具体实施方式

图中所示的不同的传感器构件100，200，300和400分别是组合的环境光传感器和接近传感器。这种传感器提供的输出信号，该输出信号随着入射到传感器上的光L(参见图中的箭头)的强度的增加而增加。因此，根据这样的传感器，能够测量在传感器所在的环境中主要的光L的强度。附加地，该传感器还能够探测人体部位的接近。

例如，此类传感器能够内置于机动车辆的仪表板中。在那里，它们用于测量乘客舱内主要的照明条件。然后能够根据测量结果调整仪表板显示器的背景光。由于接近识别，还能够识别来自车辆的乘客的命令。

当然，图中所示的传感器也能够用于其他领域。

图1是根据本发明的光电传感器构件的第一实施方式100的框图。传感器构件100以集成电路的形式存在。例如，传感器构件100能够被实现为半导体芯片。传感器构件100包括四个光敏的探测装置102，104，106和108以及公共信号处理电路110。半导体芯片100经由端口VDD被供电。该芯片通常还包括接地端口GND。

芯片100具有另外四个端口，在图中从1到4连续编号。半导体芯片100还具有此处未示出的测量面，用于测量入射的环境光L。探测装置102，104，106和108是测量面的一部分。

在本示例中，四个探测装置中的每一个分别由光电二极管102至108组成。每个光电二极管102至108对应于用于提供电信号的信号通道112至118。四个信号信道112，114，116和118分别在信号技术上彼此分离。它们分别提供独立于其他电信号的电信号。

先前两个光电二极管102和104具有相同的光谱灵敏度。因此，它们彼此之间是冗余的。换句话说，它们在相同的入射环境光L时提供相同的信号。光电二极管102和104的光谱灵敏度优选地具有明视曲线。这表明两个探测装置102和104的光谱灵敏度模拟人眼的光谱灵敏度。

第三探测装置106具有光谱灵敏度不同于前两个光电二极管102和104的光谱灵敏度的光电二极管。光电二极管106是特别地仅对红外辐射敏感的光电二极管(IR光电二极管)。光电二极管106是与另外两个光电二极管102和104不同的光电二极管，这通过在光电二极管三角形中的黑点来辨别。

第四探测装置108包括与前两个光电二极管102和104相同类型的光电二极管。这表明第四光电二极管108的光谱灵敏度与光电二极管102和104的光谱灵敏度相同。然而，不同之处在于，例如，第四光电二极管108通过不透明的遮盖物相对于环境光L被屏蔽。这通过在光电二极管三角形中的十字来辨别。

因此，第一信号通道112映射了入射在传感器构件100上的光L的强度。第二信号通道114同样映射了入射在传感器构件100上的环境光L的强度。第三信号通道116映射了入射在传感器构件100上的红外光的强度。反之，第四信号通道118为暗度提供恒定的参考信号。

然而，第四探测装置108也能够具有不同于光电二极管102，104和106的光谱灵敏度的光谱灵敏度。相应地，除了具有带有明视曲线的光谱灵敏度和红外区域内的光谱灵敏度的探测装置之外，芯片100还能够包括对其他光谱区域敏感的探测装置。

所有的光电二极管102至108都连接到同一信号处理电路110。信号处理电路110因此承担由光电二极管102至108提供的所有信号的准备。这例如串行地实现，使得信号处理电路依次转换四个不同光电二极管的信号。

通常，信号处理电路110包括放大器和模拟数字转换器。

1号端口是芯片100的数据输出端。由探测装置102，104，106和108提供并通过信号处理电路110处理的信号经由该端口输出。2号端口是用于向芯片100提供时钟频率的时钟输入端。3号端口是所谓的中断引脚。芯片100例如能够使用该输出端来通知外部控制单元，光强度发生大的变化。4号端口是所谓的地址引脚。例如，外部控制单元能够经由该输入端来设置传感器的地址。第四光电二极管108。

图2示出了根据本发明的光电传感器构件的第二实施方式200。传感器构件200具有与图1的传感器构件100的结构可对比的结构。不同之处仅在于每个信号通道212，214，216和218被分配给自身且分离的信号处理电路210a至210d。因此在传感器构件200中，能够并行和同时处理四个不同光电二极管202至208的信号。与图1中的传感器构件100相比，通过为两个冗余通道212和214分别提供自身的信号处理电路210a和210b，能够排除由于串行的信号处理而能够发生的在两个输出信号之间的所不希望的偏差。另外，在该第二实施方式中，能够识别有缺陷的信号处理电路。

相应地，能够与光电二极管202和204的环境光信号并行地测量光电二极管206的红外信号。

根据图3的框图示出了根据本发明的传感器构件的第三实施方式300。该变体方案的特殊之处在于，四个通道312，314，316和318中的每一个不仅被分配了单个光电二极管，而且被分配了整个光电二极管组。在这个实例中，每个二极管组包括四个并联的光电二极管。通过每个通道提供多个光电二极管会得出更大的信号产量。此外，在光电二极管的特性曲线之间的可能的细微差异则不太重要(在每个通道仅使用一个光电二极管的情况下，该差异能够导致在两个冗余通道的信号之间出现所不希望的偏差)。例如，这种特性曲线差异能够是在光电二极管制造期间工艺参数波动的结果。

如在图2中的实例中，这里每个单独的通道312至318也具有其自身的信号处理电路310a至310d。

图4示出了根据本发明的光电传感器构件400的硬件实现，在该实施方式中，传感器构件400被实施作为集成半导体芯片。半导体芯片400具有六个触点420，422，424，426，428和430。总测量面432被构造在半导体芯片400的中心。总测量面432为传感器构件400的光敏区域。在本实例中，总测量面432被构造成为正方形。

这六个触点420至430围成总测量面432。左上方的触点420用于向半导体芯片400供应电压。右上方的触点422是数据输出端。由传感器芯片400提供的测量信号经由该触点读取。触点422能够被构造作为I2C接口。左侧中间的触点424用于将半导体芯片400接地。中间右侧的触点426用于连接时钟定时器(时钟)以用于例如经由I2C接口的数据传输。左下角的触点428用于寻址。右下角的触点430是中断。

总测量面432被划分成多个单独的测量元件。在当前情况下，有4x4＝16个测量元件。各个测量元件分别标有数字1到4。此处为正方形的各个测量元件分别对应各个光电二极管。

测量元件的编号(1至4)指示出，相应测量元件被分配给环境光传感器400的四个测量通道中的哪一个。例如，与图3相比，四个光电二极管被分配给每个测量通道。测量通道1和测量通道2再次冗余地被构造。所属的光电二极管具有相同的光谱灵敏度(例如，光电二极管模拟人眼的灵敏度)并用于检测相同的光谱区域。测量通道3用于检测红外光。测量通道4又被分配给提供上述参考信号的四个被屏蔽光电二极管。

4x4光电二极管如下分布在总测量面432上：用于环境光测量的冗余光电二极管位于正方形总测量面432的角落和中心。用于参考测量和红外光测量的光电二极管布置在正方形总测量面432外侧的中间。

这种像素排列的优点是几何形状是对称的。因此，在有源光学表面432的每个外侧上都有被屏蔽的和红外光电二极管。由此，信号与光的入射角无关。

换言之，因此总测量面432被划分成各个的图像元件或像素。

在前面的描述中假设，由第一通道的(一个或多个)光电二极管所覆盖的测量面和由第二测量通道的(一个或多个)光电二极管所覆盖的测量面具有相同的大小。然而，可替代地，一个测量面积也能够是另一测量面积的整数倍。

根据本发明的传感器构件能够与功能校验设备组合以形成具有功能校验的用于光测量的系统。然后功能校验设备读取传感器构件的前两个通道1和通道2。功能校验设备比较两个被读取的信号并根据比较结果推断出传感器构件的故障。该比较优选地通过在两个由通道提供的信号之间的差异来进行。如果在两个信号之间的差异的绝对值超过特定的阈值，则假定传感器构件有故障。由于第一通道的光电二极管和第二通道的光电二极管构造相同，因此先前的两个通道也应传递相同的信号。如果在两个信号之间存在显著差异，则有证据表明光电二极管或信号处理电路出现故障。

附加地，功能校验设备还能够将第四通道提供的参考信号与由前两个通道提供的信号进行比较。由于第四通道的所属光电二极管被覆盖，当在传感器构件的环境中完全陷入黑暗时，最小信号总是如所期望地出现在传感器构件的4号输出端处。因此，前两个通道中的信号的绝对值应始终大于或等于参考信号的绝对值。如果前两个通道的两个信号中的至少一个信号的绝对值小于参考信号的绝对值，也能够假设出现故障。

在第一通道的测量面积是第二通道的测量面积的整数倍N的情况下，则由第一通道提供的信号I1将比第二通道提供的信号I2大整数倍N。在此，根据以下等式计算可信度值P：

P＝N x I2–I1，

其中，N为整数倍，I1为第一通道信号，I2为第二通道信号。

在此，如果可信度值P的绝对值超过特定的阈值，则推断出存在故障。

具有冗余光学通道的传感器架构还可用于，鉴别在两个冗余光电二极管通道之间的短路。为此，必须在两个冗余通道处执行顺序和并行测量。如果在两个光电二极管通道之间存在短路，则顺序测量的测量结果是并行测量的测量结果的两倍。在没有短路的情况下，预计两次测量会得到相同的测量结果。

根据本发明的传感器构件还能够与电子控制单元组合以形成用于基于光测量的电子控制的系统。例如，电子控制单元能够是所谓的微控制器(MCU)。传感器构件和控制单元随后经由数字通信接口彼此连接。该接口例如由图4中的触点422和触点426形成。这使得传感器构件能够以数字数据的形式将传感器构件的测量结果传输到MCU。在此，例如能够借助校验和、循环冗余校验或错误纠正方法来设置用于检查在传感器构件与MCU之间的无错误数据传输的方法。

参考标号列表

100，200，300，400 传感器构件

102，104，106，108 光敏的探测装置

110，210，310 信号处理电路

112，114，116，118 信号通道

212，214，216，218 信号通道

312，314，316，318 信号通道

420 电源电压端口

422 数据输出端

424 接地端口

426 时钟定时器端口

428 寻址引脚

430 中断

432 总测量面

L 环境光。