KR20160044009A - 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기 - Google Patents

하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기 Download PDF

Info

Publication number
KR20160044009A
KR20160044009A KR1020167006889A KR20167006889A KR20160044009A KR 20160044009 A KR20160044009 A KR 20160044009A KR 1020167006889 A KR1020167006889 A KR 1020167006889A KR 20167006889 A KR20167006889 A KR 20167006889A KR 20160044009 A KR20160044009 A KR 20160044009A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
detector
sensor
longitudinal
light
illumination
Prior art date
Application number
KR1020167006889A
Other languages
English (en)
Inventor
로베르트 센트
잉그마르 브루더
에르빈 틸
스테판 이를레
Original Assignee
바스프 에스이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 에스이 filed Critical 바스프 에스이
Publication of KR20160044009A publication Critical patent/KR20160044009A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/21—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types
    • A63F13/213—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types comprising photodetecting means, e.g. cameras, photodiodes or infrared cells
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/40—Processing input control signals of video game devices, e.g. signals generated by the player or derived from the environment
    • A63F13/42—Processing input control signals of video game devices, e.g. signals generated by the player or derived from the environment by mapping the input signals into game commands, e.g. mapping the displacement of a stylus on a touch screen to the steering angle of a virtual vehicle
    • A63F13/428—Processing input control signals of video game devices, e.g. signals generated by the player or derived from the environment by mapping the input signals into game commands, e.g. mapping the displacement of a stylus on a touch screen to the steering angle of a virtual vehicle involving motion or position input signals, e.g. signals representing the rotation of an input controller or a player's arm motions sensed by accelerometers or gyroscopes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/144—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using partially transparent surfaces without spectral selectivity
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/017—Gesture based interaction, e.g. based on a set of recognized hand gestures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
    • G06F3/0325—Detection arrangements using opto-electronic means using a plurality of light emitters or reflectors or a plurality of detectors forming a reference frame from which to derive the orientation of the object, e.g. by triangulation or on the basis of reference deformation in the picked up image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F2300/00—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game
    • A63F2300/10—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals
    • A63F2300/1087—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals comprising photodetecting means, e.g. a camera
    • A63F2300/1093—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals comprising photodetecting means, e.g. a camera using visible light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning

Abstract

하나 이상의 종방향 광 센서(120), 종방향 광 센서(120)를 통해 조명 광(115)으로 물체(112)를 비추는데 적합화된 하나 이상의 조명원(114), 및 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체(112)의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키도록 디자인된 하나 이상의 평가 장치(136)를 포함하는, 하나 이상의 물체(112)의 위치를 결정하기 위한 검출기(118)로서, 이 때 상기 종방향 광 센서(120)가 하나 이상의 센서 영역(124)을 갖고, 상기 종방향 광 센서(120)가 적어도 부분적으로 투명하고, 상기 종방향 광 센서(120)가 물체(112)로부터 검출기(118)까지 이동하는 하나 이상의 광 빔(126)에 의한 센서 영역(124)의 조도에 따라 달라지는 방식으로 하나 이상의 종방향 센서 신호를 발생시키도록 디자인되며, 상기 종방향 센서 신호가 전체 조명 동력이 동일한 경우 센서 영역(124)에서의 광 빔(126)의 빔 단면에 따라 달라지는 검출기(118)가 개시되어 있다.

Description

하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기{DETECTOR FOR DETERMINING A POSITION OF AT LEAST ONE OBJECT}
본 발명은 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기, 사람-기계 인터페이스, 추적 시스템, 카메라, 하나 이상의 물체의 위치를 결정하는 방법 및 검출기의 다양한 용도에 관한 것이다. 이러한 장치 및 이러한 방법은 예를 들어 일상 생활, 교통 기술, 생산 기술, 보안 기술, 의료 기술, 엔터테인먼트 기술 또는 과학의 다양한 분야에 이용될 수 있다. 또한 또는 다르게는, 이 용도는 예컨대 하나 이상의 실내, 하나 이상의 건물 또는 하나 이상의 거리의 지도를 생성시키기 위한 공간의 지도 제작 분야에 적용될 수 있다. 또한, 검출기는 하나 이상의 물체를 촬영하기 위한 카메라를 구성할 수 있거나 카메라의 일부일 수 있다. 그러나, 원칙적으로 다른 용도도 가능하다.
물체의 위치를 결정하도록 구성된 다수의 검출기가 종래 기술로부터 알려져 있다. 물체의 위치를 결정하기 위한 이러한 검출기는 광 센서 및 광전변환 장치에 기초하여 공지되어 있다.
전자기선, 예를 들어 자외선, 가시광선 또는 적외선을 전기 신호 또는 전기 에너지로 전환시키는 데에는 광전변환 장치가 일반적으로 사용되는 한편, 이미지 정보를 수집하고/하거나 하나 이상의 광학 매개변수, 예를 들어 휘도를 검출하는 데에는 광학 검출기가 일반적으로 사용된다. 통상적으로 광 센서는 무기 및/또는 유기 센서 물질의 사용에 기초할 수 있다. 이러한 센서의 예는 US 2007/0176165 A1 호, US 6,995,445 B2 호, DE 2501124 A1 호, DE 3225372 A1 호 또는 다수의 다른 종래 기술 문서에 개시되어 있다. 특히 비용상의 이유 및 대면적 처리상의 이유 때문에, 예를 들어 US 2007/0176165 A1 호에 기재되어 있는 바와 같이 하나 이상의 유기 센서 물질을 포함하는 센서가 점점 더 많이 사용되고 있다. 특히, 여기에서는 소위 염료 태양 전지가 더욱 중요하고, 이는 예를 들어 WO 2009/013282 A1 호에 일반적으로 기재되어 있다.
이러한 광 센서에 기초하여 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기는 개별적인 사용 목적에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이러한 검출기의 예는 촬영 장치, 예를 들어 카메라 및/또는 현미경이다. 높은 광학 해상도로 생물학적 샘플을 시험하기 위하여 예를 들어 특히 의료 기술 및 생물학 분야에서 사용될 수 있는 고해상도 공초점 현미경이 공지되어 있다. 물체를 광학적으로 검출하기 위한 검출기의 다른 예는 삼각 측량 시스템(이에 의해 거리 측정을 수행할 수 있음)이다.
하나 이상의 물체를 광학적으로 검출하기 위한 검출기의 다른 예는 예컨대 상응하는 광학 신호, 예컨대 레이저 펄스의 전파 시간 방법에 기초한 거리 측정 장치이다. 일반적으로, 이들 검출기는 조명원, 예컨대 램프 또는 레이저, 및 광-검출 장치를 포함할 수 있다. 조명원은 광, 특히 렌즈 및/또는 렌즈 시스템에 의해 초점이 맞춰지는 하나 이상의 광 빔을 방출할 수 있다. 방출된 광은 물체에 의해 반사될 수 있다. 반사된 광은 광-검출 장치에 의해 검출될 수 있다. 일반적으로, 이들 검출기는 비행 시간(time-of-flight) 분석, 구조 광 분석 또는 예컨대 삼각 측량 방법을 수행하기 위한, 물체의 위치를 결정하기 위한 복수개의 검출기로서의 기술을 이용할 수 있다. 다른 방법은 다시 예컨대 레이저 펄스에 의한 거리 측정 같은 복잡한 펄스 연쇄에 기초한다.
다양한 위치 검출기가 당 업계에 공지되어 있다. 그러므로, JP 8-159714 A 호에는, 거리 측정 장치가 개시되어 있다. 이 문헌에서는, 검출기 및 그림자-형성 요소를 사용함으로써, 물체의 그림자 형성이 거리에 따라 달라진다는 사실에 기초하여 물체와 검출기 사이의 거리를 결정한다. US 2008/0259310 A1 호에는, 광학 위치 검출기가 개시된다. 다양한 공지의 거리 및 측정된 각도를 사용함으로써 전송 시스템의 위치를 결정한다. US 2005/0184301 A1 호에는, 거리 측정 장치가 개시된다. 측정 장치는 상이한 파장을 갖는 복수개의 발광 다이오드를 사용한다. CN 101650173 A 호에는, 기하학적인 원리의 사용에 기초한 위치 검출기가 개시된다. 또한, JP 10-221064 A 호에는, 홀로그래피에 사용되는 광학 셋업(setup)과 유사한 복잡한 광학 셋업이 개시되어 있다.
US 4,767,211 호에는, 광학 측정 및 촬영을 위한 장치 및 방법이 개시되어 있다. 이 문헌에서는, 상이한 광-검출기 및 분광기를 사용함으로써 광축을 따라 이동하는 반사광과 축에서 벗어나 이동하는 반사광의 비를 결정한다. 이 원리를 이용함으로써, 샘플에서의 오목부를 검출할 수 있다.
US 4,647,193 호에서는, 복수개의 구성요소를 갖는 검출기를 사용함으로써 표적 물체의 범위를 결정한다. 검출기를 렌즈의 초점면으로부터 떨어뜨려 위치시킨다. 물체로부터의 광의 광점의 크기는 물체의 범위에 따라 변하고, 따라서 물체의 범위에 따라 달라진다. 상이한 광-검출기를 사용함으로써, 광-검출기에 의해 발생되는 신호를 비교하여 광점의 크기, 따라서 물체의 범위를 결정할 수 있다.
US 6,995,445 호 및 US 2007/0176165 A1 호에는, 위치 감지 유기 검출기가 개시되어 있다. 이 문헌에서는, 둘 이상의 전기 접속부를 사용함으로써 전기적으로 접속되는 저항 바닥 전극을 사용한다. 전기 접속부로부터의 전류의 전류 비를 형성함으로써, 유기 검출기 상에서의 광점의 위치를 검출할 수 있다.
WO 2010/088032 A2 호 및 US 2011/0055846 A1 호에서는, 하나 이상의 표적의 깊이 이미지를 수득하도록 구성된 캡쳐 장치가 제안된다. 캡쳐 장치는 깊이 카메라, 비디오 카메라, 스테레오 카메라, 및/또는 다른 적합한 캡쳐 장치를 포함할 수 있다. 캡쳐 장치는 IR 광 구성요소를 포함할 수 있는 이미지 카메라 구성요소, 3차원(3-D) 카메라, 및/또는 RGB 카메라를 포함할 수 있다. WO 2010/088032 A2 호에서, 캡쳐 장치는 임의의 적합한 기술(예를 들어, 비행 시간, 구조화된 광, 스테레오 이미지 등)에 의해 깊이 정보를 갖는 비디오를 캡쳐하도록 구성될 수 있다. WO 2010/088032 A2 호에서 이용된 기술에 덧붙여, US 2011/0055846 A1 호에서는, 나가는 광파의 위상을 들어오는 광파의 위상과 비교하여 위상 변동을 결정할 수 있으며, 이를 물체의 물리적 거리를 결정하는데 이용한다.
일반적으로, 종래 기술로부터 공지되어 있는 이러한 검출기의 사용 동안 두 가지 문제가 발생될 수 있다:
첫째, 사용되는 구성요소의 불투명성 때문에 시차(視差)(parallax) 문제가 발생될 수 있고, 전형적으로 조명원, 위치 검출기, 렌즈 및/또는 렌즈 시스템, 및 이미지 카메라를 동일한 광축에 배열할 수 없다. 통상적으로, 조명원, 위치 검출기 및 이미지 카메라중 하나 이상은 광축으로부터 벗어날 수 있다. 이렇게 벗어남으로써, 한편으로는 디자인상의 제한을 야기할 수 있고, 다른 한편으로는 위치 검출기와 이미지 카메라의 정보를 조합할 때 이미지 카메라가 찍은 이미지가 위치 검출기의 이미지로부터 벗어날 수 있도록 하는 거리 측정의 부정확도를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 이 시차 문제는 문헌["KINECT DEPTH SENSOR EVALUATION FOR COMPUTER VISION APPLICATIONS", p. 27-30, Technical Report ECE-TR-6, 오르후스 대학교]의 도 4.21에 도시되어 있다. 깊이-이미지와 RGB-이미지가 정렬되지 않은 것으로 도시되어 있다. 이 시차 문제는 교정될 수 있으나, 이 교정은 추가적인 연산력을 요구한다.
둘째, 그림자, 즉 검출기에 의해 보이기는 하지만 조명원에 의해 비춰지지 않는 영역이 검출기의 이미지에서 발생할 수 있다. 문헌["KINECT DEPTH SENSOR EVALUATION FOR COMPUTER VISION APPLICATIONS", p. 27-30, Technical Report ECE-TR-6, 오르후스 대학교]의 도 4.23에는, 조명을 받은 물체가 조명과 IR 카메라 사이의 거리 때문에 그림자를 야기할 수 있는 것으로 도시되어 있다.
투명하거나 적어도 부분적으로 투명한 위치 검출기는 통상 종래 기술로부터 공지되어 있다. 본원에 참고로 인용되는 WO 2012/110924 A1 호는 하나 이상의 물체를 광학적으로 검출하기 위한 검출기를 개시한다. 검출기는 하나 이상의 광 센서를 포함한다. 광 센서는 하나 이상의 센서 영역을 갖는다. 광 센서는 센서 영역의 조도에 따라 달라지는 방식으로 하나 이상의 센서 신호를 생성시키도록 디자인된다. 센서 신호는 전체 조명 동력이 동일한 경우 조명의 기하학적 형태, 특히 센서 구역에서의 조명의 빔 단면에 따라 달라진다. 검출기는 또한 하나 이상의 평가 장치를 갖는다. 평가 장치는 센서 신호로부터 하나 이상의 기하학적 정보 아이템, 특히 조명 및/또는 물체에 대한 하나 이상의 기하학적 정보 아이템을 생성시키도록 디자인된다.
2012년 12월 19일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 61/739,173 호, 2013년 1월 8일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 61/749,964 호, 2013년 8월 19일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 61/867,169 호, 및 2013년 12월 18일자로 출원되고 WO 2014/097181 A1 호로 공개된 국제 특허원 PCT/IB2013/061095 호(이들 특허원의 전체 내용은 모두 본원에 참고로 인용됨)는 하나 이상의 횡방향 광 센서 및 하나 이상의 광 센서를 사용함으로써 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 방법 및 검출기를 개시한다. 구체적으로, 물체의 종방향 위치를 높은 정확도로 불명료하지 않게 결정하기 위한 센서 스택의 용도가 개시되어 있다.
2013년 6월 13일자로 출원된 유럽 특허원 EP 13171898.3 호(이의 내용은 본원에 참고로 인용됨)는 기판 및 그에 배치된 하나 이상의 감광성 층 셋업을 갖는 광 센서를 포함하는 광학 검출기를 개시한다. 감광성 층 셋업은 하나 이상의 제 1 전극, 하나 이상의 제 2 전극, 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼인 하나 이상의 광전변환 물질을 갖는다. 광전변환 물질은 하나 이상의 유기 물질을 포함한다. 제 1 전극은 복수개의 제 1 전극 스트립을 포함하고, 제 2 전극은 복수개의 제 2 전극 스트립을 포함하며, 이 때 제 1 전극 스트립 및 제 2 전극 스트립은 제 1 전극 스트립과 제 2 전극 스트립의 교차점에 화소의 매트릭스가 형성되도록 교차한다. 광학 검출기는 하나 이상의 판독(readout) 장치를 추가로 포함하며, 이 판독 장치는 제 2 전극 스트립에 연결되는 복수개의 전기 측정 장치 및 제 1 전극 스트립을 전기 측정 장치에 후속 연결하기 위한 스위칭 장치를 포함한다.
2013년 6월 13일자로 출원된 유럽 특허원 EP 13171900.7 호(이의 내용은 본원에 참고로 인용됨)는 하나 이상이 물체에 부착되고 물체에 의해 보유되며 물체 중으로 통합되기에 적합화되고, 각각 광 빔을 검출기를 향해 유도하는데 적합화되며, 물체의 좌표 시스템에서 소정 좌표를 갖는 둘 이상의 비컨(beacon) 장치를 포함하는, 하나 이상의 물체의 배향을 결정하기 위한 검출기 장치를 개시한다. 검출기 장치는 비컨 장치로부터 검출기를 향해 이동하는 광 빔을 검출하는데 적합화된 하나 이상의 검출기 및 검출기의 좌표 시스템에서 각 비컨 장치의 종방향 좌표를 결정하는데 적합화된 하나 이상의 평가 장치를 추가로 포함한다. 평가 장치는 비컨 장치의 종방향 좌표를 사용함으로써 검출기의 좌표 시스템에서 물체의 배향을 결정하는데 추가로 적합화된다.
2013년 6월 13일자로 출원된 유럽 특허원 EP 13171901.5 호(이의 내용은 본원에 참고로 인용됨)는 하나 이상의 물체의 위치를 결정하는 검출기를 개시한다. 검출기는 물체로부터 검출기를 향해 이동하는 광 빔을 검출하는데 적합화된 하나 이상의 광 센서를 포함하고, 이 광 센서는 하나 이상의 화소 매트릭스를 갖는다. 검출기는 광 빔에 의해 조명되는 광 센서의 화소의 수(N)를 결정하는데 적합화된 하나 이상의 평가 장치를 추가로 포함한다. 평가 장치는 광 빔에 의해 조명되는 화소의 수(N)를 사용함으로써 물체의 하나 이상의 종방향 좌표를 결정하는데 추가로 적합화된다.
그러나, 여전히 시차 및 그림자 형성으로 인한 문제를 극복하고 물체의 위치를 결정하도록 구성된 소형 검출기를 가능케 해야 할 필요가 있다.
따라서, 본 발명에 의해 다루어지는 문제는 이러한 유형의 공지 장치 및 방법의 단점을 적어도 실질적으로 피하는, 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 장치 및 방법을 명시하는 것이다. 특히, 제안된 장치 및 방법은 시차 및 그림자 형성 문제 없이 하나 이상의 물체의 위치를 결정할 수 있도록 만들고자 한다.
이 문제점은 독립 청구항의 특징을 갖는 검출기, 사람-기계 인터페이스, 추적 시스템, 방법에 의해 해결된다. 분리된 방식으로 또는 임의적으로 조합하여 실현될 수 있는 바람직한 실시양태가 종속 청구항에 기재된다.
본원에 사용되는 표현 "갖는다", "포함한다" 또는 "함유한다" 뿐만 아니라 이들의 임의의 문법적인 변형은 배타적이지 않은 방식으로 사용된다. 그러므로, 이들 용어는 이들 용어에 의해 도입되는 특징 외의 다른 특징이 이와 관련하여 기재된 실체에 존재하지 않는 상황 및 하나 이상의 다른 특징이 존재하는 상황 둘 다를 가리킬 수 있다. 예로서, 표현 "A가 B를 갖는다", 표현 "A가 B를 포함한다" 및 "A가 B를 함유한다"는 B 외의 다른 요소가 A에 존재하지 않는 상황(예를 들어, B만으로 배타적으로 구성되는 상황) 및 B 외에 하나 이상의 다른 요소(예컨대, 요소 C, 요소 C와 D 또는 심지어 추가적인 요소)가 A에 존재하는 상황 둘 다를 가리킬 수 있다.
또한, 이후 사용되는 용어 "바람직하게는", "더욱 바람직하게는", "특히", "더욱 특히", "구체적으로", "더욱 구체적으로" 또는 유사한 용어는 다른 가능성을 제한하지 않으면서 임의적인 특징과 함께 사용된다. 따라서, 이들 용어에 의해 도입되는 특징은 임의적인 특징이고, 어떠한 방식으로든 특허청구범위의 영역을 제한하고자 하지 않는다. 본 발명은 당 업자가 알게 되는 바와 같이 다른 특징을 이용함으로써 실행될 수 있다. 유사하게, "본 발명의 실시양태에서" 또는 유사한 표현에 의해 도입되는 특징은 본 발명의 다른 실시양태와 관련하여 아무런 제한 없이, 본 발명의 영역과 관련하여 아무런 제한 없이, 또한 이러한 방식으로 도입되는 특징과 본 발명의 다른 임의적인 또는 임의적이지 않은 특징을 합칠 가능성에 대한 아무런 제한 없이 임의적인 특징이고자 한다.
본 발명의 제 1 양태에는, 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기가 제안된다. 검출기는 - 하나 이상의 종방향 광 센서; - 종방향 광 센서를 통해 조명 광으로 물체를 비추는데 적합화된 하나 이상의 조명원; - 하나 이상의 평가 장치를 포함하며, 이 때 상기 종방향 광 센서는 하나 이상의 센서 영역을 갖고, 상기 종방향 광 센서는 적어도 부분적으로 투명하며, 상기 종방향 광 센서는 물체로부터 검출기로 이동하는 하나 이상의 광 빔에 의한 센서 영역의 조도에 따라 달라지는 방식으로 하나 이상의 종방향 센서 신호를 생성시키도록 디자인되며, 상기 종방향 센서 신호는 전체 조명 동력이 동일한 경우 센서 영역에서의 광 빔의 빔 단면에 따라 달라지고, 상기 평가 장치는 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키도록 디자인된다.
본원에 사용되는 검출기는 통상 하나 이상의 조명원에 의한 조명에 응답하여 및/또는 검출기 주위 환경의 광학 특성에 응답하여 하나 이상의 검출기 신호 및/또는 하나 이상의 이미지를 발생시킬 수 있는 장치를 가리킨다. 그러므로, 검출기는 광학 측정 과정 및 촬영 과정중 하나 이상을 수행하는데 적합화된 임의적인 장치일 수 있다.
구체적으로, 검출기는 하나 이상의 물체의 위치를 결정하는데 적합화된다. 본원에 사용되는 용어 위치는 통상 공간에서 물체 및/또는 물체의 하나 이상의 일부의 위치 및/또는 배향에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 말한다. 하나 이상의 정보 아이템은 물체의 하나 이상의 지점과 하나 이상의 검출기 사이의 하나 이상의 거리를 암시할 수 있다. 아래에서 더욱 상세하게 개략되는 바와 같이, 거리는 물체의 지점의 종방향 좌표일 수 있거나 그를 결정하는데 기여할 수 있다. 또한 또는 다르게는, 물체 및/또는 물체의 하나 이상의 일부의 위치 및/또는 배향에 관한 하나 이상의 다른 정보 아이템이 결정될 수 있다. 예로서, 물체 및/또는 물체의 하나 이상의 일부의 하나 이상의 횡방향 좌표가 결정될 수 있다. 그러므로, 물체의 위치는 물체 및/또는 물체의 하나 이상의 일부의 하나 이상의 종방향 좌표를 말할 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 물체의 위치는 물체 및/또는 물체의 하나 이상의 일부의 하나 이상의 횡방향 좌표를 나타낼 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 물체의 위치는 공간에서의 물체의 배향을 나타내는 물체의 하나 이상의 배향 정보를 암시할 수 있다. 위치는 전체 물체 또는 일부, 예컨대 물체의 지점, 구역 또는 영역에 관련될 수 있다. 상기 일부는 물체의 표면에 또는 적어도 부분적으로는 물체 내에 배열될 수 있다.
이를 위하여, 하나 이상의 좌표 시스템이 사용될 수 있고, 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 좌표를 사용함으로써 물체의 위치를 결정할 수 있다. 예로서, 하나 이상의 카테시안(Cartesian) 좌표 시스템 및/또는 다른 유형의 좌표 시스템을 사용할 수 있다. 한 예에서, 좌표 시스템은 검출기가 소정 위치 및/또는 배향을 갖는 검출기의 좌표 시스템일 수 있다. 아래에서 더욱 상세하게 개략되는 바와 같이, 검출기는 광축을 갖고, 이는 검출기의 주요 시야 방향을 구성할 수 있다. 광축은 z-축 같은 좌표 시스템의 축을 형성할 수 있다. 또한, 바람직하게는 z-축에 수직인 하나 이상의 추가적인 축이 제공될 수 있다.
그러므로, 예로서, 검출기는 광축이 z-축을 형성하고 또한 z-축에 수직이고 서로에 대해서도 수직인 x-축 및 y-축이 제공될 수 있는 좌표 시스템을 구성할 수 있다. 예로서, 검출기 및/또는 검출기의 일부는 이 좌표 시스템의 원점 같은 이 좌표 시스템의 특정 지점에 놓일 수 있다. 이 좌표 시스템에서, z-축에 평행 또는 역평행한 방향은 종방향으로 간주될 수 있고, z-축을 따른 좌표는 종방향 좌표로 생각될 수 있다. 종방향에 수직인 임의의 방향은 횡방향으로 간주될 수 있고, x- 및/또는 y-좌표는 횡방향 좌표로 생각될 수 있다.
다르게는, 다른 유형의 좌표 시스템을 사용할 수 있다. 그러므로, 예로서, 광축이 z-축을 형성하고 z-축으로부터의 거리 및 편각을 추가적인 좌표로서 사용할 수 있는 극좌표 시스템을 사용할 수 있다. 다시, z-축에 평행 또는 역평행한 방향은 종방향으로 간주될 수 있고, z-축을 따른 좌표는 종방향 좌표로 생각될 수 있다. z-축에 수직인 임의의 방향은 횡방향으로 간주될 수 있고, 극좌표 및/또는 편각은 횡방향 좌표로 생각될 수 있다.
물체는 일반적으로 임의적인 물체일 수 있다. 한 실시양태에서, 물체는 단단한 물체일 수 있다. 물체가 단단하지 않은 물체 또는 그의 형상을 변화시킬 수 있는 물체인 실시양태 등의 다른 실시양태도 실현가능하다. 물체는 검출기에 의해 완전히 또는 부분적으로 검출될 수 있다. 물체는 통상 생물 및 무생물로부터 선택되는 임의적인 물체일 수 있다. 그러므로, 예로서, 하나 이상의 물체는 하나 이상의 물체 및/또는 물체의 하나 이상의 일부를 포함할 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 물체는 하나 이상의 생물 및/또는 그의 하나 이상의 부분(예컨대, 사람, 예를 들어 사용자, 및/또는 동물의 하나 이상의 신체 부위)일 수 있거나 그를 포함할 수 있다.
아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 바와 같이, 본 발명은 특히 사람의 위치 및/또는 움직임을 추적하기 위하여, 예를 들어 기계 제어, 게임 또는 스포츠 시뮬레이션을 위해 사용될 수 있다. 이 실시양태 또는 다른 실시양태에서, 특히 물체는 스포츠 장비 제품, 바람직하게는 라켓, 클럽, 배트로 이루어진 군으로부터 선택되는 제품; 의복 제품; 모자; 신발로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
검출기는 하나 이상의 종방향 광 센서를 포함한다. 본원에 사용되는 종방향 광 센서는 일반적으로 물체로부터 검출기로 이동하는 하나 이상의 광 빔에 의한 센서 영역의 조도에 따라 달라지는 방식으로 하나 이상의 종방향 센서 신호를 생성시키도록 디자인된 장치이다. 종방향 센서 신호는 전체 조명 동력이 동일한 경우 센서 영역에서의 광 빔의 빔 단면에 따라 달라진다.
하나 이상의 종방향 광 센서는 종방향 광 센서의 센서 스택을 포함할 수 있다. 센서 스택은 종방향 광 센서의 센서 영역이 검출기의 광축에 본질적으로 수직으로 배향되도록 배열되는 종방향 광 센서로 구성될 수 있다.
복수개의 종방향 광 센서, 예를 들어 종방향 광 센서의 스택이 포함되는 경우, 종방향 광 센서는 동일할 수 있거나 또는 둘 이상의 상이한 유형의 광 센서가 포함될 수 있도록 상이할 수 있다. 아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 바와 같이, 하나 이상의 종방향 광 센서는 무기 광 센서 및 유기 광 센서중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 유기 광 센서는 일반적으로 하나 이상의 유기 물질, 바람직하게는 하나 이상의 유기 감광성 물질이 포함된 광 센서를 가리킨다. 또한, 무기 물질과 유기 물질을 둘 다 포함하는 하이브리드 광 센서를 사용할 수 있다.
종방향 광 센서의 가능한 실시양태에 대해서는 WO 2012/110924 A1 호에 개시된 광 센서를 참조할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 바와 같이, 본 발명에 따른 검출기는 WO 2012/110924 A1 호에 개시된 복수개의 광 센서, 바람직하게는 센서 스택 같은 복수개의 광 센서를 포함할 수 있다. 그러므로, 예로서, 본 발명에 따른 검출기는 WO 2012/110924 A1 호에 개시된 광 센서의 스택을 포함할 수 있다.
검출기가 광 센서의 하나 이상의 스택(이 때, 스택은 둘 이상의 종방향 광 센서를 포함함)을 포함하는 경우, 스택은 임의적으로는 계면에서의 반사를 피하고/감소시키기 위하여 오일 및/또는 액체에 부분적으로 또는 완전히 잠길 수 있다. 그러므로, 스택의 하나 이상의 광 센서는 오일 및/또는 액체에 완전히 또는 부분적으로 잠길 수 있다.
아래에서 개략적으로 기재되는 바와 같이, 바람직하게는, 종방향 광 센서는 하나 이상의 광 검출기, 바람직하게는 하나 이상의 유기 광 검출기, 가장 바람직하게는 하나 이상의 염료-증감된 유기 태양 전지(DSC, 또는 염료 태양 전지라고도 불림), 예컨대 하나 이상의 고체 염료-증감된 유기 태양 전지(s-DSC)를 포함할 수 있다. 그러므로, 바람직하게는, 검출기는 하나 이상의 종방향 광 센서로서 작용하는 하나 이상의 DSC(예컨대, 하나 이상의 sDSC) 및 하나 이상의 종방향 광 센서로서 작용하는 하나 이상의 DSC(예를 들어, 하나 이상의 sDSC), 바람직하게는 하나 이상의 종방향 광 센서로서 작용하는 복수개의 DSC의 스택(예컨대, 복수개의 sDSC의 스택)을 포함할 수 있다.
종방향 광 센서는 하나 이상의 센서 영역을 갖는다. 바람직하게는, 종방향 광 센서의 센서 영역은 하나의 연속적인 센서 영역, 예를 들어 장치 1개당 하나의 연속적인 센서 구역 또는 센서 표면에 의해 형성될 수 있다. 그러므로, 바람직하게는, 종방향 광 센서의 센서 영역 또는 복수개의 종방향 광 센서(예컨대, 종방향 광 센서의 스택)가 제공되는 경우 종방향 광 센서의 각 센서 영역은 정확하게는 하나의 연속적인 센서 영역에 의해 형성될 수 있다.
하나 이상의 종방향 광 센서는 1mm2 이상, 바람직하게는 5mm2 이상의 센서 구역으로도 불리는 감수성 구역, 예를 들면 5mm2 내지 1000cm2의 센서 구역, 바람직하게는 7mm2 내지 100cm2의 센서 구역, 더욱 바람직하게는 1cm2의 센서 구역을 제공하는 센서 영역을 가질 수 있다. 센서 구역은 바람직하게는 직사각형의 기하학적 형태, 예컨대 정사각형의 기하학적 형태를 갖는다. 그러나, 다른 기하학적 형태 및/또는 센서 구역도 실현가능하다.
바람직하게는, 종방향 광 센서는 전극 및 광전변환 물질을 포함하는 층의 층 셋업을 갖는 박막 장치일 수 있으며, 층 셋업은 바람직하게는 1mm 이하, 더욱 바람직하게는 100㎛ 이하, 5㎛ 이하 또는 그 미만의 두게를 갖는다. 그러므로, 종방향 광 센서의 센서 영역은 바람직하게는 물체를 향해 바라보는 개별적인 장치의 표면에 의해 형성될 수 있는 센서 구역일 수 있거나 그를 포함할 수 있다.
종방향 광 센서는 적어도 부분적으로 투명하다. 따라서, 일반적으로, 종방향 광 센서는, 광 빔이 종방향 광 센서를 통해 적어도 부분적으로 통과할 수 있도록, 하나 이상의 적어도 부분적으로 투명한 광 센서를 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "적어도 부분적으로 투명한"은 전체 종방향 광 센서가 투명하거나 또는 종방향 광 센서의 일부(예컨대, 감수성 영역)가 투명한 옵션 및/또는 종방향 광 센서 또는 종방향 광 센서의 적어도 투명한 부분이 감쇠되거나 감쇠되지 않는 방식으로 광 빔을 투과시킬 수 있는 옵션 둘 다를 가리킨다. 그러므로, 예로서, 투명한 종방향 광 센서는 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 40% 이상, 50% 이상 또는 70% 이상의 투명도를 가질 수 있다. 감지 효과를 제공하기 위하여, 통상적으로, 종방향 광 센서는 전형적으로 광 빔과 종방향 광 센서 사이에 몇몇 종류의 상호작용(이는 전형적으로 투명도 상실을 야기함)을 제공해야 한다. 종방향 광 센서의 투명도는 광 빔의 파장에 따라 달라져서 종방향 광 센서의 감도, 흡수 또는 투명도의 스펙트럼 프로파일을 생성시킬 수 있다. 복수개의 종방향 광 센서, 예를 들어 종방향 광 센서의 스택이 제공되는 경우에는, 바람직하게는 복수개의 모든 종방향 광 센서 및/또는 스택의 모든 종방향 광 센서가 투명하다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 복수개의 종방향 광 센서가 제공되는 경우, 광 센서의 스펙트럼 특성이 반드시 동일해야 하는 것은 아니다. 그러므로, 종방향 광 센서중 하나는 적색 스펙트럼 영역에서 강한 흡수(예컨대, 흡수 피크)를 제공할 수 있고, 종방향 광 센서중 다른 하나는 녹색 스펙트럼 영역에서 강한 흡수를 제공할 수 있으며, 또 다른 하나는 청색 스펙트럼 영역에서 강한 흡수를 제공할 수 있다. 다른 실시양태도 실현가능하다. 본원에 사용되는 용어 광은 일반적으로 가시광 스펙트럼 범위, 자외선 스펙트럼 범위 및 적외선 스펙트럼 범위중 하나 이상에서의 전자기선을 말한다. 여기에서, 용어 가시광 스펙트럼 범위는 통상 380nm 내지 780nm의 스펙트럼 범위를 가리킨다. 용어 적외선 스펙트럼 범위는 일반적으로 780nm 내지 1mm, 바람직하게는 780nm 내지 3.0㎛ 범위의 전자기선을 일컫는다. 용어 자외선 스펙트럼 범위는 통상적으로 1nm 내지 380nm, 바람직하게는 100nm 내지 380nm 범위의 전자기선을 가리킨다. 또한, 600nm 내지 780nm의 스펙트럼 범위는 적색 스펙트럼 범위로서, 490nm 내지 600nm의 범위는 녹색 스펙트럼 범위로서, 또한 380nm 내지 490nm의 범위는 청색 스펙트럼 범위로서 정의될 수 있다.
종방향 센서 신호는 바람직하게는 전류(예컨대, 광 전류) 및 전압(예컨대, 광 전압)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 종방향 센서 신호는 미처리(raw) 센서 신호로부터 정제된 센서 신호를 유도하기 위하여 예컨대 평균을 구하고/구하거나 여과함으로써 예비 처리될 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 종방향 센서 신호는 광 빔의 폭 같은 광 빔의 다른 특성에 따라 달라질 수 있다. 종방향 센서 신호는 바람직하게는 전기 신호, 예를 들어 전류 및/또는 전압일 수 있다. 종방향 센서 신호는 연속적이거나 불연속적인 신호일 수 있다. 또한, 종방향 센서 신호는 아날로그 신호 또는 디지털 신호일 수 있다. 또한, 종방향 광 센서는 그 자체로 및/또는 종방향 광학 검출기의 다른 구성요소와 함께, 처리된 종방향 센서 신호를 제공하기 위하여, 예컨대 여과하고/하거나 평균을 구함으로써 종방향 센서 신호를 처리하거나 예비 처리하는데 적합화될 수 있다. 따라서, 예로서, 특정 주파수 범위의 종방향 센서 신호만 전송하기 위하여 밴드패스 필터를 사용할 수 있다. 다른 유형의 예비 처리도 실현가능하다. 아래에서, 종방향 센서 신호를 언급하는 경우, 추가적인 평가를 위하여 미처리 종방향 센서 신호가 사용되는 경우와 예비 처리된 종방향 센서 신호가 사용되는 경우 사이에 차이는 없다.
본원에 사용되는 "광 빔"은 다소 동일한 방향으로 이동하는 광량이다. 그러므로, 바람직하게는, 광 빔은 당 업자에게 공지되어 있는 바와 같이 가우시안 광 빔을 가리킬 수 있다. 그러나, 비-가우시안 광 빔 같은 다른 광 빔도 가능하다. 아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 바와 같이, 광 빔은 물체에 의해 방출되고/되거나 반사될 수 있다. 또한, 광 빔은 반사되고/되거나 방출될 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 하나 이상의 종방향 센서 신호는 광 빔에 의한 전체 조명 동력이 동일한 경우 하나 이상의 종방향 광 센서의 센서 영역에서의 광 빔의 빔 단면에 따라 달라진다. 본원에 사용되는 용어 "빔 단면"은 통상적으로 광 빔 또는 특정 위치에서 광 빔에 의해 생성되는 광점의 측방향 연장부를 가리킨다. 원형 광점이 생성되는 경우에는, 반경, 직경 또는 가우시안 빔 웨이스트 또는 가우시안 빔 웨이스트의 2배가 빔 단면의 척도로서 기능할 수 있다. 비-원형 광점이 생성되는 경우, 단면은 예를 들어 비-원형 광점과 동일한 면적을 갖는 원의 단면(이는 상당 빔 단면이라고도 일컬어짐)을 결정함으로써 임의의 다른 실현가능한 방식으로 결정될 수 있다.
그러므로, 광 빔에 의한 센서 영역의 전체 조명 동력이 동일하다면, 제 1 빔 직경 또는 빔 단면을 갖는 광 빔은 제 1 종방향 센서 신호를 생성시킬 수 있는 한편, 제 1 빔 직경 또는 빔 단면과는 상이한 제 2 빔 직경 또는 빔 단면을 갖는 광 빔은 제 1 종방향 센서 신호와는 상이한 제 2 종방향 센서 신호를 생성시킨다. 그러므로, 종방향 센서 신호를 비교함으로써, 빔 단면, 특히 빔 직경에 대한 정보 또는 하나 이상의 정보 아이템을 생성시킬 수 있다. 이 효과의 세부사항에 대해서는 WO 2012/110924 A1 호를 참조할 수 있다.
아래에서, 이 효과는 통상 FiP-효과로 불리는데, 왜냐하면 전체 조명 동력(P)이 동일하다면 센서 신호(i)는 광자의 플럭스(F), 즉 단위 면적당 광자의 수에 따라 달라지기 때문이다.
US 특허 가출원 제 61/739,173 호 및 제 61/749,964 호에 추가로 개시되는 이 효과는, 물체(이로부터 광 빔이 검출기를 향해 이동함)의 종방향 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 그러므로, 종방향 광 센서의 센서 신호가 센서 영역 상의 광 빔의 폭(예컨대, 직경 또는 반경; 이는 다시 검출기와 물체 사이의 거리에 따라 달라짐)에 따라 달라지기 때문에, 종방향 센서 신호는 물체의 종방향 좌표를 결정하는데 사용될 수 있다. 센서 영역은 바람직하게는 화소 형성되지 않은 센서 영역일 수 있다. 그러므로, 예로서, 평가 장치는 종방향 좌표를 결정하기 위하여 물체의 종방향 좌표와 센서 신호 사이의 소정 관계를 사용하는데 적합화될 수 있다. 실험에 의한 보정 측정치를 사용함으로써 및/또는 가우시안 빔 전파 특성 같은 공지의 빔 전파 특성을 사용함으로써, 소정 관계를 유도할 수 있다. 추가적인 세부사항에 대해서는, WO 2012/110924 A1 호 및/또는 US 특허 가출원 제 61/739,173 호 및 제 61/749,964 호를 참조할 수 있다.
바람직하게는, 종방향 광 센서의 스택 같은 복수개의 종방향 광 센서가 제공되는 경우, 종방향 광 센서중 둘 이상은 FiP 효과를 제공하는데 적합화될 수 있다. 그러므로, 광 빔에 의해 후속적으로 조명을 받는 종방향 광 센서(예컨대, 센서 스택의 후속 종방향 광 센서)로부터의 신호를 평가함으로써, 빔 프로파일에서의 불명료함을 해결할 수 있다. 그러므로, 가우시안 광 빔은 초점 전 및 후에 거리(z)에서 동일한 빔을 제공할 수 있다. 둘 이상의 위치에 따른 빔 폭을 측정함으로써, 광 빔이 여전히 좁아지거나 넓어지는지의 여부를 결정함에 의해 이 불명료함을 해결할 수 있다. 그러므로, FiP-효과를 갖는 둘 이상의 종방향 광 센서를 제공함으로써 더 높은 정확도를 제공할 수 있다. 평가 장치는 둘 이상의 광 센서의 센서 영역에서 광 빔의 폭을 결정하는데 적합화될 수 있고, 평가 장치는 또한 폭을 평가함으로써 물체(이로부터 광 빔이 광학 검출기를 향해 이동함)의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키는데 적합화될 수 있다.
이 FiP 효과의 세부 사항에 대해서는, WO 2012/110924 A1 호 또는 2012년 12월 19일자로 출원된 US 특허 가출원 제 61/739,173 호, 2013년 1월 8일자로 출원된 US 특허 가출원 제 61/749,964 호, 2013년 8월 19일자로 출원된 US 특허 가출원 제 61/867,169 호, 및 2013년 12월 18일자로 출원된 국제 특허원 PCT/IB2013/061095 호중 하나 이상을 참조할 수 있다. 특히 물체로부터 검출기로 전파되는 광 빔의 하나 이상의 빔 특성이 공지되어 있는 경우에는, 하나 이상의 종방향 센서 신호와 물체의 종방향 위치 사이의 공지의 관계로부터 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 유도할 수 있다. 공지의 관계는 연산 및/또는 하나 이상의 보정 곡선으로서 평가 장치에 저장될 수 있다. 예로서, 특히 가우시안 빔의 경우, 빔 웨이스트와 종방향 좌표 사이의 가우시안 관계를 이용함으로써 빔 직경 또는 빔 웨이스트와 물체의 위치 사이의 관계를 용이하게 유도할 수 있다.
검출기는 하나 이상의 종방향 광 센서를 포함한다. 그러므로, 검출기는 종방향 광 센서중 하나 이상을 포함할 수 있다. 둘 이상의 종방향 광 센서가 복수개로 제공되는 경우, 종방향 광 센서는 다양한 방식으로, 예를 들어 둘 이상의 종방향 광 센서를 포함하는 센서 스택을 적층되는 방식으로 제공함으로써 배열될 수 있다.
하나 이상의 종방향 광 센서 외에, 검출기는 임의적으로 본원에 기재된 정의에 따른 종방향 광 센서가 아닌 하나 이상의 추가적인 광 센서를 포함할 수 있다. 그러므로, 예로서, 검출기는 광 센서의 스택을 포함할 수 있고, 이 때 광 센서중 하나 이상은 종방향 광 센서이고, 광 센서중 하나 이상의 다른 센서는 상이한 유형의 광 센서, 예를 들면 횡방향 광 센서 및/또는 촬영 장치, 예컨대 유기 촬영 센서 및/또는 무기 촬영 센서(예컨대, CCD 및/또는 CMOS 칩)이다.
그러므로, 검출기는 하나 이상의 횡방향 광 센서를 추가로 포함할 수 있고, 횡방향 광 센서는 물체로부터 검출기로 이동하는 하나 이상의 광 빔의 횡방향 위치를 결정하는데 적합화되고, 횡방향 위치는 검출기의 광축에 수직인 하나 이상의 차원에서의 위치이며, 횡방향 광 센서는 하나 이상의 횡방향 센서 신호를 생성시키는데 적합화된다. 평가 장치는 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 횡방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키도록 디자인될 수 있다.
본원에 사용되는 용어 횡방향 광 센서는 일반적으로 물체로부터 검출기로 이동하는 하나 이상의 광 빔의 횡방향 위치를 결정하는데 적합화된 장치를 가리킨다. 용어 횡방향 위치와 관련하여서는, 상기 주어진 정의를 참조할 수 있다. 그러므로, 바람직하게는, 횡방향 위치는 검출기의 광축에 수직인 하나 이상의 차원에서의 하나 이상의 좌표일 수 있거나, 그러한 좌표를 포함할 수 있다. 예로서, 횡방향 위치는 횡방향 광 센서의 감광성 센서 표면 같은 광축에 수직인 평면에서 광 빔에 의해 발생되는 광점의 위치일 수 있다. 예로서, 평면에서의 위치는 카테시안 좌표 및/또는 극좌표에서 주어질 수 있다. 다른 실시양태도 실현가능하다.
횡방향 광 센서의 가능성 있는 실시양태에 대해서는, US 6,995,445 호 및 US 2007/0176165 A1 호에 개시된 위치 감지 유기 검출기를 참조할 수 있다. 그러나, 다른 실시양태도 실현가능하고 아래에 더욱 상세하게 개략된다.
하나 이상의 횡방향 센서 신호는 일반적으로 횡방향 위치를 나타내는 임의적인 신호일 수 있다. 예로서, 횡방향 센서 신호는 디지털 및/또는 아날로그 신호일 수 있거나 이들 신호를 포함할 수 있다. 예로서, 횡방향 센서 신호는 전압 신호 및/또는 전류 신호일 수 있거나 이들 신호를 포함할 수 있다. 또한 또는 다르게는, 횡방향 센서 신호는 디지털 데이터일 수 있거나 디지털 데이터를 포함할 수 있다. 횡방향 센서 신호는 단일 신호 값 및/또는 일련의 신호 값을 포함할 수 있다. 횡방향 센서 신호는 아래에 더욱 상세하게 개략되는 바와 같이 둘 이상의 신호의 평균을 구함으로써 및/또는 둘 이상의 신호의 몫을 구함으로써와 같이 둘 이상의 개별적인 신호를 조합함으로써 유도되는 임의적인 신호를 추가로 포함할 수 있다.
그러므로, 예로서, 본 발명에 따른 검출기는 하나 이상의 횡방향 광 센서와 함께 WO 2012/110924 A1 호에 개시되어 있는 광 센서의 스택을 포함할 수 있다. 예로서, 하나 이상의 횡방향 광 센서는 물체를 향하는 종방향 광 센서의 스택 쪽에 배치될 수 있다. 다르게는 또는 또한, 하나 이상의 횡방향 광 센서는 물체로부터 멀어지는 종방향 광 센서의 스택 쪽에 배치될 수 있다. 다시, 추가로 또는 다르게는, 하나 이상의 횡방향 광 센서는 스택의 종방향 광 센서 사이에 끼일 수 있다.
아래에서 추가로 개략적으로 기재되는 바와 같이, 바람직하게는, 하나 이상의 횡방향 광 센서 및 하나 이상의 종방향 광 센서는 둘 다 하나 이상의 광 검출기, 바람직하게는 하나 이상의 유기 광 검출기, 가장 바람직하게는 하나 이상의 염료-증감된 유기 태양 전지(DSC, 염료 태양 전지라고도 불림), 예컨대 하나 이상의 고체 염료-증감된 유기 태양 전지(s-DSC)를 포함할 수 있다. 그러므로, 바람직하게는, 검출기는 하나 이상의 횡방향 광 센서로서 작용하는 하나 이상의 DSC(예컨대, 하나 이상의 sDSC) 및 하나 이상의 종방향 광 센서로서 작용하는 하나 이상의 DSC(예컨대, 하나 이상의 sDSC), 바람직하게는 하나 이상의 종방향 광 센서로서 작용하는 복수개의 DSC의 스택(바람직하게는 복수개의 sDSC의 스택)을 포함할 수 있다.
하나 이상의 횡방향 광 센서가 제공되는 경우에는, 바람직하게는, 횡방향 광 센서는 하나 이상의 제 1 전극, 하나 이상의 제 2 전극 및 하나 이상의 광전변환 물질을 갖는 광 검출기이며, 이 때 광전변환 물질은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 매립된다. 본원에 사용되는 광전변환 물질은 일반적으로 광에 의한 광전변환 물질의 조명에 응답하여 전하를 발생시키는데 적합화된 물질 또는 물질의 조합이다.
바람직하게는, 횡방향 광 센서의 제 2 전극은 둘 이상의 부분 전극을 갖는 분할 전극일 수 있으며, 이 때 횡방향 광 센서는 센서 구역을 갖고, 하나 이상의 횡방향 센서 신호는 센서 구역에서의 광 빔의 위치를 나타낸다. 그러므로, 상기 개략된 바와 같이, 횡방향 광 센서는 하나 이상의 광 검출기, 바람직하게는 하나 이상의 유기 광 검출기, 더욱 바람직하게는 하나 이상의 DSC 또는 sDSC일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다. 센서 구역은 물체 쪽으로 향하는 광 검출기의 표면일 수 있다. 센서 구역은 바람직하게는 광축에 수직으로 배향될 수 있다. 그러므로, 횡방향 센서 신호는 횡방향 광 센서의 센서 구역의 평면에서 광 빔에 의해 발생되는 광점의 위치를 나타낼 수 있다.
일반적으로, 본원에 사용되는 용어 부분 전극은 바람직하게는 다른 부분 전극과는 독립적인, 하나 이상의 전류 및/또는 전압 신호를 측정하는데 적합화된 복수개의 전극으로부터의 전극을 말한다. 그러므로, 복수개의 부분 전극이 제공되는 경우, 제 2 전극은 둘 이상의 부분 전극을 통해 복수개의 전위 및/또는 전류 및/또는 전압을 제공하는데 적합화되고, 이들 전위 및/또는 전류 및/또는 전압은 독립적으로 측정 및/또는 사용될 수 있다.
제 2 전극으로서 둘 이상의 부분 전극을 갖는 하나 이상의 분할 전극을 갖는 하나 이상의 횡방향 광 센서를 사용하는 경우, 부분 전극을 통한 전류는 센서 구역에서의 광 빔의 위치에 따라 달라질 수 있다. 이는 일반적으로 충돌 광으로 인해 전하의 발생 위치로부터 부분 전극으로 가는 동안 오옴 손실 또는 저항 손실이 발생될 수 있다는 사실에 기인할 수 있다. 그러므로, 부분 전극 외에, 제 2 전극은 부분 전극에 연결된 하나 이상의 추가적인 전극 물질을 포함할 수 있고, 이 하나 이상의 추가적인 전극 물질은 전기 저항을 제공한다. 그러므로, 전하 발생 위치로부터 하나 이상의 추가적인 전극 물질을 통해 부분 전극으로 가는 동안의 오옴 손실로 인해, 부분 전극을 통한 전류는 전하의 발생 위치, 따라서 센서 구역에서의 광 빔의 위치에 따라 달라진다. 센서 구역에서 광 빔의 위치를 결정하는 이 원리의 세부사항에 대해서는, 아래 바람직한 실시양태 및/또는 예컨대 US 6,995,445 호 및/또는 US 2007/0176165 A1 호에 개시되어 있는 물리적 원리 및 장치 옵션을 참조할 수 있다.
횡방향 광 센서는 또한 부분 전극을 통한 전류에 따라 횡방향 센서 신호를 발생시키는데 적합화될 수 있다. 그러므로, 2개의 수평 부분 전극을 통하는 전류의 비가 형성됨으로써 x-좌표가 발생될 수 있고/있거나 수직 부분 전극을 통하는 전류의 비가 형성됨으로써 y-좌표가 발생될 수 있다. 검출기, 바람직하게는 횡방향 광 센서 및/또는 평가 장치는 부분 전극을 통하는 전류의 하나 이상의 비로부터 물체의 횡방향 위치에 대한 정보를 유도하는데 적합화될 수 있다. 부분 전극을 통하는 전류를 비교함으로써 위치 좌표를 발생시키는 다른 방식도 실현가능하다.
부분 전극은 일반적으로 센서 구역에서 광 빔의 위치를 결정하기 위하여 다양한 방식으로 한정될 수 있다. 그러므로, 수평 좌표 또는 x-좌표를 결정하기 위하여 2개 이상의 수평 부분 전극을 제공할 수 있고, 수직 좌표 또는 y-좌표를 결정하기 위하여 2개 이상의 수직 부분 전극을 제공할 수 있다. 그러므로, 센서 구역의 테두리에 부분 전극을 제공할 수 있으며, 이 때 센서 구역의 내부 공간은 비어 있고 하나 이상의 추가적인 전극 물질로 덮일 수 있다. 아래에서 더욱 상세하게 개략하는 바와 같이, 추가적인 전극 물질은 바람직하게는 투명한 금속 및/또는 투명한 전도성 산화물 및/또는 가장 바람직하게는 투명한 전도성 중합체 같은 투명한 추가적인 전극 물질일 수 있다.
다른 바람직한 실시양태는 광전변환 물질을 가리킬 수 있다. 그러므로, 횡방향 광 센서의 광전변환 물질은 하나 이상의 유기 광전변환 물질을 포함할 수 있다. 그러므로, 통상적으로, 횡방향 광 센서는 유기 광 검출기일 수 있다. 바람직하게는, 유기 광 검출기는 염료-증감된 태양 전지일 수 있다. 염료-증감된 태양 전지는 바람직하게는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 매립된 층 셋업을 포함하는 고체 염료-증감된 태양 전지일 수 있고, 상기 층 셋업은 하나 이상의 n-반도체성 금속 산화물, 하나 이상의 염료, 및 하나 이상의 고체 p-반도체성 유기 물질을 포함한다. 염료-증감된 태양 전지(DSC)의 추가적인 세부사항 및 임의적인 실시양태가 아래에 개시된다.
횡방향 광 센서의 하나 이상의 제 1 전극은 바람직하게는 투명하다. 본 발명에 사용되는 용어 투명은 일반적으로 투명한 물체를 통해 투과된 후 광의 강도가 투명한 물체를 통해 투과되기 전 광의 강도의 10%, 바람직하게는 40%, 더욱 바람직하게는 60% 이상이라는 사실을 가리킨다. 더욱 바람직하게는, 횡방향 광 센서의 하나 이상의 제 1 전극은 완전히 또는 부분적으로 하나 이상의 투명한 전도성 산화물(TCO)로 제조될 수 있다. 예로서, 인듐-도핑된 산화주석(ITO) 및/또는 플루오르-도핑된 산화주석(FTO)을 언급할 수 있다. 추가적인 예는 아래에 제공된다.
또한, 횡방향 광 센서의 하나 이상의 제 2 전극은 바람직하게는 완전히 또는 부분적으로 투명할 수 있다. 그러므로, 구체적으로, 하나 이상의 제 2 전극은 둘 이상의 부분 전극 및 둘 이상의 부분 전극과 접촉하는 하나 이상의 추가적인 전극 물질을 포함할 수 있다. 둘 이상의 부분 전극은 불투명할 수 있다. 예로서, 둘 이상의 부분 전극은 완전히 또는 부분적으로 금속으로 제조될 수 있다. 그러므로, 둘 이상의 부분 전극은 바람직하게는 센서 구역의 테두리에 위치한다. 그러나, 둘 이상의 부분 전극은 바람직하게는 투명한 하나 이상의 추가적인 전극 물질에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 그러므로, 제 2 전극은 둘 이상의 부분 전극을 갖는 불투명한 테두리 및 하나 이상의 투명한 추가적인 전극 물질을 갖는 투명한 내부 구역을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 언급된 하나 이상의 추가적인 전극 물질 같은 횡방향 광 센서의 하나 이상의 제 2 전극은 완전히 또는 부분적으로 하나 이상의 전도성 중합체, 바람직하게는 투명한 전도성 중합체로 제조될 수 있다. 예로서, 0.01S/cm 이상, 바람직하게는 0.1S/cm 이상, 더욱 바람직하게는 1S/cm 이상, 심지어는 10S/cm 이상 또는 100S/cm 이상의 전기 전도율을 갖는 전도성 중합체를 사용할 수 있다. 예로서, 하나 이상의 전도성 중합체는 폴리-3,4-에틸렌다이옥시티오펜(PEDOT), 바람직하게는 하나 이상의 대이온으로 전기적으로 도핑된 PEDOT, 더욱 바람직하게는 소듐 폴리스티렌 설포네이트로 도핑된 PEDOT(PEDOT:PSS); 폴리아닐린(PANI); 폴리티오펜으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 개략된 바와 같이, 전도성 중합체는 둘 이상의 부분 전극 사이에서 전기적 연결을 제공할 수 있다. 전도성 중합체는 오옴 비저항을 제공하여 전하 발생 위치를 결정하도록 할 수 있다. 바람직하게는, 전도성 중합체는 부분 전극 사이에 0.1 내지 20kΩ의 전기 비저항, 바람직하게는 0.5 내지 50kΩ의 전기 비저항, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 3.0kΩ의 전기 비저항을 제공한다.
일반적으로, 본원에 사용되는 전도성 물질은 104 미만, 103 미만, 102 미만 또는 10Ωm 미만의 비전기저항을 갖는 물질일 수 있다. 바람직하게는, 전도성 물질은 10-1 미만, 10-2 미만, 10-3 미만, 10-5 미만 또는 10-6Ωm 미만의 비전기저항을 갖는다. 가장 바람직하게는, 전도성 물질의 비전기저항은 5×10-7Ωm 미만이거나 또는 1×10-7Ωm 미만, 특히 알루미늄의 비전기저항 범위이다.
상기 개략된 바와 같이, 바람직하게는, 하나 이상의 횡방향 광 센서 및 종방향 광 센서는 투명한 광 센서이다. 그러므로, 하나 이상의 횡방향 광 센서는 투명한 횡방향 광 센서일 수 있고/있거나 하나 이상의 투명한 횡방향 광 센서를 포함할 수 있다. 또한 또는 다르게는, 하나 이상의 종방향 광 센서는 투명한 종방향 광 센서일 수 있고/있거나 하나 이상의 투명한 종방향 광 센서를 포함할 수 있다. 종방향 광 센서의 스택 같은 복수개의 종방향 광 센서가 제공되는 경우, 바람직하게는 복수개의 종방향 광 센서 및/또는 스택의 모든 종방향 광 센서, 또는 복수개의 종방향 광 센서 및/또는 스택중 하나의 종방향 광 센서를 제외한 모든 종방향 광 센서가 투명하다. 예로서, 종방향 광 센서가 검출기의 광축을 따라 배열되는 종방향 광 센서의 스택이 제공되는 경우, 바람직하게는 물체로부터 멀리 향하는 최종 종방향 광 센서를 제외한 모든 종방향 광 센서가 투명한 종방향 광 센서일 수 있다. 최종 종방향 광 센서, 즉 물체로부터 멀리 향하는 스택 쪽의 종방향 광 센서는 투명한 종방향 광 센서 또는 불투명한 종방향 광 센서일 수 있다. 예시적인 실시양태는 아래에 주어진다.
광 빔은 횡방향 광 센서 및 종방향 광 센서중 다른 하나에 충돌하기 전에 투명한 광 센서를 통해 통과할 수 있다. 그러므로, 물체로부터의 광 빔은 후속해서 횡방향 광 센서 및 종방향 광 센서에 도달할 수 있거나 또는 그 반대이다.
바람직하게는, 특히 하나 이상의 종방향 광 센서가 상기 언급된 FiP-효과를 제공하는 경우, 하나 이상의 종방향 광 센서 또는 복수개의 종방향 광 센서가 제공되는 경우에는 종방향 광 센서중 하나 이상은 DSC, 바람직하게는 sDSC일 수 있거나 또는 그를 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 DSC는 일반적으로 둘 이상의 전극을 갖되, 전극중 하나 이상이 적어도 부분적으로 투명하고 전극 사이에 하나 이상의 n-반도체성 금속 산화물, 하나 이상의 염료 및 하나 이상의 전해질 또는 p-반도체성 물질이 매립된 셋업을 가리킨다. sDSC에서, 전해질 또는 p-반도체성 물질은 고체 물질이다. 일반적으로, 본 발명 내에서 광 센서중 하나 이상으로도 사용될 수 있는 sDSC의 가능한 셋업에 대해서는 WO 2012/110924 A1 호, US 특허 가출원 제 61/739,173 호 및 제 61/749,964 호, EP 13171898.3 호, EP 13171900.7 호 또는 EP 13171901.5 호를 참조할 수 있다. 다른 실시양태도 가능하다. WO 2012/110924 A1 호에 입증되어 있는 전술한 FiP-효과가 특히 sDSC에 존재할 수 있다.
그러므로, 일반적으로, 하나 이상의 종방향 광 센서는 층 셋업을 갖는 하나 이상의 종방향 광 센서를 포함할 수 있다. 종방향 광 센서는 하나 이상의 제 1 전극, 하나 이상의 n-반도체성 금속 산화물, 하나 이상의 염료, 하나 이상의 p-반도체성 유기 물질, 바람직하게는 고체 p-반도체성 유기 물질, 및 하나 이상의 제 2 전극을 포함할 수 있다. 제 1 전극과 제 2 전극은 모두 투명할 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 하나 이상의 종방향 광 센서 또는 복수개의 종방향 광 센서가 사용되는 경우 종방향 광 센서중 하나 이상은 둘 이상의 전극 및 이들 전극 사이에 매립된 하나 이상의 광전변환 물질을 갖는 감광성 층 셋업을 포함하는 유기 광 센서일 수 있다. 하기에는, 특히 본 감광성 층 셋업 내에 사용될 수 있는 물질과 관련하여 감광성 층 셋업의 바람직한 셋업의 예가 개시된다. 감광성 층 셋업은 바람직하게는 태양 전지, 더욱 바람직하게는 유기 태양 전지 및/또는 염료-증감된 태양 전지(DSC), 더욱 바람직하게는 고체 염료-증감된 태양 전지(sDSC)의 감광성 층 셋업이다. 그러나, 다른 실시양태도 실현가능하다.
바람직하게는, 감광성 층 셋업은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 끼인, 둘 이상의 층을 포함하는 하나 이상의 감광성 층 셋업 같은 하나 이상의 광전변환 물질을 포함한다. 바람직하게는, 감광성 층 셋업 및 광전변환 물질은 n-반도체성 금속 산화물, 하나 이상의 염료 및 하나 이상의 p-반도체성 유기 물질의 하나 이상의 층을 포함한다. 예로서, 광전변환 물질은 이산화티탄 같은 n-반도체성 금속 산화물의 하나 이상의 조밀한 층, n-반도체성 금속 산화물의 조밀한 층에 접속하는 n-반도체성 금속 산화물의 하나 이상의 나노-다공성 층(예컨대, 이산화티탄의 하나 이상의 나노-다공성 층), n-반도체성 금속 산화물의 나노-다공성 층을 증감시키는 하나 이상의 염료(바람직하게는, 유기 염료), 및 염료 및/또는 n-반도체성 금속 산화물의 나노-다공성 층과 접속하는 하나 이상의 p-반도체성 유기 물질의 하나 이상의 층을 갖는 층 셋업을 포함할 수 있다.
n-반도체성 금속 산화물의 조밀한 층은 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 제 1 전극과 나노-다공성 n-반도체성 금속 산화물의 하나 이상의 층 사이에서 하나 이상의 차단 층을 형성할 수 있다. 그러나, 다른 유형의 완충 층을 갖는 실시양태 같은 다른 실시양태도 실현가능하다.
둘 이상의 전극은 하나 이상의 제 1 전극 및 하나 이상의 제 1 전극을 포함한다. 제 1 전극은 애노드 또는 캐쏘드중 하나, 바람직하게는 애노드일 수 있다. 제 2 전극은 애노드 또는 캐쏘드중 다른 하나, 바람직하게는 캐쏘드일 수 있다. 제 1 전극은 바람직하게는 n-반도체성 금속 산화물의 하나 이상의 층과 접속하고, 제 2 전극은 바람직하게는 p-반도체성 유기 물질의 하나 이상의 층과 접속한다. 제 1 전극은 기판과 접속하는 바닥 전극일 수 있고, 제 2 전극은 기판으로부터 멀리 떨어진 상부 전극일 수 있다. 다르게는, 제 2 전극은 기판과 접속하는 바닥 전극일 수 있고, 제 1 전극은 기판으로부터 멀리 떨어진 상부 전극일 수 있다. 바람직하게는, 제 1 전극과 제 2 전극 둘 다가 투명하다.
하기에서는, 제 1 전극, 제 2 전극 및 광전변환 물질, 바람직하게는 둘 이상의 광전변환 물질을 포함하는 층 셋업에 관한 몇몇 옵션이 개시된다. 그러나, 다른 실시양태도 가능함을 알아야 한다.
a) 기판, 제 1 전극 및 n-반도체성 금속 산화물
일반적으로, 제 1 전극 및 n-반도체성 금속 산화물의 바람직한 실시양태에 대해서는, WO 2012/110924 A1 호, US 특허 가출원 제 61/739,173 호 또는 US 특허 가출원 제 61/708,058 호를 참조할 수 있으며, 이들 참조문헌 모두는 본원에 참고로 인용된다. 다른 실시양태도 실현가능하다.
하기에서는, 제 1 전극이 기판과 직접적으로 또는 간접적으로 접촉하는 바닥 전극인 것으로 가정한다. 그러나, 제 1 전극이 상부 전극인 다른 셋업도 실현가능함에 주목한다.
감광성 층 셋업, 예를 들어 n-반도체성 금속 산화물의 하나 이상의 조밀한 필름(고체 필름이라고도 함) 및/또는 n-반도체성 금속 산화물의 하나 이상의 나노-다공성 필름(나노-미립자 필름이라고도 함)에 사용될 수 있는 n-반도체성 금속 산화물은 단일 금속 산화물 또는 상이한 산화물의 혼합물일 수 있다. 또한, 혼합된 산화물을 사용할 수도 있다. n-반도체성 금속 산화물은 특히 다공성일 수 있고/있거나 나노미립자 산화물의 형태로 사용될 수 있으며, 이와 관련하여 나노입자는 0.1㎛ 미만의 평균 입자 크기를 갖는 입자를 의미하는 것으로 생각된다. 전형적으로는 소결 공정에 의해 큰 표면적을 갖는 다공성 박막으로서 나노미립자 산화물을 전도성 기판(즉, 제 1 전극으로서 전도성 층을 갖는 캐리어) 상에 도포한다.
바람직하게는, 종방향 광 센서는 하나 이상의 투명한 기판을 사용한다. 기판은 강성 또는 가요성일 수 있다. 적합한 기판(이후 캐리어라고도 함)은 금속 호일뿐만 아니라 특히 플라스틱 시트 또는 필름 및 특별히 유리 시트 또는 유리 필름이다. 특히 상기 바람직한 구조에 따른 제 1 전극에 특히 적합한 전극 물질은 전도성 물질, 예를 들어 투명한 전도성 산화물(TCO), 예를 들어 플루오르- 및/또는 인듐-도핑된 산화주석(FTO 또는 ITO) 및/또는 알루미늄-도핑된 산화아연(AZO), 탄소 나노튜브 또는 금속 필름이다. 그러나, 다르게는 또는 추가로, 충분한 투명도를 갖는 금속 박막을 사용할 수도 있다.
기판은 이들 전도성 물질로 덮이거나 코팅될 수 있다. 일반적으로, 제안된 구조체에는 단일 기판이 요구되기 때문에, 가요성 전지의 형성도 가능하다. 이는 강성 기판으로는 기껏해야 어렵게 획득할 수 있는 다수개의 최종 용도, 예를 들어 은행 카드, 가멘트 등에서의 사용을 가능케 한다.
p-형 반도체와 TCO 층의 직접적인 접촉을 방지하기 위하여, 제 1 전극, 특히 TCO 층을 추가로 고체 또는 조밀한 금속 산화물 완충 층(예를 들어, 두께 10 내지 200nm)으로 덮거나 코팅할 수 있다[예를 들어, 펭(Peng) 등, Coord. Chem. Rev. 248, 1479 (2004)]. 그러나, 고체 p-반도체성 전해질(이 경우, 전해질과 제 1 전극의 접촉이 액체 또는 겔-형 전해질에 비해 크게 감소됨)의 사용은, 많은 경우에 이 완충 층을 불필요하게 만들어, 많은 경우에 이 층(이는 또한 전류-한정 효과를 갖고 또한 n-반도체성 금속 산화물과 제 1 전극 사이의 접촉을 악화시킬 수 있음)이 없을 수 있게 한다. 이는 구성요소의 효율을 향상시킨다. 반면, 염료 태양 전지의 전류 성분을 유기 태양 전지의 전류 성분에 매치시키기 위하여, 이러한 완충 층을 제어되는 방식으로 사용할 수 있다. 또한, 완충 층이 없는 전지의 경우, 특히 고체 전지에서는, 전하 캐리어가 원치 않게 재조합되어 흔히 문제가 발생한다. 이와 관련하여, 완충 층은 많은 경우에 특히 고체 전지에서 유리하다.
널리 공지되어 있는 바와 같이, 금속 산화물의 박층 또는 박막은 통상 값싼 고체 반도체성 물질(n-형 반도체)이지만, 그의 흡수는 큰 밴드 갭으로 인해 전형적으로 전자기 스펙트럼의 가시광선 영역 내에 속하지 않고, 오히려 통상적으로 자외선 스펙트럼 영역에 속한다. 따라서, 태양 전지에 사용하기 위하여, 금속 산화물은 통상적으로 염료 태양 전지의 경우에서와 같이 증감제로서 염료와 조합되어야 하는데, 이 염료는 태양광의 파장 범위, 즉 300 내지 2000nm를 흡수하고, 전자 여기된 상태에서는 반도체의 전도 밴드로 전자를 주입한다. 전해질로서 전지에 추가로 사용되는 고체 p-형 반도체(이는 다시 대전극에서 환원됨) 덕분에, 증감제가 재생되도록 전자가 증감제로 재순환될 수 있다.
유기 태양 전지에 사용하기 위해 특히 흥미를 끄는 것은 반도체 산화아연, 이산화주석, 이산화티탄 또는 이들 금속 산화물의 혼합물이다. 금속 산화물은 나노결정질 다공성 층의 형태로 사용될 수 있다. 이들 층은 태양광의 높은 흡수가 달성되도록 증감제로서의 염료로 코팅되는 큰 표면적을 갖는다. 제작되는 금속 산화물 층, 예를 들어 나노봉은 더 높은 전자 이동성 또는 염료에 의한 개선된 공극 충전 같은 이점을 제공한다.
금속 산화물 반도체는 단독으로 또는 혼합물의 형태로 사용될 수 있다. 또한, 금속 산화물을 하나 이상의 다른 금속 산화물로 코팅할 수 있다. 또한, 금속 산화물을 다른 반도체, 예를 들어 GaP, ZnP 또는 ZnS에 코팅으로서 도포할 수 있다.
특히 바람직한 반도체는 나노결정질 형태로 바람직하게 사용되는, 예추석 다형체중 산화아연 및 이산화티탄이다.
또한, 이들 태양 전지에 전형적으로 사용되는 모든 n-형 반도체와 증감제를 유리하게 조합할 수 있다. 바람직한 예는 이산화티탄, 산화아연, 산화주석(IV), 산화텅스텐(VI), 산화탄탈(V), 산화니오브(V), 산화세슘, 티탄산스트론튬, 주석산아연, 페로브스카이트 유형의 복합 산화물, 예를 들어 티탄산바륨, 및 2원 및 3원 산화철(나노결정질 또는 비정질 형태로 존재할 수 있음) 같은, 세라믹에 사용되는 금속 산화물을 포함한다.
통상적인 유기 염료 및 루테늄, 프탈로시아닌 및 폴피린이 갖는 강한 흡수 때문에, n-반도체성 금속 산화물의 박층 또는 박막만으로도 요구되는 양의 염료를 흡수하는데 충분하다. 금속 산화물 박막은 다시 원치 않는 재조합 공정 가능성이 낮아지고 염료 서브셀(subcell)의 내부 저항이 감소되는 이점을 갖는다. n-반도체성 금속 산화물의 경우, 100nm 내지 20㎛, 더욱 바람직하게는 500nm 내지 약 3㎛의 층 두께를 사용하는 것이 바람직하다.
b) 염료
본 발명에서, 특히 DSC에 통상적인 용어 "염료", "증감제 염료" 및 "증감제"는 가능한 구성에 대해 임의의 제한 없이 본질적으로 동의어로 사용된다. 본 발명의 내용에 사용가능한 다수의 염료는 종래 기술로부터 공지되어 있고, 따라서 가능한 물질 예에 대해서는 염료 태양 전지에 관한 종래 기술의 상기 기재내용을 참조할 수 있다. 바람직한 예로서, WO 2012/110924 A1 호, US 특허 가출원 제 61/739,173 호 또는 US 특허 가출원 제 61/708,058 호(이들은 모두 본원에 참고로 인용됨)에 개시된 하나 이상의 염료를 사용할 수 있다. 추가로 또는 다르게는, WO 2007/054470 A1 호 및/또는 WO 2012/085803 A1 호(이들도 모두 본원에 참고로 인용됨)에 개시된 하나 이상의 염료를 사용할 수 있다.
반도체성 물질로서 이산화티탄에 기초한 염료-증감된 태양 전지는 예를 들어 US-A-4 927 721 호, 문헌[Nature 353, p. 737-740 (1991)] 및 US-A-5 350 644 호, 또한 문헌[Nature 395, p 583-585 (1998)] 및 EP-A-1 176 646 호에 기재되어 있다. 이들 문서에 기재된 염료를 원칙적으로 본 발명과 관련하여 유리하게 사용할 수 있다. 이들 염료 태양 전지는 바람직하게는 전이금속 착체, 특히 루테늄 착체의 단분자 필름을 포함하는데, 이 착체는 증감제로서의 산 기를 통해 이산화티탄 층에 결합된다.
제안된 다수의 증감제는 금속-비함유 유기 염료를 포함하고, 이는 마찬가지로 본 발명에 사용될 수 있다. 인돌린 염료[예를 들어, 슈미트-멘드(Schmidt-Mende) 등, Adv. Mater. 2005, 17, 813]를 사용하여, 특히 고체 염료 태양 전지에서 4%보다 높은 효율을 달성할 수 있다. US-A-6 359 211 호는 이산화티탄 반도체를 고정시키기 위해 알킬렌 라디칼을 통해 결합되는 카복실기를 갖는 시아닌, 옥사진, 티아진 및 아크리딘 염료의 용도(본 발명의 내용에서도 실행가능함)를 기재한다.
제안된 염료 태양 전지에서 특히 바람직한 증감제 염료는 DE 10 2005 053 995 A1 호 또는 WO 2007/054470 A1 호에 기재되어 있는 페릴렌 유도체, 테릴렌 유도체 및 쿼터릴렌 유도체이다. 또한, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, WO 2012/085803 A1 호에 개시된 하나 이상의 염료를 사용할 수 있다. 추가로 또는 다르게는, WO 2013/144177 A1 호에 개시된 염료중 하나 이상을 사용할 수 있다. WO 2013/144177 A1 호 및/또는 EP 12162526.3 호의 내용은 본원에 참고로 인용된다. 구체적으로, ID1338로도 일컬어지는 염료 R-5 및/또는 염료 R-3을 사용할 수 있다:
Figure pct00001
.
염료 D-5 및 염료 R-3의 제조 및 특성은 WO 2013/144177 A1 호에 개시되어 있다.
본 발명과 관련하여서도 가능한 이들 염료의 사용은 높은 효율과 동시에 높은 안정성을 갖는 광전변환 소자를 생성시킨다. 또한, 추가로 또는 다르게는, ID1456으로 일컬어지는, WO 2013/144177 A1 호에 개시되어 있는 하기 염료를 사용할 수 있다:
Figure pct00002
.
또한, 하기 라일렌 염료중 하나 또는 둘 다를 본 발명에 따른 장치에, 특히 하나 이상의 광 센서에 사용할 수 있다.
ID1187:
Figure pct00003
ID1167:
Figure pct00004
이들 염료 ID1187 및 ID1167은 WO 2007/054470 A1 호에 개시되어 있는 라일렌 염료의 영역에 속하고, 당 업자가 알게 되는 바와 같이 상기 문헌에 개시되어 있는 일반적인 합성 경로를 이용하여 합성될 수 있다.
라일렌은 태양광의 파장 범위에서 강력한 흡수를 나타내고, 공액 시스템의 길이에 따라 약 400nm(DE 10 2005 053 995 A1 호로부터의 페릴렌 유도체 I) 내지 약 900nm(DE 10 2005 053 995 A1 호로부터의 쿼터릴렌 유도체 I)의 범위를 포괄할 수 있다. 테릴렌에 기초한 라일렌 유도체 I은 이산화티탄 상으로 흡착된 고체 상태에서 그의 조성에 따라 약 400 내지 800nm의 범위 내에서 흡수한다. 입사 태양광을 가시광선부터 근적외선 영역까지 매우 실질적으로 활용하기 위하여, 상이한 라일렌 유도체 I의 혼합물을 사용하는 것이 유리하다. 때때로, 상이한 라일렌 동족체를 사용하는 것이 권장될 수 있다.
라일렌 유도체 I은 n-반도체성 금속 산화물 필름에 영속적인 방식으로 용이하게 고정될 수 있다. 무수물 작용기(x1) 또는 동일 반응계 내에서 형성된 카복실기 -COOH 또는 -COO-를 통해, 또는 이미드 또는 응축물 라디칼((x2) 또는 (x3))에 존재하는 산 기 A를 통해 결합을 수행한다. DE 10 2005 053 995 A1 호에 기재된 라일렌 유도체 I은 본 발명의 내용에서 염료-증감된 태양 전지에 사용하기 매우 적합하다.
분자의 한쪽 말단에서 염료가 n-형 반도체 필름에 그 자신을 고정시킬 수 있는 고정 기를 갖는 것이 특히 바람직하다. 분자의 다른 말단에서, 염료는 바람직하게는 n-형 반도체로의 전자 방출 후 염료의 재생을 용이하게 하고 또한 반도체에 이미 방출된 전자와 재조합하는 것을 방지하는 전자 공여체 Y를 포함한다.
적합한 염료의 가능한 선택과 관련된 추가의 세부사항에 대해서는, 예를 들어 다시 DE 10 2005 053 995 A1 호를 참조할 수 있다. 예로서, 특히 루테늄 착체, 폴피린, 다른 유기 증감제, 바람직하게는 라일렌을 사용할 수 있다.
염료는 간단한 방식으로 n-반도체성 금속 산화물 필름, 예컨대 나노다공성의 n-반도체성 금속 산화물 층 상에 또는 내에 고정될 수 있다. 예를 들어, 적합한 유기 용매중 염료의 용액 또는 현탁액과 n-반도체성 금속 산화물 필름을 새롭게 소결된 상태(여전히 따뜻함)로 충분한 기간(예를 들어, 약 0.5 내지 24시간)동안 접촉시킬 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물-코팅된 기판을 염료 용액에 침지시킴으로써, 이를 달성할 수 있다.
상이한 염료의 조합을 사용하는 경우에는, 예를 들어 하나 이상의 염료를 포함하는 하나 이상의 용액 또는 현탁액으로부터 이들을 연속적으로 도포할 수 있다. 또한, 예를 들어 CuSCN의 층에 의해 분리되는 2개의 염료를 사용할 수도 있다[이와 관련하여서는, 예를 들어 테나콘(Tennakone, K.J.), Phys. Chem. B. 2003, 107, 13758을 참조한다]. 개별적인 경우에 용이하게 비교하여 가장 편리한 방법을 결정할 수 있다.
염료 및 n-반도체성 금속 산화물의 산화물 입자의 크기의 선택에 있어서는, 최대량의 광이 흡수되도록 유기 태양 전지를 구성해야 한다. 산화물 층은 고체 p-형 반도체가 공극을 효과적으로 채울 수 있도록 구성되어야 한다. 예를 들어, 더 작은 입자는 더 큰 표면적을 갖고, 따라서 더 많은 양의 염료를 흡착할 수 있다. 반면, 더 큰 입자는 통상 p-도체를 통해 더 우수하게 침투할 수 있는 더 큰 공극을 갖는다.
c) p-반도체성 유기 물질
상기 기재된 바와 같이, DSC 또는 sDSC의 감광성 층 셋업 같은 하나 이상의 감광성 층 셋업은 특히 하나 이상의 p-반도체성 유기 물질, 바람직하게는 하나 이상의 고체 p-반도체성 물질(이는 이후 p-형 반도체 또는 p-형 도체로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 이후, 개별적으로 또는 임의의 목적하는 조합으로, 예를 들어 개별적인 p-형 반도체를 갖는 복수개의 층의 조합으로 및/또는 한 층에서 복수개의 p-형 반도체의 조합으로 사용될 수 있는 이러한 유기 p-형 반도체의 일련의 바람직한 예를 기재한다.
n-반도체성 금속 산화물중 전자와 고체 p-도체의 재조합을 방지하기 위하여, n-반도체성 금속 산화물과 p-형 반도체 사이에 부동태화 물질을 갖는 하나 이상의 부동태화 층을 사용할 수 있다. 이 층은 매우 얇아야 하고 가능한한 n-반도체성 금속 산화물의 아직 덮이지 않은 부위만 덮어야 한다. 부동태화 물질은 일부 상황에서 또한 염료 전에 금속 산화물에 도포될 수 있다. 바람직한 부동태화 물질은 특히 하기 성분중 하나 이상이다: Al2O3; 실란, 예를 들어 CH3SiCl3; Al3+; 4-3급-부틸피리딘(TBP); MgO; GBA(4-구아니디노부티르산) 및 유사한 유도체; 알킬 산; 헥사데실말론산(HDMA).
상기 기재된 바와 같이, 바람직하게는 하나 이상의 고체 유기 p-형 반도체를 단독으로 또는 특성상 유기 또는 무기인 하나 이상의 다른 p-형 반도체와 함께 사용한다. 본 발명에서, p-형 반도체는 통상 정공, 즉 양전하 캐리어를 전도할 수 있는 물질, 특히 유기 물질을 의미하는 것으로 생각된다. 더욱 특히, 이는 1회 이상 안정하게 산화되어 예컨대 소위 자유-라디칼 양이온을 형성할 수 있는 광범위한 π-전자 시스템을 갖는 유기 물질일 수 있다. 예를 들어, p-형 반도체는 언급된 특성을 갖는 하나 이상의 유기 매트릭스 물질을 포함할 수 있다. 또한, p-형 반도체는 임의적으로 p-반도체 특성을 강화하는 하나 또는 복수개의 도판트를 포함할 수 있다. p-형 반도체의 선택에 영향을 끼치는 중요한 매개변수는 정공 이동성인데, 왜냐하면 이것이 부분적으로는 정공 확산 길이를 결정하기 때문이다[쿠마라(Kumara, G.) Langmuir, 2002, 18, 10493-10495 참조]. 상이한 스피로 화합물에서의 전하 캐리어 이동성의 비교는 예를 들어 사라기(T. Saragi)의 문헌[Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 966-974]에서 찾아볼 수 있다.
바람직하게는, 본 발명과 관련하여, 유기 반도체를 사용한다(즉, 하나 이상의 저분자량, 올리고머 또는 중합체 반도체 또는 이러한 반도체의 혼합물). 액상으로부터 가공될 수 있는 p-형 반도체가 특히 바람직하다. 여기에서의 예는 폴리티오펜 및 폴리아릴아민 같은 중합체, 또는 도입부에서 언급한 스피로바이플루오렌 같은 비정질의 가역적으로 산화될 수 있는 비중합체성 유기 화합물이다(예를 들어, US 2006/0049397 호 및 본 발명과 관련하여서도 사용될 수 있는, p-형 반도체로서 상기 특허에 개시된 스피로 화합물 참조]. WO 2012/110924 A1 호에 개시되어 있는 저분자량 p-형 반도체성 물질, 바람직하게는 스피로-MeOTAD 및/또는 라이젠스(Leijtens) 등의 문헌[ACS Nano, VOL. 6, NO. 2, 1455-1462 (2012)]에 개시되어 있는 하나 이상의 p-형 반도체성 물질 같은 저분자량 유기 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 또는 다르게는, 본원에 참고로 인용되는 WO 2010/094636 A1 호에 개시되어 있는 하나 이상의 p-형 반도체성 물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 종래 기술의 기재내용으로부터 p-반도체성 물질 및 도판트와 관련된 진술을 참조할 수 있다.
하나 이상의 p-전도성 유기 물질을 하나 이상의 캐리어 요소에 도포함으로써 p-형 반도체를 바람직하게 제조할 수 있거나 제조하며, 이 때 도포는 예를 들어 하나 이상의 p-전도성 유기 물질을 포함하는 액상으로부터의 침착에 의해 수행된다. 원칙적으로는, 이 경우, 임의의 목적하는 침착 공정에 의해, 예를 들어 회전-코팅, 독터 블레이딩, 나이프-코팅, 인쇄 또는 언급된 방법 및/또는 다른 침착 방법의 조합에 의해 침착을 다시 한 번 수행할 수 있다.
유기 p-형 반도체는 특히 하나 이상의 스피로-MeOTAD 같은 하나 이상의 스피로 화합물 및 하기 화학식 I의 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pct00005
상기 식에서, A1, A2, A3는 각각 독립적으로 임의적으로 치환되는 아릴기 또는 헤테로아릴기이고; R1, R2, R3는 각각 독립적으로 치환기 -R, -OR, -NR2, -A4-OR 및 -A4-NR2로 이루어진 군으로부터 선택되며; R은 알킬, 아릴 및 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고; A4는 아릴기 또는 헤테로아릴기이고; n은 화학식 I에서 각각의 경우 독립적으로 0, 1, 2 또는 3의 값이나; 단, 개별적인 n 값의 합은 2이상이고, R1, R2 및 R3 라디칼중 둘 이상은 -OR 및/또는 -NR2이다.
바람직하게는, A2 및 A3는 동일하고; 따라서, 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ia를 갖는다:
Figure pct00006
.
더욱 구체적으로는, 상기 설명한 바와 같이, p-형 반도체는 하나 이상의 저분자량 유기 p-형 반도체를 가질 수 있다. 저분자량 물질은 일반적으로 단량체 형태로, 중합되지 않은 형태로 또는 올리고머화되지 않은 형태로 존재하는 물질을 의미하는 것으로 이해된다. 본원에 사용되는 용어 "저분자량"은 바람직하게는 p-형 반도체가 100 내지 25 000g/몰의 분자량을 가짐을 의미한다. 바람직하게는, 저분자량 성분은 500 내지 2000g/몰의 분자량을 갖는다.
일반적으로, 본 발명의 내용에서, p-반도체 특성은 정공을 형성하고 이들 정공을 수송하고/하거나 이들 정공을 인접한 분자로 통과시키는 물질, 특히 유기 분자의 특성을 의미하는 것으로 생각된다. 더욱 구체적으로, 이들 분자의 안정한 산화가 가능해야 한다. 또한, 언급된 저분자량 유기 p-형 반도체는 특히 광범위한 π-전자 시스템을 가질 수 있다. 더욱 특히, 하나 이상의 저분자량 p-형 반도체는 용액으로부터 가공될 수 있다. 저분자량 p-형 반도체는 특히 하나 이상의 트라이페닐아민을 포함할 수 있다. 저분자량 유기 p-형 반도체가 하나 이상의 스피로 화합물을 포함하는 경우가 특히 바람직하다. 스피로 화합물은 고리가 하나의 원자(이는 스피로 원자로도 일컬어짐)에서만 연결되는 다환상 유기 화합물을 의미하는 것으로 이해된다. 더욱 특히, 스피로 원자를 통해 서로 연결되는 스피로 화합물의 구성성분이 예컨대 서로에 대해 상이한 평면에 배열되도록, 스피로 원자는 sp3-혼성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 스피로 화합물은 하기 화학식의 구조를 갖는다:
Figure pct00007
상기 식에서, 아릴1, 아릴2, 아릴3, 아릴4, 아릴5, 아릴6, 아릴7 및 아릴8 라디칼은 각각 독립적으로 치환된 아릴 라디칼 및 헤테로아릴 라디칼로부터, 특히 치환된 페닐 라디칼로부터 선택되고, 이 때 아릴 라디칼 및 헤테로아릴 라디칼, 바람직하게는 페닐 라디칼은 각각 독립적으로 바람직하게는 각각의 경우 -O-알킬, -OH, -F, -Cl, -Br 및 -I로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기에 의해 치환되며, 알킬은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필 또는 아이소프로필이다.
더욱 바람직하게는, 페닐 라디칼은 각각 독립적으로 각각의 경우 -O-Me, -OH, -F, -Cl, -Br 및 -I로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기에 의해 치환된다.
더욱 바람직하게는, 스피로 화합물은 하기 화학식의 화합물이다:
Figure pct00008
상기 식에서, Rr, Rs, Rt, Ru, Rv, Rw, Rx 및 Ry는 각각 독립적으로 -O-알킬, -OH, -F, -Cl, -Br 및 -I로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이 때 알킬은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필 또는 아이소프로필이다.
더욱 바람직하게는, Rr, Rs, Rt, Ru, Rv, Rw, Rx 및 Ry는 각각 독립적으로 -O-Me, -OH, -F, -Cl, -Br 및 -I로 이루어진 군으로부터 선택된다.
더욱 구체적으로, p-형 반도체는 스피로-MeOTAD를 포함할 수 있거나, 스피로-MeOTAD로 이루어질 수 있다. 즉, 예컨대 독일 다름스타트에 소재하는 메르크 카가아(Merck KGaA)에서 시판중인 하기 화학식의 화합물이다:
Figure pct00009
.
다르게는 또는 덧붙여서, 다른 p-반도체성 화합물, 특히 저분자량 및/또는 올리고머 및/또는 중합체 p-반도체성 화합물을 또한 사용할 수 있다.
다른 실시양태에서, 저분자량 유기 p-형 반도체는 상기 언급된 화학식 I의 하나 이상의 화합물을 포함하며, 예를 들어 PCT 특허원 PCT/EP2010/051826 호를 참조할 수 있다. p-형 반도체는 상기 기재된 스피로 화합물에 덧붙여서 또는 상기 기재된 스피로 화합물 대신 상기 언급된 화학식 I의 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련하여 사용되는 용어 "알킬" 또는 "알킬기" 또는 "알킬 라디칼"은 일반적으로 치환되거나 치환되지 않은 C1-C20-알킬 라디칼을 의미하는 것으로 생각된다. C1- 내지 C10-알킬 라디칼, 특히 C1- 내지 C8-알킬 라디칼이 바람직하다. 알킬 라디칼은 직쇄이거나 분지될 수 있다. 또한, 알킬 라디칼은 C1-C20-알콕시, 할로겐, 바람직하게는 F, 및 다시 치환되거나 치환되지 않을 수 있는 C6-C30-아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 적합한 알킬기의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸 및 옥틸, 또한 아이소프로필, 아이소부틸, 아이소펜틸, 2급-부틸, 3급-부틸, 네오펜틸, 3,3-다이메틸부틸, 2-에틸헥실, 및 C6-C30-아릴, C1-C20-알콕시 및/또는 할로겐, 특히 F에 의해 치환된 언급된 알킬기의 유도체, 예컨대 CF3이다.
본 발명과 관련하여 사용되는 용어 "아릴" 또는 "아릴기" 또는 "아릴 라디칼"은 일환상, 이환상, 삼환상 또는 다른 다환상 방향족 고리로부터 유도되는 임의적으로 치환되는 C6-C30-아릴 라디칼을 의미하는 것으로 생각되며, 이 때 방향족 고리는 임의의 고리 헤테로원자를 포함하지 않는다. 아릴 라디칼은 바람직하게는 5- 및/또는 6-원 방향족 고리를 포함한다. 아릴이 일환상 시스템이 아닌 경우에, 제 2 고리의 용어 "아릴"의 경우 특정 형태가 공지되어 있고 안정하다면 포화된 형태(퍼하이드로 형태) 또는 부분 불포화 형태(예컨대, 다이하이드로 형태 또는 테트라하이드로 형태) 또한 가능하다. 본 발명의 내용에서 용어 "아릴"은 예를 들어 또한 3개의 라디칼중 2개 또는 모두가 방향족인 이환상 또는 삼환상 라디칼, 및 하나의 고리만이 방향족인 이환상 또는 삼환상 라디칼, 및 2개의 고리가 방향족인 삼환상 라디칼을 포함한다. 아릴의 예는 페닐, 나프틸, 인단일, 1,2-다이하이드로나프텐일, 1,4-다이하이드로나프텐일, 플루오렌일, 인덴일, 안트라센일, 페난트렌일 또는 1,2,3,4-테트라하이드로나프틸이다. C6-C10-아릴 라디칼, 예를 들어 페닐 또는 나프틸, 매우 특히 C6-아릴 라디칼, 예컨대 페닐이 특히 바람직하다. 또한, 용어 "아릴"은 단일 결합 또는 이중 결합을 통해 서로 연결된 둘 이상의 일환상, 이환상 또는 다환상 방향족 고리를 포함하는 고리 시스템도 포함한다. 한 예는 바이페닐 기이다.
본 발명의 내용에서 사용되는 용어 "헤테로아릴" 또는 "헤테로아릴기" 또는 "헤테로아릴 라디칼"은 임의적으로 치환되는 5- 또는 6-원 방향족 고리 및 다환상 고리, 예를 들어 하나 이상의 고리에 하나 이상의 헤테로원자를 갖는 이환상 및 삼환상 화합물을 의미하는 것으로 생각된다. 본 발명의 내용에서 헤테로아릴은 바람직하게는 5 내지 30개의 고리 원자를 포함한다. 이들은 일환상, 이환상 또는 삼환상일 수 있고, 일부는 아릴 기본 골격의 하나 이상의 탄소 원자를 헤테로원자로 대체함으로써 전술한 아릴로부터 유도될 수 있다. 바람직한 헤테로원자는 N, O 및 S이다. 헤테릴 라디칼은 더욱 바람직하게는 5 내지 13개의 고리 원자를 갖는다. 헤테로아릴 라디칼의 기본 골격은 특히 바람직하게는 피리딘, 및 티오펜, 피롤, 이미다졸 또는 푸란 같은 5-원 헤테로방향족 화합물 등의 시스템으로부터 선택된다. 이들 기본 골격은 1개 또는 2개의 6-원 방향족 라디칼에 임의적으로 융합될 수 있다. 또한, 단일 결합 또는 이중 결합을 통해 서로 연결되는 둘 이상의 일환상, 이환상 또는 다환상 고리를 포함하는 고리 시스템(여기에서는 하나 이상의 고리가 헤테로원자를 포함함)도 포함한다. 헤테로아릴이 일환상 시스템이 아닌 경우에는, 하나 이상의 고리에 대한 용어 "헤테로아릴"의 경우, 특정 형태가 공지되어 있고 안정하다면 포화된 형태(퍼하이드로 형태) 또는 부분 불포화 형태(예를 들어, 다이하이드로 형태 또는 테트라하이드로 형태)도 가능하다. 본 발명의 내용에서 용어 "헤테로아릴"은 예를 들어 3개의 라디칼중 2개 또는 모두가 방향족인 이환상 또는 삼환상 라디칼, 또한 하나의 고리만이 방향족인 이환상 또는 삼환상 라디칼, 및 2개의 고리가 방향족인 삼환상 라디칼을 포함하고, 이 때 고리중 하나 이상, 즉 하나 이상의 방향족 또는 하나의 비방향족 고리는 헤테로원자를 갖는다. 적합한 융합된 헤테로방향족 화합물은 예를 들어 카바졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조푸릴, 다이벤조푸릴 또는 다이벤조티오페닐이다. 기본 골격은 1개의 또는 1개보다 많거나 또는 모든 치환가능한 위치에서 치환될 수 있으며, 적합한 치환기는 C6-C30-아릴의 정의하에 이미 명시된 것과 동일하다. 그러나, 헤테로아릴 라디칼은 바람직하게는 치환되지 않는다. 적합한 헤테로아릴 라디칼은 예를 들어 피리딘-2-일, 피리딘-3-일, 피리딘-4-일, 티오펜-2-일, 티오펜-3-일, 피롤-2-일, 피롤-3-일, 푸란-2-일, 푸란-3-일 및 이미다졸-2-일, 및 상응하는 벤조 융합된 라디칼, 특히 카바졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조푸릴, 다이벤조푸릴 또는 다이벤조티오페닐이다.
본 발명의 내용에서, 용어 "임의적으로 치환되는"은 알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기의 하나 이상의 수소 라디칼이 치환기로 대체된 라디칼을 가리킨다. 이 치환기의 유형과 관련하여, 알킬 라디칼, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸 및 옥틸, 또한 아이소프로필, 아이소부틸, 아이소펜틸, 2급-부틸, 3급-부틸, 네오펜틸, 3,3-다이메틸부틸 및 2-에틸헥실; 아릴 라디칼, 예컨대 C6-C10-아릴 라디칼, 특히 페닐 또는 나프틸, 가장 바람직하게는 C6-아릴 라디칼, 예를 들어 페닐; 및 헤테로아릴 라디칼, 예를 들어 피리딘-2-일, 피리딘-3-일, 피리딘-4-일, 티오펜-2-일, 티오펜-3-일, 피롤-2-일, 피롤-3-일, 푸란-2-일, 푸란-3-일 및 이미다졸-2-일; 및 또한 상응하는 벤조 융합된 라디칼, 특히 카바졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조푸릴, 다이벤조푸릴 또는 다이벤조티오페닐이 바람직하다. 추가적인 예는 하기 치환기를 포함한다: 알켄일, 알킨일, 할로겐, 하이드록실.
여기에서, 치환도는 일치환에서 가능한 치환기의 최대 수까지 변할 수 있다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 화학식 I의 바람직한 화합물은 R1, R2 및 R3중 둘 이상이 파라-OR 및/또는 -NR2 치환기라는 점에서 주목할만하다. 여기에서 둘 이상의 라디칼은 유일한 -OR 라디칼, 유일한 -NR2 라디칼, 또는 하나 이상의 -OR 및 하나 이상의 -NR2 라디칼일 수 있다.
본 발명에 따라 사용하기 특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 R1, R2 및 R3 라디칼중 넷 이상이 파라-OR 및/또는 -NR2 치환기라는 점에서 주목할만하다. 여기에서 넷 이상의 라디칼은 유일한 -OR 라디칼, 유일한 -NR2 라디칼, 또는 -OR 및 -NR2 라디칼의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따라 사용하기 매우 특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 R1, R2 및 R3 라디칼이 모두 파라-OR 및/또는 -NR2 치환기라는 점에서 주목할만하다. 이들은 유일한 -OR 라디칼, 유일한 -NR2 라디칼, 또는 -OR 및 -NR2 라디칼의 혼합물일 수 있다.
모든 경우에, -NR2 라디칼의 2개의 R은 서로 상이할 수 있으나, 이들은 바람직하게는 동일하다.
바람직하게는, A1, A2 및 A3는 각각 독립적으로 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00010
상기 식에서, m은 1 내지 18의 정수이고; R4는 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이며, R4는 바람직하게는 아릴 라디칼, 더욱 바람직하게는 페닐 라디칼이고; R5 및 R6은 각각 독립적으로 H, 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이며; 도시된 구조체의 방향족 및 헤테로방향족 고리는 임의적으로 추가의 치환기를 가질 수 있다.
여기에서 방향족 및 헤테로방향족 고리의 치환도는 일치환에서 가능한 치환기의 최대 수까지 변할 수 있다.
방향족 및 헤테로방향족 고리의 추가의 치환의 경우 바람직한 치환기는 1개, 2개 또는 3개의 임의적으로 치환되는 방향족 또는 헤테로방향족 기에 대해 상기 이미 언급된 치환기를 포함한다.
바람직하게는, 도시된 구조체의 방향족 및 헤테로방향족 고리는 추가의 치환을 갖지 않는다.
더욱 바람직하게는, A1, A2 및 A3는 각각 독립적으로
Figure pct00011
이고, 더욱 바람직하게는
Figure pct00012
이다.
더욱 바람직하게는, 화학식 I의 하나 이상의 화합물은 하기 구조중 하나를 갖는다.
Figure pct00013
Figure pct00014
다른 실시양태에서, 유기 p-형 반도체는 하기 구조를 갖는 유형 ID322의 화합물을 포함한다.
Figure pct00015
본 발명에 따라 사용하기 위한 화합물은 당 업자에게 공지되어 있는 통상적인 유기 합성 방법에 의해 제조될 수 있다. 아래 첨부된 합성 실시예에서 관련 (특허) 문헌에 대한 참조를 추가로 찾아볼 수 있다.
d) 제 2 전극
제 2 전극은 기판에 대향하는 바닥 전극 또는 기판으로부터 멀리 향하는 상부 전극일 수 있다. 상기 개략된 바와 같이, 제 2 전극은 완전히 또는 부분적으로 투명할 수 있다. 본원에 사용되는 용어 부분적으로 투명한은 제 2 전극이 투명한 영역 및 불투명한 영역을 포함할 수 있다는 사실을 일컫는다.
하기 물질 군의 하나 이상의 물질을 사용할 수 있다: 하나 이상의 금속 물질, 바람직하게는 알루미늄, 은, 백금, 금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 물질; 하나 이상의 비금속 무기 물질, 바람직하게는 LiF; 하나 이상의 유기 전도성 또는 반도체성 물질, 바람직하게는 하나 이상의 전기 전도성 중합체, 더욱 바람직하게는 하나 이상의 투명한 전기 전도성 중합체.
제 2 전극은 하나 이상의 금속 전극을 포함할 수 있으며, 이 때 순수한 형태 또는 혼합물/합금으로서의 하나 이상의 금속(예컨대, 특히 알루미늄 또는 은)을 사용할 수 있다.
추가로 또는 다르게는, 무기 물질 및/또는 유기 물질 같은 비금속성 물질을 단독으로 또는 금속 전극과 함께 사용할 수 있다. 예로서, 무기/유기 혼합 전극 또는 다층 전극의 사용, 예를 들어 LiF/Al 전극의 사용이 가능하다. 또한 또는 다르게는, 전도성 중합체를 사용할 수 있다. 그러므로, 광 센서의 제 2 전극은 바람직하게는 하나 이상의 전도성 중합체를 포함할 수 있다.
그러므로, 예로서, 제 2 전극은 하나 이상의 금속 층과 함께 하나 이상의 전기 전도성 중합체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 전기 전도성 중합체는 투명한 전기 전도성 중합체이다. 이 조합은 제 2 전극이 투명할 뿐만 아니라 매우 전기 전도성이 되도록 하기 위하여 충분한 전기 전도율을 제공함으로써 매우 얇고 따라서 투명한 금속 층을 제공할 수 있게 한다. 그러므로, 예로서 하나 이상의 금속 층은 각각 또는 함께 50nm 미만, 바람직하게는 40nm 미만, 또는 심지어 30nm 미만의 두께를 가질 수 있다.
예로서, 폴리아날린(PANI) 및/또는 그의 화학적 관련 물질; 폴리티오펜 및/또는 그의 화학적 관련 물질, 예컨대 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT) 및/또는 PEDOT:PSS(폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜) 폴리(스티렌설포네이트))로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전기 전도성 중합체를 사용할 수 있다. 추가로 또는 다르게는, EP 2507286 A2 호, EP 2205657 A1 호 또는 EP 2220141 A1 호에 개시되어 있는 전도성 중합체중 하나 이상을 사용할 수 있다. 추가의 예시적인 실시양태에 대해서는 US 특허 가출원 제 61/739,173 호 또는 US 특허 가출원 제 61/708,058 호를 참조할 수 있으며, 이들 특허원은 모두 본원에 참고로 인용된다.
추가로 또는 다르게는, 흑연, 그라펜, 탄소 나노-튜브, 탄소 나노-와이어로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소 물질 같은 무기 전도성 탄소 물질 등의 무기 전도성 물질을 사용할 수 있다.
또한, 적절한 반사에 의해 광자가 흡수 층을 통해 2회 이상 통과하게 됨으로써 성분의 양자 효율을 증가시키는 전극 디자인을 이용할 수도 있다. 이러한 층 구조는 또한 "집중자"로도 일컬어지며, 마찬가지로 예컨대 WO 02/101838 호(특히, 페이지 23 내지 24)에 기재되어 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 검출기는 종방향 광 센서를 통해 조명 광으로 물체를 비추기 위하여 하나 이상의 조명원을 포함한다. 조명원은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 그러므로, 조명원은 예를 들어 검출기 하우징의 일부일 수 있다. 그러나, 추가로 또는 다르게는, 하나 이상의 조명원은 검출기 하우징의 외부에, 예를 들어 별도의 광원으로서 배열될 수도 있다. 조명원은 물체와는 별도로 배열될 수 있고, 먼 거리에서 물체를 비출 수 있다.
조명 광은 바람직하게는 적외선 스펙트럼 범위의 파장을 가질 수 있다. 조명원은 특히 하나의 또는 복수개의 하기 조명원을 포함할 수 있다: 레이저, 특히 레이저 다이오드, 예를 들어 전자기 스펙트럼의 적외선 부분의 출력 파장을 갖는 IR 레이저 다이오드(원칙적으로는, 추가로 또는 다르게는, 다른 유형의 레이저도 사용될 수 있음); 발광 다이오드; 백열등; 유기 광원, 특히 유기 발광 다이오드. 전자기 스펙트럼의 적외선 부분은 바람직하게는 780nm 내지 1mm, 바람직하게는 780nm 내지 3.0㎛의 스펙트럼 범위를 가리킨다. 추가로 또는 다르게는, 다른 조명원도 사용할 수 있다. 예를 들어 다수의 레이저의 경우에 적어도 대략적으로 그러하듯이, 조명원이 가우시안 빔 프로파일을 갖는 하나 이상의 광 빔을 생성시키도록 디자인된다면 특히 바람직하다. 그러나, 다른 실시양태도 원칙적으로 가능하다.
본원에 사용되는 용어 평가 장치는 일반적으로 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키도록 디자인된 임의의 장치를 가리킨다. 예로서, 평가 장치는 하나 이상의 주문형(application-specific) 집적 회로(ASIC) 같은 하나 이상의 집적 회로, 및/또는 하나 이상의 컴퓨터, 바람직하게는 하나 이상의 마이크로컴퓨터 및/또는 마이크로컨트롤러 같은 하나 이상의 데이터 처리 장치일 수 있거나 그들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 예비 처리 장치 및/또는 데이터 획득 장치(예를 들어, 횡방향 센서 신호 및/또는 종방향 센서 신호를 수용하고/하거나 예비 처리하기 위한 하나 이상의 장치, 예컨대 하나 이상의 AD-변환기 및/또는 하나 이상의 필터) 같은 추가적인 구성요소가 포함될 수 있다. 또한, 평가 장치는 하나 이상의 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 평가 장치는 하나 이상의 무선 인터페이스 및/또는 하나 이상의 유선 인터페이스 같은 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있다.
또한, 하나 이상의 평가 장치는 하나 이상의 종방향 광 센서와는 독립적인 별도의 평가 장치로서 구성될 수 있으나, 바람직하게는 종방향 센서 신호를 받아들이기 위하여 하나 이상의 종방향 광 센서에 연결될 수 있다. 다르게는, 하나 이상의 평가 장치는 완전히 또는 부분적으로 하나 이상의 종방향 광 센서 내로 통합될 수 있다.
하나 이상의 평가 장치는 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템의 생성을 수행하거나 뒷받침하는데 적합화된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 같은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는데 적합화될 수 있다. 예로서, 입력 변수로서 종방향 센서 신호를 사용함으로써 물체의 종방향 위치로의 소정 변환을 수행할 수 있는 하나 이상의 연산을 실행시킬 수 있다. 평가 장치는 하나 이상의 마이크로컨트롤러 또는 프로세서 같은 하나 이상의 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 그러므로, 예로서, 하나 이상의 평가 장치는 다수의 컴퓨터 명령을 포함하는, 그에 저장된 소프트웨어 코드를 갖는 하나 이상의 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다.
평가 장치는 광 센서 및/또는 평가 장치에 의해 수득된 정보 같은 정보의 디스플레이, 가시화, 분석, 분배, 통신 또는 추가적인 처리중 하나 이상에 사용될 수 있는 하나 이상의 추가적인 데이터 처리 장치에 연결될 수 있거나 또는 하나 이상의 추가적인 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 예로서 데이터 처리 장치는 디스플레이, 프로젝터, 모니터, LCD, TFT, 확성기, 멀티채널 사운드 시스템, LED 패턴 또는 다른 가시화 장치중 하나 이상에 연결될 수 있거나 이들을 혼입할 수 있다. 이는 전자메일, 문자, 전화기, 블루투스, 라디오, 와이파이, 적외선 또는 인터넷 인터페이스, 포트 또는 접속부중 하나 이상을 사용하여 암호화되거나 암호화되지 않은 정보를 보낼 수 있는 통신 장치 또는 통신 인터페이스, 데이터링크, 티멕스 데이터링크, 커넥터 또는 포터중 하나 이상에 추가로 연결될 수 있거나 이들을 혼입할 수 있다. 이는 프로세서, 그래픽 프로세서, CPU, OMAP(Open Multimedia Applications Platform; OMAP™), 집적 회로, 애플(Apple) A 씨리즈 또는 삼성(Samsung) S3C2 씨리즈로부터의 제품 같은 칩 상의 시스템, 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서; ROM, RAM, EEPROM 또는 플래시 메모리 같은 하나 이상의 메모리 블록; 발진기 또는 위상 동기 루프, 계수 타이머, 실시간 타이머 또는 파워-온 리셋 생성장치 같은 타이밍 쏘스; 전압 조절기, 동력 관리 회로, 또는 DMA 컨트롤러중 하나 이상에 추가로 연결될 수 있거나 또는 이들을 혼입할 수 있다. 개별적인 단위장치는 AMBA 버스 같은 버스에 의해 추가로 연결될 수 있고/있거나 하나 이상의 송신기 및/또는 수신기를 함유할 수 있다.
평가 장치 및/또는 데이터 처리 장치는 하나 이상의 직렬 또는 병렬 인터페이스 또는 포트, USB, 센트로닉스(Centronics) 포트, 파이어와이어, HDMI, 이더넷, 블루투스, RFID, 라디오, 데이터링크, 와이파이, USART 또는 SPI 같은 추가적인 외부 인터페이스 또는 포트, 또는 ADC 또는 DAC중 하나 이상 같은 아날로그 인터페이스 또는 포트, 또는 카메라링크(CameraLink) 같은 RGB-인터페이스를 사용하는 2D-카메라 장치 같은 추가적인 장치로의 표준화된 인터페이스 또는 포트에 의해 연결될 수 있거나 또는 이들을 추가로 가질 수 있다. 평가 장치 및/또는 데이터 처리 장치는 하나 이상의 프로세서간 인터페이스 또는 포트, FPGA-FPGA-인터페이스, 또는 직렬 또는 병렬 인터페이스 또는 포트에 의해 추가로 연결될 수 있다. 평가 장치 및 데이터 처리 장치는 광 디스크 드라이브, CD-RW 드라이브, DVD+RW 드라이브, 플래시 드라이브, 메모리 카드, 디스크 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 디스크 또는 솔리드 스테이트 하드 디스크중 하나 이상에 추가로 연결될 수 있다.
평가 장치 및/또는 데이터 처리 장치는 폰 커넥터, RCA 커넥터, VGA 커넥터, 허메프로다이트(hermaphrodite) 커넥터, USB 커넥터, HDMI 커넥터, 8P8C 커넥터, BCN 커넥터, IEC 60320 C14 커넥터, 광섬유 커넥터, D-서브미니어처 커넥터, RF 커넥터, 동축 커넥터, SCART 커넥터, XLR 커넥터중 하나 이상 같은 하나 이상의 추가적인 외부 커넥터에 의해 연결될 수 있거나 이들을 가질 수 있고/있거나, 이들 커넥터중 하나 이상에 대한 하나 이상의 적합한 소켓을 혼입할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 검출기, 평가 장치 또는 데이터 처리 장치중 하나 이상을 혼입하는, 예를 들어 광 센서, 광학 시스템, 평가 장치, 통신 장치, 데이터 처리 장치, 인터페이스, 칩 상의 시스템, 디스플레이 장치 또는 추가적인 전자 장치중 하나 이상을 혼입하는 단일 장치 같은 장치의 가능한 실시양태는 휴대폰, 퍼스널 컴퓨터, 태블릿 PC, 텔레비전, 게임 콘솔 또는 다른 엔터테인먼트 장치이다. 다른 실시양태에서는, 장치의 하우징 또는 외관에서의 인지할만한 차이 없이, 아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 3D-카메라 기능을, 종래의 2D-디지털 카메라와 함께 이용가능한 장치에 통합시킬 수 있으며, 이 때 사용자에게 인지될 수 있는 차이는 3D 정보를 획득하고/하거나 처리하는 기능뿐일 수 있다.
구체적으로, 검출기 및/또는 그의 일부(예컨대, 평가 장치 및/또는 데이터 처리 장치)를 혼입하는 실시양태는 디스플레이 장치, 데이터 처리 장치, 광 센서, 임의적으로는 센서 광학 장치, 및 3D 카메라 기능을 위한 평가 장치를 혼입하는 휴대폰일 수 있다. 본 발명에 따른 검출기는 특히 엔터테인먼트 장치 및/또는 휴대폰 같은 통신 장치에서의 통합에 적합할 수 있다.
본 발명의 다른 실시양태는 자동차에 사용하기 위한, 자율 주행에 사용하기 위한 또는 다임러의 인텔리전트 드라이브 시스템(Daimler's Intelligent Drive System) 같은 승용차 안전 시스템에 사용하기 위한 장치에서 광학 검출기 또는 그의 일부(예컨대, 평가 장치 및/또는 데이터 처리 장치)의 혼입일 수 있으며, 이 때 예로서 하나 이상의 광 센서, 임의적으로는 하나 이상의 광학 시스템, 평가 장치, 임의적으로는 통신 장치, 임의적으로는 데이터 처리 장치, 임의적으로는 하나 이상의 인터페이스, 임의적으로는 칩 상의 시스템, 임의적으로는 하나 이상의 디스플레이 장치, 또는 임의적으로는 추가적인 전자 장치를 혼입하는 장치는 차량, 승용차, 트럭, 기차, 자전거, 항공기, 선박, 오토바이의 일부일 수 있다. 자동차 용도에서, 자동차 디자인 내로의 장치의 통합은 광 센서, 임의적으로는 광학 기기, 또는 장치를 외부 또는 내부로부터 거의 보이지 않게 통합시킬 것을 필요로 할 수 있다. 검출기 또는 평가 장치 및/또는 데이터 처리 장치 같은 그의 일부는 특히 자동차 디자인으로의 이러한 통합에 적합할 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 하나 이상의 조명원은 조명 광으로 하나 이상의 물체를 비추는데 적합화된다. 종방향 광 센서를 통해 조명 광으로 하나 이상의 물체를 비추는데 덧붙여, 하나 이상의 조명원은 추가로 또는 다르게는 다른 방식으로, 예컨대 하나 이상의 종방향 광 센서를 통해 투과되지 않는 조명 광에 의해 하나 이상의 물체를 비추는데 추가로 적합화될 수 있다. 그러므로, 하나 이상의 조명원은 하나 이상의 물체를 축에서 벗어나는(off-axis) 방식으로 비추기 위하여 검출기의 빔 경로 외부에 위치할 수 있다.
조명 광은 통상적으로, 종방향 광 센서를 통한 조명이 이루어지는 경우 및/또는 상이한 유형의 조명이 사용되는 경우에, 임의적으로는 조명 광이 하나 이상의 물체를 비추기 전에 조명 광의 하나 이상의 반사를 암시할 수 있다. 따라서, 일반적으로, 검출기는 하나 이상의 반사 요소를 추가로 포함할 수 있고, 이 때 반사 요소는 물체를 비추기 전에 조명 광을 반사시키는데 적합화된다. 하나 이상의 반사 요소의 사용은 통상 몇 가지 이점을 부과한다. 그러므로, 일반적으로는, 하나 이상의 반사 요소를 사용함으로써, 하나 이상의 반사 요소를 조정하여 조명 광(예컨대, 조명 광 빔)의 배향을 조정할 수 있다. 또한, 아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 바와 같이, 하나 이상의 반사 요소는 파장-선택적인 반사 요소일 수 있고, 그의 반사 특성은 파장에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 일반적으로, 파장-선택적인 반사 요소는 적외선 스택트럼 영역에서는 반사 특성을 나타내는 반면 가시광 스펙트럼 영역 같은 다른 스펙트럼 영역에서는 적외선 스펙트럼 영역에 비해 반사 특성이 없거나 현저하게 낮을 수 있는 하나 이상의 적외선 반사 요소일 수 있거나 그를 포함할 수 있다. 그러므로, 일반적으로, 하나 이상의 조명원은 적외선 조명 광으로 하나 이상의 물체를 비추기 위한 하나 이상의 적외선 조명원을 포함할 수 있고, 하나 이상의 반사 요소는 소위 "열반사경" 같이 적외선 스펙트럼 영역에서 반사 특성을 나타내는 하나 이상의 반사 요소를 포함할 수 있다.
하나 이상의 종방향 광 센서를 통해 및/또는 다른 방식으로 하나 이상의 물체를 조명 광으로 비추는 경우, 하나 이상의 조명 광은 방향 및/또는 공간에서 고정될 수 있고/있거나 방향 및/또는 공간에서 조정가능하거나 이동가능할 수 있다. 그러므로, 예로서, 반사 요소는 둘 이상의 상이한 위치로 조정되는데 적합화된 하나 이상의 이동가능한 반사 요소일 수 있거나 그를 포함할 수 있으며, 이 때 둘 이상의 상이한 위치에서 조명 광은 상이한 방향으로 반사된다. 본원에 사용되는 용어 "위치"는 통상 이동가능한 거울의 임의의 유형의 절대 위치 및/또는 임의의 유형의 배향을 가리킬 수 있다. 그러므로, 이동가능한 거울의 하나 이상의 종방향 이동 및/또는 하나 이상의 이동가능한 거울의 하나 이상의 회전 이동은 실현될 수 있다.
그러므로, 예로서, 하나 이상의 이동가능한 반사 요소는 그의 배향이 하나 이상의 제 1 배향 및 하나 이상의 제 1 배향과는 상이한 하나 이상의 제 2 배향으로 조정될 수 있는 반사 요소일 수 있다. 조정은 단계적으로 또는 연속적인 방식으로 이루어질 수 있다.
하나 이상의 반사 요소가 하나 이상의 이동가능한 반사 요소를 포함하는 경우, 이동가능한 반사 요소는 하나의 이동가능한 반사 요소일 수 있거나 또는 복수개의 이동가능한 반사 요소일 수 있거나 그들을 포함할 수 있다. 그러므로, 하나 이상의 반사 요소는 복수개의 이동가능한 거울, 바람직하게는 복수개의 미소거울 같은 복수개의 이동가능한 반사 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 예로서, 하나 이상의 이동가능한 반사 요소는 복수개의 미소거울, 특히 미소 거울 구역, 예컨대 압전 기술에 기초한 미소거울을 포함할 수 있다. 예로서, 투사 기술에 사용되는 미소거울, 예를 들어 비어(beamer) 또는 다른 유형의 프로젝터에 이용가능한 미소거울을 사용할 수 있다. 예로서, 디지털 광 처리(DLP®) 기술, 예를 들어 텍사스 인스트루먼트에서 입수가능한 광 처리 기술을 이용할 수 있다. 더욱 특히, 하나 이상의 DLP®-칩을 사용할 수 있다. 더욱 일반적으로, 반사형 공간 광 변조기를 사용할 수 있고/있거나 하나 이상의 이동가능한 반사 요소는 하나 이상의 반사형 공간 광 변조기를 포함할 수 있다.
복수개의 이동가능한 반사 요소를 사용함으로써, 조명 광을 복수개의 조명 광 빔으로 더 나눌 수 있으며, 이들의 위치/배향은 바람직하게는 복수개의 이동가능한 반사 요소에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 이로써, 예로서, 다양한 패턴 및/또는 지점의 변조 및/또는 조명 광의 패턴의 투사가 실현가능하다. 복수개의 이동가능한 반사 요소가 사용되는 경우, 이동가능한 반사 요소의 개별적인 제어, 예컨대 상이한 제어 주파수에서 개별적인 제어가 이루어질 수 있다. 이에 의해, 복수개의 조명 광 빔에 의한 및/또는 상이한 주파수에서 조명 광 빔의 패턴에 의한 하나 이상의 물체의 조명이 실현가능하다. 결과적으로, 예컨대 이동가능한 반사 요소를 상이한 변조 주파수에서 주기적으로 제어함으로써, 변조된 방식으로 조명이 이루어질 수 있다. 이어, 조명은 검출기에 의해, 예를 들면 하나 이상의 FiP-센서에 의해, 예컨대 하나 이상의 검출기 신호를 복조함으로써 및/또는 주파수 분석에 의해 분석될 수 있다.
복수개의 이동가능한 반사 요소, 특히 이동가능한 반사 요소의 어레이, 특히 거울 및/또는 반사형 공간 광 변조기의 어레이, 더욱 특히는 DLP® 어레이를 사용함으로써, 예컨대 검출기의 전체 또는 부분적인 측정 공간을 커버하기 위하여, 검출기의 시계 내로 대략적인 패턴 및/또는 특수한 패턴을 투사하기 위하여, 조명 광 패턴의 투사를 수행할 수 있다.
또한, 복수개의 이동가능한 반사 요소, 더욱 특히는 이동가능한 반사 요소의 어레이, 예컨대 거울의 어레이, 반사형 공간 광 변조기 및/또는 DLP® 어레이를 사용함으로써, 특히 공간에서 하나 이상의 특정 물체를 추적하기 위하여, 예컨대 사지, 장간남 또는 다른 물체 또는 그의 일부를 추적하기 위하여, 조명 광의 지점 및/또는 패턴을 공간 내로, 특히 검출기의 시계 내로, 예컨대 카메라의 이미지 내로 투사하는데 복수개의 이동가능한 반사 요소를 사용할 수 있다.
하나 이상의 DLP® 칩 같은 패턴 반사 요소 및/또는 이동가능한 반사 요소의 어레이가 사용되는 경우, 패턴 자체는 일반적인 패턴일 수 있거나 또는 RGB-카메라 사진에 따라 달라지는 패턴 같은 검출기 전용 패턴일 수 있다.
하나 이상의 반사 요소가 하나 이상의 이동가능한 반사 요소이거나 그를 포함하는 경우, 하나 이상의 이동가능한 반사 요소는 공간에서 하나 이상의 스캐닝 영역을 통해 조명 광을 스캐닝하는데 적합화될 수 있다. 다시, 스캐닝 과정을 연속적인 방식으로 또는 단계적인 방식으로 수행할 수 있다. 그러므로, 예로서, 하나 이상의 이동가능한 반사 요소는 하나 이상의 이동가능한 거울, 예컨대 갈보-스캐너(galvo-scanner) 또는 임의의 다른 유형의 이동가능한 거울을 포함할 수 있으며, 그의 위치 및/또는 배향은 조정될 수 있다.
하나 이상의 이동가능한 반사 요소가 사용되는 경우에는, 수동 방식으로 및/또는 자동 방식으로 하나 이상의 이동가능한 반사 요소의 조정을 수행할 수 있다. 따라서, 예로서, 하나 이상의 검출기는 하나 이상의 이동가능한 거울의 위치를 조정하는데 적합화된 하나 이상의 작동기를 포함할 수 있다. 예로서, 하나 이상의 작동기는 하나 이상의 조정 나사 및/또는 하나 이상의 압전 작동기 같은 하나 이상의 다른 유형의 작동기일 수 있거나 그를 포함할 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 조명원은 통상적으로 또한 특히 가시광 스펙트럼 범위, 적외선 스펙트럼 범위 및 자외선 스펙트럼 범위중 하나 이상의 조명 광을 방출시키는데 적합화될 수 있다. 구체적으로, 조명 광은 적외선 스펙트럼 범위의 조명 광일 수 있다. 따라서, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 반사 요소는 적외선 스펙트럼 범위의 광을 반사시키는데 적합화될 수 있고, 이 때 가시광 스펙트럼 범위의 광은 투과된다. 상이한 스펙트럼 범위의 반사 특성의 다른 조합도 실현가능하다. 특히, 하나 이상의 반사 요소는 적외선 스펙트럼 범위에서 반사 특성을 갖는 하나 이상의 이동가능한 반사 요소, 예컨대 이동가능한 적외선 거울, 특히 이동가능한 "열반사경"을 포함할 수 있다.
하나 이상의 반사 요소는 일반적으로 공간에서 조명 광을 완전히 또는 부분적으로 반사시키거나 다른 방향으로 유도하는데 적합화된 임의의 요소일 수 있다. 당 업자가 알게 되는 바와 같이, 다양한 유형의 반사 요소가 통상적으로 공지되어 있고 본원에 사용될 수 있다. 특히, 반사 요소는 거울; 반투명 거울; 적외선 스펙트럼 범위의 광 같은 특정 스펙트럼 영역만 반사시키는 거울 또는 반투명 거울; 프리즘; 이색성 거울; 빔 분할 큐브로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 언급된 요소 및/또는 다른 유형의 반사 요소의 조합도 실현가능하다. 구체적으로, 아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 바와 같이, 하나 이상의 반사 요소는 빔 분할 특성을 나타낼 수 있고, 따라서 단단한 반사 요소 또는 이동가능한 반사 요소인 하나 이상의 반사 요소는 검출기에 존재할 수 있는 하나 이상의 빔 분할 장치와 완전히 또는 부분적으로 동일할 수 있다.
하나 이상의 반사 요소의 사용, 특히 하나 이상의 이동가능한 반사 요소의 사용, 더욱 특히 적외선 스펙트럼 범위에서 반사 특성을 갖는 하나 이상의 이동가능한 반사 요소의 사용은 상기 일부 개략적으로 기재된 바와 같이 다수의 이점을 제공한다. 그러므로, 예로서, 예컨대 게임 분야에서 시판중인 현재의 거리 센서는 일반적으로 분석되어야 하는 공간에 점 패턴을 투사할 수 있다. 하나 이상의 카메라를 사용함으로써 점 패턴을 모니터링할 수 있고, 적절한 측정 연산을 적용할 수 있다. 이 과정은 상당한 양의 연산력을 필요로 한다. 대조적으로, 본 발명에 따른 검출기는 검출 과정을 간단하게 만드는 용이한 방법을 제공한다. 이동가능한 적외선 거울 같은 이동가능한 반사 요소를 사용함으로써, 적외선 조명 광, 더욱 특히 단일 적외선 광 빔 같은 조명 광을 분석되어야 하는 공간을 통해 이동시킬 수 있다. 이 셋업에서는, 종래의 검출기에 비해 요구되는 연산력을 상당히 감소시킬 수 있다.
그러므로, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 스캐닝 과정을 적용할 수 있다. 이동가능한 거울은 예컨대 선 패턴, 정사각형 패턴 또는 다른 패턴을 판독할 수 있게 한다. 그러므로, 검출기, 특히 하나 이상의 종방향 광 센서를 포함하는 검출기, 더욱 특히 하나 이상의 유기 태양 전지 및/또는 DSC 및/또는 sDSC를 포함하는 검출기는 거리 정보 같은 직접적이고 빠른 종방향 정보를 제공할 수 있다. 물체의 위치에 따라 하나 이상의 이동가능한 반사 요소의 하나 이상의 위치를 조정함으로써, 이동가능한 거울 같은 이동가능한 반사 요소는 일반적으로 하나 이상의 물체를 추적하는데 적합화될 수 있다. 이로써, 검출기는 사람, 얼굴, 사지 또는 다른 이동가능한 물체 또는 이동가능한 물체의 조합 같은 특정 물체를 추적 및/또는 분석하는데 적합화될 수 있다.
하나 이상의 물체는 하나 이상의 광 빔을 방출하고/하거나 하나 이상의 광 빔을 검출기를 향해 전송하는데 적합화될 수 있는 하나 이상의 비컨 장치(이는 또한 표적 장치로도 불림)를 포함할 수 있거나 비컨 장치와 조합될 수 있다. 하나 이상의 비컨 장치의 가능한 실시양태에 대해서는 예를 들어 WO 2012/110924 A1 호를 참조할 수 있다. 다른 실시양태도 실현가능하다. 그러므로, 일반적으로, 하나 이상의 비컨 장치는 조명 광 같은 광을 반사시키는데 적합화된 하나 이상의 수동형 비컨 장치일 수 있거나 그를 포함할 수 있고/있거나, 광을 방출하는데 적합화된 하나 이상의 능동형 장치일 수 있거나 그를 포함할 수 있다. 따라서, 일반적으로는, 특히 이동가능한 반사 장치와 함께 하나 이상의 능동적으로 방출하는 표적 장치 및/또는 반사하는 표적 장치를 사용할 수 있다. 이 셋업에서는, 예로서, 이동가능한 적외선 광 빔을 조명 광으로서 및/또는 조명 광의 일부로서 사용할 수 있고, 검출기는 공간에서 패턴 및/또는 특정 영역을 측정하는데 적합화될 수 있고/있거나 특정 물체를 추적하는데 적합화될 수 있다.
아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 바와 같이, 검출기는 하나 이상의 카메라, 더욱 특히 총천연색 카메라, 예컨대 RGB-카메라 같은 하나 이상의 촬영 장치를 추가로 포함할 수 있다. 이 셋업에서는, 특히 중요한 것으로 보이는 RGB-사진에서의 영역, 예를 들어 움직이고/움직이거나 변화되는 물체를 분석하기 위하여 이동가능한 적외선 광 빔 같은 이동가능한 적외선 조명 광을 사용할 수 있다. 간단한 사진 분석 연산에 의해 이를 획득할 수 있다. 이로써, 얼굴, 사지 또는 다른 이동가능한 물체의 신속하고도 간단한 추적이 실현될 수 있다.
게임과 관련하여서는, 예컨대 게임 콘솔 및/또는 증강 현실 용도와 관련하여서는, 아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 바와 같이, 특히 하나 이상의 이동가능한 반사 요소를 갖는 본 발명에 따른 검출기는 추가적인 이점을 제공한다. 그러므로, 현재의 센서는 통상 공간에서 물체를 분석할 수 없다. 결과적으로, 이러한 유형의 센서는 통상 증강 현실 정보의 해석에서 제한된다. 따라서, 시판중인 센서 및 검출기는 통상 깊이 정보를 분석할 수 없다. 이들 센서 또는 검출기는 2D 위치를 검출할 수 있다. 그러나, 손, 발 또는 다른 신체 부위 같은 물체의 깊이 정보를 입수할 수 없기 때문에, 증강 현실은 통상 2D-이미지에 의해서만 영향을 받는다. 대조적으로, 본 발명과 관련하여서는, 특히 기계 제어, 게임 또는 증강 현실과 관련하여서는, 공간에서의 물체의 추적이 실현될 수 있다. 또한, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 표준 연산력, 또는 통상 낮은 연산력을 사용함으로써 본 발명을 수행할 수 있다.
검출기는 또한 하나 이상의 촬영 장치를 포함할 수 있다. 촬영 장치는, 물체로부터 검출기로 이동하는 광 빔이 촬영 장치에 도달하기 전에 종방향 광 센서를 통해 통과하도록 하는데 적합화될 수 있다.
본원에 사용되는 촬영 장치는 일반적으로 물체 또는 그의 일부의 1차원, 2차원 또는 3차원 이미지를 생성시킬 수 있는 장치로서 생각된다. 구체적으로, 촬영 장치는 완전히 또는 부분적으로 카메라로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 촬영 장치는 RGB 카메라, 즉 3개의 별도의 접속부 상에서 적색, 녹색 및 청색으로서 지칭되는 세 가지 기본 색상을 전달하도록 디자인된 카메라; IR 카메라, 즉 적외선 스펙트럼 범위의 광 빔의 일부를 기록하도록 디자인된 카메라로 이루어진 군으로부터 선택되는 카메라일 수 있으나, 원칙적으로는 다르게는 또는 추가로 다른 유형의 카메라도 사용될 수 있다. 촬영 장치의 다른 실시양태도 가능하다.
촬영 장치는 물체의 복수개의 부분적인 영역을 연속적으로 및/또는 동시에 촬영하도록 디자인될 수 있다. 예로서, 물체의 부분적인 영역은 예컨대 촬영 장치의 해상도 한계에 의해 범위가 정해지고 그로부터 전자기선이 방출되는 물체의 1차원, 2차원 또는 3차원 영역일 수 있다.
이와 관련하여, 촬영은 물체의 개별적인 부분 영역으로부터 방출되는 전자기선을 예컨대 검출기의 하나 이상의 임의적인 전달 장치에 의해 촬영 장치로 공급함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
특히, 촬영 장치는 예를 들어 스캐닝 방법에 의해, 특히 하나 이상의 열 스캐닝 및/또는 행 스캐닝을 이용하여 복수개의 부분 영역을 연속적으로 촬영하도록 디자인될 수 있다. 그러나, 다른 실시양태, 예컨대 복수개의 부분 영역을 동시에 촬영하는 실시양태도 가능하다. 촬영 장치는 물체의 부분 영역의 이러한 촬영 동안 부분 영역에 관련된 신호, 바람직하게는 전자 신호를 발생시키도록 디자인된다. 신호는 아날로그 및/또는 디지털 신호일 수 있다. 예로서, 전자 신호는 각 부분 영역과 관련될 수 있다. 따라서, 전자 신호는 동시에 또는 일시적으로 촉발되는 방식으로 생성될 수 있다. 예로서, 열 스캐닝 또는 행 스캐닝 동안, 함께 행을 이루는 샘플의 부분 영역에 상응하는 일련의 전자 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 촬영 장치는 하나 이상의 필터 및/또는 전자 신호의 처리 및/또는 예비 처리를 위한 아날로그-디지털 전환장치 같은 하나 이상의 신호 처리 장치를 포함할 수 있다.
촬영 장치는 카메라 칩, 예를 들어 CCD 칩 및/또는 CMOS 칩을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 촬영 장치는 무기 촬영 장치를 포함할 수 있다. 촬영 장치는 화소의 매트릭스를 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 화소는 통상 촬영 장치의 감광성 요소를 가리킨다. 본원에 사용되는 "매트릭스"는 선 배열 또는 면 배열일 수 있는, 공간에서 복수개의 화소의 배열을 일컫는다. 그러므로, 일반적으로, 매트릭스는 1차원 매트릭스; 2차원 매트릭스의 군으로부터 선택될 수 있다. 가장 바람직하게는, 매트릭스는 열 및 행으로 배열된 화소를 갖는 직사각형 매트릭스이다. 촬영 장치는 CMOS 칩 및 CCD 칩으로 이루어진 군으로부터 선택되는 칩을 포함할 수 있다. 또한, 촬영 장치는 색상을 분석하는데 적합화될 수 있다. 촬영 장치는 총천연색 CCD 칩일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 촬영 장치는 RGB 카메라 및/또는 IR 카메라일 수 있다.
검출기는 또한 하나 이상의 빔 분할 장치를 포함할 수 있으며, 이 때 빔 분할 장치는 종방향 광 센서를 통과하기 전에 조명원으로부터 방출된 조명 광을 종방향 광 센서를 통과한 후 물체로부터 검출기로 이동하는 광 빔으로부터 분리하는데 적합화될 수 있다. 본원에 사용되는 빔 분할 장치는 조명 장치에 의해 방출된 광 빔을 둘 이상의 광 빔으로 분할하고 광 빔을 광축의 방향에서, 특히 광축의 방향에 평행하게 편항시키는데 적합화된 장치이다. 빔 분할 장치는 반투명한 거울; 적외선 스펙트럼 범위의 광 같은 특정 스펙트럼 영역만 반사시키는 거울 또는 반투명한 거울; 프리즘; 이색성 거울; 빔 분할 큐브로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 하나 이상의 임의적인 빔 분할 장치는 하나 이상의 임의적인 반사 장치와 완전히 또는 부분적으로 동일할 수 있다. 그러므로, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 빔 분할 장치는 둘 이상의 위치로 조정되는데 적합화된 하나 이상의 이동가능한 반사 요소일 수 있거나 그를 포함할 수 있고, 이 때 둘 이상의 상이한 위치에서 조명 광은 상이한 방향으로 반사된다. 특히, 하나 이상의 빔 분할 장치는 하나 이상의 적외선 반사 요소, 특히 하나 이상의 이동가능한 적외선 반사 요소일 수 있거나 그를 포함할 수 있다.
여기에서, 종방향 광 센서를 통과한 후 물체로부터 검출기로 이동하는 하나 이상의 광 빔의 위치 및/또는 배향은, 하나 이상의 반사 요소를 통과할 때, 특히 하나 이상의 이동가능한 반사 요소를 통과할 때 적어도 실질적으로 변하지 않고 유지될 수 있다. 따라서, 특히, 하나 이상의 이동가능한 반사 요소는, 조명 광의 위치 및/또는 배향은 이동가능한 반사 요소를 움직일 때 이동가능한 반사 요소의 움직임에 의해 변화되는데 반해, 광 빔의 위치 및/또는 배향은 이동가능한 반사 요소의 움직임과는 적어도 실질적으로 독립적으로 유지될 수 있도록 하는데 적합화될 수 있다.
종방향 센서 신호는 또한 광 빔의 변조 주파수에 따라 달라질 수 있다. 특히, FiP-효과는 WO 2012/110924 A1 호에 개시되어 있는 바와 같이 적절한 광 빔의 변조에 따라 달라질 수 있거나 그러한 변조에 의해 강조될 수 있다. 특히, 하나 이상의 종방향 광 센서가 상기 FiP-효과를 제공하는 경우, 종방향 광 센서의 센서 신호는 광 빔의 변조 주파수에 따라 달라질 수 있다. 예로서, FiP-효과는 0.1Hz 내지 10kHz의 변조 주파수로서 기능할 수 있다.
조명원은 조명 광의 하나 이상의 광학 특성을 주기적으로 변조하는데 적합화될 수 있다. 그러므로, 조명원은 변조되는 방식으로 광 빔을 방출하는데 적합화될 수 있고/있거나, 조명 광의 하나 이상의 광학 특성을 주기적으로 변조하는데 적합화될 수 있는 추가적인 변조 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 특성은 조명 광의 진폭 및 위상으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 하나 이상의 상이한 목적을 위해, 예를 들면 FiP-효과를 향상시키고/시키거나 가능케 하기 위하여, 및/또는 특정 변조 주파수에서 발광하는 하나 이상의 조명원을 확인하기 위하여, 변조를 이용할 수 있다. 후자의 목적은 상이한 변조 주파수에서 둘 이상의 상이한 변조된 광 빔을 구별하기 위해 이용될 수 있다. 추가적인 세부사항에 대해서는 2013년 6월 13일자로 출원된 EP 13171900.7 호를 참조할 수 있다.
조명원은 상이한 광학 특성을 갖는 둘 이상의 광 빔을 내보내는데 적합화된다. 예를 들어, 둘 이상의 광 빔은 상이한 스펙트럼 특성을 가질 수 있다. 예를 들면, 광 빔의 스펙트럼 특성은 광 빔의 일부의 색상 및/또는 광 빔의 일부의 편광일 수 있다. 바람직하게는, 둘 이상의 광 빔은 상이한 변조 주파수에서 변조된다.
평가 장치는 바람직하게는 상이한 변조 주파수에서 종방향 센서 신호를 복조함으로써 주파수 분석을 수행하는데 적합화될 수 있다. 조명원에서 내보내진 광 빔의 변조 및 평가 장치에 의한 종방향 센서 신호의 복조는 바람직하게는 동일한 변조 주파수 세트에서 이루어진다. 이를 위하여, 평가 장치는 하나 이상의 주파수 혼합 장치 같은 하나 이상의 복조 장치, 하나 이상의 로우-패스 필터 같은 하나 이상의 주파수 필터, 또는 하나 이상의 로크-인(lock-in) 증폭기 및/또는 푸리에-분석기를 함유할 수 있다. 평가 장치는 바람직하게는 주파수의 소정 범위 및/또는 조정가능한 범위에 걸쳐 별도의 또는 연속적인 푸리에 분석을 수행하는데 적합화될 수 있다.
평가 장치는 하나 이상의 주파수 혼합 장치 같은 하나 이상의 전자 구성요소및/또는 하나 이상의 밴드-패스 필터 및/또는 하나 이상의 로우-패스 필터 같은 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다. 따라서, 예로서, 평가 장치는 주파수 분석을 수행하기 위하여 하나 이상의 로크-인 증폭기 또는 바람직하게는 로크-인 증폭기 세트를 포함할 수 있다. 따라서, 예로서, 변조 주파수 세트가 제공되는 경우, 평가 장치는 변조 주파수 세트의 각 변조 주파수에 대한 별도의 로크-인 증폭기를 포함할 수 있거나, 또는 예컨대 연속적으로 또는 동시에 둘 이상의 변조 주파수에 대해 주파수 분석을 수행하는데 적합화된 하나 이상의 로크-인 증폭기를 포함할 수 있다. 이 유형의 로크-인 증폭기는 일반적으로 당 업계에 공지되어 있다.
평가 장치는 광 빔에 의한 센서 영역의 조명의 기하학적 형태와 검출기에 대한 물체의 상대적인 위치 설정 사이의 하나 이상의 미리 한정된 관계로부터 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키는데 적합화될 수 있다. 광 빔에 의한 센서 영역의 조명의 기하학적 형태와 검출기에 대한 물체의 상대적인 위치 설정 사이의 미리 한정된 관계는 공지되어 있는 조명의 동력을 고려할 수 있다. 공지의 관계는 연산으로서 및/또는 하나 이상의 보정 곡선으로서 저장될 수 있다. 예로서, 특히 가우시안 빔의 경우, 빔 웨이스트와 종방향 좌표 사이의 가우시안 관계를 사용함으로써 빔 직경 또는 빔 웨이스트와 물체의 위치 사이의 관계를 용이하게 유도할 수 있다. 광 빔에 의한 센서 영역의 조명의 기하학적 형태와 검출기에 대한 물체의 상대적인 위치 설정 사이의 미리 한정된 관계는 조명이 변조되는 변조 주파수를 고려할 수 있다.
검출기는 하나 이상의 광학 장치를 포함할 수 있고, 이 때 광학 장치는 조명 광 및 광 빔중 하나 이상에 대해 초점 설정 또는 초점 이탈 효과중 하나 또는 둘 다를 갖는 하나 이상의 요소를 포함한다. 광학 장치는 또한 전달 장치라고도 일컬어진다. 하나 이상의 광학 장치는 완전히 또는 부분적으로 하기 위치중 하나 이상에 위치하여, 물체로부터 검출기로 이동하는 광 빔이 광학 장치를 통과하여 촬영 장치에 도달하기 전에 종방향 광 센서를 통해 통과하도록 하는데 적합화될 수 있다:
- 조명원과 종방향 광 센서 사이의 빔 경로; - 종방향 광 센서와 물체 사이의 빔 경로; 촬영 장치와 종방향 광 센서 사이의 빔 경로.
본원에 사용되는 용어 "빔 경로"는 광 빔이 이동하는 경로를 가리킨다. 광학 장치는 초점 설정 렌즈; 초점 이탈 렌즈; 카메라 렌즈; 곡면 거울; 격막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다.
조명 광은 검출기의 광축에 적어도 부분적으로 실질적으로 평행하게 이동할 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "실질적으로 평행한"은 광축으로부터 ±20° 이하, 바람직하게는 ±10° 이하, 더욱 바람직하게는 ±5° 이하로 벗어나는 빔 축을 가리킨다. 종방향 광 센서, 조명원 및 임의적으로 촬영 장치는 검출기의 광축에 대해 공축으로 배열된다.
종래 기술로부터 공지되어 있는 장치에서, 조명원, 종방향 광 센서 및 임의적으로 촬영 장치로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성요소는 이들 장치의 불투명도 때문에 종방향 광 센서의 광축에 의해 한정되는 광축에서 벗어나야 한다. 종방향 광 센서, 조명원 및 임의적으로 촬영 장치의 제안된 정렬은, 검출기를 종래 기술로부터 공지되어 있는 검출기에 비해 더욱 소형으로, 따라서 덜 비싸게 만들 수 있기 때문에 유리하다.
또한, 조명원, 촬영 장치 및 종방향 광 센서로 이루어진 군으로부터 선택되는 구성요소의 이탈은 시차 문제를 야기할 수 있는데, 왜냐하면 물체가 종방향 광 센서에 의해 한정되는 광축에 대해 상이한 광축을 따라 이동하는 광에 의한 조명원에 의해 비춰질 수 있기 때문이다. 또한, 종방향 센서 및 임의적인 촬영 검출기에 의한 상이한 시선을 따라 물체가 보여질 수 있다. 대조적으로, 종방향 광학 검출기의 투명성 때문에, 종방향 광 센서의 광축에 의해 한정되는 공동 광축 상에서의 조명원, 종방향 광 센서 및 임의적으로 촬영 장치의 제안된 정렬이 가능하다. 조명원으로부터 이동하는 광은 하나 이상의 물체를 비출 수 있고, 공동 광축 상의 종방향 광 센서 및 촬영 장치에 도달할 수 있다. 그러므로, 물체는 하나의 시선으로 보여지며, 그러한 시차는 발생되지 않는다.
또한, 종래 기술로부터 공지되어 있는 장치에서는, 종방향 광 센서의 광축에 의해 한정되는 광축으로부터의 조명원의 이탈 때문에, 그림자, 즉 조명원에 의해 비춰지지는 않지만 종방향 광 센서에 의해 검출될 수 있는 영역이 발생될 수 있다. 공동 광축 상에서의 조명원 및 종방향 광 센서 및 임의적으로 촬영 장치의 제안된 정렬은 그림자의 출현을 방지할 수 있는데, 왜냐하면 조명원에 의해 비춰지는 영역과 종방향 광 센서에 의해 검출될 수 있는 영역이 특히 우세하게 동일하고, 더욱 특히 완전히 동일하기 때문이다.
종방향 광 센서는 하나 이상의 반도체 검출기를 포함할 수 있다. 복수개의 종방향 광 센서가 제공되는 경우, 하나 이상의 종방향 광 센서는 바람직하게는 하나 이상의 유기 반도체 검출기 및/또는 하나 이상의 무기 반도체 검출기일 수 있거나 그들을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 반도체 검출기는 하나 이상의 유기 물질을 포함하는 유기 반도체 검출기일 수 있다. 또한, 다른 실시양태도 실현가능하다. 그러므로, 하나 이상의 유기 반도체 검출기 및/또는 하나 이상의 무기 반도체 검출기의 조합이 실현가능하다. 바람직하게는, 반도체 검출기는 유기 태양 전지, 염료 태양 전지, 염료-증감된 태양 전지, 고체 염료 태양 전지, 고체 염료-증감된 태양 전지로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 조명원, 하나의 렌즈 및/또는 렌즈 시스템 및 종방향 광 센서 및/또는 종방향 광 센서의 스택은 하나의 축 상에 배열될 수 있다. 이 정렬은 검출기를 작고 덜 비싸게 만들 수 있다. 조명원으로부터 물체로 이동하는 광은 종방향 센서 신호를 생성시킬 수 있는 종방향 광 센서에 도달하여 통과할 수 있다. 이어, 광은 물체에 의해 반사될 수 있고 다시 종방향 광 센서에 도달하게 된다. 물체로부터 종방향 광 센서로 이동하는 충돌 광 때문에 종방향 센서 신호가 변할 수 있다. 종방향 센서 신호에서의 변화는 하나 이상의 물체의 위치를 결정하게 할 수 있다.
다른 바람직한 실시양태에서, 동시에 이루어지는 하나 이상의 물체의 위치 결정과 이미지, 예컨대 컬러 비디오 기록의 경우, 종방향 광 센서는 촬영 장치, 예를 들어 RGB 카메라 앞에 배열될 수 있다. 이 실시양태에서, 조명원, 예를 들어 초점 설정된 IR 램프는 촬영 장치 및 조명원의 불투명성 때문에 공동 광축으로부터 벗어나서 배열될 수 있다. 조명 광은 전자기 스펙트럼의 적외선 범위의 광을 반사시키도록 구성될 수 있고 전자기 스펙트럼의 가시광 범위의 광에 대해 광 투과성인 거울에 의해 공동 축으로 전달될 수 있다. 전가기 스펙트럼의 적외선 부분은 통상 780nm 내지 1mm, 바람직하게는 780nm 내지 3.0㎛의 스펙트럼 범위를 가리킨다. 전자기 스펙트럼의 가시광 범위는 통상 380nm 내지 780nm, 바람직하게는 380nm 내지 640nm의 스펙트럼 범위를 일컫는다.
추가적인 실시양태에서는, 검출기를 사용하여 하나 이상의 물체의 하나보다 많은 위치를 결정할 수 있다. 조명원은 각각 상이한 변조 주파수로 변조된 수 개의 집중되는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 결정된 종방향 센서 신호를 푸리에 변환에 의해 평가할 수 있다. 그러므로, 푸리에 변환을 이용함으로써 동일한 종방향 광 센서를 이용하여 물체의 각각의 비춰진 지점 및/또는 영역의 기여도를 결정할 수 있다.
또한, 검출기, 특히 종방향 광 센서는 물체의 x- 및/또는 y-좌표를 결정하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 검출기는 하나 이상의 횡방향 광 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에는, 사용자와 기계 사이에서 하나 이상의 정보 아이템을 교환하기 위한 사람-기계 인터페이스가 개시된다. 사람-기계 인터페이스는 본 발명에 따른, 예컨대 상기 개시되거나 아래에서 더욱 상세하게 개시되는 하나 이상의 실시양태에 따른 하나 이상의 검출기 시스템을 포함한다. 사람-기계 인터페이스는 검출기 시스템에 의해 사용자의 하나 이상의 위치를 결정하도록 디자인되고, 이 위치에 하나 이상의 정보 아이템을 부여하도록 디자인된다.
본원에 사용되는 용어 "사람-기계 인터페이스"는 통상 하나 이상의 데이터 처리 장치를 갖는 기계 같은 기계와 사용자 사이에서 하나 이상의 정보 아이템, 특히 하나 이상의 전자 정보 아이템을 교환하는데 적합화된 임의적인 장치 또는 장치의 조합을 가리킨다. 사용자의 신체 자세 및/또는 움직임에 의해 정보 아이템을 생성시킬 수 있다. 정보의 교환은 일방향 방식으로 및/또는 이방향 방식으로 수행될 수 있다. 특히, 사람-기계 인터페이스는 사용자가 하나 이상의 명령을 기계가 판독할 수 있는 방식으로 기계에 제공할 수 있게 하는데 적합화될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에는, 하나 이상의 엔터테인먼트 기능을 수행하기 위한 엔터테인먼트 장치가 개시된다. 엔터테인먼트 장치는 상기 개시되거나 아래에서 더욱 상세하게 개시되는 실시양태중 하나 이상에 개시되는 것과 같은 본 발명에 따른 하나 이상의 사람-기계 인터페이스를 포함한다. 엔터테인먼트 장치는 사람-기계 인터페이스에 의해 플레이어, 즉 엔터테인먼트 목적을 위해 엔터테인먼트 장치를 사용하는 사용자가 하나 이상의 정보 아이템을 입력할 수 있도록 디자인되며, 이 때 엔터테인먼트 장치는 정보에 따라 엔터테인먼트 기능을 변화시키도록 디자인된다.
본원에 사용되는 "엔터테인먼트 장치"는 1인 이상의 사용자(하기에서는 또한 1인 이상의 플레이어로도 일컬어짐)의 레저 및/또는 엔터테인먼트를 제공할 수 있는 장치이다. 예로서, 엔터테인먼트 장치는 게임, 바람직하게는 컴퓨터 게임의 역할을 할 수 있다. 또한 또는 다르게는, 엔터테인먼트 장치는 또한 운동, 스포츠, 물리 치료 또는 일반적으로 움직임 추적 같은 다른 목적을 위해 이용될 수 있다. 그러므로, 엔터테인먼트 장치는 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크 또는 컴퓨터 시스템에서 실행될 수 있거나 또는 하나 이상의 게임 소프트웨어 프로그램을 실행하는 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크 또는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다.
엔터테인먼트 장치는 상기 개시된 하나 이상의 실시양태에 따르고/따르거나 아래에 개시되는 하나 이상의 실시양태에 따르는 것과 같이 본 발명에 따른 하나 이상의 사람-기계 인터페이스를 포함한다. 엔터테인먼트 장치는 사람-기계 인터페이스에 의해 플레이어가 하나 이상의 정보 아이템을 입력할 수 있도록 디자인된다. 하나 이상의 정보 아이템은 엔터테인먼트 장치의 컨트롤러 및/또는 컴퓨터로 전송되고/되거나 컨트콜러 및/또는 컴퓨터에 의해 사용될 수 있다.
하나 이상의 정보 아이템은 바람직하게는 게임 과정에 영향을 끼치는데 적합화된 하나 이상의 명령을 포함할 수 있다. 그러므로, 예로서, 하나 이상의 정보 아이템은 플레이어 및/또는 플레이어의 하나 이상의 신체 부위의 하나 이상의 배향에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 포함함으로써 플레이어가 게임에 필요한 특정 위치 및/또는 배향 및/또는 행동을 모방하도록 할 수 있다. 예로서, 하기 움직임중 하나 이상을 모방하고 엔터테인먼트 장치의 컨트롤러 및/또는 컴퓨터와 연통될 수 있다: 춤추기; 달리기; 점프하기; 라켓 휘두르기; 배트 휘두르기; 클럽 휘두르기; 표적을 향해 장난감 총을 겨냥하기 같은 다른 물체 쪽으로 물체를 겨낭하기.
일부로서 또는 전체로서의 엔터테인먼트 장치, 바람직하게는 엔터테인먼트 장치의 컨트롤러 및/또는 컴퓨터는 정보에 따라 엔터테인먼트 기능을 변화시키도록 디자인된다. 따라서, 상기 개략된 바와 같이, 하나 이상의 정보 아이템에 따라 게임의 과정이 영향을 받는다. 그러므로, 엔터테인먼트 장치는 하나 이상의 검출기의 평가 장치와는 분리되고/되거나 하나 이상의 평가 장치와 완전히 또는 부분적으로 동일하거나 심지어는 하나 이상의 평가 장치를 포함하는 하나 이상의 컨트롤러를 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 컨트롤러는 하나 이상의 컴퓨터 및/또는 마이크로컨트롤러 같은 하나 이상의 데이터 처리 장치를 포함한다.
본 발명의 추가적인 양태에서는, 하나 이상의 이동가능한 물체의 위치를 추적하기 위한 추적 시스템이 제공된다. 추적 시스템은 상기에 기재되거나 아래에서 더욱 상세하게 기재되는 하나 이상의 실시양태에 개시되는 하나 이상의 검출기 같은 본 발명에 따른 하나 이상의 검출기를 포함한다. 추적 시스템은 또한 하나 이상의 추적 컨트롤러를 포함하며, 이 때 추적 컨트롤러는 특정 시점에서 물체의 일련의 위치를 추적하는데 적합화된다. 예를 들면, 데이터 또는 데이터 쌍의 군(이 때, 데이터 또는 데이터 쌍의 각 군은 하나 이상의 위치 정보 및 하나 이상의 시간 정보를 포함함)을 기록함으로써 물체의 일련의 위치를 추적할 수 있다.
본원에 사용되는 "추적 시스템"은 하나 이상의 물체 및/또는 물체의 하나 이상의 일부의 일련의 지난 위치에 대한 정보를 수집하는데 적합화된 장치이다. 또한, 추적 시스템은 하나 이상의 물체 또는 물체의 하나 이상의 일부의 하나 이상의 예상되는 미래의 위치 및/또는 배향에 대한 정보를 제공하는데 적합화될 수 있다. 추적 시스템은 하나 이상의 추적 컨트롤러를 가질 수 있는데, 이는 완전히 또는 부분적으로 전자 장치로서, 바람직하게는 하나 이상의 데이터 처리 장치로서, 더욱 바람직하게는 하나 이상의 컴퓨터 또는 마이크로컴퓨터로서 구현될 수 있다. 다시, 하나 이상의 추적 컨트롤러는 완전히 또는 부분적으로 하나 이상의 평가 장치를 포함할 수 있고/있거나 하나 이상의 평가 장치의 일부일 수 있고/있거나 완전히 또는 부분적으로 하나 이상의 평가 장치와 동일할 수 있다.
추적 시스템은 추적 시스템 자체 및/또는 하나 이상의 별도의 장치의 하나 이상의 작동을 개시하는데 적합화될 수 있다. 후자의 경우, 추적 시스템, 바람직하게는 추적 컨트롤러는 하나 이상의 무선 및/또는 유선 인터페이스 및/또는 하나 이상의 작동을 개시하기 위한 다른 유형의 제어 접속부를 가질 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 추적 컨트롤러는 물체의 하나 이상의 실제 위치에 따라 하나 이상의 작동을 개시하는데 적합화될 수 있다. 예로서, 작동은 물체의 추후 위치의 예측; 하나 이상의 장치를 물체 쪽으로 겨누기; 하나 이상의 이상의 장치를 검출기 쪽으로 겨누기; 물체 비추기; 검출기 비추기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
추적 시스템의 적용 예로서, 추적 시스템은 제 1 물체 및/또는 제 2 물체가 이동하는 경우에라도 하나 이상의 제 1 물체를 하나 이상의 제 2 물체로 연속적으로 겨누는데 사용될 수 있다. 가능한 예는 다시 로봇에서 및/또는 제조 라인 또는 조립 라인에서 제조하는 동안 같이 제품이 이동하는 경우에라도 제품 상에서 연속적으로 작동시키기 위한 산업상의 용도에서 찾아볼 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 추적 시스템은 물체가 이동하는 경우에라도 물체에 조명원을 연속적으로 겨눔으로써 물체를 연속적으로 비추기 위한 것과 같은 조명 목적으로 사용된다. 이동하는 물체를 향해 전송기를 겨눔으로써 이동하는 물체에 정보를 연속적으로 전송하기 위해서와 같이 통신 시스템에서 추가적으로 사용된다.
본 발명의 다른 양태에는, 하나 이상의 물체를 촬영하기 위한 카메라가 개시된다. 카메라는 상기 주어지거나 아래에서 추가로 상세하게 주어지는 하나 이상의 실시양태에 개시되는 것과 같은 본 발명에 따른 하나 이상의 검출기를 포함한다.
그러므로, 구체적으로, 본원은 사진 분야에 적용될 수 있다. 따라서, 검출기는 사진 장치, 특히 디지털 카메라의 부품일 수 있다. 구체적으로, 검출기는 3D 사진술, 특히 디지털 3D 사진술에 사용될 수 있다. 그러므로, 검출기는 디지털 3D 카메라를 구성할 수 있거나 디지털 3D 카메라의 부품일 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "사진술"은 통상적으로 하나 이상의 물체의 이미지 정보를 획득하는 기술을 말한다. 또한 본원에 사용되는 "카메라"는 통상적으로 사진을 찍는데 적합화된 장치이다. 본원에 또한 사용되는 용어 "디지털 사진술"은 통상 조명의 강도 및/또는 색상을 나타내는 전기 신호, 바람직하게는 디지털 전기 신호를 생성시키는데 적합화된 복수개의 감광성 요소를 사용함으로써 하나 이상의 물체의 이미지 정보를 획득하는 기술을 일컫는다. 본원에 또한 사용되는 용어 "3D 사진술"은 통상 3개의 공간 차원에서 하나 이상의 물체의 영상 정보를 획득하는 기술을 말한다. 따라서, 3D 카메라는 3D 사진을 찍는데 적합화된 장치이다. 카메라는 일반적으로 단일 3D 이미지 같은 단일 이미지를 획득하는데 적합화될 수 있거나, 또는 일련의 이미지 같은 복수개의 이미지를 획득하는데 적합화될 수 있다. 그러므로, 카메라는 일련의 디지털 비디오를 획득하는 것과 같은 비디오 용도에 적합화된 비디오 카메라일 수도 있다.
그러므로, 일반적으로, 본 발명은 또한 하나 이상의 물체를 촬영하기 위한 카메라, 특히 디지털 카메라, 더욱 특히 3D 카메라 또는 디지털 3D 카메라를 말한다. 상기 개략된 바와 같이, 본원에 사용되는 용어 촬영은 통상 하나 이상의 물체의 이미지 정보를 획득함을 가리킨다. 카메라는 본 발명에 따른 하나 이상의 검출기를 포함한다. 상기 개략된 바와 같은 카메라는 단일 이미지를 획득하는데 또는 일련의 이미지 같은 복수개의 이미지를 획득하는데, 바람직하게는 일련의 디지털 비디오를 획득하는데 적합화될 수 있다. 그러므로, 예로서, 카메라는 비디오 카메라일 수 있거나 또는 비디오 카메라를 포함할 수 있다. 후자의 경우, 카메라는 바람직하게는 일련의 이미지를 저장하기 위한 데이터 메모리를 포함한다.
본원에서 사용되는 표현 "위치"는 일반적으로 물체의 하나 이상의 지점의 절대 위치 및 배향중 하나 이상에 관한 하나 이상의 정보 아이템을 가리킨다. 그러므로, 특히, 위치는 카테시안 좌표 시스템 같은 검출기의 좌표 시스템에서 결정될 수 있다. 그러나, 또한 또는 다르게는, 극좌표 시스템 및/또는 구면 좌표 시스템 같은 다른 유형의 좌표 시스템을 사용할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태에는, 하나 이상의 물체의 위치를 결정하는 방법, 특히 하나 이상의 물체의 위치를 결정하는 방법이 개시된다. 이 방법은 소정 순서대로 또는 상이한 순서대로 실행될 수 있는 하기 단계를 포함한다. 또한, 방법 단계중 둘 이상 또는 심지어 모두를 동시에 및/또는 시간상 겹치게 실행할 수 있다. 또한, 하나, 둘 이상 또는 심지어 모든 방법 단계를 반복적으로 실행할 수 있다. 이 방법은 추가적인 방법 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 하기 방법 단계를 포함한다:
- 검출기의 하나 이상의 종방향 광 센서를 사용하는 방법 단계(여기에서, 상기 종방향 광 센서는 하나 이상의 센서 영역을 갖고, 상기 종방향 광 센서는 적어도 부분적으로 투명하며, 상기 종방향 광 센서는 물체로부터 검출기까지 이동하는 하나 이상의 광 빔에 의한 센서 영역의 조도에 따라 달라지는 방식으로 하나 이상의 종방향 센서 신호를 발생시키며, 상기 종방향 센서 신호는 전체 조명 동력이 동일한 경우 센서 영역에서의 광 빔의 빔 단면에 따라 달라짐); - 하나 이상의 조명원을 사용함으로써 종방향 광 센서를 통해 조명 광으로 물체를 비추는 방법 단계; - 하나 이상의 평가 장치를 사용하여 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키는 방법 단계.
상기 주어지거나 아래에서 더욱 상세하게 주어지는 하나 이상의 실시양태에 개시되어 있는 본 발명에 따른 검출기를 사용함으로써 이 방법을 바람직하게 수행할 수 있다. 따라서, 방법의 정의 및 가능한 실시양태에 대해서는, 검출기를 참조할 수 있다. 또한, 다른 실시양태도 실현가능하다.
생성 단계에서는, 조명원의 투입 신호를 고려함으로써 종방향 위치에 대한 정보 아이템을 생성시킬 수 있다. 조명 광은 조명원으로부터 물체로 이동할 수 있고, 조명원을 향하는 종방향 광학 검출기 쪽의 경로에 충돌할 수 있다. 종방향 검출기는 조명원의 투입 신호로 일컬어지는 조명 광의 충돌 동력에 따라 달라지는 종방향 센서 신호를 생성시킬 수 있다. 조명 광은 종방향 광 센서를 통해 통과할 수 있고, 조명 광을 반사시킬 수 있는 하나 이상의 물체를 비출 수 있다. 반사된 광은 종방향 광 센서로 다시 이동하고, 물체를 향하는 종방향 광학 검출기의 다른 쪽 경로에 충돌할 수 있다. 종방향 검출기는 충돌하는 반사된 광의 동력에 따라 달라지는 종방향 센서 신호를 생성시킬 수 있다. 종방향 센서 신호로부터 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시킬 수 있다. 이를 위해, 조명원의 투입 신호를 종방향 센서 신호로부터 뺄 수 있다.
본 발명의 다른 양태에는, 교통 기술에서의 위치 측정; 엔터테인먼트 용도; 보안 용도; 사람-기계 인터페이스 용도; 추적 용도; 사진술 용도: 방, 건물 및 거리의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 공간 같은 하나 이상의 공간의 지도를 생성시키기 위한 지도 제작 용도; 하나 이상의 비행시간 측정과의 조합 사용으로 이루어진 군으로부터 선택되는 용도를 위한, 상기 논의된 하나 이상의 실시양태에서 논의되고/되거나 아래에서 더욱 상세하게 주어지는 하나 이상의 실시양태에서 논의되는 본 발명에 따른 광학 검출기의 용도가 개시된다.
그러므로, 일반적으로, 본 발명에 따른 검출기는 다양한 사용 분야에 적용될 수 있다. 구체적으로, 검출기는 교통 기술에서의 위치 측정; 엔터테인먼트 용도; 보안 용도; 사람-기계 인터페이스 용도; 추적 용도; 사진술 용도: 방, 건물 및 거리의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 공간 같은 하나 이상의 공간의 지도를 생성시키기 위한 지도 제작 용도; 모바일 용도; 광학 헤드-장착 디스플레이; 웹캠; 오디오 장치; 돌비 서라운드 오디오 시스템; 컴퓨터 주변 장치; 게임 용도; 카메라 또는 비디오 용도; 보안 용도; 감시 용도; 자동차 용도; 수송 용도; 의료 용도; 스포츠 용도; 컴퓨터 영상기 용도; 차량 용도; 항공기 용도; 선박 용도; 우주선 용도; 건물 용도; 건축 용도; 지도 제작 용도; 제조 용도; 하나 이상의 비행시간 검출기와의 조합 사용으로 이루어진 군으로부터 선택되는 용도를 위해 적용될 수 있다. 추가로 또는 다르게는, LPS 및/또는 GPS에서의 용도, 특히 구체적으로 승용차 또는 다른 차량(예컨대, 기차, 오토바이, 자전거, 화물 운송용 트럭), 로봇 또는 보행자에 의한 용도에 사용하기 위한 랜드마크에 기초한 위치 결정 및/또는 실내 및/또는 실외 네비게이션을 언급할 수 있다. 또한, 가전제품 용도 및/또는 제조 기술에 사용되는 로봇에서와 같은 가능한 용도로서 IPS(실내 위치 결정 시스템)를 언급할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 검출기는 예를 들어 지-치 양(Jie-Ci Yang) 등의 문헌[Sensors 2013, 13(5), 5923-5936; doi:10.3390/s130505923]에 개시되어 있는 스마트 슬라이딩 도어 같은 소위 스마트 슬라이딩 도어 등의 자동 문 개폐기에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 하나 이상의 검출기는 사람 또는 물체가 문에 접근할 때를 검출하는데 사용될 수 있고, 문은 자동으로 열릴 수 있다.
다른 용도는, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, GPS, LPS, 실내 네비게이션 시스템 등일 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 장치, 즉 하나 이상의 검출기, 사람-기계 인터페이스, 엔터테인먼트 장치, 추적 시스템 또는 카메라는 특히 LPS 또는 GPS의 일부일 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 장치는 가시광 통신 시스템의 일부일 수 있다. 다른 용도도 실현가능하다.
본 발명에 따른 장치, 즉 하나 이상의 검출기, 사람-기계 인터페이스, 엔터테인먼트 장치, 추적 시스템 또는 카메라는 또한 특히 실내 또는 실외 네비게이션 같은 LPS 또는 GPS와 함께 사용될 수 있다. 예로서, 본 발명에 따른 하나 이상의 장치는 구글 맵스(Google Maps)® 또는 구글 스트리트 뷰(Google Street View)® 같은 소프트웨어/데이터베이스-조합과 조합될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 또한 환경 속에서의 물체(그의 위치는 데이터베이스에서 찾을 수 있음)의 거리를 분석하는 데에도 사용될 수 있다. 공지 물체의 위치까지의 거리로부터, 사용자의 근거리 위치 또는 전지구 위치를 계산할 수 있다.
그러므로, WO 2012/110924 A1 호 또는 2012년 12월 19일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 61/739,173 호, 2013년 1월 8일자로 출원된 제 61/749,964 호 및 2013년 8월 19일자로 출원된 제 61/867,169 호, 및 2013년 12월 18일자로 출원된 국제 특허원 PCT/IB2013/061095 호에 개시되어 있는 광학 검출기 및 장치에 있어서, 본 발명에 따른 검출기, 검출기 시스템, 사람-기계 인터페이스, 엔터테인먼트 장치, 추적 시스템 또는 카메라(이후, 간단히 "본 발명에 따른 장치"라고 함)를 아래에서 더욱 상세하게 개시되는 하나 이상의 목적 같은 복수개의 사용 목적을 위해 사용할 수 있다.
그러므로, 먼저, 본 발명에 따른 장치는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 착용가능한 컴퓨터, 랩탑, 스마트 패널 또는 다른 고정식 또는 휴대용 컴퓨터 또는 통신 용도에 사용될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 장치는 성능을 향상시키기 위하여 가시광 범위 또는 적외선 스펙트럼 범위의 광을 방출하는 광원 같은 하나 이상의 능동형 광원과 조합될 수 있다. 따라서, 예로서, 본 발명에 따른 장치는 예를 들어 환경, 물체 및 생물을 스캐닝하기 위한 휴대용 소프트웨어와 함께 카메라 및/또는 센서로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 촬영 효과를 증가시키기 위하여 통상적인 카메라 같은 2D 카메라와 조합될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 특히 목소리 및/또는 몸짓 인식 및/또는 시표 추적과 함께, 감시 및/또는 기록 목적을 위해, 또는 휴대용 장치를 제어하기 위한 입력 장치로서도 사용될 수 있다. 따라서, 구체적으로, 입력 장치로도 일컬어지는 사람-기계 인터페이스로서 작용하는 본 발명에 따른 장치는 휴대폰 같은 휴대용 장치를 통해 다른 전자 장치 또는 구성요소를 제어하기 위해 모바일 용도에 사용될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 본 발명에 따른 장치를 포함하는 모바일 용도는 텔레비전 세트, 게임 콘솔, 뮤직 플레이어 또는 음악 장치 또는 다른 엔터테인먼트 장치를 제어하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 웹캠 또는 컴퓨터 용도의 다른 주변 장치에 사용될 수 있다. 그러므로, 예로서, 본 발명에 따른 장치는 촬영, 기록, 감시, 스캐닝 또는 움직임 검출용 소프트웨어와 함께 사용될 수 있다. 사람-기계 인터페이스 및/또는 엔터테인먼트 장치와 관련하여 개략적으로 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 얼굴 표현 및/또는 신체 표현에 의해 명령을 주는데 특히 유용하다. 본 발명에 따른 장치는 예를 들어 마우스, 키보드, 터치패드, 마이크로폰, 아이 트랙커 등과 같은 다른 입력 장치와 조합될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 예컨대 웹캠을 사용함으로써 게임 용도에 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 장치를 가상 트레이닝 용도 및/또는 화상 회의에 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 상기에 부분적으로 설명된 바와 같이 휴대용 오디오 장치, 텔레비전 장치 및 게임 장치에 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 장치는 전자 장치, 엔터테인먼트 장치 등의 제어기 또는 제어 장치로서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 2D- 및 3D-디스플레이 기법에서, 특히 가상 및/또는 증강 현실 용도를 위해, 및/또는 디스플레이가 관찰되고 있는지의 여부 및/또는 디스플레이 전경이 관찰되고 있는지의 여부를 인식하기 위해, 투명한 디스플레이와 같이 눈 검출 또는 시표 추적에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 DSC 카메라 같은 디지털 카메라에 또는 디지털 카메라로서, 및/또는 SLR 카메라 같은 반사식 카메라에 또는 반사식 카메라로서 사용될 수 있다. 이들 용도에 대해서는, 상기 개시된 바와 같이 휴대폰 및/또는 스마트폰 같은 모바일 용도에서의 본 발명에 따른 장치의 사용을 참조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 보안 또는 감시 용도로 사용될 수 있다. 따라서, 예로서, 본 발명에 따른 하나 이상의 장치는 물체가 소정 구역 내에 있거나 소정 구역 외부에 있는 경우 신호를 주는 하나 이상의 디지털 및/또는 아날로그 전자 장치(예를 들어, 은행 또는 박물관에서의 감시 용도)와 조합될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 장치는 광학 암호화에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 하나 이상의 장치를 사용함에 의한 검출은 IR, x-선, UV-VIS, 레이더 또는 초음파 검출기 같은 파장을 보충하기 위한 다른 검출 장치와 조합될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 또한 하나 이상의 능동형 적외선 광원 및/또는 하나 이상의 능동형 구조화된 광원과 조합되어 빛이 적은 환경에서의 검출을 허용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치를 사용하는 3D 검출의 용이성 및 정확성을 감안할 때, 본 발명에 따른 장치는 통상 안면, 신체 및 개인 인식 및 신원 확인에 사용될 수 있다. 여기에서, 본 발명에 따른 장치는 패스워드, 지문, 홍채 검출, 음성 인식 또는 다른 수단 같은 신원 확인 또는 개인 맞춤 용도를 위한 다른 검출 수단과 조합될 수 있다. 그러므로, 통상적으로, 본 발명에 따른 장치는 보안 장치 및 다른 개인 맞춤 용도에 사용될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 장치는 제품 확인용 3D 바코드 판독기로서 사용될 수 있다.
상기 언급된 보안 및 감시 용도에 덧붙여, 본 발명에 따른 장치는 통상적으로 공간 및 구역의 감시 및 모니터링에 사용될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 장치는 공간 및 구역을 감시 및 모니터링하는데, 또한 예로서 금지 구역이 침범당하는 경우에 경보를 촉발하거나 발령하는데 사용될 수 있다. 따라서, 통상적으로, 본 발명에 따른 장치는 임의적으로는 다른 유형의 센서와 함께, 예를 들어 움직임 센서 또는 열 센서와 함께, 이미지 증배관 또는 이미지 향상 장치 및/또는 광전자 증배관과 함께, 건물 감시 또는 박물관에서의 감시 목적을 위해 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 비디오 및 캠코더 용도 같은 카메라 용도에 유리하게 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 장치는 모션 캡쳐 및 3D-영화 기록에 사용될 수 있다. 여기에서, 본 발명에 따른 장치는 통상적으로 종래의 광학 장치에 비해 다수의 이점을 제공한다. 그러므로, 본 발명에 따른 장치는 통상적으로 광학 구성요소와 관련하여 그 복잡성이 더 낮다. 그러므로, 예로서, 예를 들어 렌즈를 하나만 갖는 본 발명에 따른 장치를 제공함으로써, 종래의 광학 장치에 비해 렌즈의 수를 감소시킬 수 있다. 감소된 복잡성 덕분에, 예컨대 모바일 용도를 위한 매우 소형의 장치가 가능하다. 고품질의 렌즈를 둘 이상 갖는 종래의 광학 시스템은 예컨대 부피가 큰 빔 분할기를 통상적으로 필요로 하기 때문에 일반적으로 부피가 크다. 모션 캡쳐를 위한 본 발명에 따른 장치의 가능한 용도의 다른 이점으로서, 장면을 커버하기 위하여 수 개의 카메라를 간단히 조합하는 것을 언급할 수 있는데, 왜냐하면 절대 3D 정보를 수득할 수 있기 때문이다. 이는 또한 둘 이상의 3D-카메라에 의해 기록되는 장면 병합을 단순화시킨다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 통상적으로 초점/자동 초점 장치, 예컨대 자동 초점 카메라에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 또한 광학 현미경, 특히 공초점 현미경에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 일반적으로 자동차 기술 및 수송 기술 분야에 적용될 수 있다. 그러므로, 예로서, 본 발명에 따른 장치는 거리 센서 및 감시 센서로서, 예컨대 적응식 정속주행 시스템, 응급 브레이크 보조장치, 차선 이탈 경고, 다중 모니터, 사각 지점 검출, 후측방 경보, 및 다른 자동차 및 교통 용도를 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 예를 들어 본 발명에 따른 검출기를 사용함으로써 수득한 위치 정보의 제 1 및 제 2 시간 변수를 분석함으로써 속도 및/또는 가속 측정을 위해 사용될 수 있다. 이 특징은 통상적으로 자동차 기술, 수송 기술 또는 일반 교통 기술에 적용될 수 있다. 다른 기술 분야에서의 용도도 실현가능하다. 실내 위치 결정 시스템에서의 특정 용도는 수송시 승객의 위치 결정의 검출, 더욱 특히는 에어백 같은 안전 시스템의 사용에 대한 전자적 제어일 수 있다. 에어백의 사용이 심각한 부상을 야기하도록 승객이 위치하는 경우에는, 에어백의 사용이 금지될 수 있다. 다른 기술 분야에서의 적용도 실현가능하다. 자동차 시스템에서의 사용의 경우, 본 발명에 따른 장치는 차량의 하나 이상의 전자 제어 단위장치에 연결될 수 있고, 컨트롤러 구역 네트워크 등을 통해 다른 연결도 가능케 할 수 있다. 자동차 또는 다른 복잡한 용도에서의 시험 목적을 위해, 특히 다른 센서 및/또는 작동기와 조합하여 사용하기 위하여, 시뮬레이션 시험(hardware-in-the-loop) 시스템에서의 통합이 가능하다.
이들 용도 또는 다른 용도에서, 일반적으로, 본 발명에 따른 장치는 독립형 장치로서 또는 다른 센서 장치와 함께, 예를 들어 레이더 및/또는 초음파 장치와 함께 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 장치는 자동 주행 및 안전 문제에 사용될 수 있다. 또한, 이들 용도에서, 본 발명에 따른 장치는 적외선 센서, 음파 센서인 레이더 센서, 2차원 카메라 또는 다른 유형의 센서와 함께 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 특히 표준 이미지 인식 소프트웨어 같은 인식 소프트웨어와 함께 사용될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 장치에 의해 제공되는 신호 및 데이터는 전형적으로 용이하게 처리될 수 있고, 따라서 통상 LIDAR 같은 확립된 입체 영상 시스템보다 더 낮은 계산력을 필요로 한다. 낮은 공간 요구를 감안할 때, 카메라 같은 본 발명에 따른 장치는 윈도우 스크린 위에, 전방 후드 위에, 범퍼 위에, 라이트 위에, 미러 또는 다른 장소 위와 같이 차량의 본질적으로 임의의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 자동 주행 차량을 가능케 하기 위하여 또는 능동적인 안전 개념의 성능을 증가시키기 위하여, 본 발명에 내에서 개시된 효과에 기초한 하나 이상의 검출기 같은 본 발명에 따른 다양한 검출기를 조합할 수 있다. 따라서, 후방 윈도우, 사이드 윈도우 또는 전방 윈도우 같은 윈도우 내에, 범퍼 위에 또는 라이트 위에서, 본 발명에 따른 다양한 장치를 본 발명에 따른 하나 이상의 다른 장치 및/또는 종래의 센서와 조합할 수 있다.
본 발명에 따른 하나 이상의 검출기 같은 본 발명에 따른 하나 이상의 장치와 하나 이상의 비 검출 센서의 조합도 가능하다. 이는, 본 발명에 따른 장치가 통상적으로 특히 심하게 비가 내리는 동안 레이더 같은 종래의 센서 기술보다 유리하다는 사실에 기인한다. 하나 이상의 본 발명에 따른 장치와 레이더 같은 하나 이상의 종래의 감지 기술의 조합은 소프트웨어가 날씨 조건에 따라 신호의 올바른 조합을 취할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 통상적으로 브레이크 보조장치 및/또는 주차 보조장치로서 및/또는 속도 측정을 위해 사용될 수 있다. 속도 측정은 차량에 통합될 수 있거나, 또는 예컨대 교통 제어시 다른 차의 속도를 측정하기 위하여 차량 외부에서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 주차장에서 빈 주차 공간을 검출하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 의료 시스템 및 스포츠 분야에서 사용될 수 있다. 따라서, 의료 기술 분야에서는, 예를 들어 내시경에 사용하기 위한 수술 로봇을 언급할 수 있는데, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치가 적은 부피만을 필요로 할 수 있고 다른 장치 내로 통합될 수 있기 때문이다. 특히, 기껏해야 렌즈를 하나만 갖는 본 발명에 따른 장치는 내시경 같은 의료 장치에서 3D 정보를 캡쳐하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 움직임을 추적하고 분석할 수 있게 하기 위하여 적절한 모니터링 소프트웨어와 조합될 수 있다. 이들 용도는 예를 들어 의료 처치 및 장거리 진단 및 원격 의료에서 특히 중요하다. 또한, 단층촬영 또는 방사선 요법에서 환자의 신체의 위치를 결정하기 위한 용도 또는 수술 전에 환자의 신체 형상을 측정하여 질병을 검출하는 용도 등도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 예를 들어 트레이닝, 원격 지도 또는 경쟁 목적을 위해 스포츠 및 운동 분야에 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 장치는 춤, 에어로빅, 미식축구, 축구, 농구, 야구, 크리켓, 하키, 트랙 및 필드 경기, 수영, 폴로, 핸드볼, 배구, 럭비, 스모, 유도, 펜싱, 권투 등의 분야에 적용될 수 있다. 스포츠 및 게임 둘 다에서 공, 배트, 검, 움직임의 위치 등을 검출하는데, 예를 들어 점수 또는 골이 실제로 달성되었는지의 여부를 판정하기 위하여 스포츠의 특정 상황에서 게임을 모니터링하고, 심판 또는 판정(특히 자동 판정)을 뒷받침하는데 본 발명에 따른 장치를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 또한 트레이닝을 독려하고/하거나 움직임을 조사하고 교정하기 위하여 재활 및 물리치료에 사용될 수 있다. 여기에서, 본 발명에 따른 장치는 또한 원격 진단에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터 영상기 분야에 적용될 수 있다. 그러므로, 하나 이상의 본 발명에 따른 장치를 예를 들어 자동 주행 또는 로봇 작업을 위한 제어 단위장치로서 사용할 수 있다. 움직이는 로봇과 함께, 본 발명에 따른 장치는 자동 이동 및/또는 부품 결함의 자동 검출을 가능케 할 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 또한 예를 들어 로봇, 생산 부품 및 생물 사이의 충돌을 비롯한(이것으로 한정되지는 않음) 사고를 피하기 위하여 제조 및 안전 감시를 위해 사용될 수 있다. 로봇 공학에서는, 사람과 로봇의 안전한 직접적인 상호작용이 흔히 문제가 되는데, 왜냐하면 로봇이 인지하지 못하는 경우 사람에게 심각한 부상을 입힐 수 있기 때문이다. 본 발명에 따른 장치는 로봇이 물체와 사람을 더욱 잘, 그리고 더욱 신속하게 위치시키고 안전한 상호작용을 허용하는데 도움을 줄 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 한 가지 특수한 이점은 신호 간섭 가능성이 낮다는 것이다. 따라서, 신호 간섭의 위험 없이 다수개의 센서가 동일한 환경에서 동일한 시간에 작업할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 장치는 통상 예컨대 자동차, 광산, 강 등과 같은(이들로 한정되지는 않음) 고도로 자동화된 생산 환경에서 유용할 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 또한 예를 들어 2-D 촬영, 레이더, 초음파, IR 등과 같은 다른 센서와 함께 생산 품질 제어, 예컨대 품질 제어 또는 다른 목적에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 마이크로미터 내지 미터 범위에서 제품의 표면 평활도 또는 규정 치수 고수를 조사하는 것과 같은 표면 품질 평가에 사용될 수 있다. 다른 품질 제어 용도도 가능하다. 제조 환경에서, 본 발명에 따른 장치는 다량의 폐기물을 피하기 위하여 복잡한 3차원 구조를 갖는 식품 또는 목재 같은 천연 생산물을 가공하는데 특히 유용하다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 탱크, 저장탑 등의 충전 수준을 모니터링하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 폴(poll), 항공기, 선박, 우주선 및 다른 교통 용도에 사용될 수 있다. 그러므로, 교통 용도와 관련하여 상기 언급된 용도 외에, 항공기, 차량 등의 수동 추적 시스템을 언급할 수 있다. 움직이는 물체의 속도 및/또는 방향을 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 하나 이상의 장치(예컨대, 본 발명에 따른 하나 이상의 검출기)의 사용이 실현될 수 있다. 구체적으로는, 육지, 바다 및 우주를 비롯한 대기에서 빠르게 이동하는 물체의 추적을 언급할 수 있다. 본 발명에 따른 하나 이상의 검출기 같은 본 발명에 따른 하나 이상의 장치는 특히 서 있고/서 있거나 움직이는 장치 상에 장착될 수 있다. 하나 이상의 본 발명에 따른 장치의 출력 신호는 예컨대 다른 물체의 자동적인 움직임 또는 유도된 움직임의 유도 기계장치와 조합될 수 있다. 따라서, 추적 및 스티어링되는 물체 사이의 충돌을 피하거나 충돌을 가능케 하는 용도가 가능하다. 본 발명에 따른 장치는 통상 검출 시스템의 요구되는 낮은 계산력 및 즉각적인 반응 때문에 유용하고 유리하다. 본 발명에 따른 장치는 예를 들어 속도 제어 및 항공 교통 제어 장치에 특히 유용하지만 이들로 한정되지는 않는다.
본 발명에 따른 장치는 일반적으로 항구 또는 위험 구역에서의 선박의 유도 및 착륙 또는 이륙시의 항공기의 유도를 비롯한 다양한 용도에 사용될 수 있다. 여기에서는, 정밀한 유도를 위해 고정된 공지의 능동형 및/또는 수동형 표적을 이용할 수 있다. 채굴차 같은 위험하지만 잘 정리된 경로에서 주행하는 차량에도 동일하게 사용될 수 있다.
또한, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 게임 분야에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 예를 들어 그의 내용에 움직임을 포함하는 소프트웨어와 함께 움직임을 검출하기 위한, 동일하거나 상이한 크기, 색상, 형상 등의 다수개의 물체와 함께 사용될 수 있다. 특히, 움직임을 그래픽 출력으로 실행하는 용도가 가능하다. 또한, 예를 들어 몸짓 또는 안면 인식에 하나 이상의 본 발명에 따른 장치를 사용함으로써, 명령을 주기 위한 본 발명에 따른 장치의 용도가 가능하다. 예를 들어 광이 적은 조건하에서 또는 주위 조건의 향상이 요구되는 다른 상황에서 작업하기 위하여, 본 발명에 따른 장치는 다른 능동형 시스템과 조합될 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 하나 이상의 본 발명에 따른 장치를 하나 이상의 IR 또는 VIS 광원과 조합할 수 있다. 본 발명에 따른 검출기와 특수 장치[시스템 및 그의 소프트웨어, 예를 들어 특수한 색상, 형상, 다른 장치와의 상대적인 위치, 이동 속도, 광, 장치 상에서 광원을 조정하는데 사용되는 주파수, 표면 특성, 사용되는 물질, 반사 특성, 투명도, 흡수 특징 등(이들로 한정되지는 않음)에 의해 용이하게 구별될 수 있음]의 조합도 가능하다. 장치는 특히 스틱, 라켓, 클럽, 총, 나이프, 휠, 고리, 스티어링 휠, 병, 공, 유리, 꽃병, 스푼, 포크, 큐브, 다이스, 피규어, 꼭두각시 인형, 곰인형, 비커, 페달, 모자, 안경, 헬멧, 스위치, 글러브, 보석, 음악 장치 또는 음악 장치를 연주하기 위한 보조 장치(예컨대, 픽, 북채 등)와 비슷할 수 있다. 다른 옵션도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 통상 건물, 건축 및 지도 제작 분야에 사용될 수 있다. 그러므로, 일반적으로, 환경상의 구역, 예컨대 전원 지역 또는 건물을 측정 및/또는 모니터링하기 위하여 하나 이상의 본 발명에 따른 장치를 사용할 수 있다. 여기에서, 하나 이상의 본 발명에 따른 장치는 다른 방법 및 장치와 조합될 수 있거나, 또는 건물 프로젝트, 변화하는 물체, 집 등의 진척도 및 정확도를 모니터링하기 위하여 단독으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 땅에서 또는 대기에서 방, 거리, 집, 커뮤니티 또는 풍경의 지도를 제작하기 위하여 스캐닝된 환경의 3차원 모델을 생성시키는데 사용될 수 있다. 가능한 적용 분야는 건축, 지도 제작, 부동산 관리, 토지 측량 등일 수 있다.
본 발명에 따른 하나 이상의 장치는 또한 예컨대 적층 가공 및/또는 3D 인쇄를 위하여 CAD 또는 유사한 소프트웨어와 함께 물체를 스캐닝하는데 사용될 수 있다. 여기에서는, 예를 들어, x-, y- 또는 z-방향에서, 또는 이들 방향의 임의적인 조합에서(예를 들어, 동시에), 본 발명에 따른 장치의 높은 치수 정확도를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 파이프라인 검사계 같은 검사 및 유지에 사용될 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 제조, 품질 제어 또는 제품 확인 또는 크기 확인 같은 확인 용도(예를 들어, 최적 위치 또는 포장재를 찾거나 폐기물을 감소시키기 위하여)에 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 장치는 물류 용도에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 컨테이너 또는 차량을 최적으로 선적하거나 팩킹하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 제조 분야에서 표면 손상을 모니터링 또는 제어하기 위하여, 렌탈 차량 같은 렌탈 물품을 모니터링 또는 제어하기 위하여, 및/또는 예컨대 손해 사정 같은 보험 용도를 위하여 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 특히 로봇과 함께 물질을 최적으로 취급하기 위하여 및/또는 제조 공정의 품질 또는 정확도(예를 들어, 제품 크기 또는 부피의 정확도 또는 제조된 렌즈의 광학 정밀도)를 보장하기 위하여, 물질, 물체 또는 도구의 크기를 확인하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 예를 들어 탱크의 충전 수준을 관찰하기 위하여, 제조시 공정 제어에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 탱크, 파이프, 반응기, 도구 등과 같은(이들로 한정되지는 않음) 생산 자산의 유지에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 3D-품질 마크를 분석하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 치아 상감, 교정기, 보철, 의복 등과 같은 맞춤 제작 제품의 제조에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 신속한 시제품화, 3D-복제 등을 위해 하나 이상의 3D-프린터와 조합될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 예컨대 제품 표절 방지 및 위조 방지 목적으로 하나 이상의 제품의 형상을 검출하는데 사용될 수 있다.
하나 이상의 종방향 광 센서, 하나 이상의 조명원 및 하나 이상의 평가 장치를 포함하는 본 발명에 따른 검출기는 하나 이상의 다른 유형의 센서 또는 검출기와 조합될 수 있다. 아래에서, 광 빔의 광자 밀도에 따라 달라지는 센서 신호를 갖는 하나 이상의 종방향 광 센서를 포함하는 검출기는 FiP 검출기로도 불린다. 그러므로, FiP 검출기는 하나 이상의 추가적인 검출기를 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가적인 검출기는 주위 환경의 매개변수, 예컨대 주위 환경의 온도 및/또는 휘도; 검출기의 위치 및/또는 배향에 관한 매개변수; 물체의 위치, 예컨대 물체의 절대 위치 및/또는 공간에서 물체의 배향 같은 검출되어야 하는 물체의 상태를 규정하는 매개변수중 하나 이상 같은 하나 이상의 매개변수를 검출하는데 적합화될 수 있다. 그러므로, 일반적으로는, 추가적인 정보를 얻기 위하여 및/또는 측정 결과를 확인하거나 측정 오차 또는 노이즈를 감소시키기 위하여, 본 발명의 원리를 다른 측정 원리와 조합할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 FiP 검출기는 하나 이상의 비행시간(ToF) 측정을 수행함으로써 하나 이상의 물체와 검출기 사이의 하나 이상의 거리를 검출하는데 적합화된 하나 이상의 비행시간(ToF) 검출기를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 비행시간 측정은 통상 신호가 두 물체 사이에서 또는 한 물체에서 제 2 물체까지 그리고 그 반대로 전파되는데 필요한 신호를 시간에 기초하여 측정함을 가리킨다. 이 경우, 신호는 구체적으로 음향 신호 또는 광 신호 같은 전자기 신호중 하나 이상일 수 있다. 비행시간 검출기는 결과적으로 비행시간 측정을 수행하는데 적합화된 검출기를 말한다. 비행시간 측정은 시판중인 거리 측정 장치 또는 시판중인 유동계, 예컨대 초음파 유동계 같은 다양한 기술 분야에서 널리 공지되어 있다. 비행시간 검출기는 심지어 비행시간 카메라로 구현될 수 있다. 이들 유형의 카메라는 광의 공지 속도에 기초하여 물체 사이의 거리를 분석할 수 있는 거리-촬영 카메라 시스템으로서 시판되고 있다.
현재 이용가능한 ToF 검출기는 통상 임의적으로는 CMOS-센서 같은 하나 이상의 광 센서와 함께 펄스 신호를 사용함에 기초한다. 광 센서에 의해 생성되는 센서 신호를 적분할 수 있다. 적분은 2개의 상이한 시점에서 개시될 수 있다. 두 적분 결과 사이의 상대적인 신호 강도로부터 거리를 계산할 수 있다.
또한, 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, ToF 카메라는 공지되어 있고, 통상 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다. 이들 ToF 카메라는 화소 형성된 광 센서를 함유할 수 있다. 그러나, 각 화소가 통상 2개의 적분을 수행할 수 있어야 하기 때문에, 화소 제조는 통상 더욱 복잡하고 시판중인 ToF 카메라의 해상도는 훨씬 낮다(전형적으로 200×200 화소). 약 40cm 미만의 거리 및 수미터를 넘는 거리는 전형적으로 검출하기가 어렵거나 불가능하다. 뿐만 아니라, 펄스의 주기성으로 인해 불명료한 거리가 생성되는데, 왜냐하면 한 주기 내에서 펄스의 상대적인 이동만 측정되기 때문이다.
독립형 장치로서 ToF 검출기는 전형적으로 다양한 단점 및 기술적 난제에 시달린다. 그러므로, 일반적으로, ToF 검출기, 더욱 구체적으로는 ToF 카메라는 비 및 광 경로의 다른 투명한 물체로 인해 문제에 도달하는데, 왜냐하면 펄스가 너무 이르게 반사되거나, 떨어지는 빗방울 뒤의 물체가 숨겨지거나, 또는 부분적인 반사시 적분이 잘못된 결과를 나타내기 때문이다. 또한, 측정시 오차를 피하기 위하여, 또한 펄스를 명확하게 분별하기 위하여, ToF-측정의 경우에는 광이 적은 조건이 바람직하다. 밝은 태양광 같은 밝은 광은 ToF-측정을 불가능하게 만들 수 있다. 또한, 전형적인 ToF 카메라의 에너지 소비는 상당히 높은데, 왜냐하면 펄스가 역반사되기에 충분히 밝아야 하고 여전히 카메라에 의해 검출될 수 있어야 하기 때문이다. 그러나, 펄스의 밝기는 눈 또는 다른 센서에 유해할 수 있거나 또는 둘 이상의 ToF 측정이 서로 간섭하는 경우 측정 오차를 야기할 수 있다. 요약하자면, 현재의 ToF 검출기, 구체적으로는 현재의 ToF 카메라는 낮은 해상도, 거리 측정의 불명료함, 제한된 사용 범위, 제한된 광 조건, 광 경로의 투명한 물체에 대한 감도, 날씨 조건에 대한 감도 및 높은 에너지 소비 같은 몇 가지 단점을 갖는다. 이들 기술적 난제는 통상 승용차의 안전 용도, 일상용 카메라 또는 특히 게임 용도에 사용하기 위한 사람-기계-인터페이스 같은 일상 용도를 위한 현재의 ToF 카메라의 적합성을 낮춘다.
FiP 검출기와 조합되는 경우, 두 시스템의 이점과 능력이 유익한 방식으로 결합될 수 있다. 그러므로, FiP 검출기는 밝은 광 조건에서의 이점을 제공할 수 있는 한편, ToF 검출기는 통상 광이 적은 조건에서 더욱 우수한 결과를 제공한다. 조합된 장치, 즉 FiP 검출기를 포함하고 하나 이상의 ToF 검출기를 추가로 포함하는 검출기는 두 단일 시스템에 비해 광 조건에 대해 증가된 관용도를 제공한다. 이는 승용차 또는 다른 차량 같은 안전 용도에서 특히 중요하다.
구체적으로, 검출기는 FiP 검출기를 사용함으로써 실행되는 하나 이상의 측정을 교정하기 위해 하나 이상의 ToF 측정을 이용하도록, 또는 그 반대로 되도록 디자인될 수 있다. 또한, FiP 검출기를 사용함으로써, ToF 측정의 불명료성이 해소될 수 있다. 특히 ToF 측정의 분석이 불명료한 경향을 보일 때마다 특히 FiP 측정을 이용하여 측정을 수행할 수 있다. 또한 또는 다르게는, ToF 측정의 불명료성으로 인해 통상적으로 배제되는 영역으로 ToF 측정기의 작업 범위를 확장시키기 위하여, FiP 검출기를 사용한 측정을 연속적으로 실행할 수 있다. 추가로 또는 다르게는, FiP 검출기는 보다 넓은 거리 측정 영역을 허용하는 더 넓은 범위 또는 추가적인 범위를 커버할 수 있다. FiP 검출기는 에너지 소비를 감소시키거나 눈을 보호하기 위하여 하나 이상의 중요한 측정 영역을 결정하는데 추가로 사용될 수 있다. 그러므로, FiP 검출기는 하나 이상의 관심 영역을 검출하는데 적합화될 수 있다. 추가로 또는 다르게는, FiP 검출기는 검출기에 의해 캡쳐된 장면 내의 하나 이상의 물체의 대략적인 깊이 맵을 결정하는데 사용될 수 있으며, 이 때 대략적인 깊이 맵은 하나 이상의 ToF 측정에 의해 중요한 영역에서 정제될 수 있다. 또한, FiP 검출기는 ToF 카메라 같은 ToF 검출기를 요구되는 거리 영역으로 조정하는데 사용될 수 있다. 이에 의해, 예컨대 ToF 측정의 불명료한 경향을 없애거나 감소시키기 위하여, ToF 측정의 펄스 길이 및/또는 주파수를 미리 설정할 수 있다. 그러므로, 일반적으로, ToF 카메라 같은 ToF 검출기에 자동 초점을 제공하는데 FiP 검출기가 사용될 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, FiP 검출기에 의해 대략적인 깊이 맵을 기록할 수 있다. 또한, 광학 검출기에 의해 캡쳐된 장면 내의 하나 이상의 물체에 관한 깊이 정보 또는 z-정보를 함유하는 대략적인 깊이 맵을 하나 이상의 ToF 측정을 이용함으로써 정제할 수 있다. ToF 측정은 특히 중요한 영역에서만 수행될 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 대략적인 깊이 맵은 ToF 검출기, 특히 ToF 카메라를 조정하는데 사용될 수 있다.
또한, 하나 이상의 ToF 검출기와 함께 FiP 검출기를 사용하면, 검출되어야 하는 물체의 특성 또는 검출기와 검출되어야 하는 물체 사이의 광 경로 내의 장애물 또는 매체에 대한 ToF 검출기의 감도, 예를 들어 비 또는 날씨 조건에 대한 감도에서의 상기 문제를 해결할 수 있다. 조합된 측정을 이용하여 ToF 신호로부터 중요한 정보를 뽑아내거나 또는 몇 가지 투명하거나 반투명한 층을 갖는 복잡한 물체를 측정할 수 있다. 그러므로, 유리, 수정, 액체 구조체, 상 전이, 액체 이동 등으로 제조되는 물체를 관찰할 수 있다. 또한, FiP 검출기와 하나 이상의 ToF 검출기의 조합은 비가 내리는 날씨에서도 여전히 작업할 수 있고, 전체 검출기는 통상 날씨 조건에 덜 의존적이 된다. 예로서, FiP 검출기에 의해 제공되는 측정 결과를 사용하여 ToF 측정 결과로부터 비에 의해 야기되는 오류를 제거할 수 있는데, 이는 특히 이 조합을 승용차 또는 다른 차량에서와 같은 안전 용도에 유용하게 만든다.
본 발명에 따른 광학 검출기 내로 하나 이상의 ToF 검출기를 장착하는 것은 다양한 방식으로 실현될 수 있다. 그러므로, 하나 이상의 FiP 검출기와 하나 이상의 ToF 검출기를 동일한 광 경로 내에 연속적으로 배열할 수 있다. 예로서, 하나 이상의 투명한 종방향 광 센서를 하나 이상의 ToF 검출기 앞에 위치시킬 수 있다. 추가로 또는 다르게는, FiP 검출기 및 ToF 검출기에 대한 별도의 광 경로 또는 분할 광 경로를 이용할 수 있다. 이 때, 예로서, 광 경로는 하나 이상의 빔 분할 요소, 예컨대 상기 나열되거나 아래에서 더욱 상세하게 나열되는 빔 분할 요소중 하나 이상에 의해 분리될 수 있다. 예로서, 파장-선택적인 요소에 의한 빔 경로의 분리를 수행할 수 있다. 따라서, 예를 들어, ToF 검출기는 적외선 광을 사용할 수 있는 한편, FiP 검출기는 상이한 파장의 광을 사용할 수 있다. 이 예에서, ToF 검출기용 적외선 광은 열반사경 같은 파장-선택적인 빔 분할 요소를 사용함으로써 분리될 수 있다. 추가로 또는 다르게는, FiP 검출기를 사용하는 측정에 사용되는 광 빔 및 ToF 측정에 사용되는 광 빔은 하나 이상의 반투명 거울, 빔 분할 큐브, 편광 빔 분할기 또는 이들의 조합 같은 하나 이상의 빔 분할 요소에 의해 분리될 수 있다. 또한, 별개의 광 경로를 사용하여, 하나 이상의 FiP 검출기와 하나 이상의 ToF 검출기를 동일한 장치에서 서로 앞뒤로 위치시킬 수 있다. 다양한 다른 셋업이 실현가능하다.
하나 이상의 임의적인 ToF 검출기는 기본적으로 본 발명에 따른 검출기의 임의의 실시양태와 조합될 수 있다. 구체적으로, 단일 ToF 검출기 또는 ToF 카메라일 수 있는 하나 이상의 ToF 검출기는 단일 광 센서와 또는 센서 스택 같은 복수개의 광 센서와 조합될 수 있다. 또한, 검출기는 하나 이상의 무기 촬영 장치(예컨대, CCD 칩 및/또는 CMOS 칩, 바람직하게는 하나 이상의 총천연색 CCD 칩 또는 총천연색 CMOS 칩) 같은 하나 이상의 촬영 장치를 또한 포함할 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 검출기 및 본 발명 내에서 제안된 하나 이상의 다른 장치는 하나 이상의 다른 유형의 측정 장치와 조합될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 검출기는 하나 이상의 다른 유형의 센서 또는 검출기(예컨대, 상기 언급된 ToF 검출기)와 조합될 수 있다. 본 발명에 따른 광학 검출기를 하나 이상의 다른 유형의 센서 또는 검출기와 조합할 때, 본 발명의 하나 이상의 검출기 및 하나 이상의 다른 센서 또는 검출기는 독립적인 장치로서 디자인될 수 있고, 이 때 하나 이상의 검출기는 하나 이상의 다른 센서 또는 검출기와는 별개이다. 다르게는, 검출기 및 다른 센서 또는 검출기는 완전히 또는 부분적으로 단일 장치로 통합되거나 디자인될 수 있다.
그러므로, 비한정적인 예로서, 검출기는 스테레오 카메라를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 스테레오 카메라는 둘 이상의 상이한 시각으로부터 장면 또는 물체의 이미지를 캡쳐하도록 디자인된 카메라이다. 그러므로, 검출기는 하나 이상의 종방향 광 센서, 하나 이상의 조명원 및 하나 이상의 평가 장치(이들은 조합될 때 상기 개시된 가능한 실시양태 및 임의적인 구성요소 및 기능을 갖는 능동형 거리 센서를 형성할 수 있음), 및 또한 하나 이상의 스테레오 카메라를 포함할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 검출기는 하나 이상의 능동형 거리 센서 및 하나 이상의 스테레오 카메라를 포함할 수 있다.
스테레오 카메라의 기능은 당 업계에 통상적으로 공지되어 있는데, 왜냐하면, 스테레오 카메라는 통상 당 업자에게 공지되어 있기 때문이다. 본 발명에 따른 능동형 거리 센서와의 조합은 추가적인 거리 정보를 제공할 수 있다. 그러므로, 검출기는 스테레오 카메라의 정보에 덧붙여 스테레오 카메라에 의해 캡쳐된 장면 내의 하나 이상의 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 제공하는데 적합화될 수 있다. 스테레오 카메라를 이용함으로써 실행된 삼각측량 측정치를 평가함으로써 수득되는 거리 정보 같은, 스테레오 카메라에 의해 제공되는 정보를, 능동형 거리 센서를 사용함으로써 보정 및/또는 유효화시킬 수 있다. 그러므로서, 예로서, 스테레오 카메라를 사용하여, 예컨대 삼각측량 측정치를 사용함으로써, 하나 이상의 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 제 1 정보 아이템을 제공할 수 있고, 능동형 거리 센서를 사용하여 하나 이상의 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 제 2 정보 아이템을 제공할 수 있다. 제 1 정보 아이템과 제 2 정보 아이템을 사용하여 측정치의 정확도를 개선할 수 있다. 그러므로, 제 1 정보 아이템을 제 2 정보 아이템의 보정에 사용할 수 있거나 그 반대로 이용할 수 있다. 결과적으로, 예로서 검출기는 스테레오 카메라 및 능동형 거리 센서를 갖는 스테레오 카메라 시스템을 형성할 수 있고, 이 때 스테레오 카메라 시스템은 능동형 거리 센서에 의해 제공되는 정보를 사용함으로써 스테레오 카메라에 의해 제공되는 정보를 보정하는데 적합화된다.
결과적으로, 추가로 또는 다르게는, 검출기는 스테레오 카메라에 의해 제공되는 제 1 정보 아이템을 교정하기 위하여 능동형 거리 센서에 의해 제공되는 제 2 정보 아이템을 사용하는데 적합화될 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 검출기는 스테레오 카메라의 광학 변형을 교정하기 위하여 능동형 거리 센서에 의해 제공되는 제 2 정보 아이템을 사용하는데 적합화될 수 있다. 또한, 검출기는 스테레오 카메라에 의해 제공되는 스테레오 정보를 계산하는데 적합화될 수 있고, 스테레오 정보의 계산 속도를 높이기 위하여 능동형 거리 센서에 의해 제공되는 제 2 정보 아이템을 사용할 수 있다.
예로서, 검출기는 스테레오 카메라를 보정하기 위하여 검출기에 의해 캡쳐된 장면 내의 하나 이상의 가상 또는 실제 물체를 사용하는데 적합화될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 물체 및/또는 구역 및/또는 지점을 보정에 사용할 수 있다. 예로서, 능동형 거리 센서를 사용함으로써 하나 이상의 물체 또는 지점의 거리를 결정할 수 있고, 능동형 거리 센서를 사용함으로써 결정된 이 거리를 이용하여 스테레오 카메라에 의해 제공된 거리 정보를 보정할 수 있다. 예를 들면, 능동형 거리 센서의 하나 이상의 활성 광점을 스테레오 카메라용 보정 지점으로서 사용할 수 있다. 활성 광점은 예로서 사진에서 자유롭게 이동할 수 있다.
검출기는 능동형 거리 센서에 의해 제공되는 정보를 사용함으로써 스테레오 카메라를 연속적으로 또는 불연속적으로 보정하는데 적합화될 수 있다. 그러므로, 예로서, 일정한 간격으로, 연속적으로 또는 때때로 보정을 수행할 수 있다.
또한, 전형적인 스테레오 카메라는 물체의 거리에 따라 달라지는 측정 오류 또는 불확실성을 나타낸다. 능동형 거리 센서에 의해 제공되는 정보와 조합할 때 이 측정 오류를 감소시킬 수 있다.
스테레오 카메라와 다른 유형의 거리 센서의 조합은 통상적으로 당 업계에 공지되어 있다. 그러므로, 스카라무자(D. Scaramuzza) 등의 문헌[IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2007. IROS 2007. 페이지 4164-4169]에는, 자연 경관으로부터 카메라 및 3D 레이저 거리 측정기의 외적인 자가 보정이 개시되어 있다. 유사하게, 클리멘튜(D. Klimentjew) 등의 문헌[2010 IEEE Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems (MFI), 페이지 236-241]에는, 물체 인식을 위한 카메라와 3D 레이저 거리 측정기의 다센서 결합이 개시되어 있다. 당 업자가 알게 되는 바와 같이, 당 업계에 공지되어 있는 이들 셋업에서의 레이저 거리 측정기는 이들 종래 기술 문헌에 의해 개시된 방법 및 이점을 변화시키지 않고서, 간단히 본 발명에 따른 하나 이상의 능동형 거리 센서로 교체되거나 보충될 수 있다. 스테레오 카메라의 가능한 셋업에 대해서는 이들 종래 기술 문헌을 참조할 수 있다. 또한, 하나 이상의 임의적인 스테레오 카메라의 다른 셋업 및 실시양태도 실현가능하다.
상기 언급된 발견을 요약하면, 본 발명에서 하기 실시양태가 바람직하다:
실시양태 1: 하나 이상의 종방향 광 센서, 종방향 광 센서를 통해 조명 광으로 물체를 비추는데 적합화된 하나 이상의 조명원, 및 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키도록 디자인된 하나 이상의 평가 장치를 포함하는, 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기로서, 이 때 상기 종방향 광 센서가 하나 이상의 센서 영역을 갖고, 상기 종방향 광 센서가 적어도 부분적으로 투명하고, 상기 종방향 광 센서가 물체로부터 검출기까지 이동하는 하나 이상의 광 빔에 의한 센서 영역의 조도에 따라 달라지는 방식으로 하나 이상의 종방향 센서 신호를 발생시키도록 디자인되며, 상기 종방향 센서 신호가 전체 조명 동력이 동일한 경우 센서 영역에서의 광 빔의 빔 단면에 따라 달라지는 검출기.
실시양태 2: 상기 검출기가 하나 이상의 반사 요소를 추가로 포함하고, 상기 반사 요소가 물체를 비추기 전에 조명 관을 반사시키는데 적합화되는, 실시양태 1에 따른 검출기.
실시양태 3: 상기 반사 요소가 둘 이상의 상이한 위치로 조정되는데 적합화된 하나 이상의 이동가능한 반사 요소를 포함하고, 상기 둘 이상의 상이한 위치에서, 조명 광이 상이한 방향으로 반사되는, 실시양태 2에 따른 검출기.
실시양태 4: 상기 하나 이상의 이동가능한 반사 요소가 공간에서 하나 이상의 스캐닝 영역을 통해 조명 광을 스캐닝하는데 적합화된, 실시양태 3에 따른 검출기.
실시양태 5: 상기 하나 이상의 이동가능한 반사 요소가 하나 이상의 이동가능한 거울을 포함하는, 실시양태 3 또는 실시양태 4에 따른 검출기.
실시양태 6: 상기 하나 이상의 이동가능한 반사 요소가 이동가능한 거울의 하나 이상의 어레이, 특히 미소거울의 하나 이상의 어레이, 더욱 특히 DLP® 어레이를 포함하는, 실시양태 3 내지 실시양태 5중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 7: 상기 반사 요소가 적외선 스펙트럼 범위의 광을 반사시키는데 적합화되고, 가시광 스펙트럼 범위의 광이 투과되는, 실시양태 2 내지 실시양태 6중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 8: 상기 반사 요소가 거울; 반투명한 거울; 적외선 스펙트럼 범위의 광 같은 특정 스펙트럼 범위만 반사시키는 거울 또는 반투명한 거울; 프리즘; 이색성 거울; 빔 분할 큐브로 이루어진 군으로부터 선택되는, 실시양태 2 내지 실시양태 7중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 9: 상기 검출기가 하나 이상의 촬영 장치를 추가로 포함하고, 상기 촬영 장치가, 물체로부터 검출기로 이동하는 광 빔이 촬영 장치에 도달하기 전에 종방향 광 센서를 통해 통과하도록 하는데 적합화된, 실시양태 1 내지 실시양태 8중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 10: 상기 촬영 장치가 카메라 칩을 포함하는, 실시양태 9에 따른 검출기.
실시양태 11: 상기 촬영 장치가 무기 촬영 장치를 포함하는, 실시양태 9 또는 실시양태 10에 따른 검출기.
실시양태 12: 상기 촬영 장치가 화소의 매트릭스를 포함하는, 실시양태 9 내지 실시양태 11중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 13: 상기 촬영 장치가 CMOS 칩 및 CCD 칩으로 이루어진 군으로부터 선택되는 칩을 포함하는, 실시양태 9 내지 실시양태 12중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 14: 상기 촬영 장치가 색상을 분석하는데 적합화된, 실시양태 9 내지 실시양태 13중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 15: 상기 촬영 장치가 총천연색 CCD 또는 CMOS 칩인, 실시양태 14에 따른 검출기.
실시양태 16: 상기 검출기가 하나 이상의 빔 분할 장치를 추가로 포함하고, 상기 빔 분할 장치가 종방향 광 센서를 통과한 후 물체로부터 검출기로 이동하는 광빔으로부터 종방향 광 센서를 통과하기 전에 조명원에 의해 방출되는 조명 광을 분리하는데 적합화된, 실시양태 9 내지 실시양태 15중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 17: 상기 빔 분할 장치가 반투명한 거울; 적외선 스펙트럼 범위의 광 같은 특정 스펙트럼 영역만 반사시키는 거울 또는 반투명한 거울; 프리즘; 이색성 거울; 빔 분할 큐브로 이루어진 군으로부터 선택되는, 실시양태 16에 따른 검출기.
실시양태 18: 상기 빔 분할 장치가 둘 이상의 상이한 위치로 조정되는데 적합화된 이동가능한 반사 요소이고, 상기 둘 이상의 상이한 위치에서 조명 광이 상이한 방향으로 반사되는, 실시양태 16 또는 실시양태 17에 따른 검출기.
실시양태 19: 상기 종방향 센서 신호가 광 빔의 변조 주파수에 따라서도 달라지는, 실시양태 1 내지 실시양태 18중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 20: 상기 조명원이 조명 광의 하나 이상의 광학 특성을 주기적으로 변조시키는데 적합화된, 실시양태 1 내지 실시양태 19중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 21: 하나 이상의 광학 특성이 조명 광의 진폭 및 위상으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 실시양태 20에 따른 검출기.
실시양태 22: 상기 검출기가 하나 이상의 광학 장치를 포함하고, 상기 광학 장치가 조명 광과 광 빔중 하나 이상에서 초점을 맞추는 효과 또는 초점을 이탈시키는 효과중 하나 또는 둘 다를 갖는 하나 이상의 요소를 포함하는, 실시양태 1 내지 실시양태 21중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 23: 상기 하나 이상의 광학 장치가 완전히 또는 부분적으로 하기 위치중 하나 이상에 위치하여, 물체로부터 검출기로 이동하는 광 빔이 광학 장치를 통과하고 촬영 장치에 도달하기 전에 종방향 광 센서를 통해 통과하도록 하는데 적합화된, 실시양태 22에 따른 검출기:
● 조명원과 종방향 광 센서 사이의 빔 경로; ● 종방향 광 센서와 물체 사이의 빔 경로; ● 촬영 장치와 종방향 광 센서 사이의 빔 경로.
실시양태 24: 상기 광학 장치가 초점 설정 렌즈, 초점 이탈 렌즈, 카메라 렌즈, 곡면 거울, 격막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 요소를 포함하는, 실시양태 22 또는 실시양태 23에 따른 검출기.
실시양태 25: 상기 하나 이상의 종방향 광 센서가 둘 이상의 종방향 광 센서의 센서 스택을 포함하는, 실시양태 1 내지 실시양태 24중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 26: 상기 센서 스택이, 종방향 광 센서의 센서 영역이 검출기의 광축에 본질적으로 수직으로 배향되도록 배열되는 종방향 광 센서로 구성되는, 실시양태 25에 따른 검출기.
실시양태 27: 상기 조명 광이 적외선 스펙트럼 범위의 파장을 갖는, 실시양태 1 내지 실시양태 26중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 28: 상기 조명 광이 적어도 부분적으로 검출기의 광축에 실질적으로 평행하게 이동하는, 실시양태 1 내지 실시양태 27중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 29: 상기 종방향 광 센서, 조명원 및 임의적으로 촬영 장치가 검출기의 광축에 대해 공축으로 배열되는, 실시양태 1 내지 실시양태 28중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 30: 상기 종방향 광 센서가 하나 이상의 반도체 검출기를 포함하는, 실시양태 1 내지 실시양태 29중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 31: 상기 반도체 검출기가 하나 이상의 유기 물질을 포함하는 유기 반도체 검출기인, 실시양태 30에 따른 검출기.
실시양태 32: 상기 반도체 검출기가 유기 태양 전지, 염료 태양 전지, 염료-증감된 태양 전지, 고체 염료 태양 전지, 고체 염료-증감된 태양 전지로 이루어진 군으로부터 선택되는, 실시양태 30 또는 실시양태 31에 따른 검출기.
실시양태 33: 상기 종방향 광 센서가 하나 이상의 제 1 전극, 하나 이상의 n-반도체성 금속 산화물, 하나 이상의 염료, 하나 이상의 p-반도체성 유기 물질, 바람직하게는 고체 p-반도체성 유기 물질, 및 하나 이상의 제 2 전극을 포함하는, 실시양태 1 내지 실시양태 32중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 34: 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 둘 다가 투명한, 실시양태 33에 따른 검출기.
실시양태 35: 상기 평가 장치가 광 빔에 의한 센서 영역의 조명의 기하학적 형태와 검출기에 대한 물체의 상대적인 위치 설정 사이의 하나 이상의 미리 한정된 관계로부터 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키도록 디자인된, 실시양태 1 내지 실시양태 34중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 36: 상기 광 빔에 의한 센서 영역의 조명의 기하학적 형태와 검출기에 대한 물체의 상대적인 위치 설정 사이의 미리 한정된 관계가 공지의 조명 동력을 고려하는, 실시양태 35에 따른 검출기.
실시양태 37: 상기 광 빔에 의한 센서 영역의 조명의 기하학적 형태와 검출기에 대한 물체의 상대적인 위치 설정 사이의 미리 한정된 관계가 조명 광이 변조되는 변조 주파수를 고려하는, 실시양태 35 또는 실시양태 36에 따른 검출기.
실시양태 38: 상기 조명원이 상이한 광학 특성을 갖는 둘 이상의 광 빔을 내보내는데 적합화된, 실시양태 35 내지 실시양태 37중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 39: 상기 둘 이상의 광 빔이 상이한 스펙트럼 특성을 갖는, 실시양태 38에 따른 검출기.
실시양태 40: 상기 둘 이상의 광 빔이 상이한 변조 주파수로 변조되는, 실시양태 38 또는 실시양태 39에 따른 검출기.
실시양태 41: 상기 검출기가 하나 이상의 비행 시간 측정을 수행함으로써 하나 이상의 물체와 검출기 사이의 하나 이상의 거리를 측정하는데 적합화된 하나 이상의 비행 시간 검출기를 추가로 포함하는, 실시양태 1 내지 실시양태 40중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 42: 상기 검출기가 하나 이상의 스테레오 카메라를 추가로 포함하는, 실시양태 1 내지 실시양태 41중 어느 한 실시양태에 따른 검출기.
실시양태 43: 실시양태 1 내지 실시양태 42중 어느 한 실시양태에 따른 하나 이상의 검출기를 포함하고, 상기 검출기에 의해 사용자의 하나 이상의 기하학적 정보 아이템을 생성시키도록 디자인되며, 상기 기하학적 정보에 하나 이상의 정보 아이템, 특히 하나 이상의 제어 명령을 부여하도록 디자인된, 사용자와 기계 사이에서 하나 이상의 정보 아이템을 교환하기 위한 사람-기계 인터페이스.
실시양태 44: 상기 정보 아이템의 생성이 사용자의 신체 자세 및/또는 움직임에 의해 수행되는, 실시양태 43에 따른 사람-기계 인터페이스.
실시양태 45: 실시양태 43 또는 실시양태 44에 따른 하나 이상의 사람-기계 인터페이스를 포함하는, 플레이어가 사람-기계 인터페이스에 의해 하나 이상의 정보 아이템을 입력할 수 있도록 디자인되며, 상기 정보에 따라 엔터테인먼트 기능을 변화시키도록 디자인된, 하나 이상의 엔터테인먼트 기능을 수행하기 위한 엔터테인먼트 장치.
실시양태 46: 검출기에 관한 실시양태 1 내지 실시양태 42중 어느 한 실시양태에 따른 검출기를 포함하고, 하나 이상의 추적 컨트롤러를 추가로 포함하는, 하나 이상의 이동가능한 물체의 위치를 추적하기 위한 추적 시스템으로서, 상기 추적 컨트롤러가 특정 시점에서 물체의 일련의 위치를 추적하는데 적합화된 추적 시스템.
실시양태 47: 상기 추적 컨트롤러가 일련의 위치로부터 물체의 움직임을 결정하는데 적합화된, 실시양태 46에 따른 추적 시스템.
실시양태 48: 검출기에 관한 실시양태 1 내지 실시양태 42중 어느 한 실시양태에 따른 하나 이상의 검출기를 포함하는, 하나 이상의 물체를 촬영하기 위한 카메라.
실시양태 49: 검출기의 하나 이상의 종방향 광 센서를 사용하고, 하나 이상의 조명원을 사용함으로써 종방향 광 센서를 통해 조명 광으로 물체를 비추며, 하나 이상의 평가 장치를 사용하여 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시킴을 포함하는, 특히 검출기에 관한 실시양태 1 내지 실시양태 42중 어느 한 실시양태에 따른 검출기를 사용하여 하나 이상의 물체의 위치를 결정하는 방법으로서, 이 때 상기 종방향 광 센서가 하나 이상의 센서 영역을 갖고, 상기 종방향 광 센서가 적어도 부분적으로 투명하며, 상기 종방향 광 센서가 물체로부터 검출기까지 이동하는 하나 이상의 광 빔에 의한 센서 영역의 조도에 따라 달라지는 방식으로 하나 이상의 종방향 센서 신호를 발생시키며, 상기 종방향 센서 신호가 전체 조명 동력이 동일한 경우 센서 영역에서의 광 빔의 빔 단면에 따라 달라지는 방법.
실시양태 50: 상기 생성 단계에서, 조명원의 투입 신호를 고려함으로써 종방향 위치에 대한 정보 아이템을 생성시키는, 실시양태 49에 따른 방법.
실시양태 51: 상기 조명원의 투입 신호를 종방향 센서 신호로부터 빼는, 실시양태 50에 따른 방법.
실시양태 52: 교통 기술에서의 위치 측정; 엔터테인먼트 용도; 보안 용도; 사람-기계 인터페이스 용도; 추적 용도; 사진술 용도; 촬영 용도 또는 카메라 용도; 하나 이상의 공간의 지도를 생성시키는 지도 제작 용도; 하나 이상의 비행 시간 측정과 조합된 용도; LPS에서의 용도; GPS에서의 용도; 랜드마크에 기초한 측위 시스템(landmark-based positioning system)에서의 용도; 실내 네비게이션 시스템에서의 용도; 실외 네비게이션 시스템에서의 용도; 가전용품에서의 용도; 로봇 용도; 자동 문 개폐기에서의 용도; 광 통신 시스템, 특히 가시광 통신 시스템, 즉 가시광의 사용에 기초한 통신 시스템에서의 용도; 스테레오 카메라와 조합된 용도로 이루어진 군으로부터 선택되는 용도를 위한, 검출기에 관한 실시양태 1 내지 실시양태 42중 어느 한 실시양태에 따른 검출기의 용도.
본 발명의 추가의 임의적인 세부사항 및 특징은 종속 청구항에 따른 하기 바람직한 예시적인 실시양태의 기재로부터 명백하다. 이와 관련하여, 특정 특징은 단독으로 또는 임의의 합리적인 조합으로 실행될 수 있다. 본 발명은 예시적인 실시양태로 제한되지 않는다. 예시적인 실시양태는 도면에 개략적으로 도시된다. 개별적인 도면에서 동일한 인용 번호는 동일한 요소 또는 동일한 기능을 갖는 요소, 또는 이들의 기능과 관련하여 서로 상응하는 요소를 가리킨다.
도 1은 하나 이상의 물체의 위치를 결정함에 있어서 그림자의 출현을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 검출기의 예시적인 실시양태를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 검출기의 다른 예시적인 실시양태를 도시한다.
도 4는 사람-기계 인터페이스, 엔터테인먼트 장치 및 추적 시스템에 사용되는 검출기의 예시적인 실시양태를 도시한다.
도 5는 이동가능한 반사 요소를 갖는 도 2의 실시양태의 변형을 도시한다.
도 6은 빔 분할 장치가 이동가능한 반사 요소로서 구현되는, 도 3의 실시양태의 변형을 도시한다.
도 7은 추가적인 조명원 및 이동가능한 반사 요소를 갖는, 도 2의 검출기의 변형을 도시한다.
예시적인 실시양태
도 1에는, 조명원(114) 및 촬영 장치(116)를 사용하여 하나 이상의 물체(112)의 위치를 결정함에 있어서 그림자(110)의 출현이 도시되어 있다. 촬영 장치(116)는 조명원(114)의 광축으로부터 벗어나서 배열될 수 있다. 조명원(114)에 의해 방출된 광 빔은 물체(112)의 한 지점 및/또는 한 영역을 비출 수 있다. 그러나, 조명(114)과 촬영 장치(116)의 어긋남으로 인해 그림자(110)가 야기될 수 있다. 그림자(110)는 원칙적으로 촬영 장치(116)에 의해서는 보여질 수 있으나 조명원(114)에 의해서는 비춰지지 않는 영역일 수 있다. 또한, 그림자(110)의 위치는 조명원(114)과 촬영 장치(116)의 상대적인 배열에 따라 달라질 수 있다.
도 2는 하나 이상의 물체(112)의 위치를 결정하기 위한, 본 발명에 따른 검출기(118)의 실시양태를 도시한다. 이 실시양태 또는 본 발명의 다른 실시양태의 검출기(118)는 독립형 검출기일 수 있거나 또는 하나 이상의 다른 검출기와 조합될 수 있다. 예로서, 검출기(118)는 카메라(119)를 구성할 수 있거나, 또는 카메라(119)의 일부일 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 아래에서 더욱 상세하게 개략적으로 기재되는 바와 같이, 검출기(118)는 사람-기계 인터페이스(148), 엔터테인먼트 장치(154) 또는 추적 시스템(156)의 일부일 수 있다. 다른 용도도 실현될 수 있다.
검출기(118)는 하나 이상의 조명원(114), 예를 들어 레이저, 특히 IR 레이저 다이오드, 발광 다이오드, 백열등, 유기 광원, 특히 유기 발광 다이오드를 포함한다. 조명원(114)은 물체(112)를 비출 수 있는 조명 광(115)을 방출시킬 수 있다. 조명원(114)은 상이한 광학 특성을 갖는 둘 이상의 광 빔을 내보내는데 적합화될 수 있고, 예를 들어 둘 이상의 광 빔은 상이한 변조 주파수로 변조될 수 있다.
또한, 검출기(118)는 하나 이상의 종방향 광 센서(120)를 포함한다. 검출기(118)는 하나 이상의 종방향 광 센서(120)를 포함할 수 있다. 종방향 광 센서(120)는 하나 이상의 센서 영역(124)을 갖는다. 이 실시양태에서, 검출기(118)는 센서 스택(122)으로 배열되는 복수개의 종방향 광 센서(120)를 포함할 수 있다. 종방향 광 센서(120)는 적어도 부분적으로 투명하다. 조명원(114)은 종방향 광 센서(120)를 통해 조명 광(115)으로 물체(112)를 비추는데 적합화된다. 조명 광(115)은 조명원(114)으로부터 종방향 광 센서(120)를 통해 이동할 수 있고, 물체(112)에 도달할 수 있다. 물체(112)는 충돌 광을 반사시킬 수 있다. 그러므로, 하나 이상의 광 빔(126)은 물체(112)로부터 검출기(118)로 이동할 수 있다. 종방향 광 센서(120)는 물체(112)로부터 검출기(118)로 이동하는 하나 이상의 광 빔(126)에 의한 센서 영역(124)의 조도에 따라 달라지는 방식으로 하나 이상의 종방향 센서 신호를 생성시키도록 디자인된다. 종방향 광 센서(120)중 하나 이상은 상기 논의된 바와 같고 예컨대 WO 2012/110924 A1호에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같은 FiP-센서일 수 있다. 따라서, 종방향 센서 신호는 전체 조명 동력이 동일한 경우 센서 영역(124)에서 광 빔(126) 및/또는 조명 광(115)의 빔 단면에 따라 달라진다.
종방향 광 센서(120)의 표면에 직교하는 축은 광축(128)을 한정할 수 있다. 광축(128)은 종방향 축 또는 z-축을 한정하고, 이 때 광축(128)에 수직인 평면은 x-y-평면을 한정한다. 그러므로, 도 2에는, 검출기(118)의 좌표 시스템일 수 있고 완전히 또는 부분적으로 물체(112)의 위치에 관한 하나 이상의 정보 아이템을 결정할 수 있는 좌표 시스템(130)이 도시되어 있다. 조명 광(115)은 z-축에 바람직하게 평행한 전파 방향(132)으로 전파될 수 있다.
조명원(114)과 종방향 센서(120)는 광축(128)에 대해 공축으로 배열될 수 있다. 그러므로, 조명원(114) 및 종방향 광 센서(120)로 이루어진 군으로부터 선택되는 구성요소는, 그림자(110) 및/또는 상기 개략적으로 기재된 바와 같은 시차(parallaxe) 문제가 발생되지 않도록, 공동 광축(128)으로부터 벗어나지 않는다.
이 실시양태에서 검출기(118)는 하나 이상의 광학 장치(134)를 추가로 포함할 수 있다. 광학 장치는 조명 광(115)과 광빔(126)중 하나 이상에 초점 설정 또는 초점 이탈 효과를 가질 수 있다. 광학 장치(134)는 초점 설정 렌즈; 초점 이탈 렌즈; 카메라 렌즈; 곡면 거울; 격막중 하나 이상으로서 실현될 수 있다. 광학 장치(134)는 공동 광축(128)에 배열될 수 있다.
또한, 검출기(118)는 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체(112)의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키도록 디자인된 평가 장치(136)를 포함한다. 평가 장치(136)는 하나 이상의 데이터 처리 장치(138) 및/또는 하나 이상의 데이터 메모리(140)를 함유할 수 있다. 평가 장치는 종방향 센서 신호의 주파수 분석, 특히 푸리에 분석을 수행하는데 적합화될 수 있다. 그러므로, 조명원(114)이 하나보다 많은 조명 광(115)의 광 빔을 내보낼 수 있고 각각의 광 빔이 상이한 변조 주파수로 변조되는 경우, 평가 장치(136)는 각 광 빔의 종방향 센서 신호의 신호 성분을 결정하는데 적합화될 수 있다.
평가 장치(136)는 하나 이상의 접속부(142)에 의해 종방향 광 센서(120) 및 조명원(114)에 연결될 수 있다. 또한, 접속부(142)는 하나 이상의 드라이버 및/또는 센서 신호를 생성시키기 위한 하나 이상의 측정 장치를 포함할 수 있다.
검출기(118)의 구성요소는 완전히 또는 부분적으로 하나 이상의 하우징(144) 내에서 구현될 수 있다. 그러므로, 종방향 광 센서(120), 광학 장치(134) 및 조명원(114)은 동일한 하우징(144) 내에 완전히 또는 부분적으로 감싸질 수 있고/있거나 별도의 하우징 내에 완전히 또는 부분적으로 감싸질 수 있다. 또한, 평가 장치(136)는 완전히 또는 부분적으로 종방향 광 센서(120) 및/또는 하우징(144) 내로 통합될 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 평가 장치(136)는 완전히 또는 부분적으로 별도의 독립적인 장치로서 디자인될 수 있다.
도 3에는, 도 2와 관련하여 상기 주어진 설명에 덧붙여, 하나 이상의 물체(112)의 위치를 결정하기 위한 검출기(118)의 다른 실시양태가 도시되어 있다. 이 바람직한 실시양태에서, 검출기(118)는 종방향 광 센서(120)에 의해 한정되는 광축(128)에 배열될 수 있는 촬영 장치(116)를 포함할 수 있다. 촬영 장치(116)는 물체(112)로부터 검출기(118)로 이동하는 광 빔(126)이 촬영 장치(116)에 도달하기 전에 종방향 광 센서(120)를 통해 통과하도록 하는데 적합화될 수 있다. 촬영 장치(116)는 CMOS 칩 및 CCD 칩으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 카메라 칩을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 촬영 장치(116)는 색상을 분석하는데 적합화될 수 있고, 따라서 촬영 장치(116)는 총천연색 CCD 칩일 수 있다. 촬영 장치(116)는 무기 촬영 장치를 포함할 수 있다. 또한, 촬영 장치는 화소의 매트릭스를 포함할 수 있다. 촬영 장치(116)는 하우징(144)의 일부일 수 있다. 도 3에서, 검출기(118)는 3개의 광학 장치(134)를 포함할 수 있으며, 이들은 조명 광(115) 및/또는 광 빔(126)의 초점을 설정하거나 이탈시키는데 적합화된다.
조명원(114)은 광축(128)으로부터 벗어날 수 있는데, 왜냐하면 촬영 장치(116) 및 조명원(114)중 하나 이상이 광에 대해 불투명할 수 있기 때문이다. 그림자(110)의 출현 및 시차 문제를 방지하기 위하여, 하나 이상의 빔 분할 장치(146)에 의해 조명 광(115)을 광축(128)으로 편향시킬 수 있다. 빔 분할 장치(146)는 종방향 광 센서(120)를 통과한 후 물체(112)로부터 검출기(118)로 이동하는 광 빔(126)으로부터 종방향 광 센서(120)를 통과하기 전의 조명 광(115)을 분리하는데 적합화될 수 있다. 빔 분할 장치(146)는 반투명한 거울, 프리즘, 이색성 거울, 빔 분할 큐브로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
도 4에는, 사람-기계 인터페이스(148)에 사용되는 검출기(118)의 예시적인 실시양태가 도시되어 있다. 사람-기계 인터페이스(148)는 하나 이상의 검출기(118)를 포함한다. 사람-기계 인터페이스는 검출기(118)에 의해 사용자(115)의 하나 이상의 기하학적 정보 아이템을 생성시키도록 디자인될 수 있다. 사람-기계 인터페이스(148)를 사용하여, 하나 이상의 정보 아이템을 기계(152)에 제공하기 위하여, 하나 이상의 정보 아이템, 특히 하나 이상의 제어 명령을 기하학적 정보에 부여할 수 있다. 도 4에 개략적으로 도시된 실시양태에서, 기계(152)는 컴퓨터일 수 있고/있거나 컴퓨터를 포함할 수 있다. 다른 실시양태도 실현가능하다. 평가 장치(136)는 완전히 또는 부분적으로 기계(152) 내로, 예컨대 컴퓨터 내로 통합될 수 있다.
사람-기계 인터페이스(148)는 엔터테인먼트 장치(154)의 일부를 구성할 수 있다. 기계(152), 특히 컴퓨터는 또한 엔터테인먼트 장치(154)의 일부를 구성할 수 있다. 그러므로, 물체(112)로서 기능하는 사용자(150)에 의해, 사용자(150)는 하나 이상의 제어 명령 같은 하나 이상의 정보 아이템을 컴퓨터에 입력함으로써 컴퓨터 게임의 과정을 제어하는 것과 같이 엔터테인먼트 기능을 변화시킬 수 있다.
또한, 하나 이상의 이동가능한 물체(112)의 위치를 추적하기 위한 추적 시스템(156)이 도시되어 있다. 추적 시스템(156)은 검출기(118) 및 하나 이상의 추적 컨트롤러(158)를 포함한다. 추적 컨트롤러(158)는 완전히 또는 부분적으로 기계(152)의 컴퓨터의 일부를 구성할 수 있다. 추적 컨트롤러(158)는 특정 시점에서 물체(112)의 일련의 위치로부터 물체(112)의 움직임을 추적하는데 적합화된다.
도 5에는, 도 2의 검출기(118)의 셋업의 다른 실시양태가 도시되어 있다. 그러므로, 도 5의 실시양태의 대부분의 구성요소에 대해서는, 상기 도 2의 기재내용을 참조할 수 있다. 또한, 이 실시양태에서, 검출기(118)는 조명 광(115)을 반사, 특히 편향시키고, 따라서 조명 광(115)의 전파 방향을 바꾸는데 적합화된 하나 이상의 반사 요소(160)를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 반사 요소(160)는 도 5에 도시된 바와 같이 하나 이상의 위치, 바람직하게는 하나 이상의 배향(164)을 변화시킬 수 있는 이동가능한 반사 요소(162)이다. 반사 요소(160)의 위치는 예컨대 평가 장치(136)에 의해 또는 임의의 다른 장치에 의해 제어될 수 있다.
이동가능한 반사 요소(162)의 위치를 조정 또는 변화시킴으로써, 도 5에서 방향 변화(166)에 의해 표시되는 바와 같이, 공간에서 조명 광(115)의 전파 방향을 변화시킬 수 있다. 따라서, 도 2의 검출기(118)의 셋업과 동일한 이점을 제공함으로써, 도 5의 실시양태는 공간에서 스캐닝 영역을 통해 조명 광(115)을 스캐닝할 수 있다.
반사 요소(160)는 바람직하게는 거울일 수 있다. 그러므로, 이동가능한 반사 요소(162)는 이동가능한 거울일 수 있고, 그의 위치, 특히 배향(f)은 당 업자에게 공지되어 있는 임의의 작동 장치, 예를 들어 하나 이상의 압전 작동 장치 및/또는 하나 이상의 갈바니 전기(galvoelectric) 작동 장치에 의해 제어될 수 있다.
조명원(114)는 특히 하나 이상의 적외선 조명원일 수 있거나 그를 포함할 수 있다. 여기에서, 반사 요소(160)는 특히 적외선 반사 요소, 소위 "열반사경"일 수 있다.
하나 이상의 반사 요소(160)를 사용하는 개념은 본 발명의 다른 실시양태에서도 실행될 수 있다. 그러므로, 도 6에는, 도 3의 검출기(118)의 변형이 도시되어 있다. 다시, 검출기(118)의 대부분의 세부사항에 대해서는, 상기 도 3의 기재내용을 참조할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 실시양태에는, 도 5에서와 같이, 반사 요소(160), 특히 이동가능한 반사 요소(162)가 설치된다. 볼 수 있는 바와 같이, 반사 요소(160)는 빔 분할 장치(146)와 조합될 수 있다. 그러므로, 빔 분할 장치(146)는 그의 위치, 특히 그의 배향(164)을 변화시킴으로써, 공간에서 조명 광(115)의 방향 변화(166)를 유도하여 공간에서 시계의 스캐닝을 가능케 할 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 빔 분할 장치(146)는 파장-선택적인 거울 또는 파장-선택적인 빔 분할기 같은 파장-선택적인 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 촬영 장치(116)를 향해 전파되는 광 빔(126)은 반사 요소(160)에 의해 반사되지 않는 파장 또는 스펙트럼 성분을 가질 수 있는 반면, 조명 광(115)은 반사된다. 다시, 이 실시양태에서, 빔 분할 장치(146)의 위치는 예컨대 평가 장치(136) 또는 다른 장치에 의해 제어될 수 있다.
도 3의 셋업을 변경시킴으로써 이동가능한 반사 요소(162)의 다른 실시양태를 실현시킬 수 있음에 주목한다. 따라서, 반사 요소(160)는 반드시 빔 분할 장치(146)와 조합되어야 하는 것은 아니다. 대조적으로, 반사 요소(160)는 조명 광(115)의 빔 경로에서의 상이한 위치에서 설치될 수 있다. 또한, 도 6의 셋업은 반사 요소(160)의 검출기(118) 내로의 간단하고 효과적인 통합을 허용한다.
또한, 도 5 및 도 6의 개념이 검출기(118)의 복수개의 조명원(114) 외의 복수개의 조명원(114)중 하나 이상에도 적용될 수 있음에 주목한다. 그러므로, 도 7은 하나 이상의 조명원(114)이 축에서 벗어나 위치하는, 즉 광축(128) 외부 및/또는 광 빔(126)의 빔 경로 외부에 위치하는 추가적인 조명원(168)을 갖는, 도 2의 셋업의 변형을 도시한다. 추가적인 조명원은 심지어 별도의 하우징 같이 하우징(144) 외부에 존재할 수 있다.
다시, 도 5의 셋업에서와 같이, 추가적인 조명원(168)에 의해 방출되는 조명 광(115)은 하나 이상의 반사 요소(160), 더욱 바람직하게는 하나 이상의 이동가능한 반사 요소(162), 예컨대 하나 이상의 이동가능한 거울에 의해 편향될 수 있다. 이에 의해, 이동가능한 반사 요소(162)의 배향(164)을 변화시킴으로써, 예컨대 스캐닝을 위해 조명 광(115)의 방향 변화(166)를 유도할 수 있다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 검출기(118)는 또한 하나 이상의 비행 시간 검출기를 포함할 수 있다. 이 가능성은 도 8에 도시되어 있다. 검출기(118)는 먼저 센서 스택(122) 같은 하나 이상의 종방향 광 센서(120)를 포함하는 하나 이상의 구성요소를 포함한다. 도 8에 도시된 실시양태에서, 종방향 광 센서(120)를 포함하는 하나 이상의 단위장치는 카메라(119)로 표시되고, FiP 검출기로도 일컬어질 수 있다. 그러나, 다른 실시양태도 실현가능함에 주목한다. 카메라(119)의 가능한 셋업의 세부사항에 대해서는 예컨대 도 2 내지 도 6에 도시된 실시양태 같은 상기 도시된 셋업을 참조할 수 있다. 기본적으로, 상기 개시된 검출기(118)의 임의의 셋업을 도 8에 도시된 실시양태와 관련하여 사용할 수 있다.
또한, 검출기(118)는 하나 이상의 비행 시간(ToF) 검출기(170)를 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, ToF 검출기(170)는 검출기(118)의 평가 장치(136)에 연결될 수 있거나 또는 별도의 평가 장치가 제공될 수 있다. 상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 도 8에 부호에 의해 도시되는 바와 같이 펄스(172)를 방출 및 수용하여 검출기(118)와 물체(112) 사이의 거리 또는 달리 말해 광축(128)을 따른 z-좌표를 결정함으로써 ToF 검출기(170)를 적합화시킬 수 있다.
하나 이상의 임의적인 ToF 검출기(170)를 카메라(119) 같은 종방향 광 센서(120)를 갖는 하나 이상의 FiP 검출기와 다양한 방식으로 조합할 수 있다. 그러므로, 예로서, 또한 도 8에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 카메라(119)가 제 1 부분 빔 경로(174)에 위치할 수 있고, ToF 검출기(170)가 제 2 부분 빔 경로(176)에 위치할 수 있다. 하나 이상의 빔 분할 장치 또는 빔 분할 요소(178)에 의해 부분 빔 경로(174, 176)를 분리하고/하거나 합칠 수 있다. 예로서, 빔 분할 요소(178)는 반투명한 거울 같은 파장에 거의 영향을 받지 않는 빔 분할 요소(206)일 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 파장-의존성이 제공됨으로써 상이한 파장을 분리할 수 있다. 대안으로서, 또는 도 8에 도시된 셋업에 덧붙여, ToF 검출기(170)의 다른 셋업을 이용할 수 있다. 따라서, 예를 들어 ToF 검출기(170)를 카메라(119) 뒤에 배열함으로써, 카메라(119)와 ToF 검출기(170)를 일직선으로 배열할 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 카메라에 불투명한 광 센서가 제공되지 않으며, 모든 종방향 광 센서(120)는 적어도 부분적으로 투명하다. 다시, 대안으로서 또는 추가로, ToF 검출기(170)는 또한 카메라(119)와는 독립적으로 배열될 수 있고, 광 경로를 합치지 않으면서 상이한 광 경로를 사용할 수 있다. 다양한 셋업이 실현가능하다.
상기 개략적으로 기재된 바와 같이, 다양한 목적을 위하여, 예를 들어 불명료함을 해소하기 위하여, FiP 검출기가 사용될 수 있는 날씨 조건의 범위를 증가시키기 위하여, 또는 물체(112)와 검출기(118) 사이의 거리 범위를 연장하기 위하여, ToF 검출기(170)와 FiP 검출기, 특히 카메라(119)를 유리한 방식으로 조합할 수 있다. 추가적인 세부사항에 대해서는 상기 기재내용을 참조할 수 있다.
110: 그림자
112: 물체
114: 조명원
115: 조명 광
116: 촬영 장치
118: 검출기
119: 카메라
120: 종방향 광 센서
122: 센서 스택
124: 센서 영역
126: 광 빔
128: 광축
130: 좌표 시스템
132: 전파 방향
134: 광학 장치
136: 평가 장치
138: 데이터 처리 장치
140: 데이터 메모리
142: 커넥터
144: 하우징
146: 빔 분할 장치
148: 사람-기계 인터페이스
150: 사용자
152: 기계
154: 엔터테인먼트 장치
156: 추적 시스템
158: 추적 컨트롤러
160: 반사 요소
162: 이동가능한 반사 요소
164: 배향
166: 방향 변화
168: 추가적인 조명원
170: 비행 시간 검출기
172: 펄스
174: 제 1 부분 빔 경로
176: 제 2 부분 빔 경로
178: 빔 분할 요소

Claims (50)

  1. 하나 이상의 종방향 광 센서(120), 종방향 광 센서(120)를 통해 조명 광(115)으로 물체(112)를 비추는데 적합화된 하나 이상의 조명원(114), 및 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체(112)의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키도록 디자인된 하나 이상의 평가 장치(136)를 포함하는, 하나 이상의 물체(112)의 위치를 결정하기 위한 검출기(118)로서, 이 때
    상기 종방향 광 센서(120)가 하나 이상의 센서 영역(124)을 갖고,
    상기 종방향 광 센서(120)가 적어도 부분적으로 투명하고,
    상기 종방향 광 센서(120)가, 물체(112)로부터 검출기(118)까지 이동하는 하나 이상의 광 빔(126)에 의한 센서 영역(124)의 조도에 따라 달라지는 방식으로, 하나 이상의 종방향 센서 신호를 발생시키도록 디자인되며,
    상기 종방향 센서 신호가, 전체 조명 동력이 동일한 경우, 센서 영역(124)에서의 광 빔(126)의 빔 단면에 따라 달라지는, 검출기(118).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기(118)가 하나 이상의 반사 요소(160)를 추가로 포함하고, 상기 반사 요소(160)가 물체(112)를 비추기 전에 조명 광(115)을 반사시키는데 적합화된, 검출기(118).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 요소(160)가, 둘 이상의 상이한 위치로 조정되는데 적합화된 이동가능한 반사 요소(162)이고,
    상기 둘 이상의 상이한 위치에서, 조명 광(115)이 상이한 방향으로 반사되는, 검출기(118).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이동가능한 반사 요소(162)가, 공간에서 하나 이상의 스캐닝 영역을 통해 조명 광(115)을 스캐닝하는데 적합화된, 검출기(118).
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 이동가능한 반사 요소(162)가 하나 이상의 이동가능한 거울을 포함하는, 검출기(118).
  6. 제 2 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 요소(162)가 적외선 스펙트럼 범위의 광을 반사시키는데 적합화되고, 가시광 스펙트럼 범위의 광이 투과되는, 검출기(118).
  7. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 요소(160)가 거울; 반투명한 거울; 적외선 스펙트럼 범위의 광 같은 특정 스펙트럼 범위만 반사시키는 거울 또는 반투명한 거울; 프리즘; 이색성 거울; 빔 분할 큐브로 이루어진 군으로부터 선택되는, 검출기(118).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(118)가 하나 이상의 촬영 장치(116)를 추가로 포함하고,
    상기 촬영 장치(116)가, 물체(112)로부터 검출기(114)로 이동하는 광 빔(126)이 촬영 장치(116)에 도달하기 전에, 종방향 광 센서(120)를 통해 통과하도록 하는데 적합화된, 검출기(118).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 촬영 장치(116)가 카메라 칩을 포함하는, 검출기(118).
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 촬영 장치(116)가 무기 촬영 장치를 포함하는, 검출기(118).
  11. 제 8 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬영 장치(116)가 화소의 매트릭스를 포함하는, 검출기(118).
  12. 제 8 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬영 장치(116)가 CMOS 칩 및 CCD 칩으로 이루어진 군으로부터 선택되는 칩을 포함하는, 검출기(118).
  13. 제 8 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬영 장치(116)가 색상을 분석하는데 적합화된, 검출기(118).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 촬영 장치(116)가 총천연색 CCD 또는 CMOS 칩인, 검출기(118).
  15. 제 8 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(118)가 하나 이상의 빔 분할 장치(146)를 추가로 포함하고,
    상기 빔 분할 장치(146)가, 종방향 광 센서(120)를 통과한 후 물체(112)로부터 검출기(118)로 이동하는 광 빔(126)으로부터, 종방향 광 센서(120)를 통과하기 전에 조명원(114)에 의해 방출되는 조명 광(115)을 분리하는데 적합화된, 검출기(118).
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 빔 분할 장치(146)가 반투명한 거울; 적외선 스펙트럼 범위의 광 같은 특정 스펙트럼 영역만 반사시키는 거울 또는 반투명한 거울; 프리즘; 이색성 거울; 빔 분할 큐브로 이루어진 군으로부터 선택되는, 검출기(118).
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 빔 분할 장치(146)가 둘 이상의 상이한 위치로 조정되는데 적합화된 이동가능한 반사 요소(162)이고,
    상기 둘 이상의 상이한 위치에서 조명 광(115)이 상이한 방향으로 반사되는, 검출기(118).
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종방향 센서 신호가 추가로 광 빔(126)의 변조 주파수에 따라서도 달라지는, 검출기(118).
  19. 제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명원(114)이 조명 광(115)의 하나 이상의 광학 특성을 주기적으로 변조시키는데 적합화된, 검출기(118).
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 특성이 조명 광(115)의 진폭 및 위상으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 검출기(118).
  21. 제 1 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(118)가 하나 이상의 광학 장치(134)를 포함하고,
    상기 광학 장치(134)가, 조명 광(115)과 광 빔(126)중 하나 이상에서 초점을 설정하는 효과 또는 초점을 이탈시키는 효과중 하나 또는 둘 다를 갖는 하나 이상의 요소를 포함하는, 검출기(118).
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 장치(134)가 완전히 또는 부분적으로 하기 위치중 하나 이상에 위치하여, 물체(112)로부터 검출기(118)로 이동하는 광 빔(126)이 광학 장치(134)를 통과하고 촬영 장치(116)에 도달하기 전에 종방향 광 센서(120)를 통해 통과하도록 하는데 적합화된, 검출기(118):
    - 조명원(114)과 종방향 광 센서(120) 사이의 빔 경로;
    - 종방향 광 센서(120)와 물체(112) 사이의 빔 경로;
    - 촬영 장치(116)와 종방향 광 센서(120) 사이의 빔 경로.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 광학 장치(134)가, 초점 설정(focusing) 렌즈, 초점 이탈(defocusing) 렌즈, 카메라 렌즈, 곡면 거울, 격막(diaphram)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 요소를 포함하는, 검출기(118).
  24. 제 1 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 종방향 광 센서(120)가 둘 이상의 종방향 광 센서(120)의 센서 스택(122)을 포함하는, 검출기(118).
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 센서 스택(122)이, 종방향 광 센서(120)의 센서 영역(124)이 검출기(118)의 광축(128)에 본질적으로 수직으로 배향되도록 배열되는 종방향 광 센서(120)로 구성되는, 검출기(118).
  26. 제 1 항 내지 제 25 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 광(115)이 적외선 스펙트럼 범위의 파장을 갖는, 검출기(118).
  27. 제 1 항 내지 제 26 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 광(115)이 적어도 부분적으로 검출기(118)의 광축(128)에 실질적으로 평행하게 이동하는, 검출기(118).
  28. 제 1 항 내지 제 27 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종방향 광 센서(120), 조명원(114) 및 임의적으로 촬영 장치(116)가 검출기(118)의 광축(128)에 대해 공축으로(coaxially) 배열되는, 검출기(118).
  29. 제 1 항 내지 제 28 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종방향 광 센서(120)가 하나 이상의 반도체 검출기를 포함하는, 검출기(118).
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 반도체 검출기가 하나 이상의 유기 물질을 포함하는 유기 반도체 검출기인, 검출기(118).
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 반도체 검출기가 유기 태양 전지, 염료 태양 전지, 염료-증감된(dye-sensitized) 태양 전지, 고체 염료 태양 전지, 고체 염료-증감된 태양 전지로 이루어진 군으로부터 선택되는, 검출기(118).
  32. 제 1 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종방향 광 센서(120)가, 하나 이상의 제 1 전극, 하나 이상의 n-반도체성 금속 산화물, 하나 이상의 염료, 하나 이상의 p-반도체성 유기 물질, 바람직하게는 고체 p-반도체성 유기 물질, 및 하나 이상의 제 2 전극을 포함하는, 검출기(118).
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 둘 다 투명한, 검출기(118).
  34. 제 1 항 내지 제 33 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가 장치(136)가, 광 빔(126)에 의한 센서 영역(124)의 조명의 기하학적 형태와 검출기(118)에 대한 물체(112)의 상대적인 위치 설정 사이의 하나 이상의 미리 한정된 관계로부터 물체(112)의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시키도록 디자인된, 검출기(118).
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 광 빔(126)에 의한 센서 영역(124)의 조명의 기하학적 형태와 검출기(118)에 대한 물체(112)의 상대적인 위치 설정 사이의 미리 한정된 관계가, 공지의 조명 동력을 고려하는, 검출기(118).
  36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    상기 광 빔(126)에 의한 센서 영역(124)의 조명의 기하학적 형태와 검출기(118)에 대한 물체(112)의 상대적인 위치 설정 사이의 미리 한정된 관계가, 조명 광(115)이 변조되는 변조 주파수를 고려하는, 검출기(118).
  37. 제 34 항 내지 제 36 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명원(114)이, 상이한 광학 특성을 갖는 둘 이상의 광 빔을 내보내는데 적합화된, 검출기(118).
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 광 빔이 상이한 스펙트럼 특성을 갖는, 검출기(118).
  39. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 광 빔이 상이한 변조 주파수로 변조되는, 검출기(118).
  40. 제 1 항 내지 제 39 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기(118)가 하나 이상의 스테레오 카메라를 추가로 포함하는, 검출기(118).
  41. 사용자(150)와 기계(152) 사이에서 하나 이상의 정보 아이템을 교환하기 위한 사람-기계 인터페이스(148)로서,
    상기 사람-기계 인터페이스(148)가, 제 1 항 내지 제 40 항중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 검출기(118)를 포함하고, 상기 검출기(118)에 의해 사용자(150)의 하나 이상의 기하학적 정보 아이템을 생성시키도록 디자인되며, 상기 기하학적 정보에 하나 이상의 정보 아이템, 특히 하나 이상의 제어 명령을 부여하도록 디자인된, 사람-기계 인터페이스(148).
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 정보 아이템의 생성이 사용자(150)의 신체 자세 및/또는 움직임에 의해 수행되는, 사람-기계 인터페이스(148).
  43. 하나 이상의 엔터테인먼트 기능을 수행하기 위한 엔터테인먼트 장치(154)로서,
    상기 엔터테인먼트 장치(154)가, 제 42 항에 따른 하나 이상의 사람-기계 인터페이스(148)를 포함하고, 플레이어가 상기 사람-기계 인터페이스(148)에 의해 하나 이상의 정보 아이템을 입력할 수 있도록 디자인되며, 상기 정보에 따라 엔터테인먼트 기능을 변화시키도록 디자인된, 엔터테인먼트 장치(154).
  44. 검출기(118)에 관한 제 1 항 내지 제 40 항중 어느 한 항에 따른 검출기(118)를 포함하고, 하나 이상의 추적 컨트롤러(158)를 추가로 포함하는, 하나 이상의 이동가능한 물체(112)의 위치를 추적하기 위한 추적 시스템(156)으로서,
    상기 추적 컨트롤러(158)가 특정 시점에서 물체(112)의 일련의 위치를 추적하는데 적합화된, 추적 시스템(156).
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 추적 컨트롤러(158)가 일련의 위치로부터 물체(112)의 움직임을 결정하는데 적합화된, 추적 시스템(156).
  46. 검출기(118)에 관한 제 1 항 내지 제 40 항중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 검출기(118)를 포함하는, 하나 이상의 물체(112)를 촬영하기 위한 카메라(119).
  47. 검출기(118)의 하나 이상의 종방향 광 센서(120)를 사용하고, 하나 이상의 조명원(114)을 사용함으로써 종방향 광 센서(120)를 통해 조명 광(115)으로 물체(112)를 비추며, 하나 이상의 평가 장치(136)를 사용하여 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체(112)의 종방향 위치에 대한 하나 이상의 정보 아이템을 생성시킴을 포함하는, 특히 검출기(118)에 관한 제 1 항 내지 제 40 항중 어느 한 항에 따른 검출기(118)를 사용하여 하나 이상의 물체(112)의 위치를 결정하는 방법으로서, 이 때
    상기 종방향 광 센서(120)가 하나 이상의 센서 영역(124)을 갖고,
    상기 종방향 광 센서(120)가 적어도 부분적으로 투명하며,
    상기 종방향 광 센서(120)가, 물체(112)로부터 검출기(118)까지 이동하는 하나 이상의 광 빔(126)에 의한 센서 영역(124)의 조도에 따라 달라지는 방식으로, 하나 이상의 종방향 센서 신호를 발생시키며,
    상기 종방향 센서 신호가, 전체 조명 동력이 동일한 경우, 센서 영역(124)에서의 광 빔(126)의 빔 단면에 따라 달라지는, 방법.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 생성 단계에서, 조명원(114)의 투입 신호를 고려함으로써 종방향 위치에 대한 정보 아이템을 생성시키는, 방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 조명원(114)의 투입 신호를 종방향 센서 신호로부터 빼는, 방법.
  50. 교통 기술에서의 위치 측정; 엔터테인먼트 용도; 보안 용도; 사람-기계 인터페이스 용도; 추적 용도; 사진술 용도; 촬영 용도 또는 카메라 용도; 하나 이상의 공간의 지도를 생성시키는 지도 제작 용도; 하나 이상의 비행 시간 측정과 조합된 용도; LPS에서의 용도; GPS에서의 용도; 랜드마크에 기초한 측위 시스템(landmark-based positioning system)에서의 용도; 실내 네비게이션 시스템에서의 용도; 실외 네비게이션 시스템에서의 용도; 가전용품에서의 용도; 로봇 용도; 자동 문 개폐기에서의 용도; 광 통신 시스템에서의 용도; 스테레오 카메라와 조합된 용도로 이루어진 군으로부터 선택되는 용도를 위한, 검출기(118)에 관한 제 1 항 내지 제 40 항중 어느 한 항에 따른 검출기(118)의 용도.
KR1020167006889A 2013-08-19 2014-08-15 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기 KR20160044009A (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361867168P 2013-08-19 2013-08-19
US61/867,168 2013-08-19
US201461925239P 2014-01-09 2014-01-09
US61/925,239 2014-01-09
US201461948043P 2014-03-05 2014-03-05
US61/948,043 2014-03-05
PCT/EP2014/067465 WO2015024870A1 (en) 2013-08-19 2014-08-15 Detector for determining a position of at least one object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160044009A true KR20160044009A (ko) 2016-04-22

Family

ID=51417262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167006889A KR20160044009A (ko) 2013-08-19 2014-08-15 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9665182B2 (ko)
EP (1) EP3036558B1 (ko)
JP (1) JP6483127B2 (ko)
KR (1) KR20160044009A (ko)
CN (1) CN105637382B (ko)
WO (1) WO2015024870A1 (ko)

Families Citing this family (133)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9389315B2 (en) 2012-12-19 2016-07-12 Basf Se Detector comprising a transversal optical sensor for detecting a transversal position of a light beam from an object and a longitudinal optical sensor sensing a beam cross-section of the light beam in a sensor region
CN109521397B (zh) 2013-06-13 2023-03-28 巴斯夫欧洲公司 用于光学地检测至少一个对象的检测器
AU2014280335B2 (en) 2013-06-13 2018-03-22 Basf Se Detector for optically detecting an orientation of at least one object
AU2014280334B2 (en) 2013-06-13 2018-02-01 Basf Se Optical detector and method for manufacturing the same
AT14754U3 (de) * 2013-06-18 2016-10-15 Kolotov Alexandr Alexandrovich Helm für Motorradfahrer und Menschen, die Extrem-Aktivitäten betreiben
CN105637320B (zh) 2013-08-19 2018-12-14 巴斯夫欧洲公司 光学检测器
EP3036558B1 (en) 2013-08-19 2020-12-16 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
US20160146600A1 (en) * 2013-11-22 2016-05-26 Shervin Taghavi Larigani Novel technique of displacement and rotation measurement
JP2017515254A (ja) * 2014-03-31 2017-06-08 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ データ・キャリアからデータを読み出すデータ読出し装置
KR20170019366A (ko) 2014-05-16 2017-02-21 디버전트 테크놀로지스, 인크. 차량 섀시용 모듈형 성형 접속체 및 그 사용 방법
SG10201806531QA (en) 2014-07-02 2018-09-27 Divergent Technologies Inc Systems and methods for fabricating joint members
CN106662636B (zh) 2014-07-08 2020-12-25 巴斯夫欧洲公司 用于确定至少一个对象的位置的检测器
WO2016051323A1 (en) 2014-09-29 2016-04-07 Basf Se Detector for optically determining a position of at least one object
EP3230841B1 (en) 2014-12-09 2019-07-03 Basf Se Optical detector
JP6841769B2 (ja) 2015-01-30 2021-03-10 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器
US10183732B2 (en) * 2015-04-09 2019-01-22 University of New Hamphire Pose detection and control of unmanned underwater vehicles (UUVs) utilizing an optical detector array
US10955936B2 (en) 2015-07-17 2021-03-23 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
KR102539263B1 (ko) 2015-09-14 2023-06-05 트리나미엑스 게엠베하 적어도 하나의 물체의 적어도 하나의 이미지를 기록하는 카메라
WO2017058109A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-06 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Optoelectronic modules for the acquisition of spectral and distance data
CA2941333A1 (en) * 2015-10-30 2017-04-30 Wal-Mart Stores, Inc. Virtual conference room
CA2948761A1 (en) * 2015-11-23 2017-05-23 Wal-Mart Stores, Inc. Virtual training system
CN105773072A (zh) * 2015-12-30 2016-07-20 北京航科精机科技有限公司 一种片层叠加增材制造复杂金属零件的方法
US20170267233A1 (en) * 2016-03-15 2017-09-21 Cruise Automation, Inc. Method for autonomous vehicle parking
US9847079B2 (en) * 2016-05-10 2017-12-19 Google Llc Methods and apparatus to use predicted actions in virtual reality environments
US10802711B2 (en) 2016-05-10 2020-10-13 Google Llc Volumetric virtual reality keyboard methods, user interface, and interactions
CN105827317B (zh) * 2016-06-03 2019-01-18 清华大学 一种可见光通信系统及应用
JP2019527138A (ja) 2016-06-09 2019-09-26 ダイバージェント テクノロジーズ， インコーポレイテッドＤｉｖｅｒｇｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ． アークおよびノードの設計ならびに製作のためのシステムおよび方法
DE102016113887A1 (de) * 2016-07-27 2018-02-01 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Objektsimulationsgerät zum Prüfen eines Kameraobjektivs und Diagnosesystem
JP2019523562A (ja) 2016-07-29 2019-08-22 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 光学的検出のための光センサおよび検出器
DE102016116100A1 (de) * 2016-08-30 2018-03-01 B. Braun Avitum Ag Erfassungsvorrichtung für ein Medium in einem Schlauchabschnitt
KR102575104B1 (ko) 2016-10-25 2023-09-07 트리나미엑스 게엠베하 집적 필터를 가진 적외선 광학 검출기
JP7241684B2 (ja) 2016-10-25 2023-03-17 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための検出器
US11860292B2 (en) 2016-11-17 2024-01-02 Trinamix Gmbh Detector and methods for authenticating at least one object
US11415661B2 (en) 2016-11-17 2022-08-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US10095238B2 (en) * 2016-12-14 2018-10-09 Ford Global Technologies, Llc Autonomous vehicle object detection
WO2018115073A1 (en) 2016-12-21 2018-06-28 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection
US11155005B2 (en) 2017-02-10 2021-10-26 Divergent Technologies, Inc. 3D-printed tooling and methods for producing same
US10759090B2 (en) 2017-02-10 2020-09-01 Divergent Technologies, Inc. Methods for producing panels using 3D-printed tooling shells
WO2018167215A1 (en) * 2017-03-16 2018-09-20 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11060922B2 (en) 2017-04-20 2021-07-13 Trinamix Gmbh Optical detector
US10898968B2 (en) 2017-04-28 2021-01-26 Divergent Technologies, Inc. Scatter reduction in additive manufacturing
US10703419B2 (en) 2017-05-19 2020-07-07 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for joining panels
US11358337B2 (en) 2017-05-24 2022-06-14 Divergent Technologies, Inc. Robotic assembly of transport structures using on-site additive manufacturing
SE542644C2 (en) * 2017-05-30 2020-06-23 Photon Sports Tech Ab Method and camera arrangement for measuring a movement of a person
US11123973B2 (en) 2017-06-07 2021-09-21 Divergent Technologies, Inc. Interconnected deflectable panel and node
US10919230B2 (en) 2017-06-09 2021-02-16 Divergent Technologies, Inc. Node with co-printed interconnect and methods for producing same
WO2018231204A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-20 Google Llc Augmented reality microscope for pathology
US10781846B2 (en) 2017-06-19 2020-09-22 Divergent Technologies, Inc. 3-D-printed components including fasteners and methods for producing same
JP7237024B2 (ja) * 2017-06-26 2023-03-10 トリナミクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器
US10994876B2 (en) 2017-06-30 2021-05-04 Divergent Technologies, Inc. Automated wrapping of components in transport structures
US11022375B2 (en) 2017-07-06 2021-06-01 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for additively manufacturing microtube heat exchangers
US10895315B2 (en) 2017-07-07 2021-01-19 Divergent Technologies, Inc. Systems and methods for implementing node to node connections in mechanized assemblies
US20190031094A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 Ford Global Technologies, Llc System and method of illuminating a cargo area of a motor vehicle
US10940609B2 (en) 2017-07-25 2021-03-09 Divergent Technologies, Inc. Methods and apparatus for additively manufactured endoskeleton-based transport structures
US10751800B2 (en) 2017-07-25 2020-08-25 Divergent Technologies, Inc. Methods and apparatus for additively manufactured exoskeleton-based transport structures
US10605285B2 (en) 2017-08-08 2020-03-31 Divergent Technologies, Inc. Systems and methods for joining node and tube structures
US10976811B2 (en) 2017-08-11 2021-04-13 Microsoft Technology Licensing, Llc Eye-tracking with MEMS scanning and reflected light
US10357959B2 (en) 2017-08-15 2019-07-23 Divergent Technologies, Inc. Methods and apparatus for additively manufactured identification features
US11668828B2 (en) * 2017-08-28 2023-06-06 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object
WO2019042959A1 (en) * 2017-08-28 2019-03-07 Trinamix Gmbh TELEMETER FOR DETERMINING AT LEAST ONE GEOMETRIC INFORMATION
US11306751B2 (en) 2017-08-31 2022-04-19 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for connecting tubes in transport structures
US10960611B2 (en) 2017-09-06 2021-03-30 Divergent Technologies, Inc. Methods and apparatuses for universal interface between parts in transport structures
US11292058B2 (en) 2017-09-12 2022-04-05 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for optimization of powder removal features in additively manufactured components
US10814564B2 (en) 2017-10-11 2020-10-27 Divergent Technologies, Inc. Composite material inlay in additively manufactured structures
US10668816B2 (en) 2017-10-11 2020-06-02 Divergent Technologies, Inc. Solar extended range electric vehicle with panel deployment and emitter tracking
US11786971B2 (en) 2017-11-10 2023-10-17 Divergent Technologies, Inc. Structures and methods for high volume production of complex structures using interface nodes
US10926599B2 (en) 2017-12-01 2021-02-23 Divergent Technologies, Inc. Suspension systems using hydraulic dampers
US11110514B2 (en) 2017-12-14 2021-09-07 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for connecting nodes to tubes in transport structures
US11085473B2 (en) 2017-12-22 2021-08-10 Divergent Technologies, Inc. Methods and apparatus for forming node to panel joints
US11534828B2 (en) 2017-12-27 2022-12-27 Divergent Technologies, Inc. Assembling structures comprising 3D printed components and standardized components utilizing adhesive circuits
US10802117B2 (en) 2018-01-24 2020-10-13 Facebook Technologies, Llc Systems and methods for optical demodulation in a depth-sensing device
WO2019147612A1 (en) * 2018-01-25 2019-08-01 Neonode Inc. Polar coordinate sensor
DE102018101846A1 (de) * 2018-01-26 2019-08-01 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von Objekten
US11420262B2 (en) 2018-01-31 2022-08-23 Divergent Technologies, Inc. Systems and methods for co-casting of additively manufactured interface nodes
US10751934B2 (en) 2018-02-01 2020-08-25 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for additive manufacturing with variable extruder profiles
US10805594B2 (en) * 2018-02-08 2020-10-13 Facebook Technologies, Llc Systems and methods for enhanced depth sensor devices
US10735640B2 (en) 2018-02-08 2020-08-04 Facebook Technologies, Llc Systems and methods for enhanced optical sensor devices
US11224943B2 (en) 2018-03-07 2022-01-18 Divergent Technologies, Inc. Variable beam geometry laser-based powder bed fusion
US11267236B2 (en) 2018-03-16 2022-03-08 Divergent Technologies, Inc. Single shear joint for node-to-node connections
US11254381B2 (en) 2018-03-19 2022-02-22 Divergent Technologies, Inc. Manufacturing cell based vehicle manufacturing system and method
US11872689B2 (en) 2018-03-19 2024-01-16 Divergent Technologies, Inc. End effector features for additively manufactured components
US11408216B2 (en) 2018-03-20 2022-08-09 Divergent Technologies, Inc. Systems and methods for co-printed or concurrently assembled hinge structures
CN108765301B (zh) * 2018-03-27 2020-08-07 长春理工大学 一种光学系统及其畸变校正方法及系统
US11613078B2 (en) 2018-04-20 2023-03-28 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for additively manufacturing adhesive inlet and outlet ports
US11214317B2 (en) 2018-04-24 2022-01-04 Divergent Technologies, Inc. Systems and methods for joining nodes and other structures
US10682821B2 (en) 2018-05-01 2020-06-16 Divergent Technologies, Inc. Flexible tooling system and method for manufacturing of composite structures
US11020800B2 (en) 2018-05-01 2021-06-01 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for sealing powder holes in additively manufactured parts
CN108650025A (zh) * 2018-05-03 2018-10-12 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 适用于大型邮轮的人员巡更系统
US11389816B2 (en) 2018-05-09 2022-07-19 Divergent Technologies, Inc. Multi-circuit single port design in additively manufactured node
US10691104B2 (en) 2018-05-16 2020-06-23 Divergent Technologies, Inc. Additively manufacturing structures for increased spray forming resolution or increased fatigue life
US11590727B2 (en) 2018-05-21 2023-02-28 Divergent Technologies, Inc. Custom additively manufactured core structures
US11441586B2 (en) 2018-05-25 2022-09-13 Divergent Technologies, Inc. Apparatus for injecting fluids in node based connections
US11035511B2 (en) 2018-06-05 2021-06-15 Divergent Technologies, Inc. Quick-change end effector
JP2020003236A (ja) * 2018-06-25 2020-01-09 株式会社リコー 測距装置、移動体、測距方法、測距システム
US11292056B2 (en) 2018-07-06 2022-04-05 Divergent Technologies, Inc. Cold-spray nozzle
US11269311B2 (en) 2018-07-26 2022-03-08 Divergent Technologies, Inc. Spray forming structural joints
US10836120B2 (en) 2018-08-27 2020-11-17 Divergent Technologies, Inc . Hybrid composite structures with integrated 3-D printed elements
US11433557B2 (en) 2018-08-28 2022-09-06 Divergent Technologies, Inc. Buffer block apparatuses and supporting apparatuses
US11826953B2 (en) 2018-09-12 2023-11-28 Divergent Technologies, Inc. Surrogate supports in additive manufacturing
US11072371B2 (en) 2018-10-05 2021-07-27 Divergent Technologies, Inc. Apparatus and methods for additively manufactured structures with augmented energy absorption properties
US11260582B2 (en) 2018-10-16 2022-03-01 Divergent Technologies, Inc. Methods and apparatus for manufacturing optimized panels and other composite structures
US11504912B2 (en) 2018-11-20 2022-11-22 Divergent Technologies, Inc. Selective end effector modular attachment device
USD911222S1 (en) 2018-11-21 2021-02-23 Divergent Technologies, Inc. Vehicle and/or replica
CN109364456B (zh) * 2018-12-03 2023-09-29 北京汇洋时代科技有限公司 一种排球垫球测试装置
US11529741B2 (en) 2018-12-17 2022-12-20 Divergent Technologies, Inc. System and method for positioning one or more robotic apparatuses
US11449021B2 (en) 2018-12-17 2022-09-20 Divergent Technologies, Inc. Systems and methods for high accuracy fixtureless assembly
US10663110B1 (en) 2018-12-17 2020-05-26 Divergent Technologies, Inc. Metrology apparatus to facilitate capture of metrology data
US11885000B2 (en) 2018-12-21 2024-01-30 Divergent Technologies, Inc. In situ thermal treatment for PBF systems
KR20210125067A (ko) 2019-02-08 2021-10-15 야스카와 아메리카 인코포레이티드 관통 빔 자동 티칭
PT3705905T (pt) * 2019-03-05 2022-12-23 Hybrid Lidar Systems Ag Dispositivo para deteção de objetos e veículo
US11203240B2 (en) 2019-04-19 2021-12-21 Divergent Technologies, Inc. Wishbone style control arm assemblies and methods for producing same
CN110197090A (zh) * 2019-06-17 2019-09-03 广州杰瑞智能技术有限公司 一种用于rfid检测设备的反射镜动态跟踪检测装置及方法
CN110681057B (zh) * 2019-09-17 2021-07-13 天津大学 一种用于实验小鼠的实时追踪照射装置
CN110710468B (zh) * 2019-11-12 2021-07-09 四川吉星海软件技术有限公司 一种应用于牧场的快速寻找牛只的方法
US11912339B2 (en) 2020-01-10 2024-02-27 Divergent Technologies, Inc. 3-D printed chassis structure with self-supporting ribs
US11590703B2 (en) 2020-01-24 2023-02-28 Divergent Technologies, Inc. Infrared radiation sensing and beam control in electron beam additive manufacturing
US11479015B2 (en) 2020-02-14 2022-10-25 Divergent Technologies, Inc. Custom formed panels for transport structures and methods for assembling same
US11884025B2 (en) 2020-02-14 2024-01-30 Divergent Technologies, Inc. Three-dimensional printer and methods for assembling parts via integration of additive and conventional manufacturing operations
US11535322B2 (en) 2020-02-25 2022-12-27 Divergent Technologies, Inc. Omni-positional adhesion device
US11421577B2 (en) 2020-02-25 2022-08-23 Divergent Technologies, Inc. Exhaust headers with integrated heat shielding and thermal syphoning
US11413686B2 (en) 2020-03-06 2022-08-16 Divergent Technologies, Inc. Methods and apparatuses for sealing mechanisms for realizing adhesive connections with additively manufactured components
CN111397596B (zh) * 2020-04-02 2022-04-01 西安因诺航空科技有限公司 一种固定轴光伏场景的无人机巡检目标定位方法
US11850804B2 (en) 2020-07-28 2023-12-26 Divergent Technologies, Inc. Radiation-enabled retention features for fixtureless assembly of node-based structures
US11806941B2 (en) 2020-08-21 2023-11-07 Divergent Technologies, Inc. Mechanical part retention features for additively manufactured structures
CN111964622A (zh) * 2020-08-24 2020-11-20 崔秀伟 一种压力式滑坡监测预警设备
US11872626B2 (en) 2020-12-24 2024-01-16 Divergent Technologies, Inc. Systems and methods for floating pin joint design
US11947335B2 (en) 2020-12-30 2024-04-02 Divergent Technologies, Inc. Multi-component structure optimization for combining 3-D printed and commercially available parts
US11928966B2 (en) 2021-01-13 2024-03-12 Divergent Technologies, Inc. Virtual railroad
EP4304865A1 (en) 2021-03-09 2024-01-17 Divergent Technologies, Inc. Rotational additive manufacturing systems and methods
US11865617B2 (en) 2021-08-25 2024-01-09 Divergent Technologies, Inc. Methods and apparatuses for wide-spectrum consumption of output of atomization processes across multi-process and multi-scale additive manufacturing modalities
TWI786991B (zh) * 2021-12-13 2022-12-11 國立成功大學 自動對焦系統及自動對焦方法
WO2023141214A2 (en) * 2022-01-19 2023-07-27 Communications Test Design, Inc. System and method to match parts using pattern recognition
CN114280628A (zh) * 2022-03-03 2022-04-05 荣耀终端有限公司 传感器组件及电子装置

Family Cites Families (184)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL100993C (ko) 1956-06-27
US3035176A (en) 1959-11-23 1962-05-15 Packard Bell Electronics Corp Monoscopic range finder
CH388657A (fr) 1963-04-17 1965-02-28 Paillard Sa Dispositif pour détecter le maximum de netteté d'une image
US3562785A (en) 1968-11-20 1971-02-09 Logetronics Inc Image adjusting method
SE407976B (sv) 1973-03-13 1979-04-30 Bofors Ab Forfarande och anordning for malfoljning
JPS5625648B2 (ko) 1973-04-11 1981-06-13
JPS5634842B2 (ko) 1973-10-26 1981-08-13
FR2271590B1 (ko) 1974-01-15 1978-12-01 Thomson Brandt
US4079247A (en) 1975-05-16 1978-03-14 Claude Bricot Optical focussing device
US4256513A (en) 1978-10-19 1981-03-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Photoelectric conversion device
JPS55159445A (en) 1979-05-31 1980-12-11 Ricoh Co Ltd Electrophotographic receptor
NL187374C (nl) 1981-07-10 1991-09-02 Philips Nv Inrichting voor het detecteren van straling.
JPS58175091A (ja) 1982-04-06 1983-10-14 株式会社東芝 セキユリテイ・ストレツド検出装置
US4548886A (en) 1982-06-08 1985-10-22 Canon Kabushiki Kaisha Radiation sensitive organic thin film comprising an azulenium salt
ZA839316B (en) 1982-12-16 1984-08-29 Vickers Plc Photoconductive compositions
JPS6189501A (ja) 1984-10-08 1986-05-07 Hitachi Ltd 境界面測定装置
US4603258A (en) 1984-11-16 1986-07-29 Sri International Photocapacitive detector array
JPS61135280A (ja) 1984-12-06 1986-06-23 Toshiba Corp 三次元撮像素子
EP0187620B1 (de) 1985-01-03 1991-04-17 Ciba-Geigy Ag Dithioketo-pyrrolo-pyrrole, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung
US4647193A (en) 1985-06-10 1987-03-03 Rca Corporation Optical target ranging apparatus
US4760004A (en) 1986-11-10 1988-07-26 Ciba-Geigy Corporation Thioquinacridones and isothioquinacridones, preparation and use thereof
US5082363A (en) 1988-02-12 1992-01-21 Omron Tateisi Electronics Co. Optical distance measuring apparatus and method using light projection pulses
CH674596A5 (ko) 1988-02-12 1990-06-15 Sulzer Ag
US4952472A (en) 1988-07-01 1990-08-28 Xerox Corporation Indigoid photoconductor imaging members
ES2080313T3 (es) 1990-04-17 1996-02-01 Ecole Polytech Celulas fotovoltaicas.
JPH0548833A (ja) 1991-08-07 1993-02-26 Asahi Optical Co Ltd 色収差補正構造
US5216476A (en) 1991-10-15 1993-06-01 Synectics Corporation Photogrammetric laser system
JPH08159714A (ja) 1994-11-30 1996-06-21 Omron Corp 位置検出センサ
JPH08292586A (ja) 1995-04-21 1996-11-05 Hodogaya Chem Co Ltd 電子写真用感光体
US6363164B1 (en) 1996-05-13 2002-03-26 Cummins-Allison Corp. Automated document processing system using full image scanning
CA2196563A1 (en) 1995-06-07 1996-12-19 Shree K. Nayar Apparatus and methods for determining the three-dimensional shape of an object using active illumination and relative blurring in two images due to defocus
DE19526526A1 (de) 1995-07-20 1997-01-23 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zum optischen Abtasten von Meßflächen
EP0852732A1 (en) 1995-09-21 1998-07-15 Omniplanar, Inc. Method and apparatus for determining position and orientation
JP3364382B2 (ja) 1996-07-12 2003-01-08 株式会社東芝 試料面位置測定装置及び測定方法
JPH10221064A (ja) 1997-02-07 1998-08-21 Nippon Soken Inc 光学式測距装置
WO1999009603A1 (en) 1997-08-15 1999-02-25 Uniax Corporation Organic diodes with switchable photosensitivity
US6266142B1 (en) 1998-09-21 2001-07-24 The Texas A&M University System Noncontact position and orientation measurement system and method
JP3219387B2 (ja) 1999-01-08 2001-10-15 ミノルタ株式会社 撮像装置および該撮像装置を用いた測距装置
US6359211B1 (en) 1999-06-17 2002-03-19 Chemmotif, Inc. Spectral sensitization of nanocrystalline solar cells
WO2001029576A1 (en) * 1999-10-21 2001-04-26 Psc Scanning, Inc. Rangefinder using collected spot spread and insert shadowing
JP4547760B2 (ja) 2000-02-28 2010-09-22 株式会社島津製作所 放射線検出器および放射線撮像装置
US6590224B2 (en) 2000-03-22 2003-07-08 Fuji Photo Film Co., Ltd. Image storage medium and method of manufacturing the same
JP2001284631A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Toshiba Corp 光検出器及び光検出システム
JP3554929B2 (ja) 2000-05-09 2004-08-18 韓国科学技術院 多方向反射体を用いたハードディスクドライブスライダーの６自由度運動の測定のためのスイングアーム光学系
EP1176646A1 (en) 2000-07-28 2002-01-30 Ecole Polytechnique Féderale de Lausanne (EPFL) Solid state heterojunction and solid state sensitized photovoltaic cell
US6699728B2 (en) 2000-09-06 2004-03-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Patterning of electrodes in oled devices
JP2002100469A (ja) 2000-09-25 2002-04-05 Pioneer Electronic Corp 有機エレクトロルミネッセンス表示パネル
DE10146752B4 (de) 2000-09-25 2006-03-23 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optoelektronische Vorrichtung
EP1396033A4 (en) 2001-06-11 2011-05-18 Univ Princeton ORGANIC PHOTOVOLTAIC COMPONENTS
DE10130763A1 (de) 2001-06-26 2003-01-02 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur optischen Distanzmessung über einen grossen Messbereich
DE10134132A1 (de) 2001-07-13 2003-01-30 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Drucken von organischen Leuchtdioden
US6656611B2 (en) 2001-07-20 2003-12-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Structure-defining material for OLEDs
CA2454690A1 (en) 2001-08-01 2003-02-13 National Research Council Of Canada System and method of light spot position and color detection
JP2003209665A (ja) 2002-01-16 2003-07-25 Fuji Photo Film Co Ltd 画像読取方法および画像記録読取装置
JP2003333757A (ja) 2002-05-14 2003-11-21 Sony Corp 電源装置
CH695914A5 (de) 2002-05-17 2006-10-13 Hera Rotterdam Bv Vorrichtung und Verfahren zur optischen Erfassung von Gegenständen.
EP1376205A1 (fr) 2002-06-21 2004-01-02 Asulab S.A. Moyens de connexion destinés à établir une liaison électrique entre une cellule, notamment à cristaux liquides, et un circuit d'alimentation ou de commande
US20040031519A1 (en) 2002-08-13 2004-02-19 Agfa-Gevaert Nano-porous metal oxide semiconductor spectrally sensitized with metal oxide chalcogenide nano-particles
US6995445B2 (en) 2003-03-14 2006-02-07 The Trustees Of Princeton University Thin film organic position sensitive detectors
SG115546A1 (en) 2003-06-23 2005-10-28 Affineon Technologies Pte Ltd Computer input device tracking six degrees of freedom
US7132788B2 (en) 2003-09-09 2006-11-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optimal bank shapes for inkjet printing
JP4578797B2 (ja) 2003-11-10 2010-11-10 パナソニック株式会社 撮像装置
DE10358967B4 (de) 2003-12-15 2006-11-16 Universität Kassel Mikrospiegelarray
JP2005241340A (ja) 2004-02-25 2005-09-08 Sharp Corp マルチ測距装置
WO2005106965A1 (en) 2004-05-04 2005-11-10 The University Of Newcastle Research Associates Limited Multicomponent organic solar cells
US7773070B2 (en) 2004-05-21 2010-08-10 Cypress Semiconductor Corporation Optical positioning device using telecentric imaging
US7540978B2 (en) 2004-08-05 2009-06-02 Novaled Ag Use of an organic matrix material for producing an organic semiconductor material, organic semiconductor material and electronic component
US7626569B2 (en) 2004-10-25 2009-12-01 Graphics Properties Holdings, Inc. Movable audio/video communication interface system
EP1667246A1 (en) 2004-12-03 2006-06-07 ETeCH AG A multi-colour sensitive device for colour image sensing
US7301608B1 (en) 2005-01-11 2007-11-27 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Photon-counting, non-imaging, direct-detect LADAR
US8228299B1 (en) 2005-01-27 2012-07-24 Singleton Technology, Llc Transaction automation and archival system using electronic contract and disclosure units
EP1703300A1 (de) 2005-03-17 2006-09-20 Leica Geosystems AG Verfahren und System zur Bestimmung von Position und Orientierung eines Objekts
US7196317B1 (en) 2005-03-25 2007-03-27 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. System, device, and method for detecting perturbations
GB0512743D0 (en) 2005-06-17 2005-10-26 Mbda Uk Ltd Range detection
JP4977339B2 (ja) 2005-07-11 2012-07-18 株式会社トプコン 地理データ収集装置
US7933001B2 (en) 2005-07-11 2011-04-26 Kabushiki Kaisha Topcon Geographic data collecting system
DE102005043627B4 (de) 2005-09-13 2012-06-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optischer Sensor und Verfahren zur optischen Abstands- und/oder Farbmessung
US20070080925A1 (en) 2005-10-11 2007-04-12 Nokia Corporation Power generating display device
DE102005053995A1 (de) 2005-11-10 2007-05-24 Basf Ag Verwendung von Rylenderivaten als Photosensibilisatoren in Solarzellen
JP2009516313A (ja) 2005-11-11 2009-04-16 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 走査装置において情報キャリアを位置合わせするシステム及び方法
US7489408B2 (en) 2005-11-15 2009-02-10 General Electric Company Optical edge break gage
GB2432723B (en) 2005-11-25 2010-12-08 Seiko Epson Corp Electrochemical cell and method of manufacture
JP2007195775A (ja) * 2006-01-27 2007-08-09 Keio Gijuku 瞳検出方法、瞳位置検出装置及び透過型視線検出装置
DE102006013290A1 (de) 2006-03-23 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur optischen Distanzmessung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung
DE102006013292A1 (de) 2006-03-23 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur optischen Distanzmessung
EP1860462A1 (de) 2006-05-23 2007-11-28 Leica Geosystems AG Distanzmessverfahren und Distanzmesser zur Erfassung der räumlichen Abmessung eines Zieles
US8781151B2 (en) 2006-09-28 2014-07-15 Sony Computer Entertainment Inc. Object detection using video input combined with tilt angle information
EP1939789A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-02 Italdata Ingegneria Dell'Idea S.p.A. Scanning process for optical reading strips and apparatus for carrying out such process
US7511615B2 (en) 2007-01-01 2009-03-31 Intelguard Ltd. Self-operated perimeter intrusion detection system
US20080297487A1 (en) 2007-01-03 2008-12-04 Apple Inc. Display integrated photodiode matrix
JP2010516304A (ja) * 2007-01-19 2010-05-20 サニーブルック・ヘルス・サイエンシズ・センター 超音波と光学を複合した画像手段を有する撮像プローブ
JP2008267898A (ja) 2007-04-18 2008-11-06 Sharp Corp 光位置検出装置および電子機器
US8563855B2 (en) 2007-07-23 2013-10-22 Basf Se Tandem photovoltaic cell
DE102007037875A1 (de) 2007-08-10 2009-02-12 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlungsemittierende Vorrichtung
JP2009097872A (ja) 2007-10-12 2009-05-07 Sharp Corp 光学式測距センサ、物体検出装置、洗浄便座、および光学式測距センサの製造方法
KR101568436B1 (ko) 2007-10-25 2015-11-11 바스프 에스이 유기 반도체로서 케토피롤
WO2009058115A1 (en) 2007-10-29 2009-05-07 Rieke Metals Inc. Process for preparation of conducting polymers
JP2009182095A (ja) 2008-01-30 2009-08-13 Fujifilm Corp 光電変換素子及び固体撮像素子
JP2011513752A (ja) 2008-03-04 2011-04-28 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー 光学流体顕微鏡装置を用いた方法
US20110284756A1 (en) 2008-07-21 2011-11-24 United States of America as repersented by the Administrator of the National Aeronautics and Spac Detector for dual band ultraviolet detection
JP5178393B2 (ja) 2008-08-20 2013-04-10 シャープ株式会社 光学式測距センサおよび電子機器
US8217261B2 (en) 2008-09-30 2012-07-10 Stion Corporation Thin film sodium species barrier method and structure for cigs based thin film photovoltaic cell
JP5469843B2 (ja) 2008-10-09 2014-04-16 株式会社トプコン レーザ測量装置及び距離測定方法
US9746544B2 (en) 2008-12-03 2017-08-29 Analog Devices, Inc. Position measurement systems using position sensitive detectors
DE102008061218B3 (de) 2008-12-09 2010-06-24 Sick Ag Optoelektronische Sensoreinrichtung
JP4818351B2 (ja) 2008-12-25 2011-11-16 株式会社東芝 画像処理装置及び画像表示装置
US8267781B2 (en) 2009-01-30 2012-09-18 Microsoft Corporation Visual target tracking
JP4846811B2 (ja) 2009-02-03 2011-12-28 シャープ株式会社 光スポット位置検出装置およびそれを含む光デバイス、並びに、その光デバイスを含む電子機器
WO2010094636A1 (de) 2009-02-23 2010-08-26 Basf Se Verwendung von triarylamin-derivaten als lochleitende materialien in organischen solarzellen und diese triarylamin-derivate enthaltende organische solarzellen
US20100279458A1 (en) 2009-04-29 2010-11-04 Du Pont Apollo Ltd. Process for making partially transparent photovoltaic modules
US9141193B2 (en) 2009-08-31 2015-09-22 Microsoft Technology Licensing, Llc Techniques for using human gestures to control gesture unaware programs
DE102009029372A1 (de) 2009-09-11 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung zur Messung einer Entfernung zwischen der Messvorrichtung und einem Zielobjekt mit Hilfe optischer Messstrahlung
CN101650173A (zh) 2009-09-11 2010-02-17 武汉理工大学 太阳位置光电传感器
JP2011096329A (ja) 2009-10-30 2011-05-12 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ装置
US8287195B2 (en) 2009-11-10 2012-10-16 Dezeeuw Paul Motor controlled macro rail for close-up focus-stacking photography
KR101780083B1 (ko) 2009-12-02 2017-10-10 바스프 에스이 디티에노벤조-티에노［3,2-ｂ］티오펜 공중합체 및 고성능 용액 공정 가능한 반도체 중합체로서 이의 용도
JP5079826B2 (ja) 2010-02-09 2012-11-21 シャープ株式会社 光学式測距センサおよび電子機器
JP5343896B2 (ja) 2010-03-10 2013-11-13 セイコーエプソン株式会社 光学式位置検出装置
US20100283868A1 (en) 2010-03-27 2010-11-11 Lloyd Douglas Clark Apparatus and Method for Application of Selective Digital Photomontage to Motion Pictures
CN101859439A (zh) 2010-05-12 2010-10-13 合肥寰景信息技术有限公司 一种用于人机交互的运动追踪装置及其追踪方法
GB2481366B (en) 2010-06-03 2014-05-28 Sony Comp Entertainment Europe Entertainment device and entertainment methods
JP5984803B2 (ja) 2010-06-29 2016-09-06 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ ヒドロキサム酸誘導体又はその塩を添加剤として含む光電変換装置及びその製造方法
US8536545B2 (en) 2010-09-09 2013-09-17 California Institute Of Technology Delayed emission detection devices and methods
JP5541023B2 (ja) 2010-09-13 2014-07-09 ソニー株式会社 対物レンズ、光学ピックアップ、光学ドライブ装置
IL208568B (en) 2010-10-07 2018-06-28 Elbit Systems Ltd Mapping, discovering and tracking objects in an external arena by using active vision
DE102010042278A1 (de) 2010-10-11 2012-04-12 Siemens Aktiengesellschaft Operationsnavigationssystem mit strukturiertem Licht
CN201897828U (zh) 2010-11-30 2011-07-13 深圳市中钞信达金融科技有限公司 一种票币光谱检测和安全线检测的集成装置
WO2012085803A1 (de) 2010-12-22 2012-06-28 Basf Se Napthalinmonoimidderivate und deren verwendung als photosensibilisatoren in solarzellen und photodetektoren
CN102096962A (zh) 2010-12-23 2011-06-15 北京新岸线软件科技有限公司 一种纸币检测方法及装置
US9001029B2 (en) * 2011-02-15 2015-04-07 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
CN106019305B (zh) * 2011-02-15 2019-10-11 巴斯夫欧洲公司 用于光学检测至少一种物体的检测器
US8593565B2 (en) 2011-03-25 2013-11-26 Gary S. Shuster Simulated large aperture lens
US8384984B2 (en) 2011-03-28 2013-02-26 Lighting Science Group Corporation MEMS wavelength converting lighting device and associated methods
CN102737435A (zh) 2011-04-11 2012-10-17 北京新岸线数字图像技术有限公司 一种纸币鉴伪方法和装置
US8791901B2 (en) 2011-04-12 2014-07-29 Sony Computer Entertainment, Inc. Object tracking with projected reference patterns
KR102047789B1 (ko) 2011-05-10 2019-11-22 바스프 에스이 신규 색 변환기
DE102011076493A1 (de) 2011-05-26 2012-11-29 Hilti Aktiengesellschaft Messeinrichtung zur Distanzmessung
KR102023787B1 (ko) 2011-06-10 2019-09-20 바스프 에스이 신규 색 변환기
JP2014526136A (ja) 2011-06-24 2014-10-02 ボリーメディアコミュニケーションズ（シンチェン）カンパニーリミテッド 混合マルチスペクトル感光画素グループ
WO2013009676A1 (en) 2011-07-13 2013-01-17 Faro Technologies, Inc. Device and method using a spatial light modulator to find 3d coordinates of an object
US9209412B2 (en) 2011-09-02 2015-12-08 Basf Se Diketopyrrolopyrrole oligomers and compositions, comprising diketopyrrolopyrrole oligomers
CN102435136A (zh) 2011-09-20 2012-05-02 浙江师范大学 空间相移装置及应用该装置的干涉测量装置、相位校正装置
FR2980599B1 (fr) 2011-09-27 2014-05-09 Isorg Surface imprimee interactive
CN102506754B (zh) 2011-11-09 2013-11-06 西安工业大学 物体表面形貌与颜色同时测量的共聚焦测量装置及其使用方法
CN103116219A (zh) * 2011-11-16 2013-05-22 宏瞻科技股份有限公司 具有侦测功能的扫描投射装置及其侦测方法
AU2011265572A1 (en) 2011-12-23 2013-07-11 Canon Kabushiki Kaisha Structured light system for robust geometry acquisition
WO2013118037A1 (en) 2012-02-10 2013-08-15 Koninklijke Philips N.V. A lighting assembly, a color conversion element, a lamp and a luminaire
DE102012204572A1 (de) 2012-03-22 2013-09-26 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung und Anordnung mit einer derartigen Positionsmesseinrichtung
JP6226949B2 (ja) 2012-03-30 2017-11-08 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 色素増感型太陽電池用の、フッ素化された対アニオンを有するキノリニウム色素
WO2013149897A1 (en) 2012-04-02 2013-10-10 Basf Se Phenanthro[9,10-b]furan polymers and small molecules for electronic applications
DE102012208308A1 (de) 2012-05-18 2013-11-21 Robert Bosch Gmbh Optisches Entfernungsmessgerät mit Kalibriereinrichtung zum Berücksichtigen von Übersprechen
EP2875028A1 (en) 2012-07-23 2015-05-27 Basf Se Dithienobenzofuran polymers and small molecules for electronic application
US20140066656A1 (en) 2012-09-04 2014-03-06 Basf Se Spiro compounds and their use in organic electronics applications and devices
KR101984701B1 (ko) 2012-11-13 2019-05-31 삼성전자주식회사 전기습윤 렌즈 어레이를 포함하는 3차원 영상 디스플레이 장치 및 3차원 영상 획득 장치
CN104797624B (zh) 2012-12-04 2018-08-10 巴斯夫欧洲公司 用于电子应用的官能化苯并二噻吩聚合物
TWI456430B (zh) 2012-12-07 2014-10-11 Pixart Imaging Inc 手勢判斷裝置、其操作方法與手勢判斷方法
CN103106411A (zh) 2012-12-13 2013-05-15 徐玉文 一种网球动作捕捉和解析方法
US9389315B2 (en) * 2012-12-19 2016-07-12 Basf Se Detector comprising a transversal optical sensor for detecting a transversal position of a light beam from an object and a longitudinal optical sensor sensing a beam cross-section of the light beam in a sensor region
WO2014097489A1 (ja) 2012-12-21 2014-06-26 グローリー株式会社 スペクトルセンサ
CN104919613A (zh) 2013-01-15 2015-09-16 巴斯夫欧洲公司 三角烯低聚物和聚合物及其作为空穴传导材料的用途
WO2014178923A2 (en) 2013-01-25 2014-11-06 University Of Florida Research Foundation, Inc. A novel ir image sensor using a solution processed pbs photodetector
US9428518B2 (en) 2013-03-18 2016-08-30 Basf Se Perylenemonoimide and naphthalenemonoimide derivatives and their use in dye-sensitized solar cells
AU2014280334B2 (en) 2013-06-13 2018-02-01 Basf Se Optical detector and method for manufacturing the same
EP2813324B1 (en) 2013-06-13 2016-04-06 Stanley Works (Europe) GmbH Hand tool having an electronic identification device
CN109521397B (zh) 2013-06-13 2023-03-28 巴斯夫欧洲公司 用于光学地检测至少一个对象的检测器
AU2014280335B2 (en) * 2013-06-13 2018-03-22 Basf Se Detector for optically detecting an orientation of at least one object
EP2818493A1 (en) 2013-06-25 2014-12-31 Basf Se Near infrared absorbing polymers for electronic applications
US20160155575A1 (en) 2013-07-25 2016-06-02 Basf Se Methine dyes with large organic counter anion for dye sensitized solar cells
US9790423B2 (en) 2013-08-05 2017-10-17 Basf Se Cyanated naphthalenebenzimidazole compounds
EP3036558B1 (en) 2013-08-19 2020-12-16 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
CN105637320B (zh) 2013-08-19 2018-12-14 巴斯夫欧洲公司 光学检测器
EP3036782B1 (en) 2013-08-23 2019-10-09 Basf Se New absorber for organic heterojunction solar cells
EP3036305B1 (en) 2013-08-23 2019-04-17 Basf Se Compounds with terminal heteroarylcyanovinylene groups and their use in organic solar cells
KR102283435B1 (ko) 2013-09-03 2021-07-30 바스프 에스이 무정형 물질 및 이의 용도
WO2015159192A1 (en) 2014-04-15 2015-10-22 Basf Se Process for the production of a solid dye-sensitized solar cell or a perovskite solar cell
AU2015248479A1 (en) 2014-04-17 2016-09-15 Basf Se Verification device, verification system and method for verifying the identity of an article
EP2937399A1 (en) 2014-04-22 2015-10-28 Basf Se Hole-transport materials for organic solar cells or organic optical sensors
EP3134709A4 (en) 2014-04-22 2018-01-03 BASF (China) Company Ltd. Detector for optically detecting at least one object
KR102470798B1 (ko) 2014-05-09 2022-11-28 바스프 에스이 시안화 페릴렌 화합물
WO2015193804A2 (en) 2014-06-16 2015-12-23 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
CN106662636B (zh) 2014-07-08 2020-12-25 巴斯夫欧洲公司 用于确定至少一个对象的位置的检测器
WO2016051323A1 (en) 2014-09-29 2016-04-07 Basf Se Detector for optically determining a position of at least one object
CN105678123B (zh) 2014-11-18 2019-03-08 联发科技（新加坡）私人有限公司 一种设备解锁方法及装置
EP3230691A4 (en) 2014-12-09 2018-08-15 Basf Se Optical detector

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015024870A1 (en) 2015-02-26
US20170219694A1 (en) 2017-08-03
CN105637382B (zh) 2017-08-25
EP3036558A1 (en) 2016-06-29
CN105637382A (zh) 2016-06-01
JP6483127B2 (ja) 2019-03-13
US9958535B2 (en) 2018-05-01
US9665182B2 (en) 2017-05-30
JP2016536594A (ja) 2016-11-24
US20160364015A1 (en) 2016-12-15
EP3036558B1 (en) 2020-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9958535B2 (en) Detector for determining a position of at least one object
KR102397527B1 (ko) 하나 이상의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기
US10012532B2 (en) Optical detector
KR102252336B1 (ko) 광학 검출기 및 그의 제조 방법
KR102497704B1 (ko) 광 검출기
US20170363465A1 (en) Optical detector
US20180276843A1 (en) Optical detector
US20180007343A1 (en) Optical detector

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application