JP2005164444A - 受光装置及び光電式煙感知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁波ノイズの影響を十分に抑えることができるとともに、より小型化できる受光装置を提供する。
【解決手段】 受光部２１は、光を受けてその光量に応じて光電変換する。受光部配線２５ａは、受光部２１の周囲に配置され、受光部２１と電気的に接続される。信号用出力線２５ｂは、受光部配線２５ａと電気的に接続され、受光部２１からの光信号を受光部配線２５ａを介して外部に出力する。アンテナ配線２６ａ，２７は、受光部配線２５ａの近傍に設けられ、受光部配線２５ａ及び信号用出力線２５ｂとは電気的に絶縁され、電磁波によるノイズ信号を受け取る。ノイズ用出力線２６ｂは、アンテナ配線２６ａ，２７と電気的に接続され、ノイズ信号を外部に出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、受光装置及び光電式煙感知装置に関するものである。

光電式煙感知装置は、発光素子と受光装置とを有し、火災により発生する煙を光の受光量によって感知するものである（例えば、下記特許文献１）。

図１１は、従来の光電式煙感知装置を示す概略ブロック図である。この光電式煙感知装置では、発光制御部１は、発光素子としてのＬＥＤ２がパルス光を繰り返して放射するように、ＬＥＤ２を制御する。煙が存在していない通常時においては、ＬＥＤ２より放射された光は受光装置３の受光部１１に入射されない。一方、火災が発生して煙が存在する異常時においては、ＬＥＤ２から放射される光は、煙により散乱され、散乱光となって受光装置３の受光部１１に入射する。

この従来の光電式煙感知装置で用いられている前記受光装置３を、図１２に示す。図１２（ａ）は受光装置３の要部を示す概略平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。なお、図１２（ｂ）において、層間絶縁膜等の図示は省略している。

受光装置３は、Ｎ型シリコン基板１２と、Ｎ⁻型エピタキシャル層１３と、エピタキシャル層１３の表面側に形成されたＰ^＋型不純物拡散層１４と、を有している。層１３，１４によるＰＮ接合によって、フォトダイオードが構成されている。このフォトダイオードが、光を受けてその光量に応じて光電変換する受光部１１となっている。受光部１１には、図１２（ｂ）中の上側から前記散乱光が入射される。図面には示していないが、層１３はグランドに接続されるようになっている。

また、受光装置３は、図１２に示すように配置されて一体に連続する金属配線層１５を有している。金属配線層１５における、受光部１１の周囲にその全体に渡って矩形の完全な閉ループをなすように配置された部分１５ａが、受光部配線とを構成している。この部分（受光部配線）１５ａは、スルーホール１６によって受光部１１の不純物拡散層１４に電気的に接続されている。金属配線層１５における図１２（ａ）中の点Ｐ１より矢印Ｘ側の部分１５ｂが、受光部１１からの光信号を受光部配線１５ａを介して外部に出力する信号用出力線を構成している。

前記散乱光が受光装置３の受光部１１に入射すると、受光部１１により光電変換されて光信号となり、この光信号が、受光部配線１５ａ及び信号用出力線１５ｂを介して外部に出力される。

受光装置３から出力された光信号は、図１１に示すように、アンプ４で増幅された後に、比較器５に入力される。比較器５は、予め設定された設定値と比較することで、入力された光信号のレベルが前記設定値を超えたか否かを示す判定信号を出力する。以下の説明では、比較器５は、判定信号として、前記設定値を超えた場合には論理値「１」の信号を出力し、前記設定値を超えない場合には論理値「０」の信号を出力するものとする。比較器５は、発光制御部１から前記パルス光に同期した同期信号を受け、前記判定信号を、ＬＥＤ２から放射されるパルス光に同期してそのパルス光毎に出力する。

処理部６は、比較器５から前記判定信号を受けるとともに、発光制御部１から前記同期信号を受けて、比較器５からパルス光に同期して連続して得られる「１」の判定信号の回数をカウントし、その連続回数が所定回数（例えば、３回）となったときに、火災による煙を感知したことを示す煙感知信号を出力する。処理部６として、計数回路が用いられる。処理部６から出力された煙感知信号は、信号送出部７によって、警報器等に要求される電圧・電流等の信号形式に変換された後に、外部に出力される。この煙感知信号は、例えば警報音を鳴らしたり、警報用の表示灯を点灯させたりするのに用いられる。

ところで、特許文献２，３には、電磁波ノイズを考慮した受光装置が開示されている。

特許文献２の受光装置では、基板上に取り付けられた受光素子を覆うように、金網等の電磁シールド体が設けられている。この受光装置によれば、電磁波ノイズ自体を低減することができる。

特許文献３の受光装置では、光信号用受光部と同じ面積を有し遮光膜で覆われたダミー受光部が、基板上に、光信号用受光部の横に並べて設けられている。この受光装置によれば、電磁波ノイズにより光信号用受光部から発生する雑音電流と、電磁波ノイズによりダミー受光部から発生する雑音電流とをほぼ等しくして、これらの差を演算して出力することにより、電磁波ノイズの影響を少なくすることができる。
特開平５−３２５０６５号公報 特開平６−１６９２８８号公報 特開２００２−２１７４４７号公報

しかしながら、前述した従来の光電式煙感知装置で採用されている受光装置３では、電磁波ノイズに対して何ら対策が施されていない。このため、従来の光電式煙感知装置では、電磁波ノイズが混入した光信号に基づいて、煙が感知されることになり、電磁波ノイズによって誤感知が生じ易かった。また、従来の光電式煙感知装置では、このように電磁波ノイズによって誤感知が生じ易いので、強い電磁波を発生する機器を受光装置３に近づけることができなかった。したがって、例えば、当該光電式煙感知装置を現場にてメンテナンスしながら、メンテナンス本部のベテラン作業員に携帯電話等の無線通信機にて指示を仰ぐことができれば、作業効率が向上するにも拘わらず、誤感知を避けるべく、わざわざメンテナンスをしている光電式煙感知装置から離れて携帯電話等にて連絡しなければならなかった。

そこで、前述した従来の光電式煙感知装置において、前記受光装置３に代えて、特許文献２や特許文献３に開示された受光装置を用いることが考えられる。

しかし、特許文献２に開示された受光装置では、金網等の電磁シールド体を設けても、電磁波ノイズを十分に低減することは困難である。したがって、前述した従来の光電式煙感知装置において、特許文献２に開示された受光装置を用いても、電磁波ノイズによる誤感知を十分に防止することはできず、やはり携帯電話等の無線通信機を近づけることはできない。

また、特許文献３に開示された受光装置では、基板上に、光信号用受光部と同じ面積を有するダミー受光部を、光信号用受光部の横に並べているので、基板における占有面積が増大し、装置の小型化を図ることができない。したがって、前述した従来の光電式煙感知装置において、特許文献３に開示された受光装置を用いると、光電式煙感知装置全体としても、装置の小型化を図ることができない。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、電磁波ノイズの影響を十分に抑えることができるとともに、より小型化することができる受光装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、電磁波ノイズによる誤感知を十分に防止することができ、例えば携帯電話等の無線通信機を近づけることができる光電式煙感知装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、電磁波ノイズによる誤感知を十分に防止することができるとともに、より小型化することができる光電式煙感知装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による受光装置は、光を受けてその光量に応じて光電変換する受光部と、前記受光部の周囲に配置され、前記受光部と電気的に接続された受光部配線と、前記受光部配線と電気的に接続され前記受光部からの光信号を前記受光部配線を介して外部に出力する信号用出力線と、前記受光部配線の近傍に設けられ、前記受光部配線及び前記信号用出力線とは電気的に絶縁され、電磁波によるノイズ信号を受け取るアンテナ配線と、前記アンテナ配線と電気的に接続され前記ノイズ信号を外部に出力するノイズ用出力線と、を備えたものである。

前記第１の態様において、前記受光部配線は、前記受光部の周囲の全体に渡って完全な閉ループをなすように配置してもよいし、その一部が途切れるように配置してもよい。

本発明の第２の態様による受光装置は、前記第１の態様において、前記アンテナ配線が、前記受光部の周囲に配置されたものである。

前記第２の態様において、前記アンテナ配線は、前記受光部の周囲の全体に渡って完全な閉ループをなすように配置してもよいし、その一部が途切れるように配置してもよい。

本発明の第３の態様による受光装置は、前記第２の態様において、前記アンテナ配線が、前記受光部配線の外側に配置されたものである。

本発明の第４の態様による受光装置は、前記第２の態様において、前記アンテナ配線が、前記受光部配線の上部に絶縁膜を介して配置されたものである。

本発明の第５の態様による受光装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記アンテナ配線が囲む領域の面積は、前記受光部配線が囲む領域の面積と略同じであるものである。

本発明の第６の態様による受光装置は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記信号用出力線と前記アンテナ配線とが交差するものである。

本発明の第７の態様による光電式煙感知装置は、光を放射する発光素子と、前記発光素子から放射された光の煙による散乱光を受けてその光量に応じた光信号を出力するとともに、電磁波によるノイズ信号を出力する受光装置と、前記光信号を受けて、前記光信号のレベルが第１設定値を超えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記ノイズ信号を受けて、前記ノイズ信号のレベルが第２設定値を超えたか否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の判定手段により前記光信号のレベルが前記第１設定値を超えたと判定され、かつ、前記第２の判定手段により前記ノイズ信号のレベルが前記第２設定値を超えないと判定された状態が、１回生じたとき又は複数回連続して生じたときに、煙を感知したことを示す煙感知信号を出力する出力手段と、を備えたものである。

本発明の第８の態様による光電式煙感知装置は、前記７の態様において、前記受光装置が請求項１乃至６のいずれかに記載の受光装置であるものである。

本発明の第９の態様による光電式煙感知装置は、光を放射する発光素子と、前記第１乃至第６のいずれかの態様による受光装置であって、前記発光素子から放射された光の煙による散乱光を受光する受光装置と、前記光信号及び前記ノイズ信号を受けて、前記光信号と前記ノイズ信号との差に応じた出力を得る差分手段と、前記差分手段の出力が設定値を超えたか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記差分手段の出力が前記設定値を超えたと判定された状態が、１回生じたとき又は複数回連続して生じたときに、煙を感知したことを示す煙感知信号を出力する出力手段と、を備えたものである。

本発明の第１０の態様による光電式煙感知装置は、前記第７乃至第９のいずれかの態様において、前記発光素子はパルス光を繰り返して放射し、前記第１及び第２の判定手段あるいは前記判定手段は、前記パルス光に同期して前記判定を行うものである。

本発明の第１１の態様による光電式煙感知装置は、前記第７乃至第９のいずれかの態様において、前記第１及び第２の判定手段あるいは前記判定手段は、周期的に前記判定を行い、前記発光素子は、少なくとも前記第１及び第２の判定手段あるいは前記判定手段の判定時において、光を放射するものである。

本発明によれば、電磁波ノイズの影響を十分に抑えることができるとともに、より小型化することができる受光装置を提供することができる。

また、本発明によれば、電磁波ノイズによる誤感知を十分に防止することができ、例えば携帯電話等の無線通信機を近づけることができる光電式煙感知装置を提供することができる。

さらに、本発明によれば、電磁波ノイズによる誤感知を十分に防止することができるとともに、より小型化することができる光電式煙感知装置を提供することができる。

以下、本発明による受光装置及び光電式煙感知装置について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］

図１は本発明の第１の実施の形態による受光装置を示し、図１（ａ）はその要部を示す概略平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図、（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。なお、図１（ｂ）（ｃ）において、層間絶縁膜等の図示は省略している。

本実施の形態による受光装置は、半導体受光装置として構成され、Ｎ型シリコン基板２２と、Ｎ⁻型エピタキシャル層２３と、エピタキシャル層２３の表面側に形成されたＰ^＋型不純物拡散層２４と、を有している。層２３，２４によるＰＮ接合によって、フォトダイオードが構成されている。このフォトダイオードが、光を受けてその光量に応じて光電変換する受光部２１となっている。受光部２１には、図１（ｂ）中の上側から光が入射される。図面には示していないが、層２３はグランドに接続されるようになっている。

また、本実施の形態による受光装置は、図１に示すように配置されて一体に連続する金属配線層２５と、図１に示すように配置されて一体に連続する金属配線層２６と、エピタキシャル層２３の表面側に形成されクロスアンダー部を構成するＰ^＋型の不純物拡散層（以下、「クロスアンダー拡散層」と呼ぶ。）２７と、を有している。金属配線層２５と、金属配線層２６及びクロスアンダー拡散層２７とは、電気的に絶縁されている。金属配線層２５と金属配線層２６とは、同じ階層に形成されている。

本実施の形態では、金属配線層２５における、受光部２１の周囲にその全体に渡って矩形の完全な閉ループをなすように配置された部分２５ａが、受光部配線を構成している。この部分（受光部配線）２５ａは、スルーホール２８によって、受光部２１の不純物拡散層２４に電気的に接続されている。金属配線層２５における図１（ａ）中の点Ｐ２より矢印Ｘ側の部分２５ｂが、受光部２１からの光信号を前記部分（受光部配線）２５ａを介して外部に出力する信号用出力線を構成している。このように、本実施の形態では、一体に連続する金属配線層２５を用いて前記受光部配線及び前記信号用出力線を構成することで、両者を電気的に接続しているが、前記受光部配線及び前記信号用出力線を互いに異なる材料で構成して両者を電気的に接続してもよい。なお、本発明では、受光部配線は、閉ループの一部が途切れるように配置してもよい。

金属配線層２６における端点Ｐ３の付近及び点Ｐ４の付近が、スルーホール２９によって、クロスアンダー拡散層２７の左端付近及び右端付近にそれぞれ電気的に接続されている。本実施の形態では、金属配線層２６における、受光部２１の周囲にそのほぼ全体に渡って端点Ｐ３から点Ｐ４に至るまで時計回りにほぼ矩形状に周回する部分２６ａと、クロスアンダー拡散層２７が、金属配線層２５の部分（受光部配線）２５ａの近傍に設けられて電磁波によるノイズ信号を受け取るアンテナ配線を構成している。したがって、本実施の形態では、このアンテナ配線は、受光部２１の周囲にその全体に渡って矩形の完全な閉ループをなすように配置されている。もっとも、本発明では、アンテナ配線は、閉ループの一部が途切れるように配置してもよい。また、本実施の形態では、図１（ａ）に示すように、このアンテナ配線は、前記受光部配線（金属配線層２５の部分２５ａ）の外側に配置されているが、このアンテナ配線と前記受光部配線との間の間隔は例えば１μｍ程度と狭く設定されている。これにより、アンテナ配線が囲む領域の面積は、受光部配線が囲む領域の面積と略同じにされている。

金属配線層２６における図１（ａ）中の点Ｐ４より矢印Ｘ側の部分２６ｂが、前記アンテナ配線からの前記ノイズ信号を外部に出力するノイズ用出力線を構成している。このように、本実施の形態では、一体に連続する金属配線層２６を用いて前記アンテナ配線及び前記ノイズ用出力線を構成することで、両者を電気的に接続しているが、前記アンテナ配線及び前記ノイズ用出力線を互いに異なる材料で構成して両者を電気的に接続してもよい。

本実施の形態による受光装置では、受光部配線（金属配線層２５の部分２５ａ）及びアンテナ配線（金属配線層２６の部分２６ａ＋クロスアンダー拡散層２７）が前述したように配置されているので、電磁波が照射されると、受光部配線にもアンテナ配線にも電磁波によるノイズ電流が生ずる。よって、受光部２１から受光部配線及び信号用出力線（金属配線層２５の部分２５ｂ）を介して外部に出力される信号には、光信号成分と電磁波によるノイズ信号成分とが混在しており、また、アンテナ配線からノイズ用出力線（金属配線層２６の部分２６ｂ）を介して外部に出力される信号には、電磁波によるノイズ信号成分のみが存在する。

したがって、本実施の形態によれば、電磁波が存在しているか否かが明確に把握でき、また、電磁波によって生ずるノイズ信号と、該ノイズ信号と光信号の混在した信号とを別々に出力することが可能となる。このため、本実施の形態によれば、電磁波によるノイズが存在していないときにのみ信号用出力線からの信号（電磁波によるノイズが存在していない場合には、真の光信号となる。）を用いたり、あるいは、信号用出力線からの信号から、ノイズ用出力線からの信号を減算したりすることで、電磁波ノイズの影響を十分に抑えることができる。

また、本実施の形態によれば、電磁波によって生ずるノイズ信号を得るために、受光部２１の周辺に配置したアンテナ配線（金属配線層２６の部分２６ａ＋クロスアンダー拡散層２７）が用いられているので、特許文献３の受光装置のように光信号用受光部と同じ面積を有するダミー受光部を用いる場合に比べて、基板２２における占有面積を大幅に抑えることができ、装置の小型化を図ることができる。

さらに、本実施の形態では、前述したように、アンテナ配線が囲む領域の面積と受光部配線が囲む領域の面積とが略同じにされているので、受光部１からの信号に含まれる電磁波によるノイズの大きさと、ノイズ用出力線から出力されるノイズの大きさは原理的には等しくなる。このため、両者の信号を減算すれば、真の光信号を得ることができるので、信号処理が容易となる。

本実施の形態では、工程簡略化のために、金属配線層２５，２６は、金属膜を成膜後、周知のフォトリソエッチング技術によりパターニングして形成することで、同じ階層に形成されている。このため、アンテナ配線が信号用出力線と交差する所には、クロスアンダー拡散層２７を用いている。

ただし、交差箇所の構成はクロスアンダー拡散層２７に限るものではない。例えば、図２に示すように、クロスアンダー拡散層２７の代わりに、ポリシリコン層３０によるクロスアンダー部を配置してもよい。この変形例の場合、ポリシリコン層３０に代えて別の導電体からなる層を使用してもよい。また、図３に示すように、クロスアンダー拡散層２７の代わりに、金属配線層２５，２６の階層より上の階層に形成された金属層３２を用いてもよい。

図２は、第１の実施の形態の変形例による受光装置の要部を示す概略断面図である。図３は、第１の実施の形態の他の変形例による受光装置の要部を示す概略断面図である。図２及び図３は、図１（ｃ）に対応している。図２及び図３において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。図２において、３１は、金属配線層２６とポリシリコン層３０とを電気的に接続するためのスルーホールである。図３において、３３は、金属配線層２６と金属層３２とを電気的に接続するためのビアホールである。

なお、シリコン基板２２及び層２３，２４，２７の導電型は、前述した導電型と逆の導電型にしてもよいことは、言うまでもない。

［第２の実施の形態］

図４は本発明の第２の実施の形態による受光装置を示し、図４（ａ）はその要部を示す概略平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＥ−Ｅ’に沿った概略断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）中のＦ−Ｆ’線に沿った概略断面図である。図面には示していないが、図４（ａ）中のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図は図１（ｂ）と同様となる。図４において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、前記第１の実施の形態では、クロスアンダー拡散層２７がアンテナ配線の一部を構成し信号用出力線がクロスアンダー拡散層２７を跨いでいるのに対し、本実施の形態では、クロスアンダー拡散層２７が信号用出力線の一部を構成しアンテナ配線がクロスアンダー拡散層２７を跨ぐ構成になっている点だけである。

なお、図４（ｃ）において、３５は、金属配線層２５とクロスアンダー拡散層２７とを電気的に接続するためのスルーホールである。

前記第１の実施の形態と同様に、交差箇所の構成はクロスアンダー拡散層２７に限らず、図５に示すようにクロスアンダー拡散層２７に代えてポリシリコン層４０によるクロスアンダー部を配置したり、図６に示すようにクロスアンダー拡散層２７に代えて金属配線層２５，２６の階層より上の階層に形成された金属層４２を用いてもよい。

図５は第２の実施の形態の変形例による受光装置を示し、図５（ａ）はその要部を示す概略断面図、図５（ｂ）はその要部を示す他の概略断面図である。図６は、第２の実施の形態の他の変形例による受光装置を示し、図６（ａ）はその要部を示す概略断面図、図６（ｂ）はその要部を示す他の概略断面図である。図５（ａ）及び図６（ａ）は図４（ｂ）に対応し、図５（ｂ）及び図６（ｂ）は図４（ｃ）に対応している。図５及び図６において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。図５において、４１は、金属配線層２５とポリシリコン層４０とを電気的に接続するためのスルーホールである。図６において、４３は、金属配線層２５と金属層４２とを電気的に接続するためのビアホールである。

本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。

［第３の実施の形態］

図７は本発明の第３の実施の形態による受光装置を示し、図７（ａ）はその要部を金属配線層２６の図示を省略して示す概略平面図、図７（ｂ）はその要部を金属配線層２５の図示を省略して示す概略平面図である。図８（ａ）は図７（ａ）（ｂ）中のＧ−Ｇ’線に沿った概略断面図、図８（ｂ）は図７（ａ）（ｂ）中のＨ−Ｈ’線に沿った概略断面図である。図７及び図８において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、アンテナ配線が、受光部配線の上部に、絶縁膜としてのシリコン酸化膜５１を介して配置されている点である。すなわち、本実施の形態では、金属配線層２６が金属配線層２５より上の階層に形成され、金属配線層２６におけるアンテナ配線を構成する部分（受光部２１の周囲にその全体に渡って矩形の完全な閉ループをなすように配置された部分）２６ａが、金属配線層２５における受光部配線を構成する部分（受光部２１の周囲にその全体に渡って矩形の完全な閉ループをなすように配置された部分）２５ａとちょうど重なるように、その上部にシリコン酸化膜５１を介して配置されている。

本実施の形態では、このように、アンテナ配線と受光部配線の平面的な位置が同一となっている。このため、本実施の形態によれば、電磁波によるノイズの大きさは、アンテナ配線３と受光部配線２とで、限りなく等しくなるので、より好ましい。

なお、本実施の形態では、アンテナ配線は、金属配線層２６の前記部分２６ａのみで構成され、クロスアンダー拡散層２７は設けられていない。また、金属配線層２６における図７（ｂ）中の点Ｐ２より右側部分２６ｂが、ノイズ用出力線を構成している。

［第４の実施の形態］

図９は、本発明の第４の実施の形態による光電式煙感知装置を示す概略ブロック図である。

本実施の形態による光電式煙感知装置は、光を放射する発光素子としてのＬＥＤ６１と、発光制御部６２と、受光装置６３と、２つのアンプ６４，６５と、２つの比較器６６，６７と、処理部６８と、信号送出部６９とを有している。

発光制御部６２は、ＬＥＤ６１がパルス光が繰り返して放射するように、ＬＥＤ６１を制御する。

受光装置６３は、前述した各実施の形態及び各変形例の受光装置のいずれでも良いが、ここでは、第１の実施の形態による受光装置を用いるものとして説明する。受光装置６３は、煙が存在していない通常時において、ＬＥＤ６１により放射される光が受光装置６３の受光部２１に入射されないように、ＬＥＤ６１との位置関係が設定されている。一方、火災が発生し煙が存在する異常時において、ＬＥＤ６１から放射される光は、煙により散乱され、散乱光となって受光装置６３の受光部２１に入射する。

前記散乱光が受光装置６３の受光部２１に入射すると、受光部２１により光電変換されて光信号となり、この光信号が出力される。受光部２１からの光信号は、アンプ６４で増幅されて第１の判定手段としての光信号用比較器６６に入力される。光信号用比較器６６は、予め設定された第１の設定値と比較することで、入力された光信号のレベルが前記第１の設定値を超えたか否かを示す第１の判定信号を出力する。以下の説明では、光信号用比較器６６は、第１の判定信号として、前記第１の設定値を超えた場合には論理値「１」の信号を出力し、前記第１の設定値を超えない場合には論理値「０」の信号を出力するものとする。勿論、本発明ではこれに限定されものではない。光信号用比較器６６は、発光制御部６２から前記パルス光に同期した同期信号を受け、前記第１の判定信号を、ＬＥＤ６１から放射されるパルス光に同期してそのパルス光毎に出力する。

論理値「１」の第１の判定信号は、煙が存在している場合に、光信号用比較器６６から出力される。ただし、受光部２１に電磁波が入射すると、受光部２１からの信号には、電磁波によるノイズ成分が混在している。このため、本来煙が存在していないにも拘わらず、電磁波によるノイズ成分のために上記第１の設定値を超えてしまい、光信号用比較器６６から論理値「１」の第１の判定信号が出力されることもある。

受光装置６３のアンテナ配線６０（前記第１の実施の形態における金属配線層２６の部分２６ａに相当）からのノイズ信号は、アンプ６５で増幅されて第２の判定手段としてのノイズ用比較器６７に入力される。ノイズ用比較器６７は、予め設定された第２の設定値と比較することで、入力されたアンテナ配線からのノイズ信号が前記第２の設定値を超えたか否かを示す第２の判定信号を出力する。以下の説明では、ノイズ用比較器６７は、第２の判定信号として、前記第２の設定値を超えない場合（すなわち、電磁波によるノイズが存在しない場合）には論理値「１」の信号を出力し、前記第２の設定値を超えた場合（すなわち、電磁波によるノイズが存在する場合）には論理値「０」の信号を出力するものとする。勿論、本発明ではこれに限定されものではない。ノイズ用比較器６７は、発光制御部６２から前記パルス光に同期した同期信号を受け、前記第２の判定信号を、ＬＥＤ６１から放射されるパルス光に同期してそのパルス光毎に出力する。

処理部６８は、比較器６６，６７からの第１及び第２の判定信号と発光制御部６２からの前記同期信号を受けて、前記第１及び第２の判定信号の論理積（アンド）をとり、この論理積が論理値「１」である状態（すなわち、受光部２１からの信号が第１の設定値を超え、かつ、アンテナ配線２０からのノイズ信号が第２の設定値を超えない状態）が、前記パルス光に同期して連続して所定回数（例えば、３回）継続した場合に、火災による煙を感知したことを示す煙感知信号を出力する。このような処理部６８は、例えば、比較器６６，６７からの第１及び第２の判定信号の論理積をとるアンド回路と、アンド回路の出力が「１」である場合に前記同期信号に同期して１だけ計数値をカウントアップし、アンド回路の出力が「０」である場合に前記同期信号に同期して計数値をリセットし、当該計数値が例えば３となったときに煙を感知したことを示す論理値の信号を出力する計数回路と、から構成することができる。

処理部６８から出力された煙感知信号は、信号送出部６９によって、警報器等に要求される電圧・電流等の信号形式に変換された後に、外部に出力される。この煙感知信号は、例えば警報音を鳴らしたり、警報用の表示灯を点灯させたりするのに用いられる。

本実施の形態によれば、電磁波によるノイズが存在する場合には、処理部６８から煙感知信号が出力されることがなくなり、電磁波によるノイズが存在しない場合にのみ、受光部２１からの信号の大小に応じて煙の感知・非感知が決定される。このとき、電磁波によるノイズが存在しないのであるから、受光部からの信号には、電磁波によるノイズ成分が存在しない。よって、本実施の形態によれば、電磁波ノイズによる誤感知を十分に防止することができ、例えば携帯電話等の無線通信機を近づけても支障がなくなる。なお、煙感知においては、煙が発生した時点から煙を感知するまでの時間は、比較的長時間（例えば、数十秒〜数分程度）が許容される。よって、本実施の形態のように、電磁波によるノイズが存在するときに煙感知を中止しても問題が生ずることはない。

また、受光装置６３を小型化することができるので、光電式煙感知装置全体としても小型化することができる。

前記所定回数を複数回にすると、複数回の連続したパルス信号で判断するので、さらに煙感知の信頼性が増大し、好ましい。もっとも、１回のパルス信号で判断してもよく、その場合は、例えば、処理部６８を前記アンド回路のみで構成することができ、前記計数回路は不要となる。

本実施の形態では、ＬＥＤ６１からパルス光を放射させている。しかし、ＬＥＤ６１から連続光を放射させて、比較器６７，６８での判定を周期的に行っても同様な効果が得られる。

また、本実施の形態において、受光装置６３として、前述した各実施の形態や各変形例の受光装置を用いる代わりに、例えば、特許文献３に開示された受光装置を用いてもよい。

［第５の実施の形態］

図１０は、本発明の第５の実施の形態による光電式煙感知装置を示す概略ブロック図である。

本実施の形態による光電式煙感知装置は、光を放射する発光素子としてのＬＥＤ７１と、発光制御部７２と、受光装置７３と、２つのアンプ７４，７５と、差動アンプ７６と、比較器７７と、処理部７８と、信号送出部７９とを有している。

発光制御部７２は、ＬＥＤ７１がパルス光が繰り返して放射するように、ＬＥＤ６１を制御する。

受光装置７３は、前述した各実施の形態及び各変形例の受光装置のいずれでも良いが、ここでは、第３の実施の形態による受光装置を用いるものとして説明する。受光装置７３は、煙が存在していない通常時において、ＬＥＤ７１により放射される光が受光装置７３の受光部２１に入射されないように、ＬＥＤ７１との位置関係が設定されている。一方、火災が発生し煙が存在する異常時において、ＬＥＤ７１から放射される光は、煙により散乱され、散乱光となって受光装置７３の受光部２１に入射する。

前記散乱光が受光装置７３の受光部２１に入射すると、受光部２１により光電変換されて光信号となり、この光信号が出力される。受光部２１からの光信号は、アンプ７４で増幅されて差動アンプ７６の一方の入力部に入力される。受光装置７３のアンテナ配線７０（前記第３の実施の形態における金属配線層２６の部分２６ａに相当）からのノイズ信号は、アンプ７５で増幅されて差動アンプ７６の他方の入力部に入力される。差動アンプ７６は、前記光信号とノイズ信号を差分・増幅して出力する。

判定手段としての比較器７７は、予め設定された設定値と比較することで、入力された差動アンプ７６の出力レベルが前記設定値を超えたか否かを示す判定信号を出力する。以下の説明では、比較器７７は、判定信号として、前記設定値を超えた場合には論理値「１」の信号を出力し、前記設定値を超えない場合には論理値「０」の信号を出力するものとする。勿論、本発明ではこれに限定されものではない。比較器７７は、発光制御部７２から前記パルス光に同期した同期信号を受け、前記判定信号を、ＬＥＤ７１から放射されるパルス光に同期してそのパルス光毎に出力する。

処理部７８は、比較器７７から前記判定信号を受けるとともに、発光制御部７２から前記同期信号を受けて、比較器７７からパルス光に同期して連続して得られる「１」の判定信号の回数をカウントし、その連続回数が所定回数（例えば、３回）となったときに、火災による煙を感知したことを示す煙感知信号を出力する。処理部７８として、計数回路を用いることができる。処理部７８から出力された煙感知信号は、信号送出部７９によって、警報器等に要求される電圧・電流等の信号形式に変換された後に、外部に出力される。この煙感知信号は、例えば警報音を鳴らしたり、警報用の表示灯を点灯させたりするのに用いられる。

本実施の形態によれば、電磁波によるノイズを差し引いて真の光信号を得るので、電磁波ノイズによる誤感知を十分に防止することができ、例えば携帯電話等の無線通信機を近づけることができる。また、本実施の形態によれば、電磁波によるノイズを差し引いて真の光信号を得るので、電磁波によるノイズが生じていても常に煙の有無を観察することが可能となる。さらに、受光装置７３を小型化することができるので、光電式煙感知装置全体としても小型化することができる。

前記所定回数を複数回にすると、複数回の連続したパルス信号で判断するので、さらに煙感知の信頼性が増大し、好ましい。もっとも、１回のパルス信号で判断してもよく、その場合は、処理部７８は不要となる。

本実施の形態では、ＬＥＤ７１からパルス光を放射させている。しかし、ＬＥＤ７１から連続光を放射させて、比較器７７での判定を周期的に行っても同様な効果が得られる。

以上、本発明の各実施の形態及びその変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、受光部２１は、前述した構成のフォトダイオードに限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態による受光装置を示す図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例による受光装置を示す図である。 本発明の第１の実施の形態の他の変形例による受光装置を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による受光装置を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の変形例による受光装置を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の他の変形例による受光装置を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による受光装置を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による受光装置を示す他の図である。 本発明の第４の実施の形態による光電式煙感知装置を示す概略ブロック図である。 本発明の第５の実施の形態による光電式煙感知装置を示す概略ブロック図である。 従来の光電式煙感知装置を示す概略ブロック図である。 従来の受光装置を示す図である。

符号の説明

２１ 受光部
２５ａ 金属配線層２５の部分（受光部配線）
２５ｂ 金属配線層２５の部分（信号用出力線）
２６ａ 金属配線層２６の部分（アンテナ配線又はその一部）
２６ｂ 金属配線層２６の部分（ノイズ用出力線）

Claims (11)

1. 光を受けてその光量に応じて光電変換する受光部と、
   前記受光部の周囲に配置され、前記受光部と電気的に接続された受光部配線と、
   前記受光部配線と電気的に接続され前記受光部からの光信号を前記受光部配線を介して外部に出力する信号用出力線と、
   前記受光部配線の近傍に設けられ、前記受光部配線及び前記信号用出力線とは電気的に絶縁され、電磁波によるノイズ信号を受け取るアンテナ配線と、
   前記アンテナ配線と電気的に接続され前記ノイズ信号を外部に出力するノイズ用出力線と、
   を備えたことを特徴とする受光装置。
2. 前記アンテナ配線は、前記受光部の周囲に配置されたことを特徴とする請求項１記載の受光装置。
3. 前記アンテナ配線は、前記受光部配線の外側に配置されたことを特徴とする請求項２記載の受光装置。
4. 前記アンテナ配線は、前記受光部配線の上部に絶縁膜を介して配置されたことを特徴とする請求項２記載の受光装置。
5. 前記アンテナ配線が囲む領域の面積は、前記受光部配線が囲む領域の面積と略同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の受光装置。
6. 前記信号用出力線と前記アンテナ配線とが交差することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の受光装置。
7. 光を放射する発光素子と、
   前記発光素子から放射された光の煙による散乱光を受けてその光量に応じた光信号を出力するとともに、電磁波によるノイズ信号を出力する受光装置と、
   前記光信号を受けて、前記光信号のレベルが第１設定値を超えたか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記ノイズ信号を受けて、前記ノイズ信号のレベルが第２設定値を超えたか否かを判定する第２の判定手段と、
   前記第１の判定手段により前記光信号のレベルが前記第１設定値を超えたと判定され、かつ、前記第２の判定手段により前記ノイズ信号のレベルが前記第２設定値を超えないと判定された状態が、１回生じたとき又は複数回連続して生じたときに、煙を感知したことを示す煙感知信号を出力する出力手段と、
   を備えたことを特徴とする光電式煙感知装置。
8. 前記受光装置が請求項１乃至６のいずれかに記載の受光装置であることを特徴とする請求項７記載の光電式煙感知装置。
9. 光を放射する発光素子と、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の受光装置であって、前記発光素子から放射された光の煙による散乱光を受光する受光装置と、
   前記光信号及び前記ノイズ信号を受けて、前記光信号と前記ノイズ信号との差に応じた出力を得る差分手段と、
   前記差分手段の出力が設定値を超えたか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記差分手段の出力が前記設定値を超えたと判定された状態が、１回生じたとき又は複数回連続して生じたときに、煙を感知したことを示す煙感知信号を出力する出力手段と、
   を備えたことを特徴とする光電式煙感知装置。
10. 前記発光素子は、パルス光を繰り返して放射し、
    前記第１及び第２の判定手段あるいは前記判定手段は、前記パルス光に同期して前記判定を行うことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の光電式煙感知装置。
11. 前記第１及び第２の判定手段あるいは前記判定手段は、周期的に前記判定を行い、
    前記発光素子は、少なくとも前記第１及び第２の判定手段あるいは前記判定手段の判定時において、光を放射することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の光電式煙感知装置。

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