用于至少一个对象的光学检测的检测器
阅读：748发布：2020-12-07
专利汇可以提供用于至少一个对象的光学检测的检测器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提出了用于至少一个对象(112)的光学检测的检测器(110)。检测器(110)包括：至少一个光学 传感器 ，其中 光学传感器 具有至少一个传感器区域(130)，其中光学传感器被设计为以取决于入射调制光束(132)对传感器区域(130)的照射的方式产生至少一个传感器 信号 ，其中传感器信号取决于光束(132)的调制 频率 ，其中传感器区域(130)包括至少一个电容器件(134)，电容器件(134)包括至少两个 电极 (166,174)，其中至少一个绝缘层(178)和至少一个光敏层(180)嵌入在电极(166,174)之间，其中至少一个电极(166,174)是对光束(132)至少部分光学透明的；以及至少一个评估设备(150)，其中评估设备(150)被设计为通过评估传感器信号来产生关于对象(112)的 位置 的至少一项信息。特别地，光学传感器可以是纵向光学传感器(114)，其被设计为产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定相同的总照射功率的情况下，纵向传感器信号还取决于光束(132)在传感器区域(130)中的光束横截面，其中评估设备(150)被设计成通过评估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。替代地或另外地，光学传感器可以是横向光学传感器(160)，其中电极(166,174)中的一个是具有低电导率的电极层(222)，其用于确定入射光束(132)照射传感器区域(130)的位置，其中横向光学传感器(160)被设计成取决于入射光束(132)照射传感器区域(130)的位置产生至少一个横向传感器信号，其中评估设备(150)被设计成通过评估横向传感器信号产生关于对象(112)的横向位置的至少一项信息。因此，提供了一种用于精确确定空间中至少一个对象的位置的简单且仍然有效的检测器，其表现出所提取的ac光 电流 随着的入射光斑尺寸的变化的强非线性行为并且另一方面允许容易制备。，下面是用于至少一个对象的光学检测的检测器专利的具体信息内容。
1.一种用于光学检测至少一个对象(112)的检测器(110)，包括：
至少一个光学传感器，其中，所述光学传感器具有至少一个传感器区域(130)，其中，所述光学传感器被设计为以取决于入射调制的光束(132)对所述传感器区域(130)的照射的方式产生至少一个传感器信号，其中，所述传感器信号取决于所述光束(132)的调制频率，其中，所述传感器区域(130)包括至少一个电容器件(134)，所述电容器件(134)包括至少两个电极(166,174)，其中，至少一个绝缘层(178)和至少一个光敏层(180)嵌入在所述电极(166,174)之间，其中，所述电极(166,174)中的至少一个是对所述光束(132)至少部分光学透明的；以及
至少一个评估设备(150)，其中，所述评估设备(150)被设计为通过评估所述传感器信号来产生关于所述对象(112)的位置的至少一项信息。
2.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中，所述光学传感器选自：
至少一个纵向光学传感器(114)，其中，所述纵向光学传感器(114)被设计为产生至少一个纵向传感器信号，其中，在给定相同的总照射功率的情况下，所述纵向传感器信号还取决于所述光束(132)在所述传感器区域(130)中的光束横截面，其中，所述评估设备(150)被设计为通过评估所述纵向传感器信号产生关于所述对象(112)的纵向位置的至少一项信息；或者
至少一个横向光学传感器(160)，其中，所述电极(166,174)中的一个是具有低电导率的电极层(222)，所述电极层(222)用于确定入射光束(132)照射所述传感器区域(130)的位置，其中，所述横向光学传感器(160)被设计为取决于入射光束(132)照射所述传感器区域(130)的位置产生至少一个横向传感器信号，其中，所述评估设备(150)被设计为通过评估所述横向传感器信号产生关于所述对象(112)的横向位置的至少一项信息。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的检测器(110)，其中，所述绝缘层(178)包括绝缘材料或者电绝缘组件。
4.根据在前述权利要求所述的检测器(110)，其中所述绝缘材料包括至少一种透明绝缘的含金属化合物，其中，所述含金属化合物包括选自包括以下的金属：Al、Ti、Ta、Mn、Mo、Zr、Hf、La、Y和W，其中，至少一种含金属化合物选自包括以下：氧化物、氢氧化物、硫属化物、磷属化物、碳化物或其组合。
5.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中，所述绝缘材料是通过原子层沉积可获得。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的检测器(110)，其中，所述光敏层(180)作为以下中的一个或多个来提供：
至少一个层，其包括纳米颗粒形式的至少一种光电导材料；
至少两个单独的光电导层(188,188')，其包括至少一种光电导材料，并作为具有至少一个边界的相邻层来提供，其中，所述光电导层用于在所述相邻层之间的所述边界处产生结(190)；
至少一个半导体吸收层(196)；以及
至少一个有机光敏层(198)，其包括至少一种电子供体材料和至少一种电子受体材料。
7.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中，所述光电导材料是选自包括以下的无机光电导材料：IV族元素、IV族化合物、III-V族化合物、II-VI族化合物和硫属化物。
8.根据权利要求6所述的检测器(110)，其中，所述半导体吸收层(196)包括以下材料中的一种或多种：晶体硅(c-Si)、微晶硅(μc-Si)、氢化微晶硅(μc-Si：H)、非晶硅(a-Si)、氢化非晶硅(a-Si：H)、非晶硅碳合金(a-SiC)、氢化非晶硅碳合金(a-SiC：H)、锗硅合金(a-GeSi)、或氢化非晶锗硅合金(a-GeSi：H)。
9.根据权利要求6所述的检测器(110)，其中，所述有机光敏层(198)包括：包含供体材料的单独的供体材料层(234)和包含受体材料的单独的受体材料层(236)，或者其中所述有机光敏层(198)中的所述供体材料和所述受体材料被布置为包括所述供体材料和所述受体材料的单个层。
10.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中，所述供体材料选自有机小分子，所述有机小分子包括酞菁衍生物、低聚噻吩、低聚噻吩衍生物、4,4-二氟-4-硼-3a,4a-二氮杂-s-并二苯并(BODIPY)衍生物、氮杂-BODIPY衍生物、方酸衍生物、二酮吡咯并吡咯衍生物或苯并二噻吩衍生物，并且其中，所述受体材料选自C60、C70或苝衍生物。
11.根据权利要求8所述的检测器(110)，其中，所述电子供体材料包括有机供体聚合物，并且其中，所述电子受体材料包括富勒烯基电子受体材料，其中，所述有机供体聚合物选自以下中的一种或多种：
-聚[3-己基噻吩-2,5-二基](P3HT)，
-聚[3-(4-正辛基)-苯基噻吩](POPT)，
-聚[3-10-正辛基-3-吩噻嗪-亚乙烯噻吩–共-2,5-噻吩](PTZV-PT)，聚[4,8-双[(2-乙基己基)氧基]苯并[1,2–b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基](PTB7)，
-聚[噻吩-2,5-二基-交替-[5,6-双(十二烷氧基)苯并[c][1,2,5]噻二唑]-4,7-二基](PBT-T1)，
-聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-交替-4,7-(2,1,3--苯并噻二唑)](PCPDTBT)，
-聚[5,7-双(4-癸基-2-噻吩基)-噻吩并(3,4-b)二噻唑噻吩-2,5](PDDTT)，
-聚[N-9'-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4'，7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](PCDTBT)，或
-聚[(4,4'-双(2-乙基己基)二噻吩并[3,2-b；2',3'-d]噻咯)-2,6-二基-交替-(2,1,
3-苯并噻二唑)-4,7-二基](PSBTBT)，
-聚[3-苯基腙噻吩](PPHT)，
-聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)，
-聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基-2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基](M3EH-PPV)，
-聚[2-甲氧基-5-(3',7'-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MDMO-PPV)，-聚[9,9-二辛基芴-共-双-N,N-4-丁基苯基-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺](PFB)，或衍生物、改性物或其混合物，并且
其中，所述富勒烯基电子受体材料选自以下中的一种或多种：
-[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC60BM)，
-[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC70BM)，
-[6,6]-苯基C84丁酸甲酯(PC84BM)，
-茚-C60双加合物(ICBA)，
或衍生物、改性物或其混合物。
12.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中，所述电容器件(134)还包括至少一个电荷载流子传输层(182)，其中，所述电荷载流子传输层(182)位于所述光敏层(180)和所述电极(166,174)中的一个电极之间。
13.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中，所述检测器还包括用于调制所述照射的至少一个调制设备(144)。
14.一种用于在用户(214)和机器(218)之间交换至少一项信息的人机接口(204)，其中，所述人机接口(204)包括根据涉及检测器(110)的前述权利要求中的任一项所述的至少一个检测器(110)，其中，所述人机接口(204)被设计为通过所述检测器(110)产生所述用户(214)的至少一项几何信息，其中，所述人机接口(204)被设计为向所述几何信息分配至少一项信息。
15.一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐设备(206)，其中，所述娱乐设备(206)包括根据前一权利要求所述的至少一个人机接口(204)，其中，所述娱乐设备(206)被设计为能够通过所述人机接口(204)实现由玩家输入至少一项信息，其中，所述娱乐设备(206)被设计为根据所述信息改变所述娱乐功能。
16.一种用于跟踪至少一个可移动对象(112)的位置的跟踪系统(208)，所述跟踪系统(208)包括根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器(110)，所述跟踪系统(208)还包括至少一个跟踪控制器(220)，其中，所述跟踪控制器(220)用于跟踪所述对象(112)的一系列位置，每个位置包括在特定时间点至少关于所述对象(112)的位置的至少一项信息。
17.一种用于确定至少一个对象(112)的至少一个位置的扫描系统，所述扫描系统包括根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器(110)，所述扫描系统还包括：至少一个照射源(136)，用于发射至少一个光束(132)，所述至少一个光束(132)被配置用于照射位于所述至少一个对象(112)的至少一个表面处的至少一个点，其中，所述扫描系统被设计为通过使用所述至少一个检测器(110)产生关于所述至少一个点与所述扫描系统之间的距离的至少一项信息。
18.一种用于对至少一个对象(112)成像的相机(202)，所述相机(202)包括根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器(110)。
19.一种用于至少一个对象(112)的光学检测的方法，所述方法包括：
通过使用具有传感器区域(130)的至少一个光学传感器产生至少一个传感器信号，其中，所述传感器信号取决于入射调制的光束(132)对所述光学传感器的所述传感器区域(130)的照射，其中，所述传感器信号还取决于所述光束(132)的调制频率，其中，所述传感器区域(130)包括至少一个电容器件(134)，所述电容器件(134)包括至少两个电极(166，
174)，其中，至少一个绝缘层(178)和至少一个光敏层(180)嵌入在所述电极(166,174)之间，其中，所述电极(166,174)中的至少一个是对所述光束(132)至少部分光学透明的；以及通过根据所述传感器信号确定关于所述对象(112)的位置的信息项，来评估所述光学传感器的所述传感器信号。
20.一种根据涉及检测器(110)的前述权利要求中任一项所述的检测器(110)的使用，用于选自包括如下用途的组的使用目的：距离测量，特别是在交通技术中；位置测量，特别是在交通技术方面；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；物流应用；机器视觉应用；保险应用；监督应用；数据收集应用；扫描应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的地图绘制应用。
用于至少一个对象的光学检测的检测器
技术领域
[0001] 本发明涉及用于至少一个对象的光学检测的检测器，特别涉及用于确定至少一个对象的位置的检测器，特别关于该至少一个对象的深度、宽度、或者深度和宽度两者。此外，本发明涉及人机接口、娱乐设备、扫描设备、跟踪系统以及相机。此外，本发明涉及用于至少一个对象的光学检测的方法并且涉及检测器的各种用途。这些设备、方法和用途可用于例如日常生活、游戏、交通技术、空间绘图、生产技术、安全技术、医疗技术或科学中的各种领域。然而，另外的应用是可能的。
背景技术
[0002] 用于光学检测至少一个对象的各种检测器在光学检测器的基础上是已知的。WO 2012/110924 A1公开了一种包括至少一个光学传感器的光学检测器，该至少一个光学传感器展现出至少一个传感器区域。这里，光学传感器被设计为以取决于传感器区域的照射的方式产生至少一个传感器信号。根据所谓的“FiP效应”，给定相同的总照射功率，传感器信号因此取决于照射的几何形状，特别是取决于传感器区域上的照射的光束横截面。检测器还具有至少一个评估设备，该评估设备被指定为根据传感器信号生成至少一项几何信息，特别是关于照射和/或对象的至少一项几何信息。
[0003] WO 2012/110924A1中公开的示例性光学传感器选自由有机太阳能电池、染料太阳能电池和染料敏化太阳能电池(DSC)，优选固态染料敏化太阳能电池(ssDSC)组成的组。本文中，DSC通常是指具有至少两个电极的装置，其中至少一个电极是至少部分透明的，其中至少一种n-半导电金属氧化物、至少一种染料和至少一种电解质或p-半导体材料嵌入在电极之间。在这种光学传感器中，传感器信号可以以交流光电流的形式提供，当调制光聚焦到传感器区域时，该交流光电流被增强。
[0004] WO 2014/097181 A1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纵向光学传感器来确定至少一个对象的位置的方法和检测器。优选地，采用纵向光学传感器的堆叠，特别是高度准确且无模糊地确定对象的纵向位置。通常，需要至少两个单独的“FiP传感器”，即基于FiP效应的光学传感器，以便无模糊地确定对象的纵向位置，其中至少一个FiP传感器用于考虑照射功率的可能变化而对纵向传感器信号进行归一化。此外，WO 2014/097181 A1公开了一种人机接口、娱乐设备、跟踪系统和相机，每个都包括至少一个这样的用于确定对象的位置的检测器。
[0005] WO 2016/092454 A1公开了一种光学检测器，包括：至少一个光学传感器，用于检测光束并产生至少一个传感器信号，其中光学传感器具有至少一个传感器区域，其中传感器信号表现出非线性依赖于光束对于传感器区域的照射；至少一个图像传感器作为包括图像像素的像素矩阵的像素化传感器，用于检测光束并产生至少一个图像信号，其中图像信号表现出线性依赖于光束对于图像像素的照射；以及至少一个评估设备，用于评估传感器信号和图像信号。在优选实施例中，光学传感器是像素化光学传感器，其至少部分地由像素阵列建立，该像素阵列包括构成传感器区域的多个单独的传感器像素。这里，至少一个电子元件可以放置在与各个传感器像素相同的表面上的传感器像素的附近，特别是每个传感器像素的附近，其中电子元件可以用于有助于评估由对应的传感器像素提供的信号，因此可以包括容量，从而允许更快地读出由各个传感器像素提供的信号。
[0006] WO 2016/120392 A1公开了另一种可以表现出FiP效应的光学传感器。这里，光学传感器的传感器区域包括光电导材料，优选地选自硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)、磷化铟(InP)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、锑化铟(InSb)、碲镉汞(HgCdTe；MCT)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)或铜锌锡硫化物(CZTS)、固溶体和/或其掺杂变体。这里，光电导材料沉积在绝缘基板上，特别是陶瓷基板或透明或半透明基板，例如玻璃或石英。此外，可以在位于传感器区域中的氢化非晶半导体材料中观察到FiP效应，特别是在氢化非晶硅(a-Si：H)中。
[0007] “Starting with highκoxides in capacitors,especially with their capability of replacing thin silicon dioxide layers in CMOS transistors as gate dielectric in order to reduce leakage currents(从电容器中的高κ氧化物开始，尤其是它们能够替换CMOS晶体管中的薄二氧化硅层作为栅极电介质以减少漏电流的能力)”，J.Robertson，High dielectric constant oxides(高介电常数氧化物)，The European Physical Journal Applied Physics(欧洲物理杂志应用物理)，第28卷，第3期，第265-291页，2004年，提供了覆盖以下内容的综述：高κ氧化物的选择、它们的结构和冶金行为、原子扩散、沉积、界面结构和反应、电子结构、键合、带偏移、迁移率降低、平带电压偏移和电子缺陷。
[0008] L.Biana，E.Zhua，J.Tanga，W.Tanga和Fujun Zhang，Progress in Polymer Science(聚合物科学进展)37，2012年，第1292-1331页，提供了关于有机光伏(OPV)电池的共轭聚合物的综述。在此，他们描述了聚合物太阳能电池(PSC)已经作为替代光伏技术出现，特别是由于通过使用溶液处理技术而经济地生产大面积柔性设备的潜力。通常，PSC采用本体异质结(BJH)架构，其中光敏层由供体聚合物和可溶性富勒烯基电子受体(诸如[6,6]-苯基-C61-丁酸甲基酯(PC60BM)或[6,6]-苯基-C71-丁酸甲基酯(PC71BM))的混合溶液浇注而成并夹在两个电极之间。因此，典型的BHJ太阳能电池包括氧化铟锡(ITO)涂覆的玻璃基板，其由通常为PEDOT：PSS的透明导电聚合物层覆盖。包含供体聚合物和富勒烯衍生物的混合物被放置PEDOT：PSS层的顶部，并在光敏层上沉积薄金属层作为阴极，优选铝(Al)或银(Ag)。在此，供体聚合物用作主要的太阳光吸收剂和空穴传输层，而小分子适合于传输电子。
[0009] 尽管富勒烯通常用作BHJ OPV中的受体材料，但非富勒烯分子受体也是已知的。A.Facchetti，Materials Today(今日材料)，第16卷，第4期，2013年，第123-132页，综述了聚合物供体-聚合物受体(全聚合物)BHJ OPV，其中n型半导体聚合物用作电子受体而不是富勒烯或另一种小分子。这种BHJ OPV具有许多优点，特别是在可见光和近红外光谱区域中的高吸收系数，更有效调节能级，以及控制溶液粘度的灵活性增加。此外，本文提供了光敏共混组合物，其中每种组合物包含选择的供体聚合物和选择的受体聚合物。
[0010] 尽管上述设备和检测器暗示了优点，但仍需要对简单、低成本且仍然可靠的空间检测器进行改进。
[0011] 本发明所要解决的问题
[0012] 因此，本发明所解决的问题是指定用于光学检测至少一个对象的设备和方法，其至少大体上避免了这种类型的已知设备和方法的缺点。特别是，需要一种用于确定对象在空间中的位置的改进的简单、低成本且仍然可靠的空间检测器。
[0013] 更具体地，本发明所解决的问题是提供一种光学检测器，该光学检测器包括传感器区域内的材料，该材料一方面可以表现出提取的交流光电流与照射光斑的尺寸变化的强非线性行为(FIP效应)，但另一方面，它可以允许轻松准备。
[0014] 在这方面，希望可以在光学检测器中能够在可以与已知的FiP设备相比的照射水平下观察到更大的交流光电流，以便能够获得更大的传感器信号。此外，还希望在光学传感器中还能增加对焦响应与离焦响应的比率。
发明内容
[0016] 如这里所使用的，表达“具有”、“包括”和“包含”以及其语法变体以非排他的方式使用。因此，表达“A具有B”以及表达“A包括B”或“A包含B”可以既表示除了B之外A还包含一种或多种其他组分和/或成分的事实，并且还表示除了B之外A中不存在其他组分、成分或元素的情况。
[0017] 在本发明的第一方面，公开了一种用于光学检测的检测器，特别是用于确定至少一个对象的位置的检测器。这里，根据本发明的用于至少一个对象的光学检测的检测器包括：
[0018] -至少一个光学传感器，其中，光学传感器具有至少一个传感器区域，其中光学传感器被设计为以取决于入射调制光束对传感器区域的照射的方式产生至少一个传感器信号，其中传感器信号取决于光束的调制频率，其中传感器区域包括至少一个电容器件，该电容器件包括至少两个电极，其中至少一个绝缘层和至少一个光敏层嵌入在电极之间，其中至少一个电极对光束至少部分光学透明；以及
[0019] -至少一个评估设备，其中该评估设备被设计为通过评估传感器信号来产生关于对象位置的至少一项信息。
[0020] “对象”通常可以是从生物和非生物中选择的任意对象。因此，作为示例，至少一个对象可以包括一个或多个物品和/或物品的一个或多个部分。附加地或替代地，对象可以是或可以包括一个或多个生物和/或其一个或多个部分，诸如例如用户的人和/或动物的一个或多个身体部位。
[0021] 如这里所使用的，“位置”通常是指关于对象在空间中的位置和/或方位的任意信息项。为此目的，作为示例，可以使用一个或多个坐标系，并且可以通过使用一个、两个、三个或更多个坐标来确定对象的位置。作为示例，可以使用一个或多个笛卡尔坐标系和/或其他类型的坐标系。在一个示例中，坐标系可以是其中检测器具有预定位置和/或方位的检测器的坐标系。如下面将进一步详细描述的，检测器可以具有光轴，该光轴可以构成检测器的主观察方向。光轴可以形成坐标系的轴，例如z轴。此外，可以提供一个或多个附加轴，优选地垂直于z轴。
[0022] 因此，作为示例，检测器可以构成如下的坐标系，其中光轴形成z轴，并且其中另外地可以设置垂直于z轴并且彼此垂直的x轴和y轴。作为示例，检测器和/或检测器的一部分可以停留在该坐标系中的特定点处，例如在该坐标系的原点处。在该坐标系中，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是“纵向”，并且沿着z轴的坐标可以被认为是“纵向坐标”。垂直于纵向的任意方向可以被认为是“横向”，并且x坐标和/或y坐标可以被认为是“横向坐标”。
[0023] 可替换地，可以使用其他类型的坐标系。因此，作为示例，可以使用极坐标系，其中光轴形成z轴，并且其中距z轴的距离和极角可以用作附加坐标。再次，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是“纵向”，并且沿着z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于z轴的任何方向可以被认为是横向，并且极坐标和/或极角可以被认为是横向坐标。
[0024] 如这里所使用的，用于光学检测的检测器通常是用于提供关于至少一个对象的位置的至少一项信息的设备。检测器可以是固定设备或移动设备。此外，检测器可以是独立设备或可以形成例如计算机、车辆或任何其他设备的另一设备的一部分。此外，检测器可以是手持设备。检测器的其他实施例是可行的。
[0025] 检测器可以用于以任何可行的方式提供关于至少一个对象的位置的至少一项信息。因此，该信息可以是例如电子地、视觉地、声学地或以其任意组合来提供。该信息还可以存储在检测器的数据存储器或单独的设备中和/或可以经由至少一个接口提供，例如无线接口和/或有线接口。
[0026] 在本发明的这个方面内，用于光学检测的检测器，特别是用于确定至少一个对象的位置的检测器，具体地，可以被指定用于确定至少一个对象的纵向位置(深度)、至少一个对象的横向位置(宽度)、或至少一个对象的空间位置(深度和宽度)。
[0027] 因此，在本发明的第一方面内，公开了一种用于确定至少一个对象的纵向位置(深度)的检测器。根据本发明的用于至少一个对象的深度的光学检测的检测器包括：
[0028] -至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器被设计为以取决于入射调制光束对传感器区域的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定相同的总照射功率的情况下，纵向传感器信号取决于光束在传感器区域中的光束横截面并且取决于光束的调制频率，其中传感器区域包括至少一个电容器件，该电容器件包括至少两个电极，其中至少一个绝缘层和至少一个光敏层嵌入在电极之间，其中至少一个电极对光束至少部分光学透明；以及
[0029] -至少一个评估设备，其中评估设备被设计为通过评估纵向传感器信号来产生关于对象纵向位置的至少一项信息。
[0030] 这里，上面列出的组件可以是单独的组件。或者，可以将如上列出的两种或更多种组件集成到一种组件中。此外，至少一个评估设备可以形成为独立于纵向光学传感器的单独评估设备，但是可以优选地连接到纵向光学传感器以便接收纵向传感器信号。可替换地，至少一个评估设备可以完全或部分地集成到纵向光学传感器中。
[0031] 根据本发明该方面的检测器包括至少一个纵向光学传感器。这里，纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，即纵向光学传感器内对入射光束的照射敏感的区域。如本文所用，“纵向光学传感器”通常是被设计为以取决于光束对传感器区域的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号的设备，其中在给定相同的总照射功率的情况下，根据所谓的“FiP效应”，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的光束横截面。因此，纵向传感器信号通常可以是指示纵向位置的任意信号，其也可以表示为深度。作为示例，纵向传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，纵向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。附加地或替代地，纵向传感器信号可以是或可以包括数字数据。纵向传感器信号可包括单个信号值和/或一系列信号值。纵向传感器信号还可以包括通过组合两个或更多个单独信号而导出的任意信号，例如通过将两个或更多个信号进行平均和/或通过形成两个或更多个信号的商。
[0032] 根据本发明，可以通过使用光学传感器所包括的电容器件来观察FiP效应。这里，电容器件被传感器区域包括，该传感器区域构成光学传感器中的如上所述对入射光束的照射敏感的区域。作为结果，根据本发明的至少一个电容器件实际上被光学传感器本身的传感器区域包括。该特征与WO 2016/092454 A1中公开的光学检测器形成对比，其中用于允许更快地读出由各个传感器像素提供的信号的至少一个电子元件，特别是电容，可以放置在与各个传感器像素相同的表面上、光学传感器的传感器像素的附近，特别是光学传感器的每个传感器像素的附近，其是包括构成传感器区域的多个单独的传感器像素的像素化光学传感器。换句话说，WO 2016/092454 A1的光学传感器中的电容位于光学传感器的外围，以便不允许对传感器区域的光学接收性的任何干扰，其中为了在传感器信号已经由光学传感器产生之后评估传感器信号的目的而使用该电容，然而根据本发明的电容器件直接由光学传感器的传感器区域构成，其中电容器件用于接收入射光束从而产生和收集电荷，因此可以由此产生光学传感器的传感器信号。传感器信号在产生之后可以随后被传送到一个或多个其他设备并由其评估，例如评估设备包括的另外的电容器，如下面更详细地描述的。
[0033] 如本文所用，术语“电容器件”涉及包括至少两个电极的器件，其中至少一个绝缘层和至少一个光敏层位于两个电极之间。因此，电容器件也可以替代地称为“光电容器件”或“光敏电容器”。因此，根据本发明的电容器件包括电容器，其中介电材料位于电极之间作为介入介质，其中每个电极可以被认为是特定电荷的存储器，即用于正电荷或负电荷。如从传统电容器中已知的，在电极之间施加介电材料可以防止其上存储有特定种类电荷的电极实现直接电接触，从而避免在至少两个电极之间出现短路的发生。另外，取决于通常称为“介电常数”的介电材料的特定材料特性，电容器的电极之间的介电材料还可以允许与电极之间具有真空的电容器相比，在给定电压下在电容器中存储增加量的电荷。
[0034] 在本光学传感器中，介电材料以至少一个绝缘层的形式提供。如通常使用的，术语“层”是指具有伸长形状和厚度的元件，其中元件在横向尺寸上的延伸超过元件的厚度，例如至少10倍，优选为20倍，更优选为50倍，最优选为100倍或更高。该定义也可适用于其他种类的层，例如光电导层或传输层。此外，术语“绝缘层”是指表现出高电阻的层，因此导致层内的低电导率。通常，绝缘层的电导率可以低于10-6S/m，优选低于10-8S/m，更优选低于10-10S/m。这里，电导率的值决定了层承载电流的能力，其中在绝缘层的情况下，该能力特别低。
如进一步使用的，“电阻”表示特定层的电导率的倒数值。
如进一步使用的，“电阻”表示特定层的电导率的倒数值。
[0035] 在优选实施例中，绝缘层可以指包括至少一种绝缘材料的层，该绝缘材料也可以表示为“介电材料”。下面，针对适合用在根据本发明的绝缘层中或作为绝缘层的特别优选种类的介电材料来提供各种实施例。因此，绝缘层原则上可以包括适合于提供电容器件所需的介电材料的目的的任何材料。然而，可能有利的是，绝缘层可以表现出至少部分光学透明的特性，特别是为了便于入射光束穿过绝缘层，使得入射光束可以能够到达电容器件的其他分区(partition)。或者，光学不透明绝缘层也可以是适用的，只要光束的路径可以适合不需要穿过绝缘层。
[0036] 替代地或另外地，尽管层可以包括至少一种可以被认为是非绝缘材料(例如半导体材料)的材料，该层也可以被认为是绝缘层。然而，非绝缘材料仍然可以以虽然如此可以产生介电绝缘层的方式被布置和/或驱动。在特别优选的实施例中，绝缘层因此包括电绝缘组件，特别是具有至少两层半导体材料的二极管或可以邻接至少一种半导体材料的至少一层的结，其中优选地，电绝缘组件可以以包括电绝缘组件的层可以表现出与绝缘层相当的介电特性的方式进行布置和/或驱动。另外的电绝缘组件也可以用作绝缘层或用在绝缘层中。
[0037] 在本发明的优选实施例中，绝缘层可以包括至少一种透明绝缘的含金属化合物，其中含金属化合物可以优选包括选自Al、Ti、Ta、Mn、Mo、Zr、Hf、La,Y、和W的金属。这里，至少一种含金属化合物可以优选地选自氧化物、氢氧化物、硫属化物(chalcogenide)、磷属化物(pnictide)、碳化物或其组合。本文中，术语“硫属化物”是指除氧化物之外可以包含周期表的VI族元素的化合物，即硫化物、硒化物和碲化物。以类似的方式，术语“磷属化物”是指可以包含元素周期表的V族元素的优选二元的化合物，即氮化物、磷化物、砷化物和锑化物。特别地，含金属化合物可以优选包括至少一种氧化物、至少一种氢氧化物或其组合，优选包含Al、Ti、Zr或Hf的至少一种氧化物、至少一种氢氧化物或其组合。然而，其他金属和/或含金属化合物也是可行的。
[0038] 在优选实施例中，至少一种沉积方法可用于在基板或下层上沉积绝缘层。为此目的，沉积方法特别可以选自原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVP)或其组合。因此，在特别优选的实施例中，绝缘层可以是或包括原子沉积层或化学气相沉积层，其中原子沉积层可以是尤其优选的。换句话说，在该特别优选的实施例中，覆盖层可以通过ALD工艺或CVD工艺获得，ALD工艺是尤其优选的。这里，术语“原子层沉积”，等同术语“原子层外延”或“分子层沉积”以及它们各自的缩写“ALD”、“ALE”或“MLD”通常用于指代可以包括自限制过程步骤和随后的自限性再作用步骤的沉积过程。因此，根据本发明应用的过程也可以称为“ALD过程”。关于ALD过程的进一步细节，可参考George,Chem.Rev.,110,第111-131页,2010年。此外，术语“化学气相沉积”，通常缩写为“CVD”，是指其中基板的表面或位于基板上的层可以暴露于至少一种挥发性前体的方法，其中前体可以在表面上反应和/或分解以产生所需的沉积物。在常见的情况下，可以通过在表面上方施加气流来去除可能的副产物。
[0039] 特别地，薄氧化铝(Al2O3)层可以优选地用作绝缘层，其中如本文所用的术语“氧化铝层”或“Al2O3层”是指如本领域技术人员已知的除了铝和氧化物之外还可以包含氢氧化物实体的层。这里，薄氧化铝(Al2O3)层的厚度可以为1nm至1000nm，优选为10nm至250nm，特别是仅为20nm至150nm。为了本发明的目的，Al2O3层可以优选地通过使用原子层沉积(ALD)来提供，特别是在50℃至250℃的应用温度下，优选60℃至200℃。特别地，绝缘层可以通过低温ALD提供，其中低温ALD可以在50℃至120℃，优选60℃至100℃的温度下进行。如下面更详细地说明的，发现通过原子层沉积提供的氧化铝层(Al2O3(ALD)层)即使在上述减薄的厚度下也表现出优异的绝缘性能，而这种优点可以通过容易地制备绝缘层来实现。
[0040] 作为替代方案，其他介电化合物，特别是透明绝缘金属氧化物氧化物，例如二氧化锆(ZrO2)、氧化硅(SiOx，例如SiO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化铪(HfO2)、五氧化二钽(Ta2O5)、氧化镧(La2O3)或氧化钇(Y2O3)，以及其他介电化合物，诸如钛酸锶(SrTiO3)、碳酸铯(CsCO3)、硅酸铪(HfSiO4)或氮化硅(Si3N4)，或所提到的介电化合物的组合也可以适合于为电容器件提供绝缘层。其他合适的介电化合物也可以在J.Robertson，High dielectric constant oxides(高介电常数氧化物)，Eur.Phys.J.Appl.Phys.(欧洲物理应用物理杂志)28，第265-291页(2004年)或J.A.Kittl等，High-k Dielectrics for Future Generation Memory Devices(用于下一代存储器件的高k电介质)，Microelectronic Engineering(微电子工程)86(2009年)第1789-1795页。可替代地，绝缘层可以包括透明有机介电材料的膜，特别是选自聚乙烯亚胺乙氧基化物(polyethylenimine ethoxylate)(PEIE)、聚乙烯亚胺(PEI)、
2,9-二甲基-4,7-二苯基菲咯啉(BCP)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)或(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑)(TAZ)。然而，其他材料也是可行的。特别地，取决于用于绝缘层的电介质材料的电阻率和用于沉积介电材料的方法，绝缘层的厚度通常可以是1nm至1000nm，优选地10nm至250nm，特别是仅20nm至150nm。
2,9-二甲基-4,7-二苯基菲咯啉(BCP)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)或(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑)(TAZ)。然而，其他材料也是可行的。特别地，取决于用于绝缘层的电介质材料的电阻率和用于沉积介电材料的方法，绝缘层的厚度通常可以是1nm至1000nm，优选地10nm至250nm，特别是仅20nm至150nm。
[0041] 此外，绝缘层可以是或包括具有至少两个相邻层的叠层，其中相邻层可以特别地以相邻层中的一个、两个、一些或全部可以包括单独的介电材料的方式通过它们各自的组合物而区分。举例来说，叠层可以包括作为相邻层的堆叠来提供的氧化铝层和二氧化锆。然而，其他组合也是可能的。
[0042] 除了绝缘层之外，根据本发明的电容器件另外包括至少一个光敏层。如本文所用，术语“光敏层”涉及易受入射光束影响的材料。特别地，在通过入射光束照射光敏层时，在光敏层中产生一定量的电荷载流子，其中所产生的电荷载流子的量取决于入射光束对光敏层的照射。不希望受理论束缚，在光敏层内产生的电荷载流子可以随后由相应的电极收集，该电极被设计为收集相应类型的电荷载流子，即电子或空穴。然而，如上所述，由于电容器件通过在电极之间嵌入介电材料而表现出电容器的特性，因此提供具有恒定幅度的直接入射光束可能不足以实现所有电极对所产生的电荷载流子的收集，因为用作电介质的绝缘层可以防止电荷从通过入射光束产生它们的光敏层传输到相应的电极。然而，如从电容器中已知的，当将调制光束施加到光敏层时，可以本质上改变这种情况。因此，入射调制光束因此可以被认为是交替光束，其可以以交替方式产生电荷载流子，这可以造成在电容器件中产生的交流电流。因此，具有可被认为是传感器区域的有源部分的光敏层的电容器件允许纵向光学传感器以依赖于入射的调制光束对传感器区域的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号。作为结果，包括电容器件的检测器表现出FiP效应。相应地，由电容器件提供的纵向传感器信号因此可以是交流光电流的形式，当入射的调制入射光束聚焦到光敏层上时，该交流光电流减小，其中光敏层作为纵向光学传感器所包括的传感器区域的有源部分。
[0043] 优选地，根据本发明的光学检测器的电容器件中的至少一个光敏层可以以以下中的一种或多种的形式来提供：
[0044] -包括至少一种光电导材料的至少一个层，其中光电导材料以纳米颗粒形式来提供；
[0045] -包括至少一种光电导材料的至少两个单独的光电导层，并作为相邻层的叠层提供，其中光电导层用于在相邻层之间的边界处产生结；
[0046] -至少一个半导体吸收层，优选地是包括非晶硅、特别是氢化非晶硅(a-Si：H)的层；以及
[0047] -至少一个有机光敏层，包括至少一种供体材料和至少一种受体材料，其中有机光敏层中的供体材料和受体材料可以优选地布置为包括供体材料和受体材料的单层或者，可替换地，以至少两个单独的层的形式，其中每个单独的层包括供体材料和受体材料中的一种。
[0048] 然而，其他种类的光敏材料也是可行的。
[0049] 在优选实施例中，电容器件中的至少一个光敏层因此可以包括光电导材料。如本文所用，术语“光电导材料”是指能够维持电流并因此表现出特定电导率的材料，其中电导率取决于材料的照射。为了本发明的目的，光电导材料可以优选地包括无机光电导材料、有机光电导材料、它们的组合和/或其固溶体和/或其掺杂变体。如本文所用，术语“固溶体”是指光电导材料的状态，其中至少一种溶质可以包含在溶剂中，由此形成均相，并且其中溶剂的晶体结构通常可以不因溶质的存在而改变。如本文进一步使用的，术语“掺杂变体”可以指光电导材料的状态，其中除了材料本身的成分之外的单个原子被引入到晶体内的在未掺杂状态下被本征原子占据的位点上。对于可以适用于根据本发明的电容器件的光敏层的其他光电导材料的选择，可以参考WO 2016/120392 A1提供的公开内容。
[0050] 在这方面，无机光电导材料尤其可以包括以下材料中的一种或多种：硒，碲，硒碲合金，金属氧化物，IV族元素，特别是硅，或IV族化合物，即具有至少一种IV族元素的化合物，III-V族化合物，即具有至少一种III族元素和至少一种V族元素的化合物，II-VI族化合物，即一方面具有至少一种II族元素或至少一种XII族元素并且另一方面具有至少一种VI族元素的化合物，和/或硫属化物。本文中，硫属化物可以优选选自硫化物硫属化物、硒化物硫属化物、碲化物硫属化物、三元硫属化物、四元(quaternary)和更高硫属化物，可优选适合用作纵向光学传感器的传感器区域中的光电导材料。然而，其他无机光电导材料同样是合适的。
[0051] 关于III-V化合物，这种半导体材料可选自包括如下材料：锑化铟(InSb)、氮化硼(BN)、磷化硼(BP)、砷化硼(BAs)、氮化铝(AlN)、磷化铝(AlP)、砷化铝(AlAs)、锑化铝(AlSb)、氮化铟(InN)、磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)和锑化镓(GaSb)。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。
[0052] 关于II-VI化合物，这种半导体材料可以选自包括以下材料：硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化锌(ZnTe)、硫化汞(HgS)、硒化汞(HgSe)、碲化汞(HgTe)、碲锌镉(CdZnTe)、碲镉汞(HgCdTe)、碲锌汞(HgZnTe)和硒锌汞(CdZnSe)。但是，其他II-VI化合物也是可行的。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体也可适用。
[0053] 关于硫属化物，硫化物硫属化物可以特别地选自包括以下材料：硫化铅(PbS)、硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硫化汞(HgS)、硫化银(Ag2S)、硫化锰(MnS)、三硫化铋(Bi2S3)，三硫化锑(Sb2S3)、三硫化砷(As2S3)，硫化锡(II)(SnS)、二硫化锡(IV)(SnS2)、硫化铟(In2S3)、硫化铜(CuS或Cu2S)、硫化钴(CoS)、硫化镍(NiS)、二硫化钼(MoS2)、二硫化铁(FeS2)和三硫化铬(CrS3)。
[0054] 特别地，硒化物硫属化物可以选自包括以下材料：硒化铅(PbSe)、硒化镉(CdSe)、硒化锌(ZnSe)、三硒化铋(Bi2Se3)、硒化汞(HgSe)、三锑化锑(Sb2Se3)、三硒化砷(As2Se3)、硒化镍(NiSe)、硒化铊(TlSe)、硒化铜(CuSe或Cu2Se)、二硒化钼(MoSe2)、硒化锡(SnSe)和硒化钴(CoSe)，以及硒化铟(In2Se3)。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。
[0055] 特别地，碲化物硫属化物可以选自包括以下材料：碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)、碲化锌(ZnTe)、碲化汞(HgTe)、三碲化铋(Bi2Te3)、三碲化砷(As2Te3)、三碲化锑(Sb2Te3)、碲化镍(NiTe)、碲化铊(TlTe)、碲化铜(CuTe)、二碲化钼(MoTe2)、碲化锡(SnTe)、和碲化钴(CoTe)、碲化银(Ag2Te)以及碲化铟(In2Te3)。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。
[0056] 特别地，三元硫属化物可选自包括如下材料：碲镉汞(HgCdTe；MCT)、碲锌汞(HgZnTe)、硫化汞镉(HgCdS)、硫化铅镉(PbCdS)、硫化铅汞(PbHgS)、铜铟二硫化物(CIS)、硫硒化镉(CdSSe)、硫硒化锌(ZnSSe)、硫硒化铊(TlSSe)、硫化镉锌(CdZnS)、硫化镉铬(CdCr2S4)、硫化汞铬(HgCr2S4)、硫化铜铬(CuCr2S4)、硒化镉铅(CdPbSe)、铜铟二硒化物(CuInSe2)、砷化铟镓(InGaAs)、氧化铅硫化物(Pb2OS)、氧化铅硒化物(Pb2OSe)、硫硒化铅(PbSSe)、硒化砷碲化物(As2Se2Te)、磷化铟镓(InGaP)、磷化镓砷(GaAsP)、磷化铝镓(AlGaP)、亚硒酸镉(CdSeO3)、碲化镉锌(CdZnTe)和硒化镉锌(CdZnSe)，通过应用来自上面列出的二元硫属化物和/或二元III-V化合物的化合物的进一步组合。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。
[0057] 关于四元和更高元硫属化物，这种材料可以选自已知表现出合适的光电导性质的四元和更高元硫属化物。特别地，具有Cu(In，Ga)S/Se2(CIGS)或Cu2ZnSn(S/Se)4(CZTS；CZTSe)成分的化合物或其合金可用于此目的也是可行的。
[0058] 在特别优选的实施例中，用于光敏层的光电导材料可以以包含量子点的胶体膜的形式提供。因此，相对于相同材料的均匀层可以表现出轻微或显著改变的化学和/或物理性质的光电导材料的这种状态也可以因此表示为胶体量子点(CQD)。如本文所用，术语“量子点”是指如下的光电导材料状态，其中光电导材料可以包括诸如电子或空穴的导电颗粒，这些导电颗粒在所有三个空间维度中被限制为通常被称为“点”的小体积。这里，量子点可以表现出这样的尺寸，为了简单起见，可以将其视为可能接近所述颗粒体积的球体的直径。在该优选实施例中，光电导材料的量子点尤其可以具有1nm至100nm，优选2nm至100nm，更优选2nm至15nm的尺寸。因此，包括光电导材料的量子点的薄膜可以具有1nm至100nm，优选2nm至
100nm，更优选2nm至15nm的厚度，只有实际上包括在特定薄膜中的量子点可以呈现低于特定薄膜的厚度的尺寸。在实践中，量子点可以包括纳米级半导体晶体，其可以用表面活性剂分子封端并分散在溶液中以形成胶体膜。在本文中，可以选择表面活性剂分子以允许确定胶体膜内的各个量子点之间的平均距离，特别是由于所选择的表面活性剂分子的近似空间扩展。此外，取决于配体的合成，量子点可以表现出亲水或疏水性质。CQD可以通过应用气相、液相或固相方法来生产。因此，合成CQD的各种方法是可能的，特别是通过采用已知的方法，例如热喷涂、胶体合成或等离子体合成。然而，其他生产方法也是可行的。
100nm，更优选2nm至15nm的厚度，只有实际上包括在特定薄膜中的量子点可以呈现低于特定薄膜的厚度的尺寸。在实践中，量子点可以包括纳米级半导体晶体，其可以用表面活性剂分子封端并分散在溶液中以形成胶体膜。在本文中，可以选择表面活性剂分子以允许确定胶体膜内的各个量子点之间的平均距离，特别是由于所选择的表面活性剂分子的近似空间扩展。此外，取决于配体的合成，量子点可以表现出亲水或疏水性质。CQD可以通过应用气相、液相或固相方法来生产。因此，合成CQD的各种方法是可能的，特别是通过采用已知的方法，例如热喷涂、胶体合成或等离子体合成。然而，其他生产方法也是可行的。
[0059] 此外，在该优选实施例中，光电导材料可以优选地选自如上所述的光电导材料中的一种，更具体地，选自包括如下材料：硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)、磷化铟(InP)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、锑化铟(InSb)、碲汞镉(HgCdTe；MCT)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、钙钛矿结构材料ABC3，其中A表示碱金属或有机阳离子，B＝Pb、Sn或Cu，C卤化物和铜锌锡硫化物(CZTS)。此外，所述化合物或这类其他化合物的固溶体和/或掺杂变体也是可行的。这种材料的材料的核壳结构也是可行的。然而，其他光电导材料也是可行的。
[0060] 在另一优选的实施例中，如上所述，电容器件中的至少一个光敏层可以包括作为相邻层的叠层提供的至少两个单独的光电导层，从而在相邻层之间的边界处产生结，特别是同质结或者优选地异质结。根据本发明，这种布置尤其可以通过提供半导体材料的相邻层来实现，其中相邻层在“同质结”的情况下包括相同种类的半导体材料，然而具有不同类型的掺杂，例如n型和p型半导体材料，或者在“异质结”的情况下，包括不同种类的半导体材料，其中在每种情况下相邻层可以通过边界、界面和/或结彼此分开。如本文所用，术语“边界”、“界面”和“结”中的任何术语可以指所涉及材料分层行为(scaling behavior)，即位于结的两侧的半导体材料相对于它们的导电性质。在此，特别是在所涉及的材料的结中发生的分层行为包括其导电特性的值的改变。理论上，分层行为可以通过非连续函数来描述，而在实际的结中总是可以观察到连续转变。特别地，结内的电阻行为可以包括非线性形式。在优选实施例中，因此可以调整结内电阻的非线性行为，以便引起光电流相对于焦点直径的线性相关性。然而，该结果仅描述了FiP效应，因此也可以在根据本发明的光学检测器中观察到FiP效应，即，电容器件的光敏层中包括至少一个结的光学检测器。通常，形成边界的两个相邻层的光电导材料能够用于此目的，例如选自如上更详细描述的光电导材料。如下面将更详细地在下面的图中所示，分别包含硫化镉(CdS)和碲化镉(CdTe)或硫化镉(CdS)和铜锌锡硫化物(CZTS)的相邻层被证明特别适合于这个目的。作为替代物，铜锌锡硒化物(CZTSe)、相应的硫-硒合金CZTSSe、或另外的四元硫属化物光电导I2-II-IV-VI4化合物也可用于此目的。其他替代物可包括铜铟镓硒(CIGS)或其他硫属化物光电导体，其被称为薄膜太阳能电池吸收层。
[0061] 在另一优选实施例中，电容器件中的至少一个光敏层可以包括至少一个半导体吸收层，特别是非晶硅，其可以优选地通过在合适的基板上将其沉积为层、特别是作为薄膜而获得。但是，其他方法可以是适用的。此外，非晶硅可以最优选地通过使用氢钝化，由此可以将非晶硅内的许多悬空键减少几个数量级。作为结果，通常缩写为“a-Si：H”的氢化非晶硅可以表现出少量缺陷，因此允许将其用于光学器件。然而，如本文所用，除非明确指出，否则术语“非晶硅”也可指氢化非晶硅。作为替代物，也可以使用硅和碳的非晶合金(a-SiC)，优选氢化非晶硅碳合金(a-SiC：H)，或锗和硅的非晶合金(a-GeSi)，优选氢化非晶锗硅合金(a-GeSi：H)。在此，a-GeSi：H可以优选地通过使用SiH4、GeH4和H2作为共同反应器内的工艺气体来生产，其中其他生产方法也是可行的。作为半导体吸收层的其他替代物，也可以应用晶体硅(c-Si)或微晶硅(μc-Si)，优选氢化微晶硅(μc-Si：H)。在此，氢化微晶硅(μc-Si：H)可以优选由SiH4和H2的气态混合物制备。作为结果，可以获得包括微晶的基板上的两相材料，该微晶具有5nm至30nm的典型尺寸并且位于相对于彼此间隔开10nm至200nm的基板材料的有序列之间。但是，其他生产方法也是适用的。
[0062] 在另外的优选实施例中，至少一个光敏层可以包括至少一个有机光敏层，该至少一个有机光敏层具有至少一种供体材料和至少一种受体材料。在本文中，在优选的实施例中，有机光敏层中的供体材料和受体材料可以布置为单层，该单层可以包括供体材料和受体材料二者，或者作为替代实施例，以至少两个单独的层的形式，其中每个单独的层包括供体材料和受体材料中的一种。如下面将要说明的，用于补充至少两个单独层的附加层也是可行的。
[0063] 根据该实施例，可以优选使用包含供体聚合物、特别是有机供体聚合物的至少一种电子供体材料，以及另一方面至少一种电子受体材料，特别是受体小分子，优选选自包括如下材料：富勒烯基电子受体材料、四氰基醌二甲烷(TCNQ)、苝衍生物、受体聚合物和无机纳米晶体。然而，其他材料也是可行的。在特定实施例中，电子供体材料因此可包括供体聚合物，而电子受体材料可包含受体聚合物，从而为全聚合物光敏层提供基础。在具体实施例中，共聚物可以同时由供体聚合物中的一种和受体聚合物中的一种来构成，因此也可以基于共聚物的每种成分的相应功能将其命名为“推挽(push-pull)共聚物”。
[0064] 优选地，电子供体材料和电子受体材料可以以混合物的形式包含在光敏层内。如通常使用的，术语“混合物”涉及两种或更多种单独化合物的共混物，其中混合物中的各个化合物保持其化学特性。在特别优选的实施例中，在根据本发明的光敏层中使用的混合物可以包含电子供体材料和电子受体材料，比例为1：100至100：1，更优选1:10至10：1，特别是从1：2到2：1的比例，例如1：1。然而，各个化合物的其他比例也是适用的，特别是取决于所涉及的各种化合物的种类和数量。优选地，以混合物的形式包含在光敏层内的电子供体材料和电子受体材料可以构成供体和受体域的穿插网络，其中可以存在供体和受体域之间的界面区域，并且其中渗滤通道(percolation pathway)可以将域连接到电极，特别是将供体域连接到承担阳极功能的电极，并将受体域连接到承担阴极功能的电极。如本文所用，术语“供体域”是指其中电子供体材料可以主要、特别是完全存在光敏层内的区域。类似地，术语“受体域”是指其中电子受体材料可以主要、特别是完全存在光敏层内的区域。这里，域可以表现出被称为“界面区域”的区域，其允许不同种类区域之间的直接接触，由此可以在光敏层内产生体异质结。此外，术语“渗滤通道”是指光敏层内的导电通道，沿着该导电通道可以分别主要发生电子或空穴的传输。
[0065] 如上所述，至少一种电子供体材料可以优选包含供体聚合物，特别是有机供体聚合物。如本文所用，术语“聚合物”是指通常包含大量分子重复单元的大分子组合物，其中分子重复单元通常称为“单体”或“单体单元”。然而，为了本发明的目的，合成的有机聚合物可能是优选的。在这方面，术语“有机聚合物”是指单体单元的性质，其通常属于有机化合物。如本文所用，术语“供体聚合物”是指特别用于提供电子作为电子供体材料的聚合物。
[0066] 优选地，供体聚合物可以包含共轭体系，其中离域电子可以分布在通过交替的单键和多键键合在一起的一组原子上，其中共轭体系可以是环状、非环状和直链中的一种或多种。因此，有机供体聚合物可以优选地选自以下聚合物中的一种或多种：
[0067] -聚[3-己基噻吩-2,5-二基](P3HT)，
[0068] -聚[3-(4-正辛基)-苯基噻吩](POPT)，
[0069] -聚[3-10-正辛基-3-吩噻嗪-亚乙烯噻吩–共-2,5-噻吩](PTZV-PT)，聚[4,8-双[(2-乙基己基)氧基]苯并[1,2–b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基](PTB7)，
[0070] -聚[噻吩-2,5-二基-交替-[5,6-双(十二烷氧基)苯并[c][1,2,5]噻二唑]-4,7-二基](PBT-T1)，
[0071] -聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-交替-4,7-(2,1,3--苯并噻二唑)](PCPDTBT)，
[0072] -聚[5,7-双(4-癸基-2-噻吩基)-噻吩并(3,4-b)二噻唑噻吩-2,5](PDDTT)，[0073] -聚[N-9'-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4'，7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](PCDTBT)，或
[0074] -聚[(4,4'-双(2-乙基己基)二噻吩并[3,2-b；2',3'-d]噻咯)-2,6-二基-交替-(2,1,3-苯并噻二唑)-4,7-二基](PSBTBT)，
[0075] -聚[3-苯基腙噻吩](PPHT)，
[0076] -聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)，
[0077] -聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基-2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基](M3EH-PPV)，
[0078] -聚[2-甲氧基-5-(3',7'-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MDMO-PPV)，[0079] -聚[9,9-二辛基芴-共-双-N,N-4-丁基苯基-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺](PFB)，[0080] 或衍生物、改性物或其混合物。
[0081] 然而，其他种类的供体聚合物或其他电子供体材料也可能是合适的，特别是在红外光谱范围内，尤其是在1000nm以上敏感的聚合物，优选二酮吡咯并吡咯聚合物，特别是如EP 2 818 493 A1中所述的聚合物，更优选其中表示为“P-1”至“P-10”的聚合物；如WO 2014/086722 A1中公开的苯并二噻吩聚合物，尤其是包含苯并二噻吩单元的二酮吡咯并吡咯聚合物；根据US 2015/0132887A1的二噻吩并苯并呋喃聚合物，尤其是包含二酮吡咯并吡咯单元的二噻吩并苯并呋喃聚合物；如US 2015/0111337 A1中所述的菲并[9,10-B]呋喃聚合物，尤其是包含二酮吡咯并吡咯单元的菲并[9,10-B]呋喃聚合物；以及包含二酮吡咯并吡咯低聚物的聚合物组合物，特别是低聚物-聚合物比例为1:10或1：100，例如在US 2014/
0217329 A1中公开的。
0217329 A1中公开的。
[0082] 如上进一步所述，电子受体材料可以优选包含富勒烯基电子受体材料。如通常使用的术语“富勒烯”是指纯碳的笼状分子，包括巴克明斯特(Buckminster)富勒烯(C60)和相关的球形富勒烯。原则上，可以使用C20至C2000范围内的富勒烯，优选C60至C96的范围，特别是C60、C70和C84。最优选的是化学改性的富勒烯，特别是下列中的一种或多种：
[0083] -[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC60BM)，
[0084] -[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC70BM)，
[0085] -[6,6]-苯基C84丁酸甲酯(PC84BM)，或者
[0086] -茚-C60双加合物(ICBA)，
[0087] 但也是包含一个或两个C60或C70部分的二聚体，特别是
[0088] -二苯基亚甲基富勒烯(DPM)部分，其包含一个连接的低聚醚(OE)链(C70-DPM-OE)，或
[0089] -二苯基亚甲基富勒烯(DPM)部分，其包含两个连接的低聚醚(OE)链(C70-DPM-OE2)，
[0090] 或其衍生物、改性物或混合物。然而，TCNQ或苝衍生物也可能是合适的。
[0091] 或者或另外，电子受体材料可优选包含无机纳米晶体，特别是选自硒化镉(CdSe)、硫化镉(CdS)、亚硫酸铜铟(CuInS2)或硫化铅(PbS)。本文中，无机纳米晶体可以以球形或细长颗粒的形式提供，其可以包含2nm至20nm，优选2nm至10nm的尺寸，并且可以来自与选择的供体聚合物的共混物，例如CdSe纳米晶和P3HT的复合物或PbS纳米颗粒与MEH-PPV的复合物。然而，其他种类的共混物也可以是合适的。
[0092] 或者或另外，电子受体材料可优选包含受体聚合物。如本文所用，术语“受体聚合物”是指特别用于接受电子作为电子受体材料的聚合物。通常，基于氰化聚(亚苯基亚乙烯基)、苯并噻二唑、苝或萘二酰亚胺的共轭聚合物为此目的是优选的。特别地，受体聚合物可以优选地选自以下聚合物中的一种或多种：
[0093] -氰基-聚[亚苯基亚乙烯基](CN-PPV)，诸如C6-CN-PPV或C8-CN-PPV，
[0094] - 聚 [ 5 - ( 2 - ( 乙 基 己 氧 基 ) - 2 - 甲 氧 基 氰 基 对 苯 二 烯 烃(methoxycyanoterephthalyliden)](MEH-CN-PPV)，
[0095] -聚[氧杂-1,4-亚苯基-1,2-(1-氰基)-乙烯-2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基-1,2-(2-氰基)-亚乙基-1,4-亚苯基](CN-醚-PPV)，
[0096] -聚[1,4-二辛氧基-p-2,5-二氰基亚苯基亚乙烯基](DOCN-PPV)，
[0097] -聚[9,9'-二辛基芴-共-苯并噻二唑](PF8BT)，
[0098] 或其衍生物、改性物或混合物。然而，其他种类的受体聚合物也是可行的。
[0099] 关于可以用作供体聚合物或电子受体材料的所述化合物的更多细节，可以参考上述综述文章：L.Biana，E.Zhua，J.Tanga，W.Tanga和F.Zhang，Progress in Polymer Science(高分子科学进展)，37，2012年，第1292-1331页；A.Facchetti，Materials Today(今日材料),2013年，第16卷,第4期，第123-132页；以及S.Günes和N.S.Sariciftci，Inorganica Chimica Acta(无机化学学报)，2008年，第361期，第581-588页，以及其中引用的各个参考文献。其他化合物描述于F.A.Sperlich，Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy of Conjugated Polymers and Fullerenes for Organic Photovoltaics(用于有机光伏的共轭聚合物和富勒烯的电子顺磁共振谱)，2013年，及其中引用的参考文献中。
[0100] 在一个替代实施例中，电容器件中的有机光敏层可以包括单独的供体材料层和单独的受体材料层，各自分别包括供体材料和受体材料中的一种。特别地，供体材料层和受体材料层可以在彼此的顶部上堆叠并且通过结分开，由于不同种类的材料，其中的结可以形成异质结。在此，各层的每一层可以具有10nm至1000nm的厚度，优选10nm至100nm的厚度。
[0101] 在优选的实施例中，受体材料层可以包含一种或多种蒸发的有机小分子作为受体材料，其中蒸发的有机小分子优选选自C60(巴克敏斯特富勒烯)、C70或苝衍生物，优选苝二酰亚胺衍生物，特别是3,4,9,10-苝四羧酸二苯并咪唑(PTCBI)。可以用作受体材料的另外的蒸发的有机小分子可以在例如如下的文中找到：J.E.Anthony,A.Facchetti,M.Heeny,S.R.Marder和X.Zhan，n-Type Organic Semiconductors in Organic Electronics(有机电子器件中的n型有机半导体)，Adv.Mater.(先进材料)2010年，第22期，第3876-3892页。
[0102] 在一个优选的实施例中，供体材料层也可以包含一种或多种蒸发的有机小分子作为供体材料，其中蒸发的有机小分子优选选自酞菁衍生物，优选铜酞菁(CuPc)或锌酞菁(ZnPc)，特别是氟化锌酞菁衍生物(F4ZnPc)；来自低聚噻吩，优选二氰基乙烯基-三噻吩，来自低聚噻吩衍生物，优选α,α'-双(二氰基乙烯基)五噻吩(DCV5T)，来自4,4-二氟-4-硼-3a,4a-二氮杂-s-并二苯并(indacene)(BODIPY)或氮杂-BODIPY衍生物；来自方酸衍生物，来自二酮吡咯并吡咯衍生物或来自苯并二噻吩衍生物。特别有趣的材料描述在T.-Y.Li,T.Meyer,Z.Ma,J.Benduhn,C. O.Zeika,K.Vandewal和L.Leo，Small Molecule
Near-Infrared Boron Dipyrromethene Donors for Organic Tandem Solar Cells(用于有机串联太阳能电池的小分子近红外硼二吡咯亚甲基供体)，J.Am.Chem.Soc.(美国化学学会杂志)2017年，第139期,第13636-13639页。有关进一步的信息，可以参考C.Uhrich,R.Schueppel,A.Petrich,M.Pfeiffer,K.Leo,E.Brier,P.Kilickiran和P.Baeuerle，Organic Thin-Film Photovoltaic Cells Based on Oligothiophenes with Reduced Bandgap(具有减少的带隙的基于低聚噻吩的有机薄膜光伏电池)，Adv.Funct.Mater.(先进功能材料)2007年，第17期，第2991-2999页，或者参考R.Gresser,M.Hummert,H.Hartmann,K.Leo和M.Riede，Synthesis and Characterization of Near-Infrared Absorbing Benzannulated Aza-BODIPY Dyes(近红外吸收苯并环化氮杂-BODIPY染料的合成和表征)，Chem.Eur.J.(欧洲化学杂志)2011年，第17期，第2939-2947页，A.Mishra和P.
Small Molecule Organic Semiconductors on the Move:Promises for Future Solar Energy Technology(进步中的小分子有机半导体：对未来太阳能技术的承诺)，Angew.Chem.Int.Ed.2012年，第51期，第2020-2067页，或H.Yao，L.Ye，H.Zhang，S.Li，S.Zhang和J.Hou，Molecular Design of Benzodithiophene-Based Organic
Photovoltaic Materials(苯并二噻吩基有机光伏材料的分子设计)，Chem.Rev.(化学评论)2016年，第116期，第7397-7457页。
Near-Infrared Boron Dipyrromethene Donors for Organic Tandem Solar Cells(用于有机串联太阳能电池的小分子近红外硼二吡咯亚甲基供体)，J.Am.Chem.Soc.(美国化学学会杂志)2017年，第139期,第13636-13639页。有关进一步的信息，可以参考C.Uhrich,R.Schueppel,A.Petrich,M.Pfeiffer,K.Leo,E.Brier,P.Kilickiran和P.Baeuerle，Organic Thin-Film Photovoltaic Cells Based on Oligothiophenes with Reduced Bandgap(具有减少的带隙的基于低聚噻吩的有机薄膜光伏电池)，Adv.Funct.Mater.(先进功能材料)2007年，第17期，第2991-2999页，或者参考R.Gresser,M.Hummert,H.Hartmann,K.Leo和M.Riede，Synthesis and Characterization of Near-Infrared Absorbing Benzannulated Aza-BODIPY Dyes(近红外吸收苯并环化氮杂-BODIPY染料的合成和表征)，Chem.Eur.J.(欧洲化学杂志)2011年，第17期，第2939-2947页，A.Mishra和P.
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Photovoltaic Materials(苯并二噻吩基有机光伏材料的分子设计)，Chem.Rev.(化学评论)2016年，第116期，第7397-7457页。
[0103] 本文中，供体材料层可以包含酞菁衍生物和另外的有机小分子的共混物，特别是F4ZnPc：C60共混物，即包含F4ZnPc和巴克明斯特富勒烯的共混物的层。关于F4ZnPc和F4ZnPc：C60层的进一步细节，可特别参考
[0104] M.Riede,C.Uhrich,J.Widmer,R.Timmreck,D.Wynands,G.Schwartz,W.-M.Gnehr,D.Hildebrandt,A.Weiss,J.Hwang,S.Sundarraj,Peter Erk,Martin Pfeiffer和K.Leo，Efficient Organic Tandem Solar Cells based on Small Molecules(基于小分子的高效有机串联太阳能电池)，Adv.Funct.Mater.(先进功能材料)2011年,第21期，第3019-3028页，或J.Meiss,A.Merten,M.Hein,C.Schuenemann,S. M.Tietze,C.Uhrich,M.Pfeiffer,K.Leo和M.Riede，Fluorinated Zinc Phthalocyanine as Donor for Efficient Vacuum-Deposited Organic Solar Cells(氟化锌酞菁作为高效真空沉积有机太阳能电池的供体)，Adv.Funct.Mater.(先进功能材料)2012年,第22期，第405-414页。然而，另外种类的材料也可以适用于有机光敏层。
[0105] 除了有机光敏层之外，电容器件还可以包括电荷载流子提取层，例如空穴提取层或电子提取层，如上所述，它们用于促进将相应的电荷载流子从产生它们的有机光敏层提取并传输到相邻电极。空穴提取层的优选实例包括9,9-双[4-(N,N-双-联苯-4-基-氨基)苯基]-9H-芴(BPAPF)和N,N'-二苯基-N,N'-双(4'-(N,N-双(萘-1-基)-氨基)-联苯-4-基)-联苯胺(DiNPB)，而红菲咯啉(BPhen)被认为是适用于电子提取层的材料的优选示例。但是，另外的材料也可适用。
[0106] 另外，可以将另外的层引入电容器件中以增加其功能。特别地，可以在绝缘层和受体材料层之间引入另外的n掺杂受体层，同时可以引入p掺杂提取层，其中可以在空穴提取层和第二电极之间引入掺杂剂，掺杂剂可以优选地由另外的p-掺杂剂层提供。而且，附加的n掺杂剂层可以类似地用于层的n掺杂。引入另外的n掺杂受体层可以用于调整从透明电极层到反射第二电极的距离，特别地，为了改善入射光束的相位和在第二电极处反射的光束的相位的匹配，因此优化电容层相对于有机光敏层内的照射功率的性能。R.Schueppel，R.Timmreck，N.Allinger，T.Mueller，M.Furno，C.Uhrich，K.Leo和M.Riede，Controlled current matching in small molecule organic tandem solar cells using doped spacer layers(使用掺杂的间隔层的小分子有机串联太阳能电池中的受控电流匹配)，J.Appl.Phys.(应用物理杂志)，107,044503,2010年，在tandem solar cells(串联太阳能电池)栏目描述了对比效果。
[0107] 如上进一步所述，绝缘层和光敏层都嵌入在电容器件所包括的两个或更多个电极之间。如通常使用的，术语“电极”是指高导电材料，其中电导可以是金属或高导电半导体范围，其与导电性差或非导电材料保持接触。特别是为了便于可以照射电容器件的光束到达光敏层，至少一个电极，特别是可以位于入射光束路径内的电极，可以在至少部分是光学透明的。优选地，至少部分光学透明的电极可以包括至少一种透明导电氧化物(TCO)，特别是铟掺杂的氧化锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)或铝掺杂的氧化锌(AZO)中的至少一种。然而，也可以应用适合作为电极材料的其他种类的光学透明材料。此外，特别是当使用最少的光学透明材料但是为了增加至少部分光学透明的电极的机械稳定性时，光学透明基板可以至少部分地被至少部分光学透明的电极覆盖。这里，光学透明基板可以特别地选自玻璃基板，选自石英基板，或者选自包括光学透明但电绝缘的聚合物的基板，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。通过这种设置，因此可以在透明基板上获得薄的电极层，然而它们一起可以表现出足够的机械稳定性。
[0108] 除了至少一个光学透明电极之外，剩余的一个或多个电极，特别是位于照射在电容器件上的光束路径之外的一个或多个电极，可以是光学不透明的，并且优选地，是反射的，以便增加光敏层内的照射。在该特定实施例中，至少一个光学不透明电极可以优选地包括金属电极，特别是银(Ag)电极、铂(Pt)电极、金(Au)电极、铝(Al)电极或钼(Mo)电极中的一种或多种。同样，特别是当使用最少的光学不透明材料但是为了增加光学不透明电极的机械稳定性时，金属电极可以包括沉积在基板上的金属薄层。优选地，薄金属层可以具有10nm至1000nm的厚度，优选50nm至500nm，特别是100nm至250nm的厚度。这里，基板也可以是光学不透明的，然而其中也可以应用至少部分光学透明的基板。
[0109] 当设计根据本发明的电容器件的特定实施例时，技术人员可以考虑以使得入射光束实际上能够到达光学检测器的电容器件内的光敏层的方式，来布置具有不透明、部分透明或透明的光学特性。因此，布置在入射光束的路径内的那些层可以优选地是透明的，即它们可以表现出如下的透光率，该透光率能够在入射光束的光谱范围的至少一个分区上尽可能少地降低入射光束的照射功率。如通常使用的，术语“透光率”是指可以透射通过层的入射照射功率的分数(fraction)。举例来说，入射光束可以首先穿过透明基板(例如，玻璃基板)，然后穿过透明电极(例如，包括TCO)，直到它可以到达光敏层。作为另外的示例，入射光束可以首先穿过透明基板和透明电极，然后穿过透明绝缘层(例如，Al2O3或ZrO2层)直到它可以到达光敏层。还可以想到可以包含附加层和/或替代布置的其他示例。
[0110] 在根据本发明的光学传感器中使用的电容器件的特别优选的实施例中，至少一个电荷载流子传输层可以位于光敏层和至少一个电极之间。如通常使用的，术语“电荷载流子传输层”是指用于促进特定类型的电荷载流子(即电子或空穴)在通过材料的路径上传输的材料，特别是在其从第一相邻材料到第二相邻材料的路径上，其中第一相邻材料和第二相邻材料都邻接电荷载流子传输层。作为替代，电荷载流子传输层也可以表示为“电荷载流子提取层”。通常，可以在电容器件内传输或提取的电荷载流子可以是电子或空穴。不希望受理论束缚，可以通过使用电荷载流子传输层调节第一相邻材料和第二相邻材料的能级，来实现促进特定类型的电荷载流子在从第一相邻材料到第二相邻材料的路径上的传输的效果。
[0111] 在特别优选的实施例中，电荷载流子传输层可以是或包括空穴传输层或空穴提取层。在此，空穴传输层可以优选地选自包括如下材料：
[0112] -过渡金属氧化物，特别是氧化钼(MoO3)或氧化镍(NiO2)；
[0113] -聚-3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)，优选掺杂有至少一种抗衡离子电的PEDOT，更优选掺杂有聚苯乙烯磺酸钠的PEDOT(PEDOT：PSS)；
[0114] -聚苯胺(PANI)；和
[0115] -聚噻吩(PT)。
[0116] 然而，其他种类的材料和这些材料之间和/或与所述材料的组合也可以是适用的。
[0117] 此外，电容器件可以另外包括可用于一个或多个特定目的的一个或多个另外的层。
[0118] 为了便于生产适用于根据本发明的光学传感器的电容器件，可以通过使用沉积方法，优选通过涂覆方法，更多优选通过旋涂法、狭缝涂布法、刮刀涂布法、或者替代地通过蒸发法，来提供光敏层和/或电荷载流子传输层。因此，所得层可以优选地是旋涂层、狭缝涂层、刮刀涂层或通过蒸发获得的层。此外，如上所述，电容器件内的一个或多个电极可以作为相应的基板上的薄层进行设置。为此目的，还可以通过使用合适的沉积方法，例如涂覆或蒸发方法，将相应的电极材料沉积到相应的基板上。
[0119] 特别是由于上述原因，照射传感器区域的至少一个入射光束是调制光束。因此，根据本发明的检测器可以包括至少一个调制设备，该调制设备能够产生从对象行进到检测器的调制光束，并因此调制对象和/或检测器的至少一个传感器区域(例如，至少一个纵向光学传感器的至少一个传感器区域)的照射。优选地，调制设备可以用于产生周期性调制，例如通过采用周期性光束中断设备。举例来说，检测器可以被设计成实现对于对象和/或检测器的至少一个传感器区域(例如，至少一个纵向光学传感器的至少一个传感器区域)的照射的调制，频率为0.05Hz至1MHz，例如0.1Hz至10kHz。在这方面，术语“照射的调制”应理解为指其中照射的总功率改变的过程，优选地周期性地，特别是具有单个调制频率，或者同时和/或连续地具有多个调制频率。特别地，可以在照射的总功率的最大值和最小值之间实现周期性调制。这里，最小值可以是0，但也可以超过0，这样，例如，不必实现完全调制。以特别优选的方式，至少一个调制可以是或可以包括对于受影响光束的周期性调制，例如正弦调制、方形调制或三角调制。此外，调制可以是两个或更多个正弦函数的线性组合，例如平方正弦函数或sin(t2)函数，其中t表示时间。为了证明本发明的特定效果、优点和可行性，方形调制在本文中通常用作调制的示例性形状，然而该表示不是要将本发明的范围限制于此特定形状的调制。借助于该示例，技术人员可以相当容易地认识到在采用不同形状的调制时如何调整相关参数和条件。
[0120] 此外，调制可以是偶函数或奇函数，或者可替换地，使用既不是偶函数也不是奇函数的函数可能是特别有利的，例如短强脉冲跟随着光源关闭的时段(关闭时间)，其中关闭时间的持续时间比脉冲持续时间(接通时间)长多倍，例如长两倍、三倍、四倍、五倍或更多倍。短接通时间结合较长的关闭时间可以是有益的，因为关闭时间可用于噪声统计、背景光测量、干扰调制或未调制光源的测量等，而短暂的关闭时间可以是有益的，因为脉冲的光强度可以高得多以引起更高的传感器信号，而在眼睛安全性考虑和眼睛安全规则方面通常考虑的平均光强度与矩形函数相比保持恒定。此外，不受该理论的束缚，取决于如何产生电荷以及如何诱导FiP效应，具有短接通时间和较长关闭时间的结合的强脉冲可以有益于增加电荷复合，从而增加非线性并因此导致非线性FiP信号的更好的信噪比。此外，脉冲将调制频率移位到较高频率得越短，可以更容易从电容器件中提取。
[0121] 调制可以例如在对象和光学传感器之间的光束路径中实现，例如通过布置在所述光束路径中的至少一个调制设备。然而，替代地或另外地，调制也可以在如下所述的用于照射对象的可选照射源与对象之间的光束路径中实现，例如通过布置在所述光束路径内的至少一个调制设备。也可以想到这些可能性的组合。为此目的，至少一个调制设备可以包括例如光束斩波器或一些其他类型的周期性光束中断设备，例如包括优选地以恒定速度旋转并且可以因此周期性地中断照射的至少一个中断器叶片或中断器轮。然而，替代地或另外地，还可以使用一种或多种不同类型的调制设备，例如基于电光效应和/或声光效应的调制设备。再次可替代地或另外地，至少一个可选的照射源本身也可以被设计为产生调制的照射，例如通过具有调制的强度和/或总功率的照射源本身，例如周期性调制的总功率，和/或通过实施为脉冲照射源的照射源，例如实施为脉冲激光器。因此，举例来说，至少一个调制设备也可以完全或部分地集成到照射源中。此外，可替换地或另外地，检测器可以包括至少一个可选的传递(transfer)设备(例如，可调透镜)，其本身可设计成调制照射，例如通过调制，特别是通过周期性调制照射至少一个传递设备的入射光束的总强度和/或总功率，以便在照射至少一个纵向光学传感器之前穿过它。各种可能性是可行的。
[0122] 此外，给定相同的照射总功率，传感器信号因此可以取决于照射调制的调制频率。对于纵向光学传感器和纵向传感器信号的潜在实施例，包括其对传感器区域内光束的光束横截面和调制频率的依赖性，可以参考WO 2012/110924 A1和WO 2014/097181 A1中公开的光学传感器。在这方面，检测器尤其可以设计为在不同调制的情况下检测至少两个传感器信号，特别是在分别不同的调制频率下的至少两个纵向传感器信号。评估设备可以被设计成根据至少两个纵向传感器信号产生几何信息。如WO 2012/110924 A1和WO 2014/097181 A1中所述，可以解决模糊和/或可以考虑例如照射的总功率通常是未知的事实。
[0123] 如这里所使用的，术语“评估设备”通常是指被设计用于生成信息项的任意设备，即关于对象位置的至少一项信息。作为示例，评估设备可以是或可以包括一个或多个集成电路，例如一个或多个专用集成电路(ASIC)，和/或一个或多个数据处理设备，例如一个或多个计算机，优选一个或多个微计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，例如一个或多个预处理设备和/或数据采集设备，例如用于接收和/或预处理传感器信号的一个或多个设备，例如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。如这里所使用的，传感器信号通常可以指纵向传感器信号或横向传感器信号中的一个。此外，评估设备可以包括一个或多个数据存储设备。此外，如上所述，评估设备可以包括一个或多个接口，例如一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。
[0124] 至少一个评估设备可以用于执行至少一个计算机程序，例如执行或支持生成信息项的步骤的至少一个计算机程序。作为示例，可以实现一个或多个算法，其通过使用传感器信号作为输入变量，可以执行到对象的位置的预定变换。
[0125] 评估设备可以具体包括至少一个数据处理设备，特别是电子数据处理设备，其可以被设计为通过评估传感器信号来生成信息项。因此，评估设备被设计成使用传感器信号作为输入变量，并通过处理这些输入变量来生成关于对象的纵向位置和/或横向位置的信息项。处理可以并行、随后或甚至以组合方式完成。评估设备可以使用任意过程来生成这些信息项，例如通过计算和/或使用至少一个存储和/或已知关系。除了传感器信号之外，一个或多个另外的参数和/或信息项可以影响所述关系，例如关于调制频率的至少一项信息。这种关系可以凭经验、分析或半经验确定或能够确定。特别优选地，该关系包括至少一个校准曲线、至少一组校准曲线，至少一个函数或所述可能性的组合。一个或多个校准曲线可以例如以一组值及其相关函数值的形式存储，例如存储在数据存储设备和/或表格中。然而，替代地或另外地，至少一个校准曲线也可以例如以参数化形式和/或作为函数方程存储。可以使用用于将传感器信号处理成信息项的单独关系。或者，用于处理传感器信号的至少一个组合关系是可行的。能够想到各种可能性并且也能够进行组合。
[0126] 举例来说，为了确定信息项，可以在编程方面设计评估设备。评估设备尤其可以包括至少一个计算机，例如至少一个微计算机。此外，评估设备可以包括一个或多个易失性或非易失性数据存储器。作为数据处理设备的替代或除此之外，特别是作为至少一个计算机的替代或者除了至少一个计算机以外，评估设备可以包括一个或多个另外电子组件，该一个或多个另外电子组件被设计用于确定信息项，例如电子表，特别是至少一个查找表和/或至少一个专用集成电路(ASIC)。
[0127] 如上所述，检测器具有至少一个评估设备。特别地，至少一个评估设备也可以被设计为完全或部分地控制或驱动检测器，例如，如下面更详细地描述，通过将评估设备设计为控制至少一个照射源和/或控制检测器的至少一个调节设备。特别地，评估设备可以被设计为执行至少一个测量周期，在该至少一个测量周期中拾取例如多个传感器信号的一个或多个传感器信号，例如连续地处于不同的照射调制频率的多个传感器信号。
[0128] 如上所述，评估设备被设计为通过评估至少一个传感器信号来生成关于对象位置的至少一项信息。对象的位置可以是静态的或甚至可以包括对象的至少一个运动，例如检测器或其部分与对象或其部分之间的相对运动。在这种情况下，相对运动通常能够包括至少一个线性运动和/或至少一个旋转运动。移动信息项例如也可以通过比较在不同时间拾取的至少两项信息来获得，例如至少一项位置信息也可以包括至少一项速度信息和/或在至少一项加速度信息，例如关于对象或其部分与检测器或其部分之间的至少一个相对速度的至少一项信息。特别地，至少一项位置信息通常可以选自：关于对象或其部分与检测器或其部分之间的距离的信息项，特别是光路长度；关于对象或其部分与可选的传递设备或其部分之间的距离或光学距离的信息项；关于对象或其部分相对于检测器或其部分的定位的信息项；关于对象和/或其部分相对于检测器或其部分的方位的信息项；关于对象或其部分与检测器或其部分之间的相对运动的信息项；关于对象或其部分的二维或三维空间配置的信息项，特别是对象的几何形状或形式。通常，至少一项位置信息因此可以例如选自包括如下信息的组：关于对象或其至少一部分的至少一个位置的信息项；关于对象或其部分的至少一个方位的信息；关于对象或其部分的几何形状或形式的信息项；关于对象或其部分的速度的信息项；关于对象或其部分的加速度的信息项；关于在检测器的视觉范围内是否存在对象或其部分的信息项。
[0129] 至少一项位置信息可以例如在至少一个坐标系中指定，例如其中放置检测器或其部分的坐标系。替代地或另外地，位置信息还可以简单地包括例如检测器或其部分与对象或其部分之间的距离。也能够想到所提到的可能性的组合。
[0130] 如上所述，根据本发明的检测器可以优选地包括单个单独的纵向光学传感器。然而，在特定实施例中，例如当不同的纵向光学传感器可以表现出相对于入射光束的不同光谱灵敏度时，检测器可以包括两个或更多个纵向光学传感器，其中每个纵向光学传感器可以用于产生至少一个纵向传感器信号。作为示例，纵向光学传感器的传感器区域或传感器表面因此可以平行定向，其中可以容忍轻微的角度公差，例如不超过10°的角度公差，优选地不超过5°。在此，优选地，检测器的所有纵向光学传感器可以是透明的，其可以优选地沿着检测器的光轴以堆叠的形式布置。因此，光束可以在照射其他纵向光学传感器之前，优选地随后穿过第一透明纵向光学传感器。因此，来自对象的光束可以随后到达光学检测器中存在的所有纵向光学传感器。
[0131] 此外，根据本发明的检测器可以包括如WO 2014/097181 A1中公开的光学传感器的堆叠，特别是一个或多个纵向光学传感器与一个或多个横向光学传感器的组合。作为示例，一个或多个横向光学传感器可以位于至少一个纵向光学传感器的面向对象的一侧。替代地或另外地，一个或多个横向光学传感器可以位于至少一个纵向光学传感器的背离对象的一侧。此外，附加地或替代地，一个或多个横向光学传感器可以插入在布置在堆叠内的至少两个纵向光学传感器之间。此外，光学传感器的堆叠可以是单个单独的纵向光学传感器与单个单独的横向光学传感器的组合。然而，可以仅包括单个单独的纵向光学传感器而没有横向光学传感器的实施例仍然是有利的，例如在可能期望仅确定对象的深度的情况下。
[0132] 如上所述，用于光学检测的检测器，特别是用于确定至少一个对象的位置的检测器，具体地，可以被指定用于确定至少一个对象的纵向位置(深度)、至少一个对象的横向位置(宽度)、或至少一个对象的空间位置(深度和宽度)。
[0133] 因此，在本发明的第一方面中，还公开了一种用于确定至少一个对象的横向位置(宽度)的检测器，其也可以称为“横向光学传感器”。可以提到的是，横向光学传感器可以用作本文所述的纵向光学传感器的替代物，或者除了如本文所述的纵向光学传感器之外也可以使用横向光学传感器。作为另外的替代方案，除了已知的横向光学传感器之外，还可以使用如本文所述的纵向光学传感器，例如除了已知的位置敏感设备(PSD)之外，例如在WO 2012/110924 A1、WO 2014/097181 A1、或WO 2016/120392 A1公开的。
[0134] 根据本发明的用于至少一个对象的宽度的光学检测的检测器包括：
[0135] -至少一个横向光学传感器，其中该横向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中传感器区域包括至少一个电容器件，该电容器件包括至少两个电极，其中至少一个绝缘层和至少一个光敏器件嵌入在电极之间，其中至少一个电极对于光束是至少部分光学透明的，其中一个电极是具有低电导率的电极层，其被指定用于确定入射光束照射传感器区域的位置，其中横向光学传感器被设计为根据入射光束照射传感器区域的位置和光束的调制频率产生至少一个横向传感器信号；以及
[0136] -至少一个评估设备，其中评估设备被设计为通过评估横向传感器信号来产生关于对象的横向位置的至少一项信息。
[0137] 如本文所用，术语“横向光学传感器”通常是指用于确定从对象行进到检测器的至少一个光束的横向位置的设备。关于术语“位置”，可以参考上面的定义。因此，优选地，横向位置可以是或可以包括在垂直于检测器的光轴的至少一个维度上的至少一个坐标。作为示例，横向位置可以是由光束在垂直于光轴的平面中产生的光斑的位置，例如在横向光学传感器的光敏传感器表面上。作为示例，平面中的位置可以以笛卡尔坐标和/或极坐标给出。其他实施例是可行的。关于横向光学传感器的进一步细节，可以参考WO 2014/097181 A1。
[0138] 根据本发明，横向光学传感器的传感器区域包括至少一个电容器件，电容器件具有至少两个电极，其中至少一个绝缘层和至少一个光敏层嵌入在电极之间。为了允许入射光束到达至少一个光敏层，至少一个电极对于入射光束是至少部分光学透明的。这种布置同样特别地与如上文更详细地描述的WO 2016/092454 A1中公开的光学检测器形成对比。
[0139] 此外，横向光学传感器中的一个电极是具有低电导率的电极层，因此允许电极层确定入射光束照射传感器区域的横向位置。因此，电极层可以表现出100Ω/sq至20000Ω/sq的薄层电阻(sheet resistance)，优选100Ω/sq至10000Ω/sq，更优选125Ω/sq至1000Ω/sq，特别是150Ω/sq至500Ω/sq。如通常所使用的，单位“Ω/sq”在尺寸上等于SI单位Ω，但专门用于薄层电阻。举例来说，无论方形的尺寸如何，具有10Ω/sq的薄层电阻的方形薄片具有10Ω的实际电阻。由于薄层电阻在指示范围内，电容器件可以通过使用与已知位置敏感器件(PSD)中类似的方法充当横向检测器。该特征可以通过使用调制光来实现，该调制光可以能够引导交流电流通过绝缘体层。此外，还可以选择电极层以呈现至少部分光学透明的性质，因此可以包括一层透明导电有机聚合物。特别地，可以为此目的而选择聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)或PEDOT和聚苯乙烯磺酸的分散体(PEDOT：PSS)。另一方面，在另一电极已经可以至少部分透明以使得光束浴不会穿过电极层的情况下，可以采用更多种不同的材料用于电极层，包括光学不透明材料。
[0140] 因此，横向光学传感器被指定为提供至少一个横向传感器信号。这里，横向传感器信号通常可以是指示横向位置的任意信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。附加地或替代地，横向传感器信号可以是或可以包括数字数据。横向传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。横向传感器信号还可以包括通过组合两个或更多个单独信号而导出的任意信号，例如通过将两个或更多个信号进行平均和/或通过形成两个或更多个信号的商。此外，至少一个横向传感器信号取决于入射光束照射传感器区域的位置和入射光束的调制频率。
[0141] 特别地，为了记录横向光学信号，横向光学传感器可以包括具有至少两个部分电极的分离电极。因此，横向传感器信号可以指示由光束在横向光学传感器的光敏层内产生的光斑的位置，只要分离电极所在的导电层可以表现出比相应的分离电极的电阻更高的电阻。通常，如本文所用，术语“部分电极”是指多个电极中的电极，用于测量至少一个电流和/或电压信号，优选独立于其他部分电极。因此，在提供多个部分电极的情况下，相应的电极用于经由至少两个部分电极提供可以独立地测量和/或使用的多个电位和/或电流和/或电压。此外，特别是为了允许更好的电子接触，具有可以各自包括金属接触的至少两个部分电极的分离电极可以布置在一个导电层的顶部上，优选地，布置在可以包括导电聚合物层的第二导电层的顶部上。这里，分离电极可以优选地包括蒸发的金属接触，另外，布置在可以包括导电聚合物层的第二导电层的顶部上，其中蒸发的金属接触可以特别地包括以下中的一个或多个：银、铝、铂、钛、铬或金。金属接触可以优选地是蒸发接触或溅射接触中的一种，或者可替代地，印刷接触或涂覆接触，对于其可以使用制造导电墨水。但是，其他种类的设置也是可行的。
[0142] 横向光学传感器还可以用于根据通过部分电极的电流产生横向传感器信号。因此，可以形成通过两个水平部分电极的电流比，从而产生x坐标，和/或可以形成通过垂直部分电极的电流比，从而产生y坐标。检测器，优选地横向光学传感器和/或评估设备，可以用于从通过部分电极的电流的至少一个比率导出关于对象的横向位置的信息。通过比较通过部分电极的电流来产生位置坐标的其他方式是可行的。
[0143] 通常可以以各种方式限定部分电极，以便确定光束在光敏层中的位置。因此，可以提供两个或更多个水平部分电极以便确定水平坐标或x坐标，并且可以提供两个或更多个垂直部分电极以便确定垂直坐标或y坐标。特别地，为了保持尽可能多的面积来测量光束的横向位置，可以在横向光学传感器的边缘处提供部分电极，其中横向光学传感器的内部空间被第二导电层覆盖。优选地，分离电极可以包括四个部分电极，其布置在正方形或矩形横向光学传感器的四个侧处。或者，横向光学传感器可以是双侧型，其中双侧横向光学传感器可以包括两个分开的分离电极，每个分开的分离电极位于嵌入光敏层的两个导电层中的一个导电层处，其中两个导电层中的每个导电层与对应的分离电极相比都可以表现出更高电阻。然而，其他实施例也可以是可行的，特别是取决于横向光学传感器的形式。如上所述，第二导电层材料可以优选地是透明电极材料，例如透明导电氧化物和/或最优选地与分离电极相比可以表现出更高的电阻的透明导电聚合物。
[0144] 通过使用横向光学传感器，其中一个电极是具有两个或更多个部分电极的分离电极，通过部分电极的电流可以取决于光束在光敏层内的位置，因此也可以表示为“传感器区域”。这种效应通常可能是由于电荷载流子在从光敏层上的入射光的位置到部分电极的途中可能发生欧姆损耗或电阻损耗的事实。因此，由于从电荷载流子的产生和/或改变的位置到通过第一导电层的部分电极的欧姆损耗，通过部分电极的相应电流取决于电荷载流子的产生和/或改变的位置，到光束在光敏层中的位置。为了实现电子和/或空穴的闭合回路，可以优选地采用如上所述的第二导电层。关于确定光束位置的进一步细节，可以参考下面的优选实施例，参考WO 2014/097181 A1或WO 2016/120392 A1的公开内容。
[0145] 本发明的进一步实施例涉及从对象传播到检测器的光束的性质。如本文所用，术语“光”通常是指可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一个或多个中的电磁辐射。其中，术语可见光谱范围通常是指380nm至780nm的光谱范围。术语红外(IR)光谱范围通常是指780nm至1000μm的电磁辐射，其中780nm至1.5μm的范围通常称为近红外(NIR)光谱范围，1.5μm至15μm的范围被称为中红外范围(MidIR)，以及15μm至1000μm的范围被称为远红外(FIR)光谱范围。术语紫外光谱范围通常是指1nm至380nm的电磁辐射，尤其是100nm至380nm的电磁辐射。优选地，相对于本发明使用的光是红外光，特别是NIR光谱范围内的光。
[0146] 术语“光束”通常是指发射到特定方向的光量。因此，光束可以是在垂直于光束传播方向的方向上具有预定延伸的光束。优选地，光束可以是或可以包括一个或多个高斯光束，其可以由一个或多个高斯光束参数表征，例如光束腰、瑞利长度或任何其他光束参数或适合于表征在空间中光束直径的展开和/或光束传播的光束参数的组合中的一个或多个。
[0147] 光束可能被对象本身所接纳，即可能来自对象。附加地或替代地，光束的另一个源是可行的。因此，如下面将进一步详细描述的，可以提供一个或多个照射源，其照射对象，例如通过使用一个或多个主光线或光束，例如具有预定特征的一个或多个主光线或光束。在后一种情况下，从对象传播到检测器的光束可以是被对象和/或连接到对象的反射设备反射的光束。
[0148] 如上所述，根据FiP效应，给定由光束照射的相同总功率，至少一个纵向传感器信号取决于光束在该至少一个纵向光学传感器的传感器区域中的光束横截面。如本文所用，术语“光束横截面”通常是指光束的横向延伸或由光束在特定位置处产生的光斑。在产生圆形光斑的情况下，半径、直径或高斯光束腰或高斯光束腰的两倍可以用作光束横截面的量度。在产生非圆形光斑的情况下，可以以任何其他可行的方式确定横截面，例如通过确定具有与非圆形光斑相同面积的圆的横截面，这也是称为等效光束横截面。在这方面，在相应材料(诸如光伏材料)可以由具有最小可能横截面的光束照射的条件下，诸如当材料可以位于受光学透镜影响的焦点处或附近时，采用对于纵向传感器信号的极值的观察，即最大值或最小值，特别是全局极值。在极值是最大值的情况下，该观察可以被称为“正FiP效应”，而在极值是最小值的情况下，该观察可以被称为“负FiP效应”。如下面的示例所示，包括在根据本发明的传感器区域内具有光敏层的电容器件的光学传感器表现出FiP效应，特别是负FiP效应。
[0149] 因此，不管实际包含在传感器区域中的材料如何，给定光束对传感器区域的照射的总功率相同，具有第一光束直径或光束横截面的光束可以产生第一纵向传感器信号，而具有不同于第一光束直径或光束横截面的第二光束直径或光束横截面的光束产生不同于第一纵向传感器信号的第二纵向传感器信号。如WO 2012/110924 A1中所述，通过比较纵向传感器信号，可以生成关于光束横截面的至少一项信息，特别是光束直径的至少一项信息。因此，可以比较由纵向光学传感器产生的纵向传感器信号，以便获得关于光束的总功率和/或强度的信息和/或以便归一化纵向传感器信号和/或针对光束的总功率和/或总强度的关于对象的纵向位置的至少一项信息。因此，作为示例，可以检测纵向光学传感器信号的最小值，并且可以将所有纵向传感器信号除以该最小值，从而生成归一化的纵向光学传感器信号，然后可以通过使用上述已知关系，将其转换为关于对象的至少一项纵向信息。其他归一化方法是可行的，例如使用纵向传感器信号的平均值并将所有纵向传感器信号除以平均值的归一化。其他选择也是可能的。
[0150] 该实施例可以特别地由评估设备使用，以便解决光束的光束横截面与对象的纵向位置之间的已知关系的模糊性。因此，即使从对象传播到检测器的光束的光束特性是完全或部分已知的，众所周知，在许多光束中，光束横截面在到达焦点之前变窄，然后再次变宽。因此，在光束具有最窄光束横截面的焦点之前和之后，沿光束的传播轴线出现光束具有相同横截面的位置。因此，作为示例，在焦点之前和之后的距离z0处，光束的横截面是相同的。
因此，在光学检测器仅包括单个纵向光学传感器的情况下，在光束的总功率或强度已知的情况下，可以确定光束的具体横截面。通过使用该信息，可以确定相应的纵向光学传感器距焦点的距离z0。然而，为了确定相应的纵向光学传感器可以位于焦点之前还是之后，需要附加信息，例如对象和/或检测器的移动历史和/或关于检测器位于焦点之前还是之后的信息。
因此，在光学检测器仅包括单个纵向光学传感器的情况下，在光束的总功率或强度已知的情况下，可以确定光束的具体横截面。通过使用该信息，可以确定相应的纵向光学传感器距焦点的距离z0。然而，为了确定相应的纵向光学传感器可以位于焦点之前还是之后，需要附加信息，例如对象和/或检测器的移动历史和/或关于检测器位于焦点之前还是之后的信息。
[0151] 在从对象传播到检测器的光束的一个或多个光束特性已知的情况下，关于对象的纵向位置的至少一项信息因此可以从至少一个纵向传感器信号和对象的纵向位置之间的已知关系导出。已知关系可以作为算法和/或作为一个或多个校准曲线存储在评估设备中。作为示例，特别是对于高斯光束，通过使用光束腰和纵向坐标之间的高斯关系，可以容易地导出光束直径或光束腰与对象的位置之间的关系。因此，如WO 2014/097181 A1和根据本发明所述，评估设备可以用于将光束的光束横截面和/或直径与光束的已知光束特性进行比较，优选地根据光束的光束直径对于光束传播方向上的至少一个传播坐标的已知相关性和/或根据已知光束的高斯分布，从而确定关于对象的纵向位置的至少一项信息。
[0152] 除了对象的至少一个纵向坐标之外，可以确定对象的至少一个横向坐标。因此，通常，评估设备还可以用于通过确定光束在至少一个横向光学传感器上的位置来确定对象的至少一个横向坐标，所述横向光学传感器可以是像素化的、分段的或大面积的横向光学传感器，也在WO 2014/097181 A1中进一步概述。
[0153] 此外，检测器可包括至少一个传递设备，例如光学透镜，特别是一个或多个折射透镜，特别是会聚的薄折射透镜，例如凸透镜或双凸薄透镜，和/或一个或多个凸透镜，其可以进一步沿公共光轴布置。最优选地，从对象出射的光束在这种情况下可以首先穿过至少一个传递设备，然后穿过单个透明纵向光学传感器或透明纵向光学传感器的堆叠，直到它最终照射在成像设备上。如本文所用，术语“传递设备”是指可被配置为将从对象出射的至少一个光束传递到检测器内的光学传感器的光学元件，其中的光学传感器即至少两个纵向光学传感器并且至少一个可选的横向光学传感器。因此，传递设备可以设计成将从对象传播到检测器的光馈送到光学传感器，其中该馈送能够可选地通过成像或通过传递设备的非成像特性来实现。特别地，传递设备也可以设计为在电磁辐射被馈送到横向和/或纵向光学传感器之前收集电磁辐射。
[0154] 另外，至少一个传递设备可具有成像特性。因此，传递设备包括至少一个成像元件，例如至少一个透镜和/或至少一个曲面镜，因为在这种成像元件的情况下，例如，传感器区域上的照明的几何形状能够取决于传递设备和对象之间的相对位置，例如距离。如本文所使用的，传递设备可以以如下的方式设计：特别是如果对象被布置在检测器的视觉范围中，使得从对象出射的电磁辐射完全传递到传感器区域，例如完全聚焦到传感器区域上。
[0155] 另外，传递设备也可用于调制光束，例如通过使用调制传递设备。这里，调制传递设备可以用于在光束可能照射在纵向光学传感器上之前，调制入射光束的频率和/或强度。这里，调制传递设备可以包括用于调制光束的装置和/或可以由调制设备控制，该调制设备可以是评估设备的组成部分和/或可以至少部分地实现为单独的单元。
[0156] 此外，检测器可包括至少一个成像设备，即能够获取至少一个图像的设备。成像设备可以以各种方式实施。因此，成像设备可以是例如检测器壳体中的检测器的一部分。然而，替代地或另外地，成像设备也可以布置在检测器壳体外部，例如作为单独的成像设备。可选地或另外地，成像设备也可以连接到检测器或甚至是检测器的一部分。在优选的布置中，透明纵向光学传感器的堆叠和成像设备沿着光束行进的共同光轴对准。因此，可以以光束穿过透明纵向光学传感器的堆叠直到其照射在成像设备上的方式将成像设备定位在光束的光路中。但是，其他安排也是可能的。
[0157] 如本文所用，“成像设备”通常被理解为能够产生对象或其一部分的一维、二维或三维图像的设备。特别地，具有或不具有至少一个可选成像设备的检测器能够完全或部分地用作相机，例如IR相机，或RGB相机，即被设计用于在三个独立的连接上输送被指定为红色、绿色和蓝色的三种基本颜色的相机。因此，作为示例，至少一个成像设备可以是或可包括选自包括如下设备的组的至少一个成像设备：像素化有机相机元件，优选像素化有机相机芯片；像素化无机相机元件，优选像素化无机相机芯片，更优选CCD芯片或CMOS芯片；单色相机元件，优选单色相机芯片；多色相机元件，优选是多色相机芯片；全色相机元件，优选是全色相机芯片。成像设备可以是或可包括选自包括如下设备的组的至少一个设备：单色成像设备、多色成像设备和至少一个全色成像设备。如本领域技术人员将认识到的，可以通过使用滤光器技术和/或通过使用固有颜色灵敏度或其他技术来生成多色成像设备和/或全色成像设备。成像设备的其他实施例也是可能的。
[0158] 成像设备可以被设计为连续地和/或同时地对于对象的多个部分区域进行成像。举例来说，对象的部分区域能够是通过成像设备的分辨率极限来限定并且从其发射电磁辐射的对象的一维、二维或三维区域。在这种情况下，成像应该被理解为意味着从对象的相应部分区域出射的电磁辐射被馈送到成像设备中，例如通过检测器的至少一个可选的传递设备。电磁射线能够由对象本身产生，例如以发光辐射的形式。可替代地或另外地，至少一个检测器可包括用于照射对象的至少一个照明源。
[0159] 特别地，成像设备能够被设计为例如通过扫描方法顺序地成像，特别是使用至少一个行扫描和/或线扫描，顺序地对多个部分区域进行成像。然而，其他实施例也是可能的，例如其中同时对于多个部分区域进行成像的实施例。成像设备被设计为在对象的部分区域的成像期间产生与该部分区域相关联的信号，优选地是电子信号。信号可以是模拟和/或数字信号。举例来说，电子信号可以与每个部分区域相关联。因此，电子信号可以同时产生，或者以时间上交错的方式产生。举例来说，在行扫描或线扫描期间，可以生成与对象的部分区域对应的一系列电子信号，例如这些电子信号被串联成线。此外，成像设备可以包括一个或多个信号处理设备，例如用于处理和/或预处理电子信号的一个或多个滤波器和/或模拟数字转换器。
[0160] 从对象出射的光可以源于对象本身，但是也可以可选地具有不同的源，并且从该源传播到对象并且随后朝向光学传感器传播。后一种情况能够例如受到正使用的至少一个照射源来影响。照射源可以以各种方式实施。因此，照射源可以是例如检测器壳体中的检测器的一部分。然而，替代地或另外地，至少一个照射源也可以布置在检测器壳体外部，例如作为单独的光源。照射源可以与对象分开布置并从远处照射对象。可替换地或另外地，照射源也可以连接到对象或甚至是对象的一部分，使得例如从对象射出的电磁辐射也可以由照射源直接产生。举例来说，至少一个照射源可以布置在对象上和/或对象内，并且直接产生电磁辐射，通过该电磁辐射照射传感器区域。该照射源可以例如是或包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。举例来说，可以在对象上布置至少一个红外发射器和/或至少一个用于可见光的发射器和/或至少一个用于紫外光的发射器。举例来说，可以在对象上和/或对象中布置至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。照射源尤其可以包括一个或多个以下照射源：激光器，特别是激光二极管，但是原则上，可替换地或另外地，也可以使用其他类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；火焰源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构光源。可替换地或另外地，也可以使用其他照射源。特别优选的是，照射源被设计为产生一个或多个具有高斯光束分布的光束，至少大致例如在许多激光器中是这种情况。对于可选照射源的其他可能实施例，可以参考WO 2012/110924 A1和WO 2014/097181 A1之一。而且，其他实施例也是可行的。
[0161] 至少一个可选的照射源通常可以在以下至少一个范围中发光：紫外光谱范围，优选为200nm至380nm；可见光谱范围，即380nm至780nm；红外光谱范围，优选为780nm至15μm。最优选地，至少一个照射源用于发射NIR光谱范围内的光，优选地在780nm至1500nm的范围内。在此，特别优选的是，照射源可以具有可以与光学传感器的光谱灵敏度相关的光谱范围，特别是以确保可以由相应的照射源照射的光学传感器可以提供具有高强度的传感器信号的方式，因此能够实现具有足够信噪比的高分辨率评估。
[0162] 在本发明的另一方面，提出了一种包括根据前述任一实施例的至少两个检测器的装置。在此，至少两个检测器优选地可以具有相同的光学特性，但是也可以彼此不同。此外，该装置还可包括至少一个照射源。这里，可以通过使用产生初级光的至少一个照射源照射至少一个对象，其中至少一个对象弹性地或非弹性地反射初级光，从而产生传播到至少两个检测器中的一个检测器的多个光束。至少一个照射源可以形成或不形成至少两个检测器中的每一个的组成部分。举例来说，至少一个照射源本身可以是或可以包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。该实施例优选地适用于其中采用至少两个检测器，优选两个相同的检测器来获取深度信息的应用，特别是用于提供扩展单个检测器的固有测量体积的测量体积的目的。
[0163] 在本发明的另一方面，提出了一种用于在用户和机器之间交换至少一项信息的人机接口。所提出的人机接口可以利用以下事实：上述一个或多个实施例中的上述检测器或者如下面进一步详细描述的检测器，可以由一个或多个用户用于向机器提供信息和/或命令。因此，优选地，人机接口可以用于输入控制命令。
[0164] 人机接口包括根据本发明的至少一个检测器，例如根据上面公开的一个或多个实施例和/或根据下面进一步详细公开的一个或多个实施例，其中人机接口被设计为借助于检测器生成用户的至少一项几何信息，其中人机接口被设计为将几何信息分配给至少一个信息项，特别是分配给至少一个控制命令。
[0165] 在本发明的另一方面，公开了一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐设备。如这里所使用的，娱乐设备是可以用于一个或多个用户(在下文中也称为一个或多个玩家)的休闲和/或娱乐目的的设备。作为示例，娱乐设备可以用于游戏目的，优选地是计算机游戏。附加地或可替代地，娱乐设备还可以用于其他目的，例如一般用于锻炼、运动、物理治疗或运动跟踪。因此，娱乐设备可以实现为计算机、计算机网络或计算机系统，或者可以包括运行一个或多个游戏软件程序的计算机、计算机网络或计算机系统。
[0166] 娱乐设备包括根据本发明的至少一个人机接口，例如根据上面公开的一个或多个实施例和/或根据下面公开的一个或多个实施例。娱乐设备被设计为能够通过人机接口由玩家输入至少一项信息。该至少一项信息可以被发送到娱乐设备的控制器和/或计算机和/或可以由娱乐设备的控制器和/或计算机使用。
[0167] 在本发明的另一方面，提供了一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪系统。如这里所使用的，跟踪系统是用于收集关于至少一个对象或对象的至少一部分的一系列过去位置的信息的设备。另外，跟踪系统可以用于提供关于至少一个对象或对象的至少一部分的至少一个预测的未来位置的信息。跟踪系统可以具有至少一个跟踪控制器，其可以完全或部分地实施为电子设备，优选地实施为至少一个数据处理设备，更优选地实施为至少一个计算机或微控制器。同样，至少一个跟踪控制器可以包括至少一个评估设备和/或可以是至少一个评估设备的一部分和/或可以完全或部分地与至少一个评估设备相同。
[0168] 跟踪系统包括根据本发明的至少一个检测器，例如在上面列出的一个或多个实施例中公开的和/或如下面的一个或多个实施例中公开的至少一个检测器。跟踪系统还包括至少一个跟踪控制器。跟踪系统可以包括一个、两个或更多个检测器，特别是两个或更多个相同的检测器，其允许在两个或更多个检测器之间的重叠体积中可靠地获取关于至少一个对象的深度信息。跟踪控制器用于跟踪对象的一系列位置，每个位置包括与对象在特定时间点的位置有关的至少一项信息。
[0169] 跟踪系统还可以包括能够连接到对象的至少一个信标设备。对于信标设备的潜在定义，可以参考WO 2014/097181 A1。跟踪系统优选地用于使得检测器可以生成关于至少一个信标设备的对象的位置的信息，特别是生成关于对象的位置的信息，该对象包括表现特定光谱灵敏度的特定信标设备。因此，可以通过本发明的检测器跟踪表现出不同光谱灵敏度的一个以上的信标，优选地以同时的方式。这里，信标设备可以完全或部分地实施为有源信标设备和/或无源信标设备。作为示例，信标设备可以包括至少一个照射源，其用于产生待传输到检测器的至少一个光束。附加地或可替代地，信标设备可包括至少一个反射器，其用于反射由照射源产生的光，从而产生待传输到检测器的反射光束。
[0170] 在本发明的另一方面，提供了一种用于确定至少一个对象的至少一个位置的扫描系统。如这里所使用的，扫描系统是一种用于发射至少一个光束的设备，该光束被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面上的至少一个点，并且用于产生关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一项信息。为了产生关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一项信息，扫描系统包括根据本发明的至少一个检测器，诸如在上面列出的一个或多个实施例中所公开的和/或如下面的一个或多个实施例中所公开的检测器中的至少一个。
[0171] 因此，扫描系统包括用于发射至少一个光束的至少一个照射源，该光束被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面上的至少一个点。如这里所使用的，术语“点”指的是对象表面的一部分上的小区域，其可以例如由扫描系统的用户来选择，以由照射源照射。优选地，点可以具有如下的尺寸，一方面该尺寸可以尽可能小，以便允许扫描系统尽可能精确地确定扫描系统所包括的照射源与该点可以位于的对象表面的部分之间的距离的值，另一方面，该点可以尽可能大，以便允许扫描系统的用户或扫描系统本身，特别是通过自动程序，检测对象表面的相关部分上是否存在点。
[0172] 为此目的，照射源可以包括人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源，例如至少一个发光二极管，特别是有机和/或无机发光二极管。由于它们通常限定的光束分布和其他可操作性，特别优选使用至少一个激光源作为照射源。在此，可以优选使用单个激光源，特别是在提供可以由用户容易地存储和传输的紧凑扫描系统可能是重要的情况下。因此，照射源可以优选地是检测器的组成部分，并且因此特别是可以集成到检测器中，例如集成到检测器的壳体中。在优选实施例中，特别是扫描系统的壳体可以包括至少一个显示器，该显示器被配置用于向用户提供距离相关信息，例如以易于阅读的方式。在另一优选实施例中，特别地，扫描系统的壳体可另外包括至少一个按钮，该按钮可被配置用于操作与扫描系统相关的至少一个功能，例如用于设置一个或多个操作模式。在另一优选实施例中，特别地，扫描系统的壳体可另外包括至少一个紧固单元，该紧固单元可被配置用于将扫描系统紧固到另一表面，例如橡胶脚、底板或墙壁保持器，例如包括磁性材料，特别是用于提高距离测量精度和/或用户对于扫描系统的操作性。
[0173] 在特别优选的实施例中，扫描系统的照射源因此可以发射单个激光束，该激光束可以配置用于照射位于对象表面处的单个点。通过使用根据本发明的至少一个检测器，因此可以生成关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一项信息。因此，优选地，可以确定扫描系统所包括的照射系统与由照射源产生的单点之间的距离，例如通过采用至少一个检测器包括的评估设备。然而，扫描系统还可以包括附加的评估系统，该附加的评估系统特别可以用于此目的。可替代地或另外地，可以考虑扫描系统的尺寸，特别是扫描系统的壳体的尺寸，并且因此替代地确定扫描系统的壳体上的特定点(诸如壳体的前边缘或后边缘)与单点之间的距离。
[0174] 可替代地，扫描系统的照射源可以发射两个单独的激光束，这两个激光束可以配置为在光束发射方向之间提供相应的角度，例如直角，从而可以照射位于相同对象的表面或者两个单独的对象的两个不同表面的两个相应的点。然而，两个单独激光束之间的相应角度的其他值也是可行的。特别地，该特征可以用于间接测量功能，例如用于导出可能无法直接获得的间接距离，例如由于扫描系统和点之间存在一个或多个障碍物或者以其他方式很难达到。举例来说，通过测量两个单独的距离并通过使用毕达哥拉斯公式导出高度来确定对象高度的值是可行的。特别地，为了能够相对于对象保持预定水平，扫描系统还可以包括至少一个调平单元，特别是集成的泡罩小瓶，其可以用于由用户保持预定水平。
[0175] 作为另一替代方案，扫描系统的照射源可以发射例如激光束阵列的多个单独的激光束，其可以相对于彼此呈现相应的间距，特别是规则的间距，并且可以以产生位于至少一个对象的至少一个表面上的点阵列的方式进行布置。为此目的，可以提供特别适合的光学元件，例如分束设备和反射镜，其可以允许产生所描述的激光束阵列。
[0176] 因此，扫描系统可以提供位于一个或多个对象的一个或多个表面上的一个或多个点的静态布置。可替代地，扫描系统的照射源，特别是一个或多个激光束，例如上述激光束阵列，可以配置为提供一个或多个光束，该一个或多个光束可以随时间呈现变化的强度和/或可以在一段时间内经历交替的发射方向。因此，照射源可以被配置为通过使用具有由扫描设备的至少一个照射源产生的交替特征的一个或多个光束来扫描至少一个对象的至少一个表面的一部分作为图像。特别地，扫描系统因此可以使用至少一个行扫描和/或线扫描，例如顺序地或同时地扫描一个或多个对象的一个或多个表面。
[0177] 在本发明的另一方面，提供了一种用于产生至少一个对象的至少一个单个圆形三维图像的立体系统。如本文所使用的，如上文和/或下文所公开的立体系统可包括至少两个FiP传感器作为光学传感器，其中第一FiP传感器可以包括在跟踪系统中，特别是在根据本发明的跟踪系统中，第二FiP传感器可以包括在扫描系统中，特别是在根据本发明的扫描系统中。这里，FiP传感器可以优选地以准直布置排列在单独的光束路径中，例如通过将FiP传感器平行于光轴对准并且垂直于立体系统的光轴单独地移位。因此，FiP传感器可以能够生成或增加深度信息的感知，尤其是通过从具有重叠视野并且优选地对于个别调制频率敏感的各个FiP传感器导出的视觉信息进行组合来获得深度信息。为此目的，各个FiP传感器可以优选地彼此间隔在垂直于光轴的方向上确定的1cm至100cm的距离，优选10cm至25cm的距离。在该优选实施例中，跟踪系统因此可以用于确定调制的活动目标的位置，而用于将一个或多个点投影到一个或多个对象的一个或多个表面上的扫描系统可以用于产生关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一项信息。另外，立体系统还可以包括单独的位置敏感设备，其用于产生关于图像内的至少一个对象的横向位置的信息项，如本申请中其他地方所述。
[0178] 除了允许立体视觉之外，主要基于使用多于一个光学传感器的立体系统的另外的特定优点尤其可以包括总强度的增加和/或更低的检测阈值。此外，在包括至少两个传统位置敏感装置的传统立体系统中，必须通过应用相当大的计算量来确定相应图像中的对应像素，而在包括至少两个FiP传感器的根据本发明的立体系统中，通过使用FiP传感器记录各个图像中的对应像素，其中每个FiP传感器可以以不同的调制频率操作，显然可以相对于彼此分配。因此，可以强调的是，根据本发明的立体系统可以允许以减少的努力产生关于对象的纵向位置以及对象的横向位置的至少一项信息。
[0179] 关于立体系统的进一步细节，可以分别参考跟踪系统和扫描系统的描述。
[0180] 在本发明的另一方面，公开了一种用于对至少一个对象成像的相机。该相机包括根据本发明的至少一个检测器，例如在上面给出的或在下面进一步详细给出的一个或多个实施例中公开的。因此，检测器可以是照相设备的一部分，特别是数码相机。具体地，检测器可以用于3D摄影，具体是用于数字3D摄影。因此，检测器可以形成数字3D相机或者可以是数字3D相机的一部分。如这里所使用的，术语“摄影”通常是指获取至少一个对象的图像信息的技术。如本文进一步使用的，“相机”通常是用于执行拍摄的设备。如本文进一步使用的，术语“数码摄影”通常是指通过使用用于产生指示照射强度的电信号的多个光敏元件来获取至少一个对象的图像信息的技术，其中的电信号优选地是数字电信号。如本文进一步使用的，术语“3D摄影”通常是指在三个空间维度上获取至少一个对象的图像信息的技术。因此，3D相机是用于执行3D拍摄的设备。相机通常可以用于获取单个图像，例如单个3D图像，或者可以用于获取多个图像，例如图像序列。因此，相机也可以是用于视频应用的视频相机，例如用于获取数字视频序列。
[0181] 因此，通常，本发明还涉及用于对至少一个对象成像的相机，特别是数码相机，更具体地是3D相机或数字3D相机。如上所述，如本文所使用的术语“成像”通常是指获取至少一个对象的图像信息。相机包括根据本发明的至少一个检测器。如上所述，相机可以用于获取单个图像或者用于获取多个图像，例如图像序列，优选地用于获取数字视频序列。因此，作为示例，相机可以是或可以包括摄像机。在后一种情况下，相机优选地包括用于存储图像序列的数据存储器。
[0182] 在本发明的另一方面，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的方法。该方法优选地可以使用根据本发明的至少一个检测器，例如根据上面公开的或下面进一步详细公开的一个或多个实施例的至少一个检测器。因此，对于该方法的可选实施例，可以参考检测器的各种实施例的描述。
[0183] 该方法包括以下步骤，这些步骤可以以给定顺序或以不同顺序执行。此外，可以提供未列出的附加方法步骤。此外，可以至少部分地同时执行两个或更多个或甚至所有方法步骤。此外，可以两次或甚至两次以上地重复执行两个或更多个或甚至所有方法步骤。
[0184] 根据本发明的方法包括以下步骤：
[0185] -通过使用具有传感器区域的至少一个光学传感器产生至少一个传感器信号，其中传感器信号取决于入射调制光束对光学传感器的传感器区域的照射，其中传感器信号还取决于光束的调制频率，其中传感器区域包括至少一个电容器件，电容器件包括至少两个电极，其中至少一个绝缘层和至少一个光敏层嵌入在电极之间，其中至少一个电极是对光束至少部分光学透明的；以及
[0186] -通过根据传感器信号确定关于对象的位置的信息项，来评估光学传感器的传感器信号。
[0187] 关于根据本发明的方法的进一步细节，可以参考上面和/或下面提供的光学检测器的描述。
[0188] 在本发明的另一方面，公开了根据本发明的检测器的用途。其中，提出了为了确定对象的位置，特别是对象的横向位置的检测器的用途，其中检测器可以优选地同时用作至少一个纵向光学传感器或与至少一个附加的纵向光学传感器组合地使用，特别是用于选自包括以下用途的组的用途：位置测量，特别是在交通技术中；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；扫描应用；立体视觉应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的地图绘制应用；用于车辆的归航或跟踪信标检测器；具有热特征(比背景更热或更冷)的对象的位置测量；机器视觉应用；机器人应用。
[0189] 根据本发明的光学检测器的另外用途还可以指与已知的应用的组合，例如确定对象的存在或不存在；扩展光学应用，例如相机曝光控制，自动幻灯片对焦，自动后视镜，电子秤，特别是在调制光源中的自动增益控制，自动前照灯调光器，夜间(街道)灯光控制，油燃烧器火焰熄火或烟雾检测器；或其他应用，例如在密度计中，例如确定复印机中调色剂的密度；或在比色测量中。
[0190] 此外，根据本发明的设备可以用于红外线检测应用、热检测应用、温度计应用、热寻求应用、火焰检测应用、火灾检测应用、烟雾检测应用、温度传感应用、光谱学应用等。此外，根据本发明的设备可用于影印或静电复印应用。此外，根据本发明的设备可用于监测废气，监测燃烧过程，监测污染，监测工业过程，监测化学过程，监测食品加工过程，评估水质，评估空气质量等。此外，根据本发明的设备可用于质量控制、温度控制、运动控制、排气控制、气体传感、气体分析、运动传感、化学传感等。
[0191] 优选地，对于光学检测器、用于确定至少一个对象的位置的方法、人机接口、娱乐设备、跟踪系统、相机和检测器的各种用途的另外的潜在细节，特别是与关于传递设备、横向光学传感器、纵向光学传感器、评估设备、调制设备、照射源和成像设备，具体地关于可能的材料、设置和另外的细节，可以参考在WO 2012/110924 A1、WO 2014/097181 A1和WO 2016/120392 A1中的一个或多个，所有这些的全部内容通过引用并入本文。
[0192] 上述检测器、方法、人机接口和娱乐设备以及所提出的用途具有优于现有技术的显著优点。因此，通常，可以提供用于精确确定空间中的至少一个对象的位置的简单且仍然有效的检测器。其中，作为示例，可以快速且有效的方式确定对象或其一部分的三维坐标。
[0193] 与本领域已知的设备相比，特别是使用采用染料敏化太阳能电池(DSC)的FiP设备，在根据本发明的光学检测器中，在比较照射水平下可以观察到更大的交流光电流。因此，可以获得更大的传感器信号。对于对焦响应与离焦响应的比率也是如此，而频率响应(带宽)可以表现出类似的行为。代表性的示例见附图。
[0194] 总之，在本发明的上下文中，以下实施例被认为是特别优选的：
[0195] 实施例1：一种用于至少一个对象的光学检测的检测器，包括：
[0196] -至少一个光学传感器，其中光学传感器具有至少一个传感器区域，其中光学传感器被设计为以取决于入射调制光束对传感器区域的照射的方式产生至少一个传感器信号，其中纵向传感器信号取决于光束的调制频率，其中传感器区域包括至少一个电容器件，该电容器件包括至少两个电极，其中至少一个绝缘层和至少一个光敏层嵌入在电极之间，其中至少一个电极对光束是至少部分光学透明的；以及
[0197] -至少一个评估设备，其中该评估设备被设计为通过评估传感器信号来产生关于对象的位置的至少一项信息。
[0198] 实施例2：根据前述实施例所述的检测器，其中光学传感器选自：
[0199] -至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器被设计为产生至少一个纵向传感器信号，其中在给定相同的总照射功率的情况下，纵向传感器信号还取决于光束在传感器区域中的光束横截面，其中评估设备被设计为通过评估纵向传感器信号产生关于对象的纵向位置的至少一项信息；或者
[0200] -至少一个横向光学传感器，其中电极中的一个是具有低电导率的电极层，电极层用于确定入射光束照射传感器区域的位置，其中横向光学传感器被设计为取决于入射光束照射传感器区域的位置产生至少一个横向传感器信号，其中评估设备被设计为通过评估横向传感器信号产生关于对象的横向位置的至少一项信息。
[0201] 实施例3：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中绝缘层包括绝缘材料或电绝缘组件，每个都具有低于10-6S/m的电导率，优选低于10-8S/m的电导率，更优选低于10-10S/cm的电导率。
[0202] 实施例4：根据在前述实施例所述的检测器，其中绝缘材料包括至少一种透明绝缘的含金属化合物，其中含金属化合物优选地包括选包括以下组成的组的金属：Al、Ti、Ta、Mn、Mo、Zr、Hf、La、Y和W，并且其中至少一种含金属化合物选自由氧化物、氢氧化物、硫属化物、磷属化物、碳化物或其组合组成的组。
[0203] 实施例5：根据前述实施例所述的检测器，其中透明含金属化合物是或包括绝缘的金属氧化物，其特别地选自包括以下的组：氧化铝(Al2O3)，二氧化锆(ZrO2)，氧化硅(SiOx，例如SiO2)，二氧化钛(TiO2)，氧化铪(HfO2)，五氧化二钽(Ta2O5)，氧化镧(La2O3)或氧化钇(Y2O3)或透明介电材料，其特别地选自包括以下的组：钛酸锶(SrTiO3)，碳酸铯(CsCO3)，硅酸铪(HfSiO4)和氮化硅(Si3N4)。
[0204] 实施例6：根据实施例3所述的检测器，其中透明绝缘层包括至少一个透明有机介电材料的膜，特别是选自聚乙烯亚胺乙氧基化物(PEIE)、聚乙烯亚胺(PEI)、2,9-二甲基-4,7-二苯基菲咯啉(BCP)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)或(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑)(TAZ)。
[0205] 实施例7：根据前述三个实施例中任一个所述的检测器，其中绝缘层能够通过原子层沉积获得，特别是在50℃至250℃，优选60℃至200℃的温度下进行。
[0206] 实施例8：根据前述两个实施例所述的检测器，其中绝缘层能够通过在50℃至120℃，优选60℃至100℃的温度下进行的低温原子层沉积获得。
[0207] 实施例9：根据前述实施例中任一个的检测器，其中绝缘层具有1nm至1000nm的厚度，优选10nm至250nm的厚度，特别是20nm至150nm的厚度。
[0208] 实施例10：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中绝缘层是或包括具有至少两个相邻层的层压组件，其中相邻层的相应组成不同。
[0209] 实施例11：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中光敏层以光束能够到达光敏层的方式位于电极之间。
[0210] 实施例12：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中光敏层作为以下中的一个或多个来提供：
[0211] -包括纳米颗粒形式的至少一种光电导材料的至少一个层；
[0212] -包括至少一种光电导材料的至少两个单独的光电导层，并作为具有至少一个边界的相邻层来提供，其中光电导层用于在相邻层之间的边界处产生结；
[0213] -至少一个半导体吸收层；以及
[0214] -至少一个有机光敏层，包括至少一种电子供体材料和至少一种电子受体材料。
[0215] 实施例13：根据前述实施例所述的检测器，其中光电导材料是选自包括如下材料的组的无机光电导材料：IV族元素，特别是硅，IV族化合物，III-V族化合物，II-VI族化合物和硫属化物。
[0216] 实施例14：根据前述实施例所述的检测器，其中光电导材料选自硫化铅(PbS)或硒化铅(PbSe)。
[0217] 实施例15：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中光电导材料以纳米颗粒的形式来提供。
[0218] 实施例16：根据前述实施例所述的检测器，其中纳米颗粒光电导材料选自硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、硒化锌(ZnSe)、铜铟硫化物(CIS)、或铜铟镓硒(CIGS)。
[0219] 实施例17：根据实施例12所述的检测器，其中用于各个光电导层的光电导材料选自硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、硒化锌(ZnSe)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)、或四元硫属化物光电导I2-II-IV-VI4化合物，特别是铜锌锡硫化物(CZTS)、铜锌锡硒化物(CZTSe)或铜锌锡硫硒合金CZTSSe。
[0220] 实施例18：根据实施例12所述的检测器，其中，半导体吸收层包括以下的一种或多种：晶体硅(c-Si)、微晶硅(μc-Si)、氢化微晶硅(μc-Si：H)、非晶硅(a-Si)、氢化非晶硅(a-Si：H)、非晶硅碳合金(a-SiC)、氢化非晶硅碳合金(a-SiC：H)、锗硅合金(a-GeSi)、或氢化非晶锗硅合金(a-GeSi：H)。
[0221] 实施例20：根据实施例12所述的检测器，其中有机光敏层中的供体材料和受体材料被布置为包含供体材料和受体材料的单层。
[0222] 实施例21：根据前述实施例所述的检测器，其中电子供体材料包括供体聚合物，并且其中电子供体材料包括有机供体聚合物。
[0223] 实施例22：根据前述实施例所述的检测器，其中供体聚合物包含共轭体系，其中共轭体系是环状、非环状和直链中的一种或多种。
[0224] 实施例23：根据前一实施例所述的检测器，其中有机供体聚合物选自以下材料中的一种：聚[3-己基噻吩-2,5-二基](P3HT)，聚[3-(4-正辛基)-苯基噻吩](POPT)，聚[3-10-n-辛基-3-吩噻嗪-亚乙烯噻吩-共-2,5-噻吩](PTZV-PT)，聚[4,8-双[(2-乙基己基)氧基]苯并[1,2–b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基](PTB7)，聚[噻吩-2,5-二基-交替-[5,6-双(十二烷氧基)苯并[c][1,2,5]噻二唑]-4,7-二基](PBT-T1)，聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-交替-4,7-(2,1,3--苯并噻二唑)](PCPDTBT)，聚[5,7-双(4-癸基-2-噻吩基)-噻吩并(3,4-b)二噻唑噻吩-2,5](PDDTT)，聚[N-9'-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4'，7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](PCDTBT)，聚[(4,4'-双(2-乙基己基)二噻吩并[3,2-b；
2',3'-d]噻咯)-2,6-二基-交替-(2,1,3-苯并噻二唑)-4,7-二基](PSBTBT)，聚[3-苯基腙噻吩](PPHT)，聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)，聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基-2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基](M3EH-PPV)，聚[2-甲氧基-5-(3',7'-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MDMO-PPV)，聚[9,9-二辛基芴-共-双-N,N-4-丁基苯基-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺](PFB)，或其衍生物、改性物或混合物。
2',3'-d]噻咯)-2,6-二基-交替-(2,1,3-苯并噻二唑)-4,7-二基](PSBTBT)，聚[3-苯基腙噻吩](PPHT)，聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)，聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基-2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基-1,2-亚乙烯基](M3EH-PPV)，聚[2-甲氧基-5-(3',7'-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MDMO-PPV)，聚[9,9-二辛基芴-共-双-N,N-4-丁基苯基-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺](PFB)，或其衍生物、改性物或混合物。
[0225] 实施例24：根据实施例12所述的检测器，其中电子受体材料是富勒烯基电子受体材料。
[0226] 实施例25：根据前述实施例所述的检测器，其中富勒烯基电子受体材料包含以下材料中的至少一种：[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC60BM)、[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC70BM)、[6,6]-苯基C84丁酸甲酯(PC84BM)、茚-C60双加合物(ICBA)、或其衍生物、改性物或混合物。
[0227] 实施例26：根据前述两个实施例中任一个的检测器，其中富勒烯基电子受体材料包括含有一个或两个C60或C70部分的二聚体，其中富勒烯基电子受体优选包含二苯基亚甲基富勒烯(DPM)部分，其包含一个或两个连接的低聚醚(OE)链(分别为C70-DPM-OE或C70-DPM-OE2)。
[0228] 实施例27：根据实施例12的检测器，其中电子受体材料是四氰基醌二甲烷(TCNQ)，苝衍生物或无机纳米颗粒中的一种或多种。
[0229] 实施例28：根据实施例12所述的检测器，其中电子受体材料包括受体聚合物。
[0230] 实施例29：根据前述实施例所述的检测器，其中受体聚合物包含基于氰化聚(亚苯基亚乙烯基)、苯并噻二唑、苝或萘二酰亚胺中的一种或多种的共轭聚合物。
[0231] 实施例30：根据前述实施例所述的检测器，其中受体聚合物选自以下材料中的一种或多种：氰基-聚[亚苯基亚乙烯基](CN-PPV)、聚[5-(2-(乙基己氧基)-2-甲氧基氰基对苯二烯烃](MEH-CN-PPV)、聚[氧杂-1,4-亚苯基-1,2-(1-氰基)-乙烯-2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基-1,2-(2-氰基)-亚乙基-1,4-亚苯基](CN-醚-PPV)、聚[1,4-二辛氧基-p-2,5-二氰基亚苯基亚乙烯基](DOCN-PPV)、聚[9,9'-二辛基芴-共-苯并噻二唑](PF8BT)，或衍生物，改性物或其混合物。
[0232] 实施例31：根据实施例12和前述十二个实施例中任一个所述的检测器，其中电子供体材料和电子受体材料形成混合物。
[0233] 实施例32：根据前述实施例所述的检测器，其中混合物包括电子供体材料和电子受体材料，比例为1:100至100:1，更优选1:10至10:1，特别是从1:2到2:1的比例。
[0234] 实施例33：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中电子供体材料和电子受体材料包括供体和受体结构域的互穿网络、供体和受体结构域之间的界面区域、以及将结构域连接到电极的渗滤通道，由此在光敏层中产生体异质结。
[0235] 实施例34：实施例12的检测器，其中有机光敏层包括含有供体材料的单独的供体材料层和含有受体材料的单独的受体材料层，其中供体材料层和受体材料层优选在彼此顶部上堆叠，由结分开。
[0236] 实施例35：根据前述两个实施例所述的检测器，其中供体材料选自有机小分子，有机小分子包括酞菁衍生物、低聚噻吩、低聚噻吩衍生物、4,4-二氟-4-硼-3a,4a-二氮杂-s-并二苯并(indacene)(BODIPY)衍生物、氮杂-BODIPY衍生物、方酸衍生物、二酮吡咯并吡咯衍生物或苯并二噻吩衍生物，并且其中受体材料选自C60、C70或苝衍生物。
[0237] 实施例36：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中对于光束至少部分光学透明的电极包括至少一种透明导电氧化物(TCO)。
[0238] 实施例37：根据前述实施例所述的检测器，其中至少部分光学透明的电极包括铟掺杂的氧化锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)和铝掺杂的氧化锌(AZO)中的至少一种。
[0239] 实施例38：根据前述三个实施例中任一个的检测器，其中光学透明基板至少部分地覆盖有至少部分光学透明的电极。
[0240] 实施例39：根据前述实施例的检测器，其中光学透明基板选自玻璃基板、石英基板或光学透明的绝缘聚合物，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
[0241] 实施例40：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中电极中的一个是光学不透明和/或反射的并且包括金属电极。
[0242] 实施例41：根据前述实施例所述的检测器，其中金属电极是银(Ag)电极、铂(Pt)电极、金(Au)电极和铝(Al)电极中的一种或多种。
[0243] 实施例42：根据前一实施例所述的检测器，其中金属电极包括沉积在基板上的金属的薄层，其中薄层的厚度为10nm至1000nm，优选为50nm至500nm，特别是100nm至250nm。
[0244] 实施例43：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中电容器件还包括至少一个电荷载流子传输层，其中电荷载流子传输层位于光敏层和电极中的一个电极之间。
[0245] 实施例44：根据前述实施例所述的检测器，其中电荷载流子传输层是空穴传输层。
[0246] 实施例45：根据前一实施例所述的检测器，其中空穴传输层包含以下中的一种或多种：聚-3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)或电掺杂有至少一种抗衡离子的PEDOT，特别是掺杂有聚苯乙烯磺酸钠的PEDOT(PEDOT：PSS)；聚苯胺(PANI)；聚噻吩(PT)，过渡金属氧化物，特别是氧化镍(NiO2)或氧化钼(MoO3)；9,9-双[4-(N,N-双-联苯-4-基-氨基)苯基]-9H-芴(BPAPF)或N,N'-二苯基-N,N'-双(4'-(N,N-双(萘-1-基)-氨基)-联苯-4-基)-联苯胺(DiNPB)。
[0247] 实施例46：根据前述三个实施例中任一个所述的检测器，其中电荷载体是旋涂层、狭缝涂层、刮刀涂层或通过蒸发获得的层中的一种。
[0248] 实施例47：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中纵向光学传感器的传感器区域恰好是一个连续传感器区域，其中纵向传感器信号是对于整个传感器区域的均匀传感器信号。
[0249] 实施例48：根据前述实施例中的任一个所述的检测器，其中光学传感器用于通过测量传感器区域的至少一部分的电阻或电导率中的一个或多个来产生传感器信号。
[0250] 实施例49：根据前一实施例的检测器，其中光学传感器用于通过执行至少一个电流-电压测量和/或至少一个电压-电流测量来产生传感器信号。
[0251] 实施例50：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中，检测器还具有用于调制照射的至少一个调制设备。
[0252] 实施例51：根据前一实施例所述的检测器，其中检测器被设计为检测在不同调制的情况下的至少两个传感器信号，特别是分别在不同调制频率下的至少两个传感器信号，其中评估设备被设计为通过评估至少两个传感器信号来生成关于对象位置的至少一项信息。
[0253] 实施例52：根据前述实施例中任一个所述的检测器，还包括至少一个照射源。
[0254] 实施例53：根据前述实施例所述的检测器，其中照射源选自：至少部分地连接到对象和/或至少部分地与对象相同的照射源；被设计用于利用初级辐射至少部分地照射对象的照射源。
[0255] 实施例54：根据前一实施例所述的检测器，其中通过初级辐射在对象上的反射和/或通过初级辐射激励的由对象本身的光发射而产生光束。
[0256] 实施例55：根据前述三个实施例中任一个所述的检测器，其中光学传感器的光谱灵敏度被照射源的光谱范围覆盖。
[0257] 实施例56：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中检测器具有至少两个光学传感器，其中光学传感器是堆叠的。
[0258] 实施例57：根据前一实施例所述的检测器，其中光学传感器沿光轴堆叠。
[0259] 实施例58：根据实施例2所述的检测器，其中横向光学传感器包括的至少一个电极层表现出100Ω/sq至20000Ω/sq的薄层电阻，优选100Ω/sq至10000Ω/sq，更优选125Ω/sq至1000Ω/sq，特别是150Ω/sq至500Ω/sq。
[0260] 实施例59：根据前一实施例所述的检测器，其中电极层包括透明导电有机聚合物，特别是聚(3,4-乙烯-二氧噻吩)(PEDOT)或PEDOT和聚苯乙烯磺酸的分散体(PEDOT：PSS)。
[0261] 实施例60：根据前述两个实施例的检测器，其中横向光学传感器被指定用于通过使用分离电极来确定入射光束照射传感器区域的位置。
[0262] 实施例61：根据前一实施例所述的检测器，其中分离电极位于电极层的顶部上。
[0263] 实施例62：根据前述两个实施例中任一个所述的检测器，其中分离电极包括至少两个部分电极。
[0264] 实施例63：根据前述实施例所述的检测器，其中提供至少四个部分电极。
[0265] 实施例64：根据前述两个实施例中任一个所述的检测器，其中通过部分电极的电流取决于光束在传感器区域中的位置。
[0266] 实施例65：根据前一实施例所述的检测器，其中横向光学传感器用于根据通过部分电极的电流产生横向传感器信号。
[0267] 实施例66：根据前述两个实施例中任一个所述的检测器，其中该检测器，优选地横向光学传感器和/或评估设备用于从通过部分电极的电流的至少一个比率导出关于对象的横向位置的信息。
[0268] 实施例67：根据前述实施例中任一个所述的检测器，其中检测器还包括至少一个成像设备。
[0269] 实施例68：根据前一实施例所述的检测器，其中成像设备位于距离对象最远的位置。
[0270] 实施例69：根据前述两个实施例中任一个所述的检测器，其中光束在照射成像设备之前穿过至少一个光学传感器。
[0271] 实施例70：根据前述三个实施例中任一个所述的检测器，其中成像设备包括相机。
[0272] 实施例71：根据前述四个实施例中任一个所述的检测器，其中成像设备包括以下中的至少一个：无机相机；单色相机；多色相机；全色相机；像素化无机芯片；像素化有机相机；CCD芯片，优选多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；IR相机；RGB相机。
[0273] 实施例72：一种装置，包括根据前述实施例中的任一个所述的至少两个检测器。
[0274] 实施例73：根据前述两个实施例中的任一个所述的装置，其中装置还包括至少一个照射源。
[0275] 实施例74：一种人机接口，用于在用户和机器之间交换至少一项信息，特别是用于输入控制命令，其中人机接口包括根据涉及检测器的前述实施例中的任一个的至少一个检测器，其中人机接口被设计为通过检测器产生用户的至少一项几何信息，其中人机接口被设计为向几何信息分配至少一项信息，特别是至少一个控制命令。
[0276] 实施例75：根据前一实施例的人机接口，其中用户的至少一项几何信息选自包括以下的组：用户身体的位置；用户的至少一个身体部位的位置；用户身体的方位；用户的至少一个身体部位的方位。
[0277] 实施例76：根据前述两个实施例中任一个所述的人机接口，其中人机接口还包括能够连接到用户的至少一个信标设备，其中人机接口用于使得检测器可以生成关于至少一个信标设备的位置的信息。
[0278] 实施例77：根据前述实施例所述的人机接口，其中信标设备包括至少一个照射源，其用于产生待传输到检测器的至少一个光束。
[0279] 实施例78：一种娱乐设备，用于执行至少一个娱乐功能，特别是游戏，其中娱乐设备包括根据涉及人机接口的前述实施例中的任一个的至少一个人机接口，其中娱乐设备被设计为能够通过人机接口实现由玩家输入至少一项信息，其中娱乐设备被设计为根据该信息改变娱乐功能。
[0280] 实施例79：一种跟踪系统，用于跟踪至少一个可移动对象的位置，跟踪系统包括根据涉及检测器的前述实施例中任一个的至少一个检测器，跟踪系统还包括至少一个跟踪控制器，其中跟踪控制器用于跟踪对象的一系列位置，每个位置包括在特定时间点关于对象的位置的至少一个信息项。
[0281] 实施例80：根据前一实施例所述的跟踪系统，其中跟踪系统还包括能够连接到对象的至少一个信标设备，其中跟踪系统用于使得检测器可以生成关于至少一个信标设备的对象的位置的信息。
[0282] 实施例81：一种扫描系统，用于确定至少一个对象的至少一个位置，扫描系统包括根据涉及检测器的前述实施例中任一个的至少一个检测器，扫描系统还包括：至少一个照射源，用于发射至少一个光束，该光束被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面上的至少一个点，其中扫描系统被设计为通过使用至少一个检测器产生关于至少一个点与扫描系统之间的距离的至少一项信息。
[0283] 实施例82：根据前一实施例所述的扫描系统，其中照射源包括至少一个人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源。
[0284] 实施例83：根据前述两个实施例中任一个所述的扫描系统，其中照射源发射多个单独的光束，特别是呈现相应间距的光束阵列，特别是规则间距。
[0285] 实施例84：根据前述三个实施例中任一个所述的扫描系统，其中扫描系统包括至少一个壳体。
[0286] 实施例85：根据前一实施例所述的扫描系统，其中在扫描系统的壳体上的特定点和至少一个点之间确定关于至少一个点与扫描系统距离之间的距离的至少一项信息，扫描系统的壳体上的特定点特别是壳体的前边缘或后边缘。
[0287] 实施例86：根据前述两个实施例中任一个所述的扫描系统，其中壳体包括显示器、按钮、紧固单元、调平单元中的至少一个。
[0288] 实施例87：一种用于对至少一个对象成像的相机，相机包括根据涉及检测器的前述实施例中任一个的至少一个检测器。
[0289] 实施例88：一种用于光学检测至少一个对象的方法，特别是使用涉及检测器的根据前述实施例中的任一个的检测器，方法包括以下步骤：
[0290] -通过使用至少一个光学传感器产生至少一个传感器信号，其中传感器信号取决于入射调制光束对光学传感器的传感器区域的照射，其中传感器信号还取决于光束的调制频率，其中传感器区域包括至少一个电容器件，电容器件包括至少两个电极，其中至少一个绝缘层和至少一个光敏层嵌入在电极之间，其中至少一个电极是对光束至少部分光学透明的；以及
[0291] -通过根据传感器信号确定关于对象的位置的信息项，来评估光学传感器的传感器信号。
[0292] 实施例89：根据前述实施例所述的检测器的用途，用于选自包括如下用途的组的使用目的：距离测量，特别是在交通技术中；位置测量，特别是在交通技术方面；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；扫描应用；跟踪应用；物流应用；机器视觉应用；保险应用；监督应用；数据收集应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的地图绘制应用。
附图说明
[0293] 从以下结合从属权利要求的优选示例性实施例的描述中，本发明的其他可选细节和特征是清楚的。在此上下文中，特定特征可以单独实现或者与特征组合实现。本发明不限于示例性实施例。在附图中示意性地示出了示例性实施例。各附图中相同的附图标记表示相同的元件或具有相同功能的元件，或者在功能方面彼此对应的元件。
[0294] 具体来说，在附图中：
[0295] 图1以示意性方式示出了根据本发明的用于光学检测至少一个对象的检测器的优选示例性实施例，其中检测器包括至少一个纵向光学传感器，该纵向光学传感器具有包括至少一个电容器件的传感器区域；
[0296] 图2A和图2B各自以示意性方式示出了应用于纵向光学传感器中的电容器件的特别优选的示例性设置的横截面；
[0297] 图3A至图3N以示意性方式示出了应用于纵向光学传感器中的电容器件的第一示例性实施例的两个优选示例的横截面(图3A和图3B)，光电流作为传感器区域到对象的距离的函数(图3C、图3G、图3J、图3K和图3N)，光电流作为入射调制光束的调制频率的函数(图3D、图3H、图3I、图3L和图3M)，以及电容器件的电流与电压关系表征(图3E和图3F)；
[0298] 图4A至图4G以示意性方式示出了应用于纵向光学传感器中的电容器件的第二示例性实施例的优选示例的横截面(图4A)，光电流作为传感器区域到对象的距离的函数(图4B至图4E)，以及光电流作为入射调制光束的调制频率的函数(图4F和图4G)；
[0299] 图5A至图5I以示意性方式示出了应用于纵向光学传感器中的电容器件134的第三示例性实施例的两个优选示例的横截面(图5A和图5B)，光电流作为传感器区域到对象的距离的函数(图5C至图5G)，以及光电流作为入射调制光束的调制频率的函数(图5H和图5I)；
[0300] 图6A至图6E以示意性方式示出了应用于纵向光学传感器中的电容器件的第四示例性实施例的优选示例的横截面(图6A)，光电流作为传感器区域到对象的距离的函数(图6B至图6C)，以及光电流作为入射调制光束的调制频率的函数(图6D和图6E)；
[0301] 图7A至图7I以示意性方式示出了应用于纵向光学传感器中的电容器件的第五示例性实施例的两个优选示例的横截面(图7A和图7B)，光电流作为传感器区域到对象的距离的函数(图7C、图7E和图7H)，光电流作为入射调制光束的调制频率的函数(图7D、图7F和图7I)，以及电容器件的电流与电压关系表征(图7G)；
[0302] 图8以示意性方式示出了光学检测器和检测器系统、人机接口、娱乐设备、跟踪系统和相机的示例性实施例，各自包括根据本发明的光学检测器；
[0303] 图9A至图9C以示意性方式示出了应用于横向光学传感器中的电容器件的第六示例性实施例的优选示例的横截面(图9A)，并且示出了与以其他方式获得的实际位置相比较，通过使用根据本发明的检测器而确定的多个测量点位置(图9B和图9C)；以及[0304] 图10A至图10C以示意性方式示出了横向光学传感器中的电容器件的第七示例性实施例的优选示例的横截面。
具体实施方式
[0305] 图1以高度示意图示出了根据本发明的用于确定至少一个对象112的位置的检测器110的第一示例性实施例。然而，其他实施例也是可行的。通常，在此所显示的附图和各种元件未按比例绘制。
[0306] 如图1中示意性描绘的检测器110包括至少一个纵向光学传感器114，在该特定实施例中，其沿着检测器110的光轴116布置。具体地，光轴116可以是光学传感器114的设置的对称轴和/或旋转轴。光学传感器114可以位于检测器110的壳体118内。此外，可以包括至少一个传递设备120，优选地包括折射透镜122。壳体118中的开口124，特别是可以相对于光轴116同心地定位，优选地限定检测器110的观察方向126。可以定义坐标系128，其中与光轴
116平行或反平行的方向被定义为纵向，而垂直于光轴116的方向可以被定义为横向。在图1中象征性地描绘的坐标系128中，纵向方向由“z”表示，而横向方向分别由“x”和“y”表示。然而，其他类型的坐标系128也是可行的。
116平行或反平行的方向被定义为纵向，而垂直于光轴116的方向可以被定义为横向。在图1中象征性地描绘的坐标系128中，纵向方向由“z”表示，而横向方向分别由“x”和“y”表示。然而，其他类型的坐标系128也是可行的。
[0307] 此外，纵向光学传感器114被设计为以取决于入射调制光束132对于纵向光学传感器114所包括的传感器区域130的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号。因此，根据FiP效应，在给定相同的总照射功率的情况下，纵向传感器信号取决于相应传感器区域130中的光束132的光束横截面以及取决于调制光束132的调制频率。根据本发明并且特别是与WO2016/092454A1中公开的光学检测器形成对比，纵向光学传感器110的传感器区域130包括至少一个电容器件134，特别是在图2A、图2B、图3A、图3B、图4A、图5A、图5B、图6A、图7A、图7B、图10A、图10B或图10C或其组合中更详细地描述的优选实施例中的一个优选实施例。
[0308] 用于照射纵向光学传感器114的传感器区域130的调制光束132可以由能够以调制方式提供照射的发光对象112产生。替代地或另外地，光束132可以由单独的照射源136产生，该照射源136可以包括环境光源和/或人造光源138，例如发光二极管(LED)140，其可以用于以如下方式照射对象112：以光束132可以到达纵向光学传感器114的传感器区域130的方式反射由照射源136产生的光的至少一部分的方式来照射对象112，优选地通过沿光轴116通过开口124进入光学检测器110的壳体118。
[0309] 因此，照射源136可以是调制光源142，其中照射源的一个或多个调制特性可以由至少一个调制设备144控制。替代地或另外地，可以在照射源和对象112之间的第一光束路径146中和/或在对象112和纵向光学传感器114之间的第二光束路径148中实现调制。可以想到其他可能性。在该特定实施例中，当在评估设备150中评估横向光学传感器114的传感器信号以确定关于对象112的位置的至少一项信息时，考虑一个或多个调制特性，特别是调制频率可能是有利的。
[0310] 评估设备150通常被设计为通过评估纵向光学传感器114的传感器信号来产生关于对象112的位置的至少一项信息。这里，评估设备150可以包括一个或多个电子设备和/或一个或多个软件组件，以便评估传感器信号，其由纵向评估单元152(由“z”表示)符号表示。为此目的，评估设备150可以优选地用于通过比较纵向光学传感器114的多于一个纵向传感器信号来确定关于对象112的纵向位置的至少一项信息。如上所述，由调制光束132照射时由纵向光学传感器114提供的纵向传感器信号取决于光束132对传感器区域130的照射，其中在给定相同总照射功率的情况下，纵向传感器信号取决于传感器区域130中的光束132的光束横截面和光束132的调制频率。例如，如在WO2012/110924A1中所更详细解释，评估设备
150因此可以用于通过比较纵向光学传感器114的多于一个纵向传感器信号来确定关于对象112的纵向位置的至少一项信息。
150因此可以用于通过比较纵向光学传感器114的多于一个纵向传感器信号来确定关于对象112的纵向位置的至少一项信息。
[0311] 通常，评估设备150可以是数据处理设备的一部分和/或可以包括一个或多个数据处理设备。评估设备150可以完全或部分地集成到壳体118中和/或可以完全或部分地实施为单独的设备，该单独的设备以无线或有线方式电连接到纵向光学传感器114，例如通过一个或多个信号引线154。评估设备150还可包括一个或多个附加组件，例如一个或多个电子硬件组件和/或一个或多个软件组件，例如一个或多个测量单元和/或一个或多个评估单元(图1中未示出)和/或一个或多个控制单元，例如用于控制调制光源142的调制特性的调制设备144。此外，评估设备150可以是计算机156和/或可以包括包含数据处理设备158的计算机系统。然而，其他实施例也是可行的。
[0312] 在图1的优选实施例中，光学检测器110还包括至少一个横向光学传感器160，在该特定实施例中，横向光学传感器160也沿着检测器110的光轴116布置。这里，横向光学传感器160可以优选地用于确定从对象112行进到光学检测器110的调制光束132的横向位置。这里，根据坐标系128分别由“x”和“y”表示的该特定实施例中，横向位置可以是垂直于光学检测器110的光轴116的至少一个维度上的位置。这里使用的横向光学传感器160可以优选地呈现如下图9的示例性实施例中所示的设置。然而，其他设置也是可行的，例如通过使用已知的位置敏感设备(PSD)，特别是例如在WO 2012/110924 A1或WO 2014/097181 A1中公开的光电检测器，或者例如在WO 2016/120392 A1中公开的光电导体。然而，横向光学传感器160的其他设置也可以适用于此。
[0313] 为了确定横向位置，横向光学传感器160还可以用于产生至少一个横向传感器信号。横向传感器信号可以以无线或有线方式传输到评估设备150，例如经由一个或多个信号引线154，评估设备150还可以被设计为通过评估横向传感器信号来生成关于对象112的横向位置的至少一项信息。为此目的，评估设备150可以进一步包括一个或多个电子设备和/或一个或多个软件组件，以便评估传感器信号，其由横向评估单元162(由“z”表示)符号表示。此外，通过组合由演化单元152、162导出的结果，可以因此生成位置信息164，优选三维位置信息，在此用“x，y，z”符号表示。
[0314] 光学检测器110可以具有直的光束路径或倾斜光束路径、成角度的光束路径、分支光束路径、偏转或分离光束路径或其他类型的光束路径。此外，光束132可以沿着每个光束路径或部分光束路径一次或重复地、单向地或双向地传播。因此，上面列出的组件或下面进一步详细列出的可选的其他组件可以完全或部分地位于纵向光学传感器114的前面和/或纵向光学传感器114的后面。
[0315] 图2A和图2B各自以高度示意性的方式示出了电容器件134的优选示例的示例性设置的横截面，特别是用于纵向光学传感器114中。如图2A所示，电容器件134具有光学透明的第一电极166。优选地，电容器件134可以以光学透明的第一电极166可以朝向入射调制光束132定位的方式布置。光学透明的第一电极166可以包括一种或多种透明导电氧化物(TCO)
168的层，特别是铟掺杂的氧化锡(ITO)。然而，其他种类的光学透明材料，例如氟掺杂的氧化锡(FTO)或铝掺杂的氧化锌(AZO)，也可适用于此目的。为了能够使用最少的光学透明氧化物168但仍然保持光学透明的第一电极166机械稳定，光学透明的氧化物168可以放置在光学透明的基板170的顶部上，特别是在玻璃基板172的顶部上，优选地通过使用沉积方法，例如涂覆或蒸发方法。可替换地，石英基板或包括光学透明但电绝缘的聚合物(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的基板也可用于此目的。
168的层，特别是铟掺杂的氧化锡(ITO)。然而，其他种类的光学透明材料，例如氟掺杂的氧化锡(FTO)或铝掺杂的氧化锌(AZO)，也可适用于此目的。为了能够使用最少的光学透明氧化物168但仍然保持光学透明的第一电极166机械稳定，光学透明的氧化物168可以放置在光学透明的基板170的顶部上，特别是在玻璃基板172的顶部上，优选地通过使用沉积方法，例如涂覆或蒸发方法。可替换地，石英基板或包括光学透明但电绝缘的聚合物(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的基板也可用于此目的。
[0316] 此外，电容器件134具有第二电极174，其可以是光学不透明的，因此允许调制光束132在此被反射。相应地，电容器件134可以以光学不透明的第二电极174可以远离入射调制光束132定位的方式布置。然而，在其他实施例中，第二电极174对于入射调制光束132也可以是至少部分透明的。
[0317] 为了提供纵向光学传感器114，在该特定实施例中，第二电极174可包括金属电极176，例如银(Ag)电极、铂(Pt)电极、金(Au)电极、铝(Al)电极或钼(Mo)电极。然而，其他种类的金属也是可行的。优选地，金属电极176可以包括金属薄层，其可以沉积在基板上，例如另一层。
[0318] 为了提供横向光学传感器160，第二电极174可以包括低电导率电极，其可以用于允许确定实际产生电荷的位置，该位置可以合理地被认为是入射光束照射传感器区域130的位置。为此目的，第二电极174可以另外配备有至少一个分离电极。有关进一步的细节，可以参考下面的图9A的描述。
[0319] 此外，根据本发明的电容器件134包括绝缘层178，该绝缘层178可以以介电材料的形式提供，其作为介入介质位于第一电极166和第二电极174之间。然而，替代地或另外地，绝缘层178可以以电绝缘部件(这里未示出)的形式提供，例如二极管或具有结的装置。在第一电极166和第二电极174之间施加具有介电特性的绝缘层178可以是特别有利的，因为它可以防止第一电极166和第二电极174实现直接电接触，因此避免第一电极166和第二电极174之间的短路。另外，取决于绝缘层178的介电常数，与真空位于电极之间的电容器件相比，第一电极166和第二电极174之间的绝缘层178可以进一步允许在给定电压下在电容器件134中存储增加量的电荷。
[0320] 在图2A的示例性实施例中，绝缘层178是光学上至少部分透明的绝缘层，以允许入射光束132至少部分地穿过绝缘层178。因此，绝缘层178可以优选地表现出透射率，该透射率能够在入射光束132的光谱范围上尽可能少地降低入射光束132的照射功率。如本文献中其他地方更详细地描述的，可以表现出光学上至少部分透明的性质的绝缘层178，可以优选地被选择为透明金属氧化物，特别是包括氧化铝Al2O3或二氧化锆ZrO2的层。然而，其他种类的材料也可以用于绝缘层178。
[0321] 除了绝缘层178之外，根据本发明的电容器件134另外具有至少一个光敏层180，该光敏层180包括至少一种易受入射调制光束132影响的材料。如该文献中其他地方所述，在被入射调制光束132照射光敏层180时，在光敏层180中产生一定量的电荷载流子，其中以这种方式产生的电荷载流子的量取决于光敏层180的照射和入射调制光束132的调制频率。这里，入射调制光束132可以被认为是能够以交替方式产生电荷载流子的交变光束，因此在电容器件134中产生交流(ac)。结果，具有如此处所述的光敏层180的电容器件134允许纵向光学传感器114产生取决于传感器区域130的照射和入射调制光束132的调制频率二者的至少一个交流纵向传感器信号。因此，包括电容器件134的检测器110表现出FiP效应，这意味着由电容器件134提供的纵向传感器信号因此可以是交流光电流的形式，当入射调制入射光束134被聚焦在作为纵向光学传感器114的传感器区域130的光敏层180上时，该光电流减小。如本文献中其他地方更详细描述的，例如在图3A、图3B、图4A、图5A、图5B、图6A、图7A、图7B、图9A、图10A、图10B或图10C的任何一个中示意性描绘的实施例中或者它们的组合，可以通过使用各种设置来实现光敏层180。
[0322] 与图2A相比，在如图2B所示的电容器件134的示例性实施例中，入射调制光束132在穿过第一透明电极166之后，在其可以到达绝缘层178之前首先照射光敏层180。因此，在该特定实施例中，绝缘层178可以是或包括不透明的绝缘层，该不透明的绝缘层另外能够将入射光束132反射到光敏层180中，从而增加了光敏层180内的光的强度。然而，绝缘层178也可以是或包括透明绝缘层，在这种情况下，入射光束132可以被相邻的第二电极174反射到光敏层180中，从而能够提供比较优势。因此，如图2B所示的布置可允许使用更宽范围的材料用于绝缘层178。
[0323] 图3A和图3B各自以示意性方式示出了电容器件134的第一示例性实施例的设置的优选示例的横截面，特别是用于纵向光学传感器114，而图3C至图3N提供了如此相对应地布置的电容器件134所获得的实验结果。
[0324] 根据图3A和图3B，电容器件134的第一示例性实施例包括玻璃基板172，该玻璃基板172由透明导电氧化物(TCO)168的层涂覆，透明导电氧化物(TCO)168在图3A的示例中包括铟掺杂的氧化锡(ITO)，以及在图3B的示例中包括氟掺杂的氧化锡(FTO)。但是，两种材料也能够都用于两个示例中。可替换地，也可以使用铝掺杂的氧化锌(AZO)或另一种TCO的层作为透明导电氧化物168。作为玻璃基板172的替代物，石英基板或包括光学透明且电绝缘的聚合物(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的基板也是可行的。
[0325] 此外，第一示例性实施例中的电容器件134包括具有大约120nm的厚度的薄绝缘氧化铝(Al2O3)层作为绝缘层178，其中在该示例中通过在约200℃下直接在ITO涂覆的玻璃基板172上应用原子层沉积(ALD)来提供该Al2O3层。如下面将更详细地说明的，已经发现Al2O3(ALD)层即使在1nm至1000nm，优选10nm至250nm，特别是20nm至150nm的厚度下也表现出优异的绝缘性能，该Al2O3(ALD)层可以允许另外使用合适的材料作为光敏层180而容易制备光敏电容器。
[0326] 为此目的，除了薄绝缘Al2O3(ALD)层之外，电容器件134还包括充当电容器件134中的光敏层180的纳米颗粒硫化铅(np-PbS)层。可替代地，纳米微粒硫化铅也可称为“PbS纳米颗粒”，或“PbS量子点”，缩写为“PbS-QD”。在该特定实例中，光敏层180包含np-PbS，其中PbS纳米颗粒呈现球形，并且与具有最大粒径为8nm的窄粒径分布结合。已知这些种类的PbS纳米颗粒覆盖发射中1000nm至1600nm的红外波长范围，其中纳米颗粒的吸收性质由它们的粒径决定，并且预期8nm的粒径在1550nm附近实现吸收。通过旋涂从辛烷中的悬浮液沉积np-PbS(在辛烷中50mg/ml的np-PbS，以4000rpm旋涂)。
[0327] 为了便于将在光敏层180中产生的电荷载流子从它们在光敏层180内的产生位置传输到相邻的金属电极176，在如图3B所示的另一示例中的电容器件134还包括特别为此目的而配置的电荷载流子传输层182。在该实施例中，电荷载流子传输层182包括氧化钼(MoO3)的空穴传输层。因此，在将约200nm银(Ag)的薄层沉积到薄MoO3层上之前，在np-PbS光敏层180上沉积约15nm MoO3的薄层。电荷载流子传输层182的可能的材料替代物可以是氧化镍(NiO2)、聚-3,4-乙烯二氧-噻吩(PEDOT)，优选电掺杂有至少一种抗衡离子的PEDOT，更优选掺杂有聚苯乙烯磺酸钠的PEDOT(PEDOT：PSS)、聚苯胺(PANI)或聚噻吩(PT)。作为另一替代方案，电荷载流子提取层(这里未示出)也可以用于促进在光敏层180中产生的电荷载流子从它们的产生位置传输到电极。
[0328] 结果，入射调制光束132可以在包括根据图3A和图3B的两个示例的第一实施例的电容器件134的检测器110中的光敏层180中产生空穴作为电荷载流子，其中，电荷载流子的量可以随np-PbS层中光束132的光束横截面和入射调制光束132的调制频率而变化。第一效果可见于如图3C所示的以nA为单位的交流(ac)光电流Ip随着以mm为单位的传感器区域130到对象112的距离d的变化，后一效果在图3D中示出，其显示以nA为单位的ac光电流Ip随着以Hz为单位的入射调制光束132的调制频率的变化。因此，根据该示例性实施例的电容器件134表现出所提取的ac光电流Ip随着入射光斑尺寸的变化的强非线性行为，表示为“FIP效应”。
[0329] 与已知的基于光电二极管或光电导体的FIP设备相比，其中通常可以观察到随着入射光束132的调制频率的增加FIP信号的减小，针对图3B的示例根据图3D记录的FIP信号的频率响应首先随着调制频率的增加而增加，直到在1kHz到5kHz附近的区域中实现FIP信号的最大值，接着FIP信号因入射光束132的调制频率进一步增加而减小。FIP信号随着入射光束132的调制频率的增加的初始增加可归因于由根据本发明的纵向光学传感器114所包括的电容器件134的电容性质。
[0330] 此外，图3E显示了根据图3B的示例的电容器件134的电流与电压特性。这里，关于施加在电容器件134两端的单位为V的电压U的变化，示出了以mA/cm2为单位的光电流Ip的密度j的变化。因此，在该示例性实施例中可以观察到入射光子密度和ac光电流Ip之间的明显的非线性，而已经发现直流(dc)光电流可以忽略不计。如上所述，在直流光条件下不能检测光电流Ip，而调制光则产生明显的光电流Ip。
[0331] 类似地，图3F显示了在一个太阳白光照射下模拟的根据图3A和图3B的两个示例的电流与电压特性的比较。这里，在短路条件下没有检测到明显的直流光电流Ip，因此也导致电流密度j的消失。与同时具有MoO3电荷载流子传输层182和Ag电极的图3B的示例(0.4MΩ)相比，仅具有Ag电极的图3A的示例中并联电阻显著较大(3.4MΩ)。
[0332] 此外，为了获得如图3G至图3I所示的实验结果，发光二极管(LED)140在波长850nm、调制频率375Hz和照射功率165μW下操作。在与LED 140相距83cm处使用50mm物镜。与焦点位于传感器区域130中的聚焦状态184相比，通过将LED 140移动大约12.5mm来获得离焦状态186。
[0333] 特别地，图3G示出了对于图3A和图3B的两个示例，以nA为单位的交流(ac)光电流Ip随着以mm为单位的传感器区域130与对象的距离d的变化的比较。此外，图3H和图3I各自针对图3A的示例(图3H)和图3B的示例(图3I)，对于聚焦状态184和离焦状态186，示出以nA为单位的ac光电流Ip随着以Hz为单位的入射调制光束132的调制频率的变化的比较。
[0334] 此外，图3J示出了在FIP信号的最大值处，针对图3A和图3B的两个示例，以nA为单位的交流(ac)光电流Ip随着以mm为单位的传感器区域130到对象的距离d的变化的比较，其中FIP信号的最大值通过在波长850nm和调制频率3777Hz下操作LED 140来实现。
[0335] 此外，为了获得如图3K至图3M所示的实验结果，LED 140在波长1550nm、调制频率375Hz和未知的照射功率下操作。在与LED 140相距20.5cm处使用50mm物镜。再次，然后通过相对于聚焦状态184将LED 140移动大约12.5mm来获得离焦状态186。
[0336] 特别地，图3K示出了对于图3A和图3B的两个示例，以nA为单位的交流(ac)光电流Ip随着以mm为单位的传感器区域130与对象的距离d的变化的比较。此外，图3L和图3M各自针对图3A的示例(图3L)和图3B的示例(图3M)，对于聚焦状态184和离焦状态186，示出以nA为单位的ac光电流Ip与以Hz为单位的入射调制光束132的调制频率的变化的比较。
[0337] 此外，图3N示出了在FIP信号的最大值处，针对图3A和图3B的两个示例，以nA为单位的交流(ac)光电流Ip随着以mm为单位的传感器区域130到对象的距离d的变化的比较，其中FIP信号的最大值通过在波长1550nm和调制频率3777Hz下操作LED 140来实现。
[0338] 图4A以示意性方式示出了电容器件134的第二优选示例性实施例的横截面，特别是用于纵向光学传感器114，而图4B至图4G提供了呈现根据该实施例的布置的电容器件134所获得的实验结果。
[0339] 根据图4A的电容器件134的第二示例性实施例还包括玻璃基板172，其由包括铟掺杂的氧化锡(ITO)的透明导电氧化物(TCO)168的层涂覆。如上所述，可以替代地使用氟掺杂的氧化锡(FTO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)或另一种TCO的层作为涂覆玻璃基板172的透明导电氧化物168，或者作为替代的石英基板或光学透明且电绝缘的聚合物，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
[0340] 与图3A和图3B的示例性实施例相比，图4A的第二示例性实施例中的光敏层180呈现出具有更复杂结构的不同布置。这里，光敏层180包括两个单独的光电导层188、188'，其中两个单独的光电导层188、188'之间的边界形成结190，该结190用于在入射光束132照射时产生电荷载流子。如图4A所示，两个单独的光电导层188、188'包括在约300℃下通过沉积提供的硫化镉(CdS)和碲化镉(CdTe)。但是，其他种类的合适的光电导材料也可用于本发明的目的。
[0341] 为了便于将在光敏层180中产生的电荷载流子从它们在由两个单独的光电导层188、188'提供的结190内产生的位置传输到相邻电极，这里示例性地包括透明导电氧化物(TCO)168铟掺杂的氧化锡(ITO)，图4A的实施例中的电容器件134还包括特别配置用于此目的的电荷载流子传输层182。由于可能有利的是，如图4A所示的实施例中的电荷载流子传输层182可以对入射光束132是至少部分透明的，以便允许入射光束132照射结190，因此电荷载流子传输层182可以包括透明材料，优选透明氧化物，特别是二氧化锡(SnO2)。在制备期间，沉积在ITO层上的SnO2已经通过用氯化镉(CdCl2)在约400℃下处理约45分钟而被活化。
然而，呈现出合适的电荷载流子传输和光学性质的其他种类的材料以及用于产生该层的其他制造方法也是可行的。
然而，呈现出合适的电荷载流子传输和光学性质的其他种类的材料以及用于产生该层的其他制造方法也是可行的。
[0342] 此外，第二示例性实施例中的电容器件134还包括厚度约80nm的薄绝缘氧化铝(Al2O3)层作为绝缘层178，其中在该示例中通过直接在CdS层上在约60℃的温度下应用低温原子层沉积(ALD)来提供该Al2O3层。
[0343] 此外，该实施例中的电容器件134包括金属电极176作为第二电极174。这里，约200nm银(Ag)的薄层沉积在薄绝缘氧化铝(Al2O3)层光敏层180上。如上所述，铂(Pt)、金(Au)或铝(Al)也可在此用作第二电极174中的替代电极材料。
[0344] 结果，该实施例的电容器件134构成金属-绝缘体-半导体(MIS)器件192，其包括Ag电极176、薄绝缘Al2O3(ALD)层178和CdTe光敏层180。如图4B至图4G所示，可以观察到ac光电流Ip随入射光斑尺寸的变化的强非线性行为，从而提供了在根据该第二示例性实施例的电容器件134中出现FIP效应的明确证据。
[0345] 图4B至图4E各自示出了包括该第二实施例的电容器件134的检测器110的以nA为单位的光电流Ip作为以mm为单位的传感器区域130到对象112的距离d的函数，其中每条曲线表示光电流Ip针对对应附图中所示的预设电流的变化，其中每个预设电流用于操作LED 140，以便照射相应电容器件134的光敏层180。在图4B至图4E的所有图中，入射调制光束132的调制频率被选择为375Hz。在LED 140提供660nm的波长以记录如图4B和图4C中所示的曲线同时，LED 140提供850nm的波长以获得如图4D和图4E所示的曲线。尽管通过使用裸LED
140记录如图4B和图4D中所示的曲线，但是使用漫射盘来分别记录如图4C和图4E所示曲线。
这里，漫射盘用于允许在较低照射功率下在传感器区域130中具有较大的光斑，因此，当成像到传感器区域130上时导致较不集中的照射。
140记录如图4B和图4D中所示的曲线，但是使用漫射盘来分别记录如图4C和图4E所示曲线。
这里，漫射盘用于允许在较低照射功率下在传感器区域130中具有较大的光斑，因此，当成像到传感器区域130上时导致较不集中的照射。
[0346] 此外，图4F和图4G各自示出在聚焦状态184和离焦状态186之间，以μA为单位的ac光电流Ip随着以Hz为单位的入射调制光束132的调制频率的变化的比较。这里，通过将位于聚焦状态184的距离50mm物镜约82cm处的LED 140从焦点移动约12mm来获得离焦状态186。这里，图4F中的曲线记录在660nm的波长处，而图4G中的曲线记录在850nm的波长处。
[0347] 图5A和图5B以示意性方式示出了电容器件134的第三示例性实施例的优选实施例的横截面，特别是用于纵向光学传感器114，而图5C至图5I提供了与使用类似材料但是具有发散设置的太阳能电池装置相比，表现出根据该实施例的装置的电容器件134所获得的实验结果。
[0348] 在该特定实施例的两个示例中，金属电极176被提供为可以沉积在基板170上的不透明的钼(Mo)电极，其中基板也可以表现出不透明的光学性质。然而，采用透明基板也是可行的，例如本文献中其他地方所述的玻璃基板。
[0349] 类似于图4A所示的电容器件134的第二示例性实施例，图5A和图5B的第三示例性实施例包括结190，该结190由两个单独的光电导层188、188'之间的边界形成，两个单独的光电导层188、188'这里分别包括硫化镉(CdS)层和铜锌锡硫化物(CZTS)层。因此，可以认为CZTS层代替根据图4A的实施例的CdTe。作为CZTS的替代物，铜锌锡硒化物(CZTSe)、相应的硫硒合金CZTSSe、或另外的四元硫属化物光电导I2-II-IV-VI4化合物也可用于此目的。其他替代物可包括铜铟镓硒(CIGS)或其他硫属化物光电导体，其被称为薄膜太阳能电池吸收层。
[0350] 类似于根据图4A的电容器件134的第二示例性实施例，如图5A中示意性描绘的，薄Al2O3层可以再次用作绝缘层178，其中薄Al2O3层优选地厚度约70mm。图5B示出了绝缘层178的替代方案，其中施加了包括彼此叠置的单独的ZrO2层和单独的Al2O3的双层。在此，两个单独层中的每一个都呈现出约70mm的厚度。另外，两个单独的层都呈现出高透明度，因此允许入射光束132到达光敏层180内的结190。然而，用作绝缘层178的单独层及其厚度的其他种类组合也是可行的。
[0351] 根据图5A和图5B的电容器件134可以通过沉积ITO作为第一电极166来最终完成，与图2A、图2B、图3A、图3B、图4A、图6A、图7A、图7B、图10A、图10B或图10C的实施例相比，第一电极166在该特定实施例中被设计为顶部接触电极。然而，根据图5A和图5B的电容器件134的第三示例性实施例中的第一电极166也可以设置为底部接触电极，而其他实施例中的第一电极166也可以设置为顶部接触电极，只要是这种布置仍然能够允许入射光束132到达光敏层180。
[0352] 从图5C至图5I可以得出，包括根据图5A和图5B的两个示例的第三实施例的电容器件134的检测器110呈现出随着入射光斑的尺寸变化的ac光电流Ip的强非线性行为，因此产生FiP效应。如图5C至图5G中特别示出的，即使在入射光束132的低光强度下，FiP效应也是显著的。与此相比，针对优化光伏性能的以光电二极管形式提供的基于CZTS的太阳能电池194被证明显示出负的FiP效应，主要是在相当大的光强度下。这里，第三实施例的电容器件
134与作为太阳能电池参考器件的太阳能电池194之间的特定差异在于，电容器件134包括绝缘层178，而太阳能电池194中不存在绝缘层178。另外，太阳能电池194中的FiP效应可能仅在检测器110的焦点周围的窄范围内能够观察到。图5C至图5I中的数据利用由50mm物镜聚焦的裸LED 140提供的波长为660nm的红光而获得。
134与作为太阳能电池参考器件的太阳能电池194之间的特定差异在于，电容器件134包括绝缘层178，而太阳能电池194中不存在绝缘层178。另外，太阳能电池194中的FiP效应可能仅在检测器110的焦点周围的窄范围内能够观察到。图5C至图5I中的数据利用由50mm物镜聚焦的裸LED 140提供的波长为660nm的红光而获得。
[0353] 图5C示出了即使在入射光束132的低强度为0.36μW下，也可以在第三实施例的电容器件134中观察到明显的FiP效应，而与此相比，基于CZTS的太阳能电池194在相同强度下没有表现出明显的FiP效应。这里，施加到LED 140的电流水平对于电容器件134和参考太阳能电池194是相当的。
[0354] 图5D和图5E示出，随着入射光束132的强度增加到20.6μW，FiP响应变得更宽，因此电容器件134和用作参考的基于CZTS的太阳能电池194的电流水平之间的差异扩大。这里，375Hz的光电流Ip响应分别在图5D中作为绝对数，在图5E中作为归一化至最大值来提供。
[0355] 图5F和图5G示出了电容器件134在1.54mW的入射光束132的高强度下显示非常低的光电流水平，可能是由于极宽的负FiP。在相同的强度水平下，基于CZTS的太阳能电池194中的负FiP效应也提供了显著的响应。这里，375Hz的光电流Ip响应分别在图5F中作为绝对数，在图5G中作为归一化至最大值来提供。
[0356] 在1.54mW的入射光束132的高强度下调制光电流Ip的光谱响应在图5H中作为绝对值提供，在图5I中归一化到最大值来提供。基于CZTS的太阳能电池194在ca.10Hz至ca.10kHz之间显示出宽的且几乎恒定的频率响应，电容器件134在高于1kHz呈现出明显峰值，表明其电容行为。
[0357] 图6A以示意性方式示出了电容器件134的第四示例性实施例的优选示例的横截面，特别是用于纵向光学传感器114，而图6B至图6E提供了呈现这种布置的电容器件134所获得的实验结果。
[0358] 根据图6A，电容器件134的第四示例性实施例的该示例呈现了一种布置，其中位于玻璃基板172上的FTO电极168用作第一电极166，而第二电极174包括金(Au)电极176，该金(Au)电极176沉积在通过低温原子层沉积(ALD)在约60℃的温度下获得的约90nm厚的Al2O3绝缘层178上。
[0359] 进一步与本文所述的其他实施例对比，光敏层180在此包括半导体吸收层196，特别是具有约500nm厚度的氢化非晶硅(a-Si：H)吸收层。作为结果，该实施例的电容器件134因此构成金属-绝缘体-半导体(MIS)器件192，其包括Au电极176、薄绝缘Al2O3(ALD)层178和非晶硅(a-Si:H)的光敏层180。如图6B至图6E中特别示出的，电容器件134的该特定实施例再次示出了ac光电流Ip随着入射光斑尺寸的变化的强非线性行为，因此提供了FIP效应的证据。图6B至图6E中的数据通过使用50mm物镜来记录，由此将LED 140与物镜之间的距离调节至0.8m。
[0360] 图6B和图6C通过显示ac光电流Ip随着照射光斑尺寸的变化的强非线性行为，示出了包括电容器件134的第四实施例的检测器110的样品中的FiP效应的出现。出于表征的目的，LED 140以375Hz的调制频率、660nm的波长发射，因此占空比达到50％。图6B示出了应用安装在LED 140前面的直径为15mm的漫射盘的结果，图6C显示了通过使用裸LED 140而不应用漫射盘所获得的相应结果。
[0361] 图6D和图6E示出了在通过使用上述50mm物镜获得的聚焦状态184与离焦状态186之间的作为入射调制光束132的调制频率的函数的波长660nm处的光响应的差异，然而其中光斑仍然假设超过传感器区域130的50％。在图6D中使用了直径为15mm的漫射盘，因此照射功率达到4.23μW，在图6E中没有应用漫射盘，导致照射功率约为459μW。
[0362] 图7A和图7B以示意性方式各自示出了电容器件134的第五示例性实施例的优选示例的横截面，特别是用于纵向光学传感器114，而图7C至图7I提供了呈现根据该实施例的布置的电容器件134所获得的实验结果。
[0363] 这里，如图7A所示的电容器件134的示例类似于图3B中所示的电容器件134的示例。相应地，位于玻璃基板172上的ITO电极168用作第一电极166，在其上沉积通过原子层沉积(ALD)在约200℃的温度下获得的Al2O3薄绝缘层178，例如通过应用300个沉积循环。此外，第二电极174包括约200nm厚的银(Ag)电极176，该银(Ag)电极176沉积在电荷载流子传输层182上，特别是在上述氧化钼(MoO3)的空穴传输层上，呈现约15nm厚度的MoO3。对于可能的材料替代，可以参考图3B的描述。
[0364] 然而，与图3B的示例相比，根据电容器件134的第五示例性实施例的光敏层180具有有机光敏层198。本文中，有机光敏层198优选包括：尤其是作为供体和受体域的穿插网络布置在单层内的至少一种电子供体材料和至少一种电子受体材料，供体和受体域之间的界面区域，以及将这些域连接到电极的渗滤通道，从而在光敏层180内产生体异质结。
[0365] 在该具体实施方案中，电子供体材料包含有机供体聚合物，电子受体材料包含富勒烯基电子受体材料。在图7A和图7B中，所用的有机供体聚合物是聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)，而富勒烯基电子受体材料为[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)。然而，如上面更详细地提到的，对于在根据本发明的电容器件134中使用的有机光敏层198，其他种类的电子供体材料和/或电子受体材料也是可行的。特别地，将50mg/ml P3HT和32mg/ml PCBM溶解在氯苯中并通过施加约3000rpm的旋转频率进行旋涂，由此在绝缘Al2O3(ALD)层178顶部上获得溶液处理的聚合物：富勒烯膜。
[0366] 作为替代，图7B示出了电容器件134的第五示例性实施例的另一示例，其中，代替使用绝缘Al2O3(ALD)层178，采用包括厚度约500nm的聚乙烯亚胺乙氧基化物(PEIE)膜的厚层。作为进一步的替代方案，绝缘层178可以选自包含至少一种透明有机介电材料的膜，特别是选自聚乙烯亚胺(PEI)、2,9-二甲基-4,7-二苯基菲咯啉(BCP)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、或(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑)(TAZ)。
[0367] 图7C和图7E通过显示ac光电流Ip随着照射光斑尺寸的变化的强非线性行为，示出了包括如图7A所示的电容器件134的实施例的检测器110的样品中的FiP效应的出现。这里，每条曲线表示针对对应图中所示的预设电流的光电流Ip的变化，其中每个预设电流用于操作LED 140。最结果，即使在低光强度下也总是获得负的FiP响应。此外，图7D和图7F示出了在聚焦状态184和离焦状态186下的ac光电流Ip随着入射调制光束132的调制频率的变化，其中离焦状态通过将LED 140移动大约12.5mm离焦而获得。此外，图7G示出了电容器件134的I-V特性，图示了电流密度j，其揭示了因为与已知的光电二极管配置相比，直流电流被抑制了至少两个数量级，所以仅可以观察到漏电流。
[0368] 出于表征的目的，在此使用的LED 140以375Hz的调制频率、530nm的波长发射。图7C和图7D示出了通过使用裸LED 140而不应用漫射盘而获得的结果，因此提供165μW的照射功率，图7E和图7F示出了应用安装在LED 140前面的漫射盘的相应结果，因此将照射功率降低至1.26μW。这里，漫射盘用于允许在较低照射功率下在传感器区域130中具有较大的光斑，因此，当成像到传感器区域130上时导致较不集中的照射。
[0369] 另外，图7H和图7I针对包括如图7A所示的电容器件134的实施例的检测器110的另外样品，分别示出了作为传感器区域130到对象的距离的函数的光电流以及作为入射调制光束132的调制频率的函数的光电流，其在入射光束132的850nm波长下被记录。
[0370] 图8示出了检测器系统200的示例性实施例，其包括至少一个光学检测器110，例如包括如图2A、图2B、图3A、图3B、图4A、图5A、图5B、图6A、图7A或图7B或其组合中所示的一个或多个实施例中公开的电容器件134的光学检测器110。这里，光学检测器110可以用作相机202，特别是用于3D成像，其可以用于获取图像和/或图像序列，例如数字视频剪辑。此外，图
8示出了人机接口204的示例性实施例，其包括至少一个检测器110和/或至少一个检测器系统200，并且进一步示出了包括人机接口204的娱乐设备206的示例性实施例。图8还示出了跟踪系统208的实施例，该跟踪系统208用于跟踪至少一个对象112的位置，该跟踪系统208包括检测器110和/或检测器系统200。
8示出了人机接口204的示例性实施例，其包括至少一个检测器110和/或至少一个检测器系统200，并且进一步示出了包括人机接口204的娱乐设备206的示例性实施例。图8还示出了跟踪系统208的实施例，该跟踪系统208用于跟踪至少一个对象112的位置，该跟踪系统208包括检测器110和/或检测器系统200。
[0371] 关于光学检测器110和检测器系统200，可以参考本申请的完整公开内容。基本上，检测器110的所有潜在实施例也可以体现在图8中所示的实施例中。评估设备可以连接到至少两个纵向光学传感器中的每一个，特别是通过信号引线154。如上所述，使用一个或多个纵向光学传感器114以提供纵向传感器信号。评估设备150还可以连接到至少一个可选的横向光学传感器160，特别是通过信号引线154。举例来说，可以提供信号引线154和/或一个或多个接口，其可以是无线接口和/或有线接口。此外，信号引线154可以包括用于产生传感器信号和/或用于修改传感器信号的一个或多个测量设备和/或一个或多个驱动器。此外，同样可以提供至少一个传递设备120，特别是作为折射透镜122或凸面镜。光学检测器110还可以包括至少一个壳体118，作为示例，壳体118可以包围一个或多个组件。
[0372] 此外，评估设备150可以完全或部分地集成到光学传感器中和/或光学检测器110的其他组件中。评估设备150也可以封闭在壳体118中和/或封闭在单独的壳体中。评估设备150可以包括一个或多个电子设备和/或一个或多个软件组件，以便评估传感器信号，其由纵向评估单元152(由“z”表示)和横向评估单元162(由“x，y”表示)符号表示。通过组合由这些评估单元导出的结果，可以生成位置信息164，优选三维位置信息(由“x，y，z”表示)。
[0373] 至少一个可选的横向光学传感器160可以优选地以如下图9的示例性实施例中所示的设置来提供。然而，其他设置也是可行的，例如通过使用已知的PSD，特别是例如在WO 2012/110924 A1或WO 2014/097181 A1中公开的光电检测器，或者例如在WO 2016/120392 A1中公开的光电导体。然而，横向光学传感器160的其他设置也可是可行的。
[0374] 此外，光学检测器110和/或检测器系统200可以包括成像设备210，该成像设备210可以以各种方式配置。因此，如图8所示，成像设备可以例如是检测器壳体118内的检测器110的一部分。这里，成像设备信号可以通过一个或多个信号引线154传输到检测器110的评估设备150。可替换地，成像设备210可以单独地位于检测器壳体118的外部。成像设备210可以是完全或部分透明的或不透明的。成像设备210可以是或可以包括有机成像设备或无机成像设备。优选地，成像设备210可以包括至少一个像素矩阵，其中像素矩阵可以特别地选自包括如下设备：无机半导体传感器设备，例如CCD芯片和/或CMOS芯片；有机半导体传感器设备。
[0375] 在如图8所示的示例性实施例中，作为示例，待检测的对象112可以被设计为运动装备的物品和/或可以形成控制元件212，该控制元件212位置和/或方向可以是由用户214操纵。因此，通常，在图8所示的实施例中或在检测器系统200、人机接口204、娱乐设备206或跟踪系统208的任何其他实施例中，对象112本身可以是所指定设备的一部分，具体地可以包括至少一个控制元件212，具体地，其中，至少一个控制元件212具有一个或多个信标设备216，其中控制元件212的位置和/或方向优选地可以由用户214操纵。作为示例，对象112可以是或可以包括球棒、球拍、球杆或任何其他运动装备和/或伪运动装备物品中的一种或多种。其他类型的对象112也是可能的。此外，用户214可以被认为是其位置将被检测的对象
112。作为示例，用户214可以携带直接或间接附接到他或她的身体的一个或多个信标设备
216。
112。作为示例，用户214可以携带直接或间接附接到他或她的身体的一个或多个信标设备
216。
[0376] 光学检测器110可以用于确定一个或多个信标设备216的纵向位置有关的至少一个项目，并且可选地，确定关于其横向位置的至少一项信息，和/或关于对象112的纵向位置的至少一个其他项信息，以及可选地，关于对象112的横向位置的至少一项信息。特别地，光学检测器110可以用于识别对象112的颜色和/或用于对对象112成像，例如对象112的不同颜色，更具体地，可以包括不同颜色的信标设备216的颜色。壳体中的开口，优选可以是相对于检测器110的光轴同心地定位，可以优选地限定光学检测器110的观察方向。
[0377] 光学检测器110可以用于确定至少一个对象112的位置。另外，光学检测器110，具体地是包括相机202的实施例，可以用于获取对象112的至少一个图像，优选地是3D图像。如上所述，通过使用光学检测器110和/或检测器系统200确定对象112和/或其一部分的位置可以用于提供人机接口204，以便向机器218提供至少一项信息。在图8中示意性描绘的实施例中，机器218可以是或可包括至少一个计算机和/或包括数据处理设备158的计算机系统。其他实施例也是可行的。评估设备150可以是计算机156和/或可以包括计算机156和/或可以完全或部分地实施为单独的数据处理设备158和/或可以完全或部分地集成到机器218中，特别是计算机中。对于跟踪系统208的跟踪控制器220也是如此，其可以完全或部分地形成评估设备150和/或机器218的一部分。
[0378] 类似地，如上所述，人机接口204可以形成娱乐设备206的一部分。因此，通过用作对象112的用户214和/或通过操纵对象112的用户214和/或用作对象112的控制元件212，用户214可以向机器218输入至少一项信息(诸如至少一个控制命令)，特别是单独的数据处理设备158，从而改变娱乐功能，例如控制计算机游戏的进程。
[0379] 图9以示意性方式示出了电容器件134的第六示例性实施例的优选示例的横截面，特别是用于横向光学传感器160，而图9B至图9C提供了呈现根据该实施例的布置的电容器件134所获得的实验结果。
[0380] 这里，如图9A所示的电容器件134的示例类似于图3A中所示的电容器件134的示例。相应地，位于玻璃基板172上的ITO电极168用作第一电极166，在其上沉积通过原子层沉积(ALD)获得的Al2O3的薄绝缘层178。此外，电容器件134包括用作光敏层180的纳米颗粒硫化铅(np-PbS)层。对于第一电极166、玻璃基板172、绝缘层178和光敏层180的进一步细节和可能的材料替代，可以参考图3A、图3B、图4A、图5A、图5B、图6A、图7A和7B的描述。
[0381] 然而，与图3B的示例相比，代替高电导率金属层176，电容器件134的第六示例性实施例具有低电导率的电极层222，其在此用作第二电极174。特别地，电极层222可以表现出100Ω/sq至20000Ω/sq的薄层电阻，优选100Ω/sq至10000Ω/sq，更优选125Ω/sq至1000Ω/sq，具体地150Ω/sq至500Ω/sq，因此允许确定在光敏层180内实际产生电荷的位置，并且推断入射光束照射传感器区域130的位置。由于薄层电阻在指示范围内，其中第二电极
174可以进一步配备有至少一个分离电极224的电容器件134可以用作横向检测器160。因此，如图9A所示的电容器件134通过使用与已知位置敏感器件(PSD)中类似的方法示出了相对于入射光束132的位置的面内敏感性。该特征可以通过使用调制光来实现，该调制光可以能够引导交流电流通过绝缘体层178。
174可以进一步配备有至少一个分离电极224的电容器件134可以用作横向检测器160。因此，如图9A所示的电容器件134通过使用与已知位置敏感器件(PSD)中类似的方法示出了相对于入射光束132的位置的面内敏感性。该特征可以通过使用调制光来实现，该调制光可以能够引导交流电流通过绝缘体层178。
[0382] 优选地，低电导率的电极层222可以包括可适用于此目的的透明导电有机聚合物层。特别地，可以选择聚(3,4-乙烯二氧-噻吩)(PEDOT)或PEDOT和聚苯乙烯磺酸钠的分散体(PEDOT：PSS)作为透明导电聚合物。另一方面，由于第一电极166可能已经至少部分透明，因此为了此目的可以采用更多种不同的材料，包括光学不透明材料。
[0383] 图9B示出了实验结果，该实验结果证明了为此目的在图9A中示意性示出的横向光学传感器160a的应用。在此，包括纳米颗粒硫化铅(np-PbS)层作为光敏层180的横向光学传感器160已经被近红外(NIR)激光二极管照射，该近红外(NIR)激光二极管用于在5V的施加电压下以功率1mW发射波长为850nm的光。此外，使用NIR激光二极管的调制频率为375Hz。这里，激光二极管和传感器区域130之间的距离是20cm。
[0384] 图9B示意性地示出了在x方向和y方向上的横向光学传感器160的传感器区域130。这里，对于通过应用根据本发明的检测器110的评估设备150确定的多个测量点位置226已经与通过其他类型的方法可获得的实际位置228进行比较，例如通过在使用横向光学传感器160的已知设置中采用几何形状考虑因素。
[0385] 为了通过应用横向光学传感器160确定测量点的位置226，可以使用以下过程。作为示例(这里未示出)，可以应用分离电极224。特别地，分离电极224可以包括部分电极，特别是四个部分电极，例如可以位于第二电极174的四个边缘的顶部，其中可以采用可以呈现正方形或矩形形式的第二电极174。然而，其他种类的布置也是可行的。
[0386] 这里，通过在光敏层180中产生电荷，可以获得ac电极电流，在每种情况下可以由i1至i4表示。如这里所使用的，电极电流i1、i2可以表示通过位于y方向上的部分电极的ac电极电流，而电极电流i3、i4可以表示通过位于x方向上的部分电极的ac电极电流。可以通过一个或多个适当的电极测量设备以同时或顺次的方式测量电极电流。通过评估电极电流，可以确定所研究的测量点的位置226的所需x坐标和y坐标，即x0和y0。因此，可以使用以下等式：
[0387] 和
[0388] 这里，f可以是任意已知函数，例如电流商与已知拉伸因子的简单相乘和/或偏移的相加。因此，通常，电极电流i1至i4可以提供由横向光学传感器114产生的横向传感器信号，而评估设备140可以用于通过使用预定或可确定的变换算法和/或已知关系对横向传感器信号进行变换，来产生关于横向位置的信息，例如至少一个x坐标和/或至少一个y坐标。
[0389] 如图9B所示的结果表明，对于在那里呈现的多个测量点，通过应用根据本发明的第六实施例的横向光学传感器160而确定的位置226与通过另一种方法记录所记录的实际位置228是合理可比较的。
[0390] 如上所述，根据本发明第六实施例的横向光学传感器160可以同时用作纵向光学传感器114，其另外可以用于确定z位置。为此目的，在优选实施例中，可以使用通过位于y方向上的部分电极的电极电流i1、i2的和通过位于x方向上的部分电极的电极电流i3、i4的总和，其中电极电流可以通过一个或多个适当的电极测量设备以同时或顺次的方式来测量，以确定z坐标。通过评估这些电极电流，所研究的测量点的位置226的期望z坐标，即z0，可以通过使用以下等式来确定：
[0391] z0＝f(i1+i2+i3+i4)
[0392] 关于评估电极电流以获得所需z坐标的更多细节可以参考WO 2012/110924 A1或WO 2014/097181 A1。
[0393] 图9C示出了图9B的覆盖传感器区域130的中心230的区段。结果，图9C表明能够观察到测量点位置226与以其他方式确定的实际位置228之间的优异相关性，特别是在传感器区域130的中心230内。如图9B所示能够观察到的朝向传感器区域130的边缘232的偏差表现为对于这种类型的设备的预期，并且可以通过合适的校正算法来补救。
[0394] 图10A至图10C示出了电容器件134的第七示例性实施例的优选示例的横截面，其中电容器件134的光敏层180是或包括至少一个有机光敏层198，其中有机光敏层198中的供体材料和受体材料以至少两个单独的层的形式布置，每个单独的层包括供体材料和受体材料中的一种。
[0395] 如图10A和图10B中示意性描绘的，电容器件134还包括作为第一电极166的透明导电氧化物(TCO)168和作为第二电极174的金属电极174的层，在它们之间设置有绝缘层178和光敏层180。为方便起见，绝缘层178可以直接沉积在包括导电涂层并且适合作为第一电极166的基板上。然而，根据第七示例性实施例的该特定示例，有机光敏层198，特别是与图7A和图7B的实施例相比，具有被布置为相互堆叠的两个单独的层的供体材料层234和受体材料层236。在图10A和图10B的特定实施例中，供体材料层234和受体材料层236被结190分开，由于不同种类的材料，结190在此形成异质结。因此，如图10A和图10B所示的两种不同类型的层堆叠是可行的，其用于在保持一种类型的电荷载流子的有效提取的同时提供电容器件134。
[0396] 图10A和图10B的示例之间的比较表明，两个示例的不同之处在于它们关于电极(特别是关于第二电极174)的配置的供体材料层234和受体材料层236的相应布置。在图10A的示例中，受体材料层236位于第二电极174相邻的位置，仅被电荷载流子提取层182分开，在图10B的示例中，供体材料层234位于与第二电极174相邻的位置，再次仅被电荷载流子提取层182分开。为了能够提取和传输由相邻电荷载流子材料提供的相应电荷，图10A的示例中的电荷载流子提取层182因此用于作为电子提取层238，同时图B的示例中的电荷载流子提取层182因此用于作为空穴提取层240。
[0397] 图10C示出了基于图10B中描绘的实施例的另一示例。这里，相同类型的层以与图10B所示相同类型的布置使用，然而，其中供体材料层234和受体材料层236包含在单个光敏层180中，由此，类似于在图7A和图7B的实施例，在这种光敏层180内产生体异质结。另外，将另外的层引入电容器件134中以增加其功能。特别地，在绝缘层178和受体材料层236之间引入另外的n掺杂受体层242和另外的电子提取层238，同时在空穴提取层240和第二电极174之间引入p掺杂提取层244，其中掺杂剂由另外的p掺杂剂层246提供。进一步引入另外的n掺杂受体层242，或者，取决于电容器件的特定布置，可替换地，可以使用附加的p掺杂受体层来调整从ITO层168到反射第二电极174的距离，特别地，为了改善入射光束132的相位和在第二电极174处反射的光束的相位的匹配，因此优化电容层134相对于有机光敏层198内部的照射功率的性能。
[0398] 更具体地，图10C的示例性电容器件134中提到的层可以按照从图10C所示的电容器件134的底部开始到顶部的顺序，优选地包括以下材料，每个材料形成相应的层：
[0399] -铟掺杂的氧化锡(ITO)层作为第一电极166，如上所述；
[0400] -Al2O3层，优选由ALD特别是在约200℃下处理来提供，优选厚度为ca.70nm，作为绝缘层178，如上所述；
[0401] -n-C60层，即n掺杂的巴克敏斯特富勒烯层，利用n-掺杂剂处理，特别是用10％NDN-26在约140℃下处理，优选厚度为ca.15nm，作为n掺杂受体层242；
[0402] -C60层，即未掺杂的巴克敏斯特富勒烯层，在约400℃处理，优选地厚度为ca.10nm，作为电子提取层238；
[0403] -F4ZnPc：C60层，即包含氟化锌酞菁衍生物(F4ZnPc)和巴克敏斯特富勒烯的1：1混合物的层，在约335℃下处理并且沉积在温度为110℃的基板上，优选厚度为ca.70nm，作为单个光敏层180，该单个光敏层180将供体材料层234和受体材料层236固结在呈现体异质结的单层中；
[0404] -未掺杂的9,9-双[4-(N,N-双-联苯-4-基-氨基)苯基]-9H-芴(BPAPF)，优选地厚度为ca.10nm，作为空穴提取层240；
[0405] -p-BPAPF，即p掺杂的BPAPF，利用p-掺杂剂、特别是NDP-9进行处理，在约140℃下处理，优选地厚度为ca.30-40nm，作为p掺杂提取层244；以及
[0406] -NDP-9层，优选厚度为ca.1-2nm，作为附加的p-掺杂剂层246；以及
[0407] -银(Ag)层作为第二电极174，如上所述。
[0408] 然而，适合于电容器件中的各个层的其他种类的材料也是可行的。因此，特别地，可以参考如本文所述的其他实施例。
[0409] 此外，可以使用N,N'-二苯基-N,N'-双(4'-(N,N-双(萘-1-基)-氨基)-联苯-4-基)-联苯胺(DiNPB)作为空穴提取层240中的BPAPF的替代物。类似地，红菲咯啉(BPhen)可以以可比较的布置用作电子提取层238，该可比较的布置可以基于图10A的示例。
[0410] 此外，术语“NDN”和“NDP”分别指由Novaled GmbH提供的n侧或d侧掺杂剂。因此，NDN-26和NDP-9是指特定的n侧或d侧掺杂剂。然而，其他种类的n-掺杂剂或p-掺杂剂也可以分别是可行的。
[0411] 附图标记列表
[0412] 110 检测器
[0413] 112 对象
[0414] 114 纵向光传感器
[0415] 116 光轴
[0416] 118 壳体
[0417] 120 传递设备
[0418] 122 折射透镜
[0419] 124 开口
[0420] 126 观察方向
[0421] 128 坐标系
[0422] 130 传感器区域
[0423] 132 调制光束
[0424] 134 电容器件
[0425] 136 照射源
[0426] 138 人工照射源
[0427] 140 发光二极管
[0428] 142 调制照射源
[0429] 144 调制设备
[0430] 146 第一光束路径
[0431] 148 第二光束路径
[0432] 150 评估设备
[0433] 152 纵向评估设备
[0434] 154 信号引线
[0435] 156 计算机
[0436] 158 数据处理设备
[0437] 160 横向光传感器
[0438] 162 横向评估单元
[0439] 164 位置信息
[0440] 166 第一电极
[0441] 168 透明导电氧化物
[0442] 170 光学透明基板
[0443] 172 玻璃基板
[0444] 174 第二电极
[0445] 176 金属电极
[0446] 178 绝缘层
[0447] 180 光敏层
[0448] 182 电荷载流子传输层或电荷载流子提取层
[0449] 184 聚焦状态
[0450] 186 离焦状态
[0451] 188,188' 单独的光电导层
[0452] 190 结
[0453] 192 金属-绝缘体-半导体器件
[0454] 194 太阳能电池(参考设备)
[0455] 196 半导体吸收层
[0456] 198 有机光敏层
[0457] 200 检测器系统
[0458] 202 相机
[0459] 204 人机接口
[0460] 206 娱乐设备
[0461] 208 跟踪系统
[0462] 210 成像设备
[0463] 212 控制元件
[0464] 214 用户
[0465] 216 信标设备
[0466] 218 机器
[0467] 220 跟踪控制器
[0468] 222 电极层
[0469] 224 分离电极
[0470] 226 测量点位置
[0471] 228 实际位置
[0472] 230 中心
[0473] 232 边缘
[0474] 234 供体材料层
[0475] 236 受体材料层
[0476] 238 电子提取层
[0477] 240 空穴提取层
[0478] 242 n掺杂受体层
[0479] 244 p掺杂空穴提取层
[0480] 246 p掺杂剂层
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