本發(fā)明基于如例如在在wo2012/110924a1、us2012/0206336a1、wo2014/097181a1、us2014/0291480a1或迄今為止未公開的2013年8月19日的美國臨時申請?zhí)?1/867,180、2013年11月20日的61/906,430和2013年12月11日的61/914,402以及2014年3月6日的未公開的德國專利申請?zhí)?02014006279.1、2014年6月10日的歐洲專利申請?zhí)?4171759.5、2014年8月15日的國際專利申請?zhí)杙ct/ep2014/067466、2014年8月15日的美國專利申請?zhí)?4/460,540中所提出的光學檢測器的一般想法，所有這些的全部內容通過引用包含在本文中。

本發(fā)明涉及一種控制至少一個空間光調制器的像素的方法、一種特別是用于確定至少一個對象的位置的光學檢測方法、一種調制器裝置、一種調制器組件、一種光學檢測器和檢測器系統(tǒng)。本發(fā)明進一步涉及用于在用戶和機器之間交換至少一項信息的人機接口、娛樂裝置、跟蹤系統(tǒng)、相機以及光學檢測器的各種用途。根據(jù)本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)、方法和用途具體可以用于例如日常生活、游戲、交通技術、生產(chǎn)技術、安全技術、諸如數(shù)字攝影或藝術視頻攝影的攝影、文件或技術目的、醫(yī)療技術或科學的各種領域。另外或可替代地，應用可以應用于空間測圖領域中，諸如用于生成一個或多個房間、一個或多個建筑物或一個或多個街道的地圖。然而，其它應用同樣是可能的。

背景技術：

從現(xiàn)有技術中已知大量光學檢測器、光學傳感器和光伏器件。雖然光伏器件通常用于將電磁輻射(例如紫外光、可見光或紅外光)轉換為電信號或電能，但光學檢測器通常用于拾取圖像信息和/或用于檢測例如亮度的至少一個光學參數(shù)。

通常可以基于使用無機和/或有機傳感器材料的大量光學傳感器從現(xiàn)有技術中已知。這種傳感器的示例在us2007/0176165a1、us6,995,445b2、de2501124a1、de3225372a1中公開，或者在許多其它現(xiàn)有技術文獻中公開。特別是出于成本原因以及出于大面積加工的原因，越來越多地，正在使用包括至少一種有機傳感器材料的傳感器，如例如在us2007/0176165a1中所描述的。具體地，所謂的染料太陽能電池在這里越來越重要，這通常在例如wo2009/013282a1中描述。

作為進一步的示例，wo2013/144177a1公開了具有氟化抗衡陰離子的喹啉染料、包含由通過具有氟化抗衡陰離子的這些種類的喹啉染料敏化的氧化物半導體微粒制成的多孔膜的電極層、包括這種電極層的光電轉換裝置，以及包括這種光電轉換裝置的染料敏化太陽能電池。

基于這種光學傳感器，已知用于檢測至少一個對象的大量檢測器。這種檢測器可以以不同的方式體現(xiàn)，這取決于相應的使用目的。這種檢測器的示例是成像裝置，例如相機和/或顯微鏡。例如，高分辨率共焦顯微鏡是已知的，其可以特別用于醫(yī)學技術和生物學領域中，以便檢查具有高光學分辨率的生物樣品。用于光學檢測至少一個對象的檢測器的進一步示例是基于例如對應的光學信號(例如激光脈沖)的傳播時間方法的距離測量裝置。用于光學檢測對象的檢測器的進一步示例是三角測量系統(tǒng)，借助于該三角測量系統(tǒng)同樣可以進行距離測量。

在us2007/0080925a1中，公開了一種低功耗顯示裝置。其中，利用光活性層，其響應于電能以允許顯示裝置顯示信息并且響應于入射輻射而生成電能。單個顯示裝置的顯示像素可以被劃分為顯示像素和生成像素。顯示像素可以顯示信息，并且生成像素可以生成電能。生成的電能可用于提供驅動圖像的電力。

在ep1667246a1中，公開了能夠感測具有相同空間位置的多于一個光譜帶的電磁輻射的傳感器元件。該元件由子元件堆疊組成，每一個子元件能夠感測電磁輻射的不同光譜帶。子元件每一個包含非硅半導體，其中每一個子元件中的非硅半導體對于電磁輻射的不同光譜帶敏感和/或已被敏化為對電磁輻射的不同光譜帶敏感。

在wo2012/110924a1中(其內容通過引用包括在本文中)提出了一種用于光學檢測至少一個對象的檢測器。檢測器包括至少一個光學傳感器。光學傳感器具有至少一個傳感器區(qū)域。光學傳感器被設計成以取決于傳感器區(qū)域的照射的方式來生成至少一個傳感器信號。給定照射的相同總功率，傳感器信號取決于照射的幾何形狀，特別是取決于傳感器區(qū)域上的照射的束橫截面。此外，檢測器具有至少一個評估裝置。評估裝置被設計成從傳感器信號生成至少一項幾何信息，特別是關于照射和/或對象的至少一項幾何信息。

2012年12月19日提交的美國臨時申請61/739,173、2013年1月8日提交的61/749,964和2013年8月19日提交的61/867,169以及2013年12月18日提交的國際專利申請pct/ib2013/061095(其公開為wo2014/097181a1)的全部內容全部內容通過引用并入本文，其公開了一種通過使用至少一個橫向光學傳感器和至少一個光學傳感器來確定至少一個對象的位置的方法和檢測器。具體地，公開了傳感器堆疊的使用，以便以高精確度和無不確定性地確定對象的縱向位置。

2013年6月13日提交的歐洲專利申請?zhí)枮閑p13171898.3(其全部內容通過引用包含在本文中)公開了一種光學檢測器，其包括具有基板和設置在其上的至少一個光敏層設置的光學傳感器。光敏層設置具有至少一個第一電極、至少一個第二電極和夾在第一電極和第二電極之間的至少一種光伏材料。光伏材料包括至少一種有機材料。第一電極包括多個第一電極條，并且第二電極包括多個第二電極條，其中第一電極條和第二電極條以這種方式相交，即像素矩陣形成在第一電極條和第二電極條的交叉點處。光學檢測器進一步包括至少一個讀出裝置，該讀出裝置包括連接到第二電極條的多個電測量裝置和用于隨后將第一電極條連接到電測量裝置的開關裝置。

同樣于2013年6月13日提交的歐洲專利申請?zhí)杄p13171900.7(其全部內容通過引用包括在本文中)公開了一種用于確定至少一個對象的取向的檢測器裝置，包括至少兩個信標裝置，該至少兩個信標裝置適配于為附接到對象、由對象保持并且集成到對象中的至少一個，該信標裝置每一個適配于將光束引向檢測器，并且信標裝置在對象的坐標系中具有預定的坐標。檢測器裝置進一步包括適配于檢測從信標裝置朝向檢測器行進的光束的至少一個檢測器以及至少一個評估裝置，評估裝置適配于確定在檢測器的坐標系中的信標裝置中的每一個信標裝置的縱坐標。評估裝置進一步適配于通過使用信標裝置的縱坐標來確定檢測器的坐標系中對象的取向。

于2013年6月13日提交的歐洲專利申請?zhí)杄p13171901.5(所有其全部內容通過引用包含在本文中)公開了一種用于確定至少一個對象的位置的檢測器。檢測器包括至少一個光學傳感器，其適配于檢測從對象朝向檢測器行進的光束，光學傳感器具有至少一個像素矩陣。檢測器進一步包括至少一個評估裝置，評估裝置適配于確定由光束照射的光學傳感器的像素的數(shù)量n。評估裝置進一步適配于通過使用由光束照射的像素的數(shù)量n來確定對象的至少一個縱坐標。

在本發(fā)明所引用的2014年8月15日提交的pct/ep2014/067466中(其全部內容通過引用包含在本文中)，提出了一種光學檢測器。光學檢測器包括至少一個空間光調制器，其適用于以空間分辨的方式修改光束的至少一個性質?？臻g光調制器具有像素矩陣，每個像素是可控制的以分別修改通過像素的光束的一部分的至少一個光學性質。光學檢測器包括至少一個光學傳感器，該光學傳感器適用于在通過空間光調制器的像素矩陣之后檢測光束并且產(chǎn)生至少一個傳感器信號。光學檢測器包括至少一個調制器裝置，該調制器裝置適用于周期性地控制具有不同調制頻率的至少兩個像素。光學檢測器包括至少一個評估裝置，適用于進行頻率分析，以便確定用于調制頻率的傳感器信號的信號分量。

盡管具有上述裝置和檢測器所暗指的優(yōu)點，特別是由pct/ep2014/067466、wo2012/110924a1、us61/739,173、us61/749,964、ep13171898.3、ep13171900.7和ep13171901.5中公開的檢測器具體表現(xiàn)出上述裝置和檢測器所暗示的優(yōu)點，但是仍然存在若干技術挑戰(zhàn)。因此，通常存在對于可靠的并且可以以低成本制造的用于檢測對象在空間中的位置的檢測器的需要。具體地，對于具有高分辨率的檢測器存在強大的需求，以便生成關于對象的位置的圖像和/或信息，其可以以高體積和低成本實現(xiàn)，并且仍提供高的分辨率和圖像質量。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供面向已知裝置和方法的上述技術挑戰(zhàn)的裝置和方法。具體地，本發(fā)明的目的是提供可靠地可確定空間中對象的位置的裝置和方法，優(yōu)選地以低技術努力和在技術資源和成本方面的低要求。

該問題通過控制至少一個空間光調制器的像素的方法、光學檢測的方法、用于控制至少一個空間光調制器的像素的調制器裝置、用于空間光調制的調制器組件、光學檢測器、檢測器系統(tǒng)、光學檢測方法、人機接口、娛樂裝置、跟蹤系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、相機以及光學檢測器的各種用途采用獨立權利要求的特征來解決。在從屬權利要求中列出了可能以孤立的方式或以任何任意組合實現(xiàn)的優(yōu)選實施例。

如在下面使用的，術語“具有”、“包括”或“包含”或其任何的任意語法變體以非排它方式使用。因此，這些術語可指除了由這些術語引入的特征之外，沒有其它特征存在在該上下文中描述的實體中的情況，以及是指存在一個或多個其它特征的情況。作為示例，表述“a具有b”、“a包括b”以及“a包含b”可以都指：即除了b之外，沒有其它元件存在于a中的情況(即，a單獨和排它地由b組成的情況)；以及除了b之外，一個或多個其它元件，諸如元件c、元件c和d，或甚至其它元件，存在于實體a中的情況。

此外，如在下面使用的，術語“優(yōu)選地”、“更優(yōu)選地”、“特別地”、“更特別地”、“具體地”、“更具體地”或類似術語可結合可選特征使用，并不限制可替代的可能性。因此，由這些術語中引入的特征是可選的特征，并且不旨在以任何方式限制權利要求的范圍。如本領域技術人員將認識的，本發(fā)明可以通過使用替代的特征來實施。同樣地，由“在本發(fā)明的實施例中”或類似表述引入的特征旨在是可選特征，而沒有關于本發(fā)明替代實施例的任何限制，沒有關于本發(fā)明的范圍的任何限制，并且沒有關于將以這種方式引入的特征與本發(fā)明的其它可選或非可選特征組合的可能性的任何限制。

在本發(fā)明的第一方面，公開了一種控制至少一個空間光調制器的像素的方法。空間光調制器具有像素矩陣，每個像素可單獨控制。該方法包括以下步驟，其可以按照給定的順序或以不同的順序進行。此外，兩個或多個或甚至全部方法步驟可以同時進行和/或在時間上重疊而進行。此外，可以重復進行一個、兩個或更多個或甚至所有的方法步驟。該方法還可以包括額外的方法步驟。該方法包括以下步驟：

a)接收至少一個圖像；

b)限定在圖像內的至少一個圖像段；

c)至少一個灰階值分配給每個圖像段；

d)將像素矩陣的至少一個像素分配給每個圖像段；

e)將獨特調制頻率分配給被分配給至少一個圖像段的每個灰階值；

f)以被分配給各自的圖像段的獨特調制頻率來控制被分配給所述至少一個圖像段的像素矩陣的所述至少一個像素。

如本文進一步使用的，也稱為slm的“空間光調制器”通常是適用于以空間分辨的方式修改光束的至少一個性質(具體地至少一種光學性質)的裝置，具體地，在與光束的傳播方向成一角度的至少一個方向，其通常可以是由調制裝置的類型確定的任意或合適的角度。該角度可以是90°或不同于90°，后者具體可能優(yōu)選用于移動應用。例如，空間光調制器可以在垂直于光束的傳播方向的至少一個方向上以空間分辨的方式修改光束的至少一個性質，具體地，至少一個光學性質?？臻g光調制器可以垂直于光束而安裝。例如，空間光調制器可以由側向的光束照射。因此，作為示例，空間光調制器可以適用于以受控的方式在垂直于光束的局部傳播方向的平面中修改至少一個光學性質。因此，空間光調制器可以是能夠對光束施加某種形式的空間變化調制的任意裝置，優(yōu)選地在垂直于光束的傳播方向的至少一個方向上?？梢砸允芸氐姆绞叫薷闹辽僖粋€性質的空間變化，使得在與傳播方向垂直的平面中的每個可控位置處，空間光調制器可以采取至少兩個狀態(tài)，這些狀態(tài)可以以不同的方式修改光束。

空間光調制器在本領域中是眾所周知的，例如在全息技術領域和/或投影儀裝置領域。本領域通常已知的空間光調制器的簡單實例是液晶空間調制器。透射和反射液晶空間光調制器都是已知的，并且可以在本發(fā)明中使用。此外，微機械空間光調制器基于可以單獨控制的微鏡的區(qū)域是已知的。因此，可以使用基于德州儀器公司提供的具有單色或多色甚至全色微鏡的dlp技術的反射空間光調制器。此外，由v.viereck等人(photonikinternational2(2009)，48-49)和/或us7,677,742b2(hillmer等人)公開的空間光調制器的微鏡陣列可以用于本發(fā)明中。這里示出了能夠在相對于光軸的平行和垂直位置之間切換微鏡的微鏡陣列。這些微鏡陣列通常可以用作透明空間光調制器，類似于液晶技術上的透明空間光調制器空間。然而，這種類型的空間光調制器的透明度通常高于普通液晶空間光調制器的透明度。此外，空間光調制器可以基于諸如聲光效應和/或諸如所謂的普克爾斯(pockels)效應和/或所謂的克爾(kerr)效應之類的電光效應的其它光學效應。此外，可以提供基于使用干涉式調制或imod技術的一個或多個空間光調制器。該技術基于每個像素內的可切換干擾效應。作為一個例子，后者由以商品名“mirasol^tm”提供。

此外，附加地或替代地，本文使用的至少一個空間光調制器可以是或可以包括可調諧光學元件的至少一個陣列，諸如下列的一個或多個：可調焦透鏡陣列、自適應液體微透鏡的區(qū)(area)、透明微棱鏡陣列。可以使用可調諧光學元件的命名(named)陣列的任何組合。作為示例，陣列的光學元件的調諧可以電學地和/或光學地進行。作為示例，一個或多個可調諧光學元件陣列可以被放置在第一圖像平面中，例如在諸如dlp、lcd、lcos或其它slm的其它空間光調制器中。可以調制諸如微透鏡的光學元件的聚焦和/或諸如微棱鏡的光學元件的折射。然后可以由至少一個光學傳感器監(jiān)視該調制并由至少一個評估裝置進行評估(通過進行諸如解調的頻率分析)。

可調諧光學元件(例如聚焦可調透鏡)提供了能夠校正不同距離的對象具有不同焦點的事實的附加優(yōu)點。作為示例的聚焦可調透鏡陣列在us2014/0132724a1中公開。其中公開的聚焦可調透鏡陣列也可以用于根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器的slm中。然而，其他實施例是可行的。此外，對于液體微透鏡陣列的潛在示例，可以參考c.u.murade等人的公開(opticsexpress，vol。20，no.16,18180-18187(2012))。再次，其他實施例是可行的。此外，對于諸如排列的電潤濕微棱鏡的微棱鏡陣列的潛在示例，可以參考j.heikenfeld等人的公開(optics&photonicsnews，2009年1月，20-26)。再次，可以使用微棱鏡的其它實施例。

因此，作為示例，可以使用從由空間光調制器或反射空間光調制器組成的組中選擇的一個或多個空間光調制器。此外，作為示例，可以使用從由以下各項組成的組中選擇的一個或多個空間光調制器：基于液晶技術的空間光調制器，諸如一個或多個液晶空間光調制器；基于微機械系統(tǒng)的空間光調制器，例如基于微鏡系統(tǒng)的空間光調制器，特別是微鏡陣列；基于干涉調制的空間光調制器；基于聲光效應的空間光調制器；基于電光效應的空間光調制器，具體地基于普克爾斯(pockels)效應和/或克爾(kerr)效應；包括可調諧光學元件的至少一個陣列的空間光調制器，諸如下列的一個或多個：可調焦透鏡陣列、自適應液體微透鏡的區(qū)、透明微棱鏡陣列。本領域已知的典型的空間光調制器適用于調制光束強度的空間分布，例如在垂直于光束傳播方向的平面中。然而，如下面將進一步詳細描述的，另外或替代地，光束的其它光學性質可以是變化的，例如光束的相位和/或光束的顏色。下面將更詳細地解釋其他潛在的空間光調制器。

通常，空間光調制器可以是計算機可控的，使得光束的至少一個性質的變化狀態(tài)可以由計算機調節(jié)?？臻g光調制器可以是電尋址空間光調制器、光尋址空間光調制器或任何其他類型的空間光調制器。

如上所述，空間光調制器包括像素矩陣，每個像素可被控制以單獨修改通過像素的光束的一部分的至少一個光學性質，即通過穿過像素與像素相互作用，由像素反映或其他交互方式。如本文所使用的，“像素”因此通常是指適用于修改通過像素的光束的部分的至少一個光學性質的空間光調制器的整體元件。因此，像素可以是空間光調制器的最小單位，其適用于修改通過像素的光束的該部分的至少一個光學性質。作為示例，每個像素可以是液晶單元和/或微鏡。每個像素可以單獨控制。例如，每個像素可以包括至少一個微鏡。

如本文所使用的，術語“控制”通常是指像素修改至少一個光學性質的方式可被調整為呈現(xiàn)至少兩個不同的狀態(tài)。調整可以通過任何類型的控制進行，優(yōu)選通過電調節(jié)。因此，優(yōu)選地，每個像素可以單獨地電尋址，以便例如通過向像素施加特定電壓和/或特定電流來調整各個像素的狀態(tài)。

如本文進一步使用的，術語“單獨”通常是指矩陣的一個像素可以至少基本上獨立于尋址其他像素來尋址，使得像素的狀態(tài)以及從而各自的像素影響光束的各自部分的方式，可以獨立于一個或多個或甚至所有其他像素的實際狀態(tài)來調整。

如本文所使用的，“接收至少一個圖像”通常是指至少一個圖像是下列的至少一個的事實：被提供、被記錄、被接受、被讀入和被獲得。因此，例如，可以從數(shù)據(jù)存儲器和/或成像裝置等提供至少一個圖像，例如，可以由cmos和/或ccd和/或其他像素化圖像傳感器提供至少一個圖像。至少一個圖像可以是場景和/或至少一個對象的至少一個規(guī)則的二維圖像。至少一個圖像可以是或可以包括至少一個單色圖像和/或至少一個多色圖像和/或至少一個全色圖像。此外，至少一個圖像可以是或可以包括單個圖像，或者可以包括圖像的序列(sequence)。

如本文所使用的，“至少一個圖像段”是指圖像的至少一部分和/或至少一個區(qū)和/或至少一個部。具體地，至少一個圖像段可以對應于場景和/或至少一個對象或其部分。例如，至少一個圖像可以包括對應于至少一個場景和/或至少一個對象或其部分的的至少一個區(qū)。至少一個圖像可以包括兩個或更多個圖像段。如本文所使用的，“限定至少一個圖像段”是指挑選和/或選擇和/或識別圖像內的至少一部分和/或至少一個區(qū)和/或至少一個部。

如本文所使用的，術語“至少一個灰階值”是指灰階值或灰度級(這些術語通常和以下同義地使用)，即一種或多種顏色的不同亮度級別。然而，原則上，在這種情況下，術語灰度級或灰階值應被廣泛地解釋，，例如，還包括不同的亮度級別?；译A值可以在黑色(在色彩顏色“黑色”的情況下應相應地被理解為意味著最黑暗的水平)和白色(在色彩顏色“白色”的情況下應相應地被理解為是最輕的水平)之間?；译A值可以是顏色值和/或灰階值。

如本文所使用的，“分配至少一個灰度值”是指對于每個圖像段選擇和/或確定灰階值。特別地，至少一個圖像可以被編碼為灰階圖像?；叶戎悼梢栽谶@些黑色和白色限制值之間的以離散階梯分配。例如，灰度值可以以灰度級別階梯分配，其具有從黑色到白色的恒定的預限定的間隔?？深A先限定可能的灰階值的離散數(shù)量。因此，例如，在圖像包括兩個圖像段的情況下，對于兩個圖像段中的每一個，可以分配與另一圖像段的灰度值不同的至少一個灰度值。

如本文所使用的，“將至少一個像素分配給每個圖像段”是指將空間光調制器的至少一個像素與至少一個圖像段進行匹配。每個像素可以單獨地匹配于圖像段和/或一組像素，例如，至少兩個像素可以一起匹配到圖像段。因此，可選地，圖像和/或圖像段被映射到像素矩陣上。優(yōu)選地，至少一個圖像被像素化，使得圖像與像素矩陣完全匹配，從而產(chǎn)生像素化圖像。

如本文所使用的，“分配獨特調制頻率”是指將至少一個頻率與至少一個灰階值進行匹配。如本文所使用的，術語“獨特調制頻率”通常是指調制的頻率f和像素的控制的調制的相位中的一個或兩個。因此，周期性控制或調制的頻率和/或相位中的一個或兩個可以用于對光學信息進行編碼和/或解碼，如下面將進一步詳細討論的。可以基于灰階值與獨特調制頻率之間的預定關系來將獨特調制頻率分配給至少一個灰階值。特別地，可以使用查找表。查找表可以包括灰階值列表和對應的獨特調制頻率。

術語“控制”包括選擇每個單獨的像素和/或一組像素并改變所選擇的像素和/或一組像素的狀態(tài)?？刂瓶梢允侵芷谛缘?，特別是單獨的?？梢灾芷谛缘剡M行各個像素的至少兩個不同狀態(tài)之間的切換，其中就其與通過像素的光束的部分相互作用的方式而言，各自的像素的至少兩個不同狀態(tài)不相同，從而，就其改變通過像素的光束的部分的程度或方式而言，不相同。獨特調制頻率通常從由各自的像素的至少兩個狀態(tài)之間的周期性切換的相位和/或頻率組成的組中選擇。切換通?？梢允侵鸩角袚Q或數(shù)字切換，或者可以是其中各個像素的狀態(tài)在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間連續(xù)地改變的連續(xù)切換。作為最常見的示例，像素可以在各個調制頻率，即在特定頻率f和/或特定相位周期性地開啟或斷開。

步驟f)可以包括以下子步驟：

f1.向獨特調制頻率分配計數(shù)器閾值；

f2.以預定的最大頻率逐步增加計數(shù)器變量，直到達到或超過閾值為止；

f3.改變像素的狀態(tài)。

子步驟可以以給定的順序或以不同的順序進行。此外，兩個或更多個或甚至全部子步驟可以同時進行和/或在時間上重疊。此外，可以重復進行一個、兩個或更多個或甚至全部子步驟。步驟f)還可以包括額外的方法步驟。

如本文所使用的，術語“計數(shù)器變量”是指可以逐步增加的整數(shù)。如本文所使用的，術語“計數(shù)器閾值”是指計數(shù)器變量的指定和/或預定閾值。在計數(shù)器變量超過計數(shù)器閾值的情況下，可以改變像素的狀態(tài)。預定的最大頻率可以是用于改變像素的狀態(tài)的最大頻率f0，其導致由像素調制的光束的區(qū)的最大光頻率f0/2。例如，對于像素的亮暗變化，可能需要像素的兩個變化，首先是亮的，其次是暗的?？梢韵鄬τ趻呙钑r間ta＝1/f0增加計數(shù)器。掃描時間可以是在一個圖像緩沖內處理一個圖像所需的時間，特別是用于進行方法步驟a)至f)以及可調延遲時間，例如，調整所需的時間。例如，可以以掃描時間的間隔和/或以多個掃描時間的間隔來增加計數(shù)器變量。低閾值可能導致改變像素的狀態(tài)的高頻率，并且因此導致短的時間間隔。高閾值可能導致改變像素狀態(tài)的低頻率，并因此導致長時間間隔，而可以通過選擇f0來設置實際持續(xù)時間。最低閾值可以指掃描時間的單個間隔。

用于改變像素狀態(tài)的可行獨特調制頻率fn可以由fn＝f0/2n確定，其中n是非零整數(shù)。例如，f0可以是24khz。因此，可以以12khz的最大頻率改變像素狀態(tài)。灰階值的總數(shù)可以取決于可行獨特頻率的總數(shù)?？尚蓄l率可能高于最低頻率。最小頻率可以是高于該頻率的兩個相鄰可行頻率是可區(qū)分和/或可分辨的頻率。可能的頻率可能必須具有等于最小距離或超過最小距離的相鄰可行頻率。

空間光調制器的每個像素可以具有至少兩個狀態(tài)。在步驟f)中，像素可以從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)，反之亦然。像素的實際狀態(tài)可以以受控的方式可調節(jié)，其中對于每個像素，該至少兩個狀態(tài)就其相對于通過各自的像素的光束的部分與各自像素的的相互作用而言是不同的，例如就下面的一者或多者而言是不同的：光束的該部分與像素的吸收、透射、反射、相變或任何其它類型的相互作用而言是不同的。例如，像素的第一狀態(tài)可以是關閉狀態(tài)，并且像素的第二狀態(tài)可以是開啟狀態(tài)。在像素處于關閉狀態(tài)的情況下，防止光的部分向著例如將在下面詳細描述的光學傳感器的方向移動。在開啟狀態(tài)下，由像素反射的光可以朝著光學檢測器進行。

如上所述，由空間光調制器給出的最大頻率可以限制可行獨特頻率的數(shù)量。作為示例，可以通過使用一個、兩個、三個或更多個沃爾什函數(shù)，特別是沃爾什系統(tǒng)，來確定用于改變像素的狀態(tài)的可行的獨特調制頻率。如本文所使用的，并且在https://en.wikipedia.org/wiki/walsh_function下更詳細地描述，術語“沃爾什函數(shù)”通常是指單位區(qū)間的三角函數(shù)的連續(xù)模擬系統(tǒng)的離散數(shù)字對應物間隔。與三角函數(shù)不同，沃爾什函數(shù)通常只是分段連續(xù)的，實際上是分段常數(shù)。函數(shù)通常在二進制分數(shù)限定的子時間間隔內取值-1和+1。沃爾什函數(shù)通常形成一個完整的正交函數(shù)集合，在單位區(qū)間單位區(qū)間上的平方積分函數(shù)的希爾伯特空間l²[0,1]中的正交基。兩者通常都是有界函數(shù)的系統(tǒng)。這三角系統(tǒng)(system)和沃爾什系統(tǒng)二者周期性地承認從單位區(qū)間的到實線(realline)的自然延伸(naturalextension)。此外，對于單位區(qū)間(傅里葉級數(shù))和實線(傅里葉變換)的傅里葉分析通常都通過沃爾什系統(tǒng)限定的數(shù)字對應物、類似于傅里葉級數(shù)的沃爾什級數(shù)和類似于傅立葉變換的哈達瑪變換。沃爾什函數(shù)、級數(shù)和變換在物理和工程領域(特別是數(shù)字信號處理)可以尋找到各種應用。

與如上所述的使用整數(shù)除法相比，使用沃爾什函數(shù)可以獲得更多數(shù)量的用于改變像素的狀態(tài)的可行獨特調制頻率，其具有由空間光調制器給出的相同最大頻率。因此，可能使用具有較低的最大頻率的空間光調制器，例如，最大頻率為2khz的空間光調制器。

在步驟e)中，對于每個灰階值，一個沃爾什函數(shù)可被分配給至少一個圖像段。在步驟b)中限定多個段的情況下，可以選擇適當?shù)奈譅柺埠瘮?shù)集合?？梢钥紤]所使用的函數(shù)的總數(shù)量和使用的沃爾什函數(shù)之間的噪聲來選擇沃爾什函數(shù)，其中所需的函數(shù)的總數(shù)可以對應于所限定的段的數(shù)量。優(yōu)選地，相鄰沃爾什函數(shù)可以具有盡可能少的噪聲。此外，沃爾什變換可以使用整個譜范圍，使得與傅里葉變換相比，可以在頻率之間發(fā)生較少的噪聲。為了對抗擾動是可靠的，沃爾什函數(shù)可以被選擇為具有長的平臺(plateau)，因此幾乎不過零。

在步驟f)中，可以使用沃爾什函數(shù)作為獨特的調制頻率來控制至少一個像素。如上所述，像素可以具有兩個狀態(tài)。在如上所述使用整數(shù)除法的情況下，可以將像素的狀態(tài)從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)，反之亦然，例如從開啟狀態(tài)切換到關閉狀態(tài)，或從關閉狀態(tài)切換到開啟狀態(tài)。在使用沃爾什函數(shù)的情況下，像素的狀態(tài)不僅可以在開啟或關閉狀態(tài)之間變化，而且可以根據(jù)由某個沃爾什函數(shù)給出的模式(pattern)來切換像素的狀態(tài)。例如，在一段時間內，例如，允許像素狀態(tài)的五個改變的一定時間間隔，像素的狀態(tài)可以根據(jù)off、off、on、on、on而變化。其他模式當然可行。

如上所述，灰階值可以是顏色值和/或灰度值。

步驟a)可以包括提供圖像的序列。如本文所使用的，“圖像的序列”是指在步驟a)中接收至少兩個圖像的事實。可以對圖像序列的每個圖像重復步驟b)-f)。圖像序列可以包括視頻。

步驟a)可以包括將至少一個圖像提供給調制器裝置，其中步驟b)-f)可以由調制器裝置進行。關于調制器裝置，可以參考以下給出的調制器裝置的描述。

步驟a)可以包括在調制器裝置的至少一個圖像緩沖器中緩沖至少一個圖像。如本文所使用的，術語“圖像緩沖器”是指適用于接收至少一個圖像的數(shù)據(jù)存儲裝置。圖像緩沖器可以適用于在一定時間內存儲至少一個圖像。圖像緩沖器可以適用于將至少一個圖像提供給調制器裝置的其他裝置，特別是用于進行方法步驟b)至f)。在步驟a)中，可以使用至少兩個圖像緩沖器。圖像緩沖器可以包括第一圖像緩沖器和第二圖像緩沖器，其中第一圖像緩沖器和第二圖像緩沖器可以從由有源(active)圖像緩沖器和非有源圖像緩沖器組成的組中選擇。至少一個圖像可以被緩存在非有源圖像緩沖器和有源圖像緩沖器中的一個或兩個中?？梢赃x擇非有源圖像緩沖器以進一步評估在有源圖像緩沖器內緩沖的至少一個圖像，其中至少第二圖像可以被接收并且可以被緩沖在有源圖像緩沖器中，同時評估在有源圖像緩沖區(qū)內的至少一個圖像。因此，通過使用至少兩個圖像緩沖器，可以在同一時間或短時間內接收多個圖像。因此，可以高速地讀取多個圖像。在多個圖像中讀取的幀速率可以在20和250hz之間，優(yōu)選在50和200hz之間，更優(yōu)選在80和120hz之間，例如100hz。通常，幀速率可能受到圖像緩沖器的存儲帶寬和/或其他技術因素的限制和/或依賴于圖像緩沖器的存儲帶寬和/或其他技術因素，其他技術因素例如為fpga的門運行時間等。然而，通過使用具有較高復雜度的硬件，例如專用集成電路(asic)和/或vlsi-ic。例如，幀速率可以對應于和/或可以是成像裝置(例如攝像機)的圖像輸出的倍數(shù)，從成像裝置接收圖像。

如上所述，每個像素可以包括至少一個微鏡。

在本發(fā)明的另一方面，公開了一種光學檢測方法，特別是一種用于確定至少一個對象的位置的方法。該方法包括以下步驟，其可以按照給定的順序或以不同的順序進行。此外，兩個或多個或甚至全部方法步驟可以同時進行和/或在時間上重疊。此外，可以重復進行一個、兩個或更多個或甚至所有的方法步驟。該方法還可以包括額外的方法步驟。該方法包括以下方法步驟：

-通過使用至少一個空間光調制器以空間分辨的方式修改光束的至少一個性質，所述空間光調制器具有像素矩陣，每個像素可控制以單獨地修改通過像素的光束的部分的至少一個光學性質，其中，使用了如上所述的控制像素的方法；

-通過使用至少一個光學傳感器檢測通過空間光調制器的像素矩陣的光束并且用于生成至少一個傳感器信號；

-通過使用至少一個調制器裝置以不同頻率周期性地控制至少兩個像素；和

-通過使用至少一個評估裝置進行頻率分析和確定控制頻率的傳感器信號的信號分量。

該方法優(yōu)選地可以通過使用根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器來進行，例如在以下給出的一個或多個實施例中所公開的。因此，關于該方法的限定和潛在實施例，可以參考光學檢測器。仍然，其他實施例是可行的。此外，使用了根據(jù)本發(fā)明的控制像素的方法。因此，關于光學檢測方法的限定和潛在實施例，可以參考下面給出的方法。仍然，其他實施例是可行的。

在本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于控制至少一個空間光調制器的像素的調制器裝置?？臻g光調制器具有像素矩陣，每個像素可單獨控制。調制器裝置包括：

a)適用于接收至少一個圖像的至少一個接收裝置；

b)至少一個圖像段限定裝置，其適用于限定在所述圖像內的至少一個圖像段；

c)至少一個灰階值分配裝置，其適用于將至少一個灰階值分配給每個圖像段(灰階值；

d)至少一個像素分配裝置，其適用于將所述像素矩陣的至少一個像素分配給每個圖像段；

e)至少一個頻率分配裝置，其適用于將獨特調制頻率分配給被分配給所述至少一個圖像段的每個灰階值；

f)至少一個控制裝置，其適用于以被分配給各自的圖像段的所述獨特調制頻率來控制被分配給所述至少一個圖像段的像素矩陣的所述至少一個像素段。

調制器裝置可以適用于進行根據(jù)本發(fā)明的控制像素的方法。此外，調制器裝置可以用于根據(jù)本發(fā)明的光學檢測方法中。關于定義和實施例，可以參考上面給出的用于控制像素和光學檢測方法的方法的定義和實施例，以及下面給出的裝置的定義和實施例。

如在本發(fā)明中所使用的，“調制器裝置”通常是指適用于控制矩陣的兩個或更多個或甚至全部像素的裝置，以便調整相應的像素以將對于每個像素的不同狀態(tài)的至少兩個狀態(tài)中的一個呈現(xiàn)，每個狀態(tài)具有與通過各自的像素的光束的部分與像素相互作用的特定類型。因此，作為示例，調制器裝置可以適用于選擇性地將兩種不同類型的電壓和/或至少兩種不同類型的電流施加到由調制器裝置控制的每個像素。

至少一個調制器裝置適用于周期性地控制至少兩個像素，優(yōu)選具有不同調制頻率的矩陣中的更多像素或甚至所有像素。

如本文所使用的，“至少一個接收裝置”通常是適用于接收至少一個圖像的裝置。特別地，至少一個接收裝置適用于進行如上所述的方法步驟a)。如上面關于控制像素的方法所概述的，術語“接收至少一個圖像”通常是指至少一個圖像是被提供的、記錄的、接受的和獲得的至少一個圖像的事實。用于接收至少一個圖像的頻率可以在60和120hz之間。接收裝置可以包括用于接收或傳送圖像的端口，例如，lcd端口。

至少一個接收裝置可以被連接或并入至少一個包括至少一個圖像的數(shù)據(jù)存儲裝置。附加地或替代地，調制器裝置可以連接或并入成像裝置等，例如，cmos，其適用于提供至少一個圖像。

接收裝置可以包括至少一個圖像緩沖器。優(yōu)選地，接收裝置可以包括至少兩個圖像緩沖器。圖像緩沖器可以包括第一圖像緩沖器和第二圖像緩沖器，其中第一圖像緩沖器和第二圖像緩沖器可以從由有源圖像緩沖器和非有源圖像緩沖器組成的組中選擇。接收裝置可以適用于緩沖非有源圖像緩沖器和有源圖像緩沖器中的一個或兩個中的至少一個圖像。接收裝置可以適用于選擇非有源圖像緩沖器以進一步評估在有源圖像緩沖器內緩沖的至少一個圖像，其中接收裝置可以適用于接收和緩沖有源圖像緩沖器中的至少第二圖像，同時評估在有源圖像緩沖器內緩沖的至少一個圖像。

接收裝置可以適用于接收一圖像的序列?？梢栽诘谝粓D像緩沖器內緩沖圖像序列的第一圖像?？梢赃M一步處理第一圖像，特別是通過進行如上所述的控制像素的方法的方法步驟b)至f)，和/或可以將其轉移到調制裝置的另一個裝置。在處理第一圖像的同時，可以在第二圖像緩沖器內緩沖第二圖像。調制裝置可以包括用于緩沖多個圖像的附加緩沖器?？梢栽诘谝粓D像被處理之前或之后進行第二圖像的處理。用于接收至少一個圖像的頻率在60和120hz之間。接收裝置、圖像段限定裝置、灰階值分配裝置、像素分配裝置和頻率分配裝置中的一個或多個可以完全或部分地由以下中的一個或多個包括：存儲器裝置、處理器、如fpga、dlpc、cpld、定制vlsi-ic和/或asic的可編程邏輯。

如本文所使用的，“至少一個圖像段限定裝置”通常是適用于在圖像內限定至少一個圖像段的裝置。特別地，至少一個接收裝置適用于進行如上所述的方法步驟b)。圖像段限定裝置可以適用于選擇和/或挑選和/或標識圖像內的至少一個圖像段。

如本文所使用的，“至少一個灰階值分配裝置”通常是適用于向每個圖像段分配至少一個灰階值的裝置。特別地，至少一個接收裝置適用于進行如上所述的方法步驟c)?；译A值分配裝置可以適用于將至少一個灰階值分配給每個限定的段?；译A值分配裝置可以適用于將圖像傳送和/或編碼成灰階圖像。

如上所述，術語“灰階值”是指也諸如是一種顏色的亮度水平。因此，在一個實施例中，可以使用多個調制器裝置。多個調制器裝置中的每個調制器裝置可以適用于以至少一種特定顏色編碼所提供的圖像。像素分配裝置、頻率分配裝置和控制裝置中的一個或多個可以適用于確定和/或識別灰階圖像屬于哪個調制器裝置。因此，可以控制多個調制器裝置，例如，該調制器裝置具有像素分配裝置、頻率分配裝置和控制裝置中的一個或多個。

如本文所使用的，“至少一個像素分配裝置”通常是適用于將像素矩陣的至少一個像素分配給每個圖像段的裝置。特別地，至少一個接收裝置適用于進行如上所述的方法步驟d)。至少一個像素分配裝置可以適用于進行空間光調制器和至少一個圖像的像素的匹配。

如本文所使用的，“至少一個頻率分配裝置”通常是適用于為被分配給至少一個圖像段的每個灰階值分配獨特調制頻率的裝置。特別地，至少一個接收裝置適用于進行如上所述的方法步驟e)。頻率分配裝置可以適用于基于灰階值和獨特調制頻率之間的預定關系來分配獨特調制頻率。

將獨特調制頻率分配給至少一個灰階值可以基于灰階值與獨特調制頻率之間的預定關系。特別地，可以使用查找表。查找表可以包括灰階值列表和對應的獨特調制頻率。

控制裝置可以包括至少一個振蕩器。術語振蕩器通常是指適用于相對于獨特調制頻率控制每個像素的定時源。

調制器裝置可以適用于使得每個像素被控制在獨特的調制頻率?？刂蒲b置可以連接到空間光調制器。例如，控制裝置和空間光調制器可以電連接，例如以有線方式和/或無線連接。然而，其他連接可能是可行的。具體地，控制裝置可以連接到空間光調制器的像素，使得像素由控制裝置控制。

空間光調制器可能需要特定數(shù)據(jù)格式，例如數(shù)據(jù)串，例如，64位或128位字符串?？刂蒲b置可以適用于產(chǎn)生可以由空間光調制器進一步讀取和/或處理的所需特定數(shù)據(jù)格式的至少一個信號(例如，數(shù)據(jù)串)。所需的數(shù)據(jù)串可能不足以允許控制空間光調制器的所有像素。因此，可以以類似于陰極射線管(crt)屏幕的較短的串中讀出控制裝置的信號，例如，該串為可以通過數(shù)字微鏡裝置的像素矩陣的類型來確定線和/或塊大小的線或列塊(blockwise)。

控制裝置可以適用于為獨特調制頻率分配計數(shù)器閾值，其中控制裝置還可以適用于以預定的最大頻率f0逐步地增加計數(shù)器變量，直到達到或超過閾值，并且改變像素的狀態(tài)。預定的最大頻率可以是用于改變產(chǎn)生f0/2的光頻率的像素的狀態(tài)的最大頻率f0。用于改變像素狀態(tài)的可行獨特調制頻率fn由fn＝f0/2n確定，其中n是非零整數(shù)。

空間光調制器可以是基于微鏡或微腔技術的空間光調制器，例如德州儀器公司提供的微鏡技術?；谖㈢R或微腔技術的slm可能具有單色或多色甚至全色微鏡或微型腔。微鏡或微腔可以切換成兩個不同的位置或狀態(tài)，使得微鏡可以描繪黑白圖像。用于改變像素狀態(tài)的最大頻率可以是f0＝24khz，導致f0/2＝12khz的光頻率?；译A值分配裝置可分配的灰階值的總數(shù)可以取決于可行獨特頻率的總數(shù)。在該實施例中，數(shù)字微鏡或微腔裝置的像素可以由dlp控制器控制，dlp控制器可以是與包括dlp固件和/或vlsi-ic的存儲器件組合的fpga，其可以與第二個fpga、cpld、asic或vlsi-ic結合用于數(shù)據(jù)格式化。

調制器裝置可以適用于以不同獨特調制頻率來周期性地調制至少兩個像素。在一個實施例中，空間光調制器可以是雙極空間光調制器，其中每個像素具有至少兩個狀態(tài)?？刂蒲b置可以適用于將像素從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)，反之亦然。特別地，控制裝置可以適用于以獨特調制頻率周期性地將像素從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)。

調制裝置可以連接到至少一個評估裝置，特別是連接到以下進一步詳細描述的評估裝置。因此，評估裝置可以適用于與調制器裝置接收和/或與調制器交換數(shù)據(jù)，例如關于一組獨特調制頻率的信息和/或關于由調制器裝置接收的至少一個圖像的信息等。此外，調制裝置可以連接到至少一個光學傳感器，例如，包括cmos芯片的光學傳感器和/或空間光調制器和/或一個或多個輸出裝置。

在另一方面，公開了一種用于空間光調制的調制器組件。調制器組件包括至少一個空間光調制器和至少一個如上公開和詳細描述的調制器裝置。關于限定和實施例，可以參考上面給出的方法和裝置的限定和實施例，以及下面給出的裝置的進一步的限定和實施例。

至少一個空間光調制器可以適用于以空間分辨的方式修改光束的至少一個性質?？臻g光調制器可以具有像素矩陣，每個像素可被控制以分別修改通過像素的光束的一部分的至少一個光學性質。該至少一個調制器裝置可以適用于以不同調制頻率周期性地控制至少兩個像素。

如本文所使用的，“光束”通常是沿或多或少相同方向行進的光量。因此，優(yōu)選地，光束可以指技術人員已知的高斯光束。然而，其他光束，例如非高斯光束也是可能的。如下面進一步詳細描述的，光束可以被對象發(fā)射和/或反射。此外，光束可以被至少一個信標裝置反射和/或發(fā)射，優(yōu)選地可以是附接到或集成到對象中的一個或多個信標裝置。

如本文進一步使用的，術語“修改光束的至少一個性質”通常是指像素至少在一定程度上能夠改變通過像素的光束的部分的光束的至少一個性質的事實。優(yōu)選地，可以調整性質的變化程度以呈現(xiàn)至少兩個不同的值，包括至少兩個不同值中的一個意味著光束的該部分的不變的通過的可能性。光束的至少一個性質的修改可以以通過像素與光束的任何可行的相互作用的任何可行的方式來進行，包括吸收、透射、反射、相位變化或其它類型的光學相互作用中的一種或多種。因此，作為示例，每個像素可以采取至少兩個不同的狀態(tài)，其中像素的實際狀態(tài)可以以受控的方式可調整，其中對于每個像素，就各自的像素與通過各自像素的光束的部分的相互作用而已，該至少兩個狀態(tài)是不同的，，例如就下列的一個或多個而言是不同的：吸收、透射、反射、相位變化或像素與光束的部分的任何其它類型的相互作用。

因此，“像素”通常可以指適用于以受控的方式修改光束的部分的至少一個性質的空間光調制器的最小統(tǒng)一單位。作為示例，每個像素可以具有與光束相互作用的面積(也稱為像素面積)為1μm²至5000000μm²，優(yōu)選為100μm²至4000000μm²，優(yōu)選為1000μm²至1000000μm²，更優(yōu)選為2500μm²至50000μm²。仍然，其他實施例是可行的。

表達“矩陣”通常是指空間中的多個像素的排列，其可以是線性排列或面積排列。因此，通常，矩陣優(yōu)選地可以選自包括一維矩陣和二維矩陣的組。矩陣的像素可以被布置成形成規(guī)則圖案，其可以是矩形圖案、多邊形圖案、六邊形圖案、圓形圖案或另一種類型的圖案中的至少一者。因此，作為示例，矩陣的像素可以在笛卡爾坐標系的每一個維度和/或極坐標系中等距地排列。作為示例，矩陣可以包括100到100000000個像素，優(yōu)選地為1000到1000000個像素，更優(yōu)選為10000到500000個像素。最優(yōu)選地，矩陣是具有排列成行和列的像素的矩形矩陣。

如下面進一步詳細描述的，矩陣的像素可以相同或可以變化。因此，作為示例，矩陣的所有像素可以具有相同的光譜特性和/或可以具有相同的狀態(tài)。作為示例，每一個像素可以具有導通狀態(tài)和截止狀態(tài)，其中處于導通狀態(tài)的光可以穿過像素，或者可以由像素反射到經(jīng)過的方向或光學傳感器的方向，并且其中，在截止狀態(tài)中，光由像素阻擋或衰減，或被反射到阻擋方向中，諸如遠離光學傳感器的束收集器(beamdump)。此外，像素可以具有不同的特性，諸如不同的狀態(tài)。作為將在下面進一步詳細描述的示例，像素可以是包括不同光譜特性(諸如關于光的透射波長和/或反射波長的不同過濾特性)的彩色像素。因此，作為示例，矩陣可以是具有紅色、綠色和藍色像素或具有不同顏色的其它類型的像素的矩陣。作為示例，slm可以是全色slm，諸如全色液晶裝置和/或具有不同光譜特性的反射鏡的微鏡裝置。

在本發(fā)明的另一方面，公開了一種光檢測器。光學檢測器包括：

-根據(jù)上述調制器組件的至少一個調制器組件；

-至少一個光學傳感器，其適用于檢測通過所述空間光調制器的所述像素矩陣后的所述光束，并且適用于產(chǎn)生至少一個傳感器信號；

-適用于周期性地控制具有不同調制頻率的至少兩個像素的至少一個調制器裝置；

-至少一個評估裝置，其適用于進行頻率分析，以便確定用于獨特調制頻率的所述傳感器信號的信號分量。

調制器組件包括根據(jù)本發(fā)明的調制器裝置。關于限定和實施例，可以參考上面給出的方法和裝置的限定和實施例，以及下面給出的裝置的限定和實施例。

如本文所使用的，“光學檢測器”或在下文中簡稱為“檢測器”通常是指能夠產(chǎn)生至少一個檢測器信號和/或至少一個圖像的裝置，其響應于一個或多個光源的照射和/或響應于檢測器周圍的光學性質。因此，檢測器可以是適用于進行光學測量和成像處理中的至少一個的任意裝置。

具體地，如下面將進一步詳細描述的那樣，光學檢測器可以是用于確定至少一個對象的位置的檢測器。如本文所使用的，術語位置通常是指關于對象和/或空間中對象的至少一部分的位置和/或取向的至少一個信息項。因此，至少一個信息項可以暗示對象的至少一個點與至少一個檢測器之間的至少一個距離。如將在下面進一步詳細描述的那樣，距離可以是縱坐標，或者可以有助于確定對象的點的縱坐標。另外或替代地，可以確定關于對象和/或對象的至少一個部分的位置和/或取向的一個或多個其他信息項。作為示例，可以確定對象和/或對象的至少一個部分的至少一個橫向坐標。因此，對象的位置可以暗示對象和/或對象的至少一部分的至少一個縱坐標。附加地或替代地，對象的位置可以暗示對象和/或對象的至少一部分的至少一個橫向坐標。附加地或替代地，對象的位置可以暗示對象的指示對象在空間中的取向的至少一個取向信息。

如本文進一步使用的，術語“光學傳感器”通常是指用于檢測光束和/或其部分的諸如用于檢測由光束產(chǎn)生的照射和/或光斑的光敏裝置。結合評估裝置的光學傳感器可以如下面進一步詳細描述的那樣適應于確定對象和/或對象的至少一個部分(例如，這樣的至少一個部分：至少一個光束從該至少一個部分朝向檢測器傳播)的至少一個縱坐標。

光學檢測器可以包括一個或多個光學傳感器。在包括多個光學傳感器的情況下，光學傳感器可以相同或可以不同(使得可以包括至少兩種不同類型的光學傳感器)。如下面進一步詳細描述的，至少一個光學傳感器可以包括無機光學傳感器和有機光學傳感器中的至少一個。如本文所用，有機光學傳感器通常是指具有其中包含的至少一種有機材料的光學傳感器，優(yōu)選至少一種有機光敏材料。此外，可以使用包括無機和有機材料二者的混合光學傳感器。

該至少一個光學傳感器具體可以是或可以包括至少一個縱向光學傳感器和/或至少一個橫向光學傳感器。對于術語“縱向光學傳感器”和“橫向光學傳感器”的潛在限定以及這些傳感器的潛在實施例，可以作為示例，參考如wo2014/097181a1所示的至少一個縱向光學傳感器和/或至少一個橫向光學傳感器。其他設置是可行的。

至少一個光學傳感器適用于在光束通過空間光調制器的像素矩陣之后，即在由空間光調制器傳輸和/或由空間光調制器反射之后檢測光束。如本文所使用的，術語“檢測”通常是指光學傳感器適用于根據(jù)光束在光學傳感器引導中的光束的至少一個性質產(chǎn)生至少一個傳感器信號，優(yōu)選地取決于光束的強度。然而，如下面將進一步詳細描述的那樣，傳感器信號可以附加地或替代地取決于光束的其他性質，例如光束的寬度。傳感器信號優(yōu)選地可以是電信號，例如電流和/或電壓。傳感器信號優(yōu)選地可以是電信號，諸如電流和/或電壓。傳感器信號可以是連續(xù)的或不連續(xù)的信號。此外，傳感器信號可以是模擬信號或數(shù)字信號。此外，光學傳感器本身和/或結合光學檢測器的其它部件可以適于諸如通過濾波和/或平均來處理或預處理檢測器信號，以便提供處理后的檢測器信號。因此，作為示例，可以使用帶通濾波器，以便僅發(fā)送特定頻率范圍的檢測器信號。其它類型的預處理是可行的。在下面，當引用檢測器信號時，在使用原始檢測器信號的情況與預處理檢測器信號用于進一步評估的情況之間將不會有差異。

如本文進一步使用的，術語“評估裝置”通常指適用于進行命名操作的任意裝置。評估裝置可以包含一個或多個子裝置，諸如測量裝置、頻率分析器(優(yōu)選相敏頻率分析器)、傅里葉分析器、以及解調裝置中的一者或多者。因此，作為示例，評估裝置可以包括適于將特定調制頻率與檢測器信號相混合的至少一個頻率混合裝置?？梢酝ㄟ^使用低通濾波器對以這種方式獲得的混合信號進行濾波，以便獲得解調后的信號。通過使用一組頻率，可以由評估裝置生成各種頻率的解調信號，從而提供頻率分析。頻率分析可以是在頻率或相位范圍內的全頻率分析，或者可以是用于一個、兩個或更多個預定或可調頻率和/或相位的選擇性頻率分析器。

如在此所使用的，術語“頻率分析”通常是指評估裝置可以適于以頻率選擇的方式評估檢測器信號，從而將傳感器信號的信號分量分離成至少兩個不同的頻率和/或相位(即根據(jù)它們的頻率f和/或根據(jù)它們的相位)的事實。因此，信號分量可以根據(jù)它們的頻率f和/或相位分離，后者即使在這些信號分量可以具有相同的頻率f的情況下也可以分離。因此，頻率分析通常可以適于根據(jù)頻率和相位中的一者或多者來分離信號分量。因此，對于每一個調制頻率，可以通過頻率分析來確定一個或多個信號分量。因此，通常，可以以相敏的方式或非相敏感的方式執(zhí)行頻率分析。

頻率分析可以在一個、兩個或更多個不同的頻率處進行，從而在這些一個、兩個或更多個不同的頻率處獲得傳感器信號的信號分量。兩個或更多個不同的頻率可以是離散頻率，或者可以是連續(xù)的頻率范圍，諸如頻率間隔中的連續(xù)頻率范圍。頻率分析儀通常在高頻電子學領域中是已知的。

優(yōu)選地，評估裝置適用于對獨特調制頻率進行頻率分析。因此，優(yōu)選地，評估裝置至少適于確定傳感器信號的針對調制器裝置所使用的不同獨特調制頻率的頻率分量。事實上，調制器裝置甚至可以完全地或部分地是評估裝置的一部分，反之亦然。因此，作為示例，可以提供一個或多個信號發(fā)生器，其提供調制器裝置所使用的獨特調制頻率和用于頻率分析的頻率。作為示例，所生成的至少一個信號可以用于提供一組獨特調制頻率，以便周期性地控制至少兩個像素，優(yōu)選更多或甚至所有像素，并且為頻率分析提供一組相同的獨特調制頻率。因此，可以將該組獨特調制頻率的每一個獨特調制頻率提供給相應的像素。此外，可以將該組獨特調制頻率的每一個獨特調制頻率提供給評估裝置的解調裝置，以便用相應的獨特調制頻率解調傳感器信號，從而獲得相應獨特調制頻率的信號分量。因此，可以由評估裝置生成一組信號分量，該組信號分量的每一個信號分量對應于該組獨特調制頻率的相應獨特調制頻率，并且因此對應于矩陣的相應像素。因此，優(yōu)選地，評估裝置可以適于在信號分量中的每一個信號分量和空間光調制器的像素矩陣的像素之間建立明確的相關性。換言之，評估裝置可以適于將由至少一個光學傳感器提供的傳感器信號分離成由經(jīng)過相應像素的光部分生成的信號分量和/或將信號分量分配給矩陣的特定像素。

在提供多個光學傳感器的情況下，評估裝置可以適于單獨或共同地對光學傳感器中的每一個光學傳感器執(zhí)行上述頻率分析，或者可以適于僅對一個或多個光學傳感器執(zhí)行上述頻率分析。

如將在下面進一步詳細描述的，評估裝置可以包括至少一個數(shù)據(jù)處理裝置，諸如至少一個微控制器或處理器。因此，作為示例，至少一個評估裝置可以包括至少一個數(shù)據(jù)處理裝置，至少一個數(shù)據(jù)處理裝置具有存儲在其上的包括多個計算機命令的軟件代碼。另外或備選地，評估裝置可以包括一個或多個電子部件，諸如一個或多個頻率混合裝置和/或一個或多個濾波器，諸如一個或多個帶通濾波器和/或一個或多個低通濾波器。因此，作為示例，評估裝置可以包括用于執(zhí)行頻率分析的至少一個傅立葉分析器和/或至少一個鎖相放大器，或者優(yōu)選地，一組鎖相放大器。因此，作為示例，在提供一組調制頻率的情況下，評估裝置可以包括用于該組調制頻率中的每個獨特調制頻率的單獨的鎖相放大器，或者可以包括適于諸如順序地或同時地對于獨特調制頻率中的兩個或更多個執(zhí)行頻率分析的一個或多個鎖相放大器。該種鎖相放大器通常在本領域中是已知的。

作為示例，評估裝置可以包括適用于進行沃爾什分析的至少一個沃爾什分析器。因此，如本文所使用的，術語“沃爾什分析器”通常是指適用于或被配置為進行沃爾什分析的任意裝置。作為示例，沃爾什分析器可以完全或部分地在軟件和/或硬件中實現(xiàn)。此外，沃爾什分析器可以完全或部分地集成到或可以包括至少一個數(shù)據(jù)處理裝置(諸如至少一個處理器和/或至少一個專用集成電路(asic))。沃爾什分析器可以完全或部分地集成到評估裝置中和/或完全或部分地被實現(xiàn)到至少一個單獨的裝置中。

鑒于信號處理和信號處理裝置，除傅里葉變換之外或者替代傅立葉變換，而使用沃爾什變換是特別有利的。沃爾什變換可以僅使用加法和減法處理來實現(xiàn)，而使用傅里葉變換，數(shù)字信號處理器可能需要以適用于處理浮點數(shù)。因此，當使用沃爾什變換時，可以使用與進行傅里葉變換所需的數(shù)字信號處理器相比較簡單的數(shù)字信號處理器。因此，使用沃爾什函數(shù)和變換具體可能會帶來成本效益。

頻率分析的性能可能受噪聲影響，使得噪聲的存在可能導致重建誤差，并且噪聲可能會限制重建的質量。使用沃爾什變換，與使用傅里葉變換相比，可能會發(fā)生較低的重構誤差。

在進行頻率分析之前，可以通過濾波處理來修改信號。因此，評估裝置和/或沃爾什分析器可以包括至少一個濾波裝置，該濾波裝置適用于在進行頻率分析之前對信號進行濾波。在信號(特別是由沃爾什函數(shù)組成的信號)在頻率分析之前被濾波的情況下，沃爾什函數(shù)的系數(shù)可能受到影響。沃爾什函數(shù)可以分布在頻域上，使得每個沃爾什函數(shù)的效果可能不同。對沃爾什系數(shù)的這種影響可以通過校準每個沃爾什系數(shù)，特別是通過振幅校準來考慮。校準過程可以在測量之前和/或期間進行。在對于每個沃爾什函數(shù)的第一校準步驟中，可以模擬具有和不應用濾波處理的重建，并且可以與原始沃爾什函數(shù)進行比較。在進一步的校準步驟中，可以調整沃爾什系數(shù)?？梢灾貜瓦M行校準過程，例如以提高重建質量。

評估裝置可以連接到或可以包括至少一個另外的數(shù)據(jù)處理裝置，其可以用于信息(諸如由光學傳感器和/或由評估裝置獲得的信息)的顯示、可視化、分析、分發(fā)、通信或進一步處理中的一者或多者。作為示例，數(shù)據(jù)處理裝置可以連接或并入顯示器、投影儀、監(jiān)視器、lcd、tft、led圖案或另外的可視化裝置中的至少一者。它可以進一步連接或并入能夠使用電子郵件、文本消息、電話、藍牙、wi-fi、紅外線或互聯(lián)網(wǎng)接口、端口或連接中的一個或多個發(fā)送加密或未加密信息的通信裝置或通信接口、連接器或端口中的至少一個。作為示例，數(shù)據(jù)處理裝置可以使用協(xié)議族或棧的通信協(xié)議來與評估裝置或另一裝置交換信息，其中通信協(xié)議具體可以是如下中的一個或多個：tcp、ip、udp、ftp、http、imap、pop3、icmp、iiop、rmi、dcom、soap、dde、nntp、ppp、tls、e6、ntp、ssl、sftp、https、telnet、smtp、rtps、acl、sco、l2cap、rip或另一協(xié)議。協(xié)議族或棧具體可以是tcp/ip、ipx/spx、x.25、ax.25、osi、appletalk或另一協(xié)議族或棧中的一種或多種。數(shù)據(jù)處理裝置可以進一步連接或并入處理器、圖形處理器、cpu、開放多媒體應用平臺(omap^tm)、集成電路、片上系統(tǒng)(諸如來自applea序列或三星s3c2序列的產(chǎn)品)、微控制器或微處理器、一個或多個存儲器塊(諸如rom、ram、eeprom或閃存)、定時源(諸如振蕩器或鎖相環(huán)、計數(shù)計時器、實時定時器)或上電復位發(fā)生器、穩(wěn)壓器、電源管理電路或dma控制器中的至少一者。各個單元可以進一步通過諸如amba總線的總線連接。

評估裝置和/或數(shù)據(jù)處理裝置可以通過另一外部接口或端口(諸如串行或并行接口或端口、usb、centronics端口、firewire、hdmi、以太網(wǎng)、藍牙、rfid、wi-fi、usart或spi，或諸如adc或dac中的一者或多者的模擬接口或端口，或標準化接口或端口中的一者或多者)連接至諸如使用諸如cameralink的rgb接口的2d相機裝置的另一裝置，或具有另一外部接口或端口。評估裝置和/或數(shù)據(jù)處理裝置可以進一步通過處理器間接口或端口、fpga-fpga接口或串行或并行接口端口中的一者或多者來連接。評估裝置和數(shù)據(jù)處理裝置可以進一步連接到光盤驅動器、cd-rw驅動器、dvd+rw驅動器、閃存驅動器、存儲卡、磁盤驅動器、硬盤驅動器、固態(tài)磁盤或固態(tài)硬盤中的一者或多者。

評估裝置和/或數(shù)據(jù)處理裝置可以由一個或多個另一外部連接器(諸如電話連接器、rca連接器、vga連接器、公母同體連接器、usb連接器、hdmi連接器、8p8c連接器、bcn連接器、iec60320c14連接器、光纖連接器、d超小型連接器、rf連接器、同軸連接器、scart連接器、xlr連接器中的一者或多者)連接或具有一個或多個另一外部連接器，和/或可以為這些連接器中的一個或多個并入至少一個合適的插座。

評估裝置可以通過與調制裝置的至少一個接口連接。因此，評估裝置可以適用于接收和/或與調制器裝置數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)諸如為關于一組獨特調制頻率的信息和/或關于由調制器裝置接收的至少一個圖像的信息等。此外，評估裝置可以連接到至少一個光學傳感器(例如，包括cmos芯片的光學傳感器)和/或空間光調制器和/或一個或多個輸出裝置。

并入根據(jù)本發(fā)明的一個或多個光學檢測器、評估裝置或數(shù)據(jù)處理裝置的單個裝置(諸如并入光學傳感器、光學系統(tǒng)、評估裝置、通信裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、接口、片上系統(tǒng)、顯示裝置或另一電子裝置中的一個或多個)的可能實施例是：移動電話、個人計算機、平板電腦、電視機、游戲機或另一娛樂裝置。在另一實施例中，將在下面進一步詳細描述的3d相機功能可集成在用傳統(tǒng)2d數(shù)字相機可獲得的裝置中，而在裝置的殼體或外觀上沒有明顯的差異，其中對于用戶的明顯的差異可能只是獲取和/或處理3d信息的功能。

具體地，并入光學檢測器和/或其一部分(諸如評估裝置和/或數(shù)據(jù)處理裝置)的實施例可以是：并入顯示裝置的移動電話、數(shù)據(jù)處理裝置、光學傳感器(可選地傳感器光學器件)、以及評估裝置，用于3d相機的功能。具體地，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以適于集成在娛樂裝置和/或諸如移動電話的通信裝置中。

本發(fā)明的另一實施例可以是光學檢測器或其一部分(諸如評估裝置和/或數(shù)據(jù)處理裝置)在用于汽車、用于自主駕駛或用于諸如戴姆勒智能駕駛系統(tǒng)(daimler’sintelligentdrivesystem)的汽車安全系統(tǒng)的裝置中的并入，其中，作為示例，并入光學傳感器、可選地一個或多個光學系統(tǒng)、評估裝置、可選地通信裝置、可選地數(shù)據(jù)處理裝置、可選地一個或多個接口、可選地片上系統(tǒng)、可選地一個或多個顯示裝置、或可選地另一電子裝置中的一者或多者的裝置可以是車輛、汽車、卡車、火車、自行車、飛機、船舶、摩托車的一部分。在汽車應用中，將裝置集成到汽車設計中可能需要以從外部或內部看的最小可視性將光學傳感器，可選的光學器件或裝置集成。光學檢測器或其一部分(諸如評估裝置和/或數(shù)據(jù)處理裝置)可以特別適用于到汽車設計中的這種集成。

本發(fā)明基本上可以使用用于將頻率分量分配給空間光調制器的特定像素的頻率分析。通常，復雜的顯示技術和具有高分辨率和/或高質量的合適的復雜空間光調制器以低成本廣泛獲得，而光學傳感器的空間分辨率通常在技術上是具有挑戰(zhàn)性的。因此，代替使用像素化光學傳感器，本發(fā)明提供了可能使用大面積光學傳感器或光學傳感器的優(yōu)點，該大面積光學傳感器或光學傳感器具有低分辨率，與像素化空間光調制器組合，結合經(jīng)由頻率分析分配傳感器信號的信號分量給像素化空間光調制器的相應像素。因此，可以使用低成本的光學傳感器，或者可以使用可以關于其它參數(shù)而不是諸如透明度、低噪聲和高信號質量或顏色的分辨率來優(yōu)化的光學傳感器。由此施加的空間分辨率和技術挑戰(zhàn)可以從光學傳感器轉移到空間光調制器。

至少一個空間光調制器可進一步適于和/或被控制以提供一個或多個光圖案。因此，至少一個空間光調制器可以被控制成使得一個或多個光圖案朝向至少一個光學傳感器(諸如朝向至少一個縱向光學傳感器)反射和/或傳輸。至少一個光圖案通常可以是或可以包括至少一個通用光圖案和/或可以是或可以包括至少一個光圖案，該至少一個光圖案取決于由光學檢測器捕獲的空間或場景和/或可以取決于由光學檢測器捕獲的場景的特定分析。通用圖案的示例是：基于條紋的圖案(參見例如t.peng：“用于使用數(shù)字邊緣投影的三維形狀測量的算法和模型”，馬里蘭大學(collegepark，md.)，2007年1月16日-可在http://drum.lib.umd.edu//handle/1903/6654處獲得)和/或基于灰度碼的圖案(參見例如http://en.wikipedia.org/wiki/gray_code)。這些類型的圖案通常用于基于結構化光照射的3d識別(參見例如http://en.wikipedia.org/wiki/structured-light_3d_scanner)或邊緣投影)。

空間光調制器和光學傳感器可以在空間上分離，諸如通過將這些部件建立為光學檢測器的單獨部件。作為示例，沿著光學檢測器的光軸，空間光調制器可以與至少一個光學傳感器分離至少0.5mm，優(yōu)選地至少1mm，并且更優(yōu)選地至少2mm。然而，其它實施例是可行的，諸如通過將空間光調制器完全或部分地集成到光學傳感器中。

根據(jù)本發(fā)明的該基本原理的光學檢測器可以通過可以單獨或以任何可行的組合使用的各種實施例來進一步開發(fā)。

因此，如上所述，評估裝置可以進一步適于根據(jù)信號分量的獨特調制頻率將每一個信號分量分配給相應的像素。對于進一步的細節(jié)，可以參考上面給出的實施例。因此，作為示例，可以使用一組獨特調制頻率，每一個獨特調制頻率被分配給矩陣的特定像素，其中評估裝置可以適于至少針對獨特調制頻率組的獨特調制頻率執(zhí)行傳感器信號的頻率分析，從而至少針對這些獨特調制頻率導出信號分量。如上所述，相同的信號發(fā)生器可以用于調制器裝置和用于頻率分析二者。優(yōu)選地，調制器裝置可以適于使得像素中的每一個像素以獨特調制頻率來控制。因此，通過使用獨特調制頻率，可以建立調制頻率和相應像素之間明確定義的關系，以使得每一個信號分量可以經(jīng)由獨特調制頻率分配給相應的像素。其它實施例仍是可行的，諸如通過將光學傳感器和/或空間光調制器細分成兩個或更多個區(qū)域。其中，空間光調制器的每一個區(qū)域與光學傳感器和/或其一部分相結合可以適于執(zhí)行上述分配。因此，作為示例，可以將該組調制頻率提供給空間光調制器的第一區(qū)域和空間光調制器的至少一個第二區(qū)域。從第一區(qū)域生成的傳感器信號和從第二區(qū)域生成的傳感器信號之間的傳感器信號的信號分量中的不確定性可以通過其它手段(諸如通過使用附加調制)來解決。

因此，通常，調制器裝置可以適于控制至少兩個像素，優(yōu)選更多的像素，甚至是矩陣的所有像素，每一個像素具有精確的一個獨特調制頻率或者每一個像素具有兩個或更多個獨特調制頻率。因此，可以用一個獨特調制頻率、兩個獨特調制頻率或更多的獨特調制頻率來調制單個像素。這些類型的多頻調制通常在高頻電子學領域中是已知的。

如上所述，調制器裝置可適于以不同獨特調制頻率周期性地調制至少兩個像素。更優(yōu)選地，如上所討論，調制器裝置可以提供或可以利用一組獨特調制頻率，該組獨特調制頻率的每一個獨特調制頻率被分配給特定像素。作為示例，該組獨特調制頻率可以包括至少兩個獨特調制頻率，更優(yōu)選至少五個獨特調制頻率，最優(yōu)選至少10個獨特調制頻率，至少50個獨特調制頻率，至少100個獨特調制頻率，至少500個獨特調制頻率或至少1000個獨特調制頻率。其它實施例是可行的。

如上面更詳細所述的，評估裝置優(yōu)選地可以適于通過用不同的獨特調制頻率解調傳感器信號來執(zhí)行頻率分析。為此，評估裝置可以包含一個或多個解調裝置，諸如一個或多個頻率混合裝置、一個或多個頻率濾波器，諸如一個或多個低通濾波器或一個或多個鎖相放大器和/或傅里葉分析器。評估裝置優(yōu)選地可以適于在預定和/或可調節(jié)的頻率范圍上執(zhí)行離散或連續(xù)的傅里葉分析。此外，評估裝置優(yōu)選地可以包括適用于進行沃爾什分析的至少一個沃爾什分析器。

如上所討論，評估裝置優(yōu)選地可以適于使用同樣由調制器裝置使用的相同的一組獨特調制頻率，以使得調制器裝置對空間光調制器的調制和評估裝置對傳感器信號的解調優(yōu)選地以一組相同的獨特調制頻率發(fā)生。

進一步的優(yōu)選實施例涉及由空間光調制器以空間分辨的方式修改的光束的至少一個特性，優(yōu)選至少一個光學特性。因此，優(yōu)選地，由空間光調制器以空間分辨的方式修改的光束的至少一個特性是選自以下組的至少一個特性：光束部分的強度；光束部分的相位；光束部分的光譜特性，優(yōu)選為顏色；光束部分的極化；光束部分的傳播方向。作為示例，如上所述，對于每一個像素，空間光調制器可以適于導通或截止經(jīng)過該相應像素的光部分，即適于在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換，在第一狀態(tài)中光的一部分可以朝向光學傳感器行進，并且在第二狀態(tài)中防止光的該部分朝向光學傳感器行進。其它選項仍是可行的，諸如在具有像素的第一透射的第一狀態(tài)和具有不同于第一透射的像素的第二透射的第二狀態(tài)之間的強度調制。其它選項是可行的。

優(yōu)選地，至少一個空間光調制器可以包括選自以下組的至少一個空間光調制器：基于液晶技術的空間光調制器，諸如一個或多個液晶空間光調制器；基于微機械系統(tǒng)的空間光調制器，諸如基于微鏡系統(tǒng)(具體是微鏡陣列)的空間光調制器；基于干涉調制的空間光調制器；基于聲光效應的空間光調制器；基于電光效應的空間光調制器，具體地基于普克爾效應和/或克爾效應；透射空間光調制器，其中光束穿過像素矩陣，并且其中像素適于以單獨可控的方式修改穿過相應像素的光束的每一個部分的光學特性；反射空間光調制器，其中像素具有獨立可控的反射特性，并且適于單獨地改變由相應像素反射的光束的每一個部分的傳播方向；透射空間光調制器，其中像素具有單獨可控的反射特性，并且適于通過控制分配給相應像素的微鏡的位置來單獨地改變每一個像素的透射；基于干涉式調制的空間光調制器，其中光束穿過像素矩陣，并且其中像素適于通過修改像素的干涉效應來修改穿過相應像素的光束的每一個部分的光學特性；電致變色空間光調制器，其中像素具有由施加到相應像素的電壓可單獨控制的可控光譜特性；聲光空間光調制器，其中像素的雙折射可由聲波控制；電光空間光調制器，其中像素的雙折射可由電場控制，優(yōu)選地基于普克爾效應和/或克爾效應的空間光調制器；包括可調光學元件的至少一個陣列(諸如可調焦透鏡陣列、自適應液體微透鏡的區(qū)域、透明微棱鏡陣列中的一者或多者)的空間光調制器。這些類型的空間光調制器通常是本領域技術人員已知的，并且至少部分地是可商購的。因此，作為示例，至少一個空間光調制器可以包括選自以下組的至少一個空間光調制器：液晶裝置，優(yōu)選有源矩陣液晶器件，其中像素是單獨可控的液晶裝置單元；微鏡裝置，其中像素是微鏡裝置的微鏡，其可關于微鏡反射表面的取向單獨可控；電致變色裝置，其中像素是電致變色裝置的單元，其具有通過施加到相應單元的電壓單獨控制的光譜特性；聲光裝置，其中像素是聲光裝置的單元，其具有通過施加到單元的聲波可單獨控制的雙折射；電光裝置，其中像素是電光裝置的單元，其具有通過施加到單元的電場可單獨控制的雙折射。兩種或多種命名技術的組合是可行的。微鏡裝置通?？缮藤?，諸如實現(xiàn)所謂的技術的微鏡裝置。

如上所述，像素修改光束的至少一個特性的能力在像素矩陣上可以是均勻的。備選地，像素修改至少一個特性的能力可以在像素之間不同，以使得像素矩陣的至少一個第一像素具有修改特性的第一能力，以及像素矩陣的至少一個第二像素具有修改特性的第二能力。此外，可以通過像素修改光束的多于一個的特性。再次，像素可以能夠修改光束的相同特性或光束的不同類型的特性。因此，作為示例，至少一個第一像素可以適于修改光束的第一特性，并且至少一個第二像素可以適于修改不同于光束的第一特性的光束的第二特性。此外，像素修改通過相應像素的光束的一部分的至少一個光學特性的能力可以取決于光束的光譜特性，具體是光束的顏色。因此，作為示例，像素修改光束的至少一個特性的能力可以取決于光束的波長和/或光束的顏色，其中術語“顏色”通常指光束強度的光譜分布。再次，像素可以具有均勻的特性或不同的特性。因此，作為示例，至少一個第一像素或至少一個第一像素組可以具有在藍色光譜范圍中具有高透射率的濾光特性，第二組像素可具有在紅色光譜范圍中具有高透射率的濾光特性，并且第三組像素可以具有在綠色光譜范圍中具有高透射率的濾光特性。通常，可以存在針對具有不同透射范圍的光束的濾波特性的至少兩組像素，其中每一組內的像素另外可以在至少一個低透射狀態(tài)和至少一個高透射狀態(tài)之間切換。其它實施例是可行的。

如上所述，空間光調制器可以是透明的空間光調制器或非透明的空間光調制器。在后者情況下，優(yōu)選地，空間光調制器是諸如具有多個微鏡的微鏡裝置的反射空間光調制器，每一個微鏡形成微鏡裝置的像素，其中每一個微鏡可以在至少兩個取向之間單獨切換。因此，作為示例，每一個微鏡的第一取向可以是其中通過微鏡的光束部分(即入射在微鏡上)被導向光學傳感器的取向，并且第二取向可以是其中通過微鏡的光束部分(即入射在微鏡上)的取向被導向另一方向并且不到達光學傳感器(例如通過被引導到一個束收集器)的取向。

另外或備選地，空間光調制器可以是透射空間光調制器，優(yōu)選地是其中像素的透射率可以切換(優(yōu)選地，單獨切換)的透射空間光調制器。因此，作為示例，空間光調制器可以包括至少一個透明液晶裝置，諸如廣泛用于投影目的的液晶裝置，例如，用于演示目的的投影機。液晶裝置可以是具有相同光譜特性的像素的單色液晶裝置，或者可以是具有不同光譜特性像素(諸如紅綠色和藍色像素)的多色或甚至全色液晶裝置。

如上所述，評估裝置優(yōu)選地適于將信號分量中的每一個信號分量分配給矩陣的像素。評估裝置可以進一步適于通過評估信號分量來確定由光束照射矩陣的哪些像素。因此，由于每一個信號分量可以經(jīng)由唯一的相關性對應于特定像素，所以光譜分量的評估可以導致對像素的照射的評估。作為示例，評估裝置可以適于將信號分量與至少一個閾值進行比較，以便確定被照射像素。該至少一個閾值可以是固定閾值或預定閾值，或者可以是可變或可調閾值。作為示例，可以選擇高于信號分量的典型噪聲的預定閾值，并且在相應像素的信號分量超過閾值的情況下，可以確定像素的照射。至少一個閾值可以是所有信號分量的統(tǒng)一閾值，或者可以是相應信號分量的個體閾值。因此，在不同的信號分量傾向于示出不同程度的噪聲的情況下，可以選擇個體閾值以便考慮這些個體噪聲。

評估裝置可以進一步適于通過識別由光束照明的矩陣像素的橫向位置來識別光束的至少一個橫向位置和/或光束的取向，諸如相對于檢測器的光軸的取向。因此，作為示例，可以通過評估信號分量識別具有最高照明的至少一個像素，來識別像素矩陣上的光束的中心。具有最高照明的至少一個像素可以位于矩陣的特定位置處，然后再次將該特定位置識別為光束的橫向位置。在這方面，通常，可以參考歐洲專利申請?zhí)杄p13171901.5中公開的確定光束的橫向位置的原理，盡管其它選項是可行的。

通常，如以下將使用的，可以定義檢測器的幾個方向。因此，可以在坐標系中定義對象的位置和/或取向，該坐標系優(yōu)選地可以是檢測器的坐標系。因此，檢測器可以構成如下坐標系，在該坐標系中檢測器的光軸形成z軸，并且另外可以提供垂直于z軸并且彼此垂直的x軸和y軸。作為示例，檢測器和/或檢測器的一部分可以停留在該坐標系中的特定點處，諸如在該坐標系的原點。在該坐標系中，與z軸平行或反平行的方向可以被認為是縱向方向，并且沿z軸的坐標可以被認為是縱坐標。垂直于縱向方向的任意方向可以被認為是橫向方向，并且x和/或y坐標可以被認為是橫坐標。

備選地，可以使用其它類型的坐標系。因此，作為示例，可以使用極坐標系，其中光軸形成z軸，并且其中距z軸的距離和極角可用作附加坐標。再次，與z軸平行或反平行的方向可以被認為是縱向方向，并且沿z軸的坐標可以被認為是縱坐標。垂直于z軸的任何方向可以被認為是橫向方向，并且極坐標和/或極角可以被認為是橫坐標。

可以以各種方式使用像素矩陣上的光束的中心，其可以是光束在像素矩陣上的中心點或中心區(qū)。因此，可以確定用于光束中心的至少一個橫坐標，其在下面同樣將被稱為光束中心的xy坐標。

此外，光束中心的位置可以允許獲得與朝向檢測器傳播的光束所源自的對象的橫向位置和/或相對方向有關的信息。因此，由光束照明的矩陣的像素的橫向位置通過確定具有通過光束的最高照明的一個或多個像素來確定。為此目的，可以使用檢測器的已知成像特性。作為示例，從對象向檢測器傳播的光束可以直接入射在特定區(qū)域上，并且從該區(qū)域的位置或者特別地從光束的中心的位置，可以導出對象的橫向位置和/或方向?？蛇x地，檢測器可以包括具有光學特性的至少一個傳送裝置，諸如至少一個透鏡或透鏡系統(tǒng)。通常，由于傳送裝置的光學特性是已知的，諸如通過使用已知的成像方程和/或從射線光學或矩陣光學已知的幾何關系，因此在使用一個或多個傳送裝置的情況下光束在像素矩陣上的中心位置同樣可以用于導出關于對象的橫向位置的信息。因此，通常，通過評估光束的橫向位置和光束的取向中的至少一個，評估裝置可以適于識別朝向檢測器傳播的光束所源自的對象的橫向位置以及朝向檢測器傳播的光束所源自的對象的相對方向中的一個或多個。在這方面，作為示例，同樣可以參考一個或多個橫向光學傳感器，如歐洲專利申請?zhí)杄p13171901.5、美國臨時申請?zhí)?1/739,173或美國臨時申請?zhí)?1/749964中的一個或多個所公開的。然而，其它選項是可行的。

通過進一步評估光譜分析的結果，具體地通過評估信號分量，評估裝置可以進一步適于導出與光束有關和/或與光束從其朝向檢測器傳播的對象的位置有關的一項或多項其它信息。因此，作為示例，評估裝置可以適于導出選自以下組的一項或多項信息：光束從其朝向檢測器傳播的對象的位置；光束在空間光調制器的像素矩陣上的橫向位置；光束在空間光調制器的像素矩陣的位置處的寬度；光束的顏色和/或光束的光譜特性；光束從其朝向檢測器傳播的對象的縱坐標。以下將更詳細地給出這些信息項的示例和導出這些信息項。

因此，作為示例，評估裝置可以適于通過評估信號分量來確定光束的寬度。通常，如在本文所使用的，術語“光束的寬度”是指由光束在像素矩陣上生成的照明光斑的(具體地在垂直于光束的傳播的局部方向(諸如上面提及的z軸)的平面中的)橫向擴展的任意量度。因此，作為示例，光束的寬度可以通過提供光斑的面積、光斑直徑、光斑的等效直徑、光斑的半徑或者光斑的等效半徑中的一個或多個來指定。作為示例，可以指定所謂的束腰，以便確定光束在空間光傳感器的位置處的寬度，如下面將進一步詳細描述的。具體地，評估裝置可以適于識別分配給由光束照明的像素的信號分量，并從像素布置的已知幾何特性確定在空間光傳感器位置處的光束的寬度。因此，具體地，在矩陣的像素位于矩陣的已知位置的情況下，其通常是這種情況，通過頻率分析導出的相應像素的信號分量可以變換為由光束對空間光傳感器的照明的空間分布，從而能夠導出關于在空間光傳感器的位置處的光束的寬度的至少一項信息。

在已知光束的寬度的情況下，該寬度可以用于導出關于光束從其朝向檢測器行進的對象的位置的一項或多項信息。因此，使用光束的寬度與光束從其朝向檢測器傳播的對象和檢測器之間的距離之間的已知或可確定的關系，評估裝置可以適于確定對象的縱坐標。對于通過評估光束的寬度來導出對象的縱坐標的一般原理，可以參考wo2012/110924a1、ep13171901.5、us臨時申請?zhí)?1/739,173或美國臨時申請?zhí)?1/749964中的一個或多個。

因此，作為示例，評估裝置可以適于對像素中的每一個將相應像素的信號分量與至少一個閾值比較，以便確定像素是否是被照明像素。該至少一個閾值可以是用于像素中的每一個的個體閾值，或者可以是用于整個矩陣的統(tǒng)一閾值的閾值。如上所述，閾值可以是預定的和/或固定的。備選地，該至少一個閾值可以是可變的。因此，可以對于每一個測量或每一組測量單獨確定至少一個閾值。因此，可以提供適于確定閾值的至少一個算法。

評估裝置通?？梢赃m于通過比較像素的信號來確定像素中具有最高照明的至少一個像素。因此，檢測器通?？梢赃m于確定具有由光束的最高照明強度的一個或多個像素和/或矩陣的面積或區(qū)域。作為示例，以這種方式，可以確定由光束照明的中心。

可以以各種方式使用最高照明和/或關于最高照明的至少一個面積或區(qū)域的信息。因此，如上所述，至少一個上述閾值可以是可變閾值。作為示例，評估裝置可以適于選擇上述至少一個閾值作為具有最高照明的至少一個像素的信號的分數(shù)。因此，評估裝置可以適于通過將具有最高照明的至少一個像素的信號乘以因子1/e²來選擇閾值。如下面將進一步詳細描述的，對于至少一個光束，假設高斯傳播特性的情況是特別優(yōu)選的，因為閾值1/e²通常確定在光學傳感器上由高斯光束生成的具有束半徑或束腰w的光斑的邊界。

評估裝置可以適于通過使用光束的寬度或者與其相當?shù)挠晒馐彰鞯南袼氐臄?shù)量n與對象的縱坐標之間的預定關系來確定對象的縱坐標。因此，通常，由于傳播特性對本領域技術人員通常是已知的，光束的直徑隨著傳播(諸如隨著傳播的縱坐標)而變化。照明像素的數(shù)量與對象的縱坐標之間的關系可以是經(jīng)驗確定的關系和/或可以分析地確定。

因此，作為示例，校準處理可用于確定光束的寬度和/或照明像素的數(shù)量與縱坐標之間的關系。另外或備選地，如上所述，該預定關系可以基于光束是高斯光束的假設。光束可以是具有精確的一個波長λ的單色光束，或者可以是具有多個波長或一個波長光譜的光束，其中，作為示例，光譜的中心波長和/或光譜的特征峰波長可以被選擇為光束的波長λ。

作為分析確定的關系的示例，可以通過假設光束的高斯特性導出的預定關系可以是：

其中z是縱坐標，

其中wu是當在空間中傳播時光束的最小光束半徑，

其中z0是光束的瑞利長度，λ是光束的波長。

該關系通常可以從沿著坐標系的z軸行進的高斯光束的強度i的一般方程導出，其中r是垂直于z軸的坐標，并且e是光束的電場：

對于特定的z值，通常表示高斯曲線的高斯光束的橫向輪廓的束半徑w被定義為距z軸的特定距離，在該特定距離處，幅度e已經(jīng)降至為1/e(約36％)的值并且強度i已經(jīng)降至1/e2。在上述給出的高斯方程中(同樣可能出現(xiàn)在其它z值處，例如當執(zhí)行z坐標變換時)在坐標z＝0處出現(xiàn)的最小束半徑由w0表示。取決于z坐標，當光束沿著z軸傳播時，束半徑通常遵循以下方程：

被照射像素的數(shù)量n與光學傳感器的被照射面積a成比例：

n～a(4)

或者在使用多個空間光調制器i＝1，...，n的情況下，對于每一個光學傳感器，被照射像素的數(shù)量ni與相應空間光調制器的被照射面積ai成比例

ni～ai(4')

并且具有半徑w的圓的一般面積：

a＝π·w²，(5)

可以導出被照射像素的數(shù)量和z坐標之間的以下關系：

或

相應地，為如上所述。因此，n或ni分別是以強度oi＝i0/e²照射的圓內的像素數(shù)，作為示例，n或ni可以通過對像素的簡單計數(shù)和/或諸如直方圖分析的其它方法來確定。換言之，z坐標和被照明像素的數(shù)量n或ni之間的定義明確的關系可以分別用于確定對象和/或對象的至少一個點的縱坐標z，諸如至少一個信標裝置的至少一個縱坐標，該至少一個信標裝置為集成到對象中和/或附接到對象中的一個。

在上面給出的方程中，諸如在方程(1)中，假設光束在位置z＝0處具有聚焦。然而，應當注意，z坐標的坐標變換是可能的，諸如通過加上和/或減去特定值。因此，作為示例，聚焦的位置通常取決于對象距檢測器的距離和/或光束的其它特性。因此，通過確定聚焦和/或聚焦的位置，諸如通過使用聚焦的位置與對象和/或信標裝置的縱坐標之間的經(jīng)驗和/或分析關系，可以確定對象的位置，具體是對象的縱坐標。

此外，可以考慮至少一個可選傳送裝置(諸如至少一個可選透鏡)的成像特性。因此，作為示例，在從對象朝向檢測器引導的光束的束特性已知的情況下，諸如在包含在信標裝置中的照明裝置的發(fā)射特性已知的情況下，通過使用表示從對象到傳送裝置的傳播、表示傳送裝置的成像并且表示從傳送裝置到至少一個光學傳感器的束傳播的適當?shù)母咚罐D換矩陣，束腰與對象和/或信標裝置的位置之間的相關性可以很容易地分析確定。另外或可替代地，相關性可以通過適當?shù)男蕼y量來憑經(jīng)驗地確定。

如上所述，像素矩陣優(yōu)選地可以是二維矩陣。然而，其它實施例是可行的，諸如一維矩陣。更優(yōu)選地，如上所述，像素矩陣是矩形矩陣，特別是方形矩陣。

如上所述，通過頻率分析導出的信息可以進一步用于導出關于對象和/或光束的其它類型的信息。作為可以另外或備選地導出到橫向和/或縱向位置信息的信息的另一示例，可以命名對象和/或光束的顏色和/或光譜特性。

因此，像素修改通過相應像素的光束部分的至少一個光學特性的能力可以取決于光束的光譜性質，具體地取決于光束的顏色。評估裝置具體可以適于將信號分量分配給具有不同光譜特性的光束的分量。因此，作為示例，可以將一個或多個第一信號分量分配給適于在第一光譜范圍中發(fā)射或反射光束部分的一個或多個像素，一個或多個第二信號分量可分配給適于在第二光譜范圍中發(fā)射或反射光束部分的一個或多個像素，以及一個或多個第三信號分量可分配給適于在第三光譜范圍中發(fā)射或反射光束部分的一個或多個像素。因此，像素矩陣可以具有至少兩個的具有不同光譜特性的不同的像素組，并且評估裝置可以適于區(qū)分這些組的信號分量，從而允許光束的完整或部分光譜分析。作為示例，矩陣可以具有紅色、綠色和藍色像素，其每一個可以被個體地控制，并且評估裝置可以適于將信號分量分配給所述組中的一個。例如，全色液晶slm可用于該目的。

因此，通常，評估裝置可以適于通過比較分配給具有不同光譜特性的光束的分量(具體地分配給具有不同波長的光束的分量)的信號分量來確定光束的顏色。像素矩陣可以包括具有不同光譜特性(優(yōu)選地具有不同的顏色)的像素，其中評估裝置可以適于將信號分量分配給具有不同光譜特性的相應像素。調制器裝置可以適于以與具有第二顏色的像素不同的方式來控制具有第一顏色的像素。

如上所述，本發(fā)明的優(yōu)點之一在于可以避免光學傳感器的精細像素化的事實。相反，可以使用像素化slm，從而實際上將像素化從實際光學傳感器轉移到slm。具體地，至少一個光學傳感器可以是或可以包括至少一個大面積光學傳感器，其適于檢測穿過多個像素的光束的多個部分。因此，至少一個光學傳感器可以提供適于提供整體傳感器信號的單個非分段整體傳感器區(qū)域，其中至少對于進入檢測器并通過平行于光軸的slm或光學傳感器中的一個或兩個的光束，傳感器區(qū)域適于檢測通穿成像裝置的光束的所有部分。作為示例，整體傳感器區(qū)域可以具有至少25mm²，優(yōu)選至少100mm²，以及更優(yōu)選至少400mm²的敏感區(qū)。其它實施例仍是可行的，諸如具有兩個或更多個傳感器區(qū)域的實施例。此外，在使用兩個或更多個光學傳感器的情況下，光學傳感器不一定必須相同。因此，一個或多個大面積光學傳感器可以與一個或多個像素化光學傳感器組合，諸如與一個或多個相機芯片(例如一個或多個ccd或cmos芯片)組合，如下面將進一步詳細描述的。

至少一個光學傳感器或者(在提供多個光學傳感器的情況下)光學傳感器中的至少一個優(yōu)選地可以是完全或部分透明的。因此，通常，至少一個光學傳感器可以包括至少一個至少部分透明的光學傳感器，以使光束至少部分地可以穿過母體光學傳感器。如在本文所使用的，術語“至少部分透明”可以指整個光學傳感器是透明的或光學傳感器的一部分(諸如敏感區(qū)域)是透明的選項，和/或光學傳感器或光學傳感器的至少透明部分可以以衰減或非衰減的方式透射光束的選項。因此，作為示例，透明光學傳感器可以具有至少10％，優(yōu)選至少20％，至少40％，至少50％或至少70％的透明度。透明度可以取決于光束的波長，并且給定的透明度可以對于在紅外光譜范圍、可見光譜范圍和紫外光譜范圍中的至少一個中的至少一個波長是有效的。通常，如在本文所使用的，紅外光譜范圍是指780nm至1mm的范圍，優(yōu)選為780nm至50μm的范圍，更優(yōu)選為780nm至3.0μm的范圍?？梢姽庾V范圍是指380nm至780nm的范圍。其中，包括紫色光譜范圍的藍色光譜范圍可以被限定為380nm至490nm，其中純藍色光譜范圍可以限定為430nm至490nm。包括黃色光譜范圍的綠色光譜范圍可以限定為490nm至600nm，其中純綠色光譜范圍可以限定為490nm至470nm。包括橙色光譜范圍的紅色光譜范圍可以限定為600nm至780nm，其中純紅色光譜范圍可以限定為640nm至780nm。紫外光譜范圍可以限定為1nm至380nm，優(yōu)選為50nm至380nm，更優(yōu)選為200nm至380nm。

為了提供感覺效應，通常，光學傳感器通常必須在光束和光學傳感器之間提供一些種類的相互作用，這通常導致透明度的損失。光學傳感器的透明度可以取決于光束的波長，導致光學傳感器的靈敏度、吸收或透明度的光譜分布。如上所述，在提供多個光學傳感器的情況下，光學傳感器的光譜特性不一定必須相同。因此，光學傳感器中的一個可以在紅色光譜區(qū)域中提供強吸收(諸如吸光率峰、吸收率峰或吸收峰中的一個或多個)，光學傳感器中的另一個可以在綠色光譜區(qū)域中提供強吸收，并且另一個可以在藍色光譜區(qū)域中提供強吸收。其它實施例是可行的。

如上所述，在提供多個光學傳感器的情況下，光學傳感器可以形成堆疊。因此，至少一個光學傳感器包括至少兩個光學傳感器的堆疊。堆疊的光學傳感器中的至少一個可以是至少部分透明的光學傳感器。因此，優(yōu)選地，光學傳感器的堆疊可以包括至少一個至少部分透明的光學傳感器和可以是透明或非透明的至少一個另一光學傳感器。優(yōu)選地，提供至少兩個透明光學傳感器。具體地，距離空間光調制器最遠的一側的光學傳感器同樣可以是非透明的光學傳感器，諸如非透明傳感器，其中可以使用有機或無機光學傳感器，諸如像ccd或cmos芯片的無機半導體傳感器。

堆疊可以部分地或完全地浸入油和/或液體中以避免和/或減少接口處的反射。因此，堆疊的至少一個光學傳感器可以完全或部分地浸入油和/或液體中。

如上所述，至少一個光學傳感器須是像素化的光學傳感器。因此，通過使用執(zhí)行頻率分析的一般思想，可以省略像素化。然而，具體地，在提供多個光學傳感器的情況下，可以使用一個或多個像素化的光學傳感器。因此，具體地，在使用光學傳感器的堆疊的情況下，堆疊的光學傳感器中的至少一個可以是具有多個光敏像素的像素化光學傳感器。作為示例，像素化光學傳感器可以是像素化的有機和/或無機光學傳感器。最優(yōu)選地，特別是由于它們的商業(yè)可用性，像素化光學傳感器可以是無機像素化光學傳感器，優(yōu)選ccd芯片或cmos芯片。因此，作為示例，堆疊可以包括一個或多個透明的大面積非像素化光學傳感器，諸如一個或多個dsc，且更優(yōu)選地是sdsc(如將在下面進一步詳細描述的)；以及至少一個無機像素化光學傳感器，諸如ccd芯片或cmos芯片。作為示例，至少一個無機像素化光學傳感器可以位于堆疊的離空間光調制器最遠的一側上。具體地，像素化光學傳感器可以是相機芯片，且更優(yōu)選地是全色相機芯片。通常，像素化光學傳感器可以是顏色敏感的，即可以是適于諸如通過提供具有不同的顏色靈敏度的至少兩種不同類型的像素，更優(yōu)選地至少三種不同類型的像素，來區(qū)分光束的顏色分量的像素化光學傳感器。因此，作為示例，像素化光學傳感器可以是全色成像傳感器。

優(yōu)選地，至少一個光學傳感器包含至少一個縱向光學傳感器，即適用于確定至少一個對象的縱向位置(諸如對象的至少一個z坐標)的光學傳感器。優(yōu)選地，光學傳感器或者在提供多個光學傳感器的情況下至少一個光學傳感器，可以具有如wo2012/110924a1中所公開的光學傳感器的設置和/或功能。因此，優(yōu)選地，至少一個光學傳感器和/或一個或多個光學傳感器可以具有至少一個傳感器區(qū)域(region)，其中光學傳感器的傳感器信號取決于光束對傳感器區(qū)域的照射，其中給定相同的照射總功率，傳感器信號取決于傳感器區(qū)域中的光束的幾何形狀(特別是寬度)，其中評估裝置適用于通過評估傳感器信號來確定寬度。在下文中，這種效果通常被稱為fip效應，因為給定相同的照射總功率p，傳感器信號i取決于光子的通量f，即每單位面積的光子數(shù)。然而，應當注意，基于fip效應的檢測器僅僅是縱向光學傳感器的優(yōu)選實施例。附加地或替代地，可以使用一種或多種其它類型的縱向光學傳感器。因此，在下文中，在參考fip傳感器的情況下，應注意，通常可以使用其他類型的縱向光學傳感器。然而，由于fip傳感器的優(yōu)異的性能和由于其優(yōu)點，優(yōu)選使用至少一個fip傳感器。

在美國臨時申請61/739173和61/749964中進一步公開的fip效應可用于確定光束從其朝向檢測器行進的對象的縱向位置。因此，由于其在傳感器區(qū)域(優(yōu)選地可以是非像素化的傳感器區(qū)域)上的光束取決于光束的寬度(例如直徑或半徑，其也取決于檢測器和對象之間的距離)，傳感器信號可以用于確定對象的縱坐標。因此，作為示例，評估裝置可以適用于使用對象的縱坐標和傳感器信號之間的預定關系，以便確定縱坐標?？梢酝ㄟ^使用經(jīng)驗校準測量和/或通過使用已知的波束傳播性質(例如高斯波束傳播性質)來導出預定關系。詳情可參考wo2012/110924a1和/或美國臨時申請61/739,173和61/749,964。

優(yōu)選地，在提供多個光學傳感器的情況下，例如光學傳感器的堆疊，至少兩個光學傳感器可以適用于提供fip效應。具體地說，可以提供呈現(xiàn)出fip效應的一個或多個光學傳感器，其中優(yōu)選地，呈現(xiàn)fip效應的光學傳感器是具有均勻的傳感器表面的大面積的光學傳感器而不是像素化的光學傳感器。

因此，通過評估隨后被光束照射的光學傳感器的信號，例如傳感器堆疊的后續(xù)光學傳感器，并且通過使用上述fip效應，可以解決光束輪廓中的模糊性。因此，高斯光束可以在焦點之前和之后的距離z處提供相同的光束寬度。通過沿著至少兩個位置測量波束寬度，可以通過確定光束是否變窄或變寬來解決該模糊性。因此，通過提供具有fip效應的兩個或更多個光學傳感器，可以提供更高的精度。評估裝置可以適用于確定至少兩個光學傳感器的傳感器區(qū)域中的光束的寬度，并且評估裝置還可以適用于通過評估寬度在對象的縱向位置上產(chǎn)生至少一個信息項，光束從該對象而向光學檢測器傳播。

具體地，在至少一個光學傳感器或一個或多個光學傳感器提供上述fip效應的情況下，光學傳感器的傳感器信號可以取決于光束的調制頻率。作為示例，fip效應可以用作0.1hz至10khz的調制頻率。

因此，通常，光束可以由一個或多個調制裝置調制。用于增強和/或實現(xiàn)fip效應的調制可以是與控制空間光調制器的像素的調制器裝置使用的調制相同的調制和/或可以是不同的調制。因此，空間光調制器可以提供使得能夠和/或增強fip效應的調制。附加地或替代地，可以提供附加的調制，例如通過使用一個或多個適用于以調制的方式發(fā)射光束的照射源。因此，作為示例，調制器裝置使用的調制和空間光調制器的像素可以處于第一頻率范圍，例如在1hz至100hz的范圍內，而另外，光束本身可以可選地另外由至少一個第二調制頻率調制，例如在100hz至10khz的第二頻率范圍內的頻率。第一頻率范圍的其他示例可以是100至500hz或100至1000hz。第二頻率范圍的其它示例可以是500hz至10khz或1000hz至10khz。低于100hz的濾波可能有利于從諸如熒光燈的光源去除噪聲。因此，例如，可以使用多于一個的調制，其中由空間光調制器和調制器裝置產(chǎn)生的至少一個第一調制可用于將信號分量分配給空間光調制器的一個或多個特定像素，并且其中至少一個進一步的調制可以用于一個或多個不同的目的，例如用于增強和/或實現(xiàn)fip效應和/或用于識別以特定調制頻率發(fā)射的一個或多個照射源。后一目的可用于區(qū)分發(fā)射不同調制頻率的調制光束的兩種或多種不同類型的信標裝置。有關更多詳情，請參閱2013年6月13日提交的ep13171900.7。

如上所述，至少一個光學傳感器或者在提供多個光學傳感器的情況下的一個或多個光學傳感器優(yōu)選地可以是或可以包括至少一個有機半導體檢測器和/或至少一個無機半導體檢測器。因此，通常，光學檢測器可以包括至少一個半導體檢測器。最優(yōu)選地，半導體檢測器或至少一個半導體檢測器可以是包括至少一種有機材料的有機半導體檢測器。因此，如本文所使用的，有機半導體檢測器是包括至少一種有機材料(如有機染料和/或有機半導體材料)的光學檢測器。除了至少一種有機材料之外，可以包含一種或多種其它材料，材料可以選自有機材料或無機材料。因此，有機半導體檢測器可以被設計為僅包括有機材料的全有機半導體檢測器，或者被設計為包含一種或多種有機材料和一種或多種無機材料的混合檢測器。仍然，其他實施例是可行的。因此，一個或多個有機半導體檢測器和/或一個或多個無機半導體檢測器的組合是可行的。

優(yōu)選地，半導體檢測器可以選自有機太陽能電池、染料太陽能電池、染料敏化太陽能電池、固體染料太陽能電池、固體染料敏化太陽能電池所組成的組。

優(yōu)選地，特別是在一個或多個光學傳感器提供上述fip效應的情況下，至少一個光學傳感器或者在提供多個光學傳感器的情況下的一個或多個光學傳感器可以是或可以包含染料敏化太陽能電池(dsc)(優(yōu)選固體染料敏化太陽能電池(sdsc))。如本文所用，dsc通常是指具有至少兩個電極的裝置，其中至少一個電極至少部分透明，其中至少一個n-半導體金屬氧化物、至少一種染料和至少一種電解質或p-半導體材料嵌入在電極之間。在sdsc中，電解質或p-半導體材料是固體材料。通常，對于也可以用于本發(fā)明中的一個或多個光學傳感器的sdsc的潛在設置，可以參考下列中的中一者或多者：wo2012/110924a1、美國臨時申請61/739,173和61/749,964、ep13171898.3、ep13171900.7或ep13171901.5。其他實施例是可行的。如wo2012/110924a1中所示，上述fip效應具體可以存在于sdsc中。

因此，通常，至少一個光學傳感器可以包括至少一個具有這樣的層設置的光學傳感器：包括至少一個第一電極、至少一個n-半導體金屬氧化物、至少一種染料、至少一種p-半導體有機材料(優(yōu)選固體p-半導體有機材料)和至少一個第二電極。如上所述，第一電極和第二電極中的至少一個可以是透明的。最優(yōu)選地，特別是在設置透明光學傳感器的情況下，第一電極和第二電極都可以是透明的。

如上所述，光學檢測器可以包含一個或多個另一裝置，特別是一個或多個另一光學裝置，諸如一個或多個透鏡和/或一個或多個反射裝置。因此，最優(yōu)選地，光學檢測器可以包括諸如以管狀方式布置的設置的設置，該設置具有至少一個空間光調制器和至少一個光學傳感器，優(yōu)選地位于空間光調制器后面的至少兩個光學傳感器的堆疊，以使得已經(jīng)通過空間光調制器的光束隨后經(jīng)過一個或多個光學傳感器。優(yōu)選地，在經(jīng)過空間光調制器之前，光束可以經(jīng)過一個或多個光學裝置，諸如一個或多個透鏡，優(yōu)選地一個或多個光學裝置，其適于以明確定義的方式影響束形狀和/或束擴大或束變窄。另外或備選地，一個或多個光學裝置(諸如一個或多個透鏡)可以放置在空間光調制器和至少一個光學傳感器之間。

一個或多個光學裝置通常可以被稱為傳送裝置，因為傳送裝置的目的之一可以在于將光束定義明確地傳送到光學檢測器中。因此，如在本文所使用的，術語“傳送裝置”通常是指適于將光束引導和/或饋送到空間調制器和光學傳感器中的一個或多個的任意裝置或裝置的組合，優(yōu)選地通過以定義明確的方式影響束形狀、束寬度或光束的加寬角中的一個或多個，諸如透鏡或曲面鏡所進行的。

因此，通常，光學檢測器可以進一步包括適于將光饋送到光學檢測器中的至少一個傳送裝置。傳送裝置可以適于將光聚焦和/或準直到空間光調制器和光學傳感器中的一個或多個上。傳送裝置具體可以包括選自以下組的一個或多個裝置：透鏡、聚焦鏡、散焦鏡、反射器、棱鏡、濾光器、光圈。其它實施例是可行的。

本發(fā)明的另一方面可以涉及圖像識別、圖案識別和單個地確定由光學檢測器捕獲的圖像的不同區(qū)域的z坐標的選項。因此，通常，如上所述，光學檢測器可以適于捕獲至少一個圖像，諸如2d圖像。為此目的，如上所述，光學檢測器可以包括至少一個成像裝置，諸如至少一個像素化光學傳感器。作為示例，至少一個像素化光學傳感器可以包括至少一個ccd傳感器和/或至少一個cmos傳感器。通過使用該至少一個成像裝置，光學檢測器可以適于捕獲場景和/或至少一個對象的至少一個常規(guī)的二維圖像。至少一個圖像可以是或可以包括至少一個單色圖像和/或至少一個多色圖像和/或至少一個全色圖像。此外，至少一個圖像可以是或可以包括單個圖像，或者可以包括一圖像的序列。

此外，如上所述，光學檢測器可以包括適于確定至少一個對象距光學檢測器的距離(同樣稱為z坐標)的至少一個距離傳感器。因此，具體地，可以使用所謂的fip效應，如在wo2012/110924a1和/或美國臨時申請61/739,173和61/749,964中的一個或多個中所述和所公開的。因此，至少一個光學傳感器或者在包括多個光學傳感器的情況下的至少一個光學傳感器可以被實施為所謂的fip傳感器，即具有至少一個傳感器區(qū)域的傳感器，其中fip傳感器的傳感器信號取決于光束對傳感器區(qū)域的照射，其中給定相同的照射總功率，所述傳感器信號取決于傳感器區(qū)域中的光束的寬度。因此，通常，在fip傳感器中，可以使用傳感器信號和光束從其朝向光學檢測器行進的對象的z坐標之間的已知關系來確定對象和/或其一部分的z坐標。光學檢測器通常可以包括一個或多個fip傳感器，優(yōu)選地是fip傳感器的堆疊。

通過使用常規(guī)的2d圖像的捕獲和確定z坐標的可能性的組合，3d成像是可行的。

為了單個地評估包含在場景內的一個或多個對象和/或部件，其中該場景在至少一個圖像內被捕獲，至少一個圖像可以被細分為兩個或更多個區(qū)域，其中兩個或更多個區(qū)域或兩個或更多個區(qū)域中的至少一個可以單個地評估。為此目的，可以執(zhí)行與至少兩個區(qū)域對應的信號的頻率選擇性分離。

因此，光學檢測器通?？梢赃m于捕獲至少一個圖像，優(yōu)選地捕獲2d圖像。此外，光學檢測器(優(yōu)選地至少一個評估裝置)可以適于在圖像中限定至少兩個區(qū)域，并且將空間光調制器的像素矩陣的相應超像素分配給至少一個區(qū)域，優(yōu)選地分配給區(qū)域中的每一個區(qū)域。如在此所使用的，區(qū)域通?？梢允浅上裱b置的圖像或像素組的區(qū)域，成像裝置捕獲與該區(qū)域對應的圖像，其中在該區(qū)域內可以存在相同或相似的強度或顏色。因此，通常，區(qū)域可以是至少一個對象的圖像，至少一個對象的圖像形成由光學檢測器捕獲的圖像的部分圖像。因此，光學檢測器可以獲取場景的圖像，其中在場景內存在至少一個對象，其中對象被成像到部分圖像上。

因此，在圖像內，諸如通過使用適當?shù)乃惴梢宰R別至少兩個區(qū)域，如將在下面進一步詳細描述的。因為通常，光學檢測器的成像特性是已知的，諸如通過使用已知的成像方程和/或矩陣光學器件，圖像的區(qū)域可被分配給空間光調制器的相應像素。因此，經(jīng)過空間光調制器的像素矩陣的特定像素的至少一個光束的分量隨后可以入射到成像裝置的相應像素。因此，通過將圖像細分為兩個或更多個區(qū)域，空間光調制器的像素矩陣可以被細分為兩個或更多個超像素，每一個超像素對應于圖像的相應區(qū)域。

如上所述，可以使用一個或多個圖像識別算法來確定至少兩個區(qū)域。因此，通常，光學檢測器(優(yōu)選地至少一個評估裝置)可以適于通過使用至少一個圖像識別算法來限定圖像中的至少兩個區(qū)域。用于圖像識別的手段和算法通常是本領域技術人員已知的。因此，作為示例，至少一個圖像識別算法可以適于通過識別以下至少一者的邊界來限定至少兩個區(qū)域：對比度、顏色或強度。如本文所使用的，邊界通常是如下的線：當跨越該線時沿其發(fā)生至少一個參數(shù)的顯著變化。因此，作為示例，可以確定一個或多個參數(shù)的梯度，并且作為示例可以所述梯度與一個或多個閾值進行比較。具體地，可以從包括以下項的組中選擇至少一個圖像識別算法：基于felzenszwalb的有效圖的分割；快速圖像分割；基于slic-k-means的圖像分割；能量驅動采樣；邊緣檢測算法，諸如canny算法；平均移位算法，諸如cam移位算法(cam：連續(xù)自適應均值移位算法)；輪廓提取算法。另外或備選地，可以使用其它算法，諸如以下項中的一個或多個：用于邊緣、脊、角、斑點或特征檢測的算法；降維算法；紋理分類算法；紋理分割算法。這些算法通常是本領域技術人員已知的。在本發(fā)明的上下文中，這些算法可以被稱為圖像識別算法、圖像分區(qū)算法或超像素算法。如上所述，至少一個圖像識別算法適于識別圖像中的一個或多個對象。因此，作為示例，可以確定感興趣的一個或多個對象和/或感興趣的一個或多個區(qū)域，以進一步分析，諸如以便確定相應的z坐標。

如上所述，可以選擇超像素，以使得超像素及其對應的區(qū)域被光束的相同分量照射。因此，光學檢測器(優(yōu)選地至少一個評估裝置)可以適于將空間光調制器的像素矩陣的超像素分配給至少一個區(qū)域，優(yōu)選地分配給區(qū)域中的每一個區(qū)域，以使得經(jīng)過像素矩陣的特定像素(該特定像素屬于特定超像素)的光束的每一個分量隨后入射到至少兩個區(qū)域的特定區(qū)域(該特定區(qū)域對應于特定超像素)。

如上所述，超像素的分配可用于簡化調制。因此，通過將超像素分配給圖像的相應區(qū)域，可以減少調制頻率的數(shù)量，從而與個體調制頻率用于像素中的每一個像素的過程相比，允許使用較少數(shù)量的調制頻率。因此，作為示例，光學檢測器(優(yōu)選地至少一個評估裝置)可以適于將至少一個第一調制頻率分配給超像素中的至少第一超像素，并且將至少一個第二調制頻率分配給超像素中的至少第二超像素，其中第一調制頻率與第二調制頻率不同，并且其中至少一個調制器裝置適于以至少一個第一調制頻率周期性地控制第一超像素的像素，并且適于以至少一個第二調制頻率周期性地控制第二超像素的像素。由此，可以通過使用分配給特定超像素的均勻調制頻率來調制特定超像素的像素。此外，可選地，超像素可被細分為子像素和/或另外的調制可以施加在超像素內。例如對于與圖像內的識別對象對應的超像素，使用均勻的調制頻率顯著簡化了評估，因為作為示例，通過選擇性地評估具有分配給對象的超像素的相應調制頻率的傳感器信號，可以通過以頻率選擇的方式評估至少一個傳感器信號(諸如光學檢測器的至少一個fip傳感器或fip傳感器的堆疊的至少一個傳感器信號)來執(zhí)行對象的z坐標的確定。由此，在由光學檢測器捕獲的場景內，可以在圖像內識別對象，可以將至少一個超像素分配給對象，并且通過使用適于確定z坐標的至少一個光學傳感器，并且通過以頻率選擇的方式評估所述光學傳感器的至少一個傳感器信號，可確定對象的z坐標。

因此，通常，如上所述，光學檢測器(優(yōu)選地至少一個評估裝置)可以適于個體地確定對于區(qū)域中的每一個區(qū)域或者對于區(qū)域中的至少一個區(qū)域(諸如對于識別為部分圖像(諸如對象的圖像)的圖像內的區(qū)域)的z坐標。為了確定至少一個z坐標，可以使用fip效應，如參考fip效應的上述現(xiàn)有技術文獻中的一個或多個所概述的。因此，光學檢測器可以包括至少一個fip傳感器，即具有至少一個傳感器區(qū)域的至少一個光學傳感器，其中光學傳感器的傳感器信號取決于光束對傳感器區(qū)域的照射，其中給定相同的總照射功率，傳感器信號取決于光束在傳感器區(qū)域中的寬度。可以使用單獨的fip傳感器，或者優(yōu)選地，fip傳感器的堆疊，即具有命名特性的光學傳感器的堆疊。光學檢測器的評估裝置可以適于通過以頻率選擇的方式分別評估傳感器信號來確定對于區(qū)域中的至少一個區(qū)域或對于區(qū)域中的每一個區(qū)域的z坐標。

為了利用光學檢測器內的至少一個fip傳感器，各種設置可以用于組合空間光調制器、至少一個fip傳感器和至少一個成像裝置，諸如至少一個像素化傳感器，優(yōu)選地至少一個ccd或cmos傳感器。因此，通常，命名的元件可以布置在光學檢測器的同一束路徑中，或者可以分布在兩個或更多個部分束路徑上。如上所述，可選地，光學檢測器可以包含適于將光束的束路徑劃分成至少兩個部分束路徑的至少一個分束元件。因此，用于捕獲2d圖像的至少一個成像裝置和至少一個fip傳感器可以被布置在不同的部分光束路徑中。因此，具有至少一個傳感器區(qū)域的至少一個光學傳感器(即，至少一個fip傳感器)可以布置在光束路徑的第一部分光束路徑中，光學傳感器的傳感器信號取決于光束對傳感器區(qū)域的照射，給定相同的總照射功率，傳感器信號取決于傳感器區(qū)域中的光束的寬度，并且用于捕獲至少一個圖像的至少一個像素化光學傳感器(即，至少一個成像裝置，優(yōu)選地至少一個無機像素化光學傳感器，且更優(yōu)選地ccd傳感器和/或cmos傳感器中的至少一個)可以布置在光束的第二部分束路徑中。

至少兩個區(qū)域的上述可選限定和/或至少兩個超像素的限定可以被執(zhí)行一次或多次。因此，具體地，可以以迭代的方式來執(zhí)行區(qū)域中的至少一個區(qū)域和/或超像素中的至少一個超像素的限定。光學檢測器(優(yōu)選地至少一個評估裝置)可以適于迭代地細化圖像中的至少兩個區(qū)域或圖像內的至少兩個區(qū)域中的至少一個區(qū)域，并且因此細化至少一個相應的超像素。通過該迭代過程，作為示例，可以通過識別兩個或更多個子像素(諸如與具有不同的z坐標的至少一個對象的不同部分對應的子像素)來細化分配給由檢測器捕獲的場景內的至少一個對象的至少一個特定超像素。由此，通過該迭代過程，可以生成至少一個對象的細化后的3d圖像，因為通常，對象包括具有空間中不同取向和/或位置的多個部分。

適于限定兩個或更多個超像素的光學傳感器的上述實施例提供了許多優(yōu)點。因此，具體地，在典型的設置中，有限數(shù)量的調制頻率是可用的。因此，只有有限數(shù)量的像素和/或調制頻率可以由光學檢測器解析并且可用于距離感測。此外，在典型應用中，高對比度的邊界區(qū)域對于精確的距離感測是必需的。通過定義兩個或更多個超像素，并且因此通過將空間光調制器的像素矩陣劃分(同樣稱為細分)成超像素，成像處理可適于待記錄的場景。

空間光調制器具體可以具有矩形的像素矩陣。可以或可以不直接相鄰并且可以形成連接區(qū)域的幾個像素可以形成超像素。諸如cmos和/或ccd的像素化傳感器記錄的2d圖像可以諸如通過適當?shù)能浖?諸如在評估裝置上運行的圖像識別軟件)被分析，并且因此圖像可以被分為兩個或更多個區(qū)域?？臻g光調制器的曲面細分(tessellation)可以根據(jù)將圖像劃分成兩個或更多個區(qū)域進行。作為示例，大的或非常大的超像素可以對應于所記錄的場景內的特定對象，諸如墻壁、建筑物、天空等。此外，許多小像素或超像素可用于劃分臉部等。在足夠量的超像素可用的情況下，可以將較大的超像素進一步劃分為子像素。至少兩個超像素通?？梢栽趯儆谙鄳袼氐目臻g光調制器的像素數(shù)量方面不同。因此，兩個不同的超像素不一定必須包括相同數(shù)量的像素。

通常，區(qū)域或超像素的邊界可以通過圖像處理和圖像識別領域中通常已知的任意方式來設定。因此，作為示例，可以通過對比度、顏色或強度邊緣來選擇邊界。

兩個或更多個區(qū)域和/或兩個或更多個超像素的定義可以稍后同樣用于進一步的圖像分析，諸如手勢分析、身體識別或對象識別。用于分割的示例性算法是基于felzenszwalb的有效圖的分割、快速圖像分割，基于slic-k-means的圖像分割、經(jīng)由能量驅動采樣提取的超像素、經(jīng)由一個或多個邊緣檢測算法(諸如canny算法)提取的超像素、經(jīng)由諸如cam移位算法的平均移位算法提取的超像素、經(jīng)由輪廓提取算法提取的超像素、經(jīng)由邊緣、脊、角、斑點或特征檢測提取的超像素、經(jīng)由降維提取的超像素、通過紋理分類獲得的超像素、以及通過使用紋理分割獲得的超像素。命名技術和/或其它技術的組合是可能的。

在圖像記錄期間，超像素化同樣可以改變。因此，可以選擇進入超像素的粗略像素化用于快速距離感測。然后對于更詳細的分析和/或在兩個相鄰超像素之間識別高距離梯度的情況下和/或在兩個相鄰的超像素之間注意到對比度、顏色、強度等中的一個或多個的高梯度的情況下，可以選擇更精細的網(wǎng)格或超像素化。因此，可以以迭代方法記錄高分辨率3d圖像，其中第一圖像具有粗略分辨率，下一圖像具有精細分辨率等。

確定一個或多個區(qū)域并將一個或多個超像素分配給這些區(qū)域的上述選項可以進一步用于眼部跟蹤。因此，在諸如安全應用和/或娛樂應用的許多應用中，確定用戶的眼睛的位置和/或取向、另一個人或另一生物可能起重要作用。作為示例，在娛樂應用中，觀看者的角度發(fā)揮重要作用。例如，3d視覺應用，觀看者的角度可以改變圖像的設置。因此，了解和/或跟蹤觀看者的觀看位置可能是重要的興趣。在諸如汽車安全應用的安全應用中，動物的檢測是重要的，以便避免碰撞。

一個、兩個或更多個超像素的上述定義可以進一步用于改善或甚至優(yōu)化光條件。因此，通常，當使用較高的調制頻率(諸如slm(特別是dlp)的較高的調制頻率)時，光學傳感器的頻率響應通常導致較弱的傳感器信號。因此，在圖像和/或場景內具有高光強度的區(qū)域可以用高頻來調制，而具有低光強度的區(qū)域可以用低頻來調制。

為了利用該效應，光學檢測器可以適于檢測圖像內的至少一個第一區(qū)域，第一區(qū)域具有第一照度，諸如第一平均照度，并且光學檢測器可以進一步適于檢測圖像內的至少一個第二區(qū)域，第二區(qū)域具有第二照度，諸如第二平均照度，其中第二照度低于第一照度。第一區(qū)域可以被分配給至少一個第一超像素，并且第二區(qū)域可以被分配給至少一個第二超像素。換言之，光學檢測器可以適于根據(jù)場景的照度或由光學檢測器捕獲的場景的圖像來選擇至少兩個超像素。

光學檢測器可以進一步適于根據(jù)至少兩個超像素的像素的照度調制所述像素。因此，可以在較高的調制頻率下調制具有較高照度的超像素，并且可以以較低的調制頻率調制具有較低照度的超像素。換言之，光學檢測器可以進一步適于用至少一個第一調制頻率來調制第一超像素的像素，并且光學檢測器可以進一步適于用至少一個第二調制頻率來調制第二超像素的像素，其中第一調制頻率高于第二調制頻率。其它實施例是可行的。

因此，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以適于檢測至少一只眼睛并且優(yōu)選地跟蹤至少一只眼睛或多只眼睛的位置和/或取向。

檢測觀察者的觀看位置或動物的位置的簡單解決方案是利用調制后的眼睛反射。大量的哺乳動物在視網(wǎng)膜后面具有反射層，即所謂的脈絡膜層(tapetumlucidum)。脈絡膜層反射對于不同的動物來說具有略微不同的顏色外觀，但大多數(shù)在綠色可見光范圍內反射良好。脈絡膜層反射通常允許使用簡單的漫射光源使動物在遠處的黑暗中可見。

人類通常不具有脈絡膜層。然而，在照片中，經(jīng)常記錄由攝影閃光引起的所謂的血紅素發(fā)射，同樣稱為“紅眼效應”。該效應同樣可以用于人的眼睛檢測，盡管由于人眼在超過700nm的光譜范圍中的低靈敏度，它不是直接對人眼可見。紅眼效應可以具體地由調制的紅色照射引起并由光學檢測器的至少一個光學傳感器(諸如至少一個fip傳感器)感測，其中至少一個光學傳感器在血紅素發(fā)射波長處是敏感的。

因此，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以包括至少一個照射源(同樣稱為至少一個光源)，其可以適于完全或部分地照射由光學檢測器捕獲的場景，其中光源適于喚起哺乳動物(諸如哺乳動物的脈絡膜層)中的反射，和/或適于在人眼中引起上述紅眼效應。具體地，可以使用紅外光譜范圍、紅光譜范圍、黃光譜范圍、綠光譜范圍、藍光譜范圍中的光或純白光。然而，可以另外地或備選地使用其它光譜范圍和/或寬帶光源。

另外或備選地，眼部檢測同樣可以在沒有專用照射源的情況下進行。作為示例，環(huán)境光或來自光源(諸如燈具、路燈或汽車或其它車輛的前燈)的其它光可以被使用并且可以由眼睛反射。

在使用至少一個照射源的情況下，至少一個照射源可以連續(xù)地發(fā)光或者可以是調制光源。因此，具體地，可以使用至少一個調制后的有源光源。

可以具體地使用反射以便諸如通過使用調制后的有源光源，在較大距離上檢測哺乳動物和/或人。至少一個光學傳感器(特別是至少一個fip傳感器)可以用于諸如通過評估眼睛反射的上述fip效應來測量眼睛的至少一個縱坐標。該效應具體可用于汽車安全應用中，諸如以便避免與人或哺乳動物碰撞。另一可能的應用是娛樂裝置的觀察者的定位，特別是如果使用3d視覺，特別是如果3d視覺取決于觀察者的視角。

如上所述或如以下更詳細地概述的，根據(jù)本發(fā)明的諸如光學檢測器的裝置可以適于具體地通過將一個或多個超像素分配給至少一個對象，來識別和/或跟蹤圖像內和/或由光學檢測器捕獲的場景內的一個或多個對象。此外，可以識別對象的兩個或更多個部分，并且通過確定和/或跟蹤圖像內的這些部分的縱向和/或橫向位置(諸如相對縱向和/或橫向位置)，可以確定和/或跟蹤對象的至少一個取向。因此，作為示例，通過確定圖像內的車輛的兩個或更多個車輪，并且通過確定和/或跟蹤這些車輪的位置(具體地，相對位置)，車輛的取向和/或車輛取向的改變可被確定(諸如被計算和/或跟蹤)。例如，在汽車中，車輪之間的距離通常是已知的，或者已知車輪之間的距離不變。此外，通常已知車輪在矩形上對齊。因此，檢測車輪的位置允許計算諸如汽車、飛機等的交通工具的取向。

在另一示例中，如上所述，可以確定和/或跟蹤眼睛的位置。因此，眼睛或其部分(諸如瞳孔)和/或其它面部特征的距離和/或位置可以用于眼動儀或用于確定面部取向為哪個方向。

如上所述，至少一個光束可以完全或部分地源自對象本身和/或源自至少一個附加的照明源，諸如人造照明源和/或天然照明源。因此，對象可以用至少一個初級光束照明，并且朝向光學檢測器傳播的實際光束可以是或可以包括通過初級光束在對象處的反射(諸如彈性和/或非彈性反射)和/或通過散射生成的次級光束?？赏ㄟ^反射檢測的對象的非限制性示例是陽光、眼睛中的人造光、表面上的反射等。至少一個光束從其中全部或部分源自對象本身的對象的非限制性示例是汽車或飛機中的發(fā)動機排氣。如上所述，眼睛反射可能對眼睛跟蹤特別有用。

此外，如上所述，光學檢測器包括至少一個調制器裝置。然而，另外或可替代地，光學檢測器可以利用光束的給定調制。因此，在許多情況下，光束已經(jīng)表現(xiàn)出給定的調制。作為示例，調制可以源自對象的移動，諸如周期性調制，和/或源自生成光束的光源或照明源的調制。因此，用于適于(諸如通過反射和/或散射)生成調制光的移動對象的非限制性示例是由其自身調制的對象，諸如風力渦輪機或飛機的轉子。適于生成調制光的照明源的非限制性示例是熒光燈或熒光燈的反射。

光學檢測器可以適于檢測至少一個光束的給定調制。作為示例，光學檢測器可以適于通過它本身且在沒有slm的任何影響的情況下確定由發(fā)射或反射調制光(諸如具有至少一個調制頻率的光)的光學檢測器捕獲的圖像或場景內的至少一個對象或對象的至少一個部分。如果是這種情況，則光學檢測器可以適于利用該給定的調制，而不需要額外調制已經(jīng)調制的光。作為示例，光學檢測器可以適于確定由光學檢測器捕獲的圖像或場景內的至少一個對象是否發(fā)射或反射調制后的光。光學檢測器(特別是評估裝置)可以進一步適于向所述對象分配至少一個超像素，其中超像素的像素具體可以不被調制，以便避免源自所述對象或由所述對象反射的光的進一步調制。光學檢測器(特別是評估裝置)可以進一步適于通過使用調制頻率來確定和/或跟蹤所述對象的位置和/或取向。因此，作為示例，諸如通過將調制裝置切換到“打開”位置，檢測器可以適于避免對對象的調制。評估裝置可以跟蹤燈的頻率。

空間光調制器可以用于由圖像檢測器捕獲的至少一個圖像的簡化圖像分析和/或用于由光學檢測器捕獲的場景的分析。因此，通?？梢允褂弥辽僖粋€空間光調制器和至少一個縱向光學傳感器的組合，諸如至少一個fip傳感器和諸如dlp的至少一個空間光調制器的組合?？梢酝ㄟ^使用迭代方案來執(zhí)行分析。如果引起fip信號的焦點是縱向光學傳感器上較大區(qū)域的一部分，則可以檢測到fip信號?？臻g光調制器可以將由光學檢測器捕獲的圖像或場景分離成兩個或更多個區(qū)域。如果在至少一個區(qū)域中測量fip效應，則可以進一步細分該區(qū)域。可以繼續(xù)該細分，直到達到最大數(shù)量的可能的區(qū)域，其可能受到空間光調制器的可用調制頻率的最大數(shù)量的限制。更復雜的圖案同樣是可能的。

如上所述，光學檢測器通?？梢园ㄖ辽僖粋€成像裝置和/或可以適于捕獲至少一個圖像，諸如光學檢測器的視場內的場景的至少一個圖像。通過使用一種或多種圖像評估算法，諸如通常已知的圖案檢測算法和/或本領域技術人員通常已知的軟件圖像評估方法，光學檢測器可以適于檢測至少一個圖像中的至少一個對象。因此，作為示例，在交通技術中，檢測器，且更具體地，評估裝置可以適于搜索圖像內的特定預定義圖案，諸如以下中的一個或多個：汽車的輪廓；另一車輛的輪廓；行人的輪廓；路標；信號；導航地標。檢測器同樣可以與全球或局部定位系統(tǒng)組合使用。類似地，為了生物學目的，諸如為了識別和/或跟蹤人的目的，檢測器，且更具體地，評估裝置可以適于搜索面部輪廓、眼睛、耳垂、嘴唇、鼻子或其輪廓。其它實施例是可行的。

在檢測到一個或多個對象的情況下，光學檢測器可以適于在系列圖像的(諸如正在進行的電影或場景的影片)中跟蹤對象。因此，通常，光學檢測器(特別是評估裝置)可以適于跟蹤和/或跟隨一系列圖像(諸如一系列后續(xù)圖像)內的至少一個對象。

為了對象跟隨的目的，光學檢測器可以適于將至少一個對象分配給圖像或一系列圖像內的區(qū)域，如上所述。如前所討論，光學檢測器(優(yōu)選地至少一個評估裝置)可以適于將空間光調制器的像素矩陣的至少一個超像素分配給與至少一個對象對應的至少一個區(qū)域。通過諸如通過使用特定調制頻率以特定方式調制超像素的像素，可以跟蹤對象，并且通過使用諸如至少一個fip檢測器的至少一個可選的縱向傳感器，以及根據(jù)該特定調制頻率解調或隔離諸如至少一個fip檢測器的縱向傳感器的相應信號，可以跟隨至少一個對象的至少一個z坐標。光學檢測器可以適于調節(jié)用于該系列圖像的圖像的至少一個超像素的分配。因此，作為示例，成像裝置可以連續(xù)地獲取場景的圖像，并且對于每個圖像，可以識別至少一個對象。隨后，可以將至少一個超像素分配給該對象，并且可以在轉向下一圖像之前通過使用至少一個縱向光學傳感器(具體地至少一個fip傳感器)來確定該對象的z坐標。因此，可以在空間中跟隨至少一個對象。

該實施例允許光學檢測器的顯著簡化的設置。光學檢測器可以適于對諸如標準2d-ccd相機的成像裝置捕獲的場景進行分析。場景的圖片分析可用于識別有源和/或無源對象的位置。可以對光學檢測器進行訓練以識別諸如預定圖案或類似圖案的特定對象。在識別到一個或多個對象的情況下，空間光調制器可以適于僅調制一個或多個對象所在的區(qū)域和/或以特定方式調制這些區(qū)域。剩余區(qū)域可以保持未調制和/或可以以不同的方式被調制，這通?？梢詾榭v向傳感器和/或評估裝置所知。

通過使用該效應，空間光調制器使用的調制頻率的數(shù)量可以顯著降低。通常，只有有限數(shù)量的調制頻率可用于分析整個場景。如果僅跟隨重要或被識別的對象，則需要非常少的頻率。

然后，縱向光學傳感器或距離傳感器可以用作非像素化大面積傳感器，或者作為僅具有少量像素(諸如與該至少一個對象對應的至少一個超像素和與周圍區(qū)域對應的剩余超像素)的大面積傳感器，其中后者可以保持未調制。因此，與本發(fā)明的基本slm檢測器相比，調制頻率的數(shù)量和因此傳感器信號的數(shù)據(jù)分析的復雜度可以顯著降低。

如上所述，該實施例具體可用于交通技術和/或生物測定目的，諸如身份識別和/或人員和/或用于眼睛追蹤的目的。其它應用是可行的。

根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以進一步被體現(xiàn)為獲取三維圖像。因此，具體地，可以執(zhí)行垂直于光軸的不同平面中的圖像的同時采集，即在不同焦平面中的圖像采集。因此，具體地，光學檢測器可以被體現(xiàn)為適于在多個焦平面中諸如同時獲取圖像的光場相機。如在此所使用的術語光場通常是指相機內的光的空間光傳播。相反，在可商購的全光或光場相機中，微透鏡可以放置在光學檢測器的頂部。這些微透鏡允許記錄光束的方向，并且因此用于記錄其中可以后驗改變焦點的圖片。然而，與傳統(tǒng)相機相比，具有微透鏡的相機的分辨率通常減少約十倍。為了計算聚焦于各種距離上的圖片，需要對圖像進行后處理。目前的光場相機的另一個缺點是需要使用大量的微透鏡，通常必須在諸如cmos芯片的成像芯片的頂部制造這些微透鏡。

通過使用根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器，可以產(chǎn)生顯著簡化的光場相機，而不需要使用微透鏡。具體地，可以使用單個透鏡或透鏡系統(tǒng)。評估裝置可以適于內在深度計算，以及在多個級別上或甚至在所有級別上對焦的圖片的簡單和內在的創(chuàng)建。

這些優(yōu)點可以通過使用多個光學傳感器來實現(xiàn)。因此，如上所述，光學檢測器可以包括至少一個光學傳感器堆疊。堆疊的光學傳感器或堆疊的光學傳感器中的至少幾個優(yōu)選地至少部分透明。因此，作為示例，可以在堆疊內使用像素化光學傳感器或大面積光學傳感器。作為光學傳感器的潛在實施例的示例，可以參考有機光學傳感器，具體參考有機太陽能電池，且更具體地，參考如上所公開或如下更詳細公開的dsc光學傳感器或sdsc光學傳感器。因此，作為示例，堆疊可以包括多個fip傳感器，如例如在wo2012/110924a1中或在上面討論的任何其它fip相關的文獻中所公開的，即具有用于深度檢測的光子密度相關光電流的多個光學傳感器。因此，具體地，堆疊可以是透明的染料敏化有機太陽能電池的堆疊。作為示例，堆疊可以包括至少兩個，優(yōu)選至少三個，更優(yōu)選至少四個，至少五個，至少六個或甚至更多個光學傳感器，諸如2-30個光學傳感器，優(yōu)選4-20個光學傳感器。其它實施例是可行的。通過使用光學傳感器的堆疊，光學檢測器(具體地，至少一個評估裝置)可以適于諸如通過優(yōu)選地同時獲取不同的焦點深度處的圖像，獲取光學檢測器的視場內的場景的三維圖像，其中不同的焦點深度通常可以由堆疊的光學傳感器沿著光學檢測器的光軸的位置來限定。盡管光學傳感器的像素化通常可能存在，但是由于如上所述使用至少一個空間光調制器允許虛擬像素化的事實，因此通常不需要像素化。因此，作為示例，可以使用諸如sdsc的堆疊的有機太陽能電池的堆疊，而不需要將有機太陽能電池細分成像素。

因此，專門用作光場相機和/或用于獲取三維圖像，光學檢測器可以包括至少一個光學傳感器堆疊和至少一個空間光調制器，后者可以是或者可以包括如上所述的至少一個透明空間光調制器和/或至少一個反射空間光調制器。此外，光學檢測器可以包括至少一個傳送裝置，特別是至少一個透鏡或透鏡系統(tǒng)。因此，作為示例，如在攝影領域中已知的，光學檢測器可以包括至少一個相機鏡頭，具體是用于對場景成像的至少一個相機鏡頭。

如上面具體公開的光學檢測器的設置可以如下(在朝向要檢測的對象或場景的方向中列出)布置和排序：

(1)至少一個光學傳感器堆疊，諸如透明或半透明光學傳感器的堆疊，更具體地，太陽能電池的堆疊，諸如像sdsc的有機太陽能電池，優(yōu)選地不具有用于深度檢測的光子密度相關光電流的像素；

(2)至少一個空間光調制器，優(yōu)選具有高分辨率像素和用于切換像素的高頻，諸如透明或反射空間光調制器；

(3)至少一個傳送裝置，諸如至少一個透鏡或透鏡系統(tǒng)，更優(yōu)選至少一個合適的相機透鏡系統(tǒng)。

可以包括附加的裝置，諸如一個或多個分束器。此外，如上所述，在本實施例或其它實施例中，光學檢測器可以包括體現(xiàn)為成像裝置的一個或多個光學傳感器，其中可以使用單色、多色或全色成像裝置。因此，作為示例，光學檢測器可以進一步包括至少一個成像裝置，諸如至少一個ccd芯片和/或至少一個cmos芯片。如上所述，至少一個成像裝置具體可用于獲取二維圖像和/或用于識別由光學檢測器捕獲的場景內的對象。

如上面更詳細地概述的，空間光調制器的像素可以被調制。其中，可以以不同的頻率調制像素，和/或將像素分組成與場景對應的至少兩組像素，諸如用于形成超像素的目的。在該方面，可以參考上面公開的可能性?？梢酝ㄟ^使用不同的調制頻率來獲得像素的信息。對于細節(jié)，可參考上述討論的可能性。

通常，可以通過使用由光學傳感器的堆疊產(chǎn)生的信號并且另外通過使用至少一個可選的成像裝置記錄二維圖像來記錄深度圖?？梢杂涗浘鄠魉脱b置(諸如距透鏡)不同距離處的多個二維圖像。因此，可以通過諸如有機太陽能電池的堆疊的太陽能電池的堆疊，并且通過使用諸如至少一個可選的ccd芯片和/或cmos芯片的成像裝置進一步記錄二維圖像來記錄深度圖。然后可以將二維圖像與堆疊的信號匹配，以便獲得三維圖像。然而，另外或備選地，三維圖像的記錄同樣可以在不使用諸如ccd芯片和/或cmos芯片的成像裝置的情況下進行。因此，通過使用指示空間光調制器的上述處理，每個光學傳感器或光學傳感器堆疊的兩個或更多個光學傳感器可用于記錄二維圖像。這是可能的，因為通過slm調制，可以知道關于像素位置、大小和亮度的信息。通過諸如通過解調傳感器信號和/或通過執(zhí)行如上所討論的頻率分析來評估光學傳感器的傳感器信號，可以從每一個光學傳感器信號導出二維圖片。由此，可以重構光學傳感器中的每一個光學傳感器的二維圖像。使用諸如透明太陽能電池的堆疊的光學傳感器的堆疊，因此允許記錄沿著光學檢測器的光軸在諸如不同焦點位置處的不同位置處獲取的二維圖像?？梢酝瑫r和/或即時地執(zhí)行對多個二維光學圖像的采集。因此，通過使用與空間光調制器組合的光學傳感器的堆疊，可以獲得光學情況的同時“斷層攝影”。由此，可以實現(xiàn)沒有微透鏡的光場相機。

光學檢測器甚至允許對通過使用空間光調制器和光學傳感器的堆疊獲取的信息的進一步后處理。然而，與其它傳感器相比，為了獲得場景的三維圖像，可能需要很少的后處理或甚至不需要后處理。仍然能夠獲得完全聚焦的圖片。

此外，可以使用下列的可能性：光學傳感器堆疊中的一個、多于一個或甚至全部的光學傳感器可以是fip傳感器，即具有光子密度依賴傳感器信號的光學傳感器，即，提供取決于光束對傳感器區(qū)域的照射的傳感器信號的光學傳感器，其中給定相同的照射總功率，傳感器信號取決于傳感器區(qū)域中的光束的寬度。當改變照射傳感器區(qū)域的光束的焦點時，被設計為fip傳感器的相應光學傳感器的傳感器信號(例如光電流)對于照射光斑的最小直徑達到最大值，即，一旦光束聚焦在傳感器區(qū)域中。因此，光學傳感器堆疊的光學傳感器的傳感器信號可以指示光束的焦點位置，因為通常具有最大傳感器信號的光學傳感器可以指示用于光束的焦平面。在由光學檢測器捕獲的場景內的由對象發(fā)射光束的情況下，光束可選地將由諸如至少一個透鏡或透鏡系統(tǒng)的至少一個可選傳輸裝置成像，并且最終可以被聚焦到在光學傳感器堆疊內的位置。通過評估和比較傳感器信號，例如通過檢測最大傳感器信號，可以確定焦點位置。通常，如果根據(jù)傳感器信號中具有最大值(對應于fip曲線的最大值)的像素信息構成圖像，可以將所重構的圖像聚焦在所有圖像平面中。

此外，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以避免或至少部分地規(guī)避校正諸如鏡頭誤差的成像誤差的典型問題。因此，在諸如顯微鏡或望遠鏡的許多光學裝置中，透鏡誤差可能引起顯著的問題。作為示例，在顯微鏡中，常見透鏡誤差是眾所周知的球面像差誤差，這導致光線的折射可能取決于距光軸的距離的現(xiàn)象。此外，可能發(fā)生溫度效應，諸如望遠鏡中焦點位置的溫度依賴性。通?？梢酝ㄟ^確定誤差一次并使用一組固定的slm像素/太陽能電池組合構建聚焦圖像來校正靜態(tài)誤差。在光學系統(tǒng)保持相同的情況下，在許多情況下，軟件調節(jié)可能是足夠的。然而，特別是在誤差隨時間變化的情況下，這些常規(guī)校正可能不再是足夠的。在該情況下，通過使用具有至少一個空間光調制器的本發(fā)明的光學檢測器，至少一個光學傳感器堆疊可用于本質上校正誤差(具體地，通過在正確焦平面中獲取圖像來自動校正)。

在不同z位置具有光學傳感器堆疊的光學檢測器的上述概念提供了優(yōu)于目前的光場相機的進一步優(yōu)點。因此，典型的光場相機是基于圖片或基于像素的，因為在距透鏡的一定距離處重建圖像。要存儲的信息通常線性地取決于像素的數(shù)量和圖片的數(shù)量。相反，根據(jù)本發(fā)明的具有與至少一個空間光調制器組合的光學傳感器的堆疊的光學檢測器可以具有直接在光學檢測器或相機內(諸如在透鏡后面)記錄光場的能力。因此，光學檢測器通?？梢赃m于記錄一個或多個束參數(shù)，所述參數(shù)用于進入光學檢測器的一個或多個光束。作為示例，對于每個光束，可以記錄一個或多個束參數(shù)，諸如高斯束參數(shù)，諸如焦點、方向和擴展函數(shù)寬度。其中，焦點可以是束被聚焦于的點或坐標，并且該方向可以提供關于光束的擴展或傳播的信息?？梢詡溥x地或另外使用其它束參數(shù)。擴展函數(shù)寬度可以是描述在其焦點之外的束的函數(shù)的寬度。擴展函數(shù)在簡單情況下可以是高斯函數(shù)，并且寬度參數(shù)可以是高斯函數(shù)的指數(shù)或指數(shù)的一部分。

因此，通常，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以允許直接記錄至少一個光束的一個或多個束參數(shù)，諸如光束的至少一個焦點、它們的傳播方向及其擴展參數(shù)。這些束參數(shù)可以直接從對光學傳感器堆疊的光學傳感器的一個或多個傳感器信號的分析(諸如從fip信號的分析)導出。具體可以被設計為相機的光學檢測器因此可以記錄光場的矢量表示，其可以是緊湊的和可縮放的，并且因此可以包括與二維圖像和深度圖相比更多的信息。

因此，焦點堆疊相機和/或焦點掃描相機可以記錄光場的不同剖面處的圖片。該信息可以被存儲為圖片數(shù)乘以像素數(shù)。相反，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器(具體地，包括光學傳感器的堆疊和至少一個空間光調制器的光學檢測器，更具體地，fip傳感器的堆疊和空間光調制器)可以適于將所述信息存儲為每個光束的多個束參數(shù)，諸如上述至少一個擴展參數(shù)、焦點、以及傳播方向。因此，通常，可以從矢量表示來計算光學傳感器之間的圖片。因此，通?？梢员苊鈨炔寤蛲馔啤Ｅc例如基于像素表示的已知光場相機所需的存儲空間相比，矢量表示通常對數(shù)據(jù)存儲空間的需求非常低。此外，矢量表示可以與本領域技術人員已知的圖像壓縮方法組合。與圖像壓縮方法的這種組合可以進一步降低記錄光場的存儲要求。壓縮方法可以是顏色空間變換、下采樣、鏈碼、傅里葉相關變換、塊分割、離散余弦變換、分形壓縮、色度子采樣、量化、緊縮、dpcm、lzw、熵編碼、小波變換、jpeg壓縮或其他無損或有損壓縮方法中的一者或多者。

因此，包括至少一個空間光調制器和光學傳感器的堆疊的光學檢測器可以適于確定用于至少一個光束(優(yōu)選地用于兩個光束或多于兩個的光束)的至少一個(優(yōu)選至少兩個或更多個)束參數(shù)，并且可以適于存儲這些束參數(shù)以供進一步使用。此外，光學檢測器(具體地，評估裝置)可以適于通過使用這些束參數(shù)(諸如通過使用上述向量表示)來計算由光學檢測器捕獲的場景的圖像或部分圖像。由于矢量表示，設計為光場相機的光學檢測器同樣可以檢測和/或計算由光學傳感器限定的圖片平面之間的場。

此外，光學檢測器(具體地，評估裝置)可以被設計成考慮觀察者的位置和/或光學檢測器本身的位置。這是由于通過傳送裝置(諸如通過至少一個透鏡)進入檢測器的所有信息或幾乎所有信息可以由諸如光場相機的光學檢測器檢測的事實。類似于全息圖(其提供對對象后面的空間的一部分的洞察)，具體給出上述束參數(shù)或矢量表示，由具有光學傳感器的堆疊和至少一個空間光調制器的光學檢測器檢測或可檢測到的光場可以包含附加信息，諸如關于觀察者相對于固定相機透鏡移動的情況的信息。因此，由于光場的已知特性，通過光場的橫截面可以移動和/或傾斜。另外或備選地，可以生成通過光場的甚至非平面的橫截面。后者具體地可以有利于校正透鏡誤差。當觀察者的位置(諸如觀察者在光學檢測器的坐標系中的位置)移動時，諸如在第二對象在第一對象后面變得可見的情況下，一個或多個對象的可見性可改變。

如上所述，光學檢測器可以是單色、多色或甚至全色光學檢測器。因此，如上所述，可以通過使用至少一個多色或全色空間光調制器來生成顏色靈敏度。另外或備選地，在包括兩個或更多個光學傳感器的情況下，兩個或更多個光學傳感器可以提供不同的光譜靈敏度。具體地，在使用光學傳感器堆疊的情況下(具體地，選自包括太陽能電池、有機太陽能電池、染料敏化太陽能電池、固體染料敏化太陽能電池或通常為fip傳感器的組的一個或多個光學傳感器的堆疊)，可以通過使用具有不同光譜靈敏度的光學傳感器來生成顏色靈敏度。具體地，在使用包括兩個或更多個光學傳感器的光學傳感器堆疊的情況下，光學傳感器可具有不同的光譜靈敏度，諸如不同的吸收光譜。

因此，通常，光學檢測器可以包括光學傳感器的堆疊，其中堆疊的光學傳感器具有不同的光譜特性。具體地，堆疊可以包括具有第一光譜靈敏度的至少一個第一光學傳感器和具有第二光譜靈敏度的至少一個第二光學傳感器，其中第一光譜靈敏度和第二光譜靈敏度是不同的。作為示例，堆疊可以包括交替序列的具有不同光譜特性的光學傳感器。光學檢測器可以適于通過評估具有不同光譜特性的光學傳感器的傳感器信號來獲取多色三維圖像，優(yōu)選全色三維圖像。

顏色分辨率的該選擇提供了優(yōu)于已知的彩色感光相機設置的大量優(yōu)點。因此，通過在堆疊中使用光學傳感器(光學傳感器具有不同的光譜靈敏度)，與諸如全色ccd或cmos芯片的像素化全色相機相比，每一個傳感器的全傳感器區(qū)域可以用于檢測。因此，圖像的分辨率可顯著增加，因為典型的像素化全彩色相機芯片可能僅使用芯片表面的三分之一或四分之一或甚至更少用于成像(由于必須在鄰近布置中提供彩色像素的事實)。

具有不同光譜靈敏度的至少兩個光學傳感器可以包含不同類型的染料，具體是當使用有機太陽能電池時，更具體地是sdsc。其中，可以使用包含兩種或更多種類型的光學傳感器的堆疊，每一種類型具有均勻的光譜靈敏度。因此，堆疊可以包含具有第一光譜靈敏度的第一類型的至少一個光學傳感器和具有第二光譜靈敏度的第二類型的至少一個光學傳感器。此外，堆疊可以可選地包含分別具有第三和第四光譜靈敏度的第三類型和可選地甚至第四類型的光學傳感器。堆疊可以包含交替方式的第一和第二類型的光學傳感器，交替方式的第一、第二和第三類型的光學傳感器，或者甚至交替方式的第一、第二、第三和第四類型的傳感器。

結果，諸如以交替方式，僅第一類型和第二類型的光學傳感器的彩色檢測或甚至全彩色圖像的采集可以是可能的。因此，作為示例，堆疊可以包含具有第一吸收染料的第一類型的有機太陽能電池(具體地sdsc)，以及具有第二吸收染料的第二類型的有機太陽能電池(具體地sdsc)。第一和第二類型的有機太陽能電池可以以交替方式布置在堆疊內。具體地，染料可以是寬吸收的，諸如通過提供具有至少一個吸收峰和寬吸收的吸收光譜，該寬吸收覆蓋至少30nm，優(yōu)選至少100nm，至少200nm或至少300nm的范圍，諸如具有30-200nm的寬度和/或60-300nm的寬度和/或100-400nm的寬度。

因此，兩種寬吸收的染料可足以進行顏色檢測?？梢栽谕该骰虬胪该魈柲茈姵刂惺褂镁哂胁煌涨€的兩種寬吸收染料，由于光電流效率(pce)的復雜波長依賴性，不同波長將導致不同的傳感器信號，諸如不同的電流。可以通過比較具有不同染料的兩種太陽能電池的電流來確定顏色。

因此，通常，具有不同光譜靈敏度的至少兩個光學傳感器的光學傳感器的堆疊的光學檢測器可以適于通過比較具有不同光譜靈敏度的至少兩個光學傳感器的傳感器信號來確定至少一個顏色和/或至少一項顏色信息。作為示例，算法可用于確定來自傳感器信號的顏色信息的顏色。另外或備選地，可以使用評估傳感器信號的其它方式，諸如查找表。作為示例，可以創(chuàng)建查找表，其中對于每對傳感器信號(諸如對于每對電流)，列出唯一的顏色。另外或備選地，諸如通過形成光學傳感器信號的商并且導出顏色、顏色信息或其顏色坐標，可以使用其它評估方案。

通過使用具有不同光譜靈敏度的光學傳感器的堆疊(諸如具有兩個不同光譜靈敏度的一對光學傳感器的堆疊)，可以進行各種測量。因此，作為示例，通過使用堆疊，三維多色甚至全色圖像的記錄和/或在幾個焦平面中的圖像記錄是可行的。此外，可以使用散焦深度算法計算深度圖像。

通過使用具有不同光譜靈敏度的兩種類型的光學傳感器，可以在周圍的色點之間外推缺失的顏色信息?？紤]到更多的周圍點可以獲得更平滑的函數(shù)。這同樣可以用于減少測量誤差，而后處理的計算成本增加。

通常，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以因此被設計為多色或全色或彩色檢測光場相機?？梢允褂媒惶嬷墓鈱W傳感器(諸如透明或半透明太陽能電池，具體是有機太陽能電池，且更具體地是sdsc)的堆疊。這些光學檢測器與至少一個空間光調制器組合使用，諸如用于提供虛擬像素化。因此，光學檢測器可以是不具有像素化的大面積光學檢測器，其中由空間光調制器實際產(chǎn)生像素化，并且對光學傳感器的傳感器信號進行評估，具體是頻率分析。

平面內的顏色信息可以從堆疊的兩個相鄰光學傳感器的傳感器信號獲得，相鄰光學傳感器具有不同的光譜靈敏度，諸如不同顏色，更具體地不同類型的染料。如上所述，通過評估具有不同波長靈敏度的光學傳感器的傳感器信號的評估算法(諸如通過使用一個或多個查找表)，可以生成顏色信息。此外，通過比較相鄰區(qū)域的顏色，諸如在后處理步驟中可執(zhí)行顏色信息的平滑化。

z方向中(即沿著光軸)的顏色信息同樣可以通過比較相鄰的光學傳感器和堆疊(諸如堆疊中的相鄰太陽能電池)來獲得。可以使用來自數(shù)個光學傳感器的顏色信息來平滑顏色信息。

包括至少一個空間光調制器和至少一個光學傳感器的根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可進一步與一種或多種其它類型的傳感器或檢測器相組合。因此，光學檢測器可以進一步包括至少一個附加檢測器。至少一個附加檢測器可以適于檢測至少一個參數(shù)，諸如以下至少一個：周圍環(huán)境的參數(shù)，諸如周圍環(huán)境的溫度和/或亮度中；關于檢測器的位置和/或取向的參數(shù)；指定要檢測的對象的狀態(tài)的參數(shù)，諸如對象的位置，諸如對象的絕對位置和/或對象在空間中的取向。因此，通常，本發(fā)明的原理可以與其它測量原理相組合以便獲得附加信息和/或以便驗證測量結果或減少測量誤差或噪聲。

具體地，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以進一步包括至少一個飛行時間(tof)檢測器，其適于通過執(zhí)行至少一個飛行時間測量來檢測至少一個對象和光學檢測器之間的至少一個距離。如本文所使用的，飛行時間測量通常是指基于信號在兩個對象之間傳播或從一個對象傳播到第二個對象并返回所需的時間的測量。在這種情況下，該信號具體可以是聲信號或諸如光信號的電磁信號中的一者或多者。因此，飛行時間檢測器是指適于執(zhí)行飛行時間測量的檢測器。飛行時間測量在各種技術領域(諸如在可商購的距離測量裝置或可商購的流量計(諸如超聲波流量計)中)是眾所周知的。飛行時間檢測器甚至可以體現(xiàn)為飛行時間相機。這些類型的相機可作為范圍成像相機系統(tǒng)商購，能夠基于已知的光速來解析對象之間的距離。

目前可用的tof檢測器通常基于脈沖信號的使用，可選地與一個或多個光傳感器(諸如cmos傳感器)組合。由光傳感器產(chǎn)生的傳感器信號可以被積分。積分可以從兩個不同的時間點開始。可以從兩個積分結果之間的相對信號強度計算所述距離。

此外，如上所述，tof相機是已知的，并且通常同樣可以在本發(fā)明的上下文中使用。這些tof相機可包含像素化光傳感器。然而，由于每一個像素通常必須允許執(zhí)行兩次積分，所以像素結構通常更復雜，并且商購的tof相機的分辨率相當?shù)?通常為200×200像素)。低于約40厘米和高于幾米的距離通常很難或不可能檢測到。此外，脈沖的周期性導致不確定的距離，因為僅測量一個周期內的脈沖的相對移位。

作為獨立裝置的tof檢測器通常遭受各種缺點和技術挑戰(zhàn)。因此，通常，tof檢測器(且更具體地，tof相機)在光路中遭受雨水和其它透明對象的問題，因為脈沖可能太早地反射，雨滴后面的對象被隱藏，或者在部分反射中，積分將導致錯誤的結果。此外，為了避免測量中的誤差并且為了允許對脈沖的清楚區(qū)分，對于tof測量，低光條件是優(yōu)選的。諸如明亮陽光的明亮光可以使tof測量不可能。此外，典型的tof相機的能量消耗相當高，因為脈沖必須足夠亮以進行回反射并且仍可被相機檢測到。然而，脈沖的亮度可能對眼睛或其它傳感器有害，或者當兩個或更多個tof測量彼此干擾時可能導致測量誤差。總之，目前的tof檢測器，且具體地，目前的tof相機有諸如低分辨率、距離測量中的不確定性、有限的使用范圍、有限的光條件、對光路中的透明對象的靈敏度、對天氣條件的敏感度條件和高能耗的幾個缺點。這些技術挑戰(zhàn)通常降低用于日常應用(諸如用于汽車安全應用)的現(xiàn)有tof相機、用于日常使用(具體用于游戲應用)或人機接口的相機的能力。

結合根據(jù)本發(fā)明的檢測器，提供至少一個空間光調制器和至少一個光學傳感器，以及諸如通過頻率分析評估傳感器信號的上述原理，兩個系統(tǒng)的優(yōu)點和功能可以以富有成效的方式組合。因此，slm檢測器(即至少一個空間光調制器和至少一個光學傳感器，特別地至少一個光學傳感器的堆疊)可以在明亮的光條件下提供優(yōu)點，而tof檢測器通常在低光條件下提供更好的結果。組合裝置(即，進一步包括至少一個tof檢測器的根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器)因此與兩個單個系統(tǒng)相比，提供了關于光條件的增加的寬容度。這對于諸如在汽車或其它車輛中的安全應用特別重要。

具體地，光學檢測器可以被設計為使用至少一個tof測量來校正通過使用本發(fā)明的slm檢測器執(zhí)行的至少一個測量，反之亦然。此外，可以通過使用根據(jù)slm檢測器來解決tof測量的不確定性。每當對tof測量的分析導致不確定的可能性時，可以具體執(zhí)行slm測量。另外或備選地，可以連續(xù)執(zhí)行slm測量，以便將tof檢測器的工作范圍擴展到由于tof測量的不確定性而通常被排除的區(qū)域。另外或備選地，slm檢測器可以覆蓋更寬或附加的范圍以允許更寬的距離測量區(qū)域。slm檢測器(具體地slm相機)可進一步用于確定用于測量的一個或多個重要區(qū)域，以減少能量消耗或保護眼睛。因此，如上所述，slm檢測器可以適于檢測一個或多個感興趣的區(qū)域。另外或備選地，slm檢測器可以用于確定由光學檢測器捕獲的場景內的一個或多個對象的粗略深度圖，其中粗略深度圖可以通過一個或多個tof測量在重要區(qū)域中被細化。此外，slm檢測器可以用于將tof檢測器(諸如tof相機)調節(jié)到所需的距離區(qū)域。因此，可以預先設定tof測量的脈沖長度和/或頻率，以便諸如去除或降低tof測量中不確定性的可能性。因此，通常，slm檢測器可用于對tof檢測器(諸如對tof相機)提供自動對焦。

如上所述，可以由slm檢測器(諸如slm相機)記錄粗略深度圖。此外，可以通過使用一個或多個tof測量來細化包含與由光學檢測器捕獲的場景內的一個或多個對象有關的深度信息或z信息的粗略深度圖。tof測量具體地可以僅在重要區(qū)域執(zhí)行。另外或備選地，粗略深度圖可以用于調節(jié)tof檢測器(具體地，tof相機)。

此外，slm檢測器與至少一個tof檢測器組合的使用可以解決tof檢測器對要檢測對象的性質或對在檢測器和要檢測對象之間光路內的障礙物或介質的靈敏度(諸如對雨或天氣條件的靈敏度)的上述問題。組合后的slm/tof測量可用于從tof信號中提取重要信息，或者測量具有幾個透明或半透明層的復雜對象。因此，可以觀察由玻璃制成的對象、水晶、液體結構、相變、液體運動等。此外，slm檢測器和至少一個tof檢測器的組合在雨天仍將工作，并且整個光學檢測器通常將不太依賴于天氣條件。作為示例，由slm檢測器提供的測量結果可用于從tof測量結果中消除由雨引起的誤差，這具體地使得該組合對于諸如汽車或其它車輛中的安全應用是有用的。

至少一個tof檢測器在根據(jù)本發(fā)明的至少一個光學檢測器中的實施方式可以以各種方式實現(xiàn)。因此，至少一個slm檢測器和至少一個tof檢測器可以在同一光路內順序排列。作為示例，至少一個透明slm檢測器可以放置在至少一個tof檢測器的前面。另外或備選地，可以使用用于slm檢測器和tof檢測器的分離的光路或分割的光路。其中，作為示例，光路可以由一個或多個分束元件分離，諸如上面列出并在下面進一步詳細列出的一個或多個分束元件。作為示例，可以執(zhí)行波長選擇元件對束路徑的分離。因此，例如，tof檢測器可以利用紅外光，而slm檢測器可以利用不同波長的光。在該示例中，tof檢測器的紅外光可以通過使用諸如熱鏡的波長選擇性分束元件來分離。另外或備選地，用于slm測量的光束和用于tof測量的光束可以由一個或多個分束元件(諸如一個或多個半透明鏡、分束器立方體、偏振分束器或其組合)分離。此外，使用不同的光學路徑，至少一個slm檢測器和至少一個tof檢測器可以在相同裝置中彼此相鄰放置。各種其它設置是可行的。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器以及本發(fā)明中提出的一種或多種其它裝置可以與一種或多種其它類型的測量裝置相組合。因此，根據(jù)本發(fā)明的包括至少一個空間光調制器和至少一個光學傳感器的光學檢測器可以與諸如上述tof檢測器的一個或多個其它類型的傳感器或檢測器相組合。當將根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器與一個或多個其它類型的傳感器或檢測器相組合時，光學檢測器和至少一個另外的傳感器或檢測器可以被設計為獨立裝置，其中至少一個光學傳感器和光學檢測器的空間光調制器與所述至少一個另外的傳感器或檢測器分離。備選地，這些部件中的一個或多個也可以完全或部分地用于另外的傳感器或檢測器，或者光學傳感器以及空間光調制器和至少一個另外的傳感器或檢測器可以完全或部分地以另一種方式組合。

因此，作為非限制性示例，除了至少一個可選tof檢測器之外或作為至少一個可選tof檢測器的替代，作為示例的光學檢測器可以進一步包括除上述tof檢測器之外的至少一個距離傳感器。例如，距離傳感器可以基于上述fip效應。因此，光學檢測器可以進一步包括至少一個有源距離傳感器。如在此所使用的，“有源距離傳感器”是具有至少一個有源光學傳感器和至少一個有源照射源的傳感器，其中有源距離傳感器適于確定對象與有源距離傳感器之間的距離。有源距離傳感器包括至少一個有源光學傳感器，其適于在由從對象傳播到有源光學傳感器的光束照射時生成傳感器信號，其中給定相同的總照射功率，傳感器信號取決于照射的幾何形狀，特別取決于在傳感器區(qū)域上的照射的束橫截面。有源距離傳感器進一步包括用于照射對象的至少一個有源照射源。因此，有源照射源可以照射對象，并且由照射源生成的照射光或主光束可由對象或其部分反射或散射，從而生成朝向有源距離傳感器的光學傳感器傳播的光束。

對于有源距離傳感器的至少一個有源光學傳感器的可能設置，可以參考wo2012/110924a1或wo2014/097181a1中的一者或多者，它們的全部內容通過引用包含在本文中。在這些文獻的一個或二者中公開的至少一個縱向光學傳感器同樣可以用于可以包括在根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器中的可選的有源距離傳感器。因此，可以使用單個光學傳感器或多個光學傳感器的組合，諸如傳感器堆疊。

如上所述，有源距離傳感器和光學檢測器的其余部件可以是單獨的部件，或備選地可以完全或部分地集成。因此，有源距離傳感器的至少一個有源光學傳感器可以完全或部分地與至少一個光學傳感器分離，或者可以完全或部分地與光學檢測器的至少一個光學傳感器相同。類似地，至少一個有源照射源可以完全或部分地與光學檢測器的照射源分離，或者可以完全或部分地相同。

至少一個有源距離傳感器可以進一步包括至少一個有源評估裝置，其可完全地或部分地與光學檢測器的評估裝置相同，或者可以是單獨的裝置。至少一個有源評估裝置可以適于評估至少一個有源光學傳感器的至少一個傳感器信號并且確定對象與有源距離傳感器之間的距離。對于該評估，可以使用至少一個傳感器信號和距離之間的預定或可確定的關系，諸如通過經(jīng)驗測量確定的預定關系和/或完全或部分地基于傳感器信號對距離的理論依賴性的預定關系。對于該評估的潛在實施例，可以參考wo2012/110924a1或wo2014/097181a1中的一個或多個，其全部內容通過引用包含在本文中。

至少一個有源照射源可以是調制照射源或連續(xù)照射源。對于該有源照射光源的潛在實施例，可以參考上面在照射源的上下文中公開的選項。具體地，至少一個有源光學傳感器可以適于使得由該至少一個有源光學傳感器生成的傳感器信號取決于光束的調制頻率。

至少一個有源照射源可以以軸上的方式照射至少一個對象，使得照射源在光學檢測器和/或有源距離傳感器的光軸上朝向對象傳播。另外或備選地，至少一個照射源可以適于以離軸方式照射至少一個對象，以使得朝向對象傳播的照射光和從對象傳播到有源距離傳感器的光束以非平行的方式取向。

有源照射源可以是均勻的照射源，或者可以是圖案化或結構化的照射源。因此，作為示例，至少一個有源照射源可以適于用均勻的光和/或用圖案化的光來照射由光學檢測器捕獲的場景或場景的一部分。因此，作為示例，可以將一個或多個光圖案投影到場景中和/或投影到場景的一部分中，從而可以增加至少一個對象的檢測對比度。作為示例，可以將諸如矩形線圖案和/或光點的矩形矩陣的線圖案或點圖案投影到場景或場景的一部分中。為了生成光圖案，至少一個有源照射源本身可以適于生成圖案化光，和/或可以使用一個或多個光圖案化裝置，諸如濾光器、光柵、反射鏡或其它類型的光圖案化裝置。此外，另外或備選地，可以使用具有空間光調制器的一個或多個光圖案形成裝置。有源距離傳感器的空間光調制器可以與上述空間光調制器分離并且不同，或者可以完全或部分地相同。因此，為了生成圖案化光，可以使用微鏡，諸如上述dlp。另外或備選地，可以使用其它類型的圖案化裝置。

根據(jù)本發(fā)明的具有光學傳感器和空間光調制器的光學檢測器與至少一個可選的有源距離傳感器的組合提供了多個優(yōu)點。因此，與結構化的有源距離傳感器(諸如具有至少一個圖案化或結構化的有源照射源的有源距離傳感器)的組合可使整個系統(tǒng)更可靠。作為示例，當使用光學傳感器、空間光調制器和像素的調制的光學檢測器的上述原理不能正常工作時(諸如由于由光學檢測器捕獲的場景的低對比度)，可以使用有源距離傳感器。相反，當有源距離傳感器不能正常工作時(諸如因為由于霧或雨而導致的透明對象上的至少一個有源照射源的反射)，使用空間光調制器和像素調制的光學檢測器的基本原理仍然可以用正確的對比度解析對象。因此，對于飛行時間檢測器，有源距離傳感器可以提高由光學檢測器生成的測量的可靠性和穩(wěn)定性。

如上所述，光學檢測器可以包括適于將光學檢測器的束路徑分割成兩個或更多個部分束路徑的一個或多個分束元件?？梢允褂酶鞣N類型的分束元件，諸如棱鏡、光柵、半透明鏡、分束器立方體、反射空間光調制器或其組合。其它可能性是可行的。

分束元件可以適于將光束分成具有相同強度或具有不同強度的至少兩個部分。在后一種情況下，部分光束及其強度可以適應它們相應的目的。因此，在部分束路徑中的每一個束路徑中，可以定位一個或多個光學元件，諸如一個或多個光學傳感器。通過使用適于將光束分成具有不同強度的至少兩個部分的至少一個分束元件，部分光束的強度可以適于至少兩個光學傳感器的具體要求。

分束元件具體可以適于將光束分成沿著第一部分束路徑行進的第一部分和沿著至少一個第二部分束路徑行進的至少一個第二部分，其中第一部分具有比第二部分更低的強度。光學檢測器可以包含至少一個成像裝置，優(yōu)選地是無機成像裝置，更優(yōu)選地ccd芯片和/或cmos芯片。由于與其它光學傳感器相比，例如與諸如至少一個fip傳感器的至少一個縱向光學傳感器相比，通常，成像裝置需要更低的光強度，所以至少一個成像裝置具體可以位于第一部分束路徑中。作為示例，第一部分可以具有低于第二部分的強度的一半的強度。其它實施例是可行的。

可以以各種方式調節(jié)至少兩個部分的強度，諸如通過調節(jié)分束元件的透射率和/或反射率，通過調節(jié)分束元件的表面積或通過其它方式。分束元件通?？梢允腔蚩梢园P于光束的潛在偏振無關的分束元件。然而，至少一個分束元件仍然同樣可以是或可以包括至少一個偏振選擇分束元件。各種類型的偏振選擇分束元件在本領域中是公知的。因此，作為示例，偏振選擇分束元件可以是或可以包括偏振分束器立方體。偏振選擇性分光元件通常是有利的，在于可以通過調節(jié)進入偏振選擇分束元件的光束的偏振來調節(jié)部分光束的強度的比率。

光學檢測器可以適于至少部分地將沿著部分束路徑行進的一個或多個部分光束朝向分束元件后向反射。因此，作為示例，光學檢測器可以包括適于至少部分地將部分光束朝向分束元件后向反射的一個或多個反射元件。至少一個反射元件可以是或可以包括至少一個反射鏡。另外或可替代地，可以使用其它類型的反射元件，諸如反射棱鏡和/或至少一個空間光調制器，其具體地可以是反射空間光調制器，并且可以被布置為至少部分地將部分光束朝向分束元件后向反射。分束元件可以適于至少部分地重新組合后向反射的部分光束，以便形成至少一個共同的光束。光學檢測器可以適于將重新聯(lián)合的公共光束饋送到至少一個光學傳感器中，優(yōu)選地饋送到至少一個縱向光學傳感器中，具體地至少一個fip傳感器，更優(yōu)選地饋送到光學傳感器的堆疊中，諸如fip傳感器的堆疊中。

光學檢測器可以包括一個或多個空間光調制器。在包括諸如兩個或更多個空間光調制器的多個空間光調制器的情況下，至少兩個空間光調制器可以被布置在同一束路徑中或者可以被布置在不同的部分束路徑中。在空間光調制器被布置在不同的束路徑中的情況下，光學檢測器(具體地至少一個分束元件)可以適于重新組合經(jīng)過空間光調制器的部分光束以形成公共光束。

在本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于確定至少一個對象的位置的檢測器系統(tǒng)。檢測器系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明(諸如根據(jù)以上公開的或下面進一步詳細公開的一個或多個實施例)的至少一個光學檢測器。檢測器系統(tǒng)進一步包括適于將至少一個光束朝向光學檢測器引導的至少一個信標裝置，其中信標裝置是可附接到對象、可由對象保持和可集成到對象中的至少一種。

如在本文所使用的，“檢測器系統(tǒng)”通常是指相互作用以提供至少一個檢測器功能的裝置或裝置的布置，至少一個檢測器功能優(yōu)選地是至少一個光學檢測器功能，諸如至少一個光學測量功能和/或至少一個鏡頭之外成像(imagingoff-camera)功能。檢測器系統(tǒng)可以包括如上所述的至少一個光學檢測器，并且可以進一步包括一個或多個附加裝置。檢測器系統(tǒng)可以集成到單個整體裝置中，或者可以體現(xiàn)為多個相互作用的裝置的布置，以便提供檢測器功能。

如上所述，檢測器系統(tǒng)進一步包括適于將至少一個光束朝向檢測器引導的至少一個信標裝置。如在本文所使用的，并且將在下面進一步詳細公開，“信標裝置”通常是指適于將至少一個光束朝向檢測器引導的任意裝置。信標裝置可以完全或部分地體現(xiàn)為有源信標裝置，包括用于生成光束的至少一個照射源。另外或可替代地，信標裝置可以完全或部分地體現(xiàn)為包括至少一個反射元件的無源信標裝置，所述至少一個反射元件適于朝向檢測器反射從信標裝置獨立地生成的初級光束。

信標裝置是可附接到對象、可由對象保持并且可集成到對象中的至少一種。因此，信標裝置可以通過諸如一個或多個連接元件的任意附接部件附接到對象。另外或可替代地，對象可以適于諸如通過一個或多個適當?shù)谋３植考肀３中艠搜b置。另外或可替代地，再次，信標裝置可以完全或部分地集成到對象中，并且因此可以形成對象的一部分，或甚至可以形成對象。

通常，關于信標裝置的潛在實施例，可以參考2012年12月19日提交的美國臨時申請61/739,173、2013年1月8日提交的61/749,964和/或歐洲專利申請?zhí)杄p13171901.5中的一個或多個。其它實施例仍是可行的。

如上所述，信標裝置可以完全或部分地體現(xiàn)為有源信標裝置，并且可以包括至少一個照射源。因此，作為示例，信標裝置可以包括大致任意的照射源，諸如從由發(fā)光二極管(led)、燈泡、白熾燈和熒光燈組成的組中選擇的照射源。其它實施例是可行的。

另外或備選地，如上所述，信標裝置可以完全或部分地體現(xiàn)為無源信標裝置，并且可以包括適于反射由獨立于對象的照射源生成的初級光束的至少一個反射裝置。因此，除了生成光束之外或可替代地，信標裝置可以適于將初級光束朝向檢測器反射。

在光學檢測器使用附加照射源的情況下，至少一個照射源可以是光學檢測器的一部分。另外或可替代地，可以使用其它類型的照射源。照射源可以適于完全或部分地照射場景。此外，照射源可以適于提供由至少一個信標裝置完全或部分反射的一個或多個初級光束。此外，照射源可以適于提供在空間中固定的一個或多個初級光束和/或提供可移動的一個或多個初級光束，諸如掃描空間中特定區(qū)域的一個或多個初級光束。因此，作為示例，可以提供一個或多個照射源，其可移動和/或包括一個或多個可移動鏡，以調節(jié)或修改空間中的至少一個初級光束的位置和/或取向，諸如通過掃描通過由光學檢測器捕獲的特定場景的至少一個初級光束。在使用一個或多個可移動鏡的情況下，可反射鏡同樣可以包括一個或多個空間光調制器，諸如一個或多個微鏡，具體地，一個或多個基于技術的微反射鏡，如上所述。因此，作為示例，可以通過使用至少一個第一空間光調制器照射場景，并且經(jīng)由光學檢測器的實際測量可以通過使用至少一個第二空間光調制器來執(zhí)行。

檢測器系統(tǒng)可以包括一個、兩個、三個或更多個信標裝置。因此，通常，在對象是至少在顯微鏡尺度上不改變其形狀的剛性對象的情況下，優(yōu)選地，可以使用至少兩個信標裝置。在對象是完全或部分地柔性的或適于完全或部分地改變其形狀的情況下，優(yōu)選地，可以使用三個或更多個信標裝置。通常，信標裝置的數(shù)量可以適應對象的靈活性程度。優(yōu)選地，檢測器系統(tǒng)包括至少三個信標裝置。

對象本身可以是檢測器系統(tǒng)的一部分，或者可以獨立于檢測器系統(tǒng)。因此，通常，檢測器系統(tǒng)可以進一步包括至少一個對象。可以使用一個或多個對象。對象可以是剛性對象和/或柔性對象。

對象通?？梢允怯猩幕驘o生命的對象。檢測器系統(tǒng)甚至可以包括至少一個對象，因此對象形成檢測器系統(tǒng)的一部分。然而，優(yōu)選地，對象可以在至少一個空間維度中獨立于檢測器移動。

該對象通常可以是任意對象。在一個實施例中，對象可以是剛性對象。其它實施例是可行的，諸如對象是非剛性對象或是可改變其形狀的對象的實施例。

如下面將進一步詳細描述的，本發(fā)明可以具體地用于跟蹤人的位置和/或運動，諸如用于控制機器、游戲或模擬運動的目的。在這個或其它實施例中，具體地，該對象可以選自由如下組成的組：運動器材物品，優(yōu)選選自由球拍、球桿、球棒組成的組的物品；衣服；帽子；鞋子。

如上所述，可選的傳送裝置可以被設計成將從對象傳播的光饋送到光學檢測器。如上所述，可以可選地借助于傳送裝置的成像或者非成像特性實現(xiàn)該饋送。特別地，傳送裝置同樣可以設計成在電磁輻射被饋送到空間光調制器和/或光學傳感器之前收集電磁輻射。可選的傳送裝置同樣可以全部或部分地是至少一個可選照明源的組成部分，例如通過將照射源設計成提供具有限定的光學特性(例如具有限定或精確已知的束輪廓，例如至少一個高斯束，特別是具有已知束輪廓的至少一個激光束)的光束。

對于可選照射源的潛在實施例，可以參考wo2012/110924a1。其它實施例仍是可行的。從對象出射的光可以源于對象本身，但是同樣可以可選地具有不同的源并且從該源傳播到對象并隨后朝向空間光調制器和/或光學傳感器傳播。后一種情況可以例如通過使用至少一個照射源來實現(xiàn)。例如，該照射源可以是或包括環(huán)境照射源，和/或可以是或可以包括人造照射源。通過示例的方式，檢測器本身可以包括至少一個照射源，例如至少一個激光器和/或至少一個白熾燈和/或至少一個半導體照射源，例如至少一個發(fā)光二極管，特別是有機和/或無機發(fā)光二極管。由于它們的通常限定的束輪廓和可處理性的其它特性，使用一個或多個激光器作為照射源或其一部分是特別優(yōu)選的。照射源本身可以是檢測器的組成部分，或者獨立于光學檢測器形成。照射源可以特別地集成到光學檢測器中，例如檢測器的殼體中?？商娲鼗蛄硗?，至少一個照射源同樣可以集成到至少一個信標裝置中，或者集成到信標裝置中的一個或多個中，和/或集成到對象中，或者連接或空間耦接到該對象。

從一個或多個信標裝置(可替代地或另外地從所述光源于相應信標裝置本身的選項)出射的光可以相應地從照射源出射和/或由照射源激發(fā)。通過示例的方式，從信標裝置出射的電磁光可以由信標裝置本身發(fā)射和/或在其被饋送到檢測器之前由信標裝置反射和/或由信標裝置散射。在該情況下，電磁輻射的發(fā)射和/或散射可以在沒有電磁輻射的光譜影響的情況下或者受到這種影響的情況下進行。因此，通過示例的方式，波長偏移同樣可以例如在根據(jù)斯托克斯(stokes)或拉曼(raman)的散射期間發(fā)生。此外，光的發(fā)射可以例如通過初級照射源激發(fā)，例如通過對象或對象的部分區(qū)域被激發(fā)以生成發(fā)光，特別是磷光和/或熒光。其它發(fā)光過程在原則上同樣是可能的。如果反射發(fā)生，則對象可以具有例如至少一個反射區(qū)域，特別是至少一個反射表面。所述反射表面可以是對象本身的一部分，但是同樣可以是例如連接或空間耦接到對象的反射器，例如連接到對象的反射板。如果使用至少一個反射器，則其同樣可以被認為是連接到對象的檢測器的一部分，例如，獨立于光學檢測器的其它組成部分。

信標裝置和/或至少一個可選的照射源可以彼此獨立地體現(xiàn)，并且通常可以發(fā)射在以下范圍內的光：紫外光譜范圍，優(yōu)選在200nm至380nm的范圍內；可見光譜范圍(380nm至780nm)；紅外光譜范圍，優(yōu)選在780nm至3.0微米的范圍內。最優(yōu)選地，至少一個照射源適于發(fā)射可見光譜范圍內的光，優(yōu)選在500nm至780nm的范圍內，最優(yōu)選在650nm至750nm或在690nm至700nm。

光束到光學傳感器的饋送可特別以如下方式實現(xiàn)，即例如具有圓形、橢圓形或不同配置的橫截面的光斑在光學傳感器的可選傳感器區(qū)上產(chǎn)生。通過示例的方式，檢測器可以具有可以檢測到對象的視覺范圍，特別是立體角范圍和/或空間范圍。優(yōu)選地，可選的傳送裝置被設計成使得例如在對象布置在檢測器的視覺范圍內的情況下，光斑完全布置在光學傳感器的傳感器區(qū)域上和/或傳感器區(qū)上。通過示例的方式，可以選擇傳感器區(qū)以具有相應的尺寸，以便確保該條件。

評估裝置可以特別地包括至少一個數(shù)據(jù)處理裝置，特別是電子數(shù)據(jù)處理裝置，其可以被設計成生成關于對象的位置的至少一項信息。因此，評估裝置可以被設計為使用以下中的一個或多個：空間光調制器的照射像素的數(shù)量；一個或多個光學傳感器上(具體是在具有上述fip效應的一個或多個光學傳感器上)的光束的束寬度；諸如ccd或cmos芯片的像素化光學傳感器的多個照射像素。評估裝置可以被設計為使用這些類型的信息中的一個或多個作為一個或多個輸入變量，并且通過處理這些輸入變量來生成關于對象的位置的至少一項信息。該處理可以并行、順序或甚至以組合的方式進行。評估裝置可以使用用于生成這些信息項的任意方法，諸如通過計算和/或使用至少一個存儲和/或已知的關系。該關系可以是預定的分析關系，或者可以根據(jù)經(jīng)驗、分析或半經(jīng)驗來確定或是可確定的。特別優(yōu)選地，該關系包括至少一個校準曲線、至少一組校準曲線、至少一個函數(shù)或所提到的可能性的組合。一個或多個校準曲線可以例如以一組值的形式及其相關聯(lián)的函數(shù)值的形式存儲在例如數(shù)據(jù)存儲裝置和/或表中。然而，備選地或另外，至少一個校準曲線同樣可以例如以參數(shù)化形式和/或作為函數(shù)方程來存儲。

作為示例，評估裝置可以根據(jù)編程來設計，以便確定信息項。評估裝置可特別地包括至少一個計算機，例如至少一個微型計算機。此外，評估裝置可以包括一個或多個易失性或非易失性數(shù)據(jù)存儲器。作為數(shù)據(jù)處理裝置(特別是至少一個計算機)的替代或除了數(shù)據(jù)處理裝置之外，評估裝置可以包括一個或多個另外的電子部件，其被設計用于確定信息項，例如電子表，且特別是至少一個查找表和/或至少一個專用集成電路(asic)。

在本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于在用戶和機器之間交換至少一項信息的人機接口。人機接口包括根據(jù)本發(fā)明、諸如根據(jù)上面公開或下面進一步詳細公開的一個或多個實施例的至少一個檢測器系統(tǒng)。檢測器系統(tǒng)的至少一個信標裝置可以適于直接或間接地附接到用戶和由用戶保持中的至少一種。人機接口可以被設計為借助于檢測器系統(tǒng)來確定用戶的至少一個位置，并且被設計為將至少一項信息分配給該位置。

如在此所使用的，術語“人機接口”通常是指適于在用戶和機器(諸如具有至少一個數(shù)據(jù)處理裝置的機器)之間交換至少一項信息，具體是至少一項電子信息的任意裝置或裝置的組合。可以以單向方式和/或以雙向方式執(zhí)行信息交換。具體地，人機接口可以適于允許用戶以機器可讀的方式向機器提供一個或多個命令。

在本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于執(zhí)行至少一種娛樂功能的娛樂裝置。娛樂裝置包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個人機接口，諸如在上面公開或下面進一步詳細公開的一個或多個實施例中所公開的。該娛樂裝置被設計成使得能夠由玩家借助于人機接口輸入至少一項信息，其中娛樂裝置被設計為根據(jù)該信息改變娛樂功能。

如在本文所使用的，“娛樂裝置”是可以用于一個或多個用戶(在下面同樣稱為一個或多個玩家)的休閑和/或娛樂的目的的裝置。作為示例，娛樂裝置可以用于游戲的目的，優(yōu)選地是計算機游戲。另外或可替代地，娛樂裝置同樣可以用于其它目的，諸如一般用于鍛煉、運動、物理治療或運動跟蹤。因此，娛樂裝置可以被實現(xiàn)到計算機、計算機網(wǎng)絡或計算機系統(tǒng)中，或者可以包括運行一個或多個游戲軟件程序的計算機、計算機網(wǎng)絡或計算機系統(tǒng)。

娛樂裝置包括根據(jù)本發(fā)明(諸如根據(jù)上面公開的一個或多個實施例和/或根據(jù)下面公開的一個或多個實施例)的至少一個人機接口。娛樂裝置被設計成使得能夠由玩家借助于人機接口來輸入至少一項信息。該至少一項信息可以被發(fā)送到娛樂裝置的控制器和/或計算機和/或可被娛樂裝置的控制器和/或計算機使用。

該至少一項信息優(yōu)選地可以包括適于影響游戲過程的至少一個命令。因此，作為示例，至少一項信息可以包括關于玩家和/或玩家的一個或多個身體部位的至少一個取向的至少一項信息，從而允許玩家模擬游戲所需的具體位置和/或取向和/或動作。作為示例，以下運動中的一個或多個可以被模擬并傳輸?shù)綂蕵费b置的控制器和/或計算機：跳舞；跑步；跳躍；球拍的揮舞；球桿的揮舞；球棒的揮舞；將對象指向另一對象，諸如將玩具槍指向目標。

作為一部分或整體的娛樂裝置(優(yōu)選地娛樂裝置的控制器和/或計算機)被設計為根據(jù)該信息改變娛樂功能。因此，如上所述，根據(jù)至少一項信息可能會影響游戲進程。因此，娛樂裝置可包括一個或多個控制器，該一個或多個控制器可與至少一個檢測器的評估裝置分離和/或可與至少一個評估裝置完全或部分相同或者甚至可能包括至少一個評估裝置。優(yōu)選地，至少一個控制器可包括一個或多個數(shù)據(jù)處理裝置，諸如一個或多個計算機和/或微控制器。

在本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于跟蹤至少一個可移動對象的位置的跟蹤系統(tǒng)。跟蹤系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個檢測器系統(tǒng)，諸如在上面給出或下面進一步詳細給出的一個或多個實施例中公開的。跟蹤系統(tǒng)進一步包括至少一個軌跡控制器，其中軌跡控制器適于跟蹤特定時間點的對象的一系列位置。

如在本文所使用的，“跟蹤系統(tǒng)”是適于收集關于至少一個對象和/或對象的至少一個部分的一系列過去位置的信息的裝置。另外，跟蹤系統(tǒng)可以適于提供關于至少一個對象或對象的至少一個部分的至少一個預測的未來位置和/或取向的信息。跟蹤系統(tǒng)可以具有至少一個軌跡控制器，其可以完全地或部分地被體現(xiàn)為電子裝置，優(yōu)選地體現(xiàn)為至少一個數(shù)據(jù)處理裝置，更優(yōu)選地體現(xiàn)為至少一個計算機或微控制器。再次，至少一個軌跡控制器可以完全或部分地包括至少一個評估裝置和/或可以是至少一個評估裝置的一部分，和/或可以完全或部分地與至少一個評估裝置相同。

跟蹤系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個檢測器，諸如如上面列出的一個或多個實施例中所公開和/或如下面一個或多個實施例中所公開的至少一個檢測器。跟蹤系統(tǒng)進一步包括至少一個軌跡控制器。軌跡控制器適于諸如通過記錄數(shù)據(jù)組或數(shù)據(jù)對來跟蹤特定時間點處對象的一系列位置，每組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)對包括至少一個位置信息和至少一個時間信息。

跟蹤系統(tǒng)還可以進一步包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個檢測器系統(tǒng)。因此，除了至少一個檢測器和至少一個評估裝置和可選的至少一個信標裝置之外，跟蹤系統(tǒng)可以進一步包括對象本身或對象的一部分，諸如包括多個信標裝置或至少一個信標裝置的至少一個控制元件，其中控制元件直接或間接附接到或可集成到待跟蹤的對象中。

跟蹤系統(tǒng)可以適于發(fā)起跟蹤系統(tǒng)本身和/或一個或多個單獨裝置的一個或多個動作。為了后一目的，跟蹤系統(tǒng)，優(yōu)選軌跡控制器可以具有用于發(fā)起至少一個動作的一個或多個無線和/或有線接口和/或其它類型的控制連接。優(yōu)選地，至少一個軌跡控制器可以適于根據(jù)對象的至少一個實際位置發(fā)起至少一個動作。作為示例，動作可以從如下組成的組中選擇：對象的未來位置的預測；將至少一個裝置指向對象；將至少一個裝置指向檢測器；照射對象；照射檢測器。

作為跟蹤系統(tǒng)的應用的示例，即使第一對象和/或第二對象可能移動，跟蹤系統(tǒng)可以用于將至少一個第一對象連續(xù)地指向至少一個第二對象。潛在的示例可以再次在工業(yè)應用中找到，諸如機器人技術，和/或即使物品正在移動用于在物品上連續(xù)工作，諸如在生產(chǎn)線或裝配線中的制造期間。另外或備選地，跟蹤系統(tǒng)可能用于照射目的，諸如用于通過將照射源連續(xù)地指向對象來連續(xù)地照射對象，即使對象可能在移動。進一步的應用可在通信系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，諸如為了通過將發(fā)射機指向移動對象來連續(xù)地將信息發(fā)送到移動對象。

在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于確定至少一個對象的至少一個位置的掃描系統(tǒng)。如本文所使用的，掃描系統(tǒng)是適用于發(fā)射至少一個光束的裝置，該光束被配置為用于照射位于至少一個對象的至少一個表面上的至少一個點，并且用于產(chǎn)生關于至少一個點與掃描系統(tǒng)之間的距離的至少一個信息項。為了產(chǎn)生關于至少一個點和掃描系統(tǒng)之間的距離的至少一個信息項，掃描系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的檢測器中的至少一個，該檢測器諸如如上述一個或多個實施例中所公開的和/或如以下一個或多個實施例中所公開的至少一個檢測器。

因此，掃描系統(tǒng)包括至少一個照射源，其適用于發(fā)射被配置用于照射位于至少一個對象的至少一個表面上的至少一個點的至少一個光束。如本文所使用的，術語“點”是指可以例如由掃描系統(tǒng)的用戶選擇的被照射源照射的對象表面的一部分上的區(qū)(area)，特別是小區(qū)。優(yōu)選地，點可以表現(xiàn)出一方面可以盡可能小的尺寸，以便允許掃描系統(tǒng)確定掃描系統(tǒng)所包括的照射源與點可以盡可能精確地位于其上的對象的表面部分之間的距離的值，另一方面可以盡可能大，以便允許掃描系統(tǒng)的用戶或掃描系統(tǒng)本身，特別是通過自動程序來使用檢測對象表面相關部分上點的存在。

為此，照射源可以包括人造照射源，特別是至少一個激光源和/或至少一個白熾燈和/或至少一個半導體光源，該半導體光源例如為至少一個發(fā)光二極管(特別是有機和/或無機發(fā)光二極管)。由于其通常限定的光束輪廓和可處理性的其它性質，特別優(yōu)選使用至少一個激光源作為照射源。這里，單個激光源的使用可能是優(yōu)選的，特別是在提供可由用戶容易地存儲和運輸?shù)木o湊掃描系統(tǒng)可能是重要的情況下。因此，照射源可以優(yōu)選地是檢測器的組成部分，因此可以特別地集成到檢測器中，例如集成到檢測器的殼中。在優(yōu)選實施例中，特別地，掃描系統(tǒng)的殼可以包括被配置為用于向用戶提供距離相關信息的至少一個顯示器，諸如以易于閱讀的方式。在另一優(yōu)選實施例中，特別地，掃描系統(tǒng)的殼還可以包括至少一個按鈕，其可被配置為用于操作與掃描系統(tǒng)相關的至少一個功能，例如用于設置一個或多個操作模式。在另一個優(yōu)選實施例中，特別地，掃描系統(tǒng)的殼還可以包括至少一個緊固單元，該緊固單元可構造成用于將掃描系統(tǒng)緊固到諸如橡膠腳、基板或壁的另一表面，特別是用于增加距離測量的精度和/或用戶對掃描系統(tǒng)的可操作性的磁性材料。

在特別優(yōu)選的實施例中，掃描系統(tǒng)的照射源可以由此發(fā)射單個激光束，該激光束可被配置用于照射位于對象表面的單個點。通過使用根據(jù)本發(fā)明的至少一個檢測器，可以生成關于至少一個點與掃描系統(tǒng)之間的距離的至少一個信息項。因此，優(yōu)選地，可以例如通過使用由至少一個檢測器包括的評估裝置來確定由掃描系統(tǒng)包括的照射系統(tǒng)和由照射源產(chǎn)生的單點之間的距離。然而，掃描系統(tǒng)還可以包括附加的評估系統(tǒng)，其可以特別地適用于此目的。備選地或附加地，可以考慮掃描系統(tǒng)的尺寸，特別是掃描系統(tǒng)的殼的尺寸，并且因此備選地，可以確定掃描系統(tǒng)的殼上的特定點(例如前緣或殼的后邊緣)和單個點之間的距離。

備選地，掃描系統(tǒng)的照射源可以發(fā)射兩個單獨的激光束，其可以被配置為在光束的發(fā)射方向之間提供相應的角度，例如直角，由此位于相同的對象的兩個各自的點或在兩個不同的對象處的兩個不同的表面的的兩個各自的點可以被照射。然而，兩個單獨的激光束之間的相應角度的其它值也是可行的。特別地，該特征可以用于間接測量功能，例如用于導出可能不可直接訪問(例如由于掃描系統(tǒng)和點之間存在一個或多個障礙物)的或者很難達到的間接距離，。作為示例，因此可以測量兩個單獨的距離并通過使用畢達哥拉斯公式(pythagorasformula)導出高度來確定對象的高度的值。特別是為了能夠保持相對于對象的預限定水平，掃描系統(tǒng)還可以包括至少一個調平單元，特別是集成的氣泡小瓶，其可以用于保持用戶的預限定水平。

作為另一替代方案，掃描系統(tǒng)的照射源可以發(fā)射多個單獨的激光束，例如可以相對于彼此表現(xiàn)相應間距(pitch)(特別是規(guī)則間距)的激光束陣列，其可以是以這樣一種方式布置：以便產(chǎn)生位于至少一個對象的至少一個表面上的點陣列。為此，可以提供特別適用的光學元件(例如分束裝置和鏡)，其可以允許產(chǎn)生所描述的激光束陣列。特別地，可以通過使用一個或多個可移動鏡來定向照射源來掃描區(qū)域或體積，以以周期性或非周期性方式重新定向光束?？梢允褂梦㈢R陣列進一步重新定向照射源，以便以這種方式提供結構化光源。結構化光源可用于投影光學特征，例如點或邊緣。

因此，掃描系統(tǒng)可以提供放置在一個或多個對象的一個或多個表面上的一個或多個點的靜態(tài)布置?；蛘?，掃描系統(tǒng)的照射源，特別是一個或多個激光束(例如上述激光束陣列)，可以被配置用于提供一個或多個光束，該光束可隨時間呈現(xiàn)出變化的強度和/或者可以在一段時間內經(jīng)受交替的發(fā)射方向，特別是通過移動一個或多個鏡，例如包含在所述微鏡陣列內的微反射鏡。結果，照射源可以被配置為通過使用由掃描裝置的至少一個照射源產(chǎn)生的具有交替特征的一個或多個光束來掃描至少一個對象的至少一個表面的一部分作為圖像。特別地，掃描系統(tǒng)因此可以使用至少一行行掃描和/或行掃描，以例如順序地或同時地掃描一個或多個對象的一個或多個表面。作為非限制性示例，掃描系統(tǒng)可以用于安全激光掃描儀(例如，在生產(chǎn)環(huán)境中)，和/或在用于確定對象的形狀的3d掃描裝置中，例如結合3d印刷、身體掃描、質量控制、在施工應用中的應用(作為范圍儀表)、在物流應用中(例如用于確定包裹的尺寸或體積)、在家用應用中(例如，機器人真空吸塵器或割草機)或其他可能包括掃描步驟的應用。

在本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于對至少一個對象成像的相機。相機包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個光學檢測器，諸如在上面給出或下面進一步詳細地給出的一個或多個實施例中公開的。

因此，具體地，本申請可以應用于攝影領域。因此，檢測器可以是攝影裝置的一部分，具體是數(shù)字相機。具體地，檢測器可以用于3d攝影，具體是用于數(shù)字3d攝影。因此，檢測器可以形成數(shù)字3d相機，或者可以是數(shù)字3d相機的一部分。如在本文所使用的，術語“攝影”通常是指獲取至少一個對象的圖像信息的技術。如在本文進一步使用的，“相機”通常是適于執(zhí)行攝影的裝置。如在本文進一步使用的，術語“數(shù)字攝影”通常是指通過使用多個光敏元件來獲取至少一個對象的圖像信息的技術，該多個光敏元件適配于生成指示照明的強度和/或顏色的電信號，優(yōu)選地數(shù)字電信號。如在本文進一步使用的，術語“3d攝影”通常是指獲取在三個空間維度中的至少一個對象的圖像信息的技術。因此，3d相機是適于執(zhí)行3d攝影的裝置。相機通?？梢赃m于獲取單個圖像，諸如單個3d圖像，或者可以適于獲取多個圖像，諸如圖像序列。因此，相機同樣可以是適于諸如用于獲取數(shù)字視頻序列的視頻應用的攝像機。

因此，通常，本發(fā)明進一步涉及用于對至少一個對象成像的相機，具體地數(shù)字相機，更具體地3d相機或數(shù)字3d相機。如上所述，如在本文所使用的術語成像通常是指獲取至少一個對象的圖像信息。相機包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個光學檢測器。如上所述，相機可以適于獲取單個圖像或用于獲取多個圖像，諸如圖像序列，優(yōu)選地用于獲取數(shù)字視頻序列。因此，作為示例，相機可以是或可以包括攝像機。在后一種情況下，相機優(yōu)選地包括用于存儲圖像序列的數(shù)據(jù)存儲器。

光學檢測器或包括具有至少一個光學傳感器(具體是上述fip傳感器)的光學檢測器的相機可以進一步與一個或多個附加傳感器組合。因此，具有至少一個光學傳感器，具體是至少一個上述fip傳感器的至少一個相機可以與至少一個另外的相機組合，該另外的相機可以是傳統(tǒng)相機和/或例如立體相機。此外，具有至少一個光學傳感器，具體是至少一個上述fip傳感器的一個、兩個或更多個相機可以與一個、兩個或更多個數(shù)字相機組合。作為示例，一個或兩個或更多個二維數(shù)字相機可用于從立體聲信息和根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器獲得的深度信息來計算深度。

具體地，在汽車技術領域中，在相機發(fā)生故障的情況下，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器仍然可以存在用于測量對象的縱坐標，諸如用于測量在視場中的對象的距離。因此，通過在汽車技術領域中使用根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器，可以實現(xiàn)故障保護功能。具體地，對于汽車應用，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器提供數(shù)據(jù)簡化的優(yōu)點。因此，與傳統(tǒng)數(shù)字相機的相機數(shù)據(jù)相比，通過使用根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器(即具有至少一個光學傳感器，具體是至少一個fip傳感器的光學檢測器)獲得的數(shù)據(jù)可以提供顯著降低的數(shù)據(jù)量。具體地在汽車技術領域中，數(shù)據(jù)量的減少是有利的，因為汽車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡通常在數(shù)據(jù)傳輸速率方面提供較低的能力。

根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以進一步包括一個或多個光源。因此，光學檢測器可以包括用于照射至少一個對象的一個或多個光源，以使照射光被對象反射。光源可以是連續(xù)的光源，或者可能是不連續(xù)地發(fā)射的光源，諸如脈沖光源。光源可以是均勻的光源，或者可以是不均勻的光源或圖案化的光源。因此，作為示例，為了使光學檢測器測量至少一個縱坐標，諸如測量至少一個對象的深度，在照射中或在由光學檢測器捕獲的場景中的對比度是有利的。在通過自然照射不存在對比度的情況下，光學檢測器可以適于經(jīng)由至少一個可選光源(優(yōu)選地采用圖案化的光)完全或部分地照射場景和/或場景中的至少一個對象。因此，作為示例，光源可以將圖案投影到場景中，到墻壁上或至少一個對象上，以便在由光學檢測器捕獲的圖像內產(chǎn)生增加的對比度。

至少一個可選光源通?？梢园l(fā)射在可見光譜范圍、紅外光譜范圍或紫外光譜范圍中的一個或多個范圍內的光。優(yōu)選地，至少一個光源發(fā)射至少在紅外光譜范圍內的光。

光學檢測器同樣可以適于自動照射場景。因此，光學檢測器(諸如評估裝置)可以適于自動控制由光學檢測器或其一部分捕獲的場景的照射。因此，作為示例，在大面積提供低對比度從而使得難以測量縱坐標(諸如深度)的情況下，光學檢測器可以適于在這些區(qū)中進行識別。在這些情況下，作為示例，光學檢測器可以適于諸如通過將一個或多個圖案投影到這些區(qū)中來采用圖案化的光自動照射這些區(qū)。

如在本發(fā)明中所使用的，表述“位置”通常是指關于對象的一個或多個點的一個或多個絕對位置和取向的至少一項信息。因此，具體地，位置可以在檢測器的坐標系中、諸如笛卡爾坐標系中確定。然而，另外或備選地，可以使用其它類型的坐標系，諸如極坐標系和/或球面坐標系。

如上所述，光學檢測器的至少一個空間光調制器具體地可以是或可以包括至少一個反射空間光調制器，諸如dlp。在使用一個或多個反射空間光調制器的情況下，光學檢測器可以進一步適于使用超出上述目的的該至少一個反射空間光調制器。因此，特別地，光學檢測器可以適于另外使用至少一個空間光調制器(具體地，至少一個反射空間光調制器)以便將光投射到空間中，諸如透射到場景中和/或到屏幕上。因此，檢測器具體可以適于另外提供至少一個投影儀功能。

因此，作為示例，dlp技術主要針對投影儀(諸如像移動電話的通信裝置中的投影儀)開發(fā)。因此，可以將集成投影儀實現(xiàn)為各種各樣的裝置。在本發(fā)明中，空間光調制器具體可用于距離感測和/或用于確定對象的至少一個縱坐標。然而，這兩個功能可以組合。因此，可以實現(xiàn)一個裝置中的投影儀和距離傳感器的組合。

這是由于空間光調制器(具體是反射空間光調制器)與評估裝置組合可以實現(xiàn)距離感測或確定對象的至少一個縱坐標的任務和諸如用于將至少一個圖像投影到空間中、場景中或屏幕上的投影儀的任務二者的事實。實現(xiàn)兩個任務的至少一個空間光調制器可以被間歇地調制，諸如通過使用用于距離感測的調制周期和用于間歇地投影的調制周期。因此，諸如dlp的反射空間光調制器通常能夠在大于1khz的調制頻率下被調制。因此，可以與諸如dlp的單個空間光調制器同時達到投影和距離測量的實時視頻頻率。這允許例如使用移動電話來記錄3d場景并且同時投影該3d場景。

在本發(fā)明的另一方面中，公開了根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器的用途，諸如在上面討論的一個或多個實施例中公開的和/或如下面進一步詳細給出的一個或多個實施例所公開的，其用于選自以下的使用目的：交通技術中的位置測量；娛樂應用；安全應用；人機接口應用；跟蹤應用；攝影應用；用于生成至少一個空間(諸如選自房間、建筑物和街道的至少一個空間)的地圖的測圖應用；移動應用；網(wǎng)絡攝像頭；計算機外圍裝置；游戲應用；攝像或視頻應用；安全應用；監(jiān)視應用；汽車應用；運輸應用；醫(yī)療應用；運動應用；機器視覺應用；車輛應用；飛機應用；船舶應用；航天器應用；建筑應用；工程應用；制圖應用；制造應用；與至少一個飛行時間檢測器結合的用途。另外或可替代地，本地和/或全球定位系統(tǒng)中的應用可以被指定，特別是基于地標的定位和/或室內和/或室外導航，具體用于汽車或其它車輛(諸如火車、摩托車、自行車、用于貨物運輸?shù)目ㄜ?、機器人或用于行人。此外，室內定位系統(tǒng)可以被指定為潛在應用，諸如用于家庭應用和/或在制造技術中使用的機器人。此外，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器可以用于自動開門器中，諸如所謂的智能滑動門，諸如在jie-ciyang等人，傳感器2013，13(5)5923-5936；doi：10.3390/s130505923(jie-ciyangetal.,sensors2013,13(5),5923-5936；doi:10.3390/s130505923)中公開的智能滑動門。根據(jù)本發(fā)明的至少一個光學檢測器可用于檢測人或對象何時接近門，并且門何時可以自動打開。

如上所述，其它應用可以是全球定位系統(tǒng)、本地定位系統(tǒng)、室內導航系統(tǒng)等。因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置，即光學檢測器、檢測器系統(tǒng)、人機接口、娛樂裝置、跟蹤系統(tǒng)或相機中的一個或多個，具體地可以是本地或全球定位系統(tǒng)的一部分。另外或可替代地，裝置可以是可見光通信系統(tǒng)的一部分。其它用途是可行的。

根據(jù)本發(fā)明的裝置，即光學檢測器、檢測器系統(tǒng)、人機接口、娛樂裝置、跟蹤系統(tǒng)或相機中的一個或多個，進一步具體地可以與諸如用于室內或室外導航的本地或全球定位系統(tǒng)結合使用。作為示例，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個裝置可以與諸如google或googlestreet的軟件/數(shù)據(jù)庫組合。根據(jù)本發(fā)明的裝置可進一步用于分析距周圍環(huán)境中的對象的距離，對象的位置可以在數(shù)據(jù)庫中找到。從到已知對象的位置的距離，可以計算用戶的本地或全球位置。

因此，對于wo2012/110924a1或在在2012年12月19日提交的美國臨時申請61/739,173以及2013年1月8日提交的美國臨時申請61/749,964中公開的光學檢測器和裝置，根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器、檢測器系統(tǒng)、人機接口、娛樂裝置、跟蹤系統(tǒng)或相機(以下簡稱為“根據(jù)本發(fā)明的裝置”或不將本發(fā)明限制于對fip效應-“fip裝置”的潛在用途)可以用于多個應用目的，諸如以下進一步詳細公開的一個或多個目的。

因此，首先，fip裝置可以用于移動電話、平板計算機、膝上型計算機、智能面板或其它固定或移動計算機或通信應用中。因此，fip裝置可以與至少一個有源光源(諸如發(fā)射可見光范圍或紅外光譜范圍內的光的光源)組合，以便提高性能。因此，作為示例，fip裝置可以用作相機和/或傳感器，諸如與用于掃描環(huán)境、對象和生物的移動軟件組合。fip裝置甚至可以與諸如傳統(tǒng)相機的2d相機組合，以便增加成像效果。fip裝置可以進一步用于監(jiān)視和/或記錄目的，或者作為輸入裝置來控制移動裝置，特別是與手勢識別相結合。因此，具體地，同樣稱為fip輸入裝置的充當人機接口的fip裝置可以用于移動應用中，諸如用于經(jīng)由移動裝置(諸如移動電話)來控制其它電子裝置或部件。作為示例，包括至少一個fip裝置的移動應用可以用于控制電視機、游戲機、音樂播放器或音樂裝置或其它娛樂裝置。

此外，fip裝置可以用于網(wǎng)絡攝像機或用于計算應用的其它外圍裝置中。因此，作為示例，fip裝置可以與用于成像、記錄、監(jiān)視、掃描或運動檢測的軟件組合使用。如在人機接口和/或娛樂裝置的上下文中所描述的，fip裝置對于通過面部表情和/或身體表達來給出命令特別有用。fip裝置可以與其它輸入生成裝置組合，像例如鼠標、鍵盤、觸摸板等。此外，fip裝置可以用于游戲的應用中，諸如通過使用網(wǎng)絡攝像頭。此外，fip裝置可以用于虛擬訓練應用和/或視頻會議。

此外，如上面部分地解釋的，fip裝置可以用于移動音頻裝置、電視裝置和游戲裝置中。具體地，fip裝置可以用作用于電子裝置、娛樂裝置等的控制器或控制裝置。此外，fip裝置可以用于諸如2d和3d顯示技術中的眼睛檢測或眼睛跟蹤，特別是具有用于增強現(xiàn)實應用的透明顯示。

此外，fip裝置可以用于或用作數(shù)碼相機，諸如dsc相機和/或用于或用作反射式相機，諸如slr相機中。對于這些應用，可以參考如上所討論的fip裝置在諸如移動電話的移動應用中的用途。

此外，fip裝置可用于安全和監(jiān)視應用。因此，作為示例，通常，fip傳感器(具體地，當前基于slm的光學傳感器)可以與一個或多個數(shù)字和/或模擬電子裝置組合，如果對象在預定區(qū)內部或外部(例如，用于銀行或博物館中的監(jiān)視應用)，則其將給出信號。具體地，fip裝置可以用于光學加密?；趂ip的檢測可以與其它檢測裝置(諸如與ir、x射線、uv-vis、雷達或超聲波檢測器)組合以補充波長。fip裝置可以進一步與有源紅外光源組合以允許在低光環(huán)境中的檢測。與有源檢測器系統(tǒng)相比，諸如基于fip的傳感器的fip裝置通常是有利的，具體地，因為fip裝置避免主動地發(fā)送可能被第三方檢測到的信號，如例如在雷達應用、超聲波應用、lidar或類似的有源檢測器裝置的情況。因此，通常，fip裝置可以用于移動對象的無法識別和不可檢測的跟蹤。此外，與傳統(tǒng)裝置相比，fip裝置通常不太容易受到操縱和刺激。

此外，給定通過使用fip裝置的3d檢測的簡單性和準確性，fip裝置通?？捎糜诿娌俊⑸眢w和人的識別和標識。其中，fip裝置可以與用于識別或個人化目的的其它檢測手段組合，諸如密碼、指紋、虹膜檢測、語音識別或其它手段。因此，通常，fip裝置可以用于安全裝置和其它個性化應用中。

此外，fip裝置可以用作3d條形碼讀取器，用于產(chǎn)品識別。

除了上面提及的安全和監(jiān)視應用之外，fip裝置通?？梢杂糜诒O(jiān)視和監(jiān)控空間和區(qū)域。因此，fip裝置可用于測量和監(jiān)控空間和區(qū)域，并且作為示例，用于在違禁區(qū)域被入侵的情況下觸發(fā)或執(zhí)行警報。因此，通常，fip裝置可用于建筑物監(jiān)視或博物館的監(jiān)視目的，可選地與其它類型的傳感器組合，諸如與運動或熱傳感器組合，與圖像增強器或圖像增強裝置和/或光電倍增管組合。

此外，fip裝置可以有利地應用于諸如視頻和攝像機應用的相機應用中。因此，fip裝置可以用于運動捕捉和3d電影記錄。其中，fip裝置通常提供優(yōu)于傳統(tǒng)光學裝置的大量優(yōu)點。因此，fip裝置通常需要在光學部件方面的較低的復雜性。因此，作為示例，與傳統(tǒng)光學裝置相比，可以減少透鏡的數(shù)量，諸如通過僅提供具有一個透鏡的fip裝置。由于復雜度降低，非常緊湊的裝置是可能的，諸如用于移動用途。具有兩個或更多個具有高質量的透鏡的傳統(tǒng)光學系統(tǒng)通常是龐大的，諸如由于普遍需要大量的分束器。此外，fip裝置通?？梢杂糜诰劢?自動聚焦裝置，諸如自動聚焦相機。此外，fip裝置同樣可用于光學顯微鏡，特別是共聚焦顯微鏡。

此外，通常，fip裝置能夠應用于汽車技術和運輸技術領域中。因此，作為示例，fip裝置可以用作距離和監(jiān)視傳感器，諸如用于自適應巡航控制、緊急制動輔助、車道偏離警告、環(huán)繞視野、盲點檢測、后交叉交通警報以及其它汽車和交通應用。此外，通常，fip傳感器(更具體地，當前基于slm的光學傳感器)同樣可用于速度和/或加速度測量，諸如通過分析通過使用fip傳感器獲得的位置信息的第一和第二時間導數(shù)。該特征通?？梢詰糜谄嚰夹g、運輸技術或一般交通技術中。在其它技術領域中的應用是可行的。

在這些或其它應用中，通常，fip裝置可以用作獨立裝置，或者與其它傳感器裝置組合使用，諸如與雷達和/或超聲裝置組合。具體地，fip裝置可用于自主駕駛和安全問題。此外，在這些應用中，fip裝置可以與紅外傳感器、為聲波傳感器的雷達傳感器、二維相機或其它類型的傳感器組合使用。在這些應用中，典型的fip裝置的普遍無源特性是有利的。因此，由于fip裝置通常不需要發(fā)射信號，所以可以避免有源傳感器信號與其它信號源的干擾的風險。fip裝置具體地可以與識別軟件(諸如標準圖像識別軟件)結合使用。因此，由fip裝置提供的信號和數(shù)據(jù)通常易于處理，并且因此通常比建立的立體視覺系統(tǒng)(諸如lidar)要求更低的計算功率。鑒于空間需求較低，fip裝置(諸如使用fip效應的相機)可幾乎放置在車輛的任何地方，諸如在窗口屏幕上、在前引擎蓋上、在保險杠上、在燈上、在鏡子上或其它地方等?？梢越M合基于fip效應的各種檢測器，諸如以便允許自主駕駛車輛或以便增加主動安全概念的性能。因此，各種基于fip的傳感器可以與其它基于fip的傳感器和/或常規(guī)傳感器組合，諸如在像后窗、側窗或前窗的窗戶中，在保險杠上或燈上。

fip傳感器與一個或多個雨水檢測傳感器的組合同樣是可能的。這是因為fip裝置通常比諸如雷達的傳統(tǒng)傳感器技術更有利，特別是在大雨期間。至少一個fip裝置與諸如雷達的至少一種傳統(tǒng)感測技術的組合可以允許軟件根據(jù)天氣條件選擇正確的信號組合。

此外，fip裝置通?？梢杂米髦袛噍o助和/或停車輔助和/或用于速度測量。速度測量可以集成在車輛中，或者可以在車輛外部使用，諸如以便在交通控制中測量其它車輛的速度。此外，fip裝置可用于檢測停車場中的免費停車空間。

此外，fip裝置可以用于醫(yī)療系統(tǒng)和運動的領域中。因此，在醫(yī)療技術領域中，可提出例如用于內窺鏡的手術機器人，因為如上所述，fip裝置可僅需要較小的體積并且可以集成到其它裝置中。具體地，具有最多一個透鏡的fip裝置可以用于捕獲在諸如內窺鏡的醫(yī)療裝置中的3d信息。此外，fip裝置可以與適當?shù)谋O(jiān)控軟件組合，以便能夠跟蹤和分析運動。這些應用例如在醫(yī)療治療和遠距離診斷和遠程醫(yī)療中是特別有價值的。

此外，fip裝置可以應用于運動和鍛煉領域，諸如訓練、遠程命令或競賽目的。具體地，fip裝置可能應用于舞蹈、有氧運動、足球、英式足球、籃球、棒球、板球、曲棍球、田徑、游泳、馬球、手球、排球、橄欖球、相撲、柔道、擊劍、拳擊等領域中。fip裝置可用于檢測運動和游戲中的球、球棒、劍、運動等的位置，諸如監(jiān)視游戲、支持裁判或用于判斷，具體是體育運動中的具體情況的自動判斷，諸如用于判斷點或目標是否實際出現(xiàn)。

fip裝置可進一步用于康復和物理治療，以便鼓勵訓練和/或為了調查和糾正移動。其中，fip裝置同樣可以應用于距離診斷。

此外，fip裝置可以應用于機器視覺領域。因此，一個或多個fip裝置可用作例如自動駕駛和/或機器人工作的無源控制單元。結合移動機器人，fip裝置可以允許用于自動移動和/或部件中的故障的自動檢測。fip裝置同樣可用于制造和安全監(jiān)視，諸如以便避免包括但不限于機器人、生產(chǎn)部件和生物之間的碰撞的事故。給定fip裝置的無源特性，fip裝置可以比有源裝置更有利，和/或可以用于與現(xiàn)有的解決方案(如雷達、超聲波、2d相機、ir檢測等)互補。fip裝置的一個特別優(yōu)點是信號干擾的低可能性。因此，多個傳感器可以在同一環(huán)境中同時工作，而不會產(chǎn)生信號干擾的風險。因此，fip裝置通?？赡茉诟叨茸詣踊纳a(chǎn)環(huán)境中是有用的，例如，但不限于汽車、采礦、鋼鐵等。fip裝置同樣可以用于生產(chǎn)中的質量控制，例如與其它傳感器(如2d成像、雷達、超聲波、ir等)結合使用，諸如用于質量控制或其它目的。此外，fip裝置可以用于表面質量的評估，諸如用于測量產(chǎn)品的表面平整度或從微米范圍到米的范圍的特定尺寸的粘附。其它質量控制應用是可行的。

此外，fip裝置可用于民意調查、飛機、船舶、航天器和其它交通應用。因此，除了在交通應用的上下文中提及的應用之外，還可以指定用于飛機、車輛等的無源跟蹤系統(tǒng)?；谟糜诒O(jiān)控移動對象的速度和/或方向的fip效應的檢測裝置是可行的。具體地，可以指定陸上、海上和空中(包括太空)的快速移動對象的跟蹤。至少一個fip檢測器具體地可以安裝在靜止的和/或移動的裝置上。至少一個fip裝置的輸出信號可以例如與用于另一對象的自主或引導運動的引導機構組合。因此，用于避免碰撞或用于實現(xiàn)跟蹤和操縱的對象之間的碰撞的應用是可行的。由于所需的計算功率低、即時響應以及由于與有源系統(tǒng)(像例如雷達)相比通常更難以檢測和干擾的檢測系統(tǒng)的無源特性，所以fip裝置通常是有用和有利的。fip裝置特別有用于但不限于例如速度控制和空中交通管制裝置。

fip裝置通?？捎糜跓o源應用。無源應用包括對港口或危險區(qū)域中的船舶以及對著陸或起飛時的飛機的指導。其中固定的已知的有源目標可以用于精確的指導。同樣的情況可用于處于危險而且明確限定的路線上行駛的車輛，諸如采礦車輛。

此外，如上所述，fip裝置可以用于游戲領域中。因此，fip裝置可以是無源的，用于相同或不同尺寸、顏色、形狀等的多個對象，諸如與用于將移動結合到其內容中的軟件結合的移動檢測。特別地，應用在將運動實現(xiàn)為圖形輸出中是可行的。此外，用于給出命令的fip裝置的應用是可行的，諸如通過使用一個或多個fip裝置來進行手勢或面部識別。fip裝置可以與有源系統(tǒng)組合以便在例如低光條件下或在需要增強周圍環(huán)境條件的其它情況下工作。另外或可替代地，一個或多個fip裝置與一個或多個ir或vis光源的組合是可能的，諸如與基于fip效應的檢測裝置組合?；趂ip的檢測器與特殊裝置的組合同樣是可能的，這可以通過系統(tǒng)及其軟件容易地區(qū)分，例如但不限于特殊的顏色、形狀、距其它裝置的相對位置、移動速度、光、用于調制裝置上的光源的頻率、表面特性、使用的材料、反射特性、透明度、吸收特性等。除了其它可能性之外，該裝置可以類似于棒、球拍、球桿、槍、刀、輪、環(huán)、方向盤、瓶、球、玻璃、花瓶、湯匙、叉子、立方體、骰子、人物、木偶、玩具、燒杯、踏板、開關、手套、珠寶、樂器或用于演奏樂器的輔助裝置，諸如琴拔、鼓槌等。其它選項是可行的。

此外，fip裝置通?？捎糜诮ㄖ⒔ㄔ旌屠L圖領域。因此，通?？梢允褂没趂ip的裝置以便測量和/或監(jiān)控環(huán)境區(qū)域，例如，農(nóng)村或建筑物。其中，一個或多個fip裝置可以與其它方法和裝置組合，或者可以單獨使用，以便監(jiān)控建筑項目、變化的對象、房屋等的進度和準確性。fip裝置可以用于生成掃描環(huán)境的三維模型，以便從地面或從空中構建房間、街道、房屋、社區(qū)或景觀的地圖。潛在的應用領域可以是建造、繪圖、房地產(chǎn)管理、土地測量等。

基于fip的裝置可以進一步用于掃描對象，諸如與cad或類似軟件組合，諸如用于增材制造和/或3d打印。其中，可以諸如同時地使用例如在x-、y-或z-方向中或在這些方向的任意組合中fip裝置的高尺寸精度。此外，諸如管道檢測儀的fip裝置可用于檢查和維護。

如上所述，fip裝置可以進一步用于制造、質量控制或識別應用中，諸如產(chǎn)品識別或尺寸識別(諸如用于找到最優(yōu)位置或包裝，以減少浪費等)。此外，fip裝置可用于物流應用。因此，fip裝置可用于優(yōu)化裝載或包裝容器或車輛。此外，fip裝置可用于制造領域中的表面損壞的監(jiān)控或控制，用于監(jiān)控或控制租賃對象(諸如租賃車輛)和/或用于保險應用，諸如用于損壞評估。此外，fip裝置可以用于識別材料、對象或工具的尺寸，諸如用于最優(yōu)材料處理，特別是與機器人組合。此外，fip裝置可以用于生產(chǎn)中的過程控制，例如用于觀察罐的填充液面。此外，fip裝置可用于維護生產(chǎn)資產(chǎn)，例如但不限于罐、管道、反應器、工具等。此外，fip裝置可用于分析3d質量標記。此外，fip裝置可以用于制造定制商品，諸如牙嵌、牙支架、假體、衣服等。fip裝置同樣可以與用于快速原型設計、3d復制等的一個或多個3d打印機組合。此外，fip裝置可以用于檢測一個或多個物品的形狀，諸如用于防盜版和防偽的目的。

如上所述，至少一個光學傳感器或者(在提供多個光學傳感器的情況下)光學傳感器中的至少一個光學傳感器可以是有機光學傳感器，其包括具有至少兩個電極和嵌入在這些電極之間的至少一種光伏材料的光敏層設置。在下面，將給出光敏層設置的優(yōu)選設置的示例，具體地關于可在該光敏層設置中使用的材料。光敏層的設置優(yōu)選是太陽能電池、更優(yōu)選有機太陽能電池和/或染料敏化太陽能電池(dsc)、更優(yōu)選固體染料敏化太陽能電池(sdsc)的光敏層設置。然而，其它實施例是可行的。

優(yōu)選地光敏層設置包括至少一種光伏材料，諸如包括夾在第一電極和第二電極之間的至少兩層的至少一個光伏層設置。優(yōu)選地，光敏層設置和光伏材料包括n半導體金屬氧化物、至少一種染料和至少一種p半導體有機材料中的至少一個層。作為示例，光伏材料可包括這樣的層設置，該層設置具有諸如二氧化鈦的n半導體金屬氧化物的至少一個致密層；與n半導體金屬氧化物的致密層接觸的n半導體金屬氧化物的至少一個納米多孔層，諸如二氧化鈦的至少一個納米多孔層；將n半導體金屬氧化物的納米多孔層敏化的至少一種染料，優(yōu)選有機染料；以及至少一種p半導體有機材料的至少一個層，其與染料和/或n半導體金屬氧化物的納米多孔層接觸。

如將在下面進一步詳細解釋的，n半導體金屬氧化物的致密層可形成在第一電極與納米多孔n半導體金屬氧化物的至少一個層之間的至少一個阻擋層。然而，應注意其它實施例是可行的，諸如具有其它類型緩沖層的實施例。

至少兩個電極包括至少一個第一電極和至少一個第二電極。第一電極可以是陽極或陰極中的一個，優(yōu)選為陽極。第二電極可以是陽極或陰極中的另一個，優(yōu)選為陰極。第一電極優(yōu)選與n半導體金屬氧化物的至少一個層接觸，并且第二電極優(yōu)選與p半導體有機材料的至少一個層接觸。第一電極可以是與基板接觸的底電極，而第二電極可以是遠離基板面對的頂電極?？商娲?，第二電極可以是與基板接觸的底電極，而第一電極可以是遠離基板面對的頂電極。優(yōu)選地，第一電極和第二電極中的一者或兩者是透明的。

在下面，將公開關于第一電極、第二電極和光伏材料(優(yōu)選包括兩種或更多種光伏材料的層設置)的一些選項。然而，應當指出，其它實施例是可行的。

a)基板，第一電極和n半導體金屬氧化物

通常，對于第一電極和n半導體金屬氧化物的優(yōu)選實施例，可以參考wo2012/110924a1、美國臨時申請?zhí)?1/739,173或美國臨時申請?zhí)?1/708,058，它們的全部內容在此引入作為參考。其它實施例是可行的。

在下面，應當假設第一電極是與基板直接或間接地接觸的底電極。然而，應當指出，其它設置是可行的，其中第一電極是頂電極。

n半導體金屬氧化物可以是單一金屬氧化物或不同的氧化物的混合物，該n半導體金屬氧化物可用在光敏層設置中，諸如在n半導體金屬氧化物的至少一個致密膜(也稱為固體膜)中，和/或在n半導體金屬氧化物的至少一個納米多孔膜(也稱為納米顆粒膜)中。同樣可以使用混合的氧化物。n半導體金屬氧化物可以特別地是多孔的和/或以納米顆粒氧化物的形式使用，在該上下文中納米顆粒被理解為是指具有小于0.1微米的平均顆粒尺寸的顆粒。納米顆粒氧化物通常通過燒結過程施加到導電基板(即，具有作為第一電極的導電層的載體)作為具有大的表面面積的薄多孔膜。

優(yōu)選地，光學傳感器使用至少一個透明基板。然而，使用一個或多個非透明基板的設置是可行的。

基板可以是剛性的或者柔性的。合適的基板(以下也稱為載體)特別地是塑料片或薄膜，并且尤其是玻璃片或玻璃膜，也可以是金屬箔。尤其用于根據(jù)以上描述的優(yōu)選結構的第一電極的特別合適的電極材料是導電材料，例如透明導電氧化物(tco)，例如氟和/或銦摻雜的氧化錫(fto或ito)和/或鋁摻雜的氧化鋅(azo)、碳納米管或金屬膜。然而，可替代地或另外，同樣可以使用仍具有足夠透明度的薄金屬膜。在期望并使用非透明的第一電極的情況下，可以使用厚的金屬膜。

基板可以被覆蓋或涂覆有這些導電材料。因為在提出的結構中一般僅需要單個基板，因此柔性單元的形成同樣是可能的。這使得能夠僅在具有難度的情況下可實現(xiàn)的大量最終用途，如果有的話，用剛性基板，例如用在銀行卡、服裝等中。

第一電極，特別是tco層，可另外被覆蓋或涂覆有固體或致密的金屬氧化物緩沖層(例如10nm至200nm的厚度)，以便防止p型半導體與tco層的直接接觸(參見pengetal.,coord.chem.rev.248,1479(2004))。然而，固體p半導體電解質的使用，在與液體或凝膠形式的電解質相比電解質與第一電極的接觸顯著減少的情況下，使該緩沖層在許多情況下不是必需的，以使在許多情況下可以省掉該層，其同樣具有電流限制效果并且同樣可以惡化p半導體金屬氧化物與第一電極的接觸。這增強了部件的效率。另一方面，這種緩沖層可以轉而以受控的方式利用，以便將染料太陽能電池的電流分量與有機太陽能電池的電流分量匹配。此外，在緩沖層已經(jīng)在電池中(特別在固體電池中)省掉的情況下，隨著電荷載流子的不期望的再結合而頻繁出現(xiàn)問題。在這方面，緩沖層在許多情況下是有利的，特別是在固體單元中。

如眾所周知的，金屬氧化物的薄層或膜通常是便宜的固體半導體材料(n型半導體)，但由于大的帶隙，其吸收通常不在電磁譜的可見區(qū)域內，而是通常在紫外譜區(qū)域中。對于太陽能電池的使用，如在染料太陽能電池中的情況，金屬氧化物因此通常必須與作為光敏劑的染料組合，該光敏劑在太陽光的波長范圍(即在300nm至2000nm處)中吸收，并且在電激發(fā)態(tài)中，將電子注入半導體的導帶。借助于在電池中附加地用作電解質的固體p型半導體，電解質轉而在對電極處被還原，電子可以再循環(huán)到敏化劑，以使其再生。

用于有機太陽能電池的特別關注的是半導體氧化鋅、二氧化錫、二氧化鈦或這些金屬氧化物的混合物。金屬氧化物可以以微晶體或納米晶體多孔層的形式使用。這些層具有涂覆有作為敏化劑的染料的大表面區(qū)，以使得實現(xiàn)太陽光的高吸收。結構化的金屬氧化物層，例如納米棒，給出如下優(yōu)點，諸如更高的電子遷移率或通過染料填充的改善孔隙、通過染料的改進表面敏化或增加的表面面積。

金屬氧化物半導體可以單獨或以混合物的形式使用。同樣可以采用一種或多種其它金屬氧化物涂覆金屬氧化物。此外，金屬氧化物同樣可以作為涂層施加到另一個半導體，例如gap、znp或zns。

特別優(yōu)選的半導體是在銳鈦礦多晶型物中的氧化鋅和二氧化鈦，其優(yōu)選以納米晶體形式使用。

此外，敏化劑可以有利地與通常發(fā)現(xiàn)在這些太陽能電池中使用的所有n型半導體相結合。優(yōu)選的示例包括：在陶瓷中使用的金屬氧化物，諸如二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫(iv)、氧化鎢(vi)、氧化鉭(v)、氧化鈮(v)、氧化銫、鈦酸鍶、錫酸鋅；鈣鈦礦型復合氧化物，例如鈦酸鋇；以及二元和三元鐵氧化物，它們同樣可以以納米晶體或無定形形式存在。

由于慣常的有機染料和釕、酞菁和卟啉具有的強吸收，甚至n半導體金屬氧化物的薄層或膜足以吸收所需量的染料。薄的金屬氧化物膜轉而具有如下優(yōu)點，即不期望的再結合過程的可能性下降，以及染料子單元的內部電阻減小。對于n半導體金屬氧化物，可以優(yōu)先使用100nm至最多20微米，更優(yōu)選在500nm和約3微米之間的范圍中的層厚度。

b)染料

在本發(fā)明的上下文中，如一般特別地對于dsc，術語“染料”、“敏化劑染料”以及“敏化劑”基本上同義使用，而沒有可能的配置的任何限制。在本發(fā)明的上下文中可用的許多染料從現(xiàn)有技術中是已知的，并且因此對于可能的材料示例，同樣可以參考關于染料太陽能電池的現(xiàn)有技術的以上描述。作為優(yōu)選實例，可以使用wo2012/110924a1、美國臨時申請?zhí)?1/739,173或美國臨時申請?zhí)?1/708,058中公開的一種或多種染料，其全部內容通過引用包括在此。另外地或備選地，可以使用如在wo2007/054470a1和/或wo2013/144177a1和/或wo2012/085803a1中公開的一種或多種染料，其全部內容也通過引用包括在此。

基于作為半導體材料的二氧化鈦的染料敏化太陽能電池例如在“自然”雜志353期第737至740頁(1991年)的us-a-4927721和同樣是“自然”雜志395期第583至585頁(1998年)的us-a-5350644，以及ep-a-1176646中描述。在這些文獻中描述的染料原則上也可以有利地在本發(fā)明的上下文中使用。這些染料太陽能電池優(yōu)選包括過渡金屬配合物，特別是釕配合物的單分子膜，其經(jīng)由酸基團鍵合到二氧化鈦層作為敏化劑。

已經(jīng)提出的許多敏化劑包括不含金屬的有機染料，它們同樣在本發(fā)明的上下文中是可用的。例如采用二氫吲哚染料(例如參見schmidt-mende等人的adv.mater.2005,17,813)可以實現(xiàn)超過4％的高效率，特別是在固體染料太陽能電池中。us-a-6359211描述了在本發(fā)明的上下文中同樣可實施的花青、嗪、噻嗪和吖啶染料(具有經(jīng)由由亞烷基鍵合的羧基基團，用于固定到二氧化鈦半導體)的用途。

在所提出的染料太陽能電池中優(yōu)選的敏化劑染料是在de102005053995a1或wo2007/054470a1中描述的二萘嵌苯衍生物、三萘嵌二苯(terrylene)衍生物和四萘嵌三苯(quaterrylene)衍生物。另外或替代地，可以使用如在wo2013/144177a1中公開的一種或多種染料。wo2013/144177a1和ep12162526.3的全部內容通過引用被包含到本文。具體地，可以使用染料d-5和/或染料r-3，其同樣稱為id1338：

染料d-5和染料r-3的制備和性質在wo2013/144177a1中公開。

在本發(fā)明的上下文中同樣可能的這些染料的使用，導致光伏元件具有高效率和同時具有高穩(wěn)定性。

此外，另外或備選地，可以使用以下染料，其同樣在wo2013/144177a1中公開，其被稱為id1456：

此外，可以在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，特別是在至少一個光學傳感器中使用以下萘嵌苯(rylene)染料中的一種或兩種：

id：1187

id：1167

這些染料id1187和id1167落入wo2007/054470a1中公開的萘嵌苯染料的范圍，并且可以使用如在其中公開的一般合成路線來合成，如本領域技術人員將認識到的。

萘嵌苯在太陽光的波長范圍中表現(xiàn)出強吸收，并且取決于共軛系統(tǒng)的長度，可以覆蓋從約400nm(來自de102005053995a1的二萘嵌苯衍生物i)到高至約900nm(來自de102005053995a1的四萘嵌三苯衍生物衍生物i)的范圍?；谌燎抖降妮燎侗窖苌飅根據(jù)其組成以吸附到二氧化鈦的固態(tài)在從約400nm至800nm的范圍內吸收。為了實現(xiàn)從可見光到近紅外區(qū)域的入射太陽光的非?？捎^的利用率，有利的是使用不同萘嵌苯衍生物i的混合物。有時，同樣使用不同萘嵌苯的同系物同樣是可取的。

萘嵌苯衍生物i可以容易地并以永久的方式固定到n半導體金屬氧化膜。經(jīng)由酸酐官能團(×1)或在原位形成的羧基基團-cooh或-coo-，或經(jīng)由在酰亞胺或縮合基團((×2)或(×3))中存在的酸基團a來實現(xiàn)鍵合。在de102005053995a1中描述的萘嵌苯衍生物i具有在本發(fā)明上下文中的染料敏化太陽能電池中使用的良好適合性。

當染料在分子的一端具有使得能夠將其固定到n型半導體膜的錨定基團時，是特別優(yōu)選的。在分子的另一端，染料優(yōu)選地包括電子供體y，其在電子釋放到n型半導體之后便于染料再生，并且還防止與已經(jīng)釋放到半導體的電子的再結合。

對于關于合適染料的可能選擇的進一步細節(jié)，例如可以再次參考de102005053995a1。通過示例的方式，尤其可以使用釕配合物、卟啉、其它有機敏化劑，以及優(yōu)選地萘嵌苯。

染料可以以簡單的方式固定到n半導體金屬氧化膜(諸如納米多孔n半導體金屬氧化物層)上或n半導體金屬氧化膜中。例如，n半導體金屬氧化物膜以新鮮燒結(仍溫熱)的狀態(tài)經(jīng)過足夠的周期(例如約0.5小時至24小時)與在合適有機溶劑中的染料的溶液或懸浮液接觸。這可以例如通過將金屬氧化物涂覆基板浸漬到染料的溶液中來實現(xiàn)。

如果使用不同染料的組合，則它們例如可以由包括一種或多種染料的一種或多種溶液或懸浮液依次施加。也可以使用由例如cuscn的層分離的兩種染料(關于這個主題，例如參見tennakone,k.j.,phys.chem.b.2003,107,13758)。在個別情況下，可以比較容易確定最方便的方法。

在染料的選擇和n半導體金屬氧化物的氧化物顆粒的尺寸的選擇中，有機太陽能電池應當被配置為使得最大量的光被吸收。氧化物層應結構化為使得固體p型半導體可以有效地填充孔隙。例如，更小的顆粒具有較大的表面積，并且因此能夠吸附更大量的染料。另一方面，更大的顆粒一般具有更大的孔隙，其使得能夠通過p導體更好地滲透。

c)p半導體有機材料

如以上所述，諸如dsc或sdsc的光敏層設置的至少一個光敏層設置可以特別包括至少一種p半導體有機材料，優(yōu)選至少一種固體p半導體材料，其在下文也被稱為為p型半導體或p型導體。下文中，給定這種有機p型半導體的一序列優(yōu)選實施例的描述，這種有機p型半導體可單獨或以任何所需組合來使用，例如以與相應p型半導體的多個層的組合和/或以與在一個層中的多個p型半導體的組合。

為了防止在n半導體金屬氧化物的電子與固體p導體的再結合，在n半導體金屬氧化物和p型半導體之間可以使用具有鈍化材料的至少一個鈍化層。該層應當非常薄，并且應當盡可能僅覆蓋迄今為止n半導體金屬氧化物的尚未覆蓋的位點。在某些情況下，鈍化材料還可以在染料之前施加到金屬氧化物。優(yōu)選的鈍化材料特別是以下物質中的一種或多種：al2o3；硅烷，例如ch3sicl3；al³⁺；4-叔丁基吡啶(tbp)；mgo；gba(4-胍基丁酸)以及類似的衍生物；烷基酸；十六烷基丙二酸(hdma)。

如以上所述，優(yōu)選地一種或多種固體有機p型半導體單獨或者與在性質上是有機或無機的一種或多種另外的p型半導體結合使用。在本發(fā)明的上下文中，p型半導體一般理解為是指能夠傳導空穴，也就是說正電荷載流子的材料，特別是有機材料。更具體地，它可以是具有大π電子體系的有機材料，該大π電子體系可以被穩(wěn)定地氧化至少一次，例如以形成所謂的自由基陽離子。例如，p型半導體可以包括具有所提特性的至少一種有機基體材料。此外，p型半導體可以可選地包括強化p半導體特性的一種或多種摻雜劑。影響p型半導體的選擇的顯著參數(shù)是空穴遷移率，因為這部分地確定了空穴擴散長度(參見kumara,g.,langmuir,2002,18,10493-10495)。在不同的螺環(huán)化合物中的帶電載流子遷移率的比較例如可以在t.saragi,adv.funct.mater.2006,16,966-974中找到。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的上下文中，使用有機半導體(即低分子量、低聚或聚合半導體中的一種或多種或這些半導體的混合物)。特別優(yōu)選的是可由液相加工的p型半導體。在此的示例是p型半導體，其基于諸如聚噻吩和聚芳胺的聚合物或基于無定形的、能可逆氧化的、非聚合的有機化合物，諸如在開始時提到的螺二芴(例如參見us2006/0049397和在其中公開為p型半導體的螺環(huán)化合物，其在本發(fā)明的上下文中同樣可使用)。優(yōu)選的是使用低分子量有機半導體，諸如在wo2012/110924a1中公開的低分子量的p型半導體材料，優(yōu)選螺環(huán)-meotad，和/或在leijtens等人在acsnano,vol.6,no.2,1455-1462(2012)中公開的p型半導體材料的一種或多種。另外或替代地，可以使用如wo2010/094636a1(其全部內容通過引用包含在本文中)中公開的p型半導體材料的一種或多種。此外，也可以參考來自現(xiàn)有技術的上述描述中關于p半導體材料和摻雜劑的評論。

p型半導體優(yōu)選是可生產(chǎn)的或通過將至少一種p導電有機材料施加到至少一個載體元件來產(chǎn)生，其中該施加例如通過從包括至少一種p導電有機材料的液相沉積來實現(xiàn)。在該情況下，原則上又可通過任何所期望的沉積工藝實現(xiàn)該沉積，例如通過旋涂、刮刀、刮涂、印刷或所述的和/或其它沉積方法的組合。

有機p型半導體可特別包括諸如螺環(huán)-meotad的至少一個螺環(huán)化合物，和/或具有如下結構式的至少一種化合物：

其中

a¹、a²、a³是每一個獨立地可選地取代的芳基基團或雜芳基基團，

r¹、r²、r³每一個獨立地選自由取代基-r、-or、-nr2、-a⁴-or以及-a⁴-nr2組成的組，

其中，r選自由烷基、芳基和雜芳基組成的組，

以及

其中，a⁴為芳基基團或雜芳基基團，以及

其中，n在每一種情況下在式i中獨立地為0、1、2或3的值，

其條件是單獨的n值的總和至少為2，并且r¹、r²和r³基團中的至少兩個是-or和/或-nr2。

優(yōu)選地，a²和a³是相同的；相應地，式(i)的化合物優(yōu)選具有以下結構(ia)

更特別地，如以上所述，p型半導體因此可以具有至少一種低分子量的有機p型半導體。低分子量材料通常理解為是指以單體、非聚合或非低聚形式存在的材料。如在本發(fā)明上下文中使用的術語“低分子量”優(yōu)選是指p型半導體具有在從100g/mol至25000g/mol范圍中的分子量。優(yōu)選地，低分子量物質具有500g/mol至2000g/mol的分子量。

一般地，在本發(fā)明的上下文中，p半導體特性被理解為是指材料的，特別是有機分子的形成空穴并運輸這些空穴和/或將它們傳遞到相鄰分子的特性。更具體地，這些分子的穩(wěn)定氧化應當是可能的。此外，所提及的低分子量的有機p型半導體可以特別具有大π電子體系。更具體地，至少一種低分子量的p型半導體可以是從溶液加工的。低分子量的p型半導體可以特別包括至少一個三苯胺。當?shù)头肿恿康挠袡Cp型半導體包括至少一種螺環(huán)化合物時是特別優(yōu)選的。螺環(huán)化合物被理解為是指多環(huán)有機化合物，該多環(huán)有機化合物的環(huán)僅在也被稱為螺原子的一個原子處結合。更具體地，螺原子可以是sp³-雜化的，使得經(jīng)由螺原子彼此連接的螺環(huán)化合物的構成部分例如例如相對于彼此被布置在不同平面中。

更優(yōu)選地，螺環(huán)化合物具有下式的結構：

其中aryl¹、aryl²、aryl³、aryl⁴、aryl⁵、aryl⁶、aryl⁷以及aryl⁸基團每一個獨立地選自取代的芳基和雜芳基，特別是選自被取代的苯基，其中芳基和雜芳基，優(yōu)選是苯基，每一個獨立地被取代，優(yōu)選地在每種情況下被選自由-o-烷基、-oh、-f、-cl、-br以及-i組成的組中的一個或多個取代基取代，其中烷基優(yōu)選是甲基、乙基、丙基或異丙基。更優(yōu)選地，在每種情況下，苯基每一個由選自-o-me、-oh、-f、-cl、-br和-i組成的組中的一個或多個取代基獨立地取代。

優(yōu)選地，螺環(huán)化合物是下式的化合物：

其中r^r、r^s、r^t、r^u、r^v、r^w、r^x和r^y每一個獨立地選自由-o-烷基、-oh、-f、-cl、-br和-i組成的組，其中烷基優(yōu)選是甲基、乙基、丙基或異丙基。更優(yōu)選地，r^r、r^s、r^t、r^u、r^v、r^w、r^x和r^y每一個獨立地選自由-o-me、-oh、-f、-cl、-br和-i組成的組。

更特別地，p型半導體可以包括螺環(huán)-meotad或由螺環(huán)-meotad組成，即具有可德國的達姆施塔特市的merckkgaa商業(yè)可得的下式的化合物：

備選地或另外，同樣可以使用其它p半導體化合物，特別是低分子量和/或低聚物和/或聚合的p半導體化合物。

在一個備選實施例中，低分子量的有機p型半導體包括上述通式i中的一種或多種化合物，其例如可參考pct申請?zhí)杙ct/ep2010/051826。對于上述的螺環(huán)化合物附加或可替代地，p型半導體可以包括上述通式i中的至少一種化合物。

如在本發(fā)明的上下文中使用的術語“烷基(alkyl)”或“烷基基團”或“烷基(alkylradical)”一般應理解為是指被取代的或未被取代的c1-c20-烷基。優(yōu)選的是c1-至c10-烷基，特別優(yōu)選的是c1-至c8-烷基。烷基可以是直鏈或支鏈的。此外，烷基可選自由c1-c20-烷氧基、鹵素(優(yōu)選地f)以及c6-c30-芳基(可進而被取代或未被取代)組成的組中的一個或多個取代基取代。合適的烷基基團的示例是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基和辛基，以及同樣也可以是異丙基、異丁基、異戊基、仲丁基、叔丁基、新戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基己基，以及同樣由c6-c30-芳基、c1-c20-烷氧基和/或鹵素(特別是f)取代的上述烷基基團的衍生物，例如cf3。

如在本發(fā)明的上下文中使用的，術語“芳基(aryl)”或“芳基基團”或“芳基(arylradical)”應理解為是指源自單環(huán)、二環(huán)、三環(huán)或其它多環(huán)芳族環(huán)的可選被取代的c6-c30-芳基，其中芳族環(huán)不包括任何環(huán)雜原子。芳基優(yōu)選包括五元和/或六元芳族環(huán)。當芳基不是單環(huán)體系時，在術語“芳基”對于第二環(huán)的情況下，假設特定形式是已知的和穩(wěn)定的，飽和形式(全氫化形式)或部分不飽和形式(例如二氫形式或四氫形式)同樣是可能的。在本發(fā)明的上下文中的術語“芳基”因此同樣包括例如其中兩個或所有三個基團是芳族的雙環(huán)或三環(huán)基團；以及也包括其中僅一個環(huán)是芳族的雙環(huán)或三環(huán)基團；以及也包括其中兩個環(huán)都是芳族的三環(huán)基團。芳基的示例是：苯基、萘基、茚滿基、1,2-二氫萘基、1,4-二氫萘基、芴基、茚基、蒽基、菲基或1,2,3,4-四氫萘基。特別優(yōu)選的是c6-c10-芳基，例如苯基或萘基，非常特別優(yōu)選的是c6-芳基，例如苯基。此外，術語“芳基”同樣包括含有經(jīng)由單鍵或雙鍵彼此結合的至少兩個單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)芳族環(huán)的環(huán)體系。一個示例是聯(lián)苯基團。

如在本發(fā)明的上下文中使用的，術語“雜芳基(heteroaryl)”或“雜芳基基團”或“雜芳基(heteroarylradical)”應理解為是指可選取代五元或六元芳族環(huán)和多環(huán)，例如在至少一個環(huán)中具有至少一個雜原子的雙環(huán)和三環(huán)化合物。在本發(fā)明的上下文中，雜芳基優(yōu)選包括5至30個環(huán)原子。它們可以是單環(huán)、二環(huán)或三環(huán)，并且一些可以通過用雜原子取代在芳基基礎骨架中的至少一個碳原子來從上述芳基得到。優(yōu)選的雜原子為n、o和s。雜芳基更優(yōu)選地具有5至13個環(huán)原子。雜芳基的基礎骨架特別優(yōu)選地選自諸如吡啶的體系和諸如噻吩、吡咯、咪唑或呋喃的五元雜芳族化合物。這些基礎骨架可以可選地稠合到一個或兩個六元芳族基團。此外，術語“雜芳基”同樣包括含有經(jīng)由單鍵或雙鍵彼此結合的至少兩個單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)芳族環(huán)的環(huán)體系，其中至少一個環(huán)包括雜原子。當雜芳基不是單環(huán)體系時，在術語“雜芳基”對于至少一個環(huán)的情況下，假設特定形式是已知的和穩(wěn)定的，飽和形式(全氫化形式)或部分不飽和形式(例如二氫形式或四氫形式)同樣是可能的。在本發(fā)明的上下文中，術語“雜芳基”因此包括例如同樣其中兩個或所有的三個自由基是芳族的雙環(huán)或三環(huán)基團；以及也包括其中僅一個環(huán)是芳族的雙環(huán)或三環(huán)基團；以及也包括其中兩個環(huán)都是芳族的三環(huán)基團，其中環(huán)中的至少一個環(huán)，即至少一個芳族或一個非芳香族環(huán)具有雜原子。合適的稠合雜芳族類為例如咔唑基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩?；A骨架可以在一個、多于一個或所有可取代的位置處被取代，合適的取代基與已經(jīng)在c6-c10-芳基的定義下指定的相同。然而，雜芳基優(yōu)選是未取代的。合適的雜芳基是例如吡啶-2-基、吡啶-3-基、吡啶-4-基、噻吩-2-基、噻吩-3-基、吡咯-2-基、吡咯-3-基、呋喃-2-基、呋喃-3-基和咪唑-2-基和對應的苯并稠合基團，特別是咔唑基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基。

在本發(fā)明的上下文中，術語“可選取代的”是指如下的基團，其中烷基基團、芳基基團或雜芳基基團中的至少一個氫基已被取代基取代。關于該取代基的類型，優(yōu)選的是烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基和辛基，以及異丙基、異丁基、異戊基、仲丁基、叔丁基、新戊基、3,3-二甲基丁基和2-乙基己基；芳基，例如c6-c10-芳基，特別是苯基或萘基，最優(yōu)選是c6-芳基，例如苯基；以及雜芳基，例如吡啶-2-基、吡啶-3-基、吡啶-4-基、噻吩-2-基、噻吩-3-基、吡咯-2-基、吡咯-3-基、呋喃-2-基、呋喃-3-基和咪唑-2-基，以及還有對應的苯并稠合基團，特別是咔唑基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基。進一步的示例包括以下取代基：鏈烯基、炔基、鹵素、羥基。

在此取代的程度可從單取代基到高至最大數(shù)量的可能取代基而變化。

用于根據(jù)本發(fā)明使用的式i的優(yōu)選化合物是值得注意的，在于r¹、r²和r³基團中的至少兩個是對位-or和/或-nr2取代基。此處至少兩個基團可以是僅-or基團、僅-nr2基團，或至少一個-or和至少一個-nr2基團。

用于根據(jù)本發(fā)明使用的式i的特別優(yōu)選化合物是值得注意的，在于r¹、r²和r³基團中的至少四個是對位-or和/或-nr2取代基。此處該至少四個基團可以是僅-or基團、僅-nr2基團、或-or和-nr2基團的混合物。

用于根據(jù)本發(fā)明使用的式i的特別優(yōu)選化合物是值得注意的，在于r¹、r²和r³基團中的全部是對位-or和/或-nr2取代基。它們可以是僅-or基團、僅-nr2基團、或-or和-nr2基團的混合物。

在所有情況下，在-nr2基團中的兩個r可以彼此不同，但它們優(yōu)選是相同的。

優(yōu)選地，a¹、a²和a³每個獨立地選自如下組成的組：

其中

m是從1到18的整數(shù)，

r⁴是烷基、芳基或雜芳基，其中r⁴優(yōu)選是芳基，更優(yōu)選是苯基，

r⁵、r⁶每個獨立地為h、烷基、芳基或雜芳基，

其中，所示出結構的芳族環(huán)和雜芳環(huán)可以可選地具有進一步的取代。在此芳族環(huán)和雜芳環(huán)的取代度可以從單取代基到高至最大數(shù)量的可能取代基而變化。

在芳族環(huán)和雜芳環(huán)的進一步取代的情況下，優(yōu)選的取代基包括以上已經(jīng)提到的用于一個、兩個或三個可選的取代芳族基團或雜芳族基團的取代基。

優(yōu)選地，所示出結構的芳族環(huán)和雜芳環(huán)沒有進一步的取代。

更優(yōu)選地，a¹、a²和a³每一個獨立地為，

更優(yōu)選地

更優(yōu)選地，式(i)的至少一種化合物具有以下結構中的一個：

在一個備選實施例中，有機p型半導體包括具有以下結構的類型id322的化合物：

用于根據(jù)本發(fā)明使用的化合物可通過對本領域的技術人員已知的常規(guī)有機合成方法來制備。相關(專利)文獻的引用可另外在下面引證的合成示例中找到。

d)第二電極

第二電極可以是面向基板的底電極或另外遠離基板面對的頂電極。如以上所述，第二電極可以是完全或部分透明的，或另外可以是非透明的。如在本文所使用的，術語部分透明是指如下事實，即第二電極可以包括透明區(qū)域和非透明區(qū)域。

可以使用以下材料組中的一種或多種材料：至少一種金屬材料，優(yōu)選選自由鋁、銀、鉑、金組成的組的金屬材料；至少一種非金屬無機材料，優(yōu)選lif；至少一種有機導電材料，優(yōu)選至少一種導電聚合物，以及更優(yōu)選地，至少一種透明導電聚合物。

第二電極可包括至少一個金屬電極，其中可使用以純的形式或作為混合物/合金的一種或多種金屬，諸如特別是鋁或銀。

另外或備選地，可以單獨以及與金屬電極組合來使用非金屬材料，諸如無機材料和/或有機材料。作為示例，無機/有機混合電極或多層電極的使用是可能的，例如lif/al電極的使用。另外或可替代地，可以使用導電聚合物。因此，光學傳感器的第二電極優(yōu)選地可以包括一種或多種導電聚合物。

因此，作為示例，第二電極可包括與一個或多個金屬層結合的一種或多種導電聚合物。優(yōu)選地，至少一種導電聚合物是透明的導電聚合物。該組合允許通過仍提供足夠的導電率來提供非常薄且因此透明的金屬層，以便使第二電極呈現(xiàn)透明和高度導電。因此，作為示例，該一個或多個金屬層(每一個或組合地)可具有小于50nm，優(yōu)選小于40nm或甚至小于30nm的厚度。

作為示例，可以使用選自如下組成的組的一種或多種導電聚合物：聚苯胺(pani)和/或它的化學相關物；聚噻吩和/或它的化學相關物，諸如聚(3-己基噻吩)(p3ht)和/或pedot：pss(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸))。另外或可替代地，如在ep2507286a2、ep2205657a1或ep2220141a1中公開的一種或多種導電聚合物。對于另外的示例性實施例，可以參考美國臨時申請?zhí)?1/739,173或美國臨時申請?zhí)?1/708,058，其全部內容通過引用包括在此。

另外或備選地，可以使用無機導電材料，諸如無機導電碳材料，諸如選自如下組成的組的碳材料：石墨、石墨烯、碳納米管、碳納米線。

此外，同樣可以使用這樣的電極設計，其中部件的量子效率依靠光子借助于適當?shù)姆瓷涫芷却┻^吸收層至少兩次來增加。這種層結構同樣被稱為“聚光器”，并同樣例如在wo02/101838(特別是23-24頁)中描述。

光學傳感器的至少一個第二電極可以是單個電極，或者可以包括多個部分電極。因此，可以使用單個第二電極或更復雜的設置，諸如分割電極。

此外，至少一個光學傳感器的至少一個第二電極優(yōu)選地可以是完全或部分透明的，至少一個光學傳感器具體地可以是或可以包括至少一個縱向光學傳感器和/或至少一個橫向光學傳感器。因此，具體地，至少一個第二電極可以包括一個、兩個或更多個電極，諸如一個電極或兩個或更多個部分電極，以及可選地與該電極或該兩個或更多個部分電極接觸的至少一種附加電極材料。

此外，第二電極可以完全或部分地是非透明的。具體地，兩個或更多部分電極可以是非透明的。特別優(yōu)選的是使最終的電極非透明，諸如電極遠離對象的電極和/或光學傳感器堆疊的最后電極。因此，可以進而優(yōu)化該最后的電極以將所有剩余的光轉換成傳感器信號。在此，“最終”電極可以是遠離對象的至少一個光學傳感器的電極。通常，非透明電極比透明電極更有效。

因此，將透明傳感器的數(shù)量和/或透明電極的數(shù)量減少到最小通常是有利的。在本上下文中，作為示例，可以參考如wo2014/097181a1中所示的至少一個縱向光學傳感器的潛在設置和/或至少一個橫向光學傳感器。然而，其它設置是可行的。

光學檢測器、檢測器系統(tǒng)、方法、人機接口、娛樂裝置、跟蹤系統(tǒng)、相機和光學檢測器的用途提供了優(yōu)于已知裝置、方法和該類型用途的大量優(yōu)點。

因此，通常，通過將一個或多個空間光調制器與一個或多個光學傳感器相組合，結合通過頻率分析使用調制頻率用于分離信號分量的一般思想，可以提供一種光學檢測器，其以技術上簡單的方式并且在不需要使用像素化光學傳感器的情況下，可以提供高分辨率成像(優(yōu)選高分辨率3d成像)的可能性、確定對象的橫向和/或縱坐標的可能性、以簡化方式分離顏色的可能性、以及許多其它的可能性。

因此，目前的相機(具體是3d相機)的設置通常需要復雜的測量設置和復雜的測量算法。在本發(fā)明中，可以作為整體使用大面積的光學傳感器，諸如太陽能電池，更優(yōu)選地為dsc或sdsc，而不需要將這些光學傳感器細分成像素。對于空間光調制器，作為示例，在顯示器和/或投影裝置中通常使用的液晶屏可以放置在一個或多個太陽能電池(諸如太陽能電池堆疊，更優(yōu)選地dsc的堆疊)的上方。dsc可以具有相同的光學特性和/或不同的光學特性。因此，可以使用具有不同吸收特性的至少兩個dsc，諸如在紅色光譜區(qū)域具有吸收的至少一個dsc，在綠色光譜區(qū)域中具有吸收的一個dsc，以及在藍色光譜區(qū)域中具有吸收的一個dsc。其它設置是可行的。dsc可以與一個或多個無機傳感器(諸如一個或多個ccd芯片，具體地具有高分辨率的一個或多個非透明的ccd芯片，諸如在標準數(shù)碼相機中使用的)相組合。因此，可以使用堆疊設置，其在最遠離空間光調制器的位置處具有ccd芯片，具有一個、兩個或更多個至少部分透明的dsc或sdsc的堆疊，優(yōu)選地不具有像素，具體地用于通過使用fip效應確定對象的縱坐標的目的。該堆疊之后可以是一個或多個空間光調制器，諸如一個或多個透明或半透明lcd和/或使用所謂的dlp技術的一個或多個裝置，如例如在www.dlp.com/de/technology/how-dlp-works中公開的。該堆疊可以與一個或多個傳送裝置(諸如一個或多個相機鏡頭系統(tǒng))相組合。

可以通過使用標準的傅里葉變換算法來執(zhí)行頻率分析。

可以以高分辨率使用可選的非透明ccd芯片，以便獲得如在常規(guī)相機系統(tǒng)中的x-、y-和顏色信息。slm和一個或多個大面積光學傳感器的組合可用于獲得縱向信息(z信息)。slm的像素中的每一個像素可以諸如通過以高頻打開和關閉而振蕩，并且像素中的每一個像素可以以明確定義的唯一頻率振蕩。

光子密度相關的透明dsc可用于確定深度信息，這被稱為上述fip效應。因此，經(jīng)過匯聚透鏡和兩個透明dsc的光束將覆蓋dsc的敏感區(qū)域的不同表面區(qū)域。這可以導致不同的光電流，從中可以推導出深度信息。經(jīng)過太陽能電池的束可以由諸如lcd和/或微鏡裝置的slm的振蕩像素進行脈沖化。從dsc獲得的電流-電壓信息可以通過頻率分析來處理，諸如通過傅里葉變換來處理，以便獲得每個像素后面的電流-電壓信息。頻率可唯一地識別每個像素，并因此識別其橫向位置(x-y位置)?？梢允褂妹總€像素的光電流，以便獲得相應的深度信息，如上所討論的。

此外，如上所討論，光學檢測器可以實現(xiàn)為適于識別和/或確定至少一個光束的顏色的多色或全色檢測器。因此，通常，光學檢測器可以是可以用于照相機中的多色和/或全色光學檢測器。因此，可以實現(xiàn)簡單的設置，并且可以以技術上簡單的方式實現(xiàn)用于成像和/或確定至少一個對象的橫向和/或縱向位置的多色檢測器。因此，可以使用具有不同顏色的至少兩個，優(yōu)選至少三個不同類型的像素的空間光調制器。

作為示例，可以使用諸如薄膜晶體管光譜調制器的液晶空間光調制器，其優(yōu)選具有至少兩個，優(yōu)選至少三個不同顏色的像素。這些類型的空間光調制器可以用商業(yè)上可用的紅色、綠色和藍色通道，其中每一個(優(yōu)選逐個像素)可以被打開(透明)和閉合(黑色)。另外或備選地，可以使用反射型slm，諸如通過使用德州儀器公司提供的具有單色或多色或甚至全色微鏡的上述dlp技術。再次地，另外地或備選地，可以使用基于聲光效應和/或基于電光效應的slm，諸如例如http://www.leysop.com/integrated_pockels_cell.htm中描述的。因此，作為示例，在液晶技術或微鏡中，可以使用濾色器，諸如直接在像素頂部上的濾色器。因此，每個像素可以打開或關閉其中光可以經(jīng)過slm并且朝向至少一個光學傳感器行進的通道。諸如至少一個dsc或sdsc的至少一個光學傳感器可以完全或部分地吸收經(jīng)過slm的光束。作為示例，在僅藍色通道打開的情況下，只有藍色光可以由光學傳感器吸收。當紅色、綠色和藍色光以異相脈沖和/或以不同頻率脈沖化時，頻率分析可以允許同時檢測三種顏色。因此，通常，至少一個光學傳感器可以是適于在多色或全色slm的光譜區(qū)域中吸收的寬帶光學傳感器。因此，可以使用在紅色、綠色和藍色光譜區(qū)域中吸收的寬帶光學傳感器。另外或備選地，不同的光學傳感器可以用于不同的光譜區(qū)域。通常，上述頻率分析可以適于根據(jù)信號分量的調制頻率和/或相位來識別信號分量。因此，通過識別信號分量的頻率和/或相位，可以將信號分量分配給光束的特定顏色分量。因此，評估裝置可以適于將光束分離成不同的顏色。

當兩個或更多個通道在不同的調制頻率，即在不同的頻率和/或不同的相位被脈沖化時，可以存在每個通道可能是單獨打開的、所有通道都打開以及兩個不同的通道同時打開的時間。這允許同時檢測更多數(shù)量的不同顏色，且?guī)缀鯖]有額外的后處理。為了檢測多通道信號，當后處理中可以比較單通道和多通道信號時，可以提高精度或顏色選擇性。

如上所述，空間光調制器可以以各種方式實現(xiàn)。因此，作為示例，空間光調制器可以使用液晶技術，優(yōu)選結合薄膜晶體管(tft)技術。另外或備選地，可以使用微機械裝置，諸如反射微機械裝置，諸如根據(jù)德州儀器公司提供的技術的微鏡裝置。另外或備選地，電致變色和/或二色性過濾器可以用作空間光調制器。另外或備選地，可以使用電致變色空間光調制器、聲光空間光調制器或電光空間光調制器中的一者或多者。通常，空間光調制器可以適于以各種方式(諸如通過在透明狀態(tài)和非透明狀態(tài)、透明狀態(tài)和更透明狀態(tài)、或透明狀態(tài)和彩色狀態(tài)之間切換像素)調制光束的至少一個光學特性。

另一的實施例涉及在光學檢測器內的光束或其一部分的束路徑。如在本文所使用的和如下所使用的，“束路徑”通常是光束或其一部分可以沿其傳播的路徑。因此，通常，光學檢測器內的光束可以沿著單個束路徑行進。該單個束路徑可以是單個直的束路徑，或者可以是具有一個或多個偏轉的束路徑，諸如折疊束路徑、分支束路徑、矩形束路徑或z形束路徑。備選地，光學檢測器內可存在兩個或更多個束路徑。因此，進入光學檢測器的光束可以被分成兩個或更多個部分光束，部分光束中的每一個遵循一個或多個部分束路徑。部分束路徑中的每一個可以獨立地是直的部分束路徑，或者如上所述，具有一個或多個偏轉的部分束路徑，諸如折疊的部分束路徑、矩形部分束路徑或z形部分束路徑。通常，如技術人員將會認識到的，各種類型的束路徑的任何類型的組合是可行的。因此，可以存在至少兩個部分束路徑，總體上形成w形設置。

通過將束路徑分成兩個或更多個部分束路徑，光學檢測器的元件可以分布在兩個或更多個部分束路徑上方。因此，至少一個光學傳感器，諸如至少一個大面積光學傳感器和/或大面積光學傳感器的至少一個堆疊(諸如具有上述fip效應的一個或多個光學傳感器)可以位于第一部分束路徑中。至少一個附加光學傳感器(諸如非透明的光學傳感器，例如諸如ccd傳感器和/或cmos傳感器的圖像傳感器)可以位于第二部分束路徑中。此外，至少一個空間光調制器可以位于部分束路徑的一個或多個中和/或可以在將公共束路徑分成兩個或更多個部分束路徑之前位于公共束路徑中。各種設置是可行的。此外，光束和/或部分光束可以以單向方式沿著束路徑或部分束路徑行進，諸如僅一次或以單次行進方式。備選地，光束或部分光束可以沿著束路徑或部分束路徑重復地行進，諸如以環(huán)形設置，和/或以雙向方式，諸如以光束或部分光束由一個或多個反射元件反射以便沿相同的束路徑或部分束路徑行進返回的設置。至少一個反射器元件可以是或可以包括空間光調制器本身。類似地，為了將束路徑分成兩個或更多個部分束路徑，可以使用空間光調制器本身。另外或備選地，可以使用其它類型的反射元件。

通過使用在光學檢測器內的兩個或更多個部分束路徑和/或通過使光束或部分光束重復地或以雙向方式沿著束路徑或部分束路徑行進，光學檢測器的各種設置是可行的，這允許光學檢測器的設置的高靈活性。因此，光學檢測器的功能可以在不同的部分束路徑上方被分割和/或分布。因此，第一部分束路徑可以用于對象的z檢測，諸如通過使用具有上述fip效應的一個或多個光學傳感器，并且第二束路徑可以用于成像，諸如通過提供一個或多個圖像傳感器，諸如用于成像的一個或多個ccd芯片或cmos芯片。因此，在一個、多于一個或所有部分束路徑中，可以定義獨立或依賴的坐標系，其中可以在這些坐標系內確定對象的一個或多個坐標。由于光學檢測器的一般設置是已知的，所以坐標系可以相關，并且可以使用簡單的坐標變換來組合在光學檢測器的公共坐標系中的坐標。

上述可能性可以以各種方式實現(xiàn)。因此，通常，如上所述的空間光調制器可以是反射空間光調制器。因此，如上所述，諸如通過使用上述技術，反射空間光調制器可以是或可以包括微鏡系統(tǒng)。因此，空間光調制器可以用于偏轉或用于反射光束和/或其一部分，諸如用于將光束反射到其原始方向中。因此，光學檢測器的至少一個光學傳感器可以包括一個透明光學傳感器。可以設置光學檢測器，以使得光束在到達空間光調制器之前穿過透明光學傳感器?？臻g光調制器可以適于至少部分地將光束反射回光學傳感器。在該實施例中，光束可以經(jīng)過透明光學傳感器兩次。因此，首先，光束可以以未調制的方式首次穿過透明光學傳感器，從而到達空間光調制器。如上所述，空間光調制器可以適于調制光束并且同時地將光束反射回透明光學傳感器，以使得光束第二次(此時以調制方式)經(jīng)過透明光學傳感器，以便由光學傳感器檢測到。

如上所述，另外或備選地，光學檢測器可以包含適于將光束的束路徑分成至少兩個部分束路徑的至少一個分束元件。分束元件可以以各種方式和/或通過使用分束元件的組合來體現(xiàn)。因此，作為示例，分束元件可以包括選自以下的至少一個元件：空間光調制器、分束棱鏡、光柵、半透明鏡、二向色鏡。命名元素和/或其它元素的組合是可行的。因此，通常，至少一個分束元件可以包括至少一個空間光調制器。在該實施例中，具體地，諸如通過使用上述微鏡技術，具體地上述的技術，空間光調制器可以是反射空間光調制器。如上所述，在分割束路徑之前和/或之后，光學檢測器的元件可以分布在束路徑上方。因此，作為示例，至少一個光學傳感器可以位于部分束路徑中的每一個中。因此，例如，光學傳感器的至少一個堆疊(諸如大面積光學傳感器的至少一個堆疊，并且更優(yōu)選地，具有上述fip效應的光學傳感器的至少一個堆疊)可以位于部分束路徑中的至少一個中，諸如在部分束路徑中的第一個部分束路徑中。另外或備選地，至少一個非透明的光學傳感器可以位于部分束路徑中的至少一個部分束路徑中，諸如在部分束路徑中的至少第二個部分束路徑中。因此，作為示例，至少一個無機光學傳感器可以位于第二部分束路徑中，所述至少一個無機光學傳感器諸如無機半導體光學傳感器，諸如成像傳感器和/或相機芯片，更優(yōu)選地ccd芯片和/或cmos芯片，其中可以使用單色芯片和/或多色或全色芯片。因此，如上所述，通過使用光學傳感器的堆疊，第一部分束路徑可以用于檢測對象的z坐標，并且第二部分束路徑可以用于成像(諸如通過使用成像傳感器，具體是相機芯片)。

如上所述，空間光調制器可以是分束元件的一部分。另外地或備選地，至少一個空間光調制器和/或多個空間光調制器中的至少一個本身可以位于一個或多個部分束路徑中。因此，作為示例，空間光調制器可以位于部分束路徑中的第一部分束路徑中，即在具有光學傳感器堆疊(諸如具有上述fip效應的光學傳感器堆疊)的部分束路徑中。因此，光學傳感器堆疊可以包括至少一個大面積光學傳感器，諸如具有fip效應的至少一個大面積光學傳感器。

在使用一個或多個非透明的光學傳感器的情況下，諸如在部分束路徑中的一個或多個中，諸如在第二部分束路徑中，非透明光學傳感器優(yōu)選地可以是或可以包括像素化光學傳感器，優(yōu)選無機像素化光學傳感器，且更優(yōu)選為相機芯片，且最優(yōu)選為ccd芯片和cmos芯片中的至少一種。然而，其它實施例是可行的，并且在一個或多個部分束路徑中的像素化和非像素化的非透明光學傳感器的組合是可行的。

通過使用光學傳感器和/或光學檢測器的更復雜的設置的上述可能性，具體地，可以在空間光調制器的透明度、反射特性或其它特性方面利用空間光調制器的高靈活性。因此，如上所述，空間光調制器本身可以用于反射或偏轉光束或部分光束。其中，光學檢測器的線性或非線性設置是可行的。因此，如上所述，w形設置、z形設置或其它設置是可行的。在使用反射空間光調制器的情況下，可以利用以下事實：特別是在微鏡系統(tǒng)中，空間光調制器通常適于將光束反射或偏轉到多于一個方向中。因此，可以在空間光調制器的偏轉或反射的第一方向中建立第一部分束路徑，并且可以在空間光調制器的偏轉或反射的至少一個第二方向中建立至少一個第二部分束路徑。因此，空間光調制器可以形成適于將入射光束分成至少一個第一方向和至少一個第二方向的分束元件。因此，作為示例，空間光調制器的微鏡可以被定位成將光束和/或其各部分朝向至少一個第一部分束路徑反射或偏轉，諸如朝向具有光學傳感器的堆疊(諸如fip傳感器的堆疊)的第一部分束路徑反射或偏轉，或朝向至少一個第二部分束路徑(諸如朝向具有非透明的光學傳感器(諸如成像傳感器，具體是至少一個ccd芯片和/或至少一個cmos芯片)的至少一個第二部分束路徑)反射或偏轉。由此，可以增加照射各束路徑中的元件的總體光量。此外，該構造可以允許在兩個或更多個部分束路徑中(諸如在光學傳感器和成像傳感器的堆疊上，諸如全色ccd或cmos傳感器)獲得相同的圖片，諸如具有相同焦點的圖片。

與線性設置相反，諸如具有兩個或更多個部分束路徑的設置(諸如分支設置和/或w設置)的非線性設置可以允許個體地優(yōu)化部分束路徑的設置。因此，在通過至少一個成像傳感器的成像功能和z檢測的功能在單獨的部分束路徑中被分離的情況下，這些部分束路徑和設置在其中的元件的獨立優(yōu)化是可行的。因此，作為示例，可以在適于z檢測的部分束路徑中使用不同類型的光學傳感器，諸如透明太陽能電池，因為如在同一光束必須用于通過成像檢測器成像的情況下，透明度不太重要。因此，與各種類型的相機的組合是可行的。作為示例，可以使用更厚的光學檢測器堆疊，從而允許更準確的z信息。因此，即使在光學傳感器的堆疊應離焦的情況下，也可以檢測對象的z位置。

此外，一個或多個附加元件可以位于部分束路徑中的一個或多個中。作為示例，一個或多個光學快門可以設置在部分束路徑的一個或多個內。因此，一個或多個快門可以位于反射空間光調制器和光學傳感器堆疊(和/或諸如成像傳感器的非透明光學傳感器)之間。部分束路徑的快門可以獨立地使用和/或致動。因此，作為示例，一個或多個成像傳感器，具體地，一個或多個成像芯片(諸如ccd芯片和/或cmos芯片)以及大面積光學傳感器和/或大面積光學傳感器的堆疊通常可以表現(xiàn)出不同類型的最優(yōu)光響應。在線性布置中，僅一個附加快門是可能的，諸如在大面積光學傳感器或大面積光學傳感器的堆疊與成像傳感器之間。在具有兩個或更多個部分束路徑的分割設置中，諸如在上述w設置中，一個或多個快門可以放置在光學傳感器的堆疊的前面和/或成像傳感器的前面。因此，用于兩種類型的傳感器的最優(yōu)光強度可以是可行的。

另外或備選地，一個或多個透鏡可以布置在一個或多個部分束路徑內。因此，一個或多個透鏡可以位于空間光調制器(具體是反射空間光調制器)和光學傳感器堆疊之間和/或空間光調制器和諸如成像傳感器的透明光學傳感器之間。因此，作為示例，通過在一個或多個或全部部分束路徑中使用一個或多個透鏡，可以針對包括至少一個透鏡的相應一個部分束路徑或多個部分束路徑進行光束整形。因此，成像傳感器(具體是ccd或cmos傳感器)可以適于拍攝2d圖片，而諸如光學傳感器堆疊的至少一個光學傳感器可以適于測量對象的z坐標或深度。這些部分束路徑中的聚焦或光束整形(通常可以由這些部分束路徑的相應透鏡確定)不一定必須相同。因此，可以諸如針對成像、xy檢測或z檢測而個體地優(yōu)化沿著部分束路徑傳播的部分光束的光束特性。

另一實施例通常涉及至少一個光學傳感器。通常，對于至少一個光學傳感器的潛在實施例，如上所述，可以參考上面列出的一個或多個現(xiàn)有技術文獻，諸如參考wo2012/110924a1和/或wo2014/097181a1。因此，如上所述，至少一個光學傳感器可以包括至少一個縱向光學傳感器和/或至少一個橫向光學傳感器，如例如在wo2014/097181a1中所描述的。具體地，至少一個光學傳感器可以是或可以包括至少一個有機光檢測器，諸如至少一個有機太陽能電池，更優(yōu)選染料敏化太陽能電池，進一步優(yōu)選固體染料敏化太陽能電池，其具有如下的層設置，該層設置包括至少一個第一電極、至少一個n半導體金屬氧化物、至少一種染料、至少一種p半導體有機材料，優(yōu)選固體p半導體有機材料、以及至少一個第二電極。對于該層設置的潛在實施例，可以參考上面提及的現(xiàn)有技術文獻中的一個或多個。

至少一個光學傳感器可以是或可以包括具有單個可選的光敏傳感器區(qū)的至少一個大面積光學傳感器。仍然，另外或備選地，至少一個光學傳感器也可以是或可以包括具有兩個或更多個敏感傳感器區(qū)(即兩個或更多個傳感器像素)的至少一個像素化光學傳感器。因此，至少一個光學傳感器可以包括具有兩個或更多個傳感器像素的傳感器矩陣。

如上所述，至少一個光學傳感器可以是或可以包括至少一個非透明光學傳感器。另外或可替代地，至少一個光學傳感器可以是或可以包括至少一個透明或半透明光學傳感器。然而，通常，在使用一個或多個像素化透明光學傳感器的情況下，在本領域已知的許多裝置中，透明度和像素化的組合造成了一些技術挑戰(zhàn)。因此，通常，本領域已知的光學傳感器包含敏感區(qū)和適當?shù)尿寗与娮釉O備。然而，在這種情況下，生成透明電子設備的問題通常仍然沒有解決。

如在本發(fā)明的上下文中所表明的，優(yōu)選的是，可以將至少一個光學傳感器的有源區(qū)分成2×n個傳感器像素的陣列，其中n是整數(shù)，其中優(yōu)選地，n≥1，諸如n＝1，n＝2，n＝3，n＝4或大于4的整數(shù)。因此，通常，至少一個光學傳感器可以包括具有2×n個傳感器像素的傳感器像素矩陣，其中n為整數(shù)。作為示例，矩陣可以形成兩行傳感器像素，其中，作為示例，第一行的傳感器像素從光學傳感器的第一側電接觸，并且其中第二行的傳感器像素從光學傳感器的與第一側相對的第二側電接觸。在另一實施例中，兩行n個像素的第一個和最后一個像素可進一步被分成從傳感器的第三和第四側電接觸的像素。作為示例，這將導致2xm+2xn像素的設置。其他實施例是可行的。

在光學檢測器中包括兩個或更多個光學傳感器的情況下，一個、兩個或更多個光學傳感器可以包括上述傳感器像素陣列。因此，在提供多個光學傳感器的情況下，一個光學傳感器、多于一個的光學傳感器或甚至所有的光學傳感器可以是像素化光學傳感器。備選地，一個光學傳感器、多于一個的光學傳感器或甚至所有的光學傳感器可以是非像素化的光學傳感器，即大面積的光學傳感器。

在使用光學傳感器(包括具有層設置的至少一個光學傳感器，該層設置包括至少一個第一電極、至少一個n半導體金屬氧化物、至少一種染料、至少一種p半導體有機材料(優(yōu)選固體p半導體有機材料)、以及至少一個第二電極)的上述設置的情況下，使用傳感器像素的矩陣是特別有利的。如上所述，這些類型的裝置具體可以表現(xiàn)出fip效應。

在這些裝置(諸如fip裝置)中，特別對于如在此公開的基于slm的相機，2xn陣列的傳感器像素非常適合。因此，通常，將至少一個第一透明電極和至少一個第二電極(一個或多個層夾在其間)像素化成兩個或多個傳感器像素具體地可以通過將第一電極和第二電極中的一者或二者分割成電極陣列來實現(xiàn)。作為示例，對于優(yōu)選地設置在透明基板上的透明電極(諸如包含氟化氧化錫和/或其它透明導電氧化物的透明電極)，像素化可以通過適當?shù)臉媹D技術容易地實現(xiàn)，諸如通過使用光刻來構圖和/或激光構圖。由此，電極可以容易地分割成部分電極的區(qū)，其中每個部分電極形成傳感器像素陣列的傳感器像素的像素電極。剩余的層以及可選的第二電極可以保持未構圖，或者可以備選地也被構圖。在使用分割透明導電氧化物(諸如氟化氧化錫)的情況下，結合未構圖的進一步的層，至少對于染料敏化太陽能電池，通?？梢院雎允Ｓ鄬又械慕徊骐妼省Ｒ虼?，通常，可以忽略傳感器像素之間的串擾。每個傳感器像素可以包括單個對電極，諸如單個銀電極。

使用具有傳感器像素陣列、具體是2×n陣列的至少一個光學傳感器在本發(fā)明內(即在本發(fā)明公開的一個或多個裝置內)提供了一些優(yōu)點。因此，首先，使用陣列可以提高信號質量。光學檢測器的調制器裝置可以調制空間光調制器的每個像素，諸如以不同的調制頻率進行調制，從而例如以不同的頻率調制每個深度區(qū)。然而，在高頻處，至少一個光學傳感器(諸如至少一個fip傳感器)的信號通常會減少，從而導致低的信號強度。因此，通常，在調制器裝置中僅使用有限數(shù)量的調制頻率。然而，如果光學傳感器被分割成傳感器像素，則可被檢測的可能深度點的數(shù)量可以與像素數(shù)相乘。因此，作為示例，兩個像素可導致可以被檢測到的調制頻率的數(shù)量的加倍，并且因此可導致可被調制的像素數(shù)量或slm的超像素的加倍和/或可導致深度點的數(shù)量的加倍。

此外，與傳統(tǒng)相機相反，像素的形狀與圖片的外觀無關。因此，通常，傳感器像素的形狀和/或大小可以沒有或很少的約束來選擇，從而允許選擇傳感器像素陣列的適當設計。

此外，傳感器像素通?？梢员贿x擇得相當小。通?？梢酝ㄟ^傳感器像素檢測的頻率范圍通過減小傳感器像素的尺寸而增加。當使用較小的傳感器或傳感器像素時，頻率范圍通常得到提高。在小的傳感器像素中，與大的傳感器像素相比，可以檢測更多的頻率。因此，通過使用較小的傳感器像素，與使用大像素相比，可以檢測更多數(shù)量的深度點。

總結上述發(fā)現(xiàn)，下面的實施例在本發(fā)明中是優(yōu)選的：

實施例1：一種控制至少一個空間光調制器的像素的方法，所述空間光調制器具有像素矩陣，每個像素是能夠被單獨控制的，所述方法包括以下步驟：

a)接收至少一張圖像；

b)限定在所述圖像內的至少一個圖像段；

c)向每個圖像段分配至少一個灰階值(grayscalevalue)；

d)將所述像素矩陣的至少一個像素分配給每個圖像段；

e)向被分配給所述至少一個圖像段的每個灰階值分配獨特調制頻率；

f)以被分配給各自的圖像段的所述獨特調制頻率來控制被分配給所述至少一個圖像段的所述像素矩陣的所述至少一個像素。

實施例2：根據(jù)前述實施例的方法，其中至少部分地通過使用沃爾什函數(shù)來確定用于改變所述像素的狀態(tài)的可行獨特調制頻率。

實施例3：根據(jù)前述實施例的方法，其中在步驟e)中，對于每個灰階值，一個沃爾什函數(shù)被分配給所述至少一個圖像段。

實施例4：根據(jù)前述實施例的方法，其中在步驟b)中限定多個段，考慮所需使用的函數(shù)的總數(shù)和所使用的沃爾什函數(shù)之間的噪聲來選擇一組沃爾什函數(shù)，其中所需的函數(shù)總數(shù)對應于限定的圖像段的數(shù)目。

實施例5：根據(jù)前述實施例中任一項所述的方法，其中在步驟f)中，以沃爾什函數(shù)作為獨特調制頻率來控制所述至少一個像素。

實施例6：根據(jù)前述實施例的方法，其中根據(jù)由所述沃爾什函數(shù)給出的模式來切換所述像素的狀態(tài)。

實施例7：根據(jù)前述實施例的方法，其中步驟f)包括以下子步驟：

f1.向所述獨特調制頻率分配計數(shù)器閾值；

f2.以預定的最大頻率逐步增加計數(shù)器變量，直到達到或超過所述閾值為止；

f3.改變所述像素的狀態(tài)。

實施例8：根據(jù)前述實施例的方法，其中所述預定的最大頻率是用于改變所述像素的所述狀態(tài)的最大頻率f0/2。

實施例9：根據(jù)前述實施例的方法，其中用于改變所述像素的所述狀態(tài)的可行獨特調制頻率fn由fn＝f0/2n確定，其中n是非零整數(shù)。

實施例10：根據(jù)前述實施例中任一項的方法，其中灰階值的總數(shù)取決于所述可行獨特頻率的總數(shù)。

實施例11：根據(jù)前述實施例中任一項所述的方法，其中所述空間光調制器的每個像素具有至少兩個狀態(tài)。

實施例12：根據(jù)前述實施例的方法，其中在步驟f)中，像素從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)，反之亦然。

實施例13：根據(jù)前述實施例中任一項的方法，其中灰階值是顏色值和/或灰階值。

實施例14：根據(jù)前述實施例中任一項所述的方法，其中步驟a)包括提供圖像的序列。

實施例15：根據(jù)前述實施例的方法，其中重復步驟b)-f)用于所述圖像序列的每個圖像。

實施例16：根據(jù)前述兩個實施例中任一項所述的方法，其中所述圖像的序列包括視頻。

實施例17：根據(jù)前述實施例中任一項所述的方法，其中步驟a)包括將所述至少一個圖像提供給調制器裝置，其中步驟b)-f)由所述調制器裝置進行。

實施例18：根據(jù)前述實施例中任一項所述的方法，其中步驟a)包括緩沖在所述調制器裝置的至少一個圖像緩沖器中的所述至少一個圖像。

實施例19：根據(jù)前述實施例的方法，其中使用至少兩個圖像緩沖器。

實施例20：根據(jù)前述實施例的方法，其中所述圖像緩沖器包括第一圖像緩沖器和第二圖像緩沖器，其中所述第一圖像緩沖器和所述第二圖像緩沖器選自包括有源圖像緩沖器和非有源圖像緩沖器圖像緩沖區(qū)的組。

實施例21：根據(jù)前述實施例的方法，其中所述至少一個圖像被緩沖在所述非有源圖像緩沖器和所述有源圖像緩沖器中的一個或兩個中。

實施例22：根據(jù)前述實施例的方法，其中選擇所述非有源圖像緩沖器以進一步評估在所述有源圖像緩沖器內緩沖的所述至少一個圖像，其中至少第二圖像被接收并緩沖在所述有源圖像緩沖器中，而評估在所述有源圖像緩沖器內緩沖的所述至少一個圖像。

實施例23：根據(jù)前述實施例中任一項所述的方法，其中所述像素中的每一個包括至少一個微鏡。

實施例24：一種特別用于確定至少一個對象的位置的光學檢測方法，該方法包括以下步驟：

-通過使用至少一個空間光調制器以空間分辨的方式修改光束的至少一個性質，所述空間光調制器具有像素矩陣，每個像素可被控制以單獨地修改通過所述像素的所述光束的至少一個光學性質，其中使用根據(jù)前述實施例中任一項所述的控制像素的方法；

-通過使用至少一個光學傳感器檢測通過所述空間光調制器的所述像素矩陣的所述光束并且用于生成至少一個傳感器信號；

-通過使用至少一個調制器裝置以不同頻率來周期性地控制具所述像素中的至少兩個；以及

-通過使用至少一個評估裝置進行頻率分析和確定用于所述控制頻率的所述傳感器信號的信號分量。

實施例25：一種用于控制至少一個空間光調制器的像素的調制器裝置，所述空間光調制器具有像素矩陣，每個像素是能夠被單獨控制的，所述調制器裝置包括：

a)至少一個接收裝置，其適用于接收至少一個圖像；

b)至少一個圖像段限定裝置，其適用于限定在所述圖像內的至少一個圖像段；

c)至少一個灰階值分配裝置，其適用于將至少一個灰階值分配給每個圖像段；

d)至少一個像素分配裝置，其適用于將所述像素矩陣的至少一個像素分配給每個圖像段；

e)至少一個頻率分配裝置，其適用于將獨特調制頻率分配給被分配給所述至少一個圖像段的每個灰階值；

f)至少一個控制裝置，其適用于以被分配給各自的圖像段的所述獨特調制頻率來控制被分配給所述至少一個圖像段的所述像素矩陣的所述至少一個像素。

實施例26：根據(jù)前述實施例的調制器裝置，其中所述調制器裝置適用于進行根據(jù)前述實施例中涉及控制像素的方法的任一項的方法。

實施例27：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一項的調制器裝置，其中所述接收裝置包括至少一個緩沖器。

實施例28：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一項的調制器裝置，其中所述接收裝置包括至少兩個圖像緩沖器。

實施例29：根據(jù)前述實施例的調制器裝置，其中所述圖像緩沖器包括第一圖像緩沖器和第二圖像緩沖器，其中所述第一圖像緩沖器和所述第二圖像緩沖器選自包括有源圖像緩沖器和非有源圖像緩沖器的組。

實施例30：根據(jù)前述實施例的調制器裝置，其中所述接收裝置適用于緩沖所述非有源圖像緩沖器和所述有源圖像緩沖器中的一個或兩個中的所述至少一個圖像。

實施例31：根據(jù)前述實施例的調制器裝置，其中所述接收裝置適用于選擇所述非有源圖像緩沖器以進一步評估被緩沖在所述有效圖像緩沖器內的所述至少一個圖像，其中所述接收裝置適用于至少接收和緩沖在有源圖像緩沖器中的第二圖像，同時評估被緩沖在所述有源圖像緩沖器內的所述至少一個圖像。

實施例32：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一項的調制器裝置，其中用于接收所述至少一個圖像的頻率在60和120hz之間。

實施例33：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一項的調制器裝置，其中接收裝置、圖像段限定裝置、灰階值分配裝置、像素分配裝置和頻率分配中的一個或多個完全或部分地包括以下中的一個或多個：存儲器裝置，處理器，諸如fpgadlpccpldasic或vlsi-ic的可編程邏輯。

實施例34：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一項的調制器裝置，其中所述控制裝置包括至少一個振蕩器。

實施例35：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一項所述的調制器裝置，，其中所述調制裝置適用于使每個像素被控制在獨特的頻率。

實施例36：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一項的調制器裝置，其中該調制器裝置適用于以不同獨特調制頻率來周期地調制該至少兩個像素。

實施例37：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一個實施例的調制器裝置，其中所述控制裝置適用于向所述獨特調制頻率分配計數(shù)器閾值，其中所述控制裝置還適用于以預定的最大頻率逐步地增加計數(shù)器變量，直到達到或超過所述閾值，且適用于改變所述像素的狀態(tài)。

實施例38：根據(jù)前述實施例的調制器裝置，其中預定的最大頻率是導致對于光束中的像素區(qū)的f0/2的用于改變所述像素的狀態(tài)的最大頻率f0。

實施例39：根據(jù)前述實施例的調制器裝置，其中用于改變所述像素的狀態(tài)的可行獨特調制頻率fn由fn＝f0/2n確定，其中n是非零整數(shù)。

實施例40：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一項的調制器裝置，其中所述空間光調制器是雙極空間光調制器，其中每個像素具有至少兩個狀態(tài)。

實施例41：根據(jù)前述實施例的調制器裝置，其中控制裝置適用于將像素從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)，反之亦然。

實施例42：根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一項的調制器裝置，其中接收裝置適用于接收圖像的序列。

實施例43：一種用于空間光調制的調制器組件，所述調制器組件包括至少一個空間光調制器和根據(jù)前述實施例中涉及調制器裝置的任一個實施例的至少一個調制器裝置。

實施例44：根據(jù)前述實施例的調制器組件，其中所述至少一個空間光調制器適用于以空間分辨的方式修改光束的至少一個性質，所述空間光調制器具有像素矩陣，每個像素可被控制以單獨地修改通過像素的光束的部分的至少一個光學性質，其中所述至少一個調制器裝置適用于以不同獨特調制頻率周期性地控制所述像素中的至少兩個。

實施例45：一種光檢測器，包括：

-根據(jù)前述實施例中涉及調制器組件的任一項的至少一個調制器組件；

-至少一個光學傳感器，其適用于檢測通過所述空間光調制器的所述像素矩陣后的所述光束并且產(chǎn)生至少一個傳感器信號；和

-適用于進行頻率分析的至少一個評估裝置，以便確定用于獨特調制頻率的傳感器信號的信號分量。

實施例46：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中所述評估裝置還適用于根據(jù)其調制頻率來將每個信號分量分配給各自的像素。

實施例47：根據(jù)前述實施例中任一項所述的光學檢測器，其中所述調制器裝置適用于使每個像素被控制在獨特的調制頻率。

實施例48：根據(jù)前述實施例中涉及光檢測器的任一項所述的光檢測器，其中所述評估裝置適用于以通過用不同調制頻率解調所述傳感器信號來進行所述頻率分析。

實施例49：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項的光學檢測器，其中由空間光調制器以空間分辨的方式修改的光束的至少一個性質是下列的至少一種：所述光束的所述部分的強度；所述光束的所述部分的相位；所述光束的所述部分的光譜性質，優(yōu)選為顏色；所述光束的所述部分的偏振；所述光束的所述部分的傳播方向。

實施例50：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項的光學檢測器，其中所述至少一個空間光調制器包括選自以下組的至少一個空間光調制器：透射空間光調制器，其中，所述光束通過所述像素矩陣，并且其中所述像素適用于以單獨可控的方式修改通過各自的像素的所述光束的每個部分的光學性質；反射空間光調制器，其中所述像素具有單獨可控的反射性質，并且適用于單獨地改變被各自的像素反射的所述光束的每個部分的傳播方向；電致變色空間光調制器，其中所述像素具有由施加到各自的像素的電壓能夠分別控制的可控光譜性質；聲光空間光調制器，其中像素的雙折射能夠由聲波控制；電光空間光調制器，其中所述像素的雙折射能夠由電場控制。

實施例51：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述至少一個空間光調制器包括選自以下的空間光調制器的至少一個空間光調制器：液晶裝置，優(yōu)選有源矩陣液晶裝置，其中所述像素是所述液晶裝置的單獨可控單元；微鏡裝置，其中所述像素是所述微鏡裝置的相對于其反射表面的取向能夠單獨控制的微鏡；電致變色裝置，其中所述像素是所述電致變色裝置的具有通過施加到各自的單元的電壓而能夠單獨控制的光譜性質的單元；聲光裝置，其中所述像素是所述聲光裝置的具有能夠由施加到單元的聲波而單獨控制的雙折射的單元；電光裝置，其中所述像素是所述電光裝置的具有通過施加到單元的電場而能夠單獨控制的雙折射的單元。

實施例52：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述評估裝置適用于將每個所述信號分量分配給所述矩陣的像素。

實施例53：根據(jù)前述實施例中任一項所述的光學檢測器，其中所述評估裝置適用于將每個所述信號分量分配給所述矩陣的像素。

實施例54：根據(jù)前述實施例中任一項所述的光學檢測器，其中所述評估裝置適用于通過評估所述信號分量來確定所述矩陣的哪些像素被所述光束照射。

實施例55：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述評估裝置適用于通過識別由所述光束照射的所述矩陣的像素的橫向位置，來識別所述光束的橫向位置和所述光束的取向的至少一個。

實施例56：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中所述評估裝置適用通過評估所述光束的所述橫向位置和所述光束的所述取向中的至少一個，來識別對象的橫向位置和對象的相對方向中的一者或多個，所述光束從所述對象傳播朝向所述檢測器。

實施例57：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述評估裝置適用于識別被分配給由所述光束照射的像素的所述信號分量，并且根據(jù)在從所述像素排列的已知幾何性質來確定所述空間光調制器的位置處的所述光束的寬度。

實施例58：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述評估裝置適用于，使用在對象(所述光束從其朝向所述檢測器傳播)的縱坐標和由所述光束照射的所述光調制器的像素的數(shù)目或在所述空間光調制器的所述位置處的所述光束的寬度中的一者或兩者之間的已知或能夠確定的關系，來確定所述對象的縱坐標。

實施例59：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中像素修改通過各自像素的所述光束的所述部分的所述至少一個光學性質的能力取決于所述光束的光譜性質，特別是光束的顏色。

實施例60：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述至少一個光學傳感器包括至少一個至少部分透明的光學傳感器，使得所述光束至少部分地可以穿過所述透明光學傳感器。

實施例61：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述至少一個光學傳感器包括至少兩個光學傳感器的堆疊。

實施例62：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中所述堆疊的所述光學傳感器中的至少一個是至少部分透明的光學傳感器。

實施例63：根據(jù)前述兩個實施例中任一項所述的光學檢測器，其中所述堆疊的所述光學傳感器中的至少一個是具有多個光敏像素的像素化光學傳感器。

實施例64：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中像素化光學傳感器是無機像素化光學傳感器，優(yōu)選為ccd芯片或cmos芯片。

實施例65：根據(jù)前述兩個實施例中任一項所述的光學檢測器，其中所述像素化光學傳感器是相機芯片，優(yōu)選為全色相機芯片。

實施例66：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述至少一個光學傳感器具有至少一個傳感器區(qū)域，其中所述光學傳感器的所述傳感器信號取決于所述光束對所述傳感器區(qū)域的照射，其中給定相同的照射總功率，所述傳感器信號取決于在所述傳感器區(qū)域中的所述光束的寬度，其中所述評估裝置優(yōu)選地適用于通過評估所述傳感器信號來確定寬度。

實施例67：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中所述至少一個光學傳感器包含至少兩個光學傳感器，其中所述評估裝置適用于確定所述至少兩個光學傳感器的傳感器區(qū)域中的所述光束的寬度，其中所述評估裝置還適用于通過評估所述寬度，來生成關于所述對象(所光束從其向所述光學檢測器傳播)的縱向位置的至少一個信息項。

實施例68：根據(jù)前述兩個實施例中任一項所述的光學檢測器，其中所述光學傳感器的傳感器信號還取決于所述光束的調制頻率。

實施例69：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項的光學檢測器，其中空間光調制器包括不同顏色的像素，其中所述評估裝置適用于將所述信號分量分配給不同的顏色。

實施例70：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述空間光調制器是反射空間光調制器，其中所述光學傳感器包括至少一個透明光學傳感器，其中所述光學檢測器被設置為使得光束在到達空間光調制器之前穿過所述透明光學傳感器，其中所述空間光調制器適用于至少部分地將所述光束反射回所述光學傳感器。

實施例71：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項的光學檢測器，其中所述光學檢測器包含至少一個分束元件，其適用于將所述光束的光束路徑分成至少兩個部分光束路徑。

實施例72：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中所述分束元件包括從由以下組成的組中選擇的至少一個元件：空間光調制器、分束棱鏡、光柵、半透明反射鏡、二向色鏡。

實施例73：根據(jù)前述兩個實施例中任一項所述的光檢測器，其中所述分束元件包括所述空間光調制器。

實施例74：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中空間光調制器是反射空間光調制器。

實施例75：根據(jù)前述四個實施例中任一項所述的光學檢測器，其中至少一個光學傳感器位于每個所述部分光束路徑中。

實施例76：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中光學傳感器中的至少一個堆疊位于部分光束路徑的至少一個中。

實施例77：根據(jù)前述兩個實施例中任一項的光學檢測器，其中至少一個非透明的光學傳感器位于部分光束路徑的至少一個中。

實施例78：根據(jù)前述兩個實施例的光學檢測器，其中所述光學傳感器的堆疊位于所述部分光束路徑中的第一個中，并且其中所述非透明光學傳感器位于所述部分光束路徑中的第二個中。

實施例79：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中所述空間光調制器位于所述部分光束路徑的第一個中。

實施例80：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述光學檢測器包括光學傳感器的至少一個堆疊，其中所述光學檢測器適用于獲取所述光學檢測器的視場中的場景的三維圖像。

實施例81：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中堆疊的光學傳感器具有不同的光譜性質。

實施例82：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中所述堆疊包括具有第一光譜靈敏度的至少一個第一光學傳感器和具有第二光譜靈敏度的至少一個第二光學傳感器，其中所述第一光譜靈敏度和所述第二光譜靈敏度是不同的。

實施例83：根據(jù)前述兩個實施例中任一項所述的光學檢測器，其中所述堆疊包括交以替順序的具有不同光譜性質的光學傳感器。

實施例84：根據(jù)前述三個實施例中任一項所述的光學檢測器，其中所述光學檢測器適用于通過評估具有不同的光譜性質的所述光學傳感器的傳感器信號，來來獲取多色三維圖像，優(yōu)選全色三維圖像。

實施例85：根據(jù)前述實施例中任一項所述的光學檢測器，其中所述光學檢測器還包括至少一個飛行時間檢測器，其適用于通過進行至少一次飛行時間測量來檢測所述至少一個對象和所述光學檢測器之間的至少一個距離。

實施例86：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述光學檢測器還包括至少一個有源距離傳感器，所述至少一個有源距離傳感器具有至少一個有源光學傳感器，其適用于當由從對象傳播到有源光學傳感器的光束的照射時生成傳感器信號，其中給定相同的照射總功率，所述傳感器信號取決于照射的幾何形狀，有源距離傳感器還包括用于照射所述對象的至少一個有源照射源。

實施例87：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述空間光調制器包括至少一個反射空間光調制器，其中所述光學檢測器還適用于另外使用所述反射空間光調制器作為投影機。

實施例88：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述光學檢測器適用于檢測(并優(yōu)選地跟蹤)由所述檢測器捕獲的場景內的生物的至少一只眼睛。

實施例89：根據(jù)前述實施例的光學檢測器，其中所述光學檢測器適用于確定所述至少一只眼睛的至少一個縱坐標。

實施例90：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項的光學檢測器，其中所述至少一個光學傳感器包括至少一個傳感器像素陣列，優(yōu)選地是包含2×n個傳感器像素的陣列，其中n是整數(shù)。

實施例91：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項所述的光學檢測器，其中所述光學檢測器，優(yōu)選地所述評估裝置，包括適用于進行沃爾什分析的至少一個沃爾什分析器。

實施例92：一種用于確定至少一個對象的位置的檢測器系統(tǒng)，所述檢測器系統(tǒng)包括根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器的任一項的至少一個光學檢測器，所述檢測器系統(tǒng)還包括適用于以將至少一個光束引導到所述光學檢測器的至少一個信標裝置，其中所述信標裝置是下列中的至少一個：可附接到所述對象，可被所述對象保持和可整合到所述對象中。

實施例93：根據(jù)前述實施例的檢測器系統(tǒng)，其中所述信標裝置包括至少一個照射源。

實施例94：根據(jù)前述兩個實施例中任一項所述的檢測器系統(tǒng)，其中所述信標裝置包括適用于反射獨立于所述對象的照射源產(chǎn)生的主光束的至少一個反射裝置。

實施例95：根據(jù)前述三個實施例中任一項所述的檢測器系統(tǒng)，其中所述檢測器系統(tǒng)包括至少兩個信標裝置，優(yōu)選地至少三個信標裝置。

實施例96：根據(jù)前述四個實施例中任一項所述的檢測器系統(tǒng)，其中所述檢測器系統(tǒng)還包括所述至少一個對象。

實施例97：根據(jù)前述實施例的檢測器系統(tǒng)，其中所述對象是剛性對象。

實施例98：根據(jù)前述兩個實施例中任一項所述的檢測器系統(tǒng)，其中所述對象選自：運動器材物品，優(yōu)選選自由球拍、球桿、球棒組成的組的物品；衣服；帽子；鞋子。

實施例99：一種用于在用戶和機器之間交換至少一個信息項的人機接口，其中所述人機接口包括根據(jù)前述實施例中涉及檢測器系統(tǒng)的任一個的至少一個檢測器系統(tǒng)，其中，所述至少一個信標裝置適用于下列的至少一個：直接或間接附接到用戶和由用戶保持，其中所述人機接口被設計為以通過檢測器系統(tǒng)的方式來確定用戶的至少一個位置，其中所述人機接口被設計為將所述至少一個信息項分配給所述位置。

實施例99：一種用于進行至少一種娛樂功能的娛樂裝置，其中所述娛樂裝置包括根據(jù)前述實施例的至少一個人機接口，其中所述娛樂裝置被設計為使得能夠以玩家通過人機接口的方式來輸入至少一個信息項，其中娛樂裝置被設計為根據(jù)所述信息改變娛樂功能。

實施例100一種用于跟蹤至少一個可移動對象的位置的跟蹤系統(tǒng)，所述跟蹤系統(tǒng)包括根據(jù)前述實施例中涉及檢測器系統(tǒng)的任一項所述的至少一個檢測器系統(tǒng)，所述跟蹤系統(tǒng)還包括至少一個軌跡控制器，其中軌跡控制器適用于在特定時間點跟蹤對象的一系列位置。

實施例101：一種用于確定至少一個對象的至少一個位置的掃描系統(tǒng)，所述掃描系統(tǒng)包括根據(jù)前述實施例中任一項涉及檢測器的所述的至少一個檢測器，所述掃描系統(tǒng)還包括至少一個照射源，所述至少一個照射源適用于發(fā)射被配置為用于位于所述至少一個對象的至少一個表面上的至少一個點的照射的至少一個光束，其中所述掃描系統(tǒng)被設計成通過使用至少一個檢測器生成關于所述至少一個點和所述掃描系統(tǒng)之間的距離的至少一個信息項。

實施例102：一種用于對至少一個對象進行成像的相機，所述相機包括前述實施例中涉及檢測器的任一個的至少一個光學檢測器。

實施例103：根據(jù)前述實施例中涉及光學檢測器任一項所述的光學檢測器的使用，出于使用目的，所述光學檢測器選自由以下各項組成的組：交通技術中的位置測量；娛樂應用；安全應用程序；人機接口應用；跟蹤應用；攝影應用；成像應用或相機應用；用于生成至少一個空間的地圖的測圖應用；移動應用，特別是移動通信應用；網(wǎng)絡攝像機；計算機外圍裝置；游戲應用；相機或視頻應用程序；安全應用；監(jiān)控應用；汽車應用；運輸應用；醫(yī)療應用；體育運動應用；機器視覺應用；交通工具應用；飛機應用；船舶應用；航天器應用；建筑應用；施工應用；制圖應用；制造應用；與至少一個飛行時間檢測器組合的用途；在局部定位系統(tǒng)中的應用；全球定位系統(tǒng)中的應用；在基于地標的定位系統(tǒng)中的應用；物流應用；在室內導航系統(tǒng)中的應用；在戶外導航系統(tǒng)中的應用；在家庭中的應用；機器人應用；自動開門器中的應用；光通信系統(tǒng)中的應用。

附圖說明

從與從屬權利要求相結合的優(yōu)選示例性實施例的描述中，本發(fā)明的進一步的可選細節(jié)和特征是顯而易見的。在這種情況下，可以單獨或以任何合理的組合來實現(xiàn)特定特征。本發(fā)明不限于示例性實施例。示例性實施例在附圖中示意性地示出。各個附圖中相同的附圖標記表示具有相同功能的相同元件或元件，或者關于它們的功能彼此對應的元件。

在圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器的示例性實施例；

圖2示出了解調器的示例性實施例，其可以是適用于頻率分析以便確定信號分量的評估裝置的一部分；

圖3和圖4示出了具有透明空間光調制器(圖3)和反射空間光調制器(圖4)的光學檢測器的替代設置；

圖5示出適用于3d成像的光學檢測器的示例性實施例；

圖6示出了用于顏色識別的光學檢測器的示例性實施例；

圖7示出了圖6的設置中的顏色信號的相位分離的示例性實施例；

圖8示出了用于人機接口、檢測器系統(tǒng)、娛樂裝置和跟蹤系統(tǒng)中的光學檢測器的示例性實施例；

圖9-11顯示了光學檢測器的替代設置；

圖12示出了光學檢測器在車輛中的潛在應用位置；

圖13示出了適用于限定超像素的光學檢測器的實施例的設置；

圖14示出了通過使用圖13的光學檢測器來檢測對象的方法的流程圖；

圖15和16示出了對象跟隨的實施例；

圖17示出了具有分束器的光學檢測器的十字形設置的實施例；

圖18示出了光學檢測器的w形設置的替代實施例；

圖19示出了用作光場相機的光學檢測器的布置；

圖20示出了用于圖19的設置中的彩色光學傳感器的堆疊的示例性布置；

圖21示出了飛行時間(time-of-flight)檢測器在光學檢測器中的實現(xiàn)的示例性布置；

圖22和23示出了圖18的光學檢測器的w形設置的替代實施例；

圖24示出了包括2×4傳感器像素的陣列的光學傳感器的實施例；

圖25示出了包括至少一個調制器組件的光學檢測器的實施例的設置；

圖26a示出了至少一個圖像的實施例；

圖26b示出了由空間光調制器產(chǎn)生的閃爍模式的實施例；

圖27示出了控制至少一個空間光調制器的像素的方法的示例性實施例；

圖28a和b示出了頻率發(fā)生的示例性實施例；

圖28c示出了計數(shù)器變量的時間依賴性的實施例；

圖29a至h顯示所選的沃爾什(walsh)函數(shù)；

圖30a顯示了使用沃爾什變換的重建質量；

圖30b示出了沃爾什變換和傅里葉變換的重建質量的比較；和

圖31顯示了濾波過程對信號重建的影響。

具體實施方式

在圖1中，公開了光學檢測器110和檢測器系統(tǒng)112的示例性實施例。光學檢測器110包括至少一個空間光調制器114、至少一個光學傳感器116、至少一個調制器裝置118和至少一個評估裝置120。除了至少光學檢測器110之外，檢測器系統(tǒng)112包括至少一個信標(beacondevice)裝置122，該信標裝置是下列情況的至少一種：可附接到對象124上、可由對象124保持和可整合到對象124中。在該實施例中，光學檢測器110還可包括一個或多個傳送裝置126，例如一個或更多的透鏡，優(yōu)選地一個或多個相機透鏡。在圖1所示的示例性實施例中，空間光調制器114、光傳感器116和傳送裝置126以堆疊的方式沿光軸128而布置。光軸128限定縱軸或z軸，其中垂直于光軸128的平面限定x-y平面。因此，在圖1中，示出了坐標系130，其可以是光學檢測器110的坐標系，并且其中完全或部分地至少一個關于對象124的位置和/或取向的信息項可以確定。

圖1所示的示例性實施例中的空間光調制器114可以是透明空間光調制器，如圖所示，或者可以是非透明的，例如反射型空間光調制器114。為了進一步的細節(jié)，可以參考以上討論的潛在實施例?？臻g光調制器包括像素134的矩陣132，其優(yōu)選地可單獨地控制以單獨地修改通過相應像素134的光束136的一部分的至少一個光學性質。在圖1所示的示例性和示意性實施例中，光束由附圖標記136表示，并且可以由一個或多個信標裝置122發(fā)射和/或反射。作為示例，像素134可以在透明狀態(tài)或非透明狀態(tài)之間切換和/或像素的透射可以在兩個或多個透明狀態(tài)之間切換。在使用反射和/或任何其它類型的空間光調制器114的情況下，可以切換其它類型的光學性質。在圖1所示的實施例中，四個像素被照射，使得光束136被分成四個部分，每個部分穿過不同的像素134。因此，光束的部分的光學性質可以是通過控制各個像素的狀態(tài)來單獨控制。

調制器裝置118適用于獨立地控制矩陣132的像素134，優(yōu)選地全部像素134。因此，如圖1的示例性實施例所示，可以以不同的獨特獨特(unique)調制頻率來控制像素134，為了簡單起見，其由矩陣132中的相應像素134的位置表示。因此，提供獨特的調制頻率f11至fmn用于m×n矩陣132。如上所述，術語“獨特調制頻率”可指可以控制獨特調制的相位和實際頻率和中的一個或多個的事實。

已經(jīng)經(jīng)過空間光調制器114，現(xiàn)在受空間光調制器114影響的光束136到達一個或多個光學傳感器116。優(yōu)選地，至少一個光學傳感器116可以是或可以包括具有單個且均勻的傳感器區(qū)域138的大面積光傳感器。由于光束傳播性質，當光束136沿著光軸128傳播時，光束寬度w將變化。

至少一個光學傳感器116產(chǎn)生至少一個傳感器信號s，其在圖1所示的實施例中由s1和s2表示。傳感器信號中的至少一個(在圖1所示的實施例中為傳感器信號s1)被提供給評估裝置120，并且在其中被提供給解調裝置140。作為示例，解調裝置140可以包含一個或多個頻率混頻器和/或一個或多個頻率濾波器(例如低通濾波器)，其可適用于進行頻率分析。作為示例，解調裝置118可以包含鎖定裝置和/或傅立葉分析器。調制器裝置118和/或公共頻率發(fā)生器還可以向解調裝置140提供獨特的調制頻率。結果，可以提供包含用于獨特調制頻率的至少一個傳感器信號的信號分量的頻率分析。在圖1中，頻率分析的結果符號地由參考標號142表示。作為示例，頻率分析142的結果可以包含兩維或更多維的指示對于每個獨特調制頻率(即對于每個調制的相位和/或頻率)的信號分量的直方圖。

可以包括一個或多個數(shù)據(jù)處理裝置144和/或一個或多個數(shù)據(jù)存儲器146的評估裝置120還可以適用于將頻率分析的結果142的信號分量分配給它們各自的像素134，諸如通過相應的獨特調制頻率和像素134之間的獨特關系。因此，對于每個信號分量，可以確定各個像素134，并且可以導出通過相應像素134的光束136的部分。

因此，盡管可以使用大面積光學傳感器116，但是可以使用像素134的調制和信號分量之間的優(yōu)選的獨特關系，從頻率分析中導出各種類型的信息。

因此，作為第一示例，可以確定空間光調制器114上的照射區(qū)域或光斑148的橫向位置的信息(x-y位置)。因此，如圖1所示，對于獨特的調制頻率f23，f14，f13和f24產(chǎn)生顯著的信號分量。該示例性實施例允許確定照射像素的位置和照射度。在該實施例中，像素13,14,23和24被照射。由于矩陣132中的像素134的位置通常是已知的，因此可以推導出照射中心位于這些像素之間的某處，主要在像素13內。可以進行對照射的更徹底的分析，具體地，如果(通常是這種情況)，較大數(shù)量的像素134被照射。因此，通過識別具有最高幅度的信號分量，可以確定光斑148的光斑尺寸或光斑形狀和/或照射的中心和/或照射的半徑。確定橫向坐標的選擇通常由圖1中的x，y表示。確定空間光調制器114上的光斑148的寬度的選擇由w0表示。

通過使用傳送裝置126的已知成像性質來確定空間光調制器114上的光斑148的橫向或橫向位置，可以確定對象124和/或至少一個信標裝置122的橫向坐標。因此，可以生成關于對象124的橫向位置的至少一個信息項。

此外，由于光束寬度w0通常至少如果光束136的光束性質是已知的或者可以被確定(例如通過使用發(fā)射具有良好限定的傳播性質的光束136的一個或多個信標裝置122)，則光束寬度w0可以單獨使用或與通過使用光學傳感器116確定的束腰w1和/或w2一起使用，以便確定對象124的縱坐標(z坐標)和/或至少一個信標裝置122，例如公開的在wo2012/110924a1中。

對于確定至少一個橫向坐標x，y的一個或兩個和/或確定至少一個縱坐標z的選擇，另外地或替代地，通過頻率分析導出的信息可以進一步用于導出顏色信息。因此，如下面將進一步詳細描述的那樣，像素134可以具有不同的光譜性質，特別是不同的顏色。因此，作為示例，空間光調制器114可以是多色或甚至全色空間光調制器114。因此，作為示例，可以提供至少兩種(優(yōu)選至少三種)不同類型的像素134，其中每種類型的像素134具有特定的濾波器性質，具有高傳輸(例如在紅色，綠色或藍色光譜范圍內)。如本文所用，術語紅色光譜范圍是指600至780nm的光譜范圍，綠色光譜范圍指的是490至600nm的范圍，藍色光譜范圍是指380nm至490nm的范圍。其他實施例，例如使用不同光譜范圍的實施例是可行的。

通過識別各個像素134并將每個信號分量分配給特定像素134，可以確定光束136的顏色分量。因此，具體地，通過分析具有不同透射光譜的相鄰像素134的信號分量，假設這些相鄰像素上的光束136的強度或多或少相同，則可以確定光束136的顏色分量。因此，通常，在該實施例或其他實施例中，評估裝置120可以適用于導出關于光束136的顏色信息至少一項，例如通過通過提供光束136的的顏色坐標(例如cie坐標)和/或提供至少一個波長。

如上所述，為了確定對象124和/或至少一個信標裝置122的至少一個縱坐標，可以使用光束的寬度w和縱坐標之間的關系，例如如上述式(3)所公開的高斯光束的關系。該公式假定光束136在位置z＝0處的焦點。從焦點的移動，即沿著z軸的坐標變換，可以導出對象128的縱向位置。

除在空間光調制器114的位置處使用波束寬度w0之外或者替代地，在至少一個光學傳感器116的位置處的波束寬度w可被導出和/或用于確定信標裝置122和/或對象124的縱向位置。因此，如上面更詳細地概述的，至少一個光學傳感器116中的一個或多個可以是像素化光學傳感器116，其允許像素計數(shù)，并且因此與前述等式類似，以允許確定多個照射像素，并因此導出其光束寬度。附加地或替代地，一個或多個光學傳感器116中的至少一個可以是fip傳感器，如上所述所公開的和在如wo2012/110924a1中更詳細地討論的那樣。因此，給定相同的照射總功率，信號s可以取決于光學傳感器116上的相應光斑148的光束寬度w。這種效果可以通過由空間光調制器114和/或任何其它調制裝置來調制光束136而顯現(xiàn)。調制可以是由調制器裝置118提供的相同的調制和/或可以是不同的調制(例如在較高頻率的調制)。因此，作為示例，至少一個信標裝置122的至少一個光束136的發(fā)射和/或反射可以以調制的方式進行。因此，作為示例，至少一個信標裝置122可以包括可以單獨調制的至少一個照射源。

由于fip效應，信號s1和/或s2可以分別取決于波束寬度w1或w2。因此，例如，通過使用上述等式(3)，可以導出光束136的光束參數(shù)，諸如z0和/或z軸(z＝0)的原點。根據(jù)這些參數(shù)，如圖1所示，可以導出對象124和/或一個或多個信標裝置122的縱坐標z。

在圖2中，符號地，以符號方式公開了調制器裝置118和解調裝置140的設置，該設置允許將m×n矩陣132的像素134的信號分量(由s11至smn表示)分離。因此，調制器裝置118可以適用于為整個矩陣132和/或其一部分產(chǎn)生一組獨特的調制頻率f11至fmn。如上所述，獨特調制頻率f11至fmn中的每一個可以包括由索引i，j指示的像素134的相應頻率和/或相應的相位，其中i＝1...m且j＝1...n。頻率f11至fmn的組都被提供給空間光調制器114，用于調制像素134且被提供到解調裝置140。在解調裝置140中，同時或隨后將獨特的調制頻率f11至fmn與要分析的相應信號s(例如通過使用一個或多個混頻器150)混合?；旌闲盘栯S后可以被一個或多個頻率濾波器(例如一個或多個低通濾波器152，優(yōu)選地具有明確的截止頻率)來濾波。包括一個或多個混頻器150和一個或多個低通濾波器152的設置通常用于鎖相分析器，并且是本領域技術人員所熟知的。

通過使用解調裝置140，可以導出信號分量s11至smn，其中根據(jù)其索引將每個信號分量分配給特定像素134。然而，應當注意，可以使用其他類型的頻率分析器，例如可以組合傅里葉分析器和/或圖2中所示的一個或多個組件，例如通過隨后使用一個和相同的頻率混頻器150和/或用于不同通道的同一低通濾波器152。

如上所述，光檢測器110的各種設置是可能的。因此，作為示例，如圖1所示的光學檢測器110可以包括一個或多個光學傳感器116。這些光學傳感器116可以相同或不同。因此，作為示例，可以使用一個或多個提供單個敏感區(qū)域138的大面積光學傳感器116。另外或替代地，可以使用一個或多個像素化光學傳感器116。此外，在提供多個光學傳感器116的情況下，光學傳感器116可以提供相同或不同的光譜性質，例如相同或不同的吸收光譜。此外，在設置有多個光學傳感器116的情況下，一個或多個光學傳感器116可以是有機的、和/或一個或多個光學傳感器116可以是無機的?？梢允褂糜袡C和無機光學傳感器116的組合。

因此，作為示例，在圖3中，給出了類似于圖1所示的設置的光學檢測器110和檢測器系統(tǒng)112的示意性設置。雖然圖1以簡化的透視圖示出了設置，但是圖3示出了檢測器110的橫截面視圖的設置。對于檢測器110的大部分細節(jié)，可以參考上面討論的潛在實施例。光學檢測器110的部件可以完全地或部分地被體現(xiàn)在一個或多個殼154中。因此，傳送裝置126、空間光調制器114、至少一個光學傳感器116和評估裝置120可以被完全或部分地封裝在相同的殼154內和/或可以完全或部分地封裝在分離的殼154內。

在圖3所示的設置中，空間光調制器114也可以是透明空間光調制器114，其可以位于傳送裝置126(例如透鏡)后面。此外，光學檢測器110可以包括體現(xiàn)為大面積光學傳感器156的一個或多個光學傳感器116。此外，至少一個光學傳感器116可以完全地或部分地被實現(xiàn)為透明光學傳感器158。此外，至少一個光學傳感器116可以完全或部分地被實現(xiàn)為有機光學傳感器160，優(yōu)選為dsc或sdsc。另外或替代地，可以提供至少一個無機光學傳感器162，優(yōu)選地是像素化的無機光學傳感器，更優(yōu)選地，是ccd芯片和/或cmos芯片。此外，可以提供至少一個非透明的光學傳感器164。

因此，在設置多個光學傳感器116的情況下，光學傳感器116可以形成光學傳感器116的堆疊166，其中至少一個光學傳感器116完全或部分地實現(xiàn)為至少部分透明的光學傳感器158并且其中至少一個光學傳感器116完全或部分地實現(xiàn)為非透明的光學傳感器164。在圖3所示的堆疊166的設置中，作為示例，在堆疊166的離光調制器114和/或對象124空間最遠的一側，定位有透明的光學傳感器164，而在透明光學傳感器164和空間光調制器114之間，定位有一個或多個透明光學傳感器158。通過使用一個或多個有機光學傳感器160作為透明光學傳感器158，例如通過使用一個或多個大面積透明dsc或sdsc，并且通過使用無機相機芯片作為透明光學傳感器164(優(yōu)選ccd和/或cmos芯片，優(yōu)選全色相機芯片)可以容易地實現(xiàn)堆疊166的這種設置。因此，如圖3所示的光學檢測器110的設置可以是照相機168的實施例，其可以用于通過)在堆疊166的遠端處的像素化光學傳感器116(優(yōu)選無機的像素化相機芯片拍攝2d圖像堆疊，并且另外通過評估信號分量和/或光束寬度來提供縱向信息(z信息)，如上面關于圖1所討論的。由此，可以實現(xiàn)3d照相機168、全彩3d相機。

在圖4中，示出了檢測器110、檢測器系統(tǒng)112和相機168的替代設置。因此，如上所述，空間光調制器114可以是透明或非透明的空間光調制器。因此，作為示例，基于液晶技術的空間光調制器114可以用作透明空間光調制器114?；蛘撸鐖D4所示，微鏡裝置可以用作反射空間光調制器114，從而使光軸128和/或光路偏轉。作為示例，圖14所示的反射空間光調制器114可以具有形狀為微鏡的像素矩陣，其適用于將光束136的相應部分朝向光學傳感器116的堆疊166傳播和/或阻擋各個部分，例如通過將這些部分引導到圖4所示的束流收集器(beamdump)170。除了這些修改之外，圖4的檢測器110和相機168的設置(包括其可選的變化)可以與圖3公開的設置相同。

在圖5至圖7中，重復了可以隔離或任意組合實現(xiàn)的圖1至圖4的設置的各種功能。因此，圖5示出了例如在圖3中給出的光學檢測器110的設置，其顯示了堆疊166中的透明光學傳感器164與多個透明光學傳感器158的組合。因此，透明光學傳感器164可以用于成像、生成對象124(未示出)的高分辨率圖像?？梢允褂枚询B166的透明光學傳感器158，如上所述，用于產(chǎn)生附加縱向位置信息(z-信息)。

在圖6所示的設置中，結合圖7所示的脈沖方案，更詳細地公開了顏色識別。因此，可以使用實施為全色空間光調制器172的空間光調制器114，例如具有像素的透明rgbtft顯示器。此外，可以使用一個或多個透明、半透明或非透明的光學傳感器116，優(yōu)選地可以是能夠提供信號分量的大面積光學傳感器156。評估裝置120(未示出)可以適用于通過它們的獨特調制頻率，即它們的頻率和/或其相位，將信號分量分配給具有不同顏色的像素134。相位分離的選擇在圖7中象征性地示出。如其中可以看出的，信號分量s可以根據(jù)它們的相位被在不同的時間t發(fā)射的紅色、綠色和藍色(r，g，b)(即具有不同的相位和)像素分離。因此，通過評估信號分量，可以識別光束136的顏色分量。

如上所述，光學檢測器110，檢測器系統(tǒng)112和相機168可用于各種其它裝置和系統(tǒng)中。因此，相機168可以用于成像，特別是用于3d成像，并且可以用于獲取靜止圖像和/或諸如數(shù)字視頻剪輯的圖像序列。作為示例性實施例的圖8示出了檢測器系統(tǒng)112，其包括至少一個光學檢測器110，例如如圖1至圖6所示的一個或多個實施例中所公開的光學檢測器110。在這方面，具體地，關于潛在的實施例，可以參考上面給出的公開。圖8還示出了包括至少一個檢測器系統(tǒng)112的人機接口(interface)174的示例性實施例，并且圖8還示出了包括人機接口174的娛樂裝置裝置176的示例性實施例。該圖還示出了包括檢測器系統(tǒng)112的跟蹤系統(tǒng)178的實施例，其適用于跟蹤至少一個對象124的位置。

該圖進一步示出了用于確定至少一個對象124的至少一個位置的掃描系統(tǒng)177的示例性實施例。掃描系統(tǒng)177包括至少一個光學檢測器110，并且還包括適用于發(fā)射至少一個光束136的光源179，該光束136被配置為用于照射位于至少一個對象124的至少一個表面上的至少一個點(例如，位于信標裝置122的一個或多個位置上的點)。掃描系統(tǒng)177被設計成通過使用至少一個光學檢測器來產(chǎn)生關于至少一個點與掃描系統(tǒng)(特別是檢測器110)之間的距離的信息的信息項。

關于光學檢測器110和檢測器系統(tǒng)112，可以參考上面給出的公開。

評估裝置120可以通過一個或多個連接器180和/或一個或多個接口而連接到光學傳感器116和調制器裝置118和/或空間光調制器112。此外，連接器180可以包括用于產(chǎn)生傳感器信號的一個或多個驅動器和/或一個或多個測量裝置。此外，評估裝置120可以完全或部分地被集成到光學傳感器116和/或殼154和/或空間光調制器114中。另外地或替代地，評估裝置120可以完全地或部分地被設計為獨立裝置。

在圖8所示的該示例性實施例中，要檢測的對象124可被設計為運動器材的物品和/或或可形成控制元件182，其位置和/或取向可由用戶184操縱作為示例，對象124可以是或可以包括球棒、球拍、球桿或任何其他運動器材和/或假體育器材的物品。其他類型的對象124是可能的。此外，用戶184自己可以被認為是對象124，其位置將被檢測。作為示例，用戶184可以攜帶直接或間接附接到他或她的身體的一個或多個信標裝置122。

如上面關于圖1的潛在選項所討論的，光學檢測器110可以適用于確定信標裝置122中的一個或多個和/或對象124中的橫向位置和縱向位置中的一個或多個。附加地或替代地，光學檢測器110可以適用于識別顏色和/或用于成像對象124。殼154內的開口186優(yōu)選地相對于檢測器110的光軸128同心地定位，優(yōu)選地限定光學檢測器110的視向188。

檢測器110可以適用于確定至少一個對象124的位置。另外，光學檢測器110可以適用于獲取對象124的圖像，優(yōu)選地是3d圖像。

如上所述，通過使用檢測器110和/或檢測器系統(tǒng)112來確定對象118和/或其一部分的位置可以用于提供人機接口174，以便提供至少一個信息項目到機器190。在圖8中示意性描繪的實施例中，機器190可以是計算機和/或可以包括計算機。其他實施例是可行的。評估裝置120可以完全或部分地實現(xiàn)為單獨的裝置和/或可以完全或部分地集成到機器180中(諸如計算機)。跟蹤系統(tǒng)178的軌跡控制器192也可以這樣做，其可以完全地或部分地形成評估裝置120和/或機器190的一部分。

類似地，如上所述，人機接口174可以形成娛樂裝置176的一部分。機器190(具體地，計算機)也可以形成娛樂裝置裝置176的一部分。因此，通過用戶184作為對象118和/或用戶184處理用作對象124的控制元件182的方式，用戶184可以將諸如至少一個控制命令的至少一項信息輸入到計算機中，從而改變娛樂功能，如控制電腦游戲的過程。

如上所述，光學檢測器110可以具有直線光束路徑(例如，在圖3的設置中)，或者可以是傾斜的、成角度的、被分流的、偏轉的或分裂的(例如在圖4所示的矩形設置中)。此外，光束136可以沿著每個光束路徑或部分光束路徑行進一次或重復單向地或雙向地。因此，空間光調制器114可以完全或部分地位于至少一個光學傳感器116的前面和/或在至少一個光學傳感器116的后面。

在圖9中，示出了光學檢測器110的替代設置，其通?？梢杂糜趫D3的設置。調制器裝置118和評估裝置120以及對象124和信標裝置122在設置中未被示出并且可以被體現(xiàn)為例如如圖3所示的那樣。

在圖9的設置中，入射光束136從左側進入光學檢測器110，向右通過，穿過至少一個可選的傳送裝置126(例如至少一個噴槍(lance))，并且以未調制的方式第一次通過透明的光學傳感器158的堆疊166。隨后，光束136撞擊空間光調制器114，如上所述，其由空間光調制器114調制。在該設置中，空間光調制器114是適用于將光束136反射回堆疊166的的反射空間光調制器。因此，在圖9中向左行進的反射光束136第二次擊中堆疊堆疊166，從而允許對象124的和/或信標裝置122的上述z檢測。

此外，如上所述，光學檢測器110可以具有被分裂成多個部分光束路徑的光束路徑。分裂光束路徑設置的第一示例性實施例在圖10中示出。再次示出了光學檢測器110而沒有調制器裝置118和評估裝置120，并且沒有對象124和信標裝置122(其可被實施為如圖3所示)。

再次，光束136通過至少一個可選的傳送裝置126來從左邊進入光學檢測器110。隨后，光束136撞擊空間光調制器114，空間光調制器114又被體現(xiàn)為反射空間光調制器，并且在這種情況下，其適用于將光束136偏轉到第一部分光束路徑194的方向中并且到第二部分光束路徑196的方向中。因此，作為示例，如上所述，反射空間光調制器114可以包括具有微反射鏡的像素矩陣，其中每個微反射鏡可以適用于將入射光束136偏轉到第一部分光束路徑194的方向中或者到第二部分光束路徑194的方向中。由此，光束136可以被分裂成沿著第一光束路徑194行進的第一部分光束198和沿著第二部分光束路徑196行進的第二部分光束200。

部分光束路徑194、196中的每一個可以限定其自己的坐標系130，其中，由于光學檢測器的設置是已知的，所以部分光束路徑194、196的這些坐標系130可以彼此相關和/或可以與光學檢測器110的公共坐標系130相關。

在至少兩個部分光束路徑194、196的每一個中，可以定位一個或多個光學元件。因此，在圖10所示的設置中，其可被稱為光束路徑164、196的w形設置，光學傳感器116的堆疊196位于第一部分光束路徑194中。因此，第一部分光束路徑194可以專用于對象124的z檢測。第二部分光束路徑196可以專用于成像，并且因此可以包含一個或多個無機光學傳感器162和/或非透明的光學傳感器164，諸如一個或更多的相機芯片。因此，作為示例，第二部分光束路徑可以包含至少一個像素化成像傳感器，特別是在成像傳感器芯片中，諸如至少一個ccd和/或cmos芯片，優(yōu)選地至少一個全色或rgbccd-或cmos芯片。

此外，可選地，一個或多個附加光學元件202、204可以位于第一部分光束路徑194內和/或第二部分光束路徑196內。因此，作為示例，附加光學元件202、204可以被適用于單獨控制部分光束198、200的強度和/或焦點和/或其他光學性質。因此，作為示例，一個或多個快門和/或一個或多個衰減器(諸如一個或多個光圈)可以是用于單獨控制例如部分光束198、200的強度。此外，一個或多個透鏡可以存在于附加光學元件202、204內。

在圖10的設置中，空間光調制器114本身用作分束元件206。附加地或替代地，其他分束元件可以用于將光束路徑208分成至少一個第一部分光束路徑194和至少一個第二光學路徑196。因此，在圖11中，示出了具有與空間光調制器114獨立的分束元件206的光學檢測器的設置。同樣，對于圖9和10，調制器裝置118、評估裝置120、對象124和信標裝置122未示出，其可以被實現(xiàn)為例如如圖3和/或4所示。

再次，在圖11中，光束136通過至少一個傳送裝置126、沿著光軸和/或光束路徑208傳播而從左側進入光學檢測器110。隨后，通過一個或多個光束分裂元件206(例如，一個或多個棱鏡、一個或多個半透明反射鏡或一個或多個二向色鏡)，光束136被分裂成沿著第一部分光束路徑194行進的第一部分光束198和沿著第二部分光束路徑196傳播的第二部分光束200。在該實施例中，空間光調制器被描繪為反射空間光調制器，其使第一部分光束198朝向光學傳感器116的堆疊而偏轉。然而，可選地，如圖3的設置，可以使用透明空間光調制器114，從而使第一部分光束路徑194呈直線。或者，再次，如圖9所示的設置可以用于第一部分光束路徑194。

如在圖10的設置中，在第二部分光束路徑196中，可以定位至少一個非透明的光學傳感器164，該光學傳感器諸如為成像傳感器，更優(yōu)選為ccd和/或cmos芯片，更優(yōu)選地，為全色或rgbccd或cmos芯片。因此，如在圖10的設置中，第二部分光束路徑196可以專用于成像和/或確定x和/或y坐標，而第一部分光束路徑194可專用于確定z坐標，其中，在本實施例或其它實施例中，仍然可以在第一部分光束路徑194中存在x-y-檢測器。同樣，如在圖10的設置中，單獨的附加光學元件202、204可以存在于部分光束路徑，194、196中。

在圖12中，示出了根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器110和/或檢測器系統(tǒng)112在汽車系統(tǒng)中的潛在應用位置。對于潛在的應用，可以參考上面給出的公開內容。

因此，在圖12中，作為汽車系統(tǒng)中的潛在用途的示例性實施例，以簡化的透視圖示出了汽車210。其中，示出了光學檢測器110和/或檢測器系統(tǒng)112的各種潛在位置，其可以單獨使用或以任意組合使用。

因此，一個或多個光學檢測器110可以用在汽車210的擋風玻璃212的區(qū)域中，諸如圍繞擋風玻璃212和/或甚至在擋風玻璃212內的各種位置，例如用作雨水傳感器。

此外，可以存在在汽車210的前部214的區(qū)域中的一個或多個光學檢測器110。這些光學檢測器110可以用作頭燈216和/或保險杠218中的傳感器。類似地，雖未示出，一個或多個光學檢測器110可以存在于后部保險杠和/或背光中的傳感器中。因此，一個或多個光學檢測器110可以用作距離傳感器和/或用于其他輔助應用，例如上面列出的一個或多個應用。因此，作為示例，車道偏離警告可以被命名為一個或多個光學檢測器110的潛在應用。

此外，一個或多個光學檢測器110可以存在于車210的側部區(qū)域220中。因此，一個或多個光學檢測器可以存在于乘客門222處或附近，例如為了避免門與結實對象的碰撞。

此外，一個或多個光學檢測器110可以存在于車210的頂部224上和/或后部226。因此，類似于前部214中的傳感器，后部部分226的一個或多個光學檢測器110可以用作距離傳感器，例如用于停車輔助。

在圖13和14中，示出了本發(fā)明的又一個實施例，其利用將空間光調制器114的像素134的矩陣132細分成超像素。其中，圖13示出了光學檢測器110的設置，而圖14示出了使用光學檢測器110的方法和光學檢測方法的流程。以下將對這兩圖進行說明。

在該示例性實施例中，就硬件而言，光學檢測器110通常被設置為如在圖10所示的示例性實施例。因此，關于設置的細節(jié)，可以參考上述圖10的描述。因此，在設置(特別是w形設置)中使用分裂光束路徑。然而，應當注意，其他設置是可行的，諸如圖11所示的分裂光束路徑設置或在圖3,4或9的實施例中示出的非分裂光束路徑設置。

如上所述，光學檢測器110包括光學傳感器116的堆疊166，其單獨地或共同地用作用于z檢測的至少一個fip傳感器228，即用于確定至少一個對象124的至少一個z坐標。在該實施例中，堆疊166被布置在第一部分光束路徑194中。此外，光學檢測器110例如在第二光束路徑196中包括圖像傳感器230，其可以是像素化光學傳感器116且其也可以被稱為圖像檢測器或成像裝置。作為示例并如上所述，圖像傳感器230可以是或可以包括一個或多個ccd和/或cmos傳感器，例如單色ccd和/或cmos傳感器、多色ccd和/或cmos傳感器或全色ccd和/或cmos傳感器。因此，通過使用至少一個fip傳感器228，可以確定由光學檢測器110檢測到的至少一個對象124的至少一個縱坐標或z坐標是可能的，而通過使用至少一個圖像傳感器228，至少一個對象124的2d成像是可能的。

在圖13所示的示例性設置中，包括由o1和o2表示的兩個對象的場景被光學檢測器110捕獲。從圖14可以看到，在第一方法步驟232中，通過使用至少一個圖像傳感器228捕獲了2d圖像234。在隨后的方法步驟中(被稱為圖14中的方法步驟236)，在2d圖像234中檢測到兩個或更多個區(qū)域。因此，對應于圖13中的對象o1和o2，可以在2d圖像234中限限定兩個或更多個區(qū)域，其由r1和r2表示。此外，可選地，可以限定由r0表示的背景區(qū)域。如圖13中的x1，y1，x2，y2或圖14的步驟236中的x，y所示，可以通過確定它們在2d圖像234中各自的橫向坐標或坐標范圍來限定區(qū)域。因此，圖像傳感器230可以用作橫向光學傳感器。對于限定區(qū)域的潛在技術，可以參考上述算法。作為示例，可以通過檢測強度或顏色的梯度來檢測區(qū)域r1和r2的邊界。如圖13所示，區(qū)域的檢測可以發(fā)生在至少一個評估裝置120內，評估裝置120可提供具有用于圖像識別和/或圖像分析的適當?shù)能浖闹辽僖粋€數(shù)據(jù)處理裝置。

在另一步驟中，由圖14中的附圖標記238表示，將超像素分配給區(qū)域。為此，空間光調制器114的像素134被限定為與2d圖像234中的區(qū)域r0、r1和r2相對應。因此，由于已知的傳輸性質，光束136或部分光束200的哪些分量在撞擊圖像傳感器230的對應像素之前通過哪個像素134通常已知的或通?？梢源_定的。因此，可以使用已知或可確定的關系，例如，可以是空間光調制器114和圖像傳感器230的像素之間的計算分析關系或經(jīng)驗或半經(jīng)驗關系。

通過限定在圖13中稱為s0、s1和s2的超像素，可以將如圖13中的f0，f1和f2所示的獨特的調制頻率分配給相應的超像素。向超像素分配獨特調制頻率的步驟由圖14中的附圖標記240表示。隨后(圖14中的步驟242)，以其對應的獨特調制頻率來調制超像素。因此，利用分配給各個超像素的對應的獨特調制頻率來調制超像素的每個像素134。此外，子調制，(即每個超像素的細分，并向細分分配附加調制，是可能的。

此外，在圖14的步驟244中，發(fā)生一個或多于一個或甚至所有超像素的z檢測。為此，使用用作fip傳感器228的至少一個光學傳感器116，因為通過使用該光學傳感器確定縱坐標，其也可以被稱為縱向光學傳感器。因此，作為示例并且如圖13所示，可以使用堆疊166。通過使用f0、f1和f2作為解調頻率，并且通過分別評估與這些解調頻率相對應的信號分量，以頻率選擇的方式解調堆疊166的至少一個信號，以便確定z坐標。因此，例如，可以為對象o1和o2確定z坐標z1和z2。由此(圖14中的步驟246)，可以通過組合在步驟236中生成的橫向坐標與在步驟244中確定的縱向坐標，來生成由光學檢測器110捕獲的場景的3d圖像或該場景的一部分(諸如其中包括的一個或多個對象124的一部分)。因此，作為示例，對于每個對象124或對于包括在場景內的對象124中的一個或多個，橫向坐標或坐標范圍x1、y1、x2、y2可以是與對應的z坐標z1和z2組合，從而生成對象o1和o2的3d坐標(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)。再次，步驟244和/或246可以由至少一個評估裝置120進行。

如本領域技術人員顯而易見的，圖13和圖14所示的設置和方案簡單地表示3d成像的簡化方式。更復雜的場景可以被光學檢測器110捕獲。此外，可以使用如圖13中示意性描繪的更復雜的對象124，諸如本身包括多個部件或組件的對象124。這些部件本身是至少一個對象112的組件，可以被認為是對象112，因此它們的2d圖像可以被限定為2d圖像234中的分離區(qū)域。因此，可以向這些對象部分分配單獨的超像素。

此外，如圖14中的附圖標記248所示，圖14所示的過程，整個或部分地，可以迭代地進行該過程。因此，作為示例，可以發(fā)生區(qū)域和/或超像素的精細化，例如在步驟244中在一個超級像素內檢測到大范圍的z坐標的情況下。因此，檢測一個區(qū)域和/或超級像素的大范圍的z坐標可以指示相應的對象124具有沿著z軸的深度。因此，對應的區(qū)域和/或超級像素可以被細化或細分為多個區(qū)域和/或超像素。作為示例，對應于球形對象o2的區(qū)域r2可以被細分成兩個或更多個同心環(huán)形區(qū)域，以便完全識別該球形對象的深度。這種細化(refining)248可以發(fā)生用于包含在場景中的組件或一個或多個對象或者用于整個場景。因此，檢測過程可以以簡化的設置和簡化的辦法開始，例如使用少數(shù)區(qū)域和/或超像素，隨后進行一次或多次迭代以細化發(fā)現(xiàn)并獲得用于包含在場景中的一個、多于一個或甚至所有對象的更詳細的信息。

在圖15和圖16中，與根據(jù)本發(fā)明的光學檢測器110一起說明對象跟隨原理。因此，通過使用例如如參照圖13所述的設置中的圖像傳感器230，來拍攝圖像234。在圖15所示的示例性實施例中，圖像可以是人的頭部或臉部的圖像。在圖16所示的實施例中，圖像可以是交通中的場景，例如在高速公路上的車輛中的前置攝像機的視場中。

在圖像234內，通過使用適當?shù)膱D像識別算法和/或通過使用特定訓練，可以識別一個或多個對象。作為示例，可以識別由圖15中的o1和o2標記的眼睛。類似地，可以識別在圖15中由o3標記的臉部區(qū)域。在圖16的交通場景中，可以識別各種車輛o4-o6。另外或替代地，可以識別道路標志o7、o8，例如指示速度限制的道路標志和/或指示到道路上各個城市的距離的道路標志。這些對象o1-o8各自可以在圖像234中分配至相應的區(qū)域r1-r8，其中，這些區(qū)域可以是圖像234內的各種形狀的簡化的幾何模式，諸如框、矩形或正方形。

如上面參考圖13所解釋的，這些區(qū)域r1-r8中的每一個可被分配給空間光調制器114的對應的超像素。因此，代替分析整個圖像234，圖像分析可以被減少到跟隨或追蹤對象o1-o8。為此，可以通過檢索用于分配給至少一個區(qū)域(或者，僅在本實施例中，區(qū)域r1-r8)的至少一個頻率的z坐標，來追蹤與區(qū)域r1-r8相對應的超像素。對于每個對象，可以確定距離。在諸如正在拍攝場景的攝像機電影的一序列圖像中，在一序列圖像中的多個圖像或每個圖像中，可以檢測一個或多個感興趣的對象，隨后將一個或多個超像素分配給這些對象并確定僅對這些對象的z-坐標和/或距離，通過使用縱向光學傳感器，特別是fip傳感器228。

在圖17和18中，示出了光學檢測器110和/或相機168的替代設置。同樣，對于圖11中的設置，入射光束136被分成多個部分光束。在圖17的實施例中，示出了光學檢測器110，其也可以用作相機168的示例性實施例。沿著光學檢測器110的光軸128行進的入射光束136撞擊第一光束分裂元件250，該第一光束分裂元件適用于將第一部分光束252從主光束254分離。第一部分光束252可以具有與主光束254相比顯著更低的強度，因為第一部分光束252用于通過諸如ccd和/或cmos芯片的成像裝置256來觀察對象的目的，其中，光束136源于該對象，如圖11的實施例所示。作為示例，第一部分光束252可以具有小于主光束254的一半的強度。作為示例，第一分束元件250可以按照10比90的比率來分開入射光束136。為此，第一分束元件250的透明度和/或積第一分束元件的整個表面積可以被調整。

第一部分光束252可以被各種光學元件修改。作為示例，在第一分光束路徑258中，在第一分束元件250和成像裝置256之間，可以定位至少一個光圈260和/或至少一個傳送裝置126(諸如至少一個透鏡系統(tǒng)262)。其他實施例是可行的。

主光束254沿著光軸128繼續(xù)行進并與第二分束元件264相遇。作為示例，第二分束元件264可以是或可以包括分束器立方體(beam-splittercube)，優(yōu)選地是偏振分束器立方體。第二分束元件264將主光束254分成沿著第二部分光束路徑268行進的第二部分光束266和沿著第三部分光束路徑272行進的第三部分光束270。第二部分光束266擊中圖17中稱為slm1或dlp1的第一空間光調制器114。類似地，第三部分光束270擊中圖17中稱為slm2或dlp2的第二空間調制器114。在本具體實施例中，第一和第二空間光調制器具體地可以是反射空間光調制器，特別是基于dlp技術的反射空間光調制器。其他類型的空間光調制器是可行的。通過第一和第二空間光調制器，第二和第三部分光束266和270分別沿著第二和第三部分光束路徑268和272背向反射，以形成背向反射的部分光束274和276。第二分束元件264、后反射的部分光束274、276被重新聯(lián)合以形成沿著第四部分光束路徑280向著光學傳感器116的堆疊166行進的公共光束278，該光學傳感器可以作為用于確定光束136朝向光學檢測器110行進的對象的z坐標的縱向光學傳感器。

在重新組合以形成公共光束278之前，部分光束266、270可以進行各種操作。因此，通常，部分光束266可以具有垂直于圖17的平面的偏振。通過使用第一半波片282，部分光束266的偏振可以轉變?yōu)閳D17的視圖平面。slm1的背向反射可以再次轉動該部分光束266的偏振方向，使得背背向反射的部分光束274可以再次具有垂直于圖17中的視圖的平面的偏振。然而，第一半波片282再次將偏振轉變成圖17的視圖平面，從而允許背向反射的部分光束274朝向堆疊堆疊166傳輸。

類似地，第三部分光束270在通過偏振分束器立方體264之后具有平行于圖17的平面的偏振。在通過第二半波片284之后，在slm2處的背向反射之后，再次通過第二半波片284，背向反射的第三部分光束276具有垂直于圖17中的平面視圖的偏振，并且因此被第二分束元件264偏轉朝向堆疊166。因此，背向反射的部分光束274、276都朝向堆疊堆疊166偏轉并且可以形成公共光束278。

此外，如圖17所示，各種類型的傳送裝置126可以位于第二和第三部分光束路徑268和272內，例如一個或多個透鏡。其他實施例是可行的。

第一和第二空間光調制器slm1、slm2可以適用于以相同的方式或以不同的方式調制部分光束266、270。因此，通常，在使用多個空間光調制器114的情況下，例如，在圖17的實施例中，可以以同步的方式驅動多個空間光調制器114。然而，其他操作模式是可行的。

如圖17所示的設置意味著各種優(yōu)點。因此，該設置通常利用以下事實：通常，與使用fip傳感器來檢測z坐標相比，對于成像裝置256，通常需要較少的光。因此，為了成像裝置256的目的，通過使用第一分束元件250，入射光束136的10％或類似的能量或強度可以被分離出來。90％或類似的較大量的入射光束136可以朝向諸如fip的縱向光學傳感器繼續(xù)。

通常，光束136朝向光學檢測器110行進的對象的照片應該與空間光調制器slm1、slm2對準。然而，反射空間光調制器的大多數(shù)商業(yè)版本，例如dlp芯片，通常不是設計用于直背向反射，而是用于在一定角度下的背向反射。因此，可能需要使用允許在不垂直于光軸的每個空間光調制器slm1、slm2上進行對焦圖像的不對稱透鏡系統(tǒng)。在提及“背反射”時，應包括這些選項。

應當注意，圖17的實施例中所示的各種想法可以以任意方式組合。因此，通常，為了通過至少一個成像裝置256進行成像的目的，分裂入射光束136的少要部分的想法可以獨立于使用多個空間光調制器114的想法和/或可以獨立于主光束254的進一步處理而使用。類似地，可以使用可以完全或部分為透射或反射空間光調制器114的多個空間光調制器114的想法可以獨立于通過使用至少一個成像裝置262來成像的想法和/或獨立于通過空間光調制器slm1、slm2重新結合部分光束266、270的想法來使用。此外，應當注意，各種附加光學元件可以存在于圖17的設置，諸如一個或多個附加的傳送裝置126。因此，如圖17所示，附加傳送裝置126(例如附加透鏡系統(tǒng))可以位于堆疊166的前面此外。再者，圖17所示的光學元件可以完全或部分地具有非反射性質，例如使用一個或多個抗反射涂層。因此，作為示例，半波片282、284每個可以具有適當?shù)姆婪瓷渫繉樱瑐鬏斞b置126也如此。

此外，可以使用涉及成像裝置的圖17的設置的修改以及諸如圖10和11所示的設置的使用一個或多個更多成像裝置的其它設置。因此，通常，圖10、11和17中所示的ccd/cmos器件通?？梢杂善渌愋偷某上裱b置替代，例如紅外相機，例如紅外相機、熱成像相機。因此，除了作為附圖所示的成像裝置的替代方案之外，還可以使用紅外相機來記錄熱輻射和/或為了將深度圖像與紅外或熱信息組合。熱像攝影機通?？梢酝ㄟ^使用依賴于波長的光束分離元件而被集成到光學系統(tǒng)中。因此，作為示例，通過使用波長選擇性分束元件(例如紅外分束器或熱板)將紅外線部分光束與入射光束136分離，可以將紅外相機或熱成像照相機集成到光學檢測器110中。光學檢測器110的這種設置通常可用于跟蹤諸如游戲應用的生物。關于圖10、11和17所討論的相同的修改也可以應用于本發(fā)明的其他設置，諸如如圖18所示的光學檢測器110的設置，這將在下面討論。

在圖18中，示出了圖10的光學檢測器的設置的修改。因此，通?？梢詤⒖忌鲜鰣D10的公開內容。因此，基于圖10的w形設置，圖18的設置包含位于第一和第二部分光束路徑194、196內的額外的反射元件286、288。因此，第一和第二部分光束198、200可以被這些反射元件286、288偏轉，反射元件286、288可以是或可以包括一個或多個反射鏡。因此，在光學檢測器110的光學設置中，包含在諸如202、204的可選的附加光學元件內的透鏡系統(tǒng)通常需要一些相當大的空間。然而，在大多數(shù)商業(yè)反射空間光調制器114中，反射角度是有限的并且相當小。因此，將入射光束的透鏡系統(tǒng)放置在靠近透鏡系統(tǒng)的位置可以位于堆疊166的前面和/或在成像裝置256的前方，并且這在圖10的設置中可能不可行。通過使用附加的反射元件286、288，可以獲得額外的空間，用于將附加光學元件202、204特別地放置在諸如fip傳感器的縱向光學傳感器的前面和/或在前面的成像裝置256。

具體地，至少一個反射元件286、288可以包括至少一個反射鏡。至少一個反射鏡可以是少一面平面鏡或可以包括至少一面平面鏡。另外或替代地，至少一個反射元件286、288也可以包括諸如一個或多個凸面和/或凹面鏡的一個或多個彎曲反射鏡。因此，一個或多個透鏡可以被一個或多個彎曲鏡替代。因此，光學檢測器110甚至可以通過曲面鏡來代替一個或多個透鏡，為了節(jié)省額外的空間，每個反射元件286、288可以具有聚焦性質，以便將部分光束198、200分別聚焦到縱向光學傳感器堆疊166和/或成像裝置256上。

在圖19中，示出了要用作光場照相機的光學檢測器110的示意性設置?；旧希瑘D19所示的設置可以對應于圖3或圖4所示的一個或多個實施例或本文所示的任何其它實施例。光學檢測器110包括至少一個光學檢測器的堆疊166和110的空間光調制器114，其優(yōu)選地是大面積光學傳感器156，更優(yōu)選地是透明光學傳感器158。作為示例，可以使用有機光學傳感器160(例如有機太陽能電池，特別是sdsc)。此外，光學檢測器110可以包括適用于成像對象124的至少一個傳送裝置126(諸如至少一個透鏡或透鏡系統(tǒng))。適用于另外，光學檢測器110可以包括至少一個成像裝置256，例如ccd和/或cmos成像裝置。

如上所述，本文所示實施例中的光學檢測器110適合用作光場照相機。因此，從圖19中用a、b和c符號表示的各種對象124傳播的光束136被傳送裝置126聚焦成圖19中用a'、b'和c'表示的相應圖像。通過使用光學傳感器116的堆疊，結合空間光調制器114的上述動作，可以捕獲三維圖像。因此，具體地，在光學傳感器116是fip傳感器的情況下，即傳感器信號取決于光子密度的傳感器，可以通過評估相鄰光學傳感器的傳感器信號來確定每個光束136的焦點。因此，通過評估堆疊166的傳感器信號，可以確定各種光束136的光束參數(shù)，例如，焦點位置，擴展參數(shù)或其他參數(shù)。因此，作為示例，每個光束136和/或一個或多個感興趣的光束可以根據(jù)其光束參數(shù)而被確定，并且可以由參數(shù)表示和/或矢量表示來表示。因此，由于傳送裝置126的光學性質和性質是已知的，所以一旦通過使用堆疊166來確定光束136的光束參數(shù)，則包含對象124的由光學檢測器110捕獲的場景可以是由一組簡化的光束參數(shù)表示。對于圖19所示的光場照相機的更多細節(jié)，可以參考上面給出的各種可能性的描述。

此外，如上所述，光學傳感器的堆疊166的光學傳感器116可以具有不同的波長靈敏度。因此，除了可選的成像裝置256之外，堆疊166可以包括兩種類型的光學傳感器116。這種可能性在圖20中示意性地示出。其中，光學傳感器116的第一類型290和第二類型292被提供在堆疊166中。如圖20所示，第一類型290和第二類型292的光學傳感器116具體可以沿著光軸128以交替方式布置。第一類型290的光學傳感器116可以具有諸如第一吸收光譜的第一光譜靈敏度。例如，諸如由第一染料限定的第一吸收光譜，而第二類型292的光學傳感器116的光譜靈敏度可具有不同于第一光譜靈敏度的諸如第二吸收光譜的第二光譜靈敏度，例如由第二染料限定的第二吸收光譜。通過評估這兩種類型的光學傳感器116的傳感器信號，可以獲得顏色信息。因此，除了可以導出的波束參數(shù)之外，如上參考圖19所解釋的，兩種或更多種類型的光學傳感器116允許導出附加的顏色信息，例如用于導出全色三維圖像。因此，作為示例，可以通過將不同顏色的光學傳感器116的傳感器信號與存儲在查找表中的值進行比較來導出顏色信息。因此，通過實現(xiàn)如圖20所示的顏色識別，圖19的設置可以被實現(xiàn)為全色或多色光場照相機。

如上所述，光學檢測器110還可以包括一個或多個飛行時間檢測器。這種可能性如圖21所示。光學檢測器110首先包括至少一個slm檢測器294，其包括slm114和光學傳感器116的堆疊166，可選地包括成像裝置256。關于slm檢測器294的可能的設置的細節(jié)，可以參考例如在圖3或圖4中所示的實施例或光學檢測器110的其他實施例。基本上，如上所述的光學檢測器110的任何設置也可以在圖21所示的實施例的上下文中使用。

此外，光學檢測器110包括至少一個飛行時間(tof)檢測器296。如圖21所示，tof檢測器296可以連接到光學檢測器110的評估裝置120，或者可以設置有單獨的評估裝置。如上所述，tof檢測器296可以通過如圖21所示的發(fā)射和接收脈沖298來適用于確定光學檢測器110與對象124之間的距離(或者換句話說，沿光軸128的z坐標)。

至少一個可選的tof檢測器296可以以各種方式與至少一個slm檢測器294組合。因此，作為示例并且如圖21所示，至少一個slm檢測器294可以位于第一部分光束路徑300中，并且tof檢測器296可以位于第二部分光束路徑302中。部分光束路徑300、302可以由至少一個分束元件304分離和/或組合。作為示例，分束元件304可以是波長中立的分束元件304，例如半透明鏡。另外或可選地，可以提供波長依賴性，從而允許分離不同的波長。作為備選，或者除了圖21所示的設置之外，還可以使用tof檢測器296的其他設置。因此，slm檢測器294和tof檢測器296可以排列成一行，例如通過將tof檢測器296布置在slm檢測器294之后。在這種情況下，優(yōu)選地，在slm檢測器294中不設置透明的光學傳感器164。再次，作為替代或另外，tof檢測器296還可以獨立于slm檢測器294布置，并且可以使用不同的光路，而不組合光路。各種設置是可行的。

如上所述，tof檢測器296和slm檢測器294可以以有益的方式組合，用于各種目的，例如用于解決歧義，用于增加其中可以使用光學檢測器110的天氣條件的范圍，或者為延伸對象124和光學檢測器110之間的距離范圍。為了進一步的細節(jié)可以參考上面的描述。

在圖22中，示出了圖18的光學檢測器110和相機168的實施例的修改。該設置廣泛地對應于圖18的設置，因此對于大多數(shù)部件，可以參考圖18的描述。光束136可以經(jīng)由可以形成傳送裝置126的一部分的第一透鏡306進入檢測器110。作為示例，在該實施例中以及其他實施例中的檢測器110可以包括罩殼308，并且第一透鏡306可以形成入射透鏡。

經(jīng)過第一透鏡306，可選地，如圖17的設置中，成像部分光束310可以由分束元件206分離，分束元件206在這種情況下可以形成第一分束元件250。成像部分光束310可以由至少一個成像裝置256分析，如圖17所示，具有或不具有附加透鏡。在這方面，可以參考上面圖17的描述。

如圖18所示，由第一分光元件250傳輸?shù)氖Ｓ嘀鞴馐?36被反射空間光調制器114分成第一和第二部分光束198、200，第一和第二部分光束198、200分別沿著第一和第二部分光束路徑194、196傳播。

與圖18的設置相比，圖22所示的實施例中的第一和第二部分光束路徑194、196的光學設置略微修改。因此，首先，兩個部分光束路徑194、196可以包含配置為fip傳感器的光學傳感器116(即具有上述fip效應的傳感器)，。如上所述，可以通過分裂成像部分光束310并且通過使用成像裝置256來分析現(xiàn)場來進行成像功能。因此，可選地，大面積光學傳感器116可以是用在部分光束路徑194、196。

通常，透明光學傳感器158比透明光學傳感器164更不敏感。圖22所示的檢測器110的設置允許例如通過僅使用一個透明光學傳感器158來減少透明光學傳感器158的數(shù)量。因此，在圖22所示的示例性實施例中，在第二部分光束路徑196的末端，放置有諸如非透明的fip傳感器的非透明的光學傳感器164。在第一部分光束路徑194的端部，可以放置光學傳感器116的組合，其具有一個透明光學傳感器158，后面是非透明的光學傳感器164。透明光學傳感器158和非透明光學傳感器164可以是體現(xiàn)為fip傳感器。因此，圖22的設置可以僅包含一個透明光學傳感器158。

通常，最優(yōu)選地，諸如dlp的反射空間光調制器114和光學傳感器116兩者被定向為在其各自的位置垂直于入射光束136，即被定向為垂直于局部光軸和/或被定向為垂直于入射光的主要方向。這通常是由于僅一個焦平面的圖像應該被空間光調制器114反射和/或應由至少一個光學傳感器116檢測。然而，這種優(yōu)選的設置通常受空間光調制器140的偏轉角通常相當小的技術挑戰(zhàn)的阻礙。因此，作為示例，dlp相對于光軸128的偏轉(例如圖22中的角度α或β)通常為10°至20°的范圍。然而，該約束通常不允許將空間光調制器114和光學傳感器160兩者垂直于局部(local)光軸放置。

為了克服技術挑戰(zhàn)，一般地，在本實施例或其他實施例中，具體來說具有w形波束路徑的實施例中，可以使用適用于提供適當?shù)钠D和/或光束成形的附加的光學元件202、204。具體地，如圖22所示，非對稱透鏡312可以用在第一和第二局部光束路徑194、196中。這些不對稱透鏡312相對于局部光軸是不對稱的，因此朝向入射光束傾斜，從而偏轉光。因此，不對稱透鏡312的在平面和部分光束路徑194、196的端部處的光學傳感器116的平面不一定是平行的。因此，通常，在圖22所示的實施例以及本發(fā)明的其它實施例中，可以使用垂直于局部光軸的一個或多個對稱透鏡和/或向局部光軸傾斜的一個或多個非對稱透鏡軸。

因此，圖22所示的設置提供了幾個優(yōu)點。因此，首先，通過使用非對稱透鏡312，可以克服由典型dlp的小偏轉角引起的上述設計約束。此外，由于考慮了兩個方向上的偏轉，該設置減少了透明光學傳感器158的數(shù)量并且改善了由空間光調制器114反射的光的使用。額外的鏡的使用和垂直于光軸128的反射空間光調制器114的定位允許使用各種各樣的光學元件和傳送裝置126，例如透鏡系統(tǒng)、物鏡或其他光學元件，具體地，用于成形入射光束136。

如圖18或22所示的光學檢測器110和照相機168的設置可進一步以各種方式進行修改，其中一些將參照圖23進行說明。在該圖中，描繪了廣泛地對應于圖22的光學檢測器110和相機168的設置。而且，該實施例包括幾個可選的修改。

因此，首先，部分光束路徑194、196中的傳送裝置126和/或附加光學元件202、204可以包含附加的和/或替代的光學元件。因此，作為示例，場透鏡314可以被放置在空間光調制器114的前面，例如，其在dlp的前面。通過使用該場透鏡314，空間光調制器114上的圖像可以被修改，和/或可以修改或校正空間光調制器114上的圖像的大小和/或光斑的大小。

作為設置的附加或替代修改，可以修改反射元件286、288。因此，個可以具體地被實施為鏡的這些反射元件286、288中的一個或兩個可以是平坦和平面的反射元件。備選地，這些反射元件286、288中的一個或兩個可以是非平面的或彎曲的。因此，這些反射元件286、288中的一個或兩個可以包括一個或多個彎曲鏡316。由此，可以修改部分光束198、200的光束性質，例如通過聚焦和/或散焦這些部分光束198、200。

此外，附加地或替代地，如上所述，附加光學元件202、204可以包含一個或多個孔或光圈。這包括使用所謂的倒置孔(invertedaperture)的可能性。如本文所使用的，倒置的孔是包括除了簡單的孔形開口之外的一個或多個開口的孔。具體地，如圖23所示，可以在部分光束路徑194、196中設置一個或多個倒置的孔318，其阻擋部分光束198、200的中心部分。具體地，部分光束198、200的該中心部分可能不被聚焦，因此可能不適用于給出深度信息，并且因此可能不會對獲得關于縱坐標的信息有貢獻。因此，部分光束198、200的這一部分可以通過使用一個或多個反向孔318而被阻擋。應當注意，可以使用其它類型的孔來阻擋光束136或源自光束136的一個或多個部分光束的不期望的部分。

如上所述，在一些實施例中，優(yōu)選的是，至少一個光學傳感器116包括2×n個傳感器像素的陣列。因此，這些類型的像素化光學傳感器116可以提供關于信號的制造和/或評估的優(yōu)點。具有2×4傳感器像素320的光學傳感器116的實施例的示例在圖24中示出。對于光學傳感器116的一般設置，作為示例，可以參考wo2012/110924a1的例如對圖2和相應的描述，和/或wo2014/097181a1的如對圖4a和相應的描述。

在圖24中，僅示出了光學傳感器116的層設置的透明第一電極322，其作為示例由諸如氟化氧化錫的透明導電氧化物(tco)制成。第一電極322被分成多個電極區(qū)域324，例如通過激光模式構圖和/或通過使用光刻技術。電極區(qū)域324形成2行和4列的陣列，即在該示例中為2×4陣列。本領域技術人員將會認識到，可以使用不同數(shù)量的列，例如2、3、5、6、7或更多列。每個電極區(qū)域324可以通過電接觸326接觸，使得第一行和第二行從相對側電接觸，其中，電接觸326位于光學傳感器116的外邊緣處。

第一電極322和電極接觸326可以沉積在諸如玻璃基板的透明基板上。在第一電極322的頂部，光學傳感器116的其余層可以例如通過使用上述文獻wo2012/110924a1和/或wo2014/097181a1中的一個或兩個中公開的方法和/或材料和/或本文公開的任何其它方法或材料來沉積。此外，如上述一個或兩個所述文獻中也公開的，光學傳感器116也可以被封裝。剩余層中的可忽略的交叉電開啟常防止相鄰傳感器像素320之間的串擾。因此，光學傳感器116的層設置可以包含共同的頂部電極或第二電極(未示出)，例如銀電極，其全部接觸傳感器像素320。附加地或替代地，兩個或更多個或甚至所有傳感器像素320可以由單獨的頂部電極或第二電極接觸。

具有諸如2×n陣列的傳感器像素320陣列的光學傳感器116特別適用于本發(fā)明所公開的裝置，諸如用于slm相機的各種原因：

(1)slm攝像機可以以不同的頻率調制每個深度區(qū)域。在高頻下，fip信號變弱。因此，可以僅使用有限數(shù)量的頻率，從而可以使用深度點。如果傳感器被分成傳感器像素，則可以檢測到的可能深度點的數(shù)量與傳感器像素的數(shù)量相乘。2個傳感器像素導致深度點數(shù)量的兩倍。

(2)與普通相機相反，傳感器像素的形狀通常與圖片的外觀無關。

(3)當使用較小的傳感器(或傳感器像素)時，頻率范圍得到改善。在小的傳感器像素中，可以感測到比在大的傳感器像素中更多的頻率(深度點)。

在圖25中，示出了包括至少一個調制器組件328的光學檢測器110的實施例的設置。該設置廣泛地對應于圖11的設置，因此對于大多數(shù)部件，可以參考圖11的描述。再次，在圖25中，光束136通過至少一個傳送裝置126從左邊進入光學檢測器110，沿著光軸和/或光束路徑208傳播。隨后，通過一個或多個分束元件206，例如，一個或多個棱鏡，一個或多個半透明鏡或一個或多個二向色鏡，光束136被分裂成沿著第一部分光束路徑194行進的第一部分光束198和沿著第二部分光束路徑196傳播的第二部分光束200。

第一部分光束198可以行進到調制器組件328。在該實施例中，空間光調制器114被描繪為反射空間光調制器，其將第一部分光束198朝向光學傳感器116的堆疊來偏轉。調制器組件328包括調制器裝置118。調制器裝置118可以適用于周期性地以不同的獨特調制頻率來控制空間光調制器114的至少兩個像素134。光檢測器110包括進行頻率分析的評估裝置120，以便確定用于獨特調制頻率的傳感器信號的信號分量。

如在圖11的設置中，在第二部分光束路徑196中，至少一個非透明的光學傳感器164可以被定位，其諸如成像傳感器，更優(yōu)選ccd和/或cmos芯片，更優(yōu)選地是全色或rgbccd或cmos芯片。因此，如在圖11的設置中，第二部分光束路徑196可以專用于成像和/或確定x和/或y坐標，而第一部分光束路徑194可以專用于確定z坐標，其中，仍然在本實施例或其他實施例中，x-y檢測器可以存在于第一部分光束路徑194中。同樣，如在圖11的設置中，單獨的附加光學元件202、204可以存在于部分光束路徑194、196內。

調制器裝置118包括適用于接收至少一個圖像331的至少一個接收裝置330。在圖26a中，描繪了圖像331的示例。圖像331可以包括圖像段333。調制器裝置118包括適用于限定在圖像331內的至少一個圖像段333的至少一個圖像段限定裝置332、灰階值適用于將至少一個灰階值分配每個圖像段333的灰階值分配裝置334、灰階值適用于將像素矩陣132的至少一個像素134分配給每個圖像段333的至少一個像素分配裝置336、適用于將獨特的調制分配給每個灰階值(其被分配給至少一個圖像段333)至少一個頻率分配裝置338以及至少一個控制裝置340，該至少一個控制裝置340適用于使用被分配給至少一個圖像段333的獨特調制來控制被分配給至少一個圖像段333的像素132的矩陣的至少一個像素134控制裝置。接收裝置330、圖像段限定裝置332、灰階值分配裝置334、像素分配裝置336和頻率分配裝置338中的一個或多個可以全部地或者部分地包括以下：存儲器裝置、處理器、如fpga、dlpc、cpld、asic或vlsi-ic的可編程邏輯。

調制器裝置118適用于進行控制至少一個空間光調制器114的像素的方法。在圖27中示出了控制至少一個空間光調制器114的像素的方法的示例性實施例。在被稱為方法步驟342的方法步驟a)中，接收至少一個圖像331。例如，圖像331可以由透明的光學傳感器164提供。調制器裝置118可以包括適用于緩沖圖像331的至少一個圖像緩沖器346。方法步驟a)可以由接收裝置330進行。

在被稱為方法步驟344的方法步驟b)中，在圖像內限定至少一個圖像段333。方法步驟b)可以由圖像段限定裝置332進行。在被稱為方法步驟348中的方法步驟c)中，至少一個灰階值被分配給每個圖像段333?？梢酝ㄟ^灰度分配裝置334來進行方法步驟c)。進行在被稱為方法步驟350的方法步驟d)中，將像素矩陣132的至少一個像素134分配給每個圖像段333。特別地，可以進行像素陣列132的像素134進行和每個圖像段333的匹配。方法步驟d)可以由像素分配裝置336進行。

在被稱為方法步驟352的方法步驟e)中，將獨特的調制頻率分配給被分配給至少一個圖像段333的每個灰階值。頻率分配裝置裝置338可以適用于基于灰階值與獨特調制頻率之間的預定關系來分配獨特的調制頻率?；译A值可以基于灰階值與獨特調制頻率之間的預定關系來將獨特的調制頻率分配給至少一個灰階值。特別地，可以使用查找表。查找表可以包括灰階值和對應的獨特調制頻率的列表。

空間光調制器114可以是雙極空間光調制器，其中每個像素134具有至少兩個狀態(tài)?？刂蒲b置340可以適用于將像素從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)，反之亦然。特別地，控制裝置340可以適用于以獨特的調制頻率周期性地將像素134從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)。預定的最大頻率可以是用于改變像素134的狀態(tài)的最大頻率f0/2。用于改變像素134的狀態(tài)的可行的獨特調制頻率fn由fn＝f0/2n確定，其中n是非零整數(shù)。頻率f0可以是像素更新頻率。例如，f0可以是24khz。因此，可以以12khz的最大頻率改變像素狀態(tài)。在圖28a和b中，描繪了頻率產(chǎn)生。圖28a和b示出了以掃描時間ta＝1/f0的間隔相對于時間的像素134的狀態(tài)s之間的切換。例如，兩個相鄰狀態(tài)之間的時間間隔可以對應于掃描時間ta＝1/f0。其中，像素134的第一狀態(tài)具有s＝1，而第二狀態(tài)具有s＝0。在圖28a中示出了最快的可能的頻率，其中在圖28b中描繪了下一個較慢的可能頻率。

在被稱為方法步驟354的方法步驟f)中，以分配給各個圖像段333的獨特調制頻率來控制至少一個圖像段333的像素矩陣132的至少一個像素134。方法步驟f)可以由控制裝置340進行。方法步驟f)可以包括以下子步驟：將計數(shù)器閾值分配給獨特調制頻率，以預定最大頻率逐步增加計數(shù)器變量，直到達到或超過閾值，改變像素134的狀態(tài)。

控制裝置340可適用于將計數(shù)器閾值ci分配至獨特調制頻率，其中控制裝置340還可適用于以預定的最大頻率逐步增加計數(shù)器變量c，直到達到或超過閾值，并適用于改變像素134的狀態(tài)。預定最大頻率可以是用于改變像素134的狀態(tài)的最大頻率f0/2。圖28c示出了計數(shù)器變量的時間依賴性的實施例。在圖28c所示的實施例中，可以以掃描時間ta的間隔和/或以多個掃描時間的間隔來增加計數(shù)器變量c。低閾值c1可能導致改變像素134的狀態(tài)的短頻率。高閾值c2可能導致改變像素134的狀態(tài)的長頻率。最低閾值可以指掃描時間的單個間隔。

圖26b示出了由空間光調制器114生成的閃爍模式356的實施例。在該實施例中，與圖像331的段333對應的空間光調制器114的像素134可以在相對于被分配的獨特的調制頻率的狀態(tài)之間切換。

如上所述，由空間光調制器114給出的最大頻率可以限制可行獨特頻率的數(shù)量。在一個實施例中，可以通過使用沃爾什函數(shù)來確定用于改變像素134的狀態(tài)的可行的獨特調制頻率。具有與空間光調制器114相同的最大頻率，與使用如上所述的的整數(shù)除法相比，使用沃爾什函數(shù)可以獲得用于改變像素134的狀態(tài)的更多數(shù)量的可行的獨特調制頻率。因此，使用具有低最大頻率的空間光調制器114，(例如，具有最大頻率為2khz的空間光調制器114)是可能的。

在步驟e)中，對于每個灰階值，可以將一個沃爾什函數(shù)分配給至少一個圖像段333。在步驟b)中限定多個段333的情況下，可以選擇適當?shù)奈譅柺埠瘮?shù)集合?？梢钥紤]所需的函數(shù)的總數(shù)量和所使用的沃爾什函數(shù)之間的噪聲來選擇沃爾什函數(shù)，其中所需的函數(shù)函數(shù)的總數(shù)可以對應于所限定的段的數(shù)量。優(yōu)選地，相鄰沃爾什函數(shù)可以具有盡可能少的噪聲。此外，沃爾什變換可以使用整個譜范圍，使得與傅里葉變換相比，可以發(fā)生頻率之間的較少的噪聲。為了對抗擾動是可靠的，沃爾什函數(shù)可以被選擇為具有長的平臺，因此幾乎不過零。圖29a至h顯示了一組選定的沃爾什函數(shù)。特別地，描繪了所選擇的沃爾什的幅度a作為樣本索引si的函數(shù)。

在步驟f)中，至少一個像素134可以用沃爾什函數(shù)作為獨特調制頻率來控制。如上所述，像素134可以具有兩種狀態(tài)。在使用沃爾什函數(shù)的情況下，像素134的狀態(tài)不僅可以在開啟或關閉狀態(tài)之間變化，而且可以根據(jù)由特定沃爾什函數(shù)給出的模式(pattern)來切換像素134的狀態(tài)。

在一個實施例中，評估裝置120可以包括適用于進行沃爾什分析的至少一個沃爾什分析器358。鑒于信號處理和信號處理裝置，使用沃爾什變換而不是傅里葉變換是更有利的。沃爾什變換可以僅使用加法和減法處理來實現(xiàn)，而使用傅里葉變換，可能會需要適用于處理浮點數(shù)的數(shù)字信號處理器適用于。因此，當使用沃爾什變換時，與進行傅里葉變換所需的數(shù)字信號處理器相比，可以使用例如固定點信號處理器的較簡單的數(shù)字信號處理器。因此，使用沃爾什函數(shù)和變換可能導致成本效益。

頻率分析的性能可能受噪聲影響，使得噪聲的存在可能導致重建誤差，并且噪聲可能會限制重建的質量。使用沃爾什變換而不是使用傅里葉變換，可能會發(fā)生較低的重建誤差。在圖30a中，示出了使用沃爾什變換的重建質量。具體地，描述了作為樣本索引si的函數(shù)的[db]中的信噪比snr。在圖30b中，示出了沃爾什變換的重建質量(參考號360)和傅里葉變換的重建質量(參考號362)的比較。描繪了作為樣本索引si的函數(shù)的相對估計誤差rs。另外，為了比較，對于每個曲線，示出了平均偏差。因此，使用沃爾什變換的重建質量可能比使用傅里葉變換顯著更好。

在進行頻率分析之前，可以通過濾波處理來調整信號。因此，評估裝置120和/或沃爾什分析器358可以包括至少一個濾波裝置364，其適用于在進行頻率分析之前對信號進行濾波。在信號(特別是由沃爾什函數(shù)組成的信號)在頻率分析之前被濾波的情況下，可以影響沃爾什函數(shù)的系數(shù)。沃爾什函數(shù)可以分布在頻域上，使得每個沃爾什函數(shù)的影響可能不同。對沃爾什系數(shù)的這種影響可以通過校準每個沃爾什系數(shù)，特別是通過幅度校準，來考慮。因此，在用于每個沃爾什函數(shù)的第一校準步驟中，可以模擬應用和不應用濾波處理的重建，并且可以與原始沃爾什函數(shù)進行比較。在進一步的校準步驟中，可以調整沃爾什系數(shù)?？梢灾貜瓦M行校準過程，例如以提高重建質量。圖31示出了濾波過程對信號重建的影響，而幅度a被示為樣本索引si的函數(shù)。特別地，描繪了原始信號(參考號366)、濾波后的信號(附圖標記368)和重構信號的比較。

參考符號列表

110光學檢測器

112探測器系統(tǒng)

114空間光調制器

116光學傳感器

118調制器裝置

120評估裝置

122信標裝置

124對象

126傳輸裝置

128光軸

130坐標系

132矩陣

134像素

136光束

138傳感器區(qū)域

140解調裝置

142頻率分析結果

144數(shù)據(jù)處理裝置

146數(shù)據(jù)存儲器

148光斑

150混頻器

152低通濾波器

154殼

156大面積光學傳感器

158透明光學傳感器

160有機光學傳感器

162無機光學傳感器

164透明光學傳感器

166堆疊

168相機

170束流收集器

172全色空間光調制器

174人機接口

176娛樂裝置

177掃描系統(tǒng)

178跟蹤系統(tǒng)

179照射源

180連接器

182控制元件

184用戶

186開口

188視向

190機器

192軌跡控制器

194第一部分光束路徑

196第二部分光束路徑

198第一部分光束

200第二部分光束

202附加光學元件

204附加光學元件

206分束元件

208光束路徑

210汽車

212擋風玻璃

214前部

216頭燈

218保險杠

220側部區(qū)域

222乘客門

224頂部

226后部

228fip-傳感器

230圖像傳感器

232捕獲2d圖像

2342d圖像

236檢測區(qū)域

238限定超像素

240將調制頻率分配給超像素

242調制超像素

244z-檢測

246生成3d圖像

248改進區(qū)域和/或超像素

250第一分束元件

252第一部分光束

254主光束

256成像裝置

258第一部分光束路徑

260光圈

262透鏡系統(tǒng)

264第二光束分離元件

266第二部分光束

268第二部分光束路徑

270第三部分光束

272第三部分光束路徑

274背向反射的第二部分光束

276背向反射的第三部分光束

278公共光束

280第四部分光束路徑

282第一半波片

284第二半波片

286反射元件

288反射元件

290第一類光學傳感器

292第二類光學傳感器

294slm檢測器

296飛行時間(tof)探測器

298脈沖

300第一部分光束路徑

302第二部分光束路徑

304分束元件

306第一透鏡

308罩殼

310成像部分光束

312不對稱透鏡

314場透鏡

316曲面鏡

318倒置的孔

320傳感器像素

322第一電極

324電極場

326電接接觸

328調制器組件

330接收裝置

331圖像

332圖像段限定裝置

333圖像段

334灰度分配裝置裝置

336像素分配裝置

338頻率分配裝置

340控制裝置

342接收至少一個圖像

344限定至少一個圖像段

346圖像緩沖器

348分配至少一個灰階值

350分配至少一個像素

352分配獨特的調制頻率

354控制像素矩陣的至少一個像素

356閃爍模式

358沃爾什分析器

360曲線，沃爾什變換

362曲線，傅里葉變換

364過濾裝置

366原始信號

368信號過濾后

370重建信號