特表 2022-534574 ビルトイン式冗長性を備えた光測定のためのオプトエレクトロニクスセンサコンポーネント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-02

(54)【発明の名称】ビルトイン式冗長性を備えた光測定のためのオプトエレクトロニクスセンサコンポーネント

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/44 20060101AFI20220726BHJP

   G01J 1/42 20060101ALI20220726BHJP

   G01J 1/00 20060101ALI20220726BHJP

【ＦＩ】

G01J1/44 N

G01J1/42 J

G01J1/42 B

G01J1/00 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021570393

(86)(22)【出願日】2020-05-27

(85)【翻訳文提出日】2022-01-21

(86)【国際出願番号】 EP2020064678

(87)【国際公開番号】W WO2020239825

(87)【国際公開日】2020-12-03

(31)【優先権主張番号】102019114537.6

(32)【優先日】2019-05-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】599133716

【氏名又は名称】オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ－９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】アンドレイ リソフ

(72)【発明者】

【氏名】ティム ベスケ

【テーマコード（参考）】

2G065

【Ｆターム（参考）】

2G065AA15

2G065AB02

2G065AB04

2G065BA09

2G065BA34

2G065BC14

2G065BC28

2G065DA02

2G065DA03

(57)【要約】

光測定のためのオプトエレクトロニクスセンサコンポーネント（１００）は、センサコンポーネント（１００）に入射する光（Ｌ）の強度を表す第１電気信号を供給する第１信号チャネル（１１２）と、同様に、センサコンポーネント（１００）に入射する光（Ｌ）の強度を表す、第１電気信号には依存しない第２電気信号を供給する、第１信号チャネル（１１２）とは信号技術的に切り離された第２信号チャネル（１１４）と、第１電気信号を生成するように構成されておりかつ第１信号チャネル（１１２）に対応付けられた第１感光検出デバイス（１０２）と、第２電気信号を生成するように構成されておりかつ第２信号チャネル（１１４）に対応付けられた第２感光検出デバイス（１０４）と、を有し、
２つの検出デバイス（１０２、１０４）は、同じスペクトル感度を有し、ひいては互いに冗長である。好ましくは、周囲光センサとして使用される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光測定のためのオプトエレクトロニクスセンサコンポーネント（１００）であって、前記オプトエレクトロニクスセンサコンポーネント（１００）は、
前記センサコンポーネント（１００）に入射する光（Ｌ）の強度を表す第１電気信号を供給する第１信号チャネル（１１２）と、
同様に、前記センサコンポーネント（１００）に入射する前記光（Ｌ）の前記強度を表す、前記第１電気信号には依存しない第２電気信号を供給する、前記第１信号チャネル（１１２）とは信号技術的に切り離された第２信号チャネル（１１４）と、
前記第１電気信号を生成するように構成されておりかつ前記第１信号チャネル（１１２）に対応付けられた第１感光検出デバイス（１０２）と、
前記第２電気信号を生成するように構成されておりかつ前記第２信号チャネル（１１４）に対応付けられた第２感光検出デバイス（１０４）と、を有し、
２つの前記検出デバイス（１０２、１０４）は、同じスペクトル感度を有し、ひいては互いに冗長であり、
２つの前記検出デバイス（１０２、１０４）の前記スペクトル感度は、明所視性の経過を有し、前記オプトエレクトロニクスセンサコンポーネント（１００）はさらに、
赤外光だけを検出するように構成されている別の感光検出デバイス（１０６）と、対応付けられた別の信号チャネル（１１６）とを有する、オプトエレクトロニクスセンサコンポーネント（１００）。

【請求項2】

さらに、前記第１電気信号および前記第２電気信号を処理する少なくとも１つの信号処理回路（１１０）を有する、請求項１記載のセンサコンポーネント（１００）。

【請求項3】

２つの前記検出デバイス（１０２、１０４）と、それぞれの信号処理回路（１１０）とは、共通の電圧供給部（ＶＤＤ）を有するただ１つの集積回路として構成されている、請求項２記載のセンサコンポーネント（１００）。

【請求項4】

前記第１電気信号を処理する第１信号処理回路（２１０ａ）と、前記第２電気信号を処理する切り離された第２信号処理回路（２１０ｂ）と、を有する、請求項２または３記載のセンサコンポーネント（２００）。

【請求項5】

前記第１検出デバイス（１０２）および前記第２検出デバイス（１０４）と同じスペクトル感度を有しかつ周囲光に対してシールドされており、これにより、暗闇についての参照信号の供給が可能である別の感光検出デバイス（１０８）と、対応付けられた別の信号チャネル（１１８）とを有する、請求項１から４までいずれか１項記載のセンサコンポーネント（１００）。

【請求項6】

それぞれの前記検出デバイスは、少なくとも１つのフォトダイオードを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載のセンサコンポーネント（１００）。

【請求項7】

前記検出デバイスの前記フォトダイオードによって形成される所定数の測定素子に分割されている全体感光測定面（４３２）を有する、請求項６記載のセンサコンポーネント（４００）。

【請求項8】

前記第１検出デバイス（１０２）は、第１感光測定面を定め、前記第２検出デバイス（１０４）は、第２感光測定面を定め、前記第１測定面の面積は、前記第２測定面の面積の整数倍である、請求項１から７までのいずれか１項記載のセンサコンポーネント（１００）。

【請求項9】

前記センサコンポーネントは、周囲光センサである、請求項１から８までのいずれか１項記載のセンサコンポーネント（１００）。

【請求項10】

機能試験を備えた、光測定のためのシステムであって、前記システムは、請求項１から９までのいずれか１項記載のセンサコンポーネント（１００）と、前記センサコンポーネントの機能試験のための装置とを含み、前記機能検査装置は、最初の２つの前記検出デバイス（１０２、１０４）によって生成される２つの前記電気信号を比較し、前記比較の結果に応じて、前記センサコンポーネント（１００）の誤動作を推定するように構成されている、光測定のためのシステム。

【請求項11】

前記機能試験装置によって行われる前記比較では、生成される２つの前記電気信号間の差分を形成し、前記差分の絶対値が、定められた閾値を上回る場合に誤動作を推定する、請求項１０記載のシステム。

【請求項12】

前記機能試験装置はさらに、前記参照信号と、最初の２つの前記電気信号とを比較し、２つの前記電気信号の少なくとも１つの絶対値が、前記参照信号の絶対値よりも小さい場合に、前記センサコンポーネント（１００）の誤動作を推定するように構成されている、請求項７記載のセンサコンポーネント（１００）を備えた、請求項１０または１１記載のシステム。

【請求項13】

請求項１から９までのいずれか１項記載のセンサコンポーネント（１００）と、電子制御ユニットと備えた、光測定に基づく電子制御のためのシステムであって、前記センサコンポーネントと前記制御ユニットとは、デジタル通信インタフェースを介して互いに接続されており、これにより、前記センサコンポーネント（１００）は、その測定結果をデジタルデータの形式で前記制御ユニットに伝送することができ、前記システムにより、前記センサコンポーネント（１００）と前記制御ユニットとの間の誤りのないデータ伝送をチェックする方法が、例えば、チェックサム、巡回冗長検査または誤り訂正法を用いて実施される、システム。

【請求項14】

請求項１０から１２までのいずれか１項の記載のシステムの特徴的構成も有する、請求項１３記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本特許出願は、ドイツ国特許出願第１０２０１９１１４５３７．６号明細書の優先権を主張するものであり、その開示内容は、引用によってここに取り込まれるものとする。

【0002】

本発明は、オプトエレクトロニクスセンサコンポーネントに関し、特に周囲光センサに関する。

【0003】

周囲光センサは、周囲光の強度を検出してこの周囲光の強度に比例する信号を出力する集積型オプトエレクトロニクスセンサである。一般に、公知の周囲光センサは、フォトダイオードアセンブリおよび信号処理回路を有する。

【0004】

周囲光センサは、例えば、自動車のダッシュボードに組み込まれる。周囲光センサはそこでキャビンの光強度を測定する。次に、この測定に基づき、ダッシュボードのディスプレイの背景照明を、これに対応して適合させることができる。

【0005】

特に自動車分野では、そこに使用される複数のセンサに対し、これらセンサが完全性試験に適合していることが要求される。これによって保証されるのは、それぞれのセンサの機能試験が行われ、したがって場合によっては故障しているセンサを識別できることである。

【0006】

現在の周囲光センサは、これらの要求を満たしていない。

【0007】

さらに自動車分野では、近接識別およびジェスチャー識別を介して、ダッシュボードのディスプレイの表示輝度を制御することが要求される。これには、周囲光識別機能と組み合わされた近接識別機能が必要である。近接測定は、近接センサによって実行可能である。これらのセンサは、目標対象体を照明する赤外光放射器と、この目標対象体から反射される信号を測定する赤外光検出器とを含む。目標対象体との距離は、センサによって測定される反射信号の強度に基づいて計算可能である。

【0008】

例えば周囲光センサのような集積型オプトエレクトロニクスセンサに、ディスクリートのフォトダイオードベースの検出器においてすでに使用されている機能チェックを転用することが考えられる。このような機能チェックは、次のように機能する。すなわち、フォトダイオードの給電電圧を逆転する。これにより、フォトダイオードは、もはや逆方向ではなく順方向に駆動される。結果的に得られる順方向電流を測定する。測定した順方向電流が、あらかじめ定められた範囲内にある場合、フォトダイオードが欠陥なく機能することが推定される。

【0009】

しかしながら集積型光センサではこの完全性試験を実行することができない。というのはそこでは、集積回路全体を非活動化することなく、個々のフォトダイオードの給電電圧を逆転することは容易にはできないからである。

【0010】

したがって、信頼性が高くかつ簡単な別の完全性試験を可能にしかつさらに集積回路に適しているセンサアーキテクチャを提供することが望ましい。

【0011】

このアーキテクチャは特に、このアーキテクチャが、例えば周囲光センサのような集積型オプトエレクトロニクスセンサコンポーネントにおいて実施できるように構成されるべきである。

【0012】

これに対応して、本発明の課題は、簡単かつ容易に妥当性チェックおよび機能チェックが実行可能なオプトエレクトロニクスセンサコンポーネントを提供することである。機能チェックは、特に、オプトエレクトロニクスセンサコンポーネントの動作中にリアルタイムに可能になるようにすべきである。

【0013】

この課題は、本発明により、光測定のためのオプトエレクトロニクスセンサコンポーネントによって解決され、このオプトエレクトロニクスセンサコンポーネントは、センサコンポーネントに入射する光の強度を表す第１電気信号を供給する第１信号チャネルと、同様に、センサコンポーネントに入射する光の強度を表す、第１電気信号には依存しない第２電気信号を供給する、第１信号チャネルとは信号技術的に切り離された第２信号チャネルと、第１電気信号を生成するように構成されておりかつ第１信号チャネルに対応付けられた第１感光検出デバイスと、第２電気信号を生成するように構成されておりかつ第２信号チャネルに対応付けられた第２感光検出デバイスと、を有し、２つの検出デバイスは、同じスペクトル感度を有し、ひいては互いに冗長である。

【0014】

同じスペクトル感度を有し、ひいては互いに冗長である別々の２つの検出デバイスを設けることにより、欠陥なく動作する場合、本発明によるオプトエレクトロニクスセンサコンポーネントにより、同じ測定信号が２回、供給される。これは、冗長性ベースの妥当性監視に利用可能である。したがって、同じ入射光を検出するために、付加的でありかつ冗長な感光検出デバイスが使用される。互いに冗長な信号を比較することにより、センサコンポーネントの、生じているかもしれない誤動作を推定することができる。

【0015】

好ましい実施形態によれば、本発明によるセンサコンポーネントは、すべての技術的に可能な組み合わせにおいて、次の特徴的構成、すなわち、
－第１電気信号および第２電気信号を処理する少なくとも１つの信号処理回路を有する、
－２つの検出デバイスと、それぞれの信号処理回路とは、共通の電圧供給部を有するただ１つの集積回路として構成されている、
－第１電気信号を処理する第１信号処理回路と、第２電気信号を処理する切り離された第２信号処理回路とを有する、
－２つの検出デバイスのスペクトル感度は、明所視性の経過を有する、
－赤外光を、特に赤外光だけを検出するように構成されている別の感光検出デバイスと、対応付けられた別の信号チャネルとを有する、
－第１検出デバイスおよび第２検出デバイスと同じスペクトル感度を有しかつ周囲光に対してシールドされており、これにより、暗闇についての参照信号の供給が可能である別の感光検出デバイスと、対応付けられた別の信号チャネルとを有する、
－それぞれの検出デバイスは、少なくとも１つのフォトダイオードを含む、
－検出デバイスのフォトダイオードによって形成される所定数の測定素子に分割される全体感光測定面を有する、
－第１検出デバイスは、第１感光測定面を定め、第２検出デバイスは、第２感光測定面を定め、第１測定面の面積は、第２測定面の面積の整数倍である、
－センサコンポーネントは、周囲光センサである、
の１つ、複数またはすべてを有していてよい。

【0016】

赤外光を検出する別の感光検出デバイスと、対応付けられた別の信号チャネルとは、例えば、周囲光検出機能の他に近接検出機能も要求される応用に使用可能である。近接検出機能には、例えば、目標対象体を照明するために赤外光を、特に赤外光だけを放射するように構成された放射器が使用可能である。赤外光を検出する別の感光検出デバイスと、対応付けられた別の信号チャネルとを用いて、周囲光の強度に加えて、目標対象体によって反射される赤外光の強度が測定可能である。反射光の強度は、検出デバイスと目標対象体との間の間隔を計算するために使用可能である。

【0017】

同様に、赤外光を検出する別の感光検出デバイスと、対応付けられた別の信号チャネルとは、赤外光についての参照信号を供給することができ、この参照信号は、２つの検出デバイスのスペクトル感度をさらに良好に明所視性の経過に適合させるために、第１検出デバイスおよび第２検出デバイスの信号から減算可能である。これに対応して人間の眼のスペクトル感度を最善にモデル化することができる。これは、例えば、第１検出デバイスおよび第２検出デバイスの信号から、検出デバイスによって検出した赤外信号を減算することにより、暗電流についての参照信号を特定するのと同様に行うことができる。

【0018】

本発明はまた、機能試験を備えた光測定のためのシステムにも関し、このシステムは、上で挙げた特徴的構成を備えたセンサコンポーネントと、センサコンポーネントの機能試験のための装置とを含み、機能検査装置は、最初の２つの検出デバイスによって生成される２つの電気信号を比較し、この比較の結果に応じて、センサコンポーネントの誤動作を推定するように構成されている。

【0019】

光測定システムは好適には、すべての技術的に可能な組み合わせにおいて、次の特徴的構成、すなわち、
－機能試験装置によって行われる比較では、生成される２つの電気信号間の差分を形成し、差分の絶対値が、定められた閾値を上回る場合に誤動作を推定する、
－機能試験装置はさらに、参照信号と、最初の２つの電気信号とを比較し、２つの電気信号の少なくとも１つの絶対値が、参照信号の絶対値よりも小さい場合に、センサコンポーネントの誤動作を推定するように構成されている、
の１つ、複数またはすべてを有していてよい。

【0020】

本発明はまた、上で定義したセンサコンポーネントと、電子制御ユニットとを備えた、光測定に基づく電子制御のためのシステムにも関し、センサコンポーネントと制御ユニットとは、デジタル通信インタフェースを介して互いに接続されており、これにより、センサコンポーネントは、その測定結果をデジタルデータの形態で制御ユニットに伝送することができ、このシステムにより、センサコンポーネントと制御ユニットとの間の誤りのないデータ伝送をチェックする方法が、例えば、チェックサム、巡回冗長検査または誤り訂正法を用いて実施される。

【0021】

本発明は、上で定義された２つのシステムから成る組み合わせにも関する。

【0022】

以下では、図面を参照して、本発明のさまざまな実施形態を詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】チャネル毎のフォトダイオードと、共通の信号処理回路とを備えた本発明によるセンサコンポーネントの第１実施形態のブロック図である。

【図2】チャネル毎のフォトダイオードと、チャネル毎の信号処理回路とを備えた本発明によるセンサコンポーネントの第２実施形態のブロック図である。

【図3】１チャネル当たりに４つのフォトダイオードを備えた本発明によるセンサコンポーネントの第３実施形態のブロック図である。

【図4】個々のピクセルに分割された測定面を備えたチップの形態をした本発明によるセンサコンポーネントの、考えられ得るハードウェアでの実施のブロック図である。

【0024】

図に示したさまざまなセンサコンポーネント１００、２００、３００および４００はそれぞれ、組み合わせ型の周囲光および近接センサである。このようなセンサにより、センサに入射する光Ｌ（図の矢印を参照されたい）の強度が増大するのに伴って増大する出力信号が供給される。したがって、これらのようなセンサに基づき、センサが設けられている周囲にある光Ｌの強度が測定可能である。付加的にはこのセンサはさらに、人体部分の近接を検出することができる。

【0025】

これらのようなセンサは、例えば、自動車のダッシュボードに取り付け可能である。ダッシュボードにおいてセンサは、キャビンにある光状況を測定するために使用される。このとき、測定結果に基づいて、ダッシュボードディスプレイの背景照明を適合させることができる。近接識別により、車両の搭乗員が発する命令も識別可能である。

【0026】

当然のことながら、図に示されたセンサは、他の分野にも使用可能である。

【0027】

図１は、本発明によるオプトエレクトロニクスセンサコンポーネントの第１実施形態１００のブロック図である。センサコンポーネント１００は、集積回路の形態をしている。センサコンポーネント１００は、例えば、半導体チップとして実現可能である。センサコンポーネント１００は、４つの感光検出デバイス１０２、１０４、１０６および１０８と、共通の信号処理回路１１０とを含む。半導体チップ１００には、端子ＶＤＤを介して電流が供給される。一般に、チップはアース端子ＧＮＤも含む。

【0028】

チップ１００は、図において１～４によって連続して数字が付けられている４つの別の端子を有する。半導体チップ１００はさらに、入射する周囲光Ｌを測定する、この図に図示されていない測定面を有する。検出デバイス１０２、１０４、１０６および１０８は、測定面の一部である。

【0029】

この例では、４つの検出デバイスのそれぞれは、１つのフォトダイオード１０２～１０８からそれぞれ構成される。それぞれ１つのフォトダイオード１０２～１０８は、電気信号を供給する信号チャネル１１２～１１８に対応する。４つの信号チャネル１１２、１１４、１１６および１１８はそれぞれ、信号技術的に切り離されている。これらの信号チャネルはそれぞれ、他の電気信号には依存しない電気信号を供給する。

【0030】

最初の２つのフォトダイオード１０２および１０４は、同じスペクトル感度を有する。したがってこれらは互いに冗長である。したがって言い換えると、これらは、入射する周囲光Ｌが同じ場合に同じ信号を供給する。好適には、フォトダイオード１０２および１０４におけるスペクトル感度は、明所視性の経過を有する。すなわち、２つの検出デバイス１０２および１０４のスペクトル感度は、人間の眼のスペクトル感度をモデル化している。

【0031】

第３検出デバイス１０６は、最初の２つのフォトダイオード１０２および１０４のスペクトル感度とは、スペクトル感度が異なるフォトダイオードを有する。フォトダイオード１０６は、赤外光を、特に赤外光だけに感応するフォトダイオード（赤外光フォトダイオード）である。フォトダイオード１０６が、別の２つのフォトダイオード１０２および１０４とは異なるフォトダイオードであることは、フォトダイオードの三角形における黒い点によって見分がつくようにされている。

【0032】

４番目の検出デバイス１０８は、最初の２つのフォトダイオード１０２および１０４と同じタイプのフォトダイオードを含む。このことは、第４フォトダイオード１０８のスペクトル感度が、フォトダイオード１０２および１０４のスペクトル感度と同じであることを意味する。しかしながら違いは、第４フォトダイオード１０８が、例えば不透明なカバーにより、周囲光Ｌに対してシールドされていることである。このことは、フォトダイオードの三角形の十字によって見分けがつくようにされている。

【0033】

したがって第１信号チャネル１１２は、センサコンポーネント１００に入射する光Ｌの強度を表す。第２信号チャネル１１４は同様に、センサコンポーネント１００に入射する周囲光Ｌの強度を表す。第３信号チャネル１１６は、センサコンポーネント１００に入射する赤外光の強度を表す。これに対し、第４信号チャネル１１８は、暗闇についての一定の参照信号を供給する。

【0034】

しかしながら第４検出デバイス１０８は、フォトダイオード１０２、１０４および１０６のスペクトル感度とは異なるスペクトル感度を有していてもよい。これに対応して、チップ１００は、明所視性の経過を有するスペクトル感度と、赤外領域におけるスペクトル感度とを有する検出デバイスの他に、別のスペクトル領域に感応する検出デバイスを含んでいてもよい。

【0035】

すべてのフォトダイオード１０２～１０８は、同じ信号処理回路１１０に接続されている。したがって信号処理回路１１０は、フォトダイオード１０２～１０８によって供給されるすべての信号の処理を行う。これは、例えば、順次に行われ、これにより、信号処理回路は、異なる４つのフォトダイオードの信号を順次に変換する。

【0036】

一般に、信号処理回路１１０は、増幅器およびアナログ・デジタル変換器を含む。

【0037】

第１端子は、チップ１００のデータ出力部である。この端子を介して、検出デバイス１０２、１０４、１０６および１０８によって供給されかつ信号処理回路１１０によって処理された信号が出力される。第２端子は、チップ１００にクロック周波数を供給するクロック入力部である。第３端子は、いわゆる割り込みピンである。この出力部を介して、チップ１００は、例えば、光強度に大きな変化が起こったことを外部の制御ユニットに伝えることができる。第４端子は、いわゆるアドレスピンである。この入力部を介して、例えば、外部の制御ユニットは、センサ、すなわち第４フォトダイオード１０８のアドレスを設定することができる。

【0038】

図２には、本発明によるオプトエレクトロニクスセンサコンポーネントの第２実施形態２００が示されている。センサコンポーネント２００は、図１のセンサコンポーネント１００と同等の構造を有する。センサコンポーネント２００は、それぞれの信号チャネル２１２、２１４、２１６および２１８が、専用でありかつ別々の信号処理回路２１０ａ～２１０ｄに対応付けられていることだけが異なる。したがってセンサコンポーネント２００では、異なる４つのフォトダイオード２０２～２０８の信号を並列かつ同時に処理することができる。図１のセンサコンポーネント１００とは異なり、２つの冗長なチャネル２１２および２１４用に専用の信号処理回路２１０ａおよび２１０ｂをそれぞれ設けることにより、順次の信号処理によって発生し得る出力信号間の不所望の偏差を取り除くことができる。さらにこの第２実施形態では、欠陥のある信号処理回路が識別可能である。

【0039】

これに対応して、フォトダイオード２０２および２０４の周囲光信号と並列に、フォトダイオード２０６の赤外信号が測定可能である。

【0040】

図３によるブロック図には、本発明によるセンサコンポーネントの第３実施形態３００が示されている。この変化形態の特徴は、４つのチャネル３１２、３１４、３１６および３１８のそれぞれに、個別のフォトダイオードだけでなく、フォトダイオードグループ全体が対応付けられていることである。この例では、それぞれのダイオードグループは、並列接続されている４つのフォトダイオードを含む。１つのチャネル当たりに複数のフォトダイオードを設けることにより、より高い信号効率が得られる。したがってさらに、フォトダイオードの特性曲線間の、場合によって生じ得る軽微な相違であって、１つのチャネル当たりに１つのフォトダイオードだけを使用する際に冗長な２つのチャネルの信号間の不所望の偏差に結び付き得る相違が、さほど重要でなくなる。このような特性曲線の相違は、例えば、フォトダイオード製造中のプロセスパラメータにおける変動の結果であり得る。

【0041】

図２の例と同様に、ここでもそれぞれの個別のチャネル３１２～３１８は、その専用の信号処理回路３１０ａ～３１０ｄを有する。

【0042】

図４には、本発明によるオプトエレクトロニクスセンサコンポーネント４００のハードウェアでの実現が示されている。この実施形態では、センサコンポーネント４００は、集積半導体チップとして実施されている。半導体チップ４００は、６つのコンタクト４２０、４２２、４２４、４２６、４２８および４３０を有する。半導体チップ４００の中央には、全体測定面４３２が構成されている。全体測定面４３２は、センサコンポーネント４００の感光領域である。この例では、全体測定面４３２は、正方形に構成されている。

【0043】

６つのコンタクト４２０～４３０により、全体測定面４３２が縁取られている。左上のコンタクト４２０は、半導体チップ４００の電圧供給に使用される。右上のコンタクト４２２は、データ出力部である。このコンタクト４２２を介し、センサチップ４００から供給される測定信号が読み出される。コンタクト４２２は、Ｉ２Ｃインタフェースとして構成されていてよい。中央左のコンタクト４２４は、半導体チップ４００のアース接続に使用される。中央右のコンタクト４２６は、例えばＩ２Ｃインタフェースを介するデータ伝送を目的として、クロック（Clock）を接続するために使用される。左下のコンタクト４２８は、アドレス指定に使用される。右下のコンタクト４３０は、割り込みに使用される。

【0044】

全体測定面４３２は、所定数の個別の測定素子に分割される。この例では、４×４＝１６個の測定素子がある。個々の測定素子には、数字１～４が付されている。この例では正方形の個々の測定素子は、それぞれ１つの個別のフォトダイオードに対応する。

【0045】

測定素子の数字（１～４）は、それぞれの測定素子が、周囲光センサ４００の４つの測定チャネルのどれに対応付けられているかを示している。図３の実施例と同様に、それぞれの測定チャネルには４つのフォトダイオードが対応付けられている。測定チャネル１および２はここでも冗長に構成されている。所属するフォトダイオードは、同じスペクトル感度を有し（例えば、これらは、人間の眼の感度を模倣し）、同じスペクトル領域の検出に使用される。測定チャネル３は、赤外光を検出するために使用される。測定チャネル４はここでも、すでに述べた参照信号を供給する、シールドされた４つのフォトダイオードに対応付けられている。

【0046】

４×４個のフォトダイオードは、次のように全体測定面に分散される。すなわち、
正方形の全体測定面４３２のコーナおよび中央には、周囲光測定のための冗長なフォトダイオードが設けられている。参照測定および赤外光測定のためのフォトダイオードは、正方形の全体測定面４３２の外辺の中央に配置されている。

【0047】

このピクセル配置は、幾何学形状が対称であるという利点を有する。したがって、アクティブな光学面４３２のそれぞれの外辺には、シールドされたダイオードおよび赤外フォトダイオードが存在する。これにより、信号は、光入射角に依存しない。

【0048】

したがって言い換えると、全体測定面４３２は、個々の画素、すなわちピクセルに分割されている。

【0049】

これまでの説明では、第１チャネルのフォトダイオードによって覆われる測定面と、第２測定チャネルのフォトダイオードによって覆われる測定面とが同じ大きさであることを前提とした。しかしながら択一的には、一方の測定面が、他方の測定面の整数倍であってもよい。

【0050】

本発明によるセンサコンポーネントは、機能試験装置と組み合わせて、機能試験を備えた、光測定のためのシステムにすることが可能である。この場合、機能試験装置は、センサコンポーネントの最初の２つのチャネル１およびチャネル２を読み出す。機能試験装置は、読み出した２つの信号を比較して、比較の結果に応じて、センサコンポーネントの誤動作を推定する。この比較は好適には、チャネルによって供給された２つの信号間の差分形成によって行われる。２つの信号間の差分の絶対値が、定められた閾値を上回る場合、センサコンポーネントが誤りを有することに原因がある。第１チャネルのフォトダイオードと、第２チャネルのフォトダイオードとは同じに構成されているため、最初の２つのチャネルも同じ信号を供給するはずである。すなわち、２つの信号間にかなりの偏差がある場合、いくつかは、フォトダイオードまたは信号処理回路の誤動作があることの証拠になる。

【0051】

付加的には、機能試験装置は、第４チャネルによって供給される参照信号と、最初の２つのチャネルによって供給される信号とを比較することもできる。第４チャネルの所属のフォトダイオードは覆われているため、センサコンポーネントの第４出口部にはつねに、センサコンポーネントの周囲が完全な暗闇である場合に予想される最小信号が加わる。これに対応して、最初の２つのチャネルの信号の絶対値はつねに、参照信号の絶対値以上であるはずである。最初の２つのチャネルの２つの信号の少なくとも１つの絶対値が、参照信号の絶対値よりも小さい場合、このことは同様に、誤動作が原因であるとすることができる。

【0052】

第１チャネルの測定面が、第２チャネルの測定面の整数Ｎ倍である場合、第１チャネルによって供給される信号Ｉ１は、第２チャネルの信号Ｉ２よりも整数Ｎ倍だけ大きくなる。この場合にここでは、妥当性値Ｐは、次の式、すなわち、
Ｐ＝Ｎ×Ｉ２－Ｉ１
によって計算され、ただしＮは、整数倍であり、Ｉ１は、第１チャネルの信号であり、Ｉ２は、第２チャネルの信号である。

【0053】

ここでも、妥当性値Ｐの絶対値が、定められた閾値を上回った場合に、誤動作が推定される。

【0054】

冗長な光チャネルを備えた上記のセンサアーキテクチャは、冗長な２つのフォトダイオードチャネル間の短絡を識別するためにも使用可能である。このためには冗長な２つのチャネルにおいて、順次の測定および並列の測定を行わなければならない。２つのフォトダイオードチャネル間に短絡が存在する場合、順次の測定の測定結果は、並列の測定の測定結果の２倍である。短絡がなければ、２つの測定において同じ測定結果が予想される。

【0055】

本発明によるセンサコンポーネントは、電子制御ユニットと組み合わせて、光測定ベースで電子制御を行うシステムにすることも可能である。電子制御ユニットは、例えば、いわゆるマイクロコントローラ（ＭＣＵ：Mikrocontroller）であってよい。この場合にセンサコンポーネントと制御ユニットとは、デジタル通信インタフェースを介して互いに接続されている。このインタフェースは、例えば、図４のコンタクト４２２およびコンタクト４２６によって形成される。これにより、センサコンポーネントは、その測定結果をデジタルデータの形式でＭＣＵに伝送することができる。この際には、例えば、チェックサム、巡回冗長検査または誤り訂正法を用いて、センサコンポーネントとＭＣＵとの間の誤りのないデータ伝送をチェックする方法を設けることができる。

【符号の説明】

【0056】

１００、２００、３００、４００ センサコンポーネント
１０２、１０４、１０６、１０８ 感光検出デバイス
１１０、２１０、３１０ 信号処理回路
１１２、１１４、１１６、１１８ 信号チャネル
２１２、２１４、２１６、２１８ 信号チャネル
３１２、３１４、３１６、３１８ 信号チャネル
４２０ 給電電圧端子
４２２ データ出力部
４２４ アース端子
４２６ クロック端子
４２８ アドレスピン
４３０ 割り込み
４３２ 全体測定面
Ｌ 周囲光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】