光學檢測器制造技術

公開了一種光學檢測器(110)，光學檢測器(110)包含：-至少一個適于以空間分辨的方式調節光束(136)的至少一種性質的空間光調制器(114)，其具有像素(134)的矩陣(132)，其中各像素(134)可控以單獨調節通過像素(134)的光束(136)部分的至少一種光學性質；-至少一個適于檢測通過空間光調制器(114)的像素(134)的矩陣(132)之后的光束(136)且產生至少一個傳感器信號的光學傳感器(116)；-至少一個適于以不同調制頻率周期性控制至少兩個像素(134)的調制器裝置(118)；和-至少一個適于實施頻率分析以確定用于調制頻率的傳感器信號的信號分量的評價裝置(120)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利
本專利技術基于如下在先美國臨時專利申請：2013年8月19日的61/867,180、2013年11月20日的61/906,430和2013年12月11的61/914,402，且基于2014年3月6日的德國專利申請102014006279.1。這些在先申請的全部內容在此通過引入并入。本專利技術涉及一種尤其是用于確定至少一種物體的位置的光學檢測器、一種檢測器系統和一種光學檢測方法。本專利技術進一步涉及一種用于在用戶和機器之間交換至少一個信息項的人-機接口、一種娛樂裝置、一種跟蹤系統、一種照相機以及所述光學檢測器的各種用途。本專利技術的裝置、系統、方法和用途尤其可用于例如日常生活的各個領域、游戲、交通技術、生產技術、保密技術、攝影如數碼攝影或用于藝術的視頻攝影、記錄或技術目的、醫療技術或科學中。額外或者替代地，本申請可用于空間地圖繪制領域中，例如用于產生一個或多個房間、一棟或多棟建筑物或一條或多條街道的地圖。然而，其他應用也是可能的。現有技術大量光學檢測器、光學傳感器和光伏器件是現有技術所已知的。盡管光伏器件通常用于將電磁輻射如紫外、可見或紅外光轉化為電信號或電能，光學檢測器通常用于采集圖像信息和/或檢測至少一種光學參數，例如亮度。大量通常可基于使用無機和/或有機傳感器材料的光學傳感器是現有技術所已知的。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正以日益提高的程度使用，例如如US2007/0176165A1所述。此處，特別是所謂染料太陽能電池的重要性日益提高，其例如泛泛描述于WO2009/013282A1中。作為另一實例，WO2013/144177A1公開了具有氟化抗衡陰離子的喹啉染料、包含由用具有氟化抗衡陰離子的這些種類的喹啉染料敏化的氧化物半導體細顆粒制成的多孔膜的電極層、包含該類電極層的光電轉換器件，和包含該類光電轉換器件的染料敏化太陽能電池。已知大量用于檢測至少一種物體的檢測器是基于該類光學傳感器的。依賴于相應的應用目的，該類檢測器可呈現為各種方式。該類檢測器的實例為成像裝置如照相機和/或顯微鏡。高分辨率共焦顯微鏡是已知的，例如其可特別地用于醫療技術和生物學領域中以在高光學分辨率下檢測生物樣品。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，借此同樣可進行距離測量。US2007/0080925A1公開了一種低功率消耗的顯示設備。其中，使用響應于電能以允許顯示設備顯示信息且響應于入射輻射而產生電能的光活性層。單一顯示設備的顯示像素可分成顯示像素和產生像素。顯示像素可顯示信息，而產生像素可產生電能。產生的電能可用于提供功率以驅動圖像。EP1667246A1公開了一種能傳感同一空間位置上的超過一個的電磁輻射譜帶的傳感器。所述元件由各自能傳感不同電池輻射譜帶的子元件的堆棧組成。所述子元件各自包含非硅半導體，其中各子元件中的非硅半導體對不同電磁輻射譜帶敏感和/或經敏化以使其對不同電磁輻射譜帶敏感。WO2012/110924A1(其內容在此通過引用并入)提出了一種用于光學檢測至少一種物體的檢測器。所述檢測器包含至少一個光學傳感器。所述光學傳感器具有至少一個傳感器區域。所述光學傳感器設計用來以依賴于傳感器區域照射的方式產生至少一個傳感器信號。在給定的相同總照射功率下，傳感器信號依賴于照射幾何學，特別是依賴于傳感器面積上的照射束橫截面。此外，所述檢測器具有至少一個評價裝置。所述評價裝置設計用來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。2012年12月19日提交的美國臨時申請61/739,173、2013年1月8日提交的61/749,964和2013年8月19日提交的61/867,169以及2013年12月18日提交且以WO2014/097181A1公開的國際專利申請PCT/IB2013/061095(所有這些的全部內容在此通過引用并入)公開了一種通過使用至少一個橫向光學傳感器和至少一個光學傳感器確定至少一種物體的位置的方法和檢測器。特別地，公開了使用傳感器堆棧，從而以高精度且不模糊地確定物體的縱向位置。2013年6月13日提交的歐洲專利申請號EP13171898.3(其全部內容通過引用并入本文)公開了一種光學檢測器，其包含具有基材和至少一個置于其上的光敏層設置的光學傳感器。所述光敏層設置具有至少一個第一電極、至少一個第二電極和至少一種夾在第一電極和第二電極之間的光伏材料。所述光伏材料包含至少一種有機材料。第一電極包含多個第一電極帶，且第二電極包含多個第二電極帶，其中第一電極帶和第二電極帶以使得在第一電極帶和第二電極帶的交點處形成像素矩陣的方式相交。所述光學檢測器進一步包含至少一個讀取裝置，所述讀取裝置包含多個與第二電極帶連接的電測量裝置和用于隨后將第一電極帶與所述電測量裝置連接的切換裝置。也于2013年6月13日提交的歐洲專利申請號EP13171900.7(其全部內容通過引用并入本文)公開了一種用于確定至少一種物體的方向的檢測器裝置，其包含至少兩個適于與所述物體連接、由所述物體持有和集成至所述物體中至少一種情形的信標裝置，所述信標裝置各自適于將光束導向檢測器，且所述信標裝置在所述物體的坐標系中具有預定的坐標。所述檢測器設備進一步包含至少一個適于檢測由信標裝置朝檢測器傳輸的光束的檢測器和至少一個評價裝置，所述評價裝置適于確定各信標裝置在檢測器坐標系中的縱坐標。所述評價裝置進一步適于通過使用信標裝置的縱坐標來確定物體在檢測器坐標系中的方向。于2013年6月13日提交的歐洲專利申請號EP13171901.5(其全部內容通過引用并入本文)公開了一種用于確定至少一種物體的位置的檢測器。所述檢測器包含至少一個適于檢測由所述物體朝檢測器傳輸的光束的光學傳感器，所述光學傳感器具有至少一個像素矩陣。所述檢測器進一步包含至少一個評價裝置，所述評價裝置適于確定由光束照射的光學傳感器像素數量N。所述評價裝置進一步適于通過使用由光束照射的像素數量N而確定所述物體的至少一個縱坐標。盡管上述裝置和檢測器，特別是WO2012/110924A1、US61/739,173、US61/7本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學檢測器(110)，其包含：?至少一個適于以空間分辨的方式調節光束(136)的至少一種性質的空間光調制器(114)，其具有像素(134)的矩陣(132)，其中各像素(134)可控以單獨調節通過像素(134)的光束(136)部分的至少一種光學性質；?至少一個適于檢測通過空間光調制器(114)的像素(134)的矩陣(132)之后的光束(136)且產生至少一個傳感器信號的光學傳感器(116)；?至少一個適于以不同調制頻率周期性控制至少兩個像素(134)的調制器裝置(118)；和?至少一個適于實施頻率分析以確定用于調制頻率的傳感器信號的信號分量的評價裝置(120)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.03.06 DE 102014006279.1;2014.06.10 EP 14171751.一種光學檢測器(110)，其包含：
-至少一個適于以空間分辨的方式調節光束(136)的至少一種性質的空間光調制器
(114)，其具有像素(134)的矩陣(132)，其中各像素(134)可控以單獨調節通過像素(134)的
光束(136)部分的至少一種光學性質；
-至少一個適于檢測通過空間光調制器(114)的像素(134)的矩陣(132)之后的光束
(136)且產生至少一個傳感器信號的光學傳感器(116)；
-至少一個適于以不同調制頻率周期性控制至少兩個像素(134)的調制器裝置(118)；
和
-至少一個適于實施頻率分析以確定用于調制頻率的傳感器信號的信號分量的評價裝
置(120)。
2.根據前一權利要求的光學檢測器(110)，其中評價裝置(120)進一步適于根據其調制
頻率將各信號分量指定給相應的像素(134)。
3.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中調制器裝置(118)適于使得以
獨特的調制頻率控制各像素(134)。
4.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中調制器裝置(118)適于以不同
的調制頻率調制所述至少兩個像素(134)。
5.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中評價裝置(120)適于通過以不
同的調制頻率解調傳感器信號而實施頻率分析。
6.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中被空間光調制器(114)以空間
分辨的方式調節的光束(136)的至少一種性質為選自如下組的至少一種性質：光束(136)部
分的強度；光束(136)部分的相位；光束(136)部分的光譜性質，優選顏色；光束(136)部分的
極化；光束(136)部分的傳播方向。
7.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中所述至少一個空間光調制器
(114)包含至少一個選自如下組的空間光調制器(114)：透射型空間光調制器(114)，其中光
束(136)通過像素(134)的矩陣(132)且其中像素(134)適于以單獨可控的方式調節通過相
應像素(134)的各光束(136)部分的光學性質；反射型空間光調制器(114)，其中像素(134)
具有單獨可控的反射性質且適于單獨改變被相應像素(134)反射的各光束(136)部分的傳
播方向；電致變色空間光調制器(114)，其中像素(134)具有可由施加至相應像素(134)上的
電壓單獨控制的可控光譜性質；聲光空間光調制器，其中像素(134)的雙折射可通過聲波控
制；電光空間光調制器，其中像素(134)的雙折射可通過電場控制。
8.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中所述至少一個空間光調制器
(114)包含至少一個選自如下組的空間光調制器(114)：液晶裝置，優選有源矩陣(132)液晶
裝置，其中像素(134)為可單獨控制的液晶裝置的單元；微鏡裝置，其中像素(134)為就其反
射表面的方向而言可單獨控制的微鏡裝置的微鏡；電致變色裝置，其中像素(134)為具有可
通過施加至相應單元上的電壓單獨控制的光譜性質的電致變色裝置的單元；聲光裝置，其
中像素(134)為具有可通過施加至單元上的聲波單獨控制的雙折射的聲光裝置的單元；電
光裝置，其中像素(134)為具有可通過施加至單元上的電場單獨控制的雙折射的電光裝置
的單元。
9.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中評價裝置(120)適于將各信號
分量指定給矩陣(132)的像素(134)。
10.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中評價裝置(120)適于通過評
價信號分量而確定矩陣(132)的哪些像素(134)被光束(136)照射。
11.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中評價裝置(120)適于通過識
別被光束(136)照射的矩陣(132)的像素(134)的橫向位置而識別光束(136)的橫向位置和
光束(136)的方向中的至少一種。
12.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中評價裝置(120)適于通過評
價信號分量而確定光束(136)的寬度。
13.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中評價裝置(120)適于識別指
定給被光束(136)照射的像素(134)的信號分量且由像素(134)排列的已知幾何性質確定空
間光調制器(114)位置處的光束(136)的寬度。
14.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中通過使用光束(136)由其朝
所述檢測器傳播的物體的縱坐標和空間光調制器(114)位置處的光束(136)的寬度或被光
束(136)照射的空間光調制器(114)的像素(134)數量之一或二者之間的已知或可確定的關
系，評價裝置(120)適于確定物體的縱坐標。
15.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中空間光調制器(114)包含不
同顏色的像素(134)，其中評價裝置(120)適于將信號分量指定給所述不同顏色。
16.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中所述至少一個光學傳感器
(116)包含至少一個適于檢測通過多個像素(134)的多個光束(136)部分的大面積光學傳感
器(116)。
17.根據前述權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中所述至少一個光學傳感器
(116)包含至少兩個光學傳感器(116)的堆棧(166)。
18.根據前一權利要求的光學檢測器(110)，其中堆棧(166)的至少一個光學傳感器
(116)為至少部分透明的光學傳感器(158)。
19.根據前述兩個權利要求中任一項的光學檢測器(110)，其中堆棧(166)的至少一個<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·森德，I·布魯德，S·伊爾勒，E·蒂爾，H·沃內博格，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE