用于光學檢測至少一種物體的檢測器的制造方法
【專利摘要】提出一種用于光學檢測至少一種物體(112)的檢測器(110)。檢測器(110)包含至少一個光學傳感器(114)。光學傳感器(114)具有至少一個傳感器區(qū)域(116)。光學傳感器(114)設計為以依賴于傳感器區(qū)域(116)的照射的方式產生至少一個傳感器信號。在給定相同的照射總功率下，傳感器信號依賴于照射幾何學，特別是在傳感器面積(118)上照射的光束截面。檢測器(110)額外具有至少一個評價裝置(122)。評價裝置(122)設計為由傳感器信號產生至少一個幾何學信息項，特別是關于照射和/或物體(112)的至少一個幾何學信息項。
【專利說明】用于光學檢測至少一種物體的檢測器
發(fā)明領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于光學檢測至少一種物體的檢測器。此外，本發(fā)明涉及一種距離測量裝置、一種成像裝置、一種人-機接口、一種娛樂裝置和一種安全裝置。此外，本發(fā)明涉及一種光學檢測至少一種物體的方法和有機太陽能電池作為光學傳感器的用途。該類裝置、方法和用途例如可用于日常生活的各個領域、交通技術、生產技術、安全技術、醫(yī)藥技術或用于科學中。然而，其他應用原則上也是可以的。
現(xiàn)有技術
[0002]大量光學傳感器和光伏裝置是現(xiàn)有技術已知的。盡管光伏裝置通常用于將電磁輻射如紫外線、可見或紅外光轉化為電信號或電能，光學傳感器通常用于采集圖像信息和/或檢測至少一種光學參數(shù)，例如亮度。
[0003]大量通?？苫谑褂脽o機和/或有機傳感器材料的光學傳感器是現(xiàn)有技術已知的。該類傳感器的實例公開于 US2007/0176165A1、US6, 995，445B2、DE2501124A1、DE3225372A1或許多其他現(xiàn)有技術文獻中。特別是出于成本原因和出于大面積加工原因，包含至少一種有機傳感器材料的傳感器的使用提高，例如如US2007/0176165A1所述。這里，特別是所謂染料太陽能電池的重要性提高，其例如通常描述于W02009/013282A1中。
[0004]基于該類光學傳感器，大量用于檢測至少一種物體的檢測器是已知的。依賴于相應的使用目的，該類檢測器可以各種方式體現(xiàn)。該類檢測器的實例為成像裝置如照相機和/或顯微鏡。高分辨共焦顯微鏡是已知的，例如可特別用于醫(yī)藥技術和生物學領域中以在高的光學分辨率下檢測生物試樣。用于光學檢測至少一種物體的檢測器的其他實例為距離測量裝置，其例如基于相應光信號如激光脈沖的傳播時間方法。用于光學檢測物體的檢測器的其他實例為三角測量系統(tǒng)，借助其同樣可進行距離測量。
[0005]從用于光學檢測物體的該類已知檢測器和方法出發(fā)，可明確的是在許多情況下需要提供相當多的技術花費以在足夠精確度下進行該物體檢測。
[0006]例如，在顯微鏡中就設備而言需要相當多的花費以獲得光束的準確聚焦和/或獲得關于待成像試樣的深度信息。
[0007]相反，距離測量在許多情況下基于技術上不充分的假定如在圖像評價中假定物體的具體尺寸。其他方法也基于復雜的脈沖序列，例如借助激光脈沖的距離測量。還有其他方法基于使用多個檢測器如三角測量方法。
[0008]發(fā)明解決的問題
[0009]因此，本發(fā)明解決的問題在于指定用于光學檢測至少一種物體的裝置和方法，其至少實質上避免該類已知裝置和方法的缺點。特別地，所提出的裝置和方法意欲使得可以就設備而言簡化至少一種物體的光學檢測。
[0010]發(fā)明公開內容
[0011]該問題通過本發(fā)明以獨立權利要求的特征解決。可獨立地或組合地實現(xiàn)的本發(fā)明有利方案展示于從屬權利要求中。[0012]在本發(fā)明第一方面，提出用于光學檢測至少一種物體的檢測器。
[0013]就本發(fā)明而言，光學檢測應通常理解為意指一種其中獲得關于檢測物體的至少一個信息項的方法。在該情況下，術語信息應作廣義解釋。至少一個信息項可特別地包括如下信息項中的一項或多項:關于物體例如在檢測器的測量范圍和/或視覺范圍內存在或不存在這一事實的信息項；關于檢測器的至少一種光學性能如至少一種亮度和/或至少一種輻射性能如發(fā)光性能的信息項；物體的位置信息項，例如關于物體與檢測器或檢測器一部分之間的距離和/或物體相對于檢測器或檢測器一部分的相對定向的信息項和/或物體在至少一個坐標系中的位置信息項，所述坐標系由檢測器和/或物體確定；關于物體的移動狀態(tài)如物體的一維、二維或三維速度和/或物體的加速度的信息項。替換地或額外地，也可在物體檢測過程中獲得其他信息項。在下文實質上就獲得關于物體的位置信息項而描述本發(fā)明，不限制可替換地或額外地實現(xiàn)的至少一個幾何學信息項的其他實施方案。所述幾何學信息，特別是位置信息，可涉及整個物體或僅物體一部分，例如借助檢測器檢測的物體的點、面或區(qū)域。所述點、所述面或所述區(qū)域可設置在物體表面上或至少部分地設置在物體內。
[0014]物體通?？蔀橛猩驘o生命物體?？山柚鷻z測器完全或部分檢測的物體的實例在下文甚至更詳細地描述。
[0015]檢測器包含至少一個光學傳感器。光學傳感器具有至少一個傳感器區(qū)域，特別是包含至少一個傳感器面積的至少一個傳感器區(qū)域。光學傳感器設計為以依賴于傳感器區(qū)域的照射的方式產生至少一個傳感器信號。在給定相同的照射總功率下，傳感器信號依賴于照射幾何學，特別地依賴于傳感器區(qū)域中(特別是傳感器面積上)照射的光束截面。
[0016]檢測器額外具有至少一個評價裝置。評價裝置設計為由傳感器信號產生至少一個幾何學信息項，特別是關于照射和/或物體的至少一個幾何學信息項。
[0017]檢測器可額外包含至少一個傳遞裝置。傳遞裝置可設計為將自物體產生的電磁輻射輸給光學傳感器并在工藝中照射傳感器區(qū)域。就本發(fā)明而言，傳遞裝置應理解為意指原則上以任意所需方式體現(xiàn)和設計為將自物體產生的電磁輻射輸給光學傳感器(特別是傳感器區(qū)域或優(yōu)選傳感器面積)的裝置。該輸給可以成像方式或以非成像方式體現(xiàn)。因此，該光學傳遞裝置可包含例如至少一個光路。傳遞裝置可例如包含一個或多個反射鏡和/或分束器和/或光束偏轉元件，以影響電磁輻射的方向。替換地或額外地，傳遞裝置可包含一個或多個成像元件，其可具有會聚透鏡和/或發(fā)散透鏡的作用。例如，任選傳遞裝置可具有一個或多個透鏡和/或一個或多個凸面鏡和/或凹面鏡。再次替換地或額外地，傳遞裝置可具有至少一個波長選擇元件，例如至少一個光學過濾器。再次替換地或額外地，傳遞裝置可設計為在電磁輻射上施加預定的光束輪廓，例如在傳感器區(qū)域(特別是傳感器面積)的位置。任選傳遞裝置的上述任選實施方案原則上可單獨或以任意所需組合實現(xiàn)。
[0018]就本發(fā)明而言，光學傳感器應理解為通常意指設計為將至少一種光信號轉換為不同的信號形式，優(yōu)選轉換為至少一種電信號如電壓信號和/或電流信號的元件。特別地，光學傳感器可包含至少一個光-電轉換器元件，優(yōu)選至少一個光電二極管和/或至少一個太陽能電池。如在下文甚至更詳細地解釋的那樣，就本發(fā)明而言，特別優(yōu)選使用至少一種有機光學傳感器，即包含至少一種有機材料如至少一種有機半導體材料的光學傳感器。
[0019]就本發(fā)明而言，傳感器區(qū)域應理解為意指二維或三維區(qū)域，其優(yōu)選地但不必需地為連續(xù)的且可形成連續(xù)區(qū)域，其中傳感器區(qū)域設計為以依賴于照射的方式改變至少一種可測量性能。例如，所述至少一種性能可包含電性能，例如通過傳感器區(qū)域設計為單獨地或以與光學傳感器其他元件相互作用地產生光電壓和/或光電流和/或某些其他類型信號。特別地，傳感器區(qū)域可以其以依賴于傳感器區(qū)域的照射的方式產生均一(優(yōu)選單一)信號的方式體現(xiàn)。傳感器區(qū)域可由此為光學傳感器的最小單元，對其產生均一信號如電信號，其優(yōu)選不再細分為局部信號，例如對于傳感器區(qū)域的局部區(qū)域。光學傳感器可具有一個或多個該類傳感器區(qū)域，后一情況例如通過將多個該類傳感器區(qū)域設置在二維和/或三維矩陣排列中。
[0020]至少一個傳感器區(qū)域可例如包含至少一個傳感器面積，即其橫向程度顯著超過傳感器區(qū)域厚度的傳感器區(qū)域，例如以至少10倍，優(yōu)選至少100倍，特別優(yōu)選至少1000倍。該類傳感器面積的實例可在有機或無機光伏元件中找到，例如根據(jù)上述現(xiàn)有技術，或根據(jù)在下文甚至更詳細描述的示例性實施方案。檢測器可具有一個或多個該類光學傳感器和/或傳感器區(qū)域。例如，多個光學傳感器可以空間分開的方式或以二維排列或以三維排列線性地設置，例如通過使用光伏元件(優(yōu)選有機光伏元件)的疊箱，優(yōu)選其中光伏元件的傳感器面積彼此平行地設置的疊箱。其他實施方案也是可以的。
[0021]如上所述，任選傳遞裝置可設計為將自物體產生的電磁輻射輸給光學傳感器。如上所述，該輸給可任選地借助傳遞裝置的成像或非成像性能進行。特別地，傳遞裝置也可設計為收集電磁輻射，然后將后者輸給光學傳感器。如下文甚至更詳細地解釋的那樣，任選傳遞裝置也可完全或部分地為至少一個任選照射源的組成部分，例如通過照射源設計為提供具有限定光學性能如具有限定或明確已知的光束輪廓如至少一個高斯光束(特別是具有已知光束輪廓的至少一個激光束)的電磁輻射。
[0022]電磁輻射可特別地為在一個或多個以下光譜范圍內的光:在紫外光譜范圍內、在可見光譜范圍內、在紅外光譜范圍內。紫外光譜范圍被認為是例如50-400nm波長的范圍，可見光譜范圍可被認為是400-800nm的范圍，紅外光譜范圍被認為是800-100000nm的范圍。
[0023]自物體產生的電磁輻射可在物體本身中產生，但也可任選地具有不同的起源并可由該起源傳播至物體和隨后向光學傳感器和傳感器區(qū)域傳播。后一情況可例如通過使用至少一個照射源進行。該照射源可例如為環(huán)境光或人工照射源。例如，檢測器本身可包含至少一個照射源，例如至少一個激光器和/或至少一個白熾燈和/或至少一個半導體光源如至少一個發(fā)光二極管，特別是有機和/或無機發(fā)光二極管。由于其通常限定的光束輪廓和其他操作性能，特別優(yōu)選使用一個或多個激光器作為照射源或其一部分。照射源本身可為檢測器的組成部分或可不依賴于檢測器而形成。照射源可特別地整合到檢測器如檢測器殼體中。替換地或額外地,至少一個照射源也可整合到物體中或者連接或空間聯(lián)合至物體。
[0024]因此，從在物體本身中產生所述輻射的選項中替換地或額外地，自物體產生的電磁輻射可自照射源產生和/或由照射源激發(fā)。例如，在將其輸給光學傳感器之前，自物體產生的電磁輻射可由物體本身發(fā)射和/或由物體反射和/或由物體散射。在該情況下，電磁輻射的發(fā)射和/或散射可在不對電磁輻射產生光譜影響下或在該影響存在下進行。因此，例如，波長位移也可在散射過程中發(fā)生，例如根據(jù)斯托克斯或拉曼。此外，輻射的發(fā)射可例如由原光源如由物體或被激發(fā)以進行發(fā)光(特別是磷光和/或熒光)的物體的局部區(qū)域激發(fā)。其他發(fā)射方法原則上也是可以的。如果發(fā)生反射，則物體可具有例如至少一個反射區(qū)域，特別是至少一個反射表面。所述反射表面可為物體本身的一部分，但也可例如為連接或空間聯(lián)合至物體的反射器，例如連接至物體的反射器板。如果使用至少一個反射器，則其也可被認定為連接至物體的檢測器的一部分，例如不依賴于檢測器其他組成部件。檢測器的至少一個照射源可通常適應物體的發(fā)射和/或反射性能，例如就其波長而言。各種實施方案是可以的。
[0025]將電磁輻射輸給光學傳感器可特別地以在任選傳感器面積上產生光斑(例如具有圓形、卵形或不同構造的橫截面)的方式進行。例如，檢測器可具有視覺范圍，特別是立體角范圍和/或空間范圍，可在所述范圍內檢測物體。優(yōu)選地，任選傳遞裝置以光斑(例如在設置在檢測器視覺范圍內的物體的情況下)完全設置在傳感器區(qū)域(特別是傳感器面積)上的方式設計。例如，為了確保該條件，可選擇傳感器面積以具有相應的尺寸。
[0026]如上所述，光學傳感器設計為以依賴于傳感器區(qū)域的照射的方式產生至少一個傳感器信號。例如，這可為電信號，特別是電壓信號和/或電流信號，例如光電壓和/或光電流。在下文，不限制可能的其他實施方案，特別地參照以依賴于照射的方式產生至少一種光電流的光學傳感器。光信號可為暫時恒定或暫時變化的且可原則上以模擬方式或以數(shù)字方式體現(xiàn)，其中模擬信號在下文是優(yōu)選的。傳感器信號可以原信號使用，但也可經受一個或多個處理操作，例如一個或多個過濾操作，或類似的處理操作。在下文在這些選項和使用原信號之間沒有區(qū)別，術語傳感器信號一致地使用。此外，不限制其他可能的實施方案，假定傳感器信號具有正值，就此而言也例如應理解最大值的術語。如果檢測一個或多個具有負符號的傳感器信號，這也是可能的，則下文最大值的表述應替換為最小值的術語或通常極值的術語，或實際傳感器信號應例如替換為其絕對值，如對于本領域熟練技術人員容易明白的那樣。
[0027]如上所述，光學傳感器設計為以依賴于傳感器區(qū)域的照射的方式產生至少一個傳感器信號，其中在給定相同的照射總功率下，傳感器信號依賴于照射幾何學，特別是在傳感器面積上照射的光束截面。
[0028]照射幾何學可通常概述照射的至少一種性能，其表示傳感器區(qū)域暴露于自物體產生的電磁輻射的區(qū)域的二維和/或三維實施方案的特征。例如，照射幾何學的特征可在于傳感器區(qū)域上或其中(例如傳感器表面上)的照射的光束截面，例如在于照射(例如光斑)的直徑或當量直徑。如上所述，可具有例如直徑或當量直徑的光斑可例如在傳感器面積上產生。所述直徑或當量直徑可完全或部分地表示例如照射幾何學的特征。光斑可理解為意指例如照射面積，特別是以相對于未照射面積劃界。例如，光斑可理解為意指傳感器區(qū)域的面積，其中照射強度為最大強度的至少10%。然而，光斑的其他定義原則上也是可以的，例如通過設定其他極限值而不是10%，因為照射的邊緣實際上由于強度急劇地降至零而非邊界清楚的。
[0029]光學傳感器可例如以在給定相同的照射功率下(即例如在給定傳感器面積上相同的照射強度上的相同積分下)，傳感器信號依賴于照射幾何學，即例如依賴于傳感器光斑的直徑和/或當量直徑。例如，傳感器可以當在給定相同的總功率下光束截面倍增時信號改變至少3倍，優(yōu)選至少4倍，特別是5倍或甚至10倍的方式設計。該條件可例如適用于具體的聚焦范圍，例如至少一個具體光束截面。因此，例如，信號可在至少一個最佳聚焦(在所述聚焦處信號可具有例如至少一個總體或局部最大值)和所述至少一個最佳聚焦之外的聚焦之間具有信號差，其為至少3倍，優(yōu)選至少4倍，特別是5倍或甚至10倍。特別地，傳感器信號具有作為照射幾何學(例如光斑直徑或當量直徑)的函數(shù)的至少一個顯著最大值，例如提高至少3倍，特別優(yōu)選至少4倍，特別優(yōu)選至少10倍。
[0030]因此，本發(fā)明概括地基于如下的迄今未報導且驚人的發(fā)現(xiàn):存在其傳感器信號不僅依賴于傳感器區(qū)域(例如傳感器面積)的照射的總光功率的具體光學傳感器，但在這些傳感器中也存在信號對照射幾何學(例如傳感器區(qū)域如傳感器面積上照射光斑的尺寸)的顯著依賴關系。這通常不為對于大部分常規(guī)光學傳感器的情況，特別是對于大部分無機半導體傳感器的情況，因為此處傳感器信號通常僅依賴于照射的總功率，即在整個光斑上強度上的積分，其通常不依賴于光斑的尺寸，即照射幾何學，只要光斑位于傳感器區(qū)域范圍內。然而，已驚人地發(fā)現(xiàn)在具體光學傳感器如有機光學傳感器中，存在傳感器信號的該依賴關系，其中傳感器信號一方面隨著照射總功率而提高，但另一方面甚至在給定恒定的總功率下，依賴于照射幾何學。該類光學傳感器的實例在下文甚至更詳細地解釋。例如，在給定相同的總功率下，傳感器信號對于一個或多個聚焦和/或對于傳感器面積上或傳感器區(qū)域內光斑的一個或多個具體尺寸可具有至少一個顯著最大值。該效果可額外地依賴于照射頻率或由其加強，借助如下事實:用來照射傳感器區(qū)域的電磁輻射不是連續(xù)入射在傳感器區(qū)域上而是中斷的，例如以頻率f周期性地中斷。具有在給定相同的總照射功率下傳感器信號對照射幾何學和任選地照射頻率的依賴關系的所述效果的所述光學傳感器在下文也稱為fip傳感器，因為在給定相同的總功率P下，傳感器信號可依賴于強度i和任選地頻率f，或者因為在給定相同的總功率P下，傳感器信號可依賴于光學通量密度Φ。例如，傳感器信號可包含光電流和/或光電壓。例如，光電流可由此為總功率P、通量Φ和/或照射幾何學(例如光斑直徑或當量直徑)和任選地頻率的函數(shù)或者例如總功率P、強度(例如最大強度)和頻率的函數(shù)。
[0031]就得到本發(fā)明的研究(特別是在有機光伏組件的情況下，即光伏組件如太陽能電池,其包含至少一種有機材料,例如至少一種有機P-半導體材料和/或至少一種有機染料)而言，觀察到傳感器信號對光束幾何學的依賴關系的該類效果。例如，如下文通過實例甚至更詳細地解釋的那樣，在染料太陽能電池情況下觀察到該類效果，即具有至少一個第一電極、至少一種η-半導電性金屬氧化物、至少一種染料、至少一種P-半導電性有機材料(優(yōu)選固體有機P-型半導體)和至少一個第二電極的組件。該類染料太陽能電池，優(yōu)選固體染料太陽能電池(固體染料敏化太陽能電池，sDSC)原則上以許多變型由文獻已知。然而，迄今尚未描述傳感器信號對傳感器面積上照射幾何學的依賴關系的所述效果和該效果的用途。
[0032]特別地，光學傳感器可以傳感器信號在給定相同的照射總功率下基本上不依賴于傳感器區(qū)域的尺寸(特別是傳感器面積的尺寸)的方式設計，特別是只要照射的光斑完全位于傳感器區(qū)域(特別是傳感器面積)內。因此，傳感器信號可僅依賴于傳感器面積上的電磁射線的聚焦。特別地，傳感器信號可以每傳感器面積的光電流和/或光電壓在給定相同的照射下具有相同值(例如在給定相同的光斑尺寸下具有相同值)的方式體現(xiàn)。
[0033]因此，借助光學檢測器，例如通過合適的校準和/或通過合適的分析光學傳感器的傳感器信號，可獲得至少一個額外的信息項，其在下文稱為幾何學信息。檢測器包含至少一個評價裝置，其設計為由傳感器信號產生至少一個幾何學信息項。
[0034]幾何學信息項應理解為原則上意指可由傳感器信號在給定相同的照射總功率下依賴于照射幾何學的上述效果直接或間接產生的任意所需信息項。幾何學信息可特別地包含關于照射(特別是照射幾何學)的至少一個信息項，和/或關于物體的至少一個幾何學信息項。幾何學信息可特別地超越關于僅光功率的信息項。幾何學信息可優(yōu)選包含關于照射幾何學的至少一個信息項和/或關于影響照射幾何學的至少一個影響變量的至少一個信息項，例如關于物體距離的信息項。
[0035]特別優(yōu)選幾何學信息包含選自如下的至少一個信息項:關于物體例如在檢測器的測量范圍和/或視覺范圍內存在或不存在這一事實的信息項；關于檢測器的至少一種光學性能如至少一種亮度和/或至少一種輻射性能如發(fā)光性能的信息項；物體的位置信息項，例如關于物體與檢測器或檢測器一部分之間的距離和/或物體相對于檢測器或檢測器一部分的相對定向的信息項和/或物體在至少一個坐標系中的位置信息項，所述坐標系由檢測器和/或物體確定；關于物體的移動狀態(tài)如物體的一維、二維或三維速度和/或物體的加速度的信息項；關于傳感器區(qū)域的照射幾何學的信息項；關于如下事實的信息項:照射在特定幾何學下已進行或正在進行，特別是傳感器區(qū)域的不均一照射，特別是聚焦照射，例如其中在傳感器面積上產生至少一個光斑的照射。替換地或額外地，幾何學信息也可包含一個或多個其他信息項。在下文實質上參照獲得關于物體的呈至少一個位置信息項形式的幾何學信息項而描述本發(fā)明。所述位置信息可涉及整個物體或僅物體一部分，例如借助檢測器檢測的物體的點、面或區(qū)域。該點、該面或該區(qū)域可設置在物體表面上或至少部分地設置在物體內。
[0036]幾何學信息原則上可以任意所需形式產生。幾何學信息優(yōu)選以機器可讀形式和/或可通過機器使用的形式產生。例如，幾何學信息可以至少一種電和/或光信號的形式產生。替換地或額外地，幾何學信息也可以人可讀和/或檢測的形式產生，例如通過在紙上輸出，通過在屏幕上顯示，通過以視覺形式輸出，通過以聽覺形式輸出，通過以觸覺形式輸出或通過兩種或更多種所述和/或人可檢測的其他輸出形式的組合。幾何學信息可已存儲或可特別地存儲在至少一個易失性或非易失性數(shù)據(jù)存儲器上，其可例如完全或部分地為評價裝置和/或某些其他裝置的組成部分。替換地或額外地，至少一個幾何學信息項也可借助至少一個接口(例如借助至少一個輸出裝置)提供和/或傳遞。
[0037]評價裝置應通常理解為意指設計為使用在給定相同的照射總功率下傳感器信號依賴于照射幾何學的上述效果由至少一個傳感器信號產生至少一個幾何學信息項的裝置。特別地，在該情況下可以使用照射幾何學與幾何學函數(shù)之間的已知關系，如通過實例在下文甚至更詳細地解釋的那樣。
[0038]評價裝置可特別地包含至少一個數(shù)據(jù)處理裝置，特別是電子數(shù)據(jù)處理裝置，其可設計為使用至少一個傳感器信號作為至少一個輸入變量和使用所述輸入變量產生至少幾何學信息，例如通過計算，和/或使用至少一種存儲和/或已知關系。除了至少一個傳感器信號外，一個或多個其他參數(shù)和/或信息項可影響所述關系，例如關于調制頻率的至少一個信息項。在該情況下，關系能夠或可以通過經驗、分析或半經驗確定。特別優(yōu)選地，關系包含至少一個校準曲線，至少一個校準曲線組，至少一個函數(shù)或所述可能性的組合。一個或多個校準曲線可例如以一組值及其相關函數(shù)值的形式存儲，例如存儲在數(shù)據(jù)存儲裝置和/或圖表中。然而，替換地或額外地，至少一個校準曲線也可例如以參數(shù)化形式和/或作為函數(shù)方程存儲。各種可能性是可以的且也可組合。
[0039]例如，評價裝置可以程序設計的方式設計用于確定至少一個幾何學信息項。評價裝置可特別地包含至少一臺計算機，例如至少一臺微型計算機。此外，評價裝置可包含一個或多個易失性或非易失性數(shù)據(jù)存儲器。作為數(shù)據(jù)處理裝置(特別是至少一臺計算機)的替換或除此之外，評價裝置可包含一個或多個其他電子元件，其設計用于使用至少一個傳感器信號確定至少一個幾何學信息項，例如電子圖表，特別是至少一個查表和/或至少一個專用集成電路(ASIC)。
[0040]幾何學信息允許該類傳感器的多次可能使用，這在下文通過實例描述。例如，如在下文甚至更詳細地解釋的那樣，物體的至少一個位置信息項可由所述幾何學信息產生，或幾何學信息可包含至少一個位置信息項，因為例如照射幾何學(例如傳感器面積上光斑的直徑或當量直徑)可依賴于物體與傳感器和/或傳感器的任選傳遞裝置(例如至少一個傳感器透鏡)之間的距離。例如，物體與任選傳遞裝置的透鏡之間距離的改變可導致傳感器區(qū)域上照射的散焦，伴隨有照射幾何學的變化，例如光斑變寬，其可導致相應改變的傳感器信號。例如，甚至在不存在傳遞裝置下，由來自傳感器信號的已知光束輪廓和/或其變型，例如借助已知光束輪廓和/或已知的電磁射線傳播，可推導出散焦和/或幾何學信息。例如，在給定已知的照射總功率下，由此可由光學傳感器的傳感器信號推導出照射幾何學以及由此又推導出幾何學信息，特別是物體的至少一個位置信息項。
[0041]優(yōu)選地，檢測至少兩個傳感器信號。如果照射總功率例如未知，則例如可產生例如至少兩個傳感器信號，例如在不同的照射調制頻率下的至少兩個傳感器信號，其中由至少兩個傳感器信號，例如通過與相應校準曲線比較，可以推導出照射總功率和/或照射幾何學，和/或由此或直接推導出物體的至少一個幾何學信息項，特別是至少一個位置信息項。在任何情況下，特別是基于所述效果，檢測器可由此設計為產生至少一個幾何學信息項，其優(yōu)選超越關于照射總功率的純信息。
[0042]所述檢測器可有利地以各種方式開發(fā)。因此，檢測器可額外具有用于調制照射(特別是用于周期性調制)的至少一個調制裝置，特別是周期性光束中斷裝置。照射調制應理解為意指一種其中照射總功率改變，優(yōu)選周期性(特別是在一個或多個調制頻率下)改變的方法。特別地，周期性調制可在照射總功率的最大值和最小值之間進行。最小值可為0，但也可為>0，使得例如無需進行完全調制。調制可例如在物體和光學傳感器之間的光路中進行，例如通過在所述光路中設置至少一個調制裝置。然而，替換地或額外地，調制也可在用于照射物體的任選照射源(在下文甚至更詳細地描述)與物體之間的光路中進行，例如通過在所述光路中設置至少一個調制裝置。這些可能性的組合也是可以的。至少一個調制裝置可例如包含斷束器或某些其他類型的周期性光束中斷裝置，例如包含至少一個斷續(xù)器刀片或斷續(xù)器輪，其優(yōu)選以恒定速度旋轉且可由此周期性地中斷照射。然而，替換地或額外地，還可使用一個或多個不同類型的調制裝置，例如基于電光作用和/或聲光作用的調制裝置。再次替換地或額外地，至少一個任選照射源本身也可設計為產生調制照射，例如通過所述照射源本身具有調制強度和/或總功率(例如周期性地調制的總功率)，和/或通過所述照射源體現(xiàn)為脈沖照射源(例如脈沖激光器)。因此，例如，至少一個調制裝置也可完全或部分地整合到照射源中。各種可能性是可以的。[0043]檢測器可特別地設計為在不同調制情況下檢測至少兩個傳感器信號，特別是在相應不同的調制頻率下的至少兩個傳感器信號。評價裝置可設計為由至少兩個傳感器信號產生幾何學信息。如上所述，以此方式，例如可以分辨模糊度和/或可以考慮例如照射總功率通常未知這一事實。
[0044]檢測器的其他可能實施方案涉及至少一個任選傳遞裝置的實施方案。如上所述，所述至少一個傳遞裝置可具有成像性能或可體現(xiàn)為純非成像傳遞裝置，其對照射聚焦沒有影響。然而，特別優(yōu)選傳遞裝置具有至少一個成像元件如至少一個透鏡和/或至少一個曲面鏡，因為在該類成像元件的情況下，例如傳感器區(qū)域上照射幾何學可依賴于相對定位，例如傳遞裝置與物體之間的距離。通常而言，特別優(yōu)選傳遞裝置以自物體產生的電磁輻射完全傳遞至傳感器區(qū)域的方式(例如完全聚焦在傳感器區(qū)域，特別是傳感器面積上)設計，特別是物體設置在檢測器的視覺范圍內。
[0045]如上所述，光學傳感器可額外以傳感器信號在給定相同的照射總功率下依賴于照射調制的調制頻率的方式設計。如上所述，檢測器可特別地以采集不同調制頻率下的傳感器信號的方式體現(xiàn)，例如以產生關于物體的一個或多個其他信息項。如上所述，例如，可在每種情況下采集至少兩個不同調制頻率下的傳感器信號，其中例如以此方式可補充關于照射總功率的信息缺乏。例如，通過比較在不同調制頻率下采集的至少兩個傳感器信號與一個或多個校準曲線，其可例如存儲在檢測器的數(shù)據(jù)存儲裝置中，甚至在未知的照射總功率情況下，可以推導出照射幾何學，例如傳感器面積上光斑的直徑或當量直徑。為此，例如可以使用上述至少一個評價裝置，例如至少一個數(shù)據(jù)處理裝置，其可設計為在不同頻率下控制傳感器信號的該采集且可設計為比較所述傳感器信號與至少一個校準曲線，以由此產生幾何學信息，例如關于照射幾何學的信息，例如關于光學傳感器的傳感器面積上照射的光斑的直徑或當量直徑的信息。此外，如在下文甚至更詳細地解釋的那樣，評價裝置可替換地或額外地設計為產生關于物體的至少一個幾何學信息項，例如至少一個位置信息項。如上所述，該產生至少一個幾何學信息項可例如考慮物體相對于檢測器和/或傳遞裝置或其一部分的定位與光斑尺寸之間的至少一種已知關系而進行，例如使用相應的成像公式通過經驗、半經驗或分析而進行。
[0046]與其中物體的空間分辨率和/或成像也通常依賴于使用最小可能傳感器面積(例如在CCD芯片情況下最小可能像素)這一事實的已知傳感器比較，所提出檢測器的傳感器區(qū)域原則上可以非常大的方式實現(xiàn)，因為例如關于物體的幾何學信息(特別是至少一個位置信息項)可由例如照射幾何學與傳感器信號之間的已知關系產生。因此，傳感器區(qū)域可具有例如傳感器面積，例如光學傳感器面積，其為至少0.001mm2，特別是至少0.01mm2，優(yōu)選至少0.1mm2,更優(yōu)選至少Imm2,更優(yōu)選至少5mm2,更優(yōu)選至少IOmm2,特別是至少IOOmm2或至少IOOOmm2或甚至至少10000mm2。特別地，可使用IOOcm2或更大的傳感器面積。傳感器面積通?？蛇m合應用。特別地，傳感器面積應以如下方式選擇:至少如果物體位于檢測器的視覺范圍內，優(yōu)選位于與檢測器的預定視角和/或預定距離內，光斑總是設置在傳感器面積內。以此方式，可確保傳感器區(qū)域的界限不調整光斑，結果是可能發(fā)生信號不純。
[0047]如上所述，傳感器區(qū)域可特別地為連續(xù)的傳感器區(qū)域，特別是連續(xù)的傳感器面積，其可優(yōu)選產生均一(特別是單一)的傳感器信號。因此，傳感器信號對于整個傳感器區(qū)域可特別地為均一傳感器信號，即傳感器區(qū)域的每個局部區(qū)域所貢獻(例如累積地)的傳感器信號。如上所述，傳感器信號可通常特別地選自光電流和光電壓。
[0048]光學傳感器可特別地包含至少一種半導體檢測器和/或為至少一種半導體檢測器。特別地，光學傳感器可包含至少一種有機半導體檢測器或為至少一種有機半導體檢測器，即包含至少一種有機半導電性材料和/或至少一種有機傳感器材料(例如至少一種有機染料)的半導體檢測器。優(yōu)選地，有機半導體檢測器可包含至少一種有機太陽能電池，特別優(yōu)選染料太陽能電池，特別是固體染料太陽能電池。該類優(yōu)選固體染料太陽能電池的示例性實施方案在下文甚至更詳細地解釋。
[0049]特別地，光學傳感器可包含至少一個第一電極、至少一種η-半導電性金屬氧化物、至少一種染料、至少一種P-半導電性有機材料(優(yōu)選至少一種固體P-半導電性有機材料)和至少一個第二電極。然而，通常而言，指出其中傳感器信號在給定恒定的總功率下依賴于傳感器區(qū)域的照射幾何學的所述效果具有高度可能性，不限于有機太陽能電池，特別是不限于染料太陽能電池。不欲通過該理論限制本發(fā)明保護范圍，且不使本發(fā)明束縛于該理論的正確性，假定通常而言光伏元件適合作為其中使用具有陷獲狀態(tài)的至少一種半導電性材料的光學傳感器。因此，光學傳感器可包含至少一種η-半導電性材料和/或至少一種P-半導電性材料，其可具有例如導帶和價帶，其中在有機材料的情況下，導帶和價帶應相應地被LUMO(最低未占分子軌道)和HOMO(最高占據(jù)分子軌道)替代。陷獲狀態(tài)應理解為意指能量上可能的狀態(tài)，其排列在導帶(或LUM0)和價帶(或HOMO)之間，且可被載流子占據(jù)。例如，可提供排列在高于價帶(或HOMO)至少一個距離ΛEh處的空穴傳導用陷獲狀態(tài)和/或排列在低于導帶(或LUM0)至少一個距離Λ艮處的電子傳導用陷獲狀態(tài)。該類陷阱可例如通過雜質和/或缺陷實現(xiàn)，其也可任選地以目標方式引入或可固有地存在。例如，在低強度的情況下，即例如在具有大直徑的光斑情況下，僅低電流可流動，因為陷獲狀態(tài)在導帶中空穴或價帶中電子對光電流貢獻之前首先被占據(jù)。僅從較高強度開始，即例如從傳感器區(qū)域中光斑的更強聚焦開始，則顯著的光電流可流動。所述頻率依賴關系可例如通過如下事實解釋:載流子在停留持續(xù)時間τ之后再離開陷阱，使得所述效果僅在以高調制頻率下的調制照射情況下發(fā)生。例如，檢測器可設計為在至少1Hz，優(yōu)選至少10Hz，特別是至少100Hz，特別優(yōu)選至少IkHz頻率下導致傳感器區(qū)域的照射調制。陷獲狀態(tài)可例如相對于η-半導電性材料和/或P-半導電性材料和/或染料以KT5-1O-1密度存在。就導帶而言和就價帶而言的能量差Λ E可特別地為0.05-0.3eV。
[0050]如上所述，檢測器具有至少一個評價裝置。特別地，至少一個評價裝置也可設計為完全或部分地控制或驅動檢測器，例如通過評價裝置設計為控制檢測器的一個或多個調制裝置和/或控制檢測器的至少一個照射源。評價裝置可特別地設計為進行至少一個測量循環(huán)，其中一個或多個傳感器信號被采集，例如多個傳感器信號在不同的照射調制頻率下依次被米集。
[0051]如上所述，評價裝置設計為由至少一個傳感器信號產生至少一個幾何學信息項。如上所述，至少一個幾何學信息項可特別地包含物體的至少一個位置信息項和/或可為物體的至少一個位置信息項。在該情況下，位置信息項應通常理解為意指適合和/或適應表示物體或物體一部分(例如物體區(qū)域)的至少一個位置和/或至少一個定向特征的信息項，電磁輻射來自所述物體。所述至少一個位置信息項可為靜態(tài)的，即可包含例如單一位置信息項或多個位置信息項，其同時被采集，但也可替換地或額外地包含在不同時間采集的多個位置信息項。例如，以此方式，至少一個位置信息項也可包含關于至少一種移動(例如在檢測器或其部分與物體或其部分之間的相對移動)的至少一個信息項。在該情況下，相對移動可通常包含至少一種線性移動和/或至少一種旋轉移動。移動信息項也可例如通過將在不同時間采集的至少兩個位置信息項比較而獲得，使得例如至少一個位置信息項也可包含至少一個速度信息項和/或至少一個加速度信息項，例如關于物體或其部分與檢測器或其部分之間的至少一個相對速度的至少一個信息項。特別地，至少一個位置信息項可通常選自:關于物體或其部分與檢測器或其部分之間的距離(特別是光路長度)的信息項；關于物體或其部分與任選傳遞裝置或其部分之間的距離或光程的信息項；關于物體或其部分相對于檢測器或其部分的定位的信息項；關于物體和/或其部分相對于檢測器或其部分的定向的信息項；關于物體或其部分與檢測器或其部分之間的相對移動的信息項；關于物體或其部分的二維或三維空間構造(特別是物體的幾何學或形式)的信息項。通常而言，至少一個位置信息項可由此例如選自:關于物體或其至少一部分的至少一個位置的信息項；關于物體或其一部分的至少一個定向的信息項；關于物體或其部分的幾何學或形式的信息項；關于物體或其部分的速度的信息項；關于物體或其部分的加速度的信息項；關于在檢測器視覺范圍內存在或不存在物體或其部分的信息項。
[0052]至少一個位置信息項例如可在至少一個坐標系(例如其中存在檢測器或其部分的坐標系)中說明。替換地或額外地，位置信息也可簡單地包含例如檢測器或其部分與物體或其部分之間的距離。所述可能性的組合也是可以的。
[0053]如上所述，評價裝置可特別地設計為由照射幾何學(例如傳感器區(qū)域和/或傳感器面積上發(fā)光斑的直徑或當量直徑)與物體相對于檢測器的相對定位(例如物體與檢測器之間的距離和/或光路長度)之間的至少一種預定關系確定幾何學信息，優(yōu)選考慮已知的照射功率和任選地考慮用來調制照射的調制頻率。例如，評價裝置可包含至少一個數(shù)據(jù)存儲裝置，其中存儲檢測器和物體之間的距離與照射幾何學(例如在傳感器區(qū)域上發(fā)光斑的直徑或當量直徑)之間的預定關系。所述關系可例如以離散方式或連續(xù)地或以函數(shù)形式存儲。例如，所述關系可包含至少一個校準函數(shù)。關系也可例如存儲在電子圖表(例如所謂的查表)中。如上所述，如果照射功率未知，則例如評價裝置可設計為采集至少兩個不同的照射調制頻率處的傳感器信號。通常而言，評價裝置可例如設計為例如首先由至少一個傳感器信號在一步或多步中推導出照射幾何學，例如傳感器區(qū)域或傳感器面積上發(fā)光斑的直徑或當量直徑。此外，評價裝置可設計為由該確定的幾何學推導出至少一個幾何學信息項，優(yōu)選考慮調制頻率。這兩個推導也可組合在一步中，使得例如評價裝置可設計為由至少一個傳感器信號直接推導出幾何學信息，特別是位置信息。評價裝置可借助其而產生至少一個幾何學信息項的該類關系的實例在下文甚至更詳細地解釋，包括可能的校準曲線。特別是在照射幾何學與幾何學信息之間的關系的情況下，在該情況下也可以使用分析或半經驗模型，例如成像公式。因此，例如，照射可借助一個或多個高斯光束進行，其中例如至少一個幾何學信息項可通過照射的光束幾何學和高斯光束參數(shù)(例如借助相應的光學矩陣計算)產生。例如，任選傳遞裝置的成像參數(shù)可能是已知的，例如傳遞裝置的一個或多個透鏡和/或曲面鏡的一個或多個焦距，使得例如可計算物體相對于傳遞裝置的定位與傳感器區(qū)域的照射幾何學(例如發(fā)光斑的直徑或當量直徑)之間的關系。例如，高斯矩陣光學和/或成像公式的某些其他形式可用于該目的。[0054]如上所述，檢測器可額外包含用于產生電磁射線的至少一個照射源。照射源可特別地設計為導致傳感器區(qū)域的照射。因此，照射源可例如設計為產生初級輻射，其用來照射物體或物體一部分，電池輻射由此自物體產生且傳遞至光學傳感器及其傳感器區(qū)域，例如借助至少一個任選傳遞裝置。如上所述，借助其來照射傳感器區(qū)域的電磁輻射可包含例如呈反射或散射形式的初級輻射。然而，替換地或額外地，例如初級輻射的影響也可進行，例如光譜位移，和/或其中由照射源發(fā)射的初級輻射激發(fā)物體或其一部分以發(fā)射電磁輻射(例如通過激發(fā)發(fā)光)的方法。
[0055]照射源可以各種方式體現(xiàn)。因此，照射源可例如在檢測器殼體中為檢測器的一部分。然而，替換地或額外地，至少一個照射源也可設置在檢測器殼體外，例如作為單獨光源。照射源可與物體分開地設置且以一定距離照射物體。替換地或額外地，照射源也可與物體連接或甚至為物體的一部分，使得例如自物體產生的電磁輻射也可直接通過照射源產生。例如，至少一個照射源可設置在物體上和/或物體中且直接產生電磁輻射，借助其來照射傳感器區(qū)域。例如，至少一個紅外發(fā)射器和/或至少一個可見光發(fā)射器和/或至少一個紫外光發(fā)射器可設置在物體上。例如，至少一個發(fā)光二極管和/或至少一個激光二極管可設置在物體上和/或物體中。照射源可特別地包含一個或多個如下照射源:激光器，特別是激光二極管，但原則上也可替換地或額外地使用其他類型激光器；發(fā)光二極管；白熾燈；有機光源，特別是有機發(fā)光二極管。替換地或額外地，也可使用其他照射源。特別優(yōu)選照射源設計為產生具有高斯光束輪廓的電磁光束，如至少大致為例如在許多激光器中的情況那樣。然而，其他實施方案原則上也是可以的。
[0056]此外，應注意上述任選傳遞裝置可不依賴于任選至少一個照射源而體現(xiàn)。然而，替換地或額外地，至少一個傳遞裝置也可已經全部或部分地整合到照射源中或完全或部分地等同于所述照射源。因此，照射源本身可已經設計為將電磁輻射輸給傳感器區(qū)域，例如通過朝著傳感器區(qū)域的相應定向和/或通過聚焦和/或相應光束輪廓。例如，照射源可包含至少一個激光器，其可已產生具有已知的光束輪廓(例如高斯光束輪廓)的至少一個激光束，使得例如可以通過一個或多個透鏡系統(tǒng)省去光束成形，因為例如由相應方程(高斯光束傳播)，由已知的光束幾何學(在辨別傳感器區(qū)域上照射幾何學時)，例如傳感器區(qū)域上發(fā)光斑的直徑或當量直徑，照射源與檢測器和/或物體與檢測器之間的距離可被推導出。然而，替換地或額外地，傳遞裝置可包含一個或多個額外成像元件，例如一個或多個透鏡和/或物鏡。替換地或額外地，例如，可包括一個或多個偏轉元件，例如一個或多個反射鏡和/或一個或多個棱鏡。
[0057]因此，通常而言，如上所述，特別地，照射源可特別地選自至少部分地與物體連接和/或至少部分地等同于物體的照射源，和設計為至少部分地照射物體的照射源。各種其他實施方案是可以的且在下文通過實例甚至更詳細地描述。
[0058]因此，檢測器可包含至少一個照射源。照射源可特別地設計為借助至少一種初級輻射來照射物體。所述至少一種初級輻射可包含電磁輻射(例如光)，但也可替換地或額外地包含至少一種不同類型的輻射(例如粒子輻射)。如上所述，自物體產生并輸給光學傳感器和在工藝中照射傳感器區(qū)域的電磁輻射特別地包含反射輻射，其中反射輻射可在物體處反射之后包含至少一部分初級輻射。替換地或額外地，自物體產生的電磁輻射也可包含至少一種散射輻射，其中散射輻射在物體處散射之后包含至少一部分初級輻射。如上所述，該散射可在不影響光譜性能下或在影響光譜性能下進行。再次替換地或額外地，自物體產生的電磁輻射也可包含由初級輻射激發(fā)的至少一種發(fā)光輻射。所述發(fā)光輻射可包含例如熒光輻射和/或磷輻射。自物體產生的電磁輻射的實施方案的其他可能性或所述和/或其他可能性的組合也是可以的。
[0059]本發(fā)明另一方面提出一種距離測量裝置，特別是用于機動車輛中。在該情況下，距離測量裝置應理解為意指設計為產生至少一種物體的至少一個位置信息項(例如相對于距離測量裝置本身)的裝置。如上所述，所述至少一個位置信息項可包含例如距離測量裝置與物體之間的簡單距離，但通常也可包含關于物體相對于距離測量裝置的定位(例如物體在至少一個坐標系中的空間定位和/或物體在至少一個坐標系中的定向)的至少一個信息項。對于至少一個位置信息項的其他實施方案，可參照上文說明。
[0060]因此，所提出的距離測量裝置包含根據(jù)一個或多個上述實施方案的至少一個檢測器，其中檢測器設計為確定至少一種物體的至少一個幾何學信息項，其中幾何學信息包含物體的至少一個位置信息項，特別是機動車輛與至少一種物體之間的距離，優(yōu)選機動車輛與選自如下的至少一種物體之間的距離:其他機動車輛、障礙物、騎自行車者和行人。特別地，檢測器可完全或部分地整合到一個或多個機動車輛中且可設計為確定機動車輛與至少一種物體之間的距離，例如兩個機動車輛之間的距離，和/或機動車輛與選自如下的至少一種物體之間的距離:其他機動車輛、障礙物、騎自行車者、行人或某些其他類型交通參與者。檢測器可例如完全地整合到機動車輛中，但也可例如以在多個機動車輛上分配的方式設置。例如，如下文通過實例甚至更詳細地解釋的那樣，距離測量裝置可包含至少一個檢測器和至少一個照射源，其中例如至少一個照射源設置在第一機動車輛的后側上，并且檢測器設置在至少一個第二機動車輛的前側上，使得例如可確定第二機動車輛的前側與第一機動車輛的后側之間的距離。替換地或額外地，至少一個照射源和至少一個檢測器也可整合到一個相同的機動車輛中，例如在機動車輛的前側和/或后側上。因此，例如，照射源可設計為借助初級輻射來照射前面的機動車輛和/或后面的機動車輛，并且檢測器可設計為檢測自所述機動車輛產生的電磁輻射(如上所述)，并由此產生位置信息。
[0061]本發(fā)明另一方面提出一種用于使至少一種樣品成像的成像裝置。在該情況下，成像裝置應通常理解為意指可產生樣品或所述樣品一部分的一維、二維或三維圖像的裝置。
[0062]特別地，成像裝置可完全或部分地作為顯微鏡使用。優(yōu)選地，成像裝置設計用于共焦成像，即具有共焦結構，或設計為共焦顯微鏡。然而，成像裝置的其他實施方案原則上也是可以的并在下文通過實例甚至更詳細地描述。
[0063]成像裝置具有根據(jù)一個或多個上述實施方案的至少一個檢測器。成像裝置進一步設計為使樣品的多個局部區(qū)域依次或同時成像在檢測器的至少一個傳感器區(qū)域上。在該情況下，例如，樣品局部區(qū)域可為例如被成像裝置的分辨率極限限定且電磁輻射自其產生的樣品的一維、二維或三維區(qū)域，其在檢測器的傳感器區(qū)域上導致照射，例如普通發(fā)光斑，特別是在傳感器面積上。多個局部區(qū)域可依次和/或同時在至少一個傳感器區(qū)域上成像。就此而言，成像應理解為意指將自相應局部區(qū)域產生的樣品的電磁輻射輸給光學傳感器，例如借助檢測器的至少一個任選傳遞裝置。
[0064]就任選傳遞裝置的可能實施方案而言，可參照上文說明。特別地，傳遞裝置可具有成像性能且可包含例如至少一個成像元件，例如至少一個透鏡和/或至少一個曲面鏡。特別地，成像裝置可設計為連續(xù)成像，例如借助掃描方法，特別地使用至少一種列掃描和/或行掃描，使多個局部區(qū)域連續(xù)成像在傳感器區(qū)域上。然而，其他實施方案原則上也是可以的，例如其中多個局部區(qū)域同時成像在至少一個傳感器區(qū)域上(例如通過將至少一個傳感器區(qū)域指定給每個局部區(qū)域)的實施方案。例如，可使用具有多個傳感器區(qū)域的檢測器，例如根據(jù)一個或多個上述實施方案。
[0065]成像裝置設計為在樣品的局部區(qū)域的該成像過程中產生指定給局部區(qū)域的傳感器信號。例如，傳感器信號可指定給每個局部區(qū)域。傳感器信號可由此同時或以暫時錯開的方式產生。例如，在列掃描或行掃描的過程中，可以產生對應于樣品的局部區(qū)域的傳感器信號的序列，所述傳感器信號例如在一行中串聯(lián)在一起。成像裝置設計為由相應局部區(qū)域的幾何學信息的傳感器信號項產生，其中幾何學信息項包含位置信息項。
[0066]就位置信息項和產生這些位置信息項的各種可能性的實施方案而言，可參照上文說明。再次地，自樣品產生的電磁射線可通過樣品本身產生，例如以發(fā)光輻射形式。替換地或額外地，再次地，成像裝置或至少一個檢測器也可包含用于照射樣品的至少一個照射源。對于成像裝置的其他可能實施方案，特別是對于在顯微鏡中使用，可參照下文示例性實施方案。
[0067]本發(fā)明另一方面提出一種用于在使用者和機器之間交換至少一個信息項的人-機接口。人-機接口應通常理解為意指一種可借助其來交換該信息的裝置。機器可特別地包含數(shù)據(jù)處理裝置。至少一個信息項可通常包含例如數(shù)據(jù)和/或控制命令。因此，人-機接口可特別地設計用于由使用者輸入控制命令。
[0068]人-機接口具有根據(jù)一個或多個上述實施方案的至少一個檢測器。人-機接口設計為借助檢測器產生使用者的至少一個幾何學信息項，特別是至少一個位置信息項。例如，所述至少一個幾何學信息項可為或可包含關于使用者身體部分的位置信息項，例如關于手姿勢和/或使用者某些其他身體部分姿勢的位置信息項。
[0069]在該情況下，術語使用者應作廣義解釋并且例如也可包括直接受使用者影響的一個或多個物體。因此，使用者例如也可穿戴一個或多個手套和/或其他服裝，其中幾何學信息為該至少一個服裝的至少一個幾何學信息項。例如，該類服裝可體現(xiàn)為對自至少一個照射源產生的初級輻射的反射，例如通過使用一個或多個反射器。再次替換地或額外地，使用者可例如空間移動其幾何學信息可被檢測的一個或多個物體，這同樣也意欲可歸入產生使用者的至少一個幾何學信息項下。例如，使用者可移動至少一個反射棒和/或某些其他類型物體，例如借助所述使用者的手。
[0070]就至少一個幾何學信息項(特別是至少一個位置信息項)的實施方案而言，同樣可再次參照上文說明。至少一個幾何學信息項可為靜態(tài)的，即可例如再次包含快照，但也可例如再次包含一系列連續(xù)的幾何學信息項和/或至少一個移動。例如，可將在不同時間采集的至少兩個幾何學信息項對比，使得例如至少一個幾何學信息項也可包含關于移動速度和/或加速度的至少一個信息項。因此，至少一個幾何學信息項可例如包含關于使用者的至少一個身體姿勢和/或至少一個移動的至少一個信息項。
[0071]人-機接口設計為給至少一個幾何學信息項指定至少一個信息項，特別是至少一個控制命令。如上所述，術語信息在該情況下應作廣義解釋且可包含例如數(shù)據(jù)和/或控制命令。例如，人-機接口可設計為給至少一個幾何學信息項指定至少一個信息項，例如借助相應的指定算法和/或存儲的指定說明。例如，一組幾何學信息項與相應的信息項之間的獨特指定可被存儲。以此方式，例如借助使用者的相應身體姿勢和/或移動，可進行至少一個信息項的輸入。
[0072]該類人-機接口可通常用于機器控制中或例如用于虛擬現(xiàn)實中。例如，借助具有一個或多個檢測器的人-機接口，使得機器人控制者、車輛控制者或類似控制者成為可能。然而，特別優(yōu)選該人-機接口在消費者電子學中的用途。因此，本發(fā)明另一方面提出一種用于實施至少一種娛樂功能(特別是游戲)的娛樂裝置。娛樂功能可特別地包含至少一種游戲功能。例如，可存儲一個或多個游戲，其可受使用者影響，使用者就此而言在下文也稱為參預者。例如，娛樂裝置可包含至少一個顯示裝置，例如至少一個屏幕和/或至少一個放映機和/或至少一組顯示眼鏡。
[0073]娛樂裝置額外包含根據(jù)一個或多個上述實施方案的至少一個人-機接口。娛樂裝置設計為能夠借助人-機接口輸入?yún)㈩A者的至少一個信息項。例如，如上所述，參預者可采用或改變一個或多個身體姿勢用于該目的。這包括參預者例如使用用于該目的的相應物體(例如服裝，例如手套，例如配備有用于反射檢測器的電磁輻射的一個或多個反射器的服裝)的可能性。如上所述，至少一個信息項可包含例如一個或多個控制命令。例如，以此方式，可進行方向改變，可確認輸入，可由菜單作出選擇，可開始具體游戲選項，可在虛擬空間中影響移動或可進行影響或改變娛樂功能的類似情況。
[0074]本發(fā)明另一方面提出將檢測器用于安裝裝置中。如上所述，借助檢測器，特別是至少一個評價裝置，可以產生至少一個幾何學信息項，其優(yōu)選超越關于照射總功率的純信息項。所述至少一個幾何學信息項也可尤其為或包含關于如下事實的信息項:照射在特定幾何學下已進行或正在進行，特別是傳感器區(qū)域的不均一照射，特別是聚焦照射，例如其中在傳感器面積上產生至少一個光斑的照射。所提出的安全裝置由此例如基于如下的發(fā)現(xiàn):借助所提出的傳感器，可以辨別強電磁輻射如聚焦光束(特別是激光束)是否沖擊在包含檢測器的物體上。例如，以此方式可辨別光學數(shù)據(jù)存儲裝置(例如⑶-ROM、條形碼或某些其他類型數(shù)據(jù)存儲裝置)的光學可讀數(shù)據(jù)的讀出已進行。
[0075]因此，提出用于實施至少一種安全應用的安裝裝置。安全裝置應通常理解為意指實現(xiàn)至少一種安全功能(例如識別數(shù)據(jù)存取且可任選地根據(jù)位置實施一種或多種相應測量的功能)的裝置。安全功能可通常為識別物體或數(shù)據(jù)存取并任選地阻止它或至少使它更困難的功能。因此，至少一種安全應用可特別地包含數(shù)據(jù)保護領域中的至少一種應用。特別地，至少一種安全應用可為其中光學數(shù)據(jù)存儲裝置的存取(特別是未授權存取)被識別和/或避免的應用。光學數(shù)據(jù)存儲裝置原則上可包含任意所需類型的光學數(shù)據(jù)存儲裝置，例如一個或多個上述光學數(shù)據(jù)存儲裝置。
[0076]安全裝置額外包含根據(jù)涉及檢測器的一個或多個上述權利要求的至少一個檢測器。就此而言，應指出根據(jù)上文說明，檢測器可任選地包含至少一個傳遞裝置。在安裝裝置中，該傳遞裝置不是絕對必要的，因為例如如上所述，電磁輻射也可通過激光器和/或外部成像裝置如至少一個外部透鏡聚焦。
[0077]因此，安全裝置或所述安全裝置的檢測器也可在傳遞裝置不存在下體現(xiàn)，或照射源或其部分可被認定為傳遞裝置或其部分。另一方面，傳遞裝置也可完全或部分地整合到照射源中，使得安全裝置也可以分為多部分的方式體現(xiàn)。例如，如上所述，傳遞裝置可完全或部分地整合到照射源中，其可同樣被認定為安全裝置的組成部分，但無需借助安全裝置的其他部分(例如借助安全裝置的檢測器的光學傳感器)以整體形成。
[0078]安全裝置額外設計為借助檢測器識別聚焦的電磁射線在安全裝置上的沖擊，特別是一個或多個激光束(特別是聚焦的激光束)的沖擊。例如，安全裝置可包含用于該目的的至少一個評價裝置(如上所述)。例如，該識別可借助如下的事實進行:將至少一個檢測器的至少一個傳感器信號與至少一個閾值比較。盡管非聚焦光可產生例如傳感器信號，下文所述閾值，例如沖擊在傳感器區(qū)域上的具有相同總功率的聚焦光可產生達到或超過至少一個閾值的傳感器信號。例如，可將光電流或光電流的絕對值與所述至少一個閾值比較。以此方式，例如可以識別至少一種讀數(shù)光束(例如弱激光束)是否被輻射以讀出光學可讀數(shù)據(jù)。即使就其總功率而言選擇所述讀數(shù)光束如此弱使得總體上沖擊在傳感器區(qū)域上的總功率不超過例如環(huán)境光的總功率(例如假定環(huán)境光強度為I至l*105W/m2)，則可借助本發(fā)明的至少一個檢測器識別讀數(shù)光束。聚焦的電磁射線可理解為意指借助其使檢測器的傳感器區(qū)域的僅局部區(qū)域在提高強度(例如僅小于10mm2，特別是小于1mm2，特別優(yōu)選小于0.1mm2的光斑)下輻射的電磁射線，但聚焦可依賴于應用。對于例如可為圓形、卵形或不同形狀光斑的光斑定義，可參照上文說明。
[0079]如果該類聚焦的電磁射線的沖擊被識別，則安全裝置可額外設計為履行至少一種安全功能或其他安全功能。例如，安全裝置(特別是評價裝置)可設計為產生至少一個警告信號。所述至少一個警告信號可包含例如至少一個信號，特別地選自聲信號、電信號、光信號和觸覺信號。替換地或額外地，警告信號也可包含安全裝置的至少一個數(shù)據(jù)存儲裝置的至少一種狀態(tài)的至少一個變型。例如，可使用具有至少一個讀出位的至少一個數(shù)據(jù)存儲裝置，其中至少一個讀出位可借助至少一個警告信號由狀態(tài)“未讀出”轉變?yōu)闋顟B(tài)“讀出”。然而，替換地或額外地，警告信號也可例如設計為在識別聚焦的電磁射線沖擊之后導致安全裝置和/或數(shù)據(jù)存儲裝置毀壞，使得僅可以單次使用。警告信號例如也可被輸出至使用者和/或某些其他裝置。
[0080]所述安全裝置可以各種方式設計或應用。例如，安全裝置可體現(xiàn)為安全標簽(例如具有至少一個光學數(shù)據(jù)存儲裝置和至少一個檢測器的安全標簽)。例如，以此方式，可阻止存取授權的多次使用，例如活動票，例如借助首次讀出被辨別和/或借助尤其是聚焦光束輻射在檢測器上。然而，替換地或額外地，安全裝置也可例如整合到光學數(shù)據(jù)存儲裝置中，使得可借助該類安全裝置體現(xiàn)光學數(shù)據(jù)存儲裝置。至少一個安全裝置可例如以至少一個檢測器的至少一個傳感器區(qū)域以直接空間接近至少一個光學可讀數(shù)據(jù)存儲裝置(例如至少一種光學ROM的至少一個數(shù)據(jù)區(qū))和/或以直接接近條形碼和/或全息數(shù)據(jù)存儲裝置和/或作為其組成部分而設置的方式體現(xiàn)。以此方式，例如可確保借助其由數(shù)據(jù)存儲裝置在光學上必然讀出數(shù)據(jù)的讀數(shù)光束也沖擊在檢測器的傳感器區(qū)域上。例如，傳感器區(qū)域與數(shù)據(jù)存儲裝置區(qū)域之間的空間距離可不超過5_，特別是不超過1_，特別優(yōu)選不超過0.1mm0
[0081]本發(fā)明另一方面提出一種光學檢測至少一種物體的方法。所述方法可特別地使用根據(jù)一個或多個上述實施方案的檢測器進行，使得就所述方法的任選實施方案而言可參照檢測器的上文說明。在所述方法中使用至少一個光學傳感器，其中光學傳感器具有至少一個傳感器區(qū)域。將自物體產生的電磁輻射輸給傳感器，其中傳感器區(qū)域被照射。光學傳感器以依賴于傳感器區(qū)域照射的方式產生至少一個傳感器信號，其中傳感器信號在給定相同的照射總功率下依賴于照射幾何學。
[0082]對于所述方法的其他可能實施方案，可參照上文說明。特別地，由傳感器信號可產生物體的至少一個幾何學信息項，優(yōu)選物體的至少一個位置信息項，其優(yōu)選超越關于照射總功率的純信息項。對于該幾何學信息的可能實施方案，可參照上文說明。特別地，該幾何學信息可包含物體的至少一個位置信息項。就該位置信息的可能實施方案而言，可同樣參照上文說明?？商貏e地使用照射幾何學與物體位置之間的至少一種預定關系確定幾何學信息，優(yōu)選考慮已知的照射功率和/或考慮用來調制照射的調制頻率。因此，特別地，所述方法可以照射被調制(特別是周期性地調制)的方式體現(xiàn)，借助可為恒定或可變的調制頻率。
[0083]本發(fā)明另一方面提出根據(jù)一個或多個上述實施方案的檢測器在使用目的中的用途，選自:距離測量(特別是用于交通技術中)；成像(特別是用于顯微鏡中)；娛樂應用；人-機接口應用；安全應用。然而，檢測器的其他用途原則上也是可以的。
[0084]本發(fā)明另一方面提出有機太陽能電池(特別是染料太陽能電池，優(yōu)選固體染料太陽能電池)作為光學傳感器的用途，例如在根據(jù)一個或多個上述實施方案的檢測器中的用途。在所述用途中，產生至少一個傳感器信號，其中傳感器信號在給定光學傳感器的至少一個傳感器區(qū)域的相同的照射總功率下，依賴于有機太陽能電池(特別是有機太陽能電池的傳感器面積)上的照射幾何學，其中在所述用途中至少一種物體的至少一個幾何學信息項由傳感器信號產生。對于該用途的其他可能實施方案，可參照上文說明。
[0085]上述檢測器、方法、距離測量裝置、成像裝置、人-機接口、娛樂裝置和安全裝置以及所提出的用途相比于現(xiàn)有技術具有顯著的優(yōu)點。因此，特別地，可借助所提出的檢測器和借助所提出的方法顯著降低物體檢測的費用。對于例如距離測量或其他類型的物體檢測，例如其中檢測激光脈沖的脈沖傳播時間的技術上復雜的傳播時間測量可至少實質上被避免。與常規(guī)成像方法比較，可以簡單方式(例如在錯誤的假定被避免下)產生關于檢測物體的幾何學信息項(特別是位置信息項)，在例如對于該目的絕對必要的具有高空間分辨率(例如高數(shù)量像素)的檢`測器不存在下。例如，可使用具有較大傳感器面積的檢測器(例如根據(jù)上述實施方案)，其上通過自物體產生的電磁輻射產生光斑。傳感器信號可特別地不依賴于傳感器區(qū)域(例如傳感器面積)上所述光斑的位置，只要所述光斑完全設置在傳感器區(qū)域內。然而，檢測器可設計為由電磁射線的聚焦(例如由傳感器面積上光斑的直徑或當量直徑)推導出至少一個幾何學信息項(例如物體與檢測器之間的距離)。該應用在技術上可以極其簡單的方式實現(xiàn)。此外，可使用成本有效的光學傳感器，特別是大面積光學傳感器，其可例如使用一種或多種有機材料而生產。特別地，可使用太陽能電池，例如有機太陽能電池，特別是染料太陽能電池，其在光伏中作為大量生產的產物而產生。對于所提出的檢測器，以此方式，開創(chuàng)多個新應用領域，其在許多情況下由于其高成本而受原有檢測器限制，例如在一次性物體或數(shù)據(jù)存儲裝置中的應用。
[0086]如上所述，光學傳感器可特別地包含有機半導體檢測器，特別優(yōu)選染料太陽能電池。特別地，光學傳感器可包含至少一個第一電極、至少一種η-半導電性金屬氧化物、至少一種染料、至少一種P-半導電性有機材料和至少一個第二電極，優(yōu)選以所述順序。所述元件例如可作為層存在于層型結構中。層型結構例如可施加至基底，優(yōu)選透明基底如玻璃基
。[0087]在下文例如描述優(yōu)選光學傳感器的上述元件的優(yōu)選實施方案，其中這些實施方案可以任意所需組合使用。然而，許多其他構造原則上也是可以的，其中例如可參照上文引用的 US2007/0176165AUUS6, 995，445B2、DE2501124A1、DE3225372A1 和 W02009/013282A1。
[0088]第一電極和η-半導電性金屬氧化物
[0089]用于染料太陽能電池中的η-半導電性金屬氧化物可以為單一金屬氧化物或不同氧化物的混合物。也可使用混合氧化物。η-半導電性金屬氧化物尤其可以為多孔的和/或以納米顆粒狀氧化物的形式使用，納米顆粒就此而言應當理解為意指平均粒度為小于0.1微米的顆粒。納米顆粒狀氧化物通常通過燒結方法作為具有大表面積的多孔薄膜施加于導電基底(即具有作為第一電極的導電層的載體)。
[0090]基底可以為剛性或撓性的。除金屬箔外，合適的基底(下文中也稱為載體)特別是塑料片或膜，尤其是玻璃片或玻璃膜。特別合適的電極材料，尤其是用于根據(jù)上述優(yōu)選結構的第一電極的電極材料為導電材料，例如透明導電性氧化物(TCO)，例如氟-和/或銦摻雜的氧化錫(FT0或ΙΤ0)和/或鋁摻雜的氧化鋅(AZO)、碳納米管或金屬膜。然而，替換地或額外地，還可使用仍具有足夠透明度的金屬薄膜?？蓪⒒子眠@些導電材料覆蓋或涂覆。由于通常所述結構中僅需要單一基底，撓性電池的形成也是可能的。這能賦予如果有的話，用剛性基底僅可以困難地實現(xiàn)的大量最終用途，例如用于銀行卡、服裝等中。
[0091]第一電極，尤其是TCO層，額外可被固體金屬氧化物緩沖層(例如厚度10_200nm)覆蓋或涂覆，以防止P-型半導體與TCO層直接接觸(參見Peng等，Coord.Chem.Rev.248,1479 (2004))。然而,本發(fā)明使用固體p-半導電性電解質，在這種情況下電解質與第一電極的接觸與液體或凝膠形式電解質相比極大地降低，使得該緩沖層在許多情況下是不必需的，使得在許多情況下可省去該層，這也具有限流效果并還可使η-半導電性金屬氧化物與第一電極的接觸劣化。這增強了組件的效率。另一方面，這種緩沖層又可以以受控方式使用以使染料太陽能電池的電流分量與有機太陽能電池的電流分量匹配。此外，在其中省去緩沖層的電池的情況下，尤其是在固體電池中，常常發(fā)生不想要的載流子重組問題。就此而言，緩沖層在許多情況下特別是在固體電池中是有利的。
[0092]眾所周知，金屬氧化物薄層或膜通常是廉價的固體半導體材料(η-型半導體)，但由于大的帶隙，其吸收通常不在電磁光譜的可見區(qū)內，而是通常在紫外線光譜區(qū)中。對于在太陽能電池中的使用，其金屬氧化物因此通常如染料太陽能電池中的情況，必須與作為光敏劑的染料組合，所述染料在日光波長范圍，即300-2000nm內吸收，且在電子激發(fā)態(tài)下將電子注入半導體的導帶中。借助在電池中額外用作電解質的固體P-型半導體，其又在對電極處還原，電子可再循環(huán)至敏化劑，使得它再生。
[0093]對于在有機太陽能電池中的使用特別重要的是半導體氧化鋅、二氧化錫、二氧化鈦或這些金屬氧化物的混合物。金屬氧化物可以以納米結晶多孔層的形式使用。這些層具有涂有作為敏化劑的染料的大表面積，使得實現(xiàn)高日光吸收。構造的金屬氧化物層如納米棒具有優(yōu)點，例如較高的電子遷移率或染料對孔的改進填充。
[0094]金屬氧化物半導體可以單獨或以混合物的形式使用。也可將金屬氧化物用一種或多種其他金屬氧化物涂覆。此外，金屬氧化物也可作為涂層施加于其他半導體如GaP、ZnP或ZnS上。
[0095]特別優(yōu)選的半導體為氧化鋅和銳鈦礦多晶型的二氧化鈦，其優(yōu)選以納米結晶形式使用。
[0096]此外，敏化劑可以有利地與發(fā)現(xiàn)常用于這些太陽能電池中的所有η-型半導體組合。優(yōu)選的實例包括陶瓷中所用金屬氧化物，例如二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫(IV)、氧化鎢(VI)、氧化鉭(V)、氧化銀(V)、氧化鋪、鈦酸銀、錫酸鋅、韓鈦礦類型的復合氧化物如鈦酸鋇，以及二元和三元鐵的氧化物，其也可以以納米結晶或無定形形式存在。
[0097]由于常規(guī)有機染料和酞菁以及卟啉類具有的強吸收，甚至η-半導電性金屬氧化物的薄層或膜足以吸收所需量的染料。金屬氧化物薄膜又具有不想要的重組方法的可能性降低和降低染料子電池的內電阻的優(yōu)點。對于η-半導電性金屬氧化物，可優(yōu)選使用IOOnm至20微米，更優(yōu)選500nm至約3微米的層厚度。
[0098]染赳
[0099]就本發(fā)明而言，如特別是常用于DSC的，術語“染料”、“敏化劑染料”和“敏化劑”基本同義地使用而不具有可能構型的任何限制。就本發(fā)明而言可使用的大量染料由現(xiàn)有技術已知，因此，對于可能的材料實例，也可參考關于染料太陽能電池的以上現(xiàn)有技術描述。所列和所述所有染料原則上也可作為顏料存在。基于二氧化鈦作為半導體材料的染料敏化太陽能電池例如描述于 US-A-4927721，Nature353，第 737-740 頁(1991)和 US-A-5350644，以及Nature395，第583-585頁(1998)以及EP-A-1176646中。就本發(fā)明而言原則上也可有利地使用這些文獻中所述的染料。這些染料太陽能電池優(yōu)選包含借助酸基團作為敏化劑結合于二氧化鈦層上的過渡金屬配合物，尤其是釕配合物的單分子膜。
[0100]不只是由于成本原因，重復提出的敏化劑包括不含金屬的有機染料，其就本發(fā)明而言同樣也可使用。尤其是在固體染料太陽能電池中，例如用二氫吲哚染料可實現(xiàn)大于4%的高效率(例如參見 Schmidt-Mende 等，Adv.Mater.2005，17，813)。US-A-6359211 描述了
花青、5惡嗪、噻嗪和吖啶染料就本發(fā)明而言的也可實施的用途，其具有借助亞烷基鍵合的
羧基以固定在二氧化鈦半導體上。
[0101]有機染料現(xiàn)在實現(xiàn)在液體電池中幾乎12.1%的效率(例如參見P.Wang等，ACS.Nano2010)。還報道了含吡啶鐵染料，就本發(fā)明而言可以使用并顯示出有希望的效率。
[0102]所述染料太陽能電池中特別優(yōu)選的敏化劑染料為DE102005053995A1或W02007/054470A1中所述的茈衍生物、三萘嵌苯(terrylene)衍生物和四萘嵌苯(quaterrylene)衍生物。就本發(fā)明而言，使用這些染料也是可以的，導致具有高效率以及同時高穩(wěn)定性的光伏元件。
[0103]萘嵌苯(rylene)顯示出在日光波長范圍內的強吸收，并且依賴于共軛體系的長度可涵蓋從約 400nm(DE102005053995Al 的茈衍生物 I)至約 900nm(DE102005053995Al 的四萘嵌苯衍生物)的范圍?；谌燎侗降妮燎侗窖苌颕在吸附于二氧化鈦上的固態(tài)下根據(jù)其組成在約400-800nm的范圍內吸收。為實現(xiàn)入射日光從可見區(qū)至近紅外區(qū)的非常充分的利用，有利的是使用不同萘嵌苯衍生物I的混合物。偶爾也可行的是還使用不同的萘嵌苯同系物。
[0104]萘嵌苯衍生物I可以容易地且以永久方式固定在η-半導電性金屬氧化物膜上。該結合借助酐官能團Gd)或原位形成的羧基-COOH或-C00-，或借助酰亞胺中存在的酸基團A或縮合基團((χ2)或(χ3))進行。DE102005053995A1所述萘嵌苯衍生物I就本發(fā)明而言在染料敏化太陽能電池中的使用而言具有良好適合性。
[0105]特別優(yōu)選染料在分子的一端具有能夠使其固定在η-型半導體膜上的錨基團。在分子的另一端，染料優(yōu)選包含促進染料在電子釋放到η-型半導體上以后再生以及防止與已釋放到半導體上的電子重組的電子給體Y。
[0106]關于合適染料的可能選擇的其他細節(jié)，可例如再次提及DE102005053995A1。例如，尤其可使用釕配合物、卟啉類、其他有機敏化劑以及優(yōu)選萘嵌苯。
[0107]染料可以以簡單方式固定在η-半導電性金屬氧化物膜之上或之內。例如，η-半導電性金屬氧化物膜可以以新鮮燒結(仍溫熱)狀態(tài)與染料在合適有機溶劑中的溶液或懸浮液接觸足夠的期間(例如約0.5-24小時)。這可例如通過將金屬氧化物涂覆的基底浸入染料溶液中而實現(xiàn)。
[0108]如果使用不同染料的組合，則它們可例如由一種或多種包含一種或多種染料的溶液或懸浮液依次地施加。也可使用被例如CuSCN層分開的兩種染料(關于該主題，例如參見Tennakone, K.J.，Phys.Chem.B.2003,107,13758)。在各種情況下最方便的方法可相對容易地確定。
[0109]在染料和η-半導電性金屬氧化物的氧化物顆粒的粒度的選擇中，可構造有機太陽能電池使得吸收最大量的光。應構造氧化物層使得固體P-型半導體可有效地填充孔。例如，較小的顆粒具有較大的表面積，因此能吸收更大量的染料。另一方面，較大的顆粒通常具有較大的孔，其能夠更好地通過P-導體。
[0110]P-半導電性有機材料
[0111]如上所述，光學傳感器可特別包含至少一種P-半導電性有機材料，優(yōu)選至少一種固體P-半導電性材料，其在下文也稱為P-型半導體或P-型導體。在下文給出該類有機P-型半導體的一系列優(yōu)選實例，其可單獨或以任意所需組合使用，例如以具有相應P-型半導體的多層的組合和/或以一層中多種P-型半導體的組合使用。
[0112]為防止η-半導電性金屬氧化物中的電子與固體P-導體重組，可在η-半導電性金屬氧化物與P-型半導體之間使用至少一個具有鈍化材料的鈍化層。該層應當非常薄且應盡可能僅覆蓋η-半導電性金屬氧化物的目前未轉化點。在一些情況下，鈍化材料也可在染料以前施加于金屬氧化物上。優(yōu)選的鈍化材料尤其是一種或多種如下物質=Al2O3 ;硅烷，例如CH3SiCl3 ；Α13+ ；4-叔丁基吡啶(TBP) ；MgO ；GBA(4-胍基丁酸)和類似衍生物；燒基酸；十六烷基丙二酸(HDMA)。
[0113]如上所述，就有機太陽能電池而言，優(yōu)選一種或多種固體有機P-型半導體單獨或與一種或多種性能上為有機或無機的其他P-型半導體組合使用。就本發(fā)明而言，P-型半導體通常應當理解為意指能傳導空穴的材料，尤其是有機材料，即正載流子。更特別地，它可以為具有廣延H -電子體系的有機材料，其可穩(wěn)定地氧化至少一次，例如以形成所謂的自由基陽離子。例如，P-型半導體可包含至少一種具有所述性能的有機基體材料。此外，P-型半導體可任選包含一種或多種強化P-半導電性能的摻雜劑。影響P-型半導體的選擇的顯著參數(shù)為空穴遷移率，因為這部分地決定空穴擴散長度(參見Kumara，G.，Langmuir,2002，18，10493-10495)。不同螺環(huán)化合物中載流子遷移率的對比可例如在T.Saragi7Adv.Funct.Mater.2006,16,966-974 中找到。
[0114]優(yōu)選地，就本發(fā)明而言，使用有機半導體(即低分子量低聚或聚合半導體或這類半導體的混合物)。特別優(yōu)選可由液相加工的P-型半導體。此處實例為基于聚合物如聚噻吩和聚芳基胺，或基于無定形、可可逆氧化的非聚合有機化合物如開頭提到的螺二芴的P-型半導體(例如參見US2006/0049397和其中作為p-型半導體公開的螺環(huán)化合物，其就本發(fā)明而言也可使用)。優(yōu)選使用低分子量有機半導體。此外，也可參照關于來自現(xiàn)有技術的上文說明的P-半導電性材料和摻雜劑的評論。
[0115]P-型半導體優(yōu)選可通過施加至少一種P-導電性有機材料于至少一種載體單元而生產或通過施加至少一種P-導電性有機材料于至少一種載體單元而生產,其中施加例如通過由包含至少一種P-導電性有機材料的液相沉積而進行。在該情況下再次地，原則上可通過任意所需沉積方法如通過旋涂、刮涂、印刷或所述和/或其他沉積方法的組合而進行沉積。
[0116]有機P-型半導體可尤其包含至少一種螺環(huán)化合物和/或尤其選自:螺環(huán)化合物，尤其是spiro-MeOTAD ;具有如下結構式的化合物:
[0117]
【權利要求】
1.一種用于光學檢測至少一種物體(112)的檢測器(110)，其包含至少一個光學傳感器(114)，其中光學傳感器(114)具有至少一個傳感器區(qū)域(116)，特別是包含至少一個傳感器面積(118)的至少一個傳感器區(qū)域(116)，其中光學傳感器(114)設計為以依賴于傳感器區(qū)域(116)的照射的方式產生至少一個傳感器信號，其中在給定相同的照射總功率下，傳感器信號依賴于照射幾何學，特別是在傳感器面積(118)上照射的光束截面，其中檢測器(110)額外具有至少一個評價裝置(122)，其中評價裝置(122)設計為由傳感器信號產生至少一個幾何學信息項，特別是關于照射和/或物體(112)的至少一個幾何學信息項。
2.根據(jù)上述權利要求的檢測器(110)，其中檢測器(110)額外具有用于調制照射的至少一個調制裝置(138)。
3.根據(jù)上述權利要求的檢測器(110)，其中檢測器(110)設計為在不同調制情況下檢測至少兩個傳感器信號，特別是在相應不同的調制頻率下的至少兩個傳感器信號，其中評價裝置(122)設計為由至少兩個傳感器信號產生幾何學信息。
4.根據(jù)上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中光學傳感器(114)額外地以傳感器信號在給定相同的照射總功率下依賴于照射調制的調制頻率的方式設計。
5.根據(jù)上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中傳感器區(qū)域(116)為正好一個連續(xù)的傳感器區(qū)域(116)，其中傳感器信號為對于整個傳感器區(qū)域(116)的均一傳感器信號。
6.根據(jù)上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中傳感器信號選自光電流和光電壓。
7.根據(jù)上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中光學傳感器(114)包含至少一個半導體檢測器(148)，特別是包含至少一種有機材料的有機半導體檢測器(150)，優(yōu)選有機太陽能電池(152)，特別優(yōu)選染料太陽能電池(154)，特別是固體染料太陽能電池。
8.根據(jù)上述權利要求的檢測器(110)，其中光學傳感器(114)包含至少一個第一電極(158)、至少一種η-半導電性金屬氧化物(162)、至少一種染料(164)、至少一種ρ-半導電性有機材料(166),優(yōu)選固體ρ-半導電性有機材料和至少一個第二電極(168)。
9.根據(jù)上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中幾何學信息包含物體(112)的至少一個位置信息項。
10.根據(jù)上述權利要求的檢測器(110)，其中評價裝置(122)設計為由照射幾何學與物體(112)相對于檢測器(110)的相對定位之間的至少一種預定關系確定幾何學信息，優(yōu)選考慮已知的照射功率和任選地考慮用來調制照射的調制頻率。
11.根據(jù)上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其額外包含至少一個傳遞裝置(130)，其中傳遞裝置(130)設計為將自物體(112)產生的電磁輻射(134)輸給光學傳感器(114)并由此照射傳感器區(qū)域(116)。
12.根據(jù)上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其額外包含至少一個照射源(142)。
13.根據(jù)上述權利要求的檢測器(110)，其中照射源(142)選自:至少部分地與物體(112)連接和/或至少部分地等同于物體(112)的照射源(142);設計為借助初級輻射(144)至少部分地照射物體(112)的照射源(142)。
14.一種距離測量裝置(180)，特別是用于機動車輛中，其包含至少一個根據(jù)上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中檢測器(110)設計為確定至少一種物體(112)的至少一個幾何學信息項，其中幾何學信息包含物體(112)的至少一個位置信息項，特別是機動車輛與至少一種物體(112)之間的距離，優(yōu)選機動車輛與選自如下的至少一種物體(112)之間的距離:其他機動車輛、障礙物、騎自行車者和行人。
15.一種用于使至少一種樣品(198)成像的成像裝置(196)，其中成像裝置(196)包含至少一個根據(jù)涉及檢測器(110)的上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中成像裝置(196)設計為使樣品(198)的多個局部區(qū)域在傳感器區(qū)域(116)上成像并由此產生指定給局部區(qū)域的傳感器信號，其中成像裝置(196)設計為由傳感器信號產生相應局部區(qū)域的幾何學信息項，其中幾何學信息項包含位置信息項。
16.一種用于在使用者(218)和機器(220)之間交換至少一個信息項，特別是用于輸入控制命令的人-機接口(214)，其中人-機接口(214)包含至少一個根據(jù)涉及檢測器(110)的上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中人-機接口(214)設計為借助檢測器(110)產生使用者(218)的至少一個幾何學信息項，其中人-機接口(214)設計為給幾何學信息指定至少一個信息項，特別是至少一個控制命令。
17.一種用于實施至少一種娛樂功能，特別是游戲的娛樂裝置(216)，其中娛樂裝置(216)包含至少一個根據(jù)上述權利要求的人-機接口(214)，其中娛樂裝置(216)設計為能夠借助人-機接口(214)由參預者(218)輸入至少一個信息項，其中娛樂裝置(216)設計為根據(jù)信息改變娛樂功能。
18.一種用于實施至少一種安全應用，特別是用于辨別和/或避免光學數(shù)據(jù)存儲裝置的數(shù)據(jù)存取的安全裝置(226)，其中安全裝置(226)包含至少一個根據(jù)涉及檢測器(110)的上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中安全裝置(226)設計為借助檢測器(110)辨別聚焦的電磁輻射(134)，特別是激光束在安全裝置(226)上的沖擊，和優(yōu)選產生至少一個警告信號。
19.一種光學檢測至少一種物體(112)的方法，特別是使用根據(jù)涉及檢測器(110)的上述權利要求中任一項的檢測器(110)，其中使用至少一個光學傳感器(114)，其中光學傳感器(114)具有至少一個傳感器區(qū)域(116)，其中將自物體產生的電磁輻射(134)輸給光學傳感器(114)并且由此照射傳感器區(qū)域(116)，其中光學傳感器(114)以依賴于傳感器區(qū)域(116)的照射的方式產生至少一個傳感器信號，其中傳感器信號在給定相同的照射總功率下依賴于照射幾何學。
20.根據(jù)上述權利要求的方法，其中物體(112)的至少一個幾何學信息項由傳感器信號產生，特別是物體(112)的至少一個位置信息項。
21.根據(jù)涉及檢測器(110)的上述權利要求中任一項的檢測器(110)在使用目的中的用途，選自:距離測量，特別是用于交通技術中；成像，特別是用于顯微鏡中；娛樂應用；安全應用；人_機接口應用。
22.有機太陽能電池(152)，特別是染料太陽能電池(154)，優(yōu)選固體染料太陽能電池作為光學傳感器(114)的用途，其中在所述用途中產生至少一個傳感器信號，其中傳感器信號在給定相同的照射總功率下依賴于有機太陽能電池上的照射幾何學，其中在所述用途中至少一種物體(112)的至少一個幾何學信息項由傳感器信號產生。
【文檔編號】G01C3/00GK103492835SQ201280018328
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年2月9日 優(yōu)先權日:2011年2月15日
【發(fā)明者】I·布魯?shù)? F·艾克邁爾, P·埃爾克, R·森斯, S·伊爾勒, H·阿爾穆罕默迪, A·佩爾斯特, E·蒂爾 申請人:巴斯夫歐洲公司