(57)【要約】  少なくとも１個の物体（１１２）の位置を判定する検出器（１１０）が提案される。検出器（１１０）は  −  少なくとも１つのセンサ領域（１３６）を有し、物体（１１２）から検出器（１１０）へと伝わる照明光によるセンサ領域（１３６）の照明に応じて少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計される少なくとも１個の光学センサ（１１４）と、  −  照明光を複数の別々の光ビーム（１３９）に分割するように適合され、各光ビームは光学センサ（１１４）に至る光路上を伝わる、少なくとも１個のビーム分割装置（１２９）と、  −  複数の光路のうち１本の上に配置される少なくとも１個の、照明光を変調する変調装置（１３７）と、  −  少なくとも１つのセンサ信号（１１４）からの情報のうち少なくとも１つの項目、特に物体（１１２）の距離および／または色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される少なくとも１個の評価装置（１４２）とを含む。
2017515111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の物体（１１２）の位置および／または色を判定する検出器（１１０）であって、
少なくとも１つのセンサ領域（１３６）を有し、物体（１１２）から検出器（１１０）へと伝わる照明光によるセンサ領域（１３６）の照明に応じて少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計される少なくとも１個の光学センサ（１１４）と、
照明光を複数の別々の光ビーム（１３９）に分割するように適合され、各光ビームは光学センサ（１１４）に至る光路上を伝わる、少なくとも１個のビーム分割装置（１２９）と、
複数の光路のうち１本の上に配置される少なくとも１個の、照明光を変調する変調装置（１３７）と、
少なくとも１つのセンサ信号（１１４）からの情報のうち少なくとも１つの項目、特に物体（１１２）の距離および／または色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される少なくとも１個の評価装置（１４２）と
を含む検出器（１１０）。
【請求項２】
少なくとも１個の変調装置（１３７）が複数の光路のそれぞれに配置される、請求項１に記載の検出器（１１０）。
【請求項３】
変調装置（１３７）が照明光の振幅を周期的に変調するように適合される、請求項１または２に記載の検出器（１１０）。
【請求項４】
照明の総出力が同じである場合にセンサ信号が照明の変調の変調周波数に依存するように光学センサ（１１４）が設計される、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項５】
ビーム分割装置（１２９）が鏡（１３１）、半透明鏡（１３３）；特定のスペクトル範囲内に限り反射する鏡（１３１）または半透明鏡（１３３）；プリズム（１４１）、ダイクロイックプリズム、トリクロイックプリズム（１４３）、およびマルチクロイックプリズム；ビーム分割キューブ；波長感受性スイッチ（１４５）からなる群から選択される、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】
ビーム分割装置（１２９）が複数の異なる位置に対して調整されるように適合される可動反射要素であり、複数の異なる位置において、照明光が異なる方向へ反射され、異なる位置それぞれにおいて反射後の照明光が別々の光ビームを形成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項７】
評価装置（１４２）が物体（１１２）の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、物体（１１２）の色に対して感受性がある少なくとも１個の光学センサ（１１４）に作用する少なくとも１本の光ビーム（１３８）がどれであるかを評価することによって生成するように適合される、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項８】
光学センサ（１１４）がさらに、１個の縦方向光学センサ（１３２）を含み、縦方向センサ信号は照明の総出力が同じである場合に、センサ領域（１３６）内の光ビーム（１３８）のビーム断面積、特にセンサ領域内の光ビーム（１３８）のビーム断面積に依存する、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】
縦方向光学センサ（１３２）が少なくとも１個の色素増感太陽電池および／または無機ダイオードを含む、請求項８に記載の検出器（１１０）。
【請求項１０】
評価装置（１４２）が照明の幾何形状と、検出器（１１０）を基準とする物体（１１２）の相対位置との間における少なくとも１つの所定の関係から、物体（１１２）の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される、請求項８または９に記載の検出器（１１０）。
【請求項１１】
評価装置（１４２）が少なくとも１個の縦方向センサ信号からの光ビーム（１３８）の直径の判定によって、物体（１１２）の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように適合される、請求項１０に記載の検出器（１１０）。
【請求項１２】
検出器（１１０）が複数の縦方向光学センサ（１３２）を有し、縦方向光学センサ（１３２）が積層されている、請求項８から１１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１３】
縦方向光学センサ（１３２）が、物体（１１２）からの光ビーム（１３８）がすべての縦方向光学センサ（１３２）を照らすよう配置され、少なくとも１個の縦方向センサ信号が各縦方向光学センサ（１３２）によって生成され、評価装置（１４２）が縦方向センサ信号を正規化し、そして光ビーム（１３８）の強度と無関係に物体（１１２）の縦方向位置に関する情報を生成するように適合される、請求項１２に記載の検出器（１１０）。
【請求項１４】
光学センサ（１１４）がさらに、少なくとも１個の横方向光学センサ（１３０）を含み、横方向光学センサ（１３０）は物体（１１２）から検出器（１１０）へと伝わる少なくとも１本の光ビーム（１３８）の横方向位置を判定するように適合されており、横方向位置は検出器（１１０）の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元での位置であり、横方向光学センサは少なくとも１個の横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１から１３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１５】
横方向光学センサが少なくとも１個の半導体検出器、
特に有機半導体検出器、少なくとも１種の有機材料、好ましくは有機太陽電池そして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、有機半導体検出器、および／または、特に無機半導体検出器、好ましくは不透明無機ダイオード、より好ましくはシリコン、ゲルマニウム、またはガリウムヒ素のうち少なくとも１種を含む、無機半導体検出器、を含む請求項１４に記載の検出器。
【請求項１６】
横方向光学センサ（１３０）および縦方向光学センサ（１３２）が光軸（１１６）に沿って積層されることにより、光軸に沿って伝わる光ビーム（１３８）が横方向光学センサ（１３０）と縦方向光学センサ（１３２）の双方に衝突する、請求項１４または１５に記載の検出器（１１０）。
【請求項１７】
評価装置（１４２）が横方向センサ信号を評価することによって物体（１１２）の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成し、また縦方向センサ信号を評価することによって物体（１１２）の縦方向に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１８】
使用者（２００）とマシンとの間で情報のうち少なくとも１つの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（１９６）であって、検出器（１１０）に関連する請求項１から１７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、使用者（２００）の幾何学的情報のうち少なくとも１つの項目を検出器（１１０）によって生成するように設計され、幾何学情報に対し、情報のうち少なくとも１つの項目を割り当てるように設計されるヒューマンマシンインターフェース（１９６）。
【請求項１９】
少なくとも１つの娯楽機能を実行するための娯楽装置（１９８）であって、ヒューマンマシンインターフェース（１９６）に関して請求項１８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（１９６）を含み、ヒューマンマシンインターフェース（１９６）を手段として情報のうち少なくとも１つの項目をプレーヤにより入力可能となるように設計され、娯楽機能を情報に従って変えるように設計される娯楽装置（１９８）。
【請求項２０】
少なくとも１個の可動物体（１１２）の位置を追跡する追跡システム（１９９）であって、検出器（１１０）に関して請求項１から１９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の、物体（１１２）の一連の位置を追跡するように適合される進路制御装置（２０１）を含み、各位置が、特定の時点における物体（１１２）の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目および特定の時点における物体（１１２）の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を含む追跡システム（１９９）。
【請求項２１】
少なくとも１個の物体（１１２）の少なくとも１つの位置を判定する走査システムであって、検出器（１１０）に関する請求項１から２０のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の物体（１１２）の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１個の点の照明を目的に構成される少なくとも１本の光ビームを放出するように適合される少なくとも１個の照明源を含み、少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報のうち少なくとも１つの項目を少なくとも１個の検出器（１１０）の使用によって生成するように設計される走査システム。
【請求項２２】
少なくとも１個の物体（１１２）の撮像のための、検出器（１１０）に関して請求項１から２１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を少なくとも１個含むカメラ。
【請求項２３】
少なくとも１個の物体（１１２）の色および／または位置を判定する方法であって、
少なくとも１個の光学センサ（１１４）が使用され、光学センサ（１１４）は少なくとも１つのセンサ領域（１３６）を有し、物体（１１２）から検出器（１１０）へと伝わる照明光によるセンサ領域（１３６）の照明に応じて少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計され、
少なくとも１個のビーム分割装置（１２９）が使用され、ビーム分割装置（１２９）は照明光を複数の別々の光ビーム（１３８）に分割するように適合され、各光ビームは光学センサ（１１４）に至る光路上を伝わり、
少なくとも１個の、照明光を変調する変調装置（１３７）が使用され、少なくとも１個の変調装置（１３７）は複数の光路のうち１本の上に配置され、
少なくとも１個の評価装置（１４２）が使用され、評価装置（１４２）は少なくとも１つのセンサ信号からの情報のうち少なくとも１つの項目、特に物体（１１２）の位置および／または色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される
方法。
【請求項２４】
検出器（１１０）に関して請求項１から２３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、測距、特に交通技術における測距；位置測定、特に交通技術における位置測定；追跡用途、特に交通技術における追跡用途、これらからなる群から選択される使用目的のための方法。
【請求項２５】
検出器（１１０）に関して請求項１から２４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、娯楽用途としての使用目的のための方法。
【請求項２６】
検出器（１１０）に関して請求項１から２５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、特にセキュリティ用途におけるカメラとしての使用目的のための方法。
【請求項２７】
検出器（１１０）に関して請求項１から２６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、ヒューマンマシンインターフェース（１９６）用途としての使用目的のための方法。
【請求項２８】
検出器（１１０）に関して請求項１から２７のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、特に少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途としての使用目的のための方法。
【請求項２９】
検出器（１１０）に関して請求項１から２８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、測距；位置測定；追跡用途、これらからなる群から選択される、自動化機械プロセスにおける使用目的のための方法。
【請求項３０】
検出器（１１０）に関して請求項１から２９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、高精度気象学、特に分析学における使用目的のための方法。
【請求項３１】
検出器（１１０）に関して請求項１から３０のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、部品製造のモデリングにおける使用目的のための方法。
【請求項３２】
検出器（１１０）に関して請求項１から３１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、医療手術、特に内視鏡法における使用目的のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１個の物体の位置および／または色を判定する検出器に関する。さらに、本発明は、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡システムおよびカメラにも関する。さらに、本発明は、少なくとも１個の物体の位置および／または色を光学的に検出する方法、ならびに検出器の様々な使用にも関する。このような装置、方法および使用は、例えば日常生活、ゲーム、交通技術、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分野において採用され得る。付加的にまたは代替的に、この用途は、特定の距離での或る物体の色を証明する上でそれが望ましいと考えられる分野において応用され得る。ただし、他の用途も原則として可能である。
【背景技術】
【０００２】
多数の光学センサおよび光起電装置が、先行技術から知られている。光起電装置は一般的に、紫外光、可視光または赤外光などの電磁放射を電気信号または電気エネルギーに変換する目的で使用される一方、光学検出器は一般的に、画像情報の取得および／または少なくとも１つの光学パラメータ、例えば輝度を検出する目的で使用される。
【０００３】
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き得る、多数の光学センサが先行技術から知られている。このようなセンサの例は、米国特許出願公開第２００７／０１７６１６５Ａ１号、米国特許第６，９９５，４４５Ｂ２号、独国特許出願公開第２５０１１２４Ａ１号、独国特許出願公開第３２２５３７２Ａ１号、または他の多数の先行技術文献において開示されている。特にコストおよび大面積処理の理由から、例えば米国特許出願公開第２００７／０１７６１６５Ａ１号に記載されているような少なくとも１種の有機センサ材料を含むセンサの使用が広まっている。この分野では特に、例えば国際公開第２００９／０１３２８２Ａ１号に全般的に記載されている、いわゆる色素太陽電池の重要性が高まっている。
【０００４】
このような光学センサに基づいて、少なくとも１個の物体を検出する多数の検出器が知られている。このような検出器は、それぞれの使用目的に応じて多様な形で具現化され得る。このような検出器の例として撮像装置、例えばカメラおよび／または顕微鏡が挙げられる。高分解能共焦点顕微鏡、例えば、特に医療技術および生物学の分野において生物試料を高い光学分解能で調べる目的に使用できる高分解能共焦点顕微鏡が知られている。少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器のさらなる例として、レーザパルスなどの対応する光学信号伝播時間法に基づく測距装置が挙げられる。物体を光学的に検出する検出器のさらなる例として、同様に測距を実施可能な三角測量システムが挙げられる。
【０００５】
物体を光学的に検出する、このような既知の検出器および方法から前進すると、多くの場合、この物体検出を十分な精度で実施するために多大な技術的支出を実施しなければならないことが確認され得る。
【０００６】
例として、顕微鏡検査法においては、光ビームの適正な集束を得るために、および／または撮像対象となる試料に関する深度情報を得るために、機器に関して多大な支出が必要となる。
【０００７】
物体の色を、この物体に端を発する少なくとも１本の光ビームの色を調べることによって判定することは、様々な形で実施可能であることが知られている。２０１３年１２月１８日に出願されたＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１３／０６１０９５号（全内容が参照によって本明細書に含まれる）では物体の位置を判定する検出器を開示しており、この検出器は国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されているとおり、少なくとも１個の縦方向光学センサに加えて少なくとも１個の横方向光学センサを有するスタックを含み、この横方向光学センサは物体から検出器へと伝わる光ビームの横方向位置を判定するように適合される。本明細書において、縦方向光学センサは、色空間におけるＣＩＥ座標などの座標系にまたがり得る異なるスペクトル感度を示すことができ、またこれらの光学センサによって提供される信号は、この色空間内での座標を提供し得る。あるいは、縦方向光学センサの異なるスペクトル特性は、色フィルタなどのフィルタ、プリズム、ダイクロイックミラーおよび／または他の色変換要素など、光学センサの前方に配置された波長選択型要素の使用によって生成され得る。加えて、スタックは、縦方向光学センサのスペクトル範囲にまたがるすべての色を実質的に吸収する一定の吸収スペクトルを示すよう構成された、不透明な最後の縦方向光学センサを含み得る。縦方向光学センサを通って不透明な最後の縦方向光学センサに衝突するまで伝播する各ビームは縦方向光学センサによって記録される結果、一定の色の認識を可能にする。本明細書において、最後の縦方向光学センサは、単一の感受性領域を有する大面積センサであるか、または異なるスペクトル感度を有し得る複数のピクセルからなる少なくとも１個のマトリクスを含む。
【０００８】
加えて、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１３／０６１０９５号では、プリズム、回折格子、ダイクロイックミラー、カラーホイール、またはカラードラムなどの感光性要素に衝突する光ビームの光学特性、すなわち波長、位相、および／または偏向に対する感光性要素を開示している。異なる光学特性について検出器信号を連続的に検出するために、感光性要素は、例えば回転式フィルタの使用によって、光ビームに連続的に影響を及ぼすように適合される。複合型検出器信号を時間分解された形で評価することによって、信号は複数の部分検出器信号へと分割され、これらの信号は時間セグメントに対応し、したがって光ビームの色に対応する。光学センサの広帯域吸収性スタックから異なる色のデータを収集すると、分布の総体的な取得に繋がる。
【０００９】
測距は対照的に、多くの場合、例えば画像評価における特定のサイズの物体の想定など、技術的に不十分な想定に基づく。一方で他の方法は、例えばレーザパルスを手段とする測距など、複雑なパルスシーケンスに基づく。さらに他の方法は、例えば三角測量法など、複数の検出器の使用に基づく。
【００１０】
国際公開第２００５／１０６９６５Ａ１号では、有機太陽電池の設定が開示されている。入射光に反応する形で、光電流が生成される。さらに、有機太陽電池の製造方法も開示されている。同文献では、瑕疵またはトラップが有機太陽電池の効率を低減し得るという事実に言及している。
【００１１】
様々な位置検出器が当該技術分野において知られている。したがって、特開平８−１５９７１４号において、測距装置が開示されている。この測距装置では、検出器および影形成要素の使用によって、或る物体と検出器との間の距離が、物体の影形成が距離に依存するという事実に基づいて判定される。米国特許出願公開第２００８／０２５９３１０Ａ１号では、光学位置検出器が開示されている。伝送システムの位置が、様々な既知の距離および角度測定結果の使用によって判定される。米国特許出願公開第２００５／０１８４３０１Ａ１号では、測距装置が開示されている。この測定装置は、異なる波長を有する複数の発光ダイオードを利用する。中国特許出願公開第１０１６５０１７３Ａ号では、幾何学的原理の使用に基づく位置検出器が開示されている。さらに、特開平１０−２２１０６４Ａ号では、ホログラフィにおいて使用される光学的設定と似た、複雑な光学的設定が開示されている。
【００１２】
米国特許第４，７６７，２１１号では、光学的測定および撮像のための装置および方法が開示されている。この装置および方法では、光軸に沿って移動する反射光と、軸から離れて移動する反射光との比率が、異なる複数の光検出器および１個の分割器の使用によって判定される。この原理の使用により、或る試料中での俯角を検出することができる。
【００１３】
米国特許第４，６４７，１９３号では、標的物体の範囲が、複数の構成要素を有する１個の検出器の使用によって判定される。検出器はレンズの焦点面から離れて配置される。物体からの光の光点のサイズは物体の範囲に応じて変動し、したがって物体の範囲に依存する。異なる複数の光検出器を使用することによって、光点のサイズと、結果的に物体の範囲を、複数の光検出器によって生成された信号の比較によって判定することができる。
【００１４】
米国特許第６，９９５，４４５号および米国特許出願公開第２００７／０１７６１６５Ａ１号では、位置感受性有機検出器が開示されている。この検出器では抵抗性底部電極が使用され、この電極は、複数の電気接点を使用することによって電気的に接触する。電気接点からの複数の電流の電流比の形成によって、有機検出器上の光点の位置が検出され得る。
【００１５】
米国特許出願公開第２００７／００８０９２５Ａ１号では、低消費電力型表示装置が開示されている。この表示装置では複数の光活性層が使用され、これらの層がいずれも電気エネルギーに反応して表示装置による情報表示を可能にすると共に、入射放射に反応する形で電気エネルギーを生成する。単一の表示装置における複数の表示ピクセルを、表示用ピクセルと生成用ピクセルに分類することができる。表示用ピクセルは情報を表示し得、生成用ピクセルは電気エネルギーを生成し得る。生成された電気エネルギーは、画像を駆動するための電力の供給に使用され得る。
【００１６】
２０１２年１２月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／７３９，１７３号および２０１３年１月８日に出願された米国仮特許出願第６１／７４９，９６４号（全内容が参照によって本明細書に含まれる）では、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個の物体の位置を判定するための方法および検出器を開示している。具体的には、物体の縦方向の位置を曖昧さを伴わずに高い正確度で判定するための、センサスタックの使用が開示される。
【００１７】
２０１３年６月１３日に出願された欧州特許出願第１３１７１８９８．３号（全内容が参照によって本明細書に含まれる）では、１個の基板と、基板上に配置された少なくとも１個の感光層設定とを有する光学センサを含む光学検出器を開示している。感光層設定は、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、および第１の電極と第２の電極との間に挟まれた少なくとも１種の光起電材料を有する。光起電材料は、少なくとも１種の有機材料を含む。第１の電極は複数の第１の電極ストライプを含み、また第２の電極は複数の第２の電極ストライプを含み、第１の電極ストライプと第２の電極ストライプが交差する結果、第１の電極ストライプと第２の電極ストライプとの交差部に複数のピクセルからなるマトリクスが形成される。光学検出器はさらに、少なくとも１個の読み出し装置を含み、この読み出し装置は第２の電極ストライプに接続された複数の電気測定装置と、続いて第１の電極ストライプを電気測定装置に接続するためのスイッチング装置とを含む。
【００１８】
同じく２０１３年６月１３日に出願された欧州特許出願第１３１７１９００．７号（全内容が参照によって本明細書に含まれる）では、少なくとも１個の物体の配向を判定する検出器を開示しており、この検出器は、物体に取り付けられる、物体に保持される、および物体と一体化されるのうちの少なくとも１つであるように適合された少なくとも２つのビーコン装置を含み、ビーコン装置はそれぞれ、光ビームを検出器へ向けるように適合され、これらのビーコン装置は物体の座標系内に所定の座標を有する。検出器装置はさらに、ビーコン装置から検出器へと伝わる光ビームを検出するように適合される少なくとも１個の検出器および少なくとも１個の評価装置を含み、評価装置は検出器の座標系内におけるビーコン装置それぞれの縦方向座標を判定するように適合される。評価装置はさらに、ビーコン装置の縦方向座標の使用によって検出器の座標系内における物体の配向を判定するように適合される。
【００１９】
２０１３年６月１３日に出願された欧州特許出願第１３１７１９０１．５号（全内容が参照によって本明細書に含まれる）では、少なくとも１個の物体の位置を判定する検出器を開示している。検出器は、物体から検出器へと伝わる光ビームを検出するように適合される少なくとも１個の光学センサを含み、光学センサは複数のピクセルからなる少なくとも１個のマトリクスを有する。検出器はさらに、少なくとも１個の評価装置を含み、評価装置は、光学センサにおいて光ビームによって照らされるピクセル数Ｎを判定するように適合される。評価装置さらに、物体の少なくとも１つの縦方向座標を、光ビームによって照らされるピクセル数Ｎの使用によって判定するように適合される。
【００２０】
本発明の基本であり、参照によってその内容が本明細書に含まれるＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１において、少なくとも１個の物体を光学的に検出するための検出器が提案されている。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つのセンサ領域を有する。光学センサは、センサ領域の照明に応じて少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計される。センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、照明の幾何形状、具体的にはセンサエリア上の照明のビーム断面積に依存する。検出器はさらに、少なくとも１個の評価装置をも有する。評価装置は、少なくとも１つの幾何学的情報項目、特に照明および／または物体に関する少なくとも１つの幾何学的情報項目を、センサ信号から生成するように設計される。
【００２１】
上述の装置および検出器により、具体的には国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されている検出器によって様々な優位性が示唆されているものの、依然、単純で費用効率的でありながらも信頼性が高い、空間色検出器が必要である。したがって、空間内における物体の色の判定が、物体の位置の判定に加え、あるいは係る判定の代替法として、所望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０１７６１６５Ａ１号
【特許文献２】米国特許第６，９９５，４４５Ｂ２号
【特許文献３】独国特許出願公開第２５０１１２４Ａ１号
【特許文献４】独国特許出願公開第３２２５３７２Ａ１号
【特許文献５】国際公開第２００９／０１３２８２Ａ１号
【特許文献６】ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１３／０６１０９５号
【特許文献７】国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号
【特許文献８】国際公開第２００５／１０６９６５Ａ１号
【特許文献９】特開平８−１５９７１４号
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００８／０２５９３１０Ａ１号
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００５／０１８４３０１Ａ１号
【特許文献１２】中国特許出願公開第１０１６５０１７３Ａ号
【特許文献１３】特開平１０−２２１０６４Ａ号
【特許文献１４】米国特許第４，７６７，２１１号
【特許文献１５】米国特許第４，６４７，１９３号
【特許文献１６】米国特許出願公開第２００７／００８０９２５Ａ１号
【特許文献１７】米国仮特許出願第６１／７３９，１７３号
【特許文献１８】米国仮特許出願第６１／７４９，９６４号
【特許文献１９】欧州特許出願第１３１７１８９８．３号
【特許文献２０】欧州特許出願第１３１７１９００．７号
【特許文献２１】欧州特許出願第１３１７１９０１．５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
したがって、本発明によって対処される問題は、この種の既知の装置および方法の欠点を少なくとも実質的に回避する、少なくとも１個の物体の位置および／または色を光学的に検出する装置および方法を明確にすることである。特に、空間内の物体の距離を判定するための、好ましくは空間内の物体の色も同時に判定するための、改善された検出器が所望されている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
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せて実現することができる本発明の有利な発展形態は、従属請求項および／または以下の明細書および詳細な実施形態において提示される。
【００２５】
本明細書で使用されるとき、「有する」、「含む」および「含有する」という表現、ならびにそれらの文法上の変形は、非排他的な形で使用される。したがって、「ＡはＢを有する」という表現、および「ＡはＢを含む」または「ＡはＢを含有する」という表現は、ＡはＢのほかに、１個または複数のさらなる構成要素および／または成分を含有するという事実と、ＡにおいてＢ以外の構成要素、成分または要素が存在しない状況も指す場合がある。
【００２６】
本発明の第１の態様において、少なくとも１個の物体の位置を判定する検出器が開示される。
【００２７】
物体は一般的に、生物物体および非生物物体から選択される１個の任意の物体であってもよい。したがって、一例として、少なくとも１個の物体は１個または複数の物品および／または１個の物品を構成する１個または複数の部分を含み得る。付加的にまたは代替的に、物体は、少なくとも１個の生物および／またはその１つ以上の部分、例えばユーザなど人間および／または動物の１つ以上の身体部分であってもよい。
【００２８】
本明細書で使用されるとき、位置は一般的に、空間内の物体の配置および／または配向に関する情報の任意の項目を指す。この目的に対し、一例として、１つまたは複数の座標系を使用してもよく、また物体の位置は１つ、２つ、または３つ以上の座標の使用によって判定され得る。一例として、１つまたは複数のデカルト座標系および／または他の種類の座標系が使用され得る。一例において、座標系は、検出器が所定の位置および／または配向を有する、検出器の座標系であってもよい。以下にてさらに詳しく概説されるとおり、検出器は、検出器の主たる視野方向を構成し得る光軸を有し得る。光軸は、ｚ軸など、座標系における１本の軸を形成し得る。さらに、１本または複数の付加的な軸、好ましくはｚ軸に対して垂直な軸を設けてもよい。
【００２９】
したがって、一例として、検出器は、光軸がｚ軸を構成し、また付加的にｚ軸に対して垂直かつ互いに垂直であるｘ軸とｙ軸が提供され得る座標系を構成し得る。一例として、検出器および／または検出器の一部は、この座標系の原点など、この座標系における特定の点に所在し得る。この座標系において、ｚ軸に平行または逆平行な方向を、縦方向と見なすことができ、またｚ軸に沿った座標を、縦方向座標と見なすことができる。縦方向に対して垂直な任意の方向を横方向と見なすことができ、ｘ座標および／またはｙ座標を横方向座標と見なすことができる。
【００３０】
あるいは、他の種類の座標系を使用してもよい。したがって、一例として、光軸がｚ軸を形成する極座標系を使用することができ、またｚ軸からの距離および極角を付加的座標として使用することができる。同じく、ｚ軸に平行または逆平行な方向を縦方向と見なすことができ、またｚ軸に沿った座標を縦方向座標と見なすことができる。ｚ軸に対して垂直な任意の方向を横方向と見なすことができ、また極座標および／または極角を横方向座標と見なすことができる。
【００３１】
本明細書で使用されるとき、少なくとも１個の物体の位置を判定する検出器は一般的に、少なくとも１個の物体の位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を提供するように適合される装置である。検出器は、固定式装置であるか、または移動式装置であってもよい。さらに、検出器は独立型装置であるか、あるいはコンピュータ、車両または他の装置など、別の装置の一部をも形成し得る。さらに、検出器は携帯型装置であってもよい。検出器の他の実施形態も実現可能である。
【００３２】
検出器は、実現可能な何らかの形で少なくとも１個の物体の位置に関する情報のうち少なくとも１つの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、視覚的、聴覚的に、あるいはこれらの任意の組合せの形で提供され得る。情報はさらに、検出器のデータ記憶装置または別個の装置に保存するか、および／または無線インターフェースおよび／または有線インターフェースなど、少なくとも１つのインターフェースを介して提供することができる。
【００３３】
検出器は、
−  少なくとも１つのセンサ領域を有し、物体から検出器へと伝わる照明光によるセンサ領域の照明に応じて少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計される少なくとも１個の光学センサと、
−  照明光を複数の別々の光ビームに分割するように適合され、各光ビームは光学センサに至る光路上を伝わる、少なくとも１個のビーム分割装置と、
−  複数の光路のうち１本の上に配置される少なくとも１個の、照明光を変調する変調装置と、
−  少なくとも１つのセンサ信号からの情報のうち少なくとも１つの項目、特に物体の位置および／または色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される少なくとも１個の評価装置と
を含む。
【００３４】
以下にてさらに詳しく概説されるとおり、上に挙げた構成要素は別々の構成要素であってもよい。あるいは、上に挙げた構成要素のうち複数を１つの構成要素に一体化してもよい。したがって、少なくとも１個の評価装置は、少なくとも１個の光学センサ、少なくとも１個のビーム分割装置、および少なくとも１個の変調装置から独立した別個の評価装置として形成され得るが、好ましくは少なくとも、センサ信号を受信できるように少なくとも１個の光学センサに接続され得る。あるいは、少なくとも１個の評価装置を完全にまたは部分的に、少なくとも１個の光学センサに組み込んでもよい。
【００３５】
本発明によれば、検出器は少なくとも１個のビーム分割装置を含む。本明細書で使用されるとき、「ビーム分割装置」という用語は一般的に、照明光を分割するように適合されている装置を指し、照明光は、ビーム分割装置に衝突して複数の別々の光ビームに別れ、ビーム分割装置によって生成された別々の光ビームがさらにそれぞれ、他の光ビームの移動経路となり得る光路とは別の光路上を移動し得る形となり得る。本明細書において、別々の光ビームはそれぞれさらに、光学センサに至る別々の光路上を伝わることができ、第１の実施形態においては各光ビームが、別個の光学センサのセンサ領域における別個の光ビームによる照明に応じてセンサ信号を生成するように設計され得る、別個の光路上に配置された別個の光学センサに衝突し、および／または第２の実施形態においては別々の光ビームのうち複数、好ましくは別々の光ビームがすべて、分割後、共通の光学センサのセンサ領域における単一の光ビームによる照明に応じてセンサ信号を生成するように設計され得る共通の光学センサに衝突する前に、単一の光ビームへと再結合され得る形で、伝導され得る。ただし、複数の光ビームのうち一部の光ビームが共通の光学センサに衝突する前に単一の光ビームへと結合され得る一方、複数の光ビームのうち他の光ビームはそれぞれの別々の光学センサに至る別々の光路上を移動し得るという配置など、他の配置も可能である。これに関する限り、このような複数の光ビームを結合するために追加のビーム分割装置を採用することができ、これは特に、複数の光ビームの結合について、反転光路上を反転方向に移動し得る反転光ビーム用のビーム分割装置の反転操作と捉えることができる、という考察が背景にある。
【００３６】
特に、検出器内に複数の光ビームと、対応する光路（さらに分離され、再び結合され得る）、および関連する光学センサまたはセンサ（それぞれ別々の光ビームまたは単一の結合された光ビームが衝突し得る）の望ましい配置に応じて、所望の配置に対して特に適切となり得るビーム分割装置を選択することができる。
【００３７】
好適な一実施形態において、波長感受性装置を、少なくとも１個のビーム分割装置として採用することができる。本明細書で使用されるとき、「波長感受性」装置は、光ビームが衝突した後、衝突した光ビームの波長の作用に応じて衝突した光ビームの方向を修正し得る装置であってもよい。このような所望の機能を完遂し得る既知の装置は、鏡、プリズム、および波長感受性スイッチからなる群から選択され得る。本明細書において、鏡には特に、半透明鏡、すなわち衝突する光ビームが特定のスペクトル領域内の波長を示す場合に限り、衝突する光ビームを反射する一方、特定のスペクトル領域外の波長を示し得る光ビームは偏向を全くまたはほとんど伴わずに半透明鏡を通過可能であるという鏡を含み得る。したがって、ビーム分割装置に衝突し得る光ビームを２本以上の別々の光ビームへと分割するために、追加の鏡、特に半透明鏡が必要となる場合があり、その場合、好ましくは連続配置とすることができる。
【００３８】
衝突する光ビームを２本以上の別々の光ビームへと分割するよう構成され得る単一のビーム分割装置のみ採用したい場合、プリズムを使用してもよい。本明細書において、プリズムの例としてダイクロイックプリズム、トリクロイックプリズム、またはマルチクロイックプリズムが挙げられ、またプリズムは「ビーム分割キューブ」とも表され得る。ダイクロイックプリズムは衝突する光ビームを２本の別々の光ビームへと分割することのみ可能である一方、トリクロイックプリズムまたはマルチクロイックプリズムは結果的に、衝突する光ビームを同時に３本以上の別々の光ビームへと分割する目的で使用され得る。本明細書において、マルチクロイックプリズムは、本発明に従った判定を撹乱するおそれのある光の一部をフィルタ処理し、それをビームダンプへと転送する目的で採用され得る。
【００３９】
プリズムに代わる手段として、波長感受性スイッチが波長感受性装置として採用され得る。本明細書において、「波長感受性スイッチ」は一般的に、入射ビームの波長とそれに対応する半導体構造の電子的状態との相互作用に応じて、衝突する光ビームを通過または阻止することができる半導体構造など、電子機器の使用によって切り替わるように適合され得る電気光学装置を指す。本明細書において、波長感受性スイッチは単一の共通の光学ポートおよび多数の相対する多重波長ポートを含むものであってもよく、単一の共通ポートからの各波長入力は、他のすべての波長チャネルの切り替え形態または経路設定形態と無関係に、複数の多重波長ポートのうちいずれか１つへと切り替えまたは経路設定され得る。そうした類の波長感受性スイッチの一例が、下記のアドレスに記載されている：ｗｗｗ．ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓ４ｓａｌｅ．ｃｏｍ／ｗｏｒｄｐｒｅｓｓ／ｗｈａｔ−ｉｓ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ−ｓｗｉｔｃｈｗｓｓ／。したがって、波長感受性スイッチは或る時間間隔の間に単一の光ビームのみ通過させることができる一方、その時間間隔の間に他の光ビームはすべて阻止され得る。本発明により、色は例えば２次元カメラ画像などから自然発生的に選択され得るか、または予め選択された多数の色の間での交互切り替えなど、所定の手順に従って選択され得る。
【００４０】
さらに好適な一実施形態において、ビーム分割装置は、複数の異なる位置に応じて調整されるように適合され得る、可動反射光学要素であってもよい。本明細書において、複数の異なる位置それぞれにおいて、照明光は、可動反射光学要素が元の位置と異なる位置を取り得る場合、照明光が反射され得る方向と異なる方向へと反射され得る。複数の異なる位置それぞれにおいて、反射された照明光は別個の光ビームを形成し、これがさらに、他の光ビームが移動し得る光路とは別の光路上を移動し得る。同じくこの実施形態において、別個の光ビームはそれぞれさらに、光学センサに至る別個の光路上を伝わる場合があり、その場合、第１の実施形態において、各光ビームは別々の光学センサに衝突し、および／または第２の実施形態において、別々の光ビームのうち複数、好ましくは別々の光ビームがすべて、共通の光学センサに衝突する前に単一の光ビームを形成するよう結合され得る。ただし、他の配置も可能である。好適な一実施形態において、光学センサは横方向光学センサを含み得、横方向光学センサは物体から検出器へと伝わる少なくとも１本の光ビームの横方向位置を判定するように適合されており、横方向位置は検出器の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元での位置であり、横方向光学センサは少なくとも１個の横方向センサ信号を生成するように適合されている。本明細書で使用されるとき、横方向光学センサという用語は一般的に、物体から検出器へと伝わる少なくとも１本の光ビームの横方向位置を判定するように適合される装置を指す。横方向位置という用語については、上述の定義を参照するとよい。したがって、好ましくは、横方向位置は検出器の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元における少なくとも１つの座標であるか、または係る座標を含み得る。一例として、横方向位置は、光軸に対して垂直な平面内、例えば横方向光学センサの感光性センサ表面上に光ビームによって生成される光点の位置であってもよい。一例として、平面内の位置はデカルト座標および／または極座標において示され得る。他の実施形態も実現可能である。
【００４１】
横方向光学センサの潜在的実施形態については、米国特許第６，９９５，４４５号および米国特許出願公開第２００７／０１７６１６５Ａ１号において開示されている位置感受性有機検出器を参照するとよい。ただし、不透明無機ダイオードの使用など、他の実施形態も実現可能であり、以下にてさらに詳しく概説される。
【００４２】
少なくとも１個の横方向センサ信号は一般的に、横方向位置の指標となる任意の信号であってもよい。一例として、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か、またはこれを含み得る。一例として、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か、またはこれを含み得る。付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か、またはこれを含み得る。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み得る。横方向センサ信号はさらに、複数の個別の信号を組み合わせることにより、例えば複数の信号の平均化および／または複数の信号の商の形成によって導き出される任意の信号を含んでもよく、これについては以下にてさらに詳しく概説される。
【００４３】
特に好適な一実施形態において、光学センサは１個の縦方向光学センサを含み得、この場合、縦方向光学センサは少なくとも１個のセンサ領域を有し、縦方向光学センサは、光ビームによるセンサ領域の照明に応じて少なくとも１個の縦方向センサ信号を生成するように設計されており、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。本明細書で使用されるとき、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明に応じて少なくとも１個の縦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、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。縦方向光学センサの潜在的実施形態については、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されている光学センサを参照するとよい。ただし、好ましくは、以下にてさらに詳しく概説されるとおり、本発明に記載の検出器は国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されている複数の光学センサなど、複数の光学センサをセンサスタックとして含む。
【００４４】
したがって、一例として、本発明に記載の検出器は、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されているような複数の光学センサからなるスタックを、１個または複数の横方向光学センサと組み合わされる形で含み得る。一例として、１個または複数の横方向光学センサは、物体に面する複数の縦方向光学センサからなるスタックの１つの側に配置され得る。代替的にまたは付加的に、１個または複数の横方向光学センサは、物体から見て外方を向いている複数の縦方向光学センサからなるスタックの１つの側に配置され得る。同じく付加的にまたは代替的に、１個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中間に配置され得る。
【００４５】
以下にてさらに詳しく概説されるとおり、好ましくは、少なくとも１個の光学センサは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、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、色素太陽電池ともいう）、例えば１個または複数の固体色素増感有機太陽電池（ｓＤＳＣ）を含み得る。したがって、好ましくは、検出器は少なくとも１個の横方向光学センサの役割を果たす１個または複数のＤＳＣ（１個または複数のｓＤＳＣなど）と、少なくとも１個の縦方向光学センサの役割を果たす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個の縦方向光学センサの役割を果たす複数のＤＳＣからなるスタック（好ましくは複数のｓＤＳＣからなるスタック）を含み得る。
【００４６】
代替的にまたは付加的に、少なくとも１個の光学センサは、好ましくは無機光検出器、最も好ましくは不透明無機ダイオード、例えばシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または他の任意の材料、特に、結晶質構造、非晶質構造またはその他、ショットキーダイオードのような３次元構造を示し、無機ダイオードの提供に使用され得る半導体物質を含む無機ダイオードなどを含み得る。これに関する限り、無機ダイオードを含む光検出器は、以下にてさらに詳しく説明されるとおり、ピクセル化構造を示しても示さなくてもよい。本発明に関して、不透明無機ダイオードは縦方向光学センサの役割を果たし得るか、または好ましくは横方向光学センサの役割を果たし得るが、これは光学検出器内の単一の光学センサとしての不透明性、あるいは少なくとも１個のさらなる透明有機光学センサに加えての、移動中の光ビームが衝突することになる最後の光学センサとしての、さらなる縦方向光学センサまたは好ましくはさらなる横方向光学センサとしての不透明性によるものである。
【００４７】
本明細書で使用されるとき、評価装置という用語は一般的に、物体の位置および／または物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目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個または複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１個または複数の集積回路、および／または１個または複数のコンピュータ、好ましくは１個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の１個または複数のデータ処理装置であるか、またはこれらを含み得る。付加的な構成要素は、例えば横方向センサ信号および／または縦方向センサ信号を受信および／または前処理するための、１個または複数のＡＤコンバータおよび／または１個または複数のフィルタなど、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で構成され得る。さらに、評価装置は、１個または数個のデータ記憶装置を含み得る。さらに、上記にて概説のとおり、評価装置は、１つまたは複数の無線インターフェースおよび／または１つまたは複数の有線インターフェースなど、１つまたは複数のインターフェースを含み得る。
【００４８】
少なくとも１個の評価装置は、少なくとも１つのコンピュータプログラム、例えば位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成する工程および／または色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成する工程を実行または補助する少なくとも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得る。一例として、センサ信号を入力変数として使用することによって物体の距離および／または色への所定の変換を実行し得る、１つまたは複数のアルゴリズムが実装され得る。
【００４９】
本明細書で使用されるとき、「色の判定」などの表現は一般的に、光ビームに関する少なくとも１個のセンサ信号からスペクトル情報のうち少なくとも１つの項目を生成する工程を指す。スペクトル情報のうち少なくとも１つの項目は、波長、具体的にはピーク波長、およびＣＩＥ座標など色座標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とき、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、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において、例えば光のスペクトルの支配的ピークの波長を示すことによって示され得る。他の実施形態も実現可能である。光ビームが狭帯域光ビーム、例えばレーザ光ビームおよび／または発光ダイオードなど半導体装置によって生成される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付けるために示され得る。
【００５０】
好適な一実施形態において、評価装置は物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、センサ領域における光ビームによる照明に応じてセンサ信号を生成するように設計され得る少なくとも１個の光学センサに衝突する少なくとも１本の光ビームがどれであるかを評価することによって生成するように適合され得る。本明細書において、別々の光ビームはそれぞれさらに、別々の光路上を、光学センサに衝突する順に移動し得、この場合、第１の実施形態において、各光ビームは、別々の光学センサのセンサ領域における別々の光ビームの照明に応じてセンサ信号を生成するように設計され得る、別々の光路上に配置されている、対応する別々の光学センサに衝突し得る。一例として、ビーム分割装置は入射光ビームを、赤外、赤、緑、および青など、他のすべての光ビームの色と異なる色を示し得る２本、３本、４本、５本、または６本以上の多数の光ビームへと分割することができ、各光ビームは、それぞれの色に関連するスペクトル領域内、すなわち赤外スペクトル領域内、赤色スペクトル領域内、緑色スペクトル領域内、または青色スペクトル領域内でそれぞれ、特に高感度となり得る、対応する光学センサに衝突し得る。
【００５１】
光ビームの色の判定は、当業者にとって一般的に既知である様々な形で行うことができる。したがって、別々の光学センサのスペクトル感度は色空間内の座標系にまたがり、また別々の光学センサによって提供される信号は、例えばＣＩＥ座標の判定方法から当業者にとっては既知であるとおり、色空間内での座標を提供し得る。一例として、検出器は２個または３個以上の別々の平行な光学センサを含み得る。光学センサのうち複数、好ましくは少なくとも３個は異なるスペクトル感度を有し得ることにより、６００ｎｍ〜７８０ｎｍ（赤色）、４９０ｎｍ〜６００ｎｍ（緑色）、および３８０ｎｍ〜４９０ｎｍ（青色）のスペクトル範囲を最大吸収波長とする３個の異なる縦方向光学センサが一般的に好適である。さらに、評価装置は、異なるスペクトル感度を有する別々の光学センサの信号を評価することにより、光ビームに関する色情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように適合され得る。
【００５２】
評価装置は、複数の色座標、好ましくは３つ以上の色座標を生成するように適合され得、色座標はそれぞれ、正規化された値によってスペクトル感受性光学センサのうち１個の信号を分割することによって判定される。一例として、正規化値は、すべてのスペクトル感受性光学センサの信号の合計を含み得る。付加的にまたは代替的に、正規化値は１個の付加的な白色検出器の検出器信号を含み得る。色情報のうち少なくとも１つの項目は、色座標を含み得る。色情報のうち少なくとも１つの項目は、一例としてＣＩＥ座標を含み得る。
【００５３】
第２の実施形態において、別々の光ビームの複数、好ましくは別々の光ビームのすべてが、分割後、共通の光学センサのセンサ領域における単一の光ビームによる照明に応じてセンサ信号を生成するように設計され得る共通の光学センサに衝突する前に、単一の光ビームへと再結合され得る。この特定の実施形態において、評価装置は物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、光学センサに衝突する少なくとも１本の光ビームに関連し得る変調周波数を評価することによって生成するように適合され得る。この実施形態は特に、別々の光路それぞれにおいて、対応する照明光変調装置が含まれ得る配置を含み得、各変調装置が、異なる光路内に配置されている変調装置によって採用され得る変調周波数と異なる変調周波数を示し得る。この場合、評価装置は物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、フーリエ変換または関連する手順など、それぞれの変調周波数を考慮に入れることにより光学信号に対してそれぞれの光ビームが占める割合の取得を可能にし得る、光学信号に関する周波数分析の実行によって生成するように適合され得る。この実施形態はさらに、波長感受性スイッチが衝突する光ビームを通過または阻止することができ、そのような波長感受性スイッチの動作を評価装置によって制御することができるという配置を含み得る。この場合、評価装置は、複数のセンサ信号をそれぞれ異なる時点で評価することによって、物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように適合され得る。
【００５４】
ただし、少なくとも１個のビーム分割装置および少なくとも１個の光学センサの使用による物体の色の判定について、他の実施形態も可能である。本発明に記載の検出器の操作には必要ないかもしれないが、少なくとも１個の光学センサはさらに、例えば複数の縦方向光学センサのうち、異なるスペクトル感度を示す、特にスペクトル範囲にわたり配置された複数の縦方向光学センサのうち複数の使用により各々が特定の色に対して感受性となる複数をそれぞれ採用することによって、衝突する光ビームの色に対して感受性であってもよい。
【００５５】
上記にて概説のとおり、好ましくは、横方向センサは、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とき、光起電材料は一般的に、光による光起電材料の照明に反応する形で電荷を生成するように適合された１種の材料または複数種の材料の組合せである。
【００５６】
本明細書で使用されるとき、「光」という用語は一般的に、可視スペクトル範囲、紫外スペクトル範囲および赤外スペクトル範囲のうちの１つまたは複数のスペクトル範囲の電磁放射を指す。その中で、可視スペクトル範囲という用語は一般的に３８０ｎｍ〜７８０ｎｍのスペクトル範囲を指す。赤外（ＩＲ）スペクトル範囲という用語は一般的に７８０ｎｍ〜１０００μｍの範囲、好ましくは７８０ｎｍ〜３．０μｍの範囲の電磁放射を指す。紫外スペクトル範囲という用語は一般的に１ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲、好ましくは１００ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲の電磁放射を指す。好ましくは、本発明の範囲内で使用される光は可視光、すなわち可視スペクトル範囲内の光である。
【００５７】
光ビームという用語は一般的に、特定の方向に放射された一定量の光を指す。したがって、光ビームは、光ビームの伝播方向に対して垂直な方向に所定の拡がりを有する光線の束であってもよい。好ましくは、光ビームは１つまたは複数のガウスビームパラメータ、例えばビームウエスト、レイリー長またはその他、空間内でのビーム直径および／またはビーム伝播の発達の特徴付けに適する任意のビームパラメータまたは複数のビームパラメータの組合せによって特徴付けられ得る、１本または複数のガウス光ビームであるか、またはこれを含み得る。
【００５８】
好ましくは、横方向光学センサの第２の電極は、複数の部分電極を有する分割電極であってもよく、横方向光学センサはセンサエリアを有し、少なくとも１個の横方向光学センサ信号がセンサエリア内での光ビームの位置を示す。上記にて概説のとおり、横方向光学センサは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であるか、またはこれらを含み得るが、代替的にまたは付加的に、無機光検出器、最も好ましくはシリコン、ゲルマニウム、または他の適切な材料を含む無機ダイオードなどの不透明無機ダイオードであるか、またはこれらを含むものであってもよい。センサエリアは、物体に面する光検出器の表面であってもよい。センサエリアは、好ましくは光軸に対して垂直に配向され得る。したがって、横方向光学センサ信号は、横方向光学センサのセンサエリアの平面内で光ビームによって生成される光点の位置を示し得る。
【００５９】
一般的に、本明細書で使用されるとき、部分電極という用語は、少なくとも１個の電流および／または電圧信号を測定するように適合された、好ましくは他の部分電極から独立した状態の、複数の電極のうち１個の電極を指す。したがって、複数の電極が提供される場合、第２の電極は複数の電位および／または電流および／または電圧を複数の部分電極を介して提供するように適合され、これらは独立的に測定および／または使用され得る。
【００６０】
複数の部分電極を第２の電極として有する少なくとも１個の分割電極を有する少なくとも１個の横方向光学センサを使用する場合、部分電極を通る電流は、センサエリア内での光ビームの位置に依存し得る。これは一般的に、部分電極に衝突する光に起因する電荷の生成位置からの途中でオーム損失または抵抗損失が発生し得るという事実が背景となり得る。したがって、部分電極に加え、第２の電極は部分電極に接続された１個または複数の付加的電極材料を含んでもよく、１個または複数の付加的電極材料は電気抵抗をもたらす。したがって、電荷生成位置から１個または複数の付加的電極材料を経て部分電極に至る途中でのオーム損失を背景に、部分電極を通る電流は電荷発生位置に依存し、したがってセンサエリア内での光ビームの位置に依存する。センサエリア内での光ビームの位置の判定に関するこの原理について詳しくは、下記の実施形態および／または米国特許第６，９９５，４４５号および／または米国特許出願公開第２００７／０１７６１６５Ａ１号において開示されている物理的原理および装置オプションを参照するとよい。
【００６１】
横方向光学センサはさらに、部分電極を通る電流に従って横方向センサ信号を生成するように適合され得る。したがって、２個の横軸方向部分電極を通る複数の電流の比率が形成される結果、ｘ座標を生成することができ、および／または縦軸方向部分電極を通る複数の電流の比率が形成される結果、ｙ座標を生成することができる。検出器、好ましくは横方向光学センサおよび／または評価装置は、物体の横方向位置に関する情報を、部分電極を通る複数の電流の少なくとも１つの比率から導き出すように適合され得る。部分電極を通る複数の電流の比較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。
【００６２】
部分電極は一般的に、センサエリア内での光ビームの位置判定を目的に、様々な形で定義され得る。したがって、横軸座標またはｘ座標を判定するために複数の横軸方向部分電極を提供してもよく、また縦軸座標またはｙ座標を判定するために複数の部分電極を提供してもよい。したがって、部分電極をセンサエリアの周縁部に提供してもよく、この場合、センサエリアの内部空間は自由な状態を維持し、またこの空間を１種または複数種の付加的電極材料で被覆してもよい。以下にてさらに詳しく概説されるとおり、付加的電極材料は好ましくは透明の付加的電極材料、例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ってもよい。
【００６３】
さらに好適な実施形態は、光起電材料に言及し得る。したがって、横方向光学センサの光起電材料は、少なくとも１種の有機光起電材料を含み得る。したがって、一般的に、横方向光学センサは有機光検出器であってもよい。好ましくは、有機光検出器は色素増感太陽電池であってもよい。色素増感太陽電池は、好ましくは、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれた層設定を含む固体色素増感太陽電池であってもよく、層設定は少なくとも１種のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１種の色素、および少なくとも１種の固体ｐ型半導体有機材料とを含む。色素増感太陽電池（ＤＳＣ）のさらなる詳細および任意の実施形態は、以下に開示される。代替的にまたは付加的に、少なくとも１個の横方向光学センサは、無機材料、例えばシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）または他の、結晶質構造、非晶質構造またはその他、３次元構造を示す半導体物質を含み得る。
【００６４】
横方向光学センサの少なくとも１個の第１の電極は、好ましくは透明である。本明細書で使用されるとき、透明という用語は一般的に、透明な物体経由での伝送後の光の強度が、透明な物体経由での伝送前の光の強度の１０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは６０％以上であるという事実を指す。より好ましくは、横方向光学センサの少なくとも１個の第１の電極は完全にまたは部分的に、少なくとも１種の透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）を原料とし得る。一例として、インジウムドープスズ酸化物（ＩＴＯ）および／またはフッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）が挙げられる。さらなる例は以下に記載される。
【００６５】
さらに、横方向光学センサの少なくとも１個の第２の電極は、好ましくは完全にまたは部分的に透明であってもよい。したがって、具体的、少なくとも１個の第２の電極は、複数の部分電極と、複数の部分電極と接触する少なくとも１種の付加的電極材料とを含み得る。複数の部分電極は、騒音または寄生性電磁信号を低減する形で配置され得る。一例として、部分電極はループを回避する形で、あるいはループを回避できない場合はツイストペア配置など、発生し得る寄生性電磁信号を均衡化し得るカウンタループの形で配置され得る。複数の部分電極は不透明であってもよい。一例として、複数の部分電極は完全にまたは部分的に金属を原料とし得る。したがって、複数の部分電極は好ましくはセンサエリアの周縁部に配置される。ただし、複数の部分電極は、好ましくは透明である少なくとも１種の付加的電極材料によって電気的に接続され得る。したがって、第２の電極は、複数の部分電極を有する不透明な周縁部と、少なくとも１種の透明な付加的電極材料を有する透明な内側領域とを含み得る。より好ましくは、横方向光学センサの少なくとも１個の第２の電極、例えば上述の少なくとも１種の付加的電極材料は、完全にまたは部分的に、好ましくは透明な導電性ポリマーである少なくとも１種の導電性ポリマーを原料とし得る。一例として、少なくとも０．０１Ｓ／ｃｍ、好ましくは少なくとも０．１Ｓ／ｃｍ、より好ましくは少なくとも１Ｓ／ｃｍ、あるいはさらに好ましくは少なくとも１０Ｓ／ｃｍ、または少なくとも１００Ｓ／ｃｍの導電性を有する導電性ポリマーが使用され得る。一例として、少なくとも１種の導電性ポリマーは、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種の対イオンで電気的にドープされたＰＥＤＯＴ、より好ましくはポリスチレンスルホン酸ナトリウムドープ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得る。
【００６６】
上記にて概説のとおり、導電性ポリマーは複数の部分電極の間に電気的接続を提供し得る。導電性ポリマーはオーム抵抗を提供し得、電荷生成位置の判定を可能にする。好ましくは、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の電気抵抗を提供する。
【００６７】
一般的に、本明細書で使用されるとき、導電性材料は、１０４Ωｍ未満、１０３Ωｍ未満、１０２Ωｍ未満、または１０Ωｍ未満の比電気抵抗を有する材料であってもよい。好ましくは、導電性材料は１０−１Ωｍ未満、１０−２Ωｍ未満、１０−３Ωｍ未満、１０−５Ωｍ未満、または１０−６Ωｍ未満の比電気抵抗を有する。最も好ましくは、導電性材料の比電気抵抗は５×１０−７Ωｍ未満または１×１０−７Ωｍ未満、特にアルミニウムの比電気抵抗の範囲内にある。
【００６８】
上記にて概説のとおり、好ましくは、複数のセンサのうち少なくとも１個は透明な光学センサである。したがって、少なくとも１個の横方向光学センサは透明な横方向光学センサであってもよく、および／または少なくとも１個の横方向光学センサを含み得る。付加的にまたは代替的に、少なくとも１個の縦方向光学センサは透明な縦方向光学センサであってもよく、および／または少なくとも１個の縦方向光学センサを含み得る。複数の縦方向光学センサが、例えば複数の縦方向光学センサからなるスタックとして提供される場合、好ましくは複数のおよび／またはスタックのすべての縦方向光学センサ、あるいは複数のおよび／またはスタックの縦方向光学センサのうち１個の縦方向光学センサを除くすべての縦方向光学センサが透明である。一例として、複数の縦方向光学センサからなるスタックが提供され、縦方向光学センサが検出器の光軸に沿って配置される場合、好ましくは、物体から見て外方を向いている最後の縦方向光学センサを除くすべての縦方向光学センサが、透明な縦方向光学センサであってもよい。最後の縦方向光学センサ、すなわち物体から見て外方を向いているスタックの側の縦方向光学センサは、透明な縦方向光学センサであるか、または不透明な縦方向光学センサであってもよい。模範的実施形態が以下に記載される。
【００６９】
横方向光学センサおよび縦方向光学センサのうち１個が透明な光学センサであるか、または少なくとも１個の透明な光学センサを含む場合、光ビームは透明な光学センサを通過した後、横方向光学センサおよび縦方向光学センサのうち他の１個に衝突し得る。したがって、物体からの光ビームはその後、横方向光学センサおよび縦方向光学センサ、またはその逆に到達し得る。
【００７０】
さらなる実施形態は、横方向光学センサと縦方向光学センサとの間の関係に言及する。したがって、原則として、上記にて概説のとおり、横方向光学センサおよび縦方向光学センサは、少なくとも部分的に同一であってもよい。ただし、好ましくは、横方向光学センサおよび縦方向光学センサは、少なくとも部分的に独立した光学センサ、例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、あるいは代替的にまたは付加的に、無機光検出器、例えばシリコン、ゲルマニウムまたは他の半導体材料を含む不透明な無機ダイオードであってもよい。
【００７１】
上記にて概説のとおり、横方向光学センサおよび縦方向光学センサは、好ましくは光軸に沿って積層され得る。したがって、光軸に沿って移動する光ビームは横方向光学センサと縦方向光学センサの双方に、好ましくは続発的に衝突し得る。したがって、光ビームは続発的に横方向光学センサと縦方向光学センサを、またはその逆の順に通過し得る。
【００７２】
本発明のさらなる実施形態は、物体から検出器へと伝播する光ビームの性質を指す。光ビームは物体自体によって発せられ得る、すなわち物体から生じ得る。付加的にまたは代替的に、光ビームの別の発生源も実現可能である。したがって、以下にてさらに詳しく概説されるとおり、物体を照らす１個または複数の照明源は、１本または複数の一次光線またはビームなど、例えば所定の特徴を有する１本または複数の一次光線またはビームの使用によって提供され得る。後者の場合、物体から検出器へと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。
【００７３】
上記にて概説のとおり、少なくとも１個の縦方向センサ信号は、光ビームによる照明の総出力が同じである場合、少なくとも１個の縦方向光学センサのセンサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。本明細書で使用されるとき、ビーム断面積という用語は一般的に、特定の位置での光ビームまたは光ビームによって生じる光点の横方向の拡がりを指す。円形の光点が生成される場合、半径、直径、またはガウスビームウエスト、あるいはガウスビームウエストの２倍が、ビーム断面積の尺度として機能し得る。非円形の光スポットが生成される場合、実現可能な他の方式により、例えば非円形光点と同じ面積を有する円の断面積の判定により、断面積を判定することができ、これは等価ビーム断面積とも呼ばれる。
【００７４】
したがって、光ビームによるセンサ領域の照明の総出力が同じである場合、第１のビーム直径またはビーム断面積を有する光ビームは第１の縦方向センサ信号を生成し得、第１のビーム直径またはビーム断面積とは異なる第２のビーム直径またはビーム断面積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生成する。したがって、これらの縦方向センサ信号を比較することにより、ビーム断面積、具体的にはビーム直径に関する情報または少なくとも１つの情報項目が生成され得る。この効果について詳しくは、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号を参照するとよい。したがって、具体的に、物体から検出器へと伝播する光ビームの１つまたは複数の特性が既知である場合、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、少なくとも１個の縦方向光学センサ信号と物体の縦方向位置との間における既知の関係から導き出すことができる。既知の関係を、１つのアルゴリズムおよび／または１つもしくは複数の較正曲線として、評価装置に保存することができる。一例として、具体的に特にガウスビームに関して、ビーム直径またはビームウエストと物体の位置との間の関係を、ビームウエストと縦方向座標との間のガウス関係を使用することにより、容易に導き出すことができる。
【００７５】
上述の効果はＦｉＰ効果（縦方向光学センサによって生成される電力Ｐにビーム断面積φが影響を与える効果を意味する）とも呼ばれ、これは国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されているとおり、光ビームの適切な変調に依存するか、またはそれによって強調され得る。したがって、好ましくは、検出器はさらに、照明を変調する少なくとも１個の変調装置を有し得る。検出器は、異なる変調の場合に複数のセンサ信号、特にそれぞれ異なる変調周波数における複数のセンサ信号を検出するように設計され得る。この場合、複数の縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの情報項目を生成するよう、評価装置を設計することができる。
【００７６】
一般的に、縦方向光学センサは、照明の総出力が同じである場合、少なくとも１個の縦方向センサ信号が照明の変調の変調周波数に依存するように設計され得る。さらなる詳細および模範的実施形態が以下に記載される。この周波数依存特性は、具体的にはＤＳＣにおいて、より好ましくはｓＤＳＣにおいて提供される。ただし、他の種類の光学センサ、好ましくは光検出器、より好ましくは有機光検出器も、この効果を示し得る。
【００７７】
好ましくは、横方向光学センサおよび縦方向光学センサはいずれも、電極および光起電材料を含む層設定を有する薄膜装置であり、層設定は好ましくは１ｍｍ以下の厚さ、より好ましくは５００μｍ以下の厚さを有する。したがって、横方向光学センサのセンサエリアおよび／または縦方向光学センサのセンサ領域はそれぞれ、各装置の表面によって形成され得るセンサエリアであるか、またはこれを含み得、該表面は物体に面しているか、または物体から見て外方を向いている状態であってもよい。本発明により、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個の縦方向光学センサを、センサ領域を含む一部の表面が物体に面し、他の表面は物体から見て外方を向いている状態となり得るような形に配置することも実現可能となり得る。そうした類の各装置の配置は、スタックを通る光ビームの経路の最適化および／または光路内での反射の低減に役立ち得るが、理由または目的の如何を問わず、交互の形で、例えばセンサ領域が物体に面し得る１個、２個または３個以上の装置が、センサ領域が物体から見て外方を向く状態となり得る１個、２個または３個以上の装置と交互に配置される形で実装され得る。
【００７８】
好ましくは、横方向光学センサのセンサ領域は、１つの連続するセンサエリアまたは装置毎のセンサ表面など、１つの連続するセンサ領域によって形成され得る。したがって、好ましくは、縦方向光学センサのセンサ領域、あるいは複数の縦方向光学センサが提供される場合（複数の縦方向光学センサからなるスタックなど）においては縦方向光学センサの各センサ領域は、正確に１つの連続するセンサ領域によって形成され得る。縦方向光学センサ信号は、好ましくは縦方向光学センサのセンサ領域全体について均一なセンサ信号であるか、あるいは複数の縦方向光学センサが提供される場合には各縦方向光学センサのそれぞれのセンサ領域について均一なセンサ信号である。
【００７９】
少なくとも１個の横方向光学センサおよび／または少なくとも１個の縦方向光学センサはそれぞれ独立に、少なくとも１ｍｍ２、好ましくは少なくとも５ｍｍ２、例えば５ｍｍ２〜１０００ｃｍ２、好ましくは７ｍｍ２〜１００ｃｍ２、より好ましくは１ｃｍ２の、センサエリアとも呼ばれる感受性エリアを提供するセンサ領域を有し得る。センサエリアは好ましくは正方形状などの矩形状である。ただし、他の形状および／またはセンサエリアも実現可能である。
【００８０】
縦方向センサ信号は、好ましくは電流（光電流など）および電圧（光電圧など）からなる群から選択され得る。同様に、横方向センサ信号は、好ましくは電流（光電流など）および電圧（光電圧など）、あるいは電流および／または電圧の商など、それらから派生する信号からなる群から選択され得る。さらに、縦方向センサ信号および／または横方向センサ信号は、平均化および／またはフィルタリングなどによって生のセンサ信号から処理されたセンサ信号を導出するよう前処理され得る。
【００８１】
一般的に、縦方向光学センサは、少なくとも１種の有機材料、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、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得る。好ましくは、縦方向光学センサはＤＳＣまたはｓＤＳＣであるか、あるいはＤＳＣまたはｓＤＳＣを含む。したがって、好ましくは、縦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個のｎ型半導体金属酸化物と、少なくとも１種の色素と、少なくとも１種のｐ型半導体有機材料、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の電極とを含む。好適な一実施形態において、縦方向光学センサは、少なくとも１個のＤＳＣ、より好ましくは少なくとも１個のｓＤＳＣを含む。上記にて概説のとおり、好ましくは、少なくとも１個の縦方向光学センサは透明な縦方向光学センサであるか、または少なくとも１個の横方向光学センサを含む。したがって、好ましくは、第１の電極および第２の電極はいずれも透明であるか、あるいは複数の縦方向光学センサが提供される場合、少なくとも１個の縦方向光学センサは、第１の電極および第２の電極の双方が透明となるように設計される。
【００８２】
上記にて概説のとおり、複数の縦方向光学センサからなるスタックが提供される場合、好ましくはスタックの縦方向光学センサの一部、さらにはすべてが、スタックの最後の縦方向光学センサを除いて透明である。スタックの最後の縦方向光学センサ、すなわちスタックのうち物体から最も遠い縦方向光学センサは透明であるか、または不透明であってもよい。スタックは、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個の縦方向光学センサに加え、横方向光学センサ、縦方向光学センサ（撮像装置とも呼ばれる）および撮像センサのうち１個または複数の役割を果たし得る１個または複数のさらなる光学センサをも含む。
【００８３】
したがって、光ビームの光路において、光ビームが透明な縦方向光センサのスタックを通り、撮像装置に作用するまで伝わる形で、撮像装置を配置することができる。
【００８４】
したがって、一般的に、検出器はさらに、少なくとも１個の撮像装置、すなわち少なくとも１個の画像を取得可能な装置をも含み得る。撮像装置は様々な形で具現化され得る。したがって、撮像装置は例えば検出器ハウジング内の検出器の一部であってもよい。ただし、代替的にまたは付加的に、撮像装置は検出器ハウジング外に、例えば別個の撮像装置として配置され得る。代替的にまたは付加的に、撮像装置を検出器へ、さらには検出器の一部へ接続してもよい。好適な一実施形態において、透明な縦方向光学センサのスタックおよび撮像装置は、光ビームが伝わる共通の光軸に沿って配置される。ただし、他の配置も可能である。
【００８５】
加えて、検出器は、少なくとも１個の伝送装置、例えば光学レンズを含み得（以下にてさらに詳しく記載）、またさらに、共通の光軸に沿って配置され得る。例えば、この場合、物体から発生する光ビームは、まず少なくとも１個の伝送装置を通り、次いで透明な縦方向光センサのスタックを通って伝わり、最終的に撮像装置に衝突する。
【００８６】
本明細書で使用されるとき、撮像装置は一般的に、１次元、２次元または３次元の、物体または物体の一部の画像を生成可能な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使用して、または使用せずに、カメラ、例えばＩＲカメラまたはＲＧＢカメラ、すなわち３つの別々の接続において赤色、緑色および青色として設計された３原色を送達するように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、ピクセル化有機カメラ要素、好ましくはピクセル化有機カメラチップ；ピクセル化無機カメラ要素、好ましくはピクセル化無機カメラチップ、より好ましくはＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップ；モノクロムカメラ要素、好ましくはモノクロムカメラチップ；多色カメラ要素、好ましくは多色カメラチップ；フルカラーカメラ要素、好ましくはフルカラーカメラチップからなる群から選択される少なくとも１個の撮像装置であるか、またはこれを含み得る。撮像装置は、モノクロム撮像装置、マルチクロム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個の装置であるか、またはこれを含み得る。マルチクロム撮像装置および／またはフルカラー撮像装置は、当業者であれば認識することになるとおり、フィルタ技術の使用により、および／または固有の色感度技法あるいは他の技法の使用により生成され得る。撮像装置の他の実施形態も可能である。
【００８７】
撮像装置は、物体の複数の部分領域を連続的におよび／または同時に撮像するように設計され得る。一例として、物体の部分領域は、例えば撮像装置の解像限界によって定められ、電磁放射が発せられる物体の１次元、２次元または３次元領域であってもよい。この文脈において、撮像とは、物体の各部分領域から発生する電磁放射が、例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、物体自体によって、例えば発光放射の形で生成され得る。代替的にまたは付加的に、少なくとも１個の検出器は、物体を照らす少なくとも１個の照明源を含み得る。
【００８８】
特に、撮像装置は、例えば、特に少なくとも１つの列走査および／または線走査を使用する走査法により、複数の部分領域を連続的に撮像するように設計され得る。ただし、他の実施形態も可能であり、例えば複数の部分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、物体の部分領域の撮像中、部分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。信号はアナログ信号および／またはデジタル信号であってもよい。一例として、電子信号は各部分領域と関連付けられ得る。したがって、電子信号は同時に生成されるか、または時間的にずれる形で生成され得る。一例として、列走査中または線走査中、例えば或る線内で結び付けられた、物体の部分領域に対応する電子信号のシーケンスが生成され得る。さらに、撮像装置は、少なくとも１個の信号処理装置、例えば少なくとも１個のフィルタ、および／または電子信号を処理および／または前処理するアナログデジタルコンバータを含み得る。
【００８９】
上記にて概説のとおり、少なくとも１個の縦方向光学センサは透明であっても不透明であってもよく、あるいは少なくとも１個の透明な縦方向光学センサを含み得る。少なくとも１個の透明な縦方向光学センサおよび少なくとも１個の不透明な縦方向光学センサの組合せも可能である。
【００９０】
さらなる好適な一実施形態において、最後の縦方向光学センサは不透明であってもよい。この目的に対し、最後の縦方向光学センサのうち少なくとも、物体から移動して最後の縦方向光センサに作用し得る光ビームによって照らされる部分は、不透明な光学特性を示す光学センサ材料、好ましくは無機光学センサ材料、および／または、有機光学センサ材料、および／またはハイブリッド有機／無機光学センサ材料を含み得る。不透明性は、少なくとも１個の不透明電極の使用によっても達成され得る。この実施形態では、最後の縦方向光センサは、物体に面する電極が透明であり、物体から見て外方を向いている電極が不透明であるように、またはその逆の形で設計され得る。付加的にまたは代替的に、最後の縦方向光センサを含み得る、少なくとも１種のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１種の色素、および／または少なくとも１種のｐ型半導体有機材料について、それぞれ、不透明な光学特性を示す材料が選択され得る。
【００９１】
上記にて概説のとおり、検出器は少なくとも１個の撮像装置を含み得る。撮像装置は、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個の縦方向光学センサから独立した、１個の独立した撮像装置として完全にまたは部分的に具現化され得る。付加的にまたは代替的に、少なくとも１個の任意の撮像装置は、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個の縦方向光学センサの片方または両方へ、完全にまたは部分的に組み込まれ得る。したがって、一例として、撮像装置は、光点の横方向位置を判定するために使用することができ、したがって横方向光学センサまたはその一部として使用することができる。
【００９２】
上記にて概説のとおり、検出器は複数の光学センサからなるスタックを含み得、複数の光学センサは少なくとも１個の横方向光学センサと少なくとも１個の縦方向光学センサ、および任意で少なくとも１個の撮像装置を含む。したがって、一例として、スタックは、少なくとも１個の横方向光学センサ、少なくとも１個の縦方向光学センサ（好ましくは少なくとも１個の透明な縦方向光学センサ）、また任意で、物体から最も遠い位置の少なくとも１個の撮像装置、好ましくは少なくとも１個の不透明な撮像装置、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳチップを含み得る。
【００９３】
複数の光学センサからなるスタックは任意に、界面での反射を回避および／または低減するために、油中、液体中および／または固体材料中に部分的にまたは完全に浸漬され得る。この場合、油、液体および／または固体材料は、好ましくは、有利には高いレベルで、少なくとも紫外、可視および／または赤外スペクトル範囲の部分に少なくともわたって、透明であってもよい。好適な一実施形態において、固体材料は、少なくとも１種の硬化性物質を複数の光学センサの間の領域に挿入し、そしてこの硬化性物質を、例えば入射光、特に、紫外範囲の光によって、および／または、室温より高いかまたは低い温度を加えることによって処理し、この処理によって硬化性物質が、有利には硬化性物質の固体材料への硬化により硬化され得る、という工程によって生成され得る。代替的に、上記のとおり、処理の有無を問わず固体材料へと設定され始める形で選択される複数の異なる硬化性物質を、複数の光学センサの間の領域に挿入してもよい。ただし、透明な固体材料を提供する、さらなる処理および／または他の手順も可能であり得る。したがって、スタックのうち少なくとも１個の光学センサを完全にまたは部分的に、油中および／または液体中に浸漬し、および／または固体材料で被覆することができる。
【００９４】
代替的にまたは付加的に、複数の光学センサの間の領域は部分的にまたは完全に、例えば油、液体および／または固体材料で満たされ得る。この場合、物質は、好ましくは、領域の片側または両側に隣接する光学センサのものとは異なる値を有する屈折率を示し得る。ただし、領域内に付加的な物質を挿入する場合、それらの間の最小間隔を観察できるよう、スタック内の光学センサが必要となり得る。
【００９５】
複数の光学センサからなるスタックを使用する場合、スタックの最後の光学センサは透明であっても不透明であってもよい。したがって、不透明な無機光学センサを、物体から最も遠い位置で使用することができる。一例として、スタックの最後の光学センサは、少なくとも１個の任意の撮像装置、例えば少なくとも１個のＣＣＤまたはＣＭＯＳチップ、好ましくはフルカラーのＣＣＤまたはＣＭＯＳチップであるか、またはこれを含み得る。
【００９６】
したがって、不透明な最後の光学センサは撮像装置として使用され得、撮像装置には移動した後の光ビームが作用し、透明な複数の光学センサからなるスタックを通ってから、撮像装置に衝突する。特に、上述のとおり、撮像装置は完全にまたは部分的に、カメラとして、例えば、ＩＲカメラまたはＲＧＢカメラとして使用され得る。この場合、不透明な最後の光学センサは様々な形で撮像装置として具現化され得る。したがって、不透明な最後の光学センサは例えば検出器ハウジング内の検出器の一部であってもよい。ただし、代替的にまたは付加的に、不透明な最後の光学センサは検出器ハウジング外に、例えば別個の撮像装置として配置され得る。
【００９７】
少なくとも１個の横方向光学センサ、少なくとも１個の縦方向光学センサおよび任意の少なくとも１個の撮像装置を含むスタックは、スタックの各要素が検出器の光軸に沿って配置されるように設計され得る。スタックの最後の要素は、不透明な光学センサであってもよく、好ましくは不透明な横方向光学センサ、不透明な縦方向光学センサおよび不透明な撮像装置、例えば不透明なＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップからなる群から選択され得る。
【００９８】
好適な一実施形態において、少なくとも１個の横方向光学センサ、少なくとも１個の縦方向光学センサおよび任意の少なくとも１個の撮像装置を含むスタックは、検出器の共通の光軸に沿って配置され得、この光軸に沿って光ビームが移動し得る。スタックが複数の光学センサを含み、光学センサが少なくとも１個の横方向光学センサ、少なくとも１個の縦方向光学センサおよび任意の少なくとも１個の撮像装置を含み、少なくとも１個の光学センサが透明な光学センサであり、少なくとも１個の光学センサが不透明な光学センサである場合、透明な光学センサおよび好ましくは物体から最も遠くに位置する不透明な光学センサは、検出器の光軸に沿って配置され得る。ただし、他の配置も可能である。
【００９９】
さらなる好適な一実施形態において、不透明な最後の光学センサは、複数のピクセルから成る少なくとも１個のマトリクスを有しており、「マトリクス」とは一般的に、空間内での複数のピクセルの配置を指し、これは線状配置であっても面状配置であってもよい。したがって一般的に、マトリクスは、好ましくは、１次元マトリクスおよび２次元マトリクスからなる群から選択され得る。一例として、マトリクスは１００〜１００，０００，０００ピクセル、好ましくは１，０００〜１，０００，０００ピクセル、より好ましくは１０，０００〜５００，０００ピクセルを含み得る。最も好ましくは、マトリクスは複数の行と列の形で配置されたピクセルを有する長方形のマトリクスである。
【０１００】
本明細書でさらに使用されるとき、ピクセルは一般的に、光学センサの感光性要素、例えば光信号を生成するように適合された光学センサの均一な最小単位を指す。一例として、各ピクセルは、１μｍ２〜５，０００，０００μｍ２、好ましくは１００μｍ２〜４，０００，０００μｍ２、好ましくは１，０００μｍ２〜１，０００，０００μｍ２、より好ましくは２，５００μｍ２〜５０，０００μｍ２の感光性エリアを有し得る。ただし、他の実施形態も実現可能である。不透明な最後の光学センサは、ピクセル毎に照明強度を示す少なくとも１個の信号を生成するように適合され得る。したがって、一例として、不透明な最後の光学センサは、ピクセル毎に少なくとも１個の電子信号を生成するように適合され得、各信号はピクセル毎に照明強度を示す。信号はアナログ信号および／またはデジタル信号であってもよい。さらに、検出器は、１個または複数の信号処理装置、例えば１個または複数のフィルタ、および／または少なくとも１個の信号を処理および／または前処理するアナログデジタルコンバータを含み得る。
【０１０１】
複数のピクセルからなるマトリクスを有する不透明な最後の光学センサは、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得る。後者の場合、一例として、光学センサは、例えば、複数のピクセルからなるマトリクスを有する少なくとも１個の有機光起電装置を含み得る。本明細書で使用されるとき、有機光起電装置は一般的に、少なくとも１個の有機感光性要素および／または少なくとも１個の有機層を含む装置を指す。その中で、一般的に、任意の種類の光起電装置、例えば有機太陽電池、および／または少なくとも１個の有機感光層を有する任意の装置を使用することができる。一例として、有機太陽電池および／または色素増感太陽電池が含まれ得る。さらに、無機−有機光起電装置など、ハイブリッド装置を使用することもできる。
【０１０２】
さらなる好適な実施形態は、評価装置を指す。したがって、評価装置は、好ましくは照明の既知の出力を考慮して、また任意で照明が変調される変調周波数を考慮しつつ、照明の幾何形状と、検出器を基準とする物体の相対位置との間における少なくとも１つの所定の関係から、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計され得る。
【０１０３】
さらなる好適な一実施形態において、検出器はさらに少なくとも１個の転送装置を含み得、転送装置は物体から発生して横方向光学センサおよび縦方向光学センサへと、好ましくは続発的に伝わる光を供給するように設計される。詳細および好適な実施形態が以下に記載される。
【０１０４】
上記にて概説のとおり、物体から検出器へと伝播する光ビームは、物体を起点とし得るか、または他の任意の源泉を起点とし得る。したがって、物体自体が光ビームを発し得る。付加的にまたは代替的に、物体は、一次光を生成する照明源の使用によって照らされ得、物体は一次光を弾性的にまたは非弾性的に反射する結果、検出器へと伝播する光ビームを生成する。照明源自体が検出器の一部であってもよい。したがって、検出器は少なくとも１個の照明源を含み得る。照明源は一般的に、物体に少なくとも部分的に接続された、および／または物体と少なくとも部分的に同一である照明源；一次放射、好ましくは一次光で物体を少なくとも部分的に照らすように設計された照明源から選択され得、光ビームは好ましくは物体上での一次放射の反射によって、および／または、一次放射によって刺激された物体自体の光放射によって生成され、照明源は照明光に特定の形状もしくは変調を与える、またはパターン化するための要素、例えば３次元走査用アプリケーションで使用されるデジタルマイクロミラーなどを含む。
【０１０５】
上記にて概説のとおり、検出器は好ましくは複数の縦方向光学センサを有する。より好ましくは、複数の縦方向光学センサは、例えば検出器の光軸に沿って積層される。したがって、これらの縦方向光学センサは縦方向光学センサスタックを形成し得る。縦方向光学センサスタックは、好ましくは縦方向光学センサのセンサ領域の向きが光軸に対して垂直になるよう配向され得る。したがって、一例として、単一の縦方向光学センサにおける複数のセンサエリアまたはセンサ表面の向きを平行にすることができ、その場合、１０°以下、好ましくは５°以下など、若干の角度公差が許容され得る。
【０１０６】
縦方向光学センサスタックが提供される場合、少なくとも１個の横方向光センサは、好ましくは、縦方向光学センサスタックにおける、物体に面する１つの側に完全にまたは部分的に配置される。ただし、他の実施形態も実現可能である。したがって、少なくとも１個の横方向光センサが、横方向光学センサスタックにおける、物体から見て外方を向いている側に完全にまたは部分的に配置される実施形態も実現可能である。同じく、付加的にまたは代替的に、少なくとも１個の横方向光センサが、縦方向光学センサスタックの中間に完全にまたは部分的に配置される実施形態も実現可能である。
【０１０７】
縦方向光学センサは、好ましくは、物体からの光ビームがすべての縦方向光学センサを、好ましくは逐次的に照明するような形で配置される。具体的に、この場合、好ましくは少なくとも１個の縦方向センサ信号が各縦方向光学センサによって生成される。この実施形態は特に好ましく、何故なら縦方向光学センサのスタック設定により、たとえ光ビームの総体的な出力または強度が未知であっても、信号を容易かつ効率的に正規化できるからである。したがって、単一の縦方向光学センサ信号は、同じ１本の光ビームによって生成されたものであると判明し得る。したがって、縦方向センサ信号を正規化し、そして光ビームの強度と無関係に物体の縦方向位置に関する情報を生成するよう、評価装置を適合させることができる。この目的に対し、単一の縦方向センサ信号が同じ１本の光ビームによって生成される場合、複数の単一縦方向センサ信号の差は、単一の縦方向光学センサにおけるそれぞれのセンサ領域の位置での光ビームの断面積の差だけに起因するものであるという事実を利用することができる。したがって、たとえ光ビームの総体的な出力が未知の場合でも、複数の単一縦方向センサ信号を比較することによって、ビーム断面積に関する情報を生成することができる。ビーム断面積を基に、具体的には光ビームの断面積と物体の縦方向位置との間の既知の関係を使用することによって、物体の縦方向位置に関する情報を得ることができる。
【０１０８】
さらに、光ビームのビーム断面積と物体の縦方向位置との間の既知の関係における曖昧さを解消するため、上述の縦方向光センサスタックと、これらの縦方向光センサスタックによる複数の縦方向センサの生成とが、評価装置によって使用され得る。したがって、たとえ物体から検出器へと伝播する光ビームのビーム特性が十分にまたは部分的に既知である場合でも、多くのビームにおいて、ビーム断面は焦点に達する前に狭まり、その後は再び拡がる。したがって、光ビームが最も狭いビーム断面積を有する焦点の前、多くの場合焦点において、光ビームの伝播の軸に沿って、光ビームが同じ断面を有する複数の位置が生じる。したがって、一例として、焦点の前後の距離ｚ０において、光ビームの断面積は同一である。したがって、縦方向光センサが１個だけ使用される場合、光ビームの総体的な出力および強度が既知であれば、光ビームの比断面積が判定され得る。この情報を使用することにより、焦点からの各縦方向光センサの距離ｚ０が判定され得る。ただし、各縦方向光学センサが焦点の前または後のいずれに位置するかを判定するには、付加的な情報、例えば物体および／または検出器の動きの履歴および／または検出器が焦点の前または後のいずれにあるかに関する情報が必要となる。典型的な状況では、この付加的情報が提供されない場合がある。したがって、複数の縦方向光学センサを使用することにより、付加的情報を取得して上述の曖昧さを解消することができる。したがって、評価装置が、複数の縦方向光学センサ信号を評価することにより、第１の縦方向光学センサ上の光ビームのビーム断面積が第２の縦方向光学センサ上の光ビームのビーム断面積よりも大きいと認識し、第２の縦方向光学センサが第１の縦方向光学センサの後に位置する場合、評価装置は、光ビームが依然として狭まる途中であり、第１の縦方向光学センサの位置は光ビームの焦点より前に位置すると判定し得る。反対に、第１の縦方向光学センサ上の光ビームのビーム断面積が第２の縦方向光学センサ上の光ビームのビーム断面積より小さい場合、評価装置は、光ビームが拡大中であり、第２の縦方向光学センサの位置が焦点より後方にあると判定し得る。したがって、一般的に、評価装置は、異なる縦方向光学センサの縦方向センサ信号を比較することにより、光ビームが拡がるか狭まるかを認識するように適合され得る。
【０１０９】
物体の少なくとも１つの縦方向座標に加え、物体の少なくとも１つの横方向座標も判定され得る。したがって、一般的に、評価装置はさらに、物体の少なくとも１つの横方向座標を、少なくとも１個の横方向光学センサ上での光ビームの位置の判定によって判定するように適合させることができ、少なくとも１個の横方向光学センサはピクセル化された、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ってもよく、これについては以下にてさらに詳しく概説される。
【０１１０】
したがって、ピクセル化された横方向光学センサを使用する場合、および／または少なくとも１個の横方向光学センサが複数のピクセルからなるマトリクスを有する少なくとも１個のピクセル化された光センサを含む場合、評価装置は、少なくとも１つのマトリクスにおける光ビームによる照明の中心を判定するように適合させることができ、その場合、物体の少なくとも１つの横方向座標は照明の中心の少なくとも１つの座標の評価によって判定される。したがって、照明の中心の座標は、照明の中心のピクセル座標であってもよい。一例として、マトリクスは複数のピクセルからなる行および列を含み得、マトリクス内の光ビームの行番号および／または光ビームの中心がｘ座標を提供し得、マトリクス内の光ビームの列番号および／または光ビームの中心がｙ座標を提供し得る。
【０１１１】
上記にて概説のとおり、検出器は複数の光学センサからなる少なくとも１個のスタックを含み得、複数の光学センサは少なくとも１個の横方向光学センサと少なくとも１個の縦方向光学センサ、および任意で少なくとも１個の撮像装置を含む。複数の光学センサからなるスタックは、複数の縦方向光学センサからなるスタックであり、積層された形の複数の縦方向光学センサを有する、少なくとも１個の縦方向光学センサスタックを含み得る。縦方向光学センサスタックは、好ましくは、少なくとも３個の縦方向光学センサ、より好ましくは少なくとも４個の縦方向光学センサ、さらに好ましくは少なくとも５個の縦方向光学センサ、さらには少なくとも６個の縦方向光学センサを含み得る。縦方向光学センサの縦方向センサ信号の追跡により、光ビームのビームプロファイルを評価することもできる。
【０１１２】
複数の縦方向光学センサを使用し、複数の光学センサが積層された形および／または別の形で配置され得る場合、縦方向光学センサは同一のスペクトル感度を有し得るか、または異なるスペクトル感度を有し得る。したがって、一例として、複数の縦方向光学センサのうち複数は異なるスペクトル感度を有し得る。本明細書で使用されるとき、スペクトル感度という用語は一般的に、光ビームの出力が同じである場合、光学センサのセンサ信号は光ビームの波長に応じて変動し得るという事実を指す。したがって、一般的に、複数の光学センサのうち複数はそれぞれスペクトル特性が異なっていてもよい。この実施形態は一般的に、光学センサ向けに異なる種類の吸収材料、例えば異なる種類の色素または他の吸収材料を使用することによって実現され得る。
【０１１３】
好ましくは、少なくとも１個の横方向光学センサは少なくとも１個の透明基板を使用する。同様に、好ましくは、少なくとも１個の縦方向光学センサは少なくとも１個の透明基板を使用する。複数の縦方向光学センサ、例えば複数の縦方向光学センサからなるスタックを使用する場合、好ましくは、これらの縦方向光学センサのうち少なくとも１個が透明基板を使用する。この場合、複数の光学センサ向けに採用される基板は、同一の性質を示すか、または、特に基板に関連する幾何学的数量および／または材料の数量、例えば各基板の厚さ、形状および／または屈折率に関して互いに異なっていてもよい。したがって、同一の平面ガラス板を、スタック内の複数の光学センサ向けに使用してもよい。他方、特にスタック内の光路を最適化するために、とりわけ本出願において別途記載のＦｉＰ効果の活用に特に適切となり得る光軸上の領域に沿って光路を導くために、一部の光学センサまたは複数の光学センサ内の各センサ向けに、異なる基板を採用してもよい。これに関する限り、一部の基板または各基板の厚さは、各基板を通って伝わる光ビームによって横断される光路によって定義されるが、特に、光ビームの反射を低減または増大させるよう、さらには最大化させるよう、結果的に変動させることができる。
【０１１４】
代替的にまたは付加的に、複数の光学センサ向けに採用される基板は、異なる形状を示すことにより異なっていてもよく、その形状は平面状、平面凸状、平面凹状、両凸状、またはその他、光学目的で使用され得る例えばレンズまたはプリズムを含む群から選択され得る。この場合、基板は剛性であるか、または可撓性であってもよい。適切な基板は、金属箔の他に、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ってよい。形状変化材料、例えば形状変化ポリマーが、可撓性基板として有利に採用され得る材料の一例に該当する。さらに、基板は、特に入射光ビームの反射を低減および／または修正することを目的に被覆またはコーティングされ得る。一例として、基板は、ミラー効果、例えばダイクロイックミラーの効果を示し得る形で整形されてもよく、これは特に、基板の後方で光軸を分割することが何らかの目的で必要とされ得る設定において有用となり得る。
【０１１５】
一般的に、上記にて概説のとおり、評価装置は、少なくとも１個以上の縦方向光学センサ信号からの光ビームの直径の判定によって、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように適合され得る。本明細書中および以下にて使用されるとき、光ビームの直径、または同等に、光ビームのビームウエストは、特定の位置における光ビームのビーム断面積を特徴付けるために使用され得る。上記にて概説のとおり、物体の縦方向位置とビーム断面積との間の既知の関係を使用して、少なくとも１個の縦方向光学センサ信号を評価することによって物体の縦方向位置を判定することができる。一例として、上記にて概説のとおり、光ビームが少なくともほぼガウス状に伝播すると想定して、ガウス関係を使用する。この目的に対し、光ビームは、例えば既知のガウスプロファイルなど既知の伝播特性有する光ビームを生成する照明源を使用することにより、適切に整形され得る。この目的に対し、例えば照明射源自体が、当業者にとっては既知であるとおり、多数の種類のレーザに関して当てはまる既知の特性を有する光ビームを生成し得る。付加的にまたは代替的に、照明源および／または検出器は、当業者であれば認識するとおり、既知の特性を有する光ビームを提供するために、１個または複数のビーム整形要素、例えば１個または複数のレンズおよび／または１個または複数の絞りを有し得る。したがって、一例として、１個または複数の伝送要素、例えば既知のビーム整形特性を有する１個または複数の伝送要素が提供され得る。付加的にまたは代替的に、照明源および／または検出器、例えば少なくとも１個の任意の伝送要素は、１個または複数の波長選択要素、例えば１個または複数のフィルタ、例えば少なくとも１個の横方向光学センサおよび／または少なくとも１個の縦方向光学センサの最大励起の外側の波長をフィルタ除去する１個または複数のフィルタ要素を有し得る。
【０１１６】
したがって、一般的に、評価装置は、好ましくは光ビームの伝播方向における少なくとも１つの伝播座標上の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プロファィルから、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を判定するために、光ビームのビーム断面積および／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。
【０１１７】
特定の一実施形態において、評価装置は、検出器、例えば最後の縦方向光学センサのうち少なくとも１個のピクセル化光学センサの、光ビームによって照らされるＮ個のピクセルを判定するように適合され得、評価装置はさらに、光ビームによって照らされるＮ個のピクセルを使用して物体の少なくとも１つの縦方向座標を判定するように適合され得る。したがって、評価装置は、ピクセルが照らされたピクセルであるか否かを判定するため、各ピクセルについて信号を少なくとも１つの閾値と比較するように適合され得る。この少なくとも１つの閾値は、各ピクセルについて個別の閾値であるか、またはマトリクス全体について均一な閾値であってもよい。複数の光学センサが提供される場合、少なくとも１つの閾値が、光学センサのそれぞれについて、および／または複数の光学センサを含む一群について提供され得、２個の光学センサについて、各閾値は同一であっても異なっていてもよい。したがって、光学センサそれぞれについて、個別の閾値が提供され得る。閾値は既定の値および／または固定された値であってもよい。あるいは、少なくとも１つの閾値が可変であってもよい。したがって、少なくとも１つの閾値は測定の都度、または複数の測定群について、個別に判定され得る。したがって、少なくとも１つのアルゴリズムを、閾値を判定するために適合させることができる。
【０１１８】
評価装置は一般的に、ピクセルの信号を比較することにより、複数の画素のうち最も高い照度を有する少なくとも１個のピクセルを判定するように適合され得る。したがって、検出器は一般的に、光ビームによる最大照明強度を有する、１個または複数のピクセルおよび／またはマトリクスのエリアもしくは領域を判定するように適合され得る。一例として、このように、光ビームによる照明の中心が判定され得る。最大の照明および／または少なくとも１つの最大照明のエリアもしくは領域に関する情報を、様々な形で使用することができる。したがって、上記にて概説のとおり、上述の少なくとも１つの閾値は可変閾値であってもよい。一例として、評価装置は、上述の少なくとも１つの閾値を、最大の照明を有する少なくとも１個のピクセルの一部として選択するように適合され得る。したがって、評価装置は、最大の照明を有する少なくとも１個のピクセルの信号を１／ｅ２倍することによって閾値を選択するように適合され得る。この選択は特に、ガウス伝播特性が少なくとも１本の光ビームについて想定される場合に好適であるが、何故なら閾値１／ｅ２は一般的に、光学センサ上でガウス光ビームによって生成されるビーム半径またはビームウエストを有する光点の境界を決定付けるからである。
【０１１９】
本発明のさらなる一態様では、本発明に記載の複数の検出器を使用し、係る検出器はそれぞれ、上記にて開示されているかまたは以下にてさらに詳しく開示される１つまたは複数の実施形態に記載の少なくとも１個の検出器として選択され得る。したがって、該方法の任意の実施形態について、検出器の個別の実施形態を参照するとよい。
【０１２０】
好適な一実施形態において、少なくとも１個の物体は一次光を生成する少なくとも１個の照明源を使用して照らされ得、少なくとも１個の物体が弾性的にまたは非弾性的に一次光を反射することにより、複数の検出器のうちの１個へと伝播する複数の光ビームが生成される。少なくとも１個の照明源は、複数の検出器それぞれの構成要素を形成し得るか、または形成しなくてもよい。したがって、少なくとも１個の照明源は、複数の検出器から独立に形成され得、またしたがって、特に、複数の検出器から分離された少なくとも１つの位置に特に配置され得る。一例として、少なくとも１個の照明源自体が環境光源であるかまたはこれを含み得、および／または人工照明源であるかまたはこれを含み得る。この実施形態は、好ましくは、複数の検出器、好ましくは２個の同一の検出器が深度情報取得のために、特に、単一の検出器の固有測定容積を範囲とする測定容積を提供する目的に採用される。
【０１２１】
単一の検出器の固有測定容積は、多くの場合、近似半円錐として記述され得、固有測定容積内に位置する第１の物体は単一の検出器によって検出可能である一方、固有測定容積外に位置する第２の物体は原則として、単一の検出器によって検出され得ない。近似半円錐の円錐状表面は、少なくとも１個の光学センサから放出されることになる仮想反転光ビームによって形成されると捉えることができる。したがって、仮想反転光ビームは、少なくとも１個の光センサの表面から発生するが、光学センサは、点光源を構成せず、むしろ拡がったエリアを構成する。簡単な幾何的考察から、このような形で少なくとも１個の光学センサから放出される仮想反転光ビームは、少なくとも１個の光センサを包囲する容積内の全方向におけるどの位置にも到達し得ないことが推論できる。しかし、仮想反転光ビームが仮想上衝突する位置は、単一の検出器の固有測定容積として表され得る近似半円錐を形成する。
【０１２２】
したがって、単一の検出器の固有測定容積を超える大きな測定容積をカバーできるよう、複数の検出器を使用することができ、複数の検出器は本明細書において別途記載されているような少なくとも１つの特定の技術特性に関して互いに同一であるか、または異なってもよい。概して、大きな測定容積は、空間内の一領域を表す重複する容積を含み（固有であってもなくてもよい）、この容積内では二重の、さらには多重の検出が発生し得る、すなわち特定の１個の物体が複数の検出器によって独立に、同時に検出されるか、または異なる時点で検出され得る。複数の検出器、特に複数の同一の検出器が採用される場合であっても、特定の１個の物体の二重または多重の検出によって、重複する容積内の特定の物体に関する深度情報の信頼性のある取得が損なわれるわけではない。少なくとも１個の照明源が複数の検出器と無関係に形成され得ることから、典型的に、特定の照明源と特定の検出器との間に関係性は存在しない。したがって、複数の検出器が互いを指すときにも、深度情報の信頼性ある取得が可能である。特定の照明源と特定の検出器とがこのように分かれていることから、特定の物体に関する深度情報の記録は、重複する容積内に特定の物体が位置し得る場合であっても損なわれるわけではない。対照的に、重複する容積内における特定の物体に関する深度情報は、複数の検出器によって同時に独立に取得することができ、したがって特定の物体に関する深度測定の正確性を改善するために使用することができる。一例として、この改善は、同じ物体について複数の別々の単一の検出器によって同時にまたは連続的に記録される各深度値の比較によって達成され得る。
【０１２３】
本発明のさらなる一態様において、使用者とマシンとの間で情報のうち少なくとも１つの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る。提案されるヒューマンマシンインターフェースは、上述のまたは以下にてさらに詳しく記載される１つまたは複数の実施形態において、上述の検出器が１人または複数の使用者によって、マシンに情報および／または命令を提供するために使用され得るという事実を利用し得る。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命令の入力に使用され得る。
【０１２４】
ヒューマンマシンインターフェースは、本発明に記載の、例えば上記にて開示されている１つまたは複数の実施形態および／または以下にてさらに詳しく開示される１つまたは複数の実施形態に記載の少なくとも１個の検出器を含み、ヒューマンマシンインターフェースは使用者の幾何学的情報のうち少なくとも１つの項目を検出器によって生成するように設計され、ヒューマンマシンインターフェースは幾何学的情報に対し、情報のうち少なくとも１つの項目、特に少なくとも１つの制御命令を割り当てるように設計される。
【０１２５】
一般的に、本明細書で使用されるとき、使用者の幾何学的情報のうち少なくとも１つの項目は、使用者および／または使用者の１つまたは複数の身体部分の位置および／または色に関する情報のうち１つまたは複数の項目を意味し得る。好ましくは、使用者の幾何学的情報は、検出器の評価装置によって提供される横方向位置および／または縦方向位置に関する情報のうち１つまたは複数の項目を、好ましくは使用者の色に加え、意味し得る。使用者、使用者の１つの身体部分または使用者の複数の身体部分は、少なくとも１個の検出器により検出可能な１個または複数の物体と見なされ得る。この場合、検出器を１個だけ提供するか、または複数の検出器の組合せを提供してもよい。一例として、複数の検出器が、使用者の複数の身体部分の位置を判定するため、および／または、使用者の少なくとも１つの身体部分の配向および／または色を判定するに提供され得る。ヒューマンマシンインターフェースは、１個または複数の検出器を含み得、複数の検出器が提供される場合、検出器は同一であるか、または異なっていてもよい。本明細書において、複数の検出器が使用される場合であってもなお、複数の検出器、特に複数の同一の検出器によって、重複する容積内の少なくとも１個の物体に関して上述のとおり複数の検出器によって記録され得る深度および／または色に関する情報の信頼性ある取得が可能となる。
【０１２６】
したがって、好ましくは、使用者の幾何学的情報のうち少なくとも１つの項目は、使用者の身体の位置；使用者の少なくとも１つの身体部分の位置；使用者の身体の配向；使用者の少なくとも１つの身体部分の配向からなる群から選択される。好ましくは、使用者の幾何学的情報のうち少なくとも１つの項目は、使用者の色に加え、取得され得る。
【０１２７】
ヒューマンマシンインターフェースはさらに、使用者に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置をも含み得る。本明細書で使用されるとき、ビーコン装置は一般的に、少なくとも１個の検出器によって検出可能な、および／または少なくとも１個の検出器による検出を容易にする任意の装置である。したがって、以下にてさらに詳しく概説されるとおり、ビーコン装置は、例えば少なくとも１本の光ビームを生成する少なくとも１個の照明源を有することにより、検出器によって検出されることになる少なくとも１本の光ビームを生成するように適合された能動型ビーコン装置であってもよい。付加的にまたは代替的に、ビーコン装置は、別々の照明源により生成される光ビームを反射するように適合された１個または複数の反射要素の提供などにより、完全にまたは部分的に受動型ビーコン装置として設計され得る。少なくとも１個のビーコン装置は、使用者に恒久的にまたは一時的に取り付けることができる。取り付けは、１つまたは複数の取り付け手段を用いることにより、および／または使用者自身により、例えば使用者が少なくとも１個のビーコン装置を手で保持することにより、および／または使用者がビーコン装置を着用することによって行うことができる。
【０１２８】
ヒューマンマシンインターフェースは、検出器が少なくとも１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、適合され得る。具体的に、少なくとも１個のビーコン装置を使用者に取り付ける方法が既知である場合、少なくとも１個のビーコン装置の位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目から、使用者または使用者の１つまたは複数の身体部分の位置および／または配向に関する情報のうち少なくとも１つの項目が取得され得る。
【０１２９】
特定の一実施形態において、少なくとも１個のビーコン装置はさらに色をも含み得、複数のビーコン装置が存在する場合、複数のビーコン装置の一部または各々が、各ビーコン装置の区別を可能にし得る特定の色を示し得る。そのような場合、ヒューマンマシンインターフェースは、検出器が少なくとも１個のビーコン装置の色に関する情報を生成し得るよう、適合され得る。具体的に、少なくとも１個のビーコン装置の色が使用者にとって既知である場合、少なくとも１個のビーコン装置の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目から、使用者または使用者の１つまたは複数の身体部分の位置および／または配向に関する情報のうち少なくとも１つの項目が取得され得る。
【０１３０】
ビーコン装置は、好ましくは、使用者の身体または使用者の身体部分に取り付け可能なビーコン装置および使用者が保持し得るビーコン装置のうち１つである。上記にて概説のとおり、ビーコン装置は、完全にまたは部分的に能動型ビーコン装置として設計され得る。したがって、ビーコン装置は、検出器へと伝送されることになる少なくとも１本の光ビーム、好ましくは既知のビーム特性を有する少なくとも１本の光ビームを生成するように適合された少なくとも１個の照明源を含み得る。付加的にまたは代替的に、ビーコン装置は、照明源により生成される光を反射するように適合された少なくとも１個の反射体を含むことにより、検出器へと伝送されることになる反射された光ビームを生成し得る。
【０１３１】
ビーコン装置は、好ましくは、使用者が着用する装具、好ましくは手袋、ジャケット、帽子、靴、ズボンおよびスーツからなる群から選択される装具；手で保持可能なスティック；バット；クラブ；ラケット；杖；玩具（トイガンなど）のうち少なくとも１つを含み得る。
【０１３２】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１つの娯楽機能を実行する娯楽装置が開示される。本明細書で使用されるとき、娯楽装置は、１人または複数の使用者（以下では１人または複数のプレーヤともいう）のレジャーおよび／または娯楽の目的に役立ち得る装置である。一例として、娯楽装置はゲーム、好ましくはコンピュータゲームの目的に役立ち得る付加的にまたは代替的に、娯楽装置は他の目的、例えばエクササイズ、スポーツ、理学療法または運動追跡全般などの目的にも使用され得る。したがって、娯楽装置は、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得るか、あるいは１つまたは複数のゲーム用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み得る。
【０１３３】
娯楽装置は、本発明に記載の、例えば上記にて開示されている１つまたは複数の実施形態および／または以下にて開示される１つまたは複数の実施形態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む。娯楽装置は、ヒューマンマシンインターフェースを手段として情報のうち少なくとも１つの項目をプレーヤが入力可能となるように設計される。情報のうち少なくとも１つの項目は、娯楽装置の制御装置および／またはコンピュータへと伝送され得るか、および／またはそれらによって使用され得る。
【０１３４】
情報のうち少なくとも１つの項目は、好ましくはゲームの過程に影響を及ぼすように適合された少なくとも１個の命令を含み得る。したがって、一例として、情報のうち少なくとも１つの項目はプレーヤおよび／またはプレーヤの１つ以上の身体部分の動き、色、配向および位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を含み得、これによりプレーヤはゲームに必要な特定の位置および／または動作をシミュレートすることができる。一例として、ダンス；ランニング；ジャンプ；ラケットのスイング；バットのスイング；クラブのスイング；或る物体から別の物体へのポインティング、例えば標的に向けたトイガンのポインティング、これらのうちの１つまたは複数をシミュレートし、娯楽装置の制御装置および／またはコンピュータに伝達することができる。
【０１３５】
娯楽装置、好ましくは娯楽装置の制御装置および／またはコンピュータは、娯楽機能を情報に従って変えるように設計される。したがって、上記にて概説のとおり、ゲームの過程は情報のうち少なくとも１つの項目に従って影響され得る。したがって、娯楽装置は、少なくとも１個の検出器の評価装置から分離されるか、および／または少なくとも１個の評価装置と完全にまたは部分的に同一であるか、さらには少なくとも１個の評価装置を含み得る、１個または複数の制御装置を含み得る。好ましくは、少なくとも１個の制御装置は、１個または複数のコンピュータおよび／またはマイクロコントローラなど、１個または複数のデータ処理装置を含み得る。
【０１３６】
本発明のさらなる一実施形態において、娯楽装置は、可動部品であるか、または特に不動部品である機器の一部であってもよく、この機器は少なくとも部分的に娯楽装置を含み得る。この機器は、固定位置または少なくとも断続的に変動の影響を受ける位置に配置される単一の別個の部品を含み得るが、この機器は、複数の部品、好ましくは、２〜１０個の部品、例えば３個、４個、５個または６個の部品を含み得、複数の部品は、或る区域内、例えば部屋またはその一部の中で互いに異なる複数の位置にわたり分配され得る。この場合、娯楽装置は機器の一部であってもよく、好ましくは機器の一部または各部品が、本発明に記載の少なくとも１個の検出器またはその一部、例えばセンサを含み得る形で、娯楽装置の一部を示すものであってもよい。本明細書で使用されるとき、「不動機器」は、特に、家庭用電子機器として指定される不動電子機器商品を含み得、「家庭用電子機器」は、好ましくは日常生活での使用を目的とする、主に娯楽、通信および事務用の電子機器商品、例えばラジオ受信機、モニタ、テレビジョン、オーディオプレーヤ、ビデオプレーヤ、パーソナルコンピュータおよび／または電話機を含む。不動機器を構成する特定の例として、例えば、機器における別々の２個、３個、４個、５個または６個以上の部品、例えば個別のモニタまたはオーディオプレーヤ（拡声器を含む）で構成され得るサラウンドシステムが挙げられ、これらの部品は、好ましくは特定の形で、例えば部屋またはその一部を囲むアーチ型の組立品を形成するよう、或る区域にわたり分配され得る。
【０１３７】
付加的にまたは代替的に、娯楽装置またはその一部、例えば機器における１個、一部または各部品はさらに、写真装置（カメラ、特に２Ｄカメラなど）、画像解析ソフトウェア（特に２Ｄ画像解析ソフトウェア）、および基準物体（特に幾何対称の基準物体、例えば書籍または特別に成形された玩具など）のうちの１つまたは複数を含み得る。この場合、基準物体は不動機器の一部であってもよく、また上記および／または以下に記載の娯楽装置におけるさらなる機能を果たすものであってもよく、基準物体はさらに検出器、２Ｄカメラまたは別の写真装置をも含み得る。好ましくは、写真装置の構成的相互作用、画像解析ソフトウェアおよび特に対称形の基準物体は、写真装置によって記録された対象物体の２Ｄ画像と、同じ物体について少なくとも１個の検出器によって判定された３Ｄ位置との位置合わせを容易にし得る。
【０１３８】
本発明のさらなる一実施形態において、娯楽装置における少なくとも１個のヒューマンマシンインターフェース内に含まれる少なくとも１個の検出器の標的を構成し得る物体は、可動機器内に含まれる制御装置の一部であってよく、可動機器は別の可動機器または不動機器を制御するよう構成され得る。したがって、本明細書で使用されるとき、「可動機器」は、特に家庭用電子機器として指定される可動電子機器商品、例えば携帯電話機、ラジオ受信機、ビデオレコーダ、オーディオプレーヤ、デジタルカメラ、カムコーダ、モバイルコンピュータ、ビデオゲームコンソールおよび／またはその他、遠隔制御向けに適合された装置を含み得る。この実施形態は特に、任意の種類の可動機器による、好ましくは少なめの数の機器の部品による、不動機器の制御を可能にし得る。したがって、非限定的な一例として、例えば携帯電話機の使用によるゲームコンソールとテレビジョンの同時制御が可能となり得る。
【０１３９】
代替的にまたは付加的に、検出器の標的を構成し得る物体はさらに、特に物体に関連する物理的および／または化学的な数量を判定するよう構成された付加的なセンサ（検出器内に含まれるセンサとは別のもの）、例えば物体の慣性運動を測定する慣性センサ、または物体の加速度を判定する加速度センサをも備え得る。ただし、これらの好適な例に加え、物体に関連するさらなるパラメータを取得するように適合された他の種類のセンサ、例えば物体の振動を判定する振動センサ、物体の温度を記録する温度センサ、または物体の湿度を記録する湿度センサが採用され得る。物体内の付加的なセンサの適用により、物体の位置の検出の質および／または範囲の改善が可能となり得る。非限定的な一例として、付加的な慣性センサおよび／または加速度センサは、特に、物体の付加的な動き、例えば物体の回転を記録するよう構成され得、これらのセンサは、特に物体検出の正確性を高める目的で採用され得る。さらに、付加的な慣性センサおよび／または加速度センサは、好ましくはこれらのセンサのうち少なくとも１個を備えた物体が、娯楽装置におけるヒューマンマシンインターフェース内に含まれる検出器の可視範囲から出る可能性がある場合にも対処され得る。この場合、それでもなお、物体が検出器の可視範囲を出た後も、これらのセンサのうち少なくとも１個から発せられる信号を引き続き記録する能力を有し、そしてその実際の慣性および加速度の値を考慮し、これらの値から位置を計算することによって物体の位置判定にこれらの信号を使用することにより、物体の追跡が可能となり得る。
【０１４０】
代替的にまたは付加的に、検出器の標的を構成し得る物体はさらに、例えば物体の動きをシミュレートすることにより（制御装置によって制御され得る物体は仮想の物体であっても現実の物体であってもよい）、および／または制御装置を相応に適用することによって物体の運動を誘導することにより、運動のシミュレーションおよび／または誘導の双方を可能にする、さらなる特徴をも備え得る。この特徴は、特に、使用者にとって、より現実的な娯楽体験を提供するために採用され得る。例示的な一例として、娯楽装置に採用されるようなステアリングホイールが振動し得、振動の振幅は仮想上の乗用車の運転が想定され得る地面の性質に依存し得る。さらなる一実施形態として、物体の運動をジャイロスコープの採用によって誘導することができ、ジャイロスコープは例えば以下のアドレスに記載されているような航空機の安定化に使用され得る：ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ。
【０１４１】
本発明のさらなる一実施形態において、少なくとも１個の検出器の標的を構成し得る物体は、照明の変調、特に周期的変調のための少なくとも１個の変調装置を備え得る。好ましくは、物体は少なくとも１個の照明源を含み得、照明源は物体の一部であるか、あるいは代替的にまたは付加的に物体によって保持されるか、または物体に取り付けることができ、また本出願において別途記載のような形でビーコンの役割を果たし得る。照明は、検出器へと伝送されることになる少なくとも１本の光ビームを生成するように適合され得、照明源は照明を変調する変調装置を含み、および／または変調装置は照明源の放射を制御するよう構成された別個の装置であってもよい。この実施形態によれば、照明源の基礎的変調とは別に、変調装置は付加的な変調周波数（「倍音」ともいう）を生成し得、この付加的な変調周波数は付加的な情報における任意の項目または物体からのデータを検出器へと伝送するために使用され得る。この実施形態（「変調逆反射体」としても指定され得る）は、基礎的変調周波数および付加的変調周波数の両方を遠隔制御として生成するよう構成された変調装置を備えた物体を採用する道筋を開き得る。さらに、既存の遠隔制御を、記載の変調装置を備えた物体に置き換えてもよい。これを背景に、遠隔制御向けに構成されたこの種の物体および部品は、本発明に記載の検出器を組み入れた配置内で交換可能に使用され得る。
【０１４２】
本発明のさらなる一実施形態において、娯楽装置はさらに、係る環境内で一般的に使用される品目など、付加的品目をも備え得る。プレーヤの頭の中で３Ｄ映像を創出するよう構成されている眼鏡または他の装置が、特定の例を構成し得る。
【０１４３】
本発明のさらなる一実施形態において、娯楽装置はさらに、拡張現実アプリケーションをも備え得る。本明細書でさらに使用されるとき、「拡張現実」は、音、画像またはその他など物理的現象に主に関連するコンピュータ生成データによって修正され得る要素を含む現実を生で認知することを表し得る。一例として、特に拡張現実アプリケーション向けに適合された眼鏡が挙げられる。別の例として、室内または好ましくは室内の大部分の一定区域をカバーするよう特に配置された複数の検出器、好ましくは多数の検出器と、写真装置（例えばカメラ、特に２Ｄカメラ）と、拡張現実アプリケーションとを含む構成が挙げられ、この配置は現実の区域をプレイフィールド（娯楽フィールドと表すこともできる）に変換する目的に採用され得る。
【０１４４】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の可動物体の位置を追跡する追跡装置が提供される。本明細書で使用されるとき、追跡システムは、少なくとも１個の物体または物体の少なくとも一部における、物体の色に関連し得る一連の過去の位置に関する情報を収集するように適合される装置である。付加的に、追跡システムは、少なくとも１個の物体または物体の少なくとも一部について予測される少なくとも１つの将来の位置に関する情報を提供するように適合され得る。追跡システムは少なくとも１個の進路制御装置を有し得、進路制御装置は完全にまたは部分的に電子装置として、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具現化され得る。同じく、少なくとも１個の進路制御装置は少なくとも１個の評価装置を含み得、および／または少なくとも１個の評価装置の一部であってもよく、および／または完全にまたは部分的に少なくとも１個の評価装置と同一であってもよい。
【０１４５】
追跡システムは、本発明に記載の少なくとも１個の検出器、例えば上記に挙げた１つまたは複数の実施形態において開示されているような、および／または下記の１つまたは複数の実施形態において開示されているような、少なくとも１個の検出器を含む。追跡システムはさらに、少なくとも１個の進路制御装置をも含む。追跡システムは、複数の検出器間において重複する容積内での少なくとも１個の物体に関する深度情報の信頼性のある取得を可能にする複数の検出器、特に複数の同一の検出器を含み得る。進路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情報のうち少なくとも１つの項目と、特定の時点における物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目とを含む。
【０１４６】
追跡システムはさらに、物体に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置をも含み得る。ビーコン装置の潜在的定義については上述の開示を参照するとよい。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および／または色に関する情報を生成し得るよう、適合され得る。ビーコン装置の潜在的実施形態については上述の開示を参照するとよい。したがって、同じく、ビーコン装置は、完全にまたは部分的に能動型ビーコン装置および／または受動型ビーコン装置として具現化され得る。一例として、ビーコン装置は、検出器へと伝送されることになる少なくとも１本の光ビームを生成するように適合された少なくとも１個の照明源を含み得る。付加的にまたは代替的に、ビーコン装置は、照明源により生成される光を反射するように適合された少なくとも１個の反射体を含むことにより、検出器へと伝送されることになる反射された光ビームを生成し得る。
【０１４７】
追跡システムは、追跡システム自体における１つまたは複数の動作および／または１個もしくは複数の別個の装置における１つまたは複数の動作を開始するように適合され得る。後者を目的とする場合、追跡システム、好ましくは、進路制御装置は、少なくとも１つの動作を開始するための、１個または複数の無線および／または有線のインターフェースおよび／または他の種類の制御接続を有し得る。好ましくは、少なくとも１個の進路制御装置は、物体の少なくとも１つの実際の位置に従って、少なくとも１つの動作を開始するように適合され得る。一例として、動作は、物体の将来の位置の予測；物体に対する少なくとも１個の装置のポインティング；検出器に対する少なくとも１個の装置のポインティング；物体の照明；検出器の照明からなる群から選択され得る。
【０１４８】
追跡システムの適用の一例として、追跡システムは、少なくとも１個の第１の物体を、少なくとも１個の第２の物体に、たとえ第１の物体および／または第２の物体が動いても継続的にポインティングするために使用され得る。同じく潜在的な例は、ロボット工学など産業用途、および／または製造ラインもしくは組み立てラインにおける製造途中など、たとえ物品が移動中であっても物品に対する作業を継続する目的に見出すことができる。付加的にまたは代替的、追跡システムは、たとえ物体が移動中であっても物体に対して照明源を継続的にポインティングすることによって物体を継続的に照らす目的など、照明目的に使用され得る。さらなる用途は、移動中の物体に対して送信機をポインティングすることによって、移動中の物体に情報を継続的に伝送する目的など、通信システムにおいて見出すことができる。
【０１４９】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの位置を判定する走査システムが提供される。本明細書で使用されるとき、走査システムは、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１個の点の照明を目的に、また少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成することを目的に構成される、少なくとも１本の光ビームを放出するように適合される装置である。少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成する目的に対し、走査システムは発明に記載の検出器のうち少なくとも１個、例えば上記に挙げた１つまたは複数の実施形態において開示されているような、および／または下記の１つまたは複数の実施形態において開示されているような、少なくとも１個の検出器を含む。
【０１５０】
したがって、走査システムは、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１個の点の照明を目的に構成される少なくとも１本の光ビームを放出するように適合される、少なくとも１個の照明源を含む。本明細書で使用されるとき、「点」という用語は、例えば走査システムの使用者によって、照明源によって照らされるよう選択され得る、物体の表面の一部に存在する小さい区域を指す。好ましくは、点は、走査システムに含まれる照明源と、物体の表面上で点が位置し得る部分との間の距離の値を、走査システムが可能な限り正確に判定できるよう、可能な限り小さいサイズを示すものであってもよい一方、他方では走査システムの使用者または走査システム自体が、特に自動手順により、物体の表面上の関連部分における点の存在を検出できる程度に大きいサイズであってもよい。
【０１５１】
この目的に対し、照明源は人工照明源、特に少なくとも１個のレーザ光源および／または少なくとも１個の白熱電球および／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、特に有機および／または無機の発光ダイオードを含み得る。一般的に定義されるビームプロファイルおよび他の操作特性の関係上、少なくとも１個のレーザ光源の使用が特に好適である。この場合、単一のレーザ光源の使用が好適となり得るが、特に、使用者にとって保管しやすく運びやすいと考えられる、小型操作システムを提供することが重要となり得る場合がそうである。したがって、照明源は、好ましくは検出の構成要素であってもよく、したがって特に、検出器のハウジングへの一体化など、検出器に組み込まれ得る。好適な一実施形態において、特に走査システムのハウジングは、距離関連情報を使用者へ、例えば判読しやすい形で提供するよう構成された、少なくとも１個の表示装置を含み得る。さらなる好適な一実施形態において、特に走査システムのハウジングは付加的に、例えば１つまたは複数の操作モードなど、走査システムに関連する少なくとも１つの機能の操作向けに構成され得る少なくとも１個のボタンを含み得る。さらなる好適な一実施形態において、特に走査システムのハウジングは付加的に、走査システムを別の表面、例えばゴム製脚、ベースプレートまたは壁ホルダなどへ固定するために、磁性材料などを含む形で、特に測距の正確性および／または使用者による走査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個の固定ユニットを含み得る。
【０１５２】
したがって、特に好適な一実施形態において、走査システムの照明源は、物体の表面に位置する単一の点を照らすよう構成され得る単一のレーザビームを放出し得る。したがって、本発明に記載の少なくとも１個の検出器の使用により、少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報のうち少なくとも１つの項目が生成され得る。この場合、好ましくは、走査システムに含まれる照明システムと、照明源によって生成される単一の点との間の距離は、少なくとも１個の検出器に含まれる評価装置の採用などによって判定され得る。ただし、走査システムはさらに、特にこれを目的に適合され得る付加的な評価システムをも含み得る。代替的にまたは付加的に、走査システムのサイズ、特に走査システムのハウジングのサイズを考慮に入れることができ、したがって走査システムのハウジング上の特定の点、例えばハウジングの前端または後端と、単一の点との間の距離を、選択的に判定することができる。
【０１５３】
あるいは、走査システムの照明源は、ビームの放出方向間に直角など個別の角度を提供することにより、同じ物体の表面または２個の別々の物体における２つの異なる表面に位置する２個の個別の点を照らすことができるよう構成され得る、２本の個別のレーザビームを放出し得る。ただし、２本の個別のレーザビーム間における個別の角度について、他の値も実現可能である。この特徴は特に、例えば走査システムと点との間における１個または複数の障害物の存在などが原因で直接アクセスできない可能性のある、あるいは別段に到達困難となり得る間接距離の導出などを目的とする間接測定機能向けに採用され得る。したがって、一例として、物体の高さの値を、２つの個別の距離を測定し、そしてピタゴラスの定理の使用により高さを導き出すことによって判定することが実現可能となり得る。特に、物体を基準に既定の水平を維持することを可能にするため、走査システムはさらに、使用者が既定の水平を維持するために使用し得る、少なくとも１個の水平調整ユニット、特に一体型気泡バイアルをも含み得る。
【０１５４】
さらなる一選択肢として、走査システムの照明源は、個別のピッチ、特に規則的なピッチを、互いを基準に示し得る、また少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面上に位置する複数の点からなる配置を生成する形で配置され得る、複数のレーザビームからなる配置など、複数の個別のレーザビームを放出し得る。この目的に対し、特別に適合された光学要素、例えばビーム分割装置および鏡などが提供され得、これにより上述の複数のレーザビームからなる配置の生成が可能となり得る。
【０１５５】
したがって、走査システムは、１個または複数の物体の１つまたは複数の表面上に配置された１個または複数の点の静的配置を提供し得る。あるいは、走査システムの照明源、特に上述の複数のレーザビームからなる配置など、１本または複数のレーザビームは、時間の経過につれ変化する強度を示し得る、および／または時間が経過する中で放出方向が交互に変化し得る、１本または複数の光ビームを提供するよう構成され得る。したがって、照明源は、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面の一部を１個の画像として、走査装置の少なくとも１個の照明源によって生成される交互に変化する特徴と併せて１本または複数の光ビームを使用することによって走査するよう構成され得る。したがって、特に、走査システムは少なくとも１回の列走査および／または線走査、例えば１個または複数の物体の１つまたは複数の表面の連続的走査または同時走査を使用し得る。
【０１５６】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の物体の撮像用カメラが開示される。カメラは、本発明に記載の、例えば上述のまたは以下にてさらに詳しく記載される１つまたは複数の実施形態において開示されるような、少なくとも１個の検出器を含む。したがって、具体的に、本出願は写真分野に適用され得る。したがって、検出器は写真装置、具体的にはデジタルカメラの一部であってもよい。具体的に、本発明に記載の検出器は３Ｄカラー写真撮影、具体的にはデジタル３Ｄカラー写真撮影に使用され得る。したがって、検出器はデジタル３Ｄカメラを形成するか、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とき、「カラー写真撮影」という用語は一般的に、少なくとも１個の有色物体のカラー画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「カラーカメラ」は一般的に、カラー写真撮影の実施向けに適合された装置である。本明細書でさらに使用されるとき、「デジタルカラー写真撮影」という用語は一般的に、照明の強度および／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生成するように適合された複数の感光性要素の使用によって、少なくとも１個の有色物体のカラー画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「３Ｄカラー写真撮影」という用語は一般的に、３次元空間における少なくとも１個の有色物体のカラー画像情報を取得する技術を指す。したがって、３Ｄカラーカメラは３Ｄカラー写真撮影の実施向けに適合された装置である。カラーカメラは一般的に、単一のカラー画像、例えば単一の３Ｄカラー画像を取得するために適合され得るか、または複数のカラー画像、例えば一連のカラー画像を取得するために適合され得る。したがって、カメラは、例えばデジタルカラービデオシーケンスの取得など、ビデオ用途向けに適合されたビデオカラーカメラであってもよい。
【０１５７】
したがって、一般的に、本発明はさらに、少なくとも１個の有色物体の撮像向けのカラーカメラ、具体的にはデジタルカラーカメラ、より具体的には３Ｄカラーカメラまたはデジタル３Ｄカラーカメラを指す。上記にて概説のとおり、カラー撮像という用語は、本明細書で使用されるとき、一般的に、少なくとも１個の物体のカラー画像情報の取得を指す。カメラは本発明に記載の少なくとも１個の検出器を含む。カラーカメラは、上記にて概説のとおり、単一のカラー画像の取得、あるいはカラー画像シーケンスなど複数のカラー画像の取得、好ましくはデジタルカラービデオシーケンスの取得向けに適合され得る。したがって、一例として、カラーカメラはビデオカラーカメラであるか、またはそれを含み得る。後者の場合、カメラは好ましくはカラー画像シーケンスを保存するためのデータメモリを含む。
【０１５８】
本明細書で使用されるとき、「位置」という表現は一般的に、物体の１つまたは複数の絶対位置および物体の１つまたは複数の箇所の配向に関する情報のうち少なくとも１つの項目を指す。したがって、具体的に、位置は検出器の座標系、例えばデカルト座標系において判定され得る。ただし付加的にまたは代替的に、他の種類の座標系、例えば極座標系および／または球座標系も使用され得る。
【０１５９】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の物体の位置および／または色を判定する方法が開示される。該方法は、好ましくは本発明に記載の、例えば上述のまたは以下にてさらに詳しく記載される１つまたは複数の実施形態において開示されるような、少なくとも１個の検出器を使用し得る。したがって、該方法の任意の実施形態については、検出器の実施形態を参照するとよい。
【０１６０】
該方法は、以下に挙げる工程を含み、これらは所定の順序で、または異なる順序で実行され得る。さらに、列記されていない付加的な方法工程も提供され得る。さらに、該方法工程のうち複数、さらにはすべてが、少なくとも部分的に同時に実行され得る。さらに、該方法工程のうち複数、さらにはすべてが、２回、さらには３回以上、反復的に実行され得る。
【０１６１】
第１の方法工程（少なくとも１つの位置を判定する工程とも呼ばれ得る）では、少なくとも１個の光学センサが使用される。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、センサ領域における光ビームによる照明に応じて、少なくとも１個のセンサ信号を生成する。センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。
【０１６２】
さらなる方法工程（ビーム分割工程とも呼ばれ得る）では、少なくとも１個のビーム分割装置が使用される。ビーム分割装置は、ビーム分割装置に作用する照明光を複数の別々の光ビームに分割し、各光ビームは少なくとも１個の光学センサに至る複数の光路のうちの１つで伝わり移動する。
【０１６３】
さらなる方法工程（照明光変調工程とも呼ばれ得る）では、光ビームを変調する少なくとも１個の変調装置が使用される。少なくとも１個の変調装置は、複数の光路のうち１つに、好ましくはすべての光路上に配置され、対応する光路上を伝わる光ビームを変調する。
【０１６４】
さらなる方法工程（評価工程とも呼ばれ得る）では、少なくとも１個の評価装置が使用される。評価装置は、センサ信号の評価によって物体の位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成し、評価装置はさらに、センサ信号の評価によって物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成する。
【０１６５】
本発明のさらなる一態様において、本発明に記載の検出器の使用が開示される。この態様においては、測距、特に交通技術における測距；位置測定、特に交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；写真撮影用途；撮像用途またはカメラ用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途からなる群から選択される使用目的のための検出器の使用が提案される。
【０１６６】
以下では、本発明に記載の検出器、ヒューマンマシンインターフェース、追跡システムおよび方法の潜在的実施形態に関するいくつかの付加的な事項が記載される。上記にて概説のとおり、好ましくは、少なくとも１個の横方向光学検出器および少なくとも１個の縦方向光学検出器の設定に関する潜在的詳細について、具体的には潜在的な電極材料、有機材料、無機材料、層設定およびさらなる詳細に関して、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号を参照するとよい。
【０１６７】
物体は一般的に、生物であるか、または無生物物体であってもよい。検出器によって完全にまたは部分的に検出され得る物体の例が、以下にてさらに詳しく記載される。
【０１６８】
さらに、任意の転送装置の潜在的実施形態に関して、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号を参照するとよい。したがって、この任意の転送装置は、例えば少なくとも１つのビーム経路を含む。転送装置は例えば、電磁放射方向に影響を与えるために、１個または複数の鏡および／またはビーム分割装置および／またはビーム偏向要素を含み得る。代替的にまたは付加的に、転送装置は、集束レンズおよび／または発散レンズの効果を有し得る１個または複数の撮像要素を含み得る。一例として、任意の転送装置は、１個または複数のレンズおよび／または１個または複数の凸面鏡および／または凹面鏡を有し得る。同じく代替的にまたは付加的に、転送装置は、少なくとも１個の波長選択要素、例えば少なくとも１個の光学フィルタを有し得る。同じく代替的にまたは付加的に、電磁放射上に、例えばセンサ領域、特にセンサエリアにおいて、既定のビームプロファイルを映写するよう、転送装置を設計することができる。任意の転送装置に関する上述の任意の実施形態は、原則として、個別にまたは所望の組合せで実現され得る。
【０１６９】
さらに、一般的に、注意点として、本発明の文脈において、光学センサは、少なくとも１個の光学信号を異なる信号形態、好ましくは少なくとも１個の電気信号、例えば、電圧信号および／または電流信号に変換するように設計された任意の要素を指し得る。特に、光学センサは少なくとも１個の光−電気コンバータ要素、好ましくは少なくとも１個の光ダイオードおよび／または少なくとも１個の太陽電池を含み得る。以下にてさらに詳しく説明されるとおり、本発明の文脈において好適なのは特に、少なくとも１個の有機光学センサ、つまり、少なくとも１種の有機半導体材料など少なくとも１種の有機材料を含む光学センサの使用である。
【０１７０】
本発明の文脈において、センサ領域は、好ましくは（ただし必ずしもそうではない）連続しており、かつ連続した領域を形成し得る２次元または３次元の領域を意味し、センサ領域は、照明に左右される形で少なくとも１つの測定可能な特性を変動させるように設計されると理解されるべきである。一例として、前記少なくとも１つの特性は、例えば、単独でまたは光学センサの他の要素と相互作用する形で、光電圧および／または光電流および／または他の何らかの種類の信号を生成するように設計されているセンサ領域による電気的特性を含み得る。特に、センサ領域は、均一な、好ましくは単一の信号を、センサ領域の照明に左右される形で生成するような形で具現化され得る。したがって、センサ領域は、例えば、好ましくはセンサ領域の部分領域などについてそれ以上部分信号に再分割できない電気信号など、均一な信号が生成される対象である光学センサの最小単位であってもよい。横方向光学センサおよび／または縦方向光学センサはそれぞれ、少なくとも１つまたは複数のこのようなセンサ領域を有し得、後者の場合は例えば２次元および／または３次元のマトリクス配置に配置された複数のこのようなセンサ領域を有し得る。
【０１７１】
少なくとも１つのセンサ領域は、例えば少なくとも１つのセンサエリア、すなわち側方範囲がセンサ領域の厚さを大幅に超える、例えば少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも１００倍、最も好ましくは少なくとも１０００倍大きいセンサ領域を含み得る。このようなセンサエリアの例は、例えば上述の先行技術に従う、または、以下にてさらに詳しく記載される模範的実施形態に従う、有機または無機の光起電要素において認められ得る。検出器は、このような光学センサおよび／またはセンサ領域を１つまたは複数有し得る。一例として、複数の光学センサは、線形に離間して、あるいは２次元配置または３次元配置で、例えば使用される複数の光起電要素、好ましくは有機光起電要素からなるスタック、好ましくは光起電要素のセンサエリアが互いに平行に配置されるスタックによって配置され得る。他の実施形態も可能である。
【０１７２】
任意の転送装置は、上記にて説明のとおり、物体から検出器へと伝播する光を、横方向光学センサおよび／または縦方向光学センサへ、好ましくは連続的に供給するように設計され得る。上記にて説明のとおり、この供給は任意に、撮像を手段として、あるいは転送装置の非撮像特性を手段として有効化され得る。特に、転送装置は、電磁放射が横方向光学センサおよび／または縦方向光学センサに供給される前に、電磁放射を収集するように設計されてもよい。任意の転送装置は、以下にてさらに詳しく説明されるとおり、完全にまたは部分的に、少なくとも１個の任意の照明源、例えば少なくとも１本のガウスビームなど定義されたビームプロファイルまたは正確に既知であるビームプロフィルを有する、定義された光学特性を有する光ビームを供給するように設計されている照明源の構成要素部分であってもよい。
【０１７３】
任意の照明源の潜在的実施形態については、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号を参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能である。物体から発生する光は、物体自体から生じてよいが、任意に、異なる起点を有していてもよく、この起点から物体へと伝播し、その後、光学センサへと伝播してもよい。後者の場合、例えば使用されている少なくとも１個の照明源に影響され得る。この照射源は、例えば環境光源であるかこれを含み得る、および／または人工照明源であるかまたはこれを含み得る。一例として、検出器自体は、少なくとも１個の照明源、例えば少なくとも１個のレーザおよび／または少なくとも１個の白熱電球および／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、特に有機および／または無機の発光ダイオードを含み得る。上述のとおり、一般的に定義されるビームプロファイルおよび他の操作特性の関係上、１個または複数のレーザを照明源またはその一部として使用することが特に好適である。照明源自体は、検出器の構成要素部分であるか、または検出器から独立に形成され得る。照明源は、特に検出器へ、例えば検出器のハウジングに組み込まれ得る。代替的にまたは付加的に、少なくとも１個の照明源を物体に組み込むか、あるいは物体と接続または空間的に結合させてもよい。
【０１７４】
物体から発生する光は、したがって、光が物体自体を起点とするという選択の代わりにまたはこれに加えて、照明源から発生してもよく、および／または照明源によって励起されてもよい。一例として、物体から発生する電磁光は物体自体から発生してもよく、および／または光学センサへと供給される前に物体によって反射されるか、および／または物体によって散乱されてもよい。この場合、電磁放射の放出および／または散乱は、電磁放射のスペクトル的影響を受けずに有効化される場合もあれば、係る影響を伴う場合もある。したがって、一例として、例えばストークスまたはラマンに従って散乱中に波長シフトが発生する可能性もある。さらに、光の放出は、例えば一次光源により、例えば、ルミネセンス、特にリン光および／または蛍光を有効化するよう励起される物体または物体の部分領域によって励起されてもよい。他の放出プロセスも原則として可能である。反射が生じる場合、物体は例えば少なくとも１つの反射領域、特に少なくとも１つの反射表面を有し得る。前記反射表面は、物体自体の一部であってもよいが、例えば物体に接続または空間的に結合された反射体、例えば物体に接続された反射体プラークであってもよい。少なくとも１つの反射体が使用される場合、反射体は、例えば検出器の他の構成要素から独立に、物体に接続された検出器の一部と見なしてもよい。
【０１７５】
検出器の少なくとも１個の照明源は、一般的に、物体の放出特性および／または反射特性に対して、例えば波長に関して適合され得る。様々な実施形態が可能である。
【０１７６】
少なくとも１個の任意の照明源は、一般的に、紫外スペクトル範囲、好ましくは２００ｎｍ３８０ｎｍの範囲；可視スペクトル範囲（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）；赤外スペクトル範囲、好ましくは７８０ｎｍ〜３．０μｍの範囲のうち少なくとも１つに該当する光を放出し得る。最も好ましくは、少なくとも１個の照明源は、可視スペクトル範囲、好ましくは５００ｎｍ〜７８０ｎｍ、最も好ましくは６５０ｎｍ〜７５０ｎｍまたは６９０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の光を放出するように適合される。
【０１７７】
光学センサへの光の供給は、特に、光点、例えば円形、楕円形または他の構成の断面を有する光点が、光学センサの光学センサエリア上に形成されるような形で有効化され得る。一例として、検出器は、可視範囲、特に固定角度範囲および／または空間範囲を有し得、その範囲内で物体が検出され得る。好ましくは、任意の転送装置は、例えば物体が検出器の可視範囲内に配置されている場合、光点がセンサ領域上、特にセンサエリア上に完全に配置されるように設計される。一例として、センサエリアは、この条件を確保するために対応するサイズを有するよう選択され得る。
【０１７８】
少なくとも１個の縦方向光学センサは、上記にて概説のとおり、例えば照明出力が同じである場合、すなわち、例えばセンサエリア上の照明強度にわたり同じ積分の場合に、縦方向センサ信号が、照明の幾何形状に、すなわち、例えばセンサスポットについての直径および／または相当直径に応じて設計され得る。一例として、縦方向光学センサは、総出力が同じである場合にビーム断面積が２倍になると、信号の変化が３倍以上、好ましくは４倍以上、特に、５倍、さらには１０倍でも生じるように設計され得る。この条件は、例えば特定の集束範囲、例えば少なくとも１つの特定のビーム断面に当てはまり得る。したがって、例えば、信号が例えば少なくとも１つの大域的または局所的な最大値を有し得る少なくとも１つの最適な集束と、前記少なくとも１つの最適な集束の外側の集束との間において、縦方向センサ信号は、３倍以上、好ましくは４倍以上、特に好ましくは５倍以上、さらには１０倍以上の信号差を有し得る。特に、縦方向センサ信号は、照明の幾何形状に基づいて、例えば光点の直径または相当直径に基づいて、例えば３倍以上、特に好ましくは４倍以上、特に好ましくは１０倍以上の増大を有する少なくとも１つの顕著な最大値を有し得る。結果的に、縦方向光学センサは、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において詳しく開示されている、上述のＦｉＰ効果に基づき得る。したがって、具体的にはｓＤＳＣにおいて、光ビームの集束が重要な役割を果たし得、すなわち、一定数の光子（ｎｐｈ）が入射する断面または断面積が重要となり得る。光ビームの集束が緊密になればなるほど、すなわち断面積が小さくなればなるほど、光電流は大きくなり得る。「ＦｉＰ」という用語は、入射ビームの断面積φ（Ｆｉ）と太陽電池の電力（Ｐ）との間の関係を表す。
【０１７９】
少なくとも１個の縦方向光学センサは、好ましくは物体の適切な位置情報を提供するために、少なくとも１個の横方向光学センサと組み合わされる。
【０１８０】
ビーム幾何形状、好ましくは少なくとも１本の光ビームのビーム断面積に対する少なくとも１個の縦方向センサ信号の依存性という、このような効果が、特に、有機光起電構成要素、すなわち少なくとも１種の有機材料、例えば少なくとも１種の有機ｐ型半導体材料および／または少なくとも１種の有機色素を含む光起電構成要素、例えば太陽電池の場合に、本発明に繋がる調査の文脈において観察された。一例として、このような効果は、以下にて一例としてさらに詳しく説明されるとおり、色素太陽電池、すなわち少なくとも１個の第１の電極、少なくとも１種のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１種の色素、少なくとも１種のｐ型有機材料、好ましくは、固体有機ｐ型半導体、および少なくとも１個の第２の電極を含む構成要素の場合に観察された。このような色素太陽電池、好ましくは固体色素太陽電池（固体色素増感太陽電池、ｓＤＳＣ）は原則として、文献から多数の変形の形で既知である。しかし、センサエリア上の照明幾何形状に対するセンサ信号の依存性という上述の効果と、この効果の使用については、これまで記載されていない。
【０１８１】
特に、少なくとも１個の縦方向光学センサは、照明の総出力が同じである場合、特に、照明の光点がセンサ領域、特にセンサエリア内に完全に存在する限り、センサ信号が、センサ領域のサイズ、特に、センサエリアのサイズとは実質的に無関係となるような形で設計され得る。結果的に、縦方向センサ信号は、センサエリア上の電磁線の集束に限り依存し得る。特に、センサ信号は、同じ照明の場合に、例えば光点のサイズが同じである場合に、センサエリア単位面積当たりの光電流および／または光電圧が同じ値を取るような形で具現化され得る。
【０１８２】
評価装置は特に、少なくとも１個の横方向センサ信号を評価することによって物体の位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成し、また少なくとも１個のセンサ信号を評価することによって物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計された少なくとも１個のデータ処理装置、特に電子データ処理装置を含み得る。したがって、評価装置は、少なくとも１個のセンサ信号を入力変数として使用し、かつこれらの入力変数を処理することによって、物体の位置および色に関する情報項目を生成するように設計される。処理は並行して、または続発的に、さらには複合的な形で実行され得る。評価装置は、例えば少なくとも１つの保存された関係および／または既知の関係を計算および／または使用して、これらの情報項目を生成するための任意のプロセスを使用し得る。少なくとも１個のセンサ信号に加え、１つまたは複数のさらなるパラメータおよび／または情報項目が、前記の関係、特に変調周波数に関する情報のうち少なくとも１つの項目に影響し得る。この関係は、経験的に、解析的にまたは準経験的に判定され得る、また判定可能であり得る。特に好ましくは、この関係は、少なくとも１つの較正曲線、複数の較正曲線からなる少なくとも１つの組、少なくとも１つの関数または上述の可能性の組合せを含む。１つまたは複数の較正曲線は、例えば一連の値およびそれらに関連する関数値の形、例えばデータ保存装置および／またはテーブルに保存され得る。ただし、代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの較正曲線を、例えばパラメータ化された形で、および／または、関数式の形で保存することもできる。少なくとも１個のセンサ信号を位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目へと処理する場合と、少なくとも１個のセンサ信号を色に関する情報のうち少なくとも１つの項目へと処理する場合について、別々の関係が使用され得る。あるいは、センサ信号処理について少なくとも１つの複合的な関係も使用され得る。様々な可能性が考えられ、これらを組み合わせることもできる。
【０１８３】
一例として、評価装置は、情報項目を判定するためのプログラミングに関して設計され得る。評価装置は、特に少なくとも１個のコンピュータ、例えば少なくとも１個のマイクロコンピュータを含み得る。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のデータメモリをも含み得る。データ処理装置、特に少なくとも１個のコンピュータの代わりにまたはこれに加えて、評価装置は、情報項目、例えば電子テーブル、特に少なくとも１つのルックアップテーブルおよび／または少なくとも１つの特定目的集積回路（ＡＳＩＣ）を判定するように設計された１個または複数のさらなる電子構成要素を有し得る。
【０１８４】
加えて、評価装置は特に、少なくとも１個の横方向センサ信号を評価することによって物体の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成し、また少なくとも１個の縦方向センサ信号を評価することによって物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計された少なくとも１個のデータ処理装置、特に電子データ処理装置を含み得る。横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目および縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目の組合せによって、検出器の多様な使用が可能となり、これについては以下に例示によって記載される。国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において詳しく概説されているとおり、少なくとも１個の縦方向光学センサのセンサ領域上の光点の特定の直径または相当直径に帰結する光ビームの断面積は、物体と検出器との間の距離に依存し得るか、および／または検出器の任意の転送装置、例えば少なくとも１個の検出器レンズに依存し得る。一例として、物体と任意の転送装置のレンズとの間の距離の変動は、照明の幾何形状の変化、例えば光点の拡大を伴うセンサ領域の照明の焦点ぼけに繋がり、これは複数の縦方向光センサが使用される場合に、対応して変化する縦方向センサ信号または多様に変化した縦方向センサ信号が生じる結果となり得る。たとえ転送装置を使用しない場合であっても、一例として、センサ信号からの既知のビームプロファィルおよび／またはその変形から、例えば光ビームの既知のビームプロファィルおよび／または光ビームの既知の伝播を手段として、焦点ぼけおよび／または幾何情報を推測することができる。一例として、照明の総出力が既知である場合、縦方向光学センサの縦方向センサ信号から、照明の幾何形状の推測、次いで係る推測からの幾何情報、特に物体の位置情報のうち少なくとも１つの項目の推測が可能となる。
【０１８５】
同様に、少なくとも１個の横方向光学センサによって、物体の横方向位置の容易な検出が可能となる。この目的に対し、物体の横方向位置の変化が一般的に少なくとも１個の横方向光学センサのセンサ領域内での光ビームの横方向位置の変化に繋がるという事実を活かすことができる。したがって、横方向光学センサのセンサ領域、例えばセンサエリアなどに衝突する光ビームによって生成される光点の横方向位置の検出により、横方向位置または物体の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目が生成され得る。したがって、横方向光学センサの部分電極の電流および／または電圧信号を比較することにより、例えば複数の異なる部分電極を通る複数の電流の少なくとも１つ比率を形成することにより、光点の位置が判定され得る。この測定原理については、例えば米国特許第６，９９５，４４５号および／または米国特許出願公開第２００７／０１７６１６５号を参照するとよい。上述の、少なくとも１個の横方向センサ信号と物体の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目との少なくとも１個の関係は、横方向光学センサのセンサ領域上の光点の横方向位置と物体の横方向位置との間の既知の関係を含み得る。この目的に対し、検出器の既知の撮像特性、特に検出器の少なくとも１個の転送装置の既知の撮像特性が使用され得る。したがって、一例として、転送装置は少なくとも１個のレンズを含み得、既知の撮像特性はレンズの既知のレンズ方程式を使用することにより、当業者であれば認識するとおり、光点の少なくとも１つの横方向座標を物体の少なくとも１つの横方向座標に変換することが可能となり得る。この場合、既知の関係は付加的情報、例えば少なくとも１個の縦方向センサ信号および／または物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目も使用し得る。したがって、少なくとも１個の縦方向センサ信号の使用により、評価装置は、例えば、まず物体の側方位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目、例えば物体と検出器、具体的には転送装置、より好ましくは転送装置の少なくとも１個のレンズとの間の少なくとも１つの距離を判定し得る。物体の縦方向位置に関するこの情報の項目はその後、少なくとも１個の横方向センサ信号を、例えば少なくとも１個の横方向光学センサのセンサ領域内における光点の少なくとも１つの横方向座標を物体の少なくとも１つの横方向座標へと変換することにより、物体の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目に変換するために、レンズ方程式において使用され得る。他のアルゴリズムも実現可能である。
【０１８６】
上記にて概説のとおり、光ビームの総出力の総強度は未知であることが多く、何故ならこの総出力は例えば物体の特性、例えば反射特性に依存し、および／または照明源の総出力に依存し、および／または多数の環境条件に依存し得るからである。少なくとも１個の縦方向センサ信号と、少なくとも１個の縦方向光学センサの少なくとも１個のセンサ領域内の光ビームのビーム断面積との間における上述の既知の関係、すなわち少なくとも１個の縦方向センサ信号と、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目との間の既知の関係は、光ビームの総強度の総出力に依存し得ることから、この不確実性を克服する様々な方法が実現可能である。したがって、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において詳しく概説されているとおり、複数の縦方向センサ信号を、同じ縦方向光学センサによって、例えば物体の照明における異なる複数の変調周波数の使用によって検出することができる。したがって、複数の縦方向センサ信号を、照明における異なる変調周波数にて取得することができ、これらの複数のセンサ信号から、例えば対応する較正曲線の比較により、照明の総出力および／または幾何形状を推測することができ、および／またはそれらを基に、直接または間接的に、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を推測することができる。
【０１８７】
ただし、付加的にまたは代替的に、上記にて概説のとおり、検出器は複数の縦方向光学センサを含み得、各縦方向光学センサは少なくとも１個の縦方向センサ信号を生成するように適合される。光ビームの総出力および／または強度に関する情報を得るため、および／または縦方向センサ信号および／または光ビームの総出力および／または総強度についての物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を正規化するために、縦方向光学センサによって生成される複数の縦方向センサ信号を比較することができる。したがって、一例として、縦方向光学センサ信号の最大値が検出され得、またすべての縦方向センサ信号が最大値によって分割され得ることにより、正規化された縦方向光学センサ信号が生成され、その後、この信号が、上述の既知の関係を使用することにより、物体の縦方向情報のうち少なくとも１つの項目へと変換され得る。他の正規化方法も実現可能であり、例えば縦方向センサ信号の平均値を使用して正規化し、平均値ですべての縦方向センサ信号を割ってもよい。他の選択肢も可能である。これらの選択肢はそれぞれ、光ビームの総出力および／または強度から独立した変換を行う場合に適している。加えて、光ビームの総出力および／または強度に関する情報が生成され得る。
【０１８８】
検出器はさらに、照明の変調、特に周期的変調のための少なくとも１個の変調装置、特に周期的ビーム遮断装置をも有する。照明の変調は、照明の総出力を、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させ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、照明の総出力の最大値と最小値との間で有効化され得る。最小値は０であってもよいが、例えば完全な変調を有効化する必要がないよう、最小値は０より大きい値であってもよい。変調は、例えば物体と光学センサとの間のビーム経路において、例えば前記ビーム経路内に配置されている少なくとも１個の変調装置によって有効化され得る。ただし、代替的にまたは付加的に、以下にてさらに詳しく記載されるとおり、物体を照らすための任意の照明源と物体との間のビーム経路において、前記ビーム経路内に配置されている少なくとも１個の変調装置によって変調を有効化することもできる。上述のとおり、および／または以下にてさらに詳しく記載されるとおり、本発明は特に、ビーム分割装置によって生じる別々の光路の一部またはそれぞれにおいて、対応する照明光変調装置が含まれ得る配置を含み得、各変調装置が、異なる光路内に配置されている変調装置によって採用され得る変調周波数と異なる変調周波数を示し得る。これらの可能性の組合せも考えられる。
【０１８９】
少なくとも１個の変調装置は、例えば、好ましくは一定速度で回転し、したがって照明を周期的に遮断することができる、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。ただし代替的にまたは付加的に、１個または複数の異なる種類の変調装置、例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の使用も可能である。同じく代替的にまたは付加的に、少なくとも１個の任意の照明源自体を、例えば前記照明源自体が変調強度および／または総出力、例えば周期的変調総出力を有することによって、および／または前記照明源がパルス照明源、例えばパルスレーザとして具現化されることによって、変調照明を生成するように設計することもできる。したがって、一例として、少なくとも１個の変調装置を照明源に完全にまたは部分的に組み込んでもよい。様々な可能性が考えられる。
【０１９０】
検出器は、特に異なる変調の場合に複数のセンサ信号を検出するよう、特に複数のセンサ信号をそれぞれ異なる変調周波数にて検出するように設計され得る。評価装置は、複数のセンサ信号から幾何学情報を生成するように設計され得る。上述のとおり、このように、一例として、曖昧さを解消することができ、および／または例えば照明の総出力は一般的に未知であるという事実を考慮に入れることができる。
【０１９１】
さらに可能な検出器の実施形態は、少なくとも１個の任意の転送装置の実施形態に関する。上記にて説明のとおり、前記少なくとも１個の転送装置は撮像特性を有し得るか、あるいは照明の集束に全く影響を及ぼさない純粋な非撮像転送装置として具現化され得る。ただし、それは転送装置が少なくとも１個の撮像要素、例えば少なくとも１個のレンズおよび／または少なくとも１個の曲面鏡を有する場合に好適であるが、何故ならそのような撮像要素の場合、例えばセンサ領域上での照明の幾何形状は相対的配置、例えば転送装置と物体との間の距離に依存し得るからである。一般的に、それは特に物体が検出器の可視範囲内に配置される場合に、物体から発生する電磁放射が完全にセンサ領域へ転送されるような形、例えばセンサ領域、特にセンサエリア上で完全に集束するような形で転送装置が設計される場合、特に好適である。
【０１９２】
上記にて説明のとおり、光学センサはさらに、照明の総出力が同じである場合、センサ信号が照明の変調の変調周波数に依存するように設計され得る。検出器は特に、上記にて説明のとおり、例えば物体に関する情報の１つまたは複数のさらなる項目を生成するために、センサ信号が異なる変調周波数にて取得されるような形で具現化され得る。上述のとおり、一例として、複数の異なる変調周波数でのセンサ信号を個別に取得することができ、その場合、一例として、このように、照明の総出力に関する情報不足を補うことができる。一例として、異なる変調周波数にて取得された複数のセンサ信号を、例えば検出器のデータ記憶装置に保存され得る１つまたは複数の較正曲線と比較することにより、たとえ照明の総出力が未知の場合であっても、照明の幾何形状、例えばセンサエリア上の光点の直径または相当直径を推測することができる。この目的に対し、一例として、上述の少なくとも１個の評価装置、例えば上述のような異なる周波数でのセンサ信号の取得を制御するように設計され得、かつ前記センサ信号を少なくとも１つの較正曲線と比較することによって、それを基に幾何学情報、例えば照明の幾何形状に関する情報、例えば光学センサのセンサエリア上の照明の光点の直径または相当直径に関する情報を生成するように設計され得る、少なくとも１個のデータ処理装置を使用することができる。さらに、以下にてさらに詳しく説明されるとおり、評価装置は代替的にまたは付加的に、物体に関する幾何学情報のうち少なくとも１つの項目、例えば位置情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計され得る。この幾何学情報のうち少なくとも１つの項目の生成は、上記にて説明のとおり、例えば検出器および／または転送装置あるいはその一部を基準とする物体の配置と光点のサイズとの間における少なくとも１つの既知の関係を、例えば経験的に、準経験的に、または対応する撮像方程式を使用して分析的に考慮の上、有効化され得る。
【０１９３】
既知の検出器、すなわち物体の空間的分解および／または撮像が一般的に、最小可能センサエリア、例えばＣＣＤチップの場合における最小可能ピクセル数が使用されるという事実にも結び付けられる検出器とは対照的に、提案される検出器のセンサ領域は非常に大きな形で具現化することができ、何故なら例えば物体に関する幾何学情報、特に位置情報のうち少なくとも１つの項目は、例えば照明の幾何形状とセンサ信号との間における既知の関係から生成され得るからである。したがって、センサ領域は少なくとも０．００１ｍｍ２、特に少なくとも０．０１ｍｍ２、好ましくは少なくとも０．１ｍｍ２、より好ましくは少なくとも１ｍｍ２、より好ましくは少なくとも５ｍｍ２、より好ましくは少なくとも１０ｍｍ２、特に少なくとも１００ｍｍ２または少なくとも１０００ｍｍ２、さらには少なくとも１００００ｍｍ２のセンサエリア、例えば光学センサエリアを有し得る。特に、１００ｍｍ２以上のセンサエリアが使用され得る。センサエリアは一般的に用途に対して適合され得る。特に、センサエリアは少なくとも、物体が検出器の可視範囲内、好ましくは検出器からの既定の視角および／または既定の距離の範囲内に位置する場合に、光点が常にセンサエリア内に配置されるような形で選択されるべきである。このように、信号崩壊発生の原因となり得る、センサ領域の限度による光点の削減が起こらないことを確保することができる。
【０１９４】
上述のとおり、センサ領域は特に、好ましくは均一な、特に単一のセンサ信号を生成し得る、連続的なセンサ領域、特に連続的なセンサエリアであってもよい。結果的に、センサ信号は特に、センサ領域全体にわたり均一なセンサ信号、つまり、センサ領域の各部分領域が例えば付加的に占めるセンサ信号であってもよい。センサ信号は一般的に、上記にて説明のとおり、特に光信号および光電圧からなる群から選択され得る。
【０１９５】
光学センサは特に少なくとも１個の半導体検出器を含み得、および／または少なくとも１個の半導体検出器であってもよい。特に、光学センサは少なくとも１個の有機半導体検出器を含むか、または少なくとも１個の有機半導体検出器、つまり、少なくとも１種の有機半導体材料および／または少なくとも１種の有機センサ材料、例えば少なくとも１種の有機色素を含む半導体検出器であってもよい。好ましくは、有機半導体検出器は少なくとも１個の有機太陽電池および特に好ましくは色素太陽電池、特に固体色素太陽電池を含み得る。係る好適な固体色素太陽電池の模範的実施形態が、以下にてさらに詳しく説明される。
【０１９６】
特に、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個のｎ型半導体金属酸化物と、少なくとも１種の色素と、少なくとも１種のｐ型半導体有機材料、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の電極とを含む。ただし一般的に、総出力が一定である場合にセンサ信号はセンサ領域の照明の幾何形状に依存するという上述の効果は、高い確率で、有機太陽電池に、特に色素太陽電池に限られるわけではない、という点が指摘される。一般的に光起電要素が、捕捉状態を有する少なくとも１種の半導体材料を使用する光学センサとして適していると仮定されるが、この理論により本発明の保護範囲が制限されることを意図するものではなく、また、この理論の正しさに本発明が縛られることもない。結果的に、光学センサは、例えば導電帯および価電子帯を有し得る少なくとも１種のｎ型半導体材料および／または少なくとも１種のｐ型半導体材料を含み得、有機材料の場合、導電帯および価電子帯は相応にＬＵＭＯ（最低空分子軌道）およびＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）に置き換えられるべきである。捕捉状態とは、導電帯（またはＬＵＭＯ）と価電子帯（またはＨＯＭＯ）との間にあり、電荷担体によって占有され得る、エネルギー的に可能な状態を意味するものと理解されるべきである。一例として、価電子帯（またはＨＯＭＯ）の上に少なくともギャップΔＥｈの状態で存在する正孔導電のための捕捉状態、および／または、導電帯（またはＬＵＭＯ）の下に少なくとも１つのギャップΔＥｅの状態で存在する電子導電のための捕捉状態を提供することができる。このような捕捉は、例えば不純物および／または欠陥により達成され得、また任意に、標的化された形で導入されるか、または内在的に存在し得る。一例として、低強度の場合、つまり、例えば大径の光点の場合、低電流のみが流れるが、何故なら導電帯の正孔または価電子帯の電子が光電流に寄与する前に、まず捕捉状態が占有されるからである。より高い強度から始めることのみにより、つまり、例えばセンサ領域内に光点をより強く集束させることから始めることのみにより、大きな光電流が流れ得る。上述の周波数依存性は、例えば電荷担体が滞留時間Ｔの後に再び捕捉を脱し、その結果、上述の効果が、高い変調周波数で照明を変調させた場合にのみ生じるという事実によって説明され得る。周波数が過剰に低い場合、捕捉はオン状態の間に満たされ、オフ状態の間は空になり得る。周波数が過剰に高い場合、強度が低下する非変調のオン状態と比較可能な、捕捉が常に満たされる状況となり得る。
【０１９７】
一例として、検出器は、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、物体および／または検出器の少なくとも１つのセンサ領域における、０．０５Ｈｚ〜１ＭＨｚ、例えば０．１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数での照明の変調をもたらすように設計され得る。上記にて概説のとおり、この目的に対し、検出器は少なくとも１個の変調装置を含み得、変調装置は少なくとも１個の任意の照明源に組み込まれてもよく、および／または照明源から独立した状態であってもよい。したがって、少なくとも１個の照明源は、それ自体、上述の照明の変調を生成するように適合され得、および／または少なくとも１個の独立した変調装置、例えば少なくとも１個のチョッパおよび／または変調された伝送性を有する少なくとも１個の装置、例えば少なくとも１個の電気光学装置および／または少なくとも１個の音響光学装置が存在し得る。
【０１９８】
上述の捕捉状態は、例えば、ｎ型半導体材料および／またはｐ型半導体材料および／または色素を基準に、１０−５〜１０−１の密度で存在し得る。導電帯および価電子帯に関するエネルギー差ΔＥは、特に０．０５〜０．３ｅＶであってもよい。
【０１９９】
検出器は、上述のとおり、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、検出器を完全にまたは部分的に制御または駆動するようにも設計され得、例えば評価装置は、検出器の１つまたは複数の評価装置を制御するよう、および／または、検出器の少なくとも１つの照明源を制御するように設計される。評価装置は、特に、１つまたは複数のセンサ信号、例えば連続的な複数のセンサ信号が異なる照明変調周波数において取得される、少なくとも１つの測定周期を実行するように設計され得る。
【０２００】
ただし、例えば入射光の吸収がｐ型導電体中で発生し得る、従来型の半導体装置と異なり、本発明の検出器における入射光の吸収は、色素増感太陽電池（ＤＳＣ）内での電荷担体の動きとは空間的に分離され得、この場合、入射光は吸光性有機色素をフレンケル励起などの励起状態へと移行させ得る、すなわち励起させ、電子正孔対を強く結合させ得る。ｐ型導電体とｎ型導電体双方のエネルギーレベルが、励起された吸光性有機色素のエネルギー状態と十分に合致する限り、励起を分離することができ、したがって電子と正孔はそれぞれｐ型導電体とｎ型導電体を通って、適切な接点電極まで移動し得る。この場合、移動中の電荷担体は多数派の電荷担体であってもよく、すなわちｎ型導電体においては電子、ｐ型導電体においては正孔が移動している状態である。吸光性有機色素はそれ自体が非導電性物質であることから、効果的な電荷輸送は吸光性有機色素の分子がｐ型導電体とｎ型導電体双方と密接に接触している状態の度合いに依存し得る。ＤＳＣの潜在的詳細については、例えばＵ．Ｂａｃｈ、Ｍ．Ｇｒａｅｔｚｅｌ、Ｄ．Ｌｕｐｏ、Ｐ．Ｃｏｍｔｅ、Ｊ．Ｅ．Ｍｏｓｅｒ、Ｆ．Ｗｅｉｓｓｏｅｒｔｅｌ、Ｊ．Ｓａｌｂｅｃｋ、およびＳｐｒｅｉｔｚｅｒ著、「Ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ  ｄｙｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ  ＴｉＯ２  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌｓ  ｗｉｔｈ  ｈｉｇｈ  ｐｒｏｔｏｎ−ｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ」、Ｎａｔｕｒｅ、Ｖｏｌ．３９５、ｎｏ．６７０２、５８３−５８５頁、１９９８年、を参照するとよい。
【０２０１】
上述のとおり、光はセルに衝突すると吸光性有機色素に吸収され得、そして励起が発生し得る。吸収された光子のエネルギーが、吸光性有機色素における最高被占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）との間のエネルギー格差より大きい場合、ＨＯＭＯの電子は光励起された色素のＬＵＭＯにまで引き上げられ得、そして色素と半導体（ナノ多孔質二酸化チタン）との間の境界で電荷分離が発生し得る。ここから、電子は数フェムト秒〜数ピコ秒以内にさらに、ナノ多孔質二酸化チタンの導電体へと移動し得る。好ましくは、電子移行中のエネルギー損失を最小限に抑えるよう、励起状態のエネルギーレベルは二酸化チタンの導電体の下限と合致し、またＬＵＭＯレベルは二酸化チタンの導電体の下限を十分に超える範囲となるべきである。正孔導電体の酸化電位は、色素のＨＯＭＯレベルを超える範囲であることにより、励起された色素の正孔から離れる輸送が可能となるべきである。外部回路内で負荷が接続される場合、電流は二酸化チタンと陽極を横断する形で流れ得る。還元された色素は、有機ｐ型導電体による色素への電子供与を通じて再生可能であり、これにより二酸化チタンの伝導帯からの電子の酸化された色素との再結合を防ぐことができる。同様に、ｐ型導電体は対電極を介して再生され得、これにより、恒久的な化学変化を必要とすることなく、入射光から電気エネルギーへの一定のエネルギー変換が確保され得る。
【０２０２】
評価装置は、上述のとおり、センサ信号の評価によって物体の位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するよう、および／またはセンサ信号の評価によって物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される。前記物体の位置は静的であってもよく、または物体の少なくとも１つの運動、例えば検出器またはその一部と物体またはその一部との間での相対運動を含んでさえもよい。この場合、相対位置は一般的に、少なくとも１つの線形運動および／または少なくとも１つの回転運動を含み得る。運動情報項目は、例えば、異なる時点で取得される情報のうち複数の項目の比較によっても得られ、したがって、例えば位置情報のうち少なくとも１つの項目はまた、速度情報のうち少なくとも１つの項目および／または加速度情報のうち少なくとも１つの項目、例えば物体またはその一部と検出器またはその一部との間における少なくとも１つの相対速度に関する情報の少なくとも１つの項目を含み得る。特に、位置情報のうち少なくとも１つの項目は、一般的に、物体またはその一部と検出器またはその一部との間の距離、特に光路長に関する情報項目；物体またはその一部と任意の転送装置またはその一部との間の距離または光学的距離に関する情報項目；物体またはその一部の検出器またはその一部との相対的な位置に関する情報項目；物体および／またはその一部の検出器またはその一部との相対的な配向に関する情報項目；物体またはその一部と検出器またはその一部との間の相対運動に関する情報項目；物体またはその一部の２次元または３次元空間構成、特に物体の幾何学に関する情報項目、これらの中から選択され得る。したがって、一般的に、位置情報のうち少なくとも１つの項目は、例えば、物体または少なくともその一部の少なくとも１つの位置に関する情報項目；物体またはその一部の少なくとも１つの配向に関する情報、物体またはその一部の幾何学または形態に関する情報項目；物体またはその一部の速度に関する情報項目；物体またはその一部の加速度に関する情報項目；検出器の可視範囲内における物体またはその一部の存在または不存在に関する情報項目、これらからなる群から選択され得る。
【０２０３】
位置情報のうち少なくとも１つの項目は、例えば少なくとも１つの座標系、例えば検出器またはその一部が存在する座標系において指定され得る。代替的にまたは付加的に、位置情報は単純に、例えば検出器またはその一部と物体またはその一部との間の距離のみを含むものであってもよい。上述の可能性の組合せも考えられる。
【０２０４】
上記にて概説のとおり、検出器は少なくとも１個の照明源を含み得る。照明源は様々な形で具現化され得る。したがって、照明源は例えば検出器ハウジング内の検出器の一部であってもよい。ただし、代替的にまたは付加的に、少なくとも１個の照明源は検出器ハウジング外に、例えば別個の照明源としても配置され得る。照明源は物体から離れて配置され、或る距離から物体を照らし得る。代替的にまたは付加的に、照明源は物体に接続されるか、さらには物体の一部とされてもよく、したがって、一例として、物体から発生する電磁放射は照明源によって直接生成され得る。一例として、少なくとも１個の照明源は物体の表面および／または内部に配置され得、センサ領域を照らす手段となる電磁放射を直接生成し得る。一例として、少なくとも１個の赤外線放出装置および／または少なくとも１個の可視光放出装置および／または少なくとも１個の紫外光放出装置を、物体の表面に配置することができる。一例として、少なくとも１個の発光ダイオードおよび／または少なくとも１個のレーザダイオードを、物体の表面および／または内部に配置することができる。照明源は特に、以下に挙げる照明源のうち１つまたは複数を含み得る：レーザ、特にレーザダイオード（ただし原則として、代替的にまたは付加的に、他の種類のレーザも使用され得る）；発光ダイオード；白熱電球；有機光源、特に有機発光ダイオード。代替的にまたは付加的に、他の照明源も使用され得る。特に好適なのは、例えば多数のレーザの場合に少なくともおおよそ当てはまるとおり、ガウスビームプロファイルを有する１本または複数の光ビームを生成するように照明源が設計される場合である。ただし、他の実施形態も原則として可能である。
【０２０５】
上記にて概説のとおり、本発明のさらなる一態様において、使用者とマシンとの間で情報のうち少なくとも１つの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る。ヒューマンマシンインターフェースは、係る情報を交換可能な手段となる装置を意味するものと概して理解されるべきである。マシンは、特にデータ処理装置を含み得る。情報のうち少なくとも１つの項目は一般的に、例えばデータおよび／または制御命令を含み得る。したがって、ヒューマンマシンインターフェースは特に、使用者による制御命令入力向けに設計され得る。
【０２０６】
ヒューマンマシンインターフェースは、１つまたは複数の上述の実施形態に従う少なくとも１個の検出器を有する。ヒューマンマシンインターフェースは、検出器を手段として使用者の幾何学情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計され、ヒューマンマシンインターフェースは情報のうち少なくとも１つの項目、特に少なくとも１つの制御命令を幾何学情報に割り当てるように設計される。一例として、前記幾何学情報のうち少なくとも１つの項目は、使用者の身体および／または使用者の少なくとも１つの身体部分に関する位置情報および／または配置情報および／または配向情報の項目、例えば使用者の手の姿勢および／または他の身体部分の姿勢に関する位置情報の項目であるか、またはこれを含み得る。
【０２０７】
この場合、使用者という用語は広義に解釈されるべきであり、また例えば使用者による影響を直接受ける１個または複数の物品をも含み得る。したがって、使用者は例えば１つまたは複数の手袋および／または他の装具を着用していてもよく、幾何学情報はこの少なくとも１つの装具の幾何学情報のうち少なくとも１つの項目である。一例として、このような装具は、例えば１個または複数の反射体の使用によって少なくとも１個の照明源から発生する一次放射を反射するものとして具現化され得る。同じく代替的にまたは付加的に、使用者は例えば、幾何学情報が検出され得る、同様に使用者の幾何学情報のうち少なくとも１つの項目が生成される状況下に包含され得るよう意図される、１個または複数の物体を空間的に動かすことができる。一例として、使用者は例えば自分の手を手段として、少なくとも１本の反射性ロッドおよび／または何らかの他の種類の物品を動かすことができる。
【０２０８】
幾何学情報のうち少なくとも１つの項目は静的であってもよく、つまり、例えば同じくスナップショットを含み得るが、例えば同じく幾何学情報および／または少なくとも１つの運動からなる一連の連続的項目をも含み得る。一例として、異なる時点で取得された幾何学情報のうち複数の項目を比較することができ、その結果、一例として、幾何学情報のうち少なくとも１つの項目は運動の速度および／または加速度に関する情報のうち少なくとも１つの項目をも含み得る。したがって、幾何学情報のうち少なくとも１つの項目は、例えば少なくとも１つの身体の姿勢および／または少なくとも１つの使用者の運動に関する情報のうち少なくとも１つの項目を含み得る。
【０２０９】
ヒューマンマシンインターフェースは、情報のうち少なくとも１つの項目、特に少なくとも１つの制御命令を、幾何学情報に割り当てるように設計される。上記にて説明のとおり、情報という用語は、この場合、広義に解釈されるべきであり、また例えばデータおよび／または制御命令を含み得る。一例として、ヒューマンマシンインターフェースは、例えば対応する割り当てアルゴリズムおよび／または保存された割り当て仕様を手段として、情報のうち少なくとも１つの項目を、幾何学情報のうち少なくとも１つの項目に割り当てるように設計され得る。一例として、幾何学情報の一連の項目と対応する情報項目との間における固有の割り当てが保存され得る。このように、例えば使用者の対応する身体姿勢および／または運動を手段として、情報のうち少なくとも１つの項目の入力が有効化され得る。
【０２１０】
このようなヒューマンマシンインターフェースは一般的に、機械制御または例えば仮想現実において使用され得る。一例として、産業用制御装置、製造制御装置、機械制御装置全般、ロボット制御装置、車両制御装置または類似の制御装置が、１つまたは複数の検出器を有するヒューマンマシンインターフェースを手段として実現され得る。ただし、このようなヒューマンマシンインターフェースの使用は、家庭用電化製品において特に好適である。
【０２１１】
相応に、上記にて概説のとおり、本発明のさらなる一態様において、少なくとも１つの娯楽機能、特にゲームを実行するための娯楽装置が提案される。娯楽機能は、特に少なくとも１つのゲーム機能を含み得る。一例として、使用者（以下、この文脈においてプレーヤともいう）が影響を及ぼすことができる１つまたは複数のゲームが保存され得る。一例として、娯楽装置は少なくとも１個の表示装置、例えば少なくとも１個のスクリーンおよび／または少なくとも１個のプロジェクタおよび／または少なくとも１組の表示用眼鏡を含み得る。
【０２１２】
娯楽装置はさらに、１つまたは複数の上述の実施形態に従う少なくとも１個のヒューマンマシンインターフェースをも含む。娯楽装置は、ヒューマンマシンインターフェースを手段としてプレーヤに関する情報のうち少なくとも１つの項目を入力可能となるように設計される。一例として、プレーヤは、上述のとおり、これを目的に１つまたは複数の身体姿勢を適合または変更することができる。これは、例えばこの目的のための相応の物品、例えば手袋などの装具、例えば検出器の電磁放射を反射する１個または複数の反射器を備える装具をプレーヤが使用する可能性を含む。情報のうち少なくとも１つの項目は、例えば、上記にて説明のとおり、１つまたは複数の制御命令を含み得る。一例として、このように、方向の変化を実行することができ、入力を確認することができ、メニューからの選択を行うことができ、特定のゲームの選択を開始することができ、仮想空間内で運動に影響を及ぼすことができ、あるいは同様の、娯楽機能に影響を及ぼすまたは変更する例を実行することができる。
【０２１３】
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娯楽装置、そして提案される使用も、先行技術に対して大幅な利点を有する。したがって、一般的に、簡単でありながらも効率的な、空間内での少なくとも１個の物体の位置を判定する検出器が提供され得る。その中で、一例として、物体または物体の一部の３次元座標を、迅速かつ効率的な形で判定することができる。具体的に、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個の縦方向光学センサの組合せは、それぞれを費用効率的な形で設計することができ、小型、費用効果的でありながらも高精度の装置に繋がり得る。少なくとも１個の光学センサは、好ましくは完全にまたは部分的に有機光起電装置として、例えばこれらの光学センサそれぞれに色素増感太陽電池、好ましくはｓＤＳＣを使用することにより、あるいは代替的にまたは付加的に、無機光起電装置として、最も好ましくは不透明無機ダイオード、例えばシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）またはその他、この目的に適する材料を含む無機ダイオードを使用することにより、設計され得る。
【０２１４】
本技術分野において、複雑な三角測量法に基づく既知の装置と比べ、提案される検出器は高度な簡素さ、具体的には検出器の光学的設定に関する簡素さを提供する。したがって、原則として、１個または２個以上のｓＤＳＣの簡単な組合せ、好ましくは適切な転送装置、具体的には適切なレンズとの組合せ、そして適切な評価装置との併用は、十分に高精度の位置検出に対応できる。
【０２１５】
高度な簡素さは、高精度測定の可能性との組合せにより、具体的には機械制御、例えばヒューマンマシンインターフェースや、より好ましくはゲーム分野において適切である。したがって、多数のゲーム目的に使用され得る、費用効率的な娯楽装置が提供され得る。
【０２１６】
したがって、２０１２年１２月１９日に出願された国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号または米国仮特許出願第６１／７３９，１７３号、および２０１３年１月８日に出願された米国仮特許出願第６１／７４９，９６４号において開示されている光学検出器および装置について、発明に記載の光学検出器、検出器システム、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡装置またはカメラ（以下、単に「本発明に記載の装置」または「ＦｉＰ装置」という）は、以下にてさらに詳しく開示される目的のうち１つまたは複数の適用目的に使用され得る。
【０２１７】
したがって、第１に、ＦｉＰ装置は携帯電話機、タブレットコンピュータ、ラップトップ、スマートパネル、スマートウォッチまたは他の固定型または移動型または着用型のコンピュータまたは通信アプリケーションにおいて使用され得る。したがって、ＦｉＰ装置は少なくとも１個の活性光源、例えば可視範囲または赤外スペクトル範囲の光を放出する光源と、性能向上を目的に組み合わされ得る。したがって、一例として、ＦｉＰ装置はカメラおよび／またはセンサとして、例えば走査環境用モバイルソフトウェア、物体および生物と組み合わせて使用され得る。ＦｉＰ装置はさらに、撮像効果を高めるために、従来型カメラなど２Ｄカメラと組み合わせることもできる。ＦｉＰ装置はさらに、監視および／または記録目的に、あるいはモバイル機器を制御する入力装置として、特にジェスチャ認識または顔面認識と組み合わせて使用することもできる。したがって、具体的に、ヒューマンマシンインターフェースの役割を果たす、ＦｉＰ入力装置とも呼ばれるＦｉＰ装置は、携帯電話機などモバイル機器を介して他の電子装置または構成要素を制御する目的などモバイル用途において使用され得る。一例として、少なくとも１個のＦｉＰ装置を含むモバイルアプリケーションを、テレビジョン、家庭用装置、ストーブ、冷蔵庫、家庭用ロボット、ゲームコンソール、音楽再生機器、乗用車、または音楽装置または他の娯楽装置の制御用として使用することができる。
【０２１８】
さらに、ＦｉＰ装置はコンピューティング用途向けのウェブカムまたは他の周辺機器においても使用され得る。したがって、一例として、ＦｉＰ装置は撮像、記録、監視、走査、特徴検出または運動検出用の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／または娯楽装置の文脈で概説されているとおり、ＦｉＰ装置は特に、顔面表現および／または身体表現による命令付与に有用である。ＦｉＰ装置は、マウス、キーボード、タッチパッド、マイクロフォンなどのような他の入力生成装置と組み合わせることができる。さらに、ＦｉＰ装置は例えばウェブカムの使用により、ゲーム用途にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は仮想トレーニング用途および／またはビデオ会議においても使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、仮想現実または拡張現実用途において、特に頭部装着型表示装置を着用する際、使用される手、腕または物体の認識または追跡にも使用され得る。
【０２１９】
さらに、ＦｉＰ装置は、上記にて部分的に説明したとおり、携帯型音響装置、テレビジョン装置およびゲーム装置においても使用され得る。具体的に、ＦｉＰ装置は、電子装置、娯楽装置などの制御装置として使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、２Ｄ表示技法および３Ｄ表示技法などにおける眼球検出または視線追跡向けに、特に拡張現実用途向けの透明表示装置と併せて使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、仮想現実または拡張現実用途との関連において、特に頭部装着型表示装置を着用する際、部屋、境界または障害物を探索する目的にも使用され得る。
【０２２０】
さらに、ＦｉＰ装置は、例えばＤＳＣカメラなどデジタルカメラおよび／またはＳＬＲカメラなどレフレックスカメラにおいて、あるいはそれらとして、使用され得る。これらの用途については、上述のような携帯電話機などモバイルアプリケーションにおけるＦｉＰ装置の使用を参照するとよい。
【０２２１】
さらに、ＦｉＰ装置は、セキュリティ用途および監視用途にも使用され得る。具体的に、ＦｉＰ装置は光学的暗号化に使用され得る。ＦｉＰベースの検出は、ＩＲ、Ｘ線、ＵＶ−ＶＩＳ、レーダ、テラヘルツ検出器または超音波検出器など、波長を補完する他の検出装置と組み合わされ得る。ＦｉＰ装置はさらに、低光量環境での検出を可能にする、活性赤外光源と組み合わせることもできる。ＦｉＰベースのセンサなどＦｉＰ装置は一般的に、能動型検出器システムと比べ有利であるが、何故なら具体的に、ＦｉＰ装置は第三者によって検出され得る信号を能動的に送信することを回避するからであり、例えばレーダ用途、超音波用途、ＬＩＤＡＲまたは同様の能動型検出装置の場合がそうである。したがって、一般的に、ＦｉＰ装置は、移動中の物体を、認識されず、かつ気付かれずに追跡するために使用され得る。付加的に、ＦｉＰ装置は一般的に、従来の装置と比べ、不正操作されにくく、過敏になりにくい。
【０２２２】
さらに、ＦｉＰ装置の使用により３Ｄ検出が容易かつ正確になることを踏まえ、ＦｉＰ装置は一般的に、顔面、身体および人の認識および識別に使用され得る。その場合、ＦｉＰ装置は、識別または個人化を目的とする他の検出手段、例えばパスワード、指紋、虹彩検出、音声認識または他の手段と組み合わされ得る。したがって、一般的に、ＦｉＰ装置は、セキュリティ装置および他の個人化用途において使用され得る。
【０２２３】
さらに、ＦｉＰ装置は、製品識別用３Ｄバーコードリーダとしても使用され得る。
【０２２４】
上述のようなセキュリティ用途および監視用途に加え、ＦｉＰ装置は一般的に、空間および区域の監視およびモニタリングにも使用され得る。したがって、ＦｉＰ装置は、空間および区域の測量およびモニタリング向けに、また一例として、禁止区域への侵入が発生した場合の警報の発動または実行に使用され得る。したがって、一般的に、ＦｉＰ装置は、製造環境、建物監視、または博物館において、任意で他の種類のセンサと組み合わせて、例えば運動センサまたは熱センサと組み合わせて、あるいは画像増倍管または画像拡大装置および／または光電子増倍管と組み合わせて、監視目的に使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は公共空間または混雑空間において、潜在的に危険有害な活動、特に犯罪、例えば駐車場での窃盗の実行、あるいは空港または鉄道駅における置き去りの手荷物など置き去りの物体の検出にも使用され得る。
【０２２５】
さらに、ＦｉＰ装置は、有利にはビデオおよびカムコーダの用途など、カメラ用途にも適用され得る。したがって、ＦｉＰ装置は運動捕捉および３Ｄ映画撮影に使用され得る。その場合、ＦｉＰ装置は一般的に、従来の光学装置と比べ、多数の利点を提供する。したがって、ＦｉＰ装置は一般的に、光学構成要素に関して要求される複雑性が低く済む。したがって、一例として、レンズを１個しか持たないＦｉＰ装置の提供などにより、従来の光学装置と比べ、レンズ数を少なくすることができる。複雑性が低減されることから、超小型装置が、例えばモバイル用途向けに可能である。高品質のレンズを複数有する従来の光学システムは一般的に、概して大型のビーム分割装置が必要となるといった理由により、大型である。さらに、ＦｉＰ装置は一般的に、自動焦点カメラなど、合焦／自動合焦装置向けにも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は光学顕微鏡、特に共焦顕微鏡においても使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は双眼鏡または望遠鏡の文脈でも使用され得る。
【０２２６】
さらに、ＦｉＰ装置は一般的に、自動車技術および輸送技術の技術分野においても適用可能である。したがって、一例として、ＦｉＰ装置は例えば適応型クルーズコントロール、非常用ブレーキアシスト、車線離脱警告、サラウンドビュー、死角検出、後退時横断通行警告および他の自動車用途および交通用途など、距離センサおよび監視センサとして使用され得る。その場合、ＦｉＰ装置は単独の装置として、あるいは他のセンサ装置と組み合わせて、例えばレーダおよび／または超音波装置と組み合わせて使用され得る。具体的に、ＦｉＰ装置は自律運転および安全性の課題を目的に使用され得る。さらに、これらの用途において、ＦｉＰ装置は、音波センサである赤外センサ、レーダセンサ、２次元カメラまたは他の種類のセンサと組み合わせて使用され得る。これらの用途においては、概して典型的なＦｉＰ装置の受動的性質を帯びた利点が有利である。したがって、ＦｉＰ装置は一般的に信号放出を必要としないことから、能動型センサ信号が他の信号源と干渉するリスクを回避することができる。ＦｉＰ装置は具体的に、標準的な画像認識ソフトウェアなど、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、ＦｉＰ装置によって提供されるような信号およびデータは一般的に、容易に処理可能であり、したがって一般的に、計算能力に対する要求は、確立された立体視システム、例えばＬＩＤＡＲよりも低い。空間要求が低いことから、ＦｉＰ効果を使用するカメラなどのＦｉＰ装置を車両内の事実上どこでも、例えばフロントガラス、前方フード、バンパ、ライト、ミラーまたは他の場所に設置することができる。ＦｉＰ効果に基づく様々な検出器を、例えば車両の自律運転を可能にするために、またはアクティブセーフティの概念の性能を向上させるために組み合わせることができる。したがって、ＦｉＰベースの様々なセンサを、ＦｉＰベースのセンサおよび／または従来型のセンサと、例えばリアウィンドウ、サイドウィンドまたはフロントウィンドウ、などのウィンドウ、バンパまたはライトにおいて、組み合わせることができる。
【０２２７】
ＦｉＰセンサを１個または複数の雨滴検出センサと組み合わせることも可能である。これは、ＦｉＰ装置が一般的に、とりわけ豪雨の間は、レーダなど従来型のセンサ技術よりも有利であるという事実による。少なくとも１個のＦｉＰ装置を、少なくとも１つ従来型のセンシング技術、例えばレーダと組み合わせることにより、気象条件に応じた複数の信号の適正な組合せを選択するソフトウェアを実現することができる。
【０２２８】
さらに、ＦｉＰ装置は一般的に、ブレーキアシストおよび／またはパーキングアシストおよび／または速度測定にも使用され得る。速度測定は車両と一体化され得るか、または車両外において、例えば交通規制時における他の車両の速度測定向けに使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、駐車場で空き駐車スペースを検出する目的にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、エアバッグなど車両の安全装置の使用を背景とする場合など、車両内におけるジェスチャ認識または人の所在監視を目的に使用され得る。さらに、車両内のＦｉＰ装置を、自律運転または部分自律運転の文脈において、運転者の活動を監視する目的に使用することもできる。車両の自律運転または部分自律運転において、運転者は依然、車両によって引き起こされる事故に対して責任を負うことから、注意力を完全に阻害する活動を行ってはならない。一例として、自律運転車両であっても、運転中は新聞を読むことを許されない。注意力を阻害する活動を運転者に行わせないよう、ＦｉＰ装置を、運転者の注意力と活動の監視のほか、運転者の過剰に注意力散漫になった場合の警告信号の発出、さらには車両停止のために使用することができる。
【０２２９】
さらに、ＦｉＰ装置は医療システムおよびスポーツの分野でも使用され得る。したがって、医療技術分野では、内視鏡などに使われる外科用ロボット工学が挙げられるが、何故なら上記にて概説のとおり、ＦｉＰ装置は必要な容積が少なく済み、また他の装置に組み込むことができるからである。具体的に、内視鏡など医療用装置において３Ｄ情報を捕捉するために使用され得るＦｉＰ装置は、レンズが１個あればよい。さらに、ＦｉＰ装置は、運動の追跡および分析を可能にするために、適切なモニタリングソフトウェアと組み合わされ得る。これにより、内視鏡または外科用メスなど医療用装置の位置を瞬間的に、磁気共鳴映像法、Ｘ線撮影または超音波撮影などから取得された医療用撮像結果と重ね合わせることができる。これらの用途は具体的に、例えば脳手術および遠隔診断および遠隔治療など、精密な位置情報が重要となる医療処置において有益である。さらに、ＦｉＰ装置は、３Ｄボディスキャンにも使用され得る。ボディスキャンは医療分野において、歯科手術、形成手術、肥満手術または美容整形手術などに適用され得るか、あるいは筋膜疼痛症候群、癌、身体醜形傷害または他の疾患などの医療診断文脈において適用され得る。ボディスキャンはさらに、スポーツ用具の人間工学的使用な使用または適合を評価する目的で、スポーツ分野でも適用され得る。
【０２３０】
ボディスキャンはさらに、衣類の分野において、衣類の適切なサイズやフィッティングの判定などにも使用され得る。この技術はテーラーメードの衣類、あるいはインターネットまたはセルフサービスのショッピング装置、例えばマイクロキオスク装置または顧客コンシェルジュ装置などから注文した衣類または履物の文脈で使用され得る。衣類分野におけるボディスキャンは、正装する顧客をスキャンする場合に特に重要である。
【０２３１】
さらに、ＦｉＰ装置は、人数計数システムの文脈において、例えばエレベーター、列車、バス、乗用車、または航空機内の人数の計数、あるいは玄関、扉、通路、小売店舗、スタジアム、娯楽会場、博物館、図書館、公共の場所、映画館、劇場などを通過する人数の計数を目的に使用され得る。さらに、人数計数システムにおける３Ｄ機能は、計数される人々に関する詳細情報、例えば身長、体重、年齢、体力などの情報を取得または推定する目的にも使用され得る。この情報は、ビジネスインテリジェンス測定基準向けに、および／または地域社会において人数を数えることによって魅力または安全性を高めるためのさらなる最適化に使用され得る。小売環境において、人数計数の文脈におけるＦｉＰ装置は、再来店顧客または買物客の往来の認識、買物行動の評価、実際に購入する来訪者の割合の評価、交代勤務の最適化、あるいは商店街における来訪者１人当たり原価のモニタリングなどに使用され得る。さらに、人数計数システムは身体計測調査にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は公共輸送システムにおいて、輸送距離に応じた自動運賃課金にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は子どもの遊び場において、特に負傷した子どもまたは危険な活動に関わっている子どもの認識による、遊具との付加的相互交流の実現および／または遊具の安全な使用の確保にも使用され得る。
【０２３２】
さらに、ＦｉＰ装置は建設用具、例えば物体から壁までの距離を判定する距離計、あるいは表面が平面かどうかを評価する道具など、物体の整列あるいは物体を望ましい状態、例えば順序通りに配置するために、あるいは建設環境で使用するための検査用カメラにおいて使用され得る。
【０２３３】
さらに、ＦｉＰ装置はトレーニング、遠隔指導または競技目的など、スポーツおよび運動の分野でも適用され得る。具体的に、ＦｉＰ装置はダンス、エアロビクス、アスレチック、フットボール、サッカー、バスケットボール、野球、クリケット、ホッケー、陸上競技、水泳、ゴルフ、自転車、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でも適用され得る。ＦｉＰ装置はスポーツおよび試合において、ボール、バットまたは剣の位置および運動などを検出するため、例えば試合を監視するため、審判をサポートするため、またはスポーツにおける特定の状況において判定を行うため、とりわけ自動判定を行うため、例えば、実際に得点またはゴールがあったか否の判定を行うために、あるいは選手の動きの調査、是正または最適化などトレーニング目的に、あるいは或る活動における成績向上方法に関するヒントの提供を目的に使用され得る。
【０２３４】
さらに、ＦｉＰ装置は車両関連活動分野、特に自動車レース、自動車運転者訓練または自動車安全訓練において、好ましくは車両の位置または車両の進路の位置、あるいは従前の進路または既定の進路からの逸脱を判定する目的にも使用され得る。
【０２３５】
ＦｉＰ装置はさらに、楽器の練習の補助、特に遠隔レッスン、例えばフィドル、バイオリン、チェロ、ベース、ハープ、ギター、バンジョーまたはウクレレなど弦楽器、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鍵盤楽器、および／またはドラム、ティンパニ、マリンバ、木琴、ビブラホン、ボンゴ、コンガ、タンバル。ジャンベまたはタブラなど打楽器のレッスンの補助にも使用され得る。
【０２３６】
ＦｉＰ装置はさらに、トレーニングの奨励および／または運動の調査および是正を目的に、リハビリテーションおよび理学療法においても使用され得る。この場合、ＦｉＰ装置は遠隔診断にも適用され得る。
【０２３７】
さらに、ＦｉＰ装置はマシンビジョンの分野でも適用され得る。したがって、１個または複数のＦｉＰ装置を、例えば自律運転および／またはロボットの作業に関する受動的制御ユニットとして使用することができる。移動するロボットと組み合わせることにより、ＦｉＰ装置は、自律的な移動および／または部品の不具合の自律的な検出を実現することができる。ＦｉＰ装置は、例えばロボットと生産部品と生物との間での衝突（に限られない）などの事故を回避するために、製造および安全性の監視にも使用され得る。ＦｉＰ装置の受動的性質を踏まえ、ＦｉＰ装置は能動型装置よりも有利と考えられ、および／またはレーダ、超音波、２Ｄカメラ、ＩＲ検出など、既存の解決手段を補う目的に使用され得る。ＦｉＰ装置における１つの特別な利点は、信号干渉の可能性が低いことである。したがって、複数のセンサが同じ環境で同時に、信号干渉のリスクを伴うことなく作動し得る。したがって、ＦｉＰ装置は一般的に、高度に自動化された生産環境、例えば自動車産業、鉱業、鉄鋼産業などにおいて有用となり得る。ＦｉＰ装置は、例えば２Ｄ撮像、レーダ、超音波、ＩＲなど他のセンサと組み合わせて、品質管理または他の目的など、生産における品質管理にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は表面品質の評価向けに、例えば製品の表面平坦性または指定された寸法の遵守状況、または穴の位置および形状の調査、あるいは擦過傷などの検出を目的に、数マイクロメートルから数メートルの範囲に至るまで、使用することができる。他の品質管理用途も実現可能である。さらに、ＦｉＰ装置は複雑な製品の部品検査、特に欠落部品、不完全な部品、緩んでいる部品、または低品質の部品の検査向けに、例えば自動光学検査または印刷回路基板に関連する検査、組立品または部分組立品の検査、工学的構成要素の検証、エンジン部品検査、木材品質検査、ラベル検査、医療用具検査、製品配向検査、包装検査、食品包装検査、あるいは他の種類の部品に関連する検査にも使用され得る。
【０２３８】
さらに、ＦｉＰ装置は列車、航空機、船舶、宇宙船および他の交通用途にも使用され得る。したがって、交通用途の文脈においては上述の用途に加え、航空機や車両など向けの受動型追跡システムも挙げられ得る。移動中の物体の速度および／または方向のモニタリング向けに、ＦｉＰ効果に基づく検出装置が実現可能である。具体的に、陸地、海および空（宇宙空間を含む）における高速移動中の物体の追跡が挙げられる。具体的に、少なくとも１個のＦｉＰ検出器を、固定型および／または移動型の装置に装着することができる。少なくとも１個のＦｉＰ装置の出力信号を、例えば別の物体の自律移動または誘導移動のための誘導機構と組み合わせることができる。したがって、追跡対象物体と操縦される物体との間での衝突を回避するか、または可能にするための用途が実現可能である。ＦｉＰ装置は一般的に有用かつ有利であるが、その背景には要求される計算能力が低く、瞬時に応答することと、検出システムの受動的性質のおかげで一般的に、レーダなど能動型システムと比べ、見つかりにくく、撹乱されにくいという点がある。ＦｉＰ装置は、速度制御装置や航空交通制御装置に特に有用であるが、これらに限られるわけではない。さらに、ＦｉＰ装置は道路通行料金自動徴収システムにも使用され得る。
【０２３９】
ＦｉＰ装置は一般的に、受動的用途に使用され得る。受動的用途の例として、港湾内または危険区域内での船舶誘導、航空機の離着陸時の誘導、自律型または部分自律型の列車またはバスの誘導が挙げられる。この場合、精密な誘導のため、固定型の既知の能動的標的が使用され得る。同じものを、鉱山用車両など、危険であるが適切に定められている経路での車両運転に使用することができる。さらに、ＦｉＰ装置は、自動車、列車、飛行物体、人、動物など、急速に接近する物体の検出にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、物体の速度または加速度の検出、あるいは時間に応じた位置、速度および／または加速度のうち１つまたは複数の追跡による物体の動きの予測にも使用され得る。
【０２４０】
さらに、上記にて概説のとおり、ＦｉＰ装置はゲーム分野でも使用され得る。したがって、ＦｉＰ装置は、サイズ、色、形状などが同一または異なる複数の物体と併用する場合、例えば運動を内容に組み入れるソフトウェアとの組合せによる運動検出の場合、受動的であってもよい。特に、運動をグラフィック出力へと実装する用途が実現可能である。さらに、命令を付与するためのＦｉＰ装置の用途が、例えばジェスチャ認識または顔面認識用の１個または複数のＦｉＰ装置の使用によって実現可能である。ＦｉＰ装置は、例えば低光量条件またはその他、周囲条件の増強が必要となる状況下で作動できるよう、能動型システムと組み合わせることができる。付加的にまたは代替的に、１個または複数のＦｉＰ装置と１個または複数のＩＲ光源またはＶＩＳ光源との組合せ、例えばＦｉＰ効果に基づく検出装置との組合せも可能である。ＦｉＰ装ベースの検出器を、例えば特別な色、形状、他の装置に対する相対位置、移動速度、光、装置の光源の変調に使用される周波数、表面特性、使用材料、反射特性、透明度、吸収特性などをシステムとそのソフトウェアによって容易に区別することができる特殊装置と組み合わせることも可能である。装置は、他にも数ある可能性の中で特に、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、グラス、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、ビーカ、ペダル、スイッチ、手袋、宝飾品、楽器または楽器を演奏するための補助用具、例えばピック、ドラムスティックなどに類似するものであってもよい。他の選択肢も実現可能である。
【０２４１】
さらに、ＦｉＰ装置は、高温または他の発光プロセスなどが原因でそれ自体が発光する物体の検出および／または追跡にも使用され得る。発光部分は排気流などであってもよい。さらに、ＦｉＰ装置は、反射性物体の追跡や、これらの物体の回転または配向の分析にも使用され得る。
【０２４２】
さらに、ＦｉＰ装置は一般的に、建築、建設および地図作成の分野でも使用され得る。したがって、一般的に、ＦｉＰベースの装置は、田園地帯または建物など、環境的区域の測定および／またはモニタリングに使用され得る。その場合、１個または複数のＦｉＰ装置を他の方法および装置と組み合わせるか、あるいはもっぱら建築プロジェクト、変化する物体、住宅などの進捗および正確性のモニタリングを目的に使用することができる。ＦｉＰ装置は、部屋、街路、住宅、コミュニティまたは景観（地上からまたは上空からの双方）に関する地図を作成するために、スキャンされた環境の３次元モデルを生成する目的で使用され得る。潜在的な適用分野の例として建設、地図作成、不動産管理、土地測量などが挙げられる。一例として、ＦｉＰベースの装置を、畑、製造工場または景観など、建物、農業生産環境について、救難作戦の支援、あるいは単独または複数の人または動物などの発見または観察を目的にモニタリングするために、マルチコプターに搭載して使用することができる。
【０２４３】
ＦｉＰ装置は、家屋内での基本的な電化製品関連サービス、例えばエネルギーまたは負荷の管理、遠隔診断、ペット関連電化製品、児童監視、電化製品関連監視、高齢者または病人の補助またはサービス提供、家屋の保安および／または監視、電化製品の操作の遠隔制御、そして自動保守補助の相互接続、自動化および制御のための、ＣＨＡＩＮ（欧州家電機器委員会相互運用ネットワーク）など、家庭用電化製品の相互接続ネットワーク内で使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、空調システムなど冷暖房システムにおいて、所望の温度または湿度への調整対象となる部屋の部分を、特に１人または複数の人の位置に応じて判定するために使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、家事に使用され得る奉仕ロボットまたは自律型ロボットなど、家庭用ロボットにおいても使用され得る。ＦｉＰ装置は多種多様な目的、例えば衝突回避または環境地図作成に使用され得るだけでなく、使用者の識別、任意の使用者についてのロボットの性能の個人化、セキュリティ目的、あるいはジェスチャ認識または顔面認識にも使用され得る。一例として、ＦｉＰ装置は、ロボット掃除機、床洗浄ロボット、乾拭きロボット、衣類のアイロン掛け用ロボット、動物用トイレロボット（猫用トイレロボットなど）、侵入者を発見するセキュリティロボット、芝刈りロボット、自動プール洗浄機、雨樋洗浄ロボット、窓洗浄ロボット、おもちゃのロボット、テレプレゼンスロボット、移動能力が低い人々の友達になるソーシャルロボット、または手話通訳ロボットにおいて使用され得る。高齢者など移動能力が低い人々の文脈において、ＦｉＰ装置を有する家庭用ロボットは、物体の拾い上げ、運搬、そして物体や使用者との安全な形での相互交流のために使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、危険物を扱うロボットまたは危険な環境で働くロボットにも使用され得る。非限定的な一例として、ＦｉＰ装置は、化学物質または放射性物質など危険物（特に災害発生後）、あるいは地雷、不発弾など他の危険物または潜在的危険物を扱うロボットまたは無人遠隔制御型車両において、あるいは化学物質または放射性物質の中間貯蔵施設または最終貯蔵施設において、あるいは燃えている物体または被災地の付近など不安全な環境での運用または係る環境の調査に使用され得る。
【０２４４】
さらに、ＦｉＰ装置は、家庭用機器、モバイル機器または娯楽装置、例えば冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、窓のブラインドまたはシャッター、家庭用警報器、空調機器、暖房機器、テレビジョン、音響装置、スマートウォッチ、携帯電話機、電話機、食器洗浄機、またはストーブなどにおいて、人の存在の検出、装置の内容または機能のモニタリング、あるいは人との相互交流および／または人に関する情報の別の家庭用機器、モバイル機器または娯楽装置との共有にも使用され得る。
【０２４５】
ＦｉＰ装置はさらに、農業分野において、例えば害虫、雑草および／または菌類や昆虫によって全体または部分的に感染するおそれのある作物植物の感染状況の検出および選別にも使用され得る。さらに、作物収穫の場合、ＦｉＰ検出器を使用しなければ収穫用機器によって負傷する可能性のあるシカなどの動物の検出に、ＦｉＰ装置を使用することもできる。さらに、ＦｉＰ装置は、畑または温室での植物の成長を観察するため、特に畑または温室内の任意の領域について、さらには任意の植物について、水または肥料または作物保護製品の量を調整するために使用され得る。さらに、農業用バイオテクノロジー分野において、ＦｉＰ装置は植物のサイズおよび形状のモニタリングにも使用され得る。
【０２４６】
さらに、ＦｉＰ装置を、化学物質または汚染物質を検出するセンサ、バクテリアまたはウイルスなどを検出する電子鼻チップ、微生物センサチップ、ガイガーカウンタ、触覚センサ、熱センサなどと組み合わせることもできる。これは例えば危険または困難な作業、例えば感染性の高い患者の治療、きわめて危険な物質の取扱いまたは除去、高度汚染区域（高放射能区域または化学物質漏出）の浄化、あるいは農業での害虫駆除向けに構成されるスマートロボットの製造に使用され得る。
【０２４７】
ＦｉＰベースの装置はさらに、物体のスキャン向けに、例えばＣＡＤまたは同様のソフトウェアと組み合わせて、例えば添加物製造および／または３Ｄ印刷向けにも使用され得る。その場合、ＦｉＰ装置の高寸法精度を、例えばｘ方向、ｙ方向またはｚ方向において、あるいはこれらの方向の任意の組合せで、例えば同時に利用することができる。さらに、ＦｉＰ装置は例えばパイプライン検査ゲージなど、検査および保守の際にも使用され得る。さらに、生産環境において、ＦｉＰ装置は、自然に成長する物体など定義困難な形状の物体が相手の作業、例えば野菜、果物または他の自然生産物の形状またはサイズによる選別、あるいは野菜、果物、食肉または食肉製品などの生産物の切断にも使用され得る。
【０２４８】
さらに、ＦｉＰ装置は、車両またはマルチコプターなどを例えば屋内空間または屋外空間経由で自律移動または部分自律移動させることを可能にするための、局所操縦システムにも使用され得る。非限定的な一例として、物体を拾い上げ、それらを様々な位置に配置するために、自動化された貯蔵施設を通って移動する車両が挙げられる。屋内操縦はさらに、商店街、小売店舗、博物館、空港または鉄道駅における可動物品、可動装置、手荷物、顧客または従業員の位置の追跡、あるいは地図上での現在位置など場所特異的情報、または販売された物品に関する情報の使用者への提供などにも使用され得る。
【０２４９】
さらに、ＦｉＰ装置は、自動二輪車の安全運転の確保、例えば速度、傾斜、接近中の障害物、道路の凹凸、またはカーブのモニタリングによる自動二輪車運転支援などにも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、列車または路面電車などレール走行車両の衝突防止にも使用され得る。
【０２５０】
さらに、ＦｉＰ装置は、携帯型装置において、特に包装物、小包または他の商品などの物品の、物流プロセス最適化のためのスキャンにも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、さらなる携帯型装置、例えば個人用買物装置、ＲＦＩＤリーダ、病院または保健環境において使用するための医療用携帯型装置、あるいは患者または患者の健康に関連する情報の入手、交換または記録、あるいは小売環境または保健環境向けのスマートバッジにも使用され得る。
【０２５１】
上記にて概説のとおり、ＦｉＰ装置はさらに、製造、品質管理または識別の用途、例えば生産物識別またはサイズ識別（最適な場所または包装物の発見、廃棄物低減などの目的）にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、物流用途にも使用され得る。したがって、ＦｉＰ装置は、載荷または包装容器または車両の最適化に使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、製造分野における表面損傷のモニタリングまたは制御、レンタル車両などレンタル物品のモニタリングまたは制御、および／または損害評価など保険用途にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、最適な材料の取扱いなど、材料、物体または道具のサイズの識別向けに、特にロボットと併用する形で使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、生産における工程管理および自動化向けに、例えばタンクの充填レベルの観察、製品が適正に製造されたか否かのモニタリング、包装物の充填レベルの評価（ボトルの充填レベルなど）、包装適用前の製品の配向調整、生産における部品の自動取得およびそれらの特定の配向での自動配置などにも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、物流分野において、倉庫などでの、特に人間が混在する交通環境での、自律制御型または遠隔制御型のフォークリフト、運搬装置、輸送装置などにも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、限定はされないが、タンク、パイプ、反応装置、道具など生産用資産の保守にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、３Ｄ品質マークの分析にも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、歯の詰め物、歯列矯正具、義歯、身体密着型の創傷保護または身体部位保護、身体密着型の失禁保護用品、医療用の圧迫帯、衣類、履物などの製造にも使用され得る。ＦｉＰ装置は、１つまたは複数の３Ｄプリンタとの組合せによる、迅速な試作品製作、３Ｄ複製などにも使用され得る。さらに、ＦｉＰ装置は、１個または複数の物品の形状検出にも、例えば海賊品や偽造品の摘発のために使用され得る。
【０２５２】
上記にて概説のとおり、好ましくは、少なくとも１個の光学センサは少なくとも１個の有機半導体検出器、特に好ましくは少なくとも１個の色素太陽電池、ＤＳＣまたはｓＤＳＣを含むか、あるいは代替的または付加的に、無機光起電装置として、最も好ましくは不透明無機ダイオードとして含み得る。特に、光学センサはそれぞれ、少なくとも１個の第１の電極と、少なくとも１個のｎ型半導体金属酸化物と、少なくとも１種の色素と、少なくとも１種の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、好ましくは記載の順序で含み得る。記載の要素は、例えば層構造中の複数層として存在し得る。層構造は、例えば基板、好ましくは透明基板、例えばガラス基板に適用され得る。
【０２５３】
好適な光学センサにおける上述の要素の好適な実施形態が以下に例示により記載され、これらの実施形態は任意の所望の組合せで使用され得る。ただし、他にも多数の構成が原則として可能であり、例えば上述の国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号、米国特許出願公開第２００７／０１７６１６５Ａ１号、米国特許第６，９９５，４４５Ｂ２号、独国特許出願公開第２５０１１２４Ａ１号、独国特許出願公開第３２２５３７２Ａ１号および国際公開第２００９／０１３２８２Ａ１号を参照するとよい。
【０２５４】
上記にて概説のとおり、少なくとも１個の光学センサ、特に少なくとも１個の横方向光学センサは、色素増感太陽電池（ＤＳＣ）、好ましくは固体色素増感太陽電池（ｓＤＳＣ）として設計され得る。同様に、少なくとも１個の縦方向光学センサは、少なくとも１個の色素増感太陽電池（ＤＳＣ）として設計され得るか、または少なくとも１個の色素増感太陽電池（ＤＳＣ）、好ましくは固体色素増感太陽電池（ｓＤＳＣ）を含み得る。より好ましくは、少なくとも１個の縦方向光学センサは、複数のＤＳＣからなるスタック、好ましくは複数のｓＤＳＣからなるスタックを含む。ＤＳＣまたはｓＤＳＣの好適な構成要素が以下に開示される。ただし、他の実施形態も実現可能であることが理解されるものとする。
【０２５５】
第１の電極およびｎ型半導体金属酸化物
一般的に、縦方向光学センサの層設定において使用され得る第１の電極およびｎ型半導体金属酸化物の好適な実施形態については、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号を参照するとよい。光学センサの色素太陽電池に使用されるｎ型半導体金属酸化物は、単一の金属酸化物であるか、または異なる酸化物の混合物であってもよい。混合酸化物を使用してもよい。ｎ半導体金属酸化物は、特に多孔質であってもよく、および／またはナノ粒子酸化物の形態で使用することができ、この文脈においてナノ粒子は、平均粒子サイズが０．１マイクロメートル未満の粒子を意味すると理解される。ナノ粒子酸化物は典型的に、導電性基板（すなわち第１の電極としての導電層を有する担体）に、焼結プロセスによって、大きな表面積を有する薄い多孔質膜として適用される。
【０２５６】
好ましくは、少なくとも１個の光学センサは少なくとも１個の透明基板を使用する。同様に、好ましくは、少なくとも１個の縦方向光学センサは少なくとも１個の透明基板を使用する。複数の縦方向光学センサ、例えば複数の縦方向光学センサからなるスタックを使用する場合、好ましくは、これらの縦方向光学センサのうち少なくとも１個が透明基板を使用する。したがって、一例として、すべての縦方向光学センサが、ただし物体から見て外方を向いている最後の縦方向光学センサを除き、それぞれ透明基板を使用し得る。最後の縦方向光学センサが使用する基板は透明でも不透明でもよい。
【０２５７】
同様に、少なくとも１個の光学センサは少なくとも１個の透明な第１の電極を使用する。さらに、少なくとも１個の縦方向光学センサは、少なくとも１個の透明な第１の電極を使用し得る。複数の縦方向光学センサ、例えば複数の縦方向光学センサからなるスタックを使用する場合、好ましくは、これらの縦方向光学センサのうち少なくとも１個が、透明な第１の電極を使用する。したがって、一例として、すべての縦方向光学センサが、ただし物体から見て外方を向いている最後の縦方向光学センサを除き、それぞれ、透明な第１の電極を使用し得る。最後の縦方向光学センサが使用する第１の電極は透明でも不透明でもよい。
【０２５８】
基板は、剛性であるか、または可撓性であってもよい。適切な基板（以後、担体ともいう）は、金属箔だけでなく、特にプラスチックシートまたは膜であり、特にガラスシートまたはガラス膜である。特に上述の好適な構造における特に第１の電極に特に適する電極材料は、導電性材料、例えば透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、例えばフッ素および／またはインジウムドープスズ酸化物（ＦＴＯまたはＩＴＯ）および／またはアルミニウムドープ亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、カーボンナノチューブまたは金属膜である。ただし、代替的にまたは付加的に、十分な透明度を依然有する薄い金属膜を使用することも可能と思われる。不透明な第１の電極が望ましく、それを使用する場合、厚い金属膜を使用してもよい。
【０２５９】
基板は、これらの導電性材料で被覆されるか、またはコーティングされ得る。提案される構造においては一般的に単一の基板のみ要求されることから、可撓性電池の形成も可能である。これにより、多くの最終用途、例えば銀行カード、装具などへの使用が可能となり、この場合、実現には、剛性基板を使用する難しさが生じる程度と思われる。
【０２６０】
ｐ型半導体がＴＣＯ層と直接接触することを防ぐため、付加的に、第１の電極、特にＴＣＯ層を、（例えば１０〜２００ｎｍの厚さの）固体金属酸化物緩衝層で被覆またはコーティングしてもよい（Ｐｅｎｇ他、Ｃｏｏｒｄ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２４８、１４７９（２００４）を参照のこと）。しかし、本発明の固体ｐ型半導体電極質を使用して、電極質の第１の電極との接触が液体またはゲル形態の電極質と比較して大きく低減される場合には、この緩衝層は多くの場合不要となって、多くの場合にこの層を省くことができ、これは電流制限効果を有し、ｎ型半導体金属酸化物の第１の電極との接触も悪化させ得る。これは構成要素の効率を高める。他方、このような緩衝層は色素太陽電池の電流成分を有機太陽電池の電流成分と一致させるように、制御された形で活用することもできる。加えて、緩衝層が省かれている電池、特に固体電池の場合、電荷担体との望まれない再結合を伴う問題が頻繁に起こる。これに関して、緩衝層は多くの場合、特に固体電池の場合に有利である。
【０２６１】
よく知られているように、金属酸化物の薄層または薄膜は一般的に安価な固体半導体材料（ｎ型半導体）であるが、バンドギャップが大きいため、その吸収は典型的に電磁スペクトルの可視領域内になく、むしろ通常は紫外スペクトル領域内にある。したがって、太陽電池に使用する場合、この金属酸化物は一般的に、色素太陽電池の場合にそうであるように、光増感剤としての色素と組み合わせなければならず、この色素は、太陽光の波長範囲内、すなわち３００〜２０００ｎｍを吸収し、電子励起状態において、半導体の伝導帯に電子を注入する。電解質として電池に付加的に使用される固体ｐ型半導体を使用すると、電解質は対電極において還元されるが、電子は増感剤にリサイクルされ、そして再生される。
【０２６２】
有機太陽電池に使用する場合に特に興味深いのは、半導体である酸化亜鉛、二酸化スズ、二酸化チタンまたはこれらの金属酸化物の混合物である。金属酸化物は、ナノ結晶多孔質層の形態で使用することができる。これらの層は、増感剤としての色素によって、太陽光の高い吸収が達成されるようにコーティングされた、大きな表面積を有する。構造化された金属酸化物層、例えばナノロッドは、より高い電子移動性、または色素による改善された空隙充填などの利点をもたらす。
【０２６３】
金属酸化物半導体は、単独でまたは混合物の形態で使用することができる。金属酸化物を他の１種または数種の金属酸化物でコーティングすることも可能である。加えて、金属酸化物を、コーティングとして別の半導体、例えばＧａＰ、ＺｎＰまたはＺｎＳに適用してもよい。
【０２６４】
特に好適な半導体は、好ましくはナノ結晶形態での使用されるアナターゼ多形の酸化亜鉛および二酸化チタンである。
【０２６５】
加えて、増感剤は、有利にはこれらの太陽電池内での用途を典型的に見出すすべてのｎ型半導体と組み合わせることができる。好適な例として、セラミックに使用される金属酸化物、例えば二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ（ＩＶ）、酸化タングステン（ＶＩ）、酸化タンタル（Ｖ）、酸化ニオブ（Ｖ）、酸化セシウム、チタン酸ストロンチウム、スズ酸亜鉛、ペロブスカイト型の錯体酸化物、例えばチタン酸バリウム、ならびに二元および三元酸化鉄が挙げられ、これらは、ナノ結晶または非晶質の形態でも存在し得る。
【０２６６】
慣用的な有機色素およびフタロシアニンおよびポルフィリンが有する強い吸収のため、ｎ半導電金属酸化物の薄層または薄膜であっても、必要量の色素を吸収するには十分である。金属酸化物膜薄膜は、不必要な再結合プロセスの確率が下がるという利点と、色素サブ電池の内部抵抗が低減するという利点を有する。ｎ半導電金属酸化物については、好ましくは１００ｎｍ〜２０マイクロメートルまでの層厚、より好ましくは５００ｎｍ〜約３マイクロメートルの範囲の層厚を優先的に使用することが可能である。
【０２６７】
色素
本発明の文脈では、通例とおり特にＤＳＣについて、「色素」、「増感色素」および「増感剤」という用語は本質的に同義として使用され、可能な構成を一切限定しない。本発明の文脈で使用可能な多数の色素が先行技術から知られており、そのため、可能な材料の例については、色素太陽電池に関する先行技術の上記の説明を参照するとよい。好適な一例として、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されている色素のうちの１種または数種の色素を使用してもよい。
【０２６８】
付加的にまたは代替的に、国際公開第２０１３／１４４１７７Ａ１号において開示されているような１種または複数種の色素など、１種または複数種のキノリニウム色素を、フッ素化対アニオンと併せて、本発明に記載の検出器に使用してもよい。具体的に、以下に開示される１種または複数種の色素を、少なくとも１個の光学センサに使用してもよい。これら色素の詳細およびこれら未発表用途の開示の詳細が以下に記載される。具体的には、以下にてさらに詳しく記載される色素Ｄ−５を使用してもよい。ただし、１種または複数種の色素を付加的にまたは代替的に使用してもよい。
【０２６９】
挙げられている色素および請求項に記載の色素はすべて、原則として顔料として存在してもよい。半導体材料としての二酸化チタンに基づく色素増感太陽電池は、例えば米国特許第４９２７７２１Ａ号、Ｎａｔｕｒｅ  ３５３、７３７〜７４０頁（１９９１）および米国特許第ＵＳ５３５０６４４Ａ号、さらにＮａｔｕｒｅ  ３９５、５８３〜５８５頁（１９９８）および欧州特許第１１７６６４６Ａ１号に記載されている。これらの文献に記載された色素も、原則として、本発明の文脈で有利に使用することができる。これらの色素太陽電池は、増感剤として酸基によって二酸化チタン層に結合された遷移金属錯体、特にルテニウム錯体の単分子膜を含むことが好ましい。
【０２７０】
ルテニウム錯体を含み得る色素増感太陽電池用の色素は今のところ、特に、ルテニウムが高価であることから、どちらかと言えば学術的関心の的である。しかし、本発明に記載の検出器に使用され得る色素増感太陽電池が必要とすると思われるルテニウムはごく少量であり、費用に関する主張は容易に、本発明の方法の範囲内において、物体から伝わる少なくとも１本の光ビームが、少なくとも部分的に赤外（ＩＲ）領域の一部、すなわち約７５０ｎｍ〜１０００μｍの電磁スペクトル範囲の一部、好ましくは一般的に近赤外（ＮＩＲ）領域と呼ばれる、通常は約７５０ｎｍ〜１．５μｍの範囲とされる部分を含み得るスペクトル範囲に該当し得る場合に少なくとも１個の物体の位置を判定するための用途に対するルテニウムの魅力的な特徴によって覆されると考えられる。本発明に記載の検出器内での用途に適切となり得る既知のルテニウム錯体の例は、
【化１】
2017515111.tif 000003
である。
【０２７１】
別の例はＴ．Ｋｉｎｏｓｈｉｔａ、Ｊ．Ｔ．Ｄｙ、Ｓ．Ｕｃｈｉｄａ、Ｔ．ＫｕｂｏおよびＨ．Ｓｅｇａｗａ著、「Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｄｙｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌｓ  ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  ａ  ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ−ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ  ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ  ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ」、Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、７、５３５−５３９頁（２０１３）、に記載されており、同書には以下の式で表されるホスフィン配位ルテニウム錯体が記載されており、これはＮＩＲにおいて、特に７５０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲で強い吸収を示し、したがって有望な効率を有する色素増感太陽電池を得ることができる。
【０２７２】
【化２】
2017515111.tif 000004
【０２７３】
既知の色素の大部分はＮＩＲ領域を含むＩＲ領域内での吸収特性が弱いことから、ルテニウム錯体を含む色素は、本発明に記載の検出器の範囲をＩＲ領域、特にＮＩＲ領域にまで拡大する能力があると考えられ、例えば能動型深度センサとして、特にコンピュータビジョン関連用途において、本出願において別途記載のとおり、ＩＲ光が重要な役割を果たし得る用途に使用され得る。
【０２７４】
提案されてきた多くの増感剤は、金属を含まない有機色素を含み、これらも同様に本発明の文脈で使用可能である。特に固体色素太陽電池では、例えばインドリン色素を使用して、４％超の高い効率を達成することができる（例えばＳｃｈｍｉｄｔ−Ｍｅｎｄｅ他、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００５、１７、８１３を参照のこと）。米国特許第Ａ６３５９２１１号には、二酸化チタン半導体に固定するためにアルキレンラジカルを介して結合されたカルボキシル基を有するシアニン、オキサジン、チアジンおよびアクリジンの色素の使用が記載されており、これらも本発明の文脈において実施可能である。
【０２７５】
有機色素は、液体電池において今やほぼ１２．１％の効率を実現している（例えば例えばＰ．Ｗａｎｇ他、ＡＣＳ．Ｎａｎｏ  ２０１０を参照のこと）。ピリジニウム含有色素もまた報告されており、本発明の文脈において使用可能であり、有望な効率を示している。
【０２７６】
提案される色素太陽電池において特に好適な増感色素は、独国特許出願公開第１０２００５０５３９９５Ａ１号または国際公開第２００７／０５４４７０Ａ１号に記載のペリレン誘導体、テリレン誘導体およびクアテリレン誘導体である。本発明の文脈でも可能なこれらの色素の使用は、高い効率と高い安定性を同時に達成する光起電要素に繋がる。
【０２７７】
リレンは太陽光の波長範囲において強い吸収を示し、共役系の長さに応じて、約４００ｎｍ（独国特許出願公開第１０２００５０５３９９５Ａ１号に記載のペリレン誘導体Ｉ）から約９００ｎｍ（独国特許出願公開第１０２００５０５３９９５Ａ１号に記載のクアテリレン誘導体Ｉ）までの範囲をカバーし得る。テリレンに基づくリレン誘導体Ｉは、二酸化チタンに吸着された固体状態で、その組成に応じて約４００〜８００ｎｍの範囲を吸収する。入射太陽光を可視領域から近赤外領域に至るまで非常に実質的な活用を達成するには、異なるリレン誘導体Ｉの混合物の使用が有利である。時には、異なるリレン同族体の使用が得策となる場合もある。
【０２７８】
リレン誘導体Ｉは、ｎ半導体金属酸化物膜に容易かつ永続的に固定され得る。この結合は、原位置で形成された無水物官能基（ｘ１）またはカルボキシル基−ＣＯＯＨまたは−ＣＯＯ−を介して、あるいはイミドまたはもしくは縮合物ラジカル（（ｘ２）または（ｘ３））中に存在する酸性基Ａを介して実現される。独国特許出願公開第１０２００５０５３９９５Ａ１号に記載のリレン誘導体Ｉは、本発明の文脈における色素増感太陽電池での使用に十分適している。
【０２７９】
特に好適なのは、色素が分子の一端にｎ型半導体膜への固定を可能にするアンカー基を有する場合である。色素は分子の他端に、好ましくは電子供与体Ｙを含み、電子供与体Ｙは、ｎ型半導体への電子放出後に色素の再生を促進し、さらに、ｎ型半導体に既に放出された電子との再結合を防ぐ。
【０２８０】
適切な色素の可能な選択に関するさらなる詳細については、例えば再び独国特許出願公開第１０２００５０５３９９５Ａ１号参照するとよい。一例として、特にルテニウム錯体、ポルフィリン、他の有機増感剤、および好ましくはリレンを使用することが可能である。
【０２８１】
色素は簡単なやり方でｎ型半導体酸化物膜の表面または内部に固定することができる。例えば、焼結させたばかりの（まだ温かい）状態のｎ半導体金属酸化物膜を、適切な有機溶媒中の色素の溶液または懸濁液と、十分な期間（例えば約０．５〜２４時間）にわたり接触させることができる。これは例えば、金属酸化物でコーティングされた基板を色素の溶液に浸すことによって達成され得る。
【０２８２】
異なる色素の組合せを使用する場合、それらの色素は例えば、１種または複数種の色素を含む１種または数種の溶液または懸濁液から連続的に適用され得る。例えばＣｕＳＣＮ層によって分離された２種の色素を使用することも可能である（このテーマについては例えばＴｅｎｎａｋｏｎｅ，Ｋ．Ｊ．、Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ．２００３、１０７、１３７５８を参照のこと）。最も好都合な方法を、個々の事例において比較的に容易に決定することができる。
【０２８３】
色素の選択およびｎ半導電金属酸化物の酸化物粒子のサイズの選択においては、最大量の光が吸収されるように有機太陽電池を構成すべきである。酸化物層は、空隙を固体ｐ型半導体が効率的に充填するよう構造化されるべきである。例えば、小さい粒子ほど大きな表面積を有し、したがって、より多量の色素を吸着することができる。他方、より大きい粒子は一般的に、ｐ型導電体をより良好に通過できるようにする、より大きい空隙を有する。
【０２８４】
ｐ型半導体有機材料
上で説明したとおり、少なくとも１個の光学センサにおける少なくとも１個のＤＳＣまたはｓＤＳＣは、特に、少なくとも１種のｐ型半導体有機材料、好ましくは少なくとも１種の固体ｐ型半導体材料を含み得、以下ではこの材料をｐ型半導体またはｐ型伝導帯ともいう。以下では、個別に使用することができ、または所望の組合せ、例えば対応するそれぞれのｐ型半導体を含む複数の層の組合せおよび／または１つの層内の複数のｐ型半導体の組合せで使用することができる、このような有機ｐ型半導体の好適な一連の例を記載する。
【０２８５】
ｎ型半導体金属酸化物中の電子と固体ｐ型導電体との再結合を防ぐため、ｎ型半導体金属酸化物とｐ型半導体との間に、パッシベーション材料を含む少なくとも１つのパッシベーション層を使用することが可能である。この層は非常に薄い層であるべきであり、また可能な限り、ｎ型半導体金属酸化物において、その時点で覆われていない部位だけを覆うべきである。状況によっては、このパッシベーション材料を、色素の前に金属酸化物に適用してもよい。好適なパッシベーション材料は特に、以下のうち１種または複数種の物質である：Ａｌ２Ｏ３；シラン、例えばＣＨ３ＳｉＣｌ３；Ａｌ３＋；４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ）；ＭｇＯ；ＧＢＡ（４−グアニジノ酪酸）および類似の誘導体；アルキル酸；ヘキサデシルマロン酸（ＨＤＭＡ）。
【０２８６】
上述のとおり、有機太陽電池の文脈において、好ましくは１種または複数種の固体有機ｐ型半導体が、単独で、あるいは有機または無機の１種または複数種の別のｐ型半導体と組み合わせて使用される。本発明の文脈において、ｐ型半導体は一般的に、正孔、すなわち正の電荷担体を伝導することができる材料、特に有機材料を意味すると理解される。より具体的には、ｐ型半導体は、少なくとも１回、安定的に酸化されて、例えばいわゆるフリーラジカルカチオンを形成し得る、広いπ電子系を有する有機材料であってもよい。例えば、ｐ型半導体は、上述の特性を有する少なくとも１種の有機マトリクス材料を含み得る。さらに、このｐ型半導体は、ｐ半導体特性を強化する１種または数種のドーパントをも任意で含み得る。ｐ型半導体の選択に影響を与える有意なパラメータは、正孔移動性である。これは、正孔移動性が正孔拡散距離を部分的に決定付けるからである（Ｋｕｍａｒａ，Ｇ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ、２００２、１８、１０４９３〜１０４９５を参照のこと）。異なるスピロ化合物における電荷担体移動性の比較は、例えばＴ．Ｓａｒａｇｉ、Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．２００６、１６、９６６〜９７４に記載されている。
【０２８７】
好ましくは、本発明の文脈において、有機半導体（すなわち低分子量のオリゴマーもしくはポリマーの半導体、あるいは係る半導体の混合物）が使用される。液相から処理可能なｐ型半導体が特に好ましい。ここでの例は、ポリチオフェンおよびポリアリールアミンなどのポリマーまたは最初に述べたスピロビフルオレンなどの可逆的に酸化可能な非晶質の非ポリマー有機化合物に基づくｐ型半導体である（例えば米国特許出願公開第２００６／００４９３９７号および同文献中でｐ型半導体として開示されているスピロ化合物を参照のこと。それらのスピロ化合物は本発明の文脈でも使用可能である）。国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されている低分子量ｐ型半導体材料、好ましくはスピロＭｅＯＴＡＤ、および／またはＬｅｉｊｔｅｎｓ他、ＡＣＳ  Ｎａｎｏ、第６巻、第２号、１４５５〜１４６２（２０１２）において開示されているｐ型半導体材料のうちの１種または複数種のｐ型半導体材料などの低分子量有機半導体の使用が優先される。付加的にまたは代替的に、国際公開第２０１０／０９４６３６Ａ１号において開示されている１種または数種のｐ型半導体材料を使用してもよく、同文献の全内容が参照によって本明細書に含まれる。加えて、先行技術の上記の説明のｐ半導体材料およびドーパントに関する注釈も参照するとよい。
【０２８８】
ｐ型半導体は、少なくとも１種のｐ型導電性有機材料を少なくとも１個の担体要素に塗布することによって生産可能であるか、または生産されることが好ましく、この塗布は例えば、少なくとも１種のｐ型導電性有機材料を含む液相からの沈着によって有効化される。この場合、沈着は同じく、原則として、任意の所望の沈着プロセス、例えばスピンコーティング、ナイフコーティング、印刷または上述の沈着方法および／または他の沈着方法の組合せによって有効化され得る。
【０２８９】
有機ｐ型半導体は、特に、少なくとも１種のスピロ化合物を含み得、および／または特に、スピロ化合物、特にスピロ−ＭｅＯＴＡＤ；以下の構造式を有する化合物から選択され得る：
【化３】
2017515111.tif 000005
【０２９０】
式中、
Ａ１、Ａ２、Ａ３はそれぞれ独立に、任意に置換されたアリール基またはヘテロアリール基であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ独立に置換基−Ｒ、−ＯＲ、−ＮＲ２、−Ａ４−ＯＲおよび−Ａ４−ＮＲ２からなる群から選択され、
Ｒは、アルキル、アリールおよびヘテロアリールからなる群から選択され、
Ａ４は、アリール基またはヘテロアリール基であり、
式Ｉ中の各場合におけるｎは独立に値０、１、２または３であり、
ただし条件として、個々のｎ値の和は少なくとも２であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３ラジカルのうちの複数は−ＯＲおよび／または−ＮＲ２である。
【０２９１】
好ましくは、Ａ２とＡ３は同じであり、したがって式（Ｉ）の化合物は、以下の構造（Ｉａ）を有する。
【０２９２】
【化４】
2017515111.tif 000006
【０２９３】
したがって、より詳細には、上記にて説明のとおり、ｐ型半導体は少なくとも１種の低分子量有機ｐ型半導体を有し得る。低分子量材料は一般的に、モノマー形態、非ポリマー化形態または非オリゴマー化形態で存在する材料を意味すると理解される。本発明の文脈で使用される場合、「低分子量」という用語は、好ましくは、ｐ型半導体が１００〜２５０００ｇ／ｍｏｌの範囲の分子量を有することを意味する。好ましくは、これらの低分子量物質は５００〜２０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する。
【０２９４】
概して、本発明の文脈において、ｐ型半導体の特性は、材料、特に有機分子からなる材料における、正孔を形成し、これらの正孔を輸送し、および／またはそれらの正孔を隣接する分子に渡す特性を意味すると理解される。より詳細には、これらの分子の安定した酸化が可能であるべきである。加えて、上述の低分子量有機ｐ型半導体は特に、広いπ電子系を有し得る。より詳細には、少なくとも１種の低分子量ｐ型半導体は、溶液から処理可能な半導体であってもよい。低分子量ｐ型半導体は特に、少なくとも１種のトリフェニルアミンを含み得る。特に好適なのは、低分子量有機ｐ型半導体が少なくとも１種のスピロ化合物を含む場合である。スピロ化合物は、１個のみの原子（スピロ原子ともいう）の位置で環が結合している多環式有機化合物を意味すると理解される。より詳細には、スピロ原子はｓｐ３混成であり、スピロ原子を介して互いに接続されたスピロ化合物の成分が例えば互い異なる平面に配置される。
【０２９５】
より好ましくは、スピロ化合物は以下の構造式を有する。
【０２９６】
【化５】
2017515111.tif 000007
【０２９７】
式中、アリール１、アリール２、アリール３、アリール４、アリール５、アリール６、アリール７およびアリール８ラジカルは、それぞれ独立に、置換されたアリールラジカルおよびヘテロアリールラジカル、特に置換されたフェニルラジカルから選択され、ただし、アリールラジカルおよびヘテロアリールラジカル、好ましくはフェニルラジカルは、それぞれ独立に、好ましくは各場合において、−Ｏ−アルキル、−ＯＨ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒおよび−Ｉからなる群から選択される１つまたは複数の置換基によって置換されており、ただし、アルキルは好ましくはメチル、エチル、プロピルまたはイソプロピルである。より好ましくは、フェニルラジカルはそれぞれ独立に、各場合において、−Ｏ−Ｍｅ、−ＯＨ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒおよび−Ｉからなる群から選択される１つまたは複数の置換基によって置換されている。
【０２９８】
さらに好ましくは、スピロ化合物は以下の式の化合物である。
【０２９９】
【化６】
2017515111.tif 000008
【０３００】
式中、Ｒｒ、Ｒｓ、Ｒｔ、Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、ＲｘおよびＲｙはそれぞれ独立に、−Ｏ−アルキル、−ＯＨ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒおよび−Ｉからなる群から選択され、ただし、アルキルは好ましくはメチル、エチル、プロピルまたはイソプロピルである。より好ましくは、Ｒｒ、Ｒｓ、Ｒｔ、Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、ＲｘおよびＲｖはそれぞれ独立に、−Ｏ−Ｍｅ、−ＯＨ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒおよび−Ｉからなる群から選択される。
【０３０１】
より詳細には、ｐ型半導体は、スピロ−ＭｅＯＴＡＤを含むか、またはスピロ−ＭｅＯＴＡＤ、すなわち下記式の化合物（例えばＭｅｒｃｋ  ＫＧａＡ社（ダルムシュタット（ドイツ））から商業的に入手可能）からなり得る。
【０３０２】
【化７】
2017515111.tif 000009
【０３０３】
代替的にまたは付加的に、他のｐ型半導体化合物、特に低分子量および／またはオリゴマーおよび／またはポリマーのｐ型半導体化合物を使用することもできる。
【０３０４】
代替的な一実施形態において、低分子量有機ｐ型半導体は、１種または複数種の上述の一般式Ｉの化合物を含み、これについては例えばＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５１８２６号（本願の優先日後に公開予定）を参照するとよい。ｐ型半導体は、上述のスピロ化合物に加えてまたはその代わりに、少なくとも１種の上述の一般式Ｉの化合物を含み得る。
【０３０５】
本発明の文脈で使用されるとき、用語「アルキル」または「アルキル基」または「アルキルラジカル」は概して、置換または非置換のＣ１〜Ｃ２０−アルキルラジカルを意味するものと理解される。好ましくは、Ｃ１〜Ｃ１０−アルキルラジカル、特に好ましくは、Ｃ１〜Ｃ８−アルキルラジカルを意味する。アルキルラジカルは直鎖状でも分枝状でもよい。加えて、アルキルラジカルは、Ｃ１〜Ｃ２０−アルコキシ、ハロゲン、好ましくはＦ、および置換または非置換のＣ６〜Ｃ３０−アリールからなる群から選択される１つまたは複数の置換基によって置換されていてもよい。適切なアルキル基の例として、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルおよびオクチル、さらには、イソプロピル、イソブチル、イソペンチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ネオペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルヘキシル、さらには、上述のアルキル基の誘導体であって、Ｃ６〜Ｃ３０−アリール、Ｃ１〜Ｃ２０−アルコキシおよび／またはハロゲン、特にＦ、例えばＣＦ３によって置換された誘導体が挙げられる。
【０３０６】
本発明の文脈で使用されるとき、用語「アリール」または「アリール基」または「アリールラジカル」は、環ヘテロ原子を含まない単環、二環、三環または多環式芳香環から誘導された、任意に置換されたＣ６〜Ｃ３０−アリールラジカルを意味するものと理解される。アリールラジカルは、好ましくは５員および／または６員の芳香環を含む。アリールが単環系でない場合、第２の環についての用語「アリール」については、特定の形態が既知で安定しているという条件で、飽和型（ペルヒドロ型）または部分不飽和型（例えばジヒドロ型またはテトラヒドロ型）も可能である。したがって、本発明の文脈における用語「アリール」はさらに、例えば、両方または３個のすべてのラジカルが芳香族である二環式または三環式ラジカル、さらには、１個の環だけが芳香環である二環式または三環式ラジカル、さらには、２個の環が芳香環である三環式ラジカルを含む。アリールの例として、フェニル、ナフチル、インダニル、１，２−ジヒドロナフテニル、１，４−ジヒドロナフテニル、フルオレニル、インデニル、アントラセニル、フェナントレニル、または１，２，３，４−テトラヒドロナフチルが挙げられる。特に好適なのは、Ｃ６〜Ｃ１０−アリールラジカル、例えばフェニルまたはナフチル、非常に好適なのは、Ｃ６−アリールラジカル、例えばフェニルである。加えて、用語「アリール」はさらに、単結合または二重結合を介して互いに結合された複数の単環、二環または多環式芳香環を含む環系をも含む。一例はビフェニル基のものである。
【０３０７】
本発明の文脈で使用される用語「ヘテロアリール」または「ヘテロアリール基」または「ヘテロアリールラジカル」は、少なくとも１個の環に少なくとも１個のヘテロ原子を有する任意に置換された５員または６員芳香環および多環式環、例えば二環式および三環式化合物を意味するものと理解される。本発明の文脈におけるヘテロアリールは、５個〜３０個の環原子を含む。ヘテロアリールは、単環式、二環式、または三環式でもよく、一部は、アリールベースの骨格中の少なくとも１個の炭素原子をヘテロ原子に置き換えることによって、上述のアリールから誘導することができる。好適なヘテロ原子はＮ、ＯおよびＳである。ヘタリールラジカルは、より好ましくは、５個〜１３個の環原子を有する。ヘテロアリールラジカルの基本骨格は、特に好ましくは、ピリジンおよび５員複素環式芳香族化合物、例えばチオフェン、ピロール、イミダゾールまたはフランなどの系から選択される。これらの基本骨格を、１つまたは２つの６員芳香族ラジカルへと任意に縮合することができる。加えて、用語「ヘテロアリール」はさらに、単結合または二重結合によって互いに結合された複数の単環式、二環式または多環式芳香環を含む環系であって、少なくとも１個の環がヘテロ原子を含む環系を含む。ヘテロアリールが単環系でない場合、少なくとも１個の環に対する用語「ヘテロアリール」については、特定の形態が既知で安定しているという条件で、飽和型（ペルヒドロ型）または部分不飽和型（例えばジヒドロ型またはテトラヒドロ型）も可能である。したがって、本発明の文脈における用語「ヘテロアリール」はさらに、例えば、両方または３個のすべてのラジカルが芳香族である二環式または三環式ラジカル、さらには、１個の環だけが芳香環である二環式または三環式ラジカル、さらには、２個の環が芳香環である三環式ラジカルであって、これらの環のうちの少なくとも１個の環、すなわち少なくとも１個の芳香環または少なくとも１個の非芳香族環がヘテロ原子を有するラジカルを含む。適切な縮合複素環式芳香族化合物は、例えば、カルバゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾフリル、ジベンゾフリルまたはジベンゾチオフェニルである。この基本骨格を、置換可能な１つもしくは２つ以上の位置またはすべての位置において置換することができ、適当な置換基は、Ｃ６〜Ｃ３０−アリールの定義で既に指定した置換基と同じ置換基である。ただし、ヘタリールラジカルは好ましくは非置換である。適当なヘタリールラジカルの例として、ピリジン−２−イル、ピリジン−３−イル、ピリジン−４−イル、チオフェン−２−イル、チオフェン−３−イル、ピロール−２−イル、ピロール−３−イル、フラン−２−イル、フラン−３−イルおよびイミダゾール−２−イル、ならびに対応するベンゾ縮合ラジカル、特に、カルバゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾフリル、ジベンゾフリルまたはジベンゾチオフェニルが挙げられる。
【０３０８】
本発明の文脈において、「任意に置換された」という用語は、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基の少なくとも１個の水素ラジカルが置換基によって置換されたラジカルを指す。この置換基の種類に関して、好適なのは、アルキルラジカル、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルおよびオクチル、さらには、イソプロピル、イソブチル、イソペンチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ネオペンチル、３，３−ジメチルブチルおよび２−エチルヘキシル、アリールラジカル、例えばＣ６〜Ｃ１０−アリールラジカル、特にフェニルまたはナフチル、最も好ましくはＣ６−アリールラジカル、例えばフェニル、ならびにヘタリールラジカル、例えばピリジン−２−イル、ピリジン−３−イル、ピリジン−４−イル、チオフェン−２−イル、チオフェン−３−イル、ピロール−２−イル、ピロール−３−イル、フラン−２−イル、フラン−３−イルおよびイミダゾール−２−イル、さらには対応するベンゾ縮合ラジカル、特に、カルバゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾフリル、ジベンゾフリルまたはジベンゾチオフェニルである。さらなる例として以下の置換基が挙げられる：アルケニル、アルキニル、ハロゲン、ヒドロキシル。
【０３０９】
ここでの置換の程度は、単置換から最大数の可能な置換基までの範囲で変動し得る。
【０３１０】
本発明に従って使用する式Ｉの好適な化合物は、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３ラジカルのうち複数のラジカルがパラ−ＯＲおよび／または−ＮＲ２置換基である点が注目に値する。ここで複数のラジカルは、−ＯＲラジカルのみ、−ＮＲ２ラジカルのみ、または少なくとも１個の−ＯＲおよび少なくとも１個の−ＮＲ２ラジカルであってもよい。
【０３１１】
本発明に従って使用する式Ｉの特に好適な化合物は、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３ラジカルのうち少なくとも４個のラジカルがパラ−ＯＲおよび／または−ＮＲ２置換基である点が注目に値する。ここで少なくとも４個のラジカルは、−ＯＲラジカルのみ、−ＮＲ２ラジカルのみ、または−ＯＲラジカルと−ＮＲ２ラジカルの混合物であってもよい。
【０３１２】
本発明に従って使用する式Ｉの非常に特に好ましい化合物は、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３ラジカルのすべてがパラ−ＯＲおよび／または−ＮＲ２置換基である点が注目に値する。これらは、−ＯＲラジカルのみ、−ＮＲ２ラジカルのみ、または−ＯＲラジカルと−ＮＲ２ラジカルの混合物であってもよい。
【０３１３】
すべての場合において、−ＮＲ２ラジカルの２個のＲは互いに異なっていてもよいが、好ましくは同一である。
【０３１４】
好ましくは、Ａ１、Ａ２およびＡ３は、それぞれ独立に、
【化８】
2017515111.tif 000010
からなる群から選択され、
式中、
ｍは、１〜１８までの整数であり、
Ｒ４はアルキル、アリールまたはヘテロアリールであり、ただしＲ４は好ましくはアリールラジカルであり、より好ましくはフェニルラジカルであり、
Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ独立に、Ｈ、アルキル、アリールまたはヘテロアリールであり、
記載の構造の芳香環および複素芳香環は、さらなる置換を任意に有し得る。ここでの芳香環および複素芳香環の置換の程度は、単置換から最大数の可能な置換基までの範囲で変動し得る。
【０３１５】
芳香環および複素芳香環のさらなる置換の場合における好適な置換基は、任意に置換された１個、２個または３個の芳香族基または複素芳香族基に関して上述の置換基を含む。
【０３１６】
好ましくは、記載の構造の芳香環および複素芳香環はさらなる置換を有しない。
【０３１７】
より好ましくは、Ａ１、Ａ２およびＡ３はそれぞれ独立に
【化９】
2017515111.tif 000011
であり、より好ましくは
【化１０】
2017515111.tif 000012
である。
【０３１８】
より好ましくは、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物は、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号においてさらに詳しく記載されている以下の構造のうち１つを有する。
【０３１９】
【化１１】
2017515111.tif 000013
【０３２０】
代替的な一実施形態において、有機ｐ型半導体は、以下の構造を有するＩＤ３２２型の化合物を含む。
【０３２１】
【化１２】
2017515111.tif 000014
【０３２２】
本発明に従って使用する化合物は、当業者にとっては既知の慣例的な有機合成法によって製造することができる。加えて、関連（特許）文献の参照は、下で引用されている合成例に記載されている。
【０３２３】
第２の電極
ａ）全般的事項
第２の電極は、基板に面する底部電極であるか、または基板とは逆の側に面した頂部電極であってもよい。上記にて概説のとおり、第２の電極は、完全にまたは部分的に透明であるか、あるいは不透明であってもよい。本明細書で使用されるとき、部分的に透明なという用語は、第２の電極が、透明な領域と不透明な領域とを含み得るという事実を指す。
【０３２４】
第２の電極は、完全にまたは部分的に透明である場合、無機透明導電性材料；有機透明導電性材料からなる群から選択され得る、少なくとも１種の透明導電性電極材料を含み得る。無機透明導電性材料の一例として、ＩＴＯおよび／またはＦＴＯなどの金属酸化物が使用され得る。有機透明導電性材料の一例として、１種または複数種の導電性ポリマー材料が使用され得る。本明細書で使用されるとき、「透明」という用語は、第２の電極の実際の層または層設定を指す。したがって、透明性は、厚さが１００ｎｍ未満、より好ましくは５０ｎｍ未満である層など、薄層の使用によって生じ得る。
【０３２５】
以下に挙げる材料群のうち１種または複数種の材料を使用することができる：少なくとも１種の金属材料、好ましくはアルミニウム、銀、白金、金からなる群から選択される金属材料；少なくとも１種の非金属無機材料、好ましくはＬｉＦ；少なくとも１種の有機導電性材料、好ましくは少なくとも１種の導電性ポリマー、より好ましくは少なくとも１種の透明導電性ポリマー。
【０３２６】
第２の電極は１種または複数種の金属を純粋な形態で含み得、および／または１種または複数種の合金を含み得る。第２の電極はさらに、単一の層を含み得、および／または複数の層からなる層設定を含み得、好ましくは少なくとも１つの層は１種または複数種の金属または合金を含む金属層である。一例として、第２の電極は、前項で挙げた群から選択される少なくとも１種の金属を、純粋な形態および／または合金の構成要素として含み得る。一例として、第２の電極はモリブデン合金；ニオブ合金、ネオジウム合金；アルミニウム合金からなる群から選択される少なくとも１種の合金を含み得る。最も好ましくは、第２の電極はＭｏＮｂ；ＡｌＮｄ；ＭｏＮｂからなる群から選択される少なくとも１種の合金を含み得る。一例として、挙げられた合金のうち複数種からなる複数の層を含む層設定、例えばＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂという構成の層を含む層設定が使用され得る。一例として、厚さ３０ｎｍのＭｏＮｂ／１００ｎｍのＡｌＮｄ／３０ｎｍのＭｏＮｂという構成の層が使用され得る。ただし、付加的にまたは代替的に、他の設定および／または他の厚さの層を使用してもよい。
【０３２７】
第２の電極は、少なくとも１個の金属電極を含み得、特にアルミニウムまたは銀などの１種または複数種の金属を、純粋な形態で、または混合物／合金として使用することができる。
【０３２８】
付加的にまたは代替的に、無機材料および／または有機材料などの非金属材料を単独で、また金属電極と組み合わせて使用することもできる。一例として、無機／有機混合電極または多層電極の使用、例えばＬｉＦ／Ａｌ電極の使用が可能である。付加的にまたは代替的に、導電性ポリマーを使用してもよい。したがって、少なくとも１個の光学センサの第２の電極は、好ましくは１種または複数種の導電性ポリマーを含み得る。
【０３２９】
一例として、ポリアナリン（ＰＡＮＩ）および／またはその化学的関係物；ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）および／またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホナート））などのポリチオフェンおよび／またはその化学的関係物からなる群から選択される１種または複数種の導電性ポリマーが使用され得る。付加的にまたは代替的に、欧州特許出願第ＥＰ２５０７２８６Ａ２号、欧州特許出願第２２０５６５７Ａ１号または欧州特許出願第２２２０１４１Ａ１号において開示されている導電性ポリマーのうちの１種または複数種の導電性ポリマーが使用され得る。
【０３３０】
付加的にまたは代替的に、無機導電性材料、例えば無機導電性炭素材料、例えば黒鉛、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤからなる群から選択される炭素材料を使用してもよい。
【０３３１】
加えて、適切な反射によって光子が吸収層を２回以上通過するよう強制することによって構成要素の量子効率が増大する電極設計の使用も可能である。このような層構造は「コンセントレータ」とも呼ばれ、同様に、例えば国際公開第０２／１０１８３８号（特に２３〜２４頁）に記載されている。
【０３３２】
第２の電極は、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個の縦方向光学センサについて同一であってもよい。それでもなお、横方向光学センサおよび縦方向光学センサについて、異なる第２の電極の設定を使用してもよい。
【０３３３】
ｂ）横方向光学センサ装置の第２の電極
好ましくは、少なくとも１個の横方向光学センサ装置用の第２の電極は少なくとも部分的に透明である。一例として、横方向光学センサ装置の第２の電極は、横方向光学センサのセンサ領域、好ましくはセンサエリアをカバーする、少なくとも１個の透明な電極層を含み得る。上記にて概説のとおり、少なくとも１つの透明な電極層は、好ましくは、導電性ポリマー、好ましくは透明な導電性ポリマーの少なくとも１つの層を含み得る。
【０３３４】
付加的に、横方向光学センサ装置の第２の電極は、好ましくは上記にて挙げた１種または複数種の金属および／または金属合金など、１種または複数種の金属を原料とし得る、複数の部分電極を含み得る。一例として、複数の部分電極は、横方向光学センサのセンサ領域、好ましくはセンサエリアを包囲するフレームを形成し得る。フレームは長方形、または好ましくは正方形など、多角形であってもよい。好ましくは、多角形の、好ましくは長方形または正方形の各側において、１個の部分電極、例えば側面に沿って完全にまたは部分的に延びる棒状に形成されている部分電極などが提供される。
【０３３５】
少なくとも１種の導電性ポリマーは、部分電極材料の導電性よりも導電性が少なくとも１桁、好ましくは少なくとも２桁低いものであってもよい。少なくとも１種の導電性ポリマーは、複数の部分電極を電気的に相互接続し得る。したがって、上記にて概説のとおり、複数の部分電極が、横方向光学センサのセンサ領域、好ましくはセンサエリアを包囲するフレームを形成し得る。導電性ポリマーの少なくとも１つの層は、透明な導電層を形成し得、この層はセンサ領域を完全にまたは部分的に覆い、かつ部分電極を電気的に接触させる。一例として、部分電極は長方形の側面に沿った帯状または棒状の複数の金属を含み得、長方形の内側領域がセンサ領域を形成し、導電性ポリマーの少なくとも１つの層が、長方形の内側領域を完全にまたは部分的に覆い、かつ帯状または棒状の複数の金属を電気的に接触させる、１つまたは複数の透明な電極層を形成する。
【０３３６】
複数の部分電極が使用され、好ましくは導電性ポリマーの少なくとも１つの層によって電気的に相互接続される場合、部分電極はそれぞれ、例えば１個または複数の電線または接点パッドによって個別に接触され得る。したがって、部分電極を電気的に接触させることにより、部分電極それぞれを通る電流を、例えば個別の電流測定装置の使用および／または部分電極を通る電流を個別に検出する連続的測定配置の使用により、個別に測定することができる。検出器は、部分電極を通る電流の測定を目的に、１個または複数の電流測定装置を含む適切な測定設定を含み得る。
【０３３７】
ｃ）縦方向光学センサ装置の第２の電極
一般的に、少なくとも１個の縦方向光学センサ装置の少なくとも１個の第２の電極に関して、横方向光学センサ装置に関する上述の詳細が、必要な変更を加えた上で適用され得る。同じく、少なくとも１個の縦方向光学センサ装置の第２の電極は、好ましくは透明である。スタックなど、複数の縦方向光学センサ装置が提供される場合、好ましくは縦方向光学センサ装置の第２の電極のすべてが、物体から見て外方を向いている最後の縦方向光学センサ装置の第２の電極を除き、透明である。縦方向光学センサ装置の第２の電極は透明でも不透明でもよい。
【０３３８】
縦方向光学センサ装置の第２の電極に使用され得る材料については、上述の、金属材料、非金属無機材料および導電性有機材料から選択され得る材料を参照するとよい。
【０３３９】
同じく、縦方向光学センサの第２の電極、あるいは複数の縦方向光学センサが提供される場合は縦方向光学センサのうち少なくとも１個の第２の電極は、任意に、個別に接触され得る複数の電極に細分化され得る。ただし、少なくとも１個の縦方向光学センサの目的上、一般的に縦方向光学センサ１個につき要求される個別の縦方向光学センサ信号は１個だけであることから、少なくとも１個の縦方向光学センサの第２の電極は単一のセンサ信号を提供し、したがって単一の電極接点のみ提供し得るように設計されれば十分と考えられる。
【０３４０】
縦方向光学センサの第２の電極も同じく、好ましくは上述の１種または複数種のポリマーなど、導電性ポリマーの少なくとも１つまたは複数の層を含み得る。好ましくは透明である、導電性ポリマーの少なくとも１つの層は、縦方向光学センサのセンサ領域、好ましくはセンサエリアを完全にまたは部分的に覆い得る。加えて、少なくとも１つの導電性ポリマー層を電気的に接触させる、１個または複数の接点パッドが提供され得る。縦方向光学センサの第２の電極用のこの少なくとも１個の接点パッドは、好ましくは上述の方法のうち少なくとも１つなど、少なくとも１種の金属が原料であってもよく、および／または完全にまたは部分的に少なくとも１種の無機導電性材料、例えば１種または複数種の透明な導電性酸化物、例えば第１の電極に関して上述の１種または複数種の導電性酸化物が原料であってもよい。
【０３４１】
封入
少なくとも１個の光学センサはさらに、酸素および／または水分など、環境的影響から保護されるよう、封入および／または包装され得る。これにより、長期的安定性が高まり得る。
【０３４２】
その場合、光学センサそれぞれを個別に封入してもよい。したがって、例えば１個の横方向光学センサまたは複数の横方向光学センサそれぞれの封入や、１個の縦方向光学センサまたは複数の縦方向光学センサそれぞれの個別封入など、光学センサそれぞれに個別封入を施すことができる。付加的にまたは代替的に、複数の光学センサを一群として封入してもよい。したがって、複数の横方向光学センサ、複数の縦方向光学センサ、あるいは少なくとも１個の横方向光学センサと少なくとも１個の縦方向光学センサなど、複数の光学センサを封入する形で封入を施してもよい。
【０３４３】
封入の目的上、様々な技法が使用され得る。したがって、検出器は光学センサを保護する気密ハウジングを含み得る。付加的にまたは代替的に、具体的には有機光検出器の場合、より好ましくはＤＳＣまたはｓＤＳＣを使用する場合、光学センサの基板と相互作用する１個または複数の蓋による封入が使用され得る。したがって、金属製、セラミック材料製またはガラス材料製の蓋を、光学センサの基板に接着してもよく、その場合、層設定は蓋の内側空間内に配置される。少なくとも１個の第１の電極と少なくとも１個の第２の電極を接触させるための複数の接点リード線を、蓋の外側からの接触が可能となるよう提供することができる。
【０３４４】
他にも様々な封入技法を、付加的にまたは代替的に使用してもよい。したがって、１つまたは複数の封入層が提供され得る。少なくとも１つの封入層を、装置の層設定の頂部に配置してもよい。したがって、１種または複数種のバリア材料など、１種または複数種の有機および／または無機の封入材料が使用され得る。
【０３４５】
合成例：
本発明の文脈において色素太陽電池に使用され得る様々な化合物、特にｐ型半導体の合成が、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号（全内容が参照によって本明細書に含まれる）において、例示により列記されている。
【０３４６】
全体として、本発明の文脈においては以下の実施形態が特に好ましいと考えられる。
【０３４７】
実施形態１：少なくとも１個の物体の位置を検出する検出器であって、
−  少なくとも１つのセンサ領域を有し、物体から検出器へと移動する照明光によるセンサ領域の照明に応じて少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計される少なくとも１個の光学センサと、
−  照明光を複数の別々の光ビームに分割するように適合され、各光ビームは光学センサに至る光路上を移動する、少なくとも１個のビーム分割装置と、
−  複数の光路のうち１本の上に配置される少なくとも１個の、照明光を変調する変調装置と、
−  少なくとも１つのセンサ信号からの情報のうち少なくとも１つの項目、特に物体の位置および／または色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される少なくとも１個の評価装置と
を含む検出器。
【０３４８】
実施形態２：少なくとも１個の変調装置が複数の光路のそれぞれに配置される、実施形態１に記載の検出器。
【０３４９】
実施形態３：変調装置が照明光の振幅を周期的に変調するように適合される、実施形態１または２に記載の検出器。
【０３５０】
実施形態４：照明の総出力が同じである場合にセンサ信号が照明の変調の変調周波数に依存するように光学センサが設計される、実施形態１から３のいずれかに記載の検出器。
【０３５１】
実施形態５：ビーム分割装置が鏡、半透明鏡；特定のスペクトル範囲内に限り反射する鏡または半透明鏡；プリズム、ダイクロイックプリズム、トリクロイックプリズム、およびマルチクロイックプリズム；ビーム分割キューブ；波長感受性スイッチからなる群から選択される、実施形態１から４のいずれかに記載の検出器。
【０３５２】
実施形態６：ビーム分割装置が複数の異なる位置に対して調整されるように適合される可動反射要素であり、複数の異なる位置において、照明光が異なる方向へ反射され、異なる位置それぞれにおいて反射後の照明光が別々の光ビームを形成する、実施形態１から５のいずれかに記載の検出器。
【０３５３】
実施形態７：評価装置が物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、物体の色に対して感受性である少なくとも１個の光学センサに衝突する少なくとも１本の光ビームがどれであるかを評価することによって生成するように適合される、実施形態１から６のいずれかに記載の検出器。
【０３５４】
実施形態８：光学センサがさらに、１個の縦方向光学センサを含み、縦方向センサ信号は照明の総出力が同じである場合に、センサ領域内の光ビームのビーム断面積、特にセンサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する、実施形態１から７のいずれかに記載の検出器。
【０３５５】
実施形態９：縦方向光学センサが少なくとも１個の色素増感太陽電池および／または無機ダイオードを含む、実施形態８に記載の検出器。
【０３５６】
実施形態１０：評価装置が照明の幾何形状と、検出器を基準とする物体の相対位置との間における少なくとも１つの所定の関係から、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される、実施形態８または９に記載の検出器。
【０３５７】
実施形態１１：評価装置が少なくとも１個以上の縦方向センサ信号からの光ビームの直径の判定によって、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように適合される、実施形態１０に記載の検出器。
【０３５８】
実施形態１２：縦方向光学センサのセンサ領域が正確に１つの連続するセンサ領域であり、縦方向光学センサ信号がセンサ領域全体にわたり均一である、実施形態８から１１のいずれかに記載の検出器。
【０３５９】
実施形態１３：横方向光学センサのセンサ領域および／または縦方向光学センサのセンサ領域がセンサエリアであるかまたはセンサエリアを含み、センサエリアは各装置の表面によって形成され、表面が物体に面しているか、または物体から見て外方を向いている状態である、実施形態８から１２のいずれかに記載の検出器。
【０３６０】
実施形態１４：縦方向センサ信号が電流および電圧からなる群から選択される、実施形態８から１３のいずれかに記載の検出器。
【０３６１】
実施形態１５：縦方向光学センサが少なくとも１個の半導体検出器、特に有機半導体検出器、少なくとも１種の有機材料、好ましくは有機太陽電池および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、および／または特に少なくとも１種の無機材料、好ましくはシリコン、ゲルマニウム、またはガリウムヒ素を含む無機半導体検出器、より好ましくは不透明無機ダイオードを含む、実施形態８から１３のいずれかに記載の検出器。
【０３６２】
実施形態１６：縦方向光学センサが少なくとも１個の第１の電極と、少なくとも１個のｎ型半導体金属酸化物と、少なくとも１種の色素と、少なくとも１種のｐ型半導体有機材料、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の電極とを含む、実施形態１５に記載の検出器。
【０３６３】
実施形態１７：第１の電極および第２の電極がいずれも透明である、実施形態１６に記載の検出器。
【０３６４】
実施形態１８：評価装置が物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、好ましくは照明の既知の出力を考慮して、また任意で照明が変調される変調周波数を考慮しつつ、照明の幾何形状と、検出器を基準とする物体の相対位置との間における少なくとも１つの所定の関係から生成するように設計される、実施形態８から１７のいずれかに記載の検出器。
【０３６５】
実施形態１９：検出器が複数の縦方向光学センサを有し、縦方向光学センサが積層されている、実施形態８から１８のいずれかに記載の検出器。
【０３６６】
実施形態２０：縦方向光学センサが、物体からの光ビームがすべての縦方向光学センサを照らすよう配置され、少なくとも１個の縦方向センサ信号が各縦方向光学センサによって生成され、評価装置が縦方向センサ信号を正規化し、そして光ビームの強度と無関係に物体の縦方向位置に関する情報を生成するように適合される、実施形態１９に記載の検出器。
【０３６７】
実施形態２１：光学センサがさらに、少なくとも１個の横方向光学センサを含み、横方向光学センサは物体から検出器へと伝わる少なくとも１本の光ビームの横方向位置を判定するように適合されており、横方向位置は検出器の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元での位置であり、横方向光学センサは少なくとも１個の横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１から２０のいずれかに記載の検出器。
【０３６８】
実施形態２１：横方向センサ信号が電流および電圧またはそれらから導き出される信号からなる群から選択される、実施形態１から２１のいずれかに記載の検出器。
【０３６９】
実施形態２２：横方向光学センサおよび縦方向光学センサが光軸に沿って積層されることにより、光軸に沿って伝わる光ビームが横方向光学センサと縦方向光学センサの双方に衝突する、実施形態２１に記載の検出器。
【０３７０】
実施形態２３：光ビームが続発的に横方向光学センサと縦方向光学センサを、またはその逆の順に通過する、実施形態２２に記載の検出器。
【０３７１】
実施形態２４：評価装置が横方向センサ信号を評価することによって物体の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成し、また縦方向センサ信号を評価することによって物体の縦方向に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される、実施形態２１から２３のいずれかに記載の検出器。
【０３７２】
実施形態２５：横方向光学センサが、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種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、光起電材料は光による光起電材料の照明に反応する形で電荷を生成するように適合され、第２の電極は複数の部分電極を有する分割電極であり、横方向光学センサはセンサエリアを有し、少なくとも１個の横方向光学センサ信号がセンサ領域内、好ましくはセンサエリア内での光ビームの位置を示す、実施形態２２から２４のいずれかに記載の検出器。
【０３７３】
実施形態２６：部分電極を通る電流がセンサ領域内での光ビームの位置に依存する、実施形態２５に記載の検出器。
【０３７４】
実施形態２７：横方向光学センサが、部分電極を通る電流に従って横方向センサ信号を生成するように適合される、実施形態２６に記載の検出器。
【０３７５】
実施形態２８：検出器、好ましくは横方向光学センサおよび／または評価装置が、部分電極を通る複数の電流の少なくとも１つの比率から物体の横方向位置に関する情報を導き出すように適合される、実施形２６または２７のいずれかに記載の検出器。
【０３７６】
実施形態２９：少なくとも４個の部分電極が提供される、実施形態２５から２８のいずれかに記載の検出器。
【０３７７】
実施形態３０：光起電材料が少なくとも１種の有機光起電材料を含み、横方向光学センサが有機光検出器および／または無機光検出器である、実施形態２５から２９のいずれかに記載の検出器。
【０３７８】
実施形態３１：光検出器が少なくとも１個の半導体検出器、特に有機半導体検出器、少なくとも１種の有機材料、好ましくは有機太陽電池および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、および／または特に無機半導体検出器、好ましくは不透明無機ダイオード、より好ましくはシリコン、ゲルマニウム、またはガリウムヒ素のうち少なくとも１種を含む、実施形態２５から３０のいずれかに記載の検出器。
【０３７９】
実施形態３２：色素増感太陽電池が、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれた層設定を含む固体色素増感太陽電池であり、層設定は少なくとも１種のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１種の色素、および少なくとも１種の固体ｐ型半導体有機材料を含む、実施形態３１に記載の検出器。
【０３８０】
実施形態３３：第１の電極が少なくとも部分的に、少なくとも１種の透明な導電性酸化物を原料とし、第２の電極が少なくとも部分的に導電性ポリマー、好ましくは透明な導電性ポリマーを原料とする、実施形態２５から３２のいずれかに記載の検出器。
【０３８１】
実施形態３４：導電性ポリマーがポリ−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種の対イオンで電気的にドープされたＰＥＤＯＴ、より好ましくはポリスチレンスルホン酸ナトリウムがドープされた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３３に記載の検出器。
【０３８２】
実施形態３５：導電性ポリマーが部分電極間に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の電気抵抗を提供する、実施形態３３または３４に記載の検出器。
【０３８３】
実施形態３６：横縦方向光学センサおよび縦方向光学センサのうち少なくとも１個が透明な光学センサである、実施形態２２から３５のいずれかに記載の検出器。
【０３８４】
実施形態３７：光ビームが透明な光学センサを通過した後、横方向光学センサおよび縦方向光学センサのうち他の１個に衝突する、実施形態３６に記載の検出器。
【０３８５】
実施形態３８：検出器がさらに少なくとも１個の撮像装置を含む、実施形態１から３７のいずれかに記載の検出器。
【０３８６】
実施形態３９：検出器が複数の光学センサからなるスタックを含み、光学センサは少なくとも１個の横方向光学センサおよび少なくとも１個の縦方向光学センサを含み、スタックはさらに撮像装置を含む、実施形態３８に記載の検出器。
【０３８７】
実施形態４０：撮像装置が、物体から最も遠い位置のスタック内に位置する、実施形態３９に記載の検出器。
【０３８８】
実施形態４１：光ビームが、撮像装置を照らす前に少なくとも１個の縦方向光学センサを通過する、実施形態３８から４０のいずれかに記載の検出器。
【０３８９】
実施形態４２：撮像装置がカメラを含む、実施形態３８から４１のいずれかに記載の検出器。
【０３９０】
実施形態４３：撮像装置が無機カメラ；モノクロムカメラ；マルチクロムカメラ；フルカラーカメラ；ピクセル化無機チップ；ピクセル化有機カメラ；ＣＣＤチップ、好ましくは多色ＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップ；ＣＭＯＳチップ；ＩＲカメラ；ＲＧＢカメラのうち少なくとも１つを含む、実施形態３８から４２のいずれかに記載の検出器。
【０３９１】
実施形態４４：検出器が、異なる変調の場合に複数のセンサ信号、特にそれぞれ異なる変調周波数における複数のセンサ信号を検出するように設計され、評価装置は複数のセンサ信号を評価することによって物体の色に関する情報のうち少なくとも１つの情報項目を生成するように設計される、実施形態１から４３のいずれかに記載の検出器。
【０３９２】
実施形態４５：検出器がさらに少なくとも１個の転送装置を含み、転送装置は物体から発生して横方向光学センサおよび縦方向光学センサへと光を供給するように設計される、実施形態１から４４のいずれかに記載の検出器。
【０３９３】
実施形態４６：検出器がさらに少なくとも１個の照明源を含む、実施形態１から４５のいずれかに記載の検出器。
【０３９４】
実施形態４７：照明源が、物体に少なくとも部分的に接続されたおよび／または物体と少なくとも部分的に同一である照明源；一次放射で物体を少なくとも部分的に照らすように設計された照明源から選択され、光ビームは好ましくは物体上での一次放射の反射によって、および／または、一次放射によって刺激された物体自体の光放射によって生成される、実施形態４６に記載の検出器。
【０３９５】
実施形態４８：実施形態１から４７のいずれかに記載の検出器を複数含む配置。
【０３９６】
実施形態４９：複数の検出器の光学特性が同一である、実施形態４８に記載の配置。
【０３９７】
実施形態５０：配置がさらに少なくとも１個の照明源を含む、実施形態４８または４９に記載の配置。
【０３９８】
実施形態５１：使用者とマシンとの間で情報のうち少なくとも１つの項目を交換するための、特に制御命令を入力するためのヒューマンマシンインターフェースであって、検出器に関連する実施形態１から５０のいずれかに記載の少なくとも１個の検出器を含み、使用者の幾何学的情報のうち少なくとも１つの項目を検出器によって生成するように設計され、幾何学情報に対し、情報のうち少なくとも１つの項目、特に少なくとも１つの制御命令を割り当てるように設計されるヒューマンマシンインターフェース。
【０３９９】
実施形態５２：使用者の幾何学的情報のうち少なくとも１つの項目が、使用者の身体の位置；使用者の少なくとも１つの身体部分の位置；使用者の身体の配向；使用者の少なくとも１つの身体部分の配向からなる群から選択される、実施形態５１に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０４００】
実施形態５３：ヒューマンマシンインターフェースがさらに、使用者に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置を含み、ヒューマンマシンインターフェースは検出器が少なくとも１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る、実施形態５１または５２に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０４０１】
実施形態５４：ビーコン装置が使用者の身体または使用者の身体部分に取り付け可能なビーコン装置および使用者が保持し得るビーコン装置のうち１つである、実施形態５３に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０４０２】
実施形態５５：ビーコン装置が、検出器へと伝送されることになる少なくとも１本の光ビームを生成するように適合された少なくとも１個の照明源を含む、実施形態５４に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０４０３】
実施形態５６：ビーコン装置が、照明源により生成される光を反射するように適合された少なくとも１個の反射体を含むことにより、検出器へと伝送されることになる反射された光ビームを生成する、実施形態５４または５５に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０４０４】
実施形態５７：ビーコン装置が、使用者が着用する装具、好ましくは手袋、ジャケット、帽子、靴、ズボンおよびスーツからなる群から選択される装具；手で保持可能なスティック；バット；クラブ；ラケット；杖；玩具（トイガンなど）のうち少なくとも１つを含む、実施形態５４から５６のいずれかに記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０４０５】
実施形態５８：少なくとも１つの娯楽機能、特にゲームを実行するための娯楽装置であって、ヒューマンマシンインターフェースに関する実施形態５１から５７のいずれかに記載のヒューマンマシンインターフェースのうち少なくとも１つを含み、ヒューマンマシンインターフェースを手段として情報のうち少なくとも１つの項目をプレーヤにより入力可能となるように設計され、娯楽機能を情報に従って変えるように設計される娯楽装置。
【０４０６】
実施形態５９：少なくとも１個の可動物体の位置を追跡する追跡システムであって、検出器に関する実施形態１から５８のいずれかに記載の検出器を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の、物体の一連の位置を追跡するように適合される進路制御装置を含み、各位置が特定の時点における物体の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目および特定の時点における物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を含む追跡システム。
【０４０７】
実施形態６０：追跡システムがさらに、物体に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置を含み、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位置に関する情報を生成し得るように適合される、実施形態５９に記載の追跡システム。
【０４０８】
実施形態６１：ビーコン装置が、検出器へと伝送されることになる少なくとも１本の光ビームを生成するように適合された少なくとも１個の照明源を含む、実施形態６０に記載の追跡システム。
【０４０９】
実施形態６２：ビーコン装置が、照明源により生成される光を反射するように適合された少なくとも１個の反射体を含むことにより、検出器へと伝送されることになる反射された光ビームを生成する、実施形態６０または６１に記載の追跡システム。
【０４１０】
実施形態６３：進路制御装置が物体の実際の位置に従って、少なくとも１つの動作を開始するように適合される、追跡システムに関する実施形態５９から６２のいずれかに記載の追跡システム。
【０４１１】
実施形態６４：動作が物体の将来の位置の予測；物体に対する少なくとも１個の装置のポインティング；検出器に対する少なくとも１個の装置のポインティング；物体の照明；検出器の照明からなる群から選択される、実施形態６３に記載の追跡システム。
【０４１２】
実施形態６５：少なくとも１個の物体の少なくとも１つの位置を判定する走査システムであって、検出器に関する実施形態１から６４のいずれかに記載の検出器を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１個の点の照明を目的に構成される少なくとも１本の光ビームを放出するように適合される少なくとも１個の照明源を含み、少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報のうち少なくとも１つの項目を少なくとも１個の検出器の使用によって生成するように設計される走査システム。
【０４１３】
実施形態６６：照明源が人工照明源、特に少なくとも１個のレーザ光源および／または少なくとも１個の白熱電球および／または少なくとも１個の半導体光源を含む、実施形態６５に記載の走査システム。
【０４１４】
実施形態６７：照明源が複数の個別の光ビーム、特に個別のピッチ、特に規則的なピッチを示す複数の光ビームの配置を放出する、実施形態６５または６６に記載の走査システム。
【０４１５】
実施形態６８：走査システムが少なくとも１個のハウジングを含む、実施形態６５から６７のいずれかに記載の走査システム。
【０４１６】
実施形態６９：少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報のうち少なくとも１つの項目が、少なくとも１個の点と、走査システムのハウジング上の特定の点、特にハウジングの前端または後端との間で判定される、実施形態６８に記載の走査システム。
【０４１７】
実施形態７０：ハウジングが表示装置、ボタン、固定ユニット、水平調整ユニットのうち少なくとも１つを含む、実施形態６８または６９に記載の走査システム。
【０４１８】
実施形態７１：少なくとも１個の物体の撮像のための、検出器に関する実施形態１から７０のいずれかに記載の検出器を少なくとも１個含むカメラ。
【０４１９】
実施形態７２：少なくとも１個の物体の位置を、特に検出器に関する実施形態１から７１のいずれかに記載の検出器を使用して判定する方法であって、
−  少なくとも１個の光学センサが使用され、光学センサは少なくとも１つのセンサ領域を有し、物体から検出器へと伝わる照明光によるセンサ領域の照明に応じて少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計され、
−  少なくとも１個のビーム分割装置が使用され、ビーム分割装置は照明光を複数の別々の光ビームに分割するように適合され、各光ビームは光学センサに至る光路上を伝わり、
−  少なくとも１個の、照明光を変調する変調装置が使用され、少なくとも１個の変調装置は複数の光路のうち１本の上に配置され、
−  少なくとも１個の評価装置が使用され、評価装置は少なくとも１つのセンサ信号からの情報のうち少なくとも１つの項目、特に物体の位置および／または色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される
方法。
【０４２０】
実施形態７３：検出器に関する実施形態１から７２のいずれかに記載の検出器を使用する方法であって、測距、特に交通技術における測距；位置測定、特に交通技術における位置測定；追跡用途、特に交通技術における、娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；写真撮影用途；撮像用途またはカメラ用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途；ならびに測距；位置測定：追跡用途；高精度気象学、特に分析学；部品製造のモデリング；医療手術、特に内視鏡法からなる群から選択される自動化機械プロセス、これらからなる群から選択される使用目的のために検出器を使用する方法。
【０４２１】
本発明のさらなる任意の詳細および特徴は、従属請求項に関して以下に記載される、好ましい模範的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特徴と組み合わせて実現可能である。本発明は、模範的実施形態に限定されない。模範的実施形態は図面中で概略的に示されている。個々の図面中の同一の参照番号は、同一の要素または同一の機能を有する１つまたは複数の要素あるいは機能に関して互いに対応する要素を指す。
【０４２２】
具体的に図面の説明は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０４２３】
【図１Ａ】本発明に記載の検出器の模範的実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】本発明に記載の検出器のさらなる模範的実施形態を示す図である。
【図１Ｃ】本発明に記載の検出器のさらなる模範的実施形態を示す図である。
【図１Ｄ】本発明に記載の検出器のさらなる模範的実施形態を示す図である。
【図２Ａ】本発明の検出器において使用され得る横方向検出器の一実施形態の異なるビューを示す図である。
【図２Ｂ】本発明の検出器において使用され得る横方向検出器の一実施形態の異なるビューを示す図である。
【図３Ａ】横方向センサ信号の生成の原理および物体の横方向位置に関する情報の導出の原理を示す図である。
【図３Ｂ】横方向センサ信号の生成の原理および物体の横方向位置に関する情報の導出の原理を示す図である。
【図３Ｃ】横方向センサ信号の生成の原理および物体の横方向位置に関する情報の導出の原理を示す図である。
【図３Ｄ】横方向センサ信号の生成の原理および物体の横方向位置に関する情報の導出の原理を示す図である。
【図４Ａ】本発明の検出器において使用され得る縦方向検出器の複数の実施形態の異なるビューを示す図である。
【図４Ｂ】本発明の検出器において使用され得る縦方向検出器の複数の実施形態の異なるビューを示す図である。
【図４Ｃ】本発明の検出器において使用され得る縦方向検出器の複数の実施形態の異なるビューを示す図である。
【図５Ａ】縦方向センサ信号の生成の原理および物体の縦方向位置に関する情報の導出の原理を示す図である。
【図５Ｂ】縦方向センサ信号の生成の原理および物体の縦方向位置に関する情報の導出の原理を示す図である。
【図５Ｃ】縦方向センサ信号の生成の原理および物体の縦方向位置に関する情報の導出の原理を示す図である。
【図５Ｄ】縦方向センサ信号の生成の原理および物体の縦方向位置に関する情報の導出の原理を示す図である。
【図５Ｅ】縦方向センサ信号の生成の原理および物体の縦方向位置に関する情報の導出の原理を示す図である。
【図６】本発明に記載のヒューマンマシンインターフェースおよび娯楽装置の実施形態の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０４２４】
模範的実施形態
検出器
図１Ａは、少なくとも１個の物体１１２の位置および色を判定するための、本発明に記載の検出器１１０の模範的実施形態を、きわめて概略的に示す図である。検出器１１０は複数の光学センサ１１４を含み、これらはこの特定の実施形態において、すべて、検出器１１０の光軸１１６に沿って積層される。具体的に、光軸１１６は、光学センサ１１４の設定における対称軸および／または回転軸であってもよい。光学センサ１１４は、検出器１１０のハウジング１１８の内部に配置され得る。さらに、少なくとも１個の転送装置１２０、例えば１つまたは複数の光学システム、好ましくは１個または複数のレンズ１２２を含む装置が含まれ得る。ハウジング１１８における開口１２４は、好ましくは光軸１１６を基準に同心円状に配置され、好ましくは検出器１１０の視野１２６の方向を定義付ける。座標系１２８が定義され得、その中で光軸１１６に対して平行または逆平行の方向が縦方向として定義される一方、光軸１１６に対して垂直の方向は横方向として定義され得る。座標系１２８において、図１Ａでは象徴的に描かれているが、縦方向はｚ、横方向はそれぞれｘおよびｙとして表されている。他の種類の座標系１２８も実現可能である。
【０４２５】
特に物体１１２の色を判定するために、本発明に記載の検出器１１０はさらに、ビーム分割装置１２９をも含み、この特定の例においてビーム分割装置１２９は物体１１２から検出器１１０へと伝わる光ビームを３本の別々の光ビーム１３９へと分割するように適合される。この例では、３本の別々の光ビーム１３９がすべて、さらに、光学センサ１１４が位置するハウジング１１８の開口１２４を通過する前に、単一の光ビーム１３８へと再結合される。ただし、ハウジング１１８は別段に、ビーム分割装置１２９を付加的に含む形で設計され得る。
【０４２６】
この特定の実施形態において、光ビームはまず、１つまたは複数の光学システム、好ましくは１個または複数のレンズ１２２など、少なくとも１個の転送装置１２０を通って伝わった後、単一の光ビーム１３８を３本の別々の光ビーム１３９へと分割するように適合された連続的配置の３個の鏡１３１を含むビーム分割装置１２９に衝突する。この場合、２個の半透明鏡１３３、すなわち衝突する光ビームを特定のスペクトル領域内の波長を示す範囲に限り反射するように適合される一方、特定のスペクトル領域外の波長を示す光ビーム１３８を通過させる鏡と、不透明な鏡１３５が、衝突する光ビーム１３８を３本の別々の光ビーム１３９へと分割する役割を果たす。
【０４２７】
既に上述のとおり、３本の別々の光ビーム１３９を再結合するために、３個の付加的な鏡１３１、すなわち不透明鏡１３５と、２個の半透明鏡１３３が、連続的配置で採用される。この配置が選択される理由は特に、３本の別々の光ビーム１３９を単一の光ビームへと再結合することを、反転されて逆方向へ伝わる光ビームを分割して別々の光ビームにすることと捉えることができるという考察にある。
【０４２８】
特に、物体１１２における少なくとも３つの異なる色を区別できるよう、本発明に記載の検出器１１０はさらに、別々の光ビーム１３９のうち少なくとも１本における光を変調する少なくとも１個の変調装置１３７をも含む。図１Ａに描かれているような模範的実施形態では、３本の別々の光ビーム１３９が通る３本の別々の光路それぞれにおいて、変調装置１３７が配置され、各変調装置１３７は好ましくは、異なる光路に位置する変調装置が採用する変調周波数と異なる変調周波数を示す。
【０４２９】
この模範的実施形態において、光学センサ１１４は少なくとも１個の横方向光学センサ１３０および複数の縦方向光学センサ１３２を含む。縦方向光学センサ１３２は、縦方向光学センサスタック１３４を形成する。図１Ａに記載の実施形態では、５個の縦方向センサ１３２が描かれている。ただし注意点として、縦方向光学センサを全く含まない場合も含め、縦方向光学センサ１３２の数が異なる実施形態も実現可能である。
【０４３０】
横方向光学センサ１３２はセンサ領域１３６を含み、これは好ましくは物体１１２から検出器１１０へと伝わる光ビーム１３８に対して透明である。横方向光学センサ１３０は、１つまたは複数の横方向、例えばｘ方向および／またはｙ方向における、光ビーム１３８の横方向位置を判定するように適合される。この場合、１つの横方向での横方向位置のみ判定される実施形態、複数の横方向での横方向位置が同一の横方向光学センサ１３０によって判定される実施形態、そして第１の横方向での横方向位置が第１の横方向光学センサによって判定され、少なくとも１つのさらなる横方向での少なくとも１つのさらなる横方向位置は少なくとも１個のさらなる横方向光学センサによって判定される実施形態が実現可能である。
【０４３１】
少なくとも１個の横方向光学センサ１３０は、少なくとも１個の横方向センサ信号を生成するように適合される。この横方向センサ信号は、１本または複数の横方向信号リード線１４０によって、検出器１１０における少なくとも１個の評価装置１４２へと伝送され得るが、これについては以下にて詳しく説明される。
【０４３２】
縦方向光学センサ１３２もそれぞれ、少なくとも１つのセンサ領域１３６を含む。好ましくは、縦方向光学センサ１３２のうち１個、複数またはすべてが、ただし縦方向光学センサスタック１３４における最後の縦方向光学センサ１４４、すなわちスタック１３４において物体１１２から見て外方を向いている側の縦方向光学センサ１３２を除き、完全にまたは部分的に不透明であってもよい。
【０４３３】
縦方向光学センサ１３２はそれぞれ、反射光ビーム１３８によるセンサ領域１３６の照明に応じて、少なくとも１個の縦方向センサ信号を生成するように設計される。縦方向センサ信号は、以下にてさらに詳しく概説されるとおり、照明の総出力が同じである場合、各センサ領域１３６内の光ビーム１３８のビーム断面積に依存する。１本または複数の縦方向信号リード線１４６を介して、縦方向センサ信号は評価装置１４２へと伝送され得る。以下にてさらに詳しく概説されるとおり、評価装置は物体１１２の少なくとも１つの横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を少なくとも１個の横方向センサ信号の評価によって生成し、そして物体１１２の少なくとも１つの縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を縦方向センサ信号の評価によって生成するように設計され得る。この目的に対し、評価装置１４２は、横方向評価ユニット１４８（「ｘｙ」で表される）および縦方向評価ユニット１５０（「ｚ」で表される）によって象徴的に表されているセンサ信号を評価するために、１個または複数の電子装置および／または１個または複数のソフトウェアコンポーネントを含み得る。これらの評価ユニット１４８、１５０によって導き出された結果を組み合わせることにより、位置情報１５２，好ましくは３次元位置情報が生成され得る（「ｘ，ｙ，ｚ」で表される）。
【０４３４】
評価装置１４２はデータ処理装置１５４の一部であってもよく、および／または１個または複数のデータ処理装置１５４を含み得る。評価装置１４２はハウジング１１８に完全にまたは部分的に組み込まれてもよく、および／または完全にまたは部分的に、無線または有線の形で光学センサ１１４へ電気的に接続される別個の装置として具現化され得る。評価装置１４２はさらに、１個または複数の電子ハードウェアコンポーネントおよび／または１個または複数のソフトウェアコンポーネント、例えば１個または複数の測定ユニット（図１Ａには不記載）および／または１個または複数の変換ユニット１５６など、１個または複数の付加的構成要素をも含み得る。象徴的に、図１Ａでは、１個の任意の変換ユニット１５６が描かれており、これは複数の横方向センサ信号を共通の信号または共通の情報へと変換するように適合され得る。
【０４３５】
この模範的実施形態において、評価装置１４２はさらに、物体１１２の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、光学センサ１１４に衝突する光ビーム１３８に関連する変調周波数を評価することによって生成するように適合され得る。対応する変調装置１３７が個々の別々の光路内の光を特定の変調周波数で変調するという配置を含むこの実施形態によれば、評価装置は好ましくは物体１１２の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、光学信号に関する周波数分析、特にフーリエ変換または関連する手順の実行によって生成するように適合され、結果的に、各光ビーム１３９が光学信号に占める割合を、それぞれの変調周波数を考慮に入れることによって取得する。
【０４３６】
図１Ｂは、少なくとも１個の物体１１２の位置および色を判定するための、本発明に記載の検出器１１０のさらなる模範的実施形態を、きわめて概略的に示す図である。この特定の実施形態では、検出器１１０は、この特定の実施形態では３個の別々のスタックとして配置される複数の光学センサ１１４を含み、別々のスタックはそれぞれ少なくとも１個の転送装置１２０、例えば１個または複数の光学システム、好ましくは１個または複数のレンズ１２２を含み、また各スタックの光軸１１６に沿って、ハウジング１１８内に配置される。
【０４３７】
この特定の実施形態において、光ビームはまず、１つまたは複数の光学システム、好ましくは１個または複数のレンズ１２２など、少なくとも１個の転送装置１２０と、少なくとも１個の変調装置１３７を通って伝わった後、この模範的実施形態では入射光ビーム１３８を３本の別々の光ビーム１３９へと分割するプリズム１４１を含むビーム分割装置１２９に衝突し、３本の別々の光ビーム１３９はそれぞれ、プリズム１４１が及ぼす、よく知られている効果により、特定の色を含む。その後、３本の別々の光ビーム１３９はそれぞれ、少なくとも１個の光学センサ１１４を含む３個の別々のスタックのうち１個に衝突する。特に、別々のスタックはそれぞれ、衝突する別々の光ビーム１３９に含まれる特定の色を検出するための要件に対して特に適合され得る、少なくとも１個の縦方向光学センサ１３０および／または少なくとも１個の横方向センサ信号の評価１３２を含み得る。ただし、３個の同一の別々のスタックの提供など、他の配置も実現可能である。
【０４３８】
この模範的実施形態において、評価装置１４２はさらに、物体１１２の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、複数の光学センサにおける信号の比較、特にルックアップテーブルからの較正データの使用によって生成するように適合され得る。
【０４３９】
図１Ｂにおいて模範的な形で提示される他の特徴については、図１Ａに関する上述の説明を参照のこと。
【０４４０】
本発明に記載の検出器１１０のさらなる模範的実施形態が図１Ｃに、きわめて概略的に示されている。この特定の実施形態でも同じく、検出器１１０は、この特定の実施形態では３個の別々のスタックとして配置される複数の光学センサ１１４を含み、別々のスタックはそれぞれ少なくとも１個の転送装置１２０、例えば１個または複数の光学システム、好ましくは１個または複数のレンズ１２２を含み、また各スタックの光軸１１６に沿って、ハウジング１１８内に配置される。
【０４４１】
この特定の実施形態において、光ビームはまず、少なくとも１個の変調装置１３７を通って伝わった後、この実施形態でも同じく入射光ビーム１３８を３本の別々の光ビーム１３９へと分割するトリクロイックプリズム１４３を含むビーム分割装置１２９に衝突し、３本の別々の光ビーム１３９はそれぞれ、トリクロイックプリズム１４３が及ぼす、よく知られている効果により、特定の色を含む。一例として、ビーム分割装置１２９は入射光ビーム１３８を３本の別々の光ビーム１３９へと分割し得、光ビーム１３９は他のすべての光ビーム１３９の色と異なる色、例えば６００ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲（赤色）、４９０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲（緑色）、そして３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲（青色）の色を示し得る。その後、同じく３本の別々の光ビーム１３９はそれぞれ、少なくとも１個の光学センサ１１４を含む３個の別々のスタックのうち１個に衝突する。この実施形態においても、別々のスタックはそれぞれ特に、各色に関連するスペクトル領域内、例えば上述の例ではそれぞれ赤色スペクトル領域内、緑色スペクトル領域内、または青色スペクトル領域内において特に感受性となり得る、少なくとも１個の縦方向光学センサ１３０および／または少なくとも１個の横方向光学センサ１３２を含み得る。ただし、３個の同一の別々のスタックの提供など、他の配置も実現可能である。
【０４４２】
この模範的実施形態において、評価装置１４２はさらに、別々の光ビームによる別々の光学センサのセンサ領域の照明に応じてセンサ信号を生成するように設計され得る、別々の光路上に配置されている別々のスタックにおいて対応する光学センサ信号の評価によって、物体１１２の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように適合され得る。上述の例では、赤色、緑色および青色に対して特に感受性である３個の別々のスタックそれぞれの光学センサ信号が別々に記録され、また各光学センサ信号は、色空間内の座標系内での単一の色の提供、例えばＣＩＥ座標の判定のために、評価装置１４２内で結合される。
【０４４３】
図１Ｃにおいて模範的な形で提示される他の特徴については、図１Ａおよび／または１Ｂに関する上述の説明を参照のこと。
【０４４４】
本発明に記載の検出器１１０のさらなる模範的実施形態が図１Ｄに、きわめて概略的に示されている。この特定の実施形態において、検出器１１０は複数の光学センサ１１４を含み、これらはすべて、検出器１１０の光軸１１６に沿って積層される。この実施形態でも同じく、光学センサ１１４は検出器１１０のハウジング１１８内に配置され得、また転送装置１２０、例えば１つまたは複数の光学システム、好ましくは１個または複数のレンズ１２２を含む装置が含まれ得る。
【０４４５】
この特定の実施形態において、光ビームはまず、１つまたは複数の光学システム、好ましくは１個または複数のレンズ１２２など、少なくとも１個のさらなる転送装置１２０と、少なくとも１個の変調装置１３７を通って伝わった後、波長感受性スイッチ１４５を含むビーム分割装置１２９に衝突する。この実施形態において採用される波長感受性スイッチ１４５は、単一の共通の光学ポート１４７および多数の相対する多重波長ポート１４９を含むものであってもよく、単一の共通ポート１４７からの各波長入力は、複数の多重波長ポート１４９のうちいずれか１つへと切り替えまたは経路設定され得る。したがって、波長感受性スイッチ１４５は或る時間間隔の間に特定の色を含む単一の光ビーム１３８のみ通過させることができる一方、その時間間隔の間に特定の色以外の他はすべて阻止され得る。上述のとおり、色は例えば２次元カメラ画像などから自然発生的に選択され得るか、または予め選択された多数の色の間での交互切り替えなど、所定の手順に従って選択され得る。
【０４４６】
この模範的実施形態において、評価装置１４２はさらに、物体１１２の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、複数の光学センサにおける信号の比較、特にルックアップテーブルからの較正データの使用によって生成するように適合され得る。
【０４４７】
図１Ｄにおいて模範的な形で提示される他の特徴については、図１Ａに関する上述の説明を参照のこと。
【０４４８】
図２Ａおよび２Ｂでは、横方向光学センサ１３０の潜在的実施形態の異なる様相が描かれている。図２Ａは横方向光学センサ１３０の層設定の上面図を示す図である一方、図２Ｂは層設定の部分横断面の概略図を示す図である。層設定の代替的実施形態については上述の開示を参照するとよい。
【０４４９】
横方向光学センサ１３０は、ガラス製および／または透明プラスチック材料製の基板など、透明基板１５８を含む。この設定はさらに、第１の電極１６０と、任意の阻止層１６２と、少なくとも１個のｎ型半導体金属酸化物１６４を少なくとも１種の色素１６６で増感させたものと、少なくとも１種のｐ型半導体有機材料１６８と、少なくとも１個の第２の電極１７０とを含む。これらの要素が図２Ｂに描かれている。この設定はさらに、図２Ｂでは描かれていないが図２Ａの上面図に象徴的に描かれている、横方向光学センサ１３０のセンサ領域１３６をカバーし得る少なくとも１個の封入１７２をも含み得る。
【０４５０】
模範的な一実施形態として、基板１５８はガラス製であってもよく、第１の電極１６０は完全にまたは部分的にフッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）を原料としてもよく、阻止層１６２は高密度二酸化チタン（ＴＩＯ２）製であってもよく、ｎ型半導体金属酸化物１６４は非多孔質二酸化チタン製であってもよく、ｐ型半導体有機材料１６８はスピロ−ＭｅＯＴＡＤを原料としてもよく、そして第２の電極１７０はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含み得る。さらに、色素ＩＤ５０４、例えば国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されているような色素も使用され得る。他の実施形態も実現可能である。
【０４５１】
図２Ａおよび２Ｂに描かれているとおり、第１の電極１６０は大面積電極であってもよく、これに単一の電極接点１７４が接触し得る。図２Ａの上面図に描かれているとおり、第１の電極１６０の電極接点１７４は、横方向光学センサ１３０の隅部に配置され得る。複数の電極接点１７４の提供により、冗長性を持たせることができ、また第１の電極１６０の全体にわたる抵抗損失が排除され得る結果、第１の電極１６０について共通の信号が生成される。
【０４５２】
対照的に、第２の電極１７０は複数の部分電極１７６を含む。図２Ａの上面図で分かるとおり、第２の電極１７０はｘ方向用の複数の部分電極１７８と、接点リード線１８２経由のｙ方向用の複数の部分電極１８０を含み得、これらの部分電極１７６は、封入１７２を通して電気的に接触され得る。
【０４５３】
部分電極１７６は、この特定の実施形態において、センサ領域１３６を包囲するフレームを形成する。一例として、長方形、より好ましくは正方形のフレームが形成される。適切な測定装置の使用により、部分電極１７６を通る電極電流が個別に、例えば評価装置１４２に実装される電流測定装置によって判定され得る。以下にて図３Ａから３Ｄに関して概説されるとおり、例えば２個の単一のｘ方向部分電極１７８を通る電流の比較により、また個別のｙ方向部分電極１８０を通る電極電流の比較により、センサ領域１３６内において光ビーム１３８によって生じる光点１８４のｘ座標およびｙ座標が判定され得る。
【０４５４】
図３Ａから３Ｄでは、２つの異なる状況における物体１１２の位置決めが描かれている。したがって、図３Ａおよび図３Ｂは、検出器１１０の光軸１１６上に物体１１２が位置する状況を示す図である。その中で、図３Ａは横方向光学センサ１３０のセンサ領域１３６の側面図、図３Ｂはセンサ領域１３６の上面図である。縦方向光学センサ１３２はこの設定には描かれていない。
【０４５５】
図３Ｃおよび３Ｄでは、図３Ａおよび３Ｂの設定が、物体１１２が横方向へ移動して軸外の位置に来る状況に移行した類似のビューを描いている。
【０４５６】
注意点として、図３Ａおよび３Ｃでは物体１１２が、１本または複数の光ビーム１３８の光源として描かれている。以下にてさらに詳しく概説されるとおり、具体的には図６に記載の実施形態に関して、検出器１１０は、物体１１２へ接続され、結果的に光ビーム１３８を放出し得る、および／または物体１１２を照らすように適合され得る、１個または複数の照明源も含み、また物体１１２が一次光ビームを反射することにより、反射および／または拡散による光ビーム１３８を生じ得る。
【０４５７】
よく知られている撮像方程式に従い、物体１１２は横方向光学センサ１３０のセンサ領域１３６上で撮像される結果、センサ領域１３６上に物体１１２の画像１８６が生じ、これは以下において、１つの光点１８４および／または複数の光点１８４として捉えられることになる。
【０４５８】
部分画像３Ｂおよび３Ｄで分かるとおり、センサ領域１３６上の光点１８４は、ｓＤＳＣの層設定内で電荷を生じることによって電極電流を誘導することになり、それぞれの事例においてｉｌ〜ｉ４で表される。その場合、電極電流ｉ１、ｉ２は部分電極１８０をｙ方向に通る電極電流を表し、電極電流ｉ３、ｉ４は部分電極１７８をｘ方向に通る電極電流を表す。これらの電極電流は、１個または複数の適切な電極測定装置により、同時にまたは連続的に測定され得る。これらの電極電流を評価することにより、ｘ座標およびｙ座標が判定され得る。したがって、以下の方程式が使用され得る。
【０４５９】
【数１】
2017515111.tif 000015
【０４６０】
式中、ｆは任意の既知の関数、例えばストレッチ係数および／またはオフセットの追加が既知である電流の割合の単純な乗算などが考えられる。したがって、一般的に、電極電流ｉ１〜ｉ２は横方向光学センサ１３０によって生成される横方向センサ信号を形成し得る一方、評価装置１４２は例えば少なくとも１つのｘ座標および／または少なくとも１つのｙ座標など、横方向位置に関する情報を、既定のまたは判定可能な変換アルゴリズムおよび／または既知の関係の使用によって生成するように適合され得る。
【０４６１】
図４Ａから４Ｃでは、縦方向光学センサ１３２の様々なビューが示されている。その中で、図４Ａは潜在的な層設定の横断面図であり、図４Ｂおよび４Ｃは潜在的な縦方向光学センサ１３２の２つの実施形態の上面図である。その中で、図４Ｃは最後の縦方向光学センサ１４４の潜在的実施形態を示す図であり、図４Ｂは縦方向光学センサスタック１３４における残りの縦方向光学センサ１３２の潜在的な実施形態を示す図である。したがって、図４Ｂに記載の実施形態は透明な縦方向光学センサ１３２を形成し得る一方、図４Ｃに記載の実施形態は不透明な縦方向光学センサ１３２を形成し得る。他の実施形態も実現可能である。したがって、最後の縦方向光学センサ１４４は代替的に、透明な縦方向光学センサ１３２としても具現化され得る。
【０４６２】
図４Ａに記載の概略横断面図で分かるとおり、縦方向光学センサ１３２は同じく、有機光検出器、好ましくはｓＤＳＣとして具現化され得る。したがって、図２Ｂの設定同様、基板１５８と、第１の電極１６０と、阻止層１６２と、ｎ型半導体金属酸化物１６４を色素１６６で増感させたものと、ｐ型半導体有機材料１６８および第２の電極１７０を使用する層設定が使用され得る。付加的に、封入１７２が提供され得る。層の潜在的な材料については、上記の図２Ｂを参照するとよい。付加的にまたは代替的に、他の種類の材料を使用してもよい。
【０４６３】
注意点として、図２Ｂにおいて、頂部からの照明は象徴的に描かれており、すなわち第２の電極１７０の側方からの光ビーム１３８による照明である。あるいは、底部からの照明、すなわち基板１５８の側方から基板１５８を通過する照明が使用され得る。これは図４Ａの設定にも当てはまる。
【０４６４】
ただし、図４Ａに描かれているとおり、縦方向光学センサ１３２の好適な配向において、光ビーム１３８による照明は底部から、すなわち透明基板１５８を通過する形で発生する。これは、第１の電極１６０は透明電極として、例えばＦＴＯなど透明な導電性酸化物の使用によって容易に具現化され得るという事実によるものである。第２の電極１７０は、以下にてさらに詳しく概説されるとおり、透明であるか、または具体的に、最後の縦方向光学センサ１４４の場合は不透明であってもよい。
【０４６５】
図４Ｂおよび図４Ｃでは、第２の電極１７０の異なる設定が描かれている。その中で、図４Ｂでは、図４Ａの断面図に対応する形で、第１の電極１６０は、一例として、図２Ｂに記載の設定と同様に、１個または複数の金属製パッドを含み得る１個または複数の電極接点１７４が接触し得る。これらの電極接点１７４は、基板１５８の隅部に配置され得る。他の実施形態も実現可能である。
【０４６６】
ただし、図４Ｂの設定における第２の電極１７０は、透明な導電性ポリマー１８８の１つまたは複数の層を含み得る。一例として、図２Ａおよび２Ｂの設定と同様に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが使用され得る。さらに、１個または複数の頂部接点１９０が提供され得、これはアルミニウムおよび／または銀など金属製であってもよい。１本または複数の、封入１７２を貫通する接点リード線１８２の使用により、この頂部接点１９０を電気的に接触させることができる。
【０４６７】
図４Ｂに記載の模範的実施形態において、頂部接点１９０はセンサ領域１３６を包囲する開閉型フレームを形成する。したがって、図２Ａおよび２Ｂに記載の部分電極１７６とは対照的に、頂部接点１９０のみ必要である。ただし、縦方向光学センサ１３２および横方向光学センサ１３０は、図４Ａから４Ｃの設定における部分電極の提供などにより、１個の単一の装置内で結合され得る。したがって、以下にてさらに詳しく概説されるＦｉＰ効果に加え、横方向センサ信号が縦方向光学センサ１３２と併せて生成され得る。これにより、複合型の横方向／縦方向光学センサが提供され得る。
【０４６８】
透明な導電性ポリマー１８８の使用により、第１の電極１６０と第２の電極１７０がいずれも少なくとも部分的に透明である縦方向光学センサ１３２の実施形態が可能となる。これは好ましくは横方向光学センサ１３０にも当てはまる。ただし、図４Ｃにおいて、不透明な第２の電極１７０を使用する、縦方向光学センサ１３２の設定が開示されている。したがって、一例として、第２の電極１７０は、少なくとも１種の導電性ポリマー１８８の代わりに、またはそれに加わる形で、アルミニウムおよび／または銀など、１つまたは複数の金属層によって具現化され得る。したがって、一例として、導電性ポリマー１８８を、好ましくはセンサ領域１３６を完全に覆い得る１つまたは複数の金属層で置き換えるか、または補強することができる。
【０４６９】
図５Ａから５Ｅでは、上述のＦｉＯ効果が説明されるものとする。その中で、図５Ａは図１、３Ａおよび３Ｃに記載の設定と同様に、光軸１１６と平行な平面内の検出器１１０の一部の側面図である。検出器１１０のうち、縦方向光学センサ１３２と転送装置１２０のみ描かれている。記載されていないのは、少なくとも１個の横方向光学センサ１３０である。この横方向光学センサ１３０は、別個の光学センサ１１４として具現化してもよく、および／または１個または複数の縦方向光学センサ１３２と組み合わせてもよい。
【０４７０】
同じく、測定は少なくとも１個の物体１１２による、１本または複数の光ビーム１３８の放出および／または反射の時点で始まる。物体１１２は照明源１９２を含み得、照明源は検出器１１０の一部と見なされ得る。付加的にまたは代替的に、別個の照明源１９２を使用してもよい。
【０４７１】
光ビーム１３８自体の特性を背景に、および／または転送装置１２０、好ましくは少なくとも１個のレンズ１２２のビーム整形特性を背景に、縦方向光学センサ１３２の領域内での光ビーム１３８のビーム特性が、少なくとも部分的に既知である。したがって、図５Ａで描かれているように、１つまたは複数の焦点１９４が発生し得る。焦点１９４において、光ビーム１３８のビームウエストまたは断面積は最小値となり得る。
【０４７２】
図５Ｂでは、図５Ａに記載の縦方向光学センサ１３２のセンサ領域１３６の上方からの上面図において、センサ領域１３６に衝突する光ビーム１３８によって生じる光点１８４の発達が描かれている。この図から分かるとおり、焦点１９４付近で、光点１８４の断面積が最小値となる。
【０４７３】
図５Ｃにおいて、縦方向光学センサ１３２の光電流Ｉが上述のＦｉＰ効果を示す縦方向光学センサ１３２が使用される場合における、図５Ｂに記載の光点１８４の５つの断面について示されている。したがって、模範的実施形態として、図５Ｂに記載のような光点断面について、５つの異なる光電流Ｉが、典型的なＤＳＣ装置、好ましくはｓＤＳＣ装置について示されている。光電流Ｉは、光点１８４の断面積の尺度である光点１８４の面積Ａの関数として描かれる。
【０４７４】
図５Ｃで分かるとおり、光電流Ｉは、たとえ縦方向光学センサ１３２がすべて、同じ総出力の照明で照らされる場合であっても、例えば光点１８４の断面積Ａおよび／またはビームウエストに対して強い依存性の提供などにより、光ビーム１３８の断面積に依存する。したがって、光電流は光ビーム１３８の出力と光ビーム１３８の断面双方の関数であり、以下の式で表される。
【０４７５】
Ｉ＝ｆ（ｎ，ａ）
【０４７６】
式中、Ｉは縦方向光学センサ１３２それぞれによってもたらされる光電流、例えば少なくとも１個の測定抵抗器に掛かる電圧および／またはアンペアなど任意の単位で測定される光電流を表す。ｎはセンサ領域１３６に衝突する光子の総数および／またはセンサ領域１３６における光ビームの総出力を表す。Ａは光ビーム１３８のビーム断面積を任意の単位でビームウエストとして、あるいはビーム直径またはビーム半径として、あるいは光点１３４の面積として表す。一例として、ビーム断面積は光点１８４の直径の１／ｅ２倍、すなわち光点１８４の最大強度と比較して１／ｅ２倍の強度を有する最大強度の第１の側での第１のポイントから、同じ強度を有する最大値の他の側のポイントまでの断面距離によって計算され得る。他の選択肢によるビーム断面積の定量化も実現可能である。
【０４７７】
図５Ｃに記載の設定は、本発明に記載の検出器１１０において使用され得る、上述のＦｉＰ効果を示す、本発明に記載の縦方向光学センサ１３２の光電流を示すものである。対照的に、図５Ｄでは、図５Ｃの略図に相当する略図において、従来型の光学センサの光電流が、図５Ａで描かれているものと同じ設定について示されている。一例として、シリコン光検出器を、この測定に使用することができる。図から分かるとおり、これらの従来型測定では、検出器の光電流または光信号はビーム断面積Ａと無関係である。
【０４７８】
したがって、検出器１１０の縦方向光学センサ１３２の光電流および／または他の種類の縦方向センサ信号を評価することにより、光ビーム１３８を特徴付けることができる。光ビーム１３８の光学特性は物体１１２から検出器１１０までの距離に依存することから、これらの縦方向センサ信号を評価することにより、光軸１１６に沿った物体１１２の位置、すなわちｚ方向位置を判定することができる。この目的に対し、縦方向光学センサ１３２の光電流を、例えば光電流Ｉと物体１１２の位置との間における１つまたは複数の既知の関係を使用することにより、物体１１２の縦方向位置、すなわちｚ方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目へと変換することができる。したがって、一例として、焦点１９４の位置を、センサ信号の評価によって判定することができ、また焦点１９４と物体１１２のｚ方向での位置との間の相関関係を使用して、上述の情報を生成することができる。付加的にまたは代替的に、光ビーム１３８の拡大および／または縮小を、縦方向光学センサ１３２のセンサ信号の比較によって評価することができる。一例として、例えばガウスの法則に従う光ビーム１３８のビーム伝播として、１つまたは複数のガウスビーム特性を使用することにより、既知のビーム特性が想定され得る。
【０４７９】
さらに、複数の縦方向光学センサ１３２を使用すると、単一の縦方向光学センサ１３２を使用する場合とは対照的に、付加的な利点がもたらされる。したがって、上記にて概説のとおり、光ビーム１３８の総出力は一般的に未知であってもよい。縦方向センサ信号を、例えば最大値に対して正規化することにより、縦方向センサ信号を光ビーム１３８の総出力から独立したものにすることができ、また関係式
Ｉｎ＝ｇ（Ａ）
を、光ビーム１３８の総出力から独立した、正規化後の光電流および／または正規化後の縦方向センサ信号の使用により、使用することができる。
【０４８０】
付加的に、複数の縦方向光学センサ１３２の使用により、縦方向センサ信号の曖昧さを解消することができる。したがって、図５Ｂに記載の第１の画像と最後の画像との比較、および／または図５Ｂに記載の第２の画像と第４の画像との比較、および／または図５Ｃにおいて対応する光電流の比較により、焦点１９４の前方または後方の特定の距離に配置されている縦方向センサ信号１３２は、同じ縦方向センサ信号に結び付き得る。同様の曖昧さが、光ビーム１３８が光軸１１６に沿って伝播する過程で弱くなる場合に発生し得るが、これは概して経験的におよび／または計算によって補正され得る。ｚ方向位置での曖昧さを解消するために、複数の縦方向光学センサは明確に、焦点位置および最大値を示す。したがって、例えば１個または複数の近接する縦方向光学センサ１３２との比較により、特定の縦方向光学センサ１３２が縦方向軸上で焦点より前方に位置するか、または後方に位置するか、判定することができる。
【０４８１】
図５Ｅでは、ｓＤＳＣの典型例の場合の縦方向センサ信号が描かれているが、これは縦方向センサ信号および上述のＦｉＰ効果が変調周波数に依存する可能性を実証するためである。この図では、短絡電流Ｉｓｃが、縦軸上の縦方向センサ信号として、任意の単位にて、様々な変調周波数ｆについて示されている。横軸には縦方向座標ｚが描かれている。縦方向座標ｚはマイクロメートル単位で示され、これはｚ軸上での光ビームの焦点位置が位置０により表されるように選択され、その結果、横軸上での縦方向座標ｚがすべて、光ビームの焦点までの距離として示される。結果的に、光ビームのビーム断面積は焦点からの距離に依存することから、図５Ｅにおける縦方向座標は、任意の単位でのビーム断面積を表す。一例として、縦方向座標を特定のビームウエストまたはビーム断面積へと変換するために、既知の、または判定可能なビームパラメータと併せて、ガウス光ビームを想定することができる。
【０４８２】
この実験では、光ビームの様々な変調周波数、すなわち０Ｈｚ（無変調）、７Ｈｚ、３７７Ｈｚおよび７７７Ｈｚについて、縦方向センサ信号が提供される。この図から分かるとおり、変調周波数が０Ｈｚの場合、ＦｉＰ効果は全く検出され得ないか、検出されるとしてもごく軽微で、縦方向センサ信号のノイズと容易に区別できないほどである。より高い変調周波数の場合、光ビームの断面積に対する縦方向センサ信号の顕著な依存性が観察され得る。典型的に、０．１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲の変調周波数、例えば０．３Ｈｚの変調周波数を、本発明に記載の検出器向けに使用することができる。
【０４８３】
ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置および追跡システム
図６では、本発明に記載の娯楽装置１９８の模範的実施形態としても同時に具現化され得る、あるいは係る娯楽装置の構成要素となり得る、本発明に記載のヒューマンマシンインターフェース１９６の模範的実施形態が描かれている。さらに、ヒューマンマシンインターフェース１９６および／または娯楽装置１９８は、使用者２００および／または使用者２００の１つまたは複数の身体部分の追跡を目的に適合される追跡システム１９９の模範的実施形態をも形成し得る。したがって、使用者２００の１つまたは複数の身体部分の運動を追跡することができる。
【０４８４】
一例として、本発明に記載の少なくとも１個の検出器１１０をこの実施形態においても、例えば上述の１つまたは複数の実施形態に従って、１個または複数の横方向光学センサ１３０および１個または複数の縦方向光学センサ１３２を含み得る１個または複数の光学センサ１１４と併せて提供することができる。図６では例示されていないが、例えば光学転送装置１２０など、検出器１１０のさらなる要素も提供され得る。潜在的実施形態については、図１Ａおよび／またはＢを参照するとよい。さらに、１個または複数の照明源１９２も提供され得る。一般的に、こうした検出器１１０の実施形態の可能性に関しては、例えば上記の説明を参照するとよい。
【０４８５】
ヒューマンマシンインターフェース１９６は、使用者２００とマシン２０２との間における情報のうち少なくとも１つの項目の交換を可能にするように設計され得るが、図６では単純に示されている。例えば、制御命令および／または情報の交換は、ヒューマンマシンインターフェース１９６の使用によって実行され得る。マシン２０２は、原則として、何らかの形で制御および／または影響され得る少なくとも１つの機能を有する、任意の所望の装置を含み得る。少なくとも１個の検出器１１０および／またはその一部の少なくとも１個の評価装置１４２は、図６に記載のとおり、完全にまたは部分的に前記マシン２０１に組み込まれ得るが、原則として、完全にまたは部分的にマシン２０２から切り離されて形成されてもよい。
【０４８６】
ヒューマンマシンインターフェース１９６は、例えば、検出器１１０を手段として、検出器１１０を手段とする使用者２００の幾何学情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計され得、また幾何学情報を情報のうち少なくとも１つの項目、特に少なくとも１つの制御命令に割り当てるように設計され得る。この目的に対し、一例として、検出器１１０を手段として、使用者２００の運動および／またはジェスチャの変化を識別することができる。例えば、図６に記載のとおり、使用者２００の手の運動および／または特定の手の姿勢が検出され得る。付加的にまたは代替的に、使用者２００に関する他の種類の幾何学情報も、１個または複数の検出器１１０によって検出され得る。この目的に対し、使用者２００および／または使用者２００の１つまたは複数の身体部分に関する１つまたは複数の位置および／または１つまたは複数の位置情報を、少なくとも１個の検出器１１０によって識別することができる。その場合、例えば対応する命令リストとの比較により、使用者２００が特定の入力を有効化しようとしていること、例えばマシン２０２に制御命令を与えようとしていることを、認識することができる。実在の使用者２００に関する直接の直径情報の代わりまたは追加として、例えば、使用者２００に取り付けられた少なくとも１個のビーコン装置２０４に関する幾何学情報のうち少なくとも１つの項目、例えば使用者２００の装具および／または手袋および／または使用者２００が動かす物品、例えばスティック、バット、クラブ、ラケット、杖、玩具（トイガンなど）に関する幾何学情報のうち少なくとも１つの項目を生成することも可能である。１個または複数のビーコン装置２０４が使用され得る。ビーコン装置２０４は、能動型ビーコン装置および／または受動型ビーコン装置として具現化され得る。したがって、ビーコン装置２０４は、図６に記載のとおり、１個または複数の照明源１９２を含み得、および／または１本または複数の光ビーム２０６を反射する１個または複数の反射要素を含み得る。
【０４８７】
マシン２０２はさらに、例えば図６に記載のとおり、少なくとも１個の表示装置２０８および／または少なくとも１個のキーボード２１０など、必ずしも本発明に従って具現化される必要はない、１つまたは複数のさらなるヒューマンマシンインターフェースをも含み得る。付加的にまたは代替的に、他の種類のヒューマンマシンインターフェースを提供してもよい。マシン２０２は、原則として、パーソナルコンピュータなど、所望のどのような種類のマシンまたは複数のマシンの組合せであってもよい。
【０４８８】
少なくとも１個の評価装置１４２および／またはその一部はさらに、追跡システム１９９の進路制御装置２０１としても機能し得る。付加的にまたは代替的に、１個または複数の付加的な進路制御装置２０１、例えば１個または複数の付加的なデータ評価装置が提供され得る。進路制御装置２０１は、１個または複数の揮発性および／または不揮発性のメモリなど、１個または複数のデータメモリであるか、またはそれを含み得る。この少なくとも１個のデータメモリにおいて、１個または複数の物体あるいは物体の部分の、続発的な複数の位置および／または配向を、過去の軌跡の保存を可能にするよう、保存することができる。付加的にまたは代替的に、物体および／またはその一部の将来の軌跡を、例えば計算、外挿または他の何らかの適切なアルゴリズムなどによって、予測することができる。一例として、物体またはその一部の将来の位置、将来の配向および将来の軌跡のうち少なくとも１つを予測するために、物体またはその一部の過去の軌跡を将来の値に外挿することができる。
【０４８９】
娯楽装置１９８の文脈において、前記マシン２０２を、例えば少なくとも１つの娯楽機能、例えば少なくとも１つのゲームを実行するために、特に表示装置２０８での少なくとも１つの画像表示、および任意で対応する音声出力と併せて設計することができる。使用者２００は情報のうち少なくとも１つの項目を、例えばヒューマンマシンインターフェース１９６および／または１つまたは複数の他のインターフェース経由で入力することができ、娯楽装置１９８は情報に従って娯楽機能を変化させるように設計される。一例として、特定の運動あるいは１つまたは複数の仮想物品、例えばゲームにおける仮想の人物および／またはゲームにおける仮想車両の動きを、使用者２００および／または使用者２００の１つまたは複数の身体部分の対応する運動を手段として制御し、係る運動を検出器１１０によって認識することができる。少なくとも１個の検出器１１０を手段とする、使用者２００による少なくとも１つの娯楽機能の、他の種類の制御も可能である。
【０４９０】
３Ｄ位置センサ用ｓＤＳＣの模範的実施形態
３Ｄセンサの形態でのｓＤＳＣのＦｉＰ効果の実際の実施や、ｘ、ｙ方向とｚ方向双方での良好な空間分解能の達成には、約１ｃｍ×１ｃｍの活性エリアを有し、一定の要件を満たすセルが必要となり得る。したがって、以下では、少なくとも１個の横方向光学センサおよび／または少なくとも１個の縦方向光学センサからなる個別のセルに関する好適な要件が記載される。ただし注意点として、他の実施形態も実現可能である。
【０４９１】
少なくとも１個の横方向光学センサおよび／または少なくとも１個の縦方向光学センサの光学特性
図５Ａから５Ｃで分かるとおり、１個の特定の電流信号が、２つの異なる空間地点を意味し得る（焦点の前方と後方）。したがって、ｚ軸上の明確な深度情報を得るために、好ましくは複数のセルを、前後に並べる必要がある。そうすると、２個のセルの電流信号間の比率から、明確な情報が導き出される。精密なｚ方向情報を得るために、このセンサは、６個のセルを前後に並べて積層すべきである。これはセルが透明であることを必要とし、すなわち通常はエリア全体にわたり蒸着された銀からなる背面電極を、透明な導電性材料に置き換える必要がある。
【０４９２】
十分な照明が最後のセルに到達し、有用な電流信号を供給することを確保するために、前方の５個のセルは、励起波長での吸収がごく低いものであってもよい。励起に使用される波長は、７００ｎｍ前後であるべきである。
【０４９３】
横方向光学センサの交差抵抗
精密なｘ、ｙ方向の分解能を達成するには、この正方形セル内で相対する側の各ペアの間に、十分な電位差が存在しなければならない。図２Ａは、ｘ、ｙ方向の分解能が可能となる、上述のような透明セルを示す図である。
【０４９４】
たとえ銀の背面電極がなくても、色素が電子供給によって迅速に再生されるよう、ｐ型導体から酸化色素への十分に良好な電子輸送がセルの表面エリア全体にわたり確保されなければならない。ｐ型導電体自体はコンダクタンスが非常に低い（１０−５Ｓ／ｃｍ）ことから、ｐ型導電体に導電層をコーティングする必要がある。この層追加のおかげで、この正方形セルの相対する側の間での、定義された交差抵抗Ｒが達成されることになる。
【０４９５】
横方向光学センサの透明性
コンダクタンスが優れていることから、通常の太陽電池は背面電極（第２の電極）が銀製である。しかし、本発明において開発されるセルは透明でなければならず、これを理由に、１ｃｍ２のセルエリアは典型的に、透明な背面電極を必要とする。この目的に使用される材料は、好ましくは導電性ポリマーのポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホナート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の水分散液である。共役ポリマーのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは透明性が高く、かなりの厚さの層になってやっと青−緑領域（４５０〜５５０ｎｍ）を吸収する程度で、また赤色スペクトル範囲の吸収は最小限である。
【０４９６】
付加的ＰＥＤＯＴ層は、ｐ型導電体における良好な電子輸送を可能にする。この層のコンダクタンスを高め、接触を提供するために、長さ１ｃｍの銀電極が４個、正方形セルの周囲に蒸着される。銀電極の配置が図３．３ａに記載されている。図３．３ｂは、透明なＰＥＤＯＴ背面電極を有するセルを示す図である。
【０４９７】
少なくとも１個の光学センサのセルの消光
背面電極だけでなく、セル全体が透明でなければならない。スタックの最後のセルにも十分な光量が届くことを確保するために、前方５個のセルの消光が可能な限り低くあるべきである。これは真っ先に、色素の吸収によって決定付けられる。太陽電池の消光、すなわち色素による吸光は、セルの出力電流に決定的効果を及ぼす。典型的に、波長依存型吸収スペクトルは最大値を有し、最大吸収波長は、使用される特定の色素特有である。ナノ多孔質ＴｉＯ２層内で吸収された色素が多いほど、セルの吸収は高くなる。色素分子の吸着量が多いほど、光学的消光を通じてＴｉＯ２のｃｂに到達し得る電子が増え、電流が大きくなる。したがって、消光が高いセルほど、消光が低いセルよりも出力電流が大きくなる。
【０４９８】
ここでの目標は、完全なセル配置から最大の総電流を得ることであり、理想的事例においては、総電流は全セル間で均等に分けられる。光の強度はセル内での吸収によって減衰することから、スタック内では位置が後方のセルほど、受ける光量が少なくなる。とは言え、６個のセルすべてから同等の出力電流を得られるよう、前方のセルの消光を後方のセルよりも低くすることが理に適うと思われる。結果として、セルは後続セルに届く光を制止する度合いが少なくなり、それが転じて、既に弱くなった光の吸収率の増大に繋がる。スタック内でセルの位置での消光を最適に調整することにより、理論上、すべてのセルから同量の電流を得ることができる。太陽電池の消光は、色素での染色と、ナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さの制御によって調整可能である。
【０４９９】
縦方向光学センサスタックのセルの消光および出力電流の最適化
スタック内の最後のセルは、好ましくは入射光をほぼすべて吸収すべきである。こうした理由から、このセルは最大の消光を有するべきである。最後のセルにおける最大消光条件下で得られる電流を出発点として、前方のセルは、すべてのセルが一体的に最大総電流を供給し、すべてのセルにまたがって可能な限り分布が均一になるよう、調整される必要がある。
【０５００】
スタックの出力電流の最適化は以下の要領で行われる。
・色素の選択
・最後のセルの最大消光／最大出力電流
・最後のセルを染色する色素の濃度
・最後のセルの染色時間
・最後のセルのナノ多孔質ＴｉＯ２層の最適な厚さ
・スタック全体の最大出力電流
・前方の５個のセルのナノ多孔質ＴｉＯ２層の最適な厚さ
【０５０１】
消光を、Ｚｅｉｓｓ製ＭＣＳ  ５０１  ＵＶ−ＮＩＲ型分光計およびＺｅｉｓｓ製ＭＣＳ５００型ランプを使用して測定した。結果をＡｓｐｅｃｔ  Ｐｌｕｓというソフトウェアプログラムを使用して評価した。
【０５０２】
色素の選択
最初に、色素は約７００ｎｍの消光波長で十分に吸収すると認められるべきである。太陽電池向けの理想的な色素は典型的に吸収スペクトルが広く、かつ約９２０ｎｍ以下の波長の入射光を完全に吸収すべきである。実際、大部分の色素が４５０〜６００ｎｍの波長範囲で吸収が最大となり、６５０ｎｍを超えると通常は吸収が弱くなるか、全く吸収しなくなる。
【０５０３】
最初の実験で使用した色素はＩＤ５０４で、これは例えば国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されているとおりである。しかし、この色素は７００ｎｍの範囲で示す吸収がごく低いことが判明した。したがって、スタック向けにＤ−５（別名ＩＤ１３３８）を使用した。色素Ｄ−５の製造、構造および特性は、国際公開第２０１３／１４４１７７Ａ１号において開示されている。
【０５０４】
ただし、付加的にまたは代替的に、他の色素を使用してもよい。染色時間、すなわち各色素でのＴｉＯ２層の染色持続時間が、吸収特性に影響を及ぼすことが判明した。試験は、厚さ１．３ミクロンのナノ多孔質ＴｉＯ２層を有するセルで実施した。Ｄ−５の最大吸収は約５５０〜５６０ｎｍの範囲で、この最大レベルではε≒５９０００の消光を示す。
【０５０５】
この一連の実験における色素濃度を０．３ｍＭ、染色時間を１０〜３０分間に増やした。染色時間が長いほど消光の顕著な増加が観察されたため、最終的に染色時間をＤ−５の場合、３０分間に設定した。
【０５０６】
依然、染色時間を最適化した後でさえ、吸収はかなり低いと判定された。したがって、一般的に、吸収は色素濃度、染色時間およびナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さを増やすことによって最大化せざるを得なくなる。
【０５０７】
縦方向光学センサスタック内の最後のセルの色素濃度および染色時間
染色時間および色素濃度に関して、複数回の実験を行った。厚さ１〜２ミクロンのＴｉＯ２層の場合、色素溶液の標準濃度は０．５ｎＭであった。この濃度では、色素は既に過剰に存在しているはずである。ここでは色素濃度を０．７ｍＭに引き上げた。セルのエリア全体にまたがる不均一性を防ぐために、色素溶液を未溶解色素粒子および他の不純物を０．２ミクロンの注射器フィルタを使用して除去することによって洗浄し後、セルを入れた。
【０５０８】
色素が過剰に存在する場合、１時間の染色後に色素の単層色素は既にナノ多孔質ＴｉＯ２層の表面に吸収されているはずであり、これは使用される色素による最大吸収に繋がる。試験された最大染色時間は７５分間で、最終的にこの時間をセルに適用した。
【０５０９】
最終的に、ＴｉＯ２層の厚さが１．３ミクロンのセル、０．７ｍＭの色素濃度および７５分間の染色時間を使用した。セルの消光は７００ｎｍにて０．４と判明した。
【０５１０】
縦方向光学センサスタック内の最後のセルのナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さ
究極的に、ナノ多孔質層の厚さおよびその結果としての色素吸収に利用可能なＴｉＯ２表面積が、吸収挙動およびその結果としてのセルの出力電流に影響を及ぼす重要な要因であると考えられる。ここまでの段階で、消光の最大化は厚さ１．３ミクロンのナノ多孔質ＴｉＯ２層を有するセルで行った。より厚いナノ多孔質ＴｉＯ２層では色素吸収量が増加し得ることから、ＴｉＯ２層の厚さを段階的に３ミクロンにまで増やし、最大の出力電流が発生する厚さを判定した。
【０５１１】
ナノ多孔質ＴｉＯ２層を、スピンコーティングによって塗布した。スピンコーティングは、高揮発性溶媒（ここではテルピネオール）に溶解された低揮発性物質の塗布に適する。開始製品として、Ｄｙｅｓｏｌ社製ＴｉＯ２ペースト（ＤＳＬ１８ＮＲ−Ｔ）を使用した。このペーストをテルピネオールと混合したところ、粘度が低下した。ペースト対テルピネオール混合物の組成比に応じて、また一定のスピン速度４５００ｌ／分にて、様々な厚さのナノ多孔質ＴｉＯ２が得られる。テルピネオールの割合が高くなるほど希釈ペーストの粘度が低くなり、セルの厚さも減る。
【０５１２】
希釈ＴｉＯ２ペーストも１．２ミクロンの注射器フィルタを使用して大きめの粒子を除去するよう洗浄し後、ペーストを翌日、阻止層をコーティングされたセルにスピンコーティングにより塗布した。
【０５１３】
ナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さを変える場合、クロロベンゼン中に溶解されたｐ型導電体の濃度の調整が必要になるという点に注意すべきである。ナノ多孔質層の厚さが増すと、ｐ型導電体で充填しなければならない空隙容積が大きくなる。こうした理由から、ナノ多孔質層の厚さを増やすと、ナノ多孔質層の上方の上澄みｐ型導電体溶液の量が少なくなる。スピンコーティング後のナノ多孔質ＴｉＯ２層上に残留する固体ｐ型導電体層の厚さが一定であることを確保するため（スピンコーティング中に溶媒は蒸発する）、ナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さを増やす場合はｐ型導電体の濃度を上げる必要がある。ここで試験されたＴｉＯ２層のすべての厚さについて、最適なｐ型導電体濃度は不詳である。こうした理由から、層の厚さと出力電流が不詳の場合、層の厚さは同じであるがｐ型導電体濃度が異なる場合を基準に、ｐ型導電体濃度が変更される。
【０５１４】
層の厚さを変える場合について選択された開始値は、ナノ多孔質ＴｉＯ２層の場合、１．３ミクロンであった。１．３ミクロンは、ＴｉＯ２ペースト対テルピネオールの質量組成比が５ｇ：５ｇの条件に相当する。ナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さが１．３ミクロンを超えるセルで一連の試験を行えば、スタック内の最後のセルから最大の出力電流が得られる層の厚さが分かる。
【０５１５】
これらのセルを上述の最大消光について最適化されたパラメータ設定で染色した（Ｄ−５；ｃ＝０．７ｍＭ；染色時間：７５分間）。これらのセルの消光は７００ｎｍにて約０．６と判明した。
【０５１６】
最後のセルは一般的に透明でなくてもよいことから、背面電極を、ｐ型導電体の真上の１ｃｍ２のエリア全体に蒸着し、ＰＥＤＯＴは使用しなかった。
【０５１７】
測定結果は、予想通り、エリア全体が背面電極（第２の電極）であるセルの出力電流が大幅に大きいことを示した。最大の出力電流は、ＴｉＯ２対テルピネオールの質量組成比が５：３の条件で得られた。これは厚さ２〜３ミクロンのＴｉＯ２層に相当する。
【０５１８】
したがって、その後の実験ではＴｉＯ２ペースト対テルピネオールの組成比が５：３の条件を、スタック内の最後のセルに使用した。背面電極は１ｃｍ２のセルエリア全体に蒸着された。
【０５１９】
縦方向光学センサスタック内の前方セルのナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さ
最後のセルで得られた最大出力電流を出発点として、前方セルのナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さは、スタック内のすべてのセルが最大可能出力電流を生じるように調整されることになる。この場合、前方セルにおける消光値が低い状態が必要となる。
【０５２０】
実験中、実際のところ色素濃度および染色時間のパラメータを通じて再現可能な低い消光を得るのはかなり難しいことが判明した。したがって、セルを再現可能な低消光のものにするには、ナノ多孔質ＴｉＯ２層が薄いセルを製造し、そしてそれらを、ナノ多孔質ＴｉＯ２層表面における色素飽和の確保に必要な期間にわたり色素溶液中に浸漬しておくのが理に適う。ＴｉＯ２層におけるテルピネオールの割合を、段階的に増やした。すべてのセルを同一条件下で染色した。消光を大幅に減らすことが目的であったことから、ここでの色素濃度は０．５ｍＭ、染色時間は６０分間であった。
【０５２１】
驚くことに、この一連の実験では、ナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さを減らすと、セルの出力電圧が出力の電流の増加と共に始まることが判明した。ＴｉＯ２ペースト溶液の試験結果のうち、最適な比率は５：６と判明した。希釈度を高め、したがってナノ多孔質ＴｉＯ２層が薄くなると、出力電流は減少傾向となる。５：９の希釈時にこの傾向に例外が生じる理由は、この層の厚さに対してｐ型導電体濃度を１００ｍｇ／ｍｌに調整するのが最適であるという点にあると考えられる。
【０５２２】
しかし、出力電流と相対的な消光の減少を考察する場合、後続セルは５：６の希釈の場合の想定に比べ、はるかに多い光を受けることを確保するために、より低い出力電流を許容するのが理に適う。ＴｉＯ２対テルピネオール混合物の比率を５：４．１、５：６、および５：１０とした場合のセルの写真を撮影し、これらの写真がこの効果の例証となった。不均一性の効果は観察されなかった。１ｃｍ２のセル内で均質な層を達成するために、後続セルについてはＴｉＯ２面積を増やすことにより、スピンコーティング中にＴｉＯ２が積み重なる領域が銀電極の範囲外、すなわちセル外になるようにした。
【０５２３】
セル内でのＴｉＯ２層の厚さおよびスタック内でのセルの配置を考慮して、セルスタックの構築を、様々な厚さのナノ多孔質ＴｉＯ２層を有するセルの様々な配置の試験によって行った。
【０５２４】
色素Ｄ−５を使用して製造される色素増感太陽電池（ＤＳＣ）の製造および特性
ＦＴＯ（フッ素ドープスズ酸化物）ガラス基板（＜１２オーム／ｓｑ、Ａ１１ＤＵ８０、ＡＧＣ  Ｆａｂｒｉｔｅｃｈ社製）を基礎材料として使用し、続いてガラスクリーナー（Ｓｅｍｉｃｏ  Ｃｌｅａｎ（フルウチ化学社製））、完全脱イオン水およびアセトンを使用して、都度、超音波槽内で５分間処理した後、イソプロパノール中で１０分間焼成し、そして窒素流動中で乾燥させた。
【０５２５】
噴霧熱分解法により、固体ＴｉＯ２緩衝層が得られた。二酸化チタンペースト（ＰＳＴ−１８ＮＲ（Ｃａｔａｌｙｓｔｓ  ＆  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｄ．社製））をスクリーン印刷法により、ＦＴＯガラス基板に塗布した。１２０℃で５分間の乾燥後、空気中での４５０℃、３０分間および５００℃、３０分間の熱処理を加えた結果、厚さ１．６μｍの作用電極層が得られた。得られた作用電極を、次いで、Ｍ．Ｇｒａｅｔｚｅｌ他により例えばＧｒａｅｔｚｅｌ  Ｍ．他、Ａｄｖ．  Ｍａｔｅｒ．  ２００６、１８、１２０２に記載されているとおり、ＴｉＣｌ４で処理した。焼結後、サンプルを６０〜８０℃の範囲に冷却した。次いでサンプルを国際公開第２０１２／００１６２８Ａ１号において開示されている添加剤で処理した。エタノール中の５ｍＭの添加剤を準備し、中間体を１７時間浸漬し、純エタノール槽中で洗浄し、窒素流動中で短時間乾燥させた後、色素Ｄ−５の０．５ｍＭ溶液アセトニトリル＋ｔ−ブチルアルコールを溶媒とする１：１の混合液に２時間、色素が吸収されるよう、浸漬した。溶液から取り出された後の標本をアセトニトリルで洗浄し、窒素流動中で乾燥させた。
【０５２６】
次に、ｐ型半導体溶液をスピンコーティングした。これを目的に、０．１６５Ｍの２，２’，７，７’−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−メトキシフェニル−アミン）−９，９’−スピロビフルオレン（スピロ−ＭｅＯＴＡＤ）および２０ｍＭのＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２（和光純薬工業社製）のクロロベンゼン中溶液を採用した。この溶液を２０μｌｌ／ｃｍ２、標本に塗布し、６０秒間放置して作用させた。次いで上澄み溶液を分当たり２０００回転で３０秒間にわたり除去した。基板を周囲条件下で一晩保管した。結果、ＨＴＭは酸化され、これを理由に伝導性が高まった。
【０５２７】
金属製背面電極として、厚さ約１００ｎｍのＡｇ層を得られるよう、Ａｇを１×１０−５ｍｂａｒの圧力中にて０．５ｎｍ／秒の割合で真空中熱金属蒸発によって蒸着させた。
【０５２８】
上記の光電子変換装置の光電子電力変換効率ηを判定するため、短絡電流密度Ｊｓｃ、開回路電圧Ｖｏｃおよび充填係数ＦＦなど、それぞれの電流／電圧特性が、Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｅｔｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ２４００（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）を使用して、ソーラーシミュレータ（Ｐｅｃｃｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）により生成される人工太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の強度）の照明下で取得された。結果として、色素Ｄ−５を使用して製造されたＤＳＣは以下のパラメータを示した。
【０５２９】
【表１】
2017515111.tif 000016
【０５３０】
縦方向光学センサスタック向けに最適化された出力電流の結果
セルスタックの出力電流に関して最良の結果は、縦方向光学センサスタックの５個の透明セルにおけるナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さが０．４５マイクロメートル（すなわち５：１０のＴｉＯ２ペースト希釈）の場合に得られた。ナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さが０．４５マイクロメートルのこれらのセルを、０．５ｍＭの色素溶液中で６０分間にわたり染色した。最後のセルのみ、ナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さは３マイクロメートル弱で、染色時間は７５分間であった（０．７ｍＭ）。最後のセルは透明でなくてもよいことから、最後のセルの背面電極（第２の電極）は、最大可能電流を取得できるよう、１ｃｍ２のエリア全体にわたり蒸着された銀層であった。以下の光電流がこのスタックで観察され、スタックの第１のセルから最後のセルの順に記載されている。
【０５３１】
電流［μＡ］  ３７  ９．７  ７．６  ４．０  １．６  １．９
【０５３２】
最初の５個のセルは同一に製造された。最後のセルはナノ多孔質ＴｉＯ２層が厚めで、セルエリア全体にわたり銀製背面電極が蒸着された。第２のセルの電流が既に、第１のセルと比べ４分の１にまで減少していることが分かる。これら５個の透明度の高いセルでさえ、最後のセルの電流は第１のセルと比べほんのわずかである。セルは、セルエリアの中心に向けられた赤色レーザ（６９０ｎｍ、１ｍＷ）によって励起された。
【０５３３】
ＴｉＯ２ペースト対テルピネオールの希釈比が５：９、５：８または５：７のセル（すなわち厚めのセル）で得られた電流は、希釈比５：１０のＴｉＯ２ペーストで処理されたセルの電流と比べ、せいぜい１０μＡ大きい程度であった。しかし、これらのセルは著しく高い消光を示し、その結果、後続セルの出力電圧が大幅に減少した。
【０５３４】
ＴｉＯ２の希釈比が５：６のセルは、ＴｉＯ２の希釈比が５：９、５：８および５：７のセルと比べ、著しく高い電流が得られたが、それでもなお、スタックの最後のセルに光が全く届かないほど吸光量が多かった。これらのセルのうち１個だけを５番目に配置し、前方の４個のセルを厚さ４５０ｎｍとした場合でも、最後のセルの出力電圧は大幅に減少した結果、最後のセルは実施的に電流を全く供給しない。
【０５３５】
試験スタックにおけるこれらのセルはそれぞれ、周囲の影響から保護するためにガラス板を追加して密閉された、という点に言及しておく必要がある。しかし、これは多数の付加的な界面を生み出し、界面で６９０ｎｍのレーザ（１ｍＷ）の光ビームが反射して散乱する可能性があり、その結果、密閉されたセルの消光が高くなる。その後の装置ではセルスタックが窒素中に保管されたことから、密閉は不要となり、セルは互いに直接触れて重なる状態となる。これによりスタックの消光が減少したが、何故ならカバーガラスでの散乱に起因する損失が発生しなくなるからである。
【０５３６】
横方向光学センサの交差抵抗
正方形セルの相対する側の間で交差抵抗を定義することにより、精密なｘ、ｙ方向の分解能が可能となる。ｘ、ｙ方向分解能の原理は図３Ａから３Ｄに例示されている。セルのエリアにまたがる交差抵抗は、セルと境界を接するｐ型導電体と銀電極との間に存在するＰＥＤＯＴ層によって決定付けられる。非ドープ状態のＰＥＤＯＴは半導体である。伝導性は、分子全体に広がる共役二重結合のシステムと、負荷電対イオンでのドーピングとの組合せによって可能となる。本明細書に記載の実験向けに使用されたＰＥＤＯＴはすべて、負荷電ポリマーポリスチレンスルホナート（ＰＳＳ）でドープされた。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは多様な実施形態において、コンダクタンス、固体含有量、イオン化ポテンシャル（ＩＰ）、粘度およびｐＨに関して利用可能である。
【０５３７】
交差抵抗に影響を及ぼす要因
ＰＥＤＯＴもセルへ、スピンコーティングによって塗布された。スピン処理中、溶媒のエタノールとイソプロパノールは蒸発する一方、低揮発性ＰＥＤＯＴは膜の形で基板上に残留する。この層の抵抗は、使用されているＰＥＤＯＴのコンダクタンスおよび層の厚さに依存し、以下の式で表される。
【０５３８】
【数２】
2017515111.tif 000017
【０５３９】
式中、ρは抵抗性、ｌは抵抗測定区間の距離、Ａは電荷担体が流れる断面の面積を表す（ＡはＰＥＤＯＴ層の厚さの関数である）。
【０５４０】
スピンコーティングに関して既知の原理によれば、層の厚さｄは、非ニュートン流体のコーティングが以下の式により判定可能な場合に予想されることになる。
【０５４１】
【数３】
2017515111.tif 000018
【０５４２】
式中、ｘｓは混合希釈溶液中のＰＥＤＯＴのパーセンテージ、υｋは動粘性率、ｅは溶媒の蒸発率、そしてωはスピンコーティング中の角速度を表す。蒸発率はω１／２に比例する。
【０５４３】
したがって、ＰＥＤＯＴ層の厚さは、以下に挙げる様々なパラメータに影響され得る：角速度、ＰＥＤＯＴ溶液の粘度、溶液中のＰＥＤＯＴのパーセンテージ。角速度は直接変わり得る。粘度および溶液中のＰＥＤＯＴのパーセンテージは間接的な影響、すなわちＰＥＤＯＴとエタノールおよびイソプロパノールとの混合比を介して影響を受けるのみである。
【０５４４】
したがって、交差抵抗を調整する場合は以下のパラメータを使用することができ、これらはいずれ最適化されることになる。
・ＰＥＤＯＴの選択
・ＰＥＤＯＴの層の厚さ
・ＰＥＤＯＴと溶媒の比率
・ＰＥＤＯＴのスピンコーティング中のスピン速度
・ＰＥＤＯＴ層の数
・ＰＥＤＯＴの塗布およびスピンコーティングの時間間隔Δｔ
【０５４５】
交差抵抗の最適化
ＰＥＤＯＴはエタノールおよびイソプロパノールと標準容積比１：１：１で混合され、０．４５マイクロメートルの注射器フィルタを使用して大型粒子が除去された。セル全体がこの希釈ＰＥＤＯＴ溶液で覆われ（基板毎に約９００マイクロリットルが必要であった）、２０００ｌ／秒の速度でスピンコーティングされた。この速度では、溶媒のエタノールとイソプロパノールの除去および蒸発には３０秒で十分であることが判明した。
【０５４６】
次いで上述のパラメータが体系的に変更され、その目標は正方形セルの相対する電極間で約２ｋΩの交差抵抗を得ることであった。
【０５４７】
ＰＥＤＯＴの選択
ＰＥＤＯＴ層の交差抵抗に対する最大の影響は、使用されるＰＥＤＯＴ溶液のコンダクタンスから生じることが判明した。係るＰＥＤＯＴ層の１ｃｍにわたる抵抗の大きさの第一印象を得るため、コンダクタンスが大きく異なる、以下の３種類のＰＥＤＯＴ製品が試験された。
・Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）  ＰＶＰ  Ａｌ４０８３（Ｈｅｒａｅｕｓ社製）
・Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）  ＰＨ１０００（Ｈｅｒａｅｕｓ社製）
・Ｏｒｇａｃｏｎ（商標）Ｎ−１００５（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社製）
【０５４８】
関連パラメータである動粘性率ηｄ、イオン化ポテンシャルＩＰおよび抵抗性の要約が表１に記載されている。ＩＰはＰＥＤＯＴを選択する際の重要な基準である。ＰＥＤＯＴのＩＰは一般的に、セルの良好な機能性を確保できるよう、５ｅＶ未満であるべきである。
【０５４９】
【表２】
2017515111.tif 000019
【０５５０】
今回の最初の試験向けに、１．３マイクロメートルのナノ多孔質ＴｉＯ２層を、ＦＴＯ不使用ガラス基板にコーティングした。この最初の一連の実験において、準備した３種類のＰＥＤＯＴ溶液をそれぞれ、３００マイクロリットルのみナノ多孔質ＴｉＯ２層に直接コーティングし、染色工程またはｐ型導電体コーティング工程はなかった。各ＰＥＤＯＴ溶液向けに、ＰＥＤＯＴが１層、２層および３層の基板を３種類、製作した。抵抗を、各基板上の複数箇所に１ｃｍ間隔で導電性銀塗料の層を塗布することによって測定した。
【０５５１】
このように製造された基板の抵抗は、平滑なｐ型導電体層へのＰＥＤＯＴ塗布から生じる抵抗よりも小さくなることが予想される。
【０５５２】
予想通り、実験の結果、層を増やし、したがってＰＥＤＯＴの総厚さが増すにつれ、交差抵抗が減少することが分かった。Ａｌ４０８３の交差抵抗は３層の場合でさえＭΩの範囲内であるため、これはさらなる試験で使用されなかった。２層を塗布されたＰＨ１０００は、要求される範囲内であった。Ｎ１００５の交差抵抗もｋΩの範囲内で、これは最適化を通じて減少され得る。しかし、平滑なｐ型導電体の表面にＰＥＤＯＴを塗布する場合、今回の一連の試験のようにナノ多孔質ＴｉＯ２層に直接塗布する場合よりも抵抗が高くなると想定できることから、さらなる最適化においてはＰＨ１０００に焦点を当てることになる。
【０５５３】
複数のＰＥＤＯＴ層の塗布
ＰＥＤＯＴ層の総厚さを増やす場合のさらなる選択肢は、複数のＰＥＤＯＴ層を連続的に塗布することである。試験は１層および２層のＰＥＤＯＴを塗布する条件で実施された。ＰＨ１０００がエタノールとイソプロパノールと１：１：１の容積比で混合された。セルは９００マイクロリットルのＰＥＤＯＴ溶液で完全に覆われ、余分な溶液は２０００ｌ／分の回転数でのスピンコーティングにより除去された。
【０５５４】
最初の一連の実験と異なり、これらの試験は「完全な」セル、すなわちｐ型導電体でコーティングされた染色セルを対象に実施された。ＰＥＤＯＴ／導電性銀塗料およびＰＥＤＯＴ／蒸着銀における接触抵抗の違いに起因する誤差を排除するよう、約２ｍｍ間隔の２個の円形蒸着電極間で交差抵抗を測定した。加えて、セル効率測定は、この電極配置であれば自動化可能である。これらの試験セルは、正方形の透明セルよりもはるかに単純かつ作りやすいが、今回の試験の要件には十分である（一例を挙げると、ＰＥＤＯＴ層の交差抵抗は、今回の試験では定義された区間で測定される。もう一例挙げると、セルは機能性を試験される、すなわちｐ型導電体とＰＥＤＯＴとの間に良好な接触があり、ＰＥＤＯＴのＩＰがｐ型導電体のエネルギーレベルと整合的であるか否かの試験が目的である）。１ｃｍの区間の交差抵抗は式３．１を使用して、ただし層の厚さが均等であり、したがって面積Ａが均等であると想定して、これを５倍して計算される（溶液の抵抗は一定である）。
【０５５５】
表２では、１層および２層のＰＥＤＯＴ層における１ｃｍの区間の、２個の円形蒸着背面電極間の抵抗測定結果および計算上の交差抵抗を示している。右端の列にはセルの効率が記載されている。各事例において、複数回の試験で得られた最小および最大の測定結果が示されている。
【０５５６】
【表３】
2017515111.tif 000020
【０５５７】
ＰＥＤＯＴを１層塗布した場合と２層塗布した場合とでの交差抵抗の違いがはっきり分かる。１層のＰＥＤＯＴの場合、要求される２ｋΩより有意に高く、２層の場合、大幅に下回る。しかし、ＰＥＤＯＴを２層塗布したセルの効率が大幅に低いことも明白で、これは２層のＰＥＤＯＴ間の接触が乏しいことを意味する。注意すべき点として、今回の試験で測定される効率は円形セル、すなわち表面全体にわたり背面電極が蒸着されているセルを指す。したがって、正方形の透明セルの効率はさらに大幅に低くなり、これを理由に、複数のＰＥＤＯＴ層を連続的に塗布するという発想は捨てねばならない。さらなる実験では、１層のＰＥＤＯＴのみの交差抵抗の最小化を試みることになる。
【０５５８】
２層のＰＥＤＯＴを塗布した場合の抵抗が、ＰＥＤＯＴをナノ多孔質ＴｉＯ２層に直接塗布した最初の一連の実験での抵抗より小さいという点は、注目に値する。おそらく、この不一致の理由は、最初の実験では最初のＰＥＤＯＴがまだ完全に乾燥してないにもかかわらず、すぐさま塗布されたことである。今回の実験では、２つの層を塗布する合間にセルを６０℃のホットプレートに載せた。
【０５５９】
予想通り、今回の一連の実験ではＰＥＤＯＴがｐ型導電体に塗布されたが、ＰＥＤＯＴを１層しか塗布しなかった場合の交差抵抗が、ＰＥＤＯＴをナノ多孔質ＴｉＯ２層の粗い表面に塗布した場合よりも高かった。
【０５６０】
溶液のＰＥＤＯＴ濃度の増加
上述のとおり、通常、ＰＥＤＯＴ溶液は、溶液の粘度低減およびスピンコーティングを通じた均質な層の取得を目的に、エタノールおよびイソプロパノールと１：１：１の容積比で混合される。混合物におけるＰＥＤＯＴの割合を増やすと、溶液の粘度が上がる。粘度上昇を踏まえ、スピンコーティング後にセル上に残留するＰＥＤＯＴ層の厚さの増加が予想される（比較材料として、ηｄ，ｅｔｈａｎｏｌ，２０°Ｃ＝１．１９ｍＰａｓ；ηｄ，ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ，２０°Ｃ＝２．４３ｍＰａｓ；ηｄ，ＰＥＤＯＴ＝５〜５０ｍＰａｓである）。
【０５６１】
ＰＥＤＯＴ溶液の粘度および含有物質の量が層の厚さおよび結果的に交差抵抗に及ぼす実際上の効果を調査するため、ＰＥＤＯＴの割合を最初は少しずつ、その後は大幅に増やした。今回の試験でのエタノール：イソプロパノール：ＰＥＤＯＴの容積混合比は以下の通りである。
１：１：１
１：１：２
１：１：５
１：１：１０
２：２：１
【０５６２】
予備実験の結果、ＰＥＤＯＴ濃度が少々変動した程度では、抵抗に関する限り、有意な差が生じる結果にならないことが分かったため、混合溶液中のＰＥＤＯＴの割合を大幅に増やした。これはセルの構造および電極の配置が実際の正方形セルと一致するという、初の一連の実験であった。
【０５６３】
セルのナノ多孔質ＴｉＯ２層の厚さは１．３マイクロメートルであった。都度、ＰＨ１０００の割合が異なるＰＥＤＯＴ層を塗布した。ＰＥＤＯＴ溶液を、２０００ｌ／分または１５００ｌ／分の割合で９０秒間にわたりスピンコーティングした。次いでＰＥＤＯＴ層を温風ブロアで１分間乾燥させた後、銀電極（厚さ約２マイクロメートル）を蒸着させた。
【０５６４】
【表４】
2017515111.tif 000021
【０５６５】
表３で分かるとおり、交差抵抗は、適用される溶液中のＰＥＤＯＴの割合の増加に伴って予想されるほど減少するわけではない。分当たり２０００ｌまたは１５００ｌの角速度のいずれにおいても、交差抵抗は、溶液中のＰＥＤＯＴ濃度増加に伴って増加する。しかし、ＰＥＤＯＴの割合が同じである場合、回転数を落とすと抵抗は減少するが、それでもなお１０〜１５桁も過剰に高いことも注目に値する。
【０５６６】
ＰＥＤＯＴの塗布とスピンコーティングとの間の時間間隔（Δｔ）の調整およびスピンコーティング中の回転数の最小化
スピンコーティング中に層の厚さを増やす場合の古典的方法は、角速度を落とすことである。このように、層の厚さを容易に増やし、交差抵抗を減らすことができる。これまでの一連の実験では、これが唯一、顕著な結果に繋がった変更であった。しかし、スピンコーティング中の角速度を任意の値にまで落とすことはできず、何故なら回転数が過剰に低いと溶媒が素速く蒸発しなくなり、その結果、ＰＥＤＯＴ層が不均一になるからである。
【０５６７】
しかし、試験の結果、ＰＥＤＯＴ溶液の基板への塗布からスピンコーティング開始（および結果的な基板からの余分な溶液の除去）までの時間間隔が、交差抵抗に有意な影響を及ぼすことが分かった。したがって、その後、２つのパラメータ、すなわちΔｔおよびスピンコーティング中の角速度の反復的最適化を通じ、交差抵抗は最小化された。
【０５６８】
したがって、一連の様々な試験にわたり、セルへのＰＥＤＯＴ溶液塗布からスピンコーティング開始までの時間間隔を段階的に３０秒〜２分間に延長し、後に回転数の最適化と併せて１〜３分、そして最終的に３．５〜５分間に延長した。これは２０００ｌ／分から３５０ｌ／分への回転数低減を伴う。回転数を１０００ｌ／分にまで落としたところ、溶媒の完全蒸発には３０秒では足りないことが判明した。したがって、この時間をすべての事例において２分間に延長した。その後、セルを温風ブロアで約１分間乾燥させた後、電極を蒸着させた。
【０５６９】
回転数［ｌ／分］２０００  １０００  ７５０  ６００  ５００  ４５０  ４００  ３５０
【０５７０】
最適化の結果の要約が表４から７に記載されている。
【０５７１】
最終の最適化を行った最初の一連の実験（表４）では、当初、ＰＥＤＯＴ溶液のセルへの塗布からスピンコーティング開始までの時間間隔Δｔを一定とし、角速度を増やして１０００ｌ／分としたところ、最適な時間間隔はΔｔ＝６０秒（４．１〜４．２ｋΩ）と見られる。この時間間隔の場合、回転数をさらに落としてみたところ、６００ｌ／分の場合に新たな最小値が得られた（２．６〜２．７ｋΩ）。
【０５７２】
【表５】
2017515111.tif 000022
【０５７３】
【表６】
2017515111.tif 000023
【０５７４】
【表７】
2017515111.tif 000024
【０５７５】
【表８】
2017515111.tif 000025
【０５７６】
しかし、６００ｌ／分と５００ｌ／分との間で結果に大幅な差がないことから、次の一連の実験では両方の回転数について時間間隔Δｔをさらに段階的に延長した。結果は表５に示されている。
【０５７７】
回転数をさらに落とし、Δｔを延長したが、さらなる改善は見られなかった。事実、回転数４５０ｌ／分未満で交差抵抗はむしろ増えた（表６参照）。
【０５７８】
５００ｌ／分の場合と４５０ｌ／分の場合とでは値が非常に接近することから、最後の比較試験を実施した（表７参照）。
【０５７９】
回転数４５０ｌ／分での交差抵抗は、５００ｌ／分の場合より若干低いことが分かった。しかし、それによって有意性が達成されるわけでなく、またＰＥＤＯＴ層を過剰に低い回転数でコーティングすると均質でなくなってしまうことから、５００ｌ／分が最適な回転数として選択された・その場合、時間間隔Δｔは１８０秒である。
【０５８０】
一般論として、一連の実験の最終回において、ＰＥＤＯＴ溶液のセルへの塗布後、スピニング開始まで時間を置いた場合の抵抗値は、パラメータが一定であれば一連の試験の範囲内で以前ほど大きく変動しない、という点が注目に値する。一連の実験の最終回（表７）において、４個のセルそれぞれについて交差抵抗を２通り測定したが（左右と上下）、結果の変動は約１ｋΩ程度であった。一部の事例において、実験パラメータが同じでも別の回と比べ結果が著しく変動するという事実は、ＰＥＤＯＴ溶液の生産に原因があると考えられ、何故なら個別の一連の実験はそれら自体が固有の結果をもたらすものであるからである。
【０５８１】
時間間隔Δｔの間にスピンコーティング装置の蓋が開いていると、これらの実験において重大な干渉要因になり得る。或る回の一連の実験において、ＰＥＤＯＴ溶液をセルに塗布した直後に蓋が閉まっておらず、スピンコーティングの前にやっと閉じられた。この回の一連の実験で測定された交差抵抗は大幅に高く、また異なる基板間で値に大幅な変動があったが、個別の基板単位では認められなかった。ＰＥＤＯＴ溶液のスピンコーティング開始前の時間間隔Δｔに交差抵抗がそれほど強い影響を受ける理由は、正確に判断できなかった。おそらく、ＰＥＤＯＴ溶液の一部が乾燥し、この時間の間にセルに固着する結果、ＰＥＤＯＴ層が余計に厚くなってしまう。
【０５８２】
最適化後のパラメータの結果
このようにして得られた交差抵抗の最小値は１〜３ｋΩの範囲に該当する。交差抵抗の最小値をもたらしたパラメータは以下の通りである。
・ＰＥＤＯＴ：Ｃｌｅｖｉｏｓ  ＰＨ１０００（Ｈｅｒａｅｕｓ社製）
・層数：１
・ＰＥＤＯＴ対エタノール対イソプロパノール比＝１：１：１
・ＰＥＤＯＴの塗布からスピニング開始までの時間間隔：Δｔ＝１８０秒
・ＰＥＤＯＴスピンコーティング中の回転数：５００１／分（ｔ＝１２０秒）
【０５８３】
実験に使用した最終のセル
これまでの最適化プロセスで使用したセルは、厚さ２．５ｍｍのＴＥＣ８ガラス担体で、ＦＴＯ層は既に製造プロセスで塗布済みであった。それらはきわめて均質なＦＴＯ層で、表面に均質なナノ多孔質ＴｉＯ２層の塗布が可能である。これにより、人間の目に均質に見えるセルの製造が可能となる。
【０５８４】
ただし、センサスタックを技術的に実現するため、セルは石英ガラス製の薄い１ｍｍの特殊ガラス担体を基板として作られ、さらにＦＴＯでコーティングされた。その際、端部に面取りを施された損失担体を使用した。面取り端部はセル接点の基部の役割を果たした。銀製接点は、面取り部の端部を境界として蒸着された。これにより、スタック内で隣り合うセルをピンで接触されることが可能となった。
【０５８５】
これらの特殊担体に後で塗布されたＦＴＯは、製造プロセスから生じた不均一性を部分的に示した。これらの担体上での均質なセルの製造は、最終のセルの電流生成略図によって示されたとおり、非常に困難であると判明した。エリア全体にわたり均質な電流信号を供給した、スタックの第１セルにおいてさえ、不均一性が原因で供給電流が比較的少ない箇所が４箇所特定された。電流略図は、波長６９０ｎｍのレーザでセルを励起させることによって得られた。レーザはセルを１ｍｍ間隔で走査した。セルはスタックとしての最終配置状態で走査され、すなわち、最後のセルの電流略図は、最後のセルの前方に５個の「薄い」セルが配置された状態で記録された。
【０５８６】
６９０ｎｍの励起波長において、開発されたセルの消光は０．１３であった。これらのセルの消光の最大（約５５０ｎｍのとき）値は約０．４であった。セルによる吸収がこのように低いことと、背面電極が（銀とは異なり）導電性が乏しい透明層からなるという事実にもかかわらず、係るセルの効率はそれでもなお約０．３％（ＡＭ１．５＊）、最後のセルは約２％である。
【０５８７】
図２Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、１ｍｍの特殊ガラス製担体上の最終セルを示す図である。スタック内で横方向光学センサの役割を果たす第１セルは、ｘ、ｙ方向分解能向けに特殊な電極配置が必要である。縦方向光学センサスタックを形成する第２〜第５セルの場合、ｚ方向分解能向けに総電流が必要なだけであることから、接点となる銀電極は、ここではセルを包囲する１個の電極に結合される。しかし、上記を除いて最初の５個のセルは同一に製造された。
【０５８８】
縦方向光学センサスタックの最後のセルは、残存光を好ましくは完全に吸収するよう意図されることから、前方のセルよりも消光が有意に高いものが選ばれた。加えて、最大出力電流を供給できるよう、エリア全体を覆う背面電極を有する。
【０５８９】
図２Ａに記載のセルは、この実験において横方向光学センサを形成し、これはスタック内の位置１でのｘ、ｙ方向分解能向けに１回だけ使用された。図４Ｂに記載のセルは、複数の光学センサからなるスタック全体、すなわちスタック全体のうち第２〜第５の位置用として４回使用された。図４Ｃに記載の最後のセルは、複数の光学センサからなるスタック全体の第６の位置で使用された。したがって、概して、複数の光学センサからなるスタックは、第１の光学センサを横方向光学センサとして（図２Ａ）、続いて４個の透明な縦方向光学センサ（図４Ｂ）、そして図４Ｃのセットトップを有する最後の縦方向光学センサで形成された。
【０５９０】
これらの単一の透明の最終的なセルのうち１個を赤色レーザ（６９０ｎｍ、１ｍＷ）で照らしたところ、このセルは３０〜４０μＡの電流を供給した。最後の縦方向光学センサは約７０μＡの電流を供給した。これらの特殊ガラス製担体上の第１のセルにおいて相対する任意の２個の電極間の交差抵抗は、０．１ｋΩおよび０．３ｋΩと判明した。
【０５９１】
特殊ガラス製担体上での透明セルの製造は、不十分なＦＴＯコーティングのために問題があったことから、これらのセルを多数製造しなければならなかった。セルはスクリーニングされ、選び出されたセルのみ、試作３Ｄセンサを形成する検出器の最終設定用として使用された。このスクリーニング手順向けに、具体的には横方向光学センサ向けに、セルはセルの中心へのレーザビーム照射によって励起された（６９０ｎｍ、１ｍＷ）。セルが均質であれば、４個の接点すべてにおいて電流は均等である（Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３＝Ｉ４）。電流の比較により、特定のセルが試作品用として選び出された。
【０５９２】
セットトップの検出器を使用して達成されるｘ、ｙ方向分解能は、距離３ｍで約１ｍｍと判明した。この検出設定のｚ方向分解能は、約１ｃｍと判明した。
【０５９３】
参照番号一覧
１１０  検出器
１１２  物体
１１４  光学センサ
１１６  光軸
１１８  ハウジング
１２０  転送装置
１２２  レンズ
１２４  開口
１２６  視野方向
１２８  座標系
１２９  ビーム分割装置
１３０  横方向光学センサ
１３１  鏡
１３２  縦方向光学センサ
１３３  半透明鏡
１３４  縦方向光学センサスタック
１３５  不透明鏡
１３６  センサ領域
１３７  変調装置
１３８  光ビーム
１３９  別々の光ビーム
１４０  横方向信号リード線
１４１  プリズム
１４２  評価装置
１４３  トリクロイックプリズム
１４４  最後の縦方向光学センサ
１４５  波長感受性スイッチ
１４６  縦方向信号リード線
１４７  共通入力ポート
１４８  横方向評価ユニット
１４９  多重波長出力ポート
１５０  縦方向評価ユニット
１５２  位置情報
１５４  データ処理装置
１５６  転送装置
１５８  基板
１６０  第１の電極
１６２  阻止層
１６４  ｎ型半導体金属酸化物
１６６  色素
１６８  ｐ型半導体有機材料
１７０  第２の電極
１７２  封入
１７４  電極接点
１７６  部分電極
１７８  部分電極、ｘ
１８０  部分電極、ｙ
１８２  接点リード線
１８４  光点
１８４  画像
１８８  導電性ポリマー
１９０  頂部接点
１９２  照明源
１９６  ヒューマンマシンインターフェース
１９８  娯楽装置
２００  使用者
２０１  進路制御装置
２０２  マシン
２０４  ビーコン装置
２０６  一次光ビーム
２０８  表示装置
２１０  キーボード
【図１Ａ】
2017515111.tif 000026
【図１Ｂ】
2017515111.tif 000027
【図１Ｃ】
2017515111.tif 000028
【図１Ｄ】
2017515111.tif 000029
【図２Ａ】
2017515111.tif 000030
【図２Ｂ】
2017515111.tif 000031
【図３Ａ】
2017515111.tif 000032
【図３Ｂ】
2017515111.tif 000033
【図３Ｃ】
2017515111.tif 000034
【図３Ｄ】
2017515111.tif 000035
【図４Ａ】
2017515111.tif 000036
【図４Ｂ】
2017515111.tif 000037
【図４Ｃ】
2017515111.tif 000038
【図５Ａ】
2017515111.tif 000039
【図５Ｂ】
2017515111.tif 000040
【図５Ｃ】
2017515111.tif 000041
【図５Ｄ】
2017515111.tif 000042
【図５Ｅ】
2017515111.tif 000043
【図６】
2017515111.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月20日(2016.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の物体（１１２）の位置および／または色を判定する検出器（１１０）であって、
少なくとも１つのセンサ領域（１３６）を有し、物体（１１２）から検出器（１１０）へと伝わる照明光によるセンサ領域（１３６）の照明に応じて少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計される光学センサ（１１４）であって、光学センサ（１１４）はさらに縦方向光学センサ（１３２）をも含み、縦方向センサ信号は照明の総出力が同じである場合に、センサ領域（１３６）内の光ビーム（１３８）のビーム断面積、特にセンサ領域内の光ビーム（１３８）のビーム断面積に依存する、少なくとも１個の光学センサ（１１４）と、
照明光を複数の別々の光ビーム（１３９）に分割するように適合され、各光ビームは光学センサ（１１４）に至る光路上を伝わる、少なくとも１個のビーム分割装置（１２９）と、
複数の光路のうち１本の上に配置される少なくとも１個の、照明光を変調する変調装置（１３７）と、
少なくとも１つのセンサ信号（１１４）からの情報のうち少なくとも１つの項目、特に物体（１１２）の距離および／または色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される少なくとも１個の評価装置（１４２）と
を含む検出器（１１０）。
【請求項２】
少なくとも１個の変調装置（１３７）が複数の光路のそれぞれに配置される、請求項１に記載の検出器（１１０）。
【請求項３】
変調装置（１３７）が照明光の振幅を周期的に変調するように適合される、請求項１または２に記載の検出器（１１０）。
【請求項４】
照明の総出力が同じである場合にセンサ信号が照明の変調の変調周波数に依存するように光学センサ（１１４）が設計される、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項５】
ビーム分割装置（１２９）が鏡（１３１）、半透明鏡（１３３）；特定のスペクトル範囲内に限り反射する鏡（１３１）または半透明鏡（１３３）；プリズム（１４１）、ダイクロイックプリズム、トリクロイックプリズム（１４３）、およびマルチクロイックプリズム；ビーム分割キューブ；波長感受性スイッチ（１４５）からなる群から選択される、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】
ビーム分割装置（１２９）が複数の異なる位置に対して調整されるように適合される可動反射要素であり、複数の異なる位置において、照明光が異なる方向へ反射され、異なる位置それぞれにおいて反射後の照明光が別々の光ビームを形成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項７】
評価装置（１４２）が物体（１１２）の色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、物体（１１２）の色に対して感受性がある少なくとも１個の光学センサ（１１４）に作用する少なくとも１本の光ビーム（１３８）がどれであるかを評価することによって生成するように適合される、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項８】
縦方向光学センサ（１３２）が少なくとも１個の色素増感太陽電池および／または無機ダイオードを含む、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】
評価装置（１４２）が照明の幾何形状と、検出器（１１０）を基準とする物体（１１２）の相対位置との間における少なくとも１つの所定の関係から、物体（１１２）の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される、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】
評価装置（１４２）が少なくとも１個の縦方向センサ信号からの光ビーム（１３８）の直径の判定によって、物体（１１２）の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように適合される、請求項９に記載の検出器（１１０）。
【請求項１１】
検出器（１１０）が複数の縦方向光学センサ（１３２）を有し、縦方向光学センサ（１３２）が積層されている、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】
縦方向光学センサ（１３２）が、物体（１１２）からの光ビーム（１３８）がすべての縦方向光学センサ（１３２）を照らすよう配置され、少なくとも１個の縦方向センサ信号が各縦方向光学センサ（１３２）によって生成され、評価装置（１４２）が縦方向センサ信号を正規化し、そして光ビーム（１３８）の強度と無関係に物体（１１２）の縦方向位置に関する情報を生成するように適合される、請求項１１に記載の検出器（１１０）。
【請求項１３】
光学センサ（１１４）がさらに、少なくとも１個の横方向光学センサ（１３０）を含み、横方向光学センサ（１３０）は物体（１１２）から検出器（１１０）へと伝わる少なくとも１本の光ビーム（１３８）の横方向位置を判定するように適合されており、横方向位置は検出器（１１０）の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元での位置であり、横方向光学センサは少なくとも１個の横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１から１２のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１４】
横方向光学センサが少なくとも１個の半導体検出器、特に有機半導体検出器、少なくとも１種の有機材料、好ましくは有機太陽電池そして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、有機半導体検出器、および／または、特に無機半導体検出器、好ましくは不透明無機ダイオード、より好ましくはシリコン、ゲルマニウム、またはガリウムヒ素のうち少なくとも１種を含む、無機半導体検出器、を含む請求項１３に記載の検出器。
【請求項１５】
横方向光学センサ（１３０）および縦方向光学センサ（１３２）が光軸（１１６）に沿って積層されることにより、光軸に沿って伝わる光ビーム（１３８）が横方向光学センサ（１３０）と縦方向光学センサ（１３２）の双方に衝突する、請求項１３または１４に記載の検出器（１１０）。
【請求項１６】
評価装置（１４２）が横方向センサ信号を評価することによって物体（１１２）の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成し、また縦方向センサ信号を評価することによって物体（１１２）の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１７】
使用者（２００）とマシンとの間で情報のうち少なくとも１つの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（１９６）であって、検出器（１１０）に関して請求項１から１６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、使用者（２００）の幾何学的情報のうち少なくとも１つの項目を検出器（１１０）によって生成するように設計され、幾何学情報に対し、情報のうち少なくとも１つの項目を割り当てるように設計されるヒューマンマシンインターフェース（１９６）。
【請求項１８】
少なくとも１つの娯楽機能を実行するための娯楽装置（１９８）であって、ヒューマンマシンインターフェース（１９６）に関して請求項１７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（１９６）を含み、ヒューマンマシンインターフェース（１９６）を手段として情報のうち少なくとも１つの項目をプレーヤにより入力可能となるように設計され、娯楽機能を情報に従って変えるように設計される娯楽装置（１９８）。
【請求項１９】
少なくとも１個の可動物体（１１２）の位置を追跡する追跡システム（１９９）であって、検出器（１１０）に関して請求項１から１８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の、物体（１１２）の一連の位置を追跡するように適合される進路制御装置（２０１）を含み、各位置が、特定の時点における物体（１１２）の横方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目および特定の時点における物体（１１２）の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を含む追跡システム（１９９）。
【請求項２０】
少なくとも１個の物体（１１２）の少なくとも１つの位置を判定する走査システムであって、検出器（１１０）に関して請求項１から１９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の物体（１１２）の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１個の点の照明を目的に構成される少なくとも１本の光ビームを放出するように適合される少なくとも１個の照明源を含み、少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報のうち少なくとも１つの項目を少なくとも１個の検出器（１１０）の使用によって生成するように設計される走査システム。
【請求項２１】
少なくとも１個の物体（１１２）の撮像のための、検出器（１１０）に関して請求項１から２０のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を少なくとも１個含むカメラ。
【請求項２２】
少なくとも１個の物体（１１２）の色および／または位置を判定する方法であって、
少なくとも１個の光学センサ（１１４）が使用され、光学センサ（１１４）は少なくとも１つのセンサ領域（１３６）を有し、物体（１１２）から検出器（１１０）へと伝わる照明光によるセンサ領域（１３６）の照明に応じて少なくとも１個のセンサ信号を生成するように設計され、光学センサ（１１４）はさらに縦方向光学センサ（１３２）をも含み、縦方向センサ信号は照明の総出力が同じである場合に、センサ領域（１３６）内の光ビーム（１３８）のビーム断面積、特にセンサ領域内の光ビーム（１３８）のビーム断面積に依存し、
少なくとも１個のビーム分割装置（１２９）が使用され、ビーム分割装置（１２９）は照明光を複数の別々の光ビーム（１３８）に分割するように適合され、各光ビームは光学センサ（１１４）に至る光路上を伝わり、
少なくとも１個の、照明光を変調する変調装置（１３７）が使用され、少なくとも１個の変調装置（１３７）は複数の光路のうち１本の上に配置され、
少なくとも１個の評価装置（１４２）が使用され、評価装置（１４２）は少なくとも１つのセンサ信号からの情報のうち少なくとも１つの項目、特に物体（１１２）の位置および／または色に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される
方法。
【請求項２３】
検出器（１１０）に関して請求項１から２２のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、測距、特に交通技術における測距；位置測定、特に交通技術における位置測定；追跡用途、特に交通技術における追跡用途、これらからなる群から選択される使用目的のための方法。
【請求項２４】
検出器（１１０）に関して請求項１から２３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、娯楽用途としての使用目的のための方法。
【請求項２５】
検出器（１１０）に関して請求項１から２４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、特にセキュリティ用途におけるカメラとしての使用目的のための方法。
【請求項２６】
検出器（１１０）に関して請求項１から２５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、ヒューマンマシンインターフェース（１９６）用途としての使用目的のための方法。
【請求項２７】
検出器（１１０）に関して請求項１から２６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、特に少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途としての使用目的のための方法。
【請求項２８】
検出器（１１０）に関して請求項１から２７のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、測距；位置測定；追跡用途、これらからなる群から選択される、自動化機械プロセスにおける使用目的のための方法。
【請求項２９】
検出器（１１０）に関して請求項１から２８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、高精度気象学、特に分析学における使用目的のための方法。
【請求項３０】
検出器（１１０）に関して請求項１から２９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、部品製造のモデリングにおける使用目的のための方法。
【請求項３１】
検出器（１１０）に関して請求項１から３０のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法であって、医療手術、特に内視鏡法における使用目的のための方法。
【国際調査報告】
2017515111.tif 000045
2017515111.tif 000046