KR20170018837A - 적어도 하나의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기 - Google Patents
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Abstract
적어도 하나의 광학 센서(120)에 관한 적어도 하나의 물체(112)의 위치를 결정하기 위한 검출기(110)가 제안되고, 광학 센서(120)는 이미지 평면(122)을 갖는다. 검출기(110)는 적어도 하나의 조명 소스(134) - 조명 소스(134)는 적어도 하나의 광빔(136)을 방출하고, 광빔(136)은 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행한 성분을 포함함 -; 광학 센서(120) - 광학 센서(120)는 이미지 평면(122) 내에 센서 구역(126)을 갖고, 광학 센서(120)는, 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도된 광빔(136)의 성분으로부터 광이 산란되는 방식으로 물체(112)가 광학 센서(120)에 접근하는 경우에 물체(112)의 위치의 횡방향 성분을 결정하도록 구성되고, 위치의 횡방향 성분은 광학 센서(120)의 이미지 평면(122) 내의 위치이고, 광학 센서(120)는 센서 구역(126) 내의 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되는 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광으로부터 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성되고, 광학 센서(120)는 또한 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도된 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광에 의해 센서 구역(126)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계되고, 종방향 센서 신호는 센서 구역(126) 내의 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되는 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광의 강도의 편차에 의존함 -; 평가 디바이스(132) - 평가 디바이스(132)는 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 물체(112)의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되고, 평가 디바이스(132)는 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체(112)의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 또한 설계됨 - 를 포함한다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 인간-기계 인터페이스 및 엔터테인먼트 디바이스에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 적어도 하나의 물체의 위치를 광학적으로 검출하기 위한 방법 및 검출기의 다양한 사용에 관한 것이다. 이러한 디바이스, 방법 및 사용은 바람직하게는, 일상 생활의 다양한 영역, 게이밍, 보안 기술, 의료 기술에서, 또는 과학에서, 특히 근접도 센서(proximity sensor)로서 채용될 수 있다. 그러나, 다른 용례가 또한 가능하다.
사람의 손가락과 같은 사람과 관련된 물체를 사용하여 터치 감응식(촉각) 표면을 터치함으로써 제어가능한 인간-기계 인터페이스가 수년 동안 알려져 왔다. 이를 위해, 촉각 표면은 디스플레이와 정렬될 수 있어, 이에 의해 인간-기계 인터페이스와 관련된 기계와 사람 사이의 단방향성 및/또는 양방향성 상호작용을 가능하게 한다. 현재, 일반적으로 "터치 스크린" 또는 "터치 패드"로서 일반적으로 나타내는 일종의 인간-기계 인터페이스가, 특히 휴대폰과 같은 전화기, 의료 및/또는 산업용 장비, 또는 티켓 또는 음료 기계와 같은 자동판매기(vendor machine)를 제어하기 위해, 또는 본관(administrative building), 박물관에서와 같은 정보의 제시에서 안내 목적을 위해, 또는 대중 교통을 위해 수년간 사용되고 있다.
그러나, 촉각 표면은 사람의 손가락에 의해서와 같이, 물체에 의해 터치되도록 요구되고, 이는 대응 표면 내의 각각의 신호를 유도하는 것을 가능하게 하기 위해 충분한 커패시턴스를 제공하기 위해 구성될 수 있다. 따라서, 물체의 거리에 관한 정보는 기본적으로 터치 감응식 표면의 사용에 의해 기록되지 않고 또한 전송되지도 않을 수 있다. 게다가, 한명 초과의 사람에 의한 사용을 위해 제공될 수 있는 각각의 디스플레이의 터칭은 일반적으로 위생적인 것으로서 고려되지 않을 수 있다. 더욱이, 터칭은 예를 들어 클린룸, 냉장룸, 또는 옥외에서 그리고/또는 가혹한 작업 환경에서와 같이 더러운 손가락이 있음직한 장소에서, 장갑과 같은 사람의 손과 관련하는 아이템이 요구될 수 있는 환경 하에서 또한 어려울 수 있다.
따라서, 디스플레이와 조합하여 동작되는 근접도 센서가 또한 제시되어 왔다. 본 명세서에 사용될 때, 근접도 센서는 그로부터 소정 거리, 특히 근접한 거리에서 검출기를 통과할 수 있는, 손가락, 손, 또는 펜, 연필, 스타일러스, 또는 장갑과 같은 그에 관련된 다른 물체와 같은 적어도 하나의 물체의 위치를 검출하여, 따라서 사람이 그를 실제로 터치하도록 강요되지 않고 디스플레이를 구비하고 그리고/또는 접속된 인간-기계 인터페이스와 상호작용하는 것을 가능하게 하기 위해 구성될 수 있다.
US 2008/0297487 A1호는 센서의 부근에 위치된 적어도 하나의 적외선 이미터 및 적어도 하나의 적외선 수신기를 포함하는 근접도 센서를 설명하고 있고, 여기서 이미터는 센서가 동작중일 수 있는 한 방사선을 영구적으로 방출한다. 물체가 센서와 관하여 근접하게 통과하자마자, 방출된 방사선의 부분은 수신기를 향해 반사되고, 따라서 센서가 표면에 근접한 물체의 존재에 대한 정보를 추론하는 것을 가능하게 한다.
US 2013/0076695 A1호는 근접도 센서를 포함하는 인간-기계 인터페이스를 개시하고 있는데, 여기서 인터랙티브 표면이 제공되어 있다. 여기서, 인터랙티브 표면은 디스플레이 영역, 적어도 하나의 감광성 센서, 및 선택적으로 디스플레이 영역 및 센서에 접속된 제어 유닛을 포함하고, 디스플레이 영역, 센서, 및 제어 유닛은 유전성 기판 상에 액체 형태의 유기 도전성 및 반도체성 재료의 증착에 의해 형성된다. 더욱이, 센서는 포토다이오드, 포토레지스터, 또는 광자 센서의 어레이를 포함하고, 어레이는 인간-기계 인터페이스의 전방의 물체의 위치의 변동, 예를 들어 물체와 인터랙티브 표면 사이의 거리의 변동과 같은, 물체의 섀도우(shadow)의 변동을 검출하고 그로부터 정보를 추론하는 것이 가능하다. 특정 실시예에서, 발광 다이오드(LED)와 같은 백라이팅 또는 발광 픽셀의 어레이가 게다가 광자 센서 어레이에 평행한 그리고 광자 센서 어레이와 글래스 플레이트 또는 플라스틱 코팅과 같은 투명한 또는 반투명한 보호 코팅 사이의 평면에 배열된다. 다른 실시예에서, 인간-기계 인터페이스는 부가적으로 동작시에 적외선 방사선을 영구적으로 방출하는 적외선 이미터의 어레이를 포함하고, 여기서 물체가 센서에 관하여 근접하게 통과되자마자, 방출된 방사선의 부분은 표면에 근접한 물체의 존재에 대한 정보를 추론하기 위해 어레이 내에 이웃하는 감광성 센서를 향해 반사될 수 있다. 더욱이, 주파수 변조를 갖는 적외선 방출이 제공될 수도 있어, 따라서 센서에 의한 수신시에, 적외선으로부터 전술된 바와 같은 가시 스펙트럼 범위 내의 섀도우를 식별하는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 따라서 물체의 위치에 관하여 부가의 정보를 얻기 위해 적외선 동작 및 캐스트 섀도우 검출(cast shadow detection)을 동시에 사용하는 것이 가능할 수 있다.
더욱이, 다수의 광학 센서 및 광기전 디바이스(photovoltaic device)가 종래 기술로부터 공지되어 있다. 광기전 디바이스는 일반적으로 전자기 방사선, 예를 들어 자외선, 가시 또는 적외선 광을 전기 신호 또는 전기 에너지로 변환하는데 사용되지만, 광학 검출기는 일반적으로 이미지 정보를 취출하기 위해 그리고/또는 적어도 하나의 광학 파라미터, 예를 들어 밝기를 검출하기 위해 사용된다.
일반적으로 무기 및/또는 유기 센서 재료의 사용에 기초할 수 있는 다수의 광학 센서가 종래 기술로부터 공지되어 있다. 이러한 센서의 예는 US 2007/0176165 A1호, US 6,995,445 B2호, DE 2501124 A1호, DE 3225372 A1호 또는 다른 수많은 다른 종래 기술 문헌에 개시되어 있다. 증가하는 정도로, 특히 비용 이유로 그리고 대면적 프로세싱의 이유로, 예를 들어, US 2007/0176165 A1호에 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 유기 센서 재료를 포함하는 센서가 사용되고 있다. 특히, 예를 들어 WO 2009/013282 A1호에 일반적으로 설명되어 있는 소위 연료 감응식 태양 전지(dye solar cells)가 여기서 점점 중요성을 갖는다.
본 발명이 기초로 하고 있고 그 내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 WO 2012/110924 A1호에서, 적어도 하나의 물체를 광학적으로 검출하기 위한 검출기가 제안되어 있다. 검출기는 적어도 하나의 광학 센서를 포함하고, 광학 센서는 적어도 하나의 센서 구역(sensor region)을 갖는다. 광학 센서는 센서 구역의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 센서 신호를 생성하도록 설계된다. 센서 신호는 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 조명의 기하구조(geometry)에, 특히 센서 영역(sensor area) 상의 조명의 빔 단면에 의존한다. 검출기는 더욱이 적어도 하나의 평가 디바이스를 갖는다. 평가 디바이스는 센서 신호로부터 기하 정보의 적어도 하나의 아이템, 특히 조명 및/또는 물체에 대한 기하 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계된다.
WO 2014/097181 A1호는 적어도 하나의 횡방향 광학 센서 및 적어도 하나의 종방향 광학 센서를 사용하여 적어도 하나의 물체의 위치를 결정하기 위한 방법 및 검출기를 개시하고 있다. 구체적으로, 고도의 정확도를 갖고 모호성이 없이 물체의 종방향 위치를 결정하기 위해, 센서 스택의 사용이 개시되어 있다.
상기에 제시된 바와 같은 근접도 센서에 의해 암시된 장점에도 불구하고, 간단하고, 비용 효율적이고, 신뢰적이고, 개량된 근접도 센서를 위한 요구, 즉 특히 바람직하게는 인간-기계 인터페이스 및/또는 엔터테인먼트 디바이스에 사용될 수 있는 디스플레이에 대한 적어도 하나의 물체의 위치를 검출하기 위한 검출기를 위한 요구가 여전히 존재한다. 따라서, 다수의 물체, 바람직하게는 적어도 2개의 손가락을 동시에 검출하는데 사용될 수 있는 대면적 근접도 센서를, 특히 디스플레이와 조합하여 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해 처리되는 문제점은 공지의 디바이스 및 이 유형의 방법의 단점을 적어도 실질적으로 회피하는 적어도 하나의 물체의 위치를 결정하기 위한 디바이스 및 방법을 설명하는 것이다. 특히, 공간 내의 물체의 위치를 결정하기 위한, 바람직하게는 디스플레이와의 신뢰적인 정렬을 위한 개량된 근접도 센서가 바람직하다.
이 문제점은 독립 특허 청구항의 특징을 갖는 본 발명에 의해 해결된다. 개별적으로 또는 조합하여 실현될 수 있는 본 발명의 유리한 전개가 종속 청구항에 그리고/또는 이하의 설명 및 상세한 실시예에 제시되어 있다.
본 명세서에 사용될 때, 표현 "갖는다", "포함한다" 및 "함유한다" 뿐만 아니라 이들의 문법적 변형은 비배제적인 방식으로 사용된다. 따라서, 표현 "A는 B를 갖는다" 뿐만 아니라 표현 "A는 B를 포함한다" 또는 "A는 B를 함유한다"는 B 이외에도, A가 하나 이상의 다른 구성요소 및/또는 성분을 포함한다는 사실, 및 B 이외에, 어떠한 다른 구성요소, 성분 또는 요소도 A 내에 존재하지 않는 경우의 모두를 칭할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에서, 적어도 하나의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기가 개시된다.
"물체"는 일반적으로 생물 물체 및 무생물 물체로부터 선택된 임의의 물체일 수 있다. 따라서, 예로서, 물체는 사용자 또는 사람의 하나 이상의 손가락 또는 손의 부분과 같은, 인간의 하나 이상의 신체 부분일 수 있거나 또는 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 물체는, 특히 펜, 연필, 스타일러스, 장갑, 또는 이들의 부분과 같은, 사용자의 손가락 또는 손의 부분의 하나 이상에 밀접하게 관련된 물품으로서 하나 이상의 물품 및/또는 물품의 하나 이상의 부분을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, "위치"는 일반적으로 공간 내의 물체의 로케이션 및/또는 배향에 대한 정보의 임의의 아이템을 칭할 수 있다. 이 목적으로, 예로서, 하나 이상의 좌표계가 사용될 수 있고, 물체의 위치는 1개, 2개, 3개 또는 그 초과의 좌표를 사용하여 결정될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 데카르트 좌표계 및/또는 다른 유형의 좌표계가 사용될 수 있다. 일 예에서, 좌표계는 검출기가 사전결정된 위치 및/또는 배향을 갖는 검출기의 좌표계일 수 있다. 이하에 더 상세히 개략 설명되는 바와 같이, 검출기는 검출기의 주시야 방향을 구성할 수 있는 광축을 가질 수 있다. 광축은 z-축과 같은 좌표계의 축을 형성할 수 있다. 또한, 바람직하게는 z-축에 수직인 하나 이상의 부가의 축이 제공될 수 있다.
특히 본 발명과 관련하여, 검출기는 이미지 평면을 나타내는 광학 센서를 포함한다. 본 명세서에 더 사용될 때, "이미지 평면"은 일반적으로 적어도 하나의 충돌하는 광빔에 의해 조명될 수 있는 측면에서 광학 센서를 구속하는 평면형 구조체를 기술할 수 있다. 특히, 근접도 센서로서 본 발명에 따른 검출기를 사용하기 위해, "근접도 센서"는, 특히 이미지 평면으로부터 근접한 거리에서 검출기를 통과할 수 있는, 손가락, 손, 또는 펜, 연필, 스타일러스, 장갑, 또는 이들의 부분과 같은 이들에 관련된 다른 물체와 같은 적어도 하나의 물체의 위치를 검출하기 위해 구성되는 광학 센서를 칭할 수 있다. 따라서, 이미지 평면은 검출기에 관하여 일종의 자연 좌표계를 정의할 수 있고, 여기서, 이미지 평면은 x-y 평면으로서 고려될 수 있고, 그 수직 방향은 z 방향으로 나타낼 수 있다. 이 좌표계에서, x-y 평면에 평행한 또는 반평행한 방향은 횡방향 성분을 포함하는 것으로서 간주될 수 있고, z-축을 따른 좌표는 종방향 좌표로 고려될 수 있다. 종방향에 수직인 임의의 방향은 따라서 횡방향 성분을 포함하는 것으로 고려될 수 있고, x- 및/또는 y-좌표는 횡방향 좌표로서 고려될 수 있다.
그러나, 다른 유형의 좌표계가 대안적으로 사용될 수 있다. 따라서, 예로서, 원통 좌표계가 채용될 수 있고, 여기서 이미지 평면은 그로부터 반경방향 거리 및 각도 위치가 주어질 수 있는 중심을 갖는 x-y 평면을 규정할 수 있다. 게다가, x-y 평면에 대한 수직 방향은 z 방향으로서 나타낼 수 있다. 이 좌표계에서, x-y 평면에 평행한 또는 반평행한 방향은 횡방향 성분을 포함하는 것으로서 간주될 수 있고, z-축을 따른 좌표는 종방향 좌표로 고려될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 검출기는 또한 적어도 하나의 물체의 모션을 결정할 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "모션"은 일반적으로 소정 시간 기간에 걸쳐 공간 내의 동일한 물체의 로케이션 및/또는 배향의 변동에 대한 정보의 임의의 아이템을 칭할 수 있다. 이 목적으로, 공간 내의 동일한 물체의 로케이션 및/또는 배향에 대한 정보의 적어도 2개의 아이템은 특히 방향, 속도, 또는 각속도와 같은 적합한 파라미터의 항으로 표현될 수 있는, 위치의 변동의 정도를 결정하기 위한 방식으로 조합될 수 있다. 방향은 물체가 추구할 수 있는 루트의 코스만을 결정하는 반면에, 속도는 또한 코스가 추종되는 속도를 결정한다. 게다가, 물체는 특정 시간 기간 중에 그 전체로서 그 위치를 변경하지 않을 수 있지만, 회전과 같은 내부 이동을 여전히 수행할 수 있고, 여기서 회전의 속도는 각속도에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 검출기는
- 적어도 하나의 조명 소스 - 조명 소스는 적어도 하나의 광빔을 방출하고, 광빔은 적어도 하나의 광학 센서의 이미지 평면에 평행한 성분을 포함함 -;
- 광학 센서 - 광학 센서는 이미지 평면 내에 센서 구역을 갖고, 광학 센서는, 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도된 광빔의 성분으로부터 광이 산란되는 방식으로 물체가 광학 센서에 접근하는 경우에 물체의 위치의 횡방향 성분을 결정하도록 구성되고, 위치의 횡방향 성분은 광학 센서의 이미지 평면 내의 위치이고, 광학 센서는 센서 구역 내의 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 산란되는 광으로부터 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성되고, 광학 센서는 또한 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도된 광빔의 성분으로부터 산란되는 광에 의해 센서 구역의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계되고, 종방향 센서 신호는 센서 구역 내의 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 산란되는 광의 강도의 편차에 의존함 -; 및
- 평가 디바이스 - 평가 디바이스는 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되고, 평가 디바이스는 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 또한 설계됨 - 를 포함한다.
이하에 더 상세히 개략 설명되는 바와 같이, 상기에 그리고/또는 이하에 열거된 검출기의 구성요소는 개별 구성요소일 수 있다. 대안적으로, 구성요소의 2개 이상은 공통 구성요소 내에 일체화될 수 있다. 예로서, 조명 소스는 광학 센서로부터 독립적인 개별 조명 소스로서 형성될 수 있지만, 광학 센서를 조명하기 위해 광학 센서에 접속될 수 있다. 대안적으로, 조명 소스는 광학 센서 내에 완전히 또는 부분적으로 일체화될 수 있다. 유사한 방식으로, 평가 디바이스는 광학 센서로부터 독립적인 개별 평가 디바이스로서 형성될 수 있지만, 횡방향 센서 신호 및 종방향 센서 신호를 수신하기 위해 광학 센서에 접속될 수 있다. 대안적으로, 평가 디바이스는 광학 센서 내에 완전히 또는 부분적으로 일체화될 수 있다. 유사한 구성이 본 발명에 따른 검출기에 추가되거나 첨부될 수도 있는 다른 선택적 구성요소에 적용가능하다.
본 명세서에 사용될 때, 적어도 하나의 "횡방향 센서 신호"는 일반적으로 횡방향 위치를 지시하는 임의의 신호일 수 있다. 예로서, 횡방향 센서 신호는 디지털 및/또는 아날로그 신호일 수 있거나 포함할 수 있다. 예로서, 횡방향 센서 신호는 전압 신호 및/또는 전류 신호일 수 있거나 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 횡방향 센서 신호는 디지털 데이터일 수 있거나 포함할 수 있다. 횡방향 센서 신호는 단일 신호값 및/또는 일련의 신호값을 포함할 수 있다. 횡방향 센서 신호는 이하에 더 상세히 개략 설명되는 바와 같이, 2개 이상의 신호를 평균화함으로써 그리고/또는 2개 이상의 신호의 몫을 형성함으로써와 같이, 2개 이상의 개별 신호를 조합함으로써 유도되는 임의의 신호를 추가로 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, "광학 센서"는 일반적으로 광빔에 의해 센서 구역의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계된 디바이스이고, 종방향 센서 신호는 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 센서 구역 내의 광빔의 빔 단면에 의존한다. 광학 센서의 잠재적인 실시예에 대해, WO 2012/1 10924 A1호를 참조할 수 있다.
이하에 개략적으로 더 설명되는 바와 같이, 바람직하게는, 광학 센서는 하나 이상의 광검출기, 바람직하게는 하나 이상의 유기 광검출기, 및 가장 바람직하게는 하나 이상의 고체 염료 감응식 유기 태양 전지(s-DSC)와 같은 하나 이상의 염료 감응식 유기 태양 전지(DSC, 또한 염료 태양 전지라 칭함)를 포함할 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 검출기는 광학 센서로서 작용하는 하나 이상의 DSC(하나 이상의 sDSC와 같은)를 포함할 수 있다. 그러나, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 "FiP" 효과를 나타낼 수 있는 다른 종류의 재료 및 디바이스가 또한 광학 센서로서 채용될 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "평가 디바이스"는 일반적으로 물체의 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되는 임의의 디바이스를 칭할 수 있다. 예로서, 평가 디바이스는 하나 이상의 응용 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuits: ASICs)와 같은 하나 이상의 집적 회로, 및/또는 하나 이상의 컴퓨터, 바람직하게는 하나 이상의 마이크로컴퓨터 및/또는 마이크로콘트롤러와 같은 하나 이상의 데이터 프로세싱 디바이스일 수 있거나 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세싱 디바이스 및/또는 데이터 취득 디바이스, 예로서 횡방향 센서 신호 및/또는 종방향 센서 신호의 수신 및/또는 프리프로세싱을 위한 하나 이상의 디바이스, 예로서 하나 이상의 AD-컨버터 및/또는 하나 이상의 필터와 같은, 부가의 구성요소가 포함될 수 있다. 또한, 평가 디바이스는 하나 이상의 데이터 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 상기에 개략 설명된 바와 같이, 평가 디바이스는 하나 이상의 무선 인터페이스 및/또는 하나 이상의 유선 인터페이스와 같은 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있다.
평가 디바이스는 적어도 하나의 물체의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하는 단계 및/또는 적어도 하나의 물체의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하는 단계를 수행하거나 지지하는 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램과 같은, 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 수행하도록 구성될 수 있다. 예로서, 입력 변수로서 횡방향 센서 신호 및/또는 종방향 센서 신호를 사용함으로써, 물체의 위치의 횡방향 성분 및/또는 종방향 성분으로의 사전결정된 변환을 수행할 수 있는 하나 이상의 알고리즘이 구현될 수 있다.
상기에 개략 설명된 바와 같이, 바람직하게는, 광학 센서는 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 제 2 전극 및 적어도 하나의 광기전 재료를 갖는 광검출기이고, 광기전 재료는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 매립된다. 본 명세서에 사용될 때, 광기전 재료는 일반적으로 광으로의 광기전 재료의 조명에 응답하여 전하를 생성하도록 구성된 재료 또는 재료의 조합이다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "광"은 일반적으로 가시 스펙트럼 범위, 자외선 스펙트럼 범위 및 적외선 스펙트럼 범위 중 하나 이상 내의 전자기 방사선을 칭한다. 여기서, 용어 가시 스펙트럼 범위는 일반적으로 380 nm 내지 780 nm의 스펙트럼 범위를 칭한다. 용어 적외선(IR) 스펙트럼 범위는 일반적으로 780 nm 내지 1000 ㎛의 범위, 바람직하게는 780 nm 내지 3.0 ㎛의 범위의 전자기 방사선을 칭한다. 용어 자외선 스펙트럼 범위는 일반적으로 1 nm 내지 380 nm의 범위, 바람직하게는 100 nm 내지 380 nm의 범위의 전자기 방사선을 칭한다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 바와 같은 광은 가시광, 즉 가시 스펙트럼 범위의 광이다.
용어 "광빔"은 일반적으로 특정 방향으로 방출되는 광의 양을 칭한다. 따라서, 광빔은 광빔의 전파의 방향에 수직인 방향에서 사전결정된 정도를 갖는 광선의 번들일 수 있다. 바람직하게는, 광빔은 빔 직경의 전개 및/또는 공간 내의 빔 전파를 특징화하도록 적합되는 빔 웨이스트(beam waist), 레일리 길이(Rayleigh-length) 또는 임의의 다른 빔 파라미터 또는 빔 파라미터의 조합 중 하나 이상과 같은, 하나 이상의 가우스(Gaussian) 빔 파라미터에 의해 특징화될 수 있는 하나 이상의 가우스 광빔일 수 있거나 포함할 수 있다.
바람직하게는, 광학 센서의 제 2 전극은 적어도 2개의 부분 전극을 갖는 분할 전극(split electrode)일 수 있고, 광학 센서는 센서 영역을 갖고, 횡방향 센서 신호는 센서 영역 내의 광빔의 위치를 지시한다. 따라서, 상기에 개략 설명된 바와 같이, 광학 센서는 하나 이상의 광검출기, 바람직하게는 하나 이상의 유기 광검출기, 더 바람직하게는 하나 이상의 DSC 또는 sDSC일 수 있거나 포함할 수 있다. 센서 영역은 물체를 향해 지향하는 광검출기의 표면일 수 있다. 센서 영역은 바람직하게는 광축에 수직으로 배향될 수 있다. 따라서, 횡방향 센서 신호는 광학 센서의 센서 영역의 평면 내의 광빔에 의해 생성된 광 스폿의 위치를 지시할 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 사용될 때, 용어 "부분 전극"은 바람직하게는 다른 부분 전극으로부터 독립적인, 적어도 하나의 전류 및/또는 전압 신호를 측정하기 위해 구성된 복수의 전극으로부터의 전극을 칭할 수 있다. 따라서, 복수의 부분 전극이 제공되는 경우에, 제 2 전극은 독립적으로 측정되고 그리고/또는 사용될 수 있는 적어도 2개의 부분 전극을 거쳐 복수의 전위 및/또는 전류 및/또는 전압을 제공하도록 구성된다.
제 2 전극으로서 2개 이상의 부분 전극을 갖는 적어도 하나의 분할 전극을 갖는 적어도 하나의 광학 센서를 사용할 때, 부분 전극을 통한 전류는 센서 영역 내의 광빔의 위치에 의존될 수 있다. 이는 일반적으로 오옴 손실(Ohmic loss) 또는 저항 손실(resistive loss)이 부분 전극으로의 충돌 광에 기인하여 전하의 생성의 로케이션으로부터 도중에 생성할 수도 있다는 사실에 기인할 수 있다. 따라서, 부분 전극 이외에, 제 2 전극은 부분 전극에 접속된 하나 이상의 부가의 전극 재료를 포함할 수 있고, 하나 이상의 부가의 전극 재료는 전기 저항을 제공한다. 따라서, 전하의 생성의 로케이션으로부터 하나 이상의 부가의 전극 재료를 통해 부분 전극으로의 도중에 오옴 손실에 기인하여, 부분 전극을 통한 전류는 전하의 생성의 로케이션 및 따라서 센서 영역 내의 광빔의 위치에 의존한다. 센서 영역 내의 광빔의 위치를 결정하는 이 원리의 상세에 대해, 이하의 바람직한 실시예 및/또는 예를 들어, US 6,995,445호 및/또는 US 2007/0176165 A1호에 개시된 바와 같은 물리적 원리 및 디바이스 옵션을 참조할 수 있다.
광학 센서는 또한 부분 전극을 통한 전류에 따라 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 2개의 수평 부분 전극을 통한 전류의 비가 형성될 수 있어, 이에 의해 x-좌표를 생성하고, 그리고/또는 수직 부분 전극을 통한 전류의 비가 형성될 수 있어, 이에 의해 y-좌표를 생성한다. 검출기, 바람직하게는 광학 센서 및/또는 평가 디바이스는 부분 전극을 통한 전류의 적어도 하나의 비로부터 물체의 횡방향 위치에 대한 정보를 유도하도록 구성될 수 있다. 부분 전극을 통한 전류를 비교함으로써 위치 좌표를 생성하는 다른 방식이 실현가능하다.
부분 전극은 일반적으로 센서 영역 내의 광빔의 위치를 결정하기 위해 다양한 방식으로 규정될 수 있다. 따라서, 2개 이상의 수평 부분 전극은 바람직하게는 수평 좌표 또는 x-좌표를 결정하기 위해 제공될 수 있고, 2개 이상의 수직 부분 전극은 바람직하게는 수직 좌표 또는 y-좌표를 결정하기 위해 제공될 수 있다. 따라서, 부분 전극은 센서 영역의 가장자리(rim)에 제공될 수 있고, 센서 영역의 내부 공간은 자유롭게 남아 있고 하나 이상의 부가의 전극 재료에 의해 커버될 수 있다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 그 전방에 검출기가 배치될 수 있는 디스플레이의 영역에 검출기의 크기를 적응하는 것이 가능하게 하기 위해, 2개, 3개, 4개 또는 심지어 그 초과의 수평 부분 전극 및/또는 수직 부분 전극을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이하에 더 상세히 개략 설명되는 바와 같이, 부가의 전극 재료는 바람직하게는 투명 금속 및/또는 투명 도전성 산화물 및/또는 가장 바람직하게는 투명 도전성 폴리머와 같은 투명한 부가의 전극 재료일 수 있다.
다른 바람직한 실시예가 광기전 재료를 칭할 수 있다. 따라서, 광학 센서의 광기전 재료는 적어도 하나의 유기 광기전 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 일반적으로, 광학 센서는 유기 광검출기일 수 있다. 바람직하게는, 유기 광검출기는 염료 감응식 태양 전지일 수 있다. 염료 감응식 태양 전지는, 바람직하게는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 매립된 층 셋업을 포함하는 고체 염료 감응식 태양 전지이고, 층 셋업은 적어도 하나의 n-반도체성 금속 산화물, 적어도 하나의 염료, 및 적어도 하나의 고체 p-반도체성 유기 재료를 포함한다. 염료 감응식 태양 전지(DSC)의 추가의 상세 및 선택적 실시예가 이하에 개시될 것이다.
광학 센서의 적어도 하나의 제 1 전극은 바람직하게는 투명하다. 본 발명에 사용될 때, 용어 투명은 일반적으로 투명한 물체를 통한 투과 후의 광의 강도가 투명 물체를 통한 투과 전의 광의 강도의 10%, 바람직하게는 40%, 더 바람직하게는 60% 이상인 사실을 칭한다. 더 바람직하게는, 광학 센서의 적어도 하나의 제 1 전극은 적어도 하나의 투명 도전성 산화물(TCO)로 완전히 또는 부분적으로 제조될 수 있다. 예로서, 인듐 도핑된 주석 산화물(ITO) 및/또는 불소-도핑된 주석 산화물(FTO)이 거론될 수 있다. 다른 예가 이하에 제공될 것이다.
또한, 광학 센서의 적어도 하나의 제 2 전극은 바람직하게는 완전히 또는 부분적으로 투명할 수 있다. 따라서, 구체적으로, 적어도 하나의 제 2 전극은 2개 이상의 부분 전극 및 2개 이상의 부분 전극에 접촉하는 적어도 하나의 부가의 전극 재료를 포함할 수 있다. 2개 이상의 부분 전극은 불투명할 수 있다. 예로서, 2개 이상의 부분 전극은 금속으로 완전히 또는 부분적으로 제조될 수 있다. 따라서, 2개 이상의 부분 전극은 바람직하게는 센서 영역의 가장자리에 위치된다. 그러나, 2개 이상의 부분 전극은 바람직하게는 투명한 적어도 하나의 부가의 전극 재료에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 따라서, 제 2 전극은 2개 이상의 부분 전극을 갖는 불투명 가장자리 및 적어도 하나의 투명한 부가의 전극 재료를 갖는 투명 내부 영역을 포함할 수 있다. 더 바람직하게는, 전술된 적어도 하나의 부가의 전극 재료와 같은 광학 센서의 적어도 하나의 제 2 전극은 적어도 하나의 도전성 폴리머, 바람직하게는 투명 도전성 폴리머로 완전히 또는 부분적으로 제조될 수 있다. 예로서, 적어도 0.01 S/cm, 바람직하게는 적어도 0.1 S/cm, 더 바람직하게는 적어도 1 S/cm 또는 심지어 적어도 10 S/cm 또는 적어도 100 S/cm의 전기 전도도를 갖는 도전성 폴리머가 사용될 수 있다. 예로서, 적어도 하나의 도전성 폴리머는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) - 바람직하게는 PEDOT는 적어도 하나의 카운터 이온으로 전기적으로 도핑되고, 더 바람직하게는 PEDOT는 나트륨 폴리스티렌 설포네이트로 도핑됨(PEDTO: PSS) -; 폴리아닐린(PANI); 폴리티오펜으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기에 개략 설명된 바와 같이, 도전성 폴리머는 적어도 2개의 부분 전극 사이에 전기 접속을 제공할 수 있다. 도전성 폴리머는 오옴 비저항을 제공할 수 있어, 전하 생성의 위치를 결정하는 것을 허용한다. 바람직하게는, 도전성 폴리머는 부분 전극 사이에 0.1 내지 20 ㏀의 전기 비저항, 바람직하게는 0.5 내지 5.0 ㏀의 전기 비저항, 및 더 바람직하게는 1.0 내지 3.0 ㏀의 전기 비저항을 제공한다.
일반적으로, 본 명세서에 사용될 때, 도전성 재료는 104 미만, 103 미만, 102 미만, 또는 10 Ωm의 비전기 저항을 갖는 재료일 수 있다. 바람직하게는, 도전성 재료는 10-1 미만, 10-2 미만, 10-3 미만, 10-5 미만, 또는 10-6 Ωm 미만의 비전기 저항을 갖는다. 가장 바람직하게는, 도전성 재료의 비전기 저항은, 특히 알루미늄의 비전기 저항의 범위에서 5×10-7 Ωm 미만 또는 1×10-7 Ωm 미만이다.
특히 바람직한 실시예에서, 광학 센서는 투명하다. 이 특징은 특히 디스플레이의 전방에 본 발명에 따른 검출기를 배치하는 것을 허용할 수 있어, 이에 의해 디스플레이에 의해 방출된 바와 같은 광빔의 투과를 다소 작은 정도로 감소시키고, 따라서 사용자가 가능한 한 적은 간섭을 갖고 디스플레이를 볼 수 있게 한다. 따라서, 디스플레이에 의해 방출된 바와 같은 광빔에 의해 충돌될 수 있는 방식으로 배치되는 검출기의 각각의 구성요소는 가장 바람직하게는 투명 재료를 포함한다. 여기서, 광학 센서에 대해 채용된 기판은 강성 또는 다르게는 가요성일 수 있다. 적합한 기판은 특히 플라스틱 시트 또는 필름, 및 특히 글래스 시트 또는 글래스 필름이다. 형상 변화 폴리머와 같은 형상 변화 재료가 바람직하게는 가요성 기판으로서 채용될 수 있는 재료의 예를 구성한다. 더욱이, 기판은 특히 입사 광빔의 반사를 감소시키고 그리고/또는 수정하기 위해, 커버되거나 코팅될 수 있다.
게다가, 단지 단일의 광학 센서만이 임의의 가능한 간섭을 더 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 특정 실시예에서, 독립적인 광검출기 및 더 바람직하게는 독립적인 DSC 또는 sDSC와 같은 개별 횡방향 광학 센서 및 개별 종방향 광학 센서와 같은 2개의 광학 센서가 존재할 수 있고, 2개의 광학 센서는 양 광학 센서의 센서 구역이 서로에 대해 평행하게 배향될 수 있는 방식으로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 조명 소스를 나타낸다. 이하에 더 상세히 개략 설명되는 바와 같이, 예로서 사전결정된 특징을 갖는 하나 이상의 광선 또는 빔과 같은 하나 이상의 광선 또는 빔을 사용함으로써, 물체를 조명하는 하나 이상의 조명 소스가 제공된다. 여기서, 물체로부터 검출기로 더 전파하는 광빔은 광빔일 수도 있고, 여기서 물체가 광학 센서에 접근하는 경우에, 광빔은 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 탄성적으로 또는 비탄성적으로 산란될 수 있어, 이에 의해 검출기로 전파하는 광빔을 생성한다. 본 명세서에 사용될 때, 광빔은 바람직하게는 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도될 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 광빔이 광학 센서의 이미지 평면에 엄격하게 평행하게 전도되지 않을 수 있고 광빔이 광학 센서의 이미지 평면을 터치하지 않을 수 있으며, 동시에 특히 사용자의 손가락 또는 손 또는 이들에 관련된 다른 물체와 같은 물체에 의해 탄성적으로 또는 비탄성적으로 산란되기 위해, 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 유한 성분을 여전히 포함할 수 있는 방식으로 전도될 수 있는 상황에서 적용가능하다.
상기에 개략 설명된 바와 같이, 종방향 센서 신호는 광빔에 의해 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 광학 센서의 센서 구역 내의 광빔의 빔 단면에 의존한다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 빔 단면은 일반적으로 광빔의 측방향 확장부 또는 특정 로케이션에서 광빔에 의해 생성된 광 스폿을 칭한다. 원형 광 스폿이 생성되는 경우에, 반경, 직경 또는 가우스 빔 웨이스트 또는 2배의 가우스 빔 웨이스트가 빔 단면의 척도로서 기능할 수 있다. 비원형 광 스폿이 생성되는 경우에, 단면은 예로서 또한 등가의 빔 단면이라 칭하는 비원형 광 스폿과 동일한 면적을 갖는 원의 단면을 결정함으로써, 임의의 다른 실현가능한 방식으로 결정될 수 있다.
따라서, 광빔에 의한 센서 구역의 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 제 1 빔 직경 또는 빔 단면을 갖는 광빔은 제 1 종방향 센서 신호를 생성할 수 있고, 반면에 제 1 빔 직경 또는 빔 단면과는 상이한 제 2 빔 직경 또는 빔 단면을 갖는 광빔은 제 1 종방향 센서 신호와는 상이한 제 2 종방향 센서 신호를 생성한다. 따라서, 종방향 센서 신호를 비교함으로써, 빔 단면, 특히 빔 직경에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템이 생성될 수 있다. 이 효과의 상세에 대해, WO 2012/110924 A1호를 참조할 수 있다. 구체적으로, 물체로부터 검출기로 전파하는 광빔의 하나 이상의 빔 특성이 공지되는 경우에, 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템이 따라서 종방향 센서 신호와 물체의 종방향 위치 사이의 공지의 관계로부터 유도될 수 있다. 공지의 관계는 알고리즘으로서 그리고/또는 하나 이상의 캘리브레이션 곡선으로서 평가 디바이스 내에 저장될 수 있다. 예로서, 구체적으로 가우스 빔에 대해, 빔 직경 또는 빔 웨이스트와 물체의 위치 사이의 관계가 빔 웨이스트와 종방향 좌표 사이의 가우스 관계를 사용함으로써 용이하게 유도될 수 있다.
또한 "FiP 효과"(빔 단면(φ)이 광학 센서에 의해 생성된 전력(P)에 영향을 미치는 효과를 시사함)라 또한 칭하는 전술된 효과는 WO 2012/110924 A1호에 개시된 바와 같이, 광빔의 적절한 변조에 의존하거나 강조될 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 조명 소스는 더욱이 조명을 변조하기 위한 적어도 하나의 변조 디바이스를 가질 수 있다. 검출기는 상이한 변조의 경우에 적어도 2개의 종방향 센서 신호, 특히 각각의 상이한 변조 주파수에서 적어도 2개의 센서 신호를 검출하도록 설계될 수 있다. 이 경우에, 평가 디바이스는 적어도 2개의 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계될 수 있다.
일반적으로, 광학 센서는 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 종방향 센서 신호가 조명의 변조의 변조 주파수에 의존되는 이러한 방식으로 설계될 수 있다. 추가의 상세 및 예시적인 실시예가 이하에 제공될 것이다. 이 주파수 의존성의 특성은 특히 DSC에, 더 바람직하게는 sDSC에 제공된다. 그러나, 다른 유형의 광학 센서, 바람직하게는 광검출기, 더 바람직하게는 유기 광검출기가 이 효과를 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 광학 센서는 전극 및 광기전 재료를 포함하는 층의 층 셋업을 갖는 박막 디바이스이고, 층 셋업은 바람직하게는 1 mm 이하, 더 바람직하게는 최대 500 ㎛ 또는 심지어 그 미만의 두께를 갖는다. 따라서, 광학 센서의 센서 구역은 바람직하게는 각각의 디바이스의 표면에 의해 형성될 수 있는 영역일 수 있거나 포함할 수 있고, 표면은 물체를 향해 지향할 수 있거나 또는 물체로부터 이격하여 지향할 수 있다. 이에 의해, 센서 구역을 포함하는 표면이 대향 표면이 디스플레이를 향해 지향할 수 있는 물체를 향해 지향할 수 있는 방식으로 광학 센서를 배열하는 것이 또한 실현가능할 수 있다. 이러한 종류의 각각의 디바이스의 배열은 광로 내의 반사를 감소시키는데 도움이 될 수도 있다.
바람직하게는, 광학 센서의 센서 구역은 디바이스당 하나의 연속적인 센서 영역 또는 센서 표면과 같은 연속적인 센서 구역에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 광학 센서의 센서 구역은 정확하게 하나의 연속적인 센서 구역에 의해 형성될 수 있다. 센서 신호는 바람직하게는 광학 센서의 전체 센서 구역을 위한 균일한 센서 신호이다.
광학 센서는 근접도 센서로서 채용될 수 있는 디스플레이에 특히 적용될 수 있는 센서 영역이라 또한 칭하는 감응 영역을 제공하는 센서 구역을 가질 수도 있다. 이를 위해, 적어도 10 cm2, 바람직하게는 적어도 25 cm2의 센서 영역, 예로서 25 cm2 내지 10 m2의 센서 영역, 바람직하게는 50 cm2 내지 1 m2의 센서 영역이 바람직할 수 있다. 센서 영역은 바람직하게는 근접도 센서로서 채용될 수 있는 디스플레이에 대해 특히 적용된 16:9 또는 4:3 기하구조와 같은 직사각형 기하구조를 갖는다. 그러나, 다른 기하구조 및/또는 센서 영역이 실현가능하다.
종방향 센서 신호는 바람직하게는 전류(광전류와 같은) 및 전압(광전압과 같은)으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 유사하게, 횡방향 센서 신호는 바람직하게는 전류(광전류와 같은) 및 전압(광전압과 같은) 또는 전류 및/또는 전압의 몫과 같은 이들의 유도된 임의의 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한, 종방향 센서 신호 및/또는 횡방향 센서 신호는 예로서 평균화 및/또는 필터링에 의해, 원시 센서 신호로부터 정제된 센서 신호를 유도하기 위해, 프리프로세싱될 수 있다.
다른 바람직한 실시예는 평가 디바이스를 나타낸다. 따라서, 평가 디바이스는, 바람직하게는 조명의 공지의 파워를 고려하여 그리고 선택적으로 조명이 변조되는 변조 주파수를 고려하여, 조명의 기하구조와 검출기에 관한 물체의 상대 위치설정 사이의 적어도 하나의 사전규정된 관계로부터 물체의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계될 수 있다.
상기에 개략 설명된 바와 같이, 물체는 광을 생성하는 적어도 하나의 조명 소스를 사용함으로써 조명되고, 여기서 물체가 광학 센서에 접근하는 경우에, 광은 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 탄성적으로 또는 비탄성적으로 산란될 수 있어, 이에 의해 검출기로 전파하는 광빔을 생성한다. 조명 소스 자체는 검출기의 부분일 수 있다. 따라서, 검출기는 적어도 하나의 조명 소스, 바람직하게는 하나 초과의 조명 소스, 바람직하게는 다수의 조명 소스를 포함할 수 있다. 조명 소스는 일반적으로, 물체에 적어도 부분적으로 접속되고 그리고/또는 물체에 적어도 부분적으로 동일한 조명 소스; 방사선, 바람직하게는 광으로 물체를 적어도 부분적으로 조명하도록 설계되는 조명 소스로부터 선택될 수 있고, 여기서 광빔은 바람직하게는 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분의 탄성 또는 비탄성 산란에 의해 생성된다. 이 목적으로, 광빔은 예로서 공지의 가우스 프로파일과 같은 공지의 전파 특성을 갖는 광빔을 생성하는 조명 소스를 사용함으로써, 적절하게 성형될 수도 있다. 이 목적으로, 조명 소스 자체는 예를 들어, 당 기술 분야의 숙련자가 인지하는 바와 같이, 다수의 유형의 레이저에 해당하는 공지의 특성을 갖는 광빔을 생성할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 조명 소스 및/또는 검출기는 당 기술 분야의 숙련자가 인식할 것인 바와 같이, 공지의 특성을 갖는 광빔을 제공하기 위해, 하나 이상의 렌즈 및/또는 하나 이상의 다이어프램과 같은 하나 이상의 빔 성형 요소를 가질 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 조명 소스 및/또는 검출기는 광학 센서의 여기 최대값 외부의 파장을 필터링 제거하기 위한 하나 이상의 필터 요소와 같은 하나 이상의 필터와 같은 하나 이상의 파장 감응성 요소를 가질 수 있다.
일반적으로, 상기에 개략 설명된 바와 같이, 평가 디바이스는 종방향 센서 신호로부터 광빔의 직경을 결정함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 사용될 때 그리고 이하에 사용될 때, 광빔의 직경, 또는 등가적으로 광빔의 빔 웨이스트는 특정 로케이션에서 광빔의 빔 단면을 특징화하는데 사용될 수도 있다. 상기에 개략 설명된 바와 같이, 공지의 관계가 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치를 결정하기 위해 물체의 종방향 위치와 빔 단면 사이에 사용될 수도 있다. 예로서, 상기에 개략 설명된 바와 같이, 광빔이 적어도 개략적으로 가우스 방식으로 전파하는 것을 가정하여, 가우스 관계가 사용될 수도 있다.
따라서, 일반적으로, 평가 디바이스는, 바람직하게는 광빔의 전파의 방향에서 적어도 하나의 전파 좌표에 대한 광빔의 빔 직경의 공지의 의존성으로부터 그리고/또는 광빔의 공지의 가우스 프로파일로부터 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 결정하기 위해 광빔의 공지의 빔 특성과 광빔의 빔 단면 및/또는 직경을 비교하도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 평가 디바이스는 상기에 그리고/또는 이하에 설명되는 바와 같이 정보의 적어도 하나의 아이템에 기초하여 특정 명령을 생성하도록 설계될 수 있고, 여기서 정보의 아이템은 물체의 위치에 관련할 수 있다. 본 명세서에 더 사용될 때, 용어 "명령"은 컴퓨터 상에서 실행될 컴퓨터 프로그램에 의한 인스트럭션으로서 해석되도록 구성되는 정보의 적어도 하나의 아이템의 임의의 시퀀스를 칭할 수 있다. 이 목적으로, 평가 디바이스는 또한 대응 컴퓨터 프로그램을 사용하여 컴퓨터에 의해 인스트럭션을 실행하기 위해 컴퓨터에 특정 명령을 전달하도록 설계될 수 있다.
더 구체적으로, 특정 명령은 제스처로서 해석될 수 있는 정보의 적어도 2개의 상이한 아이템을 포함할 수 있다. 일반적으로 컴퓨팅에 사용될 때, 용어 "제스처"는 포인팅 디바이스를 이동하도록 요구되지 않고, 전통적인 포인팅 디바이스, 즉 마우스에 의해 제공된 제 2 인스트럭션과, 마우스와 같은 전통적인 포인팅 디바이스의 이동에 의해 제공된 제 1 인스트럭션의 조합으로서 고려되고, 여기서 제 2 인스트럭션은 예를 들어 클릭 또는 더블클릭일 수 있다. 따라서, "제스처"로서 나타낼 수 있는 제 2 인스트럭션과 제 1 인스트럭션의 조합은 따라서 컴퓨터 프로그램에 의한 특정 명령으로서 인식될 수 있다. 따라서, 제스처는 컴퓨터 프로그램의 적어도 하나의 기능으로의 신속한 액세스를 제공할 수 있다. 특히 사용자의 적어도 하나의 손가락, 또는 대안적으로 또는 게다가 사용자의 적어도 하나의 손가락에 의해 사용되는 바와 같은 펜과 같은 물체와 같은 비-전통적인 포인팅 디바이스에 관하여, 비-전통적인 포인팅 디바이스는 특히 디스플레이의 전방에서 터치스크린 또는 근접도 센서를 동작하기 위해 채용될 수 있는데, 용어 "제스처"는 더 일반적으로 평가 디바이스에 의한 정보의 적어도 2개의 상이한 아이템의 해석에 관련할 수 있다. 예로서, 제스처는 2개의 손가락을 사용하는 것을 포함할 수 있고, 여기서 스크린 상에 현재 표시되는 이미지의 섹션을 확대하기 위해, 일반적으로 "줌 기능"으로서 나타내는 기능을 제공하기 위해, 제 1 손가락은 하향 모션을 수행하고, 제 2 손가락은 상향 모션을 수행한다. 대안적으로, 2개의 손가락은 스크린 상에 현재 표시되는 바와 같은 아이템을 회전하기 위해, "회전"으로서 일반적으로 나타내는 다른 기능을 제공할 수 있다. 이들 특정 예에서, 사용자에 의해 제공된 인스트럭션, 즉 스크린 상에 현재 표시되는 이미지의 각각의 스크린을 확장하는 것으로서 수행되게 하기 위해 평가 디바이스에 의해 컴퓨터에 의해 이후에 전달될 수 있는 특정 명령에 충분한 정보의 아이템을 제공하기 위해 2개의 개별 손가락의 적어도 2개의 위치에 관한 정보의 적어도 4개의 상이한 아이템이 요구된다.
특히, 제스처는 클릭, 더블클릭, 회전, 줌 기능 및 드래그 앤 드롭 이동으로부터 선택된 기능을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 종류의 제스처가 가능하다. 본 명세서에 사용될 때, "클릭" 기능은 사용자가 스크린 상에 현재 표시된 바와 같은 이미지로부터 또한 "버튼"으로서 나타내는 강조된 영역 또는 밑줄친 텍스트 통로와 같은 사전규정된 섹션을 선택할 수 있는 제스처를 칭할 수 있다. 클릭 또는 단일 클릭 제스처는 일반적으로 예로서 사용자에 각각의 정보를 제공하기 위해 강조된 영역을 더 하이라이팅함으로써, 사용자의 선택을 확인하기 위해 채용될 수 있는 반면에, 일반적으로 사전규정된 시간 기간 이내에 2개의 개별 연속적인 단일 클릭을 포함할 수 있는 "더블클릭" 제스처는 일반적으로 사용의 각각의 선택에 따라 인스트럭션을 실제로 수행하기 위해 채용될 수 있다. 그러나, 더블클릭 제스처에 대해 본 명세서에 설명된 바와 동일한 방식으로 단일 클릭 제스처를 미리 해석함으로써 사용자의 각각의 선택을 실제로 수행하는 것이 여전히 가능할 수 있다. 본 명세서에 또한 사용될 때, "드래그 앤 드롭" 기능은 사용자가 이를 선택함으로써, 그리고 게다가 동일한 스크린 상에 또한 표시된 바와 같은 다른 가상 물체 상에와 같은 스크린 상의 상이한 로케이션으로 이를 이동함으로써 스크린 상에 표시된 바와 같은 가상 물체를 선택할 수 있는 제스처를 포함할 수 있다. 따라서, 드래그 앤 드롭 제스처는 특히 평가 유닛에 의해 제공될 인스트럭션으로서 2개의 가상 물체 사이의 연계의 유형 또는 동작의 종류를 생성하기 위해 채용될 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 검출기는 특히 언급된 것들 뿐만 아니라 본 명세서에 더 상세히 설명되지 않은 다른 것과 같은, 다수의 상이한 제스처를 해석하도록 적합될 수 있다. 이 구별의 이유는 특히 횡방향 센서 신호를 평가함으로써, 물체의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 동시에 제공하고, 특히 종방향 센서 신호를 평가함으로써, 동일한 물체의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 다른 아이템을 제공하는 것을 가능하게 하기 위해 검출기의 능력에 의해 제공된다. 따라서, 평가 디바이스에 있어서, 적어도 하나의 비-전통적인 포인팅 디바이스의 횡방향 성분 및 종방향 성분의 모두, 즉 사용자의 적어도 하나의 손가락 또는 사용자의 적어도 하나의 손가락에 의해 수행된 물체는 특히 디스플레이와 관계에 있을 수 있는 컴퓨터 상에서 실행되는 것으로서 컴퓨터 프로그램에 인스트럭션을 생성하기 위해 사용될 수 있고 제스처를 포함할 수 있는 특정 명령을 생성하기 위해 동시에 이용가능하고, 여기서 본 발명에 따른 검출기는 디스플레이의 전방에 배치될 수 있다. 따라서, 검출기는 근접도 센서로서 디스플레이와 관계하여 사용될 수 있지만, 여기서 근접도 센서는 단일의 손가락의 단일의 위치에 관련된 정보의 단일의 아이템을 인식하는 것이 가능하여, 따라서 단지 이미지 평면 내의 손가락의 존재에 대한 정보를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 적어도 하나의 손가락의 개별 위치에 관련된 정보의 적어도 2개의 상이한 아이템을 기록하는 것이 가능할 수 있고, 2개의 개별 위치는 또한 이미지 평면에 수직인 거리에 대해 상이할 수 있고, 따라서 임의의 다른 전통적인 또는 비-전통적인 포인팅 디바이스를 위한 요구 없이 이미지 평면 위의 제스처 인식을 위해 채용될 충분한 정보를 제공한다. 달리 말하면, 본 발명에 따른 검출기는 완전한 제스처 인식을 위한 기초를 제공하고, 여기서 제스처는 어떠한 필요성도 디스플레이 또는 포인팅 디바이스와 같은 임의의 물리적 물체를 터치하기 위해 남아 있지 않은 방식으로 이미지 평면 위의 체적 내에서 완전히 수행될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 검출기는 하나 초과의 개별 조명 소스를 포함할 수 있고, 개별 조명 소스는 예로서 이들이 광학 센서를 둘러싸거나 포함하는 직사각형 또는 환형 방식으로, 이미지 평면 및/또는 광학 센서를 완전히 또는 적어도 부분적으로 에워쌀 수 있는 프레임을 형성할 수 있다. 그러나, 다른 배열이 가능하다.
특히 바람직한 실시예에서, 조명 소스는 적어도 하나의 레이저 및/또는 적어도 하나의 백열 램프 및/또는 적어도 하나의 반도체 광원, 특히 적어도 하나의 발광 다이오드(LED), 특히 무기 및/또는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다. 이들의 간단성 및 용이한 취급에 기인하여, 조명 소스로서 발광 다이오드의 사용이 특히 바람직하다. 검출기의 조명 소스는 일반적으로 예를 들어 그 파장의 견지에서 물체의 광학 특성에 적응될 수 있다. 다양한 실시예가 가능하다. 바람직하게는, 적어도 하나의 광학 조명 소스는 일반적으로 자외선(UV) 스펙트럼 범위, 바람직하게는 200 nm 내지 380 nm의 범위; 가시 스펙트럼 범위(380 nm 내지 780 nm); 적외선(IR) 스펙트럼 범위, 바람직하게는 780 nm 내지 15.0 ㎛의 범위 중 적어도 하나에서 광을 방출할 수 있다. 가장 바람직하게는, 조명 소스는 적외선(IR) 스펙트럼 범위, 바람직하게는 780 nm 내지 3 ㎛의 범위, 가장 바람직하게는 780 nm 내지 1400 nm와 같은 근적외선(NIR) 스펙트럼 범위에서 광을 방출하도록 구성된다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 검출기는 적어도 하나의 조명 소스에 의해 방출된 바와 같은 적어도 하나의 광빔의 조명을 변조하기 위한 적어도 하나의 변조 디바이스를 추가로 포함할 수 있다. 적어도 2개의 개별 조명 소스가 존재할 수 있는 특정 실시예에서, 적어도 2개의 개별 조명 소스는 따라서 각각의 조명 소스의 조명을 변조하기 위해 채용될 수 있는 주파수에 의해 상이할 수 있다. 본 실시예는 따라서 상이한 조명 소스의 위치 및 변조 주파수가 공지되기 때문에, 이미지 평면 위에 특정 변조 패턴을 제공할 수 있다. 따라서, 각각의 특정 물체는 그 각각의 로케이션에서, 그 각각의 존재에 의해 영향을 받을 수 있는 특정 변조 패턴을 경험할 수 있기 때문에, 사용자의 손의 적어도 2개의 상이한 손가락과 같은, 상이한 위치에 배치되는 상이한 물체 사이를 구별하는 것이 따라서 이 방식으로 또한 실현가능할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 검출기는 하나 초과 또는 2개의 손가락에 의해 수행되는 바와 같은 복잡한 제스처와 같은, 이미지 평면 위의 손의 적어도 2개의 손가락의 위치 및/또는 모션을 검출하고 해결하는 것이 가능할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 따라서 사용자와 기계 사이의 정보의 간단한 및 복잡한 아이템의 모두를 교환하기 위한 신규한 방식을 개시할 수 있는 인간-기계 인터페이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 사용자와 기계 사이에 정보의 적어도 하나의 아이템을 교환하기 위한 인간-기계 인터페이스가 제안된다. 제안된 바와 같은 인간-기계 인터페이스는 전술된 또는 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같은 실시예 중 하나 이상에서 전술된 검출기가 기계에 정보 및/또는 명령을 제공하기 위해 하나 이상의 사용자에 의해 사용될 수 있다는 사실을 사용할 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 인간-기계 인터페이스는 제어 명령을 입력하기 위해 사용될 수 있다.
인간-기계 인터페이스는 상기에 개시된 실시예 중 하나 이상에 따른 그리고/또는 이하에 더 상세히 개시되는 바와 같은 실시예 중 하나 이상에 따른 것과 같은, 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함하고, 인간-기계 인터페이스는 검출기에 의해 사용자의 기하 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되고, 인간-기계 인터페이스는 정보의 적어도 하나의 아이템, 특히 적어도 하나의 제어 명령을 기하 정보에 할당하도록 설계된다.
일반적으로, 본 명세서에 사용될 때, 사용자의 기하 정보의 적어도 하나의 아이템은 사용자의 하나 이상의 신체 부분 및/또는 사용자에 의한 이동을 위해 구성된 아이템의 횡방향 위치 및/또는 종방향 위치에 대한 정보의 하나 이상의 아이템을 암시할 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 사용자의 기하 정보는 검출기의 평가 디바이스에 의해 제공된 바와 같은 위치의 횡방향 성분 및/또는 종방향 성분에 대한 정보의 하나 이상의 아이템을 암시할 수 있다. 사용자의 신체 부분, 사용자의 복수의 신체 부분, 또는 사용자에 의한 이동을 위해 구성된 물품은 적어도 하나의 검출기에 의해 검출될 수 있는 하나 이상의 물체로서 간주될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 인간-기계 인터페이스는 적어도 하나의 디스플레이를 포함할 수 있고, 검출기 내에 포함된 적어도 하나의 광학 센서는 투명하고 그리고/또는 반투명이고, 디스플레이가 특히 전술된 바와 같은 근접도 센서로서 광학 센서를 채용하기 위해, 광학 센서를 통해 완전히 또는 부분적으로 가시화되는 방식으로 디스플레이에 관하여 배치된다. 본 명세서에 사용될 때, "디스플레이"는 특히 사용자에 의한 시각적 수신을 위해, 일반적으로 시간 경과에 따라 변화하는 정보를 시각적으로 제시하는 것이 가능한 일반적으로 평판 패널을 포함하는 임의의 디바이스이다. 본 발명에 따르면, 디스플레이는 동적 디스플레이, 바람직하게는 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 스크린, 발광 다이오드(LED) 스크린, 유기 발광 다이오드(OLED) 스크린, 및 전계 발광 디스플레이(FED)일 수 있다. 그러나, 다른 종류의 디스플레이가 실현가능하다.
본 발명의 다른 양태에서, 적어도 하나의 엔터테인먼트 기능을 수행하기 위한 엔터테인먼트 디바이스가 개시된다. 본 명세서에 사용될 때, 엔터테인먼트 디바이스는 이하에 또한 하나 이상의 플레이어라 칭하는 하나 이상의 사용자의 레저 및/또는 엔터테인먼트의 목적을 담당할 수 있는 디바이스이다. 예로서, 엔터테인먼트 디바이스는 게이밍, 바람직하게는 컴퓨터 게이밍의 목적을 담당할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 엔터테인먼트 디바이스는 또한 일반적으로 운동, 스포츠, 물리 치료 또는 모션 추적을 위한 것과 같은 다른 목적으로 사용될 수 있다. 따라서, 엔터테인먼트 디바이스는 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크 또는 컴퓨터 시스템 내에 구현될 수 있고 또는 하나 이상의 게이밍 소프트웨어 프로그램을 실행하는 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크 또는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다.
엔터테인먼트 디바이스는 상기에 개시된 실시예 중 하나 이상에 따른 그리고/또는 이하에 개시된 실시예 중 하나 이상에 따른 것과 같은, 본 발명에 따른 적어도 하나의 인간-기계 인터페이스를 포함한다. 엔터테인먼트 디바이스는 인간-기계 인터페이스에 의해 플레이어에 의해 정보의 적어도 하나의 아이템이 입력되는 것을 가능하게 하도록 설계된다. 정보의 적어도 하나의 아이템은 엔터테인먼트 디바이스의 콘트롤러 및/또는 컴퓨터에 전송되고 그리고/또는 이들에 의해 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 정보의 적어도 하나의 아이템은 바람직하게는 게임의 코스에 영향을 미치기 위해 구성된 적어도 하나의 명령을 포함할 수 있다. 따라서, 예로서, 정보의 적어도 하나의 아이템은 플레이어의 손가락과 같은 하나 이상의 신체 부분의 위치, 배향, 및/또는 이동 중 적어도 하나에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 포함할 수 있어, 이에 의해 플레이어가 게이밍을 위해 요구되는 특정 위치 및/또는 작용을 시뮬레이팅할 수 있게 한다.
엔터테인먼트 디바이스, 바람직하게는 엔터테인먼트 디바이스의 콘트롤러 및/또는 컴퓨터는 정보에 따라 엔터테인먼트 기능을 변경하도록 설계된다. 따라서, 상기에 개략 설명된 바와 같이, 게임의 코스는 정보의 적어도 하나의 아이템에 따라 영향을 받을 수도 있다. 따라서, 엔터테인먼트 디바이스는 적어도 하나의 검출기의 평가 디바이스와는 별개일 수도 있고 그리고/또는 적어도 하나의 평가 디바이스에 완전히 또는 부분적으로 동일할 수도 있고 또는 심지어 적어도 하나의 평가 디바이스를 포함할 수도 있는 하나 이상의 콘트롤러를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 콘트롤러는 하나 이상의 컴퓨터 및/또는 마이크로콘트롤러와 같은 하나 이상의 데이터 프로세싱 디바이스를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 엔터테인먼트 디바이스는 장비의 부분일 수 있고, 장비는 이동식 피스, 또는 특히 고정식 피스이고, 장비는 적어도 부분적으로 엔터테인먼트 디바이스를 구비할 수 있다. 장비는 고정 위치 또는 적어도 간헐적으로 변동을 받게 되는 위치와 같은 위치에 배치되는 단일의 개별 피스를 포함할 수 있지만, 장비는 적어도 2개의 피스, 바람직하게는 3개, 4개, 5개, 또는 6개의 피스와 같은 2개 내지 10개의 피스를 또한 포함할 수 있고, 적어도 2개의 피스는 룸 또는 그 부분과 같은, 영역 내에서 서로 상이한 적어도 2개의 위치에 걸쳐 분배될 수 있다. 여기서, 엔터테인먼트 디바이스는 장비의 부분일 수 있고, 여기서 바람직하게는 장비의 일부 또는 각각의 피스는 예를 들어, 장비의 일부 또는 각각의 피스가 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기 또는 센서와 같은 그 부분을 포함할 수 있는 이러한 방식으로, 엔터테인먼트 디바이스의 부분을 나타낼 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, "고정식 장비"는 특히 소비자 전자기기로서 지정된 고정식 전자 물품을 포함할 수 있고, 여기서 "소비자 전자기기"는 바람직하게는 라디오 수신기, 모니터, 텔레비전 세트, 오디오 플레이어, 비디오 플레이어, 퍼스널 컴퓨터 및/또는 전화기와 같은, 주로 엔터테인먼트, 통신 및 업무에서 매일 사용을 위해 의도된 디스플레이를 구비한 전자 물품을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 엔터테인먼트 디바이스의 적어도 하나의 인간-기계 인터페이스 내에 포함된 적어도 하나의 검출기의 타겟을 구성할 수 있는 물체는 이동식 장비 내에 포함된 것으로서 콘트롤러의 부분일 수 있고, 이동식 장비는 다른 이동식 장비 또는 고정식 장비를 제어하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, "이동식 장비"는 따라서 특히 이동 전화, 라디오 수신기, 비디오 레코더, 오디오 플레이어, 디지털 카메라, 캠코더, 모바일 컴퓨터, 비디오 게임 콘솔 및/또는 원격 제어를 위해 구성된 다른 디바이스와 같은, 소비자 전자기기로서 지정된 디스플레이를 구비한 모바일 전자 물품을 포함할 수 있다. 본 실시예는 특히 바람직하게는 더 적은 수의 장비의 피스를 갖는, 임의의 종류의 이동식 장비를 갖는 고정식 장비를 제어하는 것을 허용할 수 있다. 비한정적인 예로서, 따라서 이동 전화를 사용함으로써 예를 들어 게임 콘솔 및 텔레비전 세트의 모두를 동시에 제어하는 것이 가능할 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 검출기의 타겟을 구성할 수 있는 물체는 물체의 관성 모션을 측정하기 위한 관성 센서, 또는 물체의 가속도를 결정하기 위한 가속도 센서와 같은, 물체에 관련된 물리 및/또는 화학량을 결정하기 위해 특히 구성된 부가의 센서(검출기 내에 포함된 바와 같은 센서와는 별개의)를 또한 구비할 수 있다. 그러나, 이들 바람직한 예 이외에, 물체의 진동을 결정하기 위한 진동 센서, 물체의 온도를 기록하기 위한 온도 센서, 또는 물체의 습도를 기록하기 위한 습도 센서와 같은, 물체에 관련된 다른 파라미터를 취득하기 위해 구성된 다른 종류의 센서가 채용될 수 있다. 물체 내의 부가의 센서의 용례는 물체의 위치의 검출의 품질 및/또는 범주를 향상시키는 것을 허용할 수 있다. 비한정적인 예로서, 부가의 관성 센서 및/또는 가속도 센서는 특히 물체 검출의 정확성을 증가시키기 위해 특히 채용될 수 있는 물체의 회전과 같은, 물체의 부가의 이동을 기록하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 부가의 관성 센서 및/또는 가속도 센서는 바람직하게는 이들 센서 중 적어도 하나를 구비한 물체가 엔터테인먼트 디바이스의 인간-기계 인터페이스 내에 포함된 검출기의 시각적 범위를 떠날 수도 있는 경우에 여전히 어드레스될 수 있다. 이 경우에, 그럼에도 불구하고, 물체가 이들 센서 중 적어도 하나로부터 방출된 신호를 기록하는 것을 여전히 가능하게 함으로써 그리고 그 실제 관성 및 가속도값을 고려하고 그로부터 위치를 계산하여 물체의 로케이션을 결정하기 위해 이들 신호를 사용함으로써 검출기의 시각적 범위를 떠난 후에 물체를 추종하는 것이 가능할 수도 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 적어도 하나의 물체의 위치를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 바람직하게는 상기에 개시된 또는 이하에 더 상세히 개시된 실시예의 하나 이상에 따른 적어도 하나의 검출기와 같은, 본 발명에 따른 적어도 하나의 검출기를 사용할 수 있다. 따라서, 방법의 선택적 실시예에 대해, 검출기의 실시예를 참조할 수도 있다.
방법은 주어진 순서로 또는 상이한 순서로 수행될 수 있는 이하의 단계를 포함한다. 또한, 열거되지 않은 부가의 방법 단계가 제공될 수도 있다. 또한, 2개 이상 또는 심지어 모든 방법 단계가 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수도 있다. 또한, 2개 이상 또는 심지어 모든 방법 단계는 2회 또는 심지어 2회 초과 반복적으로 수행될 수도 있다.
물체의 조명 단계라 또한 칭할 수도 있는 제 1 방법 단계에서, 적어도 하나의 조명 소스가 사용된다. 여기서, 조명 소스는 적어도 하나의 광빔을 방출하고, 광빔은 광학 센서의 이미지 평면에 평행한 성분을 포함한다. 전술된 바와 같이, 광빔은 바람직하게는 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 방출될 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 광빔이 광학 센서의 이미지 평면에 엄격하게 평행하게 방출되지 않을 수 있고 광빔이 광학 센서의 이미지 평면을 터치하지 않을 수 있으며, 동시에 특히 사용자의 손가락 또는 손 또는 이들에 관련된 다른 물체와 같은 물체에 의해 탄성적으로 또는 비탄성적으로 산란되기 위해, 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 방출되는 유한 성분을 여전히 포함할 수 있는 방식으로 방출될 수 있는 상황에서 적용가능하다.
적어도 하나의 위치를 결정하는 단계라 또한 칭할 수도 있는 다른 방법 단계에서, 적어도 하나의 광학 센서가 사용된다. 이에 따라, 광학 센서는 이미지 평면 내에 센서 구역을 갖고, 광학 센서는, 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도된 광빔의 성분으로부터 광이 산란되는 방식으로 물체가 광학 센서에 접근하는 경우에 물체의 위치의 횡방향 성분을 결정하도록 구성되고, 위치의 횡방향 성분은 광학 센서의 이미지 평면 내의 위치이고, 광학 센서는 센서 구역 내의 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 산란되는 광으로부터 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성되고, 광학 센서는 또한 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도된 광빔의 성분으로부터 산란되는 광에 의해 상기 센서 구역의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계되고, 종방향 센서 신호는 센서 구역 내의 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 산란되는 광의 강도의 편차에 의존한다.
평가 단계라 또한 칭할 수도 있는 다른 방법 단계에서, 적어도 하나의 평가 디바이스가 사용된다. 이와 관련하여, 평가 디바이스는 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되고, 평가 디바이스는 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 또한 설계된다.
본 발명의 다른 양태에서, 본 발명에 따른 검출기의 사용 방법이 개시된다. 여기서, 위치 측정, 특히 근접도 센서로서; 거리 측정, 특히 근접도 센서로서; 인간-기계 인터페이스 용례; 엔터테인먼트 용례; 보안 용례로 이루어진 그룹으로부터 선택된 사용을 위한 검출기의 사용 방법이 제안된다.
이하에는, 본 발명에 따른 검출기, 인간-기계 인터페이스, 엔터테인먼트 시스템 및 방법의 잠재적인 실시예에 관한 몇몇 부가의 의견이 제공된다. 상기에 개략 설명된 바와 같이, 바람직하게는, 검출기의 셋업의 잠재적인 상세에 대해, 특히 잠재적인 전극 재료, 유기 재료, 무기 재료, 층 셋업 및 추가의 상세에 관하여, WO 2012/110924 A1호를 참조할 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 있어서, 광학 센서는 적어도 하나의 광학 신호를 상이한 신호 형태로, 바람직하게는 적어도 하나의 전기 신호, 예를 들어 전압 신호 및/또는 전류 신호로 변환하도록 설계된 임의의 요소를 칭할 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 특히, 광학 센서는 적어도 하나의 광학-전기 컨버터 요소, 바람직하게는 적어도 하나의 포토다이오드 및/또는 적어도 하나의 태양 전지를 포함할 수 있다. 이하에 더욱 더 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명에 있어서, 적어도 하나의 유기 광학 센서, 즉 적어도 하나의 유기 재료, 예를 들어 적어도 하나의 유기 반도체 재료를 포함하는 광학 센서의 사용이 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서, 센서 구역은 바람직하게는, 필수적인 것은 아니지만, 연속적인 2차원 구역을 의미하도록 이해되어야 하고 연속적인 구역을 형성할 수 있고, 센서 구역은 조명에 의존적인 방식으로 적어도 하나의 측정가능한 특성을 변경하도록 설계된다. 예로서, 상기 적어도 하나의 특성은, 예를 들어 단독으로 또는 광학 센서의 다른 요소와 상호작용하여, 광전압 및/또는 광전류 및/또는 소정의 다른 유형의 신호를 생성하도록 설계되는 센서 구역에 의해 전기 특성을 포함할 수 있다. 특히, 센서 구역은 센서 구역의 조명에 의존하는 방식으로 균일한, 바람직하게는 단일의 신호를 생성하는 이러한 방식으로 구체화될 수 있다. 센서 구역은 따라서 바람직하게는 예를 들어 센서 구역의 부분 구역에 대한 부분 신호로 더 이상 세분될 수 없는 균일한 신호, 예를 들어 전기 신호가 생성되는 광학 센서의 최소 유닛일 수 있다. 광학 센서는 각각 하나 또는 다르게는 예를 들어 2차원 및/또는 3차원 매트릭스 배열로 배열되는 복수의 이러한 센서 구역에 의해 복수의 이러한 센서 구역을 가질 수 있다.
적어도 하나의 센서 구역은 예를 들어 적어도 하나의 센서 영역, 즉 그 측방향 정도가 예를 들어 적어도 10의 팩터만큼, 바람직하게는 적어도 100의 팩터만큼, 특히 바람직하게는 적어도 1000의 팩터만큼 센서 구역의 두께를 상당히 초과하는 센서 구역을 포함할 수 있다. 이러한 센서 영역의 예는 예를 들어 전술된 종래 기술에 따라, 또는 다르게는 이하에 더욱 더 상세히 설명되는 예시적인 실시예에 따라, 유기 또는 무기 광기전 요소에서 발견될 수 있다. 검출기는 하나 또는 복수의 이러한 광학 센서 및/또는 센서 구역을 가질 수 있다. 예로서, 복수의 광학 센서는 이격 방식으로 또는 2차원 배열로 선형으로 배열될 수 있다. 다른 실시예가 또한 가능하다.
적어도 하나의 광학 센서는 상기에 개략 설명된 바와 같이, 예를 들어 조명의 동일한 파워가 제공되면, 즉 예를 들어 센서 영역 상의 조명의 강도에 걸쳐 동일한 적분이 제공되면, 종방향 센서 신호가 조명의 기하구조에, 즉 예를 들어 센서 스폿을 위한 직경 및/또는 등가의 직경에 의존하는 이러한 방식으로 설계될 수 있다. 예로서, 종방향 광학 센서는 동일한 총 파워가 제공되면, 빔 단면의 배가시에, 신호 변동이 적어도 약 3 의 팩터만큼, 바람직하게는 적어도 4의 팩터만큼, 특히 5의 팩터 또는 심지어 10의 팩터만큼 생성하는 이러한 방식으로 설계될 수 있다. 이 조건은 예를 들어 적어도 하나의 특정 빔 단면에 대해, 예를 들어 특정 포커싱 범위에 대해 성립할 수 있다. 따라서, 예로서, 종방향 센서 신호는 신호가 예를 들어 적어도 하나의 전역 또는 로컬 최대값을 가질 수 있는 적어도 하나의 최적 포커싱과 상기 적어도 하나의 최적 포커싱 외부의 포커싱 사이에서, 적어도 3의 팩터만큼, 바람직하게는 적어도 4의 팩터만큼, 특히 5의 팩터 또는 심지어 10의 팩터만큼 신호차를 가질 수 있다. 특히, 종방향 센서 신호는 조명의 기하구조의 함수로서, 예를 들어 광 스폿의 직경 또는 등가 직경의 함수로서, 예를 들어 적어도 3의 팩터만큼, 특히 바람직하게는 적어도 4의 팩터만큼, 특히 바람직하게는 적어도 10의 팩터만큼 부스트를 갖는, 적어도 하나의 현저한 최대값을 가질 수 있다. 따라서, 광학 센서는 WO 2012/110924 A1호에 상세히 개시되어 있는 전술된 FiP-효과에 기초한다. 따라서, 특히 sDSC에서, 광빔의 포커싱, 즉 특정 수의 아우프 광자(auf photon)(nph)가 입사되는 단면 또는 단면적은 결정적인 역할을 할 수 있다. 광빔이 더 기밀하게 포커싱될수록, 즉 그 단면이 더 작을수록, 광전류가 더 높을 수 있다. 용어 'FiP'는 입사빔의 단면(φ)(파이)과 태양 전지의 파워(P) 사이의 관계를 표현한다.
빔 기하구조, 바람직하게는 적어도 하나의 광빔의 빔 단면에 대한 적어도 하나의 종방향 센서 신호의 의존성의 이러한 효과는 특히 유기 광기전 구성요소, 즉 적어도 하나의 유기 재료, 예를 들어 적어도 하나의 유기 p-반도체성 재료 및/또는 적어도 하나의 유기 염료를 포함하는 광기전 구성요소, 예를 들어 태양 전지의 경우에 본 발명을 유도하는 조사의 정도에서 관찰되었다. 예로서, 이러한 효과는 예로서 이하에 더욱 더 상세히 설명되는 바와 같이, 염료 태양 전지, 즉 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 n-반도체성 금속 산화물, 적어도 하나의 염료, 적어도 하나의 p-반도체성 유기 재료, 바람직하게는 고체 유기 p-형 반도체, 및 적어도 하나의 제 2 전극을 갖는 구성요소의 경우에 관찰되었다. 이러한 염료 태양 전지, 바람직하게는 고체 염료 태양 전지(고체 염료 감응식 태양 전지, sDSC)는 원리적으로 문헌으로부터 수많은 변형으로 공지되어 있다. 센서 영역 상의 조명의 기하구조에 대한 센서 신호의 의존성의 설명된 효과 및 이 효과의 사용은 그러나 종래 설명되어 있지 않다.
특히, 광학 센서는, 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 특히 조명의 광 스폿이 센서 구역, 특히 센서 영역 내에 완전히 놓이기만 하면, 센서 신호가 센서 구역의 크기, 특히 센서 영역의 크기에 실질적으로 독립적인 이러한 방식으로 설계될 수 있다. 따라서, 종방향 센서 신호는 센서 영역 상의 전자기 광선의 포커싱에만 의존될 수 있다. 특히, 센서 신호는 센서 영역당 광전류 및/또는 광전압이 동일한 조명이 제공되면 동일한 값, 예를 들어 광 스폿의 동일한 크기가 제공되면 동일한 값을 갖는 이러한 방식으로 구체화될 수 있다.
평가 디바이스는 특히 적어도 하나의 데이터 프로세싱 디바이스, 특히 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 횡방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 그리고 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계될 수 있는 전자 데이터 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 평가 디바이스는 입력 변수로서 적어도 하나의 횡방향 센서 신호 및 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 사용하도록 그리고 이들 입력 변수를 프로세싱함으로써 물체의 횡방향 위치 및 종방향 위치에 대한 정보의 아이템을 생성하도록 설계된다. 프로세싱은 병렬로, 순차적으로 또는 심지어 조합된 방식으로 행해질 수 있다. 평가 디바이스는 예로서 계산에 의해 그리고/또는 적어도 하나의 저장된 및/또는 공지의 관계를 사용함으로써, 이들 정보의 아이템을 생성하기 위한 임의의 프로세스를 사용할 수 있다. 게다가, 적어도 하나의 횡방향 센서 신호 및 적어도 하나의 종방향 센서 신호, 하나 이상의 복수의 다른 파라미터 및/또는 정보의 아이템은 상기 관계, 예를 들어 변조 주파수에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템에 영향을 미칠 수 있다. 관계는 실험적으로, 분석적으로 또는 다르게는 반-실험적으로 결정되거나 결정가능할 수 있다. 특히 바람직하게는, 관계는 적어도 하나의 캘리브레이션 곡선, 캘리브레이션 곡선의 적어도 하나의 세트, 적어도 하나의 함수 또는 언급된 가능성의 조합을 포함한다. 하나 또는 복수의 캘리브레이션 곡선은, 예를 들어 데이터 저장 디바이스 및/또는 테이블 내에, 예를 들어 값의 세트 및 이들의 연계된 함수값의 형태로 저장될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 그러나, 적어도 하나의 캘리브레이션 곡선은 또한 예를 들어 파라미터화된 형태로 그리고/또는 함수식으로서 저장될 수 있다. 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 횡방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템으로 프로세싱하기 위한 그리고 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템으로 프로세싱하기 위한 개별 관계가 사용될 수 있다. 대안적으로, 센서 신호를 프로세싱하기 위한 적어도 하나의 조합된 관계가 실현가능하다. 다양한 가능성이 고려가능하고 또한 조합될 수 있다.
예로서, 평가 디바이스는 정보의 아이템을 결정하기 위해 프로그래밍의 견지에서 설계될 수 있다. 평가 디바이스는 특히 적어도 하나의 컴퓨터, 예를 들어 적어도 하나의 마이크로컴퓨터를 포함할 수 있다. 더욱이, 평가 디바이스는 하나 또는 복수의 휘발성 또는 비휘발성 데이터 메모리를 포함할 수 있다. 데이터 프로세싱 디바이스, 특히 적어도 하나의 컴퓨터에 대안으로서 또는 부가적으로, 평가 디바이스는 정보의 아이템을 결정하기 위해 설계되는 하나 또는 복수의 다른 전자 구성요소, 예를 들어 전자 테이블 및 특히 적어도 하나의 룩업 테이블 및/또는 적어도 하나의 응용 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함할 수 있다.
상기에 개략 설명된 바와 같이, 광빔의 총 파워의 총 강도는 종종 미지인데, 이는 이 총 전력이 예를 들어 반사 특성과 같은, 물체의 특성에 의존할 수 있고, 그리고/또는 조명 소스의 총 파워에 의존할 수 있고 그리고/또는 다수의 환경 조건에 의존할 수 있기 때문이다. 적어도 하나의 종방향 광학 센서 신호와 적어도 하나의 종방향 광학 센서의 적어도 하나의 센서 구역 내의 광빔의 빔 단면 사이의 전술된 공지의 관계, 및 따라서 적어도 하나의 종방향 광학 센서 신호와 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템 사이의 공지의 관계는 광빔의 총 강도의 총 파워에 의존할 수 있고, 이 불확실성을 극복하는 다양한 방식이 실현가능하다. 따라서, WO 2012/110924 A1호에 더 상세히 개략 설명된 바와 같이, 복수의 종방향 센서 신호가 예로서 물체의 조명의 상이한 주파수를 사용함으로써 동일한 광학 센서에 의해 검출될 수 있다. 따라서, 적어도 2개의 종방향 센서 신호는 조명의 상이한 변조의 주파수에서 취득될 수 있고, 여기서 적어도 2개의 센서 신호로부터, 예를 들어 대응 캘리브레이션 곡선과 비교에 의해, 조명의 총 파워 및/또는 기하구조를 추론하고, 그리고/또는 그로부터 직접적으로 또는 간접적으로 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 추론하는 것이 가능하다. 게다가, 이전의 또는 이후의 시간 간격에 위치에 관하여 단지 상대 이동을 인지하는 것이 평가를 위해 또한 충분할 수 있다. 예로서, 전술된 바와 같이 특정 제스처를 유도하기 위해, 물체의 절대 위치를 인지할 필요가 없을 수고, 광학 센서의 이미지 평면에 관하여 물체의 상대 이동에 의존할 수도 있다.
설명된 검출기는 유리하게는 다양한 방식으로 전개될 수 있다. 따라서, 검출기는 더욱이 조명을 변조하기 위한, 특히 주기적인 변조를 위한 적어도 하나의 변조 디바이스, 특히 주기적인 빔 중단 디바이스를 가질 수 있다. 조명의 변조는 조명의 총 파워가 바람직하게는 주기적으로, 특히 하나 또는 복수의 변조 주파수를 갖고 변경되는 프로세스를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 주기적인 변조가 조명의 총 파워의 최대값과 최소값 사이에서 실행될 수 있다. 최소값은 0일 수 있지만, 또한 > 0일 수 있어, 예로서 완전한 변조가 실행될 필요가 없게 된다. 변조는 따라서, 예를 들어 빔 경로 내에 배열되는 적어도 하나의 변조 디바이스에 의해, 물체를 조명하기 위한 선택적 조명 소스와 물체 사이의 빔 경로 내에서 실행될 수 있다. 이들 가능성의 조합이 또한 고려가능하다. 적어도 하나의 변조 디바이스는 예를 들어, 바람직하게는 일정 속도로 회전하고 따라서 주기적으로 조명을 중단할 수 있는 적어도 하나의 중단기 블레이드 또는 중단기 휠을 포함하는 빔 초퍼 또는 몇몇 다른 유형의 주기적 빔 중단 디바이스를 포함할 수 있다. 하나 또는 복수의 상이한 유형의 변조 디바이스, 예를 들어 전자 광학 효과 및/또는 음향 광학 효과에 기초하여 변조 디바이스를 사용하는 것이 또한 가능할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 광학 조명 소스 자체는 또한 예를 들어, 변조된 강도 및/또는 총 파워, 예를 들어 주기적으로 변조된 총 파워를 갖는 상기 조명 소스 자체에 의해, 그리고/또는 펄스화된 조명 소스로서, 예를 들어 펄스화된 발광 다이오드로서 구체화되는 상기 조명 소스에 의해, 변조된 조명을 생성하도록 설계될 수 있다. 따라서, 예로서, 적어도 하나의 변조 디바이스는 또한 완전히 또는 부분적으로 조명 소스 내에 일체화될 수 있다. 다양한 가능성이 고려가능하다.
검출기는 특히 상이한 변조의 경우에 적어도 2개의 센서 신호, 특히 각각의 상이한 변조 주파수에서 적어도 2개의 센서 신호를 검출하도록 설계될 수 있다. 평가 디바이스는 적어도 2개의 센서 신호로부터 기하 정보를 생성하도록 설계될 수 있다. 전술된 바와 같이, 이 방식으로, 예로서, 모호성을 해결하는 것이 가능하고 그리고/또는 예를 들어 조명의 총 파워가 일반적으로 미지인 사실을 고려하는 것이 가능하다.
전술된 바와 같이, 광학 센서는 더욱이 조명의 동일한 파워가 제공되면, 센서 신호가 조명의 변조의 변조 주파수에 의존되는 이러한 방식으로 설계될 수 있다. 검출기는 특히 전술된 바와 같이, 물체에 대한 정보의 하나 또는 복수의 다른 아이템을 생성하기 위해 상이한 변조 주파수에서 센서 신호가 취출되는 이러한 방식으로 구체화될 수 있다. 전술된 바와 같이, 예로서, 적어도 2개의 상이한 변조 주파수에서 센서 신호는 각각의 경우에 취출될 수 있고, 여기서 예로서, 이 방식으로, 조명의 총 파워에 대한 정보의 결여가 중첩될 수 있다. 예로서, 조명의 미지의 총 파워의 경우에도, 예를 들어 검출기의 데이터 저장 디바이스 내에 저장될 수 있는 하나 또는 복수의 캘리브레이션 곡선과 변조 주파수에서 취출된 적어도 2개의 센서 신호를 비교함으로써, 조명의 기하구조, 예를 들어 센서 영역 상의 광 스폿의 직경 또는 등가 직경을 추론하는 것이 가능하다. 이 목적으로, 예로서, 상이한 주파수에서 이러한 센서 신호의 취출을 제어하도록 설계될 수 있고 기하 정보, 예를 들어 조명의 기하구조에 대한 정보, 예를 들어 광학 센서의 센서 영역 상의 조명의 광 스폿의 직경 또는 등가 직경에 대한 정보를 그로부터 생성하기 위해 적어도 하나의 캘리브레이션 곡선과 상기 센서 신호를 비교하도록 설계될 수 있는 적어도 하나의 데이터 프로세싱 데이터를, 전술된 적어도 하나의 평가 디바이스를 사용하는 것이 가능하다. 더욱이, 이하에 더욱 더 상세히 설명된 바와 같이, 평가 디바이스는 대안적으로 또는 부가적으로 물체에 대한 기하 정보의 적어도 하나의 아이템, 예를 들어 로케이션 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계될 수 있다. 기하 정보의 적어도 하나의 아이템의 이 생성은 전술된 바와 같이, 예를 들어, 대응 이미징 식을 사용하여 실험적으로, 반실험적으로 또는 분석적으로, 예를 들어 검출기 또는 그 부분에 대한 물체의 위치설정과 광 스폿의 크기 사이의 적어도 하나의 공지의 관계를 고려하여 실행될 수 있다.
물체의 공간 분해능 및/또는 이미징이 또한 일반적으로, 최소 가능한 센서 영역, 예를 들어 CCD 칩의 경우에 최소 가능한 픽셀이 사용되는 사실에 또한 구속되는 공지의 검출기에 대조적으로, 제안된 검출기의 센서 구역은, 원리적으로 예를 들어 물체에 대한 기하 정보, 특히 로케이션 정보의 적어도 하나의 아이템이 예를 들어 조명의 기하구조와 센서 신호 사이의 공지의 관계로부터 생성될 수 있기 때문에, 매우 대형 방식으로 구체화될 수 있다. 이에 따라, 센서 구역은 예를 들어, 적어도 10 cm2, 바람직하게는 적어도 25 cm2의 센서 영역, 예로서 25 cm2 내지 10 m2의 센서 영역, 바람직하게는 50 cm2 내지 1 m2의 광학 센서 영역과 같은 센서 영역을 가질 수 있다. 센서 영역은 일반적으로 용례에 적용될 수 있다. 센서 영역은 바람직하게는 근접도 센서로서 채용될 수 있는 디스플레이에 대해 특히 적용된 16:9 또는 4:3 기하구조와 같은 직사각형 기하구조를 가질 수 있다. 그러나, 다른 기하구조 및/또는 센서 영역이 실현가능하다. 이와 관련하여, 센서 영역은 적어도 물체가 검출기의 시각적 범위 내에, 바람직하게는 사전규정된 뷰잉각 및/또는 검출기로부터 사전규정된 거리 내에 위치되면, 광 스폿이 항상 센서 영역 내에 배열되는 이러한 방식으로 선택되어야 한다. 이 방식으로, 광 스폿이 센서 구역의 한계에 의해 트리밍되지 않는 것이 보장될 수 있고, 그 결과 신호 오손이 발생할 수 있다.
전술된 바와 같이, 센서 구역은 특히 연속적인 센서 구역, 특히 바람직하게는 균일한 특히 단일의 센서 신호를 생성할 수 있는 연속적인 센서 영역일 수 있다. 따라서, 센서 신호는 특히 전체 센서 구역에 대해 균일한 센서 신호, 즉 예를 들어 첨가적으로 센서 구역의 각각의 부분 구역이 기여하는 센서 신호일 수 있다. 센서 신호는 일반적으로, 전술된 바와 같이, 특히 광전류 및 광전압으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
광학 센서는 특히 적어도 하나의 반도체 검출기를 포함할 수 잇고 그리고/또는 적어도 하나의 반도체 검출기일 수 있다. 특히, 광학 센서는 적어도 하나의 유기 반도체 검출기를 포함하거나 적어도 하나의 유기 반도체 검출기, 즉 적어도 하나의 유기 반도체성 재료 및/또는 적어도 하나의 유기 센서 재료, 예를 들어 적어도 하나의 유기 염료를 포함하는 반도체 검출기일 수 있다. 바람직하게는, 유기 반도체 검출기는 적어도 하나의 유기 태양 전지 및 특히 바람직하게는 염료 태양 전지, 특히 고체 염료 태양 전지를 포함할 수 있다. 이러한 바람직한 고체 염료 태양 전지의 예시적인 실시예가 이하에 더 상세히 설명된다.
특히, 광학 센서는 각각 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 n-반도체성 금속 산화물, 적어도 하나의 염료, 적어도 하나의 p-반도체성 유기 재료, 바람직하게는 적어도 하나의 고체 p-반도체성 유기 재료, 및 적어도 하나의 제 2 전극을 포함할 수 있다. 일반적으로, 그러나, 일정한 총 파워가 제공되면, 센서 신호가 센서 구역의 조명의 기하구조에 의존하는 설명된 효과는 유기 태양 전지에 특히 염료 태양 전지에 제한되지 않고 높은 가능성을 갖는다는 것이 지적된다. 이 이론에 의해 본 발명의 보호 범주를 제한하려는 의도 없이, 그리고 이 이론의 정확성에 본 발명을 구속하지 않고, 일반적으로 광기전 요소는 WO 2014/097181 A1호에 더 상세히 설명된 바와 같은 이론에 따라 동작할 수 있는 광학 센서로서 적합하다는 것이 제안되었다.
검출기는 전술된 바와 같이, 적어도 하나의 평가 디바이스를 갖는다. 특히, 적어도 하나의 평가 디바이스는 또한 예를 들어, 검출기의 하나 또는 복수의 변조 디바이스를 제어하고 그리고/또는 검출기의 적어도 하나의 조명 소스를 제어하도록 설계되는 평가 디바이스에 의해, 검출기를 완전히 또는 부분적으로 제어하거나 구동하도록 설계될 수 있다. 평가 디바이스는 특히, 하나 또는 복수의 횡방향 센서 신호 및/또는 복수의 종방향 센서 신호와 같은 복수의 센서 신호, 예를 들어 조명의 상이한 변조 주파수에서 연속적으로 복수의 센서 신호가 취출되는 적어도 하나의 측정 사이클을 수행하도록 설계될 수 있다.
평가 디바이스는 전술된 바와 같이, 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 횡방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 그리고 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계된다. 물체의 상기 위치는 정적일 수 있지만, 바람직하게는 물체의 적어도 하나의 이동, 예를 들어 검출기 또는 광학 센서의 이미지 평면과 같은 그 부분과, 물체 또는 그 부분 사이의 상대 이동을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상대 이동은 일반적으로 적어도 하나의 선형 이동 및/또는 적어도 하나의 회전 이동을 포함할 수 있다. 이동 정보의 아이템은 예를 들어 또한 상이한 시간에 취출된 정보의 적어도 2개의 아이템의 비교에 의해 얻어질 수 있어, 예를 들어 로케이션 정보의 적어도 하나의 아이템이 또한 속도 정보의 적어도 하나의 아이템 및/또는 가속도 정보의 적어도 하나의 아이템, 예를 들어 물체 또는 그 부분과 검출기 또는 그 부분 사이의 적어도 하나의 상대 속도에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 포함할 수 있게 된다. 특히, 로케이션 정보의 적어도 하나의 아이템은 일반적으로, 물체 또는 그 부분과 검출기 또는 그 부분 사이의 거리, 특히 광로 길이에 대한 정보의 아이템; 검출기 또는 그 부분에 대한 물체 또는 그 부분의 위치설정에 대한 정보의 아이템; 검출기 또는 그 부분에 대한 물체 및/또는 그 부분의 배향에 대한 정보의 아이템; 물체 또는 그 부분과 검출기 또는 그 부분 사이의 상대 이동에 대한 정보의 아이템; 물체 또는 그 부분의 2차원 또는 3차원 공간 구성, 특히 물체의 기하구조 또는 형태에 대한 정보의 아이템으로부터 선택될 수 있다. 일반적으로, 로케이션 정보의 적어도 하나의 아이템은 따라서, 예를 들어 물체 또는 그 적어도 하나의 부분의 적어도 하나의 로케이션에 대한 정보의 아이템; 물체 또는 그 부분의 적어도 하나의 배향에 대한 정보; 물체 또는 그 부분의 기하구조 또는 형태에 대한 정보의 아이템; 물체 또는 그 부분의 속도에 대한 정보의 아이템; 물체 또는 그 부분의 가속도에 대한 정보의 아이템; 검출기의 시각적 범위 내의 물체 또는 그 부분의 존재 또는 부재에 대한 정보의 아이템으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 여기서, 로케이션 정보의 적어도 하나의 아이템은 예를 들어 적어도 하나의 좌표계, 예를 들어 검출기 또는 그 부분이 놓여 있는 좌표계에 지정될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 로케이션 정보는 또한 예를 들어 검출기 또는 그 부분과 물체 또는 그 부분 사이의 거리를 간단히 포함할 수 있다. 언급된 가능성의 조합이 또한 고려될 수 있다.
상기에 개략 설명된 바와 같이, 검출기는 적어도 하나의 조명 소스를 포함할 수 있다. 조명 소스는 다양한 방식으로 구체화될 수 있다. 따라서, 조명 소스는 예를 들어 검출기 하우징 내의 검출기의 부분일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 그러나, 적어도 하나의 조명 소스는 또한 예를 들어 개별 광원으로서 검출기 하우징 외부에 배열될 수 있다. 조명 소스는 물체로부터 개별적으로 배열될 수 있고 거리로부터 물체를 조명할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 조명 소스는 또한 물체에 접속되거나 또는 심지어 물체의 부분일 수 있어, 예로서 물체로부터 나오는 전자기 방사선이 또한 조명 소스에 의해 직접 생성할 수 있게 된다. 예로서, 적어도 하나의 조명 소스가 물체 상에 그리고/또는 내에 배열될 수 있고, 그에 의해 센서 구역이 조명되는 전자기 방사선을 직접 생성할 수 있다. 예로서, 적어도 하나의 적외선 이미터 및/또는 가시광을 위한 적어도 하나의 이미터 및/또는 자외광을 위한 적어도 하나의 이미터가 물체 상에 배열될 수 있다. 예로서, 적어도 하나의 발광 다이오드 및/또는 적어도 하나의 레이저 다이오드가 물체 상에 그리고/또는 내에 배열될 수 있다. 조명 소스는 특히 하나 또는 복수의 이하의 조명 소스: 레이저, 특히 레이저 다이오드, 그러나 원리적으로 대안적으로 또는 부가적으로 다른 유형의 레이저가 또한 사용될 수 있음; 발광 다이오드; 백열 램프; 유기 광원, 특히 유기 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 다른 조명 소스가 또한 사용될 수 있다. 조명 소스가 예를 들어, 다수의 레이저의 경우에 적어도 개략적으로 해당하는 바와 같이, 가우스 빔 프로파일을 갖는 하나 이상의 광빔을 생성하도록 설계되면 특히 바람직하다. 그러나, 다른 실시예가 원리적으로 또한 가능하다.
상기에 개략 설명된 바와 같이, 본 발명의 다른 양태는 사용자와 기계 사이에 정보의 적어도 하나의 아이템을 교환하기 위한 인간-기계 인터페이스를 제안한다. 인간-기계 인터페이스는 일반적으로 그에 의해 이러한 정보가 교환될 수 있는 디바이스를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 기계는 특히 데이터 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다. 정보의 적어도 하나의 아이템은 일반적으로 예를 들어 데이터 및/또는 제어 명령을 포함할 수 있다. 따라서, 인간-기계 인터페이스는 특히 사용자에 의한 제어 명령의 입력을 위해 설계될 수 있다.
인간-기계 인터페이스는 전술된 하나 또는 복수의 실시예에 따른 적어도 하나의 검출기를 갖는다. 인간-기계 인터페이스는 검출기에 의해 사용자의 기하 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되고, 인간-기계 인터페이스는 정보의 적어도 하나의 아이템, 특히 적어도 하나의 제어 명령을 기하 정보에 할당하도록 설계된다. 예로서, 상기 기하 정보의 적어도 하나의 아이템은 사용자의 신체 및/또는 적어도 하나의 신체 부분에 대한 로케이션 정보 및/또는 위치 정보 및/또는 배향 정보의 아이템, 예를 들어 사용자의 손 자세 및/또는 몇몇 다른 신체 부분의 자세에 대한 로케이션 정보의 아이템일 수 있거나 포함할 수 있다.
이 경우에, 용어 사용자는 광범위하게 해석되어야 하고, 예를 들어 또한 사용자에 의해 직접 영향을 받는 하나 또는 복수의 물품을 포함할 수 있다. 따라서, 사용자는 예를 들어 또한 하나 또는 복수의 장갑 및/또는 다른 의복을 착용할 수 있고, 기하 정보는 이 적어도 하나의 의복의 기하 정보의 적어도 하나의 아이템이다. 예로서, 이러한 의복은 예를 들어, 하나 또는 복수의 반사체의 사용에 의해, 적어도 하나의 조명 소스로부터 생성하는 방사선에 반사성인 것으로서 구체화될 수 있다. 재차 대안적으로 또는 부가적으로, 사용자는 예를 들어 그 기하 정보가 검출될 수 있는 하나 또는 복수의 물품을 공간적으로 이동시킬 수 있는데, 이는 마찬가지로 또한 사용자의 기하 정보의 적어도 하나의 아이템의 생성 하에서 포함되도록 의도된다. 예로서, 사용자는 예를 들어, 상기 사용자의 손에 의해 적어도 하나의 반사봉 및/또는 소정의 다른 유형의 물품을 이동시킬 수 있다.
기하 정보의 적어도 하나의 아이템은 정적일 수 있는데, 즉 예를 들어 재차 스냅샷을 포함할 수 있지만, 바람직하게는 재차 기하 정보의 일련의 순차적인 아이템 및/또는 적어도 하나의 이동을 포함할 수 있다. 예로서, 상이한 시간에 취출된 기하 정보의 적어도 2개의 아이템은, 예로서 기하 정보의 적어도 하나의 아이템이 또한 이동의 속도 및/또는 가속도에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 포함할 수 있도록 비교될 수 있다. 이에 따라, 기하 정보의 적어도 하나의 아이템은 예를 들어 적어도 하나의 신체 자세에 대한 그리고/또는 사용자의 적어도 하나의 이동에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 포함할 수 있다.
인간-기계 인터페이스는 정보의 적어도 하나의 아이템, 특히 적어도 하나의 제어 명령을 기하 정보에 할당하도록 설계된다. 전술된 바와 같이, 용어 정보는 이 경우에 광범위하게 해석되어야 하고, 예를 들어 데이터 및/또는 제어 명령을 포함할 수 있다. 예로서, 인간-기계 인터페이스는 예를 들어 대응 할당 알고리즘 및/또는 저장된 할당 사양에 의해, 기하 정보의 적어도 하나의 아이템에 정보의 적어도 하나의 아이템을 할당하도록 설계될 수 있다. 예로서, 기하 정보의 아이템의 세트와 정보의 대응 아이템 사이의 고유 할당이 저장될 수 있다. 이 방식으로, 예를 들어 대응 신체 자세 및/또는 사용자의 이동에 의해, 정보의 적어도 하나의 아이템의 입력이 실행될 수 있다.
이러한 인간-기계 인터페이스는 일반적으로 기계 제어 또는 다르게는 예를 들어 가상 현실에 사용될 수 있다. 예로서, 산업용 콘트롤러, 제조 콘트롤러, 일반적으로 기계 콘트롤러, 로봇 콘트롤러, 차량 콘트롤러 또는 유사한 콘트롤러가 하나 또는 복수의 검출기를 갖는 인간-기계 인터페이스에 의해 가능해질 수 있다. 그러나, 소비자 전자기기 내의 이러한 인간-기계 인터페이스의 사용이 특히 바람직하다.
이에 따라, 상기 개략 설명된 바와 같이, 본 발명의 다른 양태는 적어도 하나의 엔터테인먼트 기능, 특히 게임을 수행하기 위한 엔터테인먼트 디바이스를 제안한다. 엔터테인먼트 기능은 특히 적어도 하나의 게임 기능을 포함할 수 있다. 예로서, 이 맥락에서 또한 이하에 플레이어라 칭하는 사용자에 의해 영향을 받을 수 있는 하나 또는 복수의 게임이 저장될 수 있다. 예로서, 엔터테인먼트 디바이스는 적어도 하나의 디스플레이 디바이스, 예를 들어 적어도 하나의 스크린 및/또는 적어도 하나의 프로젝터 및/또는 적어도 하나의 디스플레이 안경의 세트를 포함할 수 있다.
엔터테인먼트 디바이스는 더욱이 전술된 실시예의 하나 이상에 따른 적어도 하나의 인간-기계 인터페이스를 포함한다. 엔터테인먼트 디바이스는 인간-기계 인터페이스에 의해 플레이어의 정보의 적어도 하나의 아이템이 입력되는 것을 가능하게 하도록 설계된다. 예로서, 플레이어는 전술된 바와 같이, 이 목적으로 하나 또는 복수의 신체 자세를 채택하거나 변경할 수 있다. 이는 예를 들어, 이 목적을 위한 대응 물품, 예를 들어 예로서 장갑과 같은 의복, 예를 들어 검출기의 전자기 방사선을 반사하기 위한 하나 또는 복수의 반사체를 구비한 의복을 사용하는 플레이어의 가능성을 포함한다. 정보의 적어도 하나의 아이템은 예를 들어, 전술된 바와 같이, 하나 또는 복수의 제어 명령을 포함할 수 있다. 예로서, 이 방식으로, 방향의 변화가 수행될 수 있고, 입력이 확인될 수 있고, 선택이 메뉴로부터 이루어질 수 있고, 특정 게임 옵션이 개시될 수 있고, 이동이 가상 공간에서 영향을 받을 수 있고 또는 엔터테인먼트 기능에 영향을 주거나 변경하는 유사한 인스턴스가 수행될 수 있다.
전술된 검출기, 방법, 인간-기계 인터페이스 및 엔터테인먼트 디바이스 및 또한 제안된 사용은 종래 기술에 비해 상당한 장점을 사용한다. 따라서, 일반적으로, 공간 내의 적어도 하나의 물체의 위치를 결정하기 위한 간단한 그리고 또한 효율적인 검출기가 제공될 수 있다. 여기서, 예로서, 물체 또는 물체의 부분의 3차원 좌표가 고속의 효율적인 방식으로 결정될 수 있다.
이들 중 어느 것이 복잡한 삼각측량 방법에 기초하는 당 기술 분야에 공지된 디바이스에 비교할 때, 제안된 바와 같은 검출기는 특히 검출기의 광학 셋업과 관련하여, 고도의 간단성을 제공한다. 따라서, 원리적으로, 1개, 2개 또는 그 초과의 sDSC의 간단한 조합이 적절한 평가 디바이스와 함께, 고정밀도 위치 검출을 위해 충분하다. 이 고도의 간단성은, 고정밀도 측정의 가능성과 조합하여, 인간-기계 인터페이스에서, 더 바람직하게는 게이밍에서와 같은, 기계 제어를 위해 특히 적합된다. 따라서, 다수의 게이밍 목적으로 사용될 수 있는 비용 효율적인 엔터테인먼트 디바이스가 제공될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 검출기는 이동 전화, 태블릿 컴퓨터, 랩탑, 스마트 패널 또는 다른 고정 또는 모바일 컴퓨터 또는 통신 용례에 사용될 수 있다. 따라서, 검출기는 성능을 향상하기 위해, 가시 범위의, 또는 바람직하게는 적외선 스펙트럼 범위의 광을 방출하는 광원과 같은, 적어도 하나의 능동 조명 소스와 조합된다. 검출기는 또한 특히 제스처 인식과 조합하여, 감시를 위해 그리고/또는 레코딩 목적으로 또는 모바일 디바이스를 제어하기 위한 입력 디바이스로서 사용될 수 있다. 따라서, 구체적으로, 입력 디바이스라 또한 칭하는 인간-기계 인터페이스로서 작용하는 검출기는 예로서 이동 전화와 같은 모바일 디바이스를 거쳐 다른 전자 디바이스 또는 구성요소를 제어하기 위해, 모바일 용례에 사용될 수 있다. 예로서, 적어도 하나의 검출기를 포함하는 모바일 용례는 텔레비전 세트, 게임 콘솔, 음악 플레이어 또는 음악 디바이스 또는 다른 엔터테인먼트 디바이스를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 검출기는 웹캠 또는 컴퓨팅 용례를 위한 다른 주변장치 디바이스에 사용될 수 있다. 따라서, 예로서, 검출기는 이미징, 레코딩, 감시, 스캐닝, 또는 모션 검출을 위한 소프트웨어와 조합하여 사용될 수 있다. 인간-기계 인터페이스 및/또는 엔터테인먼트 디바이스의 맥락에서 개략 설명된 바와 같이, 검출기는 얼굴 표현 및/또는 신체 표현에 의해 명령을 제공하기 위해 특히 유용할 수 있다. 게다가, 검출기는 예를 들어, 마우스, 키보드, 터치패드 등과 같은 다른 입력 생성 디바이스와 조합될 수 있다. 또한, 검출기는 예로서 웹캠을 사용함으로써, 게이밍을 위한 용례에 사용될 수 있다. 또한, 검출기는 가상 트레이닝 용례 및/또는 비디오 회의에 사용될 수 있다. 또한, 검출기는 부분적으로 전술된 바와 같이, 모바일 오디오 디바이스, 텔레비전 디바이스 및 게이밍 디바이스에 사용될 수 있다. 구체적으로, 검출기는 전자 디바이스, 엔터테인먼트 디바이스 등을 위한 콘트롤 또는 제어 디바이스로서 사용될 수 있다.
또한, 검출기는 보안 및 감시 용례를 위해 사용될 수 있다. 구체적으로, 검출기는 광학 암호화를 위해 사용될 수 있다. 또한, 검출기를 사용함으로써 3D 검출의 용이성 및 정확성이 제공되면, 검출기는 일반적으로 얼굴, 신체 및 사람 인식 및 식별을 위해 사용될 수 있다. 여기서, 검출기는 패스워드, 지문, 홍채 검출, 음성 인식 또는 다른 수단과 같은 식별 또는 개인화 목적을 위한 다른 검출 수단과 조합될 수 있다. 따라서, 일반적으로, 검출기는 보안 디바이스 및 다른 개인화된 용례에 사용될 수 있다.
또한, 검출기는 의료 시스템 및 스포츠의 분야에 사용될 수 있다. 따라서, 의료 기술의 분야에서, 예를 들어, 내시경에 사용을 위한 수술 로보틱스가 거론될 수 있는데, 이는 상기에 개략 설명된 바와 같이, 검출기가 단지 저체적을 필요로 할 수 있고 다른 디바이스 내에 일체화될 수 있기 때문이다. 또한, 검출기는 제스처와 같은 이동의 추적 및 분석을 가능하게 하기 위해, 적절한 모니터링 소프트웨어와 조합될 수 있다.
또한, 검출기는 게이밍의 분야에서 사용될 수 있다. 예로서 제스처 또는 얼굴 인식을 위한 하나 이상의 검출기를 사용함으로써, 명령을 제공하기 위한 검출기의 용례가 실현가능하다. 검출기는 예를 들어 낮은 광 조건 하에서 또는 주위 조건의 향상이 요구되는 다른 상황에서 작업하기 위해 능동 시스템과 조합될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 검출기 디바이스와 같은, 하나 이상의 IR 또는 VIS 광원과 하나 이상의 검출기의 조합이 가능하다.
본 발명에 따른 검출기의 다른 사용은 WO 2014/097181 A1호에서 발견될 수 있다.
상기에 개략 설명된 바와 같이, 바람직하게는, 적어도 하나의 광학 센서는 적어도 하나의 유기 반도체 검출기, 특히 바람직하게는 적어도 하나의 염료 태양 전지, DSC 또는 sDSC를 포함할 수 있다. 특히, 광학 센서는 각각 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 n-반도체성 금속 산화물, 적어도 하나의 염료, 적어도 하나의 p-반도체성 유기 재료 및 적어도 하나의 제 2 전극을, 바람직하게는 언급된 순서로 포함할 수 있다. 언급된 요소는 예를 들어, 층 구성 내의 층으로서 존재할 수 있다. 층 구성은 예를 들어, 기판, 바람직하게는 투명 기판, 예를 들어 글래스 기판에 적용될 수 있다.
바람직한 광학 센서의 전술된 요소의 바람직한 실시예가 예로서 WO 2014/097181 A1호에 설명되어 있고, 여기서 이들 실시예는 임의의 원하는 조합으로 사용될 수 있다. 그러나, 수많은 다른 구성이 또한 원리적으로 가능하고, 예를 들어, 상기에 언급된 WO 2012/110924 A1호, US 2007/0176165 A1호, US 6,995,445 B2호, DE 2501 124 A1호, DE 3225372 A1호 및 WO 2009/013282 A1호를 참조할 수 있다.
요약하면, 본 발명에 있어서, 이하의 실시예가 특히 바람직한 것으로서 간주된다.
실시예 1: 적어도 하나의 광학 센서에 관한 적어도 하나의 물체의 위치를 결정하기 위한 검출기 - 광학 센서는 이미지 평면을 가짐 - 에 있어서,
- 적어도 하나의 조명 소스 - 조명 소스는 적어도 하나의 광빔을 방출하고, 광빔은 적어도 하나의 광학 센서의 이미지 평면에 평행한 성분을 포함함 -;
- 광학 센서 - 광학 센서는 이미지 평면 내에 센서 구역을 갖고, 광학 센서는, 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도된 광빔의 성분으로부터 광이 산란되는 방식으로 물체가 광학 센서에 접근하는 경우에 물체의 위치의 횡방향 성분을 결정하도록 구성되고, 위치의 횡방향 성분은 광학 센서의 이미지 평면 내의 위치이고, 광학 센서는 센서 구역 내의 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 산란되는 광으로부터 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성되고, 광학 센서는 또한 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도된 광빔의 성분으로부터 산란되는 광에 의해 센서 구역의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계되고, 종방향 센서 신호는 센서 구역 내의 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 산란되는 광의 강도의 편차에 의존함 -; 및
- 평가 디바이스 - 평가 디바이스는 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되고, 평가 디바이스는 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 또한 설계됨 - 를 포함하는 검출기.
실시예 2: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 광학 센서는 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 제 2 전극 및 적어도 하나의 광기전 재료를 갖는 광검출기이고, 광기전 재료는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 매립되고, 광기전 재료는 광에 의한 광기전 재료의 조명에 응답하여 전하를 생성하도록 구성되고, 제 2 전극은 적어도 2개의 부분 전극을 갖는 분할 전극인 검출기.
실시예 3: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 부분 전극을 통한 전류는 센서 구역 내의 광빔의 위치에 의존하는 검출기.
실시예 4: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 광학 센서는 부분 전극을 통한 전류에 따라 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성되는 검출기.
실시예 5: 2개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 검출기, 바람직하게는 광학 센서 및/또는 평가 디바이스는 부분 전극을 통한 전류의 적어도 하나의 비로부터 물체의 횡방향 위치에 대한 정보를 유도하도록 구성되는 검출기.
실시예 6: 4개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 적어도 4개의 부분 전극이 제공되는 검출기.
실시예 7: 5개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 제 2 전극은 3개, 4개 또는 그 초과의 부분 전극을 갖는 분할 전극인 검출기.
실시예 8: 6개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 광기전 재료는 적어도 하나의 유기 광기전 재료를 포함하고, 광학 센서는 유기 광검출기인 검출기.
실시예 9: 7개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 유기 광검출기는 염료 감응식 태양 전지인 검출기.
실시예 10: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 염료 감응식 태양 전지는, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 매립된 층 셋업을 포함하는 고체 염료 감응식 태양 전지이고, 층 셋업은 적어도 하나의 n-반도체성 금속 산화물, 적어도 하나의 염료, 및 적어도 하나의 고체 p-반도체성 유기 재료를 포함하는 검출기.
실시예 11: 9개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 제 1 전극은 적어도 부분적으로는 적어도 하나의 투명 도전성 산화물로 제조되고, 제 2 전극은 적어도 부분적으로는 전기 도전성 폴리머, 바람직하게는 투명 전기 도전성 폴리머로 제조되는 검출기.
실시예 12: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 도전성 폴리머는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) - 바람직하게는 PEDOT는 적어도 하나의 카운터 이온으로 전기적으로 도핑되고, 더 바람직하게는 PEDOT는 나트륨 폴리스티렌 설포네이트로 도핑됨(PEDTO: PSS) -; 폴리아닐린(PANI); 폴리티오펜으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 검출기.
실시예 13: 2개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 도전성 폴리머는 부분 전극 사이에 0.1 내지 20 ㏀의 전기 비저항, 바람직하게는 0.5 내지 5.0 ㏀의 전기 비저항, 및 더 바람직하게는 1.0 내지 3.0 ㏀의 전기 비저항을 제공하는 검출기.
실시예 14: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 광학 센서의 적어도 하나는 투명 광학 센서인 검출기.
실시예 15: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 하나의 광학 센서가 제공되는 검출기.
실시예 16: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 검출기는 조명을 변조하기 위한 적어도 하나의 변조 디바이스를 더 갖는 검출기.
실시예 17: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 검출기는 상이한 변조의 경우에 적어도 2개의 종방향 센서 신호, 특히 각각의 상이한 변조 주파수에서 적어도 2개의 센서 신호를 검출하도록 설계되고, 평가 디바이스는 적어도 2개의 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되는 검출기.
실시예 18: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 광학 센서(120)는 더욱이 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 종방향 센서 신호가 조명의 변조의 변조 주파수에 의존하는 이러한 방식으로 설계되는 검출기.
실시예 19: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 광학 센서의 센서 구역은 정확하게 하나의 연속적인 센서 구역이고, 센서 신호는 전체 센서 구역을 위한 균일한 센서 신호인 검출기.
실시예 20: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 광학 센서의 센서 구역은 센서 영역이거나 또는 포함하고, 센서 영역은 각각의 디바이스의 표면에 의해 형성되고, 표면은 물체를 향해 지향하거나 또는 물체로부터 이격하여 지향하는 검출기.
실시예 21: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 종방향 센서 신호는 전류 및 전압으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 검출기.
실시예 22: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 횡방향 센서 신호는 전류 및 전압 또는 이들로부터 유도된 임의의 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 검출기.
실시예 23: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 평가 디바이스는, 바람직하게는 조명의 공지의 파워를 고려하여 그리고 선택적으로 조명이 변조되는 변조 주파수를 고려하여, 조명의 기하구조와 검출기에 관한 물체의 상대 위치설정 사이의 적어도 하나의 사전규정된 관계로부터 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되는 검출기.
실시예 24: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 평가 디바이스는 종방향 센서 신호를 정규화하도록 그리고 광빔의 강도로부터 독립적인 물체의 종방향 위치에 대한 정보를 생성하도록 구성되는 검출기.
실시예 25: 2개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 평가 디바이스는 상이한 광학 센서의 종방향 센서 신호를 비교함으로써, 광빔이 확장되는지 협소화되는지 여부를 인식하도록 구성되는 검출기.
실시예 26: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 평가 디바이스는 적어도 하나의 종방향 센서 신호로부터 광빔의 직경을 결정함으로써 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 구성되는 검출기.
실시예 27: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 평가 디바이스는, 바람직하게는 광빔의 전파의 방향에서 적어도 하나의 전파 좌표에 대한 광빔의 빔 직경의 공지의 의존성으로부터 그리고/또는 광빔의 공지의 가우스 프로파일로부터 물체의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 결정하기 위해 광빔의 공지의 빔 특성과 광빔의 직경을 비교하도록 구성되는 검출기.
실시예 28: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 조명 소스는 광학 센서와 접속되는 검출기.
실시예 29: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 조명 소스는 광학 센서의 측면에 배치되는 검출기.
실시예 30: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 검출기는 적어도 2개의 개별 조명 소스를 포함하는 검출기.
실시예 31: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 적어도 2개의 조명 소스는 이미지 평면 및/또는 광학 센서를 완전히 또는 부분적으로 에워싸는 프레임을 형성하는 검출기.
실시예 32: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 검출기는 조명 소스에 의해 방출된 적어도 하나의 광빔의 조명을 변조하기 위한 적어도 하나의 변조 디바이스를 추가로 포함하는 검출기.
실시예 33: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 검출기는 조명 소스에 의해 방출된 적어도 하나의 광빔의 조명을 변조하기 위한 적어도 하나의 변조 디바이스를 추가로 포함하는 검출기.
실시예 34: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 검출기는 조명 소스에 의해 방출된 적어도 하나의 광빔의 조명을 변조하기 위한 적어도 하나의 변조 디바이스를 추가로 포함하는 검출기.
실시예 35: 2개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 적어도 2개의 개별 조명 소스가 존재하고, 개별 조명 소스는 각각의 조명 소스의 조명을 변조하기 위해 사용된 주파수에 의해 상이한 검출기.
실시예 36: 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기에 있어서, 평가 디바이스는 물체의 위치에 대한 정보의 적어도 2개의 상이한 아이템을 특정 명령으로 조합하도록 또한 설계되는 검출기.
실시예 37: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 특정 명령은 제스처로서 해석되는 검출기.
실시예 38: 선행 실시예에 따른 검출기에 있어서, 제스처는 클릭, 더블 클릭, 회전, 줌 기능, 및 드래그 앤 드롭 이동으로부터 선택된 기능을 포함하는 검출기.
실시예 39: 사용자와 기계 사이에 정보의 적어도 하나의 아이템을 교환하기 위한, 특히 제어 명령을 입력하기 위한 인간-기계 인터페이스에 있어서, 인간-기계 인터페이스는 검출기에 관한 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 검출기를 포함하고, 인간-기계 인터페이스는 검출기에 의해 사용자의 기하 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되고, 인간-기계 인터페이스는 정보의 적어도 하나의 아이템, 특히 적어도 하나의 제어 명령을 기하 정보에 할당하도록 설계되는 인간-기계 인터페이스.
실시예 40: 선행 실시예에 따른 인간-기계 인터페이스에 있어서, 사용자의 기하 정보의 적어도 하나의 아이템은 사용자의 적어도 하나의 신체 부분의 위치; 사용자의 적어도 하나의 신체 부분의 배향; 사용자의 적어도 하나의 신체 부분의 모션으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 인간-기계 인터페이스.
실시예 41: 2개의 선행 실시예 중 어느 하나에 따른 인간-기계 인터페이스에 있어서, 인간-기계 인터페이스는 적어도 하나의 디스플레이를 추가로 포함하고, 광학 센서는 투명 및/또는 반투명이고, 디스플레이가 광학 센서를 통해 완전히 또는 부분적으로 가시화되는 방식으로 디스플레이에 대해 위치되는 인간-기계 인터페이스.
실시예 42: 선행 실시예에 따른 인간-기계 인터페이스에 있어서, 디스플레이는 동적 디스플레이, 바람직하게는 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 스크린, 발광 다이오드(LED) 스크린, 유기 발광 다이오드(OLED) 스크린, 및 전계 발광 디스플레이(FED)로부터 선택된 디스플레이인 인간-기계 인터페이스.
실시예 43: 적어도 하나의 엔터테인먼트 기능, 특히 게임을 수행하기 위한 엔터테인먼트 디바이스에 있어서, 엔터테인먼트 디바이스는 인간-기계 인터페이스에 관한 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 인간-기계 인터페이스를 포함하고, 엔터테인먼트 디바이스는 인간-기계 인터페이스에 의해 플레이어에 의해 정보의 적어도 하나의 아이템이 입력되는 것을 가능하게 하도록 설계되고, 엔터테인먼트 디바이스는 정보에 따라 엔터테인먼트 기능을 변경하도록 설계되는 엔터테인먼트 디바이스.
실시예 44: 특히, 검출기에 관한 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기를 사용하여 적어도 하나의 광학 센서에 관한 적어도 하나의 물체의 위치의 성분을 결정하기 위한 방법 - 광학 센서는 이미지 평면을 가짐 - 에 있어서,
- 적어도 하나의 조명 소스가 사용되고, 적어도 하나의 조명 소스는 적어도 하나의 광빔을 방출하고, 광빔은 적어도 하나의 광학 센서의 이미지 평면에 평행한 성분을 포함하고;
- 검출기의 적어도 하나의 광학 센서가 사용되고, 광학 센서는 이미지 평면 내에 센서 구역을 갖고, 광학 센서는, 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도된 광빔의 성분으로부터 광이 산란되는 방식으로 물체가 광학 센서에 접근하는 경우에 물체의 위치의 횡방향 성분을 결정하도록 구성되고, 위치의 횡방향 성분은 광학 센서의 이미지 평면 내의 위치이고, 광학 센서는 센서 구역 내의 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 산란되는 광으로부터 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성되고, 광학 센서는 또한 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도된 광빔의 성분으로부터 산란되는 광에 의해 센서 영역의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계되고, 종방향 센서 신호는 센서 구역 내의 광학 센서의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 광빔의 성분으로부터 산란되는 광의 강도의 편차에 의존하고;
- 적어도 하나의 평가 디바이스가 사용되고, 평가 디바이스는 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되고, 평가 디바이스는 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 또한 설계되는 방법.
실시예 45: 검출기에 관한 선행 실시예들 중 어느 하나에 따른 검출기의 사용 방법에 있어서, 위치 측정, 특히 근접도 센서로서; 거리 측정, 특히 근접도 센서로서; 인간-기계 인터페이스 용례; 엔터테인먼트 용례; 보안 용례로 이루어진 그룹으로부터 선택된 사용을 위한 검출기의 사용 방법.
본 발명의 다른 선택적 상세 및 특징은 종속 청구항과 함께 이어지는 바람직한 예시적인 실시예의 설명으로부터 명백하다. 이와 관련하여, 특정 특징은 단독으로 또는 다수로 조합하여 구현될 수 있다. 본 발명은 예시적인 실시예에 한정되지 않는다. 예시적인 실시예는 도면에 개략적으로 도시되어 있다. 개별적인 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 기능을 갖는 동일한 요소 또는 요소들, 또는 이들의 기능에 관하여 서로 대응하는 요소를 칭한다. 구체적으로, 도면에서:
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른, 인간-기계 인터페이스를 포함하는, 검출기의 예시적인 실시예를 도시하고 있고;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 검출기에 사용될 수 있는 검출기의 실시예의 상이한 도면을 도시하고 있고;
도 3a 내지 도 3d는 센서 신호를 생성하고 물체의 횡방향 위치에 대한 정보를 유도하는 원리를 도시하고 있고;
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 검출기에 사용될 수 있는 광학 센서의 실시예의 상이한 도면을 도시하고 있고;
도 5a 내지 도 5e는 종방향 센서 신호를 생성하고 물체의 종방향 위치에 대한 정보를 유도하는 원리를 도시하고 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른, 인간-기계 인터페이스를 포함하는, 검출기의 예시적인 실시예를 도시하고 있고;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 검출기에 사용될 수 있는 검출기의 실시예의 상이한 도면을 도시하고 있고;
도 3a 내지 도 3d는 센서 신호를 생성하고 물체의 횡방향 위치에 대한 정보를 유도하는 원리를 도시하고 있고;
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 검출기에 사용될 수 있는 광학 센서의 실시예의 상이한 도면을 도시하고 있고;
도 5a 내지 도 5e는 종방향 센서 신호를 생성하고 물체의 종방향 위치에 대한 정보를 유도하는 원리를 도시하고 있다.
도 1a는 적어도 하나의 물체(112), 특히 사용자의 손가락(114)의 위치를 결정하기 위한, 본 발명에 따른 검출기(110)의 예시적인 실시예의 측면도를 고도의 개략도로 도시하고 있다. 검출기(110)는 바람직하게는 근접도 센서(116)를 형성할 수 있고 또는 따라서 인간-기계 인터페이스(118)의 부분일 수 있고, 인간-기계 인터페이스는 엔터테인먼트-디바이스(119) 내에 사용될 수 있다. 그러나, 다른 실시예가 실현가능하다.
검출기(110)는 이미지 평면(122)을 나타내는 광학 센서(120)를 포함한다. 구체적으로, 이미지 평면(122)은 여기서 도 1a에 기호로 도시되어 있는 바와 같이 광학 센서(120)에 관하여 일종의 자연 좌표계(124)를 정의한다. 여기서, 이미지 평면(122)은 x-y 평면으로서 고려되고, 그 수직 방향은 z 방향으로 나타낸다. 이 좌표계(124)에서, x-y 평면에 평행한 또는 반평행한 방향은 횡방향 성분을 포함하는 것으로서 간주되고, z-축은 종방향 좌표로 고려된다. 종방향에 수직인 임의의 방향은 따라서 횡방향 성분을 포함하는 것으로 고려되고, x- 및/또는 y-좌표는 횡방향 좌표로서 고려된다. 다른 유형의 좌표계(124)가 실현가능하다.
광학 센서(120)는 물체(112)로부터 검출기(110)로 물체(112)에 의해 산란 후에 진행하는 입사된 산란된 광빔(128)에 투명한 센서 구역(126)을 포함한다. 광학 센서(120)는 방향 x에서 그리고/또는 방향 y에서와 같이, 하나 이상의 횡방향에서 광빔(128)의 횡방향 위치를 결정하도록 구성된다. 따라서, 광학 센서(120)는 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 게다가, 광학 센서(120)는 또한 광빔(128)에 의한 각각의 센서 구역(126)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계된다. 종방향 센서 신호는 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 이하에 더 상세히 개략 설명되는 바와 같이, 각각의 센서 구역(126) 내의 광빔(128)의 빔 단면에 의존한다. 횡방향 센서 신호 및 종방향 센서 신호의 모두는 검출기(110)의 적어도 하나의 평가 디바이스(132)에 하나 이상의 신호 리드(130)에 의해 전송된다.
게다가, 도 1a에 도시된 검출기는 2개의 개별 조명 소스(134)를 포함하고, 각각의 조명 소스(134)는 적어도 하나의 1차 광빔(136)을 방출하고, 각각의 1차 광빔(136)은 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행한 성분을 포함한다. 이 특정 예에서, 평가 디바이스(132)는 조명 리드(138)를 추가로 포함하고, 여기서 각각의 조명 리드(138)는 이들의 동작을 제어하기 위해 평가 디바이스(132)로부터 각각의 조명 소스(134)로 제어 신호를 전송할 수 있다. 게다가, 조명 소스는 바람직하게는 변조 디바이스(140)를 구비할 수 있고, 이 변조 디바이스는 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 종방향 센서 신호가 조명의 변조의 변조 주파수에 의존하는 방식으로 종방향 센서 신호에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 검출기(110)가 개별 변조 디바이스(140)를 포함하는 것과 같은 다른 실시예가 실현가능하다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 광학 센서(120)는, 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되고 사용자의 손가락(114)에 의해 산란되는 입사된 1차 광빔(136)의 성분으로부터 입사된 광빔(128)이 생성되는 방식으로 물체(112)로서의 손가락(114)이 광학 센서(120)에 접근하는 경우에 사용자의 손가락(114)의 위치의 횡방향 성분을 결정하도록 구성된다. 이에 따라, 광학 센서(120)는 센서 구역(126) 내의 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 충돌하는 산란된 광빔(128)의 광으로부터 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성된다.
또한, 광학 센서(120)는 광학 센서(120)의 이미지 평면에 평행하게 전도되는 1차 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광빔(128)에 의해 센서 구역(126)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계된다. 여기서, 종방향 센서 신호는 센서 구역(126) 내의 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 충돌하는 산란된 광빔(128)의 광의 강도의 편차에 의존한다.
도 1a에 또한 도시되어 있는 바와 같이, 사용자와 기계 사이의 정보의 적어도 하나의 아이템을 교환하기 위해 구성된 인간-기계 인터페이스(118)는 전술된 바와 같이 적어도 하나의 검출기(110), 및 게다가 디스플레이(142)를 포함한다. 특히, 디스플레이(142)의 충분한 조명을 성취하기 위해, 광학 센서(120)는 투명하고 그리고/또는 반투명하고, 디스플레이(142)가 광학 센서(120)를 통해 완전히 또는 부분적으로 가시적인 방식으로 디스플레이(142)에 관하여 위치된다. 특히, 디스플레이는 동적 디스플레이, 바람직하게는 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 스크린, 발광 다이오드(LED) 스크린, 유기 발광 다이오드(OLED) 스크린, 및 전계 발광 디스플레이(FED)이다.
인간-기계 인터페이스(118)는 검출기(110)에 의해 사용자(200)에 관련된 물체(112)의 기하 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계된다. 이 목적으로, 디스플레이(142)는 인간-기계 인터페이스(118)의 부분일 수 있는 제어 디바이스(146)에 정보를 전송하기 위해 구성된 디스플레이 리드(144)를 구비한다. 그러나, 다른 실시예가 가능하다. 더욱이, 특히, 검출기(110)의 평가 디바이스(132)와 인간-기계 인터페이스(118)의 제어 디바이스(146) 사이의 통신을 가능하게 하기 위해, 바람직하게는 평가 디바이스(132)로부터 제어 디바이스(146)로 단방향으로 평가 디바이스(132)와 제어 디바이스(146) 사이에 정보를 교환하기 위해 평가 리드(147)가 제공되지만, 평가 디바이스(132)와 제어 디바이스(146) 사이의 정보의 양방향성 교환도 또한 특정 실시예에서 실현가능할 수 있다.
이하에 더 상세히 개략 설명되는 바와 같이, 평가 디바이스는 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 물체(112)의 적어도 하나의 횡방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 그리고 종방향 센서 신호를 평가함으로써 물체(112)의 적어도 하나의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계될 수 있다. 이 목적으로, 평가 디바이스(132)는 횡방향 평가 유닛(148)("xy"에 의해 나타냄) 및 종방향 평가 유닛(150)("z"에 의해 나타냄)에 의해 기호로 나타낸 센서 신호를 평가하기 위해, 하나 이상의 전자 디바이스 및/또는 하나 이상의 소프트웨어 구성요소를 포함할 수 있다. 이들 평가 유닛(148, 150)에 의해 유도된 결과를 조합함으로써, 위치 정보(152), 바람직하게는 여기서 "x, y, z"로 기호로 나타낸 3차원 위치 정보가 따라서 생성될 수 있다.
평가 디바이스(132)는 데이터 프로세싱 디바이스의 부분일 수 있고 그리고/또는 하나 이상의 데이터 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다. 평가 디바이스(132)는 하우징 내에 완전히 또는 부분적으로 일체화될 수 있고 그리고/또는 광학 센서(120)에 무선 또는 유선 방식으로 전기적으로 접속되어 있는 개별 디바이스로서 완전히 또는 부분적으로 구체화될 수 있다. 평가 디바이스(132)는 하나 이상의 전자 하드웨어 구성요소 및/또는 하나 이상의 측정 유닛(도 1a에는 도시되어 있지 않음) 및/또는 예로서 하나 초과의 광학 센서(120)(여기에는 도시되어 있지 않음)로부터의 센서 신호를 공통 신호 또는 공통 정보로 변환하기 위한 하나 이상의 변환 유닛과 같은 하나 이상의 소프트웨어 구성요소와 같은 하나 이상의 부가의 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
도 1b 및 도 1c에서, 바람직하게는 근접도 센서(116)로서 사용될 수 있는 검출기(110)의 잠재적인 실시예의 상이한 도면이 도시되어 있다. 여기서, 도 1b 및 도 1c는 광학 센서(120)의 평면도를 도시하고 있고, 여기서 광학 센서(120)는 다수의 개별 조명 소스(134)에 의해 둘러싸여 있다. 2개의 전형적인 예로서, 8개의 개별 조명 소스(134)가 도 1b에서 광학 센서(120) 주위에 배치되어 있고, 14개의 개별 조명 소스(134)가 도 1c에서 광학 센서(120) 주위에 배치되어 있다. 그러나, 상이한 수의 개별 조명 소스(134)가 광학 센서(120) 주위에 위치되어 있는 다른 실시예가 가능하다. 게다가, 도 1b 및 도 1c는 조명 소스(134)가 서로로부터 다소 등간격으로 매우 대칭 방식으로 배치되어 있는 배열을 개략적으로 도시하고 있다. 이 종류의 배열은 특히 광학 센서(120)의 이미지 평면(122) 내에 위치된 센서 구역(126)의 충분한 그리고 다소 균일한 조명을 허용하는데, 이는 따라서 특히 평가 유닛(132)을 사용함으로써, 센서 구역(126) 내의 광학 분해능을 증가시키고 필요한 보정을 결정하기 위해 결국에는 요구되는 계산을 감소시킨다.
반면에, 도 1b에 도시되어 있는 바와 같은 검출기(110)는 4개의 개별 전극(154)을 포함하고, 각각의 전극(154)은 광학 센서(120)의 각각의 측면(156) 부근에 위치되고, 도 1c에 도시되어 있는 검출기(110)는 10개의 개별 전극(154)을 포함하고, 각각의 전극(154)은 2개 또는 3개의 전극(154)이 광학 센서(120)의 동일한 측면(156)에 위치되는 방식으로 광학 센서(120)의 측면(156) 부근에 위치된다. 도 1b에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같은 배열은 광학 센서(120)가 예를 들어 기계, 휴대폰 또는 스마트폰에서 디스플레이에 대해 사용될 때, 비교적 소면적, 특히 200 cm2 이하를 나타낼 때 특히 유용할 수도 있는 반면에, 도 1c에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같은 배열은 바람직하게는 예를 들어 컴퓨터 모니터, TV 세트, 정보 디스플레이에 대해 사용되는 바와 같이, 광학 센서(120)가 비교적 대면적, 특히 0.25 m2 이상을 나타낼 때 적용가능하다. 그러나, 주어진 예에 있어서도, 특히 속도 및 분해능과 같은 특정 요구에 따라 다른 배열이 실현가능할 수 있다.
이하에 개시되는 실시예에서, 광학 센서(120)는 고체 염료 감응식 태양 전지(sDSC)로서 지정된다. 그러나, 다른 실시예가 실현가능하다는 것이 주목되어야 한다.
도 2a 및 도 2b에는, 광학 센서(120)의 잠재적인 실시예의 상이한 도면이 도시되어 있다. 여기서, 도 2a는 광학 센서(120)의 층 셋업의 평면도를 도시하고 있고, 반면에 도 2b는 개략 셋업으로 층 셋업의 부분 단면도를 도시하고 있다. 층 셋업의 대안적인 실시예에 있어서, 상기 개시내용을 참조할 수 있다.
광학 센서(120)는 글래스 및/또는 투명 플라스틱 재료로 제조된 기판과 같은 투명 기판(158)을 포함한다. 셋업은 제 1 전극(160), 광학 차단층(162), 적어도 하나의 염료(166)로 감응된 적어도 하나의 n-반도체성 금속 산화물(164), 적어도 하나의 p-반도체성 유기 재료(168) 및 적어도 하나의 제 2 전극(170)을 추가로 포함한다. 이들 요소는 도 2b에 도시되어 있다. 셋업은 도 2b에는 도시되어 있지 않고 도 2a의 평면도에 기호로 도시되어 있으며, 광학 센서(120)의 센서 구역(126)을 커버할 수 있는 적어도 하나의 캡슐층(172)을 추가로 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 기판(158)은 글래스로 제조될 수 있고, 제 1 전극(160)은 불소 도핑된 주석 산화물(FTO)로 완전히 또는 부분적으로 제조될 수 있고, 차단층(162)은 치밀한 이산화티타늄(TiO2)으로 제조될 수 있고, n-반도체성 금속 산화물(164)은 비다공성 이산화티타늄으로 제조될 수 있고, p-반도체성 유기 재료(168)는 스피로-MiOTAD일 수 있고, 제 2 전극(170)은 PEDO:PSS를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어 WO 2012/110924 A1호에 개시된 바와 같은 염료 ID504가 사용될 수 있다. 다른 실시예가 실현가능하다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(160)은 단일의 전극 접점(174)에 의해 접촉될 수 있는 대면적 전극일 수 있다. 도 2a의 평면도에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(160)의 전극 접점(174)은 광학 센서(120)의 코너에 위치될 수 있다. 하나 초과의 전극 접점(174)을 제공함으로써, 리던던시가 생성될 수 있고, 제 1 전극(160)에 걸친 저항 손실이 제거될 수도 있어, 이에 의해 제 1 전극(160)을 위한 공통 신호를 생성한다.
대조적으로, 제 2 전극(170)은 적어도 2개의 부분 전극(176)을 포함한다. 도 2a의 평면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 2 전극(170)은 x-방향에 대해 적어도 2개의 부분 전극(178), 및 접촉 리드(182)를 거치는 y-방향에 대한 적어도 2개의 부분 전극(180)을 포함할 수 있는데, 이들 부분 전극(176)은 캡슐화(172)를 통해 전기적으로 접촉될 수 있다.
부분 전극(176)은 본 특정 실시예에서, 센서 구역(126)을 둘러싸는 프레임을 형성한다. 예로서, 직사각형 또는 더 바람직하게는 정사각형 프레임이 형성될 수 있다. 적절한 전류 측정 디바이스를 사용함으로써, 부분 전극(176)을 통한 전극 전류는 예로서 평가 디바이스(132) 내로 구현된 전류 측정 디바이스에 의해 개별적으로 결정될 수 있다. 예를 들어 2개의 단일의 x-부분 전극(178)을 통한 전극 전류를 비교함으로써 그리고 개별 y-부분 전극(180)을 통한 전극 전류를 비교함으로써, 센서 구역(126) 내의 입사 광빔(128)에 의해 생성된 광 스폿(184)의 x- 및 y-좌표가 예를 들어, 이하에 도 3a 및 도 3d에 관하여 개략 설명된 바와 같이 결정될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d에서, 물체(112)로서 손가락(114)의 위치설정의 2개의 상이한 상황이 도시되어 있다. 따라서, 도 3a 및 도 3b는 물체(112)가 검출기(110)의 중심 광축 상에 위치되어 있는 상황을 도시하고 있다. 여기서, 도 3a는 측면도를 도시하고 있고, 도 3b는 광학 센서(120)의 센서 구역(126) 상의 평면도를 도시하고 있다. 도 3c 및 도 3d에서, 도 3a 및 도 3b의 셋업은 물체(112)가 횡방향으로 축외 위치로 시프트되어 있는 상태로 유사한 도면으로 도시되어 있다.
본 발명에 따르면, 광학 센서(120)는 입사 광빔(128)이 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되고 물체(112)에 의해 산란된 1차 광빔(136)의 성분으로부터 생성되도록 물체(112)가 광학 센서(120)에 접근하는 경우에 물체(112) 사용자의 위치의 횡방향 성분을 결정하도록 구성된다. 이에 따라, 도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 물체(112)는 광학 센서(120)의 센서 구역(126) 상에 이미징되어, 이에 의해 센서 구역(126) 상에 물체(112)의 이미지(186)를 생성하는데, 이 센서 구역은 이하에 광 스폿(184)으로서, 또는 2개 이상의 손가락(114)과 같은 하나 초과의 물체가 광학 센서(120)의 센서 구역(126)에 근접하여 존재하면, 복수의 광 스폿(184)으로서 고려될 것이다.
부분 이미지(3B, 3D)에서 볼 수 있는 바와 같이, 센서 구역(126) 상의 광 스폿(184)은 sDSC의 층 셋업 내에 전하를 생성함으로써, 각각의 경우에 U에 의해 나타내는 전극 전류를 유도할 것이다. 여기서, 전극 전류는 y-방향에서 부분 전극(180)을 통한 전극 전류를 나타내고, 전극 전류(U)는 x-방향에서 부분 전극(178)을 통한 전극 전류를 나타낸다. 이들 전극 전류는 하나 이상의 적절한 전극 측정 디바이스에 의해 동시에 또는 순차적으로 측정될 수 있다. 이들 전극 전류를 평가함으로써, x- 및 y-좌표가 결정될 수 있다. 따라서, 이하의 식이 사용될 수 있다:
여기서, f는 공지의 신장 인자(stretch factor)와 전류의 몫의 간단한 곱셈 및/또는 오프셋의 덧셈과 같은 임의의 공지의 함수일 수도 있다. 따라서, 일반적으로, U로의 전극 전류는 광학 센서(120)에 의해 생성된 횡방향 센서 신호를 형성할 수도 있고, 반면에 평가 디바이스(132)는 사전결정된 또는 결정가능한 변환 알고리즘 및/또는 공지의 관계를 사용하여 횡방향 센서 신호를 변환함으로써, 적어도 하나의 x-좌표 및/또는 적어도 하나의 y-좌표와 같은 횡방향 위치에 대한 정보를 생성하도록 구성될 수도 있다.
도 4a 및 도 4b에는, 광학 센서(120)의 특정 실시예의 도면이 도시되어 있다. 여기서, 도 4a는 잠재적인 층 셋업의 단면도를 도시하고 있고, 도 4b는 광학 센서(120)의 2개의 실시예의 평면도를 도시하고 있다. 그러나, 다른 실시예가 실현가능하다.
도 4a의 개략 단면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 광학 센서(120)는 재차, 유기 광검출기로서, 바람직하게는 sDSC로서 구체화될 수도 있다. 따라서, 도 2b의 셋업과 유사하게, 기판(158), 제 1 전극(160), 차단층(162), 염료(166)로 감응되는 n-반도체성 금속 산화물(164), p-반도체성 유기 재료(168) 및 제 2 전극(170)을 사용하는 층 셋업이 사용될 수 있다. 부가적으로, 캡슐화(172)가 제공될 수 있다. 층의 잠재적인 재료에 대해, 상기 도 2b를 참조할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 다른 유형의 재료가 사용될 수 있다.
도 2b에서, 상부로부터의 조명은 기호로 도시되어 있다는 것, 즉 제 2 전극(170)의 측면으로부터 입사 광빔(128)에 의한 조명이 도시되어 있다는 것이 주목되어야 한다. 대안적으로, 하부로부터의, 즉 기판(158)의 측면으로부터 기판(158)을 통한 조명이 사용될 수 있다. 동일한 것이 도 4a의 셋업에 대해서도 성립한다.
그러나, 도 4a에 도시된 바와 같이, 광학 센서(120)의 바람직한 배향에서, 입사 광빔(128)에 의한 조명은 바람직하게는 하부로부터, 즉 투명한 기판(158)을 통해 생성한다. 이는 제 1 전극(160)이 예로서 FTO와 같은 투명한 도전성 산화물을 사용함으로써, 투명 전극으로서 용이하게 구체화될 수 있다는 사실에 기인한다. 제 2 전극(170)은 이하에 더 상세히 개략 설명되는 바와 같이, 투명하거나 불투명할 수 있다.
도 4b에는, 제 2 전극(170)의 특정 셋업이 도시되어 있다. 여기서, 도 4b에서, 도 4a의 단면도에 대응하여, 제 1 전극(160)은 예로서 도 2b의 셋업에 유사한 하나 이상의 금속 패드를 포함할 수 있는 하나 이상의 전극 접점(174)에 의해 접촉될 수 있다. 이들 전극 접점(174)은 기판(158)의 코너에 위치될 수 있다. 다른 실시예가 실현가능하다.
그러나, 도 4b의 셋업에서 제 2 전극(170)은 투명한 전기 도전성 폴리머(188)의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예로서, 도 2a 및 도 2b의 셋업에 유사하게, PEDOT:PSS가 사용될 수 있다. 또한, 하나 이상의 상부 접점(190)이 제공될 수 있는데, 이는 알루미늄 및/또는 은과 같은 금속 재료로 제조될 수 있다. 캡슐화부(172)를 통해 이어지는 하나 이상의 접촉 리드(182)를 사용함으로써, 이 상부 접점(190)은 전기적으로 접촉될 수 있다.
도 4b에 도시된 예시적인 실시예에서, 상부 접점(190)은 센서 구역(126)을 둘러싸는 폐쇄형 개방 프레임을 형성한다. 따라서, 도 2a 및 도 2b의 부분 전극(176)에 대조적으로, 단지 하나의 상부 접점(190)만이 요구된다. 그러나, 광학 센서(120)는 예로서 도 4a 및 도 4b의 셋업에서 부분 전극을 제공함으로써, 하나의 단일의 디바이스에서 조합될 수 있다. 따라서, 이하에 더 상세히 개략 설명될 FiP 효과에 추가하여, 횡방향 센서 신호가 광학 센서(120)로 생성될 수 있다. 투명한 전기 도전성 폴리머(188)의 사용은 제 1 전극(160) 및 제 2 전극(170)의 모두가 적어도 부분적으로 투명한 광학 센서(120)의 실시예를 허용한다. 동일한 것이 바람직하게는 광학 센서(120)에 대해 성립한다.
도 5a 내지 도 5e에서, 전술된 FiP 효과가 설명될 것이다. 여기서, 도 5a는 도 1, 도 3a 및 도 3c의 셋업에 유사한 검출기(110)의 부분의 측면도를 도시하고 있다. 검출기(110) 중에서, 그러나 단지 광학 센서(120)만이 그가 위치될 수 있는 5개의 상이한 위치에 도시되어 있다. 재차, 측정은 적어도 하나의 물체(112)에 의해 적어도 하나의 조명 소스(134)에 의해 방출된 하나 이상의 1차 광빔(136)의 산란으로 시작한다.
입사 광빔(128)의 특징에 기인하여, 광학 센서(120)의 센서 구역(126)에 입사하는 산란된 광빔(128)의 빔 특성이 적어도 부분적으로 공지된다. 따라서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 초점(192)이 생성할 수도 있다. 초점(192)에서, 산란된 광빔(128)의 빔 웨이스트 또는 단면이 최소값을 차지할 수 있다.
도 5b에서, 도 5a의 광학 센서(120)의 각각의 로케이션에 관한 센서 구역(126) 상의 평면도에서, 상이한 위치에서 센서 구역(126)에 충돌하는 입사 광빔(128)에 의해 생성된 광 스폿(184)의 전개가 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 초점(192)에 근접하여, 광 스폿(184)의 단면은 최소값을 취한다.
도 5c에서, 광학 센서(120)의 광전류(I)가, 전술된 FiP 효과를 나타내는 광학 센서(120)가 사용되는 경우에, 도 5b의 광 스폿(184)의 5개의 단면에 대해 제공된다. 따라서, 예시적인 실시예로서, 도 5b에 도시된 바와 같은 스폿 단면에 대해 5개의 상이한 광전류(I)가 전형적인 DSC 디바이스, 바람직하게는 sDSC 디바이스에 대해 도시되어 있다. 광전류(I)는 광 스폿(184)의 단면의 측정치인 광 스폿(184)의 면적(A)의 함수로서 도시되어 있다.
도 5c에서 볼 수 있는 바와 같이, 광전류(I)는, 광학 센서(120)가 조명의 동일한 총 파워를 갖고 조명되는 경우에도, 광전류(I)가 예로서 광 스폿(184)의 단면적(A) 및/또는 빔 웨이스트에 대한 강한 의존성을 제공함으로써, 입사 광빔(128)의 단면에 의존한다. 따라서, 광전류는 입사 광빔(128)의 파워 및 입사 광빔(128)의 단면의 모두의 함수이다.
I = f (n,a).
여기서, I는 적어도 하나의 측정 저항기에 걸친 전압으로서 및/또는 amp 단위로, 임의의 단위로 측정된 광전류와 같은 광학 센서(120)에 의해 제공된 광전류를 나타내고, n은 센서 구역(126)을 이미징하는 광자의 전체 수 및/또는 센서 구역(126) 내의 입사 광빔(128)의 전체 파워를 나타낸다. A는 빔 웨이스트로서, 빔 반경의 빔 직경으로서 또는 광 스폿(184)의 면적으로서, 임의의 단위로 제공된 입사 광빔(128)의 빔 단면적을 나타낸다. 예로서, 빔 단면은 광 스폿(184)의 1/e2 직경, 즉 광 스폿(184)의 최대 강도에 비교할 때 1/e2의 강도를 갖는 최대 강도의 제 1 측면 상의 제 1 점으로부터 동일한 강도를 갖는 최대값의 다른 측면 상의 점으로의 단면 거리에 의해 계산될 수 있다. 빔 단면적을 정량화하는 다른 옵션이 실현가능하다.
도 5c의 셋업은 전술된 FiP 효과를 도시하고 있는 본 발명에 따른 검출기(110)에 사용될 수 있는 본 발명에 따른 광학 센서(120)의 광전류를 도시하고 있다. 대조적으로, 도 5c의 도면에 대응하는 도면인 도 5d에는, 도 5a에 도시된 바와 동일한 셋업에 대해, 전통적인 광학 센서의 광전류가 도시되어 있다. 예로서, 실리콘 광검출기가 이 측정을 위해 사용될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 이들 전통적인 측정에서, 검출기의 광전류 또는 광 신호는 빔 단면적(A)으로부터 독립적이다.
따라서, 검출기(110)의 광학 센서(120)의 광전류 및/또는 다른 유형의 종방향 센서 신호를 평가함으로써, 입사 광빔(128)이 특징화될 수 있다. 입사 광빔(128)의 광학 특징은 검출기(110)로부터 물체(112)의 거리에 의존하기 때문에, 이들 종방향 센서 신호를 평가함으로써, z-위치에서의 물체(112)의 위치가 결정될 수 있다. 이 목적으로, 광학 센서(120)의 광전류는 예로서, 광전류(I)와 물체(112)의 위치 사이의 하나 이상의 공지의 관계를 사용함으로써, z-위치에서 물체(112)의 종방향 위치에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템으로 변환될 수 있다. 따라서, 예로서, 초점(192)의 위치는 센서 신호를 평가함으로써 결정될 수 있고, 초점(192)과 z-방향에서 물체(112)의 위치 사이의 상관이 전술된 정보를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 입사 광빔(128)의 확장 및/또는 협소화가 광학 센서(120)의 적어도 2개의 센서 신호를 비교함으로써 평가될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 가우스빔 파라미터를 사용하여, 가우스 법칙에 따른 입사 광빔(128)의 빔 전파와 같은 공지의 빔 특성이 가정될 수 있다.
또한, 시간 시퀀스와 같은 다수의 상이한 종방향 센서 신호를 평가하는 것은 단일의 종방향 센서 신호의 평가에 대조적으로 부가의 장점을 제공한다. 따라서, 전술된 바와 같이, 입사 광빔(128)의 전체 파워는 일반적으로 미지일 수도 있다. 예로서 최대값으로 상이한 종방향 센서 신호를 정규화함으로써, 상이한 종방향 센서 신호는 입사 광빔(128)의 전체 파워로부터 독립적으로 렌더링될 수도 있고, 관계
In = g(A)
가 입사 광빔(128)의 전체 파워로부터 독립적인 정규화된 광전류 및/또는 정규화된 종방향 센서 신호를 사용함으로써 사용될 수 있다.
부가적으로, 다수의 종방향 센서 신호를 사용함으로써, 종방향 센서 신호에 관한 모호성이 해결될 수 있다. 따라서, 도 5b의 첫번째 및 마지막 이미지를 비교함으로써 그리고/또는 도 5b의 두번째 및 네번째 이미지를 비교함으로써, 그리고/또는 도 5c의 대응 광전류를 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 초점(192) 앞 또는 뒤의 특정 거리에 위치되는 광학 센서(120)는 동일한 종방향 센서 신호를 유도할 수 있다. 입사 광빔(128)이 광축(116)을 따른 전파 중에 약화하는 경우에, 유사한 모호성이 발생할 수도 있는데, 이는 일반적으로 실험적으로 그리고/또는 계산에 의해 보정될 수도 있다. z-위치에서 이 모호성을 해결하기 위해, 복수의 종방향 센서 신호는 초점의 그리고 최대값의 위치를 명백하게 나타낸다. 따라서, 예를 들어 하나 이상의 후속의 종방향 센서 신호를 비교함으로써, 광학 센서(120)가 종축 상에서 초점 앞에 또는 뒤에 위치되어 있는지 여부가 판정될 수 있다.
도 5e에서, sDSC의 통상의 예를 위한 종방향 센서 신호는 종방향 센서 신호 및 전술된 FiP 효과가 변조 주파수에 의존하는 가능성을 증명하기 위해, 도시되어 있다. 이 도면에서, 단락 전류(Isc)는 다양한 변조 주파수(f)에 대해, 임의의 단위로 수직축 상의 종방향 센서 신호로서 제공된다. 수평축 상에는, 종방향 좌표(z)가 도시되어 있다. 마이크로미터 단위로 제공된 종방향 좌표(z)는 z-축 상의 광빔의 초점의 위치가 위치 0에 의해 나타나서, 수평축 상의 모든 종방향 좌표(z)가 광빔의 초점까지의 거리로서 제공되도록 선택된다. 따라서, 광빔의 빔 단면이 초점으로부터의 거리에 의존하기 때문에, 도 5e의 종방향 좌표는 임의의 단위로 빔 단면을 나타낸다. 예로서, 종방향 좌표를 특정 빔 웨이스트 또는 빔 단면으로 변환하기 위해, 공지의 또는 결정가능한 빔 파라미터를 갖는 가우스 광빔이 가정될 수도 있다.
이 실험에서, 종방향 센서 신호는 0 Hz(변조 없음), 7 Hz, 377 Hz 및 777 Hz에 대해, 광빔의 다양한 변조 주파수에 대해 제공된다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 변조 주파수 0 Hz에 대해, 어떠한 FiP 효과도 검출되지 않거나 또는 종방향 센서 신호의 노이즈로부터 용이하게 구별될 수 없는 단지 매우 작은 FiP 효과만이 검출될 수 있다. 더 높은 변조 주파수에 대해, 광빔의 단면에 대한 종방향 센서 신호의 현저한 의존성이 관찰될 수 있다. 통상적으로, 0.3 Hz의 변조 주파수와 같은, 0.1 Hz 내지 10 Hz의 범위의 변조 주파수가 본 발명에 따른 검출기를 위해 사용될 수 있다.
sDSC의 다른 예시적인 실시예는 WO 2014/097181 A1호에서 발견될 수 있다.
110: 검출기
112: 물체
114: 손가락 116: 근접도 센서
118: 인간-기계 인터페이스 119: 엔터테인먼트 디바이스
120: 광학 센서 122: 이미지 평면
124: 좌표계 126: 센서 구역
128: 입사(산란된) 광빔 130: 신호 리드
132: 평가 디바이스 134: 조명 소스
138: 1차 광빔 138: 조명 리드
140: 변조 디바이스 142: 디스플레이
144: 디스플레이 리드 146: 제어 디바이스
147: 평가 리드 148: 횡방향 평가 유닛
150: 종방향 평가 유닛 152: 위치 정보
154: 전극 156: 광학 센서의 측면
158: 기판 160: 제 1 전극
162: 차단층 164: n-반도체성 금속 산화물
166: 염료 168: p-반도체성 유기 매트
170: 제 2 전극 172: 캡슐화부
174: 전극 접점 176: 부분 전극
178: 부분 전극(x) 180: 부분 전극(y)
182: 접촉 리드 184: 광 스폿
186: 이미지 188: 전기 도전성 폴리머
190: 상부 접점 192: 초점
114: 손가락 116: 근접도 센서
118: 인간-기계 인터페이스 119: 엔터테인먼트 디바이스
120: 광학 센서 122: 이미지 평면
124: 좌표계 126: 센서 구역
128: 입사(산란된) 광빔 130: 신호 리드
132: 평가 디바이스 134: 조명 소스
138: 1차 광빔 138: 조명 리드
140: 변조 디바이스 142: 디스플레이
144: 디스플레이 리드 146: 제어 디바이스
147: 평가 리드 148: 횡방향 평가 유닛
150: 종방향 평가 유닛 152: 위치 정보
154: 전극 156: 광학 센서의 측면
158: 기판 160: 제 1 전극
162: 차단층 164: n-반도체성 금속 산화물
166: 염료 168: p-반도체성 유기 매트
170: 제 2 전극 172: 캡슐화부
174: 전극 접점 176: 부분 전극
178: 부분 전극(x) 180: 부분 전극(y)
182: 접촉 리드 184: 광 스폿
186: 이미지 188: 전기 도전성 폴리머
190: 상부 접점 192: 초점
Claims (26)
- 적어도 하나의 광학 센서(120)에 관한 적어도 하나의 물체(112)의 위치를 결정하기 위한 검출기(110) - 상기 광학 센서(120)는 이미지 평면(122)을 가짐 - 로서,
적어도 하나의 조명 소스(134) - 상기 조명 소스(134)는 적어도 하나의 광빔(136)을 방출하고, 상기 광빔(136)은 상기 광학 센서(120)의 상기 이미지 평면(122)에 평행한 성분을 포함함 - 와,
광학 센서(120) - 상기 광학 센서(120)는 상기 이미지 평면(122) 내에 센서 구역(126)을 갖고, 상기 광학 센서(120)는, 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도된 상기 광빔(136)의 성분으로부터 광이 산란되는 방식으로 상기 물체(112)가 상기 광학 센서(120)에 접근하는 경우에 상기 물체(112)의 위치의 횡방향 성분을 결정하도록 구성되고, 상기 위치의 횡방향 성분은 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122) 내의 위치이고, 상기 광학 센서(120)는 상기 센서 구역(126) 내의 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되는 상기 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광으로부터 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 광학 센서(120)는 또한 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도된 상기 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광에 의해 상기 센서 구역(126)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계되고, 상기 종방향 센서 신호는 상기 센서 구역(126) 내의 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되는 상기 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광의 강도의 편차에 의존함 - 와,
평가 디바이스(132) - 상기 평가 디바이스(132)는 상기 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 상기 물체(112)의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되고, 상기 평가 디바이스(132)는 상기 종방향 센서 신호를 평가함으로써 상기 물체(112)의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 또한 설계됨 - 를 포함하는
검출기(110).
- 제 1 항에 있어서,
상기 광학 센서(120)는 적어도 하나의 제 1 전극(160), 적어도 하나의 제 2 전극(170) 및 적어도 하나의 광기전 재료(164, 166, 168)를 갖는 광검출기이고, 상기 광기전 재료(164, 166, 168)는 상기 제 1 전극(160)과 상기 제 2 전극(170) 사이에 매립되고, 상기 광기전 재료(164, 166, 168)는 광에 의한 상기 광기전 재료(164, 166, 168)의 조명에 응답하여 전하를 생성하도록 구성되고, 상기 제 2 전극(170)은 적어도 2개의 부분 전극(176)을 갖는 분할 전극인
검출기(110).
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 전극(170)은 3개, 4개 또는 그 초과의 부분 전극(176)을 갖는 분할 전극인
검출기(110).
- 제 3 항에 있어서,
상기 부분 전극(176)을 통한 전류는 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되는 상기 광빔(136)의 성분으로부터 광이 산란되는 상기 이미지 평면(122) 내의 위치에 의존하고, 상기 광학 센서(120)는 상기 부분 전극(176)을 통한 전류에 따라 상기 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성되는
검출기(110).
- 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출기(110)는 상기 부분 전극(176)을 통한 전류의 적어도 하나의 비(ratio)로부터 상기 물체(112)의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보를 유도하도록 구성되는
검출기(110). - 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광검출기는 염료 감응식 태양 전지인
검출기(110).
- 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 전극(160)은 적어도 하나의 투명 도전성 산화물로 적어도 부분적으로 제조되고, 상기 제 2 전극(170)은 전기 도전성 폴리머(188), 바람직하게는 투명 전기 도전성 폴리머(188)로 적어도 부분적으로 제조되는
검출기(110).
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명 소스(134)는 상기 광학 센서(120)의 측면에 배치되는
검출기(110).
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명 소스(134)는 상기 광학 센서(120)와 접속되는
검출기(110).
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출기(110)는 적어도 2개의 개별 조명 소스(134)를 포함하는
검출기(110).
- 제 10 항에 있어서,
상기 적어도 2개의 조명 소스(134)는 상기 이미지 평면(122) 및/또는 상기 광학 센서(120)를 완전히 또는 부분적으로 에워싸는 프레임을 형성하는
검출기(110).
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출기(110)는 상기 조명 소스(134)에 의해 방출된 적어도 하나의 광빔(136)의 조명을 변조하기 위한 적어도 하나의 변조 디바이스(140)를 추가로 포함하는
검출기(110).
- 제 12 항에 있어서,
적어도 2개의 개별 조명 소스(134)가 존재하고, 상기 개별 조명 소스(134)는 각각의 조명 소스(134)의 조명을 변조하기 위해 사용된 주파수가 상이한
검출기(110).
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평가 디바이스(132)는 상기 센서 구역(126) 내의 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되는 상기 광빔(136)의 성분으로부터 산란된 광의 강도의 편차로부터 상기 물체(112)의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되는
검출기(110).
- 제 14 항에 있어서,
상기 평가 디바이스(132)는 상기 적어도 하나의 종방향 센서 신호로부터 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되는 상기 광빔(136)의 성분으로부터 광이 산란되는 직경의 편차를 결정함으로써 상기 물체(112)의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되는
검출기(110).
- 제 15 항에 있어서,
상기 광학 센서(120)는 또한 상기 조명의 동일한 총 파워가 제공되면, 상기 종방향 센서 신호가 적어도 하나의 변조 디바이스(140)의 조명의 변조의 변조 주파수에 의존하는 방식으로 설계되는
검출기(110).
- 제 1 항 내지 제 16 항에 있어서,
상기 평가 디바이스(132)는 상기 물체(112)의 위치에 대한 정보의 적어도 2개의 상이한 아이템을 특정 명령으로 조합하도록 또한 설계되는
검출기(110).
- 제 17 항에 있어서,
상기 특정 명령은 제스처로서 해석되는
검출기(110).
- 제 18 항에 있어서,
상기 제스처는 클릭, 더블 클릭, 회전, 줌 기능, 및 드래그 앤 드롭 이동으로부터 선택된 기능을 포함하는
검출기(110).
- 사용자와 기계 사이에 정보의 적어도 하나의 아이템을 교환하기 위한 인간-기계 인터페이스(118)에 있어서,
상기 인간-기계 인터페이스(118)는 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 검출기(110)를 포함하고, 상기 인간-기계 인터페이스(118)는 상기 검출기(110)에 의해 사용자에 관련된 물체(112)의 기하 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하도록 설계되는
인간-기계 인터페이스(118).
- 제 20 항에 있어서,
상기 물체(112)는 사용자의 부분, 특히 사용자의 적어도 하나의 손가락(114), 또는 사용자에 의한 이동을 위해 구성된 물품인
인간-기계 인터페이스(118). - 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 인간-기계 인터페이스(118)는 적어도 하나의 디스플레이(142)를 추가로 포함하고,
상기 광학 센서(120)는 투명 및/또는 반투명이고, 상기 디스플레이(142)가 상기 광학 센서(120)를 통해 완전히 또는 부분적으로 가시화되는 방식으로 상기 디스플레이(142)에 대해 위치되는
인간-기계 인터페이스(118).
- 제 22 항에 있어서,
상기 디스플레이(142)는 동적 디스플레이(1422), 바람직하게는 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 스크린, 발광 다이오드(LED) 스크린, 유기 발광 다이오드(OLED) 스크린, 및 전계 발광 디스플레이(FED)로부터 선택된 디스플레이인
인간-기계 인터페이스(118).
- 적어도 하나의 엔터테인먼트 기능을 수행하기 위한 엔터테인먼트 디바이스(119)에 있어서,
상기 엔터테인먼트 디바이스(119)는 인간-기계 인터페이스(118)에 관한 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 인간-기계 인터페이스(118)를 포함하고, 상기 엔터테인먼트 디바이스(119)는 상기 인간-기계 인터페이스(118)에 의해 플레이어에 의해 정보의 적어도 하나의 아이템이 입력되는 것을 가능하게 하도록 설계되고, 상기 엔터테인먼트 디바이스(119)는 상기 정보에 따라 상기 엔터테인먼트 기능을 변경하도록 설계되는
엔터테인먼트 디바이스(119).
- 적어도 하나의 광학 센서(120)에 관한 적어도 하나의 물체(112)의 위치의 성분을 결정하기 위한 방법 - 상기 광학 센서(120)는 이미지 평면(122)을 가짐 - 으로서,
적어도 하나의 조명 소스(134)가 사용되고, 상기 조명 소스(134)는 적어도 하나의 광빔(136)을 방출하고, 상기 광빔(136)은 상기 광학 센서(120)의 상기 이미지 평면(122)에 평행한 성분을 포함하고,
적어도 하나의 광학 센서(120)가 사용되고, 상기 광학 센서(120)는 상기 이미지 평면(122) 내에 센서 구역(126)을 갖고, 상기 광학 센서(120)는, 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도된 상기 광빔(136)의 성분으로부터 광이 산란되는 방식으로 상기 물체(112)가 상기 광학 센서(120)에 접근하는 경우에 상기 물체(112)의 위치의 횡방향 성분을 결정하도록 구성되고, 상기 위치의 횡방향 성분은 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122) 내의 위치이고, 상기 광학 센서(120)는 상기 센서 구역(126) 내의 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되는 상기 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광으로부터 적어도 하나의 횡방향 센서 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 광학 센서(120)는 또한 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도된 상기 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광에 의해 상기 센서 구역(126)의 조명에 의존하는 방식으로 적어도 하나의 종방향 센서 신호를 생성하도록 설계되고, 상기 종방향 센서 신호는 상기 센서 구역(126) 내의 상기 광학 센서(120)의 이미지 평면(122)에 평행하게 전도되는 상기 광빔(136)의 성분으로부터 산란되는 광의 강도의 편차에 의존하고,
적어도 하나의 평가 디바이스(132)가 사용되고, 상기 평가 디바이스(132)는 상기 횡방향 센서 신호를 평가함으로써 상기 물체(112)의 위치의 횡방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하고, 상기 평가 디바이스(132)는 상기 종방향 센서 신호를 평가함으로써 상기 물체(112)의 위치의 종방향 성분에 대한 정보의 적어도 하나의 아이템을 생성하는
방법.
- 검출기(110)에 관한 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 검출기(110)의 용도로서,
인간-기계 인터페이스(118) 애플리케이션 및/또는 엔터테인먼트 애플리케이션(119)용으로 근접도 센서로서 사용하기 위한 것인
검출기(110)의 용도.
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| CN107609542B (zh) * | 2017-10-24 | 2021-01-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光感器件、显示装置及指纹识别方法 |
| EP3599644B1 (en) * | 2018-07-26 | 2020-08-19 | PA.Cotte Family Holding GmbH | Multifunctional display |
| EP3599643B1 (en) * | 2018-07-26 | 2020-08-19 | PA.Cotte Family Holding GmbH | Multifunctional display |
| CN110046610B (zh) * | 2019-04-28 | 2021-05-28 | 云谷（固安）科技有限公司 | 一种指纹识别显示装置及其制备方法、显示设备 |
| DE102019206374A1 (de) * | 2019-05-03 | 2020-11-05 | Audi Ag | Erfassungsvorrichtung mit zumindest einer Sensoreinrichtung, einer Auswerteeinrichtung, einer Lichtquelle sowie einem Trägermedium |
| DE102020203917A1 (de) | 2020-03-26 | 2021-09-30 | BSH Hausgeräte GmbH | Vorrichtung zur Interaktion mit einem Anwendergerät |
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Family Cites Families (18)
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|---|---|---|---|---|
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| US8144271B2 (en) * | 2006-08-03 | 2012-03-27 | Perceptive Pixel Inc. | Multi-touch sensing through frustrated total internal reflection |
| JP2008267898A (ja) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Sharp Corp | 光位置検出装置および電子機器 |
| JP5092613B2 (ja) * | 2007-08-06 | 2012-12-05 | 日産自動車株式会社 | 距離計測方法および装置、ならびに距離計測装置を備えた車両 |
| DE102009029372A1 (de) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Robert Bosch Gmbh | Messvorrichtung zur Messung einer Entfernung zwischen der Messvorrichtung und einem Zielobjekt mit Hilfe optischer Messstrahlung |
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| JP2012133631A (ja) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Seiko Epson Corp | 光学式位置検出装置 |
| US9001029B2 (en) * | 2011-02-15 | 2015-04-07 | Basf Se | Detector for optically detecting at least one object |
| CN103492835B (zh) * | 2011-02-15 | 2016-08-17 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于光学检测至少一种物体的检测器 |
| US9864470B2 (en) * | 2014-05-30 | 2018-01-09 | Flatfrog Laboratories Ab | Enhanced interaction touch system |
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