(57)【要約】  少なくとも１個の物体（１１２）の光学検出のための検出器（１１０）を提案する。検出器（１１０）は、  −  少なくとも１個の伝送装置（１２０）であって、少なくとも１つの入射光ビーム（１３６）に応答して少なくとも２つの異なる焦点距離（１４０）を備える伝送装置（１２０）と、  −  少なくとも２個の長手方向光学センサ（１３２）であって、各長手方向光学センサ（１３２）は、少なくとも１個のセンサ領域（１４６）を有し、各長手方向光学センサ（１３２）は、光ビーム（１３６）によるセンサ領域（１４６）の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計され、長手方向センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、センサ領域（１４６）における光ビーム（１３６）のビーム断面に応じて決まり、各長手方向光学センサ（１３２）は、２個の異なる長手方向光学センサ（１３２）のスペクトル感度が異なるように、光ビーム（１３６）に応答してスペクトル感度を示し、各長手方向光学センサ（１３２）は、それぞれの長手方向光学センサ（１３２）のスペクトル感度に関係付けられた伝送装置（１２０）の焦点（１３８）に配置される、少なくとも２個の長手方向光学センサ（１３２）と、  −  少なくとも１個の評価装置（１５０）であって、各長手方向光学センサ（１３２）の長手方向センサ信号を評価することによって、物体（１１２）の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報および／または色に関する少なくとも１つの情報を生成するように設計された評価装置（１５０）とを備える。  それにより、空間内の少なくとも１個の物体の位置および／または色を正確に決定するための簡単でありながら効率的な検出器が提供される。【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個の物体（１１２）の光学検出のための検出器（１１０）であって、
少なくとも１個の伝送装置（１２０）であって、少なくとも１つの入射光ビーム（１３６）に応答して少なくとも２つの異なる焦点距離（１４０）を示す伝送装置（１２０）と、
少なくとも２個の長手方向光学センサ（１３２）であって、各長手方向光学センサ（１３２）は、少なくとも１個のセンサ領域（１４６）を有し、各長手方向光学センサ（１３２）は、前記光ビーム（１３６）による前記センサ領域（１４６）の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計され、前記長手方向センサ信号は、前記照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、前記センサ領域（１４６）における前記光ビーム（１３６）のビーム断面に応じて決まり、各長手方向光学センサ（１３２）は、２個の異なる長手方向光学センサ（１３２）のスペクトル感度が異なるように、前記光ビーム（１３６）に応答してスペクトル感度を示し、各長手方向光学センサ（１３２）は、それぞれの長手方向光学センサ（１３２）の前記スペクトル感度に関係付けられた前記伝送装置（１２０）の焦点（１３８）に配置される、少なくとも２個の長手方向光学センサ（１３２）と、
少なくとも１個の評価装置（１５０）であって、各長手方向光学センサ（１３２）の前記長手方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報および／または前記物体（１１２）の色に関する少なくとも１つの情報を生成するように設計された評価装置（１５０）と
を備える検出器（１１０）。
【請求項２】
前記伝送装置（１２０）の前記異なる焦点距離（１４０）、および前記少なくとも２個の長手方向光学センサ（１３２）の前記異なるスペクトル感度は、前記少なくとも１つの入射光ビーム（１３６）の波長に対して異なる、請求項１に記載の検出器（１１０）。
【請求項３】
前記伝送装置（１２０）における前記異なる焦点距離（１４０）は、前記伝送装置（１２０）における材料によって引き起こされる色収差によってもたらされる、請求項２に記載の検出器（１１０）。
【請求項４】
前記伝送装置（１２０）は、屈折レンズ（１２２）および／または凸面ミラーを備える、請求項３に記載の検出器（１１０）。
【請求項５】
前記伝送装置（１２０）における前記異なる焦点距離（１４０）は、前記伝送装置（１２０）内の異なるエリアによってもたらされ、各エリアは、２つの異なるエリアの焦点距離（１４０）が異なるように焦点距離（１４０）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項６】
前記伝送装置（１２０）は多焦点レンズを備える、請求項５に記載の検出器（１１０）。
【請求項７】
前記伝送装置（１２０）は、隣接するエリアの間に遷移領域をさらに備え、各遷移領域において、前記焦点距離（１４０）は、前記隣接するエリアの前記焦点距離（１４０）の間で変化する、請求項５または６に記載の検出器（１１０）。
【請求項８】
前記伝送装置（１２０）はプログレッシブレンズを備える、請求項７に記載の検出器（１１０）。
【請求項９】
前記長手方向光学センサ（１３２）は、少なくとも１つのスタック（１３４）として配置される、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】
各長手方向光学センサ（１３２）は、少なくとも１個の第１の電極と、少なくとも１つのｎ型半導体金属酸化物と、少なくとも１つの色素と、少なくとも１つのｐ型半導体有機材料と、好ましくは固体ｐ型半導体有機材料と、少なくとも１個の第２の電極とを備える、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】
前記長手方向光学センサ（１３２）は、少なくとも２つの異なる色素によって異なる、請求項１０に記載の検出器（１１０）。
【請求項１２】
前記評価装置（１５０）は、前記照射の幾何形状と、前記検出器（１１０）に対する前記物体（１１２）の相対位置との間の少なくとも１つの所定の関係から、前記物体（１１２）の前記長手方向位置に関する前記少なくとも１つの情報を生成するように設計されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１３】
前記評価装置（１５０）は、前記長手方向センサ信号から前記光ビーム（１３６）の直径を決定することによって、前記物体（１１２）の前記長手方向位置に関する前記少なくとも１つの情報を生成するように適合されている、請求項１２に記載の検出器（１１０）。
【請求項１４】
前記評価装置（１５０）は、前記光ビーム（１３６）の直径を前記光ビーム（１３６）の既知のビーム特性と比較して、前記物体（１１２）の前記長手方向位置に関する前記少なくとも１つの情報を決定するように適合されている、請求項１３に記載の検出器（１１０）。
【請求項１５】
前記長手方向光学センサ（１３２）は、前記物体（１１２）からの光ビーム（１３６）がすべての長手方向光学センサ（１３２）を照射するように配置され、前記評価装置（１５０）は、前記長手方向センサ信号を正規化し、前記光ビーム（１３６）の強度から独立して前記物体（１１２）の前記長手方向位置に関する前記情報を生成するように適合されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１６】
各長手方向光学センサ（１３６）は、前記照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、各長手方向センサ信号が前記照射の変調の変調周波数に応じて決まるように、さらに設計されている、請求項１から１５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１７】
前記評価装置（１５０）は、前記少なくとも２個の長手方向光学センサ（１３２）の前記長手方向センサ信号を比較することによって、前記物体（１１２）の色に関する前記少なくとも１つの情報を決定するように適合されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１８】
前記評価装置（１５０）は、少なくとも２つの色座標を生成するように適合され、各色座標は、前記少なくとも２個の長手方向光学センサ（１３２）のうちの１つの前記長手方向センサ信号を、正規化値で除算することによって決定され、前記正規化値は、好ましくは、前記少なくとも２個の長手方向光学センサ（１３２）の前記長手方向センサ信号の合計を含む、請求項１７に記載の検出器（１１０）。
【請求項１９】
少なくとも２個の二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）であって、各二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）は、少なくとも１個のセンサ領域（１４６）を有し、各二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）は、前記光ビーム（１３６）による前記センサ領域（１４６）の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計され、前記長手方向センサ信号は、前記照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、前記センサ領域（１４６）における前記光ビーム（１３６）のビーム断面に応じて決まり、各二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）は、２個の二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）のスペクトル感度が異なるように、前記光ビーム（１３６）に応答してスペクトル感度を示す、少なくとも２個の二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）をさらに備え、
前記評価装置（１５０）は、各二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）の前記長手方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を生成するようにさらに設計されている、請求項１から１８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項２０】
各二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）は、前記長手方向光学センサ（１３２）のうちの１個と同じスペクトル感度を備える、請求項１９に記載の検出器（１１０）。
【請求項２１】
ある別のスペクトル感度を備える前記二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）が、少なくとも１個の二次スタック（１４４、１４４’）として配置される、請求項１９または２０に記載の検出器（１１０）。
【請求項２２】
長手方向光学センサ（１３２）の前記スタック（１３４）は、前記検出器（１１０）の光軸（１１６）に沿った２個の別個の二次スタック（１４４、１４４’）によってフレーム付けされる、請求項２１に記載の検出器（１１０）。
【請求項２３】
前記評価装置（１５０）は、前記長手方向光学センサ（１３２）のうちの少なくとも１個の前記長手方向センサ信号を、前記二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）のうちの少なくとも１個の前記長手方向センサ信号と比較して、前記物体（１１２）の前記長手方向位置に関する前記少なくとも１つの情報を決定するように適合されている、請求項１９から２２のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項２４】
前記評価装置（１５０）は、選択された長手方向光学センサ（１３２）の前記長手方向センサ信号を、前記選択された長手方向光学センサ（１３２）と同じスペクトル感度を備える前記少なくとも１個の二次長手方向光学センサ（１４２、１４２’）の前記長手方向センサ信号と比較するように適合されている、請求項２３に記載の検出器（１１０）。
【請求項２５】
少なくとも１個の横断方向光学センサ（１３０）であって、前記横断方向光学センサ（１３０）は、前記物体（１１２）から前記検出器（１１０）へ進む前記光ビーム（１３６）の横断方向位置を決定するように適合され、前記横断方向位置は、前記検出器（１１０）の光軸（１１６）に垂直な少なくとも１つの次元における位置であり、前記横断方向光学センサ（１３０）は、少なくとも１つの横断方向センサ信号を生成するように適合されている、少なくとも１個の横断方向光学センサ（１３０）をさらに備え、
前記評価装置（１５０）は、前記横断方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の横断方向位置に関する少なくとも１つの情報を生成するようにさらに設計されている、請求項１から２４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項２６】
前記横断方向光学センサ（１３０）は、少なくとも１個の第１の電極と少なくとも１個の第２の電極と少なくとも１つの光起電材料とを有する光検出器であり、前記少なくとも１つの光起電材料は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に埋め込まれており、少なくとも１個の電極は、好ましくは、少なくとも２個の部分電極を有する分割電極であり、前記横断方向光学センサ（１３０）は、センサ領域（１４６）を有し、前記少なくとも１つの横断方向センサ信号は、前記センサ領域（１４６）における前記光ビーム（１３６）の位置を示す、請求項２５に記載の検出器（１１０）。
【請求項２７】
前記部分電極を通る電流が、前記センサ領域（１４６）における前記光ビーム（１３６）の位置に応じて決まり、前記横断方向光学センサ（１３０）は、前記部分電極を通る前記電流に従って、前記横断方向センサ信号を生成するように適合されている、請求項２６に記載の検出器（１１０）。
【請求項２８】
前記検出器（１１０）は、前記部分電極を通る前記電流の少なくとも１つの比から、前記物体（１１２）の前記横断方向位置に関する前記情報を導出するように適合されている、請求項２７に記載の検出器（１１０）。
【請求項２９】
少なくとも１個の照射源（１６４）をさらに備える、請求項１から２８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項３０】
前記照射源（１６４）は、前記少なくとも２個の長手方向センサ（１３２）の前記スペクトル感度に関係付けられたスペクトル域を示す、請求項２９に記載の検出器（１１０）。
【請求項３１】
前記少なくとも２個の長手方向センサ（１３２）の前記スペクトル感度は、前記照射源（１６４）の前記スペクトル域に含まれる、請求項３０に記載の検出器（１１０）。
【請求項３２】
前記検出器（１１０）は、少なくとも１つの撮像装置（１６８）をさらに備える、請求項１から３１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項３３】
前記撮像装置（１６８）は、カメラ（１７４）、具体的には、無機カメラ、モノクロカメラ、多色カメラ、フルカラーカメラ、画素化無機チップ、画素化有機カメラ、好ましくは多色ＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップであるＣＣＤチップ、ＣＭＯＳチップ、ＩＲカメラ、ＲＧＢカメラのうちの少なくとも１つを含む、請求項３２に記載の検出器（１１０）。
【請求項３４】
ユーザ（１８６）と機械（１９０）との間で少なくとも１つの情報を交換するためのマンマシンインターフェース（１７８）であって、前記マンマシンインターフェース（１７８）は、検出器に関する請求項１から３３のいずれか一項に記載の少なくとも１個の検出器（１１０）を備え、前記マンマシンインターフェース（１７８）は、前記検出器（１１０）を用いて前記ユーザの少なくとも１つの幾何形状情報および色情報を生成するように設計され、前記マンマシンインターフェース（１７８）は、前記幾何形状情報および色情報に少なくとも１つの情報を割り当てるように設計されている、マンマシンインターフェース（１７８）。
【請求項３５】
少なくとも１つのエンターテイメント機能を実行するためのエンターテイメント装置（１８０）であって、前記エンターテイメント装置（１８０）は、請求項３４に記載の少なくとも１個のマンマシンインターフェース（１７８）を備え、前記エンターテイメント装置（１８０）は、前記マンマシンインターフェース（１７８）を用いてプレーヤが少なくとも１つの情報を入力できるように設計され、前記エンターテイメント装置（１８０）は、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装置（１８０）。
【請求項３６】
少なくとも１個の可動物体（１１２）の位置を追跡するための追跡システム（１８２）であって、前記追跡システム（１８２）は、検出器（１１０）を参照する請求項１から３３のいずれか一項に記載の少なくとも１個の検出器（１１０）を備え、前記追跡システム（１８２）は、少なくとも１個の追跡制御装置（１９２）をさらに備え、前記追跡制御装置（１９２）は、前記物体（１１２）の一連の位置を追跡するように適合され、各位置は、特定の時点における前記物体（１１２）の少なくとも長手方向位置に関する少なくとも１つの情報と、特定の時点における前記物体（１１２）の色に関する少なくとも１つの情報とを含む、追跡システム（１８２）。
【請求項３７】
少なくとも１個の物体（１１２）を撮像するためのカメラ（１７４）であって、検出器（１１０）を参照する請求項１から３３のいずれか一項に記載の少なくとも１個の検出器（１１０）を備えるカメラ（１７４）。
【請求項３８】
少なくとも１個の物体（１１２）の光学検出のための方法であって、
検出器（１１０）の少なくとも１個の伝送装置（１２０）が使用され、前記伝送装置（１２０）は、少なくとも１つの入射光ビーム（１３６）に応答して少なくとも２つの異なる焦点距離（１４０）を備え、
前記検出器（１１０）の少なくとも２個の長手方向光学センサ（１３２）が使用され、各長手方向光学センサ（１３２）は、少なくとも１個のセンサ領域（１４６）を有し、各長手方向光学センサ（１３２）は、前記光ビーム（１３６）による前記センサ領域（１４６）の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成し、前記長手方向センサ信号は、前記照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、前記センサ領域（１４６）における前記光ビーム（１３６）のビーム断面に応じて決まり、各長手方向光学センサ（１３２）は、２個の異なる長手方向光学センサ（１３２）のスペクトル感度が異なるように、前記光ビーム（１３６）に応答してスペクトル感度を示し、各長手方向光学センサ（１３２）は、それぞれの長手方向光学センサ（１３２）の前記スペクトル感度に関係付けられた前記伝送装置（１２０）の焦点（１３８）に配置され、
少なくとも１個の評価装置（１５０）が使用され、前記評価装置（１５０）は、各長手方向光学センサ（１３２）の前記長手方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報および／または色に関する少なくとも１つの情報を生成する、方法。
【請求項３９】
物体（１１２）の位置、特に深度、および／または前記物体（１１２）の色を、好ましくは同時に、決定することを目的とする、検出器（１１０）に関する請求項１から３３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法。
【請求項４０】
特に交通技術における距離測定と、特に交通技術における位置測定と、エンターテイメント用途と、セキュリティ用途と、マンマシンインターフェース用途と、追跡用途と、写真用途と、撮像用途もしくはカメラ用途と、少なくとも１つの空間のマップを生成するためのマッピング用途とからなる群から選択される使用の目的のための、請求項３９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、少なくとも１個の物体の光学検出のための検出器に関し、詳細には、少なくとも１個の物体の特に深度または深度と幅の両方に関して、少なくとも１個の物体の色および／または位置を決定するための検出器に関する。さらに、本発明は、マンマシンインターフェース、エンターテイメント装置、追跡システム、およびカメラに関する。さらに、本発明は、少なくとも１個の物体の光学検出のための方法、および検出器の様々な使用方法に関する。そのような装置、方法、および使用方法は、たとえば、日常生活、ゲーム、交通技術、空間のマッピング、製造技術、セキュリティ技術、医療技術の様々な分野、または科学で利用され得る。しかしながら、原則として他の用途も可能である。
【背景技術】
【０００２】
様々な光学センサおよび光起電装置が従来技術において知られている。光起電装置は一般的に、電磁放射、特に紫外光、可視光または赤外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のに対し、光学検出器は一般的に、画像情報を取得するため、および／または、少なくとも１つの光学パラメータ、たとえば輝度を検出するために使用される。
【０００３】
従来技術において、一般的に無機および／または有機センサ材料の使用に基づくことができる様々な光学センサが知られている。特に大面積処理を改善するために、たとえば米国特許出願第２００７／０１７６１６５Ａ１号に記載のように、少なくとも１つ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いる。特に、たとえばＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１に概略的に記載されている、いわゆる色素太陽電池がますます重要になっている。
【０００４】
そのような光学センサに基づいて少なくとも１個の物体を光学的に検出するための様々な検出器が知られている。ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１は、少なくとも１つの光学センサを備える検出器であって、光学センサが少なくとも１個のセンサ領域を有する検出器を開示している。ここでは、光学センサは、センサ領域の照射に応じて、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計されている。いわゆる「ＦｉＰ効果」により、センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、照射の幾何形状、特にセンサエリア上の照射のビーム断面に応じて決まる。検出器は、少なくとも１個の評価装置をさらに有し、評価装置は、センサ信号から少なくとも１つの幾何形状情報、特に照射および／または物体に関する少なくとも１つの幾何形状情報を生成するように指定されている。
【０００５】
ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１は、少なくとも１個の横断方向光学センサおよび少なくとも１個の長手方向光学センサを使用することによって、少なくとも１個の物体の位置を決定するための方法および検出器を開示している。好ましくは、長手方向光学センサのスタックが、特に、高い精度で曖昧さ無しに物体の長手方向位置を決定するために利用される。その特定の実施形態では、長手方向光学センサのうちの少なくとも２個のスペクトル感度が異なり、評価装置は、異なるスペクトル感度を有する長手方向光学センサのセンサ信号を比較することによって、入射光ビームの色を決定するように適合される。さらに、不透明な最後の長手方向光学センサが、可視スペクトル域全体にわたって光を吸収するように適合された白色検出器として構成される。特定の色にかかわらず、不透明な最後の長手方向光学センサに衝突するまで少なくとも２個の異なる光学センサを通って伝播する各ビームが、少なくとも２個の異なる光学センサによって記録される。これにより、特に各色について、光ビームのビーム断面と物体の長手方向位置との間の既知の関係での曖昧さが解決される。さらに、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１は、少なくとも１個の物体の位置を決定するための少なくとも１個のそのような検出器をそれぞれ備える、マンマシンインターフェース、エンターテイメント装置、追跡システム、およびカメラを開示している。
【０００６】
上記の装置および検出器、特にＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示された検出器によって示唆される利点にかかわらず、さらに物体の色を検出可能であり、好ましくは同時に検出できる、簡単でコスト効率が良く信頼性も高い空間検出器が必要とされている。したがって、空間内の物体の色を決定する可能性に関連した物体の空間分解能の改善が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願第２００７／０１７６１６５号
【特許文献２】ＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１
【特許文献３】ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１
【特許文献４】ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、この種の既知の装置および方法の難点を少なくとも実質的に回避する、少なくとも１個の物体を光学的に検出するための装置および方法を特定することである。特に、空間内の物体の位置および／または色を、好ましくは同時に決定するための改善された検出器が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、独立特許請求項の特徴を有する本発明によって解決される。個別にまたは組み合わされて実現され得る本発明の有利な変形が、従属請求項ならびに／または以下の説明および詳細な実施形態に提示される。
【００１０】
本明細書で使用される場合、表現「有する」、「備える」および「含む」ならびにこれらの文法的変形は、非排他的に使用される。したがって、表現「ＡがＢを有する」および表現「ＡがＢを備える」または「ＡがＢを含む」は、ＡがＢ以外に１つまたは複数の別の構成要素および／または成分を含む事実と、ＡにおいてＢ以外に構成要素、成分、または要素が存在しない場合との両方を表し得る。
【００１１】
本発明の第１の態様においては、光学検出のための検出器、詳細には、少なくとも１個の物体の特に深度または深度と幅の両方に関して、少なくとも１個の物体の色および／または位置を決定するための検出器が開示される。
【００１２】
「物体」は一般的に、生物および無生物から選択される任意の物体であってよい。したがって、一例として、少なくとも１個の物体は、１つもしくは複数の物品ならびに／または物品の１つもしくは複数の部分を含んでよい。加えてまたは代わりに、物体は、たとえばユーザである人間および／または動物の１つもしくは複数の身体部位のような、１つもしくは複数の生物および／またはその１つもしくは複数の部位であってよく、あるいはそうした１つもしくは複数の生物および／または１つもしくは複数の部位を含んでもよい。
【００１３】
本明細書で使用される場合、「位置」は一般的に、空間内の物体の場所および／または方位に関する任意の情報を指す。このため、一例として、１つまたは複数の座標系が使用されてよく、物体の位置は１つ、２つ、または３つ以上の座標を使用して決定されてよい。一例として、１つもしくは複数のデカルト座標系および／または他の種類の座標系が使用されてよい。一例では、座標系は、検出器が所定の位置および／または方位を有する、検出器の座標系であってよい。以下でさらに詳細に述べるように、検出器は、検出器の主な視野方向を構成し得る光軸を有してよい。光軸は、座標系の軸、たとえばｚ軸を形成することができる。さらに、好ましくはｚ軸に垂直な、１本または複数の追加の軸が設けられてもよい。
【００１４】
したがって、一例として、検出器は、光軸がｚ軸を形成し、さらにｚ軸に垂直かつ互いに垂直なｘ軸およびｙ軸が設けられ得る座標系を構成してもよい。一例として、検出器および／または検出器の一部は、この座標系内の特定の点、たとえばこの座標系の原点にあってよい。この座標系では、ｚ軸に平行または逆平行な方向を長手方向と見なすことができ、ｚ軸に沿った座標を長手方向と見なすことができる。長手方向に垂直な任意の方向を横断方向と見なすことができ、ｘおよび／またはｙ座標を横断方向座標と見なすことができる。
【００１５】
代わりに、他の種類の座標系が使用されてもよい。したがって、一例として、極座標系が使用されてよく、極座標系において、光軸がｚ軸を構成し、ｚ軸からの距離および極角が追加的な座標として使用されてよい。やはり、ｚ軸に平行または逆平行な方向を長手方向と見なすことができ、ｚ軸に沿った座標を長手方向座標と見なすことができる。ｚ軸に垂直な任意の方向を横断方向と見なすことができ、極座標および／または極角を横断方向座標と見なすことができる。
【００１６】
本明細書で使用される場合、光学検出のための検出器は一般的に、少なくとも１個の物体の位置および／または色に関する少なくとも１つの情報を提供するように適合された装置である。検出器は、固定装置であってもモバイル装置であってもよい。さらに、検出器は、スタンドアロン装置であってもよく、コンピュータ、車両、または任意の他の装置など別の装置の一部を形成してもよい。さらに、検出器は、携帯用装置であってもよい。他の実施形態の検出器も実現可能である。
【００１７】
検出器は、任意の実現可能な方法で、少なくとも１個の物体の位置および／または色に関する少なくとも１つの情報を提供するように適合され得る。したがって、情報は、たとえば、電子的、視覚的、音響的、またはこれらの任意の組み合わせで提供されてよい。情報は、さらに、検出器または別個の装置のデータストレージに保存されてよく、ならびに／または、無線インターフェースおよび／もしくは結線インターフェースなどの少なくとも１個のインターフェースを介して提供されてもよい。
【００１８】
検出器は、
−  少なくとも１個の伝送装置であって、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備える伝送装置と、
−  少なくとも２個の長手方向光学センサであって、各長手方向光学センサは、少なくとも１個のセンサ領域を有し、各長手方向光学センサは、光ビームによるセンサ領域の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計され、長手方向センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、センサ領域における光ビームのビーム断面に応じて決まり、各長手方向光学センサは、２個の異なる長手方向光学センサのスペクトル感度が異なるように、光ビームに応答してスペクトル感度を示し、各長手方向光学センサは、それぞれの長手方向光学センサのスペクトル感度に関係付けられた伝送装置の焦点に配置される、少なくとも２個の長手方向光学センサと、
−  少なくとも１個の評価装置であって、各長手方向光学センサの長手方向センサ信号を評価することによって、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報および／または物体の色に関する少なくとも１つの情報を生成するように設計された評価装置と
を備える。
【００１９】
ここでは、上記の構成要素は別個の構成要素であり得る。代わりに、上記の構成要素のうちの２個以上が１つの構成要素に一体化されてもよい。さらに、少なくとも１つの評価装置は、伝送装置および長手方向光学センサから独立した別個の評価装置として形成されてもよいが、好ましくは、長手方向センサ信号を受信するように長手方向光学センサに接続され得る。代わりに、少なくとも１個の評価装置は、長手方向光学センサに全体的または部分的に組み込まれてもよい。
【００２０】
本明細書で使用される場合、「長手方向光学センサ」は一般的に、光ビームによるセンサ領域の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計された装置であり、長手方向センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、センサ領域における光ビームのビーム断面に対するいわゆる「ＦｉＰ効果」に応じて決まる。長手方向センサ信号は一般的に、深度と呼ばれることもある長手方向位置を表す任意の信号であってよい。一例として、長手方向センサ信号は、デジタルおよび／またはアナログ信号であってよく、あるいはデジタルおよび／またはアナログ信号を含んでもよい。一例として、長手方向センサ信号は、電圧信号および／または電流信号であってよく、あるいは電圧信号および／または電流信号を含んでもよい。加えてまたは代わりに、長手方向センサ信号は、デジタルデータであってよく、あるいはデジタルデータを含んでもよい。長手方向センサ信号は、単一の信号値および／または一連の信号値を含んでよい。長手方向センサ信号は、２つ以上の個別信号を組み合わせることによって、たとえば、２つ以上の信号の平均化、および／または２つ以上の信号の商の形成によって導出された任意の信号をさらに含んでもよい。長手方向光学センサおよび長手方向センサ信号の可能な実施形態については、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１に開示されるような光学センサを参照可能である。
【００２１】
以下でさらに詳細に述べるように、本発明による検出器は、好ましくは検出器の共通の光軸に沿って配置され得るセンサスタックにおいて、少なくとも２個の長手方向光学センサを備える。したがって、好ましくは、本発明による検出器は、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されるような長手方向光学センサのスタックを、特に１個または複数の横断方向光学センサと組み合わせて備えることができる。一例として、１個または複数の横断方向光学センサは、長手方向光学センサのスタックの、物体に対向する側に配置されてよい。代わりにまたは加えて、１個または複数の横断方向光学センサは、長手方向光学センサのスタックの、物体から離れた側に配置されてもよい。さらに、加えてまたは代わりに、１個または複数の横断方向光学センサは、スタックの長手方向光学センサ間に介在してもよい。特定の実施形態では、少なくとも１個の横断方向光学センサが、長手方向光学センサのうちの１個に組み込まれてよく、それにより、物体の長手方向位置と横断方向位置の両方を決定するように適合され得る単一の光学センサを形成する。しかしながら、横断方向光学センサを備えずに少なくとも２個の長手方向光学センサだけを備え得る実施形態も、たとえば物体の深度および／または色を決定することだけが望まれ得る場合などに、可能なことがある。
【００２２】
本明細書で使用される場合、用語「横断方向光学センサ」は一般的に、物体から検出器へ進む少なくとも１つの光ビームの横断方向位置を決定するように適合された装置を指す。位置という用語については上記の定義を参照可能である。したがって、好ましくは、横断方向位置は、検出器の光軸に垂直な少なくとも１つの次元における少なくとも１つの座標であってよく、そのような少なくとも１つの座標を含んでもよい。一例として、横断方向位置は、横断方向光学センサの感光センサ表面のような光軸に垂直な平面において光ビームによって生成される光スポットの位置であってよい。一例として、上記平面における位置は、デカルト座標および／または極座標で与えられてよい。他の実施形態も実現可能である。横断方向光学センサの可能な実施形態については、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１を参照可能である。しかしながら、他の実施形態も実現可能であり、以下でさらに詳細に述べる。
【００２３】
横断方向光学センサは、少なくとも１つの横断方向センサ信号を提供することができる。ここでは、横断方向センサ信号は一般的に、横断方向位置を示す任意の信号であってよい。一例として、横断方向センサ信号は、デジタルおよび／またはアナログ信号であってよく、あるいはデジタルおよび／またはアナログ信号を含んでもよい。一例として、横断方向センサ信号は、電圧信号および／または電流信号であってよく、あるいは電圧信号および／または電流信号を含んでもよい。加えてまたは代わりに、横断方向センサ信号は、デジタルデータであってよく、あるいはデジタルデータを含んでもよい。横断方向センサ信号は、単一の信号値および／または一連の信号値を含んでよい。横断方向センサ信号は、以下でさらに詳細に述べるように、２つ以上の個別信号を組み合わせることによって、たとえば、２つ以上の信号の平均化、および／または２つ以上の信号の商の形成によって導出された任意の信号をさらに含んでもよい。
【００２４】
さらに以下で述べるように、好ましくは、横断方向光学センサと、適用可能な場合はさらに長手方向光学センサの両方は、１個または複数の光検出器を備えることができ、好ましくは、１個または複数の有機光検出器、最も好ましくは、１個または複数の色素増感有機太陽電池（ＤＳＣ、色素太陽電池とも呼ばれる）、たとえば１個または複数の固体素増感有機太陽電池（ｓ−ＤＳＣ）を備えることができる。したがって、好ましくは、検出器は、少なくとも１個の横断方向光学センサとして動作する１個または複数のＤＳＣ（１個または複数のｓＤＳＣなど）、および少なくとも１個の長手方向光学センサとして動作する１個または複数のＤＳＣ（１個または複数のｓＤＳＣなど）、好ましくは少なくとも１個の長手方向光学センサとして動作する複数のＤＳＣのスタック（好ましくは複数のｓＤＳＣのスタック）を備えることができる。
【００２５】
本発明によれば、少なくとも２個の長手方向光学センサが使用され、長手方向光学センサのうちの少なくとも２個のスペクトル感度が異なり、評価装置は一般的に、異なるスペクトル感度を示す少なくとも２個の長手方向光学センサのセンサ信号を比較することによって、光ビームの色を決定するように適合される。本明細書で使用される場合、表現「色を決定する」は一般的に、光ビームに関する少なくとも１つのスペクトル情報を生成する工程を指す。少なくとも１つのスペクトル情報は、波長、特にピーク波長と、色座標、たとえばＣＩＥ座標とからなる群から選択され得る。さらに、本明細書で使用される場合、光ビームの「色」は一般的に、光ビームのスペクトル組成を指す。具体的には、光ビームの色は、任意の色座標系および／またはスペクトル単位で、たとえば光のスペクトルの主ピークの波長を与えることにより、与えられてよい。他の実施形態も実現可能である。光ビームが、発光ダイオードなどの半導体デバイスによって生成されるレーザ光ビームおよび／または光ビームなどの狭帯域光ビームである場合、光ビームのピーク波長は、光ビームの色を特徴化するように与えられ得る。光ビームの色の決定は、当業者に一般的に知られる様々な方法で行われてよい。
【００２６】
好ましくは、長手方向光学センサのスペクトル感度は、色空間内の座標系にわたり、長手方向光学センサによって提供される長手方向信号は、当業者に知られるように、たとえばＣＩＥ座標を決定する方法により、この色空間内の座標を与えることができる。一例として、検出器は、スタックにおける２個または３個以上の長手方向光学センサを備えてもよい。そのうち、少なくとも２個、好ましくは少なくとも３個の光学センサが、異なるスペクトル感度を有してよく、６００ｎｍと７８０ｎｍの間（赤）、４９０ｎｍと６００ｎｍの間（緑）、および３８０ｎｍと４９０ｎｍの間（青）のスペクトル域に最大吸収波長を有する３つの異なる長手方向光学センサが一般的に好ましい。さらに、評価装置は、異なるスペクトル感度を有する長手方向光学センサの長手方向センサ信号を評価することによって、光ビームに関する少なくとも１つの色情報を形成するように適合され得る。結果として、評価装置は、少なくとも２つの色座標、好ましくは少なくとも３つの色座標を生成するように適合されてよく、各色座標は、スペクトル感応性光学センサのうちの１個の信号を正規化値で除算することによって決定される。一例として、正規化値は、すべてのスペクトル感度のある光学センサの信号の合計を含んでよい。少なくとも１つの色情報は、色座標を含んでよい。少なくとも１つの色情報は、一例としてＣＩＥ座標を含んでよい。
【００２７】
本明細書で使用される場合、用語「光」は一般的に、可視スペクトル域、紫外スペクトル域、および赤外スペクトル域のうちの１つまたは複数における電磁放射を指す。ここで、可視スペクトル域という用語は一般的に、３８０ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル域を指す。赤外（ＩＲ）スペクトル域という用語は一般的に、７８０ｎｍから１０００μｍの範囲、好ましくは７８０ｎｍから３．０μｍの範囲の電磁放射を指す。紫外スペクトル域という用語は一般的に、１ｎｍから３８０ｎｍの範囲、好ましくは１００ｎｍから３８０ｎｍの範囲の電磁放射を指す。好ましくは、本発明において使用される光は、可視光すなわち可視スペクトル域内の光である。
【００２８】
用語「光ビーム」は一般的に、特定の方向に放出されるある量の光を指す。したがって、光ビームは、その光ビームの伝播方向と垂直な方向に所定の拡がりを有する光線の束であり得る。好ましくは、光ビームは、ビームウェスト、レイリー長、または空間内のビーム径および／もしくはビーム伝播の展開を特徴付けるのに適した任意の他のビームパラメータまたはビームパラメータの組み合わせのうちの１つまたは複数など、１つまたは複数のガウスビームパラメータによって特徴付けられる得る１つまたは複数のガウス光ビームであってよく、あるいはそのようなガウス光ビームを含み得る。
【００２９】
さらに、検出器は、光学レンズなどの少なくとも１個の伝送装置を備え、伝送装置は、共通の光軸に沿ってさらに配置されてよく、より詳細には後で説明される。最も好ましくは、物体から出る光ビームは、この場合、まず少なくとも１個の伝送装置を通り、次いで透明な長手方向光学センサのスタックを通って移動し、最終的に撮像装置に衝突する。本明細書で使用される場合、用語「伝送装置」は、物体から出る少なくとも１つの光ビームを、検出器内の光学センサ、すなわち、少なくとも２個の長手方向光学センサおよび少なくとも１個の任意の横断方向光学センサへ伝送するように構成された光学要素を指す。したがって、伝送装置は、物体から検出器へ伝播する光を光学センサに供給するように設計可能であり、この供給は、任意に、伝送装置の結像特性または非結像特性によって達成可能である。特に、伝送装置は、電磁放射を横断方向および／または長手方向光学センサへの供給前に収集するように設計することもできる。
【００３０】
また、少なくとも１個の伝送装置は結像特性を有する。結果として、伝送装置は、少なくとも１個の結像要素、たとえば、少なくとも１個のレンズおよび／または少なくとも１個の曲面ミラーを備える。というのは、そのような結像要素の場合、たとえば、センサ領域上の照射の幾何形状は、相対位置、たとえば、伝送装置と物体との間の距離に依存し得るからである。ここで使用される場合、伝送装置は、特に物体が検出器の視界に配置される場合に、物体から出る電磁放射がセンサ領域に完全に伝送され、たとえば、センサ領域特にセンサエリア上で完全に集束するように、設計される。
【００３１】
本発明によれば、伝送装置は、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、特に、伝送装置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対して異なる。本明細書で使用される場合、伝送装置の「焦点距離」という用語は、伝送装置に衝突し得る入射平行光線が「焦点」とも呼ばれ得るフォーカスを結ぶ距離を指す。したがって、焦点距離は、衝突する光ビームを収束する伝送装置の能力の尺度を構成する。したがって、伝送装置は、収束レンズの効果を有し得る１個または複数の結像要素を備えてよい。例として、任意の伝送装置が、１個または複数のレンズ、特に１個または複数の屈折レンズ、および／または１個または複数の凸面ミラーを有することができる。この例では、焦点距離は、薄い屈折レンズの中心からこの薄いレンズの主焦点までの距離として定義され得る。薄い凸または両凸レンズのような収束する薄い屈折レンズでは、焦点距離は、正であると見なしてよく、伝送装置としての薄いレンズに衝突する平行光のビームが単一スポットに集束され得る距離を与えることができる。加えて、伝送装置は、少なくとも１個の波長選択要素、たとえば、少なくとも１個の光学フィルタを備えてもよい。加えて、伝送装置は、たとえば、センサ領域、特にセンサエリアの位置において、所定のビームプロファイルを電磁放射に与えるように設計可能である。上述の任意の伝送装置の任意の実施形態は、原理上、個別または任意所望の組み合わせで実現可能である。
【００３２】
既に述べたように、伝送装置は、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す。特に伝送装置が屈折レンズを備える場合、伝送装置における異なる焦点距離は、伝送装置に使用される材料により生じる色収差によって作られてよい。さらに、異なる焦点距離は、周期的格子のようなナノ構造個別要素またはレンズの一部のナノ構造表面によってもたらすことができる。代わりにまたは加えて、伝送装置における異なる焦点距離は、伝送装置内の異なる場所に配置され得る少なくとも２つの異なるエリアによって作られてもよい。ここでは、各エリアは、２つの異なるエリアがそれぞれの焦点距離の値だけ互いに異なることが可能なように、特定の焦点距離を含んでもよい。このために、伝送装置は１個または複数の多焦点レンズを備えてよい。ここでは、異なるエリアは互いに直接隣接してよく、それにより、衝突する光ビームに対する２つの隣接エリア間の焦点距離の急激な変化がもたらされる。この実施形態は、検出器内の長手方向光学センサの数を用いて、伝送装置により提供される焦点の数を調整するために特に有用であり得る。
【００３３】
しかしながら、隣接するエリア間の焦点距離の上記の急激な変化を避けるために、伝送装置は、隣接エリア間に遷移領域をさらに備えてもよい。ここでは、各遷移領域において、焦点距離は、隣接エリアの焦点距離の間で、好ましくは滑らかまたは単調に変化することができる。このために、伝送装置は、１個または複数のプログレッシブレンズを備えてよい。この実施形態は、光軸に沿って移動可能であり得る２または３個のみの長手方向光学センサが存在できる場合、またはさらに２もしくは３個より多い長手方向光学センサが存在できる場合などに、物体の色に対する装置の分解能をより高くするために特に有用であり得る。
【００３４】
本明細書で使用される場合、用語「評価装置」は一般的に、いくつかの情報、すなわち、物体の色に関する少なくとも１つの情報および／または物体の位置に関する少なくとも１つの情報を生成するように設計された任意の装置を指す。一例として、評価装置は、１個もしくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１個もしくは複数の集積回路、ならびに／または１個もしくは複数のコンピュータ、好ましくは１個もしくは複数のマイクロコンピュータおよび／もしくはマイクロコントローラなどの１個もしくは複数のデータ処理装置であってよく、あるいはそのような集積回路ならびに／またはデータ処理装置を含んでもよい。追加の構成要素、たとえば、１個もしくは複数のＡＤ変換器および／または１個もしくは複数のフィルタなど、センサ信号の受信および／または前処理のための１個または複数の装置のような、１個または複数の前処理装置および／またはデータ取得装置などが含まれてもよい。本明細書で使用される場合、センサ信号は一般的に、長手方向センサ信号および適用可能な場合は横断方向センサ信号のいずれかを指すことができる。さらに、評価装置は、１個または複数のデータ記憶装置を備えてもよい。さらに、上述のように、評価装置は、１個もしくは複数の無線インターフェースおよび／または１個もしくは複数の結線インターフェースなど、１個または複数のインターフェースを備えてもよい。
【００３５】
少なくとも１個の評価装置は、いくつかの情報を生成する工程を実行または支援する少なくとも１つのコンピュータプログラムなど、少なくとも１つのコンピュータプログラムを実行するように適合されてもよい。一例として、センサ信号を入力変数として使用して物体の色および／または位置への所定の変換を実行できる１つまたは複数のアルゴリズムが、実装されてもよい。
【００３６】
評価装置は、特にセンサ信号を評価することによっていくつかの情報を生成するように設計可能な少なくとも１個のデータ処理デバイス、特に電子データ処理デバイスを備えてよい。したがって、評価装置は、センサ信号を入力変数として使用し、これらの入力変数を処理することによって、物体の横断方向位置および長手方向位置に関するこれらの情報を生成するように設計される。この処理は、並列、順次、または組み合わせで行われ得る。評価装置は、計算ならびに／または少なくとも１つの格納済みおよび／もしくは既知の関係を用いるなどして、これらの情報を生成するための任意のプロセスを使用してもよい。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、上記の関係、たとえば、変調周波数に関する少なくとも１つの情報に影響し得る。この関係は、経験的、分析的、または半経験的に決定でき、または決定可能であり得る。特に好ましくは、この関係は、少なくとも１つの校正曲線、少なくとも１セットの校正曲線、少なくとも１つの関数、またはこれらの候補の組み合わせを含む。１つまたは複数の校正曲線は、たとえば値の集合およびその関連した関数値の形態で、たとえばデータ記憶装置および／またはテーブルに格納され得る。しかしながら、代わりにまたは加えて、その少なくとも１つの校正曲線は、たとえば、パラメータ化形態および／または関数方程式として格納することもできる。センサ信号をこれらの情報へと処理するための別個の関係が使用されてもよい。代わりに、センサ信号を処理するための少なくとも１つの組み合わされた関係も実現可能である。様々な候補を考えることができ、組み合わせることも可能である。
【００３７】
例として、評価装置は、いくつかの情報を決定するためのプログラミングに関して設計することができる。評価装置は、特に少なくとも１個のコンピュータ、たとえば少なくとも１個のマイクロコンピュータを備えることができる。さらに、評価装置は、１個または複数の揮発性または不揮発性データメモリを備えることができる。データ処理装置、特に少なくとも１個のコンピュータに代えてまたは加えて、評価装置は、いくつかの情報を決定するために設計された１個または複数のさらなる電子構成要素、たとえば電子テーブル、特に少なくとも１個のルックアップテーブルおよび／または少なくとも１個の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むことができる。
【００３８】
検出器は、上述のように少なくとも１個の評価装置を有する。特に、少なくとも１個の評価装置は、たとえば、検出器の１個または複数の変調装置を制御し、および／または検出器の少なくとも１個の照射源を制御するように設計されることによって、検出器を完全または部分的に制御または駆動するように設計されてもよい。評価装置は、特に、少なくとも１個の測定サイクルを実行するように設計可能であり、測定サイクルにおいて、１個または複数のセンサ信号、たとえば複数のセンサ信号が取り出され、たとえば、異なる変調周波数の照射で連続的に複数のセンサ信号が取り出される。
【００３９】
評価装置は、上述のように、それぞれのセンサ信号を評価することによって物体の位置および／または色に関する少なくとも１つの情報を生成するように設計される。物体の上記位置は、静的であってよく、またはさらに物体の少なくとも１つの運動、たとえば、検出器またはその部分と物体またはその部分との間の相対的な運動を含んでよい。この場合、相対運動は一般的に、少なくとも１つの直線運動および／または少なくとも１つの回転運動を含み得る。運動情報は、たとえば、異なる時間に取得された少なくとも２つの情報の比較によって得ることができ、そうすることにより、たとえば、少なくとも１つの位置情報は、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、たとえば、物体またはその部分と検出器またはその部分との間の少なくとも１つの相対速度に関する少なくとも１つの情報を含むこともできる。特に、少なくとも１つの位置情報は一般的に、物体またはその部分と検出器またはその部分との間の距離に関する情報、特に光路長と、物体またはその部分と任意の伝送装置またはその部分との間の距離または光学距離に関する情報と、検出器またはその部分に対する物体またはその部分の位置に関する情報と、検出器または検出器の部分に対する物体および／またはその部分の方位に関する情報と、物体またはその部分と検出器またはその部分との間の相対運動に関する情報と、物体またはその部分の二次元または三次元の空間構成に関する情報、特に物体の幾何形状または形態に関する情報とから選択され得る。したがって、一般的に、少なくとも１つの位置情報は、たとえば、物体またはその少なくとも１個の部分の少なくとも１つの位置に関する情報と、物体またはその部分の少なくとも１つの方位に関する情報と、物体またはその部分の幾何形状または形態に関する情報と、物体またはその部分の速度に関する情報と、物体またはその部分の加速度に関する情報と、検出器の視界内の物体またはその部分の有無に関する情報とからなる群から選択され得る。
【００４０】
少なくとも１つの位置情報は、たとえば、少なくとも１つの座標系、たとえば、検出器またはその部分が存在する座標系において指定され得る。代わりにまたは加えて、位置情報は、単に、たとえば、検出器またはその部分と物体またはその部分との間の距離を含むこともできる。上記の候補の組み合わせも考えられる。
【００４１】
上述のように、好ましくは、横断方向光学センサは、少なくとも１個の第１の電極、少なくとも１個の第２の電極、および少なくとも１個の光起電材料を有する光検出器であり、光起電材料は、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれる。本明細書で使用される場合、「光起電材料」は一般的に、光による光起電材料の照射に応答して電荷を生成するように適合された材料または材料の組み合わせである。
【００４２】
好ましくは、横断方向光学センサの電極のいずれか１個は、少なくとも２個の部分電極を有する分割電極であってもよく、横断方向光学センサがセンサエリアを有し、少なくとも１つの横断方向センサ信号が、センサエリアにおける光線ビームの位置を示す。したがって、上述のように、横断方向光学センサは、１個または複数の光検出器、好ましくは１個または複数の有機光検出器、より好ましくは１個または複数のＤＳＣまたはｓＤＳＣであってよく、そのような光検出器を備えてもよい。センサエリアは、物体に対向する光検出器の表面であってもよい。センサエリアは、好ましくは光軸に垂直に配向されてもよい。したがって、横断方向センサ信号は、横断方向光学センサのセンサエリアの平面において光ビームによって生成される光スポットの位置を示してもよい。
【００４３】
一般的に、本明細書で使用される場合、用語「部分電極」は、好ましくは他の部分電極から独立して、少なくとも１つの電流および／または電圧信号を測定するように適合された複数の電極のうちの電極を表す。したがって、複数の部分電極が設けられた場合、それぞれの電極は、少なくとも２個の部分電極を介して、複数の電位および／または電流および／または電圧を提供するように適合され、それらは独立して測定および／または使用され得る。
【００４４】
横断方向光学センサは、部分電極を通る電流に従って横断方向センサ信号を生成するようにさらに適合されてもよい。したがって、２個の水平な部分電極を通る電流の比が形成され、それによりｘ座標を生成してもよく、および／または、２個の垂直な部分電極を通る電流の比が形成され、それによりｙ座標を生成してもよい。検出器、好ましくは横断方向光学センサおよび／または評価装置は、部分電極を通る電流の少なくとも１つの比から、物体の横断方向位置に関する情報を導出するように適合されてもよい。部分電極を通る電流を比較することによって位置座標を生成する他の方法も実現可能である。
【００４５】
部分電極は一般的に、センサエリアにおける光ビームの位置を決定するために様々な方法で規定され得る。したがって、水平座標すなわちｘ座標を決定するために２個以上の水平な部分電極が設けられてもよく、垂直座標すなわちｙ座標を決定するために２個以上の垂直な部分電極が設けられてもよい。したがって、部分電極は、センサエリアの周縁に設けられてもよく、センサエリアの内部空間は何もないままで、１個または複数の追加の電極材料によって覆われてもよい。以下でさらに詳細に述べるように、追加の電極材料は、好ましくは、透明な追加の電極材料であってよく、たとえば、透明な金属、および／または透明な導電性酸化物、および／または最も好ましくは透明な導電性ポリマーである。
【００４６】
さらなる実施形態において、横断方向光学センサと長手方向光学センサとの間の関係について示す。特定の実施形態において、少なくとも１個の横断方向光学センサが、長手方向光学センサのうちの１個に組み込まれてよく、それにより、物体の長手方向位置と横断方向位置の両方を決定するように適合され得る単一の光学センサを形成する。したがって、原理的に、横断方向光学センサおよび長手方向光学センサは、少なくとも部分的に同一であり得る。しかしながら、好ましくは、横断方向光学センサおよび長手方向光学センサは、少なくとも部分的には、独立した光学センサ、たとえば独立した光検出器、より好ましくは独立したＤＳＣまたはｓＤＳＣであってよい。
【００４７】
電極のうちの１個が３個以上の部分電極を有する分割電極である横断方向光学センサまたは単一光学センサを使用することにより、部分電極を通る電流が、センサエリアにおける光ビームの位置に応じて決まり得る。これは一般的に、衝突する光による電荷の発生の場所から部分電極までの途中でオーム損すなわち抵抗損が生じることがあるという事実に起因し得る。したがって、部分電極の他に、分割電極が、部分電極に接続された１つまたは複数の追加の電極材料を含んでよく、この１つまたは複数の追加の電極材料により電気抵抗が与えられる。したがって、電荷の発生の場所から部分電極までの途中での１つまたは複数の追加の電極材料によるオーム損のため、部分電極を通る電流が、電荷の発生の場所ひいてはセンサエリアにおける光ビームの位置に応じて決まる。センサエリアにおける光ビームの位置を決定するこの原理の詳細については、以下の好ましい実施形態ならびに／またはＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１およびその各参照文献に開示されるような物理的原理および装置オプションを参照可能である。
【００４８】
さらに好ましい実施形態において光起電材料について示すことができる。ここで、横断方向光学センサの光起電材料は、少なくとも１つの有機光起電材料を含んでよい。したがって、一般的に、横断方向光学センサは有機光検出器であってよい。好ましくは、有機光検出器は色素増感太陽電池であってよい。色素増感太陽電池は、好ましくは固体色素増感太陽電池であってよく、固体色素増感太陽電池は、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれた層構成を備え、層構成は、少なくとも１つのｎ半導体金属酸化物、少なくとも１つの色素、および少なくとも１つの固体ｐ型半導体有機材料を含む。
【００４９】
本発明によれば、検出器は、少なくとも２個の長手方向光学センサを備え、各長手方向光学センサは、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように適合されている。ここでは、検出器の光軸に沿ってスタックの形態で配置され得る検出器の好ましくはすべての長手方向光学センサが透明である。したがって、光ビームは、好ましくは続いて他の長手方向光学センサに衝突する前に、第１の透明な長手方向光学センサを通過することができる。したがって、物体からの光ビームは、すべての長手方向光学センサに続いて到達することができる。
【００５０】
さらなる本発明の実施形態において、物体から検出器に伝播する光ビームの性質について示す。光ビームは、物体自体により可能にされてよく、すなわち物体から発生してもよい。加えてまたは代わりに、別の光ビーム源も実現可能である。したがって、以下でさらに詳細に述べるように、たとえば１つまたは複数の一次光線またはビーム、たとえば所定の特性を有する１つまたは複数の一次光線またはビームを使用することによって物体を照射する１個または複数の照射源が設けられてもよい。後者の場合、物体から検出器に伝播する光ビームは、物体および／または物体に接続された反射装置によって反射される光ビームであってもよい。
【００５１】
上述のように、少なくとも１つの長手方向センサ信号は、光ビームによる照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、ＦｉＰ効果により、少なくとも１個の長手方向センサのセンサ領域における光ビームのビーム断面に応じて決まる。本明細書で使用される場合、ビーム断面という用語は一般的に、特定の場所に光ビームによって生成された光ビームの横断方向の拡がりまたは光スポットを指す。環状の光スポットが生成される場合、半径、直径、またはガウスビームウェストもしくはガウスビームウェストの２倍が、ビーム断面の尺度として機能し得る。非環状の光スポットが生成される場合、断面は任意の他の実現可能な方法で決定されてよく、たとえば、等価ビーム断面とも呼ばれる非環状の光スポットと同じ面積を有する円の断面を決定することにより決定されてよい。
【００５２】
したがって、光ビームによるセンサ領域の照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、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の長手方向センサ信号を生成することができ、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の長手方向センサ信号とは異なる第２の長手方向センサ信号を生成することができる。したがって、これらの長手方向センサ信号を比較することによって、ビーム断面、特にビーム直径に関する少なくとも１つの情報が生成されてよい。この効果に関する詳細についてはＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１を参照可能である。具体的には、物体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場合、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報は、物体の少なくとも１個の長手方向センサ信号と長手方向位置との既知の関係から導出され得る。既知の関係は、アルゴリズムおよび／または１つまたは複数の校正曲線として評価装置に記憶されてもよい。一例として、特にガウスビームに関して、ビーム直径またはビームウェストと物体の位置との間の関係が、ビームウェストと長手方向座標との間のガウス関係を使用して容易に導出され得る。
【００５３】
一般的に、検出器は、少なくとも１個の撮像装置、すなわち、少なくとも１つの画像を取得できる装置をさらに備えてよい。撮像装置は、様々な方法で実施され得る。したがって、撮像装置は、たとえば、検出器ハウジング内の検出器の一部とすることができる。しかしながら、代わりにまたは加えて、撮像装置は、検出器ハウジングの外部に、たとえば、別個の撮像装置として配置されてもよい。代わりにまたは加えて、撮像装置は、検出器に接続されてもよく、または検出器の一部であってもよい。好ましい配置では、透明な長手方向光学センサのスタックおよび撮像装置は、光ビームが進む共通の光軸に沿って配置される。したがって、光ビームの光路において、光ビームが透明な長手方向光学センサのスタックを通って撮像装置に衝突するまで進むように、撮像装置を配置することが可能である。しかしながら、他の配置も可能である。
【００５４】
本明細書で使用される場合、「撮像装置」は一般的に、物体またはその一部の一次元、二次元、または三次元画像を生成できる装置として理解される。特に、検出器は、少なくとも１個の任意の撮像装置を用いてまたは用いず、カメラとして、たとえば、ＩＲカメラ、またはＲＧＢカメラ、すなわち３つの別個の接続において赤、緑、および青として指定された三原色を送るよう設計されたカメラとして、完全にまたは部分的に使用され得る。したがって、一例として、少なくとも１個の撮像装置は、画素化有機カメラ要素、好ましくは画素化有機カメラチップと、画素化無機カメラ要素、好ましくは画素化無機カメラチップ、より好ましくはＣＣＤまたはＣＭＯＳチップと、モノクロカメラ要素、好ましくはモノクロカメラチップと、多色カメラ要素、好ましくは多色カメラチップと、フルカラーカメラ要素、好ましくはフルカラーカメラチップとからなる群から選択される少なくとも１個の撮像装置であってよく、あるいはそうした撮像装置を含んでもよい。撮像装置は、モノクロ撮像装置、多色撮像装置、および少なくとも１個のフルカラー撮像装置からなる群から選択される少なくとも１個の装置であってよく、あるいはそうした装置を含んでもよい。多色撮像装置および／またはフルカラー撮像装置は、当業者に認識されるように、フィルタ技術を使用して、および／または固有の色感度もしくは他の技術を使用して作られてよい。撮像装置の他の実施形態も可能である。
【００５５】
撮像装置は、物体の複数の部分的領域を連続的および／または同時に撮像するように設計されてよい。例として、物体の部分的領域は、たとえば撮像装置の解像限界によって区切られ、電磁放射が出る物体の一次元、二次元または三次元の領域であり得る。この文脈では、撮像とは、物体の各部分的領域から出た電磁放射が、たとえば検出器の少なくとも１個の任意の伝送装置によって、撮像装置に供給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、たとえば発光放射の形態で、物体自体によって生成され得る。代わりにまたは加えて、少なくとも１個の検出器は、物体を照射するための少なくとも１個の照射源を備えてもよい。
【００５６】
特に、撮像装置は、たとえば、走査法を用いて、特に少なくとも１つの列走査および／または行走査を使用して、複数の部分的領域を連続的に撮像するように設計され得る。しかしながら、他の実施形態、たとえば、複数の部分的領域が同時に撮像される実施形態も可能である。撮像装置は、物体の部分的領域の撮像中に、部分的領域に関連付けられた信号、好ましくは電子信号を生成するように設計される。信号は、アナログおよび／またはデジタル信号であってよい。例として、電子信号は各部分的領域と関連付けられ得る。したがって、電子信号は、同時にまたは時間的にずれたやり方で生成され得る。例として、列走査または行走査中に、たとえば行に一緒につながれた物体の部分的領域に対応する一連の電子信号を生成することができる。さらに、撮像装置は、１個または複数の信号処理装置、たとえば、１個または複数のフィルタならびに／または電子信号を処理および／もしくは前処理するためのアナログデジタルコンバータを備えてもよい。
【００５７】
物体から出る光は、物体自体から発生し得るが、任意に、異なる起点を有し、この起点から物体へ伝播した後に光学センサへ伝播することも可能である。後者の場合は、たとえば少なくとも１個の照射光源を使用することによって達成できる。照射光源は、様々な方法で実施され得る。したがって、照射源は、たとえば、検出器ハウジング内の検出器の一部とすることができる。しかしながら、代わりにまたは加えて、少なくとも１個の照射源は、検出器ハウジングの外部に、たとえば、別個の光源として配置されてもよい。照射源は、物体とは別個に配置され、距離をとって物体を照射することができる。代わりにまたは加えて、照射源は、物体またはその一部に接続することもでき、そうすることにより、たとえば、物体から出る電磁放射を照射源によって直接生成することもできる。例として、少なくとも１個の照射源は、物体の上および／または中に配置され、センサ領域を照射する電磁放射を直接生成することができる。この照射源は、たとえば、環境光源であってよくまたは環境光源を含んでもよく、および／あるいは、人工光源であってよくまたは人工光源を含んでもよい。例として、少なくとも１個の赤外線放射源および／または少なくとも１個の可視光放射源および／または少なくとも１個の紫外光放射源が、物体上に配置され得る。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つのレーザダイオードが、物体の上および／または中に配置され得る。照射源は、特に、以下の照射源、すなわち、レーザ、特にレーザダイオード（しかし、原理的に、他の種類のレーザも代わりにまたは加えて使用され得る）と、発光ダイオードと、白熱灯と、有機光源、特に有機発光ダイオードと、構造化光源とのちの１つまたは複数を含むことができる。代わりにまたは加えて、他の照射源も使用され得る。たとえば多くのレーザで少なくとも概ね当てはまるように、ガウスビームプロファイルを有する１つまたは複数の光ビームを生成するように照射源が設計される場合が特に好ましい。任意の照射源のさらなる可能な実施形態については、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１およびＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１のいずれかを参照可能である。さらに他の実施形態も実現可能である。
【００５８】
少なくとも１個の任意の照射源は、一般的に、紫外スペクトル域、好ましくは２００ｎｍから３８０ｎｍの範囲と、可視スペクトル域（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）と、赤外スペクトル域、好ましくは７８０ｎｍから３．０マイクロメートルの範囲とのうちの少なくとも１つの光を放出してもよい。最も好ましくは、少なくとも１個の照射源は、可視スペクトル域、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の光を放出するように適合される。ここでは、照射源が、長手方向センサのスペクトル感度に関係付けられ得るスペクトル域を示し得ることが特に好ましく、それは、特に、各照射源により照射され得る長手方向センサが、センサ信号に高強度を与えることができるようになされ、それにより、充分な信号対雑音比を有する高分解能の評価が可能になり得る。
【００５９】
さらに、検出器は、照射を変調するため、特に周期的変調のための少なくとも１つの変調装置、特に周期的ビーム遮断装置を有することができる。照射の変調は、照射の総パワーが、好ましくは周期的に、特に１つまたは複数の変調周波数で変化するプロセスを意味すると理解されるべきである。特に、周期的変調は、照射の総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であり得るが、＞０であってもよく、したがって、たとえば、完全な変調が実現される必要がない。変調は、たとえば、物体と光学センサとの間のビーム経路において、たとえば、このビーム経路に配置されている少なくとも１個の変調装置によって実現され得る。しかしながら、代わりにまたは加えて、変調は、物体を照射するための任意の照射源（以下でより詳細に説明される）と物体との間のビーム経路において、たとえば、このビーム経路に配置されている少なくとも１個の変調装置によって実現されてもよい。これらの候補の組み合わせも考えられる。少なくとも１個の変調装置は、たとえば、好ましくは一定の速度で回転して周期的に照射を遮断できる少なくとも１個の遮断ブレードまたは遮断ホイールを含む、たとえば、ビームチョッパまたは他の種類の周期的ビーム遮断装置を含み得る。しかしながら、代わりにまたは加えて、１つまたは複数の異なる種類の変調装置、たとえば、電気光学効果および／または音響光学効果に基づく変調装置を使用することも可能である。さらに、代わりにまたは加えて、少なくとも１個の任意の照射光源自体は、たとえば、その照射光源が変調強度および／もしくは総パワーたとえば周期的変調総パワーをそれ自体で有すること、ならびに／または、その照射光源がパルス照射光源たとえばパルスレーザとして具現化されることによって、変調照射を生成するように設計されてもよい。したがって、例として、少なくとも１つの変調装置は、全体的または部分的に照射光源に組み込まれてもよい。様々な候補が考えられる。
【００６０】
したがって、検出器は、異なる変調の場合の少なくとも２つの長手方向センサ信号、特にそれぞれ異なる変調周波数での少なくとも２つの長手方向センサ信号を検出するように特に設計され得る。評価装置は、少なくとも２つの長手方向センサ信号から幾何形状情報を生成するように設計され得る。ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１およびＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に記載されているように、曖昧さを解消することが可能であり、および／または、たとえば照射の総パワーが概して知られていないことを考慮することが可能である。例として、検出器は、物体、および／または検出器の少なくとも１個のセンサ領域、たとえば少なくとも１個の長手方向光学センサの少なくとも１個のセンサ領域の、０．０５Ｈｚから１ＭＨｚ、たとえば０．１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数での照射の変調をもたらすように設計され得る。上述のように、このために、検出器は少なくとも１個の変調装置を備えてよく、変調装置は、少なくとも１個の任意の照射源と一体化されてよく、および／またはこの照射源から独立していてもよい。したがって、少なくとも１個の照射源それ自体が、照射の上記の変調を生じるように適合されてもよく、ならびに／または、少なくとも１個の独立した変調装置、たとえば少なくとも１個のチョッパおよび／または変調透過性を有する少なくとも１個の装置、たとえば少なくとも１個の電子光学装置および／または少なくとも１個の音響光学装置が存在してもよい。
【００６１】
上述のように、検出器は複数の長手方向光学センサを有する。好ましくは、複数の長手方向光学センサは、検出器の光軸などに沿って積層される。したがって、長手方向光学センサは長手方向光学センサスタックを形成することができる。長手方向光学センサスタックは、好ましくは、長手方向光学センサのセンサ領域が光軸と垂直に向けられるように配向され得る。したがって、一例として、長手方向光学センサのセンサエリアまたはセンサ表面が平行に配向されてよく、わずかな角度公差、たとえば１０°以下、好ましくは５°以下の角度公差が許容されてよい。
【００６２】
好ましい実施形態では、少なくとも１個の横断方向光学センサが、好ましくは、物体に対向する積層された長手方向光学センサの側に完全または部分的に配置され得る。しかしながら、他の実施形態も実現可能であり、たとえば、少なくとも１個の横断方向光学センサが、物体から離れた長手方向光学センサスタックの側に完全または部分的に配置される。さらに、加えてまたは代わりに、少なくとも１個の横断方向光学センサが長手方向光学センサスタックの間に完全または部分的に配置される実施形態も実現可能である。
【００６３】
前述のように、本発明による検出器は、少なくとも２個の長手方向光学センサ、好ましくは少なくとも３個の長手方向光学センサを備え、それらは積層された様式および／または別の配置で配置され得るが、所望の用途によっては、４、５、または６個以上の長手方向光学センサが有用なことがある。さらに本発明によれば、長手方向光学センサは、それぞれのスペクトル感度が異なる。本明細書で使用される場合、用語「スペクトル感度」は一般的に、同じパワーの光ビームについて、長手方向光学センサの長手方向センサ信号が光ビームの波長によって変化することが可能であるという観測を指す。したがって、各長手方向光学センサについて、長手方向センサ信号の振幅は、入射光ビームの波長の関数として示すことができる。したがって、一般的に、光学センサのうちの少なくとも２つは、それらのスペクトル特性について異なることが可能であり、すなわち、対応する長手方向センサ信号が、入射光ビームの波長に対して異なる振幅を示すことができる。例として、検出器は、スタックに３個の長手方向光学センサを備えてよく、３個の長手方向光学センサは、６００ｎｍと７８０ｎｍの間（赤）、４９０ｎｍと６００ｎｍの間（緑）、および３８０ｎｍと４９０ｎｍの間（青）のスペクトル域にそれぞれ最大吸収波長を示してよい。しかしながら、シアン、マゼンタ、および黄など、他の種類の色が使用されてもよい。さらに、２、３または４個以上の長手方向光学センサを含む他の例も可能であり得る。
【００６４】
長手方向光学センサの異なるスペクトル感度は一般的に、異なる種類の透明な基板を使用することによって実現することができる。ここでは、長手方向光学センサに利用される基板は、特に、基板に関係付けられた幾何形状の量および／または材料の量、たとえば、各基板の厚さ、形状、および／または屈折率について互いに異なり得る。特定の好ましい例は、異なる種類の色素など、長手方向光学センサに対する異なる吸収材料の使用を含む。また、いくつかの基板または各基板の厚さは、それぞれの基板を通って進む光ビームがたどるような光路によって規定され得るものであり、可変であってよい。加えてまたは代わりに、長手方向光学センサに利用される基板は、異なる形状を示すことにより異なってよく、その形状は、平面状、平面凸状、平面凹状、両凸状、両凹状、またはレンズやプリズムのような光学用途に利用され得る任意の他の形態を含む群から選択され得る。ここでは、基板は剛性または可撓性であってよい。適切な基板は、金属箔の他、特にプラスチックシートまたはフィルム、特にガラスシートまたはガラスフィルムである。形状変化ポリマーなどの形状変化材料が、可撓性基板として利用され得る材料の例を構成する。さらに、基板は、特に入射光ビームの反射を低減および／または修正するために、覆われまたは被覆されてもよい。
【００６５】
好ましくは、長手方向光学センサは、物体からの光ビームがすべての長手方向光学センサを、好ましくは順次に、照射するように配置されている。特にこの場合、好ましくは、少なくとも１個の長手方向センサ信号が各長手方向光学センサによって生成される。この実施形態は、光ビームの総パワーまたは強度が未知であっても、長手方向光学センサのスタック構成により、信号の簡単かつ効率的な正規化が可能になるので、特に好ましい。したがって、一連の長手方向センサ信号が１つの同じ光ビームによって生成されるように知られ得る。したがって、評価装置は、長手方向センサ信号を正規化し、光ビームの強度から独立した物体の長手方向位置に関する情報を生成するように適合され得る。このために、一連の長手方向センサ信号が１つの同じ光ビームによって生成される場合、一連の長手方向センサ信号の差は、一連の長手方向センサ信号の各センサ領域の場所における光ビームの断面の差のみに起因するという事実が利用され得る。したがって、一連の長手方向センサ信号を比較することによって、光ビームの全パワーが未知であってもビーム断面に関する情報が生成され得る。ビーム断面から、具体的には光ビームの断面と物体の長手方向位置との間の既知の関係を利用することにより、物体の長手方向位置に関する情報が取得され得る。
【００６６】
本発明の特に好ましい実施形態では、検出器はさらに、少なくとも２個の二次長手方向光学センサを備える。検出器内のそれらの位置に関する留意すべき例外を除いて、二次長手方向光学センサは一般的に、長手方向光学センサと同じまたは類似の特性を示す。したがって、二次長手方向光学センサの詳細に関するさらなる情報を取得するために、長手方向光学センサのそれぞれの特性が参照され得る。したがって、特に、各二次長手方向光学センサは少なくとも１個のセンサ領域を有し、各二次長手方向光学センサは、光ビームによるセンサ領域の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計される。結果として、長手方向センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、センサ領域における光ビームのビーム断面に応じて決まる。結果として、評価装置は、各二次長手方向光学センサの長手方向センサ信号を評価することによって、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を生成するようにさらに設計されてよく、したがって、各二次長手方向光学センサによって提供された追加の情報要素が考慮に入れられる。
【００６７】
さらに、各二次長手方向光学センサは、２個の二次長手方向光学センサのスペクトル感度が異なるように、光ビームに応答してスペクトル感度を示し得る。そのような効果は、長手方向光学センサにおけるのと同じまたは類似する様式で達成され得る。特に好ましい実施形態では、各二次長手方向光学センサは、長手方向光学センサのうちの１個と同じスペクトル感度を備えてよい。この実施形態では、検出器は、したがって、同じまたは類似するスペクトル感度を示し得る少なくとも２個の長手方向光学センサ、すなわち１個の長手方向光学センサおよび１個の二次長手方向光学センサを備えてよい。本明細書で使用される場合、「同じまたは類似するスペクトル感度」は、それぞれの二次長手方向光学センサの長手方向センサ信号が、入射光ビームの波長について、対応する二次長手方向光学センサの長手方向センサ信号と同じまたは類似することとして理解され得る。したがって、各二次長手方向光学センサについての二次長手方向センサ信号の振幅は、入射光ビームの波長の関数として説明され得る。例として、３つの異なる二次長手方向光学センサは、それらが比較される３つの対応する異なる長手方向光学センサと同様に、上記に定義されたように、それぞれ赤、緑、または青スペクトル域における最大吸収波長を示すことができる。しかしながら、２、３、または４個以上の二次長手方向光学センサを含む他の例も可能であり得る。
【００６８】
さらなる好ましい実施形態では、異なるスペクトル感度を示す二次長手方向光学センサが、異なるスペクトル感度を有する長手方向光学センサのスタック状配置と同様に、検出器における少なくとも１個の二次スタックとして配列され得る。特に、検出器の長手方向光学センサは、単一のスタックを形成することができるが、二次長手方向光学センサも、単一の二次スタックを形成することができ、あるいは代わりに、複数の個別の二次スタック、たとえば、第１の二次スタックおよび第２の二次スタックの形態で配列され得る２個の二次スタックを形成してもよい。後者の実施形態では、長手方向光学センサの単一スタックは、光軸に沿って、特に第１の二次スタックと第２の二次スタックとの間に、好ましくは等距離に配置されてよい。しかしながら、上記のスタックの他の配列も可能であり得る。例として、検出器は、長手方向光学センサの単一スタック、および二次長手方向光学センサの１または２個の二次スタックを備えてよく、各スタックおよび各二次スタックは、好ましくは、同じ個数の長手方向光学センサおよび二次長手方向光学センサをそれぞれ含んでよい。最も好ましくは、各スタックおよび各二次スタックは、３個の長手方向光学センサおよび二次長手方向光学センサをそれぞれ含んでよく、それらは、赤、緑、または青のスペクトル域内でそれらの最大吸収波長を示してよい。好ましくは、上記のスタックは、入射光ビームが常に、長手方向光学センサおよび二次長手方向光学センサにそれらのスペクトル感度と同じ順序でそれぞれ衝突し得るように配列されてよく、たとえば、最初に赤スペクトル域を感知するセンサ、次いで緑スペクトル域を感知するセンサ、最後に青スペクトル域を感知するセンサに衝突するようにされる。さらに、異なる色を含む混合されたアセンブリ、たとえば、赤−緑−青−赤−緑−青または他の配列などの反復される順序で各感度を有する一連の光学センサも可能であり得る。しかしながら、他の組み合わせも可能であり、たとえば、いくつかの実施形態では、異なる数の長手方向光学センサ、たとえば、スタック内に２または４個以上の長手方向光学センサを有し、ならびに／または、異なる色、たとえば、シアン、マゼンタおよび黄もしくは他の色の組み合わせの長手方向光学センサを有し、それらは、各スタックまたは各二次スタック内で同一または同様の形式で発生してよい。
【００６９】
さらなる好ましい実施形態では、各二次長手方向光学センサは、したがって、それぞれの二次長手方向光学センサのスペクトル感度に関係付けられた伝送装置の焦点の近くに配置されてよい。この配置は、特に、各長手方向光学センサが、それぞれの長手方向光学センサのスペクトル感度に関係付けられた伝送装置の焦点に既に配置されているので、伝送装置のそれぞれの焦点の場所が、検出器の長手方向光学センサによって既に占められているという状況を反映することができる。しかしながら、他の配置、特に、各二次長手方向光学センサが、利用された伝送装置の焦点から該当する距離に配置され得る配置も可能であり得る。
【００７０】
さらに、光ビームの総パワーおよび／もしくは強度に関する情報を得るため、ならびに／または、長手方向センサ信号および／または、光ビームの総パワーおよび／もしくは総強度に対する物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を正規化するために、長手方向光学センサによって生成される長手方向センサ信号が比較されてもよい。したがって、一例として、長手方向光学センサ信号の最大値が検出されてよく、すべての長手方向センサ信号がこの最大値によって割られてよく、これにより、正規化された長手方向センサ信号が生成し、次いで、これらの信号が、上述の既知の関係を使用することによって、物体に関する少なくとも１つの長手方向情報に変換され得る。長手方向センサ信号の平均値を使用し、平均値によりすべての長手方向センサ信号を除算する正規化など、他の方法の正規化も実現可能である。他の選択肢も可能である。これらの各選択肢は、光ビームの総パワーおよび／または強度から独立して変換をするのに適することがある。加えて、光ビームの総パワーおよび／または強度に関する情報が、したがって、生成されてもよい。
【００７１】
本発明のさらなる好ましい実施形態では、二次長手方向光学センサによって生成される長手方向センサ信号が、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するときに考慮に入れられてよい。このために、評価装置は、長手方向光学センサのうちの少なくとも１個の長手方向センサ信号を、二次長手方向光学センサのうちの少なくとも１個の長手方向センサ信号と比較するように適合されてよく、特に、特定の長手方向光学センサの長手方向センサ信号を、選択された長手方向光学センサと同じスペクトル感度を示す二次長手方向光学センサの長手方向センサ信号と比較することによって比較をする。
【００７２】
この実施形態は、特に、光ビームのビーム断面と物体の長手方向位置との間の既知の関係の曖昧さを解消するために、評価装置によって使用され得る。したがって、物体から検出器まで伝播する光ビームのビーム特性が完全または部分的に既知であっても、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狭まり、その後に再び拡がることが分かる。したがって、光ビームのビーム断面が最も狭くなる焦点の前後に、光ビームが同じ断面を有する光ビームの伝播軸に沿った位置が現れる。したがって、一例として、焦点前後の距離ｚ０で光ビームの断面が同一となる。したがって、特定のスペクトル感度を有する長手方向光学センサが１つだけ使用されている場合に、光ビームの全パワーまたは強度が既知の場合は、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り、各長手方向光学センサの焦点からの距離ｚ０が決定されてよい。しかしながら、各長手方向光学センサが焦点の前後いずれに配置されているかを決定するために、物体および／もしくは検出器の移動の履歴ならびに／または検出器が焦点の前後いずれに配置されているかに関する情報など、追加の情報が必要とされる。一般的な状況において、この追加の情報が提供されないことがある。したがって、同じまたは類似するスペクトル感度を有する少なくとも２個の長手方向光学センサを使用することにより、追加の情報を取得して、上述の曖昧さを解消してもよい。したがって、評価装置が、長手方向センサ信号を評価することによって、第１の長手方向光学センサ上の光ビームのビーム断面が第２の長手方向光学センサ上の光ビームのビーム断面よりも大きいことを認識し、第２の長手方向光学センサが第１の長手方向光学センサの後ろに配置されている場合、評価装置は、光ビームが依然として狭まっていて、第１の長手方向光学センサの場所が光ビームの焦点の前に位置すると決定してもよい。これに対して、第１の長手方向光学センサ上の光ビームのビーム断面が第２の長手方向光学センサ上の光ビームのビーム断面よりも小さい場合、評価装置は、光ビームが拡がっていて、第２の長手方向光学センサの場所が焦点の後に位置すると決定してもよい。したがって、一般的に、評価装置は、異なる長手方向センサの長手方向センサ信号を比較することによって、光ビームが拡がっているか狭まっているかを認識するように適合されてもよい。さらに、この認識は、特に選択された色におけるおよび／または色の周囲の高い振幅が示すように、同じまたは類似するスペクトル感度を示す長手方向光学センサおよび少なくとも１個の二次長手方向光学センサを含むグループを、選択された色ごとに合わせることにより、選択された色ごとに別個に作用してもよい。
【００７３】
本発明による評価装置を利用することにより、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定することに関するさらなる詳細については、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１の記載を参照可能である。したがって、一般的に、評価装置は、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して、好ましくは光ビームの伝播方向の少なくとも１つの伝播座標における光ビームのビーム直径の既知の依存性および／または光ビームの既知のガウスプロファイルから、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合されてもよい。
【００７４】
物体の少なくとも１つの長手方向座標に加えて、物体の少なくとも１つの横断方向座標が決定されてもよい。したがって、一般的に、評価装置は、少なくとも１個の横断方向光学センサ上の光ビームの位置を決定することにより、物体の少なくとも１個の横断方向座標を決定するようにさらに適合されてもよく、光学センサは、画素化され、セグメント化され、または大面積の横断方向光学センサであってよく、これについてはＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１にさらに説明されている。
【００７５】
本発明のさらなる態様では、上記の実施形態のいずれか１つによる少なくとも２個の検出器を含む装置が提案される。ここでは、少なくとも２個の検出器は、好ましくは光学特性が同一であるが、互いに異なっていてもよい。加えて、この装置は、少なくとも１個の照射源をさらに含んでもよい。ここでは、少なくとも１個の物体が、一次光を生成する少なくとも１個の照射源を使用して照射され、この少なくとも１個の物体は弾性的または非弾性的に一次光を反射し、それにより、少なくとも２個の検出器のうちの１個へ伝播する複数の光ビームが生成される。少なくとも１個の照射源は、少なくとも２個の検出器のそれぞれの構成部分を形成することがあり、形成しないこともある。例として、少なくとも１個の照射源自体が、環境光源であってよくまたは環境光源を含んでもよく、および／あるいは人工光源であってよくまたは人工光源を含んでもよい。この実施形態は好ましくは、少なくとも２個の検出器、好ましくは２個の同一の検出器が、深度情報の取得のために、特に単一の検出器の固有の測定ボリュームを拡張する測定ボリュームを提供するために利用される用途に適している。
【００７６】
本発明のさらなる態様では、ユーザと機械との間で少なくとも１つの情報を交換するためのマンマシンインターフェースが提案される。提案されるマンマシンインターフェースは、上述または以下に詳述する実施形態のうちの１つまたは複数の上記検出装置が、１人または複数のユーザによって情報および／またはコマンドを機械に提供するために使用できるという事実を利用してもよい。したがって、好ましくは、制御コマンドを入力するためにマンマシンインターフェースが使用されてよい。
【００７７】
マンマシンインターフェースは、上記に開示された実施形態のうちの１つもしくは複数および／または以下にさらに詳細に開示される実施形態のうちの１つもしくは複数などの本発明による少なくとも１個の検出器を含み、マンマシンインターフェースは、検出器を用いて、ユーザの少なくとも１つの幾何形状情報および／または色情報を生成するように設計され、マンマシンインターフェースは、幾何形状情報および／または色情報を、少なくとも１つの情報、特に少なくとも１つの制御コマンドに割り当てるように設計されている。
【００７８】
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行するためのエンターテイメント装置が開示される。本明細書で使用される場合、エンターテイメント装置は、以下で１人または複数のプレーヤとも呼ばれる１人または複数のユーザの余暇および／またはエンターテイメントの目的に供し得る装置である。一例として、エンターテイメント装置は、ゲーム、好ましくはコンピュータゲームの目的に供し得る。加えてまたは代わりに、エンターテイメント装置は、他の目的、たとえば、一般的に運動、スポーツ、理学療法、またはモーショントラッキングに使用されてもよい。したがって、エンターテイメント装置は、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に実装されてよく、あるいは、１個または複数のゲームソフトウェアプログラムを実行するコンピュータ、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んでもよい。
【００７９】
エンターテイメント装置は、上記に開示された実施形態のうちの１つもしくは複数および／または以下に開示される実施形態のうちの１つもしくは複数などの本発明による少なくとも１個のマンマシンインターフェースを含む。エンターテイメント装置は、マンマシンインターフェースを用いて、プレーヤが少なくとも１つの情報を入力できるように設計されている。少なくとも１つの情報は、エンターテイメント装置の制御装置および／もしくはコンピュータに送信されてよく、ならびに／または使用されてもよい。
【００８０】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の可動物体の位置を追跡するための追跡システムが提供される。本明細書で使用される場合、追跡システムは、少なくとも１個の物体または少なくとも１個の物体の部分の過去の一連の位置に関する情報を収集するように適合された装置である。加えて、追跡システムは、少なくとも１個の物体または少なくとも１個の物体の部分の少なくとも１つの予測される将来の位置に関する情報を提供するように適合されてもよい。追跡システムは、電子装置、好ましくは少なくとも１個のデータ処理装置、より好ましくは少なくとも１個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または部分的に具現化され得る少なくとも１個の追跡制御装置を有してもよい。また、少なくとも１個の追跡制御装置は、少なくとも１つの評価装置を含んでよく、および／または少なくとも１つの評価装置の部分であってよく、および／または少なくとも１つの評価装置と完全または部分的に同一であってよい。
【００８１】
追跡システムは、上掲の実施形態のうちの１つもしくは複数に開示され、および／または以下の実施形態のうちの１つもしくは複数に開示される少なくとも１個の検出器など、本発明による少なくとも１つの検出器を備える。追跡システムは、少なくとも１個の追跡制御装置をさらに備える。追跡システムは、１または２個以上の検出器を備えてよく、特に２個以上の同一の検出器を備えてよく、それにより、２個以上の検出器間の重なるボリュームにおける少なくとも１個の物体に関する深度情報の信頼できる取得を可能にする。追跡制御装置は、物体の一連の位置を追跡するように適合され、各位置は、特定の時点における物体の位置に関する少なくとも１つの情報と、特定の時点における物体の色に関する少なくとも１つの情報とを含む。
【００８２】
追跡システムは、物体に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置をさらに含んでもよい。ビーコン装置の可能な定義については、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１を参照可能である。追跡システムは、好ましくは、検出器が少なくとも１個のビーコン装置の物体の位置および／または色に関する情報を生成できるように、特に、特定のスペクトル感度を示す特定のビーコン装置を含む物体の位置に関する情報を生成するように適合される。したがって、異なる色を示す２個以上のビーコンが、本発明の検出器によって、好ましくは同時に追跡されてもよい。ここでは、ビーコン装置は、能動ビーコン装置および／または受動ビーコン装置として完全または部分的に具現化されてよい。一例として、ビーコン装置は、検出器に伝達される少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも１個の照射源を備えてよい。加えてまたは代わりに、ビーコン装置は照射源によって生成された光を反射し、それにより検出器に伝達される反射光ビームを生成するように適合された少なくとも１個の反射器を備えてもよい。
【００８３】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の物体を撮像するためのカメラが開示される。カメラは、上記されまたは以下にさらに詳細に示される実施形態のうちの１つまたは複数に開示されるような、本発明による少なくとも１つの検出器を備える。したがって、詳細には本願はカラー写真の分野に適用され得る。したがって、検出器は、写真装置、詳細にはデジタルカメラの一部であってよい。詳細には、検出器は、３Ｄ写真、詳細にはデジタル３Ｄ写真に使用されてもよい。したがって、検出器は、デジタル３Ｄカメラを形成してもよく、またはデジタル３Ｄカメラの一部であってもよい。本明細書で使用される場合、用語「写真」は一般的に、幾何形状情報だけでなく色情報を含み得る少なくとも１個の物体の画像情報を取得する技術を指す。さらに、本明細書で使用される場合、「カメラ」は一般的に、写真撮影を行うように適合された装置である。さらに、本明細書で使用される場合、用語「デジタル写真」は一般的に、照射の強度および／または色を示す電気信号、好ましくはデジタル電気信号を形成するように適合された複数の感光性要素を使用することによって、少なくとも１個の物体の画像情報を取得する技術を指す。さらに、本明細書で使用される場合、用語「３Ｄ写真」は一般的に、３つの空間次元における少なくとも１個の物体の画像情報を取得する技術を指す。したがって、３Ｄカメラは、３Ｄ写真撮影を行うように適合された装置である。カメラは一般的に、単一の画像、たとえば単一の３Ｄ画像を取得するように適合されてもよく、複数の画像、たとえば一連の画像を取得するように適合されてもよい。したがって、カメラは、たとえばデジタル映像シーケンスを取得するなどの映像用途に適合されたビデオカメラであってもよい。
【００８４】
したがって、一般的に、本発明はさらに、少なくとも１個の物体を撮像するための、カメラ、詳細にはデジタルカメラ、より詳細には３Ｄカメラまたはデジタル３Ｄカメラについて言及する。上述のように、撮像という用語は、本明細書で使用される場合、一般的に、少なくとも１個の物体の画像情報を取得することを指す。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、上述のように、単一の画像を取得するため、または画像シーケンスなど複数の画像を取得するため、好ましくはデジタル映像シーケンスを取得するために、適合されてよい。したがって、一例として、カメラは、ビデオカメラであってよくまたはビデオカメラを含んでもよい。後者の場合、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備える。
【００８５】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個の物体の位置を決定するための方法が開示される。方法は好ましくは、上記に開示されまたは以下にさらに詳細に開示される実施形態のうちの１つまたは複数による少なくとも１個の検出器など、本発明による少なくとも１個の検出器を使用することができる。したがって、方法の任意の実施形態において検出器の様々な実施形態の説明を参照してよい。
【００８６】
この方法は、所与の順序または異なる順序で実行され得る以下の工程を含む。さらに、記載されていない追加の方法工程が設けられてもよい。さらに、方法工程のうちの２つ以上またはすべてが、少なくとも部分的に同時に実行されてもよい。さらに、方法工程のうちの２つ以上またはすべてが、２回または３回以上繰り返し実行されてもよい。
【００８７】
第１の方法工程では、検出器の少なくとも１個の伝送装置が使用される。このために、伝送装置は、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備える。ここでは、上述および／または後述のような伝送装置のうちの１個または複数が利用されてよい。
【００８８】
さらなる方法工程では、検出器の少なくとも２個の長手方向光学センサが使用される。そこで、各長手方向光学センサは、少なくとも１個のセンサ領域を有して、光ビームによるセンサ領域の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成する。ここでは、長手方向センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、センサ領域における光ビームのビーム断面に応じて決まる。さらに、各長手方向光学センサは、２個の異なる長手方向光学センサのスペクトル感度が異なるように、光ビームに応答してスペクトル感度を示す。さらに、各長手方向光学センサは、それぞれの長手方向光学センサのスペクトル感度に関係付けられている伝送装置の焦点に配置される。
【００８９】
さらなる方法工程では、少なくとも１個の評価装置が使用される。このために、評価装置は、上述および／または後述のような各長手方向光学センサの長手方向センサ信号を評価することによって、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報および／または色に関する少なくとも１つの情報を生成する。
【００９０】
本発明のさらなる態様では、本発明による検出器を使用する方法が開示される。ここでは、物体の位置、特に深度、および／または物体の色を、好ましくは同時に、決定することを目的とする検出器を使用する方法が提示され、特に、特に交通技術における距離測定と、特に交通技術における位置測定と、エンターテイメント用途と、セキュリティ用途と、マンマシンインターフェース用途と、追跡用途と、写真用途と、撮像用途もしくはカメラ用途と、少なくとも１つの空間のマップを生成するためのマッピング用途とからなる群から選択される使用を目的とする検出器を使用する方法が提示される。
【００９１】
好ましくは、光学検出器、方法、マンマシンインターフェース、エンターテイメント装置、追跡システム、カメラ、および検出器の様々な使用のさらなる可能な詳細については、特に、伝送装置、長手方向光学センサ、評価装置、ならびに適用可能な場合は、横断方向光学センサ、変調装置、照射源、および撮像装置に関して、特に、可能な材料、構成、およびさらなる詳細に関しては、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、米国特許出願第２０１２／２０６３３６Ａ１号、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、および米国特許出願第２０１４／２９１４８０Ａ１号のうちの１個または複数を参照可能であり、それらのすべての内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９２】
上記の検出器、方法、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装置、ならびに提案される使用方法は、従来技術に対して大きな利点を有する。すなわち、一般的に、空間内の少なくとも１個の物体の位置および／または色を正確に決定するための簡単でありながら効率的な検出器が提供され得る。ここで、一例として、色付きの物体またはその一部の三次元座標が、速く効率的なやり方で決定され得る。具体的には、特定的に実現された伝送装置のそれぞれの焦点に配置された少なくとも２個の長手方向光学センサの適用により、小型でコスト効率が良くさらに精度が高い装置をもたらすことができ、それにより、異なる色を好ましくは同時に決定することが可能になる。
【００９３】
当技術分野で既知の装置と比べて、提案される検出器は、特に検出器の光学構成に関して、高度な単純性を実現する。したがって、原則的に、適合された伝送装置、特に適合されたレンズ、および適切な評価装置と組み合わされた、１または２個以上のｓＤＳＣの単純な組み合わせは、高精度の位置および／または色の検出のために充分である。高精度の測定の可能性と組み合わされた高度な単純性は、マンマシンインターフェース、より好ましくはゲームにおける、機械制御のために特に適している。したがって、多くのゲーム用途のために使用可能なコスト効率的なエンターテイメント装置が提供され得る。
【００９４】
概して、本発明の文脈では、以下の実施形態が特に好ましいと見なされる。
【００９５】
実施形態１：少なくとも１個の物体の光学検出のための検出器であって、
−  少なくとも１個の伝送装置であって、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伝送装置と、
−  少なくとも２個の長手方向光学センサであって、各長手方向光学センサは、少なくとも１個のセンサ領域を有し、各長手方向光学センサは、光ビームによるセンサ領域の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計され、長手方向センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、センサ領域における光ビームのビーム断面に応じて決まり、各長手方向光学センサは、２個の異なる長手方向光学センサのスペクトル感度が異なるように、光ビームに応答してスペクトル感度を示し、各長手方向光学センサは、それぞれの長手方向光学センサのスペクトル感度に関係付けられた伝送装置の焦点に配置される、少なくとも２個の長手方向光学センサと、
−  少なくとも１個の評価装置であって、各長手方向光学センサの長手方向センサ信号を評価することによって、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報および／または色に関する少なくとも１つの情報を生成するように設計された評価装置と
を備える検出器。
【００９６】
実施形態２：伝送装置の異なる焦点距離、および少なくとも２個の長手方向光学センサの異なるスペクトル感度は、少なくとも１つの入射光ビームの波長に対して異なる、実施形態１に記載の検出器。
【００９７】
実施形態３：伝送装置における異なる焦点距離は、伝送装置における材料によって引き起こされる色収差によってもたらされる、実施形態２に記載の検出器。
【００９８】
実施形態４：伝送装置は、屈折レンズおよび／または凸面ミラーを備える、実施形態３に記載の検出器。
【００９９】
実施形態５：伝送装置における異なる焦点距離は、伝送装置内の異なるエリアによってもたらされ、各エリアは、２つの異なるエリアの焦点距離が異なるように焦点距離を備える、実施形態１から４のいずれか１つに記載の検出器。
【０１００】
実施形態６：伝送装置は多焦点レンズを備える、実施形態５に記載の検出器。
【０１０１】
実施形態７：伝送装置は、隣接するエリアの間に遷移領域をさらに備え、各遷移領域において、焦点距離は、隣接するエリアの焦点距離の間で変化する、実施形態５または６に記載の検出器。
【０１０２】
実施形態８：伝送装置はプログレッシブレンズを備える、実施形態７に記載の検出器。
【０１０３】
実施形態９：少なくとも１個の長手方向光学センサは透明な光学センサである、実施形態１から８のいずれか１つに記載の検出器。
【０１０４】
実施形態１０：長手方向光学センサのセンサ領域は、ただ１個の連続したセンサ領域であり、長手方向センサ信号は全体のセンサ領域に対して均一なセンサ信号である、実施形態１から９のいずれか１つに記載の検出器。
【０１０５】
実施形態１１：長手方向光学センサのセンサ領域は、それぞれの装置の表面によって形成されているセンサエリアであるかまたはこれを含み、表面は、物体に対向しているかまたは物体から離れるように向いている、実施形態１から１０のいずれか１つに記載の検出器。
【０１０６】
実施形態１２：長手方向センサ信号は、電流および電圧からなる群から選択される、実施形態１から１１のいずれか１つに記載の検出器。
【０１０７】
実施形態１３：長手方向光学センサは、少なくとも１個の半導体検出器、特に有機半導体検出器を含み、有機半導体検出器は、少なくとも１つの有機材料、好ましくは有機太陽電池、特に好ましくは色素太陽電池または色素増感太陽電池、特に固体色素太陽電池または固体色素増感太陽電池を含む、実施形態１から１２のいずれか１つに記載の検出器。
【０１０８】
実施形態１４：各長手方向光学センサは、少なくとも１個の第１の電極と、少なくとも１つのｎ型半導体金属酸化物と、少なくとも１つの色素と、少なくとも１つのｐ型半導体有機材料と、好ましくは固体ｐ型半導体有機材料と、少なくとも１個の第２の電極とを備える、実施形態１３に記載の検出器。
【０１０９】
実施形態１５：第１の電極と第２の電極の両方が透明である、実施形態１４に記載の検出器。
【０１１０】
実施形態１６：評価装置は、照射の幾何形状と、検出器に対する物体の相対位置との間の少なくとも１つの所定の関係から、好ましくは照射の既知のパワーを考慮に入れて、任意として照射が変調される変調周波数を考慮に入れて、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を形成するように設計されている、実施形態１から１５のいずれか１つに記載の検出器。
【０１１１】
実施形態１７：検出器は、照射を変調するための少なくとも１個の変調装置をさらに有する、実施形態１から１６のいずれか１つに記載の検出器。
【０１１２】
実施形態１８：検出器は、異なる変調の場合に、少なくとも２つの長手方向センサ信号、特にそれぞれ異なる変調周波数での少なくとも２つのセンサ信号を検出するよう設計され、評価装置は、少なくとも２つの長手方向センサ信号を評価することによって、物体の長手方向位置に関する情報の少なくとも１つの情報を生成するよう設計されている、実施形態１７に記載の検出器。
【０１１３】
実施形態１９：長手方向光学センサは、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、長手方向センサ信号が照射の変調の変調周波数に応じて決まるように、さらに設計されている、実施形態１から１８のいずれか１つに記載の検出器。
【０１１４】
実施形態２０：評価装置は、少なくとも２個の長手方向光学センサの長手方向センサ信号を比較することによって、物体の色に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合されている、実施形態１から１９のいずれか１つに記載の検出器。
【０１１５】
実施形態２１：評価装置は、少なくとも２つの色座標を生成するように適合され、各色座標は、少なくとも２個の長手方向光学センサのうちの１個の長手方向センサ信号を、正規化値で除算することによって決定され、正規化値は、好ましくは、少なくとも２個の長手方向光学センサの長手方向センサ信号の合計を含む、実施形態２０に記載の検出器。
【０１１６】
実施形態２２：少なくとも１個の照射源をさらに備える、実施形態１から２１のいずれか１つに記載の検出器。
【０１１７】
実施形態２３：照射源は、少なくとも部分的に物体に接続された、および／または少なくとも部分的に物体と同一の照射源と、少なくとも部分的に一次放射で物体を照射するように設計された照射源とから選択され、光ビームは、好ましくは、一次放射の物体上での反射によって、および／または一次放射により刺激された物体自体による光の放射によって生成される、実施形態２２に記載の検出器。
【０１１８】
実施形態２４：照射源は、少なくとも２個の長手方向センサのスペクトル感度に関係付けられたスペクトル域を示す、実施形態２３に記載の検出器。
【０１１９】
実施形態２５：少なくとも２個の長手方向センサのスペクトル感度は、照射源のスペクトル域に含まれる、実施形態２４に記載の検出器。
【０１２０】
実施形態２６：検出器は、少なくとも３個の長手方向光学センサを有し、長手方向光学センサが積層される、実施形態１から２５のいずれか１つに記載の検出器。
【０１２１】
実施形態２７：長手方向光学センサは光軸に沿って積層される、実施形態２６に記載の検出器。
【０１２２】
実施形態２８：長手方向光学センサは長手方向光学センサスタックを形成し、長手方向光学センサのセンサ領域は光軸と垂直に配向される、実施形態２６または２７に記載の検出器。
【０１２３】
実施形態２９：長手方向光学センサは、物体からの光ビームがすべての長手方向光学センサを、好ましくは順次に、照射するように配置され、少なくとも１個の長手方向センサ信号が各長手方向光学センサによって生成される、実施形態２６から２８のいずれか１つに記載の検出器。
【０１２４】
実施形態３０：長手方向光学センサのうちの少なくとも２個は、異なるスペクトル感度を示す、実施形態２６から２９のいずれか１つに記載の検出器。
【０１２５】
実施形態３１：異なるスペクトル感度が、長手方向光学センサのうちの少なくとも２個のそれぞれが特定の色に感度を有することを可能にするスペクトル域にわたって配置される、実施形態３０に記載の検出器。
【０１２６】
実施形態３２：長手方向光学センサは、第１のスペクトル域の光を吸収する少なくとも１個の第１の長手方向光学センサを含み、長手方向光学センサは、第１のスペクトル域とは異なる第２のスペクトル域の光を吸収する少なくとも１個の第２の長手方向光学センサをさらに含み、長手方向光学センサは、第１のスペクトル域と第２のスペクトル域の両方を含む第３のスペクトル域の光を吸収する少なくとも１個の第３の長手方向光学センサをさらに含む、実施形態３１に記載の検出器。
【０１２７】
実施形態３３：特定の色は、少なくとも１つの赤、緑、青、白、シアン、黄、またはマゼンタのセグメントのうちの２または３つ以上を含む、実施形態３１または３２に記載の検出器。
【０１２８】
実施形態３４：長手方向光学センサは、少なくとも２つの異なる色素によって異なる、実施形態１から３３のいずれか１つに記載の検出器。
【０１２９】
実施形態３５：評価装置は、長手方向センサ信号を正規化し、光ビームの強度から独立した物体の長手方向位置に関する情報を生成するように適合されている、実施形態１から３４のいずれか１つに記載の検出器。
【０１３０】
実施形態３６：評価装置は、異なる長手方向光学センサの長手方向センサ信号を比較することによって、光ビームが拡がっているかまたは狭まっているかを認識するように適合されている、実施形態２９から３５のいずれか１つに記載の検出器。
【０１３１】
実施形態３７：少なくとも２つの横断方向光学センサが少なくとも２つの透明な基板を使用する、実施形態１から３６のいずれか１つに記載の検出器。
【０１３２】
実施形態３８：基板は、基板に関係付けられた幾何形状の量および／または材料の量について互いに異なる、実施形態３７に記載の検出器。
【０１３３】
実施形態３９：基板は厚さによって互いに異なる、実施形態３８に記載の検出器。
【０１３４】
実施形態４０：基板は形状によって互いに異なる、実施形態３８または３９に記載の検出器。
【０１３５】
実施形態４１：形状は、平面状、平面凸状、平面凹状、両凸状、両凹状、または光学用途に利用される任意の他の形態を含む群から選択される、実施形態４０に記載の検出器。
【０１３６】
実施形態４２：基板は剛性または可撓性である、実施形態３７から４１のいずれか１つに記載の検出器。
【０１３７】
実施形態４３：基板は覆われまたは被覆される、実施形態３７から４２のいずれか１つに記載の検出器。
【０１３８】
実施形態４４：評価装置は、少なくとも１つの長手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、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を生成するように適合されている、実施形態１から４３のいずれか１つに記載の検出器。
【０１３９】
実施形態４５：評価装置は、光ビームの直径を、光ビームの既知のビーム特性と比較して、好ましくは光ビームの伝播方向の少なくとも１つの伝播座標における光ビームのビーム直径の既知の依存性および／または光ビームの既知のガウスプロファイルから、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合されている、実施形態４４に記載の検出器。
【０１４０】
実施形態４６：少なくとも２個の二次長手方向光学センサをさらに備え、各二次長手方向光学センサは、少なくとも１個のセンサ領域を有し、各二次長手方向光学センサは、光ビームによるセンサ領域の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計され、長手方向センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、センサ領域における光ビームのビーム断面に応じて決まり、各二次長手方向光学センサは、２個の二次長手方向光学センサのスペクトル感度が異なるように、光ビームに応答してスペクトル感度を示し、評価装置は、各二次長手方向光学センサの長手方向センサ信号を評価することによって、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を生成するようにさらに設計されている、実施形態１から４５のいずれか１つに記載の検出器。
【０１４１】
実施形態４７：各二次長手方向光学センサは、長手方向光学センサのうちの１個と同じスペクトル感度を備える、実施形態４６に記載の検出器。
【０１４２】
実施形態４８：ある別のスペクトル感度を備える二次長手方向光学センサが、少なくとも１個の二次スタックとして配置される、実施形態４６または４７に記載の検出器。
【０１４３】
実施形態４９：長手方向光学センサのスタックは、検出器の光軸に沿った２個の別個の二次スタックによってフレーム付けされる、実施形態４８に記載の検出器。
【０１４４】
実施形態５０：評価装置は、長手方向光学センサのうちの少なくとも１個の長手方向センサ信号を、二次長手方向光学センサのうちの少なくとも１個の長手方向センサ信号と比較して、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合されている、実施形態４６から４９のいずれか１つに記載の検出器。
【０１４５】
実施形態５１：評価装置は、選択された長手方向光学センサの長手方向センサ信号を、選択された長手方向光学センサと同じスペクトル感度を備える少なくとも１個の二次長手方向光学センサの長手方向センサ信号と比較するように適合されている、実施形態５０に記載の検出器。
【０１４６】
実施形態５２：少なくとも１個の横断方向光学センサであって、横断方向光学センサは、物体から検出器へ進む光ビームの横断方向位置を決定するように適合され、横断方向位置は、検出器の光軸に垂直な少なくとも１つの次元における位置であり、横断方向光学センサは、少なくとも１つの横断方向センサ信号を生成するように適合されている、少なくとも１個の横断方向光学センサをさらに備え、評価装置は、横断方向センサ信号を評価することによって、物体の横断方向位置に関する少なくとも１つの情報を生成するようにさらに設計されている、実施形態１から５１のいずれか１つに記載の検出器。
【０１４７】
実施形態５３：横断方向光学センサは、少なくとも１個の第１の電極、少なくとも１つのｎ半導体金属酸化物、少なくとも１つの色素、少なくとも１つの光起電材料、および少なくとも１個の第２の電極を含む、実施形態５２に記載の検出器。
【０１４８】
実施形態５４：光起電材料は少なくとも１つの有機光起電材料を含み、横断方向光学センサは有機光検出器である、実施形態５２または５３に記載の検出器。
【０１４９】
実施形態５５：有機光検出器は色素増感太陽電池である、実施形態５２から５４のいずれか１つに記載の検出器。
【０１５０】
実施形態５６：色素増感太陽電池は、固体色素増感太陽電池であり、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれた層構成を備え、層構成は、少なくとも１つのｎ半導体金属酸化物、少なくとも１つの色素、および少なくとも１つの固体ｐ型半導体有機材料を含む、実施形態５５に記載の検出器。
【０１５１】
実施形態５７：第１の電極の少なくとも一部が、少なくとも１つの透明な導電性酸化物で構成され、第２の電極の少なくとも一部が、導電性ポリマー、好ましくは透明な導電性ポリマーで構成されている、実施形態４９から５６のいずれか１つに記載の検出器。
【０１５２】
実施形態５８：導電性ポリマーは、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、好ましくは少なくとも１つの対イオンを電気的にドープしたＰＥＤＯＴ、より好ましくはポリスチレンスルホン酸ナトリウムをドープしたＰＥＤＯＴ（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリチオフェンからなる群から選択される、実施形態５７に記載の検出器。
【０１５３】
実施形態５９：導電性ポリマーは、部分電極間に、０．１〜２０ｋΩの電気抵抗、好ましくは０．５〜５．０ｋΩの電気抵抗、より好ましくは１．０〜３．０ｋΩの電気抵抗をもたらす、実施形態５７または５８に記載の検出器。
【０１５４】
実施形態６０：横断方向光学センサのセンサ領域は、それぞれの装置の表面によって形成されている１つのセンサエリアであるかまたはこれを含み、表面は、物体に対向しているかまたは物体から離れるように向いている、実施形態５３から５９のいずれか１つに記載の検出器。
【０１５５】
実施形態６１：第１の電極および／または第２の電極は、少なくとも２個の部分電極を含む分割電極である、実施形態５３から６０のいずれか１つに記載の検出器。
【０１５６】
実施形態６２：少なくとも４個の部分電極が設けられる、実施形態６１に記載の検出器。
【０１５７】
実施形態６３：部分電極を通る電流が、センサ領域における光ビームの位置に応じて決まる、実施形態６１または６２に記載の検出器。
【０１５８】
実施形態６４：横断方向光学センサは、部分電極を通る電流に従って、横断方向センサ信号を生成するように適合されている、実施形態６３に記載の検出器。
【０１５９】
実施形態６５：検出器、好ましくは横断方向光学センサおよび／または評価装置は、部分電極を通る電流の少なくとも１つの比から、物体の横断方向位置に関する情報を導出するように適合されている、実施形態６３または６４に記載の検出器。
【０１６０】
実施形態６６：少なくとも１個の横断方向光学センサは透明な光学センサである、実施形態５２から６５のいずれか１つに記載の検出器。
【０１６１】
実施形態６７：横断方向光学センサおよび長手方向光学センサは、光軸に沿って進む光ビームが横断方向光学センサおよび少なくとも２個の長手方向光学センサの両方に衝突するように、光軸に沿って積層された、実施形態５２から６６のいずれか１つに記載の検出器。
【０１６２】
実施形態６８：光ビームは、横断方向光学センサおよび少なくとも２個の長手方向光学センサを順に、またはその逆に、通過する、実施形態６７に記載の検出器。
【０１６３】
実施形態６９：光ビームは、長手方向光学センサのうちの１個に衝突する前に横断方向光学センサを通過する、実施形態６８に記載の検出器。
【０１６４】
実施形態７０：横断方向光学センサと長手方向光学センサのうちの１個とが同一である、実施形態５３から６９のいずれか１つに記載の検出器。
【０１６５】
実施形態７１：横断方向センサ信号は、電流および電圧またはこれらから導出される任意の信号からなる群から選択される、実施形態５３から７０のいずれか１つに記載の検出器。
【０１６６】
実施形態７２：検出器は少なくとも１つの撮像装置をさらに備える、実施形態１から７１のいずれか１つに記載の検出器。
【０１６７】
実施形態７３：撮像装置は、物体から最も離れた位置に配置される、実施形態７２に記載の検出器。
【０１６８】
実施形態７４：光ビームは、撮像装置を照射する前に少なくとも１個の長手方向光学センサを通過する、実施形態７２または７３に記載の検出器。
【０１６９】
実施形態７５：撮像装置はカメラを含む、実施形態７２から７４のいずれか１つに記載の検出器。
【０１７０】
実施形態７６：撮像装置は、無機カメラ、モノクロカメラ、多色カメラ、フルカラーカメラ、画素化無機チップ、画素化有機カメラ、好ましくは多色ＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップであるＣＣＤチップ、ＣＭＯＳチップ、ＩＲカメラ、ＲＧＢカメラのうちの少なくとも１つを含む、実施形態７２から７５のいずれか１つに記載の検出器。
【０１７１】
実施形態７７：実施形態１から７６のいずれか１つに記載の少なくとも２個の検出器を含む装置。
【０１７２】
実施形態７８：少なくとも２個の検出器は同一の光学特性を有する、実施形態７７に記載の装置。
【０１７３】
実施形態７９：装置は、少なくとも１個の照射源をさらに備える、実施形態７７または７８に記載の装置。
【０１７４】
実施形態８０：ユーザと機械との間で少なくとも１つの情報を交換するための、特に制御コマンドを入力するための、マンマシンインターフェースであって、マンマシンインターフェースは、検出器に関する実施形態１から７６のいずれか１つに記載の少なくとも１個の検出器を備え、マンマシンインターフェースは、検出器を用いてユーザの少なくとも１つの幾何形状情報および／または色情報を生成するように設計され、マンマシンインターフェースは、幾何形状情報に少なくとも１つの情報、特に少なくとも１つの制御コマンドを割り当てるように設計されている、マンマシンインターフェース。
【０１７５】
実施形態８１：ユーザの少なくとも１つの幾何形状情報は、ユーザの体の位置と、ユーザの少なくとも１つの身体部位の位置と、ユーザの体の方位と、ユーザの少なくとも１つの身体部位の方位とからなる群から選択される、実施形態８０に記載のマンマシンインターフェース。
【０１７６】
実施形態８２：マンマシンインターフェースは、ユーザに接続可能な少なくとも１個のビーコン装置をさらに備え、マンマシンインターフェースは、検出器が少なくとも１個のビーコン装置の位置に関する情報を生成し得るように適合されている、実施形態８０にまたは８１に記載のマンマシンインターフェース。
【０１７７】
実施形態８３：ビーコン装置は、検出器に伝達される少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも１個の照射源を備える、実施形態８２に記載のマンマシンインターフェース。
【０１７８】
実施形態８４：少なくとも１つのエンターテイメント機能、特にゲームを実行するためのエンターテイメント装置であって、エンターテイメント装置は、マンマシンインターフェースに関する実施形態８０から８３に記載の少なくとも１個のマンマシンインターフェースを備え、エンターテイメント装置は、マンマシンインターフェースを用いてプレーヤが少なくとも１つの情報を入力できるように設計され、エンターテイメント装置は、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装置。
【０１７９】
実施形態８５：少なくとも１個の可動物体の位置を追跡するための追跡システムであって、追跡システムは、検出器を参照する実施形態１から７６のいずれか１つに記載の少なくとも１個の検出器を備え、追跡システムは、少なくとも１個の追跡制御装置をさらに備え、追跡制御装置は、物体の一連の位置および／または色を追跡するように適合され、各々は、特定の時点における物体の位置に関する少なくとも１つの情報、および／または特定の時点における物体の色に関する少なくとも１つの情報を含む、追跡システム。
【０１８０】
実施形態８６：追跡システムは、物体に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置をさらに含み、追跡システムは、検出器が少なくとも１個のビーコン装置の物体の位置に関する情報を生成し得るように適合されている、実施形態８５に記載の追跡システム。
【０１８１】
実施形態８７：少なくとも１個の物体を撮像するためのカメラであって、検出器を参照する実施形態１から７６のいずれか１つに記載の少なくとも１個の検出器を備えるカメラ。
【０１８２】
実施形態８８：特に、検出器を参照する実施形態１から７６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個の物体の光学検出のための方法であって、
−  検出器の少なくとも１個の伝送装置が使用され、伝送装置は、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備え、
−  検出器の少なくとも２個の長手方向光学センサが使用され、各長手方向光学センサは、少なくとも１個のセンサ領域を有し、各長手方向光学センサは、光ビームによるセンサ領域の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成し、長手方向センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、センサ領域における光ビームのビーム断面に応じて決まり、各長手方向光学センサは、２個の異なる長手方向光学センサのスペクトル感度が異なるように、光ビームに応答してスペクトル感度を示し、各長手方向光学センサは、それぞれの長手方向光学センサのスペクトル感度に関係付けられた伝送装置の焦点に配置され、
−  少なくとも１個の評価装置が使用され、評価装置は、各長手方向光学センサの長手方向センサ信号を評価することによって、物体の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報および／または色に関する少なくとも１つの情報を生成する、方法。
【０１８３】
実施形態８９：物体の位置、特に深度、および／または物体の色を、好ましくは同時に、決定することを目的とする、検出器に関する実施形態１から７６のいずれか１つに記載の検出器を使用する方法。
【０１８４】
実施形態９０：特に交通技術における距離測定と、特に交通技術における位置測定と、エンターテイメント用途と、セキュリティ用途と、マンマシンインターフェース用途と、追跡用途と、写真用途と、撮像用途もしくはカメラ用途と、少なくとも１つの空間のマップを生成するためのマッピング用途とからなる群から選択される使用の目的のための、実施形態８９に記載の検出器を使用する方法。
【０１８５】
本発明のさらなる任意の詳細および特徴は、従属請求項と関連して後述する好ましい例示的な実施形態の説明から明らかとなる。この文脈において、特定の特徴は、単独で実装されてもよく、いくつかの特徴と組み合わされて実装されてもよい。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、図面に概略的に示されている。個々の図面における同一の参照番号は、同一の要素、もしくは同一の機能を有する要素、または機能に関して互いに対応する要素を指す。
【０１８６】
具体的には、図面に以下のように示される。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】長手方向光学センサのスタックおよび二次長手方向光学センサの二次スタックを備える、本発明による検出器の例示的な実施形態を示す図である。
【図２】二次長手方向光学センサの２個の別個の二次スタックによってフレーム付けされた、光軸に沿った長手方向光学センサのスタックを備える、本発明による検出器のさらなる例示的な実施形態を示す図である。
【図３】図２の実施形態におけるＦｉＰ効果の発生の例示的な説明を示す図である。
【図４】本発明による光学検出器、検出器システム、マンマシンインターフェース、エンターテイメント装置、追跡システム、およびカメラの例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１８８】
図１は、少なくとも１個の物体１１２の位置を決定するための、本発明による検出器１１０の例示的な実施形態を極めて模式的に示す。
【０１８９】
検出器１１０は、好ましくは、カメラを形成してよく、またはカメラの一部であってもよい。しかしながら、他の実施形態も実現可能である。
【０１９０】
検出器１１０は、光学センサ１１４を備え、この特定の実施形態では、光学センサ１１４は、検出器１００の光軸１１６に沿ってすべて積層される。具体的には、光軸１１６は、光学センサ１１４の構成の対称軸および／または回転軸であってよい。光学センサ１１４は、検出器１１０のハウジング１１８内に配置されてよい。さらに、少なくとも１個の伝送装置１２０、好ましくは屈折レンズ１２２が含まれる。ハウジング１１８の開口１２４は、好ましくは光軸１１６に対して同心円状に配置されており、好ましくは検出器１１０の視野方向１２６を規定する。座標系１２８が規定されてよく、座標系１２８では、光軸１１６に平行または逆平行な方向が長手方向と規定され、光軸１１６に垂直な方向が横断方向と規定され得る。座標系１２８において、図１に記号で示すように、長手方向がｚで表され、横断方向がｘおよびｙでそれぞれ表される。しかしながら、他の種類の座標系１２８も実現可能である。
【０１９１】
この特定の実施形態では、光学センサ１１４は、横断方向光学センサ１３０および複数の長手方向光学センサ１３２を含み、長手方向光学センサ１３２は、長手方向光学センサのスタック１３４を形成する。図１に示される実施形態では、３個の長手方向センサ１３２が示されている。しかしながら、２、４、５または６個以上の長手方向光学センサ１３２など、異なる個数の長手方向光学センサ１３２を有する実施形態が、特に検出器１１０のそれぞれの用途に応じて、実現可能であることに留意されたい。横断方向光学センサ１３０は、図１に示されるように別個の光学センサ１１４として具現化されてよいが、長手方向光学センサ１３２のいずれかと組み合わせて統合された光学センサ（図示せず）としてもよい。
【０１９２】
本発明によれば、長手方向光学センサ１３２のスタック１３４内の各長手方向光学センサ１３２は、スタック１３４内の異なる長手方向光学センサ１３２のスペクトル感度が異なるように、光ビーム１３６に応答してスペクトル感度を示す。ここでは、スタック１３４内の長手方向光学センサ１３２の異なるスペクトル感度が、それぞれの形状における異なる網掛けによって示されている。例として、図１に示される３個の長手方向光学センサ１３２はそれぞれ、６００ｎｍと７８０ｎｍの間（赤）、４９０ｎｍと６００ｎｍの間（緑）、および３８０ｎｍと４９０ｎｍの間（青）のスペクトル域に最大吸収波長を有する異なるスペクトル感度を有してよい。しかしながら、シアン、マゼンタ、および黄など他の色分布も可能である。ここで、異なるスペクトル感度は、長手方向光学センサ１３２において異なる色素を使用して実現されてよい。
【０１９３】
さらに、本発明によれば、長手方向光学センサ１３２のスタック１３４内の各長手方向光学センサ１３２が、伝送装置１２０の焦点１４０に配置され、ここでは、各焦点１３８が、それぞれの長手方向光学センサのスペクトル感度に関係付けられている。このために、ここで伝送装置１２０を構成する屈折レンズ１２２は、少なくとも１つの入射光ビーム１３６に応答して少なくとも３つの異なる焦点距離１４０を示し得る。この特定の実施形態では、屈折レンズ１２２は、好ましくは空気中の薄いレンズと見なされてよく、したがって、対応する焦点距離１４０は、屈折レンズ１２２の中心から屈折レンズ１２２の焦点１４０の距離として決定されてよい。ここでは屈折レンズ１２２が採用されている凸レンズなどの収束レンズについて、焦点距離１４０は、正の値の距離として規定されてよく、その距離で、少なくとも１つの色の平行光のビーム１３６が、フォーカスまたは焦点１３８として通常示される単一スポットに集束され得る。たとえば、赤スペクトル域の最大吸収波長を有するスペクトル感度を備え得る長手方向光学センサ１３２は、したがって、赤の入射光ビーム１３６について屈折レンズ１２２の焦点１３８に配置されよく、それに対し、緑または青のスペクトル域の最大吸収波長を有するスペクトル感度を備え得る長手方向光学センサ１３２は、したがって、それぞれ緑または青の入射光ビーム１３６について屈折レンズ１２２の焦点１３８に配置されよい。さらに、シアン、マゼンタ、および黄などの他の色分布が使用され得る場合、長手方向光学センサ１３２の場所はそれらに応じて適合されてよい。
【０１９４】
この特定の実施形態では、光学センサ１１４は、複数の二次長手方向光学センサ１４２をさらに含み、長手方向光学センサ１３２は、長手方向光学センサの二次スタック１４４を形成する。図１に示した実施形態では、３個の二次長手方向センサ１４２が示されている。しかしながら、２、４、５または６個以上の二次長手方向光学センサ１４２など、異なる個数の二次長手方向光学センサ１４２を有する実施形態が、特に検出器のそれぞれの用途に応じて、実現可能であることに留意されたい。本発明に関して、二次長手方向光学センサ１４２は、長手方向光学センサ１３２と同じまたは類似する構成を示し、同じまたは類似する物理的および光学的特性を有するが、留意すべき例外として、二次長手方向光学センサ１４２は、伝送装置１２０のそれぞれの焦点１３８に配置されず、それは具体的には、これらの場所が長手方向光学センサ１３２によって既に占められているからである。そこで、二次スタック１４４は、長手方向光学センサ１３２のスタック１３４が照射される前（図１に示される）または後（図示せず）に入射光ビーム１３６が衝突するように配置される。
【０１９５】
さらに、二次長手方向光学センサ１４２の二次スタック１４４内の各二次長手方向光学センサ１４２は、２個の二次長手方向光学センサ１４２のスペクトル感度が異なるように、光ビーム１３６に応答してスペクトル感度を示す。図１に示した特定の実施形態では、３個の二次長手方向光学センサ１４２のそれぞれが、３個の長手方向光学センサ１３２のうちの１個と同じスペクトル感度を備える。ここで、二次長手方向光学センサ１４２のそれぞれの、３個の長手方向光学センサ１３２のうちの１個と同じスペクトル感度が、対応する光学センサのそれぞれの形状の同じ網掛けによって示されている。
【０１９６】
図１に示されるような具体例でまとめると、検出器１１０は、７個の光学センサ１１４、すなわち、横断方向光学センサ１３０、スタック１３４に配置された３個の長手方向光学センサ１３２、および二次スタック１４４に配置された３個の二次長手方向光学センサ１４２を備え、スタック１３４と二次スタック１４４の両方は、同じ数の光学センサ１１４を示し、赤感性光学センサ、緑感性光学センサ、および青感性光学センサなど、スペクトル感度について異なる種類の光学センサの同じ取り揃えを有する。しかしながら、他の色も可能であり得る。ここでは、好ましくは、横断方向光学センサ１３０、すべての長手方向光学センサ１３２、およびすべての二次長手方向光学センサ１４２が透明であってよい。
【０１９７】
各長手方向光学センサ１３２および各二次長手方向光学センサ１４２は、センサ領域１４６を備え、センサ領域１４６は、好ましくは、物体１１２から検出器１１０へ進む光ビーム１３８に対して透明である。結果として、各長手方向光学センサ１３２は、光ビーム１３６によるそれぞれのセンサ領域１４６の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計されている。同様に、各二次長手方向光学センサ１３２は、光ビーム１３６によるそれぞれのセンサ領域１４６の照射に応じて、少なくとも１つの長手方向センサ信号を生成するように設計されている。したがって、以下でさらに詳細に述べるように、長手方向センサ信号は、照射の総パワーが同じであるものと仮定すると、ＦｉＰ効果により、それぞれのセンサ領域１４６における光ビーム１３６のビーム断面に応じて決まる。長手方向センサ信号は、１つまたは複数の長手方向信号リード１４８を介して、評価装置１５０に伝達されてよく、これについては以下でさらに詳細に説明する。
【０１９８】
また、横断方向光学センサ１３０は、センサ領域１４６を備え、センサ領域１４６は、好ましくは、物体１１２から検出器１１０へ進む光ビーム１３６に対して透明である。したがって、横断方向光学センサ１３０は、方向ｘおよび／または方向ｙのような１つまたは複数の横断方向における光ビーム１３６の横断方向位置を決定するように適合されてよい。このために、少なくとも１個の横断方向光学センサ１３０は、少なくとも１つの横断方向センサ信号を生成するようにさらに適合されてよい。この横断方向センサ信号は、１つまたは複数の横断方向信号リード１５２によって、検出器１１０の少なくとも１個の評価装置１５０に伝達されてよい。
【０１９９】
したがって、評価装置１５０は一般的に、光学センサ１１４のうちの１個または複数、好ましくはすべてのセンサ信号を評価することによって、物体１１２の位置に関する少なくとも１つの情報および／または色に関する少なくとも１つの情報を生成するように設計される。この特定の例では、評価装置１５０は、各長手方向光学センサ１３２および各二次長手方向光学センサ１４２の一方または両方の長手方向センサ信号を評価することによって、物体１１２の長手方向位置および／または物体１１２の色に関する少なくとも１つの情報を生成するように設計される。さらに、この実施形態では、評価装置１５０は、長手方向光学センサ１３０の横断方向センサ信号を評価することによって、物体１１２の横断方向位置に関する少なくとも１つの情報を生成するように設計され得る。これらの目的のために、評価装置１５０は、センサ信号を評価するために、１個もしくは複数の電子装置および／または１個もしくは複数のソフトウェア構成要素を備えてよく、それらは、横断方向評価ユニット１５４（「ｘｙ」で示される）および長手方向評価ユニット１５６（「ｚ」で示される）によって記号的に示されている。これらの評価ユニット１５４、１５６によって得られた結果を組み合わせることにより、位置情報１５８、好ましくは３次元位置情報が生成され得る（「ｘ，ｙ，ｚ」で示される）。
【０２００】
以下でより詳細に説明するように、評価装置１５０は、長手方向光学センサ１３２の長手方向センサ信号を二次長手方向光学センサ１４２の長手方向センサ信号と比較することによって、物体１１２の長手方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合されてよい。このために、評価装置１５０は特に、選択された長手方向光学センサ１３２の長手方向センサ信号を、選択された長手方向光学センサ１３２と同じスペクトル感度を備える二次長手方向光学センサ１４２の長手方向センサ信号と比較するように適合されてよい。
【０２０１】
代わりにまたは加えて、評価装置１５０は、長手方向光学センサ１３２の長手方向センサ信号を比較することによって、物体１１２の色に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合されてもよい。このために、長手方向光学センサのスペクトル感度が、色空間における座標系と見なされてよく、それぞれの長手方向光学センサ１３２により提供される信号が、この色空間、たとえばＣＩＥ座標における座標を提供してよい。結果として、評価装置は、少なくとも２つの色座標、好ましくは少なくとも３個の色座標を生成するように適合されてよく、各色座標は、スペクトル感応性光学センサ１３２のうちの１個の長手方向センサ信号を正規化値で除算することによって決定されてよく、正規化値は、すべてのスペクトル感応性長手方向光学センサ１３２の信号の合計を含み得る。このタスクは、評価装置１５０内に備えられた長手方向評価ユニット１５６において同様に行われてよい。
【０２０２】
既に上述したように、図１に示すこの特定の例の検出器は、長手方向光学センサ１３２のスタック１３４に３個の長手方向光学センサ１３２を備え、長手方向光学センサ１３２のすべてが、異なるスペクトル感度を有し、たとえば、赤、緑、および青のスペクトル域において最大吸収波長を有する。結果として、評価装置１５０は、先述のように、スタック１３４内の３個の長手方向光学センサ１３２の長手方向センサ信号のそれぞれの強度を評価し、それらから、スタック１３４内の３個の長手方向光学センサ１３２のそれぞれのスペクトル感度によって示される色空間内の対応する色座標を決定することによって、少なくとも１つの色情報を生成するように適合され得る。本発明によれば、３個の長手方向光学センサ１３２はすべて、それらのスペクトル感度に関するそれぞれの焦点１３８に配置されるので、それぞれが、対応する長手方向センサ信号の高い信号強度を提供し、そうすることで、高い精度で物体１１２の色を決定することを可能にする。
【０２０３】
一般的に、評価装置１５０は、データ処理装置１６０の一部であってよく、および／または１個もしくは複数のデータ処理装置１６０を含んでもよい。評価装置１５０は、ハウジング１１８に完全もしくは部分的に組み込まれてよく、および／または、光学センサ１１４に無線または結線で電気的に接続された別個の装置として完全もしくは部分的に具現化されてもよい。評価装置１５０は、１個または複数の追加の構成要素、たとえば、１個もしくは複数の測定ユニット（図１に図示せず）ならびに／または１個もしくは複数の変換ユニット１６２のような、１個もしくは複数の電子ハードウェア構成要素ならびに／または１個もしくは複数のソフトウェア構成要素をさらに備えてもよい。図１では、長手方向光学センサ１３０から取得された少なくとも２つの横断方向センサ信号を共通信号または共通情報に変換するように適合され得る、１個の任意の変換ユニット１６２が記号的に示されている。
【０２０４】
図２は、少なくとも１個の物体１１２の位置を決定するための、本発明による、検出器１１０のさらなる例示的な実施形態を極めて模式的に示す。この特定の実施形態では、検出器１１０は、図２に示すように、１個または複数の照射源１６４を備え、照射源１６４は、環境光源および／もしくは人工光源を含んでよく、ならびに／または、たとえば１つまたは複数の一次光ビーム１６６を反射するための物体１１２に接続され得る１個もしくは複数の反射要素を含んでよい。加えてまたは代わりに、物体１１２から出る光ビーム１３６は、たとえば発光放射の形態で、物体１１２自体によって完全または部分的に生成され得る。
【０２０５】
図２に示すさらなる例では、検出器１１０は、１０個の光学センサ１１４を備え、すなわち、１個の横断方向光学センサ１３０、および、３個の二次長手方向光学センサ１４２を各々が備える２個の二次スタック１４４、１４４’によってフレーム付けされる３個の長手方向光学センサ１３２を有するスタック１３４を備える。スタック１３４および二次スタック１４４、１４４’はいずれも光軸１１６に沿って配置され、同じ個数の光学センサ１１４を含み、赤感性、緑感性、および青感性光学センサなど、スペクトル感度について異なる種類の光学センサの同じ取り揃えを有する。ここでも、両方の二次スタック１４４、１４４’内の二次長手方向光学センサ１４２、１４２’のそれぞれの、３個の長手方向光学センサ１３２のうちの１個と同じスペクトル感度が、それぞれの形状に対して使用される同じ網掛けによって示されている。この特定好ましい例では、第１の二次スタック１４４が、長手方向光学センサ１３２のスタック１３４より前に入射光ビーム１３６によって衝突されるが、第２の二次スタック１４４’が、長手方向光学センサ１３２のスタック１３４より後に入射光ビーム１３６によって衝突されるように、二次スタック１４４、１４４’が配置されている。さらなる二次スタック１４４’内に配置されるさらなる二次長手方向光学センサ１４２の具体的な利点については、図３に関連して後述する。
【０２０６】
長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’のすべては、特に各光学センサ１１４の高い相対強度を可能にするために、透明であることが好ましい。したがって、ここでは特に、３個のスタック１３４、１４４、１４４’の後方に追加の光学センサとして別個の撮像装置１６８をさらに配置し、たとえば、光ビーム１３６が、画像装置１６８に衝突するまで、まず３個のスタック１３４、１４４、１４４’内の複数の光学センサ１１４を通って進むようにすることが可能であり得る。
【０２０７】
撮像装置１６８は、様々な方法で構成され得る。したがって、撮像装置１６８は、たとえば、検出器ハウジング１１８内の検出器１１０の一部であり得る。代わりに、撮像装置１６８は、検出器ハウジング１１８の外部に別個に配置されてもよい。撮像装置１６８は、完全または部分的に透明または不透明であってよい。撮像装置１６８は、有機撮像装置もしくは無機撮像装置であってよく、または有機撮像装置もしくは無機撮像装置を含んでもよい。好ましくは、撮像装置１６８は、画素の少なくとも１つのマトリクスを含んでよく、画素のマトリクスは特に、ＣＣＤチップおよび／またはＣＭＯＳチップなどの無機半導体センサ装置、有機半導体センサ装置からなる群から選択される。撮像装置信号は、１つまたは複数の撮像装置信号リード１７０によって検出器１１０の評価装置１５０へ送信されてよい。
【０２０８】
図２で例示的様式として提示されるさらなる特徴に関しては、図１の上記の説明を参照可能である。
【０２０９】
図３Ａから３Ｃにおいて、図２の例示的な実施形態での前述のＦｉＰ効果の発生を説明する。ここで、図３Ａは、光軸１１６に平行な平面における検出器１１０の一部の側面図を示す。検出器１１０のうち、わずかに、伝送装置１２０と、長手方向光学センサ１３２のうちの１個と、異なる二次スタック１４、１４４’に属する２個の二次長手方向光学センサ１４２、１４２’とが示される。ここでは、選択された長手方向光学センサ１３２および選択された二次長手方向光学センサ１４２、１４２’のどちらも、同じまたは類似するスペクトル感度を示す。横断方向光学センサ１３０、ならびに他の長手方向光学センサ１３２および他の二次長手方向光学センサ１４２、１４２’は、異なるスペクトル感度を備えており、ここでは図示されていない。
【０２１０】
測定は、少なくとも１個の物体１１２による１つまたは複数の光ビーム１３６の放出および／または反射から開始してよい。物体１１２は、検出器１１０の一部と見なせる照射源１６４を備えてよい。加えてまたは代わりに、別個の照射源１６４が使用されてもよい。光ビーム１３６自体の特性、および／または好ましくは少なくとも１つの屈折レンズ１２２である伝送装置１２０のビーム成形特性により、長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’の領域内の光ビーム１３６のビーム特性が、少なくとも部分的に知られる。そして、図３Ａに示すように、焦点１３８は、屈折レンズ１２２の焦点距離１４０を構成する距離で生じる。焦点１３８では、選択された長手方向光学センサ１３２が配置され、光ビーム１３６のビームウェストまたは断面が最小値であると想定され得る。
【０２１１】
図３Ｂでは、図３Ａにおける長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’のセンサ領域１４６の上面図において、センサ領域１４６に衝突する光ビーム１３６によって生成される光スポット１７２の変化が示されている。見て分かるように、焦点１３８の近くで、光スポット１７２の断面が最小値であると見なされる。
【０２１２】
図３Ｃにおいて、長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’の光電流Ｉが、図３Ｂに示された光スポット１７２の３個の断面について与えられている。長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’のいずれもＦｉＰ効果を示すからである。このように、例示的な実施形態として、図３Ｂに示されたスポット断面の光電流Ｉの３つの異なる値が、典型的なＤＳＣ装置、好ましくはｓＤＳＣ装置に関して示される。ここでは、光電流Ｉは、光スポット１７２の断面の尺度を構成する光スポット１７２の面積Ａの関数として示される。
【０２１３】
図３Ｃから分かるように、選択された長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’が同じ総パワーの照射で照射される場合でも、光電流Ｉは、光スポット１７２の断面積Ａおよび／またはビームウェストに対する強い依存性を示すことなどにより、光ビーム１３６の断面に応じて決まる。したがって、光電流は、以下のように、光ビーム１３６のパワーおよび光ビーム１３６の断面の両方の関数である。
【０２１４】
Ｉ＝ｆ（ｎ，ａ）
【０２１５】
ここで、Ｉは、少なくとも１つの測定抵抗の電圧および／またはアンペアのような任意の単位で測定した光電流など、選択された長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’によって与えられる光電流を表し、ｎは、センサ領域１４６に衝突する光子の総数、および／またはセンサ領域１４６における光ビームの総パワーを表す。Ａは、ビームウェスト、ビーム範囲のビーム直径、または光スポット１７２の面積のような任意の単位で与えられる光ビーム１３６のビーム断面を表す。一例として、ビーム断面は、光スポット１７２の１／ｅ２直径によって、すなわち、光スポット１７２の最大強度と比較して１／ｅ２の強度を有する最大強度の第１の側の第１の点から同じ強度を有する最大値の他方側の点までの断面距離によって計算されてよい。ビーム断面を定量化する他の選択肢も実現可能である。
【０２１６】
上述のように、図３Ｃは、ＦｉＰ効果を示す本発明による検出器１１０の光電流を示しており、これは、光電流または光信号がビーム断面Ａから独立しているシリコン光検出器などの従来の光学センサと対照的である。したがって、検出器１１０の選択された長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’の光電流および／または他の種類の長手方向センサ信号を評価することによって、光ビーム１３６が特徴付けされ得る。光ビーム１３６の光学的特徴は、検出器１１０からの物体１１２の距離に応じて決まるので、これらの長手方向センサ信号を評価することによって、光軸１１６に沿った物体１１２の位置すなわちｚ位置が決定され得る。このために、光電流Ｉと物体１１２の位置との間の１つまたは複数の既知の関係を使用することなどにより、選択された長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’の光電流が、物体１１２の長手方向位置すなわちｚ位置に関する少なくとも１つの情報へ変換されてよい。したがって、一例として、選択された長手方向光学センサ１３２および二次長手方向光学センサ１４２、１４２’のセンサ信号を比較することによって、光ビーム１３６の拡がりおよび／または狭まりが評価されてもよい。このために、１つまたは複数のガウスビームパラメータを使用して、ガウスの法則による光ビーム１３６のビーム伝播などの既知のビーム特性が想定されてもよい。
【０２１７】
さらに、１個の長手方向光学センサ１３２および２個の二次長手方向光学センサ１４２、１４２’の使用は、長手方向光学センサ１３２のみの使用と対照的に追加の利点を提供し得る。したがって上述のように、光ビーム１３６の総パワーは一般的に未知であり得る。長手方向センサ信号を最大値などに正規化することにより、長手方向センサ信号は、光ビーム１３６の総パワーから独立するようにされてよく、また、光ビーム１３８の総パワーから独立した正規化光電流および／または正規化長手方向センサ信号を使用することにより、修正された関係：
Ｉｎ＝ｇ（Ａ）
が使用されてよい。
【０２１８】
加えて、図２および３Ａに示された配置において１個の長手方向光学センサ１３２および２個の二次長手方向光学センサ１４２、１４２’を使用することにより、長手方向センサ信号の曖昧さが解消され得る。このため、図３Ｂの最初と最後の像を比較すること、および／または図３Ｃの対応する光電流を比較することによって分かるように、焦点１３８の前または後の特定の距離に配置された長手方向光学センサにより、同じ長手方向センサ信号がもたらされ得る。光ビーム１３６が光軸１１６に沿った伝播中に弱まる場合に、同様の曖昧さが生じる可能性があるが、これは一般的に、経験的におよび／または計算によって補正され得る。このｚ位置の曖昧さを解消するために、図２および３Ａに示された配置が利用されてよい。
【０２１９】
上述のように、たとえば図１および２に示される光学検出器１１０は、特に３Ｄ撮像のためのカメラ１７４として使用されてよく、カラー画像および／またはデジタルビデオクリップなどの画像シーケンスを取得するために構成されてよい。図４、一例として、少なくとも１つの光学検出器１１０、たとえば、図１または２に示された実施形態のうちの１つまたは複数に開示された光学検出器１１０を備える、検出器システム１７６を示す。これに関して、特に可能な実施形態に関して、上述されまたは以下にさらに詳細に与えられる開示を参照可能である。例示的な実施形態として、図１に示した構成と同様の検出器構成が図４に示されている。さらに、図４は、少なくとも１個の検出器１１０および／または少なくとも１個の検出器システム１７６を含むマンマシンインターフェース１７８の例示的な実施形態、ならびにマンマシンインターフェース１７８を含むエンターテイメント装置１８０の例示的な実施形態をさらに示す。図４はさらに、検出器１１０および／または検出器システム１７６を含む、少なくとも１個の物体１１２の位置を追跡するように適合された追跡システム１８２の実施形態を示す。
【０２２０】
光学検出器１１０および検出器システム１７６については、本願の開示全体が参照され得る。基本的に、検出器１１０のすべての可能な実施形態は、図４に示す実施形態でも実施され得る。評価装置１５０は、少なくとも２個の長手方向光学センサ１３２のそれぞれに、また、適切な場合に少なくとも２個の二次長手方向光学センサ１４２のそれぞれに、特にコネクタ１４８を介して、接続されてよい。評価装置１５０はさらに、少なくとも１個の任意の横断方向光学センサ１３０に、特にコネクタ１５２を介して、接続されてもよい。例として、コネクタ１４８、１５２、ならびに／または、無線インターフェースおよび／もしくは有線インターフェースであり得る１個もしくは複数のインターフェースが提供されてよい。さらに、コネクタ１４８、１５２は、センサ信号の生成および／またはセンサ信号の修正のために、１個もしくは複数のドライバおよび／または１個もしくは複数の測定装置を含んでもよい。さらにまた、少なくとも１個の伝送装置１２０、特に、屈折レンズ１２２または凸面ミラーが提供される。さらに、評価装置１５０は、光学センサ１３０、１３２、１４２および／または光学検出器１１０の他の構成要素に対して完全または部分的に一体化されてもよい。光学検出器１１０は、少なくとも１個のハウジング１１８をさらに備えてよく、ハウジング１１８は、一例として、１個または複数の構成要素１３０、１３２、または１４２のうちの１個または複数を包み込んでよい。評価装置１５０も、ハウジング１１８および／または別個のハウジングに囲まれてもよい。
【０２２１】
図４に示す例示的な実施形態では、検出される物体１１２は、一例として、スポーツ用品として設計されてよく、および／または制御要素１８４を形成してもよく、制御要素１８４の位置および／または方位はユーザ１８６によって操作され得る。したがって、一般的に、図４に示す実施形態において、または、検出器システム１７６、マンマシンインターフェース１７８、エンターテイメント装置１８０、もしくは追跡システム１８２の任意の他の実施形態において、物体１１２自体は、上記装置の一部であってよく、特に、少なくとも１個の制御要素１８４、特に１個または複数のビーコン装置１８８を有する少なくとも１個の制御要素１８４を含んでよく、制御要素１７６の位置および／または方位は、好ましくはユーザ１８６によって操作されてよい。一例として、物体１１２は、バット、ラケット、クラブ、または任意の他のスポーツ用品および／もしくは擬似スポーツ用品のうちの１つまたは複数であってよく、あるいはそれらを含んでもよい。他の種類の物体１１２も可能である。さらに、ユーザ１８６が物体１１２と見なされてもよく、その位置が検出されるものとする。一例として、ユーザ１８６は、ユーザの体に直接的または間接的に取り付けられるビーコン装置１８８のうちの１個または複数を身に付けてもよい。
【０２２２】
光学検出器１１０は、ビーコン装置１８８のうちの１個または複数の長手方向位置に関する少なくとも１項目、および任意にその横断方向位置に関する少なくとも１つの情報、ならびに／あるいは、物体１１２の長手方向位置に関する他の少なくとも１つの情報、および任意に物体１１２の横断方向位置に関する少なくとも１つの情報を決定するように適合されてよい。特に、光学検出器１１０は、たとえば、物体１１４の様々な色、より具体的には様々な色を含み得るビーコン装置１８８の色などの、色を識別すること、および／または物体１１２を撮像することのために適合される。ハウジング１１８の開口１２４は、好ましくは検出器１１０の光軸１１６に対して同心円状に配置されることがあり、好ましくは光学検出器１１０の視野方向１２６を規定する。
【０２２３】
光学検出器１１０は、少なくとも１個の物体１１２の位置および／または色に関する情報を決定するように適合されてよい。加えて、光学検出器１１０、特にカメラ１５２を含む実施形態は、物体１１２の少なくとも１つの画像、好ましくはカラー３Ｄ画像を取得するように適合されてもよい。上述のように、光学検出器１１０および／または検出器システム１７６の使用による物体１１２および／またはその一部の位置の決定は、マンマシンインターフェース１７８を提供して少なくとも１つの情報を機械１９０に提供するために利用され得る。図４に模式的に示す実施形態において、機械１９０は、データ処理装置１６０を含む少なくとも１個のコンピュータおよび／またはコンピュータシステムであってよく、またはそれらを含んでもよい。他の実施形態も実現可能である。評価装置１５０は、コンピュータであってよく、および／またはコンピュータを含んでよく、および／または別個の装置として完全もしくは部分的に具現化されてよく、および／または機械１９０特にコンピュータに完全もしくは部分的に一体化されてよい。同様のことが、追跡システム１８２の追跡制御装置１９２に当てはまり、追跡制御装置１９２は、評価装置１５０および／または機械１９０の一部を完全または部分的に形成し得る。
【０２２４】
同様に、上述のように、マンマシンインターフェース１７８は、エンターテイメント装置１８０の一部を形成し得る。したがって、ユーザ１８６が物体１１２として作用すること、ならびに／またはユーザ１８６が物体１１２を取り扱うこと、および／もしくは制御要素１８４が物体１１２として機能することによって、ユーザ１８６は、少なくとも１つの制御コマンドなどの少なくとも１つの情報を、機械１９０、特にコンピュータに入力し、それにより、コンピュータゲームのコースを制御するなど、エンターテイメント機能を変化させることができる。
【０２２５】
上述のように、光検出器１１０は、直線ビーム経路もしくは傾斜ビーム経路、角付きビーム経路、分岐ビーム経路、偏向もしくは分割ビーム経路、または他の種類のビーム経路を有してもよい。さらに、光ビーム１３６は、各ビーム経路または部分的ビーム経路に沿って、１回または反復的に、一方向または双方向に伝播してよい。それにより、上記の構成要素または下記により詳細に挙げる任意のさらなる構成要素が、少なくとも２個の長手方向光学センサ１３２の前方および／または少なくとも２個の長手方向光学センサ１３２の後方に完全または部分的に配置され得る。
【符号の説明】
【０２２６】
１１０  検出器
１１２  物体
１１４  光学センサ
１１６  光軸
１１８  ハウジング
１２０  伝送装置
１２２  屈折レンズ
１２４  開口
１２６  視野方向
１２８  座標系
１３０  横断方向光学センサ
１３２  長手方向光学センサ
１３４  長手方向光学センサスタック
１３６  光ビーム
１３８  焦点
１４０  焦点距離
１４２、１４２’  二次長手方向光学センサ
１４４、１４４  二次長手方向光学センサスタック
１４６  センサ領域
１４８  長手方向信号リード
１５０  評価装置
１５２  横断方向信号リード
１５４  横断方向評価ユニット
１５６  長手方向評価ユニット
１５８  位置情報
１６０  データ処理装置
１６２  変換ユニット
１６４  照射源
１６６  一次光ビーム
１６８  撮像装置
１７０  撮像装置信号リード
１７２  光スポット
１７４  カメラ
１７６  検出器システム
１７８  マンマシンインターフェース
１８０  エンターテイメント装置
１８２  追跡システム
１８４  制御要素
１８６  ユーザ
１８８  ビーコン装置
１９０  機械
１９２  追跡制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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