KR102575104B1 - 집적 필터를 가진 적외선 광학 검출기 - Google Patents

집적 필터를 가진 적외선 광학 검출기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 특히, 적외선 스펙트럼 범위 내의 방사선의 광학 검출용 광학 검출기(110)에 관한 것으로, 특히 대상체의 가능한 광학적 특성 중 적어도 하나 이상을 감지하는 광학 검출용 광학 검출기에 관한 것이다. 특히, 광학 검출기(110)는 적어도 하나의 대상체(112)의 투과율, 흡수, 방출, 반사율 및/또는 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 광학 검출기(110)의 제조 방법, 및 광학 검출기(110)의 다양한 용도에 관한 것이다. 광학 검출기(110)는, 적어도 제 1 면(116)과, 상기 제 1 면(116)에 대해 대향적으로 배치되는 제 2 면(118)을 갖는 광학 필터(114) - 여기서, 상기 광학 필터(114)는 상기 제 1 면(116)에 의해 수용된 입사광 빔(120)이 상기 광학 필터(114)를 통해 상기 제 2 면(118)을 통과하도록 설계되며 이로 인해 상기 입사광 빔(120)의 스펙트럼 구성을 변경시킴으로써 변경된 광 빔(122)을 생성함 -와; 상기 광학 필터(114)의 상기 제 2 면(118)에 증착되는 감광성 재료(130)를 포함하는 센서층(128) - 여기서 상기 센서층(128)은 상기 변경된 광 빔(122)에 의해 상기 센서층(128)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계됨 - ; 및 상기 센서 신호를 평가함으로써 상기 입사광 빔(120)에 의해 제공되는 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 설계된 평가 장치(140)를 포함한다. 광학 검출기(110)는, 특히, 적어도 하나의 투과율, 흡수, 방출 및 반사율 중 적어도 하나를 감지하는 것과 관련하여, 적외선 스펙트럼 범위 내에서, 광 방사선을 검출하기 위한, 단순성이 향상되고, 비용이 효율적이며, 여전히 신뢰할 수 있는 검출기를 구성한다. 이로써, 광학 검출기(110)는 미광을 가능한 한 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

집적 필터를 가진 적외선 광학 검출기
본 발명은 광학 검출용, 구체적으로 적외선 스펙트럼 범위 내의 방사선의 광학 검출용 광학 검출기에 관한 것으로, 특히 대상체의 가능한 광학적 특성 중 적어도 하나를 감지하는 광학 검출용 광학 검출기에 관한 것이다. 더 구체적으로, 검출기는 적어도 하나의 대상체의 투과율, 흡수, 방출, 반사율 및/또는 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 나아가, 본 발명은 인간-기계 인터페이스, 엔터테인먼트 디바이스, 스캐닝 시스템, 추적 시스템, 입체 시스템 및 카메라에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 광학 검출기의 제조 방법 및 광학 검출기의 다양한 용도에 관한 것이다. 이러한 디바이스, 방법 및 용도는, 예를 들어, 일상생활, 게임, 교통 기술, 공간 매핑, 생산 기술, 보안 기술, 의료 기술 또는 과학 분야의 다양한 영역에서 사용될 수 있다. 그러나, 추가적인 응용도 가능하다.
특히, 적외선 스펙트럼 범위(IR 검출기), 특히, 황화 납(PbS)이나 셀렌화 납(PbSe) 광 전도체에서 감지하기 위해 설계된 광학 검출기는, 일반적으로, 자외선(UV), 가시광선(VIS) 또는 근적외선(NIR)의 스펙트럼 범위 중 적어도 하나에서 미광(stray light)이, 원하는 파장(들)에 대한 필터를 사용함으로써, 바람직하게는 광학 검출기로 들어가지 않게 해야 하는 응용 분야에서 사용된다. 이 목적을 위해, 적어도 하나의 필터 유리를 포함하는 패키지가 일반적으로 사용된다. 특히, 트랜지스터 또는 다이오드와 같은 이산 전자 소자(discrete electronic elements)에 일반적으로 사용되는, 소위 "TO-패키지", 즉, 소형 핀 카운트 패키지에는 롱 패스 필터가 추가로 제공될 수 있다. 일반적으로 사용되는 용어 "롱 패스 필터"는 더 짧은 파장을 감쇠시키면서 동시에 더 긴 파장을 전송하도록 설계된 색 유리 필터(colored glass filter) 또는 광 간섭 필터를 지칭하며, 이로써 차단 파장은 원하는 스펙트럼 범위의 필터링을 수행한다. 일부 응용 분야에 대해서는 다수의 필터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 종이의 습도 측정용 응용 분야에서, 4개의 개별 필터가 사용될 수 있는데, 여기서 제 1 필터는 수분 흡수를 측정하기 위해, 제 2 필터는 셀룰로오스 흡수를 결정하기 위해 채택될 수 있는 반면, 나머지 2개의 필터는 기준 채널로 사용될 수 있다. 그러나, 다수의 필터를 사용하는 것은 각각의 검출기들 사이에서 혼선(cross-talk)을 제거하는 것과 관련하여 상당히 어려울 수 있다.
WO 제 2016/120392A1 호는 센서 영역의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계된 길이 방향 광학 센서(longitudinal optical sensor)를 개시한다. 소위 "FiP 효과"에 따르면, 조명에 동일한 총 전력이 주어지면, 센서 신호는 조명의 기하학적 구조, 특히, 센서 영역상의 조명의 빔 단면에 의존한다. 또한, 센서 신호로부터 적어도 하나의 기하학적 정보 항목, 특히, 조명 및/또는 대상체에 대한 적어도 하나의 기하학적 정보 항목을 생성하도록 지정된 적어도 하나의 평가 장치를 갖는 광학 검출기가 개시된다. 여기에서, 길이 방향 광학 센서의 센서 영역은 광 전도성 재료를 포함하며, 광 전도성 재료의 전기 전도성은, 조명에 동일한 총 전력이 주어지면, 센서 영역 내의 광 빔의 빔 단면에 의존한다. 따라서 길이 방향 센서 신호는 광 전도성 재료의 전기 전도성에 의존한다. 바람직하게는 황화 납(PbS), 셀렌화 납(PbSe), 텔루르화 납(PbTe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 인화 인듐(InP), 황화 카드뮴(CdS), 셀렌화 카드뮴(CdSe), 안티몬화 인듐(InSb), 텔루르화 카드뮴 수은(HgCdTe; MCT), 황화 인듐 구리(CIS), 셀렌화 갈륨 인듐 구리(CIGS), 황화 아연(ZnS), 셀렌화 아연(ZnSe) 또는 황화 주석 아연 구리(CZTS)으로부터 광 전도성 재료가 선택된다. 또한, 이들의 고용액(solid solutions) 및/또는 도핑된 변이체(doped variants)로도 실현 가능하다. 또한, 센서 영역을 갖는 횡 방향 광학 센서가 개시되며, 여기서 센서 영역은 광 전도성 재료의 층, 바람직하게는 투명한 전도성 산화물의 두 층 사이에 매립된 광 전도성 재료의 층 및 적어도 두 개의 전극을 포함한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 전극은 2개 이상의 부분 전극을 갖는 분할 전극(split electrode)이고, 부분 전극에 의해 제공된 횡 방향 센서 신호는 센서 영역 내에서 입사광 빔의 x- 및/또는 y-위치를 나타낸다.
미국 특허 제 4,602,158A 호는 적외선(IR) 감지 요소와 멀티플렉서의 입력단 사이에 개별적으로 접합된 납을 사용하지 않는 실리콘(Si) 웨이퍼를 제공하는 것이 개시되어 있다. 웨이퍼는 우선 제 1 검출기 어레이 영역에서 셀렌화 납(PbSe)으로 코팅되고, 그 후 제 2 검출기 어레이 영역 내에서 황화 납(PbS)으로 코팅된다. 그 결과, Si 웨이퍼상에 PbSe와 PbS를 직접 화학 증착(direct chemical deposition)함으로써, 개별 와이어 접합, 범핑, 플립 칩핑, 검출기 어레이 요소를 Si 칩 회로(예컨대, 멀티플렉서)에 연결하는 평면 상호 연결 방식(planar interconnecting methods)을 제거하여 매우 긴 어레이를 쉽게 제작할 수 있다. 채택된 전극 구조는 기존의 전극 구성에 비해 주어진 체적의 검출기 재료에 대한 전극 사이의 전기장 구배(electrical field gradient)를 증가시킨다.
문헌(L. Pintilie, E. Pentia, I. Matei, I. Pintilie 및 E. Ozbay, 이산화규소에 증착된 PbS 막의 전계 효과 보조 광 전도성, J. Appl. Phys. 91, 5782페이지, 2002)에는 화학 욕조(chemical bath)로부터 황화 납(PbS) 박막을 SiO2/Si(n형) 기판에 증착하는 방법을 설명한다. 의사 금속 산화물 반도체 디바이스는 Si 기판상의 PbS 표면과 알루미늄 게이트 전극에서 소스 및 드레인 금 전극을 증발시킴으로써 얻는다. 800-2700nm 파장 영역의 실온에서 드레인 및 게이트 전압의 상이한 값 및 극성에 대하여 PbS 층의 전계 효과 보조 광 전도성(Field-effect-assisted photoconductivity)을 관찰할 수 있다. 두 반도체가 고갈되어 있을 때, 포지티브 게이트에 대한 최상의 결과가 얻어졌다. 게이트 전극이 없거나 사용되지 않은 경우와 비교하여 광전도성 신호의 약 25%의 향상이 얻어질 수 있었다.
미국 공개 특허 제 2014/124782A1 호는 기판상에 칼코겐화물 함유 재료를 포함하는 제 1 층을 갖는 이미지 센서를 개시한다. 이미지 센서는 제 1 층에 접속되어 상기 제 1 층의 전기적 특성의 변화를 검출하도록 구성된 검출부를 더 갖는다. 또한, 이미지 센서는 기판과 제 1 층 사이에 위치하는 삽입층을 포함하고, 삽입층은 기판과 제 1 층 모두와 접촉한다. 특히, 삽입층은 유한 임펄스 응답 필터를 포함한다. 이러한 유형의 필터 외에도, "더 순수한 적외선"을 생성하기 위해 입사광을 필터링하도록 반도체 재료(예: 실리콘 또는 게르마늄)를 포함하여, 입사광의 전파 경로 상에 배치될 수 있는 기판 자체 외에는 다른 필터가 사용되지 않는다.
미국 공개 특허 제 2006/065833A1 호는 약 1600nm까지 반응하는 적외선 검출기를 개시한다. 검출기는 Si, GaAs, Ge 또는 이들의 조합으로부터 선택된 기판, 기판상에 배치된 필터링 층, 필터링 층 상에 배치되고 방사선 상향 변환 재료(radiation upconverting material)를 포함하는 변환층 및 상향 변환된 방사선에 비례하는 전자 신호를 생성하기 위해 상향 변환된 방사선을 기판에 지향하도록 구성된 다이버터(diverter)를 포함한다. 여기서, 상기 필터링 층은 가시광 투명의 UV 감쇠 재료를 포함할 수 있다. 이 목적을 위해, 금속 산화물, Ta2O5, SnO2, ZnO 및 InSb가 바람직하게 사용될 수 있다. 대안적으로, 필터링 층은 약 1100nm 미만의 입사 방사선을 필터링하는 반면에, 약 1100nm 초과의 파장은 투과하도록 구성된 롱 패스 필터일 수 있다. 또한, 상술한 변환층은, 본 명세서에 나타내는 바와 같이, 다양한 물질의 폭넓은 선택을 통해 선택될 수 있다.
WO 제 2014/12355A1 호는 적어도 하나가 열-광학 재료를 포함하는 반파 스페이서에 의해 분리된 광학 필터, 제 1 반사기 스택 및 제 2 반사기 스택을 포함하는 튜닝 가능한 분광계 및 제조 방법을 개시하고, 상기 제 1 반사기 스택, 상기 제 2 반사기 스택 및 상기 반파 스페이서 중 적어도 하나와 접촉하는 히터 및 방열기, 및 검출기 어레이를 포함한다. 여기서, 광학 필터는 바람직하게는 패브리-페롯 공동을 갖는 단색 또는 협대역 간섭 필터이다.
전술한 장치들에 의해 함축된 이점들에도 불구하고, 특히, 적외선 스펙트럼 범위의 적용 분야들에 대하여, 간단하고, 비용 효율적이며, 여전히 신뢰성 있는 광학 검출기에 대한 개선이 필요하다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이러한 유형의 공지된 장치 및 방법의 단점을 적어도 실질적으로 회피하는 광 검출을 위한 장치 및 방법을 특정하는 것이다.
특히, 적외선 스펙트럼 범위 내에서, 광 방사선을 검출하기 위한, 단순성이 향상되고, 비용이 효율적이며, 여전히 신뢰성 있는 광학 검출기를 제공하는 것은 투과율, 흡수, 방출 및 반사율 중 적어도 하나를 감지하는 것과 관련하여 특히 바람직할 것이다. 이에 따라, 광학 검출기는 미광이 센서층에 들어가는 것을 가능한 한 효과적으로 제거할 수 있는 방식으로 바람직하게 배열될 것이다.
이 문제는 특허 청구 범위의 독립항의 특징을 갖는 본 발명에 의해 해결된다. 개별적으로 또는 조합하여 실현될 수 있는 본 발명의 유리한 전개는 종속항 및/또는 하기의 명세서 및 상세한 실시예에서 제시된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 표현들 "갖다", "구성하다" 및 "포함하다"라는 문법적 변형들은 비배타적인 방식으로 사용된다. 따라서, "A는 B를 구성한다" 또는 "A는 B를 포함한다"뿐만 아니라, "A는 B를 갖는다"는 표현은 B, A 이외에 하나 이상의 추가 구성 요소 및/또는 성분을 포함하고, B 이외에 A에 다른 구성 요소, 성분 또는 요소가 존재하지 않는 경우를 모두 의미할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에서, 광학 검출기가 개시된다. 여기서, 본 발명에 따른 광학 검출기는:
- 적어도 제 1 면과, 상기 제 1 면에 대해 대향 배치되는 제 2 면을 갖는 광학 필터 - 여기서, 상기 광학 필터는 상기 제 1 면에 의해 수용된 입사광 빔을 상기 광학 필터를 통과하여 상기 제 2 면에 도달하도록 설계되며, 이에 의해 상기 입사광 빔의 스펙트럼 조성을 변경함으로써 변경된 광 빔을 생성함 -와;
- 상기 광학 필터의 상기 제 2 면 상에 증착되는 감광성 재료를 포함하는 센서층 - 여기서, 상기 센서층은 상기 변경된 광 빔에 의한 상기 센서층의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계됨 -; 및
- 센서 신호를 평가함으로써, 상기 입사광 빔에 의해 제공되는 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계된 평가 장치를 포함한다.
여기서, 열거된 구성 요소는 개별 구성 요소일 수 있다. 대안적으로, 2개 이상의 구성 요소가 1개의 구성 요소로 통합될 수 있다. 바람직하게는, 평가 장치는 다른 광학 구성 요소와 독립적인 별개의 평가 장치로서 형성될 수 있지만, 센서 신호를 수신하기 위해 센서층에 연결되는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 다른 종류의 배열이 가능할 수도 있다.
일반적으로 사용되는 바와 같이, "광학 검출기"라는 용어는 스펙트럼 범위의 적어도 하나의 구획에서 적어도 하나의 파장을 검출하도록 설계될 수 있으며, 스펙트럼 범위의 원하는 구획은 자외선(UV) 스펙트럼 범위, 가시광선(VIS) 스펙트럼 범위 및/또는 적외선(IR) 스펙트럼 범위로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 광학 검출기 또는 단순히 검출기에 있어서, IR 범위, 즉 760nm 내지 1000㎛의 스펙트럼 범위가 특히 바람직할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 검출기는 특히, 중간 적외선(MidIR) 스펙트럼 범위, 즉 1.5㎛ 내지 15㎛의 스펙트럼 범위의 적어도 하나의 구획에서 적어도 하나의 파장을 검출하도록 설계될 수 있다. 그러나, 검출기는 특히 적어도 부분적으로 서로 다른 스펙트럼 범위에 걸치는 파장 범위에 대하여 설계되도록 적응될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 검출기는 광학 필터를 포함한다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, "광학 필터"라는 용어는 입사광이 광학 소자를 통과할 수 있도록 설계된 광학 소자를 지칭하며, 이에 따라 광 빔은 일반적으로 입사광 빔의 스펙트럼 성분을 변화시킴으로써 변경된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "스펙트럼 성분을 변화시키는"이란 용어는 광학 필터를 사용함으로써 입사광 빔의 투과율 대 파장 관계를 변경시켜, 입사광 빔과 비교해서 상이한 투과율 대 파장 관계를 갖는 변경된 광 빔을 생성하는 것을 지칭한다.
특히, 광학 필터는 특히 입사광 빔의 스펙트럼 성분의 구획을 감쇠시키도록 설계될 수 있다. 여기에서, 광학 필터는 바람직하게는 롱 패스 필터(long pass filter)로부터 선택될 수 있다. 그러나, 다른 종류의 광학 필터, 특히, 숏 패스 필터, 대역 통과 필터, 단색 필터, 사진 필터(photographic filter), 편광 필터 또는 대역 차단 필터 또한 사용될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, "롱 패스 필터"라는 용어는 컷오프 파장 미만의 제 1 파장 범위를 감쇠시킴과, 동시에 컷오프 파장 초과의 제 2 파장 범위를 투과시킴으로써 변경된 광 빔을 생성하도록 설계된 광학 요소에 관한 것이고, 일반적으로 "컷오프 파장"이라는 용어는 50%의 최대 투과율이 일어나는 파장을 지칭한다. 결과적으로, 롱 패스 필터는 컷오프 파장 미만의 더 짧은 파장을 감쇠시키도록 적응되는 반면, 컷오프 파장 초과의 긴 파장은 감쇠없이 또는 최소한의 감쇠로 각각의 광학 요소를 통과하게 한다. 유사하게, 숏 패스 필터는 컷오프 파장 초과의 제 2 파장 범위를 감쇠시킴과 동시에, 컷오프 파장 미만의 제 1 파장 범위를 투과시킴으로써 변경된 광 빔을 생성하도록 설계된다. 또한, 밴드 패스 필터는 대역 외부에서 감쇠하면서 2개의 컷오프 파장 사이에서 파장 대역을 전송하도록 설계된다. 특히, 단색 필터는 대역 외부에서 감쇠하면서 50nm 미만 또는 10nm 미만의 대역과 같은 2개의 컷오프 파장 사이에서, 특히, 작은 대역의 파장을 전송하도록 설계된 대역 통과 필터이다. 유사하게, 대역 차단 필터는 대역 외부에서 송신하는 반면 대역 내에서 감쇠하도록 설계된다. 또한, 사진 필터는 파장 대역의 더 큰 부분을 감쇠시키는데 적합한 사진 분야에서 공지된 필터로서, 중성 농도 필터(ND 필터, Neutral Density filter), GND 필터(Graduated Neutral Density filter), 편광 필터, 색 보정 필터, 그라드 컬러 필터(graduated color filter), 콘트라스트 강조 필터(contrast enhancement filter), 컬러 추출 필터(color subtraction filter), 색 변환 필터, 확산 필터, 연화 필터(softening filter) 등이 있다. 그러나 다른 종류의 광학 필터가 가능할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 검출기는 바람직하게는 IR 스펙트럼 범위, 즉, 760nm 내지 1,000㎛에서, 특히, MidIR 스펙트럼 범위, 즉, 1.5㎛ 내지 15㎛에서 검출하는데 사용될 수 있으므로, 광학 필터, 특히 롱 패스 필터의 컷오프 파장은 NIR 스펙트럼 범위, 즉 760nm 내지 1.5㎛의 스펙트럼 범위, 또는 대안적으로 MidIR 스펙트럼 범위, 즉 1.5㎛ 내지 15㎛의 파장으로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 특히 NIR 스펙트럼 범위가 바람직할 수 있으므로, NIR 스펙트럼 범위와 전체 MidIR 스펙트럼 범위의 구획에 대한 검출을 가능하게 한다.
여기에서, 광학 필터에 사용되는 광학 요소는 단일 광학 구성 요소 또는 다른 실시예에서 입사광 빔의 투과율 대 파장 관계를 변경하는 목적을 달성하기 위해 적용된 선택된 광학 구성 요소의 조합을 포함할 수 있다. 특히, 광학 필터, 특히, 롱 패스 필터는 스테인드 글래스 필터 또는 광 간섭 필터로부터 선택될 수 있다. 따라서, 본 발명의 특정 실시예에서, 광학 필터는 입사광 빔에 대해 상이한 전파 방향을 갖는 변경된 광 빔을 제공하기 위해 입사광 빔의 전파 방향을 변경하도록 적응될 수 있다. 다시 말해서, 따라서, 광학 요소는 적절한 광학 요소를 통과하는 광 빔의 각도를 변경하도록 적응될 수 있고, 그에 따라 각도에 대한 값은 임의의 방향에 대해 결정될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 광학 요소는 프리즘이나 경사면과 같은 전체로서, 또는 마이크로 렌즈, 마이크로 그루브(micro groove), 확산기(diffuser) 또는 빔 성형기(beam shaper)를 사용하여 국부적으로 각각의 변경 메커니즘을 형성하거나 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 광학 필터를 통과하는 광 빔의 적어도 하나의 유형의 편광을 변경시키는 것은 1/4 파장판, 편광자(polarizer) 또는 교차 편광자(crossed polarizer)와 같은 적절한 광학 요소를 사용함으로써 실현할 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 광 전파의 파장 및/또는 방향은 형광 인광체(fluorescent phosphors), 형광 집중기(fluorescent light concentrator), 또는 상향 변환 형광체(upconversion phosphors)와 같은 상향 변환 또는 하향 변환을 야기할 수 있는 하나 이상의 비선형 광학 효과를 사용함으로써 변경될 수 있다. 그러나, 다른 실시예도 또한 가능할 수 있다.
일반적으로 사용되는 바와 같이, "스테인드 글래스 필터" 또는 "스테인드 폴리머 필터"라는 용어는 광학적으로 투명한 기판을 가진 특정한 종류의 광학 필터를 지칭하며, 이것은 기판상에 균질한 분포로, 바람직하게는 기판과 함께 원하는 투과율 대 파장 관계를 나타내는 흡수성 물질, 특히, 염료(dye), 안료(pigment), 염(salt) 등과 같은 유기 또는 무기 재료를 포함할 수 있다. 일반적으로, 기판은 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 높은 투과율을 나타낼 수 있는 반면, 흡수성 재료는, 특히, 롱 패스 필터에 대해 하나 이상의 컷오프 파장을 정의하는데 사용될 수 있다. 따라서, 상이한 염료의 범위와 함께 동일 기판을 사용함으로써 상이한 롱 패스 필터의 범위를 제공하는 것을 가능하게할 수 있다. 광학적으로 투명한 기판은 유리, 폴리머, 실리콘, 결정질 물질 등으로부터 선택될 수 있다. 비제한적인 예로서, 스테인드 글래스 필터, 납 유리, 코발트 유리, 우유 빛 유리, 우라늄 유리 등을 들 수 있다.
대조적으로, "간섭 필터", "반사 필터", "박막 필터" 또는 "다이크로익 필터(dichroic filter)"라는 용어는 하나 이상의 제 1 스펙트럼 라인이나 제 1 스펙트럼 밴드 및 제 2 스펙트럼 라인이나 제 2 스펙트럼 밴드를 반사시키도록 설계된광학 요소를 지칭한다. 이 목적을 위해, 특정 두께 및 특정 굴절률을 갖는 유전체 재료를 각각 포함하는 적어도 2개의 층이 기판상에 증착된다. 그 결과, 상이한 굴절률을 갖는 층들 사이의 계면이 반사를 생성하고, 이에 의해 일부 파장이 선택적으로 강화되어, 원하는 스펙트럼 밴드를 제공한다. 간섭 필터는 또한 패브리-페로 간섭계(Fabry-Prot interferometer), 다이크로익 유리 필터 또는 리오 필터(Lyot filter)로 실현될 수 있다. 또한, "간섭 필터"라는 용어는 금속 메쉬 필터를 지칭할 수도 있다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 광학 필터는 전기 절연 기판 또는 다른 실시예에서는 반도체 기판을 포함할 수 있다. 여기서, 기판은 유리, 석영, 실리콘(Si), 실리콘, 투명 유기 폴리머, 브롬화 칼륨(Kbr)과 같은 결정질 염, 또는 투명 전도성 산화물(TCO)로부터 선택된 재료를 포함할 수 있고, 여기서 투명 전도성 산화물은 바람직하게는 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 티탄(TiO2), 산화 주석 인듐(ITO), 불소 도핑된 산화 주석(SnO2:F, FTO), 알루미늄 도핑된 산화 아연(AZO), 산화 마그네슘(MgO) 또는 페로브스카이트 투명 전도성 산화물(perovskite transparent conducting oxide)로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 그러나 다른 종류의 기판이 가능할 수도 있다.
따라서, 본 명세서에서 사용되는 광학 필터는 제 1 면 및 제 2 면을 가지며, 제 2 면은 제 1 면에 대해 대향하여 위치된다. 본 발명의 목적을 위해, 광학 필터의 "제 1 면"은 광학 필터를 통해 "제 2 면"에 전달될 수 있는 입사광 빔을 수용하도록 설계되고, 여기서 변경된 광 빔은 광학 필터의 스펙트럼 특성에 따라 상기 입사광 빔의 전송 대 파장 관계를 변화시킴으로써 생성된다. 일반적으로, 광학 필터의 제 1 면 및 제 2 면 중 적어도 하나, 바람직하게는 양면 모두는 입사광 빔을 수용하기에 적합한 평면 영역을 갖는 편평한 표면일 수 있다.
대안적인 실시예에서, 광학 필터의 제 1 면 또는 제 2 면 중 적어도 하나는 곡면일 수 있으며, 여기서 "곡면"이라는 용어는 그의 특성이 편평한 평면인 것으로부터 벗어날 수 있는 한 광 빔을 통과시키기에 적합한 영역을 지칭한다. 그러므로 광학 필터는, 특히, 양면 볼록 렌즈, 평면-볼록 렌즈, 양요 렌즈, 평면-오목 렌즈 및 메니스커스 렌즈로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 여기서, 곡면은 광 빔이 검출기를 통해 그 경로를 거치면서 겪을 수 있는 임의의 수차를 보정할 수 있도록 설계될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 검출기는 적어도 하나의 감광 재료를 포함하는 센서층을 포함하며, 센서층은 검출기의 센서 영역으로서 기능할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "센서 영역"은 광 빔에 의해 검출기의 조명을 수신하도록 설계된 검출기의 구획으로 간주되며, 센서 영역에 의해 수신되는 방식의 조명은 적어도 하나의 센서 신호의 생성을 트리거할 수 있고, 여기서 상기 센서 신호의 생성은 상기 센서 신호와 상기 센서 영역의 조명 방식 간에 정의된 관계에 의해 제어될 수 있다.
센서 신호는 일반적으로 측정하고자 하는 소망의 광학 특성을 가리키는 임의의 신호, 특히, 입사광 빔의 투과율, 흡수, 방출 및 반사율, 또는 대상체의 위치일 수 있다. 일 예로서, 센서 신호는 디지털 신호 및/또는 아날로그 신호이거나 이들을 포함할 수 있다. 일 예로서, 센서 신호는 전압 신호 및/또는 전류 신호이거나 이들을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 센서 신호는 디지털 데이터이거나 이를 포함할 수 있다. 센서 신호는 단일 신호값 및/또는 일련의 신호값을 포함할 수 있다. 센서 신호는, 2개 이상의 신호를 평균화하는 것 및/또는 2개 이상의 신호의 몫을 형성하는 것과 같이, 2개 이상의 개별 신호를 결합함으로써 도출되는 임의의 신호를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 센서층에 사용되는 감광성 재료는 염료 태양 전지(dye solar cells), 광 전도성 재료 및 양자점(quantum dots)으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있고, 여기서는 광 전도성 재료가 특히 바람직하다.
염료 태양 전지에 관한 더욱 상세한 내용은 WO 제 2012/110924A1 호 및 WO 제 2014/097181A1 호를 참조할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "광 전도성 물질"이라는 용어는, 특히, WO 2016/120392A1에 기초하여, 전류를 유지할 수 있고, 그에 따라 특정한 전기 전도성을 나타낼 수 있는 재료를 지칭하고, 여기서, 특히 전기 전도성은 재료의 조명에 의존한다. 전기 저항성은 전기 전도성의 역수 값으로 정의되기 때문에, "감광성 재료"라는 용어는 동일한 종류의 재료를 표시하는 데 사용될 수도 있다. 따라서, 광 전도성 재료는 바람직하게는, 특히, 박막 반도체 또는 나노 입자 광 전도성 물질과 같은 무기 광 전도성 물질; 특히, 유기 반도체와 같은 유기 광 전도성 물질; 및 이들의 조합체, 고용액 및/또는 도핑된 변이체를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "고용액"이라는 용어는 적어도 하나의 용질이 용매에 포함될 수 있는 광 전도성 재료의 상태를 말하고, 이로 인해 균질한 상이 형성되고, 용매의 결정 구조는 일반적으로 용질의 존재에 의해 변형되지 않을 수 있다. 예를 들어, 이진 CdTe는 ZnTe에 용해되어 Cd1-xZnxTe로 유도될 수 있으며, 여기서 x는 0 내지 1까지 변할 수 있다. 본 명세서에서 추가로 사용되는 바와 같이, "도핑된 변이체"라는 용어는 물질 자체의 성분과는 별개인 단일 원자가 도핑되지 않은 상태의 고유 원자가 차지하는 결정 내의 사이트 상에 도입되는 광 전도성 재료의 상태를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 순수한 실리콘 결정은, 실리콘 결정의 화학적 및/또는 물리적 특성을 변성시키기 위해, 붕소, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 인, 비소, 안티몬, 게르마늄 또는 다른 원자 중 하나 이상으로 도핑될 수 있다.
이와 관련하여, 무기 광 전도성 재료는, 특히, 하나 이상의 셀레늄, 텔루륨, 셀레늄-텔루륨 합금, 금속 산화물, IV족 원소 또는 화합물, 즉, IV족 원소 또는 적어도 하나의 IV족 원소를 갖는 화학적 화합물, Ⅲ-Ⅴ족 화합물, 즉, 적어도 하나의 Ⅲ족 원소 및 적어도 하나의 Ⅴ족 원소를 갖는 화학적 화합물, Ⅱ-Ⅵ족 화합물, 즉, 한편으로는 적어도 하나의 Ⅱ족 원소 또는 적어도 하나의 XII 족 원소, 및 다른 한편으로는 적어도 하나의 VI족 원소 및/또는 칼코겐화물을 갖는 화학적 화합물을 포함한다. 그러나, 다른 무기 광 전도성 물질도 동일하게 적합할 수 있다.
상술한 바와 같이, 칼코겐화물은 바람직하게는 칼코겐화 설파이드, 칼코겐화 셀레나이드, 칼코겐화 텔루라이드, 삼원 칼코겐화물, 사원 이상의 칼코겐화물을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 센서층에 사용하는데 적합할 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, "칼코겐화물"이라는 용어는 산화물, 즉 황화물, 셀렌화물 및 텔루르화물을 제외한 주기율표의 16족 원소를 포함할 수 있는 화합물을 지칭한다. 특히, 광 전도성 재료는 칼코겐화 설파이드, 바람직하게는 황화 납(PbS), 칼코겐화 셀레나이드, 바람직하게는 셀렌화 납(PbSe), 칼코겐화 텔루라이드, 바람직하게는 텔루르화 카드뮴(CdTe) 또는 삼원 칼코겐화물, 바람직하게는 텔루르화 수은 아연(HgZnTe; MZT)일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다. 앞서 언급한 바람직한 광 전도성 재료는 일반적으로 적외선 스펙트럼 범위 내에서 특유의 흡수 특성을 나타내는 것으로 알려져 있기 때문에, 상술한 광 전도성 물질 중 하나를 포함하는 센서층은 바람직하게는 적외선 센서로서 사용될 수 있다. 그러나, 다른 실시예 및/또는 다른 광 전도성 물질, 특히 후술하는 바와 같은 광 전도성 물질도 가능할 수 있다.
특히, 칼코겐화 설파이드는 황화 납(PbS), 황화 카드뮴(CdS), 황화 아연(ZnS), 황화 수은(HgS), 황화 은(Ag2S), 황화 망간(MnS), 삼황화 비스무트(Bi2S3), 삼황화 안티몬(Sb2S3), 삼황화 비소(As2S3), 황화 주석(II)(SnS), 이황화 주석(IV)(SnS2), 황화 인듐(In2S3), 황화 구리(CuS 또는 Cu2S), 황화 코발트(CoS), 황화 니켈(NiS), 이황화 몰리브덴(MoS2), 이황화 철(FeS2) 및 삼황화 크롬(CrS3)을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
특히, 칼코겐화 셀레나이드는 셀렌화 납(PbSe), 셀렌화 카드뮴(CdSe), 셀렌화 아연(ZnSe), 삼셀렌화 비스무트(Bi2Se3), 셀렌화 수은(HgSe), 삼셀렌화 안티몬(Sb2Se3), 삼셀렌화 비소(As2Se3), 셀렌화 니켈(NiSe), 셀렌화 탈륨(TlSe), 셀렌화 구리(CuSe 또는 Cu2Se), 디셀렌화 몰리브덴(MoSe2), 셀렌화 주석(SnSe), 셀렌화 코발트(CoSe) 및 셀렌화 인듐(In2Se3)을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상술한 화합물 또는 이런 종류의 다른 화합물의 고용액 및/또는 도핑된 변이체도 가능할 수 있다.
특히, 칼코겐화 텔루라이드는 텔루르화 납(PbTe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 텔루르화 아연(ZnTe), 텔루르화 은(HgTe), 삼텔루르화 비스무트(Bi2Te3), 삼텔루르화 비소(As2Te3), 삼텔루르화 안티몬(Sb2Te3), 텔루르화 니켈(NiTe), 텔루르화 탈륨(TlTe), 텔루르화 구리(CuTe), 디텔루르화 몰리브덴(MoTe2), 텔루르화 주석(SnTe), 텔루르화 코발트(CoTe), 텔루르화 은(Ag2Te) 및 텔루르화 인듐(In2Te3)을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상술한 화합물 또는 이런 종류의 다른 화합물의 고용액 및/또는 도핑된 변이체도 가능할 수 있다.
특히, 삼원 칼코겐화물은 텔루르화 텔루르화 카드뮴 수은(HgCdTe; MCT), 텔루르화 수은 아연(HgZnTe), 황화 수은 카드뮴(HgCdS), 황화 납 카드뮴(PbCdS), 황화 납 수은(PbHgS), 이황화 인듐 구리(CuInS2; CIS), 설포셀렌화 카드뮴(CdSSe), 설포셀렌화 아연(ZnSSe), 설포셀렌화 탈륨(TISSe), 황화 카드뮴 아연(CdZnS), 황화 카드뮴 크로뮴(CdCr2S4), 황화 수은 크로뮴(HgCr2S4), 황화 구리 크로뮴(CuCr2S4), 셀렌화 카드뮴 납(CdPbSe), 디셀렌화 구리 인듐(CuInSe2), 인듐 갈륨 비소(InGaAs), 황화 산화 납(Pb2OS), 셀렌화 산화물(Pb2OSe), 설포셀렌화 납(PbSSe), 텔루르화 비소 셀레나이드(As2Se2Te), 카드뮴 셀레나이트(CdSeO3), 텔루르화 카드뮴 아연(CdZnTe) 및 셀렌화 카드뮴 아연(CdZnSe)을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있고, 상기에 열거한 이원 칼코겐화물 및/또는 이하에 열거한 바와 같은 이원 III-V족 화합물로부터의 화합물을 적용하여 추가 조합할 수 있다. 또한, 상술한 화합물 또는 이런 종류의 다른 화합물의 고용액 및/또는 도핑된 변이체도 가능할 수 있다.
사원 이상의 칼코겐화물과 관련하여, 이러한 종류의 재료는 적절한 광 전도성 특성을 나타내는 것으로 알려진 사원 이상의 칼코겐화물로부터 선택될 수 있다. 특히, Cu(In, Ga)S/Se2 또는 Cu2ZnSn(S/Se)4의 조성을 가진 화합물은 이 목적을 실현 가능하게 할 수 있다.
III-V족 화합물에 대해서는, 이러한 종류의 반도체 재료는 안티몬화 인듐(InSb), 질화 붕소(BN), 인화 붕소(BP), 비소화 붕소(BAs), 질화 알루미늄(AlN), 인화 알루미늄(AIP), 비소화 알루미늄(AlAs), 안티몬화 알루미늄(AlSb), 질화 인듐(InN), 인화 인듐(InP), 비소화 인듐(InAs), 안티몬화 인듐(InSb), 질화 갈륨(GaN), 인화 갈륨(GaP), 비소화 갈륨(GaAs) 및 안티몬화 갈륨(GaSb)를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상술한 화합물 또는 이런 종류의 다른 화합물의 고용액 및/또는 도핑된 변이체도 가능할 수 있다.
II-VI족 화합물에 대해서는, 이러한 종류의 반도체 재료는 황화 카드뮴(CdS), 셀렌화 카드뮴(CdSe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 황화 아연(ZnS), 셀렌화 아연(ZnSe), 텔루르화 아연(ZnTe), 황화 수은(HgS), 셀렌화 수은(HgSe), 텔루르화 수은(HgTe), 텔루르화 카드뮴 아연(CdZnTe), 텔루르화 카드뮴 텔루라이드(HgCdTe), 텔루르화 수은 아연(HgZnTe) 및 셀렌화 수은 아연(CdZnSe)을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 그러나 다른 II-VI족 화합물도 가능할 수 있다. 또한, 상술한 화합물 또는 이런 종류의 다른 화합물의 고용액도 또한 적용 가능할 수 있다.
금속 산화물과 관련하여, 이러한 종류의 반도체 재료는 광 전도성을 나타낼 수 있는 공지된 금속 산화물, 특히 산화 구리(Ⅱ)(CuO), 산화 구리(I)(CuO2), 산화 니켈(NiO), 산화 아연(ZnO), 산화 은(Ag2O), 산화 망간(MnO), 이산화 티탄(TiO2), 산화 바륨(BaO), 산화 납(PbO), 산화 세륨(CeO2), 산화 비스무트(Bi2O3), 산화 카드뮴(CdO), 페라이트(Fe3O4) 및 페로브스카이트 산화물(ABO3, 여기서 A는 2가의 양이온이고, B는 4가의 양이온이다)을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한, 삼원, 사원 또는 그 이상의 금속 산화물도 적용될 수 있다. 또한, 화학량론적 화합물 또는 비화학량론적 화합물일 수 있는 상술한 화합물 또는 이런 종류의 다른 화합물의 고용액 및/또는 도핑된 변이체도 가능할 수 있다. 더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 투명하거나 반투명한 특성을 동시에 나타낼 수 있는 금속 산화물을 선택하는 것이 바람직할 수 있다.
IV족 원소 또는 화합물과 관련하여, 이러한 종류의 반도체 재료는 도핑된 다이아몬드(C), 도핑된 실리콘(Si), 탄화 규소(SiC) 및 실리콘 게르마늄(SiGe)을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 반도체 재료는 결정질 재료, 미정질 재료(microcrystalline material), 또는 바람직하게는 비정질 재료로부터 선택될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, "비정질"이라는 용어는 반도체 재료의 비결정성 동소체 상(non-crystalline allotropic phase)을 지칭한다. 특히, 광 전도성 재료는 적어도 하나의 수소화된 비정질 반도체 재료를 포함할 수 있으며, 비정질 재료는, 또한, 수소를 그 재료에 적용함으로써 패시베이팅되고, 이로써 이론상으로는 제한됨이 없이, 그 재료 내의 댄글링 결합(dangling bonds)의 수는 몇 자리수나 감소된 것으로 나타난다. 특히, 수소화 비정질 반도체 재료는 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H), 수소화 비정질 실리콘 탄소 합금(a-SiC:H) 또는 수소화 비정질 게르마늄 실리콘 합금(a-GeSi:H)으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 그러나 수소화 미정질 실리콘(μc-Si:H)과 같은 다른 종류의 재료도 이러한 목적으로 사용될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 유기 광 전도성 재료는 특히 유기 화합물, 특히 적합한 광 전도성을 포함하는 것으로 알려진 유기 화합물, 바람직하게는 폴리비닐카르바졸, 일반적으로 제로그래피(xerography)에서 사용되는 화합물일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 그러나, 보다 상세하게 WO 제 2016/120392A1 호에 기술된 다수의 다른 유기 분자도 또한 가능할 수 있다.
추가의 바람직한 실시예에서, 광 전도성 재료는 양자점을 포함할 수 있는 콜로이드 필름(colloidal film)의 형태로 제공될 수 있다. 따라서 동일한 재료의 균일한 층에 대하여 약간 또는 상당히 변형된 화학적 및/또는 물리적 특성을 나타낼 수 있는 광 전도성 재료의 이러한 특정 상태는, 또한 콜로이드 양자점(CQD, colloidal quantum dots)으로서 표시될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "양자점"이라는 용어는 광 전도성 재료가 전자 또는 정공과 같은 전기 전도성 입자를 포함할 수 있는 광 전도성 재료의 상태를 지칭하며, 이는, 3개의 공간 차원 모두에서, 통상적으로 "점"으로 명명된 작은 체적으로 한정된다.
여기서, 양자점은, 단순화를 위해, 언급된 입자의 부피에 근사할 수 있는 구의 직경으로서 간주될 수 있는 크기를 나타낼 수 있다. 바람직한 실시예에서, 광 전도성 재료의 양자점은, 특히, 특정 박막에서 실제로 구성된 양자점이 특정 박막의 두께보다 작은 크기를 나타낼 수 있다면, 1nm 내지 100nm, 바람직하게는 2nm 내지 100nm, 보다 바람직하게는 2nm 내지 15nm의 크기를 나타낼 수 있다. 실제로, 양자점은, 콜로이드 필름을 형성하기 위해, 계면 활성제 분자로 캡핑되고, 용액에 분해될 수 있는 나노미터 크기의 반도체 결정을 포함할 수 있다. 여기서 계면 활성제 분자는, 특히, 선택된 계면 활성제 분자의 대략적인 공간 확장의 결과로서, 콜로이드 필름 내의 개별 양자점 사이의 평균 거리를 결정할 수 있도록 선택될 수 있다. 또한, 리간드의 합성에 따라, 양자점은 친수성 또는 소수성 성질을 나타낼 수 있다. CQD는 기상, 액상 또는 고체상 접근법을 적용하여 생산할 수 있다. 이에 따라, 특히 열 분사, 콜로이드 합성 또는 플라즈마 합성과 같은 공지의 공정을 채용함으로써, CQD의 합성을 위한 다양한 방법이 가능해진다. 그러나, 다른 생산 공정도 또한 가능할 수 있다.
또한, 바람직한 양태에서, 양자점에 사용되는 광 전도성 재료는 바람직하게는 전술한 바와 같은 광 전도성 재료 중 하나, 보다 구체적으로는 황화 납(PbS), 셀렌화 납(PbSe), 텔루르화 납(PbTe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 인화 인듐(InP), 황화 카드뮴(CdS), 셀렌화 카드뮴(CdSe), 안티몬화 인듐(InSb), 텔루르화 카드뮴 수은(HgCdTe; MCT), 황화 인듐 구리 (CIS), 셀렌화 갈륨 인듐 구리(CIGS), 황화 아연(ZnS), 셀렌화 아연(ZnSe), 페로브스카이트 구조 재료(ABC3, 여기서 A는 알칼리 금속 또는 유기 양 이온, B는 Pb, Sn 또는 Cu를 나타내고, C는 할라이드를 나타냄) 및 황화 주석 아연 구리(CZTS)를 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상술한 화합물 또는 이런 종류의 다른 화합물의 고용액 및/또는 도핑된 변이체도 가능할 수 있다. 이런 종류의 재료의 코어 쉘 구조(core shell structures) 또한 가능할 수 있다. 그러나, 다른 종류의 광 전도성 재료도 또한 가능할 수 있다.
여기서, 감광성 재료의 층, 특히 광 전도성 재료의 층은 화학적 용액 성장(chemical bath deposition), 진공 증착, 스퍼터링, 원자층 증착, 화학적 기상 성장(chemical vapor deposition), 스프레이 열 분해(spray pyrolysis), 전착법(electrodeposition), 양극 산화, 전자 변환, 무전해 딥 성장(electro-less dip growth), 연속 이온 흡착 및 반응(successive ionic adsorption and reaction), 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy), 분자 기상 에피택시(molecular vapor phase epitaxy), 액상 에피택시(liquid phase epitaxy), 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅(gravure printing), 플렉소 프린팅(flexo printing), 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이딩(doctor blading), 딥 코팅 및 솔루션-가스 인터페이스 기술(solution-gas interface techniques)로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있는 적어도 하나의 증착 방법을 적용함으로써 제조될 수 있다. 결과적으로, 감광 재료의 층, 특히 광 전도성 재료의 층은 10nm 내지 100㎛, 바람직하게는 100nm 내지 10㎛, 특히, 300nm 내지 5㎛ 범위의 두께를 나타낼 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 센서층은 광학 필터의 제 2 면에, 특히 광학 필터와 센서층 사이에 갭이 남지 않거나 생성되지 않는 방식으로 직접 또는 간접적으로 적용될 수 있다. 그 결과, 센서층은 바람직하게는 정확히 하나의 연속하는 센서층일 수 있다.
특정 실시예에서, 본 발명에 따른 검출기는 또한 광학 필터와 센서층 사이에 위치할 수 있는 중간층을 포함할 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, "중간층"이라는 용어는 중간층의 2개의 대향면에 인접하는 2개의 개별층 사이에 위치할 수 있는 추가의 층을 의미한다. 여기서, 중간층은, 특히, 한편으로는 광학 필터와 중간층 사이 및 다른 한편으로는 중간층과 센서층 사이에 갭이 남지 않거나 생성되지 않도록 적용될 수 있다. 다시, 중간층은 바람직하게는 센서층에 대해 인접하여 배치될 수 있는 정확히 하나의 연속층일 수 있다.
추가의 중간층을 적용하는 것은, 특정 실시예에서, 특히 중요할 수 있고, 여기서 광학 필터는 반도체 기판일 수 있거나 반도체 기판을 포함할 수 있다. 그 결과, 광학 필터에 사용되는 반도체 기판 자체는 평가 장치에 의해 평가될 센서 신호를 제공할 수 있는 광학 센서로서 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 탠덤 센서(tandem sensor)가 제공될 수 있고, 탠덤 센서는 센서층에 의해 구성된 제 1 광학 센서 및 광학 필터의 반도체 기판에 의해 구성된 제 2 광학 센서를 갖는다. 이 바람직한 실시예에서, 중간층은 특히 제 1 광학 센서 및 제 2 광학 센서가 개별적으로 작동할 수 있는 방식으로 설계될 수 있는 두꺼운 절연층일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 이 목적을 위해, 두꺼운 절연층은, 특히, 제 1 광학 센서와 제 2 광학 센서 사이의 전계 효과의 발생을 회피함으로써, 제 1 광학 센서와 제 2 광학 센서 사이의 상호 작용을 방해하기 위해 선택되는 두께를 나타낼 수 있다. 중간층을 위해 선택된 재료에 따라, 두꺼운 절연층의 두께는 100nm 내지 10㎛, 보다 바람직하게는 250nm 내지 5㎛일 수 있다. 바람직하게는, 두꺼운 절연층은 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 이들의 혼합물 및/또는 적층체를 포함한다. 고유전율을 갖는 고-k 유전체는 높은 전기장을 유지하면서 두꺼운 층을 제공하도록 하는 것이 바람직하다. 절연층은 다양한 방법, 특히 ALD(Atomic Layer Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 중에서 선택될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 중간층의 두께는 센서층과 광학 필터의 반도체 기판 사이의 상호 작용이 발생할 수 있는 방식으로 선택될 수 있는데, 특히 센서층과, 중간층을 통한 광학 필터의 반도체 기판 사이에 현저한 전계 효과의 발생을 가능하게 함으로써, 전계 효과 포토 트랜지스터(field-effect phototransistor)를 제공한다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, "전계 효과 포토 트랜지스터"는 채널로서 작용하는 센서층을 갖거나 포함하는 중간층의 전기 전도성을 제어하기 위해 전기장을 사용하는 트랜지스터일 수 있다. 여기서, 중간층은 바람직하게는 높은 유전율 및 높은 항복 전압(breakdown voltage)을 나타낼 수 있으므로, 센서층 및 광학 필터의 반도체 기판상에 높은 전계를 가할 수 있도록 한다. 중간층을 위해 선택된 재료에 따라, 얇은 절연층의 두께는 단지 1nm 내지 250nm, 바람직하게는 5nm 내지 10nm일 수 있다. 바람직하게는, 얇은 절연층은 이산화 규소(SiO2), 질화 규소(Si3N4), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 산화 하프늄(HfO2), 이들의 혼합물 및/또는 적층체를 포함한다. 고유전율을 갖는 고-k 유전체는 높은 전기장을 유지하면서 얇은 층을 제공하도록 하는 것이 바람직하다. 절연층은 다양한 방법, 특히 ALD, PVD 또는 PECVD 중에서 선택될 수 있다.
추가의 실시예에서, 중간층은, 대안적으로 또는 부가적으로, 광학 센서에 대해 유리할 수 있는 하나 이상의 화학적 또는 물리적 특성을 나타낼 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 중간층은, 특히, 친수성 또는 소수성 층과 같은 광학 필터 상에 센서층을 코팅하는 데 적합한 접착층이거나 이를 포함함으로써 접착 특성을 가질 수 있다. 추가의 바람직한 실시예에서, 중간층은, 특히, 광학적 반사 방지층이거나 이를 포함하는 것에 의해, 광학 필터와 센서층 사이의 굴절률의 차이를 감소시키는 데 적합하도록 함으로써 반사 방지 광학 특성을 가질 수 있다. 추가 특성도 고려될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 검출기는 센서 신호를 평가함으로써 상기 입사광 빔에 의해 제공되는 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계된 평가 장치를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "평가 장치"라는 용어는 일반적으로 정보의 항목을 생성하도록 설계된 임의의 디바이스를 지칭한다. 예를 들어, 평가 장치는 하나 이상의 ASICs(Application-Specific Integrated Circuits) 및/또는 하나 이상의 DSPs(Digital Signal Processors) 및/또는 하나 이상의 FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 및/또는 하나 이상의 컴퓨터, 바람직하게는 하나 이상의 마이크로컴퓨터 및/또는 마이크로 컨트롤러와 같은 하나 이상의 데이터 처리 장치와 같은 하나 이상의 집적회로이거나 이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 AD 변환기 및/또는 하나 이상의 필터와 같은 센서 신호의 수신 및/또는 전처리를 위한 하나 이상의 디바이스와 같은 하나 이상의 전처리 장치 및/또는 데이터 획득 디바이스와 같은 추가 구성 요소가 포함될 수 있다. 또한, 평가 장치는 하나 이상의 데이터 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 평가 장치는 하나 이상의 무선 인터페이스 및/또는 하나 이상의 유선 접속 인터페이스와 같은 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 평가 장치는 정보 항목을 생성하는 단계를 수행하거나 지원하는 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램과 같은 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 수행하도록 적응될 수 있다. 일례로서, 센서 신호를 입력 변수로 사용함으로써, 대상체의 위치에 사전결정된 변환을 수행할 수 있는 하나 이상의 알고리즘이 구현될 수 있다.
평가 장치는, 특히, 센서 신호를 평가함으로써, 정보 항목을 생성하도록 설계될 수 있는 적어도 하나의 데이터 처리 디바이스, 특히 전자 데이터 처리 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 평가 장치는 센서 신호를 입력 변수로 사용하고, 이들 입력 변수를 처리함으로써 입사광 빔에 의해 제공된 정보 항목을 생성하도록 설계된다. 처리는 병렬로, 순차로 또는 결합 방식으로도 수행될 수 있다. 평가 장치는 계산 및/또는 적어도 하나의 저장된 및/또는 공지의 관계를 사용하는 것에 의해 이들 정보 항목을 생성하기 위한 임의의 프로세스를 이용할 수 있다. 센서 신호 외에, 하나 또는 복수의 추가 파라미터 및/또는 정보 항목, 예를 들어, 변조 주파수에 대한 적어도 하나의 정보 항목이 상기 관계에 영향을 미칠 수 있다. 이 관계는 경험적으로, 분석적으로 또는 다른 방식으로 결정되거나 결정될 수 있다. 특히, 바람직하게, 관계는 적어도 하나의 검량선(calibration curve), 적어도 하나의 검량선 세트, 적어도 하나의 함수 또는 기술된 가능성의 조합을 포함한다. 하나 또는 복수의 검량선은, 예를 들어, 데이터 저장 디바이스 및/또는 테이블에 값들의 세트(a set of values) 및 그와 관련된 함수값의 형태로 저장될 수 있다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 검량선은, 예를 들어, 매개 변수화된 형태 및/또는 함수 방정식으로서 저장될 수도 있다. 센서 신호를 정보 항목으로 처리하기 위한 별도의 관계가 사용될 수 있다. 대안적으로, 센서 신호를 처리하기 위한 적어도 하나의 조합 관계가 실행될 수 있다. 다양한 가능성을 생각할 수 있고, 또한 조합될 수도 있다.
예를 들어, 평가 장치는 정보 항목을 결정할 목적으로 프로그래밍의 관점에서 설계될 수 있다. 평가 장치는, 특히 적어도 하나의 컴퓨터, 예를 들어, 적어도 하나의 마이크로컴퓨터를 포함할 수 있다. 또한, 평가 장치는 하나 또는 복수의 휘발성 또는 비휘발성 데이터 메모리를 포함할 수 있다. 데이터 처리 디바이스, 특히 적어도 하나의 컴퓨터에 대한 대안으로서 또는 부가적으로, 평가 장치는 전자 테이블과, 특히, 적어도 하나의 룩업 테이블 및/또는 적어도 하나의 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 및/또는 적어도 하나의 DSP(Digital Signal Processor) 및/또는 적어도 하나의 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 같은 정보 항목을 결정하기 위해 설계된 하나 또는 복수의 추가 전자 구성 요소를 포함할 수 있다.
검출기는 적어도 하나의 평가 장치를 갖는다. 특히, 적어도 하나의 평가 장치는, 예를 들어, 적어도 하나의 조명원을 제어하고/제어하거나 검출기의 적어도 하나의 변조 디바이스를 제어하도록 설계되는 평가 장치에 의해 검출기를 전체적으로 또는 부분적으로 제어하거나 구동하도록 설계될 수도 있다. 평가 장치는, 특히 복수의 센서 신호와 같은 하나 또는 복수의 센서 신호, 예를 들어, 조명의 상이한 변조 주파수에서 연속적으로 나오는 복수의 센서 신호가 포착되는 적어도 하나의 측정 사이클을 수행하도록 설계될 수 있다.
상술한 바와 같이, 평가 장치는 적어도 하나의 센서 신호를 평가함으로써, 입사광 빔에 의해 제공되는 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 설계된다. 특정 실시예에서, 상기 정보 항목은 대상체의 길이 방향 위치 및/또는, 적용 가능한 경우, 대상체의 횡단 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 포함할 수 있다. "대상체"는 일반적으로 생명체 및 비생명체 중에서 선택되는 임의의 대상체일 수 있다. 따라서, 예로서, 적어도 하나의 대상체는 하나 이상의 물품 및/또는 물품의 하나 이상의 부분을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 대상체는 하나 이상의 생명체(예컨대, 사용자 및/또는 동물) 및/또는 인간의 하나 이상의 신체 부위와 같이, 그 생명체의 하나 이상의 일부분이거나 이를 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "위치"는 일반적으로 공간에서의 대상체의 위치 및/또는 방향에 관한 임의의 정보 항목을 지칭한다. 이를 위해, 예로서, 하나 이상의 좌표계가 사용될 수 있고, 대상체의 위치는 1, 2, 3 또는 그 이상의 좌표를 사용하여 결정될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 직교 좌표계 및/또는 다른 유형의 좌표계가 사용될 수 있다. 일 예에서, 좌표계는 검출기가 사전결정된 위치 및/또는 방향을 갖는 검출기의 좌표계 일 수 있다. 상기 대상체의 위치는 정적일 수 있거나 또는 대상체의 적어도 한 번의 이동, 예를 들어, 검출기 또는 그 일부와 대상체 또는 그 일부 사이의 상대 이동을 포함할 수도 있다. 이 경우, 상대 이동은 일반적으로 적어도 하나의 직선 이동 및/또는 적어도 하나의 회전 이동을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동 정보 항목은 상이한 시간에 수집된 적어도 2개의 정보 항목, 예를 들어, 대상체 또는 그 일부와 검출기 또는 그 일부 사이의 적어도 하나의 상대 속도에 관한 적어도 하나의 정보 항목의 비교에 의해 또한 획득될 수 있으며, 예컨대, 적어도 하나의 위치 정보 항목은 적어도 하나의 속도 정보 항목 및/또는 적어도 하나의 가속 정보 항목을 또한 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 위치 정보 항목은: 대상체 또는 그 일부와 검출기 또는 그 일부 사이의 거리에 관한 정보 항목, 특히, 광학 경로 길이; 대상체 또는 그 일부와 광 이송 디바이스 또는 그 일부 사이의 거리 또는 광학 거리에 관한 정보 항목; 검출기 또는 그 일부에 대한 대상체 또는 그 일부의 위치 결정에 관한 정보 항목; 검출기 또는 그 일부에 대한 대상체 및/또는 그 일부의 방향에 관한 정보 항목; 대상체 또는 그 일부와 검출기 또는 그 일부 사이의 상대 이동에 관한 정보 항목; 및 대상체 또는 그 일부, 특히 대상체의 기하학적 형상 또는 형태의 2차원 또는 3차원 공간적 구성에 관한 정보 항목으로부터 일반적으로 선택될 수 있다. 그러므로, 일반적으로, 적어도 하나의 위치 정보 항목은: 예를 들어, 대상체 또는 대상체의 적어도 하나의 일부분의 적어도 하나의 위치에 관한 정보 아이템; 대상체 또는 그 일부의 적어도 하나의 방향에 관한 정보; 대상체 또는 그 일부의 기하학적 형상 또는 형태에 관한 정보 항목; 대상체 또는 그 일부의 속도에 관한 정보 항목; 대상체 또는 그 일부의 가속에 관한 정보 항목; 및 검출기의 가시 범위에서의 대상체 또는 그 일부의 유무에 관한 정보 항목으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
적어도 하나의 위치 정보 항목은, 예를 들어, 적어도 하나의 좌표계, 예컨대, 검출기 또는 그 일부가 위치하는 좌표계에서 특정될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 위치 정보는, 예를 들어, 단순히 검출기 또는 그 일부와 대상체 또는 그 일부 사이의 거리를 포함할 수도 있다. 상술한 가능성들의 조합 또한 생각할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 검출기는 센서층과 접촉하도록 적응된 적어도 2개의 개별 전기 접점을 더 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "센서층 접촉"이라는 용어는 각각의 전기 접점이 센서층의 표면상의 위치에 배치되는 방식으로 배열될 수 있는 각각의 접점과 센서층 사이의 전기적 전도성 접속을 지칭한다. 이 목적을 위해, 적어도 개별적인 2개의 전기 접점은 광 전도성 재료의 층의 상이한 위치, 특히 개개의 전기 접점 중 적어도 2개가 서로에 대해 전기적으로 절연되는 방식으로 적용될 수 있다. 여기서, 적어도 2개의 전기 접점 각각은, 바람직하게는, 예를 들어, 센서층과 평가 장치 사이의 운송 경로에서 부가적인 저항으로 인한 손실을 가능한 한 적게 하여 센서 신호를 획득하기 위해, 각각의 전극과 센서층 사이의 직접적인 전기적 접촉이 달성될 수 있는 방식으로 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 센서층은 평가 장치에 비접촉으로 센서 신호를 전송할 수 있게 하는 셋업으로 배열될 수 있다.
결과적으로, 광 빔에 의한 센서 영역의 충돌 시, 적어도 2개의 전기 접점은 평가 장치에 대한 광 전도성 재료의 전기 전도성에 의존하는 센서 신호를 제공할 수 있다. 여기서, 전기 접점은 공지된 증착 기술에 의해 용이하게 제공될 수 있는 증착된 금속층을 포함할 수 있다. 특히, 증착된 금속층은 은, 알루미늄, 백금, 마그네슘, 크롬, 티타늄 또는 금 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 대안적으로, 전기 접점 중 적어도 하나는 그래핀 층을 포함할 수 있다.
이러한 종류의 재료에서, 전류는 적어도 하나의 제 1 전기 접점을 통해 상기 재료를 거쳐 적어도 하나의 제 2 전기 접점으로 안내될 수 있고, 여기서 제 1 전기 접점은 제 2 전기 접점으로부터 격리될 수 있는 반면, 제 1 전기 접점 및 제 2 전기 접점은 상기 재료와 직접 연결될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 직접 연결은 도금, 용접, 납땜, 와이어 본딩, 열 초음파 접합, 스티치 본딩(stitch bonding), 볼 본딩(ball bonding), 웨지 본딩(wedge bonding), 유연 접착(compliant bonding), 열 압축 본딩(thermocompression bonding), 어노딕 본딩(anodic bonding), 직접 접착(direct bonding), 플라즈마 활성화 접착(plasma-activated bonding), 유테틱 본딩(eutectic bonding), 글래스 프릿 본딩(glass frit bonding), 접착제 접합(adhesive bonding), 천이 액상 확산 접합(transient liquid phase diffusion bonding), 표면 활성화 접합(surface activated bonding), 테이프 자동 접합(TAB, Tape-Automated Bonding) 또는 높은 전기 전도성을 가진 물질, 특히 금, 베릴륨 도핑된 금, 구리, 알루미늄, 은, 백금 또는 팔라듐뿐만 아니라 상기의 금속 중 적어도 하나를 포함하는 합금을 증착하는 것과 같은 종래 기술로부터 공지된 임의의 공지 수단에 의해 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 광학 필터용으로 사용되는 기판이 반도체 기판을 포함하는 특정 실시예에서, 제 2 광학 센서로서 설계된 반도체 기판과 접촉할 수 있는 적어도 2개의 개별적인 전기 접점이 제공될 수 있다. 여기에서, 적어도 2개의 개별적인 전기 접점은, 바람직하게는, 특히 Au, Pt, Pd, W 중 적어도 하나로부터 선택되는, 증착된 금속층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제 2 광학 센서는 제 2 광학 센서에 의해 생성된 센서 신호를 비접촉으로 평가 장치에 전송할 수 있는 셋업으로 배열될 수도 있다.
본 발명의 추가의 특히 바람직한 실시예에서, 검출기는 추가적으로 커버층을 포함할 수 있다. 여기서, 커버층은 바람직하게는 센서층에 직접 접촉할 수 있는 방식으로 센서층 상에 증착될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 커버층은 센서층의 액세스 가능한 표면을 완전히 덮을 수 있는 방식으로 센서층 상에 증착될 수 있다. 바람직하게, 커버층은 적어도 하나의 금속-함유 화합물을 포함하는 비정질 층일 수 있다. 그러나 다른 종류의 커버층이 가능할 수도 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 증착 방법이 센서층 상에 커버층을 증착하는데 사용될 수 있다. 이 목적을 위해, 적어도 하나의 증착 방법은, 특히, 원자층 증착, CVD, PECVD, PVD, 졸-겔 증착(sol-gel deposition) 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 결과적으로, 커버층은 원자 증착층, CVD층, 또는 PVD층, 또는 졸-겔 증착층, 또는 PECVD층일 수 있거나 포함할 수 있다. 커버층에 대한 추가의 대안은 에폭시 수지층 또는 유리층을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, "원자층 증착", "원자층 에피택시" 또는 "분자층 증착" 및 이들 각각의 약어 "ALD", "ALE" 또는 "MLD"와 같은 등가 용어는 일반적으로 자체 제한 프로세스 단계(self-limiting process step) 및 후속 자체 제한 재동작 단계(subsequent self-limiting re-action step)를 포함할 수 있는 증착 공정을 지칭하는데 사용된다. 따라서, 본 발명에 따라 적용되는 공정은 또한 "ALD 공정"이라 지칭될 수 있다. ALD 공정에 대한 더 상세한 설명은 George, Chem.(2010년 p.111-131, 개정판 110)에 의해 참조될 수 있다. 또한, 일반적으로 "CVD"로 약기되는 "화학 기상 증착"이라는 용어는 기판 또는 기판상에 위치한 층의 표면이 적어도 하나의 휘발성 전구체에 노출될 수 있는 방법을 지칭하며, 여기서 전구체는 소망의 증착물을 생성하기 위해 표면상에서 반응 및/또는 분해될 수 있다. 빈번한 경우, 가능한 부산물은 표면 위로 가스 흐름을 적용함으로써 제거할 수 있다. 대안적으로, 바람직하게는, PECVD 공정은, 특히 질화 실리콘(Si3N4) 막을 얻기 위한 증착 공정으로서 적용될 수 있다. 본 명세서에서, "PECVD 공정"이라는 용어는 반응 챔버 내에서의 방전의 적용과 같이 전구체가 플라즈마로서 제공될 수 있는 특정 CVD 공정을 지칭한다.
상술한 바와 같이, 커버층은 우선적으로 하나 이상의 금속-함유 화합물을 포함할 수 있다. 여기서, 바람직하게는, 상기 금속-함유 화합물은, 특히, Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os Ir, Pt, Au, Hg, Tl, 및 Bi로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 특정 구체예에서, 금속-함유 화합물은, 대안적으로, "메탈로이드"로 지칭될 수 있는 반 금속(semimetal)을 포함할 수 있고, 이 반 금속은 B, Ge, As, Sb 및 Te로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 금속-함유 화합물은 Al, Ti, Ta, Mn, Mo, Zr, Hf 및 W로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 금속-함유 화합물은, 바람직하게는, 산화물, 수산화물, 칼코겐화물, 닉타이드(pnictide), 카바이드 또는 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 위에서 이미 정의된 바와 같이, "칼코겐화물"이라는 용어는 산화물, 즉 황화물, 셀렌화물 및 텔루르화물을 제외한 주기율표의 16족 원소를 포함할 수 있는 화합물을 지칭한다. 유사한 방식으로, "닉타이드"라는 용어는, 바람직하게, 주기율표의 15족 원소, 즉 질화물, 인화물, 비소 및 안티몬화물을 포함할 수 있는 2원 화합물을 지칭한다. 이하에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 금속-함유 화합물은, 바람직하게는, Al, Ti, Zr 또는 Hf의 적어도 하나의 산화물, 적어도 하나의 수산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 커버층은 적어도 2개의 인접층을 가질 수 있는 적층체이거나 적층체를 포함할 수 있으며, 여기서 인접층은, 특히, 인접층의 하나, 둘, 일부 또는 모두가 금속-함유 화합물 중 하나를 포함할 수 있는 방식으로 그들 각각의 성분에 따라 다를 수 있다. 여기서, 인접층은 비정질 구조를 제공하는, 상술한 바와 같은 2개의 서로 다른 금속-함유 화합물을 포함할 수 있다. 예로서, 커버층은 Al-함유 화합물 및 Zr- 또는 Hf-함유 화합물의 교차 인접층을 포함할 수 있다. 그러나, 금속-함유 화합물의 다른 조합도 또한 가능할 수 있다. 또한, 적층체는, 본 출원의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 추가적인 인접층을 포함할 수 있고, 이 인접층은 금속-함유 화합물 중 어느 것도 갖지 않을 수 있지만, 오히려 금속 화합물, 고분자 화합물, 실리콘 화합물, 또는 유리 화합물 중 적어도 하나이거나 이것(들)을 포함할 수 있다. 여기에 다른 종류의 재료가 가능할 수도 있다. 결과적으로, 적층체는 비정질일 수 있는 추가의 인접층을 포함할 수 있지만, 대안적으로, 결정질 또는 나노결정질 층이거나 이것(들)을 포함할 수도 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 커버층은 센서층의 접근 가능한 표면을 완전히 덮을 수 있다. 따라서, 커버층은 우선, 센서층을 위한 캡슐화를 제공하도록 적응될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "캡슐화"라는 용어는, 특히, 외부 영향, 예컨대, 습기 및/또는 주위의 대기에 포함된 산소에 의한 센서층 또는 그 구획의 부분적 또는 전체적인 열화를 가능한 한 피하기 위해 패키지, 바람직하게는 밀폐된 패키지를 지칭할 수 있다. 여기서, 패키지는, 바람직하게는, 센서층의 접근 가능한 모든 표면을 덮도록 적응될 수 있으며, 여기서 센서층이 이미 센서층 표면의 구획을 보호하기 위해 적응될 수 있는 기판상에 증착될 수 있다는 점을 고려할 수 있다. 즉, 기판 및 커버층은 센서층의 패키징, 바람직하게는 밀폐된 패키징을 달성하기 위해 그들이 협력할 수 있는 방식으로 적응될 수 있다.
특히, 바람직한 실시예에서, 커버층은 10nm 내지 600nm, 바람직하게는 20nm 내지 200nm, 더 바람직하게는 40nm 내지 100nm, 가장 바람직하게는 50 내지 75nm의 두께를 나타낼 수 있다. 이 두께는, 특히, 센서층을 위한 캡슐화를 제공하는 기능을 달성하는 데 유리할 수 있는 커버층 내의 금속-함유 화합물의 양을 반영할 수 있다. 여기서, 커버층은 센서층의 인접 표면에 대한 컨포멀 층(conformal layer)일 수 있다. 따라서, 일반적으로 사용되는 바와 같이, 컨포멀 층의 두께는 ±50㎚, 바람직하게는 ±20㎚, 가장 바람직하게는 ±10㎚의 편차 내에서 센서층의 상응하는 표면을 따를 수 있으며, 여기서 편차는 적어도 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상이고, 이로 인해 커버층의 표면에 존재할 수 있는 오염이나 불완전성을 제거할 수 있다.
또한, 커버층은 캡슐화를 제공하는 기능에 부가하여 적어도 하나의 추가 기능을 나타내기 위해 적응될 수 있다. 예로서, 커버층은 적절한 반사 방지층으로서의 자격을 얻기 위해 적어도 1.2, 바람직하게는 적어도 1.5와 같은 고굴절률을 나타낼 수 있다. 그 결과, 특히, 적절한 흡수 특성을 나타냄으로써, 원하는 파장 범위 내에서, 바람직하게는, 광학적으로 투명한 커버층에 사용되는 재료를 선택하는 것이 유리할 수 있다. 다른 한편으로, 기판은 이미 적어도 부분적으로 투명하기 때문에, 광학적으로 불투명한 재료를 포함하는 더 많은 다양한 다른 재료가 커버층에 사용될 수 있다. 다른 예는 제 2 광학 필터, 내-스크래치 층(scratch-resistant layer), 친수성 층, 소수성 층, 자정성 층(self-cleaning layer), 방담성 층(anti-fog layer) 및 전도성 층을 포함할 수 있다. 다른 기능들도 가능할 수 있다.
특히, 제 2 광학 필터의 특성을 포함할 수 있는 커버층은 광학 필터와 동일한 파장 범위를 필터링하거나 광학 필터와 비교하여 상이한 파장 범위를 필터링하도록 설계될 수 있다. 이와 관련하여, 적층체이거나 적층체를 포함하는 커버층을 사용할 수도 있다. 특히, 적어도 2종의 상이한 금속 산화물을 이용하는 스택(stack)이 간섭 필터로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 서로의 상면에 교대로 적층된 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화티탄(TiO2)을 포함하는 스택이 이러한 목적에 적합 할 수 있다.
또한, 입사광을 광학 필터 및 제 2 광학 필터에 교대로 공급하도록 설계될 수 있는 광학 요소를 제공하여, 입사광 빔이 광학 필터 및 제 2 광학 필터를 통해 센서층에 교대로 영향을 주도록 할 수 있다. 이 특정 실시예에서, 광학 필터를 통해 센서층을 조명하는 변경된 광 빔은 "측정 빔"으로 지정될 수 있는 반면, 제 2 광학 필터를 통해 센서층을 조명하는 변경된 광 빔은 "기준 빔"으로 지정될 수 있고, 또는 그 반대로 지정될 수도 있다. 특히, 바람직하게는, 본 실시예에서, 평가 장치는 정밀한 평가 목적을 위해 측정 빔 및 기준 빔에 의해 생성된 센서 신호를 비교하기 위해 추가로 설계될 수 있다. 예를 들어, 측정 빔 및 기준 빔이 센서층 내에서 직접적으로 상쇄될 수 있는 방식으로 그들의 특성을 배열할 수 있어서, 록-인 기술(lock-in technique)과 같은 측정 빔과 기준 빔 간의 차분 신호만을 증폭하도록 적응된 방법을 사용할 수 있다.
특정 실시예에서, 특히, 커버층에 원하는 추가 기능을 제공하는 것이 적절하지 않거나, 선택된 커버층에 의해 제공되는 추가 기능의 범위가 충분하지 않을 수 있는 경우에, 커버층은, 추가적으로, 적어도 부분적으로 커버층 상에 증착된 적어도 하나의 추가 층에 의해 적어도 부분적으로 덮일 수 있다. 바람직하게는, 추가 층은 추가의 기능일 수 있거나 또는 그 기능을 나타낼 수 있으며, 따라서 반사 방지층, 제 2 광학 필터, 내-스크래치성 층, 친수성 층, 소수성 층, 자정성 층, 방담성 층 또는 전도성 층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기에서, 당업자는 적어도 하나의 추가 층을 용이하게 선택하여 제공할 수 있다. 그러나, 다른 실시예도 가능할 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 커버층은, 특히, 외부 회로에 대한 하나 이상의 리드와 같이, 접착 가능하게 구성될 수 있는 전기 접점을 부분적으로 또는 전체적으로 덮을 수 있다. 여기서, 전기 접점은, 바람직하게는, 커버층을 통해 접착 가능한 금이나 알루미늄 와이어와 같은 와이어를 사용하여 접착 가능할 수 있다. 특정 실시예에서, 전기 접점에 접착층이 제공될 수 있고, 여기서 접착층은, 특히, 접착을 위해 적응될 수 있다. 이를 위해, 접착층은 Ni, Cr, Ti 또는 Pd 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 검출기는 바람직하게는, 특히, 자외선(UV), 가시광, 근적외선(NIR) 및 적외선(IR) 스펙트럼 범위가 선호되는 상당히 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 전자기 방사선(electromagnetic radiation)을 검출하도록 설계될 수 있다. 여기서, 이하의 광 전도성 재료는, 특히, 검출기 내의 센서층에 대해 선택될 수 있다:
- UV 스펙트럼 범위: 도핑된 다이아몬드(C), 산화 아연(ZnO), 산화 티탄(TiO2), 질화 갈륨(GaN), 인화 갈륨(GaP) 또는 탄화 규소(SiC);
- 가시광 스펙트럼 범위: 실리콘(Si), 비소화 갈륨(GaAs), 황화 카드뮴(CdS), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 황화 인듐 구리(CuInS2; CIS), 셀렌화 갈륨 인듐 구리(CIGS), 황화 주석 아연 구리(CZTS);
- NIR 스펙트럼 범위: 비소화 갈륨 인듐(InGaAs), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 텔루르화 카드뮴(CdTe), CIS(CuInS2), CIGS, CZTS(여기서, CdTe, CIS, CIGS 및 CZTS는 특히 850nm 초과의 파장에 바람직함);
- IR 스펙트럼 범위: 2.6㎛까지의 파장을 위한 비소화 갈륨 인듐(InGaAs); 3.1㎛까지의 파장을 위한 비소화 인듐(InAs); 3.5㎛까지의 파장을 위한 황화 납(PbS); 5㎛까지의 파장을 위한 셀렌화 납(PbSe); 5.5㎛까지의 파장을 위한 안티몬화 인듐(InSb); 16㎛까지의 파장을 위한 텔루르화 카드뮴 수은(MCT, HgCdTe).
이미 상술한 바와 같이, 광학 검출용 검출기는 일반적으로 적어도 하나의 대상체의 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 제공하도록 적응될 수 있는 디바이스이다. 검출기는 고정형 디바이스(stationary device) 또는 이동형 디바이스(mobile device)일 수 있다. 또한, 검출기는 독립형 디바이스(stand-alone device)이거나, 컴퓨터, 차량 또는 임의의 다른 디바이스와 같은 다른 디바이스의 일부를 형성할 수도 있다. 또한, 검출기는 휴대용 디바이스일 수 있다. 검출기의 다른 실시예가 가능하다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 위치는 일반적으로 공간에서의 대상체의 위치 및/또는 방향에 관한 임의의 정보 항목을 지칭한다. 이를 위해, 예로서, 하나 이상의 좌표계가 사용될 수 있고, 대상체의 위치는 1, 2, 3 또는 그 이상의 좌표를 사용하여 결정될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 직교 좌표계 및/또는 다른 유형의 좌표계가 사용될 수 있다. 일 예시에서, 좌표계는 검출기가 사전결정된 위치 및/또는 방향을 갖는 검출기의 좌표계일 수 있다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 검출기는 검출기의 주된 시야 방향을 구성할 수 있는 광축을 가질 수 있다. 광축은 z축과 같은 좌표계의 축을 형성할 수 있다. 또한, 바람직하게는, z축에 수직인 하나 이상의 추가 축이 제공될 수 있다.
따라서, 일 예로서, 검출기는 광축이 z-축을 형성하고, z-축에 수직인 x-축 및 y-축이 추가적으로 제공될 수 있고, 또한 이들이 서로 수직인 좌표계를 구성할 수 있다. 예를 들어, 검출기 및/또는 검출기의 일부는 이 좌표계의 원점과 같은 이 좌표계의 특정 지점에 위치될 수 있다. 이 좌표계에서, z축에 평행하거나 역평행한(antiparallel) 방향은 길이 방향으로 간주될 수 있고, z축을 따르는 좌표는 길이 방향 좌표로 간주될 수 있다. 길이 방향에 수직인 임의의 방향은 횡 방향으로 고려될 수 있고, x- 및/또는 y-좌표는 횡 방향 좌표로 간주될 수 있다.
대안적으로, 다른 유형의 좌표계가 사용될 수 있다. 따라서, 일 예로서, 광축이 z-축을 형성하고, z-축으로부터의 거리 및 극각(polar angle)이 추가 좌표로 사용될 수 있는 극 좌표 시스템(polar coordinate system)을 사용할 수도 있다. 다시, z-축에 평행하거나 역평행한 방향은 길이 방향으로 간주될 수 있고, z축을 따르는 좌표는 길이 방향 좌표로 간주될 수 있다. z-축에 수직인 임의의 방향은 횡 방향으로 고려될 수 있고, 극 좌표 및/또는 극각은 횡 방향 좌표로 간주될 수 있다.
검출기는, 특히, 실행 가능한 방식으로 적어도 하나의 대상체의 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 제공하도록 적응될 수 있다. 따라서, 정보는, 예컨대, 전자적, 시각적, 음향적 또는 이들의 임의의 조합으로 제공될 수 있다. 정보는 검출기 또는 개별 디바이스의 데이터 스토리지에 추가로 저장될 수 있고/있거나, 무선 인터페이스 및/또는 유선 접속 인터페이스와 같은 적어도 하나의 인터페이스를 통해 제공될 수도 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 검출기는 길이 방향 광학 센서가거나 또는 이를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "길이 방향 광학 센서"는 일반적으로 광 빔에 의해 센서 영역의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 길이 방향 센서 신호를 생성하도록 설계된 디바이스이며, 여기서 조명의 총 전력이 동일한 길이 방향 센서 신호는, 센서 영역에서 광 빔의 빔 단면에 대한 소위 "FiP 효과"에 따라 좌우된다. 길이 방향 센서 신호는 일반적으로 깊이로도 표시될 수 있는 길이 방향 위치를 나타내는 임의의 신호일 수 있다. 일 예로서, 길이 방향 센서 신호는 디지털 신호 및/또는 아날로그 신호이거나 이들을 포함할 수 있다. 일 예로서, 길이 방향 센서 신호는 전압 신호 및/또는 전류 신호이거나 이들을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 길이 방향 센서 신호는 디지털 데이터이거나 이를 포함할 수 있다. 길이 방향 센서 신호는 단일 신호값 및/또는 일련의 신호값을 포함할 수 있다. 길이 방향 센서 신호는, 2개 이상의 신호를 평균화하는 것 및/또는 2개 이상의 신호의 몫을 형성하는 것과 같이, 2개 이상의 개별 신호를 결합함으로써 도출되는 임의의 신호를 더 포함할 수 있다. 길이 방향 광학 센서 및 길이 방향 센서 신호의 잠재적인 실시예에 대하여, WO 제 2012/110924A1 호 및 WO 제 2014/097181A1 호를 참조할 수 있다.
또한, 길이 방향 광학 센서의 센서 영역은 적어도 하나의 광 빔에 의해 조명될 수 있다. 그러므로, 조명의 총 전력이 동일하면, 센서 영역의 전기 전도성은 센서 영역 내의 광 빔의 빔 단면에 의존할 수 있고, 이는 센서 영역 내의 입사 빔에 의해 생성된 "스폿 크기"로 표시될 수 있다. 따라서, 광 전도성 재료의 전기 전도성이 입사광 빔에 의해 광 전도성 재료를 포함하는 센서 영역의 조명하는 정도에 의존한다는 관찰 가능한 특성은, 특히, 동일한 총 전력을 포함하지만 상이한 스폿 크기를 생성하는 2개의 광 빔이 센서 영역에서 광 전도성 재료의 전기 전도성에 대해 상이한 값을 제공하여, 결과적으로 서로에 대해 구별 가능하다는 것을 달성한다.
또한, 길이 방향 센서 신호는 전압 신호 및/또는 전류 신호와 같은 전기 신호를 인가하는 것에 의해 결정될 수 있기 때문에, 길이 방향 센서 신호를 결정할 때, 전기 신호에 의해 횡단되는 재료의 전기 전도성이 고려될 수 있다. 또한, 길이 방향 광학 센서와 직렬로 사용되는 바이어스 전압원 및 부하 저항이 여기에서 바람직하게 사용될 수 있다. 그 결과, 길이 방향 광학 센서는, 예컨대, 적어도 두 개의 길이 방향 센서 신호, 특히 빔 직경에서의 빔 단면에 대한 적어도 하나의 정보 항목을 비교하는 것에 의해, 주로 길이 방향 센서 신호의 기록으로부터 센서 영역에서의 광 빔의 빔 단면을 결정하는 것을 허용할 수 있다. 또한, 센서 영역에서의 광 빔의 빔 단면은, 상술한 FiP 효과에 따라, 주어진 조명의 총 전력이 동일하면, 센서 영역 상에 충돌하는 광 빔을 방출 또는 반사하는 대상체의 길이 방향 위치 또는 깊이에 의존하기 때문에, 길이 방향 광학 센서는 각각의 대상체의 길이 방향 위치를 결정하는데 적용할 수 있다.
WO 제 2012/110924A1 호에 이미 공지된 바와 같이, 길이 방향 광학 센서는 센서 영역의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 길이 방향 센서 신호를 생성하도록 설계되며, 여기서 조명의 전체 전력이 동일하게 주어진 센서 신호는 센서 영역상의 조명의 빔 단면에 좌우된다. 예를 들어, 렌즈의 위치의 함수로서 광전류(I)의 측정이 제공되며, 여기서 렌즈는 길이 방향 광학 센서의 센서 영역 상에 전자기 방사선을 집속시키기 위해 구성된다. 측정 동안, 렌즈는 센서 영역에 수직인 방향으로 길이 방향 광학 센서에 대해 상대적으로 변위되어, 결과적으로 센서 영역의 광 스폿의 직경이 변경된다. 이 특정예에서는, 광전 변환 디바이스, 특히 염료 태양 전지가 센서 영역에서의의 재료로서 사용되고, 이 경우 광 전류인 길이 방향 광학 센서의 신호는 분명히 조명의 기하학적 구조에 의존하기 때문에 렌즈의 초점에서 최대값을 벗어나면 광전류가 최대값의 10% 미만으로 떨어지게 된다.
상술한 바와 같이, 광 빔에 의해 주어진 조명의 총 전력이 동일한 경우, 적어도 하나의 길이 방향 센서 신호는, FiP 효과에 따라, 적어도 하나의 길이 방향 광학 센서의 센서 영역 내의 광 빔의 빔 단면에 의존한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "빔 단면"이라는 용어는 일반적으로 특정 위치에서 광빔에 의해 발생된 광 스폿이나 광 빔의 측면 연장을 지칭한다. 원형의 광 스폿이 생성되는 경우, 반경, 직경 또는 가우스 빔 웨이스트 또는 2배의 가우스 빔 웨이스트가 빔 단면의 척도(measure)로서 기능할 수 있다. 비원형 광 스폿이 발생되는 경우, 등가 빔 단면이라고도 지칭되는, 비원형 광 스폿과 동일한 면적을 갖는 원의 단면을 결정하는 것과 같은 임의의 다른 가능한 방법으로 단면이 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 태양 광 재료(photovoltaic material)와 같은 상응하는 재료가 광 렌즈에 의해 영향을 받는 초점 또는 그 부근에 재료가 위치될 수 있는 경우와 같이, 가능한 한 최소 단면을 가진 광 빔에 의해 충돌될 수 있는 조건하에서, 종단 센서 신호의 극값, 즉, 최대값 또는 최소값, 특히 전역의 극값(global extremum)의 관측을 이용하는 것이 가능할 수 있다. 극값이 최대값인 경우, 이 관찰은 양의 FiP 효과로 명명될 수 있는 반면, 극값이 최소값인 경우, 이 관찰은 음의 FiP 효과로 명명될 수 있다.
따라서, 실제로 센서 영역에 포함되는 감광성 재료에 관계없이, 광 빔에 의해 센서 영역에 주어진 조명의 총 전력이 동일하면, 제 1 빔 직경 또는 빔 단면을 갖는 광 빔은 제 1 길이 방향 센서 신호를 생성할 수 있는 반면, 제 1 빔 직경 또는 빔 단면과 상이한 제 2 빔 직경 또는 빔 단면을 갖는 광 빔은 제 1 길이 방향 센서 신호와 상이한 제 2 길이 방향 센서 신호를 생성한다. 따라서 길이 방향 센서 신호를 비교함으로써, 빔 단면, 특히, 빔 직경에 관한 적어도 하나의 정보 항목이 생성될 수 있다. 이러한 효과의 상세에 대해서는 WO 제 2012/110924A1 호를 참조할 수 있다. 따라서, 길이 방향 광학 센서에 의해 생성된 길이 방향 센서 신호는 광 빔의 총 전력 및/또는 세기에 대한 정보를 얻기 위해, 및/또는 길이 방향 센서 신호 및/또는 광빔의 총 전력 및/또는 총 강도에 대한 대상체의 길이 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 정규화하기 위해 비교될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 길이 방향 광학 센서 신호의 최대값이 검출될 수 있고, 모든 길이 방향 센서 신호가 이 최대값에 의해 분할될 수 있고, 이로 인해 정규화된 길이 방향 광학 센서 신호를 생성할 수 있으며, 그 다음, 상술한 관계를 이용하여 대상체에 대한 적어도 하나의 길이 방향 정보 항목으로 변환될 수 있다. 길이 방향 센서 신호의 평균값(mean value)을 사용하여 모든 길이 방향 센서 신호를 이 평균값으로 나누는 정규화(normalization)와 같은 다른 정규화 방법이 가능합니다. 다른 옵션도 가능하다. 이 옵션들 각각은 변환이 광 빔의 총 전력 및/또는 강도로부터 독립적으로 이루어지도록 하는 데 적합할 수 있다. 그러므로 광 빔의 총 전력 및/또는 강도에 대한 정보가 추가로 생성될 수 있다.
특히, 대상체로부터 검출기로 전파하는 광 빔의 하나 이상의 빔 특성이 알려져 있는 경우, 대상체의 길이 방향 위치에 대한 적어도 하나의 정보 항목은 적어도 하나의 길이 방향 센서 신호 및 대상체의 길이 방향 위치 사이의 알려진 관계로부터 도출될 수 있다. 알려진 관계는 알고리즘 및/또는 하나 이상의 교정 곡선으로서 평가 장치에 저장될 수 있다. 예를 들어, 특히 가우스 빔의 경우, 빔 직경 또는 빔 웨이스트와 대상체의 위치 사이의 관계는 빔 웨이스트와 길이 방향 좌표 간의 가우스 관계를 사용하여 용이하게 도출될 수 있다.
본 실시예는, 특히, 광 빔의 빔 단면과 대상체의 길이 방향 위치 사이의 알려진 관계의 모호성을 해결하기 위해 평가 장치에 의해 사용될 수 있다. 따라서, 대상체로부터 검출기로 전파하는 광 빔의 빔 특성이 완전히 또는 부분적으로 알려지더라도, 많은 빔에서, 빔 단면은 초점에 도달하기 전에 좁아지고, 이후에 다시 넓어지는 것이 알려져 있다. 따라서, 광 빔이 가장 좁은 빔 단면을 갖는 초점 전후에서, 광 빔의 전파 축을 따르는 위치는 광 빔이 동일한 단면을 갖는 곳에서 발생한다. 따라서, 예를 들어, 초점 전후의 거리 z0에서, 광 빔의 단면은 동일하다. 따라서, 특정 스펙트럼 감도를 갖는 단 하나의 길이 방향 광학 센서가 사용되고, 광 빔의 전체 전력 또는 세기가 알려져 있는 경우, 광 빔의 특정 단면이 결정될 수 있다. 이 정보를 사용함으로써, 초점으로부터 길이 방향 광학 센서 각각의 거리 z0가 결정될 수 있다. 그러나, 각각의 길이 방향 광학 센서가 초점 전후에 위치하는지 여부를 결정하기 위해, 대상체 및/또는 검출기의 이동 이력, 및/또는 검출기가 초점의 전후에 위치되는지 여부에 관한 정보와 같은 부가적인 정보가 요구된다. 일반적인 상황에서는, 이 추가 정보가 제공되지 않을 수도 있다. 그러므로, 상술한 모호성을 해결하기 위해 부가적인 정보가 얻어질 수도 있다. 따라서, 길이 방향 센서 신호를 평가함으로써, 평가 장치가 제 1 길이 방향 광학 센서상의 광 빔의 빔 단면이 제 2 길이 방향 광학 센서상의 광 빔의 광 단면보다 큰 것 - 여기서, 제 2 길이 방향 광학 센서는 상기 제 1 길이 방향 광학 센서의 뒤에 위치함 -을 인식하는 경우, 상기 평가 장치는 상기 광 빔이 여전히 좁아지고 제 1 길이 방향 광학 센서의 위치가 광 빔의 초점 전에 위치하는 것으로 결정할 수 있다. 이에 반하여, 제 1 길이 방향 광학 센서상의 광 빔의 빔 단면이 제 2 길이 방향 광학 센서상의 광 빔의 빔 단면보다 작은 경우, 평가 장치는 광 빔이 넓어지고 제 2 길이 방향 광학 센서의 위치가 초점 뒤쪽에 위치하는 것으로 결정할 수 있다. 따라서, 일반적으로, 평가 장치는 상이한 길이 방향 센서의 길이 방향 센서 신호를 비교함으로써 광 빔이 넓어지거나 좁아지는지를 인식하도록 적응될 수 있다.
본 발명에 따른 평가 장치를 사용함으로써, 대상체의 길이 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 결정하는 것에 관한 더 상세한 내용은 WO 제 2014/097181A1 호의 설명을 참조할 수 있다. 따라서, 일반적으로, 평가 장치는, 대상체의 길이 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 결정하기 위해, 광 빔의 알려진 빔 특성과 광 빔의 빔 단면 및/또는 직경을 비교하도록 적응될 수 있고, 바람직하게는 광 빔의 전파 방향 및/또는 광 빔의 알려진 가우스 프로파일로부터의 적어도 하나의 전파 좌표에 대한 광 빔의 빔 직경의 알려진 의존성으로부터 적응될 수 있다.
대상체의 적어도 하나의 길이 방향 좌표에 부가하여, 대상체의 적어도 하나의 횡 방향 좌표가 결정될 수 있다. 따라서, 일반적으로, 평가 장치는 또한 적어도 하나의 횡 방향 광학 센서상의 광 빔의 위치를 결정함으로써 대상체의 적어도 하나의 횡 방향 좌표를 결정하도록 적응될 수도 있으며, 이는 또한 WO 제 2014/097181A1 호에도 개략적으로 설명된 바와 같이, 픽셀화된, 세그먼트화된, 또는 대형 영역 횡 방향 광학 센서일 수 있다.
따라서, 선택적으로 또는 부가적으로, 본 발명에 따른 검출기는 횡 방향 광학 센서이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "횡 방향 광학 센서"라는 용어는 일반적으로 대상체로부터 검출기로 이동하는 적어도 하나의 광 빔의 횡 방향 위치를 결정하도록 적응되는 디바이스를 지칭한다. "위치"라는 용어에 관해서는 상기의 정의를 참조할 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 횡 방향 위치는 검출기의 광축에 수직인 적어도 하나의 치수로 적어도 하나의 좌표를 이루거나 이를 포함할 수 있다. 일 예로서, 횡 방향 위치는 횡 방향 광학 센서의 광 감지 센서 표면과 같이 광축에 수직인 평면에서 광 빔에 의해 생성된 광 스폿의 위치일 수 있다. 예로서, 평면 내의 위치는 데카르트 좌표 및/또는 극 좌표로 주어질 수 있다. 다른 실시예도 가능하다. 횡 방향 광학 센서의 가능한 실시예에 대해서는 WO 제 2014/097181A1 호를 참조할 수 있다. 그러나, 다른 실시예도 가능하다.
횡 방향 광학 센서는 적어도 하나의 횡 방향 센서 신호를 제공할 수 있다. 여기서, 횡 방향 센서 신호는 일반적으로 횡 방향 위치를 나타내는 임의의 신호일 수 있다. 일 예로서, 횡 방향 센서 신호는 디지털 신호 및/또는 아날로그 신호이거나 이들을 포함할 수 있다. 일 예로서, 횡 방향 센서 신호는 전압 신호 및/또는 전류 신호이거나 이들을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 횡 방향 센서 신호는 디지털 데이터이거나 이를 포함할 수 있다. 횡 방향 센서 신호는 단일 신호값 및/또는 일련의 신호값을 포함할 수 있다. 횡 방향 센서 신호는, 2개 이상의 신호를 평균화하는 것 및/또는 2개 이상의 신호의 몫을 형성하는 것과 같이, 2개 이상의 개별 신호를 결합함으로써 도출되는 임의의 신호를 더 포함할 수 있다.
WO 제 2014/097181A1 호에 개시된 제 1 실시예에서, 횡 방향 광학 센서는 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 제 2 전극 및 적어도 하나의 광전 변환 재료(photovoltaic material)를 갖는 광학 검출기일 수 있으며, 여기서 광전 변환 재료는 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 포함될 수 있다. 따라서, 횡 방향 광학 센서는 하나 이상의 유기 광학 검출기 및 가장 바람직하게는 하나 이상의 고체 염료 감응형 유기 태양 전지(s-DSCs, solid Dye-sensitized organic Solar Cells)와 같은 하나 이상의 염료 감응형 유기 태양 전지(DSC, 또한 염료 태양 전지(Dye Solar Cells)로도 지칭됨)와 같은 하나 이상의 광학 검출기이거나 이를 포함할 수도 있다. 따라서, 검출기는 적어도 하나의 횡 방향 광학 센서로서 작동하는(하나 이상의 s-DSCs와 같은) 하나 이상의 DSCs 및 적어도 하나의 길이 방향 광학 센서로서 작동하는(하나 이상의 s-DSCs와 같은) 하나 이상의 DSCs를 포함할 수 있다.
WO 제 2016/120392A1 호에 개시된 다른 실시예에서, 횡 방향 광학 센서는 광 전도성 재료의 층, 바람직하게는 상술한 광 전도성 재료 중 하나 및/또는 이하에 설명될 광 전도성 재료 중 하나와 같이, 무기 광 전도성 재료의 층를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 광 전도성 재료의 층은, 특히, 투명 전도성 산화물, 바람직하게는 ITO(Indium Tin Oxide), 불소 도핑된 산화 주석(SnO2:F; FTO), 또는 산화 마그네슘(MgO), 또는 SrVO3, 또는 CaVO3와 같은 페로브스카이트 투명 전도성 산화물을 포함하거나, 또는 대안적으로 금속 나노와이어, 특히, Ag 나노와이어를 포함하는 적어도 하나의 기판에 직접 또는 간접적으로 적용될 수 있다. 그러나, 특히, 원하는 투명 스펙트럼 범위에 따라 다른 재료도 가능할 수 있다. 특정 실시예에서, 절연 재료, 반전도성 재료 또는 전기 전도성 재료를 포함하는 중간층이 추가적으로 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 적어도 2개의 전극이 횡 방향 광학 신호를 기록하기 위해 존재할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 적어도 2개의 전극은 실제로 적어도 2개의 물리적 전극의 형태로, 바람직하게는 T자형의 형태로 배열될 수 있으며, 각각의 물리 전극은 전기 전도성 재료를 포함할 수 있다. 횡 방향 광학 센서의 실시예에서, 횡 방향 광학 센서의 적어도 하나의 전극은, 바람직하게는, 적어도 두 개의 부분 전극을 갖는 분리 전극일 수 있고, 여기서 횡 방향 광학 센서는 센서 영역을 가질 수 있고, 적어도 하나의 횡 방향 센서 신호는 센서 영역 내에서 입사광 빔의 x- 및/또는 y-위치를 나타낼 수 있다. 센서 영역은 대상체를 향하는 광학 검출기의 표면일 수 있다. 센서 영역은 바람직하게 광축에 수직하게 지향될 수 있다. 따라서, 횡 방향 센서 신호는 횡 방향 광학 센서의 센서 영역의 평면에서 광 빔에 의해 생성된 광 스폿의 위치를 나타낼 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "부분 전극"이라는 용어는 적어도 하나의 전류 및/또는 전압 신호를 측정하도록 적응된, 바람직하게는 다른 부분 전극과는 독립적인, 복수의 전극 외의 전극을 지칭한다. 따라서, 복수의 부분 전극이 제공되는 경우, 각각의 전극은 적어도 2개의 부분 전극을 통해 복수의 전위 및/또는 전류 및/또는 전압을 제공하도록 적응되며, 이는 독립적으로 측정 및/또는 사용될 수 있다.
횡 방향 광학 센서는 부분 전극을 통한 전류에 따라 횡 방향 센서 신호를 발생시키도록 추가로 적응될 수 있다. 따라서, 두 개의 수평 부분 전극을 통한 전류의 비율을 형성하여, x-좌표를 생성하고, 및/또는 수직 부분 전극을 통한 전류의 비율을 형성하여, y-좌표를 생성할 수 있다. 검출기, 바람직하게는 횡 방향 광학 센서 및/또는 평가 장치는 부분 전극을 통한 적어도 하나의 전류의 비율로부터 대상체의 횡 방향 위치에 대한 정보를 도출하도록 적응될 수 있다. 부분 전극을 통해 전류를 비교하여 위치 좌표를 생성하는 다른 방법도 가능하다.
부분 전극은, 일반적으로, 센서 영역에서 광 빔의 위치를 결정하기 위해 다양한 방법으로 정의될 수 있다. 따라서, 수평 좌표 또는 x-좌표를 결정하기 위해 2 이상의 수평 부분 전극이 제공될 수 있고, 수직 좌표 또는 y-좌표를 결정하기 위해 2 이상의 수직 부분 전극이 제공될 수 있다. 따라서, 부분 전극은 센서 영역의 가장자리에 제공될 수 있고, 센서 영역의 내부 공간은 비어 있고, 하나 이상의 추가 전극 재료에 의해 덮일 수 있다. 여기서, 추가 전극 재료는 바람직하게는 투명 금속 및/또는 투명 전도성 산화물 및/또는 가장 바람직하게는 투명 전도성 중합체와 같은 추가의 투명 전극 재료일 수 있다.
전극 중 하나가 3개 이상의 부분 전극을 갖는 분할 전극인 횡 방향 광학 센서를 사용함으로써, 부분 전극을 통한 전류는 센서 영역에서 광 빔의 위치에 좌우될 수 있다. 이것은 일반적으로 부분 전극상의 광 충돌에 기인한 전하 생성 위치로부터의 도중에 오믹 손실 또는 저항 손실이 발생할 수 있다는 사실에 기인할 수 있다. 따라서, 부분 전극 이외에, 분할 전극은 부분 전극에 접속된 하나 이상의 추가 전극 재료를 포함할 수 있고, 여기서 하나 이상의 추가 전극 재료는 전기 저항을 제공한다. 따라서, 전하의 생성 위치로부터 하나 이상의 추가의 전극 재료를 통한 부분 전극까지의 오믹 손실로 인해, 부분 전극을 통과하는 전류는 전하 생성 위치와 센서 영역 내의 광 빔의 위치에 따라 달라진다. 센서 영역에서 광 빔의 위치를 결정하는 이러한 원리에 대한 상세한 설명은 하기의 바람직한 실시예 및/또는 WO 제 2014/097181A1 호 및 그 안의 각각의 참조 문헌에 개시된 물리적 원리 및 디바이스 옵션을 참조할 수 있다.
따라서, 횡 방향 광학 센서는 바람직하게는 대상체로부터 검출기로 진행하는 광 빔을 투과할 수 있는 센서 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 횡 방향 광학 센서는 x-방향 및/또는 y-방향과 같은 하나 이상의 횡 방향에서 광 빔의 횡 방향 위치를 결정하도록 적응될 수 있다. 이 목적을 위해, 적어도 하나의 횡 방향 광학 센서는 적어도 하나의 횡 방향 센서 신호를 생성하도록 추가로 적응될 수 있다. 따라서, 평가 장치는 길이 방향 광학 센서의 횡 방향 센서 신호를 평가함으로써 대상체의 횡 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예는 대상체로부터 검출기로 전파하는 광 빔의 본질을 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "광"이라는 용어는 일반적으로 가시 스펙트럼 범위, 자외선 스펙트럼 범위 및 적외선 스펙트럼 범위 중 하나 이상의 전자기 방사선을 지칭한다. 여기서, 본 출원의 출원일에 유효한 버전인 표준 ISO-21348에 부분적으로 따르는 가시 스펙트럼 범위라는 용어는 일반적으로 380nm 내지 760nm의 스펙트럼 범위를 지칭한다. 적외선(IR) 스펙트럼 범위라는 용어는 일반적으로 760nm 내지 1000㎛의 범위의 전자기 방사를 지칭하며, 여기서 760nm 내지 1.4㎛의 범위는 일반적으로 근적외선(NIR) 스펙트럼 범위, 1.5㎛ 내지 15㎛의 범위는 중적외선(MIR) 스펙트럼 범위, 15㎛ 내지 1000㎛ 범위는 원적외선(FIR) 스펙트럼 범위로서 명명된다. 자외선 스펙트럼 범위라는 용어는 일반적으로 1nm 내지 380nm의 범위, 바람직하게는 100nm 내지 380nm 범위의 전자기 방사선을 지칭한다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 광은 가시광선, 즉 가시 스펙트럼 범위 내의 광이다.
"광 빔"이라는 용어는 일반적으로 특정 방향으로 방출되는 빛의 양을 지칭한다. 따라서, 광 빔은 광 빔의 전파 방향에 수직인 방향으로 사전 결정된 연장을 갖는 광선(light rays)의 묶음일 수 있다. 바람직하게는, 광 빔은 빔 웨이스트, 레일리-길이(Rayleigh-length) 또는 임의의 다른 빔 파라미터 또는 빔 직경 및/또는 공간에서의 빔 전파의 전개를 특성화하는 데 적합한 빔 파라미터들의 조합 중 하나 이상과 같은 하나 이상의 가우스 빔 파라미터에 의해 특성화될 수 있는 하나 이상의 가우스 광 빔이거나 이를 포함할 수 있다.
광 빔은 대상체 자체에서 허용될 수 있고, 즉, 대상체에서 시작될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광 빔의 다른 기원도 가능하다. 따라서, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 하나 이상의 1차 광선 또는 사전 결정된 특성을 갖는 빔과 같은 하나 이상의 1차 광선 또는 빔을 사용하여 대상체를 조명하는 1 이상의 조명원이 제공될 수 있다. 후자의 경우, 대상체로부터 검출기로 전파하는 광 빔은 대상체 및/또는 대상체에 연결된 반사 디바이스에 의해 반사되는 광 빔일 수 있다.
또한, 검출기는 광학 렌즈, 특히 하나 이상의 굴절 렌즈, 특히 볼록 렌즈 또는 양면 볼록 렌즈 및/또는 하나 이상의 볼록 거울과 같은 수렴하는 얇은 굴절 렌즈와 같은 적어도 하나의 전송 디바이스를 포함할 수 있고, 공통 광축을 따라 추가로 배열될 수 있다. 가장 바람직하게는, 대상체로부터 나오는 광 빔은, 이 경우, 우선 적어도 하나의 전송 디바이스를 통과하고, 그 후 센서층을 통과하여 최종적으로 촬상 디바이스에 충돌할 때까지 이동할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "전송 디바이스"라는 용어는 대상체로부터 나오는 적어도 하나의 광 빔을 검출기 내의 센서층에 전달하도록 구성될 수 있는 광학 요소를 지칭한다. 따라서, 전송 장치는 대상체로부터 검출기로 전파하는 광을 센서층에 공급하도록 설계될 수 있으며, 이 공급은 영상 수단 또는 전송 디바이스의 비영상 특성(non-imaging properties)에 의해 선택적으로 영향을 받을 수 있다. 특히, 전송 디바이스는 전자기 방사선이 센서층에 공급되기 전에 전자기 방사선을 수집하도록 설계될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 전송 디바이스는 영상 특성을 가질 수 있다. 결과적으로, 전송 디바이스는 적어도 하나의 촬상 소자, 예를 들어, 적어도 하나의 렌즈 및/또는 적어도 하나의 곡면 거울을 포함하는데, 그 이유는, 이러한 촬상 소자의 경우, 예를 들어, 센서 영역상의 조명의 기하학적 형상이 전송 디바이스와 대상체 사이의 상대적인 위치, 예를 들어, 거리에 의존적일 수 있기 때문이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 전송 디바이스는 대상체로부터 나오는 전자기 방사선이 센서 영역으로 완전히 전달되는 방식으로, 예를 들어, 대상체가 특히 검출기의 가시 범위에 배열되는 경우, 센서 영역에 완전히 집중되도록 설계될 수 있다.
일반적으로, 검출기는 적어도 하나의 촬상 디바이스, 즉 적어도 하나의 영상을 획득할 수 있는 디바이스를 더 포함할 수 있다. 촬상 디바이스는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 따라서, 촬상 디바이스는, 예를 들어, 검출기 하우징 내의 검출기의 일부일 수 있다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 촬상 디바이스는 또한 검출기 하우징 외부에, 예를 들어, 별도의 촬상 디바이스로서 배치될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 촬상 디바이스는 또한 검출기에 연결되거나 검출기의 일부일 수도 있다. 바람직한 배열에서, 검출기 및 촬상 디바이스는 광 빔이 이동하는 공통 광축을 따라 정렬된다. 따라서, 광 빔이 촬상 디바이스에 충돌할 때까지 센서층을 통해 이동하는 방식으로 광 빔의 광 경로 내에 촬상 디바이스를 위치시키는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 다른 배열도 가능하다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "촬상 디바이스"는 일반적으로 대상체 또는 그 일부의 1차원, 2차원 또는 3차원 이미지를 생성할 수 있는 디바이스로서 이해된다. 특히, 적어도 하나의 선택적인 촬상 디바이스를 갖거나 갖지 않는 검출기는 IR 카메라 또는 RGB 카메라, 즉 빨간색, 초록색 및 파란색으로 지정된 3개의 기본색을 3개의 개별 연결부에 전달하도록 설계된 카메라와 같은 카메라로 완전히 또는 부분적으로 사용될 수 있다. 따라서, 일 예로서, 적어도 하나의 촬상 디바이스는: 픽셀화된 유기 카메라 소자, 바람직하게는 픽셀화된 유기 카메라 칩; 픽셀화된 무기 카메라 소자, 바람직하게는 픽셀화된 무기 카메라 칩, 더 바람직하게는 CCD- 또는 CMOS-칩; 단색 카메라 소자, 바람직하게는 단색 카메라 칩; 다색 카메라 소자, 바람직하게는 다색 카메라 칩; 및 풀컬러 카메라 소자, 바람직하게는 풀컬러 카메라 칩으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 촬상 디바이스이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 촬상 디바이스는 단색 촬상 디바이스, 멀티-크롬 촬상 디바이스 및 적어도 하나의 풀컬러 촬상 디바이스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 디바이스이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 당업자가 인식할 수 있는 바와 같이, 필터 기술 및/또는 고유의 색 감도 또는 다른 기술을 사용함으로써 멀티-크롬 촬상 디바이스 및/또는 풀컬러 촬상 디바이스를 생성할 수도 있다. 특히, 상술한 바와 같이, 횡 방향 광학 센서와 대조적으로, 촬상 디바이스는 일반적으로 투명한 광학 특성을 나타낼 수 있다. 촬상 디바이스의 다른 실시예도 가능하다.
촬상 디바이스는 대상체의 복수의 부분 영역을 연속적으로 및/또는 동시에 영상화하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 대상체의 부분 영역은 대상체의 1차원, 2차원 또는 3차원 영역일 수 있고, 이는, 예를 들어, 촬상 디바이스의 분해능 한계에 의해 한정되고, 또한 이로부터 전자기 방사선이 나온다. 이러한 맥락에서, 촬상은 대상체 각각의 부분 영역으로부터 나오는 전자기 방사선이, 예를 들어, 검출기의 적어도 하나의 선택적인 전송 디바이스에 의해 촬상 디바이스로 공급되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 전자기 선(electromagnetic rays)은 대상체 자체에 의해, 예를 들어, 발광 방사선(luminescent radiation)의 형태로 생성될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 검출기는 대상체를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명원을 포함할 수 있다.
특히, 촬상 디바이스는, 예를 들어, 스캐닝 방법을 사용하여, 특히, 적어도 하나의 로우 스캔(row scan) 및/또는 라인 스캔(line scan)을 사용하여, 복수의 부분 영역을 순차적으로 영상화하도록 설계될 수 있다. 그러나, 다른 실시예, 예를 들어, 복수의 부분 영역이 동시에 영상화되는 예시적인 실시예도 가능하다. 촬상 디바이스는, 대상체의 부분 영역의 촬상 동안, 부분 영역과 관련된 신호, 바람직하게는 전자 신호를 생성하도록 설계된다. 상기 신호는 아날로그 및/또는 디지털 신호일 수 있다. 예를 들어, 전자 신호는 각각의 부분 영역과 연관될 수 있다. 따라서, 전자 신호는 동시에 또는 일시적으로 스태거되는 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 로우 스캔 또는 라인 스캔 동안, 예를 들어, 라인에 함께 묶여있는 대상체의 부분 영역에 상응하는 일련의 전자 신호를 생성할 수 있다. 또한, 촬상 디바이스는 전자 신호를 처리 및/또는 전처리하기 위한 하나 이상의 필터 및/또는 아날로그-디지털 변환기와 같은 하나 이상의 신호 처리 디바이스를 포함할 수 있다.
대상체로부터 나오는 빛은 대상체 자체에서 발생할 수 있지만, 선택적으로 다른 기원을 가질 수 있고, 이 기원으로부터 대상체로 그리고 나서 검출기를 향해 전파될 수 있다. 후자의 경우는, 예를 들어, 사용되는 적어도 하나의 조명원에 의해 영향을 받을 수 있다. 조명원은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 따라서, 조명원은, 예를 들어, 검출기 하우징 내의 검출기의 일부일 수 있다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 조명원은 또한 검출기 하우징 외부에, 예를 들어, 별도의 광원으로서 배치될 수 있다. 조명원은 대상체과는 별개로 배열될 수 있고, 거리를 두고 대상체를 조명할 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 조명원은 대상체에 연결되거나, 또는 대상체의 일부로 될 수도 있어서, 예를 들어, 대상체로부터 나오는 전자기 방사선 또한 조명원에 의해 직접 생성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 조명원은 대상체 상에 및/또는 대상체 내에 배치될 수 있고, 센서 영역이 조명되는 전자기 방사선을 직접 생성할 수 있다. 이 조명원은, 예를 들어, 주변 광원이거나 이를 포함할 수 있고/있거나 인공 조명원이거나 이를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 적외선 방출기 및/또는 가시광을 위한 적어도 하나의 방출기 및/또는 자외광을 위한 적어도 하나의 방출기가 대상체 상에 배열될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 발광 다이오드 및/또는 적어도 하나의 레이저 다이오드는 대상체 상 및/또는 대상체 내에 배치될 수 있다. 조명원은 특히 하나 또는 복수의 다음의 조명원: 레이저, 특히 레이저 다이오드 - 원칙적으로, 대안적으로 또는 부가적으로, 다른 유형의 레이저가 사용될 수도 있음 -; 발광 다이오드; 백열 램프; 네온광; 화염원; 열원; 유기 광원, 특히 유기 발광 다이오드; 구조화된 광원; 회절 광학 소자를 포함하는 광원, 디지털 광 프로세서(DLP, Digital Light Processor)와 같은 마이크로-미러 디바이스를 포함하는 광원을 포함한다. 선택적으로 또는 부가적으로, 다른 조명원이 사용될 수도 있다. 조명원이 가우스 빔 프로파일을 갖는 하나 이상의 광 빔을 생성하도록 설계되는 것이 특히 바람직하며, 이는, 예를 들어, 적어도 많은 레이저에서는 거의 그러하다. 선택적인 광원의 추가 잠재적인 실시예에 대해서는 WO 제 2012/110924A1 호 또는 WO 제 2014/097181A1 호를 참조할 수 있다. 더하여, 다른 실시예도 가능하다. 여기서, 특히, 조명원이 길이 방향 센서의 스펙트럼 민감도와 관련될 수 있는 스펙트럼 범위를 나타낼 수 있을 때, 특히 각각의 조명원에 의해 조명될 수 있는 길이 방향 센서가, 충분한 신호 대 잡음비로 고해상도 평가를 가능하게 하는 고밀도의 센서 신호를 제공할 수 있도록 보장하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 검출기는 조명을 변조하기 위한, 특히, 주기 변조를 위한 적어도 하나의 변조 디바이스, 특히, 주기적인 빔 차단 디바이스를 가질 수 있다. 조명의 변조는 조명의 총 전력이, 바람직하게는, 주기적으로, 특히, 하나 또는 복수의 변조 주파수로 변화되는 프로세스를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 주기적인 변조는 조명의 전체 전력의 최대값과 최소값 사이에서 영향을 받을 수 있다. 최소값은 0일 수 있지만, 예를 들어, 완전한 변조가 영향을 받지 않도록 >0일 수도 있다. 변조는, 예를 들어, 대상체과 센서층 사이의 빔 경로에서 예컨대, 상기 빔 경로 내에 배열되는 적어도 하나의 변조 디바이스에 의해 영향을 받을 수 있다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 변조는, 예를 들어, 상기 빔 경로 내에 배열되어 있는 적어도 하나의 변조 디바이스에 의해, 상기 대상체를 조명하기 위한 선택적 조명원 - 이하에 더욱 상세히 설명됨 -과 상기 대상체 사이의 빔 경로에 영향을 받을 수도 있다. 이러한 가능성들의 조합도 생각할 수 있다. 적어도 하나의 변조 디바이스는, 예를 들어, 바람직하게는 일정한 속도로 회전하고 조명을 주기적으로 차단할 수 있는, 예를 들어, 적어도 하나의 인터럽터 블레이드(interrupter blade) 또는 인터럽터 휠(interrupter wheel)을 포함하는 빔 초퍼(beam chopper)나 몇몇 다른 유형의 주기적 빔 차단 디바이스를 포함할 수 있다. 그러나, 대안적으로 또는 부가적으로, 하나 또는 복수의 상이한 유형의 변조 디바이스, 예를 들어, 전자 광학 효과 및/또는 음향 광학 효과에 기초한 변조 디바이스를 사용할 수도 있다. 다시 한번, 대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 선택 조명원 자체는, 예를 들어, 변조된 강도 및/또는 총 전력(예를 들어, 주기적으로 변조된 총 전력)을 갖는 상기 조명원 자체에 의해, 및/또는 펄스 조명원(예를 들어, 펄스 레이저)으로서 구현되어 있는 상기 조명원에 의해, 변조된 조명을 생성하도록 설계될 수도 있다. 따라서, 예로서, 적어도 하나의 변조 디바이스는 또한 전체적으로 또는 부분적으로 조명원에 통합될 수 있다. 다양한 가능성이 생각될 수 있다.
따라서, 검출기는, 특히, 상이한 변조의 경우에 적어도 2개의 센서 신호, 특히, 상이한 변조 주파수 각각에서 적어도 2개의 길이 방향 센서 신호를 검출하도록 설계될 수 있다. 평가 장치는 적어도 2개의 길이 방향 센서 신호로부터 기하학적 정보를 생성하도록 설계될 수 있다. WO 제 2012/110924A1 호 및 WO 제 2014/097181A1 호에 기술된 바와 같이, 모호성을 해결할 수 있고, 및/또는, 예를 들어, 조명의 총 출력이 일반적으로 알려지지 않았다는 사실을 고려할 수 있다. 예를 들어, 검출기는 0.05Hz 내지 1MHz의 주파수, 예컨대, 0.1Hz 내지 10kHz의 주파수로 대상체 및/또는 검출기의 적어도 하나의 센서 영역의 조명을 변조하도록 설계될 수 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 목적을 위해, 검출기는 적어도 하나의 선택 조명원에 통합될 수 있고/있거나 조명원과는 독립적일 수 있는 적어도 하나의 변조 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 조명원이 그 자체로 조명의 변조를 생성하도록 적응될 수 있고/있거나, 예를 들어, 적어도 하나의 초퍼, 및/또는 적어도 하나의 전자 광학 디바이스 및/또는 적어도 하나의 음향 광학 디바이스와 같은 적어도 하나의 변조된 투과율을 가진 적어도 하나의 디바이스와 같은 적어도 하나의 독립적인 변조 디바이스가 존재할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이, 검출기에 적어도 하나의 변조 주파수를 인가하는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 검출기에 변조 주파수를 적용하지 않고, 길이 방향 센서 신호를 직접 결정하는 것이 여전히 가능할 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 대상체에 대하여 원하는 길이 방향 정보를 획득하기 위해, 많은 관련 상황하에서 변조 주파수의 적용이 요구되지 않을 수도 있다. 그 결과, 검출기는 공간 검출기의 간단하고 비용 효율적인 셋업에 추가로 기여할 수 있는 변조 디바이스를 포함할 필요가 없다. 또한, 공간 광 변조기는 주파수-멀티플렉싱 모드가 아닌 시간-멀티플렉싱 모드 또는 이들의 조합에서 사용될 수도 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 2개의 별개의 위치에 배치된 개별 센서층을 각각 갖는 상술한 실시예 중 어느 하나에 따른 적어도 2개의 개별 검출기를 포함하는 배열(arrangement)이 제안된다. 여기서, 적어도 2개의 검출기는 바람직하게는 동일한 광학 특성을 가질 수 있지만, 서로에 대해 상이한 광학 특성을 가질 수도 있다. 또한, 상기 배열은 적어도 하나의 조명원을 더 포함할 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 대상체은 1차 광을 생성하는 적어도 하나의 조명원을 사용하여 조명될 수 있고, 여기서 적어도 하나의 대상체은 1차 광을 탄성적으로 또는 비탄성적으로 반사하여, 적어도 2개의 검출기 중 하나의 검출기로 전파하는 복수의 광 빔을 발생시킨다. 적어도 하나의 조명원은 적어도 2개의 검출기의 각각에서 구성 부분을 형성하거나 형성하지 않을 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 조명원 자체는, 주변 광원이거나 이를 포함할 수 있고/있거나 인공 조명원이거나 이를 포함할 수 있다. 이러한 실시예는, 바람직하게는 적어도 2개의 검출기, 특히, 2개의 동일한 검출기는 깊이 정보를 획득하기 위해, 특히, 단일 검출기의 고유 측정 볼륨을 확장시키는 측정 볼륨을 제공할 목적으로 사용되는 애플리케이션에 적합하다.
이와 관련하여, 개별 검출기는, 바람직하게는, 다른 개별 검출기에 의해 촬영된 이미지와 다를 수 있는 개별 이미지를 획득할 수 있도록 다른 개별 검출기로부터 이격하여 배치될 수 있다. 특히, 개별 검출기는 단일 원형의 3차원 이미지를 생성하기 위해 시준된 배열(collimated arrangement)로 별개의 빔 경로에 배열될 수 있다. 따라서, 개별 검출기는 광축에 평행하게 배치되는 방식으로 정렬될 수 있고, 또한 검출기의 광축에 수직인 방향으로 개별적인 변위를 나타낼 수 있다. 여기에서, 정렬은 개별 검출기 및/또는 상응하는 전달 요소의 위치 및 방향을 조정하는 것과 같은 적절한 조치에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 2개의 개별 검출기는, 바람직하게는, 깊이 정보의 인식을 생성 또는 증가시킬 수 있는 방식으로, 특히 시야가 겹치는 2개의 광학 검출기로부터 도출한 시각 정보, 예컨대, 양안시(binocular vision)에 의해 얻어진 시각 정보를 조합하여 깊이 정보를 얻을 수 있는 방식으로 이격될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 개별 검출기는, 바람직하게는, 광축에 수직인 방향으로 결정될 때, 1cm 내지 100cm, 바람직하게는 10cm 내지 25cm의 거리만큼 서로 이격될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 본 실시예에서 제공되는 검출기는, 특히, 이하에서 더 상세하게 설명될 "입체 시스템"의 부분일 수 있다. 입체 시각을 허용하는 것 외에, 주로 하나 초과의 검출기의 사용에 기초하는 입체 시스템의 또 다른 특별한 이점은, 특히, 총 강도 및/또는 낮은 검출 임계값의 증가를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 광학 검출기와, 검출기를 기계적으로 지지하고 전기적으로 연결하도록 설계될 수 있는 회로 캐리어 디바이스, 바람직하게는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하는 배열이 제안된다. 여기서, 회로 캐리어 디바이스에 개구부가 도입될 수 있고, 바람직하게는, 입사광 빔을 수신하도록 설계된 광학 필터가 개구부에 배치될 수 있다.
이러한 종류의 배열은, 특히, 검출기로의 미광의 침입을 최소화하도록 적응될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 개구 부근에 위치되도록 개구 조리개가 제공될 수 있다. 여기서, 개구 조리개는, 특히, 상술한 바와 같이, 회로 캐리어 디바이스 내의 개구를 통해 광학 필터로 들어가는 미광을 차단하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 개구 조리개는, 특히, 개구 주변의 회로 캐리어 디바이스상에 위치될 수 있는 구리 트레이스(copper trace)를 사용함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 사용자와 기계간에 적어도 하나의 정보 항목을 교환하기 위한 인간-기계 인터페이스가 제안된다. 제안된 인간-기계 인터페이스는, 전술하거나 이하에서 더 상세히 언급되는 바와 같은 하나 이상의 실시예에서, 전술 한 검출기가 정보 및/또는 명령을 기계에 제공하기 위해 하나 이상의 사용자에 의해 사용될 수 있다는 사실을 이용할 수 있다. 따라서, 인간-기계 인터페이스는 제어 명령을 입력하는데 사용될 수 있는 것이 바람직하다.
인간-기계 인터페이스는, 예를 들어, 전술한 하나 이상의 실시예에 따라, 그리고/또는 이하에 더 상세히 개시되는 하나 이상의 실시예에 따라, 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함하고, 여기서 인간-기계 인터페이스는 검출기에 의해 사용자의 적어도 하나의 기하학적 정보 항목을 생성하도록 설계되며, 인간-기계 인터페이스는 기하학적 정보를 적어도 하나의 정보 항목, 특히 적어도 하나의 제어 명령에 할당하도록 설계된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 적어도 하나의 엔터테인먼트 기능을 수행하기 위한 엔터테인먼트 디바이스가 개시된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 엔터테인먼트 디바이스는 한 명 이상의 사용자(이하에서는 한 명 이상의 플레이어라고도 함)의 여가 및/또는 오락의 목적으로 제공할 수 있는 장치이다. 예를 들어, 엔터테인먼트 디바이스는 게임, 바람직하게는 컴퓨터 게임을 목적으로 제공할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 엔터테인먼트 디바이스는 일반적으로 운동, 스포츠, 물리 치료 또는 운동 추적과 같은 다른 목적으로도 사용될 수 있다. 따라서, 엔터테인먼트 디바이스는 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크 또는 컴퓨터 시스템으로 구현될 수 있거나, 하나 이상의 게임 소프트웨어 프로그램을 구동하는 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크 또는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다.
엔터테인먼트 디바이스는, 예를 들어, 전술한 하나 이상의 실시예에 따라 및/또는 이하에 개시된 하나 이상의 실시예에 따라, 본 발명에 따른 적어도 하나의 인간-기계 인터페이스를 포함한다. 엔터테인먼트 디바이스는 사람-기계 인터페이스를 통해 플레이어가 적어도 하나의 정보 항목을 입력할 수 있도록 설계된다. 적어도 하나의 정보 항목은 엔터테인먼트 디바이스의 제어기 및/또는 컴퓨터에 의해 전송 및/또는 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 적어도 하나의 이동 가능한 대상체의 위치를 추적하기 위한 추적 시스템이 제공된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 추적 시스템은 적어도 하나의 대상체이나 대상체의 적어도 일부에 대한 일련의 과거 위치에 관한 정보를 수집하도록 적응된 디바이스이다. 또한, 추적 시스템은 적어도 하나의 대상체 또는 대상체의 적어도 일부에 대한 적어도 하나의 예측되는 향후의 위치에 관한 정보를 제공하도록 적응될 수 있다. 추적 시스템은 전자 디바이스, 바람직하게는 적어도 하나의 데이터 처리 디바이스, 보다 바람직하게는 적어도 하나의 컴퓨터 또는 마이크로 제어기에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있는 적어도 하나의 트랙 제어기를 포함할 수 있다. 다시, 적어도 하나의 트랙 제어기는 적어도 하나의 평가 장치를 포함할 수 있고/있거나 적어도 하나의 평가 장치의 일부일 수 있고/있거나 적어도 하나의 평가 장치와 완전히 동일하거나 부분적으로 동일할 수 있다.
추적 시스템은 위에 열거한 하나 이상의 실시예에 개시된 바와 같이 및/또는 이하의 하나 이상의 실시예에서 개시되는 적어도 하나의 검출기와 같이, 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함한다. 추적 시스템은 적어도 하나의 트랙 제어기를 더 포함한다. 추적 시스템은 1개 또는 2개 이상의 검출기, 특히, 2개 이상의 동일한 검출기를 포함할 수 있고, 이를 통해 2개 이상의 검출기 사이에 중첩하는 볼륨에서 적어도 하나의 대상체에 대한 신뢰할 수 있는 깊이 정보를 획득할 수 있다. 트랙 제어기는 대상체의 일련의 위치를 추적하도록 적응되고, 각 위치는 특정 시점에서 대상체의 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 포함한다.
상기 추적 시스템은 상기 대상체에 연결할 수 있는 적어도 하나의 비콘 디바이스를 더 포함할 수 있다. 비콘 디바이스의 잠재적인 정의에 대해서는 WO 제 2014/097181A1 호를 참조할 수 있다. 상기 추적 시스템은, 바람직하게는, 검출기가 적어도 하나의 비콘 디바이스의 대상체 위치에 대한 정보를 생성할 수 있도록, 특히 특정 스펙트럼 감도를 나타내는 특정 비콘 디바이스를 포함하는 대상체의 위치에 대한 정보를 생성하도록 적응된다. 따라서, 상이한 스펙트럼 감도를 나타내는 하나 초과의 비콘 디바이스는 바람직하게는 동시에 본 발명의 검출기에 의해 추적될 수 있다. 여기서, 비콘 디바이스는 능동 비콘 디바이스 및/또는 수동 비콘 디바이스로 전체 또는 부분적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 비콘 디바이스는 검출기로 전송될 적어도 하나의 광 빔을 생성하도록 적응된 적어도 하나의 조명원을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 비콘 디바이스는 조명원에 의해 생성된 광을 반사시키도록 적응된 적어도 하나의 반사기를 포함할 수 있고, 이를 통해 검출기로 전송될 반사 광 빔을 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 위치를 결정하기 위한 스캐닝 시스템이 제공된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 스캐닝 시스템은 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 표면에 위치한 적어도 하나의 점 조명을 위해 구성되는 적어도 하나의 광 빔을 방출하고, 적어도 하나의 점과 스캐닝 시스템 간의 거리에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 적응된 디바이스이다. 적어도 하나의 점과 스캐닝 시스템 사이의 거리에 대한 적어도 하나의 정보 항목을 생성하기 위한 목적으로, 스캐닝 시스템은 위에 열거한 적어도 하나 이상의 실시예 및/또는 이하의 하나 이상의 실시예에서 개시된 바와 같이, 본 발명에 따른 검출기 중 적어도 하나를 포함한다.
따라서, 스캐닝 시스템은 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 표면에 위치된 적어도 하나의 점 조명용으로 구성되어 있는 적어도 하나의 광 빔을 방출하도록 적응된 적어도 하나의 조명원을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "점(dot)"이라는 용어는, 예를 들어, 스캐닝 시스템의 사용자가, 조명원에 의해 조명되도록 선택할 수 있는 대상체 표면의 일부분의 작은 영역을 지칭한다. 스캐닝 시스템이 스캐닝 시스템에 포함된 조명원과, 점이 가능한 한 정확하게 위치될 수 있는 대상체 표면의 일부분 사이의 거리에 대한 값을 결정할 수 있게 하기 위해, 점은 가능한 한 작은 크기를 나타낼 수 있는 것이 바람직한 반면에, 스캐닝 시스템의 사용자 또는 스캐닝 시스템 자체, 특히 자동화 절차에 의해 대상체 표면의 관련된 부분 상의 점의 존재를 검출할 수 있게 하기 위해 가능한 한 크게 될 수도 있다.
이 목적을 위해, 조명원은 인공 조명원, 특히 적어도 하나의 레이저 광원 및/또는 적어도 하나의 백열 램프 및/또는 적어도 하나의 반도체 광원, 예를 들어, 적어도 하나의 발광 다이오드, 특히, 유기 및/또는 무기 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 일반적으로 정의된 빔 프로파일 및 처리 가능한 다른 특성 때문에, 적어도 하나의 레이저 광원을 조명원으로서 사용하는 것이 특히 바람직하다. 여기서, 사용자가 쉽게 저장 및 운반할 수 있는 소형 스캐닝 시스템을 제공하는 것이 중요할 수 있는 경우에는 단일 레이저 광원의 사용이 특히 바람직할 수 있다. 따라서, 조명원은 바람직하게는 검출기의 구성 부분일 수 있고, 따라서, 특히 검출기의 하우징과 같은 검출기에 일체화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 특히, 스캐닝 시스템의 하우징은 읽기 쉬운 방식으로 사용자에게 거리 관련 정보를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 디스플레이를 포함할 수 있다. 추가의 바람직한 실시예에서, 특히, 스캐닝 시스템의 하우징은 하나 이상의 동작 모드를 설정하는 것과 같이, 스캐닝 시스템에 관한 적어도 하나의 기능을 동작하도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 버튼을 포함할 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 특히, 스캐닝 시스템의 하우징은 특히 사용자에 의해 스캐닝 시스템의 거리 측정 및/또는 처리의 정확도를 증가시키기 위해, 자성 재료를 포함하는 고무 받침(rubber foot), 베이스 플레이트 또는 벽 홀더(wall holder)와 같은 다른 표면에 스캐닝 시스템을 고정하도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 고정 유닛을 포함할 수 있다.
따라서, 특히 바람직한 실시예에서, 스캐닝 시스템의 조명원은 대상체의 표면에 위치한 단일 점의 조명을 위해 구성될 수 있는 단일 레이저 빔을 방출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 검출기들 중 적어도 하나를 사용함으로써, 적어도 하나의 점과 스캐닝 시스템 사이의 거리에 대한 적어도 하나의 정보 항목이 생성될 수 있다. 이로써, 바람직하게는, 스캐닝 시스템에 의해 구성된 조명 시스템과 조명원에 의해 생성된 단일 점 사이의 거리는, 예를 들어, 적어도 하나의 검출기에 의해 구성되는 평가 장치를 사용하는 것에 의해 결정할 수 있다. 그러나, 스캐닝 시스템은, 특히, 이러한 목적을 위해 적응될 수 있는 추가의 평가 시스템을 포함할 수도 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 스캐닝 시스템의 크기, 특히 스캐닝 시스템의 하우징의 크기가 고려될 수 있고, 따라서 스캐닝 시스템의 하우징상의 특정 지점, 예를 들어, 하우징의 전방 모서리 또는 후방 모서리와 단일 점 사이의 거리가 택일 적으로 결정될 수 있다.
대안적으로, 스캐닝 시스템의 조명원은 빔의 방출 방향 사이에 직각과 같은 각도를 제공하도록 구성될 수 있는 2개의 개별 레이저 빔을 방출할 수 있고, 이에 의해 동일한 대상체의 표면 또는 2개의 개별 대상체에서 2개의 상이한 표면에 위치된 2개의 점 각각이 조명될 수 있다. 그러나, 2개의 개별 레이저 빔 사이의 각도에 대하여 다른 값들이 또한 가능할 수 있다. 이 특징은, 특히, 스캐닝 시스템과 점 사이에 하나 이상의 장애물이 존재하는 것과 같이 직접적으로 접근할 수 없는 간접 거리를 도출하는 것과 같은 간접 측정 함수를 위해 사용될 수 있거나 그렇지 않은 경우 도달하기가 어렵다. 예를 들어, 2개의 개별 거리를 측정하고 피타고라스 공식을 사용하여 높이를 유도하여 대상체 높이의 값을 결정할 수 있다. 특히, 대상체에 대해 사전 정의된 레벨을 유지할 수 있기 때문에, 스캐닝 시스템은 적어도 하나의 레벨링 유닛, 특히 사용자에 의해 사전 정의된 레벨을 유지하는데 사용될 수 있는 일체화된 버블 바이알(bubble vial)을 포함할 수 있다.
또 다른 대안으로서, 스캐닝 시스템의 조명원은 서로에 대해 각각의 피치, 특히 정규 피치(regular pitch)를 나타낼 수 있고, 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 표면상에 배치된 점의 어레이를 생성하기 위한 방식으로 배열되는 레이저 빔의 어레이와 같은 복수의 개별 레이저 빔을 방출할 수 있다. 이 목적을 위해, 빔 분할 디바이스 및 미러와 같은 특별히 적응된 광학 소자가 제공되어 레이저 빔의 상술한 어레이를 생성하게 할 수 있다.
따라서, 스캐닝 시스템은 하나 이상의 대상체의 하나 이상의 표면상에 배치된 하나 이상의 점의 정적 배열을 제공할 수 있다. 대안적으로, 스캐닝 시스템의 조명원, 특히 상술한 레이저 빔의 어레이와 같은 하나 이상의 레이저 빔은 시간 경과에 따라 변화하는 강도를 나타낼 수 있는 하나 이상의 광 빔 및/또는 시간의 경과에 따라 방출 방향이 교대로 적용될 수 있는 하나 이상의 광 빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 조명원은 스캐닝 디바이스의 적어도 하나의 조명원에 의해 생성된 교번 특징(alternating features)을 갖는 하나 이상의 광 빔을 사용함으로써 이미지로서 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 표면의 일부를 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 따라서, 스캐닝 시스템은, 특히, 하나 이상의 대상체의 하나 이상의 표면을 순차적으로 또는 동시에 스캐닝하는 것과 같이, 적어도 하나의 로우 스캔 및/또는 라인 스캔을 사용할 수 있다. 따라서, 스캐닝 시스템은, 3개 이상의 점을 측정함으로써, 각도를 측정하도록 적응될 수 있거나, 또는 스캐닝 시스템은 종래의 측정 스틱을 사용하여 접근하기 어려울 수 있는 지붕의 게이블(gable)과 같은 모서리 또는 좁은 영역을 측정하도록 적응될 수 있다.
비제한적인 예로서, 스캐닝 시스템은 삼각대에 장착될 수 있고, 몇몇 모서리 및 표면을 갖는 대상체 또는 영역을 향해 가리킬 수 있다. 하나 이상의 유연한 이동식 레이저 광원이 스캐닝 시스템에 장착된다. 하나 이상의 레이저 광원은 관심 지점을 비추도록 이동한다. 스캐닝 시스템에 대한 조명 지점의 위치는 스캐닝 시스템상의 지정된 버튼을 누를 때 측정되고, 위치 정보는 무선 인터페이스를 통해 이동 전화로 전송된다. 위치 정보는 이동 전화 애플리케이션에 저장된다. 레이저 광원은 측정되어 이동 전화 애플리케이션에 전송되는 위치인 관심 지점을 더 조명하기 위해 이동된다. 이동 전화 애플리케이션은 인접한 점들을 평면으로 연결하여 점 집합을 3D 모델로 변환할 수 있다. 3D 모델은 추가로 저장 및 처리될 수 있다. 측정된 지점들 또는 표면들 사이의 거리 및/또는 각도는 위치 정보가 전송되는 스캐닝 시스템 또는 이동 전화에 장착된 디스플레이 상에 직접 디스플레이될 수 있다.
비제한적 예로서, 스캐닝 시스템은 투영 지점에 2 이상의 가요성 가동 레이저 광원 및 라인을 투사하는 하나의 이동 가능한 레이저 광원을 포함할 수 있다. 라인은 라인을 따라 2개 이상의 레이저 스폿을 배열하는 데 사용될 수 있고, 스캐닝 디바이스의 디스플레이는 라인을 따라 배열될 수 있는 2개 이상의 레이저 스폿 사이의 거리를 등거리와 같이 표시할 수 있다. 2개의 레이저 스폿의 경우, 단일 레이저 광원이 사용될 수 있는 반면, 투영된 지점의 거리는 하나 이상의 빔 스플리터 또는 프리즘을 사용하여 수정되며, 여기서 빔 스플리터 또는 프리즘은 투영된 레이저 스폿들이 서로 멀거나 가깝게 이동할 수 있다. 또한, 스캐닝 시스템은 직각, 원, 정사각형, 삼각형 등과 같은 추가의 패턴을 투영하도록 적응될 수 있고, 레이저 스폿을 투영하고 그들의 위치를 측정함으로써 측정이 수행될 수 있다.
비제한적인 예로서, 스캐닝 시스템은 톱, 드릴 등과 같이 목재 또는 금속 가공 공구와 같은 공구로 공작물(work)을 지지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 스캐닝 시스템은 2개의 반대 방향에서 거리를 측정하고, 디스플레이에서 2개의 측정된 거리 또는 그 거리의 합을 표시하도록 적응될 수 있다. 또한, 스캐닝 시스템이 표면에 배치될 때, 거리 측정이 표면의 모서리 또는 가장자리로 인해 급격한 변화를 보일 때까지 레이저 포인트가 표면을 따라 스캐닝 시스템으로부터 자동적으로 멀리 이동되도록, 스캐닝 시스템은 표면 가장자리까지의 거리를 측정하기 위해 적응될 수 있다. 이것은 스캐닝 디바이스가 판자에 놓여 있지만, 그 끝에서 멀리 떨어져 있는 동안, 나무 판자 끝까지의 거리를 측정할 수 있게 한다. 또한, 스캐닝 시스템은 한 방향에서 판자의 일단의 거리를 측정하고, 반대 방향에서 지정된 거리 내에 라인 또는 원 또는 점을 투영할 수 있다. 스캐닝 시스템은, 사전 결정된 총 거리와 같은 반대 방향에서 측정된 거리에 따라 거리 내에서 선 또는 원 또는 점을 투영하도록 적응될 수 있다. 이를 통해 공구로부터 안전한 거리에 스캐닝 시스템을 배치하는 동시에 투영된 위치에서 톱이나 드릴과 같은 공구로 작업할 수 있으며, 동시에 판자의 가장자리까지 사전 결정된 거리에서 공구를 사용하여 프로세스를 수행할 수 있다. 또한, 스캐닝 시스템은 사전 결정된 거리의 2개의 반대 방향으로 점 또는 선 등을 투영하도록 적응될 수 있다. 거리의 합이 변경되면, 투영 거리 중 단 하나만 변경된다.
비제한적인 예로서, 스캐닝 시스템은 절단, 톱질, 드릴링 등과 같은 작업이 수행되는 표면과 같은 표면상에 배치되고, 스캐닝 디바이스상의 버튼과 같이 조정될 수 있는 사전 결정된 거리에서 표면상에 선을 투영하도록 적응될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 원형의 3차원 이미지를 생성하기 위한 입체 시스템이 제공된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이상 및/또는 이하에 개시된 입체 시스템은 길이 방향 광학 센서로서 적어도 2개의 FiP 센서를 포함할 수 있고, 제 1 FiP 센서는 추적 시스템, 특히, 본 발명에 따른 추적 시스템에 포함될 수 있고, 제 2 FiP 센서는 추적 시스템, 특히 본 발명에 따른 추적 시스템에 포함될 수 있다. 여기에서, FiP 센서는, 바람직하게는, 예를 들어, 입체 시스템의 광축에 수직으로 개별 이동되고, 광축에 평행하게 FiP 센서를 정렬시킴으로써, 시준된 배열로 별개의 빔 경로에 배치될 수 있다. 따라서, FiP 센서는, 특히, 시야가 중복되고, 바람직하게는, 개별 변조 주파수에 민감한 개별 FiP 센서로부터 유도된 시각 정보의 조합에 의해 깊이 정보를 얻음으로써, 깊이 정보의 인식을 생성 또는 증가시킬 수 있다. 이러한 목적을 위해, 개별 FiP 센서는, 바람직하게는, 광축에 수직인 방향으로 결정될 때, 1cm 내지 100cm, 바람직하게는 10cm 내지 25cm의 거리만큼 서로 이격될 수 있다. 따라서, 이러한 바람직한 실시예에서, 추적 시스템은 변조된 활성 목표(active target)의 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있고, 1개 이상의 대상체의 하나 이상의 표면상에 하나 이상의 점을 투영시키도록 적응된 추적 시스템은 적어도 하나의 점과 추적 시스템 간의 거리에 대한 적어도 하나의 정보 항목을 생성하는데 사용될 수 있다. 또한, 입체 시스템은, 본 출원의 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 이미지 내의 적어도 하나의 대상체의 횡 방향 위치에 관한 정보 항목을 생성하기 위해 적응되어 있는 별도의 위치 감지 디바이스를 더 포함할 수 있다.
입체 시각을 허용하는 것 외에, 주로 하나 초과의 길이 방향 광학 센서의 사용에 기초하는 입체 시스템의 또 다른 특별한 이점은, 특히, 총 강도 및/또는 낮은 검출 임계값의 증가를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 2개의 종래의 위치 감지 디바이스로 구성된 종래의 입체 시스템에서, 각각의 이미지에서의 상응하는 픽셀은 상당한 계산 노력을 적용하여 결정해야 하는 반면, 적어도 2개의 FiP 센서로 구성된 본 발명에 따른 입체 시스템에서, 각각이 서로 다른 변조 주파수로 동작될 수 있는 FiP 센서를 사용하여 기록되어 있는 각각의 이미지에서의 상응하는 픽셀은 명백하게 서로에 대해 할당될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 입체 시스템은 적은 노력으로 대상체의 횡 방향 위치뿐만 아니라 대상체의 길이 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 생성할 수 있게 한다는 것을 강조할 수 있다.
입체 시스템의 더 상세한 설명을 위해, 각각 추적 시스템 및 스캐닝 시스템의 설명을 참조할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 적어도 하나의 대상체를 촬상하기 위한 카메라가 개시된다. 카메라는 상술하거나 이하에 상세하게 설명될 하나 이상의 실시예에 개시된 바와 같은 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함한다. 따라서, 검출기는 사진 디바이스, 특히, 디지털 카메라의 일부일 수 있다. 특히, 검출기는 3D 포토그래피, 특히, 디지털 3D 포토그래피에 사용될 수 있다. 따라서, 검출기는 디지털 3D 카메라를 형성하거나, 디지털 3D 카메라의 일부일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "포토그래피(photography)"라는 용어는 일반적으로 적어도 하나의 대상체의 이미지 정보를 획득하는 기술을 지칭한다. 본 명세서에서 또한 사용되는 바와 같이, "카메라"는 일반적으로 포토그래피를 수행하는 데 적응된 디바이스이다. 본 명세서에서 또한 사용되는 바와 같이, "디지털 포토그래피"라는 용어는 일반적으로 조명 강도, 바람직하게는, 디지털 전기 신호를 나타내는 전기 신호를 생성하도록 적응된 복수의 감광 요소를 사용함으로써 적어도 하나의 대상체의 이미지 정보를 획득하는 기술을 지칭한다. 본 명세서에서 또한 사용되는 바와 같이, "3D 포토그래피"라는 용어는 일반적으로 3개의 공간 차원에서 적어도 하나의 대상체의 이미지 정보를 획득하는 기술을 지칭한다. 따라서, 3D 카메라는 3D 포토그래피를 수행하도록 적응된 장치이다. 카메라는 일반적으로 단일 3D 이미지와 같은 단일 이미지를 획득하기 위해 적응될 수 있거나, 일련의 이미지와 같은 복수의 이미지를 획득하도록 적응될 수도 있다. 따라서, 카메라는 또한 디지털 비디오 시퀀스를 획득하는 것과 같은 비디오 애플리케이션에 적응된 비디오 카메라일 수 있다.
따라서, 일반적으로, 본 발명은 또한 적어도 하나의 대상체를 촬상하기 위한 카메라, 특히, 디지털 카메라, 보다 구체적으로는 3D 카메라 또는 디지털 3D 카메라를 지칭한다. 위에서 간략히 설명한 바와 같이, "촬상(imaging)"이라는 용어는 일반적으로 적어도 하나의 대상체의 이미지 정보를 획득하는 기술을 지칭한다. 카메라는 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함한다. 위에서 간략히 설명한 바와 같이, 카메라는 단일 이미지를 획득하거나, 이미지 시퀀스와 같은 복수의 이미지를 획득하기 위해, 바람직하게는 디지털 비디오 시퀀스를 획득하기 위해 적응될 수 있다. 따라서, 일 예로서, 카메라는 비디오 카메라이거나 비디오 카메라를 포함할 수 있다. 후자의 경우, 카메라는 이미지 시퀀스를 저장하기 위한 데이터 메모리를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에서, 광학 검출기를 제조하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은, 바람직하게는, 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기, 예를 들어, 본 명세서의 이하의 다른 곳에서 더 상세하게 개시된 하나 이상의 실시예에 따른 적어도 하나의 검출기를 제조하거나 생산하는데 사용될 수 있다. 따라서, 본 방법의 선택적인 실시예에서, 검출기의 다양한 실시예에 대한 설명이 참조될 수 있다.
이 방법은 다음의 단계를 포함하고, 주어진 순서 또는 상이한 순서로 수행될 수 있다. 또한, 열거되지 않은 추가적인 방법 단계가 제공될 수 있다. 달리 명시하지 않는 한, 2개 이상 또는 심지어 모든 방법 단계가 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있다. 또한, 2개 이상 또는 심지어 모든 방법 단계가 2회 또는 심지어 2회 이상 반복적으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 다음 단계를 포함한다:
a) 적어도 제 1 면과, 상기 제 1 면에 대해 대향 배치되는 제 2 면을 갖는 광학 필터 - 여기서, 광학 필터는 제 1 면에 의해 수용된 입사광 빔이 광학 필터를 통과하여 제 2 면에 도달하도록 설계되어, 입사광 빔의 스펙트럼 구성을 변경함으로써, 변경된 광 빔을 생성함 - 를 제공하는 단계;
b) 광학 필터의 제 2 면 상에 감광성 재료를 증착함으로써 센서층 - 여기서 센서층은 변경된 광 빔에 의한 센서층의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계됨 - 을 생성하는 단계; 및
c) 센서 신호를 평가함으로써 입사광 빔에 의해 제공되는 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계된 평가 장치를 제공하는 단계를 포함한다.
전술한 바와 같이, 광학 필터는 바람직하게는 대역 통과 필터, 롱 패스 필터, 숏 패스 필터, 단색 필터, 사진 필터, 편광 필터 및 대역 차단 필터로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 특히, 광학 필터는 스테인드 글래스 필터, 스테인드 폴리머 필터, 금속 메쉬 필터, 중성 농도 필터 또는 광 간섭 필터 중 하나이다. 또한, 광학 필터는 프리즘이나 기울어진 표면과 같이 전체적으로, 또는 마이크로 렌즈, 마이크로 그루브, 디퓨저 또는 빔 셰이퍼(beam shaper)와 같이 국부적으로, 광 빔을 변형하기 위해 적응되는 적절한 광학 소자를 사용하여 입사광 빔에 대해 다른 전파 방향을 가진 변경된 광 빔을 제공하기 위해 입사광의 전파 방향을 변형하도록 적응될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 광학 필터를 통과하는 광 빔의 적어도 하나의 유형의 편광을 변형하는 것은 1/4 파장판, 편광자 또는 교차 편광자와 같은 적절한 광학 요소를 사용하여 실현할 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 광 전파의 파장 및/또는 방향은 형광 인광체(fluorescent phosphors), 형광 집중기(fluorescent light concentrator), 또는 상향 변환 형광체(upconversion phosphors)와 같은 상향 변환 또는 하향 변환을 야기할 수 있는 비선형 광학 효과를 사용함으로써 변형될 수 있다. 그러나, 다른 실시예도 또한 가능할 수 있다. 여기서, 제공된 광학 필터는 전기 절연 기판 또는 반도체 기판 중 하나를 포함할 수 있고, 광학 필터용 기판은 유리, 실리콘(Si), 실리콘(silicone), 투명 전도성 산화물(TCO), 또는 투명 유기 중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 광학 필터는 또한 기판과 동일할 수 있고, 이에 의해 반투명 유리, 염색 유리, 반투명 중합체 또는 염색된 중합체를 포함한다.
특히 바람직한 실시예에서, 센서층은 가급적 광학 필터와 센서층 사이에 갭이 남거나 생성되지 않는 방식으로 광학 필터에 직접 또는 간접적으로 적용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 센서층은 증착 방법을 사용함으로써 적용될 수 있고, 여기서 증착 방법은 진공 증착, 스퍼터링, 원자층 증착, 화학적 기상 성장, 스프레이 열 분해, 전착법, 양극 산화, 전자 변환, 무전해 딥 성장, 연속 이온 흡착 및 반응, 분자 빔 에피택시, 분자 기상 에피택시, 액상 에피택시, 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소 프린팅, 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이딩 및 솔루션-가스 인터페이스 기술로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
특정 실시예에서, 추가의 중간층이 기판과 센서층 사이에 위치될 수 있다. 추가의 중간층에 대한 더 상세한 설명은 본 명세서에서 제공되는 중간층에 대한 상세한 설명을 참조할 수 있다.
전술한 바와 같이, 원하는 검출기는 일반적으로 입사광 빔에 의해 센서층의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계된다. 이러한 목적을 위해, 센서층에 전기 접촉하도록 적응되어 있는 적어도 2개의 전기 접점이 더 제공될 수 있다. 일반적으로, 전기 접점은 방법 단계 a) 내지 c) 중 어느 하나의 이전 또는 도중에 제공될 수 있다. 특히, 바람직한 실시예에서, 전기 접점은 공지된 증착 기술에 의한 것과 같이 증착된 금속층을 사용함으로써 제공될 수 있고, 여기서 금속층은, 특히, 은, 알루미늄, 백금, 마그네슘, 크롬, 티타늄, 금, 또는 그래핀 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 대안적으로, 전기 접점은 무전해 Ni, 무전해 Au, 갈바닉 Ni 또는 갈바닉 Au와 같이 갈바닉 또는 화학적 증착 공정에 의해 제공될 수 있다.
또한, 커버층은 전기 접점을 전체 또는 부분적으로 덮을 수 있는 방식으로 센서층상에 증착될 수 있다. 이 특정 실시예에서, 전기 접점은 커버층에 의해 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 덮여 있으므로, 전기 전도성 리드, 바람직하게는 와이어 형태, 특히 Au, Al 또는 Cu 와이어 형태의 전도성 리드를 사용하여 적어도 하나의 외부 연결부에 결합될 수 있으며, 특히 전기 전도성 리드는, 특히, 커버층을 통해 전기 접점에 결합될 수 있다. 예로서, 커버층에 의해 덮인 Au 접점은 이후 와이어 본딩에 의해 접촉될 수 있다.
이미 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 추가층이 또한 커버층 또는 커버층의 구획 상에 증착될 수 있다. 여기서, 추가층은 추가의 광학 필터층, 반사 방지층, 접착층, 캡슐화 층, 내-스크래치 층, 친수성 층, 소수성 층, 자정층, 방담층 또는 전도성 층 중 적어도 하나로 선택되거나 포함될 수 있다.
또한 광학 검출기의 제조 공정에 관한 상세한 설명은 본 명세서의 다른 곳에서 찾을 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스는 범프 칩 캐리어(bump chip carrier), 세라믹 리드리스 칩 캐리어(ceramic leadless chip carrier), 리드리스 칩 캐리어, 납 첨가 칩 캐리어(leaded chip carrier), 납 첨가 세라믹 칩 캐리어, 듀얼 리드리스 칩 캐리어, 납 첨가 플라스틱 칩 캐리어, 패키지 칩 캐리어 상의 캐리어 등과 같은 표면 실장 기술 패키지(surface mount technology package)와 함께 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 DO-204, DO-213, 금속 전극 리프리스 페이스(Metal electrode leafless face), DO-214, SMA, SMB, SMC, GF1, SOD, SOT, TSOT, TO-3, TO-5, TO-8, TO-18, TO-39, TO-46, TO-66, TO-92, TO-99, TO-100, TO-126, TO-220, TO-226, TO-247, TO-252, TO-263, TO-263 THIN, SIP, SIPP, DFN, DIP, DIL, 플랫 팩, SO, SOIC, SOP, SSOP, TSOP, TSSOP, ZIP, LCC, PLCC, QFN, QFP, QUIP, QUIL, BGA, eWLB, LGA, PGA, COB, COF, COG, CSP, 플립 칩, PoP, QP, UICC, WL-CSP, WLP, MDIP, PDIP, SDIP, CCGA, CGA, CERPACK, CQGP, LLP, LGA, LTCC, MCM, MICRO SMDXT 등과 같이, 표준 스루홀 또는 소스 실장 기술 반도체 패키지(source mount technology semiconductor packages)와 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 OPGA, FCPGA, PAC, PGA, CPGA 등과 같은 PGA(Pin Grid Array)와 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 CFP, CQFP, BQFP, DFN, ETQFP, PQFN, PQFP, LQFP, QFN, QFP, MQFP, HVQFP, SIDEBRAZE, TQFP, TQFN, VQFP, ODFN 등과 같은 플랫 패키지(flat package)와 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 SOP, CSOP MSOP, PSOP, PSON, PSON, QSOP, SOIC, SSOP, TSOP, TSSOP, TVSOP, μMAX, WSON 등과 같은 소형 아웃 라인 패키지(small outline package)와 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 CSP, TCSP, TDSP, MICRO SMD, COB, COF, COG 등과 같은 칩 스케일 패키지(chip-scale package)와 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 FBGA, LBGA, TEPBGA, CBGA, OBGA, TFBGA, PBGA, MAP-BGA, UCSP, μBGA, LFBGA, TBGA, SBGA, UFBGA 등과 같은 볼 그리드 어레이(ball grid array)와 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 SiP, PoP, 3D-SiC, WSI, 근접 통신 등과 같은 멀티 칩 패키지 내의 칩과 같은 추가의 전자 디바이스와 결합될 수 있다. 통합 회로 패킹에 관한 추가 정보는
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_integrated_circuit_packaging_types
또는
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_integrated_circuit_package_dimensions
에서 다음 소스를 참조할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 본 발명에 따른 광학 검출기의 사용이 개시된다. 여기에서, 대상체의 위치, 특히 대상체의 횡 방향 위치를 결정하기 위한 목적의 검출기의 사용이, 특히 다음과 같은 그룹: 특히, 교통 기술에서의 위치 측정; 엔터테인먼트 애플리케이션; 보안 애플리케이션; 인간-기계 인터페이스 애플리케이션; 추적 애플리케이션; 스캐닝 애플리케이션; 입체 시각 애플리케이션; 포토그래피 애플리케이션; 촬상 애플리케이션 또는 카메라 애플리케이션; 적어도 하나의 공간의 맵을 생성하는 맵핑 애플리케이션; 차량용 호밍 또는 추적 비콘 검출기;(배경보다 뜨겁거나 차가운) 열 신호를 가진 대상체의 위치 측정; 머신 비전 애플리케이션; 로봇 응용 프로그램으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 사용 목적을 위해 제안된다.
따라서, 일반적으로, 검출기와 같은 본 발명에 따른 디바이스는 다양한 사용 분야에 적용될 수 있다. 구체적으로, 검출기는 다음의 그룹: 교통 기술에서의 위치 측정; 엔터테인먼트 애플리케이션; 보안 애플리케이션; 인간-기계 인터페이스 애플리케이션; 추적 애플리케이션; 포토그래피 애플리케이션; 지도 제작 애플리케이션; 적어도 하나의 공간의 맵을 생성하는 맵핑 애플리케이션; 차량용 호밍 또는 추적 비콘 검출기; 모바일 애플리케이션; 웹캠; 오디오 디바이스; 돌비 서라운드 오디오 시스템; 컴퓨터 주변 디바이스; 게임 애플리케이션; 카메라 또는 비디오 애플리케이션; 감시 애플리케이션; 자동차 애플리케이션; 운송 애플리케이션; 물류 애플리케이션; 차량 애플리케이션; 항공기 애플리케이션; 선박 애플리케이션; 우주선 애플리케이션; 로봇 애플리케이션; 의료용 애플리케이션; 스포츠 애플리케이션; 빌딩 애플리케이션; 건설 애플리케이션; 제조 애플리케이션; 머신 비전 애플리케이션; 비행 시간 검출기, 레이더, LiDAR, 초음파 센서 또는 간섭계로부터 선택된 적어도 하나의 감지 기술과 조합한 사용으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 사용 목적으로 적용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 지역 및/또는 글로벌 포지셔닝 시스템의 애플리케이션, 특히 랜드마크 기반의 위치 결정 및/또는 네비게이션은, 특히, 자동차 또는 다른 차량(열차, 오토바이, 자전거, 화물 운송용 트럭 등), 로봇 또는 보행자가 사용할 목적으로 명명될 수 있다. 또한, 실내의 위치 결정 시스템은 가정용 애플리케이션 및/또는 제조, 물류, 감시 또는 유지 보수 기술에 사용되는 로봇과 같은 잠재적인 애플리케이션으로 명명될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 디바이스는, 우선적으로, 이동 전화, 태블릿 컴퓨터, 랩탑, 스마트 패널 또는 다른 고정형 또는 이동형 또는 웨어러블 컴퓨터 또는 통신 애플리케이션에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 성능을 향상시키기 위해, 가시 범위 또는 적외선 스펙트럼 범위의 광을 방출하는 광원과 같은 적어도 하나의 능동형 광원과 결합될 수 있다. 따라서, 일 예로서, 본 발명에 따른 디바이스는 환경, 대상체 및 생명체를 스캐닝 및/또는 검출하기 위한 모바일 소프트웨어와 결합하여 카메라 및/또는 센서로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스는 촬상 효과를 증가시키기 위해 종래의 카메라와 같은 2D 카메라와 결합될 수도 있다. 본 발명에 따른 디바이스는, 특히, 음성 및/또는 동작 인식과 조합하여 감시 및/또는 기록 목적으로, 또는 모바일 디바이스를 제어하기 위한 입력 디바이스로 사용될 수도 있다. 따라서, 구체적으로, 입력 장치로도 지칭되는 인간-기계 인터페이스로서 작용하는 본 발명에 따른 디바이스는 이동 전화와 같은 모바일 디바이스를 통해 다른 전자 디바이스 또는 구성 요소를 제어하는 것과 같은 모바일 애플리케이션에 사용될 수 있다. 일 예로서, 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스를 포함하는 모바일 애플리케이션은 텔레비전 세트, 게임 콘솔, 뮤직 플레이어나 뮤직 디바이스 또는 다른 엔터테인먼트 디바이스를 제어하는 데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 컴퓨팅 어플리케이션용 웹캠이나 다른 주변 장치에 사용될 수 있다. 따라서, 일 예로서, 본 발명에 따른 디바이스는 촬상, 기록, 감시, 스캐닝 또는 동작 검출을 위한 소프트웨어와 조합하여 사용될 수 있다. 인간-기계 인터페이스 및/또는 엔터테인먼트 디바이스의 문맥에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 디바이스는 표정 및/또는 신체 표현에 의해 명령을 내리는 데 특히 유용하다. 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 마우스, 키보드, 터치 패드, 마이크로폰 등과 같은 다른 입력 발생 장치와 결합될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 웹캠을 사용하는 것과 같은 게임용 애플리케이션에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 가상 훈련 애플리케이션 및/또는 화상 회의에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 특히, 헬멧형 디스플레이를 착용할 때, 가상 또는 증강 현실 애플리케이션에 사용되는 손, 팔 또는 대상체를 인식하거나 추적하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 위에서 부분적으로 설명한 바와 같이, 모바일 오디오 디바이스, 텔레비전 디바이스 및 게임용 디바이스에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 디바이스는 전자 디바이스, 엔터테인먼트 디바이스 등의 제어 또는 제어 장치로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 특히 증강현실 애플리케이션을 위한 투명 디스플레이 및/또는 디스플레이를 보고 있는지 여부 또는 디스플레이를 어떤 관점에서 보고 있는지 여부를 인식하기 위해 2D 및 3D 디스플레이 기법과 같은 눈 감지 또는 눈 추적에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 특히, 헬멧형 디스플레이를 착용할 때, 가상 또는 증강 현실 애플리케이션과 관련하여 방, 경계, 장애물을 탐색하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 DSC 카메라와 같은 디지털 카메라에서 또는 디지털 카메라로, 및/또는 SLR 카메라와 같은 반사 카메라(reflex camera)에서 또는 반사 카메라로 사용될 수 있다. 이들 애플리케이션에 대하여, 전술한 바와 같이, 이동 전화와 같은 모바일 애플리케이션에서 본 발명에 따른 디바이스의 사용이 참조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 보안 또는 감시 애플리케이션에 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스는, 대상체가 (예를 들어, 은행이나 박물관 내의 감시 애플리케이션을 위한) 사전 결정된 영역 내부 또는 외부에 있을 경우, 신호를 제공하는 하나 이상의 디지털 및/또는 아날로그 전자 장치와 결합될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 디바이스는 광학 암호화용으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스를 이용하는 것에 의한 검출은 IR, X선, UV-VIS, 레이더 또는 초음파 검출기와 같은 파장을 보완하기 위한 다른 검출 디바이스와 결합될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스는 또한 낮은 조명 환경에서 검출할 수 있도록 능동 적외선 광원(active infrared light source)과 결합될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스는 능동 검출기 시스템과 비교하여 유리한데, 이는, 본 발명에 따른 디바이스가, 특히, 레이더 애플리케이션, 초음파 애플리케이션, LiDAR 또는 유사한 능동 검출기와 같이, 제 3 자에 의해 감지될 수 있는 신호를 능동적으로 전송하지 않기 때문이다. 따라서, 일반적으로, 본 발명에 따른 디바이스는 인식 및 탐지할 수 없는 이동 중인 대상체를 추적하는 데 사용될 수 있다. 부가적으로, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 종래의 디바이스와 비교하여 조작 및 자극에 덜 취약하다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스를 사용하는 것에 의해 3D 검출의 용이성 및 정확성이 주어지면, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 얼굴, 몸 그리고 사람의 인식 및 식별에 사용될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 디바이스는 패스워드, 지문, 홍채 검출, 음성 인식 또는 다른 수단과 같은 식별 또는 개인화 목적을 위한 다른 검출 수단과 결합될 수 있다. 따라서, 일반적으로, 본 발명에 따른 디바이스는 보안 디바이스 및 개인화 애플리케이션에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 제품 식별을 위한 3D 바코드 판독기로 사용될 수 있다.
전술한 보안 및 감시 애플리케이션 이외에, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 공간 및 영역의 감시 및 모니터링에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 공간 및 영역을 조사 및 모니터링하고, 예를 들어, 금지 영역이 침해되는 경우에 경보를 트리거링하거나 실행하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 일반적으로, 본 발명에 따른 디바이스는 영상 증배관(image intensifier) 또는 이미지 강화 디바이스 및/또는 광전자 증배관(photomultiplier)과 결합하여 모션 또는 열 센서와 조합되는 것과 같은 다른 유형의 센서와 선택적으로 조합하여 빌딩 감시 또는 박물관에서의 감시 목적으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 주차장에서의 도난과 같은 범죄의 발생이나, 공항에서의 무연고 수하물과 같은 무연고 목적물 등의 잠재적으로 위험한 움직임을 탐지하기 위해 공공장소나 복잡한 공간에서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 비디오 및 캠코더 애플리케이션과 같은 카메라 애플리케이션에 유리하게 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 동작 캡처 및 3D 영화 기록용으로 사용될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 종래의 광학 장치에 비해 많은 이점을 제공한다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 광학 구성 요소에 대하여 더 낮은 복잡성을 요구한다. 따라서, 일 예로서, 하나의 렌즈만을 갖는 본 발명에 따른 디바이스를 제공하는 것과 같이, 렌즈의 개수는 종래의 광학 장치에 비해 감소될 수 있다. 감소된 복잡성으로 인해 모바일 용도와 같은 매우 작은 디바이스도 가능하다. 고품질의 2개 이상의 렌즈를 갖는 종래의 광학 시스템은 일반적으로, 예컨대, 큰 빔 스플리터에 대한 일반적인 필요성으로 인해 부피가 크다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 자동 초점 카메라와 같이, 초점/자동 초점 장치에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 또한 광학 현미경, 특히 공초점 현미경(confocal microscopy)에서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 자동차 기술 및 운송 기술의 기술 분야에 적용할 수 있다. 따라서, 일 예로서, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 적응적인 크루즈 제어, 비상 브레이크 어시스트, 차선 이탈 경고, 서라운드 뷰, 사각 지대 검출, 교통 표지판 검출, 교통 표지판 인식, 차선 인식, 후방 교차 주행 경보, 접근하는 차량 또는 추월하는 차량에 따라 헤드라이트 강도 및 범위를 적응시키기 위한 광원 인식, 적응형 전조등 시스템, 하이 빔 헤드라이트의 자동 제어, 전조등 시스템에서의 적응형 차단광, 눈부심 없는 하이 빔 전조등 시스템, 동물, 장애물 또는 이와 유사한 것을 헤드라이트 조명에 의해 표시, 후방 교차 주행 경보 및 진보된 운전자 지원 시스템이나 다른 자동차 및 교통 애플리케이션과 같은 다른 운전자 지원 시스템과 같은 거리 및 감시 센서로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 특히, 충돌 회피를 위해 운전자의 기동을 사전에 예측할 수 있는 운전자 보조 시스템에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 또한, 본 발명에 따른 검출기를 사용하는 것에 의해 얻어진 위치 정보의 제 1 및 제 2 시간 미분(time-derivative)을 분석함으로써, 속도 및/또는 가속도 측정에 사용될 수 있다. 이 특징은 일반적으로 자동차 기술, 운송 기술 또는 일반 교통 기술에 적용될 수 있다. 다른 기술 분야에의 적용도 가능하다. 내부의 위치 결정 시스템에서의 특정 애플리케이션은, 특히, 에어백과 같은 안전 시스템의 사용을 전자 제어하기 위해 수송시에 탑승자의 위치를 감지하는 것일 수 있다. 여기서, 특히 에어백의 사용은, 에어백의 사용이 승객에게 상해, 특히 심한 상해를 초래할 수 있는 방식으로 차량 내의 탑승자가 위치되어 있는 경우에 방지될 수 있다. 또한, 자동차, 기차, 비행기 등과 같은 차량, 특히 자율 주행 차량에서, 본 발명에 따른 디바이스는 운전자가 교통 상황에 주의를 기울이거나, 산만하거나, 잠들거나, 피곤하거나, 또는, 예컨대, 음주나 다른 약물의 섭취로 인해 운전이 불가능한 지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다.
이들 또는 다른 애플리케이션에서, 일반적으로, 본 발명에 따른 디바이스는 독립형 디바이스로서 또는 레이더 및/또는 초음파 디바이스와의 조합과 같이 다른 센서 디바이스와 조합하여 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 디바이스는 자율 주행 및 안전 문제에 사용될 수 있다. 또한, 이들 애플리케이션에서, 본 발명에 따른 디바이스는 레이더 센서, 음파 센서, 2차원 카메라 또는 다른 유형의 센서인 레이더 센서, 적외선 센서와 조합하여 사용될 수 있다. 이들 애플리케이션에서는, 본 발명에 따른 디바이스의 수동적 특성이 일반적으로 유리하다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 신호를 방출할 필요가 없기 때문에, 능동 센서 신호가 다른 신호원과 간섭하는 위험을 피할 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스는, 특히, 표준 이미지 인식 소프트웨어와 같은 인식 소프트웨어와 조합하여 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스에 의해 제공되는 신호 및 데이터는 통상적으로 용이하게 처리할 수 있으므로, 일반적으로 LiDAR와 같은 확립된 입체 시각 시스템(stereovision system)보다 낮은 계산 능력을 요구한다. 공간 수요가 적기 때문에, 카메라와 같은 본 발명에 따른 디바이스는 윈도우 스크린의 위 또는 뒤, 전방 후드 위, 범퍼 위, 조명 위, 거울 위 또는 다른 위치 등과 같은 차량의 사실상 모든 위치에 배치될 수 있다. 본 발명에 개시된 효과에 기초한 하나 이상의 검출기와 같은 본 발명에 따른 다양한 검출기는 차량을 자율 주행시키거나 능동적인 안전 개념의 성능을 향상시키기 위해 결합될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 다양한 디바이스는 본 발명에 따른 하나 이상의 다른 장치 및/또는 리어 윈도우, 사이드 윈도우 또는 프런트 윈도우와 같은 윈도우, 범퍼 위 또는 조명 위의 기존 센서와 결합될 수 있다.
하나 이상의 강우 검출 센서(rain detection sensor)를 갖는 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기와 같은 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스의 조합도 또한 가능하다. 이는 본 발명에 따른 디바이스가 특히 호우 동안 레이더와 같은 종래의 센서 기술보다 일반적으로 유리하다는 사실에 기인한다. 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스와 레이더와 같은 적어도 하나의 종래의 감지 기술의 조합은 소프트웨어가 기상 조건에 따라 올바른 신호 조합을 선택할 수 있게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 브레이크 보조 및/또는 주차 보조 및/또는 속도 측정용으로 사용될 수 있다. 속도 측정은 차량 내에 통합될 수 있거나, 예컨대, 교통 통제에서 다른 차량의 속도를 측정하기 위해 차량 외부에서 사용될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 주차장의 빈 주차 공간을 검출하는 데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 일반적으로, 시야, 특히 야간 시야, 안개 시야 또는 연기 시야(fume vision)와 같은 어려운 시야 조건에서의 시야를 위해 사용될 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 검출기는 적어도 스모그나 연기에 존재하는 입자와 같은 작은 입자, 또는 안개(fog), 엷은 안개(mist) 또는 연무(haze)에 존재하는 작은 물방울이 입사광 빔을 반사하지 않거나 입사광의 작은 구획도 반사하지 않을 수 있는 파장 범위 내에서 적어도 민감할 수 있다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 입사광 빔의 반사율은 입사광 빔의 파장이 각각 입자 또는 물방울의 크기를 초과하는 경우에 작거나 무시할 수 있다. 또한, 야간 시야는 신체 및 대상체에 의해 방출되는 열 방사선을 검출함으로써 가능해질 수 있다. 따라서, 검출기는, 특히, 적외선(IR) 스펙트럼 범위 내, 바람직하게는 중간 적외선(MidIR) 스펙트럼 범위 내에서 민감할 수 있으며, 따라서 야간, 연기, 스모크, 안개, 엷은 안개 또는 연무에서도 양호한 가시성을 허용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 의료 시스템 및 스포츠 분야에서 사용될 수 있다. 따라서, 의료 기술의 분야에서, 예를 들어, 내시경에 사용되는 수술 로봇이 해당될 수 있는데, 그 이유는 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디바이스는 작은 크기만 필요하고 다른 디바이스에 통합될 수 있기 때문이다. 특히, 하나의 렌즈를 갖는 본 발명에 따른 디바이스는 기껏해야 내시경과 같은 의료 디바이스에서 3D 정보를 캡처하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 이동의 추적 및 분석을 가능하게 하기 위해, 적절한 모니터링 소프트웨어와 결합될 수 있다. 이것은 내시경 또는 메스(scalpel)와 같은 의료 디바이스의 위치를, 예컨대, 자기 공명 촬영, X-선 촬영 또는 초음파 촬영으로부터 얻은 의료 영상의 결과와 함께 즉시 오버레이할 수 있게 한다. 이러한 애플리케이션은, 특히, 뇌 수술, 장거리 진단 및 원격 의료와 같이 정확한 위치 정보가 중요한 의료 처치에 유용하다. 특히, 본 발명에 따른 디바이스는 3D 인체 스캐닝에 사용될 수 있다. 신체 스캐닝은 치과 수술, 성형 수술, 비만 수술 또는 미용 성형 수술과 같은 의학적 맥락에서 적용될 수 있거나, 또는 근위축성 통증 증후군, 암, 신체 이형 장애 또는 추가 질병의 진단과 같은 의료 진단에 적용될 수 있다. 신체 스캐닝은 또한 스포츠 분야에서 인체 공학적 용도 또는 스포츠 장비의 적합성을 평가하기 위해 적용될 수 있다.
신체 스캐닝은 옷의 적절한 크기와 피팅을 결정하는 것과 같이 의복 분야에서도 사용될 수 있다. 이 기술은 맞춤 의류 분야나, 인터넷이나 옷이나 신발을 주문하는 분야, 또는 마이크로 키오스크 디바이스(micro kiosk device)나 고객 컨시어지 디바이스(customer concierge device)와 같은 셀프 서비스 쇼핑 디바이스에서 사용될 수 있다. 의류 분야에서 신체 스캐닝은 옷을 전체적으로 입고 있는 고객을 스캐닝하는 데 특히 중요하다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 엘리베이터, 기차, 버스, 자동차 또는 비행기 내의 사람수를 세거나, 또는 복도, 문, 통로, 소매점, 경기장, 유흥지, 박물관, 도서관, 공공 장소, 영화관, 극장 등을 통과하는 사람수를 세는 것과 같은 인원 계수 시스템의 분야에서 사용될 수 있다. 또한, 인원 계수 시스템의 3차원 기능은 신장, 체중, 나이, 신체 건강(physical fitness) 등과 같이 카운트되는 사람들에 대한 추가 정보를 얻거나 추정하는데 사용될 수 있다. 이 정보는 비즈니스 인텔리전스 메트릭스 및/또는 사람들이 더 매력적이거나 안전한 것으로 간주할 수 있는 지역의 최적화를 위해 사용될 수 있다. 소매 환경에서, 본 발명에 따른 디바이스는, 인원 계수와 관련하여, 재방문 고객 또는 교차 구매자를 인식하고, 쇼핑 행동을 평가하고, 구매하는 방문자의 비율을 평가하고, 직원 교대(shift)를 최적화하거나, 방문자당 쇼핑몰 비용을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 또한, 인원 계수 시스템은 인체 측정학적 조사(anthropometric surveys)에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 수송 거리에 따라 승객에게 자동으로 요금을 청구하는 대중 교통 시스템(public transportation system)에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 어린이 놀이터에서, 부상당한 어린이 또는 위험한 행동을 하는 어린이를 인식하고, 놀이터의 놀이 기구와의 추가적인 상호 작용을 허용하고, 놀이터의 놀이 기구 등의 안전한 사용을 보장하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 표면이 평면인지 여부를 평가하거나, 순서가 정해진 방식으로 대상체를 정렬하거나 배치하기 위해, 대상체 또는 벽까지의 거리를 결정하는 범위 측정기(range meter)와 같은 건설 도구에 사용되거나, 또는 건설 환경 등에서 사용하기 위한 검사 카메라에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 훈련, 원격 지시 또는 경쟁 목적과 같은 스포츠 및 운동 분야에 적용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 디바이스는 춤, 에어로빅, 미식축구, 축구, 농구, 야구, 크리켓, 하키, 육상, 수영, 폴로, 핸드볼, 배구, 럭비, 스모, 유도, 펜싱, 복싱, 골프, 카 레이싱, 레이저 태그(laser tag), 전장 시뮬레이션(battlefield simulation) 등의 분야에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스는 스포츠 및 게임에서 볼, 배트, 칼, 모션 등의 위치를 검출하는데 사용될 수 있으며, 예를 들어, 경기를 모니터링하거나, 심판을 지원하거나, 점수나 골이 실제로 이루어졌는지의 판정과 같은 스포츠에서의 특정 상황의 판정, 특히, 자동 판정을 위해 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 차량의 위치 또는 차량의 트랙, 또는 이전의 트랙 또는 이상적인 트랙으로부터의 편차 등을 결정하기 위해, 자동차 경주 또는 자동차 운전자 훈련 또는 자동차 안전 교육 등의 분야에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 피들, 바이올린, 비올라, 첼로, 베이스, 하프, 기타, 밴조(banjos), 우쿨렐레와 같은 현악기와, 피아노, 오르간, 키보드, 하프시코드(harpsichord), 하모늄(harmonium) 또는 아코디언과 같은 건반 악기 및/또는 드럼, 팀파니, 마림바(marimba), 실로폰, 비브라폰, 봉고, 콩가, 팀발레스(timbales), 젬베(djembe) 또는 타블로와 같은 타악기의 레슨, 특히 원격 레슨으로 악기 연습을 지원하기 위해 또한 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스는 또한 훈련의 장려 및/또는 운동의 조사 및 정정을 위해 재활 및 물리 치료에 사용될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 디바이스는 거리 진단에도 또한 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 머신 비전 분야에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 하나 이상의 디바이스는, 예를 들어, 자율 주행 및/또는 로봇 작업을 위한 수동 제어 유닛으로 사용될 수 있다. 이동 로봇과 조합하여, 본 발명에 따른 디바이스는 부품 고장의 자동 검출 및/또는 자율 이동을 가능하게 할 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 로봇, 생산 부품 및 생명체 간의 충돌을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 사고를 피하기 위해 제조 및 안전 감시용으로 또한 사용될 수 있다. 로봇 공학에서, 인간과 로봇의 안전하고 직접적인 상호 작용은 종종 문제가 되는데, 이는 로봇이 인식하지 못할 경우에 인간을 심하게 다치게 할 수 있기 때문이다. 본 발명에 따른 디바이스는 로봇이 대상체과 인간을 더 좋고 더 빠르게 위치시켜서 안전한 상호 작용을 할 수 있도록 도울 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스의 수동적 특성을 감안할 때, 본 발명에 따른 디바이스는 능동 장치에 비해 유리할 수 있고/있거나 레이더, 초음파, 2D 카메라, IR 검출 등과 같은 기존 솔루션에 보완적으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스의 한 가지 특별한 장점은 신호 간섭의 가능성이 낮다는 것이다. 따라서, 신호 간섭의 위험없이 동일한 환경에서 복수의 센서를 동시에 작동시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 자동차, 광업, 강철 등과 같은 고도로 자동화된 생산 환경에서 유용할 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 디바이스는 또한 생산 동안의 품질 관리, 예를 들면, 2D 촬상, 레이더, 초음파, IR 등과 같은 다른 센서와 조합하여 품질 관리 또는 기타 목적으로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 마이크로미터 범위부터 미터 범위까지 제품의 표면 평탄도 또는 특정 치수에 대한 준수 조사와 같은 표면 품질 평가에 사용될 수 있다. 다른 품질 관리 애플리케이션도 가능하다. 제조 환경에서, 본 발명에 따른 디바이스는 대량의 폐자재를 피하기 위한 복잡한 3 차원 구조를 갖는 식품이나 목재와 같은 자연 제품을 처리하는데 특히 유용하다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 탱크, 사일로(silo) 등의 충전 레벨을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판의 검사, 어셈블리 또는 서브어셈블리의 검사, 엔지니어링된 부품의 검증, 엔진 부품 검사, 목재 품질 검사, 라벨 검사, 의료 디바이스의 검사, 제품 방향 검사, 포장 검사, 식품 팩킹 검사 등과 같은 자동 광학 검사에서, 복잡한 제품의 누락된 부품, 불완전한 부품, 느슨한 부품, 저품질 부품 등을 검사하는 데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 차량, 기차, 비행기, 선박, 우주선 및 기타 교통 애플리케이션에 사용될 수 있다. 따라서, 트래픽 애플리케이션의 분야에서 전술한 애플리케이션 외에, 항공기, 차량 등을 위한 수동 추적 시스템이 지정될 수 있다. 이동하는 대상체의 속도 및/또는 방향을 모니터링하기 위해, 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기와 같은 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스를 사용하는 것이 가능하다. 구체적으로, 육상, 바다 및 공간을 포함하는 공중에서 빠르게 움직이는 대상체의 추적이 지정될 수 있다. 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기와 같은 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스는 구체적으로 정지 및/또는 이동 디바이스상에 장착될 수 있다. 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스의 출력 신호는, 예를 들어, 다른 대상체의 자율적 또는 안내된 이동을 위한 안내 매커니즘과 결합될 수 있다. 따라서, 충돌을 회피하거나, 추적된 대상체과 조향 대상체(steered object) 사이의 충돌을 가능하게 하는 애플리케이션이 가능하다. 본 발명에 따른 디바이스는 요구되는 낮은 계산력, 즉각적인 응답 및 일반적으로, 예컨대, 레이더와 같은 활성 시스템과 비교하여 검출 및 방해가 더 어려운 검출 시스템의 수동적 특성으로 인해 유용하고 유리하다. 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 속도 제어 및 항공 교통 제어 디바이스에 특히 유용하지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 통행료를 위한 자동화된 요금 징수 시스템에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 수동 애플리케이션에 사용될 수 있다. 수동 애플리케이션은 항구나 위험 지역에 있는 선박 및 항공기 이착륙 시에 대한 지침이 포함된다. 여기서, 정확한 지침을 위해 고정된 기지의 능동 표적이 사용될 수 있다. 광산 차량과 같이 위험하지만 잘 정의된 경로에서 주행하는 차량에도 동일한 것이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 자동차, 기차, 비행체, 동물 등과 같은 빠르게 접근하는 대상체를 검색하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 대상체의 속도 또는 가속도를 검출하거나 시간에 따라 그 위치, 속도 및/또는 가속도 중 하나 이상을 추적함으로써 대상체의 움직임을 예측하는데 사용될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디바이스는 게임 분야에서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 그것의 콘텐츠에 움직임을 통합하는 소프트웨어와 결합하여 움직임 검출 등과 같이 크기, 색상, 모양 등이 같거나 다른 복수의 대상체과 함께 사용하기 위해 수동적일 수 있다. 특히, 그래픽 출력으로 움직임을 구현할 때, 애플리케이션이 사용될 수 있다. 또한, 명령을 제공하기 위한 본 발명에 따른 디바이스의 애플리케이션은, 예를 들어, 제스처 또는 안면 인식을 위해 본 발명에 따른 하나 이상의 디바이스를 사용하는 것에 의해 실현 가능하다. 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 낮은 조명 조건하에서 또는 주변 조건의 향상이 요구되는 다른 상황하에서 작동하기 위해 능동 시스템과 결합될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 IR 또는 VIS 광원을 갖는 본 발명에 따른 하나 이상의 디바이스의 조합이 가능하다. 본 발명에 따른 검출기와 특수 디바이스의 조합도 가능하고, 이는 시스템 및 그것의 소프트웨어에 의해 용이하게 구별될 수 있고, 예를 들어, 특별한 색, 형상, 다른 장치에 대한 상대 위치, 이동 속도, 빛, 장치의 광원을 변조하는 데 사용되는 주파수, 표면 특성, 사용된 재료, 반사 특성, 투명도, 흡수 특성 등에 의해 구별될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 디바이스는 다른 가능성 중에서도 스틱, 라켓, 클럽, 총, 칼, 휠(wheel), 반지, 핸들, 병, 공, 유리, 꽃병, 숟가락, 포크, 큐브, 주사위, 그림, 인형, 테디, 비커(beaker), 페달, 스위치, 글러브, 보석, 악기 또는 플렉트럼(plectrum), 드럼 스틱 등과 같은 악기를 연주하기 위한 보조 장치와 유사할 수 있다. 다른 옵션도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 고온 또는 추가의 발광 프로세스로 인해 자체적으로 광을 방출하는 대상체를 검출 및/또는 추적하는데 사용될 수 있다. 발광부는 배기 스트림 등일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 반사 대상체를 추적하고 이들 대상체의 회전 또는 방향을 분석하는 데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 일반적으로 건축, 건설 및 지도 제작(cartography) 분야에서 사용될 수 있다. 따라서, 일반적으로, 본 발명에 따른 하나 이상의 디바이스는, 예를 들어, 시골 또는 빌딩과 같은 환경 영역을 측정 및/또는 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 하나 이상의 디바이스는 다른 방법 및 장치와 결합될 수 있거나, 단지 건축 프로젝트, 변하는 대상체, 주택 등의 진행 및 정확성을 모니터링하기 위해 단독으로 사용될 수도 있다. 본 발명에 따른 디바이스는 지상 또는 공중에서, 방, 거리, 주택, 지역 사회 또는 풍경(landscape)의 지도를 작성하기 위해, 스캐닝된 환경의 3차원 모델을 생성하는 데 사용될 수 있다. 잠재적인 적용 분야는 건설, 지도 제작, 부동산 관리, 토지 조사 등이 될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 디바이스는, 빌딩, 굴뚝, 생산 현장(production site), 밭, 생산 공장 또는 경관(landscape)과 같은 농산물 생산 환경을 모니터링하고, 구조 작업을 지원하고, 위험한 환경에서의 작업을 지원하고, 실내외의 화재 장소에서 소방대를 지원하며, 하나 이상의 사람, 동물 또는 움직이는 대상체를 찾거나 모니터링하거나, 또는 예를 들어, 드론이 헬멧, 마크, 비콘 디바이스 등을 따라가면서 스키나 사이클링과 같은 스포츠를 하는 한 명 이상의 사람을 추적하고 기록하는 것과 같은 엔터테인먼트의 목적을 위해, 드론이나 멀티콥터(multicopter)와 같은 비행이 가능한 수단에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스는 장애물을 인식하거나, 사전 정의된 경로를 따르거나, 엣지, 파이프, 빌딩 등을 따르거나 환경에 대한 글로벌 또는 로컬 맵을 기록하는데 사용될 수 있다. 또한, 실내외의 위치 설정 및 드론의 위치 결정을 위해, 대기압 센서가 충분히 정확하지 않은 실내에서의 드론 높이를 안정화시키기 위해, 또는 여러 드론의 일치된 이동이나 대기 중에서의 재충전 또는 재급유 등과 같은 복수 드론의 상호 작용을 위해, 본 발명에 따른 디바이스가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 CHAIN(Cedec Home Appliances Interoperating Network)과 같은 가전 제품의 상호 연결 네트워크 내에서, 예를 들어, 에너지 또는 부하 관리, 원격 진단, 애완 동물 관련 기기, 아동 관련 기기, 아동 감시, 가전 제품 관련 감시, 노인 또는 환자에 대한 지원 또는 서비스, 주택 보안 및/또는 감시, 가전기기 작동의 원격 제어 및 자동 유지 보수 지원과 같은 가정의 기본적인 가전기기 관련 서비스를 상호 연결하고, 자동화 및 제어하는 데 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 공기 조절 시스템과 같은 냉난방 시스템에 사용되어, 특히, 한 명 이상의 사람 위치에 따라 실내의 어느 부분을 일정한 온도나 습도로 유지해야 하는지를 파악할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 가사 노동에 사용될 수 있는 서비스 로봇 또는 자율 로봇과 같은 가정용 로봇에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스는, 충돌을 피하거나 환경을 매핑하기 위해, 그 뿐만 아니라, 사용자를 식별하거나, 특정 사용자에 대한 로봇의 성능을 개인화하거나, 보안을 위해 또는 제스처 또는 안면 인식과 같은 여러 가지 목적을 위해 사용될 수 있다. 예로써, 본 발명에 따른 디바이스는 로봇 진공 청소기, 바닥 청소 로봇, 드라이-스위핑 로봇(dry-sweeping robot), 의류 다림질용 다림질 로봇, 캣 리터 로봇(cat litter robot)과 같은 동물 배설물 로봇, 침입자를 검출하는 보안 로봇, 잔디 깎기 로봇, 자동 수영장 청소기, 배수로 세척 로봇, 창문 닦는 로봇, 장난감 로봇, 텔레프레젠스 로봇(telepresence robot), 이동성이 적은 사람들에게 회사를 제공하는 소셜 로봇, 또는 음성을 수화로 또는 수화를 음성으로 번역하는 로봇에 사용될 수 있다. 고령자와 같이 이동성이 적은 사람들의 맥락에서, 본 발명에 따른 디바이스를 가진 가정용 로봇은 대상체를 픽업하고, 대상체를 운반하고, 대상체 및 사용자와 안전한 방식으로 상호 작용하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 위험한 물질 또는 대상체 또는 위험한 환경에서 작동하는 로봇에 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 본 발명에 따른 디바이스는 로봇 또는 무인 원격 제어 차량에서, 특히, 재해 발생 후에 화학 물질 또는 방사성 물질과 같은 유해 물질, 또는 광산, 미폭발 무기 등과 같은 다른 위험물이나 잠재적으로 위험한 대상체와 함께 작업하기 위해 사용될 수 있고, 또는 인접한 불타는 대상체나 재해 지역과 같은 안전하지 않은 환경에서 작업 또는 조사하거나, 또는 공중, 바다, 지하 등에서 유인 또는 무인 구조 작업을 하는 데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 사람의 존재를 검색하거나, 기기의 콘텐츠나 기능을 모니터링하거나, 사람과 상호 작용 및/또는 추가의 가정용, 휴대용 또는 오락용 장치와 개인에 대한 정보를 공유하기 위해, 냉장고, 전자레인지, 세탁기, 윈도우 블라인드 또는 셔터, 가정용 알람, 에어컨, 난방 디바이스, 텔레비전, 오디오 디바이스, 스마트 시계, 휴대 전화, 전화기, 식기 세척기, 스토브 등과 같은 가정용, 휴대용 또는 오락용 디바이스에서 사용될 수 있다. 여기에서, 본 발명에 따른 디바이스는 예를 들면, 가사 노동이나 작업장에서 물건을 들고, 운반하거나, 대상체를 고르는 디바이스, 또는 주변 환경의 장애물을 알리는 데 적합한 광학 및/또는 음향 신호를 구비한 안전 시스템을 통해 노인 또는 장애인, 시각 장애인, 또는 제한된 시력 능력을 가진 사람을 지원하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 농작물이 균류 또는 곤충에 의해 감염될 수 있는 완전히 또는 부분적으로 해충, 잡초 및/또는 감염된 작물을 검출 및 분류하기 위해 농업에 사용될 수 있다. 또한, 작물을 수확하기 위해, 본 발명에 따른 디바이스는 수확 디바이스에 의해 해를 입을 수 있는 사슴과 같은 동물을 검출하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 특히, 밭이나 온실의 주어진 영역 또는 심지어 특정 식물에 대한 물 또는 비료 또는 작물 보호 제품의 양을 조절하기 위해, 밭이나 온실에서 식물의 성장을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 또한, 농업 생명 공학에서, 본 발명에 따른 디바이스는 식물의 크기 및 모양을 모니터링하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 면도, 이발 또는 화장 절차 등을 수행하는 동안 사용자를 안내하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 바이올린과 같은 악기에서 연주되는 것을 기록하거나 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 냉장고의 내용물을 모니터링하고 내용물에 따라 알림을 전송하는 스마트 냉장고와 같은 스마트 가전 제품에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 숲의 소중한 개체군 또는 나무 개체군과 같이, 인간, 동물 또는 식물의 개체군을 모니터링하거나 추적하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 포도, 옥수수, 홉, 사과, 곡류, 쌀, 딸기, 아스파라거스, 튤립, 장미, 대두 등의 작물, 꽃 또는 과일을 수확하는 것과 같은 수확 머신에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 번식, 식품 생산, 농업 또는 연구 에플리케이션에서, 관개, 수정, 습도, 온도, 또는 제초제, 살충제, 살균제, 쥐약의 사용 등을 제어하기 위해 식물, 동물, 조류, 물고기 등의 성장을 모니터하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 소, 돼지, 고양이, 개, 새, 어류 등과 같은 동물 또는 애완 동물용 사료 공급 기계에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예컨대, 자동화된 착유(milking) 또는 도살 처리에서 우유, 계란, 모피, 고기 등을 수집하는 것과 같은 동물 제품 생산 공정에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예컨대, 옥수수, 마늘, 나무, 샐러드 등을 심기 위해 자동 시딩 기계(automated seeding machine) 또는 파종기(sowing machine), 또는 플랜팅 머신(planting machine)에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예컨대, 구름, 안개 등의 기상 현상을 평가 또는 모니터링하거나, 눈사태, 해일, 강풍, 지진, 천둥 폭풍 등의 위험으로부터 경고하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 지진 위험을 모니터링하기 위해 움직임, 충격, 진동 등을 측정하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 위험한 건널목을 모니터링하고, 교통량에 따라 교통 신호등을 제어하고, 공공 장소를 모니터링하고, 도로, 체육관, 경기장, 스키 리조트, 공공 행사 등을 모니터링하기 위한 교통 기술에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 망막 스캔, 호흡 또는 맥파 측정, 위 내시경 검사, 환자 감시 등을 위해 박테리아, 혈액 세포, 세포, 조류(algae) 등을 카운팅하여, 몰(mole) 또는 흑색종(melanoma)과 같은 조직의 변화를, 조직, 의학 또는 생물학적으로 모니터링 또는 분석하는 것과 같은 의료 애플리케이션에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 드롭(drop), 스트림(stream), 제트(jet) 등의 형상, 크기 또는 둘레를 모니터링하거나, 바람 통로(wind channel) 등과 같은 액체 흐름 또는 가스 또는 프로파일을 분석, 평가 또는 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 운전자가 아프거나 피곤하거나 그와 유사할 때, 자동차 또는 열차의 운전자와 같은 운전자에게 경고하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 변형(strain) 또는 장력(tension) 또는 균열(fissure) 등을 인식하기 위한 재료 시험에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 자동으로 항해 위치를 모니터링하고 최적화하기 위해 항해에서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 연료 레벨 게이지용으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 화학 물질 또는 오염물을 검출하기 위한 센서, 전자 노우즈 칩(electronic nose chip), 박테리아 또는 바이러스 등을 검출하기 위한 미생물 센서 칩, 가이거 계수기(Geiger counter), 촉각 센서(tactile sensor), 열 센서 등과 결합될 수 있다. 예를 들어, 고감염성 환자의 치료, 매우 위험한 물질의 취급 또는 제거, 고방사능 영역이나 화학 물질 유출과 같은 고도로 오염된 지역의 청소, 농업에서의 해충 방제와 같은 위험하거나 어려운 작업을 처리하기 위해 구성된 스마트 로봇을 구축하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 하나 이상의 디바이스는, 예를 들어, 적층 제조 및/또는 3D 프린팅과 같은 유사한 소프트웨어 또는 CAD와 조합하여 대상체를 스캐닝하는데 또한 사용될 수 있다. 여기서, 예컨대, x-, y- 또는 z-방향에서 또는 이들 방향의 임의의 조합을 동시에 사용하여, 본 발명에 따른 디바이스를 높은 치수 정확도로 사용할 수 있다. 이와 관련하여, 검출기로부터의 반사되거나 산란된 광을 제공할 수 있는 표면상의 조명된 스폿의 거리를 결정하는 것은 조명된 스폿으로부터 광원의 거리와는 사실상 무관하게 수행될 수 있다. 본 발명의 이러한 특성은 삼각 측량이나 TOF 방법(time-of-flight method)과 같은 공지의 방법과는 직접적인 대조를 이루고, 여기서 검출기와 조명된 스폿 사이의 거리를 결정할 수 있도록, 광원과 조명된 스폿 사이의 거리를 사전에 알고 있거나 사후에 계산되어야 한다. 이와는 대조적으로, 본 발명에 따른 검출기는 스폿이 적절히 조명되는 것으로 충분할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 고체 또는 액체 표면을 포함할 수 있는지 여부에 관계없이, 금속 표면과 같은 반 사면을 스캐닝하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 파이프라인 검사 게이지와 같이 검사 및 유지 보수에 사용될 수 있다. 또한, 생산 환경에서, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 모양이나 크기에 따라 야채나 기타 자연 제품을 분류하거나, 가공 단계에 필요한 정밀도보다 낮은 정밀도로 제조된 고기나 대상체과 같은 제품을 절단하는 것과 같이, 자연적으로 재배된 대상체과 같은 러프하게 정의된 형태의 대상체과 함께 작업하는 데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 실내 또는 실외 공간을 통해 자율 주행 또는 부분 자율 주행 차량 또는 멀티콥터 등을 허용하기 위해 로컬 네비게이션 시스템(local navigation system)에 사용될 수 있다. 비제한적인 예는 대상체를 집어 다른 위치에 배치하기 위해 자동화 저장소를 통해 이동하는 차량을 포함할 수 있다. 실내 내비게이션은 쇼핑몰, 소매점, 박물관, 공항 또는 기차역에서 더욱 사용되어 모바일 용품, 모바일 디바이스, 수하물, 고객 또는 직원의 위치를 추적하거나 사용자에게 지도상의 현재 위치, 또는 판매된 상품에 관한 정보 등과 같은 위치 관련 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 속도, 경사, 다가오는 장애, 도로의 불균일성 또는 커브 등을 모니터링함으로써 오토바이의 주행 보조와 같은 오토바이의 안전한 주행을 보장하는데 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 충돌을 피하기 위해 열차나 전차에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 물류 과정을 최적화하기 위해 포장이나 소포를 스캔하는 것과 같은 휴대용 디바이스에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 개인 쇼핑 장치, RFID 판독기, 의료용, 또는 환자나 환자의 보건 관련 정보, 소매나 보건 환경을 위한 스마트 배지 등의 정보를 획득, 교환 또는 기록하는 병원이나 보건 환경에서 사용하기 위한 휴대용 디바이스에 또한 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디바이스는 또한 제품 식별 또는 크기 식별(예를 들어, 폐기물 저감을 위한 최적의 장소 또는 패키지를 찾는 등)과 같은 제조, 품질 관리 또는 애플리케이션 식별에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 물류 애플리케이션에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 컨테이너 또는 차량의 적재 또는 포장을 최적화하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 제조 분야의 표면 손상의 모니터링이나 제어, 렌탈 차량 등의 렌탈 물품의 모니터링이나 제어, 및/또는 손해 평가와 같은 보험 애플리케이션에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 특히, 로봇과 조합하여 최적의 재료 취급과 같은 재료, 대상체 또는 공구의 크기를 확인하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예를 들어, 탱크의 충전 레벨을 관찰하기 위해 생산 과정에서 프로세스를 제어하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 탱크, 파이프, 리액터, 공구 등과 같은 생산 자산을 유지 보수하는 데 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 3D 품질 표시를 분석하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 치아 인레이(tooth inlays), 치아 교정기(tooth braces), 보철물(prosthesis), 의류 등과 같은 맞춤형 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스는 또한 신속한 프로토타이핑, 3D 복사 등을 위해 하나 이상의 3D 프린터와 결합될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 제품 불법 복제 방지 및 위조 방지 목적과 같은 하나 이상의 물품의 형상을 검출하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 제스처 인식의 맥락에서 사용될 수 있다. 이러한 맥락에서, 본 발명에 따른 디바이스와 조합된 제스처 인식은, 특히, 신체, 신체 부위 또는 대상체의 움직임을 통해 기계로 정보를 전송하기 위한 인간-기계 인터페이스로서 사용될 수 있다. 여기에서, 정보는, 바람직하게는, 손가락과 같은 손이나 손 부분의 움직임을 통해, 특히, 대상체를 가리키거나, 예컨대, 청각 장애인을 위한 수화를 적용하거나, 숫자, 승인, 거부 등을 표시하거나, 예컨대, 누군가에게 다가가라고 할 때, 나가라고 할 때, 또는 누군가에게 인사하게 할 때, 대상체를 누르라고 할 때, 대상체를 가져가라고 할 때, 또는 스포츠나 음악 분야에서, 준비 운동과 같이 손이나 손가락 운동으로 손을 흔드는 것에 의해 전달될 수 있다. 또한, 정보는, 예컨대, 오락, 운동 또는 기계의 훈련 기능과 같이, 스포츠나 음악을 목적으로, 회전, 발차기, 잡기, 트위스팅, 로테이팅, 스크롤링, 브라우징, 밀기, 굽히기, 펀칭, 흔들기, 팔, 다리, 양팔 또는 양 다리, 또는 팔 다리의 조합과 같은 팔 또는 다리의 움직임에 의해 전달될 수 있다. 또한, 정보는 "우회전", "좌회전", "진행", "저속", "정지" 또는 "엔진 정지"와 같은 정보를 전송하기 위해 공항이나 교통 경찰에 의해 사용되는 수화나, 또는 수영하는 척, 다이빙하는 척, 달리는 척, 사격하는 척하거나 요가, 필라테스, 유도, 가라데, 춤, 발레와 같은 복잡한 동작이나 몸의 자세를 취하는 것과 같이, 전신이나 주요 부분의 움직임을 통해, 예컨대, 점핑, 회전 또는 복잡한 표시를 만드는 것에 의해 전달될 수 있다. 또한, 정보는 모의 디바이스(mock-up device)에 상응하는 가상 디바이스를 제어하기 위해 실제 또는 모의 디바이스를 사용하여 전달될 수 있고, 예를 들어, 컴퓨터 프로그램에서 가상 기타 기능을 제어하기 위해 모의 기타를 사용하는 것, 컴퓨터 프로그램에서 가상 기타 기능을 제어하기 위해 실제 기타를 사용하는 것, 전자책을 읽거나 페이지를 이동하거나 가상 문서를 통해 탐색하는 데 실제 또는 모의 책을 사용하는 것, 컴퓨터 프로그램에서 실제 또는 모의 펜을 사용하는 것 등에 의해 전달될 수 있다. 또한, 정보의 전송은 소리, 진동 또는 움직임과 같은 사용자에의 피드백과 결합될 수 있다.
음악 및/또는 악기의 맥락에서, 제스처 인식과 결합된 본 발명에 따른 디바이스는 모의 악기의 사용을 통해 또는 악기가 존재하는 척하는 것에 의해 연습 목적, 악기의 제어, 악기의 녹음, 음악의 재생 또는 녹음을 위해 사용될 수 있고, 예를 들어, 소음을 피하거나 녹음을 하기 위해 에어 기타(air guitar)를 연주하거나, 가상 오케스트라, 앙상블, 밴드, 빅 밴드, 합창단 등을 지휘하거나, 연습, 운동, 녹음 또는 오락 목적 등에 사용될 수 있다.
또한, 안전 및 감시의 맥락에서, 제스처 인식과 결합된 본 발명에 따른 디바이스는 사람의 동작 프로파일을 인식하는데 사용될 수 있고, 예컨대, 사람의 보행 또는 몸을 움직이는 방식이나 손 표시나 움직임 또는 전신이나 신체 부위의 표시나 움직임을, 액세스 또는 개인 식별 표시 또는 개인 식별 움직임과 같은 식별 제어로서 사용할 수 있다.
또한, 스마트 홈 애플리케이션 또는 사물 인터넷의 맥락에서, 제스처 인식과 결합된 본 발명에 따른 디바이스는 가전기기 및/또는 가정용 디바이스의 상호 접속 네트워크의 일부일 수있는 가정용 디바이스의 중앙 또는 비 중앙 제어에 사용될 수 있고, 예컨대, 냉장고, 중앙 난방, 에어컨, 전자레인지, 각빙 제조기(ice cube maker) 또는 온수기(water boiler), 또는 텔레비전, 스마트폰, 게임 콘솔, 비디오 레코더, DVD 플레이어, 개인용 컴퓨터, 랩톱, 태블릿 또는 이들의 조합과 같은 엔터테인먼트 디바이스, 또는 가정용 디바이스와 엔터테인먼트 디바이스의 조합으로 사용될 수 있다.
또한, 가상 현실 또는 증강 현실의 맥락에서, 제스처 인식과 결합된 본 발명에 따른 디바이스는 가상 현실 애플리케이션 또는 증강 현실 애플리케이션의 움직임 또는 기능을 제어하는데 사용될 수 있고, 예컨대, 사인, 제스처, 신체 이동 또는 신체 부위 움직임 등을 사용하여 게임을 플레이하거나 제어하는 것, 가상 세계를 통해 움직이는 것, 가상의 대상체를 조작하는 것, 공, 체스 피규어, 바둑 돌, 악기, 도구, 붓과 같은 가상 대상체를 사용하여 스포츠, 예술, 공예품, 음악 또는 게임을 연습, 운동 또는 플레이하는 데 사용될 수 있다.
또한, 의료의 맥락에서, 제스처 인식과 결합된 본 발명에 따른 디바이스는 재활 훈련, 원격 진단을 지원하거나, 수술 또는 치료를 모니터링 또는 조사하거나, 의료기기의 위치와 함께 의료 영상을 오버레이 및 표시하거나, 수술 또는 치료 중에 기록된 내시경 또는 초음파 등의 이미지와 자기 공명 단층 촬영 또는 x-선 등과 같은 사전 기록된 의료 영상을 오버레이 및 표시하는 데 사용될 수 있다.
또한, 제조 및 프로세스 자동화의 맥락에서, 제스처 인식과 결합된 본 발명에 따른 디바이스는 로봇, 드론, 무인 자율 주행 차량, 서비스 로봇, 이동 가능한 대상체 등을 제어, 교육 또는 프로그래밍하는데 사용될 수 있고, 예를 들어, 프로그래밍, 제어, 제조, 조작, 수리 또는 교육 목적, 또는 안전상의 이유 또는 유지 보수 목적으로 대상체 또는 영역을 원격 조작하는데 사용될 수 있다.
또한, 비즈니스 인텔리전스 메트릭스(business intelligence metrics)의 맥락에서, 제스처 인식과 결합된 본 발명에 따른 디바이스는 인원 계수, 고객 움직임 조사, 고객이 시간을 소비하는 영역, 대상체, 고객 테스트, 테이크, 프로빙 등에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 특히, 드릴링 머신, 톱, 끌, 해머, 렌치, 스테이플 건, 디스크 절단기, 금속 전단기 및 니블러, 앵글 그라인더, 드릴, 해머 드릴, 히트 건, 렌치, 샌더, 인그레이버(engraiver), 네일러(nailer), 실톱(jig saw), 비스킷 결합기(buiscuit joiner), 우드 라우터, 전동 대패, 폴리 셔, 타일 커터, 와셔, 롤러, 월 체이서, 선반, 임팩트 드라이버, 조인터, 페인트 롤러, 스프레이 건, 모티서(morticer), 또는 용접기, 특히, 제조 시에, 안전 조치에 대한 최소 또는 최대 거리를 유지하기 위한 정확성을 지원하는 등과 같은 전기 또는 모터 구동 공구 또는 전동 공구와 같은 DIY 공구 또는 전문 공구의 맥락에서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 시각 장애인을 돕는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 소매 환경, 의료 애플리케이션, 생산 환경 등에 사용되는 데 있어서, 위생적인 이유로 직접적인 접촉을 피하기 위해 터치 스크린으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는, 예컨대, 안정적인 청소 로봇, 달걀 수집 기계, 착유기, 수확 기계, 농기계, 수확기, 포워더(forwarder), 콤바인, 트랙터, 경운기, 쟁기, 디스토너(destoner), 써레(harrow), 스트립 틸(strip till), 파종기(broadcast seeder), 감자 플랜터, 거름 스프레더, 스프레이너, 스프링클러 시스템, 스웨터(swather), 발포기, 적재기, 포크리프트, 모우어 등과 같은 플랜터planter) 등의 농업 생산 환경에서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 제한된 의사 소통 기술 또는 가능성을 가진 어린이 또는 장애인과 같은 사람이나 동물을 위한 의복, 신발, 안경, 모자, 보철물, 치아 교정기의 선택 및/또는 적용을 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 창고, 물류, 유통, 운송(shipping), 선적(loading), 하역, 스마트 매뉴팩처링, 4차 산업 등과 같은 맥락에서 사용될 수 있다. 또한, 제조 맥락에서, 본 발명에 따른 디바이스는 처리, 분사, 벤딩, 재료 취급 등의 맥락에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스는 하나 이상의 다른 유형의 측정 장치와 결합될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 비행 시간(TOF) 검출기, 스테레오 카메라, 라이트필드 카메라, LiDAR, 레이더, 소나, 초음파 검출기 또는 간섭계와 같은 하나 이상의 다른 유형의 센서 또는 검출기와 결합될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스를 하나 이상의 다른 유형의 센서 또는 검출기와 결합할 때, 본 발명에 따른 디바이스 및 적어도 하나의 추가 센서 또는 검출기는 본 발명에 따른 디바이스와 독립적인 디바이스로 설계될 수 있고, 본 발명에 따른 디바이스는 적어도 하나의 추가 센서 또는 검출기와 분리되어 있다. 대안적으로, 본 발명에 따른 디바이스 및 적어도 하나의 추가 센서 또는 검출기는 완전히 또는 부분적으로 단일 장치로서 통합되거나 설계될 수 있다.
따라서, 비제한적인 예로서, 본 발명에 따른 디바이스는 스테레오 카메라를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 스테레오 카메라는 적어도 2개의 상이한 관점으로부터 장면 또는 대상체의 이미지를 캡처하도록 설계된 카메라이다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 적어도 1개의 스테레오 카메라와 결합될 수 있다.
스테레오 카메라의 기능은 일반적으로 당업계에 공지되어 있는 데, 이는 스테레오 카메라가 일반적으로 당업자에게 알려져 있기 때문이다. 본 발명에 따른 디바이스와의 조합은 추가적인 거리 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 스테레오 카메라의 정보에 추가로, 스테레오 카메라에 의해 캡쳐된 장면 내에서 적어도 하나의 대상체의 길이 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 제공하도록 적응될 수 있다. 스테레오 카메라를 사용하여 수행된 삼각 측량 측정을 평가함으로써 얻어진 거리 정보와 같은 스테레오 카메라에 의해 제공된 정보는 본 발명에 따른 디바이스를 사용하여 보정 및/또는 검증될 수 있다. 따라서, 일 예로서, 스테레오 카메라는, 예컨대, 삼각 측량 측정을 사용함으로써, 적어도 하나의 대상체의 길이 방향 위치에 관한 적어도 하나의 제 1 정보 항목을 제공하는 데 사용될 수 있고, 본 발명에 따른 디바이스는 상기 적어도 하나의 대상체의 길이 방향 위치에 관한 적어도 하나의 제 2 정보 항목을 제공하는 데 사용될 수 있다. 제 1 정보 항목과 제 2 정보 항목은 측정의 정확도를 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 제 1 정보 항목은 제 2 정보 항목을 보정하는 데 사용될 수 있거나 그 반대로 사용될 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 디바이스는, 예로서, 본 발명에 따른 디바이스와 스테레오 카메라를 갖는 스테레오 카메라 시스템을 형성할 수 있고, 이 스테레오 카메라 시스템은 본 발명에 따른 디바이스에 의해 제공된 정보를 이용하여 스테레오 카메라에 의해 제공된 정보를 보정하도록 적응된다.
그 결과, 부가적으로 또는 대안적으로, 본 발명에 따른 디바이스는 본 발명에 따른 디바이스에 의해 제공되는 제 2 정보 항목을 사용하여, 스테레오 카메라에 의해 제공되는 제 1 정보 항목을 정정하도록 적응될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 본 발명에 따른 디바이스는 스테레오 카메라의 광학적 왜곡을 보정하기 위해, 본 발명에 따른 디바이스에 의해 제공되는 제 2 정보 항목을 사용하도록 적응될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 스테레오 카메라에 의해 제공된 스테레오 정보를 계산하도록 적응될 수 있고, 본 발명에 따른 디바이스에 의해 제공된 제 2 정보 항목은 스테레오 정보의 계산을 가속화하는데 사용될 수 있다.
일 예로서, 본 발명에 따른 디바이스는 스테레오 카메라를 보정하기 위해, 본 발명에 따른 디바이스에 의해 캡쳐된 장면 내의 적어도 하나의 가상 또는 실제 대상체를 사용하도록 적응될 수 있다. 일 예로서, 하나 이상의 대상체 및/또는 영역 및/또는 스팟이 보정을 위해 사용될 수 있다. 일 예로서, 적어도 하나의 대상체이나 스폿의 거리는 본 발명에 따른 디바이스를 사용하여 결정될 수 있고, 이 거리를 이용하여 보정될 수 있는 스테레오 카메라에 의해 제공되는 거리 정보는 본 발명에 따른 디바이스를 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 디바이스의 적어도 하나의 활성 광 스폿은 스테레오 카메라에 대한 보정 포인트로서 사용될 수 있다. 일 예로서, 활성 광 스폿은 그림에서 자유롭게 움직일 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스는 능동 거리 센서에 의해 제공된 정보를 이용하여 스테레오 카메라를 연속적으로 또는 불 연속적으로 보정하도록 적응될 수 있다. 따라서, 일 예로서, 보정은 규칙적인 간격을 두고, 연속적으로 또는 때때로 일어날 수 있다.
또한, 전형적인 스테레오 카메라는 대상체의 거리에 의존하는 측정 오차 또는 불확실성을 나타낸다. 이 측정 오차는 본 발명에 따른 장치에 의해 제공된 정보와 결합될 때 감소될 수 있다.
스테레오 카메라와 다른 유형의 거리 센서의 조합은 당업계에 일반적으로 알려져 있다. 따라서, D. Scaramuzza 등, IEEE/RSJ 국제 컨퍼런스, 지능 로봇 및 시스템, IROS 2007, pp.4164-4169, 2007에서, 자연 장면으로부터의 카메라 및 3D 레이저 범위 파인더의 외적 자가 교정이 공개되었다. 이와 유사하게, D. Klimentjew 등, IEEE Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems(MFI), 236-241페이지, 2010년에서, 카메라의 다중 센서 융합과 대상체 인식을 위한 3D 레이저 범위 파인더가 공개되었다. 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 당업계에 공지된 이러한 설정에서의 레이저 범위 파인더는 이러한 종래 기술 문서에 의해 개시된 방법 및 이점을 변경하지 않고서도 본 발명에 따른 적어도 하나의 장치로 단순히 대체되거나 보완될 수 있다. 스테레오 카메라의 잠재적인 셋업을 위해, 이들 선행 기술 문서가 참조될 수 있다. 여전히, 적어도 하나의 선택적인 스테레오 카메라의 다른 셋업 및 실시예가 가능하다.
바람직하게는, 광학 검출기, 방법, 인간-기계 인터페이스, 엔터테인먼트 디바이스, 추적 시스템, 카메라 및 검출기의 다양한 용도, 특히, 이송 디바이스, 횡 방향 광학 센서, 평가 장치 및 적용 가능한 경우, 길이 방향의 광학 센서, 변조 디바이스, 조명원 및 촬상 디바이스, 특히, 잠재적인 재료, 셋업 및 추가의 세부 사항들에 관하여, 하나 이상의 WO 제 2012/110924A1 호, 미국 특허 출원 제 2012/206336A1 호, WO 제 2014/097181A1 호, 미국 특허 출원 제 2014/291480A1 호 및 PCT 특허 출원 제 PCT / EP2016 / 051817 호(2016년 1월 28일 출원)에 개시되어 있으며, 여기에 그 전체 내용이 참조로서 포함된다.
또한, 본 발명에 따른 디바이스는 적외선 검출 어플리케이션, 열 검출 애플리케이션, 온도계 애플리케이션, 열 탐색 애플리케이션, 화염 검출 애플리케이션, 화재 검출 애플리케이션, 연기 검출 애플리케이션, 온도 감지 애플리케이션, 분광학 애플리케이션 등에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 복사 또는 제로그래피 애플리케이션에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 배기 가스를 모니터링하고, 연소 공정을 모니터링하고, 오염을 모니터링하고, 산업 공정을 모니터링하고, 화학 공정을 모니터링하고, 식품 가공 공정을 모니터링하고, 수질을 평가하고, 공기 품질을 평가하는 등에서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스는 품질 제어, 온도 제어, 동작 제어, 배기 제어, 가스 감지, 가스 분석, 동작 감지, 화학적 감지 등에 사용될 수 있다.
검출기들 중 적어도 하나를 포함하는 상술한 광학 검출기, 방법, 인간-기계 인터페이스 및 엔터테인먼트 디바이스 및 제안된 용도는 종래 기술에 비해 상당한 이점을 갖는다. 따라서, 일반적으로, 특히, 적어도 하나의 대상체의 깊이 또는 깊이 및 폭에 모두와 관련하여, 공간에서의 적어도 하나의 대상체의 위치를 정확하게 결정하기 위한 간단하고 여전히 효율적인 검출기가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 검출기는 IR 스펙트럼 범위의 적어도 하나의 구획에 걸쳐, 특히, 민감할 수 있으므로, 적외선에 대해 효율적이고, 신뢰할 수 있고, 대면적의 위치 감지 디바이스일 수 있다.
당업계에 공지된 디바이스와 비교하여, 본 명세서에서 제안된 검출기는 바람직하게는 미광이 센서층에 들어가는 것을 가능한 한 효과적으로 제거할 수 있는 방식으로, 특히, 원하는 파장을 위해 적응되는 적절한 광학 필터를 사용함으로써 배열될 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 광학 필터에 대한 센서층은 갭 없이 위치 결정하는 것이 특히 유리할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 검출기는, 바람직하게는, 부피가 크지 않은 밀봉 패키지로서 제공될 수 있고, 그럼에도 불구하고 승온 및/또는 높은 습기에서도 습기 및/또는 산소와 같은 외부 영향에 의해 발생할 수 있는 열화로부터 높은 수준의 보호를 제공할 수 있다. 여기서, 검출기에 사용되는 재료는 센서층이 원하는 스펙트럼 범위에 대해 적절한 흡수 특성을 나타낼 수 있도록 선택될 수 있다.
또한, 검출기는 간단하게 제조될 수 있고 패키지에 쉽게 통합될 수 있다. 또한, 커버층 및 센서층의 부피가 크지 않은 밀봉 패키지를 통한 전기 접점의 접착성은 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 회로 캐리어 디바이스에 대한 용이한 통합을 가능하게 할 수 있고, 입사광 빔을 수신하여, 이를 광학 필터로 안내하도록 설계된 회로 캐리어 장치에 개구를 제공함으로써, 예컨대, PCB 상에 존재하는 에폭시 또는 유리층을 통해 광학 필터로 입사되거나 입사될 수 있는 미광의 양을 최소화하도록 설계될 수 있다. 다른 실시예에서, 캡슐화된 감광층은 기판의 상부로부터 하부로의 직접적이고 밀폐된 연결을 허용할 수 있는 관통 유리 비아를 사용함으로써 접촉될 수 있다. 이러한 대안적인 실시예에서, 디바이스는 PCB와 같은 회로 캐리어 디바이스상에 직접 접착되거나 납땜될 수 있다.
요약하면, 본 발명과 관련하여, 다음의 실시예가 특히 바람직한 것으로 간주된다:
실시예 1: 광학 검출기로서,
- 적어도 제 1 면과, 상기 제 1 면에 대해 대향 배치되는 제 2 면을 갖는 광학 필터 - 여기서, 상기 광학 필터는 상기 제 1 면에 의해 수용된 입사광 빔이 상기 광학 필터를 통과하여 상기 제 2 면에 도달하도록 설계되어, 상기 입사광 빔의 스펙트럼 구성을 변경함으로써, 변경된 광 빔을 생성함 - 와;
- 상기 광학 필터의 상기 제 2 면 상에 증착되는 감광성 재료를 포함하는 센서층 - 여기서 상기 센서층은 상기 변경된 광 빔에 의한 상기 센서층의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계됨 - ; 및
- 센서 신호를 평가함으로써, 상기 입사광 빔에 의해 제공되는 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계된 평가 장치를 포함한다.
실시예 2: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 자외선 스펙트럼 범위, 가시 스펙트럼 범위 및 적외선 스펙트럼 범위로부터 선택된 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 구획에서 적어도 하나의 파장을 검출하도록 설계된다.
실시예 3: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 적외선 스펙트럼 범위의 적어도 하나의 구획에서 적어도 하나의 파장을 검출하도록 설계되고, 적외선 스펙트럼 범위는 760nm 내지 1000㎛ 범위이다.
실시예 4: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 1.5㎛ 내지 15㎛ 범위의 중간 적외선 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 구획에서 적어도 하나의 파장을 검출하도록 설계된다.
실시예 5: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 대역 통과 필터(band pass filter), 롱 패스 필터(long pass filter), 숏 패스 필터(short pass filter), 단색 필터(monochromatic filter), 포토그래픽 필터(photographic filter), 편광 필터(polarization filter), 중성 농도 필터(neutral density filter) 및 대역 소거 필터(band rejection filter)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 6: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 롱 패스 필터이고, 상기 롱 패스 필터는 컷오프 파장 - 컷오프 파장은 최대 투과율의 50%에서의 파장을 나타냄 - 이하의 제 1 파장 범위를 감쇠시키고, 동시에 컷오프 파장보다 높은 제 2 파장 범위를 투과시킴으로써 변경된 광선을 생성하도록 설계된다.
실시예 7: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 롱 패스 필터의 컷오프 파장은 근적외선 스펙트럼 범위, 즉 760nm 내지 1.5㎛ 범위의 근적외선 스펙트럼 범위 또는 중간 적외선 스펙트럼 범위, 즉 1.5㎛ ~ 15㎛ 범위의 중간 적외선 스펙트럼 범위의 파장 중에서 선택된다.
실시예 8: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 적어도 2개의 개별적인 전기 접점이 상기 센서층에 접촉하고, 상기 전기 접점은 센서 신호를 상기 평가 장치로 전송하도록 설계된다.
실시예 9: 상술한 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 스테인드 글래스 필터(stained glass filter), 스테인드 폴리머 필터(stained polymer filter), 금속 메쉬 필터(metal mesh filter) 또는 광 간섭 필터(optical interference filter) 중 하나이다.
실시예 9: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 입사광 빔에 대해 상이한 전파 방향을 갖는 변경된 광 빔을 제공하기 위해 입사광 빔의 전파 방향을 변경하도록 적응된다.
실시예 10: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 프리즘, 경사면(tilted surface), 마이크로 렌즈, 마이크로 그루브(micro grooves), 확산기(diffuser) 또는 빔 성형기(beam shaper)이거나 또는 이들을 포함한다.
실시예 11: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 입사광 빔에 대해 상이한 편광 타입을 갖는 변경된 광 빔을 제공하기 위해 입사광 빔의 적어도 하나의 편광 타입을 변경하도록 조정된다.
실시예 12: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 1/4 파장판(quarter wave plate), 편광자(polarizer) 또는 교차 편광자(crossed polarizer)이거나 또는 이들을 포함한다.
실시예 13: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 적어도 하나의 비선형 광학 효과를 적용함으로써 입사광 빔을 변경하도록 적응된다.
실시예 14: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 비선형 광학 효과는 상향 변환(upconversion) 또는 하향 변환(downconversion)을 일으킨다.
실시예 15: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 형광 인광체(fluorescent phosphors), 형광 집광기(fluorescent light concentrator) 또는 상향 변환 인광체(upconversion phosphors)이거나 또는 이들을 포함한다.
실시예 16: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 전기 절연 기판 또는 반도체 기판 중 하나이거나 또는 이를 포함한다.
실시예 17: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 기판의 재료는 유리, 석영, 실리콘(Si), 투명한 전도성 산화물(TCO, transparent conducting oxide) 또는 투명한 유기 폴리머 중에서 선택된다.
실시예 18: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 TCO는 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 티탄(TiO2), 산화 인듐 주석(ITO), 불소 도핑된 산화 주석(SnO2:F, FTO), 알루미늄 도핑된 산화 아연(AZO), 산화 마그네슘(MgO) 또는 페로브스카이트 투명 전도성 산화물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 19: 상술한 3개의 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 적어도 2개의 개별적인 전기 접점이 광학 센서로서 설계된 상기 반도체 기판에 접촉된다.
실시예 20: 상술한 3개의 실시예에 따른 센서에 있어서, 상기 적어도 2개의 다른 개별적인 전기 접점은 Au, Pt, Pd, W 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예 21: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 센서층은 정확하게 하나의 연속적인 센서층이다.
실시예 22: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 센서층은 상기 광학 필터의 제 2 면에 직접 또는 간접적으로 적용된다.
실시예 23: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터와 상기 센서층 사이에는 갭이 남거나 생성되지 않는다.
실시예 24: 상술한 2개의 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 센서층은 증착 방법을 사용하여 적용된다.
실시예 25: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 증착 방법은 화학적 용액 성장(chemical bath deposition), 진공 증착, 스퍼터링, 원자층 증착, 화학 기상 증착, 스프레이 열분해(spray pyrolysis), 양극 산화(anodization), 전착(electrodeposition), 전자 변환(electro-conversion), 무전해 딥 성장(electro-less dip growth), 연속 이온 흡착 및 반응(successive ionic adsorption and reaction), 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy),분자 기상 에피택시(molecular vapor phase epitaxy), 액상 에피택시(liquid phase epitaxy), 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅(gravure printing), 플렉소 프린팅(flexo printing), 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이딩(doctor blading) 및 솔루션-가스 인터페이스 기술(solution-gas interface techniques)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 26: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터와 상기 센서층 사이에는 중간층(interlayer)을 더 포함한다.
실시예 27: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 중간층은,
- 상기 광학 필터 및 상기 센서층이, 제 1 광학 센서 및 제 2 광학 센서로서, 개별적으로 작동 가능한 방식으로 설계되어 있는 두꺼운 절연층 - 상기 두꺼운 절연층은, 특히, 제 1 광학 센서와 제 2 광학 센서 사이의 전계 효과의 발생을 회피함으로써, 상기 제 1 광학 센서와 상기 제 2 광학 센서 사이의 상호 작용을 방해하도록 선택되는 두께를 나타냄 - 이거나, 또는
- 상기 광학 필터와 상기 센서층 사이에서 상호 작용하도록 설계된 얇은 절연층 - 상기 얇은 절연 층은 상기 광학 필터와 상기 센서층 사이에서의 전계 효과의 발생을 가능하게 하기 위해 선택되는 두께를 나타냄 - 중 하나를 포함한다.
실시예 28: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 절연층은 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 이들의 혼합물 및/또는 라미네이트를 포함한다.
실시예 29: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 절연층은 증착 방법에 의해 증착되는데, 증착 방법은 특히 원자층 증착(ALD, Atomic Layer Deposition), 물리적 기상 증착법(PVD, Physical Vapor Deposition) 또는 플라즈마 강화 화학적 기상 증착법(PECVD, plasma enhanced chemical vapor deposition) 중에서 선택된다.
실시예 30: 상술한 4개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 중간층은 접착제 층, 바람직하게는 친수성 층 또는 소수성 층이거나 또는 이것을 포함한다.
실시예 31: 상술한 5개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 중간층은 광학적 반사 방지층이거나 또는 이것을 포함한다.
실시예 32: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 센서층을 위한 감광성 재료는 한 그룹의 염료 태양 전지(dye solar cells) 및 양자점(quantum dots) 중에서 선택되고, 광 전도성 재료가 특히 바람직하다.
실시예 33: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광 전도성 재료는 무기 광 전도성 재료, 유기 광 전도성 재료 또는 이들의 조합을 포함한다.
실시예 34: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 무기 광 도전 재료는 셀레늄, 텔루륨, 셀레늄-텔루륨 합금, 금속 산화물, IV족 원소 또는 화합물, III-V족 화합물, II-VI족 화합물, 칼코겐화물(chalcogenide), 닉토겐화물(pnictogenide), 할로겐화물 및 고용액 및/또는 이들의 도핑 된 변형체 중 하나 이상을 포함한다.
실시예 35: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 칼코겐화물은 칼코겐화 설파이드, 칼코겐화 셀레나이드, 칼코겐화 텔루라이드, 삼원 칼코겐화물(ternary chalcogenides), 4원 이상의 칼코겐화물을 포함하는 군으로부터 선택된다.
실시예 36: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 칼코겐화 설파이드는 황화 납(PbS), 황화 카드뮴(CdS), 황화 아연(ZnS), 황화 수은(HgS), 황화 은(Ag2S), 황화 망간(MnS), 삼황화 비스무트(Bi2S3), 삼황화 안티몬(Sb2S3), 삼황화 비소(As2S3), 황화 주석(II)(SnS), 이황화 주석(IV)(SnS2), 황화 인듐(In2S3), 황화 구리(CuS), 황화 주석(S), 황화 코발트(CoS), 황화 니켈(NiS), 이황화 몰리브덴(MoS2), 이황화 철(FeS2), 삼황화 크롬(CrS3), 황화 인듐 구리(CIS), 셀렌화 갈륨 인듐 구리(CIGS), 황화 주석 아연 구리(CZTS), 및 이들의 고용액 및/또는 도핑된 변이체를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예 37: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 칼코겐화 셀레나이드는 셀렌화 납(PbSe), 셀렌화 카드뮴(CdSe), 셀렌화 아연(ZnSe), 트리셀렌화 비스무트(Bi2Se3), 셀렌화 수은(HgSe), 트리셀렌화 안티몬(Sb2Se3), 트리셀렌화 비소(As2Se3), 셀렌화 니켈(NiSe), 셀렌화 탈륨(TlSe), 셀렌화 구리(CuSe), 디셀렌화 몰리브덴(MoSe2), 셀렌화 주석(SnSe), 셀렌화 코발트(CoSe), 셀렌화 인듐(In2Se3), 셀렌화 주석 아연 구리(CZTSe), 및 이들의 고용액 및/또는 도핑된 변이체를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예 38: 상술한 3개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 칼코겐화 텔루라이드는 텔루르화 납(PbTe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 텔루르화 아연(ZnTe), 텔루르화 수은(HgTe), 트리텔루르화 비스무트(Bi2Te3), 트리텔루르화 비소(As2Te3), 트리텔루르화 안티몬(Sb2Te3), 텔루르화 니켈(NiTe), 텔루르화 탈륨(TlTe), 텔루르화 구리(CuTe), 디텔루르화 몰리브덴(MoTe2), 텔루르화 주석(SnTe), 텔루르화 코발트(CoTe), 텔루르화 은(Ag2Te), 텔루르화 인듐(In2Te3), 및 이들의 고용액 및/또는 도핑된 변이체를 포함를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예 39: 상술한 4개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 삼원 칼코겐화물은 텔루르화 카드뮴 수은(HgCdTe), 텔루르화 아연 수은 (HgZnTe), 황화 카드뮴 수은(HgCdS), 황화 카드뮴 납 (PbCdS), 황화 수은 납(PbHgS), 이황화 인듐 구리(CuInS2), 설포셀렌화 카드뮴(CdSSe), 설포셀렌화 아연(ZnSSe), 설포셀렌화 탈륨(TlSSe), 황화 아연 카드뮴 (CdZnS), 황화 크롬 카드뮴(CdCr2S4), 황화 크롬 수은(HgCr2S4), 황화 크롬 구리(CuCr2S4), 셀렌화 카드뮴 납(CdPbSe), 디셀렌화 인듐 구리(CuInSe2), 비소화 갈륨 인듐(InGaAs), 황화 산화 납(Pb2OS), 셀렌화 산화 납(Pb2OSe), 설포셀렌화 납(PbSSe), 텔루르화 셀렌화물 비소(As2Se2Te), 인화 갈륨 인듐(InGaP), 인화 갈륨 아연(GaAsP), 인화 갈륨 알루미늄 (AlGaP), 카드뮴 셀레나이트(CdSeO3), 텔루르화 아연 카드뮴(CdZnTe), 셀렌화 아연카드뮴(CdZnSe), 인화 갈륨 인듐(InGaP), 칼코겐화 구리-아연-주석 황-셀레늄(CZTSSe), 및 이들의 고용액 및/또는 도핑된 변이체를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예 40: 상술한 7개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 II-VI족 화합물은 황화 카드뮴(CdS), 셀렌화 카드뮴(CdSe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 황화 아연(ZnS), 셀렌화 아연(ZnSe), 텔루르화 아연(ZnTe), 황화 수은(HgS), 셀렌화 수은(HgSe), 텔루르화 수은(HgTe), 텔루르화 카드뮴 아연(CdZnTe), 텔루르화 텔루르화 카드뮴 수은(HgCdTe), 텔루르화 수은 아연(HgZnTe), 셀렌화 수은 아연(CdZnSe), 및 이들의 고용액 및/또는 도핑된 변이체를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예 41: 상술한 8개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 III-V족 화합물은 안티몬화 인듐(InSb), 질화 붕소(BN), 인화 붕소(BP), 비소화 붕소(BAs), 질화 알루미늄(AlN), 인화 알루미늄(AlP), 비소화 알루미늄(AlAs), 안티몬화 알루미늄(AlSb), 질화 인듐(InN), 인화 인듐(InP), 비소화 인듐(InAs), 안티몬화 인듐(InSb), 질화 갈륨(GaN), 인화 갈륨(GaP), 비소화 갈륨(GaAs), 안티몬화 갈륨(GaSb), 및 이들의 고용액 및/또는 도핑된 변이체를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예 42: 상술한 9개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 금속 산화물은 산화 구리(Ⅱ)(CuO), 산화 구리(I)(CuO2), 산화 니켈(NiO), 산화 아연(ZnO), 산화 은(Ag2O), 산화 망간(MnO), 이산화 티타늄(TiO2), 산화 바륨(BaO), 산화 납(PbO), 산화 세륨(CeO2), 산화 비스무트(Bi2O3), 산화 카드뮴(CdO), 및 이들의 고용액 및/또는 도핑된 변형체를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예 43: 상술한 10개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 IV족 원소 또는 화합물은 도핑된 다이아몬드(C), 도핑된 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC) 및 실리콘 게르마늄(SiGe), 및 이들의 고형체 및/또는 도핑된 변형체를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예 44: 상술한 11개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광 전도성 재료는 양자점(quantum dot)을 포함하는 콜로이드 막으로 제공된다.
실시예 45: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광 전도성 재료는 황화 납(PbS), 셀렌화 납(PbSe), 텔루르화 납(PbTe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 인화 인듐(InP), 황화 카드뮴(CdS), 셀렌화 카드뮴(CdSe), 안티몬화 인듐(InSb), 텔루르화 텔루르화 카드뮴 수은(HgCdTe), 황화 인듐 구리(CIS), 셀렌화 갈륨 인듐 구리(CIGS) 및 황화 주석 아연 구리(CZTS)을 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
실시예 46: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 센서층은 1nm 내지 100㎛, 바람직하게는 10nm 내지 10㎛, 더 바람직하게는 100nm 내지 1㎛의 두께를 나타낸다.
실시예 47: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 센서층 상에 증착된 커버층을 더 포함한다.
실시예 48: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 커버층은 적어도 하나의 금속-함유 화합물을 포함하는 비정질층이다.
실시예 49: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속-함유 화합물은 Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, 및 Bi로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 또는 B, Ge, As, Sb 및 Te로 이루어진 군으로부터 선택되는 반 금속을 포함한다.
실시예 50: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속-함유 화합물은 Al, Ti, Ta, Mn, Mo, Zr, Hf 및 W로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함한다.
실시예 51: 상술한 3개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속-함유 화합물은 산화물, 수산화물, 칼코겐화물, 닉타이드(pnictide), 카바이드 또는 그들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된다.
실시예 52: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속-함유 화합물은 적어도 하나의 산화물, 적어도 하나의 수산화물, 또는 Al, Ti, Zr 또는 Hf의 조합을 포함한다.
실시예 53: 상술한 6개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 커버층은 10nm 내지 600nm, 바람직하게는 20nm 내지 200nm, 더 바람직하게는 40nm 내지 100nm, 가장 바람직하게는 50 내지 75nm의 두께를 갖는다.
실시예 54: 상술한 7개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 커버층은 화학적 용액 성장, 진공 증착, 스퍼터링, 원자층 증착, 화학 기상 증착, 스프레이 열분해(spray pyrolysis), 양극 산화, 전착(electrodeposition), 전자 변환(electro-conversion), 무전해 딥 성장(electro-less dip growth), 연속 이온 흡착 및 반응(successive ionic adsorption and reaction), 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy),분자 기상 에피택시(molecular vapor phase epitaxy), 액상 에피택시(liquid phase epitaxy), 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅(gravure printing), 플렉소 프린팅(flexo printing), 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이딩(doctor blading), 딥 코팅 및 솔루션-가스 인터페이스 기술(solution-gas interface techniques)로 형성된다.
실시예 55: 상술한 8개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 커버층은 제 2 광학 필터, 반사 방지층, 캡슐화 층, 접착층, 내-스크래치 층, 친수성 층(hydrophilic layer), 소수성 층(hydrophobic layer), 자정성 층(self-cleaning layer), 방담성 층(anti-fog layer) 또는 전도성 층 중 적어도 하나의 특성을 추가로 포함할 수 있다.
실시예 56: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 제 2 광학 필터는 전술한 광학 필터와 동일한 파장 범위를 필터링하거나 전술한 광학 필터와 비교하여 다른 파장 범위를 필터링하도록 설계된다.
실시예 57: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터 및 상기 제 2 광학 필터에 상기 입사광 빔을 교대로 공급하도록 설계된 광학 소자를 더 포함하고, 이것에 의해 상기 입사광 빔은 상기 광학 필터 및 상기 제 2 광학 필터를 통해 상기 센서층에 교대로 입사한다.
실시예 58: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터를 통해 상기 센서층을 조명하는 변경된 광 빔은 측정 빔인 반면, 상기 제 2 광학 필터를 통해 상기 센서층을 조명하는 변경된 광 빔은 기준 빔이거나, 또는 그 반대이며, 상기 평가 장치는 측정 빔 및 기준 빔에 의해 생성된 센서 신호를 비교하기 위해 추가로 설계된다.
실시예 59: 상술한 12개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 커버층은 상기 센서층 상에 직접 접촉된다.
실시예 60: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 커버층은 상기 센서층의 접근 가능한(accessible) 표면을 완전히 덮는다.
실시예 61: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 커버층은 상기 전기 접점을 적어도 부분적으로 덮는다.
실시예 62: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 전기 접점은 상기 커버층을 통해 접착할 수 있다.
실시예 63: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 전기 접점은 바람직하게는 와이어, 특히 Au, Al 또는 Cu 와이어를 사용하여 접착할 수 있다.
실시예 64: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 적어도 2개의 개별적인 전기 접점은 상기 센서층의 서로 다른 위치에 적용된다.
실시예 65: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 전기 접점은 Ag, Pt, Mo, Al, Au 및 그래핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 전극 재료를 포함한다.
실시예 66: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 전기 접점에는 접착하는데 적합한 접착층이 제공된다.
실시예 67: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 접착층은 Ni, Cr, Ti 또는 Pd 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예 68: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터의 상기 제 1 면 및/또는 제 2 면은 편평한 표면이거나 곡면이다.
실시예 69: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 필터는 양면 볼록 렌즈(biconvex lens), 평면-볼록 렌즈(plano-convex lens), 양요 렌즈(biconcave lens), 평면-오목 렌즈(plano-concave lens) 및 메니스커스 렌즈(meniscus lens)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 70: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 곡면은 상기 검출기를 통과하는 광 빔 경로의 수차를 보정하도록 설계된다.
실시예 71: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 센서층의 적어도 일부분의 전기 저항 또는 도전율을 측정하는 하나 이상의 측정값에 의해 센서 신호를 생성하도록 적응된다.
실시예 72: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 적어도 하나의 전류-전압 측정 및/또는 적어도 하나의 전압-전류 측정을 수행함으로써 센서 신호를 생성하도록 적응된다.
실시예 73: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 바이어스 전압원을 더 포함한다.
실시예 74: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 바이어스 전압원과 부하 저항은 상기 센서층과 직렬로 배열된다.
실시예 75: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 바이어스 전압이 센서층의 감광성 재료를 가로질러 인가된다.
실시예 76: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 조명을 변조하기 위한 적어도 하나의 변조 디바이스를 더 갖는다.
실시예 77: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광 빔은 변조된 광 빔이다.
실시예 78: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 서로 다른 변조의 경우에 적어도 2개의 센서 신호, 특히 서로 다른 변조 주파수에서 적어도 2개의 센서 신호를 검출하도록 설계되고, 상기 평가 장치는 각각 서로 다른 변조 주파수에서 적어도 2개의 센서 신호를 평가함으로써, 대상의 위치에 관한 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계된다.
실시예 79: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 광학 센서는, 조명의 동일한 총 전력이 주어지면, 센서 신호가 조명의 변조의 변조 주파수에 의존하는 방식으로 또한 설계된다.
실시예 80: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광 빔은 비변조 연속파 광 빔이다.
실시예 81: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 센서 신호는 길이 방향 센서 신호 - 상기 길이 방향 센서 신호는, 조명의 동일한 총 전력이 주어지면, 상기 센서층 내에서의 광 빔의 빔 단면에 의존함 - 이고, 여기서, 상기 길이 방향 센서 신호는, 조명의 동일한 총 전력이 주어지면, 상기 센서층 내에서의 광 빔의 빔 단면에 의존하고, 상기 평가 장치는 상기 길이 방향 센서 신호를 평가함으로써 대상체의 길이 방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계된다.
실시예 82: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 평가 장치는 상기 조명의 기하학적 구조와 상기 검출기에 대한 상기 대상체의 상대적인 위치 결정 사이의 적어도 하나의 사전 정의된 관계로부터, 바람직하게는 조명의 공지된 전력을 고려하고, 또한 선택적으로 조명이 변조되는 변조 주파수를 고려하여 상기 대상체의 길이 방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계된다.
실시예 83: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 센서 신호는 전체 센서층에 대한 균일한 센서 신호이다.
실시예 84: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 평가 장치는 상기 길이 방향 센서 신호를 정규화하고, 변경된 광선의 강도와는 무관하게 대상체의 길이 방향 위치에 대한 정보를 생성하도록 적응된다.
실시예 85: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 평가 장치는, 서로 다른 길이 방향 센서의 길이 방향 센서 신호를 비교함으로써, 변경된 광 빔이 넓어지거나 좁아지는지를 인식하도록 적응된다.
실시예 86: 상술한 5개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 평가 장치는, 적어도 하나의 길이 방향 센서 신호로부터 변경된 광 빔의 직경을 결정함으로써, 대상체의 길이 방향 위치에 관한 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 적응된다.
실시예 87: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 평가 장치는 대상체의 길이 방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 항목을 결정하기 위해 변경된 광 빔의 직경을 광 빔의 공지된 빔 특성, 바람직하게는 변경된 광 빔의 전파 방향에서 적어도 하나의 전파 좌표에 대한 변경된 광 빔의 빔 직경의 기지의 의존성 및/또는 변경된 광빔의 기지의 가우스 프로파일과 비교하도록 적응된다.
실시예 88: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 센서 신호는 센서층과 접촉하는 전기 접점 의해 제공되는 횡 방향 센서 신호(transversal sensor signal)이다.
실시예 89: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 여기서 상기 전기 접점은 적어도 하나의 분할 전극으로 구성되고, 상기 바이어스 전압원은 상기 적어도 하나의 분할 전극에 적용 가능하며, 상기 평가 장치는 상기 바이어스 전압원 및 상기 적어도 하나의 분할 전극을 적용하고 상기 횡 방향 센서 신호를 평가함으로써 상기 대상체의 횡단 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계된다.
실시예 90: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 분할 전극은 적어도 2개의 부분 전극을 포함한다.
실시예 91: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 적어도 4개의 부분 전극이 제공되고, 각각의 부분 전극은 바람직하게는 T-자형을 포함하는 형태로 제공된다.
실시예 92: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 부분 전극을 통한 전류는 상기 센서층에서 상기 변경된 광 빔의 위치에 의존한다.
실시예 93: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 횡 방향 센서 신호는 상기 부분 전극을 통한 전류에 따라 생성되고, 상기 평가 장치는 상기 부분 전극을 통한 전류의 적어도 하나의 비율로부터 상기 대상체의 횡단 위치에 대한 정보를 생성하도록 적응된다.
실시예 94: 검출기에 관한 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 적어도 하나의 조명원을 더 포함한다.
실시예 95: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 조명원은, 상기 대상체에 적어도 부분적으로 연결되고 및/또는 상기 대상체과 적어도 부분적으로 동일한 조명원; 1차 방사선으로 대상체를 적어도 부분적으로 조명하도록 설계된 조명원 중에서 선택된다.
실시예 96: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 광 빔은 상기 대상체에 대한 상기 1 차 방사선의 반사 및/또는 상기 1 차 방사선에 의해 자극받은 상기 대상체 자체의 발광에 의해 생성된다.
실시예 97: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 센서층의 스펙트럼 감도는 상기 조명원의 스펙트럼 범위에 의해 커버된다.
실시예 98: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 상기 광 빔을 상기 센서층 상으로 안내하도록 적응되는 적어도 하나의 전송 디바이스를 더 포함한다.
실시예 99: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 전송 디바이스는 광학 렌즈, 거울, 빔 스플리터 및 추가의 광학 필터 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예 100: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 검출기는 적어도 하나의 이미징 디바이스를 더 포함한다.
실시예 101: 상술한 실시예에 따른 검출기에 있어서, 상기 이미징 디바이스는 카메라를 포함한다.
실시예 102: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 상기 이미징 디바이스는: 무기 카메라(inorganic camera); 단색 카메라; 다색 카메라; 풀 컬러 카메라; 픽셀화된 무기 칩; 픽셀화된 유기 카메라; CCD 칩, 바람직하게는, 멀티 컬러 CCD 칩 또는 풀 컬러 CCD 칩; CMOS 칩; IR 카메라; RGB 카메라 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예 103: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 광학 검출기 및 상기 검출기를 기계적으로 지지하고 전기적으로 연결하도록 설계된 회로 캐리어 디바이스를 포함하는 배열체(arrangement).
실시예 104: 상술한 실시예에 따른 배열체에 있어서, 상기 검출기에 포함된 광학 필터는 상기 회로 캐리어 장치로 도입되는 개구에 위치되고, 상기 개구는 입사광을 수용하도록 설계된다.
실시예 105: 상술한 실시예에 따른 배열체에 있어서, 상기 개구의 근방에 개구 조리개가 위치되고, 상기 개구 조리개는 상기 개구를 통해 상기 광학 필터로 이격하여 입사되는 광을 차단하도록 설계된다.
실시예 106: 상술한 실시예에 따른 배열체에 있어서, 상기 개구 조리개는 상기 개구 주변의 회로 캐리어 디바이스상에 위치한 구리 트레이스에 의해 형성된다.
실시예 107: 상술한 4개의 실시예들 중 어느 하나에 따른 배열체에 있어서, 상기 회로 캐리어 디바이스는 인쇄 회로 기판(PCB)이다.
실시예 108: 특히 제어 명령을 입력하기 위한, 사용자와 기계간에 적어도 하나의 정보 항목을 교환하기 위한 인간-기계 인터페이스로서, 상기 인간-기계 인터페이스는 검출기에 관한 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함하고, 상기 인간-기계 인터페이스는 상기 검출기에 의해 상기 사용자의 기하학적 정보 중 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계되며, 상기 인간-기계 인터페이스는 적어도 하나의 정보 항목, 특히 적어도 하나의 제어 명령을 상기 기하학적 정보에 할당하도록 설계된다.
실시예 109: 상술한 실시예에 따른 인간-기계 인터페이스에 있어서, 상기 사용자의 기하학적 정보 중 적어도 하나의 항목은: 사용자의 몸의 위치; 사용자의 적어도 몸의 일부분의 위치; 사용자의 몸의 방향; 및 사용자의 적어도 몸의 일부분의 방향으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 110: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 인간-기계 인터페이스에 있어서, 상기 인간-기계 인터페이스는 사용자에 연결할 수 있는 적어도 하나의 비콘 디바이스를 더 포함하고, 상기 인간-기계 인터페이스는 상기 검출기가 상기 적어도 하나의 비콘 디바이스의 위치에 관한 정보를 생성할 수 있도록 적응된다.
실시예 111: 상술한 실시예에 따른 인간-기계 인터페이스에 있어서, 상기 비콘 디바이스는 상기 검출기에 전송될 적어도 하나의 광 빔을 생성하도록 적응된 적어도 하나의 조명원을 포함한다.
실시예 112: 적어도 하나의 엔터테인먼트 기능, 특히, 게임을 실행하기 위한 엔터테인먼트 디바이스로서, 상기 엔터테인먼트 디바이스는 인간-머신 인터페이스를 설명하는 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 인간-기계 인터페이스를 포함하고, 상기 엔터테인먼트 디바이스는 적어도 하나의 정보 항목이 인간-기계 인터페이스를 수단으로 하여 플레이어에 의해 입력될 수 있도록 설계되며, 상기 엔터테인먼트 디바이스는 상기 정보에 따라 상기 엔터테인먼트 기능을 변화시키도록 설계된다.
실시예 113: 적어도 하나의 이동 가능한 대상체의 위치를 추적하기 위한 추적 시스템으로서, 상기 추적 시스템은 검출기를 설명하는 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함하고, 상기 추적 시스템은 적어도 하나의 트랙 제어기를 더 포함하며, 여기서 상기 궤도 제어기는 각각이 특정 시점에서 상기 대상체의 위치에 관한 정보의 적어도 하나의 항목을 포함하여 상기 대상체의 일련의 위치를 추적하도록 적응된다.
실시예 114: 상술한 실시예에 따른 추적 시스템에 있어서, 상기 추적 시스템은 대상체에 연결 가능한 적어도 하나의 비콘 디바이스를 더 포함하고, 상기 추적 시스템은 상기 검출기가 상기 적어도 하나의 비콘 디바이스에 대한 대상체의 위치에 관한 정보를 생성할 수 있도록 적응된다.
실시예 115: 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나의 위치를 결정하는 스캐닝 시스템에 있어서, 상기 스캐닝 시스템은 검출기에 관한 상술한 실시 예들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함하고, 상기 스캐닝 시스템은 적어도 하나의 대상체의 적어도 하나 이상의 표면에 위치한 적어도 하나의 점 조명을 위해 구성된 적어도 하나의 광 빔을 방출하도록 적응된 적어도 하나의 조명원을 더 포함하되, 여기서 상기 스캐닝 시스템은 상기 적어도 하나의 점과 상기 적어도 하나의 검출기를 사용하는 상기 스캐닝 시스템간의 거리에 대한 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 설계된다.
실시예 116: 상술한 실시예에 따른 스캐닝 시스템에 있어서, 상기 조명원은 적어도 하나의 인공 조명원, 특히 적어도 하나의 레이저 소스 및/또는 적어도 하나의 백열 램프 및/또는 적어도 하나의 반도체 광원을 포함한다.
실시예 117: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 스캐닝 시스템에 있어서, 상기 조명원은 복수의 개별적인 광 빔, 특히 각각의 피치, 특히 규칙적인 피치를 나타내는 광 빔의 어레이를 방사한다.
실시예 118: 상술한 3개의 실시예 중 어느 하나에 따른 스캐닝 시스템에 있어서, 상기 스캐닝 시스템은 적어도 하나의 하우징을 포함하고, 상기 적어도 하나의 점과 상기 스캐닝 시스템 사이의 거리에 관한 적어도 하나의 정보 항목은 상기 적어도 하나의 점과 상기 스캐닝 시스템의 상기 하우징상의 특정 지점, 특히, 상기 하우징의 전방 에지 또는 후방 에지 사이에서 결정된다.
실시예 119: 상술한 실시예에 따른 스캐닝 시스템에 있어서, 상기 하우징은 디스플레이, 버튼, 고정 유닛 및 레벨링 유닛 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예 120: 상기 추적 시스템을 참조하는 실시예들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 추적 시스템 및 상기 스캐닝 시스템을 참조하는 실시예들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 스캐닝 시스템을 포함하는 입체 시스템(stereoscopic system)에 있어서, 상기 추적 시스템 및 상기 스캐닝 시스템 각각은 적어도 하나의 광학 검출기를 포함하고, 이 검출기는 입체 시스템의 광축에 평행한 방향으로 정렬되고, 동시에 입체 시스템의 광축에 수직인 방향에 대해 개별적인 변위를 나타내는 방식으로 시준된 배열(collimated arrangement)로 배치된다.
실시예 121: 상술한 실시예에 따른 입체 시스템에 있어서, 상기 트래킹 시스템 및 상기 스캐닝 시스템은 각각 적어도 하나의 길이 방향 광학 센서를 포함하고, 여기서 상기 길이 방향 광학 센서의 센서 신호는 대상체의 길이 방향 위치에 관한 정보 항목을 결정하기 위해 결합된다.
실시예 122: 상술한 실시예에 따른 입체 시스템에 있어서, 상기 길이 방향 광학 센서의 센서 신호는 상이한 변조 주파수를 적용함으로써 서로 구별될 수 있다.
실시예 123: 상술한 3개의 실시예 중 어느 하나에 따른 입체 시스템에 있어서, 상기 입체 시스템은 적어도 하나의 횡 방향 광학 센서를 더 포함하고, 여기서 상기 횡 방향 광학 센서의 센서 신호는 상기 대상체의 횡 방향 위치에 관한 정보 항목을 결정하기 위해 사용된다.
실시예 124: 상술한 실시예에 따른 입체 시스템에 있어서, 상기 대상체의 길이 방향 위치에 관한 정보 항목과 상기 대상체의 횡 방향 위치에 관한 정보 항목을 조합함으로써, 상기 대상체의 입체적인 뷰가 얻어진다.
실시예 125: 적어도 하나의 대상체를 영상화하기 위한 카메라에 있어서, 카메라는 검출기를 참조하는 상기 실시예들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함한다.
실시예 126: 광학 검출기의 제조 방법에 있어서,
a) 적어도 제 1 면과, 상기 제 1 면에 대해 대향 배치되는 제 2 면을 갖는 광학 필터 - 여기서, 상기 광학 필터는 상기 제 1 면에 의해 수용된 입사광 빔이 상기 광학 필터를 통과하여 상기 제 2 면에 도달하도록 설계되어, 상기 입사광 빔의 스펙트럼 조성을 변경함으로써, 변경된 광 빔을 생성함 - 를 제공하는 단계;
b) 상기 광학 필터의 상기 제 2 면상에 감광성 재료를 증착함으로써 센서층 - 여기서, 상기 센서층은 상기 변경된 광 빔에 의해 상기 센서층의 조명이 좌우되는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계됨 - 을 생성하는 단계; 및
c) 센서 신호를 평가함으로써 상기 입사광 빔에 의해 제공되는 정보의 적어도 하나의 항목을 생성하도록 설계된 평가 장치를 제공하는 단계를 포함한다.
실시예 127: 상술한 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 광학 필터는 밴드 패스 필터, 롱 패스 필터, 숏 패스 필터, 단색 필터, 사진 필터, 편광 필터, 중성 농도 필터 및 대역 소거 필터를 포함한다.
실시예 128: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 광학 필터는 스테인드 글래스 필터, 스테인드 폴리머 필터, 금속 메쉬 필터 또는 광 간섭 필터 중 하나이다.
실시예 129: 상술한 3개의 실시예 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 광학 필터는 프리즘, 경사면, 마이크로 렌즈, 마이크로 그루브, 확산기 또는 빔 형성기로부터 선택된다.
실시예 130: 상술한 4개의 실시예 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 광학 필터는 1/4 파장판, 편광자 또는 교차 편광자로부터 선택된다.
실시예 131: 상술한 4개의 실시예 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 광학 필터는 형광 인광체, 형광 집중기 또는 상향 변환 인광체(upconversion phosphors) 중에서 선택된다.
실시예 132: 상술한 실시예에 따른 방법에 있어서, 제공된 광학 필터는 전기 절연 기판 또는 반도체 기판 중 하나를 포함한다.
실시예 133: 상술한 실시예에 따른 방법에 있어서, 제공된 광학 필터는 유리, 석영, 실리콘(Si), 투명 전도성 산화물(TCO) 또는 투명 유기 중합체 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예 134: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 광학 필터의 제 2 표면에 직접 또는 간접적으로 센서층을 적용하는 단계를 더 포함한다.
실시예 135: 상술한 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 광학 필터와 상기 센서층 사이에는 갭이 잔존하거나 생성되지 않는다.
실시예 136: 상술한 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 센서층은 증착 방법을 사용하여 적용되고, 여기서 상기 증착 방법은 화학적 욕조 증착, 진공 증착, 스퍼터링, 원자층 증착, 화학적 기상 증착, 스프레이 열 분해, 전착법, 양극 산화, 전자 변환, 무전해 딥 성장, 연속 이온 흡착 및 반응, 분자 빔 에피택시, 분자 기상 에피택시, 액상 에피택시, 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소 프린팅, 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이딩, 딥 코팅 및 솔루션-가스 인터페이스 기술로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 137: 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 기판과 상기 센서층 사이에 중간층을 배치하는 단계를 더 포함한다.
실시예 138: 상기 방법을 참조하는 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 센서층용으로 사용되는 감광성 재료는 염료 태양 전지(dye solar cells), 광 전도성 재료 및 양자점(quantum dots)로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 여기서는 광 전도성 재료가 특히 바람직하다.
실시예 139: 상기 방법을 참조하는 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서,
d) 상기 센서층과 접촉하는 적어도 2개의 개별 전기 접점 - 상기 전기 접점은 상기 센서 신호를 상기 평가 장치로 전송하도록 설계됨 - 을 제공하는 단계를 더 포함한다.
실시예 140: 상기 방법을 참조하는 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 커버층을 생성하여, 상기 센서층을 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 덮는 단계를 포함한다.
실시예 141: 상기 방법을 참조하는 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 전기 접점은 바람직하게는 와이어, 특히 Au, Al 또는 Cu 와이어의 형태로 전기 전도성 납을 사용하여 적어도 하나의 외부 연결부에 접착된다.
실시예 142: 상술한 실시예에 따른 방법에 있어서, 전기 전도성 납은 상기 커버층을 통해 상기 전기 접점에 접착된다.
실시예 143: 상기 검출기를 참조하는 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기의 사용은, 사용 목적상, 특히, 교통 기술에서의 거리 측정; 특히, 교통 기술에서의 위치 측정; 엔터테인먼트 애플리케이션; 보안 애플리케이션; 인간-기계 인터페이스 애플리케이션; 추적 애플리케이션; 입체 시각에서 스캐닝 애플리케이션; 사진 애플리케이션; 이미징 애플리케이션 또는 카메라 애플리케이션; 적어도 하나의 공간의 맵을 생성하는 맵핑 애플리케이션; 차량용 호밍(homing) 또는 추적 비콘 검출기; 열적 특성을 갖는 대상체의 거리 및/또는 위치 측정; 머신 비젼 애플리케이션; 로봇 애플리케이션; 물류 애플리케이션; 차량 애플리케이션; 항공기 애플리케이션; 선박 애플리케이션; 우주선 애플리케이션; 로봇 애플리케이션; 의료 애플리케이션; 스포츠 애플리케이션; 빌딩 애플리케이션; 건축 애플리케이션; 제조 애플리케이션; 머신 비젼 애플리케이션; 비행 시간 검출기, 레이더, 라이다(Lidar), 초음파 센서 또는 간섭계 중에서 선택된 적어도 하나의 감지 기술과 조합하여 사용하는 것으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 144: 상기 검출기에 관한 상술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기의 사용은, 적외선 검출 애플리케이션; 열 감지 애플리케이션; 온도계 애플리케이션; 열 추적(heat-seeking) 애플리케이션; 화염 검출 애플리케이션; 화재 검출 애플리케이션; 연기 검출 애플리케이션; 온도 감지 애플리케이션; 분광 애플리케이션; 복사 애플리케이션; 제로그래피 애플리케이션(xerography application); 배기 가스 모니터링 애플리케이션; 연소 공정 모니터링 애플리케이션; 오염 모니터링 애플리케이션; 산업 공정 모니터링 애플리케이션; 화학 공정 모니터링 애플리케이션; 식품 가공 공정 모니터링 애플리케이션; 수질 모니터링 애플리케이션; 대기질 모니터링 애플리케이션; 품질 관리 애플리케이션; 온도 제어 애플리케이션; 동작 제어 애플리케이션; 배기 제어 애플리케이션; 가스 감지 애플리케이션; 가스 분석 애플리케이션; 동작 감지 애플리케이션; 화학 물질 감지 애플리케이션에의 사용을 목적으로 한다.
본 발명의 특징 및 추가 선택적 상세한 설명은 종속항과 함께 이하의 바람직한 예시적인 실시예의 설명으로부터 명백하다. 이러한 맥락에서, 특정 특징들은 단독으로 또는 특징을 조합하여 구현될 수 있다. 본 발명은 예시적인 실시예들에 제한되지 않는다. 예시적인 실시예가 도면에 개략적으로 도시된다. 각 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 갖는 동일한 요소 또는 요소, 또는 그 기능과 관련하여 서로 상응하는 요소를 지칭한다.
특히, 도면에서:
도 1은 광학 필터를 포함하는 본 발명에 따른 광학 검출기의 예시적인 실시예를 도시하고;
도 2는 제 2 광학 필터로서 기능하도록 채택된 캡슐화를 포함하는 검출기의 다른 예시적인 실시예를 도시하고;
도 3은 광학 필터용 반도체 기판 및 중간층으로서의 두꺼운 절연층을 포함하여, 탠덤 검출기(tandem detector)를 제공하는, 검출기의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하고;
도 4는 광학 필터용 반도체 기판 및 중간층으로서의 얇은 절연층을 포함하여, 전계 효과 포토트랜지스터를 제공하는, 검출기의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하고; 또한
도 5는 본 발명에 따른 검출기, 검출기 시스템, 인간-기계 인터페이스, 엔터테인먼트 디바이스, 추적 시스템 및 카메라의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 광학 검출기(110)의 예시적인 실시 예를 매우 개략적인 방식으로 각각 도시한다. 여기에서, 검출기(110)는, 특히, 스펙트럼 범위의 적어도 하나의 구획에서 적어도 하나의 파장을 검출하기 위한 광 검출에 적응되고, 스펙트럼 범위의 소정 구획은 자외선(UV), 가시광(VIS) 및/또는 적외선(IR) 스펙트럼 범위로부터 선택될 수 있고, 여기서 IR 범위는, 즉, 760nm 내지 1000㎛의 스펙트럼 범위이고, 특히, 중간 적외선(MidIR) 스펙트럼 범위, 즉, 1.5㎛ 내지 15 ㎛의 스펙트럼 범위인 것이 바람직할 수 있다.
구체적으로, 검출기는 적어도 하나의 대상체(112)의 적어도 하나의 가능한 광학적 특성을 감지하도록 설계될 수 있다. 특히, 검출기(110)에 의해 결정할 수 있는 가능한 광학적 특성은 대상체(112)의 광학 특성 및/또는 기하학적 특성 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 광학 특성은, 바람직하게는, 대상체(112)의 투과율, 흡수율, 방출 및/또는 반사 중에서 선택될 수 있는 반면에, 기하학적 성질은, 특히, 검출기(110)와 관련하여 대상체(112)의 위치를 참조할 수 있다. 단순화를 위해, 대상체(112)는 도 1, 도 3 및 도 5에 단지 개략적으로 도시되어 있지만, 대상체(112)는 또한 도 2 및 도 4에 따른 실시예에도 존재한다고 가정할 수 있다.
검출기(110)는 적어도 제 1 면(116) 및 제 2 면(118)을 갖는 적어도 하나의 광학 필터(114)를 포함하고, 여기서 제 2 면(118)은 제 1 면(116)에 대하여 대향 배치된다. 여기서, 광학 필터(114)의 제 1 면(116) 및/또는 제 2 면(118)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 평탄한 표면인 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 대안적인 실시예(여기에 도시하지 않음)에서, 광학 필터(114)의 제 1 면(116) 및 제 2 면(118) 중 적어도 하나는 곡면을 나타낼 수 있고, 여기서 곡면은 평면인 것으로부터 벗어날 수 있는 영역을 말한다. 여기서, 곡면은 광 빔(120)이 검출기를 통해 그 경로를 거치면서 겪을 수 있는 수차를 보정하도록 설계될 수 있다. 곡면은, 특히, 양면 볼록 렌즈, 평면-볼록 렌즈, 양요 렌즈, 평면-오목 렌즈 및 메니스커스 렌즈로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 그러나 다른 종류의 곡면이 상정될 수도 있다.
본 발명의 목적을 위해, 광학 필터(114)는 입사광 빔(120)이 광학 필터(114)의 제 1 면(116)에 의해 수용되어 광학 필터(114)를 통과하여 제 2 면(118)에 이르도록 설계되고, 여기서 입사광 빔(120)의 스펙트럼 조성은 변경된 광 빔(122)이 생성되는 방식으로 변형된다. 특히, 광학 필터(114)는 대역 통과 필터, 롱 패스 필터, 숏 패스 필터, 단색 필터, 사진 필터, 편광 필터 및 대역 차단 필터로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 광학 필터는 롱 패스 필터(124)일 수 있고, 여기서 롱 패스 필터(124)는 컷-오프 파장 미만의 변경된 광 빔(122)에 의해 구성된 제 1 파장 범위를 감쇠시키고, 동시에, 컷-오프 파장 초과의 변경된 광 빔(122)의 제 2 파장 범위를 전송하는 것에 의해 변경된 광 빔(122)을 생성하도록 설계될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, "컷오프 파장"이라는 용어는 최대 전송율이 50%인 파장을 지칭할 수 있다. 특히, IR 스펙트럼 범위의 적어도 선택된 구획에 민감하고, 동시에 IR 스펙트럼 범위의 선택된 구획 외부의 미광(stray light)의 양을 감소시키도록 검출기(110)를 제공하는 것과 관련하여, 롱 패스 필터의 컷오프 파장은 근적외선 스펙트럼 범위의 파장, 즉, 760nm 내지 1.5㎛의 스펙트럼 범위, 또는 중간 적외선 스펙트럼 범위, 즉, 1.5㎛ 내지 15㎛의 스펙트럼 범위의 파장 중에서 선택될 수 있다.
따라서, 광학 필터(114), 특히, 롱 패스 필터(124)는 스테인드 글래스 필터 또는 광 간섭 필터로부터 선택될 수 있다. 전술한 바와 같이, 스테인드 글래스 필터는, 바람직하게는 흡수성 재료, 특히, 염료와 같은 재료를 균질한 분포로 가진 광학적으로 투명한 기판을 포함하고, 기판과 함께 원하는 전송율 대 파장 관계를 나타낸다. 대안적으로 사용되는 바와 같이, 간섭 필터는 하나 이상의 제 1 스펙트럼 라인 또는 대역을 반사시키고, 동시에 제 2 스펙트럼 라인 또는 대역을 전송하도록 설계된 광학 요소이거나 또는 이를 포함한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 바람직한 실 예에서, 광학 필터(114)는 전기 절연 기판(126)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전기 절연 기판은 유리, 석영 또는 투명 유기 중합체를 포함할 수 있다. 그러나 다른 종류의 기판이 사용될 수도 있다.
또한, 광학 필터(114)의 제 2 면(118)을 통해 광학 필터(114)를 떠나는 변경된 광 빔(122)은 광학 필터(114)의 제 2 면(118)에 직접 적용될 수 있는 센서층(128)에 충돌하므로, 바람직하게는 광학 필터(114)와 센서층(128) 사이에 갭이 남지 않을 수 있다. 본 명세서에서, 센서층은, 여기서 나타내는 바와 같이, 정확히 하나의 연속하는 센서층일 수 있다. 이 목적을 위해, 센서층(128)은, 바람직하게는, 증착 방법, 유리하게는 욕조 증착 공정(bath deposition process)을 사용함으로써, 광학 필터(114) 상에 증착될 수 있고, 1nm 내지 100㎛, 바람직하게는 10nm 내지 10㎛의 두께, 보다 바람직하게는 100㎚ 내지 1㎛의 두께로 용이하게 생성될 수 있다. 그러나, 센서층(128)의 대안적인 배열 또는 센서층(128)을 생성하기 위한 다른 증착 방법이 또한 가능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서층(128)은 변경된 광 빔(122)에 의한 센서층(128)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계된다. 본 발명에 따르면, 센서층(128)은 적어도 하나의 감광성 재료(130)를 포함한다. 특히, 바람직한 실시예에서, 감광성 재료(130)는 광 전도성 재료(132), 바람직하게는, 황화 납(PbS), 셀렌화 납(PbSe), 텔루르화 납(PbTe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 또는 인화 인듐(InP), 황화 카드뮴(CdS), 셀렌화 카드뮴(CdSe), 안티몬화 인듐(InSb), 텔루르화 카드뮴 수은(HgCdTe; MCT), 황화 인듐 구리(CIS), 셀렌화 갈륨 인듐 구리(CIGS), 황화 아연(ZnS), 셀렌화 아연(ZnSe) 또는 황화 주석 아연 구리(CZTS)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 칼코겐화물 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 칼코겐화물 또는 다른 종류의 광 전도성 재료(132)도 또한 사용될 수 있다. 다른 실시예(여기에 도시하지 않음)에서, 센서층(128)에 포함되는 감광성 재료(130)는 염료 태양 전지나 양자점층(quantum dot layer)으로부터 선택될 수 있다.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 검출기(110)의 특정 실시예에 따르면, 검출기(110)는 바람직하게는 센서층(128) 상에 직접 증착될 수 있는 선택적인 커버층(134)을 더 포함할 수 있다. 본원에서, 커버층(134)은, 특히, 적어도 하나의 금속 함유 화합물을 포함하는 비정질층일 수 있고, 여기서 금속 함유 화합물은 유리하게는 산화물, 수산화물, 칼코겐화물, 닉타이드 또는 Al, Ti, Ta, Mn, Mo, Zr, Hf 또는 W의 카바이드 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 여기서, 특히 10nm 내지 600nm, 바람직하게는, 20nm 내지 200nm의 두께를 나타낼 수 있는 커버층은 원자 증착층일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 선택적으로, 커버층(134)은 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정과 같은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정을 사용함으로써 생성될 수 있다. 또한, 스핀 코팅 또는 잉크젯 인쇄와 같은 다른 증착 방법이 또한 적용될 수 있다.
특히, 습기 및/또는 주변 대기에 포함되는 산소와 같은 외부 영향에 의한 센서층(128)의 열화를 가능한 한 피하기 위해, 커버층(134)은, 특히, 센서층(128)의 임의의 접근 가능한 표면을 완전히 덮음으로써, 센서층(128)의 캡슐화, 바람직하게는 밀봉 패키지화를 제공할 수 있다. 이 목적을 위해, 커버층(134)은, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 특히, 센서층(128)의 상이한 위치에서 센서층(128)과 접촉하도록 설계된 전기 접점(136, 136')을 추가로 덮을 수 있다. 바람직하게는, 전기 접점(136,136')은 Ag, Pt, Mo, Al, Au 및 그래핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 전극 재료를 포함할 수 있다. 또한, 전기 접점(136, 136')은 커버층(134)을 통해 접착될 수 있고, 여기서는, 바람직하게는, 본딩 와이어(138, 138')가 사용될 수 있고, 이 와이어는, 특히, Au, Al 또는 Cu 와이어이거나 이를 포함할 수 있다. 특히, 본딩 와이어와 전기 접점(136, 136')의 전극 재료 사이의 접착을 지원하기 위해, 전기 접점(136, 136')에 접착층(여기에 도시되지 않음)이 추가로 제공될 수 있고, 여기서 접착층은 Ni, Cr, Ti 또는 Pd 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 다른 종류의 접착이 가능할 수도 있다.
또한, 전기 접점(136, 136')은 센서층(128)에 의해 생성된 센서 신호를 평가 장치(140)로 전송하도록 설계될 수 있다. 대안적으로, 센서 신호는 무선 방식으로 센서층(128)으로부터 평가 장치(140)로 송신될 수 있다. 결과적으로, 변경된 광 빔(122)에 의한 충돌 시, 센서층(128)에 의해 제공되는 결과적인 센서 신호는 센서층(128)에 포함된 감광성 재료(130), 특히, 광 전도성 재료(132)의 특성에 의존한다. 일반적으로, 평가 장치(140)는, 센서 신호를 평가함으로써, 적어도 하나의 대상체(112)의 하나 이상의 광학적으로 상정 가능한 특성에 대하여 입사광 빔(120)에 의해 제공된 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 설계된다. 이 목적을 위해, 평가 장치(140)는 센서 신호를 평가하기 위해 하나 이상의 전자 디바이스 및/또는 하나 이상의 소프트웨어 구성 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 평가 장치(140)는 센서층(128)에 의해 획득된 하나 이상의 센서 신호를 비교함으로써 적어도 하나의 정보 항목을 결정하도록 적응될 수 있다.
이 특정 실시예에서, 평가 장치(140)는, 바람직하게는, 길이 방향 광학 센서로 배열될 수 있는 센서층(128)의 하나 이상의 길이 방향 센서 신호를 비교함으로써, 대상체(112)의 길이 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 결정하도록 적응될 수 있다. 이 목적을 위해, 검출기(110)는, 특히, 적어도 하나의 전류-전압 측정 및/또는 적어도 하나의 전압-전류 측정을 수행함으로써 센서 신호를 생성하도록 적응될 수 있다. FiP 디바이스에 대해 알려진 바와 같이, 조명의 총 전력이 동일한 경우, 길이 방향 센서 신호는 센서층(128)에서 변경된 광 빔(122)의 빔 단면에 의존할 수 있다. 따라서, 평가 장치(140)는, 대상체(112)의 길이 방향 위치의 적어도 하나의 정보 항목을 생성하기 위해, 조명의 기하학적 구조와 검출기(110)에 대한 대상체(112)의 상대 위치 사이의 적어도 하나의 사전 정의된 관계를 이용하도록 설계될 수 있고, 그로 인해, 바람직하게 조명의 공지된 전력을 고려할 수 있다. 그러나 다른 종류의 평가 과정의 적용도 가능할 수도 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 평가 장치(140)는 센서층(128)에 의해 제공되는 하나 이상의 횡 방향 센서 신호를 비교함으로써 대상체(112)의 횡 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 결정하도록 적응될 수 있다. 이 목적을 위해, 센서층(128)은, 특히, 적어도 한 쌍의 전극에 의해 접촉될 수 있고, 여기서 전극은, 횡 방향 센서 신호를 획득하기 위해, 감광성 재료(130)에 접촉할 수 있다. 횡 방향 광학 센서의, 특히, 바람직한 실시예에서, 임의의 또는 모든 전극은 분할 전극일 수 있고, 여기서 각각의 분할 전극은 적어도 2개의 부분 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 부분 전극을 통한 전류는 센서층(128)에서 변경된 광 빔(122)의 위치에 의존할 수 있고, 따라서 횡 방향 센서 신호는 부분 전극을 통한 전류에 따라 생성될 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 평가 장치(140)는, 예컨대, 대상체(112)의 투과율, 흡수율, 방출 및/또는 반사율로부터 선택되는 대상체(112)의 적어도 하나의 광학적 특성을 결정하도록 적응될 수 있다.
또한,도 1 내지도 4는 각각 검출기(110)가 회로 캐리어 디바이스(144) 상에 위치될 수 있는 배열(142)을 개략적으로 도시한다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 회로 캐리어 디바이스(144)는, 검출기(110)와 같이, 전자적, 전기적 및/또는 광학적 요소들을 기계적으로 지지하고 전기적으로 연결하도록 설계되어 있는 플랫폼을 지칭한다. 특히, 바람직한 실시예에서, 회로 캐리어 디바이스(144)는 인쇄 회로 기판(PCB)(146)일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 여기서, 센서층(128)에 의해 생성된 센서 신호를 평가 장치(140)에 직접 또는 간접적으로 전달하도록 설계된 전기 접점(136, 136')은, 도 1에 도시된 바와 같이, 본딩 와이어(138, 138')를 사용하여 커버층(134)을 통해 접착될 수 있다. 여기에 도시된 바와 같이, 센서 신호를 전달하는 본딩 와이어(138, 138')는, 특히, 바람직한 실시예에서, 회로 캐리어 디바이스(144)의 표면상에 위치되고, 전기 전도성을 포함하는 접촉 패드(148, 148')로 안내되어, 센서 신호가 직접적 또는 간접적인 방식으로 평가 장치(140)로 안내될 수 있다. 특히, 배열(142)은, 바람직하게는, 회로 캐리어 디바이스(144) 상의 선택된 위치에 검출기(110)를 자동적으로 집어 위치시키고, 이후에 본딩 와이어(138, 138')를 제공함으로써, 검출기(110)의 용이한 취급 및 접촉을 가능하게 할 수 있다.
또한, 한편으로, 배열(142)은, 유리하게는, 검출기(110)의 신호 대 잡음비를 방해할 수 있는 미광의 양을 줄이기 위해 채택될 수 있다. 이 목적을 위해, 입사광 빔(120)을 수용하고 입사광 빔(120)을 광학 필터(114)로 안내하도록 설계될 수 있는 회로 캐리어 디바이스(144)에 개구(150)가 제공될 수 있다. 이에 따라, 예컨대, 회로 캐리어 디바이스(144) 상의 에폭시 또는 유리층을 통해 광학 필터(114)로 들어갈 수 있는 미광의 양이 최소화될 수 있다. 여기서, 검출기(110)에 포함되는 광학 필터(114)는, 특히, 도 1 내지 도 4 의 각각에 개략적으로 도시된 바와 같이, 회로 캐리어 디바이스(144)에 도입된 개구(150)에 배치될 수 있다.
또한, 개구(150) 부근에 개구 조리개(152)가 위치될 수 있고, 여기서 개구 조리개(152)는 회로 캐리어 디바이스(144)의 개구(150)를 통해 광학 필터(114)를 관통하는 입사광 빔(120)과는 별도로 광학 필터(114)로 들어오는 추가의 광을 억제하도록 설계될 수 있다. 이 목적을 위해, 개구 조리개(152)는 개구(150) 둘레의 회로 캐리어 디바이스(142) 상에 배치될 수 있는 구리 트레이스에 의해 형성될 수 있다. 단순화를 위해, 개구 조리개(152)는, 도 1에만 개략적으로 도시되어 있지만, 개구 조리개(152)가 도 2 내지 도 4에 따른 실시예에는 존재하지 않을 수도 있음을 의미하는 것은 아니다.
일반적으로, 평가 장치(140)는 데이터 처리 디바이스의 일부일 수 있고 및/또는 하나 이상의 데이터 처리 디바이스를 포함할 수 있다. 평가 장치(140)는 회로 캐리어 디바이스(144)에 전체적 또는 부분적으로 통합될 수 있고/있거나 센서층(128)에 무선 또는 유선 방식으로 전기적으로 접속될 수 있는 개별 장치로서 전체적 또는 부분적으로 구현될 수 있다. 평가 장치(140)는 하나 이상의 측정 유닛 및/또는 하나 이상의 평가 유닛 및/또는 하나 이상의 제어 유닛(여기에 도시되지 않음)과 같은 하나 이상의 전자 하드웨어 구성 요소 및/또는 하나 이상의 소프트웨어 구성 요소와 같은 하나 이상의 추가 구성 요소를 더 포함할 수 있다.
검출기(110)를 조명하기 위한 광 빔(120)은 발광 대상체(112)에 의해 생성될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 광 빔(120)은 발광 다이오드와 같이, 대상체(112)을 조명하도록 적응되어 있는 인공 광원 및/또는 주변 광원을 포함할 수 있는 별도의 조명원(여기에 도시하지 않음)에 의해 생성될 수 있고, 여기서 대상체(112)는, 광 빔(120)이, 바람직하게는, 회로 캐리어 디바이스(144) 내의 개구(150)를 입사하여 광학 필터(114)에 도달하도록 구성될 수 있는 방식으로 조명원에 의해 생성된 광의 적어도 일부를 반사할 수 있다. 특정 실시예에서, 조명원은 변조된 광원일 수 있고, 조명원의 하나 이상의 변조 특성은 적어도 하나의 선택적인 변조 디바이스에 의해 제어될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 변조는 조명원과 대상체(112) 사이 및/또는 대상체(112)와 광학 필터(114) 사이의 빔 경로에서 영향을 미칠 수 있다. 다른 가능성이 고려될 수 있다. 이 특정 실시예에서, 대상체(112)에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 결정하기 위해 센서 신호를 평가할 때, 하나 이상의 변조 특성, 특히 변조 주파수를 고려하는 것이 유리할 수 있다.
도 2는 커버층(134)이 제 2 광학 필터(154)로서 기능하도록 적응될 수 있는 검출기(110)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 여기서, 커버층(134)은 광학 필터(114)와 동일한 파장 범위를 필터링하거나, 또는 대안적으로 또는 부가적으로 광학 필터(114)에 대하여 상이한 파장 범위를 필터링하도록 설계될 수 있다. 이를 위해, 도 2에 자세히 도시된 바와 같이, 라미네이트이거나 또는 라미네이트를 포함할 수 있는 커버층(134)이 사용될 수 있다. 특히, 교대로 서로의 상면에 적층된 제 1 커버층(156) 및 제 2 커버층(156')을 사용하는 스택은 간섭 필터로 사용될 수 있고, 여기서, 각각의 커버층(156, 156')은 상이한 종류의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 특히, 바람직한 실시예에서, 제 1 커버층(156)은 산화 알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있는 반면, 제 2 커버층(156')은 산화 티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 커버층(156, 156')의 다른 종류의 스택이 또한 고려될 수 있다.
도 2에 더 도시하는 바와 같이, 입사광 빔(120)을 광학 필터(114) 및 제 2 광학 필터(154)에 교대로 공급하도록 설계될 수 있는 빔 스플리터(여기서는 도시되지 않음)와 같은 광학 소자를 제공하는 것이 가능할 수 있다. 그 결과, 입사광 빔(120)은 선택적으로 광학 필터(114) 및 제 2 광학 필터(154)를 통해 충돌할 수 있다. 이 특정 실시예에서, 광학 필터(114)를 통해 센서층(128)을 조명하는 변경된 광 빔(122)은 "측정 빔"으로 지정될 수 있는 반면, 제 2 광학 필터(154)를 통해 센서층(128)을 조명하는 변경된 광 빔(122')은 "기준 빔"으로 지정될 수 있고, 또는 그 반대로 지정될 수도 있다. 이 실시예에서, 평가 장치가 정밀한 평가 목적을 위해 측정 빔 및 기준 빔에 의해 생성된 센서 신호를 비교하기 위해 추가로 설계되는 것이 특히 바람직할 수 있다. 예를 들어, 센서층(128) 내에서 직접적으로 상쇄될 수 있는 방식으로 측정 빔 및 기준 빔의 특성을 배열할 수 있어서, 록-인 기술(lock-in technique)과 같은 측정 빔과 기준 빔 간의 차등 신호만을 증폭하도록 적응된 방법의 적용을 가능하게 할 수 있다.
도 2에 더 도시하는 바와 같이, 센서 신호는, 대안적인 실시 예에서, 전기 접점(136, 136')으로부터 유리 비아(158)를 통해 회로 캐리어 디바이스(144) 상의 접촉 패드(148, 148')로 안내될 수 있다. 이러한 종류의 셋업은 커버층(134)과 함께 완전한 검출기(110)의 직접적이고 밀폐된 인클로저를 가능하게 할 수 있다. 이러한 대안적인 실시예에서, 검출기(110)는 인쇄 회로 기판(PCB)(146)과 같은 회로 캐리어 디바이스(144) 상에 직접 접착되거나 납땜될 수 있다.
도 3은 제 1 광학 센서 및 제 2 광학 센서를 갖는 탠덤 검출기(160)를 제공하는 검출기(110)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 이 목적을 위해, 광학 필터(114)는 반도체 기판(162)을 포함하는데, 기판용 재료는 바람직하게는 실리콘(Si) 또는 투명 전도성 산화물(TCO)일 수 있으며, 여기서 투명 전도성 산화물(TCO)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 티탄(TiO2), 인듐 주석 산화물(ITO), 불소 도핑된 산화 주석(SnO2:F; FTO), 알루미늄 도핑된 산화 아연(AZO), 산화 마그네슘(MgO) 또는 페로브스카이트 투명 전도성 산화물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 제 1 광학 센서로 설계될 수 있는 센서층(128)에 추가하여, 반도체 기판(162)은 반도체 기판(162)과 접촉하도록 적응된 적어도 2개의 추가의 전기 접점(164, 164')을 제공함으로써 제 2 광학 센서로서 설계될 수 있다. 여기서, 추가의 전기 접점(164, 164')은 전극 재료로서 Au, Pt, Pd 또는 W 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 3에 더 도시하는 바와 같이, 추가의 전기 접점(164, 164')은 추가의 본딩 와이어(168, 168')를 적용함으로써 회로 캐리어 장치(144) 상에 위치된 추가의 접점 패드(166, 166')에 본딩될 수 있다. 그러나, 도 2에 나타내는 바와 같이, 비아(158, 158')를 사용하는 것과 같은 다른 종류의 접합도 가능할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 특히, 제 1 광학 센서로서 작용하는 센서층(128)과, 반도체층(162)을 포함하고 제 2 광학 센서에 작용하는 광학 필터(114) 사이의 전계 효과 발생을 피하기 위해, 바람직하게는, 두꺼운 절연층(172), 바람직하게는, 두꺼운 이산화 실리콘층이거나 이를 포함하는 중간층(170)이 제공될 수 있다. 여기서, 두꺼운 절연층(172)은, 바람직하게는, 100nm 내지 10㎛의 두께, 보다 바람직하게는, 250nm 내지 5㎛의 두께를 나타낼 수 있다. 여기서, 중간층(170)은, 특히, 한편으로는 광학 필터(114)와 중간층(170) 사이 및 다른 한편으로는 중간층(170)과 센서층(128) 사이에 갭이 남지 않는 방식으로 적용될 수 있다. 다시, 중간층(170)은, 바람직하게는, 센서층(128)에 대하여 인접한 방식으로 위치된 정확히 하나의 연속층일 수 있다.
도 4는 검출기(110)의 대안적인 실시예를 도시하고, 여기서 중간층(170)은 얇은 절연층(174), 바람직하게는 얇은 이산화 실리콘층일 수 있거나 이를 포함할 수 있으며, 이 층은 1nm 내지 250nm의 두께, 바람직하게는 5nm 내지 10nm의 두께를 가질 수 있고, 바람직하게는, 결함이 없으며, 따라서 높은 전기 저항을 나타낼 수 있다. 이 대안적인 실시예에서, 한편으로는, 제 1 광학 센서로서 작용하는 센서층(128)과, 다른 한편으로는 제 2 광학 센서로 작용하는 반도체 기판(162)을 포함하는 광학 필터(114) 사이에 명백한 전계 효과가 생성될 수 있고, 이에 따라, 전계 효과 포토트랜지스터(176)가 제공될 수 있다.
도 2 내지 도 4의 하나 또는 그 이상의 특정 특징에 관한 더 상세한 설명을 위해,도 1 내지도 4로부터 선택된 다른 도면들 중 임의의 하나가 참조될 수 있다. 또한, 특정 도면에 도시된 특징과 다른 도면들 중 하나에 도시된 상이한 특징의 조합이 또한 가능할 수 있고, 따라서 본 명세서의 개시에 의해 명백하게 커버된다.
추가의 예로서, 도 5는, 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 검출기(110)가 회로 캐리어 디바이스(144), 특히 인쇄 회로 기판(PCB)(146) 상에 배치되는 배열(142)을 포함하는 검출 시스템(200)의 예시적인 실시예를 나타낸다. 그러나, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예들 중 하나 또는 그 이상에 개시된 검출기(110)와 같은 다른 종류의 검출기 또는 그 조합도 가능할 수 있다. 여기에서, 검출기(110)는, 특히, 디지털 비디오 클립과 같이 이미지 및/또는 이미지 시퀀스를 획득하기 위해 만들어질 수 있는 3D 영상을 위한 카메라(202)로서 사용될 수 있다. 또한,도 5는 적어도 하나의 검출기(110) 및/또는 적어도 하나의 검출 시스템(200)을 포함하는 인간-기계 인터페이스(204)의 예시적인 실시예를 나타내고, 또한 인간-기계 인터페이스(204)를 포함하는 엔터테인먼트 디바이스(206)의 예시적인 실시예를 나타낸다. 도 5는 검출기(110) 및/또는 검출 시스템(200)을 포함하는 적어도 하나의 대상체(112)의 위치를 추적하도록 적응된 추적 시스템(208)의 실시예를 또한 나타낸다.
검출기(110) 및 검출 시스템(200)에 관하여, 본 출원의 전체 내용이 참조될 수 있다. 기본적으로, 검출기(110)의 모든 잠재적인 실시예는 또한 도 5에 도시된 실시예에서 구현될 수 있다. 이 특정 실시예에서, 검출기(110)는 도 1에 제공된 바와 같은 예시적인 배열에 따른 설정을 갖는다. 따라서, 검출기(110)는 적어도 제 1 면(116) 및 제 2 면(118)을 갖는 광학 필터(114)를 가지며, 여기서 제 2 면(118)은 제 1 면(116)에 대해 대향 배치된다. 여기서, 광학 필터(114)는 제 1 면(116)에 의해 수용된 입사광 빔(120)이 광학 필터(114)를 통해 제 2 면(118)을 통과하도록 설계되고, 이로 인해 입사광 빔(120)의 스펙트럼 조성을 변경시킴으로써 변경된 광 빔(122)이 생성된다. 특히, 입사광 빔(120)과는 별도로 광학 필터(114)에 입사되는 추가의 광을 억제하기 위해, 입사광 빔(120)은, 바람직하게는, 회로 캐리어 디바이스(144) 내의 개구(150)를 통해 광학 필터(114)로 안내될 수 있고, 여기서 개구 조리개(152)가, 특히, 이러한 소망의 효과를 향상시키기 위해 개구(150)의 부근에 위치될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 광학 필터(114)는, 바람직하게는, 전술한 바와 같이, 특히, 스테인드 글래스 필터 또는 광 간섭 필터로부터 선택되는 롱 패스 필터(124)일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 그러나 다른 종류의 광학 필터(114)가 또한 가능할 수도 있다.
또한, 검출기(110)는 광학 필터(114)의 제 2 면(118) 상에 증착된 감광성 재료(130), 특히, 광 전도성 재료(132)를 포함하는 센서층(128)을 갖는다. 본 발명의 목적을 위해, 센서층(128)은 변경된 광 빔(122)에 의해 센서층(128)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계된다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 검출기는 길이 방향 광학 센서와 횡 방향 광학 센서의 조합으로서 선택될 수 있고, 검출기(110)가 대상체(112)의 깊이와 폭 양자를 동시에 결정할 수 있게 한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 검출기(110)는, 예컨대, 대상체(112)의 투과율, 흡수율, 방출 및/또는 반사율로부터 선택된 대상체(112)의 적어도 하나의 광학적 특성을 결정하는데 이용될 수 있다. 또한, 센서층(128)은, 전술한 바와 같이, 커버층(134)에 의해 보호된다.
또한, 센서층(128)에 의해 생성된 센서 신호는 입사광 빔(120)에 의해 제공되는 적어도 하나의 정보 항목을 생성하기 위해, 평가 장치(140)에 제공되고, 특히, 센서 신호를 평가함으로써 대상체(112)의 공간 위치에 대한 적어도 하나의 정보 항목을 생성한다. 이 목적을 위해, 센서 신호는 전극(136, 136'), 배선 접촉부(138, 138'), 회로 캐리어 디바이스(144) 상에 위치된 접촉 패드(148, 148') 및 신호 리드(210, 210'; signal leads)를 거쳐 평가 장치(140)로 안내된다. 여기서, 신호 리드(210, 210')는 무선 인터페이스 및/또는 유선 접속 인터페이스일 수 있다. 또한, 신호 리드(210, 210')는 센서 신호를 변형하기 위한 하나 이상의 드라이버 및/또는 하나 이상의 측정 디바이스를 포함할 수 있다. 평가 장치(140)는 검출기(110)의 하나 이상의 구성 요소에 전체적 또는 부분적으로 통합될 수 있다. 평가 장치(140)는 또한 배열(142)을 포함하는 하우징 내 및/또는 별도의 하우징 내에 포함될 수 있다. 평가 장치(140)는 여기에서 길이 방향 평가 유닛(212)("z"로 표시됨) 및 횡 방향 평가 유닛(212')("xy"로 표시됨)에 의해 상징적으로 표시되는 센서 신호를 평가하기 위해 하나 이상의 전자 디바이스 및/또는 하나 이상의 소프트웨어 구성 요소를 포함할 수 있다. 이들 평가 유닛(212, 212')에 의해 도출된 결과를 조합함으로써, 위치 정보(214), 바람직하게는, 3차원 위치 정보가 생성될 수 있다("x, y, z"로 표시됨).
도 5에 도시된 예시적인 실시예에서, 검출될 대상체(112)는, 예를 들어, 스포츠 장비의 용품으로서 설계될 수 있고/있거나, 위치 및/또는 방향이 사용자(218)에 의해 조작될 수 있는 제어 요소(216)를 형성할 수 있다. 따라서, 일반적으로 도 5에 도시된 실시예 또는 검출 시스템(200), 인간-기계 인터페이스(204), 엔터테인먼트 디바이스(206) 또는 추적 시스템(208)의 임의의 다른 실시예에서, 대상체(112) 자체는 명명된 디바이스의 일부분일 수 있고, 특히, 적어도 하나의 제어 요소(216)를 포함할 수 있고, 여기서, 적어도 하나의 제어 요소(216)는, 특히, 하나 이상의 비콘 디바이스(220)를 가지며, 제어 요소(216)의 위치 및/또는 방향은 바람직하게는 사용자(218)에 의해 조작될 수 있다. 예로서, 대상체(112)는 배트, 라켓, 클럽 또는 임의의 다른 스포츠 장비 용품 및/또는 가짜 스포츠 장비(fake sports equipment)이거나 이를 포함할 수 있다. 다른 유형의 대상체(112)가 가능하다. 또한, 사용자(218)는 대상체(112)로 간주될 수 있고, 대상체(112)의 위치가 검출되어야 한다. 예로서, 사용자(218)는 자신의 몸에 직접 또는 간접적으로 부착된 하나 이상의 비콘 디바이스(220)를 운반할 수 있다.
검출기(110)는 하나 이상의 비콘 디바이스(220)의 길이 방향 위치상의 적어도 하나의 항목과, 선택적으로, 그것의 횡 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목 및/또는 대상체(112)의 길이 방향 위치에 관한 적어도 하나의 다른 정보 항목과, 선택적으로, 대상체(112)의 횡 방향 위치에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 결정하도록 적응될 수 있다. 특히, 검출기(110)는, 예컨대, 대상체(112)의 상이한 컬러, 보다 구체적으로는, 상이한 컬러를 포함할 수 있는 비콘 디바이스(220)의 컬러와 같이, 컬러를 식별하고/하거나 대상체(112)을 이미징하도록 적응될 수 있다.
따라서, 검출기(110)는 적어도 하나의 대상체(112)의 위치를 결정하도록 적응될 수 있다. 또한, 검출기(110), 특히, 카메라(202)를 포함하는 실시예는 대상체(112)의 적어도 하나의 이미지, 바람직하게는 3D 이미지를 획득하도록 적응될 수 있다. 전술한 바와 같이, 검출기(110) 및/또는 검출기 시스템(200)을 사용하여 대상체(112)의 위치 및/또는 그것의 일부분의 위치를 결정하는 것은, 적어도 하나의 정보 항목을 기계(222)에 제공하기 위해, 인간-기계 인터페이스(204)를 제공하는 데 사용될 수 있다. 도 5에 개략적으로 도시된 실시예에서, 기계(222)는 적어도 하나의 컴퓨터 및/또는 데이터 처리 디바이스를 포함하는 컴퓨터 시스템일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 다른 실시예도 가능하다. 평가 장치(140)는 컴퓨터일 수 있고/있거나 컴퓨터를 포함할 수 있고/있거나 전체적으로 또는 부분적으로 별도의 장치로 구현될 수도 있고/있거나 기계(222), 특히, 컴퓨터에 완전히 또는 부분적으로 통합될 수도 있다. 평가 장치(140) 및/또는 기계(222)의 일부를 전체적으로 또는 부분적으로 형성할 수 있는 추적 시스템(208)의 트랙 제어기(224)에 대해서도 마찬가지이다.
유사하게, 전술한 바와 같이, 인간-기계 인터페이스(204)는 엔터테인먼트 디바이스(206)의 일부를 형성할 수 있다. 따라서, 사용자(218)가 대상체(112)로서 기능하고/하거나 사용자(218)가 대상체(112) 및/또는 대상체(112)로서 기능하는 제어 요소(216)를 취급하는 것에 의해, 사용자(218)는 적어도 하나의 제어 명령과 같은 적어도 하나의 정보 항목을 기계(222), 특히, 컴퓨터에 입력할 수 있고, 그로 인해 컴퓨터 게임의 과정을 제어하는 것과 같은 엔터테인먼트 기능을 변화시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 검출기(110)는 직선 빔 경로 또는 경 사진 빔 경로, 각진 빔 경로, 분기된 빔 경로, 편향된 또는 분할된 빔 경로 또는 다른 유형의 빔 경로를 가질 수 있다. 또한, 입사광 빔(120)은 각각의 빔 경로 또는 부분 빔 경로를 따라 한 번 또는 반복적으로, 단방향 또는 양방향으로 전파될 수 있다. 따라서, 상기에 열거된 구성 요소 또는 이하에서 더 상세하게 열거되는 선택적인 추가 구성 요소는 광학 필터(114)의 전방 및/또는 광학 필터(114)의 후방에 완전히 또는 부분적으로 배치될 수 있다.
110 검출기
112 대상체
114 광학 필터
116 제 1 면
118 제 2 면
120 입사광 빔
122 변경된 광 빔
124 롱 패스 필터
126 전기 절연 기판
128 센서층
130 감광성 재료
132 광 전도성 재료
134 센서층
136, 136' 전기 접점
138, 138' 본딩 와이어
140 평가 장치
142 배열
144 회로 캐리어 디바이스
146 인쇄 회로 기판(PCB)
148, 148' 접촉 패드
150 개구
152 개구 조리개
154 제 2 광학 필터
156, 156' 제 1 커버층, 제 2 커버층
158 비아
160 탠덤 검출기
162 반도체 기판
164, 164' 추가의 전기 접점
166, 166' 추가의 접촉 패드
168, 168' 추가의 본딩 와이어
170 중간층
172 두꺼운 절연층
174 얇은 절연층
176 전계 효과 포토트랜지스터
200 검출 시스템
202 카메라
204 인간-기계 인터페이스
206 엔터테인먼트 디바이스
208 추적 시스템
210 신호 리드
212, 212' 길이 방향 평가 유닛, 횡 방향 평가 유닛
214 위치 정보
216 제어 요소
218 사용자
220 비콘 디바이스
222 기계
224 트랙 제어기

Claims (19)

  1. · 적어도 제 1 면(116)과, 상기 제 1 면(116)에 대해 대향적으로 배치되는 제 2 면(118)을 갖는 광학 필터(114) - 여기서, 상기 광학 필터(114)는 상기 제 1 면(116)에 의해 수용된 입사광 빔(120)이 상기 광학 필터(114)를 통해 상기 제 2 면(118)을 통과하도록 설계되며, 이로 인해 상기 입사광 빔(120)의 스펙트럼 조성을 변경함으로써, 변경된 광 빔(122)을 생성함 - ;
    · 상기 광학 필터(114)의 상기 제 2 면(118) 상에 증착되는 감광성 재료(130)를 포함하는 센서층(128) - 여기서 상기 센서층(128)은 상기 변경된 광 빔(122)에 의한 상기 센서층(128)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계됨 - ;
    · 상기 광학 필터(114)와 상기 센서층(128) 사이의 중간층(170) - 여기서, 상기 중간층(170)은 광학적 반사 방지층이거나 이를 포함함 - ;
    · 상기 센서층(128) 상에 증착된 커버층(134) - 여기서, 상기 커버층(134)은 상기 센서층(128)의 접근 가능한 표면을 완전히 덮으며, 상기 커버층(134)은 산화물(oxide), 수산화물(hydroxide), 칼코겐화물(chalcogenide), 닉타이드(pnictide), 카바이드(carbide) 또는 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속-함유 화합물을 포함함 - ; 및
    · 상기 센서 신호를 평가함으로써 상기 입사광 빔(120)에 의해 제공되는 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 설계된 평가 장치(140)를 포함하는,
    광학 검출기(110).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기(110)는, 적외선 스펙트럼 범위의 적어도 일 구획에서 적어도 하나의 파장을 검출하도록 설계되고, 상기 적외선 스펙트럼 범위는 760nm 내지 1,000㎛ 범위인,
    광학 검출기(110).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 필터(114)는, 대역 통과 필터(124), 롱 패스 필터, 숏 패스 필터, 단색 필터, 사진 필터, 편광 필터 및 대역 차단 필터로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    광학 검출기(110).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 필터(114)는, 스테인드 글래스 필터(stained glass filter), 금속 메쉬 필터(metal mesh filter) 또는 광 간섭 필터 중 하나인,
    광학 검출기(110).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 필터(114)는, 상기 입사광 빔(120)의 전파 방향 또는 편광 유형 중 적어도 하나를 추가로 변경시키도록 구성되는,
    광학 검출기(110).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 필터(114)는, 적어도 하나의 비선형 광학 효과를 상기 입사광 빔(120)에 적용함으로써 상기 입사광 빔(120)을 추가로 변경시키도록 구성되는,
    광학 검출기(110).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 2개의 개별 전기 접점(136, 136')이 상기 센서층(128)과 접촉하되, 상기 전기 접점(136, 136')은, 상기 센서 신호를 상기 평가 장치(140)로 전송하도록 설계되는,
    광학 검출기(110).
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 감광성 재료(130)는, 셀레늄, 텔루륨, 셀레늄-텔루륨 합금, 금속 산화물, IV족 원소 또는 화합물, III-V족 화합물, II-VI족 화합물, 칼코겐화물, 닉토겐화물(pnictogenide), 할로겐화물, 및 이들의 고용액 및/또는 도핑된 변이체 중 하나 이상을 포함하는 무기 광 전도성 재료인,
    광학 검출기(110).
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 칼코겐화물은, 황화 납(PbS), 황화 인듐 구리(CIS), 셀렌화 갈륨 인듐 구리(CIGS), 황화 주석 아연 구리(CZTS), 셀렌화 납(PbSe), 셀렌화 주석 아연 구리( CZTSe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 텔루르화 카드뮴 수은(HgCdTe), 텔루르화 아연 수은(HgZnTe), 설포셀렌화 납(PbSSe), 칼코겐화 셀레늄 황 주석 아연 구리(CZTSSe), 및 이들의 고용액 및/또는 도핑된 변이체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    광학 검출기(110).
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 필터(114)는, 전기 절연 기판(126) 또는 반도체 기판(162) 중 하나이거나 또는 그 하나를 포함하는,
    광학 검출기(110).
  11. 삭제
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중간층(170)은,
    · 상기 광학 필터(114) 및 상기 센서층(128)이 개별적으로 제 1 광학 센서 및 제 2 광학 센서로서 동작 가능한 방식으로 설계되는 두꺼운 절연층(172) - 상기 두꺼운 절연층(172)은 상기 제 1 광학 센서와 상기 제 2 광학 센서 사이의 상호 작용을 방해하기 위해 선택되는 두께를 가짐 - ; 또는
    · 상기 광학 필터(114)와 상기 센서층(128) 사이의 상호 작용이 일어나는 방식으로 설계되는 얇은 절연층(174) - 상기 얇은 절연층(174)은 상기 얇은 절연층(174)을 통해 상기 광학 필터(114)와 상기 센서층(128) 사이의 전계 효과의 발생을 가능하게 하도록 선택되는 두께를 가짐 -;
    중 하나를 포함하는, 광학 검출기(110).
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 중간층(170)은, 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 이들의 혼합물 및/또는 이들의 적층체 중 하나 이상을 포함하는,
    광학 검출기(110).
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 중간층(170)은 또한 접착층이거나 이를 포함하는,
    광학 검출기(110).
  15. 삭제
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 신호는 길이 방향 센서 신호이고, 상기 길이 방향 센서 신호의 적어도 하나의 특성은, 상기 조명의 동일한 총 전력이 주어질 때, 상기 센서층(128) 내의 상기 변경된 광 빔(122)의 빔 단면에 의존하고,
    상기 평가 장치(140)는 상기 길이 방향 센서 신호를 평가함으로써 대상체(112)의 길이 방향 위치에 대한 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 설계되는,
    광학 검출기(110).
  17. a) 전기 절연 기판(126) 또는 반도체 기판(162) 중 하나와, 적어도 제 1 면(116)과, 상기 제 1 면(116)에 대해 대향적으로 배치되는 제 2 면(118)을 갖는 광학 필터(114) - 상기 광학 필터(114)는 상기 제 1 면(116)에 의해 수용된 입사광 빔(120)이 상기 광학 필터(114)를 통해 상기 제 2 면(118)을 통과하도록 설계되며 이로 인해 상기 입사광 빔(120)의 스펙트럼 조성을 변경시킴으로써 변경된 광 빔(122)을 생성함 - 를 제공하는 단계;
    b) 상기 광학 필터(114)의 상기 기판(126, 162) 상에 중간층(170)을 위치시킨 후에 상기 광학 필터(114)의 상기 제 2 면(118)에 감광성 재료(130)를 간접적으로 증착시킴로써 센서층(128) - 상기 중간층(170)은 광학적 반사 방지층이거나 이를 포함하고, 상기 센서층(128)은 변경된 광 빔(122)에 의해 센서층(128)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계됨 - 을 생성하는 단계;
    c) 상기 센서층(128) 상에 커버층(134)을 증착 - 여기서, 상기 커버층(134)은 상기 센서층(128)의 접근 가능한 표면을 완전히 덮으며, 상기 커버층(134)은 산화물(oxide), 수산화물(hydroxide), 칼코겐화물(chalcogenide), 닉타이드(pnictide), 카바이드(carbide) 또는 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속-함유 화합물을 포함함 - 하는 단계; 및
    d) 상기 센서 신호를 평가함으로써 상기 입사광 빔(120)에 의해 제공되는 적어도 하나의 정보 항목을 생성시키도록 설계된 평가 장치(140)를 제공하는 단계
    를 포함하는, 광학 검출기(110)의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 센서층(128)은, 상기 광학 필터(114)의 상기 제 2 면(118)에 직접적으로 또는 간접적으로 증착되고, 상기 센서층(128)은, 증착 방법을 사용함으로써 적용되되,
    상기 증착 방법은 화학 욕조 증착(chemical bath deposition), 진공 증착, 스퍼터링, 원자층 증착(atomic layer deposition), 화학적 기상 증착, 스프레이 열 분해(spray pyrolysis), 전착, 양극 산화, 전자 변환(electro-conversion), 무전해 딥 성장(electro-less dip growth), 연속 이온 흡착 및 반응(successive ionic adsorption and reaction), 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy), 분자 기상 에피택시(molecular vapor phase epitaxy), 액상 에피택시(liquid phase epitaxy), 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅(gravure printing), 플렉소 프린팅(flexo printing), 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이딩(doctor blading) 및 솔루션-가스 인터페이스 기술로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    제조 방법.
  19. 거리 측정, 위치 측정, 엔터테인먼트 애플리케이션, 보안 애플리케이션, 인간-기계 인터페이스 애플리케이션, 추적 애플리케이션, 스캐닝 애플리케이션, 입체 시각, 사진 애플리케이션, 촬상 애플리케이션 또는 카메라 애플리케이션, 적어도 하나의 공간의 맵을 생성하는 맵핑 애플리케이션, 차량용 호밍 또는 추적 비콘 검출기, 열 신호를 가진 대상체의 거리 및/또는 위치 측정, 머신 비전 애플리케이션, 로봇 애플리케이션, 물류 애플리케이션, 차량 애플리케이션, 항공기 애플리케이션, 선박 애플리케이션, 우주선 애플리케이션, 로봇 애플리케이션, 의료 애플리케이션, 스포츠 애플리케이션, 건물 애플리케이션, 건설 애플리케이션, 제조 애플리케이션, 머신 비전 애플리케이션으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용도; 비행 시간 검출기, 레이더, 리다(Lidar), 초음파 센서 또는 간섭계로부터 선택된 적어도 하나의 감지 기술과 결합한 용도; 적외선 검출 애플리케이션, 열 검출 애플리케이션, 온도계 애플리케이션, 열 탐색 애플리케이션, 화염 검출 애플리케이션, 화재 검출 애플리케이션, 연기 검출 애플리케이션, 온도 감지 애플리케이션, 분광 애플리케이션, 포토카피 애플리케이션, 제로그래피 애플리케이션(xerography application), 배기 가스 모니터링 애플리케이션, 연소 프로세스 모니터링 애플리케이션, 오염 모니터링 애플리케이션, 산업 프로세스 모니터링 애플리케이션, 화학 프로세스 모니터링 애플리케이션, 식품 가공 프로세스 모니터링 애플리케이션, 수질 모니터링 애플리케이션, 공기질 모니터링 애플리케이션, 품질 관리 애플리케이션, 온도 제어 애플리케이션, 동작 제어 애플리케이션, 배기 제어 애플리케이션, 가스 감지 애플리케이션, 가스 분석 애플리케이션, 동작 감지 애플리케이션, 화학물질 감지 애플리케이션으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용도의 목적으로 광학 검출기(110)에 관한 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 광학 검출기(110)의 용도.
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