％の閾値１８０を上回る透過性を示すことが可能であることが実験的に検証され得る。加えて、Ｎ．−Ｅ．Ｗｅｂｅｒら（上記を参照）は、準備の詳細に応じて、グラフェン層１３４が少なくともおおよそ２０００Ω／ｓｑの電気的なシート抵抗を示すことが可能であるという条件で、グラフェン層１３４が、３８０ｎｍから８００ｎｍの波長範囲の中で８０％の閾値１８０を上回る透過性を示すことが可能であることを開示している。しかし、さらなる実験は、１００Ω／ｓｑから１０００Ω／ｓｑ、好ましくは、１２５Ω／ｓｑから１０００Ω／ｓｑ、具体的には、１５０Ω／ｓｑから５００Ω／ｓｑのより低いシート抵抗を有するグラフェン層１３４が、光学検出器に関して改善された周波数応答を結果として生じさせたことを実証した。結果的に、石英ガラス１５８の上にグラフェン層１３４のこのセットアップを使用することは、ＭｉｄＩＲスペクトル範囲の区分、とりわけ、１μｍから３μｍの区分にわたって、８０％の閾値１８０を上回る所望の高い透過性を第１の伝導性層１３２が実際に示すように、第１の伝導性層１３２を提供することを可能にする。
さらなる例として、図４は、少なくとも１つの光学検出器１１０を含む検出器システム２００の例示的な実施形態を示しており、ここで、図１および図２Ａに示されているような実施形態の中に開示されているような光学検出器１１０が使用されている。しかし、本発明による他の種類の光学センサ１１０も適用可能であり得る。本明細書では、光学検出器１１０は、カメラ２０２として、具体的には、３Ｄイメージングのためのカメラ２０２として用いられ得、カメラ２０２は、イメージおよび／またはイメージシーケンス、例えば、デジタルビデオクリップなどを獲得するために作製され得る。さらに、図４は、ヒューマンマシンインターフェース２０４の例示的な実施形態を示しており、ヒューマンマシンインターフェース２０４は、少なくとも１つの検出器１１０および／または少なくとも１つの検出器システム２００を含み、さらに、図４は、ヒューマンマシンインターフェース２０４を含むエンターテイメントデバイス２０６の例示的な実施形態を示している。図４は、少なくとも１個の対象物１１２の位置をトラッキングするように適合されたトラッキングシステム２０８の実施形態をさらに示しており、それは、検出器１１０および／または検出器システム２００を含む。光学検出器１１０に関して、本出願の全開示が参照され得る。基本的に、検出器１１０のすべての考えられる実施形態が、また、図４に示されている実施形態の中に具現化され得る。
上記に説明されているように、光学検出器１１０は、とりわけ、１つまたは複数の縦方向光学センサ２０９と組み合わせて、単一の横方向光学センサ１１４を含むことが可能であり、または、例えば、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されているように、１つもしくは複数の横方向光学センサ１１４を含むことが可能である。とりわけ好適な実施形態では、横方向光学センサ１１４は、上記に説明されているような縦方向光学センサ２０９のうちの１つとして同時に用いられ得る。代替的にまたはそれに加えて、１つまたは複数の少なくとも部分的に縦方向の横方向光学センサ２０９が、対象物１１２の方を向く横方向光学センサ１１４のスタックの側に位置することが可能である。代替的にまたは追加的に、１つまたは複数の縦方向光学センサ２０９は、対象物１１２から離れる方を向く横方向光学センサ１１４のスタックの側に位置することが可能である。ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に説明されているように、２つの、または、好ましくは、３つの縦方向光学センサ２０９の使用は、任意の残りの曖昧性なしに、縦方向センサ信号の評価をサポートすることが可能である。しかし、単一の横方向光学センサ１１４だけを含むことが可能であるが、縦方向光学センサ２０９を含まない実施形態が、例えば、対象物のｘ−座標およびｙ−座標を決定することだけが望まれ得るケースなどにおいて、依然として可能であり得る。少なくとも１つの任意の縦方向光学センサ２０９は、とりわけ、信号リード線１４４によって、評価デバイス１４０にさらに接続され得る。
さらに、少なくとも１つの伝送デバイス１２０が、とりわけ、屈折レンズ１２２または凸形ミラーとして提供され得る。光学検出器１１０は、少なくとも１つのハウジング１１８をさらに含むことが可能であり、少なくとも１つのハウジング１１８は、例として、コンポーネント１１４、２０９のうちの１つまたは複数を収納することが可能である。
さらに、評価デバイス１４０は、光学センサ１１４、２０９の中に、および／または、光学検出器１１０の他のコンポーネントの中に、完全にまたは部分的に一体化され得る。また、評価デバイス１４０は、ハウジング１１８の中に、および／または、別々のハウジングの中に囲まれ得る。評価デバイス１４０は、センサ信号を評価するために、１つもしくは複数の電子デバイスおよび／または１つもしくは複数のソフトウェアコンポーネントを含むことが可能であり、それは、横方向評価ユニット１４２（「ｘｙ」によって示されている）および縦方向評価ユニット２１０（「ｚ」によって示されている）によって象徴的に示されている。これらの評価ユニット１４２、２１０によって導出される結果を組み合わせることによって、位置情報２１２、好ましくは、３次元の位置情報が、発生され得る（「ｘ、ｙ、ｚ」によって示されている）。
さらに、光学検出器１１０および／または検出器システム２００は、さまざまな方式で構成され得るイメージングデバイス２１４を含むことが可能である。したがって、図４に示されているように、イメージングデバイス２１４は、例えば、検出器ハウジング１１８の中の検出器１１０の一部であることが可能である。本明細書では、イメージングデバイス信号は、１つまたは複数のイメージングデバイス信号リード線１４４によって、検出器１１０の評価デバイス１４０へ送信され得る。代替的に、イメージングデバイス２１４は、検出器ハウジング１１８の外側に別々に位置することが可能である。イメージングデバイス２１４は、完全にまたは部分的に、透明または不透明になっていることが可能である。イメージングデバイス２１４は、有機イメージングデバイスもしくは無機イメージングデバイスであることが可能であり、または、これらを含むことが可能である。好ましくは、イメージングデバイス２１４は、ピクセルの少なくとも１つのマトリックスを含むことが可能であり、ここで、ピクセルのマトリックスは、とりわけ、無機半導体センサデバイス、例えば、ＣＣＤチップおよび／またはＣＭＯＳチップなど；有機半導体センサデバイスからなる群から選択され得る。
例示的な実施形態では、図４に示されているように、例として、検出されることになる対象物１１２は、スポーツ用品として設計され得、および／または、制御エレメント２１２を形成することが可能であり、制御エレメント２１６の位置および／または配向は、ユーザ２１８によって操作され得る。したがって、一般的に、図４に示されている実施形態において、または、検出器システム２００、ヒューマンマシンインターフェース２０４、エンターテイメントデバイス２０６、またはトラッキングシステム２０８の任意の他の実施形態において、対象物１１２自身は、上述のデバイスの一部であることが可能であり、また、具体的には、少なくとも１つの制御エレメント２１６を含むことが可能であり、具体的には、ここで、少なくとも１つの制御エレメント２１６は、１つまたは複数のビーコンデバイス２２０を有しており、ここで、制御エレメント２１６の位置および／または配向は、好ましくは、ユーザ２１８によって操作され得る。例として、対象物１１２は、バット、ラケット、クラブ、または、任意の他のスポーツ用品および／もしくは擬似スポーツ用品のうちの１つまたは複数であることが可能であり、または、それらを含むことが可能である。他のタイプの対象物１１２も可能である。さらに、ユーザ２１８は、対象物１１２として考えられ得、その位置は、検出されるべきである。例として、ユーザ２１８は、自分の身体に直接的にまたは間接的に取り付けられているビーコンデバイス２２０のうちの１つまたは複数を担持することが可能である。
光学検出器１１０は、ビーコンデバイス２２０のうちの１つまたは複数の横方向位置に関する少なくとも１つの情報、および、任意に、その縦方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合され得る。とりわけ、光学検出器１１０は、色を識別するように適合され得、および／または、対象物１１２、例えば、対象物１１２の異なる色など、さらに具体的には、異なる色を含み得るビーコンデバイス２２０の色をイメージングするように適合され得る。ハウジング１１８の中の開口部１２４は、好ましくは、検出器１１０の光学軸１１６に関して同心円状に位置することが可能であり、開口部１２４は、好ましくは、光学検出器１１０の視線の方向１２６を画定することが可能である。
光学検出器１１０は、少なくとも１個の対象物１１２の位置を決定するために適合され得る。追加的に、光学検出器１１０、具体的には、カメラ２０２を含む実施形態は、対象物１１２の少なくとも１つのイメージ、好ましくは、２Ｄ−イメージまたは３Ｄ−イメージを獲得するために適合され得る。上記に概説されているように、光学検出器１１０および／または検出器システム２００を使用することによって、対象物１１２および／またはその一部の位置を決定することは、少なくとも１つの情報をマシン２２２に提供するために、ヒューマンマシンインターフェース２０４を提供するために使用され得る。図４に概略的に示されている実施形態では、マシン２２２は、データ処理デバイス１５４を含む少なくとも１つのコンピュータおよび／またはコンピュータシステムであることが可能であり、または、それらを含むことが可能である。他の実施形態も実行可能である。評価デバイス１４０は、コンピュータであることが可能であり、および／または、コンピュータを含むことが可能であり、および／または、別々のデバイスとして完全にまたは部分的に具現化され得、および／または、マシン２２２の中に、とりわけ、コンピュータの中に、完全にまたは部分的に一体化され得る。同じことが、トラッキングシステム２０８のトラックコントローラ２２４にも当てはまり、それは、評価デバイス１４０および／またはマシン２２２の一部を完全にまたは部分的に形成することが可能である。
同様に、上記に概説されているように、ヒューマンマシンインターフェース２０４は、エンターテイメントデバイス２０６の一部を形成することが可能である。したがって、ユーザ２１８が対象物１１２として機能することによって、および／または、ユーザ２１８が対象物１１２として機能する対象物１１２および／または制御エレメント２１６を取り扱うことによって、ユーザ２１８は、少なくとも１つの制御コマンドなどのような、少なくとも１つの情報を、マシン２２２、とりわけコンピュータの中へ入力し、それによって、エンターテイメント機能を変化させることが可能であり、例えば、コンピュータゲームの進行を制御することなどが可能である。
１１０ 検出器
１１２ 対象物
１１４ 横方向光学センサ
１１６ 光学軸
１１８ ハウジング
１２０ 伝送デバイス
１２２ 屈折レンズ
１２４ 開口部
１２６ 視線の方向
１２８ 座標系
１３０ 感光性層
１３２、１３２’ 第１の伝導性層、第２の伝導性層
１３４ グラフェン層
１３５ 透明な基板
１３６ 光ビーム
１３８、１３８’、１３８’’ 部分電極
１４０ 評価デバイス
１４２ 横方向評価ユニット
１４４ 信号リード線
１４６ 照射源
１４８ レーザーダイオード
１５０ 変調された照射源
１５２ 変調デバイス
１５４ データ処理デバイス
１５６ 有機光起電材料
１５８ 石英ガラス
１６０ ホール輸送層
１６２ 導電性ポリマー
１６４ コロイド状膜
１６６ 複数の量子ドット
１６８ ホールブロッキング層
１７０ 二酸化チタン層
１７２ センサエリア
１７４ 決定される位置
１７６ 実際の位置
１７８ センサエリア
１８０ 閾値
２００ 検出器システム
２０２ カメラ
２０４ ヒューマンマシンインターフェース
２０６ エンターテイメントデバイス
２０８ トラッキングシステム
２０９ 縦方向光学センサ
２１０ 縦方向評価ユニット
２１２ 位置情報
２１４ イメージングデバイス
２１６ 制御エレメント
２１８ ユーザ
２２０ ビーコンデバイス
２２２ マシン
２２４ トラックコントローラ

Claims (17)

  1. 少なくとも１個の対象物（１１２）の光学的な検出のための検出器（１１０）であって、
    少なくとも１つの横方向光学センサ（１１４）であって、前記対象物（１１２）から前記検出器（１１０）へ進行する光ビーム（１３６）の横方向位置を決定するように適合されており、前記横方向位置は、前記検出器（１１０）の光学軸（１１６）に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、前記横方向光学センサ（１４０）は、少なくとも２つの伝導性層（１３２、１３２’）の間に埋め込まれている少なくとも１つの感光性層（１３０）を有しており、前記伝導性層（１３２）のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に透明な基板（１３５）の上に堆積されている少なくとも部分的に透明なグラフェン層（１３４）を含み、前記光ビーム（１３６）が前記感光性層（１３０）へ進行することを可能にし、前記横方向光学センサ（１１４）は、前記感光性層（１３０）の中の前記光ビーム（１３６）の前記横方向位置を示す少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合されている、少なくとも１つの横方向光学センサ（１１４）と、
    少なくとも１つの評価デバイス（１４０）であって、前記少なくとも１つの横方向センサ信号を評価することによって、前記対象物（１１２）の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるように設計されている、少なくとも１つの評価デバイス（１４０）と
    を含む、検出器（１１０）。
  2. 前記グラフェン層（１３４）は、１００Ω／ｓｑから２００００Ω／ｓｑの電気的なシート抵抗を示す、請求項１に記載の検出器（１１０）。
  3. 前記グラフェン層（１３４）は、３８０ｎｍから１０００μｍのスペクトル範囲の区分の中において、少なくとも部分的に透明になっている、請求項１または２に記載の検出器（１１０）。
  4. 前記グラフェン層（１３４）は、１μｍから３μｍのスペクトル範囲の中において、８０％を上回る透過性を示す、請求項３に記載の検出器（１１０）。
  5. 前記グラフェン層（１３４）を担持する前記基板（１３５）は、前記可視スペクトル範囲の区分の中において、および／または、前記赤外線スペクトル範囲の中において、少なくとも部分的に透明になっている、請求項４に記載の検出器（１１０）。
  6. 前記基板（１３５）は、石英ガラス、サファイヤ、溶融シリカ、シリコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、塩化ナトリウム、または臭化カリウムからなる群から選択される材料を含む、請求項５に記載の検出器（１１０）。
  7. 前記感光性層（１３０）は、無機光起電材料、有機光起電材料、無機の光伝導性材料、有機の光伝導性材料、または、無機光起電材料もしくは無機の光伝導性材料を含む複数のコロイド状量子ドット（ＣＱＤ）を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  8. 前記無機光起電材料は、第ＩＩ−ＶＩ族化合物、第ＩＩＩ−Ｖ族化合物、第ＩＶ族元素もしくは化合物、それらの組み合わせ、固溶体、またはドープされた変形形態のうちの１つまたは複数から選択される、請求項７に記載の検出器（１１０）。
  9. 前記第ＩＩ−ＶＩ族化合物は、カルコゲナイドであり、前記カルコゲナイドは、硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、硫セレン化塩（ＰｂＳＳｅ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、銅亜鉛スズ硫化物（ＣＺＴＳ）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、銅−亜鉛−スズ−硫黄−セレン（ＣＺＴＳＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ならびに、それらの固溶体および／またはドープされた変形形態からなる群から選択される、請求項８に記載の検出器（１１０）。
  10. 前記第ＩＶ族元素または化合物は、ドープされたダイヤモンド（Ｃ）、ドープされたシリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、およびドープされたゲルマニウム（Ｇｅ）を含む群から選択されており、前記第ＩＶ族元素または化合物は、結晶性材料、微結晶性材料、またはアモルファス材料として提供される、請求項８または９に記載の検出器（１１０）。
  11. 前記有機光起電材料は、少なくとも１つの電子ドナー材料および少なくとも１つの電子アクセプター材料を含み、前記電子ドナー材料は、ポリ［３−ヘキシルチオフェン−２，５．ジイル］（Ｐ３ＨＴ）、ポリ［３−（４−ｎ−オクチル）−フェニルチオフェン］（ＰＯＰＴ）、ポリ［３−１０−ｎ−オクチル−３−フェノチアジン−ビニレンチオフェン−コ−２，５−チオフェン］（ＰＴＺＶ−ＰＴ）、ポリ［４，８−ビス［（２−エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル］［３−フルオロ−２−［（２−エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４−ｂ］チオフェンジイル］（ＰＴＢ７）、ポリ｛チオフェン−２，５−ジイル−オルト−［５，６−ビス（ドデシルオキシ）ベンゾ［ｃ］［１，２，５］チアジアゾール］−４，７−ジイル｝（ＰＢＴ−Ｔ１）、ポリ［２，６−（４、４−ビス−（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シクロペンタ［２，１−ｂ；３，４−ｂ’］ジチオフェン）−オルト−４，７（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＰＤＴＢＴ）、ポリ［５，７−ビス（４−デカニル−２−チエニル）−チエノ（３，４−ｂ）ジアチアゾールチオフェン−２，５］（ＰＤＤＴＴ）、ポリ［Ｎ−９’−ヘプタデカニル−２，７−カルバゾール−オルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＤＴＢＴ）、ポリ［（４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ；２’，３’−ｄ］シロール）−２，６−ジイル−オルト−（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）−４，７−ジイル］（ＰＳＢＴＢＴ）、ポリ［３−フェニルヒドラゾンチオフェン］（ＰＰＨＴ）、ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［２−メトキシ−５−（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）、ポリ［９，９−ジ−オクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ−４−ブチルフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン］（ＰＦＢ）、または、それらの誘導体、修飾体、もしくは混合物から選択され、前記電子アクセプター材料は、［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）、［６，６］−フェニル−Ｃ７１−酪酸メチルエステル（ＰＣ７０ＢＭ）、［６，６］−フェニル−Ｃ８４−酪酸メチルエステル（ＰＣ８４ＢＭ）、インデン−Ｃ６０ビス付加体（ＩＣＢＡ）、シアノ−ポリ［フェニレンビニレン］（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［５−（２−（エチルヘキシルオキシ）−２−メトキシシアノテレフタルイリデン］（ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［オキサ−１，４−フェニレン−１，２−（１−シアノ）−エチレン−２，５−ジオクチルオキシ−１，４−フェニレン−１，２−（２−シアノ）−エチレン−１，４−フェニレン］（ＣＮ−エーテル−ＰＰＶ）、ポリ［１，４−ジオクチルオキシ−ｐ−２，５−ジシアノフェニレンビニレン］（ＤＯＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［９，９’−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール］（ＰＦ８ＢＴ）、または、それらの誘導体、修飾体、もしくは混合物から選択される、請求項７から１０のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  12. 前記検出器（１１０）は、ホール輸送層（１６０）をさらに含み、前記ホール輸送層（１６０）は、導電性ポリマーを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  13. 前記横方向光学センサ（１１４）は、前記伝導性層（１３２’）のうちの１つに位置している少なくとも１つのスプリット電極をさらに有しており、前記スプリット電極は、少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるように適合された少なくとも２つの部分電極（１３８、１３８’）を有している、請求項１から１２のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  14. 前記部分電極（１３８、１３８’）を通る電流は、前記感光性層（１３０）の中の前記光ビーム（１３６）の位置に依存しており、前記横方向光学センサ（１１４）は、前記部分電極（１３８、１３８’）を通る前記電流にしたがって、前記横方向センサ信号を発生させるように適合されており、前記検出器（１１０）は、前記部分電極（１３８、１３８’）を通る前記電流の少なくとも１つの比率から、前記対象物（１１２）の前記横方向位置に関する前記情報を導出するように適合されている、請求項１から１３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  15. 前記評価デバイス（１４０）は、異なる様式で縦方向光学センサ（２０９）の前記横方向センサ信号を評価することによって、前記対象物（１１２）の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させるようにさらに設計されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  16. 少なくとも１個の対象物（１１２）の光学的な検出のための方法であって、
    少なくとも１つの横方向光学センサ（１１４）を使用することによって、少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させる工程であって、前記横方向光学センサ（１１４）は、前記対象物（１１２）から前記検出器（１１０）へ進行する光ビーム（１３６）の横方向位置を決定するように適合されており、前記横方向位置は、前記検出器（１１０）の光学軸（１１６）に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、前記横方向光学センサ（１４０）は、少なくとも２つの伝導性層（１３２、１３２’）の間に埋め込まれている少なくとも１つの感光性層（１３０）を有しており、前記伝導性層（１３２）のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に透明な基板の上に少なくとも部分的に透明なグラフェン層を含み、前記光ビーム（１３６）が前記感光性層（１３０）へ進行することを可能にし、前記横方向光学センサ（１１４）は、前記感光性層（１３０）の中の前記光ビーム（１３６）の前記横方向位置を示す少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合されている、工程と、
    前記少なくとも１つの横方向センサ信号を評価することによって、前記対象物（１１２）の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を発生させる工程と
    を含む、方法。
  17. 交通技術における位置測定；エンターテイメントの用途；セキュリティの用途；ヒューマンマシンインターフェースの用途；トラッキングの用途；スキャニングの用途；写真撮影の用途；地図製作の用途；少なくとも１つの空間のマップを発生させるためのマッピングの用途；車両のためのホーミングまたはトラッキングビーコン検出器；モバイルの用途；ウェブカム；オーディオデバイス；ドルビーサラウンドオーディオシステム；コンピュータ周辺デバイス；ゲーミングの用途；カメラ（２０２）またはビデオの用途；監視の用途；自動車の用途；輸送の用途；ロジスティクスの用途；車両の用途；飛行機の用途；船舶の用途；宇宙船の用途；ロボットの用途；医療の用途；スポーツの用途；建物の用途；建築の用途；製造の用途；マシンビジョンの用途；飛行時間検出器、レーダー、Ｌｉｄａｒ、超音波センサ、または干渉計から選択された少なくとも１個のセンシング技術との組み合わせによる使用からなる群から選択された使用の目的のための、検出器（１１０）を参照する請求項１から１５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法。
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