(57)【要約】  少なくとも１個の対象物（１１２）の光学的な検出のための検出器（１１０）が開示されている。検出器（１１０）は、  −  少なくとも１つのセンサ領域（１３４）を有しており、光ビームによるセンサ領域（１３４）の照射に依存するように、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させるように設計された、少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）であって、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、センサ領域（１３４）の中の光ビームのビーム断面に依存している、少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）と、  −  少なくとも１つの入射光ビームに応答して、少なくとも２つの異なる焦点距離を示す、少なくとも１個の伝送デバイス（１２８）であって、それぞれの光ビームの波長に応じて、第１の波長を有する少なくとも１つの第１の光ビーム（１３０）のビーム断面、および、第１の波長とは異なる第２の波長を有する少なくとも１つの第２の光ビーム（１３２）のビーム断面を調節するように適合されており、センサ領域（１３４）において、第１の光ビーム（１３０）のビーム断面が第２の光ビーム（１３２）のビーム断面とは異なるようになっている、少なくとも１個の伝送デバイス（１２８）と、  −  縦方向光学センサ（１１４）の縦方向センサ信号を、第１の光ビームによるセンサ領域（１３４）の照射に依存する第１の縦方向センサ信号と、第２の光ビームによるセンサ領域（１３４）の照射に依存する第２の縦方向センサ信号とに区別するように適合された、少なくとも１個の評価デバイス（１５６）であって、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を評価することによって、対象物（１１２）の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている、少なくとも１個の評価デバイス（１５６）とを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の対象物（１１２）の光学的な検出のための検出器（１１０）であって、
少なくとも１つのセンサ領域（１３４）を有しており、光ビームによる前記センサ領域（１３４）の照射に依存するように、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させるように設計された、少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）であって、前記縦方向センサ信号は、前記照射の合計パワーが同じであることを所与として、前記センサ領域（１３４）の中の前記光ビームのビーム断面に依存している、少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）と、
少なくとも１つの入射光ビームに応答して、少なくとも２つの異なる焦点距離を示す、少なくとも１個の伝送デバイス（１２８）であって、それぞれの光ビームの波長に応じて、第１の波長を有する少なくとも１つの第１の光ビーム（１３０）の前記ビーム断面、および、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する少なくとも１つの第２の光ビーム（１３２）の前記ビーム断面を調節するように適合されており、前記センサ領域（１３４）において、前記第１の光ビーム（１３０）の前記ビーム断面が前記第２の光ビーム（１３２）の前記ビーム断面とは異なるようになっている、少なくとも１個の伝送デバイス（１２８）と、
前記縦方向光学センサ（１１４）の前記縦方向センサ信号を、前記第１の光ビームによる前記センサ領域（１３４）の前記照射に依存する第１の縦方向センサ信号と、前記第２の光ビームによる前記センサ領域（１３４）の前記照射に依存する第２の縦方向センサ信号とに区別するように適合された、少なくとも１個の評価デバイス（１５６）であって、前記第１の縦方向センサ信号および前記第２の縦方向センサ信号を評価することによって、前記対象物（１１２）の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている、少なくとも１個の評価デバイス（１５６）と
を含む、検出器（１１０）。
【請求項２】
前記伝送デバイス（１２８）は、波長依存型屈折率を有する１つまたは複数の光学レンズを含む、請求項１に記載の検出器（１１０）。
【請求項３】
前記検出器（１１０）は、少なくとも１つの光ビーム（１２０）を放出するように適合されている少なくとも１つの照射源（１１８）をさらに含む、請求項１または２に記載の検出器（１１０）。
【請求項４】
前記照射源（１１８）は、少なくとも２つの異なる波長を含む少なくとも１つの光ビーム（１２０）を放出するように適合されており、前記光ビーム（１２０）は、異なる波長を有する少なくとも１つの第１の部分および少なくとも１つの第２の部分を含む、請求項３に記載の検出器（１１０）。
【請求項５】
前記照射源（１１８）は、異なる波長を有する少なくとも２つの光ビームを放出するように適合されている、請求項３または４に記載の検出器（１１０）。
【請求項６】
前記照射源（１１８）は、少なくとも２つの光源を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項７】
前記照射源（１１８）は、２つの異なる波長を有する光を放出するように適合されたバイカラーターゲット、または、複数の波長を有する光を放出するように適合されたマルチカラーターゲットのうちの１つを含む、請求項６に記載の検出器（１１０）。
【請求項８】
前記評価デバイス（１５６）は、変調、周波数、または位相シフトのうちの１つまたは複数によって、前記第１の縦方向センサ信号および前記第２の縦方向センサ信号を区別するように設計されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項９】
前記検出器（１１０）は、前記照射を変調させるための少なくとも１つの変調デバイス（１７８）をさらに有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１０】
前記検出器（１１０）は、少なくとも１つの横方向光学センサをさらに含み、前記横方向光学センサは、前記対象物（１１２）から前記検出器（１１０）へ進行する前記光ビームの横方向位置を決定するように適合されており、前記横方向位置は、前記検出器（１１０）の光学軸（１１６）に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、前記横方向光学センサは、少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるように適合されており、前記評価デバイスは、前記横方向センサ信号を評価することによって、前記対象物（１１２）の横方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるようにさらに設計されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１１】
前記検出器（１１０）は、少なくとも１つのイメージングデバイスを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１２】
少なくとも１個の対象物（１１２）の位置を決定するための検出器システム（１４２）であって、請求項１から１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの検出器（１１０）を含み、前記検出器システム（１４２）は、少なくとも１つの光ビームを前記検出器（１１０）に向けて方向付けするように適合された少なくとも１つのビーコンデバイス（１４４）をさらに含み、前記ビーコンデバイス（１４４）は、前記対象物（１１２）に取り付け可能である、前記対象物（１１２）によって保持可能である、および、前記対象物（１１２）に一体化可能である、のうちの少なくとも１つである、検出器システム（１４２）。
【請求項１３】
前記検出器システム（１４２）は、少なくとも２つのビーコンデバイス（１４４）を含み、第１のビーコンデバイスによって放出される光ビームの少なくとも１つの特性は、第２のビーコンデバイスによって放出される光ビームの少なくとも１つの特性とは異なっている、請求項１２に記載の検出器システム（１４２）。
【請求項１４】
とりわけ、検出器に関する請求項１から１１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する、少なくとも１個の対象物（１１２）の光学的な検出のための方法であって、
少なくとも１つの第１の光ビーム（１３０）のビーム断面、および、少なくとも１つの第２の光ビーム（１３２）のビーム断面を調節する工程であって、前記第１の光ビーム（１３０）は、第１の波長を有しており、前記第２の光ビーム（１３２）は、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有しており、前記センサ領域（１３４）において、前記第１の光ビーム（１３０）の前記ビーム断面が前記第２の光ビーム（１３２）の前記ビーム断面とは異なるようになっている、工程と、
少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）を使用することによって、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させる工程であって、前記縦方向センサ信号は、光ビームによる前記縦方向光学センサ（１１４）のセンサ領域（１３４）の照射に依存しており、前記縦方向センサ信号は、前記照射の合計パワーが同じであることを所与として、前記センサ領域（１３４）の中の前記光ビームのビーム断面に依存している、工程と、
少なくとも１個の評価デバイス（１５６）を使用することによって、前記縦方向センサ信号を評価する工程であって、前記縦方向光学センサ（１１４）の前記縦方向センサ信号は、前記第１の光ビーム（１３０）による前記センサ領域（１３４）の前記照射に依存する第１の縦方向センサ信号と、前記第２の光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３４）の前記照射に依存する第２の縦方向センサ信号とに区別されている、工程と、
前記第１の縦方向センサ信号および前記第２の縦方向センサ信号を評価することによって、前記対象物（１１２）の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させる工程と
を含む、方法。
【請求項１５】
前記方法は、前記第１の光ビーム（１３０）および前記第２の光ビーム（１３２）を変調させる工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
情報の少なくとも１項目をユーザ（１６８）とマシン（１８２）との間で交換するためのヒューマンマシンインターフェース（１４８）であって、検出器システムに言及する請求項１２または１３に記載の少なくとも１つの検出器システム（１４２）を含み、前記少なくとも１つのビーコンデバイス（１４４）は、直接的または間接的のうちの少なくとも１つによって、前記ユーザ（１６８）に取り付けられて前記ユーザ（１６８）によって保持されるように適合されており、前記ヒューマンマシンインターフェース（１４８）は、前記検出器システム（１４２）によって前記ユーザ（１６８）の少なくとも１つの位置を決定するように設計されており、前記ヒューマンマシンインターフェース（１４８）は、情報の少なくとも１項目を前記位置に割り当てるように設計されている、ヒューマンマシンインターフェース（１４８）。
【請求項１７】
少なくとも１個のエンターテイメント機能を実施するためのエンターテイメントデバイス（１５０）であって、請求項１６に記載の少なくとも１個のヒューマンマシンインターフェース（１４８）を含み、情報の少なくとも１項目が前記ヒューマンマシンインターフェース（１４８）を介してプレイヤによって入力されることを可能にするように設計されており、前記情報に従って前記エンターテイメント機能を変化させるように設計されている、エンターテイメントデバイス（１５０）。
【請求項１８】
少なくとも１個の移動可能な対象物の位置をトラッキングするためのトラッキングシステム（１５２）であって、検出器システムに言及する請求項１２または１３に記載の少なくとも１個の検出器システム（１４２）を含み、少なくとも１個のトラックコントローラ（１８４）をさらに含み、前記トラックコントローラ（１８４）は、特定の時点における前記対象物の一連の位置をトラッキングするように適合されている、トラッキングシステム（１５２）。
【請求項１９】
少なくとも１個の対象物（１１２）の少なくとも１個の位置を決定するためのスキャニングシステム（１５４）であって、検出器に言及する請求項１から１１のいずれか一項に記載の少なくとも１個の検出器（１１０）を含み、前記少なくとも１個の対象物（１１２）の少なくとも１個の表面に位置する少なくとも１個のドットの照射のために構成されている少なくとも１個の光ビームを放出するように適合されている少なくとも１個の照射源（１１８）をさらに含み、前記少なくとも１個の検出器（１１０）を使用することによって、前記少なくとも１個のドットと前記スキャニングシステム（１５４）との間の距離についての情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている、スキャニングシステム（１５４）。
【請求項２０】
少なくとも１個の対象物をイメージングするためのカメラ（１４０）であって、検出器に言及する請求項１から１１のいずれか一項に記載の少なくとも１個の検出器（１１０）を含む、カメラ（１４０）。
【請求項２１】
交通技術における位置測定；エンターテイメントの用途；セキュリティの用途；監視の用途；安全の用途；ヒューマンマシンインターフェースの用途；トラッキングの用途；写真撮影の用途；少なくとも１つの飛行時間検出器との組み合わせの使用；構造化された光源との組み合わせの使用；ステレオカメラとの組み合わせの使用；マシンビジョンの用途；ロボットの用途；品質制御の用途；製造の用途；構造化された照射源との組み合わせの使用；ステレオカメラとの組み合わせの使用；アクティブターゲット距離測定セットアップにおける使用からなる群から選択された使用の目的のための、検出器に関する請求項１から１１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、具体的には、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための、検出器、検出器システム、および、方法に関する。本発明は、さらに、ユーザとマシンとの間で情報の少なくとも１項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、トラッキングシステム、カメラ、スキャニングシステム、および検出器デバイスのさまざまな使用に関する。本発明によるデバイス、システム、方法および使用は、具体的には、例えば、日常生活、ゲーミング、交通技術、生産技術、セキュリティ技術、写真撮影、例えば、芸術作品、ドキュメンテーション、または技術的な目的のためのデジタル写真撮影またはビデオ写真撮影など、医療技術、または、科学のさまざまなエリアにおいて、用いられ得る。しかし、他の用途も可能である。
【背景技術】
【０００２】
多数の光学センサ、および光起電デバイスが、先行技術から公知である。光起電デバイスは、一般的に、電磁放射を、例えば、紫外線光、可視光、または赤外線光を、電気信号または電気エネルギーに変換するために使用されるが、光学検出器は、一般的に、イメージ情報をピックアップするために使用され、および／または、少なくとも１個の光学パラメータ、例えば、輝度を検出するために使用される。
【０００３】
一般的に無機センサ材料および／または有機センサ材料の使用に基づくことができる多数の光学センサが、先行技術から公知である。そのようなセンサの例は、ＵＳ２００７／０１７６１６５Ａ１、ＵＳ６，９９５，４４５Ｂ２、ＤＥ２５０１１２４Ａ１、ＤＥ３２２５３７２Ａ１に開示されており、または、多数の他の先行技術文献に開示されている。ＵＳ２００７／０１７６１６５Ａ１に説明されているように、とりわけ、コスト上の理由のために、および、処理が大面積に及ぶという理由のために、少なくとも１個の有機センサ材料を含むセンサがますます使用されるようになってきている。とりわけ、いわゆる色素太陽電池の重要度が一層高まってきており、それは、一般的に、例えばＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１に説明されている。しかし、本発明は、有機デバイスの使用に制限されない。したがって、具体的には、無機デバイス、例えば、ＣＣＤセンサおよび／またはＣＭＯＳセンサなど、具体的には、ピクセル化されたセンサも用いられ得る。
【０００４】
少なくとも１個の対象物を検出するための多数の検出器が、そのような光学センサに基づいて公知である。そのような検出器は、それぞれの使用の目的に応じて、種々の方式で具現化され得る。そのような検出器の例は、イメージングデバイス、例えば、カメラおよび／または顕微鏡である。高分解能の共焦点顕微鏡が公知であり、例えば、それは、とりわけ、医療技術および生物学の分野において、高い光学的な分解能によって生物学的なサンプルを検査するために使用され得る。少なくとも１個の対象物を光学的に検出するための検出器のさらなる例は、例えばレーザーパルスなどの、対応する光信号の伝播時間方法に基づく距離測定デバイスである。対象物を光学的に検出するための検出器のさらなる例は、三角測量システムであり、それによって、距離測定が同様に実施され得る。
【０００５】
ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１において、少なくとも１個の対象物を光学的に検出するための検出器が提案されており、その内容は、参照により本明細書に含まれる。検出器は、少なくとも１個の光学センサを含む。光学センサは、少なくとも１個のセンサ領域を有する。光学センサは、センサ領域の照射に依存するように、少なくとも１個のセンサ信号を発生させるように設計されている。センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、照射の幾何学形状に依存しており、とりわけ、センサエリアの上の照射のビーム断面に依存する。そのうえ、検出器は、少なくとも１個の評価デバイスを有する。評価デバイスは、センサ信号から幾何学的な情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されており、とりわけ、照射および／または対象物についての幾何学的な情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている。
【０００６】
ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１は、少なくとも１個の横方向光学センサおよび少なくとも１個の光学センサを使用することによって、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための方法および検出器を開示しており、その内容全体は、参照により本明細書に含まれる。具体的には、曖昧性を生じることなく高い精度で対象物の縦方向位置を決定するために、センサスタックの使用が開示されている。
【０００７】
ＷＯ２０１５／０２４８７１Ａ１（その内容全体は、参照により本明細書に含まれる）は、光学検出器を開示しており、光学検出器は、
−  空間的に分解されるように、光ビームの少なくとも１つの特性を修正するように適合されている少なくとも１個の空間的な光変調器であって、ピクセルの行列を有しており、それぞれのピクセルは、ピクセルを通る光ビームの一部分の少なくとも１つの光学的な特性を個別に修正するように制御可能である、少なくとも１個の空間的な光変調器と、
−  空間的な光変調器のピクセルの行列を通った後の光ビームを検出するように、および、少なくとも１つのセンサ信号を発生させるように適合された、少なくとも１個の光学センサと、
−  異なる変調周波数によって、ピクセルのうちの少なくとも２個を周期的に制御するように適合された、少なくとも１個の変調器デバイスと、
−  変調周波数に関するセンサ信号の信号成分を決定するために、周波数分析を実施するように適合された、少なくとも１個の評価デバイスと
を含む。
【０００８】
ＷＯ２０１４／１９８６２９Ａ１（その内容全体は、参照により本明細書に含まれる）は、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための検出器を開示しており、検出器は、
−  対象物から検出器に向けて伝播する光ビームを検出するように適合されている少なくとも１個の光学センサであって、ピクセルの少なくとも１つの行列を有する、少なくとも１個の光学センサと、
−  光ビームによって照射されている光学センサのピクセルの数Ｎを決定するように適合されている少なくとも１個の評価デバイスであって、さらに、光ビームによって照射されているピクセルの数Ｎを使用することによって、対象物の少なくとも１つの縦方向座標を決定するように適合されている、少なくとも１個の評価デバイスと
を含む。
【０００９】
２０１５年１２月３日に出願されたＥＰ１５１９７７４４．４は、少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための検出器を説明しており、その全内容が参照により本明細書に含まれている。検出器は、
−  少なくとも１つのセンサ領域を有しており、光ビームによるセンサ領域の照射に依存するように、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させるように設計された、少なくとも１個の縦方向光学センサであって、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、センサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存しており、縦方向センサ信号は、縦方向光学センサの少なくとも１つの特性にさらに依存しており、縦方向光学センサの特性は調節可能である、少なくとも１個の縦方向光学センサと、
−  縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている、少なくとも１個の評価デバイスと
を含む。
【００１０】
さらに、一般的に、さまざまな他の検出器概念に関して、ＷＯ２０１４／１９８６２６Ａ１、ＷＯ２０１４／１９８６２９Ａ１、およびＷＯ２０１４／１９８６２５Ａ１が参照され得、その内容全体は、参照により本明細書に含まれる。さらに、本発明の文脈において用いられ得る、考えられる材料および光学センサを参照すると、２０１５年１月３０日に出願された欧州特許出願第ＥＰ１５１５３２１５．７号、２０１５年３月３日に出願されたＥＰ１５１５７３６３．１、２０１５年４月２２日に出願されたＥＰ１５１６４６５３．６、２０１５年７月１７日に出願されたＥＰ１５１７７２７５．３、ともに２０１５年８月１０日に出願されたＥＰ１５１８０３５４．１およびＥＰ１５１８０３５３．３、および、２０１５年９月１４日に出願されたＥＰ１５１８５００５．４、ともに２０１５年１１月２５日に出願されたＥＰ１５１９６２３８．８およびＥＰ１５１９６２３９．６、２０１５年１２月３日に出願されたＥＰ１５１９７７４４．４、および、すべて２０１６年２月１６日に出願されたＥＰ１６１５５８３４．１、ＥＰ１６１５５８３５．８、およびＥＰ１６１５５８４５．７が参照され得、その全内容は、また、参照により本明細書に含まれる。
【００１１】
上述のデバイスおよび検出器によって暗示されている利点にかかわらず、いくつかの技術的な課題が残っている。したがって、一般的に、信頼性が高く、かつ、低コストで製造され得る、空間内の対象物の位置を検出するための検出器に対する必要性が存在している。具体的には、３Ｄセンシング概念に対する必要性が存在している。さまざまな公知の概念は、いわゆるＦｉＰセンサ、例えば、上述の概念のうちのいくつかなどを使用することに、少なくとも部分的に基づいている。空間内の対象物の位置を明確に検出するために、ＦｉＰセンサを使用する３Ｄセンシング概念は、典型的に、少なくとも２つの異なる焦点位置を有するために、少なくとも２つの検出器、例えば、少なくとも１つのＦｉＰセンサおよび少なくとも１つの基準検出器、および、光学レンズを使用することに依存する。例えば、透明な検出器が使用され得、それは、互いの後ろにスタックされて配置され得る。代替的に、２つの検出器は、例えば、ビームスプリッタによって分割された光ビームの光が両方の検出器に衝突するように配置され得る。したがって、透明な検出器または高価なビームスプリッタが必要である。これは、実現可能な量子効率、信号対ノイズ比、および光学分解能に関する欠点を結果として生じさせる。
【００１２】
上述の先行技術文献のうちのいくつかの概念などのような、公知の概念のこの議論は、いくつかの技術的課題が残っていることを明確に示している。上述のデバイスおよび検出器によって、具体的には、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１に開示されている検出器によって暗示されている利点にかかわらず、単純でコスト効率が良く依然として信頼性の高い空間的検出器に関する改善に対する必要性が、依然として存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】ＵＳ２００７／０１７６１６５Ａ１
【特許文献２】ＵＳ６，９９５，４４５Ｂ２
【特許文献３】ＤＥ２５０１１２４Ａ１
【特許文献４】ＤＥ３２２５３７２Ａ１
【特許文献５】ＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１
【特許文献６】ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１
【特許文献７】ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１
【特許文献８】ＷＯ２０１５／０２４８７１Ａ１
【特許文献９】ＷＯ２０１４／１９８６２９Ａ１
【特許文献１０】ＥＰ１５１９７７４４．４
【特許文献１１】ＷＯ２０１４／１９８６２６Ａ１
【特許文献１２】ＷＯ２０１４／１９８６２５Ａ１
【特許文献１３】ＥＰ１５１５３２１５．７
【特許文献１４】ＥＰ１５１５７３６３．１
【特許文献１５】ＥＰ１５１６４６５３．６
【特許文献１６】ＥＰ１５１７７２７５．３
【特許文献１７】ＥＰ１５１８０３５４．１
【特許文献１８】ＥＰ１５１８０３５３．３
【特許文献１９】ＥＰ１５１８５００５．４
【特許文献２０】ＥＰ１５１９６２３８．８
【特許文献２１】ＥＰ１５１９６２３９．６
【特許文献２２】ＥＰ１６１５５８３４．１
【特許文献２３】ＥＰ１６１５５８３５．８
【特許文献２４】ＥＰ１６１５５８４５．７
【特許文献２５】ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、公知のデバイスおよび方法の上述の技術的な課題を解決する、デバイスおよび方法を提供することである。具体的には、本発明の目的は、好ましくは、技術的な労力が低く、また、技術的な資源およびコストの観点からの要求が低いにもかかわらず、空間内の対象物の位置を信頼性高く決定することができるデバイスおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この課題は、独立特許請求項の特徴を備えた本発明によって解決される。本発明の有利な発展例は、個別にまたは組み合わせて実現化され得、それは、従属請求項に提示されており、および／または、以下の明細書および詳細な実施形態に提示されている。
【００１６】
以下において使用されているように、「有する」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という用語、または、それらの文法上の任意の変形例は、非排他的に使用されている。したがって、これらの用語は、これらの用語によって導入される特徴以外に、この文脈において説明されているエンティティの中にはさらなる特徴が存在していないという状況、および、１個または複数のさらなる特徴が存在しているという状況の両方を表している可能性がある。例として、「ＡはＢを有する」、「ＡはＢを含む（Ａ  ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ  Ｂ）」、および「ＡはＢを含む（Ａ  ｉｎｃｌｕｄｅｓ  Ｂ）」という表現は、Ｂ以外に他のエレメントがＡの中に存在しないという状況（すなわち、Ａは専らおよび排他的にＢだけから構成されているという状況）、および、Ｂ以外に、エレメントＣ、エレメントＣおよびＤ、または、さらに別のエレメントなどのような、１個または複数のさらにエレメントが、エンティティＡの中に存在しているという状況の両方を表している可能性がある。
【００１７】
さらに、「少なくとも１個」、「１個または複数」という用語、または、特徴またはエレメントが１回または２回以上存在し得ることを示す同様の表現は、典型的に、それぞれの特徴またはエレメントを導入するときに１回だけ使用されることになることが留意されるべきである。以下では、ほとんどのケースでは、それぞれの特徴またはエレメントを参照するときに、「少なくとも１個」または「１個または複数」という表現は、それぞれの特徴またはエレメントが１回または２回以上存在し得るという事実にもかかわらず、繰り返されないことになる。
【００１８】
さらに、以下において使用されているように、「好ましくは」、「より好ましくは」、「とりわけ」、「さらに具体的には」、「具体的には」、「より具体的には」という用語、または、同様の用語は、代替的な可能性を制限することなく、任意の特徴を伴って使用されている。したがって、これらの用語によって導入される特徴は、任意の特徴であり、決して、特許請求の範囲を制限することは意図していない。当業者が認識することになるように、本発明は、代替的な特徴を使用して実施され得る。同様に、「本発明の実施形態では」または同様の表現によって導入される特徴は、任意の特徴であることが意図されており、本発明の代替的な実施形態に関していかなる制限を課すものではなく、本発明の範囲に関していかなる制限を課すものではなく、また、そのようにして導入される特徴と本発明の他の任意の特徴または非任意の特徴を組み合わせることの可能性に関していかなる制限を課すものではない。
【００１９】
本発明の第１の態様では、具体的には、少なくとも１個の対象物の深さに関して、または、深さおよび幅の両方に関して、とりわけ、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための、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が開示されている。
【００２０】
「対象物」は、一般的に、生物および非生物から選ばれる任意の対象物であることが可能である。したがって、例として、少なくとも１個の対象物は、１個または複数の物品、および／または、１個または複数の物品のパーツを含むことが可能である。追加的にまたは代替的に、対象物は、１つまたは複数の生物、および／または、１つまたは複数の生物のパーツ、例えば、人間、例えば、ユーザ、および／または動物の１つまたは複数の身体のパーツであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。
【００２１】
本明細書で使用されているように、「位置」という用語は、空間内の対象物および／または対象物の少なくとも１つの部分の場所および／または配向に関する情報の少なくとも１項目を表している。したがって、情報の少なくとも１項目は、対象物の少なくとも１個のポイントと少なくとも１個の検出器との間の少なくとも１つの距離を暗示することが可能である。さらに詳細に下記に概説されることになるように、距離は、縦方向座標であることが可能であり、または、対象物のポイントの縦方向座標を決定することに寄与することが可能である。追加的にまたは代替的に、対象物および／または対象物の少なくとも１つの部分の場所および／または配向に関する１つまたは複数の他の情報が決定され得る。例として、対象物および／または対象物の少なくとも１つの部分の少なくとも１個の横方向座標が決定され得る。したがって、対象物の位置は、対象物および／または対象物の少なくとも１つの部分の少なくとも１つの縦方向座標を暗示することが可能である。追加的にまたは代替的に、対象物の位置は、対象物および／または対象物の少なくとも１つの部分の少なくとも１つの横方向座標を暗示することが可能である。追加的にまたは代替的に、対象物の位置は、空間内の対象物の配向を示す、対象物の少なくとも１つの配向情報を暗示することが可能である。
【００２２】
この目的のために、例として、１つまたは複数の座標系が使用され得、対象物の位置が、１つ、２つ、３つ、またはそれ以上の座標を使用することによって決定され得る。例として、１つまたは複数のデカルト座標系および／または他のタイプの座標系も使用され得る。１つの例では、座標系は、検出器の座標系であることが可能であり、検出器は所定の位置および／または配向を有する。さらに詳細に下記に概説されることとなるように、検出器は、光学軸を有することが可能であり、光学軸は、検出器の視点の主要方向を構成することが可能である。光学軸は、ｚ軸などのような、座標系の軸を形成することが可能である。さらに、１つまたは複数の追加的な軸線が、好ましくは、ｚ軸に対して垂直に設けられ得る。
【００２３】
したがって、例として、検出器は、座標系を構成することが可能であり、その座標系において、光学軸は、ｚ軸を形成しており、また、その座標系において、追加的に、ｘ軸およびｙ軸も設けられ得、ｘ軸およびｙ軸は、ｚ軸に対して垂直になっており、また、互いに対して垂直になっている。例として、検出器、および／または、検出器の一部は、この座標系の中の特定の点に存在することが可能であり、例えば、この座標系の原点などに存在することが可能である。この座標系において、ｚ軸に対して平行または逆平行の方向は、縦方向とみなされ得、また、ｚ軸に沿った座標は、縦方向座標と考えられ得る。縦方向に対して垂直の任意の方向は、横方向と考えられ得、また、ｘ座標および／またはｙ座標は、横方向座標と考えられ得る。
【００２４】
代替的に、他のタイプの座標系も使用され得る。したがって、例として、極座標系も使用され得、極座標系において、光学軸は、ｚ軸を形成しており、また、極座標系において、ｚ軸からの距離および極角度は、追加的な座標として使用され得る。繰り返しになるが、ｚ軸に対して平行または逆平行の方向は、縦方向と考えられ得、また、ｚ軸に沿った座標は、縦方向座標と考えられ得る。ｚ軸に対して垂直の任意の方向は、横方向と考えられ得、極座標および／または極角度は、横方向座標と考えられ得る。
【００２５】
本明細書で使用されているように、光学的な検出のための検出器は、一般的に、少なくとも１個の対象物の位置に関する情報の少なくとも１項目を提供するように適合されたデバイスである。検出器は、据置型デバイスまたはモバイルデバイスであることが可能である。さらに、検出器は、単独デバイスであることが可能であり、または、コンピュータ、車両、または任意の他のデバイスなどのような、別のデバイスの一部を形成することが可能である。さらに、検出器は、携帯式デバイスであることが可能である。検出器の他の実施形態も実行可能である。
【００２６】
検出器は、任意の実行可能な方式で、少なくとも１個の対象物の位置に関する情報の少なくとも１項目を提供するように適合され得る。したがって、情報は、例えば、電子的に、視覚的に、聴覚的に、または、それらの任意の組み合わせで提供され得る。情報は、検出器のデータストレージまたは別々のデバイスの中にさらに記憶され得、および／または、少なくとも１つのインターフェース、例えば、ワイヤレスインターフェースおよび／またはワイヤーバウンドインターフェースなどを介して提供され得る。
【００２７】
本発明による少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための検出器は、
−  少なくとも１つのセンサ領域を有しており、光ビームによるセンサ領域の照射に依存するように、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させるように設計された、少なくとも１個の縦方向光学センサであって、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、センサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している、少なくとも１個の縦方向光学センサと、
−  少なくとも１つの入射光ビームに応答して、少なくとも２つの異なる焦点距離を示す、少なくとも１個の伝送デバイスであって、それぞれの光ビームの波長に応じて、第１の波長を有する少なくとも１つの第１の光ビームのビーム断面、および、第１の波長とは異なる第２の波長を有する少なくとも１つの第２の光ビームのビーム断面を調節するように適合されており、センサ領域において、第１の光ビームのビーム断面が第２の光ビームのビーム断面とは異なるようになっている、少なくとも１個の伝送デバイスと、
−  縦方向光学センサの縦方向センサ信号を、第１の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第１の縦方向センサ信号と、第２の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第２の縦方向センサ信号とに区別するように適合された、少なくとも１個の評価デバイスであって、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている、少なくとも１個の評価デバイスと
を含む。
【００２８】
本明細書では、上記に列挙されているコンポーネントは、別々のコンポーネントであることが可能である。代替的に、上記に列挙されているようなコンポーネントのうちの２つ以上は、１つのコンポーネントへ一体化され得る。さらに、少なくとも１個の評価デバイスは、伝送デバイスおよび縦方向光学センサから独立した別々の評価デバイスとして形成され得るが、好ましくは、縦方向センサ信号を受け取るために縦方向光学センサに接続され得る。代替的に、少なくとも１個の評価デバイスは、縦方向光学センサの中へ完全にまたは部分的に一体化され得る。
【００２９】
本明細書で使用されているように、光学センサは、一般的に、例えば、光ビームによって発生される照射および／または光スポットを検出するなど、光ビームを検出するための感光性デバイスを表している。さらに詳細に下記に概説されているように、光学センサは、対象物および／または対象物の少なくとも１つの部分の少なくとも１つの縦方向座標を決定するように適合され得、対象物の少なくとも１つの部分は、例えば、少なくとも１つの光ビームがそこから検出器に向けて進行する、対象物の少なくとも１つの部分などである。
【００３０】
本明細書で使用されているように、「縦方向光学センサ」は、一般的に、光ビームによるセンサ領域の照射に依存するように、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させるように設計されているデバイスであり、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、いわゆる「ＦｉＰ効果」に従って、センサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している。本明細書で使用されているように、「センサ信号」という用語は、一般的に、照射に応答して、縦方向光学センサによって発生される、任意の記憶可能なおよび伝送可能な信号を表している。縦方向センサ信号は、一般的に、縦方向位置を示す任意の信号であることが可能であり、縦方向位置は、また、深さとして示され得る。例として、縦方向センサ信号は、デジタル信号および／またはアナログ信号であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。例として、縦方向センサ信号は、電圧信号および／または電流信号であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。追加的にまたは代替的に、縦方向センサ信号は、デジタルデータであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。例として、センサ信号は、少なくとも１つの電子信号であることが可能であるか、または、それを含むことが可能であり、少なくとも１つの電子信号は、デジタル電子信号および／またはアナログ電子信号であることが可能であるか、または、それを含むことが可能である。縦方向センサ信号は、単一の信号値および／または一連の信号値を含むことが可能である。縦方向センサ信号は、２つ以上の個々の信号を組み合わせることによって、例えば、２つ以上の信号を平均することによって、および／または、２つ以上の信号の商を形成することなどによって導出される、任意の信号をさらに含むことが可能である。縦方向光学センサおよび縦方向センサ信号の考えられる実施形態に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１に開示されているような光学センサが参照され得る。さらに、生のセンサ信号のいずれかが使用され得、または、検出器、光学センサ、または任意の他のエレメントが、センサ信号を処理または事前処理するように適合され得、それによって、二次的なセンサ信号を発生させ、二次的なセンサ信号は、また、フィルタリングなどによる事前処理などのように、センサ信号として使用され得る。
【００３１】
本明細書で使用されているように、「光」という用語は、一般的に、可視光スペクトルの範囲、紫外線スペクトルの範囲、および赤外線スペクトルの範囲のうちの１つまたは複数の中の電磁放射線を表している。この場合に、ＩＳＯ標準であるＩＳＯ−２１３４８に部分的に従うと、可視光スペクトルの範囲という用語は、一般的に、３８０ｎｍから７６０ｎｍまでのスペクトルの範囲を表している。赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲という用語は、一般的に、７６０ｎｍから１０００μｍの範囲にある電磁放射線を表しており、７６０ｎｍから１．４μｍの範囲は、通常、近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル範囲として命名されており、１５μｍから１０００μｍの範囲は、遠赤外線（ＦＩＲ）スペクトル範囲として命名されている。紫外線スペクトルの範囲という用語は、一般的に、１ｎｍから３８０ｎｍまでの範囲の中の、好ましくは、１００ｎｍから３８０ｎｍまでの範囲の中の電磁放射線を表している。好ましくは、本発明の中で使用されるような光は、可視光、すなわち、可視光スペクトルの範囲の中の光である。
【００３２】
「光ビーム」という用語は、一般的に、特定の方向に放出される光の量を表しており、具体的には、広がり角度または拡幅角度を有する光ビームの可能性を含む、本質的に同じ方向に進行する光の量を表している。したがって、光ビームは、光ビームの伝播の方向に対して垂直の方向に所定の広がりを有する光線の束であることが可能である。好ましくは、光ビームは、１個または複数のガウシアン光ビームであることが可能であり、または、それを含むことが可能であり、ガウシアン光ビームは、１つまたは複数のガウシアンビームパラメータ、例えば、ビームウエスト、レイリー長、または、任意の他のビームパラメータのうちの１つまたは複数など、または、ビーム直径および／または空間内のビーム伝播の進展を特徴付けるのに適しているビームパラメータの組み合わせによって、特徴付けられ得る。光ビームは、対象物から検出器に向けて伝播する。
【００３３】
さらに本明細書で使用されているように、「変調された」という用語は、一般的に、少なくとも１つの特性の周期的な変化を表している。したがって、変調された光ビームは、例として、具体的には、少なくとも１つの変調周波数を使用して、変調された振幅および／または変調された周波数であることが可能である。変調は、例として、正弦関数の変調または別のタイプの変調、例えば、鋸歯状波変調、矩形波変調、Ｗａｌｓｈ関数タイプの変調、符号分割多重（ＣＤＭ）などのような符号多重化のためのＧＰＳのような変調、または、別のタイプの変調などであることが可能である。少なくとも１つの変調周波数は、具体的には、固定周波数であることが可能であり、また、変調周波数の変化が、実行可能であり、また、検出され得る。
【００３４】
少なくとも１つの縦方向センサ信号は、光ビームによる照射の合計パワーが同じであることを所与として、ＦｉＰ効果に従って、少なくとも１個の縦方向光学センサのセンサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している。
【００３５】
本明細書で使用されているように、「センサ領域」という用語は、一般的に、２次元のまたは３次元の領域を表しており、それは、必ずしもそうであるわけではないが、好ましくは、連続的であり、また、連続的な領域を形成することが可能であり、センサ領域は、照射に依存するように、少なくとも１つの測定可能な特性を変化させるように設計されている。例として、上記少なくとも１つの特性は、センサ領域が、例えば、単独で、または、光学センサの他のエレメントと相互作用して、光電圧および／または光電流および／またはいくつかの他のタイプの信号を発生させるように設計されていることによって、電気的な特性を含むことが可能である。とりわけ、センサ領域は、センサ領域の照射に依存するように、均一な信号、好ましくは、単一の信号を発生させるように具現化され得る。したがって、センサ領域は、均一な信号、例えば、電気信号が発生される、縦方向光学センサの最小単位であることが可能であり、均一な信号は、好ましくは、例えば、センサ領域の部分的な領域に関して、部分的な信号にもはや細分化されていない可能性がある。縦方向光学センサは、１つまたは他の複数のそのようなセンサ領域を有することが可能であり、後者のケースでは、例えば、複数のそのようなセンサ領域が２次元のおよび／または３次元のマトリックス配置で配置されている。
【００３６】
本発明による検出器、および、本発明の文脈において提案される他のデバイスおよび方法は、具体的には、いわゆる「ＦｉＰ」効果として同様の思想を実装すると考えられ得、「ＦｉＰ」効果は、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１および／またはＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１において、さらに詳細に説明されている。ここでは、「ＦｉＰ」は、信号ｉが発生され得、それは、照射の合計パワーＰが同じであることを所与として、光子密度、光子束、および、したがって、入射ビームの断面φ（Ｆ）に依存するという効果を暗示する。
【００３７】
本明細書で使用されているように、「ビーム断面」という用語は、一般的に、特定の場所において光ビームによって発生される光ビームまたは光スポットの横方向への広がりを表している。本明細書でさらに使用されているように、光スポットは、一般的に、光ビームによる、特定の場所における、可視のまたは検出可能な丸形のまたは非丸形の照射を表している。光スポットにおいて、光は、完全にまたは部分的に散乱され得、または、単純に透過され得る。円形の光スポットが発生されるケースでは、半径、直径、または、ガウシアンビームウエスト、または、ガウシアンビームウエストの２倍が、ビーム断面の測定値として機能することが可能である。非円形の光スポットが発生されるケースでは、任意の他の実行可能な方式で、例えば、非円形の光スポットと同じ面積を有する円形の断面（それは、等価ビーム断面とも称される）を決定することなどによって、断面が決定され得る。この点において、例えば、光学レンズによって影響を与えるように、センサ領域が焦点にまたは焦点の近くに位置し得るときなどに、センサ領域が、最小限の断面積を有する光ビームによって衝突され得る条件の下で、縦方向センサ信号の極値、すなわち、最大または最小、とりわけ、全域的極値の観察を用いることが可能であり得る。極値が最大であるケースでは、この観察は、プラスのＦｉＰ効果として命名され得、一方、極値が最小であるケースでは、この観察は、マイナスのＦｉＰ効果として命名され得る。
【００３８】
光ビームによるセンサ領域の照射の合計パワーが同じであることを所与として、第１のビーム直径またはビーム断面を有する光ビームは、第１の縦方向センサ信号を発生させることが可能であり、一方、第１のビーム直径またはビーム断面とは異なる第２のビーム直径またはビーム断面を有する光ビームは、第１の縦方向センサ信号とは異なる第２の縦方向センサ信号を発生させる。したがって、縦方向センサ信号同士を比較することによって、ビーム断面に関する、具体的には、ビーム直径に関する情報の少なくとも１項目が発生され得る。この効果の詳細に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１が参照され得る。したがって、光ビームの合計パワーおよび／または強度に関する情報を得るために、および／または、縦方向センサ信号を正規化するために、および／または、光ビームの合計パワーおよび／または合計強度に関して対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を正規化するために、縦方向光学センサによって発生される縦方向センサ信号同士が比較され得る。したがって、例として、縦方向光学センサ信号の最大値が検出され得、すべての縦方向センサ信号が、この最大値によって除され得、それによって、正規化された縦方向光学センサ信号を発生させ、それは、次いで、上述の既知の関係を使用することによって、対象物に関する縦方向情報の少なくとも１項目へと変換され得る。例えば、縦方向センサ信号の中央値を使用した正規化、および、すべての縦方向センサ信号を中央値で割った正規化など、正規化の他の方式も実行可能である。他のオプションも可能である。これらのオプションのそれぞれは、光ビームの合計パワーおよび／または強度から独立して、変換を行うのに適当であり得る。したがって、それに加えて、光ビームの合計パワーおよび／または強度に関する情報も発生され得る。
【００３９】
具体的には、対象物から検出器へ伝播する光ビームの１つまたは複数のビーム特性が既知であるケースでは、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目は、したがって、少なくとも１つの縦方向センサ信号と対象物の縦方向位置との間の既知の関係から導出され得る。既知の関係は、アルゴリズムとして、および／または、１つまたは複数の較正曲線として、評価デバイスの中に記憶され得る。例として、具体的には、ガウシアンビームに関して、ビーム直径またはビームウエストと対象物の位置との間の関係が、ビームウエストと縦方向座標との間のガウスの関係を使用することによって、容易に導出され得る。
【００４０】
検出器は、光学レンズなどのような、少なくとも１個の伝送デバイスを含み、少なくとも１個の伝送デバイスは、より詳細に後に説明されることとなるように、共通の光学軸に沿ってさらに配置され得る。最も好ましくは、対象物から出現する光ビームは、このケースでは、最初に、少なくとも１個の伝送デバイスを通って進行し、その後に、縦方向光学センサへ進行する。本明細書で使用されているように、「伝送デバイス」という用語は、対象物から出現する少なくとも１つの光ビームを、検出器の中の光学センサ、すなわち、少なくとも１個の縦方向光学センサおよび少なくとも１つの任意の横方向光学センサへ、伝送するように構成された光学エレメントを表している。したがって、伝送デバイスは、対象物から検出器へ、光学センサへ伝播する光を給送するように設計され得、この給送は、結像（イメージング）手段によって、または、その他、伝送デバイスの非結像特性によって、任意に実現され得る。とりわけ、伝送デバイスは、また、電磁放射線が横方向光学センサおよび／または縦方向光学センサに給送される前に、電磁放射線を収集するように設計され得る。
【００４１】
それに加えて、少なくとも１個の伝送デバイスは、結像特性を有することが可能である。結果的に、伝送デバイスは、少なくとも１つの結像エレメント、例えば、少なくとも１つのレンズおよび／または少なくとも１つの湾曲したミラーを含む。その理由は、そのような結像エレメントのケースでは、例えば、センサ領域の上の照射の幾何学形状が、伝送デバイスと対象物との間の相対的な位置決め、例えば、距離に依存し得るからである。対象物から出現する電磁放射線が、センサ領域に完全に伝送されるように、例えば、とりわけ、対象物が検出器の可視範囲の中に配置されている場合には、センサ領域、とりわけ、センサエリアの上に完全に焦点を合わせられるように、伝送デバイスが設計され得る。
【００４２】
本発明によれば、伝送デバイスは、少なくとも１つの入射光ビームに応答して、少なくとも２つの異なる焦点距離を示し、とりわけ、伝送デバイスの異なる焦点距離は、少なくとも１つの入射光ビームの波長に関して異なっている。本明細書で使用されているように、伝送デバイスの「焦点距離」という用語は、距離を表しており、その所定の距離にわたって、伝送デバイスに衝突し得る入射コリメート光線が、「フォーカルポイント」としても示され得るような焦点に入る。したがって、焦点距離は、衝突する光ビームを収束させる伝送デバイスの能力の手段を構成する。したがって、伝送デバイスは、収束レンズの効果を有することができる１つまたは複数の結像エレメントを含むことが可能である。例として、伝送デバイスは、１つまたは複数のレンズ、とりわけ、１つまたは複数の屈折レンズ、および／または、１つまたは複数の凸形ミラーを有することが可能である。この例では、焦点距離は、薄い屈折レンズの中心から薄いレンズの主要な焦点への距離として定義され得る。収束する薄い屈折レンズ、例えば、凸形または両凸の薄いレンズに関して、焦点距離は、プラスであるとして考えられ得、また、伝送デバイスとしての薄いレンズに衝突するコリメート光のビームが単一のスポットに焦点を合わせられ得る距離を提供することが可能である。追加的に、伝送デバイスは、少なくとも１つの波長選択的なエレメント、例えば、少なくとも１つの光学フィルタを含むことが可能である。追加的に、伝送デバイスは、例えば、センサ領域の場所、および、とりわけ、センサエリアにおいて、所定のビームプロファイルを電磁放射線に印加するように設計され得る。伝送デバイスの上述の任意の実施形態は、原理的には、個別にまたは任意の所望の組み合わせで実現化され得る。
【００４３】
すでに述べられたように、伝送デバイスは、それぞれの光ビームの波長に応じて、第１の波長を有する第１の光ビームのビーム断面、および、第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光ビームのビーム断面を調節するように適合されており、センサ領域において、第１の光ビームのビーム断面が第２の光ビームのビーム断面とは異なるようになっている。伝送デバイスは、少なくとも１つの入射光ビームの波長に依存する少なくとも２つの異なる焦点距離を示す。伝送デバイスは、波長依存型屈折率を有する１つまたは複数の光学レンズを含むことが可能である。とりわけ、伝送デバイスが屈折レンズを含むケースでは、伝送デバイスの中の異なる焦点距離が、伝送デバイスの中に使用される材料によって引き起こされる色収差によって生成され得る。伝送デバイスは、強力な色収差を有するレンズであることが可能であるか、または、それを含むことが可能である。本明細書で使用されているように、「ビーム断面を調節する」という用語は、一般的に、光ビームのビーム断面を構成すること、変更すること、修正すること、変化させることのうちの少なくとも１つの目的のために、伝送デバイスに衝突する少なくとも１つの光ビームに影響を与えることを表している。伝送デバイスは、光ビームの波長に応じて、第１の光ビームおよび第２の光ビームを分離するように適合され得、センサ領域の中の光ビームのビーム断面が異なるようになっている。さらに、第１の光ビームおよび第２の光ビームは、分離されたおよび／または独立した光ビームとして発生され得る。例えば、第１の光ビームおよび第２の光ビームは、少なくとも２つの照射源によって、または、少なくとも２つの光源を有する少なくとも１つの照射源によって発生され得る。例えば、第１の光ビームおよび第２の光ビームは、例えば、少なくとも１つの照射源によって発生される、１つの光ビームの一部分であることが可能であり、光ビームは、異なる波長を有する少なくとも１つの第１の部分および少なくとも１つの第２の部分を含む。例えば、少なくとも１つの光ビームは、伝送デバイスに衝突することが可能である。伝送デバイスは、第２の波長を有する光ビームの一部分から、第１の波長を有する光ビームの一部分を分離するように適合され得、第１の波長を有する光ビームの一部分が、センサ領域において第１のビーム断面を有するようになっており、また、第２の波長を有する光ビームの一部分が、センサ領域において、第１のビーム断面とは異なる第２のビーム断面を有するようになっている。したがって、換言すれば、伝送デバイスは、第１の波長を有する一部分のビーム断面、および、第２の波長を有する一部分のビーム断面を調節するように適合され得、第１の波長を有する一部分が、第２の波長を有する一部分とは異なるスポットサイズを有するスポットを、センサ領域の中に生成させるようになっている。別の実施形態では、２つの異なる波長を有する２つの光ビームが、伝送デバイスの中に衝突することが可能である。伝送デバイスは、第１の波長を有する光ビームを第２の波長を有する光ビームから分離するように適合され得、第１の波長を有する光ビームが、センサ領域において第１のビーム断面を有するようになっており、また、第２の波長を有する光ビームが、センサ領域において、第１のビーム断面とは異なる第２のビーム断面を有するようになっている。
【００４４】
上記に概説されているように、評価デバイスは、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を、第１の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第１の縦方向センサ信号と、第２の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第２の縦方向センサ信号とに区別するように、例えば、分離するようにおよび／または割り当てるように適合されており、評価デバイスは、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている。本明細書で使用されているように、「評価デバイス」という用語は、一般的に、情報、すなわち、対象物の位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている任意のデバイスを表している。例として、評価デバイスは、１つまたは複数の集積回路、例えば、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／または１つまたは複数のデータ処理デバイス、例えば、１つまたは複数のコンピュータ、好ましくは、１つまたは複数のマイクロコンピュータおよび／またはマイクロコントローラなどであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。追加的なコンポーネントが含まれ得、それは、例えば、１つまたは複数の事前処理デバイスおよび／またはデータ収集デバイスなど、例えば、センサ信号を受け取りおよび／または事前処理するための１つまたは複数のデバイス、例えば、１つまたは複数のＡＤコンバータ、および／または、１つまたは複数のフィルタなどである。本明細書で使用されているように、センサ信号は、一般的に、縦方向センサ信号、および、適用可能である場合には、横方向センサ信号のうちの１つを表すことが可能である。さらに、評価デバイスは、１つまたは複数のデータストレージデバイスを含むことが可能である。さらに、上記に概説されているように、評価デバイスは、１つまたは複数のインターフェース、例えば、１つまたは複数のワイヤレスインターフェース、および／または、１つまたは複数のワイヤーバウンドインターフェースを含むことが可能である。
【００４５】
少なくとも１個の評価デバイスは、少なくとも１つのコンピュータプログラム、例えば、情報を発生させる工程を実施または支持する少なくとも１つのコンピュータプログラムなどを実施するように適合され得る。例として、センサ信号を入力変数として使用することによって、対象物の位置への所定の変換を実施することができる、１つまたは複数のアルゴリズムが実装され得る。
【００４６】
評価デバイスは、とりわけ、センサ信号を評価することによって情報を発生させるように設計され得る少なくとも１つのデータ処理デバイス、とりわけ、電子的なデータ処理デバイスを含むことが可能である。したがって、評価デバイスは、センサ信号を入力変数として使用するように設計されており、また、これらの入力変数を処理することによって対象物の横方向位置および縦方向位置に関する情報を発生させるように設計されている。処理することは、並列に、その後に、または、さらには組み合わせられて行われ得る。評価デバイスは、例えば、少なくとも１つの記憶されたおよび／または公知の関係を計算および／または使用することなどによって、これらの情報を発生させるための任意のプロセスを使用することが可能である。センサ信号の他に、１つまたは複数のさらなるパラメータおよび／または情報が、上記関係、例えば、変調周波数についての情報の少なくとも１項目に影響を及ぼすことが可能である。関係は、経験的に、分析的に、または、その他、半経験的に決定され得るかまたは決定可能であり得る。関係は、少なくとも１つの較正曲線、少なくとも１つのセットの較正曲線、少なくとも１つの関数、または、上述の可能性の組み合わせを含むことが可能である。１つまたは複数の較正曲線が、例えば、１セットの値、および、その関連の関数値の形態で、例えば、データストレージデバイスおよび／またはテーブルの中に記憶され得る。しかし、代替的にまたは追加的に、少なくとも１つの較正曲線は、また、例えば、パラメータ化された形態で、および／または、関数式として記憶され得る。センサ信号を情報に処理するための別々の関係が使用され得る。代替的に、センサ信号を処理するための少なくとも１つの組み合わせられた関係も実行可能である。さまざまな可能性が考えられ、また、組み合わせられ得る。
【００４７】
例として、評価デバイスは、情報を決定する目的のためのプログラミングの観点から設計され得る。評価デバイスは、とりわけ、少なくとも１つのコンピュータ、例えば、少なくとも１つのマイクロコンピュータを含むことが可能である。そのうえ、評価デバイスは、１つまたは複数の揮発性のまたは不揮発性のデータメモリを含むことが可能である。データ処理デバイス、とりわけ、少なくとも１つのコンピュータの代替例として、または、それに加えて、評価デバイスは、例えば、電子的なテーブル、および、とりわけ、少なくとも１つのルックアップテーブルなどの情報を決定するように設計されている１つまたは複数のさらなる電子コンポーネント、および／または少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むことが可能である。
【００４８】
上記に説明されているように、検出器は、少なくとも１個の評価デバイスを有する。例えば、評価デバイスが、少なくとも１個の照射源を制御するように、および／または、検出器の少なくとも１つの変調デバイスを制御するように設計されていることによって、とりわけ、少なくとも１個の評価デバイスは、完全にまたは部分的に検出器を制御または駆動するように設計され得る。評価デバイスは、とりわけ、少なくとも１つの測定サイクルを実施するように設計され得、少なくとも１つの測定サイクルにおいて、１つまたは複数のセンサ信号、例えば、複数のセンサ信号などがピックアップされ、それは、例えば、照射の異なる変調周波数において連続的な複数のセンサ信号などである。
【００４９】
上記に説明されているように、評価デバイスは、少なくとも１つのセンサ信号を評価することによって、対象物の位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計される。対象物の前記位置は、静的であることが可能であるか、または、対象物の少なくとも１つの移動、例えば、検出器またはそのパーツと対象物またはそのパーツとの間の相対的な移動を含むことさえも可能である。このケースでは、相対的な移動は、一般的に、少なくとも１つの線形移動および／または少なくとも１つの回転移動を含むことが可能である。また、移動情報は、例えば、異なる時間にピックアップされた少なくとも２つの情報の比較によって取得され得、例えば、少なくとも１つの場所情報が、少なくとも１つの速度情報および／または少なくとも１つの加速度情報、例えば、対象物またはそのパーツと検出器またはそのパーツとの間の少なくとも１つの相対速度についての情報の少なくとも１項目を含むことが可能であるようになっている。とりわけ、少なくとも１つの場所情報は、一般的に、対象物またはそのパーツと検出器またはそのパーツとの間の距離についての情報、とりわけ、光路長さ；対象物またはそのパーツと任意の伝送デバイスまたはそのパーツとの間の距離または光学的な距離についての情報；検出器またはそのパーツに対する対象物またはそのパーツの位置決めについての情報；検出器またはそのパーツに対する対象物および／またはそのパーツの配向についての情報；対象物またはそのパーツと検出器またはそのパーツとの間の相対的な移動についての情報；対象物またはそのパーツの２次元のまたは３次元の空間的構成についての情報、とりわけ、対象物の幾何学形状または形態から選択され得る。したがって、一般的に、少なくとも１つの場所情報は、例えば、対象物または少なくとも１つのそのパーツの少なくとも１つの場所についての情報；対象物またはそのパーツの少なくとも１つの配向についての情報；対象物またはそのパーツの幾何学形状または形態についての情報、対象物またはそのパーツについての情報、対象物またはそのパーツの加速度についての情報、検出器の可視範囲の中の対象物またはそのパーツの存在または不存在についての情報からなる群から選択され得る。
【００５０】
少なくとも１つの場所情報は、例えば、少なくとも１つの座標系の中で、例えば、検出器またはそのパーツがその中に存在する座標系の中で特定され得る。代替的にまたは追加的に、場所情報は、また、単純に、例えば、検出器またはそのパーツと対象物またはそのパーツとの間の距離を含むことが可能である。上述の可能性の組み合わせも考えられる。
【００５１】
評価デバイスは、少なくとも１つの縦方向センサ信号から光ビームの直径を決定することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように適合され得る。本発明による評価デバイスを用いることによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を決定することに関するさらなる詳細に関して、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１の説明が参照され得る。したがって、一般的に、好ましくは、光ビームの伝播の方向への少なくとも１つの伝播座標に対する、光ビームのビーム直径の既知の依存性から、および／または、光ビームの既知のガウス分布から、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を決定するために、評価デバイスは、光ビームのビーム断面および／または直径を、光ビームの既知のビーム特性と比較するように適合され得る。例えば、照射源は、光ビームの開き角を事前決定された開き角に調節するように適合され得、光ビームのビーム直径が、照射源の場所において、および／または、照射源の１つまたは複数のアパーチャの場所において、知られるようになっている。
【００５２】
評価デバイスは、変調、周波数、または位相シフトのうちの１つまたは複数によって、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を区別するように設計され得る。したがって、評価デバイスは、第１の光ビームによって発生される縦方向センサ信号の部分、および、信号第２の光ビームによって発生される縦方向センサの部分を分離および／または決定するように設計され得る。例えば、光ビームは、変調された光ビームであることが可能であり、光ビームは、異なる変調周波数によって変調され得る。検出器は、異なる変調のケースでは、少なくとも２つの縦方向センサ信号を検出するように設計され得、とりわけ、それぞれに異なる変調周波数において、少なくとも２つのセンサ信号を検出するように設計され得る。縦方向センサ信号が、照射の合計パワーが同じであることを所与として、照射の変調の変調周波数に依存するように、縦方向光学センサは設計され得る。縦方向センサ信号は、第１の光ビームの変調周波数に依存する第１の部分と、第２の光ビームの変調周波数に依存する第２の部分とを含むことが可能である。評価デバイスは、第１の光ビームによって発生される縦方向センサ信号の部分、および、第２の光ビームによって発生される縦方向センサ信号の部分を区別し、および／または分離し、および／または決定するように設計され得る。
【００５３】
評価デバイスは、少なくとも２つの縦方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計され得る。評価デバイスは、少なくとも１つの縦方向センサ信号から光ビームの直径を決定することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように適合され得る。
【００５４】
評価デバイスは、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を考慮することによって、曖昧性を解消するように設計され得る。評価デバイスは、縦方向光学センサ信号を明確に評価するように設計され得る。評価デバイスは、光ビームのビーム断面と対象物の縦方向位置との間の既知の関係において、曖昧性を解消するように構成され得る。したがって、対象物から検出器へ伝播する光ビームのビーム特性が完全にまたは部分的に知られているとしても、多くのビームにおいて、焦点に到達する前にビーム断面が細くなり、その後に、再び太くなることが知られている。したがって、光ビームが最も狭いビーム断面を有する焦点の前後において、光ビームの伝播の軸線に沿って、光ビームが同じ断面を有する位置が生じる。したがって、例として、焦点の前後の距離ｚ０において、光ビームの断面は同一になっている。
【００５５】
この文脈において、２０１５年１０月２８日に出願された欧州特許出願第１５１９１９６０．２号が参照され得、その全内容が、参照により本明細書に含まれている。特定のスペクトル感度を有する１つだけの縦方向光学センサが使用されるケースでは、光ビームの全体的なパワーまたは強度が知られている場合には、光ビームの特定の断面が決定され得る。この情報を使用することによって、フォーカルポイントからのそれぞれの縦方向光学センサの距離ｚ０が決定され得る。しかし、それぞれの縦方向光学センサが焦点の前に位置するかまたは焦点の後に位置するかを決定するために、追加的な情報が必要とされ、それは、例えば、対象物および／または検出器の移動の履歴、および／または、検出器が焦点の前に位置するかまたは焦点の後ろに位置するかに関する情報などである。典型的な状況では、この追加的な情報は、提供されなくてもよい。したがって、曖昧性を解消するために、検出器は、少なくとも２個の縦方向光学センサを含むことが可能である。しかし、特に、コスト効率および空間要件の観点から、単一の縦方向光学センサを使用することによって、曖昧性なしに、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を決定することが望ましい可能性がある。したがって、検出器は、１個の縦方向光学センサを含むことが可能である。したがって、本発明によれば、少なくとも１つの入射光ビームに応答して少なくとも２つの異なる焦点距離を示す、少なくとも１個の伝送デバイスが開示されており、伝送デバイスは、それぞれの光ビームの波長に応じて、第１の波長を有する少なくとも１つの第１の光ビームのビーム断面、および、第１の波長とは異なる第２の波長を有する少なくとも１つの第２の光ビームを調節するように適合されており、センサ領域において、第１の光ビームのビーム断面が、第２の光ビームのビーム断面とは異なるようになっている。異なるビーム断面、とりわけ、事前決定されたビーム断面を有する、２つの光ビームを発生させることによって、曖昧性を解消することを可能にすることができる。縦方向光学センサのセンサ領域に衝突する第１の光ビームおよび第２の光ビームは、異なるビーム断面を有し、異なるサイズ、例えば、異なる直径を有する２つのスポットを、縦方向光学センサ領域の上に発生させることが可能である。縦方向光学センサは、縦方向センサ信号を発生させることが可能であり、縦方向センサ信号は、第１および第２の光ビームによるセンサ領域の照射に依存し、および／または、それによって発生される。縦方向センサ信号は、第１の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する、および／または、それによって発生される、第１の部分を含むことが可能である。縦方向センサ信号は、第２の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する、および／または、それによって発生される、第２の部分を含むことが可能である。評価デバイスは、第１および第２の部分を分離および／または決定するように適合され得、また、縦方向センサ信号の両方の部分を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように適合され得る。したがって、評価デバイスは、縦方向センサ信号の第１および第２の部分から、縦方向光学センサが焦点の前に位置するかまたは後に位置するかについての追加的な情報を決定するように適合され得る。例えば、評価デバイスは、縦方向センサ信号の部分同士を比較するように適合され得、また、縦方向センサ信号の第１および第２の部分から、縦方向光学センサがフォーカルポイントの前に位置するかまたは後に位置するかを決定するように適合され得る。
【００５６】
縦方向センサ信号の部分を評価することによって、評価デバイスが、第１の光ビームのビーム断面が第２の光ビームのビーム断面よりも大きいことを認識するケースでは、伝送デバイスは、第１の波長に関して、第２の波長に関するものよりも短い焦点距離を有しており、評価デバイスは、第１の光ビームが太くなっており、一方、第２の光ビームが依然として細くなっていることを決定することが可能であり、また、縦方向光学センサの場所が、第１の光ビームの焦点の後ろ、および、第２の光ビームの焦点の前に位置していることを決定することが可能である。これに反して、第１の光ビームのビーム断面が第２の光ビームのビーム断面よりも小さいケースでは、評価デバイスは、光ビームが依然として細くなっていること、および、縦方向光学センサの場所が焦点の前に位置していることを決定することが可能である。一般的に、評価デバイスは、第１の光ビームおよび第２の光ビームによって発生される縦方向センサ信号の部分同士を比較することによって、光ビームが太くなるかまたは細くなるかを認識するように適合され得る。
【００５７】
評価デバイスは、縦方向センサ信号の分析、とりわけ、縦方向センサ信号の曲線分析を実施するように構成され得る。評価デバイスは、縦方向センサ信号の振幅を決定するように構成され得る。評価デバイスは、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号の振幅を決定するように設計され得る。評価デバイスは、第１および第２の縦方向センサ信号を同時に評価するように構成され得る。評価デバイスは、第１および第２の縦方向センサ信号を比較することによって、曖昧性を解消するように構成され得る。評価デバイスは、縦方向センサ信号を正規化するように適合され得、また、光ビームの強度から独立して対象物の縦方向位置に関する情報を発生させるように適合され得る。光ビームの合計パワーおよび／または強度に関する情報を得るために、および／または、縦方向センサ信号を正規化するために、および／または、光ビームの合計パワーおよび／または合計強度に関して対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を正規化するために、第１および第２の縦方向センサ信号が比較され得る。
【００５８】
検出器は、少なくとも１つの光ビームを放出するように適合された少なくとも１つの照射源をさらに含むことが可能である。照射源は、少なくとも２つの異なる波長を含む少なくとも１つの光ビームを放出するように適合され得、光ビームは、異なる波長を有する少なくとも１つの第１の部分および少なくとも１つの第２の部分を含むことが可能である。照射源は、異なる波長を有する少なくとも２つの光ビームを放出するように適合され得る。検出器は、少なくとも１つの第１の光ビームおよび少なくとも１つの第２の光ビームを放出するように適合された少なくとも１つの照射源を含むことが可能である。照射源は、少なくとも２つの光源を含むことが可能である。したがって、１つまたは複数の照射源が設けられ得、１つまたは複数の照射源が、例えば、所定の特質を有する１つまたは複数の一次的な光線またはビームなどのような、１つまたは複数の一次的な光線またはビームを使用することなどによって、対象物を照射する。後者のケースでは、対象物から検出器へ伝播する光ビームは、対象物、および／または、対象物に接続された反射デバイスによって、反射される光ビームであることが可能である。
【００５９】
本明細書で使用されているように、「照射源」は、一般的に、少なくとも１つの光ビームを発生および放出するように設計された任意のデバイスを表している。照射源は、さまざまな方式で具現化され得る。したがって、照射源は、例えば、検出器ハウジングの中の検出器のパーツであることが可能である。しかし、代替的にまたは追加的に、少なくとも１個の照射源は、また、検出器ハウジングの外側に、例えば、別々の光源として配置され得る。照射源は、対象物から別々に配置され得、所定の距離から対象物を照射することが可能である。また、代替的にまたは追加的に、照射源は、対象物に接続されているか、または、対象物のパーツであることさえも可能であり、例として、対象物から出現する電磁放射線が、照射源によって直接的に発生され得るようになっている。例として、少なくとも１個の照射源は、対象物の上および／または中に配置され得、電磁放射線を直接的に発生させることが可能であり、電磁放射線によってセンサ領域が照射される。この照射源は、例えば、周囲光源であることが可能であり、または、それを含むことが可能であり、および／または、人工的な照射源であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。例として、少なくとも１つの赤外線エミッター、および／または、可視光のための少なくとも１つのエミッター、および／または、紫外光のための少なくとも１つのエミッターが、対象物の上に配置され得る。例として、少なくとも１つの発光ダイオード、および／または、少なくとも１つのレーザーダイオードが、対象物の上および／または中に配置され得る。照射源は、とりわけ、１つまたは複数の以下の照射源、すなわち、レーザー、とりわけ、レーザーダイオード（しかし、原理的には、代替的にまたは追加的に、他のタイプのレーザーも使用され得る）；発光ダイオード；白熱ランプ；ネオンライト；火炎源；有機光源、とりわけ、有機発光ダイオード；構造化された光源を含むことが可能である。代替的にまたは追加的に、他の照射源も使用され得る。例えば、多くのレーザーが少なくともおおよそそうであるように、ガウスビーム分布を有する１つまたは複数の光ビームを発生させるように、照射源が設計されている場合には、とりわけ好適である。任意の照射源のさらに考えられる実施形態に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１およびＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１のうちの１つが参照され得る。さらに、他の実施形態も実行可能である。
【００６０】
照射源は、人工的な照射源、とりわけ、少なくとも１個のレーザー供給源および／または少なくとも１つの白熱ランプ、および／または、少なくとも１つの半導体光源、例えば、少なくとも１つの発光ダイオード、とりわけ、有機発光ダイオードおよび／または無機発光ダイオードを含むことが可能である。一般的に定義されるビームプロファイル、および、取り扱い可能性の他の特性に起因して、照射源として少なくとも１個のレーザー供給源を使用することが、とりわけ好適である。例えば、照射源は、２個のレーザー供給源を含むことが可能であり、レーザー供給源のそれぞれは、異なる波長または等しい波長を有する光ビームを発生させるように適合され得る。照射源は、少なくとも２つのレーザービームを放出することが可能である。光ビームは、発散するレーザービームであることが可能である。光ビームのうちの一方または両方は、発散する光ビームであることが可能であり、光ビームのうちの一方または両方のビーム直径が照射源のアパーチャからの距離とともに増加するようになっている。光ビームは、異なるビーム発散を有することが可能である。
【００６１】
例えば、照射源は、対象物に接続され得るか、または、対象物の一部であることも可能であり、例として、対象物から出現する電磁放射線が、また、照射源によって直接的に発生され得るようになっている。代替的に、照射源、例えば、レーザービームのそれぞれは、少なくとも１つの投射表面の上に位置する単一のドットの照射のために構成され得、例えば、それは、対象物に接続され得るか、または、対象物の一部であることも可能である。
【００６２】
少なくとも１つの任意の照射源は、一般的に、紫外線スペクトル範囲、好ましくは、２００ｎｍから３８０ｎｍの範囲；可視スペクトル範囲（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）；赤外線スペクトル範囲、好ましくは、７８０ｎｍから３．０マイクロメートルの範囲のうちの少なくとも１つの中の光を放出することが可能である。最も好ましくは、少なくとも１個の照射源は、可視スペクトル範囲の中の、好ましくは、５００ｎｍから７８０ｎｍの範囲の中の、最も好ましくは、６５０ｎｍから７５０ｎｍ、または、６９０ｎｍから７００ｎｍにおいて、光を放出するように適合されている。本明細書では、とりわけ、したがって、十分な信号対雑音比を有する高分解能評価を可能にし得る高い強度で、それぞれの照射源によって照射され得る縦方向センサがセンサ信号を提供することができることを保証するように、照射源が、縦方向センサのスペクトル感度に関連し得るスペクトル範囲を示すことが可能であるときに、とりわけ好適である。
【００６３】
照射源は、第１の光源および第２の光源を含むことが可能であり、第１の光源は、第１の光ビームを放出するように適合されており、第２の光源は、第２の光ビームを放出するように適合されている。例えば、照射源は、少なくとも２つの光源、例えば、２つ以上のＬＥＤまたはレーザー供給源を含むことが可能である。照射源は、２つの異なる波長を有する光を放出するように適合されたバイカラーターゲット、または、複数の波長を有する光を放出するように適合されたマルチカラーターゲットのうちの１つを含むことが可能である。
【００６４】
照射源は、少なくとも１つのアパーチャエレメントを含むことが可能である。アパーチャエレメントは、発光アパーチャエレメントであることが可能である。一般的に使用されているように、「アパーチャエレメント」という用語は、その後に光学センサに衝突する入射光ビームのビーム経路の上に設置されている、照射源の光学エレメントを表しており、アパーチャエレメントは、入射光ビームの他の部分が停止および／または反射される状態で、入射光ビームの一部分だけが、例えば、光学センサの外側の１つまたは複数のターゲットなどへ通過することを可能にすることができる。したがって、結果として、「アパーチャエレメント」という用語は、不透明な本体部と、不透明な本体部の中へ挿入される開口とを有する、光学エレメントを表すことが可能であり、不透明な本体部は、入射光ビームのさらなる通過を停止するように適合され得、および／または、開口（通常、「アパーチャ」として示されている）に衝突し得る入射光のその部分がアパーチャエレメントを通過することが可能である状態で、光ビームを反射するように適合され得る。したがって、アパーチャエレメントは、「ダイヤフラム」または「ストップ」としても命名され得る。
【００６５】
照射源は、少なくとも２つの異なる波長で光を放出するように適合され得る。例えば、照射源は、少なくとも１つの第１の波長の光を放出することと、少なくとも１つの第２の波長の光を放出することとの間で切り替わるように構成され得、および／または、照射源は、異なる波長の光を放出する２つの光源を含むことが可能である。例えば、照射源は、異なる波長で光を放出するように適合された少なくとも１つの光源を含むことが可能であり、放出される光ビームの波長は、例えば、外部影響によって調節可能であり得る。例えば、照射源は、少なくとも２つの光源を含むことが可能であり、少なくとも２つの光源は、異なる波長で光を放出するように構成されている。したがって、第１の光源は、第１の波長を有する光ビームを提供することが可能であり、第２の光源は、第２の波長を有する光ビームを提供することが可能である。第１の光ビームおよび第２の光ビームは、同時にまたは順次放出され得る。例えば、照射源が２つの光源を含むケースでは、第１の光ビームを提供する第１の光源が、スイッチオンされたままであることが可能であり、一方、第２の光源は、第２の光ビームを提供することが可能である。
【００６６】
例えば、第１の波長は、第２の波長と比較して短い波長であることが可能である。とりわけ第１の波長は、可視スペクトル範囲にあり、好ましくは、３８０ｎｍから４５０ｎｍの範囲にあり、より好ましくは、３９０ｎｍから４２０ｎｍの範囲にあり、最も好ましくは、４００ｎｍから４１０ｎｍの範囲にあることが可能である。例えば、第２の波長は、同様に、可視スペクトル範囲にあり、好ましくは、５００ｎｍから５６０ｎｍの範囲にあり、より好ましくは、５１０ｎｍから５５０ｎｍの範囲にあり、最も好ましくは、５２０ｎｍから５４０ｎｍの範囲にあることが可能である。
【００６７】
第１の光ビームおよび第２の光ビームは、同時にまたは順次放出され得る。
【００６８】
そのうえ、検出器は、照射を変調させるための、とりわけ、定期的な変調のための少なくとも１つの変調デバイスを有してよく、とりわけ、定期的なビーム中断デバイスを有してよい。照射の変調は、照射の合計パワーが、とりわけ、１つまたは複数の変調周波数によって、好ましくは、周期的に変化させられる、プロセスを意味するように理解されるべきである。とりわけ、周期的な変調は、照射の合計パワーの最大値と最小値との間で実現され得る。最小値は、０であることが可能であるが、例として、完全な変調が実現される必要がないように、＞０であることも可能である。変調は、例えば、少なくとも１つの変調デバイスが前記ビーム経路の中に配置されていることによって、例えば、対象物と光学センサとの間のビーム経路の中で実現され得る。しかし、代替的にまたは追加的に、変調は、また、対象物を照射するための任意の照射源（さらに詳細に下記に説明されている）と対象物との間のビーム経路の中で、例えば、上記ビーム経路の中に配置されている少なくとも１つの変調デバイスによって実現され得る。これらの可能性の組み合わせも考えられる。少なくとも１つの変調デバイスは、例えば、ビームチョッパ、または、好ましくは、一定の速度で回転し、また、周期的に照射を中断することが可能な、例えば、少なくとも１つのインタラプタブレードまたはインタラプタホイールを含む、いくつかの他のタイプの周期的なビーム中断デバイスを含むことが可能である。しかし、代替的にまたは追加的に、１つまたは複数の異なるタイプの変調デバイス、例えば、電気光学的な効果および／または音響光学的な効果に基づく変調デバイスを使用することも可能である。また、繰り返しになるが、代替的にまたは追加的に、少なくとも１つの任意の照射源自身は、例えば、上記照射源自身が、変調された強度および／または合計パワー、例えば、周期的に変調された合計パワーを有することによって、および／または、前記照射源が、パルス状照射源として、例えば、パルス状レーザーとして具現化されていることによって、変調された照射を発生させるように設計され得る。したがって、例として、少なくとも１つの変調デバイスは、また、全体的にまたは部分的に照射源の中へ一体化され得る。さまざまな可能性が考えられる。
【００６９】
したがって、検出器は、とりわけ、異なる変調のケースでは、少なくとも２つの縦方向センサ信号、とりわけ、それぞれに異なる変調周波数において、少なくとも２つの縦方向センサ信号を検出するように設計され得る。評価デバイスは、少なくとも２つの縦方向センサ信号から幾何学的な情報を発生させるように設計され得る。ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１およびＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に説明されているように、曖昧性を解消することが可能であり、および／または、例えば、照射の合計パワーが一般的に知られていないという事実を考慮に入れることが可能である。例として、検出器は、０．０５Ｈｚから１ＭＨｚの周波数、例えば、０．１Ｈｚから１０ｋＨｚの周波数によって、対象物の照射の変調、および／または、検出器の少なくとも１つのセンサ領域、例えば、少なくとも１個の縦方向光学センサの少なくとも１つのセンサ領域などの照射の変調を引き起こすように設計され得る。上記に概説されているように、この目的のために、検出器は、少なくとも１つの変調デバイスを含むことが可能であり、少なくとも１つの変調デバイスは、少なくとも１つの任意の照射源の中へ一体化され得、および／または、照射源から独立していることが可能である。したがって、少なくとも１個の照射源は、それ自身によって、照射の上述の変調を発生させるように適合され得、および／または、例えば、変調された伝達性を有する少なくとも１つのチョッパ、および／または、例えば、少なくとも１つの電気光学的なデバイス、および／または、少なくとも１つの音響光学的なデバイスのような少なくとも１つのデバイスといった、少なくとも１つの独立した変調デバイスが存在することが可能であり得る。
【００７０】
例えば、第１の光ビームおよび第２の光ビームは、変調された光ビームであることが可能である。検出器は、異なる変調のケースでは、少なくとも２つの縦方向センサ信号を検出するように設計されている得、とりわけ、それぞれに異なる変調周波数において、少なくとも２つのセンサ信号を検出するように設計されている得、評価デバイスは、少なくとも２つの縦方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計され得る。縦方向センサ信号が、照射の合計パワーが同じであることを所与として、照射の変調の変調周波数に依存するように、縦方向光学センサがさらに設計され得る。
【００７１】
本発明によれば、それは、上記に説明されているような光学検出器に少なくとも１つの変調周波数を適用することが有利である可能性がある。しかし、変調周波数を光学検出器に適用することなく、縦方向センサ信号を直接的に決定することも、依然として可能である可能性がある。変調周波数の適用は、対象物についての所望の縦方向の情報を獲得するために、多くの関連の環境の下で必要とされない可能性がある。したがって、結果として、光学検出器は、空間的検出器の単純でコスト効率の良い構成にさらに寄与し得る変調デバイスを含むことが必要とされない可能性がある。さらなる結果として、空間的光変調器は、周波数分割多重化モードよりもむしろ時間分割多重化モードにおいて、または、それらの組み合わせで使用され得る。
【００７２】
変調デバイスは、照射を変調させるように適合され得、第１の光ビームおよび第２の光ビームが位相シフトを有するようになっている。例えば、周期的な信号が、光源変調のために使用され得る。例えば、位相シフトは、結果として生じる縦方向光学センサの応答が、２つの縦方向センサ信号の比率であり得るように、１８０°であることが可能である。それによって、縦方向光学センサの応答から距離を直接的に導出することが可能であり得る。
【００７３】
検出器は、少なくとも２個の縦方向光学センサを含むことが可能であり、それぞれの縦方向光学センサは、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させるように適合され得る。したがって、例として、縦方向光学センサのセンサ領域またはセンサ表面は、平行に配向され得、わずかな角度公差、例えば、１０°以下の角度公差、好ましくは、５°以下の角度公差などが許容可能であり得る。本明細書では、好ましくは、検出器の縦方向光学センサのすべてが、好ましくは、検出器の光学軸に沿ってスタックの形態で配置され得、透明であることが可能である。したがって、光ビームは、他の縦方向光学センサに衝突する前に、好ましくは、その後に、第１の透明な縦方向光学センサを通過することが可能である。したがって、対象物からの光ビームは、その後に、光学検出器の中に存在するすべての縦方向光学センサに到達することが可能である。本明細書では、異なる縦方向光学センサが、入射光ビームに対して同じまたは異なるスペクトル感度を示すことが可能である。
【００７４】
本発明による検出器は、とりわけ、１つまたは複数の横方向光学センサと組み合わせて、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されているような縦方向光学センサのスタックを含むことが可能である。例として、１つまたは複数の横方向光学センサは、対象物の方を向く縦方向光学センサのスタックの側に位置し得る。代替的にまたは追加的に、１つまたは複数の横方向光学センサは、対象物から離れる方を向く縦方向光学センサのスタックの側に位置し得る。追加的にまたは代替的に、１つまたは複数の横方向光学センサは、スタックの縦方向光学センサの間に間置され得る。しかし、例えば、対象物の深さを決定することだけが望まれ得るケースなどでは、横方向光学センサを含まずに単一の縦方向光学センサだけを含むことができる実施形態も、依然として可能であり得る。
【００７５】
好ましくは、検出器は、少なくとも１つの横方向光学センサをさらに含むことが可能であり、横方向光学センサは、対象物から検出器へ進行する光ビームの横方向位置を決定するように適合され得、横方向位置は、検出器の光学軸に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、横方向光学センサは、少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるように適合され得、評価デバイスは、横方向センサ信号を評価することによって、対象物の横方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるようにさらに設計され得る。
【００７６】
本明細書で使用されているように、「横方向光学センサ」という用語は、一般的に、対象物から検出器へ進行する少なくとも１つの光ビームの横方向位置を決定するように適合されているデバイスを表している。位置という用語に関して、上記の定義が参照され得る。したがって、好ましくは、横方向位置は、検出器の光学軸に対して垂直の少なくとも１次元の少なくとも１つの座標であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。例として、横方向位置は、例えば、横方向光学センサの感光センサ表面の上など、光学軸に対して垂直の平面の中に光ビームによって発生される光スポットの位置であることが可能である。例として、平面の中の位置は、デカルト座標および／または極座標で与えられ得る。他の実施形態も実行可能である。横方向光学センサの考えられる実施形態に関して、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１が参照され得る。しかし、他の実施形態も実行可能であり、さらに詳細に下記に概説される。
【００７７】
横方向光学センサは、少なくとも１つの横方向センサ信号を提供することが可能である。本明細書では、横方向センサ信号は、一般的に、横方向位置を示す任意の信号であることが可能である。例として、横方向センサ信号は、デジタル信号および／またはアナログ信号であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。例として、横方向センサ信号は、電圧信号および／または電流信号であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。追加的にまたは代替的に、横方向センサ信号は、デジタルデータであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。横方向センサ信号は、単一の信号値および／または一連の信号値を含むことが可能である。横方向センサ信号は、２つ以上の個々の信号を組み合わせることによって、例えば、２つ以上の信号を平均することによって、および／または、２つ以上の信号の商を形成することなどによって導出される、任意の信号をさらに含むことが可能である。
【００７８】
例えば、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１による開示と同様に、横方向光学センサは、少なくとも１つの第１の電極、少なくとも１つの第２の電極、および少なくとも１つの光起電材料を有する、光検出器であることが可能であり、光起電材料は、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれ得る。したがって、横方向光学センサは、１つまたは複数の光検出器、例えば、１つまたは複数の有機の光検出器など、および、最も好ましくは、１つまたは複数の色素増感有機太陽電池（ＤＳＣ。色素太陽電池とも称される）、例えば、１つまたは複数の固体色素増感有機太陽電池（ｓ−ＤＳＣ）などであることが可能であるか、または、それを含むことが可能である。したがって、検出器は、少なくとも１つの横方向光学センサとして作用する１つまたは複数のＤＳＣ（例えば、１つまたは複数のｓＤＳＣなど）と、少なくとも１個の縦方向光学センサとして作用する１つまたは複数のＤＳＣ（例えば、１つまたは複数のｓＤＳＣなど）とを含むことが可能である。
【００７９】
横方向光学センサは、センサエリアを含むことが可能であり、センサエリアは、好ましくは、対象物から検出器へ進行する光ビームに対して透明であることが可能である。したがって、横方向光学センサは、１つまたは複数の横方向に、例えば、ｘ方向および／またはｙ方向などに、光ビームの横方向位置を決定するように適合され得る。この目的のために、少なくとも１つの横方向光学センサは、少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合され得る。したがって、評価デバイスは、縦方向光学センサの横方向センサ信号を評価することによって、対象物の横方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計され得る。対象物の少なくとも１つの縦方向座標に加えて、対象物の少なくとも１つの横方向座標が決定され得る。したがって、一般的に、評価デバイスは、少なくとも１つの横方向光学センサの上の光ビームの位置を決定することによって、対象物の少なくとも１つの横方向座標を決定するようにさらに適合され得、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１にもさらに概説されているように、ピクセル化された、セグメント化された、または、大面積の横方向光学センサであることが可能である。
【００８０】
それに加えて、検出器は、１つまたは複数の追加的な光学エレメントなどのような、１つまたは複数の追加的なエレメントをさらに含むことが可能である。さらに、検出器は、少なくとも１つのハウジングの中へ完全にまたは部分的に一体化され得る。検出器は、具体的には、光ビームを光学センサの上にガイドするように適合されている少なくとも１つの伝送エレメントを含むことが可能である。伝送エレメントは、少なくとも１つのレンズ、好ましくは、少なくとも１つの焦点調整可能なレンズ；少なくとも１つのビーム偏向エレメント、好ましくは、少なくとも１つのミラー；少なくとも１つのビームスプリッティングエレメント、好ましくは、ビームスプリッティングキューブまたはビームスプリッティングミラーのうちの少なくとも１つ；少なくとも１つのマルチレンズシステム；ダイヤフラムなどのうちの１つまたは複数を含むことが可能である。例えば、光ビームのビームパラメータ、光ビームの幅、または、光ビームの方向のうちの１つまたは複数を修正することなどによって、光ビームを修正するように適合されている、これらの光学的なエレメントは、以上および以下では、「伝送エレメント」とも称されることになる。最も好ましくは、対象物から出現する光ビームは、このケースでは、最初に、少なくとも１つの伝送エレメントを通って、その後に、単一の透明な縦方向光学センサ、または、透明な縦方向光学センサのスタックを通って、最後にそれが結像デバイスの上に衝突するまで、進行することが可能である。
【００８１】
上記に概説されているように、少なくとも１個の対象物の明確な決定が、単一の縦方向光学センサを使用することによって可能であり得る。この簡単な構成は、伝送デバイスの後ろの利用可能な空間を強化することが可能であり、追加的なセンサデバイスを使用する構成と比較して、より短い焦点距離が使用され得るようになっている。それに加えて、この構成は、光学的なセットアップの中のフレキシビリティ、より少ない空間的要件、および、光学エレメントおよびセンサに関する支出の低減を可能にすることができる。
【００８２】
それに加えて、少なくとも１つの伝送デバイスは、結像特性を有することが可能である。結果的に、伝送デバイスは、少なくとも１つの結像エレメント、例えば、少なくとも１つのレンズ、および／または、少なくとも１つの湾曲したミラーを含む。その理由は、そのような結像エレメントのケースでは、例えば、センサ領域の上の照射の幾何学形状が、伝送デバイスと対象物との間の相対的な位置決め、例えば、距離に依存し得るからである。本明細書で使用されているように、照射源からおよび／または対象物から出現する電磁放射線がセンサ領域に完全に伝送されるように、伝送デバイスは設計され得る。
【００８３】
一般的に、検出器は、少なくとも１つの結像デバイス、すなわち、少なくとも１つの結像を獲得することができるデバイスをさらに含むことが可能である。結像デバイスは、さまざまな方式で具現化され得る。したがって、結像デバイスは、例えば、検出器ハウジングの中の検出器のパーツであることが可能である。しかし、代替的にまたは追加的に、結像デバイスは、また、検出器ハウジングの外側に、例えば、別々の結像デバイスとして配置され得る。また、代替的にまたは追加的に、結像デバイスは、検出器に接続されるか、または、検出器のパーツにも接続され得る。好適な配置では、透明な縦方向光学センサおよび結像デバイスのスタックが、共通の光学軸に沿って整合されており、光ビームは共通の光学軸に沿って進行する。したがって、光ビームが、単一またはスタックの透明な縦方向光学センサを通って、結像デバイスの上にそれが衝突するまで進行するように、結像デバイスを光ビームの光路の中に位置させることが可能であり得る。しかし、他の配置も可能である。
【００８４】
本明細書で使用されているように、「結像デバイス」は、一般的に、対象物またはそのパーツの１次元の、２次元の、または３次元の結像を発生させることができるデバイスとして理解される。とりわけ、検出器は、少なくとも１つの任意の結像デバイスの有無にかかわらず、カメラとして完全にまたは部分的に使用され得、カメラは、例えば、ＩＲカメラ、またはＲＧＢカメラ、すなわち、赤色、緑色、および青色として指定される３つの基本色を３つの別々の接続の上に送達するように設計されたカメラなどである。したがって、例として、少なくとも１つの結像デバイスは、ピクセル化された有機カメラエレメント、好ましくは、ピクセル化された有機カメラチップ；ピクセル化された無機カメラエレメント、好ましくは、ピクセル化された無機カメラチップ、より好ましくは、ＣＣＤ−チップまたはＣＭＯＳ−チップ；モノクロームのカメラエレメント、好ましくは、モノクロームのカメラチップ；マルチカラーカメラエレメント、好ましくは、マルチカラーカメラチップ；フルカラーカメラエレメント、好ましくは、フルカラーカメラチップからなる群から選択される少なくとも１つの結像デバイスであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。結像デバイスは、モノクロームの結像デバイス、マルチクロームの結像デバイス、および、少なくとも１つのフルカラー結像デバイスからなる群から選択される少なくとも１つのデバイスであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。マルチクロームの結像デバイス、および／または、フルカラー結像デバイスは、当業者が認識するように、フィルタ技法を使用することによって、および／または、真性色感度または他の技法を使用することによって、発生され得る。結像デバイスの他の実施形態も可能である。
【００８５】
結像デバイスは、対象物の複数の部分的な領域を、連続的におよび／または同時に結像するように設計され得る。例として、対象物の部分的な領域は、例えば、結像デバイスの分解能限界によって定められ、電磁放射線が発せられる対象物の１次元の、２次元の、または３次元の領域であることが可能である。この文脈において、結像は、対象物のそれぞれの部分的な領域から出現する電磁放射線が、例えば、検出器の少なくとも１つの任意の伝送デバイスによって、結像デバイスの中へ給送されることを意味すると理解されるべきである。電磁線は、対象物自身によって、例えば、発光放射線の形態で発生され得る。代替的にまたは追加的に、少なくとも１つの検出器は、対象物を照射するための少なくとも１個の照射源を含むことが可能である。
【００８６】
とりわけ、結像デバイスは、順次、例えば、スキャニング方法によって、とりわけ、少なくとも１つの行スキャンおよび／またはラインスキャンを使用して、複数の部分的な領域を順次結像するように設計され得る。また、しかし、複数の部分的な領域が同時に結像される例示的な実施形態に関して、他の実施形態も可能である。結像デバイスは、対象物の部分的な領域のこの結像の間に、部分的な領域に関連付けられる信号、好ましくは、電子信号を発生させるように設計されている。信号は、アナログ信号および／またはデジタル信号であることが可能である。例として、電子信号は、それぞれの部分的な領域に関連付けられ得る。したがって、電子信号は、同時に、または、その他、時間的に互い違いに発生され得る。例として、行スキャンまたはラインスキャンの間に、対象物の部分的な領域に対応する一連の電子信号を発生させることが可能であり、それは、例えば、一列につなぎ合わせられている。さらに、結像デバイスは、電子信号を処理および／または事前処理するための１つまたは複数のフィルタおよび／またはアナログ−デジタル−コンバータなどのような、１つまたは複数の信号処理デバイスを含むことが可能である。
【００８７】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の対象物の位置を決定するための検出器システムが開示されている。検出器システムは、本発明による少なくとも１個の検出器、例えば、上記に開示されている実施形態のうちの１つまたは複数による少なくとも１個の検出器、または、さらに詳細に下記に開示されている実施形態のうちの１つまたは複数による少なくとも１個の検出器を含む。検出器システムは、少なくとも１個のビーコンデバイスをさらに含んで、少なくとも１つの光ビームを検出器に向けて方向付けするように適合され、ビーコンデバイスは、対象物に取り付け可能である、対象物によって保持可能である、および、対象物に一体化可能であるのうちの少なくとも１つである。
【００８８】
その考えられる実施形態を含む、ビーコンデバイスに関するさらなる詳細が、下記に与えられることになる。したがって、少なくとも１個のビーコンデバイスは、少なくとも１個のアクティブビーコンデバイスであることが可能であり、または、それを含むことが可能であり、それは、レーザー、ＬＥＤ、または電球などのような、１個または複数の光源などのような１個または複数の照射源を含む。追加的にまたは代替的に、少なくとも１個のビーコンデバイスは、例えば、１個または複数の反射エレメントを含むことなどによって、１個または複数の光ビームを検出器に向けて反射させるように適合され得る。さらに、少なくとも１個のビーコンデバイスは、光ビームを散乱させるように適合された１個または複数の散乱エレメントであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。この場合に、弾性的なまたは非弾性的な散乱が使用され得る。少なくとも１個のビーコンデバイスが一次的な光ビームを検出器に向けて反射および／または散乱させるように適合されているケースでは、ビーコンデバイスは、光ビームのスペクトル特性を、影響を受けていない状態のままにするように適合され得、または、代替的に、例えば、光ビームの波長を修正することなどによって、光ビームのスペクトル特性を変化させるように適合され得る。
【００８９】
上記光がそれぞれのビーコンデバイス自身の中において生じるオプションの代替として、または、追加的に、ビーコンデバイスから出てくる光は、照射源から出てくることが可能であり、および／または、照射源によって励起され得る。例として、ビーコンデバイスから出てくる電磁光は、ビーコンデバイス自身によって放出され得、および／または、ビーコンデバイスによって反射され得、および／または、それが検出器に給送される前に、ビーコンデバイスによって散乱され得る。このケースでは、電磁放射の放出および／または散乱は、スペクトル的な影響なしに達成され得、または、そのような影響を伴って達成され得る。したがって、例として、波長シフトが、また、例えば、ＳｔｏｋｅｓまたはＲａｍａｎに従って、散乱の間に起こる可能性がある。そのうえ、光の放出は、例えば、一次的な照射源によって励起され得、例えば、ルミネッセンス、とりわけ、燐光および／または蛍光を発生させるように励起されている対象物、または、対象物の部分的な領域によって励起され得る。また、原理的には、他の放出プロセスも可能である。反射が起こる場合には、対象物は、例えば、少なくとも１個の反射領域を有することが可能であり、とりわけ、少なくとも１個の反射表面を有することが可能である。前記反射表面は、対象物自身の一部であることが可能であるが、また、例えば、対象物に接続されているかまたは空間的に連結されているリフレクタであることが可能であり、例えば、対象物に接続されているリフレクタプラークであることが可能である。少なくとも１個のリフレクタが使用される場合には、それは、次に、例えば、検出器の他の構成要素部から独立して、対象物に接続されている検出器の一部ともみなされ得る。
【００９０】
ビーコンデバイスおよび／または少なくとも１個の任意の照射源は、一般的に、紫外線スペクトル範囲、好ましくは、２００ｎｍから３８０ｎｍの範囲；可視光スペクトル範囲（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）；赤外線スペクトル範囲、好ましくは、７８０ｎｍから３．０マイクロメートルの範囲のうちの少なくとも１個の範囲内の光を放出することが可能である。サーマルイメージングアプリケーションに関して、ターゲットは、遠赤外線スペクトルの範囲、好ましくは、３．０マイクロメートルから２０マイクロメートルの範囲の中の光を放出することが可能である。最も好ましくは、少なくとも１個の照射源は、可視光スペクトル範囲、好ましくは、５００ｎｍから７８０ｎｍの範囲、最も好ましくは、６５０ｎｍから７５０ｎｍ、または、６９０ｎｍから７００ｎｍの範囲内にある光を放出するように適合されている。
【００９１】
検出器システムは、少なくとも２つのビーコンデバイスを含むことが可能であり、第１のビーコンデバイスによって放出される光ビームの少なくとも１つの特性は、第２のビーコンデバイスによって放出される光ビームの少なくとも１つの特性とは異なっていることが可能である。第１のビーコンデバイスの光ビーム、および、第２のビーコンデバイスの光ビームは、同時にまたは順次放出され得る。例えば、第１のビーコンデバイスは、スイッチオンされたままで第１の光ビームを提供することが可能であり、一方、第２のビーコンデバイスは、第２の光ビームを提供することが可能である。
【００９２】
さらに、本発明は、とりわけ、検出器、例えば、本発明による検出器など、例えば、上記に開示されているような、または、さらに詳細に下記に開示されているような、検出器に言及する実施形態のうちの１つまたは複数による検出器などを使用することによって、少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための方法を開示している。さらに、他のタイプの検出器も使用され得る。
【００９３】
方法は、以下の方法工程を含み、方法工程は、所与の順序で実施され得、または、異なる順序で実施され得る。さらに、列挙されていない１個または複数の追加的な方法工程が存在し得る。さらに、方法工程のうちの１つ、２つ以上、または、さらにはすべてが、繰り返して実施され得る。
【００９４】
方法工程は、以下の通りである。
【００９５】
−  少なくとも１つの第１の光ビームのビーム断面、および、少なくとも１つの第２の光ビームのビーム断面を調節する工程であって、第１の光ビームは、第１の波長を有しており、第２の光ビームは、第１の波長とは異なる第２の波長を有しており、センサ領域において、第１の光ビームのビーム断面が第２の光ビームのビーム断面とは異なるようになっている、工程と、
−  少なくとも１個の縦方向光学センサを使用することによって、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させる工程であって、縦方向センサ信号は、光ビームによる縦方向光学センサのセンサ領域の照射に依存しており、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、センサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している、工程と、
−  少なくとも１個の評価デバイスを使用することによって、縦方向センサ信号を評価する工程であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号は、第１の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第１の縦方向センサ信号と、第２の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第２の縦方向センサ信号とに区別されている、工程と、
−  第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させる工程。
【００９６】
詳細、オプション、および定義に関して、上記に論じられているような検出器が参照され得る。したがって、具体的には、上記に概説されているように、方法は、本発明による検出器、例えば、上記に与えられているかまたはさらに詳細に下記に与えられている実施形態のうちの１つまたは複数による検出器などを使用することを含むことが可能である。
【００９７】
方法は、第１の光ビームおよび第２の光ビームを変調させる工程をさらに含むことが可能である。
【００９８】
縦方向光学センサ信号は、明確に評価され得る。第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号は、同時に評価され得る。曖昧性は、少なくとも２つの縦方向センサ信号を考慮することによって解消され得る。それぞれの縦方向センサ信号は、光ビームによる縦方向光学センサのセンサ領域の照射に依存することが可能であり、センサ領域に衝突する２つの光ビームの光強度は異なっている。とりわけ、上記に概説されているように、センサ領域の上の第１の光ビームおよび第２の光ビームのスポットサイズは異なっている。方法は、比較工程をさらに含むことが可能であり、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号が比較される。例えば、比較工程では、縦方向センサ信号は、光ビームの強度から独立して、対象物の縦方向位置に関する情報を発生させるように正規化され得る。例えば、第１または第２の縦方向センサ信号のうちの１つが、基準信号として選択され得る。選択された基準信号および他の縦方向信号の比較によって、曖昧性が排除され得る。光ビームの合計パワーおよび／または強度に関する情報を得るために、および／または、縦方向センサ信号、および／または、光ビームの合計パワーおよび／または合計強度に関する対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を正規化するために、縦方向センサ信号が比較され得る。例えば、縦方向センサ信号は、除算によって正規化され得、それによって、正規化された縦方向光学センサ信号を発生させ、それは、次いで、上述の既知の関係を使用して、対象物に関する少なくとも１つの縦方向情報へと変換され得る。したがって、変換は、光ビームの合計パワーおよび／または強度から独立していることが可能である。したがって、除算によって、曖昧性が排除され得る。
【００９９】
本発明のさらなる態様では、ユーザとマシンとの間で情報の少なくとも１項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェースが提案されている。提案されているようなヒューマンマシンインターフェースは、上記に述べられているような実施形態のうちの１つまたは複数の中の上述の検出器、または、さらに詳細に下記に述べられているような検出器が、情報および／またはコマンドをマシンに提供するために、１人または複数人のユーザによって使用され得るという事実を使用することが可能である。したがって、好ましくは、ヒューマンマシンインターフェースは、制御コマンドを入力するために使用され得る。
【０１００】
ヒューマンマシンインターフェースは、本発明による少なくとも１つの検出器を含み、例えば、上記に開示されている実施形態のうちの１つまたは複数による、および／または、さらに詳細に下記に開示されているような実施形態のうちの１つまたは複数による、少なくとも１つの検出器などを含み、ヒューマンマシンインターフェースは、検出器によってユーザの幾何学的な情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されており、ヒューマンマシンインターフェースは、情報の少なくとも１項目に、とりわけ、少なくとも１つの制御コマンドに、幾何学的な情報を割り当てるように設計されている。
【０１０１】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つのエンターテイメント機能を実施するためのエンターテイメントデバイスが開示されている。本明細書で使用されているように、エンターテイメントデバイスは、以下では１人または複数人のプレイヤとも称される、１人または複数人のユーザのレジャーおよび／またはエンターテイメントの目的を果たすことができるデバイスである。例として、エンターテイメントデバイスは、ゲーミングの目的、好ましくは、コンピュータゲーミングの目的を果たすことが可能である。また、追加的にまたは代替的に、エンターテイメントデバイスは、一般的に、エクササイズ、スポーツ、物理療法、またはモーショントラッキングなどのような、他の目的のためにも使用され得る。したがって、エンターテイメントデバイスは、コンピュータ、コンピュータネットワーク、またはコンピュータシステムの中へ実装され得、または、１つまたは複数のゲーミングソフトウェアプログラムを走らせる、コンピュータ、コンピュータネットワーク、またはコンピュータシステムを含むことが可能である。
【０１０２】
エンターテイメントデバイスは、例えば、上記に開示されている実施形態のうちの１つまたは複数による、および／または、下記に開示されている実施形態のうちの１つまたは複数による、本発明に係る少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェースなどを含む。エンターテイメントデバイスは、情報の少なくとも１項目がヒューマンマシンインターフェースを用いてプレイヤによって入力されることを可能にするように設計されている。情報の少なくとも１項目は、エンターテイメントデバイスのコントローラおよび／またはコンピュータに伝送され得、および／または、エンターテイメントデバイスのコントローラおよび／またはコンピュータによって使用され得る。
【０１０３】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの移動可能な対象物の位置をトラッキングするためのトラッキングシステムが提供されている。本明細書で使用されているように、トラッキングシステムは、少なくとも１個の対象物および／または対象物の少なくとも１つの部分の一連の過去の位置に関する情報を集めるように適合されているデバイスである。追加的に、トラッキングシステムは、少なくとも１個の対象物または対象物の少なくとも１つの部分の少なくとも１つの予測される未来の位置に関する情報を提供するように適合され得る。トラッキングシステムは、少なくとも１つのトラックコントローラを有することが可能であり、少なくとも１つのトラックコントローラは、電子デバイスとして、好ましくは、少なくとも１つのデータ処理デバイスとして、より好ましくは、少なくとも１つのコンピュータまたはマイクロコントローラとして、完全にまたは部分的に具現化され得る。繰り返しになるが、少なくとも１つのトラックコントローラは、少なくとも１個の評価デバイスを含むことが可能であり、および／または、少なくとも１個の評価デバイスの一部になっていてもよく、および／または、少なくとも１個の評価デバイスに完全にまたは部分的に同一になっていてもよい。
【０１０４】
トラッキングシステムは、例えば、上記に列挙されている実施形態のうちの１つまたは複数に開示されているような少なくとも１つの検出器、および／または、下記の実施形態のうちの１つまたは複数に開示されているような、本発明に係る少なくとも１つの検出器などを含む。上記に概説されているように、単一の縦方向光学センサを使用することによって、少なくとも１個の対象物の明確な決定が可能であり得る。したがって、ｘ−ｙ−ｚトラッキングシステムの単純でコスト効率の良い構成が可能である。トラッキングシステムは、少なくとも１つのトラックコントローラをさらに含む。トラッキングシステムは、１つ、２つ、またはそれ以上の検出器を含むことが可能であり、とりわけ、２つ以上の同一の検出器を含むことが可能であり、それは、２つ以上の検出器の間の重複する体積の中の少なくとも１個の対象物についての深さ情報の信頼性の高い獲得を可能にする。トラックコントローラは、例えば、データのグループまたはデータペアを記録することなどによって、対象物の一連の位置をトラッキングするように適合されており、それぞれの位置は、特定の時点における対象物の位置に関する情報の少なくとも１項目を含み、それぞれのデータのグループまたはデータペアは、少なくとも１つの位置情報および少なくとも１つの時間情報を含む。
【０１０５】
トラッキングシステムは、本発明による少なくとも１個の検出器システムをさらに含むことが可能である。したがって、少なくとも１個の検出器、および、少なくとも１個の評価デバイス、および、任意の少なくとも１個のビーコンデバイスの他に、トラッキングシステムは、対象物自身または対象物の一部をさらに含むことが可能であり、例えば、ビーコンデバイスまたは少なくとも１個のビーコンデバイスを含む少なくとも１個のコントロールエレメントなどを含むことが可能であり、コントロールエレメントは、トラッキングされることになる対象物に直接的にまたは間接的に取り付け可能または一体化可能である。
【０１０６】
トラッキングシステムは、トラッキングシステム自身の１個または複数、および／または、１個または複数の別々のデバイスの１個または複数のアクションを開始させるように適合され得る。後者の目的に関して、トラッキングシステムは、好ましくは、トラックコントローラは、１個または複数の無線インターフェースおよび／または有線結合インターフェース、および／または、少なくとも１個のアクションを開始させるための他のタイプ制御接続を有することが可能である。好ましくは、少なくとも１個のトラックコントローラは、対象物の少なくとも１個の実際の位置に従って少なくとも１個のアクションを開始させるように適合され得る。例として、アクションは、対象物の未来の位置の予測；少なくとも１個のデバイスを対象物に向けること；少なくとも１個のデバイスを検出器に向けること；対象物を照射すること；検出器を照射することからなる群から選択され得る。
【０１０７】
トラッキングシステムの用途の例として、トラッキングシステムは、第１の対象物および／または第２の対象物が移動し得るものであったとしても、少なくとも１個の第１の対象物を少なくとも１個の第２の対象物に連続的に向けるために使用され得る。考えられる例は、繰り返しになるが、ロボティクスなどのような、産業用途において見出され得、および／または、例えば、製造ラインまたは組み立てラインにおいて製造している間などに、物品が移動しているとしても、物品に対して連続的に作業を行うための用途において見出され得る。追加的にまたは代替的に、トラッキングシステムは、照射目的のために使用され得、例えば、対象物が移動し得るとしても、照射源を対象物に連続的に向けることによって、対象物を連続的に照射することなどのために使用され得る。さらなる用途は、通信システムにおいて見出され得、例えば、トランスミッターを移動している対象物に向けることによって、移動する対象物についての情報を連続的に伝送するための通信システムにおいて見出され得る。
【０１０８】
トラッキングシステムは、対象物に接続可能な少なくとも１つのビーコンデバイスをさらに含むことが可能である。ビーコンデバイスの考えられる定義に関して、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１が参照され得る。トラッキングシステムは、好ましくは、検出器が少なくとも１つのビーコンデバイスの対象物の位置に関する情報を発生させることができるように適合されており、とりわけ、特定のスペクトル感度を示す特定のビーコンデバイスを含む対象物の位置に関する情報を発生させるように適合されている。したがって、異なるスペクトル感度を示す２つ以上のビーコンが、好ましくは、同時に、本発明の検出器によってトラッキングされ得る。本明細書では、ビーコンデバイスは、アクティブビーコンデバイスとして、および／または、パッシブビーコンデバイスとして、完全にまたは部分的に具現化され得る。例として、ビーコンデバイスは、検出器へ伝送されることとなる少なくとも１つの光ビームを発生させるように適合された少なくとも１個の照射源を含むことが可能である。追加的にまたは代替的に、ビーコンデバイスは、少なくとも１つのリフレクタを含むことが可能であり、少なくとも１つのリフレクタは、照射源によって発生される光を反射するように適合されており、それによって、検出器へ伝送されることとなる反射光ビームを発生させる。
【０１０９】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の位置を決定するためのスキャニングシステムが提供される。本明細書で使用されているように、スキャニングシステムは、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の表面に位置する少なくとも１個のドットを照射するために、および、少なくとも１個のドットとスキャニングシステムとの間の距離についての情報の少なくとも１項目を発生させるために構成されている少なくとも１個の光ビームを放出するように適合されているデバイスである。少なくとも１個のドットとスキャニングシステムとの間の距離についての情報の少なくとも１項目を発生させる目的のために、スキャニングシステムは、例えば、上記に列挙されている実施形態のうちの１個または複数に開示されているような検出器、および／または、下記の実施形態のうちの１個または複数に開示されているような、本発明に係る検出器のうちの少なくとも１個を含む。
【０１１０】
したがって、スキャニングシステムは、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の表面に位置する少なくとも１個のドットを照射するように構成されている少なくとも１個の光ビームを放出するように適合されている、少なくとも１個の照射源を含む。照射源は、少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための検出器の文脈において上記に説明されている照射源として設計され得る。本明細書で使用されているように、「ドット」という用語は、例えば、スキャニングシステムのユーザによって、照射源によって照射されるように選択され得る、対象物の表面の一部の上の小さいエリアを表している。好ましくは、ドットは、あるサイズを示すことが可能であり、そのサイズは、一方では、スキャニングシステムによって含まれる照射源と、ドットがその上に位置し得る対象物の表面の一部との間の距離に関する値を可能な限り正確にスキャニングシステムが決定することを可能にするために、可能な限り小さくなっていることが可能であり、また、そのサイズは、他方では、スキャニングシステムのユーザまたはスキャニングシステム自身が、とりわけ、自動的な手順によって、対象物の表面の関連部分の上のドットの存在を検出することを可能にするために、可能な限り大きくなっていることが可能である。
【０１１１】
この目的のために、照射源は、人工的な照射源を含むことが可能であり、とりわけ、少なくとも１個のレーザー供給源および／または少なくとも１個の白熱ランプおよび／または少なくとも１個の半導体光源、例えば、少なくとも１個の発光ダイオード、とりわけ、有機発光ダイオードおよび／または無機発光ダイオードを含むことが可能である。その一般的に画定されたビームプロファイル、および、取り扱い性の他の特性の理由で、照射源として少なくとも１個のレーザー供給源を使用することがとりわけ好適である。本明細書では、単一のレーザー供給源を使用することは、とりわけ、それが、ユーザによって容易に保管可能および輸送可能であり得るコンパクトなスキャニングシステムを提供するために重要である可能性があるケースでは、好適である可能性がある。好ましくは、照射源は、異なる波長を有する光ビームを発生させるように適合された単一のレーザー供給源を含むことが可能である。したがって、照射源は、好ましくは、検出器の構成要素部であることが可能であり、また、したがって、とりわけ、検出器に一体化され、例えば、検出器のハウジングなどに一体化され得る。好適な実施形態では、とりわけ、スキャニングシステムのハウジングは、例えば、読み易い様式などで、距離関連の情報をユーザに提供するように構成されている、少なくとも１個のディスプレイを含むことが可能である。さらに好適な実施形態では、とりわけ、スキャニングシステムのハウジングは、それに加えて、例えば、１個または複数の動作モードを設定するような、スキャニングシステムに関連する少なくとも１個の機能を動作させるように構成され得る少なくとも１個のボタンを含むことが可能である。さらなる好適な実施形態では、とりわけ、スキャニングシステムのハウジングは、それに加えて、スキャニングシステムを別の表面、例えばラバーフット、ベースプレートまたは壁ホルダーなどへ締結するために、磁性材料などを含む形で、とりわけ、距離測定の制度を向上させるために、および／または、ユーザによるスキャニングシステムの操作性の向上を目的に構成され得る、少なくとも１個の締結ユニットを含むことが可能である。
【０１１２】
したがって、とりわけ好適な実施形態では、スキャニングシステムの照射源は、対象物の表面に位置付けされている単一のドットの照射のために構成され得る、単一のレーザービームを放出することが可能である。したがって、本発明による検出器のうちの少なくとも１個を使用することによって、少なくとも１つのドットとスキャニングシステムとの間の距離についての情報の少なくとも１項目が発生され得る。しかし、好ましくは、スキャニングシステムによって含まれるような照射システムと、照射源によって発生されるような単一のドットとの間の距離は、例えば、少なくとも１個の検出器によって含まれるような評価デバイスを用いることなどによって決定され得る。しかし、スキャニングシステムは、とりわけ、この目的のために適合され得る追加的な評価システムをさらに含むことが可能である。代替的にまたはそれに加えて、スキャニングシステムのサイズ、とりわけ、スキャニングシステムのハウジングのサイズが考慮に入れられ得、したがって、ハウジングの前方縁部または後方縁部などのような、スキャニングシステムのハウジングの上の特定のポイントと単一のドットとの間の距離が、代替的に決定され得る。
【０１１３】
代替的に、異なる波長を有する少なくとも２つの光ビームを提供するために、照射源は、異なる波長で光を放出する２個のレーザー供給源を含むことが可能である。照射源は、少なくとも２つのレーザービームを放出することが可能である。レーザービームのそれぞれは、対象物の表面の上に位置する単一のドットの照射のために構成され得る。さらに、スキャニングシステムの照射源は、２個の個々のレーザービームを放出することが可能であり、２個の個々のレーザービームは、ビームの放出の方向同士の間に、直角などのようなそれぞれの角度を提供するように構成され得、それによって、同じ対象物の表面に位置する２個のそれぞれのドット、または、２個の別々の対象物における２個の異なる表面に位置する２個のそれぞれのドットが、照射され得る。しかし、２個の個々のレーザービーム同士の間のそれぞれの角度に関する他の値も実行可能であり得る。この特徴は、とりわけ、例えば、スキャニングシステムとドットとの間の１個または複数の障害物の存在などに起因して、直接的にアクセスすることができないか、または、そうでなければ、到達することが困難である可能性がある間接的な距離を導出するためといった、間接的な測定機能のために用いられる。したがって、例として、それは、２個の個々の距離を測定することによって、および、ピタゴラスの公式を使用することによって高さを導出することによって、対象物の高さに関する値を決定するように実行可能であり得る。とりわけ、対象物に対して所定のレベルを維持することができるように、スキャニングシステムは、ユーザによって所定のレベルを維持するために使用され得る、少なくとも１個のレベリングユニット、とりわけ、一体型のバブルバイアルをさらに含むことが可能である。
【０１１４】
さらなる代替例として、スキャニングシステムの照射源は、複数の個々のレーザービームを放出することが可能であり、例えば、レーザービームのアレイなどを放出することが可能であり、レーザービームのアレイは、互いに対して、それぞれのピッチ、とりわけ、規則的なピッチを示すことが可能であり、また、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の表面の上に位置するドットのアレイを発生させるように配置され得る。この目的のために、ビームスプリッティングデバイスおよびミラーなどのような、特別に適合された光学エレメントが設けられ得、それは、説明されているレーザービームのアレイの発生を可能にすることができる。
【０１１５】
したがって、スキャニングシステムは、１個または複数の対象物の１個または複数の表面の上に設置されている１個または複数のドットの静的な配置を提供することが可能である。代替的に、スキャニングシステムの照射源、とりわけ、１個または複数のレーザービーム、例えば、レーザービームの上述のアレイなどは、時間の経過とともに変化する強度を示し得る１個または複数の光ビーム、および／または、時間の経過に従って放出の方向が交互になり得る１個または複数の光ビームを提供するように構成され得る。したがって、照射源は、スキャニングデバイスの少なくとも１個の照射源によって発生されるときに交互になる特徴を有する１個または複数の光ビームを使用することによって、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の表面の一部をイメージとしてスキャンするように構成され得る。とりわけ、スキャニングシステムは、したがって、少なくとも１個の行スキャンおよび／またはラインスキャンを使用し、例えば、１個または複数の対象物の１個または複数の表面を順次または同時にスキャンすることなどが可能である。非限定的な例として、スキャニングシステムは、例えば、生産環境において、安全レーザースキャナの中で使用され得、および／または、例えば、３Ｄプリンティング、ボディースキャニング、品質制御などと関連して、対象物の形状を決定するために使用されるような３Ｄスキャニングデバイスの中で使用され得、建設用途において、例えば、レンジメータとして使用され得、ロジスティクスの用途において、例えば、小包のサイズまたは体積を決定するために使用され得、家庭内用途において、例えば、掃除用ロボットまたは芝刈り機ロボットにおいて使用され得、または、スキャニング工程を含み得る他の種類の用途において使用され得る。
【０１１６】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の対象物を撮像（イメージング）するためのカメラが開示されている。カメラは、例えば、上記に与えられているかまたはさらに詳細に下記に与えられている実施形態のうちの１つまたは複数の中に開示されているような、本発明に係る少なくとも１つの検出器を含む。したがって、検出器は、写真撮影デバイスの一部であることが可能であり、具体的には、デジタルカメラの一部であることが可能である。具体的には、検出器は、３Ｄ写真撮影に関して使用され得、具体的には、デジタル３Ｄ写真撮影に関して使用され得る。したがって、検出器は、デジタル３Ｄカメラを形成することが可能であり、または、デジタル３Ｄカメラの一部であることが可能である。本明細書で使用されているように、「写真撮影」は、一般的に、少なくとも１個の対象物の画像情報を獲得する技術を表している。本明細書でさらに使用されているように、「カメラ」は、一般的に、写真撮影を実施するように適合されているデバイスである。本明細書でさらに使用されているように、「デジタル写真撮影」という用語は、一般的に、照射の強度を示す電気信号、好ましくは、デジタル電気信号を発生させるように適合されている複数の感光性エレメントを使用することによって、少なくとも１個の対象物の画像情報を獲得する技術を表している。本明細書でさらに使用されているように、「３Ｄ写真撮影」という用語は、一般的に、３次元空間的な少なくとも１個の対象物の画像情報を獲得する技術を表している。したがって、３Ｄカメラは、３Ｄ写真撮影を実施するように適合されているデバイスである。カメラは、一般的に、単一の３Ｄ画像などのような、単一の画像を獲得するために適合され得、または、一連の画像などのような、複数の画像を獲得するように適合され得る。したがって、カメラは、ビデオカメラであることも可能であり、ビデオカメラは、ビデオの用途のために適合され得、例えば、デジタルビデオシーケンスを獲得するように適合され得る。
【０１１７】
したがって、一般的に、本発明は、少なくとも１個の対象物を撮像するためのカメラをさらに表しており、具体的には、デジタルカメラ、より具体的には、３Ｄカメラまたはデジタル３Ｄカメラを表している。上記に概説されているように、撮像という用語は、本明細書で使用されているように、一般的に、少なくとも１個の対象物の画像情報を獲得することを表している。カメラは、本発明による少なくとも１個の検出器を含む。カメラは、上記に概説されているように、単一の画像を獲得するように適合され得、または、画像シーケンスなどのような、複数の画像を獲得するように適合され得、好ましくは、デジタルビデオシーケンスを獲得するように適合され得る。したがって、例として、カメラは、ビデオカメラであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。後者のケースでは、カメラは、好ましくは、画像シーケンスを記憶するためのデータメモリを含む。
【０１１８】
本発明のさらなる態様では、本発明による光学検出器の使用、例えば、上記に議論されている実施形態のうちの１つまたは複数の中に開示されているような、および／または、さらに詳細に下記に与えられている実施形態のうちの１つまたは複数の中に開示されているような、光学検出器の使用が開示されており、それは、交通技術における位置測定；エンターテイメントの用途；セキュリティの用途；ヒューマンマシンインターフェースの用途；トラッキングの用途；スキャニングの用途；写真撮影の用途；少なくとも１つの空間のマップを発生させるためのマッピングの用途、例えば、部屋、建物、および街路からなる群から選択される少なくとも１つの空間のマップを発生させるためのマッピングの用途など；モバイルの用途；ウェブカム；オーディオデバイス；ドルビーサラウンドオーディオシステム；コンピュータ周辺デバイス；ゲーミングの用途；オーディオの用途；カメラまたはビデオの用途；セキュリティの用途；監視の用途；自動車の用途；輸送の用途；医療の用途；農業の用途；植物または動物の繁殖に関連する用途；作物保護の用途；スポーツの用途；マシンビジョンの用途；車両の用途；飛行機の用途；船舶の用途；宇宙船の用途；建物の用途；建築の用途；地図製作の用途；製造の用途；ロボットの用途；品質制御の用途；製造の用途；ステレオカメラと組み合わせた使用；品質制御の用途；少なくとも１つの飛行時間検出器と組み合わせた使用；構造化された照射源と組み合わせた使用；ステレオカメラと組み合わせた使用；アクティブターゲット距離測定セットアップの中の使用からなる群から選択された使用の目的のためのものである。追加的にまたは代替的に、ローカルポジショニングシステムおよび／またはグローバルポジショニングシステムにおける用途も挙げることが可能であり、特に、ランドマークを基礎とする位置決めおよび／またはインドアナビゲーションおよび／またはアウトドアナビゲーション、具体的には、車または他の車両（例えば、列車、オートバイ、自転車、貨物輸送のためのトラックなど）、ロボットにおける使用のための、または、歩行者による使用のためのものも挙げることが可能である。さらに、インドアポジショニングシステムは、例えば、家庭内アプリケーションに関して、および／または、製造技術において使用されるロボットなどに関して、考えられる用途として挙げられ得る。
【０１１９】
さらに、本発明による光学検出器は、自動ドア開閉装置において使用され得、例えば、いわゆるスマートスライディングドア、例えば、Ｊｉｅ−ＣｉＹａｎｇら、Ｓｅｎｓｏｒ  ２０１３、１３（５）、５９２３−５９３６；ｄｏｉ：１０．３３９０／ｓ１３０５０５９２３に開示されているスマートスライディングドアなどにおいて使用され得る。本発明による少なくとも１つの光学検出器は、人または対象物がドアに接近するときを検出するために使用され得、ドアが自動的に開くことが可能である。
【０１２０】
上記に概説されているように、さらなる用途は、グローバルポジショニングシステム、ローカルポジショニングシステム、またはインドアナビゲーションシステムなどであることが可能である。したがって、本発明によるデバイス、すなわち、光学検出器、検出器システム、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、トラッキングシステム、またはカメラのうちの１つまたは複数は、具体的には、ローカルポジショニングシステムまたはグローバルポジショニングシステムの一部であることが可能である。追加的にまたは代替的に、デバイスは、可視光通信システムの一部であることが可能である。他の使用も実行可能である。
【０１２１】
本発明によるデバイス、すなわち、光学検出器、検出器システム、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、トラッキングシステム、スキャニングシステム、またはカメラのうちの１つまたは複数は、さらに具体的には、例えば、インドアナビゲーションまたはアウトドアナビゲーションなどに関して、ローカルポジショニングシステムまたはグローバルポジショニングシステムと組み合わせて使用され得る。例として、本発明による１つまたは複数のデバイスは、Ｇｏｏｇｌｅ  Ｍａｐｓ（登録商標）またはＧｏｏｇｌｅ  Ｓｔｒｅｅｔ  Ｖｉｅｗ（登録商標）などのような、ソフトウェアおよび／またはデータベースの組み合わせと組み合わせられ得る。さらに、本発明によるデバイスは、周囲にある対象物までの距離を分析するために使用され得、その位置は、データベースの中に見出され得る。既知の対象物の位置までの距離から、ユーザのローカル位置またはグローバル位置が計算され得る。
【０１２２】
したがって、本発明による光学検出器、検出器システム、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、トラッキングシステム、スキャニングシステム、またはカメラ（以下では、単に、「本発明によるデバイス」、または、ＦｉＰ効果の潜在的な使用に本発明を限定することなく、「ＦｉＰデバイス」と称される）は、複数の用途の目的に関して使用され得、例えば、さらに詳細に以下に開示されている目的のうちの１つまたは複数などに関して使用され得る。
【０１２３】
したがって、第１に、「ＦｉＰデバイス」とも称される本発明によるデバイスは、モバイルフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートパネル、または、他の据置型コンピュータ，モバイルコンピュータ、または通信の用途において使用され得る。したがって、本発明によるデバイスは、性能を向上させるために、少なくとも１個のアクティブ光源と組み合わせられ得、例えば、可視光範囲または赤外線スペクトル範囲にある光を放出する光源などと組み合わせられ得る。したがって、例として、本発明によるデバイスは、カメラおよび／またはセンサとして使用され得、例えば、環境、対象物、および生物をスキャンするためのモバイルソフトウェアと組み合わせて使用され得る。さらには、本発明によるデバイスは、イメージング効果を高めるために、従来のカメラなどのような、２Ｄカメラと組み合わせられ得る。本発明によるデバイスは、さらに、監視のために、および／または、記録目的のために使用され得、または、モバイルデバイスを制御するための入力デバイスとして、特に、ジェスチャー認識と組み合わせて使用され得る。したがって、具体的には、ヒューマンマシンインターフェースとして作用する本発明によるデバイス（ＦｉＰ入力デバイスとも称される）は、モバイルの用途において使用され得、例えば、モバイルフォンなどのようなモバイルデバイスを介して、他の電子デバイスまたはコンポーネントを制御するためなどのために使用され得る。例として、少なくとも１個のＦｉＰデバイスを含むモバイルの用途は、テレビジョンセット、ゲームコンソール、音楽プレイヤまたは音楽デバイス、または、他のエンターテイメントデバイスを制御するために使用され得る。
【０１２４】
さらに、本発明によるデバイスは、ウェブカム、または、コンピューティングの用途のための他の周辺デバイスにおいて使用され得る。したがって、例として、本発明によるデバイスは、イメージング、記録、監視、スキャニング、または運動検出に関するソフトウェアと組み合わせて使用され得る。ヒューマンマシンインターフェースおよび／またはエンターテイメントデバイスの文脈において概説されているように、本発明によるデバイスは、顔表現および／または身体表現によってコマンドを与えることに関して、とりわけ有用である。本発明によるデバイスは、例えば、マウス、キーボード、タッチパッドなどのような他の入力発生デバイスと組み合わせられ得る。さらに、本発明によるデバイスは、例えば、ウェブカムを使用することなどによって、ゲーミングに関する用途において使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、バーチャルトレーニングの用途および／またはビデオ会議において使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、特に、ヘッドマウントディスプレイを装着しているときに、バーチャルリアリティまたはオーグメンテッドリアリティの用途において使用される手、腕、または対象物を認識またはトラッキングするために使用され得る。
【０１２５】
さらに、本発明によるデバイスは、部分的に上記に説明されているように、モバイルオーディオデバイス、テレビジョンデバイス、およびゲーミングデバイスにおいて使用され得る。具体的には、本発明によるデバイスは、電子デバイスまたはエンターテイメントデバイスなどのためのコントロールまたは制御デバイスとして使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、例えば、２Ｄディスプレイ技法および３Ｄディスプレイ技法において、視線検出またはアイトラッキングに関して使用され得、特に、オーグメンテッドリアリティの用途のために、および／または、ディスプレイが見られているかどうかを認識するために、および／または、どの視点からディスプレイが見られているかを認識するために、透明なディスプレイとともに使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、特に、ヘッドマウントディスプレイを装着しているときに、バーチャルリアリティまたはオーグメンテッドリアリティの用途に関連して、部屋、境界線、障害物を探索するために使用され得る。
【０１２６】
さらに、本発明によるデバイスは、ＤＳＣカメラなどのようなデジタルカメラの中で使用され得、または、デジタルカメラとして使用され得、および／または、ＳＬＲカメラなどのようなレフレックスカメラの中で使用され得、または、レフレックスカメラとして使用され得る。これらの用途に関して、上記に開示されているように、モバイルフォンなどのようなモバイルの用途における、本発明によるデバイスの使用が参照され得る。
【０１２７】
さらに、本発明によるデバイスは、セキュリティおよび監視の用途のために使用され得る。したがって、例として、一般的にＦｉＰセンサは、１個または複数のデジタル電子機器および／またはアナログ電子機器と組み合わせられ得、１個または複数のデジタル電子機器および／またはアナログ電子機器は、（例えば、銀行または博物館における監視の用途に関して）対象物が所定のエリアの中または外側にある場合に、信号を与えることになる。具体的には、本発明によるデバイスは、光学的な暗号化のために使用され得る。ＦｉＰに基づく検出は、ＩＲ、Ｘ線、ＵＶ−ＶＩＳなどのような、波長を補完する他の検出デバイス、レーダーまたは超音波検出器と組み合わせられ得る。本発明によるデバイスは、さらに、アクティブ赤外線光源と組み合わせられ得、低い光の周囲の中での検出を可能にする。ＦｉＰに基づくセンサなど本発明によるデバイスは、一般的に、アクティブ検出器システムと比較して有利である。その理由は、例えば、レーダーの用途、超音波の用途、ＬＩＤＡＲまたは同様のアクティブ検出器デバイスにおいてそうであるように、具体的には、本発明によるデバイスは、第三者によって検出され得る信号をアクティブに送ることを回避するからである。したがって、一般的に、本発明によるデバイスは、移動している対象物を認識されずに検出不可能にトラッキングおよび／またはスキャンするために使用され得る。追加的に、本発明によるデバイスは、一般的に、従来のデバイスと比較して、不正操作されにくく、また過敏になりにくい。
【０１２８】
さらに、本発明によるデバイスを使用することによる３Ｄ検出の容易さおよび精度を所与として、本発明によるデバイスは、一般的に、顔、身体、および人の認識および識別のために使用され得る。その場合に、本発明によるデバイスは、パスワード、指紋、虹彩検出、音声認識、または他の手段などのような、識別目的またはパーソナライゼーション目的のための他の検出手段と組み合わせられ得る。したがって、一般的に、本発明によるデバイスは、セキュリティデバイスおよび他のパーソナライズされた用途において使用され得る。
【０１２９】
さらに、本発明によるデバイスは、製品の識別のための３Ｄバーコードリーダーとして使用され得る。
【０１３０】
上述のセキュリティおよび監視の用途に加えて、本発明によるデバイスは、一般的に、空間およびエリアの監視およびモニタリングのために使用され得る。したがって、本発明によるデバイスは、空間およびエリアを監視およびモニタリングするために使用され得、また、例として、禁止エリアが侵入された場合にアラームをトリガまたは実行するために使用され得る。したがって、一般的に、本発明によるデバイスは、建物監視または博物館における監視目的のために使用され得、任意に、他のタイプのセンサと組み合わせて使用され得、例えば、モーションセンサまたは熱センサと組み合わせて、イメージインテンシファイアーまたはイメージエンハンスメントデバイスおよび／または光電子増倍管と組み合わせて使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、公共空間または混雑した空間において使用され、駐車場における盗難などのような犯罪行為などの潜在的に危険な活動、または、空港における持ち主不明の手荷物などのような、持ち主不明の対象物を検出することが可能である。
【０１３１】
さらに、本発明によるデバイスは、有利には、ビデオおよびカムコーダーの用途などのようなカメラの用途において適用され得る。したがって、本発明によるデバイスは、モーションキャプチャおよび３Ｄムービー記録のために使用され得る。その場合に、本発明によるデバイスは、一般的に、従来の光学的なデバイスを上回る多数の利点を提供する。したがって、本発明によるデバイスは、一般的に、光学コンポーネントに関して、より低い複雑さしか必要としない。したがって、例として、レンズの数は、例えば、１個のレンズだけを有する本発明によるデバイスを提供することなどによって、従来の光学的なデバイスと比較して低減され得る。低減された複雑さに起因して、例えば、モバイルの用途などに関して、非常にコンパクトなデバイスが可能である。高い品質を備える２個以上のレンズを有する従来の光学システムは、一般的に、例えば、体積の大きいビームスプリッタを一般的に必要とすることなどに起因して、体積が大きい。さらに、本発明によるデバイスは、一般的に、オートフォーカスカメラなどのような、フォーカス／オートフォーカスデバイスのために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、また、光学顕微鏡において、特に、共焦点顕微鏡において使用され得る。
【０１３２】
さらに、本発明によるデバイスは、自動車技術および輸送技術の技術分野において適用可能である。したがって、例として、本発明によるデバイスは、距離センサおよび監視センサとして使用され得、例えば、アダプティブクルーズコントロール、緊急ブレーキアシスト、車線逸脱警報、サラウンドビュー、ブラインドスポット検出、リアクロストラフィックアラート、および、他の自動車および交通の用途などに関して使用され得る。さらに、ＦｉＰセンサは、また、例えば、ＦｉＰセンサを使用することによって得られる位置情報の１次時間微分および２次時間微分を分析することなどによって、速度測定および／または加速度測定のために使用され得る。この特徴は、一般的に、自動車技術、輸送技術、または、一般的な交通技術に適用可能であり得る。他の技術分野における用途も実行可能である。インドアポジショニングシステムにおける特定の用途は、輸送中の乗客の位置決めの検出であることが可能であり、より具体的には、エアバッグなどのような安全システムの使用を電子的に制御する。エアバッグの使用は、乗客がそれなりに位置する場合には妨害され得るので、エアバッグの使用が重傷を引き起こすことになる。
【０１３３】
これらの用途または他の用途では、一般的に、本発明によるデバイスは、スタンドアロンのデバイスとして使用され得、または、他のセンサデバイスと組み合わせて、例えば、レーダーおよび／または超音波デバイスと組み合わせて使用され得る。具体的には、本発明によるデバイスは、自動運転および安全性問題に関して使用され得る。さらに、これらの用途では、本発明によるデバイスは、赤外線センサ、音波センサであるレーダーセンサ、２次元カメラ、または、他のタイプのセンサと組み合わせて使用され得る。これらの用途では、一般的に、本発明による典型的なデバイスのパッシブな性質が有利である。したがって、本発明によるデバイスは、一般的に、信号を放出することを必要としないので、アクティブセンサ信号と他の信号供給源との干渉のリスクが回避され得る。本発明によるデバイスは、具体的には、標準的なイメージ認識ソフトウェアなどのような、認識ソフトウェアと組み合わせて使用され得る。したがって、本発明によるデバイスによって提供されるような信号およびデータは、典型的に、平易に処理することが可能であり、したがって、一般的に、ＬＩＤＡＲなどのような確立されたステレオビジョンシステムよりも低い計算しか必要としない。低い空間要求を所与として、ＦｉＰ効果を用いるカメラなどのような、本発明によるデバイスは、車両の中の事実上任意の場所に設置され得、例えば、ウィンドウスクリーンの上、フロントフードの上、バンパーの上、ライトの上、ミラーの上、または、他の場所などに設置され得る。ＦｉＰ効果に基づくさまざまな検出器は、例えば、車両を自律的に運転することを可能にするために、または、アクティブセーフティコンセプトの性能を向上させるなどのために、組み合わせられ得る。したがって、さまざまなＦｉＰに基づくセンサは、他のＦｉＰに基づくセンサおよび／または従来のセンサと組み合わせられ得、例えば、リアウィンドウ、サイドウィンドウ、またはフロントウィンドウのようなウィンドウの中に、バンパーの上に、または、ライトの上などに組み合わせられ得る。
【０１３４】
本発明による少なくとも１個の検出器などのような、本発明による少なくとも１個のデバイスを、１個または複数の雨検出センサと組み合わせることも可能である。これは、本発明によるデバイスが、一般的に、具体的には、激しい雨の間に、レーダーなどのような従来のセンサ技法よりも有利であるという事実に起因している。少なくとも１個のＦｉＰデバイスを、レーダーなどのような少なくとも１個の従来のセンシング技法と組み合わせることは、天候条件に従って正しい信号の組み合わせを選定するためのソフトウェアを可能にすることができる。
【０１３５】
さらに、本発明によるデバイスは、一般的に、ブレーキアシストおよび／またはパーキングアシストとして使用され得、および／または、速度測定に関して使用され得る。速度測定は、例えば、交通制御において他の車の速度を測定するために、車両の中に一体化され得、または、車両の外側に使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、駐車場の中で空いている駐車スペースを検出するために使用され得る。
【０１３６】
さらに、本発明によるデバイスは、医療システムおよびスポーツの分野において使用され得る。したがって、医療技術の分野において、手術用ロボティクス、例えば、内視鏡において使用するための手術用ロボティクスを挙げることが可能である。その理由は、上記に概説されているように、本発明によるデバイスは、低い体積しか必要とせず、他のデバイスに一体化され得るからである。具体的には、最大でも１個のレンズだけを有する本発明によるデバイスが、内視鏡などのような医療用デバイスにおいて、３Ｄ情報をキャプチャするために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、動きのトラッキングおよび／またはスキャニング、および分析を可能にするために、適当なモニタリングソフトウェアと組み合わせられ得る。これは、内視鏡または外科用メスなどのような、医療用デバイスの位置の瞬間的なオーバーレイを可能にすることができ、例えば、磁気共鳴イメージング、Ｘ線イメージング、または超音波イメージングから取得される、医療用イメージングからの結果を伴う。これらの用途は、具体的には、治療、長距離診断および遠隔医療において価値がある。さらに、本発明によるデバイスは、３Ｄボディースキャニングにおいて使用され得る。ボディースキャニングは、医療の文脈において適用可能であり得、例えば、口腔外科、形成外科、肥満症治療手術、または美容整形外科などにおいて適用可能であり、または、それは、筋筋膜性疼痛症候群、癌、身体醜形障害、または、さらなる疾患の診断などのような、医療診断の文脈において適用され得る。ボディースキャニングは、スポーツ機器の人間工学的な使用またはフィットを査定するために、スポーツの分野においてさらに適用され得る。
【０１３７】
ボディースキャニングは、例えば、衣服の適切なサイズおよびフィッティングを決定するために、服飾の文脈においてさらに使用され得る。この技術は、オーダーメイドの衣服の文脈において使用され得、または、インターネットから、または、マイクロキオスクデバイスまたはカスタマーコンシェルジュデバイスなどのような、セルフサービスショッピングデバイスにおいて、衣服または靴を注文する文脈において使用され得る。服飾の文脈において、ボディースキャニングは、しっかりと正装している顧客をスキャンするために特に重要である。
【０１３８】
さらに、本発明によるデバイスは、人数カウントシステムの文脈において使用され得、例えば、エレベーター、列車、バス、車、または飛行機の中の人々の数をカウントするために使用され得、または、玄関、ドア、通路、小売店、スタジアム、エンターテイメント開催地、博物館、図書館、公共の場所、映画館、または劇場などを通過する人々の数をカウントするために使用され得る。さらに、人数カウントシステムの３Ｄ機能は、高さ、重量、年齢、または体力などのような、カウントされた人々についてのさらなる情報を取得または推定するために使用され得る。この情報は、ビジネスインテリジェンスメトリクスに関して使用され得、および／または、人々がカウントされ得る局所をさらに最適化し、それをより魅力的で安全にするために使用され得る。小売業環境において、本発明によるデバイスは、人数カウントの文脈において、常連客または横切る買い物客を認識するために使用され得、ショッピングの行動を査定するために使用され得、購入をする訪問客のパーセンテージを査定するために使用され得、スタッフシフトを最適化するために使用され得、または、訪問客当たりのショッピングモールのコストをモニタリングするために使用され得る。さらに、人数カウントシステムは、スーパーマーケットまたはショッピングモールなどを通る顧客経路を査定するために使用され得る。さらに、人数カウントシステムは、身体計測調査のために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、輸送の長さに応じて、乗客に自動的に請求するために、公共輸送システムにおいて使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、子供の遊び場において使用され得、怪我をした子供、または、危険な活動に取り組んでいる子供を認識するために使用され得、遊び場のおもちゃとの追加的な相互作用を可能にするために使用され得、遊び場のおもちゃなどの安全な使用を確実にするために使用され得る。
【０１３９】
さらに、本発明によるデバイスは、表面が平面的になっているかどうかを査定するために、指示されたように対象物を整列させるために、または、対象物を置くために、対象物または壁までの距離を決定するレンジメータなどのような、建設用ツールにおいて使用され得、または、建築環境などにおいて使用するための検査カメラにおいて使用され得る。
【０１４０】
さらに、本発明によるデバイスは、例えば、トレーニング、遠隔インストラクション、または競争の目的などのために、スポーツおよびエクササイズの分野において適用され得る。具体的には、本発明によるデバイスは、ダンス、エアロビクス、フットボール、サッカー、バスケットボール、ベースボール、クリケット、ホッケー、陸上競技、水泳、ポロ、ハンドボール、バレーボール、ラグビー、相撲、柔道、フェンシング、ボクシングなどの分野において適用され得る。本発明によるデバイスは、スポーツおよびゲームの両方において、ボール、バット、剣、モーションなどの位置を検出するために使用され得、例えば、ゲームをモニタリングするために、審判をサポートするために、または、スポーツにおける特定の状況の判定のために、具体的には、自動的な判定のために使用され得、例えば、ポイントまたはゴールが実際に入ったかどうかを判定することなどのために使用され得る。
【０１４１】
本発明によるデバイスは、楽器の練習をサポートするためにさらに使用され得、とりわけ、遠隔レッスン、例えば、フィドル、ヴァイオリン、ヴィオラ、チェロ、ベース、ハープ、ギター、バンジョー、またはウクレレ、鍵盤楽器、例えば、ピアノ、オルガン、キーボード、ハープシコード、ハーモニウム、またはアコーディオンなど、および／または、打楽器、例えば、ドラム、ティンパニ、マリンバ、シロフォン、ヴィブラフォン、ボンゴ、コンガ、ティンバレス、ジャンベ、またはタブラなどのような、弦楽器のレッスンをサポートするためにさらに使用され得る。
【０１４２】
本発明によるデバイスは、トレーニングを促すために、および／または、動きを監視および補正するためにリハビリテーションおよび理学療法においてさらに使用され得る。その場合に、本発明によるデバイスは、また、距離診断に関して適用され得る。
【０１４３】
さらに、本発明によるデバイスは、マシンビジョンの分野において適用され得る。したがって、本発明によるデバイスのうちの１個または複数は、例えば、自動運転および／またはロボットの作業に関するパッシブ制御ユニットとして使用され得る。移動しているロボットと組み合わせて、本発明によるデバイスは、自律的な移動、および／または、パーツの欠陥の自律的な検出を可能にすることができる。また、本発明によるデバイスは、製造および安全性の監視のために使用され得、例えば、それに限定されないが、ロボット、生産パーツ、および生物との間の衝突を含む、事故を回避するなどのために使用され得る。ロボットは、人間が認識されないときに、人間を深刻に傷つける可能性があるので、ロボティクスにおいて、人間とロボットの安全で直接的な相互作用が問題となる場合が多い。本発明によるデバイスは、ロボットが対象物および人間をより良好かつ迅速に位置決めすることを助けることが可能であり、また、安全な相互作用を可能にする。本発明によるデバイスのパッシブな性質を所与として、本発明によるデバイスは、アクティブデバイスよりも有利である可能性があり、および／または、レーダー、超音波、２Ｄカメラ、ＩＲ検出などのような既存の解決策に対して相補的に使用され得る。本発明によるデバイスの１個の特定の利点は、信号干渉の可能性が低いことである。したがって、複数のセンサが、信号干渉のリスクなしに、同じ環境で同時に動作することが可能である。したがって、本発明によるデバイスは、一般的に、例えば、それに限定されないが、自動車、採鉱、鉄鋼などのような、高度に自動化された生産環境において有用である可能性がある。また、本発明によるデバイスは、生産における品質制御のために使用され得、例えば、品質制御または他の目的のために、２Ｄイメージング、レーダー、超音波、ＩＲなどのような他のセンサと組み合わせて使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、例えば、製品の表面平坦性を監視するために、または、マイクロメートルの範囲からメートルの範囲までの特定の寸法の遵守を監視するためなどに、表面品質の査定のために使用され得る。他の品質制御の用途も実行可能である。製造環境において、本発明によるデバイスは、大量の廃棄材料を回避するための複雑な３次元の構造を有する、食物または木材などのような天然物を加工するために特に有用である。さらに、本発明によるデバイスは、タンク、サイロなどの充填レベルをモニタリングするために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、紛失パーツ、不完全パーツ、弛緩したパーツ、または低品質パーツなどに関する複雑な製品を検査するために使用され得、例えば、プリント回路基板の自動的な光学的検査、アセンブリまたはサブアセンブリの検査、工学的コンポーネントの検証、エンジンパーツ検査、木材品質検査、ラベル検査、医療用デバイスの検査、製品配向の検査、パッケージング検査、または食物パック検査などにおいて使用され得る。
【０１４４】
とりわけ、本発明によるデバイスは、製品の製造、パッケージング、および分配に関連する特性、とりわけ、非固相、とりわけ、流体、例えば、液体、エマルジョン、ガス、エーロゾル、または、それらの混合物を含む製品の製造、パッケージング、および分配に関連する特性を識別するための工業品質制御において使用され得る。これらの種類の製品は、一般的に、化学産業、医薬産業、化粧品産業、食物産業、および飲料産業において、および、他の産業エリアにおいて存在することが可能であり、これらの種類の製品は、通常、固体の受容部を必要とし、それは、コンテナ、ケース、またはボトルとして示され得、受容部は、好ましくは、完全にまたは少なくとも部分的に透明であることが可能である。簡単にするために、以下では、「ボトル」という用語が、例えば、受容部の形状または材料などに対する任意の実際の制限を意図することなく、特定の頻出する例として使用され得る。結果的に、対応する製品を含むボトルは、品質制御のために使用され得る複数の光学パラメータによって特徴付けられ得、好ましくは、本発明による光学検出器を含む光学検出器またはシステムを用いることによって特徴付けられ得る。この点に関して、光学検出器は、特に、以下の光学パラメータのうちの１つまたは複数を検出するために使用され得、光学パラメータは、ボトルの中の製品の充填レベル、ボトルの形状、および、ボトルに取り付けられ得るラベルの特性を含むことが可能であり、そのラベルは、とりわけ、それぞれの製品情報を含むためのものである。
【０１４５】
現況技術によれば、この種の工業品質制御は、通常、それぞれのイメージを記録および評価することによって、上述の光学パラメータのうちの１つまたは複数を査定するために、工業カメラおよび後続のイメージ分析を使用することによって実施され得、それによって、工業品質制御によって通常必要とされるようなアンサーは、値ＴＲＵＥ（すなわち、品質十分）または値ＦＡＬＳＥ（すなわち、品質不十分）のみに達することができる論理文であるので、光学パラメータに関する獲得された複雑な情報のほとんどは、一般的に、処分され得る。例として、工業カメラは、ボトルのイメージを記録するために必要とされ得、イメージは、後続のイメージ分析において査定され得、充填ラベル、ボトルの形状の任意の起こり得る変形、および、ボトルの上に取り付けられているような対応するラベルの上に含まれる任意のエラーおよび／または省略を検出するようになっている。とりわけ、偏差は、通常、極めて小さいので、同じ製品の異なる記録されたイメージは、すべて極めて類似している。結果的に、カラーレベルまたはグレースケールなどのような、簡単なツールを用いることができるイメージ分析は、一般的に、十分ではない。さらに、従来の大面積イメージセンサは、とりわけ、それらが入射光ビームのパワーから線形独立であることに起因して、ほとんど情報を生み出さない。
【０１４６】
これとは対照的に、本発明による光学検出器は、１つまたは複数の光学センサを備えるセットアップをすでに含み、それは、入射光ビームのパワーからの既知の依存性を示しており、特に、ボトルの中の製品の充填レベル、ボトルの形状、および、ボトルに取り付けられているラベルの少なくとも１つの特性などのような、上述の光学パラメータに関して、製品のイメージの上のより大きい影響を結果として生じさせることが可能である。したがって、とりわけ、光学センサは、製品のイメージの中に含まれているような複雑な情報を、容易にアクセス可能な電流信号などのような、１つまたは複数のセンサ信号の中へ直接的に凝縮するように適合され得、したがって、高性能のイメージ分析を実施する既存の必要性を回避する。そのうえ、すでに上記に説明されているように、本発明の目的は、とりわけ、オートフォーカスデバイスを提供することに言及し、それぞれの時間間隔の中のセンサ電流の中の局所的最大または局所的最小などのようなセンサ信号が、調査中の製品が実際に焦点の合った状態になっていることを示している可能性があり、対応する製品のイメージから上述の光学パラメータの評価をさらにサポートすることが可能である。オートフォーカスデバイスが、現況技術から知られているカメラにおいて使用され得る場合でも、焦点は、通常、測定の間に変更されないままであるので、レンズシステムは、一般的に、限定された範囲の距離だけをカバーすることが可能である。本発明による測定概念は、焦点調整可能なレンズの使用に基づくが、しかし、はるかにより広範な範囲をカバーすることが可能である。その理由は、広範囲にわたって焦点を変化させることは、本明細書で説明されているような測定概念を用いることによって可能であり得るからである。そのうえ、具体的に適合された伝送デバイス、照射源、例えば、対称性の破れおよび／または変調された照射を提供するように構成されているデバイスなど、変調デバイス、および／またはセンサスタックの使用は、品質制御の間に獲得される情報の信頼性をさらに強化することが可能である。
【０１４７】
さらに、本発明によるデバイスは、ポール、列車、飛行機、船舶、宇宙船、および、他の交通の用途において使用され得る。したがって、交通の用途の文脈において、上述の用途の他にも、航空機および車両などのためのパッシブトラッキングシステムを挙げることが可能である。移動している対象物の速度および／または方向をモニタリングするための、本発明による少なくとも１個の検出器などのような、本発明による少なくとも１個のデバイスの使用も実行可能である。具体的には、陸において、海において、および、宇宙空間を含む空において高速に移動している対象物のトラッキングを挙げることが可能である。少なくとも１個のＦｉＰ検出器は、具体的には、静置式デバイスの上に、および／または、可動式のデバイスの上に装着され得る。少なくとも１個のＦｉＰデバイスの出力信号は、例えば、別の対象物の自律的な移動またはガイドされた移動のためのガイディングメカニズムと組み合わせられ得る。したがって、衝突を回避するための用途、または、トラッキングされている対象物と操縦されている対象物との間の衝突を可能にするための用途も実行可能である。本発明によるデバイスは、一般的に、低い計算パワーが必要とされ、応答が速いことに起因して、有用および有利であり、また、一般的に、例えばレーダーのようなアクティブシステムと比較して、検出および阻害することがより困難な検出システムのパッシブな性質に起因して、有用および有利である。さらに、本発明によるデバイスは、レーダーシステムが十分に正確に働かない可能性のある場合に、特に、滑走路にごく接近して、着陸または離陸の手順の間の飛行機を支援するために使用され得る。そのような着陸または離陸支援デバイスは、滑走路などのような地面に固定されたビーコンデバイス、または、航空機に固定されたビーコンデバイスによって、または、航空機または地面のいずれか、または、その両方に固定された照射デバイスおよび測定デバイスによって、実現化され得る。本発明によるデバイスは、それに限定されないが、例えば、速度制御および航空交通制御デバイスにとって、とりわけ有用である。さらに、本発明によるデバイスは、道路課金に関する自動化された通行料徴収システムにおいて使用され得る。
【０１４８】
本発明によるデバイスは、一般的に、パッシブ用途において使用され得る。パッシブ用途は、港湾または危険エリアにおける船舶の誘導、および、着陸または出発時における航空機のための誘導を含み、固定された既知のアクティブなターゲットが、正確な誘導のために使用され得る。それは、危険ではあるが明確に規定されたルートにおける車両の運転に関して利用され得、例えば、採鉱車両などに関して使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、例えば、車、列車、飛行物体、または動物などのような、迅速にアプローチする対象物を検出するために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、対象物の速度または加速度を検出するために使用され得、または、時間に応じて、その位置、速度、および／または加速度のうちの１個または複数をトラッキングすることによって、対象物の移動を予測するために使用され得る。
【０１４９】
さらに、上記に概説されているように、本発明によるデバイスは、ゲーミングの分野において使用され得る。したがって、本発明によるデバイスは、同じまたは異なるサイズ、色、形状などの複数の対象物を用いる使用に関してパッシブであることが可能であり、例えば、移動をそのコンテンツに組み込むソフトウェアと組み合わせされた移動検出に関してパッシブであることが可能である。とりわけ、グラフィック出力の中へ移動を実装する際の用途が実行可能である。さらに、例えば、ジェスチャー認識または顔認識のために本発明によるデバイスのうちの１個または複数を使用することなどによって、コマンドを与えるための本発明によるデバイスの用途も実行可能である。本発明によるデバイスは、例えば、低い光条件の下で作業するために、または、周囲条件の改善が必要とされる他の状況における作業するために、アクティブシステムと組み合わせられ得る。追加的にまたは代替的に、本発明によるデバイスのうちの１つまたは複数と、１つまたは複数のＩＲ光源またはＶＩＳ光源との組み合わせも可能であり、例えば、ＦｉＰ効果に基づく検出デバイスとの組み合わせも可能である。また、ＦｉＰに基づく検出器と特殊デバイスの組み合わせも可能であり、それは、特殊デバイスは、システムおよびそのソフトウェアによって、例えば、および、それに限定されないが、特別な色、形状、他のデバイスに対する相対位置、移動の速度、光、デバイスの上の光源を変調させるために使用される周波数、表面特性、使用される材料、反射特性、透明度、吸収特質などによって、容易に区別され得る。デバイスは、他の可能性の中でも、スティック、ラケット、クラブ、銃、ナイフ、ホイール、リング、ステアリングホイール、ボトル、ボール、ガラス、花瓶、スプーン、フォーク、キューブ、ダイス、フィギュア、人形、テディー、ビーカー、ペダル、スイッチ、グローブ、宝飾品、楽器、または、楽器を演奏するための補助デバイス、例えば、ピックまたはドラムスティックなどに似ていることが可能である。他のオプションも実行可能である。
【０１５０】
さらに、本発明によるデバイスは、例えば、高温またはさらなる光放出プロセスなどに起因して、自分自身で光を放出する対象物を検出および／またはトラッキングするために使用され得る。光を放出する部分は、排気ストリームなどであることが可能である。さらに、本発明によるデバイスは、反射する対象物をトラッキングするために使用され得、また、これらの対象物の回転または配向を分析するために使用され得る。
【０１５１】
さらに、本発明によるデバイスは、一般的に、建築、建設、および地図製作の分野において使用され得る。したがって、一般的に、１個または複数の本発明によるデバイスは、例えば、田舎または建物などの、周囲環境エリアを測定および／またはモニタリングするために使用され得る。その場合に、１個または複数の本発明によるデバイスは、他の方法およびデバイスと組み合わせられ得、または、単に、建築プロジェクトの進捗および精度、変化する対象物、家屋などをモニタリングするために使用され得る。本発明によるデバイスは、スキャンされた環境の３次元モデルを発生させるために使用され得、地上および空の両方からから、部屋、街路、家屋、コミュニティ、または風景のマップを構築するようになっている。考えられる適用分野は、建設、内部アーキテクチャ；インドア家具設置；地図製作、不動産管理、または土地測量などであることが可能である。例として、本発明によるデバイスは、建物、農業生産環境、例えば、田畑、生産プラント、または風景などをモニタリングするために、救援活動を支持するために、または、１つまたは複数の人または動物などを発見またはモニタリングするために、マルチコプタにおいて使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、パイプラインの長さ、タンク体積、または、生産プラントまたは反応器に関連するさらなる幾何学形状を測定するために、生産環境において使用され得る。
【０１５２】
さらに、本発明によるデバイスは、ＣＨＡＩＮ（Ｃｅｄｅｃ  Ｈｏｍｅ  Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのような、家庭用電気製品の相互接続ネットワークの中で使用され得、家庭での基礎的な電気製品関連のサービス、例えば、エネルギーまたは負荷管理、遠隔診断、ペット関連の電気製品、子供関連の電気製品、子供監視、電気製品関連の監視、高齢者または病人に対するサポートまたはサービス、ホームセキュリティ、および／または、監視、電気製品動作の遠隔制御、および、自動的なメンテナンスサポートを相互接続し、自動化し、および制御することが可能である。さらに、本発明によるデバイスは、空気調節システムなどのような加熱または冷却システムにおいて使用され得、特に、１個または複数の人の場所に応じて、部屋のどの部分が特定の温度または湿度まで持っていかれるかを探すことが可能である。さらに、本発明によるデバイスは、家事のために使用され得るサービスロボットまたは自律的なロボットなどのような、家庭内ロボットにおいて使用され得る。本発明によるデバイスは、複数の異なる目的のために使用され得、例えば、衝突を回避するために、または、環境をマッピングするために使用され得るが、また、ユーザを識別するためにも使用され得、所与のユーザに関して、セキュリティ目的に関して、または、ジェスチャー認識または顔の認識に関して、ロボットの性能をパーソナル化するために使用され得る。例として、本発明によるデバイスは、掃除用ロボット、床清掃ロボット、ドライスイーピングロボット、衣服にアイロンをかけるためのアイロンロボット、動物排泄用ロボット、例えば、猫排泄用ロボット、侵入者を検出するセキュリティロボット、芝刈り機ロボット、自動化されたプールクリーナー、雨樋クリーニングロボット、窓掃除ロボット、おもちゃのロボット、テレプレゼンスロボット、動くことの少ない人々に交わりを提供するソーシャルロボット、または、スピーチを手話に、または、手話をスピーチに変換するロボットにおいて使用され得る。高齢者などのような、動くことの少ない人々の文脈において、本発明によるデバイスを備える家事ロボットは、対象物を拾い上げるために使用され得、対象物を輸送するために使用され得、また、安全な方式で対象物およびユーザと相互作用するために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、有害な材料または対象物とともに動作し、または、危険な環境において動作する、ロボットにおいて使用され得る。非限定的な例として、本発明によるデバイスは、ロボットまたは無人の遠隔制御された車両において使用され得、特に、災害の後に、化学材料または放射性材料などのような有害な材料とともに動作し、または、地雷または不発弾などのような、他の有害な対象物、または、潜在的に有害な対象物とともに動作し、または、燃えている対象物または災害後のエリアの近くなどのような、安全でない環境において動作し、安全でない環境を調査する。さらに、本発明によるデバイスは、血圧、心拍数、または温度などのような、健康機能を査定するロボットにおいて使用され得る。
【０１５３】
さらに、本発明によるデバイスは、家事デバイス、モバイルデバイス、またはエンターテイメントデバイスにおいて使用され得、例えば、冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、ウィンドウブラインドまたはシャッタ、家庭用アラーム、空気調節デバイス、加熱デバイス、テレビジョン、オーディオデバイス、スマートウォッチ、モバイルフォン、フォン、食洗器、またはストーブなどにおいて使用され得、人の存在を検出し、デバイスのコンテンツまたは機能をモニタリングし、または、人と相互作用し、および／または、さらなる家事デバイス、モバイルデバイス、またはエンターテイメントデバイスを備える人についての情報を共有する。
【０１５４】
本発明によるデバイスは、農業においてさらに使用され得、例えば害虫、雑草、および／または、感染した作物プラントを完全にまたは部分的に検出および選別し、作物プラントは、菌類または昆虫によって感染され得る。さらに、作物を収穫するために、本発明によるデバイスは、鹿などのような動物を検出するために使用され得、その動物は、そうでなければ、収穫デバイスによって傷つけられる可能性がある。さらに、本発明によるデバイスは、田畑または温室の中の植物の成長をモニタリングするために使用され得、とりわけ、田畑または温室の中の所与の領域に関して、または、さらには、所与の植物に関して、水または肥料または作物保護製品の量を調節するために使用され得る。さらに、農業バイオテクノロジーにおいて、本発明によるデバイスは、植物のサイズおよび形状をモニタリングするために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、例えば家畜小屋を清掃するためなど、畜産または動物育種環境において使用され得、自動化されたミルクスタンチョンにおいて使用され得、雑草、干し草、またはわらの加工などにおいて使用され得、卵を取得する際に使用され得、作物、雑草、または草を刈り取る際に使用され得、動物を食肉処理する際に使用され得、または、鳥の毛をむしり取る際に使用され得る。
【０１５５】
さらに、本発明によるデバイスは、化学物質または汚染物質を検出するためのセンサ、エレクトロニックノーズチップ、細菌またはウィルスなどを検出するための微生物センサチップ、ガイガーカウンタ、触覚センサ、または熱センサなどと組み合わせられ得る。これは、例えば、危険なタスクまたは困難なタスクを取り扱うように構成されているスマートロボットを構築する際に使用され得、例えば、高度な感染患者を治療する際に、高度に危険な物質を取り扱いまたは除去する際に、高度に放射性のエリアまたは化学物質流出などのような、高度に汚染されたエリアをクリーニングする際などに使用され得、または、農業における害虫駆除のために使用され得る。
【０１５６】
さらに、本発明によるデバイスは、疑わしい対象物、人、または挙動に関するエリアをモニタリングすることなどのセキュリティの用途において使用され得る。
【０１５７】
１個または複数の本発明によるデバイスは、例えば、ＣＡＤまたは同様のソフトウェアなどと組み合わせて、対象物のスキャニングのためにさらに使用され得、例えば、アディティブマニュファクチャリングおよび／または３Ｄプリンティングなどのために使用され得る。その場合に、例えば、ｘ方向、ｙ方向、またはｚ方向において、または、これらの方向の任意の組み合わせにおいて、例えば同時に、本発明によるデバイスの高い寸法精度が使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、パイプライン検査ゲージなどのような、検査およびメンテナンスにおいて使用され得る。さらに、生産環境において、本発明によるデバイスは、悪い所定の形状の対象物、例えば、自然に育った対象物、例えば、形状またはサイズによる選別野菜または他の天然物など、または、肉、果物、パン、豆腐、野菜、卵などのような、切断製品、または、処理工程のために必要とされる精度よりも低い精度で製造されている対象物とともに作業するように使用され得る。非限定的な例として、本発明によるデバイスは、生産環境におけるパッケージング工程の前または後に、二流品質の天然物を選別するために使用され得る。
【０１５８】
さらに、本発明によるデバイスは、ローカルナビゲーションシステムにおいて使用され得、インドアスペースまたはアウトドアスペースを通して、車両またはマルチコプタなどを自律的にまたは部分的に自律的に移動させることを可能にする。非限定的な例は、対象物をピックアップしてそれらを異なる場所に設置するための自動化された保管庫を通って移動する車両を含むことが可能である。インドアナビゲーションは、ショッピングモール、小売店、博物館、空港、または列車の駅においてさらに使用され得、モバイルグッズ、モバイルデバイス、手荷物、顧客または従業員の場所をトラッキングし、または、マップの上の現在の位置などのような、場所特有の情報、または、売上などに関する情報を、ユーザに供給する。さらに、本発明によるデバイスは、例えばロボットアームなどによって、対象物をピックアップするための製造環境において使用され得、例えば、コンベヤーベルトの上など、どこか他の場所にそれらを設置するための製造環境において使用され得る。非限定的な例として、１つまたは複数の本発明によるデバイスと組み合わせたロボットアームは、ボックスからスクリューをピックアップし、コンベヤーベルトの上を輸送される対象物の特定の位置にそれをねじ込むことが可能である。
【０１５９】
さらに、本発明によるデバイスは、オートバイの安全運転を確実にするために使用され得、例えば、速度、勾配、近づいてくる障害物、道路の凹凸、または曲線などをモニタリングすることによって、オートバイに関する運転支援をすることなどのために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、衝突を回避するために、列車または路面電車において使用され得る。
【０１６０】
さらに、本発明によるデバイスは、ハンドヘルド式デバイスにおいて使用され得、例えば、ロジスティクスプロセスを最適化するために、パッケージングまたは小包をスキャンするために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、さらにハンドヘルド式デバイスにおいて使用され得、例えば、パーソナルショッピングデバイス、ＲＦＩＤリーダー、病院または健康環境において使用するためのハンドヘルド式デバイス、例えば、医療使用などのためのハンドヘルド式デバイスにおいて使用され得、または、患者に関連する情報または患者の健康に関連する情報、または、小売業または健康環境に関するスマートバッジなどを取得し、交換し、または記録するために使用され得る。
【０１６１】
上記に概説されているように、本発明によるデバイスは、製造用途、品質制御用途、または識別用途において、さらに使用され得、例えば、製品識別またはサイズ識別などにおいて使用され得る（例えば、最適な場所またはパッケージを見出すために、また、廃棄物を低減させるために使用され得る）。さらに、本発明によるデバイスは、ロジスティクスの用途において使用され得る。したがって、本発明によるデバイスは、コンテナまたは車両への最適化された積載またはパッキングのために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、製造の分野において表面損傷をモニタリングまたは制御するために使用され得、レンタル車両などのような、レンタル対象物をモニタリングまたは制御するために使用され得、および／または、保険の用途のために、例えば、損傷の査定のために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、材料、対象物、またはツールのサイズを識別するために使用され得、例えば、最適な材料の取り扱いのために、特に、ロボットと組み合わせて使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、生産におけるプロセス制御に関して使用され得、例えば、タンクの充填レベルを観察するために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、それに限定されないが、タンク、パイプ、反応器、ツールなどのような、製品資産のメンテナンスのために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、３Ｄ品質マークを分析するために使用され得る。さらに、本発明によるデバイスは、歯のインレー、歯列矯正具、プロテーゼ、または衣服などのような、オーダーメイドのグッズを製造する際に使用され得る。また、本発明によるデバイスは、ラピッドプロトタイピングまたは３Ｄコピーなどのために、１個または複数の３Ｄプリンタと組み合わせられ得る。さらに、本発明によるデバイスは、例えば、海賊品防止および模倣品防止の目的などのために、１個または複数の物品の形状を検出するために使用され得る。
【０１６２】
好ましくは、光学検出器、方法、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、トラッキングシステム、カメラ、および、検出器のさまざまな使用のさらなる考えられる詳細に関して、とりわけ、伝送デバイス、縦方向光学センサ、評価デバイス、および、適用可能である場合には、横方向光学センサ、変調デバイス、照射源、およびイメージングデバイスに関して、具体的には、考えられる材料、セットアップ、およびさらなる詳細に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、ＵＳ２０１２／２０６３３６Ａ１、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、およびＵＳ２０１４／２９１４８０Ａ１のうちの１つまたは複数が参照され得、そのすべての全内容が参照により本明細書に含まれる。
【０１６３】
上述の検出器、方法、ヒューマンマシンインターフェース、およびエンターテイメントデバイス、および、また提案された使用は、先行技術を上回るかなりの利点を有する。したがって、一般的に、空間の中の少なくとも１個の対象物の位置正確に決定するための、単純であるが依然として効率的な検出器が提供され得る。ここでは、例として、対象物またはその一部の３次元の座標が、高速で効率的な方式で決定され得る。
【０１６４】
当技術分野で公知のデバイスと比較して、提案されているような検出器は、具体的には、検出器の光学的なセットアップに関して、高い程度の簡単性を提供する。したがって、単一の縦方向光学センサは、明確な位置検出に関して十分である。この高い程度の簡単性は、具体的には、ヒューマンマシンインターフェースなどにおいて、および、より好ましくは、ゲーミング、トラッキング、スキャニング、および、立体視覚において、マシン制御に適している。したがって、多数のゲーミング、エンターテイニング、トラッキング、スキャニング、および立体視覚の目的のために使用され得る、コスト効率的なエンターテイメントデバイスが提供され得る。
【０１６５】
要約すると、本発明の文脈において、以下の実施形態が、とりわけ好適であるとしてみなされる。
【０１６６】
実施形態１：少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための検出器であって、
−  少なくとも１つのセンサ領域を有しており、光ビームによるセンサ領域の照射に依存するように、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させるように設計された、少なくとも１個の縦方向光学センサであって、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、センサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している、少なくとも１個の縦方向光学センサと、
−  少なくとも１つの入射光ビームに応答して、少なくとも２つの異なる焦点距離を示す、少なくとも１個の伝送デバイスであって、それぞれの光ビームの波長に応じて、第１の波長を有する少なくとも１つの第１の光ビームのビーム断面、および、第１の波長とは異なる第２の波長を有する少なくとも１つの第２の光ビームのビーム断面を調節するように適合されており、センサ領域において、第１の光ビームのビーム断面が第２の光ビームのビーム断面とは異なるようになっている、少なくとも１個の伝送デバイスと、
−  縦方向光学センサの縦方向センサ信号を、第１の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第１の縦方向センサ信号と、第２の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第２の縦方向センサ信号とに区別するように適合された、少なくとも１個の評価デバイスであって、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている、少なくとも１個の評価デバイスと
を含む、検出器。
【０１６７】
実施形態２：  伝送デバイスは、波長依存型屈折率を有する１つまたは複数の光学レンズを含む、実施形態１に記載の検出器。
【０１６８】
実施形態３：  伝送デバイスは、光ビームの波長に応じて、第１の光ビームおよび第２の光ビームを分離するように適合されており、センサ領域の中の光ビームのビーム断面が異なるようになっている、実施形態１または２に記載の検出器。
【０１６９】
実施形態４：  検出器は、１個の縦方向光学センサを含む、実施形態１から３のいずれか１つに記載の検出器。
【０１７０】
実施形態５：  検出器は、少なくとも１つの光ビームを放出するように適合されている少なくとも１つの照射源をさらに含む、実施形態１から４のいずれか１つに記載の検出器。
【０１７１】
実施形態６：  照射源は、少なくとも２つの異なる波長を含む少なくとも１つの光ビームを放出するように適合されており、光ビームは、異なる波長を有する少なくとも１つの第１の部分および少なくとも１つの第２の部分を含む、実施形態５に記載の検出器。
【０１７２】
実施形態７：  照射源は、異なる波長を有する少なくとも２つの光ビームを放出するように適合されている、実施形態５または６に記載の検出器。
【０１７３】
実施形態８：  照射源は、少なくとも２つの光源を含む、実施形態５から７のいずれか１つに記載の検出器。
【０１７４】
実施形態９：  照射源は、第１の光源および第２の光源を含み、第１の光源は、第１の光ビームを放出するように適合されており、第２の光源は、第２の光ビームを放出するように適合されている、実施形態８に記載の検出器。
【０１７５】
実施形態１０：  照射源は、２つの異なる波長を有する光を放出するように適合されたバイカラーターゲット、または、複数の波長を有する光を放出するように適合されたマルチカラーターゲットのうちの１つを含む、実施形態７から９のいずれか１つに記載の検出器。
【０１７６】
実施形態１１：照射源は、少なくとも１つのアパーチャエレメントを含む、実施形態７から１０のいずれか１つに記載の検出器。
【０１７７】
実施形態１２：評価デバイスは、変調、周波数、または位相シフトのうちの１つまたは複数によって、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を区別するように設計されている、実施形態１から１１のいずれか１つに記載の検出器。
【０１７８】
実施形態１３：評価デバイスは、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を考慮することによって、曖昧性を解消するように設計されている、実施形態１から１２のいずれか１つに記載の検出器。
【０１７９】
実施形態１４：検出器は、照射を変調させるための少なくとも１つの変調デバイスをさらに有する、実施形態１から１３のいずれか１つに記載の検出器。
【０１８０】
実施形態１５：第１の光ビームおよび第２の光ビームは、変調された光ビームである、実施形態１から１４のいずれか１つに記載の検出器。
【０１８１】
実施形態１６：検出器は、異なる変調のケースでは、少なくとも２つの縦方向センサ信号を検出するように設計されており、とりわけ、それぞれに異なる変調周波数において少なくとも２つのセンサ信号を検出するように設計されており、評価デバイスは、少なくとも２つの縦方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている、実施形態１５に記載の検出器。
【０１８２】
実施形態１７：縦方向センサ信号が、照射の合計パワーが同じであることを所与として、照射の変調の変調周波数に依存するように、縦方向光学センサがさらに設計されている、実施形態１から１６のいずれか１つに記載の検出器。
【０１８３】
実施形態１８：変調デバイスは、照射を変調させるように適合されており、第１の光ビームおよび第２の光ビームが位相シフトを有するようになっている、実施形態１３から１７のいずれか１つに記載の検出器。
【０１８４】
実施形態１９：評価デバイスは、縦方向センサ信号を正規化するように適合されており、また、光ビームの強度から独立して、対象物の縦方向位置に関する情報を発生させるように適合されている、実施形態１から１８のいずれか１つに記載の検出器。
【０１８５】
実施形態２０：評価デバイスは、少なくとも１つの縦方向センサ信号から光ビームの直径を決定することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように適合されている、実施形態１から１９のいずれか１つに記載の検出器。
【０１８６】
実施形態２１：検出器は、少なくとも１つの横方向光学センサをさらに含み、横方向光学センサは、対象物から検出器へ進行する光ビームの横方向位置を決定するように適合されており、横方向位置は、検出器の光学軸に対して垂直の少なくとも１次元の位置であり、横方向光学センサは、少なくとも１つの横方向センサ信号を発生させるように適合されており、評価デバイスは、横方向センサ信号を評価することによって、対象物の横方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるようにさらに設計されている、実施形態１から２０のいずれか１つに記載の検出器。
【０１８７】
実施形態２２：検出器は、少なくとも１つのイメージングデバイスを含む、実施形態１から２１のいずれか１つに記載の検出器。
【０１８８】
実施形態２３：少なくとも１個の対象物の位置を決定するための検出器システムであって、実施形態１から２２のいずれか１つに記載の少なくとも１つの検出器を含み、検出器システムは、少なくとも１つの光ビームを検出器に向けて方向付けするように適合された少なくとも１つのビーコンデバイスをさらに含み、ビーコンデバイスは、対象物に取り付け可能である、対象物によって保持可能である、および、対象物に一体化可能であるのうちの少なくとも１つである、検出器システム。
【０１８９】
実施形態２４：検出器システムは、少なくとも２つのビーコンデバイスを含み、第１のビーコンデバイスによって放出される光ビームの少なくとも１つの特性は、第２のビーコンデバイスによって放出される光ビームの少なくとも１つの特性とは異なっている、実施形態２３に記載の検出器システム。
【０１９０】
実施形態２５：第１のビーコンデバイスの光ビーム、および、第２のビーコンデバイスの光ビームは、同時にまたは順次放出される、実施形態２３または２４に記載の検出器システム。
【０１９１】
実施形態２６：  とりわけ、検出器に関する実施形態１から２２のいずれか１つに記載の検出器を使用する、少なくとも１個の対象物の光学的な検出のための方法であって、
−  少なくとも１つの第１の光ビームのビーム断面、および、少なくとも１つの第２の光ビームのビーム断面を調節する工程であって、第１の光ビームは、第１の波長を有しており、第２の光ビームは、第１の波長とは異なる第２の波長を有しており、センサ領域において、第１の光ビームのビーム断面が第２の光ビームのビーム断面とは異なるようになっている、工程と、
−  少なくとも１個の縦方向光学センサを使用することによって、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させる工程であって、縦方向センサ信号は、光ビームによる縦方向光学センサのセンサ領域の照射に依存しており、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、センサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している、工程と、
−  少なくとも１個の評価デバイスを使用することによって、縦方向センサ信号を評価する工程であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号は、第１の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第１の縦方向センサ信号と、第２の光ビームによるセンサ領域の照射に依存する第２の縦方向センサ信号とに区別されている、工程と、
−  第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を評価することによって、対象物の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させる工程と
を含む、方法。
【０１９２】
実施形態２７：  方法は、第１の光ビームおよび第２の光ビームを変調させる工程をさらに含む、実施形態２６に記載の方法。
【０１９３】
実施形態２８：  縦方向光学センサ信号は、明確に評価される、実施形態２６または２７に記載の方法。
【０１９４】
実施形態２９：情報の少なくとも１項目をユーザとマシンとの間で交換するためのヒューマンマシンインターフェースであって、検出器システムに言及する実施形態２３から２５のいずれか一項に記載の少なくとも１つの検出器システムを含み、少なくとも１つのビーコンデバイスは、直接的または間接的のうちの少なくとも１つによって、ユーザに取り付けられてユーザによって保持されるように適合されており、ヒューマンマシンインターフェースは、検出器システムによってユーザの少なくとも１つの位置を決定するように設計されており、ヒューマンマシンインターフェースは、情報の少なくとも１項目をその位置に割り当てるように設計されている、ヒューマンマシンインターフェース。
【０１９５】
実施形態３０：少なくとも１個のエンターテイメント機能を実施するためのエンターテイメントデバイスであって、実施形態２９に記載の少なくとも１個のヒューマンマシンインターフェースを含み、情報の少なくとも１項目がヒューマンマシンインターフェースを介してプレイヤによって入力されることを可能にするように設計されており、情報に従ってエンターテイメント機能を変化させるように設計されている、エンターテイメントデバイス。
【０１９６】
実施形態３１：少なくとも１個の移動可能な対象物の位置をトラッキングするためのトラッキングシステムであって、検出器システムに言及する実施形態２３から２５のいずれか１個に記載の少なくとも１個の検出器システムを含み、少なくとも１個のトラックコントローラをさらに含み、トラックコントローラは、特定の時点における対象物の一連の位置をトラッキングするように適合されている、トラッキングシステム。
【０１９７】
実施形態３２：少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の位置を決定するためのスキャニングシステムであって、検出器に言及する実施形態１から２２のいずれか１個に記載の少なくとも１個の検出器を含み、少なくとも１個の対象物の少なくとも１個の表面に位置する少なくとも１個のドットの照射のために構成されている少なくとも１個の光ビームを放出するように適合されている少なくとも１個の照射源をさらに含み、少なくとも１個の検出器を使用することによって、少なくとも１個のドットとスキャニングシステムとの間の距離についての情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている、スキャニングシステム。
【０１９８】
実施形態３３：少なくとも１個の対象物を撮像するためのカメラであって、検出器に言及する実施形態１から２２のいずれか１個に記載の少なくとも１個の光学検出器を含む、カメラ。
【０１９９】
実施形態３４：検出器に関する実施形態１から２２のいずれか１個に記載の検出器の使用であって、交通技術における位置測定；エンターテイメントの用途；セキュリティの用途；監視の用途；安全の用途；ヒューマンマシンインターフェースの用途；トラッキングの用途；写真撮影の用途；少なくとも１個の飛行時間検出器との組み合わせの使用；構造化された光源との組み合わせの使用；ステレオカメラとの組み合わせの使用；マシンビジョンの用途；ロボットの用途；品質制御の用途；製造の用途；構造化された照射源との組み合わせの使用；ステレオカメラとの組み合わせの使用；アクティブターゲット距離測定セットアップにおける使用からなる群から選択された使用の目的のための、検出器の使用。
【０２００】
本発明のさらなる任意の詳細および特徴は、従属請求項に関連して下記に続く好適な例示的な実施形態の説明から明らかである。この文脈において、特定の特徴は、単独で、または、いくつかの組み合わせで実装され得る。本発明は、例示的な実施形態に限定されない。例示的な実施形態は、図の中に概略的に示されている。個々の図における同一の参照番号は、同一のエレメント、または、同一の機能を備えるエレメント、または、それらの機能に関して互いに対応しているエレメントを表している。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明による検出器の例示的な実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明による、検出器、検出器システム、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテイメントデバイス、およびトラッキングシステムの例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０２０２】
例示的実施形態
図１は、少なくとも１個の対象物１１２の位置を決定するための、本発明による光学検出器１１０の例示的な実施形態を、非常に概略的に図示している。しかし、他の実施形態も実行可能である。光学検出器１１０は、この特定の実施形態では、検出器１１０の光学軸１１６に沿って配置される、少なくとも１個の縦方向光学センサ１１４を含む。具体的には、光学軸１１６は、光学センサ１１４の構成の対称軸および／または回転軸であることが可能である。検出器１１０は、少なくとも１つの光ビーム１２０を放出するように適合される、少なくとも１個の照射源１１８を含むことが可能である。光ビーム１２０は、少なくとも２つの異なる波長を含むことが可能であり、光ビームは、異なる波長を有する少なくとも１つの第１の部分および少なくとも１つの第２の部分を含むことが可能である。
【０２０３】
照射源１１８は、例として、対象物１１２から出現する電磁放射線がまた照射源１１８によって直接的に発生され得るように、対象物１１２に接続され得るか、または、対象物１１２の一部であることも可能である。例として、少なくとも１個の照射源１１８は、対象物１１２の上および／または中に配置され得、光ビーム１２０を直接的に発生させることが可能である。
【０２０４】
光ビーム１２０は、周囲光源および／または人工的な光源、例えば、少なくとも１個のレーザー供給源および／または少なくとも１つの白熱ランプ、および／または、少なくとも１つの半導体光源など、例えば、少なくとも１つの発光ダイオード、とりわけ、有機発光ダイオードおよび／または無機発光ダイオードを含み得る照射源１１８によって発生され得る。照射源は、少なくとも１つのレーザー供給源を含むことが可能である。図１では、照射源１１８は、２つの発光ダイオード、および／または、２つのレーザーダイオードのような、少なくとも１つの第１の光源１２２、および、少なくとも１つの第２の光源１２４を含むことが可能である。第１の光源１２２は、波長λ１を有する光を発生させて放出するように適合され得、第２の光源１２４は、λ１とは異なる波長λ２を有する光を発生させて放出するように適合され得る。したがって、光ビーム１２０は、波長λ１を有する少なくとも１つの第１の部分と、波長λ２を有する少なくとも１つの第２の部分とを含むことが可能である。
【０２０５】
照射源１１８は、少なくとも１つのアパーチャエレメント１２６を含むことが可能である。アパーチャエレメント１２６は、発光アパーチャエレメントであることが可能である。
【０２０６】
検出器１１０は、少なくとも１個の伝送デバイス１２８をさらに含むことが可能である。伝送デバイス１２８は、光ビーム１２０に応答して少なくとも２つの異なる焦点距離を示すことが可能である。伝送デバイス１２８は、縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３４において、第１の光ビーム１３０のビーム断面が第２の光ビーム１３２のビーム断面とは異なるように、それぞれの光ビーム１３０、１３２の波長に応じて、第１の波長（例えば、λ１）を有する第１の光ビーム１３０、および、第１の波長とは異なる第２の波長（例えば、λ２）を有する第２の光ビーム１３２のビーム断面を調節するように適合されている。伝送デバイス１２８は、波長依存型屈折率を有する１つまたは複数の光学レンズを含むことが可能である。とりわけ、伝送デバイス１２８が屈折レンズを含むケースでは、伝送デバイス１２８の中の異なる焦点距離は、伝送デバイス１２８の中に使用される材料によって引き起こされる色収差によって生成され得る。伝送デバイス１２８は、強力な色収差を有するレンズであることが可能であるか、または、それを含むことが可能である。伝送デバイス１２８は、センサ領域１３４の中の光ビームのビーム断面が異なるように、光ビームの波長に応じて、第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２を分離するように適合され得る。図１では、光ビーム１２０は、伝送デバイス１２８に衝突することが可能である。伝送デバイス１２８は、第２の波長λ２を有する光ビーム１２０の部分から、第１の波長λ１を有する光ビーム１２０の部分を分離して、第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２にするように適合され得る。第１の波長を有する第１の光ビーム１３０は、センサ領域１３４の中に第１のビーム断面を有することが可能であり、第２の光ビーム１３２は、センサ領域１３４の中に第１のビーム断面とは異なる第２のビーム断面を有することが可能である。
【０２０７】
第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２は、縦方向光学センサ１１４に衝突することが可能である。縦方向光学センサ１１４は、少なくとも１つのセンサ領域１３４を有する。縦方向光学センサ１１４は、光ビームによるセンサ領域１３４照射に依存するように、少なくとも１つの縦方向センサ信号を発生させるように設計されており、縦方向センサ信号は、照射の合計パワーが同じであることを所与として、センサ領域１３４の中の光ビームのビーム断面に依存している。第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２は、縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３４の上に、異なるスポットサイズを有する２つのスポットを発生させることが可能である。縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３４に衝突する第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２は、異なるビーム断面を有することが可能である。縦方向光学センサ１１４は、縦方向センサ信号を発生させることが可能であり、縦方向センサ信号は、第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２によるセンサ領域１３４の照射に依存しており、および／または、それによって発生される。縦方向センサ信号は、第１の部分および第２の部分を含むことが可能であり、第１の部分は、第１の光ビーム１３０によるセンサ領域１３４の照射に依存しており、および／または、それによって発生され、第２の部分は、第２の光ビーム１３２によるセンサ領域１３４の照射によって発生される。
【０２０８】
図２は、少なくとも１個の縦方向光学センサ１１４および少なくとも１個の照射源１１８を有する、検出器１１０の例示的な実施形態を、非常に概略的な図で示している。照射源１１８は、第１の光源１３６および第２の光源１３８を含むことが可能である。第１の光源１３６は、第１の光ビーム１３０を発生させるように適合され得る。第２の光源１３８は、第２の光ビーム１３２を発生させるように適合され得る。
【０２０９】
検出器１１０は、具体的には、カメラ１４０として具現化され得、または、カメラ１４０の一部であることが可能である。カメラ１４０は、撮像（イメージング）に関して、具体的には、３Ｄ撮像に関して作製され得、また、静止画像（イメージ）、および／または、デジタルビデオクリップなどのような、画像シーケンスを獲得するために作製され得る。他の実施形態も実行可能である。
【０２１０】
図２は、少なくとも１個の検出器１１０の他に、この例示的な実施形態では、対象物１４６に取り付けられている、および／または、対象物１４６に一体化されている、１個または複数のビーコンデバイス１４４を含む検出器システム１４２の実施形態をさらに示しており、対象物１４６の位置は、検出器１１０を使用することによって検出されるべきである。図２は、少なくとも１個の検出器システム１４２を含むと共に、ヒューマンマシンインターフェース１４８を含むエンターテイメントデバイス１５０をさらに含むヒューマンマシンインターフェース１４８の例示的な実施形態をさらに示している。図は、さらに、上記検出器システム１４２を含み、対象物１４６の位置をトラッキングするためのトラッキングシステム１５２の実施形態を示す。デバイスおよびシステムのコンポーネントは、さらに詳細に以下に説明されるはずである。
【０２１１】
図２は、少なくとも１個の対象物１４６の少なくとも１つの位置を決定するためのスキャニングシステム１５４の例示的な実施形態をさらに示している。スキャニングシステム１５４は、少なくとも１個の検出器１１０を含み、また、少なくとも１個の照射源１１８をさらに含む。第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２は、少なくとも１個の対象物１４６の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１つのドット（例えば、ビーコンデバイス１４４の位置のうちの１つまたは複数の上に位置するドット）の照射のために構成され得る。スキャニングシステム１５４は、少なくとも１個の検出器１１０を使用することによって、少なくとも１個のドットとスキャニングシステム１５４、具体的には、検出器１１０との間の距離についての情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている。
【０２１２】
上記に概説されているように、図２の構成の中で使用され得る検出器１１０の例示的な実施形態が、図１に示されている。検出器１１０は、図２に象徴的に示されているように、例えば、少なくとも１つの減算デバイス１５８を有する、少なくとも１個の評価デバイス１５６を含む。評価デバイス１５６の構成要素は、縦方向光学センサ１１４のうちの少なくとも１つまたはすべての中に、または、縦方向光学センサ１１４のそれぞれの中に、完全にまたは部分的に一体化され得、または、別々の構成要素として完全にまたは部分的に具現化され得る。
【０２１３】
縦方向光学センサ１１４、および、評価デバイス１５６の構成要素のうちの１つまたは複数が、図２に象徴的に示されているように、１つまたは複数のコネクタ１６０および／または１つまたは複数のインターフェースによって相互接続され得る。さらに、任意の少なくとも１個のコネクタ１６０は、センサ信号を修正または事前処理するために、１個または複数のドライバおよび／または１個または複数のデバイスを含むことが可能である。さらに、少なくとも１個の任意のコネクタ１６０を使用する代わりに、評価デバイス１５６は、検出器１１０のハウジング１６２に、完全にまたは部分的に一体化され得る。追加的にまたは代替的に、評価デバイス１５６は、別々のデバイスとして、完全にまたは部分的に設計され得る。
【０２１４】
評価デバイス１５６は、一般的に、縦方向光学センサ１１４のセンサ信号を評価することによって、対象物１１２、１４６の位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている。この目的のために、評価デバイス１５６は、センサ信号を評価するために、縦方向評価ユニット（「ｚ」によって示されている）によって象徴的に示されている、１つまたは複数の電子デバイス、および／または、１つまたは複数のソフトウェアコンポーネントを含むことが可能である。評価デバイス１５６は、縦方向光学センサ１１４の２つ以上の縦方向センサ信号を比較することによって、対象物１１２、１４６の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を決定するように適合され得る。
【０２１５】
評価デバイス１５６は、縦方向光学センサ１１４の縦方向センサ信号を、第１の光ビーム１３０によるセンサ領域１３４の照射に依存する第１の縦方向センサ信号と、第２の光ビーム１３２によるセンサ領域１３４の照射に依存する第２の縦方向センサ信号とに区別するように適合されており、例えば、分離および／または割り当てるように適合されており、評価デバイス１５６は、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を評価することによって、対象物１１２、１４６の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計されている。
【０２１６】
評価デバイス１５６は、変調、周波数、または位相シフトのうちの１つまたは複数によって、第１の縦方向センサ信号および第２の縦方向センサ信号を区別するように設計され得る。したがって、評価デバイス１５６は、第１の光ビーム１３０によって発生される縦方向センサ信号の部分、および、第２の光ビーム１３２によって発生される縦方向センサ信号の部分を分離および／または決定するように設計され得る。評価デバイス１５６は、少なくとも２つの縦方向センサ信号を評価することによって、対象物１１２、１４６の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように設計され得る。評価デバイス１５６は、少なくとも１つの縦方向センサ信号から光ビームの直径を決定することによって、対象物１１２、１４６の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を発生させるように適合され得る。
【０２１７】
この例示的な実施形態では、対象物１４６（その位置は検出され得る）は、スポーツ用品として設計され得、および／または、コントロールエレメントまたは制御デバイス１６４を形成することが可能であり、その位置は、ユーザ１６８によって操作され得る。例として、対象物１４６は、バット、ラケット、クラブ、または、任意の他のスポーツ用品および／または擬似スポーツ用品であることが可能であり、または、それらを含むことが可能である。他のタイプの対象物１４６も可能である。さらに、ユーザ１６８自身は、対象物として考えられ得、その位置は、検出されるべきである。
【０２１８】
さらに、上記に概説されているように、検出器１１０は、伝送デバイス１３４を含む。ハウジング１６２の内側の開口部１７０は、好ましくは、検出器１１０の光学軸１１６に関して同心円状に位置しており、その光学軸は、好ましくは、検出器１１０の視野の方向１７２を画定している。座標系１７４が定義され得、座標系１７４では、光学軸１１６に対して平行または逆平行の方向は、縦方向として定義され、一方、光学軸１１６に対して垂直な方向は、横方向として定義され得る。図２に象徴的に示されている座標系１７４では、縦方向は、ｚによって示されており、横方向は、それぞれ、ｘおよびｙによって示されている。他のタイプの座標系１７４も実行可能である。
【０２１９】
１つまたは複数の光ビーム、とりわけ、第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２は、対象物１４６から、および／または、ビーコンデバイス１４４のうちの１つまたは複数から、検出器１１０に向けて、参照数字１７６によって象徴的に示されるように伝播することが可能である。検出器１１０は、少なくとも１個の対象物１４６の位置を決定するように適合されている。伝送デバイス１２８によって修正された後の、例えば、レンズによって焦点を合わせられた後の、第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２が、センサ領域１３４の上に２つの光スポットを生成させる。
【０２２０】
照射源１１８は、変調された光源であることが可能であり、照射源１１８の１つまたは複数の変調特性は、少なくとも１つの任意の変調デバイス１７８によって制御され得る。代替的にまたは加えて、変調は、照射源１１８と対象物１４６との間のビーム経路、および／または、対象物１６４と縦方向光学センサ１１４との間のビーム経路の中で実現され得る。さらなる可能性も考えられ得る。変調デバイス１７８は、評価デバイス１５６の一部であることが可能であり、または、別々のデバイスとして設計され得る。例えば、第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２は、変調された光ビームであることが可能である。光ビーム１３０、１３２は、１つまたは複数の変調周波数によって変調され得る。例えば、光ビームの焦点は、１つまたは複数の変調周波数を使用して光ビームを変調させることによって、調節可能であり得、とりわけ、変更可能であり得る。とりわけ、光ビーム１３０、１３２は、縦方向光学センサ１１４に衝突するときに、焦点を合わせられてもよく、または、焦点を合わせられなくてもよい。光ビームは、１つまたは複数の変調周波数によって変調され得る。例えば、光ビームの焦点は、１つまたは複数の変調周波数を使用して光ビームを変調させることによって、調節可能であり得、とりわけ、変更可能であり得る。とりわけ、光ビームは、縦方向光学センサ１１４に衝突するときに、焦点を合わせられてもよく、または、焦点を合わせられなくてもよい。変調デバイス１７８は、第１の光ビーム１３０および第２の光ビーム１３２が位相シフトを有するように、照射を変調させるように適合され得る。例えば、周期的な信号が、光源変調のために使用され得る。例えば、位相シフトは、結果として生じる縦方向光学センサ１１４の応答が、２つの縦方向センサ信号の比率であり得るように、１８０°であることが可能である。それによって、縦方向光学センサ１１４の応答から距離を直接的に導出することが可能であり得る。
【０２２１】
一般的に、評価デバイス１５６は、データ処理デバイス１８０の一部であることが可能であり、および／または、１つまたは複数のデータ処理デバイス１８０を含むことが可能である。データ処理デバイス１８０は、マシン１８２であることが可能であるか、または、マシン１８２の一部であることが可能である。評価デバイス１５６は、ハウジング１６２の中に完全にまたは部分的に一体化され得、および／または、ワイヤレスまたはワイヤーバウンドの方式で縦方向光学センサ１１４に電気的に接続される別々のデバイスとして、完全にまたは部分的に具現化され得る。評価デバイス１５６は、１つまたは複数の追加的な構成要素、例えば、１つまたは複数の電子的なハードウェアコンポーネント、および／または、１つまたは複数のソフトウェアコンポーネントなど、例えば、１つまたは複数の測定ユニット、および／または、１つまたは複数の評価ユニット、および／または１つまたは複数の制御ユニットなどをさらに含むことが可能である。上記に概説されているように、光学検出器１１０および／または検出器システム１４２を使用することによって、対象物１１２および／またはその一部の位置を決定することは、情報の少なくとも１項目をマシン１８２に提供するために、ヒューマンマシンインターフェース１４８を提供することに関して使用され得る。図２に概略的に示されている実施形態では、マシン１８２は、少なくとも１つのコンピュータ、および／または、データ処理デバイス１８０を含むコンピュータシステムであることが可能であるか、または、それを含むことが可能である。他の実施形態も実行可能である。評価デバイス１５６は、コンピュータであることが可能であり、および／または、コンピュータを含むことが可能であり、および／または、別々のデバイスとして完全にまたは部分的に具現化され得、および／または、マシン１８２の中に、とりわけ、コンピュータの中に完全にまたは部分的に一体化され得る。同じことが、トラッキングシステム１５２のトラックコントローラ１８４にも該当し、それは、評価デバイス１５６および／またはマシン１８２の一部を完全にまたは部分的に形成することが可能である。
【０２２２】
同様に、上記に概説されているように、ヒューマンマシンインターフェース１４８は、エンターテイメントデバイス１５０の一部を形成することが可能である。したがって、ユーザ１６８が対象物１１２として機能することによって、および／または、ユーザ１６８が対象物１１２および／または対象物１１２として機能する制御エレメント１６４を取り扱うことによって、ユーザ１６８は、少なくとも１つの制御コマンドなどのような、情報の少なくとも１項目を、マシン１８２の中へ、とりわけ、コンピュータの中へ入力することが可能であり、それによって、エンターテイメント機能を変化させることが可能であり、例えば、コンピュータゲームの進行を制御することなどが可能である。
【符号の説明】
【０２２３】
１１０  検出器
１１２  対象物
１１４  縦方向光学センサ
１１６  光学軸
１１８  照射源
１２０  光ビーム
１２２  第１の光源
１２４  第２の光源
１２６  アパーチャエレメント
１２８  伝送デバイス
１３０  第１の光ビーム
１３２  第２の光ビーム
１３４  センサ領域
１３６  第１の光源
１３８  第２の光源
１４０  カメラ
１４２  検出器システム
１４４  ビーコンデバイス
１４６  対象物
１４８  ヒューマンマシンインターフェース
１５０  エンターテイメントデバイス
１５２  トラッキングシステム
１５４  スキャニングシステム
１５６  評価デバイス
１５８  減算デバイス
１６０  コネクタ
１６２  ハウジング
１６４  制御デバイス
１６８  ユーザ
１７０  開口部
１７２  視野の方向
１７４  座標系
１７６  光ビーム
１７８  変調デバイス
１８０  データ処理デバイス
１８２  マシン
１８４  トラックコントローラ
【図１】
2019518207.tif 000003
【図２】
2019518207.tif 000004
【国際調査報告】
2019518207.tif 000005
2019518207.tif 000006
2019518207.tif 000007