JP7063910B2 - 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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ボンジクノーレ，クリスティアン
ハンドレック，アンケ
ブルーダー，イングマル
ゼント，ロベルト
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トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
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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個の対象物の深さ、幅、または、深さおよび幅の両方に関する位置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、スキャニングデバイス、トラッキングシステム、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。
少なくとも１個の対象物を光学的に検出するためのさまざまな検出器が、光学検出器に基づいて知られている。ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１は、少なくとも１つのセンサ領域を示す少なくとも１つの光学センサを含む光学検出器を開示している。本明細書では、光学センサは、センサ領域の照射に依存するように、少なくとも１つのセンサ信号を発生させるように設計されている。いわゆる「ＦｉＰ効果」にしたがって、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、これによって、照射の幾何学形状に依存しており、とりわけ、センサ領域の上の照射のビーム断面に依存している。そのうえ、検出器は、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、センサ信号から少なくとも１つの幾何学的情報項目を発生させるように指定されており、とりわけ、照射および／または対象物についての少なくとも１つの幾何学的情報項目を発生させるように指定されている。
ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１に例示的に開示されているような光学センサは、有機太陽電池、色素太陽電池、および色素増感太陽電池（ＤＳＣ）、好ましくは、固体色素増感太陽電池（ｓｓＤＳＣ）からなる群から選択される。本明細書では、ＤＳＣは、一般的に、少なくとも２つの電極を有する構成を表しており、電極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、少なくとも１つのｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１つの色素、および少なくとも１つの電解質またはｐ型半導体材料が、電極同士の間に埋め込まれている。この種類の光学センサでは、センサ信号は、変調された光がセンサ領域の上に焦点を合わせられるときに強化されるａｃ光電流の形態で提供され得る。
ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１は、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つの縦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いる。好ましくは、縦方向光学センサのスタックが、とりわけ、高い程度の精度によって、および、曖昧性なしに、対象物の縦方向位置を決定するために用いられる。一般的に、少なくとも２つの個々の「ＦｉＰセンサ」、すなわち、ＦｉＰ効果に基づく光学センサが、曖昧性なしに対象物の縦方向位置を決定するために必要とされ、ＦｉＰセンサのうちの少なくとも１つは、照射パワーの考えられる変動を考慮に入れるように、縦方向センサ信号を正規化するために用いられる。さらに、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１は、対象物の位置を決定するための少なくとも１つ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、およびカメラを開示している。
ＷＯ２０１６／０９２４５４Ａ１は、少なくとも１つの光学センサであって、少なくとも１つの光学センサは、光ビームを検出するように、および、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ており、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、センサ信号は、光ビームによるセンサ領域の照射に対する非線形の依存性を示す、少なくとも１つの光学センサと；少なくとも１つのイメージセンサであって、少なくとも１つのイメージセンサは、光ビームを検出するように、および、少なくとも１つのイメージ信号を発生させるように適合されている、イメージピクセルのピクセルマトリックスを含むピクセル化されたセンサであり、イメージ信号は、光ビームによるイメージピクセルの照射に対して線形の依存性を示す、少なくとも１つのイメージセンサと；センサ信号およびイメージ信号を評価するように適合されている少なくとも１つの評価デバイスとを含む光学検出器を開示している。好適な実施形態では、光学センサは、センサ領域を構成する複数の個々のセンサピクセルを含むピクセルアレイによって少なくとも部分的に確立されるピクセル化された光学センサである。本明細書では、少なくとも１つの電子的なエレメントは、それぞれのセンサピクセルと同じ表面の上に、センサピクセルの付近に、とりわけ、センサピクセルのそれぞれの付近に設置され得、電子的なエレメントは、対応するセンサピクセルによって提供されるような信号の評価に貢献するように適合され得、したがって、容量を含むことが可能であり、したがって、個々のセンサピクセルによって提供されるような信号のより速い読み出しを可能にする。
ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１は、ＦｉＰ効果を示すことができるさらなる種類の光学センサを開示している。ここでは、光学センサのセンサ領域は、光伝導性材料を含み、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）、銅亜鉛スズ硫化物（ＣＺＴＳ）、その固溶体および／またはドープされた変形形態から選択される。ここでは、光伝導性材料は、絶縁基板、とりわけ、セラミック基板または透明なもしくは半透明の基板、例えば、ガラスもしくは石英などの上に堆積されている。それに加えて、ＦｉＰ効果は、センサ領域の中に位置している、水素化アモルファス半導体材料の中に、とりわけ、水素化アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）の中に観察され得る。
キャパシターの中の高κ酸化物から始めて、特に、漏洩電流を低減させるために、ゲート誘電体として、ＣＭＯＳトランジスターの中の薄い二酸化ケイ素層を交換するそれらの能力から始めて、Ｊ．Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ， Ｈｉｇｈ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｘｉｄｅｓ， Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ． ２８， Ｎｏ． ３， ｐａｇｅｓ ２６５－２９１， ２００４は、高κ酸化物の選択、それらの構造的な冶金学的な挙動、原子拡散、堆積、インターフェース構造および反応、電子構造、結合、バンドオフセット、移動度劣化、フラットバンド電圧シフト、および電子欠陥をカバーするレビューを提供している。
Ｌ．Ｂｉａｎａ，Ｅ．Ｚｈｕａ，Ｊ．Ｔａｎｇａ，Ｗ．Ｔａｎｇａ，およびＦｕｊｕｎ Ｚｈａｎｇ， Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ３７， ２０１２， ｐ． １２９２－１３３１は、有機光起電（ＯＰＶ）電池に関する共役ポリマーについてのレビューを提供している。ここでは、それらは、ポリマー太陽電池（ＰＳＣｓ）が、とりわけ、溶液処理技法を使用することによって、大面積のフレキシブルデバイスのコスト効率の良い生産の可能性に起因して、代替的な光起電技術として出現したということを説明している。典型的に、ＰＳＣは、バルクヘテロ接合部（ＢＪＨ）アーキテクチャーを採用しており、バルクヘテロ接合部（ＢＪＨ）アーキテクチャーでは、感光性層が、ドナーポリマーおよび可溶性フラーレンベースの電子アクセプター、例えば、［６，６］－フェニル－Ｃ６１－酪酸メチルエステル（ＰＣ６０ＢＭ）または［６，６］－フェニル－Ｃ７１－酪酸メチルエステル（ＰＣ７１ＢＭ）の混合物溶液から鋳造され、２つの電極同士の間に挟まれている。したがって、典型的なＢＨＪ太陽電池は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）コーティングされたガラス基板を含み、それは、透明な導電性ポリマー（通常は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の層によってカバーされている。ドナーポリマーおよびフラーレン誘導体を含む混合物は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の上に設置されており、金属の薄い層、好ましくは、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）の薄い層が、カソードとして感光性層の上に堆積されている。本明細書では、ドナーポリマーは、主要な太陽光吸収体として、および、正孔輸送層としての役割を果たしており、一方、小分子は、電子を輸送するように適合されている。
フラーレンが、通常、ＢＨＪ ＯＰＶの中のアクセプター材料として用いられているが、非フラーレン分子アクセプターも知られている。Ａ．Ｆａｃｃｈｅｔｔｉ， Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｏｄａｙ， Ｖｏｌ． １６， Ｎｏ． ４， ２０１３， ｐ． １２３－１３２は、ポリマードナー－ポリマーアクセプター（全ポリマー）ＢＨＪ ＯＰＶをレビューしており、そこでは、ｎ型半導体ポリマーが、フラーレンまたは別の小分子の代わりに、電子アクセプターとして用いられている。この種類のＢＨＪ ＯＰＶは、複数の利点、とりわけ、可視スペクトルおよび近赤外線スペクトルの領域における高い吸収係数、エネルギーレベルのより効率的な調整、ならびに、溶液粘度を制御する際のフレキシビリティーの増加を示す。さらに、感光性ブレンド組成がここで提供されており、それぞれの組成は、選択されるドナーポリマーおよび選択されるアクセプターポリマーを含む。
上述のデバイスおよび検出器によって暗示される利点にかかわらず、簡単でコスト効率的であり依然として信頼性の高い空間的検出器に関する改善に対する要求が依然として存在している。
ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１ ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１ ＷＯ２０１６／０９２４５４Ａ１ ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１
Ｊ．Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ， Ｈｉｇｈ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｘｉｄｅｓ， Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ． ２８， Ｎｏ． ３， ｐａｇｅｓ ２６５－２９１， ２００４ Ｌ．Ｂｉａｎａ，Ｅ．Ｚｈｕａ，Ｊ．Ｔａｎｇａ，Ｗ．Ｔａｎｇａ，およびＦｕｊｕｎ Ｚｈａｎｇ， Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ３７， ２０１２， ｐ． １２９２－１３３１ Ａ．Ｆａｃｃｈｅｔｔｉ， Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｏｄａｙ， Ｖｏｌ． １６， Ｎｏ． ４， ２０１３， ｐ． １２３－１３２
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、空間の中の対象物の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依然として信頼性の高い空間的検出器が望ましいこととなる。
さらに具体的には、本発明によって対処される課題は、一方では、衝突する光スポットのサイズの変化による、抽出されたａｃ光電流の強力な非線形の挙動（ＦＩＰ効果）を示すことが可能であるが、他方では、簡便な準備を可能にすることができる、材料をセンサ領域の中に含む光学検出器を提供することである。この点において、より大きいセンサ信号を取得することができるように、公知のＦｉＰデバイスと同等であり得る照射レベルにおいて、より大きいａｃ光電流が光学検出器の中に観察可能であり得る場合には、それが望ましいだろう。さらに、焦点の合った応答と焦点の外れた応答との比率が光学センサの中で増加されることとなる場合にも、それは望ましいだろう。
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構成要素および／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、他の構成要素、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ている。
本発明の第１の態様では、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が開示されている。本明細書では、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つの光学センサであって、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、光学センサは、変調された入射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つのセンサ信号を発生させるように設計されており、センサ信号は、光ビームの変調周波数に依存しており、センサ領域は、少なくとも１つの容量性デバイスを含み、容量性デバイスは、少なくとも２つの電極を含み、少なくとも１つの絶縁層および少なくとも１つの感光性層が、電極同士の間に埋め込まれており、電極のうちの少なくとも１つは、光ビームに対して少なくとも部分的に光学的に透明になっている、少なくとも１つの光学センサと、
－ 少なくとも１つの評価デバイスであって、評価デバイスは、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つの情報項目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。
「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項目を表している。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こととなるように、検出器は、検出器の主要な視線の方向を構成し得る光学軸を有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つまたは複数の追加的な軸線が、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軸に対して垂直であり、また、互いに対して垂直である。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、「横方向」と考えられ得、また、ｘ座標および／またはｙ座標は、「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、横方向と考えられ得、極座標および／または極角度は、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可動型デバイスであることが可能である。さらに、検出器は、独立型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、携帯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つの情報項目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、それらの任意の組合せで提供され得る。情報は、検出器のデータ記憶装置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、無線インターフェースおよび／または結線インターフェースなどを介して提供され得る。
本発明のこの態様において、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、光学的な検出のための検出器は、具体的には、少なくとも１個の対象物の縦方向位置（深さ）、少なくとも１個の対象物の横方向位置（幅）、または、少なくとも１個の対象物の空間的位置（深さおよび幅の両方）を決定するように指定され得る。
したがって、本発明の第１の態様において、少なくとも１個の対象物の縦方向位置（深さ）を決定するための検出器が開示されている。本発明による少なくとも１個の対象物の深さの光学的な検出のための検出器は、
－ 少なくとも１つの縦方向光学センサであって、縦方向光学センサは、少なくとも１つのセンサ領域を有しており、縦方向光学センサは、変調された入射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おり、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、センサ領域の中の光ビームのビーム断面、および、光ビームの変調周波数に依存しており、センサ領域は、少なくとも１つの容量性デバイスを含み、容量性デバイスは、少なくとも２つの電極を含み、少なくとも１つの絶縁層および少なくとも１つの感光性層が、電極同士の間に埋め込まれており、電極のうちの少なくとも１つは、光ビームに対して少なくとも部分的に光学的に透明になっている、少なくとも１つの縦方向光学センサと、
－ 少なくとも１つの評価デバイスであって、評価デバイスは、縦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つの情報項目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構成要素は、別々の構成要素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構成要素のうちの２つ以上は、１つの構成要素へ一体化され得る。さらに、少なくとも１つの評価デバイスは、縦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、縦方向センサ信号を受け取るために縦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、縦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。
本発明のこの態様による検出器は、少なくとも１つの縦方向光学センサを含む。本明細書では、縦方向光学センサは、少なくとも１つのセンサ領域、すなわち、入射光ビームによる照射に対して高感度である縦方向光学センサ内のエリアを有している。本明細書で使用されているように、「縦方向光学センサ」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、センサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している。したがって、縦方向センサ信号は、一般的に、縦方向位置を示す任意の信号であることが可能であり、縦方向位置は、また、深さとして示され得る。例として、縦方向センサ信号は、デジタル信号および／もしく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、縦方向センサ信号は、電圧信号および／もしく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、縦方向センサ信号は、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。縦方向センサ信号は、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。縦方向センサ信号は、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、ＦｉＰ効果は、光学センサによって含まれる容量性デバイスを使用することによって観察可能であり得る。本明細書では、容量性デバイスは、上記に定義されているように入射光ビームによる照射に対して高感度である光学センサの中のエリアを構成するセンサ領域によって含まれている。結果として、本発明による少なくとも１つの容量性デバイスは、実際に、光学センサ自身のセンサ領域によって含まれている。この特徴は、とりわけ、ＷＯ２０１６／０９２４５４Ａ１に開示されているような光学検出器とは対照的であり、ＷＯ２０１６／０９２４５４Ａ１では、個々のセンサピクセルによって提供される信号のより速い読み出しを可能にするように適合されている少なくとも１つの電子的なエレメント、具体的には、容量が、光学センサのセンサピクセルの付近に、とりわけ、光学センサのセンサピクセルのそれぞれの付近に設置され得、その光学センサは、それぞれのセンサピクセルと同じ表面の上に、センサ領域を構成する複数の個々のセンサピクセルを含む、ピクセル化された光学センサである。換言すれば、ＷＯ２０１６／０９２４５４Ａ１の光学センサの中の容量は、センサ領域の光学的な感受性（ｒｅｃｅｐｔｉｖｉｔｙ）のあらゆる乱れを許容しないために光学センサの周辺に位置しており、その容量は、センサ信号が光学センサによってすでに発生された後で、そのセンサ信号の評価の目的のために使用されるが、本発明による容量性デバイスは、光学センサのセンサ領域によってじかに含まれ、容量性デバイスは、電荷を生成および収集するために、入射光ビームを受け入れるように適合されており、その結果、それによって、光学センサのセンサ信号が発生され得る。その発生の後に、センサ信号は、その後に、１つまたは複数のさらなるデバイス、例えば、より詳細に下記に説明されているような評価デバイスによって含まれるさらなるキャパシターなどによって、伝送および評価され得る。
本明細書で使用されているように、「容量性デバイス」という用語は、少なくとも２つの電極を含むデバイスに関係しており、少なくとも１つの絶縁層および少なくとも１つの感光性層が、少なくとも２つの電極の間に位置している。したがって、この理由のために、容量性デバイスは、代替的に、「光容量性デバイス」または「光活性キャパシター」としても命名され得る。結果的に、本発明による容量性デバイスは、内部の電極同士の間に誘電材料が介在媒体として位置するキャパシターを含み、電極のそれぞれは、特定の電荷のためのストレージ、すなわち、プラスの電荷のための、または、マイナスの電荷のためのストレージとして考えられ得る。従来のキャパシターから知られているように、電極同士の間に誘電材料を適用することは、電極（特定の種類の電荷がその上に貯蔵される）が直接的な電気的接触を達成すること防止し、したがって、電極のうちの少なくとも２つの間の短絡の発生を回避することが可能である。加えて、通常は「誘電率」として命名される誘電材料の特定の材料特性に応じて、キャパシターの電極同士の間の誘電材料は、さらに、電極同士の間に位置している真空を有するキャパシターと比較して、所与の電圧において、キャパシターの中に増加した量の電荷を貯蔵することを可能にすることができる。
本光学センサでは、誘電材料は、少なくとも１つの絶縁層の形態で提供されている。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要素を表しており、ラテラル寸法（ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）における要素の延在は、要素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。この定義は、光伝導性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。さらに、「絶縁層」という用語は、高い電気抵抗を示す層を表しており、したがって、それは、層の中の低い電気伝導性につながる。一般的に、絶縁層は、１０－６Ｓ／ｍを下回る値、好ましくは、１０－８Ｓ／ｍを下回る値、より好適には、１０－１０Ｓ／ｃｍを下回る値を有する電気伝導性を示すことが可能である。本明細書では、電気伝導性の値は、電流を運搬するための層の能力を決定し、その能力は、絶縁層のケースでは、とりわけ低い。さらに使用されているように、「電気抵抗」は、特定の層に関する電気伝導性の逆数値を示している。
好適な実施形態では、絶縁層は、少なくとも１つの絶縁性材料を含む層を表すことが可能であり、少なくとも１つの絶縁性材料は、「誘電材料」として示されることも可能である。下記では、さまざまな実施形態が、本発明による絶縁層の中に使用されるかまたは本発明による絶縁層として使用されるのに適切な、とりわけ好適な種類の誘電材料に関して提供されている。したがって、絶縁層は、原理的には、容量性デバイスに関して必要とされるような誘電材料を提供する目的のために適切であり得る任意の材料を含むことが可能である。しかし、絶縁層が、とりわけ、入射光ビームが絶縁層を横断することを促進させるために、少なくとも部分的に光学的に透明な特性を示すことが可能であり、入射光ビームが容量性デバイスの他の区分に到達することができ得るようになっているということが有利である可能性がある。代替的に、光ビームに関する経路が絶縁層を横切ることを必要としないように適合され得るという条件で、光学的に不透明な絶縁層も適用可能であり得る。
代替的にまたはそれに加えて、層は、絶縁層としても考えられ得るが、それは、半導体材料などのような非絶縁性材料として考えられ得る少なくとも１つの材料を含むことが可能である。しかし、それにもかかわらず、非絶縁性材料は、依然として、誘電体絶縁層が創生され得るように、配置および／または駆動され得る。とりわけ好適な実施形態では、絶縁層は、したがって、電気絶縁性構成要素を含み、とりわけ、半導体材料の少なくとも２つの層を有するダイオード、または、少なくとも１つの半導体材料の少なくとも１つの層に隣接し得る接合部を含み、電気絶縁性構成要素は、好ましくは、電気絶縁性構成要素を含む層が絶縁層と同等の誘電的特性を示すことができるように、配置および／または駆動され得る。絶縁層としてまたは絶縁層の中で使用されるために、さらなる電気絶縁性構成要素も利用可能であり得る。
本発明の好適な実施形態では、絶縁層は、少なくとも１つの透明な絶縁性の金属含有化合物を含むことが可能であり、金属含有化合物は、好ましくは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｙ、およびＷからなる群から選択される金属を含むことが可能である。本明細書では、少なくとも１つの金属含有化合物は、好ましくは、酸化物、水酸化物、カルコゲニド、プニクチド、炭化物、またはそれらの組合せを含む群から選択され得る。本明細書では、「カルコゲニド」という用語は、酸化物は別として周期表の第ＶＩ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。同様の方式で、「プニクチド」という用語は、周期表の第Ｖ族元素を含み得る化合物、好ましくは、二元化合物、すなわち、窒化物、リン化物、ヒ化物、およびアンチモン化物を表している。とりわけ、金属含有化合物は、好ましくは、少なくとも１つの酸化物、少なくとも１つの水酸化物、または、それらの組合せ、好ましくは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、またはＨｆの組合せを含むことが可能である。しかし、他の金属および／または金属含有化合物も実行可能であり得る。
好適な実施形態では、少なくとも１つの堆積方法が、基板または下にある層の上に絶縁層を堆積させるために使用され得る。この目的のために、堆積方法は、とりわけ、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＰ）、または、それらの組合せから選択され得る。結果的に、絶縁層は、とりわけ好適な実施形態では、原子堆積層もしくは化学蒸着層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、原子堆積層が、特に好適であり得る。換言すれば、カバー層は、このとりわけ好適な実施形態では、ＡＬＤプロセスによって、または、ＣＶＤプロセスによって取得可能であり得、ＡＬＤプロセスが、特に好適である。本明細書では、「原子層堆積」という用語、「原子層エピタキシー」または「分子層堆積」という均等の用語、および、それらのそれぞれの省略形「ＡＬＤ」、「ＡＬＥ」、または「ＭＬＤ」は、一般的に、堆積プロセスを表すために使用されており、堆積プロセスは、自己制御プロセス工程およびその後の自己制御反応工程を含むことが可能である。したがって、本発明にしたがって適用されるプロセスは、「ＡＬＤプロセス」とも称され得る。ＡＬＤプロセスに言及するさらなる詳細に関して、Ｇｅｏｒｇｅ， Ｃｈｅｍ． Ｒｅｖ．， １１０， ｐ． １１１－１３１， ２０１０が参照され得る。さらに、「化学蒸着」（通常は「ＣＶＤ」と略される）という用語は、基板の表面または基板の上に位置している層が少なくとも１つの揮発性の前駆体に露出され得る方法を表しており、前駆体は、所望の堆積物を発生させるために、表面の上で反応および／または分解することが可能である。たびたび起こるケースでは、生じ得る副産物が、表面の上にガスフローを適用することによって除去され得る。
とりわけ、薄い酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層は、好ましくは、絶縁層として使用され得、本明細書で使用されているような「酸化アルミニウム層」または「Ａｌ２Ｏ３層」という用語は、当業者に知られているように、アルミニウムおよび酸化物は別として、水酸化物エンティティを含み得る層を表している。本明細書では、薄い酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層は、１ｎｍから１０００ｎｍの厚さ、好ましくは、１０ｎｍから２５０ｎｍの厚さ、とりわけ、２０ｎｍから１５０ｎｍの厚さを示すことが可能である。本発明の目的のために、Ａｌ２Ｏ３層は、好ましくは、とりわけ、５０℃から２５０℃の適用温度において、好ましくは、６０℃から２００℃の適用温度において、原子層堆積（ＡＬＤ）を使用することによって提供され得る。特に、絶縁層は、低温ＡＬＤによって提供され得、低温ＡＬＤは、５０℃から１２０℃の温度において、好ましくは、６０℃から１００℃の温度において実施され得る。より詳細に下記に実証されているように、原子層堆積（Ａｌ２Ｏ３（ＡＬＤ）層）によって提供される酸化アルミニウム層は、上述の低減される厚さにおいても、優れた絶縁特性を示すということが見出されたが、この利点は、絶縁層の簡便な準備によって実現されることができた。
代替例として、他の誘電体化合物、とりわけ、透明な絶縁性金属酸化物、例えば、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ、例えば、ＳｉＯ２など）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、もしくは酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）などだけでなく、他の誘電体化合物、例えば、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、炭酸セシウム（ＣｓＣＯ３）、ケイ酸ハフニウム（ＨｆＳｉＯ４）、もしくは窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）など、または、上述の誘電体化合物の組合せも、容量性デバイスのための絶縁層を提供するのに適し得る。また、さらに適切な誘電体化合物が、Ｊ．Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ， Ｈｉｇｈ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｘｉｄｅｓ， Ｅｕｒ． Ｐｈｙｓ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ２８， ２６５－２９１ （２００４）、または、Ｊ．Ａ．Ｋｉｔｔｌら， Ｈｉｇｈ－ｋ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ ｆｏｒ Ｆｕｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｏｒｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ８６ （２００９） １７８９－１７９５にも見出され得る。代替的に、絶縁層は、とりわけ、ポリエチレンイミンエトキシレート（ＰＥＩＥ）ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、２，９－ジメチル－４，７－ジフェニルフェナントロリン（ＢＣＰ）、ポリ（ビニールアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、トリス－（８－ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、または（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）から選択される透明な有機誘電材料の膜を含むことが可能である。しかし、他の材料も利用可能であり得る。とりわけ、絶縁層に関して使用されるような誘電材料の電気抵抗率、および、誘電材料を堆積させるための方法に応じて、絶縁層は、典型的に、１ｎｍから１０００ｎｍの厚さ、好ましくは、１０ｎｍから２５０ｎｍの厚さ、とりわけ、２０ｎｍから１５０ｎｍのみの厚さを有することが可能である。
さらに、絶縁層は、少なくとも２つの隣接する層を有する積層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、隣接する層は、とりわけ、隣接する層のうちの１つ、両方、いくつか、またはすべてが個々の誘電材料を含むことができるように、それらのそれぞれの組成によって異なっていることが可能である。例として、積層は、隣接する層のスタックとして提供される酸化アルミニウム層および二酸化ジルコニウムを含むことが可能である。しかし、他の組合せも可能であり得る。
絶縁層に加えて、本発明による容量性デバイスは、追加的に、少なくとも１つの感光性層を含む。本明細書で使用されているように、「感光性層」という用語は、入射光ビームの影響を受けやすい材料に関係している。とりわけ、入射光ビームによる感光性層の照射のときに、所定の量の電荷キャリアが、感光性層の中に発生され、発生される電荷キャリアの量は、入射光ビームによる感光性層の照射に依存している。理論に拘束されることなく、感光性層の中に発生される電荷キャリアは、その後に、それぞれのタイプの電荷キャリア、すなわち、電子または正孔を収集するように設計されている対応する電極によって収集され得る。しかし、上記に説明されているように、容量性デバイスは、電極同士の間に埋め込まれている誘電材料を有することによって、キャパシターの特質を示すので、一定の振幅を有する直接的な入射光ビームを提供することは、すべての電極によって、発生される電荷キャリアの収集を実現するのには十分でない可能性がある。その理由は、誘電体として作用する絶縁層が、感光性層（そこで電荷が入射光ビームによって発生される）から対応する電極への電荷の輸送を妨げる可能性があるからである。しかし、キャパシターから知られているように、変調された光ビームが感光性層に当たっているときに、この状況は、本質的に変化することが可能である。結果的に、変調された入射光ビームは、したがって、交互の方式で電荷キャリアを発生させることができる交互の光ビームとして考えられ得、それは、容量性デバイスの中に発生される交流電流を生じさせることが可能である。したがって、センサ領域のアクティブ部分として考えられ得る感光性層を有する容量性デバイスは、１つの縦方向センサ信号が変調された入射光ビームによるセンサ領域の照射に依存するように、縦方向光学センサが少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させることを可能にする。結果として、容量性デバイスを含む検出器は、ＦｉＰ効果を示す。したがって、容量性デバイスによって提供される縦方向センサ信号は、したがって、変調された入射光ビームが縦方向光学センサによって含まれるセンサ領域のアクティブ部分として感光性層の上に合焦されているときに減少するａｃ光電流の形態になっていることが可能である。
好ましくは、本発明による光学検出器の容量性デバイスの中の少なくとも１つの感光性層は、
－ 少なくとも１つの光伝導性材料を含む少なくとも１つの層であって、光伝導性材料は、ナノ粒子状の形態で提供される、少なくとも１つの層；
－ 少なくとも２つの個々の光伝導性層であって、少なくとも２つの個々の光伝導性層は、少なくとも１つの光伝導性材料を含み、隣接する層のスタックとして提供されており、光伝導性層は、隣接する層の間の境界において接合部を発生させるように適合されている、少なくとも２つの個々の光伝導性層；
－ 少なくとも１つの半導体吸収体層、好ましくは、アモルファスシリコン、とりわけ、水素化アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）を含む層；および、
－ 少なくとも１つの有機感光性層であって、少なくとも１つの有機感光性層は、少なくとも１つのドナー材料および少なくとも１つのアクセプター材料を含み、有機感光性層の中のドナー材料およびアクセプター材料は、好ましくは、ドナー材料およびアクセプター材料を含む単一の層として配置され得、または、代替的に、ドナー材料およびアクセプター材料のうちの１つをそれぞれ含む少なくとも２つの個々の層の形態で配置され得る、少なくとも１つの有機感光性層
のうちの１つまたは複数の形態で提供され得る。
しかし、さらなる種類の感光性材料も利用可能であり得る。
好適な実施形態では、容量性デバイスの中の少なくとも１つの感光性層は、したがって、光伝導性材料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、「光伝導性材料」という用語は、電流を持続することができる材料を表しており、その材料は、したがって、特定の電気伝導性を示し、ここで、電気伝導性は、材料の照射に依存している。本発明の目的のために、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、それらの組合せ、および／または、それらの固溶体、および／または、それらのドープされた変形形態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、「固溶体」という用語は、光伝導性材料の状態を示しており、その状態では、少なくとも１つの溶質が溶媒の中に含まれ得、それによって、均質な相が形成されており、溶媒の結晶構造は、一般的に、溶質の存在によって変わらないことが可能である。本明細書でさらに使用されているように、「ドープされた変形形態」という用語は、光伝導性材料の状態を表すことが可能であり、その状態では、ドープされていない状態で本来の原子によって占有されていた結晶中の跡に、材料そのものの構成とは他の個々の原子が導入されている。本発明による容量性デバイスの感光性層の中に適用可能であり得るさらなる光伝導性材料の選択に関して、ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１によって提供されているような開示が参照され得る。
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、とりわけ、シリコン、または第ＩＶ族化合物、すなわち、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／またはカルコゲニドのうちの１つまたは複数を含むことが可能である。本明細書では、カルコゲニドは、好ましくは、硫化物カルコゲニド、セレン化物カルコゲニド、テルル化物カルコゲニド、三元カルコゲニド、四元以上のカルコゲニドを含む群から選択され得、好ましくは、縦方向光学センサのセンサ領域の中の光伝導性材料として使用されるのに適当であり得る。しかし、他の無機の光伝導性材料も同等に適当であり得る。
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、または、この種類の他の化合物の、固溶体および／またはドープされた変形形態も利用可能であり得る。
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化合物も利用可能であり得る。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。
カルコゲニドに関して、硫化物カルコゲニドは、とりわけ、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）、三硫化ヒ素（Ａｓ２Ｓ３）、硫化スズ（ＩＩ）（ＳｎＳ）、二硫化スズ（ＩＩ）（ＳｎＳ２）、硫化インジウム（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ニドは、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）、三セレン化アンチモン（Ｓｂ２Ｓｅ３）、三セレン化ヒ素（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、または、この種類の他の化合物の、固溶体および／またはドープされた変形形態も利用可能であり得る。
とりわけ、テルル化物カルコゲニドは、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）、三テルル化二ヒアンチモン（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、または、この種類の他の化合物の、固溶体および／またはドープされた変形形態も利用可能であり得る。
とりわけ、三元カルコゲニドは、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（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）、インジウムガリウムリン化物（ＩｎＧａＰ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、アルミニウムガリウムリン化物（ＡｌＧａＰ）、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）、上記に挙げられた二元カルコゲニド、および／または、二元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合せを含む群から選択され得る。さらに、上述の化合物の、または、この種類の他の化合物の、固溶体および／またはドープされた変形形態も利用可能であり得る。
四元以上のカルコゲニドに関して、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ニドから選択され得る。とりわけ、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ／Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）もしくはＣｕ２ＺｎＳｎ（Ｓ／Ｓｅ）４（ＣＺＴＳ；ＣＺＴＳｅ）の組成を有する化合物、または、それらの合金が、この目的のために利用可能であり得る。
とりわけ好適な実施形態では、感光性層に関して使用される光伝導性材料は、量子ドットを含む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、簡単のために、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、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。結果的に、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を含む薄膜は、１ｎｍから１００ｎｍの厚さ、好ましくは、２ｎｍから１００ｎｍの厚さ、より好適には、２ｎｍから１５ｎｍの厚さ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由来の結果として、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の決定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、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利用可能であり得る。また、この種類の材料のコアシェル構造の材料も利用可能であり得る。しかし、他の光伝導性材料も利用可能であり得る。
さらなる好適な実施形態では、容量性デバイスの中の少なくとも１つの感光性層は、さらに上記に述べられているように、隣接する層のスタックとして提供される少なくとも２つの個々の光伝導性層を含むことが可能であり、それによって、隣接する層同士の間の境界において、接合部、とりわけ、ホモ接合部、または、好ましくは、ヘテロ接合部を発生させる。本発明によれば、この種類の配置は、とりわけ、半導体材料の隣接する層を提供することによって実現され得、隣接する層は、「ホモ接合部」のケースでは、同じ種類の半導体材料であるが異なるタイプのドーピングを伴うもの、例えば、ｎ型半導体材料およびｐ型半導体材料などを含み、または、「ヘテロ接合部」のケースでは、異なる種類の半導体材料を含み、それぞれのケースでは、隣接する層は、境界、インターフェース、および／または接合部によって、互いから分離され得る。本明細書で使用されているように、「境界」、「インターフェース」、および「接合部」という用語のいずれかは、関与している材料のスケーリング挙動を表すことが可能であり、すなわち、それらの導電性特性に関して、接合部の２つの側に位置している半導体材料のスケーリング挙動を表すことが可能である。本明細書では、とりわけ、関与している材料の接合部の中に起こるスケーリング挙動は、それらの導電性特性の値の変更を含む。理論では、スケーリング挙動は、非連続的な関数によって説明され得るが、一方、現実の接合部では、常に、連続的な移行が観察され得る。とりわけ、接合部の中の抵抗性挙動は、非線形の形態を含むことが可能である。したがって、好適な実施形態では、接合部の中の電気抵抗の非線形の挙動は、焦点スポット直径に対する光電流の線形の依存性を引き起こすために調整され得る。しかし、この結果は、ＦｉＰ効果を説明しているのみに他ならず、したがって、ＦｉＰ効果が、本発明による光学検出器、すなわち、容量性デバイスの感光性層の中に少なくとも１つの接合部を含む光学検出器の中に観察され得る。一般的に、境界を形成する光伝導性材料の２つの隣接する層は、この目的のために使用され得、例えば、より詳細に上記に説明されているような光伝導性材料などから選択される。より詳細に下記に図の中で実証されることとなるように、それぞれ、硫化カドミウム（ＣｄＳ）およびテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、または、硫化カドミウム（ＣｄＳ）および銅亜鉛スズ硫化物（ＣＺＴＳ）を含む隣接する層が、この目的のためにとりわけ適しているということが分かった。代替例として、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、対応する硫黄－セレン合金ＣＺＴＳＳｅ、または、さらなる四元カルコゲニド光伝導性Ｉ２－ＩＩ－ＩＶ－ＶＩ４化合物も使用され得る。さらなる代替例は、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、または、薄膜太陽電池吸収体層として知られる他のカルコゲニド光伝導体を含むことが可能である。
さらに好適な実施形態では、容量性デバイスの中の少なくとも１つの感光性層は、好ましくは、層として、特に薄膜として、適切な基板の上に堆積させることによって取得され得る、少なくとも１つの半導体吸収体層、とりわけアモルファスシリコンを含むことが可能である。しかし、他の方法も適用可能であり得る。さらに、アモルファスシリコンは、最も好ましくは、水素を使用することによって不動態化され得、この適用によって、アモルファスシリコンの中のダングリングボンドの数が数桁も低減され得る。結果として、水素化アモルファスシリコン（通常は「ａ－Ｓｉ：Ｈ」と略される）は、低い量の欠陥を示すことが可能であり、したがって、光学的なデバイスのためにそれを使用することを可能にする。しかし、本明細書で使用されているように、「アモルファスシリコン」という用語は、また、明示的に示されていなければ、水素化アモルファスシリコンを表すことが可能である。代替例として、シリコンおよび炭素（ａ－ＳｉＣ）のアモルファス合金、好ましくは、水素化アモルファスシリコン炭素合金（ａ－ＳｉＣ：Ｈ）、または、ゲルマニウムおよびシリコンのアモルファス合金（ａ－ＧｅＳｉ）、好ましくは、水素化アモルファスゲルマニウムシリコン合金（ａ－ＧｅＳｉ：Ｈ）も使用され得る。本明細書では、ａ－ＧｅＳｉ：Ｈが、好ましくは、共通の反応器の中でプロセスガスとしてＳｉＨ４、ＧｅＨ４、およびＨ２を使用することによって生産され得、他の生産方法も実行可能であり得る。半導体吸収体層に関するさらなる代替例として、結晶性シリコン（ｃ－Ｓｉ）または微結晶性シリコン（μｃ－Ｓｉ）、好ましくは、水素化微結晶性シリコン（μｃ－Ｓｉ：Ｈ）も適用可能であり得る。本明細書では、水素化微結晶シリコン（μｃ－Ｓｉ：Ｈ）は、好ましくは、ＳｉＨ４およびＨ２のガス状混合物から作り出され得る。結果として、微結晶を含む基板の上の２相材料が取得され得、微結晶は、５ｎｍから３０ｎｍの典型的なサイズを有しており、互いに対して１０ｎｍから２００ｎｍの間隔を離して配置された基板材料の規則正しい列同士の間に位置している。しかし、他の生産方法も適用可能であり得る。
さらに好適な実施形態では、少なくとも１つの感光性層は、少なくとも１つのドナー材料および少なくとも１つのアクセプター材料を有する少なくとも１つの有機感光性層を含むことが可能である。本明細書では、有機感光性層の中のドナー材料およびアクセプター材料は、好適な実施形態では、ドナー材料およびアクセプター材料の両方を含み得る単一の層として配置され得、または、代替的な実施形態として、少なくとも２つの個々の層の形態で配置され得、個々の層のそれぞれは、ドナー材料のうちの１つおよびアクセプター材料のうちの１つを含む。下記に実証されることとなるように、少なくとも２つの個々の層を補完するように適合された追加的な層も実行可能であり得る。
この実施形態によれば、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、少なくとも１つの電子ドナー材料、および、他方では、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得る少なくとも１つの電子アクセプター材料、とりわけ、アクセプター小分子が使用され得る。しかし、他の材料も利用可能であり得る。したがって、特定の実施形態では、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り、したがって、全ポリマー感光性層の基礎を提供する。特定の実施形態では、コポリマーは、同時に、ドナーポリマーのうちの１つから、および、アクセプターポリマーのうちの１つから構成され得、したがって、コポリマーは、コポリマーの構成要素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」としても命名され得る。
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、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、感光性層の中の混合物の形態の中に含まれるような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を構成することが可能であり、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、アノードの機能を担う電極にドナードメインを接続し、カソードの機能を担う電極にアクセプタードメインを接続する）。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（「界面エリア」として命名される）を示すことが可能であり、それによって、バルクヘテロ接合部が、したがって、感光性層の中に発生され得る。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、電子または正孔の輸送が、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、
－ 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、
のうちの１つまたは複数から選択され得る。
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、とりわけ、赤外線スペクトル範囲において、特に、１０００ｎｍ超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；米国特許出願公開第２０１５／０１３２８８７Ａ１号明細書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；米国特許出願公開第２０１５／０１１１３３７Ａ１号明細書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、米国特許出願公開第２０１４／０２１７３２９Ａ１号明細書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も適用可能であり得る。
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つまたは複数を含むだけでなく、また、１つまたは２つのＣ６０またはＣ７０成分を含む二量体、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）成分、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用可能であり得る。
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、
－ 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－ｅｔｈｅｒ－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得る。しかし、他の種類のアクセプターポリマーも適用可能であり得る。
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，Ｅ．Ｚｈｕａ，Ｊ．Ｔａｎｇａ，Ｗ．Ｔａｎｇａ，およびＦ．Ｚｈａｎｇ， Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ３７， ２０１２， ｐ． １２９２－１３３１、Ａ．Ｆａｃｃｈｅｔｔｉ， Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｏｄａｙ， Ｖｏｌ． １６， Ｎｏ． ４， ２０１３， ｐ． １２３－１３２，およびＳ． ＧｕｅｎｅｓおよびＮ．Ｓ．Ｓａｒｉｃｉｆｔｃｉ， Ｉｎｏｒｇａｎｉｃａ Ｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ ３６１， ２００８， ｐ． ５８１－５８８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。
代替的な実施形態では、容量性デバイスの中の有機感光性層は、それぞれ、ドナー材料のうちの１つおよびアクセプター材料のうちの１つをそれぞれ含む、個々のドナー材料層および個々のアクセプター材料層を含むことが可能である。とりわけ、ドナー材料層およびアクセプター材料層は、重なり合ってスタックされ得ると共に、異なる種類の材料に起因して、ヘテロ接合部を形成することが可能な接合部によって分離されていてもよい。本明細書では、それぞれの層のそれぞれは、１０ｎｍから１０００ｎｍの厚さ、好ましくは、１０ｎｍから１００ｎｍの厚さを示すことが可能である。
好適な実施形態では、アクセプター材料層は、アクセプター材料として、１つまたは複数の蒸着有機小分子を含むことが可能であり、蒸着有機小分子は、好ましくは、Ｃ６０（バックミンスターフラーレン）、Ｃ７０、またはペリレン誘導体、好ましくは、ペリレンジイミド誘導体、とりわけ、３，４，９，１０－ペリレンテトラカルボン酸ビスベンズイミダゾール（ＰＴＣＢＩ）から選択される。アクセプター材料として使用され得るさらなる蒸着有機小分子は、例えば、Ｊ．Ｅ．Ａｎｔｈｏｎｙ，Ａ．Ｆａｃｃｈｅｔｔｉ，Ｍ．Ｈｅｅｎｙ，Ｓ．Ｒ．Ｍａｒｄｅｒ，およびＸ．Ｚｈａｎ， ｎ－Ｔｙｐｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ａｄｖ． Ｍａｔｅｒ． ２０１０， ２２， ｐｐ ３８７６－３８９２に見出され得る。
好適な実施形態では、ドナー材料層は、また、ドナー材料として、１つまたは複数の蒸着有機小分子を含むことが可能であり、蒸着有機小分子は、好ましくは、フタロシアニン誘導体、好ましくは、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、または亜鉛フタロシアニン（ＺｎＰｃ）、とりわけ、フッ素化された亜鉛フタロシアニン誘導体（Ｆ４ＺｎＰｃ）；オリゴチオフェン、好ましくは、ジシアノビニル－テルチオフェン、オリゴチオフェン誘導体、好ましくは、α，α’－ビス（ジシアノビニル）キンキチオフェン（ＤＣＶ５Ｔ）、４，４－ジフルオロ－４－ボラ－３ａ，４ａ－ジアザ－ｓ－インダセン（ＢＯＤＩＰＹ）、またはアザ－ＢＯＤＩＰＹ誘導体；スクアライン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、またはベンゾジチオフェン誘導体から選択される。とりわけ、興味深い材料が、Ｔ．－Ｙ．Ｌｉ，Ｔ．Ｍｅｙｅｒ，Ｚ．Ｍａ，Ｊ．Ｂｅｎｄｕｈｎ，Ｃ．Ｋｏｅｒｎｅｒ，Ｏ．Ｚｅｉｋａ，Ｋ．Ｖａｎｄｅｗａｌ，およびＬ．Ｌｅｏ， Ｓｍａｌｌ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ Ｎｅａｒ－Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｂｏｒｏｎ Ｄｉｐｙｒｒｏｍｅｔｈｅｎｅ Ｄｏｎｏｒｓ ｆｏｒ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔａｎｄｅｍ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ， Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． ２０１７， １３９， １３６３６－１３６３９に説明されている。さらなる情報に関して、Ｃ．Ｕｈｒｉｃｈ，Ｒ．Ｓｃｈｕｅｐｐｅｌ，Ａ．Ｐｅｔｒｉｃｈ，Ｍ．Ｐｆｅｉｆｆｅｒ，Ｋ．Ｌｅｏ，Ｅ．Ｂｒｉｅｒ，Ｐ．Ｋｉｌｉｃｋｉｒａｎ，およびＰ．Ｂａｅｕｅｒｌｅ， Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ－Ｆｉｌｍ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｃｅｌｌｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｏｌｉｇｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅｓ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｂａｎｄｇａｐ， Ａｄｖ． Ｆｕｎｃｔ． Ｍａｔｅｒ． ２００７， １７， ｐｐ ２９９１－２９９９、または、Ｒ．Ｇｒｅｓｓｅｒ，Ｍ．Ｈｕｍｍｅｒｔ，Ｈ．Ｈａｒｔｍａｎｎ，Ｋ．Ｌｅｏ，およびＭ．Ｒｉｅｄｅ， Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅａｒ－Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｂｅｎｚａｎｎｕｌａｔｅｄ Ａｚａ－ＢＯＤＩＰＹ Ｄｙｅｓ， Ｃｈｅｍ． Ｅｕｒ． Ｊ． ２０１１， １７， ｐｐ ２９３９－ ２９４７、Ａ．ＭｉｓｈｒａおよびＰ．Ｂａｅｕｅｒｌｅ， Ｓｍａｌｌ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｏｖｅ： Ｐｒｏｍｉｓｅｓ ｆｏｒ Ｆｕｔｕｒｅ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ａｎｇｅｗ． Ｃｈｅｍ． Ｉｎｔ． Ｅｄ． ２０１２， ５１， ２０２０ － ２０６７、または、Ｈ．Ｙａｏ，Ｌ．Ｙｅ，Ｈ．Ｚｈａｎｇ，Ｓ．Ｌｉ，Ｓ．ＺｈａｎｇおよびＪ．Ｈｏｕ， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｂｅｎｚｏｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－Ｂａｓｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｃｈｅｍ． Ｒｅｖ． ２０１６， １１６， ７３９７－７４５７が参照され得る。
本明細書では、ドナー材料層は、フタロシアニン誘導体およびさらなる小さい有機分子のブレンド、とりわけ、Ｆ４ＺｎＰｃ：Ｃ６０ブレンド、すなわち、Ｆ４ＺｎＰｃおよびバックミンスターフラーレンのブレンドを含む層を含むことが可能である。Ｆ４ＺｎＰｃおよびＦ４ＺｎＰｃ：Ｃ６０層に関するさらなる詳細に関して、とりわけ、Ｍ．Ｒｉｅｄｅ，Ｃ．Ｕｈｒｉｃｈ，Ｊ．Ｗｉｄｍｅｒ，Ｒ．Ｔｉｍｍｒｅｃｋ，Ｄ．Ｗｙｎａｎｄｓ，Ｇ．Ｓｃｈｗａｒｔｚ，Ｗ．－Ｍ．Ｇｎｅｈｒ，Ｄ．Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄｔ，Ａ．Ｗｅｉｓｓ，Ｊ．Ｈｗａｎｇ，Ｓ．Ｓｕｎｄａｒｒａｊ，Ｐｅｔｅｒ Ｅｒｋ，Ｍａｒｔｉｎ Ｐｆｅｉｆｆｅｒ，およびＫ．Ｌｅｏ， Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔａｎｄｅｍ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｍａｌｌ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ， Ａｄｖ． Ｆｕｎｃｔ． Ｍａｔｅｒ． ２０１１， ２１， ｐｐ ３０１９－３０２８、または、Ｊ．Ｍｅｉｓｓ，Ａ．Ｍｅｒｔｅｎ，Ｍ．Ｈｅｉｎ，Ｃ．Ｓｃｈｕｅｎｅｍａｎｎ，Ｓ．Ｓｃｈａｅｆｅｒ，Ｍ．Ｔｉｅｔｚｅ，Ｃ．Ｕｈｒｉｃｈ，Ｍ．Ｐｆｅｉｆｆｅｒ，Ｋ．Ｌｅｏ，およびＭ．Ｒｉｅｄｅ， Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｚｉｎｃ Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ａｓ Ｄｏｎｏｒ ｆｏｒ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｖａｃｕｕｍ－Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ， Ａｄｖ． Ｆｕｎｃｔ． Ｍａｔｅｒ． ２０１２， ２２， ｐｐ ４０５－４１４が参照され得る。しかし、さらなる種類の材料も、有機感光性層に関して適用可能であり得る。
有機感光性層に加えて、容量性デバイスは、上記に説明されているように、電荷キャリアが発生される有機感光性層から隣接する電極へのそれぞれの電荷キャリアの抽出および輸送を促進させるように適合されている、正孔抽出層または電子抽出層のような電荷キャリア抽出層をさらに含むことが可能である。正孔抽出層の好適な例は、９，９－ビス［４－（Ｎ，Ｎ－ビス－ビフェニル－４－イル－アミノ）フェニル］－９Ｈ－フルオレン（ＢＰＡＰＦ）およびＮ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（４’－（Ｎ，Ｎ－ビス（ナフト－１－イル）－アミノ）－ビフェニル－４－イル）－ベンジジン（ＤｉＮＰＢ）を含むが、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）が電子抽出層に適切な材料に関する好適な例として考えられる。しかし、さらなる材料も適用可能であり得る。
加えて、さらなる層が、その機能を増加させるために、容量性デバイスの中へ導入され得る。とりわけ、さらなるｎ型ドープされたアクセプター層が、絶縁層とアクセプター材料層との間に導入され得、一方、ｐ型ドープされた抽出層が、正孔抽出層と第２の電極との間に導入され得、ドーパントは、好ましくは、追加的なｐ型ドーパント層によって提供され得る。また、追加的なｎ型ドーパント層が、同様に、層のｎ型ドーピングのために使用され得る。さらなるｎ型ドープされたアクセプター層を導入することは、透明な電極層から反射する第２の電極への距離を調節するために使用され得、とりわけ、入射光ビームの位相と第２の電極において反射される光ビームの位相とのマッチングを改善するために使用され得、その結果、有機感光性層の中の照射のパワーに関して、容量性層の性能を最適化する。同等の効果が、タンデム太陽電池に関して、Ｒ．Ｓｃｈｕｅｐｐｅｌ，Ｒ．Ｔｉｍｍｒｅｃｋ，Ｎ．Ａｌｌｉｎｇｅｒ，Ｔ．Ｍｕｅｌｌｅｒ，Ｍ．Ｆｕｒｎｏ，Ｃ．Ｕｈｒｉｃｈ，Ｋ．Ｌｅｏ，およびＭ．Ｒｉｅｄｅ， Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｔａｎｄｅｍ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｕｓｉｎｇ ｄｏｐｅｄ ｓｐａｃｅｒ ｌａｙｅｒｓ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． １０７， ０４４５０３， ２０１０によって説明されている。
さらに上記に述べられているように、絶縁層および感光性層の両方が、容量性デバイスによって含まれている２つ以上の電極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、「電極」という用語は、高度に導電性の材料を表しており、電気伝導度は、金属のまたは高度に伝導性の半導体範囲の中にあることが可能であり、それは、不十分に伝導性のまたは非伝導性の材料と接触した状態に留まっている。とりわけ、容量性デバイスに衝突し感光性層に到着することができる光ビームを促進させる目的のために、電極のうちの少なくとも１つ、とりわけ、入射光ビームの経路の中に位置し得る電極は、少なくとも部分的に光学的に透明であり得る。好ましくは、少なくとも部分的に光学的に透明な電極は、少なくとも１つの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、とりわけ、インジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）、フッ素がドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）、またはアルミニウムがドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）のうちの少なくとも１つを含み得る。しかし、電極材料として適している考えられる他の種類の光学的に透明な材料も適用可能であり得る。さらに、とりわけ、最小の光学的に透明な材料を使用するが、少なくとも部分的に光学的に透明な電極の機械的な安定性を増加させるときに、光学的に透明な基板は、少なくとも部分的に光学的に透明な電極によって、少なくとも部分的にカバーされ得る。本明細書では、光学的に透明な基板は、とりわけ、ガラス基板から、石英基板から、または、光学的に透明であるが電気絶縁性のポリマー、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを含む基板から選択され得る。したがって、この種類のセットアップによって、透明な基板の上に薄い電極層を取得することが可能であり得、それは、それにもかかわらず、一緒に十分な機械的な安定性を示すことが可能である。
少なくとも１つの光学的に透明な電極の他に、残りの１つまたは複数の電極、とりわけ、容量性デバイスに衝突する光ビームの経路の外側に位置している１つまたは複数の電極が、感光性層の中の照射を増加させるために、光学的に不透明になっており、好ましくは、反射型になっていてもよい。この特定の実施形態では、少なくとも１つの光学的に不透明な電極は、好ましくは、金属電極、とりわけ、銀（Ａｇ）電極、プラチナ（Ｐｔ）電極、金（Ａｕ）電極、アルミニウム（Ａｌ）電極、またはモリブデン（Ｍｏ）電極のうちの１つまたは複数を含むことが可能である。繰り返しになるが、とりわけ、最小の光学的に不透明な材料を使用するが、光学的に不透明な電極の機械的な安定性を増加させるときに、金属電極は、基板の上に堆積されている金属の薄い層を含み得る。好ましくは、薄い金属層は、１０ｎｍから１０００ｎｍの厚さ、好ましくは、５０ｎｍから５００ｎｍの厚さ、とりわけ、１００ｎｍから２５０ｎｍの厚さを示し得る。本明細書では、基板は、また、光学的に不透明になっていることが可能であるが、しかし、少なくとも部分的に光学的に透明な基板も適用可能であり得る。
本発明による容量性デバイスの特定の実施形態を設計するときに、当業者は、入射光ビームが光学検出器の容量性デバイスの中の感光性層に実際に到達することができるように、不透明な特性、部分的に透明な特性、または透明な光学的な特性を有するように配置することを考え得る。したがって、入射光ビームの経路の中に配置されているそれらの層は、好ましくは、透明であり得、すなわち、それらは、少なくとも入射光ビームのスペクトル範囲の区分にわたって入射光ビームの照射パワーの減少を可能な限り小さくし得る透過率を示し得る。一般的に使用されているように、「透過率」という用語は、層を通して伝導され得る入射照射パワーの割合を表している。例として、入射光ビームは、それが感光性層に到達し得るまでに、最初に、透明な基板（例えば、ガラス基板など）、および、その後に、透明な電極（例えば、ＴＣＯを含む）を横断することが可能である。さらなる例として、入射光ビームは、それが感光性層に到達し得るまでに、最初に、透明な基板および透明な電極、ならびに、その後に、透明な絶縁層（例えば、Ａｌ２Ｏ３またはＺｒＯ２層など）を横断することが可能である。追加的な層および／または代替的な配置を組み込むことができるさらなる例も考えられ得る。
本発明による光学センサの中で使用されるような容量性デバイスのとりわけ好適な実施形態では、少なくとも１つの電荷キャリア輸送層が、感光性層と電極のうちの少なくとも１つとの間に位置することが可能である。一般的に使用されているように、「電荷キャリア輸送層」という用語は、材料を通る経路の上での、とりわけ、第１の隣接する材料から第２の隣接する材料（それらは両方とも電荷キャリア輸送層に隣接している）へのそれらの経路の上での、特定のタイプの電荷キャリア、すなわち、電子または正孔の輸送を促進させるように適合された材料を表している。代替例として、電荷キャリア輸送層は、「電荷キャリア抽出層」としても示され得る。一般的であるように、容量性デバイスの中で輸送または抽出され得る電荷キャリアは、電子または正孔であることが可能である。理論に拘束されることなく、第１の隣接する材料から第２の隣接する材料へのそれらの経路の上での特定のタイプの電荷キャリアの輸送を促進させる説明されている効果は、電荷キャリア輸送層を用いることによって、第１の隣接する材料および第２の隣接する材料のエネルギーレベルを調節することによって実現され得る。
とりわけ好適な実施形態では、電荷－キャリア輸送層は、正孔輸送層もしくは正孔抽出層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。本明細書では、正孔輸送層は、好ましくは、
－ 遷移金属酸化物、とりわけ、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）または酸化ニッケル（ＮｉＯ２）、
－ 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）、および、
－ ポリチオフェン（ＰＴ）
からなる群から選択され得る。
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合せ、および／または、上述の材料とこれらの材料の組合せも適用可能であり得る。
さらに、容量性デバイスは、追加的に、１つまたは複数の特定の目的のために適合され得る１つまたは複数のさらなる層を含むことが可能である。
本発明による光学センサに適切な容量性デバイスの生産を促進させる目的のために、感光性層および／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、蒸着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、ブレードコーティングされた層、または、蒸着によって取得される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、容量性デバイス内の電極のうちの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、それぞれの電極材料は、適切な堆積方法によって、例えば、コーティング方法または蒸着方法などによって、対応する基板の上に堆積され得る。
とりわけ、上記に述べられているような理由のために、センサ領域に衝突する少なくとも１つの入射光ビームは、変調された光ビームである。したがって、本発明による検出器は、対象物から検出器へ進行する変調された光ビームを発生させることができ得、その結果、対象物の照射、および／または、検出器の少なくとも１つのセンサ領域、例えば、少なくとも１つの縦方向光学センサの少なくとも１つのセンサ領域などの照射を変調させる、少なくとも１つの変調デバイスを含み得る。好ましくは、変調デバイスは、例えば、周期的なビーム中断デバイスを用いることによって、周期的な変調を発生させるために用いられ得る。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、検出器の少なくとも１つのセンサ領域、例えば、少なくとも１つの縦方向光学センサの少なくとも１つのセンサ領域などの照射の変調を引き起こすように設計され得る。この点において、「照射の変調」という用語は、照射の合計パワーが、好ましくは、周期的に、とりわけ、単一の変調周波数によって変化させられるか、または、同時におよび／もしくは連続的に、複数の変調周波数によって変化させられるプロセスを表すということが理解される。とりわけ、周期的な変調は、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。本明細書では、最小値は、０であることが可能であるが、例として、完全な変調が実現されるべきでないように０を超えていてもよい。とりわけ優先的な様式では、少なくとも１つの変調は、影響を与えられる光ビームの正弦関数の変調、正方形の変調、または三角形の変調などのような、周期的な変調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。さらに、変調は、２つ以上の正弦関数、例えば、正方形の正弦関数、またはｓｉｎ（ｔ２）関数（ここで、ｔは時間を示す）などの線形の組合せであることが可能である。本発明の特定の効果、利点、および実行可能性を実証するために、正方形の変調は、一般的に、本明細書では、変調の例示的な形状として用いられており、しかし、その表現は、本発明の範囲をこの特定の形状の変調に限定することを意図していない。この例のおかげで、当業者は、異なる形状の変調を用いるときに、関連のパラメータおよび条件をどのように適合させるかということをかなり容易に認識することが可能である。
さらに、変調は、偶関数または奇関数であることが可能であり、または、代替的に、偶関数でも奇関数でもない関数、例えば、光源がスイッチオフされている期間（オフタイム）に続いて短い強力なパルスなどを使用するということがとりわけ有益であり得、ここで、オフタイムの持続期間は、パルスの持続期間（オンタイム）よりも複数倍（例えば、２倍、３倍、４倍、５倍、またはそれ以上）長い。より長いオフタイムと組み合わせた短いオンタイムは、ノイズ統計、背景光の測定、または、乱れている変調された光源もしくは変調されていない光源の測定などのためにオフタイムが使用され得るときに、有益であり得、一方、短いオンタイムは、パルスの光強度がより高いセンサ信号を誘発させるためにはるかに大きくなり得るときに、有益であり得るが、目の安全の考慮事項および目の安全の規則において一般的に考えられる平均の光強度が、長方形関数と比較したときに、一定に留まる。さらに、この理論に拘束されることなく、どのように電荷が発生されるかということ、および、どのようにＦｉＰ効果が誘発されるかということに応じて、より長いオフタイムと組み合わせた短いオンタイムを伴う強力なパルスが、非線形性を増加させるために電荷再結合を増加させるのに有益であり得、それにより、非線形のＦｉＰ信号に関して、より良好な信号対騒音を結果として生じさせる。さらに、より短いパルスが、変調周波数を、容量性デバイスから抽出するのにより容易であり得るより高い周波数へシフトさせる。
変調は、例えば、前記ビーム経路の中に配置されている少なくとも１つの変調デバイスによって、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。代替的にまたは追加的に、しかし、変調は、例えば、前記ビーム経路の中に配置されている少なくとも１つの変調デバイスによって、対象物を照射するための下記に説明されているような任意の照射源と対象物との間のビーム経路の中で実現され得る。これらの可能性の組合せも考えられ得る。この目的のために、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、好ましくは一定の速度で回転し、それにより、周期的に照射を中断することが可能な少なくとも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むような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。さらに、代替的にまたはそれに加えて、検出器は、調整可能なレンズなどのような少なくとも１つの任意の伝送デバイスを含むことが可能であり、少なくとも１つの任意の伝送デバイスは、例えば、少なくとも１つの縦方向光学センサに衝突する前に少なくとも１つの伝送デバイスを横切るために少なくとも１つの伝送デバイスに衝突する入射光ビームの合計強度および／または合計パワーを変調させることによって、とりわけ、周期的に変調させることによって、照射を変調させるようにそれ自身が設計され得る。さまざまな可能性が実行可能である。
さらに、照射の合計パワーが同じであることを所与として、センサ信号は、したがって、照射の変調の変調周波数に依存することが可能である。縦方向光学センサおよび縦方向センサ信号の考えられる実施形態に関して（センサ領域の中の光ビームのビーム断面に対するその依存性、および、変調周波数に対するその依存性を含む）、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１および２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されているような光学センサが参照され得る。この点に関して、検出器は、とりわけ、異なる変調のケースにおいて少なくとも２つのセンサ信号を検出するように設計され得、とりわけ、それぞれに異なる変調周波数において、少なくとも２つの縦方向センサ信号を検出するように設計され得る。評価デバイスは、少なくとも２つの縦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。ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１およびＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に説明されているように、曖昧性を解消することが可能であり得、および／または、例えば、照射の合計パワーが一般的に知られていないという事実を考慮に入れることが可能である。
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）など、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。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の追加的な構成要素が含まれ得る。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、縦方向センサ信号および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つもしくは複数の無線インターフェース、および／または、１つもしくは複数の結線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項目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縦方向位置および／または横方向位置に関する情報項目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／または既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、これらの情報項目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／または情報項目が、前記関係、例えば、変調周波数についての少なくとも１つの情報項目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、上述の可能性の組合せを含む。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、データ記憶装置および／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。センサ信号を情報項目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利用可能である。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、情報項目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構成要素、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する。例えば、より詳細に下記に説明されているように、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、複数のセンサ信号、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のような１つまたは複数のセンサ信号をピックアップする、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、検出器またはその部分と対象物またはその部分との間の相対的な移動を含むことさえも可能である。この場合には、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、移動情報項目は、例えば、異なる時間にピックアップされた少なくとも２つの情報項目の比較によって取得され得、例えば、少なくとも１つの場所情報項目が、少なくとも１つの速度情報項目および／または少なくとも１つの加速度情報項目、例えば、対象物またはその部分と検出器またはその部分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つの情報項目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つの場所情報項目は、一般的に、対象物またはその部分と検出器またはその部分との間の距離についての情報項目、とりわけ、光路長さ；対象物またはその部分と任意の伝送デバイスまたはその部分との間の距離または光学的な距離についての情報項目；検出器またはその部分に対する対象物またはその部分の位置決めについての情報項目；検出器またはその部分に対する対象物および／またはその部分の配向についての情報項目；対象物またはその部分と検出器またはその部分との間の相対的な移動についての情報項目；対象物またはその部分の２次元のまたは３次元の空間的構成についての情報項目、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つの場所情報項目は、例えば、対象物または少なくとも１つのその部分の少なくとも１つの場所についての情報項目；対象物またはその部分の少なくとも１つの配向についての情報；対象物またはその部分の幾何学形状または形態についての情報項目、対象物またはその部分の速度についての情報項目、対象物またはその部分の加速度についての情報項目、検出器の可視範囲の中の対象物またはその部分の存在または不存在についての情報項目からなる群から選択され得る。
少なくとも１つの場所情報項目は、例えば、少なくとも１つの座標系の中で、例えば、検出器またはその部分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、検出器またはその部分と対象物またはその部分との間の距離を含むことが可能である。上述の可能性の組合せも考えられる。
上記に説明されているように、本発明による検出器は、好ましくは、単一の個々の縦方向光学センサを含むことが可能である。しかし、特定の実施形態では、例えば、異なる縦方向光学センサが入射光ビームに対して異なるスペクトル感度を示し得るときなどには、検出器は、２つ以上の縦方向光学センサを含むことが可能であり、それぞれの縦方向光学センサは、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適合され得る。例として、縦方向光学センサのセンサ領域またはセンサ表面は、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、検出器の縦方向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、他の縦方向光学センサに衝突する前に、好ましくは、順次、第１の透明な縦方向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縦方向光学センサに到達することが可能である。
さらに、本発明による検出器は、とりわけ、１つまたは複数の縦方向光学センサと１つまたは複数の横方向光学センサとを組み合わせて、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されているような光学センサのスタック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、対象物の方を向く少なくとも１つの縦方向光学センサ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少なくとも１つの縦方向光学センサ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、スタックの中に配置されている少なくとも２つの縦方向光学センサの間に間置され得る。さらに、光学センサのスタックは、単一の個々の縦方向光学センサと単一の個々の横方向光学センサとの組合せであることが可能である。しかし、対象物の深さだけを決定することが望まれ得る場合のように、単一の個々の縦方向光学センサのみを含み横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有利であり得る。
上記に述べられているように、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は、具体的には、少なくとも１個の対象物の縦方向位置（深さ）、少なくとも１個の対象物の横方向位置（幅）、または、少なくとも１個の対象物の空間的位置（深さおよび幅の両方）を決定するように指定され得る。
したがって、さらに、本発明の第１の態様では、少なくとも１個の対象物の横方向位置（幅）を決定するための検出器が開示されている（それは、「横方向光学センサ」として命名され得る）。横方向光学センサは、本明細書で説明されているような縦方向光学センサに対する代替例として、または、本明細書で説明されているような縦方向光学センサに加えて使用され得るということが述べられ得る。さらなる代替例として、本明細書で説明されているような縦方向光学センサは、公知の横方向光学センサに加えて、例えば、公知の位置感応型デバイス（ＰＳＤ）に加えて、例えば、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、またはＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１に開示されているようなものなどに加えて使用され得る。
本発明による、少なくとも１個の対象物の幅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、横方向光学センサは、少なくとも１つのセンサ領域を有しており、センサ領域は、少なくとも１つの容量性デバイスを含み、容量性デバイスは、少なくとも２つの電極を含み、少なくとも１つの絶縁層および少なくとも１つの感光性層が、電極同士の間に埋め込まれており、電極のうちの少なくとも１つは、光ビームに対して少なくとも部分的に光学的に透明になっており、電極のうちの１つは、入射光ビームがセンサ領域に衝突した位置を決定するように指定された低い電気伝導性を有する電極層であり、横方向光学センサは、入射光ビームがセンサ領域に衝突した位置および光ビームの変調周波数に依存する少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるように設計されている、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、評価デバイスは、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を決定するように適合された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感光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。横方向光学センサのさらなる詳細に関して、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１が参照され得る。
本発明によれば、横方向光学センサのセンサ領域は、少なくとも２つの電極を有する少なくとも１つの容量性デバイスを含み、少なくとも１つの絶縁層および少なくとも１つの感光性層が、電極同士の間に埋め込まれている。入射光ビームが少なくとも１つの感光性層に到達することを可能にするために、電極のうちの少なくとも１つは、入射光ビームに対して少なくとも部分的に光学的に透明になっている。繰り返しになるが、この配置は、とりわけ、ＷＯ２０１６／０９２４５４Ａ１に開示されているような光学検出器と比較して、より詳細に上記に説明されているようなものである。
さらに、横方向光学センサの中の電極のうちの１つは、低い電気伝導性を有する電極層であり、したがって、入射光ビームがセンサ領域に衝突した横方向位置を電極層が決定することを可能にする。したがって、電極層は、１００Ω／ｓｑから２００００Ω／ｓｑのシート抵抗、好ましくは、１００Ω／ｓｑから１００００Ω／ｓｑのシート抵抗、より好適には、１２５Ω／ｓｑから１０００Ω／ｓｑのシート抵抗、具体的には、１５０Ω／ｓｑから５００Ω／ｓｑのシート抵抗を示すことが可能である。一般的に使用されているように、「Ω／ｓｑ」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、容量性デバイスは、公知の位置感応型デバイス（ＰＳＤ）と同様のアプローチを使用することによって、横方向検出器として作用することが可能である。この特徴は、絶縁体層を通るａｃ電流を誘発させることができ得る変調された光を使用することによって、この目的のために用いられ得る。さらに、電極層は、また、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得、したがって、透明な導電性有機ポリマーの層を含むことが可能である。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）が、この目的のために選択され得る。他方では、ビームバス（ｂｅａｍ ｂａｔｈ）が電極層を横断することができないように、他の電極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、より大きいさまざまな異なる材料（光学的に不透明な材料を含む）が、電極層に関して用いられ得る。
したがって、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ように指定されている。本明細書では、横方向センサ信号は、一般的に、横方向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、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。さらに、少なくとも１つの横方向センサ信号は、入射光ビームがセンサ領域に衝突した位置、および、入射光ビームの変調周波数に依存している。
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スプリット電極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、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る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、とりわけ、銀、アルミニウム、プラチナ、チタン、クロム、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る。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もしく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。しかし、他の種類の配置も実行可能であり得る。
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、感光性層を埋め込む２つの伝導性層のうちの１つにそれぞれ位置する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し得る。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、スプリット電極と比較してより高い電気抵抗を示し得る透明電極材料、例えば、透明導電性酸化物など、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る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、したがって、感光性層は、「センサ領域」としても示され得る。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位置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得る。したがって、電荷キャリアの発生および／または修正の位置から第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／または修正の位置に依存し、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／または正孔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またはＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１の開示が参照され得る。
本発明のさらなる実施形態は、対象物から検出器へ伝播する光ビームの性質に言及した。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、可視スペクトル範囲という用語は、一般的に、３８０ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル範囲を表している。赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲という用語は、一般的に、７８０ｎｍから１０００μｍの電磁放射線を表しており、ここで７８０ｎｍから１．５μｍの範囲は、通常、近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル範囲として命名され、１．５μｍから１５μｍの範囲は、中赤外線範囲（ＭｉｄＩＲ）として命名され、１５μｍから１０００μｍの範囲は、遠赤外線（ＦＩＲ）スペクトル範囲として命名される。紫外線スペクトル範囲という用語は、一般的に、１ｎｍから３８０ｎｍの、特に、１００ｎｍから３８０ｎｍの電磁放射線を表している。好ましくは、本発明に関して使用されるような光は、赤外線光であり、とりわけ、ＮＩＲスペクトル範囲の中の光である。
「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所定の量の光を表している。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合せによって、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、対象物から発す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利用可能である。したがって、さらに詳細に下記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。後者の場合には、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。
上記に概説されているように、少なくとも１つの縦方向センサ信号は、光ビームによる照射の合計パワーが同じであることを所与として、ＦｉＰ効果にしたがって、少なくとも１つの縦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する。本明細書で使用されているように、「ビーム断面」という用語は、一般的に、特定の場所において光ビームによって発生される光ビームまたは光スポットの側方延在を表している。円形の光スポットが発生されるケースでは、半径、直径、または、ガウシアンビームウエスト、もしくは、ガウシアンビームウエストの２倍が、ビーム断面の測定値として機能することが可能である。非円形の光スポットが発生されるケースでは、任意の他の実行可能な方式で、例えば、非円形の光スポットと同じ面積を有する円形の断面（それは、等価ビーム断面とも称される）を決定することなどによって、断面が決定され得る。この点において、例えば、光学レンズによって影響を与えるように、材料がフォーカルポイントにまたはフォーカルポイントの近くに位置し得るときなどに、光起電力材料などのような、対応する材料が、最小限の断面を有する光ビームによって衝突され得る条件の下で、縦方向センサ信号の極値、すなわち、最大または最小、とりわけ、全域的極値の観察を用いることが可能であり得る。極値が最大であるケースでは、この観察は、「プラスのＦｉＰ効果」として命名され得、一方、極値が最小であるケースでは、この観察は、「マイナスのＦｉＰ効果」として命名され得る。下記の例において実証されているように、本発明によるセンサ領域の中に感光性層を有する容量性デバイスを含む光学センサは、ＦｉＰ効果、とりわけ、マイナスのＦｉＰ効果を示す。
したがって、センサ領域の中に実際に含まれる材料に関係なく、しかし、光ビームによるセンサ領域の照射の合計パワーが同じであることを所与として、第１のビーム直径またはビーム断面を有する光ビームは、第１の縦方向センサ信号を発生させることが可能であり、一方、第１のビーム直径またはビーム断面とは異なる第２のビーム直径またはビーム断面を有する光ビームは、第１の縦方向センサ信号とは異なる第２の縦方向センサ信号を発生させる。ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１に説明されているように、縦方向センサ信号を比較することによって、ビーム断面に関する少なくとも１つの情報、具体的には、ビーム直径に関する少なくとも１つの情報が発生され得る。したがって、合計パワーおよび／もしくは光ビームの強度に関する情報を得るために、ならびに／または、合計パワーおよび／または光ビームの合計強度に関して、縦方向センサ信号および／もしくは対象物の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報を正規化するために、縦方向光学センサによって発生される縦方向センサ信号が比較され得る。したがって、例として、縦方向光学センサ信号の最小値が検出され得、すべての縦方向センサ信号が、この最小値によって割られ、それにより、その後に上述の既知の関係を使用することによって対象物に関する少なくとも１つの縦方向の情報へと変換され得る、正規化された縦方向光学センサ信号を発生させることが可能である。例えば、縦方向センサ信号の平均値を使用し、すべての縦方向センサ信号を平均値によって割る正規化など、正規化の他の方式も実行可能である。他の選択も可能である。
この実施形態は、とりわけ、光ビームのビーム断面と対象物の縦方向位置との間の既知の関係の中の曖昧性を解消するために、評価デバイスによって使用され得る。したがって、対象物から検出器へ伝播する光ビームのビーム特性が完全にまたは部分的に既知である場合にも、多くのビームにおいて、ビーム断面は、焦点に到達する前に狭まり、その後に再び拡がるということが知られている。したがって、光ビームが最も狭いビーム断面を有している焦点の前および後において、光ビームの伝播の軸線に沿って、光ビームが同じ断面を有する位置が生じる。したがって、例として、焦点の前および後の距離ｚ０において、光ビームの断面は同一である。したがって、光学検出器が単一の縦方向光学センサだけを含むケースにおいて、光ビームの全体的なパワーまたは強度が既知である場合に、光ビームの特定の断面が決定され得る。この情報を使用することによって、焦点からのそれぞれの縦方向光学センサの距離ｚ０が決定され得る。しかし、それぞれの縦方向光学センサが焦点の前または後のいずれに位置し得るかということを決定するために、追加的な情報、例えば、対象物および／もしくは検出器の移動の履歴、ならびに／または、検出器が焦点の前もしくは後のいずれに位置しているかということに関する情報などが、必要とされる。
対象物から検出器へ伝播する光ビームの１つまたは複数のビーム特性が既知であるケースでは、対象物の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報は、したがって、少なくとも１つの縦方向センサ信号と対象物の縦方向位置との間の既知の関係から導出され得る。既知の関係は、アルゴリズムとして、および／または、１つもしくは複数の較正曲線として、評価デバイスの中に記憶され得る。例として、具体的には、ガウシアンビームに関して、ビーム直径またはビームウエストと対象物の位置との間の関係が、ビームウエストと縦方向座標との間のガウシアン関係を使用して容易に導出され得る。したがって、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に説明されているように、また、本発明によれば、評価デバイスは、好ましくは、光ビームの伝播の方向への少なくとも１つの伝播座標に対する光ビームのビーム直径の既知の依存性から、および／または、光ビームの既知のガウシアンプロファイルから、対象物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ために、ビーム断面および／または光ビームの直径と光ビームの既知のビーム特性とを比較するように適合され得る。
対象物の少なくとも１つの縦方向座標に加えて、対象物の少なくとも１つの横方向座標が決定され得る。したがって、一般的に、評価デバイスは、少なくとも１つの横方向光学センサの上の光ビームの位置を決定することによって、対象物の少なくとも１つの横方向座標を決定するようにさらに適合され得、少なくとも１つの横方向光学センサは、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１にもさらに概説されているように、ピクセル化された、セグメント化された、または、大面積の横方向光学センサであることが可能である。
加えて、検出器は、共通の光学軸に沿ってさらに配置され得る少なくとも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、凸形または両凸の薄いレンズ、および／または、１つもしくは複数の凸形ミラーを含み得る。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、単一の透明な縦方向光学センサ、または、透明な縦方向光学センサのスタックを通って、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、対象物から検出器の中の光学センサへ、すなわち、少なくとも２つの縦方向光学センサおよび少なくとも１つの任意の横方向光学センサへ出現する少なくとも１つの光ビームを伝送するように構成され得る光学要素を表している。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および／または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つのイメージング要素、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要素のケースでは、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、センサ領域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。
加えて、伝送デバイスは、また、例えば、変調式の伝送デバイスを使用することなどによって、光ビームを変調させるために用いられ得る。本明細書では、変調式の伝送デバイスは、光ビームが縦方向光学センサの上に衝突し得る前に、入射光ビームの周波数および／または強度を変調させるように適合され得る。本明細書では、変調式の伝送デバイスは、光ビームを変調させるための手段を含むことが可能であり、および／または、変調デバイスによって制御され得、変調デバイスは、評価デバイスの構成要素部であることが可能であり、および／または、別々のユニットとして少なくとも部分的に実装され得る。
さらに、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、透明な縦方向光学センサおよびイメージングデバイスのスタックが、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、透明な縦方向光学センサのスタックを通って、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、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のカメラとして完全にまたは部分的に使用され得る。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要素、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要素、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要素、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要素、好ましくは、マルチカラーカメラチップ；フルカラーカメラ要素、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、例えば、イメージングデバイスの分解能限界によって定められ且つ電磁放射線が出てくる対象物の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、他の実施形態、例えば複数の部分的な領域が同時にイメージングされる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、例えば、一列につなぎ合わせられている、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。
対象物から出る光は、対象物自身の中で発す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、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、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；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、２００ｎｍから３８０ｎｍの範囲；可視スペクトル範囲、すなわち、（３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲；赤外線スペクトル範囲、好ましくは、７８０ｎｍから１５μｍの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。最も好ましくは、少なくとも１つの照射源は、ＮＩＲスペクトル範囲の中の、好ましくは、７８０ｎｍから１５００ｎｍの範囲の中の光を放出するように適合されている。したがって、本明細書では、とりわけ、十分な信号対雑音比を有する高分解能評価を可能にし得る高い強度で、それぞれの照射源によって照射され得る光学センサがセンサ信号を提供することができることを保証するように、照射源が、光学センサのスペクトル感度に関連し得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。
本発明のさらなる態様では、先行する実施形態のいずれかによる少なくとも２つの検出器を含む配置が提案される。本明細書では、少なくとも２つの検出器は、好ましくは、同一の光学的な特性を有することが可能であるが、互いから異なっていることも可能である。加えて、その配置は、少なくとも１つの照射源をさらに含むことが可能である。本明細書では、少なくとも１個の対象物は、１次的な光を発生させる少なくとも１つの照射源を使用することによって照射され得、少なくとも１個の対象物は、弾性的にまたは非弾性的に１次的な光を反射し、それによって、少なくとも２つの検出器のうちの１つへ伝播する複数の光ビームを発生させる。少なくとも１つの照射源は、少なくとも２つの検出器のそれぞれの構成要素部を形成してもよく、または、形成しなくてもよい。例として、少なくとも１つの照射源自身は、周囲光源であることが可能であり、もしくは、周囲光源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、人工的な照射源を含むことが可能である。この実施形態は、好ましくは、少なくとも２つの検出器、優先的には、２つの同一の検出器が、深さ情報を獲得するために、とりわけ、単一の検出器の固有の測定体積を拡張する測定体積を提供する目的のために用いられる、用途に適している。
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つの幾何学的情報項目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、その幾何学的情報を少なくとも１つの情報項目に、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個また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つの情報項目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。その少なくとも１つの情報項目は、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、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、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、例えば、上記に列挙されている実施形態のうちの１つもしくは複数の中に開示されているような少なくとも１つの検出器、および／または、下記の実施形態のうちの１つもしくは複数の中に開示されているような本発明による少なくとも１つの検出器を含む。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量の中の少なくとも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となる少なくとも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と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つ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つの表面に位置する少なくとも１つのドットを照射するために、および、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ために構成されている少なくとも１つの光ビームを放出するように適合されているデバイスである。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つの情報項目を発生させる目的のために、スキャニングシステムは、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個のような、本発明による検出器のうちの少なくとも１個を含む。
したがって、スキャニングシステムは、少なくとも１個の対象物の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１つ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つの光ビームを放出するように適合された、少なくとも１つの照射源を含む。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、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、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な、或るサイズを示し得る。
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、例えば、少なくとも１つの発光ダイオード、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つ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つ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、１個または複数の動作モードを設定するようにスキャニングシステムに関連する少なくとも１つの機能を動作させるために構成され得る、少なくとも１つのボタンを含み得る。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、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、磁気材料を含む、ラバーフット、ベースプレートまたはウォールホルダーのような少なくとも１つの締結ユニットを含み得る。
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つの情報項目が発生され得る。これにより、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つ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、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つ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つの異なる表面に位置する２つのそれぞれのドットが照射され得る２つの個々のレーザービームを放出することが可能である。しかし、２つ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、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といったような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る。したがって、例として、それは、２つ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つ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、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つ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、レーザービームアレイのような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る。この目的のために、説明されているレーザービームのアレイの発生し得る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つ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つ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つ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つまたは複数の表面を連続して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個の対象物の少なくとも１つの単一の円形の３次元のイメージを発生させるための立体視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、上記におよび／または下記に開示されているような立体視システムは、光学センサとして、ＦｉＰセンサのうちの少なくとも２つを含むことが可能であり、第１のＦｉＰセンサは、トラッキングシステムの中に含まれ得、とりわけ、本発明によるトラッキングシステムの中に含まれ得、一方、第２のＦｉＰセンサは、スキャニングシステムの中に含まれ得、とりわけ、本発明によるスキャニングシステムの中に含まれ得る。本明細書では、ＦｉＰセンサは、好ましくは、例えば、ＦｉＰセンサを光学軸に対して平行に整合させることなどによって、コリメートされた配置において、別々のビーム経路の中に配置され得、また、立体視システムの光学軸に対して垂直に個別に変位させられ得る。したがって、ＦｉＰセンサは、特に、個々のＦｉＰセンサから導出される視覚的情報の組合せによって深さ情報を取得することによって、深さ情報の知覚を発生させるかまたは増加させることが可能であり得、個々のＦｉＰセンサは、重なり合う視野を有しており、好ましくは、個々の変調周波数に対して感度が高い。この目的のために、個々のＦｉＰセンサは、好ましくは、光学軸に対して垂直の方向に決定されるように、１ｃｍから１００ｃｍの距離、好ましくは、１０ｃｍから２５ｃｍの距離だけ、互いから間隔を離して配置され得る。この好適な実施形態では、トラッキングシステムは、したがって、変調されたアクティブターゲットの位置を決定するために用いられ得、一方、１個または複数の対象物の１つまたは複数の表面の上に１個または複数のドットを投射するように適合されているスキャニングシステムは、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つの情報項目を発生させるために使用され得る。それに加えて、立体視システムは、本出願の他の場所に説明されているような、イメージの中の少なくとも１個の対象物の横方向位置に関する情報項目を発生させるように適合されている別々の位置感応性デバイスをさらに含むことが可能である。
立体視覚を可能にすることの他に、２つ以上の光学センサの使用に主に基づく立体視システムのさらなる特定の利点は、とりわけ、合計の強度の増加、および／または、検出閾値の低下を含むことが可能である。さらに、少なくとも２つの従来の位置感応性デバイスを含む従来の立体視システムでは、それぞれのイメージの中の対応するピクセルが、かなりのコンピュータ計算の労力を適用することによって決定されなければならないが、一方、少なくとも２つのＦｉＰセンサを含む本発明による立体視システムでは、それぞれのイメージの中の対応するピクセルが、ＦｉＰセンサを使用することによって記録され、ＦｉＰセンサのそれぞれが、異なる変調周波数によって動作され得、互いに対して明白に割り当てられ得る。したがって、本発明による立体視システムは、対象物の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報、および、対象物の横方向位置に関する少なくとも１つの情報を、低減された労力で発生させることを可能にすることができるということが強調され得る。
立体視システムのさらなる詳細に関して、トラッキングシステムおよびスキャニングシステムの説明がそれぞれ参照され得る。
本発明のさらなる態様では、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が開示されている。カメラは、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ような本発明による少なくとも１つの検出器を含む。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写真撮影に関して、具体的には、デジタル３Ｄ写真撮影に関して使用され得る。したがって、検出器は、デジタル３Ｄカメラを形成することが可能であり、または、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要素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、デジタルビデオシーケンスを獲得するようなビデオの用途のために適合され得る、ビデオカメラであり得る。
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、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つの検出器のような本発明による少なくとも１つの検出器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、
－ センサ領域を有する少なくとも１つの光学センサを使用することによって、少なくとも１つのセンサ信号を発生させる工程であって、センサ信号は、変調された入射光ビームによる光学センサのセンサ領域の照射に依存しており、センサ信号は、光ビームの変調周波数にさらに依存しており、センサ領域は、少なくとも１つの容量性デバイスを含み、容量性デバイスは、少なくとも２つの電極を含み、少なくとも１つの絶縁層および少なくとも１つの感光性層が、電極の間に埋め込まれており、電極のうちの少なくとも１つは、光ビームに対して少なくとも部分的に光学的に透明になっている、工程と、
－ センサ信号からの対象物の位置に関する情報を決定することによって、光学センサのセンサ信号を評価する工程と
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、対象物の側方位置を決定する目的のために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つ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また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つ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合せを表すことも可能である。
さらに、本発明によるデバイスは、赤外線検出の用途、熱検出の用途、温度計の用途、熱追跡の用途、火炎検出の用途、火災検出の用途、煙検出の用途、温度センシングの用途、または、分光法の用途などのために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、フォトコピーまたはゼログラフィーの用途において使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、排気ガスをモニタリングするために使用され得るか、燃焼プロセスをモニタリングするために使用され得るか、汚染をモニタリングするために使用され得るか、産業プロセスをモニタリングするために使用され得るか、化学的なプロセスをモニタリングするために使用され得るか、食品加工プロセスをモニタリングするために使用され得るか、水品質を評定するために使用され得るか、または、空気品質を評定するなどのために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、品質制御、温度制御、モーション制御、排気制御、ガスセンシング、ガス分析学、モーションセンシング、または、化学的なセンシングなどのために使用され得る。
好ましくは、光学検出器、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための方法、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なる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、縦方向光学センサ、評価デバイス、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、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、およびＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１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。
当技術分野で公知のデバイス、とりわけ、色素増感太陽電池（ＤＳＣ）を用いるＦｉＰデバイスと比較したときに、より大きいａｃ光電流が、同等の照射レベルにおいて、本発明による光学検出器の中に観察可能であり得る。したがって、より大きいセンサ信号が取得され得る。同じことが、焦点の合った応答と焦点の外れた応答との比率に関しても該当し得、一方、周波数応答（バンド幅）が、同様の挙動を示すことが可能である。代表的な例に関して、下記の図を参照されたい。
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は、
－ 少なくとも１つの光学センサであって、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、光学センサは、変調された入射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つのセンサ信号を発生させるように設計されており、縦方向センサ信号は、光ビームの変調周波数に依存しており、センサ領域は、少なくとも１つの容量性デバイスを含み、容量性デバイスは、少なくとも２つの電極を含み、少なくとも１つの絶縁層および少なくとも１つの感光性層が、電極同士の間に埋め込まれており、電極のうちの少なくとも１つは、光ビームに対して少なくとも部分的に光学的に透明になっている、少なくとも１つの光学センサと、
－ 少なくとも１つの評価デバイスであって、評価デバイスは、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つの情報項目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。
実施形態２： 光学センサは、
－ 少なくとも１つの縦方向光学センサであって、縦方向光学センサは、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おり、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、センサ領域の中の光ビームのビーム断面にさらに依存しており、評価デバイスは、縦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つの情報項目を発生させるように設計されている、少なくとも１つの縦方向光学センサ、または、
－ 少なくとも１つの横方向光学センサであって、電極のうちの１つは、入射光ビームがセンサ領域に衝突した位置を決定するように指定された低い電気伝導性を有する電極層であり、横方向光学センサは、入射光ビームがセンサ領域に衝突した位置に依存する少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるように設計されており、評価デバイスは、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つの情報項目を発生させるように設計されている、少なくとも１つの横方向光学センサ
から選択される、実施形態１に記載の検出器。
実施形態３： 絶縁層は、それぞれが、１０－６Ｓ／ｍを下回る電気伝導性、好ましくは、１０－８Ｓ／ｍを下回る電気伝導性、より好適には、１０－１０Ｓ／ｃｍを下回る電気伝導性を有する、絶縁性材料または電気絶縁性構成要素を含む、実施形態１または２に記載の検出器。
実施形態４： 絶縁性材料は、少なくとも１つの透明な絶縁性の金属含有化合物を含み、金属含有化合物は、好ましくは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｙ、およびＷからなる群から選択される金属を含み、少なくとも１つの金属含有化合物は、酸化物、水酸化物、カルコゲニド、プニクチド、炭化物、または、それらの組合せを含む群から選択される、実施形態３に記載の検出器。
実施形態５： 透明な金属含有化合物は、絶縁性金属酸化物または透明な誘電材料であるか、または、それを含み、絶縁性金属酸化物は、とりわけ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ、例えば、ＳｉＯ２など）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、または酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）からなる群から選択され、透明な誘電材料は、とりわけ、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、炭酸セシウム（ＣｓＣＯ３）、ケイ酸ハフニウム（ＨｆＳｉＯ４）、および窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなる群から選択される、実施形態４に記載の検出器。
実施形態６： 透明な絶縁層は、とりわけ、ポリエチレンイミンエトキシレート（ＰＥＩＥ）ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、２，９－ジメチル－４，７－ジフェニルフェナントロリン（ＢＣＰ）、ポリ（ビニールアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、トリス－（８－ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、または（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）から選択される少なくとも１つの透明な有機誘電材料の膜を含む、実施形態３に記載の検出器。
実施形態７： 絶縁層は、原子層堆積によって取得可能であり、原子層堆積は、とりわけ、５０℃から２５０℃の温度において、好ましくは、６０℃から２００℃の温度において実施される、実施形態４から６のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態８： 絶縁層は、低温原子層堆積によって取得可能であり、低温原子層堆積は、５０℃から１２０℃の温度において、好ましくは、６０℃から１００℃の温度において実施される、実施形態６または７に記載の検出器。
実施形態９： 絶縁層は、１ｎｍから１０００ｎｍの厚さ、好ましくは、１０ｎｍから２５０ｎｍの厚さ、とりわけ、２０ｎｍから１５０ｎｍのみの厚さを示す、実施形態１から８のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態１０： 絶縁層は、少なくとも２つの隣接する層を有する積層であるか、または、それを含み、隣接する層は、それぞれの組成によって異なっている、実施形態１から９のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態１１： 感光性層は、光ビームが感光性層に到着することができるように、電極同士の間に位置している、実施形態１から１０のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態１２： 感光性層は、
－ ナノ粒子状の形態の少なくとも１つの光伝導性材料を含む少なくとも１つの層；
－ 少なくとも２つの個々の光伝導性層であって、少なくとも２つの個々の光伝導性層は、少なくとも１つの光伝導性材料を含み、少なくとも１つの境界を有する隣接する層として提供されており、光伝導性層は、隣接する層の間の境界において接合部を発生させるように適合されている、少なくとも２つの個々の光伝導性層；
－ 少なくとも１つの半導体吸収体層；および、
－ 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つの有機感光性層
のうちの１つまたは複数として提供されている、実施形態１から１１のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態１３： 光伝導性材料は、第ＩＶ族元素、とりわけ、シリコン、第ＩＶ族化合物、ＩＩＩ－Ｖ化合物、第ＩＩ－ＶＩ族化合物、およびカルコゲニドからなる群から選択される無機の光伝導性材料である、実施形態１２に記載の検出器。
実施形態１４： 光伝導性材料は、硫化鉛（ＰｂＳ）またはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）から選択される、実施形態１３に記載の検出器。
実施形態１５： 光伝導性材料は、ナノ粒子状の形態で提供されている、実施形態１から１４のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態１６： ナノ粒子状の光伝導性材料は、硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、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）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、またはセレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）から選択される、実施形態１５に記載の検出器。
実施形態１７： 個々の光伝導性層のための光伝導性材料は、硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、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）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、または四元カルコゲニド光伝導性Ｉ２－ＩＩ－ＩＶ－ＶＩ４化合物、とりわけ、銅亜鉛スズ硫化物（ＣＺＴＳ）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、または銅亜鉛スズ硫黄－セレン合金ＣＺＴＳＳｅから選択される、実施形態１２に記載の検出器。
実施形態１８： 半導体吸収体層は、結晶性シリコン（ｃ－Ｓｉ）、微結晶性シリコン（μｃ－Ｓｉ）、水素化微結晶性シリコン（μｃ－Ｓｉ：Ｈ）、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）、水素化アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）、アモルファスシリコン炭素合金（ａ－ＳｉＣ）、水素化アモルファスシリコン炭素合金（ａ－ＳｉＣ：Ｈ）、ゲルマニウムシリコン合金（ａ－ＧｅＳｉ）、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）のうちの１つまたは複数を含む、実施形態１２に記載の検出器。
実施形態２０： 有機感光性層の中のドナー材料およびアクセプター材料は、ドナー材料およびアクセプター材料を含む単一の層として配置されている、実施形態１２に記載の検出器。
実施形態２１： 電子ドナー材料は、ドナーポリマーを含み、電子ドナー材料は、有機ドナーポリマーを含む、実施形態２０に記載の検出器。
実施形態２２： 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２１に記載の検出器。
実施形態２３： 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２２に記載の検出器。
実施形態２４： 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１２に記載の検出器。
実施形態２５： 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（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）、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２４に記載の検出器。
実施形態２６： 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またはＣ７０成分を含む二量体を含み、フラーレンベースの電子アクセプターは、好ましくは、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２４または２５に記載の検出器。
実施形態２７： 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１２に記載の検出器。
実施形態２８： 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１２に記載の検出器。
実施形態２９： 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２８に記載の検出器。
実施形態３０： 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－ｅｔｈｅｒ－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２９に記載の検出器。
実施形態３１： 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１２および実施形態１９から３０のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態３２： 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３１に記載の検出器。
実施形態３３： 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み、それによって、バルクヘテロ接合部が感光性層の中に発生される、実施形態１から３２のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態３４： 有機感光性層は、ドナー材料を含む個々のドナー材料層と、アクセプター材料を含む個々のアクセプター材料層とを含み、好ましくは、重なり合ってスタックされているドナー材料層およびアクセプター材料層は、接合部によって分離されている、実施形態１２に記載の検出器。
実施形態３５： ドナー材料は、フタロシアニン誘導体、オリゴチオフェン、オリゴチオフェン誘導体、４，４－ジフルオロ－４－ボラ－３ａ，４ａ－ジアザ－ｓ－インダセン（ＢＯＤＩＰＹ）誘導体、アザ－ＢＯＤＩＰＹ誘導体、スクアライン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、またはベンゾジチオフェン誘導体を含む小さい有機分子から選択され、アクセプター材料は、Ｃ６０、Ｃ７０、またはペリレン誘導体から選択される、実施形態３３または３４に記載の検出器。
実施形態３６： 光ビームに対して少なくとも部分的に光学的に透明な電極は、少なくとも１つの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を含む、実施形態１から３５のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態３７： 少なくとも部分的に光学的に透明な電極は、インジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）、フッ素がドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）、およびアルミニウムがドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）のうちの少なくとも１つを含む、実施形態３６に記載の検出器。
実施形態３８： 光学的に透明な基板は、少なくとも部分的に光学的に透明な電極によって少なくとも部分的にカバーされている、実施形態３５から３７のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態３９： 光学的に透明な基板は、ガラス基板、石英基板、または、光学的に透明な絶縁性ポリマー、とりわけポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から選択される、実施形態３８に記載の検出器。
実施形態４０： 電極のうちの１つは、光学的に不透明であり、および／または反射型になっており、また、金属電極を含む、実施形態１から３９のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態４１： 金属電極は、銀（Ａｇ）電極、プラチナ（Ｐｔ）電極、金（Ａｕ）電極、およびアルミニウム（Ａｌ）電極のうちの１つまたは複数である、実施形態４０に記載の検出器。
実施形態４２： 金属電極は、基板の上に堆積されている金属の薄い層を含み、薄い層は、１０ｎｍから１０００ｎｍの厚さ、好ましくは、５０ｎｍから５００ｎｍの厚さ、とりわけ、１００ｎｍから２５０ｎｍの厚さを有している、実施形態４１に記載の検出器。
実施形態４３： 容量性デバイスは、少なくとも１つの電荷キャリア輸送層をさらに含み、電荷キャリア輸送層は、感光性層と電極のうちの１つとの間に位置している、実施形態１から４２のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態４４： 電荷キャリア輸送層は、正孔輸送層である、実施形態４３に記載の検出器。
実施形態４５： 正孔輸送層は、ポリ－３，４－エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、または、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、とりわけ、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）；ポリチオフェン（ＰＴ）、遷移金属酸化物、とりわけ、酸化ニッケル（ＮｉＯ２）または酸化モリブデン（ＭｏＯ３）；９，９－ビス［４－（Ｎ，Ｎ－ビス－ビフェニル－４－イル－アミノ）フェニル］－９Ｈ－フルオレン（ＢＰＡＰＦ）またはＮ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（４’－（Ｎ，Ｎ－ビス（ナフト－１－イル）－アミノ）－ビフェニル－４－イル）－ベンジジン（ＤｉＮＰＢ）のうちの１つまたは複数を含む、実施形態４４に記載の検出器。
実施形態４６： 電荷キャリアは、スピンキャスト層、ブレードコーティングされた層、スロットコーティングされた層、または、蒸着によって取得される層のうちの１つである、実施形態４３から４５のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態４７： 縦方向光学センサのセンサ領域は、厳密に１つの連続的なセンサ領域であり、縦方向センサ信号は、センサ領域全体に関する均一なセンサ信号である、実施形態１から４６のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態４８： 光学センサは、センサ領域の少なくとも１つの部分の電気抵抗または伝導率を測定することの１つまたは複数によって、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１から４７のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態４９： 光学センサは、少なくとも１つの電流－電圧測定および／または少なくとも１つの電圧－電流測定を実施することによって、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４８に記載の検出器。
実施形態５０： 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（１４４）をさらに含む、実施形態１から４９のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５１： 検出器は、異なる変調の場合において少なくとも２つのセンサ信号を検出するように設計されており、とりわけ、それぞれに異なる変調周波数において、少なくとも２つのセンサ信号を検出するように設計されており、評価デバイスは、少なくとも２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つの情報項目を発生させるように設計されている、実施形態５０に記載の検出器。
実施形態５２： 少なくとも１つの照射源をさらに含む、実施形態１から５１のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５３： 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５２に記載の検出器。
実施形態５４： 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５３に記載の検出器。
実施形態５５： 光学センサのスペクトル感度は、照射源のスペクトル範囲によってカバーされている、実施形態５２から５４のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５６： 検出器は、少なくとも２つの光学センサを有しており、光学センサはスタックされている、実施形態１から５５のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態５７： 光学センサは、光学軸に沿ってスタックされている、実施形態５６に記載の検出器。
実施形態５８： 横方向光学センサによって含まれる少なくとも１つの電極層は、１００Ω／ｓｑから２００００Ω／ｓｑのシート抵抗、好ましくは、１００Ω／ｓｑから１００００Ω／ｓｑのシート抵抗、より好適には、１２５Ω／ｓｑから１０００Ω／ｓｑのシート抵抗、具体的には、１５０Ω／ｓｑから５００Ω／ｓｑのシート抵抗を示す、実施形態２に記載の検出器。
実施形態５９： 電極層は、透明な導電性有機ポリマー、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）を含む、実施形態５８に記載の検出器。
実施形態６０： 横方向光学センサは、スプリット電極を使用することによって、入射光ビームがセンサ領域に衝突した位置を決定するように指定されている、実施形態５８または５９に記載の検出器。
実施形態６１： スプリット電極は、電極層の上に位置している、実施形態６０に記載の検出器。
実施形態６２： スプリット電極は、少なくとも２つの部分電極を含む、実施形態６０または６１のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態６３： 少なくとも４つの部分電極が提供されている、実施形態１から６２のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態６４： 部分電極を通る電流は、センサ領域の中の光ビームの位置に依存している、実施形態６２または６３に記載の検出器。
実施形態６５： 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６４に記載の検出器。
実施形態６６： 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６４または６５に記載の検出器。
実施形態６７： 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６６のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態６８： 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６９に記載の検出器。
実施形態６９： 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つの光学センサを通過する、実施形態６７または６８に記載の検出器。
実施形態７０： イメージングデバイスは、カメラを含む、実施形態６７から６９のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態７１： イメージングデバイスは、無機カメラ；モノクロームカメラ；マルチクロームカメラ；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６７から７０のいずれか１つに記載の検出器。
実施形態７２： 実施形態１から７１のいずれか１つに記載の少なくとも２つの検出器を含む配置。
実施形態７３： 配置は、少なくとも１つの照射源をさらに含む、実施形態７１または７２に記載の配置。
実施形態７４： ユーザとマシンとの間で少なくとも１つの情報項目を交換するための、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、ヒューマンマシンインターフェースは、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、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つの幾何学的情報項目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、少なくとも１つの情報項目、とりわけ少なくとも１つの制御コマンドを、幾何学的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７５： ユーザの少なくとも１つの幾何学的情報項目は、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７４に記載のヒューマンマシンインターフェース。
実施形態７６： 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７４または７５に記載のヒューマンマシンインターフェース。
実施形態７７： ビーコンデバイスは、検出器へ伝送される少なくとも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７６に記載のヒューマンマシンインターフェース。
実施形態７８： 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、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を参照する実施形態７４から７７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、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おり、エンターテイメントデバイスは、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７９： 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であって、トラッキングシステムは、検出器を参照する実施形態１から７１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、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８０： 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７９に記載のトラッキングシステム。
実施形態８１： 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、スキャニングシステムは、検出器に関する実施形態１から７１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、スキャニングシステムは、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つの表面に位置する少なくとも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つの情報項目を創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８２： 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８１に記載のスキャニングシステム。
実施形態８３： 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８１または８２に記載のスキャニングシステム。
実施形態８４： 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８１から８３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８５： 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つの情報項目は、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８４に記載のスキャニングシステム。
実施形態８６： 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８４または８５に記載のスキャニングシステム。
実施形態８７： 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、カメラは、検出器を参照する実施形態１から７１のいずれか１つに記載の少なくとも１つの検出器を含む、カメラ。
実施形態８８： とりわけ、検出器に関する実施形態１から７１のいずれか１つに記載の検出器を使用して、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つの光学センサを使用することによって、少なくとも１つのセンサ信号を発生させる工程であって、センサ信号は、変調された入射光ビームによる光学センサのセンサ領域の照射に依存しており、センサ信号は、光ビームの変調周波数にさらに依存しており、センサ領域は、少なくとも１つの容量性デバイスを含み、容量性デバイスは、少なくとも２つの電極を含み、少なくとも１つの絶縁層および少なくとも１つの感光性層が、電極の間に埋め込まれており、電極のうちの少なくとも１つは、光ビームに対して少なくとも部分的に光学的に透明になっている、工程と、
－ センサ信号からの対象物の位置に関する情報項目を決定することによって、光学センサのセンサ信号を評価する工程と
を含む、方法。
実施形態８９： 距離測定、とりわけ、交通技術における距離測定；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；スキャニングの用途、トラッキングの用途；ロジスティクスの用途；マシンビジョンの用途；安全の用途；監視の用途；データ収集の用途；写真撮影の用途；イメージングの用途、またはカメラの用途；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からなる群から選択された使用の目的のための、実施形態８８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、組み合わされた特徴と共に実装され得る。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、同一の要素、もしくは、同一の機能を備える要素、または、それらの機能に関して互いに対応している要素を表している。
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の好適な例示的な実施形態を概略的に図示しており、検出器が、少なくとも１つの容量性デバイスを含むセンサ領域を有する少なくとも１つの縦方向光学センサを含むことを示す図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイスのとりわけ好適な例示的な構成の断面を概略的に図示する図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイスのとりわけ好適な例示的な構成の断面を概略的に図示する図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイスの第１の例示的な実施形態の２つの好適な例の断面を概略的に図示する図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイスの第１の例示的な実施形態の２つの好適な例の断面を概略的に図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 容量性デバイスの電流対電圧の特徴付けを図示する図である。 容量性デバイスの電流対電圧の特徴付けを図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイスの第２の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的に図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイス１３４の第３の例示的な実施形態の２つの好適な例の断面を概略的に図示する図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイス１３４の第３の例示的な実施形態の２つの好適な例の断面を概略的に図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイスの第４の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的に図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイスの第５の例示的な実施形態の２つの好適な例の断面を概略的に図示する図である。 縦方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイスの第５の例示的な実施形態の２つの好適な例の断面を概略的に図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 容量性デバイスの電流対電圧の特徴付けを図示する図である。 対象物までのセンサ領域の距離の関数として光電流を図示する図である。 変調された入射光ビームの変調周波数の関数として光電流を図示する図である。 光学検出器の例示的な実施形態、ならびに、本発明による光学検出器をそれぞれ含む、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概略的に示す図である。 横方向光学センサの中での適用に関して、容量性デバイスの第６の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的に図示する図である。 その他の方法で入手可能である実際の位置と比較して、本発明による検出器を使用することによって決定されるような複数の測定ポイント位置を図示する図である。 その他の方法で入手可能である実際の位置と比較して、本発明による検出器を使用することによって決定されるような複数の測定ポイント位置を図示する図である。 横方向光学センサの中の容量性デバイスの第７の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的に図示する図である。 横方向光学センサの中の容量性デバイスの第７の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的に図示する図である。 横方向光学センサの中の容量性デバイスの第７の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的に図示する図である。
図１は、少なくとも１個の対象物１１２の位置を決定するための、本発明による検出器１１０の第１の例示的な実施形態を、極めて概略的な説明図で図示している。しかし、他の実施形態も実行可能である。一般的に、ここで表示されているような図およびさまざまな要素は、正しい縮尺になっていない。
図１に概略的に示されているような検出器１１０は、この特定の実施形態で、検出器１１０の光学軸１１６に沿って配置されている、少なくとも１つの縦方向光学センサ１１４を含む。具体的には、光学軸１１６は、光学センサ１１４の構成の対称軸および／または回転軸であることが可能である。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の中の開口部１２４は、とりわけ、好ましくは、検出器１１０の視線の方向１２６を画定している光学軸１１６に関して同心円状に位置し得る。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に対して垂直の方向は、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座標系１２８では、縦方向は、「ｚ」によって示されており、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も実行可能である。
さらに、縦方向光学センサ１１４は、変調された入射光ビーム１３２による、縦方向光学センサ１１４によって含まれるセンサ領域１３０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創生させるように設計されている。したがって、ＦｉＰ効果にしたがって、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、それぞれのセンサ領域１３０の中の光ビーム１３２のビーム断面、および、変調された光ビーム１３２の変調周波数に依存する。本発明によれば、および、とりわけ、ＷＯ２０１６／０９２４５４Ａ１に開示されている光学検出器とは対照的に、縦方向光学センサ１１０のセンサ領域１３０は、とりわけ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図７Ａ、図７Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、もしくは図１０Ｃ、または、その組合せの中でより詳細に説明されている好適な実施形態のうちの１つの中の少なくとも１つの容量性デバイス１３４を含む。
縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０を照らすための変調された光ビーム１３２は、変調された様式で照射を提供することができる発光性対象物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１３２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１３２が縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０に到達することができるように、照射源１３６によって発生される光の少なくとも一部を対象物１１２が反射し得る様式で対象物１１２を照射するように適合され得る、周囲光源、および／または、発光ダイオード（ＬＥＤ）１４０のような人工的な光源１３８を含み得る個別の照射源１３６によって発生され得る。
したがって、照射源１３６は、変調された光源１４２であることが可能であり、照射源の１つまたは複数の変調特性は、少なくとも１つの変調デバイス１４４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、照射源と対象物１１２との間の第１のビーム経路１４６の中で、および／または、対象物１１２と縦方向光学センサ１１４との間の第２のビーム経路１４８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では、評価デバイス１５０の中の対象物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ということが有利である可能性がある。
評価デバイス１５０は、一般的に、縦方向光学センサ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。本明細書では、評価デバイス１５０は、センサ信号を評価するために、縦方向評価ユニット１５２（「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１つまたは複数の電子デバイスおよび／または１つまたは複数のソフトウェア構成要素を含み得る。この目的のために、評価デバイス１５０は、好ましくは、縦方向光学センサ１１４の２つ以上の縦方向センサ信号を比較することによって、対象物１１２の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合され得る。上記に説明されているように、変調された光ビーム１３２による衝突のときに縦方向光学センサ１１４によって提供されるような縦方向センサ信号は、光ビーム１３２によるセンサ領域１３０の照射に依存しており、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、センサ領域１３０の中の光ビーム１３２のビーム断面、および、光ビーム１３２の変調周波数に依存している。例えば、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１においてより詳細に説明されているように、評価デバイス１５０は、したがって、縦方向光学センサ１１４の２つ以上の縦方向センサ信号を比較することによって、対象物１１２の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合され得る。
一般的に、評価デバイス１５０は、データ処理デバイス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を含むことが可能である。評価デバイス１５０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、無線もしくは結線の方式で、例えば、１つまたは複数の信号リード線１５４などを介して、縦方向光学センサ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１５０は、１つまたは複数の追加的な構成要素、例えば、１つもしくは複数の電子的なハードウェア構成要素および／または１つもしくは複数のソフトウェア構成要素など、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（図１には示されていない）、および／または、１つもしくは複数の制御ユニットなど、例えば、変調された光源１４２の変調特性を制御するように適合されている変調デバイス１４４などをさらに含むことが可能である。さらに、評価デバイス１５０は、コンピュータ１５６であることが可能であり、および／または、データ処理デバイス１５８を含むコンピュータシステムを含むことが可能である。しかし、他の実施形態も実行可能であり得る。
図１の好適な実施形態では、光学検出器１１０は、少なくとも１つの横方向光学センサ１６０をさらに含み、少なくとも１つの横方向光学センサ１６０は、この特定の実施形態では、また、検出器１１０の光学軸１１６に沿って配置されている。本明細書では、横方向光学センサ１６０は、好ましくは、対象物１１２から光学検出器１１０へ進行する変調された光ビーム１３２の横方向位置を決定するように適合され得る。本明細書では、横方向位置は、この特定の実施形態で、座標系１２８にしたがって、それぞれ「ｘ」および「ｙ」によって示されている、光学検出器１１０の光学軸１１６に対して垂直な少なくとも１次元の位置である。ここで使用されているような横方向光学センサ１６０は、好ましくは、図９の下記の例示的な実施形態に図示されているような構成を示すことが可能である。しかし、例えば、公知の位置感応型デバイス（ＰＳＤ）、とりわけ、例えば、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１もしくはＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されているような光検出器、または、例えば、ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１に開示されているような光伝導体を使用することなどによって、他の構成も実行可能であり得る。しかし、横方向光学センサ１６０の他の構成も、ここで適用可能であり得る。
横方向位置を決定する目的のために、横方向光学センサ１６０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さらに適合され得る。横方向センサ信号は、無線、または、例えば、１つまたは複数の信号リード線１５４などを介した結線の方式で、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つの情報項目を発生させるようにさらに設計され得る評価デバイス１５０へ送信され得る。この目的のために、評価デバイス１５０は、センサ信号を評価するために、横方向評価ユニット１６２によって象徴的に示されている（「ｚ」によって示されている）１つまたは複数の電子デバイスおよび／または１つまたは複数のソフトウェア構成要素をさらに含み得る。したがって、さらに評価ユニット１５２、１６２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１６４、好ましくは、３次元の位置情報が、発生され得る（ここでは、「ｘ、ｙ、ｚ」によって象徴的に示されている）。
光学検出器１１０は、直線ビーム経路もしくは傾斜ビーム経路、角度の付いたビーム経路、分岐ビーム経路、偏向もしくは分割ビーム経路、または、他のタイプのビーム経路を有することが可能である。さらに、光ビーム１３２は、一方向または二方向に、一回または反復して、それぞれのビーム経路または部分的なビーム経路に沿って伝播することが可能である。それによって、上記に列挙されている構成要素、または、さらに詳細に下記に列挙されている任意のさらなる構成要素は、完全にまたは部分的に、縦方向光学センサ１１４の前におよび／または縦方向光学センサ１１４の後ろに位置することが可能である。
図２Ａおよび図２Ｂは、とりわけ、縦方向光学センサ１１４の中に使用するための容量性デバイス１３４の好適な例の例示的なセットアップの断面を、極めて概略的な方式でそれぞれ図示している。図２Ａに示されているように、容量性デバイス１３４は、光学的に透明な第１の電極１６６を有している。好ましくは、容量性デバイス１３４は、光学的に透明な第１の電極１６６が、変調された入射光ビーム１３２に向けて位置し得るように配置され得る。光学的に透明な第１の電極１６６は、１つまたは複数の透明導電性酸化物１６８（ＴＣＯ）、とりわけ、インジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）の層を含むことが可能である。しかし、他の種類の光学的に透明な材料、例えば、フッ素がドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）、または、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）が、また、この目的のために適切であり得る。最小の光学的に透明な酸化物１６８を使用するが、光学的に透明な第１の電極１６６を依然として機械的に安定な状態に維持することができるように、光学的に透明な酸化物１６８は、好ましくは、コーティング方法または蒸着方法などのような、堆積方法を使用することによって、光学的に透明な基板１７０の上に、とりわけ、ガラス基板１７２の上に設置され得る。代替的に、石英基板、または、光学的に透明であるが電気絶縁性のポリマー、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを含む基板が、また、この目的のために使用され得る。
さらに、容量性デバイス１３４は、第２の電極１７４を有しており、第２の電極１７４は、光学的に不透明になっていることが可能であり、したがって、変調された光ビーム１３２がここで反射されることを可能にする。したがって、容量性デバイス１３４は、光学的に不透明な第２の電極１７４が、変調された入射光ビーム１３２から離れて位置し得るように配置され得る。しかし、他の実施形態では、第２の電極１７４は、また、変調された入射光ビーム１３２に関して、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。
縦方向光学センサ１１４を提供するために、第２の電極１７４は、この特定の実施形態では、金属電極１７６、例えば、銀（Ａｇ）電極、プラチナ（Ｐｔ）電極、金（Ａｕ）電極、アルミニウム（Ａｌ）電極、またはモリブデン（Ｍｏ）電極などを含むことが可能である。しかし、他の種類の金属も利用可能であり得る。好ましくは、金属電極１７６は、基板の上に堆積され得る金属の薄い層、例えば、さらなる層などを含むことが可能である。
横方向光学センサ１６０を提供するために、第２の電極１７４は、電荷が実際に発生されて、合理的に、入射光ビームがセンサ領域１３０に衝突した位置として考えられ得る位置を決定することを可能にするように適合され得る、低い電気伝導性の電極を含むことが可能である。この目的のために、第２の電極１７４は、追加的に、少なくとも１つのスプリット電極を装備していることが可能である。さらなる詳細に関して、下記の図９Ａの説明が参照され得る。
さらに、本発明による容量性デバイス１３４は、第１の電極１６６と第２の電極１７４との間の介在媒体として位置している誘電材料の形態で提供され得る絶縁層１７８を含む。しかし、絶縁層１７８は、代替的にまたはそれに加えて、ダイオードまたは接合部を有する配置などのような、電気絶縁性構成要素（ここでは示されていない）の形態で提供され得る。第１の電極１６６と第２の電極１７４との間に誘電的特性を有する絶縁層１７８を適用することは、とりわけ有利である可能性がある。その理由は、それが、第１の電極１６６および第２の電極１７４が直接的な電気的接触を実現することを防止し、したがって、第１の電極１６６と第２の電極１７４との間の短絡を回避することが可能であるからである。加えて、絶縁層１７８の誘電率に応じて、第１の電極１６６と第２の電極１７４との間の絶縁層１７８は、さらに、その電極同士の間に位置する真空を有することとなる容量性デバイスと比較して、所与の電圧において、容量性デバイス１３４の中に増加した量の電荷を貯蔵することを可能にすることができる。
図２Ａの例示的な実施形態では、絶縁層１７８は、入射光ビーム１３２が絶縁層１７８を少なくとも部分的に横断することを可能にするために、光学的に少なくとも部分的に透明な絶縁層である。したがって、絶縁層１７８は、好ましくは、所定の透過率を示すことが可能であり、透過率は、入射光ビーム１３２のスペクトル範囲にわたって、入射光ビーム１３２の照射パワーを可能な限り小さく減少させることが可能であり得る。この文献の中の他の場所でより詳細に説明されているように、光学的に少なくとも部分的に透明な特性を示すことができる絶縁層１７８は、好ましくは、とりわけ、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３または二酸化ジルコニウムＺｒＯ２の層を含む、透明な金属酸化物となるように選ばれ得る。しかし、他の種類の材料も絶縁層１７８に関して使用され得る。
絶縁層１７８に加えて、本発明による容量性デバイス１３４は、追加的に、変調された入射光ビーム１３２の影響を受けやすい少なくとも１つの材料を含む、少なくとも１つの感光性層１８０を有している。この文献の中の他の場所で説明されているように、変調された入射光ビーム１３２による感光性層１８０の照射のときに、所定の量の電荷キャリアが、感光性層１８０の中に発生され、この方式で発生される電荷キャリアの量は、感光性層１８０の照射、および、変調された入射光ビーム１３２の変調の周波数に依存している。本明細書では、変調された入射光ビーム１３２は、交互の方式で電荷キャリアを発生させることができる交互の光ビームとして考えられ得、したがって、容量性デバイス１３４の中に交流電流（ａｃ）を生じさせる。結果として、ここで説明されているような感光性層１８０を有する容量性デバイス１３４は、センサ領域１３０の照射、および、変調された入射光ビーム１３２の変調の周波数の両方に応じて、縦方向光学センサ１１４が少なくとも１つのａｃ縦方向センサ信号を発生させることを可能にする。したがって、容量性デバイス１３４を含む検出器１１０は、ＦｉＰ効果を示し、それは、容量性デバイス１３４によって提供される縦方向センサ信号が、したがって、変調された入射光ビーム１３４が縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０として感光性層１８０の上に焦点を合わせられているときに減少するａｃ光電流の形態になっていることが可能であるということを意味している。この文献の中の他の場所でより詳細に説明されているように、例えば、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図７Ａ、図７Ｂ、図９Ａ、図１０Ａ、図１０Ｂ、もしくは図１０Ｃのいずれか１つ、または、それらの組合せの中に概略的に示されているような実施形態の中などにより詳細に説明されているように、感光性層１８０は、さまざまな構成を使用することによって実装され得る。
図２Ａとは対照的に、図２Ｂに示されているような容量性デバイス１３４の例示的な実施形態では、変調された入射光ビーム１３２は、第１の透明な電極１６６を横断した後に、絶縁層１７８に到達し得る前に、最初に感光性層１８０に衝突する。結果的に、絶縁層１７８は、この特定の実施形態では、追加的に、入射光ビーム１３２を感光性層１８０の中へ反射することができ、したがって、感光性層１８０の中の光の強度を増加させることが可能である不透明な絶縁層である得るか、または、それを含み得る。しかし、絶縁層１７８は、それにもかかわらず、透明な絶縁層であり得るか、または、それを含み得、その場合には、入射光ビーム１３２が、隣接する第２の電極１７４によって感光性層１８０の中へ反射され得、それによって、同等の利点を提供することができる。したがって、図２Ｂに示されているような配置は、絶縁層１７８に関して、より幅広い範囲の材料を使用することを可能にすることができる。
図３Ａおよび図３Ｂは、とりわけ、縦方向光学センサ１１４の中で使用するための、容量性デバイス１３４の第１の例示的な実施形態のセットアップの好適な例の断面を概略的にそれぞれ図示しており、一方、図３Ｃから図３Ｎは、それにしたがって配置されているような容量性デバイス１３４に関して取得される実験結果を提供している。
図３Ａおよび図３Ｂによれば、容量性デバイス１３４の第１の例示的な実施形態は、ガラス基板１７２を含み、ガラス基板１７２は、図３Ａの例では、インジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）を含み、図３Ｂの例では、フッ素がドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）を含む透明導電性酸化物（ＴＣＯ）１６８の層によってコーティングされている。しかし、両方の材料が、また、両方の例において使用され得る。代替的に、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）の層、または、別のＴＣＯの層が、また、透明導電性酸化物１６８として使用され得る。ガラス基板１７２に対する代替例として、石英基板、または、光学的に透明な電気絶縁性のポリマー、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを含む基板も実行可能であり得る。
さらに、第１の例示的な実施形態における容量性デバイス１３４は、絶縁層１７８として、おおよそ１２０ｎｍの厚さを有する薄い絶縁性の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層を含み、Ａｌ２Ｏ３層は、この例では、おおよそ２００℃において、ＩＴＯコーティングされたガラス基板１７２の上に直接的に原子層堆積（ＡＬＤ）を適用することによって提供されている。より詳細に下記に実証されることとなるように、１ｎｍから１０００ｎｍの厚さでも、好ましくは、１０ｎｍから２５０ｎｍの厚さでも、とりわけ、２０ｎｍから１５０ｎｍの厚さでも、優れた絶縁特性を示すことが見出されたＡｌ２Ｏ３（ＡＬＤ）層は、感光性層１８０として適切な材料を追加的に使用することによって、光活性キャパシターの簡便な準備を可能にすることができる。
この目的のために、容量性デバイス１３４は、薄い絶縁性のＡｌ２Ｏ３（ＡＬＤ）層に加えて、容量性デバイス１３４の中の感光性層１８０として作用する、ナノ粒子状の硫化鉛（ｎｐ－ＰｂＳ）の層を含む。代替的に、ナノ粒子状の硫化鉛は、「ＰｂＳナノ粒子」として、または、「ＰｂＳ量子ドット」（「ＰｂＳ－ＱＤ」と略される）としても命名され得る。この特定の例では、感光性層１８０は、ｎｐ－ＰｂＳを含み、そのＰｂＳナノ粒子は、８ｎｍの粒子サイズにおいて最大を有する狭い粒子サイズ分布と組み合わせられた球形の形状を示した。これらの種類のＰｂＳナノ粒子は、放出時に１０００ｎｍから１６００ｎｍの赤外線波長範囲をカバーすることが知られており、ナノ粒子の吸収特性は、それらの粒子サイズによって決定され、８ｎｍの粒子サイズが、１５５０ｎｍの辺りで吸収を実現することが予期される。ｎｐ－ＰｂＳは、スピンコーティングによってオクタンの中の懸濁液から堆積された（オクタンの中の５０ｍｇ／ｍｌのｎｐ－ＰｂＳ、４０００ｒｐｍにおいてスピンキャストされた）。
感光性層１８０の中に発生される電荷キャリアを、感光性層１８０の中のそれらの発生の場所から、隣接する金属電極１７６へ輸送することを促進させるために、図３Ｂに図示されているようなさらなる例では、容量性デバイス１３４は、とりわけこの目的のために構成されている電荷キャリア輸送層１８２をさらに含む。この実施形態では、電荷キャリア輸送層１８２は、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）の正孔輸送層を含む。したがって、おおよそ２００ｎｍの銀（Ａｇ）の薄い層を薄いＭｏＯ３層の上に堆積させる前に、おおよそ１５ｎｍのＭｏＯ３の薄い層がｎｐ－ＰｂＳ感光性層１８０の上に堆積された。電荷キャリア輸送層１８２に関して、可能な材料の代替例は、酸化ニッケル（ＮｉＯ２）、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つの対イオンが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がドープされたＰＥＤＯＴ（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、またはポリチオフェン（ＰＴ）であることが可能である。さらなる代替例として、電荷キャリア抽出層（ここでは示されていない）が、また、感光性層１８０の中に発生される電荷キャリアをそれらの発生の場所から電極へ輸送することを促進させるために実行可能であり得る。
結果として、変調された入射光ビーム１３２は、図３Ａおよび図３Ｂの両方の例による第１の実施形態の容量性デバイス１３４を含む検出器１１０の中の感光性層１８０の中の電荷キャリアとして、正孔を発生させることが可能であり、電荷キャリアの量は、ｎｐ－ＰｂＳ層の中の光ビーム１３２のビーム断面、および、変調された入射光ビーム１３２の変調周波数の両方とともに変化することが可能である。最初の効果は、図３Ｃに示されているように、対象物１１２までのセンサ領域１３０の距離ｄ（ｍｍで示されている）による交流（ａｃ）光電流Ｉｐ（ｎＡで示されている）の変化に見ることが可能であるが、後者の効果は、変調された入射光ビーム１３２の変調周波数（Ｈｚで示されている）によるａｃ光電流Ｉｐ（ｎＡで示されている）の変化を表示する図３Ｄに図示されている。結果的に、この例示的な実施形態による容量性デバイス１３４は、衝突する光スポットのサイズの変化による、抽出されたａｃ光電流Ｉｐの強力な非線形の挙動（「ＦＩＰ効果」として示される）を示す。
フォトダイオードまたは光伝導体に基づく公知のＦＩＰデバイスとは対照的に（そこでは、入射光ビーム１３２の変調周波数の増加に伴って、ＦＩＰ信号の減少が、典型的に観察され得る）、図３Ｂの例に関して図３Ｄにしたがって記録されるようなＦＩＰ信号の周波数応答は、ＦＩＰ信号に関する最大値が１ｋＨｚから５ｋＨｚの辺りの領域において実現されるまで、変調周波数の増加とともに最初に増加し、それから、入射光ビーム１３２の変調周波数のさらなる増加に対して、ＦＩＰ信号は減少する。入射光ビーム１３２の変調周波数の増加に伴うＦＩＰ信号の初期の増加は、本発明による縦方向光学センサ１１４によって含まれるような容量性デバイス１３４の容量性性質に帰する可能性がある。
さらに、図３Ｅは、図３Ｂの例による容量性デバイス１３４の電流対電圧の特徴付けを表示している。本明細書では、光電流Ｉｐの密度ｊ（ｍＡ／ｃｍ２で示されている）の変化が、容量性デバイス１３４を横切って印加されるような電圧Ｕ（Ｖで示されている）の変化に関して示されている。したがって、入射光子密度とａｃ光電流Ｉｐとの間の顕著な非線形性が、この例示的な実施形態において観察され得、一方、直流（ｄｃ）光電流は、無視できるということが見出された。上記に述べられているように、光電流Ｉｐは、ｄｃ光条件において検出されることができないが、一方、変調された光は、感知できるほどの光電流Ｉｐを生み出す。
同様に、図３Ｆは、１つの太陽白色光照射においてシミュレートされた図３Ａおよび図３Ｂによる両方の例に関する電流対電圧の特徴付けの比較を表示している。本明細書では、感知できるほどのｄｃ光電流Ｉｐは、短絡条件において検出されず、したがって、電流密度ｊの消滅にもつながる。Ａｇ電極だけを備えた図３Ａの例の中の並列抵抗は、ＭｏＯ３電荷キャリア輸送層１８２およびＡｇ電極（０．４ＭΩ）の両方を備えた図３Ｂの例と比較して、かなり大きくなっている（３．４ＭΩ）。さらに、図３Ｇから図３Ｉに提示されているような実験結果を取得するために、発光ダイオード（ＬＥＤ）１４０が、８５０ｎｍの波長、３７５Ｈｚの変調周波数、および１６５μＷの照射パワーにおいて動作された。５０ｍｍ対物レンズが、ＬＥＤ１４０まで８３ｃｍの距離において用いられた。焦点の合った状態１８４と比較して（焦点の合った状態１８４では、焦点がセンサ領域１３０の中に位置している）、焦点の合っていない状態１８６は、ＬＥＤ１４０を約１２．５ｍｍ移動させることによって取得された。
とりわけ、図３Ｇは、図３Ａおよび図３Ｂの両方の例に関して、対象物までのセンサ領域１３０の距離ｄ（ｍｍで示されている）による、交流（ａｃ）光電流Ｉｐ（ｎＡで示されている）の変化の比較を図示している。さらに、図３Ｈおよび図３Ｉは、それぞれ、図３Ａの例（図３Ｈ）および図３Ｂの例（図３Ｉ）に関して、焦点の合った状態１８４および焦点の合っていない状態１８６の両方に関して、変調された入射光ビーム１３２の変調周波数（Ｈｚで示されている）による、ａｃ光電流Ｉｐ（ｎＡで示されている）の変化の比較をそれぞれ表示している。
さらに、図３Ｊは、図３Ａおよび図３Ｂの両方の例に関して、８５０ｎｍの波長および３７７７Ｈｚの変調周波数でＬＥＤ１４０を動作させることによって実現されたＦＩＰ信号の最大値において、対象物までのセンサ領域１３０の距離ｄ（ｍｍで示されている）による、交流（ａｃ）光電流Ｉｐ（ｎＡで示されている）の変化の比較を示している。
さらに、図３Ｋから図３Ｍに提示されているような実験結果を取得するために、ＬＥＤ１４０が、１５５０ｎｍの波長、３７５Ｈｚの変調周波数、および未知の照射パワーで動作された。５０ｍｍ対物レンズが、ＬＥＤ１４０まで２０．５ｃｍの距離において用いられた。繰り返しになるが、その後、焦点の合った状態１８４に関してＬＥＤ１４０を約１２．５ｍｍ移動させることによって、焦点の合っていない状態１８６が取得された。
とりわけ、図３Ｋは、図３Ａおよび図３Ｂの両方の例に関して、対象物までのセンサ領域１３０の距離ｄ（ｍｍで示されている）による、交流（ａｃ）光電流Ｉｐ（ｎＡで示されている）の変化の比較を図示している。さらに、図３Ｌおよび図３Ｍは、それぞれ、図３Ａの例（図３Ｌ）および図３Ｂの例（図３Ｍ）に関して、焦点の合った状態１８４および焦点の合っていない状態１８６の両方に関して、変調された入射光ビーム１３２の変調周波数（Ｈｚで示されている）による、ａｃ光電流Ｉｐ（ｎＡで示されている）の変化の比較をそれぞれ表示している。
さらに、図３Ｎは、図３Ａおよび図３Ｂの両方の例に関して、１５５０ｎｍの波長および３７７７Ｈｚの変調周波数でＬＥＤ１４０を動作させることによって実現されたＦＩＰ信号の最大値において、対象物までのセンサ領域１３０の距離ｄ（ｍｍで示されている）による、交流（ａｃ）光電流Ｉｐ（ｎＡで示されている）の変化の比較を示している。
図４Ａは、とりわけ、縦方向光学センサ１１４の中で使用するための、容量性デバイス１３４の第２の好適な例示的な実施形態の断面を概略的に図示しており、一方、図４Ｂから図４Ｇは、この実施形態による配置を示す容量性デバイス１３４に関して取得される実験結果を提供している。
図４Ａによる容量性デバイス１３４の第２の例示的な実施形態は、繰り返しになるが、インジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）を含む透明導電性酸化物（ＴＣＯ）１６８の層によってコーティングされたガラス基板１７２を含む。上記に述べられているように、フッ素がドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）の層、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）の層、または別のＴＣＯの層が、代替的に、ガラス基板１７２をコーティングする透明導電性酸化物１６８として使用され得、または、代替例として、石英基板、または、光学的に透明な電気絶縁性のポリマー、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）として使用され得る。
図３Ａおよび図３Ｂの例示的な実施形態とは対照的に、図４Ａの第２の例示的な実施形態における感光性層１８０は、より複雑な構造を有する異なる配置を示している。本明細書では、感光性層１８０は、２つの個々の光伝導性層１８８、１８８’を含み、２つの個々の光伝導性層１８８、１８８’の間の境界は、入射光ビーム１３２による照射のときに、電荷キャリアを発生させるように適合された接合部１９０を形成している。図４Ａに示されているように、２つの個々の光伝導性層１８８、１８８’は、おおよそ３００℃における堆積によって提供される硫化カドミウム（ＣｄＳ）およびテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）を含む。しかし、他の種類の適切な光伝導性材料が、また、本発明の目的のために使用され得る。
感光性層１８０の中に発生される電荷キャリアを、２つの個々の光伝導性層１８８、１８８’によって提供される接合部１９０の中のそれらの発生の場所から、隣接する電極（ここでは、インジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）を含む透明導電性酸化物（ＴＣＯ）１６８を例示的に含む）へ輸送することを促進させるために、図４Ａの実施形態における容量性デバイス１３４は、とりわけ、この目的のために構成された電荷キャリア輸送層１８２をさらに含む。入射光ビーム１３２が接合部１９０に衝突することを可能にするために、図４Ａに示されているような実施形態における電荷キャリア輸送層１８２が、入射光ビーム１３２に対して少なくとも部分的に透明であり得ることが有利であり得るので、電荷キャリア輸送層１８２は、したがって、透明な材料、好ましくは、透明な酸化物、とりわけ、二酸化スズ（ＳｎＯ２）を含むことが可能である。準備の間に、ＩＴＯ層の上に堆積されているＳｎＯ２は、約４５分にわたって、おおよそ４００℃で、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）を伴う処理によって活性化された。しかし、適切な電荷キャリア輸送および光学的な特性を示す他の種類の材料、ならびに、この層を発生させるための他の生産方法も利用可能であり得る。
さらに、第２の例示的な実施形態における容量性デバイス１３４は、また、絶縁層１７８として、おおよそ８０ｎｍの厚さを有する薄い絶縁性の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層を含み、Ａｌ２Ｏ３層は、この例では、おおよそ６０℃の温度において、ＣｄＳ層の上に直接的に低温原子層堆積（ＡＬＤ）を適用することによって提供されている。
さらに、この実施形態では、容量性デバイス１３４は、第２の電極１７４として金属電極１７６を含む。本明細書では、おおよそ２００ｎｍの銀（Ａｇ）の薄い層が、薄い絶縁性の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層感光性層１８０の上に堆積された。上記に述べられているように、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、またはアルミニウム（Ａｌ）が、また、第２の電極１７４の中の代替的な電極材料として、ここで使用され得る。
結果として、この実施形態の容量性デバイス１３４は、Ａｇ電極１７６、薄い絶縁性のＡｌ２Ｏ３（ＡＬＤ）層１７８、およびＣｄＴｅ感光性層１８０を含む金属－絶縁体－半導体（ＭＩＳ）デバイス１９２を構成している。図４Ｂから図４Ｇに示されているように、衝突する光スポットのサイズの変化による、ａｃ光電流Ｉｐの強力な非線形の挙動が観察され得、したがって、この第２の例示的な実施形態による容量性デバイス１３４の中のＦＩＰ効果の発生の明確な証拠を提供する。
図４Ｂから図４Ｅは、対象物１１２までのセンサ領域１３０の距離ｄ（ｍｍで示されている）の関数として、この第２の実施形態の容量性デバイス１３４を含む検出器１１０の光電流Ｉｐ（ｎＡで示されている）をそれぞれ図示しており、それぞれの曲線は、対応する図に示されているようなプリセット電流に関して、光電流Ｉｐの変化を表しており、それぞれのプリセット電流は、対応する容量性デバイス１３４の感光性層１８０を照射するために提供されているＬＥＤ１４０を動作させるために使用される。変調された入射光ビーム１３２に関する変調周波数が、図４Ｂから図４Ｅのすべての中で、３７５Ｈｚとして選ばれた。図４Ｂおよび図４Ｃに表示されているような曲線を記録するために、６６０ｎｍの波長がＬＥＤ１４０によって提供される一方、ＬＥＤ１４０は、図４Ｄおよび図４Ｅに示されているような曲線を獲得するために、８５０ｎｍの波長を提供した。図４Ｂおよび図４Ｄに表示されているような曲線は、むき出しのＬＥＤ１４０を使用して記録される一方、それぞれ図４Ｃおよび図４Ｅに示されているような曲線を記録するためにディフューザーディスクが用いられた。本明細書では、ディフューザーディスクは、より低い照射パワーにおいて、センサ領域１３０の中により大きい光スポットを有することを可能にするように適合されており、したがって、センサ領域１３０の上に映し出されるときに、より低い集中度の照射を結果として生じさせる。
さらに、図４Ｆおよび図４Ｇは、焦点の合った状態１８４と焦点の合っていない状態１８６との間で、変調された入射光ビーム１３２の変調周波数（Ｈｚで示されている）による、ａｃ光電流Ｉｐ（μＡで示されている）の変化の比較をそれぞれ表示している。本明細書では、焦点の合っていない状態１８６は、ＬＥＤ１４０を焦点から約１２ｍｍ移動させることによって取得され、ＬＥＤ１４０は、焦点の合った状態１８４において、５０ｍｍ対物レンズから約８２ｃｍ離れて位置している。本明細書では、図４Ｆにおける曲線は、６６０ｎｍの波長において記録され、一方、図４Ｇにおける曲線は、８５０ｎｍの波長において記録される。
図５Ａおよび図５Ｂは、とりわけ、縦方向光学センサ１１４の中で使用するための、容量性デバイス１３４の第３の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的にそれぞれ図示しており、一方、図５Ｃから図５Ｉは、同様の材料であるが発散構成を有する材料を使用する太陽電池配置と比較して、この実施形態による配置を示す容量性デバイス１３４に関して取得される実験結果を提供している。
この特定の実施形態の両方の例では、金属電極１７６が、基板１７０の上に配置され得る不透明なモリブデン（Ｍｏ）電極として提供されており、基板も不透明な光学的な特性を示すことが可能である。しかし、この文献の中の他の場所で説明されているように、ガラス基板などのような透明な基板を用いることも実行可能であり得る。
図４Ａに示されているような容量性デバイス１３４の第２の例示的な実施形態と同様に、図５Ａおよび図５Ｂの第３の例示的な実施形態は、それぞれが硫化カドミウム（ＣｄＳ）の層および銅亜鉛スズ硫化物（ＣＺＴＳ）の層を含む２つの個々の光伝導性層１８８、１８８’の間の境界によって形成される接合部１９０を含む。したがって、ＣＺＴＳ層は、図４Ａによる実施形態のＣｄＴｅに取って代わるものとして考えられ得る。ＣＺＴＳに対する代替例として、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、対応する硫黄－セレン合金ＣＺＴＳＳｅ、または、さらなる四元カルコゲニド光伝導性Ｉ２－ＩＩ－ＩＶ－ＶＩ４化合物が、この目的のために適用され得る。さらなる代替例は、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、または、薄膜の太陽電池吸収体層として知られる他のカルコゲニド光伝導体を含むことが可能である。
図４Ａによる容量性デバイス１３４の第２の例示的な実施形態と同様に、薄いＡｌ２Ｏ３層（それは、好ましくは、おおよそ７０ｎｍの厚さを有することが可能である）が、繰り返しになるが、図５Ａに概略的に示されているように、絶縁体層１７８として使用される。図５Ｂは、絶縁体層１７８に関する代替例を示しており、そこでは、重なり合って提供される個別のＺｒＯ２層および個別のＡｌ２Ｏ３層を含むダブル層が適用された。本明細書では、両方の個々の層のそれぞれは、おおよそ７０ｎｍの厚さを示した。加えて、両方の個々の層は、高い透明性を示しており、したがって、入射光ビーム１３２が感光性層１８０の中の接合部１９０に到達することを可能にする。しかし、絶縁体層１７８として使用される個々の層およびその厚さの他の種類の組合せも実行可能であり得る。
図５Ａおよび図５Ｂによる容量性デバイス１３４は、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図７Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、または図１０Ｃの実施形態とは対照的に、この特定の実施形態では、上部接触電極として設計される第１の電極１６６としてＩＴＯの堆積によって仕上げられ得る。しかし、図５Ａおよび図５Ｂによる容量性デバイス１３４の第３の例示的な実施形態における第１の電極１６６は、底部接触電極としても提供され得、一方、この配置が、依然として入射光ビーム１３２が感光性層１８０に到達することを可能にすることができ得るという条件で、他の実施形態における第１の電極１６６は、上部接触電極としても指定され得る。
図５Ｃから図５Ｉから導出され得るように、図５Ａおよび図５Ｂの両方の例による第３の実施形態の容量性デバイス１３４を含む検出器１１０は、衝突する光スポットのサイズの変化による、ａｃ光電流Ｉｐの強力な非線形の挙動を示し、したがって、ＦｉＰ効果を作り出す。とりわけ図５Ｃから図５Ｇに示されているように、ＦｉＰ効果は、入射光ビーム１３２の低い光強度においても重要である。それとは対照的に、最適化された光起電性能のためにフォトダイオードの形態で提供されているＣＺＴＳベースの太陽電池１９４は、圧倒的にかなり大きい光強度において、マイナスのＦｉＰ効果を示すことが証明された。本明細書では、第３の実施形態の容量性デバイス１３４と太陽電池基準デバイスとしての太陽電池１９４との間の特定の差は、容量性デバイス１３４が絶縁層１７８を含むが、太陽電池１９４には絶縁層１７８がないということにある。加えて、太陽電池１９４におけるＦｉＰ効果は、検出器１１０の焦点の周りの狭い範囲のみで観察可能であり得る。図５Ｃから図５Ｉの中のデータは、５０ｍｍ対物レンズによって焦点を合わせられた、むき出しのＬＥＤ１４０によって提供される６６０ｎｍの波長の赤色光によって取得された。
図５Ｃは、０，３６μＷの低い強度の入射光ビーム１３２においても、感知できるほどのＦｉＰ効果が、第３の実施形態の容量性デバイス１３４の中に観察され得るが、一方、それとは対照的に、ＣＺＴＳベースの太陽電池１９４は、同じ強度において、感知できるほどのＦｉＰ効果を示さなかったということを図示している。本明細書では、ＬＥＤ１４０に印加される電流レベルは、容量性デバイス１３４および基準太陽電池１９４の両方に関して同等であった。
図５Ｄおよび図５Ｅは、２０．６μＷへの入射光ビーム１３２の強度の増加に伴って、ＦｉＰ応答はより広くなり、したがって、容量性デバイス１３４の電流レベルと基準として使用されるＣＺＴＳベースの太陽電池１９４との間の不一致が広がるということを示している。本明細書では、３７５Ｈｚにおける光電流Ｉｐ応答は、それぞれ、図５Ｄでは、絶対的な数として提供されており、図５Ｅでは、最大値に対して正規化されたものとして提供されている。
図５Ｆおよび図５Ｇは、恐らく極めて広いマイナスのＦｉＰが原因で、容量性デバイス１３４が、１．５４ｍＷにおける高い強度の入射光ビーム１３２で、非常に低い光電流レベルを示すということを図示している。同じ強度レベルにおいて、ＣＺＴＳベースの太陽電池１９４におけるマイナスのＦｉＰ効果は、同様に、かなりの応答を提供する。３７５Ｈｚにおける光電流Ｉｐ応答は、それぞれ、図５Ｆでは、絶対的な数として提供されており、図５Ｇでは、最大値に対して正規化されたものとして提供されている。
１．５４ｍＷでの高い強度の入射光ビーム１３２における変調された光電流Ｉｐのスペクトル応答は、同様に、図５Ｈでは、絶対値として提供されており、図５Ｉでは、最大値に対して正規化されたものとして提供されている。ＣＺＴＳベースの太陽電池１９４は、およそ１０Ｈｚとおよそ１０ｋＨｚとの間で広くてほとんど一定の周波数応答を示しているが、容量性デバイス１３４は、１ｋＨｚの上方において顕著なピークを示し、その容量性挙動を実証している。
図６Ａは、とりわけ、縦方向光学センサ１１４の中で使用するための、容量性デバイス１３４の第４の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的に図示しており、一方、図６Ｂから図６Ｅは、この種類の配置を示す容量性デバイス１３４に関して取得される実験結果を提供している。
図６Ａによれば、容量性デバイス１３４の第４の例示的な実施形態のこの例は、ガラス基板１７２の上に位置しているＦＴＯ電極１６８が第１の電極１６６として作用し、一方、第２の電極１７４がおおよそ６０℃の温度で低温原子層堆積（ＡＬＤ）によって取得されるＡｌ２Ｏ３のおおよそ９０ｎｍ厚さの絶縁層１７８の上に堆積された金（Ａｕ）電極１７６を含む配置を示す。
さらに、本明細書で提示されているような他の実施形態とは対照的に、感光性層１８０は、ここでは、半導体吸収体層１９６、とりわけ、おおよそ５００ｎｍの厚さを有する水素化アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）吸収体層を含む。したがって、結果として、この実施形態の容量性デバイス１３４は、繰り返しになるが、Ａｕ電極１７６、薄い絶縁性のＡｌ２Ｏ３（ＡＬＤ）層１７８、および、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）の感光性層１８０を含む金属－絶縁体－半導体（ＭＩＳ）デバイス１９２を構成する。とりわけ図６Ｂから図６Ｅに示されているように、容量性デバイス１３４のこの特定の実施形態は、繰り返しになるが、衝突する光スポットのサイズの変化による、光電流Ｉｐの強力な非線形の挙動を示しており、したがって、ＦＩＰ効果の証拠を提供している。図６Ｂから図６Ｅの中のデータは、５０ｍｍ対物レンズを使用することによって記録され、それによって、ＬＥＤ１４０から対物レンズの間の距離が、０．８ｍに調節された。
図６Ｂおよび図６Ｃは、衝突する光スポットのサイズの変化によるａｃ光電流Ｉｐの強力な非線形の挙動を表示することによって、容量性デバイス１３４の第４の実施形態を含む検出器１１０のサンプルにおけるＦｉＰ効果の発生を図示している。特徴付けの目的のために、ＬＥＤ１４０は、３７５Ｈｚ変調周波数で、６６０ｎｍの波長で放出し、これによって、デューティーサイクルは、５０％に達した。図６Ｂは、ＬＥＤ１４０の前に据え付けられた１５ｍｍの直径を有するディフューザーディスクの適用による結果を示しており、一方、図６Ｃは、ディフューザーディスクを適用することなしに、むき出しのＬＥＤ１４０を使用することによって取得された対応する結果を表示している。
図６Ｄおよび図６Ｅは、上述の５０ｍｍ対物レンズを使用することによって取得される焦点の合った状態１８４と焦点の合っていない状態１８６との間で、６６０ｎｍの波長における光応答の差を、変調された入射光ビーム１３２の変調周波数を関数として図示しており、しかし、光スポットは、依然として、センサ領域１３０の５０％超を呈した。図６Ｄでは、１５ｍｍの直径を有するディフューザーディスクが使用され、したがって、照射パワーは４．２３μＷになったが、図６Ｅでは、ディフューザーディスクが適用されず、おおよそ４５９μＷの照射パワーを結果として生じさせた。
図７Ａおよび図７Ｂは、とりわけ、縦方向光学センサ１１４の中で使用するための、容量性デバイス１３４の第５の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的にそれぞれ図示しており、一方、図７Ｃから図７Ｉは、この実施形態による配置を示す容量性デバイス１３４に関して取得される実験結果を提供している。
本明細書では、図７Ａに示されているような容量性デバイス１３４の例は、図３Ｂに示されているような容量性デバイス１３４の例と同様である。したがって、ガラス基板１７２の上に位置しているＩＴＯ電極１６８は、第１の電極１６６として作用し、おおよそ２００℃の温度において原子層堆積（ＡＬＤ）によって取得されるＡｌ２Ｏ３の薄い絶縁層１７８が、例えば、３００堆積サイクルを適用することなどによって、第１の電極１６６の上に堆積されている。さらに、第２の電極１７４は、電荷キャリア輸送層１８２の上に、とりわけ、おおよそ１５ｎｍＭｏＯ３の厚さを示す酸化モリブデン（ＭｏＯ３）の上記に説明されている正孔輸送層の上に堆積された、おおよそ２００ｎｍ厚さの銀（Ａｇ）電極１７６を含む。可能な材料の代替例に関して、図３Ｂの説明が参照され得る。
しかし、図３Ｂの例とは対照的に、容量性デバイス１３４の第５の例示的な実施形態による感光性層１８０は、有機感光性層１９８を有している。本明細書では、有機感光性層１９８は、好ましくは、特に、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として、単一の層の中に配置され、それによって感光性層１８０の中にバルクヘテロ接合部を発生させる、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。
この特定の実施形態では、電子ドナー材料は、有機ドナーポリマーを含み、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を含む。図７Ａおよび図７Ｂの両方において、使用される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）であり、一方、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）である。しかし、より詳細に上記に述べられているように、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は、また、本発明による容量性デバイス１３４の中で使用されることとなる有機感光性層１９８に関して、利用可能であり得る。とりわけ、５０ｍｇ／ｍｌＰ３ＨＴおよび３２ｍｇ／ｍｌＰＣＢＭが、クロロベンゼンの中に溶解され、おおよそ３０００ｒｐｍのスピン回転周波数を適用することによって鋳造され、それによって、溶液処理されたポリマー：フラーレン膜が、絶縁性のＡｌ２Ｏ３（ＡＬＤ）層１７８の上に取得された。
代替例として、図７Ｂは、絶縁性のＡｌ２Ｏ３（ＡＬＤ）層１７８を使用する代わりに、おおよそ５００ｎｍの厚さを有するポリエチレンイミンエトキシレート（ＰＥＩＥ）の膜を含む厚い層が適用された、容量性デバイス１３４の第５の例示的な実施形態のさらなる例を図示する。さらなる代替例として、絶縁層１７８は、とりわけ、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、２，９－ジメチル－４，７－ジフェニルフェナントロリン（ＢＣＰ）、ポリ（ビニールアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、トリス－（８－ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、または（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）から選択される、少なくとも１つの透明な有機誘電材料を含む膜から選択され得る。
図７Ｃおよび図７Ｅは、衝突する光スポットのサイズの変化によるａｃ光電流Ｉｐの強力な非線形の挙動を表示することによって、図７Ａに表示されているような容量性デバイス１３４の実施形態を含む検出器１１０のサンプルにおけるＦｉＰ効果の発生を図示している。本明細書では、それぞれの曲線は、対応する図の中に示されているようなプリセット電流に関して、光電流Ｉｐの変化を表しており、それぞれのプリセット電流は、ＬＥＤ１４０を作動させるために使用される。結果として、マイナスのＦｉＰ応答が、低い光強度においても、常に取得される。さらに、図７Ｄおよび図７Ｆは、焦点の合った状態１８４および焦点の合っていない状態１８６において、変調された入射光ビーム１３２の変調周波数の変化によるａｃ光電流Ｉｐを表示しており、焦点の合っていない状態１８６は、焦点から約１２．５ｍｍ外すようにＬＥＤ１４０を移動させることによって取得される。さらに、図７Ｇは、電流密度ｊを図示する容量性デバイス１３４のＩ－Ｖ特質を示しており、その特性は、公知のフォトダイオード構成と比較してｄｃ電流が少なくとも２桁抑えられているがゆえに漏洩電流だけが観察され得るということを明らかにしている。
特徴付けの目的のために、ここで使用されるＬＥＤ１４０は、３７５Ｈｚ変調周波数で、５３０ｎｍの波長で放出した。図７Ｃおよび図７Ｄは、ディフューザーディスクを適用することなしに、むき出しのＬＥＤ１４０を使用することによって、したがって、上記１６５μＷの照射パワーを提供することによって取得される結果を示しており、一方、図７Ｅおよび図７Ｆは、ＬＥＤ１４０の前に据え付けられているディフューザーディスクの適用による、したがって、照射パワーを１．２６μＷまで低減させることによる、対応する結果を表示している。本明細書では、ディフューザーディスクは、より低い照射パワーにおいて、センサ領域１３０の中により大きい光スポットを有することを可能にするように適合されており、したがって、センサ領域１３０の上に映し出されるときに、より低い集中度の照射を結果として生じさせる。
さらに、図７Ｈおよび図７Ｉは、入射光ビーム１３２に関して８５０ｎｍの波長で記録された図７Ａに表示されているような容量性デバイス１３４の実施形態を含む検出器１１０のさらなるサンプルに関して、それぞれ、対象物までのセンサ領域１３０の距離の関数として、および、変調された入射光ビーム１３２の変調周波数の関数として、光電流を図示している。
図８は、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図７Ａ、または図７Ｂに示さ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ような容量性デバイス１３４、または、それらの組合せを含む光学検出器１１０などのような、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いる。本明細書では、光学検出器１１０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として用いられ得る。さらに、図８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を含む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、さらに、その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８は、上記検出器１１０および／または検出器システム２００を含む、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す。
光学検出器１１０および検出器システム２００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８に示されている実施形態の中に具現化され得る。評価デバイスは、とりわけ、信号リード線１５４によって、少なくとも２つの縦方向光学センサのそれぞれに接続され得る。上記に説明されているように、１つまたは複数の縦方向光学センサ１１４は、縦方向センサ信号を提供するために使用されている。評価デバイス１５０は、とりわけ、信号リード線１５４によって、少なくとも１つの任意の横方向光学センサ１６０にさらに接続され得る。例として、信号リード線１５４、および／または、無線インターフェースおよび／または結線インターフェースであり得る１つもしくは複数のインターフェースが提供され得る。さらに、信号リード線１５４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。さらに、繰り返しになるが、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、例として、構成要素のうちの１つまたは複数を収納し得る少なくとも１つのハウジング１１８をさらに含むことが可能である。
さらに、評価デバイス１５０は、光学センサの中に、および／または、光学検出器１１０の他の構成要素の中に、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１５０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１５０は、センサ信号を評価するために、縦方向評価ユニット１５２（「ｚ」によって示されている）および横方向評価ユニット１６２（「ｘ ｙ」によって示されている）によって象徴的に示される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構成要素を含み得る。これらの評価ユニット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１６４、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）。
少なくとも１つの任意の横方向光学センサ１６０が、好ましくは、図９の例示的な実施形態において以下に図示されているような構成の中に提供され得る。しかし、例えば、公知のＰＳＤ、とりわけ、例えば、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１またはＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されているような光検出器、または、例えば、ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１に開示されているような光伝導体などを使用することなどによって、他の構成も実行可能であり得る。しかし、横方向光学センサ１６０の他のセットアップも実行可能であり得る。
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２１０を含むことが可能である。したがって、図８に示されているように、イメージングデバイスは、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つまたは複数の信号リード線１５４によって、検出器１１０の評価デバイス１５０へ送信され得る。代替的に、イメージングデバイス２１０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２１０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２１０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２１０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８に示されているように、例として、検出されることとなる対象物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２１２の位置および／または配向は、ユーザ２１４によって操作され得る。したがって、一般的に、図８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２１２を含むことが可能であり、具体的には、少なくとも１つの制御エレメント２１２は、１つまたは複数のビーコンデバイス２１６を有しており、制御エレメント２１２の位置および／または配向は、好ましくは、ユーザ２１４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２１４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２１４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２１６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２１６のうちの１つまたは複数の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目、および、任意に、その横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目、および／または、対象物１１２の縦方向位置に関する少なくとも１つの他の情報項目、および、任意に、対象物１１２の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目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２１６の色をイメージングするように適合され得る。ハウジングの中の開口部は、好ましくは、検出器１１０の光学軸に関して同心円状に位置することが可能であり、開口部は、好ましくは、光学検出器１１０の視線の方向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、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つの情報項目をマシン２１８に提供するための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８に概略的に示されている実施形態では、マシン２１８は、データ処理デバイス１５８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１５０は、コンピュータ１５６であることが可能であり、および／または、コンピュータ１５６を含むことが可能であり、および／または、別々のデータ処理デバイス１５８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２１８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、評価デバイス１５０および／またはマシン２１８の一部を完全にまたは部分的に形成し得る、トラッキングシステム２０８のトラックコントローラ２２０にも当てはまる。
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、対象物１１２として機能するユーザ２１４によって、および／または、対象物１１２を扱うユーザ２１４によって、および／または、対象物１１２として機能する制御要素２１２によって、ユーザ２１４は、少なくとも１つの情報項目、例えば、少なくとも１つの制御コマンドなどを、マシン２１８の中へ、とりわけ、別々のデータ処理デバイス１５８の中へ入力し、それによって、コンピュータゲームの過程を制御することなどのような、エンターテイメント機能を変化させることが可能である。
図９は、とりわけ、横方向光学センサ１６０の中で使用するための、容量性デバイス１３４の第６の例示的な実施形態の好適な例の断面を概略的に図示しており、一方、図９Ｂおよび図９Ｃは、この実施形態による配置を示す容量性デバイス１３４に関して取得される実験結果を提供している。
本明細書では、図９Ａに示されているような容量性デバイス１３４の例は、図３Ａに示されているような容量性デバイス１３４の例と同様である。したがって、ガラス基板１７２の上に位置しているＩＴＯ電極１６８は、第１の電極１６６として作用し、原子層堆積（ＡＬＤ）によって取得されるＡｌ２Ｏ３の薄い絶縁層１７８が、第１の電極１６６の上に堆積されている。さらに、容量性デバイス１３４は、感光性層１８０として作用するナノ粒子状の硫化鉛（ｎｐ－ＰｂＳ）の層を含む。第１の電極１６６、ガラス基板１７２、絶縁層１７８、および感光性層１８０に関するさらなる詳細ならびに可能な材料の代替例に関して、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図７Ａ、および図７Ｂの説明が参照され得る。
しかし、図３Ｂの例とは対照的に、高い電気伝導性の金属層１７６の代わりに、容量性デバイス１３４の第６の例示的な実施形態は、ここで第２の電極１７４として使用されている低い電気伝導性を有する電極層２２２を有している。とりわけ、電極層２２２は、１００Ω／ｓｑから２００００Ω／ｓｑのシート抵抗、好ましくは、１００Ω／ｓｑから１００００Ω／ｓｑのシート抵抗、より好適には、１２５Ω／ｓｑから１０００Ω／ｓｑのシート抵抗、具体的には、１５０Ω／ｓｑから５００Ω／ｓｑのシート抵抗を示すことが可能であり、したがって、電荷が感光性層１８０の中で実際に発生された位置を決定すること、および、入射光ビームがセンサ領域１３０に衝突した位置を結論付けることを可能にする。シート抵抗が指定された範囲の中にある結果として、容量性デバイス１３４（容量性デバイス１３４では、第２の電極１７４が、少なくとも１つのスプリット電極２２４をさらに装備していることが可能である）は、横方向検出器１６０として作用することが可能である。結果的に、図９Ａに示されているような容量性デバイス１３４は、公知の位置感応型デバイス（ＰＳＤ）と同様のアプローチを使用することによって、衝突する光ビーム１３２の位置に対して所定の面内感度を示す。この特徴は、絶縁体層１７８を通るａｃ電流を誘導することができ得る変調された光を使用することによって、この目的のために用いられ得る。
好ましくは、低い電気伝導性の電極層２２２は、この目的に関して適切であり得る透明な導電性有機ポリマーの層を含むことが可能である。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）が、透明な導電性ポリマーとして選択され得る。他方では、第１の電極１６６は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ので、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、この目的のために用いられ得る。
図９Ｂは、この目的のために図９Ａに概略的に図示されている横方向光学センサ１６０の適用可能性を実証する実験結果を示している。ここでは、感光性層１８０としてナノ粒子状の硫化鉛（ｎｐ－ＰｂＳ）の層を含む横方向光学センサ１６０が、１ｍＷのパワーを有する８５０ｎｍの波長を放出するように適合された近赤外線の（ＮＩＲ）レーザーダイオードによって照射されている。さらに、ＮＩＲレーザーダイオードに関して、３７５Ｈｚの変調周波数が使用され得る。本明細書では、レーザーダイオードとセンサ領域１３０との間の距離は、２０ｃｍであった。
図９Ｂは、ｘ方向およびｙ方向における横方向光学センサ１６０のセンサ領域１３０を概略的に図示している。本明細書では、複数の測定ポイントに関して、本発明による検出器１１０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２２６は、横方向光学センサ１６０の既知の構成を使用した幾何学的考慮を用いるような他の種類の方右方によって利用可能であった実際の位置２２８と比較されている。
横方向光学センサ１６０の適用によって測定ポイントの位置２２６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）、スプリット電極２２４が適用され得る。とりわけ、スプリット電極２２４は、部分電極、とりわけ、例えば、第２の電極１７４の４つのリムの上に位置し得る４つの部分電極を含むことが可能であり、第２の電極１７４は、正方形または長方形の形態を示すことが可能であり、それが、用いられ得る。しかし、他の種類の配置も実行可能であり得る。
本明細書では、感光性層１８０の中の電荷を発生させることによって、それぞれの場合にｉ１からｉ４によって示されるａｃ電極電流が取得され得る。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ａｃ電極電流を示すことが可能であり、一方、電極電流ｉ３、ｉ４は、ｘ方向に位置している部分電極を通るａｃ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、同時にまたは連続して測定され得る。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２２６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 0007063910000001
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９Ｂ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、本発明の第６の実施形態による横方向光学センサ１６０の適用によって決定されるような位置２２６が、別の種類の方法によって記録される実際の位置２２８と合理的に同程度であるという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、本発明の第６の実施形態による横方向光学センサ１６０は、同時に、ｚ位置を決定するように追加的に適合され得る縦方向光学センサ１１４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、同時にまたは連続して、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２２６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９Ｃは、センサ領域１３０の中心２３０をカバーする図９Ｂの区分を示している。結果として、図９Ｃは、測定ポイント位置２２６とその他の方法で決定されるような実際の位置２２８との間の優れた相関関係が、とりわけ、センサ領域１３０の中心２３０の中に観察され得るということを実証している。図９Ｂに示されているように観察され得るセンサ領域１３０の縁部２３２に向けてのずれは、このタイプのデバイスに関して予期される通りに振る舞い、適切な補正アルゴリズムによって是正され得る。
図１０Ａから図１０Ｃは、容量性デバイス１３４の第７の例示的な実施形態の好適な例の断面を図示しており、容量性デバイス１３４の感光性層１８０は、少なくとも１つの有機感光性層１９８であるか、または、少なくとも１つの有機感光性層１９８を含み、有機感光性層１９８の中のドナー材料およびアクセプター材料は、ドナー材料およびアクセプター材料のうちの１つをそれぞれ含む少なくとも２つの個々の層の形態で配置されている。
図１０Ａおよび図１０Ｂに概略的に示されているように、容量性デバイス１３４は、繰り返しになるが、第１の電極１６６として透明導電性酸化物（ＴＣＯ）１６８の層を含み、また、第２の電極１７４として金属電極１７４を含み、それらの間に、絶縁層１７８および感光性層１８０が設けられている。便宜の理由のために、絶縁層１７８は、基板の上に直接的に堆積され得、基板は、伝導性コーティングを含み、また、第１の電極１６６として適している。しかし、第７の例示的な実施形態のこの特定の例によれば、有機感光性層１９８は、とりわけ、図７Ａおよび図７Ｂの実施形態とは対照的に、重なり合ってスタックされた２つの個々の層として配置されたドナー材料層２３４およびアクセプター材料層２３６を有している。図１０Ａおよび図１０Ｂの特定の実施形態では、ドナー材料層２３４およびアクセプター材料層２３６は、接合部１９０によって分離されており、接合部１９０は、ここでは、異なる種類の材料に起因して、ヘテロ接合部を形成している。したがって、１つのタイプの電荷キャリアの効率的な抽出を維持しながら、容量性デバイス１３４を提供するように適合された、図１０Ａおよび図１０Ｂに図示されているような２つの異なる種類の層スタックが実行可能である。
図１０Ａの例と図１０Ｂの例との間の比較は、電極の構成に対して、とりわけ、第２の電極１７４に対して、ドナー材料層２３４およびアクセプター材料層２３６のそれらのそれぞれの配置によって、両方の例が異なるということを明らかにしている。図１０Ａの例では、アクセプター材料層２３６は、第２の電極１７４に隣接して設置されており、電荷キャリア抽出層１８２だけによって分離されており、一方、図１０Ｂの例では、ドナー材料層２３４は、第２の電極１７４に隣接して設置されており、繰り返しになるが、電荷キャリア抽出層１８２だけによって分離されている。したがって、隣接する電荷キャリア材料によって提供されるような対応する電荷を抽出および輸送することができるようにするために、図１０Ａの例の中の電荷キャリア抽出層１８２は、電子抽出層２３８として適合されており、一方、図Ｂの例の中の電荷キャリア抽出層１８２は、結果的に、正孔抽出層２４０として適合されている。
図１０Ｃは、図１０Ｂに示されているような実施形態に基づくさらなる例を図示している。ここでは、同じ種類の層が、図１０Ｂに示されているような同じタイプの配置の中で使用されており、しかし、ドナー材料層２３４およびアクセプター材料層２３６が、単一の感光性層１８０の中に含まれており、それによって、図７Ａおよび図７Ｂの実施形態と同様に、バルクヘテロ接合部が、この種の感光性層１８０の中に発生されている。加えて、さらなる層が、その機能を増加させるために容量性デバイス１３４の中へ導入される。とりわけ、さらなるｎ型ドープされたアクセプター層２４２およびさらなる電子抽出層２３８が、絶縁層１７８とアクセプター材料層２３６との間に導入されており、一方、ｐ型ドープされた抽出層２４４（ドーパントが、追加的なｐ型ドーパント層２４６によって提供される）が、正孔抽出層２４０と第２の電極１７４との間に導入されている。さらなるｎ型ドープされたアクセプター層２４２の導入、または、容量性デバイスの特定の配置に応じて、代替的に、追加的なｐ型ドープされたアクセプター層を導入することは、ＩＴＯ層１６８から反射する第２の電極１７４への距離を調節するために使用され得、とりわけ、入射光ビーム１３２の位相と第２の電極１７４において反射される光ビームの位相との整合を改善するために使用され得、したがって、有機感光性層１９８の中の照射のパワーに関して、容量性層１３４の性能を最適化する。
さらに具体的には、図１０Ｃの例示的な容量性デバイス１３４の中の上述の層は、図１０Ｃに示されているような容量性デバイス１３４の底部から始めて上部への順序で、好ましくは、以下の材料を含むことが可能であり、以下の材料、すなわち
－ 上に説明されるような、インジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）の第１の電極１６６としての層；
－ 好ましくは、ＡＬＤによって提供され、とりわけ、おおよそ２００℃で処理され、およそ７０ｎｍの好適な厚さを有する、上に説明されるような、絶縁層１７８としてのＡｌ２Ｏ３層；
－ ｎ型ドーパントによって処理され、とりわけ、１０％ＮＤＮ－２６によって処理され、おおよそ１４０℃で処理され、好ましくは、およそ１５ｎｍの厚さを有する、ｎ型ドープされたアクセプター層２４２としてのｎ－Ｃ６０層、すなわち、ｎ型ドープされたバックミンスターフラーレン層；
－ おおよそ４００℃で処理され、好ましくは、およそ１０ｎｍの厚さを有する、電子抽出層２３８としてのＣ６０層、すなわち、ドープされていないバックミンスターフラーレン層；
－ おおよそ３３５℃で処理され、１１０℃の温度を有する基板の上に堆積され、好ましくは、およそ７０ｎｍの厚さを示し、バルクヘテロ接合部を示す単一の層の中にドナー材料層２３４およびアクセプター材料層２３６を統合する、単一の感光性層１８０としてのＦ４ＺｎＰｃ：Ｃ６０層、すなわち、フッ素化された亜鉛フタロシアニン誘導体（Ｆ４ＺｎＰｃ）およびバックミンスターフラーレンの１：１ブレンドを含む層；
－ 好ましくは、およそ１０ｎｍの厚さを有する正孔抽出層２４０としての、ドープされていない９，９－ビス［４－（Ｎ，Ｎ－ビス－ビフェニル－４－イル－アミノ）フェニル］－９Ｈ－フルオレン（ＢＰＡＰＦ）の層；
－ ｐ型ドーパント、とりわけ、ＮＤＰ－９によって処理され、おおよそ１４０℃で処理され、好ましくは、およそ３０～４０ｎｍの厚さを有する、ｐ型ドープされた抽出層２４４としてのｐ－ＢＰＡＰＦ、すなわち、ｐ型ドープされたＢＰＡＰＦ；および、
－ 好ましくは、およそ１～２ｎｍの厚さを有する、追加的なｐ型ドーパント層２４６としてのＮＤＰ－９層；および、
－ 上に説明されるような、第２の電極１７４としての銀（Ａｇ）層
が、それぞれの層をそれぞれ形成している。
しかし、容量性デバイスの中のそれぞれの層に適している他の種類の材料も利用可能であり得る。これによって、とりわけ、本明細書で説明されているような他の実施形態が参照され得る。
さらに、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（４’－（Ｎ，Ｎ－ビス（ナフト－１－イル）－アミノ）－ビフェニル－４－イル）－ベンジジン（ＤｉＮＰＢ）が、正孔抽出層２４０の中のＢＰＡＰＦの代替例として使用され得る。同様に、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）が、図１０Ａの例に基づき得る同等の配置の中の電子抽出層２３８として使用され得る。
さらに、「ＮＤＮ」および「ＮＤＰ」という用語は、それぞれ、Ｎｏｖａｌｅｄ ＧｍｂＨによって提供される、ｎ－サイドまたはｄ－サイドのドーパントを表している。したがって、ＮＤＮ－２６およびＮＤＰ－９は、特定のｎ－サイドまたはｄ－サイドのドーパントを表している。しかし、他の種類のｎ型ドーパントまたはｐ型ドーパントも、それぞれ実行可能であり得る。
１１０ 検出器
１１２ 対象物
１１４ 縦方向光学センサ
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 センサ領域
１３２ 変調された光ビーム
１３４ 容量性デバイス
１３６ 照射源
１３８ 人工的な照射源
１４０ 発光ダイオード
１４２ 変調された照射源
１４４ 変調デバイス
１４６ 第１のビーム経路
１４８ 第２のビーム経路
１５０ 評価デバイス
１５２ 縦方向評価ユニット
１５４ 信号リード線
１５６ コンピュータ
１５８ データ処理デバイス
１６０ 横方向光学センサ
１６２ 横方向評価ユニット
１６４ 位置情報
１６６ 第１の電極
１６８ 透明導電性酸化物
１７０ 光学的に透明な基板
１７２ ガラス基板
１７４ 第２の電極
１７６ 金属電極
１７８ 絶縁層
１８０ 感光性層
１８２ 電荷キャリア輸送層または電荷キャリア抽出層
１８４ 焦点の合った状態
１８６ 焦点の合っていない状態
１８８、１８８’ 個々の光伝導性層
１９０ 接合部
１９２ 金属－絶縁体－半導体デバイス
１９４ 太陽電池（基準デバイス）
１９６ 半導体吸収体層
１９８ 有機感光性層
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
２１０ イメージングデバイス
２１２ 制御エレメント
２１４ ユーザ
２１６ ビーコンデバイス
２１８ マシン
２２０ トラックコントローラ
２２２ 電極層
２２４ スプリット電極
２２６ 測定ポイント位置
２２８ 実際の位置
２３０ 中心
２３２ 縁部
２３４ ドナー材料層
２３６ アクセプター材料層
２３８ 電子抽出層
２４０ 正孔抽出層
２４２ ｎ型ドープされたアクセプター層
２４４ ｐ型ドープされた正孔抽出層
２４６ ｐ型ドーパント層

Claims (20)

  1. 少なくとも１個の対象物（１１２）を光学的に検出するための検出器（１１０）であって、
    － 少なくとも１つの光学センサであって、前記光学センサは、少なくとも１つのセンサ領域（１３０）を有しており、前記光学センサは、変調された入射光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照射に依存するように、少なくとも１つのセンサ信号を発生させるように設計されており、前記センサ信号は、前記光ビーム（１３２）の変調周波数に依存しており、前記センサ領域（１３０）は、少なくとも１つの容量性デバイス（１３４）を含み、前記容量性デバイス（１３４）は、少なくとも２つの電極（１６６、１７４）を含み、少なくとも１つの絶縁層（１７８）および少なくとも１つの感光性層（１８０）が、前記電極（１６６、１７４）同士の間に埋め込まれており、前記電極（１６６、１７４）のうちの少なくとも１つは、前記光ビーム（１３２）に対して少なくとも部分的に光学的に透明になっている、少なくとも１つの光学センサと、
    － 少なくとも１つの評価デバイス（１５０）であって、前記評価デバイス（１５０）は、前記センサ信号を評価することによって、前記対象物（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、少なくとも１つの評価デバイス（１５０）と
    を含む、検出器（１１０）。
  2. 前記光学センサは、
    － 少なくとも１つの縦方向光学センサ（１１４）であって、前記縦方向光学センサ（１１４）は、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おり、前記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、前記センサ領域（１３０）の中の前記光ビーム（１３２）のビーム断面にさらに依存しており、前記評価デバイス（１５０）は、前記縦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つの情報項目を発生させるように設計されている、少なくとも１つの縦方向光学センサ（１１４）、または、
    － 少なくとも１つの横方向光学センサ（１６０）であって、前記電極（１６６、１７４）のうちの１つは、前記入射光ビーム（１３２）が前記センサ領域（１３０）に衝突した位置を決定するように指定された低い電気伝導性を有する電極層（２２２）であり、前記横方向光学センサ（１６０）は、前記入射光ビーム（１３２）が前記センサ領域（１３０）に衝突した前記位置に依存する少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるように設計されており、前記評価デバイス（１５０）は、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）の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を発生させるように設計されている、少なくとも１つの横方向光学センサ（１６０）
    から選択される、請求項１に記載の検出器（１１０）。
  3. 前記絶縁層（１７８）は、絶縁性材料または電気絶縁性構成要素を含む、請求項１または２に記載の検出器（１１０）。
  4. 前記絶縁性材料は、少なくとも１つの透明な絶縁性の金属含有化合物を含み、前記金属含有化合物は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｙ、およびＷからなる群から選択される金属を含み、前記少なくとも１つの金属含有化合物は、酸化物、水酸化物、カルコゲニド、プニクチド、炭化物、または、それらの組合せを含む群から選択される、請求項３に記載の検出器（１１０）。
  5. 前記絶縁性材料は、原子層堆積によって取得可能である、請求項４に記載の検出器（１１０）。
  6. 前記感光性層（１８０）は、
    － ナノ粒子状の形態の少なくとも１つの光伝導性材料を含む少なくとも１つの層；
    － 少なくとも２つの個々の光伝導性層（１８８、１８８’）であって、前記少なくとも２つの個々の光伝導性層（１８８、１８８’）は、少なくとも１つの光伝導性材料を含み、少なくとも１つの境界を有する隣接する層として提供されており、前記光伝導性層は、前記隣接する層の間の前記境界において接合部（１９０）を発生させるように適合されている、少なくとも２つの個々の光伝導性層（１８８、１８８’）；
    － 少なくとも１つの半導体吸収体層（１９６）；および、
    － 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つの有機感光性層（１９８）
    のうちの１つまたは複数として提供されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  7. 前記ナノ粒子状の形態の前記光伝導性材料及び前記光伝導性層（１８８、１８８’）に含まれる前記光伝導性材料は、何れも、第ＩＶ族元素、第ＩＶ族化合物、ＩＩＩ－Ｖ化合物、第ＩＩ－ＶＩ族化合物、およびカルコゲニドからなる群から選択される無機の光伝導性材料である、請求項６に記載の検出器（１１０）。
  8. 前記半導体吸収体層（１９６）は、結晶性シリコン（ｃ－Ｓｉ）、微結晶性シリコン（μｃ－Ｓｉ）、水素化微結晶性シリコン（μｃ－Ｓｉ：Ｈ）、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）、水素化アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）、アモルファスシリコン炭素合金（ａ－ＳｉＣ）、水素化アモルファスシリコン炭素合金（ａ－ＳｉＣ：Ｈ）、ゲルマニウムシリコン合金（ａ－ＧｅＳｉ）、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）のうちの１つまたは複数を含む、請求項６に記載の検出器（１１０）。
  9. 前記有機感光性層（１９８）は、前記電子ドナー材料を含む個々のドナー材料層（２３４）と、前記電子アクセプター材料を含む個々のアクセプター材料層（２３６）とを含み、または、前記有機感光性層（１９８）の中の前記電子ドナー材料および前記電子アクセプター材料は、前記電子ドナー材料および前記電子アクセプター材料を含む単一の層として配置されている、請求項６に記載の検出器（１１０）。
  10. 前記電子ドナー材料は、フタロシアニン誘導体、オリゴチオフェン、オリゴチオフェン誘導体、４，４－ジフルオロ－４－ボラ－３ａ，４ａ－ジアザ－ｓ－インダセン（ＢＯＤＩＰＹ）誘導体、アザ－ＢＯＤＩＰＹ誘導体、スクアライン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、またはベンゾジチオフェン誘導体を含む小さい有機分子から選択され、前記アクセプター材料は、Ｃ６０、Ｃ７０、またはペリレン誘導体から選択される、請求項９に記載の検出器（１１０）。
  11. 前記電子ドナー材料は、有機ドナーポリマーを含み、前記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を含み、前記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）、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
    のうちの１つまたは複数から選択され、
    前記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（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）、
    － 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１つまたは複数から選択される、請求項６に記載の検出器（１１０）。
  12. 前記容量性デバイス（１３４）は、少なくとも１つの電荷キャリア輸送層（１８２）をさらに含み、前記電荷キャリア輸送層（１８２）は、前記感光性層（１８０）と前記電極（１６６、１７４）のうちの１つとの間に位置している、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（１４４）をさらに含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  14. ユーザ（２１４）とマシン（２１８）との間で少なくとも１つの情報項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェース（２０４）であって、前記ヒューマンマシンインターフェース（２０４）は、検出器（１１０）に関する請求項１から１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの検出器（１１０）を含み、前記ヒューマンマシンインターフェース（２０４）は、前記検出器（１１０）によって、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前記ユーザ（２１４）の少なくとも１つの幾何学的情報を発生させるように設計されており、前記ヒューマンマシンインターフェース（２０４）は、少なくとも１つの情報項目を前記幾何学的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（２０４）。
  15. 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（２０６）であって、前記エンターテイメントデバイス（２０６）は、請求項１４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（２０４）を含み、前記エンターテイメントデバイス（２０６）は、前記ヒューマンマシンインターフェース（２０４）によって、少なくとも１つの情報項目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、前記エンターテイメントデバイス（２０６）は、前記情報にしたがって前記エンターテイメント機能を変更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（２０６）。
  16. 少なくとも１個の移動可能な対象物（１１２）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（２０８）であって、前記トラッキングシステム（２０８）は、検出器（１１０）を参照する請求項１から１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの検出器（１１０）を含み、前記トラッキングシステム（２０８）は、少なくとも１つのトラックコントローラ（２２０）をさらに含み、前記トラックコントローラ（２２０）は、前記対象物（１１２）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前記対象物（１１２）の少なくとも１つの位置に関する少なくとも１つの情報項目を含む、トラッキングシステム（２０８）。
  17. 少なくとも１個の対象物（１１２）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、前記スキャニングシステムは、検出器（１１０）に関する請求項１から１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの検出器（１１０）を含み、前記スキャニングシステムは、少なくとも１つの照射源（１３６）をさらに含み、前記少なくとも１つの照射源（１３６）は、前記少なくとも１個の対象物（１１２）の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも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（１３２）を放出するように適合されており、前記スキャニングシステムは、前記少なくとも１つの検出器（１１０）を使用することによって、前記少なくとも１つのドットと前記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つの情報項目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。
  18. 少なくとも１個の対象物（１１２）をイメージングするためのカメラ（２０２）であって、前記カメラ（２０２）は、検出器（１１０）を参照する請求項１から１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの検出器（１１０）を含む、カメラ（２０２）。
  19. 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、前記方法は、
    － センサ領域（１３０）を有する少なくとも１つの光学センサを使用することによって、少なくとも１つのセンサ信号を発生させる工程であって、前記センサ信号は、変調された入射光ビーム（１３２）による前記光学センサの前記センサ領域（１３０）の照射に依存しており、前記センサ信号は、前記光ビーム（１３２）の変調周波数にさらに依存しており、前記センサ領域（１３０）は、少なくとも１つの容量性デバイス（１３４）を含み、前記容量性デバイス（１３４）は、少なくとも２つの電極（１６６、１７４）を含み、少なくとも１つの絶縁層（１７８）および少なくとも１つの感光性層（１８０）が、前記電極（１６６、１７４）の間に埋め込まれており、前記電極（１６６、１７４）のうちの少なくとも１つは、前記光ビーム（１３２）に対して少なくとも部分的に光学的に透明になっている、工程と、
    － 前記センサ信号からの前記対象物（１１２）の位置に関する情報項目を決定することによって、前記光学センサの前記センサ信号を評価する工程と
    を含む、方法。
  20. 距離測定、とりわけ、交通技術における距離測定；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；ロジスティクスの用途；マシンビジョンの用途；安全の用途；監視の用途；データ収集の用途；スキャニングの用途、写真撮影の用途；イメージングの用途、またはカメラの用途；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１３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）の使用。
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