JP6841769B2 - 少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器 - Google Patents

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Description

本発明は、特に少なくとも１個の物体の位置を具体的にはその少なくとも１個の物体の深度または深度と幅を基準として判定するために、少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器に関する。さらに、本発明は、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、スキャニングシステム、追跡システム、立体視装置およびカメラにも関する。さらに、本発明は少なくとも１個の物体を光学的に検出する方法および検出器の様々な使用にも関する。このような装置、方法および使用は、例えば日常生活、ゲーム、交通技術、空間のマッピング、製造技術、セキュリティ技術、医療技術の様々な分野または科学分野において採用され得る。ただし、さらなる応用も可能である。
光学センサに基づく、少なくとも１個の物体を光学的に検出する様々な検出器が知られている。国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号では、少なくとも１個の光学センサを含む検出器を開示しており、この光学センサは少なくとも１つのセンサ領域を示す。本発明では、光学センサは、センサ領域の照明に依存する形で少なくとも１個のセンサ信号を生成するよう設計される。いわゆる「ＦｉＰ効果」に従って、センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、照明の幾何学、特にセンサ領域上の照明のビーム断面積に依存する。検出器はさらに、少なくとも１つの幾何学的情報項目、特に照明および／または物体に関する少なくとも１つの幾何学的情報項目を生成するよう設計された少なくとも１個の評価装置を有する。
国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号では、少なくとも１個の横方向光学センサおよび少なくとも１個の縦方向光学センサを使用することによって少なくとも１個の物体の位置を決定する方法および検出器を開示している。好ましくは、特に物体の縦方向の位置を曖昧さを伴わずに高い正確度で判定するために、縦方向光学センサのスタックが採用される。さらに、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号では、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡システムおよびカメラを開示しており、各々が少なくとも１個の物体の位置を判定するそのような検出器を少なくとも１個ずつ含む。
国際公開第２０１４／１９８６２９Ａ１号では、少なくとも１個の物体の位置を判定する、少なくとも１個の縦方向光学センサを含む検出器を開示しており、この光学センサは物体から検出器へと移動する光ビームを検出するよう適応される。本発明では、縦方向光学センサは複数のピクセルから成る少なくとも１個のマトリクスと、少なくとも１個の評価装置を有し、評価装置は光ビームによって照らされる光学センサのピクセルの数Ｎを判定するように適応され、評価装置はさらに、光ビームによって照らされるピクセルの数Ｎを使用することによって物体の少なくとも１つの縦座標を判定するよう適応される。
他にも多数応用例がある中で、金属カルコゲニド薄膜は光導電性材料として応用可能であることが知られ、これは例えばＢ．Ｈｅｉｍａｎｎ、Ｗ．Ｈｅｉｍａｎｎ、Ｆｅｒｎｓｅｈｋａｍｅｒａｒｏｅｈｒｅｎ−Ｅｉｇｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ ｕｎｄ Ａｎｗｅｎｄｕｎｇｅｎ、Ｓｏｎｄｅｒｄｒｕｃｋ ａｕｓ Ｆｅｒｎｓｅｈ−ｕｎｄ Ｋｉｎｏ−Ｔｅｃｈｎｉｋ、３２、１−１２、１９７８、またはＲ．Ｓ．Ｍａｎｅ、Ｃ．Ｄ．Ｌｏｋｈａｎｄｅ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅｔａｌ ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、６５、１−３１、２０００に記載されている。特に大面積の光導電体の製造向けに、真空蒸着、スパッタリング、ならびに例えば化学蒸着、噴霧熱分解、電着、陽極酸化、電気変換、無電解浸漬増殖、連続イオン吸着および反応、薬浴蒸着、または溶液−ガス界面技法など化学的方法によるこれらの膜の被着が実行され得る。
特に、セラミック基板など基板上にそのような光導電性材料の層を被着させ、各々の導電性接点を提供することにより、光導電性セル、別名「光電セル」を得ることができる。光導電性セルは様々な種類の回路や用途に、特に可視光および赤外光（ＩＲ）スペクトル範囲向けの光検出器として採用され得る。本発明では、光導電性材料の抵抗性が照明の増加に伴って減少し、その結果、光電流の流量を増やすことができる。相応に、光導電性検出器からの信号電流を、印加電圧の調整によって広い範囲にわたり変化させることができる。
分光光度測定における検出器の線形性の重要性を実証するため、Ｅ．Ｔｈｅｏｃｈａｒｏｕｓ、Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ａ ＰｂＳ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ、４５、２３８１−８６、２００６では、硫化鉛（ＰｂＳ）ＩＲ感知器の線形性を取り上げている。これを目的に、ＩＲ検出器のセンサ領域上での様々なスポットサイズなど、様々な照明条件の場合の放射照度に対する線形性係数が調査された。本発明では、放射照度とは、センサ領域上での入射パワーをセンサ領域面積で割った値としてμＷ／ｍｍ２単位で表わされる物理的数量を指す。実験結果は、放射照度が１０ｎＷ／ｍｍ２のときに線形性との偏差が有意（＞１％）となることを示している。もっと大きい１μＷ／ｍｍ２の放射照度の場合、線形性はセンサ領域上のスポットサイズに依存する。さらに、水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴＥ、ＭＣＴ）におけるＦｉＰ効果の発生について、Ｅ．Ｔｈｅｏｃｈａｒｏｕｓ、Ｊ．Ｉｓｈｉｉ、ａｎｄ Ｎ．Ｐ．Ｆｏｘ、Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ＨｇＣｄＴｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒｅｇｉｏｎ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ、４３、４１８２−８８、２００４の図３において実証されている。
さらに、米国特許第４，７６７，２１１Ａ号では、試料の境界表面を測定する装置および方法を開示している。同文献では、試料からの反射光のうち反射光の光軸付近を移動する部分の光量と、反射光のうち別の、所定の距離分、光軸から外れる位置へ向かう部分の光量との比率を、試料の境界表面を正確に測定するために使用している。上記の比率を使用すると測定精度が高まることから、試料を通過可能な光を入射光として使用することができる。このように、先行技術では測定することができない、試料表面内の深い穴や、生物試料における気泡などの空隙を、非常に正確に測定することができる。
米国特許第３，０３５，１７６Ａ号では、物体からの可視光を活用して、物体の範囲を判定するのに適した航法機器を開示している。光は集光レンズを介して取得され、物体の２つの同一画像を２個の光電セルに提供するビーム分割ペリクルへ仕向けられる。光電セルのうち１個は固定で、もう１個は可動である。固定光電セルが物体から受ける照明は、よりペリクルに近接している可動光電セルが受ける照明よりも少ないため、固定光電セルの感光表面がペリクルから受ける光束の割合も少ない。固定光電セルでのビームの断面積は、光電セルの感光面積よりも大きい。レンズの焦点距離は、レンズからペリクルまでおよびペリクルから固定光電セルまでの合計距離よりも少し長い。もう１個の光電セルは、レンズの焦点範囲よりも少し広めの狭い距離範囲で移動可能である。可動光電セルを動かし、２個の光電セル経由で提供される電流を比較することにより、機器は物体上で合焦する。可動光電セルが画像面内にあり、機器が合焦状態のとき、電流比率は最大となる。このように、概して米国特許第３，０３５，１７６Ａ号では、光ビームのごく一部しか検出器によって検出され得ず、実際に検出されるその部分は光ビーム自体の特定の詳細と、物体との相対的な光検出器の位置に依存し、その結果、距離の測定が可能になるという事実を採用している。しかし、これらの距離測定は複数のセンサの使用、可動部品の使用、および結果的にかなり複雑で大規模な光学的構成の使用を示唆するものである。
米国特許第３，９３７，９５０Ａ号では、長めの側面と比較してかなり短めの側面を存する光電子半導体のその長めの側面に沿った両端に電極が存在する光電変換素子上、および長めの側面と比較してかなり短めの側面を存する光電子半導体のその短めの側面に沿った両端に電極が存在する光電変換素子上それぞれにおいて、物体画像が光学系によって形成され、前述のそれぞれの光電子変換素子における前述の物体画像の区別に相当する電気的特性変数の検出によって前述の物体画像の区別が検出されることによって特徴付けられる、物体画像の区別を検出するシステムを開示している。このシステムは、画像を形成する可動型光学システムと、光学システムによって形成された画像を取得するために光学システムの背後に配置される光電変換手段と、光電変換手段上での光の強度分布に応じた電気信号を生成するために素子に連結される電気回路手段と、第１の変換手段の出力を第２の変換手段の出力と組み合わせる電気信号を生成するために回路手段に接続される第１の変換手段および第２の変換手段と、画像の鮮明度を検出するために画像形成光学システムからの光の経路内で前記電気回路手段に連結される信号応答手段とを含む。本発明では、光電変換手段は半導体および半導体の長めの側面の両側に被着された電極を有する第１の伸長光電変換素子と、半導体および半導体の短めの側面の両側に被着された電極を有する第２の伸長光電変換素子とを有する。さらに、第１の変換手段および第２の変換手段は、画像形成光学システムからの光の経路内で物体からの光を受けるよう配置される。同文献で開示されているシステムも、米国特許第３，０３５，１７６Ａ号で開示されているシステム同様、複数のセンサおよび呼応するビーム分割手段を使用し、個々のセンサのセンサ信号から複合センサ信号が電子的に生成される。このように、かなり大規模で複雑なシステムが提案されているが、これを小型化するのはかなり難題である。さらに、同じく可動部品が使用される結果、システムの複雑さが増す。
米国特許第３，５６２，７８５Ａ号では、画像の焦点の正確性を判定する方法が開示されている。この方法では、画像の合焦度の測定値が判定され、一対の感光素子が画像を受ける。第１の実施形態では、一対の光導電性素子が様々な焦点面に物理的に配置される一方、第２の実施形態では、光拡散媒体が一対の感光素子のうち片方に関連付けられる結果、その素子は平均照明または背景照明だけを受ける。いずれの実施形態でも、画像の合焦度が変動するにつれ、焦点に比例する電気出力信号が生成される。
米国特許第３，３８４，７５２Ａ号では、画像、主に物体の画像の最大鮮明度を確認するための配列が開示されている。この配列は、前記画像を受信し、前記画像のレプリカを、生成される光の応答と画像の様々な点で受ける光とを対比する非線形曲線に従って生成するよう適応された光輝性素子と、前記光輝性素子によって生成される光の平均強度を測定する感光素子とを含む。
米国特許第４，０５３，２４０号では、カメラなど光学機器に適する物体画像の鮮明度の検出と、ＣｄＳまたはＣｄＳｅなど非線形の抵抗−照明特性を示す光電手段による光学素子の焦点調整のための方法および装置が開示されている。そのような物体画像は、短めの側面と比較して長めの側面が極端に長い光電子半導体のその長めの側面に沿った両端に電極が存在する前述の光電子手段上と、同様に光電子半導体の短めの側面に沿った両端に電極が存在する前述の光電子手段上において、光学素子を手段として形成され得る。自動合焦操作が実行される際にカメラと撮影物体との間の距離をデジタル方式で表示する、物体の距離測定システムも開示されている。
Ｐ．Ｐａｒｇａｓ、Ａ Ｌｅｎｓ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｅｌｌｓ、Ｊ．ＳＭＰＴＥ ７４、１９６５、５０１−５０４頁では、高コントラストの標的の画像が焦点経由で移動する際に画像面内で発生する光の分布の変化に基づく方法の使用によるレンズ特性評価が開示されている。画像面内の光導電性表面が、画像内の情報を測定する。提案される機器の出力は、画像の鮮明度を示す。同様に、Ｐ．Ｐａｒｇａｓ、Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｏｆ Ｉｍａｇｅ Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ＣｄＳ ａｎｄ ＣｄＳｅ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍｅｒｉｃａ． ５４、１９６４、５１６−５１９頁でも、光導電性セルはそれに対して投影された画像が最も鮮鋭に合焦している時点で検出が可能になるという事実からなる理論を提示している。同文献では、光導電性表面上での光の分布が変化すると光導電性セルの導電性が変動するという所見を使用している。その理論は、光導電性表面内で最も小さい粒子が各々、他のすべての粒子との直並列接続の状態にある個々の光導電体として扱われるという想定に基づく。
同様に、Ｊ．Ｔ．Ｂｉｌｌｉｎｇｓ、Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｏｃｕｓ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ−Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｉｎｔｅｒｓ、Ｊ．ＳＭＰＴＥ ８０、１９７１、６２４−６２８頁では、動画用オプティカルプリンタ上での最適な焦点を判定するツールとして使用される鮮明度メーターが開示されている。その概念は、ＣｄＳまたはＣｄＳｅのセルの光導電性挙動に基づく。セル全体の抵抗性は、セルに衝突する光の量および光の分布の両方に依存する。装置内では、２個の光電セル（１個はディフューザーを有し、１個は有さない）の電気的応答の差が増幅される。光の総量と無関係の、最も鮮鋭な合焦でのメーターの最大偏差が検出される。
さらに、Ｍ．Ｐｏｐｅｓｃｕ、Ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ Ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ：ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｊ．Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ａｄｖ．Ｍａｔ． ７、２００５、２１８９−２２０頁では、ガラス状、非晶質、および無秩序なカルコゲニド材料を多数開示しており、これらは光電子工学的用途のほか、この種の材料において観察され得る物理的および／または化学的効果にも適すると考えられる。
Ｗ．Ｈｅｒｍｅｓ、Ｄ．Ｗａｌｄｍａｎｎ、Ｍ．Ａｇａｒｉ、Ｋ．Ｓｃｈｉｅｒｌｅ−Ａｒｎｄｔ、ａｎｄ Ｐ．Ｅｒｋ、Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｃｈｅｍ．Ｉｎｇ．Ｔｅｃｈ．２０１５、８７、第４号、３７６−３８９では、薄膜光起電技術に関する概要を提示している。本発明では、有機物ベースの太陽電池、特に色素増感太陽電池（ＤＳＳＣ）と、特に銅亜鉛硫酸スズ（ＣＺＴＳ）の薄膜を含み得るケステライト対応電池、および有機−無機ハロゲン化物ペロブスカイト吸収剤、特にメチルアンモニウムヨウ化鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３）に基づくハイブリッド太陽電池が、ソーラー効率の高い有望な候補として提示される。
さらに、Ｊ．Ｐ．Ｃｌｉｆｆｏｒｄ、Ｇ．Ｋｏｎｓｔａｎｔａｔｏｓ、Ｋ．Ｗ．Ｊｏｈｎｓｔｏｎ、Ｓ．Ｈｏｏｇｌａｎｄ、Ｌ．Ｌｅｖｉｎａ、ａｎｄ Ｅ．Ｈ．Ｓａｒｇｅｎｔ、Ｆａｓｔ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｔｕｎａｂｌｅ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ、Ｎａｔｕｒｅ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ４、２００９年１月では、可視光および赤外光の両方で動作する溶液−プロセスコロイド量子ドット（ＣＱＤ）に基づく超高感度光検出器を記述している。相応に、個々のＣＱＤ間の間隔を、それらの表面の不動態化に使用され、電荷担体可動性および結果的にＣＱＤ膜の導電性に関する決定因子であることが既に証明されている有機リガンドの長さによって制御することができる。照明に関する変化について数秒間の尺度でのかなり長い応答時間を示すか、または低い感度を示す最新式の装置と対照的に、著者らは、ＣＱＤ装置の時間的応答は２つの成分、すなわち高速プロセスである電子ドリフトおよび低速プロセスである電子拡散によって決定付けられることを示している。これらの観察結果を考慮に入れつつ、拡散成分を除外する能力のある可視光および／または赤外光のスペクトル範囲内で動作可能な、感度と帯域幅の積に関して大幅な改善を示す、同調可能ＣＱＤフォトダイオードが提供されている。この目的に対し、ＰｂＳ ＣＱＤ膜とアルミニウム接点との間の界面でのショットキーバリアに基づくフォトダイオードが使用されており、その中でガラス基板上の平坦で透明なインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）薄膜が、抵抗性のオーミック接触を形成する。ガラス基板を通過する入射光ビームはＣＱＤ膜内で電子およびホールを生成し、これらはそれぞれアルミニウム接点およびＩＴＯ膜において収集される。結果として、ＣＱＤ膜内の金属−ＣＱＤ界面で空乏領域が形成し得る一方、ＣＱＤ膜における残存容積をｐ型半導体として捉えることができる、本発明では、使用したＰｂＳ ＣＱＤは直径が約６ｎｍであったため、有効バンドギャップに関する増加量が０．８６ｅＶを示し（これと比べ、バルクＰｂＳの場合は０．４２ｅＶ）、これは吸収特性が約１４５０ｎｍという結果をもたらす。
さらに、Ｇ．Ｈ．Ｃａｒｅｙ、Ａ．Ｌ．Ａｂｄｅｌｈａｄｙ、Ｚ．Ｎｉｎｇ、Ｓ．Ｍ．Ｔｈｏｎ、Ｏ．Ｍ．Ｂａｋｒ、ａｎｄ Ｅ．Ｈ．Ｓａｒｇｅｎｔ、Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ． １１５（２３）、２０１５、１２７３２−１２７６３頁では、完全な太陽電池を生成するために非対称電極と共に金属または別の半導体と組み合わされるドープ半導体ＣＱＤ膜を含む光起電装置に関するレビューを提示している。結果として、金属との組み合わせでショットキーバリア型セルを得ることができる一方、少なくとも２個の半導体が、好ましくはＣＱＤ−ＣＱＤのｐ−ｎ接合、ＣＱＤ−二酸化チタンのｐ−ｎ接合、またはＣＱＤ−ＣＱＤ−酸化亜鉛のｐ−ｉ−ｎ接合のうち少なくとも１つへと結合し得る。本発明では、バンドギャップ、吸収性および分散性に関して望ましい特性を含み得る量子ドット溶液の合成と、量子ドットパッキング、表面不動態化、吸収性および／または導電性に関して望ましい特性を含み得るＣＱＤ膜への溶液の変換と、完全な太陽電池を生成するためのＣＱＤ膜周囲での材料スタックの構築とに関連する最新技術が取り上げられる。
前述の装置および検出器によって示唆される優位性があるものの、依然、単純で費用効率が高いながらも信頼性のある空間検出器に関して、改善の必要性がまだある。
国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号 国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号 国際公開第２０１４／１９８６２９Ａ１号 米国特許第４，７６７，２１１Ａ号 米国特許第３，０３５，１７６Ａ号 米国特許第３，９３７，９５０Ａ号 米国特許第３，５６２，７８５Ａ号 米国特許第３，３８４，７５２Ａ号 米国特許第４，０５３，２４０号
Ｂ．Ｈｅｉｍａｎｎ、Ｗ．Ｈｅｉｍａｎｎ、Ｆｅｒｎｓｅｈｋａｍｅｒａｒｏｅｈｒｅｎ−Ｅｉｇｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ ｕｎｄ Ａｎｗｅｎｄｕｎｇｅｎ、Ｓｏｎｄｅｒｄｒｕｃｋ ａｕｓ Ｆｅｒｎｓｅｈ−ｕｎｄ Ｋｉｎｏ−Ｔｅｃｈｎｉｋ、３２、１−１２、１９７８ Ｒ．Ｓ．Ｍａｎｅ、Ｃ．Ｄ．Ｌｏｋｈａｎｄｅ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅｔａｌ ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、６５、１−３１、２０００ Ｅ．Ｔｈｅｏｃｈａｒｏｕｓ、Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ａ ＰｂＳ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ、４５、２３８１−８６、２００６ Ｅ．Ｔｈｅｏｃｈａｒｏｕｓ、Ｊ．Ｉｓｈｉｉ、ａｎｄ Ｎ．Ｐ．Ｆｏｘ、Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ＨｇＣｄＴｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒｅｇｉｏｎ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ、４３、４１８２−８８、２００４ Ｐ．Ｐａｒｇａｓ、Ａ Ｌｅｎｓ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｅｌｌｓ、Ｊ．ＳＭＰＴＥ ７４、１９６５、５０１−５０４頁 Ｐ．Ｐａｒｇａｓ、Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｏｆ Ｉｍａｇｅ Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ＣｄＳ ａｎｄ ＣｄＳｅ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍｅｒｉｃａ． ５４、１９６４、５１６−５１９頁 Ｊ．Ｔ．Ｂｉｌｌｉｎｇｓ、Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｏｃｕｓ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ−Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｉｎｔｅｒｓ、Ｊ．ＳＭＰＴＥ ８０、１９７１、６２４−６２８頁 Ｍ．Ｐｏｐｅｓｃｕ、Ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ Ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ：ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｊ．Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ａｄｖ．Ｍａｔ． ７、２００５、２１８９−２２０頁 Ｗ．Ｈｅｒｍｅｓ、Ｄ．Ｗａｌｄｍａｎｎ、Ｍ．Ａｇａｒｉ、Ｋ．Ｓｃｈｉｅｒｌｅ−Ａｒｎｄｔ、ａｎｄ Ｐ．Ｅｒｋ、Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｃｈｅｍ．Ｉｎｇ．Ｔｅｃｈ．２０１５、８７、第４号、３７６−３８９ Ｊ．Ｐ．Ｃｌｉｆｆｏｒｄ、Ｇ．Ｋｏｎｓｔａｎｔａｔｏｓ、Ｋ．Ｗ．Ｊｏｈｎｓｔｏｎ、Ｓ．Ｈｏｏｇｌａｎｄ、Ｌ．Ｌｅｖｉｎａ、ａｎｄ Ｅ．Ｈ．Ｓａｒｇｅｎｔ、Ｆａｓｔ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｔｕｎａｂｌｅ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ、Ｎａｔｕｒｅ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ４、２００９年１月 Ｇ．Ｈ．Ｃａｒｅｙ、Ａ．Ｌ．Ａｂｄｅｌｈａｄｙ、Ｚ．Ｎｉｎｇ、Ｓ．Ｍ．Ｔｈｏｎ、Ｏ．Ｍ．Ｂａｋｒ、ａｎｄ Ｅ．Ｈ．Ｓａｒｇｅｎｔ、Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ． １１５（２３）、２０１５、１２７３２−１２７６３頁
したがって、本発明によって対処される問題は、この種の既知の装置および方法の不利点を少なくとも実質的に回避する、少なくとも１個の物体を光学的に検出する装置および方法を明確にすることである。特に、空間内の物体の位置を、可視光スペクトル範囲の光ビームだけでなく赤外光スペクトル範囲、特に近赤外光スペクトル範囲の光ビームも使用することによって判定するための、単純で費用効率が高いながらも信頼性のある、改善された空間検出器が望ましいと思われる。
この課題は、独立特許請求項の特徴を有する本発明によって解決される。個別にまたは組み合わせて実現することができる本発明の有利な発展形態は、従属請求項および／または以下の明細書および詳細な実施形態において提示される。
本明細書で使用されるとき、「有する」、「含む」および「含有する」という表現、ならびにそれらの文法上の変形は、非排他的な形で使用される。したがって、「ＡはＢを有する」という表現、および「ＡはＢを含む」または「ＡはＢを含有する」という表現は、ＡはＢのほかに、１個または複数のさらなる構成要素および／または成分を含有するという事実と、ＡにおいてＢ以外の構成要素、成分または要素が存在しない状況も指す場合がある。
本発明の第１の態様において、特に少なくとも１個の物体の位置を具体的には少なくとも１個の物体の深度または深度と幅を基準として判定するための、光学検出用の検出器が開示される。
「物体」は一般的に、生物物体および非生物物体から選択される１個の任意の物体であってもよい。したがって、一例として、少なくとも１個の物体は１個または複数の物品および／または１個の物品の１個または複数の部分を含み得る。付加的にまたは代替的に、物体は、少なくとも１個の生物および／またはその１つ以上の部分、例えばユーザなど人間および／または動物の１つ以上の身体部分であってもよい。
本明細書で使用されるとき、「位置」は一般的に、空間内の物体の配置および／または配向に関する情報の任意の項目を指す。この目的に対し、一例として、１つまたは複数の座標系を使用してもよく、また物体の位置は１つ、２つ、または３つ以上の座標の使用によって判定され得る。一例として、１つまたは複数のデカルト座標系および／または他の種類の座標系が使用され得る。一例において、座標系は、検出器が所定の位置および／または配向を有する、検出器の座標系であってもよい。以下にてさらに詳しく概説されるとおり、検出器は、検出器の主たる視野方向を構成し得る光軸を有し得る。光軸は、ｚ軸など、座標系における１本の軸を形成し得る。さらに、１本または複数の付加的な軸、好ましくはｚ軸に対して垂直な軸を設けてもよい。
したがって、一例として、検出器は、光軸がｚ軸を構成し、また付加的にｚ軸に対して垂直かつ互いに垂直であるｘ軸とｙ軸が提供され得る座標系を構成し得る。一例として、検出器および／または検出器の一部は、この座標系の原点など、この座標系における特定の点に所在し得る。この座標系において、ｚ軸に平行または逆平行な方向を、縦方向と見なすことができ、またｚ軸に沿った座標を、縦方向座標と見なすことができる。縦方向に対して垂直な任意の方向を横方向と見なすことができ、ｘ座標および／またはｙ座標を横方向座標と見なすことができる。
あるいは、他の種類の座標系を使用してもよい。したがって、一例として、光軸がｚ軸を形成する極座標系を使用することができ、またｚ軸からの距離および極角を付加的座標として使用することができる。同じく、ｚ軸に平行または逆平行な方向を縦方向と見なすことができ、またｚ軸に沿った座標を縦方向座標と見なすことができる。ｚ軸に対して垂直な任意の方向を横方向と見なすことができ、また極座標および／または極角を横方向座標と見なすことができる。
本明細書で使用されるとき、光学検出のための検出器は一般的に、少なくとも１個の物体の位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を提供するように適合される装置である。検出器は、固定式装置であるか、または移動式装置であってもよい。さらに、検出器は独立型装置であるか、あるいはコンピュータ、車両または他の装置など、別の装置の一部をも形成し得る。さらに、検出器は携帯型装置であってもよい。検出器の他の実施形態も実現可能である。
検出器は、実現可能な何らかの形で少なくとも１個の物体の位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を提供するように適合され得る。したがって、情報は例えば電子的、視覚的、聴覚的に、あるいはこれらの任意の組合せの形で提供され得る。情報はさらに、検出器のデータ記憶装置または別個の装置に保存するか、および／または無線インターフェースおよび／または有線インターフェースなど、少なくとも１つのインターフェースを介して提供することができる。
本発明に係る少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器は、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、センサ領域は、少なくとも１つの光導電性材料を備え、光導電性材料の電気導電率は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサ信号は導電率に依存する、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を生成するよう設計される、評価装置と
を含む。
本発明では、上に挙げた構成要素は別々の構成要素であってもよい。あるいは、上に挙げた構成要素のうち複数を１つの構成要素に一体化してもよい。さらに、少なくとも１個の評価装置は、転送装置および縦方向光学センサから独立した別個の評価装置として形成され得るが、好ましくは縦方向センサ信号を受信できるよう縦方向光学センサに接続され得る。あるいは、少なくとも１個の評価装置を完全にまたは部分的に、縦方向光学センサに一体化してもよい。
本明細書で使用されるとき、「縦方向光学センサ」は一般的に、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１個の縦方向のセンサ信号を生成するよう設計された装置であり、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、いわゆる「ＦｉＰ効果」に従って、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。縦方向センサ信号は一般的に、深度と表わすこともできる縦方向位置の指標となる任意の信号であってもよい。一例として、縦方向センサ信号はデジタル信号および／またはアナログ信号であるか、またはこれを含み得る。一例として、縦方向センサ信号は電圧信号および／または電流信号であるか、またはこれを含み得る。付加的にまたは代替的に、縦方向センサ信号はデジタルデータであるか、またはこれを含み得る。縦方向センサ信号は単一の信号値および／または一連の信号値を含み得る。縦方向センサ信号はさらに、複数の個別の信号を組み合わせることにより、例えば複数の信号の平均化によっておよび／または複数の信号の商の形成によって導き出される任意の信号をも含み得る。縦方向光学センサおよび縦方向センサ信号の潜在的実施形態については、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号において開示されている光学センサを参照するとよい。
本発明によれば、少なくとも１個の縦方向光学センサは少なくとも１つのセンサ領域を示し、センサ領域は少なくとも１種の光導電性材料を含む。本明細書で使用されるとき、「光導電性材料」という用語は、電流を持続する能力があることから特異的な導電性を示す材料を指し、具体的に、導電性は材料の照明に依存する。電気抵抗は導電性の逆値として定義されることから、代替的に、「光抵抗性材料」という用語も同種の材料の命名に使用され得る。この種の材料においては、電流を少なくとも１個の第１の電気接点経由で材料を通じて少なくとも１個の第２の電気接点へと誘導することができ、第１の電気接点は第２の電気接点から隔離される一方、第１の電気接点および第２の電気接点はいずれも材料と直接接続されている。この目的に対し、直接接続は、高導電性物質、特に金、銀、白金またはパラジウムなどの金属、ならびに前述の金属のうち少なくとも１種を含む合金に、接点領域におけるめっき、溶接、はんだ付け、または蒸着など最新技術から既知の任意の措置を施すことによって提供され得る。
さらに、縦方向光学センサのセンサ領域は少なくとも１つの光ビームによって照らされる。照明の総出力が同じである場合、センサ領域の導電性は結果的に、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、ビーム断面積はセンサ領域内で入射ビームによって生成される「スポットサイズ」と表わすことができる。このように、光導電性材料の導電性が、光導電性材料を含むセンサ領域における入射光ビームによる照明の範囲に依存するという観察可能な特性は特に、同じ総出力を含むけれども生成するスポットサイズが異なる２つの光ビームはセンサ領域内での光導電性材料の電気導電率について異なる値を提供し、結果的に相互に区別可能であるという状況を達成するものである。
さらに、縦方向センサ信号は電圧信号および／または電流信号など電気信号の印加によって決定付けられることから、縦方向センサ信号を判定する際は電気信号によって横断される材料の導電性が考慮に入れられる。以下にてさらに詳しく説明するとおり、縦方向光学センサと直列に採用されるバイアス電圧ソースおよび負荷抵抗器の適用が、好ましくは本発明において使用され得る。結果として、センサ領域内に光導電性材料を含む縦方向光学センサは原則として、縦方向センサ信号の記録から、例えば少なくとも２つの縦方向センサ信号や、ビーム断面積に関する情報の少なくとも１つの項目、具体的にはビーム直径の比較などによって、センサ領域内の光ビームのビーム断面積を判定することを可能にする。
さらに、センサ領域内の光ビームのビーム断面積は、前述のＦｉＰ効果に従って、照明の総出力が同じである場合、センサ領域に衝突する光ビームを放出または反射する物体の縦方向位置または深度に依存することから、縦方向光学センサを、個々の物体の縦方向位置の判定に適用することができる。
国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号から既知であるとおり、縦方向光学センサはセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１個の縦方向センサ信号を生成するよう設計され、センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域上での照明のビーム断面積に依存する。一例として、光電流Ｉの測定結果がレンズの位置の関数として提供される場合、レンズは縦方向光学センサのセンサ領域上への電磁放射の焦点を合わせるよう構成設定される。測定中、レンズはセンサ領域と直角な方向を向いている縦方向光学センサに対して、結果的にセンサ領域上の光点の直径が変化する形で動かされる。この特定の例では、光起電装置、特に色素太陽電池がセンサ領域内の材料として採用され、縦方向光学センサの信号、この場合、光電流は、レンズの焦点での最大以外では、光電流がその最大値の１０％未満にまで低下するように、明らかに照明の幾何形状に依存する。
この効果は、センサ領域内の材料としてシリコンダイオードやゲルマニウムダイオードを使用することによって実行される同様の測定に関して、特に顕著である。この場合、従来型の光学センサが使用されるが、センサ信号は、総出力が同じである場合、センサ領域の照明の幾何形状とは実質的に無関係である。このように、ＦｉＰ効果に従って、縦方向センサ信号は、総出力が同じである場合、センサ領域上またはセンサ領域内の光点における１つまたは複数の集束および／または１つまたは複数の特定のサイズについて、少なくとも１つの顕著な最大値を示す。比較を目的に、該当する材料に衝突する光ビームの断面積が最小限であるという条件、例えば光学レンズによって影響される焦点又は焦点付近に材料が位置し得るという条件での縦方向センサ信号の最大値の観察を、「正のＦｉＰ効果」と呼ぶことができる。これまでに認められた範囲で言えば、前述の光起電装置、特に色素太陽電池は、上記のような状況下で正のＦｉＰ効果をもたらす。
本発明によれば、センサ領域の照明に依存する形で少なくとも１個の縦方向センサ信号を生成するよう設計される縦方向光学センサでの採用に適する材料のさらなる区分として、光導電性材料が提案され、センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域上での照明のビーム断面積に依存する。以下にてさらに詳しく説明するとおり、この区分に該当する光導電性材料は「負のＦｉＰ効果」を示す可能性があり、これは正のＦｉＰ効果の定義と呼応する形で、該当する材料に衝突する光ビームの断面積が最小限であるという条件、特に光学レンズによって影響される焦点または焦点付近に材料が位置し得るという条件下での、縦方向センサ信号の最小値の観察を指す。結果的に、光導電性材料は、好ましくは負のＦｉＰ効果の出現が有利または必要となり得る状況下で使用され得る。
これに関して、本明細書において光導電性材料と光起電材料との違いを取り上げることができる。光起電材料を含む縦方向光学センサでは、個々のセンサ領域の照明が、判定対象となる光電流または光電圧を提供し得る電荷担体を生成し得る。一例として、光ビームが光起電材料に入射し得る場合、材料の価電子帯内に存在し得る電子がエネルギーを吸収することによって励起され、電子が自由導電性電子として挙動し得る伝導帯へとジャンプし得る。反対に、光導電性材料を含む縦方向光学センサでは、センサ領域の抵抗性が該当するセンサ領域の照明によって変化し得ることにより、材料において観察可能な導電性の変化を、材料全体にわたり印加される電圧の変動によって、または、例えば材料全体にわたるバイアス電圧の印加によるなどの材料経由で印加される電流値の変化の中の変動によって、監視することができる。
この目的に対し、バイアス電圧ソースおよび負荷抵抗器を、特に縦方向光学センサと直列接続する形で採用することができる。本明細書で使用されるとき、「バイアス電圧ソース」という用語は一般的に、縦方向光学センサの材料全体にわたりバイアス電圧を印加するよう構成設定されている装置を指す。したがって、縦方向光学センサの特性は、バイアシング装置によって電気的に調整可能であってもよい。本発明では、縦方向光学センサに少なくとも１つのバイアス電圧を印加するよう、バイアシング装置を構成設定することができる。以下にてさらに詳しく概説するとおり、縦方向光学センサの特性は、異なるバイアス電圧の使用によって調整可能であってもよい。
光導電性材料の挙動を光起電材料と比較した場合のこの違いは、生成される電荷担体の密度が光子放射照度に比例し得るという合理的想定によって説明され得るが、担体密度が高くなると、電子−ホール再結合の確率が高くなる可能性があり、これは「オージェ再結合」とも呼ばれ得る。本発明では、オージェ再結合を支配的損失機構と捉えることができる。したがって、光子放射照度が増大し得る場合、担体の寿命が短くなる可能性があり、これは光導電性材料において前述の効果をもたらす結果となり得る。結果として、光導電性材料を含む縦方向光学センサは、概して、光起電材料を含む既知の縦方向光学センサの特性とは著しく異なり得る挙動を示し得る。
本発明の目的上、縦方向光学センサのセンサ領域に使用される光導電性材料は、好ましくは無機光導電性材料、有機光導電性材料、それらの組み合わせおよび／またはそれらの固溶体および／またはそれらのドープ変形を含み得る。本明細書で使用されるとき、「固溶体」という用語は、少なくとも１種の溶質が溶媒中に含まれ得ることによって均一相が形成され、溶媒の結晶構造が一般的に溶質の存在によって不変となり得る、光導電性材料の状態を指す。例として、２成分のＣｄＴｅをＺｎＴｅ中で溶解させてＣｄ１−ｘＺｎｘＴｅに至らしめることができ、式中、ｘの値は０から１の範囲で変動し得る。本明細書でさらに使用されるとき、「ドープ変形」という用語は、光導電性材料において、材料自体の成分とは別に個別の原子が、非ドープ状態の固有原子によって占有される結晶内のサイトに導入される状態を指し得る。例として、シリコン結晶の化学的および／または物理的特性の修正を目的に、純粋なシリコン結晶を１個または複数のホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、リン、ヒ素、アンチモン、ゲルマニウムまたは他の原子でドープすることができる。
これに関して、無機光導電性材料は特に、１種または複数種のセレン、テルル、セレン−テルル合金、金属酸化物、第４族の元素または化合物、すなわち第４族に属する元素または少なくとも１種の第４族元素を含む化合物、第３族−第５族化合物、すなわち少なくとも１種の第３族元素と少なくとも１種の第５族元素を含む化合物、第２族−第６族化合物、すなわち一方で少なくとも１種の第２族元素または少なくとも１種の第１２族元素を含み、他方で少なくとも１種の第６族元素を含む化合物、および／または好ましくは硫化物カルコゲニド、セレン化物カルコゲニド、三元カルコゲニド、四元以上のカルコゲニドから成る群から選択され得るカルコゲニドを含み得る。ただし、他の無機光導電性材料も同様に適切であり得る。
セレン（Ｓｅ）に関して、この材料は長年にわたり、光導電性を示すことから初期のテレビジョン、ビジコンカメラチューブおよび乾式複写法において採用されてきたことが知られており、さらに光導電性セルのセンサ領域にも使用することができると言える。セレン−テルル合金に関して、Ｐ．Ｈ．Ｋｅｃｋ、Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｃｏａｔｅｄ Ｓｅｌｅｎｉｕｍ Ｆｉｌｍｓ、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ、４２、２２１−２２５頁、１９５２では、５から９重量％のテルルの追加を含む結果、テルルの追加を含まないセレン層と比べ光導電性を高めることが可能であり、さらに、４００ｎｍから８００ｎｍの光学スペクトル範囲全体にわたり高いスペクトル応答を生み出す光導電性セレン層について記述している。さらに、光導電特性を提供するため、米国特許第４，２８６，０３５Ａ号では、セレン−テルル合金において、少なくとも１種のハロゲンの濃縮物を５ｐｐｍから５００ｐｐｍの範囲で光導電層へ同時に追加することにより、テルル量をさらに５重量％から最大２０重量％増やすことができ、ハロゲンはフッ素、塩素、臭素およびヨウ素から成る群から選択されるということを開示している。
前述のとおり、カルコゲニドは、好ましくは硫化物カルコゲニド、セレン化物カルコゲニド、テルル化物カルコゲニド、三元カルコゲニド、四元以上のカルコゲニドから成る群から選択され、好ましくは縦方向光学センサのセンサ領域の光導電性材料としての使用に適切となり得る。この選好は特に、この種の材料が既に、赤外光スペクトル範囲向けの光検出器を含め、多数の様々な応用分野において費用効率と信頼性の双方を有することが既知であるという理由に基づくものであってもよい。
特に、硫化物カルコゲニドは硫化鉛（ＰｂＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）、硫化マンガン（ＭｎＳ）、三硫化ビスマス（Ｂｉ２Ｓ３）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）、三硫化ヒ素（Ａｓ２Ｓ３）、硫化スズ（ＩＩ）（ＳｎＳ）、二硫化スズ（ＳｎＳ２）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、硫化銅（ＣｕＳまたはＣｕ２Ｓ）、硫化コバルト（ＣｏＳ）、硫化ニッケル（ＮｉＳ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化鉄（ＦｅＳ２）、および三硫化クロム（ＣｒＳ３）から成る群から選択され得る。
特に、セレン化物カルコゲニドはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、三セレン化ビスマス（Ｂｉ２Ｓｅ３）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、三セレン化アンチモン（Ｓｂ２Ｓｅ３）、三セレン化ヒ素（Ａｓ２Ｓｅ３）、セレン化ニッケル（ＮｉＳｅ）、セレン化タリウム（ＴｌＳｅ）、セレン化銅（ＣｕＳｅまたはＣｕ２Ｓｅ）、二セレン化モリブデン（ＭｏＳｅ２）、セレン化スズ（ＳｎＳｅ）、セレン化コバルト（ＣｏＳｅ）、およびセレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）から成る群から選択され得る。さらに、この種の上記の化合物または他の化合物の固溶体および／またはドープ変形も実現可能と考えられる。
特に、テルル化物カルコゲニドはテルル化鉛（ＰｂＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）、テルル化ビスマス（Ｂｉ２Ｔｅ３）、三テルル化ヒ素（Ａｓ２Ｔｅ３）、三テルル化アンチモン（Ｓｂ２Ｔｅ３）、テルル化ニッケル（ＮｉＴｅ）、テルル化タリウム（ＴｌＴｅ）、テルル化銅（ＣｕＴｅ）、二テルル化モリブデン（ＭｏＴｅ２）、テルル化スズ（ＳｎＴｅ）、テルル化コバルト（ＣｏＴｅ）、テルル化銀（Ａｇ２Ｔｅ）、およびテルル化インジウム（Ｉｎ２Ｔｅ３）から成る群から選択され得る。さらに、この種の上記の化合物または他の化合物の固溶体および／またはドープ変形も実現可能と考えられる。
特に、三元カルコゲニドはテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ、ＭＣＴ）、テルル化水銀亜鉛（ＨｇＺｎＴｅ）、硫化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＳ）、硫化鉛カドミウム（ＰｂＣｄＳ）、硫化鉛水銀（ＰｂＨｇＳ）、二硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２、ＣＩＳ）、硫セレン化カドミウム（ＣｄＳＳｅ）、硫セレン化亜鉛（ＺｎＳＳｅ）、硫セレン化タリウム（ＴｌＳＳｅ）、硫化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）、硫化カドミウムクロム（ＣｄＣｒ２Ｓ４）、硫化水銀クロム（ＨｇＣｒ２Ｓ４）、硫化銅クロム（ＣｕＣｒ２Ｓ４）、セレン化カドミウム鉛（ＣｄＰｂＳｅ）、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、硫化一酸化鉛（Ｐｂ２ＯＳ）、セレン化一酸化鉛（Ｐｂ２ＯＳｅ）、硫セレン化鉛（ＰｂＳＳｅ）、セレン化テルル化ヒ素（Ａｓ２Ｓｅ２Ｔｅ）、リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、ヒ化リン化ガリウム（ＧａＡｓＰ）、リン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＰ）、亜セレンカドミウム（ＣｄＳｅＯ３）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）、およびセレン化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳｅ）、前述の２成分カルコゲニドおよび／または２成分第３族−第５族化合物に属する化合物の適用によるさらなる組み合わせから成る群から選択され得る。さらに、この種の上記の化合物または他の化合物の固溶体および／またはドープ変形も実現可能と考えられる。
四元以上のカルコゲニドに関して、この種の材料は適切な光導電特性を示すことが既知と考えられる四元以上のカルコゲニドから選択され得る。特に、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ／Ｓｅ２またはＣｕ２ＺｎＳｎ（Ｓ／Ｓｅ）４の組成を有する化合物はこの目的に対し実現可能と考えられる。
第３族−第５族化合物に関して、この種の半導体材料はアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、ヒ化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、およびアンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）から成る群から選択され得る。さらに、この種の上記の化合物または他の化合物の固溶体および／またはドープ変形も実現可能と考えられる。
第２族−第６族化合物に関して、この種の半導体材料は硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、テルル化水銀亜鉛（ＨｇＡｎＴｅ）、およびセレン化水銀亜鉛（ＣｄＺｎＳｅ）から成る群から選択され得る。ただし、他の第２族−第６族化合物も実現可能と考えられる。さらに、この種の上記の化合物または他のこの種の化合物の固溶体も該当し得る。
さらに好適な一実施形態において、光導電性材料は量子ドットを含むコロイド膜の形で提供され得る。同じ材料の均一層に関して少しまたは大幅に修正された化学的および／または物理的特性を示し得る、光導電性材料の、この状態は、コロイド量子ドット（ＣＱＤ）と表わすこともできる。本明細書で使用されるとき、「量子ドット」という用語は、光導電性材料において、光導電性材料が電子またはホールなど、３つの空間次元すべてにおいて通常は「ドット」と呼ばれる小さい容積に閉じ込められる、導電性粒子を含み得る状態を指す。本発明において、量子ドットは、簡単に言えば、前述の粒子容積とほぼ同じとなり得る球の直径と捉えることができるサイズを示し得る。この好適な実施形態において、光導電性材料の量子ドットは特に、１ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは２ｎｍから１００ｎｍ、より好ましくは２ｎｍから１５ｎｍの範囲のサイズを示し得る。したがって、特定の薄膜に実際に含まれる量子ドットが示し得るサイズが特定の薄膜の厚さよりも少ない、光導電性材料の量子ドットを含む薄膜は１ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは２ｎｍから１００ｎｍ、より好ましくは２ｎｍから１５ｎｍの範囲の厚さを示し得る。実際、量子ドットは、界面活性剤分子で塞がれ、コロイド膜を形成するよう溶液中で分散させることができる、ナノメートル規模の半導体結晶を含み得る。本発明において、界面活性剤分子は、コロイド膜内の個々の量子ドット間の平均距離を、特に選択された界面活性剤分子の近似空間拡張の結果として判定することができるよう、選択され得る。さらに、リガンドの合成次第で量子ドットは親水特性を示す場合もあれば、疎水特性を示す場合もある。ＣＱＤは気相、液相、または固相のアプローチの適用によって生成され得る。本発明により、多様なＣＱＤ合成方法を、特に溶射、コロイド合成、またはプラズマ合成など既知のプロセスの採用によって実行することができる。ただし、他の生産プロセスも実現可能と考えられる。
この好適な実施形態ではさらに、光導電性材料は好ましくは前述の光導電性材料のうち１種から、より好ましくは硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ、ＭＣＴ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ペロブスカイト構造材料ＡＢＣ３（式中、Ａはアルカリ金属または有機陽イオンを表わし、ＢはＰｂ、ＳｎまたはＣｕであり、Ｃはハロゲン化物を表わす）、および硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）から成る群から選択され得る。さらに、この種の上記の化合物または他の化合物の固溶体および／またはドープ変形も実現可能と考えられる。この種の材料のコアシェル構造も実現可能と考えられる。ただし、他の光導電性材料も実現可能と考えられる。
特定の一実施形態において、光導電性材料の量子ドットを含む薄膜を、２つの個別の導電層、すなわち第１の導電層と第２の導電層との間に配列することができる。本発明では、２つの個別の導電層を、好ましくはサンドイッチ構造の形で配列することができ、すなわち薄膜が第１の導電層および第２の導電層の両方と隣接し得る一方、第１の導電層と第２の導電層は互いに離れた状態であってもよい。この特定の実施形態において、第１の導電層は、好ましくは入射光ビームに関して少なくとも一部が光学的に透明な特性を示すよう選択され得る。結果として、入射光ビームの少なくとも一部が、光導電性材料のコロイド量子ドットを含む薄膜に到達するよう第１の導電層を通過可能となり得る。この目的に対し、第１の導電層は、特に、少なくとも部分的に透明の半導体材料を含んでいてもよく、半導体材料は好ましくは少なくとも部分的に透明の半導体金属酸化物またはそのドープ変形から成る群から選択され得る。本発明では、半導体材料は特に、既知の少なくとも１種の透明な金属酸化物、特にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープスズ酸化物（ＳｎＯ２：Ｆ、ＦＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＳｎＯ２／Ｓｂ２Ｏ５）、またはペロブスカイト透明導電性酸化物（ＳｒＶＯ３またはＣａＶＯ３など）から、あるいは銀ナノワイヤーなど金属ナノワイヤーから選択され得る。
前述の通り、第１の導電層は、好ましくは、入射光ビームの少なくとも一部がコロイド量子ドットを含む薄膜に到達するために第１の導電層を通過することができるよう、少なくとも一部が光学的に透明な特性を示すよう選択され得る。代替的または付加的に、第２の導電層もこのように、少なくとも一部が光学的に透明な特性を示すよう選択され得る。他方、第１の導電層が既に少なくとも部分的に透明であり得る場合、より多種多様な材料を、光学的に不透明な材料を含め、第２の導電層向けに採用することができる。このように、第２の導電層は、既知の蒸発技法によって容易に提供され得る蒸着金属層を含み得る。特に、蒸着金属層は銀、アルミニウム、白金、マグネシウム、クロム、チタンまたは金のうち１種または複数を含み得る。あるいは、第２の導電層はグラフェンの層を含み得る。
代替的な一実施形態において、導電性有機ポリマー層を第２の導電層として採用することができる。本発明ではポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）またはＰＥＤＯＴとポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の分散物を導電性ポリマーとして選択することができる。さらに、特に良好な電子接点を可能にするため、各々が蒸着金属接点を含み得る少なくとも２個の別々の電極を有する分割電極を、導電性ポリマー層の頂部に配列することができる。本発明では、蒸着金属接点は特に銀、アルミニウム、白金、マグネシウム、クロム、チタンまたは金のうち１種または複数を含み得る。あるいは、２個の別々の電極のうち少なくとも１個がグラフェン層を含み得る。
この実施形態では、ショットキーバリアは、付加的に、量子ドットを含む薄膜と、ショットキーバリアを形成するのに十分な特性を示し得る１つの導電層との間の界面で形成し得る。一般的な用法として、「ショットキーバリア」という用語は、半導体層と隣接する金属層との間の境界層で出現し得る電子にとってのエネルギーバリアを指し、これは以下にてもっと詳しく記述するオーミック接触とは対照的に、例えば、ダイオードとして使用されているショットキーバリアを含む電子要素を許容する整流特性を示す。例として、透明なインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極など第１の透明導電層を横断し得る入射光ビームは、量子ドットを含む薄膜内に電荷担体、すなわち電子とホールを生成し得る。さらに、電荷担体は、透明な第１の導電層、および好ましくはアルミニウム電極であってもよい第２の導電層の両方へ向かう境界域で収集され得る。結果として、第１の導電層と薄膜との間の界面に位置するショットキーバリアへ向かう薄膜内に空乏領域が形成し得る一方、薄膜の残存容積はｐ型半導体層として挙動し得る。
特別な一実施形態において、付加的に、第１の導電層と、コロイド量子ドットを含む光導電性材料の薄膜との間に阻止層を配列することができる。本明細書で使用されるとき、「阻止層」という用語は、電子的要素内の隣接層に関して、例えば隣接層の短絡防止、または隣接層のうち１つによってイオンなど逆帯電粒子が提供されるにつれ透過する導電性粒子が他の隣接層内で再結合するのを防止するといった影響を、導電性粒子、特に電子またはホールの透過経路に及ぼすよう適応され得る薄膜を指す。この特別な実施形態において、阻止層は、好ましくは導電性材料、特に二酸化チタン（ＴｉＯ２）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうち１種または複数の薄膜を含み得る。この特別な実施形態において、阻止層はｎ型接点の役割を果たし得、また量子ドットは通常、ｐ型の実体であることから、ｐ−ｎ接合を提供し得る。量子ドットがｎ型の実体であってもよく、したがってｐ型の阻止層、例えば酸化モリブデン（ＭｏＯ３）の層を含み得るという、代替的設定も可能となり得る。
金属酸化物に関して、この種の半導体材料は、光導電性を示し得る既知の金属酸化物、特に酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）、酸化銅（Ｉ）（ＣｕＯ２）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、フェライト（Ｆｅ３Ｏ４）、およびペロブスカイト酸化物（ＡＢＣ３、式中、Ａは二価陽イオン、Ｂは四価陽イオン、Ｃは酸素を表わす）から成る群から選択され得る。さらに、三元または四元以上の金属酸化物も該当し得る。さらに、この種の上記の化合物または他の化合物の固溶体および／またはドープ変形のうち、化学量論的化合物または非化学量論的化合物に該当し得るものも実現可能と考えられる。後でさらに詳しく説明するとおり、透明性または半透明性をも同時に示し得る金属酸化物の選択が好ましい場合がある。
第４族の元素または化合物に関して、この種の半導体材料はドープダイヤモンド（Ｃ）、ドープシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、およびシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）から成る群から選択され得、半導体材料は結晶質の半導体材料、または好ましくは微晶質もしくは非晶質の半導体材料から選択され得る。高い抵抗性、長い電荷担体寿命と、低い表面再結合率とを、特に同時に示し得る、シリコンベースの光導電体を提供するため、低いドーパント濃度および低い欠陥密度を含むドープシリコン、例えばシリコンフラットゾーンウェハー内に存在するシリコンが、好ましくは選択され得る。この目的に対し、シリコンウェハーは特に、
−ドーパント材料の原子における１０１３ｃｍ−３、１０１２ｃｍ−３、１０１１ｃｍ−３またはもっと低いドーパント濃度と、
−５・１０２・Ωｃｍ、好ましくは５・１０３・Ωｃｍ、より好ましくは１０４・Ω・ｃｍ、またはもっと高い電気抵抗と、
−５００μｍ、より好ましくは３００μｍから１μｍ、より好ましくは１０μｍの範囲の厚さとを、一方では所望の長い電荷担体寿命を提供するために、他方では目標波長において有意な量の光を吸収する上で十分な量の材料を提供するために
示し得る。
特に好適な一実施形態において、光導電性材料はいわゆる「オーミック接触」によって接触され得る。本発明で使用されるとき、オーミック接触とは、オームの法則に従って線形の電流対電圧比を示すが、別途記載されているような光起電特性を一切含まない電気的接合を指し得る。対照的に、線形の電流対電圧比を示さない電気的接合を、「非オーミック」と呼ぶことができる。これに関して、非オーミック接触は一般的に多数の実施形態において出現することが知られており、例として本明細書の中で別途記載されているようなｐ−ｎ接合やショットキーバリアが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。オーミック接触を提供するため、金、銀、銀−ニッケル、銀−鉄、銀−黒鉛、銀−酸化カドミウム、銀−酸化スズ、銅、白金、パラジウム、パリネイ合金、インジウム、ガリウム、インジウムアマルガム、またはグラフェンを採用することができ、インジウムまたはガリウムは好ましくは硫化カドミウム（ＣｄＳ）と組み合わせて使用することができる一方、インジウムアマルガムは特に他の第２族−第６族の化合物との使用に適すると考えられる。ただし、実際の生産プロセスの詳細次第で、オーミック接触接合が得られる場合もあれば、非オーミック接合が得られる場合もある。
一般的に、三次元結晶構造を有し、光学ギャップが用途のスペクトル領域に近いかまたはそれ未満である半導体材料が関心の的になると考えられるのは、さらなる材料でのドーピングによる、またはナノ結晶質、微晶質もしくは非晶質の構造の獲得による、のいずれかによってトラップレベルが導入され得る場合である。ドーピングは特に、半導体のバンド構造、好ましくは伝導バンドをドーピング材料のエネルギーレベルによって、好ましくはエネルギー的に伝導バンドよりも高いかまたは低いエネルギーレベルによって増強することができる形で、金属原子または塩を半導体へ追加することによって達成され得る。特定の一例として、Ｆ．Ｓｔｏｅｃｋｍａｎｎ、Ｓｕｐｅｒｌｉｎｅａｒ ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ、Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌｉｄｉ ３４、７５１−７５７、１９６９によれば、正のＦｉＰ効果および負のＦｉＰ効果の両方を光導電性材料中で達成することができ、この場合、光導電性材料は、選択された光導電性材料内でのトラップおよび／または再結合の中心の位置および／または濃度が異なる状態の影響を受ける可能性がある。
代替的にまたは付加的に、有機光導電性材料は特に、有機化合物、特に適切な光導電性を含むことが既知と考えられる有機化合物、好ましくは一般的に乾式複写法で使用される化合物であるポリビニルカルバゾールであるか、またはこれを含み得る。ただし、他にも、以下にて詳述する多数の有機分子が実現可能と考えられる。
印刷システムおよび撮像システムについては、Ｐ．Ｇｒｅｇｏｒｙ編、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｃｈａｐｍａｎ ＆ Ｈａｌｌ、１９９６、第４章、Ｒ．Ｓ．Ｇａｉｒｎｓ、Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ、７６−１１２頁の記事を参照するとよく、同文献には乾式複写法技術や、乾式複写法で使用される個々の光導電体が記載されている。本明細書では、特定の一例として、Ｒ．Ｍ．Ｓｃｈａｆｆｅｒｔ、ＩＢＭ Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．、１９７１、７５−８９頁によって初めて紹介され、ドナー分子としてのポリビニルカルバゾール（１）およびアクセプタ分子としてのトリニトロフルオレノン（２）に基づく電荷移動錯体を含むシステムを使用することができる。
Figure 0006841769
この例から引き出すことができるのは、特に、呼応する光導電プロセスの性質に対する賜物として、異なる２種類の有機材料から成るシステムを含むという意味で、有機光導電体が概して無機光導電体と異なるということである。この選択の理由は、電界内に位置する有機光導電体に衝突する光が吸収され得、その後、一対の電荷を生成し得、これがさらに、有機光導電体の光導電性に影響を及ぼす電流の形で輸送され得るという観察結果に見て取ることができる。
有機光導電体を使用する場合、ドナーに似た「電子ドナー材料」または「電荷生成材料」、略して「ＣＧＭ」、およびアクセプタに似た「電子アクセプタ材料」または「電荷輸送材料」、略して「ＣＴＭ」と表わすことができる、異なる２種類の有機材料を採用することによって、このように、前述の２種類のプロセス、すなわち一方での電荷の生成を他方での電荷からの輸送と分けることが実現可能となり得る。前述の例から引き出すことができるとおり、ポリビニルカルバゾール（１）を電荷生成材料と捉えることができる一方、トリニトロフルオレノン（２）を電荷輸送材料と捉えることができ、これらはそれぞれ、有機電荷輸送錯体を含む前述のシステムにおいてドナー分子およびアクセプタ分子の役割を果たす。
特定の好適な一実施形態において、有機光導電体はこのように、少なくとも１個の共役芳香族分子、好ましくは高度共役芳香族分子、特に染料または顔料を、好ましくは電荷生成材料として採用される形で含み得る。これに関して、光導電性を示す共役芳香族分子の特に好適な例として、フタロシアニン（金属フタロシアン、特にＴｉＯフタロシアニンなど）、ナフタロシアニン（金属ナフタロシアニン、特にＴｉＯナフタロシアニンなど）、サブフタロシアニン（金属サブフタロシアニンなど）、ペリレン、アントラセン、ピレン、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、フラーレン、インジゴイド色素（チオインジゴなど）、ビスアゾ顔料、スクアリリウム色素、チアピリリウム色素、アズレニウム色素、ジチオケトピロロピロール、キナクリドンおよびその他、ジブロモアンタンスロンなど光導電性を示し得る有機材料、またはそれらの誘導体もしくは組み合わせが挙げられる。ただし、さらなる共役芳香族分子、または付加的に、他の種類の有機材料も、無機材料と組み合わさる形で実現可能となり得る。
フタロシアニンについては、Ｆｒａｎｋ Ｈ．Ｍｏｓｅｒ ａｎｄ Ａｒｔｈｕｒ Ｌ．Ｔｈｏｍａｓ、Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、Ｒｅｉｎｈｏｌｄ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９６３、６９−７６頁、ならびにＡｒｔｈｕｒ Ｌ．Ｔｈｏｍａｓ、Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ、Ｂｏｃａ Ｒａｔｏｎ、１９９０、２５３−２７２頁を参照するとよい。これらの文献に記載されているとおり、ジヒドロゲンフタロシアニン（３）または金属フタロシアニン（４）を好ましくは本発明に係る検出器に使用することができ、
Figure 0006841769
 式中、金属フタロシアニン（４）は好ましくはマグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）または亜鉛（Ｚｎ）から、あるいはＡｌ−Ｃｌ、Ｇａ−Ｃｌ、Ｉｎ−Ｃｌ、ＴｉＯＣｌ、ＶＯ、ＴｉＯ、ＨＧａ、Ｓｉ（ＯＨ）２、Ｇｅ（ＯＨ）２、Ｓｎ（ＯＨ）２またはＧａ（ＯＨ）のうちいずれか１つなど無機化合物中に含まれる金属から選択される金属Ｍを含み得る。
インジゴイド色素については米国特許第４，９５２，４７２Ａ号を参照するとよく、同文献では以下の３つの構造（５ａ、５ｂ、５ｃ）が開示されており、式中、ＸはＯ、ＳまたはＳｅであってもよい。
Figure 0006841769
本発明では、好適なインジゴイドは化合物４，４’，７，７’−テトラクロロチオインジゴ（６）を含み得、これは例えばＫ．Ｆｕｋｕｓｈｉｍａ ｅｔ ａｌ．、Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｃａｒｒｉｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｉｏｉｎｄｉｇｏ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｂ、１０２、１９８８、５９８５−５９９０頁において開示されている。
Figure 0006841769
ビスアゾ顔料に関して、好適な一例としてクロロジアンブルー（７）が挙げられ、これは以下の構造を含む。
Figure 0006841769
ペリレン誘導体に関して、好ましくはペリレンビスイミド（８ａ）またはペリレンモノイミド（８ｂ）を光導電性有機材料として使用することができ、式中、Ｒは有機残基、好ましくは分岐または非分岐のアルキル鎖である。
Figure 0006841769
スクアリリウム色素に関して、好適な一例は以下の分子（９）を含み得る。
Figure 0006841769
チアピリリウム色素に関して、好適な一例は以下の構造を有する分子（１０）を含み得る。
Figure 0006841769
さらに、米国特許第４，５６５，７６１Ａ号では、以下の好適な化合物（１１）など、多数のアズレニウム色素を開示している。
Figure 0006841769
ジチオケトピロロピロールに関して、米国特許第４，７６０，１５１Ａ号では、以下の好適な化合物（１２）など、多数の化合物を開示している。
Figure 0006841769
キナクリドンに関して、米国特許第４，７６０，００４Ａ号では、以下の好適な光導電性化合物（１３）を含め、様々なチオキナクリドンおよびイソチオキナクリドンを開示している。
Figure 0006841769
前述のとおり、ジブロモアンタントロン（１４）などさらなる有機材料も、本発明に係る検出器に使用する上で十分な光導電性を示し得る。
Figure 0006841769
さらに、例えば米国特許第３，１１２，１９７Ａ号または欧州特許第０，１１２，１６９Ａ２号またはこれらの文献に記載の個々の参考文献においてさらに指定されているものなど、少なくとも１種の光導電体および少なくとも１種の増感剤を含む混合物も、本発明に係る検出器での使用に適切となり得る。相応に、色素増感剤を含む光導電層を、この目的に使用することができる。
好ましくは、電子ドナー材料および電子アクセプタ材料は、光導電性材料を混合物の形で含む層内に含まれ得る。一般的な用法として、「混合物」という用語は複数の個別の化合物の配合に関し、個別の化合物は混合物内で各々の化学的同一性を維持する。特に好適な一実施形態において、混合物は電子ドナー材料および電子アクセプタ材料を１：１００から１００：１、より好ましくは１：１０から１０：１、特に１：２から２：１、例えば１：１の比率で含み得る。ただし、個々の化合物の他の比率も、特に関係する個々の化合物の種類および数に応じて該当し得る。好ましくは、混合物の形で含まれる電子ドナー材料および電子アクセプタ材料は、電子ドナー材料が支配的に、好ましくは完全に存在し得るドナー領域の相互浸透性ネットワークと、電子アクセプタ材料が支配的に、好ましくは完全に存在し得るアクセプタ領域の相互浸透性ネットワークとを構成し得、ドナー領域とアクセプタ領域との間に界面区域が存在し得、導電性経路がパーコレーション経路の形で、相当する領域を個々の電極へ接続し得る。
さらに好適な一実施形態において、光導電層中の電子ドナー材料はドナーポリマー、特に有機ドナーポリマーを含み得る一方、電子アクセプタ材料は、好ましくはフラーレンベースの電子アクセプタ材料、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ペリレン誘導体、およびアクセプタポリマーから成る群から選択されるアクセプタ小分子を含み得る。このように、電子ドナー材料はドナーポリマーを含み得る一方、電子アクセプタ材料はアクセプタポリマーを含み得る結果、全ポリマー光導電層の基礎を提供する。特定の一実施形態において、コポリマーが同時に、ドナーポリマーのうち１種およびアクセプタポリマーのうち１種から構成され得、これは結果的にコポリマーの成分各々の機能に基づいて「プッシュプルコポリマー」と表わすこともできる。一般的な用法として、「ポリマー」という用語は、通常は「モノマー」または「モノマー単位」と表わされる多数の分子繰り返し単位を一般的に含むマクロ分子組成物を指す。ただし本発明の目的上、合成有機ポリマーが好適となり得る。これに関して、「有機ポリマー」という用語は、一般的に有機化合物として帰属され得るモノマー単位の性質を指す。本明細書で使用されるとき、「ドナーポリマー」という用語は、特に電子を電子ドナー材料として提供するよう適応され得るポリマーを指す。同様に、「アクセプタポリマー」という用語は、特に電子を電子アクセプタ材料として受け取るよう適応され得るポリマーを指す。好ましくは、有機電子ドナー材料および有機電子アクセプタ材料を含む層は、１００ｎｍから２０００ｎｍの厚さを示し得る。
このように、少なくとも１種の電子ドナー材料はドナーポリマー、特に有機ドナーポリマーを含み得る。好ましくは、ドナーポリマーは、単一結合と多重結合とを交互に入れ替えることによって、一体的に結合している複数の原子から成る群にわたり、非局在化電子が分配され得る共役系を含み得、共役系は環式、非環式および線形のうち１種または複数であってもよい。このように、有機ドナーポリマーは、好ましくは以下のポリマーのうち１種または複数から選択され得る。
−ポリ［３−ヘキシルチオフェン−２，５．ジイル］（Ｐ３ＨＴ）、
−ポリ［３−（４−ｎ−オクチル）−フェニルチオフェン］（ＰＯＰＴ）、
−ポリ［３−１０−ｎ−オクチル−３−フェノチアジン−ビニレンチオフェン−コ−２，５−チオフェン］（ＰＴＺＶ−ＰＴ）、
−ポリ［４，８−ビス［（２−エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル］［３−フルオロ−２−［（２−エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４−ｂ］チオフェンジイル］（ＰＴＢ７）、
−ポリ［チオフェン−２，５−ジイル−オルト−［５，６−ビス（ドデシルオキシ）ベンゾ［ｃ］［１，２，５］チアジアゾール］−４，７−ジイル］（ＰＢＴ−Ｔ１）、
−ポリ［２，６−（４，４−ビス−（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シクロペンタ［２，１−ｂ；３，４−ｂ’］ジチオフェン）−オルト−４，７（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＰＤＴＢＴ）、
−ポリ［５，７−ビス（４−デカニル−２−チエニル）−チエノ（３，４−ｂ）ジアチアゾールチオフェン−２，５］（ＰＤＤＴＴ）、
−ポリ［Ｎ−９’−ヘプタデカニル−２，７−カルバゾール−オルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＤＴＢＴ）、または
−ポリ［（４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ；２’，３’−ｄ］シロール）−２，６−ジイル−オルト−（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）−４，７−ジイル］（ＰＳＢＴＢＴ）、
−ポリ［３−フェニルヒドラゾンチオフェン］（ＰＰＨＴ）、
−ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、
−ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）、
−ポリ［２−メトキシ−５−（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）、
−ポリ［９，９−ジ−オクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ−４−ブチルフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン］（ＰＦＢ）、
またはこれらの誘導体、修飾体もしくは混合物。
ただし、他の種類のドナーポリマーまたはさらなる電子ドナー材料、特に赤外光スペクトル範囲、特に１０００ｎｍ超の範囲で感受性であるポリマー、好ましくはジケトピロロピロールポリマー、特に欧州特許第２，８１８，４９３Ａ１号に記載のポリマー、より好ましくは同文献において「Ｐ−１」から「Ｐ−１０」と表わされているポリマー、国際公開第２０１４／０８６７２２Ａ１号において開示されているベンゾチオフェンポリマー、特にベンゾジチオフェン単位を含むジケトピロロピロールポリマー、米国特許第２０１５／０１３２８８７Ａ１号に記載のジチエベンゾフランポリマー、特にジケトピロロピロール単位を含むジチエノベンゾフランポリマー、米国特許第２０１５／０１１１３３７Ａ１号に記載のフェナントロ［９，１０−Ｂ］フランポリマー、特にジケトピロロピロール単位を含むフェナントロ［９，１０−Ｂ］フランポリマー、および米国特許２０１４／０２１７３２９Ａ１号に記載のようなジケトピロロピロールオリゴマーを特に１：１０または１：１００のオリゴマー対ポリマー比で含むポリマー組成物も適切となり得る。
さらに前述のとおり、電子アクセプタ材料は、好ましくはフラーレンベースの電子アクセプタ材料を含み得る。一般的な用法として、「フラーレン」という用語は、バックミンスターフラーレン（Ｃ６０）および関連する球体フラーレンを含む、純粋な炭素から成るケージ状の分子を指す。原則として、Ｃ２０からＣ２０００の範囲のフラーレンを使用することができ、Ｃ６０からＣ９６の範囲、特にＣ６０、Ｃ７０およびＣ８４が好適である。最も好適なのは、化学的に修飾されたフラーレン、特に
−［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣ６０ＢＭ）、
−［６，６］−フェニル−Ｃ７１−酪酸メチルエステル（ＰＣ７０ＢＭ）、
−［６，６］−フェニル−Ｃ８４−酪酸メチルエステル（ＰＣ８４ＢＭ）、または
−インデン−Ｃ６０ビス付加体（ＩＣＢＡ），
のほか、Ｃ６０またはＣ７０の成分を１種または複数含む二量体、特に
−１つの付着オリゴエーテル（ＯＥ）鎖（Ｃ７０−ＤＰＭ−ＯＥ）を含むジフェニルメタノフラーレン（ＤＰＭ）成分、または
−２つの付着オリゴエーテル（ＯＥ）鎖（Ｃ７０−ＤＰＭ−ＯＥ）を含むジフェニルメタノフラーレン（ＤＰＭ）成分、
またはこれらの誘導体、修飾体もしくは混合物
のうち１種または複数である。ただし、ＴＣＮＱまたはペリレン誘導体も適切となり得る。
代替的または付加的に、電子アクセプタ材料は、好ましくはアクセプタポリマーを含み得る。一般的に、シアネート化ポリ（フェニレンビニレン）、ベンゾチアジアゾール、ペリレンまたはナフタレンジイミドに基づく共役ポリマーが、この目的に対し好適である。特に、アクセプタポリマーは、好ましくは以下のポリマーのうち１種または複数から選択され得る。
−シアノ−ポリ［フェニレンビニレン］（ＣＮ−ＰＰＶ）（Ｃ６−ＣＮ−ＰＰＶまたはＣ８−ＣＮ−ＰＰＶなど）、
−ポリ［５−（２−（エチルヘキシルオキシ）−２−メトキシシアノテレフタルイリデン］（ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ）、
−ポリ［オキサ−１，４−フェニレン−１，２−（１−シアノ）−エチレン−２，５−ジオクチルオキシ−１，４−フェニレン−１，２−（２−シアノ）−エチレン−１，４−フェニレン］（ＣＮ−エーテル−ＰＰＶ）、
−ポリ［１，４−ジオクチルオキシ−ｐ−２，５−ジシアノフェニレンビニレン］（ＤＯＣＮ−ＰＰＶ）、
−ポリ［９，９’−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール］（ＰＦ８ＢＴ）、
またはこれらの誘導体、修飾体もしくは混合物。ただし、他の種類のアクセプタポリマーも適切となり得る。
ドナーポリマーまたは電子アクセプタ材料として使用され得る前述の化合物について詳しくは、Ｌ．Ｂｉａｎａ、Ｅ．Ｚｈｕａ、Ｊ．Ｔａｎｇａ、Ｗ．Ｔａｎｇａ、ａｎｄ Ｆ．Ｚｈａｎｇ、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ３７、２０１２、１２９２−１３３１頁、Ａ．Ｆａｃｃｈｅｔｔｉ、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｏｄａｙ、第１６巻、第４号、２０１３、１２３−１３２頁、およびＳ．Ｇｕｅｎｅｓ ａｎｄ Ｎ．Ｓ．Ｓａｒｉｃｉｆｔｃｉ、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃａ Ｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ ３６１、２００８、５８１−５８８頁、ならびにこれらの文献に記載の個々の参考文献によるレビュー記事を参照するとよい。さらなる化合物はＦ．Ａ．Ｓｐｅｒｌｉｃｈの論文、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｎｄ Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ ｆｏｒ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ、Ｊｕｌｉｕｓ−Ｍａｘｉｍｉｌｉａｎｓ−Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ Ｗｕｅｒｚｂｕｒｇ、２０１３および同文献にて引用の参考文献に記載されている。
複数の有機光導電性材料から成る層を使用すると、多数の優位性、特に既知の無機光導電性材料に対する優位性が見られる。有機光導電性材料の層は、好ましくは既知の高スループット法、特に被着法、好ましくはコーティング法、より好ましくはスピンコーティング法、スロットコーティング法、またはブレードコーティング法により、または代替的に蒸発によって生産することができる。この種のプロセスにより、透明、半透明または透光性の、１００μｍから２０００μｍ、特に２００μｍから７５０μｍの厚さを示し得る層を容易に取得することができる。この形で得られる有機光導電性材料の透明性、半透明性または透光性はこのように、この種の材料の層を各々が含む複数の縦方向センサのスタックの提供を可能にする。
ただし、以下にて詳しく説明するとおり、本発明に係る光学検出器は、特に、硫酸鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ、略して「ＭＣＴ」）、またはテルル化水銀亜鉛（ＨｇＺｎＴｅ、略して「ＭＺＴ」）などカルコゲニド光導電性材料が既に採用されている既知のＩＲ検出器とは異なる。一方、最新技術によるＩＲ検出器では、様々な理由、例えば優れた信号品質の獲得、特に困難であることが多い測定条件下での高い信号対ノイズ比の達成などを理由に、前述の、または他のカルコゲニド光導電性材料を１種または複数含み得るセンサ領域を、可能な限り多く照射することが不可欠である。この観点から見ると、センサ領域に衝突し得る光ビームの断面積の低減を予期することさえ、全くあてにならないと捉えられることになる。既知のＩＲ検出器技術分野では、むしろセンサ領域を完全に照射するのが最良慣行であり、そこからのいかなる逸脱も誤った実験環境と捉えられることになる。
この長年にわたり既知の、最新技術による概念とは対照的に、それでもなお、光導電性材料、好ましくは前述の、および／または以下にて詳しく記載される１種または複数の光導電性材料を含むセンサ領域に衝突し得る光ビームのビーム断面積を変化させることが特に有利となり得る。このように、評価装置内の縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することにより、かなり驚異的な形で、この特異的な組み合わせの採用により、例えば既に光ビームを放出および／または反射し、この光ビームが光学検出器のセンサ領域に衝突したと考えられる物体の深度など、縦方向位置に関する情報を少なくとも１項目、生成することが可能となり得る。結果的に、適切な光導電性材料を、この光導電性材料に衝突する入射光ビームの断面積を変化させながら使用し、個別に適応させた評価装置を適用すると、従来は不可能であった測定の選択肢を拡大する余地を広げることができる。
本明細書で使用されるとき、「評価装置」という用語は一般的に、情報項目、すなわち物体の位置に関する情報の少なくとも１つの項目を生成するよう設計された任意の装置を指す。一例として、評価装置は、１個または複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１個または複数の集積回路、および／または１個または複数のコンピュータ、好ましくは１個または複数のマイクロコンピュータおよび／またはマイクロコントローラなどの１個または複数のデータ処理装置であるか、またはこれらを含み得る。付加的な構成要素は、例えばセンサ信号を受信および／または前処理するための、１個または複数のＡＤコンバータおよび／または１個または複数のフィルタなど、１個または複数の前処理装置および／またはデータ取得装置で構成され得る。本明細書で使用されるとき、センサ信号は一般的に、縦方向センサ信号および該当する場合は横方向センサ信号の１つを指す。さらに、評価装置は、１個または数個のデータ記憶装置を含み得る。さらに、上記にて概説のとおり、評価装置は、１つまたは複数の無線インターフェースおよび／または１つまたは複数の有線インターフェースなど、１つまたは複数のインターフェースを含み得る。
少なくとも１個の評価装置は、少なくとも１つのコンピュータプログラム、例えば情報項目を生成する工程を実行または補助する少なくとも１つのコンピュータプログラムを実行するように適合され得る。一例として、センサ信号を入力変数として使用することによって物体の位置への所定の変換を実行し得る、１つまたは複数のアルゴリズムが実装され得る。
評価装置は、特に、センサ信号を評価することによって情報項目を生成するように設計された少なくとも１個のデータ処理装置、特に電子データ処理装置を特に含み得る。したがって、評価装置は、センサ信号を入力変数として使用し、かつこれらの入力変数を処理することによって、物体の横方向の位置および縦方向の位置に関する情報項目を生成するように設計される。処理は並行して、または続発的に、さらには複合的な形で実行され得る。評価装置は、例えば少なくとも１つの保存された関係および／または既知の関係を計算および／または使用して、これらの情報項目を生成するための任意のプロセスを使用し得る。センサ信号に加え、１つまたは複数のさらなるパラメータおよび／または情報項目が、前記の関係、例えば変調周波数に関する情報の少なくとも１つの項目に影響し得る。この関係は、経験的に、解析的にまたは準経験的に判定され得る、また判定可能であり得る。特に好ましくは、この関係は、少なくとも１つの較正曲線、複数の較正曲線からなる少なくとも１つの組、少なくとも１つの関数または上述の可能性の組合せを含む。１つまたは複数の較正曲線は、例えば一連の値およびそれらに関連する関数値の形で、例えばデータ保存装置および／またはテーブルに保存され得る。ただし、代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの較正曲線を、例えばパラメータ化された形で、および／または、関数式の形で保存することもできる。センサ信号を情報項目へと処理する場合について、別々の関係が使用され得る。あるいは、センサ信号処理について少なくとも１つの複合的な関係も使用され得る。様々な可能性が考えられ、これらを組み合わせることもできる。
一例として、評価装置は、情報項目を判定するためのプログラミングに関して設計され得る。評価装置は、特に少なくとも１個のコンピュータ、例えば少なくとも１個のマイクロコンピュータを含み得る。さらに、評価装置は１個または複数の揮発性または不揮発性のデータメモリをも含み得る。データ処理装置、特に少なくとも１個のコンピュータの代わりにまたはこれに加えて、評価装置は、情報項目、例えば電子テーブル、特に少なくとも１つのルックアップテーブルおよび／または少なくとも１つの特定目的集積回路（ＡＳＩＣ）を判定するように設計された１個または複数のさらなる電子構成要素を有し得る。 検出器は、前述のとおり、少なくとも１個の評価装置を有する。特に、少なくとも１個の評価装置は、検出器を全体的にまたは部分的に制御または駆動するようにも設計され得、例えば評価装置は、検出器の少なくとも１個の照明源を制御するよう、および／または検出器の少なくとも１個の変調装置を制御するよう設計される。評価装置は、特に、複数のセンサ信号など、例えば異なる照明変調周波数における連続的な異なるセンサ情報のような、１つまたは複数のセンサ信号が取得される、少なくとも１つの測定周期を実行するよう設計され得る。
評価装置は、上述のとおり、少なくとも１つのセンサ信号の評価によって物体の位置に関する情報の少なくとも１つの項目を生成するように設計される。前記物体の位置は静的であってもよく、または物体の少なくとも１つの運動、例えば検出器またはその一部と物体またはその一部との間での相対運動を含んでさえもよい。この場合、相対運動は一般的に、少なくとも１つの線形運動および／または少なくとも１つの回転運動を含むことができる。運動情報項目は、例えば、例えば物体またはその一部と検出器またはその一部との間における少なくとも１つの相対速度に関する情報の少なくとも１つの項目のような、例えば速度情報の少なくとも１つの項目および／または加速度情報の少なくとも１つの項目を含むことができる位置情報の少なくとも１つの項目といった、異なる時点で取得される情報の複数の項目の比較によっても得られ得る。特に、位置情報の少なくとも１つの項目は、一般的に、物体またはその一部と検出器またはその一部との間の距離、特に光路長に関する情報項目；物体またはその一部と任意の転送装置またはその一部との間の距離または光学的距離に関する情報項目；物体またはその一部の検出器またはその一部との相対的な位置に関する情報項目；物体および／またはその一部の検出器またはその一部との相対的な配向に関する情報項目；物体またはその一部と検出器またはその一部との間の相対運動に関する情報項目；物体またはその一部の２次元または３次元空間構成、特に物体の外形または構造に関する情報項目、これらの中から選択され得る。したがって、一般的に、位置情報の少なくとも１つの項目は、例えば、物体または少なくともその一部の少なくとも１つの位置に関する情報項目；物体またはその一部の少なくとも１つの配向に関する情報、物体またはその一部の外形または構造に関する情報項目；物体またはその一部の速度に関する情報項目；物体またはその一部の加速度に関する情報項目；検出器の可視範囲内における物体またはその一部の存在または不存在に関する情報項目、これらからなる群から選択され得る。
位置情報の少なくとも１つの項目は、例えば少なくとも１つの座標系、例えば検出器またはその一部が存在する座標系において指定され得る。代替的にまたは付加的に、位置情報は単純に、例えば検出器またはその一部と物体またはその一部との間の距離のみを含むものであってもよい。上述の可能性の組合せも考えられる。
本発明の特定の一実施形態において、検出器は２個以上の縦方向光学センサを含み得、各縦方向光学センサが少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう適応させることができる。一例として、縦方向光学センサのセンサ領域またはセンサ表面の向きを平行にすることができ、その場合、１０°以下、好ましくは５°以下など、角度のわずかな許容差が許容可能となり得る。本発明では、好ましくは検出器の光軸に沿ったスタックの形で配列され得る、検出器の縦方向光学センサのすべてが、好ましくは透明であってもよい。その結果、光ビームは第１の透明な縦方向光学センサを通過した後、他の縦方向光学センサに、好ましくは順次、衝突し得る。このように、物体からの光ビームは順次、光学検出器内に存在するすべての縦方向光学センサに到達し得る。本発明では、異なる縦方向光学センサが、入射光ビームと同じかまたは異なるスペクトル感度を示し得る。
好ましくは、本発明に係る検出器は、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号において開示されているような縦方向光学センサから成るスタックを、特に１個または複数の横方向光学センサと組み合わされる形で含み得る。一例として、１個または複数の横方向光学センサは、物体に対面する複数の縦方向光学センサから成るスタックの１つの側に配置され得る。代替的にまたは付加的に、１個または複数の横方向光学センサは、物体と反対に向いている複数の縦方向光学センサから成るスタックの１つの側に配置され得る。同じく付加的にまたは代替的に、１個または複数の横方向光学センサは、スタックの縦方向光学センサの中間に配置され得る。ただし、横方向光学センサを含まず、単一の縦方向光学センサのみ含み得る実施形態もやはり可能であり、例えば物体の深度のみ判定すればよい場合などが挙げられる。
本明細書で使用されるとき、「横方向光学センサ」という用語は一般的に、物体から検出器へと移動する少なくとも１つの光ビームの横方向位置を判定するように適合される装置を指す。位置という用語については、上記の定義を参照するとよい。したがって、好ましくは、横方向位置は検出器の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元における少なくとも１つの座標であるか、または係る座標を含み得る。一例として、横方向位置は、光軸に対して垂直な平面内、例えば横方向光学センサの感光センサ表面上に光ビームによって生成される光点の位置であってもよい。一例として、平面内の位置はデカルト座標および／または極座標において示され得る。他の実施形態も実現可能である。横方向光学センサの潜在的実施形態については、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号において開示されている位置感受性有機検出器を参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能であり、以下にてさらに詳しく概説される。
横方向光学センサは、少なくとも１つの横方向センサ信号を提供し得る。本発明では、横方向センサ信号は一般的に、横方向位置の指標となる任意の信号であってもよい。一例として、横方向センサ信号はデジタル信号および／またはアナログ信号であるか、またはこれを含み得る。一例として、横方向センサ信号は電圧信号および／または電流信号であるか、またはこれを含み得る。付加的にまたは代替的に、横方向センサ信号はデジタルデータであるか、またはこれを含み得る。横方向センサ信号は単一の信号値および／または一連の信号値を含み得る。横方向センサ信号はさらに、複数の個別の信号を組み合わせることにより、例えば複数の信号の平均化および／または複数の信号の商の形成によって導き出され得る任意の信号を含んでもよい。
国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号に係る開示と似た第１の実施形態において、横方向光学センサは、少なくとも１個の第１電極、少なくとも１個の第２電極および少なくとも１個の光起電材料を有する光検出器であってもよく、光起電材料は第１電極と第２電極との間に埋め込まれ得る。このように、横方向光学センサは、１個または複数の有機光検出器など１個または複数の光検出器、最も好ましくは１個または複数の色素増感有機太陽電池（ＤＳＣ、色素太陽電池ともいう）、例えば１個または複数の固体色素増感有機太陽電池（ｓＤＳＣ）であるか、またはこれらを１個または複数含み得る。このように、検出器は少なくとも１個の横方向光学センサの役割を果たす１個または複数のＤＳＣ（１個または複数のｓＤＳＣなど）および少なくとも１個の縦方向光学センサの役割を果たす１個または複数のＤＳＣ（１個または複数のｓＤＳＣなど）を含み得る。
この既知の実施形態と対照的に、本発明に係る横方向光学センサの好適な一実施形態は、光導電性材料層、好ましくは前述および／または後述の光導電性材料のうち１種など、無機光導電性材料を含み得る。本発明では、光導電性材料層は、均質な結晶相、ポリ結晶相、微細結晶相、ナノ結晶相および／または非晶質相から選択される組成物を含み得る。好ましくは、光導電性材料層を、透明な導電性酸化物から成る、好ましくはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）、または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含む２つの層の間に埋め込むことができ、２つの層のうち１つを金属ナノワイヤー、特に銀ナノワイヤーに置き換えることができる。ただし、他の材料も、特に所望の透明スペクトル範囲に応じて実現可能となり得る。
さらに、少なくとも２個の電極が、横方向センサ信号の記録用として存在し得る。好適な一実施形態において、少なくとも２個の電極を実際には少なくとも２個の物理的電極の形で配列することができ、この場合、各物理的電極は導電性材料、好ましくは金属製導電性材料、より好ましくは金属製高導電性材料、例えば銅、銀、金、合金またはこれらの種類の材料を含む組成物、またはグラフェンを含み得る。本発明では、好ましくは個々の電極と光学センサ内の光導電層との間で直接の電気的接触が達成され得る形で、例えば光学センサと評価装置との間の輸送経路における付加的抵抗に起因する損失が可能な限り少ない状態で特に縦方向センサ信号を取得することを目的に、少なくとも２個の物理的電極を各々、配列することができる。
ただし、特定の一実施形態において、前述の１個または複数の物理的電極を、少なくとも部分的に、導電性ビーム、特に導電性粒子、好ましくは電子のビームに置き換えることができ、これを導電性ビームがセンサ領域に衝突する形で配列することにより、個々の導電性ビームと光学センサ内の光導電層との間に直接の電気的接触を生成でき得る。この直接の電気的接触を光導電層に提供することにより、導電性ビームは同様に、光学センサからの縦方向センサ信号の少なくとも一部を評価装置へと輸送する手段の役割を果たし得る。
好ましくは、横方向光学センサの電極のうち少なくとも１個は複数の部分電極を有する分割電極であってもよく、横方向光学センサはセンサエリアを有し得、少なくとも１つの横方向センサ信号はセンサエリア内での入射光ビームのｘ位置および／またはｙ位置を示し得る。センサエリアは、物体に面する光検出器の表面であってもよい。センサエリアは、好ましくは光軸に対して垂直に配向され得る。したがって、横方向光学センサ信号は、横方向光学センサのセンサエリアの平面内で光ビームによって生成される光点の位置を示し得る。一般的に、本明細書で使用されるとき、「部分電極」という用語は、少なくとも１個の電流および／または電圧信号を測定するように適合された、好ましくは他の部分電極から独立した、複数の電極のうち１個の電極を指す。したがって、複数の部分電極が提供される場合、それぞれの電極は複数の電位および／または電流および／または電圧を複数の部分電極を介して提供するように適合され、これらは独立的に測定および／または使用され得る。
横方向光学センサはさらに、部分電極を通る電流に従って横方向センサ信号を生成するように適合され得る。したがって、２個の横軸方向部分電極を通る複数の電流の比率が形成される結果、ｘ座標を生成することができ、および／または縦軸方向部分電極を通る複数の電流の比率が形成される結果、ｙ座標を生成することができる。検出器、好ましくは横方向光学センサおよび／または評価装置は、部分電極を通る複数の電流の少なくとも１つの比率から物体の横方向位置に関する情報を導き出すように適合され得る。部分電極を通る複数の電流の比較によって位置座標を生成する他の方法も実現可能である。
部分電極は一般的に、センサエリア内での光ビームの位置判定を目的に、様々な形で定義され得る。したがって、水平座標またはｘ座標を判定するために複数の水平方向部分電極を提供してもよく、また鉛直軸座標またはｙ座標を判定するために複数の鉛直方向部分電極を提供してもよい。したがって、部分電極をセンサエリアの周縁部に提供してもよく、この場合、センサエリアの内部空間は自由な状態を維持し、またこの空間を１種または複数種の付加的電極材料で被覆してもよい。以下にてさらに詳しく概説されるとおり、付加的電極材料は好ましくは透明の付加的電極材料、例えば透明な金属および／または透明な導電性酸化物、および／または最も好ましくは透明な導電性ポリマーであってもよい。
電極の１個が３個以上の部分電極を有する分割電極である横方向光学センサを使用することにより、部分電極を通る電流は、センサエリア内での光ビームの位置に依存し得る。これは一般的に、部分電極に衝突する光に起因する電荷の生成位置からの途中でオーム損失または抵抗損失が発生し得るという事実が原因となり得る。したがって、部分電極に加え、分割電極は部分電極に接続された１個または複数の付加的電極材料を含んでもよく、１個または複数の付加的電極材料は電気抵抗をもたらす。したがって、電荷生成位置から１個または複数の付加的電極材料を経て部分電極に至る途中でのオーム損失に起因して、部分電極を通る電流は電荷発生位置に依存し、したがってセンサエリア内での光ビームの位置に依存する。センサエリア内での光ビームの位置の判定に関するこの原理について詳しくは、下記の好適な実施形態および／または国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号および同文献に記載の個々の参考文献において開示されている物理的原理および装置オプションを参照するとよい。
相応に、横方向光学センサはセンサエリアを含み得、センサエリアは好ましくは物体から検出器へと移動する光ビームに対して透明であってもよい。したがって、横方向光学センサは、１つまたは複数の横方向、例えばｘ方向および／またはｙ方向における、光ビームの横方向位置を判定するよう適応され得る。この目的に対し、少なくとも１個の横方向光学センサはさらに、少なくとも１つの横方向光学センサ信号を生成するよう適応され得る。このように、横方向光学センサの横方向センサ信号を評価することによって、物体の横方向位置に関する情報を少なくとも１項目生成するよう、評価装置を設計することができる。
本発明のさらなる実施形態は、物体から検出器へと伝播する光ビームの性質に言及する。本明細書で使用されるとき、光という用語は一般的に、可視スペクトル範囲、紫外スペクトル範囲および赤外スペクトル範囲のうちの１つまたは複数のスペクトル範囲の電磁放射を指す。その中で、部分的にＩＳＯ−２１３４８規格に従って、可視スペクトル範囲という用語は一般的に３８０ｎｍから７６０ｎｍのスペクトル範囲を指す。赤外光（ＩＲ）スペクトル範囲という用語は一般的に７６０ｎｍから１０００μｍの範囲の電磁放射を指し、７６０ｎｍから１．４μｍの範囲は通常、近赤外光（ＮＩＲ）スペクトル範囲と表わされ、１５μｍから１０００μｍの範囲は遠赤外光（ＦＩＲ）スペクトル範囲と表わされる。紫外スペクトル範囲という用語は一般的に１ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲、好ましくは１００ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲の電磁放射を指す。好ましくは、本発明の範囲内で使用される光は可視光、すなわち可視スペクトル範囲内の光である。
ただし、本発明に係る検出器は、縦方向光学センサの特異的実施形態を少なくとも１つ含み得、縦方向光学センサの特異的実施形態はさらに、光ビームによるセンサ領域の照明が、センサ領域内での光ビームのビーム断面積に対して感応であることに加え、センサ領域内の温度を上昇させ得るように設計され得る。センサ領域内での温度上昇の結果として、縦方向センサ信号の導電性は、照明の総出力が同じである場合に光ビームによるセンサ領域の照明後における縦方向センサ信号の変化をセンサ領域内での温度上昇の値の判定に使用可能となる形で、影響を受け得る。
言い換えれば、縦方向光学センサの特異的実施形態は熱放射に対して感応であると捉えることができ、これは一般的に赤外光スペクトル範囲、特に５μｍから１５μｍの範囲の光ビームの波長に起因する。通常、熱放射を判定するよう適応されるこの種の検出器は「ボロメータ」と呼ばれ、あるいはマイクロメータの範囲、例えば２つの次元それぞれにおいて１０μｍから１００μｍの範囲で横方向サイズを示す場合は「マイクロボロメータ」と呼ばれる。マイクロボロメータの特に有利な点として、この種の配列を含む光学検出器を非冷却の形で採用し、その結果、単純なセットアップを使用するだけで、冷却を行わなくても、センサ領域での温度上昇測定値のほか、熱流などそこから引き出すことができる他の種類の測定パラメータも提供でき得る。
特に、この種のマイクロボロメータ内で使用される光導電性材料は、前述の５μｍから１５μｍのスペクトル範囲内で光導電性材料が十分な検出効率を示し得る限り、前述および／または後述の無機光導電性材料のうち１種または複数を含み得る。好ましくは、マイクロボロメータにおいて採用される光導電性材料は、硫化物カルコゲニド、セレン化物カルコゲニド、テルル化物カルコゲニド、三元カルコゲニド、四元以上のカルコゲニドからなる群から選択され得るカルコゲニドであってもよい。代替的または付加的に、マイクロボロメータにおいて採用される光導電性材料は、窒化物プニクトゲニド、リン化物プニクトゲニド、ヒ化プニクトゲニド、アンチモン化物プニクトゲニド、三元プニクトゲニド、四元以上のプニクトゲニドからなる群からから選択され得るプニクトゲニドであってもよい。一般的な用法として、「プニクトゲニド」という用語は、窒化物、リン化物、ヒ化物、アンチモン化物またはビスマス化物の陰イオンを含む化合物を指す。さらに、他の種類の材料、特にバナジウム酸化物（ＶＯ２またはＶＯｘ）、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、または白金−シリコン合金（Ｐｔ：Ｓｉ）も、この種のミクロボロメータで使用する光導電性材料の目的に対して実現可能となり得る。
これに関して、最も好ましくは、硫化物カルコゲニドは硫化鉛（ＰｂＳ）または硫化亜鉛（ＺｎＳ）から、セレン化物カルコゲニドはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）またはセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）から選択され得る一方、三元カルコゲニドは特にテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、テルル化水銀亜鉛（ＨｇＺｎＴｅ）、または硫化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＳ）から選択され得、窒化物プニクトゲニドは窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、または窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）から選択され得、リン化物プニクトゲニドはリン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、またはリン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）から選択され得、ヒ化物プニクトゲニドはヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、またはヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）から選択され得、アンチモン化物プニクトゲニドはアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、またはアンチモン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＳｂ）から選択され得る一方、三元プニクトゲニドはリン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、ヒ化リン化ガリウム（ＧａＡｓＰ）またはリン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＰ）から選択され得る。
特定の一実施形態において、本発明に係る光学検出器内に少なくとも２個の縦方向光学センサ、好ましくは複数の縦方向光学センサが１つの配列として存在し、特に光学検出器内の光ビームの経路によって判定されるとおりに光軸に対して直角に配列され得る。本発明では、縦方向光学センサをそれぞれ個別の抵抗器と捉えることができ、また配列内の複数の縦方向光学センサを、好ましくは複数の個別の抵抗器から成る１つのマトリクスとして捉えることができる。マトリクス内の縦方向光学センサの縦方向光学センサ信号の取得という目的に対し、マトリクス内の個々の抵抗器の合計抵抗は、本発明に従って、配列内で入射光ビームによって照らされる縦方向光学センサの数Ｎに依存し得る。本発明では、縦方向光学センサをそれぞれ、配列内の素子または画像素子、すなわちピクセルとして捉えることができる。結果として、完全な配列またはその一部の合計抵抗が照らされるピクセルの数に依存し得る、相互接続された個々の抵抗器から成る配列を取得することができる。
特に、さらなる評価を目的に、配列内で光ビームに照らされる縦方向光学センサの数Ｎを判定するよう、評価装置をさらに適応させることができる。加えて、特に、光ビームに照らされる縦方向光学センサの数Ｎの使用によって物体の少なくとも１つの縦方向座標を判定するよう、評価装置を適応させることができる。この目的に対し、特に、配列内のピクセル毎に照明強度を示し得る少なくとも１つの信号を生成するよう、光学センサを適応させることができる。好適な一実施形態において、このように、ピクセルが照らされたピクセルであるか否かを判定するため、各ピクセルについて信号を少なくとも１つの閾値と比較するよう、評価装置を適応させることができる。さらに、物体の縦座標を判定するため、光ビームに照らされるピクセルの数Ｎと縦座標との間の所定の関係を使用できるように評価装置を構成設定することもできる。本発明では、所定の関係は特に、光ビームをガウス光ビームであるとする想定に基づくものであってもよい。
特に好適な一実施形態において、さらに、光ビームによるセンサ領域の照明が前述および／または後述のとおり、センサ領域内の温度上昇を引き起こし得る形で、配列内に配列される縦方向光学センサを設計することができる。結果的に、センサ領域の導電性は、照明の総出力が同じである場合、さらに、センサ領域の温度に依存し得、また結果として、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、さらに、センサ領域内の温度に依存し得る。ここまでで前述したとおり、熱放射、すなわち赤外光スペクトル範囲、特に５μｍから１５μｍの範囲の入射光ビームの波長に対して、縦方向光学センサの配列が感応であると捉えることができる。結果として、相互接続された「ボロメータ」、あるいはボロメータの横方向サイズがマイクロメータの範囲、例えば２つの次元それぞれにおいて１０μｍから１００μｍの範囲である場合は相互接続された「マイクロボロメータ」の配列を得ることができる。同じく、前述のマイクロボロメータの配列を含む光学検出器は、非冷却の形で採用することができる結果、施工費用のほか、かなりの量のエネルギーも節約でき得るという、特別な優位性を示し得る。したがって、単純なセットアップを使用するだけで、冷却を行わなくても、センサ領域全体にわたる温度上昇測定値およびそこから引き出すことができる熱流など測定パラメータから成る、マトリクスを判定することができる。さらに、マイクロボロメータの配列を、１個または複数の物体を包囲する容積の温度、すなわち室温を超える温度を示し得る少なくとも１個の物体を検出する目的で採用することもできる。
「光ビーム」という用語は一般的に、特定の方向に放射された一定量の光を指す。したがって、光ビームは、光ビームの伝播方向に対して垂直な方向に所定の拡がりを有する光線の束であってもよい。好ましくは、光ビームは１つまたは複数のガウスビームパラメータ、例えばビームウエスト、レイリー長またはその他、空間内でのビーム直径および／またはビーム伝播の発達の特徴付けに適する任意のビームパラメータまたは複数のビームパラメータの組合せによって特徴付けられ得る、１つまたは複数のガウス光ビームであるか、またはこれを含み得る。
光ビームは物体自体によって発せられ得る、すなわち物体から生じ得る。付加的にまたは代替的に、光ビームの別の発生源も実現可能である。したがって、以下にてさらに詳しく概説されるとおり、例えば所定の特徴を有する１つまたは複数の一次光線またはビームのような、例えば１つまたは複数の一次光線またはビームの使用によって物体を照らす１個または複数の照明源が提供され得る。後者の場合、物体から検出器へと伝播する光ビームは、物体および／または物体に接続された反射装置によって反射される光ビームであってもよい。
上記にて概説のとおり、少なくとも１個の縦方向センサ信号は、光ビームによる照明の総出力が同じである場合、ＦｉＰ効果により、少なくとも１個の縦方向光学センサのセンサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。本明細書で使用されるとき、ビーム断面積という用語は一般的に、特定の位置での光ビームまたは光ビームによって生じる光点の横方向の拡がりを指す。円形の光点が生成される場合、半径、直径、またはガウスビームウエスト、あるいはガウスビームウエストの２倍が、ビーム断面積の尺度として機能し得る。非円形の光スポットが生成される場合、実現可能な他の方式により、例えば非円形光点と同じ面積を有する円の断面積の判定により、断面積を判定することができ、これは等価ビーム断面積とも呼ばれる。これに関して、極限値、すなわち縦方向センサ信号の最大値または最小値、特に大域的極限値の観測を、光起電材料など相応の材料に衝突する光ビームの断面積が最小限となり得る条件、例えば光学レンズによる影響に応じて材料が焦点または焦点付近に位置し得るという条件下で採用することが可能となり得る。極限値が最大値である場合、この観測を正のＦｉＰ効果と表わすことができる一方、極限値が最小値である場合はこの観測を負のＦｉＰ効果と表わすことができる。
このように、センサ領域に実際に含まれる材料と無関係に、ただし光ビームによるセンサ領域の照明の総出力が同じである場合、第１のビーム直径またはビーム断面積を有する光ビームは第１の縦方向センサ信号を生成し得る一方、第１のビーム直径またはビーム断面積とは異なる第２のビーム直径またはビーム断面積を有する光ビームは、第１の縦方向センサ信号とは異なる第２の縦方向センサ信号を生成する。したがって、これらの縦方向センサ信号を比較することにより、ビーム断面積、具体的にはビーム直径に関する少なくとも１つの情報項目が生成され得る。この効果について詳しくは、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号を参照するとよい。したがって、光ビームの総出力および／または強度に関する情報を得るため、および／または縦方向センサ信号および／または光ビームの総出力および／または総強度についての物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を正規化するために、縦方向光学センサによって生成される複数の縦方向センサ信号を比較することができる。したがって、一例として、縦方向光学センサ信号の最大値が検出され得、またすべての縦方向センサ信号が最大値によって分割され得ることにより、正規化された縦方向光学センサ信号が生成され、その後、この信号が、上述の既知の関係を使用することにより、物体の縦方向情報のうち少なくとも１つの項目へと変換され得る。他の正規化方法も実現可能であり、例えば縦方向センサ信号の平均値を使用して正規化し、平均値ですべての縦方向センサ信号を割ってもよい。他の選択肢も可能である。これらの選択肢はそれぞれ、光ビームの総出力および／または強度から独立した変換を行う場合に適し得る。加えて、光ビームの総出力および／または強度に関する情報が、こうして、生成され得る。
したがって、具体的に、物体から検出器へと伝播する光ビームの１つまたは複数の特性が既知である場合、物体の縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を、少なくとも１個の縦方向光学センサ信号と物体の縦方向位置との間における既知の関係から導き出すことができる。既知の関係を、１つのアルゴリズムおよび／または１つもしくは複数の較正曲線として、評価装置に保存することができる。一例として、具体的に特にガウスビームに関して、ビーム直径またはビームウエストと物体の位置との間の関係を、ビームウエストと縦方向座標との間のガウス関係を使用することにより、容易に導き出すことができる。
光ビームのビーム断面積と物体の縦方向位置との間の既知の関係における曖昧さを解消するため、この実施形態が、特に評価装置によって使用され得る。したがって、たとえ物体から検出器へと伝播する光ビームのビーム特性が十分にまたは部分的に既知である場合でも、多くのビームにおいて、ビーム断面は焦点に達する前に狭まり、その後は再び拡がる。したがって、光ビームが最も狭いビーム断面積を有する焦点の前後において、光ビームの伝播の軸に沿って、光ビームが同じ断面を有する複数の位置が生じる。したがって、一例として、焦点の前後の距離ｚ０において、光ビームの断面積は同一である。このように、特定のスペクトル感度を有する縦方向光センサを１個だけ使用する場合、光ビームの総体的な出力または強度が既知であれば、光ビームの比断面積を判定することができる。この情報を使用することにより、焦点からの各縦方向光センサの距離ｚ０が判定され得る。ただし、各縦方向光学センサが焦点の前または後のいずれに位置するかを判定するには、付加的な情報、例えば物体および／または検出器の動きの履歴および／または検出器が焦点の前または後のいずれにあるかに関する情報が必要となる。典型的な状況では、この付加的情報が提供されない場合がある。したがって、付加的情報を取得して上述の曖昧さを解消することができる。したがって、評価装置が、複数の縦方向光学センサ信号を評価することにより、第１の縦方向光学センサ上の光ビームのビーム断面積が第２の縦方向光学センサ上の光ビームのビーム断面積よりも大きいと認識し、第２の縦方向光学センサが第１の縦方向光学センサの後に位置する場合、評価装置は、光ビームが依然として狭まる途中であり、第１の縦方向光学センサの位置は光ビームの焦点より前に位置すると判定し得る。反対に、第１の縦方向光学センサ上の光ビームのビーム断面積が第２の縦方向光学センサ上の光ビームのビーム断面積より小さい場合、評価装置は、光ビームが拡大中であり、第２の縦方向光学センサの位置が焦点より後方にあると判定し得る。したがって、一般的に、評価装置は、異なる縦方向光学センサの縦方向センサ信号を比較することにより、光ビームが拡がるか狭まるかを認識するように適合され得る。
本発明に係る評価装置の採用による、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報の判定に関するさらなる詳細については、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号の記載内容を参照するとよい。このように、一般的に、評価装置を、好ましくは光ビームの伝播方向における少なくとも１つの伝播座標上の光ビームのビーム直径の既知の依存性から、および／または光ビームの既知のガウスプロファィルから、物体の縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を判定するために、光ビームのビーム断面積および／または直径を光ビームの既知のビーム特性と比較するよう適応させることができる。
物体の少なくとも１つの縦方向座標に加え、物体の少なくとも１つの横方向座標も判定され得る。したがって、一般的に、評価装置はさらに、物体の少なくとも１つの横方向座標を、少なくとも１個の横方向光学センサ上での光ビームの位置の判定によって判定するように適合させることができ、少なくとも１個の横方向光学センサはピクセル化された、セグメント化された、または大面積の横方向光学センサであってもよく、これについては国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号においてもさらに概説される。
加えて、検出器は少なくとも１個の転送装置、例えば光学レンズ、特に１個または複数の屈折レンズ、特に薄い凸レンズまたは両凸レンズなど薄い収束性屈折レンズ、および／または１個または複数の凸型ミラーを含み得、これらをさらに、共通の光軸に沿って配列することができる。最も好ましくは、物体から発生する光ビームはこの場合、まず少なくとも１個の転送装置を通り、次いで単一の透明な縦方向光センサまたは複数の透明な縦方向光学センサから成るスタックを通って移動し、最終的に撮像装置に衝突し得る。本明細書で使用されるとき、「転送装置」という用語は、物体から発生した少なくとも１つの光ビームを検出器内の光学センサ、すなわち少なくとも２個の縦方向光学センサおよび少なくとも１個の横方向光学センサへと転送するよう構成設定され得る光学素子を指す。このように、物体から検出器へと伝播する光を光学センサへ供給するよう、転送装置を設計することができ、この供給を任意選択的に、転送装置の撮像手段により、そうでなければ非撮像手段の特性によって有効化することができる。特に、転送装置は、電磁放射が横方向光学センサおよび／または縦方向光学センサに供給される前に、電磁放射を収集するよう設計されてもよい。
加えて、少なくとも１個の転送装置は撮像特性を有し得る。結果的に、転送装置は少なくとも１個の撮像要素、例えば少なくとも１個のレンズおよび／または少なくとも１個の曲面鏡を有するが、何故ならそのような撮像要素の場合、例えばセンサ領域上での照明の幾何学形状は相対的配置、例えば転送装置と物体との間の距離に依存し得るからである。本明細書で使用されるとき、転送装置は、物体から発生する電磁放射が完全にセンサ領域へ転送されるような形で、例えば、特に物体が検出器の可視範囲内に配列される場合に電磁放射がセンサエリア上で完全に集束するような形で設計され得る。
一般的に、検出器はさらに、少なくとも１個の撮像装置、すなわち少なくとも１個の画像を取得可能な装置をも含み得る。撮像装置は様々な形で具現化され得る。したがって、撮像装置は例えば検出器ハウジング内の検出器の一部であってもよい。ただし、代替的にまたは付加的に、撮像装置は検出器ハウジング外に、例えば別個の撮像装置として配置され得る。代替的にまたは付加的に、撮像装置を検出器へ、さらには検出器の一部へ接続してもよい。好適な一実施形態において、透明な縦方向光学センサのスタックおよび撮像装置は、光ビームが移動する共通の光軸に沿って配置される。したがって、光ビームの光路において、光ビームが透明な縦方向光センサのスタックを通り、撮像装置に衝突するまで移動する形で、撮像装置を配置することができる。ただし、他の配置も可能である。
本明細書で使用されるとき、「撮像装置」は一般的に、１次元、２次元または３次元の、物体または物体の一部の画像を生成可能な装置として理解される。特に、検出器は、少なくとも１個の任意の撮像装置を使用して、または使用せずに、カメラ、例えばＩＲカメラまたはＲＧＢカメラ、すなわち３つの別々の接続において赤色、緑色および青色として設計された３原色を送達するように設計されたカメラとして、完全にまたは部分的に使用され得る。したがって、一例として、少なくとも１個の撮像装置は、ピクセル化有機カメラ要素、好ましくはピクセル化有機カメラチップ；ピクセル化無機カメラ要素、好ましくはピクセル化無機カメラチップ、より好ましくはＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップ；モノクロムカメラ要素、好ましくはモノクロムカメラチップ；多色カメラ要素、好ましくは多色カメラチップ；フルカラーカメラ要素、好ましくはフルカラーカメラチップからなる群から選択される少なくとも１個の撮像装置であるか、またはこれを含み得る。撮像装置は、モノクロム撮像装置、マルチクロム撮像装置および少なくとも１個のフルカラー撮像装置からなる群から選択される少なくとも１個の装置であるか、またはこれを含み得る。マルチクロム撮像装置および／またはフルカラー撮像装置は、当業者が認識するように、フィルタ技術の使用により、および／または固有の色感度技法あるいは他の技法の使用により生成され得る。撮像装置の他の実施形態も可能である。
撮像装置は、物体の複数の部分領域を連続的におよび／または同時に撮像するように設計され得る。一例として、物体の部分領域は、例えば撮像装置の解像限界によって定められ、電磁放射が発せられる物体の１次元、２次元または３次元領域であってもよい。この文脈において、撮像とは、物体の各部分領域から発生する電磁放射が、例えば検出器の少なくとも１個の任意の伝送装置によって、撮像装置に供給されることを意味すると理解されるべきである。電磁線は、物体自体によって、例えば発光放射の形で生成され得る。代替的にまたは付加的に、少なくとも１個の検出器は、物体を照らす少なくとも１個の照明源を含み得る。
特に、撮像装置は、例えば、特に少なくとも１つの列走査および／または線走査を使用する走査法により、複数の部分領域を連続的に撮像するように設計され得る。ただし、他の実施形態も可能であり、例えば複数の部分領域が同時に撮像される実施形態も可能である。撮像装置は、物体の部分領域の撮像中、部分領域に関連付けられた信号、好ましくは電子信号を生成するように設計される。信号はアナログ信号および／またはデジタル信号であってもよい。一例として、電子信号は各部分領域と関連付けられ得る。したがって、電子信号は同時に生成されるか、または時間的にずれる形で生成され得る。一例として、列走査中または線走査中、例えば或る線内で結び付けられた、物体の部分領域に対応する電子信号のシーケンスが生成され得る。さらに、撮像装置は、少なくとも１個の信号処理装置、例えば少なくとも１個のフィルタ、および／または電子信号を処理および／または前処理するアナログデジタルコンバータを含み得る。
物体から出る光は、物体自体から生じてよいが、任意に、異なる起点を有していてもよく、この起点から物体へと伝播し、その後、光学センサへと伝播してもよい。後者の場合、例えば使用されている少なくとも１個の照明源に影響され得る。照明源は様々な形で具現化され得る。したがって、照明源は例えば検出器ハウジング内の検出器の一部であってもよい。ただし、代替的にまたは付加的に、少なくとも１個の照明源は検出器ハウジング外に、例えば別個の照明源としても配置され得る。照明源は物体から離れて配置され、或る距離から物体を照らし得る。代替的にまたは付加的に、照明源は物体に接続されるか、さらには物体の一部とされてもよく、したがって、一例として、物体から発生する電磁放射は照明源によって直接生成され得る。一例として、少なくとも１個の照明源は物体の表面および／または内部に配置され得、センサ領域を照らす手段となる電磁放射を直接生成し得る。この照射源は、例えば環境光源であるかこれを含み得る、および／または人工照明源であるかまたはこれを含み得る。一例として、少なくとも１個の赤外線放出装置および／または少なくとも１個の可視光放出装置および／または少なくとも１個の紫外光放出装置を、物体の表面に配置することができる。一例として、少なくとも１個の発光ダイオードおよび／または少なくとも１個のレーザダイオードを、物体の表面および／または内部に配置することができる。照明源は特に、以下に挙げる照明源のうち１つまたは複数を含み得る：レーザ、特にレーザダイオード（ただし原則として、代替的にまたは付加的に、他の種類のレーザも使用され得る）；発光ダイオード；白熱電球；ネオンライト；炎源；熱源；有機光源、特に有機発光ダイオード；構造化された光源。代替的にまたは付加的に、他の照明源も使用され得る。特に好適なのは、例えば多数のレーザの場合に少なくともおおよそ当てはまるとおり、ガウスビームプロファイルを有する１つまたは複数の光ビームを生成するように照明源が設計される場合である。任意の照明源のさらなる潜在的実施形態については、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号および国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号の１つを参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能である。
少なくとも１個の任意の照明源は、一般的に、紫外スペクトル範囲、好ましくは２００ｎｍ３８０ｎｍの範囲；可視スペクトル範囲（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）；赤外スペクトル範囲、好ましくは７８０ｎｍ〜３．０μｍの範囲のうち少なくとも１つに該当する光を放出し得る。最も好ましくは、少なくとも１個の照明源は、可視スペクトル範囲、好ましくは５００ｎｍ〜７８０ｎｍ、最も好ましくは６５０ｎｍ〜７５０ｎｍまたは６９０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の光を放出するように適合される。本発明において特に好適なのは、縦方向センサのスペクトル感度に関連付けられ得るスペクトル範囲を照明源が示し得る場合、特に、個々の照明源によって照らされ得る縦方向センサが高い強度のセンサ信号を提供し得ることを確保する結果、十分な信号対ノイズ比での光分解能評価が可能となり得る場合である。
本発明の特に好適な一実施形態において、縦方向光学センサは、カルコゲニド、好ましくは硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）または別の適切な材料を含み得る少なくとも１種の光導電性材料の層の形で提供され得る。本発明において、光導電性材料は、真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着、噴霧熱分解、電着、陽極酸化、電気変換、無電解浸漬増殖、連続イオン吸着および反応、薬浴蒸着、および溶液−ガス界面技法から成る群から選択され得る少なくとも１つの被着法の適用によって製作され得る。結果として、光導電性材料の層は１０ｎｍから１０００μｍ、特に１００ｎｍから１０μｍの範囲の厚さを示し得る。ただし、前述および／または後述する他の光導電性材料もこの目的に対して実現可能となり得、同じ形または同様の形で処理することができる。
好ましくは、光導電性材料は絶縁性基板、特にセラミック基板上に個々の材料を被着させることにより、特に光導電性材料の層に機械的安定性を持たせることを目的に製作され得る。このように、選択された層を適切な基板に被着させ、少なくとも２個の電極を導電性接点として提供することにより、本発明に係る縦方向光学センサを取得することができる。本発明では、センサ領域内の光導電性材料が入射光ビームによって照らされる結果、光導電性材料の被照明層における導電性の変動は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内での光ビームのビーム断面積に依存する。結果的に、センサ領域に光ビームが衝突すると、少なくとも２個の電極が、光導電性材料の導電性に応じて縦方向センサ信号を提供し得る結果、別途記載のとおり、センサ領域内の光ビームのビーム断面積の判定が可能となる。この好適な実施形態において、入射光ビームは光導電性材料に直接衝突し得るか、または最初に基板に衝突した後、光導電性材料のセンサ領域に到達し得、この場合、ガラス基板または石英基板など、透明な基板または少なくとも透光性の基板を採用すること有利となり得る。
この好適な実施形態の実際の構成設定に関係なく、縦方向光学センサ向けに比較的単純かつ費用効率的な設定を得ることができる。この優位性は、例えば国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号または国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号に記載のような、異なる種類の材料から成る、より多くの層が必要となり得る縦方向光学センサと比較したとき、特に明白となり得る。それでもなお、本発明で使用され得る層の数を減らしても、縦方向光学センサの実用的な実施形態を提供し得る。ただし、他の実施形態も、本発明に係る縦方向光学センサ向けの設定として適切となり得る。
さらに、検出器は照明の変調、特に周期的変調のための少なくとも１個の変調装置、特に周期的ビーム遮断装置をも有し得る。照明の変調は、照明の総出力を、好ましくは周期的に、特に１つまたは複数の変調周波数で変化させるプロセスを意味すると理解されるべきである。特に、周期的変調は、照明の総出力の最大値と最小値との間で有効化され得る。最小値は０であってもよいが、例えば完全な変調を有効化する必要がないよう、最小値は０より大きい値であってもよい。変調は、例えば物体と光学センサとの間のビーム経路において、例えば前記ビーム経路内に配置されている少なくとも１個の変調装置によって有効化され得る。ただし、代替的にまたは付加的に、以下にてさらに詳しく記載されるとおり、物体を照らすための任意の照明源と物体との間のビーム経路において、前記ビーム経路内に配置されている少なくとも１個の変調装置によって変調を有効化することもできる。これらの可能性の組合せも考えられる。少なくとも１個の変調装置は、例えば、好ましくは一定速度で回転し、したがって照明を周期的に遮断することができる、少なくとも１個の遮断ブレードまたは遮断ホイールを含むビームチョッパまたは他の種類の周期的ビーム遮断装置を含み得る。ただし代替的にまたは付加的に、１個または複数の異なる種類の変調装置、例えば電気光学効果および／または音響光学効果に基づく変調装置の使用も可能である。同じく代替的にまたは付加的に、少なくとも１個の任意の照明源自体を、例えば前記照明源自体が変調強度および／または総出力、例えば周期的変調総出力を有することによって、および／または前記照明源がパルス照明源、例えばパルスレーザとして具現化されることによって、変調照明を生成するように設計することもできる。したがって、一例として、少なくとも１個の変調装置を照明源に全体的にまたは部分的に組み込んでもよい。様々な可能性が考えられる。
相応に、特に異なる変調の場合に複数の縦方向センサ信号を検出するよう、特に複数の縦方向センサ信号をそれぞれ異なる変調周波数にて検出するよう設計することができる。評価装置は、複数の縦方向センサ信号から幾何学情報を生成するように、検出器を設計することができる。国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号および国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号のとおり、それは、曖昧さを解消することができ、および／または例えば照明の総出力は一般的に未知であるという事実を考慮に入れることができる。一例として、検出器は、少なくとも１個の縦方向光学センサの少なくとも１つのセンサ領域など、物体および／または検出器の少なくとも１つのセンサ領域における、０．０５Ｈｚ〜１ＭＨｚ、例えば０．１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数での照明の変調をもたらすように設計され得る。上記にて概説のとおり、この目的に対し、検出器は少なくとも１個の変調装置を含み得、変調装置は少なくとも１個の任意の照明源に組み込まれてもよく、および／または照明源から独立した状態であってもよい。したがって、少なくとも１個の照明源は、それ自体、上述の照明の変調を生成するように適合され得、および／または少なくとも１個の独立した変調装置、例えば少なくとも１個のチョッパおよび／または変調された伝送性を有する少なくとも１個の装置、例えば少なくとも１個の電気光学装置および／または少なくとも１個の音響光学装置が存在し得る。
本発明によれば、前述のとおり、少なくとも１つの変調周波数を光学検出器に適用することが有利となり得る。ただし、変調周波数を光学検出器に適用せずに縦方向センサ信号を直接判定することもやはり可能となり得る。以下にて詳しく実証するとおり、変調周波数の適用は、物体に関する所望の縦方向情報の取得を目的に、関連のある多数の状況下において必ずしも必要とは限らない。結果として、光学検出器は、空間検出器の単純かつ費用効果的な設定へさらに貢献し得る変調装置を含む必要はない。さらなる結果として、空間光変調装置を、周波数多重化モードではなく時間多重化モードで、あるいはこれらを組み合わせる形で使用することができる。
本発明のさらなる一態様において、特に少なくとも１個の物体の位置を、具体的には少なくとも１個の物体の深度を基準として判定するための、光学検出用の検出器が開示される。本発明に係る少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器は、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、センサ領域は電流を持続する能力のある少なくとも１種の材料を含み、少なくとも１種の材料の特性は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサ信号は少なくとも１つの特性に依存する、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む。
本発明のこのさらなる態様によれば、センサ領域は、金属または半導体材料など、電流を持続する能力のある少なくとも１種の材料を含む。本発明では、材料の少なくとも１つの特性、すなわち材料の導電性または別の特性、例えば伝熱性、吸収性、散乱特性、誘電特性、磁気特性、または光学特性、特に偏光、反射率、屈折率、または透過率などは、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。
結果として、縦方向センサ信号は、本発明に係る検出器の目的に対して採用される材料の少なくとも１つの特性に依存する。結果的に、少なくとも１つの縦方向センサ信号の記録によって少なくとも１つの特性を測定すれば、センサ領域内の光ビームのビーム断面積の判定が可能となることにより、前述のとおり、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報の生成が可能となる。本発明では、縦方向信号は電圧または電流など電気信号であってもよいが、最初は異なる種類の物理的信号、特に光学信号であってもよく、次いでこの信号が電気信号へと変換され得、次いでこれがさらに、縦方向センサ信号として処理され得る。本発明のこの態様に関するさらなる詳細については、前述および／または後述の、光学検出器の他の態様に関する説明を参照するとよい。
本発明の特に好適な一実施形態において、電流を持続する能力のある材料は非晶質シリコン、略して「ａ−Ｓｉ」を含む。一般的な用法として、「非晶質シリコン」という用語は、シリコンの非晶質同素形態を指す。最新技術からさらに既知のとおり、非晶質シリコンはそれを層として、特に薄膜として、適切な基板上に被着させることによって取得することができる。ただし、他の方法が適用可能な場合もある。さらに、非晶質シリコンは特に水素の使用によって不動態化することができ、これの適用により、非晶質シリコン内の多数のダングリングボンドを桁違いに減らすことができる。結果として、水素化非晶質シリコン、通常は略して「ａ−Ｓｉ：Ｈ」は、示し得る欠陥量が少ないことから、光学装置向けの使用が可能となる。
この特定の実施形態において、縦方向光学センサは、少なくとも１個の第１電極および少なくとも１個の第２電極を有する光検出器であってもよいと同時に、非晶質シリコンは、好ましくは第１電極と第２電極との間に配置され得る。特に、縦方向光学センサに衝突し得る光ビームが非晶質シリコンを含む層に到達することを促すことを目的に、複数の電極のうち少なくとも１個、特に入射光ビームの経路内に配置され得る電極は、少なくとも一部が光学的に透明であるものを選択することができる。本発明では、少なくとも一部が光学的に透明な電極は、少なくとも１種の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、特に少なくとも１種のインジウムドープスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッソドープスズ酸化物（ＦＴＯ）、アルミニウムドープ亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、またはペロブスカイトＴＣＯ（ＳｒＶＯ３またはＣａＶＯ３など）、あるいは代替的に金属ナノワイヤー、特にＡｇまたはＣｕのナノワイヤーを含み得る。ただし、電極材料として適切となり得る他の種類の光学的に透明材料が適用可能な場合もある。残りの１個または複数の電極は、「背後電極」とも表わされ、これらは特に縦方向光学センサ内の光ビームの経路外に位置する限り、光学的に不透明であってもよい。本発明では、少なくとも１個の光学的に不透明な電極は、好ましくは金属電極、特に銀（Ａｇ）電極、白金（Ｐｔ）電極、アルミニウム（Ａｌ）電極、または金（Ａｕ）電極のうち１種または複数、あるいは代替的にグラフェン電極を含み得る。好ましくは、光学的に不透明な電極は均一な金属層を含み得る。あるいは、光学的に不透明な電極は、多数の部分電極として配列されているか、または金属格子の形の分割電極であってもよい。
好ましくは、第１電極と第２電極との間に配置される非晶質シリコンは、ＰＩＮダイオードの形で配列され得る。一般的な用法として、「ＰＩＮダイオード」という用語は、ｎ型半導体層とｐ型半導体との間に配置されるｉ型半導体層を含む電子装置を指す。最新技術から既知であるとおり、ｎ型半導体層では電荷担体が圧倒的に電子によって提供される一方、ｐ型半導体層では電荷担体が圧倒的にホールによって提供される。好適な一実施形態において、ｐ型半導体層は部分的にまたは全体的に、非晶質シリコンカーバイドで構成され得る。さらに、ｉ型半導体層は、非ドープ固有非晶質シリコンを含む。特に、本発明に係る縦方向光学センサにおいて、ｉ型半導体層は、ｎ型半導体およびｐ型半導体層それぞれの厚さを超える、特に少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍以上の厚さを示し得る。一例として、ｉ型半導体層の厚さは１００ｎｍから３０００ｎｍの範囲、特に６００ｎｍから８００ｎｍの範囲であってもよい一方、ｎ型およびｐ型両方の半導体層の厚さは５ｎｍから１００ｎｍの範囲、特に１０ｎｍから６０ｎｍの範囲であってもよい。
非晶質シリコンを含むＰＩＮダイオードの形で提供される光起電ダイオードは一般的に、非線形の周波数応答を示すことが知られている。結果として、正および／または負のＦｉＰ効果は縦方向センサにおいて観察され得、その上、縦方向センサは実質的に、０Ｈｚから５０ｋＨｚの光ビームの変調周波数範囲では非周波数依存となり得る。前述の特徴の発生を実証する実験結果を、以下にて詳しく説明する。さらに、非晶質シリコンを含む光学検出器は、個々の半導体材料の豊富な存在、容易な生産方法、および他の既知のＦｉＰ装置と比べ大幅に高い信号対ノイズ比という、特別な優位性を示し得る。
さらに、ＰＩＮダイオードの外部量子効率を入射ビームの波長と対比した場合の挙動を考慮に入れると、ＰＩＮダイオードが特に適切となり得る入射ビームの波長範囲に関する見識がもたらされ得る。本発明において、「外部量子効率」という用語は、本発明のセンサにおいて光電流に寄与し得る光子束の割合を指す。結果として、非晶質シリコンを含むＰＩＮダイオードは３８０ｎｍから７００ｎｍの範囲にまで拡大し得る波長範囲内での外部量子効率について特に高い値を示し得る一方、外部量子効率はこの範囲外の波長、特に３８０ｎｍ未満の波長、すなわちＵＶ範囲内と、７００ｎｍ超の波長、特にＮＩＲ範囲内では低くなり、それによって、８００ｎｍを超えると消えてしまいそうなほど小さくなり得る。結果的に、好ましくは、可視光スペクトル範囲の大部分、特に３８０ｎｍから７００ｎｍの範囲をカバーする範囲内に入射ビームが波長を有する場合に、少なくとも１個の物体を光学的に検出する本発明に係る検出器に、複数の半導体層の少なくとも１つにおいて非晶質シリコンを含むＰＩＮダイオードを採用することができる。
あるいは、好ましくは入射ビームがＵＶスペクトル範囲内の波長を有し得る場合に本発明に係る検出器に採用され得る、さらなるＰＩＮダイオードが提供され得る。本明細書で使用されるとき、「ＵＶスペクトル範囲」という用語は１ｎｍから４００ｎｍの電磁スペクトル部分、特に１００ｎｍから４００ｎｍの部分をカバーし得、またＩＳＯ規格ＩＳＯ−２１３４８により勧告されているとおり、多数の範囲に細分化することができ、本発明で提供される代替的ＰＩＮダイオードは特に、４００ｎｍから３１５ｎｍの紫外光Ａ範囲、略して「ＵＶＡ」および／または３１５ｎｍから２８０ｎｍの紫外光Ｂ範囲、略して「ＵＶＢ」について適切となり得る。この目的に対し、代替的ＰＩＮダイオードは前述および／または後述の非晶質シリコンを含むＰＩＮダイオードと同じかまたは同様の配列を示し得、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）または水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）はそれぞれ、少なくとも部分的にシリコンおよび炭素の非晶質合金（ａ−ＳｉＣ）または好ましくは水素化非晶質シリコン炭素合金（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）に置き換えることができる。この種の代替的ＰＩＮダイオードは、ＵＶ波長範囲内、好ましくは２８０ｎｍから４００ｎｍの完全なＵＶＡおよびＵＶＢの波長にわたり、高い外部量子効率を示し得る。本発明では、好ましくはプラズマ強化蒸着プロセスにおいて、典型的にはＳｉＨ４およびＣＨ４をプロセスガスとして使用することにより、水素化非晶質シリコン炭素合金（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）を生産することができる。ただし、ａ−ＳｉＣ：Ｈを提供するための他の生産方法が適用可能な場合もある。
先行技術から既知であるとおり、水素化非晶質シリコン炭素合金ａ−ＳｉＣ：Ｈを含む層は通常、水素化非晶質シリコンａ−Ｓｉ：Ｈを含む層内での電子移動性と比べ、著しく小さいホール移動性を示し得る。このように、ａ−ＳｉＣ：Ｈを含む層を、ｐドープホール抽出層として、特に装置において光ビームが進入し得る側に配列する形で採用することができる。この配列の結果として、ホールが光電流に貢献できるようになるために移動していなければならないと考えられる距離を、大幅に低減することができる。結果的に、ｐ型半導体層が２ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは４ｎｍから１０ｎｍ、例えば５ｎｍの厚さを示し得るＰＩＮダイオードを、本発明に係る検出器に提供することが、有利となり得る。さらに、ＵＶスペクトル範囲内、特にＵＶＡスペクトル範囲および／またはＵＶＢスペクトル範囲内の波長を有し、この種の薄いｐ型半導体層を含むＰＩＮダイオードの側面に衝突し得る特定の光ビームが吸収され得る。加えて、この種の薄層はさらに、電子が、層を横断することを可能にすると共に、その結果として、ＰＩＮダイオードの隣接するｉ型半導体層内に進入することを可能にし得る。本発明では、好ましくはａ−ＳｉＣ：Ｈを含み得るｉ型半導体層は同様に、２ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは４ｎｍから１０ｎｍ、例えば５ｎｍの厚さを示し得る。ただし、複数の半導体層のうち少なくとも１つが少なくとも部分的にａ−ＳｉＣ：Ｈを含み得る、他の種類のＰＩＮダイオードも実現可能となり得る。
前述のとおり、光電流の生産に関係する非線形効果は、これらの種類の半導体層を含むＰＩＮダイオードを備える縦方向センサにおいて、ＦｉＰ効果の発生の基礎を構成し得る。結果として、この種の縦方向センサは、特にＵＶ応答が要求され得る用途、例えばＵＶスペクトル範囲内で光学的現象を観察する能力を持たせるために使用され得るか、またはＵＶスペクトル範囲内の少なくとも１つの波長を放出し得るアクティブ標的が使用され得る場合などに適切となり得る。
あるいは、好ましくは入射ビームがＮＩＲスペクトル範囲内の波長を有し得る場合に本発明に係る検出器に採用され得る、さらなるＰＩＮダイオードが提供され得る。本明細書で使用されるとき、「ＮＩＲスペクトル範囲」という用語は略して「ＩＲ−Ａ」とも呼ばれ、ＩＳＯ規格ＩＳＯ−２１３４８により勧告されているとおり、７６０ｎｍから１４００ｎｍの電磁スペクトル部分をカバーし得る。この目的に対し、代替的ＰＩＮダイオードは前述および／または後述の非晶質シリコンを含むＰＩＮダイオードと同じかまたは同様の配列を示し得、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）または水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）はそれぞれ、少なくとも部分的に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）の１種、好ましくは水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）、またはゲルマニウムおよびシリコンの非晶質合金（ａ−ＧｅＳｉ）、好ましくは水素化非晶質ゲルマニウムシリコン合金（ａ−ＧｅＳｉ：Ｈ）に置き換えることができる。このさらなる種類のＰＩＮダイオードは、少なくとも部分的に７６０ｎｍから１４００ｎｍ、特に７６０ｎｍから１０００ｎｍのＮＩＲ波長範囲をカバーし得る波長範囲にわたり、高い外部量子効率を示し得る。一例として、μｃ−Ｓｉを含むＰＩＮダイオードは、おおよそ５００ｎｍから１１００ｎｍの範囲に及ぶ波長範囲にわたり、無視できない量子効率を有する。
本発明では、水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）を、好ましくはＳｉＨ４およびＣＨ４の気体混合物から生産することができる。結果として、典型的なサイズ５ｎｍから３０ｎｍを有し且つ互いに１０ｎｍから２００ｎｍの間隔の秩序正しい基板材料の列の間に配置された微結晶を含む基板上の、２相の材料を得ることができる。ただし、必ずしもそうとは限らないが、μｃ−Ｓｉ：Ｈの代替的配列に繋がり得る、μｃ−Ｓｉ：Ｈを提供するための別の生産方法が適用可能な場合もある。さらに、水素化非晶質ゲルマニウムシリコン合金（ａ−ＧｅＳｉ：Ｈ）を、好ましくはＳｉＨ４、ＧｅＨ４、およびＨ２を共通の反応装置内でプロセスガスとして使用することにより、生産することができる。ここでも同じく、ａ−ＧｅＳｉ：Ｈを提供するための他の生産方法が実現可能となり得る。
μｃ−Ｓｉ：Ｈおよびａ−ＧｅＳｉ：Ｈをａ−Ｓｉ：Ｈと比較すると、μｃ−Ｓｉ：Ｈおよびａ−ＧｅＳｉ：Ｈを含む半導体層は電荷担体の無秩序置換に起因する局在化が同等または増加し得る結果、かなり非線形の周波数応答を示す。前述のとおり、これは、これらの種類の半導体層を含むＰＩＮダイオードを備える縦方向センサにおいて、ＦｉＰ効果の発生の基礎を構成し得る。結果として、この種の縦方向センサは、特にＮＩＲ応答が要求され得る用途、例えば暗視能力または霧中視界などの用途に使用され得るか、またはＮＩＲスペクトル範囲内の少なくとも１つの波長を放出し得るアクティブ標的が使用され得る場合、例えばＮＩＲ照明源を使用することにより、動物または人間を撹乱されない状態に維持し得る場合に有利となり得る事例などに適切となり得る。
本発明のさらなる一態様において、特に少なくとも１個の物体の位置を、具体的には少なくとも１個の物体の深度を基準として判定するための、光学検出用の検出器が開示される。本発明に係る少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器は、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向光学センサは、照明の総出力が同じである場合にセンサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成することが可能であり、その結果、縦方向センサ信号の振幅はセンサ領域内で光ビームによって生成される光点の断面積の減少に伴って減少する、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む。
本発明のこのさらなる態様によれば、縦方向センサは、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成することが可能である。本発明では、少なくとも１つの縦方向センサ信号の、センサ領域内での光ビームのビーム断面積に対する依存性が観察され得、これに応じて、縦方向センサ信号の振幅はセンサ領域内で光ビームによって生成される光点の断面積の減少に伴って減少する。前述のとおり、この観測を「負のＦｉＰ」効果と表わすことができる。
結果的に、少なくとも１つの縦方向センサ信号を記録すれば、センサ領域内の光ビームのビーム断面積の判定が可能となることにより、前述のとおり、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報の生成が可能となる。本発明のこの態様に関するさらなる詳細については、前述および／または後述の、光学検出器の他の態様に関する説明を参照するとよい。
本発明のさらなる一態様において、特に少なくとも１個の物体の位置を、具体的には少なくとも１個の物体の深度を基準として判定するための、光学検出用の検出器が開示される。本発明に係る少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器は、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向光学センサは、照明の総出力が同じである場合にセンサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成することが可能であり、縦方向センサ信号の最小値はセンサ領域に衝突する光ビームの断面積が最小となる条件下で発生する、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む。
本発明のこのさらなる態様によれば、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成することが可能である。本発明では、少なくとも１つの縦方向センサ信号の、センサ領域内での光ビームのビーム断面積に対する依存性が観察され得、これに応じて、縦方向センサ信号の最小値は、センサ領域に衝突する光ビームの断面積が最小となる条件下、特に、光学検出器に含まれる光学レンズによる影響に応じて材料が焦点または焦点付近に位置し得るという条件下で発生する。前述のとおり、この観測はいわゆる「負のＦｉＰ」効果に関する別の説明となる。
結果的に、少なくとも１つの縦方向センサ信号を記録すれば、センサ領域内の光ビームのビーム断面積の判定が可能となることにより、前述のとおり、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報の生成が可能となる。本発明のこの態様に関するさらなる詳細については、前述および／または後述の、光学検出器の他の態様に関する説明を参照するとよい。
本発明のさらなる一態様において、特に少なくとも１個の物体の位置を、具体的には少なくとも１個の物体の深度を基準として判定するための、光学検出用の検出器が開示される。本発明に係る少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器は、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサは実質的に、０Ｈｚから５００Ｈｚの光ビームの変調周波数範囲では非周波数依存である、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む。
本発明のこのさらなる態様によれば、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。本発明では、縦方向センサは実質的に、０Ｈｚから５００Ｈｚの光ビームの変調周波数範囲では非周波数依存である。これに関して、「実質的に」という用語は、光ビームの変調周波数が所定の周波数範囲内で変動する場合に、縦方向センサの振幅の変動が１０％未満、好ましくは１％未満であるという観測を表わす。前述のとおり、この説明は、「ＦｉＰ」効果が低い周波数、特に０Ｈｚの条件でも発生し得るという観測を指し、これは光学検出器の周辺で自然に発生または技術的に発生する不可避の変調周波数とは別に、変調周波数が存在しないことを意味する。
結果的に、所定の周波数範囲内で少なくとも１つの縦方向センサ信号を記録すれば、センサ領域内の光ビームのビーム断面積の判定が可能となることにより、前述のとおり、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報の生成が可能となる。本発明のこの態様に関するさらなる詳細については、前述および／または後述の、光学検出器の他の態様に関する説明を参照するとよい。
本発明のさらなる一態様において、特に少なくとも１個の物体の位置を、具体的には少なくとも１個の物体の深度を基準として判定するための、光学検出用の検出器が開示される。本発明に係る少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器は、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向光学センサは光導電性モードで駆動される少なくとも１個の光ダイオードを含み、センサ領域の導電性は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサ信号は導電性に依存する、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む。
本発明のこのさらなる態様によれば、縦方向光学センサは、センサ領域内において光導電モードで駆動される少なくとも１個の光ダイオードを含む。本明細書で使用されるとき、「光ダイオード」は、ｐｎ接合またはＰＩＮ構造を示す導電性材料、特に半導体材料、すなわち光ダイオード内の少なくとも２種類の材料を含む既知の電子素子を指し、少なくとも２種類の材料は「ｐ型」および「ｎ型」と表わされる異なる種類のドーピングを含み、これらはさらに固有の「ｉ」型領域によって分離され得る。光ダイオードで一般的に使用される既知の材料の例としてシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、硫化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳ）、およびテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）が挙げられる。ただし、他の材料も実現可能となり得る。
本明細書で使用されるとき、「光導電モード」は光ダイオードを採用する電気回路を指し、少なくとも１個の光ダイオードが逆バイアスモードで含まれる、すなわち光ダイオードの陰極が陽極に対して正の電圧で駆動される。これは、ゼロバイアスを使用するいわゆる「光起電モード」と対照的である。光導電モードを光ダイオードに適用すると、一般的に、照明の総出力が同じである場合、光電流はセンサ領域内での光ビームのビーム断面積に依存すると認められるという観測に繋がる。結果的に、縦方向センサ信号が導電性に依存することから、少なくとも１つの縦方向センサ信号を記録すれば、センサ領域内の光ビームのビーム断面積の判定が可能となることにより、前述のとおり、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報の生成が可能となる。
照明の総出力が同じである場合、光電流はセンサ領域内での光ビームのビーム断面積に依存すると認められるという観測はさらに、光ダイオードに異なるバイアス電圧を印加することによって少なくとも１個の光ダイオードを含む縦方向光学センサの導電性を電気的に調整するために採用され得る。本発明では、縦方向光学センサの導電性を、バイアス電圧源の使用によって電気的に調整可能とすることができる。この目的に対し、縦方向光学センサの少なくとも２つの操作モードの間で、特に切り替え装置の使用によって切り替えることが可能となり得る形で、少なくとも２つの異なるバイアス電圧を光ダイオードに印加するようバイアス電圧源を構成設定することができる。
このように、一方では非ゼロバイアス電圧を光ダイオードへ、具体的には本出願において別途記載のように逆バイアスモードで、光ダイオードを光導電モードで駆動できる形で印加することができる。そのような第１の条件の下、縦方向光学センサを結果的に、第１の操作モードの採用と捉えることができる。他方、ゼロバイアスを使用することにより、光ダイオードを非バイアス状態にする結果、前述のとおり光起電モードで駆動することができる。そのような第２の条件の下、縦方向光学センサを結果的に、第２の操作モードの採用と捉えることができる。相応に、本明細書に記載のようなバイアス電圧を設定するため、バイアス電圧源に影響を及ぼすよう切り替え装置を適応させることができる。本明細書で使用されるとき、「操作モード」という用語は、縦方向光学センサにおける明確な状態、特に操作状態を指し得る。本発明では、縦方向光学センサは、第１の操作モードにおいて第１の縦方向センサ信号を生成し、第２の操作モードでは第２の縦方向センサ信号を生成し得、第１の縦方向センサ信号と第２の縦方向センサ信号は互いに異なるといったように、操作モードは縦方向光学センサの導電性の調整可能な値に依存し得る。結果として、縦方向光学センサを、少なくとも２つの操作モードにおいて少なくとも１個の物体を光学的に検出するよう構成設定することができる。本発明では、縦方向光学センサを調整する場合、バイアス電圧が既に変化した後で変更後の操作モードに落ち着くよう、一定の期間が必要となり得る。ただし、第１の操作モードでの光電流検出とその後の第２の操作モードでの光電流検出の間、またはその逆において、期間を可能な限り短く設定することができる。
本発明のこの態様に関するさらなる詳細については、前述および／または後述の、光学検出器の他の態様に関する説明を参照するとよい。
さらなる好適な一実施形態において、この種のＦｉＰ装置に含まれる光ダイオードを、少なくとも１種のｐ型吸収材料、少なくとも１つのｎ型半導体層、および付加的に少なくとも一対の電極を有する薄膜太陽電池の形に配列することができる。本発明では、ｐ型吸収材料およびｎ型半導体層が光ダイオードを形成する一方、電極は電荷担体を収集するために必要となり得る。加えて、この種の薄膜太陽電池においてはさらなる種類の層、特に少なくとも１個の基板、少なくとも１つのバック接点層、少なくとも１つのバッファ層および／または少なくとも１つの保護層が存在し得る。この種の薄膜太陽電池の好適な配列のうち、特に本発明に係る縦方向光学センサにおける光ダイオードの１つとしての使用に適切となり得る特定の一例を、詳しく後述する。
特に、本発明の目的に対し使用されるｐ型吸収材料はダイヤモンド様構造を示す結果、複数の四価原子を含み得る。結果として、ｐ型吸収材料はダイヤモンド（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）のうち１種または複数から選択され得る。あるいは、ｐ型吸収材料は修飾ダイヤモンド様構造を示し得、ダイヤモンド様構造の四価原子のうち１個または複数を、特に、修飾構造内の４個の価電子の平均に影響を及ぼし得る原子の組み合わせに置き換えることができる。一例として、周期表の第３族および第５族それぞれに属する１種の化学元素を含む第３族−第５族化合物はこの目的に適切となり得るが、それは共同して２×４＝８個の価電子を含む２個の四価原子を相応に、３＋５＝８個の価電子に置き換えることができるからである。さらなる一例として、第１族および第３族それぞれに属する１種の化学元素および／または第６族に属する２種の化学元素を含む第１族−第３族−第６族２の化合物も使用できるが、それは共同して４×４＝１６個の価電子を含む４個の四価原子を、この場合は１＋４＋（２×６）＝１６個の価電子に置き換えることができるからである。ただし、他の種類の組み合わせも実現可能となり得る。
このように、ｐ型吸収材料は、好ましくは
−第３族−第５族化合物、特にアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、またはリン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＰ）、
−第２族−第６族化合物、特にテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、またはテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ、略して「ＭＣＴ」）（ＣｄＴｅおよびＨｇＴｅの第２族−第６族三元合金と捉えることができる）、
−第１族−第３族−第６族２化合物、特に硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２、ＣＩＳ）、およびより好ましくはセレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）（セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）およびセレン化銅ガリウム（ＣｕＧａＳｅ２）の固溶体と捉えることができ、したがってＣｕＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｓｅ２の化学式を含む（式中、ｘは０、すなわち純粋なＣｕＧａＳｅ２から１、すなわち純粋なＣＩＳの範囲で変動し得る））、
−第１族２−第２族−第４族−第６族４化合物、特に硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、または銅−亜鉛−スズ−硫黄−セレンカルコゲニド（ＣＺＴＳＳｅ）、および
−ハロゲン化物ペロブスカイト化合物、特にアルカリ陽イオンを含む化合物、または特に有機−無機ハロゲン化物ペロブスカイト（メチルアンモニウム金属ハロゲン化物（ＣＨ３ＮＨ３ＭＸ３、ＭはＰｂまたはＳｎなど二価金属、ＸはＣｌ、Ｂｒ、またはＩである）、好ましくはメチルアンモニウムヨウ化鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３）
から成る群から選択され得る。
これにより、インジウム（Ｉｎ）など希化学元素も、カドミウム（Ｃｄ）など有毒化学元素も含まない、ＣＺＴＳなどの化合物が、特に好適となり得る。ただし、さらなる種類の化合物および／または付加的な例も実現可能となり得る。
ただし、付加的に、さらなる検討事項は、特に入射光ビームの波長の関数としての吸収率に関して、取り上げられるｐ型吸収材料の感度に関係し得る。これに関して、前述の第１族−第３族−第６族２化合物であるＣＩＳおよびＣＩＧＳ、ならびに前述の第１族２−第２族−第４族−第６族４化合物であるＣＺＴＳ、ＣＺＴＳｅおよびＣＺＴＳＳｅは特に、可視光スペクトル範囲と７８０ｎｍから１３００ｎｍのＮＩＲスペクトル範囲の両方において、関連する目的に使用され得る。一方、より長い波長、特に１３００ｎｍ超の場合、第２族−第６族化合物であるＩｎＳｂおよびＨｇＣｄＴｅ（ＭＣＴ）が好適な選択となり得る。
さらに、この種の薄膜太陽電池におけるｎ型半導体層は、好ましくは硫化カドミウム（ＣｄＳ）を含み得るか、または特に有毒カドミウム（Ｃｄ）を避けるため、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または水酸化亜鉛（ＺｎＯＨ）のうち１種または複数を含み得る。
本発明のさらなる一態様において、上記の実施形態のいずれかに係る少なくとも２個の個別の検出器、好ましくは２個または３個の個別の光学センサを、２つの全く異なる位置に配置され得る形で含む配列が提案される。本発明では、少なくとも２個の検出器は好ましくは光学特性が同一であるが、互いに異なるものであってもよい。加えて、配列はさらに少なくとも１個の照明源を含み得る。本明細書において、少なくとも１個の物体は一次光を生成する少なくとも１個の照明源を使用して照らされ得、少なくとも１個の物体が弾性的にまたは非弾性的に一次光を反射することにより、複数の検出器のうちの１個へと伝播する複数の光ビームが生成される。少なくとも１個の照明源は、複数の検出器それぞれの構成要素を形成し得るか、または形成しなくてもよい。一例として、少なくとも１個の照明源自体が環境光源であるかまたはこれを含み得、および／または人工照明源であるかまたはこれを含み得る。この実施形態は、好ましくは、複数の検出器、好ましくは２個の同一の検出器が深度情報取得のために、特に、単一の検出器の固有測定容積を範囲とする測定容積を提供する目的に採用される。
これに関して、個別の光学センサを、好ましくは検出器に含まれる他の個別の光学センサから離れて配置することにより、他の個別の光学センサによって取得される画像と異なり得る個別の画像の取得が可能となる。特に、個別の光学センサを平行配列の別々のビーム経路内に配列することにより、単一の円形３次元画像を生成することができる。このように、個別の光学センサを、光軸と平行に位置する形で整列することができ、これらは加えて、検出器の光軸に対して直角の配向の個別の変位を示し得る。本発明では、個別の光学センサおよび／または相当する転送要素の位置と配向の調整など、適切な措置によって整列が達成され得る。このように、好ましくは、深度情報の認知を生成または増加させることが可能となるよう、特に両眼視によって得られる視覚情報など、重なり合う視野を有する２個の個別の光学センサから引き出される視覚情報の統合によって深度情報を得られる形で、２個の個別の光学センサを間隔を空けて配置することができる。この目的に対し、個別の光学センサを、好ましくは、光軸に対して直角の方向で判定されるとおり、互いに１ｃｍから１００ｃｍ、好ましくは１０ｃｍから２５ｃｍの間隔を空けて配置することができる。本明細書で使用されるとき、この実施形態において提供される検出器は特に、詳しく後述する「立体視装置」の一部であってもよい。立体視を可能にすることに加え、主として複数の光学センサの使用に基づく立体視装置のさらなる特定の優位性の例として特に、総強度の増加および／または検出閾値の引き下げが挙げられる。
本発明のさらなる一態様において、使用者とマシンとの間で情報のうち少なくとも１つの項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェースが提案される。提案されるヒューマンマシンインターフェースは、上述のまたは以下にてさらに詳しく記載される１つまたは複数の実施形態において、上述の検出器が１人または複数の使用者によって、マシンに情報および／または命令を提供するために使用され得るという事実を利用し得る。したがって、好ましくは、ヒューマンマシンインターフェースは制御命令の入力に使用され得る。
ヒューマンマシンインターフェースは、本発明に係る、例えば上記にて開示されている１つまたは複数の実施形態および／または以下にてさらに詳しく開示される１つまたは複数の実施形態に係る少なくとも１個の検出器を含み、ヒューマンマシンインターフェースは使用者の幾何学的情報の少なくとも１つの項目を検出器によって生成するように設計され、ヒューマンマシンインターフェースは幾何学的情報に対し、情報の少なくとも１つの項目、特に少なくとも１つの制御命令を割り当てるように設計される。
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１つの娯楽機能を実行する娯楽装置が開示される。本明細書で使用されるとき、娯楽装置は、１人または複数の使用者（以下では１人または複数のプレーヤともいう）のレジャーおよび／または娯楽の目的に役立ち得る装置である。一例として、娯楽装置はゲーム、好ましくはコンピュータゲームの目的に役立ち得る。付加的にまたは代替的に、娯楽装置は他の目的、例えばエクササイズ、スポーツ、理学療法または運動追跡全般などの目的にも使用され得る。したがって、娯楽装置は、コンピュータ、コンピュータネットワークまたはコンピュータシステムに実装され得るか、あるいは１つまたは複数のゲーム用ソフトウェアプログラムを実行するコンピュータ、コンピュータネットワークまたはコンピュータシステムを含み得る。
娯楽装置は、本発明に係る、例えば上記にて開示されている１つまたは複数の実施形態および／または以下にて開示される１つまたは複数の実施形態に係る少なくとも１個のヒューマンマシンインターフェースを含む。娯楽装置は、ヒューマンマシンインターフェースを手段として情報のうち少なくとも１つの項目をプレーヤが入力可能となるように設計される。情報の少なくとも１つの項目は、娯楽装置の制御装置および／またはコンピュータへと伝送され得るか、および／またはそれらによって使用され得る。
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の可動物体の位置を追跡する追跡システムが提供される。本明細書で使用されるとき、追跡システムは、少なくとも１個の物体または物体の少なくとも一部における、一連の過去の位置に関する情報を収集するように適合される装置である。付加的に、追跡システムは、少なくとも１個の物体または物体の少なくとも一部について予測される少なくとも１つの将来の位置に関する情報を提供するように適合され得る。追跡システムは少なくとも１個の進路制御装置を有し得、進路制御装置は完全にまたは部分的に電子装置として、好ましくは少なくとも１個のデータ処理装置、より好ましくは少なくとも１個のコンピュータまたはマイクロコントローラとして具現化され得る。同様に、少なくとも１個の進路制御装置は少なくとも１個の評価装置を含み得、および／または少なくとも１個の評価装置の一部であってもよく、および／または完全にまたは部分的に少なくとも１個の評価装置と同一であってもよい。
追跡システムは、本発明に係る少なくとも１個の検出器、例えば上記に挙げた１つまたは複数の実施形態において開示されているような、および／または下記の１つまたは複数の実施形態において開示されているような、少なくとも１個の検出器を含む。追跡システムはさらに、少なくとも１個の進路制御装置をも含む。追跡システムは、複数の検出器間において重複する容積内での少なくとも１個の物体に関する深度情報の信頼性のある取得を可能にする複数の検出器、特に複数の同一の検出器を含み得る。進路制御装置は物体の一連の位置を追跡するように適合され、各位置は特定の時点における物体の位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を含む。
追跡システムはさらに、物体に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置をも含み得る。ビーコン装置の潜在的定義については国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号の開示を参照するとよい。追跡システムは、好ましくは、検出器が少なくとも１個のビーコン装置の物体の位置に関する情報を生成し得るよう、特に特異的なスペクトル感度を示す特定のビーコン装置を含む物体の位置に関する情報を生成するよう、適応される。このように、異なるスペクトル感度を示す複数のビーコンを、本発明の検出器により、好ましくは同時に追跡することができる。本明細書において、ビーコン装置は、全体的にまたは部分的に能動型ビーコン装置および／または受動型ビーコン装置として具現化され得る。一例として、ビーコン装置は、検出器へと伝送されることになる少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも１個の照明源を含み得る。付加的にまたは代替的に、ビーコン装置は、照明源により生成される光を反射するように適合された少なくとも１個の反射体を含むことにより、検出器へと伝送されることになる反射された光ビームを生成し得る。
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの位置を判定する走査システムが提供される。本明細書で使用されるとき、走査システムは、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１個の点の照明を目的に、また少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報の少なくとも１つの項目を生成することを目的に構成される、少なくとも１つの光ビームを放出するように適合される装置である。少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報の少なくとも１つの項目を生成する目的に対し、走査システムは発明に係る検出器の少なくとも１個、例えば上記に挙げた１つまたは複数の実施形態において開示されているような、および／または下記の１つまたは複数の実施形態において開示されているような、少なくとも１個の検出器を含む。
したがって、走査システムは、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１個の点の照明を目的に構成される少なくとも１つの光ビームを放出するように適合される、少なくとも１個の照明源を含む。本明細書で使用されるとき、「点」という用語は、例えば走査システムの使用者によって、照明源によって照らされるよう選択され得る、物体の表面の一部に存在する小さい区域を指す。好ましくは、点は、走査システムに含まれる照明源と、物体の表面上で点が位置し得る部分との間の距離の値を、走査システムが可能な限り正確に判定できるよう、可能な限り小さいサイズを示すものであってもよい一方、他方では走査システムの使用者または走査システム自体が、特に自動手順により、物体の表面上の関連部分における点の存在を検出できる程度に大きいサイズであってもよい。
この目的に対し、照明源は人工照明源、特に少なくとも１個のレーザ光源および／または少なくとも１個の白熱電球および／または少なくとも１個の半導体光源、例えば少なくとも１個の発光ダイオード、特に有機および／または無機の発光ダイオードを含み得る。一般的に定義されるビームプロファイルおよび他の操作特性の関係上、少なくとも１個のレーザ光源の使用が特に好適である。この場合、単一のレーザ光源の使用が好適となり得るが、特に、使用者にとって保管しやすく運びやすいと考えられる、小型操作システムを提供することが重要となり得る場合がそうである。したがって、照明源は、好ましくは検出の構成要素であってもよく、したがって特に、検出器のハウジングへの一体化など、検出器に組み込まれ得る。好適な一実施形態において、特に走査システムのハウジングは、距離関連情報を使用者へ、例えば判読しやすい形で提供するよう構成された、少なくとも１個の表示装置を含み得る。さらなる好適な一実施形態において、特に走査システムのハウジングは付加的に、例えば１つまたは複数の操作モードなど、走査システムに関連する少なくとも１つの機能の操作向けに構成され得る少なくとも１個のボタンを含み得る。さらなる好適な一実施形態において、特に走査システムのハウジングは付加的に、走査システムを別の表面、例えばゴム製脚、ベースプレートまたは壁ホルダなどへ固定するために、磁性材料などを含む形で、特に測距の正確性および／または使用者による走査システムの操作性の向上を目的に構成され得る、少なくとも１個の固定ユニットを含み得る。
したがって、特に好適な一実施形態において、走査システムの照明源は、物体の表面に位置する単一の点を照らすよう構成され得る単一のレーザビームを放出し得る。したがって、本発明に係る少なくとも１個の検出器の使用により、少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報の少なくとも１つの項目が生成され得る。この場合、好ましくは、走査システムに含まれる照明システムと、照明源によって生成される単一の点との間の距離は、少なくとも１個の検出器に含まれる評価装置の採用などによって判定され得る。ただし、走査システムはさらに、特にこれを目的に適合され得る付加的な評価システムをも含み得る。代替的にまたは付加的に、走査システムのサイズ、特に走査システムのハウジングのサイズを考慮に入れることができ、したがって走査システムのハウジング上の特定の点、例えばハウジングの前端または後端と、単一の点との間の距離を、選択的に判定することができる。
あるいは、走査システムの照明源は、複数のビームの放出方向の間に直角などの個別の角度を提供することにより、同じ物体の表面または２個の別々の物体における２つの異なる表面に位置する２個の個別の点を照らすことができるよう構成され得る、２つの個別のレーザビームを放出し得る。ただし、２つの個別のレーザビーム間における個別の角度について、他の値も実現可能である。この特徴は特に、例えば走査システムと点との間における１個または複数の障害物の存在などが原因で直接アクセスできない可能性のある、あるいは別段に到達困難となり得る間接距離の導出などを目的とする間接測定機能向けに採用され得る。したがって、一例として、２つの個別の距離を測定し、そしてピタゴラスの定理の使用により高さを導き出すことによって、物体の高さの値を判定することが実現可能となり得る。特に、物体を基準に既定の水平を維持することを可能にするため、走査システムはさらに、使用者が既定の水平を維持するために使用し得る、少なくとも１個の水平調整ユニット、特に一体型気泡バイアルをも含み得る。
さらなる一選択肢として、走査システムの照明源は、個別のピッチ、特に規則的なピッチを互いに対して示し得る、また少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面上に位置する複数の点の配置を生成する形で配置され得る、複数のレーザビームの配置のような、複数の個別のレーザビームを放出し得る。この目的に対し、特別に適合された光学要素、例えばビーム分割装置および鏡などが提供され得、これにより上述の複数のレーザビームからなる配置の生成が可能となり得る。
したがって、走査システムは、１個または複数の物体の１つまたは複数の表面上に配置された１個または複数の点の静的配置を提供し得る。あるいは、走査システムの照明源、特に上述の複数のレーザビームの配置など、１つまたは複数のレーザビームは、時間の経過につれ変化する強度を示し得る、および／または時間が経過する中で放出方向が交互に変化し得る、１つまたは複数の光ビームを提供するよう構成され得る。したがって、照明源は、走査装置の少なくとも１個の照明源によって生成される交互特徴と併せて、１つまたは複数の光ビームの使用による画像として、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面の一部を走査するよう構成され得る。したがって、特に、走査システムは少なくとも１回の列走査および／または線走査、例えば１個または複数の物体の１つまたは複数の表面の連続的走査または同時走査を使用し得る。
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの単一の円形３次元画像を生成する立体視装置が提供される。本明細書で使用されるとき、上記および／または下記にて開示される立体視装置は少なくとも２個のＦｉＰセンサを光学センサとして含み得、第１のＦｉＰセンサは追跡システム、特に本発明に係る追跡システムに含まれ得る一方、第２のＦｉＰセンサは走査システム、特に本発明に係る走査システムに含まれ得る。本発明では、好ましくは、ＦｉＰセンサを立体視装置の光軸に対して平行に整列し、個別に光軸に対して直角に変位させることなどにより、ＦｉＰセンサを平行配列の別々のビーム経路内に配列することができる。このように、ＦｉＰセンサは、特に、重なり合う視野を有し、好ましくは個別の変調周波数に対して感応である、個別のＦｉＰセンサから引き出される視覚情報の統合によって深度情報を得ることにより、深度情報の知見を生成または増加させることが可能であり得る。この目的に対し、好ましくは、光軸に対して直角の方向で規定されるように、互いに１ｃｍから１００ｃｍ、好ましくは１０ｃｍから２５ｃｍの間隔を空けて、個別のＦｉＰセンサを配置することができる。この好適な実施形態において、このように、変調アクティブ標的の位置を判定するために採用することができると同時に、１個または複数の物体の１つまたは複数の表面に１個または複数の点を投影するよう適応された走査システムを、少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する少なくとも１項目の情報を生成するために使用することができる。加えて、立体視装置はさらに、本出願において別途記載の画像内の少なくとも１個の物体の横方向位置に関する情報項目を生成するよう適応された、別個の位置敏感型装置を含み得る。
立体視を可能にすることの他に、主として複数の光学センサの使用に基づく立体視装置のさらなる特定の優位性の例として特に、総強度の増加および／または検出閾値の引き下げが含まれる。さらに、少なくとも２個の従来型の位置感応型装置を含む従来型の立体視装置では、個々の画像内の対応するピクセルは、多大なコンピュータ処理尽力の適用によって判定されざるを得ない一方、少なくとも２個のＦｉＰセンサを含む本発明に係る立体視装置では、各ＦｉＰセンサが異なる変調周波数で操作され得るＦｉＰセンサの使用によって記録される個々の画像内の対応するピクセルは、互いに対して明白に割り当てられ得る。このように、本発明に係る立体視装置は、物体の縦方向位置に関する情報のほか、物体の横方向位置に関する情報も少なくとも１項目、労力を低減する形で生成することを可能にし得るという点を、強調することができる。
立体視装置について詳しくは、追跡システムおよび操作システムそれぞれの説明を参照するとよい。
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の物体の撮像用カメラが開示される。カメラは、本発明に係る、例えば上記または下記にてさらに詳しく記載される１つまたは複数の実施形態において開示されるような、少なくとも１個の検出器を含む。従って、検出器は写真装置、具体的にはデジタルカメラの一部であってもよい。具体的に、検出器は３Ｄ写真撮影、具体的にはデジタル３Ｄ写真撮影に使用され得る。従って、検出器はデジタル３Ｄカメラを形成するか、またはデジタル３Ｄカメラの一部であってもよい。本明細書で使用されるとき、「写真撮影」という用語は一般的に、少なくとも１個の物体の画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「カメラ」は一般的に、写真撮影の実施向けに適応された装置である。本明細書でさらに使用されるとき、「デジタル写真撮影」という用語は一般的に、照明の強度を示す電気信号、好ましくは、デジタル電気信号を生成するよう適応された複数の感光性要素の使用によって、少なくとも１個の物体の画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「３Ｄ写真撮影」という用語は一般的に、３次元空間における少なくとも１個の物体の画像情報を取得する技術を指す。相応に、３Ｄカメラは３Ｄ写真撮影の実施向けに適応された装置である。カメラは一般的に、単一の画像、例えば単一の３Ｄ画像を取得するために適応され得るか、または複数の画像、例えば一連の画像を取得するために適応され得る。従って、カメラは、例えばデジタルビデオシーケンスの取得など、ビデオ用途向けに適応されたビデオカメラであってもよい。
このように、一般的に、本発明はさらに、少なくとも１個の物体の撮像向けのカメラ、具体的にはデジタルカメラ、より具体的には３Ｄカメラまたはデジタル３Ｄカメラを指す。上記にて概説のとおり、撮像という用語は、本明細書で使用されるとき、一般的に、少なくとも１個の物体の画像情報の取得を指す。カメラは本発明に係る少なくとも１個の検出器を含む。カメラは、上記にて概説のとおり、単一の画像の取得、あるいは画像シーケンスなど複数の画像の取得、好ましくはデジタルビデオシーケンスの取得向けに適応され得る。従って、一例として、カメラはビデオカメラであるか、またはビデオカメラを含み得る。後者の場合、カメラは好ましくは画像シーケンスを保存するためのデータメモリを含む。
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の物体の位置を判定する方法が開示される。その方法は、好ましくは本発明に係る、例えば上記または下記にてさらに詳しく記載される１つまたは複数の実施形態において開示されるような、少なくとも１個の検出器を使用し得る。従って、その方法の任意の実施形態については、検出器の様々な実施形態の説明を参照するとよい。
この方法は、以下に挙げる工程を含み、これらは所定の順序で、または異なる順序で実行され得る。さらに、列記されていない付加的な方法工程も提供され得る。さらに、該方法工程のうち複数、さらにはすべてが、少なくとも部分的に同時に実行され得る。さらに、この方法工程のうち複数、さらにはすべてが、２回、さらには３回以上、反復的に実行され得る。
本発明に係る方法は、
−少なくとも１個の縦方向光学センサによって少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するステップであって、縦方向センサ信号は光ビームによる縦方向光学センサのセンサ領域の照明に依存し、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、センサ領域は少なくとも１個の光導電性材料を含み、センサ領域の導電性は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサ信号は導電性に依存する、ステップと、
−縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するステップと
を含む。
前述のとおり、光導電性材料は、好適な一実施形態において、コロイド量子ドット（ＣＱＤ）を含む薄膜として提供され得る。本発明では、ＣＱＤ膜は、好ましくは第１の導電層に被着され得、第１の導電層は少なくとも一部が透明な半導体材料を含み得、半導体材料は好ましくは少なくとも一部が透明な半導体金属酸化物またはそのドープ変形から成る群から、特にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープスズ酸化物（ＳｎＯ２：Ｆ、ＦＴＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＳｎＯ２／Ｓｂ２Ｏ５）、またはペロブスカイトＴＣＯ（ＳｒＶＯ３またはＣａＶＯ３など）から、あるいは銀または銅のナノワイヤーなど金属ナノワイヤーから選択され得る。本発明では、ＣＱＤ膜は非極性有機溶媒中の量子ドット溶液として提供され得、溶媒は好ましくはオクタン、トルエン、シキロヘキサン、ｎヘプタン、ベンゼン、クロロベンゼン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）およびクロロホルムから成る群から選択され得る。好ましくは、量子ドットは１０ｍｇ／ｍｌから２００ｍｇ／ｍｌ、好ましくは５０ｍｇ／ｍｌから１００ｍｇ／ｍｌの範囲の有機溶媒中濃度で提供され得る。
一般的に、ＣＱＤ膜は単一の層として、または少なくとも２つの別々に処理された層、好ましくは全く別々の２つの層として提供され得る。ただし、３つ、４つ、５つまたは６つの別々に処理された層も実現可能となり得る。処理され得る層が単一か複数かを問わず、ＣＱＤ膜は好ましくは被着法、好ましくはコーティング法、より好ましくはスピンコーティング法またはスロットコーティング法により、またはインクジェット印刷により、またはブレードコーティング法により、提供され得る。本発明では、ＣＱＤ膜は有機物質での処理を経てもよく、有機物質は好ましくはチオールおよびアミンから成る群から、特に１，２−エタンジチオール（ｅｄｔ）、１，２−および１，３−ベンゼンジチオール（ｂｄｔ）、およびブチルアミンから選択され得る。一例として、硫化鉛量子ドット（ＰｂＳ ＣＱＤ）を含むコロイド膜の処理向けに、有機物質ブチルアミンが採用された成功例がある。ただし、他の有機物質、例えば１，２−エタンジチオール、１，２−および１，３−ベンゼンジチオール（ｂｄｔ）またはオレイン酸も実現可能となり得る。有機物質での処理後、ＣＱＤ膜は５０℃から２５０℃、好ましくは８０℃から１８０℃、より好ましくは１００℃から１２０℃の温度帯で乾燥させるのが好ましい。上記にて詳述のとおり、ｎ型材料層を最初に第１の導電層へ直接被着させた後、ＣＱＤ膜を阻止層へ蒸着させてもよい。本発明では、阻止層は導電性材料、好ましくは二酸化チタン（ＴｉＯ２）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）の薄膜を含み得る。
上記にてさらに詳述のとおり、第２の導電層を付加的に、単一または複数のＣＱＤ膜へ被着させることができ、第２の導電層は少なくとも一部が透明な半導体材料か、または好ましくは不透明な導電性材料、より好ましくは蒸着金属層、特に銀、アルミニウム、白金、クロム、チタンまたは金のうち１種または複数、あるいは代替的にグラフェン層を含み得る。
あるいは、第２の導電層は導電性ポリマー、特にポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）またはＰＥＤＯＴとポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の分散物の層を含み得る。本発明では、蒸着金属接点を含む分割電極を付加的に、導電性ポリマー層の上に配置することができ、蒸着金属接点は特に銀、アルミニウム、白金、チタン、クロムまたは金のうち１種または複数、あるいは代替的にグラフェン層を含み得る。
本発明に係る方法に関するさらなる詳細については、前述および／または後述の、光学検出器に関する説明を参照するとよい。
本発明のさらなる一態様において、本発明に係る検出器の使用が開示される。この態様においては、測距、特に交通技術における測距；位置測定、特に交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；走査用途；立体視用途；写真撮影用途；撮像用途またはカメラ用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途；車両向けのホーミングビーコンまたは追跡ビーコン検出器；熱シグネチャ（背景と比べ高温か低温か）による物体の距離および／または位置の測定；機械視覚用途；ロボット工学用途から成る群から選択される用途を特に目的とする、物体の位置、特に深度の判定を目的とする検出器の使用が提案される。
具体的に、本発明に係る光学検出器は、特に、該当するセンサ領域向けに選択される光導電性材料の種類に応じて、かなり広いスペクトル範囲にわたる電磁波の光学検出器として使用され得る。これに関して、紫外光（ＵＶ）、可視光、近赤外光（ＮＩＲ）、赤外光（ＩＲ）、遠赤外光（ＦＩＲ）のスペクトル範囲が、特に好適となり得る。非限定的一例として、特に以下の光導電性材料が選択され得る。
−ドープダイヤモンド（Ｃ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）（ＵＶスペクトル範囲の場合）
−シリコン（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２、ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）、硫化鉛（ＰｂＳ）を含む量子ドット、リン化インジウム（ＩｎＰ）、または可視光スペクトル範囲について前述の有機光導電体
−ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫酸銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２、ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）、または硫化鉛（ＰｂＳ）を含む量子ドット（ＮＩＲスペクトル範囲の場合）（ＣｄＴｅ、ＣＩＳ、ＣＩＧＳおよびＣＺＴＳは８５０ｎｍ超の波長に特に好適である）
−硫酸鉛（ＰｂＳ）（ＩＲスペクトル範囲の場合）
−セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ、ＭＣＴ）またはアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）（ＦＩＲスペクトル範囲の場合）
これに関して、前述の光導電性材料の多くが費用効率的で長期安定性と信頼性のある材料として十分に知られ、長年にわたり、特に所定のスペクトル範囲でのセンシングの最適化に向けて開発されてきたという点を、特に強調することができる。したがって、本発明によって提案される拡大的目的に対し、既に商業的に入手可能な材料を適応させることが可能であることを、本発明の特に有利な点として捉えることができる。
本発明に係る光学検出器のさらなる用途として、光導電性セルが既に応用されている成功例、例えば物体の存在または不存在の判定；光学的用途の拡大（例：カメラ露出制御、自動スライドフォーカス、自動リアビューミラー、電子スケール、自動ゲイン制御（特に変調光源における制御）、自動前照灯調光装置、夜間（街路）照明制御、石油ストーブ自動消火、または煙感知器）；またはその他、複写機のトナー密度判定などに使用する密度計；または比色分析測定との組み合わせが挙げられる。
このように、一般的に、検出器など本発明に係る装置を様々な分野での用途に応用することができる。具体的に、検出器を以下から成る群から選択される用途に応用することができる：交通技術における測距；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；写真撮影用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途（例：部屋、建物および街路から成る群から選択される少なくとも１つの空間）；モバイル用途；ウェブカム；音響装置；ドルビーサラウンド音響システム；コンピュータ周辺機器；ゲーミング用途；カメラまたはビデオ用途；セキュリティ用途；監視用途；自動車用途；輸送用途；医療用途；スポーツ用途；機械視覚用途；車両用途；航空機用途；船舶用途；宇宙船用途；建築用途；工事用途；地図製作用途；製造用途；最新のセンシング技術（飛行時間検出器、レーダ、ライダ、超音波センサまたは干渉分光法など）のうち少なくとも１つとの併用。付加的にまたは代替的に、局所および／または全地球測位システムでの用途、特に乗用車または他の車両（例：鉄道、自動二輪車、自転車、貨物輸送トラック）、ロボットまたは歩行者用の陸標ベースの測位および／または航法での用途も挙げられる。さらに、屋内測位システムも潜在的用途として、例えば家庭用品および／または製造、物流、監視または保守技術で使用されるロボットが挙げられる。
このように、第１に、本発明に係る装置は携帯電話機、タブレットコンピュータ、ラップトップ、スマートパネルまたは他の固定型または移動型または着用型のコンピュータまたは通信アプリケーションにおいて使用され得る。このように、本発明に係る装置は少なくとも１個の活性光源、例えば可視光範囲または赤外光スペクトル範囲の光を放出する光源と、性能向上を目的に組み合わされ得る。このように、一例として、本発明に係る装置はカメラおよび／またはセンサとして、例えば環境、物体および生物を走査および／または検出するモバイルソフトウェアと組み合わせて使用され得る。本発明に係る装置はさらに、撮像効果を高めるために、従来型カメラなど２Ｄカメラと組み合わせることもできる。本発明に係る装置はさらに、監視および／または記録目的に、あるいはモバイル機器を制御する入力装置として、特に音声および／またはジェスチャ認識と組み合わせて使用することもできる。このように、具体的に、ヒューマンマシンインターフェースの役割を果たす、入力装置とも呼ばれる本発明に係る装置は、携帯電話機などモバイル機器を介して他の電子装置または構成要素を制御する目的などモバイル用途において使用され得る。一例として、本発明に係る少なくとも１個の装置を含むモバイルアプリケーションを、テレビジョン、ゲームコンソール、音楽再生機器または音楽装置または他の娯楽装置の制御用として使用することができる。
さらに、本発明に係る装置はコンピューティング用途向けのウェブカムまたは他の周辺機器においても使用され得る。このように、一例として、本発明に係る装置は撮像、記録、監視、走査、または運動検出用のソフトウェアと組み合わせて使用され得る。ヒューマンマシンインターフェースおよび／または娯楽装置の文脈で概説されているとおり、本発明に係る装置は特に、顔面表現および／または身体表現による命令付与に有用である。本発明に係る装置は、マウス、キーボード、タッチパッド、マイクロフォンなどのような他の入力生成装置と組み合わせることができる。さらに、本発明に係る装置は例えばウェブカムの使用により、ゲーム用途にも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は仮想トレーニング用途および／またはビデオ会議においても使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、仮想現実または拡張現実用途において、特に頭部装着型表示装置を着用する際、使用される手、腕または物体の認識または追跡にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は、上記にて部分的に説明したとおり、携帯型音響装置、テレビジョン装置およびゲーム装置においても使用され得る。具体的に、本発明に係る装置は、電子装置、娯楽装置などの制御装置として使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、２Ｄ表示技法および３Ｄ表示技法などにおける眼球検出または視線追跡向けに、特に拡張現実用途および／または表示装置に視線が向けられているか否かの認識および／または表示装置に視線が向けられている方向の認識向けの透明表示装置と併せて使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、仮想現実または拡張現実用途との関連において、特に頭部装着型表示装置を着用する際、部屋、境界または障害物を探索する目的にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は、例えばＤＳＣカメラなどデジタルカメラ、またはそれに含まれるものとして、および／またはＳＬＲカメラなどレフレックスカメラにおいて、またはそれに含まれるものとして、使用され得る。これらの用途については、上述のような携帯電話機などモバイルアプリケーションにおける本発明に係る装置の使用を参照するとよい。
さらに、本発明に係る装置はセキュリティ用途または監視用途向けにも使用され得る。このように、一例として、本発明に係る少なくとも１個の装置を、ある物体が所定の区域内または区域外に存在する場合に信号を発する１個または複数のデジタルおよび／またはアナログの電子機器と組み合わせることができる（例：銀行または博物館での監視用途）。具体的に、本発明に係る装置は光学的暗号化に使用され得る。本発明に係る少なくとも１個の装置の使用による検出を、ＩＲ、Ｘ線、ＵＶ−ＶＩＳ、レーダまたは超音波検出器など、波長を補完する他の検出装置と組み合わせることができる。本発明に係る装置をさらに、低光量環境での検出を可能にする、活性赤外光源と組み合わせることもできる。本発明に係る装置は一般的に、能動型検出器システムと比べ有利であるが、何故なら具体的に、本発明に係る装置は第三者によって検出され得る信号を能動的に送信することを回避するからであり、例えばレーダ用途、超音波用途、ＬＩＤＡＲまたは同様の能動型検出装置の場合がそうである。このように、一般的に、本発明に係る装置は、移動中の物体を、認識されず、かつ気付かれずに追跡するために使用され得る。加えて、本発明に係る装置は一般的に、従来の装置と比べ、不正操作されにくく、過敏になりにくい。
さらに、本発明に係る装置の使用により３Ｄ検出が容易かつ正確になることを踏まえ、本発明に係る装置は一般的に、顔面、身体および人の認識および識別に使用され得る。その場合、本発明に係る装置は、識別または個人化を目的とする他の検出手段、例えばパスワード、指紋、虹彩検出、音声認識または他の手段と組み合わされ得る。このように、本発明に係る装置は一般的に、セキュリティ装置および他の個人化用途において使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は生産物識別用３Ｄバーコードリーダとして使用され得る。
前述のセキュリティ用途および監視用途に加え、本発明に係る装置は一般的に、空間および区域の監視およびモニタリングにも使用され得る。このように、本発明に係る装置は、空間および区域の測量およびモニタリング向けに、また一例として、禁止区域への侵入が発生した場合の警報の発動または実行に使用され得る。このように、本発明に係る装置は一般的に、建物監視または博物館において、任意で他の種類のセンサと組み合わせて、例えば運動センサまたは熱センサと組み合わせて、あるいは画像増倍管または画像拡大装置および／または光電子増倍管と組み合わせて、監視目的に使用され得る。さらに、本発明に係る装置は公共空間または混雑空間において、潜在的に危険有害な活動、特に犯罪、例えば駐車場での窃盗の実行、または空港における置き去りの手荷物など置き去りの物体の検出にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は、有利にはビデオおよびカムコーダの用途など、カメラ用途にも適用され得る。このように、本発明に係る装置は運動捕捉および３Ｄ映画撮影に使用され得る。その場合、本発明に係る装置は一般的に、従来の光学装置と比べ、多数の利点を提供する。このように、本発明に係る装置は一般的に、光学構成要素に関して要求される複雑性が低く済む。このように、一例として、レンズを１個しか持たない本発明に係る装置の提供などにより、従来の光学装置と比べ、レンズ数を少なくすることができる。複雑性が低減されることから、超小型装置が、例えばモバイル用途向けに可能である。高品質のレンズを複数有する従来の光学システムは一般的に、概して大型のビーム分割装置が必要となるといった理由により、大型である。さらに、本発明に係る装置は一般的に、自動焦点カメラなど、合焦／自動合焦装置向けにも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は光学顕微鏡法、特に共焦点顕微鏡法にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は一般的に、自動車技術および輸送技術の技術分野においても適用可能である。このように、一例として、本発明に係る装置は例えば適応型クルーズコントロール、非常用ブレーキアシスト、車線離脱警告、サラウンドビュー、死角検出、交通標識検出、交通標識認識、車線認識、後部横断通行警告、前方走行中の交通または車両の接近に応じて前照灯強度／距離を適応させるための光源認識、適応型前方照明システム、上向き前照灯自動制御、前方照明システムにおける適応型カットオフ照明、グレア防止上向き前方照明システム、前照灯照明による動物、障害物などのマーキング、後部横断通行警告およびその他、高度運転者支援システムなど運転者支援システムまたは他の自動車／交通用途向けに、距離センサおよび監視センサとして使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、特に衝突回避のために運転者の操作を予測するよう適応され得る、運転者支援システムにも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、本発明に係る検出器の使用によって得られる位置情報の第１および第２の時間導関数の分析などにより、速度および／または加速度の測定にも使用され得る。この特徴は一般的に、自動車技術、輸送技術または全般的交通技術に適用可能である。他の分野の技術への応用も実現可能である。屋内測位システムにおける具体的用途として、輸送における乗客の配置の検出、より具体的にはエアバッグなど安全システムの使用の電子制御が挙げられる。本発明では、特に、エアバッグの使用が乗員の負傷、特に重傷の原因となり得る形で乗員が車両内に配置され得る場合に、エアバッグの使用を防ぐことができる。さらに、乗用車、鉄道、航空機などの輸送手段、特に自律型輸送手段において、本発明に係る装置を、運転者が交通に気を配っているか、あるいはアルコールまたは他の薬物の消費が原因で注意力散漫、眠気または疲労または運転不能の状態であるか否かの判定に使用することができる。
これらまたは他の用途において、本発明に係る装置は一般的に単独の装置として、あるいは他のセンサ装置と組み合わせて、例えばレーダおよび／または超音波装置と組み合わせて使用され得る。具体的に、本発明に係る装置は自律型運転および安全対策向けに使用され得る。さらに、これらの用途において、本発明に係る装置は、赤外センサ、音波センサであるレーダセンサ、２次元カメラまたは他の種類のセンサと組み合わせて使用され得る。これらの用途では、本発明に係る装置の概して受動的な性質が有利である。このように、本発明に係る装置は一般的に信号放出を必要としないことから、能動型センサ信号が他の信号源と干渉するリスクを回避することができる。本発明に係る装置は具体的に、標準的な画像認識ソフトウェアなど、認識ソフトウェアと組み合わせて使用され得る。このように、本発明に係る装置によって提供されるような信号およびデータは一般的に、容易に処理可能であり、したがって一般的に、計算能力に対する要求は、確立された立体視システム、例えばＬＩＤＡＲよりも低い。空間要求が低いことから、カメラなど本発明に係る装置を車両内の事実上どこでも、例えばフロントガラスの表面または裏面、前方フード、バンパ、ライト、ミラーまたは他の場所に設置することができる。本発明の範囲内で開示される効果に基づく１個または複数の検出器など、本発明に係る様々な検出器を、例えば車両の自律運転を可能にするために、またはアクティブセーフティの概念の性能を向上させるために組み合わせることができる。このように、本発明に係る様々な装置を、本発明に係る他の１個または複数の装置および／または従来型のセンサと、例えばリアウィンドウ、サイドウィンドまたはフロントウィンドウ、バンパまたはライトにおいて、組み合わせることができる。
本発明に係る少なくとも１個の検出器など、本発明に係る少なくとも１個の装置を、１個または複数の降雨検出センサと組み合わせることも可能である。これは、本発明に係る装置が一般的に、とりわけ豪雨の間は、レーダなど従来型のセンサ技術よりも有利であるという事実による。本発明に係る少なくとも１個の装置を、少なくとも１つ従来型のセンシング技術、例えばレーダと組み合わせることにより、気象条件に応じた複数の信号の適正な組み合わせを選択するソフトウェアを実現することができる。
さらに、本発明に係る装置は一般的に、ブレーキアシストおよび／またはパーキングアシストおよび／または速度測定にも使用され得る。速度測定は車両と一体化され得るか、または車両外において、例えば交通規制時における他の車両の速度測定向けに使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、駐車場で空き駐車スペースを検出する目的にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は一般的に視覚、特に暗視能力、霧中視界または煙中視界など、視認が困難な条件下での視覚を目的に使用され得る。この目的を達成するため、光学検出器は、霧中または煙中に存在する粒子など小粒子、あるいは霧または煙霧中に存在する水滴など小さい水滴が入射光を反射しないか、またはごく一部しか反射しないと考えられる波長範囲内で少なくとも感応となり得る、特異的に選択された光導電性材料を含み得る。一般的に知られているとおり、入射光ビームの反射は、入射光ビームの波長が粒子または水滴それぞれのサイズを超える場合、小さいかまたはごくわずかとなり得る。さらに、暗視能力は身体や物体から放出される熱放射の検出によって可能となり得る。このように、赤外光（ＩＲ）スペクトル範囲、好ましくは近赤外光（ＮＩＲ）スペクトル範囲内で特に感応となり得る、特異的に選択された光導電性材料を含む光学検出器は、たとえ夜間、煙中、霧中、または煙霧中であっても良好な視認性を提供し得る。
さらに、本発明に係る装置は、医療システムおよびスポーツの分野でも使用され得る。このように、医療技術分野では、内視鏡などに使われる外科用ロボット工学が挙げられるが、上記にて概説されるような理由から、本発明に係る装置は必要な容積が少なく済み、他の装置に組み込むことができるからである。具体的に、内視鏡など医療用装置において３Ｄ情報を捕捉するために使用され得る、本発明に係る装置は、レンズが１個あればよい。さらに、本発明に係る装置は、運動の追跡および分析を可能にするために、適切なモニタリングソフトウェアと組み合わされ得る。これにより、内視鏡または外科用メスなど医療用装置の位置を瞬間的に、磁気共鳴映像法、Ｘ線撮影または超音波撮影などから取得された医療用撮像結果と重ね合わせることができる。これらの用途は具体的に、例えば脳手術および遠隔診断および遠隔治療など、精密な位置情報が重要となる医療処置において有益である。さらに、本発明に係る装置は、３Ｄボディスキャンにも使用され得る。ボディスキャンは医療分野において、歯科手術、形成手術、肥満手術または美容整形手術などに適用され得るか、あるいは筋膜疼痛症候群、癌、身体醜形傷害または他の疾患などの医療診断環境において適用され得る。ボディスキャンはさらに、スポーツ用具の人間工学的使用な使用または適合を評価する目的で、スポーツ分野でも適用され得る。
ボディスキャンはさらに、衣類の分野において、衣類の適切なサイズやフィッティングの判定などにも使用され得る。この技術はテーラーメードの衣類、あるいはインターネットまたはセルフサービスのショッピング装置、例えばマイクロキオスク装置または顧客コンシェルジュ装置などから注文した衣類または履物の環境で使用され得る。衣類分野におけるボディスキャンは、正装する顧客をスキャンする場合に特に重要である。
さらに、本発明に係る装置は、人数計数システムの背景において、例えばエレベーター、列車、バス、乗用車、または航空機内の人数の計数、あるいは玄関、扉、通路、小売店舗、スタジアム、娯楽会場、博物館、図書館、公共の場所、映画館、劇場などを通過する人数の計数を目的に使用され得る。さらに、人数計数システムにおける３Ｄ機能は、計数される人々に関する詳細情報、例えば身長、体重、年齢、体力などの情報を取得または推定する目的にも使用され得る。この情報は、ビジネスインテリジェンス測定基準向けに、および／または地域社会において人数を数えることによって魅力または安全性を高めるためのさらなる最適化に使用され得る。小売環境において、人数計数の背景における本発明に係る装置は、再来店顧客または買物客の往来の認識、買物行動の評価、実際に購入する来訪者の割合の評価、交代勤務の最適化、あるいは商店街における来訪者１人当たり原価のモニタリングなどに使用され得る。さらに、人数計数システムは身体計測調査にも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は公共輸送システムにおいて、輸送距離に応じた自動運賃課金にも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は子どもの遊び場において、特に負傷した子どもまたは危険な活動に関わっている子どもの認識による、遊具との付加的相互交流の許容および／または遊具の安全な使用の確保等にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は建設用具、例えば物体または壁までの距離を判定する距離計、あるいは表面が平面かどうかを評価するために、物体を順序通りに整列または配置するために、あるいは建設環境などで使用するための検査用カメラにおいて使用され得る。
さらに、本発明に係る装置はトレーニング、遠隔指導または競技目的など、スポーツおよび運動の分野でも適用され得る。具体的に、本発明に係る装置はダンス、エアロビクス、フットボール、サッカー、バスケットボール、野球、クリケット、ホッケー、陸上競技、水泳、ポロ、ハンドボール、バレーボール、ラグビー、相撲、柔道、フェンシング、ボクシング、ゴルフ、自動車レース、レーザタグ、戦場シミュレーションなどの分野でも適用され得る。本発明に係る装置はスポーツと試合の両方において、ボール、バットまたは剣の位置および運動などを検出するため、例えば試合を監視するため、審判をサポートするため、またはスポーツにおける特定の状況において判定を行うため、とりわけ自動判定を行うため、例えば、実際に得点またはゴールがあったか否の判定を行うために使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は自動車レースまたは自動車運転訓練または自動車安全訓練などの分野において、車両の位置または進路、あるいは従前の進路または理想的な進路からの逸脱などを判定する目的にも使用され得る。
本発明に係る装置はさらに、楽器の練習の補助、特に遠隔レッスン、例えばフィドル、バイオリン、チェロ、ベース、ハープ、ギター、バンジョーまたはウクレレなど弦楽器、ピアノ、オルガン、キーボード、ハープシコード、ハーモニウムまたはアコーディオンなど鍵盤楽器、および／またはドラム、ティンパニ、マリンバ、木琴、ビブラホン、ボンゴ、コンガ、タンバル、ジャンベまたはタブラなど打楽器のレッスンの補助にも使用され得る。
本発明に係る装置はさらに、トレーニングの奨励および／または運動の調査および是正を目的に、リハビリテーションおよび理学療法においても使用され得る。この場合、本発明に係る装置は遠隔診断にも適用され得る。
さらに、本発明に係る装置はマシンビジョンの分野でも適用され得る。したがって、１個または複数の本発明に係る装置を、例えば自律運転および／またはロボットの作業に関する受動的制御ユニットとして使用することができる。移動するロボットと組み合わせることにより、本発明に係る装置は、自律的な移動および／または部品の不具合の自律的な検出を実現することができる。本発明に係る装置は、例えばロボットと生産部品と生物との間での衝突（を含むが、それに限られない）事故を回避するために、製造および安全性の監視にも使用され得る。ロボット工学では、ロボットが人間を認識しないと人間に重傷を負わせてしまうおそれがあることから、人間とロボットとの安全な直接の相互作用が争点となることが多い。本発明に係る装置は、ロボットが物体や人間の位置をより良好かつ迅速に判断し、安全な相互作用を可能にする上で役立ち得る。本発明に係る装置の受動的性質を踏まえ、本発明に係る装置は能動型装置よりも有利と考えられ、および／またはレーダ、超音波、２Ｄカメラ、ＩＲ検出など、既存の解決手段を補う目的に使用され得る。本発明に係る装置における１つの特別な利点は、信号干渉の可能性が低いことである。したがって、複数のセンサが同じ環境で同時に、信号干渉のリスクを伴うことなく作動し得る。このように、本発明に係る装置は一般的に、高度に自動化された生産環境、例えば限定するものではないが、自動車産業、鉱業、鉄鋼産業などにおいて有用となり得る。本発明に係る装置は、例えば２Ｄ撮像、レーダ、超音波、ＩＲなど他のセンサと組み合わせて、品質管理または他の目的など、生産における品質管理にも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は表面品質の評価向けに、例えば製品の表面平坦性または指定された寸法の遵守状況の調査などを目的に、数マイクロメートルから数メートルの範囲に至るまで、使用することができる。他の品質管理用途も実現可能である。製造環境において、本発明に係る装置は食品または木材など天然生産物の加工に特に有用であり、複雑な３次元構造によって大量の廃棄物の発生を回避する。さらに、本発明に係る装置は、タンクやサイロなどの充填レベルのモニタリングに使用され得る。さらに、本発明に係る装置は複雑な製品の部品検査、特に欠落部品、不完全な部品、緩んでいる部品、または低品質の部品の検査向けに、例えば自動光学検査または印刷回路基板に関連する検査、組立品または部分組立品の検査、工学的構成要素の検証、エンジン部品検査、木材品質検査、ラベル検査、医療用具検査、製品配向検査、包装検査、食品包装検査、あるいは他の種類の部品に関連する検査にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は車両、列車、航空機、船舶、宇宙船および他の交通用途にも使用され得る。このように、交通用途の背景においては上述の用途に加え、航空機や車両など向けの受動型追跡システムも挙げられる。本発明に係る少なくとも１個の検出器など、本発明に係る少なくとも１個の装置を、移動中の物体の速度および／または方向のモニタリングに使用することが実現可能である。具体的に、陸地、海および空（宇宙空間を含む）における高速移動中の物体の追跡が挙げられる。具体的に、本発明に係る少なくとも１個の検出器など、本発明に係る少なくとも１個の装置を、固定型および／または移動型の装置に装着することができる。本発明に係る少なくとも１個の装置の出力信号を、例えば別の物体の自律移動または誘導移動のための誘導機構と組み合わせることができる。したがって、追跡対象物体と操縦される物体との間での衝突を回避するか、または可能にするための用途が実現可能である。本発明に係る装置は一般的に有用かつ有利であるが、その背景には要求される計算能力が低く、瞬時に応答することと、検出システムの受動的性質のおかげで一般的に、レーダなど能動型システムと比べ、見つかりにくく、撹乱されにくいという点がある。本発明に係る装置は、速度制御装置や航空交通制御装置に特に有用であるが、これらに限られるわけではない。さらに、本発明に係る装置は、有料道路の自動料金徴収システムでも使用され得る。
本発明に係る装置は一般的に、受動的用途に使用され得る。受動的用途の例として港湾または危険区域での船舶の誘導や、航空機の離着陸時の誘導が挙げられる。この場合、精密な誘導のため、固定型の既知の能動的標的が使用され得る。同じものを、鉱山用車両など、危険であるが適切に定められている経路での車両運転に使用することができる。さらに、本発明に係る装置は、自動車、列車、飛行物体、動物など、急速に接近する物体の検出にも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、物体の速度または加速度の検出、あるいは時間に応じた位置、速度および／または加速度のうち１つまたは複数の追跡による物体の動きの予測にも使用され得る。
さらに、上記にて概説のとおり、本発明に係る装置はゲーム分野でも使用され得る。このように、本発明に係る装置は、サイズ、色、形状などが同一または異なる複数の物体と併用する場合、例えば運動を内容に組み入れるソフトウェアとの組み合わせによる運動検出の場合、受動的であってもよい。特に、運動をグラフィック出力へと実装する用途が実現可能である。さらに、命令を付与するための本発明に係る装置の用途が、例えばジェスチャ認識または顔面認識用の、本発明に係る１個または複数の装置の使用によって実現可能である。本発明に係る装置は、例えば低光量条件またはその他、周囲条件の増強が必要となる状況下で作動できるよう、能動型システムと組み合わせることができる。付加的にまたは代替的に、本発明に係る１個または複数の装置と１個または複数のＩＲ光源またはＶＩＳ光源との組み合わせも可能である。本発明に係る検出器を、例えば（しかし限られないが）特別な色、形状、他の装置に対する相対位置、移動速度、光、装置の光源の変調に使用される周波数、表面特性、使用材料、反射特性、透明度、吸収特性などをシステムとそのソフトウェアによって容易に区別することができる特殊装置と組み合わせることも可能である。装置は、他にも数ある可能性の中で特に、スティック、ラケット、クラブ、銃、ナイフ、ホイール、リング、ステアリングホイール、ボトル、ボール、グラス、花瓶、スプーン、フォーク、キューブ、ダイス、フィギュア、人形、テディ、ビーカ、ペダル、スイッチ、手袋、宝飾品、楽器または楽器を演奏するための補助用具、例えばピック、ドラムスティックなどに類似するものであってもよい。他の選択肢も実現可能である。
さらに、本発明に係る装置は、高温または他の発光プロセスなどが原因でそれ自体が発光する物体の検出および／または追跡にも使用され得る。発光部分は排気流などであってもよい。さらに、本発明に係る装置は、反射性物体の追跡や、これらの物体の回転または配向の分析にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は、一般に建築、建設および地図製作の分野でも使用され得る。このように、本発明に係る１個または複数の装置は一般的に、田園地帯または建物など、環境的区域の測定および／またはモニタリングに使用され得る。その場合、本発明に係る１個または複数の装置を他の方法および装置と組み合わせるか、あるいはもっぱら建築プロジェクト、変化する物体、住宅などの進捗および正確性のモニタリングを目的に使用することができる。本発明に係る装置は、部屋、街路、住宅、コミュニティまたは景観（地上または上空からの双方）に関する地図を作成するために、スキャンされた環境の３次元モデルを生成する目的で使用され得る。潜在的な適用分野の例として建設、地図作成、不動産管理、土地測量などが挙げられる。一例として、本発明に係る装置を、ドローンまたはマルチコプターなど飛行可能な手段に搭載し、畑、生産工場または景観など、建物、煙突、生産現場、農業生産環境のモニタリング、救出活動の支援、危険な環境での作業の支援、屋内または屋外の火災現場での消防隊の支援、人間、動物または移動物体の捜索またはモニタリングのため、あるいはスキーまたはサイクリングなどスポーツを実施中の人々の追従および記録など、ヘルメット、マーク、ビーコン装置などの追従によって実現可能な娯楽目的に使用することができる。本発明に係る装置を、障害物の認識、既定の経路の追従、端部、パイプ、建物などの追従、あるいは環境の大域的または局所的マップの記録に使用することができる。さらに、本発明に係る装置を、ドローンの屋内または屋外での所在特定および配置、気圧センサが十分に正確でない屋内でのドローンの高度の安定化、あるいは複数のドローンの動きの調和または空中での再充電または燃料補給など、複数のドローンの相互作用を目的に使用することができる。
さらに、本発明に係る装置は、家屋内での基本的な電化製品関連サービス、例えばエネルギーまたは負荷の管理、遠隔診断、ペット関連電化製品、児童監視、電化製品関連監視、高齢者または病人の補助またはサービス提供、家屋の保安および／または監視、電化製品の操作の遠隔制御、そして自動保守補助の相互接続、自動化および制御のための、ＣＨＡＩＮ（欧州家電機器委員会相互運用ネットワーク）など、家庭用電化製品の相互接続ネットワーク内で使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、空調システムなど冷暖房システムにおいて、特定の温度または湿度への調整対象となる部屋の部分を、特に１人または複数の人の位置に応じて判定するために使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、家事に使用され得る奉仕ロボットまたは自律型ロボットなど、家庭用ロボットにおいても使用され得る。本発明に係る装置は多種多様な目的、例えば衝突回避または環境地図作成に使用され得るだけでなく、使用者の識別、任意の使用者についてのロボットの性能の個人化、セキュリティ目的、あるいはジェスチャ認識または顔面認識にも使用され得る。一例として、本発明に係る装置は、ロボット掃除機、床洗浄ロボット、乾拭きロボット、衣類のアイロン掛け用ロボット、動物用トイレロボット（猫用トイレロボットなど）、侵入者を発見するセキュリティロボット、芝刈りロボット、自動プール洗浄機、雨樋洗浄ロボット、窓洗浄ロボット、おもちゃのロボット、テレプレゼンスロボット、移動能力が低い人々の友達になるソーシャルロボット、または手話通訳ロボットにおいて使用され得る。高齢者など移動能力が低い人々の環境において、本発明に係る装置を有する家庭用ロボットは、物体の拾い上げ、運搬、そして物体や使用者との安全な形での相互交流のために使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、危険物を扱うロボットまたは危険な環境で働くロボットにも使用され得る。非限定的な一例として、本発明に係る装置は、化学物質または放射性物質など危険物（特に災害発生後）、あるいは地雷、不発弾など他の危険物または潜在的危険物を扱うロボットまたは無人遠隔制御型車両への搭載、あるいは燃えている物体の近くまたは被災地の付近など不安全な環境の調査、あるいは空中、海上、地下などでの有人または無人での救出活動に使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は、家庭用機器、モバイル機器または娯楽装置、例えば冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、窓のブラインドまたはシャッター、家庭用警報器、空調機器、暖房機器、テレビジョン、音響装置、スマートウォッチ、携帯電話機、電話機、食器洗浄機、またはストーブなどにおいて、人の存在の検出、装置の内容または機能のモニタリング、あるいは人との相互交流および／または人に関する情報の別の家庭用機器、モバイル機器または娯楽装置との共有にも使用され得る。本発明では、本発明に係る装置は高齢者、障害者または視覚障害者のための、例えば物体の保持、運搬または拾い上げなど家事または作業の支援の装置、あるいは安全システムにおける、環境中の障害物を伝達するよう適応された光学信号および／または音声信号による支援に使用され得る。
本発明に係る装置はさらに、農業分野において、例えば害虫、雑草および／または菌類や昆虫によって全体または部分的に感染するおそれのある作物植物の感染状況の検出および選別にも使用され得る。さらに、作物収穫の場合、本発明に係る装置を使用しなければ収穫用機器によって負傷する可能性のあるシカなどの動物の検出に、本発明に係る装置を使用することもできる。さらに、本発明に係る装置は、畑または温室での植物の成長を観察するため、特に畑または温室内の任意の領域について、さらには任意の植物について、水または肥料または作物保護製品の量を調整するために使用され得る。さらに、農業用バイオテクノロジー分野において、本発明に係る装置は植物のサイズおよび形状のモニタリングにも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置を、化学物質または汚染物質を検出するセンサ、バクテリアまたはウイルスなどを検出する電子鼻チップ、微生物センサチップ、ガイガーカウンタ、触覚センサ、熱センサなどと組み合わせることもできる。これは例えば危険または困難な作業、例えば感染性の高い患者の治療、きわめて危険な物質の取扱いまたは除去、高度汚染区域（高放射能区域または化学物質漏出）の浄化、あるいは農業での害虫駆除向けに構成されるスマートロボットの製造に使用され得る。
本発明に係る１個または複数の装置はさらに、物体のスキャン向けに、例えばＣＡＤまたは同様のソフトウェアと組み合わせて、例えば付加製造および／または３Ｄ印刷向けにも使用され得る。その場合、本発明に係る装置の高い寸法精度を、例えばｘ方向、ｙ方向またはｚ方向において、あるいはこれらの方向の任意の組み合わせで、例えば同時に利用することができる。これに関して、反射光または散乱光を提供し得る表面上の被照明スポットの検出器からの距離の判定を、被照明スポットから光源までの距離とは事実上無関係に実施することができる。本発明におけるこの特性は、三角測量または飛行時間（ＴＯＦ）方式など既知の方法と正反対で、既知の方法では光源から被照明スポットまでの距離は先験的に既知であるか、または帰納的に計算されることにより、検出器から被照明スポットまでの距離が判定可能でなければならない。これとは対照的に、本発明に係る検出器の場合、スポットが適度に照らされているだけで十分と考えられる。さらに、本発明に係る装置は金属表面など反射表面の走査向けに、それらが個体表面を含み得るかまたは液体表面を含み得るかを問わず、使用することができる。さらに、本発明に係る装置は例えばパイプライン検査ゲージなど、検査および保守の際にも使用され得る。さらに、生産環境において、本発明に係る装置は、自然に成長する物体など定義困難な形状の物体が相手の作業、例えば野菜または他の自然生産物の形状またはサイズによる選別、あるいは加工ステップに必要な精度よりも低い精度で製造される食肉または物体などの生産物の切断にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は、車両またはマルチコプターなどを例えば屋内空間または屋外空間経由で自律移動または部分自律移動させることを可能にするための、局所操縦システムにも使用され得る。非限定的な一例として、物体を拾い上げ、それらを様々な位置に配置するために、自動化された貯蔵施設を通って移動する車両が挙げられる。屋内操縦はさらに、商店街、小売店舗、博物館、空港または鉄道駅における可動物品、可動装置、手荷物、顧客または従業員の位置の追跡、あるいは地図上での現在位置など場所特定情報、または販売された物品に関する情報の使用者への提供などにも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は、自動二輪車の安全運転の確保、例えば速度、傾斜、接近中の障害物、道路の凹凸、またはカーブのモニタリングによる自動二輪車運転支援などにも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、列車または路面電車の衝突回避にも使用され得る。
さらに、本発明に係る装置は、携帯型装置において、包装物または小包の、物流プロセス最適化のためのスキャンにも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、さらなる携帯型装置、例えば個人用買物装置、ＲＦＩＤリーダ、病院または保健環境において使用するための医療用携帯型装置、あるいは患者または患者の健康に関連する情報の入手、交換または記録、あるいは小売環境または保健環境向けのスマートバッジなどにも使用され得る。
上記にて概説のとおり、本発明に係る装置はさらに、製造、品質管理または識別の用途、例えば生産物識別またはサイズ識別（最適な場所または包装物の発見、廃棄物低減などの目的）にも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は物流用途に使用され得る。このように、本発明に係る装置は、載荷または包装容器または車両の最適化に使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、製造分野における表面損傷のモニタリングまたは制御、レンタル車両などレンタル物品のモニタリングまたは制御、および／または損害評価など保険用途にも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、最適な材料の取扱いなど、材料、物体または道具のサイズの識別向けに、特にロボットと併用する形で使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、タンクの充填レベル観察など、生産工程管理に使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、限定されるものではないが、タンク、パイプ、反応装置、道具など生産用資産の保守にも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は３Ｄ品質マークの分析にも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、歯の詰め物、歯列矯正具、義歯、衣類などのテーラーメードの物品の製造にも使用され得る。本発明に係る装置は、１つまたは複数の３Ｄプリンタとの組み合わせによる、迅速な試作品製作、３Ｄ複製などにも使用され得る。さらに、本発明に係る装置は、１個または複数の物品の形状検出にも、例えば海賊品や偽造品の摘発のために使用され得る。
好ましくは、本発明に係る光学検出器、方法、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡システム、カメラおよび様々な検出器用途のさらなる潜在的詳細について、特に転送装置、縦方向光学センサ、評価装置、および該当する場合は横方向光学センサ、変調装置、照明源および撮像装置に関して、具体的には潜在的材料、設定および更なる詳細に関して、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号、米国特許第２０１２／２０６３３６Ａ１号、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号、および米国特許第２０１４／２９１４８０Ａ１号のうち１つまたは複数を参照するとよい。これらの文献すべての全内容は参照によって本明細書に含まれる。
前述の検出器、方法、ヒューマンマシンインターフェースおよび娯楽装置、そして提案される使用も、先行技術に対して大幅な利点を有する。このように、一般的に、簡単でありながらも効率的な、空間内での少なくとも１個の物体の位置を正確に判定する検出器が提供され得る。その中で、一例として、物体または物体の一部の３次元座標を、迅速かつ効率的な形で判定することができる。
本技術分野において既知の装置と比べ、提案される検出器は高度な簡素さ、具体的には検出器の光学的構成に関する簡素さを提供する。このように、原則として、光導電性材料の適切な評価装置との単純な組合せは、この光導電性材料に衝突する入射光ビームの断面積の変化との組み合わせで、信頼性のある高精度の位置検出にとって十分である。この高度な簡素さは、高精度測定の可能性と組み合わせて、具体的には機械制御、例えばヒューマンマシンインターフェースや、より好ましくはゲーム、追跡、走査、および立体視などにおいて適切である。このように、多数のゲーム、娯楽、追跡、走査、および立体視の目的に使用され得る、費用効率的な娯楽装置が提供され得る。
本発明のさらなる具体的な優位性は、非常に低い照明レベル（月光）および非常に高い照明レベル（直射日光）の双方に対する光導電性材料の高い応答性を指すと考えられ、この応答性は「光」と「無光」との間で桁違いの差を含み得る、観察可能な抵抗変化に起因して幅広いダイナミックレンジを示す。さらに、幅広い抵抗値に対して利用可能となり得る光導電性材料は、ノイズ歪みが少ないことで知られている。
要約すると、本発明の文脈においては以下の実施形態が特に好ましいと考えられる。
実施形態１：少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器であって、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、センサ領域は少なくとも１種の光導電性材料を含み、センサ領域の導電性は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサ信号は導電性に依存する、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む検出器。
実施形態２：光導電性材料が無機光導電性材料、有機光導電性材料、またはこれらの組み合わせを含む実施形態１に係る検出器。
実施形態３：無機光導電性材料がセレン、テルル、セレン−テルル合金、金属酸化物、第４族の元素または化合物、第３族−第５族化合物、第２族−第６族化合物、カルコゲニド、プニクトゲニド、ハロゲン化物、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形のうち１種または複数を含む実施形態２に係る検出器。
実施形態４：セレン−テルル合金がセレンと５〜９重量％のテルルの付加物とを含む実施形態３に係る検出器。
実施形態５：セレン−テルル合金がセレンと５〜２０重量％のテルルの付加物とを、少なくとも１種のハロゲン濃縮物が５ｐｐｍから５００ｐｐｍの範囲で存在する状態で含み、ハロゲンがフッ素、塩素、臭素およびヨウ素から成る群から選択される実施形態３または４に係る検出器。
実施形態６：カルコゲニドが硫化物カルコゲニド、セレン化物カルコゲニド、テルル化物カルコゲニド、三元カルコゲニド、四元以上のカルコゲニドから成る群から選択される実施形態３から５に係る検出器。
実施形態７：硫化物カルコゲニドが硫化鉛（ＰｂＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）、硫化マンガン（ＭｎＳ）、三硫化ビスマス（Ｂｉ２Ｓ３）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）、三硫化ヒ素（Ａｓ２Ｓ３）、硫化スズ（ＩＩ）（ＳｎＳ）、二硫化スズ（ＩＶ）（ＳｎＳ２）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、硫化銅（ＣｕＳ）、硫化コバルト（ＣｏＳ）、硫化ニッケル（ＮｉＳ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化鉄（ＦｅＳ２）、三硫化クロム（ＣｒＳ３）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態６に係る検出器。
実施形態８：セレン化物カルコゲニドがセレン化鉛（ＰｂＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、三セレン化ビスマス（Ｂｉ２Ｓｅ３）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、三セレン化アンチモン（Ｓｂ２Ｓｅ３）、三セレン化ヒ素（Ａｓ２Ｓｅ３）、セレン化ニッケル（ＮｉＳｅ）、セレン化タリウム（ＴｌＳｅ）、セレン化銅（ＣｕＳｅ）、二セレン化モリブデン（ＭｏＳｅ２）、セレン化スズ（ＳｎＳｅ）、セレン化コバルト（ＣｏＳｅ）、セレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態６または７に係る検出器。
実施形態９：テルル化物カルコゲニドがテルル化鉛（ＰｂＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）、三テルル化ビスマス（Ｂｉ２Ｔｅ３）、三テルル化ヒ素（Ａｓ２Ｔｅ３）、三テルル化アンチモン（Ｓｂ２Ｔｅ３）、テルル化ニッケル（ＮｉＴｅ）、テルル化タリウム（ＴｌＴｅ）、テルル化銅（ＣｕＴｅ）、二テルル化モリブデン（ＭｏＴｅ２）、テルル化スズ（ＳｎＴｅ）、テルル化コバルト（ＣｏＴｅ）、テルル化銀（Ａｇ２Ｔｅ）、テルル化インジウム（Ｉｎ２Ｔｅ３）、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態６から８のいずれかに係る検出器。
実施形態１０：三元カルコゲニドがテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、テルル化水銀亜鉛（ＨｇＺｎＴｅ）、硫化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＳ）、硫化鉛カドミウム（ＰｂＣｄＳ）、硫化鉛水銀（ＰｂＨｇＳ）、二硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２）、硫セレン化カドミウム（ＣｄＳＳｅ）、硫セレン化亜鉛（ＺｎＳＳｅ）、硫セレン化タリウム（ＴｌＳＳｅ）、硫化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳ）、硫化カドミウムクロム（ＣｄＣｒ２Ｓ４）、硫化水銀クロム（ＨｇＣｒ２Ｓ４）、硫化銅クロム（ＣｕＣｒ２Ｓ４）、セレン化カドミウム鉛（ＣｄＰｂＳｅ）、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、硫化一酸化鉛（Ｐｂ２ＯＳ）、セレン化一酸化鉛（Ｐｂ２ＯＳｅ）、硫セレン化鉛（ＰｂＳＳｅ）、セレン化テルル化ヒ素（Ａｓ２Ｓｅ２Ｔｅ）、リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、ヒ化リン化ガリウム（ＧａＡｓＰ）、リン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＰ）、亜セレンカドミウム（ＣｄＳｅＯ３）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）、セレン化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳｅ）、銅−亜鉛−スズ−硫黄−セレンカルコゲニド（ＣＺＴＳＳｅ）、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態６から９のいずれかに係る検出器。
実施形態１１：金属酸化物が酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）、酸化銅（Ｉ）（ＣｕＯ２）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態３から１０のいずれかに係る検出器。
実施形態１２：第２族−第６族化合物が硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、テルル化水銀亜鉛（ＨｇＡｎＴｅ）、セレン化水銀亜鉛（ＣｄＺｎＳｅ）、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態３から１１のいずれかに係る検出器。
実施形態１３：光導電性材料がオーミック接触によって接触し、オーミック接触とはオームの法則に従って線形の電流対電圧比を示す電気的接合を指し、または光導電性材料が非オーミック接触によって接触し、非オーミック接触とは非線形の電流対電圧比を示す電気的接合を指し、非オーミック接触が好ましくはショットキーバリアまたはｐ−ｎ接合である実施形態１から１２のいずれかに係る検出器。
実施形態１４：オーミック接触が金、銀、銀−ニッケル、銀−鉄、銀−黒鉛、銀−酸化カドミウム、銀−酸化スズ、銅、白金、パラジウム、パリネイ合金、インジウム、ガリウム、インジウムアマルガム、グラフェン、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される１種または複数によって提供される実施形態１３に係る検出器。
実施形態１５：硫化カドミウム（ＣｄＳ）へのオーミック接触がインジウムまたはガリウムによって提供される一方、他の第２族−第６族化合物へのオーミック接触がインジウムアマルガムによって提供される実施形態１４に係る検出器。
実施形態１６：第３族−第５族化合物がアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、ヒ化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態３から１５のいずれかに係る検出器。
実施形態１７：光導電性材料が量子ドットを含むコロイド膜として提供される実施形態６から１６のいずれかに係る検出器。
実施形態１８：光導電性材料が硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、および硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）から成る群から選択される実施形態１７に係る検出器。
実施形態１９：量子ドットが１ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは２ｎｍから１００ｎｍ、より好ましくは２ｎｍから１５ｎｍの範囲のサイズを示す実施形態１６から１８のいずれかに係る検出器。
実施形態２０：光導電性材料が量子ドットを含む薄膜として提供される実施形態１６から１９のいずれかに係る検出器。
実施形態２１：薄膜が１ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは２ｎｍから１００ｎｍ、より好ましくは２ｎｍから１５ｎｍの範囲の厚さを示し、量子ドットが示すサイズが薄膜の厚さより少ない実施形態２０に係る検出器。
実施形態２２：量子ドットを含む光導電性材料の膜が第１の導電層と第２の導電層との間でサンドイッチ構造の形で配列され、第１の導電層が入射光ビームに関して少なくとも部分的に透明な特性を示す実施形態１７から２１のいずれかに係る検出器。
実施形態２３：第１の導電層が少なくとも部分的に透明な半導体材料を含む実施形態２２に係る検出器。
実施形態２４：半導体材料が少なくとも部分的に透明な半導体金属酸化物またはそのドープ変形から成る群から選択される実施形態２３に係る検出器。
実施形態２５：半導体材料がインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープスズ酸化物（ＳｎＯ２：Ｆ、ＦＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＳｎＯ２／Ｓｂ２Ｏ５）、またはペロブスカイト透明導電性酸化物、または金属ナノワイヤーから選択される実施形態２４に係る検出器。
実施形態２６：第１の導電層と量子ドットを含む光導電性材料の膜との間に阻止層が配列される実施形態２２から２５のいずれかに係る検出器。
実施形態２７：阻止層が導電性材料の薄膜を含む実施形態２６に係る検出器。
実施形態２８：阻止層がｎ型半導体であり、二酸化チタン（ＴｉＯ２）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうち１種または複数を含むか、または酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を含むｐ型半導体である実施形態２６または２７に係る検出器。
実施形態２９：第２の導電層が不透明な導電性材料を含む実施形態２２から２８のいずれかに係る検出器。
実施形態３０：第２の導電層が蒸着金属層またはグラフェン層を含み、蒸着金属層が好ましくは銀、アルミニウム、白金、マグネシウム、クロム、チタンまたは金のうち１種または複数を含む実施形態２９に係る検出器。
実施形態３１：第２の導電層が導電性ポリマー層を含む実施形態２１から３０のいずれかに係る検出器。
実施形態３２：導電性ポリマーがポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）またはＰＥＤＯＴとポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の分散物から選択される実施形態３１に係る検出器。
実施形態３３：蒸着金属またはグラフェンの接点を含む分割電極が導電性ポリマー層上に配列される実施形態３１または３２に係る検出器。
実施形態３４：蒸着金属が銀、アルミニウム、白金、マグネシウム、クロム、チタンまたは金のうち１種または複数を含む実施形態３３に係る検出器。
実施形態３５：第４族の元素または化合物がドープダイヤモンド（Ｃ）、ドープシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態３から３４のいずれかに係る検出器。
実施形態３６：光導電性材料がドープシリコンをドープシリコンウェハーの形で含む実施形態３５に係る検出器。
実施形態３７：ドープシリコンウェハーがフロートゾーンウェハーである実施形態３６に係る検出器。
実施形態３８：ドープシリコンが示すドーパント濃度が１０１３ｃｍ−３以下、好ましくは１０１２ｃｍ−３以下、より好ましくは１０１１ｃｍ−３以下である実施形態３５から３７のいずれかに係る検出器。
実施形態３９：ドープシリコンが示す電気抵抗が５・１０２Ω・ｃｍ以上、好ましくは５・１０３Ω・ｃｍ以上、より好ましくは５・１０４Ω・ｃｍ以上である実施形態３５から３８のいずれかに係る検出器。
実施形態４０：ドープシリコンが示す厚さが５００μｍから、より好ましくは３００μｍから１μｍ、より好ましくは１０μｍの範囲である実施形態３５から３９のいずれかに係る検出器。
実施形態４１：有機光導電体が有機光導電性材料であり、有機光導電性材料が少なくとも１個の共役芳香族分子、好ましくは高度共役芳香族分子を含む実施形態２から４０のいずれかに係る検出器。
実施形態４２：有機光導電性材料が少なくとも１種の色素および／または少なくとも１種の顔料を含む実施形態４１に係る検出器。
実施形態４３：有機光導電性材料が電荷移動錯体を含むシステムであり、電荷移動錯体が電荷生成材料および電荷輸送材料を含む実施形態４１または４２に係る検出器。
実施形態４４：電荷移動錯体内で電荷生成材料がドナーとして作用し、電荷輸送材料がアクセプタの役割を果たす実施形態４３に係る検出器。
実施形態４５：有機光導電性材料が化合物を特に電荷生成材料として含み、化合物がフタロシアニン、ナフタロシアニン、サブフタロシアニン、ペリレン、アントラセン、ピレン、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、フラーレン、インジゴイド色素、ビスアゾ顔料、スクアリリウム色素、チアピリリウム色素、アゼレニウム色素、ジチオケトピロロピロール、キナクリドン、ジブロモアンタンスロン、ポリビニルカルバゾール、これらの誘導体または組み合わせから成る群から選択される実施形態４１から４４のいずれかに係る検出器。
実施形態４６：有機光導電性材料が有機電子ドナー材料および有機電子アクセプタ材料を含む実施形態２から４５のいずれかに係る検出器。
実施形態４７：電子ドナー材料および電子アクセプタ材料が１つの層内に含まれる実施形態４６に係る検出器。
実施形態４８：電子ドナー材料および電子アクセプタ材料を含む層が１００ｎｍから１０００ｎｍの厚さを示す実施形態４７に係る検出器。
実施形態４９：電子ドナー材料が有機ドナーポリマーを含む実施形態４６から４８のいずれかに係る検出器。
実施形態５０：ドナーポリマーが共役系を含み、共役系が環式、非環式および線形のうち１種または複数である実施形態４９に係る検出器。
実施形態５１：ドナーポリマーがポリ［３−ヘキシルチオフェン−２，５．ジイル］（Ｐ３ＨＴ）、ポリ［３−（４−ｎ−オクチル）−フェニルチオフェン］（ＰＯＰＴ）、ポリ［３−１０−ｎ−オクチル−３−フェノチアジン−ビニレンチオフェン−コ−２，５−チオフェン］（ＰＴＺＶ−ＰＴ）、ポリ［４，８−ビス［（２−エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル］［３−フルオロ−２−［（２−エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４−ｂ］チオフェンジイル］（ＰＴＢ７）、ポリ［チオフェン−２，５−ジイル−オルト−［５，６−ビス（ドデシルオキシ）ベンゾ［ｃ］［１，２，５］チアジアゾール］−４，７−ジイル］（ＰＢＴ−Ｔ１）、ポリ［２，６−（４，４−ビス−（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シクロペンタ［２，１−ｂ；３，４−ｂ’］ジチオフェン）−オルト−４，７（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＰＤＴＢＴ）、ポリ［５，７−ビス（４−デカニル−２−チエニル）−チエノ（３，４−ｂ）ジアチアゾールチオフェン−２，５］（ＰＤＤＴＴ）、ポリ［Ｎ−９’−ヘプタデカニル−２，７−カルバゾール−オルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＤＴＢＴ）、ポリ［（４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ；２’，３’−ｄ］シロール）−２，６−ジイル−オルト−（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）−４，７−ジイル］（ＰＳＢＴＢＴ）、ポリ［３−フェニルヒドラゾンチオフェン］（ＰＰＨＴ）、ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［２−メトキシ−５−（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）、ポリ［９，９−ジ−オクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ−４−ブチルフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン］（ＰＦＢ）、またはこれらの誘導体、修飾体もしくは混合物のうち１種である実施形態５０に係る検出器。
実施形態５２：電子アクセプタ材料がフラーレンベースの電子アクセプタ材料である実施形態４６から５１のいずれかに係る検出器。
実施形態５３：フラーレンベースの電子アクセプタ材料が［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣ６０ＢＭ）、［６，６］−フェニル−Ｃ７１−酪酸メチルエステル（ＰＣ７０ＢＭ）、［６，６］−フェニル−Ｃ８４−酪酸メチルエステル（ＰＣ８４ＢＭ）、インデン−Ｃ６０ビス付加体（ＩＣＢＡ）、またはこれらの誘導体、修飾体もしくは混合物のうち少なくとも１種を含む実施形態５２に係る検出器。
実施形態５４：フラーレンベースの電子アクセプタ材料がＣ６０またはＣ７０の成分を１種または２種含む二量体を含む実施形態５２または５３に係る検出器。
実施形態５５：フラーレンベースの電子アクセプタ材料が１つまたは２つの付着オリゴエーテル（ＯＥ）鎖（それぞれＣ７０−ＤＰＭ−ＯＥまたはＣ７０−ＤＰＭ−ＯＥ２）を含むジフェニルメタノフラーレン（ＤＰＭ）を含む実施形態５４に係る検出器。
実施形態５６：電子アクセプタ材料がテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）またはペリレン誘導体である実施形態４６から５５のいずれかに係る検出器。
実施形態５７：電子アクセプタ材料がアクセプタポリマーを含む実施形態４６から５６のいずれかに係る検出器。
実施形態５８：アクセプタポリマーがシアネート化ポリ（フェニレンビニレン）、ベンゾチアジアゾール、ペリレン、ペリレンジイミド、またはナフタレンジイミドのうち１種または複数に基づく共役ポリマーを含む実施形態５７に係る検出器。
実施形態５９：アクセプタポリマーがシアノ−ポリ［フェニレンビニレン］（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［５−（２−（エチルヘキシルオキシ）−２−メトキシシアノテレフタルイリデン］（ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［オキサ−１，４−フェニレン−１，２−（１−シアノ）−エチレン−２，５−ジオクチルオキシ−１，４−フェニレン−１，２−（２−シアノ）−エチレン−１，４−フェニレン］（ＣＮ−エーテル−ＰＰＶ）、ポリ［１，４−ジオクチルオキシ−ｐ−２，５−ジシアノフェニレンビニレン］（ＤＯＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［９，９’−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール］（ＰＦ８ＢＴ）、またはこれらの誘導体、修飾体もしくは混合物のうち１種または複数から選択される実施形態５８に係る検出器。
実施形態６０：電子ドナー材料および電子アクセプタ材料が混合物を形成する実施形態４６から５９のいずれかに係る検出器。
実施形態６１：混合物が電子ドナー材料および電子アクセプタ材料を１：１００から１００：１、より好ましくは１：１０から１０：１、特に好ましくは１：２から２：１の比率で含む実施形態６０に係る検出器。
実施形態６２：電子ドナー材料および電子アクセプタ材料がドナー領域およびアクセプタ領域から成る相互透過性ネットワークと、ドナー領域とアクセプタ領域との間の界面区域と、これらの領域を電極へ接続するパーコレーション経路とを含む実施形態４６から６１のいずれかに係る検出器。
実施形態６３：少なくとも１個の縦方向光学センサが透明な光学センサである実施形態１から６２のいずれかに係る検出器。
実施形態６４：縦方向光学センサのセンサ領域が正確に１つの連続するセンサ領域であり、縦方向光学センサ信号がセンサ領域全体にわたり均一である、実施形態１から６３のいずれかに係る検出器。
実施形態６５：縦方向光学センサのセンサ領域が各装置の表面によって形成され、その表面は物体に向いているか、または物体と反対に向いている、実施形態１から６４のいずれかに係る検出器。
実施形態６６：光学検出器がセンサ領域の少なくとも一部の電気抵抗または導電性の少なくとも１回または複数回の測定によって縦方向センサ信号を生成するよう適応された実施形態１から６５のいずれかに係る検出器。
実施形態６７：光学検出器が少なくとも１回の電流−電圧測定および／または少なくとも１回の電圧−電流測定の実施によって縦方向センサ信号を生成するよう適応された実施形態６６に係る検出器。
実施形態６８：バイアス電圧源をさらに含む実施形態１から６７のいずれかに係る検出器。
実施形態６９：バイアス電圧源および負荷抵抗器が縦方向光学センサと直列に配列される実施形態６８に係る検出器。
実施形態７０：バイアス電圧が光導電性材料全体にわたり印加される実施形態６８または６９に係る検出器。
実施形態７１：評価装置が物体の縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を、好ましくは照明の既知の出力を考慮して、また任意で照明が変調される変調周波数を考慮しつつ、照明の幾何形状と、検出器を基準とする物体の相対位置との間における少なくとも１つの所定の関係から生成するように設計される、実施形態１から７０のいずれかに係る検出器。
実施形態７２：縦方向光学センサがさらに、光ビームによるセンサ領域の照明が付加的にセンサ領域内の温度上昇を引き起こし、センサ領域の導電性が、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の温度にさらに依存し、縦方向センサ信号が、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の温度にさらに依存するように設計された実施形態１から７１のいずれかに係る検出器。
実施形態７３：光ビームが７μｍから１５μｍの波長を示す実施形態７２に係る検出器。
実施形態７４：光導電性材料が実施形態６から１０のいずれかに係る無機光導電性材料を含む実施形態７２または７３に係る検出器。
実施形態７５：光学検出器が非冷却である実施形態７２から７４のいずれかに係る検出器。
実施形態７６：検出器がさらに照明変調用の変調装置を少なくとも１個含む、実施形態１から７５のいずれかに係る検出器。
実施形態７７：光ビームが変調光ビームである実施形態７６に係る検出器。
実施形態７８：検出器が、異なる変調の場合に複数の縦方向センサ信号、特にそれぞれ異なる変調周波数における複数のセンサ信号を検出するよう設計され、複数の縦方向センサ信号を評価することによって物体の縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を生成するよう評価装置が設計される実施形態７７に係る検出器。
実施形態７９：照明の総出力が同じである場合に縦方向センサ信号が照明の変調の変調周波数に依存するような形で縦方向光学センサがさらに設計される実施形態１から７８のいずれかに係る検出器。
実施形態８０：光ビームが非変調連続波光ビームである実施形態７９に係る検出器。
実施形態８１：さらに少なくとも１個の照明源を含む実施形態１から８０のいずれかに係る検出器。
実施形態８２：物体に少なくとも部分的に接続され、および／または物体と少なくとも部分的に同一である照明源；物体を少なくとも部分的に一次放射で照らすよう設計された照明源から照明源が選択される実施形態８１に係る検出器。
実施形態８３：光ビームが、物体上での一次放射の反射によって、および／または一次放射によって誘発された物体自体による発光によって生成される実施形態８２に係る検出器。
実施形態８４：縦方向光学センサのスペクトル感度が照明源のスペクトル範囲によってカバーされる実施形態８３に係る検出器。
実施形態８５：検出器が少なくとも２個の縦方向光学センサを有し、縦方向光学センサが積層されている、実施形態１から８４のいずれかに係る検出器。
実施形態８６：縦方向光学センサが光軸に沿って積層される実施形態８５に係る検出器。
実施形態８７：縦方向光学センサが縦方向光学センサスタックを形成し、縦方向光学センサのセンサ領域の配向が光軸に対して直角である実施形態８５または８６に係る検出器。
実施形態８８：物体からの光ビームがすべての縦方向光学センサを好ましくは逐次的に照らし、少なくとも１つの縦方向センサ信号が個々の縦方向光学センサによって生成されるように縦方向光学センサが配列される実施形態８５から８７のいずれかに係る検出器。
実施形態８９：複数の縦方向光学センサが１つの配列として配列される実施形態１から８８のいずれかに係る検出器。
実施形態９０：複数の縦方向光学センサの配列が光軸に対して直角に配列される実施形態８９に係る検出器。
実施形態９１：配列内に配列された縦方向光学センサがさらに、光ビームによるセンサ領域の照明が付加的にセンサ領域内の温度上昇を引き起こすような形で設計され、センサ領域の導電性が、照明の総出力が同じである場合にセンサ領域内の温度にさらに依存し、縦方向センサ信号が、照明の総出力が同じである場合にセンサ領域内の温度にさらに依存する実施形態８９または９０に係る検出器。
実施形態９２：光ビームが７μｍから１５μｍの波長を示す実施形態９１に係る検出器。
実施形態９３：光導電性材料が実施形態６から１０または２８から４４のいずれかに係る無機光導電性材料を含む実施形態９１または９２に係る検出器。
実施形態９４：光学検出器が非冷却である実施形態９２または９３に係る検出器。
実施形態９５：配列内の複数の縦方向光学センサが複数の個別の抵抗器から成る１つのマトリクス内に配列され、マトリクス内の個々の抵抗器の合計抵抗が配列内で入射光ビームによって照らされる縦方向光学センサの数Ｎに依存する実施形態９２から９４のいずれかに係る検出器。
実施形態９６：光ビームによって照らされる縦方向光学センサの数Ｎを判定するよう評価装置が適応され、評価装置がさらに、光ビームによって照らされる縦方向光学センサの数Ｎの使用によって物体の少なくとも１つの縦座標を判定するよう適応される実施形態９２から９５のいずれかに係る検出器。
実施形態９７：各ピクセルの照明強度を示す少なくとも１つの信号を生成するよう光学センサが適応される実施形態９６に係る検出器。
実施形態９８：ピクセルが照らされたピクセルであるか否かを判定するため、各ピクセルについて信号を少なくとも１つの閾値と比較するよう評価装置が適応される実施形態９７に係る検出器。
実施形態９９：光ビームに照らされるピクセルの数Ｎと縦座標との間の所定の関係の使用によって物体の縦座標を判定するよう評価装置が適応される実施形態９６から９８のいずれかに係る検出器。
実施形態１００：所定の関係が光ビームをガウス光ビームであるとする想定に基づく実施形態９９に係る検出器。
実施形態１０１：縦方向光学センサが少なくとも１つの光導電性材料の層およびこの層と接触する少なくとも２個の電極とを含み、少なくとも２個の電極が光導電性材料の層の別々の位置で表面に付けられる実施形態１から１００のいずれかに係る検出器。
実施形態１０２：少なくとも２個の電極が層の同じ側に付けられる実施形態１０１に係る検出器。
実施形態１０３：少なくとも１つの光導電性材料の層が少なくとも１個の基板へ直接または間接的に適用される実施形態１０１または１０２に係る検出器。
実施形態１０４：基板が絶縁性基板である実施形態１０２または１０３に係る検出器。
実施形態１０５：基板が少なくとも部分的に透明または透光性である実施形態１０３または１０４に係る検出器。
実施形態１０６：少なくとも１個の縦方向光学センサが少なくとも１個の透明な縦方向光学センサを含む実施形態１から１０５のいずれかに係る検出器。
実施形態１０７：評価装置が縦方向センサ信号を正規化し、そして光ビームの強度と無関係に物体の縦方向位置に関する情報を生成するように適合される、実施形態１から１０６のいずれかに係る検出器。
実施形態１０８：異なる縦方向センサの縦方向センサ信号を比較することにより、光ビームが拡がるか狭まるかを認識するよう評価装置が適応される実施形態１０７に係る検出器。
実施形態１０９：少なくとも１個以上の縦方向センサ信号からの光ビームの直径の判定によって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう評価装置が適応される実施形態１から１０８のいずれかに係る検出器。
実施形態１１０：好ましくは光ビームの伝播方向における少なくとも１つの伝播座標上の光ビームのビーム直径の既知の依存性から、および／または光ビームの既知のガウスプロファィルから、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を判定するために、光ビームのビーム直径を光ビームの既知のビーム特性と比較するよう評価装置が適応される実施形態１０９に係る検出器。
実施形態１１１：さらに少なくとも１個の横方向光学センサを含み、横方向光学センサが物体から検出器へと移動している光ビームの横方向位置を判定するよう適応されており、横方向位置が検出器の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元での位置であり、横方向光学センサが少なくとも１個の横方向センサ信号を生成するよう適応されており、評価装置は横方向センサ信号を評価することにより、物体の横方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するように更に設計される実施形態１から１１０のいずれかに係る検出器。
実施形態１１２：横方向光学センサが、少なくとも１個の第１電極、少なくとも１個の第２の電極および２つの別個の透明導電性酸化物層の間に埋め込まれた少なくとも１種の光導電性材料を有する光検出器であり、横方向光学センサがセンサエリアを有し、第１電極および第２電極が透明導電性酸化物層のうち１つにおいて別々の位置に付けられ、少なくとも１個の横方向光学センサ信号がセンサ領域内での光ビームの位置を示す実施形態１１１に係る検出器。
実施形態１１３：光導電性材料に言及している実施形態のいずれかに係る光導電性材料の層を横方向光学センサが含む実施形態１１１または１１２に係る検出器。
実施形態１１４：光導電性材料が無機光導電性材料を含む実施形態１１３に係る検出器。
実施形態１１５：カルコゲニドに言及している実施形態に係るカルコゲニド、好ましくは硫化鉛（ＰｂＳ）またはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）、あるいはドープシリコンに言及している実施形態に係るドープシリコン光導電体を無機光導電性材料が含む実施形態１１４に係る検出器。
実施形態１１６：透明導電性酸化物または金属ナノワイヤーを含む２つの層の間に埋め込まれた光導電性材料層として光導電性材料が提供され、透明導電性酸化物が好ましくはインジウムドープスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッソドープスズ酸化物（ＦＴＯ）、アルミニウムドープ亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、またはペロブスカイト透明導電性酸化物を含む実施形態１から１１５のいずれかに係る検出器。
実施形態１１７：少なくとも１個の横方向光学センサが少なくとも１個の透明な横方向光学センサを含む実施形態１１１から１１６のいずれかに係る検出器。
実施形態１１８：横方向光学センサのセンサ領域が横方向光学センサの表面によって形成され、その表面は物体に向いているか、または物体と反対に向いている実施形態１１１から１１７のいずれかに係る検出器。
実施形態１１９：第１電極および／または第２電極が、少なくとも２個の部分電極を含む分割電極である実施形態１１１から１１８のいずれかに係る検出器。
実施形態１２０：少なくとも４個の部分電極が提供される実施形態１１９に係る検出器。
実施形態１２１：部分電極を通る電流がセンサ領域内での光ビームの位置に依存する実施形態１１９または１２０に係る検出器。
実施形態１２２：部分電極を通る電流に従って横方向センサ信号を生成するよう横方向光学センサが適応される実施形態１２１に係る検出器。
実施形態１２３：検出器、好ましくは横方向光学センサおよび／または評価装置が、部分電極を通る複数の電流の少なくとも１つの比率から物体の横方向位置に関する情報を導き出すよう適応される実施形態１２１または１２２に係る検出器。
実施形態１２４：少なくとも１個の横方向光学センサが透明な光学センサである実施形態１１０から１２３のいずれかに係る検出器。
実施形態１２５：横方向光学センサおよび少なくとも２個の縦方向光学センサの双方に衝突する光軸に沿って光ビームが移動するように、その光軸に沿って横方向光学センサ及び縦方向光学センサが積層される実施形態１１５から１２４のいずれかに係る検出器。
実施形態１２６：光ビームが横方向光学センサと少なくとも２個の縦方向光学センサを続けて、またはその逆に通過する、実施形態１２５に係る検出器。
実施形態１２７：光ビームは、縦方向光学センサのうち１個に衝突する前に、横方向光学センサを通過する実施形態１２６に係る検出器。
実施形態１２８：横方向センサ信号が電流および電圧またはそれらから導き出される任意の信号から成る群から選択される実施形態１１６から１２７のいずれかに係る検出器。
実施形態１２９：検出器がさらに少なくとも１個の撮像装置を含む実施形態１から１２８のいずれかに係る検出器。
実施形態１３０：撮像装置が、物体から最も遠い位置に配置される実施形態１２９に係る検出器。
実施形態１３１：光ビームは、撮像装置を照らす前に少なくとも１個の縦方向光学センサを通過する実施形態１２９または１３０のいずれかに係る検出器。
実施形態１３２：撮像装置がカメラを含む実施形態１２９から１３１のいずれかに係る検出器。
実施形態１３３：撮像装置が無機カメラ；モノクロムカメラ；マルチクロムカメラ；フルカラーカメラ；ピクセル化無機チップ；ピクセル化有機カメラ；ＣＣＤチップ、好ましくは多色ＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップ；ＣＭＯＳチップ；ＩＲカメラ；ＲＧＢカメラのうち少なくとも１つを含む実施形態１２９から１３２のいずれかに係る検出器。
実施形態１３４：少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器であって、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、センサ領域は電流を持続する能力のある少なくとも１種の材料を含み、その材料の少なくとも１つの特性は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサ信号はその少なくとも１つの特性に依存する、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む検出器。
実施形態１３５：検出器が実施形態２から１３３のいずれかに係る特徴を１つまたは複数含む実施形態１３４に係る検出器。
実施形態１３６：材料の少なくとも１つの特性が材料の導電性または別の材料特性である実施形態１３４または１３５に係る検出器。
実施形態１３７：電流を持続する能力のある材料が非晶質シリコン、非晶質シリコンを含む合金、または微結晶シリコンを含む実施形態１３４から１３６のいずれかに係る検出器。
実施形態１３８：非晶質シリコンを含む合金がシリコンと炭素とを含む非晶質合金またはシリコンとゲルマニウムとを含む非晶質合金のうちいずれか１種である実施形態１３７に係る検出器。
実施形態１３９：非晶質シリコンが水素の使用によって不動態化される実施形態１３７または１３８に係る検出器。
実施形態１４０：縦方向光学センサが少なくとも１個の第１電極、少なくとも１個の第２電極、および第１電極と第２電極との間に位置する非晶質シリコン、非晶質シリコンを含む合金、または微結晶シリコンを有する光検出器であり、第１電極および第２電極の少なくとも１個が透明な電極である実施形態１３７から１３９のいずれかに係る検出器。
実施形態１４１：透明な電極が透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、特にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含む実施形態１４０に係る検出器。
実施形態１４２：第１電極と第２電極との間に位置する非晶質シリコン、非晶質シリコンを含む合金、または微結晶シリコンがＰＩＮダイオードとして配列され、ＰＩＮダイオードがｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に位置するｉ型半導体層を含む実施形態１４０または１４１に係る検出器。
実施形態１４３：ｉ型半導体層が非晶質シリコンを含み、ｎ型半導体およびｐ型半導体層それぞれの厚さを超える、特に少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍以上の厚さを示す実施形態１４２に係る検出器。
実施形態１４４：ｐ型半導体層がシリコンおよび炭素の合金を含み、且つ２ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは４ｎｍから１０ｎｍの厚さを示す実施形態１４２に係る検出器。
実施形態１４５：ｉ型半導体層がシリコンおよび炭素の合金を含み、且つ２ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは４ｎｍから１０ｎｍの厚さを示す実施形態１４４に係る検出器。
実施形態１４６：縦方向センサが実質的に０Ｈｚから５００ｋＨｚの光ビームの変調周波数範囲では非周波数依存である実施形態１４０から１４５のいずれかに係る検出器。
実施形態１４７：材料特性が材料の電気的特定および／または光学的特性である実施形態１４６に係る検出器。
実施形態１４８：材料特性が偏光、反射率、屈折率、透過率、伝熱性、吸収率、散乱特性、誘電特性、および磁気特性から成る群から選択される実施形態１４７に係る検出器。
実施形態１４９：少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器であって、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向光学センサは、照明の総出力が同じである場合に、センサ領域内で光ビームによって生成される光点の断面積の減少に伴って縦方向センサ信号の振幅が減少するように、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成することが可能である、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む検出器。
実施形態１５０：検出器が実施形態２から１３３のいずれかに係る特徴を１つまたは複数含む実施形態１４９に係る検出器。
実施形態１５１：少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器であって、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向光学センサは、照明の総出力が同じである場合にセンサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成することが可能であり、縦方向センサ信号の最小値は、最小限のビーム断面積を伴う光ビームによって衝突されるセンサ領域内の条件下で発生する、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む検出器。
実施形態１５２：検出器が実施形態２から１３３のいずれかに係る特徴を１つまたは複数含む実施形態１５１に係る検出器。
実施形態１５３：最小限のビーム断面積を伴う光ビームによって衝突されるセンサ領域内の条件が、光学レンズによる影響に応じてセンサ領域が焦点または焦点付近に位置する場合に達成される実施形態１５１または１５２に係る検出器。
実施形態１５４：少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器であって、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサは実質的に、０Ｈｚから５００Ｈｚの光ビームの変調周波数範囲では非周波数依存である、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む検出器。
実施形態１５５：検出器が実施形態２から１３３のいずれかに係る特徴を１つまたは複数含む実施形態１５４に係る検出器。
実施形態１５６：縦方向センサが実質的に０Ｈｚから５０ｋＨｚの光ビームの変調周波数範囲では非周波数依存である実施形態１５４または１５５に係る検出器。
実施形態１５７：縦方向光学センサが非晶質シリコンを含む実施形態１５４から１５６のいずれかに係る検出器。
実施形態１５８：非晶質シリコンが水素の使用によって不動態化される実施形態１５７に係る検出器。
実施形態１５９：縦方向光学センサが少なくとも１個の第１電極、少なくとも１個の第２電極、および第１電極と第２電極との間に位置する非晶質シリコンを有する光検出器であり、第１電極および第２電極のうち少なくとも１個が透明な電極である実施形態１５７または１５８に係る検出器。
実施形態１６０：透明な電極が透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、特にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含む実施形態１５９に係る検出器。
実施形態１６１：第１電極と第２電極との間に位置する非晶質シリコンがＰＩＮダイオードとして配列され、ＰＩＮダイオードがｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に位置するｉ型半導体層を含む実施形態１５９または１６０に係る検出器。
実施形態１６２：ｉ型半導体層がｎ型半導体およびｐ型半導体層それぞれの厚さを超える、特に少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍以上の厚さを示す実施形態１６１に係る検出器。
実施形態１６３：少なくとも１個の物体を光学的に検出する検出器であって、
−少なくとも１個の縦方向光学センサであって、少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向光学センサは光導電性モードで駆動される少なくとも１個の光ダイオードを含み、センサ領域の導電性は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサ信号は導電性に依存する、縦方向光学センサと、
−少なくとも１個の評価装置であって、縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置と
を含む検出器。
実施形態１６４：検出器が実施形態２から１３３のいずれかに係る特徴を１つまたは複数含む実施形態１６３に係る検出器。
実施形態１６５：光導電モードが光ダイオードを採用する電気回路を指し、少なくとも１個の光ダイオードが逆バイアスモードで含まれ、光ダイオードの陰極が陽極に対して正の電圧で駆動される実施形態１６３または１６４に係る検出器。
実施形態１６６：光ダイオードが少なくとも１つのｐ型吸収材料、少なくとも１つのｎ型半導体層、および少なくとも一対の電極を含む実施形態１６３から１６５のいずれかに係る検出器。
実施形態１６７：ｐ型吸収材料が四価原子を含むダイヤモンド様構造を示す実施形態１６６に係る検出器。
実施形態１６８：ｐ型吸収材料がダイヤモンド（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態１６７に係る検出器。
実施形態１６９：平均４個の価原子を含む原子の組み合わせによって少なくとも１つの四価原子を置換することによりダイヤモンド様構造が修飾される実施形態１６６から１６８のいずれかに係る検出器。
実施形態１７０：ｐ型吸収材料が第２族−第５族化合物、第２族−第６族化合物、第１族−第３族−第６族２化合物、および第１族２−第２族−第４族−第６族４化合物から成る群から選択される実施形態１６９に係る検出器。
実施形態１７１：ｐ型吸収材料が非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、非晶質シリコンを含む合金、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＰ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、銅−亜鉛−スズ−硫黄−セレンカルコゲニド（ＣＺＴＳＳｅ）、有機−無機ハロゲン化物ペロブスカイト、特にメチルアンモニウムヨウ化鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３）、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される実施形態１７０に係る検出器。
実施形態１７２：ｎ型半導体層が硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、または水酸化亜鉛（ＺｎＯＨ）を含む実施形態１６７から１７１のいずれかに係る検出器。
実施形態１７３：バイアス電圧源を含む実施形態１６３から１７２のいずれかに係る検出器。
実施形態１７４：バイアス電圧源および負荷抵抗器が縦方向光学センサと直列に配列される実施形態１７３に係る検出器。
実施形態１７５：バイアス電圧が光ダイオード全体にわたり印加される実施形態１７３または１７４に係る検出器。
実施形態１７６：光ダイオードが縦方向光学センサの少なくとも２つの操作モードの間で、光ダイオード全体にわたり少なくとも２つの異なるバイアス電圧値を印加することによって切り替え可能である実施形態１７５に係る検出器。
実施形態１７７：光ダイオードが第１の操作モードと第２の操作モードとの間で切り替え可能であり、第１の操作モードでは光ダイオードが光導電モードで駆動され、第２の操作モードでは光ダイオードが光起電モードで駆動される実施形態１７６に係る検出器。
実施形態１７８：バイアス電圧を設定するためにバイアス電圧源に影響を及ぼすよう切り替え装置が適応される実施形態１７６または１７７に係る検出器。
実施形態１７９：切り替え装置が縦方向光学センサの第１の操作モードと第２の操作モードとの間での切り替えに使用される実施形態１７８に係る検出器。
実施形態１８０：実施形態１から１７９のいずれかに係る検出器を複数含む配置。
実施形態１８１：配置がさらに少なくとも１個の照明源を含む、実施形態１７９または１８０に係る配置。
実施形態１８２：使用者とマシンとの間で情報の少なくとも１つの項目を交換するための、特に制御命令を入力するためのヒューマンマシンインターフェースであって、検出器に関連する実施形態１から１８１のいずれかに係る少なくとも１個の検出器を含み、使用者の幾何学的情報の少なくとも１つの項目を検出器によって生成するように設計され、幾何学情報に対して、情報の少なくとも１つの項目、特に少なくとも１つの制御命令を割り当てるように設計されるヒューマンマシンインターフェース。
実施形態１８３：使用者の幾何学的情報の少なくとも１つの項目が、使用者の身体の位置；使用者の少なくとも１つの身体部分の位置；使用者の身体の配向；使用者の少なくとも１つの身体部分の配向からなる群から選択される実施形態１８２に係るヒューマンマシンインターフェース。
実施形態１８４：ヒューマンマシンインターフェースがさらに、使用者に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置を含み、ヒューマンマシンインターフェースは検出器が少なくとも１個のビーコン装置の位置に関する情報を生成し得るように適合される実施形態１８２または１８３に係るヒューマンマシンインターフェース。
実施形態１８５：ビーコン装置が、検出器へと伝送されることになる少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも１個の照明源を含む実施形態１８４に係るヒューマンマシンインターフェース。
実施形態１８６：少なくとも１つの娯楽機能、特にゲームを実行するための娯楽装置であって、ヒューマンマシンインターフェースに関する前述の実施形態のいずれかに係るヒューマンマシンインターフェースの少なくとも１つを含み、ヒューマンマシンインターフェースを手段として情報の少なくとも１つの項目をプレーヤにより入力可能となるように設計され、娯楽機能を情報に従って変えるように設計される娯楽装置。
実施形態１８７：少なくとも１個の可動物体の位置を追跡する追跡システムであって、検出器に関する実施形態１から１８６のいずれかに係る検出器を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の進路制御装置を含み、進路制御装置は、それぞれが特定の時点における物体の位置に関する情報の少なくとも１つの項目を含む、物体の一連の位置を追跡するように適合される追跡システム。
実施形態１８８：追跡システムがさらに、物体に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置を含み、追跡システムは検出器が少なくとも１個のビーコン装置の位置に関する情報を生成し得るように適合される実施形態１８７に係る追跡システム。
実施形態１８９：少なくとも１個の物体の少なくとも１つの位置を判定する走査システムであって、検出器に関する実施形態１から１８８のいずれかに係る検出器を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の物体の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１個の点の照明を目的に構成される少なくとも１つの光ビームを放出するように適合される少なくとも１個の照明源を含み、少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報の少なくとも１つの項目を少なくとも１個の検出器の使用によって生成するように設計される走査システム。
実施形態１９０：照明源が人工照明源、特に少なくとも１個のレーザ光源および／または少なくとも１個の白熱電球および／または少なくとも１個の半導体光源を含む実施形態１８９に係る走査システム。
実施形態１９１：照明源が複数の個別の光ビーム、特に個別のピッチ、特に規則的なピッチを示す複数の光ビームの配置を放出する実施形態１８９または１９０に係る走査システム。
実施形態１９２：走査システムが少なくとも１個のハウジングを含む実施形態１８９から１９１のいずれかに係る走査システム。
実施形態１９３：少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報の少なくとも１つの項目が、少なくとも１個の点と、走査システムのハウジング上の特定の点、特にハウジングの前端または後端との間で判定される実施形態１９２に係る走査システム。
実施形態１９４：ハウジングが表示装置、ボタン、固定ユニット、水平調整ユニットのうち少なくとも１つを含む実施形態１９２または１９３に係る走査システム。
実施形態１９５：追跡システムに言及する実施形態のいずれかに係る少なくとも１つの追跡システムと、走査システムに言及する実施形態のいずれかに係る少なくとも１つの走査システムとを含む立体視装置であって、追跡システムおよび走査システムがそれぞれ少なくとも１個の光学センサを含み、これらが立体視装置の光軸と平行な配向で整列されると同時に、立体視装置の光軸と直角な配向に対して個別な変位を示す立体視装置。
実施形態１９６：追跡システムおよび走査システムがそれぞれ少なくとも１個の縦方向光学センサを含み、それらの縦方向光学センサのセンサ信号が物体の縦方向位置に関する情報項目を判定するために統合される実施形態１９５に係る立体視装置。
実施形態１９７：異なる変調周波数の適用によって縦方向光学センサのセンサ信号が互いに対して区別される実施形態１９６に係る立体視装置。
実施形態１９８：立体視装置がさらに少なくとも１個の横方向光学センサを含み、横方向光学センサのセンサ信号が物体の横方向位置に関する情報項目の判定に使用される実施形態１９７に係る立体視装置。
実施形態１９９：物体の縦方向位置に関する情報項目および物体の横方向位置に関する情報項目を統合することによって物体の立体視野が得られる実施形態１９８に係る立体視装置。
実施形態２００：検出器に関する実施形態１から１９９のいずれかに係る検出器を少なくとも１個含む、少なくとも１個の物体の撮像のためのカメラ。
実施形態２０１：特に検出器に関する実施形態１から２００のいずれかに係る検出器の使用によって少なくとも１個の物体を光学的に検出する方法であって、
−少なくとも１個の縦方向光学センサの使用によって少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成する工程であって、縦方向センサ信号は光ビームによる縦方向光学センサのセンサ領域の照明に依存し、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、センサ領域は少なくとも１個の光導電性材料を含み、センサ領域における光導電性材料の導電性は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存し、縦方向センサ信号は導電性に依存する、工程と、
−縦方向光学センサの縦方向センサ信号を評価することによって物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成する工程と
を含む方法。
実施形態２０２：光導電性材料がコロイド量子ドット（ＣＱＤ）を含む膜として提供される実施形態２０１に係る方法。
実施形態２０３：ＣＱＤ膜が第１の導電層に被着される実施形態２０２に係る方法。
実施形態２０４：第１の導電層が好ましくは少なくとも部分的に透明な半導体金属酸化物、そのドープ変形または金属ナノワイヤーから成る群から選択される少なくとも部分的に透明な半導体材料を含み、透明な導電性酸化物が特にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、またはペロブスカイト透明導電性酸化物から選択される実施形態２０３に係る方法。
実施形態２０５：ＣＱＤ膜が非極性有機溶媒中の量子ドット溶液として提供され、溶媒が好ましくはオクタン、トルエン、シキロヘキサン、クロロベンゼン、ｎ−ヘプタン、ベンゼン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトニトリル、およびクロロホルムから成る群から選択され、量子ドットが１０ｍｇ／ｍｌから２００ｍｇ／ｍｌ、好ましくは５０ｍｇ／ｍｌから１００ｍｇ／ｍｌの範囲の有機溶媒中濃度で提供される実施形態２０２から２０４のいずれかに係る方法。
実施形態２０６：ＣＱＤ膜が少なくとも２つの別々の層として提供される実施形態２０２から２０５のいずれかに係る方法。
実施形態２０７：ＣＱＤ膜が蒸着法、好ましくはコーティング法、より好ましくはスピンコーティング法によって提供される実施形態２０２から２０６のいずれかに係る方法。
実施形態２０８：ＣＱＤ膜が有機物質を伴う処理を受け、有機物質が好ましくはチオールおよびアミンから成る群から、特に１，２−エタンジチオール（ｅｄｔ）、１，２−および１，３−ベンゼンジチオール（ｂｄｔ）、およびブチルアミンから選択される実施形態２０７に係る方法。
実施形態２０９：有機物質を伴う処理後、ＣＱＤ膜が５０℃から２５０℃、好ましくは８０℃から１８０℃、より好ましくは１００℃から１２０℃の温度帯で乾燥される実施形態２０８に係る方法。
実施形態２１０：阻止層が最初に第１の導電層へ直接被着された後、ＣＱＤ膜が阻止層へ被着され、阻止層が導電性材料、好ましくは二酸化チタン（ＴｉＯ２）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）の薄膜を含む実施形態２０３から２０９のいずれかに係る方法。
実施形態２１１：第２の導電層がＣＱＤ膜に被着される実施形態２０２から２１０のいずれかに係る方法。
実施形態２１２：第２の導電層が不透明な導電性材料、より好ましくは蒸着金属層またはグラフェン層を含み、蒸着金属層が特に銀、アルミニウム、白金、クロム、チタンまたは金のうち１種または複数を含む実施形態２１１に係る方法。
実施形態２１３：第２の導電層が導電性ポリマー、特にポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）またはＰＥＤＯＴとポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の分散物から選択される導電性ポリマー層を含み、蒸着金属接点またはグラフェン接点を含む分割電極が好ましくは導電性ポリマー層上に配列され、蒸着金属接点が特に銀、アルミニウム、白金、クロム、チタン、クロムまたは金のうち１種または複数を含む実施形態２１１または２１２に係る方法。
実施形態２１４：物体の位置、特に深度を好ましくは同時に判定することを目的とする、実施形態１から２１３のうち検出器に関する実施形態のいずれかに係る検出器の使用。
実施形態２１５：測距、特に交通技術における測距；位置測定、特に交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；走査用途；写真撮影用途；撮像用途またはカメラ用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途；車両向けのホーミングビーコンまたは追跡ビーコン検出器；熱シグネチャ（背景と比べ高温か低温か）による物体の距離および／または位置の測定；立体視用途；機械視覚用途；ロボット工学用途から成る群から選択される用途を目的とする、実施形態２１４に係る検出器の使用。
本発明のさらなる任意の詳細および特徴は、従属請求項に関して以下に記載される、好ましい典型的実施形態の説明から明らかである。この文脈において、特定の特徴は、単独でまたはいくつかの特徴と組み合わせて実現可能である。本発明は、典型的実施形態に限定されない。典型的実施形態は図面中で概略的に示されている。個々の図面中の同一の参照番号は、同一の要素または同一の機能を有する１つまたは複数の要素あるいは機能に関して互いに対応する要素を指す。
具体的に図面の説明は以下の通りである。
センサ領域を有する縦方向光学センサを含み、センサ領域が光導電性材料を含む本発明に係る検出器の典型的な一実施形態を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が光導電性材料を光導電体の配列として含む縦方向光学センサの典型的な一実施形態を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が光導電性材料を光導電体の配列として含む縦方向光学センサの典型的な一実施形態を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料として含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料として含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料として含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料として含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料として含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料として含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料として含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料として含む縦方向光学センサの使用による、入射光ビームへの変調の適用なしに観察されるＦｉＰ効果のさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）以外の光導電性材料、すなわちセレン化鉛（ＰｂＳｅ；図６Ａ）、有機ドナーポリマーおよびフラーレンベースの電子アクセプタ材料の混合物（図６Ｂから６Ｄ）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３；図６Ｅから６Ｇ）、および低ドーパント濃度及び低欠陥密度のｐ型ドープ結晶シリコン（図６Ｈ）を含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）以外の光導電性材料、すなわちセレン化鉛（ＰｂＳｅ；図６Ａ）、有機ドナーポリマーおよびフラーレンベースの電子アクセプタ材料の混合物（図６Ｂから６Ｄ）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３；図６Ｅから６Ｇ）、および低ドーパント濃度及び低欠陥密度のｐ型ドープ結晶シリコン（図６Ｈ）を含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）以外の光導電性材料、すなわちセレン化鉛（ＰｂＳｅ；図６Ａ）、有機ドナーポリマーおよびフラーレンベースの電子アクセプタ材料の混合物（図６Ｂから６Ｄ）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３；図６Ｅから６Ｇ）、および低ドーパント濃度及び低欠陥密度のｐ型ドープ結晶シリコン（図６Ｈ）を含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）以外の光導電性材料、すなわちセレン化鉛（ＰｂＳｅ；図６Ａ）、有機ドナーポリマーおよびフラーレンベースの電子アクセプタ材料の混合物（図６Ｂから６Ｄ）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３；図６Ｅから６Ｇ）、および低ドーパント濃度及び低欠陥密度のｐ型ドープ結晶シリコン（図６Ｈ）を含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）以外の光導電性材料、すなわちセレン化鉛（ＰｂＳｅ；図６Ａ）、有機ドナーポリマーおよびフラーレンベースの電子アクセプタ材料の混合物（図６Ｂから６Ｄ）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３；図６Ｅから６Ｇ）、および低ドーパント濃度及び低欠陥密度のｐ型ドープ結晶シリコン（図６Ｈ）を含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）以外の光導電性材料、すなわちセレン化鉛（ＰｂＳｅ；図６Ａ）、有機ドナーポリマーおよびフラーレンベースの電子アクセプタ材料の混合物（図６Ｂから６Ｄ）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３；図６Ｅから６Ｇ）、および低ドーパント濃度及び低欠陥密度のｐ型ドープ結晶シリコン（図６Ｈ）を含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）以外の光導電性材料、すなわちセレン化鉛（ＰｂＳｅ；図６Ａ）、有機ドナーポリマーおよびフラーレンベースの電子アクセプタ材料の混合物（図６Ｂから６Ｄ）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３；図６Ｅから６Ｇ）、および低ドーパント濃度及び低欠陥密度のｐ型ドープ結晶シリコン（図６Ｈ）を含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 センサ領域を有し、センサ領域が硫化鉛（ＰｂＳ）以外の光導電性材料、すなわちセレン化鉛（ＰｂＳｅ；図６Ａ）、有機ドナーポリマーおよびフラーレンベースの電子アクセプタ材料の混合物（図６Ｂから６Ｄ）、三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３；図６Ｅから６Ｇ）、および低ドーパント濃度及び低欠陥密度のｐ型ドープ結晶シリコン（図６Ｈ）を含む縦方向光学センサの使用による、負のＦｉＰ効果を実証するさらなる実験結果を示す図である。 光導電性材料の層を光導電体の配列として有する横方向光学センサのさらなる典型的な実施形態を示す図である。 光導電性材料の層を光導電体の配列として有する横方向光学センサのさらなる典型的な実施形態を示す図である。 本発明に係る光学検出器、検出器システム、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡装置およびカメラの典型的な一実施形態を示す図である。 複数の縦方向光学センサが相互接続された配列を有する検出器における縦方向センサ信号の抵抗の変化のシミュレーションを示す図である。 光ダイオードとして配列された縦方向光学センサのさらなる典型的な実施形態（図１０Ａ）、ならびに非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ、図１０Ｂから１０Ｅ）、微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ、図１０Ｆ）およびリン化ガリウム層（ＧａＰ、図１０Ｇ）を含むこの配列の使用によって得られる正のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 光ダイオードとして配列された縦方向光学センサのさらなる典型的な実施形態（図１０Ａ）、ならびに非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ、図１０Ｂから１０Ｅ）、微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ、図１０Ｆ）およびリン化ガリウム層（ＧａＰ、図１０Ｇ）を含むこの配列の使用によって得られる正のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 光ダイオードとして配列された縦方向光学センサのさらなる典型的な実施形態（図１０Ａ）、ならびに非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ、図１０Ｂから１０Ｅ）、微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ、図１０Ｆ）およびリン化ガリウム層（ＧａＰ、図１０Ｇ）を含むこの配列の使用によって得られる正のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 光ダイオードとして配列された縦方向光学センサのさらなる典型的な実施形態（図１０Ａ）、ならびに非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ、図１０Ｂから１０Ｅ）、微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ、図１０Ｆ）およびリン化ガリウム層（ＧａＰ、図１０Ｇ）を含むこの配列の使用によって得られる正のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 光ダイオードとして配列された縦方向光学センサのさらなる典型的な実施形態（図１０Ａ）、ならびに非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ、図１０Ｂから１０Ｅ）、微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ、図１０Ｆ）およびリン化ガリウム層（ＧａＰ、図１０Ｇ）を含むこの配列の使用によって得られる正のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 光ダイオードとして配列された縦方向光学センサのさらなる典型的な実施形態（図１０Ａ）、ならびに非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ、図１０Ｂから１０Ｅ）、微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ、図１０Ｆ）およびリン化ガリウム層（ＧａＰ、図１０Ｇ）を含むこの配列の使用によって得られる正のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 光ダイオードとして配列された縦方向光学センサのさらなる典型的な実施形態（図１０Ａ）、ならびに非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ、図１０Ｂから１０Ｅ）、微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ、図１０Ｆ）およびリン化ガリウム層（ＧａＰ、図１０Ｇ）を含むこの配列の使用によって得られる正のＦｉＰ効果を実証する実験結果を示す図である。 縦方向光学センサのセンサ領域内で薄膜太陽電池が光ダイオードとして使用される配列での縦方向光学センサのさらなる典型的実施形態（図１１Ａおよび１１Ｂ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ）または硫化銅亜鉛（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ）をｐ型吸収材料として含む光ダイオードにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果、ならびに光ダイオードを含むセンサ領域を縦方向光学センサが有する本発明に係る検出器のさらなる典型的な実施形態（図１１Ｊ）を示す図である。 縦方向光学センサのセンサ領域内で薄膜太陽電池が光ダイオードとして使用される配列での縦方向光学センサのさらなる典型的実施形態（図１１Ａおよび１１Ｂ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ）または硫化銅亜鉛（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ）をｐ型吸収材料として含む光ダイオードにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果、ならびに光ダイオードを含むセンサ領域を縦方向光学センサが有する本発明に係る検出器のさらなる典型的な実施形態（図１１Ｊ）を示す図である。 縦方向光学センサのセンサ領域内で薄膜太陽電池が光ダイオードとして使用される配列での縦方向光学センサのさらなる典型的実施形態（図１１Ａおよび１１Ｂ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ）または硫化銅亜鉛（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ）をｐ型吸収材料として含む光ダイオードにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果、ならびに光ダイオードを含むセンサ領域を縦方向光学センサが有する本発明に係る検出器のさらなる典型的な実施形態（図１１Ｊ）を示す図である。 縦方向光学センサのセンサ領域内で薄膜太陽電池が光ダイオードとして使用される配列での縦方向光学センサのさらなる典型的実施形態（図１１Ａおよび１１Ｂ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ）または硫化銅亜鉛（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ）をｐ型吸収材料として含む光ダイオードにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果、ならびに光ダイオードを含むセンサ領域を縦方向光学センサが有する本発明に係る検出器のさらなる典型的な実施形態（図１１Ｊ）を示す図である。 縦方向光学センサのセンサ領域内で薄膜太陽電池が光ダイオードとして使用される配列での縦方向光学センサのさらなる典型的実施形態（図１１Ａおよび１１Ｂ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ）または硫化銅亜鉛（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ）をｐ型吸収材料として含む光ダイオードにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果、ならびに光ダイオードを含むセンサ領域を縦方向光学センサが有する本発明に係る検出器のさらなる典型的な実施形態（図１１Ｊ）を示す図である。 縦方向光学センサのセンサ領域内で薄膜太陽電池が光ダイオードとして使用される配列での縦方向光学センサのさらなる典型的実施形態（図１１Ａおよび１１Ｂ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ）または硫化銅亜鉛（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ）をｐ型吸収材料として含む光ダイオードにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果、ならびに光ダイオードを含むセンサ領域を縦方向光学センサが有する本発明に係る検出器のさらなる典型的な実施形態（図１１Ｊ）を示す図である。 縦方向光学センサのセンサ領域内で薄膜太陽電池が光ダイオードとして使用される配列での縦方向光学センサのさらなる典型的実施形態（図１１Ａおよび１１Ｂ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ）または硫化銅亜鉛（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ）をｐ型吸収材料として含む光ダイオードにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果、ならびに光ダイオードを含むセンサ領域を縦方向光学センサが有する本発明に係る検出器のさらなる典型的な実施形態（図１１Ｊ）を示す図である。 縦方向光学センサのセンサ領域内で薄膜太陽電池が光ダイオードとして使用される配列での縦方向光学センサのさらなる典型的実施形態（図１１Ａおよび１１Ｂ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ）または硫化銅亜鉛（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ）をｐ型吸収材料として含む光ダイオードにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果、ならびに光ダイオードを含むセンサ領域を縦方向光学センサが有する本発明に係る検出器のさらなる典型的な実施形態（図１１Ｊ）を示す図である。 縦方向光学センサのセンサ領域内で薄膜太陽電池が光ダイオードとして使用される配列での縦方向光学センサのさらなる典型的実施形態（図１１Ａおよび１１Ｂ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ）または硫化銅亜鉛（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ）をｐ型吸収材料として含む光ダイオードにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果、ならびに光ダイオードを含むセンサ領域を縦方向光学センサが有する本発明に係る検出器のさらなる典型的な実施形態（図１１Ｊ）を示す図である。 縦方向光学センサの様々な配列において、光ダイオード内の光導電性材料が量子ドットを含む膜として提供される場合のさらなる典型的実施形態（図１２Ａ、１２Ｃおよび１２Ｄ）、および図１２Ａに係る縦方向光学センサにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果（図１２Ｂ）を示す図である。 縦方向光学センサの様々な配列において、光ダイオード内の光導電性材料が量子ドットを含む膜として提供される場合のさらなる典型的実施形態（図１２Ａ、１２Ｃおよび１２Ｄ）、および図１２Ａに係る縦方向光学センサにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果（図１２Ｂ）を示す図である。 縦方向光学センサの様々な配列において、光ダイオード内の光導電性材料が量子ドットを含む膜として提供される場合のさらなる典型的実施形態（図１２Ａ、１２Ｃおよび１２Ｄ）、および図１２Ａに係る縦方向光学センサにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果（図１２Ｂ）を示す図である。 縦方向光学センサの様々な配列において、光ダイオード内の光導電性材料が量子ドットを含む膜として提供される場合のさらなる典型的実施形態（図１２Ａ、１２Ｃおよび１２Ｄ）、および図１２Ａに係る縦方向光学センサにおけるＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果（図１２Ｂ）を示す図である。
図１は、少なくとも１個の物体１１２の位置を判定するための、本発明に係る光学検出器１１０の典型的な一実施形態を、きわめて概略的に示す図である。好ましくは光学検出器１１０を赤外線検出器として使用するよう適応させてもよい。ただし、他の実施形態も実現可能である。検出器１１０は少なくとも１個の縦方向光学センサ１１４を含み、これはこの特定の実施形態において、検出器１１０の光軸１１６に沿って配列される。具体的に、光軸１１６は、光学センサ１１４の構成における対称軸および／または回転軸であってもよい。光学センサ１１４は、検出器１１０のハウジング１１８の内部に配置され得る。さらに、少なくとも１個の転送装置１２０、好ましくは屈折レンズ１２２が含まれ得る。ハウジング１１８における開口１２４は、特に光軸１１６に対して同心円状に配置され得、好ましくは検出器１１０の視野１２６の方向を規定する。座標系１２８が定義され得、その中で光軸１１６に対して平行または逆平行の方向が縦方向として定義される一方、光軸１１６に対して垂直の方向は横方向として定義され得る。座標系１２８において、図１では象徴的に描かれているが、縦方向はｚ、横方向はそれぞれｘおよびｙとして表されている。ただし、他の種類の座標系１２８も実現可能である。
さらに、縦方向光学センサ１１４は、光ビーム１３２によるセンサ領域１３０の照明に応じて、少なくとも１個の縦方向センサ信号を生成するように設計される。このように、ＦｉＰ効果に応じて縦方向センサ信号は、以下にてさらに詳しく概説されるとおり、照明の総出力が同じである場合、各センサ領域１３０内の光ビーム１３２のビーム断面積に依存する。本発明によれば、センサ領域１３０は少なくとも１種の光導電性材料１３４、特に１種のカルコゲニド１３６、好ましくは硫化鉛（ＰｂＳ）またはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）を含む。ただし、他の光導電性材料１３４、特に他のカルコゲニド１３６を使用してもよい。光導電性材料１３４をセンサ領域１３０で使用する結果、センサ領域１３０の導電性は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域１３０内の光ビーム１３２のビーム断面積に依存する。したがって、光ビーム１３２による衝突後に縦方向光学センサ１１４によって提供される結果的な縦方向センサ信号はセンサ領域１３０内での光導電性材料１３４の導電性に依存することから、センサ領域１３０における光ビーム１３２のビーム断面積の判定が可能となる。縦方向信号リード線１３８経由で、縦方向センサ信号を評価装置１４０へ転送することができ、これについては以下にてさらに詳しく説明する。好ましくは、縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０は、物体１１２から検出器１１０へと移動する光ビーム１３２に対して透明または透光性であってもよい。ただし、縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０が不透明な場合もあることから、この特徴は必要ではない。
好適な一実施形態において、縦方向光学センサ１１４を転送装置１２０の焦点１４２に配置してもよい。付加的または代替的に、特に光学検出器１１０が転送装置１２０を含み得ない実施形態において、例えば評価装置１３６内に配置され得るアクチュエータ制御装置１４６の使用によって制御可能となり得る任意のアクチュエータ１４４を手段として、縦方向光学センサ１１４を光軸１１６に沿って移動可能な形で配置してもよい。ただし、他の種類の設定も実現可能である。
評価装置１４０は一般的に、縦方向光学センサ１１４のセンサ信号を評価することによって物体１１２の位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される。この目的に対し、評価装置１４０は、センサ信号を評価するために、縦方向評価ユニット１４８（「ｚ」で表される）によって象徴的に表されている１個または複数の電子装置および／または１個または複数のソフトウェアコンポーネントを含み得る。以下にてさらに詳しく説明するとおり、縦方向光学センサ１１４の複数の縦方向センサ信号の比較によって物体１１２の縦方向光学に関する少なくとも１項目の情報を判定するよう、評価装置１４０を適応させてもよい。
前述のとおり、光ビーム１３２による衝突後に縦方向光学センサ１１４によって提供される縦方向センサ信号は、センサ領域１３０内での光導電性材料１３４の導電性に依存する。したがって、光導電性材料１３４の導電性の変化を判定するため、図１の概略図に描かれているとおり、「光電流」と表わすこともできる電流を縦方向光学センサ１１４経由で測定すると、有利となり得る。この目的に対し、特に好適な一実施形態において、グラウンド１５２より上方でバイアス電圧を提供するよう構成設定可能なバイアス電圧源１５０を提供してもよい。さらに、縦方向光学センサ１１４によって提供される縦方向センサ信号を、縦方向評価ユニット１４８へ供給する前に、まず、増幅器１５４の適用によって増幅してもよい。
縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０を照らす光ビーム１３２を、発光性物体１１２によって生成してもよい。代替的または付加的に、光ビーム１３２を別個の照明源１５６によって生成してもよく、これは好ましくは光軸１１６に沿った開口１２４経由での光学検出器１１０のハウジング１１８への進入によって光ビーム１３２が縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０へ到達するよう構成設定され得る形で、照明源１５６によって生成される光の少なくとも一部を物体１１２が反射することができるように物体１１２を照明するよう適応された発光ダイオード１５８などの周囲光源および／または人工光源を含み得る。特定の一実施形態において、照明源１５６は変調光源１６０であってもよく、この場合、照明源１５６の１つまたは複数の変調特性を、少なくとも１個の任意の変調装置１６２によって制御してもよい。代替的または付加的に、照明源１５６と物体１１２との間、および／または物体１１２と縦方向光学センサ１１４との間のビーム経路内で変調を有効化してもよい。さらなる可能性も考えられる。この特定の実施形態において、物体１１２の位置に関する少なくとも１項目の情報を判定するために縦方向光学センサ１１４のセンサ信号を評価する際、１つまたは複数の変調特性、特に変調周波数を考慮に入れると、有利となり得る。この目的に対し、変調装置１６２によって提供される個々の特性を増幅器１５４へ供給してもよく、この特定の実施形態において増幅器１５４はロックイン増幅器１６４であってもよい。
一般に、評価装置１４０はデータ処理装置１６６の一部であってもよく、および／または１個または複数のデータ処理装置１６６を含み得る。評価装置１４０はハウジング１１８に全体的にまたは部分的に組み込まれてもよく、および／または全体的にまたは部分的に、無線または有線の形で縦方向光学センサ１１４へ電気的に接続される別個の装置として具現化され得る。評価装置１４０はさらに、１個または複数の電子ハードウェアコンポーネントおよび／または１個または複数のソフトウェアコンポーネント、例えば１個または複数の測定ユニットおよび／または１個または複数の評価ユニットおよび／または１個または複数の制御ユニット（不記載）などの１個または複数の追加コンポーネントをも含み得る。
図２Ａおよび２Ｂは、光導電体の配列としての縦方向光学センサ１１４の典型的実施形態を示す図である。相応に、縦方向光学センサ１１４は少なくとも１種の光導電性材料１３４、特に１種のカルコゲニド１３６、好ましくは硫化鉛（ＰｂＳ）またはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）、または別の、本明細書において別途記載の光導電性材料の層１６８を含む。硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）および／または他の光導電性材料の層１６８を含む縦方向光学センサ１１４における前述の負のＦｉＰ効果の発生については、それぞれ図３Ａから図６で例示されているとおり、実験により実証済みである。好ましくは、光導電性材料１３４は、１０ｎｍから１０００μｍ、特に１００ｎｍから１０μｍの範囲の厚さを示し得る光導電性材料１３４の層１６８に機械的安定性を持たせるため、絶縁性基板１７０上、特にセラミック基板１７２上に配置される。
前述のとおり、センサ領域１３０内の光導電性材料１３４が入射光ビーム１３２によって照らされる結果、光導電性材料１３４の導電性の変動は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域１３０内での光ビーム１３２のビーム断面積１７４に依存する。結果的に、センサ領域１３０に光ビーム１３２が衝突すると、少なくとも２個の分割電極１７６、１７８が、光導電性材料１３４の導電性に応じて縦方向センサ信号を提供する結果、センサ領域１３０内の光ビーム１３２のビーム断面積１７４の判定が可能となる。好ましくは、光学的に不透明な電極１７６、１７８はそれぞれ金属電極、特に銀（Ａｇ）電極、白金（Ｐｔ）電極、アルミニウム（Ａｌ）電極、または金（Ａｕ）電極のうち１種または複数、あるいは代替的にグラフェン電極を含み得る。本発明では、電極１７６、１７８は好ましくは光導電性材料１３４の層１６８の頂部の別々の位置に、特に１ｍｍから１０ｃｍの範囲、例えば約１ｃｍの間隔で配置され得る棒の形で配置される。
図２Ａに記載の縦方向光学センサ１１４の典型的構成では入射光ビーム１３２が光導電性材料１３４に直接衝突し得る一方、図２Ｂに記載の縦方向光学センサ１１４の典型的構成では入射光ビーム１３２が最初に基板１７０に衝突した後、光導電性材料１３４のセンサ領域１３０に到達し得る。したがって、図２Ｂに記載のこの特定の実施形態において、絶縁性基板１７０は有利には透明基板１８０または少なくとも１個の透光性基板１８０、例えばガラス基板または石英基板であってもよい。この場合、材料の一部を光導電性材料で覆ってはならない。さらに、金（Ａｕ）電極が使用され得る場合、Ｎｉ／ＣｒまたはＴｉ／Ｎｉの薄層を採用することによって金をガラス基板へ強く結合させる結果、基板をワイヤー向けに結合可能とすることができる。
代替的な一実施形態において、縦方向光学センサ１１４内の光導電性材料１３４の層１６８は、電子ドナー材料としての有機ドナーポリマーとフラーレンベースの電子アクセプタ材料の混合物を含む。特定の一例において、有機ドナーポリマーは電子ドナー材料としてのポリ［３−ヘキシルチオフェン−２，５．ジイル］（Ｐ３ＨＴ）および電子アクセプタ材料としての［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣ６０ＢＭ）の混合物を８０：２０の重量％比で含む。ただし、他の種類の混合比および／または有機光導電性材料１３４が適切な場合もある。好ましくは、Ｐ３ＨＴ：ＰＣ６０ＢＭの混合物を含む光導電性材料１３４の単層１６８が同様に絶縁性基板１７０上に、好ましくはガラス基板または石英基板などの透明または透光性の基板１８０、１８２上に配置される。この目的に対し、Ｐ３ＨＴ：ＰＣ６０ＢＭの混合物を、好ましくは溶液から、特にクロロベンゼン溶液から、被着法、好ましくはコーティング法、より好ましくはスピンコーティング法、スロットコーティング法、またはブレードコーティング法の使用により、または代替的に蒸発により、１００μｍから２０００μｍ、特に２００μｍから７５０μｍの厚さを示し得る単層１６８へ成形することができる。
図２Ａまたは図２Ｂに記載の実施形態が実際に光学検出器１１０向けに選択され得るか否かを問わず、いずれの実施形態も、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号または国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号に典型例として記載されている縦方向光学センサ１１４と比較した場合、比較的簡単で費用効率的な設定を示す。この結果は、特に、縦方向光学センサ１１４向けの作業実施形態を引き続き提供するために本発明で使用され得る層の数が少ないおかげであると考えられる。ただし、本明細書に不記載の他の実施形態も、本発明に係る縦方向光学センサ１１４向けの構成として適切となり得る。
図３Ａから３Ｃでは、図１および２の典型的実施形態における前述の負のＦｉＰ効果の発生が実験的に実証されるものとする。
本明細書において、図３Ａでは縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料１３４として含む設定での実験結果として、いわゆる「ＦｉＰ曲線」を示している。本明細書において、光学検出器１１０の構成は、屈折レンズ１２２の前方８０ｃｍの位置に配置され、同時に光学波長が５３０ｎｍである光ビームの照明源１５６としても採用された緑色の発光ダイオード（ＬＥＤ）１５８および物体１１２を含む設定であった。この縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０は商業的に入手可能な硫化鉛（ＰｂＳ）光導電性材料１３４を含み、これをバイアス電圧源１５０によって提供される１０ｍＶのバイアス電圧下で操作した。この特定の実験では、照明源１５６としての発光ダイオードを、変調装置１６２の使用により、３７５Ｈｚの変調周波数で変調させた。結果的に、ロックイン増幅器１６４の使用により、縦方向センサ信号を測定した。
実験中、縦方向光学センサ１１４を、光学検出器１１０のｚ軸に沿って、アクチュエータ１４４の使用によって動かし、結果的な電圧をミリボルト（ｍＶ）単位で測定した。この実験では、屈折レンズ１２２の焦点１４２を４３．５ｍｍの距離に配置したことにより、屈折レンズ１２２および照明源１５６の役割を果たす発光ダイオード１５８をより大きいｚ値の位置に配置した。実験中に光学検出器１１０のｚ軸に沿ってセンサを動かした結果、センサ領域１３０の位置での入射光ビーム１３２のビーム断面積（スポットサイズ）が変動し、それにより、ｚ依存の電圧信号が生じた。
図３Ａに見られるように、縦方向センサ信号の変動が原因と考えられる観察可能な電圧からなるＦｉＰ曲線は物体１１２からの縦方向光学センサ１１４の距離の変動に伴って変動し、これは物体１１２が縦方向光学センサ１１４上で合焦した場合に明確に分かる最小値を含む。このように、屈折レンズ１２２によってもたらされる焦点１４２に、すなわち屈折レンズ１２２から約４３．３ｍｍの距離にセンサ領域１３０が位置するとき、前述の負のＦｉＰ効果、すなわちここでは、この構成に生じる縦方向センサ信号の最小値の観察が、最小限の断面積を伴う光ビーム１３２によって衝突されるセンサ領域１３０内の材料内の状況下で明確に示される形で、本発明に係る光学検出器１１０を配置することができる。
図３Ｂに記載の実験でも、図３Ａに記載の先の実験と同じ構成を使用した。この実験では、照明源１５６の役割を果たす発光ダイオード１５８を屈折レンズ１２２から様々な距離の位置に配置して、図３Ａに関して上で実施した実験を複数回繰り返した。記録されたＦｉＰ曲線が図３Ｂに示されている。結果として、縦方向センサ信号に帰属して記録された電圧の最小値は、屈折レンズ１２２からの発光ダイオード１５８の距離の変動に伴って変動した。
さらに、図３Ｂから分かるとおり、記録された電圧の絶対値も屈折レンズ１２２からの発光ダイオード１５８の距離の増加に伴って増加する。したがって、個々の観察されたＦｉＰ曲線の全ての値を、屈折レンズ１２２からの焦点距離と等しいｚ軸座標の距離にセンサ領域１３０が位置する条件について取得されたＦｉＰ曲線の観測値で割ることが役立つと考えられる。結果として、図３Ｃに記載とおりの以下のグラフが得られる。ここでは、正規化されたＦｉＰ曲線はすべて、約０．５５ｍＶの最小値と、４３．４ｍｍ、すなわちｚ座標が屈折レンズ１２２の焦点距離と等しくなる時点でのｚ座標での値１．０を有する。この観察は明らかに、センサ領域１３０内でのセンシングに光導電性材料１３４が使用される場合でもなお、いわゆる「Ｉｓｏ−ＦｉＰ関係」が通用することの証である。本明細書で使用されるとき、「Ｉｓｏ−ＦｉＰ関係」という用語は、様々な焦点位置での縦方向センサ信号曲線が、合焦縦方向光学センサの該当縦方向センサ信号を基準として正規化され得ることを指す。詳しくは、参照によって内容が本明細書に組み込まれる、２０１４年８月７日に出願された欧州特許出願第１４，１７６，１１２．２号を参照するとよい。したがって、曖昧さを一切伴わずに距離を検出するには、２個または３個の縦方向光学センサで十分である。
図４ＡからＤでは、縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０が硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料１３４として含むさらなる測定実験結果を示している。同じく、光学検出器１１０の構成は、屈折レンズ１２２の前方８０ｃｍの位置に配置され、同時に光学波長が５３０ｎｍである光ビームの照明源１５６としても採用された緑色の発光ダイオード（ＬＥＤ）１５８および物体１１２を含む設定であった。光導電性材料１３４、すなわち硫化鉛（ＰｂＳ）を含む縦方向光学センサ１１４を、バイアス電圧源１５０によって提供される１０Ｖのバイアス電圧下で操作した。この特定の実験でも同じく、発光ダイオード１５８を照明源１５６として使用し、変調装置１６２による変調周波数で変調させたが、図３ＡからＣに関して実施した実験とは対照的に、光電流および変調周波数のうち１つについて異なる値を適用した。結果的に、ロックイン増幅器１６４の使用により、同じく縦方向センサ信号を測定した。
図４Ａではこれらの条件下で記録された実際のＦｉＰ曲線を示し、ここでは変調周波数を３７５Ｈｚに設定すると共に光電流を１ｍＡの最小値と１０００ｍＡの最大値との間で変動させた一方、図４Ｂでは各々の正規化後の実際のＦｉＰを示しており、これも同じく、これらの状況下でのＩｓｏ−ＦｉＰ関係の妥当性を実証するものである。
図４Ｃおよび４Ｄでは、変動する変調周波数における合焦（図４Ｃ）および焦点外（図４Ｄ）でのＦｉＰ電流が記録されている。変調周波数はｘ軸上にヘルツ単位でプロットされている。合焦状態でのＦｉＰ電流はｙ軸上にプロットされている。すべての曲線を０Ｈｚでの値に対して正規化した。両方の軸が対数スケール上でプロットされている。ＬＥＤ標的について適用された電流変動状態で様々な曲線が記録された（１ｍＡ〜１０００ｍＡ）。加えて、図４Ｃでは比較用として有機センサ曲線が示されている。これらの曲線から、５００Ｈｚを超えるとＦｉＰ信号が変調周波数の増加による影響をあまり受けないことが分かる。この結果は、光強度および焦点位置と無関係である。
図５に関する測定でも図３Ａから３Ｃに関する測定と同じ構成を採用したが、変調を適用しなかったため、緑色発光ダイオード１５８が放出した光ビーム１３２は光学波長５３０ｎｍを連続的強度で示した。ここでは、増幅器１５４およびオシロスコープの使用により、縦方向センサ信号を記録した。その結果、図５の光電流において観察可能な残留変調の原因は、入射光ビーム１３２において存在しない変調によってではなく、電力線経由での増幅器回路に対する電磁干渉にあると考えられる。図５に記載の曲線の両側で観察可能な強度減少は、センサ領域１３０でのスポットサイズの増加により、どこかの時点でスポットサイズがセンサ領域１３０の面積を超えるという事実が原因であると考えられる。それでもなお、図５は明らかに、ＦｉＰ効果の発生に変調の存在が必要であるわけではないことの証である。
図６では、縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０内での光導電体の配列において硫化鉛（ＰｂＳ）を光導電性材料１３４として適用して実施した図３から５に関する測定が、ＰｂＳ以外の別の光導電性材料１３４の使用によっても実施できることを実証している。
相応に、図６Ａに関する実験で使用する光導電性材料１３４は、セレン化カルコゲニドであるセレン化鉛（ＰｂＳｅ）をセンサ領域１３０内に含む。図３Ａに関する測定同様、光学検出器１１０の構成は、屈折レンズ１２２の前方８０ｃｍの位置に配置されると同時に物体１１２兼照明源１５６としても採用された発光ダイオード１５８を含む設定であった。ただし今回は、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）の既知の吸収スペクトルに従って、近赤外線（ＮＩＲ）スペクトル範囲に該当する１０５０ｎｍの光学波長を適用した。光導電性材料１３４、すなわちセレン化鉛（ＰｂＳｅ）を含む縦方向光学センサ１１４を、バイアス電圧源１５０によって提供される１０Ｖのバイアス電圧下で操作した。同じく、照明源１５６としての発光ダイオード１５８を、変調装置１６２の使用により、３７５Ｈｚの変調周波数で変調させた。結果的に、ロックイン増幅器１６４の使用により、同じく縦方向センサ信号を測定した。結果は図６Ａに記載のＦｉＰ曲線であるが、これも同じく、この種の材料における負のＦｉＰ効果の発生を実証するものである。
図６Ｂおよび６Ｃでは、縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０内の層１６８が重量％比８０：２０の前述のＰ３ＨＴ：ＰＣ６０ＢＭの混合物を有機光導電性材料１３４として含む場合の実験結果を示している。この実験では、有機光導電性材料１３４の層１６８の対応する厚さｄによって相互に区別可能な異なる３種類の試料を使用した。図に記載のとおり、層１６８の厚さはそれぞれｄ＝４３０μｍ、ｄ＝５８０μｍ、およびｄ＝１５００μｍであった。
図３Ａおよび６Ａに関する測定同様、光学検出器１１０の構成は、屈折レンズ１２２の前方に配置されると同時に物体１１２兼照明源１５６としても採用された光学波長が５３０ｎｍの発光ダイオード１５８を含む設定であった。有機光導電性材料１３４を含む縦方向光学センサ１１４を、バイアス電圧源１５０によって提供される１０Ｖのバイアス電圧下で操作した。さらに、照明源１５６としての発光ダイオード１５８を、変調装置１６２によって提供される４３Ｈｚの変調周波数の使用によって変調させた一方、縦方向センサ信号を結果的に、ロックイン増幅器１６４の使用によって記録した。
結果として、図６Ｂおよび６Ｃの双方の曲線は、物体１１２からの縦方向光学センサ１１４の距離の変動に伴って変動する縦方向センサ信号と捉えることができる観察可能な光誘導型電流が、物体１１２が縦方向光学センサ１１４上で合焦した場合の明確な最小値を含むことを示している。このように、屈折レンズ１２２によってもたらされる焦点１４２に、すなわち屈折レンズ１２２から約２０ｍｍの距離にセンサ領域１３０が位置するとき、光学検出器１１０は、負のＦｉＰ効果、すなわち、この構成に生じる縦方向センサ信号の最小値の観察を、最小限の断面積を伴う光ビーム１３２によって衝突されるセンサ領域１３０内の有機光導電性材料１３４内の状況下で明確に示した。さらに、縦方向光学センサ１１４を光軸１１６に沿って焦点から両方向に最大１２．５ｍｍ移動させることにより、電極１７６、１７８間のセンサ領域１３０の大部分を、光点のサイズが占めていた。
焦点１４２に位置するセンサ領域１３０及び焦点１４２外のセンサ領域１３０における光誘導型電流間の比率を表わすｒは、図６Ｂに示すように、４から５の範囲の値であると考えられる。ただし、図６Ｃに示すように、有機光導電性材料Ｐ３ＨＴ：ＰＣ６０ＢＭのドーピングを引き起こすことが既知であるハロゲンランプに同じ試料を空気中で露出させた後、図６Ｂの実験用として使用するというさらなる実験において、この比率ｒを、８を超える値にまで増やすことができた。図６Ｂおよび６Ｃの双方からさらに分かるとおり、一般的に、比率ｒは高い値となり、これは特に、センサ領域１３０の位置が焦点１４２に近くなると光誘導型電流がほぼ消滅すると見られるからである。
さらに、図６Ｄでは、縦方向センサ信号として観察可能な光誘導型電流が入射光ビームの変調周波数ｆについて特徴的な関数であることを示している。この目的に対し、縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０内の層１６８が重量％比８０：２０の前述のＰ３ＨＴ：ＰＣ６０ＢＭの混合物を有機光導電性材料１３４として含み且つｄ＝４３０μｍの厚さを示す単一の試料を使用した。相応に、図６Ｄでは異なる３種類の曲線を示しているが、うち２つは以下の異なる照明条件下で記録されたものであり、
−５３０ｎｍの波長を放出する発光ダイオード１５８で照らされる場合は「被照明」とし、
−照明がない場合は「暗い」とし、
第３の曲線は「差」として示され、被照明曲線の値から暗い曲線の値を差し引いた差を表わす。図６Ｄの３種類の曲線の比較から導き出すことができるとおり、測定信号は、約１ｋＨｚを超える周波数で構成のノイズレベルと区別が付かないことが判明した。他方、約５０Ｈｚ以下の周波数では約１００の信号対ノイズ比が観察され得る。周波数５０Ｈｚのときに得られるピークは主電源の周波数に起因すると考えられる。このように、センサ領域１３０内の層１６８が前述のＰ３ＨＴ：ＰＣ６０ＢＭの混合物を有機光導電性材料１３４として含む場合の縦方向光学センサ１１４は特に、１００Ｈｚ以下、好ましくは５０Ｈｚ以下の周波数でのＦｉＰの判定に使用することができる。この周波数帯ではノイズが大幅に少ないと見られ、これは特に、この種の材料における漏洩電流が事実上ゼロであるからである。
図６Ｅから６Ｇでは、センサ領域１３０内の光導電性材料１３４が三硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）の層１６８を含むという、さらなる実験例を示している。図６Ｅおよび６Ｆに示す特定の例において、Ｓｂ２Ｓ３の層１６８は４００ｎｍの厚さを示し、また銀（Ａｇ）電極１７６、１７８とセレン化銀（Ｉ）（Ａｇ２Ｓｅ）基板１７０に挟まれていた。この実験では、この試料を含む縦方向光学センサ１１４全体にわたる５Ｖのバイアス電圧条件下（図６Ｅの破線を参照のこと）、または代替的に、バイアス電圧を印加しない条件下（図６Ｅの実線、および図６Ｆに記載の拡大図を参照のこと）で、縦方向光学センサ１１４を操作した。バイアス電圧を印加しない条件で記録された図６Ｆおよび６ＧのＦｉＰ曲線は、例えばＪ．Ｐ．Ｃｌｉｆｆｏｒｄ ｅｔ ａｌ．などによる記載のとおり、縦方向光学センサ１１４がここではショットキーダイオードの役割を果たすことを実証するものである。相応に、入射光ビーム１３２は三硫化アンチモンの層１６８内で電荷担体、すなわち電子とホールを生成し得る。本発明では、セレン化銀（Ｉ）基板１７０および銀電極１７６、１７８の双方に面する境界で電荷担体を集めることができる。従って、銀電極１７６、１７８と三硫化アンチモンの層１６８との間の界面に位置し得るショットキーバリアにかけて、三硫化アンチモンの層１６８内に空乏領域が形成され得る。同じく、振幅が１０００ｍＡで長さ１００ｍｓの電流パルスを使用する変調装置１６２の適用によって、照明源１５６としての発光ダイオード１５８を３７５Ｈｚの変調周波数で変調させた。結果的に、ロックイン増幅器１６４の使用により、同じく縦方向センサ信号を測定した。いずれの場合も、結果は図６Ｅおよび６Ｆに示すＦｉＰ曲線であるが、これも同じく、この種の材料における前述の条件下での負のＦｉＰ効果の発生を実証するものである。
上記と対照的に、図６Ｇに示す例では、三硫化アンチモンの層１６８が１．３μｍの厚さを示し、また銀（Ａｇ）電極１７６、１７８と透明なインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）基板１７０に挟まれていた。おそらく、図６Ｅおよび６Ｆの曲線の記録に使用された試料に関する照明強度が高かったことから、この試料を含む縦方向光学センサ１１４全体にわたりバイアス電圧を印加しなくても正のＦｉＰ効果が観察され得る。同じく、図６Ｇは、三硫化アンチモンの層１６８のこの実施形態を含む縦方向光学センサ１１４が、ここでは図６Ｆに示す例と同様のショットキーダイオードとして作用することを実証している。さらに、約１３ｍｍ以下の短距離と同様に、約２４ｍｍを超える長距離についても、図６Ｇに示すように、電流の増加は、図５同様、センサ領域１３０でのスポットサイズの増加により、どこかの時点でスポットサイズがセンサ領域１３０の面積を超えるという、幾何学的効果に起因し得ると言及し得る。
最後に、図６Ｈは、高い抵抗性、長い電荷担体寿命、および低い表面再結合率を示すシリコンベースの光導電体を提供するために光導電体の形で接点と共に採用され且つ供給された低ドーパント濃度及び低欠陥密度を含む１５ｍｍ×１５ｍｍのドープ結晶シリコン（Ｓｉ）試料に対するさらなる実験結果を例示している。前述のとおり、光導電性材料がここではオーミック接触によって接触される結果、オームの法則に従って線形の電流−電圧比を示し得るが、いかなる光起電性をも含まない電気的接合を提供し得る。この目的に対し、７７０から２０２０Ω・ｃｍの電気抵抗を示すシリコン試料を使用した。図６Ｈに示す実験結果は、可視光スペクトル範囲および赤外光スペクトル範囲それぞれにおけるこの試料の挙動を調査するため、照明向けに異なる２つの波長、すなわち５３０ｎｍ（実線）および８５０ｎｍ（破線）を使用して、この試料を含む縦方向光学センサ１１４全体にわたり１０Ｖのバイアス電圧を印加することによって得られた。両方のスペクトル範囲で負のＦｉＰ効果を観察することができた。
前述のとおり、光学検出器１１０は、単一の縦方向光学センサ１１４、または例えば国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号に開示されるような縦方向光学センサ１１４のスタックを、特に１個または複数の横方向光学センサ１８４と組み合わせて含み得る。ここでは、縦方向光学センサ１１４において有機光導電性材料の層の使用が特に好適と考えられ、これは主に有機光導電性材料の透明性、半透明性または透光性によるものである。一例として、１個または複数の横方向光学センサ１８４は、物体に向いている複数の縦方向光学センサ１１４から成るスタックの１つの側に配置され得る。代替的にまたは付加的に、１個または複数の横方向光学センサ１８４は、物体と反対に向いている複数の縦方向光学センサ１１４から成るスタックの１つの側に配置され得る。同じく付加的にまたは代替的に、１個または複数の横方向光学センサ１８４は、スタックの縦方向光学センサ１１４の中間に配置され得る。ただし、例えば物体の深度、すなわちｚ座標のみ判定すればよい場合では、横方向光学センサ１８４を含まず、単一の縦方向光学センサ１１４のみ含み得る実施形態もやはり可能である。
このように、物体のｚ座標に加えてｘ座標および／またはｙ座標の判定が要求され得る場合、少なくとも１個の縦方向光学センサ１１４に加え、少なくとも１つの横方向センサ信号を提供し得る少なくとも１個の横方向光学センサ１８４も採用することで、有利となり得る。横方向光学センサの潜在的な実施形態については、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号を参照するとよい。相応に、横方向光学センサ１８４は、少なくとも１個の第１電極、少なくとも１個の第２電極および少なくとも１個の光起電材料を有する光検出器であってもよく、その光起電材料、好ましくは１個または複数の色素増感有機太陽電池、例えば１個または複数の固体色素増感有機太陽電池は、第１電極と第２電極との間に埋め込まれ得る。
この既知の実施形態と対照的に、図７Ａでは、本発明に準じた横方向光学センサ１８４の好適な典型的実施形態の側面図を示している。相応に、横方向光学センサ１８４は、特に、硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、または別の適切な材料のような１種のカルコゲニド１３６を含む光導電性材料１３４の層１６８を有する。ここでは、光導電性材料１３４の層１６８は好ましくは、好ましくはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）、または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含む透明な導電性酸化物１８８から成る２つの層１８６の間に埋め込むことができる。ただし、他の材料も、特に所望の透明スペクトル範囲に応じて実現可能となり得る。
さらに、少なくとも２個の電極１９０、１９２が、横方向センサ信号の記録用として存在し得る。図７Ｂに関する横方向光学センサ１８４の側面図において概略的に描かれているとおり、横方向光学センサ１８４の電極１９０、１９２の少なくとも１個は少なくとも２個の部分電極１９４、１９６を有する分割電極であってもよく、横方向光学センサ１８４はセンサエリア１９８を有し得、少なくとも１つの横方向センサ信号は、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号に開示される横方向光学センサ１８４について記載されているのと同じような形でセンサエリア１９８内での入射光ビーム１３２のｘ位置および／またはｙ位置を示し得る。相応に、横方向光学センサ１８４はセンサエリア１９８を含み得、センサエリア１９８は好ましくは物体１１２から検出器１１０へと移動する光ビーム１３２に対して透明であってもよい。したがって、横方向光学センサ１８４は、ｘ方向および／またはｙ方向のような１つまたは複数の横方向における光ビーム１３２の横方向位置を判定するよう適応され得る。この目的に対し、少なくとも１個の横方向光学センサ１８４はさらに、少なくとも１つの横方向光学センサ信号を生成するよう適応され得る。このように、横方向光学センサ１８４の横方向センサ信号を評価することによって、物体１１２の横方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう、評価装置１４０を設計することができる。
一例として、図８では、図１から７および図９から１２に示す実施形態のうち１つまたは複数に開示されている光学検出器１１０のような、少なくとも１個の光学検出器１１０を含む検出器システム２００の典型的な一実施形態を示している。ここでは、光学検出器１１０をカメラ２０２、具体的には３Ｄ撮像用として採用することができ、これは画像および／またはデジタルビデオクリップのような画像シーケンスを取得するために製造されたものであってもよい。さらに、図８は少なくとも１個の検出器１１０および／または少なくとも１つの検出器システム２００を含むヒューマンマシンインターフェース２０４の典型的な一実施形態と、さらに、ヒューマンマシンインターフェース２０４を含む娯楽装置２０６の典型的な一実施形態を示している。図８はさらに、少なくとも１個の物体１１２の位置を追跡するよう適応された、検出器１１０および／または検出器システム２００を含む追跡システム２０８の一実施形態を示している。
光学検出器１１０および検出器システム２００については、本出願の全開示を参照するとよい。基本的に、検出器１１０の潜在的実施形態もすべて、図８に示す実施形態において具現化され得る。評価装置１４０は少なくとも２個の縦方向光学センサ１１４各々へ、特に信号リード線１３８によって接続され得る。前述のとおり、２個または好ましくは３個の縦方向光学センサ１１４の使用は、曖昧さを残さない縦方向センサ信号の評価の支援となり得る。評価装置１４０はさらに、少なくとも１個の任意の横方向光学センサ１８４へ、特に信号リード線１３８によって接続され得る。一例として、信号リード線１３８が提供されてもよく、および／または、無線インターフェースおよび／または有線インターフェースであり得る、１つまたは複数のインターフェースが提供されてもよい。さらに、信号リード線１３８はセンサ信号の生成および／またはセンサ信号の修正のための１個または複数のドライバおよび／または１個または複数の測定装置を含み得る。さらに、同じく少なくとも１個の転送装置１２０を、特に屈折レンズ１２２または凸レンズとして提供してもよい。光学検出器１１０はさらに、一例として、１つまたは複数の構成要素１１４、１８４を収容し得る少なくとも１個のハウジング１１８をも含み得る。
さらに、評価装置１４０を全体的にまたは部分的に、光学センサ１１４、１８４および／または光学検出器１１０の他の構成要素へ一体化することもできる。評価装置１４０をハウジング１１８および／または別個のハウジング内に封じ込めてもよい。評価装置１４０は、センサ信号を評価するために、縦方向評価ユニット１４８（「ｚ」で表わされる）および横方向評価ユニット２１０（「ｘｙ」で表わされる）によって象徴的に表わされている１個または複数の電子装置および／または１個または複数のソフトウェアコンポーネントを含み得る。これらの評価ユニット１４８、２１０によって導き出された結果を組み合わせることにより、位置情報２１２、好ましくは３次元位置情報が生成され得る（「ｘ，ｙ，ｚ」で表わされる）。図１に関する実施形態と同様に、グラウンド１５２より上方でバイアス電圧を提供するよう構成設定されたバイアス電圧源１５０を提供してもよい。さらに、縦方向光学センサ１１４によって提供される縦方向センサ信号は、縦方向評価ユニット１４８に供給される前に、まず、増幅器１５４によって増幅されてもよい。
さらに、光学検出器１１０および／または検出器システム２００は、様々な形で構成設定可能な撮像装置２１４をも含み得る。このように、図８に示すように、撮像装置２１４は、例えば検出器ハウジング１１８内の検出器１１０の一部であってもよい。ここでは、撮像装置信号を、１本または複数の撮像装置信号リード線１３８により、検出器１１０の評価装置１４０へ転送することができる。あるいは、撮像装置２１４を検出器ハウジング１１８の外部に別々に配置してもよい。撮像装置２１４は完全にまたは部分的に透明または不透明であってもよい。撮像装置２１４は、有機撮像装置または無機撮像装置であるか、またはこれらを含み得る。好ましくは、撮像装置２１４は複数のピクセルから成る少なくとも１つのマトリクスを含み得、複数のピクセルから成るマトリクスは、ＣＣＤチップおよび／またはＣＭＯＳチップなど無機半導体センサ装置；有機半導体センサ装置から成る群から選択され得る。
図８に示す典型的実施形態において、一例として、検出対象となる物体１１２はスポーツ用品として設計され得るか、および／または制御要素２１６を形成し得、その位置および／または配向は使用者２１８によって操作され得る。このように、一般的に、図８に示す実施形態またはその他、検出器システム２００、ヒューマンマシンインターフェース２０４、娯楽装置２０６または追跡システム２０８の任意の実施形態において、物体１１２自体は指定された装置の一部であってもよく、具体的には少なくとも１つの制御要素２１６を含み得、具体的に、少なくとも１つの制御要素２１６は１個または複数のビーコン装置２２０を有し、制御要素２１６の位置および／または配向は好ましくは使用者２１８によって操作され得る。一例として、物体１１２は１個または複数のバット、ラケット、クラブまたはその他、スポーツ用品および／または疑似スポーツ用具であるか、またはそれらを含み得る。他の種類の物体１１２も可能である。さらに、使用者２１８を物体１１２として捉え、その位置が検出されるようにしてもよい。一例として、使用者２１８は自分の身体に直接または間接的に装着される１個または複数のビーコン装置２２０を携行し得る。
光学検出器１１０は、１個または複数のビーコン装置２２０の縦方向位置に関する少なくとも１項目、および任意でその横方向位置に関する少なくとも１項目の情報、および／または物体１１２の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報、および任意で物体１１２の横方向位置に関する少なくとも１項目の情報を判定するよう適応され得る。特に、光学検出器１１０は、例えば物体１１２の様々な色、特に様々な色を含み得るビーコン装置の色のような色の特定向けおよび／または撮像向けに適応され得る。好ましくは検出器１１０の光軸１１６に対して同心円状に配置され得るハウジング１１８における開口１２４は、好ましくは検出器１１０の視野１２６の方向を規定し得る。
光学検出器１１０は、少なくとも１個の物体１１２の位置を判定するよう適応され得る。加えて、光学検出器１１０、具体的にはカメラ２０２を含む実施形態は、物体１１２の少なくとも１つの画像、好ましくは３Ｄ画像の取得向けに適応され得る。上記にて概説のとおり、光学検出器１１０および／または検出器システム２００の使用による物体１１２および／またはその一部の位置の判定は、少なくとも１項目の情報を機械２２２へ提供するためのヒューマンマシンインターフェース２０４の提供向けに使用され得る。図８に概略図が示されている実施形態において、機械２２２は、データ処理装置１６６を含む少なくとも１台のコンピュータおよび／またはコンピュータシステムであるか、またはそれらを含み得る。他の実施形態も実現可能である。評価装置１４０はコンピュータであるか、および／またはコンピュータを含み得、および／または別の装置として完全にまたは部分的に具現化され得、および／または全体的にまたは部分的に、機械２２２、特にコンピュータに組み込まれ得る。同じことが、追跡システム２０８の追跡制御装置にも当てはまり、これは全体的にまたは部分的に装置１４０および／または機械２２２の一部を形成し得る。
同様に、上記にて概説のとおり、ヒューマンマシンインターフェース２０４は娯楽装置２０６の一部を形成し得る。このように、物体１１２として作用する使用者２１８および／または物体１１２として作用する制御要素２１６によって、使用者２１８は、少なくとも１つの制御コマンドなどの少なくとも１項目の情報を機械２２２、特にコンピュータへ入力することができる結果、コンピュータゲームの過程の制御など、娯楽機能を変化させることができる。
図９は、縦方向光学センサ１１４としての個々の光導電体を相互接続した配列を含む検出器における縦方向センサ信号の抵抗性のパーセント単位での変化のシミュレーションを示している。図９では、完全に照らされた配列を出発点として、光ビーム１３２の焦点が段階的に増える一方で、そこに示されるように、５０ｍＷから１０００ｍＷのレベル毎に照明の入射パワーを連続的に維持する、多数の合焦過程を表す、相互接続された配列を含む格子全体の抵抗性が描かれている。ここでは、完全に照らされた配列に相当する第１工程についての抵抗値を基準として使用した。
このシミュレーションに対して、抵抗器ネットワークソフトウェアをまず、縦方向光学センサの光導電性材料としてＰｂＳを含む光導電性材料に関する実験結果と比較した。シミュレーションと実験との間で合理的な一致を達成した後、個々の光導電体を相互接続した配列をシミュレーション用に採用した。ここでは、この配列から合計ＤＣ抵抗が得られたが、これは個々の光導電体がすべて均等に照らされない限り、照明密度に関して非線形であることが判明した。この特徴は、個々の光導電体が照明密度に対して完璧に線形の抵抗応答を示す場合であっても観察することができた。したがって、この特徴を、センサ領域１３０内の配列上での光ビーム１３２の断面積と、その結果として、検出器１１０と光源またはＩＲ放射源との間の距離を、たとえばＬＷＩＲスペクトル範囲内、すなわち５μｍから１５μｍまでであっても判定するよう、採用することができた。シミュレーションの目的上、第１段階では配列を大幅にはみ出すほど照らし、次の段階で直径が連続的に減少する、光ビーム１３２について、ガウスプロファイルを想定した。
図１０Ａは、縦方向光学センサ１１４の配列のさらなる典型的な一実施形態を示している。ここでは縦方向光学センサ１１４が、第１電極２２８と第２電極２３０との間に位置して電流を持続する能力のある材料の層２２６を有する。ここではセンサ領域１３０が、電流を持続する能力のある材料を含み、材料の電流は、照明の総出力が同じである場合、センサ領域１３０内の光ビーム１３２のビーム断面積に依存する。特に、光ビーム１３２が層２２６に到達することを可能にするため、入射光ビーム１３２のビーム経路２３２内に配置される第１電極２２８は、少なくとも一部が光学的に透明である。好ましくは、少なくとも一部が光学的に透明な第１電極２２８は、このように、１種または複数の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、特にインジウムドープスズ酸化物（ＩＴＯ）を含む。第２電極は「背面電極」とも表わされ、これはここでは光学的に不透明であるものが選択され、したがって金属電極を含み得る。図１０Ａで概略的に描かれているとおり、第２電極２３０は、ここでは、均一な金属層を含む。あるいは、第２電極２３０は分割電極であってもよく、分割電極は多数の部分電極として配列されているか、または金属格子の形の分割電極であってもよい。この実施形態において、層２２６はＰＩＮダイオード２３４を形成するよう、典型的に配列される。図１０Ａに示すように、ＰＩＮダイオード２３４は、ｎ型半導体層２３８とｐ型半導体層２４０との間に位置するｉ型半導体層２３６を含む。特に、ｉ型半導体層２３６は、ｎ型半導体層２３８同様ｐ型半導体層２４０の厚さを超える厚さを示す。
図１０Ｂに示す例では、３つの層、すなわちｉ型、ｎ型およびｐ型の半導体層２３６、２３８、２４０がすべて、光学的に透明な水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を含んだ。ここでは、ｉ型半導体層の厚さが約６９０ｎｍであった一方、ｎ型およびｐ型の半導体層の厚さはいずれも５０ｎｍ以下であった。半導体層２３６、２３８、２４０のうち少なくとも１つにおいてａ−Ｓｉおよび／またはａ−Ｓｉ：Ｈを含むＰＩＮダイオード２３４は、好ましくは、入射ビーム１３２の波長が可視光スペクトル範囲、特に３８０ｎｍから７００ｎｍの範囲内である場合、検出器１１０に採用され得る。
図１０Ｂに示すように、図１０Ａにおいて概略的に描かれている配列を含む縦方向光学センサ１１４において、正のＦｉＰ効果を観察することができた。ここでは、変調周波数が３７５Ｈｚの場合の結果的なＦｉＰ曲線、すなわちｎＡ単位の光電流Ｉ、対、物体１１２からの縦方向光学センサ１１４の距離ｄが、変調照明源１６０としての発光ダイオード１５８の制御要求に従ってｍＡ単位の制御電流で与えられる多数の様々な照明強度について提示されている。ここで強調される点として、発光ダイオード１５８を制御するための１ｍＡの制御電流は、非常に弱い５ｎＡの縦方向センサ信号に相当する。このように、図１０Ｂはさらに、他の既知のＦｉＰ装置と比べ大幅に高い信号対ノイズ比がここで観察され得たことを実証する。
その上、図１０Ｃから導き出され得るとおり、縦方向センサ信号としての交流電流Ｉは、０Ｈｚから６０Ｈｚの光ビーム変調周波数ｆの範囲内で実質的に非周波数依存の挙動を示す。ここでは実線が合焦位置での個々の曲線を表わす一方、破線は２ｃｍの焦点外位置を指す。様々な曲線は１ｍＡから３６７ｍＡのバイアス電流の様々な設定に関連する。ここに記載の曲線はすべて、室内灯がない状態で取得されている。
さらに、図１０Ｄでは２７Ｈｚ（実線）、３７５Ｈｚ（破線）および２１７７Ｈｚ（点線）異なる変調周波数について観察されたＦｉＰ曲線の変形を例示しており、６９ｍＡの変調電流および５３０ｎｍの照明波長は一定に保たれた。ここでは試料にバイアス電圧が全く印加されなかった。さらに、図１０Ｅから、光学的に透明なａ−Ｓｉ：Ｈの光学的伝送の増幅が、５００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲にわたりｉ型半導体層の厚さに依存することを、導き出すことができる。図１０Ｅに示すように、光学的伝送は光学的に透明な水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の厚さに依存する。ここでは、ｉは光学的に透明な層の厚さ２３０ｎｍを表わす一方、２ｉは４６０ｎｍの厚さ、３ｉは６９０ｎｍの厚さを指す。
代替的な一実施形態（ここでは不記載）において、ＰＩＮダイオード２３４におけるｉ型半導体層２３６、ｎ型半導体層２３８、およびｐ型半導体層２４０のうち少なくとも１つは非晶質シリコン炭素合金（ａ−ＳｉＣ）、好ましくは水素化非晶質シリコン炭素合金（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）を含む。この代替的実施形態では、ｐ型半導体層２４０またはｉ型半導体層２３６のいずれか１つが２ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは４ｎｍから１０ｎｍ、特に約５ｎｍの厚さを示し得る。この種の代替的ＰＩＮダイオード２３４は、好ましくは本発明の検出器１１０において、特に３１５ｎｍから４００ｎｍのＵＶＡ波長範囲および２８０ｎｍから３１５ｎｍのＵＶＢ波長範囲の少なくとも１つを完全にカバーするＵＶ波長範囲内で、入射ビーム１３２の波長を検出するために使用され得る。
図１０Ｆに示すさらなる代替的実施形態において、３種類の層のうち少なくとも１つ、好ましくは３種類の層のすべて、すなわちＰＩＮダイオード２３４におけるｉ型半導体層２３６、ｎ型半導体層２３８、およびｐ型半導体層２４０は、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、好ましくは水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）を含む。あるいは（ここでは不記載）、ゲルマニウムおよびシリコンの非晶質合金（ａ−ＧｅＳｉ）、好ましくは水素化非晶質ゲルマニウムシリコン合金（ａ−ＧｅＳｉ：Ｈ）を使用してもよい。このさらなる種類のＰＩＮダイオード２３４は、好ましくは７６０ｎｍから１４００ｎｍ、特に７６０ｎｍから１０００ｎｍのＮＩＲ波長範囲内での波長検出に適切となり得る。したがって、図１０Ｆに示す曲線は、波長が８５０ｎｍ、変調周波数が３７５Ｈｚの照明源の使用によって記録されている。この種の代替的ＰＩＮダイオード２３４を備える縦方向光学センサ１１４は、特に、暗視能力または霧中視界向けに、あるいは何らかの理由でＮＩＲ照明源の使用によって動物または人間を撹乱されない状態に維持するために採用され得る。
紫外光（ＵＶ）スペクトル範囲の少なくとも一部内で縦方向光学センサ１１４を感応にするため、リン化ガリウム（ＧａＰ）光ダイオードが使用されている図１０Ｇに示すような、さらなる代替的実施形態が採用され得る。当業者にとっては既知であるとおり、材料ＧａＰは約１４０ｎｍから５８０ｎｍのスペクトル範囲内で無視できないスペクトル応答を示すことから、この目的に対して採用され得る。相応に、図１０Ｇに示す曲線は波長４９０ｎｍの照明を使用して記録されており、発光ダイオードは１００ｍＡの電流で駆動された。ただし、ＵＶスペクトル範囲の少なくとも一部の範囲内で無視できない異なるスペクトル応答を示し得る、さらなる材料も実用可能となり得る。
図１１Ａは、縦方向光学センサ１１４が典型的な薄膜太陽電池２４２の装置構造を示し、ｐ型半導体層２４０が前述のようなｐ型吸収材料を含む、さらなる配列での光学検出器１１０のさらなる好適な例を示している。好ましくは、第１族−第３族−第６族２化合物、特に硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２、ＣＩＳ）またはセレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ参照）、または第１族２−第２族−第４族−第６族４化合物、特に硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ参照）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、または銅−亜鉛−スズ−硫黄−セレンカルコゲニド（ＣＺＴＳＳｅ）、およびこれらすべてのドープ変形が、この目的について適用され得る。あるいは、ハロゲン化物ペロブスカイト化合物、特に有機−無機ハロゲン化物ペロブスカイト、特にメチルアンモニウムヨウ化鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３）を採用してもよい。ただし、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ、図１１Ｃ参照）またはテルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ、図１１Ｄ参照）がｐ型吸収材料２４４として使用されているさらなる例は、本明細書に記載の概念がより全般的であることを実証するものである。
ここでは、ソーダ石灰ガラスなど厚さ約１ｍｍから３ｍｍのガラスが一般的に、透明基板１７０、１８０として使用され得るが、これは特に、ガラス基板中にナトリウムが存在することにより、おそらく表面および／または粒子境界の欠陥不動態化を通じ、かなりの開回路電圧上昇を得ることができるからである。ただし、入射光ビーム１３２のビーム経路２３２が基板１７０を横断できないことから透明である必要がない、図１１Ａに示すこの例のように、他の種類の基板１７０、特にポリイミドシートまたは金属箔など、より軽量で柔軟性のある基板も実現可能となり得る。
バック接点として作用し得るのに加え、かなりの量の未吸収光を吸収性ｐ型半導体層２４０へと反射させることができる、バック接点層２４６は、モリブデン（Ｍｏ）金属層など薄い金属層を含み得、これは個々の金属の基板１７０へのスパッタリングなどによる被着によって製造され得る。さらに、モリブデン被着後、例えばＷ．Ｈｅｒｍｅｓ ａｔ ａｌ．などによる記載の様々な方法の１つにより、バック接点層の表面でｐ型吸収材料２４４を増殖させることができる。相応に、薄膜は一般的に２段階工程経由で製造することができる。第１段階の間、ｐ型吸収材料の薄膜２４４を、真空法または溶液法によって被着させることができる。この目的に対し、元素または前駆体物質を逐次的に被覆または混合させてもよく、この場合、膜中で既に混合されている元素について高い効率が得られる。代替的に、ｐ型吸収材料２４４を含むナノ粒子を被着させてもよい。第２段階で層を５００℃から６００℃の温度帯で焼きなますと、元素から望ましいｐ型吸収材料２４４が形成されるか、またはナノ粒子が焼結する結果となり得る。ｐ型吸収材料２４４を代替的にワンステップアプローチで製造するため、同時スパッタリングまたは同時蒸発を通じ、高温条件で同時に元素を加熱基板上に被着させ、その結果、被着中に、ｐ型吸収材料２４４の直接形成をもたらすことができる。ただし、他の種類の材料も実現可能となり得る。
さらに、特にこの例のようなバック接点層２４６中に存在するモリブデン（Ｍｏ）金属と、隣接する硫黄（Ｓ）元素を含むｐ型吸収材料２４４との間での直接接触の結果として、硫化モリブデンＭｏＳ２を含む層を、バック接点層２４６とｐ型吸収材料２４４との間に位置する薄い境界層２４８として、原位置で取得することができる。
ｐ型吸収材料２４４に加え、好ましくは緩衝層２５０として作用し得る薄いｎ型半導体層２３８を提供してもよい。薄膜ソーラー装置２４２の場合のように、典型的に、緩衝層２５０は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）など、例えば薬浴被着を介して被着され得る材料を含み得る。加えて、緩衝層２５０の上に薄い保護層２５２を重ねてもよく、これをさらに、比較的厚めの電荷担体収集層２５３で覆ってもよい。一般的に、保護層２５２は、電荷担体収集層２５４の蒸着中に無保護だと発生するおそれのあるスパッタリング損傷から緩衝層２５０とｐ型吸収材料２４４の双方を保護するために特に使用され得る、固有酸化亜鉛（ｉ−ＺｎＯ）層を含み得る。ここでは、電荷担体収集層２５４は、好ましくはアルミニウム（Ａｌ）ドープＺｎＯ層（ＺｎＯ：Ａｌ）を含み、この層は通常、ＺｎＯ：Ａｌウィンドウ層と表わされ、通常はかなり損傷を生じやすい工程として知られるＤＣスパッタリングによって生産され得る。例えば有毒なカドミウム（Ｃｄ）を避けるために、緩衝層２５０内における硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、または水酸化亜鉛（ＺｎＯＨ）など、他の種類の材料も各層内での使用が可能となり得る。電荷担体収集層２５４は、好ましくは、電荷担体収集層２５４の上に配列される少なくとも１個の第１電極１７６および少なくとも１個の第２電極１７８への光ビーム１３２から入射光を吸収するｐ型吸収材料２４４から電荷担体を収集および移動させるための、透明導電性酸化物層２５６として作用し得る。相応に、光ダイオード２５８はこのように、少なくともｎ型半導体層２３８とｐ型半導体層２４０によって形成され、これを、図１１Ａでさらに詳しく例示されているとおり、ここに記載のもの、すなわちバック接点層２４６、境界層２４８、保護層２５２および電荷担体収集層２５４のような他の種類の付加的な１つまたは複数の層によって、または、少なくとも１個の第１電極１７６および少なくとも１個の第２電極１７８によるのと同様な１つまたは複数のさらなる層によって、補うことができる。
図１１Ｂは、典型的な薄膜太陽電池２４２の装置構造を図１１Ａの描写から多少相違する光ダイオード２５８として、縦方向光学センサ１１４が示す配列における光学検出器１１０のさらなる好適な一例を示している。図１１Ａに関する装置の構成とは特に対照的に、図１１Ｂに記載の薄膜太陽電池２４２は、この例では透明性があることから入射光ビーム１３２のビーム経路２３２が基板１７０を横断可能となり得るという設定で採用され得る。相応に、透明基板１７０、１８０、好ましくはガラス、石英または固体透明ポリマーは、透明導電性酸化物層２５６が第１透明電極２２８として作用するための基礎として使用される。光学的に透明な特性または好ましくは不透明な特性を示し得る、透明電極２２８と第２電極２３０との間に、光ダイオード２５８が、同じく、少なくともｐ型半導体層２４０およびｎ型半導体層２３８によって形成され、ここでは付加的に、上記にて詳述の緩衝層２５０が採用される。好ましくは、前述のｐ型吸収材料２４４の１種が、ここではｐ型半導体層２４０として使用される。この種の配列について詳しくは図１１Ａの説明を参照するとよい。
図１１Ｃから１１Ｈは、好ましくは図１１Ａまたは１１Ｂに記載の配列のうち１つに従って、縦方向光学センサ１１４が薄膜太陽電池２４２を光ダイオード２５８として使用する本発明に係る光学検出器１１０の採用によって既に取得済みの実験結果を示している。
図１１Ｃは、図１１Ｂに関する構成の光ダイオード２５８として薄膜太陽電池２４２を使用する縦方向光学センサ１１４における３種類のＦｉＰ曲線を示しており、その光ダイオード２５８では、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）を含むｐ型半導体層２４０、硫化カドミウム（ＣｄＳ）を含むｎ型半導体層２３８、および酸化スズ（ＳｎＯ２）を含む付加的な緩衝層２５０が、ガラス基板１７０、１８０上に配置される第１電極としての透明なインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の層と第２電極としての金属層との間に配列される。ここでは、この配列内での負のＦｉＰ効果の発生を実証する３種類のＦｉＰ曲線が、バイアス電圧の印加なしに、それぞれ１００ｍＡ（実線）、５００ｍＡ（破線）または１０００ｍＡ（点線）の電流で駆動された発光ダイオード１５８によって提供される８５０ｎｍの照明波長、すなわちＮＩＲスペクトル範囲で記録される。
同様の例が図１１Ｄに示されている。ここでは厚さ２．５μｍのテルル化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＴｅ）の層を含むｐ型半導体層２４０と、厚さ２２０ｎｍのセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の層を含むｎ型半導体層２３８が、第１電極２２８としての透明なインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）と第２電極２３０としての金属銀（Ａｇ）層との間に配列される。同じく、バイアス電圧の印加なしに記録された図１１Ｄに示すＦｉＰ曲線から負のＦｉＰ効果を導き出すことができ、この場合、照明源１５６は、１０００ｍＡの振幅を示す長さ１００ｍｓの電流パルスを使用して、３７５Ｈｚの変調周波数で変調された。
図１１Ｅから１１Ｈは、縦方向光学センサ１１４が薄膜太陽電池２４２を光ダイオード２５８として使用する実験結果を示しており、ｐ型半導体層２４０は前述のｐ型吸収材料２４４、すなわち第１族−第３族−第６族２化合物であるセレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ、図１１Ｅ参照）または第１族２−第２族−第４族−第６族４化合物である硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ、図１１Ｆから１１Ｈ参照）のうち１種を含む。あるいは、ハロゲン化物ペロブスカイト化合物、特に有機−無機ハロゲン化物ペロブスカイト、特にメチルアンモニウムヨウ化鉛（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３）を、この目的に対して採用してもよい。一般性を失うことなく、ただしＣＩＧＳおよびＣＺＴＳは下記の説明において系列的な例として使用されるが、図１１Ｃおよび１１Ｄからの例は、薄膜太陽電池２４２を光ダイオード２５８として使用するという概念をもっと一般的に適用可能であることを例証した。
このように、図１１Ｅは、ｐ型半導体層２４０がｐ型吸収材料２４４として第１族−第３族−第６族２化合物であるセレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）を含むという実験結果を示している。ここに示すＦｉＰ曲線は、バイアス電圧の印加なしに、比較的高い５００ｍＡの電流で駆動される発光ダイオード１５８によって提供される８５０ｎｍの照明波長、すなわちＮＩＲスペクトル範囲で記録されており、この種の配列における正のＦｉＰ効果の発生を明確に実証している。
さらに、図１１Ｅから１１Ｈは、ｐ型半導体層２４０がｐ型吸収材料２４４として第１族２−第２族−第４族−第６族４化合物である硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）を含むという実験結果を示している。一方の図１１Ｆおよび１１Ｈと、他方の図１１Ｇとの比較から導き出すことができるとおり、ここで実証され得るのは、光ダイオード２５８が光導電モードで駆動される場合、ＦｉＰ効果の正負は、３ｍｍ×３ｍｍのサイズを示すｐ型吸収材料２４４のＣＺＴＳに衝突する入射光ビーム１３２の強度に依存し得るということである。このように、入射光ビーム１３２の強度について適度に異なる２つ値の使用により、同じく、特に、縦方向センサ信号に関する前述の曖昧さを２つの個別の測定曲線の比較によって解消するための参照ベースとして使用され得る、２つの個別の測定曲線の取得が実現可能となり得る。
図１１Ｆで例示されているように、比較的強度が高く、照明源１５６に含まれる緑色発光ダイオード（ＬＥＤ）１５８が５３０ｎｍの波長を放出し且つ比較的高い６００ｍＡの電流で駆動される場合、負のＦｉＰ効果が観察され得た。同じ検出器１１０における比較的高い強度の場合のさらなる一例として、８５０ｎｍの波長を放出し、且つ、さらに高い１０００ｍＡの電流で駆動されるＮＩＲ発光ダイオード（ＬＥＤ）１５８が、図１１Ｈに示すような、同じく負のＦｉＰ効果を示す測定曲線を得るために採用された。
これらの所見とは対照的に、正のＦｉＰ効果は、振幅が比較的小さいものの、図１１Ｇで例示されているとおり、同じ光学検出器１１０において、縦方向光学センサ１１４内のｐ型吸収材料２４４、すなわちＣＺＴＳを比較的低い強度で照らすことによって観察することができた。この目的に対し、照明源１５６は５３０ｎｍの波長を放出する緑色発光ダイオード（ＬＥＤ）１５８を含み、この実験ではこれをわずか８ｍＡのかなり低い電流で駆動した結果、比較的強度が低い入射光ビーム１３２が提供された。
入射光ビーム１３２の強度に応じたＦｉＰ効果の挙動は、特に、照明の総出力が同じである場合に、入射光ビーム１３２のビーム断面積１７４が小さいことからそのビーム断面１７４の範囲内で高い強度を引き起こす場合、ｐ型吸収材料２４４であるＣＺＴＳ内で多数の生成された電荷担体の再結合が発生し得る、という想定によって説明され得る。反対に、照明の総出力が同じである場合に、入射光ビーム１３２のビーム断面積１７４が大きいことからそのビーム断面１７４の範囲内では低い強度しかまねき得ないという状況では、ｐ型吸収材料２４４であるＣＺＴＳ内での再結合が事実上全く発生し得せず、その上、この種の材料は特に、多数の欠陥を有し得る。
結果的に、縦方向光学センサ１１４の少なくとも２つの操作モード間での切り替えにより、このように、２つの個別の測定曲線の取得が実現可能となり得、個別の曲線の１つは特に、参照目的で使用され得る。光ダイオード２５８は一般的に、光起電モードではＦｉＰ効果を示すことができない一方、同じ光ダイオード２５８が光導電モードでは実際にＦｉＰ効果を示すことができることから、相応に、縦方向センサ信号に関する前述の曖昧さを２つの個別の測定曲線の比較によって解消するための参照ベースとして、光起電モードで取得される測定曲線の使用が可能となり得る。
縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０がカルコゲニド１３６である硫化鉛（ＰｂＳ）またはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）を光導電性材料１３４として含む検出器１１０と比べ、図１１Ａから１１Ｈで例示されているようなこの種の検出器１１０は多数の優位性を有し、特に、均質な膜形成、観察可能な低い電圧、高い信号対ノイズ比に帰結する暗電流の欠如、ゼロオフセット、照明の総出力が同じである場合の、より高い電流、および縦方向光学センサ１１４が透明または透光性であり得る能力が挙げられる。
さらに、図１１Ｊで例示されているとおり、ここに記載の縦方向光学センサ１１４を通る光電流は相応に、検出器１１０の使用によって判定することができ、この目的に対し、バイアス電圧を特にグラウンド１５２より上方で提供するよう構成設定されたバイアス電圧源１５０を、好ましくは光導電モードでの光ダイオード２５８の駆動に使用することができる。この目的に対し、光ダイオード２５８は逆バイアスモードで採用され、光ダイオード２５８のｎ型半導体層２３８はｐ型半導体層２４０に関して正の電圧で駆動される。これは、光ダイオード２５８のｎ型半導体層２３８とｐ型半導体層２４０との間で使用されるバイアスがゼロである、いわゆる「光起電モード」とは対照的である。光導電モードを光ダイオード２５８に適用すると、一般的に、光ダイオード２５８におけるＦｉＰ効果の観察、すなわち照明の総出力が同じである場合、光ダイオード２５８によって生成される光電流はセンサ領域１３０内での光ビームのビーム断面積に依存すると認められるという観測に繋がる。結果的に、縦方向センサ信号がセンサ領域１３０内での導電性に依存することから、少なくとも１つの縦方向センサ信号を記録すれば、センサ領域１３０内の光ビームのビーム断面積の判定が可能となることにより、物体１１２の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報の生成が可能となる。図１１Ｊにおける詳細については、図１１Ａまたは１１Ｂの説明を参照するとよい。
図１１Ｊで詳しく例示されているとおり、好適な一実施形態において、切り替え装置２６０を付加的に採用することができ、切り替え装置２６０を特に、バイアス電圧を少なくとも２つの、互いに異なっていてもよい個別の値に設定するために、バイアス電圧源１５０に対して影響を及ぼすよう適応させることができる。このように、縦方向光学センサ１１４の少なくとも２つの操作モードの間で切り替えることが可能となり得る形で、少なくとも２つの異なるバイアス電圧を光ダイオード２５８に印加するようバイアス電圧源１５０を構成設定することができる。結果として、縦方向光学センサ１１４のセンサ領域１３０内の導電性は、異なるバイアス電圧の印加によって調整可能となり得る。この実施形態において、第１の操作モード、特に逆バイアスモードでは光ダイオード２５８に対して非ゼロのバイアス電圧を印加することができ、光ダイオード２５８のｎ型半導体層２３８は、前述のとおり、ｐ型半導体層２４０に関して正の電圧で駆動され得る。このように、第１の操作モードでは、第１の縦方向センサ信号を取得することができる。さらに、第２の操作モードではゼロバイアスを光ダイオード２５８に適用することができ、これは結果的に、光ダイオード２５８を非バイアスの状態にすることにより、同じく前述のとおり、光起電モードを採用することができるという観察に繋がり得る。このように、第２の操作モードでは第２の縦方向センサ信号も同様に取得することができ、これは一般的に第１の縦方向センサ信号とは異なる。
図１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｄでは縦方向光学センサ１１４のさらなる好適な３つの例を例示しており、光導電性材料１３４は量子ドット２６４を含むコロイド膜２６２の形で提供される。さらに、図１２Ｂでは、図１２Ａに関する縦方向光学センサ１１４における負のＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果を示しており、量子ドット２６４向けに選択された光導電性材料は硫化鉛（ＰｂＳ）であった。
図１２Ａで例示されているように、第１の実施形態では縦方向光学センサ１１４が、例えばＪ．Ｐ．Ｃｌｉｆｆｏｒｄ ｅｔ ａｌ．などによる記載のように、ショットキーダイオード２６６として振舞い、光導電性材料１３４として作用するコロイドＰｂＳ量子ドット２６４の膜２６２（ＰｂＳ ＣＱＤ膜）は、第１電極２６８と第２電極２７０との間に挟まれる。ここでは、入射光ビーム１３２が衝突する第１電極２６８は、好ましくは導電性でかつ少なくとも一部が光学的に透明な電極２７２の層と、より好ましくは少なくとも１種の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、特にインジウムドープスズ酸化物（ＩＴＯ）の電極２７４とを含む。ただし、他の種類の導電性で且つ光学的に透明な材料２７２が第１電極２６８として適切である場合もあり、特に、フッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、または代替的に金属ナノワイヤー、例えばＡｇまたはＣｕのナノワイヤーの１種または複数が挙げられる。これとは対照的に、第２電極２７０は少なくとも１個の光学的に不透明な電極であってもよいことから、好ましくは金属電極２７６、特にアルミニウム（Ａｌ）電極２７８を含み得る。この特定の例では、第２電極２７０は好ましくは均一な金属層を含み得る。この構成の結果として、ショットキーバリア２８０がＰｂＳ ＣＱＤ膜２６２とアルミニウム電極２７８との間の界面に形成し得る。ＩＴＯ電極２７４を通る入射光ビーム１３２はＣＱＤ膜２６２内で電子およびホールを生成し、これらはそれぞれＩＴＯ電極２７４およびアルミニウム電極２７８膜へと向かう境界で収集され得る。結果として、ショットキーバリア２８０のＣＱＤ膜２６２内で空乏領域が形成し得、これは金属−ＣＱＤ界面に位置する一方、ＣＱＤ膜２６２内の残存容積をｐ型半導体層２４０として捉えることができる。
この特定の例では、直径が５ｎｍを超えるＰｂＳ量子ドット２６４を含むＰｂＳ ＣＱＤ膜２６２でもなお、１０００ｎｍ超で良好な吸収を示す。この結果を達成するため、非極性有機溶媒、好ましくはオクタン中のＰｂＳ量子ドット２６４の１００ｍｇ／ｍｌ溶液が提供され、この溶液から、被着法により、好ましくは１０００ｒｐｍから６０００ｒｐｍ、例えば４０００ｒｐｍの回転数でのスピンコーティング法により、２つの後続層がＩＴＯ電極２７４上に形成された。２つの層をそれぞれ個別に、好ましくは１０秒から１０分間、より好ましくは１０秒から１分、例えば３０秒間の処理時間にわたり、エタンジチオールで処理した後、乾燥過程を好ましくは１分から２時間、より好ましくは１０分から１時間、例えば３０分間の乾燥時間にわたり、５０℃から２５０℃、好ましくは１００℃から２００℃の乾燥温度で実施した。この種の手順は、縦方向光学センサ１１４向けに、ＣＱＤ膜２６２を通る短絡が可能な限り少ない構成の取得に関して、特に有利であることが判明した。最後に、厚さ１００ｎｍのアルミニウム層を、蒸発を経て、コロイド膜２６２上に金属電極２７６として被着させた。この種の標本における負のＦｉＰ効果の発生を実証する実験結果が、１００℃から１８０℃の範囲で２０℃間隔の乾燥温度について、図１２Ｂに記載されている。上記同様、８５０ｎｍの波長を放出し、１０００ｍＡの比較的高い電流で駆動されるＮＩＲ発光ダイオード（ＬＥＤ）１５８を、図１２Ａに従って、ショットキーダイオード２６６として作用する縦方向光学センサ１１４の照明用として採用した。
図１２Ｃで例示されている代替的な一実施形態において、好ましくは二酸化チタン（ＴｉＯ２）層２８４を含む阻止層２８２を、好ましくは導電性で少なくとも一部が光学的に透明な電極２７２、より好ましくは少なくとも１種の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、特にフッ素ドープスズ酸化物（ＳｎＯ２：Ｆ、ＦＴＯ）電極２８６を含む第１電極２６８の層に被着させた後、ＣＱＤ膜２６２を阻止層２８２の表面に、図１２Ａと似た光導電性材料１３４として被着させた。図１２Ｃで例示されている例において、導電性ポリマー２８８、好ましくはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）層２９０を、ＣＱＤ膜２６２へ被着させた。外部の電気的手段への良好な電気的接触を達成するため、２００ｎｍの蒸着銀（Ａｇ）電極２９４を少なくとも２個含む分割電極２９２を、ＰＥＤＯＴ層２９０へ被着させた。あるいは、分割電極２９２を、白金（Ｐｔ）電極および金（Ａｕ）電極から成る群から選択してもよい。ここでは分割電極２９２は、好ましくは多数の部分電極として配列されているか、または金属格子の形の分割電極であってもよい。あるいは、図１２Ｃで例示されているとおり、メソ多孔質酸化チタン（ＴｉＯ）層２９６を付加的に、二酸化チタン（ＴｉＯ２）阻止層２８４とＣＱＤ膜２６２との間に被着させてもよく、この特定の実施形態においても、メソ多孔質酸化チタン（ＴｉＯ）層２９６をここではｎ型半導体層２３８と捉えることができる一方、ＣＱＤ膜２６２をｐ型半導体層２４０と捉えることができる。
図１２Ｄで例示されているさらなる一実施形態において、好ましくは二酸化チタン（ＴｉＯ２）層２８４を含む阻止層２８２を、導電性で少なくとも一部が光学的に透明な電極２７２、より好ましくは少なくとも１種の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、特にフッ素ドープスズ酸化物（ＳｎＯ２：Ｆ、ＦＴＯ）電極２８６を含む第１電極２６８の層に被着させた後、ＣＱＤ膜２６２を阻止層２８２の表面に、図１２Ｃと似た光導電性材料１３４として被着させた。ただし、図１２Ｃとは対照的に、単一の２００ｎｍの蒸着銀（Ａｇ）電極２９４を含む金属電極２７６を、この実施形態では第２電極２７０として使用する。あるいは、メソ多孔質酸化チタン（ＴｉＯ）層２９６を付加的に、二酸化チタン（ＴｉＯ２）阻止層２８４とＣＱＤ膜２６２との間に、図１２Ｃに示す実施形態での説明と同様の形で被着させてもよい。ただし、図１２Ｄに記載の付加的なメソ多孔質酸化チタン（ＴｉＯ）層２９６を省略すると、層がより均質になると考えられる。
上記にて概説のとおり、検出器１１０は直線ビーム経路または傾斜ビーム経路、有角ビーム経路、分岐ビーム経路、偏向または分割ビーム経路または他の種類のビーム経路を有し得る。さらに、光ビーム１３２は各ビーム経路または部分ビーム経路に沿って、１回または反復的に、一方向または二方向で伝播し得る。以上により、上記の構成要素または以下に詳しく挙げる任意のさらなる構成要素は全体的にまたは部分的に、縦方向光学センサ１１４の前方および／または縦方向光学センサ１１４の後方に配置され得る。
１１０ 検出器
１１２ 物体
１１４ 縦方向光学センサ
１１６ 光軸
１１８ ハウジング
１２０ 転送装置
１２２ 屈折レンズ
１２４ 開口
１２６ 視野方向
１２８ 座標系
１３０ センサ領域
１３２ 光ビーム
１３４ 光導電性材料
１３６ カルコゲニド
１３８ 信号リード線
１４０ 評価装置
１４２ 焦点
１４４ アクチュエータ
１４６ アクチュエータ制御ユニット
１４８ 縦方向評価ユニット
１５０ バイアス電圧源
１５２ グラウンド
１５４ 増幅器
１５６ 照明源
１５８ 発光ダイオード
１６０ 変調照明源
１６２ 変調装置
１６４ ロックイン増幅器
１６６ データ処理装置
１６８ 光導電性材料層
１７０ 基板
１７２ セラミック基板
１７４ ビーム断面積
１７６ 第１電極
１７８ 第２電極
１８０ 透明基板
１８２ 透光性基板
１８４ 横方向光学センサ
１８６ 透明導電性酸化物層
１８８ 透明導電性酸化物
１９０ 第１電極
１９２ 第２電極
１９４ 第１分割電極
１９６ 第２分割電極
１９８ センサエリア
２００ 検出器システム
２０２ カメラ
２０４ ヒューマンマシンインターフェース
２０６ 娯楽装置
２０８ 追跡システム
２１０ 横方向評価ユニット
２１２ 位置情報
２１４ 撮像装置
２１６ 制御要素
２１８ 使用者
２２０ ビーコン装置
２２２ マシン
２２４ 進路制御装置
２２６ 電流を持続する能力のある材料層
２２８ 第１電極
２３０ 第２電極
２３２ ビーム経路
２３４ ＰＩＮダイオード
２３６ ｉ型半導体層
２３８ ｎ型半導体層
２４０ ｐ型半導体層
２４２ 薄膜太陽電池
２４４ ｐ型吸収材料
２４６ バック接点層
２４８ 境界層
２５０ 緩衝層
２５２ 保護層
２５４ 電荷担体収集層
２５６ 透明導電性酸化物層
２５８ 光ダイオード
２６０ 切り替え装置
２６２ コロイド膜
２６４ 量子ドット
２６６ ショットキーダイオード
２６８ 第１電極
２７０ 第２電極
２７２ 光学的に透明な電極
２７４ インジウムドープスズ酸化物（ＩＴＯ）電極
２７６ 金属電極
２７８ アルミニウム（Ａｌ）電極
２８０ ショットキーバリア
２８２ 阻止層
２８４ 二酸化チタン（ＴｉＯ２）層
２８６ フッ素ドープスズ酸化物（ＳｎＯ２：Ｆ、ＦＴＯ）電極
２８８ 導電性ポリマー
２９０ ＰＥＤＯＴ層
２９２ 分割電極
２９４ 銀（Ａｇ）電極
２９６ メソ多孔質酸化チタン（ＴｉＯ２）層

Claims (54)

  1. 少なくとも１個の物体（１１２）を光学的に検出する検出器（１１０）であって、
    少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）であって、少なくとも１つのセンサ領域（１３０）を有し、光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、前記縦方向センサ信号は、前記照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の光ビーム（１３２）のビーム断面積（１７４）に依存し、前記センサ領域（１３０）は電流持続能力のある少なくとも１種の材料を含み、前記材料の少なくとも１つの特性は、前記照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）の前記ビーム断面積に依存し、前記縦方向センサ信号は前記少なくとも１つの特性に依存する、縦方向光学センサ（１１４）と、
    少なくとも１個の評価装置（１４０）であって。前記縦方向光学センサ（１１４）の縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置（１４０）と、を含み、
    前記センサ領域（１３０）は少なくとも１種の光伝導性材料（１３４）を含み、前記光伝導性材料（１３４）の導電率は、前記照明の総出力が同じである場合、センサ領域（１３０）内の光ビーム（１３２）の前記ビーム断面積（１７４）に依存し、前記縦方向センサ信号は前記導電率に依存する、検出器（１１０）。
  2. 前記光導電性材料（１３４）が硫化鉛（ＰｂＳ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、テルル化水銀亜鉛（ＨｇＺｎＴｅ）、硫セレン化鉛（ＰｂＳＳｅ）、銅−亜鉛−スズ−硫黄−セレンカルコゲニド（ＣＺＴＳＳｅ）、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を含む合金、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）からなる群から選択され、前記プニクトゲニドが窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、アンチモン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＳｂ）、リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、ヒ化リン化ガリウム（ＧａＡｓＰ）、およびリン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＰ）、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成るから成る群から選択される請求項１に記載の検出器（１１０）。
  3. 前記光伝導性材料（１３４）がドープシリコンを、特にシリコンフロートゾーンウェハーとして含み、ドープシリコンが好ましくは１０１３ｃｍ−３以下のドーパント濃度、５・１０２・Ωｃｍ以上の導電性、および／または５００μｍ以下の厚さを示す請求項１または２に記載の検出器（１１０）。
  4. 前記光伝導性材料（１３４）がコロイド膜（２６２）として提供され、前記コロイド膜（２６２）が量子ドット（２６４）を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  5. 前記光伝導性材料（１３４）が有機光伝導性材料であり、前記有機光伝導性材料が少なくとも１個の共役芳香族分子、特に色素または顔料、および／または電子ドナー材料と電子アクセプタ材料の混合物を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  6. 有機光伝導性材料がフタロシアニン、ナフタロシアニン、サブフタロシアニン、ペリレン、アントラセン、ピレン、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、フラーレン、インジゴイド色素、ビスアゾ顔料、スクアリリウム色素、チアピリリウム色素、アズレニウム色素、ジチオケトピロロピロール、キナクリドン、ジブロモアンタンスロン、ポリビニルカルバゾール、これらの誘導体または組み合わせから成る群から選択される化合物を含む請求項５に記載の検出器（１１０）。
  7. 電子ドナー材料が有機ドナーポリマー、特にポリ［３−ヘキシルチオフェン−２，５．ジイル］（Ｐ３ＨＴ）、ポリ［３−（４−ｎ−オクチル）−フェニルチオフェン］（ＰＯＰＴ）、ポリ［３−１０−ｎ−オクチル−３−フェノチアジン−ビニレンチオフェン−コ−２，５−チオフェン］（ＰＴＺＶ−ＰＴ）、ポリ［４，８−ビス［（２−エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル］［３−フルオロ−２−［（２−エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４−ｂ］チオフェンジイル］（ＰＴＢ７）、ポリ［チオフェン−２，５−ジイル−オルト−［５，６−ビス（ドデシルオキシ）ベンゾ［ｃ］［１，２，５］チアジアゾール］−４，７−ジイル］（ＰＢＴ−Ｔ１）、ポリ［２，６−（４，４−ビス−（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シクロペンタ［２，１−ｂ；３，４−ｂ’］ジチオフェン）−オルト−４，７（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＰＤＴＢＴ）、ポリ［５，７−ビス（４−デカニル−２−チエニル）−チエノ（３，４−ｂ）ジアチアゾールチオフェン−２，５］（ＰＤＤＴＴ）、ポリ［Ｎ−９’−ヘプタデカニル−２，７−カルバゾール−オルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＤＴＢＴ）、ポリ［（４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ；２’，３’−ｄ］シロール）−２，６−ジイル−オルト−（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）−４，７−ジイル］（ＰＳＢＴＢＴ）、ポリ［３−フェニルヒドラゾンチオフェン］（ＰＰＨＴ）、ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［２−メトキシ−５−（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）、ポリ［９，９−ジ−オクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ−４−ブチルフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン］（ＰＦＢ）、またはこれらの誘導体、修飾体もしくは混合物のうち１種を含む請求項５または６に記載の検出器（１１０）。
  8. 電子アクセプタ材料がフラーレンベースの電子アクセプタ材料、特に［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣ６０ＢＭ）、［６，６］−フェニル−Ｃ７１−酪酸メチルエステル（ＰＣ７０ＢＭ）、［６，６］−フェニル−Ｃ８４−酪酸メチルエステル（ＰＣ８４ＢＭ）、インデン−Ｃ６０ビス付加体（ＩＣＢＡ）、１つまたは２つの付着オリゴエーテル（ＯＥ）鎖（それぞれＣ７０−ＤＰＭ−ＯＥまたはＣ７０−ＤＰＭ−ＯＥ２）を含むジフェニルメタノフラーレン（ＤＰＭ）成分、またはこれらの誘導体、修飾体もしくは混合物のうち１種を含む請求項５から７のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  9. 電子アクセプタ材料が有機アクセプタポリマー、特にシアノ−ポリ［フェニレンビニレン］（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［５−（２−（エチルヘキシルオキシ）−２−メトキシシアノテレフタルイデン］（ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［オキサ−１，４−フェニレン−１，２−（１−シアノ）−エチレン−２，５−ジオクチルオキシ−１，４−フェニレン−１，２−（２−シアノ）−エチレン−１，４−フェニレン］（ＣＮ−エーテル−ＰＰＶ）、ポリ［１，４−ジオクチルオキシ−ｐ−２，５−ジシアノフェニレンビニレン］（ＤＯＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ［９，９’−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール］（ＰＦ８ＢＴ）、またはこれらの誘導体、修飾体もしくは混合物のうち１種を含む請求項５から８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  10. 前記光学検出器が前記センサ領域（１３０）の少なくとも一部の電気抵抗または導電性の少なくとも１回または複数回の測定によって、具体的には少なくとも１回の電流−電圧測定および／または少なくとも１回の電圧−電流測定の実施によって、前記縦方向センサ信号を生成するよう適応された請求項１から９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  11. 材料全体にわたりバイアス電圧が印加される請求項１０に記載の検出器（１１０）。
  12. バイアス電圧源（１５０）および負荷抵抗器が前記縦方向光学センサ（１１４）と直列に配列される請求項１１に記載の検出器（１１０）。
  13. 前記センサ領域（１３０）の導電性が、前記照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内で前記光ビーム（１３２）によって生成される光点のビーム幅の減少に伴って減少する請求項１から１２のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  14. 前記縦方向光学センサ（１１４）が少なくとも１つの光伝導性材料（１３４）の層（１６８）およびこの層（１６８）と接触する少なくとも２個の電極（１７６、１７８）とを含み、前記少なくとも２個の電極（１７６、１７８）が前記光伝導性材料（１３４）の層（１６８）において別々の位置に適用される請求項１から１３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  15. 前記少なくとも２個の電極（１７６、１７８）が層（１６８）の同じ側に適用される請求項１４に記載の検出器（１１０）。
  16. 前記光伝導性材料（１３４）の層（１６８）とこの層（１６８）と接触する前記電極（１７６、１７８）のうち少なくとも１個との間の境界にショットキーバリアが形成される請求項１４または１５に記載の検出器（１１０）。
  17. 少なくとも１つの前記光伝導性材料（１３４）の層（１６８）が少なくとも１個の基板（１７０）へ直接または間接的に適用される請求項１４から１６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  18. 前記基板（１７０）が絶縁性基板、好ましくはセラミック基板（１７２）である請求項１７に記載の検出器（１１０）。
  19. 前記基板（１７０）が少なくとも部分的に透明または透光性である請求項１７または１８に記載の検出器（１１０）。
  20. 前記少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）が少なくとも１個の透明な縦方向光学センサを含む請求項１から１９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  21. 前記検出器（１１０）が少なくとも２個の縦方向光学センサ（１１４）から成る少なくとも１つのスタックを含む請求項１から２０のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  22. 前記検出器（１１０）が少なくとも２個の縦方向光学センサ（１１４）から成る少なくとも１つの配列を含み、配列が光軸（１１６）に対して直角に配列される請求項１から２１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  23. 配列内の複数の前記縦方向光学センサ（１１４）が複数の個別の抵抗器から成る１つのマトリクス内に配列され、前記マトリクス内の個々の抵抗器の合計抵抗が前記配列内で入射光ビーム（１３２）によって照らされる前記縦方向光学センサ（１１４）の数、Ｎに依存し、前記光ビーム（１３２）によって照らされる前記縦方向光学センサ（１１４）の数Ｎを判定するよう前記評価装置（１４０）が適応され、評価装置がさらに、前記光ビーム（１３２）によって照らされるＮ個の前記縦方向光学センサ（１１４）の使用によって物体（１１２）の少なくとも１つの縦座標を判定するように適用された請求項２２に記載の検出器（１１０）。
  24. 前記縦方向光学センサ（１１４）がさらに、前記光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照明が付加的に前記センサ領域（１３０）内の温度上昇を引き起こし、前記センサ領域（１３０）の導電性が、照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の温度のさらに依存し、前記縦方向センサ信号が、総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の温度にさらに依存するように設計された請求項１から２３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  25. 評価装置（１４０）が照明の幾何形状と、検出器（１１０）を基準とする物体（１１２）の相対位置との間における少なくとも１つの所定の関係から、物体（１１２）の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように設計される、請求項１から２４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  26. 評価装置（１４０）が少なくとも１個の縦方向センサ信号からの光ビーム（１３２）のビーム断面（１７４）の判定によって、物体（１１２）の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように適合される、請求項２５に記載の検出器（１１０）。
  27. 前記物体（１１２）の縦方向位置に関する前記少なくとも１項目の情報を判定するため、前記光ビーム（１３２）の前記ビーム断面積（１７４）を前記光ビーム（１３２）の既知のビーム特性と比較するよう、前記評価装置（１４０）が適応される請求項２６に記載の検出器（１１０）。
  28. 前記光ビーム（１３２）が非変調連続波光ビームである請求項１から２７のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  29. さらに、
    少なくとも１個の横方向光学センサ（１８４）を含み、前記横方向光学センサ（１８４）が前記物体（１１２）から前記検出器（１１０）へと移動中の前記光ビーム（１３２）の横方向位置を判定するよう適応されており、前記横方向位置が前記検出器の光軸（１１６）に対して垂直な少なくとも１つの次元での位置であり、横方向光学センサ（１８４）が少なくとも１個の横方向センサ信号を生成するよう適応され、
    前記評価装置（１４０）がさらに、前記横方向センサ信号の評価によって前記物体（１１２）の横方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計されている、
    請求項１から２８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  30. 前記横方向光学センサ（１８４）が、少なくとも１個の第１電極（１９０）、少なくとも１個の第２の電極（１９２）および２つの別個の透明伝導性酸化物（１８８）層（１８６）の間に埋め込まれた少なくとも１種の光伝導性材料（１３４）層（１６８）を有する光検出器であり、前記横方向光学センサ（１８４）がセンサエリア（１９８）を有し、前記第１電極および前記第２電極が前記透明伝導性酸化物（１８８）層（１８６）のうち１つにおいて別々の位置に適用され、少なくとも１個の横方向光学センサ信号が前記センサエリア（１９８）内での前記光ビーム（１３２）の位置を示す請求項２９に記載の検出器（１１０）。
  31. 少なくとも１個の電極（１９０、１９２）が少なくとも２個の部分電極（１９４、１９６）を有する分割電極であり、前記部分電極（１９４、１９６）を通る電流は、前記センサエリア（１９８）内での前記光ビーム（１３２）の位置に依存し、部分電極（１９４、１９６）を通る前記電流に従って前記横方向センサ信号を生成するよう前記横方向光学センサ（１８４）が適応される請求項３０に記載の検出器（１１０）。
  32. 前記検出器（１１０）が、前記物体（１１２）の前記横方向位置に関する情報を、前記部分電極（１９４、１９６）を通る複数の電流の少なくとも１つの比率から導き出すよう適応される請求項３１に記載の検出器（１１０）。
  33. 前記少なくとも１個の横方向光学センサ（１８４）が少なくとも１個の透明な横方向光学センサを含む請求項２９から３２のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  34. さらに少なくとも１個の照明源（１５６）を含む請求項１から３３のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  35. 前記検出器（１１０）がさらに少なくとも１個の撮像装置（２１４）を含む請求項１から３４のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  36. 前記撮像装置（２１４）が、無機カメラ；モノクロムカメラ；マルチクロムカメラ；フルカラーカメラ；ピクセル化無機チップ；ピクセル化有機カメラ；ＣＣＤチップ、好ましくは多色ＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップ；ＣＭＯＳチップ；ＩＲカメラ；ＲＧＢカメラから成る群から選択されたカメラを含む請求項３５に記載の検出器（１１０）。
  37. 前記縦方向光学センサ（１１４）が少なくとも１個の第１電極（２２８）、少なくとも１個の第２電極（２３０）、および前記第１電極（２２８）と前記第２電極（２３０）との間に位置する電流持続能力のある材料の層（２２６）を有する光検出器であり、前記第１電極（２２８）および前記第２電極（２３０）のうち少なくとも１個が透明な電極である請求項１から３６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  38. 電流持続能力のある前記材料が前記第１電極（２２８）と前記第２電極（２３０）との間に配置され、ＰＩＮダイオード（２３４）として配列され、前記ＰＩＮダイオード（２３４）がｎ型半導体層（２３８）とｐ型半導体層（２４０）との間に位置するｉ型半導体層（２３６）を含み、前記ｉ型半導体層（２３６）がｎ型半導体層（２３８）およびｐ型半導体層（２４０）それぞれの厚さを超える厚さを示す請求項１から３７のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  39. 少なくとも１個の物体（１１２）を光学的に検出する検出器（１１０）であって、
    少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）であって、少なくとも１つのセンサ領域（１３０）を有し、前記光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、前記縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）のビーム断面積（１７４）に依存し、前記縦方向光学センサ（１１４）は、前記照明の総出力が同じである場合に前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）の前記ビーム断面積（１７４）に依存する少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成することが可能であり、その結果、前記縦方向センサ信号の振幅は前記センサ領域（１３０）内で前記光ビーム（１３２）によって生成される光点の断面積の減少に伴って減少する、縦方向光学センサ（１１４）と、
    少なくとも１個の評価装置（１４０）であって、前記縦方向光学センサ（１１４）の前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置（１４０）と、を含む、請求項１から３８のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  40. 少なくとも１個の物体（１１２）を光学的に検出する検出器（１１０）であって、
    少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）であって、少なくとも１つのセンサ領域（１３０）を有し、前記光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、前記縦方向センサ信号は、前記照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）のビーム断面積（１７４）に依存し、前記縦方向光学センサ（１１４）は、前記照明の総出力が同じである場合に前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）の前記ビーム断面積（１７４）に依存する少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成することが可能であり、前記縦方向センサ信号の最小値は前記センサ領域（１３０）に衝突する前記光ビーム（１３２）の断面積が最小となる条件下で発生する、縦方向光学センサ（１１４）と、
    少なくとも１個の評価装置（１４０）であって、前記縦方向光学センサ（１１４）の前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置（１４０）と、を含む、請求項１から３９のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  41. 少なくとも１個の物体（１１２）を光学的に検出する検出器（１１０）であって、
    少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）であって、少なくとも１つのセンサ領域（１３０）を有し、光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、前記縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）のビーム断面積（１７４）に依存し、前記縦方向センサ（１１４）は実質的に、０Ｈｚから５００Ｈｚの前記光ビームの変調周波数範囲では非周波数依存である、縦方向光学センサ（１１４）と、
    少なくとも１個の評価装置（１４０）であって、前記縦方向光学センサ（１１４）の前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置（１４０）と、を含む、請求項１から４０のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  42. 少なくとも１個の物体（１１２）を光学的に検出する検出器（１１０）であって、
    少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）であって、少なくとも１つのセンサ領域（１３０）を有し、光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、前記縦方向センサ信号は、前記照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）のビーム断面積（１７４）に依存し、前記縦方向光学センサ（１１４）は光伝導性モードで駆動される少なくとも１個の光ダイオード（２５８）を含み、前記センサ領域（１３０）の導電性は、前記照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域内の前記光ビームの前記ビーム断面積に依存し、前記縦方向センサ信号は前記導電性に依存する、縦方向光学センサ（１１４）と、
    少なくとも１個の評価装置（１４０）であって、前記縦方向光学センサの前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される、評価装置（１４０）と、を含む、請求項１から４１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  43. 光ダイオード（２５８）が少なくとも１種のｐ型吸収材料（２４４）、少なくとも１つのｎ型半導体層（２３８）、および少なくとも一対の電極（１７６、１７８）を含む請求項４２に記載の検出器（１１０）。
  44. ｐ型吸収材料（２４４）が第３族−第５族化合物、第２族−第６族化合物、第１族−第３族−第６族２化合物、および第１族２−第２族−第４族−第６族４化合物から成る群から選択される請求項４３に記載の検出器（１１０）。
  45. ｐ型吸収材料（２４４）が非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、非晶質シリコンを含む合金、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）、セレン化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳｅ）、銅−亜鉛−スズ−硫黄−セレンカルコゲニド（ＣＺＴＳＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、有機−無機ハロゲン化物ペロブスカイト、ならびにこれらの固溶体および／またはドープ変形から成る群から選択される請求項４４に記載の検出器（１１０）。
  46. バイアス電圧が前記光ダイオード（２５８）全体にわたり逆バイアスモードで印加される請求項４２から４５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
  47. 少なくとも１個の物体（１１２）の撮像のためのカメラ（２０２）であって、検出器（１１０）に関する請求項１から４６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を少なくとも１個含むカメラ（２０２）。
  48. 使用者（２１８）とマシン（２２２）との間で情報のうち少なくとも１つの項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェース（２０４）であって、検出器（１１０）に関連する請求項１から４６のいずれか一項に記載の少なくとも１個の検出器（１１０）を含み、使用者（２１８）の幾何学的情報のうち少なくとも１つの項目を検出器（１１０）によって生成するように設計され、幾何学情報に対し、情報のうち少なくとも１つの項目を割り当てるように設計されるヒューマンマシンインターフェース（２０４）。
  49. 少なくとも１つの娯楽機能を実行するための娯楽装置（２０６）であって、ヒューマンマシンインターフェース（２０４）に関する請求項４８に記載のヒューマンマシンインターフェース（２０４）を少なくとも１つを含み、ヒューマンマシンインターフェース（２０４）を手段として情報のうち少なくとも１つの項目をプレーヤ（２１８）により入力可能となるように設計され、娯楽機能を情報に従って変えるように設計される娯楽装置（２０６）。
  50. 少なくとも１個の可動物体（１１２）の位置を追跡する追跡システム（２０８）であって、検出器（１１０）に関する請求項１から４６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の、物体（１１２）の一連の位置を追跡するように適合される進路制御装置（２２４）を含み、各位置が特定の時点における物体（１１２）の少なくとも１つの縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を含む追跡システム（２０８）。
  51. 少なくとも１個の物体（１１２）の少なくとも１つの位置を判定する走査システムであって、検出器（１１０）に関する請求項１から４６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の物体（１１２）の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１個の点の照明を目的に構成される少なくとも１本の光ビーム（１３２）を放出するように適合される少なくとも１個の照明源を含み、少なくとも１個の点と走査システムとの間の距離に関する情報のうち少なくとも１つの項目を少なくとも１個の検出器（１１０）の使用によって生成するように設計される走査システム。
  52. 請求項５０に記載の少なくとも１つの追跡システム（２０８）と、請求項５１に記載の少なくとも１つの走査システムとを含む立体視装置であって、前記追跡システム（２０８）および前記走査システムがそれぞれ少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）を含み、これらが立体視装置の光軸（１１６）と平行な配向で整列されると同時に、個々の変位が前記立体視装置の前記光軸（１１６）に対して直角な配向を示す立体視装置。
  53. 少なくとも１個の物体（１１２）を光学的に検出する方法であって、
    少なくとも１個の縦方向光学センサ（１１４）の使用によって少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成する工程であって、前記縦方向センサ信号は光ビーム（１３２）による前記縦方向光学センサ（１１４）のセンサ領域（１３０）の照明に依存し、前記縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）のビーム断面積（１７４）に依存し、前記センサ領域（１３０）は電流持続能力のある少なくとも１種の材料を含み、材料の少なくとも１つの特性は、前記照明の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）の前記ビーム断面積に依存し、前記縦方向センサ信号は前記少なくとも１つの特性に依存する、工程と、
    前記縦方向光学センサ（１１４）の前記縦方向センサ信号を評価することによって前記物体（１１２）の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成する工程と、を含み、
    前記センサ領域（１３０）は少なくとも１種の光伝導性材料（１３４）を含み、前記光伝導性材料（１３４）の導電率は、前記照明の総出力が同じである場合、センサ領域（１３０）内の光ビーム（１３２）の前記ビーム断面積（１７４）に依存し、前記縦方向センサ信号は前記導電率に依存する、方法。
  54. 検出器（１１０）に言及している請求項１から４６のいずれか一項に記載の検出器（１１０）の、交通技術における測距；交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；走査用途；立体視用途；写真撮影用途；撮像用途またはカメラ用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途；車両向けのホーミングビーコンまたは追跡ビーコン検出器；熱シグネチャによる物体の距離および／または位置の測定；機械視覚用途；ロボット工学用途；物流用途から成る群から選択される用途を目的とする使用。
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