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CONFIGURACION DE DETECCION DE SEPARACION SUSTANCIAL DE ABERTURA PEQUEÑA
Antecedentes de la Invención La presente invención se refiere, de manera general, a un dispositivo de detección de radiación óptica, y de manera más particular, a un dispositivo de detección que incorpora un fotosensor. Los sensores de luz son utilizados en una gran cantidad de distintas aplicaciones. En las aplicaciones de detección de luz, varias características del mecanismo de detección necesitan estar en intervalos aceptables y algunas además necesitan estar caracterizadas para aplicaciones específicas de detección de. luz. Otras características del sensor podrían aumentar el intervalo de aplicaciones para las cuales el sensor sería adecuado y/o podrían proporcionar aplicaciones de diseño más fáciles o más económicas. Una característica para la cual los requerimientos generales varían, en forma significativa, de una aplicación a otra, es la característica de respuesta angular, es decir, el perfil de respuesta angular, del sensor que se requiere para la aplicación particular. Una segunda característica es el rendimiento óptico, el cual, para mediciones de bajo nivel de luz, se prefiere que sea suficientemente alto de modo que puedan realizarse mediciones estables de los niveles más
REF . 156819 bajos de luz que necesitan ser detectados por el sistema. Una tercera característica es la necesidad de proporcionar una abertura relativamente pequeña, con atractivo estético y de una separación eficiente en el dispositivo de manera que sea medida la entrada de la luz. Una cuarta característica es permitir que una distancia sustancial y preferentemente variable separe la abertura del dispositivo electrónico de detección. Una quinta característica es utilizar componentes separados que detectan la luz y describen la característica de respuesta angular de modo que el sensor pueda ser utilizado en un intervalo amplio de aplicaciones que conducen a un aumento en la estandarización del componente de detección de luz. Los dispositivos de detección del tipo utilizado para percibir luz son construidos en una diversidad de paquetes. Por ejemplo, los sensores fotoresistivos a menudo son montados en una tablilla o placa de circuito con o sin un lente separado que es situado en frente del sensor. En algunos fotodiodos que han sido construidos, la matriz de sensor es montada en un bastidor de conductores y es encerrada mediante un material epóxido transparente . Una porción del encapsulante de epóxido es moldeada en un lente para enfocar la luz incidente sobre la matriz del sensor. Estos lentes tienen superficies esféricas u otras superficies de revolución que son simétricas alrededor de un eje que es generalmente perpendicular a la superficie del elemento de detección activa. A diferencia de una construcción de sensor en la cual un lente apartado es separado del sensor, el lente en estos tipos de dispositivos de detección es una parte integral del sensor y el espacio que separa el sensor y el lente ha sido eliminado. La diferencia principal de diseño que se origina a partir del llenado de espacio entre el lente y el sensor con plástico es que es reducida la velocidad de propagación de los rayos de luz siendo inversamente proporcional con el índice de refracción del material de lente. Esto aumenta, de manera efectiva, la longitud focal del lente en proporción con el índice de refracción del material . Las Figuras 4a y 4b ilustran dos configuraciones generales de detección, cada una con características similares de respuesta angular aunque con rendimientos ópticos ampliamente diferentes. En la primera configuración de detección en la Figura 4a, el sensor está cerca a la abertura y tiene un rendimiento óptico deseablemente alto. La colocación del sensor cerca de la abertura a menudo conduce al . costo agregado de partes y procesos de montaje adicionales, y los circuitos más grandes de conexión eléctrica con el sensor a menudo comprometen el diseño eléctrico. En la segunda configuración de detección en la Figura 4b, el sensor es colocado a una distancia apreciable de la abertura y tiene un rendimiento óptico indeseablemente bajo. La colocación del sensor puede ser conveniente y menos costosa aunque para el diseño total la reducción en el rendimiento óptico, que podría ser severa, puede comprometer o incluso evitar un desempeño o funcionamiento satisfactorio. Los ángulos entre las líneas 41a y 42a y entre las líneas 41b y 42b son los mismos en cada uno de los ejemplos ilustrativos y denotan el ángulo nominal entre el 50% de puntos de respuesta en el perfil óptico de respuesta angular para cada uno de los sensores. Las porciones de bloqueo de luz del alojamiento 44a y 45a son representadas en la Figura 4a en una vista fragmentaria en los lados opuestos de la abertura que contiene un lente 43a. Con el elemento de detección 48a colocado más cerca a la cubierta que el punto de intersección 49a de las líneas 41a y 42a que representan la abertura óptica, el lente, posiblemente combinado con la difusión y/o desenfoque, puede servir para disminuir la abertura de observación a partir del ángulo entre las líneas 46a y 47a de la abertura de observación entre las líneas 41a y 42a que es el objetivo mediante el diseño. El lente 43a sirve para concentrar la luz que incide sobre el sensor con lo cual aumenta su rendimiento óptico. De esta manera, la reducción deseada en el campo total de observación es conseguida mientras aumenta el rendimiento óptico del sistema. El requerimiento general para este trabajo con un lente único delgado en un modo de tubo sin luz es para que el sensor 48a sea situado más cerca a la abertura que el vértice 49a de la superficie cónica representada por las líneas 46a y 47a en la Figura 4a. La superficie cónica puede ser no circular y solo es utilizada como un calibre temporal con propósitos ilustrativos o de diseño. Con el lente y/o filtro removido, la superficie cónica es alineada en la dirección requerida de observación y posteriormente, es introducida tanto como sea posible en el orificio de abertura que es proporcionado. (Las regiones que se encuentran generalmente más cerca a las aberturas que los puntos 49a o 49b pueden ser referidas como las regiones próximas de campo de la respectiva abertura) . Las porciones de bloqueo de luz del alojamiento 44b y 45b son representadas en la Figura 4b en una vista fragmentaria en los lados opuestos de la abertura que contiene un lente de difusión y/o una superficie 43b. En este caso, el sensor 48b se encuentra más lejos de la abertura que el vértice 49b. La propiedad del punto 49b es similar a la propiedad del punto 49a. Un modo alternativo que describe esto es que el punto sobre el lado de detección de la abertura, el cual es el punto más distante de esta abertura a partir de la cual puede observarse el campo total para el que el sensor debe responder a la luz incidente o a una porción sustancial del mismo, antes de colocar un elemento óptico en la abertura. En este caso, el sensor 48b se encuentra más distante de la abertura que Del punto 49b, de modo que el ángulo entre las líneas 46b y 47b es menor que el ángulo entre las líneas 41b y 42b. En términos de tres dimensiones, el ángulo sólido subtendido por la abertura en el punto 48b, en donde el sensor es situado, es más pequeño que el ángulo sólido subtendido por la abertura en el punto 49b en donde puede observarse el campo deseado de respuesta a la luz incidente a través de la abertura con el lente y/o filtro removido. En este caso, un elemento óptico 43b, que tiene un efecto de difusión, podría ser incorporado en la abertura y sí el efecto de difusión fuera lo suficientemente pronunciado para inclinar lo suficiente la trayectoria de los rayos que llegan desde las direcciones representativas 41b y 42b hasta el alcance en el que puedan incidir con el sensor 48b, podría encontrarse un balance para el cual el efecto de difusión expande el campo efectivo de observación del campo que es indicado mediante el ángulo entre las líneas 46b y 47b con el ángulo entre las líneas 41b y 42b, como es requerido para cumplir con el objetivo de diseño. La desventaja es que en lugar de concentrar la luz y adicionar un rendimiento óptico como fue conseguido en el primer ejemplo, el nivel de luz es atenuado, de manera efectiva, debido a que los rayos, que no han sido obstruidos a través de la abertura y han tenido incidencia en el sensor antes de colocar el difusor en este, ahora son esparcidos mediante el efecto de descarga del difusor, de modo que sea disminuida la proporción de los rayos que alcanzan el sensor. Por consiguiente, existe la necesidad de una construcción de un dispositivo de detección que pueda ser colocada dentro de un alojamiento a partir de una abertura a través del alojamiento sin sacrificar el rendimiento óptico. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, un aspecto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de detección que comprende: una estructura de soporte; un elemento de detección montado sobre el substrato de soporte que percibe la radiación óptica y genera una señal eléctrica de salida en respuesta a la misma; y un encapsulante que encierra el elemento de detección en -la estructura de soporte. El encapsulante es configurado para definir una porción de lente que enfoca la radiación incidente óptica sobre una superficie activa del elemento de detección, y una porción colectora de radiación óptica que rodea la porción de lente, la cual colecta y redirige la radiación óptica qué no está incidiendo sobre la porción de lente en la superficie activa del elemento de detección. De acuerdo con otra modalidad, un montaje de detección comprende: un alojamiento que tiene una abertura; un elemento de difusión situado a través de la abertura; y un dispositivo de detección que incluye: una estructura de soporte; un elemento de detección montado en la estructura de soporte, el cual percibe la radiación óptica y genera una señal eléctrica en respuesta a la misma; y un encapsulante que encierra el elemento de detección en la estructura de soporte, el encapsulante es configurado para definir una porción colectora de radiación óptica que tiene una superficie parabólica de reflexión, la cual colecta y redirige la radiación óptica incidente hacia el elemento de detección mediante una reflexión interna total . De acuerdo con otra modalidad, se proporciona un accesorio de vehículo para el montaje en un vehículo que comprende: un dispositivo de detección que a su vez incluye: una estructura de soporte; un elemento de detección montado en la estructura de soporte que percibe la radiación óptica y genera una señal eléctrica de salida en respuesta a la misma; y un encapsulante que encierra el elemento de detección en la estructura de soporte. El encapsulante es configurado para definir una porción de lente que enfoca la radiación óptica incidente sobre una superficie activa del elemento de detección, y una porción colectora de radiación óptica que rodea la porción de lente, la cual colecta y redirige la radiación óptica que no es incidente en la porción de lente sobre la superficie activa del elemento de detección. De acuerdo con otra modalidad, se proporciona un accesorio de vehículo para el montaje en un vehículo que comprende: un alojamiento que tiene una abertura; un elemento de difusión situado a través de la abertura; y un dispositivo de detección que a su vez incluye: una estructura de soporte; un elemento de detección montado en la estructura de soporte que percibe la radiación óptica y genera una señal eléctrica de salida en respuesta a la misma; y un encapsulante que encierra el elemento de detección en la estructura de soporte, el encapsulante es configurado para definir una porción colectora de radiación óptica que tiene una superficie parabólica de reflexión, la cual colecta y redirige la radiación óptica incidente hacia el elemento de detección mediante una reflexión interna total . De acuerdo con otra modalidad, un dispositivo de detección comprende: una estructura de soporte, un elemento de detección montado sobre la estructura de soporte que percibe la radiación óptica y genera una señal eléctrica de salida en respuesta a la misma; y un encapsulante que encierra el elemento de detección en la estructura de soporte, el encapsulante incluye un lente integral que dirige la radiación óptica incidente hacia el elemento de detección; y un colector de luz que rodea el lente integral, el cual colecta y redirige la radiación óptica que no es incidente en el lente sobre la superficie activa del elemento de detección. Estas y otras características, ventajas y objetivos de la presente invención además serán entendidos y apreciados por aquellas personas expertas en la técnica con referencia a la siguiente especificación, reivindicaciones y figuras adjuntas. Breve Descripción de las Figuras En las figuras: La Figura 1 es una vista en perspectiva de un dispositivo de detección construido de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 es una vista lateral en sección transversal del dispositivo de detección que se muestra en la Figura 1, ilustrando varios trazos de rayos de luz que primero pasan a través de un difusor; La Figura 3 es una vista en planta superior de un componente de bastidor de conductores utilizado para construir varios dispositivos de detección de acuerdo con la presente invención; La Figura 4A es una vista lateral de un dispositivo de detección situado junto a una abertura en la cual es colocado un lente; La Figura 4B es una vista lateral de un dispositivo de detección situado más allá de una abertura en la cual es colocado un difusor; La Figura 4c es una vista lateral de un dispositivo de detección de acuerdo con la presente invención, el cual está separado una distancia sustancial de una abertura en la cual es colocado un difusor;
La Figura 5 es un diagrama de circuito eléctrico en forma de bloque y esquemática que muestra los circuitos que permiten que un circuito de procesamiento y un elemento de detección, los cuales puede ser utilizados en la estructura inventiva del dispositivo de detección, sean interconectados mediante una línea única que lleva tanto el la línea de control de sensibilidad como la señal de salida del sensor; La Figura 6 es un diagrama esquemático de un circuito de impulso de luz para uso en el elemento de detección que se muestra en la Figura 5; La Figura 7 es un cronograma que ilustra la operación de un circuito de impulso de luz de la Figura 6; La Figura 8 es un diagrama esquemático de un circuito opcional de impulso de luz con compensación de ruido para uso en el elemento de detección que se muestra en la Figura 5 ; La Figura 9 es un cronograma que ilustra la operación del circuito de impulso de luz de la Figura 8 ; La Figura 10A es una vista en alzado de la parte frontal de un montaje de espejo retrovisor que incorpora el dispositivo de detección de la presente invención; La Figura 10B es una vista en alzado de la parte posterior de un montaje de espejo retrovisor que incorpora el dispositivo de detección de la presente invención; La Figura 10C es una vista en planta superior de la parte posterior de un montaje de espejo retrovisor que incorpora el dispositivo de detección de la presente invención; La Figura 10D es una vista en alzado de la parte lateral de un montaje de espejo retrovisor que incorpora el dispositivo de detección de la presente invención; La Figura 11 es un diagrama de circuito eléctrico en forma de bloque que ilustra un sistema de control de equipo de vehículo que emplea el dispositivo de detección de la presente invención; y La Figura 12 es una vista en alzado lateral de un dispositivo de detección de humedad que emplea el dispositivo de detección de la presente invención. Descripción Detallada de la Modalidad Preferida A continuación, se hará referencia en detalle a la presente modalidad preferida de la invención, un ejemplo de la cual se ilustra en las figuras que la acompañan. En donde sea posible, los mismos números de referencia serán utilizados a través de las figuras para referirse a las mismas o partes similares. Un dispositivo de detección 50 construido de acuerdo con la presente invención se muestra en la Figura 1 y un montaje de detección 10, que incorpora el dispositivo de detección 50 es mostrado en la Figura 2. El dispositivo de detección 50 incluye una estructura de soporte, tal como una tablilla o placa de circuito impreso o un bastidor de conductores 60, un circuito integrado que incluye un elemento de detección 15 que tiene un área activa de detección 57 montada sobre el substrato de soporte para efectuar la detección de la radiación óptica, de preferencia, de la luz visible y un encapsulante 62 que encierra el elemento de detección en la estructura de soporte. En general, el encapsulante 62 define una estructura de lente 20 que incluye una porción integral de lente de refracción 61, la cual se prefiere que tenga una superficie elíptica de refracción que enfoca la radiación óptica incidente sobre la superficie activa 57 del elemento de detección 15. La estructura de lente 20 además incluye una porción colectora de radiación óptica 53 que rodea la porción de lente 61, la cual colecta y redirige la radiación óptica que no es incidente sobre la porción de lente 61 sobre la superficie activa 57 del elemento de detección 15. La porción colectora de radiación óptica 53 incluye una superficie parabólica de reflexión 54, la cual redirige la radiación óptica incidente hacia el elemento de detección 15 mediante una reflexión interna total. La porción colectora de radiación óptica también incluye una superficie anular de recepción de radiación óptica 51 que se sitúa en un plano perpendicular al eje mayor de la porción elíptica de lente 61 y es situada alrededor de la porción elíptica de lente 61. El montaje de detección 10 además incluye un submontaje difusor y de abertura 30 que incluye una abertura formada en la protección de alojamiento 31 y un difusor 32 situado en la abertura formada en la protección 31. Habiendo descrito de manera general la estructura del montaje de detección de la presente invención, se proporciona más adelante una descripción de las propiedades ópticas, funciones y ventajas de esta estructura. En la configuración de detección que se muestra en la Figura 4c, un sensor construido como se describió con anterioridad, es colocado a una distancia apreciable de la abertura y tiene un rendimiento óptico deseablemente alto. Las características que conducen a esta combinación deseable son porciones de la invención descrita en este documento. En la ilustración en la Figura 4c, el posicionamiento y definición del punto 49c es similar al posicionamiento para los puntos 49a y 49b (Figuras 4a y 4b) , y el posicionamiento del elemento de detección de área pequeña 15 es similar al posicionamiento en el punto 48b. Otras características correspondientes también son comparables, excepto que una estructura de lente que preferiblemente encapsula y rodea el sensor 15 es agregada y el lente y/o elemento de difusión 32 es diseñado para obtener, de manera general, el perfil deseado de sensibilidad en contra del ángulo para el sistema total. El sistema que se origina proporciona un aumento sustancial del rendimiento óptico con respecto al sistema de la Figura 4b.
La estructura de lente 20 funciona para proyectar rayos de luz que entran a través de la abertura sobre el área activa 57 del sensor 15 llenando una porción sustancial de un ángulo de cono relativamente grande, los extremos del cual son representados por las líneas 46c y 47c en el ejemplo ilustrativo. El lente que no necesita preservar la integridad de la conformación de imagen, sino que en algunos otros aspectos, es paralelo a los lentes fotográficos del número bajo F. Asimismo, se prefiere tener un número par más bajo F que sea normalmente práctico con los dispositivos ópticos de conformación de imagen. En la estructura preferida, una mayoría de los rayos, de los cuales los rayos 45C son representativos, que son enfocados mediante la estructura de lente 20 sobre el sensor, se originan a partir del campo deseado de visión y entran en el sistema a través de la abertura. De preferencia, los rayos 44c, que no entran a través de la abertura, constituyen una pequeña porción despreciable o imperceptible de la luz, la que el lente dirige al área activa del sensor 15. En lo precedente, en particular cuando, sea grande el ángulo entre 41c y 42c, solamente un muestreo de estos rayos será comúnmente dirigido al área activa de detección, aunque se prefiere que la mayoría de los rayos que son dirigidos al área activa de detección provengan de las direcciones para las cuales el nivel de luz será medido. El lente y/o unidad de difusión 32 es diseñada para tener un efecto de dispersión de modo que una proporción representativa de los rayos que emanan dentro del campo delimitado por la dirección de 41c y 42c en el ejemplo ilustrativo, sean traídos en alineación, por medio de lo cual son enfocados por la estructura de lente 20 sobre el área activa del sensor 15. Se prefiere que tanto la distribución como el alcance del perfil de dispersión del difusor, sean de manera que el ángulo, que depende de la magnitud y de los extremos generales del perfil de respuesta para el sistema óptico, cumpla con los objetivos de diseño. Debido a que el aumento de dispersión reduce el rendimiento total óptico, también se prefiere que el grado de dispersión sea razonablemente cercano a la cantidad mínima necesaria para cumplir los objetivos de perfil de respuesta. En algunas modalidades de la invención, el submontaje óptico 30 puede incluir un elemento único de lente negativo o incluso positivo. Sin embargo, se prefiere tener patrones más finos. El patrón puede ser, por ejemplo, repetitivo o aleatorio para el efecto de difusión y puede ser producido mediante un serie fina de pequeños elementos de lente mediante un difusor que sea descargado en el material que cubre la abertura mediante una superficie aleatoria o irregularmente áspera o incluso mediante una estructura ultra fina que puede ser generada mediante la duplicación de un micropatrón. Un micropatrón puede ser generado por patrones de interferencia de láser y estos difusores a su vez pueden emplear patrones de interferencia generados por las características finas de la superficie óptica además o en lugar de los efectos reflectivos o refractivos para conseguir el efecto deseado de descarga luminosa. Como se muestra en la Figura 2, la luz entra a través del submontaje de difusor y abertura 30 y después de viajar alguna distancia, una porción de los rayos de entrada incide en la estructura de lente 20 del dispositivo de detección 50, en donde una porción de los rayos que chocan con el sensor son dirigidos hacia el área de detección de luz 57 sobre el elemento de detección 15. Los conductores 59a-59d son conectados, en forma eléctrica, con el elemento de detección 15 y con un circuito eléctrico asociado 66 (Figura 5), el cual funciona para leer o responder de otra manera al nivel de la luz que incide en el sensor. El submontaje de difusor y abertura 30 funciona para conformar el perfil de respuesta direccional o espacial del sensor de modo que sea satisfactorio el perfil de sensibilidad contra la dirección para la aplicación. Para algunas modalidades de esta invención, la estructura de lente 20 en el dispositivo de detección 50 es diseñada de modo que sirva para dirigir una proporción suficientemente grande de rayos que emanan del elemento de difusión y que chocan con el sensor sobre el área de detección de luz del chip o circuito integrado para producir un rendimiento óptico total del sistema comparable o en algunos ejemplos más grande que el rendimiento que normalmente es alcanzado cuando el sensor es situado junto a la abertura de detección, es decir, en la región próxima de campo. Con el sensor situado en el área próxima de campo, a menudo es rápidamente posible dirigir la luz del campo de visión, de modo que ésta llena un ángulo sólido relativamente grande conforme choca o incide sobre el área activa del sensor y con lo cual, contribuye al rendimiento óptico total. En el diseño de la Figura 2, es deseable proporcionar un diseño que mantenga una eficiencia óptica razonable, quizás comparable o mejor a través de un intervalo de opciones de posicionamiento para el elemento de detección, las cuales en algunos casos podrían incluir el campo próximo aunque en otros ejemplos podrían extenderse hasta una distancia mucho más grande a partir de la abertura que el alcance más lejano del campo próximo. Un modo de poner en práctica la invención es proporcionar un sistema de lentes que dirige los rayos que emanan a partir del elemento de difusión hacia el elemento sensible de luz 15 y para llenar generalmente un ángulo sólido efectivo que es comparable en tamaño al ángulo del sistema comparable en el campo próximo con estos rayos. En la discusión, la región activa 57 del sensor es más sensible a los rayos que entran a partir de algunas direcciones o posiciones sobre la superficie activa que a partir de otras y el efecto total sobre la salida de un rayo que choca con el área activa del sensor es igual al producto de la intensidad del rayo con la eficiencia con la cual un rayo de entrada en el ángulo particular y en la posición particular sobre la superficie del sensor es recibido por el sensor. Esto puede ser referido como la eficiencia de respuesta que es sensible a la luz en el punto particular sobre el sensor y que viene de un ángulo particular con relación al sensor. El lente o combinación de lentes y elementos de difusión también pueden variar la eficiencia con la cual se dirigen los rayos hacia ángulos y posiciones particulares de entrada y esto puede ser referido como la eficiencia de colección para dirigir la luz hacia el punto particular sobre el sensor y que viene de un ángulo particular con relación al sensor. De esta manera, para un ángulo y punto particulares de entrada, una eficiencia de recepción puede ser definida como el producto de la eficiencia de respuesta y la eficiencia de colección. Sería más preciso integrar la eficiencia de recepción con respecto al ángulo sólido a través del cual entra la luz en el área activa de detección y para utilizar este ángulo integrado de recepción quizás en lugar del ángulo sólido como una base de comparación de los sistemas ópticos. El punto general es que esta es una característica deseable de la invención para llenar, de manera general un ángulo sólido grande con relación al elemento de detección 15 con luz y para qué este ángulo sólido incluya generalmente las regiones de alta sensibilidad del sensor para la luz de entrada. Debido a que el sensor puede tener una característica aproximada de respuesta del coseno para la cual la eficiencia de respuesta es la más alta para los rayos perpendiculares y para los cuales la respuesta se acerca a cero para los rayos que son casi paralelos o tangentes a la superficie de detección, es generalmente preferido favorecer las direcciones perpendiculares a la superficie de detección para las porciones del ángulo sólido total sobre las cuales los rayos incidentes son dirigidos al sensor. El ángulo entre las líneas 68 y 68a denota, de manera general, el alcance exterior del ángulo de cono sobre el cual los rayos son colectados en la modalidad ilustrativa. Como será discutido posteriormente, un resalte que encapsula las conexiones de bastidor de conductores, evita el llenado de algunas porciones del cono delimitadas por las líneas 68 y 68a. En el submontaje ilustrativo de difusor y abertura 30, son mostradas las porciones fragmentarias 31a y 31b de la protección de alojamiento preferiblemente opaca 31. La superficie 35 del difusor 32 contiene ranuras generalmente paralelas. Estas ranuras sirven para aumentar la dispersión de luz en una dirección generalmente paralela a la hoja de papel. La superficie inferior 37 del montaje de difusor 30 es una superficie irregular que sirve para difundir la luz en una forma aproximadamente igual en cada dirección. El rayo 34 es refractado en las superficies 35 y 37 y continúa como el rayo 39 a través del lente de refracción 61, el cual enfoca este como el rayo 63 sobre la superficie activa de detección 57. Del mismo modo, el rayo 16 es refractado por el lente 61 y es enfocado sobre el área activa 57. El rayo 16 se encuentra más cerca que el rayo 39 del alcance exterior 55 del lente de refracción 61. Los rayos 11, 12 y 13 entran en la superficie superior de la estructura de lente 20 y son reflejados mediante la reflexión interna total en la superficie de reflexión 54 chocando con el área activa de detección 57. El orden de los rayos reflejados es invertido a partir del orden de los rayos de entrada. El lente 61 es ajustado en una profundidad, de manera que el rayo exterior reflejado 67 sólo pierde el borde 55. En la estructura del lente 20, la porción de refracción 61 llena la porción central del cono de rayos que es dirigida hacia el área activa de detección 57. La superficie parabólica de reflexión 54 llena la proporción exterior del cono. Los lentes combinados de reflexión y refracción se complementan entre sí para llenar generalmente el área entre las líneas 68 y 68a. La dispersión que se origina es más grande en la dirección paralela al papel debido a los efectos combinados y generalmente aditivos de la dispersión unidireccional de la superficie 35 y la dispersión en direcciones múltiples de la superficie 37. El resultado es un sensor con un campo de visión sustancialmente más amplio en la dirección paralela al papel que en la dirección perpendicular al papel . El circuito integrado del elemento de detección 15, del cual es una parte el área activa de detección 57, es conectado con el bastidor de conductores 60. El área activa de detección 57 puede ser pequeña, por ejemplo, de 100 mieras de diámetro. El área de detección se muestra como una porción elevada en la ilustración sólo para hacerla que sobresalga. En la parte actual, esta es probable que sea nivelada o incluso que sea muy ligeramente rebajada. La unión del circuito de sensor 15 con el bastidor de conductores 60 puede efectuarse utilizando un material epóxido conductivo que completa una de las conexiones eléctricas con las otras conexiones completadas mediante uniones de plomo, o en forma alterna, todas las conexiones pueden ser efectuadas con uniones de plomo. Los conductores 59a-59d se extienden a partir del paquete para hacer la conexión eléctrica con la placa de circuito impreso y para unir la parte con la placa de circuito impreso. La Figura 1 es un dibujo en isométrico del dispositivo de detección 50. El rayo representativo 112 entra en la superficie superior 51 y es reflejado mediante una reflexión interna total en la superficie 54 del área activa de detección 57 del elemento de detección 15. Del mismo modo, el rayo 112a es reflejado mediante una superficie similar en la parte posterior del dispositivo y también choca con el área activa de detección. El rayo 113 entra a través del lente rebajado de refracción 61 y es enfocado hacia el área activa de detección. La porción de resalte 104 sirve para alojar el bastidor de conductores y permite un juego para que el molde sea retraído de la parte. La sección 106 es una de dos secciones del resalte que es ampliada para proporcionar soporte para los conductores 59a y 59b. Los conductores 59c y 59d se extienden a partir de la sección ampliada simétricamente situada 106a. Las líneas de trazo 111 son incluidas con el propósito ilustrado de delimitar las áreas 110 y 110a. Las áreas que se encuentran por encima de los resaltes 104 y 104a se unen con el reflector parabólico 54. Los rayos que entran en esta área no son generalmente dirigidos hacia el área activa de detección. De preferencia, la parte es elaborada en un molde de dos partes que tiene líneas de partición generalmente simbolizadas mediante las líneas representativas 107, 107a y 107b. La Figura 3 ilustra una porción del submontaje de bastidor de conductores 60 sobre el cual ha sido unido el circuito integrado del elemento de detección 15. Solamente cuatro de los dispositivos han sido mostrados. El montaje actual incluiría el número de dispositivos, quizás 64, los cuales se colocarían en una de las secciones de transferencia de molde. El montaje de bastidor de conductores incluye agujeros, de los cuales 73 es el agujero representativo, los cuales son utilizados para situar y sujetar el bastidor de conductores durante el proceso de montaje. El elemento 74 del submontaje de bastidor de conductores proporciona dos terminales de conexión 74a y 74b y una zona terminal 74c en la cual es montado el circuito de silicio del elemento de detección 15. El elemento 74 también sirve como la unión de la conexión cruzada para sujetar junto el montaje de bastidor de conductores antes de la separación de las partes . Los rectángulos en líneas de trazo, de los cuales el 71 es representativo denota las áreas que son troqueladas con el fin de separar las partes una vez que sea completado el proceso de moldeo. Los alambres de unión de plomo 76 y 78 conectan las zonas de terminal de unión sobre el circuito de detección de silicio 15 para conectar las terminales 75 y 79, de manera respectiva. En base a la separación de los dispositivos, las terminales 74a y 74b sirven como los conductores 59c y 59b, de manera respectiva, mientras las terminales 75 y 79 sirven como los conductores 59d y 59a, de manera respectiva. El elemento circular 20 representa la característica de delineación del lente de plástico que será moldeado sobre la parte. Una vez que sean unidas las matrices de detección de luz con el bastidor de conductores y que las conexiones sean efectuadas, el bastidor de conductores es colocado en un molde de transferencia y el montaje de lente plástico que se representa en las Figuras 1, 2, y 4c es una transferencia moldeada sobre el bastidor de conductores. El lente tiene la ventaja de ser de una pieza y sirve para encapsular la parte. También puede ser moldeado con un molde convencional de dos partes. Después que las partes sean moldeadas, estas son cortadas y rebabeadas para formar las partes individuales que se representan en la Figura 1. En la configuración preferida, el sistema de lentes es diseñado para enfocar la luz que entra a partir de un ángulo angosto de haz, el cual es aproximadamente paralelo al eje del sistema de lentes sobre el área activa de detección. Para este sistema, la porción de reflexión es una parábola cuyo foco es aproximadamente- centrado sobre el área sensible de luz del receptor. De preferencia, el lente de refracción tiene una forma elíptica, siendo diseñado para enfocar los rayos de luz que son paralelos al eje del sistema sobre el centro del área sensible de luz. Un lente de forma elíptica, que tiene su eje mayor coincidente con el eje del sistema de lentes con los focos que se encuentran a la mayor distancia de la punta del lente, coincidentes con el centro del área de detección de luz, y con una relación de diámetro mayor entre el diámetro menor elegida para proporcionar el mejor foco para la luz de un color para el cual el sistema es optimizado, es una elección de diseño que servirá también para este propósito. La longitud focal de la parábola es elegida de modo que los rayos paralelos al eje del lente, que chocan con la porción activa de la parábola en puntos que están más cerca al eje central de los lentes, son reflejados en un ángulo que llena el alcance exterior del cono de luz de la cual el sistema óptico es diseñado para enfocar sobre el sensor. Cuando la posición del foco de la elipse y la alineación del eje mayor y la relación del diámetro mayor entre el diámetro menor son elegidos como se delineó con anterioridad, todavía se tiene la libertad de hacer a escala el tamaño total de la elipse. Se prefiere hacer escala el tamaño de la elipse de modo que el borde exterior del lente elíptico sea lo suficientemente alto en la estructura de lentes para aclarar los rayos que sean reflejados en la superficie de detección a partir del alcance más externo de la superficie parabólica. Conforme aumenta el diámetro del lente de refracción, la inclinación en su alcance exterior se vuelve más alta. En otras palabras, existe un ángulo máximo de cono práctico que puede ser llenado mediante un lente único de superficie elaborado de material de un índice refractivo dado. Este es el factor principal que influye en la elección del balance entre el diámetro del lente de refracción y el diámetro del reflector parabólico. El tamaño total del montaje de lentes puede ser hecho a escala. Este no debe ser tan pequeño de modo que las tolerancias sean innecesariamente restringidas y también necesitan ser lo suficientemente grandes de manera que el montaje encapsulado de sensor se colocará por debajo del lente de refracción. Asi mismo, el reflector parabólico necesita ser lo suficientemente grande para que el área tomada a partir del reflector mediante el resalte que encapsula los conductores de conexión no sea una proporción indeseablemente grande del área total del reflector. Las dimensiones de ejemplo son como siguen: el diámetro semi-mayor del lente elíptico 61 es de 1.529 mm y el diámetro semi-menor del lente elíptico 61 es de 1.163 mm; la longitud focal del reflector parabólico 54 es de 0.2887 mm; el radio del lente de refracción 61 es de 1.0 mm; el radio del reflector parabólico 54 en la parte superior es de 2.2 mm; y el índice de refracción del encapsulante plástico 62 es de 1.54. El encapsulante 62 puede ser elaborado de un material único o puede ser elaborado de más de un material como se describe en la Publicación de Patente comúnmente asignada de los Estados Unidos No. US 2002-0056806, publicada el 16 de Mayo del 2002, titulada "SENSOR DEVICE HAVING AN ANAMORPHIC LENS" . El elemento de detección 15 puede ser cualquier forma de dispositivo fotosensor tal como un fotodiodo, una celda de sulfuro de cadmio CdS, etc. Un elemento preferido de detección es el fotodiodo descrito en la Patente comúnmente asignada de los Estados Unidos No. 6, 379,013, titulada "VEHICLE EQUIPMENT CONTROL WITH SEMICONDUCTOR LIGHT SENSOR" y en la Patente de los Estados Unidos No. 6, 359,274, titulada "PHOTODIODE LIGHT SENSOR" . Una breve descripción de los componentes estructurales de los circuitos del elemento de detección y un circuito de procesamiento 66 que interconecta con el elemento de detección se discute más adelante con referencia a las Figuras 5-9. A continuación, con referencia a la Figura 5, el circuito de procesamiento 66 y el elemento de detección 15 serán descritos en mayor detalle. El circuito de procesamiento 66 y el elemento de detección 15 son interconectados mediante una línea única 164 que lleva las señales de interconexión 186, las cuales pueden incluir, en forma ventajosa, tanto las señales de control de sensibilidad del sensor de luz como las señales de salida que se originan del sensor de luz. Un microcontrolador puede ser utilizado para implementar el circuito de procesamiento 66 e incluiría un elemento de transistor Ql y un circuito de separación o separador 192 conectado con una terminal de salida 188, u otra estructura de terminal de entrada/salida (l/0),la cual es conectada con la línea de señal 164. El elemento de transistor Ql puede ser implementado utilizando un transistor adecuado tal como un transistor de efecto de campo (FET, por sus siglas inglés) conectado entre la terminal de señal 188 y tierra. El transistor Ql es regulado mediante la línea de control 190, la cual es conectada con la base del transistor Ql . El circuito de separación o separador 192 también es conectado con la terminal de señal 188 para aislar la línea de señal 164 de los niveles de señal presentes en el microcontrolador. Como se describió con anterioridad, el dispositivo de detección incluye un encapsulante 62 que comprende un lente 61, el cual admite la luz incidente 176 sobre un transductor expuesto de luz 178. El encapsulante 62 también admite y retiene la terminal de alimentación de energía 180, la terminal de conexión a tierra 182 y una terminal de señal 184, las cuales se prefiere que sean parte del bastidor de conductores 12. El uso solamente de tres terminales 180, 182 y 184 reduce en gran medida el costo del elemento de detección 15 y el circuito asociado de procesamiento 66. El elemento de detección 15 es conectado con un circuito de procesamiento 66 a través de una barra colectora 164, la cual lleva la señal de interconexión 186 entre la terminal de señal 184 en el elemento de detección 15 y la terminal de señal 188 en el circuito de procesamiento 66. Como será descrito más adelante, las terminales de señal 184, 188 son puertos de tres estados que permiten que la señal de interconexión 186 proporcione tanto una señal de entrada al elemento de detección 15 como una señal de salida del elemento de detección 15.
Dentro del elemento de detección 15, el transistor Q2 , que puede ser implementado utilizando un transistor adecuado tal como un elemento FET, es conectado entre la terminal de señal 184 y una conexión a tierra. El transistor Q2 es controlado mediante el impulso de salida 194 conectado con la compuerta de Q2. La fuente de corriente constante 196 es conectada con una terminal de señal 184, de modo que si ni el transistor Ql ni tampoco el transistor Q2 están ENCENDIDOS (alto nivel de lógica) , la señal de interconexión 186 es llevada hacia un alto nivel de lógica. La fuente de corriente constante 196 origina en forma nominal, aproximadamente 0.5 mA para llevar la señal de interconexión. La entrada del inversor de activación Schmidt 198 es conectada con una terminal de señal 184. Los inversores 200 y 202, los cuales son conectados en serie, siguen el inversor de activación Schmidt 198. La salida del inversor 202 cronometra o mide el circuito basculante electrónico o basculador D 204. La entrada de selección del multiplexor 206 es excitada mediante el impulso de salida 194, de manera que cuando el impulso de salida 194 sea válido, la entrada D del basculador 204 no es sostenida, y cuando el impulso dé salida 194 no sea sostenido, la entrada D del basculador 204 es sostenida. La salida de la compuerta NAND 208 es conectada con el dispositivo de reconexión de bajo sostenimiento 210 del basculador 204. La salida del basculador 204 es. el impulso de integración 212. El impulso de integración 212 y la salida del inversor 200 son entrados en la compuerta NAND 208. El circuito de impulso de luz 214 acepta el impulso de integración 212 y la salida del transductor expuesto de luz 178 y produce el impulso de salida 194. El elemento de detección 15 puede incluir, de manera ventajosa, un transductor protegido de luz 216, el cual no recibe la luz 176. El transductor protegido de luz 216 tiene sustancialmente la misma construcción que el transductor expuesto de luz 178, siendo del mismo tamaño y material que el transductor 178. El circuito de impulso de luz 214 utiliza la salida del transductor protegido de luz 216 para reducir los efectos de ruido en el transductor expuesto de luz 178. La Figura 6 es un diagrama esquemático que ilustra el circuito de impulso de luz 214, el cual incluye el transductor expuesto de luz 178 que convierte la luz 176 incidente sobre el transductor expuesto de luz 178 en una carga acumulada en el capacitor de almacenamiento de luz 304 indicado como CSL. El transductor expuesto de luz 178 puede ser cualquier dispositivo capaz de convertir la luz 176 en carga, tal como el sensor de fotocompuerta descrito en la Patente de los Estados Unidos No. 5, 471,515, titulada "ACTIVE PIXEL SENSOR ITH INTRA-PIXEL CHARGE TRANSFER" de E.. Fossum et al. De preferencia, el transductor de luz 178 es un fotodiodo tal como el que se describe más adelante. Excepto como se observó, la siguiente discusión no depende de un tipo o construcción particular para el transductor expuesto de luz 178. El circuito de impulso de luz 214 que es conectado con el transductor 178 recibe un impulso de integración 212, y da salida a una señal de comparación de luz que es proporcional con la cantidad de luz 176 que hace impacto en el transductor 178 durante el impulso del periodo de integración 212. El circuito de impulso de luz 214 funciona de acuerdo con el control de la lógica de detección 306 (es decir, el circuito lógico de detección) . La lógica de detección 306 genera una señal de inicialización 308 que controla el interruptor 310 conectado entre la salida 312 del transductor expuesto de luz y VDD. La lógica de detección 306 también produce la señal de muestra 314 que controla el interruptor 316 entre la salida 312 del transductor expuesto de luz y el capacitor de almacenamiento de luz 304. El voltaje o tensión a través del capacitor de almacenamiento de luz 304, el voltaje del capacitor de almacenamiento de luz 318, es alimentado hacia una entrada del comparador 320. La otra entrada del comparador 320 es la tensión de rampa 322 a través del capacitor de rampa 324. El capacitor de rampa 324 se encuentra en paralelo con la fuente de corriente 326 generando la corriente IR. La lógica de detección 306 además produce la señal de control de rampa 328 que controla el interruptor 330 conectado entre la tensión de rampa 322 y VDD.
El comparador 320 produce la señal de comparación 194 en base a los niveles relativos de la tensión del capacitor de almacenamiento de luz 318 y la tensión de rampa 322. La lógica de detección 306 puede generar la señal de inicialización 308, la señal de muestra 314 y la señal de control de rampa 330 en base a la regulación o sincronización internamente generada o a un impulso de integración externamente generado 212. A continuación, con referencia la Figura 7, se muestra un cronograma que ilustra la operación de circuito de impulso de luz 214 de la Figura 6. Un ciclo de medición es iniciado en el tiempo 340 cuando la señal de muestra 314 es sostenida mientras la señal de restablecimiento 308 sea sostenida. Esto cierra el interruptor 316 para cargar el capacitor de almacenamiento de luz 304 en VDD como se indicó mediante el nivel de voltaje 342 en el voltaje del capacitor de almacenamiento de luz 318. Entonces, la señal de inicialización 308 no es sostenida en el tiempo 344, abriendo el interruptor 310 y comenzando el periodo de integración 346. Durante el periodo de integración 346, la luz incidente 176 sobre el transductor expuesto de luz 178, genera una carga negativa provocando la disminución del voltaje o tensión 348 en la tensión del capacitor de almacenamiento de luz 318. En el tiempo 350, la señal de control de rampa 328 es sostenida cerrando el interruptor 330 y cargando el capacitor de rampa 324 de modo que la tensión de rampa 322 sea VDD como se indica mediante el nivel de voltaje 352. La señal de muestra 314 es sostenida en el tiempo 354, provocando que abra el interruptor 316, con lo cual finaliza el periodo de integración 346. En algún tiempo 356 enseguida del tiempo 354 y antes del siguiente ciclo de medición, la señal de inicialización 308 debe ser sostenida cerrando el interruptor 310. En el tiempo 358, la señal de control de rampa 328 no es sostenida abriendo el interruptor 330. Esto provoca que el capacitor de rampa 324 se descargue a una velocidad constante a través de la fuente de corriente 326 como se indica mediante la declinación de la tensión 360 en la tensión de rampa 322. En forma inicial, como se indica mediante el nivel de tensión 362, una salida de comparación 332 no es sostenida debido a que la tensión de rampa 194 es más grande que la tensión del capacitor de almacenamiento de luz 318. En el tiempo 364, la declinación de la tensión 360 en la tensión de rampa 322 cae por debajo de la tensión del capacitor de almacenamiento de luz 318 provocando que la salida de comparación 194 sea sostenida. La salida de comparación 194 permanece sostenida hasta el tiempo 366 cuando la señal de control de rampa 328 sea sostenida cerrando el interruptor 330 y subiendo la tensión de rampa 322 a VDD. La diferencia entre el tiempo 366 y el tiempo 364, indicada mediante la duración de impulso 368, es inversamente relacionada con la cantidad de luz 176 recibida por el transductor expuesto de luz 178 durante el periodo de integración 346. El periodo de integración 346 puede ser directamente establecido mediante el impulso de integración 212 o una señal derivada del impulso de integración 212. Se considera que el periodo de integración 346 será proporcional al ancho del impulso de integración 212, el cual es proporcional con el ancho de impulso de la señal de línea de control 190 en el circuito de la Figura 5. La Figura 8 es un diagrama esquemático de un circuito modificado de impulso de luz 214a con compensación de ruido. El circuito modificado de impulso de luz 214a mejora en base al circuito de impulso de luz 214 mediante la incorporación del transductor protegido de luz 216 y los dispositivos electrónicos asociados. De preferencia, el transductor protegido de luz 216 tiene la misma construcción que el transductor expuesto de luz 178. Sin embargo, el transductor protegido de luz 216 no recibe la luz 176. Por lo tanto, la carga generada por el transductor protegido de luz 216 solamente está en función del ruido. Este ruido es de una naturaleza predominantemente térmica. Al proporcionar el transductor protegido de luz 216 con la misma construcción que el transductor expuesto de luz 178, de manera que los transductores expuesto y protegido tengan la misma área superficial y composición de material y puedan ser depositados en la misma matriz, la señal de ruido producida por el transductor protegido de luz 216 se aproximará estrechamente al ruido dentro de la señal generada por el transductor expuesto de luz 178. Al sustraer la señal producida por el transductor protegido de luz 216 de la señal generada por el transductor expuesto de luz 178, el efecto de ruido en el transductor de luz 178 puede ser reducido en gran medida. La señal de inicialización 308 controla el interruptor 382 conectado entre la salida del transductor protegido 384 y VDD. La señal de muestra 314 controla el interruptor 386 conectado entre la salida del transductor protegido 384 y el capacitor de almacenamiento de ruido 388 indicado como CSN- La tensión del capacitor de almacenamiento de ruido 390, que es la tensión a través del capacitor de almacenamiento de ruido 388, es una señal de salida hacia el comparador 392. La segunda señal de entrada al comparador 392 es la tensión de rampa 322. Las señales de salida del comparador 392, de la salida del comparador de ruido 394 y la salida del comparador 194 sirven como señales de entrada para la compuerta exclusiva-OR 396. La compuerta exclusiva-OR 396 genera una señal de salida exclusiva-OR 194 que indica la intensidad de luz 176. La Figura 9 muestra un cronograma que ilustra la operación del circuito de impulso de luz 214a de la Figura 8. El circuito de impulso de luz 214a funciona en el mismo modo que el circuito de impulso de luz 214 con respecto a la señal de inicialización 308, la señal de muestra 314, la tensión del capacitor de almacenamiento de luz 318, la tensión de rampa 322, la señal de control de rampa 328 y la señal de salida de comparación 194. En el tiempo 340, la señal de muestra 314 es sostenida mientras la señal de inicialización 308 es sostenida. Los interruptores 382 y 386 son cerrados cargando el capacitor de almacenamiento de ruido 388 en VDD como se indica mediante el nivel de voltaje o tensión 410 en la tensión del capacitor de almacenamiento de ruido 390. En el tiempo 344, la señal de inicialización 308 no es sostenida abriendo el interruptor 382 y provocando la disminución de tensión 412 en la tensión del capacitor de almacenamiento de ruido 390 de la carga producida por el transductor protegido de luz 216 debido al ruido. En el tiempo 354, la señal de muestra 314 no es sostenida finalizando el periodo de integración 346 para la colección de ruido. En el tiempo 358, la señal de control de rampa 328 no es sostenida provocando la disminución de tensión 360 en la tensión de rampa 322. En forma inicial, como se indica mediante el nivel de tensión 414, la salida de comparación de ruido 394 no es sostenida debido a que la tensión de rampa 322 es más grande que la tensión del capacitor de almacenamiento de ruido 390. Debido a que la señal de comparación 332 tampoco es sostenida, la salida 194 del comparador 396 no es sostenida como se indica mediante el nivel de tensión 416. En el tiempo 418, la tensión de rampa 322 cae por debajo del nivel de la tensión del capacitor de almacenamiento de ruido 390, provocando que la salida de comparación de ruido 394 sea sostenida. Debido a que la salida de comparación de ruido 394 y la salida de comparación 332 son distintas, la salida 194 del comparador 396 es sostenida. En el tiempo. 364, la tensión de rampa 322 cae por debajo del nivel de la tensión del capacitor de almacenamiento de luz 318, provocando que la salida de comparación 194 sea sostenida. Debido a que la salida de comparación de ruido 394 y la salida de comparación 194 ahora son sostenidas, la salida 194 de la compuerta exclusiva-OR 396 ahora no es sostenida. La diferencia entre el tiempo 364 y el tiempo 418, la duración de impulso de salida 420, tiene un período de tiempo proporcional a la intensidad de luz 176 incidente sobre el transductor expuesto de luz 178 menor del ruido producido por el transductor protegido de luz 216 con respecto al periodo de integración 346. La duración entre el tiempo 418 y el tiempo 358, la duración de ruido 422, es directamente proporcional a la cantidad de ruido desarrollado por el transductor protegido de luz 216 con respecto al periodo de integración 346. Debido a que la mayoría de este ruido es un ruido térmico, la duración de ruido 422 es indicativa de la temperatura del transductor protegido de luz 216. En el tiempo 366, la señal de control de rampa 328 es sostenida sin sostener la salida de comparación de ruido 394 y la salida de comparación 194. En circuitos en donde muy altos niveles de luz pueden chocar o incidir sobre el sensor, se prefiere incluir un comparador (no se muestra) para finalizar el impulso de salida cuando la tensión 318 caiga por debajo de un umbral o magnitud predeterminada. Esto tiene el efecto de limitar las duración máxima 420 del impulso de salida en la señal 194. Los detalles adicionales de la operación del circuito de procesamiento 66, el elemento de detección 15 y los circuitos de impulso de luz 214 y 214a son descritos en la referencia anterior de las Patentes de los Estados Unidos Nos. 6, 379,013 y 6, 359,274. Aunque un ejemplo específico y preferido de un elemento de detección es descrito con anterioridad, el término "elemento de detección" como se utiliza en este documento no se limita a cualquier estructura, sino más bien puede incluir una forma de fotosensor. En forma similar, aunque el término "estructura de soporte" se describe que es un bastidor de conductores o una porción del mismo, la estructura de soporte puede ser cualquier estructura sobre la cual un elemento de detección puede ser soportado y encapsulado. El dispositivo de detección de la presente invención puede ser utilizado en muchas de las aplicaciones en las cuales son empleados los positivos convencionales de detección. La Patente de los Estados Unidos No. 6, 379,013 comúnmente asignada describe varias aplicaciones automotrices de estos sensores. Las Figuras 10A-10D, 11 y 12 muestran varias aplicaciones automotrices. En específico, un montaje de espejo retrovisor 500 se muestra en las Figuras 10A-10D, el cual incorpora un espejo retrovisor electrocrómico 502 que tiene una reflectividad que es controlada mediante un circuito de procesamiento 66 (Figuras 5 y 11) como una función de un nivel de luz ambiental detectada mediante un sensor ambiental que se orienta hacia adelante 10a (Figura 10B) y un sensor de resplandor que se orienta hacia atrás 10b (Figura 10A) . Ya sea uno o ambos de los sensores 10a y 10b pueden tener cualquiera de las construcciones mostradas en las Figuras 1-4. Cuando se utiliza un sensor que tiene la construcción mostrada en cualquiera de las Figuras 1-4, el campo de visión horizontal puede ser ampliado o reducido con relación al campo de visión vertical como puede ser deseable para el sensor particular. Como se muestra en las Figuras 10B-10D, el espejo retrovisor además puede incluir un sensor de clima o tiempo 10c que es apuntado hacia el cielo. Un sensor de clima es útil en un sistema de control de faros delanteros para detectar túneles y con lo cual garantiza que los faros delanteros sean adecuadamente encendidos cuando el vehículo se encuentra en un túnel y que sean apagados cuando sale del mismo. El sensor de clima 10c también puede emplear, en forma ventajosa, la construcción mostrada en la Figura 1 y que se describe con anterioridad. El sensor de clima 10c es conectado con un circuito de procesamiento 66 (Figuras 5 y 11) el cual a su vez, puede ser conectado con una unidad de control de faros delanteros 512 con lo cual se encienden y apagan los faros delanteros del vehículo en respuesta al nivel de luz ambiental y al nivel de luz del cielo detectada por los sensores 10a y 10c. El sistema de control de faros delanteros además puede incluir un sensor de imagen 515 que detecta las imágenes hacia adelante del vehículo con el propósito de controlar la brillantez de los faros delanteros de haz de luz y/o activar o apuntar los faros delanteros u otras luces exteriores 516 para cambiar el patrón de haz producido por las luces exteriores en base a las fuentes luminosas detectadas por el sensor de imagen 515. Un ejemplo de este sistema de control de faros delanteros se describe en la Solicitud de Patente comúnmente asignada de los Estados Unidos No. 09/800,460, presentada el 05 de Marzo del 2001, titulada "SYSTEM FOR CONTROLLING EXTERIOR VEHICLE LIGHTS" presentada por Joseph S. Stam et al. La salida de los sensores 10a, 10b y/o 10c también puede ser utilizada para controlar otras luces del vehículo tal como las luces interiores 518 de un vehículo y de manera más particular, para controlar la brillantez de las luces de indicación de las distintas indicaciones en el panel de instrumento y otros accesorios del vehículo. También como se muestra en las Figuras 10B-10D, dos o más sensores adicionales lOd y lOe pueden ser utilizados para detectar la carga solar. Los sensores de carga solar lOd y lOe son dirigidos hacia arriba en dirección del cielo por encima del vehículo y son ligeramente apuntados a distintos lados del vehículo para detectar si la carga solar en un lado del vehículo es más grande que en el otro lado del vehículo. Un circuito de procesamiento 66 (Figuras 5 y 11) es conectado con los sensores de carga solar lOd y lOe y es acoplado con un sistema de control de clima 530 del vehículo para ajustar las velocidades del ventilador y/o los ajustes de temperatura para los respectivos lados del vehículo en base a los niveles de luz detectada por los sensores de carga solar lOd y lOe. Los sensores de carga solar lOd y lOe también pueden ser configurados como se describió y se mostró en las Figuras 1-4. Los niveles detectados de luz por cualquiera de los sensores anteriores pueden ser utilizados para controlar algún aspecto de la operación del sistema de control de clima 530. Por ejemplo, el sensor solar 10c y el sensor de ambiente 10a pueden ser utilizados para detectar el acercamiento a un túnel, con lo cual se provoca que los faros delanteros enciendan y que el control de clima entre en un modo de recirculación.
La Figura 12 muestra todavía otra aplicación automotriz que utiliza la construcción inventiva de detección. En específico, la Figura 12 muestra un sistema de detección de humedad que percibe la humedad (por ejemplo, lluvia, neblina, niebla, escarcha y nieve) sobre el parabrisas del vehículo. El sistema incluye una fuente luminosa tal como un LED 540 y un sensor lOf. La radiación óptica (es decir, la luz visible o infrarroja o radiación ultravioleta), que es emitida desde el LED 540, entra en el parabrisas 550 y es internamente reflejada en el mismo y sale para chocar o incidir sobre el sensor lOf. Si estuviera presente humedad sobre el parabrisas, la luz del LED 540 no alcanzaría el sensor lOf y un circuito de procesamiento 66 (Figuras 5 y 11) accionaría los limpiadores de parabrisas del vehículo 545 por medio de un control de limpiaparabrisas 546 y/o el desempañador del parabrisas del sistema de control de clima de vehículo 530. Mientras los ejemplos anteriores de aplicaciones automotrices son descritos como que son situados en un montaje de espejo retrovisor, se apreciará que algunas de las aplicaciones anteriores pueden ser implementadas , en conjunto o en parte, en otras posiciones o accesorios del vehículo en el mismo, tal como en el panel de instrumentos del vehículo, un montante-A, una visera de sol o una consola que se encuentra por encima de la cabeza situada sobre el recubrimiento de techo o junto al parabrisas. Además, el sensor de la presente invención puede ser empleado en cualquier otra aplicación no automotriz y la invención como se define en términos amplios no se limita a cualquiera de estas aplicaciones. La descripción anterior se considera que solo es una modalidad preferida. Las modificaciones de la invención se ocurrirán en aquellas personas expertas en la técnica y en aquellos quienes hacen o utilizan la invención. Por lo tanto, se entiende que las modalidades mostradas en las figuras y que se describen con anterioridad simplemente son para propósitos ilustrativos y no se pretende que limiten el alcance de la invención, la cual es definida mediante las siguientes reivindicaciones que se interpretan de acuerdo con los principios de la ley de Patentes, incluyendo la doctrina equivalencias . Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.