JPH0579979A - 光電分離型減光式煙感知器 - Google Patents
光電分離型減光式煙感知器Info
- Publication number
- JPH0579979A JPH0579979A JP22223791A JP22223791A JPH0579979A JP H0579979 A JPH0579979 A JP H0579979A JP 22223791 A JP22223791 A JP 22223791A JP 22223791 A JP22223791 A JP 22223791A JP H0579979 A JPH0579979 A JP H0579979A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light emitting
- lens
- smoke detector
- waveguide
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- Withdrawn
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】配光パターンの凹凸を少なくし、外乱による受
光光量を減少させる光電分離型減光式煙感知器を提供す
る。 【構成】投光部から投射された光を対向した受光部で受
光し、火災時に流入した煙によって、光源からの光が受
光部へ達するまでに減衰することを感知して火災信号を
出力する減光式煙感知器において、発光ダイオード５か
らの光を結合レンズ４で導波路３へ導入し、その端面か
らの出射光を投光レンズ２にて、遠くに結像する投光器
１を有する構成である。
光光量を減少させる光電分離型減光式煙感知器を提供す
る。 【構成】投光部から投射された光を対向した受光部で受
光し、火災時に流入した煙によって、光源からの光が受
光部へ達するまでに減衰することを感知して火災信号を
出力する減光式煙感知器において、発光ダイオード５か
らの光を結合レンズ４で導波路３へ導入し、その端面か
らの出射光を投光レンズ２にて、遠くに結像する投光器
１を有する構成である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、建物内で火災時などに
発生する煙を感知する光電分離型減光式煙感知器に関す
る。
発生する煙を感知する光電分離型減光式煙感知器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から光電分離型減光式煙感知器は、
体育館、工場、アトリウムなどの比較的高所で長距離の
スパンを監視する煙感知器として使われている。そのよ
うな場所では、施工設置のやり方が簡単な作業性のいい
ものが要求されている。即ち、比較的長距離なので感知
器の光軸を合わせる方法やそのための構成が数多く提案
されている。従来例としては、特公昭６０ー４４７２０
号（光軸ズレの揺らぎによる受光信号の揺らぎ、減少に
よる誤動作防止のため、２つの弁別回路にて時間差を設
けて弁別し、揺らぎや急激な減少による検知を防止して
いる）などがあげられる。以上のように減光式の煙感知
器の光軸合わせをやり易くするものは出願されている
が、いずれも原理としては、相手（投光部からは受光
部、受光部からは投光部）を見やすくすることが主眼で
ある。これらの場合いくら光軸を合わせてもその投光し
た光のエネルギ分布が凹凸のあるものでは建物の少しの
揺らぎ（温度による鉄骨の歪みなどによる）、振動、温
度変化に伴う空気の揺らぎなどにより受光量に変動を生
じせしめることがある。このように光量の変動がある
と、受光部は煙による受光量の変化として捕らえ誤報を
出力することがある。これらはいくら光軸合わせを厳密
に行っても回避できない現象であり、感知器のインテリ
ジェント化対応のためにアナログ出力感知器へのシフト
が行われている現在、問題となってきている。又、現
在、このような現象に対応できる光学系になっている煙
感知器はいまのところ見当らない。図５に現状の感知器
の投光部の配光パターンの一例を示す。一般的に使われ
ている発光素子としては、発光ダイオードである。図６
にそれの一般的な発光部１０１形状を示す。この発光ダ
イオードにパルス電流を流すと、発光エリア内にて発光
効率が均一でないために発光強度分布をもってしまう。
それに加え、電流供給の電極１００は発光しないし、そ
の付近では、効率が高く、分布が急激に変化するのがあ
たりまえである。このような発光分布を持つ発光素子の
光をレンズを用いて投光すれば、その投光ビームがエネ
ルギの分布を持つことは自明である。例えば解像度の低
いレンズにより、多少は、緩和させることがあっても、
不均一な発光分布を数パーセントとすることはできな
い。そこでそのような減少を避けるために、発光部がチ
ップの中央にあるもの図７（ａ）（ｂ）を使っている場
合がある。これとてその周辺部がよく光り、発光分布は
図８（ａ）（ｂ）のようになりパルス電流により周辺部
がよく光るという分布をもってしまうことになる。 （小さな電流の場合、図８（ａ'）（ｂ'）のような分布
となるが、それでは光がとどかないということがあげら
れる）
体育館、工場、アトリウムなどの比較的高所で長距離の
スパンを監視する煙感知器として使われている。そのよ
うな場所では、施工設置のやり方が簡単な作業性のいい
ものが要求されている。即ち、比較的長距離なので感知
器の光軸を合わせる方法やそのための構成が数多く提案
されている。従来例としては、特公昭６０ー４４７２０
号（光軸ズレの揺らぎによる受光信号の揺らぎ、減少に
よる誤動作防止のため、２つの弁別回路にて時間差を設
けて弁別し、揺らぎや急激な減少による検知を防止して
いる）などがあげられる。以上のように減光式の煙感知
器の光軸合わせをやり易くするものは出願されている
が、いずれも原理としては、相手（投光部からは受光
部、受光部からは投光部）を見やすくすることが主眼で
ある。これらの場合いくら光軸を合わせてもその投光し
た光のエネルギ分布が凹凸のあるものでは建物の少しの
揺らぎ（温度による鉄骨の歪みなどによる）、振動、温
度変化に伴う空気の揺らぎなどにより受光量に変動を生
じせしめることがある。このように光量の変動がある
と、受光部は煙による受光量の変化として捕らえ誤報を
出力することがある。これらはいくら光軸合わせを厳密
に行っても回避できない現象であり、感知器のインテリ
ジェント化対応のためにアナログ出力感知器へのシフト
が行われている現在、問題となってきている。又、現
在、このような現象に対応できる光学系になっている煙
感知器はいまのところ見当らない。図５に現状の感知器
の投光部の配光パターンの一例を示す。一般的に使われ
ている発光素子としては、発光ダイオードである。図６
にそれの一般的な発光部１０１形状を示す。この発光ダ
イオードにパルス電流を流すと、発光エリア内にて発光
効率が均一でないために発光強度分布をもってしまう。
それに加え、電流供給の電極１００は発光しないし、そ
の付近では、効率が高く、分布が急激に変化するのがあ
たりまえである。このような発光分布を持つ発光素子の
光をレンズを用いて投光すれば、その投光ビームがエネ
ルギの分布を持つことは自明である。例えば解像度の低
いレンズにより、多少は、緩和させることがあっても、
不均一な発光分布を数パーセントとすることはできな
い。そこでそのような減少を避けるために、発光部がチ
ップの中央にあるもの図７（ａ）（ｂ）を使っている場
合がある。これとてその周辺部がよく光り、発光分布は
図８（ａ）（ｂ）のようになりパルス電流により周辺部
がよく光るという分布をもってしまうことになる。 （小さな電流の場合、図８（ａ'）（ｂ'）のような分布
となるが、それでは光がとどかないということがあげら
れる）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な配光パターンの凹凸を少なくし、外乱による受光光量
を減少させる光電分離型減光式煙感知器を提供すること
を目的としている。
な配光パターンの凹凸を少なくし、外乱による受光光量
を減少させる光電分離型減光式煙感知器を提供すること
を目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案される本発明は、投光部から投射された光を対向
した受光部で受光し、火災時に流入した煙によって、光
源からの光が受光部へ達するまでに減衰することを感知
して火災信号を出力する減光式煙感知器において、発光
素子からの光を光導波路へ結合し、その端面からの出射
光を投光レンズにて、遠くに結像する投光部を有するも
のである。
に提案される本発明は、投光部から投射された光を対向
した受光部で受光し、火災時に流入した煙によって、光
源からの光が受光部へ達するまでに減衰することを感知
して火災信号を出力する減光式煙感知器において、発光
素子からの光を光導波路へ結合し、その端面からの出射
光を投光レンズにて、遠くに結像する投光部を有するも
のである。
【０００５】
【作用】本発明では、発光部の形状に関わらずに均一な
発光強度分布を作り、投光レンズによりその分布を遠く
に作ることにより、投光ビームのエネルギ分布を均一化
するものである。この均一な発光強度分布を得るために
光導波路を用いている。発光素子からの光を光導波路に
入射させ、ある距離伝搬させることにより導波路内にて
均一化され、その出射端面にて均一な分布が得られる。
そしてそれを投光レンズにて遠くに結像させることによ
り均一な投光ビームを得ている。このようにすると均一
化は導波路にて行われるので発光素子のチップに光強度
分布をもっていても、問題なく均一化できることにな
る。導波路内にて、いかにして光分布が均一化されるか
は、光が導波路内を伝搬するときの導波路の損失によっ
てモードのとびが生じ伝搬モードが変化していくことに
あると考えられる。マルチモード導波路では、サイズに
もよるが数百のモードが伝搬しているので、モードのと
びによる伝搬エネルギの均一化は比較的短い距離にて行
われる。導波路内の損失発生は次のようないろいろなや
り方が考えられる。小さな曲がり、圧力などによる屈折
率の揺らぎ、導波路側端面を粗面とすること、導波路コ
ア内に散乱物質を混ぜることなどが考えられる。
発光強度分布を作り、投光レンズによりその分布を遠く
に作ることにより、投光ビームのエネルギ分布を均一化
するものである。この均一な発光強度分布を得るために
光導波路を用いている。発光素子からの光を光導波路に
入射させ、ある距離伝搬させることにより導波路内にて
均一化され、その出射端面にて均一な分布が得られる。
そしてそれを投光レンズにて遠くに結像させることによ
り均一な投光ビームを得ている。このようにすると均一
化は導波路にて行われるので発光素子のチップに光強度
分布をもっていても、問題なく均一化できることにな
る。導波路内にて、いかにして光分布が均一化されるか
は、光が導波路内を伝搬するときの導波路の損失によっ
てモードのとびが生じ伝搬モードが変化していくことに
あると考えられる。マルチモード導波路では、サイズに
もよるが数百のモードが伝搬しているので、モードのと
びによる伝搬エネルギの均一化は比較的短い距離にて行
われる。導波路内の損失発生は次のようないろいろなや
り方が考えられる。小さな曲がり、圧力などによる屈折
率の揺らぎ、導波路側端面を粗面とすること、導波路コ
ア内に散乱物質を混ぜることなどが考えられる。
【０００６】
【実施例】以下に、本発明の一実施例について、図面を
参照しながら説明する。図１に、本発明の一実施例の平
面図を示す。発光ダイオード５からの光を結合レンズ４
にて光の導波路３（或は光ファイバ）に入射させる。こ
のとき光導波路３への集束角θ１と光導波路３の開口角
θ２は次の関係にする。 θ１≧ θ２ ・・・・・・・・・・（１） これにより短い導波路３にて導波路内光分布を均一化で
きる。導波路３を長くとれる場合は（１）式を満足させ
る必要はない。次に、導波路３からの出射光を使って、
投光レンズ２にて出射端面の像を遠くに作る。すると、
端面は均一な光源とみなすことができるので、均一な光
源からの光は自ずと均一な投光ビームをつくることがで
きることになる。この場合、図２（ａ）に示すのが光の
導波路出射端面上でのエネルギ分布であり、均一な分布
となっている。又、図２（ｂ）は、遠方に作った像Ｚの
強度分布である。これはレンズの空間周波数特性によっ
て少しなだらかになる。このように均一な分布を遠方に
作っても実際は完全な均一は難しい。
参照しながら説明する。図１に、本発明の一実施例の平
面図を示す。発光ダイオード５からの光を結合レンズ４
にて光の導波路３（或は光ファイバ）に入射させる。こ
のとき光導波路３への集束角θ１と光導波路３の開口角
θ２は次の関係にする。 θ１≧ θ２ ・・・・・・・・・・（１） これにより短い導波路３にて導波路内光分布を均一化で
きる。導波路３を長くとれる場合は（１）式を満足させ
る必要はない。次に、導波路３からの出射光を使って、
投光レンズ２にて出射端面の像を遠くに作る。すると、
端面は均一な光源とみなすことができるので、均一な光
源からの光は自ずと均一な投光ビームをつくることがで
きることになる。この場合、図２（ａ）に示すのが光の
導波路出射端面上でのエネルギ分布であり、均一な分布
となっている。又、図２（ｂ）は、遠方に作った像Ｚの
強度分布である。これはレンズの空間周波数特性によっ
て少しなだらかになる。このように均一な分布を遠方に
作っても実際は完全な均一は難しい。
【０００７】又、この状態を、図３に示すように、発光
ダイオード５、結合レンズ４、導波路３、投光レンズ２
よりなる投光器１と、撮像レンズ６、対物レンズ７付テ
レビカメラ８とを、一直線上に配置し、モニタ９で観測
した場合、導波路端面形状が円形のとき、モニタ９の画
面の撮像したビームも円形であり、導波路断面形状が矩
形のとき、モニタ９の画面の撮像したビームも矩形であ
る。尚、撮像レンズ６の焦点位置に対物レンズ７の撮像
点が来るように調整する必要があり、撮像レンズ６の口
径は投光ビームをすべて取り込めること、又、対物レン
ズ７の開口数（しぼり角）ＮＡは撮像レンズ６の像側Ｎ
Ａより大きいことが必要である。この観測結果を図４に
示す。図４（ａ）は球レンズ無しで中央発光タイプ（図
７（ａ））で図８（ｂ）の強度分布を持つ発光素子によ
る観測結果、図４（ｂ）は、端面１mm＊２mmの長さ３mm
の導波路を励振したときの出射端面における本発明によ
る光強度分布の観測結果を示している。比較すると明ら
かに本発明の方が均一化が行われているのが分かる。
ダイオード５、結合レンズ４、導波路３、投光レンズ２
よりなる投光器１と、撮像レンズ６、対物レンズ７付テ
レビカメラ８とを、一直線上に配置し、モニタ９で観測
した場合、導波路端面形状が円形のとき、モニタ９の画
面の撮像したビームも円形であり、導波路断面形状が矩
形のとき、モニタ９の画面の撮像したビームも矩形であ
る。尚、撮像レンズ６の焦点位置に対物レンズ７の撮像
点が来るように調整する必要があり、撮像レンズ６の口
径は投光ビームをすべて取り込めること、又、対物レン
ズ７の開口数（しぼり角）ＮＡは撮像レンズ６の像側Ｎ
Ａより大きいことが必要である。この観測結果を図４に
示す。図４（ａ）は球レンズ無しで中央発光タイプ（図
７（ａ））で図８（ｂ）の強度分布を持つ発光素子によ
る観測結果、図４（ｂ）は、端面１mm＊２mmの長さ３mm
の導波路を励振したときの出射端面における本発明によ
る光強度分布の観測結果を示している。比較すると明ら
かに本発明の方が均一化が行われているのが分かる。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、投
光ビームのエネルギ分布が均一化されることによって、
投光部と受光部との施工、設置が容易となり、設置後の
建物のゆがみ、温度変化などの外乱による誤報の発生が
抑えられる。
光ビームのエネルギ分布が均一化されることによって、
投光部と受光部との施工、設置が容易となり、設置後の
建物のゆがみ、温度変化などの外乱による誤報の発生が
抑えられる。
【図１】本発明の一実施例の投光器部分を示す平面図で
ある。
ある。
【図２】（ａ）は、図１の投光器の導波路出射端面上で
のエネルギ分布図、（ｂ）は、遠方での強度分布図であ
る。
のエネルギ分布図、（ｂ）は、遠方での強度分布図であ
る。
【図３】投光系のビーム強度分布測定ブロック図であ
る。
る。
【図４】（ａ）は、中央発光タイプの従来の強度分布
図、（ｂ）は、導波路を励振したときの出射端面におけ
る本発明による光強度分布の観測結果図である。
図、（ｂ）は、導波路を励振したときの出射端面におけ
る本発明による光強度分布の観測結果図である。
【図５】従来の投光器の配光パターンの一例図である。
【図６】（ａ）は発光ダイオードチップの斜視図、
（ｂ）は発光強度分布図である。
（ｂ）は発光強度分布図である。
【図７】（ａ）は発光部を中央の円形とした中央発光タ
イプのチップの斜視図、（ｂ）は電極を平行にした中央
発光タイプのチップの斜視図である。
イプのチップの斜視図、（ｂ）は電極を平行にした中央
発光タイプのチップの斜視図である。
【図８】（ａ）（ａ')は図７（ｂ）の発光ダイオード発
光強度分布図、（ｂ）（ｂ'）は図７（ａ）の発光ダイ
オード発光強度分布図である。
光強度分布図、（ｂ）（ｂ'）は図７（ａ）の発光ダイ
オード発光強度分布図である。
１・・・投光器 ２・・・投光レンズ ３・・・導波路 ４・・・結合レンズ ５・・・発光ダイオード
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
Claims (1)
- 【請求項１】投光部から投射された光を対向した受光部
で受光し、火災時に流入した煙によって、光源からの光
が受光部へ達するまでに減衰することを感知して火災信
号を出力する減光式煙感知器において、発光素子からの
光を光導波路へ結合し、その端面からの出射光を投光レ
ンズにて、遠くに結像する投光部を有することを特徴と
する光電分離型減光式煙感知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22223791A JPH0579979A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 光電分離型減光式煙感知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22223791A JPH0579979A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 光電分離型減光式煙感知器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579979A true JPH0579979A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=16779260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22223791A Withdrawn JPH0579979A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 光電分離型減光式煙感知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0579979A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19882465B4 (de) * | 1997-05-29 | 2009-09-24 | Hochiki Corp. | Lichtprojektorgerät für einen photoelektrischen Rauchsensor |
| JP4653311B2 (ja) * | 1998-10-14 | 2011-03-16 | ジョビン イボン ソシエテ アノニム | 薄膜材料を光学的に測定する装置 |
| KR101419654B1 (ko) * | 2012-05-25 | 2014-07-16 | 아즈빌주식회사 | 광학식 입자 검출 장치 및 입자 검출 방법 |
| US11137282B2 (en) | 2019-09-30 | 2021-10-05 | Asahi Kasei Microdevices Corporation | Optical concentration measurement device comprising a light receiving unit with a rectangular light receiving surface |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP22223791A patent/JPH0579979A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19882465B4 (de) * | 1997-05-29 | 2009-09-24 | Hochiki Corp. | Lichtprojektorgerät für einen photoelektrischen Rauchsensor |
| JP4653311B2 (ja) * | 1998-10-14 | 2011-03-16 | ジョビン イボン ソシエテ アノニム | 薄膜材料を光学的に測定する装置 |
| KR101419654B1 (ko) * | 2012-05-25 | 2014-07-16 | 아즈빌주식회사 | 광학식 입자 검출 장치 및 입자 검출 방법 |
| US11137282B2 (en) | 2019-09-30 | 2021-10-05 | Asahi Kasei Microdevices Corporation | Optical concentration measurement device comprising a light receiving unit with a rectangular light receiving surface |
| US11874161B2 (en) | 2019-09-30 | 2024-01-16 | Asahi Kasei Microdevices Corporation | Optical concentration measurement device comprising light receiving unit with a rectangular light receiving surface |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |