(57)【要約】  少なくとも１個の光学センサ（１２０）に対する少なくとも１個のオブジェクト（１１２）の位置を決定するための検出器（１１０）が提案され、光学センサ（１２０）は、像平面（１２２）を有する。検出器（１１０）は、  −  少なくとも１個の光ビーム（１３６）を放出し、光ビーム（１３６）は、光学センサ（１２０）の像平面（１２２）に対して平行な成分を含む、少なくとも１個の照射源（１３４）と、  −  像平面（１２２）の中にセンサ領域（１２６）を有する光学センサ（１２０）であって、オブジェクト（１１２）が光学センサ（１２０）にアプローチして、光学センサ（１２０）の像平面（１２２）に対して平行に伝導される光ビーム（１３６）の成分から光が散乱させられるような場合に、オブジェクト（１１２）の位置の横方向成分を決定するように適合されており、位置の横方向成分は、光学センサ（１２０）の像平面（１２２）の中の位置であり、光学センサ（１２０）は、光学センサ（１２０）の像平面（１２２）に対して平行に伝導される光ビーム（１３６）の成分からセンサ領域（１２６）の中に散乱させられる光から、少なくとも１個の横方向センサ信号を発生させるように適合されており、光学センサ（１２０）の像平面（１２２）に対して平行に伝導される光ビーム（１３６）の成分から散乱させられる光によって、センサ領域（１２６）の照射に依存するように、少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるようにさらに設計されており、縦方向センサ信号は、センサ領域（１２６）の中の光学センサ（１２０）の像平面（１２２）に対して平行に伝導される光ビーム（１３６）の成分から散乱させられる光の強度の変化に依存する、光学センサ（１２０）と、  −  横方向センサ信号を評価することによって、オブジェクト（１１２）の位置の横方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されており、縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクト（１１２）の位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるようにさらに設計されている、評価デバイス（１３２）とを含む。【選択図】図１Ａ
2017521770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の光学センサ（１２０）に対する少なくとも１個のオブジェクト（１１２）の位置を決定するための検出器（１１０）であって、前記光学センサ（１２０）は、像平面（１２２）を有しており、前記検出器（１１０）は、
少なくとも１個の光ビーム（１３６）を放出し、前記光ビーム（１３６）は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行な成分を含む、少なくとも１個の照射源（１３４）と、
前記像平面（１２２）の中にセンサ領域（１２６）を有する前記光学センサ（１２０）であって、前記オブジェクト（１１２）が前記光学センサ（１２０）にアプローチして、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から光が散乱させられるような場合に、前記オブジェクト（１１２）の前記位置の横方向成分を決定するように適合されており、前記位置の前記横方向成分は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）の中の位置であり、前記光学センサ（１２０）は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から前記センサ領域（１２６）の中に散乱させられる前記光から、少なくとも１個の横方向センサ信号を発生させるように適合されており、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から散乱させられる光によって、前記センサ領域（１２６）の照射に依存するように、少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるようにさらに設計されており、前記縦方向センサ信号は、前記センサ領域（１２６）の中の前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から散乱させられる前記光の強度の変化に依存する、光学センサ（１２０）と、
前記横方向センサ信号を評価することによって、前記オブジェクト（１１２）の位置の横方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されており、前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記オブジェクト（１１２）の前記位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるようにさらに設計されている、評価デバイス（１３２）と
を含む、検出器（１１０）。
【請求項２】
前記光学センサ（１２０）は、少なくとも１個の第１の電極（１６０）と、少なくとも１個の第２の電極（１７０）と、少なくとも１個の光起電力材料（１６４、１６６、１６８）とを有する光検出器であり、前記光起電力材料（１６４、１６６、１６８）は、前記第１の電極（１６０）と前記第２の電極（１７０）との間に埋め込まれており、前記光起電力材料（１６４、１６６、１６８）は、光による前記光起電力材料（１６４、１６６、１６８）の照射に応答して、電荷を発生させるように適合されており、前記第２の電極（１７０）は、少なくとも２個の部分電極（１７６）を有する分割電極である、請求項１に記載の検出器（１１０）。
【請求項３】
前記第２の電極（１７０）は、３個、４個、またはそれ以上の部分電極（１７６）を有する分割電極である、請求項２に記載の検出器（１１０）。
【請求項４】
前記部分電極（１７６）を通る電流は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から散乱された前記光の、前記像平面（１２２）の中の位置に依存しており、前記光学センサ（１２０）は、前記部分電極（１７６）を通る前記電流に従って、前記横方向センサ信号を発生させるように適合されている、請求項３に記載の検出器（１１０）。
【請求項５】
前記部分電極（１７６）を通る前記電流の少なくとも１個の比から、前記オブジェクト（１１２）の位置の前記横方向成分についての前記情報を導出するように適合されている、請求項２から４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項６】
前記光検出器は、色素増感太陽電池である、請求項２から５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項７】
前記第１の電極（１６０）は、少なくとも１個の透明な伝導性酸化物から少なくとも部分的に作製されており、前記第２の電極（１７０）は、導電性ポリマー（１８８）、好ましくは、透明な導電性ポリマー（１８８）から少なくとも部分的に作製されている、請求項２から６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項８】
前記照射源（１３４）は、前記光学センサ（１２０）の側部に位置付けされている、請求項１から７のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項９】
前記照射源（１３４）は、前記光学センサ（１２０）に接続されている、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】
少なくとも２個の別々の照射源（１３４）を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１１】
前記少なくとも２個の照射源（１３４）は、前記像平面（１２２）および／または前記光学センサ（１２０）を完全にまたは部分的に囲むフレームを形成している、請求項１０に記載の検出器（１１０）。
【請求項１２】
前記照射源（１３４）によって放出される前記少なくとも１個の光ビーム（１３６）の前記照射を変調させるための少なくとも１個の変調デバイス（１４０）をさらに含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１３】
少なくとも２個の別々の照射源（１３４）が存在しており、前記別々の照射源（１３４）は、それぞれの照射源（１３４）の前記照射を変調させるために使用される周波数によって異なっている、請求項１２に記載の検出器（１１０）。
【請求項１４】
前記評価デバイス（１３２）は、前記センサ領域（１２６）の中の前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から散乱させられる前記光の前記強度の前記変化から、前記オブジェクト（１１２）の前記位置の前記縦方向成分についての情報の前記少なくとも１個の項目を発生させるように指定されている、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】
前記評価デバイス（１３２）は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から前記光が散乱させられる直径の変化を、前記少なくとも１個の縦方向センサ信号から決定することによって、前記オブジェクト（１１２）の前記位置の前記縦方向成分についての情報の前記少なくとも１個の項目を発生させるように指定されている、請求項１４に記載の検出器（１１０）。
【請求項１６】
前記光学センサ（１２０）は、前記照射の前記一定の合計パワーを条件として、前記縦方向センサ信号が少なくとも１個の変調デバイス（１４０）の前記照射の変調の変調周波数に依存するようにさらに指定されている、請求項１５に記載の検出器（１１０）。
【請求項１７】
前記評価デバイス（１３２）は、前記オブジェクト（１１２）の位置についての情報の少なくとも２個の異なる項目を組み合わせて特定のコマンドにするようにさらに指定されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１８】
前記特定のコマンドは、ジェスチャとして解釈される、請求項１７に記載の検出器（１１０）。
【請求項１９】
前記ジェスチャは、クリック、ダブルクリック、回転、ズーム機能、およびドラッグアンドドロップ移動から選択される機能を含む、請求項１８に記載の検出器（１１０）。
【請求項２０】
ユーザとマシンとの間で情報の少なくとも１個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（１１８）であって、請求項１から１９のいずれか一項に記載の少なくとも１個の検出器（１１０）を含み、前記検出器（１１０）によって、前記ユーザに関連するオブジェクト（１１２）の幾何学的情報の少なくとも１個の項目を発生させるように指定されている、ヒューマンマシンインターフェース（１１８）。
【請求項２１】
前記オブジェクト（１１２）は、前記ユーザの一部、とりわけ、前記ユーザの少なくとも１本の指（１１４）、または、前記ユーザによる移動のために適合された物品である、請求項２０に記載のヒューマンマシンインターフェース（１１８）。
【請求項２２】
少なくとも１個のディスプレイ（１４２）をさらに含み、前記光学センサ（１２０）は、透明なおよび／または半透明であり、前記光学センサ（１２０）は、前記光学センサ（１２０）を通して前記ディスプレイ（１４２）を完全にまたは部分的に見ることができるように、前記ディスプレイ（１４２）に対して位置付けされている、請求項２０または２１に記載のヒューマンマシンインターフェース（１１８）。
【請求項２３】
前記ディスプレイ（１４２）は、ダイナミックディスプレイ（１４２）であり、好ましくは、ブラウン管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマスクリーン、発光ダイオード（ＬＥＤ）スクリーン、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スクリーン、および電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）から選択されるディスプレイである、請求項２２に記載のヒューマンマシンインターフェース（１１８）。
【請求項２４】
少なくとも１個のエンターテインメント機能を実行するためのエンターテインメントデバイス（１１９）であって、ヒューマンマシンインターフェース（１１８）を参照する請求項２０から２３のいずれか一項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（１１８）を含み、前記ヒューマンマシンインターフェース（１１８）によって、情報の少なくとも１個の項目がプレーヤによって入力されることを可能にするように設計されており、前記エンターテインメントデバイス（１１９）は、前記情報に従って、前記エンターテインメント機能を変化させるように設計されている、エンターテインメントデバイス（１１９）。
【請求項２５】
少なくとも１個の光学センサ（１２０）に対する少なくとも１個のオブジェクト（１１２）の位置の成分を決定するための方法であって、前記光学センサ（１２０）は、像平面（１２２）を有しており、
少なくとも１個の照射源（１３４）が使用され、前記照射源（１３４）は、少なくとも１個の光ビーム（１３６）を放出し、前記光ビーム（１３６）は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に平行な成分を含み、
少なくとも１個の光学センサ（１２０）が使用され、前記光学センサ（１２０）は、前記像平面（１２２）の中にセンサ領域（１２６）を有しており、前記光学センサ（１２０）は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から光が散乱させられるように、前記オブジェクト（１１２）が前記光学センサ（１２０）にアプローチする場合に、前記オブジェクト（１１２）の前記位置の横方向成分を決定するように適合されており、前記位置の前記横方向成分は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）の中の位置であり、前記光学センサ（１２０）は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から前記センサ領域（１２６）の中に散乱させられる前記光から、少なくとも１個の横方向センサ信号を発生させるように適合されており、前記光学センサ（１２０）は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から散乱させられる光による前記センサ領域（１２６）の照射に依存するように、少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるようにさらに設計されており、前記縦方向センサ信号は、前記光学センサ（１２０）の前記像平面（１２２）に対して平行に伝導される前記光ビーム（１３６）の前記成分から前記センサ領域（１２６）の中に散乱させられる前記光の強度の変化に依存しており、
少なくとも１個の評価デバイス（１３２）が使用され、前記評価デバイス（１３２）は、前記横方向センサ信号を評価することによって、前記オブジェクト（１１２）の位置の横方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させ、前記評価デバイス（１３２）は、前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記オブジェクト（１１２）の位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個の項目をさらに発生させる、方法。
【請求項２６】
ヒューマンマシンインターフェース（１１８）用途および／またはエンターテインメント用途（１１９）としての使用の目的のための、近接センサとしての、検出器（１１０）に関連する請求項１から１９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１個のオブジェクトの位置を決定するための検出器に関する。さらに、本発明は、ヒューマンマシンインターフェースおよびエンターテインメントデバイスに関する。さらに、本発明は、少なくとも１個のオブジェクトの位置を光学的に検出するための方法、および、検出器のさまざまな使用する方法に関する。そのようなデバイス、方法、および使用する方法は、好ましくは、たとえば、日常生活、ゲーム、セキュリティ技術、医療技術のさまざまなエリアにおいて、または、科学において、とりわけ、近接センサとして用いられ得る。しかし、他の用途も可能である。
【背景技術】
【０００２】
人に関連するオブジェクト、たとえば、人の指などを使用してタッチセンサ式の（触覚）表面をタッチすることによって制御可能なヒューマンマシンインターフェースが、長年にわたって知られている。この目的のために、触覚表面は、ディスプレイと整合させられ得、それによって、人とヒューマンマシンインターフェースに関連するマシンとの間の一方向のおよび／または双方向の相互作用を可能にする。現在では、一般的に「タッチスクリーン」または「タッチパッド」として示される一種のヒューマンマシンインターフェースは、とりわけ、セルラーフォンなどのような電話、医療用機器および／もしくは産業用機器、または、チケットマシンもしくは飲料マシンなどのような自動販売機を制御するために、または、たとえば、管理ビル、博物館などにおける情報の提示において案内目的のために、または、公共輸送のために、多くのエリアで使用されている。
【０００３】
しかし、触覚表面は、人の指などのようなオブジェクトによってタッチされることを必要とし、それは、対応する表面の中にそれぞれの信号を誘導することができるのに十分な静電容量を提供するように構成され得る。結果的に、オブジェクトの距離に関する情報は、基本的に、タッチセンサ式の表面の使用によって、記録されることも送信されることもできない。それに加えて、２人以上の人による使用のために設けられ得るそれぞれのディスプレイのタッチングは、一般的に、衛生的であるとは考えられない。さらに、グローブなどのような、人の手に関連するアイテムが必要とされ得る状況下、たとえば、クリーンルーム、冷蔵庫ルーム、もしくは、アウトドアにおいて、および／または、たとえば、厳しい作業環境などにおいて、指が汚れる可能性が高い状況下では、タッチングは困難である可能性もある。
【０００４】
したがって、ディスプレイと組み合わせて動作させられる近接センサも提示されている。本明細書で使用されているように、近接センサは、たとえば、指、手、または、それに関連する別のオブジェクト、たとえば、ペン、ペンシル、スタイラス、またはグローブなど、少なくとも１個のオブジェクトの位置を検出するように適合され得、少なくとも１個のオブジェクトは、そこからある距離で、とりわけ、近い距離で、検出器を通り過ぎることが可能であり、したがって、人が、実際にディスプレイにタッチすることを強制されることなく、ディスプレイを装備したおよび／またはディスプレイに接続されたヒューマンマシンインターフェースと相互作用することを可能にする。
【０００５】
米国特許出願第２００８／０２９７４８７Ａ１号は、少なくとも１個の赤外線エミッタおよび少なくとも１個の赤外線レシーバを含む近接センサを説明しており、少なくとも１個の赤外線エミッタおよび少なくとも１個の赤外線レシーバは、センサの付近に位置付けされており、エミッタは、センサが動作している可能性がある限り、放射線を恒久的に放出する。オブジェクトがセンサの近くを通り過ぎるとすぐに、放出された放射の一部が、レシーバに向けて反射され得、したがって、表面の近くのオブジェクトの存在についての情報をセンサが推定することを可能にする。
【０００６】
米国特許出願第２０１３／００７６６９５Ａ１号は、近接センサを含むヒューマンマシンインターフェースを開示しており、相互作用表面が設けられている。ここでは、相互作用表面は、ディスプレイエリアと、少なくとも１個の感光性センサと、任意に、ディスプレイエリアおよびセンサに接続されている制御ユニットとを含み、ディスプレイエリア、センサ、および制御ユニットは、誘電体基板の上への液体形態の有機導電性材料および半導電性材料の堆積によって形成されている。さらに、センサは、フォトダイオード、フォトレジスター、または、光子センサのアレイを含み、アレイは、オブジェクトの陰影の変化を検出することができ、また、たとえば、ヒューマンマシンインターフェースの前のオブジェクトの位置の変化、たとえば、オブジェクトとインタラクティブ表面との間の距離の変化などの情報をそれから推定することができる。それに加えて、特定の実施形態では、バックライティングピクセルまたは発光ピクセルのアレイ、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、光子センサアレイに対して平行な平面の中で、光子センサアレイと、透明または半透明の保護コーティング、たとえば、ガラスプレートまたはプラスチックコーティングなどとの間に配置されている。さらなる実施形態では、ヒューマンマシンインターフェースは、さらに、赤外線エミッタのアレイを含み、それは、動作時に、赤外線放射を恒久的に放出し、オブジェクトがセンサの近くを通り過ぎるとすぐに、表面の近くのオブジェクトの存在についての情報を推定するために、放出された放射線の一部が、アレイの中の近隣の感光性センサに向けて反射され得る。さらに、周波数変調を伴う赤外線放出が提供され得、したがって、センサによって受け取られると、上記に説明されているような可視スペクトル範囲の中の陰影を赤外線から区別することを可能にする。結果として、したがって、オブジェクトの位置に関する追加的な情報を獲得するために、赤外線動作を使用すると同時に陰影検出を行うことが可能であり得る。
【０００７】
さらに、多数の光学センサおよび光起電力デバイスが、先行技術から知られている。光起電力デバイスは、一般的に、電磁放射、たとえば、紫外光、可視光、または赤外光を、電気信号または電気エネルギーへ変換するために使用されるが、光学検出器は、一般的に、イメージ情報をピックアップするために、および／または、少なくとも１個の光学的なパラメータ、たとえば、輝度などを検出するために使用されている。
【０００８】
一般的に無機センサ材料および／または有機センサ材料の使用に基づき得る多数の光学センサが、先行技術から知られている。そのようなセンサの例は、米国特許出願第２００７／０１７６１６５Ａ１号、米国特許第６，９９５，４４５Ｂ２号、ＤＥ２５０１１２４Ａ１、ＤＥ３２２５３７２Ａ１、または、その他、多数の他の先行技術文献に開示されている。相当程度にまで、とりわけ、コストの理由のために、および、大面積処理の理由のために、少なくとも１個の有機センサ材料を含むセンサが、たとえば米国特許出願第２００７／０１７６１６５Ａ１号に説明されているように使用されている。とりわけ、いわゆる色素太陽電池が、ここでますます重要になっており、それは、概して、たとえばＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１に説明されている。
【０００９】
ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１（本発明はそれに基づいており、その内容は、本明細書で参照により含まれている）では、少なくとも１個のオブジェクト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み、光学センサは、少なくとも１個のセンサ領域を有する。光学センサは、センサ領域の照射に依存するように、少なくとも１個のセンサ信号を発生させるように設計されている。照射の一定の合計パワーを条件として、センサ信号は、照射の幾何学形状、とりわけ、センサエリアの上の照射のビーム断面に依存している。さらに、検出器は、少なくとも１個の評価デバイスを有する。評価デバイスは、幾何学的情報の少なくとも１個の項目、とりわけ、照射および／またはオブジェクトについての幾何学的情報の少なくとも１個の項目を、センサ信号から発生させるように設計されている。
【００１０】
ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１は、少なくとも１個の横方向の光学センサおよび少なくとも１個の縦方向の光学センサを使用することによって、少なくとも１個のオブジェクトの位置を決定するための方法および検出器を開示している。具体的には、高精度で曖昧性無しに、オブジェクトの縦方向位置を決定するために、センサスタックの使用が開示されている。
【００１１】
上記に提示されているような近接センサによって暗示される利点にかかわらず、単純で、コスト効率的で、信頼性の高い、改善された近接センサに対する要求、すなわち、とりわけ、好ましくは、ヒューマンマシンインターフェースおよび／またはエンターテインメントデバイスの中で使用され得るディスプレイに対して、少なくとも１個のオブジェクトの位置を決定するための検出器に対する要求が依然として存在している。したがって、いくつかのオブジェクト、優先的に、少なくとも２本の指を同時に検出するために使用され得る、大面積の近接センサを、とりわけ、ディスプレイと組み合わせて提供することが望ましい可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願第２００８／０２９７４８７Ａ１号
【特許文献２】米国特許出願第２０１３／００７６６９５Ａ１号
【特許文献３】米国特許出願第２００７／０１７６１６５Ａ１号
【特許文献４】米国特許第６，９９５，４４５Ｂ２号
【特許文献５】ＤＥ２５０１１２４Ａ１
【特許文献６】ＤＥ３２２５３７２Ａ１
【特許文献７】ＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１
【特許文献８】ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１
【特許文献９】ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明によって対処される課題は、このタイプの既知のデバイス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個のオブジェクトの位置を決定するためのデバイスおよび方法を特定することである。とりわけ、空間内のオブジェクトの位置を決定するための、および、好ましくは、ディスプレイとの信頼性の高いアライメントのための、改善された近接センサが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題は、独立特許請求項の特徴を備える本発明によって解決される。本発明の有利な発展例は、個別にまたは組み合わせて実現され得、それは、従属請求項の中に、ならびに／または、以下の明細書および詳細な実施形態の中に提示されている。
【００１５】
本明細書で使用されているように、「ｈａｖｅ（有する）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」、および「ｃｏｎｔａｉｎ（含む）」という表現、ならびに、その文法的な変化形は、非排他的に使用される。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を含む」という表現は、Ａは、Ｂの他に、１個または複数のさらなるコンポーネントおよび／または構成物質を含むこと、ならびに、Ｂの他に、他のコンポーネント、構成物質、またはエレメントがＡの中に存在していない場合の両方を表し得る。
【００１６】
本発明の第１の態様では、少なくとも１個のオブジェクトの位置を決定するための検出器が開示されている。
【００１７】
「オブジェクト」は、概して、生物および無生物から選ばれる任意のオブジェクトであることが可能である。したがって、例として、オブジェクトは、１本もしくは複数の指、または、ユーザもしくは人の手の一部などのような、１個または複数の身体の部分であることが可能であり、または、それ含むことが可能である。それに加えてまたは代替として、オブジェクトは、とりわけ、ペン、ペンシル、スタイラス、グローブ、または、その一部などのような、１本もしくは複数の指またはユーザの手の一部に密接に関連する物品として、１個または複数の物品および／または１個または複数の物品のパーツを含むことが可能である。
【００１８】
本明細書で使用されているように、「位置」は、概して、空間内のオブジェクトの場所および／または配向についての情報の任意の項目を表すことが可能である。この目的のために、例として、１個または複数の座標系が使用され得、オブジェクトの位置は、１個、２個、３個、または、それ以上の座標を使用して決定され得る。例として、１個または複数のデカルト座標系および／または他のタイプの座標系が使用され得る。１個の例では、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ることが可能である。さらに詳細に下記に概説されることとなるように、検出器は、光軸を有することが可能であり、光軸は、検出器の視野の主方向を構成し得る。光軸は、ｚ軸などのような、座標系の軸線を形成することが可能である。さらに、好ましくは、ｚ軸に対して垂直な、１個または複数の追加的な軸線が設けられ得る。
【００１９】
とりわけ、本発明に関して、検出器は、像平面を示す光学センサを含む。本明細書でさらに使用されているように、「像平面」は、概して、それが少なくとも１個の衝突する光ビームによって照射され得る側において、光学センサを制限することができる平面的な構造体を説明し得る。とりわけ、近接センサとして本発明による検出器を使用する目的のために、「近接センサ」は、とりわけ、像平面から近い距離で検出器を通過することができる、たとえば、指、手、または、それに関連する別のオブジェクト、たとえば、ペン、ペンシル、スタイラス、グローブ、または、その一部などのような、少なくとも１個のオブジェクトの位置を検出するように適合されている光学センサを表すことが可能である。結果的に、像平面は、検出器に関して一種の自然座標系を画定することが可能であり、像平面は、ｘ−ｙ平面として考えられ得、それに対して垂直な方向は、ｚ方向で示されている。この座標系では、ｘ−ｙ平面に対して平行または逆平行の方向は、横方向成分を構成するものとしてみなされ得、ｚ軸に沿った座標は、縦方向座標と考えられ得る。したがって、縦方向に対して垂直の任意の方向は、横方向成分を構成するものと考えられ得、ｘ座標および／またはｙ座標は、横方向座標と考えられ得る。
【００２０】
しかし、他のタイプの座標系も、代替として使用され得る。したがって、例として、円筒座標系が用いられ得、像平面は、中心を備えるｘ−ｙ平面を画定することが可能であり、中心から、半径方向の距離および角度位置が与えられ得る。それに加えて、ｘ−ｙ平面に対して垂直な方向は、ｚ方向として示され得る。さらに、この座標系では、ｘ−ｙ平面に対して平行または逆平行の方向は、横方向成分を構成するものとしてみなされ得、ｚ軸に沿った座標は、縦方向座標と考えられ得る。
【００２１】
それに加えて、本発明による検出器は、少なくとも１個のオブジェクトの運動をさらに決定することが可能である。本明細書で使用されているように、「運動」という用語は、概して、一定期間にわたって空間内の同じオブジェクトの場所および／または配向の変化についての情報の任意の項目を表すことが可能である。この目的のために、空間内の同じオブジェクトの場所および／または配向についての情報の少なくとも２個の項目は、とりわけ、位置の変化の程度を決定するように組み合わせられ得、それは、方向、速度、または角速度などのような、適切なパラメータの観点から表現され得る。方向は、オブジェクトが進み得るルートのコースだけを決定するが、一方、速度は、コースが辿られるレートをさらに決定する。それに加えて、オブジェクトは、特定の期間の間に、全体としてその位置を変更することが可能であるが、それは、回転などのような内部移動を依然として実施することが可能であり、回転のレートは、角速度によって決定され得る。
【００２２】
本発明によれば、検出器は、
−  少なくとも１個の光ビームを放出し、光ビームは、少なくとも１個の光学センサの像平面に対して平行な成分を含む、少なくとも１個の照射源と、
−  像平面の中にセンサ領域を有する光学センサであって、オブジェクトが光学センサにアプローチして、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から光が散乱させられるような場合に、オブジェクトの位置の横方向成分を決定するように適合されており、位置の横方向成分は、光学センサの像平面の中の位置であり、光学センサは、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分からセンサ領域の中に散乱させられる光から、少なくとも１個の横方向センサ信号を発生させるように適合されており、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から散乱させられる光によって、センサ領域の照射に依存するように、少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるようにさらに設計されており、縦方向センサ信号は、センサ領域の中の光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から散乱させられる光の強度の変化に依存する、光学センサと、
−  横方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの位置の横方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されており、縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるようにさらに設計されている、評価デバイスと
を含む。
【００２３】
さらに詳細に下記に概説されることとなるように、上記および／または下記に列挙されている検出器のコンポーネントは、別々のコンポーネントであることが可能である。代替として、コンポーネントの２個以上が、共通のコンポーネントへと一体化され得る。例として、照射源は、光学センサから独立した別々の照射源として形成され得るが、光学センサを照射するために光学センサに接続され得る。代替として、照射源は、光学センサの中に完全にまたは部分的に一体化され得る。同様のように、評価デバイスは、光学センサから独立した別々の評価デバイスとして形成され得るが、横方向センサ信号および縦方向センサ信号を受信するために、光学センサに接続され得る。代替として、評価デバイスは、光学センサの中に完全にまたは部分的に一体化され得る。同様の考慮事項が、本発明による検出器に追加または付加され得るさらなる任意のコンポーネントに適用可能である。
【００２４】
本明細書で使用されているように、少なくとも１個の「横方向センサ信号」は、概して、横方向位置を示す任意の信号であることが可能である。例として、横方向センサ信号は、デジタル信号および／またはアナログ信号であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。例として、横方向センサ信号は、電圧信号および／または電流信号であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。それに加えてまたは代替として、横方向センサ信号は、デジタルデータであることが可能であり、または、それを含むことが可能である。横方向センサ信号は、単一の信号値および／または一連の信号値を含むことが可能である。さらに詳細に下記に概説されることとなるように、横方向センサ信号は、２個以上の個々の信号を組み合わせることによって、たとえば、２個以上の信号を平均することによって、および／または、２個以上の信号の商を形成することなどによって導出される、任意の信号をさらに含むことが可能である。
【００２５】
本明細書で使用されているように、「光学センサ」は、概して、光ビームによるセンサ領域の照射に依存するように、少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるように設計されているデバイスであり、縦方向センサ信号は、照射の一定の合計パワーを条件として、センサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している。光学センサの可能性のある実施形態に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１が参照され得る。
【００２６】
下記にさらに概説されることとなるように、好ましくは、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、色素太陽電池とも称される）、たとえば、１個または複数の固体型色素増感有機太陽電池（ｓ−ＤＳＣ）などを含むことが可能である。したがって、好ましくは、検出器は、光学センサとしての機能を果たす１個または複数のＤＳＣ（たとえば、１個または複数のＤＳＣなど）を含むことが可能である。しかし、より詳細に下記に説明されているような「ＦｉＰ」効果を示すことができる他の種類の材料およびデバイスも、光学センサとして用いられ得る。
【００２７】
本明細書で使用されているように、「評価デバイス」という用語は、概して、オブジェクトの位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されている任意のデバイスを表している。例として、評価デバイスは、１個または複数の集積回路、たとえば、１個または複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など、および／または、１個または複数のデータ処理デバイスなど、たとえば、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であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。追加的なコンポーネントは、たとえば、１個または複数の事前処理デバイスおよび／またはデータ収集デバイスなど、たとえば、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／または事前処理するための１個または複数のデバイスなど、たとえば、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から構成され得る。さらに、評価デバイスは、１個または複数のデータストレージデバイスを含むことが可能である。さらに、上記で概説されているように、評価デバイスは、１個または複数のインターフェース、たとえば、１個または複数の無線インターフェースおよび／または１個または複数の有線インターフェースなどを含むことが可能である。
【００２８】
評価デバイスは、少なくとも１個のコンピュータプログラム、たとえば、少なくとも１個のオブジェクトの位置の横方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させる工程、および／または、少なくとも１個のオブジェクトの位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させる工程を実施またはサポートする少なくとも１個のコンピュータプログラムなどを実施するように適合され得る。例として、横方向センサ信号および／または縦方向センサ信号を入力変数として使用することによって、オブジェクトの位置の横方向成分および／または縦方向成分への所定の変換を実施することができる、１個または複数のアルゴリズムが実装され得る。
【００２９】
上記で概説されているように、好ましくは、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個の第２の電極と、少なくとも１個の光起電力材料とを有する光検出器であり、光起電力材料は、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれている。本明細書で使用されているように、光起電力材料は、概して、光による光起電力材料の照射に応答して電荷を発生させるように適合されている材料、または、材料の組み合わせである。
【００３０】
本明細書で使用されているように、「光」という用語は、概して、可視スペクトル範囲、紫外線スペクトル範囲、および赤外線スペクトル範囲のうちの１個または複数の中の電磁放射を表している。そのときに、可視スペクトル範囲という用語は、概して、３８０ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル範囲を表している。赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲という用語は、概して、７８０ｎｍから１０００μｍの範囲、好ましくは、７８０ｎｍから３．０μｍの範囲にある電磁放射を表している。紫外線スペクトル範囲という用語は、概して、１ｎｍから３８０ｎｍの範囲、好ましくは、１００ｎｍから３８０ｎｍの範囲にある電磁放射を表している。好ましくは、本発明の中で使用されるような光は、可視光、すなわち、可視スペクトル範囲にある光である。
【００３１】
「光ビーム」という用語は、概して、特定の方向に放出される一定量の光を表すことが可能である。したがって、光ビームは、光ビームの伝播の方向に対して垂直な方向に所定の拡がりを有する光線の束であることが可能である。好ましくは、光ビームは、１個または複数のガウシアン光ビームであることが可能であり、または、それを含むことが可能であり、１個または複数のガウシアン光ビームは、ビームウエスト、レイリー長、または、ビーム直径の発達および／もしくは空間内のビーム伝播を特徴付けるのに適している任意の他のビームパラメータもしくはビームパラメータの組み合わせのうちの１個または複数など、１個または複数のガウシアンビームパラメータによって特徴付けられ得る。
【００３２】
好ましくは、光学センサの第２の電極は、少なくとも２個の部分電極を有する分割電極であることが可能であり、光学センサは、センサエリアを有しており、横方向センサ信号は、センサエリアの中の光ビームの位置を示している。したがって、上記で概説されているように、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であることが可能であり、または、それを含むことが可能である。センサエリアは、オブジェクトに面する光検出器の表面であることが可能である。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、横方向センサ信号は、光学センサのセンサエリアの平面の中に、光ビームによって発生させられる光スポットの位置を示すことが可能である。
【００３３】
概して、本明細書で使用されているように、「部分電極」という用語は、好ましくは、他の部分電極から独立して、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ている、複数の電極のうちの１個の電極を表すことが可能である。したがって、複数の部分電極が設けられているケースでは、第２の電極は、少なくとも２個の部分電極を介して、複数の電位および／または電流および／または電圧を提供するように適合されており、それは、独立して測定および／または使用され得る。
【００３４】
第２の電極として２個以上の部分電極を有する少なくとも１個の分割電極を有する少なくとも１個の光学センサを使用するときに、部分電極を通る電流は、センサエリアの中の光ビームの位置に依存し得る。これは、概して、部分電極に衝突する光に起因して電荷の発生の場所からの経路の途中で、オームの法則に従う損失または抵抗損失が生じ得ることに起因し得る。したがって、部分電極の他に、第２の電極は、部分電極に接続されている１個または複数の追加的な電極材料を含むことが可能であり、１個または複数の追加的な電極材料は、電気抵抗を提供する。したがって、１個または複数の追加的な電極材料を通る、電荷の発生の場所から部分電極への経路の途中のオームの法則に従う損失に起因して、部分電極を通る電流は、電荷の発生の場所に、したがって、センサエリアの中の光ビームの位置に依存する。センサエリアの中の光ビームの位置を決定するこの原理の詳細に関して、下記の好適な実施形態、ならびに／または、たとえば米国特許第６，９９５，４４５号および／または米国特許出願第２００７／０１７６１６５Ａ１に開示されているような物理的な原理およびデバイスのオプションが参照され得る。
【００３５】
光学センサは、部分電極を通る電流に従って、横方向センサ信号を発生させるようにさらに適合され得る。したがって、２個の水平方向の部分電極を通る電流の比が形成され、それによって、ｘ座標を発生させることが可能であり、および／または、垂直方向の部分電極を通る電流の比が形成され、それによって、ｙ座標を発生させることが可能である。検出器、好ましくは、光学センサおよび／または評価デバイスは、部分電極を通る電流の少なくとも１個の比から、オブジェクトの横方向位置についての情報を導出するように適合され得る。部分電極を通る電流同士を比較することによって位置座標を発生させる他の方式も実現可能である。
【００３６】
部分電極は、概して、センサエリアの中の光ビームの位置を決定するために、さまざまな方式で画定され得る。したがって、２個以上の水平方向の部分電極は、好ましくは、水平方向の座標またはｘ座標を決定するために設けられ得、２個以上の垂直方向の部分電極は、好ましくは、垂直方向の座標またはｙ座標を決定するために設けられ得る。したがって、部分電極は、センサエリアの縁に設けられ得、センサエリアの内部空間は、空いたままになっており、１個または複数の追加的な電極材料によってカバーされ得る。より詳細に下記に説明されることとなるように、検出器がその前に位置付けされ得るディスプレイの面積に検出器のサイズを適合させることができるように、２個、３個、４個、または、さらにそれ以上の水平方向の部分電極および／または垂直方向の部分電極を提供することが好ましい可能性がある。さらに詳細に下記に概説されることとなるように、追加的な電極材料は、好ましくは、透明な追加的な電極材料、たとえば、透明な金属および／もしくは透明な伝導性酸化物、ならびに／または、最も好ましくは、透明な導電性ポリマーであることが可能である。
【００３７】
さらに好適な実施形態は、光起電力材料に言及し得る。したがって、光学センサの光起電力材料は、少なくとも１個の有機の光起電力材料を含むことが可能である。したがって、概して、光学センサは、有機光検出器であることが可能である。好ましくは、有機光検出器は、色素増感太陽電池であることが可能である。色素増感太陽電池は、好ましくは、固体型色素増感太陽電池であることが可能であり、それは、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれている積層構成体を含み、積層構成体は、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個の色素と、少なくとも１個の固体型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、下記に開示されることとなる。
【００３８】
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。本発明において使用されているように、透明という用語は、概して、透明なオブジェクトを透過した後の光の強度が、透明なオブジェクトを透過する前の光の強度の１０％以上、好ましくは、４０％以上、より好ましくは、６０％以上であることを表している。より好ましくは、光学センサの少なくとも１個の第１の電極は、少なくとも１個の透明な伝導性酸化物（ＴＣＯ）から完全にまたは部分的に作製され得る。例として、インジウムがドープされたスズ酸化物（ＩＴＯ）および／またはフッ素がドープされたスズ酸化物（ＦＴＯ）が挙げられ得る。さらなる例は、下記に与えられることとなる。
【００３９】
さらに、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ることが可能である。したがって、具体的には、少なくとも１個の第２の電極は、２個以上の部分電極、および、２個以上の部分電極に接触する少なくとも１個の追加的な電極材料を含むことが可能である。２個以上の部分電極は、不透明であることが可能である。例として、２個以上の部分電極は、完全にまたは部分的に金属から作製され得る。したがって、２個以上の部分電極は、好ましくは、センサエリアの縁に位置付けされている。しかし、２個以上の部分電極は、好ましくは、透明である、少なくとも１個の追加的な電極材料によって、電気的に接続され得る。したがって、第２の電極は、２個以上の部分電極を有する不透明な縁、および、少なくとも１個の透明な追加的な電極材料を有する透明な内側エリアを含むことが可能である。より好ましくは、光学センサの少なくとも１個の第２の電極、たとえば、上述の少なくとも１個の追加的な電極材料などは、少なくとも１個の導電性ポリマー、好ましくは、透明な導電性ポリマーから、完全にまたは部分的に作製され得る。例として、少なくとも０．０１Ｓ／ｃｍの電気伝導度、好ましくは、少なくとも０．１Ｓ／ｃｍの電気伝導度、または、より好ましくは、少なくとも１Ｓ／ｃｍの電気伝導度、または、さらには少なくとも１０Ｓ／ｃｍまたは少なくとも１００Ｓ／ｃｍの電気伝導度を有する導電性ポリマーが使用され得る。例として、少なくとも１個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個の対イオンが電気的にドープされているＰＥＤＯＴ、より好ましくは、ナトリウムポリスチレンスルホネートがドープされた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得る。
【００４０】
上記で概説されているように、導電性ポリマーは、少なくとも２個の部分電極の間の電気的な接続を提供することが可能である。導電性ポリマーは、オーム抵抗を提供することが可能であり、電荷発生の位置を決定することを可能にする。好ましくは、導電性ポリマーは、部分電極同士の間に、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。
【００４１】
概して、本明細書で使用されているように、導電性材料は、未満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ることが可能である。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、５ｘ１０−７Ωｍ未満であるか、または、１ｘ１０−７Ωｍ未満であり、とりわけ、アルミニウムの比電気抵抗の範囲内にある。
【００４２】
とりわけ好適な実施形態では、光学センサは、透明である。この特徴は、とりわけ、本発明による検出器をディスプレイの前に位置付けすることを可能にし、それによって、ディスプレイによって放出されるような光ビームの透過をかなり小さい程度にまで低減させることが可能であり、したがって、ユーザが可能な限り干渉されずにディスプレイを見ることを可能にする。結果的に、ディスプレイによって放出されるような光ビームによって衝突され得るように位置付けされている、検出器のコンポーネントのそれぞれは、最も好ましくは、透明な材料を含む。ここでは、光学センサのために用いられる基板は、リジッドであるか、または、他には、可撓性であることが可能である。適切な基板は、とりわけ、プラスチックシートまたはフィルムであり、特に、ガラスシートまたはガラスフィルムである。形状変化ポリマーなどのような形状変化材料は、可撓性の基板として優先的に用いられ得る材料の例を構成する。さらに、基板は、とりわけ、入射光ビームの反射を低減および／または修正する目的のために、カバーまたはコーティングされ得る。
【００４３】
それに加えて、任意の可能性のある干渉をさらに低減させるために、単一の光学センサだけが使用され得る。しかし、特定の実施形態では、２個の光学センサが存在することが可能であり、それは、たとえば、別々の横方向の光学センサおよび別々の縦方向の光学センサなど、たとえば、独立した光検出器、および、より好ましくは、独立したＤＳＣまたはｓＤＳＣであり、２個の光学センサは、両方の光学センサのセンサ領域が互いに対して平行に配向され得るように配置され得る。
【００４４】
本発明のさらなる実施形態は、照射源に言及する。さらに詳細に下記に概説されることとなるように、たとえば、所定の性質を有する１個または複数の光線またはビームなどのような、１個または複数の光線またはビームを使用することなどによって、オブジェクトを照射する１個または複数の照射源が設けられている。ここでは、オブジェクトから検出器へさらに伝播する光ビームは、光ビームであることが可能であり、オブジェクトが光学センサにアプローチする場合に、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から、光ビームが弾性的にまたは非弾性的に散乱させられ得、それによって、検出器に伝播する光ビームを発生させる。本明細書で使用されているように、光ビームは、好ましくは、光学センサの像平面に対して平行に伝導され得る。しかし、また、光ビームが光学センサの像平面にタッチできないように、光ビームは、光学センサの像平面に対して厳密に平行に伝導され得、それと同時に、光ビームは、とりわけ、たとえば、ユーザの指もしくは手、または、それに関連する他のオブジェクトなどの、オブジェクトによって弾性的にまたは非弾性的に散乱させられるように、光学センサの像平面に対して平行に伝導されている有限成分を依然として含むことが可能であるという状況において、本発明は適用可能であり得る。
【００４５】
上記で概説されているように、縦方向センサ信号は、光ビームによる照射の一定の合計パワーを条件として、光学センサのセンサ領域の中の光ビームのビーム断面に依存している。本明細書で使用されているように、ビーム断面という用語は、概して、特定の場所における、光ビームの横方向の拡がり、または、光ビームによって発生させられる光スポットを表している。円形の光スポットが発生させられるケースでは、半径、直径、または、ガウシアンビームウエスト、または、ガウシアンビームウエストの２倍が、ビーム断面の測定尺度として機能することが可能である。非円形の光スポットが発生させられるケースでは、断面は、たとえば、非円形の光スポットと同じ面積を有する円形の断面（それは、等価ビーム断面とも称される）を決定することなどによって、任意の他の実現可能な方式で決定され得る。
【００４６】
したがって、光ビームによるセンサ領域の照射の一定の合計パワーを条件として、第１のビーム直径またはビーム断面を有する光ビームは、第１の縦方向センサ信号を発生させることが可能であり、一方、第１のビーム直径またはビーム断面とは異なる第２のビーム直径またはビーム断面を有する光ビームは、第１の縦方向センサ信号とは異なる第２の縦方向センサ信号を発生させる。したがって、縦方向センサ信号同士を比較することによって、ビーム断面、具体的には、ビーム直径についての情報の少なくとも１個の項目が発生させられ得る。この効果の詳細に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１が参照され得る。具体的には、オブジェクトから検出器へ伝播する光ビームの１個または複数のビーム特性が既知であるケースでは、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目は、縦方向センサ信号とオブジェクトの縦方向位置との間の既知の関係から導出され得る。既知の関係は、アルゴリズムとして、および／または、１個または複数の較正曲線として、評価デバイスの中に記憶され得る。例として、具体的にはガウシアンビームに関して、ビーム直径またはビームウエストとオブジェクトの位置との間の関係が、ビームウエストと縦方向座標との間のガウシアン関係を使用することによって、容易に導出され得る。
【００４７】
上述の効果は、「ＦｉＰ効果」とも称され（ビーム断面φが、光学センサによって発生させられる電力Ｐに影響を与えるという効果を、暗に示している）、それは、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１に開示されているように、光ビームの適当な変調に依存することが可能であり、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、照射源は、照射を変調させるための少なくとも１個の変調デバイスをさらに有することが可能である。検出器は、異なる変調のケースにおいて、少なくとも２個の縦方向センサ信号を検出するように、とりわけ、それぞれに異なる変調周波数において、少なくとも２個のセンサ信号を検出するように設計され得る。このケースでは、評価デバイスは、少なくとも２個の縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計され得る。
【００４８】
概して、縦方向センサ信号が、照射の一定の合計パワーを条件として、照射の変調の変調周波数に依存するように、光学センサは設計され得る。さらなる詳細におよび例示的な実施形態は、下記に与えられることとなる。周波数依存性のこの特性は、具体的には、ＤＳＣの中に、より好ましくは、ＤＳＣの中に提供される。しかし、他のタイプの光学センサ、好ましくは、光検出器、より好ましくは、有機光検出器は、この効果を示すことが可能である。
【００４９】
好ましくは、光学センサは、電極および光起電力材料を含む層の積層構成体を有する薄膜デバイスであり、積層構成体は、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、光学センサのセンサ領域は、好ましくは、それぞれのデバイスの表面によって形成され得るエリアであることが可能であり、または、それを含むことが可能であり、その表面は、オブジェクトの方に面していることが可能であるか、または、オブジェクトから離れる方に面していることが可能である。これによって、センサ領域を含む表面がオブジェクトの方に面することが可能であり、反対側表面がディスプレイの方に面することが可能であるように、光学センサを配置させることがさらに実現可能であり得る。それぞれのデバイスのそのような種類の配置は、光路内の反射を低減させるのに役立つ可能性がある。
【００５０】
好ましくは、光学センサのセンサ領域は、連続的なセンサ領域、たとえば、１個の連続的なセンサエリアまたはデバイスごとのセンサ表面などによって形成され得る。したがって、好ましくは、光学センサのセンサ領域は、正確に１個の連続的なセンサ領域によって形成され得る。センサ信号は、好ましくは、光学センサのセンサ領域全体に関して均一なセンサ信号である。
【００５１】
光学センサは、高感度エリア（センサエリアとも称される）を提供するセンサ領域を有することが可能であり、高感度エリアは、とりわけ、ディスプレイに適合され得、高感度エリアは、ディスプレイに関して、近接センサとして用いられ得る。この目的のために、少なくとも１０ｃｍ２のセンサエリア、好ましくは、少なくとも２５ｃｍ２のセンサエリア、たとえば、２５ｃｍ２から１０ｍ２のセンサエリア、好ましくは、５０ｃｍ２から１ｍ２のセンサエリアなどが、好適であり得る。センサエリアは、好ましくは、長方形の幾何学形状、たとえば、１６：９または４：３の幾何学形状などを有しており、それは、とりわけ、ディスプレイに適合されており、それは、ディスプレイに関して、近接センサとして用いられ得る。しかし、他の幾何学形状および／またはセンサエリアも実現可能である。
【００５２】
縦方向センサ信号は、好ましくは、電流（たとえば、光電流など）および電圧（たとえば、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（たとえば、光電流など）および電圧（たとえば、光電圧など）、または、それから導出される任意の信号、たとえば、電流および／もしくは電圧の商など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、生センサ信号から洗練されたセンサ信号を導出するために、たとえば、平均化および／またはフィルタリングなどによって事前処理され得る。
【００５３】
さらに好適な実施形態は、評価デバイスに言及する。したがって、評価デバイスは、好ましくは、照射の既知のパワーを考慮に入れて、および、任意に、照射が変調させられる変調周波数を考慮に入れて、照射の幾何学形状と、検出器に対するオブジェクトの相対的な位置決めとの間の少なくとも１個の所定の関係から、オブジェクトの位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計され得る。
【００５４】
上記で概説されているように、オブジェクトは、光を発生させる少なくとも１個の照射源を使用することによって照射され、オブジェクトが光学センサにアプローチする場合に、光が、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から弾性的にまたは非弾性的に散乱させられ、それによって、検出器に伝播する光ビームを発生させる。照射源自体は、検出器の一部であることが可能である。したがって、検出器は、少なくとも１個の照射源、好ましくは、２個以上の照射源、好ましくは、多数の照射源を含むことが可能である。照射源は、概して、オブジェクトに少なくとも部分的に接続されており、および／または、オブジェクトと少なくとも部分的に同一になっている、照射源；放射（好ましくは光）によってオブジェクトを少なくとも部分的に照射するように設計された照射源から選択され得、光ビームは、好ましくは、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分を弾性的にまたは非弾性的に散乱させることによって発生させられる。この目的のために、光ビームは、たとえば、既知のガウシアンプロファイルなどのような、既知の伝播特性を有する光ビームを発生させる照射源を使用することなどによって、適当に形状決めされ得る。この目的のために、照射源自体は、既知の特性を有する光ビームを発生させることが可能であり、それは、当業者が知るように、たとえば、多くのタイプのレーザーの場合のことである。それに加えてまたは代替として、当業者は認識することとなるように、既知の特性を有する光ビームを提供するために、照射源および／または検出器は、１個または複数のビーム整形エレメント、たとえば、１個または複数のレンズおよび／または１個または複数のダイヤフラムなどを有することが可能である。それに加えてまたは代替として、照射源および／または検出器は、１個または複数の波長選択的なエレメント、たとえば、１個または複数のフィルタなど、たとえば、光学センサの励起最大の外側の波長をフィルタにかけて除去するための１個または複数のフィルタエレメントなどを有することが可能である。
【００５５】
概して、上記で概説されているように、評価デバイスは、縦方向センサ信号から光ビームの直径を決定することによって、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように適合され得る。本明細書で使用されているように、および、以下に使用されているように、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、特定の場所における光ビームのビーム断面を特徴付けるために使用され得る。上記で概説されているように、縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの縦方向位置を決定するために、既知の関係が、オブジェクトの縦方向位置とビーム断面との間で使用され得る。例として、上記で概説されているように、光ビームが少なくともおおよそガウシアンマナーで伝播すると仮定して、ガウシアン関係が使用され得る。
【００５６】
したがって、概して、評価デバイスは、ビーム断面および／または光ビームの直径を光ビームの既知のビーム特性と比較するように適合され得、好ましくは、光ビームの伝播の方向における少なくとも１個の伝播座標に対する光ビームのビーム直径の既知の依存性から、および／または、光ビームの既知のガウシアンプロファイルから、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を決定するようになっている。
【００５７】
好適な実施形態では、評価デバイスは、上記および／または下記に説明されているような情報の少なくとも１個の項目に基づいて、特定のコマンドを発生させるように設計され得、情報の項目は、オブジェクトの位置に関連し得る。本明細書でさらに使用されているように、「コマンド」という用語は、コンピュータの上で実行されることとなるコンピュータプログラムによってインストラクションとして解釈されるように構成されている情報の少なくとも１個の項目の任意のシーケンスを表すことが可能である。この目的のために、評価デバイスは、対応するコンピュータプログラムを使用することを通してコンピュータによってインストラクションを作り出すために、特定のコマンドをコンピュータに伝送するようにさらに設計され得る。
【００５８】
より具体的には、特定のコマンドは、ジェスチャとして解釈され得る情報の少なくとも２個の異なる項目を含むことが可能である。コンピューティングにおいて一般的に使用されているように、「ジェスチャ」という用語は、マウスなどのような古典的なポインティングデバイスの移動によって提供される第１のインストラクションと、ポインティングデバイスを移動させることが必要とされることなく古典的なポインティングデバイス（すなわち、マウス）によって提供される第２のインストラクションとの組み合わせとして考えられ、第２のインストラクションは、たとえば、クリックまたはダブルクリックであることが可能である。したがって、結果的に、「ジェスチャ」として示され得る第１のインストラクションと第２のインストラクションとの組み合わせは、コンピュータプログラムによる特定のコマンドとして認識され得る。したがって、ジェスチャは、コンピュータプログラムの少なくとも１個の機能にクイックアクセスを提供することが可能である。とりわけ、非古典的なポインティングデバイス、たとえば、ユーザの少なくとも１本の指、または、代替としてもしくはそれに加えて、ユーザの少なくとも１本の指によって使用されるようなオブジェクト（たとえば、ペン）などに関して、非古典的なポインティングデバイスは、とりわけ、タッチスクリーンまたはディスプレイの前の近接センサを動作させるために用いられ得、「ジェスチャ」という用語は、より一般的に、評価デバイスによる情報の少なくとも２個の異なる項目の解釈に関連し得る。例として、ジェスチャは、２本の指を含むことが可能であり、スクリーンの上に現在表示されているイメージの一部を拡大するための機能（通常、「ズーム機能」として示される）を提供するために、第１の指は下向きの運動を行い、第２の指は上向きの運動を行う。代替として、２本の指は、スクリーンの上に現在表示されているようなアイテムを回転させるためのさらなる機能（通常、「回転」として示される）を提供することが可能である。これらの特定の例では、２本の別々の指の少なくとも２個の位置に関する情報の少なくとも４個の異なる項目が、情報の十分な項目を特定のコマンドに提供するために必要とされ、特定のコマンドは、次いで、評価デバイスによってコンピュータに伝送され得、ユーザによって提供されるインストラクションに従って実施されるようなっており、すなわち、スクリーンの上に現在表示されているイメージのそれぞれの部分を拡大するようになっている。
【００５９】
とりわけ、ジェスチャは、クリック、ダブルクリック、回転、ズーム機能、およびドラッグアンドドロップ移動から選択される機能を含むことが可能である。しかし、他の種類のジェスチャも可能である。本明細書で使用されているように、「クリック」機能は、ユーザが、スクリーンの上に現在表示されているイメージから、下線付きのテキストパッセージまたは強調されているエリアなどのような所定のセクション（「ボタン」としても示される）を選択することができる、ジェスチャを表すことが可能である。クリックまたは単一のクリックジェスチャは、通常、たとえば、それぞれの情報をユーザに提供するために、強調されているエリアをさらにハイライトすることなどによって、ユーザの選択を確認するために用いられ得るが、一方、「ダブルクリック」ジェスチャ（それは、一般的に、所定の期間内の２個の別々の連続的な単一のクリックを含むことが可能である）は、一般的に、使用のそれぞれの選択に従ってインストラクションを実際に実施するために用いられ得る。しかし、ここでダブルクリックジェスチャに関して説明されているものと同じように、単一のクリックジェスチャをすでに解釈することによって、ユーザのそれぞれの選択を実際に実施することが依然として可能であり得る。本明細書でさらに使用されているように、「ドラッグアンドドロップ」機能は、あるジェスチャを含むことが可能であり、そのジェスチャでは、ユーザは、スクリーンの上に表示されているような仮想オブジェクトを選択することによって、および、それに加えて、たとえば、同じスクリーンの上にさらに表示されているような別の仮想オブジェクトの上など、スクリーンの上の異なる場所へそれを移動させることによって、仮想オブジェクトを選択することが可能である。したがって、ドラッグアンドドロップジェスチャは、とりわけ、評価ユニットによって提供されることとなるインストラクションに従って、ある種のアクションまたはあるタイプの２個の仮想オブジェクトの間の関連付けを発生させるために用いられ得る。
【００６０】
この点において、本発明による検出器は、とりわけ、たとえば、述べられているものなど、また、さらに詳細にはここで説明されていない他のものなど、多数の異なるジェスチャを解釈するのに適していることが可能である。とりわけ、横方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの位置の横方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を同時に提供すること、および、とりわけ、縦方向センサ信号を評価することによって、同じオブジェクトの位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個のさらなる項目を提供することができる、検出器の能力によって、この区別のための理由が提供される。したがって、評価デバイスに関して、少なくとも１個の非古典的なポインティングデバイス（すなわち、ユーザの少なくとも１本の指、または、ユーザの少なくとも１本の指によって伝導されるオブジェクト）の横方向成分および縦方向成分の両方は、特定のコマンドを生成させるために同時に利用可能であり、特定のコマンドは、とりわけ、ジェスチャを含むことが可能であり、また、特定のコマンドは、コンピュータの上で実行されているようなコンピュータプログラムに対するインストラクションを発生させるために使用され得、コンピュータは、本発明による検出器がディスプレイの前に設置され得る、ディスプレイと関係することが可能である。結果的に、検出器は、ディスプレイとの関係で、近接センサとして使用され得るが、しかし、近接センサは、単一の指の単一の位置に関連する情報の単一の項目を認識し、したがって、像平面の中の指の存在についての情報だけを提供することができるというだけでなく、少なくとも１本の指の別々の位置に関連する情報の少なくとも２個の異なる項目を記録することもでき、また、２個の別々の位置は、像平面に対して垂直の距離に関して異なっていることが可能であり、したがって、任意のさらなる古典的なまたは非古典的なポインティングデバイスに対する要件無しに、像平面の上方のジェスチャ認識のために用いられることとなる十分な情報を提供する。換言すれば、本発明による検出器は、完全なジェスチャ認識のための基礎を提供し、ジェスチャは、ディスプレイまたはポインティングデバイスなどのような、任意の物理的なオブジェクトにタッチするための必要性が残ったままでないように、像平面の上方の体積の中で完全に実施され得る。
【００６１】
さらに好適な実施形態では、本発明による検出器は、２個以上の別々の照射源を含むことが可能であり、別々の照射源は、フレームを形成することが可能であり、フレームは、たとえば、光学センサを取り囲むかまたは包含する、長方形または環状の形状などで、像平面および／または光学センサを完全にまたは少なくとも部分的に囲むことが可能である。しかし、他の配置も可能である。
【００６２】
特定の好適な実施形態では、照射源は、少なくとも１個のレーザーおよび／または少なくとも１個の白熱ランプおよび／または少なくとも１個の半導体光源、とりわけ、少なくとも１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）、とりわけ、無機発光ダイオードおよび／または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むことが可能である。それらの単純さおよび容易なハンドリング性のために、照射源としての発光ダイオードの使用は、とりわけ好適である。検出器の照射源は、概して、たとえば、その波長の観点から、オブジェクトの光学的な特性に適合され得る。さまざまな実施形態が可能である。好ましくは、少なくとも１個の任意の照射源は、概して、好ましくは、２００ｎｍから３８０ｎｍの範囲にある紫外線（ＵＶ）スペクトル範囲；可視スペクトル範囲（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）；好ましくは、７８０ｎｍから１５．０μｍの範囲にある赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲；のうちの少なくとも１個の光を放出することが可能である。最も好ましくは、照射源は、好ましくは、７８０ｎｍから３μｍの範囲にある赤外線（ＩＲ）スペクトル範囲、最も好ましくは、たとえば７８０ｎｍから１４００ｎｍなどの近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル範囲にある光を放出するように適合されている。
【００６３】
上記に説明されているように、本発明による検出器は、少なくとも１個の照射源によって放出されるような少なくとも１個の光ビームの照射を変調させるための少なくとも１個の変調デバイスをさらに含むことが可能である。したがって、少なくとも２個の別々の照射源が存在し得る特定の実施形態では、少なくとも２個の別々の照射源は、それぞれの照射源の照射を変調させるために用いられ得る周波数によって異なることが可能である。したがって、異なる照射源の位置および変調周波数が既知であるので、この実施形態は、像平面の上方に特定の変調パターンを提供することが可能である。したがって、結果的に、この様式によって、ユーザの手の少なくとも２本の異なる指などのような、異なる位置に位置付けされている異なるオブジェクト同士の間を区別することも実現可能であり得る。その理由は、それぞれの特定のオブジェクトが、そのそれぞれの場所において、それがそのそれぞれの存在によって影響を与え得る特定の変調パターンを経験することができるからである。結果として、本発明による検出器は、たとえば、２本または３本以上の指によって実施されるような複雑なジェスチャなど、像平面の上方の手の少なくとも２本の指の位置および／または運動を検出および解像することが可能である。したがって、本発明は、情報の簡単な項目および複雑な項目の両方をユーザとマシンとの間で交換するための新規な方式を開始させることができるヒューマンマシンインターフェースを提供することが可能である。
【００６４】
本発明のさらなる態様では、ユーザとマシンとの間で情報の少なくとも１個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。提案されているようなヒューマンマシンインターフェースは、上記に述べられている実施形態、または、下記にさらに詳細に述べられるような実施形態のうちの１個または複数の中の上述の検出器が、１人または複数のユーザによって、情報および／またはコマンドをマシンに提供するために使用され得ることを利用することが可能である。したがって、好ましくは、ヒューマンマシンインターフェースは、制御コマンドを入力するために使用され得る。
【００６５】
ヒューマンマシンインターフェースは、少なくとも１個の本発明による検出器、たとえば、上記に開示されている実施形態の１個もしくは複数による検出器、および／または、さらに詳細に下記に開示されているような実施形態の１個または複数による検出器を含み、ヒューマンマシンインターフェースは、検出器によって、ユーザの幾何学的情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されており、ヒューマンマシンインターフェースは、情報の少なくとも１個の項目、とりわけ少なくとも１個の制御コマンドを、幾何学的情報に割り当てるように設計されている。
【００６６】
概して、本明細書で使用されているように、ユーザの幾何学的情報の少なくとも１個の項目は、ユーザの１個もしくは複数の身体の部分および／またはユーザによる移動のために構成されているアイテムの横方向位置および／または縦方向位置についての情報の１個もしくは複数の項目を暗示することが可能である。したがって、好ましくは、ユーザの幾何学的情報は、検出器の評価デバイスによって提供されるような位置の横方向成分および／または縦方向成分についての情報の１個または複数の項目を暗示することが可能である。ユーザの身体の部分、ユーザの複数の身体の部分、または、ユーザによる移動に適合された物品は、少なくとも１個の検出器によって検出され得る１個または複数のオブジェクトと見なされ得る。
【００６７】
とりわけ好適な実施形態では、ヒューマンマシンインターフェースは、少なくとも１個のディスプレイを含むことが可能であり、検出器の中に構成されている少なくとも１個の光学センサは、透明および／または半透明であり、また、光学センサを通してディスプレイを完全にまたは部分的に見ることができるように、ディスプレイに対して位置付けされており、とりわけ、上記に説明されているような近接センサとして光学センサを用いるようになっている。本明細書で使用されているように、「ディスプレイ」は、とりわけ、ユーザによる視覚的な受け取りのために一般的に時間とともに変化し得る情報を視覚的に提示することができる、通常はフラットなパネルを含む任意のデバイスである。本発明によれば、ディスプレイは、とりわけ、ダイナミックディスプレイであることが可能であり、好ましくは、ブラウン管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマスクリーン、発光ダイオード（ＬＥＤ）スクリーン、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スクリーン、および電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）から選択されるディスプレイであることが可能である。しかし、他の種類のディスプレイも実現可能である。
【００６８】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個のエンターテインメント機能を実施するためのエンターテインメントデバイスが開示されている。本明細書で使用されているように、エンターテインメントデバイスは、１人または複数のユーザ（以下では、１人または複数のプレーヤとも称される）のレジャーおよび／またはエンターテインメントの目的を果たすことができるデバイスである。例として、エンターテインメントデバイスは、ゲーム、好ましくはコンピュータゲームの目的を果たすことが可能である。それに加えてまたは代替として、エンターテインメントデバイスは、たとえば、一般的に、エクササイズ、スポーツ、理学療法、またはモーショントラッキングなど、他の目的のためにも使用され得る。したがって、エンターテインメントデバイスは、コンピュータ、コンピュータネットワーク、もしくはコンピュータシステムの中に実装され得、または、１個もしくは複数のゲームソフトウェアプログラムを走らせるコンピュータ、コンピュータネットワーク、もしくはコンピュータシステムを含むことが可能である。
【００６９】
エンターテインメントデバイスは、本発明による少なくとも１個のヒューマンマシンインターフェース、たとえば、上記に開示されている実施形態の１個もしくは複数によるヒューマンマシンインターフェース、および／または、下記に開示されている実施形態の１個もしくは複数によるヒューマンマシンインターフェースを含む。エンターテインメントデバイスは、ヒューマンマシンインターフェースによって、情報の少なくとも１個の項目がプレーヤによって入力されることを可能にするように設計されている。情報の少なくとも１個の項目は、エンターテインメントデバイスのコントローラおよび／またはコンピュータに送信され得、および／または、それらによって使用され得る。
【００７０】
上記に説明されているように、情報の少なくとも１個の項目は、好ましくは、ゲームの進行に影響を与えるように適合された少なくとも１個のコマンドを含むことが可能である。したがって、例として、情報の少なくとも１個の項目は、プレーヤの１個または複数の身体の部分（たとえば、指など）の位置、配向、および／または移動のうちの少なくとも１個についての情報の少なくとも１個の項目を含むことが可能であり、それによって、ゲームに必要とされる特定の位置および／またはアクションをプレーヤがシミュレートすることを可能にする。
【００７１】
エンターテインメントデバイス、好ましくは、エンターテインメントデバイスのコントローラおよび／またはコンピュータは、情報に従って、エンターテインメント機能を変化させるように設計されている。したがって、上記で概説されているように、ゲームの進行は、情報の少なくとも１個の項目に従って影響を与えられ得る。したがって、エンターテインメントデバイスは、１個または複数のコントローラを含むことが可能であり、１個または複数のコントローラは、少なくとも１個の検出器の評価デバイスとは別になっていることが可能であり、および／または、少なくとも１個の評価デバイスと完全にまたは部分的に同一であることが可能であり、または、少なくとも１個の評価デバイスを含むことも可能である。好ましくは、少なくとも１個のコントローラは、１個または複数のデータ処理デバイス、たとえば、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を含むことが可能である。
【００７２】
本発明のさらなる実施形態では、エンターテインメントデバイスは、機器の一部であることが可能であり、その機器は、モバイルピース、または、とりわけ、非モバイルピースであり、その機器は、エンターテインメントデバイスを少なくとも部分的に組み込むことが可能である。機器は、固定された位置または少なくとも間欠的に変化を受ける位置のいずれかの位置に位置付けされている単一の別々のピースを含むことが可能であるが、機器は、少なくとも２個のピース、好ましくは、２個から１０個のピース、たとえば、３個、４個、５個、または６個のピースを含むことも可能であり、少なくとも２個のピースは、部屋またはその一部などのようなエリアの中の互いに異なる少なくとも２個の位置にわたって分配され得る。これによって、エンターテインメントデバイスは、機器の一部であることが可能であり、好ましくは、機器のいくつかまたは機器のそれぞれのピースは、たとえば、機器のいくつかまたは機器のそれぞれのピースが少なくとも１個の本発明による検出器またはその一部、たとえば、センサなどを含むことができるように、エンターテインメントデバイスの一部を示すことが可能である。本明細書で使用されているように、「非モバイル機器」は、非モバイル電子物品を含むことが可能であり、それは、とりわけ、家庭用電化製品として指定されており、「家庭用電化製品」は、主に、エンターテインメント、通信、およびオフィスの事項において、優先的には日常的な使用を意図したディスプレイを装備している電子物品、たとえば、ラジオレシーバ、モニター、テレビジョンセット、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／または電話などを含む。
【００７３】
本発明のさらなる実施形態では、エンターテインメントデバイスの少なくとも１個のヒューマンマシンインターフェースの中に構成された少なくとも１個の検出器のターゲットを構成し得るオブジェクトは、モバイル機器の中に構成されるようなコントローラの一部であることが可能であり、モバイル機器は、別のモバイル機器または非モバイル機器を制御するように構成され得る。したがって、本明細書で使用されているように、「モバイル機器」は、とりわけ、家庭用電化製品として指定される、ディスプレイを装備しているモバイル電子物品、たとえば、モバイルフォン、ラジオレシーバ、ビデオレコーダー、オーディオプレーヤ、デジタルカメラ、カムコーダー、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、遠隔制御に適合された他のデバイスなどを含むことが可能である。この実施形態は、とりわけ、任意の種類のモバイル機器、好ましくは、機器のより少ない数のピースによって、非モバイル機器を制御することが可能である。したがって、非限定的な例として、たとえば、モバイルフォンを使用することによって、ゲームコンソールおよびテレビジョンセットの両方を同時に制御することが可能であり得る。
【００７４】
それに加えてまたは代替として、検出器のターゲットを構成し得るオブジェクトは、とりわけ、オブジェクトに関連する物理的な量および／または化学的な量を決定するように構成された追加的なセンサ（検出器の中に構成されるようなセンサは別として）、たとえば、オブジェクトの慣性運動を測定するための慣性センサ、または、オブジェクトの加速度を決定するための加速度センサなどをさらに装備していることが可能である。しかし、これらの好適な例の他に、オブジェクト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、たとえば、オブジェクトの振動を決定するための振動センサ、オブジェクトの温度を記録するための温度センサ、または、オブジェクトの湿度を記録するための湿度センサなどが用いられ得る。オブジェクトの中に追加的なセンサを適用することによって、オブジェクトの位置の検出の品質および／または範囲を改善することが可能になり得る。非限定的な例として、追加的な慣性センサおよび／または加速度センサは、とりわけ、オブジェクトの追加的な移動、たとえば、オブジェクトの回転などを記録するように構成され得、それは、とりわけ、オブジェクト検出の精度を向上させるために用いられ得る。さらに、追加的な慣性センサおよび／または加速度センサは、優先的には、これらのセンサの少なくとも１個を装備しているオブジェクトが、エンターテインメントデバイスのヒューマンマシンインターフェースの中に構成される検出器の可視範囲を離れる可能性があるケースでも、依然として処理され得る。このケースでは、それにもかかわらず、オブジェクトが検出器の可視範囲を離れた後にも、これらのセンサの少なくとも１個から放出される信号を依然として記録することができることによって、および、その実際の慣性および加速度値を考慮に入れてそこからの位置を計算することにより、オブジェクトの場所を決定するためにこれらの信号を使用することによって、オブジェクトを追うことが可能であり得る。
【００７５】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１個のオブジェクトの位置を決定するための方法が開示されている。方法は、好ましくは、少なくとも１個の本発明による検出器、たとえば、上記に開示されている実施形態またはさらに詳細に下記に開示されている実施形態のうちの１個または複数による少なくとも１個の検出器を利用することが可能である。したがって、方法の任意の実施形態に関して、検出器の実施形態が参照され得る。
【００７６】
方法は、以下の工程を含み、それは、所与の順序でまたは異なる順序で実施され得る。さらに、列挙されていない追加的な方法工程が、提供され得る。さらに、方法工程の２個以上またはすべてが、少なくとも部分的に同時に実施され得る。さらに、方法工程の２個以上またはすべてが、２回または３回以上繰り返して実施され得る。
【００７７】
オブジェクトを照射する工程とも称され得る、第１の方法工程では、少なくとも１個の照射源が使用される。ここでは、照射源が、少なくとも１個の光ビームを放出し、光ビームは、光学センサの像平面に対して平行な成分を含む。すでに上記に説明されているように、光ビームは、好ましくは、光学センサの像平面に対して平行に放出され得る。しかし、また、光ビームが光学センサの像平面にタッチできないように、光ビームが、光学センサの像平面に対して厳密に平行に放出され得、それと同時に、光ビームが、とりわけ、たとえば、ユーザの指もしくは手、または、それに関連する他のオブジェクトなどの、オブジェクトによって弾性的にまたは非弾性的に散乱させられるように、光学センサの像平面に対して平行に放出されている有限成分を依然として含むことが可能であるという状況において、本発明は適用可能であり得る。
【００７８】
少なくとも１個の位置を決定する工程とも称され得る、さらなる方法工程では、少なくとも１個の光学センサが使用される。したがって、光学センサは、像平面の中にセンサ領域を有しており、光学センサは、光学センサの像平面に平行に伝導される光ビームの成分から光が散乱させられるように、オブジェクトが光学センサにアプローチする場合に、オブジェクトの位置の横方向成分を決定するように適合されており、位置の横方向成分は、光学センサの像平面の中の位置であり、光学センサは、光学センサの像平面に平行に伝導される光ビームの成分からセンサ領域の中に散乱させられる光から、少なくとも１個の横方向センサ信号を発生させるように適合されており、光学センサは、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から散乱させられる光によるセンサ領域の照射に依存するように、少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるようにさらに設計されており、縦方向センサ信号は、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分からセンサ領域の中に散乱させられる光の強度の変化に依存している。
【００７９】
評価工程とも称され得る、さらなる方法工程では、少なくとも１個の評価デバイスが使用される。この点において、評価デバイスは、横方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの位置の横方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されており、評価デバイスは、縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個の項目をさらに発生させるように設計されている。
【００８０】
本発明のさらなる態様では、本発明による検出器の使用が開示されている。そのときに、位置測定、とりわけ、近接センサとしての位置測定；距離測定、とりわけ、近接センサとしての距離測定；ヒューマンマシンインターフェース用途；エンターテインメント用途；セキュリティ用途からなる群から選択される使用を目的とした検出器の使用が提案されている。
【００８１】
以下では、検出器、ヒューマンマシンインターフェース、エンターテインメントシステム、および、本発明による方法の可能性のある実施形態に関するいくつかの追加的な注目点が与えられている。上記で概説されているように、好ましくは、検出器の構成体の可能性のある詳細に関して、具体的には、可能性のある電極材料、有機材料、無機材料、積層構成体、および、さらなる詳細に関して、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１が参照され得る。
【００８２】
概して、本発明の文脈において、光学センサは、少なくとも１個の光信号を、異なる信号形態へ、好ましくは、少なくとも１個の電気信号へ、たとえば、電圧信号および／または電流信号へ変換するように設計されている任意のエレメントを指すことが可能であることに留意されたい。とりわけ、光学センサは、少なくとも１個の光学−電気コンバータエレメント、好ましくは、少なくとも１個のフォトダイオードおよび／または少なくとも１個の太陽電池を含むことが可能である。下記にさらにより詳細に説明されているように、本発明の文脈において、とりわけ、少なくとも１個の有機光学センサ、すなわち、少なくとも１個の有機材料、たとえば少なくとも１個の有機半導体材料を含む光学センサの使用が好ましい。
【００８３】
本発明の文脈において、センサ領域は、２次元の領域を意味することが理解されるべきであり、その２次元の領域は、好ましくは、連続的であり、連続的な領域を形成し得るが、必ずしもそうであるわけではなく、センサ領域は、照射に依存するように、少なくとも１個の測定可能な特性を変化させるように設計されている。例として、前述の少なくとも１個の特性は、たとえば、単独で、または、光学センサの他のエレメントと相互作用して、光電圧および／または光電流および／またはいくつかの他のタイプの信号を発生させるように設計されているセンサ領域による電気的な特性を含むことが可能である。とりわけ、センサ領域は、センサ領域の照射に依存するように、均一な、好ましくは、単一の信号を発生させるように具現化され得る。したがって、センサ領域は、光学センサの最小の単位であることが可能であり、それに対して、均一な信号、たとえば、電気信号が発生させられ、それは、好ましくは、たとえば、センサ領域の部分的な領域に関して、もはや部分的な信号に細分されることができない。光学センサは、１個またはその他の複数のそのようなセンサ領域をそれぞれ有することが可能であり、後者のケースでは、たとえば、複数のそのようなセンサ領域が２次元および／または３次元のマトリックス配置で配置されていることによってそうなっている。
【００８４】
少なくとも１個のセンサ領域は、たとえば少なくとも１個のセンサエリア、すなわち、センサ領域の横方向の拡がりがセンサ領域の厚さをかなり超える、たとえば、少なくとも１０倍、好ましくは、少なくとも１００倍、とりわけ好ましくは、少なくとも１０００倍超える、センサ領域を含むことが可能である。そのようなセンサエリアの例は、たとえば、上記に説明されている先行技術による、または、より詳細に下記に説明されている例示的な実施形態による、有機または無機の光起電力エレメントにおいて見出され得る。検出器は、１個または複数のそのような光学センサおよび／またはセンサ領域を有することが可能である。例として、複数の光学センサは、線形に間隔を離して配置されたように、または、２次元の配置で、配置され得る。他の実施形態も可能である。
【００８５】
少なくとも１個の光学センサは、上記で概説されているように、たとえば、照射の一定のパワーを条件として、すなわち、たとえば、センサエリアの上の照射の強度にわたる一定の積分を条件として、縦方向センサ信号が、照射の幾何学形状、すなわち、たとえば、センサスポットについての直径および／または等価直径に依存するように、設計され得る。例として、縦方向の光学センサは、一定の合計パワーを条件としてビーム断面が２倍になると、信号変化が、少なくとも３倍、好ましくは、少なくとも４倍、とりわけ５倍、または、１０倍でも起こるように、設計され得る。この条件は、たとえば、特定の焦点調整範囲について、たとえば、少なくとも１個の特定のビーム断面について当てはまり得る。したがって、例として、縦方向センサ信号は、信号がたとえば少なくとも１個の最大値または極大値を有し得る少なくとも１個の最適な焦点調整と、前記少なくとも１個の最適な焦点調整の外側の焦点調整との間において、少なくとも３倍、好ましくは、少なくとも４倍、とりわけ、５倍または１０倍の信号差を有することが可能である。とりわけ、縦方向センサ信号は、照射の幾何学形状の関数として、たとえば、光スポットの直径または等価直径の関数として、たとえば、少なくとも３倍、とりわけ好ましくは、少なくとも４倍、とりわけ好ましくは、少なくとも１０倍の増大を伴う、少なくとも１個の顕著な最大値を有することが可能である。結果的に、光学センサは、上述のＦｉＰ効果に基づいており、それは、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１に詳細に開示されている。したがって、具体的にｓＤＳＣにおいて、光ビームの焦点調整は、決定的な役割を果たすことが可能であり、すなわち、特定の数のアウフ（ａｕｆ）光子（ｎｐｈ）が入射する断面または断面積が決定的な役割を果たすことが可能である。より密に光ビームが集束されるほど、すなわち、その断面が小さくなるほど、光電流がより大きくなり得る。「ＦｉＰ」という用語は、入射ビームの断面φ（Ｆｉ）と太陽電池のパワー（Ｐ）との間の関係を表現している。
【００８６】
少なくとも１個の縦方向センサ信号が、ビーム幾何学形状、好ましくは、少なくとも１個の光ビームのビーム断面に依存するというそのような効果が、とりわけ、有機の光起電力コンポーネント、すなわち、少なくとも１個の有機材料、たとえば少なくとも１個の有機ｐ型半導体材料および／または少なくとも１個の有機色素を含む、光起電力コンポーネント、たとえば、太陽電池のケースにおいて、本発明につながる調査の文脈において観察された。例として、そのような効果は、例としてより詳細に下記に説明されているように、色素太陽電池のケースで、すなわち、少なくとも１個の第１の電極、少なくとも１個のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１個の色素、少なくとも１個のｐ型半導体有機材料、好ましくは、固体型有機ｐ型半導体、および少なくとも１個の第２の電極を有するコンポーネントのケースで観察された。そのような色素太陽電池、好ましくは、固体型色素太陽電池（固体型色素増感太陽電池、ｓＤＳＣ）が、原理的に、文献の多数の変形例において既知である。しかし、センサエリアの上の照射の幾何学形状に対するセンサ信号の依存性の前述の効果、および、この効果の使用は、これまで説明されていない。
【００８７】
とりわけ、光学センサは、とりわけ、照射の光スポットが、センサ領域、とりわけ、センサエリアの中に完全に存在する限り、照射の一定の合計パワーを条件として、センサ信号が、センサ領域のサイズ、とりわけ、センサエリアのサイズから実質的に独立しているように設計され得る。結果的に、縦方向センサ信号は、センサエリアの上の電磁線の焦点調整に独占的に依存することが可能である。とりわけ、センサ信号は、センサエリア当たりの光電流および／または光電圧が、一定の照射という条件で同じ値を有するように、たとえば、光スポットの一定のサイズという条件で同じ値を有するように、具現化され得る。
【００８８】
評価デバイスは、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、オブジェクトの横方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計され、かつ、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、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させられるように設計され得る、とりわけ、少なくとも１個のデータ処理デバイス、とりわけ、電子的なデータ処理デバイスを含むことが可能である。したがって、評価デバイスは、少なくとも１個の横方向センサ信号および少なくとも１個の縦方向センサ信号を入力変数として使用するように、ならびに、これらの入力変数を処理することによって、オブジェクトの横方向位置および縦方向位置についての情報の項目を発生させるように設計されている。処理は、並列に、順次的に、または、組み合わされたようにも行われ得る。評価デバイスは、たとえば、少なくとも１個の保存されたおよび／または既知の関係を計算および／または使用することなどによって、情報のこれらの項目を発生させるための任意のプロセスを使用することが可能である。少なくとも１個の横方向センサ信号および少なくとも１個の縦方向センサ信号の他に、１個または複数のさらなるパラメータおよび／または情報の項目が、前述の関係、たとえば、変調周波数についての情報の少なくとも１個の項目に影響を与え得る。その関係は、実験的に、解析的に、または半実験的に決定され得るか、または決定可能である。とりわけ好ましくは、その関係は、少なくとも１個の較正曲線、較正曲線の少なくとも１個のセット、少なくとも１個の関数、または、述べられている可能性の組み合わせを含む。１個または複数の較正曲線は、たとえば、値のセットおよびそれに関連する関数値の形態で、たとえば、データストレージデバイスおよび／またはテーブルの中に保存され得る。しかし、代替としてまたはそれに加えて、少なくとも１個の較正曲線は、たとえば、パラメータ化された形態で、および／または、関数式として保存され得る。少なくとも１個の横方向センサ信号を横方向位置についての情報の少なくとも１個の項目へと処理することに関して、および、少なくとも１個の縦方向センサ信号を縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目へと処理することに関して、別々の関係が使用され得る。代替として、センサ信号を処理するための少なくとも１個の組み合わされた関係が実現可能である。さまざまな可能性が考えられ得、また、組み合わせられ得る。
【００８９】
例として、評価デバイスは、情報の項目を決定する目的のために、プログラミングの観点から設計され得る。評価デバイスは、とりわけ、少なくとも１個のコンピュータ、たとえば、少なくとも１個のマイクロコンピュータを含むことが可能である。さらに、評価デバイスは、１個または複数の揮発性のまたは不揮発性のデータメモリーを含むことが可能である。データ処理デバイス、とりわけ、少なくとも１個のコンピュータの代替例として、または、それに加えて、評価デバイスは、１個または複数のさらなる電子コンポーネントを含むことが可能であり、それは、情報の項目、たとえば、電子的なテーブル、とりわけ、少なくとも１個のルックアップテーブルおよび／または少なくとも１個の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を決定するように設計されている。
【００９０】
上記で概説されているように、光ビームの合計パワーの合計強度は、未知であることが多い。その理由は、この合計パワーが、たとえば、オブジェクトの特性、たとえば、反射特性に依存し得、および／または、照射源の合計パワーに依存し得、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個の縦方向の光学センサ信号と、少なくとも１個の縦方向の光学センサの少なくとも１個のセンサ領域の中の光ビームのビーム断面との間の上述の既知の関係、および、したがって、少なくとも１個の縦方向の光学センサ信号と、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目との間の既知の関係は、光ビームの合計強度の合計パワーに依存し得るので、この不確実性を克服するさまざまな方式が実現可能である。したがって、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１に非常に詳細に概説されているように、複数の縦方向センサ信号は、同じ光学センサによって、たとえば、オブジェクトの照射の異なる変調周波数を使用することなどによって、検出され得る。したがって、少なくとも２個の縦方向センサ信号は、照射の変調の異なる周波数において取得され得、少なくとも２個のセンサ信号から、たとえば、対応する較正曲線との比較によって、照射の合計パワーおよび／もしくは幾何学形状を推定すること、ならびに／または、それから、直接的にもしくは間接的に、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を推定することが可能である。また、それに加えて、以前または以後の時間間隔における位置に対する相対的な移動だけを知ることが、評価のために十分であり得る。例として、上記に説明されているような特定のジェスチャを導出するために、オブジェクトの絶対的な位置を知ることは必要でないが、光学センサの像平面に対するオブジェクトの相対的な移動に頼ることが必要であり得る。
【００９１】
説明されている検出器は、有利には、さまざまな方式で開発され得る。したがって、検出器は、さらに、照射を変調させるための、とりわけ、周期的な変調のための、少なくとも１個の変調デバイス、とりわけ、周期的なビーム遮断デバイスを有することが可能である。照射の変調は、照射の合計パワーが、好ましくは周期的に、とりわけ、１個または複数の変調周波数で変化させられるプロセスを意味するものと理解されたい。とりわけ、周期的な変調は、照射の合計パワーの最大値と最小値との間で達成され得る。最小値は、０であることが可能であるが、例として、完全な変調が達成される必要がないような場合には、＞０であることも可能である。したがって、変調は、オブジェクトを照射するための任意の照射源とオブジェクトとの間のビーム経路の中で、たとえば、前記ビーム経路の中に配置されている少なくとも１個の変調デバイスによって達成され得る。これらの可能性の組み合わせも考えられ得る。少なくとも１個の変調デバイスは、たとえば、ビームチョッパー、または、いくつかの他のタイプの周期的なビーム遮断デバイスを含むことが可能であり、それは、たとえば、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み、それは、好ましくは、一定の速度で回転し、したがって、照射を周期的に遮断することが可能である。また、１個または複数の異なるタイプの変調デバイス、たとえば、電気光学的な効果および／または音響光学的な効果に基づく変調デバイスを使用することも可能である。好ましくは、少なくとも１個の任意の照射源自体は、たとえば、前記照射源自体が、変調させられた強度および／もしくは合計パワー、たとえば、周期的に変調させられた合計パワーを有することによって、ならびに／または、前記照射源が、パルス化された照射源として、たとえば、パルス化された発光ダイオードとして具現化されることによって、変調させられた照射を発生させるように指定されることも可能である。したがって、例として、少なくとも１個の変調デバイスは、全体的にまたは部分的に照射源の中へ一体化されることも可能である。さまざまな可能性が考えられ得る。
【００９２】
検出器は、とりわけ、異なる変調のケースにおける少なくとも２個のセンサ信号、とりわけ、それぞれ異なる変調周波数における少なくとも２個のセンサ信号を検出するように設計され得る。評価デバイスは、少なくとも２個のセンサ信号から幾何学的情報を発生させるように設計され得る。上記に説明されているように、このように、例として、曖昧性を解消することが可能であり、および／または、たとえば、照射の合計パワーが概して未知であることを考慮に入れることが可能である。
【００９３】
上記に説明されているように、光学センサは、照射の同じ合計パワーを条件として、センサ信号が照射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、とりわけ、上記に説明されているように、たとえば、オブジェクトについての情報の１個または複数のさらなる項目を発生させるために、異なる変調周波数におけるセンサ信号がピックアップされるように具現化され得る。上記に説明されているように、例として、少なくとも２個の異なる変調周波数におけるセンサ信号は、それぞれのケースにおいて、ピックアップされ得、例として、このように、照射の合計パワーについての情報の欠如が補完され得る。例として、異なる変調周波数においてピックアップされた少なくとも２個のセンサ信号を、たとえば、検出器のデータストレージデバイスの中に保存され得る１個または複数の較正曲線と比較することによって、照射の合計パワーが未知のケースでも、照射の幾何学形状、たとえば、センサエリアの上の光スポットの直径または等価直径を推定することが可能である。この目的のために、例として、上記に説明されている少なくとも１個の評価デバイス、たとえば、少なくとも１個のデータ処理データを使用することが可能であり、それは、異なる周波数におけるセンサ信号のそのようなピックアップを制御するように設計され得、また、それは、前記センサ信号と少なくとも１個の較正曲線を比較するように設計され得、そこから、幾何学的情報、たとえば、照射の幾何学形状についての情報、たとえば、光学センサのセンサエリアの上の照射の光スポットの直径または等価直径についての情報を発生させるようになっている。さらに、より詳細に下記に説明されているように、評価デバイスは、代替としてまたはそれに加えて、オブジェクトについての幾何学的情報の少なくとも１個の項目、たとえば、場所情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計され得る。上記に説明されているように、幾何学的情報の少なくとも１個の項目のこの発生は、たとえば、検出器またはその一部に対するオブジェクトの位置決めと、光スポットのサイズとの間の少なくとも１個の既知の関係を考慮に入れて、たとえば、実験的に、半実験的に、または解析的に、対応するイメージング等式（ｉｍａｇｉｎｇ  ｅｑｕａｔｉｏｎｓ）を使用して、達成され得る。
【００９４】
オブジェクトの空間解像度および／またはイメージングが、概して、可能な限り最小のセンサエリア、たとえば、ＣＣＤチップのケースにおける可能な限り最小のピクセルが使用されることに結び付けられる、既知の検出器とは対照的に、提案される検出器のセンサ領域は、原理的には、非常に大きい様式で具現化され得る。その理由は、たとえば、オブジェクトについての幾何学的情報、とりわけ、場所情報の少なくとも１個の項目が、たとえば、照射の幾何学形状とセンサ信号との間の既知の関係から発生させられ得るからである。したがって、センサ領域は、たとえば、センサエリア、たとえば、少なくとも１０ｃｍ２、好ましくは、少なくとも２５ｃｍ２の光学センサエリア、たとえば、２５ｃｍ２から１０ｍ２のセンサエリア、好ましくは、５０ｃｍ２から１ｍ２のセンサエリアなどを有することが可能である。センサエリアは、概して、用途に適合され得る。センサエリアは、好ましくは、長方形の幾何学形状、たとえば、１６：９または４：３の幾何学形状などを有することが可能であり、とりわけ、それが近接センサとして用いられ得るディスプレイに適合され得る。しかし、他の幾何学形状および／またはセンサエリアも実現可能である。この点において、センサエリアは、少なくともオブジェクトが、検出器の可視範囲の中に、好ましくは、所定の視野角度、および／または、検出器からの所定の距離の中に適している場合には、光スポットが常にセンサエリアの中に配置されるように選択されるべきである。このように、信号崩壊が起こった結果として、センサ領域の制限によって、確実に光スポットがトリムされないようにすることができる。
【００９５】
上記に説明されているように、センサ領域は、とりわけ、連続的なセンサ領域、とりわけ、連続的なセンサエリアであることが可能であり、それは、好ましくは、均一な、とりわけ、単一のセンサ信号を発生させることが可能である。結果的に、センサ信号は、とりわけ、センサ領域全体にわたって均一なセンサ信号、すなわち、センサ領域のそれぞれの部分的な領域がたとえば付加的に寄与するセンサ信号であることが可能である。センサ信号は、概して、上記に説明されているように、とりわけ、光電流および光電圧からなる群から選択され得る。
【００９６】
光学センサは、とりわけ、少なくとも１個の半導体検出器を含むことが可能であり、および／または、少なくとも１個の半導体検出器であることが可能である。とりわけ、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ことが可能であり、または、少なくとも１個の有機半導体検出器、すなわち、少なくとも１個の有機半導体材料および／または少なくとも１個の有機センサ材料、たとえば、少なくとも１個の有機の色素を含む半導体検出器であることが可能である。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、とりわけ好ましくは、色素太陽電池、とりわけ、固体型色素太陽電池を含むことが可能である。そのような好適な固体型色素太陽電池の例示的な実施形態は、より詳細に下記に説明されている。
【００９７】
とりわけ、光学センサは、少なくとも１個の第１の電極、少なくとも１個のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１個の色素、少なくとも１個のｐ型半導体有機材料、好ましくは、少なくとも１個の固体型ｐ型半導体有機材料、および、少なくとも１個の第２の電極を含むことが可能である。しかし、一般的に、一定の合計パワーを条件として、センサ信号がセンサ領域の照射の幾何学形状に依存するという前述の効果は、高い確率で、有機太陽電池、とりわけ、色素太陽電池に限定されないことが指摘されている。この理論によって本発明の保護の範囲を制限することを意図することなく、また、本発明がこの理論の正しさに拘束されることなく、概して、光起電力エレメントは、より詳細にＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に説明されているような理論に従って動作し得る光学センサとして適切であることが想定される。
【００９８】
検出器は、上記に説明されているように、少なくとも１個の評価デバイスを有する。とりわけ、たとえば、検出器の１個もしくは複数の変調デバイスを制御するように、および／または、検出器の少なくとも１個の照射源を制御するように、評価デバイスが設計されていることによって、少なくとも１個の評価デバイスは、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設計されることも可能である。評価デバイスは、とりわけ、少なくとも１個の測定サイクルを実施するように設計され得、１個または複数のセンサ信号、たとえば、複数の横方向センサ信号および／または複数の縦方向センサ信号、たとえば、照射の連続的に異なる変調周波数における複数のセンサ信号がピックアップされる。
【００９９】
評価デバイスは、上記に説明されているように、横方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの横方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように、および、縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されている。オブジェクトの前述の位置は、静止していることが可能であるが、好ましくは、オブジェクトの少なくとも１個の移動、たとえば、検出器またはそのパーツ、たとえば、光学センサの像平面とオブジェクトまたはそのパーツとの間の相対的な移動を含むことが可能である。このケースでは、相対的な移動は、概して、少なくとも１個の線形移動および／または少なくとも１個の回転移動を含むことが可能である。また、移動情報の項目は、たとえば、異なる時間にピックアップされた情報の少なくとも２個の項目の比較によって獲得され得、たとえば、場所情報の少なくとも１個の項目が、速度情報の少なくとも１個の項目、および／または、加速度情報の少なくとも１個の項目、たとえば、オブジェクトまたはそのパーツと検出器またはそのパーツとの間の少なくとも１個の相対速度についての情報の少なくとも１個の項目を含むこともできるようになっている。とりわけ、場所情報の少なくとも１個の項目は、概して、オブジェクトまたはそのパーツと検出器またはそのパーツとの間の距離についての情報の項目、とりわけ、光学的な経路長さ；検出器またはそのパーツに対するオブジェクトまたはそのパーツの位置決めについての情報の項目；検出器またはそのパーツに対するオブジェクトおよび／またはそのパーツの配向についての情報の項目；オブジェクトまたはそのパーツと検出器またはそのパーツとの間の相対的な移動についての情報の項目；オブジェクトまたはそのパーツの２次元または３次元の空間的構成についての情報の項目、とりわけ、オブジェクトの幾何学形状または形態から選択され得る。したがって、概して、場所情報の少なくとも１個の項目は、たとえば、オブジェクトまたはその少なくとも１個のパーツの少なくとも１個の場所についての情報の項目；オブジェクトまたはそのパーツの少なくとも１個の配向についての情報；オブジェクトまたはそのパーツの幾何学形状または形態についての情報の項目、オブジェクトまたはそのパーツの速度についての情報の項目、オブジェクトまたはそのパーツの加速度についての情報の項目、検出器の可視範囲の中でのオブジェクトまたはそのパーツの存在または不存在についての情報の項目からなる群から選択され得る。ここでは、場所情報の少なくとも１個の項目は、たとえば、少なくとも１個の座標系、たとえば、検出器またはそのパーツが存在する座標系において、特定され得る。代替としてまたはそれに加えて、場所情報は、単に、たとえば、検出器またはそのパーツとオブジェクトまたはそのパーツとの間の距離を含むことも可能である。述べられている可能性の組み合わせも考えられ得る。
【０１００】
上記で概説されているように、検出器は、少なくとも１個の照射源を含むことが可能である。照射源は、さまざまな方式で具現化され得る。したがって、照射源は、たとえば、検出器ハウジングの中の検出器の一部であることが可能である。しかし、代替としてまたはそれに加えて、少なくとも１個の照射源は、検出器ハウジングの外側に、たとえば、別々の光源として配置されることも可能である。照射源は、オブジェクトとは別々に配置され、ある距離からオブジェクトを照射することが可能である。また、代替としてまたはそれに加えて、照射源は、オブジェクト、または、オブジェクトの一部にも接続され得、例として、オブジェクトから出る電磁放射も照射源によって直接的に発生させられ得るようになっている。例として、少なくとも１個の照射源は、オブジェクトの上および／または中に配置され、電磁放射を直接的に発生させることが可能であり、それによって、センサ領域が照射される。例として、少なくとも１個の赤外線エミッタ、および／または、可視光に関する少なくとも１個のエミッタ、および／または、紫外線光に関する少なくとも１個のエミッタが、オブジェクトの上に配置され得る。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個のレーザーダイオードが、オブジェクトの上および／または中に配置され得る。照射源は、とりわけ、以下のうちの１個または複数の光源、すなわち、レーザー、とりわけ、原理的には、代替としてまたはそれに加えて、他のタイプのレーザーも使用され得るが、レーザーダイオード；発光ダイオード；白熱ランプ；有機光源、とりわけ、有機発光ダイオードを含むことが可能である。代替としてまたはそれに加えて、他の照射源も使用され得る。たとえば、多くのレーザーにおいて少なくともおおよそ当てはまるように、照射源が、ガウシアンビームプロファイルを有する１個または複数の光ビームを発生させるように設計されている場合に、とりわけ好適である。しかし、原理的には、他の実施形態も可能である。
【０１０１】
上記で概説されているように、本発明のさらなる態様は、ユーザとマシンとの間で情報の少なくとも１個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を提案する。ヒューマンマシンインターフェースは、概して、そのような情報がそれによって交換され得るデバイスを意味するものと理解されたい。マシンは、とりわけ、データ処理デバイスを含むことが可能である。情報の少なくとも１個の項目は、概して、たとえば、データおよび／または制御コマンドを含むことが可能である。したがって、ヒューマンマシンインターフェースは、とりわけ、ユーザによる制御コマンドの入力のために設計され得る。
【０１０２】
ヒューマンマシンインターフェースは、上記に説明されている実施形態の１個または複数による少なくとも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、ユーザの幾何学的情報の少なくとも１個の項目を検出器によって発生させるように設計されており、ヒューマンマシンインターフェースは、情報の少なくとも１個の項目、とりわけ、少なくとも１個の制御コマンドを、幾何学的情報に割り当てるように設計されている。例として、幾何学的情報の前記少なくとも１個の項目は、ユーザの身体および／または少なくとも１個の身体の部分についての場所情報および／または位置情報および／または配向情報の項目、たとえば、手の姿勢および／またはユーザのいくつかの他の身体の部分の姿勢についての場所情報の項目であることが可能であるか、または、それを含むことが可能である。
【０１０３】
このケースでは、ユーザという用語は、広く解釈されるべきであり、たとえば、ユーザによって直接的に影響を与えられる１個または複数の物品を包含することも可能である。したがって、ユーザは、たとえば、１個または複数のグローブおよび／または他の衣類を着用することも可能であり、幾何学的情報は、この少なくとも１個の衣類の幾何学的情報の少なくとも１個の項目である。例として、そのような衣類は、たとえば、１個または複数の反射体の使用によって、少なくとも１個の照射源から出る放射に対して反射的であるとして具現化され得る。前と同じように、代替としてまたはそれに加えて、ユーザは、たとえば、その幾何学的情報が検出され得る１個または複数の物品を空間的に移動させることが可能であり、それは、同様に、ユーザの幾何学的情報の少なくとも１個の項目の発生の下で組み入れ可能である（ｓｕｂｓｕｍａｂｌｅ）ことも意図されている。例として、ユーザは、たとえば前述のユーザの手によって、少なくとも１個の反射性ロッドおよび／またはいくつかの他のタイプの物品を移動させることが可能である。
【０１０４】
幾何学的情報の少なくとも１個の項目は、静止していることが可能であり、すなわち、たとえば、スナップショットを再度含むことが可能であるが、好ましくは、幾何学的情報および／または少なくとも１個の移動の一連の連続した項目を再度含むことが可能である。例として、異なる時間においてピックアップされた幾何学的情報の少なくとも２個の項目が比較され得、例として、幾何学的情報の少なくとも１個の項目が、移動の速度および／または加速度についての情報の少なくとも１個の項目を含むこともできるようになっている。したがって、幾何学的情報の少なくとも１個の項目は、たとえば、ユーザの少なくとも１個の身体の姿勢および／または少なくとも１個の移動についての情報の少なくとも１個の項目を含むことが可能である。
【０１０５】
ヒューマンマシンインターフェースは、情報の少なくとも１個の項目、とりわけ、少なくとも１個の制御コマンドを、幾何学的情報に割り当てるように設計されている。上記に説明されているように、情報という用語は、このケースでは、広く解釈されるべきであり、たとえば、データおよび／または制御コマンドを含むことが可能である。例として、ヒューマンマシンインターフェースは、たとえば、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によって、情報の少なくとも１個の項目を幾何学的情報の少なくとも１個の項目に割り当てるように設計され得る。例として、幾何学的情報の項目のセットと情報の対応する項目との間のユニークな割り当てが保存され得る。このように、たとえば、ユーザの対応する身体の姿勢および／または移動によって、情報の少なくとも１個の項目の入力が達成され得る。
【０１０６】
そのようなヒューマンマシンインターフェースは、概して、マシン制御において、または、その他、たとえば仮想現実において、使用され得る。例として、産業用コントローラ、製造コントローラ、一般的なマシンコントローラ、ロボットコントローラ、車両コントローラ、または、同様のコントローラが、１個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によって可能になり得る。しかし、そのようなヒューマンマシンインターフェースを家庭用電化製品の中で使用することが、とりわけ好適である。
【０１０７】
したがって、上記で概説されているように、本発明のさらなる態様は、少なくとも１個のエンターテインメント機能、とりわけ、ゲームを実施するためのエンターテインメントデバイスを提案している。エンターテインメント機能は、とりわけ、少なくとも１個のゲーム機能を含むことが可能である。例として、ユーザ（この文脈では、以降でプレーヤとも呼ばれている）によって実行され得る１個または複数のゲームが保存され得る。例として、エンターテインメントデバイスは、少なくとも１個のディスプレイデバイス、たとえば、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個のプロジェクターおよび／または少なくとも１個のディスプレイスペクタクルのセットを含むことが可能である。
【０１０８】
エンターテインメントデバイスは、さらに、上記に説明されている実施形態の１個または複数による少なくとも１個のヒューマンマシンインターフェースを含む。エンターテインメントデバイスは、プレーヤの情報の少なくとも１個の項目がヒューマンマシンインターフェースによって入力されることを可能にするように設計されている。例として、プレーヤは、上記に説明されているように、この目的のために、１個または複数の身体の姿勢を採用し、または変更することが可能である。これは、たとえば、この目的のための対応する物品、たとえばグローブなどのようなたとえば衣類、たとえば、検出器の電磁放射を反射するための１個または複数の反射体を装備した衣類を使用するプレーヤの可能性を含む。情報の少なくとも１個の項目は、たとえば、上記に説明されているように、１個または複数の制御コマンドを含むことが可能である。例として、このように、方向の変化が実施され得、入力が確認され得、メニューからの選択がされ得、特定のゲームオプションが開始させられ得、仮想空間の中の移動が影響を与えられ得、または、エンターテインメント機能に影響を与えもしくは変更する同様のインスタンスが実施され得る。
【０１０９】
上述の検出器、方法、ヒューマンマシンインターフェース、および、エンターテインメントデバイス、また、提案される使用する方法は、先行技術に対してかなりの利点を有する。したがって、概して、空間内の少なくとも１個のオブジェクトの位置を決定するための、簡単で依然として効率的な検出器が提供され得る。そのときに、例として、オブジェクトまたはオブジェクトの一部の３次元の座標が、高速で効率的な方式で決定され得る。
【０１１０】
複雑な三角測量方法に基づいている、当技術分野で既知のデバイスと比較して、提案されるような検出器は、具体的には、検出器の光学的な構成体に関して、高度な単純さを提供する。したがって、原理的には、１個、２個、またはそれ以上のｓＤＳＣの単純な組み合わせは、適当な評価デバイスとともに、高精度の位置検出に十分である。この高度の単純さは、高精度の測定の可能性と組み合わせて、具体的には、たとえば、ヒューマンマシンインターフェースにおいて、より好ましくは、ゲームにおいて、マシン制御に適している。したがって、多数のゲーム目的のために使用され得る、コスト効率的なエンターテインメントデバイスが提供され得る。
【０１１１】
したがって、本発明による検出器は、モバイルフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートパネル、または他の静止型もしくはモバイルコンピュータ、または、通信用途において使用され得る。したがって、検出器は、性能を向上させるために、少なくとも１個のアクティブ照射源、たとえば、可視範囲、または、好ましくは、赤外線スペクトル範囲にある光を放出する光源などと組み合わせられる。検出器は、監視のために、および／または、記録する目的のために、または、モバイルデバイスを制御するための入力デバイスとして、特に、ジェスチャ認識と組み合わされてさらに使用され得る。したがって、具体的には、ヒューマンマシンインターフェースとしての機能を果たす検出器（入力デバイスとも称される）は、たとえば、モバイルフォンなどのようなモバイルデバイスを介して、他の電子デバイスまたはコンポーネントを制御するなどのために、モバイル用途で使用され得る。例として、少なくとも１個の検出器を含むモバイル用途は、テレビジョンセット、ゲームコンソール、音楽プレーヤ、もしくは音楽デバイス、または、他のエンターテインメントデバイスを制御するために使用され得る。
【０１１２】
さらに、検出器は、コンピューティング用途のためのウェブカムまたは他の周辺デバイスにおいて使用され得る。したがって、例として、検出器は、イメージング、記録、監視、スキャニング、または、モーション検出のため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／またはエンターテインメントデバイスの文脈において概説されているように、検出器は、顔の表情および／または身体の表現によってコマンドを与えるのに、とりわけ有用であり得る。それに加えて、検出器は、たとえば、マウス、キーボード、タッチパッドなどのような他の入力発生デバイスと組み合わせられ得る。さらに、検出器は、たとえばウェブカムを使用することなどによって、ゲームのための用途において使用され得る。さらに、検出器は、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使用され得る。さらに、検出器は、上記に部分的に説明されているように、モバイルオーディオデバイス、テレビジョンデバイス、およびゲームデバイスにおいて使用され得る。具体的には、検出器は、電子デバイスまたはエンターテインメントデバイスなどのためのコントロールまたは制御デバイスとして使用され得る。
【０１１３】
さらに、検出器は、セキュリティおよび監視用途のために使用され得る。具体的には、検出器は、光暗号化のために使用され得る。さらに、検出器を使用することによる３Ｄ検出の容易さおよび精度を条件として、検出器は、概して、顔、身体、および人の認識および識別のために使用され得る。そのときに、検出器は、パスワード、指紋、虹彩検出、声認識、または、他の手段などのような、識別目的または個人化目的のための他の検出手段と組み合わせられ得る。したがって、概して、検出器は、セキュリティデバイスおよび他の個人化用途において使用され得る。
【０１１４】
さらに、検出器は、医療システムおよびスポーツの分野において使用され得る。したがって、医療技術の分野では、たとえば、内視鏡の中で使用するための手術ロボットが挙げられ得る。その理由は、上記で概説されているように、検出器は、小さい体積だけしか必要としないことが可能であり、他のデバイスの中へ一体化され得るからである。さらに、検出器は、ジェスチャなどのような、移動のトラッキングおよび分析を可能にするために、適当なモニタリングソフトウェアと組み合わせられ得る。
【０１１５】
さらに、検出器は、ゲームの分野において使用され得る。コマンドを与えるための検出器の用途が、たとえば、ジェスチャまたは顔の認識のための１個または複数の検出器を使用することなどによって、実現可能である。検出器は、たとえば、低い光条件の下で、または、取り囲む条件の強化が必要とされる他の状況において働くように、アクティブシステムと組み合わせられ得る。それに加えてまたは代替として、１個または複数の検出器と１個または複数のＩＲまたはＶＩＳ光源との組み合わせたとえば、検出デバイスとの組み合わせが可能である。
【０１１６】
本発明による検出器のさらなる使用が、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に見出され得る。
【０１１７】
上記で概説されているように、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、とりわけ、好ましくは少なくとも１個の色素太陽電池、ＤＳＣ、またはｓＤＳＣを含むことが可能である。とりわけ、光学センサは、少なくとも１個の第１の電極、少なくとも１個のｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１個の色素、少なくとも１個のｐ型半導体有機材料、および、少なくとも１個の第２の電極を、好ましくは、記述されている順序でそれぞれ含むことが可能である。記述されているエレメントは、たとえば、層構成の中の層として存在することが可能である。層構成は、たとえば、基板、好ましくは、透明な基板、たとえば、ガラス基板に適用され得る。
【０１１８】
好適な光学センサの上述のエレメントの好適な実施形態が、例として、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に説明されており、これらの実施形態は、任意の所望の組み合わせで使用され得る。しかし、原理的には、多数の他の構成も可能であり、たとえば、上記に引用されているＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、米国特許出願第２００７／０１７６１６５Ａ１、米国特許第６，９９５，４４５Ｂ２号、ＤＥ２５０１１２４Ａ１、ＤＥ３２２５３７２Ａ１、およびＷＯ２００９／０１３２８２Ａ１が参照され得る。
【０１１９】
要約すると、本発明の文脈において、以下の実施形態が、とりわけ好適であると見なされる。
【０１２０】
実施形態１：  少なくとも１個の光学センサに対する少なくとも１個のオブジェクトの位置を決定するための検出器であって、光学センサは、像平面を有しており、検出器は、
−  少なくとも１個の光ビームを放出し、光ビームは、少なくとも１個の光学センサの像平面に対して平行な成分を含む、少なくとも１個の照射源と、
−  像平面の中にセンサ領域を有する光学センサであって、オブジェクトが光学センサにアプローチして、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から光が散乱させられるような場合に、オブジェクトの位置の横方向成分を決定するように適合されており、位置の横方向成分は、光学センサの像平面の中の位置であり、光学センサは、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分からセンサ領域の中に散乱させられる光から、少なくとも１個の横方向センサ信号を発生させるように適合されており、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から散乱させられる光によって、センサ領域の照射に依存するように、少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるようにさらに設計されており、縦方向センサ信号は、センサ領域の中の光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から散乱させられる光の強度の変化に依存する、光学センサと、
−  横方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの位置の横方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されており、縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるようにさらに設計されている、評価デバイスと
を含む、検出器。
【０１２１】
実施形態２：  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個の第２の電極と、少なくとも１個の光起電力材料とを有する光検出器であり、光起電力材料は、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれており、光起電力材料は、光による光起電力材料の照射に応答して、電荷を発生させるように適合されており、第２の電極は、少なくとも２個の部分電極を有する分割電極である、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１２２】
実施形態３：  部分電極を通る電流は、センサ領域の中の光ビームの位置に従っている、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１２３】
実施形態４：  光学センサは、部分電極を通る電流に従って、横方向センサ信号を発生させるように適合されている、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１２４】
実施形態５：  検出器、好ましくは、光学センサおよび／または評価デバイスは、部分電極を通る電流の少なくとも１個の比から、オブジェクトの横方向位置についての情報を導出するように適合されている、先行する２個の実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１２５】
実施形態６：  少なくとも４個の部分電極が設けられている、先行する４個の実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１２６】
実施形態７：  第２の電極は、３個、４個、またはそれ以上の部分電極を有する分割電極である、先行する５個の実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１２７】
実施形態８：  光起電力材料は、少なくとも１個の有機の光起電力材料を含み、光学センサは、有機光検出器である、先行する６個の実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１２８】
実施形態９：  有機光検出器は、色素増感太陽電池である、先行する７個の実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１２９】
実施形態１０：  色素増感太陽電池は、固体型色素増感太陽電池であり、固体型色素増感太陽電池は、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれている積層構成体を含み、積層構成体は、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個の色素と、少なくとも１個の固体型ｐ型半導体有機材料とを含む、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１３０】
実施形態１１：  第１の電極は、少なくとも１個の透明な伝導性酸化物から少なくとも部分的に作製されており、第２の電極は、導電性ポリマー、好ましくは、透明な導電性ポリマーから少なくとも部分的に作製されている、先行する９個の実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１３１】
実施形態１２：  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個の対イオンが電気的にドープされているＰＥＤＯＴ、より好ましくは、ナトリウムポリスチレンスルホネートがドープされた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ている、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１３２】
実施形態１３：  導電性ポリマーは、部分電極同士の間で、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、先行する２個の実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１３３】
実施形態１４：  光学センサの少なくとも１個は、透明な光学センサである、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１３４】
実施形態１５：  １個の光学センサが設けられている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１３５】
実施形態１６：  照射を変調させるための少なくとも１個の変調デバイスをさらに有する、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１３６】
実施形態１７：  異なる変調のケースにおいて、少なくとも２個の縦方向センサ信号を検出するように、とりわけ、それぞれに異なる変調周波数において、少なくとも２個のセンサ信号を検出するように設計されており、評価デバイスは、少なくとも２個の縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１３７】
実施形態１８：  照射の一定の合計パワーを条件として、縦方向センサ信号が、照射の変調の変調周波数に依存するように、光学センサがさらに設計されている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１３８】
実施形態１９：  光学センサのセンサ領域は、正確に１個の連続的なセンサ領域であり、センサ信号は、センサ領域全体にわたって均一なセンサ信号である、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１３９】
実施形態２０：  光学センサのセンサ領域は、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、それぞれのデバイスの表面によって形成されており、表面は、オブジェクトの方に面しているか、または、オブジェクトから離れる方に面している、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１４０】
実施形態２１：  縦方向センサ信号は、電流および電圧からなる群から選択されている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１４１】
実施形態２２：  横方向センサ信号は、電流および電圧、または、それから導出される任意の信号からなる群から選択されている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１４２】
実施形態２３：  評価デバイスは、照射の幾何学形状と、検出器に対するオブジェクトの相対的な位置決めとの間の少なくとも１個の所定の関係から、好ましくは、照射の既知のパワーを考慮して、および、任意に、照射が変調させられる変調周波数を考慮して、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１４３】
実施形態２４：  評価デバイスは、縦方向センサ信号を正規化するように、および、光ビームの強度から独立したオブジェクトの縦方向位置についての情報を発生させるように適合されている、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１４４】
実施形態２５：  評価デバイスは、異なる光学センサの縦方向センサ信号を比較することによって、光ビームが拡がっているかまたは狭まっているかを認識するように適合されている、先行する２個の実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１４５】
実施形態２６：  評価デバイスは、少なくとも１個の縦方向センサ信号から光ビームの直径を決定することによって、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように適合されている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１４６】
実施形態２７：  評価デバイスは、好ましくは、光ビームの伝播の方向における少なくとも１個の伝播座標に対する、光ビームのビーム直径の既知の依存性から、および／または、光ビームの既知のガウシアンプロファイルから、オブジェクトの縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を決定するために、光ビームの直径と光ビームの既知のビーム特性を比較するように適合されている、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１４７】
実施形態２８：  照射源は、光学センサに接続されている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１４８】
実施形態２９：  照射源は、光学センサの側部に位置付けされている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１４９】
実施形態３０：  少なくとも２個の別々の照射源を含む、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１５０】
実施形態３１：  少なくとも２個の照射源は、像平面および／または光学センサを完全にまたは部分的に囲むフレームを形成している、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１５１】
実施形態３２：  照射源によって放出される少なくとも１個の光ビームの照射を変調させるための少なくとも１個の変調デバイスをさらに含む、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１５２】
実施形態３３：  照射源によって放出される少なくとも１個の光ビームの照射を変調させるための少なくとも１個の変調デバイスをさらに含む、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１５３】
実施形態３４：  照射源によって放出される少なくとも１個の光ビームの照射を変調させるための少なくとも１個の変調デバイスをさらに含む、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１５４】
実施形態３５：  少なくとも２個の別々の照射源が存在しており、別々の照射源は、それぞれの照射源の照射を変調させるために使用される周波数によって異なっている、先行する２個の実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１５５】
実施形態３６：  評価デバイスは、オブジェクトの位置についての情報の少なくとも２個の異なる項目を組み合わせて特定のコマンドにするようにさらに指定されている、先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器。
【０１５６】
実施形態３７：  特定のコマンドは、ジェスチャとして解釈される、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１５７】
実施形態３８：  ジェスチャは、クリック、ダブルクリック、回転、ズーム機能、およびドラッグアンドドロップ移動から選択される機能を含む、先行する実施形態に記載の検出器。
【０１５８】
実施形態３９：  ユーザとマシンとの間で情報の少なくとも１個の項目を交換するための、とりわけ、制御コマンド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、検出器に関する先行する実施形態のいずれか１個に記載の少なくとも１個の検出器を含み、検出器によって、ユーザの幾何学的情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計されており、情報の少なくとも１個の項目、とりわけ少なくとも１個の制御コマンドを、幾何学的情報に割り当てるように設計されている、ヒューマンマシンインターフェース。
【０１５９】
実施形態４０：  ユーザの幾何学的情報の少なくとも１個の項目は、ユーザの少なくとも１個の身体の部分の位置；ユーザの少なくとも１個の身体の部分の配向；ユーザの少なくとも１個の身体の部分の運動からなる群から選択される、先行する実施形態に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０１６０】
実施形態４１：  少なくとも１個のディスプレイをさらに含み、光学センサは、透明なおよび／または半透明であり、光学センサは、光学センサを通してディスプレイを完全にまたは部分的に見ることができるように、ディスプレイに対して位置付けされている、先行する２個の実施形態のいずれか１個に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０１６１】
実施形態４２：  ディスプレイは、ダイナミックディスプレイであり、好ましくは、ブラウン管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマスクリーン、発光ダイオード（ＬＥＤ）スクリーン、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スクリーン、および電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）から選択されるディスプレイである、先行する実施形態に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０１６２】
実施形態４３：  少なくとも１個のエンターテインメント機能を実行するためのエンターテインメントデバイス（とりわけ、ゲーム）であって、ヒューマンマシンインターフェースを参照する先行する実施形態のいずれか１個に記載の少なくとも１個のヒューマンマシンインターフェースを含み、ヒューマンマシンインターフェースによって、情報の少なくとも１個の項目がプレーヤによって入力されることを可能にするように設計されており、情報に従って、エンターテインメント機能を変化させるように設計されている、エンターテインメントデバイス。
【０１６３】
実施形態４４：  とりわけ、検出器に関する先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器を使用して、少なくとも１個の光学センサに対する少なくとも１個のオブジェクトの位置の成分を決定するための方法であって、光学センサは、像平面を有しており、
−  少なくとも１個の照射源が使用され、少なくとも１個の照射源は、少なくとも１個の光ビームを放出し、光ビームは、少なくとも１個の光学センサの像平面に平行な成分を含み、
−  検出器の少なくとも１個の光学センサが使用され、光学センサは、像平面の中にセンサ領域を有しており、光学センサは、光学センサの像平面に平行に伝導される光ビームの成分から光が散乱させられるように、オブジェクトが光学センサにアプローチする場合に、オブジェクトの位置の横方向成分を決定するように適合されており、位置の横方向成分は、光学センサの像平面の中の位置であり、光学センサは、光学センサの像平面に平行に伝導される光ビームの成分からセンサ領域の中に散乱させられる光から、少なくとも１個の横方向センサ信号を発生させるように適合されており、光学センサは、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分から散乱させられる光によるセンサ領域の照射に依存するように、少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるようにさらに設計されており、縦方向センサ信号は、光学センサの像平面に対して平行に伝導される光ビームの成分からセンサ領域の中に散乱させられる光の強度の変化に依存しており、
−  少なくとも１個の評価デバイスが使用され、評価デバイスは、横方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの位置の横方向成分についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように設計され、評価デバイスは、縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクトの位置の縦方向成分についての情報の少なくとも１個の項目をさらに発生させるように設計されている、方法。
【０１６４】
実施形態４５：  位置測定、とりわけ、近接センサとしての位置測定；距離測定、とりわけ、近接センサとしての距離測定；ヒューマンマシンインターフェース用途；エンターテインメント用途；セキュリティ用途からなる群から選択される使用の目的のための、検出器に関する先行する実施形態のいずれか１個に記載の検出器を使用する方法。
【０１６５】
本発明のさらなる任意の詳細および特徴は、従属請求項に従う好適な例示的な実施形態の説明から明らかである。この文脈において、特定の特徴は、単独で、または、いくつかの組み合わせで実装され得る。本発明は、例示的な実施形態に限定されない。例示的な実施形態が、概略的に図に示されている。個々の図において同一の参照番号は、同一のエレメント、もしくは、同一の機能を備えるエレメント、または、その機能に関して互いに対応するエレメントを表している。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１Ａ】本発明によるヒューマンマシンインターフェースを含む検出器の例示的な実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】本発明によるヒューマンマシンインターフェースを含む検出器の例示的な実施形態を示す図である。
【図１Ｃ】本発明によるヒューマンマシンインターフェースを含む検出器の例示的な実施形態を示す図である。
【図２Ａ】本発明の検出器の中で使用され得る検出器の実施形態の異なる図である。
【図２Ｂ】本発明の検出器の中で使用され得る検出器の実施形態の異なる図である。
【図３Ａ】センサ信号を発生させ、オブジェクトの横方向位置についての情報を導出する原理を示す図である。
【図３Ｂ】センサ信号を発生させ、オブジェクトの横方向位置についての情報を導出する原理を示す図である。
【図３Ｃ】センサ信号を発生させ、オブジェクトの横方向位置についての情報を導出する原理を示す図である。
【図３Ｄ】センサ信号を発生させ、オブジェクトの横方向位置についての情報を導出する原理を示す図である。
【図４Ａ】本発明による検出器の中で使用され得る光学センサの実施形態の異なる図である。
【図４Ｂ】本発明による検出器の中で使用され得る光学センサの実施形態の異なる図である。
【図５Ａ】縦方向センサ信号を発生させ、オブジェクトの縦方向位置についての情報を導出する原理を示す図である。
【図５Ｂ】縦方向センサ信号を発生させ、オブジェクトの縦方向位置についての情報を導出する原理を示す図である。
【図５Ｃ】縦方向センサ信号を発生させ、オブジェクトの縦方向位置についての情報を導出する原理を示す図である。
【図５Ｄ】縦方向センサ信号を発生させ、オブジェクトの縦方向位置についての情報を導出する原理を示す図である。
【図５Ｅ】縦方向センサ信号を発生させ、オブジェクトの縦方向位置についての情報を導出する原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１６７】
図１Ａは、少なくとも１個のオブジェクト１１２の位置、とりわけ、ユーザの指１１４の位置を決定するための、本発明による検出器１１０の例示的な実施形態の側面図を、極めて概略的な説明図で図示している。検出器１１０は、好ましくは、近接センサ１１６を形成することが可能であり、または、したがって、ヒューマンマシンインターフェース１１８の一部であることが可能であり、ヒューマンマシンインターフェースは、エンターテインメントデバイス１１９の中で使用され得る。しかし、他の実施形態も実現可能である。
【０１６８】
検出器１１０は、光学センサ１２０を含み、光学センサ１２０は、像平面１２２を示す。具体的には、像平面１２２は、ここで、図１Ａに象徴的に示されているように、光学センサ１２０に対して一種の自然座標系１２４を画定している。ここでは、像平面１２２は、ｘ−ｙ平面として考えられており、それに対して垂直な方向は、ｚ方向と示されている。この座標系１２４では、ｘ−ｙ平面に対して平行または逆平行の方向は、横方向成分を構成するものとしてみなされ、ｚ軸に沿った座標は、縦方向座標と考えられる。したがって、縦方向に対して垂直な任意の方向は、横方向成分を構成するものと考えられ、ｘ座標および／またはｙ座標は、横方向座標として考えられる。他のタイプの座標系１２４も実現可能である。
【０１６９】
光学センサ１２０は、センサ領域１２６を含み、センサ領域１２６は、オブジェクト１１２によって散乱した後にオブジェクト１１２から検出器１１０へ進行する入射散乱光ビーム１２８に対して透明である。光学センサ１２０は、方向ｘおよび／または方向ｙなどのような、１個または複数の横方向において、光ビーム１２８の横方向位置を決定するように適合されている。したがって、光学センサ１２０は、少なくとも１個の横方向センサ信号を発生させるように適合されている。それに加えて、光学センサ１２０は、光ビーム１２８によるそれぞれのセンサ領域１２６の照射に依存するように少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるようにさらに指定されている。照射の一定の合計パワーという条件で、縦方向センサ信号は、さらに詳細に下記に概説されることとなるように、それぞれのセンサ領域１２６の中の光ビーム１２８のビーム断面に依存する。横方向センサ信号および縦方向センサ信号の両方は、１個または複数の信号リード１３０によって、検出器１１０の少なくとも１個の評価デバイス１３２に送信される。
【０１７０】
それに加えて、図１Ａに示されている検出器は、２個の別々の照射源１３４を含み、それぞれの照射源１３４は、少なくとも１個の一次光ビーム１３６を放出し、それぞれの一次光ビーム１３６は、光学センサ１２０の像平面１２２に対して平行な成分を含む。この特定の例では、評価デバイス１３２は、照射リード１３８をさらに含み、それぞれの照射リード１３８は、照射源１３４の動作を制御するために、評価デバイス１３２からそれぞれの照射源１３４へ制御信号を送信することが可能である。それに加えて、照射源は、好ましくは、変調デバイス１４０を装備していることが可能であり、変調デバイス１４０は、縦方向センサ信号に影響を及ぼすことが可能であり、照射の一定の合計パワーという条件で、縦方向センサ信号が照射の変調の変調周波数に依存するようになっている。しかし、たとえば、検出器１１０が別々の変調デバイス１４０を含む場合など、他の実施形態も実現可能である。
【０１７１】
図１Ａに示されているように、オブジェクト１１２としての指１１４が光学センサ１２０にアプローチし、入射光ビーム１２８が、入射一次光ビーム１３６の成分から発生させられるようになっており、入射一次光ビーム１３６は、光学センサ１２０の像平面１２２に対して平行に伝導され、ユーザの指１１４によって散乱させられる場合に、光学センサ１２０は、ユーザの指１１４の位置の横方向成分を決定するように適合されている。したがって、光学センサ１２０は、センサ領域１２６の中で光学センサ１２０の像平面１２２に衝突する散乱光ビーム１２８の光から、少なくとも１個の横方向センサ信号を発生させるように適合されている。
【０１７２】
さらに、光学センサ１２０は、光学センサ１２０の像平面に対して平行に伝導される一次光ビーム１３６の成分から散乱させられている光ビーム１２８による、センサ領域１２６の照射に依存するように、少なくとも１個の縦方向センサ信号を発生させるように指定されている。ここでは、縦方向センサ信号は、センサ領域１２６の中で光学センサ１２０の像平面１２２に衝突する散乱光ビーム１２８の光の強度の変化に依存している。
【０１７３】
図１Ａにさらに示されているように、情報の少なくとも１個の項目をユーザとマシンとの間で交換するように適合されているヒューマンマシンインターフェース１１８は、上記に説明されているような少なくとも１個の検出器１１０と、それに加えて、ディスプレイ１４２とを含む。とりわけ、ディスプレイ１４２の十分な照射を実現するために、光学センサ１２０は、透明および／または半透明であり、また、光学センサ１２０を通してディスプレイ１４２を完全にまたは部分的に見ることができるように、ディスプレイ１４２に対して位置付けされている。とりわけ、ディスプレイは、ダイナミックディスプレイであり、好ましくは、ブラウン管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマスクリーン、発光ダイオード（ＬＥＤ）スクリーン、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スクリーン、および電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）から選択されるディスプレイである。
【０１７４】
ヒューマンマシンインターフェース１１８は、ユーザ２００に関連するオブジェクト１１２の幾何学的情報の少なくとも１個の項目を、検出器１１０によって発生させるように指定されている。この目的のために、ディスプレイ１４２は、ディスプレイリード１４４を装備しており、ディスプレイリード１４４は、ヒューマンマシンインターフェース１１８の一部であり得る制御デバイス１４６に情報を送信するように適合されている。しかし、他の実施形態も可能である。さらに、とりわけ、検出器１１０の評価デバイス１３２とヒューマンマシンインターフェース１１８の制御デバイス１４６との間の通信を可能にするために、評価リード１４７が、好ましくは、評価デバイス１３２から制御デバイス１４６へ一方向に、評価デバイス１３２と制御デバイス１４６との間で情報を交換するために設けられているが、しかし、評価デバイス１３２と制御デバイス１４６との間での双方向の情報交換も、特定の実施形態では実現可能であり得る。
【０１７５】
さらに詳細に下記に概説されることとなるように、評価デバイスは、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、オブジェクト１１２の少なくとも１個の横方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように、かつ、縦方向センサ信号を評価することによって、オブジェクト１１２の少なくとも１個の縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目を発生させるように、設計され得る。この目的のために、評価デバイス１３２は、センサ信号を評価するために、１個または複数の電子デバイスおよび／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むことが可能であり、それは、横方向の評価ユニット１４８（「ｘｙ」によって示されている）および縦方向の評価ユニット１５０（「ｚ」によって示されている）によって象徴的に示されている。これらの評価ユニット１４８、１５０によって導出される結果を組み合わせることによって、位置情報１５２、好ましくは、３次元の位置情報（ここでは、「ｘ、ｙ、ｚ」によって象徴的に示されている）が、このようにして発生させられ得る。
【０１７６】
評価デバイス１３２は、データ処理デバイスの一部であることが可能であり、および／または、１個もしくは複数のデータ処理デバイスを含むことが可能である。評価デバイス１３２は、ハウジングの中へ完全にもしくは部分的に一体化され得、および／または、無線方式もしくは有線方式で光学センサ１２０に電気的に接続される別々のデバイスとして、完全にもしくは部分的に具現化され得る。評価デバイス１３２は、１個または複数の追加的なコンポーネント、たとえば、１個または複数の電子的なハードウェアコンポーネントおよび／または１個または複数のソフトウェアコンポーネントなど、たとえば、１個または複数の測定ユニット（図１Ａには図示せず）および／または１個または複数の変換ユニットをさらに含むことが可能であり、２個以上の光学センサ１２０（ここでは図示せず）からのセンサ信号を共通の信号または共通の情報に変換するなどのようになっている。
【０１７７】
図１Ｂおよび図１Ｃにおいて、好ましくは近接センサ１１６として使用され得る、検出器１１０の可能性のある実施形態の異なる図が示されている。そのときに、図１Ｂおよび図１Ｃの両方は、光学センサ１２０の上面図を示しており、光学センサ１２０は、いくつかの別々の照射源１３４によって取り囲まれている。２個の典型的な例として、８個の別々の照射源１３４が、図１Ｂの光学センサ１２０の周りに設置されており、１４個の別々の照射源１３４が、図１Ｃの光学センサ１２０の周りに設置されている。しかし、異なる数の別々の照射源１３４が光学センサ１２０の周りに位置付けされる他の実施形態も可能である。それに加えて、図１Ｂおよび図１Ｃは、照射源１３４が対称的なように互いからほぼ等距離に設置されている配置を概略的に示している。この種の配置は、とりわけ、光学センサ１２０の像平面１２２の中に位置付けされているセンサ領域１２６の十分でかなり均一な照射を可能にし、それは、結果的に、センサ領域１２６の中の光学的な解像度を増加させ、かつ、とりわけ、評価ユニット１３２を使用することによって、必要な訂正を決定するために最終的に必要とされるコンピュータ計算時間を低減させる。
【０１７８】
図１Ｂに示されているような検出器１１０は、４個の別々の電極１５４を含み、それぞれの電極１５４は、光学センサ１２０のそれぞれの側部１５６の近くに位置付けされており、一方、図１Ｃに示されているような検出器１１０は、１０個の別々の電極１５４を含み、それぞれの電極１５４は、２個または３個の電極１５４が光学センサ１２０の同じ側部１５６に位置付けされるように、光学センサ１２０の側部１５６の近くに位置付けされている。図１Ｂの中に概略的に示されているような配置は、光学センサ１２０が、たとえば、マシン、セルラーフォン、またはスマートフォンにおけるディスプレイのために使用されるような、比較的に小さい面積、とりわけ、２００ｃｍ２以下を示すときに、とりわけ有用であり得るが、図１Ｃに概略的に示されているような配置は、好ましくは、光学センサ１２０が、たとえば、コンピュータモニター、ＴＶセット、情報ディスプレイのために使用されるような、比較的に大きい面積、とりわけ、０．２５ｍ２以上を示すときに、適用可能であり得る。しかし、所与の例に関しても、とりわけ、速度および解像度などのような、特定の要件に従って、他の配置も実現可能であり得る。
【０１７９】
以降で開示されている実施形態では、光学センサ１２０は、固体型色素増感太陽電池（ｓＤＳＣ）として指定されている。しかし、他の実施形態も実現可能であることに留意されたい。
【０１８０】
図２Ａおよび図２Ｂには、光学センサ１２０の可能性のある実施形態の異なる図が示されている。そのときに、図２Ａは、光学センサ１２０の積層構成体の上面図を示しており、一方、図２Ｂは、概略的な構成体における積層構成体の部分断面図を示している。積層構成体の代替的な実施形態に関して、上記の開示が参照され得る。
【０１８１】
光学センサ１２０は、ガラスおよび／または透明なプラスチック材料から作製された基板などのような、透明な基板１５８を含む。構成体は、第１の電極１６０、光学的なブロック層１６２、少なくとも１個の色素１６６によって増感された少なくとも１個のｎ型半導体金属酸化物１６４、少なくとも１個のｐ型半導体有機材料１６８、および、少なくとも１個の第２の電極１７０をさらに含む。これらのエレメントは、図２Ｂに示されている。構成体は、少なくとも１個の被包１７２をさらに含ことが可能であり、少なくとも１個の被包１７２は、図２Ｂには示されておらず、図２Ａの上面図において符号を用いて示されており、少なくとも１個の被包１７２は、光学センサ１２０のセンサ領域１２６をカバーすることが可能である。
【０１８２】
例示的な実施形態として、基板１５８は、ガラスから作製され得、第１の電極１６０は、フッ素がドープされたスズ酸化物（ＦＴＯ）から完全にまたは部分的に作製され得、ブロック層１６２は、高密度の二酸化チタン（ＴＩＯ２）から作製され得、ｎ型半導体金属酸化物１６４は、非多孔性の二酸化チタンから作製され得、ｐ型半導体有機材料１６８は、ｓｐｉｒｏ−ＭｉＯＴＡＤから作製され得、第２の電極１７０は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含むことが可能である。さらに、たとえばＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１に開示されているような、色素ＩＤ５０４が使用され得る。他の実施形態も実現可能である。
【０１８３】
図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、第１の電極１６０は、大面積の電極であることが可能であり、それは、単一の電極コンタクト１７４によって接触され得る。図２Ａの上面図に示されているように、第１の電極１６０の電極コンタクト１７４は、光学センサ１２０の角部に位置付けされ得る。２個以上の電極コンタクト１７４を設けることによって、冗長性を持たせることができ、第１の電極１６０にわたる抵抗損失が排除され得、それによって、第１の電極１６０に関する共通の信号を発生させる。
【０１８４】
これとは対照的に、第２の電極１７０は、少なくとも２個の部分電極１７６を含む。図２Ａの上面図において見ることができるように、第２の電極１７０は、コンタクトリード１８２を介した、ｘ方向に関する少なくとも２個の部分電極１７８、および、ｙ方向に関する少なくとも２個の部分電極１８０を含むことが可能であり、これらの部分電極１７６は、被包１７２を通して電気的に接触され得る。
【０１８５】
この特定の実施形態では、部分電極１７６は、センサ領域１２６を取り囲むフレームを形成している。例として、長方形のフレーム、または、より好ましくは、正方形のフレームが形成され得る。適当な電流測定デバイスを使用することによって、部分電極１７６を通る電極電流が、たとえば、評価デバイス１３２の中に実装された電流測定デバイスなどによって、個別に決定され得る。たとえば、２個の単一のｘ部分電極１７８を通る電極電流同士を比較することによって、および、個々のｙ部分電極１８０を通る電極電流同士を比較することによって、入射光ビーム１２８によってセンサ領域１２６の中に発生させられる光スポット１８４のｘ座標およびｙ座標が、図３Ａから図３Ｄに関して下記に概説されているものに関して、決定され得る。
【０１８６】
図３Ａから図３Ｄにおいて、オブジェクト１１２としての指１１４の位置決めの２個の異なる状況が示されている。したがって、図３Ａおよび図３Ｂは、オブジェクト１１２が検出器１１０の中心光軸の上に位置付けされている状況を示している。そのときに、図３Ａは、光学センサ１２０のセンサ領域１２６の側面図を示しており、図３Ｂは、光学センサ１２０のセンサ領域１２６の上面図を示している。図３Ｃおよび図３Ｄでは、図３Ａおよび図３Ｂの構成体が、オブジェクト１１２が軸外の位置へ横方向にシフトされている状態の同様の図で示されている。
【０１８７】
本発明によれば、オブジェクト１１２が光学センサ１２０にアプローチし、光学センサ１２０の像平面１２２に対して平行に伝導されてオブジェクト１１２によって散乱させられる一次光ビーム１３６の成分から、入射光ビーム１２８が発生させられるような場合に、光学センサ１２０は、オブジェクト１１２の位置の横方向成分を決定するように適合されている。したがって、図３Ａおよび図３Ｃに示されているように、オブジェクト１１２は、光学センサ１２０のセンサ領域１２６の上にイメージ化され、それによって、オブジェクト１１２のイメージ１８６をセンサ領域１２６の上に発生させ、イメージ１８６は、以下では、光スポット１８４として考えられることとなり、または、２本以上の指１１４などのような２個以上のオブジェクトが光学センサ１２０のセンサ領域１２６の付近に存在している場合には、複数の光スポット１８４として考えられることとなる。
【０１８８】
部分的なイメージ３Ｂおよび３Ｄに見ることができるように、センサ領域１２６の上の光スポット１８４は、ｓＤＳＣの積層構成体の中に電荷を発生させることによって、電極電流をもたらすこととなり、電極電流は、それぞれのケースにおいて、ｉ１からｉ４によって示されている。そのときに、電極電流ｉ１、ｉ２は、ｙ方向に部分電極１８０を通る電極電流を示しており、電極電流ｉ３、ｉ４は、ｘ方向に部分電極１７８を通る電極電流を示している。これらの電極電流は、１個または複数の適当な電極測定デバイスによって同時にまたは順々に測定され得る。これらの電極電流を評価することによって、ｘ座標およびｙ座標が決定され得る。したがって、以下の等式が使用され得る。
【０１８９】
【数１】
2017521770.tif 000003
【０１９０】
そのときに、ｆは、任意の既知の関数、たとえば、既知の拡大係数での電流の商の単純な乗算、および／または、オフセットの加算などであることが可能である。したがって、概して、電極電流ｉ１からｉ４は、光学センサ１２０によって発生させられる横方向センサ信号を形成することが可能であり、一方、評価デバイス１３２は、所定のまたは決定可能な変換アルゴリズムおよび／または既知の関係を使用することにより横方向センサ信号を変換することによって、少なくとも１個のｘ座標および／または少なくとも１個のｙ座標などのような、横方向位置に関する情報を発生させるように適合され得る。
【０１９１】
図４Ａおよび図４Ｂにおいて、光学センサ１２０の特定の実施形態の図が示されている。そのときに、図４Ａは、可能な積層構成体の断面図を示しており、図４Ｂは、光学センサ１２０の２個の実施形態の上面図を示している。他の実施形態も実現可能である。
【０１９２】
図４Ａの概略断面図に見ることができるように、光学センサ１２０は、再び、有機光検出器として、好ましくは、ｓＤＳＣとして具現化され得る。したがって、図２Ｂの構成体と同様に、基板１５８と、第１の電極１６０と、ブロック層１６２と、色素１６６で増感されたｎ型半導体金属酸化物１６４と、ｐ型半導体有機材料１６８と、第２の電極１７０とを使用する積層構成体が使用され得る。さらに、被包１７２が設けられ得る。層の可能性のある材料に関して、上記の図２Ｂが参照され得る。それに加えてまたは代替として、他のタイプの材料が使用され得る。
【０１９３】
図２Ｂでは、上部からの照射が象徴的に示されており、すなわち、第２の電極１７０の側からの入射光ビーム１２８による照射が象徴的に示されていることに留意されたい。代替として、底部からの照射、すなわち、基板１５８から基板１５８を通る照射が使用され得る。同じことが、図４Ａの構成体に関しても当てはまる。
【０１９４】
しかし、図４Ａに示されているように、光学センサ１２０の好適な配向において、入射光ビーム１２８による照射は、好ましくは、底部から、すなわち、透明な基板１５８を通して行われる。これは、第１の電極１６０が、たとえば、ＦＴＯなどのような透明な伝導性酸化物を使用するなどして、透明な電極として容易に具現化され得ることに起因している。さらに詳細に下記に概説されることとなるように、第２の電極１７０は、透明であってもよく、不透明であってもよい。
【０１９５】
図４Ｂにおいて、第２の電極１７０の特定の構成体が示されている。そのときに、図４Ｂにおいて、図４Ａの断面図に対応して、第１の電極１６０は、１個または複数の電極コンタクト１７４によって接触され得、１個または複数の電極コンタクト１７４は、例として、図２Ｂの構成体と同様に、１個または複数の金属パッドを含むことが可能である。これらの電極コンタクト１７４は、基板１５８の角部に位置付けされ得る。他の実施形態も実現可能である。
【０１９６】
しかし、第２の電極１７０は、図４Ｂの構成体において、透明な導電性ポリマー１８８の１個または複数の層を含むことが可能である。例として、図２Ａおよび図２Ｂの構成体と同様に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが使用され得る。さらに、１個または複数の上部コンタクト１９０が設けられ得、１個または複数の上部コンタクト１９０は、アルミニウムおよび／または銀などのような、金属材料から作製され得る。被包１７２を通ってつながる１個または複数のコンタクトリード１８２を使用することによって、この上部コンタクト１９０は、電気的に接触され得る。
【０１９７】
図４Ｂに示されている例示的な実施形態では、上部コンタクト１９０は、センサ領域１２６を取り囲む閉鎖開放フレームを形成している。したがって、図２Ａおよび図２Ｂの部分電極１７６とは対照的に、１個の上部コンタクト１９０しか必要とされない。しかし、光学センサ１２０は、たとえば、図４Ａおよび図４Ｂの構成体の中に部分電極を設けることなどによって、単一のデバイスの中に組み合わせられ得る。したがって、さらに詳細に下記に概説されることとなるＦｉＰ効果に加えて、横方向センサ信号が、光学センサ１２０によって発生させられ得る。透明な導電性ポリマー１８８の使用によって、第１の電極１６０および第２の電極１７０の両方が少なくとも部分的に透明な光学センサ１２０の実施形態が可能となる。好ましくは、同じことが、光学センサ１２０についても当てはまる。
【０１９８】
図５Ａから図５Ｅにおいて、上述のＦｉＰ効果が説明されこととなる。そのときに、図５Ａは、図１、図３Ａ、および図３Ｃの構成体と同様に、検出器１１０の一部の側面図を示している。検出器１１０のうち、光学センサ１２０だけが示されているが、しかし、それが位置付けされ得る５個の異なる位置に示されている。繰り返しになるが、測定は、少なくとも１個の照射源１３４によって放出された１個または複数の一次光ビーム１３６を、少なくとも１個のオブジェクト１１２によって散乱させることによって開始する。
【０１９９】
入射光ビーム１２８の性質に起因して、光学センサ１２０のセンサ領域１２６に入射する散乱光ビーム１２８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に示されているように、焦点１９２が生じ得る。焦点１９２において、散乱光ビーム１２８のビームウエストまたは断面は、最小値をとることが可能である。
【０２００】
図５Ｂでは、図５Ａの光学センサ１２０のそれぞれの場所に関するセンサ領域１２６の上の上面図において、異なる位置でセンサ領域１２６に衝突する入射光ビーム１２８によって発生させられる光スポット１８４の進展が示されている。見ることができるように、焦点１９２の近くにおいて、光スポット１８４の断面は最小値をとる。
【０２０１】
図５Ｃでは、上述のＦｉＰ効果を示す光学センサ１２０が使用されるケースにおいて、光学センサ１２０の光電流Ｉが、図５Ｂの光スポット１８４の５個の断面に関して与えられている。したがって、例示的な実施形態として、図５Ｂに示されているようなスポット断面に関する５個の異なる光電流Ｉが、典型的なＤＳＣデバイス、好ましくは、ｓＤＳＣデバイスに関して示されている。光電流Ｉが、光スポット１８４のエリアＡの関数として示されており、それは、光スポット１８４の断面の測定値である。
【０２０２】
図５Ｃに見ることができるように、光電流Ｉ、光学センサ１２０が一定の照射の合計パワーによって照射されるとしても、光電流Ｉは、たとえば、光スポット１８４の断面積Ａおよび／またはビームウエストに対する強力な依存性を提供することなどによって、入射光ビーム１２８の断面に依存している。したがって、光電流は、入射光ビーム１２８のパワーおよび入射光ビーム１２８の断面の両方の関数である。
【０２０３】
Ｉ＝ｆ（ｎ，ａ）
そのときに、Ｉは、光学センサ１２０によって提供される光電流を示しており、たとえば、少なくとも１個の測定抵抗器にわたる電圧のような任意の単位で、および／または、アンペアで測定される光電流などを示している。ｎは、センサ領域１２６に衝突する光子の全体数、および／または、センサ領域１２６の中の入射光ビーム１２８の全体パワーを示している。Ａは、ビームウエストとして、ビーム直径もしくはビーム半径として、または、光スポット１８４のエリアとして、任意の単位で提供される入射光ビーム１２８のビーム断面を示している。例として、ビーム断面は、光スポット１８４の１／ｅ２直径によって、すなわち、光スポット１８４の最大強度と比較して１／ｅ２の強度を有する最大強度の第１の側の第１の点から、同じ強度を有する最大値の他方の側の点までの断面距離によって計算され得る。ビーム断面を定量化する他のオプションも実現可能である。
【０２０４】
図５Ｃの構成体は、本発明による検出器１１０の中で使用され得る、本発明による光学センサ１２０の光電流を示しており、上述のＦｉＰ効果を示している。これとは対照的に、図５Ｃのダイアグラムに対応する図５Ｄのダイアグラムにおいて、図５Ａに示されているものと同じ構成体に関して、伝統的な光学センサの光電流が示されている。例として、シリコン光検出器が、この測定に関して使用され得る。見られるように、これらの伝統的な測定では、検出器の光電流または光信号は、ビーム断面Ａには依存していない。
【０２０５】
したがって、光電流および／または他のタイプの検出器１１０の光学センサ１２０の縦方向センサ信号を評価することによって、入射光ビーム１２８が特徴付けられ得る。入射光ビーム１２８の光学的な性質は、検出器１１０からのオブジェクト１１２の距離に依存するので、これらの縦方向センサ信号を評価することによって、ｚ方向位置におけるオブジェクト１１２の位置が決定され得る。この目的のために、たとえば、光電流Ｉとオブジェクト１１２の位置との間の１個または複数の既知の関係を使用することなどによって、光学センサ１２０の光電流が、ｚ方向位置において、オブジェクト１１２の縦方向位置についての情報の少なくとも１個の項目に変換され得る。したがって、例として、焦点１９２の位置は、センサ信号を評価することによって決定され得、焦点１９２とｚ方向におけるオブジェクト１１２の位置との間の相関関係が、上述の情報を発生させるために使用され得る。それに加えてまたは代替として、入射光ビーム１２８の拡大および／または縮小は、光学センサ１２０の少なくとも２個のセンサ信号を比較することによって評価され得る。例として、ガウスの法則による入射光ビーム１２８のビーム伝播などのような、既知のビーム特性は、１個または複数のガウシアンビームパラメータを使用して仮定され得る。
【０２０６】
さらに、タイムシーケンスなどのような、いくつかの異なる縦方向センサ信号を評価することは、単一の縦方向センサ信号の評価とは対照的に、追加的な利点を提供する。したがって、上記に概説されているように、入射光ビーム１２８の全体パワーは、一般的に知られていない可能性がある。異なる縦方向センサ信号を、たとえば最大値に対して正規化することによって、異なる縦方向センサ信号は、入射光ビーム１２８の全体パワーには依存しないものとすることが可能であり、正規化された光電流および／または正規化された縦方向センサ信号を使用することによって、関係
Ｉｎ＝ｇ（Ａ）
が使用され得、それは、入射光ビーム１２８の全体パワーには依存しない。
【０２０７】
さらに、いくつかの縦方向センサ信号を使用することによって、縦方向センサ信号に関する曖昧性が解消され得る。したがって、見ることができるように、図５Ｂの中の第１のイメージと最後のイメージを比較することによって、および／または、図５Ｂの中の第２のイメージと第４のイメージを比較することによって、および／または、図５Ｃの中の対応する光電流同士を比較することによって、焦点１９２の前または後の特定の距離に位置決めされている光学センサ１２０は、同じ縦方向センサ信号をもたらし得る。入射光ビーム１２８が光軸１１６に沿って伝播する間に弱まるケースでは、同様の曖昧性が生じる可能性があり、それは、一般的に、実験的におよび／または計算によって訂正され得る。ｚ方向位置におけるこの曖昧性を解消するために、複数の縦方向センサ信号は、焦点の位置および最大の位置を明確に示している。したがって、たとえば、１個または複数の後続の縦方向センサ信号と比較することによって、光学センサ１２０が、縦方向軸線の上において、焦点の前に位置付けされているか、または、後に位置付けされているかが決定され得る。
【０２０８】
図５Ｅには、縦方向センサ信号の可能性、および、変調周波数に依存する上述のＦｉＰ効果を実証するために、ｓＤＳＣの典型的な例に関する縦方向センサ信号が示されている。この図では、短絡電流Ｉｓｃが、さまざまな変調周波数ｆに関して、縦方向センサ信号として、縦軸に任意の単位で与えられている。横軸には、縦方向座標ｚが示されている。マイクロメートルで与えられている縦方向座標ｚは、ｚ軸上の光ビームの焦点の位置が位置０によって示されるように選ばれており、横軸上のすべての縦方向座標ｚが、光ビームの焦点までの距離として与えられるようになっている。結果的に、光ビームのビーム断面は、焦点からの距離に依存するので、図５Ｅの縦方向座標は、任意の単位のビーム断面を示している。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に変換するために、既知のまたは決定可能なビームパラメータを用いて、ガウシアン光ビームが仮定され得る。
【０２０９】
この実験では、縦方向センサ信号が、０Ｈｚ（変調無し）、７Ｈｚ、３７７Ｈｚ、および７７７Ｈｚに関して、光ビームのさまざまな変調周波数に対して提供されている。図に見ることができるように、変調周波数０Ｈｚに関して、ＦｉＰ効果は検出されないか、または、非常に小さいＦｉＰ効果しか検出されない可能性があり、それは、縦方向センサ信号のノイズから容易に区別することができない。より高い変調周波数に関して、光ビームの断面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、たとえば、０．３Ｈｚの変調周波数など、０．１Ｈｚから１０ｋＨｚの範囲にある変調周波数が、本発明による検出器に関して使用され得る。
【０２１０】
ｓＤＳＣのさらなる例示的な実施形態は、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に見出すことが可能である。
【符号の説明】
【０２１１】
１１０  検出器
１１２  オブジェクト
１１４  指
１１６  近接センサ
１１８  ヒューマンマシンインターフェース
１１９  エンターテインメントデバイス
１２０  光学センサ
１２２  像平面
１２４  座標系
１２６  センサ領域
１２８  入射（散乱させられる）光ビーム
１３０  信号リード
１３２  評価デバイス
１３４  照射源
１３６  一次光ビーム
１３８  照射リード
１４０  変調デバイス
１４２  ディスプレイ
１４４  ディスプレイリード
１４６  制御デバイス
１４７  評価リード
１４８  横方向の評価ユニット
１５０  縦方向の評価ユニット
１５２  位置情報
１５４  電極
１５６  光学センサの側部
１５８  基板
１６０  第１の電極
１６２  ブロック層
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  被包
１７４  電極コンタクト
１７６  部分電極
１７８  部分電極、ｘ
１８０  部分電極、ｙ
１８２  コンタクトリード
１８４  光スポット
１８６  イメージ
１８８  導電性ポリマー
１９０  上部コンタクト
１９２  焦点
【図１Ａ】
2017521770.tif 000004
【図１Ｂ】
2017521770.tif 000005
【図１Ｃ】
2017521770.tif 000006
【図２Ａ】
2017521770.tif 000007
【図２Ｂ】
2017521770.tif 000008
【図３Ａ】
2017521770.tif 000009
【図３Ｂ】
2017521770.tif 000010
【図３Ｃ】
2017521770.tif 000011
【図３Ｄ】
2017521770.tif 000012
【図４Ａ】
2017521770.tif 000013
【図４Ｂ】
2017521770.tif 000014
【図５Ａ】
2017521770.tif 000015
【図５Ｂ】
2017521770.tif 000016
【図５Ｃ】
2017521770.tif 000017
【図５Ｄ】
2017521770.tif 000018
【図５Ｅ】
2017521770.tif 000019
【国際調査報告】
2017521770.tif 000020
2017521770.tif 000021