JP3747763B2

JP3747763B2 - 光電式煙感知器

Info

Publication number: JP3747763B2
Application number: JP2000298348A
Authority: JP
Inventors: 浩司阪本; 慎司桐畑; 尚之西川; 剛嗣和田; 昭一岡
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002109653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を用いて煙検知エリアに光線を照射し、当該煙検知エリア内に存在する煙・埃・エアロゾル等の粒子によって散乱した光を、受光素子で検出することにより煙等を検知する、光電式煙感知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光電式煙感知器として、特開平3-111997号公報に記載されているものが知られている。図８及び図９は、夫々当該煙感知器の縦断面図と、横断面図であり、図に示すように、有底円筒状のハウジング１の底部内側に回路基板２が設置され、回路基板２には、電線４を介して接続される発光素子３と、受光素子５とが備えられると共に、発光素子３の駆動回路や、受光素子５の出力に基づいて煙等の存否を判定する煙検出回路等が実装されている。
【０００３】
回路基板２を被覆するように設置される光学基台６は、煙粒子等による散乱光を受光素子５に集光するプリズムレンズ７と、保持筒に挿入された発光素子３とが装着されている。ここで、プリズムレンズ７は、散乱光を反射させて進行方向を変更するプリズム部７ｂと、プリズム部７ｂにより、進行方向が変更された光線を受光素子５に集光するレンズ部７ｃとを、アクリル樹脂やポリカーボネイトのような透明材料により一体に形成したものであり、プリズム部７ｂは、全反射を利用して光線の進行方向を変更している。
【０００４】
光学基台６の下端に近接して設置される煙導入部８は、横断面視略くの字状の隔壁部８ａが、円環状に複数連接されてなり、煙導入部８の周縁部には、防虫網１２が巻回されると共に、煙導入部８の下端部を被覆するように略円盤状の蓋部１３が嵌合されている。そして、光学基台６により、ハウジング１の内部が上下２室に分離され、上室である回路収納エリア１４に回路基板２が配設される一方、下室である煙検知エリア１０には、夫々の隔壁部８ａ間に形成される煙導入口８ｃを通して、煙粒子が導入され、発光素子３から光を照射して、当該煙粒子に起因する散乱光を受光素子５で受光することで、煙粒子の存否を検出することができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光電式煙感知器は、一般的に住宅等の天井等に取付けられるため、あまり大きなハウジングを備えたものは好ましくなく、よりコンパクトな光電式煙感知器が求められている。そのためには、光学系を小さくすることが考えられ、より具体的には、プリズムレンズ７の焦点距離を短くすれば良いが、当該光電式煙感知器で用いられている従来のプリズムレンズ７では、レンズ部が１つしかないので、焦点距離を短くするには限界があるという問題点があった。
【０００６】
また、図８に示すように、従来のプリズムレンズ７は、煙検知エリア１０に露出する面（以下、入射面と呼ぶ。）が、略垂直となっており、当該煙検知エリア１０から入射する光が、入射面に垂直に交わらないため、収差が発生しやすいという問題点があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、収差が発生しないコンパクトな光電式煙感知器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明にあっては、発光素子によって煙検知エリアに光線を照射し、前記煙検知エリア内に存在する煙等の粒子に起因する散乱光を、受光素子で検出することにより煙等を検知する光電式煙感知器において、
前記散乱光を集光する第１のレンズ部と、前記第１のレンズで集光した光を、前記受光素子へ集光する第２のレンズ部とを設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
更に、請求項１記載の発明にあっては、発光素子によって煙検知エリアに光線を照射し、前記煙検知エリア内に存在する煙等の粒子に起因する散乱光を、受光素子で検出することにより煙等を検知する光電式煙感知器において、前記散乱光を屈折させて集光する第１のレンズ部と、前記第１のレンズで集光した光の進行方向を変更するプリズム部と、前記プリズム部で進行方向を変更した光を、前記受光素子へ集光する第２のレンズ部と、を一体に形成されたプリズムレンズとして備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
そして、請求項１記載の発明にあっては、上記の光電式煙感知器に対し、第１のレンズ部の光軸と、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面とがなす角が存在していてこの角を、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面と、プリズム部の反射面とがなす角の２倍の角度から、直角を減じて得た角度にすることで、散乱光が第１のレンズ部の入射面に垂直に交わるようになしたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の光電式煙感知器に対し、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面と、プリズム部の反射面とがなす角を、臨界角以上としたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１記載の光電式煙感知器に対し、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面と、プリズム部の反射面とがなす角を、４５°乃至７０°としたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の発明にあっては、請求項１乃至請求項３何れか記載の光電式煙感知器に対し、第１のレンズ部に入射する一方、プリズム部の反射面には当たらない光を遮光するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５記載の発明にあっては、請求項１乃至請求項４何れか記載の光電式煙感知器に対し、前記第１のレンズ部は、入射した光を略平行な光に屈折させるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６記載の発明にあっては、請求項１乃至請求項５何れか記載の光電式煙感知器に対し、前記煙検知エリアを形成する煙導入部を設けると共に、その煙導入部内に、前記第１のレンズ部を備え、その第１のレンズ部の焦点距離が、第１のレンズ部と相対する前記煙導入部の表面上に、結像するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７記載の発明にあっては、請求項１乃至請求項５何れか記載の光電式煙感知器に対し、前記煙検知エリアを形成する煙導入部を設けると共に、その煙導入部内に、前記第１のレンズ部を備え、その第１のレンズ部の焦点距離が、前記煙検知エリアの中心と、煙導入部の表面との中間位置に結像するようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
[第１の実施の形態]
以下、本実施形態の光電式煙感知器について、図１乃至図３に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は、夫々、本実施形態の光電式煙感知器の構造を示す縦断面図と、横断面図であり、図に示すように、有底円筒状のベース部１ａと、そのベース部１ａの下端部に併設される円錐台状の取付部１ｂとからなるハウジング１を備え、当該取付部１ｂの下端部には、回路基板２等を設置するための円形状の凹部１ｂａが形成されている。
【００１８】
回路基板２には、電線４を介して接続される、発行ダイオード等の発光素子３と、ホトダイオード等の受光素子５とが備えられると共に、発光素子３の駆動回路や、受光素子５の出力に基づいて煙等の存否を判定する煙検出回路、電源回路等が実装されている。ここで、煙検出回路は、受光素子５の出力を処理するアナログ信号処理回路と、当該回路に基づいてスイッチング回路を制御するディジタル回路等とから構成されている。
【００１９】
また、回路基板２を被覆するように設置される光学基台６は、円形盆状のベース部６ａを備え、そのベース部６ａの周縁部近傍には、下方に向かって、発光素子保持部６ｂと、レンズ保持部６ｃとが、互いに横断面視直角の向きとなるように突設されている。発光素子保持部６ｂには、取付部１ｂの中心軸に向かって、縦断面視略円形状の発光素子装着孔６ｂａが穿設され、その発光素子装着孔６ｂａには、保持筒に挿入された発光素子３が装着されている。
【００２０】
一方、レンズ保持部６ｃには、ベース部６ａの表面を貫通する横断面視矩形状の孔と、当該孔の下端部の、取付部１ｂの中心軸に面する一部分が、略矩形状に形成されてなるレンズ装着孔６ｃａが穿設され、そのレンズ装着孔６ｃａには、プリズムレンズ７が装着されている。
【００２１】
プリズムレンズ７は、図３に示すように、煙等によって散乱された光を屈折させる第１のレンズ部７ａと、そのレンズ部７ａに入射した光を反射させて進行方向を変更させるプリズム部７ｂと、そのプリズム部７ｂにて進行方向を変更された光線を受光素子５に集光する第２のレンズ部７ｃとを、アクリルやポリカーボネイト等の樹脂材料により一体に形成したものであり、横断面視略三角形のプリズム部７ｂは、全反射を利用して光線の進行方向を変更させるようになっている。
【００２２】
より具体的には、レンズ部７ａの光軸と、レンズ部７ｃの光軸に対して垂直な面がなす角をθ、レンズ部７ｃの光軸に対して垂直な面と、プリズム部７ｂの横断面視三角形の長辺（反射面Ｒ）がなす角をψとし、θ＝２ψ−９０゜で表される条件を満たすように形成されたプリズムレンズ７を用いることで、レンズ部７ａの光軸上の光線が、プリズム部７ｂで折り返され、レンズ部７ｃの光軸と一致させることができる。
【００２３】
尚、図１及び図２に示すように、発光素子保持部６ｂ及びレンズ保持部６ｃは、夫々発光素子３及びプリズムレンズ７の位置決めをしており、夫々の位置は、発光素子３が放射する光の方向と、プリズムレンズ７（レンズ部７ａ）の光軸とが、互いに交差するように調整されており、煙粒子等によって引き起こされる散乱光の元となる、発光素子３からの放射光が、プリズムレンズ７を介して、効率良く受光素子５へ受光されるようになっている。
【００２４】
また、光学基台６の下端に近接して設置される煙導入部８は、横断面視略くの字状の隔壁部８ａが、円盤状のベース部８ｂ上の周縁部に、円環状に複数連接されてなり、夫々の隔壁部８ａ間には煙導入口８ｃが形成され、煙導入部８の周縁部には、防虫網が巻回されている（図示せず）。また、発光素子装着孔６ｂａの表面に取付けられる、略円盤状のアパーチャー９ａには、発光素子保持部６ｂに向かうに従って、開口面積が大きくなる光導出孔９ａａが穿設されており、発光素子３から導出される光に、さらに指向性を持たせている。
【００２５】
一方、レンズ保持部６ｃの、取付部１ｂの中心軸に面する表面の近傍には、当該表面と略４５°の向きとなるように、横断面視略矩形状の棒状部材からなるアパーチャー９ｂが設けられている一方、取付部１ｂの中心軸を対称にして、アパーチャー９ｂと略同形状のアパーチャー９ｃが設けられ、隔壁部８ａからの乱反射光がプリズムレンズ７へ入射しないようにしている。尚、アパーチャー９ｂ・９ｃは、ベース部６ａ若しくはベース部８ｂと一体に構成しても良いし、別部品として構成しても良い。
【００２６】
そして、ベース部６ａ、発光素子保持部６ｂ、レンズ保持部６ｃ、隔壁部８ａ、ベース部８ｂで構成される空間は、夫々の隔壁部８ａ間に形成される煙導入口８ｃを通して、煙粒子が導入され、発光素子３から光を照射して、当該煙粒子に起因する散乱光を受光素子５で受光することで、煙粒子の存否を検出するための煙検知エリア１０となっている。
【００２７】
このように、プリズムレンズ７に、レンズ部７ａとレンズ部７ｃの２つのレンズ部を形成することによって、屈折力を大きくすることにより、プリズムレンズ７の焦点距離を短くすることができるので、光学系が小さくなって、コンパクトな光電式煙感知器を提供することができると共に、レンズ部が２つになることで、収差の改善など、設計の自由度を増やすことができる。
【００２８】
また、θ＝２ψ−９０゜の条件のプリズムレンズ７を用いることによって、散乱光がレンズ部７ａの入射面に垂直に交わるため、レンズ部７ａの偏心や傾きによる収差の影響を殆ど受けず、受光素子５に散乱光を効率的に集光させることができる。さらに、発光素子３が放射する光の方向と、プリズムレンズ７の光軸とが、互いに交差するようにしたことで、煙検知エリア１０の中心付近からの強い散乱光を、プリズムレンズ７の収差の影響を殆ど受けずに、受光素子５に集光させることができ、十分な受光量を確保することができるのである。
【００２９】
尚、発光素子３が放射する光の方向と、プリズムレンズ７の光軸との交差角度が大きくなると、受光素子５で受光する光量が増えるが、白色・黒色の煙の色比が大きくなるため、白色又黒色の煙によって感度に差を生じることとなる。一方、交差角度を小さくすると、白色・黒色の煙の色比が小さくなるため、白色又黒色の煙によって感度に差が生じないが、受光素子５で受光する光量が減るため、感度の良い高価な受光素子５を用いなければならない。
【００３０】
そこで、当該交差角度は、受光量と煙の色比とのバランスが良い角度に決められており、図２の例では、略直角となるように定められているが、本願の発明者らの試行錯誤の結果では、１１０°近傍が良いとしている。尚、種々の条件により、決定されるものであって、これに限定されるものではなく、一般の光電式煙感知器のように、１３０°としても良い。
【００３１】
また、受光素子５で散乱光を感知できれば良いので、必ずしも、発光素子３が放射する光の方向と、プリズムレンズ７の光軸とが、互いに交差する必要はない。さらに、アクリルやポリカーボネイト等の樹脂材料を使用したプリズムレンズの例を示したが、樹脂材料に限らず、ＢＫ７等のガラス材料等でプリズムレンズを形成しても良い。
【００３２】
[第２の実施の形態]
本願の発明者らは、レンズ部７ａとレンズ部７ｃの２つのレンズ部を持ち、θ＝２ψ−９０゜の条件を満たすプリズムレンズ７を用いることにより、収差の影響を殆ど受けずに、十分な受光量を確保することができるコンパクトな光電式煙感知器を提供することができた。ところが、レンズ部７ｃの光軸に対して垂直な面と、プリズム部７ｂの反射面Ｒがなす角ψによって、受光素子５への受光量が減少する場合があるという問題点がある。そこで、本願の発明者らは、かかる問題点を解決すべく、受光量を減少させることのない光電式煙感知器を提案している。
【００３３】
図３に示した、プリズムレンズ７のプリズム部７ｂは、レンズ部７ａから入射する、どのような方向の光も反射させて、レンズ部７ｃに導くことができるものでなく、所謂全反射条件と呼ばれるものが存在し、当該全反射条件を満たさない光は、プリズム部７ｂを透過してしまい、受光効率低下の要因となる。かかる全反射条件とは、透過を起さずに反射する条件であって、図４に示すように、プリズム部７ｂの反射面Ｒに対して、直角の向きの軸から、ある一定角度よりも大きな入射角を持つ条件をいい、この一定角度を臨界角φｃと呼ぶ。
【００３４】
また、当該直角の向きの軸と、レンズ部７ａの光軸とのなす角をφとし、φから臨界角φｃを減じて得た値を、臨界余裕ωと呼ぶことにすると、当該臨界余裕ωは、レンズ部７ｃの光軸に対して垂直な面と、プリズム部７ｂの反射面Ｒがなす角ψが、臨界角φｃよりも大きれば生じることとなる。例えば、発光素子３に出力ピーク波長９５０ｎｍ程度のものを使用し、レンズ材料として、ポリカーボネイトを使用する場合、屈折率ｎは略１．５７程度となって、（１）式より、臨界角φｃは略３９．６°となるので、ψを３９．６°よりも大きくすることで、臨界余裕ωを得ることができ、一定の全反射領域を得ることができる。
【数１】
φｃ＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ） ……（１）
【００３５】
このように、ψを臨界角φｃよりも大きくすると共に、全反射領域を生じる限界である９０°未満の角度とすることにより、一定の全反射領域を得ることができ、受光量を減少させることなく、感度を上げることができるが、レンズ部７ａのレンズ径Ｄは、（２）式で与えられ、プリズム部７ｂの反射面Ｒ（反射辺）は、光学系を小さくしたいという要求から、大きくできないので、ψを大きく取るほどレンズ径Ｄが減少して、受光量も減少し感度が低下する。
【数２】
Ｄ＝Ｒｃｏｓψ ……（２）
【００３６】
そこで、ψは一定の全反射領域を得ることができると共に、受光量を十分に確保できる角度に設定され、本願の発明者らの試行錯誤の結果では、概ね４５°〜７０°にすると良く、特に４８°が良いとされる。尚、プリズムの大きさや材質によって、屈折率ｎや反射面Ｒ等が変わってくるので、これに限定されるものではない。また、その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略することとする。
【００３７】
[第３の実施の形態]
本願の発明者らは、レンズ部７ｃの光軸に対して垂直な面と、プリズム部７ｂの反射面Ｒがなす角ψを、一定の全反射領域を得ることができると共に、受光量を十分に確保できる角度に設定することにより、受光量を減少させることなく、感度を上げることができる光電式煙感知器を提供することができた。
【００３８】
ところが、図５（ａ）及び（２）式から分かるように、レンズ部７ｃの光軸に対して垂直な面と、プリズム部７ｂの反射面Ｒがなす角ψが、４５°以上になると、レンズ部７ｂのレンズ径に比べて、レンズ部７ｃのレンズ径が大きくなるので、図２に示す煙検知エリア１０からの散乱光のうち、レンズ部７ａに入射するが、プリズム部７ｂの反射面Ｒに当たらずに、レンズ部７ｃを透過して、受光部５に集光されない迷光が発生し、受光素子５のＳ／Ｎ比が低下するという問題点がある。
【００３９】
そこで、本願の発明者らは、かかる問題点を解決すべく、レンズ部７ａに入射するが、プリズム部７ｂの反射面Ｒに当たらない光を遮光することにより、迷光の発生を防止して、受光素子５のＳ／Ｎ比を改善することができる光電式煙感知器を提案している。より具体的には、図５（ｂ）に示すように、レンズ部７ａの前面に、当該光を遮光する略平板状のアパーチャー１１を設けるようにする。
【００４０】
このようにすることで、受光素子５への受光量には影響を与えず、迷光を著しく低減できるので、受光素子５のＳ／Ｎ比を改善することができ、図２に示す隔壁部８ａに、埃等が付着することに起因するノイズの増加によって、受光特性が大きく変動することなく、信頼性の高い光電式煙感知器を提供することができる。
【００４１】
尚、アパーチャー１１の形状は、平板状に限らず、図１に示すアパーチャー９ａのように円形としても良いし、レンズ部７ａに入射するが、プリズム部７ｂの反射面Ｒに当たらない光を遮光することができれば、どのような形状であっても良い。また、アパーチャーではなく、必要な部分だけを遮光するように、レンズ部７ａの表面に、塗料を塗装しても良い。さらに、その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略することとする。
【００４２】
[第４の実施の形態]
本願の発明者らは、アパーチャーを設けることによって、迷光の発生を防止して、受光素子５の受光効率を改善することができる光電式煙感知器を提供することができたが、レンズ部７ａの屈折力が弱かったり、強すぎたりすると、レンズ部７ａの周縁部近傍を通過した光が、第２の実施形態で述べた、全反射条件を満たさずに、プリズム部７ｂを透過すしてしまい、レンズ部７ｃによって、受光素子５へ集光されることがないので、受光素子５の受光効率が低下するというという問題点がある。
【００４３】
そこで、本願の発明者らは、かかる問題点を解決すべく、図６に示すように、レンズ部７ａのレンズ面を調整することによって、当該レンズ部７ａに入射した入射光を略平行に屈折させて、プリズム部７ｂへの入射角を一定にしたプリズムレンズ７を用いることで、レンズ部７ａの周縁部近傍を通過した光も、全反射条件を満たし、プリズム部７ｂにてレンズ部７ｃへ反射されて、確実に受光素子５へ集光されるようにした。
【００４４】
より具体的には、レンズ部７ａのレンズ面を非球面とすることで、図２に示す煙感知エリア１０からの光を、平行に屈折させることができ、収差を発生させることがないので、受光素子５の受光効率を向上せしめた光電式煙感知器を提供することができる。ところで、レンズ部７ａのレンズ面は、レンズ部７ａに入射する光が全反射条件を満たす範囲で屈折されれば、どのような面形状のレンズ部を構成しても良いが、複雑な非球面とすると、プリズムレンズ７のコストアップとなるので、加工性の点から、当該レンズ面の形状は双曲面や放物面等が適当である。尚、その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略することとする。
【００４５】
[第５の実施の形態]
本願の発明者らは、レンズ部７ａに入射した入射光を略平行に屈折させて、プリズム部７ｂへの入射角を一定にしたプリズムレンズ７を用いることで、受光素子５の受光効率を向上せしめた光電式煙感知器を提供することができた。ところが、レンズ部７ａの焦点距離が、当該レンズ部と相対する隔壁部８ａの表面よりも外側に位置する程、当該隔壁部８ａの表面における、レンズ部７ａの集光面積が大きくなって、当該隔壁部８ａの表面で発生する光の乱反射を多く捉えることとなるので、受光素子５のＳ／Ｎ比が低下するという問題点がある。
【００４６】
そこで、本願の発明者らは、かかる問題点を解決すべく、図７に示すように、レンズ部７ａの焦点距離が、当該レンズ部と相対する隔壁部８ａの表面上に結像するプリズムレンズ７を用いる光電式煙感知器を提案している。このようにすることで、当該隔壁部８ａの表面における、レンズ部７ａの集光面積を限りなく小さくすることができ、当該隔壁部８ａの表面で発生する光の乱反射の捕捉を抑制できるので、受光素子５のＳ／Ｎ比を向上せしめることができる。
【００４７】
ところが、Ｓ／Ｎ比を向上できるかわりに、受光素子５の受光量の低下を招くこととなる。一方、煙検知エリア１０の中心近傍から射出した光を、受光素子５上に結像させるようにレンズ部７ａの面形状を設定した場合、受光量が増加するがＳ／Ｎ比は低下することとなる。そこで、レンズ部７ａの焦点距離は、受光量とＳ／Ｎ比とのバランスが良い距離に定めると良く、一例として、煙検知エリア１０の中心と、隔壁部８ａの表面との中間位置に結像するように、レンズ部７ａの面形状を設定するのが適当である。尚、その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略することとする。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明にあっては、散乱光を集光する第１のレンズ部と、その第１のレンズで集光した光を、受光素子へ集光する第２のレンズ部とを設けたことにより、屈折力が大きくなって焦点距離を短くすることができるので、光学系が小さくなって、コンパクトな光電式煙感知器を提供することができると共に、レンズ部が２つになることで、収差の改善を図ることができるという効果を奏する。
【００４９】
更に、請求項１記載の発明にあっては、散乱光を屈折させて集光する第１のレンズ部と、その第１のレンズで集光した光の進行方向を変更するプリズム部と、そのプリズム部で進行方向を変更した光を、受光素子へ集光する第２のレンズ部と、を一体に形成されたプリズムレンズとして備えたことにより、屈折力が大きくなって焦点距離を短くすることができるので、光学系が小さくなって、コンパクトな光電式煙感知器を提供することができると共に、レンズ部が２つになることで、収差の改善を図ることができるという効果を奏する。
【００５０】
そして、請求項１記載の発明にあっては、第１のレンズ部の光軸と、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面とがなす角が存在していてこの角を、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面と、プリズム部の反射面とがなす角の２倍の角度から、直角を減じて得た角度にしたことにより、散乱光が第１のレンズ部の入射面に垂直に交わるため、第１のレンズ部の偏心や傾きによる収差の影響を殆ど受けず、受光素子に散乱光を効率的に集光させることができるという効果を奏する。
【００５１】
請求項２記載の発明にあっては、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面と、プリズム部の反射面とがなす角を、臨界角以上としたことにより、一定の全反射領域を得ることができ、感度を上げることができるという効果を奏する。
【００５２】
請求項３記載の発明にあっては、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面と、プリズム部の反射面とがなす角を、４５°乃至７０°としたことにより、一定の全反射領域を得ることができると共に、受光量を十分に確保できるので、感度を上げることができるという効果を奏する。
【００５３】
請求項４記載の発明にあっては、第１のレンズ部に入射する一方、プリズム部の反射面には当たらない光を遮光するようにしたことにより、受光素子５への受光量には影響を与えず、迷光を著しく低減できるので、受光素子５のＳ／Ｎ比を改善することができる。また、それに伴って、埃等の付着に起因するノイズの増加によって、受光特性が大きく変動することなく、信頼性の高い光電式煙感知器を提供することができるという効果を奏する。
【００５４】
請求項５記載の発明にあっては、第１のレンズ部は、入射した光を略平行な光に屈折させるように形成されているので、第１のレンズ部の周縁部近傍を通過した光も、全反射条件を満たすこととなり、受光素子の受光効率を向上せしめた光電式煙感知器を提供することができるという効果を奏する。
【００５５】
請求項６記載の発明にあっては、煙検知エリアを形成する煙導入部を設けると共に、その煙導入部内に、第１のレンズ部を備え、その第１のレンズ部の焦点距離が、第１のレンズ部と相対する前記煙導入部の表面上に、結像するようにしたことで、煙導入部の表面における、第１のレンズ部の集光面積を限りなく小さくすることができ、煙導入部の表面で発生する光の乱反射の捕捉を抑制できるので、受光素子のＳ／Ｎ比を向上せしめることができる。また、それに伴って、埃等の付着に起因するノイズの増加によって、受光特性が大きく変動することなく、信頼性の高い光電式煙感知器を提供することができるという効果を奏する。
【００５６】
請求項７記載の発明にあっては、煙検知エリアを形成する煙導入部を設けると共に、その煙導入部内に、第１のレンズ部を備え、その第１のレンズ部の焦点距離が、煙検知エリアの中心と、煙導入部の表面との中間位置に結像するようにしたことで、煙導入部の表面における、第１のレンズ部の集光面積を小さくすることができ、煙導入部の表面で発生する光の乱反射の捕捉を抑制できるので、受光素子のＳ／Ｎ比を向上せしめることができると共に、十分な受光量を確保できる。また、それに伴って、埃等の付着に起因するノイズの増加によって、受光特性が大きく変動することなく、信頼性の高い光電式煙感知器を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る光電式煙感知器の構造を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る光電式煙感知器の構造を示す横断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る光電式煙感知器に内蔵されるプリズムレンズを示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る光電式煙感知器に内蔵されるプリズムレンズを示す図である。
【図５】（ａ）は迷光が発生する場合を示す図であり、（ｂ）はアパーチャーを設けた第３の実施形態を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る光電式煙感知器に内蔵されるプリズムレンズを示す図である。
【図７】第５の実施形態に係る光電式煙感知器の、光学系等の構造を示す縦断面図である。
【図８】従来の光電式煙感知器の構造を示す縦断面図である。
【図９】従来の光電式煙感知器の構造を示す横断面図である。
【符号の説明】
３発光素子
５受光素子
７プリズムレンズ
７ａレンズ部（第１のレンズ部）
７ｂプリズム部
７ｃレンズ部（第２のレンズ部）
８煙導入部
１０煙検知エリア
１１アパーチャー

Claims

発光素子によって煙検知エリアに光線を照射し、前記煙検知エリア内に存在する煙等の粒子に起因する散乱光を、受光素子で検出することにより煙等を検知する光電式煙感知器において、
前記散乱光を屈折させて集光する第１のレンズ部と、前記第１のレンズで集光した光の進行方向を変更するプリズム部と、前記プリズム部で進行方向を変更した光を、前記受光素子へ集光する第２のレンズ部と、を一体に形成されたプリズムレンズとして備え、第１のレンズ部の光軸と、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面とがなす角が存在していてこの角を、第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面と、プリズム部の反射面とがなす角の２倍の角度から、直角を減じて得た角度にすることで、散乱光が第１のレンズ部の入射面に垂直に交わるようになしたことを特徴とする光電式煙感知器。
第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面と、プリズム部の反射面とがなす角を、臨界角以上としたことを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知器。
第２のレンズ部の光軸に対して垂直な面と、プリズム部の反射面とがなす角を、４５°乃至７０°としたことを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知器。
第１のレンズ部に入射する一方、プリズム部の反射面には当たらない光を遮光するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか記載の光電式煙感知器。
前記第１のレンズ部は、入射した光を略平行な光に屈折させるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４何れか記載の光電式煙感知器。
前記煙検知エリアを形成する煙導入部を設けると共に、その煙導入部内に、前記第１のレンズ部を備え、その第１のレンズ部の焦点距離が、第１のレンズ部と相対する前記煙導入部の表面上に、結像するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５何れか記載の光電式煙感知器。
前記煙検知エリアを形成する煙導入部を設けると共に、その煙導入部内に、前記第１のレンズ部を備え、その第１のレンズ部の焦点距離が、前記煙検知エリアの中心と、煙導入部の表面との中間位置に結像するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５何れか記載の光電式煙感知器。