3D相机

摘要

提出了一种用于记录至少一个对象(112)的至少一个图像的相机(110)。该相机(110)包括：‑至少一个会聚元件(128)，其中会聚元件(128)适于将穿过会聚元件(128)的光束(132)会聚以沿着光束路径行进以被至少一个光学传感器(114)接收；‑具有第一可调节区(136)的至少一个第一孔元件(130)，其中第一孔元件(130)位于会聚元件(128)和光学传感器(114)之间的束路径中；‑具有第二可调节区(138)的至少一个第二孔元件(134)，其中第二孔元件(134)位于第一孔元件(130)和光学传感器(114)之间的束路径中；‑适于接收光束(132)的至少一个光学传感器(114)，其中光学传感器(114)进一步适于在包括第一孔区(136)超过第二孔区(138)的第一设置中生成至少一个第一图片，并且在包括第二孔区(138)超过第一孔区(136)的第二设置中生成至少一个第二图片；以及‑至少一个评估装置(142)，其被设计成通过比较至少一个第一图片和至少一个第二图片来生成至少一个对象(112)的至少一个图像。由此，提供了用于精确记录空间中的至少一个对象(112)的图像的简单且仍然有效的三维相机(110)。

权利要求

1.一种用于记录至少一个对象(112)的至少一个图像的相机(110)，包括：

-至少一个会聚元件(128)，其中所述会聚元件(128)适于将穿过所述会聚元件(128)的光束(132)会聚以沿着束路径行进以被至少一个光学传感器(114)接收；

-具有第一可调节区(136)的至少一个第一孔元件(130)，其中所述第一孔元件(130)位于所述会聚元件(128)和所述光学传感器(114)之间的所述束路径中；

-具有第二可调节区(138)的至少一个第二孔元件(134)，其中所述第二孔元件(134)位于所述第一孔元件(130)和所述光学传感器(114)之间的所述束路径中；

-适于接收所述光束(132)的所述至少一个光学传感器(114)，其中所述光学传感器(114)进一步适于在所述第一孔区(136)超过所述第二孔区(138)的第一设置中生成至少一个第一图片，并且在所述第二孔区(138)超过所述第一孔区(136)的第二设置中生成至少一个第二图片；以及-至少一个评估装置(142)，其被设计成通过比较所述至少一个第一图片和所述至少一个第二图片来生成所述至少一个对象(112)的至少一个图像,其中所述评估装置(142)适于将包含在所述至少一个第一图片内的第一信息和包含在所述至少一个第二图片内的第二信息组合，以便生成所述至少一个对象(112)的所述至少一个三维图像。

2.根据权利要求1所述的相机(110)，其中所述会聚元件(128)包括会聚透镜或复合透镜(156)，其中所述复合透镜(156)适于与所述第二孔元件(134)一起作为远心透镜(158)和超中心透镜中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的相机(110)，其中所述第一孔元件(130)位于所述会聚元件(128)的图像空间(166)内的焦平面(164)中。

4.根据权利要求1或2所述的相机(110)，其中所述第一孔元件(130)和/或所述第二孔元件(134)包括可调节孔径光阑。

5.根据权利要求1或2所述的相机(110)，其中所述第二孔元件(134)包括至少一个空间光调制器(172)，所述至少一个空间光调制器适于以空间解析的方式修改所述光束(132)的至少一个特性并且具有像素(176)的矩阵(174)，每个像素(176)是可控制的，以在所述光束(132)到达所述至少一个光学传感器(114)之前单独地修改穿过所述像素(176)的所述光束(132)的一部分的至少一个光学特性。

6.根据权利要求5所述的相机(110)，还包括适于以不同调制频率周期性地控制所述像素(176)中的至少两个的至少一个调制器装置。

7.根据权利要求5所述的相机(110)，其中所述空间光调制器(172)的所述像素(176)中的每一个是单独可控的，其方式是所述第二孔元件(134)的所述可调节区(138)是可调节的和/或所述第二孔元件(138)的垂直于光轴(116)的位置是可调节的。

8.根据权利要求5所述的相机(110)，其中所述空间光调制器(172)的所述像素(176)中的每一个包括至少一个微透镜，其中所述微透镜是可调透镜。

9.根据权利要求1或2所述的相机(110)，其中所述光学传感器(114)包括无机成像装置(140)。

10.根据权利要求9所述的相机(110)，其中所述无机成像装置(140)包括像素化无机芯片、像素化有机检测器；CCD芯片，优选多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；IR芯片；RGB芯片。

11.根据权利要求1或2所述的相机(110)，其中所述光学传感器(114)包括至少一个纵向光学传感器(184)，其中所述纵向光学传感器(184)具有至少一个传感器区域(186)，其中所述纵向光学传感器(184)被设计为以取决于由所述光束(132)对所述传感器区域(186)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，所述纵向传感器信号取决于传感器区域(186)中的所述光束(132)的束横截面，其中所述评估装置(142)进一步被设计为通过评估所述纵向传感器信号生成关于所述对象(112)的纵向位置至少一项信息。

12.根据权利要求11所述的相机(110)，进一步包括至少一个调制装置，其中所述调制装置适于通过使用至少一个调制频率来调制所述光束(132)的强度，其中给定相同的照射总功率，所述纵向传感器信号进一步取决于所述照射的调制的调制频率，其中所述评估装置(142)被进一步设计成通过评估所述调制频率生成关于所述对象(112)的纵向位置的至少一项信息。

13.根据权利要求1或2所述的相机(110)，还包括具有至少一个开口(120)的至少一个壳体(118)，其中所述会聚元件(128)位于所述开口(120)处，并且其中至少所述第一孔元件(130)、所述第二孔元件(134)和所述光学传感器(114)位于所述壳体(118)内。

14.根据权利要求1或2所述的相机(110)，还包括至少一个照射源。

15.根据权利要求14所述的相机(110)，还包括至少一个调制装置，其中所述调制装置适于调制所述照射源。

16.一种用于跟踪至少一个可移动对象(112)的位置的跟踪系统(180)，所述跟踪系统(180)包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个相机(110)，所述跟踪系统(180)进一步包括至少一个轨轨迹控制器(198)，其中所述轨迹控制器(198)适于跟踪所述对象(112)的一系列位置，每个位置包括关于所述对象(112)在特定时间点处的至少一个纵向位置的至少一项信息。

17.一种用于记录至少一个对象(112)的至少一个图像的方法，所述方法包括：

-通过使用适于接收所述光束(132)的至少一个光学传感器(114)，在所述相机(110)的第一设置中生成至少一个第一图片，并且在所述相机(110)的第二设置中生成至少一个第二图片，在所述相机的所述第一设置中，至少一个第一孔元件(130)的第一孔区(136)超过至少一个第二孔元件(134)的第二孔区(138)，在所述相机的所述第二设置中，所述第二孔区(138)超过所述第一孔区(136)，其中所述光束(132)通过穿过会聚元件(128)而会聚以在束路径上行进至所述至少一个光学传感器(114)，其中所述第一孔元件(130)位于所述会聚元件(128)和所述光学传感器(114)之间的束路径中，并且其中所述第二孔元件(134)位于所述第一孔元件(130)和所述光学传感器(114)之间的束路径中；以及-通过比较所述至少一个第一图片和所述至少一个第二图片来生成至少一个对象(112)的至少一个图像，其中将包含在所述至少一个第一图片内的第一信息和包含在所述至少一个第二图片内的第二信息组合，以便生成所述至少一个对象(112)的所述至少一个三维图像。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一孔元件(130)和/或所述第二孔元件(134)包括可调节孔径光阑，其中所述孔径光阑的所述孔区被调节和/或所述第二孔元件(134)的垂直于所述相机(110)的光轴(116)的位置被调节。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二孔元件(134)包括至少一个空间光调制器(172)，所述至少一个空间光调制器适于以空间解析的方式修改所述光束(132)的至少一个特性并且具有像素(176)的矩阵(174)，其中每个像素(176)被单独控制，以在所述光束(132)到达所述至少一个光学传感器(114)之前修改穿过所述像素(176)的所述光束(132)的一部分的所述至少一个光学特性，其方式是所述第二孔元件(134)的所述第二可调节区(138)被调节和/或所述第二孔元件(134)的垂直于所述相机(110)的所述光轴(116)的位置被调节。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中至少两个第二图片被生成，其中所述第二孔元件(134)的垂直于所述相机(110)的所述光轴(116)的位置在生成所述至少两个第二图片之间被调节。

21.根据涉及相机(110)的前述权利要求1-15中任一项所述的相机(110)的用途，用于使用目的，选自由以下组成的组：成像应用、相机应用、用于机器视觉或光学光刻中的计量应用、质量管理应用、监视应用、安全应用、制造应用、汽车应用、自主驾驶应用、导航应用、定位应用、娱乐应用、家庭应用。

说明书

3D相机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于光学记录至少一个对象的至少一个图像的相机，特别是用于记录三维图像，由此确定对象的相对于对象深度的位置。此外，本发明涉及一种跟踪系统，涉及一种用于光学记录至少一个对象的至少一个图像的方法以及涉及相机的特定用途。

背景技术

[0002] 用于光学记录至少一个对象的至少一个图像的各种相机是已知的，其中相机通常包括具有至少一个开口的壳体，其中位于开口处的会聚元件(诸如会聚透镜)适于使通过会聚元件的光束会聚以在沿光轴的束路径上行进，以由位于壳体内的至少一个光学传感器接收。通常，光学传感器包括无机成像传感器，诸如像素化无机芯片；像素化有机检测器；CCD芯片，优选多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；IR芯片；RGB芯片。

[0003] 此外，采用FiP效应的光学传感器是已知的。WO 2012/110924A1和WO 2014/097181A1各自公开了一种包括至少一个光学传感器的相机，其中光学传感器表现出至少一个传感器区域。在此，光学传感器被设计成以取决于传感器区域的照射的方式生成至少一个传感器信号。根据所谓的“FiP效应”，给定相同的照射总功率，传感器信号因此取决于照射的几何形状，特别是取决于传感器区域上照射的束横截面。检测器还具有至少一个评估装置，该评估装置被指定用于从传感器信号生成至少一项几何信息。为了提供对象的3D图像，提出了包括至少一个纵向光学传感器和至少一个横向光学传感器的组合。

[0004] 尽管由上述装置和检测器暗示了优点，特别是由WO 2012/110924A1和WO 2014/097181A1中公开的检测器所暗示的优点，仍然需要关于简单、成本有效的、仍然是可靠的空间相机的改进，特别是用于记录3D图像。

发明内容

[0005] 因此，本发明解决的问题是指定一种用于光学记录至少一个对象的至少一个图像的装置和方法，其至少基本上避免这种类型的已知装置和方法的缺点。特别地，用于记录3D图像的改进的简单、成本有效且仍然可靠的空间相机将是期望的。

[0006] 该问题通过具有独立专利权利要求的特征的本发明来解决。在从属权利要求和/或以下说明书和具体实施例中呈现了可以单独或组合实现的本发明的有利改进。

[0007] 如在此所使用的，术语“具有”、“包括”和“包含”以及其语法变型以非排他的方式使用。因此，表述“A具有B”以及表述“A包括B”或“A包含B”可以指：，除了B之外，A包含一种或多种进一步的组件和/或构件的事实，以及除了B之外，在A中没有其它组件、构件或元件存在的情况。

[0008] 在本发明的第一方面中，公开了一种用于光学地记录至少一个对象的至少一个图像，特别是用于记录对象的3D图像的相机，从而确定对象的相对于对象深度的位置。

[0009] “对象”通常可以是从活体对象和非活体对象中选择的任意对象。因此，作为示例，至少一个对象可以包括一个或多个物品和/或物品的一个或多个部分。另外或可替代地，对象可以是或可以包括一个或多个生物和/或其一个或多个部分，诸如人类(例如，用户)和/或动物的一个或多个身体部分。

[0010] 如在此所使用的，“位置”通常是指关于对象在空间中的位置和/或取向的任意信息项。为此目的，作为示例，可以使用一个或多个坐标系，并且可以通过使用一个、两个、三个或更多个坐标来确定对象的位置。作为示例，可以使用一个或多个笛卡尔坐标系和/或其它类型的坐标系。在一个示例中，坐标系可以是相机的坐标系，其中相机具有预定位置和/或取向。如下面将进一步详细描述的，相机可以具有可以构成相机的主观察方向(direction of view)的光轴。光轴可以形成坐标系的轴，诸如z轴。此外，可以提供一个或多个附加轴，优选地垂直于z轴。

[0011] 因此，作为示例，相机可以采用如下坐标系，在该坐标系中，光轴形成z轴，并且其中可以另外地提供垂直于z轴并且彼此垂直的x轴和y轴。作为示例，光学传感器可以停留在该坐标系中的特定点处，诸如在该坐标系的原点处。在该坐标系中，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于纵向方向的任意方向可以被认为是横向方向，并且x和/或y坐标可以被认为是横向坐标。

[0012] 可替代地，可以使用其它类型的坐标系。因此，作为示例，可以使用极坐标系，其中光轴形成z轴，并且其中距z轴的距离和极角用作附加坐标。再次，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于z轴的任何方向可以被认为是横向方向，并且极坐标和/或极角可以被认为是横向坐标。

[0013] 如在此所使用的，相机是适于提供至少一个对象的至少一个图像的装置。因此，相机通常是适合于执行摄影的装置。具体而言，相机可以用于3D摄影，特别是用于数字3D摄影。因此，相机可以形成数字3D相机或可以是数字3D相机的一部分。相机可以是固定装置或移动装置。此外，相机可以是独立装置或可以形成另一装置的一部分，诸如计算机、车辆或任何其他装置。此外，相机可以是手持装置。相机的其他实施例是可行的。

[0014] 如在此所使用的，术语“摄影”通常是指获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，术语“数字摄影”通常指通过使用适于生成指示照射强度的电信号(优选数字电信号)的多个光敏元件来获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，术语“3D摄影”通常指在三个空间维度中获取至少一个对象的图像信息的技术。因此，3D相机是适于执行3D摄影的装置。相机通常可以适于获取单个图像，例如单个3D图像，或者可以适于获取多个图像，例如一系列图像。因此，相机也可以是适于视频应用的视频相机，诸如用于获取数字视频序列。在后者的情况下，相机优选地包括用于存储图像序列的数据存储器。因此，通常，本发明涉及用于对至少一个对象成像的相机，具体地数字相机，更具体地是3D相机或数字3D相机。如上所概述的，如在此使用的术语“成像”通常指的是获取至少一个对象的图像信息。

[0015] 相机可以适于以任何可行的方式提供至少一个对象的至少一个图像。因此，可以例如以电子方式、视觉方式、声学方式或其任意组合方式提供该信息。图像可以进一步存储在相机的数据存储器或单独的装置中和/或可以经由至少一个接口(诸如无线接口和/或有线接口)来提供。

[0016] 根据本发明的用于记录至少一个对象的光学图像的相机包括：

[0017] -至少一个会聚元件，其中会聚元件适于使穿过会聚元件的光束会聚，以沿着束路径行进，以被至少一个光学传感器接收；

[0018] -具有第一可调节区的至少一个第一孔元件，其中第一孔元件位于会聚元件和光学传感器之间的束路径中；

[0019] -具有第二可调节区的至少一个第二孔元件，其中第二孔元件位于第一孔元件和光学传感器之间的束路径中；

[0020] -适于接收光束的至少一个光学传感器，其中光学传感器进一步适于在包括第一孔区超过第二孔区的第一设置中生成至少一个第一图片并且在包括第二孔区超过第一孔区的第二设置中生成至少一个第二图片；以及

[0021] -至少一个评估装置，其被设计为通过比较至少一个第一图片和至少一个第二图片来生成至少一个对象的至少一个图像。

[0022] 在此，上面列出的组件可以是单独的组件。可替代地，可以将上面列出的两个或更多个组件集成到一个组件中。此外，至少一个评估装置可以形成为独立于传送装置和光学传感器的单独的评估装置，但是可以优选地连接到光学传感器以便接收传感器信号。可替代地，至少一个评估装置可以完全或部分地集成到光学传感器中。

[0023] 优选地，适于记录至少一个对象的光学图像的相机包括至少一个壳体，特别是单个壳体，特别地以便允许以尽可能少的受其他对象和/或照射源干扰来记录至少一个对象的光学图像。因此，优选地，壳体包括具有至少一个开口的固体外壳，其中至少一个会聚元件位于壳体的开口处，而主要由于上述原因至少一个光学传感器被放置在壳体内。而且，相机的进一步的元件可以位于壳体内部或外部。优选地，虽然至少一个第一孔元件以及至少一个第二孔元件可以放置在壳体内，而被设计为生成至少一个对象的至少一个图像的至少一个评估装置可以位于壳体内部或外部，这取决于相机的目的和/或设计。此外，根据与技术和/或设计有关的考虑，相机的附加元件，特别是至少一个照射源、至少一个调制装置和/或至少一个成像装置也可以放置在壳体的内部或外部。

[0024] 根据本发明，相机包括至少一个传送装置，其中传送装置包括至少一个会聚元件和至少一个第一孔元件。在此，适于使穿过会聚元件的光束会聚以沿束路径优选地沿相机的光轴行进以由至少一个光学传感器接收的会聚元件可以包括展现出对入射光束的会聚特性的光学元件。优选地，光学透镜，特别是一个或多个折射透镜，特别是会聚的薄折射透镜，例如凸或双凸薄透镜，和/或一个或多个凸面镜，和/或复合透镜可以为此目的沿着公共光轴布置，其中复合透镜可以是适于作为远心透镜或超中心透镜，其将稍后更详细地说明。

[0025] 最优选地，从对象出射的光束首先行进通过包括会聚元件和第一孔元件的至少一个传送装置，然后通过位于第一孔元件和光学传感器之间的束路径中的第二孔元件，直到它最终入射在一个或多个光学传感器上。如在此所使用的，术语“传送装置”是指可以被配置为将从对象出射的至少一个光束传送到相机内的光学传感器的光学元件。因此，传送装置可以被设计成将从对象传播的光馈送到光学传感器，其中该馈送可以可选地受到传送装置的成像或者非成像特性的影响。特别地，传送装置可以被设计成在电磁辐射被馈送到光学传感器之前收集电磁辐射。

[0026] 另外，至少一个传送装置可以具有成像特性。因此，传送装置包括至少一个成像元件，例如至少一个透镜和/或至少一个曲面镜，因为在这种成像元件的情况下，例如传感器区域上的照射的几何形状可以取决于传送装置和对象之间的相对定位，例如距离。如在此所使用的，传送装置可以被如此设计使得从对象出射的电磁辐射被完全传送到光学传感器，特别是如果对象被布置在光学传感器的可视范围内的话。

[0027] 另外，传送装置也可以用于调制光束，诸如通过使用调制传送装置。在此，调制传递装置可适于在光束可能入射到光学传感器之前调制入射光束的频率和/或强度。在此，调制传送装置可以包括用于调制光束的装置和/或可以由调制装置控制，该调制装置可以是评估装置的一部分和/或可以至少部分地实现为单独的单元。

[0028] 除了会聚元件之外，如上已经提到的，传送装置进一步包括至少一个第一孔元件，该第一孔元件也可以表示为“场孔(field aperture)”。此外，相机还包括被放置在第一孔元件和光学传感器之间的束路径中的至少一个第二孔元件，其也可以被称为“出射孔”。如通常使用的，术语“孔元件”是指放置在随后入射在光学传感器上的入射光束的束路径上的光学元件，其中孔元件可仅允许入射光束的一部分穿过而入射光束的其他部分被阻止和/或反射，诸如反射到光学传感器外部的一个或多个目标。结果，术语“孔元件”因此可以指具有不透明主体和插入不透明主体中的开口的光学元件，其中不透明主体可以适于阻止入射光束的进一步通过，和/或反射光束，而可能入射在通常表示为“孔”的开口上的入射光的部分可以穿过孔元件。因此，孔元件也可被称为“光圈(diaphragm)”或“光阑(stop)”，其中术语“孔径光阑”可用于光阑适于限制到达焦平面的入射光束的亮度的情况，而术语“场光阑(field stop)”或“耀斑光阑(flare stop)”可以用于适合其他用途的光阑。

[0029] 优选地，孔元件的开口可以是可调节的。因此，孔元件可以具有与孔的相应可调节开口度相对应的可调节区。结果，可调节区可以指示孔元件的开口度。为此目的，孔的开口可以在具有不同开口度的至少两个单独状态之间切换。通过示例的方式，孔的开口因此可以在呈现不同开口度的两个单独状态之间切换。作为另一示例，孔的开口可以在三个、四个、五个、六个或更多个单独状态之间切换，这些单独状态可以表现出增大或减小的开口度，例如以逐步的方式。但是，更多的示例是可能的。可替代地，孔元件的开口可以在给定范围内以连续方式切换，例如通过使用也称为“虹膜光圈”或简称为“虹膜”的可调光圈。

[0030] 优选地，孔元件的开口可以位于孔元件的中心处，特别是以孔元件的中心可以在不同的单独状态之间保持的方式。在此，孔元件尤其可以以孔元件的中心与相机的光轴重合的方式放置在相机的壳体内。可替代地，除了在不同的单独状态之间切换孔的开口之外，孔元件的位置，特别是孔元件的中心还可以以垂直于相机的光轴的方式在至少两个不同的单独状态之间调节。然而，其他布置也是可能的，例如孔元件的中心可以位于偏离相机的公共光轴的位置。

[0031] 可替代地，根据本发明的孔元件可以包括像素化光学元件，该像素化光学元件可以适于仅允许入射光束的一部分通过，而入射光束的其他部分被阻止和/或反射，例如到达光学传感器外部的一个或多个目标。特别地，像素化光学元件可以包括至少一个空间光调制器，也缩写为“SLM”，其中SLM可以适于以空间解析的方式修改入射光束的至少一个特性，特别是局部地修改入射光束的透射率和/或反射率。为此目的，SLM可以包括像素矩阵，其中每个像素可以是单独可寻址的，以便能够允许光束的一部分通过相应的像素或不通过。在此，可能不通过相应像素的光束的部分可以被吸收和/或反射，诸如反射到特别地为此目的而提供的一个或多个目标。因此，SLM可以表现出提供根据本发明的一种或两种类型的孔元件(即第一孔元件以及优选第二孔元件)的能力。为此目的，在特别优选的实施例中，SLM的每个像素可以包括微透镜阵列，其中每个微透镜可以优选地是可调透镜。可替代地或另外，在进一步特别优选的实施例中，SLM的每个像素可以包括包含微镜阵列的数字微镜器件(DMD)，其中每个微镜可以优选是可调镜。后一种空间调制入射光束的方式也可以称为或“DLP”。此外，相机还可以包括至少一个调制器装置，该调制器装置可以适于以不同的调制频率周期性地控制至少两个像素。

[0032] 此外，由于空间光调制器的每个像素可以是单独可控的，所以孔元件的可调节区可以在不同的透射率和/或反射率状态之间调节。可替代地或另外，孔元件的位置，例如垂直于相机的光轴的孔元件的位置，可以进一步是可调节的。为了这些目的，可以分别控制所选择的单独像素的数量，其方式是使得它们呈现它们允许入射光束穿过通过寻址所选数量的像素而产生的孔区的状态。如稍后更详细地描述，通过调节孔元件相对于相机的光轴的位置，因此也可以观察不直接位于会聚元件前方的对象。从而，根据本发明的相机的视觉范围可以被扩展，特别是相对于已知的远心透镜系统或超中心透镜系统。

[0033] 此外，根据本发明的相机包括至少一个光学传感器，即能够获取一个或多个对象的至少一个光学图像的装置。

[0034] 在特别优选的实施例中，光学传感器可以包括至少一个成像装置。如在此所使用的，术语“成像装置”通常是指可以生成对象或其一部分的一维、二维或三维图像的装置。因此，根据本发明的相机可以用作IR相机或RGB相机，即被设计为在三个单独的连接上递送被指定为红色、绿色和蓝色的三种基本颜色的相机。因此，作为示例，至少一个成像装置可以是或可以包括选自由以下组成的组的至少一个成像装置：像素化有机相机元件，优选像素化有机相机芯片；像素化无机相机元件，优选像素化无机相机芯片，更优选CCD芯片或CMOS芯片；单色相机元件，优选单色相机芯片；多色相机元件，优选多色相机芯片；全色相机元件，优选全色相机芯片。成像装置可以是或者可以包括从由单色成像装置、多色成像装置和至少一个全色成像装置组成的组中选择的至少一个装置。如本领域技术人员将认识到的，可以通过使用滤波器技术和/或通过使用固有颜色敏感性或其他技术来生成多色成像装置和/或全色成像装置。成像装置的其他实施例也是可能的。

[0035] 在此，成像装置可以被设计为连续地和/或同时地对对象的多个部分区域成像。通过示例的方式，对象的部分区域可以是对象的一维区域、二维区域或三维区域，其例如由成像装置的分辨率极限界定，并且电磁辐射从这些区域出射。在该上下文中，成像应该被理解为是指从对象的相应部分区域出射的电磁辐射例如借助于相机的至少一个可选的传送装置被馈送到成像装置中。电磁射线可以由对象本身产生，例如以发光辐射的形式。可替代地或另外，至少一个相机可以包括用于照射对象的至少一个照射源。

[0036] 特别地，成像装置可以被设计成顺序地对多个部分区域成像，例如通过扫描方法，特别是使用至少一个行扫描和/或线扫描。然而，其他实施例也是可能的，例如多个部分区域同时成像的实施例。成像装置被设计成在对象的部分区域的这种成像期间产生与部分区域相关联的信号，优选电子信号。该信号可以是模拟和/或数字信号。通过示例的方式，电子信号可以与每个部分区域相关联。电子信号因此可以同时产生或者以时间交错的方式产生。通过示例的方式，在行扫描或线扫描期间，可以产生与对象的部分区域相对应的电子信号的序列，该电子信号的序列例如串接在一起成一条线。此外，成像装置可以包括一个或多个信号处理装置，诸如用于处理和/或预处理电子信号的一个或多个滤波器和/或模拟数字转换器。

[0037] 在进一步的实施例中，光学传感器可以进一步包括至少一个进一步的空间光调制器(SLM)。如上所述，SLM可以包括像素矩阵，其中每个像素可以是单独可寻址的。为了光学传感器的目的，可以以通过评估信号分量来确定图像像素的深度信息的方式将空间光调制器的像素分配给图像的图像像素。因此，图像像素的深度信息可以与例如由成像装置获取的二维图像组合以便生成至少一个三维图像。

[0038] 在进一步特别优选的实施例中，光学传感器可以包括至少一个，优选地单个单独的纵向光学传感器，其可以优选地位于相机的壳体内部。在此，纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，即纵向光学传感器内的对入射光束的照射敏感的区。如在此所使用的，“纵向光学传感器”通常是被设计成以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号的装置，其中给定相同的照射总功率，根据所谓的“FiP效应”，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面。因此，纵向传感器信号通常可以是指示纵向位置(其同样可以表示为深度)的任意信号。作为示例，纵向传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，纵向传感器信号可以是或可以包括电压信号和/或电流信号。另外或可替代地，纵向传感器信号可以是或可以包括数字数据。纵向传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。纵向传感器信号可以进一步包括通过组合两个或更多个单独信号而导出的任意信号，诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或多个信号的商。

[0039] 此外，给定相同的照射总功率，纵向传感器信号可以取决于照射调制的调制频率。对于纵向光学传感器和纵向传感器信号的可能实施例，包括其对传感器区域内的光束的束横截面以及调制频率的依赖性，可以参考如在WO 2012/110924A1和2014/097181A1中的一个或多个中公开的光学传感器。在这方面，相机可以特别地被设计为在不同调制情况下检测至少两个纵向传感器信号，特别是在分别不同的调制频率下检测至少两个纵向传感器信号。评估装置可以被设计成从至少两个纵向传感器信号生成几何信息。如在WO 2012/
110924A1和WO 2014/097181A1中所描述的，可以解决不确定性和/或可以考虑例如照射的总功率通常是未知的事实。

[0040] 具体而言，可以在光电检测器(诸如太阳能电池)中，更优选地在有机光电检测器(诸如有机半导体检测器)中观察到FiP效应。因此，至少一个纵向光学传感器可以包括至少一个有机半导体检测器和/或至少一个无机半导体检测器。因此，通常，光学传感器可以包括至少一个半导体检测器。最优选地，该至少一个半导体检测器可以是包括至少一种有机材料的有机半导体检测器。因此，如在此所使用的，有机半导体检测器是包括至少一种有机材料(诸如有机染料和/或有机半导体材料)的光学检测器。除了至少一种有机材料之外，还可以包括一种或多种进一步的材料，其可以选自有机材料或无机材料。因此，有机半导体检测器可以被设计为仅包括有机材料的全有机半导体检测器，或者被设计为包括一种或多种有机材料和一种或多种无机材料的混合检测器。而且，其他实施例是可行的。因此，一个或多个有机半导体检测器和/或一个或多个无机半导体检测器的组合是可行的。

[0041] 在第一实施例中，半导体检测器可以选自由有机太阳能电池、染料太阳能电池、染料敏化太阳能电池、固体染料太阳能电池、固体染料敏化太阳能电池组成的组。作为示例，具体地，在至少一个纵向光学传感器提供上述FiP效应的情况下，至少一个光学传感器或者在提供多个光学传感器的情况下，一个或多个光学传感器可以是或可以包括染料敏化太阳能电池(DSC)，优选固体染料敏化太阳能电池(sDSC)。如在此所使用的，DSC通常指具有至少两个电极的设置，其中电极中的至少一个是至少部分透明的，其中至少一种n-半导体金属氧化物、至少一种染料和至少一种电解质或p-半导体材料嵌入电极之间。在sDSC中，电解质或p-半导体材料是固体材料。通常，对于也可以用于本发明中的一个或多个光学传感器的sDSC的可能设置，可以参考WO 2012/110924A1、US 2012/0206336A1、WO 2014/097181A1或US 2014/0291480A1中的一个或多个。

[0042] 在如WO 2016/120392A1中公开的进一步的实施例中，其全部内容通过引用并入本文，根据本发明的横向光学传感器可以包括至少一个第一电极、至少一个第二电极和特别地嵌入在第一电极和第二电极之间的光导材料层。在此，光导材料可以是无机光导材料，优选选自以下组成的组：硒、金属氧化物、IV族元素或化合物、III-V族化合物、II-VI族化合物和硫属元素化物，其中硫属元素化物可以选自以下组成的组：硫化物硫属元素化物，优选硫化铅(PbS)；硒化物硫属元素化物，优选为硒化铅(PbSe)；碲化物硫属元素化物，优选碲化镉(CdTe)；三元硫属元素化物，优选碲化汞镉(HgCdTe)，碲化汞锌(HgZnTe)或硫硒化铅(PbSSe)；四元硫属元素化物；和更多元硫属元素化物。可替代地或另外，光导材料可以是有机光导材料，优选选自以下组成的组：酞菁、金属酞菁、萘酞菁、金属萘酞菁、苝、蒽、芘、低聚噻吩、聚噻吩、富勒烯、聚乙烯咔唑或其组合。然而，可以表现出上述FiP效应的其他材料也是可行的。

[0043] 在特定实施例中，诸如当不同的纵向光学传感器可能相对于入射光束表现出不同的光谱灵敏度时，相机可以包括至少两个纵向光学传感器，其中每个纵向光学传感器可以适于产生至少一个纵向传感器信号。作为示例，纵向光学传感器的传感器区或传感器表面因此可以平行取向，其中可以允许轻微的角度公差，诸如不大于10°的角度公差，优选地不大于5°。在此，优选地，相机的所有纵向光学传感器可以是透明的，其可以优选地以沿着相机的光轴的堆叠的形式布置。因此，光束可以优选顺序地在入射到其他纵向光学传感器之前，传过第一透明纵向光学传感器。因此，来自对象的光束可以顺序地到达光学相机中存在的所有纵向光学传感器。

[0044] 然而，为了能够获取至少一个对象的完整图像，相机内存在一个或多个纵向光学传感器可能不足够。相反，相机可以另外包括至少一个横向光学传感器。如在此所使用的，术语“横向光学传感器”通常指适于确定从对象行进到相机的至少一个光束的横向位置的装置。关于术语“位置”，可以参考上述定义。因此，优选地，横向位置可以是或者可以包括在与相机的光轴垂直的至少一个维度上的至少一个坐标。作为示例，横向位置可以是由光束在垂直于光轴的平面内(诸如在横向光学传感器的光敏传感器表面上)产生的光斑的位置。作为示例，平面中的位置可以以笛卡尔坐标和/或极坐标给出。其他实施例是可行的。对于横向光学传感器的可能实施例，可以参考WO 2014/097181A1。然而，其他实施例是可行的。

[0045] 就此而言，根据本发明的相机可以包括如在WO 2014/097181A1中公开的光学传感器的堆叠，特别是一个或多个纵向光学传感器与一个或多个横向光学传感器的组合。然而，根据本发明，可能有利的是，光学传感器堆叠可以是单个单独的纵向光学传感器与单个单独的横向光学传感器的组合，它们另外可以包含在单个光学传感器内，诸如在WO 2016/092449A1(其全部内容通过引用被包括在此)中所描述的混合传感器中。然而，可能仅包括单个单独的纵向光学传感器而没有横向光学传感器的实施例仍然可以是有利的，诸如在仅需要确定对象的深度的情况下。

[0046] 横向光学传感器可以提供至少一个横向传感器信号。在此，横向传感器信号通常可以是表示横向位置的任意信号。作为示例，横向传感器信号可以是或可以包括数字和/或模拟信号。作为示例，横向传感器信号可以是或者可以包括电压信号和/或电流信号。附加地或替代地，横向传感器信号可以是或可以包括数字数据。横向传感器信号可以包括单个信号值和/或一系列信号值。横向传感器信号可以进一步包括可以通过组合两个或更多个单独信号(诸如通过平均两个或更多个信号和/或通过形成两个或更多个信号的商)而导出的任意信号。

[0047] 在类似于根据WO 2012/110924A1和/或WO 2014/097181A1的公开内容的第一实施例中，横向光学传感器可以是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和至少一种光伏材料的光电检测器，其中光伏材料可嵌入第一电极和第二电极之间。因此，横向光学传感器可以是或者可以包括一个或多个光电检测器，诸如一个或多个有机光电检测器，并且最优选地，一个或多个染料敏化有机太阳能电池(DSC，也被称为染料太阳能电池)，诸如一个或多个固体染料敏化有机太阳能电池(s-DSC)。因此，检测器可以包括用作至少一个横向光学传感器的一个或多个DSC(诸如一个或多个sDSC)以及用作至少一个纵向光学传感器的一个或多个DSC(诸如一个或多个sDSC)。

[0048] 在如WO 2016/120392A1(其全部内容通过引用并入在此)中公开的进一步的实施例中，根据本发明的横向光学传感器可包括至少一个第一电极、至少一个第二电极和特别地嵌入在第一电极和第二电极之间的光导材料层。因此，横向光学传感器可以包括本文其他地方提到的光导材料之一，特别是硫属元素化物，优选硫化铅(PbS)或硒化铅(PbSe)。此外，光导材料层可以包括选自均匀相、晶体相、多晶相、纳米晶体相和/或无定形相的组合物。优选地，光导材料层可以嵌入在两个透明导电氧化物层之间，透明导电氧化物优选包括可用作第一电极和第二电极的氧化铟锡(ITO)或氧化镁(MgO)。然而，其他材料可能是可行的，特别是根据光谱内的期望的透明度范围。

[0049] 此外，可以存在用于记录横向光学信号的至少两个电极。优选地，至少两个电极实际上可以以至少两个物理电极的形式布置，其中每个物理电极可以包括导电材料，优选金属导电材料，更优选高度金属导电材料，诸如铜、银、金或包含这些种类材料的合金或组合物。在此，优选地，至少两个物理电极中的每一个可以以这样的方式布置，即，可以实现光学传感器中的相应电极和光导层之间的直接电接触，特别是为了获得具有尽可能小的损耗的纵向传感器信号，该损耗诸如由于在光学传感器和评估装置之间的传输路径中的附加电阻导致。

[0050] 优选地，横向光学传感器的至少一个电极可以是具有至少两个部分电极的分离电极，其中横向光学传感器可以具有传感器区，其中至少一个横向传感器信号可以指示入射光束在传感器区内的x和/或y位置，诸如在WO 2016/051323A1(其全部内容通过引用被包括在此)中更详细描述的。

[0051] 因此，横向光学传感器可以包括传感器区，该传感器区域优选可以对从对象行进到相机的光束是透明的。因此，横向光学传感器可以适于确定光束在一个或多个横向方向上(诸如在x方向和/或在y方向上)的横向位置。为此目的，至少一个横向光学传感器可以进一步适于生成至少一个横向传感器信号。因此，评估装置可以被设计为通过评估横向光学传感器的横向传感器信号来生成关于对象的横向位置的至少一项信息。此外，通过将关于对象的横向位置的信息(如通过使用至少一个横向光学传感器获得)与关于对象的纵向位置的信息(如通过使用至少一个纵向光学传感器获得)相组合，可以获得关于对象的三维位置的信息。因此，该信息可以用于通过使用这两种信息来记录对象的三维图像。因此，评估装置可以特别地被定义为采用对象识别算法、特征识别算法、图像变换算法和图像比较算法中的一个或多个，特别是以两个图片中的对应对象或特征可以被评估以便以有效的方式获得关于对象纵向位置的信息的方式。

[0052] 根据本发明，至少一个光学传感器进一步适于在相机的第一设置中生成至少一个第一图片并且在相机的第二设置中生成至少一个第二图片。如在此所使用的，术语“设置”是指相机的特定调节，特别地相对于包括在相机内的孔元件的孔区的特定调节。更特别地，第一设置包括相机的第一特定调节，在该第一特定调节中，以第一孔区大于第二孔区的方式调节第一孔元件和第二孔元件。类似地，第二设置包括相机的第二特定调节，在该第二特定调节中，以第二孔区大于第一孔区的方式调节第一孔元件和第二孔元件。如下面将要解释的，第一设置也可以被称为“前模式(frontmode)”，与此相对，而第二设置也可以被称为“正常模式(normal mode)”。

[0053] 如在此所使用的，术语“前模式”是指这样的第一设置，即，在该第一设置中，根据本发明的相机的孔元件呈现各自的孔区，使得会聚元件可以被认为是具有如下行为方式的透镜系统，即，位于透镜系统前方的观察方向上的入射光瞳另外位于对象的前方。如通常所使用的，术语“入射光瞳”是指如在透镜系统的前方(即在透镜系统被指向入射光束的方向上，也被称为“对象空间”)记录的孔的光学图像。类似地，在透镜系统后面(即在沿着入射光束的方向指向的透镜系统的方向上，也被称为“图像空间”)记录的孔的图像通常被称为“出射光瞳”。因此，在孔径光阑前不存在透镜的针孔相机中，入射光瞳的位置和尺寸与孔径光阑的位置和尺寸相同。根据光学元件在放大率方面的光学性质，将一个或多个光学元件放置在针孔的前方可分别导致放大的图像或缩小的图像。

[0054] 然而，入射光瞳可以位于透镜系统和对象的前方的观察方向上。这与正常透镜形成了特别的对比，正常透镜也可以被称为“中心透镜”，其中入射光瞳位于透镜系统和对象之间。

[0055] 在特别优选的实施例中，入射光瞳因此可以位于无穷远处的观察方向上，这可以通过使用对象-空间远心透镜来实现。为此目的，第一孔元件可以优选地被放置在透镜的图像空间内的焦平面中。如通常使用的，术语“焦平面”是指在透镜的焦点所在的位置处垂直于光轴布置的平面。作为结果，可以生成对象的正投影。换句话说，可能穿过位于光轴处的孔的中心的斜光线因此可以在透镜系统的前方平行于光轴。结果，包括在无穷远处的入射光瞳的远心透镜的放大率与对象和远心透镜之间的距离无关。因此，这种特性使得对象-空间远心透镜可用于计量应用，诸如机器视觉或光学光刻。然而，对象-空间远心透镜的这种特定优点是可以通过使用远心透镜成像的空间的成本而获得的。因此，远心透镜需要与待由远心透镜成像的对象一样大。换言之，可以通过使用远心透镜从其记录图像的对象的尺寸受到远心透镜的尺寸的限制。

[0056] 在第一示例中，可以通过简单地将孔径光阑放置于透镜的焦点之一来获得远心透镜。作为示例，通过将孔径光阑放置于如从入射到透镜上的入射光束所限定的位于透镜后面的透镜的焦点处，来获得对象-空间远心透镜。然而，通常，远心透镜可以被成形为复合透镜。可以用于对象-空间远心透镜的功能的复合透镜的特别优选的示例在如下面更详细描述的附图中被描绘。

[0057] 与此相反，在第二设置中使用的正常模式是指根据本发明的相机的以下设置，即，相机的孔元件呈现各自的孔区，使得会聚元件可以被认为是不表现为远心透镜的透镜系统。相应地，如从普通相机已知的，透镜系统的放大率被证明依赖于对象和透镜之间的距离。

[0058] 因此，通过记录透镜系统的放大率不取决于对象和相机之间的距离(在前模式中的第一设置)的第一图片，通过记录透镜系统的放大率实际取决于对象和相机之间的距离(正常模式中的第二设置)的第二图片，并且通过比较第一图片和第二图片，获得一个或多个对象的图像。为此目的，执行包括在第一图片内的一个或多个对象的第一尺寸与也包括在第二图片内的一个或多个对象的第二尺寸的比较并且根据上述比较从中导出一个或多个对象的距离可能是特别有利的，特别是通过使用专门设计的评估装置。

[0059] 在替代的实施例中，入射光瞳可以在观察方向上仍然位于透镜系统和对象的前方，但不在无穷远处，这可以通过使用超中心透镜来实现，该超中心透镜也可以被称为“近心透镜”。为此目的，第一孔元件可以放置在透镜的图像空间内的焦平面外。如通常所使用的，超远心透镜以光束朝向对象会聚的方式来设计，这与光线保持平行的远心透镜以及光线表现为发散方式的正常透镜或者中心透镜形成对比。作为结果，可以从对象空间感知的入射光瞳在透镜的周边区域周围移动。因此，可以获得包括对象的所有特征的单个图像，从而允许快速、可靠且同时分析对象的多个特征。这种特性使超中心透镜能够用于机器视觉，特别是频繁用于检测饮料、制药和化妆品行业中的消费品。

[0060] 如上已经提到的，通过在相机的第一设置和第二设置之间或者在相机的第一设置和/或第二设置内另外调节孔元件相对于相机的光轴的位置，根据本发明的相机的视觉范围可以被扩展，特别是相对于已知的远心或超中心透镜系统。如在此所使用的，术语“调节孔元件的位置”可以指孔元件在相机拍摄的两次曝光之间的移动。因此，不直接位于会聚元件前方的对象也可以观察到。在优选示例中，可以在正常模式下拍摄至少一个第一图片，同时可以在前模式下拍摄一系列第二图片。在此，在每个第二图片中，孔元件相对于相机的光轴的位置可以呈现不同的值，而在每个第一图片中，孔元件相对于相机的光轴的位置可以被保持。从而，因此可以改变在前模式下拍摄的不同第二图片之间的观察方向。作为结果，观察扩展的视觉范围可能是可行的，这对于通过相机跟踪至少一个对象可能特别有用。

[0061] 因此，根据本发明的相机包括至少一个评估装置，该评估装置被设计成通过比较至少一个第一图片和至少一个第二图片来生成至少一个对象的至少一个图像。如在此所使用的，术语“评估装置”通常是指被设计成生成至少一个对象的至少一个图像(特别是至少一个对象的至少一个三维图像的任意装置)，尤其是通过考虑关于对象的位置的信息项。作为示例，评估装置可以是或可以包括一个或多个集成电路，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或一个或多个数据处理装置，诸如一个或多个计算机，优选地一个或多个微计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于接收和/或预处理传感器信号的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。如在此所使用的，传感器信号通常可以指如相机中使用的光学传感器的传感器信号。此外，评估装置可以包括一个或多个数据存储装置。此外，如上所述，评估装置可以包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。

[0062] 至少一个评估装置可以适于执行至少一个计算机程序，诸如执行或支持生成信息项的步骤的至少一个计算机程序。作为示例，可以实现一个或多个算法，该一个或多个算法通过使用传感器信号作为输入变量可以执行第一图片和第二图片之间的比较。

[0063] 评估装置可以特别地包括至少一个数据处理装置，特别是电子数据处理装置，其可被设计为通过评估传感器信号来生成信息项。因此，评估装置被设计为使用传感器信号作为输入变量，并且通过处理这些输入变量来生成对象的至少一个图像。该处理可以并行地、相继地或甚至以组合的方式进行。评估装置可以使用任意方法来生成这些信息项，诸如通过计算和/或使用至少一个存储和/或已知的关系。除了传感器信号之外，一个或多个进一步的参数和/或信息项可以影响所述关系，例如关于调制频率的至少一个信息项。该关系可以根据经验、分析或半经验来确定或是可确定的。特别优选地，该关系包括至少一个校准曲线、至少一组校准曲线、至少一个函数或所提到的可能性的组合。一个或多个校准曲线可以例如以一组值的形式及其相关联的函数值的形式存储在例如数据存储装置和/或表中。但是，可替代地或另外，至少一个校准曲线同样可以例如以参数化形式和/或作为函数方程存储。可以使用将传感器信号处理为图像的单独关系。可替代地，用于处理传感器信号的至少一个组合关系是可行的。各种可能性可被设想并同样可以组合。

[0064] 如上所述，相机具有至少一个评估装置。特别地，至少一个评估装置同样可被设计成完全或部分地控制或驱动相机，例如通过评估装置被设计成控制至少一个照射源和/或控制相机的至少一个调制装置。评估装置特别地可以被设计成执行至少一个测量周期，在该测量周期内，拾取一个或多个传感器信号，诸如多个传感器信号，例如连续地在照射的不同调制频率下的多个传感器信号。

[0065] 如上所述，评估装置被设计为通过评估至少一个传感器信号来生成对象的至少一个图像。对象的位置可以是静态的，或者甚至可以包括对象的至少一个运动，例如相机或其一部分与对象或其一部分之间的相对运动。在该情况下，相对运动通常可以包括至少一个线性运动和/或至少一个旋转运动。运动信息项例如同样可以通过比较在不同时间拾取的至少两个信息项来获得，使得例如至少一项位置信息同样可以包括至少一项速度信息和/或至少一项加速度信息，例如关于对象或其一部分与相机或其一部分之间的至少一个相对速度的至少一项信息。

[0066] 如上所述，为了获得对象-空间远心透镜，将第一孔元件放置在透镜的图像空间内的焦平面中可允许通过在前模式下的第一设置中记录第一图片、通过在正常模式下的第二设置中记录第二图片、并通过比较第一图片和第二图片获得一个或多个对象的图像，在前模式中，透镜系统的放大率不依赖于对象和相机之间的距离，在正常模式中，透镜系统的放大率依赖于对象和相机之间的距离。为此目的，评估装置被设计成通过比较第一图片和第二图片来生成对象的图像。优选地，评估装置因此可以具体地被设计为执行包括在第一图片中的对象的第一尺寸与同样包括在第二图片中的对象的第二尺寸的比较，并且从该比较导出对象的距离。通过示例的方式，可以通过应用用于识别各个图片中的对象的适当方法以及两个图片中的相同对象之间的相互对应来执行该比较。

[0067] 在如上所述的光学传感器可包括至少一个进一步的空间光调制器(SLM)的进一步实施例中，评估装置可进一步适于将空间光调制器的像素分配给图像的图像像素，其中评估装置可以进一步适于通过评估信号分量来确定图像像素的深度信息。因此，评估装置可以适于将图像像素的深度信息与例如由成像装置记录的二维图像组合，以便生成至少一个三维图像。

[0068] 本发明的进一步实施例涉及从对象传播到相机的光束的性质。如在此所使用的，术语“光”通常是指在可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一个或多个的电磁辐射。其中，术语可见光谱范围通常指380nm至780nm的光谱范围。术语红外(IR)光谱范围通常是指在780nm至1000μm的范围内的电磁辐射，其中780nm至1.4μm的范围通常被称为近红外(NIR)光谱范围，并且从15μm至1000μm的范围称为远红外(FIR)光谱范围。术语紫外光谱范围通常是指1nm至380nm的范围内的电磁辐射，优选在100nm至380nm的范围内。优选地，如本发明中使用的光是可见光，即在可见光谱范围内的光。

[0069] 术语“光束”通常是指发射到特定方向的光量。因此，光束可以是在垂直于光束的传播方向的方向上具有预定延伸的光线束。优选地，光束可以是或可以包括一个或多个高斯光束，其可以由一个或多个高斯束参数表征，诸如束腰、瑞利长度或任何其它束参数中的一个或多个或者适合于表征空间中的束直径的发展和/或束传播的束参数的组合。

[0070] 光束可能被对象本身发射，即可能源自对象。另外或可替代地，光束的另外的源是可行的。因此，如下面将进一步详细描述的，可能提供照射对象的一个或多个照射源，诸如通过使用一个或多个初级光线或束，诸如具有预定特性的一个或多个初级光线或束。在后一种情况下，从对象传播到相机的光束可能是由对象和/或连接到对象的反射器件反射的光束。

[0071] 在可以使用Fip传感器的情况下，给定由光束照射的相同总功率，根据FiP效应，至少一个纵向传感器信号取决于至少一个纵向光学传感器的传感器区域中的光束的束横截面。如在此所使用的，术语束横截面通常指在特定位置处光束或由光束生成的光斑的横向延伸。在生成圆形光斑的情况下，半径、直径或高斯束腰或两倍高斯束腰可用作束横截面的度量。在生成非圆形光斑的情况下，可以以任何其它可行的方式确定横截面，诸如通过确定具有与非圆形光斑相同面积的圆的横截面，其同样称为等效束横截面。在该方面，在相应材料(诸如光伏材料)可以由光束以最小可能横截面入射的条件下，诸如当材料位于如受光学透镜影响的焦点处或附近时，可以利用纵向传感器信号的极值(即极大值或极小值)的观察，特别是全局极值。在极值是极大值的情况下，则该观察可以被认为是正的FiP效应，而在极值是极小值的情况下，该观察可以被认为是负的FiP效应。

[0072] 因此，不管实际包括在传感器区域中的材料如何，但是由光束对传感器区域的照射的相同总功率，具有第一束直径或束横截面的光束可以生成第一纵向传感器信号，而具有与第一束直径或束横截面不同的第二束直径或束横截面的光束生成与第一纵向传感器信号不同的第二纵向传感器信号。如在WO 2012/110924A1中描述的，通过比较纵向传感器信号，可以生成关于束横截面(具体是关于束直径)的至少一项信息。因此，可以比较由纵向光学传感器生成的纵向传感器信号，以便获得关于光束的总功率和/或强度的信息和/或以便针对光束的总功率和/或总强度归一化纵向传感器信号和/或关于对象的纵向位置的至少一项信息。因此，作为示例，可以检测纵向光学传感器信号的极大值，并且可以将所有纵向传感器信号除以该极大值，从而生成归一化的纵向光学传感器信号，然后可以通过使用上述已知关系将归一化的纵向光学传感器信号变换成关于对象的至少一项纵向信息。归一化的其它方式是可行的，诸如使用纵向传感器信号的平均值并将所有纵向传感器信号除以该平均值的归一化。其它选项是可能的。特别地，该实施例可以由评估装置使用，以便解决光束的束横截面和对象的纵向位置之间的已知关系的不确定性。因此，即使从对象向光学传感器传播的光束的束特性完全或部分已知，但是已知的是，在许多光束中，束横截面在到达焦点之前变窄，并且之后再次变宽。因此，在光束具有最窄束横截面的焦点之前和之后，沿着光束传播轴出现光束具有相同的横截面的位置。因此，作为示例，在焦点之前和之后的距离z0处，光束的横截面是相同的。因此，在光学传感器仅包括单个纵向光学传感器的情况下，在已知光束的总功率或强度的情况下，可以确定光束的具体横截面。通过使用该信息，可以确定相应纵向光学传感器距焦点的距离z0。然而，为了确定相应纵向光学传感器是位于焦点之前还是之后，需要附加信息，例如对象和/或光学传感器的移动历史和/或关于光学传感器位于焦点之前或之后的信息。

[0073] 在从对象传播到光学传感器的光束的一个或多个束属性是已知的情况下，关于对象的纵向位置的至少一项信息可因此从至少一个纵向传感器信号和对象的纵向位置之间的已知关系导出。该已知关系可以作为算法和/或作为一个或多个校准曲线存储在评估装置中。作为示例，具体是对于高斯光束，通过使用束腰与纵向坐标之间的高斯关系可以容易地导出束直径或束腰与对象位置之间的关系。评估装置因此可以适于将光束的束横截面和/或直径与光束的已知束特性进行比较，以便优选地根据光束的束直径对在光束传播方向上的至少一个传播坐标的已知依赖性和/或光束的已知高斯分布确定关于对象的纵向位置的至少一项信息。

[0074] 如上所述，除了对象的至少一个纵向坐标之外，可以确定对象的至少一个横向坐标。因此，通常，评估装置可以进一步适于通过确定光束在至少一个横向光学传感器上的位置来确定对象的至少一个横向坐标，至少一个横向光学传感器可以是像素化的、分段的或大面积的横向光学传感器，如同样在WO 2014/097181A1中进一步概述的。

[0075] 此外，根据本发明的相机可以包括至少一个调制装置，其能够产生从对象行进到相机的至少一个调制光束，并且因此可以调制对象和/或光学传感器的至少一个传感器区域(诸如至少一个纵向光学传感器的至少一个传感器区域)的照射。优选地，调制装置可以用于诸如通过使用周期性束中断装置来产生周期性调制。通过示例的方式，光学传感器可以被设计成进行对象和/或光学传感器的至少一个传感器区域(诸如至少一个纵向光学传感器的至少一个传感器区域)的照射的调制，其中频率为0.05Hz至1MHz，诸如0.1Hz至10kHz。就此而言，照射的调制被理解为是指照射的总功率优选周期性变化的过程，特别是以单个调制频率或者同时和/或连续地以多个调制频率。特别地，可以在照射的总功率的极大值和极小值之间实现周期性调制。在此，极小值可以是0，但也可以是>0，使得例如不必实现完全调制。以特别优先的方式，至少一个调制可以是或可以包括周期性调制，诸如受影响的光束的正弦调制、方形调制或三角调制。此外，调制可以是两个或更多个正弦函数的线性
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组合，诸如平方正弦函数或sin(t)函数，其中t表示时间。为了说明本发明的特定效果、优点和可行性，方形调制通常在此被用作调制的示例性形状，然而，该表示并不意图将本发明的范围限制为该调制的具体形状。凭借该示例，技术人员在采用调制的不同形状时可以更容易地认识到如何适配相关参数和条件。

[0076] 可以例如在对象和光学传感器之间的束路径中实现该调制，例如通过将至少一个调制装置布置在束路径中。然而，可替代地或另外，也可以在如下所述的用于照射对象的可选照射源和对象之间的束路径中实现该调制，例如通过将至少一个调制装置布置在所述束路径内。这些可能性的组合也是可以想象的。为此目的，至少一个调制装置可以包括例如束斩波器或一些其他类型的周期性束中断装置，诸如包括至少一个中断叶片或中断轮，其优选地以恒定速度旋转并且因此可以周期性地中断照射。然而，可替代地或另外，也可以使用一个或多个不同类型的调制装置，例如基于电光效应和/或声光效应的调制装置。再次替代地或另外，至少一个可选照射源本身也可以被设计为生成调制的照射，例如通过照射源本身具有调制强度和/或总功率(例如，周期性调制的总功率)和/或通过所述照射源被实现为脉冲照射源(例如，脉冲激光器)。因此，通过示例的方式，至少一个调制装置也可以全部或部分地集成到照射源中。此外，替代地或另外，相机可以包括至少一个可选的传送装置，例如可调透镜，其自身可以被设计成例如通过调制(特别是通过周期性调制)入射光束的总强度和/或总功率来调制照射，该入射光束在入射到该至少一个传送装置上，以便在入射到至少一个纵向光学传感器之前穿过它。各种可能性是可行的。

[0077] 从对象出射的光可以源于对象本身，但是同样可以可选地具有不同的源，并且从该源传播到对象并且随后朝向光学传感器传播。后一种情况可以例如受使用的至少一个照射源影响。照射源可以以各种方式体现。因此，照射源可以例如是相机的一部分，然而布置在相机壳体之外，特别是作为单独的光源。照射源可以与对象分开布置并且从一定距离照射对象。替代地或另外，照射源同样可以连接到对象，或者甚至是对象的一部分，使得通过示例的方式同样可以由照射源直接生成从对象出射的电磁辐射。通过示例的方式，至少一个照射源可以布置在对象上和/或对象中并且直接生成电磁辐射，借助于该电磁辐射照射传感器区域。该照射源可以例如是或包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。通过示例的方式，可以在对象上布置至少一个红外发射器和/或用于可见光的至少一个发射器和/或用于紫外光的至少一个发射器。通过示例的方式，可以在对象上和/或对象中布置至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。照射源可以特别地包括以下照射源中的一个或多个：激光器，特别是激光二极管，尽管原理上可替代地或另外也可以使用其它类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；焰源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构化光源。替代地或另外，同样可以使用其它照射源。如果照射源被设计成生成具有高斯束分布的一个或多个光束，那么是特别优选的，例如在许多激光器中至少近似的情况。对于可选照射源的进一步潜在实施例，可以参考WO 2012/110924A1和WO 2014/097181A1中的一个。其它实施例仍是可行的。

[0078] 至少一个可选的照射源通常可以发射在以下至少一个范围内的光：紫外光谱范围，优选在200nm至380nm的范围内；可见光谱范围(380nm至780nm)；红外光谱范围，优选在780nm至15微米的范围内。最优选地，至少一个照射源适于发射可见光谱范围内、优选在
500nm至780nm的范围内、最优选在650nm至750nm或690nm至700nm的范围内的光。在此，特别优选的是，照射源可以表现出可以与纵向传感器的光谱灵敏度相关的光谱范围，特别是以确保由相应照射源照射的纵向传感器可以提供具有高强度的传感器信号的方式，该高强度的传感器信号因此能够以足够的信噪比进行高分辨率评估。

[0079] 在本发明的进一步方面，提供了一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪系统。如在此所使用的，跟踪系统是适于收集关于至少一个对象或对象的至少一个部分的一系列过去位置的信息的装置。另外，跟踪系统可以适于提供关于至少一个对象或对象的至少一个部分的至少一个预测的未来位置的信息。跟踪系统可以具有至少一个轨迹控制器，其可以完全地或部分地被实现为电子装置，优选地实现为至少一个数据处理装置，更优选地实现为至少一个计算机或微控制器。此外，至少一个轨迹控制器可以包括至少一个评估装置和/或可以是至少一个评估装置的一部分，和/或可以完全或部分地与至少一个评估装置相同。此外，跟踪系统可以包括可连接到对象的至少一个信标装置，特别是如在WO 2014/097181A1中更详细描述的一个或多个信标装置。

[0080] 跟踪系统包括根据本发明的至少一个相机，诸如如上面列出的一个或多个实施例中公开的和/或如在下面的一个或多个实施例中公开的至少一个相机。跟踪系统进一步包括至少一个轨迹控制器。跟踪系统可以包括一个、两个或更多个相机，特别是两个或更多个相同的相机，其允许可靠地获取关于两个或更多个相机之间的重叠体积中的至少一个对象的深度信息。轨迹控制器适于跟踪对象的一系列位置，每个位置包括关于对象在特定时间点的位置的至少一项信息。为此目的，优选地可以采用具有如上所述的扩展的视觉范围的相机，特别是通过在垂直于相机的光轴的第二孔元件的不同位置处生成一系列第二图片。

[0081] 在本发明的进一步方面中，公开了一种用于记录至少一个对象的至少一个图像的方法。该方法优选地可以利用根据本发明的至少一个相机，诸如根据以上公开的或者下面进一步详细公开的一个或多个实施例的至少一个相机。因此，对于该方法的可选实施例，可以参考相机的各种实施例的描述。

[0082] 该方法包括以下步骤，其可以以给定顺序或以不同顺序执行。此外，可以提供未列出的附加方法步骤。此外，可以至少部分地同时执行两个或更多或甚至所有方法步骤。此外，两个或更多个或甚至所有的方法步骤可以重复执行两次或甚至两次以上。

[0083] 根据本发明的方法包括以下步骤：

[0084] -通过使用适于接收光束的至少一个光学传感器，在包括至少一个第一孔元件的第一孔区超过至少一个第二孔元件的第二孔区的第一设置中生成至少一个第一图片，并且在包括第二孔区超过第一孔区的第二设置中生成至少一个第二图片，其中光束通过穿过会聚元件而会聚，以在束路径上行进到达至少一个光学传感器，其中第一孔元件位于会聚元件和光学传感器之间的束路径中，并且其中第二孔元件位于第一孔元件和光学传感器之间的束路径中；以及

[0085] -通过比较至少一个第一图片和至少一个第二图片来生成至少一个对象的至少一个图像。

[0086] 特别地，第一图片可以在相机的第一设置中生成，而第二图片可以在相机的第二设置中生成。在此，第一设置可以被记录在相机的前模式中，即，第一孔元件和第二孔元件以第一孔区超过第二孔区的方式被调节的相机的第一特定调节中。类似地，第二设置可以被记录在相机的正常模式中，即，在第一孔元件和第二孔元件以第二孔区超过第一孔区的方式被调节的相机的第二特定调节中。与记录串行或并行地，优选地通过采用适合于此目的的评估装置，可以将第一图片和第二图片彼此比较以获取至少一个对象的图像，特别是对象的三维图像。

[0087] 在优选实施例中，第一孔元件和/或第二孔元件可以包括可调节孔径光阑，其中，对于每个孔元件，可以调节孔径光阑的孔区以获得相应的孔区。

[0088] 在替代实施例中，孔元件，优选第二孔元件可以包括至少一个空间光调制器，该空间光调制器可以适于以空间分辨的方式修改光束的至少一个特性。在此，空间光调制器具有像素矩阵，其中每个像素可以被单独地控制，以便在光束到达至少一个光学传感器之前修改穿过像素的光束的一部分的至少一个光学特性。特别地，空间光调制器的像素可以以调节孔元件的可调节区的方式来控制。

[0089] 替代地或另外，也可以调节孔元件的垂直于光轴的位置。特别是，通过调节第二孔元件的垂直于光轴的位置，也可以观察到可能不直接位于会聚元件前方的特定对象。在此，优选地，可以生成两个或更多个第二图片的序列，其中可以在生成不同的第二图片之间调节第二孔元件的垂直于光轴的位置，由此可以改变在前模式中拍摄的不同第二图片之间的观察方向，从而允许观察扩展的视觉范围。

[0090] 关于根据本发明的方法的进一步细节，可以参考上面和/或下面提供的相机的描述。

[0091] 在本发明的进一步方面中，公开了根据本发明的相机的用途。其中，相机可以用于成像应用或相机应用的目的，特别是用于三维成像应用或三维相机应用，优选地用于选自由以下组成的组的用途：位置测量，特别是在交通技术中；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；扫描应用；立体视觉应用；摄影应用；成像应用或相机应用；用于生成至少一个空间的地图的绘图应用；用于车辆的归位或跟踪信标相机；具有热特征(比背景更热或更冷)的对象的位置测量；机器视觉应用；机器人应用。

[0092] 因此，通常，根据本发明的装置，诸如相机，可以应用于各种使用领域。具体地，可以将相机应用于从以下组中选择的用途目的：交通技术中的位置测量；娱乐应用；安全应用；人机接口应用；跟踪应用；摄影应用；制图应用；用于生成至少一个空间的地图的绘图应用；用于车辆的归位或跟踪信标相机应用；移动应用；网络摄像头；音频装置；杜比环绕音响系统；计算机外围装置；游戏应用；相机或视频应用；监视应用；汽车应用；运输应用；物流应用；车辆应用；飞机应用；船舶应用；航天器应用；机器人应用；医疗应用；体育应用；建筑应用；施工应用；制造应用；机器视觉应用；与至少一种感测技术(选自飞行时间相机、雷达、激光雷达、超声波传感器或干涉测量)结合使用。另外或替代地，可以指定在尤其是基于地标的定位和/或导航的本地和/或全球定位系统中的应用，具体是用于汽车或其它车辆(诸如火车、摩托车、自行车，用于货物运输的卡车)、机器人中或由行人使用。此外，室内定位系统可以被指定为可能的应用，诸如用于家庭应用和/或用于在制造、物流、监视或维护技术中使用的机器人。

[0093] 因此，首先，根据本发明的装置可以用于移动电话、平板计算机、膝上型计算机、智能面板或其它固定或移动或可穿戴计算机或通信应用中。因此，根据本发明的装置可以与至少一个有源光源(诸如发射在可见光范围或红外光谱范围内的光的光源)组合，以便提高性能。因此，作为示例，根据本发明的装置可以用作相机和/或传感器，诸如与用于扫描和/或检测环境、对象和生物的移动软件组合。根据本发明的装置甚至可以与2D相机(诸如常规相机)组合，以便增加成像效果。根据本发明的装置可以进一步用于监视和/或用于记录目的，或者作为输入装置以控制移动装置，尤其是与语音和/或手势识别组合。因此，具体地，用作人机接口(同样称为输入装置)的根据本发明的装置可以用于移动应用中，诸如用于经由移动装置(诸如移动电话)控制其它电子装置或组件。作为示例，包括根据本发明的至少一个装置的移动应用可以用于控制电视机、游戏控制台、音乐播放器或音乐装置或其它娱乐装置。

[0094] 此外，根据本发明的装置可以用于网络摄像头或用于计算应用的其它外围装置。因此，作为示例，根据本发明的装置可以与用于成像、记录、监视、扫描或运动检测的软件组合使用。如在人机接口和/或娱乐装置的背景中所描述的，根据本发明的装置对于通过面部表情和/或身体表达来给出命令是特别有用的。根据本发明的装置可以与其它输入生成装置组合，像例如鼠标、键盘、触摸板、麦克风等。此外，根据本发明的装置可以诸如通过使用网络摄像头而用于游戏应用中。此外，根据本发明的装置可以用于虚拟训练应用和/或视频会议中。此外，根据本发明的装置可以用于识别或跟踪在虚拟或增强现实应用中使用的手、手臂或对象，尤其是当佩戴头戴式显示器时。

[0095] 此外，根据本发明的装置可以用于移动音频装置、电视装置和游戏装置中，如以上部分地描述的。具体地，根据本发明的装置可以用作用于电子装置、娱乐装置等的控制器或控制装置。此外，根据本发明的装置可以用于眼睛检测或眼睛跟踪，诸如在2D和3D显示技术中，尤其是采用用于增强现实应用的透明显示器，和/或用于识别是否正在观看显示器和/或从哪个角度观看显示器。此外，根据本发明的装置可以用于探索与虚拟或增强现实应用相关联的房间、边界、障碍物，尤其是当佩戴头戴式显示器时。

[0096] 此外，根据本发明的装置可以用于或用作数码相机，诸如DSC相机；和/或用于或用作反射相机，诸如SLR相机。对于这些应用，可以参考根据本发明的装置在如上所公开的移动应用(诸如移动电话)中的用途。

[0097] 此外，根据本发明的装置可以用于安全或监视应用。因此，作为示例，根据本发明的至少一个装置可以与一个或多个数字和/或模拟电子器件组合，如果对象在预定区内部或外部(例如用于银行或博物馆中的监视应用)则该一个或多个数字和/或模拟电子器件将给出信号。具体地，根据本发明的装置可以用于光学加密。通过使用根据本发明的至少一个装置的检测可以与其它检测装置组合以补充波长，诸如与IR、X射线、UV-VIS、雷达或超声相机组合。根据本发明的装置可以进一步与主动红外光源组合以允许在低光环境中检测。与有源相机系统相比，根据本发明的装置通常是有利的，具体地是因为根据本发明的装置避免了主动发送可以由第三方检测到的信号，如在例如在雷达应用、超声波应用、LIDAR或类似的有源装置的情况下。因此，通常，根据本发明的装置可以用于无法识别和不可检测的移动对象的跟踪。另外，根据本发明的装置与常规装置相比通常不太易于操纵和刺激。

[0098] 此外，考虑到通过使用根据本发明的装置的3D检测的容易性和准确性，根据本发明的装置通常可以用于面部、身体和人的识别和辨别。其中，根据本发明的装置可以与用于辨别或个性化目的的其它检测装置组合，诸如密码、指纹、虹膜检测、语音识别或其它手段。因此，通常，根据本发明的装置可以用于安全装置和其它个性化应用中。

[0099] 此外，根据本发明的装置可以用作用于产品辨别的3D条形码读取器。

[0100] 除了上述的安全和监视应用之外，根据本发明的装置通常可以用于对空间和区域进行监视和监测。因此，根据本发明的装置可以用于监视和监测空间和区域，并且作为示例，用于在禁止区域被入侵的情况下触发或执行警报。因此，通常，根据本发明的装置可以用于建筑物监视或博物馆中的监视目的，可选地与其它类型的传感器组合，诸如与运动或热传感器组合，与图像增强器或图像加强装置和/或光电倍增管组合。此外，根据本发明的装置可以在公共空间或拥挤的空间中使用以检测潜在的危险活动，诸如在停车场中或无人值守的对象(诸如机场中的无人值守的行李)中的犯罪行为，诸如盗窃。

[0101] 此外，根据本发明的装置可以有利地应用于相机应用中，诸如视频和摄像机应用。因此，根据本发明的装置可以用于运动捕捉和3D电影记录。在此，根据本发明的装置通常提供了优于常规光学装置的大量优点。因此，根据本发明的装置通常需要在光学组件方面的较低复杂性。因此，作为示例，与常规光学装置相比，诸如通过提供仅具有一个透镜的根据本发明的装置，可以减少透镜的数量。由于复杂性降低，非常紧凑的装置是可能的，诸如用于移动使用。具有两个或更多个具有高质量的透镜的常规光学系统通常是庞大的，诸如由于通常需要大量的分束器。此外，根据本发明的装置通常可以用于聚焦/自动聚焦装置，诸如自动聚焦相机。此外，根据本发明的装置同样可以用于光学显微镜，尤其是用于共焦显微镜。

[0102] 此外，根据本发明的装置通常可应用于汽车技术和运输技术的技术领域中。因此，作为示例，根据本发明的装置可以用作距离和监视传感器，诸如用于自适应巡航控制、紧急制动辅助、车道偏离警告、环绕视图、盲点检测、交通标志检测、交通标志识别、车道识别、后方交叉交通警报、用于根据正接近的交通或前面行驶的车辆适配头灯强度和范围的光源识别、自适应前照灯系统、远光头灯自动控制、前照灯系统中的自适应遮光灯、无眩光远光前照灯系统、通过头灯照射标记动物、障碍物等、后方交叉交通警报和其它驾驶员辅助系统，诸如高级驾驶员辅助系统，或其它汽车和交通应用。此外，根据本发明的装置可以用在驾驶员辅助系统中，其可以特别地适于预先预测驾驶员的操纵以防止碰撞。此外，根据本发明的装置同样可以用于速度和/或加速度测量，诸如通过分析通过使用根据本发明的相机获得的位置信息的第一和第二时间导数。该特征通常可应用于汽车技术、运输技术或一般交通技术中。在其它技术领域中的应用是可行的。在室内定位系统中的具体应用可以是检测乘客在运输中的位置，更具体地以电子地控制诸如安全气囊的安全系统的使用。在此，在乘客可能以气囊的使用可能对乘客造成伤害(特别是严重的伤害)的方式位于车辆内的情况下，尤其可以防止使用气囊。此外，在诸如汽车、火车、飞机等的车辆中，特别是在自主车辆中，根据本发明的装置可用于确定驾驶员是否注意交通或分心或睡着或疲倦，或者诸如因饮用酒精或其它药物而无法驾驶。

[0103] 在这些或其它应用中，通常，根据本发明的装置可以用作独立装置，或者与其它传感器装置组合使用，诸如与雷达和/或超声装置组合使用。具体地，根据本发明的装置可以用于自主驾驶和安全问题。此外，在这些应用中，根据本发明的装置可以与红外传感器、雷达传感器(其可以是声传感器)、二维相机或其它类型的传感器组合使用。在这些应用中，根据本发明的装置的普遍无源性质是有利的。因此，由于根据本发明的装置通常不需要发射信号，所以可以避免有源传感器信号与其它信号源的干扰的风险。根据本发明的装置具体可以与识别软件组合使用，诸如标准图像识别软件。因此，如由根据本发明的装置提供的信号和数据通常易于处理，并且因此通常比建立的立体视觉系统(诸如LIDAR)需要更低的计算功率。假定低的空间需求，根据本发明的装置(诸如相机)可以放置在车辆中的几乎任何地方，诸如在窗口屏幕上或窗口屏幕后面、前罩上、保险杠上、灯上、镜子上，或其它地方等。可以组合根据本发明的相机，诸如以便允许自主驾驶车辆或以便增加主动安全概念的性能。因此，根据本发明的各种装置可以与根据本发明的一个或多个其它装置和/或常规传感器组合，诸如在像后窗、侧窗或前窗的窗户中、在保险杠上或在灯上。

[0104] 根据本发明的至少一个相机与一个或多个雨检测传感器的组合同样是可能的。这是由于根据本发明的装置通常比常规传感器技术(诸如雷达)有利的事实，特别是在大雨期间。根据本发明的至少一个装置与至少一种常规感测技术(诸如雷达)的组合可以允许软件根据天气条件选择正确的信号组合。

[0105] 此外，根据本发明的装置通常可以用作中断辅助和/或停车辅助和/或用于速度测量。速度测量可以集成在车辆中，或者可以在车辆外部使用，诸如以便在交通控制中测量其它汽车的速度。此外，根据本发明的装置可以用于检测停车场中的免费停车位。

[0106] 此外，根据本发明的装置通常可用于视觉，特别是用于在困难的可见度条件下的视觉，诸如在夜视、雾视或烟雾视觉中。为了实现该目的，光学传感器可以至少在这样的波长范围内是敏感的，在该波长范围内，小颗粒(诸如存在于烟气或烟雾中的颗粒)或小液滴(诸如存在于雾、水气或霾中的液滴)可以不反射入射光束或仅反射其小部分。如通常所知的，在入射光束的波长分别超过颗粒或液滴的尺寸的情况下，入射光束的反射可以很小或可忽略。此外，可以通过检测由身体和对象发射的热辐射来实现夜视。因此，光学传感器在红外(IR)光谱范围内，优选地在近红外(NIR)光谱范围内可以是特别敏感的，因此可以允许良好可视性，即使在晚上、在烟雾、烟气、雾、水气或霾中。

[0107] 此外，根据本发明的装置可以用于医疗系统和运动领域中。因此，在医疗技术领域中，可指定例如用于内窥镜的手术机器人，因为如上所述，根据本发明的装置可以仅需要小的体积并且可以集成到其它装置中。具体地，根据本发明的最多具有一个透镜的装置可以用于在医疗装置中(诸如在内窥镜中)捕获3D信息。此外，根据本发明的装置可以与适当的监测软件组合，以便能够跟踪和分析移动。采用来自医疗成像的(诸如从磁共振成像、x射线成像或超声成像获得的)结果，这可以允许医疗装置(诸如内窥镜或解剖刀)的位置的即时叠加。例如在精确的位置信息很重要的医疗治疗中，诸如在脑部手术和远距离诊断和远程医疗中，这些应用是特别有价值的。此外，根据本发明的装置可以用于3D身体扫描。身体扫描可以在医疗背景中应用，诸如在牙科手术、整容手术、减肥手术或美容整形手术中，或者其可以应用在医疗诊断的背景中，诸如应用在肌筋膜痛综合征、癌症、身体畸形障碍或其它疾病的诊断中。身体扫描可以进一步应用于运动领域，以评估运动器材的人体工程学使用或适配。

[0108] 身体扫描可以进一步用于服装的背景中，诸如以确定衣服的合适的尺寸和适配。该技术可以用于定制衣服的背景中，或者在从因特网或者诸如微型信息亭装置或客户礼宾装置的自助购物装置订购衣服或鞋子的背景中。在服装的背景中的身体扫描对扫描充分穿戴的客户尤其重要。

[0109] 此外，根据本发明的装置可以在人员计数系统的背景中使用，诸如以对电梯、火车、公共汽车、汽车或飞机中的人数计数，或者对通过走廊、门、通道、零售店、体育馆、娱乐场所、博物馆、图书馆、公共场所、电影院、剧院等的人数计数。此外，人员计数系统中的3D功能可以用于获得或估计关于被计数的人的进一步信息，诸如身高、体重、年龄、身体健康等。该信息可用于商业智能度量，和/或用于进一步优化人们可以被计数的地区以使其更具吸引力或安全性。在零售环境中，根据本发明的在人员计数的背景中的装置可以用于识别返回的客户或交叉顾客，以评估购物行为，以评估进行购买的访客的百分比，以优化员工班次，或者以监测每个访客购物商场的成本。此外，人员计数系统可用于人体测量。此外，根据本发明的装置可以用于公共交通系统中，用于根据运输长度对乘客自动收费。此外，根据本发明的装置可以用于儿童游乐场中，以识别受伤的儿童或从事危险活动的儿童，以允许与操场玩具的附加互动，以确保操场玩具的安全使用等。

[0110] 此外，根据本发明的装置可以用于建筑工具，诸如确定到对象或墙壁的距离的测距仪，以评估表面是否是平面的，将对象对准或将对象以排序的方式放置，或用于施工环境的检查相机等。

[0111] 此外，根据本发明的装置可以应用于运动和锻炼领域中，诸如用于训练、远程指导或竞赛目的。具体地，根据本发明的装置可以应用于跳舞、有氧运动、足球、英式足球、篮球、棒球、板球、曲棍球、田径、游泳、马球、手球、排球、橄榄球、相扑、柔道、击剑、拳击、高尔夫、赛车、激光标签、战场模拟等。根据本发明的装置可用于检测运动中和比赛中的球、球拍、剑、运动等的位置，诸如以监测比赛，支持裁判或用于判断，具体是自动判断运动中的具体情况，诸如判断一个点或一个目标是否实际发生。

[0112] 此外，根据本发明的装置可以用于汽车赛车或汽车驾驶员训练或汽车安全训练等领域中，以确定汽车的位置或汽车轨道，或者与前一轨道或理想轨道的偏差等。

[0113] 根据本发明的装置还可以用于支持乐器的练习，特别是远程课程，诸如弦乐器的课程，诸如小提琴(fiddles)、小提琴(violins)、中提琴、大提琴、低音提琴、竖琴、吉他、班卓琴、或尤克里里琴、键盘乐器，诸如钢琴、风琴、电子钢琴(keyboards)、拨弦键琴、黄风琴、或手风琴和/或打击乐器，诸如鼓、定音鼓、木琴、柔音木琴、电颤琴、邦高鼓、康加鼓、蒂姆巴尔鼓、珍贝鼓或手鼓。

[0114] 根据本发明的装置可进一步用于康复和物理治疗，以便鼓励训练和/或以便调查和纠正移动。在此，根据本发明的装置同样可以应用于距离诊断。

[0115] 此外，根据本发明的装置可以应用于机器视觉领域。因此，根据本发明的装置中的一个或多个可用作例如自动驾驶和/或机器人工作的无源控制单元。结合移动机器人，根据本发明的装置可以允许用于自动移动和/或部件中的故障的自动检测。根据本发明的装置同样可用于制造和安全监视，诸如以便避免包括但不限于机器人、生产部件和生物之间的碰撞的事故。在机器人中，人类与机器人之间的安全和直接的交互通常是一个问题，因为在人类没有被识别的情况下机器人可能会严重伤害人类。根据本发明的装置可以帮助机器人更好更快地定位对象和人类，并允许安全的交互。给定根据本发明的装置的无源特性，根据本发明的装置可以比有源装置更有利，和/或可以用于与现有的解决方案(如雷达、超声波、2D相机、IR检测等)互补。根据本发明的装置的一个特别优点是低的信号干扰的可能性。因此，多个传感器可以在同一环境中同时工作，而不会产生信号干扰的风险。因此，根据本发明的装置通常可能在高度自动化的生产环境中是有用的，例如，但不限于汽车、采矿、钢铁等。根据本发明的装置同样可以用于生产中的质量控制，例如与其它传感器(如2D成像、雷达、超声波、IR等)结合使用，诸如用于质量控制或其它目的。此外，根据本发明的装置可以用于表面质量的评估，诸如用于测量产品的表面平整度或从微米范围到米的范围的特定尺寸的粘附。其它质量控制应用是可行的。在制造环境中，根据本发明的装置对于处理具有复杂的三维结构的天然产品(诸如食品或木材)以避免大量的废料是特别有用的。此外，根据本发明的装置可用于监测罐、仓库等的填充水平。此外，根据本发明的装置可用于检查复杂产品的缺失部件、不完整部件、松散部件、低质量部件等，诸如在诸如印刷电路板的自动光学检查、组件或子组件的检查、工程部件的检验、发动机部件检查、木材质量检查、标签检查、医疗设备的检查、产品取向的检查、包装检查、食品打包检查等。

[0116] 此外，根据本发明的装置可以用于车辆、火车、飞机、船舶、航天器和其他交通应用中。因此，除了在交通应用的背景中以上提及的应用之外，还可以指定用于飞机、车辆等的无源跟踪系统。根据本发明的一个相机的用于监测移动对象的速度和/或方向的用途是可行的。具体地，可以指定在陆上、海上以及包括太空在内的空中的快速移动对象的跟踪。根据本发明的相机具体可以安装在静止的和/或移动的装置上。根据本发明的至少一个FiP装置的输出信号可以例如与用于另一对象的自主或引导移动的引导机构组合。因此，用于避免跟踪的和操纵的对象之间的碰撞或用于使能跟踪的和操纵的对象之间的碰撞的应用是可行的。由于所需的计算功率低、即时响应以及由于与有源系统(像例如雷达)相比通常更难以检测和干扰的检测系统的无源特性，所以根据本发明的装置通常是有用和有利的。根据本发明的装置是特别有用于但不限于例如速度控制和空中交通管制装置。此外，根据本发明的装置可用于道路收费的自动收费系统。

[0117] 根据本发明的装置通常可以被用于无源应用中。无源应用包括对港口或危险区域中的船舶以及对着陆或起飞时的飞机的指导，其中固定的已知的有源目标可以用于精确的指导。同样的情况可用于处于危险但是明确限定的路线上行驶的车辆，诸如采矿车辆。此外，根据本发明的装置可以用于检测快速接近的对象，例如汽车、火车、飞行对象、动物等。此外，根据本发明的装置可以用于检测对象的速度或加速度，或者通过依据时间跟踪对象的位置、速度和/或加速中的一个或多个来预测对象的移动。

[0118] 此外，如上所述，根据本发明的装置可以用于游戏领域中。因此，根据本发明的装置可以是无源的，用于相同或不同尺寸、颜色、形状等的多个对象，诸如与用于将移动并入到其内容中的软件结合的移动检测。特别地，在将运动实现为图形输出中的应用是可行的。此外，用于给出命令的根据本发明的装置的应用是可行的，诸如通过使用根据本发明的装置中的一个或多个来进行手势或面部识别。根据本发明的装置可以与有源系统组合以便在例如低光条件下或在需要增强周围环境条件的其它情况下工作。另外或可替代地，根据本发明的一个或多个装置与一个或多个IR或VIS光源的组合是可能的。根据本发明的相机与特定装置的组合同样是可能的，其可以通过系统及其软件容易地区分，例如但不限于特殊的颜色、形状、距其它装置的相对位置、移动速度、光、用于调制装置上的光源的频率、表面特性、使用的材料、反射特性、透明度、吸收特性等。除了其它可能性之外，该装置可以类似于棒、球拍、球杆、枪、刀、轮、环、方向盘、瓶、球、玻璃、花瓶、汤匙、叉子、立方体、骰子、人物、木偶、玩具、烧杯、踏板、开关、手套、珠宝、乐器或用于演奏乐器的辅助装置，诸如琴拔、鼓槌等。其它选项是可行的。

[0119] 此外，根据本发明的装置可以用于检测和/或跟踪诸如由于高温或进一步的发光过程由其自身发射光的对象。发光部可以是排气流等。此外，根据本发明的装置可以用于跟踪反射对象并分析这些对象的旋转或取向。

[0120] 此外，根据本发明的装置通常可以用于建筑、建造和制图领域。因此，通常，可以使用根据本发明的一个或多个装置以便测量和/或监测环境区域，例如农村或建筑物。在此，根据本发明的一个或多个装置可以与其它方法和装置组合，或者可以单独使用，以便监测建筑项目、变化对象、房屋等的进展和准确性。根据本发明的装置可以用于生成扫描环境的三维模型，以便从地面或空中构建房间、街道、房屋、社区或景观的地图。潜在的应用领域可能是建造、制图、房地产管理、土地测量等。作为示例，根据本发明的装置可以用于能够飞行的交通工具，诸如无人机或多旋翼机，以便监测建筑物、烟囱、生产场所、农业生产环境(诸如田地)、生产设备或景观，以支持救援行动，以支持在危险环境中工作，以支持在室内或室外的燃烧场所的消防队，以查找或监测一个或多个人、动物或移动对象，或用于娱乐目的，诸如无人机跟随和记录进行运动(诸如滑雪或骑自行车等)的一个或多个人，这可以通过跟随头盔、标记、信标装置等来实现。可以使用根据本发明的装置识别障碍物，跟随预定路线，跟随边缘、管道、建筑物等，或者记录环境的全局或局部地图。此外，根据本发明的装置可以用于无人机的室内或室外定点和定位，用于稳定室内的无人机的高度，在室内，大气压力传感器不够准确，或者用于多个无人机的交互，诸如多个无人机的一体化运动或空中充电或加油等。

[0121] 此外，根据本发明的装置还可以用于诸如CHAIN(Cedec家用电器互操作网络)的家用电器的互连网络内，以在家庭中互连、自动化和控制基本的电器相关服务，例如，能量或负载管理、远程诊断、宠物相关电器、儿童相关电器、儿童监视、电器相关监视、对老年人或病人的支持或服务、家庭安全和/或监视、电器操作的遥控、和自动维护支持。此外，根据本发明的装置可以用在诸如空调系统的制热或制冷系统中，以特别地取决于一个或多个人的位置，定位房间的哪一部分调到一定的温度或湿度。此外，根据本发明的装置可以用于家用机器人，诸如可用于家务的服务或自主机器人。根据本发明的装置可以用于许多不同的目的，诸如避免碰撞或制图环境、还可以用于识别用户、为了安全的目的针对给定用户个性化机器人的性能，或者用于手势或面部识别。作为示例，根据本发明的装置可以用于机器人真空吸尘器、地板洗涤机器人、干扫机器人、用于熨烫衣服的熨烫机器人、诸如猫砂机器人的动物垃圾机器人、检测入侵者的安全机器人、机器人割草机、自动清洗机、雨水槽清洗机器人、窗户清洗机器人、玩具机器人、现场遥现机器人、向较少移动人群提供公司的社交机器人、或将语音翻译成符号语言或将符号语言翻译成语音的机器人。在少移动人群(诸如老年人)的背景下，具有根据本发明的装置的家用机器人可以用于拾取对象、运送对象、并以安全的方式与对象和用户进行交互。此外，根据本发明的装置可以用于使用危险材料或对象或在危险环境中操作的机器人。作为非限制性示例，根据本发明的装置可以用于机器人或无人驾驶的遥控车辆中，以便操作诸如化学材料或放射性材料之类的危险材料(尤其是在灾难之后)或其他危险或潜在危险的对象，诸如地雷、未爆炸的武器等，或在不安全的环境中操作或调查不安全的环境，例如靠近燃烧的对象或灾后区域，或用于在空中、海洋、陆地等中的有人或无人救援操作。

[0122] 此外，根据本发明的装置可以用在家用、移动或娱乐装置中，诸如冰箱、微波炉、洗衣机、窗帘或百叶窗、家用报警器、空调装置、加热装置、电视机、音响装置、智能手表、移动电话、电话机、洗碗机、灶具等，以检测人的存在，以监测装置的内容或功能，或者与人交互和/或与其他家庭、移动或娱乐装置共享关于该人的信息。在此，根据本发明的装置可以用于支持老年人或残疾人、盲人或视力有限的人，诸如在家务或工作方面，诸如在用于保持、携带或拾取对象的装置中，或者在具有适于表示环境中的障碍物的光学和/或声学信号的安全系统中。

[0123] 根据本发明的装置可以进一步在农业中使用，例如完全或部分地检测和分类害虫、杂草和/或感染的农作物，其中农作物可被真菌或昆虫感染。此外，为了收获作物，根据本发明的装置可以用于检测动物，诸如鹿，否则这些动物可能受到收获装置伤害。此外，根据本发明的装置可以用于监测田间或温室中植物的生长，特别地以针对田间或温室中给定区域或者甚至是给定植物来调节水或肥料的量或作物保护产品。此外，在农业生物技术中，根据本发明的装置可以用于监测植物的尺寸和形状。

[0124] 此外，根据本发明的装置可以与检测化学品或污染物的传感器、电子鼻片、检测细菌或病毒等的微生物传感器芯片、盖革(Geiger)计数器、触觉传感器、热传感器等组合。这可以例如用于构建智能机器人，该智能机器人被配置为用于处理危险或困难的任务，诸如治疗高度感染的患者、处理或去除高度危险的情况、清洁高度污染区，诸如高度放射性区或化学物质泄漏、或用于农业中的病虫害防治。

[0125] 根据本发明的一个或多个装置可进一步用于扫描对象，诸如与CAD或类似软件组合，诸如用于添加剂制造和/或3D打印。在此，可以使用根据本发明的装置的高尺寸精度，例如，在x-、y-或z-方向中或以这些方向的任意组合，诸如同时地。在该方面，确定在可以提供反射或漫散射光的表面上的照射光斑距相机的距离可以实际上独立于光源与照射光斑的距离来执行。本发明的该特性与诸如三角测量或诸如飞行时间(TOF)方法的已知方法直接相反，其中光源和照射光斑之间的距离必须先验已知或后面计算的，以便能够确定相机和照射光斑之间的距离。与其相反，对于根据本发明的相机，充分地照射光斑是足够的。此外，根据本发明的装置可以用于扫描诸如金属表面的反射表面，与它们是否包括固体或液体表面无关。此外，根据本发明的装置可以用于检查和维护中，诸如管道检测计。此外，在生产环境中，根据本发明的装置可以用于处理形状不规则的对象，诸如天然生长的对象，诸如通过形状或尺寸分选蔬菜或其它天然产物或切割产品，诸如肉，或以低于加工步骤所需精度的精度制造的对象。

[0126] 此外，根据本发明的装置还可以用于本地导航系统中以允许自动地或部分地自动地移动的车辆或多个直升机等通过室内或室外空间。非限制性示例可以包括车辆移动通过自动仓库，用于拾取对象并将它们放置在不同位置。室内导航可进一步用于商场、零售商店、博物馆、机场或火车站，以跟踪移动商品、移动装置、行李、客户或员工的位置，或向用户提供位置特定信息，诸如地图上的当前位置、或出售的商品信息等。

[0127] 此外，根据本发明的装置可以用于通过监测速度、倾斜度、即将到来的障碍物、道路的不平整度或曲线等来确保摩托车的安全驾驶，诸如用于摩托车的驾驶辅助。此外，根据本发明的装置可以用于火车或电车中以避免碰撞。

[0128] 此外，根据本发明的装置可以用于手持装置中，诸如用于扫描包装或包裹以优化物流过程。此外，根据本发明的装置可以用于进一步的手持装置中，诸如个人购物装置、RFID读取器、用于医院或健康环境的手持装置，诸如用于医疗用途，或以获得、交换或记录患者或患者健康相关信息、零售或健康环境的智能徽章等。

[0129] 如上所述，根据本发明的装置可以进一步用于制造、质量控制或识别应用中，诸如在产品识别或尺寸识别中(诸如用于找到最优位置或包装，以减少浪费等)。此外，根据本发明的装置可用于物流应用。因此，根据本发明的装置可用于优化装载或包装容器或车辆。此外，根据本发明的装置可用于制造领域中的表面损坏的监控或控制，用于监控或控制租赁对象(诸如租赁车辆)和/或用于保险应用，诸如用于损坏评估。此外，根据本发明的装置可以用于识别材料、对象或工具的尺寸，诸如用于最优材料处理，特别是与机器人组合。此外，根据本发明的装置可以用于生产中的过程控制，例如用于观察罐的填充液面。此外，根据本发明的装置可用于维护生产资产，例如但不限于罐、管道、反应器、工具等。此外，根据本发明的装置可用于分析3D质量标记。此外，根据本发明的装置可以用于制造定制商品，诸如牙嵌、牙支架、假体、衣服等。根据本发明的装置同样可以与用于快速原型设计、3D复制等的一个或多个3D打印机组合。此外，根据本发明的装置可以用于检测一个或多个物品的形状，诸如用于防盗版和防伪的目的。

[0130] 此外，根据本发明的装置可以用在手势识别的背景中。在这种背景下，手势识别与根据本发明的装置结合可以特别地用作用于经由身体、身体部分或对象的运动将信息传输到机器的人机交互。在此，优选地，该信息可以经由手或手的一部分(诸如手指)的运动来传输，特别地，通过指向对象；应用符号语言(诸如用于聋人)；为数字、赞成、不赞成等做标记；通过挥手，诸如当要求某人靠近、离开、或欢迎一个人、按压对象、拍摄对象，或者在运动或音乐领域，手或手指锻炼中，如热身锻炼。此外，该信息可以通过手臂或腿的运动来传输，诸如旋转、踢、抓、扭转、旋转、滚动、浏览、推、弯曲、拳打、摇动，手臂、腿、双臂或双腿，或者手臂和腿的组合，诸如用于运动或音乐的目的，诸如用于娱乐、锻炼或机器的培训功能。此外，该信息可以通过全身或其主要部分的运动来传输，诸如跳跃、旋转或制作复杂符号，诸如机场或交通警察的使用的以便传输信息的符号语言，诸如“右转”、“左转”、“前进”、“减速”、“停止”或“停止发动机”，或通过假装游泳、潜水、跑步、射击等；或通过进行复杂运动或身体姿势，诸如瑜伽、普拉提、柔道、空手道、跳舞或芭蕾。此外，该信息可以通过使用用于控制与模拟装置对应的虚拟装置的真实或模拟装置来传输，诸如使用用于控制计算机程序中的虚拟吉他功能的模拟吉他，使用用于控制计算机程序中的虚拟吉他功能的真正吉他；使用用于阅读电子书或移动页面或浏览虚拟文档的真实或模拟书；使用用于在计算机程序中绘制的真实或模拟笔等。此外，该信息的传输可以耦合成对用户的反馈，诸如声音、振动或运动。

[0131] 在音乐和/或乐器的背景下，根据本发明的装置与手势识别相结合可以用于练习目的、乐器控制、乐器录制、通过使用模拟乐器或者仅通过假装有乐器存在(诸如弹奏空气吉他)来播放或录制音乐，诸如以避免噪音或进行录制，或者用于指挥虚拟管弦乐团、合奏团、乐队、大乐队、合唱团等，用于练习、锻炼、录制或娱乐目的等。

[0132] 此外，在安全和监视的背景下，根据本发明的装置与手势识别相结合可以用于识别人的运动轮廓，诸如通过步行或移动身体的方式来识别人；或者使用手符号或动作或者身体部分或全身的符号或动作作为访问或识别控制，诸如个人识别符号或个人识别动作。

[0133] 此外，在智能家居应用或物联网的背景下，根据本发明的装置与手势识别相结合可以用于家用装置的中央控制或非中央控制，家用装置可以是家庭电器和/或家用装置的互连网络的一部分，诸如冰箱、集中供暖、空调、微波炉、制冰机或热水器，或者娱乐装置，诸如电视机、智能电话、游戏控制台、录像机、DVD播放器、个人计算机、笔记本电脑、平板电脑或其组合，或者家用装置和娱乐装置的组合。

[0134] 此外，在虚拟现实或增强现实的背景下，根据本发明的装置与手势识别相结合可以用于控制虚拟现实应用或增强现实应用的移动或功能，诸如使用符号、手势、身体移动或身体部分移动等来玩游戏或控制游戏；移动通过虚拟世界；操纵虚拟对象；使用虚拟对象(诸如球、棋子、石头、乐器、工具、画笔)练习、锻炼或玩体育、艺术、工艺品、音乐或游戏。

[0135] 此外，在医学背景中，根据本发明的装置与手势识别相结合可以用来支持康复训练、远程诊断；或者监视或检查手术或治疗；覆盖并显示具有医疗装置位置的医学图像，或者将诸如来自磁共振断层造影术或X射线等的显示器预先记录的医学图像与来自在手术或治疗期间记录的内窥镜或超声波等的图像重叠。

[0136] 此外，在制造和过程自动化的背景中，根据本发明的装置与手势识别相结合可以用于控制、教学或编程机器人、遥控飞机、无人驾驶自动驾驶车辆、服务机器人、可移动对象等，诸如用于编程、控制、制造、操纵、修理或教学目的，或用于远程操作对象或区域，诸如出于安全原因或用于维护目的。

[0137] 此外，在商业智能度量的背景中，根据本发明的装置与手势识别相结合可以用于人员计数、调查顾客移动、顾客花费时间的区域、对象、顾客测试、花费、探测等。

[0138] 此外，根据本发明的装置可以用在自己动手或专业工具的背景中，特别是电动或电机驱动工具或动力工具，例如钻机、锯、凿子、锤子、扳手、钉枪、圆盘切割机、金属剪刀和磨刀机、角磨机、模具磨床、钻头、锤钻、热枪、扳手、砂光机、雕刻机、打钉机、曲线锯、细木工(buiscuit joiners)、木材路由器、刨床、磨光器、瓦片切割机、垫圈、滚轴、砖墙开凿机、车床、冲击驱动器、连接器、油漆滚筒、喷枪、榫眼机或焊接机。

[0139] 此外，根据本发明的装置可以用于辅助视觉受损的人。此外，根据本发明的装置可以用于触摸屏中，以便避免诸如出于卫生原因的直接背景，其可以用于零售环境中、医疗应用中、生产环境中等。此外，根据本发明的装置可以用于农业生产环境中，诸如稳定清洁机器人、收蛋机、挤奶机、收割机器、农机、收割机、运输机、联合收割机、拖拉机、耕耘机、耕犁机、去皮机、耙、播种机，诸如马铃薯种植机的播种机、撒肥机、喷雾器、喷洒器系统、波纹管、打包机、装载机、叉车、割草机等。

[0140] 此外，根据本发明的装置可用于选择和/或搭配衣服、鞋、眼镜、帽子、假体、牙套，用于具有受限沟通技巧或可能性的人或动物，诸如儿童或受伤人员，等等。此外，根据本发明的装置可用于仓库、物流、配送、运输、装载、卸载、智能制造、工业4.0等背景中。此外，在制造背景中，根据本发明的装置可用于加工、分配、弯曲、材料处理等的背景中。

[0141] 根据本发明的装置可以与一个或多个其他类型的测量装置组合。因此，根据本发明的装置可以与一个或多个其他类型的传感器或检测器组合，诸如飞行时间(TOF)检测器、立体相机、光场相机、激光雷达、雷达、声纳、超声波检测器或干涉仪。当根据本发明的相机与一个或多个其他类型的传感器或检测器组合时，根据本发明的相机和至少一个进一步的传感器或检测器可以被设计为独立的装置，其中根据本发明的相机与至少一个进一步的传感器或检测器分离。替代地，根据本发明的相机和至少一个进一步的传感器或检测器可以完全或部分地集成或设计为单个装置。

[0142] 因此，作为非限制性示例，根据本发明的装置可以进一步包括立体相机。如在此所使用的，立体相机是被设计用于从至少两个不同视角捕获场景或对象的图像的相机。因此，根据本发明的装置可以与至少一个立体相机组合。

[0143] 立体相机的功能在本领域中通常是已知的，因为立体相机通常对本领域技术人员是已知的。与根据本发明的装置的组合可以提供附加的距离信息。因此，除了立体相机的信息之外，根据本发明的装置还可适于提供关于由立体相机捕获的场景内的至少一个对象的纵向位置的至少一项信息。由立体相机提供的信息，诸如通过评估通过使用立体相机进行的三角测量所获得的距离信息，可以通过使用根据本发明的装置来校准和/或验证。因此，作为示例，立体相机可以用于诸如通过使用三角测量来提供关于至少一个对象的纵向位置的至少一个第一信息项，并且根据本发明的装置可以用于提供关于至少一个对象的纵向位置的至少一个第二信息项。第一信息项和第二信息项可用于提高测量的准确性。因此，第一信息项可以用于校准第二信息项，反之亦然。因此，作为示例，根据本发明的装置可以形成具有立体相机和根据本发明的装置的立体相机系统，其中立体相机系统适于通过使用根据本发明的装置提供的信息校准由立体相机提供的信息。

[0144] 因此，另外或替代地，根据本发明的装置可以适于使用由根据本发明的装置提供的第二信息项来校正由立体相机提供的第一信息项。另外或替代地，根据本发明的装置可以适于使用由根据本发明的装置提供的第二信息项来校正立体相机的光学失真。此外，根据本发明的装置可以适于计算由立体相机提供的立体信息，并且由根据本发明的装置提供的第二信息项可以用于加速立体信息的计算。

[0145] 作为示例，根据本发明的装置可以适于使用由根据本发明的装置捕获的场景内的至少一个虚拟或真实对象来校准立体相机。作为示例，一个或多个对象和/或区和/或斑点可以用于该校准。作为示例，可以通过使用根据本发明的装置来确定至少一个对象或斑点的距离，并且可以通过使用该距离来校准由立体相机提供的距离信息，该距离通过使用根据本发明的装置来确定。例如，根据本发明的装置的至少一个有源光斑可以用作立体相机的校准点。作为示例，有源光斑可以在图片中自由移动。

[0146] 根据本发明的装置可适于通过使用由有源距离传感器提供的信息来连续或不连续地校准立体相机。因此，作为示例，该校准可以以规则的间隔持续地或偶尔地进行。

[0147] 此外，典型的立体相机呈现出取决于对象距离的测量误差或不确定性。当与由根据本发明的装置提供的信息组合时，该测量误差可以减小。

[0148] 立体相机与其他类型的距离传感器的组合在本领域中通常是已知的。因此，在D.Scaramuzza等人2007年的IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems，IROS 2007，第4164-4169页中，公开了从自然场景中相机和3D激光测距仪的外部自校准。类似地，在D.Klimentjew等人2010年的IEEE Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems(MFI)，第236-241页中，公开了用于对象识别的相机和3D激光测距仪的多传感器融合。如本领域技术人员将认识到的，本领域已知的这些设置中的激光测距仪可以简单地由根据本发明的至少一个装置替换或补充，而不改变这些现有技术文献所公开的方法和优点。对于立体相机的潜在设置，可以参考这些现有技术文献。而且，至少一个可选立体相机的其他设置和实施例是可行的。

[0149] 此外，根据本发明的装置可以用于红外检测应用、热检测应用、温度计应用、热寻求应用、火焰检测应用、火灾检测应用、烟雾检测应用、温度感测应用、光谱测量应用等。此外，根据本发明的装置可以用于影印或静电印刷应用。此外，根据本发明的装置可用于监测废气、监测燃烧过程、监测工业过程、监测化学过程、监测食物加工过程等。此外，根据本发明的装置可以用于温度控制、运动控制、排气控制、气体感测、气体分析、运动感测、化学感测等。

[0150] 优选地，对于相机、方法、人机接口、娱乐装置、跟踪系统以及相机的各种用途的进一步可能的细节，特别是关于传送装置、纵向光学传感器、评估装置、和如果应用的话，关于横向光学传感器、调制装置、照射源和成像装置，具体地关于可能材料、设置、用途和进一步细节，可以参考以下一项或多项：WO 2012/110924A1、US 2012/206336A1、WO 2014/097181A1和US 2014/291480A1，其全部内容通过引用并入在此。

[0151] 上述相机、方法和相机的所提出的用途与现有技术相比具有相当大的优点。因此，通常可以提供用于精确记录空间中至少一个对象的至少一个图像的简单且仍然有效的相机。在此，作为示例，可以以快速且有效的方式记录对象或其一部分的三维图像而没有不确定性。

[0152] 与本领域已知的装置相比，所提出的相机提供了高度的简单性，特别是关于相机的光学设置。因此，原则上，会聚元件、具有第一可调节孔区的第一孔元件、具有第二可调节区的第二孔元件、和适于当第一孔区超过第二孔区时生成第一图片并且当第二孔区超过第一孔区时生成第二图片的光学传感器，与适于通过比较第一图片和第二图片来生成对象的图像的适当评估装置相结合足以准确地记录空间中的对象的图像。该设置具体地适用于相机应用。因此，可以提供成本有效的相机和跟踪装置，其可以用于大量的成像和跟踪目的。

[0153] 概括而言，在本发明的背景中，以下实施例被认为是特别优选的：

[0154] 实施例1：一种用于至少一个对象的光学检测的相机，包括：

[0155] -至少一个会聚元件，其中会聚元件适于将穿过该会聚元件的光束会聚以沿着束路径行进以被至少一个光学传感器接收；

[0156] -具有第一可调节区的至少一个第一孔元件，其中第一孔元件位于会聚元件和光学传感器之间的束路径中；

[0157] -具有第二可调节区的至少一个第二孔元件，其中第二孔元件位于第一孔元件和光学传感器之间的束路径中；

[0158] -适于接收光束的至少一个光学传感器，其中光学传感器进一步适于在包括第一孔区超过第二孔区的第一设置中生成至少一个第一图片并且在包括第二孔区超过第一孔区的第二设置中生成至少一个第二图片；以及

[0159] -至少一个评估装置，其被设计为通过比较至少一个第一图片和至少一个第二图片来生成至少一个对象的至少一个图像。

[0160] 实施例2：根据前一实施例所述的相机，其中会聚元件包括会聚透镜。

[0161] 实施例3：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中会聚元件包括复合透镜。

[0162] 实施例4：根据前一实施例所述的相机，其中复合透镜适于与第二孔装置一起作为远心透镜。

[0163] 实施例5：根据前一实施例所述的相机，其中，远心透镜包括在无穷远处的入射光瞳。

[0164] 实施例6：根据前一实施例所述的相机，其中第一孔元件包括可调节孔径光阑。

[0165] 实施例7：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中第一孔元件位于会聚元件的图像空间内的焦平面中。

[0166] 实施例8：根据前一实施例所述的相机，其中通过将第一孔元件放置在透镜的焦点之一处来获得远心透镜。

[0167] 实施例9：根据前一实施例所述的相机，其中通过将孔径光阑放置于位于透镜后面的透镜的焦点处而获得远心透镜，如根据入射到透镜上的入射光束所限定的。

[0168] 实施例10：根据实施例3所述的相机，其中复合透镜适于与第二孔装置一起作为超中心透镜。

[0169] 实施例11：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中第一孔元件位于会聚元件的图像空间内的焦平面外。

[0170] 实施例12：根据前一实施例所述的相机，其中第二孔元件包括可调节孔径光阑。

[0171] 实施例13：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中第二孔元件可以以垂直于光轴的方式调节。

[0172] 实施例14：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中第二孔元件包括至少一个空间光调制器，所述至少一个空间光调制器适于以空间解析的方式修改光束的至少一个特性。

[0173] 实施例15：根据前一实施例所述的相机，其中空间光调制器具有像素矩阵，其中每个像素是可控制的，以在光束到达至少一个光学传感器之前单独修改穿过该像素的光束的一部分的至少一个光学特性。

[0174] 实施例16：根据前述两个实施例中任一项所述的相机，其中相机进一步包括至少一个调制器装置，该至少一个调制器装置适于以不同调制频率周期性地控制像素中的至少两个。

[0175] 实施方式17：根据前述三个实施例中任一项所述的相机，其中空间光调制器的像素中的每一个可以以第二孔元件的可调节区可调节的方式单独可控。

[0176] 实施方式18：根据前述四个实施例中任一项所述的相机，其中空间光调制器的像素中的每一个可以以孔元件的垂直于光轴的位置可调节的方式单独可控。

[0177] 实施例19：根据前述五个实施例中的任一项所述的相机，其中空间光调制器的每个像素包括微透镜，其中微透镜是可调透镜。

[0178] 实施例20：根据前述五个实施例中的任一项所述的相机，其中空间光调制器的每个像素包括微镜，其中微镜是可调镜。

[0179] 实施例21：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中光学传感器包括至少一个成像装置。

[0180] 实施例22：根据前一实施例所述的相机，其中成像装置位于离对象最远的位置。

[0181] 实施例23：根据前述两个实施例中任一项所述的相机，其中光束在照射成像装置之前穿过至少一个纵向光学传感器。

[0182] 实施例24：根据前述三个实施例所述的相机，其中无机成像装置包括像素化无机芯片，像素化有机检测器；CCD芯片，优选多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；IR芯片；RGB芯片。

[0183] 实施例25：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中光学传感器包括至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器具有至少一个传感器区域，其中纵向光学传感器被设计为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束的束横截面。

[0184] 实施例26：根据前一实施例所述的相机，其中评估装置进一步被设计为通过评估纵向传感器信号来生成关于对象的纵向位置的至少一项信息。

[0185] 实施例27：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中至少一个纵向光学传感器是透明光学传感器。

[0186] 实施例28：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中纵向光学传感器的传感器区域恰好是一个连续传感器区域，其中纵向传感器信号是对于整个传感器区域的均匀传感器信号。

[0187] 实施例29：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中纵向光学传感器的传感器区域是或包括传感器区，该传感器区由相应装置的表面形成，其中该表面面向对象或背离对象。

[0188] 实施例30：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中相机适于通过测量传感器区域的至少一部分的电阻或电导率中的一项或多项来生成纵向传感器信号。

[0189] 实施例31：根据前一实施例所述的相机，其中相机适于通过执行至少一个电流-电压测量和/或至少一个电压-电流测量来生成纵向传感器信号。

[0190] 实施例32：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中评估装置被设计为根据照射的几何形状与对象相对于相机的相对定位之间的至少一个预定义关系来生成关于对象的纵向位置的至少一项信息，优选地考虑照射的已知功率并且可选地考虑调制照射所采用的调制频率。

[0191] 实施例33：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中相机还具有用于调制照射的至少一个调制装置。

[0192] 实施例34：根据前一实施例所述的相机，其中光束是调制光束。

[0193] 实施例35：根据前一实施例所述的相机，其中相机被设计为在不同调制情况下检测至少两个纵向传感器信号，特别是分别在不同调制频率下的至少两个传感器信号，其中评估装置被设计为通过评估至少两个纵向传感器信号来生成关于对象的纵向位置的至少一项信息。

[0194] 实施例36：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中纵向光学传感器还被如此设计使得给定相同的照射总功率纵向传感器信号取决于照射的调制的调制频率。

[0195] 实施例37：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中评估装置适于将包含在至少一个第一图片内的第一信息和包含在至少一个第二图片内的第二信息组合，以便生成至少一个对象的至少一个三维图像。

[0196] 实施例38：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中相机具有至少两个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器被堆叠。

[0197] 实施例39：根据前一实施例所述的相机，其中纵向光学传感器沿着光轴被堆叠。

[0198] 实施例40：根据前述两个实施例中任一项所述的相机，其中纵向光学传感器形成纵向光学传感器堆叠，其中纵向光学传感器的传感器区域垂直于光轴取向。

[0199] 实施例41：根据前述三个实施例中任一项所述的相机，其中纵向光学传感器被布置为使得来自对象的光束优选顺序地照射所有纵向光学传感器，其中至少一个纵向传感器信号由每个纵向光学传感器生成。

[0200] 实施方式42：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中评估装置适于将纵向传感器信号归一化并且独立于光束的强度生成关于对象的纵向位置的信息。

[0201] 实施例43：根据前一实施例所述的相机，其中评估装置适于通过比较不同纵向传感器的纵向传感器信号来识别光束是加宽还是变窄。

[0202] 实施例44：根据前述实施例中任一项所述的相机，其中评估装置适于通过从至少一个纵向传感器信号确定光束的直径来生成关于对象的纵向位置的至少一项信息。

[0203] 实施例45：根据前一实施例所述的相机，其中评估装置适于将光束的直径与光束的已知束特性进行比较，以便确定关于对象的纵向位置的至少一项信息，优选地根据光束的束直径对光束的传播方向上的至少一个传播坐标的已知依赖性和/或根据光束的已知高斯分布。

[0204] 实施例46：根据前述实施例中任一项所述的相机，还包括具有至少一个开口的至少一个壳体，其中会聚元件位于开口处，并且其中至少第一孔元件、第二孔元件和光学传感器位于壳体内。

[0205] 实施例47：根据前一实施例所述的相机，其中评估装置至少部分地位于相机的壳体外。

[0206] 实施例48：根据前述实施例中任一项所述的相机，还包括至少一个照射源。

[0207] 实施例49：根据前一实施例所述的相机，其中照射源选自：至少部分地连接到对象和/或至少部分地与对象相同的照射源；被设计成用初级辐射至少部分地照射对象的照射源。

[0208] 实施例50：根据前一实施例所述的相机，其中光束是由初级辐射在对象上的反射和/或由初级辐射激发的通过对象自身的光发射而产生。

[0209] 实施例51：根据前一实施例所述的相机，其中纵向光学传感器的光谱灵敏度被照射源的光谱范围覆盖。

[0210] 实施例52：根据前一实施例所述的相机，其中照射装置至少部分地位于壳体外。

[0211] 实施例53：根据前述实施例中任一项所述的相机，进一步包括至少一个横向光学传感器，所述横向光学传感器适于确定从对象行进到相机的光束的横向位置，所述横向位置是在垂直于相机的光轴的至少一个维度中的位置，横向光学传感器适于生成至少一个横向传感器信号，其中评估装置进一步被设计成通过评估横向传感器信号来生成关于对象的横向位置的至少一项信息。

[0212] 实施例54：根据前一实施例所述的相机，其中横向光学传感器是具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和嵌入在透明导电氧化物的两个单独层之间的至少一种光导材料的光电检测器，其中横向光学传感器具有传感器区，其中第一电极和第二电极被施加到透明导电氧化物的层中的一个层的不同位置，其中至少一个横向传感器信号指示传感器区域中光束的位置。

[0213] 实施例55：根据前述两个实施例中任一项所述的相机，其中至少一个横向光学传感器包括至少一个透明横向光学传感器。

[0214] 实施例56：根据前述三个实施例中任一项所述的相机，其中横向光学传感器的传感器区由横向光学传感器的表面形成，其中该表面面向对象或背离对象。

[0215] 实施例57：根据四个前述实施例中任一项所述的相机，其中第一电极和/或第二电极是包括至少两个部分电极的分离电极。

[0216] 实施例58：根据前述实施例所述的相机，其中提供至少四个部分电极。

[0217] 实施例59：根据前述两个实施例中任一项所述的相机，其中通过部分电极的电流取决于传感器区域中光束的位置。

[0218] 实施例60：根据前一实施例所述的相机，其中横向光学传感器适于根据通过部分电极的电流生成横向传感器信号。

[0219] 实施例61：根据前述两个实施例中任一项所述的相机，其中光学传感器，优选横向光学传感器和/或评估装置适于从通过部分电极的电流的至少一个比率导出关于对象的横向位置的信息。

[0220] 实施例62：根据前述九个实施例中任一项所述的相机，其中至少一个横向光学传感器是透明光学传感器。

[0221] 实施例63：根据前述十个实施例中任一项所述的相机，其中横向光学传感器和纵向光学传感器沿着光轴堆叠，使得沿着光轴行进的光束入射到横向光学传感器和至少两个纵向光学传感器。

[0222] 实施例64：根据前一实施例所述的相机，其中光束顺序地穿过横向光学传感器和至少两个纵向光学传感器，反之亦然。

[0223] 实施例65：根据前一实施例所述的相机，其中光束在入射到纵向光学传感器中的一个上之前穿过横向光学传感器。

[0224] 实施例66：根据前述十二个实施例中任一项所述的相机，其中横向传感器信号选自由电流和电压或其导出的任何信号组成的组。

[0225] 实施例67：根据前述十三个实施例中任一项所述的相机，其中横向光学传感器位于相机的壳体内部。

[0226] 实施例68：一种用于跟踪至少一个可移动对象的位置的跟踪系统，跟踪系统包括根据前述实施例中任一项所述的至少一个相机，跟踪系统进一步包括至少一个轨迹控制器，其中轨迹控制器适于跟踪对象的一系列位置，每一个包括关于对象在特定时间点的位置的至少一项信息。

[0227] 实施例69：根据前一实施例所述的跟踪系统，其中跟踪系统进一步包括可连接到对象的至少一个信标装置，其中跟踪系统适于使得光学传感器可以生成关于至少一个信标装置的位置的信息。

[0228] 实施例70：一种用于记录至少一个对象的至少一个图像的方法，特别是通过使用根据涉及相机的前述实施例中任一项的相机，所述方法包括以下步骤：

[0229] -通过使用适于接收光束的至少一个光学传感器，在相机的第一设置中生成至少一个第一图片，并且在相机的第二设置中生成至少一个第二图片，该相机的第一设置包括至少一个第一孔元件的第一孔区超过至少一个第二孔元件的第二孔区，该相机的第二设置包括第二孔区超过第一孔区，其中光束通过穿过会聚元件而会聚，以在束路径上行进至至少一个光学传感器，其中第一孔元件位于会聚元件和光学传感器之间的束路径中，并且其中第二孔元件位于第一孔元件和光学传感器之间的束路径中；以及

[0230] -通过比较至少一个第一图片和至少一个第二图片来生成至少一个对象的至少一个图像。

[0231] 实施例71：根据前一实施例所述的方法，其中第一孔元件位于会聚元件的图像空间内的焦平面中。

[0232] 实施例72：根据前述两个实施例中任一项所述的方法，其中第一孔元件包括可调节孔径光阑，其中孔径光阑的孔区被调节。

[0233] 实施例73：根据前述三个实施例中任一项所述的方法，其中第二孔元件包括可调节孔径光阑，其中孔径光阑的孔区被调节。

[0234] 实施例74：根据前述四个实施例中任一项所述的方法，其中第二孔元件垂直于相机的光轴被调节。

[0235] 实施例75：根据前述四个实施例中任一项所述的方法，其中第二孔元件包括至少一个空间光调制器，该至少一个空间光调制器适于以空间解析的方式修改光束的至少一个特性，其中空间光调制器具有像素矩阵。

[0236] 实施例76：根据前一实施例所述的方法，其中每个像素被单独控制，以在光束到达至少一个光学传感器之前以孔元件的可调节区被调节的方式修改通过该像素的光束的一部分的至少一个光学特性。

[0237] 实施例77：根据前述两个实施例中任一项所述的方法，其中每个像素被单独控制，以在光束到达至少一个光学传感器之前以孔元件的垂直于相机光轴的位置被调节的方式修改通过该像素的光束的一部分的至少一个光学特性。

[0238] 实施例78：根据前述八个实施例中任一项所述的方法，其中至少两个第二图片被生成，其中第二孔元件的垂直于相机的光轴的位置在生成至少两个第二图片之间被调节。

[0239] 实施例79：根据涉及相机的前述实施例中任一项所述的相机的用途，用于使用目的，选自由以下组成的组：成像应用、相机应用、用于机器视觉或光学光刻的计量应用、质量管理应用、监视应用、安全应用、制造应用、汽车应用、自主驾驶应用、导航应用、定位应用、娱乐应用、家庭应用。

附图说明

[0240] 从随后与从属权利要求相结合的优选示例性实施例的描述，本发明的进一步的可选细节和特征是明显的。在该背景中，可以单独或与特征组合来实现特定特征。本发明不限于示例性的实施例。示例性实施例在附图中示意性地示出。各个附图中相同的参考标号涉及相同元件或具有相同功能的元件，或者关于它们的功能彼此对应的元件。

[0241] 具体地，在附图中：

[0242] 图1示出了根据本发明的相机的示例性实施例；

[0243] 图2呈现了在根据本发明的相机中采用的传送装置的优选实施例；

[0244] 图3描绘了在根据本发明的相机中采用的孔元件的替代实施例；以及

[0245] 图4示出了相机和包括根据本发明的相机的跟踪系统的示例性实施例。具体实施方式.

[0246] 图1以高度示意性的说明示出根据本发明的相机110的示例性实施例，用于光学记录至少一个对象112的至少一个图像。相机110包括至少一个光学传感器114，在该特定实施例中，该光学传感器114沿相机110的光轴116布置。具体地，光轴116可以是光学传感器114的设置的对称轴和/或旋转轴。优选地，光学传感器114可以位于相机110的壳体118内部。壳体118中的开口120(其可以特别地相对于光轴116同心地定位)优选地限定相机110的观察方向122。坐标系124可被定义，其中与光轴116平行或反平行的方向被定义为纵向方向，而垂直于光轴116的方向可被定义为横向方向。在图1中象征性地描绘的坐标系124中，纵向方向由z表示，而横向方向分别由x和y表示。然而，其他类型的坐标系124是可行的。

[0247] 此外，优选地，至少一个传送装置120位于相机110的壳体118的开口120处。根据本发明，传送装置126包括至少一个会聚元件128和至少一个第一孔元件130。在此，会聚元件128适合于会聚穿过会聚元件128的光束132以在沿着相机110的光轴116的光路上行进，以由光学传感器114接收。因此，会聚元件128可以对入射光束132呈现会聚特性。优选地，光学透镜(特别是一个或多个折射透镜，特别是会聚的薄折射透镜，诸如凸或双凸薄透镜)，和/或一个或多个凸面镜，和/或诸如图2中示意性描绘的复合透镜，可用于此目的。图2中示出了优选类型的复合透镜的进一步的细节。

[0248] 因此，从对象112出射的光束132首先可以在沿相机110的光轴116的束路径上行进通过包括会聚元件128和第一孔元件130的传送装置126，并且之后通过位于第一孔元件130和光学传感器114之间的束路径中的第二孔元件134，直到它最终入射在光学传感器114上。第一孔元件130和第二孔元件134适于仅允许入射光束132的一部分穿过而入射光束132的其他部分被停止和/或反射。根据本发明，第一孔元件130包括第一可调节区136，而第二孔元件134包括第二可调节区138，其在图1中用垂直于光轴116的相邻箭头示意性表示。

[0249] 因此，如图1的实施例所示，第一孔元件130和第二孔元件134都可以具有可调节区，该可调节区可以对应于孔的可调节的开口度。在此，第一孔元件130和第二孔元件134的开口可以以相应孔元件130、134的中心与相机110的光轴116重合的方式位于相应孔元件130、134的中心。然而，其他布置也是可能的。此外，在替代实施例中，诸如在图3中所示出的，第一孔元件130和/或第二孔元件134可以包括像素化光学元件，其也可以适于仅允许入射光束132的一部分穿过，而入射光束的其他部分被停止和/或反射。像素化光学元件的进一步细节在图3中呈现。

[0250] 如上所述，根据本发明的相机110包括至少一个光学传感器114，其能够获取对象112的至少一个光学图像。在如图1所示的实施例中，光学传感器114包括至少一个成像装置
140，其适于生成对象112或其一部分的一维、二维或三维图像。特别地，成像装置140可以是或者包括选自由以下组成的组的装置：像素化有机相机元件，优选像素化有机相机芯片；像素化无机相机元件，优选像素化无机相机芯片，更优选CCD芯片或CMOS芯片；单色相机元件，优选单色相机芯片；多色相机元件，优选多色相机芯片；全色相机元件，优选全色相机芯片。
因此，成像装置140可以是或者可以包括选自由单色成像装置、多色成像装置和至少一个全色成像装置组成的组的至少一个装置。

[0251] 成像装置140的其他实施例(在此未示出)也是可能的，特别是光学传感器114可以包括至少一个空间光调制器(SLM)的实施例。在此，SLM可以包括像素矩阵，其中每个像素可以是单独可寻址的。在进一步特别优选的实施例中，光学传感器114可以包括具有至少一个传感器区域的至少一个纵向光学传感器，其中纵向光学传感器被设计为以取决于由光束对传感器区域的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，根据所谓的“FiP效应”，纵向传感器信号取决于传感器区域中光束132的束横截面。此外，给定相同的照射总功率，纵向传感器信号可能取决于照射调制的调制频率。此外，为了能够获取对象112的完整图像，另外，可以采用至少一个横向光学传感器，其中横向光学传感器适于确定从对象112行进到相机110的至少一个光束132的横向位置。对于纵向光学传感器和横向光学传感器的可能实施例，可以分别参考WO 2012/110924A1和2014/097181A1。

[0252] 根据本发明，光学传感器114进一步适于在相机110的第一设置中生成至少一个第一图片并且在相机110的第二设置中生成至少一个第二图片。在此，在相机110的第一设置(其也可称为“前模式”)中，第一孔元件130和第二孔元件134以第一孔区136超过第二孔区138的方式被调节。类似地，在相机110的第二设置(其也可以表示为“正常模式”)中，第一孔元件130和第二孔元件138以第二孔区138超过第一孔区136的方式被调节。

[0253] 因此，在前模式中，会聚元件128表现为包括无穷远处的入射光瞳的远心透镜，使得可以生成对象112的正投影。如将在图2中更详细地示出的，可能穿过位于光轴116处的第一孔130的中心的倾斜光线因此在会聚元件128前方的平行于光轴116。因此，具有在无穷远处的入射光瞳的会聚元件128的放大倍数与对象112和会聚元件128之间的距离无关。另一方面，在正常模式中，会聚元件128可以不被认为是作为远心透镜的透镜系统。因此，会聚元件128的放大倍数通常取决于对象112和会聚元件128之间的距离。

[0254] 因此，通过在前模式中的第一设置中记录对象112的第一图片，通过在正常模式的第二设置中记录对象112的第二图片并且通过比较第一图片和第二图片，获得对象112的图像。为此目的，可以执行第一图片内的对象112的第一尺寸与第二图片内的对象112的第二尺寸的比较。由此，可以因此确定对象112的纵向位置上的至少一项信息。

[0255] 评估装置142通常被设计成通过评估光学传感器114的传感器信号来生成关于对象112的位置的至少一项信息。为此目的，评估装置142可以包括一个或多个电子器件和/或一个或多个软件组件，以便提供相机110的第一设置和第二设置，以在各自模式中记录对象112的第一图片和第二图片，并且将第一图片和第二图片相比较，该一个或多个电子器件和/或一个或多个软件组件由第一孔调节器144、第二孔调节器146、图像记录单元148和比较器件150象征性地表示。如已经说明的，评估装置142因此适于通过比较由光学传感器114在相机110的所提及的两个不同设置内所记录的至少两个图片来确定关于对象112的纵向位置的至少一项信息。

[0256] 通常，评估装置142可以是数据处理装置152的一部分和/或可以包括一个或多个数据处理装置152。评估装置可以全部或部分集成到壳体118中和/或可以全部或部分地实现为以无线或有线方式(例如通过信号引线154)电连接到纵向光学传感器114的单独装置。评估装置可以进一步包括一个或多个附加组件，诸如一个或多个电子硬件组件和/或一个或多个软件组件，诸如一个或多个测量单元和/或一个或多个评估单元和/或一个或多个控制单元(图1中未示出)。评估装置142可以进一步适于执行至少一个计算机程序，诸如执行或支持生成信息项的步骤的至少一个计算机程序。作为示例，可以实现一个或多个算法，该一个或多个算法通过使用传感器信号作为输入变量来执行第一图片和第二图片之间的比较。

[0257] 用于照射光学传感器114的传感器区域130的光束132可以由发光对象112产生。替代地或另外，光束132可以由单独的照射源(在此未示出)产生，该单独的照射源可以包括环境光源和/或诸如发光二极管的人造光源，其适于照射对象112，对象112能够反射由照射源产生的光的至少一部分，其方式是光束132可以被配置为到达光学传感器114的传感器区域，优选地通过沿着光轴116通过开口124进入相机110的壳体118。

[0258] 在具体实施例中，照射源可以是调制光源，其中照射源的一个或多个调制特性可以由至少一个调制装置控制。替代地或另外，调制可以在照射源与对象112之间和/或对象112与纵向光学传感器114之间的束路径中实现。可以设想其他可能性。在该具体实施例中，当评估横向光学传感器114的传感器信号以用于确定关于对象112的位置的至少一项信息时，考虑一个或多个调制特性，特别是调制频率可能是有利。

[0259] 相机110可以具有直的束路径或倾斜束路径、有角度束路径、分支束路径、偏转或分离束路径或其他类型的束路径。此外，光束132可以单向或双向地沿着每个束路径或部分束路径传播一次或重复传播。由此，以上列出的组件或下面进一步详细列出的可选的其他组件可完全或部分地位于光学传感器114的前方和/或光学传感器114的后方。

[0260] 图2示意性地描绘了可以在根据本发明的相机110中采用的传送装置126的优选实施例。如上所述，传送装置126包括至少一个会聚元件128和第一孔元件130。在该优选实施例中，会聚元件128包括复合透镜156，其适于与第一孔元件130一起作为远心透镜158而起作用。在图2中呈现的复合透镜156可以被认为是用于在远心透镜158内使用的物镜的常见示例，并且因此例如可以在https：//de.wikipedia.org/wiki/Telezentrisches_Objektiv(检索日期：2015年9月11日)中找到。然而，适用于上述目的的其他类型的物镜也可以适用。

[0261] 在此，会聚元件128包括在观察方向122上在无穷远处的入射光瞳160。如从图2中可以得出的，包括在会聚元件128前方与光轴116平行的倾斜光线的光束132首先穿过会聚元件128，通过该会聚元件128，光束132以光线随后穿过位于光轴116处的第一孔元件130的中心162的方式会聚。根据本发明，第一孔元件130可以位于会聚元件128的图像空间166内的焦平面164内。在此，会聚元件128后面的沿着入射光束132的方向指向的空间通常被称为图像空间166，而在透镜系统前面的指向入射光束132的空间通常表示为对象空间168。

[0262] 在此，用作具有无限远处的入射光瞳160的远心透镜158的复合透镜156的放大率与对象112和复合透镜156的前部之间的距离d无关。结果，可以生成对象112的正投影。为此目的，第一孔元件130中的第一孔区136表现出一个小值，其特别地小于如图1所示的第二孔元件134的第二孔区138。结果，相机110在此获取第一设置，在该第一设置期间记录第一图片。但是，为了记录第二图片，必须采用第二设置。这可以在此特别通过增加第一孔元件130的第一孔区136使其超过第二孔元件134的第二孔区138来实现。在第二设置中，传送装置126可以是但不再被认为作为远心透镜158，而是获取如上所述的正常模式。

[0263] 在替代实施例中(在此未示出)，第一孔元件130可以不位于会聚元件128的图像空间166内的焦平面164中，而是离开焦平面164。在该实施例中，复合透镜可以起到作为如上更详细描述的超中心透镜或者中心透镜的作用。

[0264] 图3示意性地描绘了可用于根据本发明的相机110中的孔元件的替代实施例。特别地，如图3所示出的示例，第二孔元件134可以是或包括像素化光学元件170，该像素化光学元件170可适于仅允许入射光束的一部分穿过，而入射光束的其他部分被停止和/或反射。特别地，像素化光学元件170可以包括至少一个空间光调制器172。在此，空间光调制器172可以适于以空间解析方式修改入射光束132的至少一个特性，特别是局部地修改入射光束
132的透射率和/或反射率。为此目的，空间光调制器172可以包括像素176的矩阵174，其中每个像素176可以例如通过第二孔调节器146(其可以通过信号引线154中的一个连接到空间光调制器172)是可单独寻址的，以便允许光束的一部分穿过或不穿过相应的像素176。因此，不穿过相应像素176的光束132的部分可以被像素176吸收和/或诸如由可能特别为此目的提供的目标178反射。

[0265] 在特别优选的实施例中，为此目的，空间光调制器172的每个像素176可以包括数字微镜器件(在此未示出)。在此，数字微镜器件可以包括微镜阵列，其中每个微镜可以优选为可调镜。这种空间调制入射光束的方式也可以称为 或“DLP”。替代地或另外，空间光调制器172的每个像素176可以为此目的包括微透镜，其中每个微透镜可以优选地是可调透镜。此外，相机110还可以包括至少一个调制器装置(在此未示出)，该调制器装置可以适于以不同的调制频率周期性地控制空间光调制器172的至少两个像素176。

[0266] 此外，由于空间光调制器172的每个像素176可以是单独可控的，所以第二孔元件134的第二可调节区138可以在通过其透射率和/或反射率彼此区分的不同状态之间调节。
优选地，可以通过将沿着光轴116位于空间光调制器172的中心162周围的像素176调节到包括高透射率的第一状态来实现调节第二可调节区138，而其他像素176可以被调节到包括高反射率的第二状态。以这种方式，可以将空间光调制器172的像素176调节为空间光调制器
172可以被视为包括第二可调节区138的第二孔元件134的方式。

[0267] 替代地或另外，第二孔元件134的位置，特别是第二孔元件134的垂直于相机110的光轴116的位置，可以进一步是可调节的。通过调节第二孔元件134相对于相机110的光轴116的位置，也可以观察到不直接位于会聚元件128前方的对象，这构成了已知的远心透镜和该实施例的显著差异。

[0268] 作为示例，图4示出了包括相机110的适用于跟踪至少一个对象112的位置的跟踪系统180的示例性实施例。关于相机110，可以参考本申请的完全公开。基本上，相机110的所有可能的实施例也可以在图4所示的实施例中实现。评估装置142可以特别通过信号引线154连接到至少一个光学传感器114。通过示例的方式，信号引线154可以被提供和/或一个或多个接口，其可以是无线接口和/或有线接口。此外，信号引线154可以包括用于生成传感器信号和/或用于修改传感器信号的一个或多个驱动器和/或一个或多个测量装置。相机
110可以进一步包括壳体118，该壳体118例如可以包围一个或多个组件。

[0269] 此外，评估装置142可以全部或部分地集成到光学传感器114中和/或相机110的其他组件中。评估装置也可以被包围在壳体118中和/或单独的壳体中。评估装置可以包括一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件，以便评估传感器信号，该一个或多个电子装置和/或一个或多个软件组件由第一孔调节器144、第二孔调节器146、图片记录单元148、和比较装置150等示意性表示。通过组合第一图片和第二图片，优选地可以生成对象112的三维图像。

[0270] 此外，相机110包括可以以各种方式配置的至少一个传感器114。因此，如图4的示例性实施例所描绘的，可以存在两个不同的光学传感器114，其可以例如是壳体118内的相机110的一部分。在此，第一光学传感器114可以是横向光学传感器182，而第二光学传感器114可以是纵向光学传感器184。如上所述，纵向光学传感器184可以具有至少一个传感器区域186，其中纵向光学传感器184可以被设计为以取决于由光束132对传感器区域186的照射的方式生成至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，纵向传感器信号可以取决于传感器区域186中的光束132的束横截面。在此，评估装置142可以进一步被设计为通过评估纵向传感器信号来生成关于对象112的纵向位置的至少一项信息。

[0271] 如上所述，横向光学传感器182可具有传感器区188，传感器区188可对从对象112行进到相机110的光束132透明。因此，横向光学传感器182可适于确定光束132在一个或多个横向(诸如在x方向和/或y方向)上的横向位置。为此目的，至少一个横向光学传感器可以进一步适于产生至少一个横向传感器信号。因此，评估装置142可以进一步被设计为通过评估横向光学传感器182的横向传感器信号来生成关于对象112的横向位置的至少一项信息。横向光学传感器182可以完全或部分透明或不透明。横向光学传感器182可以是或可以包括有机成像装置或无机成像装置。优选地，横向光学传感器182可以包括均匀的传感器区188或传感器像素的至少一个矩阵，其中传感器像素的矩阵可以特别地选自包括以下的组：有机半导体传感器装置；无机半导体传感器装置，诸如CCD或CMOS芯片。

[0272] 此外，通过将如由横向光学传感器182获取的关于对象112的横向位置的信息与如由纵向光学传感器184获取的关于对象112的纵向位置的信息组合，可以获得关于对象112的三维位置的信息。因此，该信息可以用于记录对象112的三维图像。为此目的，相应的传感器信号可以通过一个或多个信号引线154传输到相机110的评估装置142。

[0273] 在如图4所示的示例性实施例中，作为示例，待检测的对象112可以设计为运动设备物品和/或可以形成控制元件190，其位置和/或取向可以由用户192操纵。因此，通常，在图4所示的实施例中或跟踪系统180的任何其他实施例中，对象112本身可以是所述装置的一部分，并且具体地可以包括至少一个控制元件190，具体地，其中至少一个控制元件190具有一个或多个信标装置194，其中控制元件190的位置和/或取向优选地可由用户192操纵。作为示例，对象112可以是包括球棒、球拍、球棍或运动器材和/或假运动器材的任何其他物品中的一种或多种。其他类型的对象112是可能的。此外，用户192可以被认为是其位置将被检测的对象112。作为示例，用户192可以携带直接或间接附接到他或她的身体的一个或多个信标装置194。

[0274] 相机110可以适于确定关于一个或多个信标装置194的纵向位置的至少一个项目以及可选地关于其横向位置的至少一项信息，和/或关于对象112的纵向位置的至少一项信息以及可选地关于对象112的横向位置的至少一项信息。特别地，相机110可以适用于识别对象112的颜色和/或用于对对象112成像，诸如对象112的不同颜色，更具体地，可能包含不同颜色的信标装置194的颜色。优选地，相对于相机110的光轴116同心地定位的壳体118中的开口可以优选地限定相机110的观察方向122。

[0275] 相机110可以适于获取对象112的至少一个图像，优选为3D图像。另外，相机110可以适于确定至少一个对象112的位置。如上所述，通过使用相机110获取对象112和/或其一部分的图像和/或确定对象112和/或其一部分的位置可以用于提供跟踪系统180，以便向机器196提供至少一项信息。在图4中示意性描绘的实施例中，机器196可以是或者可以包括包含数据处理装置152的至少一个计算机和/或计算机系统。其他实施例是可行的。评估装置142可以是计算机和/或可以包括计算机和/或可以完全或部分地体现为单独的装置和/或可以完全或部分地集成到机器196，特别是计算机中。跟踪系统180的轨迹控制器198也是如此，其可完全或部分地形成评估装置和/或机器196的一部分。

[0276] 参考标记列表

[0277] 110  相机

[0278] 112  对象

[0279] 114  光学传感器

[0280] 116  光轴

[0281] 118  壳体

[0282] 120  开口

[0283] 122  观察方向

[0284] 124  坐标系

[0285] 126  传送装置

[0286] 128  会聚元件

[0287] 130  第一孔元件

[0288] 132  光束

[0289] 134  第二孔元件

[0290] 136  第一孔区

[0291] 138  第二孔区

[0292] 140  成像装置

[0293] 142  评估装置

[0294] 144  第一孔调节器

[0295] 146  第二孔调节器

[0296] 148  图片记录单元

[0297] 150  比较装置

[0298] 152  数据处理装置

[0299] 154  信号引线

[0300] 156  复合透镜

[0301] 158  远心透镜

[0302] 160  入射光瞳

[0303] 162  中心

[0304] 164  焦平面

[0305] 166  图像空间

[0306] 168  对象空间

[0307] 170  像素化光学元件

[0308] 172  空间光调制器

[0309] 174  矩阵

[0310] 176  像素

[0311] 178  目标

[0312] 180  跟踪系统

[0313] 182  横向光学传感器

[0314] 184  纵向光学传感器

[0315] 186  传感器区域

[0316] 188  传感器区

[0317] 190  控制元件

[0318] 192  用户

[0319] 194  信标装置

[0320] 196  机器

[0321] 198  轨迹控制器