本發(fā)明涉及一種用于確定至少一個(gè)對象的位置的探測器。此外，本發(fā)明涉及一種人機(jī)接口和一種娛樂裝置。此外，本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)地檢測至少一個(gè)對象的位置的方法和所述探測器的各種用途。這些裝置、方法和用途優(yōu)選地可在日常生活、游戲、安全技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)或在科學(xué)中的各種領(lǐng)域中利用，特別是作為近程傳感器。然而，其它應(yīng)用同樣是可以的。

背景技術(shù)：

多年來就已知可通過使用與人有關(guān)的對象如人的手指觸摸觸敏(觸覺)表面來控制的人機(jī)接口。為此目的，觸覺面可與顯示器對齊，由此實(shí)現(xiàn)人和與人機(jī)接口相關(guān)的機(jī)器之間的單向和/或雙向交互。目前，一類一般被表示為“觸摸屏”或“觸摸板”的人機(jī)接口用于許多領(lǐng)域中，尤其用于控制諸如移動(dòng)電話的電話、醫(yī)療和/或工業(yè)設(shè)備、諸如售票機(jī)或飲料機(jī)的售貨機(jī)器，或在信息展示中用于引導(dǎo)目的，例如政務(wù)大樓、博物館，或用于公共交通。

然而，觸摸面需要由對象如人的手指觸摸，其可構(gòu)造成用于提供足夠的電容以便能在對應(yīng)表面內(nèi)感生相應(yīng)信號。因此，關(guān)于對象距離的信息可基本上既未被記錄也不會(huì)利用觸敏表面?zhèn)鬏?。此外，可供用于由多于一個(gè)人使用的相應(yīng)顯示器的觸摸一般不會(huì)被認(rèn)為是衛(wèi)生的。此外，在可能需要與人手相結(jié)合的物品如手套的情況下，例如在無塵室、冷凍機(jī)房或室外，和/或在手指臟的可能性高的情況下，例如在惡劣的工作環(huán)境中，觸摸也可能是困難的。

因此，也提出了與顯示器相結(jié)合地操作的近程傳感器。如本文中所使用，近程傳感器可適于檢測至少一個(gè)對象如手指、手或與之相關(guān)的另一物體如鋼筆、鉛筆、觸針或手套的位置，所述對象可在探測器的一定距離、特別是接近的距離處經(jīng)過探測器，從而使人能夠與配備有和/或連接到顯示器的人機(jī)接口交互而不會(huì)被迫實(shí)際觸摸它。

US 2008/0297487 A1描述了一種近程傳感器，其包括位于傳感器附近的至少一個(gè)紅外線發(fā)射器和至少一個(gè)紅外線接收器，其中只要傳感器可操作，發(fā)射器便永恒地射出輻射。只要對象關(guān)于傳感器靠近地經(jīng)過，射出的輻射的一部分便可朝接收器反射，從而使得傳感器能夠推斷與表面附近有無對象有關(guān)的信息。

US 2013/0076695 A1公開了一種包括近程傳感器的人機(jī)接口，其中設(shè)置了交互表面。這里，交互表面包括顯示區(qū)域、至少一個(gè)光敏傳感器以及可選地與顯示區(qū)域和傳感器連接的控制單元，其中顯示區(qū)域、傳感器和控制單元由液體形式的有機(jī)導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體材料在介電基板上的沉積物形成。此外，傳感器包括光電二極管、光敏電阻或光子傳感器陣列，其中該陣列能夠檢測對象的陰影的變化并且由其推導(dǎo)信息，例如人機(jī)接口前方的對象的位置的變化，例如對象與交互表面之間的距離的變化。在一個(gè)特定實(shí)施例中，在平行于光子傳感器陣列的平面中以及光子傳感器與透明或半透明保護(hù)涂層如玻璃板或塑料涂層之間另外設(shè)置有背光或發(fā)光像素的陣列，例如發(fā)光二極管(LED)。在又一個(gè)實(shí)施例中，人機(jī)接口另外包括紅外線發(fā)射器的陣列，其在操作中永久地射出紅外線輻射，其中，只要對象關(guān)于傳感器靠近地經(jīng)過，射出的輻射的一部分就可朝陣列內(nèi)的相鄰光敏傳感器反射以便推導(dǎo)與表面附近有無對象有關(guān)的信息。此外，可提供帶頻率調(diào)制的紅外線射出，從而使得在由傳感器接收時(shí)能夠?qū)⑷缟纤龅目梢娮V范圍內(nèi)的陰影與紅外線區(qū)分。結(jié)果，因此可以同時(shí)使用紅外線操作和投射陰影檢測以便獲得關(guān)于對象的位置的附加信息。

此外，從現(xiàn)有技術(shù)已知大量的光學(xué)傳感器和光伏裝置。雖然光伏裝置一般用于將電磁輻射(例如紫外、可見或紅外光)轉(zhuǎn)換成電信號或電能，但光學(xué)探測器一般被用于拾取圖像信息和/或用于檢測至少一個(gè)光學(xué)參數(shù)，例如亮度。

從現(xiàn)有技術(shù)已知一般可基于無機(jī)和/或有機(jī)傳感器材料的使用的大量的光學(xué)傳感器。在US 2007/0176165 A1、US 6,995,445 B2、DE 2501124 A1、DE 3225372 A1或者在許多其它現(xiàn)有技術(shù)文件中公開了這樣的傳感器的示例。在增長的程度上，尤其是為了成本的緣故以及為了大面積處理的緣故，正使用包括至少一種有機(jī)傳感器材料的傳感器，如例如在US 2007/0176165 A1中所描述的。特別地，所謂的染料太陽能電池在此越來越重要，該所謂的染料太陽能電池一般例如在WO 2009/013282 A1中被描述。

在WO 2012/110924 A1中，本發(fā)明基于該申請并且其內(nèi)容隨此通過引用被包含在本文中，提出用于光學(xué)檢測至少一個(gè)對象的探測器。探測器包括至少一個(gè)光學(xué)傳感器，其中光學(xué)傳感器具有至少一個(gè)傳感器區(qū)域。光學(xué)傳感器被設(shè)計(jì)為以依賴于傳感器區(qū)域的照明的方式生成至少一個(gè)傳感器信號。假設(shè)相同總功率的照明，傳感器信號依賴于照明的幾何形狀，尤其依賴于在傳感器區(qū)(area)上的照明的束截面。探測器此外具有至少一個(gè)評估裝置。評估裝置被設(shè)計(jì)為從傳感器信號生成至少一條幾何信息，尤其是關(guān)于照明和/或?qū)ο蟮闹辽僖粭l幾何信息。

WO 2014/097181 A1公開一種方法和探測器，其用于通過使用至少一個(gè)橫向光學(xué)傳感器和至少一個(gè)縱向光學(xué)傳感器來確定至少一個(gè)對象的位置。具體地，公開了傳感器疊層的使用，以便以高度的準(zhǔn)確度且沒有不確定性地確定對象的縱向位置。

盡管有如上文提出的近程傳感器所暗指的優(yōu)點(diǎn)，但是依然需要一種簡單、成本劃算、可靠和改進(jìn)的近程傳感器，即用于確定至少一個(gè)對象特別是關(guān)于顯示器的位置的探測器，所述顯示器可優(yōu)選用于人機(jī)接口和/或娛樂裝置中。因而，可能希望提供特別是與顯示器組合的大面積近程傳感器，其可用于同時(shí)檢測多個(gè)對象，優(yōu)選地至少兩根手指。

本發(fā)明解決的問題

因此，通過本發(fā)明解決的問題是指定至少基本上避免該類型的已知裝置和方法的缺點(diǎn)的用于確定至少一個(gè)對象的位置的裝置和方法的問題。特別地，希望有一種改進(jìn)的用于確定對象在空間中的位置并且優(yōu)選地用于與顯示器的可靠對準(zhǔn)的近程傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該問題由具有獨(dú)立專利權(quán)利要求的特征的本發(fā)明來解決。在從屬權(quán)利要求和/或在以下說明書和詳細(xì)的實(shí)施例中呈現(xiàn)本發(fā)明的可單獨(dú)地或組合地實(shí)現(xiàn)的有利發(fā)展。

如在本文中所使用，表述“具有”、“包括”和“包含”以及其語法變型以非排他性的方式使用。因此，表述“A具有B”以及表述“A包括B”或“A包含B”都可以指除了B以外A包含一個(gè)或多個(gè)另外的組件和/或構(gòu)件的事實(shí)，以及指如下情況其中除了B以外沒有其它組件、構(gòu)件或元件呈現(xiàn)于A中的情況。

在本發(fā)明的第一方面中，公開了一種用于確定至少一個(gè)對象的位置的探測器。

“對象”一般可以是從活的對象和非活的對象中選擇的任意對象。因此，作為示例，對象可以是或可以包括人的一個(gè)或多個(gè)身體部位，例如用戶或人的手的一根或多根手指或一部分。附加地或可替代地，對象可包括一個(gè)或多個(gè)物品和/或物品的一個(gè)或多個(gè)部分，特別是與用戶的手的一根或多根手指或一部分緊密相關(guān)的物品，例如鋼筆、鉛筆、觸針、手套或其一部分。

如本文中所使用，“位置”一般可指與對象在空間中的位置和/或取向有關(guān)的任意一條信息。為此目的，作為示例，可使用一個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)系，并且可通過使用一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)來確定對象的位置。作為示例，可使用一個(gè)或多個(gè)笛卡爾坐標(biāo)系和/或其它類型的坐標(biāo)系。在一個(gè)示例中，坐標(biāo)系可以是探測器的坐標(biāo)系，在該坐標(biāo)系中探測器具有預(yù)定位置和/或取向。如以下將更詳細(xì)地概述的，探測器可具有光軸，該光軸可構(gòu)成探測器的主要視線方向。光軸可形成坐標(biāo)系的軸線，例如z軸。此外，可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)另外的軸線，其優(yōu)選地垂直于z軸。

特別是關(guān)于本發(fā)明，探測器包括具備圖像平面的光學(xué)傳感器。如本文中還使用的，“圖像平面”一般可指可將光學(xué)傳感器限制在它可由至少一個(gè)入射光束照明的一側(cè)的平面結(jié)構(gòu)。特別地，出于使用根據(jù)本發(fā)明的探測器作為近程傳感器的目的，“近程傳感器”可指光學(xué)傳感器，其適于檢測至少一個(gè)對象如手指、手或與其相關(guān)的另一個(gè)物體如鋼筆、鉛筆、觸針、手套或其一部分的位置，所述對象特別是可在圖像平面的靠近距離中經(jīng)過探測器。因此，圖像平面可限定出一類關(guān)于探測器的自然坐標(biāo)系，其中圖像平面可被看作x-y平面并且其垂直方向指z方向。在該坐標(biāo)系中，平行或逆平行于x-y平面的方向可被看作包括橫向分量并且沿z軸的坐標(biāo)可被視為縱坐標(biāo)。因此，垂直于縱向的任意方向可被視為包括橫向分量并且x坐標(biāo)和/或y坐標(biāo)可被視為橫坐標(biāo)。

然而，可替代地使用其它類型的坐標(biāo)系。因此，作為示例，可采用柱面坐標(biāo)系，其中圖像平面可限定出具有中心的x-y平面，離該中心的徑向距離和角位置可以是一定的。另外，關(guān)于x-y平面的垂直方向可被表示為z方向。仍在該坐標(biāo)系中，平行或逆平行于x-y平面的方向可被看作包括橫向分量并且沿z軸的坐標(biāo)可被視為縱坐標(biāo)。

另外，根據(jù)本發(fā)明的探測器還可確定至少一個(gè)對象的運(yùn)動(dòng)。如本文中所使用，術(shù)語“運(yùn)動(dòng)”一般可指與同一對象在空間中的位置和/或取向在一個(gè)時(shí)間段的變化有關(guān)的任意信息。為此目的，與同一對象在空間中的位置和/或取向有關(guān)的至少兩條信息特別是可以以確定該位置的變化程度的方式組合，所述變化程度可在合適的參數(shù)如方向、速率或角速率方面表示。然而方向僅確定對象可順循的路徑的路線，速率進(jìn)一步確定該路線被跟隨的快慢。另外，雖然對象在特定時(shí)間段可能不會(huì)完全改變其位置，但其仍可執(zhí)行內(nèi)部移動(dòng)，例如旋轉(zhuǎn)，其中旋轉(zhuǎn)的快慢可由角速率決定。

根據(jù)本發(fā)明，探測器包括：

-至少一個(gè)照明源，其中照明源射出至少一個(gè)光束，其中所述光束包括平行于至少一個(gè)光學(xué)傳感器的圖像平面的分量；

-光學(xué)傳感器，其中該光學(xué)傳感器在圖像平面中具有傳感器區(qū)域，其中光學(xué)傳感器適于在對象以光從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的方式接近光學(xué)傳感器的情況下確定對象的位置的橫向分量，該位置的橫向分量是在光學(xué)傳感器的圖像平面中的位置，光學(xué)傳感器適于由在傳感器區(qū)域中的從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光生成至少一個(gè)橫向傳感器信號，其中光學(xué)傳感器還被設(shè)計(jì)成以依賴于通過從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光對傳感器區(qū)域的照明的方式生成至少一個(gè)縱向傳感器信號，其中縱向傳感器信號依賴于在傳感器區(qū)域中的從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光的強(qiáng)度的變化；和

-評估裝置，其中該評估裝置被設(shè)計(jì)成通過評估橫向傳感器信號生成與對象的位置的橫向分量有關(guān)的至少一條信息，并且其中該評估裝置還被設(shè)計(jì)成通過評估縱向傳感器信號生成與對象的位置的縱向分量有關(guān)的至少一條信息。

如以下將更詳細(xì)地概述的，以上和/或以下列舉的探測器的構(gòu)件可以是單獨(dú)的構(gòu)件?；蛘?，兩個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件可集成在共同的構(gòu)件中。作為示例，照明源可獨(dú)立于光學(xué)傳感器形成為單獨(dú)的照明源，但可與光學(xué)傳感器連接以便對光學(xué)傳感器照明?；蛘撸彰髟纯赏耆虿糠值丶稍诠鈱W(xué)傳感器中。以相似方式，評估裝置可獨(dú)立于光學(xué)傳感器形成為單獨(dú)的評估裝置，但可與光學(xué)傳感器連接以便接收橫向傳感器信號和縱向傳感器信號?；蛘撸u估裝置可完全或部分地集成在光學(xué)傳感器中。類似考慮適用于可對根據(jù)本發(fā)明的探測器增加或附加的更多可選構(gòu)件。

如本文中所使用，所述至少一個(gè)“橫向傳感器信號”一般可以是指示橫向位置的任意信號。作為示例，橫向傳感器信號可以是或可以包括數(shù)字和/或模擬信號。作為示例，橫向傳感器信號可以是或可以包括電壓信號和/或電流信號。附加地或可替代地，橫向傳感器信號可以是或可以包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。橫向傳感器信號可包括單個(gè)信號值和/或一系列信號值。橫向傳感器信號還可包括通過組合兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的信號、例如通過平均兩個(gè)或更多個(gè)信號和/或通過形成兩個(gè)或更多個(gè)信號的商數(shù)得出的任意信號，如以下將更詳細(xì)地概述的。

如本文中所使用，“光學(xué)傳感器”一般是被設(shè)計(jì)成以依賴于由光束對傳感器區(qū)域的照明的方式生成至少一個(gè)縱向傳感器信號的裝置，其中假設(shè)相同總功率的照明，縱向傳感器信號依賴于在傳感器區(qū)域中的光束的束橫截面。對于光學(xué)傳感器的潛在實(shí)施例，可以參考WO 2012/110924A1。

如以下將進(jìn)一步概述的，優(yōu)選地，光學(xué)傳感器可包括一個(gè)或多個(gè)光電探測器，優(yōu)選地一個(gè)或多個(gè)有機(jī)光電探測器以及最優(yōu)選地一個(gè)或多個(gè)染料敏化有機(jī)太陽能電池(DSC，也被稱為染料太陽能電池)，例如一個(gè)或多個(gè)固體染料敏化有機(jī)太陽能電池(s-DSC)。因此，優(yōu)選地，探測器可包括用作光學(xué)傳感器的一個(gè)或多個(gè)DSC(例如一個(gè)或多個(gè)sDSC)。然而，也可采用可發(fā)揮如以下更詳細(xì)地說明的“FiP”效應(yīng)的其它類型的材料和裝置作為光學(xué)傳感器。

如在本文所使用，用語“評估裝置”一般可指被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生與對象的位置有關(guān)的所述至少一條信息。作為示例，評估裝置可以是或可包括一個(gè)或多個(gè)集成電路，例如一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)，和/或一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置，例如一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)，優(yōu)選地一個(gè)或多個(gè)微計(jì)算機(jī)和/或微控制器?？砂ǜ郊拥臉?gòu)件，例如一個(gè)或多個(gè)預(yù)處理裝置和/或數(shù)據(jù)采集裝置，例如用于橫向傳感器信號和/或縱向傳感器信號的接收和/或預(yù)處理的一個(gè)或多個(gè)裝置，例如一個(gè)或多個(gè)AD轉(zhuǎn)換器和/或一個(gè)或多個(gè)濾波器。另外，評估裝置可包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。另外，如上面概述的，評估裝置可包括一個(gè)或多個(gè)接口，例如一個(gè)或多個(gè)無線接口和/或一個(gè)或多個(gè)線裝接口。

評估裝置可適于執(zhí)行至少一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，例如執(zhí)行或支持生成與所述至少一個(gè)對象的位置的橫向分量有關(guān)的至少一條信息的步驟和/或生成與至少一個(gè)對象的位置的縱向分量有關(guān)的至少一條信息的步驟的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)程序。作為示例，可實(shí)施一個(gè)或多個(gè)算法，所述算法可通過使用橫向傳感器信號和/或縱向傳感器信號作為輸入變量執(zhí)行向?qū)ο蟮奈恢玫臋M向分量和/或縱向分量的預(yù)定轉(zhuǎn)換。

如上所述，優(yōu)選地，光學(xué)傳感器是具有至少一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第二電極和至少一種光伏材料的光電探測器，其中光伏材料嵌埋在第一電極與第二電極之間。如本文中所使用，光伏材料一般是適于響應(yīng)于使用光對光伏材料照明而生成電荷的材料或材料的組合。

如在本文中所使用，術(shù)語“光”一般指在可見譜范圍、紫外譜范圍和紅外譜范圍的一個(gè)或多個(gè)中的電磁輻射。在其中，術(shù)語可見譜范圍一般指380nm到780nm的譜范圍。術(shù)語紅外(IR)譜范圍一般指在780nm到1000μm的范圍中(優(yōu)選地在780nm到3.0μm的范圍中)的電磁輻射。術(shù)語紫外譜范圍一般指1nm到380nm的范圍中(優(yōu)選地在100nm到380nm的范圍中)的電磁輻射。優(yōu)選地，在本發(fā)明中使用的光是可見光，即在可見譜范圍中的光。

術(shù)語“光束”一般指射出到特定方向中的光的量。因此，光束可以是在垂直于光束的傳播方向的方向上具有預(yù)定擴(kuò)展的光線束。優(yōu)選地，光束可以是或可包括可通過一個(gè)或多個(gè)高斯束參數(shù)來表征的一個(gè)或多個(gè)高斯光束，該一個(gè)或多個(gè)高斯束參數(shù)例如是束腰、瑞利長度或適于表征束直徑和/或束在空中的傳播的發(fā)展的任何其它束參數(shù)或束參數(shù)的組合中的一個(gè)或多個(gè)。

優(yōu)選地，光學(xué)傳感器的第二電極可以是具有至少兩個(gè)局部電極的分割電極，其中光學(xué)傳感器具有傳感器區(qū)，其中橫向傳感器信號指示在傳感器區(qū)中的光束位置。因此，如上所述，光學(xué)傳感器可以是或者可以包括一個(gè)或多個(gè)光電探測器，優(yōu)選一個(gè)或多個(gè)有機(jī)光電探測器，更優(yōu)選一個(gè)或多個(gè)DSC或sDSC。傳感器區(qū)可以是光電探測器的朝向?qū)ο蟮谋砻?。傳感器區(qū)優(yōu)選可垂直于光軸取向。因此，橫向傳感器信號可指示在光學(xué)傳感器的傳感器區(qū)的平面中由光束生成的光斑的位置。

一般如在此使用的，術(shù)語“局部電極”可指出自多個(gè)電極中的電極，其適于測量至少一個(gè)電流和/或電壓信號，優(yōu)選獨(dú)立于其它局部電極。因此在提供多個(gè)局部電極的情況下，第二電極適于經(jīng)由可被獨(dú)立測量和/或使用的至少兩個(gè)局部電極來提供多個(gè)電勢和/或電流和/或電壓。

當(dāng)使用具有包含兩個(gè)或更多個(gè)局部電極的至少一個(gè)分割電極作為第二電極的至少一個(gè)光學(xué)傳感器時(shí)，通過局部電極的電流可以依賴于在傳感器區(qū)中的光束位置。這一般可能是由于歐姆損耗或電阻損耗可在從由于入射光導(dǎo)致的電荷生成的位置到局部電極的路上發(fā)生。因此，除了局部電極之外，第二電極可包括連接到局部電極的一種或多種附加的電極材料，其中該一種或多種附加電極材料提供電阻。因此，由于通過采用一個(gè)或多個(gè)附加電極材料在從電荷的生成位置到局部電極的路上的歐姆損耗，通過局部電極的電流依賴于電荷的生成位置，并且因此到在傳感器區(qū)中的光束位置。對于確定在傳感器區(qū)中的光束位置的該原理的細(xì)節(jié)，可參考以下的優(yōu)選實(shí)施例和/或物理原理以及裝置選項(xiàng)，如在US 6,995,445和/或US 2007/0176165 A1中公開的。

光學(xué)傳感器可進(jìn)一步適于根據(jù)通過局部電極的電流來生成橫向傳感器信號。因此，通過兩個(gè)水平局部電極的電流比率可以形成，從而生成x坐標(biāo)，和/或通過垂直局部電極的電流比率可以形成，從而生成y坐標(biāo)。探測器(優(yōu)選光學(xué)傳感器和/或評估裝置)可以適于從通過局部電極的電流的至少一個(gè)比率得出關(guān)于對象的橫向位置的信息。通過比較通過局部電極的電流，生成位置坐標(biāo)的其它方式是可行的。

局部電極一般可以以各種方式來定義，以便確定在傳感器區(qū)中的光束位置。因此，兩個(gè)或更多個(gè)水平局部電極可以優(yōu)選被提供，以便確定水平坐標(biāo)或x坐標(biāo)，并且兩個(gè)或更多個(gè)垂直局部電極可以優(yōu)選被提供，以便確定垂直坐標(biāo)或y坐標(biāo)。因此，局部電極可以在傳感器區(qū)的邊緣處提供，其中傳感器區(qū)的內(nèi)部空間保持自由，并且可以由一個(gè)或多個(gè)附加電極材料覆蓋。如將在下面更詳細(xì)地描述的，為了能使探測器的尺寸適于探測器可位于其前方的顯示器的區(qū)域，可以優(yōu)選提供兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或甚至更多個(gè)水平局部電極和/或垂直局部電極。如將在下面更詳細(xì)概述的，附加電極材料優(yōu)選可以是透明的附加電極材料，諸如透明金屬和/或透明導(dǎo)電氧化物，和/或最優(yōu)選地為透明導(dǎo)電聚合物。

進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例可指光伏材料。因此，光學(xué)傳感器的光伏材料可以包括至少一種有機(jī)光伏材料。因此，一般地，光學(xué)傳感器可以是有機(jī)光電探測器。優(yōu)選地，有機(jī)光電探測器可以是染料敏化太陽能電池。染料敏化太陽能電池優(yōu)選可以是固體染料敏化太陽能電池，包括在第一電極和第二電極之間嵌入的層設(shè)置，該層設(shè)置包括至少一種n半導(dǎo)體金屬氧化物、至少一種染料，以及至少一種固體p半導(dǎo)體有機(jī)材料。染料敏化太陽能電池(DSC)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)和可選的實(shí)施例將在下面公開。

光學(xué)傳感器的所述至少一個(gè)第一電極優(yōu)選是透明的。如在本發(fā)明中使用的，術(shù)語“透明”一般是指如下事實(shí)，即在通過透明對象的傳輸之后的光強(qiáng)度等于或超過在通過透明對象的傳輸之前的光強(qiáng)度的10％，優(yōu)選40％，并且更優(yōu)選地60％。更優(yōu)選地，光學(xué)傳感器的至少一個(gè)第一電極可以完全或部分地由至少一種透明導(dǎo)電氧化物(TCO)制成。作為示例，銦摻雜的錫氧化物(ITO)和/或氟摻雜的錫氧化物(FTO)可以被指定。進(jìn)一步的示例將在下面給出。

此外，光學(xué)傳感器的所述至少一個(gè)第二電極優(yōu)選地可以是完全或部分地透明的。因此，具體地說，所述至少一個(gè)第二電極可以包括兩個(gè)或更多個(gè)局部電極和接觸所述兩個(gè)或更多個(gè)局部電極的至少一種附加電極材料。所述兩個(gè)或更多個(gè)局部電極可以是不透明的。作為示例，所述兩個(gè)或更多個(gè)局部電極可完全或部分地由金屬制成。因此，所述兩個(gè)或更多個(gè)局部電極優(yōu)選位于傳感器區(qū)的邊緣處。然而所述兩個(gè)或更多個(gè)局部電極可由優(yōu)選是透明的所述至少一種附加電極材料電連接。因此，第二電極可包括具有所述兩個(gè)或更多個(gè)局部電極的不透明邊緣和具有所述至少一個(gè)透明附加電極材料的透明內(nèi)部區(qū)。更優(yōu)選地，光學(xué)傳感器的所述至少一個(gè)第二電極，諸如上面提到的至少一種附加電極材料，可以完全或部分地由至少一種導(dǎo)電聚合物(優(yōu)選為透明導(dǎo)電聚合物)制成。作為示例，可以使用具有至少0.01S/cm的導(dǎo)電率的導(dǎo)電聚合物，優(yōu)選至少0.1S/cm，或更優(yōu)選為至少1S/cm或甚至至少10S/cm或至少100S/cm。作為示例，所述至少一個(gè)導(dǎo)電聚合物可以選自如下組成的組：聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)，優(yōu)選地電摻雜有至少一種抗衡離子的PEDOT，更優(yōu)選地?fù)诫s有聚苯乙烯磺酸鈉的PEDOT(PEDOT：PSS)；聚苯胺(PANI)；聚噻吩。

如上所述，導(dǎo)電聚合物可提供在所述至少兩個(gè)局部電極之間的電連接。導(dǎo)電聚合物可提供歐姆電阻率，從而允許確定電荷產(chǎn)生的位置。優(yōu)選地，導(dǎo)電聚合物提供在局部電極之間的0.1-20kΩ的電阻率，優(yōu)選地0.5-5.0kΩ的電阻率，以及更優(yōu)選地，1.0-3.0kΩ的電阻率。

一般地，如在本文中所使用，導(dǎo)電材料可以是具有在10⁴以下、在10³以下、在10²以下，或在10Ωm以下的特定電阻率的材料。優(yōu)選地，導(dǎo)電材料具有在10^-1以下、在10^-2以下、在10^-3以下、在10^-5以下，或在10^-6Ωm以下的特定電阻率。最優(yōu)選地，導(dǎo)電材料的特定電阻率是在5×10^-7Ωm以下或在1×10^-7Ωm以下，特別地在鋁的特定電阻率的范圍中。

在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，光學(xué)傳感器是透明的。該特征特別是可允許將根據(jù)本發(fā)明的探測器定位在顯示器的前方，由此將由顯示器射出的光束的傳輸減至相當(dāng)小的程度，從而允許用戶以盡可能小的干涉觀看顯示器。因此，探測器的以它們可被由顯示器射出的光束撞擊的方式定位的每個(gè)構(gòu)件最優(yōu)選地包括透明材料。這里，對光學(xué)傳感器采用的襯底可以是剛性的或柔性的。合適的襯底特別是塑性板片或膜，并且尤其是玻璃板片或玻璃膜。形狀改變材料如形狀改變聚合物構(gòu)成可優(yōu)先被用作柔性襯底的材料的示例。此外，襯底可特別是出于減少和/或修改入射光束的反射的目的而被覆蓋或涂覆。

另外，可僅使用單個(gè)光學(xué)傳感器以便進(jìn)一步減少任何可能的干涉。然而，在一個(gè)特定實(shí)施例中，可存在兩個(gè)光學(xué)傳感器，例如單獨(dú)的橫向光學(xué)傳感器和單獨(dú)的縱向光學(xué)傳感器，例如獨(dú)立的光電探測器以及更優(yōu)選地獨(dú)立的DSC或sDSC，其中所述兩個(gè)光學(xué)傳感器可以以兩個(gè)光學(xué)傳感器的傳感器區(qū)域可關(guān)于彼此平行取向的方式設(shè)置。

本發(fā)明的更多實(shí)施例涉及照明源。如以下將更詳細(xì)地概述的，提供一個(gè)或多個(gè)照明源，其例如通過使用一個(gè)或多個(gè)射線或光束如具有預(yù)定特性的一個(gè)或多個(gè)射線或光束對對象照明。這里，從對象進(jìn)一步傳播到探測器的光束可以是光束，其中，在對象接近光學(xué)傳感器的情況下，光束可從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面的分量彈性地或非彈性地散射，由此產(chǎn)生傳播到探測器的光束。如本文中所使用，光束可優(yōu)選平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)。然而，本發(fā)明也可適用于一種情況，其中光束可以不嚴(yán)格平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)，而是以如下方式傳導(dǎo)：光束可以不接觸光學(xué)傳感器的圖像平面并且同時(shí)仍可包括平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的有窮分量，特別是為了由對象如用戶的手指或手或與其相關(guān)的另一物體彈性地或非彈性地散射。

如上所述，假設(shè)通過光束的照明總功率相同，縱向傳感器信號依賴于在光學(xué)傳感器的傳感器區(qū)域中的光束的束橫截面。如在此使用的，術(shù)語“束橫截面”一般是指光束的橫向延伸或者由光束在特定位置處生成的光斑的橫向延伸。在生成圓形光斑的情況下，半徑、直徑或高斯束腰或兩倍的高斯束腰可以用作束橫截面的量度。在生成非圓形光斑的情況下，橫截面可以以任何其它可行的方式來確定，諸如通過確定具有與非圓形光斑相同面積的圓的橫截面，其也稱為等效束橫截面。

因此，假設(shè)由光束對傳感器區(qū)域的照明的總功率相同，具有第一束直徑或束橫截面的光束可以生成第一縱向傳感器信號，而具有與第一束直徑或束橫截面不同的第二束直徑或束橫截面的光束生成與第一縱向傳感器信號不同的第二縱向傳感器信號。因此，通過比較縱向傳感器信號，關(guān)于束橫截面(具體關(guān)于束直徑)的至少一條信息可以生成。對于該效應(yīng)的詳細(xì)信息，可以參考WO 2012/110924 A1。具體地在從對象傳播到探測器的光束的一種或多種特性已知的情況下，關(guān)于對象的縱向位置的至少一條信息因此可以從在縱向傳感器信號和對象的縱向位置之間的已知關(guān)系得出。該已知關(guān)系可以存儲(chǔ)在評估裝置中作為算法和/或作為一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)曲線。作為示例，特別對于高斯光束，束直徑或束腰與對象的位置之間的關(guān)系可以通過使用束腰與縱坐標(biāo)之間的高斯關(guān)系來容易地得出。

也被稱為“FiP效應(yīng)”(暗指束橫截面φ影響由光學(xué)傳感器生成的電功率P的效應(yīng))的上述效應(yīng)可依賴于適當(dāng)?shù)墓馐{(diào)制或者可以由適當(dāng)?shù)墓馐{(diào)制強(qiáng)調(diào)，如在WO 2012/110924 A1中公開的。因此，優(yōu)選地，照明源此外可以具有用于調(diào)制照明的至少一個(gè)調(diào)制裝置。探測器可以設(shè)計(jì)成檢測在不同調(diào)制情況下的至少兩個(gè)縱向傳感器信號，特別是在相應(yīng)不同的調(diào)制頻率下的至少兩個(gè)傳感器信號。在該情況下，評估裝置可設(shè)計(jì)成通過評估所述至少兩個(gè)縱向傳感器信號來生成關(guān)于對象的縱向位置的所述至少一條信息。

一般地，光學(xué)傳感器可以如此方式設(shè)計(jì)，即假設(shè)相同總功率的照明，縱向傳感器信號依賴于照明的調(diào)制的調(diào)制頻率。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和示例性實(shí)施例將在下面給出。頻率相關(guān)性的該特性具體在DSC中提供，并且更優(yōu)選地在sDSC中提供。然而，其它類型的光學(xué)傳感器，優(yōu)選光電探測器以及更優(yōu)選地有機(jī)光電探測器可以表現(xiàn)該效應(yīng)。

優(yōu)選地，光學(xué)傳感器是薄膜裝置，具有包含電極和光伏材料的層的層設(shè)置，該層設(shè)置具有優(yōu)選在1mm以下、更優(yōu)選最多500μm或甚至更小的厚度。因此，光學(xué)傳感器的傳感器區(qū)域優(yōu)選可以是或可以包括一個(gè)區(qū)，該區(qū)可由相應(yīng)裝置的表面形成，其中該表面可朝向?qū)ο蠡蚩杀畴x對象。由此，進(jìn)一步可行的是以包含傳感器區(qū)域的表面在相對表面可朝向顯示器的情況下可朝向?qū)ο蟮姆绞皆O(shè)置光學(xué)傳感器。相應(yīng)裝置的這種類型的設(shè)置可有助于減少光路徑內(nèi)的反射。

優(yōu)選地，光學(xué)傳感器的傳感器區(qū)域可由連續(xù)的傳感器區(qū)域如每個(gè)裝置一個(gè)連續(xù)的傳感器區(qū)或傳感器表面形成。因此，優(yōu)選地，光學(xué)傳感器的傳感器區(qū)域可由僅一個(gè)連續(xù)的傳感器區(qū)域形成。傳感器信號優(yōu)選是用于光學(xué)傳感器的整個(gè)傳感器區(qū)域的均勻傳感器信號。

光學(xué)傳感器可具有提供敏感區(qū)域的傳感器區(qū)域，也被稱為傳感器區(qū)，其特別是可適于可采用它作為近程傳感器的顯示器。為此目的，至少10cm²、優(yōu)選至少25cm²的傳感器區(qū)，例如25cm²至10m²的傳感器區(qū)，優(yōu)選50cm²至1m²的傳感器區(qū)可以是優(yōu)選的。傳感器區(qū)優(yōu)選具有矩形幾何形狀，例如16：9或4：3幾何形狀，其特別是適于可采用它作為近程傳感器的顯示器。然而，其它幾何形狀和/或傳感器區(qū)是可行的。

縱向傳感器信號優(yōu)選可以選自由電流(諸如光電流)和電壓(諸如光電壓)組成的組。類似地，橫向傳感器信號優(yōu)選可以選自由電流(諸如光電流)和電壓(諸如光電壓)或其得出的任何信號，諸如電流和/或電壓的商。此外，縱向傳感器信號和/或橫向傳感器信號可被預(yù)處理，以便諸如通過平均和/或?yàn)V波從原始傳感器信號得出精確的傳感器信號。

更多優(yōu)選實(shí)施例涉及評估裝置。因此，該評估裝置可被設(shè)計(jì)成由照明的幾何形狀與對象關(guān)于探測器的相對定位之間的至少一個(gè)預(yù)定關(guān)系生成與對象的位置的縱向分量有關(guān)的至少一條信息，優(yōu)選考慮照明的已知功率并且可選擇地考慮用以調(diào)制照明的調(diào)制頻率。

如上所述，通過使用至少一個(gè)發(fā)光的照明源對對象照明，其中，在對象接近光學(xué)傳感器的情況下，光從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量彈性地或非彈性地散射，由此產(chǎn)生傳播到探測器的光束。照明源自身可以是探測器的一部分。因此，探測器可包括至少一個(gè)照明源，優(yōu)選多于一個(gè)照明源，優(yōu)選大量照明源。照明源一般可選自：至少部分地與對象連接和/或至少部分等同于對象的照明源；被設(shè)計(jì)成使用輻射、優(yōu)選光至少部分地對對象照明的照明源，其中光束優(yōu)選通過光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量的彈性或非彈性散射生成。為此目的，例如通過使用生成具有已知傳播特性(例如已知的高斯線型)的光束的照明源，光束可適當(dāng)?shù)乇怀尚?。為此目的，照明源本身可生成具有已知特性的光束，例如其是對于許多類型的激光的情況，如技術(shù)人員已知的。附加地或可替代地，照明源和/或探測器可具有一個(gè)或多個(gè)束成形元件，例如一個(gè)或多個(gè)透鏡和/或一個(gè)或多個(gè)光闌，以便提供具有已知特性的光束，如技術(shù)人員將認(rèn)識的。附加地或可替代地，照明源和/或探測器可具有一個(gè)或多個(gè)波長選擇元件，例如一個(gè)或多個(gè)濾波器，例如用于濾除在光學(xué)傳感器的激發(fā)最大之外的波長的一個(gè)或多個(gè)濾波器元件。

一般地，如上所述，評估裝置可適于通過確定來自縱向傳感器信號的光束的直徑生成與對象的縱向位置有關(guān)的至少一條信息。如本文中所使用并且如下文中所使用，光束的直徑或等效地光束的束腰可用于表征在特定位置的光束的束橫截面。如上所述，在對象的縱向位置與束橫截面之間可使用已知關(guān)系以便通過評估縱向傳感器信號來確定對象的縱向位置。作為示例，如上所述，可使用高斯關(guān)系，假設(shè)光束至少大致以高斯方式傳播。

因而，一般地，評估裝置可適于將光束的束橫截面和/或直徑與光束的已知的束特性比較，以便優(yōu)選地從光束的束直徑對在光束的傳播方向上的至少一個(gè)傳播坐標(biāo)的已知依賴性和/或從光束的已知高斯線型，確定有關(guān)對象的縱向位置的至少一條信息。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，評估裝置可被設(shè)計(jì)成基于如以上和/或以下描述的所述至少一條信息生成特定命令，其中該條信息可涉及對象的位置。如本文中進(jìn)一步所使用，術(shù)語“命令”可指至少一條信息的任意序列被配置成由要在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序解釋為指令。為此目的，評估裝置還可被設(shè)計(jì)成將特定命令傳遞到計(jì)算機(jī)以便由計(jì)算機(jī)通過使用對應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)指令。

更具體地，特定命令可包括可被解釋為手勢的至少兩條不同信息。如在計(jì)算中一般使用的，術(shù)語“手勢”被視為通過傳統(tǒng)指點(diǎn)裝置如鼠標(biāo)的移動(dòng)提供的第一指令在不需要移動(dòng)指點(diǎn)裝置的情況下與由傳統(tǒng)指點(diǎn)裝置(即鼠標(biāo))提供的第二指令的組合，其中第二指令例如可以是單擊或雙擊。因此，第一指令與可被表示為“手勢”的第二指令的組合因而可由計(jì)算機(jī)程序識別為特定命令。因而，該手勢可提供對計(jì)算機(jī)程序的至少一種功能的快速訪問。特別是關(guān)于非傳統(tǒng)指點(diǎn)裝置，例如用戶的至少一根手指或可替代地或另外由用戶的至少一根手指使用的物品如鋼筆，其中特別是可采用該非傳統(tǒng)指點(diǎn)裝置以便操作顯示器前方的觸摸屏或近程傳感器，術(shù)語“手勢”更一般地可涉及評估裝置對至少兩條不同信息的解釋。作為示例，該手勢可包括使用兩根手指，其中第一根手指執(zhí)行向下運(yùn)動(dòng)并且第二根手指執(zhí)行向上運(yùn)動(dòng)，以便提供用于擴(kuò)大當(dāng)前顯示在屏幕上的圖像的截面的通常被表示為“縮放功能”的功能。或者，兩根手指可提供用于旋轉(zhuǎn)當(dāng)前顯示在屏幕上的物品的通常被表示為“旋轉(zhuǎn)”的又一功能。在這些特定示例中，需要與兩根單獨(dú)的手指的至少兩個(gè)位置有關(guān)的至少四條不同信息以便向特定命令提供充足的信息，所述命令然后可由評估裝置傳遞到計(jì)算機(jī)以便作為由用戶提供的指令執(zhí)行，即擴(kuò)大當(dāng)前顯示在屏幕上的圖像的相應(yīng)截面。

特別地，該手勢可包括選自點(diǎn)擊擊、雙擊、旋轉(zhuǎn)、縮放功能和拖放動(dòng)作的功能。然而，其它類型的手勢是可以的。如本文中所使用，“點(diǎn)擊”功能可指其中用戶可從當(dāng)前顯示在屏幕上的圖像選擇預(yù)定部分如下劃線文本消息或強(qiáng)調(diào)區(qū)域——也被稱為“按鈕”——的手勢。鑒于點(diǎn)擊或單擊手勢通常可用于例如通過進(jìn)一步高亮顯示強(qiáng)調(diào)區(qū)域以便向用戶提供相應(yīng)信息來確認(rèn)用戶的選擇，一般可包括在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的兩次單獨(dú)的連續(xù)單擊的“雙擊”手勢一般可用于實(shí)際地執(zhí)行與相應(yīng)使用選擇一致的指令。然而，仍可通過已經(jīng)以與這里對雙擊手勢所述相同的方式解釋單擊手勢來實(shí)際地執(zhí)行用戶的相應(yīng)選擇。如本文中進(jìn)一步使用，“拖放”功能可包含這種手勢，即其中用戶可通過選擇它并且另外通過使其移動(dòng)到屏幕上的不同位置——例如進(jìn)一步顯示在同一屏幕上的另一虛擬對象上——來選擇顯示在屏幕上的虛擬對象。因而，拖放手勢特別是可用于生成兩個(gè)虛擬對象之間的一類動(dòng)作或一種關(guān)聯(lián)作為要通過評估單元提供的指令。

在這方面，根據(jù)本發(fā)明的探測器特別是可適合解釋大量不同手勢，例如已提到的手勢，而且適合這里未更詳細(xì)地描述的其它手勢。這種區(qū)分的原因通過探測器能特別是通過評估橫向傳感器信號同時(shí)提供與對象的位置的橫向分量有關(guān)的至少一條信息并且特別是通過評估縱向傳感器信號提供與同一對象的位置的縱向分量有關(guān)的至少一條另外的信息的能力來提供。因而，評估裝置可同時(shí)獲得至少一個(gè)非傳統(tǒng)指點(diǎn)裝置——即用戶的至少一根手指或通過用戶的至少一根手指引導(dǎo)的物品——的橫向分量和縱向分量兩者以形成特定命令，該特定命令特別是可包含手勢且其可用于對計(jì)算機(jī)程序生成指令以在可與顯示器關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，其中根據(jù)本發(fā)明的探測器可安置在顯示器的前方。因此，探測器可作為近程傳感器與顯示器相關(guān)聯(lián)地使用，然而，其中，近程傳感器可以不僅能識別與單根手指的單個(gè)位置相關(guān)的單條信息，從而僅提供與圖像平面內(nèi)有無手指有關(guān)的信息，而且能夠記錄與至少一根手指的單獨(dú)的位置相關(guān)的至少兩條不同信息，其中兩個(gè)單獨(dú)的位置也可關(guān)于垂直于圖像平面的距離不同，從而在不需要任何另外的傳統(tǒng)或非傳統(tǒng)指點(diǎn)裝置的情況下提供充分的信息以用于圖像平面上方的手勢識別。換言之，根據(jù)本發(fā)明的探測器為完整的手勢識別提供了基礎(chǔ)，其中該手勢可以以不必接觸任何物理對象如顯示器或指點(diǎn)裝置的方式完全在圖像平面上方的空間中執(zhí)行。

在又一優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的探測器可包括多于一個(gè)的單獨(dú)照明源，其中該單獨(dú)照明源可形成框架，該框架可完全或至少部分地封閉圖像平面和/或光學(xué)傳感器，例如以它們包圍或環(huán)繞光學(xué)傳感器的矩形或環(huán)形方式。然而，其它布置是可以的。

在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，照明源可包括至少一個(gè)激光器和/或至少一個(gè)白熾燈和/或至少一個(gè)半導(dǎo)體光源，特別是至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)，特別是無機(jī)和/或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)。由于它們的簡單和容易操縱，特別優(yōu)選使用發(fā)光二極管作為照明源。探測器的照明源一般例如就其波長而言可適于對象的光學(xué)特性。各種實(shí)施例是可以的。優(yōu)選地，至少一個(gè)光學(xué)照明源一般可射出處于以下范圍中的至少一個(gè)范圍內(nèi)的光：紫外(UV)譜范圍，優(yōu)選在200nm至380nm的范圍內(nèi)；可見譜范圍(380nm至780nm)；紅外(IR)譜范圍，優(yōu)選在780nm至15.0μm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，照明源適于射出在紅外(IR)譜范圍內(nèi)、優(yōu)選在780nm至3μm的范圍內(nèi)、最優(yōu)選在近紅外(NIR)譜范圍內(nèi)、例如780nm至1400nm內(nèi)的光。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的探測器還可包括用于調(diào)制由至少一個(gè)照明源射出的至少一個(gè)光束的照明的至少一個(gè)調(diào)制裝置。在一個(gè)特定實(shí)施例中，其中可存在至少兩個(gè)單獨(dú)的照明源，至少兩個(gè)單獨(dú)的照明源的不同之處因而可在于可用于調(diào)制各照明源的照明的頻率。因而，此實(shí)施例可提供圖像平面上方的特定調(diào)制圖案，這是因?yàn)椴煌彰髟吹奈恢煤驼{(diào)制頻率是已知的。所以，因此通過這種方式也可以區(qū)分位于不同位置的不同對象，例如用戶的手的至少兩根不同手指，因?yàn)槊總€(gè)特定對象在其相應(yīng)位置都可經(jīng)歷它可通過其存在而影響的特定調(diào)制圖案。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的探測器能檢測和分辨手的至少兩根手指在圖像平面上方的位置和/或運(yùn)動(dòng)，例如由多于一根或兩根手指執(zhí)行的復(fù)雜手勢。相應(yīng)地，本發(fā)明因而可提供可開始用于在用戶與機(jī)器之間交換簡單信息和復(fù)雜信息兩者的新穎方式的人機(jī)接口。

在本發(fā)明的又一方面中，提出了一種用于在用戶與機(jī)器之間交換至少一條信息的人機(jī)接口。如所提出的人機(jī)接口可利用如下事實(shí)，即在上面提及的或如在下面進(jìn)一步詳細(xì)地提及的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中的上面提及的探測器可通過一個(gè)或多個(gè)用戶來使用，用于向機(jī)器提供信息和/或命令。因此，優(yōu)選地，人機(jī)接口可被用于輸入控制命令。

人機(jī)接口包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明、例如根據(jù)以上公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例和/或根據(jù)如以下更詳細(xì)地公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的探測器，其中人機(jī)接口被設(shè)計(jì)成借助于探測器生成用戶的至少一條幾何信息，其中人機(jī)接口被設(shè)計(jì)成向該幾何信息分配至少一條信息，特別是至少一個(gè)控制命令。

一般地，如本文中所使用，用戶的至少一條幾何信息可暗指與用戶的一個(gè)或多個(gè)身體部位的橫向位置和/或縱向位置和/或構(gòu)造成用于由用戶移動(dòng)的物品有關(guān)的一條或多條信息。因而，優(yōu)選地，用戶的幾何信息可暗指與由探測器的評估裝置提供的位置的橫向分量和/或縱向分量有關(guān)的一條或多條信息。用戶的身體部位、用戶的多個(gè)身體部位或適于由用戶移動(dòng)的物品可被看作可通過至少一個(gè)探測器檢測的一個(gè)或多個(gè)對象。

在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，人機(jī)接口可包括至少一個(gè)顯示器，其中探測器中所包括的所述至少一個(gè)光學(xué)傳感器是透明的和/或半透明的并且以顯示器透過光學(xué)傳感器完全或部分可見的方式關(guān)于顯示器定位，特別是為了采用光學(xué)傳感器作為如上所述的近程傳感器。如本文中所使用，“顯示器”是包括能夠視覺地呈現(xiàn)一般可特別是為了用戶視覺感知而隨時(shí)切換的信息的通常平坦的面板的任意裝置。根據(jù)本發(fā)明，顯示器尤其可以是動(dòng)態(tài)顯示器，優(yōu)選地選自陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子屏幕、發(fā)光二極管(LED)屏幕、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)屏幕和場致發(fā)射顯示器(FED)的顯示器。然而，其它類型的顯示器是可行的。

在本發(fā)明的又一方面中，公開了一種用于實(shí)施至少一種娛樂功能的娛樂裝置。如在本文中所使用，娛樂裝置是可用作一個(gè)或多個(gè)用戶(在下文中也被稱為一個(gè)或多個(gè)玩家)的休閑和/或娛樂的目的的裝置。作為示例，娛樂裝置可用作游戲(優(yōu)選地計(jì)算機(jī)游戲)的目的。附加地或可替代地，娛樂裝置也可用于其它目的，例如用于健身、運(yùn)動(dòng)、物理治療或一般而言運(yùn)動(dòng)跟蹤。因此，娛樂裝置可被實(shí)施到計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，或者可包括運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)游戲軟件程序的計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

娛樂裝置包括根據(jù)本發(fā)明的例如根據(jù)上面公開的實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的和/或根據(jù)下面公開的實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的至少一個(gè)人機(jī)接口。娛樂裝置被設(shè)計(jì)為使能由玩家借助于人機(jī)接口輸入的至少一條信息。所述至少一條信息可被傳輸?shù)綂蕵费b置的控制器和/或計(jì)算機(jī)，和/或可由娛樂裝置的控制器和/或計(jì)算機(jī)來使用。

如上所述，所述至少一條信息優(yōu)選地可包括適于影響游戲進(jìn)程的至少一個(gè)命令。因此，作為示例，所述至少一條信息可包括與玩家的一個(gè)或多個(gè)身體部分(例如手指)的位置、取向和/或運(yùn)動(dòng)有關(guān)的至少一條信息，由此允許玩家來模擬游戲所需的特定位置和/或行為。

娛樂裝置，優(yōu)選地娛樂裝置的控制器和/或計(jì)算機(jī)，被設(shè)計(jì)為依照信息改變娛樂功能。因此，如上所概述，可依照所述至少一條信息影響游戲的進(jìn)程。因此，娛樂裝置可包括一個(gè)或多個(gè)控制器，該一個(gè)或多個(gè)控制器可獨(dú)立于所述至少一個(gè)探測器的評估裝置和/或可全部地或部分地等同于所述至少一個(gè)評估裝置或者甚至可包括所述至少一個(gè)評估裝置。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)控制器可包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置，例如一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)和/或微控制器。

在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，娛樂裝置可以是設(shè)備的一部分，該設(shè)備是移動(dòng)件或特別是固定件，其中該設(shè)備可至少部分地結(jié)合娛樂裝置。該設(shè)備可包括位于一位置(固定位置或至少間歇地發(fā)生變化的位置)的單個(gè)單獨(dú)的部件，但該設(shè)備也可包括至少兩個(gè)部件，優(yōu)選兩個(gè)至十個(gè)部件，例如三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或六個(gè)部件，其中至少兩個(gè)部件可分布在一個(gè)區(qū)——例如房間或其一部分——內(nèi)的至少兩個(gè)彼此不同的位置上。由此，娛樂裝置可以是設(shè)備的一部分，其中優(yōu)選設(shè)備的一部分部件或每個(gè)部件都可例如以這樣的方式呈現(xiàn)娛樂裝置的一部分，即設(shè)備的一部分部件或每個(gè)部件可包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的探測器或其一部分，例如傳感器。如本文中所使用，“固定式設(shè)備”可包括固定電子產(chǎn)品，特別是指消費(fèi)電子產(chǎn)品，其中“消費(fèi)電子產(chǎn)品”包括配備有優(yōu)先旨在主要為娛樂、通信和辦公事務(wù)中的日常使用的顯示器的電子產(chǎn)品，例如無線電接收機(jī)、監(jiān)視器、電視機(jī)、音頻播放器、視頻播放器、個(gè)人計(jì)算機(jī)和/或電話。

在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，可構(gòu)成娛樂裝置的至少一個(gè)人機(jī)接口內(nèi)所包括的至少一個(gè)探測器的目標(biāo)的對象可以是移動(dòng)式設(shè)備內(nèi)所包括的控制器的一部分，其中該移動(dòng)式設(shè)備可構(gòu)造成控制另一移動(dòng)式設(shè)備或固定式設(shè)備。如本文中所使用，“移動(dòng)式設(shè)備”因而可包括配備有顯示器的移動(dòng)電子產(chǎn)品，特別是指消費(fèi)電子產(chǎn)品，例如移動(dòng)電話、無線電接收機(jī)、錄像機(jī)、音頻播放器、數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)、移動(dòng)式計(jì)算機(jī)、電子游戲機(jī)和/或適于遠(yuǎn)程控制的其它裝置。本實(shí)施例特別是可允許控制具有任何類型的移動(dòng)式設(shè)備、優(yōu)選部件數(shù)量較少的設(shè)備的固定式設(shè)備。作為非限制性的示例，因而可以通過使用移動(dòng)電話同時(shí)控制例如游戲機(jī)和電視機(jī)兩者。

附加地或可替代地，可構(gòu)成探測器的目標(biāo)的對象還可配備有另外的傳感器(除了探測器內(nèi)所包括的傳感器之外)，其特別是構(gòu)造成用于確定與對象有關(guān)的物理和/或化學(xué)量，例如用于測量對象的慣性運(yùn)動(dòng)的慣性傳感器，或用于確定對象的加速度的加速度傳感器。然而，除這些優(yōu)選示例以外，可采用適于取得與對象有關(guān)的更多參數(shù)的其它類型的傳感器，例如用于確定對象的振動(dòng)的振動(dòng)傳感器、用于記錄對象的溫度的溫度傳感器、或用于記錄對象的濕度的濕度傳感器。在對象內(nèi)應(yīng)用另外的傳感器可允許改善對象的位置檢測的品質(zhì)和/或范圍。作為非限制性的示例，另外的慣性傳感器和/或加速度傳感器特別是可構(gòu)造成記錄對象的另外的運(yùn)動(dòng)，例如對象的旋轉(zhuǎn)，其特別是可用于提高對象檢測的精度。此外，另外的慣性傳感器和/或加速度傳感器優(yōu)選仍可在配備有這些傳感器中的至少一個(gè)的對象可離開娛樂裝置的人機(jī)接口內(nèi)所包括的探測器的可視范圍的情況下處理。這種情況下，卻可以通過依然能記錄從這些傳感器中的至少一個(gè)射出的信號并且將這些信號用于通過考慮對象的實(shí)際慣性值和加速度值并由其計(jì)算位置確定對象的位置而在對象可能已離開探測器的可視范圍之后追蹤對象。

在本發(fā)明的又一方面中，公開了一種用于確定至少一個(gè)對象的位置的方法。該方法優(yōu)選可利用至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的探測器，例如至少一個(gè)根據(jù)以上公開或下面更詳細(xì)地公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的探測器。因而，對于該方法的可選實(shí)施例，可參考探測器的實(shí)施例。

該方法可包括可以以給定次序或不同次序執(zhí)行的以下步驟。此外，可提供未列出的另外的方法步驟。此外，兩個(gè)或更多個(gè)或甚至全部方法步驟可至少部分地同時(shí)執(zhí)行。此外，兩個(gè)或更多個(gè)或甚至全部方法步驟可重復(fù)地執(zhí)行兩次或甚至多于兩次。

在也可被稱為照明對象的步驟的第一方法步驟中，使用至少一個(gè)照明源。這里，照明源射出至少一個(gè)光束，其中所述光束包含平行于光學(xué)傳感器的圖像平面的分量。如上文已經(jīng)描述的，所述光束優(yōu)選地可以平行于光學(xué)傳感器的圖像平面射出。然而，本發(fā)明也可適用于這樣一種情況，即其中光束可以不嚴(yán)格平行于光學(xué)傳感器的圖像平面射出，而是以如下方式射出：光束可以不接觸光學(xué)傳感器的圖像平面并且同時(shí)仍可包括平行于光學(xué)傳感器的圖像平面射出的有窮分量，特別是為了由對象如用戶的手指或手或與其相關(guān)的另一物品彈性地或非彈性地散射。

在也可被稱為確定至少一個(gè)位置的步驟的又一方法步驟中，使用至少一個(gè)光學(xué)傳感器。相應(yīng)地，該光學(xué)傳感器在圖像平面中具有傳感器區(qū)域，其中光學(xué)傳感器適于在對象以光從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的方式接近光學(xué)傳感器的情況下確定對象的位置的橫向分量，該位置的橫向分量是在光學(xué)傳感器的圖像平面中的位置，光學(xué)傳感器適于由在傳感器區(qū)域中的從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光生成至少一個(gè)橫向傳感器信號，其中光學(xué)傳感器還被設(shè)計(jì)成以依賴于通過從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光對傳感器區(qū)域的照明的方式生成至少一個(gè)縱向傳感器信號，其中縱向傳感器信號依賴于在傳感器區(qū)域中的從光束的平行于光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光的強(qiáng)度的變化。

在也可被稱為評估步驟的又一方法步驟中，使用至少一個(gè)評估裝置。在這方面，該評估裝置被設(shè)計(jì)成通過評估橫向傳感器信號生成與對象的位置的橫向分量有關(guān)的至少一條信息，并且其中該評估裝置還被設(shè)計(jì)成通過評估縱向傳感器信號生成與對象的位置的縱向分量有關(guān)的至少一條信息。

在本發(fā)明的又一方面中，公開了根據(jù)本發(fā)明的探測器的用途。在其中，提出了從由以下用途組成的組合中選擇的探測器的針對使用目的的用途：位置測量，特別是作為近程傳感器；距離測量，特別是作為近程傳感器；人機(jī)接口應(yīng)用；娛樂應(yīng)用；安全應(yīng)用。

在下文中，給出了與探測器、人機(jī)接口、娛樂系統(tǒng)和根據(jù)本發(fā)明的方法的潛在實(shí)施例有關(guān)的一些另外的評論。如上所述，優(yōu)選地，對于探測器的設(shè)置的潛在細(xì)節(jié)，可參考WO 2012/110924 A1，特別是關(guān)于潛在的電極材料、有機(jī)材料、無機(jī)材料、層設(shè)置和更多細(xì)節(jié)。

一般應(yīng)當(dāng)注意的是，在本發(fā)明的上下文中，光學(xué)傳感器可以是指一種任意的元件，該任意的元件設(shè)計(jì)成將至少一個(gè)光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為不同信號形式，優(yōu)選轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)電信號，例如電壓信號和/或電流信號。特別地，光學(xué)傳感器可以包括至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器元件，優(yōu)選為至少一個(gè)光電二極管和/或至少一個(gè)太陽能電池。如在下面甚至更詳細(xì)地解釋的，在本發(fā)明的上下文中，優(yōu)選方案是特別涉及至少一種有機(jī)光學(xué)傳感器的使用，即包括至少一種有機(jī)材料(例如在至少一種有機(jī)半導(dǎo)體材料)的光學(xué)傳感器。

在本發(fā)明的上下文中，傳感器區(qū)域應(yīng)被理解為是指二維區(qū)域，其優(yōu)選為但并非必須是連續(xù)的，并且可以形成連續(xù)的區(qū)域，其中傳感器區(qū)域設(shè)計(jì)成以依賴于照明的方式來改變至少一種可測量的特性。通過舉例的方式，所述至少一種特性可以包括電特性，例如通過傳感器區(qū)域設(shè)計(jì)成單獨(dú)或與光學(xué)傳感器的其它元件交互來生成光電壓和/或光電流和/或一些其它類型的信號。特別地，傳感器區(qū)域可以以這種方法體現(xiàn)，即以依賴于傳感器區(qū)域的照明的方式生成均勻的，優(yōu)選是單個(gè)的信號。因此，傳感器區(qū)域可以是在其中生成均勻的信號(例如電信號)的光學(xué)傳感器的最小單元，該電信號優(yōu)選地不再被細(xì)分為例如對于傳感器區(qū)域的部分區(qū)域的部分信號。光學(xué)傳感器每一個(gè)可以具有一個(gè)或另外的多個(gè)這種傳感器區(qū)域，后者的情況是例如通過以二維和/或三維矩陣布置來設(shè)置的多個(gè)這種傳感器區(qū)域。

該至少一個(gè)傳感器區(qū)域可以例如包括至少一個(gè)傳感器區(qū)，也就是說，其傳感器區(qū)域的橫向范圍顯著超過傳感器區(qū)域的厚度(例如超過至少10的因子，優(yōu)選至少100的因子，并且特別優(yōu)選是1000的因子)的傳感器區(qū)域。這種傳感器區(qū)的示例可以在例如根據(jù)上述的現(xiàn)有技術(shù)或者根據(jù)在下面甚至更詳細(xì)描述的示例性實(shí)施例的有機(jī)或無機(jī)光伏元件中找到。探測器可以具有一個(gè)或多個(gè)這種光學(xué)傳感器和/或傳感器區(qū)域。通過舉例的方式，多個(gè)光學(xué)傳感器可以以間隔開的方式或以二維布置來線性布置。其它實(shí)施例也是可以的。

如上所述，該至少一個(gè)光學(xué)傳感器可以例如以這種方式設(shè)計(jì)，即假設(shè)相同功率的照明，也就是說，例如假設(shè)對傳感器區(qū)上的照明強(qiáng)度的相同積分，縱向傳感器信號依賴于照明的幾何形狀，也就是說例如依賴于用于傳感器光斑的直徑和/或等效直徑。通過舉例的方式，縱向光學(xué)傳感器可以以這種方式設(shè)計(jì)，即在將假設(shè)相同總功率的束橫截面加倍時(shí)，信號變化以至少3的因子，優(yōu)選至少4的因子，特別以5的因子，或甚至以10的因子來發(fā)生。這種情況可以例如對于特定聚焦范圍，例如對于至少一個(gè)特定束橫截面適用。因此，通過舉例的方式，在至少一個(gè)最優(yōu)聚焦(在該處信號可具有例如至少一個(gè)全局或本地最大值)和所述至少一個(gè)最優(yōu)聚焦之外的聚焦之間，縱向傳感器信號可以具有至少3的因子、優(yōu)選為至少4的因子、特別是5的因子、或甚至10的因子的信號差。特別地，縱向傳感器信號可以具有作為照明的幾何形狀(例如光斑的直徑或等效直徑)的函數(shù)的至少一個(gè)明顯最大值，例如通過至少3的因子，特別優(yōu)選為至少4的因子，以及特別優(yōu)選為至少10的因子的提升。因此，光學(xué)傳感器基于在WO2012/110924A1中詳細(xì)公開的上述FiP效應(yīng)。因此，特別是在sDSC中，光束的聚焦可能起到?jīng)Q定性的作用，即一定數(shù)量的auf光子(nph)入射到其上的橫截面或橫截面區(qū)。光束聚焦越緊，即其橫截面越小，則光電流可能越高。術(shù)語“FiP”表達(dá)在入射束的橫截面(Fi)和太陽能電池的功率(P)之間的關(guān)系。

所述至少一個(gè)縱向傳感器信號對束幾何形狀(優(yōu)選是所述至少一個(gè)光束的束橫截面)的相關(guān)性的這種效應(yīng)在導(dǎo)致本發(fā)明的調(diào)查的上下文中被觀察，特別是在有機(jī)光伏組件(也就是說例如太陽能電池的光伏組件，該太陽能電池包括至少一種有機(jī)材料，例如至少一種有機(jī)p半φ導(dǎo)體材料和/或至少一種有機(jī)染料)的情況下。通過舉例的方式，如在下面通過舉例的方式甚至更詳細(xì)解釋的這種效應(yīng)在染料太陽能電池也就是說組件的情況下觀察到，該組件具有至少一個(gè)第一電極元件、至少一種n半導(dǎo)體金屬氧化物、至少一種染料、至少一種p半導(dǎo)體有機(jī)材料，優(yōu)選地固體有機(jī)p型半導(dǎo)體，以及至少一個(gè)第二電極。這種染料太陽能電池，優(yōu)選固體染料太陽能電池(固體染料敏化太陽能電池，sDSC)原則上在從文獻(xiàn)的各種變化中是已知的。然而，迄今為止尚未描述所描述的傳感器信號對傳感器區(qū)域上的照明的幾何形狀的依賴效應(yīng)和這種效應(yīng)的使用。

特別地，光學(xué)傳感器可以這種方式設(shè)計(jì)，即假設(shè)相同總功率的照明，傳感器信號是基本上獨(dú)立于傳感器區(qū)域的尺寸的，特別是傳感器區(qū)的尺寸，特別是只要照明的光斑完全位于傳感器區(qū)域內(nèi)，特別是傳感器區(qū)內(nèi)。因此，縱向傳感器信號可以專門依賴于在傳感器區(qū)上的電磁射線的聚焦。特別地，傳感器信號可以以這種方式體現(xiàn)，即每個(gè)傳感器區(qū)的光電流和/或光電壓具有給出相同照明的情況下的相同值，例如給出相同的光斑尺寸的情況下的相同值。

評估裝置可尤其包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置，尤其是電子數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置可被設(shè)計(jì)為通過評估所述至少一個(gè)橫向傳感器信號來生成與對象的橫向位置有關(guān)的所述至少一條信息并且通過評估所述至少一個(gè)縱向傳感器信號來生成與對象的縱向位置有關(guān)的所述至少一條信息。因此，評估裝置被設(shè)計(jì)為使用所述至少一個(gè)橫向傳感器信號和所述至少一個(gè)縱向傳感器信號作為輸入變量，并且通過處理這些輸入變量來生成與對象的橫向位置和縱向位置有關(guān)的信息。處理可以以并行、串行或者甚至以組合的方式來完成。評估裝置可使用用于生成這些條信息的任意方法，例如通過計(jì)算和/或使用至少一個(gè)存儲(chǔ)的和/或已知的關(guān)系。除所述至少一個(gè)橫向傳感器信號和所述至少一個(gè)縱向傳感器信號以外，一個(gè)或多個(gè)另外的參數(shù)和/或一條或多條信息可影響所述關(guān)系，例如與調(diào)制頻率有關(guān)的至少一條信息。該關(guān)系可經(jīng)驗(yàn)地、分析地或半經(jīng)驗(yàn)地被確定或者是可確定的。特別優(yōu)選地，該關(guān)系包括至少一個(gè)校準(zhǔn)曲線、至少一組校準(zhǔn)曲線、至少一個(gè)函數(shù)或所提及的可能性的組合。一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)曲線可例如以一組值及其關(guān)聯(lián)的函數(shù)值的形式存儲(chǔ)在例如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置和/或表中。然而，可替代地或附加地，所述至少一個(gè)校準(zhǔn)曲線也可例如以參數(shù)化的形式和/或作為函數(shù)方程來存儲(chǔ)。可使用用于將所述至少一個(gè)橫向傳感器信號處理成與橫向位置有關(guān)的至少一條信息和用于將所述至少一個(gè)縱向傳感器信號處理成與縱向位置有關(guān)的至少一條信息的單獨(dú)關(guān)系。或者，用于處理傳感器信號的至少一個(gè)組合關(guān)系是可行的。各種可能性可設(shè)想并且也可組合。

通過示例的方式，為了確定信息條的目的，評估裝置可依據(jù)編程來設(shè)計(jì)。評估裝置可尤其包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)，例如至少一個(gè)微計(jì)算機(jī)。此外，評估裝置可包括一個(gè)或多個(gè)易失性或非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。作為替代或除了數(shù)據(jù)處理裝置，尤其是至少一個(gè)計(jì)算機(jī)之外，評估裝置可包括被設(shè)計(jì)為確定信息條的一個(gè)或多個(gè)另外的電子組件，例如電子表格，以及尤其是至少一個(gè)查找表和/或至少一個(gè)專用集成電路(ASIC)。

如上所述，光束的總功率的總強(qiáng)度往往是未知的，因?yàn)樵摽偣β世缈梢砸蕾囉趯ο蟮奶匦裕T如反射特性，和/或可以依賴于照明源的總功率和/或可以依賴于大量的環(huán)境條件。由于在所述至少一個(gè)縱向光學(xué)傳感器信號和在所述至少一個(gè)縱向光學(xué)傳感器的所述至少一個(gè)傳感器區(qū)域中的光束的束橫截面之間的上述已知的關(guān)系，以及因此在所述至少一個(gè)縱向光學(xué)傳感器信號和關(guān)于對象的縱向位置的所述至少一條信息之間的已知關(guān)系可依賴于光束的總強(qiáng)度的總功率，所以克服這種不確定性的各種方法是可行的。因此，如在WO2012/110924A1中非常詳細(xì)概述的，多個(gè)縱向傳感器信號可由相同的光學(xué)傳感器檢測，諸如通過使用對象的照明的不同的調(diào)制頻率。因此，至少兩個(gè)縱向傳感器信號可以在照明的調(diào)制的不同頻率處獲取，其中從所述至少兩個(gè)傳感器信號，例如通過與相應(yīng)的校準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較，可以推斷照明的總功率和/或幾何形狀，和/或從中直接或間接地推斷關(guān)于對象的縱向位置的至少一條信息。另外，評估僅了解關(guān)于在之前或之后的時(shí)間區(qū)間的位置的相對移動(dòng)即可。作為示例，為了得出如上所述的特定姿勢，可以不必了解對象的絕對位置，而是依賴于對象關(guān)于光學(xué)傳感器的圖像平面的相對移動(dòng)。

所描述的探測器可以有利地采用各種方式研發(fā)。因此，探測器還可具有用于調(diào)制照明、尤其用于周期性調(diào)制的至少一個(gè)調(diào)制裝置，特別是周期性光束切斷裝置。照明的調(diào)制應(yīng)當(dāng)理解為是指如下過程，其中照明的總功率優(yōu)選地周期性地改變，特別地采用一個(gè)或多個(gè)調(diào)制頻率。特別地，周期性調(diào)制可以在照明的總功率的最大值和最小值之間實(shí)現(xiàn)。最小值可以是0，但也可以是>0，以使得(通過舉例的方式)完全調(diào)制不必實(shí)現(xiàn)。因此，調(diào)制可在用于照明對象的可選照明源與對象之間的束路徑中實(shí)現(xiàn)，例如通過在所述束路徑中設(shè)置的所述至少一個(gè)調(diào)制裝置。這些可能性的組合也是可設(shè)想的。所述至少一個(gè)調(diào)制裝置可以包括例如束斬波器或一些其它類型的周期性束中斷裝置，例如包括至少一個(gè)中斷器葉片或中斷器輪，其優(yōu)選以恒定速度旋轉(zhuǎn)并且因此可以周期性地中斷照明。還可能使用一個(gè)或多個(gè)不同類型的調(diào)制裝置，例如基于電光效應(yīng)和/或聲光效應(yīng)的調(diào)制裝置。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)可選的照明源本身也可以設(shè)計(jì)成生成調(diào)制的照明，例如通過具有調(diào)制強(qiáng)度和/或總功率(例如周期性調(diào)制的總功率)的所述照明源本身，和/或通過體現(xiàn)為脈沖照明源(例如為脈沖發(fā)光二極管)的所述照明源。因此，通過舉例的方式，所述至少一個(gè)調(diào)制裝置也可以完全或部分地集成到照明源中。各種可能性是可設(shè)想的。

探測器可被設(shè)計(jì)成特別是在不同調(diào)制的情況下檢測至少兩個(gè)傳感器信號，特別是在分別不同的調(diào)制頻率下的至少兩個(gè)傳感器信號。評估裝置可被設(shè)計(jì)成由所述至少兩個(gè)傳感器信號生成幾何信息。如上所述，這樣，通過示例的方式，可以分辨模糊和/或可以顧及例如一般不了解照明的總功率的事實(shí)。

如上所述，該光學(xué)傳感器還能以這樣的方式設(shè)計(jì)，即假設(shè)照明的總功率相同，傳感器信號依賴于照明調(diào)制的調(diào)制頻率。探測器特別是可如上所述以這樣的方式實(shí)施，即例如為了生成與對象有關(guān)的一條或多條進(jìn)一步的信息，拾取不同調(diào)制頻率下的傳感器信號。如上所述，通過示例的方式，至少兩個(gè)不同調(diào)制頻率下的傳感器信號可分別被拾取，其中，通過示例的方式，這樣，可補(bǔ)充與照明的總功率有關(guān)的信息的缺乏。通過示例的方式，通過將在不同調(diào)制頻率下拾取的至少兩個(gè)傳感器信號與例如可存儲(chǔ)在探測器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中的一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)曲線相比較，即使在不了解照明的總功率的情況下，也可以推導(dǎo)照明的幾何形狀，例如傳感器區(qū)上的光斑的直徑或等效直徑。為此目的，通過示例的方式，可以使用至少一個(gè)上述評估裝置，例如至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置，其可被設(shè)計(jì)成控制這種在不同頻率下拾取傳感器信號且其可被設(shè)計(jì)成將所述傳感器信號與至少一個(gè)校準(zhǔn)曲線比較以便由其生成幾何信息，例如與照明的幾何形狀有關(guān)的信息，例如與光學(xué)傳感器的傳感器區(qū)上照明光斑的直徑或等效直徑有關(guān)的信息。此外，如以下更加詳細(xì)地說明的，評估裝置可以可替代地或附加地被設(shè)計(jì)成生成與對象有關(guān)的至少一條信息，例如至少一條位置信息。如上所述，這種至少一條幾何信息的生成可例如考慮對象相對于探測器或其一部分的定位與光斑的大小之間的至少一個(gè)已知關(guān)系例如經(jīng)驗(yàn)地、半經(jīng)驗(yàn)地或利用對應(yīng)的成像方程分析地實(shí)現(xiàn)。

相對于已知探測器，其中對象的空間分辨率和/或成像一般也與使用盡可能最小的傳感器區(qū)——例如在CCD芯片的情況下盡可能最小的像素——的事實(shí)相關(guān)聯(lián)，所提出的探測器的傳感器區(qū)域原則上可采用非常大的方式實(shí)施，因?yàn)槔缈捎衫缯彰鞯膸缀涡螤钆c傳感器信號之間的已知關(guān)系生成與對象有關(guān)的幾何信息，特別是至少一條位置信息。相應(yīng)地，傳感器區(qū)域例如可具有傳感器區(qū)，例如為至少10cm²、優(yōu)選至少25cm²的光學(xué)傳感器區(qū)，例如25cm²至10m²的傳感器區(qū)，優(yōu)選50cm²至1m²的傳感器區(qū)。傳感器區(qū)一般可適于該應(yīng)用。傳感器區(qū)優(yōu)選可具有矩形幾何形狀，例如16：9或4：3幾何形狀，其特別是適于可采用它作為近程傳感器的顯示器。然而，其它幾何形狀和/或傳感器區(qū)是可行的。在這方面，傳感器區(qū)應(yīng)當(dāng)以這樣的方式選擇，即至少在對象位于探測器的可視范圍內(nèi)、優(yōu)選預(yù)定視角和/或探測器的預(yù)定距離內(nèi)的情況下，光斑始終布置在傳感器區(qū)內(nèi)。這樣，可確保光斑不會(huì)被傳感器區(qū)域的邊界修剪，被傳感器區(qū)域的邊界修剪的結(jié)果可能發(fā)生信號破壞。

如上所述，傳感器區(qū)域特別是可為連續(xù)的傳感器區(qū)域，特別是優(yōu)選可生成均勻的、特別是單個(gè)傳感器信號的連續(xù)傳感器區(qū)。因此，傳感器信號特別是可為用于整個(gè)傳感器區(qū)域的均勻傳感器信號，也就是說傳感器區(qū)域的每個(gè)部分區(qū)域例如附加地對其有貢獻(xiàn)的傳感器信號。如上所述，傳感器信號一般特別是可選自由光電流和光電壓組成的組。

光學(xué)傳感器可特別是包括至少一個(gè)半導(dǎo)體探測器和/或是至少一個(gè)半導(dǎo)體探測器。特別地，光學(xué)傳感器可包括至少一個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體探測器或者是至少一個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體探測器，也就是說包含至少一種有機(jī)半導(dǎo)體材料和/或至少一種有機(jī)傳感器材料——例如至少一種有機(jī)染料——的半導(dǎo)體探測器。優(yōu)選地，有機(jī)半導(dǎo)體探測器可包括至少一個(gè)有機(jī)太陽能電池并且特別優(yōu)選地染料太陽能電池，尤其地固體染料太陽能電池。以下更加詳細(xì)地說明這些優(yōu)選的固體染料太陽能電池的示例性實(shí)施例。

特別地，光學(xué)傳感器可包括至少一個(gè)第一電極、至少一種n半導(dǎo)體金屬氧化物、至少一種染料、至少一種p半導(dǎo)體有機(jī)材料(優(yōu)選至少一種固體p半導(dǎo)體有機(jī)材料)和至少一個(gè)第二電極。然而，一般地，應(yīng)指出，其中假設(shè)總功率恒定，傳感器信號依賴于傳感器區(qū)域的照明的幾何形狀的所述效應(yīng)不局限于有機(jī)太陽能電池并且特別是不局限于染料太陽能電池的可能性高。在不打算通過該理論限制本發(fā)明的保護(hù)范圍并且本發(fā)明不束縛于該理論的正確性的前提下，假定一般地光伏元件適合作為可根據(jù)如WO 2014/097181 A1中更詳細(xì)地描述的理論工作的光學(xué)傳感器。

如上所述，探測器具有至少一個(gè)評估裝置。特別地，至少一個(gè)評估裝置也可被設(shè)計(jì)為完全或部分地控制或驅(qū)動(dòng)探測器，例如評估裝置被設(shè)計(jì)為控制探測器的一個(gè)或多個(gè)調(diào)制裝置和/或控制探測器的至少一個(gè)照明源。評估裝置特別是可被設(shè)計(jì)為實(shí)施至少一個(gè)測量循環(huán)，其中拾取一個(gè)或多個(gè)傳感器信號，例如多個(gè)橫向傳感器信號和/或多個(gè)縱向傳感器信號，例如在照明的不同調(diào)制頻率下連續(xù)地多個(gè)傳感器信號。

如上所述，評估裝置被設(shè)計(jì)為通過評估橫向傳感器信號生成與對象的橫向位置有關(guān)的至少一條信息并且通過評估縱向傳感器信號生成與對象的縱向位置有關(guān)的至少一條信息。對象的所述位置可以是靜態(tài)的，但優(yōu)選地可包括對象的至少一種移動(dòng)，例如探測器或其一部分——例如光學(xué)傳感器的圖像平面——與對象或其一部分之間的相對運(yùn)動(dòng)。這種情況下，相對移動(dòng)一般可包括至少一種線性運(yùn)動(dòng)和/或至少一種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)信息例如也可通過在不同時(shí)間拾取的至少兩條信息的比較來獲得，使得例如至少一條位置信息也可包括至少一條速率信息和/或至少一條加速度信息，例如與對象或其一部分與探測器或其一部分之間的至少一個(gè)相對速率有關(guān)的至少一條信息。特別地，至少一條位置信息一般可選自：與對象或其一部分與探測器或其一部分之間的距離、特別是光學(xué)路徑長度有關(guān)的信息；與對象或其一部分相對于探測器或其一部分的定位有關(guān)的信息；與對象和/或其一部分相對于探測器或其一部分的取向有關(guān)的信息；與對象或其一部分與探測器或其一部分之間的相對運(yùn)動(dòng)有關(guān)的信息；與對象或其一部分的二維或三維空間構(gòu)型、特別是對象的幾何形狀或形態(tài)有關(guān)的信息。一般地，至少一條位置信息因此可選自例如由以下信息組成的組：與對象或其至少一部分的至少一個(gè)位置有關(guān)的信息；與對象或其一部分的至少一個(gè)取向有關(guān)的信息；與對象或其一部分的幾何形狀或形態(tài)有關(guān)的信息；與對象或其一部分的速率有關(guān)的信息；與對象或其一部分的加速度有關(guān)的信息；與探測器的視線范圍內(nèi)有無對象或其一部分有關(guān)的信息。這里，至少一條位置信息可例如在至少一個(gè)坐標(biāo)系、例如探測器或其一部分靠置在其中的坐標(biāo)系中指定。可替代地或附加地，位置信息也可僅包含例如探測器或其一部分與對象或其一部分之間的距離。也可設(shè)想所述可行性的組合。

如上所述，探測器可包括至少一個(gè)照明源。照明源可采用各種方式實(shí)施。因而，照明源例如可以是探測器在探測器殼體中的部分。然而，可替代地或附加地，至少一個(gè)照明源也可設(shè)置在探測器殼體的外部例如作為單獨(dú)的光源。照明源可與對象分開布置并且從一定距離照明對象。可替代地或附加地，照明源也可與對象連接或甚至是對象的一部分，使得通過示例的方式，從對象出現(xiàn)的電磁輻射也可由照明源直接生成。通過示例的方式，至少一個(gè)照明源可設(shè)置在對象上和/或?qū)ο笾胁⑶抑苯由捎靡哉彰鱾鞲衅鲄^(qū)域的電磁輻射。通過示例的方式，在對象上可設(shè)置有至少一個(gè)紅外線發(fā)射器和/或至少一個(gè)用于可見光的發(fā)射器和/或至少一個(gè)用于紫外光的發(fā)射器。通過示例的方式，在對象上和/或?qū)ο笾锌稍O(shè)置有是至少一個(gè)發(fā)光二極管和/或至少一個(gè)激光二極管。照明源可特別是包括一個(gè)或多個(gè)以下照明源：激光器，特別是激光二極管，不過原則上，可替代地或附加地，也可使用其它類型的激光器；發(fā)光二極管；白熾燈；有機(jī)光源，特別是有機(jī)發(fā)光二極管?？商娲鼗蚋郊拥?，也可使用其它照明源。特別優(yōu)選的是照明源被設(shè)計(jì)成生成具有高斯束線型的一個(gè)或多個(gè)光束，例如至少在許多激光器中情況大致就是這樣。然而，原則上，其它實(shí)施例也是可以的。

如上所述，本發(fā)明的又一方面提出了一種用于在用戶與機(jī)器之間交換至少一條信息的人機(jī)接口。人機(jī)接口一般應(yīng)當(dāng)被理解為指可用以交換這種信息的裝置。該機(jī)器可特別是包括數(shù)據(jù)處理裝置。至少一條信息一般可包括例如數(shù)據(jù)和/或控制命令。因而，人機(jī)接口可特別是設(shè)計(jì)用于由用戶輸入控制命令。

人機(jī)接口具有至少一個(gè)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)上述實(shí)施例的探測器。人機(jī)接口被設(shè)計(jì)成借助于探測器生成用戶的至少一條幾何信息，其中人機(jī)接口被設(shè)計(jì)成向該幾何信息分配至少一條信息，特別是至少一個(gè)控制命令。通過示例的方式，所述至少一條幾何信息可以是或者包括與用戶的身體和/或至少一個(gè)身體部位有關(guān)的位置信息和/或定位信息和/或取向信息，例如與手姿勢和/或用戶的某一其它身體部位的姿勢有關(guān)的位置信息。

這種情況下，術(shù)語“用戶”應(yīng)當(dāng)被寬泛地解釋并且例如也可涵蓋直接受用戶影響的一個(gè)或多個(gè)物品。因而，用戶例如也可穿戴一只或多只手套和/或其它服裝，其中幾何信息是該至少一件服裝的至少一條幾何信息。通過示例的方式，這些服裝可被實(shí)施為例如通過一個(gè)或多個(gè)反射器的使用反射從至少一個(gè)照明源出現(xiàn)的輻射。再次可替代地或附加地，用戶例如可在空間中移動(dòng)可檢測其幾何信息的一個(gè)或多個(gè)物品，這同樣旨在歸類于用戶的至少一條幾何信息的生成下。通過示例的方式，用戶可例如借助于所述用戶的手移動(dòng)至少一個(gè)反射桿和/或某一其它類型的物品。

該至少一條幾何信息可以是靜態(tài)的，也就是說例如可再次包括快照，但優(yōu)選可再次包括一系列連續(xù)的幾何信息和/或至少一種移動(dòng)。通過示例的方式，可比較在不同時(shí)間拾取的至少兩條幾何信息，使得通過示例的方式，至少一條幾何信息也可包含與移動(dòng)的速率和/或加速度有關(guān)的至少一條信息。相應(yīng)地，至少一條幾何信息例如可包括與用戶的至少一個(gè)身體姿勢和/或至少一種移動(dòng)有關(guān)的至少一條信息。

人機(jī)接口被設(shè)計(jì)成向幾何信息分配至少一條信息，特別是至少一個(gè)控制命令。如上所述，術(shù)語“信息”在這種情況下應(yīng)當(dāng)被寬泛地解釋并且可包括例如數(shù)據(jù)和/或控制命令。通過示例的方式，人機(jī)接口可被設(shè)計(jì)成例如借助于對應(yīng)的分配算法和/或存儲(chǔ)的分配規(guī)范向至少一條幾何信息分配至少一條信息。通過示例的方式，可存儲(chǔ)一組幾何信息與對應(yīng)信息之間的唯一分配。這樣，例如借助于用戶的對應(yīng)身體姿勢和/或運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)至少一條信息的輸入。

這些人機(jī)接口一般可用于機(jī)器控制中或例如虛擬現(xiàn)實(shí)中。通過示例的方式，借助于具有一個(gè)或多個(gè)探測器的人機(jī)接口，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制器、制造控制器、一般而言機(jī)器控制器、機(jī)器人控制器、車輛控制器或類似控制器。然而，特別優(yōu)選這種人機(jī)接口在電子消費(fèi)產(chǎn)品中的使用。

相應(yīng)地，如上所述，本發(fā)明的又一方面提出了一種用于實(shí)施至少一個(gè)娛樂功能、特別是游戲的娛樂裝置。該娛樂功能特別是可包括至少一個(gè)游戲功能。通過示例的方式，可存儲(chǔ)可由用戶影響的一個(gè)或多個(gè)游戲，在下文中用戶也被叫做玩家。通過示例的方式，娛樂裝置可包括至少一個(gè)顯示裝置，例如至少一個(gè)屏幕和/或至少一個(gè)投影儀和/或至少一組顯示眼鏡。

該娛樂裝置還包括至少一個(gè)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)上述實(shí)施例的人機(jī)接口。該娛樂裝置被設(shè)計(jì)成使得玩家的至少一條信息能夠借助于人機(jī)接口輸入。通過示例的方式，玩家如上所述可為此目的采取或變更一個(gè)或多個(gè)身體姿勢。這包括玩家例如為此目的使用對應(yīng)的物品的可能性，例如，諸如手套的服裝，例如配備有用于反射探測器的電磁輻射的一個(gè)或多個(gè)反射器的服裝。至少一條信息可包括例如如上所述的一個(gè)或多個(gè)控制命令。通過示例的方式，這樣，可執(zhí)行方向的變更，可確認(rèn)輸入，可從菜單進(jìn)行選擇，可開始特定游戲選擇，可在虛擬空間中影響運(yùn)動(dòng)或可執(zhí)行影響或變更娛樂功能的類似示例。

上述探測器、方法、人機(jī)接口和娛樂裝置以及所提出的用途相比于現(xiàn)有技術(shù)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。因而，一般地，可提供用于確定至少一個(gè)對象在空間中的位置的簡單并且仍有效的探測器。在其中，作為示例，可采用快速和有效的方式確定對象或?qū)ο蟮囊徊糠值娜S坐標(biāo)。

與基于復(fù)雜的三角形法的本領(lǐng)域中已知的裝置相比，所提出的探測器特別是關(guān)于探測器的光學(xué)設(shè)置提供了高簡單程度。因而，原則上，一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)sDSC結(jié)合合適的評估裝置的簡單組合足夠用于高精度位置檢測。這種高簡單程度與高精度測量的可能性相結(jié)合特別適合用于例如人機(jī)接口中和更優(yōu)選地游戲中的機(jī)器控制。因而，可提供可用于大量游戲目的的成本劃算的娛樂裝置。

因而，根據(jù)本發(fā)明的探測器可用于移動(dòng)電話、平板電腦、筆記本電腦、智能面板或其它固定或移動(dòng)式計(jì)算機(jī)或通信應(yīng)用中。因而，探測器與至少一個(gè)主動(dòng)照明源如射出可見范圍內(nèi)或優(yōu)選地紅外譜范圍內(nèi)的光的光源組合，以便提高性能。探測器還可用于監(jiān)督和/或記錄目的或作為輸入裝置以控制移動(dòng)式設(shè)備，尤其與手勢識別相結(jié)合。因而，具體地，用作人機(jī)接口的探測器——也被稱為輸入裝置——可在移動(dòng)應(yīng)用中使用例如用于經(jīng)由諸如移動(dòng)電話的移動(dòng)式設(shè)備控制其它電子設(shè)備或構(gòu)件。作為示例，包括至少一個(gè)探測器的移動(dòng)應(yīng)用可用于控制電視機(jī)、游戲機(jī)、音樂播放器或音樂設(shè)備或其它娛樂裝置。

此外，探測器可用于網(wǎng)絡(luò)攝像頭或用于計(jì)算應(yīng)用的其它周邊設(shè)備中。因而，作為示例，探測器可與軟件相結(jié)合地用于成像、記錄、監(jiān)督、掃描或運(yùn)動(dòng)檢測。如在人機(jī)接口和/或娛樂裝置的上下文中概述的，探測器可特別是用于通過面部表達(dá)和/或身體表達(dá)給出命令。另外，探測器可與其它輸入生成裝置像例如鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸板等組合。此外，探測器可例如通過使用網(wǎng)絡(luò)攝像頭而用于游戲應(yīng)用中。此外，探測器可用于虛擬訓(xùn)練應(yīng)用和/或視頻會(huì)議中。此外，探測器可用于如上文部分地說明的移動(dòng)音頻設(shè)備、電視設(shè)備和游戲設(shè)備中。具體地，探測器可被用作用于電子設(shè)備、娛樂裝置等的控制器或控制裝置。

此外，探測器可用于安全和監(jiān)督應(yīng)用。具體地，探測器可用于光學(xué)加密。此外，考慮到利用探測器的3D檢測的容易性和準(zhǔn)確性，探測器一般可用于面部、身體和人體識別和辨認(rèn)。在其中，探測器可與用于識別或個(gè)性化目的的其它檢測手段如密碼、指紋、虹膜檢測、語音識別或其它手段組合。因而，一般地，探測器可用于安全裝置和其它個(gè)性化應(yīng)用中。

此外，探測器可用于醫(yī)療系統(tǒng)和體育領(lǐng)域中。因而，在醫(yī)療技術(shù)的領(lǐng)域中，可提到例如用于內(nèi)窺鏡中的外科機(jī)器人，因?yàn)槿缟纤?，探測器可僅需很小的空間并且可集成在其它裝置中。此外，探測器可與合適的監(jiān)視軟件組合，以便實(shí)現(xiàn)諸如手勢的運(yùn)動(dòng)的跟蹤和分析。

此外，探測器可用于游戲領(lǐng)域中。探測器用于給出命令的應(yīng)用是可行的，例如通過將一個(gè)或多個(gè)探測器用于手勢或面部識別。探測器可與主動(dòng)系統(tǒng)組合以便在例如低光照條件下或在需要周圍條件的增強(qiáng)的其它狀況下工作。附加地或可替代地，一個(gè)或多個(gè)探測器與一個(gè)或多個(gè)IR或VIS光源的組合是可以的，例如與檢測裝置組合。

在WO 2014/097181 A1中可發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的探測器的更多用途。

如上所述，優(yōu)選地，至少一個(gè)光學(xué)傳感器可包括至少一個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體探測器，特別優(yōu)選至少一個(gè)染料太陽能電池DSC或sDSC。特別地，各光學(xué)傳感器均可優(yōu)選順次包括至少一個(gè)第一電極、至少一種n半導(dǎo)體金屬氧化物、至少一種染料、至少一種p半導(dǎo)體有機(jī)材料和至少一個(gè)第二電極。例如，所述元件可作為多層存在于層結(jié)構(gòu)中。層結(jié)構(gòu)可例如適用于襯底，優(yōu)選透明襯底，例如玻璃襯底。

WO 2014/097181 A1中通過示例的方式了描述了優(yōu)選的光學(xué)傳感器的上述元件的優(yōu)選實(shí)施例，其中這些實(shí)施例可采用任意期望的組合使用。然而，許多其它構(gòu)型也是可以的，原則上，其中可參考例如以上引用的WO 2012/110924 A1、US 2007/0176165 A1、US 6,995,445 B2、DE 2501124 A1、DE 3225372 A1和WO 2009/013282 A1。

總之，在本發(fā)明的上下文中，以下實(shí)施例被看作是特別優(yōu)選的：

實(shí)施例1：一種用于確定至少一個(gè)對象關(guān)于至少一個(gè)光學(xué)傳感器的位置的探測器，其中所述光學(xué)傳感器具有圖像平面，所述探測器包括：

-至少一個(gè)照明源，其中所述照明源射出至少一個(gè)光束，其中所述光束包括平行于至少一個(gè)光學(xué)傳感器的圖像平面的分量；

-光學(xué)傳感器，其中所述光學(xué)傳感器在所述圖像平面中具有傳感器區(qū)域，其中所述光學(xué)傳感器適于在所述對象以光從光束的平行于所述光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的方式接近所述光學(xué)傳感器的情況下確定所述對象的位置的橫向分量，所述位置的橫向分量是在所述光學(xué)傳感器的圖像平面中的位置，所述光學(xué)傳感器適于由在所述傳感器區(qū)域中的從所述光束的平行于所述光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光生成至少一個(gè)橫向傳感器信號，其中所述光學(xué)傳感器還被設(shè)計(jì)成以依賴于通過從光束的平行于所述光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光對所述傳感器區(qū)域的照明的方式生成至少一個(gè)縱向傳感器信號，其中所述縱向傳感器信號依賴于在所述傳感器區(qū)域中的從所述光束的平行于所述光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光的強(qiáng)度的變化；和

-評估裝置，其中所述評估裝置被設(shè)計(jì)成通過評估所述橫向傳感器信號生成與所述對象的位置的橫向分量有關(guān)的至少一條信息，并且其中所述評估裝置還被設(shè)計(jì)成通過評估所述縱向傳感器信號生成與所述對象的位置的縱向分量有關(guān)的至少一條信息。

實(shí)施例2：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述光學(xué)傳感器是具有至少一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第二電極和至少一種光伏材料的光電探測器，其中所述光伏材料嵌埋在所述第一電極與所述第二電極之間，其中所述光伏材料適合響應(yīng)于光對所述光伏材料的照明而生成電荷，其中所述第二電極是具有至少兩個(gè)局部電極的分割電極。

實(shí)施例3：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，從所述局部電極通過的電流依賴于所述光束在所述傳感器區(qū)域中的位置。

實(shí)施例4：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述光學(xué)傳感器適于根據(jù)從所述局部電極通過的電流而生成所述橫向傳感器信號。

實(shí)施例5：根據(jù)前兩個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述探測器——優(yōu)選地所述光學(xué)傳感器和/或所述評估裝置——適于由從所述局部電極通過的電流的至少一個(gè)比率得出與所述對象的橫向位置有關(guān)的信息。

實(shí)施例6：根據(jù)前四個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，設(shè)置了至少四個(gè)局部電極。

實(shí)施例7：根據(jù)前五個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述第二電極是具有三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)局部電極的分割電極。

實(shí)施例8：根據(jù)前六個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述光伏材料包含至少一種有機(jī)光伏材料，并且其中所述光學(xué)傳感器是有機(jī)光電探測器。

實(shí)施例9：根據(jù)前七個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述有機(jī)光電探測器是染料敏化太陽能電池。

實(shí)施例10：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述染料敏化太陽能電池是固體染料敏化太陽能電池，包括嵌埋在所述第一電極與所述第二電極之間的層設(shè)置，所述層設(shè)置包括至少一種n半導(dǎo)體金屬氧化物、至少一種染料和至少一種固體p半導(dǎo)體有機(jī)材料。

實(shí)施例11：根據(jù)前九個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述第一電極至少部分地由至少一種透明導(dǎo)電氧化物制成，其中所述第二電極至少部分地由導(dǎo)電聚合物、優(yōu)選地透明的導(dǎo)電聚合物制成。

實(shí)施例12：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述導(dǎo)電聚合物選自由以下聚合物組成的組：聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)，優(yōu)選地電摻雜有至少一種抗衡離子的PEDOT，更優(yōu)選地?fù)诫s有聚苯乙烯磺酸鈉的PEDOT(PEDOT：PSS)；聚苯胺(PANI)；聚噻吩。

實(shí)施例13：根據(jù)前兩個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述導(dǎo)電聚合物提供在所述局部電極之間的0.1-20kΩ的電阻率，優(yōu)選地0.5-5.0kΩ的電阻率，以及更優(yōu)選地，1.0-3.0kΩ的電阻率。

實(shí)施例14：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述光學(xué)傳感器中的至少一個(gè)是透明光學(xué)傳感器。

實(shí)施例15：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，設(shè)置了一個(gè)光學(xué)傳感器。

實(shí)施例16：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述探測器還具有用于調(diào)制照明的至少一個(gè)調(diào)制裝置。

實(shí)施例17：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述探測器被設(shè)計(jì)成在不同調(diào)制的情況下檢測至少兩個(gè)縱向傳感器信號，特別是分別在不同調(diào)制頻率下檢測至少兩個(gè)傳感器信號，其中所述評估裝置被設(shè)計(jì)成通過評估所述至少兩個(gè)縱向傳感器信號而生成與所述對象的縱向位置有關(guān)的至少一條信息。

實(shí)施例18：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述光學(xué)傳感器還以這樣的方式被設(shè)計(jì)，即假設(shè)照明的總功率相同，所述縱向傳感器信號依賴于照明調(diào)制的調(diào)制頻率。

實(shí)施例19：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述光學(xué)傳感器的傳感器區(qū)域是剛好一個(gè)連續(xù)的傳感器區(qū)域，其中所述傳感器信號是用于整個(gè)所述傳感器區(qū)域的均勻傳感器信號。

實(shí)施例20：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述光學(xué)傳感器的傳感器區(qū)域是或者包括傳感器區(qū)，所述傳感器區(qū)由相應(yīng)裝置的表面形成，其中所述表面朝向所述對象或背離所述對象。

實(shí)施例21：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述縱向傳感器信號選自由電流和電壓組成的組。

實(shí)施例22：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述橫向傳感器信號選自由電流和電壓或其任意得出信號組成的組。

實(shí)施例23：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述評估裝置被設(shè)計(jì)成由所述照明的幾何形狀與所述對象關(guān)于所述探測器的相對定位之間的至少一個(gè)預(yù)定關(guān)系生成與所述對象的縱向位置有關(guān)的至少一條信息，優(yōu)選考慮所述照明的已知功率并且可選擇地考慮用以調(diào)制所述照明的調(diào)制頻率。

實(shí)施例24：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述評估裝置適于使所述縱向傳感器信號標(biāo)準(zhǔn)化并且獨(dú)立于所述光束的強(qiáng)度生成與所述對象的縱向位置有關(guān)的信息。

實(shí)施例25：根據(jù)前兩個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述評估裝置適于通過比較不同光學(xué)傳感器的縱向傳感器信號來識別所述光束是否加寬或變窄。

實(shí)施例26：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述評估裝置適于通過由所述至少一個(gè)縱向傳感器信號確定所述光束的直徑生成與所述對象的縱向位置有關(guān)的至少一條信息。

實(shí)施例27：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述評估裝置適于將所述光束的束直徑與所述光束的已知的束特性比較，以便優(yōu)選地從所述光束的束直徑對在所述光束的傳播方向上的至少一個(gè)傳播坐標(biāo)的已知依賴性和/或從所述光束的已知高斯線型，確定與所述對象的縱向位置有關(guān)的至少一條信息。

實(shí)施例28：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述照明源與所述光學(xué)傳感器連接。

實(shí)施例29：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述照明源位于所述光學(xué)傳感器的側(cè)面上。

實(shí)施例30：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述探測器包括至少兩個(gè)單獨(dú)的照明源。

實(shí)施例31：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述至少兩個(gè)照明源形成完全或部分地封閉所述圖像平面和/或所述光學(xué)傳感器的框架。

實(shí)施例32：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述探測器還包括用于調(diào)制由所述照明源射出的至少一個(gè)光束的照明的至少一個(gè)調(diào)制裝置。

實(shí)施例33：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述探測器還包括用于調(diào)制由所述照明源射出的至少一個(gè)光束的照明的至少一個(gè)調(diào)制裝置。

實(shí)施例34：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述探測器還包括用于調(diào)制由所述照明源射出的所述至少一個(gè)光束的照明的至少一個(gè)調(diào)制裝置。

實(shí)施例35：根據(jù)前兩個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，存在至少兩個(gè)單獨(dú)的照明源，其中所述單獨(dú)的照明源的不同之處在于用于調(diào)制每個(gè)所述照明源的照明的頻率。

實(shí)施例36：根據(jù)前述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中，所述評估裝置還被指定為將與所述對象的位置有關(guān)的至少兩條不同信息組合成特定命令。

實(shí)施例37：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述特定命令被解釋為手勢。

實(shí)施例38：根據(jù)前一實(shí)施例所述的探測器，其中，所述手勢包括選自點(diǎn)擊、雙擊、旋轉(zhuǎn)、縮放功能以及拖放動(dòng)作的功能。

實(shí)施例39：一種用于在用戶與機(jī)器之間交換至少一條信息、特別是用于輸入控制命令的人機(jī)接口，其中，所述人機(jī)接口包括至少一個(gè)根據(jù)前述與探測器有關(guān)的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器，其中所述人機(jī)接口被設(shè)計(jì)成借助于所述探測器生成所述用戶的至少一條幾何信息，其中所述人機(jī)接口被設(shè)計(jì)成向所述幾何信息分配至少一條信息，特別是至少一個(gè)控制命令。

實(shí)施例40：根據(jù)前一實(shí)施例所述的人機(jī)接口，其中，用戶的所述至少一條幾何信息選自由以下信息組成的組：用戶的至少一個(gè)身體部位的位置；用戶的至少一個(gè)身體部位的取向；用戶的至少一個(gè)身體部位的運(yùn)動(dòng)。

實(shí)施例41：根據(jù)前兩個(gè)實(shí)施例中的任一個(gè)所述的人機(jī)接口，其中，所述人機(jī)接口還包括至少一個(gè)顯示器，其中所述光學(xué)傳感器是透明的和/或半透明的并且以所述顯示器透過所述光學(xué)傳感器完全或部分地可見的方式關(guān)于所述顯示器定位。

實(shí)施例42：根據(jù)前一實(shí)施例所述的人機(jī)接口，其中，所述顯示器是動(dòng)態(tài)顯示器，優(yōu)選地選自陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子屏幕、發(fā)光二極管(LED)屏幕、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)屏幕和場致發(fā)射顯示器(FED)的顯示器。

實(shí)施例43：一種用于實(shí)施至少一種娛樂功能、特別是游戲的娛樂裝置，其中，所述娛樂裝置包括至少一個(gè)根據(jù)前述與人機(jī)接口有關(guān)的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的人機(jī)接口，其中所述娛樂裝置被設(shè)計(jì)成使得玩家能夠借助于所述人機(jī)接口輸入至少一條信息，其中所述娛樂裝置被設(shè)計(jì)成根據(jù)所述信息變更娛樂功能。

實(shí)施例44：一種用于特別是使用根據(jù)前述與探測器有關(guān)的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器確定至少一個(gè)對象關(guān)于至少一個(gè)光學(xué)傳感器的位置的分量的方法，其中，所述光學(xué)傳感器具有圖像平面，

-其中，使用至少一個(gè)照明源，其中所述至少一個(gè)照明源射出至少一個(gè)光束，其中所述光束包括平行于至少一個(gè)光學(xué)傳感器的圖像平面的分量；

-其中，使用探測器的至少一個(gè)光學(xué)傳感器，其中所述光學(xué)傳感器在所述圖像平面中具有傳感器區(qū)域，其中所述光學(xué)傳感器適于在所述對象以光從所述光束的平行于所述光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的方式接近所述光學(xué)傳感器的情況下確定所述對象的位置的橫向分量，所述位置的橫向分量是在所述光學(xué)傳感器的圖像平面中的位置，所述光學(xué)傳感器適于由在所述傳感器區(qū)域中的從所述光束的平行于所述光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光生成至少一個(gè)橫向傳感器信號，其中所述光學(xué)傳感器還被設(shè)計(jì)成以依賴于通過從所述光束的平行于所述光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光對所述傳感器區(qū)域照明的方式生成至少一個(gè)縱向傳感器信號，其中所述縱向傳感器信號依賴于在所述傳感器區(qū)域中的從所述光束的平行于所述光學(xué)傳感器的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射的光的強(qiáng)度的變化；

-其中，使用至少一個(gè)評估裝置，其中所述評估裝置被設(shè)計(jì)成通過評估所述橫向傳感器信號生成與所述對象的位置的橫向分量有關(guān)的至少一條信息，并且其中所述評估裝置還被設(shè)計(jì)成通過評估所述縱向傳感器信號生成與所述對象的位置的縱向分量有關(guān)的至少一條信息。

實(shí)施例45：根據(jù)前述與探測器有關(guān)的實(shí)施例中的任一個(gè)所述的探測器出于使用目的的用途，所述用途選自由以下用途組成的組合：位置測量，特別是作為近程傳感器；距離測量，特別是作為近程傳感器；人機(jī)接口應(yīng)用；娛樂應(yīng)用；安全應(yīng)用。

附圖說明

從隨后與從屬權(quán)利要求結(jié)合的優(yōu)選的示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步可選的細(xì)節(jié)和特征是明顯的。在該上下文中，可單獨(dú)地或采用若干組合來實(shí)施特定的特征。本發(fā)明不限于示例性實(shí)施例。在圖中示意性地示出示例性實(shí)施例。在各個(gè)圖中相同的附圖標(biāo)記指相同的元件，或具有相同的功能的元件，或者關(guān)于它們的功能彼此對應(yīng)的元件。

特別地，在附圖中：

圖1A至1C示出根據(jù)本發(fā)明的包括人機(jī)接口的探測器的示例性實(shí)施例；

圖2A和2B示出可用于本發(fā)明的探測器中的探測器的實(shí)施例的不同視圖；

圖3A至3D示出生成傳感器信號并且得出與對象的橫向位置有關(guān)的信息的原理；

圖4A和4B示出可用于根據(jù)本發(fā)明的探測器中的光學(xué)傳感器的實(shí)施例的不同視圖；以及

圖5A至5E示出生成縱向傳感器信號和得出與對象的縱向位置有關(guān)的信息的原理。

具體實(shí)施方式

圖1A在高度示意性圖示中示出用于確定至少一個(gè)對象112、特別是用戶的手指114的位置的根據(jù)本發(fā)明的探測器110的示例性實(shí)施例的側(cè)視圖。探測器110優(yōu)選可形成近程傳感器116或因而可以是人機(jī)接口118的一部分，其中人機(jī)接口可用于娛樂裝置119中。然而，其它實(shí)施例是可以的。

探測器110包括呈現(xiàn)圖像平面122的光學(xué)傳感器120。具體地，這里圖像平面122限定出如圖1A中象征性地示出的關(guān)于光學(xué)傳感器120的一類自然坐標(biāo)系124這里，圖像平面122被視為x-y平面并且垂直于其的方向被表示為z方向。在該坐標(biāo)系124中，平行或逆平行于x-y平面的方向被看作包括橫向分量并且沿z軸的坐標(biāo)被視為縱坐標(biāo)。因而，垂直于縱向的任意方向被視為包括橫向分量并且x坐標(biāo)和/或y坐標(biāo)被視為橫坐標(biāo)。其它類型的坐標(biāo)系124是可以的。

光學(xué)傳感器120包括傳感器區(qū)域126，其可透過在由對象112散射之后從對象112行進(jìn)到探測器110的入射散射光束128。光學(xué)傳感器120適于確定光束128在一個(gè)或多個(gè)橫向、例如x方向和/或y方向上的橫向位置。因而，光學(xué)傳感器120適于生成至少一個(gè)橫向傳感器信號。此外，光學(xué)傳感器120還被指定為以依賴于光束128對相應(yīng)傳感器區(qū)域126的照明的方式生成至少一個(gè)縱向傳感器信號。假設(shè)照明的總功率相同，縱向傳感器信號取決于如以下將更詳細(xì)地概述的相應(yīng)傳感器區(qū)域126中的光束128的束截面。橫向傳感器信號和縱向傳感器信號通過一個(gè)或多個(gè)信號引線130傳輸?shù)教綔y器110的至少一個(gè)評估裝置132。

另外，圖1A所示的探測器包括兩個(gè)單獨(dú)的照明源134，其中每個(gè)照明源134都射出至少一個(gè)主光束136，其中每個(gè)主光束136都包括平行于光學(xué)傳感器120的圖像平面122的分量。在該特定示例中，評估裝置132還包括照明引線138，其中每個(gè)照明引線138都可將控制信號從評估裝置132傳輸?shù)礁髡彰髟?34以便控制它們的操作。另外，照明源優(yōu)選可配備有調(diào)制裝置140，該調(diào)制裝置可以以這樣的方式影響縱向傳感器信號，即假設(shè)照明的總功率相同，縱向傳感器信號依賴于照明調(diào)制的調(diào)制頻率。然而，其它實(shí)施例是可以的，例如在探測器110包括單獨(dú)的調(diào)制裝置140的情況下。

如圖1A所示，光學(xué)傳感器120適于在作為對象112的手指114以這樣的方式接近光學(xué)傳感器120的情況下確定用戶的手指114的位置的橫向分量，即以入射光束128從入射主光束136的平行于光學(xué)傳感器120的圖像平面122傳導(dǎo)并由用戶的手指114散射的分量生成的方式。相應(yīng)地，光學(xué)傳感器120適于從在傳感器區(qū)域126中撞擊光學(xué)傳感器120的圖像平面122的散射光束128的光生成至少一個(gè)橫向傳感器信號。

此外，光學(xué)傳感器120被指定為通過光束128從主光束136的平行于光學(xué)傳感器120的圖像平面?zhèn)鲗?dǎo)的分量散射而以依賴于傳感器區(qū)域126的照明的方式生成至少一個(gè)縱向傳感器信號。這里，縱向傳感器信號依賴于在傳感器區(qū)域126中撞擊光學(xué)傳感器120的圖像平面122的散射光束128的光強(qiáng)度的變化。

如圖1A中進(jìn)一步示出的，適于在用戶與機(jī)器之間交換至少一條信息的人機(jī)接口118包括如上所述的至少一個(gè)探測器110并且另外包括顯示器142。特別是為了顯示器142的充分照明，光學(xué)傳感器120是透明的和/或半透明的并且以顯示器142透過光學(xué)傳感器120完全或部分地可見的方式關(guān)于顯示器142定位。特別地，顯示器是動(dòng)態(tài)顯示器，優(yōu)選地選自陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子屏幕、發(fā)光二極管(LED)屏幕、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)屏幕和場致發(fā)射顯示器(FED)的顯示器。

人機(jī)接口118被指定為借助于探測器110生成與用戶200有關(guān)的對象112的至少一條幾何信息。為此目的，顯示器142配備有顯示器引線144，該顯示器引線適于向可以是人機(jī)接口118的一部分的控制裝置146傳輸信息。然而，其它實(shí)施例是可以的。此外，特別是為了實(shí)現(xiàn)探測器110的評估裝置132與人機(jī)接口118的控制裝置146之間的通信，設(shè)置了評估引線147以便優(yōu)選地以從評估裝置132到控制裝置146的單向方式在評估裝置132與控制裝置146之間交換信息；然而，在某些實(shí)施例中，評估裝置132與控制裝置146之間的雙向信息交換也是可以的。

如以下將更詳細(xì)地概述的，評估裝置可被設(shè)計(jì)成通過評估所述至少一個(gè)橫向傳感器信號生成與對象112的至少一個(gè)橫向位置有關(guān)的至少一條信息并且通過評估縱向傳感器信號生成與對象112的至少一個(gè)縱向位置有關(guān)的至少一條信息。為此目的，評估裝置132可包括一個(gè)或多個(gè)電子裝置和/或一個(gè)或多個(gè)軟件，以便評估通過橫向評估單元148(利用“xy”表示)和縱向評估單元150(通過“z”表示)象征性地表示的傳感器信號。通過合并通過這些評估單元148、150得到的結(jié)果，因而可生成位置信息152，優(yōu)選地這里象征性地表示為“x，y，z”的三維位置信息。

評估裝置132可以是數(shù)據(jù)處理裝置的一部分和/或可包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置。評估裝置132可以完全或部分地集成到殼體中和/或可完全或部分地實(shí)施為以無線或有線方式與光學(xué)傳感器120電連接的單獨(dú)裝置。評估裝置132還可包括一個(gè)或多個(gè)另外的構(gòu)件，例如一個(gè)或多個(gè)電子硬件和/或一個(gè)或多個(gè)軟件，例如一個(gè)或多個(gè)測量單元(圖1A中未示出)和/或一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換單元，例如用于將來自多于一個(gè)光學(xué)傳感器120(這里未示出)的傳感器信號轉(zhuǎn)換成普通信號或普通信息。

在圖1B和1C中，示出了優(yōu)選地可被用作近程傳感器116的探測器110的一個(gè)潛在實(shí)施例的不同視圖。在其中，圖1B和1C兩者都示出光學(xué)傳感器120的頂視圖，其中光學(xué)傳感器120由一定數(shù)量的單獨(dú)照明源134包圍。作為兩個(gè)典型示例，在圖1B中的光學(xué)傳感器120周圍配置有8個(gè)單獨(dú)的照明源134并且在圖1C中的光學(xué)傳感器120周圍配置有14個(gè)單獨(dú)的照明源134。然而，不同數(shù)量的單獨(dú)照明源134位于光學(xué)傳感器120周圍的其它實(shí)施例是可以的。此外，圖1B和1C示意性地示出照明源134彼此或多或少等距地以相當(dāng)對稱的方式配置的布置結(jié)構(gòu)。該類型的布置結(jié)構(gòu)特別是允許位于光學(xué)傳感器120的圖像平面122中的傳感器區(qū)域126的充分和相當(dāng)均勻的照明，這因此增加了傳感器區(qū)域126內(nèi)的光學(xué)分辨率并且減少了特別是通過使用評估單元132確定必要的修正最終所需的計(jì)算時(shí)間。

而如圖1B所示的探測器110包括四個(gè)單獨(dú)的電極154，其中每個(gè)電極154都位于光學(xué)傳感器120的每一側(cè)156附近，如圖1C所示的探測器110包括十個(gè)單獨(dú)的電極154，其中每個(gè)電極154以兩個(gè)或三個(gè)電極154位于光學(xué)傳感器120的同一側(cè)156的方式位于光學(xué)傳感器120的該側(cè)156附近。雖然如圖1B中示意性地示出的布置結(jié)構(gòu)在光學(xué)傳感器120具有如例如用于機(jī)器、蜂窩電話或智能電話上的顯示器的比較小的面積、特別是200cm²以下的面積時(shí)可能特別有用，但如圖1C中示意性地示出的布置結(jié)構(gòu)優(yōu)選地可在光學(xué)傳感器120具有如例如用于計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視機(jī)、信息顯示器的比較大的面積、特別是0.25m²以上的面積時(shí)適用。然而，即使對于給定示例而言，其它布置結(jié)構(gòu)是可以的，特別是根據(jù)具體要求，例如速度和分辨率。

在以下公開的實(shí)施例中，光學(xué)傳感器120被指定為固體染料敏化太陽能電池(sDSC)。然而，應(yīng)注意，其它實(shí)施例是可以的。

在圖2A和圖2B中，示出了光學(xué)傳感器120的可能實(shí)施例的不同視圖。在其中，圖2A示出在光學(xué)傳感器120的層設(shè)置上的頂視圖，而圖2B示出在示意性設(shè)置中的層設(shè)置的局部橫截面圖。對于層設(shè)置的替代實(shí)施例，可參考上述公開內(nèi)容。

光學(xué)傳感器120包括透明襯底158，諸如由玻璃和/或透明塑料材料制成的襯底。該設(shè)置進(jìn)一步包括第一電極160、光阻擋層162、采用至少一種染料166敏化的至少一個(gè)n半導(dǎo)體金屬氧化物164、至少一個(gè)p半導(dǎo)體有機(jī)材料168以及至少一個(gè)第二電極170。這些元件在圖2B中示出。該設(shè)置可以進(jìn)一步包括至少一個(gè)封裝172，其在圖2B中未示出，并且在圖2A的頂視圖中象征性地示出，其可以覆蓋光學(xué)傳感器120的傳感器區(qū)域126。

作為示例性實(shí)施例，襯底158可以由玻璃制成，第一電極160可以完全或部分地由氟摻雜錫氧化物(FTO)制成，阻擋層162可以由致密的二氧化鈦(TiO2)制成，n半導(dǎo)體金屬氧化物164可以由無孔的二氧化鈦制成，p半導(dǎo)體有機(jī)材料168可以由spiro-MiOTAD制成，并且第二電極170可以包括PEDOT：PSS。此外，可以使用如在WO2012/110924A1中公開的染料ID504。其它實(shí)施例是可行的。

如在圖2A和圖2B中所示，第一電極160可以是大面積的電極，其可由單個(gè)電極觸頭174接觸。如在圖2A中的頂視圖中示出，第一電極160的電極觸頭174可以位于光學(xué)傳感器120的角部中。通過提供一個(gè)以上的電極觸頭174，冗余可能產(chǎn)生，并且在第一電極160上的電阻損耗可能消除，從而生成用于第一電極160的通用信號。

反之，第二電極170包括至少兩個(gè)局部電極176。如在圖2A中的頂視圖中可以看出的，第二電極170可以包括用于x方向的至少兩個(gè)局部電極178，和用于y方向的至少兩個(gè)局部電極180，經(jīng)由接觸引線182，這些局部電極176可通過封裝172電接觸。

在該具體實(shí)施例中，局部電極176形成包圍傳感器區(qū)域126的框架。作為示例，可以形成矩形或更優(yōu)選地正方形框架。通過使用適當(dāng)?shù)碾娏鳒y量裝置，通過局部電極176的電極電流可以被單獨(dú)確定，諸如通過實(shí)現(xiàn)到評估裝置132中的電流測量裝置。通過比較例如通過兩個(gè)單個(gè)x局部電極178的電極電流，并通過比較通過各個(gè)y局部電極180的電極電流，由在傳感器區(qū)域126中的入射光束128生成的光斑184的x和y坐標(biāo)可被確定，如下面關(guān)于圖3A至圖3D所概述的。

在圖3A至圖3D中，示出了作為對象112的手指114的定位的兩種不同情況。因此，圖3A和圖3B示出一種情況，其中對象112位于探測器110的中心光軸上。在其中，圖3A示出了側(cè)視圖，而圖3B示出了在光學(xué)傳感器130的傳感器區(qū)域126上的頂視圖。在圖3C和圖3D中，以類似視角示出了圖3A和圖3B的設(shè)置，其中對象112在橫向方向中偏移至離軸位置。

根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)傳感器120適于在對象112接近光學(xué)傳感器120以使得從主光束136的平行于光學(xué)傳感器120的圖像平面122傳導(dǎo)并由對象112散射的分量生成入射光束128的情況下確定對象112的用戶的位置的橫向分量。因此，如圖3A和3C所示，對象112成像到光學(xué)傳感器120的傳感器區(qū)域126上，從而在傳感器區(qū)域126上生成對象112的圖像186，在下文中，該圖像186將被認(rèn)為是光斑184，或在多于一個(gè)對象的情況下，例如在光學(xué)傳感器120的傳感器區(qū)域126附近存在例如兩個(gè)或更多個(gè)手指114的情況下，圖像186將被認(rèn)為是多個(gè)光斑184。

如可以在部分圖像3B和3D中看出，在傳感器區(qū)域126上的光斑184將通過生成在sDSC的層設(shè)置中的電荷來產(chǎn)生電極電流，在每種情況下，該電極電流由i₁至i₄表示。在其中，電極電流i₁、i₂表示在y方向中通過局部電極180的電極電流，而電極電流i₃、i₄表示在x方向中通過局部電極178的電極電流。這些電極電流可由一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)碾姌O測量裝置同步或依次來測量。通過評估這些電極電流，x坐標(biāo)和y坐標(biāo)可被確定。因此，可以使用以下方程：

和

在其中，f可以是任意已知的函數(shù)，諸如電流的商與已知拉伸因子和/或偏移量的增加的簡單相乘。因此，一般地，電極電流i₁至i₄可能形成由光學(xué)傳感器120生成的橫向傳感器信號，而評估裝置132可能適于通過使用預(yù)定的或可確定的變換算法和/或已知關(guān)系來變換橫向傳感器信號，來生成關(guān)于橫向位置的信息，諸如至少一個(gè)x坐標(biāo)和/或至少一個(gè)y坐標(biāo)。

在圖4A和4B中，示出了光學(xué)傳感器120的各種具體實(shí)施例。在其中，圖4A示出了可能層設(shè)置的橫截面圖，而圖4B示出了光學(xué)傳感器120的兩個(gè)實(shí)施例的頂視圖。其它實(shí)施例是可行的。

如在圖4A中的示意性橫截面視圖中可以看到的，光學(xué)傳感器120可再次體現(xiàn)為有機(jī)光電探測器，優(yōu)選體現(xiàn)為sDSC。因此，類似于圖2B的設(shè)置，使用襯底158、第一電極160、阻擋層162、采用染料166敏化的n半導(dǎo)體金屬氧化物164、p半導(dǎo)體有機(jī)材料168以及第二電極170的層設(shè)置可以使用。此外，封裝172可以被提供。對于層的可能材料，可參考上面的圖2B。附加地或可替代地，可以使用其它類型的材料。

應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖2B中，從頂部的照明象征性地示出，即由入射光束128從第二電極170的一側(cè)的照明?？商娲?，從底部(即從襯底158的一側(cè)并通過襯底158)的照明可被使用。對于圖4A的設(shè)置同樣如此。

然而，如在圖4A中所示，在光學(xué)傳感器120的優(yōu)選取向中，由入射光束128的照明優(yōu)選從底部發(fā)生，即通過透明襯底158。這是由于如下事實(shí)，即第一電極160可以容易地體現(xiàn)為透明電極，諸如通過使用諸如FTO的透明導(dǎo)電氧化物。如將在下面更詳細(xì)概述的，第二電極170可以是透明的或不透明的。

在圖4B中，示出了第二電極170的具體設(shè)置。在其中，在圖4B中，對應(yīng)于圖4A的橫截面視圖，第一電極160可以由一個(gè)或多個(gè)電極觸頭174接觸，作為示例該電極觸頭174可以包括一個(gè)或多個(gè)金屬墊，類似于圖2B中的設(shè)置。這些電極觸頭174可以位于襯底158的角部中。其它實(shí)施例是可行的。

然而，在圖4B的設(shè)置中，第二電極170可以包括一層或多層的透明導(dǎo)電聚合物188。作為示例，類似于圖2A和圖2B的設(shè)置，PEDOT:PSS可以使用。此外，可提供一個(gè)或多個(gè)頂部觸頭190，其可以由諸如鋁和/或銀的金屬材料制成。通過使用通過封裝172引導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)接觸引線182，該頂部觸頭190可以被電接觸。

在圖4B中所示的示例性實(shí)施例中，頂部觸頭190形式包圍傳感器區(qū)域126的封閉開放框架。因此相對于在圖2A和2B中的局部電極176，僅需要一個(gè)頂部觸頭190。然而，光學(xué)傳感器120可以在一個(gè)單個(gè)裝置中組合，諸如通過提供在圖4A和4B的設(shè)置中的局部電極。因此，除了將在下面更詳細(xì)概述的FiP效應(yīng)之外，采用光學(xué)傳感器120可以生成橫向傳感器信號。透明導(dǎo)電聚合物188的使用允許光學(xué)傳感器120的實(shí)施例，其中第一電極160和第二電極170兩者是至少部分透明的。這優(yōu)選地同樣適用于光學(xué)傳感器120。

在圖5A至圖5E中，上述FiP效應(yīng)將被解釋。在其中，圖5A示出類似于圖1、3A和3C中的設(shè)置的探測器110的一部分的側(cè)視圖。在探測器110中，僅示出光學(xué)傳感器120，然而，在它可位于其中的五個(gè)不同位置。同樣，測量從通過至少一個(gè)對象112對由所述至少一個(gè)照明源134射出的一個(gè)或多個(gè)主光束136的散射開始。

由于入射光束128的特征，光學(xué)傳感器120的傳感器區(qū)域126中入射的散射光束128的束特性至少是部分已知的。因此，如在圖5A中示出，可出現(xiàn)焦點(diǎn)192。在焦點(diǎn)192中，散射光束128的束腰或橫截面可呈現(xiàn)最小值。

在圖5B中，在圖5A中關(guān)于光學(xué)傳感器120的相應(yīng)位置的傳感器區(qū)域126上的頂視圖中，示出由在不同位置入射在傳感器區(qū)域126上的入射光束128生成的光斑184的形成。如可以看到的，靠近焦點(diǎn)192，光斑184的橫截面呈現(xiàn)最小值。

在圖5C中，在使用表現(xiàn)出上述FiP效應(yīng)的光學(xué)傳感器120情況下，給出對于在圖5B中的光斑184的五個(gè)橫截面的光學(xué)傳感器120的光電流I。因此，作為示例性實(shí)施例，對于如在圖5B中示出的斑橫截面的五個(gè)不同的光電流I被示出，用于典型的DSC裝置，優(yōu)選為sDSC裝置。光電流I示為光斑184的面積A的函數(shù)，光斑184的面積A是光斑184的橫截面的量度。

如在圖5C中可以看到的，即使采用相同總功率的照明來照明光學(xué)傳感器120，光電流I依賴于入射光束128的橫截面，諸如通過提供在光斑184的橫截面面積A和/或束腰上的很強(qiáng)相關(guān)性。因此，光電流是入射光束128的功率和入射光束128的橫截面兩者的函數(shù)：

I＝F(n,a)。

在其中，I表示由光學(xué)傳感器120提供的光電流，諸如以任意單位測量的光電流，如電壓除以至少一個(gè)測量電阻和/或以安培數(shù)。n表示入射在傳感器區(qū)域126上的光子總數(shù)量和/或在傳感器區(qū)域126中的入射光束128的總功率。a表示以任意單位提供的入射光束128的束橫截面，作為束腰，作為束半徑的束直徑，或作為光斑184的面積。作為示例，束橫截面可以由光斑184的1/e²直徑計(jì)算，即從與光斑184的最大強(qiáng)度相比在最大強(qiáng)度的第一側(cè)上具有1/e²的強(qiáng)度的第一點(diǎn)到在最大值的另一側(cè)上具有相同強(qiáng)度的點(diǎn)的橫截面距離。量化光束橫截面的其它選擇是可行的。

在圖5C中的設(shè)置示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)傳感器120的光電流，其可在根據(jù)本發(fā)明的探測器110中使用，該光電流示出上述FiP效應(yīng)。相反，在圖5D中，在與圖5C的示圖對應(yīng)的示圖中，對于與在圖5A中示出的相同設(shè)置，傳統(tǒng)光學(xué)傳感器的光電流被示出。作為示例，硅光電探測器可用于該測量。如可以看到的，在這些傳統(tǒng)的測量中，探測器的光電流或光信號獨(dú)立于束橫截面A。

因此，通過評估探測器110的光學(xué)傳感器120的光電流和/或其它類型的縱向傳感器信號，入射光束128可被表征。由于入射光束128的光學(xué)特征依賴于對象112到探測器110的距離，通過評估這些縱向傳感器信號，對象112的z軸位置可以被確定。出于該目的，諸如通過使用在光電流I和對象112的位置之間的一個(gè)或多個(gè)已知關(guān)系，光學(xué)傳感器120的光電流可以被轉(zhuǎn)換成關(guān)于對象112的z軸縱向位置的至少一條信息。因此，作為示例，焦點(diǎn)192的位置可以通過評估傳感器信號來確定，并且在焦點(diǎn)192和在z方向中對象112的位置之間的相關(guān)性可被用于生成上述信息。附加地或可替代地，可以通過比較光學(xué)傳感器120的至少兩個(gè)傳感器信號來評估入射光束128的加寬和/或變窄。作為示例，可以使用一個(gè)或多個(gè)高斯束參數(shù)來假定已知的束特性，諸如根據(jù)高斯定律的入射光束128的束傳播。

另外，如相對于單個(gè)縱向傳感器信號的評估，評估一定數(shù)量的不同縱向傳感器信號如時(shí)序提供了額外優(yōu)點(diǎn)。因此，如上所述，入射光束128的總功率通?？赡苁俏粗摹Ｍㄟ^將不同縱向傳感器信號歸一化到諸如最大值，不同縱向傳感器信號可呈現(xiàn)獨(dú)立于入射光束128的總功率，并且關(guān)系

I_n＝g(A)

可以通過使用歸一化的光電流和/或歸一化的縱向傳感器信號來使用，該關(guān)系獨(dú)立于入射光束128的總功率。

另外，通過使用一定數(shù)量的縱向傳感器信號，可以解決關(guān)于縱向傳感器信號的模糊性。因此，如可以通過比較在圖5B中的第一個(gè)和最后一個(gè)圖像，和/或通過比較在圖5B中的第二個(gè)和第四個(gè)圖像，和/或通過比較在圖5C中的相應(yīng)光電流可看到的，位于焦點(diǎn)192前面或后面的特定距離處的光學(xué)傳感器120可以導(dǎo)致相同的縱向傳感器信號。在沿著光軸116傳播期間入射光束128減弱的情況下，類似的模糊性可能產(chǎn)生，這一般可能憑經(jīng)驗(yàn)和/或通過計(jì)算校正。為了解決在z位置中的該模糊性，多個(gè)縱向傳感器信號明顯地示出焦點(diǎn)位置和最大位置。因此，通過例如與一個(gè)或多個(gè)接續(xù)的縱向傳感器信號比較，可確定光學(xué)傳感器120是否位于縱向軸線上的焦點(diǎn)前面或超過縱向軸線上的焦點(diǎn)。

在圖5E中，示出了用于sDSC的典型示例的縱向傳感器信號，以便表現(xiàn)出縱向傳感器信號和上述FiP效應(yīng)依賴于調(diào)制頻率的可能性。在該圖中，對于各種調(diào)制頻率f，短路電流Isc被給出作為在垂直軸上的縱向傳感器信號(以任意單位)。在水平軸上，示出了縱坐標(biāo)z。以微米單位給出的縱坐標(biāo)z被選擇為使得在z軸上光束的焦點(diǎn)位置由位置0表示，以使得在水平軸上的所有縱坐標(biāo)z被給出作為到光束焦點(diǎn)的距離。因此，由于光束的束橫截面依賴于距焦點(diǎn)的距離，所以在圖5E中的縱坐標(biāo)表示以任意單位的束橫截面。作為示例，可以假定具有已知或可確定的束參數(shù)的高斯光束，以便將縱坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成特定束腰或束橫截面。

在該實(shí)驗(yàn)中，縱向傳感器信號被提供，對于光束的各種調(diào)制頻率，對于0Hz(無調(diào)制)、7Hz、377Hz和777Hz。如在圖中可以看到的，對于調(diào)制頻率0Hz，沒有FiP效應(yīng)或僅非常小的FiP效應(yīng)可被檢測到，該FiP效應(yīng)不易于從縱向傳感器信號的噪聲區(qū)分開。對于較高的調(diào)制頻率，縱向傳感器信號對光束的橫截面的明顯依賴性可被觀察到。一般地，在0.1Hz至10kHz的范圍中的調(diào)制頻率可用于根據(jù)本發(fā)明的探測器，諸如0.3Hz的調(diào)制頻率。

sDSC的更多示例性示例可在WO 2014/097181 A1中找到。

附圖標(biāo)記列表

110 探測器

112 對象

114 手指

116 近程傳感器

118 人機(jī)接口

119 娛樂裝置

120 光學(xué)傳感器

122 圖像平面

124 坐標(biāo)系

126 傳感器區(qū)域

128 入射(散射)光束

130 信號引線

132 評估裝置

134 照明源

136 主光束

138 照明引線

140 調(diào)制裝置

142 顯示器

144 顯示器引線

146 控制裝置

147 評估引線

148 橫向評估單元

150 縱向評估單元

152 位置信息

154 電極

156 光學(xué)傳感器的一側(cè)

158 襯底

160 第一電極

162 阻擋層

164 n半導(dǎo)體金屬氧化物

166 染料

168 p半導(dǎo)體有機(jī)材料

170 第二電極

172 封裝

174 電極觸頭

176 局部電極

178 局部電極，x

180 局部電極，y

182 接觸引線

184 光斑

186 圖像

188 導(dǎo)電聚合物

190 頂部觸頭

192 焦點(diǎn)