CN114556155A - 用于照射至少一个对象的投射器 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于利用至少一个照射图案(114)照射至少一个对象(112)的投射器(110)。投射器(110)包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)(120)的至少一个阵列(118)。VCSEL(120)中的每一个被配置用于生成至少一个光束。投射器(110)包括至少一个光学***(122)，该至少一个光学***(122)被配置用于针对由阵列(118)的VCSEL(120)生成的光束中的每一个生成特征束轮廓。阵列(118)的相邻VCSEL(120)的束轮廓在侧向和/或轴向方向上不同，使得阵列(118)的VCSEL(120)的光束可分配给三维空间中的对应VCSEL(120)。

Description

用于照射至少一个对象的投射器

技术领域

本发明涉及用于确定至少一个对象的位置的投射器、检测器和方法。根据本发明的装置、方法和用途具体地可以例如用在日常生活、游戏、交通技术、生产技术、安全技术、诸如针对艺术的数字摄影或视频摄影的摄影、文档编制或技术目的、医学技术、家庭护理、智能生活的各种领域中或在科学中。而且，本发明具体地可以用于扫描一个或多个对象和/或用于扫描场景，诸如用于生成对象或场景的深度轮廓，例如，在架构、度量学、考古学、医学、工程或制造的领域中。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装置和方法使用结构化光方法进行3D测量。通常，在这些装置和方法中，点图案被投射并且反射图案被记录和评估。例如，通过组合发光二极管(LED)和衍射光学元件(DOE)来生成图案。然而，对于复杂的对象，必须解决所谓的对应性问题，即对象的哪个点是由哪个光束生成的。已知用于解决对应性问题的几种方法，然而，这些方法是复杂且耗时的。

US 2016/178915描述了一种光电子器件，该光电子器件包括半导体衬底、以二维图案布置在衬底上的光发射器阵列、投射透镜和衍射光学元件(DOE)。投射透镜被安装在半导体衬底上并被配置为收集和聚焦由光发射器发射的光，以将包含对应于光发射器的二维图案的光图案的光束投射在衬底上。DOE被安装在衬底上并被配置为产生和投射图案的多个重叠复制。

WO 2016/154218 A1描述了一种在局部区域中生成结构化光图案的跟踪***。***包括生成光的激光器阵列。激光器阵列包括多个激光器和光学元件。多个激光器被分组成至少两个激光器子集，并且至少两个激光器子集中的每一个是可独立切换的。光学元件包括各自与激光器阵列的相应子集对准的多个单元。每个单元接收来自激光器阵列的对应激光器的光，并且每个单元单独地对通过该单元的接收光应用调制以形成投射到局部区域上的结构化光图案的对应部分。

WO 2009/153446 A2描述了一种使用激光源以条纹或其他图案的形式投射结构化光的装置，该装置包括光学头，该光学头包括安装在衬底上的三个连续元件，即包括VCSEL的激光源、准直衍射光学元件以及光结构化衍射光学元件。激光源包括至少一个VCSEL矩阵，该VCSEL矩阵通过组合N个VCSEL的M个条以获得(M×N)个VCSEL。衍射光学元件是将由激光源发射的光转换成结构化光图案的相位衍射光学元件。它们由安装在每个VCSEL前面的(M x N)个衍射光学子元件矩阵制成，并连接到激光源以定义集成光学头。

本发明解决的问题

因此，本发明的目的是提供面临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允许可靠地确定空间中的对象的位置的装置和方法，优选地以低技术努力和在技术资源和成本方面的低要求。

发明内容

该问题由具有独立专利权利要求的特征的本发明来解决。在从属权利要求和/或在以下说明书和详细的实施例中呈现本发明的可单独地或组合地实现的有利发展。

如下文所使用的，术语“具有”、“包括”或“包含”或其任何语法变体以非排他性的方式使用。因此，这些术语可以指本文描述的实体中除了由这些术语引入的特征之外不存在其他特征的情形，也可以指还存在一个或多个其他特征的情形。作为示例，表述“A具有B”、“A包括B”和“A包含B”可以指A中除了B之外不存在其他要素(即，A仅仅且排他地由B组成)的情形，也可以指实体A中除了B之外还存在一个或多个其他要素(例如要素C、要素C和D、或甚至其他要素)的情形。

此外，应注意，术语“至少一个”、“一个或多个”或者指示特征或要素可以存在一次或多于一次的类似表述通常将在引入相应的特征或要素时仅使用一次。在下文中，在多数情况下，当提及相应的特征或要素时，将不会重复表述“至少一个”或“一个或多个”，但是承认相应的特征或要素可以存在一次或多于一次的事实。

此外，如下文所使用的，术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似的术语可以与可选特征结合使用，而不限制可替代的可能性。因此，由这些术语引入的特征是可选的特征，并不意图以任何方式限制权利要求的范围。如本领域的技术人员将认识到的，本发明可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为可选的特征，而对本发明的替代实施例没有任何限制，对本发明的范围没有任何限制，并且对将以此方式引入的特征与本发明的其他可选的或非可选的特征组合的可能性没有任何限制。

在本发明的第一方面中，公开了一种用于利用至少一个照射图案照射至少一个对象的投射器。

如本文所使用的，术语“对象”可以是指任意对象，特别是被配置为至少部分地反射入射在对象上的至少一个光束的表面或区域。光束可以源自照射对象的投射器，其中，光束由对象反射或散射。如本文所使用的，术语“投射器”，也表示为光投射器，可以是指被配置为将至少一个照射图案投射到对象上、具体地到对象的表面上的光学装置。

投射器包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的至少一个阵列。VCSEL中的每一个被配置用于生成至少一个光束。投射器包括至少一个光学***，该至少一个光学***被配置用于为由阵列的VCSEL生成的光束中的每一个生成特征束轮廓。图案内的光轮廓的循环或随机重复是可能的。阵列的相邻VCSEL的光轮廓在侧向(lateral)和/或轴向方向上不同，使得阵列的VCSEL的光束可分配给三维空间中的对应VCSEL。

如本文所使用的，术语“图案”可以是指包括多个任意成形的特征(诸如符号)的任意已知或预定布置。图案可以包括多个特征。图案可以包括周期性或非周期性特征的布置。如本文所使用的，术语“照射图案”是指照射对象的图案。特别是，照射图案是指由VCSEL之一生成的单个束及其图案，而由VCSEL阵列生成的所有照射图案的集合或整体可以表示为集合照射图案。照射图案可包括选自包括以下各项的组的至少一个图案：至少一个点图案，特别是伪随机点图案；随机点图案或者准随机图案；至少一个索博尔(Sobol)图案；至少一个准周期图案；包括至少一个预知特征的至少一个图案至少一个规则图案；至少一个三角形图案；至少一个六边形图案；至少一个矩形图案包括凸均匀瓦片的至少一个图案；包括至少一条线的至少一个线图案；包括至少两条线的至少一个线图案，诸如平行或交叉线。例如，投射器可以被配置用于生成和/或投射点云或非点状特征。例如，投射器可以被配置用于生成点云或非点状特征，使得照射图案可包括多个点特征或非点状特征。照射图案可以包括规则和/或恒定和/或周期图案，诸如三角形图案、矩形图案、六边形图案、或包括进一步的凸瓦片的图案。照射图案可以包括每区域尽可能多的特征以使得六边形图案可以是优选的。相应照射图案的两个特征之间的距离和/或至少一个照射特征的面积可以取决于由如下文所描述的至少一个检测器确定的图像中的模糊圆。

投射器包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的至少一个阵列。如本文所使用的，术语“垂直腔表面发射激光器”是指被配置用于垂直于顶表面的激光束发射的半导体激光二极管。可以例如在https://en.wikipedia.org/wiki/Vertical-cavity_surface-emitting_laser中找到针对VCSEL的示例。VCSEL通常是技术人员已知的，诸如从WO 2017/222618A中已知。

VCSEL中的每一个被配置用于生成至少一个光束。如本文所使用的，术语“光线”通常是指指向能量流动的方向的垂直于光的波前的线。如本文所使用的，术语“束”通常是指光线的集合。在以下中，术语“光线”和“束”将被用作同义词。如本文进一步使用的，术语“光束”通常是指光量，具体地基本上在相同方向上行进的光量，包括光束具有扩展角或扩大角的可能性。

VCSEL可以被配置用于发射从800至1000nm的波长范围处的光束。例如，VCSEL可以被配置用于发射808nm、850nm、940nm或980nm处的光束。优选地，VCSEL发射940nm处的光，因为陆地太阳辐射在该波长处具有局部最小辐照度，例如如CIE 085-1989“太阳光谱辐照度”中所描述的。

VCSEL的阵列可以是二维或一维阵列。VCSEL的阵列可包括以矩形布置的多个VCSEL。如本文进一步使用的，术语“矩阵”通常是指以预定几何次序的多个元件的布置。矩阵具体地可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。行和列具体地可以以矩形方式布置。然而，应当概述，其他布置是可行的，诸如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中，元件布置在关于中心点的同心圆或椭圆中。例如，矩阵可以是单行像素。其他布置是可行的。VCSEL可布置在共同衬底或不同衬底上。阵列可包括多达2500个VCSEL。例如，阵列可包括38x25个VCSEL，诸如具有3.5W的高功率阵列。例如，阵列可包括10x27个具有2.5W的VCSEL。例如，阵列可包括96个具有0.9W的VCSEL。例如2500个元件的阵列的尺寸可以达到2mm x 2mm。

与发光二极管(LED)相比较，VCSEL的阵列可以具有高辐射功率。而且，与LED相比较，VCSEL可以具有更高的空间和时间相干性。这可以允许通过光学***改进束轮廓的成形和/或修改以及增加的光谱功率密度。

投射器包括至少一个光学***，该至少一个光学***被配置用于为由阵列的VCSEL生成的光束中的每一个生成特征束轮廓。如本文所使用的，术语“光学***”通常是指包括至少两个组件的至少一个光学装置。光学***可包括至少一个光学元件阵列。光学元件阵列可包括以矩阵布置的多个光学元件。光学元件的矩阵具体地可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。行和列具体地可以以矩形方式布置。然而，应当概述，其他布置是可行的，诸如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中，元件布置在关于中心点的同心圆或椭圆中。例如，矩阵可以是单行像素。其他布置是可行的。

如本文所使用的，术语“束轮廓”涉及光束的强度的空间分布，特别是在垂直于光束的传播的至少一个平面内。束轮廓可以是光束的横向强度轮廓。束轮廓可以是光束的横截面。束轮廓可以选自：梯形束轮廓；三角形束轮廓；锥形束轮廓和高斯束轮廓的线性组合。然而，其他实施例是可行的。如本文所使用的，术语“特征束轮廓”涉及阵列的VCSEL的束轮廓、特别是相邻VCSEL的束轮廓不同的事实。阵列的相邻VCSEL的束轮廓在侧向和/或轴向方向上不同。如本文所使用的，术语“轴向方向”是指沿着光学***的光轴的方向，特别是纵向方向。如本文所使用的，术语“光轴”通常是指光学***的镜像对称或旋转对称的轴。光轴可以是光学***的光学设置的对称线。如本文所使用的，术语“侧向方向”是指垂直于轴向方向的方向，特别是横向(transversal)方向。阵列的VCSEL，特别是阵列的相邻VCSEL的束轮廓可以通过形状、取向、横截面中的一项或多项而不同。侧向和轴向方向构成三维空间。如本文所使用的，术语“形状”通常是指光束的强度的空间分布，特别是在垂直于光束的传播的至少一个平面中，诸如延伸和/或轮廓。如本文所使用的，术语“取向”通常是指光束相对于光学***的光轴的传播方向，特别是指光束的传播方向与光轴之间的角度。如本文所使用的，术语“横截面”通常是指光束在垂直于光束传播的至少一个平面中的区域。不同的束轮廓允许将由阵列的VCSEL生成的光束分配给对应的VCSEL。特别是，如果相邻光束在形状上不同，则根据光束的形状确定光束从阵列的哪个VCSEL生成是可能的。例如，光束可以在形状和取向上不同。优选地，束轮廓的差异尽可能大，以便允许简单的分配。在阵列中的所有VCSEL的束轮廓在形状、取向和横截面上不同的情况下，分配可能是最简单的。然而，相邻光束的束轮廓在至少一个参数上不同可能是足够的。

由单独VCSEL生成的光可能不与其他VCSEL的光重叠或合并为共同图案。相反，每个VCSEL的束轮廓可以本身保持可识别。这可以允许相邻VCSEL的束轮廓不同，使得它们是可区分的并且相应生成的光束的束轮廓在光束的传播方向上改变，从而增强了距离确定。本发明特别地提出每个VCSEL具有单独的光学元件。这与已知的装置相反。例如，WO 2016/154218 A1描述了使用结构化光的3D测量，其中需要顺序地执行具有不同图案的多个图像。对于该过程，WO 2016/154218 A1中提出的阵列激光器被分成至少两个可独立切换的子组。每个子组的激光器共享共同光学器件。因此，与WO 2016/154218 A1中提出的装置相反，本发明仅需要单个图像。激光或图案的时间调制不是必要的。

光学元件中的每一个可以具有结构化表面。光学元件的结构化表面可以不同。特别是，阵列的两个相邻光学元件的结构化表面可以不同。如本文所使用的，术语“结构化表面”通常可以是指光学元件的具有预定义任意结构的表面。结构化表面可以是单独的印刷和/或压花结构。然而，其他制造技术，诸如成型(molding)或注射成型是可能的。光学元件可以通过使用三维全息光刻来制造或生产，诸如J.Gavin在《光学快报》第36卷(2011)、第13号、2495-2497页(J.Gavin in Optics Letters,Vol.36(2011),Nr.13,2495-2497)中所描述的。

光学元件各自可以是或可以包括具有结构化表面的至少一个透镜。结构化表面可以是具有单独的压印和/或压花结构的表面。然而，其他制造技术，诸如成型或注射成型是可能的。结构化表面可能导致入射在光学元件上的光束被调整为具有非点状或非点形束轮廓。光学元件可以是折射光学元件。优选地，光学元件可以是折射-衍射混合元件。如本文所使用的，术语“折射光学元件”是指具有至少一个折射结构的结构化表面。如本文所使用的，术语“折射-衍射混合元件”是指具有至少一个折射结构和至少一个衍射结构的结构化表面或具有折射和衍射特性的结构。折射元件和/或折射结构可以具有半径，特别是例如微透镜的直径，这取决于相邻VCSEL之间的距离。例如，距离可以在从40μm到70μm的范围内。直径可以是类似的，诸如40μm。然而，直径还可以强烈取决于光学特性和折射率。衍射元件和/或衍射结构可能是有利的，因为它们可以生产得非常平坦。衍射元件各自可包括至少一个基板，也表示为衬底。基板可以是玻璃基板。基板可以具有1mm的厚度。折射元件和/或折射结构可以具有厚度D_diff，其对应于由于光程差

而引起的2π的相位差。衍射和折射元件和/或结构的直径可以小于阵列的两个VCSEL之间的距离，例如直径可以小于70μm。衍射元件和/或结构可以是圆形对称的和平面的。然而，非对称实施例是可能的。例如，衍射结构可以布置在弯曲表面上，诸如折射透镜的凹侧或凸侧的弯曲表面上。

光学元件可以包括至少一种材料，该至少一种材料包括至少一种聚合物。材料可以是可用于2光子刺激聚合的聚合物材料，诸如Nanoscribe IP-Dip、OrmoComp.、Nanoscribe IP-G、Nanoscribe IP-L、Nanoscribe IP-S。对于成型过程，诸如注射成型或热压印等，可以使用塑料，诸如可从Zeonix购得的塑料,https://www.zeonex.com/optics.aspx.html，或者来自Evonik的Trogamid myCX,https://www.campusplastics.com/campus/de/datasheet/TROGAMID％C2％AE+myCX+nc+(nf)/Evonik+Industries+AG/66/bf801790.对于玻璃成型，可以使用几种玻璃材料，诸如在https://refractiveindex.info/？shelf＝glass&book＝BK7&page＝SCHOTT中列出的玻璃材料。

光学元件可以在光束的传播方向上在VCSEL的阵列前面布置得尽可能近。例如，光学元件可以设计为具有高折射率的棒状透镜。棒状透镜可以在光束的传播方向上在VCSEL的阵列前面布置得尽可能近。由于透镜材料的较高折射率，可以减小会聚角并且可以增加光路长度，使得增加局部相干性，从而允许改进光束的成形。

结构化表面可以被配置为使得束轮廓的横截面可以取决于投射器与对象之间的距离而不同。这可以通过使用具有特定预定义和/或预定几何形状的光学元件来确保。可以通过使用迭代波光计算来确定所需的几何形状。特别是，在相对于光学元件的不同距离处的期望强度分布可以用作迭代设计的基础。在不同的平面之间，例如在VCSEL、光学元件、具有形状1的投射平面和具有形状2的投射平面之间，可以使用至少一种波光传播算法，诸如菲涅耳传播或瑞利-索末菲衍射积分。传播可以从平面到平面行进并返回到VCSEL。由于VCSEL可以发射部分相干辐射，因此可以使用彼此之间不相干的点光源进行模拟。所述点光源可以相对于它们的强度分布进行加权。

本发明与传统的条形投射不同。照射图案可包括彼此不接触或不重叠的不同且分离的特征。具体地，照射图案可以不包括经由相邻垂直腔表面发射激光器的辐射的覆盖或叠加而生成的闭合特征。

每个VCSEL可以生成闭合且单独的特征。因此，生成的特征的数量可以对应于VCSEL的数量。通过要求光学***被配置用于针对由阵列的VCSEL生成的光束中的每一个生成特征束轮廓，可以识别和/或定位由VCSEL中的每一个发射的光。生成的相邻单独VCSEL的束轮廓不同，特别是阵列的相邻VCSEL的束轮廓在侧向和/或轴向方向上不同。为了使用不同特征在侧向和/或轴向方向上的投射来研究3D空间，VCSEL的光束可分配给三维空间中的对应VCSEL。VCSEL中的每一个的微光学元件不仅可以生成一个图案，而且可以生成多个图案，例如轴向和/或侧向移位的。

光学***可以被配置用于在侧向维度上生成多个照射图案。如本文所使用的，术语“侧向维度”是指垂直于轴向方向的维度，特别是横向维度。例如，光学***可以被配置用于针对阵列中的VCSEL中的每一个生成相对于光轴具有不同角度的至少两个照射特征。例如，这可以使用诸如由来自

的商业软件包启用的光线跟踪例程来实现。附加地或者替代地，可以使用基于至少一种波光传播方法的迭代方法，诸如瑞利-索末菲、菲涅耳传播和/或弗劳恩霍夫传播。然后，迭代过程可以在从光学***到不同侧向投射照射图案和返回到光学***的传播之间交替。在光学***的更新过程期间，可以考虑不同的侧向照射图案的数量，从而导致每个照射图案对更新的光学***贡献的某个百分比，例如如果应产生具有相同权重的两个照射图案，则在每个迭代步骤中对应的检索到的波光解将对光学***的波光描述贡献50％。可以重复该过程，直到误差测量可以对于所有投射的照射图案最小化。可以从期望的照射图案与模拟的照射图案之间的差异来获得误差测量。至少两个照射图案之间的投射方向可以不太大。两个图案可以投射在同一平面上。因此，迭代过程将仅发生在光学***与期望的至少两个照射图案的平面之间。

光学***可以被配置用于在轴向维度上生成多个不同的照射图案。如本文所使用的，术语“轴向维度”是指沿着光学***的光轴的维度，特别是纵向维度。光学***可以被配置用于将针对每个VCSEL的不同照射图案聚焦在不同的景深上。具体地，光学***可以被配置用于将照射图案聚焦在不同的焦平面处，特别是对象平面，其中，焦平面是垂直于光学***的光轴的平面，具有沿着光轴的不同坐标。光学***可以被配置为使得在焦平面中的每一个中，照射图案中的仅一个照射图案被聚焦，而其他照射图案未被聚焦。光学***可以被配置为使得在焦平面中的每一个中，不同的照射图案被聚焦。光学***可包括用于照射图案的中间投射的至少一个装置。例如，对于具有VCSEL阵列与对象之间的几米的距离的应用，用于中间投射的装置可以设计为远心成像，使得成像图案的特征尺寸对于所有轴向对象位置不变。附加地或者替代地，可以从设计数据或通过校准来确定成像比例。轴向维度上的多个不同照射图案可以允许使用三角测量方法和/或对准检测器和投射器的方法，特别是在共同轴上。出于该目的，检测器可包括至少一个变焦光学器件和/或用于横穿测量范围的至少一个电光可调谐***。通过针对阵列的VCSEL的不同深度调整不同的照射图案，可以将检测器的景深范围内的可区分深度步长的数量增加到阵列中的VCSEL的数量。

例如，光学***可以被配置用于在轴向维度上生成多个不同的照射图案。所述不同照射图案中的每一个可以包括多个光斑。

例如，光学***可以被配置用于在轴向维度上生成多个不同的照射图案。所述不同照射图案中的每一个可以是不对称的并且可包括多个光斑。

例如，光学***可以被配置用于在侧向维度上生成多个不同的照射图案。所述不同照射图案中的每一个可包括多个光斑。

例如，光学***可以被配置用于在侧向维度上生成多个不同的照射图案。所述不同照射图案中的每一个可以是不对称的并且包括多个光斑。

在本发明的进一步的方面中，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、诸如根据上文所公开的实施例中的一个或多个或者根据下文更详细地公开的实施例中的一个或多个的至少一个投射器。

如本文所使用的，术语“位置(position)”是指关于空间中的对象和/或对象的至少一个部分的定位(location)和/或取向的至少一个信息项。因此，至少一个信息项可以暗指对象的至少一个点与至少一个检测器之间的至少一个距离。信息项可以特别是指空间中该对象点的x、y和z坐标。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。附加地或者替代地，可以确定关于对象和/或对象的至少一部分的定位和/或取向的至少一个其他信息项。作为示例，附加地，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。附加地或者替代地，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。附加地或者替代地，对象的位置可以暗指指示空间中的对象的取向的对象的至少一个取向信息。

检测器包括：

-根据本发明的用于利用至少一个照射图案照射对象的至少一个投射器；

-具有光学传感器的矩阵的至少一个传感器元件，光学传感器各自具有光敏区域，其中，每个光学传感器被设计为响应于由从对象传播到检测器的反射光束对其相应光敏区域的照射，生成至少一个传感器信号，其中，传感器元件被配置为确定至少一个反射图像；

-至少一个评估装置，其中，评估装置被配置用于选择反射图像的至少一个反射特征并且用于将所述反射特征分配给阵列的VCSEL中的一个。

如本文所使用的，术语“传感器元件”通常是指被配置用于感测至少一个参数的装置或多个装置的组合。在本情况中，参数具体地可以是光学参数，并且传感器元件具体地可以是光学传感器元件。传感器元件可以形成为单一的单个装置或若干装置的组合。如本文进一步使用的，术语“矩阵”通常是指以预定几何次序的多个元件的布置。如下文将更详细地概述的，矩阵具体地可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。行和列具体地可以以矩形方式布置。然而，应当概述，其他布置是可行的，诸如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中，元件布置在关于中心点的同心圆或椭圆中。例如，矩阵可以是单行像素。其他布置是可行的。

如本文所使用的，“光学传感器”通常是指用于检测光束，诸如用于检测由至少一个光束生成的照射和/或光斑的光敏装置。如本文进一步使用的，“光敏区域”通常是指可以由至少一个光束从外部照射的光学传感器的区域，响应于照射，生成至少一个传感器信号。光敏区域具体可以位于相应光学传感器的表面上。然而，其他实施例也是可行的。矩阵的光学传感器具体地可以在尺寸、灵敏度和其他光、电和机械特性中的一种或多种中相等。矩阵的所有光学传感器的光敏区域具体地可以位于共同平面中，共同平面优选地面对对象，使得从对象传播到检测器的光束可以生成共同平面上的光斑。

如本文所使用的，术语“光学传感器各自具有至少一个光敏区域”是指具有多个单独的光学传感器各自具有一个光敏区域的配置，以及具有多个光敏区域的一个组合的光学传感器的配置。因此，此外，术语“光学传感器”是指被配置为生成一个输出信号的光敏装置，然而，在本文中，被配置为生成两个或两个以上输出信号的光敏装置(例如，至少一个CCD和/或CMOS装置)被称为两个或两个以上光学传感器。每个光学传感器可被实现为使得相应的光学传感器中存在恰好一个光敏区域，诸如通过提供恰好一个可被照射的光敏区域，响应于该照射，针对整个光学传感器产生恰好一个均匀的传感器信号。因此，每个光学传感器可以是单个区域光学传感器。然而，单一区域光学传感器的使用使得检测器的设置特别简单和有效。因此，作为示例，各自具有恰好一个敏感区域的可商购的光电传感器(诸如可商购的硅光电二极管)可以在该设置中使用。然而，其他实施例也是可行的。因此，作为示例，可以使用包括两个、三个、四个或四个以上光敏区域的光学装置，其在本发明的上下文中被认为是两个、三个、四个或四个以上光学传感器。如上文所概述的，传感器元件包括光学传感器的矩阵。因此，作为示例，光学传感器可以是像素化光学装置或构成像素化光学装置的一部分。作为示例，光学传感器可以是具有像素矩阵的至少一个CCD和/或CMOS装置的一部分或者构成具有像素矩阵的至少一个CCD和/或CMOS装置，每个像素形成光敏区域。

光学传感器具体地可以是或可以包括光电检测器，优选地无机光电检测器，更优选地无机半导体光电检测器，最优选地硅光电检测器。具体地，光学传感器可以在红外光谱范围内是敏感的。矩阵的所有光学传感器或者至少矩阵的光学传感器组具体地可以相同。矩阵的相同光学传感器组具体地可以被提供用于不同光谱范围，或者所有光学传感器可以在光谱灵敏度方面相同。进一步地，光学传感器可以在尺寸方面和/或关于其电子或光电子特性相同。

具体地，光学传感器可以是或可以包括在红外光谱范围内(优选地在780nm至3.0微米的范围内)敏感的无机光电二极管。具体地，光学传感器可以在硅光电二极管具体地适用于700nm至1000nm的范围内的近红外区域的一部分中敏感。可用于光学传感器的红外光学传感器可以是可商购的红外光学传感器，诸如德国D-67056Ludwigshafen am Rhein的TrinamiX GmbH公司推出的商标名称为HertzstueckTM的可商购红外光学传感器。因此，作为示例，光学传感器可以包括至少一个本征光伏类型的光学传感器，更优选地，包括选自以下的至少一个半导体光电二极管：Ge光电二极管、InGaAs光电二极管、扩展InGaAs光电二极管、InAs光电二极管、InSb光电二极管、HgCdTe光电二极管。附加地或者替代地，光学传感器可以包括至少一个非本征光伏类型的光学传感器，更优选地，包括选自以下的至少一个半导体光电二极管：Ge:Au光电二极管、Ge:Hg光电二极管、Ge:Cu光电二极管、Ge:Zn光电二极管、Si:Ga光电二极管、Si:As光电二极管。附加地或者替代地，光学传感器可以包括至少一个辐射热计，优选地选自VO辐射热计和非晶Si辐射热计的辐射热计。

矩阵可以包括独立光学传感器。因此，矩阵可以包括无机光电二极管。然而，替代地，可以使用商购矩阵，诸如CCD探测器(诸如CCD探测器芯片)和/或CMOS探测器(诸如CMOS探测器芯片)中的一者或多者。

因此，通常，检测器的光学传感器可以形成传感器阵列或可以是传感器阵列的一部分，诸如上文所提到的矩阵。因此，作为示例，检测器可以包括光学传感器阵列，诸如具有m行和n列的矩形阵列，其中，m,n独立地是正整数。优选地，给出超过一个列和超过一个行，即，n>1，m>1。因此，作为示例，n可以为2至16或更高，并且m可以为2至16或更高。优选地，行数与列数之比接近1。作为示例，可以选择n和m，使得0.3≤m/n≤3，诸如通过选择m/n＝1:1、4:3、16:9或类似。例如，阵列可以是具有相等数目的行和列的正方形阵列，例如通过选择m＝2，n＝2或m＝3，n＝3等。

矩阵具体地可以是具有至少一个行(优选地多个行)和多个列的矩形矩阵。作为示例，行和列可以基本上垂直取向，其中，关于术语“基本上垂直”，可以参考对上文给出的定义。因此，作为示例，小于20°，具体地小于10°，或甚至小于5°的容差是可以接受的。为了提供大范围的视图，矩阵具体地可以具有至少10行，优选地至少50行，更优选地至少100行。类似地，矩阵可以具有至少10列，优选地至少50列，更优选地至少100列。矩阵可以包括至少50个光学传感器，优选地至少100个光学传感器，更优选地至少500个光学传感器。矩阵可以包括数百万像素范围内的多个像素。然而，其他实施例也是可行的。因此，在预期轴向旋转对称的设置中，优选地采用矩阵中的光学传感器(也可被称为像素)的圆形布置或同心布置。

优选地，传感器元件可以基本上垂直于检测器的光轴取向。此外，关于术语“基本上垂直”，可以参考上文给出的定义和容差。光轴可以是直的光轴，或者可以弯曲，或甚至***，诸如通过使用一个或多个偏转元件和/或通过使用一个或多个分束器，其中在后一种情况下，基本上垂直的取向可以指示光学设置的相应分支或束路径中的局部光轴。

反射光束可以从对象朝向检测器传播。反射光束可以源自对象。投射器可以利用至少一个照射图案照射对象并且光由对象反射或散射，并且从而，至少部分地作为反射光束朝向检测器引导。

反射光束具体地可以完全照射传感器元件，使得传感器元件完全位于光束内，其中，光束的宽度大于矩阵。相反，优选地，反射光束具体地可以产生整个矩阵上的小于矩阵的光斑，使得光斑完全位于矩阵内。光学领域的技术人员可通过选择对光束具有聚焦或散焦效果的一个或多个合适的透镜或元件，诸如通过使用合适的传送装置来容易地调节这种情况，如将在下面更详细地概述的。

如本文进一步使用的，“传感器信号”通常是指由光学传感器响应于由光束造成的照射而生成的信号。具体地，传感器信号可以是或可以包括至少一种电信号，诸如至少一个模拟电信号和/或至少一个数字电信号。更具体地，传感器信号可以是或可以包括至少一个电压信号和/或至少一个电流信号。更具体地，传感器信号可以包括至少一个光电流。进一步地，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他元件可以被配置用于处理或预处理传感器信号，从而生成次级传感器信号，其也可以用作传感器信号，诸如通过滤波等预处理。

光敏区域具体地可以朝向对象取向。如本文所使用的，术语“朝向对象取向”通常是指光敏区域的相应表面从对象完全或部分可见的情况。具体地，对象的至少一个点与相应光敏区域的至少一个点之间的至少一个互连线可以与光敏区域的表面元素形成不为0°的角，诸如在20°至90°的范围内的角，优选地80至90°，诸如90°。因此，当对象位于光轴上或接近于光轴时，从对象朝向检测器传播的光束可以基本上平行于光轴。如本文所使用的，术语“基本上垂直”是指垂直取向的条件，具有例如±20°或更小的容差，优选地±10°或更小的容差，更优选地±5°或更小的容差。类似地，术语“基本上平行”是指平行取向的条件，具有例如±20°或更小的容差，优选地±10°或更小的容差，更优选地±5°或更小的容差。

光学传感器可以在紫外、可见或红外光谱范围中的一个或多个内敏感。具体地，光学传感器可以在从500nm至780nm的可见光谱范围内敏感，最优选地在650nm至750nm处或在690nm至700nm处敏感。具体地，光学传感器可以在近红外区域中敏感。具体地，光学传感器可以在硅光电二极管具体地适用于700nm至1000nm的范围内的近红外区域的一部分中敏感。光学传感器具体地可以在红外光谱范围内敏感，具体地在780nm至3.0微米的范围内敏感。例如，光学传感器各自单独地可以是或可以包括选自包括以下各项的组的至少一个元件：光电二极管、光电池、光电导体、光电晶体管或其任何组合。例如，光学传感器可以是或可以包括选自包括以下各项的组的至少一个元件：CCD传感器元件、CMOS传感器元件、光电二极管、光电池、光电导体、光电晶体管或其任何组合。可以使用任何其他类型的光敏元件。如下文将更详细地概述的，光敏元件通常可以完全或部分由无机材料制成和/或可以完全或部分由有机材料制成。最常见地，可以使用一个或多个光电二极管，诸如可商购的光电二极管，例如，无机半导体光电二极管。

如本文所使用的，术语“反射图像”是指由光学传感器确定的包括多个反射特征的图像。如本文所使用的，术语“反射特征”是指响应于利用至少一个照射特征照射而由对象生成的图像平面内的特征。反射图像可包括至少一个反射图案，其包括反射特征。如本文所使用的，术语“确定至少一个反射图像”是指反射图像的成像、记录和生成中的一种或多种。

如本文所使用的，术语“选择至少一个反射特征”是指对反射图像的至少一个反射特征进行识别、确定和选择中的一个或多个。评估装置可以被配置用于执行至少一个图像分析和/或图像处理以便识别反射特征。图像分析和/或图像处理可以使用至少一个特征检测算法。图像分析和/或图像处理可包括以下各项中的一项或多项：滤波；至少一个感兴趣区域的选择；由传感器信号创建的图像与至少一个偏移之间的差值图像的形成；通过对由传感器信号创建的图像求反而对传感器信号的反转；由不同时间处的传感器信号创建的图像之间的差值图像的形成；背景校正；分解为颜色通道；分解为色度；饱和度；和亮度通道；频率分解；奇异值分解；应用Canny边缘检测器；应用高斯和拉普拉斯滤波器；应用高斯差分滤波器；应用索贝尔算子；应用拉普拉斯算子；应用Scharr算子；应用Prewitt算子；应用Roberts算子；应用Kirsch算子；应用高通滤波器；应用低通滤波器；应用傅里叶变换；应用拉东变换；应用霍夫变换；应用小波变换；阈值化；创建二进制图像。感兴趣区域可以由用户人工确定或者可以自动确定，诸如通过识别由光学传感器生成的图像内的对象。

如本文所使用的，术语“将所述反射特征分配给阵列的VCSEL中的一个”是指特别明确地确定阵列的已经发射了引起所选择的反射特征的照射特征的一个VCSEL。在已知的3D感测装置中，诸如使用三角测量或结构化光技术的装置，解决该对应问题是复杂且耗时的。本发明提出使用用于照射特征并且因此用于反射特征的特征化的、特别是可区分的束轮廓，使得可以立即、容易且明确地识别阵列中的已经发射了已经引起所选择的反射特征的照射特征一个VCSEL。

检测器可以被配置用于通过使用三角测量技术和/或光子比深度(depth-from-photon-ratio)技术和/或聚焦深度(depth from focus)和/或离焦深度(depth fromdefocus)来确定对象的至少一个距离信息。

评估装置可以被配置用于通过评估来自传感器元件的传感器信号的组合信号Q来确定反射图像的所选择的反射特征的至少一个纵向坐标z_DPR。如本文所使用的，术语“组合信号Q”是指通过组合传感器信号生成的信号，特别是通过以下各项中的一项或多项：对传感器信号进行除法运算、对传感器信号的倍数进行除法运算或对传感器信号的线性组合进行除法运算。评估装置可以被配置用于通过以下各项中的一项或多项导出组合信号Q：对传感器信号进行除法运算、对传感器信号的倍数进行除法运算、对传感器信号的线性组合进行除法运算。评估装置可被配置用于使用组合信号Q与纵向坐标z_DPR之间的至少一种预定关系来确定纵向坐标。例如，评估装置可以被配置用于通过以下式子导出组合信号Q：

其中，x和y是横向坐标，A1和A2是传感器位置处的反射光束至少一个束轮廓的不同区域，并且E(x，y，z_o)表示在对象距离z_o处给出的束轮廓。区域A1和区域A2可以不同。特别是，A1和A2不是全等的。因此，A1和A2的形状或内容中的一者或多者可能不同。通常，束轮廓取决于亮度L(z_o)和束形状S(x，y；z_o)，E(x，y；z_o)＝L·S。因此，通过导出组合信号，能够独立于亮度确定纵向坐标。另外，使用组合信号允许独立于对象尺寸确定距离z_o。因此，组合信号允许独立于对象的材料特性和/或反射特性和/或散射特性并且独立于诸如通过制造精度、热、水、污垢、透镜上的损坏等对光源的更改确定距离z_o。

传感器信号中的每一个可以包括光束的束轮廓的至少一个区域的至少一个信息。如本文所使用的，术语“束轮廓的区域”通常是指束轮廓在传感器位置处的用于确定组合信号Q的任意区域。光敏区域可以被布置为使得第一传感器信号包括束轮廓的第一区域的信息，并且第二传感器信号包括束轮廓的第二区域的信息。束轮廓的第一区域和束轮廓的第二区域可以是相邻区域或者重叠区域中的一种或两种。束轮廓的第一区域和束轮廓的第二区域可以在区域中不是全等的。

评估装置可被配置为确定和/或选择束轮廓的第一区域和束轮廓的第二区域。束轮廓的第一区域可以包括束轮廓的基本上边缘信息，并且束轮廓的第二区域可以包括束轮廓的基本上中心信息。束轮廓可以具有中心，即束轮廓的最大值和/或束轮廓平顶的中心点和/或光斑的几何中心，以及从中心延伸的下降边缘。第二区域可以包括横截面的内部区域，而第一区域可以包括横截面的外部区域。如本文所使用的，术语“基本上中心信息”通常是指与中心信息的比例(即，与中心对应的强度分布的比例)相比，边缘信息的比例(即，与边缘对应的强度分布的比例)较低。优选地，中心信息具有的边缘信息的比例小于10％，更优选地小于5％，最优选地，中心信息不包括任何边缘内容。如本文所使用的，术语“基本上边缘信息”通常是指与边缘信息的比例相比，中心信息的比例较低。边缘信息可以包括整个束轮廓的信息，特别是，来自中心区域和边缘区域的信息。边缘信息具有的中心信息的比例小于10％，优选地小于5％，更优选地，边缘信息不包括任何中心内容。如果束轮廓的至少一个区域靠近或围绕中心并且包括基本上中心信息，则可以将该至少一个区域确定和/或选择为束轮廓的第二区域。如果束轮廓的至少一个区域包括横截面的下降边缘的至少一些部分，则可以将该至少一个区域确定和/或选择为束轮廓的第一区域。例如，可以将横截面的整个区域确定为第一区域。束轮廓的第一区域可以是区域A2，并且束轮廓的第二区域可以是区域A1。

第一区域A1和第二区域A2的其他选择也是可行的。例如，第一区域可以包括束轮廓的基本上外部区域，而第二区域可以包括束轮廓的基本上内部区域。例如，在二维束轮廓的情况下，束轮廓可以被分为左部分和右部分，其中第一区域可以包括束轮廓的基本上左部分区域，第二区域可以包括束轮廓的基本上右部分区域。

边缘信息可以包括与束轮廓的第一区域中的光子数量有关的信息，而中心信息可以包括与束轮廓的第二区域中的光子数量有关的信息。评估装置可以被配置用于确定束轮廓的面积积分。评估装置可以被配置用于通过将第一区域积分和/或求和来确定边缘信息。评估装置可以被配置用于通过将第二区域积分和/或求和来确定中心信息。例如，束轮廓可以是梯形束轮廓，并且评估装置可以被配置用于确定梯形的积分。此外，当假设梯形束轮廓时，可通过使用梯形束轮廓的特性的等效评估(诸如确定边缘的斜率和位置以及中心平顶的高度)并通过几何考虑导出边缘信号和中心信号，来代替边缘信号和中心信号的确定。

附加地或者替代地，评估装置可以被配置用于根据光斑的至少一个切片或切口来确定中心信息或边缘信息中的一种或两种。这可以例如通过由沿着切片或切口的线积分替换组合信号Q中的面积分来实现。为了提高准确性，可以使用穿过光斑的若干切片或切口并取平均值。在椭圆形光斑轮廓的情况下，对若干切片或切口进行平均会导致改善的距离信息。

评估装置可以被配置为通过以下各项中的一项或多项导出组合信号Q：对边缘信息和中心信息进行除法运算、对边缘信息和中心信息的倍数进行除法运算、对边缘信息和中心信息的线性组合进行除法运算。因此，基本上，光子比可以用作该方法的物理基础。

例如，评估装置可以被配置用于通过以下各项评估传感器信号：

a)确定具有最高传感器信号的至少一个光学传感器并且形成至少一个中心信号；

b)评估矩阵的光学传感器的传感器信号并且形成至少一个和信号；

c)通过将中心信号和和信号组合确定至少一个组合信号；以及

d)通过评估组合信号确定所选择的特征的至少一个纵向坐标z。

如例如在WO 2012/110924 A1或WO 2014/097181 A1中解释的，通常，在光斑的尺寸(诸如光斑的直径、束腰或等效直径)与光束从其朝向检测器传播的对象的纵向坐标之间存在预定或可确定的关系。不希望受到该理论的束缚，光斑可通过两个测量变量来表征：在光斑中心或靠近光斑中心的小测量片中测量的测量信号(也称为中心信号)，以及对光斑(有或没有中心信号)积分的积分信号或和信号。针对具有当束加宽或聚焦时不改变的特定总功率的光束，和信号应当独立于光斑的斑尺寸，并且因此，应当至少当使用其相应测量范围内的线性光学传感器时，独立于对象与检测器之间的距离。然而，中心信号取决于斑尺寸。因此，中心信号通常在光束聚焦时增大，而在光束散焦时减小。通过将中心信号与和信号相比较，因此，可以生成关于由光束生成的光斑的尺寸并且因此关于对象的纵向坐标的信息项。作为示例，中心信号和和信号的比较可以通过从中心信号和和信号当中形成组合信号Q并且通过使用纵向坐标与用于导出纵向坐标的商信号之间的预定或可确定关系来完成。

光学传感器的矩阵的使用提供多个优点和益处。因此，在传感器元件上，诸如在传感器元件的矩阵的光学传感器的光敏区域的共同平面上由光束生成的光斑的中心，可以随着对象的横向位置变化。通过使用光学传感器的矩阵，根据本发明的检测器可以适于条件中的这些改变，并且因此，可以简单地通过比较传感器信号确定光斑的中心。因此，根据本发明的检测器可以独自选择中心信号和确定和信号，并且根据这两个信号，导出包含关于对象的纵向坐标的信息的组合信号。通过评估组合信号，因此，可以确定对象的纵向坐标。因此，光学传感器的矩阵的使用在对象的位置方面，具体地在对象的横向位置方面提供显著的灵活性。

光学传感器的矩阵上的光斑的横向位置，诸如生成传感器信号的至少一个光学传感器的横向位置，可以甚至用作附加信息项，从该附加信息项，可以导出关于对象的横向位置的至少一个信息项，如例如在WO2014/198629A1中所公开的。附加地或者替代地，如下文将更详细地概述的，根据本发明的检测器可以包含至少一个附加横向检测器，其用于除了至少一个纵向坐标之外，检测对象的至少一个横向坐标。

因此，根据本发明，术语“中心信号”通常是指包括束轮廓的基本上中心信息的至少一个传感器信号。例如，中心信号可以是具有由整个矩阵或矩阵内的感兴趣区域的光学传感器生成的多个传感器信号中的最高传感器信号的至少一个光学传感器的信号，其中，感兴趣区域可以在由矩阵的光学传感器生成的图像内预定或可确定的。如本文所使用的，术语“最高传感器信号”是指局部最大值或感兴趣区域中的最大值中的一者或两者。中心信号可以从单个光学传感器产生，或者如下文将更详细地概述的，从光学传感器的组产生，其中，在后者情况下，作为示例，光学传感器组的传感器信号可以相加、积分或平均以便确定中心信号。产生中心信号的光学传感器组可以是相邻光学传感器的组，诸如具有距具有最高传感器信号的实际光学传感器小于预定距离的光学传感器，或者可以是生成在距最高传感器信号预定范围内的传感器信号的光学传感器组。产生中心信号的光学传感器组可以被选择为尽可能大以便允许最大动态范围。评估装置可以被配置用于通过多个传感器信号的积分来确定中心信号，例如，具有最高传感器信号的光学传感器周围的多个光学传感器。例如，束轮廓可以是梯形束轮廓，并且评估装置可以被配置用于确定梯形的积分，特别是，梯形的平台的积分。

如上文所概述的，中心信号通常可以是单个传感器信号，诸如来自光斑的中心的光学传感器的传感器信号，或者可以是多个传感器信号的组合，诸如由光斑的中心的光学传感器产生的传感器信号的组合，或者通过处理由前述可能性中的一个或多个导出的传感器信号而导出的次级传感器信号。中心信号的确定可通过电子的方式执行，因为传感器信号的比较可通过常规电子器件相当简单地实现，或者可完全或部分地通过软件执行。具体地，中心信号可以选自：最高传感器信号；在距最高传感器信号预定容差范围内的传感器信号组的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器和预定相邻光学传感器组的光学传感器组的传感器信号的平均值；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器和预定相邻光学传感器组的光学传感器组的传感器信号的和；在距最高传感器信号预定容差范围内的传感器信号组的和；大于预定阈值的传感器信号组的平均值；大于预定阈值的传感器信号组的和；来自包含具有最高传感器信号的光学传感器和预定相邻光学传感器组的光学传感器组的传感器信号的积分；在距最高传感器信号的预定容差范围内的传感器信号组的积分；大于预定阈值的传感器信号组的积分。

类似地，术语“和信号”通常是指包括束轮廓的基本上边缘信息的信号。例如，可以通过将传感器信号相加、在传感器信号上积分或在整个矩阵或矩阵内的感兴趣区域的传感器信号上求平均导出和信号，其中，感兴趣区域可以在由矩阵的光学传感器生成的图像内预定或可确定的。在对传感器信号进行相加、积分或平均时，可以从相加、积分或平均中省去生成传感器信号的实际光学传感器，或者可以将这些实际光学传感器包括在相加、积分或平均中。评估装置可以被配置用于通过对整个矩阵或矩阵内的感兴趣区域的信号积分来确定和信号。例如，束轮廓可以是梯形束轮廓，并且评估装置可以被配置用于确定整个梯形的积分。此外，当假设梯形束轮廓时，可通过使用梯形束轮廓的特性的等效评估(诸如确定边缘的斜率和位置以及中心平顶的高度)并通过几何考虑导出边缘信号和中心信号，来代替边缘信号和中心信号的确定。

类似地，中心信号和边缘信号也可通过使用束轮廓的分割(诸如束轮廓的圆形分割)来确定。例如，可以经由不通过束轮廓中心的割线或弦将束轮廓分成两部分。因此，一部分基本上包含边缘信息，而另一部分基本上包含中心信息。例如，为了进一步减少中心信号中的边缘信息量，可以进一步从中心信号中减去边缘信号。

附加地或者替代地，评估装置可以被配置用于根据光斑的至少一个切片或切口来确定中心信息或边缘信息中的一种或两种。这可以例如通过由沿着切片或切口的线积分替换组合信号Q的面积分来实现。为了提高准确性，可以使用穿过光斑的若干切片或切口并取平均值。在椭圆形光斑轮廓的情况下，对若干个切片或切口进行平均会导致改善的距离信息。

组合信号可以是通过将中心信号和和信号组合生成的信号。具体地，该组合可以包括以下一种或多种：形成中心信号与和信号的商，或反之；形成中心信号的倍数与和信号的倍数的商，或反之；形成中心信号的线性组合与和信号的线性组合的商，或反之。附加地或者替代地，组合信号可以包括包含关于中心信号与和信号之间的比较的至少一个信息项的任意信号或信号组合。

评估装置可以被配置为通过使用传感器信号之间的至少一个已知、可确定或预定关系确定对象的至少一个纵向坐标z_DPR。特别是，评估装置被配置为通过使用从传感器信号导出的商信号与纵向坐标之间的至少一个已知、可确定或预定关系来确定对象的至少一个坐标z_DPR。

光学传感器的原始传感器信号可以用于评估或其导出的次级传感器信号。如本文所使用的，术语“次级传感器信号”通常是指通过处理(诸如通过滤波、平均、解调等)一个或多个原始信号获得的信号，诸如电子信号、更优选地模拟和/或数字信号。因此，图像处理算法可以用于从矩阵的传感器信号的全体或从矩阵内的感兴趣区域生成次级传感器信号。具体地，检测器(诸如评估装置)可以被配置用于变换光学传感器的传感器信号，从而生成次级光学传感器信号，其中，评估装置被配置用于通过使用次级光学传感器信号执行步骤a)-d)。传感器信号的变换具体地可以包括选自包括以下各项的组的至少一个变换：滤波；至少一个感兴趣区域的选择；由传感器信号创建的图像与至少一个偏移之间的差值图像的形成；通过对由传感器信号创建的图像求反而对传感器信号的反转；由不同时间处的传感器信号创建的图像之间的差值图像的形成；背景校正；分解为颜色通道；分解为色度；饱和度；和亮度通道；频率分解；奇异值分解；应用Canny边缘检测器；应用高斯和拉普拉斯滤波器；应用高斯差分滤波器；应用索贝尔算子；应用拉普拉斯算子；应用Scharr算子；应用Prewitt算子；应用Roberts算子；应用Kirsch算子；应用高通滤波器；应用低通滤波器；应用傅里叶变换；应用拉东变换；应用霍夫变换；应用小波变换；阈值化；创建二进制图像。感兴趣区域可以由用户人工确定或者可以自动确定，诸如通过识别由光学传感器生成的图像内的对象。作为示例，车辆、人或另一类型的预定对象可以由图像内，即，在由光学传感器生成的传感器信号的全体内的自动图像识别确定，并且可以选择感兴趣区域使得对象位于感兴趣区域内。在这种情况下，评估(诸如纵向坐标的确定)可以仅针对感兴趣区域执行。然而，其他实施方式是可行的。

如上文所概述的，光斑的中心的检测(即，中心信号和/或产生中心信号的至少一个光学传感器的检测)可以完全或部分地以电子的方式执行或完全或部分地通过使用一个或多个软件算法执行。具体地，评估装置可以包括用于检测至少一个最高传感器信号和/或用于形成中心信号的至少一个中心检测器。中心检测器具体地可以全部或部分地在软件中实现和/或可以全部或部分地在硬件中实现。中心检测器可以全部或部分地集成到至少一个传感器元件中和/或可以全部或部分地独立于传感器元件实现。

如上文所概述的，和信号可以从矩阵的所有传感器信号导出、从感兴趣区域内的传感器信号导出或从具有从对排除的中心信号有贡献的光学传感器产生的传感器信号的这些可能性之一导出。在每种情况下，可以生成可以可靠地与中心信号相比较的可靠的和信号，以便确定纵向坐标。通常，和信号可以选自包括以下各项的组：矩阵的所有传感器信号上的平均值；矩阵的所有传感器信号的和；矩阵的所有传感器信号的积分；矩阵的除了来自对中心信号有贡献的那些光学传感器的传感器信号之外的所有传感器信号上的平均值；矩阵的除了来自对中心信号有贡献的那些光学传感器的传感器信号之外的所有传感器信号的和；矩阵的除了来自对中心信号有贡献的那些光学传感器的传感器信号之外的所有传感器信号的积分；距具有最高传感器信号的光学传感器预定范围内的光学传感器的传感器信号的和；距具有最高传感器信号的光学传感器预定范围内的光学传感器的传感器信号的积分；大于位于距具有最高传感器信号的光学传感器预定范围内的光学传感器的某个阈值的传感器信号的和；大于位于距具有最高传感器信号的光学传感器预定范围内的光学传感器的某个阈值的传感器信号的积分。然而，存在其他选项。

求和可以全部或部分地在软件中执行和/或可以全部或部分地在硬件中执行。求和通常通过纯电子装置是可能的，该纯电子装置通常可以容易地实现到检测器中。因此，在电子学的领域中，求和装置通常已知用于对两个或两个以上电信号(模拟信号和数字信号二者)求和。因此，评估装置可以包括用于形成和信号的至少一个求和装置。求和装置可以全部或部分地集成到传感器元件中或者可以全部或部分地独立于传感器元件实现。求和装置可以全部或部分地实现在硬件或软件之一或两者中。

如上文所概述的，中心信号与和信号之间的比较具体地可以通过形成一个或多个商信号执行。因此，通常，组合信号可以是通过以下各项中的一项或多项导出的商信号Q：形成中心信号和和信号的商，或反之；形成中心信号的倍数和和信号的倍数的商，或反之；形成中心信号的线性组合和和信号的线性组合的商，或反之；形成中心信号和和信号与中心信号的线性组合的商，或反之；形成和信号和和信号与中心信号的线性组合的商，或反之；形成中心信号的幂和和信号的幂的商，或反之。然而，存在其他选项。评估装置可以被配置用于形成一个或多个商信号。评估装置还可以被配置用于通过评估至少一个商信号确定至少一个纵向坐标。

评估装置具体地可以被配置用于使用组合信号Q与纵向坐标z_DPR之间的至少一个预定关系以便确定至少一个纵向坐标。因此，由于上文所公开的原因并且由于光斑的特性对纵向坐标的依赖性，组合信号Q通常是对象的纵向坐标和/或光斑的尺寸(诸如光斑的直径或等效直径)的单调函数。因此，作为示例，具体地在使用线性光学传感器的情况下，传感器信号s_center和和信号s_sum的简单商Q＝s_center/s_sum可以是距离的单调递减函数。在不希望由该理论限制的情况下，相信这归因于以下事实：在上文所描述的优选设置中，由于到达检测器的光量减小，中心信号s_center和和信号s_sum两者随着到光源的距离的增加作为平方函数减小。其中，然而，由于在如在实验中使用的光学设置中，图像平面内的光斑增长并且因此遍布更大的区域，所以中心信号s_center比和信号s_sum更快速地减小。因此，中心信号和和信号的商随着光束的直径或矩阵的光学传感器的光敏区域上的光斑的直径的增加连续地减小。进一步地，由于光束的总功率形成中心信号中和和传感器信号中的因子，所以商通常独立于光束的总功率。因此，组合信号Q可以形成提供中心信号和和信号与光束的尺寸或直径之间的唯一并且清楚的关系的次级信号。另一方面，由于光束的尺寸或直径取决于光束从其朝向检测器传播的对象与检测器本身之间的距离，即，取决于对象的纵向坐标，因此一方面中心信号与和信号与另一方面纵向坐标之间的唯一并且清楚的关系可以存在。对于后者，可以例如参考上文所提到的现有技术文档中的一个或多个，诸如WO 2014/097181 A1。预定关系可以通过分析考虑确定，诸如通过假定高斯光束的线性组合，通过经验测量结果，诸如测量作为对象的纵向坐标的函数的组合信号和/或中心信号和和信号或从其导出的次级信号、或二者的测量结果。

因此，通常，评估装置可以被配置用于通过评估组合信号Q确定纵向坐标。该确定可以是一步过程，诸如通过直接组合中心信号和和信号并且导出其纵向坐标，或者可以是多步过程，通过首先从中心信号和和信号导出组合信号并且其次通过从组合信号导出纵向坐标。这两个选项，即，步骤c)和d)是分离并且独立的步骤的选项，和步骤c)和d)全部或部分地组合的选项，应当由本发明包括。

评估装置可以被配置用于使用组合信号与纵向坐标之间的至少一个预定关系。预定关系可以是经验关系、半经验关系和分析导出的关系中的一个或多个。评估装置可以包括用于存储预定关系的至少一个数据存储装置，例如查找列表或查找表。

组合信号Q可以通过使用各种手段确定。作为示例，用于导出商信号的软件装置、用于导出商信号的硬件装置、或两者都可以使用并且实现在评估装置中。因此，作为示例，评估装置可以包括至少一个除法器，其中除法器被配置为导出商信号。除法器可以全部或部分地实现为软件除法器和/或硬件除法器。除法器可以完全或部分地被集成到传感器元件应答器中，或者可以完全或部分地独立于传感器元件实现。

检测器可以包括选自包括以下各项的组的至少一个另外的光学元件：传送装置，诸如至少一个透镜和/或至少一个透镜***；至少一个衍射光学元件。术语“传送装置”(也表示为“传送***”)通常可以指被配置用于诸如通过修改光束的束参数、光束的宽度或光束的方向中的一种或多种来修改光束的一个或多个光学元件。传送装置可以被配置用于将光束引导到光学传感器上。传送装置具体地可以包括以下各项中的一项或多项：至少一个透镜，例如，至少一个透镜选自包括以下各项的组：至少一个可焦调透镜、至少一个非球面透镜、至少一个球面透镜、至少一个菲涅尔透镜；至少一个衍射光学元件；至少一个凹镜；至少一个束偏转元件，优选地至少一个反射镜；至少一个分束元件，优选地分束立方体或分束反射镜中的至少一种；至少一个多透镜***。如本文所使用的，术语传送装置的“焦距”是指可以使入射到传送装置的入射准直光线“聚焦”的距离，其也可以被表示为“焦点”。因此，焦距构成传送装置会聚入射光束的能力的度量。因此，传送装置可以包括一个或多个成像元件，该一个或多个成像元件可以具有会聚透镜的效果。举例来说，传送装置可以具有一个或多个透镜，特别是一个或多个折射透镜、和/或一个或多个凸镜。在该示例中，焦距可以被定义为从薄折射透镜的中心到薄透镜的主焦点的距离。针对会聚薄折射透镜，诸如凸或双凸薄透镜，焦距可以被认为是正的，并且可以提供入射在作为传送装置的薄透镜的准直光束可以聚焦成单个斑的距离。此外，传送装置可以包括至少一个波长选择元件，例如，至少一个光学滤波器。此外，传送装置可以被设计为将预定义束轮廓印记在电磁辐射上，例如，在传感器区域(sensor region)并且具体地传感器区(sensor area)的定位处。原则上，传送装置的上述可选实施例可以单独地或以任何期望的组合实现。

传送装置可以具有光轴。特别是，检测器和传送装置具有共同光轴。如本文所使用的，术语“传送装置的光轴”通常是指透镜或透镜***的镜面对称或旋转对称轴。检测器的光轴可以是检测器的光学设置的对称线。检测器包括至少一个传送装置，优选地具有至少一个透镜的至少一个传送***。作为示例，传送***可以包括至少一个束路径，其中，束路径中的传送***的元件以关于光轴旋转对称的方式来定位。然而，位于束路径内的一个或多个光学元件也可以关于光轴偏离中心或倾斜。然而，在这种情况下，光轴可以顺序地定义，诸如通过将束路径中的光学元件的中心相互连接，例如通过将透镜的中心相互连接，其中，在该上下文中，光学传感器未计算为光学元件。光轴通常可以表示束路径。其中，检测器可以具有单个束路径，沿着该单个束路径，光束可以从对象行进到光学传感器，或者可以具有多个束路径。作为示例，可以给出单个束路径，或者束路径可以分成两个或两个以上部分束路径。在后者的情况中，每个部分束路径具有其自己的光轴。光学传感器可以位于同一个束路径或部分束路径中。然而，可替代地，光学传感器也可以位于不同的部分束路径中。

传送装置可以构成坐标系，其中，纵向坐标l是沿着光轴的坐标，并且其中，d是从光轴的空间偏移。坐标系可以是极坐标系，其中，传送装置的光轴形成z轴，并且其中，距z轴的距离和极角可以用作附加坐标。平行或者反平行于z轴的方向可以被认为是纵向方向，并且沿着z轴的坐标可以被认为是纵向坐标z。任何垂直于z轴的方向都可被视为横向方向，并且极坐标和/或极角可被视为横向坐标。

如本文进一步使用的，术语“评估装置”通常是指被配置用于优选地通过使用至少一个数据处理装置并且更优选地通过使用至少一个处理器和/或至少一个专用集成电路执行指定操作的任意装置。因此，作为示例，至少一个评估装置可以包括至少一个数据处理装置，该数据处理装置上存储有包括大量计算机命令的软件代码。评估装置可以提供用于执行指定操作中的一者或多者的一个或多个硬件元件，和/或可以向一个或多个处理器提供在其上运行以执行指定操作中的一者或多者的软件。

上文所提到的操作，包括确定对象的至少一个纵向坐标，由至少一个评估装置执行。因此，作为示例，例如可通过实现一个或多个查找表，在软件和/或硬件中实现上述关系中的一种或多种。因此，作为示例，评估装置可以包括一个或多个可编程装置，诸如一个或多个计算机、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)，其被配置为执行上文所提到的评估，以便确定对象的至少一个纵向坐标。然而，附加地或者替代地，评估装置也可以全部或部分地由硬件来实现。

如上文所概述的，通过评估中心信号和和信号，可以使得检测器能够确定对象的至少一个纵向坐标，包括确定整个对象或其一个或多个部分的纵向坐标的选项。另外，然而，对象的其他坐标(包括一个或多个横向坐标和/或旋转坐标)可以由检测器(具体地由评估装置)确定。因此，作为示例，一个或多个横向传感器可以用于确定对象的至少一个横向坐标。如上文所概述的，产生中心信号的至少一个光学传感器的位置可以提供关于对象的至少一个横向坐标的信息，其中，作为示例，简单透镜方程可以用于光学变换并且用于导出横向坐标。附加地或者替代地，一个或多个附加横向传感器可以使用并且由检测器包括。各种横向传感器通常是在本领域中已知的，诸如在WO 2014/097181 A1中所公开的横向传感器和/或其他位置敏感器件(PSD)，诸如象限二极管、CCD或CMOS芯片等。附加地或者替代地，作为示例，根据本发明的检测器可包括在R.A.Street(Ed.):非晶硅技术和应用(Technology and Applications of Amorphous Silicon),Springer-VerlagHeidelberg,2010年,第346-349页中所公开的一个或多个PSD。其他实施例是可行的。这些装置也可以通常被实现到根据本发明的检测器中。作为示例，光束的一部分可以通过至少一个分束元件在检测器内分离。作为示例，分离部分可以朝向横向传感器(诸如CCD或CMOS芯片或相机传感器)引导，并且可以确定由横向传感器上的分离部分生成的光斑的横向位置，从而确定对象的至少一个横向坐标。因此，根据本发明的检测器可以是一维检测器，诸如简单距离测量装置，或者可以被实现为二维检测器或甚至三维检测器。进一步地，如上文所概述的或如下文更详细地概述的，通过以一维方式扫描场景或环境，也可以创建三维图像。因此，根据本发明的检测器具体地可以是一维检测器、二维检测器或三维检测器中的一种。评估装置还可以被配置为确定对象的至少一个横向坐标x,y。评估装置可以被配置用于组合纵向坐标和横向坐标的信息并且确定空间中的对象的位置。

附加或者替代通过使用光子比深度技术确定纵向坐标z_DPR，评估装置可以被配置用于选择反射图像的至少一个反射特征并且用于将所述反射特征分配给对应的VCSEL。评估装置可以被配置用于通过使用至少一种三角测量方法确定至少一个纵向坐标z_triang。另外，同样可以应用聚焦深度或散焦深度方法。使用聚焦测量，通常是某种高通滤波器或高对比度搜索算法，来确定聚焦最大值，如Subbarao,M.和Gopal,S.的离焦深度：空间域方法,国际计算机视觉杂志,13,3,271-294,1994(Depth from Defocus:A Spatial DomainApproach,International Journal of Computer Vision,13,3,271-294,1994)中所讨论的。

检测器还可以包括一个或多个附加元件，诸如一个或多个附加光学元件。进一步地，检测器可以完全或部分集成到至少一个壳体中。

在进一步的方面中，本发明公开了一种用于通过使用检测器、诸如根据本发明(诸如根据涉及如上文所公开的或如下文更详细地公开的实施例中的一个或多个)的检测器来确定至少一个对象的位置的方法。然而，可以使用其他类型的检测器。该方法包括以下方法步骤，其中这些方法步骤可以以给定顺序执行或可以以不同顺序执行。此外，可以存在未列出的一个或多个其他方法步骤。此外，可以重复地执行一个、多于一个或甚至所有方法步骤。

方法包括以下方法步骤：

-利用由检测器的至少一个投射器生成的至少一个照射图案照射对象；

-通过使用具有光学传感器的矩阵的至少一个传感器元件确定至少一个反射图像，光学传感器各自具有光敏区域，其中，每个光学传感器被设计为响应于由从对象传播到检测器的反射光束对其相应光敏区域的照射，生成至少一个传感器信号；

-选择反射图像的至少一个反射特征并且将反射图像的所述反射特征分配给阵列的VCSEL中的一个。

针对细节、选项和定义，可以参考如上文讨论的检测器。因此，具体地，如上文所概述的，方法包括使用根据本发明的检测器，诸如根据上文给出或下文更详细地给出的实施例中的一个或多个的检测器。

方法还可包括通过评估来自传感器元件的传感器信号的组合信号Q来确定反射图像的所选择的反射特征的至少一个纵向坐标z_DPR。组合信号Q通过以下各项中的一项或多项导出：对传感器信号进行除法运算、对传感器信号的倍数进行除法运算、对传感器信号的线性组合进行除法运算。纵向坐标z_DPR是通过使用组合信号Q与纵向坐标z_DPR之间的至少一个预定关系来确定的。

方法还可包括确定反射图像的所选择的反射特征的纵向坐标z_triang。选择的反射特征可以分配给对应的VCSEL。可以通过使用至少一种三角测量方法来确定纵向坐标z_triang。另外，同样可以应用聚焦深度或散焦深度方法。使用聚焦测量，通常是某种高通滤波器或高对比度搜索算法，来确定聚焦最大值，如Subbarao,M.和Gopal,S.的离焦深度：空间域方法,国际计算机视觉杂志,13,3,271-294,1994(Depth from Defocus:A SpatialDomain Approach,International Journal of Computer Vision,13，3,271-294，1994)中所讨论的。

在本发明的进一步的方面中，提出了根据本发明(诸如根据上文给出或下文更详细地给出的实施例中的一个或多个)的检测器的用途，出于使用的目的，选自包括以下各项的组：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安保应用；监督应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的构图应用；用于车辆的归航或跟踪信标检测器；室外应用；移动应用；通信应用；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用；步态监测应用；人体监测应用；家庭护理；智能生活。

关于本发明的检测器和装置的进一步的用途，参考WO 2018/091649 A1、WO 2018/091638 A1和WO 2018/091640 A1，其内容通过引用被包括。

总的来说，在本发明的上下文中，以下实施例被视为优选的：

实施例1：一种用于利用至少一个照射图案照射至少一个对象的投射器，其中，所述投射器包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的至少一个阵列，其中，所述VCSEL中的每一个被配置用于生成至少一个光束，其中，所述投射器包括至少一个光学***，所述至少一个光学***被配置用于针对由所述阵列的VCSEL生成的光束中的每一个生成特征束轮廓，其中，所述阵列的相邻VCSEL的束轮廓在侧向和/或轴向方向上不同，使得所述阵列的VCSEL的光束可分配给三维空间中的对应VCSEL。

实施例2：根据前一实施例所述的投射器，其中，所述光学***包括光学元件的至少一个阵列，其中，所述光学元件中的每一个具有结构化表面。

实施例3：根据前一实施例所述的投射器，其中，所述光学元件的所述结构化表面不同。

实施例4：根据前述实施例中的任一项所述的投射器，其中，所述光学元件是折射光学元件，优选地折射-衍射混合元件。

实施例5：根据前述实施例中的任一项所述的投射器，其中，所述阵列的相邻VCSEL的束轮廓由形状、取向、横截面中的一项或多项而不同。

实施例6：根据前述实施例中的任一项所述的投射器，其中，所述光学***被配置用于在侧向维度上生成不同的特征。

实施例7：根据前述实施例中的任一项所述的投射器，其中，所述光学***被配置用于在轴向维度上生成多个不同的照射图案。

实施例8：根据前一实施例所述的投射器，其中，所述光学***被配置用于将针对每个VCSEL的不同照射图案聚焦在不同的景深上。

实施例9：根据前述实施例中的任一项所述的投射器，其中，所述VCSEL被配置用于发射从800至1000nm的波长范围处、优选地940nm处的光束。

实施例10：根据前述实施例中的任一项所述的投射器，其中，所述VCSEL阵列是二维或一维阵列，其中，所述阵列包括多达2500个VCSEL。

实施例11：一种用于确定至少一个对象的位置的检测器，所述检测器包括：

-根据前述实施例中的任一项所述的用于利用至少一个照射图案照射所述对象的至少一个投射器；

-具有光学传感器的矩阵的至少一个传感器元件，所述光学传感器各自具有光敏区域，其中，每个光学传感器被设计为响应于由从所述对象传播到所述检测器的反射光束对其相应光敏区域的照射，生成至少一个传感器信号，其中，所述传感器元件被配置为确定至少一个反射图像；

-至少一个评估装置，其中，所述评估装置被配置用于选择所述反射图像的至少一个反射特征并且用于将所述反射特征分配给所述阵列的所述VCSEL中的一个。

实施例12：根据前一实施例所述的检测器，其中，所述评估装置被配置用于通过根据所述传感器元件的传感器信号评估组合信号Q来确定所述反射图像的所选择的反射特征的至少一个纵向坐标z_DPR，所述评估装置被配置用于通过以下各项中的一项或多项导出所述组合信号Q：对所述传感器信号进行除法运算、对所述传感器信号的倍数进行除法运算、对所述传感器信号的线性组合进行除法运算。其中，所述评估装置被配置用于使用所述组合信号Q与所述纵向坐标z_DPR之间的至少一个预定关系来确定所述纵向坐标。

实施例13：根据涉及检测器的前述实施例中的任一项所述的检测器，其中，所述评估装置被配置用于选择所述反射图像的至少一个反射特征并且用于将所述反射特征分配给对应VCSEL，其中，所述评估装置被配置用于通过使用至少一种三角测量方法确定至少一个纵向坐标z_triang。

实施例14：一种用于通过使用根据涉及检测器的前述实施例中的任一项所述的至少一个检测器确定至少一个对象的位置的方法，所述方法包括以下步骤：

-利用由所述检测器的至少一个投射器生成的至少一个照射图案照射所述对象；

-通过使用具有光学传感器的矩阵的至少一个传感器元件确定至少一个反射图像，所述光学传感器各自具有光敏区域，其中，每个光学传感器被设计为响应于由从所述对象传播到所述检测器的反射光束对其相应光敏区域的照射，生成至少一个传感器信号；

-选择所述反射图像的至少一个反射特征并且将所述反射图像的所述反射特征分配给所述阵列的所述VCSEL中的一个。

实施例15：根据前一实施例所述的方法，其中，所述方法还包括：通过根据所述传感器元件的传感器信号评估组合信号Q来确定所述反射图像的所选择的反射特征的至少一个纵向坐标z_DPR，其中，所述组合信号Q通过以下各项中的一项或多项导出：对所述传感器信号进行除法运算、对所述传感器信号的倍数进行除法运算、对所述传感器信号的线性组合进行除法运算，其中，所述纵向坐标z_DPR通过使用所述组合信号Q与所述纵向坐标z_DPR之间的至少一个预定关系来确定。

实施例16：根据前述实施例中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：将所选择的反射特征分配给对应的VCSEL，并通过使用至少一种三角测量方法确定至少一个纵向坐标z_triang。

实施例17：一种根据涉及检测器的前述实施例中的任一个所述的检测器的用途，出于使用的目的，选自：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安保应用；监督应用；安全应用；人机接口应用；物流应用；跟踪应用；室外应用；移动应用；通信应用；摄影应用；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用；步态监测应用；人体监测应用；家庭护理；智能生活。

附图说明

从以下结合从属权利要求的优选示例性实施例的描述，本发明的其他可选细节和特征将显而易见。在这种情况下，可以以分离的方式或通过与其他特征组合来实现特定特征。本发明不限于示例性实施例。在附图中示意性地示出了示例性实施例。各个附图中相同的参考标号指相同的元件或具有相同功能的元件，或者在其功能方面彼此对应的元件。

具体地，在图中：

图1示出了根据本发明的投射器的实施例；

图2示出了根据本发明的检测器的实施例；

图3示出了投射器的另一实施例；

图4示出了检测器的另一实施例；

图5示出了投射器的另一实施例；以及

图6示出了投射器的另一实施例；以及

图7示出了投射器的另一实施例。

具体实施方式

图1以高度示意性方式示出了用于用至少一个照射图案114照射至少一个对象112的投射器110的第一实施例。

照射图案124可以包括多个特征116。照射图案114可以包括周期性或非周期性特征的布置。照射图案114可包括选自包括以下各项的组的至少一个图案：至少一个点图案，特别是伪随机点图案；随机点图案或者准随机图案；至少一个索博尔图案；至少一个准周期图案；包括至少一个预知特征的至少一个图案至少一个规则图案；至少一个三角形图案；至少一个六边形图案；至少一个矩形图案包括凸均匀瓦片的至少一个图案；包括至少一条线的至少一个线图案；包括至少两条线的至少一个线图案，诸如平行或交叉线。例如，投射器110可以被配置用于生成和/或投射点云或非点状特征。例如，投射器110可以被配置用于生成点云或非点状特征，使得照射图案114可包括多个点特征或非点状特征。照射图案114可包括规则和/或恒定和/或周期图案，诸如三角形图案、矩形图案、六边形图案、或包括进一步的凸瓦片的图案。照射图案可以每区域包括尽可能多的特征以使得六边形图案可以是优选的。相应照射图案114的两个特征之间的距离和/或至少一个照射特征的面积可以取决于由如下文所描述的至少一个检测器确定的图像中的模糊圆。

投射器110包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)120的至少一个阵列118。VCSEL120中的每一个被配置用于生成至少一个光束。VCSEL 120可以被配置用于发射从800至1000nm的波长范围处的光束。例如，VCSEL120可以被配置用于发射808nm、850nm、940nm或980nm处的光束。优选地，VCSEL 120发射940nm处的光，因为陆地太阳辐射在该波长处具有局部最小辐照度，例如如CIE 085-1989“太阳光谱辐照度”中所描述的。

VCSEL 120的阵列118可以是二维或一维阵列。VCSEL 120的阵列118可包括以矩形布置118的多个VCSEL。矩阵具体地可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。行和列具体地可以以矩形方式布置。然而，应当概述，其他布置是可行的，诸如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中，元件布置在关于中心点的同心圆或椭圆中。例如，矩阵可以是单行像素。其他布置是可行的。VCSEL 120可布置在共同衬底或不同衬底上。阵列118可包括多达2500个VCSEL。例如，阵列118可包括38x25个VCSEL 120，诸如具有3.5W的高功率阵列。例如，阵列118可包括具有2.5W的10x27个VCSEL 120。例如，阵列118可包括具有0.9W的96个VCSEL 120。例如2500个元件的阵列118的尺寸可以多达2mm x 2mm。

与发光二极管(LED)相比较，VCSEL 120的阵列118可以具有高辐射功率。而且，与LED相比较，VCSEL 120可以具有更高的空间和时间相干性。这可以允许通过光学***改进束轮廓的成形和/或修改以及增加的光谱功率密度。

投射器110包括至少一个光学***122，该至少一个光学***122被配置用于为由阵列118的VCSEL 120生成的光束中的每一个生成特征束轮廓。光学***122可包括至少一个光学元件124阵列。光学元件124阵列可包括以矩阵布置的多个光学元件。光学元件124的矩阵具体地可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。行和列具体地可以以矩形方式布置。然而，应当概述，其他布置是可行的，诸如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中，所述元件布置在关于中心点的同心圆或椭圆中。例如，矩阵可以是单行像素。其他布置是可行的。

束轮廓可以是光束的横向强度轮廓。束轮廓可以是光束的横截面。束轮廓可以选自：梯形束轮廓、三角形束轮廓、圆锥形束轮廓、以及高斯束轮廓的线性组合。然而，其他实施例是可行的。阵列的相邻VCSEL的束轮廓在侧向和/或轴向方向上不同。轴向方向可以是沿着光学***122的光轴126的方向，特别是纵向方向。光轴126可以是光学***122的光学设置的对称线。侧向可以是垂直于轴向方向的方向，特别是横向方向。阵列118的VCSEL120、特别是阵列的相邻VCSEL的束轮廓可以通过形状、取向、横截面中的一项或多项而不同。不同的束轮廓允许将阵列118的VCSEL 120生成的光束分配给对应的VCSEL。特别是，如果相邻光束在形状上不同，则根据光束的形状确定光束从阵列118的哪个VCSEL 120生成是可能的。例如，光束可以在形状和取向上不同。优选地，束轮廓的差异尽可能大，以便允许简单的分配。在阵列118中的所有VCSEL 120的束轮廓在形状、取向和横截面上不同的情况下，分配可能是最简单的。然而，相邻光束的束轮廓在至少一个参数上不同可能是足够的。

光学元件124中的每一个可以具有结构化表面128。光学元件124的结构化表面128可以不同。特别是，阵列的两个相邻光学元件的结构化表面128可以不同。光学元件124可以通过使用三维全息光刻来制造或生产，诸如J.Gavin在《光学快报》第36卷(2011)、第13号、2495-2497(J.Gavin in Optics Letters,Vol.36(2011),Nr.13,2495-2497)中所描述的。

光学元件124各自可以是或可以包括具有结构化表面128的至少一个透镜，特别是具有单独的压印和/或压花结构的结构化表面。然而，其他制造技术，诸如成型或注射成型是可能的。结构化表面128可能导致入射在光学元件上的光束被调整为具有非点状或非点形束轮廓。光学元件124可以是折射光学元件。优选地，光学元件124可以是折射-衍射混合元件。折射元件和/或折射结构可以具有半径，特别是例如微透镜的直径，这取决于相邻VCSEL 120之间的距离。例如，距离可以在从40μm到70μm的范围内。直径可以是类似的，诸如40μm。然而，直径还可以强烈取决于光学特性和折射率。衍射元件和/或衍射结构可能是有利的，因为它们可以生产得非常平坦。衍射元件各自可包括至少一个基板，也表示为衬底。基板可以是玻璃基板。基板可以具有1mm的厚度。折射元件和/或折射结构可以具有厚度D_diff，其对应于由于光程差

而引起的2π的相位差。衍射和折射元件和/或结构的直径可以小于阵列118的两个VCSEL 120之间的距离，例如直径可以小于70μm。衍射元件和/或结构可以是圆形对称的和平面的。然而，非对称实施例是可能的。例如，衍射结构可以布置在弯曲表面上，诸如折射透镜的凹侧或凸侧的弯曲表面上。

光学元件124可以包括至少一种材料，该至少一种材料包括至少一种聚合物。材料可以是可用于2光子刺激聚合的聚合物材料，诸如Nanoscribe IP-Dip、OrmoComp.、Nanoscribe IP-G、Nanoscribe IP-L、Nanoscribe IP-S。对于成型过程，诸如注射成型或热压印等，可以使用塑料，诸如可从Zeonix购得的塑料,https://www.zeonex.com/optics.aspx.html，或者来自Evonik的Trogamid myCX,https://www.campusplastics.com/campus/de/datasheet/TROGAMID％C2％AE+myCX+nc+(nf)/Evonik+Industries+AG/66/bf801790。对于玻璃成型，可以使用几种玻璃材料，诸如在https://refractiveindex.info/？shelf＝glass&book＝BK7&page＝SCHOTT中列出的玻璃材料。

光学元件124可以在光束的传播方向上在VCSEL 120的阵列118前面布置得尽可能近。例如，光学元件124可以设计为具有高折射率的棒状透镜。棒状透镜可以光束的传播方向上在VCSEL 120的阵列前面布置得尽可能近。由于透镜材料的较高折射率，可以减小会聚角并且可以增加光路长度，使得增加局部相干性，从而允许改进光束的成形。

结构化表面128可以被配置为使得束轮廓的横截面可以取决于投射器110与对象112之间的距离而不同，如图3所示。在图3中，示例性地描绘了两个不同的符号，表示取决于距光学元件124的距离的不同形状的特征。束轮廓形状的传播和变化也被高度示意性地描绘。这可以通过使用具有特定预定义和/或预定几何形状的光学元件124来确保。可以通过使用迭代波光计算来确定所需的几何形状，用图3中的箭头表示。特别是，在相对于光学元件124的不同距离处的期望强度分布可以用作迭代设计的基础。在不同的平面之间，例如在VCSEL 120、光学元件124、具有形状1的投射平面(用参考数字130表示)和具有形状2的投射平面、具有形状1的投射平面(用参考数字132表示)之间，可以使用至少一种波光传播算法，诸如菲涅耳传播或瑞利-索末菲衍射积分。所述传播可以从平面到平面行进并返回到VCSEL120。由于VCSEL 120可以发射部分相干辐射，因此可以使用彼此之间不相干的点光源进行模拟。所述点光源可以相对于它们的强度分布进行加权。

光学***122可以被配置用于生成在侧向维度上的多个照射图案114。例如，光学***122可以被配置用于针对阵列118的VCSEL 120中的每一个生成相对于光轴126具有不同角度的至少两个照射特征116。例如，这可以使用诸如由来自

的商业软件包启用的光线跟踪例程来实现。附加地或者替代地，可以使用基于至少一种波光传播方法的迭代方法，诸如瑞利-索末菲、菲涅耳传播和/或弗劳恩霍夫传播。然后，迭代过程可以在从光学***到不同侧向投射照射图案和返回到光学***的传播之间交替。在光学***的更新过程期间，可以考虑不同的侧向照射图案的数量，从而导致每个照射图案对更新的光学***贡献的某个百分比，例如如果应产生具有相同权重的两个照射图案，则在每个迭代步骤中对应的检索到的波光解将对光学***的波光描述贡献50％。可以重复该过程，直到误差测量可以对于所有投射的照射图案最小化。可以从期望的照射图案与模拟的照射图案之间的差异来获得误差测量。至少两个照射图案之间的投射方向可以不太大。两个图案可以投射在同一平面上。因此，迭代过程将仅发生在光学***与期望的至少两个照射图案的平面之间。图6和图7示出了投射器110的进一步的实施例。在图6中，示出了用于两个侧向间隔开的图案114的侧向图案投射。具体地，图6示出了具有不同成形图案的投射平面。图7示出了具有用于三个不同侧向平面的侧向图案投射的实施例。

图2高度示意性地示出了用于确定至少一个对象112的位置的检测器134。检测器134包括根据本发明的至少一个投射器110，诸如关于图1和图3所描述的。

检测器134包括至少一个传感器元件136，其具有光学传感器138的矩阵。光学传感器138各自具有光敏区域。每个光学传感器138被设计为响应于由从对象112传播到检测器134的反射光束对其相应光敏区域的照射，而生成至少一个传感器信号。传感器元件136被配置为确定至少一个反射图像。传感器元件136可以形成为单一的单个装置或若干装置的组合。如下文将更详细地概述的，矩阵具体地可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。行和列具体地可以以矩形方式布置。然而，应当概述，其他布置是可行的，诸如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中，所述元件布置在关于中心点的同心圆或椭圆中。例如，矩阵可以是单行像素。其他布置是可行的。光敏区域具体可以位于相应光学传感器的表面上。然而，其他实施例也是可行的。矩阵的光学传感器138具体地可以在尺寸、灵敏度和其他光、电和机械特性中的一种或多种中相等。矩阵的所有光学传感器138的光敏区域具体地可以位于共同平面中，所述共同平面优选地面对对象，使得从对象传播到检测器的光束可以在共同平面上生成光斑。

光学传感器138具体地可以是或可以包括光电检测器，优选地无机光电检测器，更优选地无机半导体光电检测器，最优选地硅光电检测器。具体地，光学传感器138可以在红外光谱范围内敏感。矩阵的所有光学传感器138或者矩阵的至少光学传感器组具体地可以是相同的。矩阵的相同光学传感器组具体地可以被提供用于不同光谱范围，或者所有光学传感器可以在光谱灵敏度方面相同。进一步地，光学传感器138可以在尺寸方面和/或关于其电子或光电子特性相同。

具体地，光学传感器138可以是或可以包括在红外光谱范围内(优选地在780nm至3.0微米的范围内)敏感的无机光电二极管。具体地，光学传感器138可以在硅光电二极管具体地适用于700nm至1000nm的范围内的近红外区域的一部分中敏感。可用于光学传感器的红外光学传感器可以是可商购的红外光学传感器，诸如德国D-67056Ludwigshafen amRhein的TrinamiX GmbH公司推出的商标名称为HertzstueckTM的可商购红外光学传感器。因此，作为示例，光学传感器138可以包括至少一个本征光伏类型的光学传感器，更优选地，包括选自以下的至少一个半导体光电二极管：Ge光电二极管、InGaAs光电二极管、扩展InGaAs光电二极管、InAs光电二极管、InSb光电二极管、HgCdTe光电二极管。附加地或者替代地，光学传感器138可以包括至少一个非本征光伏类型的光学传感器，更优选地，包括选自以下的至少一个半导体光电二极管：Ge:Au光电二极管、Ge:Hg光电二极管、Ge:Cu光电二极管、Ge:Zn光电二极管、Si:Ga光电二极管、Si:As光电二极管。附加地或者替代地，光学传感器138可以包括至少一个辐射热计，优选地选自VO辐射热计和非晶Si辐射热计的辐射热计。

矩阵可以包括独立光学传感器。因此，矩阵可以包括无机光电二极管。然而，替代地，可以使用商购矩阵，诸如CCD探测器(诸如CCD探测器芯片)和/或CMOS探测器(诸如CMOS探测器芯片)中的一者或多者。

检测器134包括至少一个评估装置140。评估装置140被配置用于选择反射图像的至少一个反射特征并且用于将所述反射特征分配给阵列118的VCSEL 120中的一个。反射图像可包括至少一个反射图案，至少一个反射图案包括反射特征。评估装置140可以被配置为执行至少一个图像分析和/或图像处理以便识别反射特征。图像分析和/或图像处理可以使用至少一个特征检测算法。图像分析和/或图像处理可以包括以下各项中的一项或多项：滤波；至少一个感兴趣区域的选择；由传感器信号创建的图像与至少一个偏移之间的差值图像的形成；通过对由传感器信号创建的图像求反而对传感器信号的反转；由不同时间处的传感器信号创建的图像之间的差值图像的形成；背景校正；分解为颜色通道；分解为色度；饱和度；和亮度通道；频率分解；奇异值分解；应用Canny边缘检测器；应用高斯和拉普拉斯滤波器；应用高斯差分滤波器；应用索贝尔算子；应用拉普拉斯算子；应用Scharr算子；应用Prewitt算子；应用Roberts算子；应用Kirsch算子；应用高通滤波器；应用低通滤波器；应用傅里叶变换；应用拉东变换；应用霍夫变换；应用小波变换；阈值化；创建二进制图像。感兴趣区域可以由用户人工确定或者可以自动确定，诸如通过识别由光学传感器生成的图像内的对象。

评估装置140可以被配置用于特别是明确地确定阵列118的已经发射了已经引起所选择的反射特征的照明特征116的一个VCSEL 120。在已知的3D感测装置中，诸如使用三角测量或结构化光技术的装置，解决该对应问题是复杂且耗时的。本发明提出使用用于照射特征并且因此用于反射特征的特征化的、特别是可区分的束轮廓，使得可以立即、容易且明确地识别阵列118中的已经发射了已经引起所选择的反射特征的照射特征的一个VCSEL120。

检测器134可以被配置用于通过使用三角测量和/或光子比深度技术和/或聚焦深度和/或离焦深度来确定对象的至少一个距离信息。例如，评估装置140可以被配置用于通过评估来自传感器元件136的传感器信号的组合信号Q来确定反射图像的所选择反射特征的至少一个纵向坐标z_DPR。评估装置140可以被配置用于通过以下各项中的一项或多项导出所述组合信号Q：对所述传感器信号进行除法运算、对所述传感器信号的倍数进行除法运算、对所述传感器信号的线性组合进行除法运算。评估装置140可被配置用于使用组合信号Q与纵向坐标z_DPR之间的至少一种预定关系来确定纵向坐标。

检测器134可以包括选自包括以下各项的组的至少一个另外的光学元件：传送装置，诸如至少一个透镜和/或至少一个透镜***；至少一个衍射光学元件。传送装置可以被配置用于将光束引导到光学传感器上138。传送装置具体地可以包括以下各项中的一项或多项：至少一个透镜，例如，选自以下各项的至少一个透镜：至少一个可焦调透镜、至少一个非球面透镜、至少一个球面透镜、至少一个菲涅尔透镜；至少一个衍射光学元件；至少一个凹镜；至少一个束偏转元件，优选地至少一个反射镜；至少一个分束元件，优选地分束立方体或分束反射镜中的至少一种；至少一个多透镜***。因此，传送装置可以包括一个或多个成像元件，该一个或多个成像元件可以具有会聚透镜的效果。举例来说，传送装置可以具有一个或多个透镜，特别是一个或多个折射透镜、和/或一个或多个凸镜。在该示例中，焦距可以被定义为从薄折射透镜的中心到薄透镜的主焦点的距离。针对会聚薄折射透镜，诸如凸或双凸薄透镜，焦距可以被认为是正的，并且可以提供入射在作为传送装置的薄透镜的准直光束可以聚焦成单个斑的距离。此外，传送装置可包括至少一个波长选择元件，例如，至少一个光学滤波器。此外，传送装置可设计为将预定义束轮廓印记在电磁辐射上，例如，在传感器区域并且具体地传感器区的定位处。原则上，传送装置的上述可选实施例可以单独地或以任何期望的组合实现。

传送装置可以具有光轴。特别是，检测器134和传送装置具有共同光轴。检测器的光轴可以是检测器134的光学设置的对称线。检测器134包括至少一个传送装置，优选地具有至少一个透镜的至少一个传送***。作为示例，传送***可以包括至少一个束路径，其中，束路径中的传送***的元件以关于光轴旋转对称的方式来定位。然而，位于束路径内的一个或多个光学元件也可以关于光轴偏离中心或倾斜。然而，在这种情况下，光轴可以顺序地定义，诸如通过将束路径中的光学元件的中心相互连接，例如通过将透镜的中心相互连接，其中，在该上下文中，光学传感器未计算为光学元件。光轴通常可以表示束路径。其中，检测器134可以具有单个束路径，沿着该单个束路径，光束可以从对象行进到光学传感器，或者可以具有多个束路径。作为示例，可以给出单个束路径，或者束路径可以分成两个或两个以上部分束路径。在后者的情况中，每个部分束路径可以具有其自己的光轴。光学传感器138可以位于同一个束路径或部分束路径中。可替代地，然而，光学传感器也可以位于不同的部分束路径中。

传送装置可以构成坐标系，其中，纵向坐标l是沿着光轴的坐标，并且其中，d是从光轴的空间偏移。坐标系可以是极坐标系，其中，传送装置的光轴形成z轴，并且其中，距z轴的距离和极角可以用作附加坐标。平行或者反平行于z轴的方向可以被认为是纵向方向，并且沿着z轴的坐标可以被认为是纵向坐标z。垂直于z轴的任何方向都可被视为横向方向，并且极坐标和/或极角可被视为横向坐标。

图2和4示出了投射器110的实施例，其中光学***122被配置用于在轴向维度上生成多个不同的照射图案114。在图2和图4中，示例性地示出了两个对象平面。对于更靠近检测器134的对象平面，示出了三个不同符号，表示照射图案的不同特征116。对于距检测器134较大距离处的对象平面，示出了示例性的一个特征116，其中，特征116已从更靠近检测器134的对象平面变化到较大距离处的对象平面。光学***122可以被配置用于将针对每个VCSEL的不同照射图案聚焦在不同的景深上。具体地，光学***122可以被配置用于将照射图案114聚焦在不同的焦平面处，特别是对象平面，其中，焦平面是垂直于光学***122的光轴126的平面，具有沿着光轴的不同坐标。光学***122可以被配置为使得在每个焦平面中，照射图案114中的仅一个照射图案114被聚焦，而其他照射图案114未被聚焦。另外，在图4中，示出了使用分束装置144的实施例。

如图5所示，光学***122可以被配置为使得在焦平面中的每一个中，不同的照射图案114被聚焦。光学***122可包括用于照射图案的中间投射的至少一个装置。例如，对于具有VCSEL 120的阵列118与对象112之间的几米的距离的应用，用于中间投射的装置可以设计为远心成像，使得成像图案的特征尺寸对于所有轴向对象位置不变。附加地或者替代地，可以从设计数据或通过校准来确定成像比例。轴向维度上的多个不同照射图案114可以允许使用三角测量方法和/或对准检测器134和投射器110的方法，特别是在共同轴上。出于该目的，检测器134可包括至少一个变焦光学器件和/或用于横穿测量范围的至少一个电光可调谐***。通过针对阵列118的VCSEL 120的不同深度调整不同的照射图案，可以将检测器134的景深范围内的可区分深度步长的数量增加到阵列118中的VCSEL120的数量。

参考标记列表

110 投射器

112 对象

114 照射图案

116 照射特征

118 阵列

120 VCSEL

122 光学***

124 光学元件

126 光轴

128 结构化表面

130 投射平面

132 投射平面

134 检测器

136 传感器元件

138 光学传感器

140 评估装置

142 另一光学元件

144 分束装置

Claims (14)

1.一种用于利用至少一个照射图案(114)照射至少一个对象(112)的投射器(110)，其中，所述投射器(110)包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)(120)的至少一个阵列(118)，其中，所述VCSEL(120)中的每一个被配置用于生成至少一个光束，其中，所述投射器(110)包括至少一个光学***(122)，所述至少一个光学***(122)被配置用于针对由所述阵列(118)的所述VCSEL(120)生成的光束中的每一个生成特征束轮廓，其中，所述阵列(118)的相邻VCSEL(120)的束轮廓在侧向和/或轴向方向上不同，使得所述阵列(118)的所述VCSEL(120)的光束能分配给三维空间中的对应VCSEL(120)。

2.根据前一权利要求所述的投射器(110)，其中，所述光学***(122)包括光学元件(124)的至少一个阵列，其中，所述光学元件(124)中的每一个具有结构化表面(128)。

3.根据前一权利要求所述的投射器(110)，其中，所述光学元件(124)的所述结构化表面(128)不同。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的投射器(110)，其中，所述光学元件(124)是折射光学元件，优选地折射-衍射混合元件。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的投射器(110)，其中，所述阵列(118)的相邻VCSEL(120)的束轮廓通过形状、取向、横截面中的一项或多项而不同。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的投射器(110)，其中，所述光学***(122)被配置用于在侧向维度上生成不同的特征。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的投射器(110)，其中，所述光学***(122)被配置用于在轴向维度上生成多个不同的照射图案(114)。

8.根据前一权利要求所述的投射器(110)，其中，所述光学***(122)被配置用于将针对每个VCSEL的不同照射图案聚焦在不同的景深上。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的投射器(110)，其中，所述VCSEL(120)被配置用于发射从800至1000nm的波长范围处、优选地在940nm处的光束。

10.一种用于确定至少一个对象(112)的位置的检测器(134)，所述检测器(134)包括：

-根据前述权利要求中的任一项所述的用于利用至少一个照射图案(114)照射所述对象(112)的至少一个投射器(110)；

-具有光学传感器(138)的矩阵的至少一个传感器元件(136)，所述光学传感器(138)各自具有光敏区域，其中，每个光学传感器(138)被设计为响应于由从所述对象(112)传播到所述检测器(134)的反射光束对其相应光敏区域的照射，生成至少一个传感器信号，其中，所述传感器元件(136)被配置为确定至少一个反射图像；

-至少一个评估装置(140)，其中，所述评估装置(140)被配置用于选择所述反射图像的至少一个反射特征并且用于将所述反射特征分配给所述阵列(118)的所述VCSEL(120)中的一个。

11.根据前一权利要求所述的检测器(134)，其中，所述评估装置(140)被配置用于通过根据所述传感器元件(136)的传感器信号评估组合信号Q来确定所述反射图像的所选择的反射特征的至少一个纵向坐标z_DPR，其中，所述评估装置(140)被配置用于通过以下各项中的一项或多项导出所述组合信号Q：对所述传感器信号进行除法运算、对所述传感器信号的倍数进行除法运算、对所述传感器信号的线性组合进行除法运算，其中，所述评估装置(140)被配置用于使用所述组合信号Q与所述纵向坐标z_DPR之间的至少一个预定关系来确定所述纵向坐标。

12.根据涉及检测器(134)的前述权利要求中的任一项所述的检测器(134)，其中，所述评估装置(140)被配置用于选择所述反射图像的至少一个反射特征并且用于将所述反射特征分配给对应VCSEL(120)，其中，所述评估装置(140)被配置用于通过使用至少一种三角测量方法确定至少一个纵向坐标z_triang。

13.一种用于通过使用根据涉及检测器的前述权利要求中的任一项所述的至少一个检测器(134)确定至少一个对象(112)的位置的方法，所述方法包括以下步骤：

-利用由所述检测器(134)的至少一个投射器(110)生成的至少一个照射图案(114)照射所述对象(112)；

-通过使用具有光学传感器(138)的矩阵的至少一个传感器元件(136)确定至少一个反射图像，所述光学传感器(138)各自具有光敏区域，其中，每个光学传感器(138)被设计为响应于由从所述对象(112)传播到所述检测器(134)的反射光束对其相应光敏区域的照射，生成至少一个传感器信号；

-选择所述反射图像的至少一个反射特征并且将所述反射图像的所述反射特征分配给所述阵列(118)的所述VCSEL(120)中的一个。

14.一种根据涉及检测器的前述权利要求中的任一项所述的检测器(134)的用途，出于使用的目的，选自：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安保应用；监督应用；安全应用；人机接口应用；物流应用；跟踪应用；室外应用；移动应用；通信应用；摄影应用；机器视觉应用；机器人应用；质量控制应用；制造应用；步态监测应用；人体监测应用；家庭护理；智能生活。

Images