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課題・解決手段

少なくとも1つの物体(112)を光学的に検出するための検出器(110)が開示されており、該検出器(110)は、 少なくとも1つのセンサ領域(130)を有し、光ビーム(132)による前記センサ領域(130)の照射に依存して少なくとも1つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、前記縦方向センサ信号は前記照射の総出力が同じである場合に前記センサ領域(130)内の前記光ビーム(132)のビーム断面(158)に依存し、前記センサ領域(130)は、少なくとも1つの熱電ユニット(134)であるか、またはそれを含み、前記熱電ユニット(134)は、前記光ビーム(132)による前記センサ領域(130)またはその区画の照射の際に、前記熱電ユニット(134)内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方の結果として前記縦方向センサ信号を生成するよう設計されている、少なくとも1つの縦方向光センサ(114)と、 前記縦方向センサ信号を評価することにより前記物体(112)の縦方向の位置に関する少なくとも1つの情報項目を生成するように設計されている、少なくとも1つの評価装置(142)とを含む。 それによって、紫外線から遠赤外線スペクトル範囲までの広いスペクトル範囲、特に中赤外線スペクトル範囲の光ビームを使用して、空間内の少なくとも1つの物体(112)の位置を正確に決定するための簡単であるが、効率的な検出器(110)が提供される。

概要

背景

光検出器に基づく、少なくとも1つの物体光学的に検出する様々な検出器が知られている。

WO2012/110924A1は、少なくとも1つのセンサ領域を示す少なくとも1つの光学センサを含む検出器を開示している。ここでは、光センサは、センサ領域の照射により少なくとも1つのセンサ信号を生成するよう設計される。いわゆる「FiP効果」により、センサ信号は、照射の総出力が同じである場合、照射の幾何学、特にセンサ領域上の照射のビーム断面に依存する。検出器はさらに、センサ信号から少なくとも1つの幾何学的情報項目、特に照射および/または物体に関する少なくとも1つの幾何学的情報項目を生成するよう設計された少なくとも1つの評価装置を有する。

WO2014/097181A1は、少なくとも1つの横方向光センサおよび少なくとも1つの縦方向光センサを使用することによって少なくとも1つの物体の位置を決定する方法および検出器を開示している。好ましくは、特に物体の縦方向の位置を高い正確度で曖昧さを伴わずに決定するために、縦方向光センサから成るスタックが採用される。さらに、WO2014/097181A1は、各々が少なくとも1つの物体の位置を決定するこのような検出器を少なくとも1つ含む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を開示している。

WO2014/198629A1は、少なくとも1つの縦方向光センサを含む少なくとも1つの物体の位置を決定するための検出器を開示しており、この光センサは、物体から検出器に向かって進む光ビームを検出するように構成されている。ここで、縦方向光センサは、少なくとも1つのピクセルマトリックスおよび少なくとも1つの評価装置を有しており、評価装置は、光ビームにより照射される光センサのピクセル数Nを決定するように構成されており、さらに、前記評価装置は、光ビームにより照射されるピクセル数Nを使って物体の少なくとも1つの縦方向座標を決定するように構成されている。

その内容全体が参照により本明細書に含まれるWO2016/120392A1は、縦方向光センサとして適したさらなる種類の材料を開示している。ここでは、縦方向光センサのセンサ領域は光導電性材料を備え、光導電性材料内の導電性は、照射の総出力が同じ場合、センサ領域の光ビームのビーム断面に依存する。したがって、縦方向センサ信号は光導電性材料の導電性に依存する。好ましくは、光導電性材料は、硫化鉛(PbS)、セレン化鉛(PbSe)、テルル化鉛(PbTe)、テルル化カドミウム(CdTe)、リン化インジウムInP)、硫化カドミウムCdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、アンチモン化インジウム(InSb)、テルル化水銀カドミウム(HgCdTe;MCT)、硫化銅インジウムCIS)、セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、または硫化銅亜鉛スズ(CZTS)から成る群から選択され得る。さらに、固溶体および/またはそのドープ変形も適用可能である。さらに、センサ領域を有する横方向光センサが開示されており、ここでセンサ領域は、2つの透明な導電性酸化物層の間に優先的に埋め込まれた光導電性材料の層と、少なくとも2つの電極とを含んでいる。好ましくは、電極の少なくとも1つは、少なくとも2つの部分電極を有する分割電極であり、部分電極によって提供される横方向センサ信号は、センサ領域内の入射光ビームのx位置および/またはy位置を示す。さらに、光ビームによるセンサ領域の照射がセンサ領域の温度上昇をさらに引き起こすように設計された縦方向光センサが開示されており、ここで、センサ領域の導電性は、照射の総出力が同じ場合、センサ領域内の温度にさらに依存し、ここで、縦方向センサ信号は、照射の総出力が同じ場合、さらにセンサ領域内の温度に依存する。この目的のために、センサ領域は上述のような無機光導電性材料を含む。したがって、縦方向光センサは、「ボロメータ」、またはマイクロメートルの範囲で横方向サイズを示す場合は「マイクロボロメータ」とも呼ばれ得、熱放射、すなわち赤外光スペクトル範囲の光ビームの波長、特に5μmから15μmの範囲に対して感応である。

EP 1947477A1は、光送信器局所分解光受信器とを有する光電子センサを開示しており、ここで、検査ユニットは、三角測量を用いることによって、物体の距離、特に、光受信器上の光スポットの径を決定するように構成されている。

上述の装置および検出器が示す利点にもかかわらず、単純で費用効果が高いながらも信頼性が高い空間検出器に関する改善の必要がある。

概要

少なくとも1つの物体(112)を光学的に検出するための検出器(110)が開示されており、該検出器(110)は、 少なくとも1つのセンサ領域(130)を有し、光ビーム(132)による前記センサ領域(130)の照射に依存して少なくとも1つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、前記縦方向センサ信号は前記照射の総出力が同じである場合に前記センサ領域(130)内の前記光ビーム(132)のビーム断面(158)に依存し、前記センサ領域(130)は、少なくとも1つの熱電ユニット(134)であるか、またはそれを含み、前記熱電ユニット(134)は、前記光ビーム(132)による前記センサ領域(130)またはその区画の照射の際に、前記熱電ユニット(134)内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方の結果として前記縦方向センサ信号を生成するよう設計されている、少なくとも1つの縦方向光センサ(114)と、 前記縦方向センサ信号を評価することにより前記物体(112)の縦方向の位置に関する少なくとも1つの情報項目を生成するように設計されている、少なくとも1つの評価装置(142)とを含む。 それによって、紫外線から遠赤外線スペクトル範囲までの広いスペクトル範囲、特に中赤外線スペクトル範囲の光ビームを使用して、空間内の少なくとも1つの物体(112)の位置を正確に決定するための簡単であるが、効率的な検出器(110)が提供される。

目的

本発明によって解決される問題は、この種の既知の装置および方法の不利点を少なくとも実質的に回避する、少なくとも1つの物体を光学的に検出する装置および方法を明示することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

少なくとも1つの物体(112)を光学的に検出するための検出器(110)であって、少なくとも1つのセンサ領域(130)を有し、光ビーム(132)による前記センサ領域(130)の照射に依存して少なくとも1つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、前記縦方向センサ信号は前記照射の総出力が同じである場合に前記センサ領域(130)内の前記光ビーム(132)のビーム断面(158)に依存し、前記センサ領域(130)は、少なくとも1つの熱電ユニット(134)であるか、またはそれを含み、前記熱電ユニット(134)は、前記光ビーム(132)による前記センサ領域(130)またはその区画の照射の際に、前記熱電ユニット(134)内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方の結果として前記縦方向センサ信号を生成するよう設計されている、少なくとも1つの縦方向光センサ(114)と、前記縦方向センサ信号を評価することにより前記物体(112)の縦方向の位置に関する少なくとも1つの情報項目を生成するように設計されている、少なくとも1つの評価装置(142)とを含む検出器(110)。

請求項2

前記熱電ユニット(134)は、熱電材料(136)または熱電装置(138)のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の検出器(110)。

請求項3

前記熱電材料(136)は少なくとも1つの焦電材料(150)を含み、前記焦電材料(150)内の温度の時間的変動は前記縦方向センサ信号を生成するように設計されている、請求項2に記載の検出器(110)。

請求項4

前記焦電材料(150)は、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、窒化ガリウム(GaN)、硝酸セシウム(CsNO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb[ZrxTi1−x]O3、ここで0<x<1;PZT)、ポリフッ化ビニルフェニルピリジン誘導体フタロシアニンコバルト、L−アラニン硫酸トリグリシン、それらの混合物および/またはそれらのドープ変形、のうちの少なくとも1つを含む、請求項3に記載の検出器(110)。

請求項5

前記焦電材料(150)は前記焦電材料(150)の層(152)として設けられている、請求項3または4に記載の検出器(110)。

請求項6

前記熱電装置(138)は少なくとも1つの熱電対(166)を含み、前記熱電対(166)は少なくとも2つの異なる種類の導電体(168、170)を含み、前記異なる種類の前記導電体(168、170)は、少なくとも2つの空間的に分離された電気接点(176、178)を形成するように設計され、前記少なくとも1つの空間的に分離された電気接点(178、176)の間の温度差に応じて、前記空間的に分離された電気接点(178、176)間に電圧が発生する、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

前記熱電装置(138)は熱電対列(164)を含み、前記熱電対列(164)は多数の前記熱電対(166)を含み、多数の前記熱電対(166)は直列に配置される、請求項6に記載の検出器(110)。

請求項8

前記少なくとも1つの熱電対(166)は、前記光ビーム(132)が第1種の前記電気接点(176)を照射するよう設計されるように前記センサ領域(130)内に配置され、第2種の前記電気接点(178)は吸熱源(180)に接続され、縦方向センサ信号は、前記熱電対(166)内の前記第1種の電気接点(176)と前記第2種の電気接点(178)との間の出力電圧を含む、請求項6または7に記載の検出器(110)。

請求項9

前記導電体(168、170)が導電性材料薄膜を含む、請求項6から8のいずれかに記載の検出器(110)。

請求項10

前記導電体(168、170)は、n型導電材料(172)とp型導電材料(174)の交互配置を含む、請求項9に記載の検出器(110)。

請求項11

前記n型導電材料(172)がSb型またはn型Siのうち少なくとも一方を含み、前記p型導電材料(174)が、Bi、Au、Al、またはp型Siのうちの少なくとも1つを含む、請求項10に記載の検出器(110)。

請求項12

少なくとも1つの横方向光センサ(184)をさらに含み、前記横方向光センサ(184)は前記物体(112)から前記検出器(110)へ移動する前記光ビーム(132)の横方向位置を決定するように適合され、前記横方向位置は前記検出器(110)の光軸(116)に対して垂直な少なくとも1つの次元の位置であり、前記横方向光センサ(184)は少なくとも1つの横方向センサ信号を生成するように適合され、前記横方向光センサ(184)は少なくとも1つのさらなる熱電ユニット(134)であるかまたはそれを含み、前記光ビーム(132)によって前記さらなる熱電ユニット(134)が照射されると、前記さらなる熱電ユニット(134)における温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも1つが前記横方向センサ信号を生成するように設計され、前記評価装置(142)は、前記横方向センサ信号を評価することにより前記物体(112)の横方向位置に関する少なくとも1つの情報項目を生成するようにさらに設計されている、請求項1から11のいずれか一項に記載の検出器(110)。

請求項13

前記さらなる熱電ユニット(134)は、少なくとも1つの焦電材料(150)を含み、前記焦電材料(150)は前記焦電材料(150)の層(152)として設けられ、前記横方向光センサ(184)は前記焦電材料(150)に接触する少なくとも2つの電極(160、162、190、192)をさらに含み、前記電極(160、162、190、192)は少なくとも1つの前記横方向センサ信号を提供するように設計されている、請求項12に記載の検出器(110)。

請求項14

少なくとも1つの物体(112)を光学的に検出するための方法であって、少なくとも1つの縦方向光センサ(114)を使用することによって少なくとも1つの縦方向センサ信号を生成し、前記縦方向光センサ(114)は少なくとも1つのセンサ領域(130)を有し、前記少なくとも1つの縦方向センサ信号は光ビーム(132)による前記センサ領域(130)の照射に依存して生成され、前記縦方向センサ信号は、照射の総出力が同じである場合、前記センサ領域(130)内の前記光ビーム(132)のビーム断面(158)に依存し、前記センサ領域(130)は少なくとも1つの熱電ユニット(134)であるかまたはそれを含み、前記光ビーム(132)による前記センサ領域(130)またはその区画の照射の際に、前記熱電ユニット(134)内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも1つが前記縦方向センサ信号を生成するように設計される工程と、前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体(112)の縦方向位置に関する少なくとも1つの情報項目を生成する工程と、を含む方法。

請求項15

ガス感知、火検知、炎検知、熱検知、煙検知燃焼モニタリング分光法温度感知、動作感知、工業用モニタリング、化学感知、排ガスモニタリング、距離測定位置測定娯楽用途、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、スキャン用途、立体視写真撮影用途、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、車両向けのホーミング用または追跡用のビーコン検出器、熱的特徴による物体の距離および/または位置測定、マシンビジョン用途、ロボット工学用途から成る群から選択される使用目的のための、検出器(110)に関する請求項1から13のいずれかに記載の検出器(110)の使用。

技術分野

0001

本発明は、特に少なくとも1つの物体の位置、具体的には少なくとも1つの物体の深度または深度と幅の双方に関して、少なくとも1つの物体を光学的に検出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スキャニング装置追跡システム立体視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つの物体を光学的に検出する方法および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、空間のマッピング、製造技術、セキュリティ技術医療技術の様々な分野または科学分野において採用され得る。ただし、さらなる応用も可能である。

背景技術

0002

光検出器に基づく、少なくとも1つの物体を光学的に検出する様々な検出器が知られている。

0003

WO2012/110924A1は、少なくとも1つのセンサ領域を示す少なくとも1つの光学センサを含む検出器を開示している。ここでは、光センサは、センサ領域の照射により少なくとも1つのセンサ信号を生成するよう設計される。いわゆる「FiP効果」により、センサ信号は、照射の総出力が同じである場合、照射の幾何学、特にセンサ領域上の照射のビーム断面に依存する。検出器はさらに、センサ信号から少なくとも1つの幾何学的情報項目、特に照射および/または物体に関する少なくとも1つの幾何学的情報項目を生成するよう設計された少なくとも1つの評価装置を有する。

0004

WO2014/097181A1は、少なくとも1つの横方向光センサおよび少なくとも1つの縦方向光センサを使用することによって少なくとも1つの物体の位置を決定する方法および検出器を開示している。好ましくは、特に物体の縦方向の位置を高い正確度で曖昧さを伴わずに決定するために、縦方向光センサから成るスタックが採用される。さらに、WO2014/097181A1は、各々が少なくとも1つの物体の位置を決定するこのような検出器を少なくとも1つ含む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を開示している。

0005

WO2014/198629A1は、少なくとも1つの縦方向光センサを含む少なくとも1つの物体の位置を決定するための検出器を開示しており、この光センサは、物体から検出器に向かって進む光ビームを検出するように構成されている。ここで、縦方向光センサは、少なくとも1つのピクセルマトリックスおよび少なくとも1つの評価装置を有しており、評価装置は、光ビームにより照射される光センサのピクセル数Nを決定するように構成されており、さらに、前記評価装置は、光ビームにより照射されるピクセル数Nを使って物体の少なくとも1つの縦方向座標を決定するように構成されている。

0006

その内容全体が参照により本明細書に含まれるWO2016/120392A1は、縦方向光センサとして適したさらなる種類の材料を開示している。ここでは、縦方向光センサのセンサ領域は光導電性材料を備え、光導電性材料内の導電性は、照射の総出力が同じ場合、センサ領域の光ビームのビーム断面に依存する。したがって、縦方向センサ信号は光導電性材料の導電性に依存する。好ましくは、光導電性材料は、硫化鉛(PbS)、セレン化鉛(PbSe)、テルル化鉛(PbTe)、テルル化カドミウム(CdTe)、リン化インジウムInP)、硫化カドミウムCdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、アンチモン化インジウム(InSb)、テルル化水銀カドミウム(HgCdTe;MCT)、硫化銅インジウムCIS)、セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、または硫化銅亜鉛スズ(CZTS)から成る群から選択され得る。さらに、固溶体および/またはそのドープ変形も適用可能である。さらに、センサ領域を有する横方向光センサが開示されており、ここでセンサ領域は、2つの透明な導電性酸化物層の間に優先的に埋め込まれた光導電性材料の層と、少なくとも2つの電極とを含んでいる。好ましくは、電極の少なくとも1つは、少なくとも2つの部分電極を有する分割電極であり、部分電極によって提供される横方向センサ信号は、センサ領域内の入射光ビームのx位置および/またはy位置を示す。さらに、光ビームによるセンサ領域の照射がセンサ領域の温度上昇をさらに引き起こすように設計された縦方向光センサが開示されており、ここで、センサ領域の導電性は、照射の総出力が同じ場合、センサ領域内の温度にさらに依存し、ここで、縦方向センサ信号は、照射の総出力が同じ場合、さらにセンサ領域内の温度に依存する。この目的のために、センサ領域は上述のような無機光導電性材料を含む。したがって、縦方向光センサは、「ボロメータ」、またはマイクロメートルの範囲で横方向サイズを示す場合は「マイクロボロメータ」とも呼ばれ得、熱放射、すなわち赤外光スペクトル範囲の光ビームの波長、特に5μmから15μmの範囲に対して感応である。

0007

EP 1947477A1は、光送信器局所分解光受信器とを有する光電子センサを開示しており、ここで、検査ユニットは、三角測量を用いることによって、物体の距離、特に、光受信器上の光スポットの径を決定するように構成されている。

0008

上述の装置および検出器が示す利点にもかかわらず、単純で費用効果が高いながらも信頼性が高い空間検出器に関する改善の必要がある。

発明が解決しようとする課題

0009

したがって、本発明によって解決される問題は、この種の既知の装置および方法の不利点を少なくとも実質的に回避する、少なくとも1つの物体を光学的に検出する装置および方法を明示することである。とりわけ、特に中赤外線スペクトル範囲を含む、紫外線から遠赤外線スペクトル範囲までの広いスペクトル範囲にわたる光ビームを使用して、空間内の物体の位置を決定するための、単純で費用効率が高いながらも信頼性のある、改善された空間検出器が望ましい。

課題を解決するための手段

0010

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示される。

0011

本明細書で使用されるとき、用語「有する」、「含む」、または「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」という表現ならびに「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の他に1つ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以外に他の構成要素、成分または元素が存在しないという場合の両方を指し得る。

0012

本発明の第1の態様において、少なくとも1つの物体を光学的に検出するための、特に少なくとも1つの物体の位置を、具体的には少なくとも1つの物体の深度または深度と幅の双方に関して決定するための検出器が開示される。

0013

「物体」は一般的に、生物および無生物から選択される1つの任意の物体であってもよい。このように、一例として、少なくとも1つの物体は、1つまたは複数の物品および/または1つの物品の1つまたは複数の部分を含み得る。追加的にまたは代替的に、物体は、1つまたは複数の生物および/またはその1つまたは複数の部分、例えばユーザなど人間および/または動物の1つまたは複数の身体の部分であってもよい。

0014

本明細書で使用されるとき、「位置」は空間内の物体の配置および/または方向に関する任意の情報の一項目を指す。この目的のために、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つ以上の座標を使用して決定され得る。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。一例として、座標系は、検出器が所定の位置および/または方向を有する、検出器の座標系であってもよい。以下でより詳細に概説されるように、検出器は、検出器の主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つの軸を形成し得る。さらに、1つ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。

0015

このように、一例として、検出器は、光軸がz軸を形成し、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、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。

0016

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度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/または極角度を横方向座標と見なすことができる。

0017

本明細書で使用されるとき、光学的検出のための検出器は一般的に、少なくとも1つの物体の位置に関する少なくとも1つの情報項目を提供するように構成される装置である。検出器は、固定式装置、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っても、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形成してもよい。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。

0018

検出器は、任意の実現可能なやり方で少なくとも1つの物体の位置に関する少なくとも1つの情報項目を提供するように構成され得る。このように、情報は例えば電子的、視覚的、聴覚的に、またはこれらの任意の組み合わせで提供され得る。情報はさらに、検出器のデータ記憶装置もしくは別個の装置に保存してもよく、および/または無線インターフェースならびに/もしく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してもよい。

0019

本発明による少なくとも1つの物体を光学的に検出するための検出器は、
少なくとも1つの縦方向光センサであって、該縦方向光センサは少なくとも1つのセンサ領域を有し、光ビームによる前記センサ領域の照射に依存するように少なくとも1つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、該縦方向センサ信号は照射の総出力が同じである場合は前記センサ領域内の前記光ビームのビーム断面に依存し、該センサ領域は少なくとも1つの熱電ユニットであるかまたはそれを含み、該熱電ユニットは前記光ビームによる前記センサ領域またはその区画の照射時に前記熱電ユニット内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方の結果として縦方向センサ信号を生成するように設計されている、少なくとも1つの縦方向光センサ、および
前記縦方向センサ信号を評価することにより物体の縦方向位置に関する少なくとも1つの情報項目を生成するように設計されている少なくとも1つの評価装置を含む。

0020

ここで、上記に挙げた構成要素は分離された構成要素であってもよい。代替的に、上記に挙げた構成要素のうち複数は1つの構成要素に統合してもよい。さらに、前記少なくとも1つの評価装置は、転送装置および前記縦方向光センサから独立した別個の評価装置として形成されてもよいが、好ましくは前記縦方向センサ信号を受信できるように前記縦方向光センサに接続されてもよい。代替的に、前記少なくとも1つの評価装置は完全にまたは部分的に、前記縦方向光センサに統合されてもよい。

0021

本明細書で使用されるとき、「縦方向光センサ」は一般的に、光ビームによるセンサ領域の照射に依存して少なくとも1つの縦方向センサ信号を生成するように設計される装置であり、縦方向センサ信号は、照射の総出力が同じである場合、いわゆる「FiP効果」に従って、センサ領域内の光ビームのビーム断面に依存する。縦方向センサ信号は一般的に、深度として表されることもできる縦方向位置を示す任意の信号であってもよい。一例として、縦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、またはそれを含んでいてもよい。一例として、縦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、またはそれを含んでいてもよい。付加的にまたは代替的に、縦方向センサ信号はデジタルデータであるか、またはそれを含んでもよい。縦方向センサ信号は単一の信号値および/または一連の信号値を含んでもよい。縦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い。縦方向光センサおよび縦方向センサ信号の潜在的に可能な実施形態については、WO2012/110924A1において開示されている光学センサを参照するとよい。

0022

同様に、「横方向光センサ」は、このように、物体から検出器へと移動する少なくとも1つの光ビームの横方向位置を決定するように適合された装置を指し得る。位置の用語に関しては、上述の定義を参照するとよい。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、またはそれを含んでいてもよい。一例として、横方向位置は、光軸に対して垂直な平面内、例えば横方向光センサの感光性センサ表面上の光ビームによって生成される光スポットの位置であってもよい。一例として、該平面内の位置はデカルト座標および/または極座標によって与えられ得る。他の実施形態も実現可能である。横方向光センサの潜在的に可能な実施形態については、WO2014/097181A1を参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能であり、以下でさらに詳細に概説されるであろう。

0023

ここでは、少なくとも1つの縦方向光センサは少なくとも1つのセンサ領域を示す。同じように、横方向光センサは、同様に、少なくとも1つのセンサ領域を示してもよい。本発明によれば、センサ領域は少なくとも1つの熱電ユニットであるかまたはそれを含む。本明細書で使用するとき、「熱電ユニット」という用語は、光ビームによるセンサ領域の照射時に熱電ユニット内の温度の少なくとも1つの変動の結果として縦方向センサ信号を生成するように設計された装置を指す。この点に関して、縦方向センサ信号が熱電ユニット内の温度の変動の結果として得られるという記述は、熱電ユニット内の温度が一定のままである場合は、縦方向センサ信号が観察され得ないことを意味する、と強調してもよい。従って、熱電ユニットの動作原理は、ここで採用される熱電ユニットが温度の変動に依存するように設計されているのに対して、ボロメータはボロメータに含まれる光導電材料抵抗の変動の結果としてセンサ信号を提供するように設計されているボロメータの動作とは異なる。本発明によれば、熱電ユニット内の温度の変動は、温度の時間的変動および温度の空間的変動のうちの1つを指す。本明細書で使用されるとき、「時間的変動」という用語は、時間間隔にわたって熱電ユニット内で検知できる変動を指し、一方、「空間的変動」という用語は、特定の時点における熱電ユニットの容積内の異なる位置で観察できる変動に関する。ここで、温度の時間的変動および空間的変動の双方とも観察され得る、すなわち、それ自体ある時間間隔にわたって変動する熱電ユニットの容積内の異なる位置において、変動が観察され得る。

0024

一般に、熱電ユニットは、縦方向光センサのセンサ領域として使用されるのに適切な、または適切な場合には、横方向光センサのセンサ領域として使用されるのに適切な任意の実施形態を想定し得る。したがって、好ましくは、熱電ユニットは、熱電材料または熱電装置のうちの少なくとも1つを含み得る。本明細書で使用されるとき、「熱電材料」という用語は、光ビームによって物体またはその区画が照射された時に、温度変動の結果として縦方向センサ信号を生成するように設計されている物質を含む物体に関する。特に好ましい実施形態では、熱電材料は少なくとも1つの焦電材料を含むことができ、これは以下により詳細に記載される。同様に、「熱電装置」という用語は、光ビームによって装置、または好ましくは、その一区画が照射された時に、温度が変動した結果として縦方向センサ信号を生成するように設計された装置を指す。好ましい実施形態では、熱電装置は少なくとも1つの熱電対を含むことができる。好ましくは、熱電装置は直列に配置された少なくとも2つの熱電対を含むことができる。特に好ましい実施形態では、熱電装置は直列に配置された多数の熱電対を含むことができる。この種の熱電装置は「熱電対列」とも呼ばれる。特に、熱電対列は、2から1000個、好ましくは5から500個、最も好ましくは10から120個の熱電対を含むことができる。

0025

上述のように、熱電材料は、特に好ましい実施形態では、少なくとも1つの焦電材料を含むことができる。一般的に使用されるように、「焦電材料」という用語は、温度変動、すなわち、ある時間間隔にわたって物質を加熱または冷却した結果として一時的な電圧を発生させることができる材料、特に極性結晶構造を含む材料に関する。理論に拘束されないが、温度変動は、焦電材料の分極を変え、その結果、極性結晶にわたって一時的な電圧が観察されるように、極性結晶構造内に位置する原子の位置をわずかに変えることができる。温度が新しい一定値になった後、おそらくリーク電流の発生により、一時的電圧は、最終的に消えるまで徐々に減少する。この点に関して、一時的な電圧は、極性結晶の全体の温度の時間的変動の際に、焦電材料を含んでいる極性結晶中で観察できるということができる。厳密に言えば、この現象の発生は、極性結晶の本体の区画にわたる温度の空間的変動を要しないのかもしれない。しかしながら、温度の変動時における極性結晶の本体の区画にわたる温度の追加の空間的変動の出現は、このように、さらに起こり得て、適切であれば検出可能なさらなる効果をもたらす可能性がある。したがって、焦電材料内の温度の時間的変動は、所望のセンサ信号、特に縦方向センサ信号、または該当する場合は横方向センサ信号を生成するように、設計することができる。結果として、センサ信号は、このように、焦電材料にかかる電圧の変化を含み得、これは、特に、温度の時間的変動の範囲との関係、好ましくは線形関係を示すことができ、これは次に、焦電材料を含むセンサ領域の照射との関係、同様に好ましくは線形関係を示すことができる。しかしながら、指数関係のような他の種類の関係もまた実現可能であり得る。

0026

一般に知られているように、32個の結晶類のうち10個、すなわち、通常1、2、m、mm2、3、3m、4、4mm、6、および6mmと呼ばれる結晶類は、摂動を受けずには正味双極子モーメントを示さない自然発生の焦電結晶性材料を含むのに適していると思われる。したがって、極性結晶は、結晶体内の洗練されたバランスを一時的に乱すように設計された温度変動によって乱された場合だけ、それらの焦電性を表すのかもしれない。さらに、焦電特性を示す薄膜形態の人工材料が提供されてきた。したがって、本発明に特に適している焦電材料は、好ましくは、無機焦電材料または有機焦電物質のうちの少なくとも1つを含むことができる。ここで、無機焦電材料は、特に、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、窒化ガリウム(GaN)、硝酸セシウム(CsNO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb[ZrxTi1−x]O3、ここで0<x<1;PZT)、それらの混合物および/またはそれらのドープ変形、のうちの少なくとも1つであるか、またはそれらを含み得る。さらに、有機焦電気物質は、特に、ポリフッ化ビニルフェニルピリジン誘導体フタロシアニンコバルト、L−アラニン硫酸トリグリシン、それらの混合物および/またはドープ変形のうちの少なくとも1つであるかまたはそれらを含むことができる。言及された焦電材料に関して、焦電材料を層の形態で提供することが特に好ましい場合がある。ここで、焦電材料の層は、特に、1nmから2mm、好ましくは2nmから1mm、より好ましくは2nmから0.5mmの厚さを示し得る。結果として、焦電材料は、1.5μmから30μm好ましくは2μmから20μmの波長を有する光ビームによるセンサ領域の照射時に縦方向センサ信号を生成するように設計されてもよく、これにより、検出器が中赤外スペクトル範囲の電磁放射を検出することを可能にする。

0027

さらに、本発明による検出器は、焦電材料の層と接触するように設計された少なくとも2つの電極を含み得、少なくとも2つの電極は、好ましくは、特にそれらが互いに直接接触しないようにするために、層の異なる位置に適用されてもよい。好ましい実施形態では、電極は層の同じ側に付着することができる。それらの詳細な配置に関係なく、電極は、特に、センサ信号、すなわち、縦方向センサ信号、または適切な場合には、横方向センサ信号を、好ましくはさらなる処理等のための評価装置に、提供するように設計されてもよい。

0028

特定の実施形態では、焦電材料の少なくとも1つの層は、直接的または間接的に少なくとも1つの基板に適合することができ、該基板は電気絶縁性基板としてもよい。特に、焦電材料を含むセンサ領域を照らすことを可能にするために、基板は、完全にまたは部分的に、特に1.5μmから30μm、好ましくは2μmから20μmの波長にわたって透明または半透明であり得る。

0029

上述のように、熱電装置は、特に好ましい実施形態では、少なくとも1つの熱電対、より好ましくは少なくとも2つの熱電対、最も好ましくは多数の熱電対を含むことができ、少なくとも2つの熱電対、特に多数の熱電対は直列に配置されてもよい。既に示されたように、多数の熱電対が直列に配置されている多数の熱電対は、「熱電対列」とも呼ばれる。熱電対列は、2から1000個の熱電対、好ましくは5から500個の熱電対、最も好ましくは10から120個の熱電対を含むのが好ましい。一般に使用されるように、「熱電対」という用語は、少なくとも2つの異なる種類の導電体を含む配置を指し、異なる種類の導電体は、少なくとも2つの空間的に分離された電気接合を形成するように設計される。ここで、空間的に分離された電気接合部間に温度差が発生すると、空間的に分離された電気接合部間に電圧が発生し得る。したがって、少なくとも熱電対内の温度の空間的変動が特に縦方向センサ信号を生成するように設計することができ、該縦方向センサ信号は好ましくは出力電圧を含み、該出力電圧は特に前記少なくとも電子対内の温度の空間的変動の範囲、すなわち互いに空間的に分離された異なる種類の導電体間の温度の空間的変動の範囲との関係、好ましくは線形関係を示すように、縦方向センサ信号を生成することが好ましい。しかしながら、指数関係のような他の種類の関係もまた実現可能であり得る。本明細書で使用されるとき、少なくとも熱電対における温度の空間的変動は、特に互いに空間的に分離され得る異なる種類の導電体間の局所的な温度差または温度勾配を含み得る。したがって、2016年7月20日に検索されたウィキディアの「熱電対」と記された記事に明示的に表現されているように、熱電対列センサの動作原理はボロメータの動作原理とは異なり、それはボロメータの動作原理は抵抗の変化に依存するからである。

0030

熱電装置、特に熱電対列の好ましい実施形態では、1つまたは複数の熱電対は、光ビームが「熱接点」とも呼ばれる第1の導電体のみを照射するように、一方「冷接点」とも呼ばれる第2の導電体には、入射光ビームの照射が少なくなるように、好ましくは照射がないように設計するようにしてセンサ領域内に配置される。一方、この好ましい実施形態では、第1の導電体、すなわち、熱接点は、薄膜上に懸架されたエネルギー吸収材被膜されてもよく、少なくとも1つの光学センサを部分的に覆う「検出器パッケージ」とも呼ばれる基板から熱的に絶縁されてもよく、第2の導電体、すなわち冷接点は、好ましくは吸熱源に接続することができ、ここで、前記基板またはその隔壁は、特に、吸熱源であり得るか、またはそれを含み得る。この実施形態では、縦方向センサ信号は、熱接点間、すなわち、第1の導電体、および冷接点、すなわち、熱電対内の第2の導電体の間に発生し得る出力電圧を含み得る。ここで、出力電圧は、特に、熱電対内の熱接点と冷接点との間の温度の変動に対して関係、好ましくは線形関係すなわち比例関係を示すことができる。

0031

特に好ましい実施形態では、1つまたは複数の熱電対に含まれる導電体は、導電材料の薄膜を含むことができる。ここで、少なくとも1つの熱電対のセンサ領域は、0.01mm2から100mm2、好ましくは0.03mm2から30mm2の活性領域を示し得る。これに関して、特に、導電体は、「アーム」とも呼ばれる配置を示し、そこではn型導電材料とp型導電材料が交互に配置されている。特に、n型導電材料は、Sbまたはn型Siのうちの少なくとも1つを含むことができ、一方、p型導電材料は、Bi、Au、Al、またはp型Siのうちの少なくとも1つを含むことができる。例として、SbとBiの導電体を熱電対列内の一連の熱電対に沿って交互に配置することができる。さらなる例では、熱電対列内の一連の熱電対は、n型導電材料としてのn型Siと、p型導電材料としてのp型Si、Au、またはAlのうちの1つとを交互に含む2つのアームを含み得る。

0032

結果として、特に、1つまたは複数の熱電対、好ましくは熱電対列を含む熱電装置は、このように、光ビームによるセンサ領域の照射時に縦方向のセンサ信号を生成するように設計され得、熱電対は、UV、可視、NIR、中IRまたはFIRのスペクトル範囲の少なくとも1つ、好ましくはUV、可視、NIR、中IRまたはFIRのスペクトル範囲の少なくとも2つ、最も好ましくはUV、可視、NIR、中IRまたはFIRのスペクトル範囲のすべてで電磁放射を検出することができる。特に、1つまたは複数の熱電対、好ましくは、熱電対列は、UVからFIRまでの全スペクトル範囲にわたって電磁放射に対して平坦応答を示すことができる。本明細書で使用されるとき、「平坦な応答」という用語は、電磁放射に対する応答の変動が、UVからFIRまでの全スペクトル範囲、すなわち100nmから1000μmまでにわたって50%未満、好ましくは10%未満で変動し得ることを示し得る。したがって、選択された波長範囲に対してスペクトル感度を提供できるようにするために、検出器は、特にこの目的のために適合させることができる少なくとも1つの光学帯域通過フィルタをさらに含むことができる。

0033

したがって、縦方向光センサのセンサ領域は少なくとも1つの光ビームによって照らされる。したがって、照射の総出力が同じである場合、センサ領域の導電性は、センサ領域内の光ビームのビーム断面に依存し、センサ領域内で入射ビームによって生成される「スポットサイズ」として表すことができる。このように、光伝導性材料の導電性が、光伝導性材料を含むセンサ領域における入射光ビームによる照射の範囲に依存するという観察可能な特性は、特に、同じ総出力を含むがセンサ領域上で生成するスポットサイズが異なる2本の光ビームはセンサ領域内での光伝導性材料の伝導性について異なる値を提供し、結果的に相互に区別可能であるという状況を達成するものである。

0034

さらに、縦方向センサ信号は電圧信号および/または電流信号など電気信号印加によって決定され得ることから、縦方向センサ信号の決定時に、電気信号が移動する材料の導電性が考慮に入れられる。以下にてさらに詳しく説明するように、縦方向光センサと直列の形で採用されるバイアス電圧ソースおよび負荷抵抗器の適用が、好ましくはここで使用され得る。結果として、縦方向光センサは原則として、縦方向センサ信号の記録から、例えば少なくとも2つの縦方向センサ信号の、ビーム断面に関する少なくとも1つの情報項目、具体的にはビーム直径を比較することなどにより、センサ領域内の光ビームのビーム断面を決定することを可能にする。

0035

さらに、センサ領域内の光ビームのビーム断面は、上述のFiP効果により、照射の総出力が同じ場合、センサ領域に衝突する光ビームを放射または反射する物体の縦方向の位置または深度に依存するため、縦方向光センサは、したがって、それぞれの物体の縦方向位置を決定するのに適用され得る。

0036

WO2012/110924A1から既知であるとおり、縦方向光センサはセンサ領域の照射に依存する形で少なくとも1つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、センサ信号は、照射の総出力が同じである場合、センサ領域上での照射のビーム断面に依存する。一例として、レンズの位置の関数として光電流Iの測定が提供され、レンズは縦方向光センサのセンサ領域に電磁放射を集束させるように構成される。測定中、結果としてセンサ領域上の光スポットの直径が変化するように、レンズは、センサ領域に対して垂直な方向で、縦方向光センサに対して変位する。光起電装置、特に色素太陽電池がセンサ領域内の材料として採用されるこの特定の例では、縦方向光センサの信号、この場合は光電流は、明らかに照射の幾何形状に依存する結果、レンズの焦点における最大値の範囲外では光電流がその最大値の10%未満にまで低下する。

0037

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、情報項目、すなわち物体の位置に関する少なくとも1つの情報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つまたは複数の特定用途向け集積回路ASIC)など1つまたは複数の集積回路、ならびに/または1つまたは複数のデータ処理装置、例えば1つまたは複数のコンピュータ、好ましくは1つまたは複数のマイクロコンピュータおよび/もしくはマイクロコントローラであるか、またはこれらを含んでいてもよい。例えば、1つまたは複数のAD変換器および/または1つまたは複数のフィルタなど、複数のセンサ信号を受信および/または前処理するための1つまたは複数の装置といった1つまたは複数の前処理装置および/またはデータ取得装置などの追加的な構成要素が含まれてもよい。本明細書で使用されるとき、「センサ信号」は一般的に、縦方向センサ信号および該当する場合は横方向センサ信号の1つを指す。さらに、評価装置は1つまたは数個データ保存装置を含んでもよい。さらに、上記にて概説のとおり、評価装置は、1つまたは複数のインターフェース、例えば1つもしくは複数の無線インターフェースおよび/または1つもしくは複数の有線インターフェースを含んでもよい。

0038

少なくとも1つの評価装置は、少なくとも1つのコンピュータプログラム、例えば情報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り物体の位置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実装され得る。

0039

評価装置は、特に少なくとも1つのデータ処理装置、特にセンサ信号を評価することによって情報項目を生成するように設計され得る電子データ処理装置を含むことができる。このように、評価装置は、センサ信号を入力変数として使用し、これらの入力変数を処理することによって、物体の横方向位置および縦方向位置に関する情報項目を生成するように設計される。処理は並行的に、または連続的に、またはさらに複合的な形で実行され得る。評価装置は、例えば計算することにより、および/または、保存されたおよび/または既知の関係を使用することにより、これらの情報項目を生成する任意のプロセスを使用し得る。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、前記関係、例えば変調周波数に関する少なくとも1つの情報項目に影響し得る。この関係は、経験的、解析的または準経験的に決定され得るかまたは決定可能であり得る。特に好ましくは、この関係は、少なくとも1つの校正曲線、少なくとも一組の校正曲線、少なくとも1つの関数または上述の可能性の組み合わせを含む。1つまたは複数の校正曲線は、例えば一組の値およびそれらに関連する関数値の形で、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。ただし代替的に追加的に、少なくとも1つの校正曲線を、例えばパラメータ化された形および/または関数式の形で保存してもよい。センサ信号を情報項目へと処理するための別の関係を使用してもよい。代替的に、センサ信号を処理するための少なくとも1つの組み合わせ関係が実現可能である。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。

0040

例として、評価装置は、情報項目を決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つのコンピュータ、例えば少なくとも1つのマイクロコンピュータを含むことができる。さらに、評価装置は1つまたは複数の揮発性または不揮発性データメモリを含むことができる。データ処理装置、特に少なくとも1つのコンピュータの代替としてまたはこれに加えて、評価装置は、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つの特定用途向け集積回路(ASIC)などの情報項目を決定するように設計された1つまたは複数のさらなる電子構成要素を含んでもよい。

0041

検出器は、上述のとおり、少なくとも1つの評価装置を有する。特に、少なくとも1つの評価装置は、検出器を完全にまたは部分的に制御もしくは駆動するように設計されてもよく、例えば評価装置を、少なくとも1つの照射源を制御するように、および/または検出器の少なくとも1つの変調装置を制御するように設計するようにしてもよい。評価装置は、特に、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、該測定周期では例えば照射の異なる変調周波数で連続する複数のセンサ信号などの1つまたは複数のセンサ信号が取得される。

0042

評価装置は、上述のとおり、少なくとも1つの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。前記物体の位置は静的であってもよく、またはさらに物体の少なくとも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もよい。この場合、相対運動は一般的に、少なくとも1つの線形運動および/または少なくとも1つの回転運動を含んでもよい。運動情報は、例えば、異なる時間で取得された少なくとも2つの情報の比較によっても得られ、例えば少なくとも1つの位置情報はまた、少なくとも1つの速度情報および/または少なくとも1つの加速度情報、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少なくとも1つの情報項目を含んでもよい。特に、少なくとも1つの位置情報は一般的に、物体またはその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;検出器またはその一部に対する物体またはその一部の位置に関する情報項目;検出器またはその一部に対する物体および/またはその一部の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二次元または三次元空間構成、特に物体の幾何学または形態に関する情報項目、から選択され得る。一般的に、したがって、少なくとも1つの位置情報項目は、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;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項目;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から成る群から選択され得る。

0043

少なくとも1つの位置情報は、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明示され得る。代替的に追加的に、位置情報は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情報であってもよい。上述の可能性の組み合わせも考えられる。

0044

本発明の特定の実施形態では、検出器は少なくとも2つの縦方向光センサを含んでよく、各縦方向光センサは少なくとも1つの縦方向センサ信号を生成するように構成されてもよい。一例として、縦方向光センサのセンサ領域またはセンサ表面の向きを平行にしてもよく、その場合、10°以下、好ましくは5°以下の角度公差など、わずかな角度公差が許容可能となり得る。ここでは、好ましくは検出器の光軸に沿ったスタックの形態で配置される検出器の縦方向光センサのすべてが、好ましくは透明であってもよい。したがって、光ビームは第1の透明な縦方向光センサを通過した後、他の縦方向光センサに、好ましくは順次、衝突し得る。このように、物体からの光ビームは順次、光検出器内に存在するすべての縦方向光センサに到達し得る。ここでは、異なる縦方向光センサは、入射光ビームに対して同一または異なるスペクトル感度を示すことがある。

0045

好ましくは、本発明による検出器は、WO2014/097181A1において開示されているような複数の縦方向光センサから成るスタックを、特に1つまたは複数の横方向光センサと組み合わされた形で含むことができる。一例として、1つまたは複数の横方向光センサは、物体に向いている縦方向光センサから成るスタックの側方に配置され得る。代替的に追加的に、1つまたは複数の横方向光センサは、物体と反対側を向いている縦方向光センサから成るスタックの側方に配置され得る。同じく追加的に代替的に、1つまたは複数の横方向光センサは、上記スタックの縦方向光センサの間に配置され得る。ただし、例えば物体の深度のみ決定すればよい場合などでは、横方向光センサを含まず、単一の縦方向光センサのみ含み得る実施形態も依然として可能である。

0046

既に上記で定義されたように、「横方向光センサ」という用語は一般的に、物体から検出器へと移動する少なくとも1つの光ビームの横方向位置を決定するように適合される装置を指す。位置という用語に関しては、上述の定義を参照するとよい。このように、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、またはそれを含んでいてもよい。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スポット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。横方向光センサの潜在的に可能な実施形態については、WO2014/097181A1を参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能であり、これらについて以下でさらに詳しく概説される。

0047

横方向光センサは、少なくとも1つの横方向センサ信号を提供し得る。ここでは、横方向センサ信号は一般的に、横方向位置を示す任意の信号であってよい。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、またはそれを含んでいてもよい。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、またはこれを含んでいてもよい。追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、またはそれを含んでいてもよい。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んでもよい。横断センサ信号はさらに、例えば2つ以上の信号を平均することによって、および/または2つ以上の信号の商を形成することによってなど、2つ以上の個別の信号を組み合わせることによって導出され得る任意の信号を含み得る。

0048

WO2014/097181A1の開示による第1の実施形態において、横方向光センサは、少なくとも1つの第1の電極と、少なくとも1つの第2の電極および少なくとも1つの光起電材料を有する光検出器であってもよく、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てもよい。したがって、横方向光センサは、1つまたは複数の有機光検出器などの1つまたは複数の光検出器、最も好ましくは1つまたは複数の固体色素増感有機太陽電池(s−DSC)などの1つまたは複数の色素増感有機太陽電池(DSC、色素太陽電池ともよばれる)であり得るか、あるいはこれら含み得る。このように、検出器は、少なくとも1つの横方向光センサとして作用する1つまたは複数のDSC(1つまたは複数のsDSCなど)、および、少なくとも1つの縦方向光センサとして作用する1つまたは複数のDSC(1つまたは複数のsDSCなど)を含み得る。

0049

WO2016/120392A1に開示されているようなさらなる実施形態において、横方向光センサは、光導電材料、好ましくは無機光導電材料、特に硫化鉛(PbS)、セレン化鉛(PbSe)、テルル化鉛(PbTe)、テルル化カドミウム(CdTe)、リン化インジウム(InP)、硫化カドミウム(CdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、アンチモン化インジウム(InSb)、テルル化水銀カドミウム(HgCdTe、MCT)、硫化銅インジウム(CIS)、セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、硫化銅亜鉛スズ(CZTS)、それらの固溶体および/またはドープ変形の層を含むことができる。好ましくは、光導電性材料層を、透明な導電性酸化物、好ましくはインジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素ドープスズ酸化物(FTO)、または酸化マグネシウム(MgO)を含む2つの層の間に埋め込むことができ、2つの層のうち1つを金属ナノワイヤー、特に銀ナノワイヤーに置き換えることができる。ただし、他の材料も、特に所望の透明スペクトル範囲に応じて実現可能となり得る。

0050

本発明の特に好ましい実施形態では、横方向光センサは、本明細書の他の箇所でより詳細に記載されている熱電ユニットのような少なくとも1つのさらなる熱電ユニットであるか、またはそれを含むようにすることができる。結果として、このように、衝突する光ビームによるさらなる熱電ユニットの照射は、該さらなる熱電ユニットにおける温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも1つを引き起こし、該さらなる熱電ユニットはさらに横方向センサ信号を生成するように設計され得る。上記と同様に、さらなる熱電ユニットは、焦電材料、特に焦電材料の層であるか、またはそれを含み得る。ここで、焦電材料の層は、連続センサ領域を構成することができ、そこでは、少なくとも1つの横方向センサ信号は、センサ領域全体について得られた電気センサ信号である。以下により詳細に説明するように、横方向センサ信号は、物体の横方向位置に関する少なくとも1つの情報項目を生成するために、例えば評価装置を使用することによって評価されることができる。

0051

さらに、少なくとも2つの電極が、横方向光センサ信号の記録のために存在し得る。好適な一実施形態において、少なくとも2つの電極は実際に少なくとも2つの物理的電極の形で配列されることができ、この場合、各物理的電極は導電性材料、好ましくは金属製導電性材料、より好ましくは金属製高導電性材料、例えば銅、銀、金、合金またはこれらの種類の材料を含む組成物、またはグラフェンを含み得る。ここで、少なくとも2つの物理電極のそれぞれは、好ましくは、横方向光センサにおけるそれぞれの電極と焦電材料、特に焦電材料の層との間の直接の電気的接触が達成され得るように、特に横方向センサ信号を、例えば光センサと評価装置との間の輸送経路における追加的抵抗に起因する損失が可能な限り少ない状態で取得できるように、配置することができる。

0052

好ましくは、横方向光センサの少なくとも1つの電極は、少なくとも2つの部分電極、好ましくは少なくとも4つの部分電極を有する分割電極であって、各部分電極は、好ましくはT字形を含み、横方向光センサはセンサ領域を含んでもよく、少なくとも1つの横方向センサ信号はセンサ領域内での入射光ビームのx位置および/またはy位置を示し得る。センサ領域は、物体に面する光検出器の表面であってもよい。センサ領域は、光軸に対して垂直に配向されることが好ましい。このように、横方向光センサ信号は、横方向光センサのセンサ領域の平面内で光ビームによって生成される光スポットの位置を示すことができる。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つの電流および/または電圧信号を測定するように適合された、好ましくは他の部分電極から独立した、複数の電極のうちの1つの電極を指す。このように、複数の部分電極が設けられる場合、それぞれの電極は、独立的に測定および/または使用される複数の電位および/または電流および/または電圧を少なくとも2つの部分電極を介して提供するように適合される。

0053

横方向光センサはさらに、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。このように、2つの水平部分電極を通る電流の比率が形成されて、x座標が生成され、および/または、2つの垂直部分電極を通る電流の比率が形成されて、y座標が生成され得る。検出器、好ましくは横方向光センサおよび/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てもよい。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。

0054

部分電極は一般的に、センサ領域内での光ビームの位置を決定するために、様々な方法で定義され得る。このように、水平座標またはx座標を決定するために2つ以上の水平部分電極を設けてもよく、また縦方向座標またはy座標を決定するために2つ以上の垂直部分電極を設けてもよい。したがって、部分電極をセンサ領域の周縁部に設けることができ、センサ領域の内部空間は空いた状態を維持し、またこの空間を1つまたは複数の追加的電極材料によって被覆してもよい。以下でより詳細に概説されるように、付加的電極材料は好ましくは透明の追加的電極材料、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。

0055

電極のうち1つが2つ以上の部分電極を有する分割電極である横方向光センサを使用することにより、部分電極を通る電流は、センサ領域内での光ビームの位置に依存し得る。これは一般的に、衝突する光に起因する電荷の発生位置から部分電極へ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に起因し得る。このように、部分電極に加え、分割電極は部分電極に接続された1つまたは複数の追加的電極材料を含んでもよく、1つまたは複数の追加的電極材料は電気抵抗をもたらす。したがって、電荷発生位置から1つまたは複数の追加的電極材料を介して部分電極に至る途中でのオーム損失に起因して、部分電極を通る電流は電荷の発生位置に依存し、したがってセンサ領域内での光ビームの位置に依存する。センサ領域内での光ビームの位置の決定に関するこの原理の詳細については、以下の好適な実施形態、および/またはWO2014/097181A1および同文献の各参照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。

0056

したがって、横方向光センサはセンサ領域を含んでもよく、該センサ領域は物体から検出器へと移動する光ビームに対して透明であることが好ましい。したがって、横方向光センサは、例えばx方向および/またはy方向など、1つまたは複数の横方向における光ビームの横方向位置を決定するように適合され得る。この目的のために、少なくとも1つの横方向光センサはさらに、少なくとも1つの横方向センサ信号を生成するように適合されてもよい。その結果、評価装置は、横方向光センサ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少なくとも1つの情報項目を生成するように、設計され得る。

0057

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に言及する。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、この出願の日に有効なバージョンのISO−21348規格に部分的に従って、「可視スペクトル範囲」という用語は一般的に380nmから760nm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760nmから1000μmの範囲の電磁放射を指し、通常、760nmから1.5μmの範囲は近赤外(NIR)スペクトル範囲として、1.5μmから15μmの範囲は、中赤外(mid−IR)スペクトル範囲として、15μmから1000μmの範囲は遠赤外(FIR)スペクトル範囲として表される。紫外(UV)スペクトル範囲という用語は一般的に1nmから380nmの範囲、好ましくは100nmから380nmの範囲の電磁放射を指す。

0058

「光ビーム」という用語は一般的に、特定の方向へ放出される、光の量を指す。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り得る。好ましくは、光ビームは1つまたは複数のガウス光ビームであるか、またはそれを含んでいてもよく、該ガウス光ビームは、1つまたは複数のガウスビームパラメータ、例えば空間内でのビーム直径および/またはビーム伝播発展特徴付けることに適した1つまたは複数のビームウエストレイリー長または任意のその他ビームパラメータまたは複数のビームパラメータの組み合わせによって特徴付けられる。

0059

光ビームは物体自体によって発せられ得る、すなわち物体を発生源とし得る。追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。このように、以下にてさらに詳しく概説するとおり、物体を照射する1つまたは複数の照射源が、例えば1つまたは複数の一次光線もしくはビームを使用することにより、例えば所定の特徴を有する1つまたは複数の一次光線もしくはビームを使用することにより、提供されてもよい。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。

0060

上記で概説したように、少なくとも1つの縦方向センサ信号は、光ビームによる照射の総出力が同じである場合、FiP効果により、少なくとも1つの縦方向光センサのセンサ領域内の光ビームのビーム断面に依存する。本明細書で使用されるとき、ビーム断面という用語は一般的に、特定の位置における光ビームまたは光ビームによって生じる光スポットの横方向の拡がりを指す。円形の光スポットが生成される場合、半径、直径、またはガウスビームウエスト、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、断面は、非円形の光スポットと同じ面積を有する円の断面(これは等価ビーム断面とも呼ばれる)を決定することによるなど、他の任意の実行可能な方法で決定され得る。これに関する限り、極値、すなわち縦方向センサ信号の極大値または極小値、特に、光起電力材料のような対応する材料が光学レンズの影響により、焦点またはその近くに位置するようなときに、可能な限り最小の断面で光ビームによって衝突される状態の全域的極値の観測を採用することができる。極値が最大値である場合、この観測を「正のFiP効果」として表すことができる一方、極値が最小値である場合はこの観測を「負のFiP効果」として表すことができる。

0061

したがって、実際にセンサ領域に含まれる熱電ユニットに関係なく、ただし光ビームによるセンサ領域の照射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る一方、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生成する。このように、縦方向センサ信号を比較することにより、ビーム断面、具体的にはビーム直径に関する少なくとも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、WO2012/110924A1を参照するとよい。したがって、縦方向光センサによって生成される縦方向センサ信号は、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/または物体の縦方向位置に関する少なくとも1つの情報項目を正規化して光ビームの総出力および/または総強度に関する情報を得るために比較され得る。このように、一例として、縦方向光センサ信号の最大値が検出され、またすべての縦方向センサ信号がこの最大値によって割られ、それによって正規化された縦方向光センサ信号が生成され、次に上述の既知の関係を使用することにより、物体の少なくとも1つの縦方向情報項目に変換され得る。正規化の他の方法、例えば縦方向センサ信号の平均値を使用して、すべての縦方向センサ信号を平均値で割るということも実現可能である。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与えるのに適切であり得る。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このように生成され得る。

0062

具体的には、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項目のうち少なくとも1つを、少なくとも1つの縦方向光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このように導き出すことができる。既知の関係は、アルゴリズムおよび/または1つもしくは複数の校正曲線として、評価装置に保存することができる。一例として、具体的にガウスビームである場合、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。

0063

この実施形態は、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、特に評価装置によって使用され得る。このように、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では狭まり、その後は再び拡がる。つまり、光ビームが最も狭いビーム断面積を有する焦点の前後において、光ビームの伝播の軸に沿った複数位置において光ビームが同じ断面を有する位置が生じる。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。このように、特定のスペクトル感度を有する1つの縦方向光センサのみが使用される場合、光ビームの総出力または強度が既知であれば、光ビームの特定の断面積が決定され得る。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が決定され得る。ただし、各縦方向光センサが焦点の前または後のどちらに位置するかを決定するためには、追加的な情報、例えば物体および/もしくは検出器の動き履歴および/または検出器が焦点の前もしくは後のどちらにあるかの情報が必要である。典型的な状況では、この追加的情報が提供されないかもしれない。したがって、上記の曖昧さを解消するために、追加的情報を取得するようにするかもしれない。このように、評価装置は、縦方向センサ信号を評価することにより、第1の縦方向光センサ上の光ビームのビーム断面が第2の縦方向光センサ上の光ビームのビーム断面よりも大きいと認識し、かつ、第2の縦方向光センサが第1の縦方向光センサの後に位置する場合、評価装置は、光ビームが集束中であり、かつ、第1の縦方向光センサの位置は光ビームの焦点より前に位置すると決定し得る。反対に、第1の縦方向光センサ上の光ビームのビーム断面が第2の縦方向光センサ上の光ビームのビーム断面よりも小さい場合、評価装置は、光ビームが拡大中であり、第2の縦方向光センサの位置が焦点より後方にあると決定し得る。このように、一般的に、評価装置は、異なる縦方向光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。

0064

本発明による評価装置を採用することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも1つの情報項目を決定することに関するさらなる詳細については、WO2014/097181A1の記載内容を参照するとよい。このように、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スプロファイルから、物体の縦方向位置に関する少なくとも1つの情報項目を決定するように、光ビームのビーム断面および/または直径を光ビームの既知のビーム特性と比較するように適合されてもよい。

0065

すでに上記で述べたように、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つの横方向座標も決定され得る。したがって、一般に、評価装置は少なくとも1つの横方向光学センサ上の光ビームの位置を決定することによって、物体の少なくとも1つの横座標を決定するように適合させることができ、該少なくとも1つの横光センサは、WO2014/097181A1にも概説されているように、ピクセル化され、セグメント化され、または大面積の横方向光センサである。

0066

加えて、検出器は少なくとも1つの転送装置、例えば光学レンズ、特に1つまたは複数の屈折レンズ、特に薄い凸レンズまたは両凸レンズなど薄い収束性屈折レンズ、および/または1つまたは複数の凸型鏡を含み、これらをさらに、共通の光軸に沿って配列することができる。最も好ましくは、物体から発生する光ビームはこの場合、まず少なくとも1つの転送装置を通り、次いで単一の透明な縦方向光センサまたは透明な縦方向光センサのスタックを通って進み、最終的に結像装置に衝突し得る。本明細書で使用されるとき、「転送装置」という用語は、物体から発生した少なくとも1つの光ビームを検出器内の光センサ、すなわち少なくとも1つの縦方向光センサおよび少なくとも1つの横方向光センサへと転送するよう構成される光学要素を指す。このように、転送装置は物体から検出器へと伝播する光を光センサへ供給するよう設計されることができ、この供給は、転送装置の結像手段により、あるいは他には非結像特性手段によって任意選択的に有効化することができる。特に、転送装置は、電磁放射が横方向光センサおよび/または縦方向光センサに供給される前に、電磁放射を収集するよう設計され得る。

0067

加えて、少なくとも1つの転送装置は結像特性を有し得る。結果的に、転送装置は少なくとも1つの結像要素、例えば少なくとも1つのレンズおよび/または少なくとも1つの曲面鏡を有し、何故ならそのような結像要素の場合、例えばセンサ領域上での照射の幾何学は相対的配置、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。本明細書で使用されるとき、転送装置は、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に、例えば、特に物体が検出器の可視範囲内に配列される場合に、特にセンサ領域上で完全に焦点を合わせるように設計され得る。

0068

一般的に、検出器はさらに、少なくとも1つの撮像装置、すなわち少なくとも1つの画像を取得することができる装置を含み得る。撮像装置は様々な方法で具現化され得る。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。しかし、代替的にまたは追加的に、撮像装置は検出器ハウジングの外に、例えば別個の撮像装置として構成してもよい。代替的にまたは追加的に、撮像装置は検出器に接続することもでき、または検出器の一部とすることもできる。好適な一実施形態において、透明な縦方向光センサから成るスタックおよび撮像装置は、光ビームが沿って進む共通の光軸に沿って整列される。したがって、光ビームが透明な縦方向光センサから成るスタックを通過し、撮像装置に衝突するまで進むように光ビームの光路内に撮像装置を配置することができる。ただし、他の配置も可能である。

0069

本明細書で使用されるとき、「撮像装置」は一般的に、一次元、二次元または三次元の物体または物体の一部の画像を生成することができる装置として理解される。特に、検出器は、少なくとも1つのオプションの撮像装置を伴うか伴わないで、カメラ、例えばIRカメラ、またはRGBカメラ、すなわち3つの別々の接続に赤色、緑色および青色として指定された3原色を送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る。典型的には、撮像装置は非透明装置を構成しており、したがって、通常は好ましくは透明な横方向光センサとは対照的である。したがって、一例として、少なくとも1つの撮像装置は、ピクセル化有機カメラ素子、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素子、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素子、好ましくはモノクロムカメラチップ;多色カメラ素子、好ましくは多色カメラチップ;フルカラーカメラ素子、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つ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つ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つの装置であるか、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、当業者に認識されるように、フィルタ技術、および/または固有色感度技法または他の技法を使用すること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。

0070

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度限界によって画定され、電磁放射線が放出される物体の一次元、二次元、または三次元領域であり得る。この文脈において、撮像とは、物体の各部分領域から放出される電磁放射が、例えば検出器の少なくとも1つの任意選択の転送装置によって、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態で生成され得る。代替的にまたは追加的に、少なくとも1つの検出器は、物体を照射する少なくとも1つの照射源を含み得る。

0071

特に、撮像装置は、例えば、走査法により、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ことによって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。しかし、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に、部分領域に関連する信号、好ましくは電子信号を生成するように設計されている。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、一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、または時間的にずらして生成され得る。一例として、列走査中または線走査中、物体の部分領域に対応する例えば一列に並んでい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つの信号処理装置、例えば電子信号を処理および/または前処理するための1つまたは複数のフィルタおよび/またはアナログデジタル変換器を含んでもよい。

0072

物体からの光放射は、物体自体から生じ得るが、選択的に異なる原点を有していてもよく、この原点から物体へと伝播し、続いて光センサへと向かって伝播してもよい。後者の場合は、例えば使用される少なくとも1つの照射源に影響され得る。照射源は様々な方法で具現化され得る。したがって、照射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。しかし、代替的にまたは追加的に、該少なくとも1つの照射源は検出器ハウジング外に、例えば別個の照射源としても構成されてもよい。照射源は物体から離れて配置され、距離を置いて物体を照射することができる。代替的にまたは追加的に、照射源は物体に接続されるか、それとも物体の一部とされてもよく、一例として、物体から発生する電磁放射は照射源によって直接発生されるようにしてもよい。例として、少なくとも1つの照射源は物体の表面および/または内部に配置され得、センサ領域を照射する磁放射を直接発生し得る。この照射源は、例えば環境光源であるかまたはこれを含み得る、および/または人工照射源であるかまたはこれを含み得る。例として、少なくとも1つの赤外線放射体および/または少なくとも1つの可視光放射体および/または少なくとも1つの紫外光放射体を、物体の表面に配置することができる。例として、少なくとも1つの発光ダイオードおよび/または少なくとも1つのレーザダイオードを、物体の表面および/または内部に配置することができる。照射源は特に、以下に挙げる照射源;レーザ、特にレーザダイオード、ただし原則として、代替的にまたは追加的に、他の種類のレーザも使用され得る;発光ダイオード;白熱電球ネオンライト炎源熱源;有機光源、特に有機発光ダイオード構造化された光源、のうち1つまたは複数を含むことができる。代替的にまたは追加的に、他の照射源も使用され得る。特に、例えば多くのレーザの場合に少なくともほぼ当てはまるように、照射源がガウスビームプロファイルを有する1つまたは複数の光ビームを生成するように設計されているのが好ましい。任意の照射源のさらなる潜在的可能な実施形態については、WO2012/110924A1およびWO2014/097181A1の1つを参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能である。

0073

少なくとも1つの任意の照射源は、一般的に、紫外(UV)スペクトル範囲、好ましくは200nmから380nmの範囲;可視スペクトル範囲、すなわち380nmから780nmの範囲;近赤外(NIR)スペクトル範囲、好ましくは780nmから1.5μmの範囲;中赤外(mid−IR)スペクトル範囲、好ましくは1.5μmから15μmの範囲;遠赤外線(FIR)スペクトル範囲、好ましくは15μmから1000μmの範囲のうち少なくとも1つの光を放射することができる。ここで、特に好適なのは、照射源が光センサの分光感度に関連し得るスペクトル範囲を示すことができる場合、特にそれぞれの照射源によって照射され得る光センサが、高い強度を有するセンサ信号を提供することを確実にするやり方で、これにより、十分な信号対ノイズ比での高分解能評価を可能にできる場合である。

0074

さらに、検出器は照射を変調するための、特に周期的変調のための少なくとも1つの変調装置、特に周期的ビーム遮断装置をも有することができる。照射の変調は、照射の総出力が、好ましくは周期的に、特に1つまたは複数の変調周波数で変化するプロセスを意味すると理解されるべきである。特に、周期的変調は、照射の総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、例として完全な変調が行われる必要がないときなど、最小値はまた0より大きい値でもあり得る。変調は、例えば物体と光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た少なくとも1つの変調装置によって行われ得る。しかしながら、代替的にまたは追加的に、以下にてさらに詳しく記載されるとおり、変調は、物体を照射するための任意の照射源と物体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た少なくとも1つの変調装置によって行われ得る。これらの可能性の組合せも考えられる。少なくとも1つの変調装置は、例えば、好ましくは一定速度で回転し、結果として照射を周期的に遮断することができる、少なくとも1つ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むことができる。しかし代替的にまたは追加的に、1つ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。また同じく代替的にまたは追加的に、少なくとも1つの任意の照射源自体は、例えば前記照射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り、および/または前記照射源がパルス照射源、例えばパルスレーザとして具現化されることにより、変調照射を生成するように設計されることもできる。したがって、例として、少なくとも1つの変調装置は、照射源に全体的にまたは部分的に組み込まれることができる。様々な可能性が考えられる。

0075

したがって、検出器は、特に異なる変調、特に少なくとも2つの縦方向センサ信号をそれぞれ異なる変調周波数で検出する場合、特に少なくとも2つの縦方向センサ信号を検出するように設計することができる。評価装置は、少なくとも2つの縦方向センサ信号から幾何学情報を生成するように設計することができる。WO2012/110924A1およびWO2014/097181A1に記載されているように、曖昧さを解消することができ、および/または、例えば照射の総出力は一般的に未知であるという事実を考慮することができる。例として、検出器は、物体および/または少なくとも1つの縦方向光センサの少なくとも1つのセンサ領域のような、検出器の少なくとも1つのセンサ領域の照射に、0.05Hzから1MHz、例えば0.1Hzから10kHzの周波数の変調をもたらすように設計され得る。上記で概説のとおり、この目的のため、検出器は少なくとも1つの変調装置を含み得、該変調装置は少なくとも1つの任意の照射源に組み込まれてもよく、および/または照射源から独立していてもよい。したがって、少なくとも1つの照射源がそれ自体、上述の照射の変調を生成するように適合され得る、および/または、少なくとも1つの独立した変調装置、例えば少なくとも1つのチョッパおよび/または例えば少なくとも1つの電気光学装置および/または少なくとも1つの音響光学装置のような変調された伝播性を有する少なくとも1つの装置が存在し得る。

0076

本発明によると、前述のとおり、少なくとも1つの変調周波数を光検出器に適用することが有利となり得る。しかし、変調周波数を光検出器に適用せずに縦方向センサ信号を直接決定することは依然として可能である。以下にてさらに詳しく示すとおり、変調周波数の適用は、関連する多くの状況下において、物体に関する所望する縦方向情報の取得のために必要ない場合がある。したがって、結果として、光検出器は、変調装置を含むことを必要とされないことがあり、それは空間検出器の単純かつ高い費用対効果の構成にさらに貢献し得る。さらなる結果として、空間光変調装置は、周波数多重化モードあるいは時間多重化モードとの組合せより、時間多重化モードで使用され得る。

0077

本発明のさらなる一態様において、上記の実施形態のいずれかに係る少なくとも2つの個別の検出器、好ましくは2つまたは3つの個別の光センサが2つの異なる位置に置かれる構成が提案される。ここで、該少なくとも2つの検出器は好ましくは光学特性が同一であるが、互いに異なるものであってもよい。加えて、該構成はさらに少なくとも1つの照射源を含んでもよい。ここで、少なくとも1つの物体は一次光を生成する少なくとも1つの照射源を使用して照射され、該少なくとも1つの物体は弾性的にまたは非弾性的に一次光を反射し、それによって、少なくとも2つの検出器のうちの1つへ伝播する複数の光ビームを生成する。該少なくとも1つの照射源は、少なくとも2つの検出器それぞれの構成要素を形成するか、または形成しなくてもよい。例として、該少なくとも1つの照射源自体は、環境光源であるかまたはこれを含み得、および/または、人工照射源であるかまたはこれを含み得る。この実施形態は、特に単一の検出器の固有の測定ボュームを拡張する測定ボュームを提供する目的で、少なくとも2つの検出器、好ましくは2つの同一の検出器が深度情報を取得するため採用されている適用に好適である。

0078

これに関して、個別の光センサは、他の個別の光センサによって取得される画像と異なるかもしれない個別の画像を取得可能にするために、好ましくは、検出器に含まれる他の個別の光センサから離れて配置してもよい。特に、該個別の光センサは、単一の円形三次元画像を生成するために、平行配列の別のビーム経路内に配列することができる。このように、個別の光センサは、光軸と平行に位置する形で配置され、さらに、検出器の光軸に対して直角の配向の個別の変位を示し得る。ここで、位置整合は、適切な手段、例えば個々の光センサおよび/または対応する転送要素の位置および配向を調整することなどにより、達成することができる。したがって、2つの個別の光センサは、それらが深度情報の認識を引き起こすまたは増大させることができるやり方で、例えば両眼視によって得られる視覚情報のように、特に重複する視野を有する2つの個別の光センサから導かれる視覚情報を組み合わせることによって深度情報が得られるやり方で、好ましくは間隔を空けて配置されることができる。この目的のために、個別の光センサは、好ましくは、光軸に対して垂直な方向で測定したとき、1cmから100cm、好ましくは10cmから25cmの距離を空けて配置し得る。本明細書で使用されるとき、この実施形態において提供される検出器は、特に、詳しく後述する「立体視システム」の一部であってもよい。立体視を可能することに加え、主に2つ以上の光センサの使用に基づく立体視システムのさらなる特定の利点は、特に、総強度の増加および/または検出閾値の減少を含むことができる。

0079

本発明のさらなる態様では、ユーザとマシンとの間で少なくとも1つの情報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さらに詳細に記載される1つまたは複数の実施形態の上述の検出器が、一人または複数のユーザがマシンに対して情報および/またはコマンドを提供するために使用されるという事実を利用することができる。従って、好ましくは、ヒューマンマシンインターフェースは、制御コマンドの入力に使用され得る。

0080

ヒューマンマシンインターフェースは、例えば上記によって開示されている1つまたは複数の実施形態および/または下記にさらに詳しく開示されるような1つまたは複数の実施形態のような本発明による少なくとも1つの検出器を含み、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少なくとも1つの幾何学的情報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幾何学的情報を、少なくとも1つの情報項目、特に少なくとも1つの制御コマンドに割り当てるように設計される。

0081

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ための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、以下では1人または複数のプレーヤともいう、1人または複数のユーザのレジャーおよび/または娯楽の目的に仕えることができる装置である。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仕えることができる。追加的にまたは代替的に、娯楽装置は他の目的、例えば運動、スポーツ理学療法または運動追跡一般などにも使用され得る。このように、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、または1つもしく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んでもよい。

0082

娯楽装置は、本発明、例えば上記に開示された1つまたは複数の実施形態および/または以下に開示されている1つまたは複数の実施形態による少なくとも1つ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、プレーヤがヒューマンマシンインターフェースによって少なくとも1つの情報項目を入力できるように設計されている。該少なくとも1つの情報項目は、娯楽装置のコントローラおよび/またはコンピュータに送信され、および/またはそれらによって使用されてもよい。

0083

本発明のさらなる一態様において、少なくとも1つの可動物体の位置を追跡する追跡装置が提供される。本発明で使用されるとき、追跡システムは、少なくとも1つの物体または物体の少なくとも一つの部分の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ている装置である。追加的に、追跡システムは、少なくとも1つの物体または物体の少なくとも一部の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つの追跡コントローラを有してもよく、追跡コントローラ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つのデータ処理装置、より好ましくは少なくとも1つ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。また、少なくとも1つの追跡コントローラは少なくとも1つの評価装置を含んでもよく、および/または少なくとも1つの評価装置の一部であってもよく、および/または完全にもしくは部分的に少なくとも1つの評価装置と同一であってもよい。

0084

追跡システムは、本発明による少なくとも1つの検出器、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つの検出器を含む。追跡システムはさらに、少なくとも1つの追跡コントローラを含んでもよい。追跡システムは、1つ、2つまたは複数の検出器、特に2つ以上の同一の検出器を含むことができ、これは、2つ以上の検出器間の重なり合うボリューム内の少なくとも1つの物体に関して信頼性のある深度情報の取得を可能にする。追跡コントローラ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、特定の時点での物体の位置に関する少なくとも1つの情報項目を含む。

0085

追跡システムはさらに、物体に接続可能な少なくとも1つのビーコン装置を含んでもよい。ビーコン装置の潜在的に可能な定義についてはWO2014/097181A1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つのビーコン装置の物体の位置に関する情報を生成し得るように、特に特異的なスペクトル感度を示す特定のビーコン装置を含む物体の位置に関する情報を生成することができるように、適合されることが好ましい。したがって、異なるスペクトル感度を示す2つ以上のビーコンが、好ましくは同時に、本発明の検出器により追跡されるようにすることができる。ここでは、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、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、検出器へ送信されるべき少なくとも1つの光ビームを生成するように適合された少なくとも1つの照射源を含み得る。追加的にまたは代替的に、ビーコン装置は、照射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つの反射器を含むことにより、送信されるべき反射光ビームを生成する。

0086

本発明のさらなる一態様において、少なくとも1つの物体の少なくとも1つの位置を決定するためのスキャニングシステムが提供される。本明細書で使用されるとき、スキャニングシステムは、少なくとも1つ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つのドットを照射するために、および該少なくとも1つのドットとスキャニングシステムとの間の距離に関する少なくとも1つの情報項目を生成するために構成された少なくとも1つの光ビームを放出するように適合された装置である。少なくとも1つのドットとスキャニングシステムとの間の距離に関する少なくとも1つの情報項目を生成する目的で、スキャニングシステムは、本発明による検出器、例えば上記に列挙された1つまたは複数の実施形態に開示されるようなおよび/または以下の1つまたは複数の実施形態に開示されるような少なくとも1つの検出器を含む。

0087

このように、スキャニングシステムは、少なくとも1つの照射源を含み、該照射源は少なくとも1つ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つのドットを照射するように構成された少なくとも1つの光ビームを放出するように適合される。本明細書で使用されるとき、「ドット」という用語は、物体の表面の一部の小さな領域を指し、該小さな領域は、例えばスキャニングシステムのユーザによって選択され、照射源によって照射される。好ましくは、ドットは、あるサイズを示し、該サイズは一方で、スキャニングシステムに含まれる照射源と物体の表面上の部分に配置されたドットの間の距離の値を、スキャニングシステムができるだけ正確に決定できるように可能な限り小さく、他方で、スキャニングシステムのユーザまたはスキャニングシステム自体が、特に自動的な手順により、物体の表面上の関連部分上のドットの存在を検出できるように、可能な限り大きくあるようにすることができる。

0088

この目的のために、照射源は人工照射源、特に少なくとも1つのレーザ光源および/または少なくとも1つの白熱電球および/または少なくとも1つの半導体光源、例えば少なくとも1つの発光ダイオード、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性の特性のために、照射源として少なくとも1つのレーザ光源を使用するのが特に好ましい。ここで、単一のレーザ光源の使用は、特に、ユーザによって容易に格納可能で輸送可能であり得るコンパクトなスキャニングシステムを提供することが重要である場合には、好ましいかもしれない。照射源はこのように、好ましくは検出器の構成部品であってもよく、したがって、特に検出器内、例えば検出器のハウジング内などに一体化され得る。好適な実施形態において、特にスキャニングシステムのハウジングは少なくとも1つのディスプレイを含むことができ、該ディスプレイは距離に関する情報をユーザに例えば読みやすいやり方で提供するように構成される。さらに好適な実施形態において、特にスキャニングシステムのハウジングは、追加的に、少なくとも1つのボタンを含むことができ、該ボタンはスキャニングシステムに関連する少なくとも1つの機能、例えば1つまたは複数の操作モードの設定などを操作するように構成され得る。さらに好適な実施形態において、特にスキャニングシステムのハウジングは、少なくとも1つの固定ユニットを含むことができ、該固定ユニットは、スキャニングシステムをさらなる表面、例えばゴム製脚、ベースプレートまたは磁性材料を含む壁ホルダなどに固定し、特にユーザによる距離測定の正確性および/またはスキャニングシステムの操作性を高めるために構成され得る。

0089

特に好適な実施形態において、このように、スキャニングシステムの照射源は単一の光ビームを放出することができ、該光ビームは物体の表面に位置する単一のドットを照射するように構成され得る。その結果、本発明に係る検出器を少なくとも1つ使用することにより、少なくとも1つのドットとスキャニングシステムとの間の距離に関する少なくとも1つの情報項目は生成される。これにより好ましくは、スキャニングシステムに含まれる照射システムと照射源によって生成される単一のドットとの間の距離は、例えば少なくとも1つの検出器に含まれる評価装置を採用することにより、決定され得る。しかし、スキャニングシステムはさらに、特にこの目的に適合され得る追加的な評価システムを含んでもよい。追加的にまたは代替的に、スキャニングシステムのサイズ、特にスキャニングシステムのハウジングのサイズは考慮され、したがって、スキャニングシステムのハウジング表面の特定の点、例えばハウジングの前端または後端と単一のドットの間の距離が、代替的に決定され得る。

0090

代替的に、スキャニングシステムの照射源は2つの個別のレーザビームを放射することができ、該レーザビームは、ビームの放出方向の間に直角など個別の角度を与えるように構成でき、それにより、同じ物体の表面に位置する2つの個別のドットあるいは2つの別々の物体の2つの異なる表面が照射される。ただし、2本の個別のレーザビーム間の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、間接測定機能に使用されることができ、例えば間接距離の導出、例えばスキャニングシステムとドットとの間における1つまたは複数の障害物の存在により直接アクセスできない、またはその他到達が困難な間接距離の導出に使用されることができる。このように、例として、2つの個別の距離を測定し、ピタラス定理の使用によって高さを導出することによって、物体の高さの値を決定することが実現可能となり得る。特に物体に関して所定の高さを維持することを可能とするために、スキャニングシステムはさらに、少なくとも1つの水平調整ユニット、特に一体型気泡バイアルを含むことができ、該水平調整ユニットはユーザによって所定の高さを維持するために使用され得る。

0091

さらなる代替として、スキャニングシステムの照射源は、複数の個別のレーザビーム、例えばレーザビームの配列を放出することができ、該レーザビームの配列は互いに対して、個別のピッチ、特に規則的なピッチを示すことができ、また、該レーザビームの配列は少なくとも1つの物体の少なくとも1つの表面上に配置されたドットの配列を生成するように構成され得る。この目的のために、上述のレーザビームの配列を生成することが可能な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を設けてもよい。

0092

このように、スキャニングシステムは、1つ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つまたは複数のドットの静的配置を提供し得る。あるいは、スキャニングシステムの照射源、特に1つまたは複数のレーザビーム、例えば上述したレーザビームの配列は、経時的に変化する強度を示し、および/または時間の経過とともに放出方向が交互される1つまたは複数の光ビームを提供するように構成され得る。このように、照射源は、スキャン装置の少なくとも1つの照射源によって生成される交互する特徴を有する1つまたは複数の光ビームを使用することにより、少なくとも1つの物体の少なくとも1つの表面の一部を1つの画像としてスキャンするように構成されることができる。このように、特に、スキャニングシステムは、少なくとも一回の列スキャンおよび/または線スキャンを使用し、例えば1つまたは複数の物体の1つまたは複数の表面を連続的にまたは同時にスキャンをすることができる。

0093

本発明のさらなる一態様において、少なくとも1つの物体の少なくとも1つの単一の円形三次元画像を生成する立体視システムが提供される。本明細書で使用されるとき、上記および/または下記にて開示される立体視システムは、光センサとして少なくとも2つのFiPセンサを含むことができ、第1のFiPセンサは追跡システム、特に本発明による追跡システムに含まれてもよい一方、第2のFiPセンサはスキャニングシステム、特に本発明によるスキャニングシステムに含まれてもよい。ここでは、好ましくは、FiPセンサは、立体視システムの光軸に対して平行に配置し、立体視システム光軸に対して個別に垂直に変位させることなどにより、平行配置の別々のビーム経路内に配置され得る。したがって、FiPセンサは、特に、重なり合う視野を有し、好ましくは個別の変調周波数に敏感な個別のFiPセンサから導き出される視覚情報を組み合わせることによって深度情報を得ることにより、深度情報の認知を引き起こすまたは増加させることができる。この目的のために、個別のFiPセンサは好ましくは、光軸に対して垂直の方向で測定したときに、互いに1cmから100cm、好ましくは10cmから25cmの距離を空けて配置してもよい。この好適な実施形態において、追跡システムは、このように、変調アクティブ標的の位置を決定するために採用され得る一方、1つまたは複数の物体の1つまたは複数の表面上に1つまたは複数のドットを投影するように構成されたスキャニングシステムは、少なくとも1つのドットとスキャニングシステムとの間の距離に関する少なくとも1つの情報項目を生成するために使用される。加えて、立体視システムはさらに、本出願において別途記載の画像内の少なくとも1つの物体の横方向位置に関する情報項目を生成するように構成された別個の位置感知装置を含んでもよい。

0094

立体視を可能にすることに加え、主に2つ以上の光センサの使用に基づく立体視システムのさらなる特定の利点は、特に、総強度の増加および/または検出閾値の減少を含む。さらに、少なくとも2つの従来の位置感知装置を含む従来の立体視システムでは、個々の画像内の対応するピクセルをかなりの計算量を適用することによって決定されなければならないのに対し、少なくとも2つのFiPセンサを含む本発明による立体視システムでは、それぞれの画像内の対応するピクセルは、FiPセンサを使用することによって記録され、各FiPセンサは異なる変調周波数で動作することができ、明らかに互いに割り当てられることができる。このように、本発明による立体視システムは、物体の縦方向位置に関する少なくとも1つの情報項目のほか、物体の横方向位置に関する少なくとも1つの情報項目も、少ない労力で生成することができることが強調され得る。

0095

立体視システムについてのさらなる詳細は、追跡システムおよびスキャニングシステムそれぞれの説明を参照するとよい。

0096

本発明のさらなる態様において、少なくとも1つの物体を撮像するためのカメラが開示されている。カメラは、本発明による、例えば上記または下記にてさらに詳述される1つまたは複数の実施形態において開示される少なくとも1つの検出器を含む。このように、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。特に、検出器は3D写真撮影、具体的にはデジタル3D写真撮影に使用され得る。このように、検出器はデジタル3Dカメラを形成し、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、「写真撮影」という用語は一般的に、少なくとも1つの物体の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、「カメラ」は一般に写真撮影を行うのに適した装置である。本明細書でさらに使用されるとき、「デジタル写真撮影」という用語は一般に、照射の強度を示す電気信号、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要素の使用によって、少なくとも1つの物体の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写真撮影」という用語は一般的に、三次元空間における少なくとも1つの物体の画像情報を取得する技術を指す。したがって、3Dカメラは3D写真撮影を実行するのに適した装置である。カメラは一般的に、単一の画像、例えば単一の3D画像を取得するように適合されてもよく、または複数の画像、例えば一連の画像を取得するように適合されてもよい。このように、カメラは、例えばデジタルビデオシーケンスの取得など、ビデオ用途に適合したビデオカメラでもあり得る。

0097

このように、一般的に、本発明はさらに、少なくとも1つの物体を撮像するためのカメラ、具体的にはデジタルカメラ、より具体的には3Dカメラまたはデジタル3Dカメラに言及する。上記で概説したように、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つの物体の画像情報の取得を指す。カメラは本発明による少なくとも1つの検出器を含む。カメラは、上記にて概説のとおり、単一の画像を取得するため、または例えば画像シーケンスなど複数の画像の取得、好ましくはデジタルビデオシーケンスを取得するように適合され得る。このように、一例として、カメラはビデオカメラであるか、またはビデオカメラを含むものであってもよい。後者の場合、カメラは好ましくは画像シーケンスを保存するためのデータメモリを含む。

0098

本発明のさらなる態様では、少なくとも1つの物体の位置を決定するための方法が開示される。方法は、好ましくは、本発明による少なくとも1つの検出器、例えば上記に開示されたまたは下記にてさらに詳しく開示された1つまたは複数の実施形態による少なくとも1つの検出器を利用することができる。したがって、方法の任意選択の実施形態については、検出器の様々な実施形態の説明を参照することができる。

0099

この方法は以下の工程を含み、該工程は所定の順序で、または異なる順序で実行され得る。さらに、記載されていない追加的な方法工程も与えられ得る。さらに、この方法工程のうち2つ以上、またはすべてが、少なくとも部分的に、同時に実行され得る。さらに、この方法工程のうち2つ以上、またはすべてが、2回または2回以上、反復的に実行され得る。

0100

本発明による方法は、
少なくとも1つの縦方向光センサを使用することにより少なくとも1つの縦方向光センサ信号を生成し、前記縦方向光センサは少なくとも1つのセンサ領域を有し、該少なくとも1つの縦方向光センサ信号は光ビームによる前記センサ領域の照射に依存して生成され、該縦方向光センサ信号は、照射の総出力が同じであれば、前記センサ領域内の前記光ビームのビーム断面に依存し、該センサ領域は少なくとも1つの熱電ユニットであるかまたはそれを含み、前記光ビームによる前記センサ領域またはその区画の照射時に、前記熱電ユニット内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方が、前記縦方向センサ信号を生成するように設計する、工程と、
前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体の縦方向位置に関する少なくとも1つの情報項目を生成する、工程を含む。

0101

本発明による方法に関するさらなる詳細については、上記および/または下記に提供されるような光検出器の説明を参照することができる。

0102

本発明のさらなる態様において、本発明による検出器の使用が開示される。そこでは、物体の位置、特に物体の横方向位置の決定を目的とする検出器の使用が提案されており、検出器は、好ましくは、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;スキャン用途;立体視用途;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;車両向けのホーミング用または追跡用のビーコン検出器;熱的特徴背景よりも高温低温か)による物体の位置測定;マシンビジョン用途;ロボット工学用途から成る群から選択される使用目的のために、少なくとも1つの縦方向光センサとして同時に使用されるか、または少なくとも1つの追加の縦方向光センサと組み合わされ得る。

0103

したがって、一般的に、本発明による装置、例えば検出器を様々な分野での用途に適用することができる。具体的に、検出器は、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;地図作成用途;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;車両向けのホーミング用または追跡用のビーコン検出器;モバイル用途;ウェブカムオーディオ機器ドルビーサラウンドオーディオシステムコンピュータ周辺機器ゲーミング用途;カメラまたはビデオ用途;監視用途;自動車用途輸送用途;物流用途;車両用途;航空機用途船舶用途;宇宙船用途;ロボット用途;医療用途;スポーツ用途;建築用途製造用途;マシンビジョン用途;飛行時間検出器レーダライダ超音波センサまたは干渉法から選択される少なくとも1つの検知技術と組み合わせての使用、から成る群から選択される用途を目的に適用することができる。追加的にまたは代替的に、局所および/または全地球測位システムでの用途、特に陸標ベースの位置および/または、特に乗用車または他の車両(例えば電車オートバイ自転車貨物輸送トラック)で使用されるナビゲーション、ロボットまたは歩行者のための用途を挙げることができる。さらに、屋内測位システム、例えば家事用途および/または製造、物流、監視または保守技術で使用されるロボットなどが潜在的可能な用途として挙げられる。

0104

したがって、まず、本発明による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用途において使用され得る。このように、本発明による装置は、性能を向上させるために、少なくとも1つの能動的光源、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などと組み合わせられ得る。このように、一例として、本発明による装置は例えば環境、物体および生物をスキャンおよび/または検知するための、カメラおよび/またはセンサ、例えばモバイルソフトウェアと組み合わせるようなものとして使用され得る。本発明による装置はさらに、例えば撮像効果を高めるために、従来のカメラなど2Dカメラと組み合わせられ得る。本発明による装置はさらに、監視用および/または記録用に、またはモバイル機器を制御する入力装置として、特に音声および/またはジェスチャ認識と組み合わせて使用され得る。したがって、特に、ヒューマンマシンインターフェースとして機能する、入力装置とも示される本発明による装置は、モバイル用途、例えば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に使用され得る。一例として、本発明による少なくとも1つの装置を含むモバイル用途は、テレビゲームコンソール音楽再生機器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。

0105

さらに、本発明による装置はウェブカムまたは他のコンピューティング用途の向けの周辺機器においても使用され得る。このように、一例として、本発明による装置はソフトウェアと組み合わせて撮像、記録、監視、スキャン、または運動検出に使用され得る。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、本発明による装置は特に、顔面の表現および/または身体の表情によってコマンドを与えるのに有用である。本発明による装置は、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すことができる。さらに、本発明による装置は例えばウェブカムを使用するなどによって、ゲーム用途にも使用することができる。さらに、本発明による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、本発明による装置は、仮想現実または拡張現実用途において、特に頭装着型ディスプレイを着用する場合、使用される手、腕または物体の認識または追跡するためにも使用され得る。

0106

さらに、本発明による装置は、上記にて部分的に説明したとおり、携帯オーディオ装置テレビ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、本発明による装置は、電子装置、娯楽装置などの制御またはコントロール装置として使用され得る。さらに、本発明による装置は、例えば2D表示技術および3D表示技術、特に透明ディスプレイを併って拡張現実用途のためおよび/またはディスプレイが見られているかどうかおよび/またはどの視点からディスプレイが見られているかを認識するため、眼の検出または視標追跡に使用することができる。さらに、本発明による装置は、仮想現実または拡張現実用途との関連において、特に頭装着型ディスプレイを着用する場合、部屋、境界または障害物を探索するためにも使用されてもよい。

0107

さらに、本発明による装置は、例えばDSCカメラなどデジタルカメラにあるいはデジタルカメラとして、および/またはSLRカメラなどレフレックスカメラにあるいはレフレックスカメラとして使用されることができる。これらの用途については、上述したような携帯電話などモバイル用途における本発明による装置の使用を参照することができる。

0108

さらに、本発明による装置はセキュリティ用途または監視用途に使用することができる。このように、一例として、本発明による少なくとも1つの装置は、ある物体が所定の領域内また領域外にある場合に信号を発する(例として銀行または博物館での監視用途)1つまたは複数のデジタルおよび/またはアナログ電子機器と組み合わせることができる。具体的に、本発明による装置は光学的暗号化に使用され得る。本発明による少なくとも1つの装置の使用による検出は、他の検出装置、例えばIR、X線、UV−VIS、レーダまたは超音波検出器と組み合わせて波長を補完することができる。本発明による装置はさらに、弱光環境での検出を可能にするために能動赤外光源と組み合わせることもできる。本発明による装置は、能動検出器システムと比べ一般的に有利であり、具体的に、例えばレーダ用途、超音波用途、LIDARまたは同様の能動検出器装置の場合のように、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、本発明による装置は回避するからである。このように、一般的に、本発明による装置は、移動中の物体を、認識されず、および検出できないように追跡するために使用され得る。加えて、本発明による装置は一般的に、従来の装置と比べ、不正操作されにくく、苛立ちが少ない傾向にある。

0109

さらに、本発明による装置の使用により3D検出が容易および正確になることを考えると、本発明による装置は一般的に、顔面、身体および個人認識および識別に使用され得る。その点、本発明による装置は、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。このように、一般的に、本発明による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。

0110

さらに、本発明による装置は製品識別のための3Dバーコードリーダとして使用され得る。

0111

上記のセキュリティ用途および監視用途に加え、本発明による装置は一般的に、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。このように、本発明による装置は、空間および区域の監視およびモニタリング、および一例として、禁止区域侵入した場合に警報を発動または実行するために使用され得る。したがって、一般的に、本発明による装置は任意選択的に他の種類のセンサ、例えば運動センサまたは熱センサと組み合わせて、あるいは画像増強管または画像強調装置および/または光電子増倍管と組み合わせて、建物内の監視または博物館において、監視目的に使用され得る。さらに、本発明による装置は公共空間または密集した空間において、例えば駐車場での盗難などの犯罪行為など、または空港における放置された荷物などの滞留物など潜在的に危険な活動を検出するために使用され得る。

0112

さらに、本発明による装置は、ビデオおよびカムコーダの用途などのカメラ用途にも有利に適用され得る。したがって、本発明による装置はモーションキャプチャーおよび3D映画記録に使用され得る。そこでは、本発明による装置は一般的に、従来の光学装置と比べ、多数の利点を提供する。このように、本発明による装置は一般的に、光学構成要素に関して要求する複雑度が低い。したがって、一例として、例えば1つのレンズのみを有する本発明による装置を提供することにより、従来の光学装置に比して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、例えばモバイル用途向け超小型装置が可能である。高品質の2つ以上のレンズを有する従来の光学システムは一般的に、概して大きいビームスプリッターが必要であるため容積が大きい。さらに、本発明による装置は一般的に、自動焦点カメラなど、合焦/自動焦点装置向けにも使用され得る。さらに、本発明による装置は光学顕微鏡、特に共焦点顕微鏡にも使用され得る。

0113

さらに、本発明による装置は一般的に、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。このように、一例として、本発明による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、交通標識検出、交通標識認識、車線認識、後部横断通行警告、接近する交通量または前方に走行する車両に応じてヘッドライトの強度と範囲を調整するための光源認識、適応型フロントライトシステム、ハイビームヘッドライトの自動制御、フロントライトシステムの適応型カットオフライト、防眩フロントライトシステム、ヘッドライト照射による動物または障害物などのマーキング、後部横断通行警告、高度運転者支援システムなどおよび他の運転者支援システムまたは他の自動車および交通用途などのための距離センサおよび監視センサとして使用され得る。さらに、本発明による装置は、特に衝突回避のために運転者操縦事前に予測するように適合され得る運転者支援システムに使用され得る。さらに、本発明による装置は、本発明による検出器を使用することによって得られる位置情報の第1および第2の時間微分を分析することなどによって、速度および/または加速度の測定にも使用され得る。この特徴は一般的に、自動車技術、輸送技術または全般的交通技術に適用可能である。他の分野の技術への応用も実現可能である。車室内測位システムにおける具体的用途として、輸送における乗客の位置の検出、より具体的にはエアバッグなど安全システムの使用の電子制御が挙げられる。ここで、特に、エアバッグの使用によって乗客に怪我、特に深刻な怪我を引き起こすような乗客の車両内での位置の場合には、エアバッグの使用を防止することができる。さらに、自動車、電車、航空機などの乗り物、特に自律走行車において、本発明による装置は、運転者が交通に注意を配っているか、または気が散っているか、眠気があるか、または疲労があるか、またはアルコールまたは他の薬物の消費が原因で運転ができない状態かどうかの判定に使用することができる。

0114

これらまたは他の用途では、一般に、本発明による装置は独立型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。特に、本発明による装置は、自動運転および安全性の問題に使用することができる。さらに、これらの用途において、本発明による装置は、赤外センサ音波センサであるレーダセンサ二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、本発明による装置の一般的に受動的な性質は有利である。このように、本発明による装置は一般的に信号を放出する必要がないため、能動的センサ信号が他の信号源干渉するリスクを回避することができる。本発明による装置は特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。このように、本発明による装置によって提供される信号およびデータは典型的に、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、例えばLIDARのような確立された立体視システムよりも低い。低い空間需要を考えると、カメラのような本発明による装置は、例えば窓スクリーンの上または後ろフロントフードバンパ、ライト、鏡または他の場所など、車両内の事実上あらゆる場所に配置することができる。本発明の範囲の開示された効果に基づく1つ以上の検出器のような本発明による様々な検出器は、例えば自律的な運転を可能にするため、または能動的な安全コンセプト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、本発明による様々な装置は、本発明による1つまたは複数の他の装置および/または従来のセンサ、例えば後部窓、側部窓または前部窓のような窓の中、バンパまたはライトなどにおいて組み合わせることができる。

0115

本発明による少なくとも1つの検出器のような本発明による少なくとも1つの装置と、1つまたは複数の雨検出センサとの組み合わせも可能である。これは、本発明による装置が一般にレーダのような従来のセンサ技術より、特に大雨の間に有利であるという事実による。本発明による少なくとも1つの装置とレーダなどの少なくとも1つの従来の感知技術との組み合わせは、ソフトウェアに気象条件に応じた信号の適切な組み合わせを選択させることができる。

0116

さらに、本発明による装置は一般的に、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/または速度測定のためにも使用され得る。速度測定は、車両と一体化または車両の外部において使用されることが可能であり、例えば交通コントロールにおける他の自動車の速度を測定するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、駐車場で空き駐車スペースを検出するためにも使用され得る。

0117

さらに、本発明による装置は一般に、視覚、特に夜間の視界、霧の視界、または煙の視界などの困難な視界条件下での視覚に使用することができる。この目的を達成するために、光検出器は、煙中または煙霧中に存在する粒子のような小さな粒子、または霧中、霞中もしくは薄霧中に存在する水滴のような小さな水滴が入射光を反射しないかまたはそのわずかな部分のみを反射する波長範囲内で少なくとも感度があるようにすることができる。一般に知られているように、入射光の波長がそれぞれ粒子または水滴のサイズを超える場合、入射光の反射は小さいかまたは無視できる。さらに、体および物体によって放出されている熱放射を検出することによって暗視が可能となり得る。したがって、光検出器は、特に、赤外(IR)スペクトル範囲内、好ましくは近赤外(NIR)スペクトル範囲内で高感度であり、そのため、夜間でも、煙霧、煙、霧、霞、薄霧の中でも良好な視認性を提供し得る。

0118

さらに、本発明による装置は、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、医療技術分野において例えば内視鏡で使用される手術用ロボット工学が挙げられるが、なぜなら上記で概説したように、本発明による装置は少ない容量しか必要とせず、他の装置に一体化することができるからである。具体的に、せいぜい1つのレンズを有する本発明による装置は、内視鏡など医療用装置において3D情報を取り込むために使用され得る。さらに、本発明による装置は、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、内視鏡や外科用メスなどの医療用装置の位置を磁気共鳴画像法X線撮像、または超音波撮像から得られるような医療画像からの結果と即座に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、本発明による装置は、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分野に適用され得る。ボディスキャンはさらに、スポーツ用具人間工学的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。

0119

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分野で使用され得る。衣類の分野におけるボディスキャンは、盛装した顧客をスキャンする場合に特に重要である。

0120

さらに、本発明による装置は、人数計数システムの分野において、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の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、人数計数の分野における本発明による装置は、再来店顧客または通過買物客の認識、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、本発明による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、本発明による装置は子ども遊び場において、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、遊具とのさらなる相互交流の実現および/または遊具の安全な使用の確保等にも使用され得る。

0121

さらに、本発明による装置は建設用具、例えば物体または壁までの距離を判定し、表面が平面かどうかを評価し、物体を正しい順番で整列または配置するための距離計、あるいは建設環境などで使用するための検査用カメラにおいて使用され得る。

0122

さらに、本発明による装置は例えばトレーニング、遠隔指導または競技目的などのスポーツおよび運動の分野でも適用され得る。具体的に、本発明による装置は、ダンスエアロビクス、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、上競技、水泳、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ゴルフカーレースレーザータグ、戦場シミュレーションなどの分野でも適用され得る。本発明による装置は、スポーツと試合の両方において、ボールバット、動きなどの位置を検出するために使用し、試合の監視、審判支援、または判断、特にスポーツにおける特定の状況の自動判断、例えばポイントまたはゴールが実際に行われたかどうかを判断するために、使用することができる。

0123

さらに、本発明による装置は自動車レースまたは自動車運転訓練または自動車安全訓練などの分野において、自動車の位置または進路、あるいは前の進路または理想的な進路からの逸脱などを判定する目的にも使用され得る。

0124

本発明による装置はさらに、例えばフィドルバイオリンビオラチェリー、ベース、ハープギターバンジョー、またはウクレレなどの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の鍵盤楽器、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の打楽器である楽器練習の補助、特に遠隔レッスンサポートするために使用されてもよい。

0125

本発明による装置はさらに、リハビリテーションおよび理学療法においても、トレーニングを促進するために、および/または動きを調査して修正するために使用され得る。この場合、本発明による装置は遠隔診断にも適用され得る。

0126

さらに、本発明による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つまたは複数の本発明による装置を、例えば自律運転および/またはロボットの作業用受動的制御ユニットとして使用することができる。移動ロボットと組み合わせることにより、本発明による装置は、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可能にし得る。本発明による装置は、例えばロボットと製造部品と生物との間での事故、衝突を含むがそれに限定されない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。ロボット工学では、ロボットが人間を認識しないと人間に深刻な傷を負わせるおそれがあることから、人間とロボットの安全で直接的な相互作用がしばしば問題となる。本発明による装置は、ロボットがより良くかつ迅速に物体や人間の位置を確認するのに役立ち、安全な対話を可能にし得る。本発明による装置の受動的性質を考えると、本発明による装置は能動的な装置よりも有利であり、および/または、既存のレーダ、超音波、2Dカメラ、IR検出などの解決法を補完するために使用することができる。本発明による装置における1つの特有の利点は、信号干渉の可能性が低いことである。したがって、信号干渉のリスクを伴わずに複数のセンサが同じ環境で同時に、作動し得る。このように、本発明による装置は一般的に、高度に自動化された生産環境において、限定されずに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。本発明による装置は、例えば2D撮像、レーダ、超音波、IRなど他のセンサと組み合せて、品質管理またはその他の目的など、生産における品質管理にも使用され得る。さらに、本発明による装置は、マイクロメートル範囲からメートル範囲まで、製品の表面の均一性または規定寸法順守調査のためなど、表面品質の評価に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。製造環境において、本発明による装置は、大量の廃棄物を避けるために、食品または木材など複雑な三次元構造を有する天然物を加工するために特に有用である。さらに、本発明による装置は、タンクサイロなどの充填レベルを監視するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、自動光学検査などで、欠落部品不完全な部品、緩んでいる部品、または低品質部品の検査などの複雑な製品検査、例えばプリント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、食品包装検査などに使用され得る。

0127

さらに、本発明による装置は車両、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。このように、交通用途の分野においては上述の用途に加え、航空機や車両などのための受動型追跡システムも挙げることができる。本発明による少なくとも1つの検出器など、本発明による少なくとも1つの装置は、移動中の物体の速度および/または方向の監視のために使用することが実現可能である。具体的に、陸地、海および宇宙空間を含む空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、本発明による少なくとも1つの検出器など、本発明による少なくとも1つの装置は、固定型および/または移動型の装置に取り付けることができる。本発明による少なくとも1つの装置の出力信号を、例えば他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、追跡物体操作物体の間で衝突を回避するためまたは衝突を可能にするための用途が実現可能である。本発明による装置は、要求される計算能力が低いことと瞬時に応答することにより、および、レーダなど能動型システムと比較して検出および妨害がより困難な検出システムの受動的性質により、一般的に有用かつ有利である。本発明による装置は、例えば速度制御装置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、本発明による装置は、有料道路自動料金徴収システムでも使用され得る。

0128

本発明による装置は、一般に受動的用途に使用することができる。受動的な用途としては、や危険な場所にある船舶、および着陸時または発進時の航空機に対するガイダンスがある。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。鉱山用車両など、危険であるが明白に定められているルートを走行する車両にも同じものを使用することができる。さらに、本発明による装置は、自動車、列車、飛行物体、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、本発明による装置は、物体の速度または加速度を検出するため、あるいは、物体の時間に依存する1つまたは複数の位置、速度、加速度を追跡することにより物体の動きを予測するために使用できる。

0129

さらに、上で概説したように、本発明による装置はゲームの分野で使用することができる。したがって、本発明による装置は、動きをその内容に組み込むソフトウェアと組み合わせた動きの検出など、同じまたは異なるサイズ、色、形状などの複数のオブジェクトとともに使用するために受動的であり得る。特に、アプリケーションは、グラフィック出力に動きを実行するのに適している。さらに、コマンドを与えるための本発明による装置の用途が適用可能である、例えばジェスチャまたは顔認識のために本発明による1つまたは複数の装置を使用することなどである。本発明による装置は、暗い場所や周囲の状況を改善する必要があるその他の状況の下で動作するために能動システムと組み合わせることができる。追加的または代替的に、本発明による1つまたは複数の装置と1つまたは複数のIRまたはVIS光源との組み合わせが可能である。本発明による検出器と特別な装置との組み合わせもまた可能であり、該組み合わせは、システムおよびそのソフトウェアにより、限定されないが例えば、特別な色、形状、他の機器との相対位置、動きの速さ、光、装置の光源を変調するために使用される周波数、表面の性質、使用材料反射特性透明度吸収特性などにより容易に区別される。該装置は、他の可能性の中でも特に、スティックラケットクラブナイフ、ホイール、指輪ステアリングホイールボトル、ボール、ガラス花瓶スプーンフォーク立方体サイコロフィギュア人形、テディ、ビーカーペダル、スイッチ、グローブ宝石、楽器、または、ピックドラムスティックなどの楽器を演奏するための補助装置などに似せることができる。他の選択肢も可能である。

0130

さらに、本発明による装置は、高温またはさらなる発光プロセスなどにより、それ自体で発光する物体を検出および/または追跡するために使用することができる。発光部は、排気流などであってもよい。さらに、本発明による装置は、反射物体を追跡し、これらの物体の回転または方向を分析するのに使用することができる。

0131

さらに、本発明による装置は、一般に、建築、建設および地図作成の分野で使用することができる。したがって、一般に、本発明による1つまたは複数の装置は、例えば田舎や建物の環境領域を測定および/または監視するために使用することができる。このように一般に、本発明による1つ以上の装置は、環境エリア、例えば地方または建物を計測および/またはモニターすることができる。その中で、本発明による1つまたは複数の装置は、他の方法および装置と組み合わされあるいは単独で、建築プロジェクト、変化する対象物、家などの進捗および正確さを監視するために使用されてもよい。本発明による装置は、部屋、街路、家、コミュニティまたは風景の地図を構築するために、地上または空中からスキャンされた環境の三次元モデルを生成するために使用され得る。潜在的可能な適用分野は、建築、地図作成、不動産管理、土地調査などであり得る。一例として、本発明による装置はドローンやマルチコプターなど飛行可能な乗り物に使用し、建物、煙突生産拠点などの農業生産環境、生産プラントまたは風景を監視するために、救助活動を支援するために、危険な環境での仕事を支援するために、屋内または屋外の燃える場所で消防隊を支援するために、1人以上の人や動物や移動物体を見つけたり監視したりするために、スキーサイクリングなどのスポーツをしている1人以上の人を追跡して記録するドローン(これは、ヘルメットマーク、ビーコン装置などをたどることで実現できる)などの娯楽目的のために、使用することができる。本発明による装置は、障害物を認識すること、所定の経路をたどること、縁、パイプ、建物などをたどること、または環境の地球なまたは地域の地図を記録することに使用することができる。さらに、本発明による装置は、室内または屋外でのドローンの位置特定および位置決めのため、気圧センサが十分に正確でない屋内でドローンの高さを安定させるため、またはいくつかのドローンの協調運動や空中での充電または燃料補給など複数のドローンの相互作用のために使用することができる。

0132

さらに、本発明による装置は、相互接続するためにCHAIN(Cedec Home Appliances Interoperationg Network)のような家電相互接続ネットワーク内で使用されてもよく、自動化、例えばエネルギーまたは負荷管理などの家庭内の基本的な機器関連サービスの管理、リモート診断ペット関連電化製品子供用電化製品、子ども監視、電化製品関連の監視、高齢者または病気の人への支援またはサービスホームセキュリティおよび/または監視、電化製品操作のリモートコントロール自動メンテナンスサポートのために使用されてよい。さらに、本発明による装置は、空調システムなどの暖房または冷房システムにおいて、特に1人または複数の人の位置に応じて、部屋のどの部分を特定の温度または湿度にするべきかを突き止めるために使用され得る。さらに、本発明による装置は、家事に使用することができるサービス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。本発明による装置は、さまざまな目的に例えば、衝突回避、環境地図の作成、ユーザ識別、特定のユーザに対するロボット性能の個人化、セキュリティ目的またはジェスチャまたは顔認識用に使用され得る。一例として、本発明による装置は、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、侵入者を検出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に付き添いを提供するソーシャルロボット、または手話または手話を音声に変換するための翻訳および音声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分野において、本発明による装置を有する家庭用ロボットは、物体の拾上げ、物体の運搬、そして物体やユーザとの安全な方法での相互交流のために使用され得る。さらに、本発明による装置は、危険な物質または物体を扱うロボット、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、本発明による装置は、化学物質または放射性物質など危険物、特に災害発生後の危険物、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ため、あるいは燃えている物体の近くまたは被災地付近など安全ではない環境内での作業やその調査において運転するため、あるいは空中、海中、地下などでの有人または無人での救出活動のため、ロボットまたは無人遠隔制御型車両に使用され得る。

0133

さらに、本発明による装置は、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、オーディオ装置スマートウォッチ、携帯電話、電話機食器洗浄機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監視、あるいは人と対話および/または人に関する情報を他の家庭用機器、モバイル機器または娯楽装置と共有するためにも使用され得る。ここで、本発明による装置は、家事または作業などにおいて、例えば物体を保持、運搬または拾い上げるための装置内に、あるいは環境内の障害物を知らせるために適合された光学信号および/または音響信号を伴う安全システムにおいて、高齢者または障害者、全または視覚障害者を支援するために使用され得る。

0134

本発明による装置はさらに、農業分野において、例えば害虫雑草および/または菌類昆虫によって全体または部分的に感染する可能性のある作物植物の感染の検出および選別にも使用され得る。さらに、作物収穫するために、本発明による装置は、そうでなければ収穫装置によって害される可能性があるシカなどの動物を検出するために使用することができる。さらに、本発明による装置は、畑または温室内の植物の成長を監視するために、特に畑または温室内の所与の地域さらには所与の植物のための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することができる。さらに、農業バイオテクノロジーでは、本発明による装置は、植物の大きさおよび形状を監視するのに使用することができる。

0135

さらに、本発明による装置は、化学物質または汚染物質を検出するセンサ、電子嗅覚チップバクテリアまたはウイルスなどを検出する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治療、きわめて危険な物質の取扱いまたは除去、高放射能区域または化学物質漏出など高度汚染区域浄化、または農業での害虫駆除のために構成されるスマートロボットの構築に使用され得る。

0136

本発明による1つまたは複数の装置はさらに、物体のスキャンのために、例えばCADまたは同様のソフトウェアと組み合わせて、例えば積層造形および/または3Dプリンティング向けにも使用され得る。その中で、本発明による装置の高い寸法精度は、例えばx方向、y方向またはz方向において、またはこれらの方向の任意の組み合わせで、例えば同時に利用され得る。これに関して、反射光または散乱光を提供し得る表面上の照射スポットの検出器からの距離の決定を、照射スポットから光源までの距離とは実質的に無関係に行うことができる。本発明におけるこの特性は、三角測量または飛行時間(TOF)法などの既知の方法、つまり照射源と照射スポットとの間の距離は、検出器と照明スポットの間の距離を決定するために既知であるかまたは帰納的に計算されなければならない既知の方法とは対照的である。これとは対照的に、本発明による検出器の場合、スポットが適度に照らされていれば十分であり得る。さらに、本発明による装置は、それらが固体面を含むか液体面を含むか否かに関わらず、金属面のような反射面をスキャンするために使用することができる。さらに、本発明による装置は例えばパイプライン検査ゲージなど、検査および保守にも使用され得る。さらに、生産環境において、本発明による装置は、天然物など明確に定義されていない形状の物体を扱う作業、例えば野菜または他の自然生産物の形状またはサイズによる分類、あるいは加工工程に必要とされる精度よりも低い精度で製造された肉または物体などの生産物の切断にも使用され得る。

0137

さらに、本発明による装置は、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、局所ナビゲーションにも使用され得る。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含まれる。屋内ナビゲーションはさらに、商店街、小売店舗、博物館、空港またはにおいて、モバイル商品モバイル装置手荷物、顧客または従業員の位置の追跡、または地図上での現在位置など場所特定情報、または販売された物品に関する情報をユーザへ提供するためなどにも使用され得る。

0138

さらに、本発明による装置は、例えば速度、傾斜、接近中の障害物、道路凹凸、またはカーブなどのモニタリングによる自動二輪車運転支援といった自動二輪車の安全運転の確保するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、列車または路面電車の衝突回避にも使用され得る。

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