CN109416402A - 用于光学检测至少一个对象的检测器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于光学检测至少一个对象(112)的检测器(110)。检测器(110)包括：至少一个照射源(118)，其适于发射至少一个第一光束(120)和至少一个第二光束(122)，其中第一光束(120)具有第一张开角并且第二光束(122)具有第二张开角，其中第一张开角与第二张开角不同；至少一个纵向光学传感器(114)，其中纵向光学传感器(114)具有至少一个传感器区域(136)，其中纵向光学传感器(114)被设计为以取决于由光束对传感器区域(136)的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域(136)中光束的束横截面；以及至少一个评估装置(164)，其中评估装置(164)适于将纵向光学传感器(114)的纵向传感器信号区分为取决于由第一光束(120)对传感器区域(136)的照射的第一纵向传感器信号和取决于由第二光束(122)对传感器区域(136)的照射的第二纵向传感器信号，其中评估装置(164)被设计为通过评估第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号生成关于对象(112)的纵向位置的至少一个信息项。

Description

用于光学检测至少一个对象的检测器

技术领域

本发明涉及一种用于确定至少一个对象的位置的检测器、检测器***和方法。本发明还涉及用于在用户与机器之间交换至少一个信息项的人机接口、娱乐装置、跟踪***、相机、扫描***和检测器装置的各种用途。根据本发明的装置、***、方法和用途具体可以用于例如日常生活、游戏、交通技术、生产技术、安全技术、摄影(诸如用于艺术、文献或技术目的数字摄影或视频摄影)、医疗技术或科学方面的各个领域中。然而，其他应用也是可能的。

背景技术

从现有技术中已知大量的光学传感器和光伏器件。尽管光伏器件通常被用来将例如紫外线、可见光或红外光的电磁辐射变换为电信号或电能，但是光学检测器通常被用来拾取图像信息和/或用于检测至少一个光学参数，例如亮度。

从现有技术中已知大量的可以通常基于无机和/或有机传感器材料的使用的光学传感器。这种传感器的示例在US 2007/0176165A1、US 6,995,445 B2、DE 2501124 A1、DE3225372 A1中或在许多其他现有技术文献中公开。在越来越多的程度上，特别是由于成本原因和大面积处理的原因，正使用包括至少一种有机传感器材料的传感器，如例如US2007/0176165 A1中所描述的。特别地，所谓的染料太阳能电池在这里越来越重要，其通常描述于例如WO 2009/013282 A1中。然而，本发明不限于有机器件的使用。因此，具体地，也可以使用诸如CCD传感器和/或CMOS传感器的无机器件，具体地为像素化传感器。

基于这种光学传感器已知用于检测至少一个对象的大量检测器。这种检测器可以取决于各自的使用目的以不同的方式来实现。这种检测器的示例是成像装置，例如，相机和/或显微镜。例如，已知高分辨率共焦显微镜，其可以特别用于医疗技术和生物学领域中，以便以高光学分辨率检查生物样品。用于光学检测至少一个对象的检测器的另外的示例是例如基于相应的光学信号(例如，激光脉冲)的传播时间方法的距离测量装置。用于光学检测对象的检测器的另外的示例是三角测量***，借助于该三角测量***同样可以进行距离测量。

在WO 2012/110924 A1(其内容通过引用包括在此)中，提出了一种用于光学检测至少一个对象的检测器。该检测器包括至少一个光学传感器。该光学传感器具有至少一个传感器区域。光学传感器被设计成以取决于传感器区域的照射的方式生成至少一个传感器信号。给定相同的照射总功率，传感器信号取决于照射的几何形状，特别是取决于传感器区域上的照射的束横截面。检测器另外具有至少一个评估装置。该评估装置被设计成从传感器信号生成至少一个几何信息项，特别是关于照射和/或对象的至少一个几何信息项。

WO 2014/097181 A1(其全部内容通过引用被包括在此)公开了一种用于通过使用至少一个横向光学传感器和至少一个光学传感器来确定至少一个对象的位置的方法和检测器。具体地，公开了传感器堆叠的使用，以便以高精确度和无模糊性地确定对象的纵向位置。

WO 2015/024871 A1(其全部内容通过引用被包括在此)公开了一种光学检测器，该光学检测器包括：

-至少一个空间光调制器，其适于以空间分辨的方式修改光束的至少一个特性，该至少一个空间光调制器具有像素矩阵，每个像素是可控制的以单独修改通过像素的光束的一部分的至少一个光学特性；

-至少一个光学传感器，其适于检测通过该空间光调制器的像素矩阵之后的光束并且生成至少一个传感器信号；

-至少一个调制器装置，其适于以不同调制频率周期性地控制至少两个像素；以及

-至少一个评估装置，其适于执行频率分析以便确定针对调制频率的传感器信号的信号分量。

WO 2014/198629 A1(其全部内容通过引用包括在此)公开了一种用于确定至少一个对象的位置的检测器，该检测器包括：

-至少一个光学传感器，该光学传感器适于检测从对象朝向检测器传播的光束，该光学传感器具有至少一个像素矩阵；以及

-至少一个评估装置，该评估装置适于确定光学传感器的由光束照射的像素的数量N，该评估装置进一步适于通过使用由光束照射的像素的数量N来确定对象的至少一个纵向坐标。

2015年12月3日提交的EP 15 197 744.4(其全部内容通过引用包括在此)描述了用于光学检测至少一个对象的检测器。该检测器包括：

-至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器被设计为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面，其中纵向传感器信号进一步取决于纵向光学传感器的至少一个特性，其中纵向光学传感器的特性是可调节的；以及

-至少一个评估装置，其中评估装置被设计为通过评估纵向光学传感器的纵向传感器信号生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。

此外，通常，对于各种其它检测器概念，可以参考WO 2014/198626 A1、WO 2014/198629 A1和WO 2014/198625 A1，其全部内容通过引用包含在此。此外，参考也可以在本发明的上下文中使用的潜在材料和光学传感器，可以参考欧洲专利申请：2015年1月30日提交的No.EP 15 153 215.7、2015年3月3日提交的EP 15 157 363.1、2015年4月22日提交的EP15 164 653.6、2015年7月17日提交的EP 15177275.3、2015年8月10日提交的EP15180354.1和EP 15180353.3二者、以及2015年9月14日提交的EP 15 185 005.4、2015年11月25日提交的EP 15 196 238.8和EP 15 196 239.6二者、2015年12月3日提交的EP 15 197744.4以及全部于2016年2月16日提交的EP 16155834.1、EP 16155835.8和EP 16155845.7，所有这些申请的全部内容也通过引用包含在此。

尽管上述装置和检测器具有优点，但仍存在若干技术挑战。因此，通常存在用于检测对象在空间中的位置的检测器的需要，该检测器既可靠又可以低成本制造。具体地，存在3D感测概念的需要。各种已知概念至少部分地基于使用所谓的FiP传感器，诸如几个上述概念。为了无模糊性地检测对象在空间中的位置，使用FiP传感器的3D感测概念通常依赖于使用至少两个检测器，例如至少一个FiP传感器和至少一个参考检测器，以及光学透镜，以便具有至少两个不同的聚焦位置。例如，可以使用可以彼此堆叠布置的透明检测器。可替代地，两个检测器可以布置成使得例如由分束器分离的光束的光入射检测器二者。因此，透明检测器或昂贵的分束器是必需的。这导致与可实现的量子效率、信噪比和光学分辨率有关的缺点。

对已知概念的该讨论，诸如几个上述现有技术文献的概念，清楚地表明仍存在一些技术挑战。尽管存在上述装置和检测器所暗示的优点，特别是WO2012/110924 A1中公开的检测器，但是仍然存在关于简单、成本有效且仍然可靠的空间检测器的改进需求。

本发明解决的问题

因此，本发明的目的是提供面对已知装置和方法的上述技术挑战的装置和方法。具体地，本发明的目的是提供可靠地确定对象在空间中的位置的装置和方法，优选地具有低技术努力并且在技术资源和成本方面具有低要求。

发明内容

本发明采用独立权利要求的特征解决该问题。在从属权利要求和/或以下说明书和详细实施例中给出了可以单独地或组合地实现的本发明的有利发展。

如以下所使用的，术语“具有”、“包含”或“包括”或其任何语法变体以非排他的方式使用。因此，这些术语可以指除了由这些术语引入的特征之外，在该上下文中描述的实体中不存在另外特征的情况；以及存在一个或多个另外特征的情况。作为示例，表达“A具有B”、“A包含B”和“A包括B”都可以指除了B之外，A中不存在其它元素的情况(即，A仅仅并且排它地由B组成的情况)，以及除了B之外，在实体A中存在一个或多个另外元素(诸如元素C、元素C和D或甚至另外元素)的情况。

此外，应该注意，当引入相应的特征或元素时，指示特征或元素可以出现一次或多于一次的术语“至少一个”、“一个或多个”或类似表达通常将仅使用一次。在下文中，在大多数情况下，当涉及相应的特征或元素时，不会重复“至少一个”或“一个或多个”的表述，而不是否认相应的特征或元素可以出现一次或多于一次的事实。

此外，如以下所使用的，术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似的术语与可选的特征结合使用，而不限制替代的可能性。因此，由这些术语引入的特征是可选的特征，并不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如本领域技术人员将认识到的，本发明可以通过使用替代特征来执行。类似地，由“在本发明的实施例中”或类似表述引入的特征旨在作为可选特征，对于本发明的替代实施例没有任何限制、对于本发明的范围没有任何限制、以及对于将以这种方式引入的特征与本发明的其他可选或非可选特征组合的可能性没有任何限制。

在本发明的第一方面，公开了一种检测器，用于光学检测至少一个对象，特别地用于确定至少一个对象的位置，具体关于至少一个对象的深度或深度和宽度二者。

“对象”通常可以是从活体对象和非活体对象中选择的任意对象。因此，作为示例，至少一个对象可以包括一个或多个物品和/或物品的一个或多个部分。另外或可选地，对象可以是或可以包括一个或多个生物和/或其一个或多个部分，诸如人(例如，用户)和/或动物的一个或多个身体部分。

如本文所使用的，术语“位置”是指关于对象和/或对象的至少一部分在空间中的位置和/或取向的至少一个信息项。因此，该至少一个信息项可暗指对象的至少一个点与该至少一个检测器之间的至少一个距离。如将在下面进一步详细描述的，该距离可以是纵向坐标或者可以有助于确定对象的点的纵向坐标。另外或可替代地，可以确定关于对象和/或对象的至少一部分的位置和/或取向的一个或多个其他信息项。作为示例，可以确定对象和/或对象的至少一部分的至少一个横向坐标。因此，对象的位置可以暗指对象和/或对象的至少一部分的至少一个纵向坐标。另外或可替代地，对象的位置可以暗指对象和/或对象的至少一部分的至少一个横向坐标。另外或可替代地，对象的位置可以暗指表示对象在空间中的取向的对象的至少一个取向信息。

为此目的，作为示例，可以使用一个或多个坐标系，并且可以通过使用一个、两个、三个或更多个坐标来确定对象的位置。作为示例，可以使用一个或多个笛卡尔坐标系和/或其它类型的坐标系。在一个示例中，坐标系可以是检测器具有预定位置和/或取向的检测器的坐标系。如下面将进一步详细描述的，检测器可以具有光轴，该光轴可以构成检测器的主观察方向。光轴可以形成坐标系的轴，诸如z轴。此外，可以提供一个或多个附加轴，优选地垂直于z轴。

因此，作为示例，检测器可以构成如下坐标系，在该坐标系中，光轴形成z轴，并且另外可以提供垂直于z轴并且彼此垂直的x轴和y轴。作为示例，检测器和/或检测器的一部分可以停留在该坐标系中的特定点处，诸如在该坐标系的原点处。在该坐标系中，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于纵向方向的任意方向可以被认为是横向方向，并且x和/或y坐标可以被认为是横向坐标。

可替代地，可以使用其它类型的坐标系。因此，作为示例，可以使用极坐标系，在该极坐标系中，光轴形成z轴，并且距z轴距离和极角可用作附加坐标。再次，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于z轴的任何方向可以被认为是横向方向，并且极坐标和/或极角可以被认为是横向坐标。

如在此所使用的，用于光学检测的检测器通常是适于提供关于至少一个对象的位置的至少一个信息项的装置。检测器可以是固定装置或移动装置。此外，检测器可以是独立装置，或者可以形成另一装置(诸如计算机、车辆或任何其它装置)的一部分。此外，检测器可以是手持装置。检测器的其它实施例是可行的。

检测器可以适于以任何可行的方式提供关于至少一个对象的位置的至少一个信息项。因此，信息可以例如以电子、视觉、声学或其任意组合的方式提供。信息可以进一步存储在检测器或单独装置的数据存储器中和/或可以经由诸如无线接口和/或有线接口的至少一个接口来提供。

根据本发明的用于光学检测至少一个对象的检测器包括：

-至少一个照射源，其适于发射至少一个第一光束和至少一个第二光束，其中第一光束具有第一张开角并且第二光束具有第二张开角，其中第一张开角与第二张开角不同；

-至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器被设计为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面；以及

-至少一个评估装置，其中评估装置适于将纵向光学传感器的纵向传感器信号区分为取决于由第一光束对传感器区域的照射的第一纵向传感器信号和取决于由第二光束对传感器区域的照射的第二纵向传感器信号，其中评估装置被设计为通过评估第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号，生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。

在此，上面列出的组件可以是单独的组件。可替代地，可以将上面列出的两个或更多个组件集成为一个组件。此外，该至少一个评估装置可以形成为独立于传送装置和纵向光学传感器的单独的评估装置，但是可以优选地连接到纵向光学传感器以便接收纵向传感器信号。可替代地，该至少一个评估装置可以完全或部分地集成到纵向光学传感器中。

如在此所使用的，光学传感器通常是指用于检测光束(诸如用于检测由光束生成的照射和/或光斑)的光敏装置。如下面进一步详细描述的，光学传感器可以适于确定对象和/或对象的至少一部分(诸如至少一个光束从其朝向检测器行进的对象的至少一部分)的至少一个纵向坐标。

如在此所使用的，“纵向光学传感器”通常是被设计为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号的装置，其中给出相同的照射总功率，根据所谓的“FiP效应”，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面。如在此所使用的，术语“传感器信号”通常是指由纵向光学传感器响应于照射而生成的任意可存储和可传输信号。纵向传感器信号通常可以是指示纵向位置(其同样可以表示为深度)的任意信号。作为示例，纵向传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，纵向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。另外或可替代地，纵向传感器信号可以是或可以包括数字数据。作为示例，传感器信号可以是或可以包括至少一个电子信号，该电子信号可以是或可以包括数字电子信号和/或模拟电子信号。纵向传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。纵向传感器信号可以进一步包括通过组合两个或更多个独立信号(诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或多个信号的商)而导出的任意信号。对于纵向光学传感器和纵向传感器信号的潜在实施例，可以参考如WO 2012/110924A1中公开的光学传感器。此外，可以使用原始传感器信号，或者检测器、光学传感器或任何其它元件可适于处理或预处理该传感器信号，从而生成次级传感器信号，该次级传感器信号也可以用作传感器信号，诸如通过滤波等的预处理。

如在此所使用的，术语“光”通常是指可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一种或多种范围中的电磁辐射。其中，部分地根据ISO标准ISO-21348，术语可见光谱范围通常是指380nm至760nm的光谱范围。术语红外(IR)光谱范围通常是指760nm至1000μm范围内的电磁辐射，其中760nm至1.4μm的范围通常被称为近红外(NIR)光谱范围，并且从15μm至1000μm的范围被称为远红外(FIR)光谱范围。术语紫外光谱范围通常是指1nm至380nm范围内(优选100nm至380nm范围内)的电磁辐射。优选地，本发明中使用的光是可见光，即可见光谱范围内的光。

术语“光束”通常是指发射到特定方向的光量，具体地是指基本上在相同方向中行进的光量，包括具有扩散角或加宽角的光束的可能性。因此，光束可以是在垂直于光束传播方向的方向中具有预定延伸的光线束。优选地，光束可以是或可以包括一个或多个高斯光束，该高斯光束可以由一个或多个高斯束参数表征，诸如束腰、瑞利长度或任何其它束参数中的一种或多种或者适合于表征在空间中的束直径和/或束传播的发展的束参数的组合。光束从对象朝向检测器传播。

如在此进一步使用的，术语“调制的”通常是指至少一种特性的周期性变化。因此，作为示例，调制光束具体地可以使用至少一个调制频率进行幅度调制和/或频率调制。作为示例，调制可以是正弦调制或另一种类型的调制，诸如锯齿波调制、方波调制、沃尔什(Walsh)函数类型调制、用于码复用的类GPS调制，诸如码分多路复用(CDM)或另一种类型的调制。具体地，至少一个调制频率可以是固定频率，其中，调制频率中的变化也是可行的并且可以被检测到。

给定光束的相同的照射总功率，根据FiP效应，至少一个纵向传感器信号取决于至少一个纵向光学传感器的传感器区域中的光束的束横截面。

如在此所使用的，术语“传感器区域”通常是指二维或三维区域，其优选地但不是必须地是连续的并且可以形成连续区域，其中传感器区域被设计为以取决于照射的方式改变至少一种可测量的特性。通过示例的方式，所述至少一个特性可以包括电特性，例如，通过传感器区域被设计为单独或与光学传感器的其它元件相互作用生成光电压和/或光电流和/或一些其它类型的信号。特别地，传感器区域可以以这种方式实现，即它以取决于传感器区域的照射的方式生成均一的优选单个的信号。因此，传感器区域可以是纵向光学传感器的最小单元，从该最小单元生成均一信号(例如电信号)，例如对于传感器区域的部分区域，该均一信号优选地不再能够细分为部分信号。纵向光学传感器可以具有一个或多个这种传感器区域，后者的情况例如通过将多个这种传感器区域以二维和/或三维矩阵布置来布置。

根据本发明的检测器以及其他装置和在本发明上下文中提出的方法具体地可以被认为是实施与所谓的“FiP”效应类似的想法，该“FiP”效应在WO 2012/110924 A1和/或WO2014/097181 A1中被另外详细地说明。其中，“FiP”暗示可以生成信号i的效应，该信号i在相同照射的总功率P的情况下取决于光子密度、光子通量并且因此取决于入射束的截面φ(F)。

如在此所使用的，术语“束横截面”通常是指光束或由光束生成的光斑在特定位置处的横向延伸。如在此进一步使用的，光斑通常是指由光束在特定位置处的可见或可检测的圆形或非圆形照射。在光斑中，光可以完全或部分地散射或者可以简单地透射。在生成圆形光斑的情况下，半径、直径或高斯束腰或高斯束腰的两倍可以用作束横截面的量度。在生成非圆形光斑的情况下，可以以任何其它可行的方式确定横截面，诸如通过确定具有与非圆形光斑相同面积的圆的横截面，其也被称为等效束横截面。在该方面，在传感器区域可以被具有尽可能小的横截面的光束入射(诸如当传感器区域可以位于受光学透镜影响的焦点处或附近时)的条件下，可以利用观察纵向传感器信号的极值，即极大值或极小值，特别是全局极值。在极值是极大值的情况下，该观察可以被称为正FiP效应，而在极值是极小值的情况下，该观察可以被称为负FiP效应。

给定由光束对传感器区域的相同的照射总功率，具有第一束直径或束横截面的光束可以生成第一纵向传感器信号，而具有与第一束直径或束横截面不同的第二束直径或束横截面的光束生成与第一纵向传感器信号不同的第二纵向传感器信号。因此，通过比较纵向传感器信号，可以生成关于束横截面(特别是关于束直径)的至少一个信息项。关于该效应的细节，可以参考WO 2012/110924 A1。因此，可以比较由纵向光学传感器生成的纵向传感器信号，以便获得关于光束的总功率和/或强度的信息和/或以便针对光束的总功率和/或总强度的归一化纵向传感器信号和/或关于对象的纵向位置的至少一个信息项。因此，作为示例，可以检测纵向光学传感器信号的最大值，并且可以将所有纵向传感器信号除以该最大值，从而生成归一化的纵向光学传感器信号，然后，可以通过使用上述已知关系将该归一化的纵向光学传感器信号变换成关于对象的至少一个纵向信息项。归一化的其它方法是可行的，诸如使用纵向传感器信号的平均值并且将所有纵向传感器信号除以平均值进行的归一化。其它选择也是可能的。这些选项中的每一个选项可以适合于使变换独立于光束的总功率和/或强度。另外，因此可以生成关于光束的总功率和/或强度的信息。

具体地，在已知从对象传播到检测器的光束的一个或多个束特性的情况下，关于对象的纵向位置的至少一个信息项因此可以从至少一个纵向传感器信号和对象的纵向位置之间的已知关系导出。该已知关系可以作为算法和/或作为一个或多个校准曲线存储在评估装置中。作为示例，特别是对于高斯束，通过使用束腰和纵向坐标之间的高斯关系，可以容易地导出束直径或束腰与对象的位置之间的关系。

检测器包括适于发射至少一个第一光束和至少一个第二光束的至少一个照射源。因此，可能提供照射对象的一个或多个照射源，诸如通过使用一个或多个初级光线或光束，诸如具有预定特征的一个或多个初级光线或光束。在后一种情况下，从对象传播到检测器的光束可能是由对象和/或连接到对象的反射装置反射的光束。

如在此所使用的，“照射源”通常是指被设计为生成和发射至少一个光束的任意装置。照射源可以以各种方式实现。因此，照射源可以是例如检测器壳体中的检测器的一部分。然而，可替代地或另外，至少一个照射源同样可以布置在检测器壳体的外部，例如作为单独的光源。照射源可以与对象分离布置，并距一段距离照射对象。可替代地或另外，照射源同样可以连接到对象，或者甚至是对象的一部分，使得通过示例的方式，同样可以由照射源直接生成从对象出射的电磁辐射。通过示例的方式，至少一个照射源可以布置在对象上和/或对象中，并且直接生成照射传感器区域的电磁辐射。该照射源可以例如是或包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。通过示例的方式，可以在对象上布置至少一个红外发射器和/或至少一个用于可见光的发射器和/或至少一个用于紫外光的发射器。通过示例的方式，可以在对象上和/或对象中布置至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。照射源可以特别地包括一个或多个以下照射源：激光器，特别是激光二极管，尽管原则上可替代地或另外同样可以使用其它类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；焰源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构化光源。可替代地或另外，同样可以使用其它照射源。特别优选的是，照射源被设计为生成具有高斯束轮廓的一个或多个光束，如至少在例如许多激光器中是类似的情况。对于可选照射源的其它潜在实施例，可以参考WO 2012/110924A1和WO 2014/097181 A1中的一个。尽管如此，其它实施例同样是可行的。

照射源可包括人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源，例如至少一个发光二极管，特别是有机发光二极管和/或无机发光二极管。由于它们的通常定义的束轮廓和其它可操作性的特性，使用至少一个激光源作为照射源是特别优选的。例如，照射源可以包括两个激光源，其中激光源中的每一个激光源可以适于生成具有不同或相等波长的光束。照射源可以发射至少两个激光束。光束可以是发散激光束。光束中的一者或二者可以是发散光束，使得光束中的一者或二者的束直径随着距孔的距离而增加。光束可以具有不同的束发散。

例如，照射源可以连接到对象或甚至是对象的一部分，使得通过示例的方式从对象出射的电磁辐射同样可以由照射源直接生成。可替代地，照射源，例如，激光束中的每一个激光束可以被配置用于照射位于至少一个投影表面上的单个点，例如，该至少一个投影表面可以连接到对象或甚至是对象的一部分。

至少一个可选的照射源通常可以发射以下至少一种范围中的光：紫外光谱范围，优选在200nm至380nm的范围中；可见光谱范围(380nm至780nm)；红外光谱范围，优选在780nm至3.0微米的范围中。最优选地，至少一个照射源适于发射在可见光谱范围中的光，优选在500nm至780nm的范围中，最优选在650nm至750nm或690nm至700nm的范围中。在此，特别优选的是照射源可以呈现可以与纵向传感器的光谱灵敏度相关的光谱范围，特别是以确保可以由相应照射源照射的纵向传感器可以提供具有高强度的传感器信号的方式，该高强度的传感器信号因此可以以足够的信噪比实现高分辨率评估。

照射源可以被设计为调节第一光束的第一张开角和第二光束的第二张开角。例如，照射源可以包括至少两个光源，例如两个或更多个LED或激光源。激光源可以生成发散激光束。如在此所使用的，术语“调节张开角”是指修改、改变、适配由光源生成的光束的张开角(特别是预定的张开角)中的一种或多种。

例如，照射源可以包括至少一个投影表面，其中投影表面可以适于反射和/或投射由光源发射的光并且适配第一光束的第一张开角和第二光束的第二张开角。投影表面可以适于投射和/或反射入射在投影表面上的光。

特别地，照射源可以包括两个激光源，其中每个激光源可以适于生成至少一个光束。投影表面可以被布置为使得激光源的光束可以入射在投影表面上并在其上产生具有不同尺寸的激光光斑。例如，第一激光源的激光光斑在投影表面上可以具有与第二激光源的激光光斑不同的直径。投影表面可以适于投射和/或反射激光源的光束，使得第一光束的第一张开角和第二光束的第二张开角被调节。投影表面可以进一步布置为投射和/或反射第一光束和第二光束，使得第一光束和第二光束入射在纵向光学检测器上。第一光束和第二光束可以在纵向光学传感器的传感器区域上生成具有不同光斑尺寸的两个光斑。

例如，照射源可包括至少一个孔元件。孔元件可以是发光孔元件。如通常使用的，术语“孔元件”是指放置在入射光束的束路径上的照射源的光学元件，该入射光束随后入射在光学传感器上，其中孔元件可以仅允许入射光束的一部分穿过，而入射光束的其它部分被阻止和/或反射到诸如光学传感器外侧的一个或多个目标。因此，术语“孔元件”因而可以指具有不透明主体和***不透明主体的开口的光学元件，其中不透明主体可以适于阻止入射光束的进一步通过和/或反射光束，而可以入射在开口(通常表示为“孔”)上的那部分入射光可以穿过孔元件。因此，孔径元件也可以称为“光阑(diaphragm)”或“光圈(stop)”。

孔元件可以是可变孔元件。优选地，孔元件的开口可以是可调节的。因此，孔元件可以具有可调节区域，该可调节区域对应于孔的相应可调节开口度。结果，可调节区域可指示孔元件的开口度。为此目的，孔的开口可以在具有不同开口度的至少两个单独状态之间切换。通过示例的方式，孔的开口因此可以在呈现不同开口度的两个独立状态之间切换。作为另一个示例，孔的开口可以在三个、四个、五个、六个或更多个独立状态之间切换，这些独立状态可以诸如以步进的方式呈现增大或减小的开口度。然而，其它示例是可能的。可替代地，孔元件的开口可以在给定范围内以连续方式切换，诸如通过使用可调节光阑，也称为“虹膜光阑(iris diaphragm)”或简称为“虹膜”。此外，例如，光源的尺寸可以是可变的和/或可调节的，例如通过一个或多个扩散器，特别是至少一个扩散器盘、至少一个透镜或至少一个掩模，特别是至少一个点图案。

优选地，孔元件的开口可以位于孔元件的中心，特别是以孔元件的中心可以保持在不同的独立状态之间的方式。

根据本发明的孔元件可以包括像素化光学元件，其可以适于仅允许入射光束的一部分穿过而入射光束的其它部分被阻止和/或反射到诸如光学传感器外侧的一个或多个目标。特别地，像素化光学元件可以包括至少一个空间光调制器，也简称为“SLM”，其中SLM可以适于以空间分辨的方式修改入射光束的至少一个特性，特别是局部地修改入射光束的透射率和/或反射率。为此目的，SLM可以包括像素矩阵，其中每个像素可以独立地是可寻址的，以便能够允许光束的一部分穿过相应的像素或者不穿过相应像素。在此，可以不穿过相应像素的光束的部分可以被吸收和/或反射到诸如可以专门为此目的提供的一个或多个目标。在特别优选的实施例中，SLM的像素中的每个像素可以包括微透镜阵列，其中微透镜中的每个微透镜可以优选地是可调透镜。可替代地或另外，在另一特别优选的实施例中，SLM的像素中的每个像素可以包括数字微镜装置(DMD)，其包括微镜阵列，其中微镜中的每个微镜可以优选地是可调反射镜。空间调制入射光束的后一种也可以称为“数字光处理”或“DLP”。此外，检测器还可以包括至少一个调制器装置，该至少一个调制器装置可以适于以不同调制频率周期性地控制至少两个像素。

此外，由于空间光调制器的每个像素可以独立控制，所以孔元件的可调节区域可以在不同的透射率和/或反射率状态之间调节。可替代地或另外，孔元件的位置可以进一步调节。出于这些目的，可以分别以如下方式控制所选择的独立像素的数量，即，它们呈现允许入射光束穿过通过寻址所选数量的像素所生成的孔区域的状态。

照射源可包括至少两个孔元件，其中孔元件具有不同的孔开口尺寸。第一孔元件的直径可以与第二孔元件的直径不同。

照射源可以适于发射至少两种不同波长的光。例如，照射源可以被配置为在发射至少一个第一波长的光和发射至少一个第二波长的光之间切换，和/或照射源可以包括发射不同波长的光的两个光源。第一光束可以具有第一波长，并且第二光束可以具有与第一波长不同的第二波长。

例如，在照射源包括两个光源的情况下，具有第一孔尺寸的第一孔元件可以位于第一光源的前面，而具有与第一孔尺寸不同的第二孔尺寸的第二孔元件可以位于第二孔元件的前面。第一光束可以由第一光源生成并且可以入射在第一孔元件上，这可以将第一光束的张开角适配为第一值。第二光束可以由第二光源生成并且可以入射在第二孔元件上，这可以将第二光束的张开角适配为与第一张开角不同的第二值。因此，入射在纵向光学传感器的传感器区域上的第一光束和第二光束可以具有不同的束横截面，并且可以在纵向光学传感器区域上生成具有不同值的两个光斑。纵向光学传感器可以生成纵向传感器信号，该纵向传感器信号取决于由第一和第二光束对传感器区域的照射和/或由第一和第二光束对传感器区域的照射生成。因此，纵向传感器信号可以包括取决于由第一光束对传感器区域的照射的和/或由第一光束对传感器区域的照射生成的第一部分，以及取决于由第二光束对传感器区域的照射的和/或由第二光束对传感器区域的照射生成的第二部分。可替代地，纵向光学传感器可以生成两个纵向传感器信号，其中第一纵向传感器信号可以取决于由第一光束对传感器区域的照射和/或可以由第一光束对传感器区域的照射生成，并且第二纵向传感器信号可以取决于由第二光束对传感器区域的照射和/或可以由第二光束对传感器区域的照射生成。

第一光束和第二光束可以同时或顺序发射。

如上所述，评估装置适于将纵向光学传感器的纵向传感器信号区分(例如分离和/或分配)成取决于由第一光束对传感器区域的照射的第一纵向传感器信号和取决于由第二光束对传感器区域的照射的第二纵向传感器信号，其中评估装置被设计为通过评估第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。如在此所使用的，术语“评估装置”通常是指被设计成生成信息项(即关于对象的位置的至少一个信息项)的任意装置。作为示例，评估装置可以是或可以包括一个或多个集成电路，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或一个或多个数据处理装置，诸如一个或多个计算机，优选地一个或多个微计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于接收和/或预处理传感器信号的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。如在此所使用的，传感器信号通常可以指纵向传感器信号中的一个纵向传感器信号，并且如果应用的话，也可以指横向传感器信号。此外，评估装置可以包括一个或多个数据存储装置。此外，如上所述，评估装置可以包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。

该至少一个评估装置可以适于执行至少一个计算机程序，诸如执行或支持生成信息项的步骤的至少一个计算机程序。作为示例，可以实现一个或多个算法，其通过使用传感器信号作为输入变量，可以执行到对象的位置的预定变换。

评估装置可以特别地包括至少一个数据处理装置，特别是电子数据处理装置，其可被设计成通过评估传感器信号来生成信息项。因此，评估装置被设计成使用传感器信号作为输入变量，并且通过处理这些输入变量来生成关于对象的横向位置和纵向位置的信息项。该处理可以并行、相继或甚至以组合的方式进行。评估装置可以使用任意处理来生成这些信息项，诸如通过计算和/或使用至少一个存储的和/或已知的关系。除了传感器信号之外，一个或多个另外的参数和/或信息项可以影响所述关系，例如关于调制频率的至少一个信息项。该关系可以根据经验、分析或半经验来确定或可确定。特别优选地，该关系包括至少一个校准曲线、至少一组校准曲线、至少一个函数或所提到的可能性的组合。一个或多个校准曲线可以例如以一组值的形式及其相关联的函数值的形式存储在例如数据存储装置和/或表中。然而，可替代地或另外，至少一个校准曲线同样可以例如以参数化形式和/或作为函数方程存储。可以使用用于将传感器信号处理为信息项的单独关系。可替代地，用于处理传感器信号的至少一个组合关系是可行的。各种可能性可被设想并同样可以组合。

通过示例的方式，评估装置可以根据以确定信息项为目的的编程来设计。评估装置可特别包括至少一个计算机，例如至少一个微计算机。此外，评估装置可以包括一个或多个易失性或非易失性数据存储器。作为数据处理装置，特别是至少一个计算机的替代或补充，评估装置可以包括被设计用于确定信息项的一个或多个另外的电子组件，例如电子表，并且特别是至少一个查找表，和/或至少一个专用集成电路(ASIC)。

如上所述，检测器具有至少一个评估装置。特别地，至少一个评估装置同样可被设计成完全或部分地控制或驱动检测器，例如通过被设计成控制至少一个照射源和/或控制检测器的至少一个调制装置的评估装置。评估装置特别地可以被设计成执行至少一个测量周期，在该至少一个测量周期中，拾取一个或多个传感器信号，诸如多个传感器信号，例如连续地在照射的不同调制频率下的多个传感器信号。

如上所述，评估装置被设计为通过评估至少一个传感器信号来生成关于对象的位置的至少一个信息项。对象的所述位置可以是静态的，或者甚至可以包括对象的至少一个运动，例如检测器或其部分与其对象或部分之间的相对运动。在该情况下，相对运动通常可以包括至少一个线性运动和/或至少一个旋转运动。运动信息项例如同样可以通过比较在不同时间拾取的至少两个信息项来获得，使得例如至少一个位置信息项同样可以包括至少一个速度信息项和/或至少一个加速度信息项，例如关于对象或其部分与检测器或其部分之间的至少一个相对速度的至少一个信息项。特别地，该至少一个位置信息项通常可以选自：关于对象或其部分与检测器或其部分之间的距离的信息项，特别是光路长度；关于对象或其部分与可选的传送装置或其部分之间的距离或光学距离的信息项；关于对象或其部分相对于检测器或其部分的定位的信息项；关于对象和/或其部分相对于检测器或其部分的取向的信息项；关于对象或其部分与检测器或其部分之间的相对运动的信息项；关于对象或其部分的二维或三维空间配置(特别是对象的几何形状或形式)的信息项。通常，至少一个位置信息项可以因此选自例如以下组成的组：关于对象或其至少一部分的至少一个位置的信息项；关于对象或其一部分的至少一个取向的信息；关于对象或其一部分的几何形状或形式的信息项，关于对象或其一部分的速度的信息项，关于对象或其一部分的加速度的信息项，关于对象或其一部分在检测器的视觉范围中存在或不存在的信息项。

可以例如在至少一个坐标系(例如检测器或其部分所位于的坐标系)中指定至少一个位置信息项。可替代地或另外，位置信息同样可以简单地包括例如检测器或其部分与对象或其部分之间的距离。所提到的可能性的组合同样可以设想。

评估装置可以适于通过从至少一个纵向传感器信号确定光束的直径来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。关于通过利用根据本发明的评估装置确定关于对象的纵向位置的至少一个信息项的进一步细节，可以参考WO 2014/097181 A1中的描述。因此，通常，评估装置可以适于将光束的束横截面和/或直径与光束的已知束特性进行比较，以便优选地从光束的束直径对光束传播方向中的至少一个传播坐标的已知依赖性和/或从光束的已知高斯分布，确定关于对象的纵向位置的至少一个信息项。例如，照射源可以适于将光束的张开角调节到预定的张开角，使得光束的束直径在照射源和/或照射源的一个或多个孔的位置处是已知的。

评估装置可以被设计为通过频率、调制或相移中的一种或多种来区分第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号。因此，评估装置可以被设计为分离和/或确定由第一光束生成的纵向传感器信号的部分和由第二光束生成的纵向传感器信号的部分。例如，光束可以是调制光束，其中光束可以用不同的调制频率调制。检测器可以被设计为在不同调制的情况下检测至少两个纵向传感器信号，特别是分别在不同调制频率下的至少两个传感器信号。纵向光学传感器可以设计为使得给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于照射调制的调制频率。纵向传感器信号可以包括取决于第一光束的调制频率的第一部分和取决于第二光束的调制频率的第二部分。评估装置可以被设计为区分和/或分离和/或确定由第一光束生成的纵向传感器信号的部分和由第二光束生成的纵向传感器信号的部分。

评估装置可以被设计为通过评估至少两个纵向传感器信号来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。评估装置可以适于通过从至少一个纵向传感器信号确定光束的直径来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。

评估装置可以被设计为通过考虑第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号来解决模糊性。评估装置可以被设计为无模糊性地评估纵向光学传感器信号。评估装置可以被配置为解决光束的束横截面与对象的纵向位置之间的已知关系中的模糊性。因此，即使从对象传播到检测器的光束的束特性是完全或部分已知的，众所周知，在许多束中，束横截面在到达焦点之前变窄，并且之后，再次变宽。因此，在光束具有最窄束横截面的焦点之前和之后，出现沿光束传播轴的光束具有相同的横截面的位置。因此，作为示例，在焦点之前和之后的距离z0处，光束的横截面是相同的。

在该上下文中，可以参考2015年10月28日提交的欧洲专利申请号15191960.2，其全部内容通过引用包含在此。在仅使用具有特定光谱灵敏度的一个纵向光学传感器的情况下，在光束的总功率或强度已知的情况下，可能确定光束的具体横截面。通过使用该信息，可以确定相应的纵向光学传感器距焦点的距离z0。然而，为了确定相应的纵向光学传感器是位于焦点之前还是之后，需要附加信息，诸如对象和/或检测器的移动历史和/或关于检测器位于焦点之前或之后的信息。在典型情况下，可能不会提供该附加信息。因此，为了解决模糊性，检测器可包括至少两个纵向光学传感器。然而，尤其是考虑到成本效率和空间要求，可能希望通过使用单个纵向光学传感器来确定关于对象的纵向位置的至少一个信息项而没有模糊性。因此，根据本发明，公开了适于发射至少一个第一光束和至少一个第二光束的至少一个照射源，其中第一光束具有第一张开角第二光束具有第二张开角，其中第一张开角不同于第二张开角。通过生成具有不同的特别是预定的张开角的两个光束可以允许解决模糊性。入射在纵向光学传感器的传感器区域上的第一光束和第二光束可以具有不同的束横截面，并且可以在纵向光学传感器区域上生成具有不同尺寸(例如不同直径)的两个光斑。纵向光学传感器可以生成纵向传感器信号，该纵向传感器信号取决于第一和第二光束对传感器区域的照射和/或由第一和第二光束对传感器区域的照射生成。纵向传感器信号可以包括取决于由第一光束对传感器区域的照射的和/或由第一光束对传感器区域的照射生成的第一部分。纵向传感器信号可以包括取决于由第二光束对传感器区域的照射的和/或由第二光束对传感器区域的照射生成的第二部分。评估装置可以适于分离和/或确定第一和第二部分，并通过评估纵向传感器信号的两个部分来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。因此，评估装置可以适于从纵向传感器信号的第一和第二部分中确定纵向光学传感器是否位于焦点之前或之后的附加信息。例如，评估装置可以适于比较纵向传感器信号的部分并且从纵向传感器信号的第一和第二部分中确定纵向光学传感器是否位于焦点之前或之后。

在评估装置通过评估纵向传感器信号的各部分来识别出第一光束的束横截面大于第二光束的束横截面，其中调节第一光束的张开角的孔大于调节第二光束的张开角的孔，评估装置可以确定光束仍然变窄并且纵向光学传感器的位置位于光束的焦点之前。相反，在第一光束的束横截面小于第二光束的束横截面的情况下，评估装置可以确定光束变宽并且纵向光学传感器的位置位于焦点之后。通常，评估装置可以适于通过比较由第一光束和第二光束生成的纵向传感器信号的各部分来识别光束是否变宽或变窄。

评估装置可以被配置为执行纵向传感器信号的分析，特别是纵向传感器信号的曲线分析。评估装置可以被配置为确定纵向传感器信号的幅度。评估装置可以被设计为确定第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号的幅度。评估装置可以被配置为同时评估第一和第二纵向传感器信号。评估装置可以被配置为通过比较第一和第二纵向传感器信号来解决模糊性。评估装置可以适于归一化纵向传感器信号并且独立于光束的强度生成关于对象的纵向位置的信息。可以比较第一和第二纵向传感器信号，以便获得关于光束的总功率和/或强度的信息和/或以便关于光束的总功率和/或总强度将纵向传感器信号和/或对象的纵向位置的至少一个信息项归一化。

此外，检测器可以具有用于调制照射(特别是用于周期性调制)至少一个调制装置，特别是周期性束中断装置。照射的调制应理解为意指一种过程，在该过程中，照射的总功率特别地随着一个或多个调制频率优选地周期性地改变。特别地，可以在照射的总功率的极大值和极小值之间实现周期性调制。极小值可以是0，但也可以是>0，使得通过示例的方式不必实现完全调制。调制可以例如在对象和光学传感器之间的束路径中实现，例如通过将至少一个调制装置布置在所述束路径中。然而，可替代地或另外，调制同样可以在用于照射对象的可选照射源和对象之间的束路径中实现，例如通过将至少一个调制装置布置在所述束路径中。也可以想到这些可能性的组合。该至少一个调制装置可以包括例如束斩波器或一些其它类型的周期性束中断装置，例如包括至少一个中断器叶片或中断器轮，其优选地以恒定速度旋转并且因此可以周期性地中断照射。然而，可替代地或另外，也可以使用一种或多种不同类型的调制装置，例如基于电光效应和/或声光效应的调制装置。再次可替代地或另外，至少一个可选的照射源本身也可以被设计成生成调制的照射，例如通过具有调制的强度和/或总功率(例如周期性调制的总功率)的所述照射源本身，和/或通过实现为脉冲照射源(例如脉冲激光器)的所述照射源。因此，通过示例的方式，至少一个调制装置也可以完全或部分地集成到照射源中。可以想到各种可能性。

检测器特别地可以设计成检测至少两个纵向传感器信号或者一个纵向传感器信号的两个部分或分量。在不同调制的情况下，可以检测分别在不同调制频率下的至少两个纵向传感器信号。评估装置可以设计成通过评估至少两个纵向传感器信号生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。如WO 2012/110924 A1和WO 2014/097181 A1中所描述的，可以解决模糊性和/或可以考虑例如照射的总功率通常是未知的事实。通过示例的方式，检测器可以被设计成采用0.05Hz至1MHz(诸如0.1Hz至10kHz)的频率实现对象和/或检测器的至少一个传感器区域(诸如至少一个纵向光学传感器的至少一个传感器区域)的照射的调制。如上所述，为该目的，检测器可以包括至少一个调制装置，该至少一个调制装置可以集成到至少一个可选的照射源中和/或可以独立于照射源。因此，至少一个照射源可以自身适于生成上述照射调制，和/或可以存在至少一个独立调制装置，诸如至少一个斩波器和/或具有调制透射率的至少一个装置，诸如至少一个电光装置和/或至少一个声光装置。

例如，第一光束和第二光束可以是调制光束。可以通过一个或多个调制频率来调制光束。例如，通过使用一个或多个调制频率调制光束，光束的焦点可以是可调节的，特别是可变的。特别地，当入射在纵向光学传感器上时，光束可以被聚焦或者可以不聚焦。可以通过一个或多个调制频率来调制光束。例如，通过使用一个或多个调制频率调制光束，光束的焦点可以是可调节的，特别是可变的。特别地，当入射在纵向光学传感器上时，光束可以被聚焦或者可以不聚焦。此外，纵向光学传感器可以被设计成使得给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于照射调制的调制频率。

根据本发明，如上所述，将至少一个调制频率施加到光学检测器可能是有利的。然而，仍然可以在不向光学检测器施加调制频率的情况下直接确定纵向传感器信号。在许多相关情况下可能不需要施加调制频率以获得关于对象的期望纵向信息。结果，光学检测器因此可以不需要包括可以进一步有助于空间检测器的简单且成本有效的设置的调制装置。作为进一步的结果，空间光调制器可以以时间复用模式而不是频率复用模式或其组合来使用。

调制装置可以适于调制照射，使得第一光束和第二光束具有相移。例如，周期信号可以用于光源调制。例如，相移可以是180°，使得纵向光学传感器的最终响应可以是两个纵向传感器信号的比率。由此，可以从纵向光学传感器的响应直接导出距离。

检测器可包括至少两个纵向光学传感器，其中每个纵向光学传感器可适于生成至少一个纵向传感器信号。作为示例，纵向光学传感器的传感器区域或传感器表面因此可以平行取向，其中可以容忍轻微的角度公差，诸如不大于10°的角度公差，优选为不大于5°。在此，优选地，检测器的所有纵向光学传感器可以是透明的，该所有纵向光学传感器可以优选地沿着检测器的光轴以堆叠的形式布置。因此，光束可以在优选地随后入射到其它纵向光学传感器上之前，穿过第一透明纵向光学传感器。因此，来自对象的光束可以随后到达光学检测器中存在的所有纵向光学传感器。在此，不同的纵向光学传感器可以关于入射光束呈现相同或不同的光谱灵敏度。

根据本发明的检测器可以包括如WO 2014/097181 A1中公开的纵向光学传感器的堆叠，特别是与一个或多个横向光学传感器组合。作为示例，一个或多个横向光学传感器可以位于纵向光学传感器堆叠的面向对象的一侧。可替代地或另外，一个或多个横向光学传感器可位于纵向光学传感器堆叠的背离对象的一侧。另外或可替代地，一个或多个横向光学传感器可以***在堆叠的纵向光学传感器之间。然而，可能仅包括单个纵向光学传感器但没有横向光学传感器的实施例仍然是可能的，诸如在可能期望仅确定对象的深度的情况下。

优选地，检测器进一步可以包括至少一个横向光学传感器，该至少一个横向光学传感器可以适于确定从对象行进到检测器的光束的横向位置，该横向位置是在垂直于检测器的光轴的至少一个维度中的位置，该横向光学传感器可以适于生成至少一个横向传感器信号，其中评估装置可以进一步被设计为通过评估横向传感器信号来生成关于对象的横向位置的至少一个信息项。

如在此所使用的，术语“横向光学传感器”通常是指适于确定从对象行进到检测器的至少一个光束的横向位置的装置。关于术语位置，可以参考上面的定义。因此，优选地，横向位置可以是或可以包括在垂直于检测器的光轴的至少一个维度中的至少一个坐标。作为示例，横向位置可以是由光束在垂直于光轴的平面中(诸如在横向光学传感器的光敏传感器表面上)生成的光斑的位置。作为示例，在该平面中的位置可以以笛卡尔坐标和/或极坐标给出。其它实施例是可行的。对于横向光学传感器的潜在实施例，可以参考WO 2014/097181 A1。然而，其它实施例是可行的并且将在下面进一步详细描述。

横向光学传感器可以提供至少一个横向传感器信号。在此，横向传感器信号通常可以是指示横向位置的任意信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。另外或可替代地，横向传感器信号可以是或可以包括数字数据。横向传感器信号可包括单个信号值和/或一系列信号值。横向传感器信号可以进一步包括任意信号，该任意信号可以通过组合两个或更多个单独信号来导出，诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或更多个信号的商。

例如，类似于根据WO 2014/097181 A1的公开内容，横向光学传感器可以是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和至少一种光伏材料的光电检测器，其中光伏材料可以嵌入在第一电极和第二电极之间。因此，横向光学传感器可以是或可以包括一个或多个光电检测器，诸如一个或多个有机光电检测器，并且最优选地，一个或多个染料敏化有机太阳能电池(DSC，也称为染料太阳能电池)，诸如一种或多种固体染料敏化有机太阳能电池(s-DSC)。因此，检测器可以包括用作至少一个横向光学传感器的一个或多个DSC(诸如一个或多个sDSC)和用作至少一个纵向光学传感器的一个或多个DSC(诸如一个或多个sDSC)。

横向光学传感器可以包括传感器区，该传感器区优选地可以对于从对象行进到检测器的光束是透明的。因此，横向光学传感器可以适于确定光束在一个或多个横向方向中(诸如在x方向和/或在y方向中)的横向位置。为此目的，至少一个横向光学传感器可以进一步适于生成至少一个横向传感器信号。因此，评估装置可以被设计为通过评估纵向光学传感器的横向传感器信号生成关于对象的横向位置的至少一个信息项。除了对象的至少一个纵向坐标之外，可以确定对象的至少一个横向坐标。因此，通常，评估装置可以进一步适于通过确定光束在至少一个横向光学传感器上的位置来确定对象的至少一个横向坐标，该横向光学传感器可以是像素化的，分段的或者大面积横向光学传感器，如WO 2014/097181 A1中进一步描述的。

另外，检测器可进一步包括一个或多个附加元件，诸如一个或多个附加光学元件。此外，检测器可以完全或部分地集成到至少一个壳体中。检测器可包括至少一个传送装置，诸如光学透镜，特别是一个或多个折射透镜，特别是会聚的薄折射透镜，诸如凸薄透镜或双凸薄透镜，和/或一个或多个凸面镜，它们进一步沿公共光轴布置。该传送装置可以适于将光束引导到光学传感器上。传送装置可包括以下中的一个或多个：至少一个透镜，优选至少一个可调焦透镜；至少一个束偏转元件，优选至少一个反射镜；至少一个分束元件，优选是分束立方体或分束镜中的至少一个；至少一个多透镜***。

如上所述，检测器可进一步包括一个或多个光学元件，诸如一个或多个透镜和/或一个或多个折射元件、一个或多个反射镜、一个或多个光阑等。适于诸如通过修改上面和下面的光束的束参数、光束的宽度或光束的方向中的一种或多种来修改光束的这些光学元件也被称为“传送元件”。因此，检测器可以进一步包括至少一个传送装置，其中该传送装置可以适于诸如通过偏转光束、聚焦光束或散焦光束中的一种或多种来将光束引导到光学传感器上。

在这种情况下，从照射源发射或从对象出射的光束可首先穿过至少一个传送装置，并且然后穿过单个透明纵向光学传感器或透明纵向光学传感器的堆叠，直到它可以最终入射在成像装置上。如在此所使用的，术语“传送装置”是指可以被配置为将从对象出射的至少一个光束传送到检测器内的光学传感器的光学元件。因此，传送装置可以设计为将从对象传播到检测器的光馈送到光学传感器，其中该馈送可以可选地借助于成像或另外借助于传送装置的非成像特性实现。特别地，传送装置还可以被设计为在电磁辐射被馈送到横向和/或纵向光学传感器之前收集电磁辐射。

如上所述，通过使用单个纵向光学传感器，可以无模糊性地确定至少一个对象。该简单的配置可以改善传送装置后面的可用空间，使得与使用附加传感器装置的配置相比可以使用更短的焦距。另外，该配置可以允许光学设置的灵活性、更少的空间要求以及光学元件和传感器的费用的减少。

另外，至少一个传送装置可具有成像特性。因此，传送装置包括至少一个成像元件，例如至少一个透镜和/或至少一个曲面镜，因为在这种成像元件的情况下，例如传感器区域上的照射的几何形状可以取决于传送装置和对象之间的相对定位，例如距离。如在此所使用的，传送装置可以被设计成使得从照射源和/或从对象出射的电磁辐射完全传送到传感器区域。

通常，检测器可以进一步包括至少一个成像装置，即能够获取至少一个图像的装置。成像装置可以以各种方式实现。因此，成像装置可以是例如检测器壳体中的检测器的一部分。然而，可替代地或另外，成像装置同样可以例如作为单独的成像装置布置在检测器壳体的外部。可替代地或另外，成像装置同样可以连接到检测器或者甚至是检测器的一部分。在优选的布置中，透明纵向光学传感器的堆叠和成像装置沿着光束行进的公共光轴对准。因此，可以以光束行进通过单个透明纵向光学传感器或透明纵向光学传感器堆叠直到其入射在成像装置上的方式将成像装置定位在光束的光路中。然而，其它布置是可能的。

如在此所使用的，“成像装置”通常被理解为可以生成对象或其一部分的一维、二维或三维图像的装置。特别地，具有或不具有至少一个可选成像装置的检测器可以完全或部分地用作相机，诸如IR相机或RGB相机，即，被设计成在三个单独的连接上递送被指定为红色、绿色和蓝色三种基本颜色的相机。因此，作为示例，至少一个成像装置可以是或可以包括从由以下组成的组中选择的至少一个成像装置：像素化有机相机元件，优选像素化有机相机芯片；像素化无机相机元件，优选像素化无机相机芯片，更优选CCD或CMOS芯片；单色相机元件，优选单色相机芯片；多色相机元件，优选多色相机芯片；全色相机元件，优选全色相机芯片。成像装置可以是或可以包括从由单色成像装置、多色成像装置和至少一个全色成像装置组成的组中选择的至少一种装置。如本领域技术人员将认识到的，可以通过使用滤波器技术和/或通过使用固有颜色灵敏度或其它技术来生成多色成像装置和/或全色成像装置。成像装置的其它实施例同样是可能的。

成像装置可以被设计成连续和/或同时地对对象的多个部分区域成像。通过示例的方式，对象的部分区域可以是对象的一维、二维或三维区域，其例如由成像装置的分辨率极限界定，并且电磁辐射从该对象的部分区域出射。在该上下文中，成像应被理解为意指从对象的相应部分区域出射的电磁辐射例如借助于检测器的至少一个可选传送装置被馈送到成像装置中。电磁射线可以由对象本身例如以发光辐射的形式生成。可替代地或另外，至少一个检测器可以包括用于照射对象的至少一个照射源。

特别地，成像装置可以被设计成例如借助于扫描方法，特别是使用至少一行扫描和/或线扫描，顺序地对多个部分区域进行成像。然而，其它实施例同样是可能的，例如多个部分区域被同时成像的实施例。成像装置被设计成在对象的部分区域的该成像期间生成与部分区域相关联的信号，优选电子信号。信号可以是模拟和/或数字信号。通过示例的方式，电子信号可以与每一个部分区域相关联。因此，电子信号可以同时或者以时间上交错的方式生成。通过示例的方式，在行扫描或线扫描期间，可以生成与对象的部分区域对应的一系列电子信号，该一系列电子信号例如在线中串接在一起。此外，成像装置可以包括一个或多个信号处理装置，诸如用于处理和/或预处理电子信号的一个或多个滤波器和/或模拟数字转换器。

在本发明的另一方面，公开了一种用于确定至少一个对象的位置的检测器***。检测器***包括根据本发明(诸如根据上面公开的一个或多个实施例或根据下面进一步详细公开的一个或多个实施例)的至少一个检测器。检测器***进一步包括至少一个信标装置，该至少一个信标装置适于将至少一个光束引向检测器，其中信标装置是可附接到对象、可被对象保持并可集成到对象中的至少一种。

下面将给出关于信标装置的进一步细节，包括其潜在实施例。因此，至少一个信标装置可以是或可以包括至少一个有源信标装置，该有源信标装置包括一个或多个照射源，诸如一个或多个光源，如激光器、LED、灯泡等。另外或可替代地，至少一个信标装置可以适于诸如通过包括一个或多个反射元件而将一个或多个光束朝向检测器反射。此外，至少一个信标装置可以是或可以包括适于散射光束的一个或多个散射元件。其中，可以使用弹性或非弹性散射。在至少一个信标装置适于将主光束朝向检测器反射和/或散射的情况下，信标装置可以适于使光束的光谱特性不受影响，或者可替代地可以适于诸如通过改变光束的波长来改变光束的光谱特性。

因此，从所述光源自相应的信标装置本身的选项，从信标装置出射的光可以可替代地或另外从照射源出射和/或由照射源激发。通过示例的方式，从信标装置出射的电磁光可以由信标装置本身发射和/或在其被馈送到检测器之前由信标装置反射和/或由信标装置散射。在该情况下，电磁辐射的发射和/或散射可以在没有电磁辐射的光谱影响或具有这种影响的情况下实现。因此，通过示例的方式，在例如根据斯托克斯或拉曼的散射期间也可以发生波长偏移。此外，光的发射可以例如通过初级照射源激发，例如通过激发对象或对象的部分区域以生成发光，特别是磷光和/或荧光。原则上，其它发射过程也是可能的。如果发生反射，则对象可以具有例如至少一个反射区域，特别是至少一个反射表面。所述反射表面可以是对象本身的一部分，但也可以是例如与对象连接或空间耦合的反射器，例如连接到对象的反射器板。如果使用至少一个反射器，则它又可以被视为连接到对象的检测器的一部分，例如，独立于检测器的其它组成部分。

信标装置和/或至少一个可选的照射源通常可以在以下至少一个光谱范围中发射光：紫外光谱范围，优选地在200nm至380nm的范围内；可见光谱范围(380nm至780nm)；红外光谱范围，优选在780nm至3.0微米的范围内。对于热成像应用，目标可以发射远红外光谱范围内的光，优选地在3.0微米至20微米的范围内。最优选地，该至少一个照射源适于发射可见光谱范围内的光，优选地在500nm至780nm的范围内，最优选地在650nm至750nm或在690nm至700nm的范围内。

检测器***可以包括至少两个信标装置，其中由第一信标装置发射的光束的至少一个特性可以与由第二信标装置发射的光束的至少一个特性不同。第一信标装置的光束和第二信标装置的光束可以同时或顺序发射。例如，第一信标装置可以保持接通并提供第一光束，同时第二信标装置可以提供第二光束。

此外，本发明公开了一种用于光学检测至少一个对象的方法，特别是使用检测器，诸如根据本发明(诸如根据如上面所公开或如下面进一步详细公开的涉及检测器的一个或多个实施例)的检测器来确定至少一个对象的位置的方法。尽管如此，可以使用其它类型的检测器。

该方法包括以下方法步骤，其中方法步骤可以以给定顺序执行或者可以以不同顺序执行。此外，可以存在未列出的一个或多个附加方法步骤。此外，可以重复执行一个、多于一个或甚至所有方法步骤。

该方法步骤如下：

-生成至少一个第一光束和至少一个第二光束，其中第一光束具有第一张开角，并且第二光束具有第二张开角，其中第一张开角与第二张开角不同；

-通过使用至少一个纵向光学传感器生成至少一个纵向传感器信号，其中纵向传感器信号取决于由光束对纵向光学传感器的传感器区域的照射，其中，给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面；

-通过使用至少一个评估装置评估纵向传感器信号，其中纵向光学传感器的纵向传感器信号被区分为取决于由第一光束对传感器区域的照射的第一纵向传感器信号和取决于由第二光束对传感器区域的照射的第二纵向传感器信号，并通过评估第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。

关于细节、选项和定义，可以参考如上所述的检测器。因此，具体地，如上所述，该方法可以包括使用根据本发明的检测器，诸如根据上面给出或下面进一步详细给出的一个或多个实施例的检测器。

生成至少一个第一光束和至少一个第二光束的步骤可以进一步包括投射和/或反射由至少一个光源生成的至少两个光束，使得第一光束的第一张开角和第二光束的第二张开角被调节。生成至少一个第一光束和至少一个第二光束的步骤可进一步包括调制第一光束和第二光束。

可以无模糊性地评估纵向光学传感器信号。可以同时评估第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号。可以通过考虑至少两个纵向传感器信号来解决模糊性。每个纵向传感器信号可以取决于由光束对纵向光学传感器的传感器区域的照射，其中入射在传感器区域上的两个光束的光强度是不同的。特别地，如上所述，传感器区域上的第一光束和第二光束的光斑尺寸是不同的。该方法可以另外包括比较步骤，其中第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号被比较。例如，在比较步骤中，可以对纵向传感器信号进行归一化，以独立于光束的强度生成关于对象的纵向位置的信息。例如，可以选择第一或第二纵向传感器信号中的一个信号作为参考信号。通过比较所选择的参考信号和另一个纵向信号，可以消除模糊性。可以比较纵向传感器信号，以便获得关于光束的总功率和/或强度的信息和/或以便针对光束的总功率和/或总强度归一化纵向传感器信号和/或关于对象的纵向位置的至少一个信息项。例如，可以通过除法对纵向传感器信号进行归一化，从而生成归一化的纵向光学传感器信号，然后可以通过使用上述已知关系将该归一化的纵向光学传感器信号变换为关于对象的至少一个纵向信息项。因此，该变换可以独立于光束的总功率和/或强度。因此，通过除法，可以消除模糊性。

在本发明的另一方面，提出了一种用于在用户和机器之间交换至少一个信息项的人机接口。所提出的人机接口可以利用以下事实：上述一个或多个实施例中或者如下面进一步详细提及的上述检测器可以由一个或多个用户用于向机器提供信息和/或命令。因此，优选地，人机接口可以用于输入控制命令。

人机接口包括根据本发明的至少一个检测器，诸如根据上面公开的一个或多个实施例和/或根据下面进一步详细公开的一个或多个实施例的至少一个检测器，其中人机接口被设计为借助于检测器生成用户的至少一个几何信息项，其中人机接口被设计为将几何信息分配给至少一个信息项，特别是分配给至少一个控制命令。

在本发明的另一方面，公开了一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置。如在此所使用的，娱乐装置是可以用于一个或多个用户(在下面也称为一个或多个玩家)的休闲和/或娱乐目的的装置。作为示例，娱乐装置可以用于游戏(优选地计算机游戏)目的。另外或可替代地，娱乐装置还可以用于其它目的，诸如通常用于锻炼、运动、物理治疗或运动跟踪。因此，娱乐装置可以实施为计算机、计算机网络或计算机***，或者可以包括运行一个或多个游戏软件程序的计算机、计算机网络或计算机***。

娱乐装置包括根据本发明的至少一个人机接口，诸如根据上面公开的一个或多个实施例和/或根据下面公开的一个或多个实施例的至少一个人机接口。娱乐装置被设计为使得能够由玩家借助于人机接口输入至少一个信息项。该至少一个信息项可以被发送到娱乐装置的控制器和/或计算机和/或可以由娱乐装置的控制器和/或计算机使用。

在本发明的另一方面，提供了一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪***。如在此所使用的，跟踪***是适于收集关于至少一个对象或对象的至少一部分的一系列过去位置的信息的装置。另外，跟踪***可以适于提供关于至少一个对象或对象的至少一部分的至少一个预测的未来位置的信息。跟踪***可以具有至少一个轨迹控制器，其可以完全或部分地实现为电子装置，优选地实现为至少一个数据处理装置，更优选地实现为至少一个计算机或微控制器。同样，至少一个轨迹控制器可以包括至少一个评估装置和/或可以是至少一个评估装置的一部分和/或可以完全或部分地等同于至少一个评估装置。

跟踪***包括根据本发明的至少一个检测器，诸如在上面列出的一个或多个实施例中公开的和/或如下面的一个或多个实施例中公开的至少一个检测器。如上所述，通过使用单个纵向光学传感器，可以无模糊性地确定至少一个对象。因此，x-y-z跟踪***的简单且成本有效的配置是可能的。跟踪***进一步包括至少一个轨迹控制器。跟踪***可以包括一个、两个或更多个检测器，特别是两个或更多个相同的检测器，其允许可靠地获取关于在两个或更多个检测器之间的重叠体积中的至少一个对象的深度信息。轨迹控制器适于跟踪对象的一系列位置，每个位置包括关于对象在特定时间点的位置的至少一个信息项，诸如通过记录数据组或数据对，每个数据组或数据对包括至少一个位置信息和至少一个时间信息。

跟踪***可以进一步包括根据本发明的至少一个检测器***。因此，除了至少一个检测器和至少一个评估装置以及可选的至少一个信标装置之外，跟踪***可以进一步包括对象本身或对象的一部分，诸如包括信标装置或至少一个信标装置的至少一个控制元件，其中控制元件直接或间接地可附接到或可集成到要跟踪的对象中。

跟踪***可以适于启动跟踪***自身和/或一个或多个单独装置的一个或多个动作。对于后者的目的，跟踪***，优选地轨迹控制器，可以具有一个或多个无线和/或有线接口和/或其它类型的控制连接，用于启动至少一个动作。优选地，至少一个轨迹控制器可以适于根据对象的至少一个实际位置启动至少一个动作。作为示例，可以从由以下组成的组中选择动作：预测对象的未来位置；将至少一个装置指向对象；将至少一个装置指向检测器；照射对象；照射检测器。

作为跟踪***的应用的示例，跟踪***可以用于连续地将至少一个第一对象指向至少一个第二对象，即使第一对象和/或第二对象可能移动。再次，可以在工业应用中找到潜在的示例，诸如在机器人中和/或用于在物品上连续工作，即使物品在移动，诸如在生产线或装配线的制造期间。另外或可替代地，跟踪***可能用于照射目的，诸如通过连续地将照射源指向对象来连续照射对象，即使对象可能正在移动。可能在通信***中找到其它应用，诸如通过将发送器指向移动对象来连续地将信息发送到移动对象。

跟踪***可以进一步包括可连接到对象的至少一个信标装置。对于信标装置的潜在定义，可以参考WO 2014/097181 A1。跟踪***优选地适于使得检测器可以生成关于至少一个信标装置的对象的位置的信息，特别是生成关于包括呈现出特定光谱灵敏度的特定信标装置的对象的位置的信息。因此，可以通过本发明的检测器优选地以同时的方式跟踪呈现不同光谱灵敏度的一个以上的信标。在此，信标装置可以完全或部分地体现为有源信标装置和/或无源信标装置。作为示例，信标装置可以包括至少一个照射源，其适于生成要发送到检测器的至少一个光束。另外或可替代地，信标装置可包括至少一个反射器，其适于反射由照射源生成的光，从而生成要发送到检测器的反射光束。

在本发明的另一方面，提供了一种用于确定至少一个对象的至少一个位置的扫描***。如在此所使用的，扫描***是适于发射至少一个光束的装置，该至少一个光束被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面上的至少一个点并且用于生成关于该至少一个点与扫描***之间的距离的至少一个信息项。为了生成关于至少一个点与扫描***之间的距离的至少一个信息项，扫描***包括根据本发明的检测器中的至少一个检测器，诸如如在上面列出的一个或多个实施例中所公开的和/或如下面的一个或多个实施例中所公开的检测器中的至少一个检测器。

因此，扫描***包括至少一个照射源，该照射源适于发射至少一个光束，该至少一个光束被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面上的至少一个点。该照射源可以被设计为上面所描述的在用于光学检测至少一个对象的检测器的上下文中的照射源。如在此所使用的，术语“点”是指对象表面的一部分上的小区域，其可以例如由扫描***的用户选择以由照射源照射。优选地，点可以呈现如下尺寸，一方面该尺寸可以尽可能小，以便允许扫描***尽可能精确地确定由扫描***所包含的照射源与点可能位于的对象表面的一部分之间的距离的值，并且另一方面，该尺寸可以尽可能大，以便允许扫描***的用户或扫描***本身特别地通过自动程序来检测对象表面的相关部分上的点的存在。

为该目的，照射源可以包括人造照射源，特别是至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源，例如至少一个发光二极管，特别是有机和/或无机发光二极管。由于它们的通常定义的束轮廓和其它可操作性的特性，使用至少一个激光源作为照射源是热别优选的。在此，特别地在提供可以由用户容易地存储和运输的紧凑扫描***是重要的情况下，可以优选使用单个激光源。优选地，照射源可以包括适于生成具有不同波长的光束的单个激光源。因此，照射源可以优选地是检测器的组成部分，并且因此可以特别地集成到检测器中，诸如集成到检测器的壳体中。在优选实施例中，特别地，扫描***的壳体可以包括至少一个显示器，该至少一个显示器被配置用于诸如以易于阅读的方式向用户提供距离相关信息。在另一优选实施例中，特别地，扫描***的壳体可另外包括至少一个按钮，该至少一个按钮可被配置用于操作与扫描***相关的至少一个功能，诸如用于设置一个或多个操作模式。在另一优选实施例中，特别地，扫描***的壳体可另外包括至少一个紧固单元，该至少一个紧固单元可被配置用于将扫描***紧固到另一表面，诸如橡胶脚、底板或墙壁保持器(诸如包括磁性材料)，特别地用于提高距离测量精度和/或用户对扫描***的可操作性。

在特定实施例中，扫描***的照射源因此可以发射至少两个激光束，该至少两个激光束可以被配置为照射位于对象表面处的两个点。特别地，照射源可以包括两个激光源，其中每个激光源可以适于生成至少一个光束。照射源可包括至少一个孔元件，特别是可变或可调节的孔元件。可替代地，照射源可包括至少两个孔元件，其中孔元件具有不同的孔开口尺寸，使得第一孔元件的直径可以与第二孔元件的直径不同。激光源的光束可以入射在对象的表面上并且可以在其上生成具有不同尺寸的激光光斑。例如，第一激光源的激光光斑在表面上可以具有与第二激光源的激光光斑不同的直径。该表面可以适于投射和/或反射激光源的光束，使得第一光束和第二光束入射在纵向光学检测器上。第一光束和第二光束可以在纵向光学传感器的传感器区域上生成具有不同光斑尺寸的两个光斑。激光束中的一者或二者可以是发散激光束，使得激光束中的一者或二者的束直径随着距孔的距离而增加。第一激光束可以具有与第二激光束的束发散不同的束发散。

通过使用根据本发明的至少一个检测器，因此可以生成关于点与扫描***之间的距离的至少一个信息项。因此，优选地，诸如通过利用如由至少一个检测器所包括的评估装置，可以确定如由扫描***所包括的照射***与如由照射源生成的点之间的距离。然而，扫描***可以进一步包括附加评估***，该附加评估***特别地可以适用于该目的。可替代地或另外，可以考虑扫描***(特别是扫描***的壳体)的尺寸，并且因此可替代地可以确定扫描***的壳体上(诸如壳体的前边缘或后边缘)的特定点与该单个点之间的距离。

为了提供具有不同波长的至少两个光束，照射源可以包括发射不同波长的光的两个激光源。照射源可以发射至少两个激光束。激光束中的每一个激光束可以被配置用于照射位于对象表面上的单个点。此外，扫描***的照射源可以发射两个独立激光束，该两个独立激光束可以被配置用于在光束发射方向之间提供相应的角度，诸如直角，由此可以照射位于同一对象的表面处或两个单独对象处的两个不同表面处的两个相应点。然而，两个独立激光束之间的相应角度的其它值也是可行的。特别地，该特征可以用于间接测量功能，诸如用于导出诸如由于扫描***和点之间存在一个或多个障碍物而可能不能直接访问或者可能很难达到的间接距离。通过示例的方式，通过测量两个独立距离并通过使用毕达哥拉斯公式导出高度来确定对象高度的值是可行的。特别地，为了能够关于对象保持预定水平，扫描***可以进一步包括至少一个调平单元，特别是集成的泡罩小瓶(bubble vial)，其可以用于由用户保持预定水平。

作为另一替代方案，扫描***的照射源可以发射多个独立激光束，诸如激光束阵列，其可以相对于彼此呈现相应的节距，特别是规则的节距，并且可以以为了生成位于至少一个对象的至少一个表面上的点阵列的方式来布置。为该目的，可以提供特殊适配的光学元件，诸如分束装置和反射镜，其可以允许所描述的激光束阵列的生成。

因此，扫描***可以提供放置在一个或多个对象的一个或多个表面上的一个或多个点的静态布置。可替代地，扫描***的照射源，特别是一个或多个激光束(诸如上述激光束阵列)可以被配置用于提供可以随时间推移呈现变化的强度和/或可以在一段时间内经受交替的发射方向的一个或多个光束。因此，照射源可以被配置为通过使用具有由扫描装置的至少一个照射源生成的交替特征的一个或多个光束来扫描至少一个对象的至少一个表面的一部分作为图像。特别地，扫描***因此可以使用至少一个行扫描和/或线扫描，诸如顺序地或同时地扫描一个或多个对象的一个或多个表面。作为非限制性示例，扫描***可以用于例如生产环境中的安全激光扫描仪中；和/或在用于确定对象的形状的诸如与3D打印、身体扫描、质量控制连接的3D扫描装置中；在建筑应用中，例如，作为测距仪；在物流应用中，例如，用于确定包裹的尺寸或体积；在家庭应用中，例如，在机器人真空吸尘器或割草机中；或在可能包括扫描步骤的其他类型的应用中。

在本发明的另一方面，公开了一种用于对至少一个对象成像的相机。该相机包括根据本发明的至少一个检测器，诸如在上面给出或在下面进一步详细给出的一个或多个实施例中公开的至少一个检测器。因此，检测器可以是摄影装置(特别是数码相机)的一部分。具体地，检测器可以用于3D摄影，具体是用于数字3D摄影。因此，检测器可以形成数字3D相机或者可以是数字3D相机的一部分。如在此所使用的，术语“摄影”通常是指获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，“相机”通常是适于执行摄影的装置。如在此进一步使用的，术语“数字摄影”通常是指通过使用适于生成指示照射强度的电信号(优选地是数字电信号)的多个光敏元件来获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，术语“3D摄影”通常是指获取在三个空间维度上的至少一个对象的图像信息的技术。因此，3D相机是适于执行3D摄影的装置。相机通常可以适于获取单个图像，诸如单个3D图像，或者可以适于获取多个图像，诸如图像序列。因此，相机也可以是适于视频应用(诸如用于获取数字视频序列)的视频相机。

因此，通常，本发明进一步涉及用于对至少一个对象进行成像的相机，具体地，数字相机，更具体地，3D相机或数字3D相机。如上所述，如在此所使用的术语成像通常是指获取至少一个对象的图像信息。相机包括根据本发明的至少一个检测器。如上所述，相机可以适于获取单个图像或获取诸如图像序列的多个图像，优选地适于获取数字视频序列。因此，作为示例，相机可以是或可以包括视频相机。在后一种情况下，相机优选地包括用于存储图像序列的数据存储器。

在本发明的另一方面，公开了根据本发明的诸如在上面讨论的一个或多个实施例中公开的和/或在下面进一步详细给出的一个或多个实施例中公开的光学检测器的用途，出于使用目的，其选自包括以下的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安保应用；人机接口应用；跟踪应用；扫描应用；摄影应用；用于生成至少一个空间的地图的绘图应用，诸如选自房间、建筑物和街道的组中的至少一个空间；移动应用；网络摄像头；音频装置；杜比环绕音响***；计算机***装置；游戏应用；音频应用；相机或视频应用；安保应用；监督应用；汽车应用；运输应用；医疗应用；农业应用；与繁殖植物或动物有关的应用；作物保护应用；运动应用；机器视觉应用；车辆应用；飞机应用；船舶应用；航天器应用；建筑应用；施工应用；制图应用；制造应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用；与立体相机结合的用途；质量控制应用；与至少一个飞行时间检测器结合的用途；与结构化照射源结合的用途；与立体相机结合的用途；有源目标距离测量设置中的用途。另外或可替代地，可以指定在本地和/或全球定位***中的应用，尤其是用于汽车或其它车辆(诸如火车、摩托车、自行车，用于货物运输的卡车)、机器人或行人使用的基于地标的定位和/或室内和/或室外导航。此外，室内定位***可以被指定为潜在应用，诸如用于家庭应用和/或用于制造技术中的机器人。

此外，根据本发明的光学检测器可以用在自动开门器中，诸如在所谓的智能滑动门中，诸如在Jie-Ci Yang等人Sensors 2013,13(5)5923-5936；doi：10.3390/s130505923中公开的智能滑动门。根据本发明的至少一个光学检测器可以用于检测人或对象何时接近门，并且门可以自动打开。

如上所述，另外的应用可以是全球定位***、本地定位***、室内导航***等。因此，根据本发明的装置，即光学检测器、检测器***、人机接口、娱乐装置、跟踪***或相机中的一个或多个，具体地可以是本地或全球定位***的一部分。另外或可替代地，这些装置可以是可见光通信***的一部分。其它用途是可行的。

根据本发明的装置，即光学检测器、检测器***、人机接口、娱乐装置、跟踪***、扫描***或相机中的一个或多个进一步具体地可以结合本地或全球定位***(诸如用于室内或室外导航)使用。作为示例，根据本发明的一个或多个装置可以与诸如Google或Google Street的软件/数据库组合相结合。根据本发明的装置可进一步用于分析与周围环境中的对象的距离，对象的位置可在数据库中找到。从距已知对象的位置的距离，可以计算用户的本地或全球位置。

因此，根据本发明的光学检测器、检测器***、人机接口、娱乐装置、跟踪***、扫描***或相机(在下面简称为“根据本发明的装置”或-不将本发明限制到FiP效应的潜在用途-“FiP装置”)可用于多种应用目的，诸如在下面进一步详细公开的一个或多个目的。

因此，首先，根据本发明的装置(也称为“FiP装置”)可以用于移动电话、平板计算机、膝上型计算机、智能面板或其它固定或移动计算机或通信应用中。因此，根据本发明的装置可以与至少一个有源光源(诸如发射在可见光范围或红外光谱范围中的光的光源)组合，以便提高性能。因此，作为示例，根据本发明的装置可以用作相机和/或传感器，诸如与用于扫描环境、对象和生物的移动软件组合。根据本发明的装置甚至可以与2D相机(诸如常规相机)组合，以便增加成像效果。根据本发明的装置可以进一步用于监视和/或用于记录目的，或者作为输入装置以控制移动装置，尤其是与手势识别相结合。因此，具体地，用作人机接口的根据本发明的装置(同样称为FiP输入装置)可以用于移动应用中，诸如用于经由移动装置(诸如移动电话)控制其它电子装置或组件。作为示例，包括至少一个FiP装置的移动应用可以用于控制电视机、游戏控制台、音乐播放器或音乐装置或其它娱乐装置。

此外，根据本发明的装置可以用于网络摄像头或用于计算应用的其它***装置。因此，作为示例，根据本发明的装置可以与用于成像、记录、监视、扫描或运动检测的软件组合使用。如在人机接口和/或娱乐装置的上下文中所描述的，根据本发明的装置对于通过面部表情和/或身体表达来给出命令是特别有用的。根据本发明的装置可以与其它输入生成装置组合，像例如鼠标、键盘、触摸板等。此外，根据本发明的装置可以诸如通过使用网络摄像头而用于游戏应用中。此外，根据本发明的装置可以用于虚拟训练应用和/或视频会议中。此外，根据本发明的装置可以用于识别或跟踪在虚拟或增强现实应用中使用的手、手臂或对象，尤其是当佩戴头戴式显示器时。

此外，根据本发明的装置可以用于移动音频装置、电视装置和游戏装置中，如以上部分地描述的。具体地，根据本发明的装置可以用作用于电子装置、娱乐装置等的控制器或控制装置。此外，根据本发明的装置可以用于眼睛检测或眼睛跟踪，诸如在2D和3D显示技术中，尤其是采用用于增强现实应用的透明显示器，和/或用于识别是否正在观看显示器和/或从哪个角度观看显示器。此外，特别是当佩戴头戴式显示器时，根据本发明的装置可以用于探索与虚拟或增强现实应用相关联的房间、边界、障碍物。

此外，根据本发明的装置可以用于或用作数码相机，诸如DSC相机；和/或用于或用作反射相机，诸如SLR相机。对于这些应用，可以参考根据本发明的装置在如上所公开的诸如移动电话的移动应用中的用途。

此外，根据本发明的装置可以用于安保和监视应用。因此，作为示例，FiP传感器通常可以与一个或多个数字和/或模拟电子器件组合，如果对象在预定区域内部或外部(例如用于银行或博物馆中的监视应用)，则该一个或多个数字和/或模拟电子器件将给出信号。具体地，根据本发明的装置可以用于光学加密。基于FiP的检测可以与其它检测装置组合以补充波长，诸如与IR、X射线、UV-VIS、雷达或超声波检测器组合。根据本发明的装置可以进一步与有源红外光源组合以允许在低光环境中进行检测。与有源检测器***相比，根据本发明的装置(诸如基于FiP的传感器)通常是有利的，具体地，因为根据本发明的装置可以避免主动发送可能由第三方检测到的信号，如在例如在雷达应用、超声波应用、LIDAR或类似的有源检测器装置的情况下。因此，通常，根据本发明的装置可以用于无法识别和不可检测的移动对象的跟踪和/或扫描。另外，根据本发明的装置与常规装置相比通常更少倾向于操纵和刺激。

此外，考虑到通过使用根据本发明的装置的3D检测的容易性和准确性，根据本发明的装置通常可以用于面部、身体和人的识别和标识。其中，根据本发明的装置可以与用于识别或个性化目的的其它检测装置组合，诸如密码、指纹、虹膜检测、语音识别或其它手段。因此，通常，根据本发明的装置可以用于安全装置和其它个性化应用中。

此外，根据本发明的装置可以用作用于产品标识的3D条形码读取器。

除了上述的安全和监视应用之外，根据本发明的装置通常可以用于对空间和区域进行监视和监测。因此，根据本发明的装置可以用于监视和监测空间和区域，并且作为示例，用于在入侵禁止区域的情况下触发或执行警报。因此，通常，根据本发明的装置可以用于建筑物监视或博物馆中的监视目的，可选地与其它类型的传感器组合，诸如与运动或热传感器组合，与图像增强器或图像加强装置和/或光电倍增管组合。此外，根据本发明的装置可以在公共空间或拥挤的空间中使用以检测潜在的危险活动，诸如在停车场中或无人值守的对象(诸如机场中的无人值守的行李)中的盗窃之类的犯罪行为。

此外，根据本发明的装置可以有利地应用于相机应用中，诸如视频和摄像机应用。因此，根据本发明的装置可以用于运动捕捉和3D电影记录。其中，根据本发明的装置通常提供了优于常规光学装置的大量优点。因此，根据本发明的装置通常在光学组件方面需要较低复杂性。因此，作为示例，与常规光学装置相比，诸如通过提供仅具有一个透镜的根据本发明的装置，可以减少透镜的数量。由于复杂性降低，非常紧凑的装置是可能的，诸如用于移动使用。具有两个或更多个具有高质量的透镜的常规光学***通常是庞大的，诸如由于通常需要大量的分束器。此外，根据本发明的装置通常可以用于聚焦/自动聚焦装置，诸如自动聚焦相机。此外，根据本发明的装置同样可以用于光学显微镜，特别是用于共焦显微镜。

此外，根据本发明的装置可应用于汽车技术和运输技术的技术领域。因此，作为示例，根据本发明的装置可以用作距离和监视传感器，诸如用于自适应巡航控制、紧急制动辅助、车道偏离警告、环绕视图、盲点检测、后交叉交通警报和其它汽车和交通应用。此外，FiP传感器同样可以用于速度和/或加速度测量，诸如通过分析通过使用FiP传感器获得的位置信息的第一和第二时间导数。该特征通常可应用于汽车技术、运输技术或一般交通技术中。在其它技术领域中的应用是可行的。在室内定位***中的具体应用可以是检测在运输中乘客的位置，更具体地以电子地控制诸如安全气囊的安全***的使用。在乘客处于如气囊的使用可能对乘客造成严重的伤害的情况下，可以防止使用气囊。

在这些或其它应用中，通常，根据本发明的装置可以作为独立装置使用或者与其它传感器装置组合使用，诸如与雷达和/或超声装置组合使用。具体地，根据本发明的装置可以用于自主驾驶和安全问题。此外，在这些应用中，根据本发明的装置可以与红外传感器、雷达传感器(其可以是声传感器)、二维相机或其它类型的传感器组合使用。在这些应用中，根据本发明的典型的装置的普遍无源性质是有利的。因此，由于根据本发明的装置通常不需要发射信号，所以可以避免有源传感器信号与其它信号源的干扰的风险。根据本发明的装置具体可以与识别软件组合使用，诸如标准图像识别软件。因此，如由根据本发明的装置提供的信号和数据通常易于处理，并且因此通常比建立的立体视觉***(诸如LIDAR)要求更低的计算能力。假定低的空间需求，使用FiP效应的根据本发明的装置(诸如相机)可以放置在车辆中的几乎任何地方，诸如在窗口屏幕上、前罩上、保险杠上、灯上、镜子上，或其它地方等。可以组合基于FiP效应的各种检测器，诸如以便允许自主驾驶车辆或以便增加有源安全概念的性能。因此，各种基于FiP的传感器可以与其他基于FiP的传感器和/或常规传感器组合，诸如在像后窗、侧窗或前窗的窗户中，在保险杠上或在灯上。

根据本发明的至少一个装置(诸如根据本发明的至少一个检测器)与一个或多个雨检测传感器的组合同样是可能的。这是由于根据本发明的装置通常比常规传感器技术(诸如雷达)有利的事实，特别是在大雨期间。至少一个FiP装置与至少一种常规感测技术(诸如雷达)的组合可以允许软件根据天气条件选择正确的信号组合。

此外，根据本发明的装置通常可以用作中断辅助和/或停车辅助和/或用于速度测量。速度测量可以集成在车辆中，或者可以在车辆外部使用，诸如以便在交通控制中测量其它汽车的速度。此外，根据本发明的装置可以用于检测停车场中的免费停车位。

此外，根据本发明的装置可以用于医疗***和运动领域。因此，在医疗技术领域中，可指定例如用于内窥镜的手术机器人，因为如上所述，根据本发明的装置可以仅需要小的体积并且可以集成到其它装置中。具体地，根据本发明的最多具有一个透镜的装置可以用于在医疗装置中(诸如在内窥镜中)捕获3D信息。此外，根据本发明的装置可以与适当的监测软件组合，以便能够跟踪和/或扫描和分析移动。这可以允许医疗装置(诸如内窥镜或解剖刀)的位置与来自医疗成像的(诸如从磁共振成像、x射线成像或超声成像获得的)结果的即时叠加。例如在医学治疗和远距离诊断和远程医疗中，这些应用是特别有价值的。此外，根据本发明的装置可以用于3D身体扫描。身体扫描可以在医疗背景中应用，诸如在牙科手术、整容手术、减肥手术或美容整形手术中，或者其可以应用在医疗诊断的背景中，诸如应用在肌筋膜痛综合征、癌症、身体畸形障碍或其它疾病的诊断中。身体扫描可以进一步应用于运动领域，以评估运动器材的人体工程学应用或适配。

身体扫描可以进一步用于服装的背景中，诸如以确定衣服的合适的尺寸和适配。该技术可以用于定制衣服的背景中，或者在从因特网或者诸如微型信息亭装置或客户礼宾装置的自助购物装置订购衣服或鞋子的背景中。在服装的背景中的身体扫描对扫描充分穿戴的客户尤其重要。

此外，根据本发明的装置可以在人员计数***的背景中使用，诸如以对电梯、火车、公共汽车、汽车或飞机中的人数计数，或者对通过走廊、门、通道、零售店、体育馆、娱乐场所、博物馆、图书馆、公共场所、电影院、剧院等的人数计数。此外，人员计数***中的3D功能可以用于获得或估计关于被计数的人的进一步信息，诸如身高、体重、年龄、身体健康等。该信息可用于商业智能度量，和/或用于进一步优化人们可以被计数的地区以使其更具吸引力或安全性。在零售环境中，根据本发明的在人员计数的背景中的装置可以用于识别返回的客户或交叉顾客，以评估购物行为，以评估进行购买的访客的百分比，以优化员工班次，或者以监测每个访客购物商场的成本。此外，可以使用人员技术***来评估通过超市、商场等的顾客路径，此外，人员计数***可用于人体测量。此外，根据本发明的装置可以用于公共交通***中，用于根据运输长度对乘客自动收费。此外，根据本发明的装置可以用于儿童游乐场中，以识别受伤的儿童或从事危险活动的儿童，以允许与操场玩具的附加互动，以确保操场玩具的安全使用等。

此外，根据本发明的装置可以用于建筑工具，诸如确定到对象或墙壁的距离的测距仪，以评估表面是否是平面的，将对象对准或将对象以有序的方式放置，或用于施工环境的检查相机等。

此外，根据本发明的装置可以应用于运动和锻炼领域中，诸如用于训练、远程指示或竞赛目的。具体地，根据本发明的装置可以应用于跳舞、有氧运动、足球、英式足球、篮球、棒球、板球、曲棍球、田径、游泳、马球、手球、排球、橄榄球、相扑、柔道、击剑、拳击等。根据本发明的装置可用于在运动中和比赛中检测球、球拍、剑、运动等的位置，诸如以监测比赛，支持裁判或用于判断，具体是自动判断运动中的具体情况，诸如判断一个点或一个目标是否实际发生。

根据本发明的装置还可以用于支持乐器的实践，特别是远程课程，例如弦乐器的课程，诸如小提琴(fiddles)、小提琴(violins)、中提琴、大提琴、低音提琴、竖琴、吉他、班卓琴、或尤克里里琴、键盘乐器，诸如钢琴、风琴、电子钢琴(keyboards)、拨弦键琴、黄风琴、或手风琴和/或打击乐器，诸如鼓、定音鼓、木琴、柔音木琴、电颤琴、邦高鼓、康加鼓、蒂姆巴尔鼓、珍贝鼓或手鼓。

根据本发明的装置可进一步用于康复和物理治疗，以便鼓励训练和/或以便调查和纠正移动。其中，根据本发明的装置同样可以应用于距离诊断。

此外，根据本发明的装置可以应用于机器视觉领域。因此，根据本发明的一个或多个装置中可用作例如自动驾驶和/或机器人工作的无源控制单元。结合移动机器人，根据本发明的装置可以允许用于自动移动和/或部件中的故障的自动检测。根据本发明的装置同样可用于制造和安全监视，诸如以便避免包括但不限于机器人、生产部件和生物之间的碰撞的事故。在机器人技术中，人类与机器人之间的安全和直接的交互通常是一个问题，因为机器人在人类没有被识别的情况下可能会严重伤害人类。根据本发明的装置可以帮助机器人更好更快地定位对象和人类，并允许安全的交互。假定根据本发明的装置的无源特性，根据本发明的装置可以比有源装置更有利，和/或可以与现有的解决方案(如雷达、超声波、2D相机、IR检测等)互补使用。根据本发明的装置的一个特别优点是低的信号干扰的可能性。因此，多个传感器可以在同一环境中同时工作，而不会生成信号干扰的风险。因此，根据本发明的装置通常可能在高度自动化的生产环境中是有用的，例如，但不限于汽车、采矿、钢铁等。根据本发明的装置同样可以用于生产中的质量控制，例如与其它传感器(如2D成像、雷达、超声波、IR等)结合使用，诸如用于质量控制或其它目的。此外，根据本发明的装置可以用于表面质量的评估，诸如用于测量产品的表面平整度或从微米范围到米的范围的特定尺寸的粘附。其它质量控制应用是可行的。在制造环境中，根据本发明的装置对于处理具有复杂的三维结构的天然产品(诸如食品或木材)以避免大量的废料是特别有用的。此外，根据本发明的装置可用于监测罐、仓库等的填充水平。此外，根据本发明的装置可用于检查复杂产品的缺失部件、不完整部件、松散部件、低质量部件等，诸如在诸如印刷电路板的自动光学检查、组件或子组件的检查、工程部件的检验、发动机部件检查、木材质量检查、标签检查、医疗设备的检查、产品取向的检查、包装检查、食品包装检查等。

特别地，根据本发明的装置可用于工业质量控制，以识别与产品的制造、包装和分配有关的特性，特别是包含非固相，特别是流体(诸如液体、乳液、气体、气溶胶或其混合物)的产品。通常可以存在于化学、药物、化妆品、食品和饮料工业以及其它工业领域中的这些类型的产品通常需要固体盛器，其可以表示为容器、盒子或瓶子，其中盛器可以优选地是完全或至少部分透明的。为简单起见，在下文中，术语“瓶子”可以用作特定的常见示例而不意图任何实际限制，诸如盛器的形状或材料。因此，包括相应产品的瓶子可以通过用于质量控制的许多光学参数来表征，优选地通过采用光学检测器或包括根据本发明的光学检测器的***。在这方面，光学检测器尤其可用于检测以下光学参数中的一个或多个，其可包括瓶内产品的填充水平、瓶子的形状和可附着到瓶子的标签(特别用于包括相应的产品信息)的特性。

根据现有技术，这种工业质量控制通常可以通过使用工业相机和随后的图像分析来执行，以便通过记录和评估相应图像来评估所提到的光学参数中的一个或多个光学参数，由此，由于如由工业质量控制通常所需要的答案是逻辑陈述，其可能仅获得值TRUE(即质量充足)或FALSE(即质量不足)，因此大多数获取的关于光学参数的复杂信息通常可以被丢弃。通过示例的方式，可能需要工业相机来记录瓶子的图像，其中可以在随后的图像分析中评估图像，以便检测填充标签、瓶子形状的任何可能的变形以及附着在瓶子上的相应标签上包含的任何错误和/或遗漏。特别地，由于偏差通常相当小，因此相同产品的不同记录图像都非常相似。因此，通常利用简单工具(诸如色彩等级或灰度级)的图像分析是不够的。此外，传统的大面积图像传感器几乎不产生信息，特别是由于它们与入射光束的功率线性无关。

与此相反，根据本发明的光学检测器已经包括具有一个或多个光学传感器的设置，该一个或多个光学传感器呈现与入射光束的功率的已知相关性，关于上述光学参数，诸如瓶子中产品的填充水平、瓶子的形状以及附到瓶子的标签至少一种特性，该相关性尤其可以对产品的图像产生更大的影响。特别地，光学传感器因此可以适于将包含在产品图像内的复杂信息直接浓缩成一个或多个传感器信号，诸如易于访问的电流信号，从而避免执行复杂图像分析的现有必要性。此外，如上所述，本发明的目的可以进一步支持从相应产品的图像评估上述光学参数，本发明的目的特别地涉及提供一种自动聚焦装置，其中传感器信号(诸如在相应时间间隔内的传感器电流中的局部极大值或极小值)可以指示正在研究中的产品实际合焦。即使在现有技术中已知的相机中可以使用自动聚焦装置的情况下，透镜***通常也仅可以覆盖有限的距离范围，因为在测量期间焦点通常保持不变。然而，基于使用可调焦透镜的根据本发明的测量概念可以覆盖更宽的范围，因为通过利用如在此描述的测量概念可以在大范围内改变焦点。此外，特别适合的传送装置、照射源(诸如配置用于提供对称破坏和/或调制照射的装置)、调制装置和/或传感器堆叠的使用可以进一步增强在质量控制期间获取的信息的可靠性。

此外，根据本发明的装置可以用于投票、车辆、火车、飞机、船舶、航天器和其它交通应用中。因此，除了上述在交通应用的背景中的应用之外，还可以指定用于飞机、车辆等的无源跟踪***。根据本发明的至少一个装置(诸如根据本发明的至少一个检测器)的用于监测移动对象的速度和/或方向是可行的。具体地，可以指定在陆上、海上以及包括太空在内的空中的快速移动对象的跟踪。FiP检测器具体可以安装在静止的和/或移动的装置上。至少一个FiP装置的输出信号可以例如与用于另一对象的自主或引导运动的引导机构组合。因此，用于避免跟踪的和操纵的对象之间的碰撞或用于使跟踪的和操纵的对象之间能够碰撞的应用是可行的。由于所需的计算功率低、即时响应以及由于与有源***(像例如雷达)相比通常更难以检测和干扰的检测***的无源性质，所以根据本发明的装置通常是有用和有利的。此外，根据本发明的装置可用于在着陆或起飞过程期间辅助飞机，尤其是在跑道附近，其中雷达***可能不能足够精确地工作。这种着陆或起飞辅助装置可以通过固定到地面(例如跑道)或固定到飞机的信标装置来实现，或者通过固定到飞机或地面或两者的照射和测量装置来实现。根据本发明的装置是特别有用于但不限于例如速度控制和空中交通管制装置。此外，根据本发明的装置可用于道路收费的自动收费***。

根据本发明的装置通常可以被用于无源应用中。无源应用包括对港口或危险区域中的船舶以及对着陆或起飞时的飞机的指导。其中，固定的已知的有源目标可以用于精确的指导。同样的情况可用于处于危险但是明确限定的路线上行驶的车辆，诸如采矿车辆。此外，根据本发明的装置可以用于检测快速接近的对象，例如汽车、火车、飞行对象、动物等。此外，根据本发明的装置可以用于检测对象的速度或加速度，或者通过依据时间跟踪对象的位置、速度和/或加速中的一个或多个来预测对象的移动。

此外，如上所述，根据本发明的装置可以用于游戏领域中。因此，根据本发明的装置可以是无源的，用于相同或不同尺寸、颜色、形状等的多个对象，诸如与用于将移动结合到其内容中的软件结合的移动检测。特别地，应用在将运动实现到图形输出中是可行的。此外，用于给出命令的根据本发明的装置的应用是可行的，诸如通过使用根据本发明的一个或多个装置来进行手势或面部识别。根据本发明的装置可以与有源***组合以便在例如低光条件下或在需要增强周围环境条件的其它情况下工作。另外或可选地，根据本发明的装置中的一个或多个与一个或多个IR或VIS光源的组合是可能的，诸如与基于FiP效应的检测装置组合。基于FiP的检测器与特殊装置的组合同样是可能的，这可以通过***及其软件容易地区分，例如但不限于特殊的颜色、形状、距其它装置的相对位置、移动速度、光、用于调制装置上的光源的频率、表面特性、使用的材料、反射特性、透明度、吸收特性等。除了其它可能性之外，该装置可以类似于棒、球拍、球杆、枪、刀、轮、环、方向盘、瓶、球、玻璃、花瓶、汤匙、叉子、立方体、骰子、人物、木偶、玩具、烧杯、踏板、开关、手套、珠宝、乐器或用于演奏乐器的辅助装置，诸如琴拔、鼓槌等。其它选项是可行的。

此外，根据本发明的装置可以用于检测和/或跟踪诸如由于高温或进一步的发光过程由其自身发光的对象。发光部可以是排气流等。此外，根据本发明的装置可以用于跟踪反射对象并分析这些对象的旋转或取向。

此外，根据本发明的装置通常可以用于建筑、建造和制图领域。因此，通常，可以使用根据本发明的一个或多个装置以便测量和/或监测环境区域，例如农村或建筑物。其中，根据本发明的一个或多个装置可以与其它方法和装置组合，或者可以单独使用，以便监测建筑物项目的进展和准确性、变化的对象、房屋等。根据本发明的装置可以用于生成扫描环境的三维模型，以便从地面和从空中构建房间、街道、房屋、社区或景观的地图。潜在的应用领域可能是建造、室内设计、室内家具摆放、制图、房地产管理、土地测量等。作为示例，根据本发明的装置可以用于多旋翼机以便监测建筑物、农业生产环境(诸如田地)、生产设备或景观，以支持救援行动，或以查找或监测一个或多个人或动物等。此外，根据本发明的装置可以用于生产环境中以测量与生产设备或反应器相关的管道长度，罐容积或其他几何形状。

此外，根据本发明的装置还可以用于诸如CHAIN(Cedec家用电器互操作网络(Cedec Home Appliances Interoperating Network))的家用电器的互连网络内，以在家庭中互连、自动化和控制基本的电器相关服务，例如，能量或负载管理、远程诊断、宠物相关电器、儿童相关电器、儿童监视、电器相关监视、对老年人或病人的支持或服务、家庭安全和/或监视、电器操作的遥控、和自动维护支持。此外，根据本发明的装置可以用在诸如空调***的制热或制冷***中，以定位房间的哪一部分调到一定的温度或湿度，特别地取决于一个或多个人的位置。此外，根据本发明的装置可以用于家用机器人，诸如可用于家务的服务或自主机器人。根据本发明的装置可以用于许多不同的目的，诸如避免碰撞或对环境制图、还可以用于识别用户、针对给定用户个性化机器人的性能，为了安全的目的，或者用于手势或面部识别。作为示例，根据本发明的装置可以用于机器人真空吸尘器、地板洗涤机器人、干扫机器人、用于熨烫衣服的熨烫机器人、诸如猫砂机器人的动物垃圾机器人、检测入侵者的安全机器人、机器人割草机、自动水池清洗机、雨水槽清洗机器人、窗户清洗机器人、玩具机器人、现场遥现机器人、向较少移动人群提供公司的社交机器人、或将语音翻译成符号语言或将符号语言翻译成语音的机器人。在少移动人群(诸如老年人)的背景下，具有根据本发明的装置的家用机器人可以用于拾取对象、运送对象、并以安全的方式与对象和用户进行交互。此外，根据本发明的装置可以用于使用危险材料或对象或在危险环境中操作的机器人。作为非限制性示例，根据本发明的装置可以用于机器人或无人驾驶的遥控车辆中，以便操作尤其是在灾难之后的诸如化学材料或放射性材料之类的危险材料或其他危险或潜在危险的对象，诸如地雷、未***的武器等，或在不安全的环境中操作或调查不安全的环境，例如靠近燃烧的对象或灾后区域。此外，根据本发明的装置可以用于评估健康功能(诸如血压、心率、温度等)的机器人中。

此外，根据本发明的装置可以用在家用、移动或娱乐装置中，诸如冰箱、微波炉、洗衣机、窗帘或百叶窗、家用报警器、空调装置、加热装置、电视机、音响装置、智能手表、移动电话、电话机、洗碗机、灶具等，以检测人的存在，以监测装置的内容或功能，或者与人交互和/或与其他家庭、移动或娱乐装置共享关于该人的信息。

根据本发明的装置可以进一步在农业中使用，例如完全或部分地检测和分类害虫、杂草和/或感染的农作物，其中农作物可能被真菌或昆虫感染。此外，为了收获作物，根据本发明的装置可以用于检测动物，诸如鹿，否则这些动物可能受到收获装置伤害。此外，根据本发明的装置可以用于监测田间或温室中植物的生长，特别地以针对田间或温室中给定区域或者甚至是给定植物来调节水或肥料的量或作物保护产品的量。此外，在农业生物技术中，根据本发明的装置可以用于监测植物的尺寸和形状。此外，根据本发明的装置可用于农业或动物饲养环境(诸如清洁马厩)；自动牛奶支柱；杂草、干草、稻草等的加工；收蛋；割庄稼、杂草或草；屠宰动物；拔鸟毛等。

此外，根据本发明的装置可以与检测化学品或污染物的传感器、电子鼻片、检测细菌或病毒等的微生物传感器芯片、盖革(Geiger)计数器、触觉传感器、热传感器等组合。这可以例如用于构建智能机器人，该智能机器人被配置为用于处理危险或困难的任务，诸如治疗高度感染的患者、处理或去除高度危险的情况、清洁高度污染区，诸如高度放射性区或化学物质泄漏、或用于农业中的病虫害防治。

此外，根据本发明的装置可以用于安保应用，诸如监视可疑对象、人或行为的区域。

根据本发明的一个或多个装置可进一步用于扫描对象，诸如与CAD或类似软件组合，诸如用于添加剂制造和/或3D打印。其中，可以使用根据本发明的装置的高尺寸精度，例如，在x-、y-或z-方向中或以这些方向的任意组合，诸如同时地。此外，根据本发明的装置可以用于检查和维护中，诸如管道检测计。此外，在生产环境中，根据本发明的装置可以用于处理形状不规则的对象，诸如天然生长的对象，诸如通过形状或尺寸分选蔬菜或其它天然产物或切割产品，诸如肉、水果、面包、豆腐、蔬菜、蛋等或以低于加工步骤所需精度的精度制造的对象。作为非限制性实例，根据本发明的装置可用于在生产环境中的包装步骤之前或之后分选出具有较小质量的天然产品。

此外，根据本发明的装置还可以用于本地导航***中以允许自动地或部分地自动地移动的车辆或多个直升机等通过室内或室外空间。非限制性示例可以包括车辆移动通过自动仓库，用于拾取对象并将它们放置在不同位置。室内导航可进一步用于商场、零售商店、博物馆、机场或火车站，以跟踪移动商品、移动装置、行李、客户或员工的位置，或向用户提供位置特定信息，诸如地图上的当前位置、或出售的商品上的信息等。此外，根据本发明的装置可以用于制造环境中，用于诸如用机器人臂拾取对象并将它们放置在其它地方，诸如在传送带上。作为非限制性示例，与根据本发明的一个或多个装置组合的机器人臂可以从盒子中拾取螺钉并将其拧入在传送带上传送的对象的特定位置中。

此外，根据本发明的装置可以用于通过监测速度、倾斜度、即将到来的障碍物、道路的不平整性或曲线等来确保摩托车的安全驾驶，诸如用于摩托车的驾驶辅助。此外，根据本发明的装置可以用于火车或电车中以避免碰撞。

此外，根据本发明的装置可以用于手持装置中，诸如用于扫描包装或包裹以优化物流过程。此外，根据本发明的装置可以用于另外的手持装置，诸如个人购物装置、RFID读取器、用于医院或用于医疗用途的健康环境的手持装置，或以获得、交换或记录患者或患者健康相关信息、零售或健康环境的智能徽章等。

如上所述，根据本发明的装置可以进一步用于制造、质量控制或识别应用中，诸如用于产品识别或尺寸识别中(诸如用于找到最优位置或包装，以减少浪费等)。此外，根据本发明的装置可用于物流应用。因此，根据本发明的装置可用于优化装载或包装容器或车辆。此外，根据本发明的装置可用于制造领域中的表面损坏的监控或控制，用于监控或控制租赁对象(诸如租赁车辆)和/或用于保险应用，诸如用于损坏评估。此外，根据本发明的装置可以用于识别材料、对象或工具的尺寸，诸如用于最优材料处理，特别是与机器人组合。此外，根据本发明的装置可以用于生产中的过程控制，例如用于观察罐的填充水平。此外，根据本发明的装置可用于维护生产资产，例如但不限于罐、管道、反应器、工具等。此外，根据本发明的装置可用于分析3D质量标记。此外，根据本发明的装置可以用于制造定制商品，诸如牙嵌、牙支架、假体、衣服等。根据本发明的装置同样可以与用于快速原型设计、3D复制等的一个或多个3D打印机组合。此外，根据本发明的装置可以用于检测一个或多个物品的形状，诸如用于防盗版和防伪的目的。

优选地，对于光学检测器、方法、人机接口、娱乐装置、跟踪***、相机和检测器的各种用途的进一步的潜在细节，特别是关于传送装置、纵向光学传感器、评估装置以及如果应用的话，横向光学传感器、调制装置、照射源和成像装置，具体是关于潜在材料、设置和进一步细节，可以参考WO 2012/110924 A1、US 2012/206336 A1、WO 2014/097181 A1和US2014/291480 A1中的一个或多个，其全部内容通过引用并入在此。

上述检测器、方法、人机接口和娱乐装置以及还提出的用途具有优于现有技术的显著优点。因此，通常，可以提供用于精确确定空间中的至少一个对象的位置的简单且仍然有效的检测器。其中，作为示例，可以以快速且有效的方式确定对象或其一部分的三维坐标。

与现有技术中已知的装置相比，所提出的检测器提供了高度简单性，特别是在检测器的光学设置方面。因此，单个纵向光学传感器足以用于无模糊性的位置检测。该高度简单性特别适用于机器控制，诸如人机接口，以及更优选地，适用于游戏、跟踪、扫描和立体视觉。因此，可以提供成本有效的娱乐装置，其可以用于大量的游戏、娱乐、跟踪、扫描和立体视觉目的。

总之，在本发明的上下文中，以下实施例被认为是特别优选的：

实施例1：一种用于光学检测至少一个对象的检测器，该检测器包括：

-至少一个照射源，其适于发射至少一个第一光束和至少一个第二光束，其中第一光束具有第一张开角并且第二光束具有第二张开角，其中第一张开角与第二张开角不同；

-至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器被设计为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面；以及

-至少一个评估装置，其中评估装置适于将纵向光学传感器的纵向传感器信号区分为取决于由第一光束对传感器区域的照射的第一纵向传感器信号和取决于由第二光束对传感器区域的照射的第二纵向传感器信号，其中评估装置被设计为通过评估第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号，生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。

实施例2：根据前一实施例所述的检测器，其中照射源被设计为调节第一光束的第一张开角和第二光束的第二张开角。

实施例3：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器，其中照射源包括至少两个光源。

实施例4：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器，其中照射源包括至少一个投影表面，其中投影表面适于投射和/或反射由光源发射的光并适配第一光束的第一张开角和第二光束的第二张开角。

实施例5：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中照射源包括至少一个孔元件。

实施例6：根据前一实施例所述的检测器，其中孔元件是可变发光孔。

实施例7：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器，其中照射源包括至少两个孔元件，其中孔元件具有不同的孔开口尺寸。

实施例8：根据前一实施例所述的检测器，其中第一光束和第二光束同时或顺序地发射。

实施例9：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中评估装置被设计为通过频率、调制或相移中的一种或多种来区分第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号。

实施例10：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中评估装置被设计为通过考虑第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号来解决模糊性。

实施例11：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中第一光束具有第一波长，并且第二光束具有与第一波长不同的第二波长。

实施例12：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中检测器另外具有用于调制照射的至少一个调制装置。

实施例13：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中第一光束和第二光束是调制光束。

实施例14：根据前一实施例所述的检测器，其中检测器被设计为检测在不同调制的情况下的至少两个纵向传感器信号，特别是分别在不同调制频率下的至少两个传感器信号，其中评估装置被设计为通过评估至少两个纵向传感器信号生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。

实施例15：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中纵向光学传感器另外被设计为使得，给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于照射调制的调制频率。

实施例16：根据前述五个实施例中任一项所述的检测器，其中调制装置适于调制照射，使得第一光束和第二光束具有相移。

实施例17：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中评估装置适于归一化纵向传感器信号并且独立于光束的强度生成关于对象的纵向位置的信息。

实施例18：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中评估装置适于通过从至少一个纵向传感器信号确定光束的直径来生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。

实施例19：根据前述实施例中任一项所述的检测器，进一步包括至少一个横向光学传感器，该横向光学传感器适于确定从对象行进到检测器的光束的横向位置，该横向位置为在垂直于检测器的光轴的至少一个维度中的位置，该横向光学传感器适于生成至少一个横向传感器信号，其中评估装置进一步被设计为通过评估横向传感器信号来生成关于对象的横向位置的至少一个信息项。

实施例20：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中检测器包括至少一个传送装置，诸如光学透镜，特别是一个或多个折射透镜，特别是会聚的薄折射透镜，诸如凸薄透镜或双凸薄透镜，和/或一个或多个凸面镜，其进一步沿公共光轴布置。

实施例21：根据前述实施例中任一项所述的检测器，其中检测器包括至少一个成像装置。

实施例22：一种用于确定至少一个对象的位置的检测器***，该检测器***包括根据前述实施例中任一项的至少一个检测器，该检测器***进一步包括适于将至少一个光束朝向检测器引导的至少一个信标装置，其中信标装置是可附接到对象、可由对象保持和可集成到对象中的至少一种。

实施例23：根据前一实施例所述的检测器***，其中检测器***包括至少两个信标装置，其中由第一信标装置发射的光束的至少一个特性不同于由第二信标装置发射的光束的至少一个特性。

实施例24：根据前述两个实施例中任一项所述的检测器***，其中第一信标装置的光束和第二信标装置的光束同时或顺序地发射。

实施例25：一种用于光学检测至少一个对象的方法，特别是使用根据涉及检测器的前述实施例中任一项所述的检测器，该方法包括以下步骤：

-生成至少一个第一光束和至少一个第二光束，其中第一光束具有第一张开角，并且第二光束具有第二张开角，其中第一张开角与第二张开角不同；

-通过使用至少一个纵向光学传感器生成至少一个纵向传感器信号，其中纵向传感器信号取决于由光束对纵向光学传感器的传感器区域的照射，其中，给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面；

-通过使用至少一个评估装置评估纵向传感器信号，其中纵向光学传感器的纵向传感器信号被区分为取决于由第一光束对传感器区域的照射的第一纵向传感器信号和取决于由第二光束对传感器区域的照射的第二纵向传感器信号，并通过评估第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号生成关于对象的纵向位置的至少一个信息项。

实施例26：根据前一实施例所述的方法，其中生成至少一个第一光束和至少一个第二光束的步骤进一步包括投射和/或反射由至少一个光源生成的至少两个光束，使得第一光束的第一张开角和第二光束的第二张开角被调节。

实施例27：根据前述两个实施例中任一项所述的方法，其中生成至少一个第一光束和至少一个第二光束的步骤进一步包括调制第一光束和第二光束。

实施例28：一种用于在用户和机器之间交换至少一个信息项的人机接口，其中人机接口包括根据涉及检测器***的前述实施例中任一项所述的至少一个检测器***，其中至少一个信标装置适于是直接或间接地附接到用户和由用户保持中的至少一种，其中人机接口被设计为借助于检测器***确定用户的至少一个位置，其中人机接口被设计为将至少一个信息项分配给位置。

实施例29：一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置，其中娱乐装置包括根据前一实施例的至少一个人机接口，其中娱乐装置被设计为使得能够由玩家借助于人机接口输入至少一个信息项，其中娱乐装置被设计为根据信息改变娱乐功能。

实施例30：一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪***，该跟踪***包括根据涉及检测器***的前述实施例中任一项的至少一个检测器***，该跟踪***进一步包括至少一个轨迹控制器，其中轨迹控制器适于跟踪对象在特定时间点的一系列位置。

实施例31：一种用于确定至少一个对象的至少一个位置的扫描***，该扫描***包括根据涉及检测器的前述实施例中任一项的至少一个检测器，该扫描***进一步包括适于发射至少一个光束的至少一个照射源，该至少一个光束被配置用于照射位于至少一个对象的至少一个表面处的至少一个点，其中扫描***被设计为通过使用至少一个检测器生成关于至少一个点和扫描***之间的距离的至少一个信息项。

实施例32：一种用于对至少一个对象成像的相机，该相机包括根据涉及检测器的前述实施例中任一项的至少一个检测器。

实施例33：一种根据涉及检测器的前述实施例中任一项的检测器的用途，出于使用目的，其选自包括以下的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安保应用；监视应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；与至少一个飞行时间检测器结合的用途；与结构化光源结合的用途；与立体相机结合的用途；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用；与结构化照射源结合的用途；与立体相机结合的用途；在有源目标距离测量设置中的用途。

附图说明

从随后与从属权利要求相结合的优选示例性实施例的描述，本发明的进一步的可选细节和特征是明显的。在该背景中，可以单独或与几个特征组合来实现特定特征。本发明不限于示例性的实施例。示例性实施例在附图中示意性地示出。各个附图中相同的参考标号涉及相同元件或具有相同功能的元件，或者关于它们的功能彼此对应的元件。

具体地，在附图中：

图1示出了本发明的检测器的示例性实施例的示意性设置；

图2示出了本发明的检测器的示例性实施例的示意性设置；以及

图3示出了根据本发明的检测器、检测器***、人机接口、娱乐装置和跟踪***的示例性实施例。

具体实施方式

图1以高度示意性的方式示出了根据本发明的用于确定至少一个对象112的位置的光学检测器110的示例性实施例。然而，其它实施例也是可行的。光学检测器110包括至少一个纵向光学传感器114，在该特定实施例中，该至少一个纵向光学传感器114沿着检测器110的光轴116布置。具体地，光轴116可以是光学传感器114的设置的对称轴和/或旋转轴。检测器110包括适于发射至少一个第一光束120和至少一个第二光束122的至少一个照射源118，其中第一光束120具有第一张开角而第二光束122具有第二张开角，其中第一张开角与第二张开角不同。照射源118可以连接到对象112或甚至是对象112的一部分，使得通过示例的方式从对象112出射的电磁辐射同样可以由照射源118直接生成。通过示例的方式，至少一个照射源118可以布置在对象112上和/或对象中，并且直接生成第一光束120和第二光束122。

第一光束120和第二光束122可以由照射源118生成，该照射源118可以包括环境光源和/或人造光源，诸如至少一个激光源和/或至少一个白炽灯和/或至少一个半导体光源，例如至少一个发光二极管，特别是有机和/或无机发光二极管。在图1中，照射源可以包括至少一个第一光源124和至少一个第二光源126，诸如两个发光二极管和/或两个激光二极管。照射源118可以设计为调节第一光束120的第一张开角和第二光束122的第二张开角。照射源118可以包括至少一个孔元件128。孔元件128可以是发光孔元件。在该实施例中，照射源118可包括第一孔元件130和第二孔元件132。第一孔元件130和第二孔元件132可具有不同的孔开口尺寸。特别地，第一孔元件130的直径可以与第二孔元件132的直径不同。

检测器110可进一步包括至少一个传送装置134，优选地是折射透镜。由照射源118发射的第一光束120和第二光束122可以由传送装置134聚焦，并且可以入射在纵向光学传感器114上。纵向光学传感器114具有至少一个传感器区域136。纵向光学传感器114被设计为以取决于由光束对传感器区域136的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域136中的光束的束横截面。第一光束120和第二光束122可以在纵向光学传感器114的传感器区域136上生成具有不同光斑尺寸的两个光斑。入射在纵向光学传感器的传感器区域上的第一光束120和第二光束122可以具有不同的束横截面。纵向光学传感器114可以生成纵向传感器信号，该纵向传感器信号取决于由第一光束120和第二光束122对传感器区域136的照射和/或由第一光束120和第二光束122对传感器区域136的照射生成。纵向传感器信号可以包括取决于由第一光束120对传感器区域136的照射的和/或由第一光束120对传感器区域136的照射生成的第一部分以及由第二光束122对传感器区域136的照射生成的第二部分。

图2以高度示意性的方式示出了根据本发明的光学检测器110的另一示例性实施例。在该实施例中，照射源118可包括第一激光源138和第二激光源140，其中每个激光源138、140可适于生成至少一个光束。照射源118可包括至少一个投影表面142，其中投影表面142可适于投射和/或反射由第一激光源和第二激光源发射的光，并适配第一光束120的第一张开角和第二光束122的第二张开角。投影表面142可以连接到对象112或甚至是对象112的一部分。投影表面142可以适于投射和/或反射入射在投影表面142上的光。投影表面142可以被布置成使得由激光源138、140发射的第一光束120和第二光束122可以入射在投影表面142上。第一光束120和第二光束122可以在其上产生具有不同尺寸的第一激光光斑144和第二激光光斑146。例如，第一激光源138的激光光斑144在投影表面142上可以具有与第二激光源140的激光光斑146不同的直径。投影表面142可以适于投射和/或反射激光源138、140的光束，使得第一光束120的第一张开角和第二光束122的第二张开角被调节。投影表面142可以进一步布置成投射和/或反射第一光束120和第二光束122，使得第一光束120和第二光束122入射在纵向光学检测器114上。第一光束120和第二光束122可以在纵向光学传感器114的传感器区域136上生成具有不同光斑尺寸的两个光斑。

图3以高度示意图示出了具有至少一个纵向光学传感器114和至少一个照射源118的检测器110的示例性实施例。照射源118可以包括第一激光源138和第二激光源140。第一激光源138可以适于生成第一光束120。第二激光源140可以适于生成第二光束122。

检测器110具体可以实现为相机148或者可以是相机148的一部分。相机148可以用于成像，具体是用于3D成像，并且可以用于获取静止图像和/或图像序列，诸如数字视频剪辑。其它实施例是可行的。

图3进一步示出了检测器***150的实施例，除了至少一个检测器110之外，该检测器***150还包括一个或多个信标装置152，在该示例性实施例中，该一个或多个信标装置152附接和/或集成到对象154中，其位置将通过使用检测器110来检测。图3进一步示出了包括至少一个检测器***150的人机接口156，以及进一步的包括人机接口156的娱乐装置158的示例性实施例。该图进一步示出了用于跟踪对象154的位置的跟踪***160的实施例，该跟踪***160包括检测器***150。下面应当进一步解释这些装置和***的组件。

图3进一步示出了用于确定至少一个对象154的至少一个位置的扫描***162的示例性实施例。扫描***162包括至少一个检测器110，并且进一步包括至少一个照射源118。第一光束120和第二光束122可以被配置用于照射位于至少一个对象154的至少一个表面处的至少一个点(例如，位于信标装置152的一个或多个位置上的点)。扫描***162被设计为通过使用至少一个检测器110生成关于至少一个点与扫描***162(具体是检测器110)之间的距离的至少一个信息项。

如上所述，图1和图2中示出了可用于图3的设置中的检测器110的示例性实施例。检测器110包括具有例如至少一个减法装置166的至少一个评估装置164，如图3中象征性描绘的。评估装置164的组件可以完全或部分地集成到纵向光学传感器114中的至少一个或全部或甚至每个纵向光学传感器中，或者可以完全或部分地体现为单独的组件。

纵向光学传感器114和评估装置164的一个或多个组件可以通过一个或多个连接器168和/或一个或多个接口互连，如图3中象征性描绘的。此外，可选的至少一个连接器164可以包括一个或多个驱动器和/或用于修改或预处理传感器信号的一个或多个装置。此外，代替使用至少一个可选连接器168，评估装置164可以完全或部分地集成到检测器110的壳体170中。另外或可替代地，评估装置164可以完全或部分地设计为单独的装置。

评估装置164通常被设计为通过评估纵向光学传感器114的传感器信号来生成关于对象112、154的位置的至少一个信息项。为此目的，评估装置138可包括一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件，以便评估由纵向评估单元(由“z”表示)象征性表示的传感器信号。评估装置164可以适于通过比较纵向光学传感器114的多于一个的纵向传感器信号来确定关于对象112、152的纵向位置的至少一个信息项。

评估装置164适于将纵向光学传感器114的纵向传感器信号区分例如分离和/或分配成取决于由第一光束120对传感器区域136的照射的第一纵向传感器信号和取决于由第二光束122对传感器区域136的照射的第二纵向传感器信号，其中评估装置164被设计为通过评估第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号来生成关于对象112、152的纵向位置的至少一个信息项。

评估装置164可以被设计为通过频率、调制或相移中的一种或多种来区分第一纵向传感器信号和第二纵向传感器信号。因此，评估装置164可以被设计为分离和/或确定由第一光束120生成的纵向传感器信号的部分和由第二光束122生成的纵向传感器信号的部分。评估装置164可以被设计为通过评估至少两个纵向传感器信号生成关于对象112、152的纵向位置的至少一个信息项。评估装置164可以适于通过从至少一个纵向传感器信号确定光束的直径来生成关于对象112、152的纵向位置的至少一个信息项。

在该示例性实施例中，可以检测其位置的对象154可以被设计为运动器材的物品和/或可以形成控制元件或控制装置172，其位置可以由用户174操纵。作为示例，对象154可以是或可以包括球拍、球杆、球棒或任何其他运动器材和/或假运动器材的物品。其它类型的对象154也是可能的。此外，用户174他或她自己可以被认为是要检测其位置的对象。

此外，检测器110可以包括至少一个传送装置134，诸如一个或多个光学***，优选地包括一个或多个透镜。优选地相对于检测器110的光轴116同心地定位的壳体170内部的开口176优选地限定了检测器110的观察方向178。可以定义坐标系180，其中与光轴116平行或反平行的方向被定义为纵向方向，而垂直于光轴116的方向可以被定义为横向方向。在图3中象征性描绘的坐标系180中，纵向方向由z表示，并且横向方向分别由x和y表示。其它类型的坐标系180是可行的。

一个或多个光束，特别是第一光束120和第二光束122，可以从对象154和/或从一个或多个信标装置152朝向检测器110传播，由参考标记175象征性地表示。检测器110适于确定至少一个对象154的位置。在由传送装置134修改(诸如由透镜聚焦)之后，第一光束120和第二光束122在传感器区域136上产生两个光斑。

照射源118可以是调制光源，其中照射源118的一个或多个调制特性可以由至少一个可选调制装置182控制。可替代地或另外，调制可以在照射源118和对象154之间和/或在对象154和纵向光学传感器114之间的光路中实现。可以设想其它可能性。调制装置182可以是评估装置164的一部分，或者可以设计为单独的装置。例如，第一光束120和第二光束122可以是调制光束。光束120、122可以通过一个或多个调制频率来调制。例如，通过使用一个或多个调制频率调制光束，光束的焦点可以是可调节的，特别是可变的。特别地，当入射在纵向光学传感器114上时，光束120、122可以被聚焦或者可以不聚焦。光束可以通过一个或多个调制频率来调制。例如，通过使用一个或多个调制频率调制光束，光束的焦点可以是可调节的，特别是可变的。特别地，当入射到纵向光学传感器上时，光束可以被聚焦或者可以不聚焦。调制装置182可以适于调制照射，使得第一光束120和第二光束122具有相移。例如，周期信号可以用于光源调制。例如，相移可以是180°，使得纵向光学传感器114的最终响应可以是两个纵向传感器信号的比率。由此，可以从纵向光学传感器114的响应直接导出距离。

通常，评估装置164可以是数据处理装置184的一部分和/或可以包括一个或多个数据处理装置184。数据处理装置184可以是机器186或可以是机器186的一部分。评估装置164可以完全或部分地集成到壳体170中和/或可以完全或部分地实现为单独的装置，该单独的装置以无线或有线方式电连接到纵向光学传感器114。评估装置164可以进一步包括一个或多个附加组件，诸如一个或多个电子硬件组件和/或一个或多个软件组件，诸如一个或多个测量单元和/或一个或多个评估单元和/或一个或多个控制单元。如上所述，通过使用光学检测器110和/或检测器***150对对象112和/或其一部分的位置的确定可以用于提供人机接口156，以便向机器186提供至少一个信息项。在图3中示意性描绘的实施例中，机器186可以是或可以包括至少一个计算机和/或包括数据处理装置184的计算机***。其它实施例是可行的。评估装置164可以是计算机和/或可以包括计算机和/或可以完全或部分地实现为单独装置和/或可以完全或部分地集成到机器186中，特别是计算机中。对于跟踪***160的轨迹控制器188也是如此，其可以完全或部分地形成评估装置164和/或机器186的一部分。

类似地，如上所述，人机接口156可以形成娱乐装置158的一部分。因此，借助于用作对象112的用户174和/或借助于处理对象112的用户174和/或用作对象112的控制元件172，用户174可以将至少一个信息项(诸如至少一个控制命令)输入到机器186，特别是计算机，从而改变娱乐功能，诸如控制电脑游戏的过程。

参考标号列表

110 检测器

112 对象

114 纵向光学传感器

116 光轴

118 照射源

120 第一光束

122 第二光束

124 第一光源

126 第二光源

128 孔元件

130 第一孔元件

132 第二孔元件

134 传送装置

136 传感器区域

138 第一激光源

140 第二激光源

142 投影表面

144 第一激光光斑

146 第二激光光斑

148 相机

150 检测器***

152 信标装置

154 对象

156 人机接口

158 娱乐装置

160 跟踪***

162 扫描***

164 评估装置

166 减法装置

168 连接器

170 壳体

172 控制装置

174 用户

175 光束

176 开口

178 观察方向

180 坐标系

182 调制装置

184 数据处理装置

186 机器

188 轨迹控制器

Claims (32)

1.一种用于光学检测至少一个对象(112)的检测器(110)，所述检测器(110)包括：

-至少一个照射源(118)，其适于发射至少一个第一光束(120)和至少一个第二光束(122)，其中所述第一光束(120)具有第一张开角并且所述第二光束(122)具有第二张开角，其中所述第一张开角与所述第二张开角不同；

-至少一个纵向光学传感器(114)，其中所述纵向光学传感器(114)具有至少一个传感器区域(136)，其中所述纵向光学传感器(114)被设计为以取决于由光束对所述传感器区域(136)的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的所述照射的总功率，所述纵向传感器信号取决于所述传感器区域(136)中所述光束的束横截面；以及

-至少一个评估装置(164)，其中所述评估装置(164)适于将所述纵向光学传感器(114)的所述纵向传感器信号区分为取决于由所述第一光束(120)对所述传感器区域(136)的所述照射的第一纵向传感器信号和取决于由所述第二光束(122)对所述传感器区域(136)的所述照射的第二纵向传感器信号，其中所述评估装置(164)被设计为通过评估所述第一纵向传感器信号和所述第二纵向传感器信号生成关于所述对象(112)的纵向位置的至少一个信息项。

2.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述照射源(118)被设计为调节所述第一光束(120)的所述第一张开角和所述第二光束(122)的所述第二张开角。

3.根据前述两项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述照射源(118)包括至少两个光源(124，126)。

4.根据前述两项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述照射源(118)包括至少一个投影表面(142)，其中所述投影表面(142)适于投射和/或反射由所述光源(124，126)发射的光并适配所述第一光束(120)的所述第一张开角和所述第二光束(122)的所述第二张开角。

5.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述照射源(118)包括至少一个孔元件(128)。

6.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述孔元件(128)是可变发光孔。

7.根据前述两项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述照射源(118)包括至少两个孔元件(130，132)，其中所述孔元件具有不同的孔开口尺寸。

8.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述第一光束(120)和所述第二光束(122)同时或顺序地发射。

9.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述评估装置(164)被设计为通过频率、调制或相移中的一种或多种来区分所述第一纵向传感器信号和所述第二纵向传感器信号。

10.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述评估装置(164)被设计为通过考虑所述第一纵向传感器信号和所述第二纵向传感器信号来解决模糊性。

11.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述第一光束(120)具有第一波长，并且所述第二光束(122)具有与所述第一波长不同的第二波长。

12.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)另外具有用于调制所述照射的至少一个调制装置(182)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述第一光束(120)和所述第二光束(122)是调制光束。

14.根据前一权利要求所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)被设计为检测在不同调制的情况下的至少两个纵向传感器信号，其中所述评估装置(164)被设计为通过评估所述至少两个纵向传感器信号来生成关于所述对象(112)的所述纵向位置的所述至少一个信息项。

15.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述纵向光学传感器(114)另外被设计为使得，给定相同的所述照射的总功率，所述纵向传感器信号取决于所述照射的调制的调制频率。

16.根据前述五项权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述调制装置(182)适于调制所述照射，使得所述第一光束(120)和所述第二光束(122)具有相移。

17.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述评估装置(164)适于通过从所述至少一个纵向传感器信号确定所述光束的直径来生成关于所述对象(112)的所述纵向位置的所述至少一个信息项。

18.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，进一步包括至少一个横向光学传感器，所述横向光学传感器适于确定从所述对象(112)行进到所述检测器(110)的所述光束的横向位置，所述横向位置是在垂直于所述检测器(110)的光轴的至少一个维度中的位置，所述横向光学传感器适于生成至少一个横向传感器信号，其中所述评估装置(164)进一步被设计为通过评估所述横向传感器信号生成关于所述对象(112)的横向位置的至少一个信息项。

19.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)包括至少一个传送装置(134)，诸如光学透镜，特别是一个或多个折射透镜，特别是会聚的薄折射透镜，诸如凸薄透镜或双凸薄透镜，和/或一个或多个凸面镜，其进一步沿公共光轴布置。

20.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中所述检测器(110)包括至少一个成像装置。

21.一种用于确定至少一个对象(112)的位置的检测器***(150)，所述检测器***(150)包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器(110)，所述检测器***(150)进一步包括适于将至少一个光束朝向所述检测器(110)引导的至少一个信标装置(152)，其中所述信标装置(152)是可附接到所述对象(112)、可由所述对象(112)保持并且可以集成到所述对象(112)中的至少一种。

22.根据前一权利要求所述的检测器***(150)，其中所述检测器***(150)包括至少两个信标装置(152)，其中由第一信标装置发射的光束的至少一个特性与由第二信标装置发射的光束的至少一个特性不同。

23.根据前述两项权利要求中任一项所述的检测器***(150)，其中所述第一信标装置的所述光束和所述第二信标装置的所述光束同时或顺序地发射。

24.一种用于光学检测至少一个对象(112)的方法，特别是使用根据涉及检测器的前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，所述方法包括以下步骤：

-生成至少一个第一光束(120)和至少一个第二光束(122)，其中所述第一光束(120)具有第一张开角，并且所述第二光束(122)具有第二张开角，其中所述第一张开角与所述第二张开角不同；

-通过使用至少一个纵向光学传感器(114)生成至少一个纵向传感器信号，其中所述纵向传感器信号取决于由光束对所述纵向光学传感器的传感器区域的照射，其中，给定相同的所述照射的总功率，所述纵向传感器信号取决于所述传感器区域中所述光束的束横截面；

-通过使用至少一个评估装置(164)评估所述纵向传感器信号，其中所述纵向光学传感器的所述纵向传感器信号被区分为取决于由所述第一光束(120)对所述传感器区域(136)的所述照射的第一纵向传感器信号和取决于由所述第二光束(122)对所述传感器区域(136)的所述照射的第二纵向传感器信号，并通过评估所述第一纵向传感器信号和所述第二纵向传感器信号生成关于所述对象的纵向位置的至少一个信息项。

25.根据前一权利要求所述的方法，其中生成至少一个第一光束(120)和至少一个第二光束(122)的步骤进一步包括投射和/或反射由至少一个光源生成的至少两个光束，使得所述第一光束的所述第一张开角和所述第二光束的所述第二张开角被调节。

26.根据前述两项权利要求中任一项所述的方法，其中生成至少一个第一光束(120)和至少一个第二光束(122)的步骤进一步包括调制所述第一光束(120)和所述第二光束(122)。

27.一种用于在用户(174)和机器之间交换至少一个信息项的人机接口(156)，其中所述人机接口(156)包括根据涉及检测器***的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器***(150)，其中所述至少一个信标装置(152)适于是直接或间接地附接到所述用户(174)和由所述用户保持的至少一种，其中所述人机接口(156)被设计为借助于所述检测器***(150)确定所述用户(174)的至少一个位置，其中所述人机接口(156)被设计为将至少一个信息项分配给所述位置。

28.一种用于执行至少一个娱乐功能的娱乐装置(158)，其中所述娱乐装置(158)包括根据前一权利要求所述的至少一个人机接口(156)，其中所述娱乐装置(158)被设计为使得能够由玩家借助于所述人机接口(156)输入至少一个信息项，其中所述娱乐装置(156)被设计为根据所述信息改变所述娱乐功能。

29.一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪***(160)，所述跟踪***包括根据涉及检测器***的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器***(150)，所述跟踪***进一步包括至少一个轨迹控制器(188)，其中所述轨迹控制器(188)适于跟踪所述对象在特定时间点的一系列位置。

30.一种用于确定至少一个对象的至少一个位置的扫描***(162)，所述扫描***(162)包括根据涉及检测器的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器(110)，所述扫描***(162)进一步包括适于发射至少一个光束的至少一个照射源(118)，所述至少一个光束被配置用于照射位于所述至少一个对象(112)的至少一个表面处的至少一个点，其中所述扫描***(162)被设计为通过使用所述至少一个检测器(110)生成关于所述至少一个点和所述扫描***(162)之间的所述距离的至少一个信息项。

31.一种用于对至少一个对象(112)成像的相机(148)，所述相机(148)包括根据涉及检测器的前述权利要求中任一项所述的至少一个检测器(110)。

32.一种根据涉及检测器的前述权利要求中任一项所述的检测器(110)的用途，出于使用的目的，其选自包括以下的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安保应用；监视应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；与至少一个飞行时间检测器结合的用途；与结构化光源结合的用途；与立体相机结合的用途；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用；与结构化照射源结合的用途；与立体相机结合的用途；在有源目标距离测量设置中的用途。