用于光学检测至少一个对象的检测器制造技术

公开了光学检测至少一个对象(112)的检测器(110)。检测器(110)包括：至少一个纵向光学传感器(114)，其中纵向光学传感器(114)具有至少一个传感器区域(130)，其中纵向光学传感器(114)被设计为以依赖于光束(132)对传感器区域(130)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定相同照射总功率的情况下，纵向传感器信号依赖于光束(132)在传感器区域(130)中的光束横截面，其中纵向传感器信号还依赖于纵向光学传感器(114)的至少一个特性，其中纵向光学传感器(114)的特性是可调节的；和至少一个评估装置(138)，其中评估装置(138)被设计为通过评估纵向光学传感器(114)的纵向传感器信号产生关于对象(112)的纵向位置的至少一项信息。

A detector used for optical detection of at least one object

A detector (110) for optical detection of at least one object (112) is disclosed. The detector (110) includes at least one longitudinal optical sensor (114), in which the longitudinal optical sensor (114) has at least one sensor area (130), in which the longitudinal optical sensor (114) is designed to produce at least one longitudinal sensor signal in a manner that relies on the beam (132) to irradiate the sensor region (130), in which the signal is given to the sensor region (130). In the case of the same total radiation power, the longitudinal sensor signal depends on the beam cross section of the beam (132) in the sensor area (130), in which the longitudinal sensor signal is also dependent on at least one characteristic of the longitudinal optical sensor (114), in which the characteristics of the longitudinal optical sensor (114) are adjustable; and at least one evaluation assembly is made. (138), in which the evaluation device (138) is designed to generate at least one information about the longitudinal position of the object (112) by evaluating the longitudinal sensor signal of the longitudinal optical sensor (114).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学检测至少一个对象的检测器
本专利技术涉及一种用于确定至少一个对象的位置的检测器、检测器系统和方法。本专利技术进一步涉及用于在用户与机器、娱乐装置、跟踪系统、相机、扫描系统以及检测器装置的各种用途之间交换至少一项信息的人机接口。根据本专利技术的装置、系统、方法和用途具体地可以被用于例如日常生活、游戏、交通技术、制造技术、安全技术、诸如艺术数码摄影或视频拍摄之类的摄影、文件编制或技术目的、医疗技术的各个领域，或者用于各种科学。但是，其它应用也是可能的。
技术介绍
现有技术中已知大量的光学传感器和光伏器件。光伏器件一般用于将电磁辐射(例如紫外、可见或红外光)变换为电信号或电能，而光学检测器一般用于拾取图像信息和/或用于检测至少一个光学参数(例如，亮度)。现有技术中已知通常可以基于无机和/或有机传感器材料的使用的大量光学传感器。在US2007/0176165A1、US6,995,445B2、DE2501124A1、DE3225372A1或者许多其它现有技术文献中公开了这种传感器的例子。特别是出于成本原因和大面积处理的原因，越来越多地使用包括至少一种有机传感器材料的传感器，如在例如US2007/0176165A1中所述。特别地，所谓的染料太阳能电池在这里越来越重要，其通常例如在WO2009/013282A1中进行了描述。然而，本专利技术不限于有机器件的用途。因此，具体地，也可以使用诸如CCD传感器和/或CMOS传感器之类的无机器件，特别是像素化传感器。基于此类光学传感器，已知用于检测至少一个对象的大量检测器。根据各自的使用目的，这些传感器可以以各种方式体现。这些检测器的例子是成像装置，例如相机和/或显微镜。已知例如高分辨率共焦显微镜，其可以特别地用于医疗技术和生物学领域，以便以高光学分辨率检查生物样本。用于光学检测至少一个对象的检测器的另外的例子是例如基于相应光学信号(例如激光脉冲)的传播时间方法的距离测量装置。用于光学检测对象的检测器的另外的例子是三角测量系统，借助于该三角测量系统同样可以执行距离测量。在其内容通过引用而被包括在本文中的WO2012/110924A1中，提出了一种用于光学检测至少一个对象的检测器。该检测器包括至少一个光学传感器。该光学传感器具有至少一个传感器区域。该光学传感器被设计为以依赖于传感器区域的照射的方式产生至少一个传感器信号。在给定相同照射总功率的情况下，传感器信号依赖于照射的几何形状，特别是依赖于传感器区域上的照射的光束横截面。该检测器还具有至少一个评估装置。评估装置被设计为从传感器信号产生至少一项几何信息，特别地，至少一项关于照射和/或对象的几何信息。其全部内容通过引用而被包括在本文中的WO2014/097181A1公开了一种用于通过使用至少一个横向光学传感器和至少一个光学传感器确定至少一个对象的位置的方法和检测器。具体而言，公开了传感器堆叠的使用，以便以高精确度且不含糊地确定对象的纵向位置。其全部内容通过引用而被包括在本文中的WO2015/024871A1公开了一种光学检测器，其包括：-至少一个空间光调制器，其适于以空间分辨的方式调节光束的至少一种特性，具有像素的矩阵，其中各像素可控以单独调节通过像素的光束部分的至少一种光学特性；-至少一个光学传感器，其适于检测通过空间光调制器的像素的矩阵之后的光束且产生至少一个传感器信号；-至少一个调制器装置，其适于以不同调制频率周期性控制像素中的至少两个；以及-至少一个评估装置，其适于进行频率分析以确定用于调制频率的传感器信号的信号分量。其全部内容通过引用而被包括在本文中的WO2014/198629A1公开了一种用于确定至少一个对象的位置的检测器，包括：-至少一个光学传感器，所述光学传感器适于检测从对象朝向检测器传播的光束，所述光学传感器具有像素的至少一个矩阵；以及-至少一个评估装置，所述评估装置适于确定光学传感器的由光束照射的像素的数量N，所述评估装置进一步适于通过使用由光束照射的像素的数量N确定对象的至少一个纵向坐标。此外，通常，对于各种其它检测器构思，可以参考WO2014/198626A1、WO2014/198629A1和WO2014/198625A1，这些文献的全部内容通过引用而被包括在本文中。另外，关于在本专利技术的上下文中也可以使用的可能的材料和光学传感器，可参考2015年1月30日提交的欧洲专利申请EP15153215.7，2015年3月3日提交的EP15157363.1，2015年4月22日提交的EP15164653.6，2015年7月17日提交的EP15177275.3，2015年8月10日提交的EP15180354.1和EP15180353.3以及2015年9月14日提交的EP15185005.4，这些文献的全部内容通过引用也被包括在本文中。尽管上述装置和检测器隐含优点，但仍存在若干技术挑战。因此，通常，需要既可靠又可以低成本制造的用于检测对象在空间中的位置的检测器。具体而言，需要3D感测构思。各种已知的构思至少部分地基于使用所谓的FiP传感器，例如上述几种构思。使用FiP传感器的3D感测构思通常依赖于使用包括至少一个FiP传感器和另一非FiP检测器的检测器。例如，FiP检测器和非FiP检测器可以彼此堆叠地布置。或者，FiP检测器和非FiP检测器可以被布置为使得被例如分束器分割的光束的光照射FiP检测器和非FiP检测器二者。因此，需要透明的检测器或昂贵的分束器。上面对诸如上述现有技术文献中的若干个的构思的已知构思的讨论清晰地表明仍然存在某些技术挑战。尽管上述装置和检测器，特别是WO2012/110924A1中公开的检测器，暗含了一些优点，但是仍然需要对简单、成本有效且仍可靠的空间检测器进行改进。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供面对已知装置和方法的上述技术挑战的装置和方法。具体而言，本专利技术的一个目的是提供能够可靠地确定对象在空间中的位置，优选地技术成本低且对技术资源和成本的要求低的装置和方法。该问题由具有独立专利权利要求的特征的本专利技术来解决。在从属权利要求和/或在以下说明书和详细的实施例中呈现本专利技术的可单独地或组合地实现的有利发展。如下文所使用的，术语“具有”、“包括”或“包含”或其任何语法变体以非排他性的方式使用。因此，这些术语可以指除了由这些术语引入的特征之外，本文描述的实体中不存在其它特征的情形，也可以指存在一个或多个其它特征的情形。作为例子，表述“A具有B”、“A包括B”和“A包含B”可以指A中除了B之外不存在其它要素(即，A仅仅且排他地由B组成)的情形，也可以指实体A中除了B之外还存在一个或多个其它要素(例如要素C、要素C和D、或甚至其它要素)的情形。此外，应注意，术语“至少一个”、“一个或多个”或者指示特征或要素可以存在一次或多于一次的类似表述通常将仅在引入相应的特征或要素时使用一次。在下文中，在多数情况下，当提及相应的特征或要素时，不会重复表述“至少一个”或“一个或多个”，但是承认相应的特征或要素可以存在一次或多于一次的事实。此外，如下文所使用的，术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似的术语可以与可选特征结合使用，而不限制其它可能性。因此，由这些术语引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于至少一个对象(112)的光学检测的检测器(110)，包括：‑至少一个纵向光学传感器(114)，其中所述纵向光学传感器(114)具有至少一个传感器区域(130)，其中所述纵向光学传感器(114)被设计为以依赖于光束(132)对所述传感器区域(130)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定相同的照射总功率的情况下，所述纵向传感器信号依赖于所述光束(132)在所述传感器区域(130)中的光束横截面，其中所述纵向传感器信号进一步依赖于所述纵向光学传感器(114)的至少一个特性，其中所述纵向光学传感器(114)的所述特性是可调节的；以及‑至少一个评估装置(138)，其中所述评估装置(138)被设计为通过评估所述纵向光学传感器(114)的所述纵向传感器信号而产生关于所述对象(112)的纵向位置的至少一项信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.03 EP 15197744.41.一种用于至少一个对象(112)的光学检测的检测器(110)，包括：-至少一个纵向光学传感器(114)，其中所述纵向光学传感器(114)具有至少一个传感器区域(130)，其中所述纵向光学传感器(114)被设计为以依赖于光束(132)对所述传感器区域(130)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定相同的照射总功率的情况下，所述纵向传感器信号依赖于所述光束(132)在所述传感器区域(130)中的光束横截面，其中所述纵向传感器信号进一步依赖于所述纵向光学传感器(114)的至少一个特性，其中所述纵向光学传感器(114)的所述特性是可调节的；以及-至少一个评估装置(138)，其中所述评估装置(138)被设计为通过评估所述纵向光学传感器(114)的所述纵向传感器信号而产生关于所述对象(112)的纵向位置的至少一项信息。2.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)包括至少一个切换装置(140)，所述至少一个切换装置(140)被配置为施加至少一个外部影响和/或至少一个内部影响。3.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述纵向光学传感器(114)能够在至少两个操作模式下操作。4.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)被配置为通过调节所述纵向光学传感器(114)的所述特性来实现在操作模式之间切换和/或改变。5.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述切换装置(140)被配置为在所述纵向光学传感器(114)的至少两个操作模式之间切换。6.根据前三项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中在依赖于所述纵向光学传感器(114)的所述特性的至少一个正操作模式下，所述纵向传感器信号的幅度随着所述光束(132)在所述传感器区域(130)中产生的光斑的横截面减小而增大。7.根据前四项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中在依赖于所述纵向光学传感器(114)的所述特性的至少一个负操作模式下，所述纵向传感器信号的幅度随着所述光束(132)在所述传感器区域(130)中产生的光斑的横截面减小而减小。8.根据前五项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中在依赖于所述纵向传感器信号的所述特性的至少一个中性操作模式下，所述纵向传感器信号的幅度基本上独立于所述光束(132)在所述传感器区域(130)中产生的光斑的横截面的变化。9.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述检测器被配置为能够在由以下项构成的组中的至少两个操作模式之间进行切换和/或改变：所述正操作模式；所述负操作模式；以及所述中性操作模式。10.根据前七项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述评估装置(138)被设计为确定所述纵向光学传感器(114)的操作模式。11.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述评估装置(138)被设计为在至少两个操作模式下依次和/或同时确定所述纵向传感器信号。12.根据前两项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述评估装置(138)被设计为通过考虑在至少两个不同的操作模式下确定的至少两个纵向传感器信号来解决模糊性。13.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述纵向光学传感器(114)的所述特性是电学和/或光学可调的。14.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)包括至少一个偏置装置(143)。15.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述偏置装置(143)被配置为向所述纵向光学传感器(114)施加至少一个偏置电压。16.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述纵向光学传感器(114)的所述特性是通过使用不同的偏置电压可调节的。17.根据前三项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述纵向光学传感器(110)包括以光电导模式驱动的至少一个光电二极管(147)，其中所述光电导模式是指采用光电二极管(147)的电路，其中所述至少一个光电二极管(147)被包括在反向偏置模式中，其中所述光电二极管(147)的阴极以相对于阳极的正电压驱动。18.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述纵向光学传感器(114)的所述特性是通过所述光束(132)的至少一个特性可调节的，特别地可改变的。19.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述光束(132)的所述特性是波长和/或调制频率。20.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，还包括至少一个照射源(150)。21.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述照射源(150)适于发射至少两个不同的波长的光。22.根据前两项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述照射源(150)被配置为在发射至少一个第一波长的光与发射至少一个第二波长的光之间切换。23.根据前三项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述照射源(150)被设计为发射至少两个光束，其中第一光束的至少一个特性不同于第二光束的至少一个特性，其中所述特性从由至少一个光源的至少一个波长、至少一个调制频率、至少一个大小构成的组中选择。24.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述第一光束和所述第二光束被同时或依次发射。25.根据前两项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述第一光束具有第一波长，所述第二光束具有第二波长，其中所述纵向光学传感器(114)的所述特性通过用所述第一光束和所述第二光束的照射而被调节，特别地改变。26.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)还具有用于调制照射的至少一个调制装置(154)。27.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述光束(132)是经调制的光束。28.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)被设计为在不同调制的情况下检测至少两个纵向传感器信号，特别地在分别不同的调制频率下的至少两个传感器信号，其中所述评估装置(138)被设计为通过评估所述至少两个纵向传感器信号而产生关于所述对象(112)的纵向位置的所述至少一项信息。29.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述纵向光学传感器(114)进一步以这样的方式被设计：该方式使得在给定相同的照射总功率的情况下，所述纵向传感器信号依赖于所述照射的调制的调制频率。30.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述评估装置(138)适于标准化所述纵向传感器信号，并且适于与所述光束(132)的强度无关地产生关于所述对象(112)的纵向位置的信息。31.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述评估装置(138)适于通过从所述至少一个纵向传感器信号确定光束(132)的直径来产生关于所述对象(112)的纵向位置的所述至少一项信息。32.根据任一前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述传感器区域(130)包括至少一种能够维持电流的材料，其中在给定相同的照射总功率的情况下，所述材料的至少一个特性依赖于所述光束(132)在所述传感器区域(130)中的光束横截面，其中所述纵向传感器信号依赖于所述至少一个特性。33.根据前一权...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·森德，I·布鲁德，S·瓦鲁施，
申请(专利权)人：特里纳米克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE