GEBAUTER REDUNDANZ Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2019 114 537.6, deren Offenba rungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft optoelektronische Sensorbau- elemente und insbesondere Umgebungslichtsensoren.

Ein Umgebungslichtsensor ist ein integrierter optoelektroni scher Sensor, der die Intensität des Umgebungslichts erfasst und ein Signal ausgibt, das proportional zur Stärke des Umge- bungslichts ist. Typischerweise umfassen bekannte Umgebungs lichtsensoren eine Fotodiodenanordnung und eine Signalverarbei tungsschaltung .

Umgebungslichtsensoren werden zum Beispiel in die Armaturen- bretter von Kraftfahrzeugen eingebaut. Dort messen sie die Lichtstärke in der Fahrgastzelle . Auf der Grundlage dieser Mes sung kann dann die Hintergrundbeleuchtung der Anzeigen des Ar maturenbretts entsprechend angepasst werden. Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich besteht die Anforderung an dort eingesetzte Sensoren, dass sie sich zur Integritätsprüfung eignen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine Funkti onsprüfung eines jeden Sensors erfolgen und somit ein eventuell ausgefallener Sensor identifiziert werden kann.

Diesen Anforderungen genügen derzeitige Umgebungslichtsensoren nicht .

Weiterhin besteht im Kraftfahrzeugbereich die Anforderung, die Anzeigehelligkeit der Anzeigen des Armaturenbretts über Nähe rungserkennung und Gestenerkennung zu steuern. Dies erfordert eine Näherungserkennungsfunktion in Kombination mit einer Um gebungslichterkennungsfunktion. Näherungsmessungen können mit Näherungssensoren durchgeführt werden. Diese Sensoren umfassen Infrarotstrahler, die das Zielobjekt beleuchten, und Infrarot detektoren, die das von ihm reflektierte Signal messen. Die Entfernung zum Zielobjekt kann basierend auf der Intensität des vom Sensor gemessenen reflektierten Signals berechnet werden.

Nun könnte man daran denken, die bei diskreten fotodiodenba sierten Detektoren bereits angewandte Funktionsüberprüfung auf integrierte optoelektronische Sensoren wie etwa Umgebungs lichtsensoren zu übertragen. Eine derartige Funktionsüberprü fung funktioniert wie folgt: Es wird die Versorgungsspannung der Fotodiode umgekehrt. Dadurch wird die Fotodiode nicht mehr in Sperrrichtung, sondern in Vorwärtsrichtung betrieben. Der resultierende Vorwärtsstrom wird gemessen. Wenn der gemessene Vorwärtsstrom innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt, wird auf eine einwandfreie Funktion der Fotodiode geschlossen.

Diese Integritätsprüfung lässt sich aber bei integrierten op tischen Sensoren nicht durchführen, da man dort nicht ohne Wei teres die Versorgungsspannung einzelner Fotodioden umkehren kann, ohne die gesamte integrierte Schaltung zu deaktivieren.

Daher wäre es wünschenswert, über eine Sensorarchitektur zu verfügen, die eine andere, zuverlässige und einfache Integri tätsprüfung ermöglicht, und die sich außerdem für integrierte Schaltungen eignet.

Diese Architektur sollte insbesondere derart ausgestaltet sein, dass sie sich in einem integrierten optoelektronischen Sensor bauelement wie etwa einem Umgebungslichtsensor umsetzen lässt. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optoelektronisches Sensorbauelement anzugeben, bei dem auf einfache und bequeme Weise eine Plausibilitäts- bzw. Funktions überprüfung durchgeführt werden kann. Die Funktionsüberprüfung sollte insbesondere in Echtzeit im laufenden Betrieb des opto elektronischen Sensorbauelements möglich sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein optoelektronisches Sensorbauelement zur Lichtmessung gelöst, mit einem ersten Sig nalkanal zur Bereitstellung eines ersten elektrischen Signals, welches die Intensität eines auf das Sensorbauelement einfal lenden Lichts abbildet, einem von dem ersten Signalkanal sig naltechnisch getrennten zweiten Signalkanal zur Bereitstellung eines von dem ersten elektrischen Signal unabhängigen zweiten elektrischen Signals, welches ebenfalls die Intensität des auf das Sensorbauelement einfallenden Lichts abbildet, einer ersten lichtempfindlichen Detektionsanordnung, die zur Erzeugung des ersten elektrischen Signals eingerichtet und dem ersten Signal kanal zugeordnet ist, und einer zweiten lichtempfindlichen De tektionsanordnung, die zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals eingerichtet und dem zweiten Signalkanal zugeordnet ist, wobei beide Detektionsanordnungen eine identische spektrale Empfindlichkeit haben und damit zueinander redundant sind.

Durch das Vorsehen zweier separater Detektionsanordnungen, die eine identische spektrale Empfindlichkeit haben und damit zu einander redundant sind, liefert das erfindungsgemäße opto elektronische Sensorbauelement bei einwandfreier Funktion zwei mal das gleiche Messsignal. Das kann zur redundanzbasierten Plausibilitätsüberwachung genutzt werden. Es wird also eine zu sätzliche redundante lichtempfindliche Detektionsanordnung ver wendet, um dasselbe einfallende Licht zu erfassen. Durch Ver gleich der zueinander redundanten Signale kann auf eine even tuelle Fehlfunktion des Sensorbauelements geschlossen werden. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße Sensorbauelement, eines, mehrere oder alle der folgenden Merk male aufweisen, in allen technisch möglichen Kombinationen: mindestens eine Signalverarbeitungsschaltung zur Aufberei tung des ersten und des zweiten elektrischen Signals;

die beiden Detektionsanordnungen und jede Signalverarbei tungsschaltung sind als eine einzige integrierte Schaltung mit einer gemeinsamen Spannungsversorgung ausgebildet; eine erste Signalverarbeitungsschaltung zur Aufbereitung des ersten elektrischen Signals und eine getrennte zweite Signalverarbeitungsschaltung zur Aufbereitung des zweiten elektrischen Signals;

die spektrale Empfindlichkeit beider Detektionsanordnun gen hat einen photopischen Verlauf;

eine weitere lichtempfindliche Detektionsanordnung und ei nen zugeordneten weiteren Signalkanal, wobei die weitere Detektionsanordnung zur Erfassung von, insbesondere le diglich, Infrarotlicht eingerichtet ist;

eine weitere lichtempfindliche Detektionsanordnung und ei nen zugeordneten weiteren Signalkanal, wobei die weitere Detektionsanordnung eine identische spektrale Empfind lichkeit wie die erste und zweite Detektionsanordnung hat und gegenüber Umgebungslicht abgeschirmt ist, sodass sie ein Referenzsignal für Dunkelheit liefern kann;

jede Detektionsanordnung umfasst mindestens eine Fotodi ode;

eine lichtempfindliche Gesamtmessfläche, die in eine An zahl Messelemente unterteilt ist, wobei die Messelemente durch die Fotodioden der Detektionsanordnungen gebildet werden;

die erste Detektionsanordnung definiert eine erste licht empfindliche Messfläche und die zweite Detektionsanordnung eine zweite lichtempfindliche Messfläche, wobei die Fläche der ersten Messfläche ein ganzzahliges Vielfaches der Flä che der zweiten Messfläche ist;

das Sensorbauelement ist ein Umgebungslichtsensor.

Die weitere lichtempfindliche Detektionsanordnung und der zu geordnete weitere Signalkanal zur Erfassung von Infrarotlicht kann beispielsweise in Anwendungen verwendet werden, bei denen neben der Umgebungslichterfassungsfunktion auch eine Näherungs erfassungsfunktion gewünscht ist. Für die Näherungserkennungs funktion kann beispielsweise ein Emitter, der dazu eingerichtet ist, insbesondere lediglich, Infrarotlicht zu emittieren, ver wendet werden, um ein Zielobjekt zu beleuchten. Mittels der weiteren lichtempfindlichen Detektionsanordnung und dem zuge ordneten weiteren Signalkanal zur Erfassung von Infrarotlicht kann zusätzlich zur Intensität des Umgebungslichts die Inten sität des vom Zielobjekt reflektierten Infrarotlichts gemessen werden. Die Intensität des reflektierten Lichts kann verwendet werden, um den Abstand zwischen der Detektionsanordnung und einem Zielobjekt zu berechnen.

Ebenso kann die weitere lichtempfindliche Detektionsanordnung und der zugeordnete weitere Signalkanal zur Erfassung von Inf rarotlicht ein Referenzsignal für Infrarotlicht liefern, wel ches von dem Signal der ersten und zweiten Detektionsanordnung abgezogen werden kann, um die spektrale Empfindlichkeit der beiden Detektionsanordnungen noch besser an einen photopischen Verlauf anzupassen. Entsprechend kann die spektrale Empfind lichkeit des menschlichen Auges bestmöglich nachempfunden wer den. Dies kann beispielsweise ähnlich wie die Bestimmung eines Referenzsignal für Dunkelstrom erfolgen, indem das von der De tektionsanordnung erfasste Infrarotsignal von dem Signal der ersten und zweiten Detektionsanordnung abgezogen wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System zur Lichtmessung mit Funktionsprüfung, wobei das System ein Sensorbauelement mit den oben angeführten Merkmalen und eine Einrichtung zur Funk tionsprüfung des Sensorbauelements umfasst, wobei die Funkti onsprüfungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die beiden von den beiden ersten Detektionsanordnungen erzeugten elektrischen Signale zu vergleichen und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs auf eine Fehlfunktion des Sensorbauelements (100) zu schließen.

Das Lichtmesssystem kann vorzugsweise eines, mehrere oder alle der folgenden Merkmale aufweisen, in allen technisch möglichen Kombinationen : der durch die Funktionsprüfungseinrichtung vorgenommene Vergleich besteht darin, die Differenz zwischen den beiden erzeugten elektrischen Signalen zu bilden und auf eine Fehlfunktion zu schließen, wenn der Betrag der Differenz einen bestimmten Schwellenwert übersteigt;

die Funktionsprüfungseinrichtung ist weiterhin dazu ein gerichtet, das Referenzsignal mit den ersten beiden elektrischen Signalen zu vergleichen und auf eine Fehl funktion des Sensorbauelements zu schließen, wenn der Be trag mindestens eines der beiden elektrischen Signale kleiner ist als der Betrag des Referenzsignals.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System zur auf Lichtmessung basierender elektronischen Steuerung mit einem wie oben defi nierten Sensorbauelement und einer elektronischen Steuerungs einheit, wobei das Sensorbauelement und die Steuerungseinheit über eine digitale Kommunikationsschnittstelle miteinander ver bunden sind, sodass das Sensorbauelement seine Messergebnisse in Form von digitalen Daten an die Steuerungseinheit übertragen kann, wobei das System ein Verfahren zur Überprüfung der feh lerfreien Datenübertragung zwischen dem Sensorbauelement und der Steuerungseinheit vorsieht, z.B. mittels einer Prüfsumme, einer zyklischen Redundanzprüfung oder eines Fehlerkorrektur- verfahrens . Die Erfindung betrifft auch eine Kombination aus den beiden oben definierten Systemen.

Es werden nun verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben, wo- bei:

Figur 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform ei nes erfindungsgemäßen Sensorbauelements mit einer Fotodiode pro Kanal und einer gemeinsamen Signal- Verarbeitungsschaltung ist;

Figur 2 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform ei nes erfindungsgemäßen Sensorbauelements mit einer Fotodiode pro Kanal und einer Signalverarbeitungs schaltung pro Kanal ist;

Figur 3 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform ei nes erfindungsgemäßen Sensorbauelements mit vier Fotodioden pro Kanal ist; und

Figur 4 ein Blockdiagramm einer möglichen Hardware-Umset zung eines erfindungsgemäßen Sensorbauelements in Form eines Chips mit einer in einzelne Pixel unter teilten Messfläche ist.

Bei den in den Figuren gezeigten verschiedenen Sensorbauelemen ten 100, 200, 300 und 400 handelt es sich jeweils um einen kombinierten Umgebungslicht- und Näherungssensor. Derartige Sensoren liefern ein Ausgangssignal, welches mit zunehmender Stärke eines auf den Sensor einfallenden Lichts L (siehe die Pfeile in den Figuren) zunimmt. Somit kann anhand solcher Sen soren die Stärke des Lichts L gemessen werden, welches in der Umgebung herrscht, in welcher sich der Sensor befindet. Zusätz lich ist der Sensor noch in der Lage, die Annäherung eines menschlichen Körperteils zu detektieren.

Solche Sensoren können zum Beispiel im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs verbaut sein. Dort dienen sie zur Messung der in der Fahrgastzelle herrschenden Lichtverhältnisse. Anhand des Messergebnisses kann dann die Hintergrundbeleuchtung der Arma turenbrettanzeigen angepasst werden. Dank der Annäherungserken nung können auch von einem Insassen des Fahrzeugs ausgehende Befehle erkannt werden.

Natürlich lassen sich die in den Figuren gezeigten Sensoren auch in anderen Bereichen einsetzen.

Die Figur 1 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform 100 eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensorbauele ments. Das Sensorbauelement 100 liegt in der Form einer inte grierten Schaltung vor. Das Sensorbauelement 100 kann zum Bei spiel als Halbleiterchip realisiert sein. Das Sensorbauelement 100 umfasst vier lichtempfindliche Detektionsanordnungen 102, 104, 106 und 108 sowie eine gemeinsame Signalverarbeitungs schaltung 110. Der Halbleiterchip 100 wird über einen Anschluss VDD mit Strom versorgt. Üblicherweise umfasst der Chip auch einen Erdungsanschluss GND.

Der Chip 100 verfügt über vier weitere Anschlüsse, die in der Figur von 1 bis 4 fortlaufend nummeriert sind. Der Halbleiter chip 100 verfügt außerdem über eine hier nicht dargestellte Messfläche, zur Messung des einfallenden Umgebungslichts L. Die Detektionsanordnungen 102, 104, 106 und 108 sind Teil der Mess fläche .

Im vorliegenden Beispiel besteht jede der vier Detektionsanord nungen jeweils aus einer Fotodiode 102 bis 108. Je eine Foto diode 102 bis 108 entspricht einem Signalkanal 112 bis 118 zur Bereitstellung eines elektrischen Signals. Die vier Signalka näle 112, 114, 116 und 118 sind jeweils signaltechnisch vonei nander getrennt. Sie stellen jeweils ein von den anderen elektrischen Signalen unabhängiges elektrisches Signal bereit.

Die beiden ersten Fotodioden 102 und 104 besitzen eine identi sche spektrale Empfindlichkeit. Sie sind damit zueinander re dundant. Mit anderen Worten liefern sie also das gleiche Signal bei gleichem einfallenden Umgebungslicht L. Vorzugsweise hat die spektrale Empfindlichkeit bei den Fotodioden 102 und 104 einen photopischen Verlauf. Das heißt, dass die spektrale Emp findlichkeit der beiden Detektionsanordnungen 102 und 104 der jenigen des menschlichen Auges nachempfunden ist.

Die dritte Detektionsanordnung 106 hat eine Fotodiode, deren spektrale Empfindlichkeit sich von derjenigen der ersten zwei Fotodioden 102 und 104 unterscheidet. Die Fotodiode 106 ist eine für, insbesondere lediglich, Infrarotstrahlung empfindliche Fo todiode ( IR-Fotodiode ) . Dass es sich bei der Fotodiode 106 um eine von den zwei anderen Fotodioden 102 und 104 unterschied liche Fotodiode handelt, ist durch den schwarzen Punkt im Fo todiodendreieck kenntlich gemacht.

Die vierte Detektionsanordnung 108 umfasst eine Fotodiode vom gleichen Typ wie die ersten zwei Fotodioden 102 und 104. Dies bedeutet, dass die spektrale Empfindlichkeit der vierten Foto diode 108 identisch zu derjenigen der Fotodioden 102 und 104 ist. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass die vierte Fo todiode 108 zum Beispiel durch eine opake Abdeckung gegenüber dem Umgebungslicht L abgeschirmt ist. Dies ist durch das Kreuz in dem Fotodiodendreieck kenntlich gemacht.

Somit bildet der erste Signalkanal 112 die Intensität des auf das Sensorbauelement 100 einfallenden Lichts L ab. Ebenso bildet der zweite Signalkanal 114 die Intensität des auf das Sensor bauelement 100 einfallenden Umgebungslichts L ab. Der dritte Signalkanal 116 bildet die Intensität des auf das Sensorbauele ment 100 einfallenden Infrarotlichts ab. Der vierte Signalkanal 118 hingegen liefert ein konstantes Referenzsignal für Dunkel heit .

Die vierte Detektionsanordnung 108 kann jedoch auch eine spekt rale Empfindlichkeit aufweisen, die unterschiedlich zu denje nigen der Fotodioden 102, 104 und 106 ist. Entsprechend kann der Chip 100 neben Detektionsanordnungen mit einer spektralen Empfindlichkeit mit einem photopischen Verlauf und einer spekt ralen Empfindlichkeit im infraroten Bereich auch eine Detekti onsanordnung umfassen, die für andere Spektralbereiche empfind lich ist.

Sämtliche Fotodioden 102 bis 108 sind mit derselben Signalver arbeitungsschaltung 110 verbunden. Die Signalverarbeitungs schaltung 110 übernimmt also die Aufbereitung sämtlicher von den Fotodioden 102 bis 108 gelieferten Signale. Dies erfolgt zum Beispiel seriell, sodass die Signalverarbeitungsschal tung nacheinander die Signale der vier verschiedenen Fotodioden umwandelt .

Typischerweise umfasst die Signalverarbeitungsschaltung 110 ei nen Verstärker und einen Analog-zu-Digital-Wandler . Der Anschluss Nr. 1 ist der Datenausgang des Chips 100. Über diesen werden die von den Detektionsanordnungen 102, 104, 106 und 108 gelieferten und durch die Signalverarbeitungsschaltung 110 verarbeiteten Signale ausgegeben. Der Anschluss Nr. 2 ist ein Clock-Eingang zur Bereitstellung einer Taktfrequenz an den Chip 100. Der Anschluss Nr. 3 ist ein sogenannter Interrupt- Pin. Über diesen Ausgang kann der Chip 100 z.B. einer externen Kontrolleinheit mitteilen, dass eine große Änderung der Lichtin tensität stattfindet. Der Anschluss Nr. 4 ist ein sogenannter Address-Pin. Über diesen Eingang kann z.B. eine externe Kon trolleinheit eine Adresse des Sensors einstellen, der vierten Fotodiode 108.

Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform 200 eines erfin dungsgemäßen optoelektronischen Sensorbauelements . Das Sensor bauelement 200 hat einen vergleichbaren Aufbau wie das Sensor bauelement 100 aus Figur 1. Es unterscheidet sich lediglich darin, dass jeder Signalkanal 212, 214, 216 und 218 einer ei genen und getrennten Signalverarbeitungsschaltung 210a bis 210d zugeordnet ist. Bei dem Sensorbauelement 200 können also die Signale der vier verschiedenen Fotodioden 202 bis 208 parallel und gleichzeitig verarbeitet werden. Im Gegensatz zu dem Sen sorbauelement 100 aus Figur 1 können durch das Vorsehen je einer eigenen Signalverarbeitungsschaltung 210a und 210b für die bei den redundanten Kanäle 212 und 214 unerwünschte Abweichungen zwischen den beiden Ausgangssignalen, die durch die serielle Signalverarbeitung Vorkommen können, ausgeschlossen werden. Au ßerdem kann bei dieser zweiten Ausführungsform eine fehlerhafte Signalverarbeitungsschaltung erkannt werden.

Entsprechend kann ein Infrarotsignal der Fotodiode 206 parallel zu einem Umgebungslichtsignal der Fotodioden 202 und 204 gemes sen werden. Das Blockdiagramm gemäß Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungs form 300 eines erfindungsgemäßen Sensorbauelements. Die Beson derheit bei dieser Variante besteht darin, dass jedem der vier Kanäle 312, 314, 316 und 318 nicht nur eine einzelne Fotodiode, sondern eine ganze Fotodiodengruppe zugeordnet ist. In diesem Beispiel umfasst jede Diodengruppe vier Fotodioden, die paral lel geschaltet sind. Durch das Vorsehen mehrerer Fotodioden pro Kanal ergibt sich eine größere Signalausbeute. Außerdem fallen so eventuelle leichte Unterschiede zwischen den Kennlinien der Fotodioden, welche bei Verwendung lediglich einer Fotodiode pro Kanal zu unerwünschten Abweichungen zwischen den Signalen der beiden redundanten Kanäle führen können, weniger ins Gewicht. Derartige Kennlinienunterschiede können z.B. eine Folge von Schwankungen bei Prozessparametern während der Fotodiodenfer tigung sein.

Wie im Beispiel der Figur 2 verfügt auch hier jeder einzelne Kanal 312 bis 318 über seine eigene Signalverarbeitungsschal tung 310a bis 310d.

Die Figur 4 zeigt eine Hardware-Realisierung eines erfindungs gemäßen optoelektronischen Sensorbauelements 400. Bei dieser Ausführungsform ist das Sensorbauelement 400 als integrierter Halbleiterchip ausgeführt. Der Halbleiterchip 400 verfügt über sechs Kontakte 420, 422, 424, 426, 428 und 430. Im Zentrum des Halbleiterchips 400 ist eine Gesamtmessfläche 432 ausgebildet. Die Gesamtmessfläche 432 ist der lichtempfindliche Bereich des Sensorbauelements 400. Im vorliegenden Beispiel ist die Gesamt messfläche 432 quadratisch ausgebildet.

Die sechs Kontakte 420 bis 430 umrahmen die Gesamtmessflä che 432. Der Kontakt 420 oben links dient zur Spannungsversor gung des Halbleiterchips 400. Der Kontakt 422 oben rechts ist der Datenausgang. Über diesen Kontakt 422 werden die vom Sen sorchip 400 gelieferten Messsignale ausgelesen. Der Kontakt 422 kann als I2C-Schnittstelle ausgebildet sein. Der Kontakt 424 in der Mitte links dient zur Erdung des Halbleiterchips 400. Der Kontakt 426 rechts in der Mitte dient zum Anschluss eines Zeit gebers (Clock) zwecks Datenübertragung z.B. über eine I2C- Schnittstelle . Der Kontakt 428 unten links dient zur Adressie rung. Der Kontakt 430 unten rechts ist ein Interrupt.

Die Gesamtmessfläche 432 ist in eine Anzahl von einzelnen Mes selementen unterteilt. Vorliegend gibt es 4 x 4 = 16 Messele mente. Die einzelnen Messelemente sind mit den Nummer 1 bis 4 gekennzeichnet. Die einzelnen hier quadratischen Messelemente entsprechen jeweils einer einzelnen Fotodiode.

Die Nummer des Messelements (1 bis 4) gibt an, welchem der vier Messkanäle des Umgebungslichtsensors 400 das jeweilige Messele ment zugeordnet ist. Vergleichbar zum Beispiel der Figur 3 sind jedem Messkanal vier Fotodioden zugeordnet. Die Messkanäle 1 und 2 sind wiederum redundant ausgebildet. Die zugehörigen Fo todioden haben dieselbe spektrale Empfindlichkeit (z.B. bilden sie die Empfindlichkeit des menschlichen Auges nach) und dienen zur Erfassung desselben spektralen Bereichs. Der Messkanal 3 dient zur Erfassung des Infrarotlichts. Der Messkanal 4 wiederum ist vier abgeschirmten Fotodioden zugeordnet, welche das bereits erwähnte Referenzsignal liefern.

Die 4x4-Fotodioden sind wie folgt auf der Gesamtmessfläche 432 verteilt: In den Ecken und im Zentrum der quadratischen Gesamt messfläche 432 befinden sich die redundanten Fotodioden zur Umgebungslichtmessung. Die Fotodioden zur Referenzmessung und Infrarotlichtmessung sind mittig an den Außenseiten der quad ratischen Gesamtmessfläche 432 angeordnet. Diese Pixelanordnung hat den Vorteil, dass die Geometrie sym metrisch ist. So gibt es auf jeder Außenseite der aktiven op tischen Fläche 432 eine abgeschirmte und eine Infrarotfotodi ode. Dadurch sind die Signale unabhängig vom Lichteinfallswin kel .

Mit anderen Worten ist also die Gesamtmessfläche 432 in einzelne Bildelemente oder auch Pixel unterteilt.

In der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass die von der (den) Fotodiode (n) des ersten Kanals abgedeckte Mess fläche und die von der (den) Fotodiode (n) des zweiten Messkanals abgedeckte Messfläche gleich groß sind. Alternativ kann jedoch auch die eine Messfläche ein ganzzahliges Vielfaches der anderen Messfläche sein.

Ein Sensorbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit einer Funktionsprüfungseinrichtung zu einem System zur Licht messung mit Funktionsprüfung kombiniert werden. Die Funktions prüfungseinrichtung liest dann die beiden ersten Kanäle 1 und 2 des Sensorbauelements aus. Sie vergleicht die beiden ausge lesenen Signale und schließt in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs auf eine Fehlfunktion des Sensorbauelements. Vorzugsweise geschieht der Vergleich durch eine Differenzbil dung zwischen den beiden von den Kanälen gelieferten Signalen. Wenn der Betrag der Differenz zwischen den beiden Signalen einen bestimmten Schwellenwert übersteigt, wird davon ausgegangen, dass das Sensorbauelement fehlerbehaftet ist. Da die Fotodioden des ersten Kanals und die Fotodioden des zweiten Kanals iden tisch ausgebildet sind, sollten die beiden ersten Kanäle auch identische Signale liefern. Wenn eine signifikante Abweichung zwischen den beiden Signalen auftritt, spricht also einiges dafür, dass eine Fehlfunktion der Fotodioden oder der Signal verarbeitungsschaltung vorliegt. Zusätzlich kann die Funktionsprüfungseinrichtung auch das vom vierten Kanal gelieferte Referenzsignal mit den von den beiden ersten Kanälen gelieferten Signalen vergleichen. Da die zuge hörigen Fotodioden des vierten Kanals abgedeckt sind, liegt am Ausgang Nr. 4 des Sensorbauelements stets das Minimumsignal an, das man erwartet, wenn in der Umgebung des Sensorbauelements vollständige Finsternis herrscht. Dementsprechend sollte der Betrag der Signale der ersten beiden Kanäle stets größer oder gleich demjenigen des Referenzsignals sein. Wenn der Betrag mindestens eines der beiden Signale der ersten beiden Kanäle kleiner als der Betrag des Referenzsignals ist, kann man ebenso von einer Fehlfunktion ausgehen.

In dem Fall, dass die Messfläche des ersten Kanals ein ganzzah liges Vielfaches N der Messfläche des zweiten Kanals ist, wird das von dem ersten Kanal gelieferte Signal II um ein ganzzah liges Vielfaches N größer sein als dasjenige des zweiten Kanals 12. Hier wird dann der Plausibilitätswert P gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

P = N x 12 - II, wobei N das ganzzahlige Vielfache ist, II das Signal des ersten Kanals ist, und 12 das Signal des zweiten Kanals ist.

Auch hier wird auf eine Fehlfunktion geschlossen, wenn der Be trag des Plausibilitätswerts P einen bestimmten Schwellenwert übersteigt .

Die Sensorarchitektur mit redundanten optischen Kanälen kann auch dazu verwendet werden, um Kurzschlüsse zwischen den beiden redundanten Fotodiodenkanälen zu identifizieren. Dazu muss an beiden redundanten Kanälen eine sequenzielle und eine parallele Messung durchgeführt werden. Wenn zwischen beiden Fotodiodenka nälen ein Kurzschluss existiert, ist das Messergebnis der se quenziellen Messung doppelt so hoch wie das Messergebnis einer parallelen Messung. Ohne Kurzschluss wird bei beiden Messungen dasselbe Messergebnis erwartet.

Das erfindungsgemäße Sensorbauelement kann auch mit einer elekt ronischen Steuerungseinheit zu einem System zur auf Lichtmes sung basierender elektronischen Steuerung kombiniert werden. Bei der elektronischen Steuerungseinheit kann es sich zum Bei spiel um einen sogenannten Mikrocontroller (MCU) handeln. Das Sensorbauelement und die Steuerungseinheit sind dann über eine digitale Kommunikationsschnittstelle miteinander verbunden. Diese Schnittstelle wird zum Beispiel durch den Kontakt 422 und Kontakt 426 in Figur 4 gebildet. Dadurch kann das Sensorbauele ment seine Messergebnisse in Form von digitalen Daten an den MCU übertragen. Dabei kann ein Verfahren zur Überprüfung der fehlerfreien Datenübertragung zwischen dem Sensorbauelement und dem MCU vorgesehen sein, zum Beispiel mittels einer Prüfsumme, einer zyklischen Redundanzprüfung oder eines Fehlerkorrektur- verfahrens .

BEZUGSZEICHENLISTE

100, 200, 300, 400 Sensorbauelement

102, 104, 106, 108 lichtempfindliche Detektionsanordnung

110, 210, 310 SignalverarbeitungsSchaltung

112, 114, 116, 118 Signalkanal

212, 214, 216, 218 Signalkanal

312, 314, 316, 318 Signalkanal

420 Versorgungsspannungsanschluss

422 Datenausgang

424 Masseanschluss

426 Taktgeberanschluss

428 Adressierungspin

430 Interrupt

432 Gesamtmessfläche

L Umgebungslicht