用于光学检测至少一种物体的检测器制造技术

提出了一种用于确定至少一种物体(112)的位置的检测器(110)。检测器(110)包含：-至少一个横向光学传感器(130)，横向光学传感器(130)适于确定由物体(112)传输至检测器(110)的至少一束光束(138)的横向位置，所述横向位置为在垂直于检测器(110)的光轴(116)的至少一个维度中的位置，横向光学传感器(130)适于产生至少一个横向传感器信号；-至少一个纵向光学传感器(132)，其中纵向光学传感器(132)具有至少一个传感器区域(136)，其中纵向光学传感器(132)设计为以依赖于光束(138)对传感器区域(136)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定的相同总照射功率下，纵向传感器信号依赖于传感器区域(136)中的光束(138)的束横截面；-至少一个评价装置(142)，其中评价装置(142)设计为通过评价横向传感器信号而产生至少一个关于物体(112)的横向位置的信息项和通过评价纵向传感器信号而产生至少一个关于物体(112)的纵向位置的信息项。

【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种物体的检测器专利
本专利技术涉及一种用于确定至少一种物体的位置的检测器。此外，本专利技术涉及一种人-机接口、一种娱乐装置、一种跟踪系统和照相机。此外，本专利技术涉及一种光学检测至少一种物体的位置的方法和所述检测器的各种用途。该类装置、方法和用途例如可用于日常生活的各个领域、游戏、交通技术、生产技术、安全技术、医疗技术或科学中。额外或者替代地，所述应用可为用于空间地图绘制领域中，例如用于产生一个或多个房间、一栋或多栋建筑物或一条或多条街道的地图。然而，其他应用原则上也是可能的。现有技术大量光学传感器和光伏装置是现有技术所已知的。尽管光伏装置通常用于将电磁辐射如紫外、可见或红外光转化为电信号或电能，光学检测器通常用于采集图像信息和/或检测至少一种光学参数，例如亮度。大量通常可基于使用无机和/或有机传感器材料的光学传感器是现有技术所已知的。该类传感器的实例公开于US2007/0176165A1、US6,995,445B2、DE2501124A1、DE3225372A1或许多其他现有技术文献中。特别是出于成本原因和出于大面积加工原因，包含至少一种有机传感器材料的传感器正以日益提高的程度使用，例如如US2007/0176165A1所述。此处，特别是所谓染料太阳能电池的重要性日益提高，其例如泛泛描述于WO2009/013282A1中。作为另一实例，WO2013/144177A1公开了具有氟化抗衡阴离子的喹啉染料、包含由用具有氟化抗衡阴离子的这些类型的喹啉染料敏化的氧化物半导体细颗粒制成的多孔膜的电极层、包含该类电极层的光电转换装置，和包含该类光电转换装置的染料敏化太阳能电池。已知大量用于检测至少一种物体的检测器是基于该类光学传感器的。依赖于相应的使用目的，该类检测器可以各种方式体现。该类检测器的实例为成像装置如照相机和/或显微镜。高分辨共焦显微镜是已知的，例如其可特别地用于医疗技术和生物学领域中以在高光学分辨率下检测生物试样。用于光学检测至少一种物体的检测器的其他实例为距离测量装置，其例如基于相应光信号如激光脉冲的传播时间方法。用于光学检测物体的检测器的其他实例为三角测量系统，借此同样可进行距离测量。从用于光学检测物体的该类已知检测器和方法出发，可确定的是在许多情况下必须投入相当多的技术花费以在足够精度下实施该物体检测。例如，在显微镜中就设备而言需要相当多的花费以获得光束的准确聚焦和/或获得关于待成像试样的深度信息。用于记录深度检测的另一实例是主动传感器，其通常通过发射信号并测量由至少一个物体导致的信号反射而工作。主动传感器应用范围很宽，特别是在涉及计算机视觉的应用中。M.R.Andersen、T.Jensen、P.Lisouski、A.K.Mortensen、M.K.Hansen、T.Gregersen和P.Ahrendt，KinectDepthSensorEvaluationforComputerVisionApplications，TechnicalreportECE-TR-6，2012，Dept.ofEngineering，丹麦AarhusUniversity描述了一种深度传感器，其将红外(IR)点图投射至至少一种物体上，并使用IR照相机测量其反射图案。根据他们的研究，作者们可观察到该深度传感器在从装置启动直至获得可靠深度信号需要约30秒的调整时间，尤其是由于实施该类程序需要大量计算能力。同样地，当深度传感器旋转且快速指向不同场景时，可观察到类似的调整时间。当使用超过一个主动传感器来获取深度信息时，特别是扩展测量范围时，发生另一问题。一旦来自一个或多个不同或相同主动传感器的信号重叠，则信号源变得不可识别，从而使得对信号重叠区域不能记录到深度信息。当两个或更多个主动传感器彼此指向对方时，会发生类似的问题。特别地，由于光学传感器的测量体积可描述为近似圆锥形的，大的测量体积只能用大量主动传感器覆盖，然而这会导致重叠体积且因此未被覆盖的区域。相反，距离测量在许多情况下基于技术上不适当的假设，例如在图像评价中假设物体的具体尺寸。其他方法又基于复杂的脉冲序列，例如借助激光脉冲测量距离。其他方法基于使用多个检测器，例如三角测量方法。WO2005/106965A1公开了一种有机太阳能电池装置。响应于入射光，产生光电流。此外，公开了一种制备有机太阳能电池的方法。其中提及了如下事实：缺陷或阱可降低有机太阳能电池的效率。本领域已知各种位置检测器。因此，JP8-159714A公开了一种距离测量装置。其中通过使用检测器和阴影形成元件，基于物体阴影的形成取决于距离这一事实确定物体和检测器之间的距离。US2008/0259310A1公开了一种光学位置检测器。传输系统的位置通过使用各种已知的距离和测量角度确定。US2005/0184301A1公开了一种距离测量装置。所述测量装置使用多种具有不同波长的发光二极管。CN101650173A公开了一种基于使用几何原理的位置传感器。此外，JP10-221064A公开了一种复杂的光学装置，其类似于全息照相中所用的光学装置。US4,767,211公开了一种用于光学测量和成像的装置和方法。其中，通过使用不同光检测器和分压器确定沿光轴传输的反射光与离轴传输的反射光之比。通过使用该原理，可检测样品中的凹陷。在US4,647,193中，通过使用具有多个组件的检测器确定一系列目标物体。所述检测器远离透镜焦平面设置。来自物体的光的光斑尺寸随物体的范围变化，且因此依赖于物体的范围。通过使用不同的光检测器，可通过比较光检测器产生的信号而确定光斑的尺寸且因此确定物体的范围。US6,995,445和US2007/0176165A1公开了一种位置敏感的有机检测器。其中使用电阻型底电极，所述电极通过使用至少两个电触头而电接触。通过形成电触头电流的电流比，可检测有机检测上的光斑位置。US2007/0080925A1公开了一种低功率消耗显示装置。其中，使用响应于电能以允许显示装置显示信息且响应于入射辐射而产生电能的光活性层。单一显示装置的显示像素可分成显示像素和产生像素。显示像素可显示信息，而产生像素可产生电能。产生的电能可用于提供功率以驱动图像。2012年12月19日提交的美国临时申请61/739,173和2013年1月8日提交的美国临时申请61/749,964(其全部内容通过引用并入本文)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种物体的位置的方法和检测器。具体公开了使用传感器叠堆，从而以高精度且不模糊地确定物体的纵向位置。2013年6月13日提交的欧洲专利申请号EP13171898.3(其全部内容通过引用并入本文)公开了一种光学检测器，其包含具有基材和至少一个置于其上的光敏层结构的光学传感器。所述光敏层结构具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和至少一种夹在第一电极和第二电极之间的光伏材料。所述光伏材料包含至少一种有机材料。第一电极包含多个第一电极带，且第二电极包含多个第二电极带，其中第一电极带和第二电极带相交，从而在第一电极带和第二电极带的交点形成像素矩阵。所述光学装置进一步包含至少一个读取装置，所述读取装置包含多个与第二电极带连接的电测量装置和用于随后将第一电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定至少一种物体(112)的位置的检测器(110)，包含：‑至少一个横向光学传感器(130)，横向光学传感器(130)适于确定由物体(112)传输至检测器(110)的至少一束光束(138)的横向位置，所述横向位置为在垂直于检测器(110)的光轴(116)的至少一个维度中的位置，横向光学传感器(130)适于产生至少一个横向传感器信号；‑至少一个纵向光学传感器(132)，其中纵向光学传感器(132)具有至少一个传感器区域(136)，其中纵向光学传感器(132)设计为以依赖于光束(138)对传感器区域(136)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定的相同总照射功率下，纵向传感器信号依赖于传感器区域(136)中的光束(138)的束横截面；‑至少一个评价装置(142)，其中评价装置(142)设计为通过评价横向传感器信号而产生至少一个关于物体(112)的横向位置的信息项和通过评价纵向传感器信号而产生至少一个关于物体(112)的纵向位置的信息项。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.19 US 61/739,173;2013.01.08 US 61/749,964;1.一种用于确定至少一种物体(112)的位置的检测器(110)，包含：-至少一个横向光学传感器(130)，横向光学传感器(130)适于确定由物体(112)传输至检测器(110)的至少一束光束(138)的横向位置，所述横向位置为在垂直于检测器(110)的光轴(116)的至少一个维度中的位置，横向光学传感器(130)适于产生至少一个横向传感器信号；-至少一个纵向光学传感器(132)，其中纵向光学传感器(132)具有至少一个传感器区域(136)，其中纵向光学传感器(132)设计为以依赖于光束(138)对传感器区域(136)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定的相同总照射功率下，纵向传感器信号依赖于传感器区域(136)中的光束(138)的束横截面；-至少一个评价装置(142)，其中评价装置(142)设计为通过评价横向传感器信号而产生至少一个关于物体(112)的横向位置的信息项和通过评价纵向传感器信号而产生至少一个关于物体(112)的纵向位置的信息项；其中横向光学传感器(130)为具有至少一个第一电极(160)、至少一个第二电极(170)和至少一种光伏材料(164，166，168)的光检测器，其中光伏材料(164，166，168)包埋于第一电极(160)和第二电极(170)之间，其中光伏材料(164，166，168)适于响应于光对光伏材料(164，166，168)的照射而产生电荷，其中第二电极(170)为具有至少两个分电极(176)的分割电极，其中横向光学传感器(130)具有传感器区域(136)，其中至少一个横向传感器信号表示光束(138)在传感器区域(136)中的位置；其中通过分电极(176)的电流依赖于横向光学传感器(130)的传感器区域(136)中的光束(138)位置，其中横向光学传感器(130)适于根据通过分电极(176)的电流产生横向传感器信号；其中检测器(110)适于由通过分电极(176)的电流的至少一个比值推导物体(112)的横向位置信息。2.根据权利要求1所述的检测器(110)，其中光检测器包括染料敏化太阳能电池。3.根据权利要求1所述的检测器(110)，其中第一电极(160)至少部分由至少一种透明导电氧化物制成，其中第二电极(170)至少部分由导电聚合物(188)制成。4.根据权利要求3所述的检测器(110)，其中导电聚合物(188)为透明导电聚合物(188)。5.根据权利要求1所述的检测器(110)，其中横向光学传感器(130)和纵向光学传感器(132)中至少一个为透明光学传感器。6.根据权利要求1所述的检测器(110)，其中横向光学传感器(130)和纵向光学传感器(132)沿光轴(116)堆叠，从而使得沿光轴(116)传输的光束(138)照射在横向光学传感器(130)和纵向光学传感器(132)二者上。7.根据权利要求1所述的检测器(110)，其中纵向光学传感器(132)包含至少一个染料敏化太阳能电池。8.根据权利要求7所述的检测器(110)，其中纵向光学传感器(132)包含至少一个第一电极(160)、至少一种n型半导电金属氧化物(164)、至少一种染料(166)、至少一种p型半导电有机材料(168)和至少一个第二电极(170)。9.根据权利要求8所述的检测器(110)，其中至少一种p型半导电有机材料(168)为固体p型半导电有机材料(168)。10.根据权利要求8所述的检测器(110)，其中横向光学传感器(130)和纵向光学传感器(132)的第一电极(160)和第二电极(170)均为透明的。11.根据权利要求1所述的检测器(110)，其中评价装置(142)设计为由照射几何学和物体(112)相对于检测器(110)的相对位置之间的至少一种预定关系产生至少一个关于物体(112)纵向位置的信息项。12.根据权利要求1所述的检测器(110)，进一步包含至少一个照射源(192)。13.根据权利要求1所述的检测器(110)，其中检测器(110)具有多个纵向光学传感器(132)，其中纵向光学传感器(132)是堆叠的。14.根据权利要求13所述的检测器(110)，其中纵向光学传感器(132)以使得来自物体(112)的光束(138)照射全部纵向光学传感器(132)的方式排列，其中由各纵向光学传感器(132)产生至少一个纵向传感器信号，其中评价装置(142)适于归一化纵向传感器信号且独立于光束(138)强度地产生关于物体(112)纵向位置的信息。15.根据权利要求13所述的检测器(110)，其中最后纵向光学传感器(144)以使得直至光束(138)照射在最后纵向光学传感器(144)上之前，光束(138)照射除最后纵向光学传感器(144)之外的所有其他纵向光学传感器(132)的方式排列，其中最后纵向光学传感器(144)对光束(138)是不透明的。16.根据权利要求13所述的检测器(110)，其中至少两个纵向光学传感器的叠堆部分或完全浸在至少一种选自如下组的材料中：液体或固体材料。17.根据权利要求16所述的检测器(110)，其中至少两个纵向光学传感器的叠堆部分或完全浸在至少一种选自油的材料中。18.根据权利要求1所述的检测器(110)，其中至少一个选自所述至少一个横向光学传感器和/或所述至少一个纵向光学传感器的传感器使用至少两种不同的透明基材。19.根据权利要求1所述的检测器(110...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·布鲁德，S·C·斯皮勒，E·蒂尔，S·伊尔勒，R·森德，H·沃内博格，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE