JPS59204726A - 炎検知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ガソリンスタンド内の出火を検知する為など
に用いられる炎検知器に関するものである。

従来技術 従来、炎の中のＣＯ２から散剤されるＣＯ２の共鳴散剤
による放射線を検出することによって出火を検知する炎
検知器は知られている。このような装置は炎から発生せ
られた特定波長域の放射線のみを検出する為に被検出領
域からの光を上記特定波長域のみを透過させる干渉フィ
ルタを介して、センサに導くように構成されている。し
かしながら、上記被検出領域はある程度の広がりを有し
ているので、干渉フィルタに斜入射する光も存在し、こ
の為に波長が上記特定波長域内にもかかわらず該干渉フ
ィルタを透過してしまう光も生じる為に誤検出か起こり
やすく、またこれを゛避ける為に被検出領域を狭くせざ
るをえないという欠点がありブこ。

目　　　的 本発明は上記欠点を解消する為になされたものであり、
その目的は、上述の如き干渉フィルタへの斜入射光によ
る誤検出が起こらず、広い範囲を検出可能な炎検知器を
提供することを目的とするものである。

発明の要旨 上記目的を達成する為に、本発明は、上述の如き干渉フ
ィルタを垂直に透過した光束のみかセンサに入射されて
炎検知に用いられるように、光学系を設けたことを特徴
とするものである。

実施例 以下、本発明の種々実施例を図面に基ついて詳細に説明
するが、その前に、干渉フィルタへの斜入射光による透
過波長の変化について説明する。

第１図において、（２）は波長４３μｍの光を透過する
平板状の干渉フィルタからなるノ＼ンドパスフィルタで
あり、炎検知用干渉フィルタとして用いられるものであ
る。ここで、波長４３μｍの光を炎検知用に用いる理由
は、周知のように炎のスペクトルは波長４３μｍにおい
て輝線状となるのに対し、太陽光のスペクトルは空気中
のＣＯ２の為に４３μｍ近傍に強度を有しないので、太
陽光の影響を除去し炎のみを検知するのに有効であるか
らである。

そして、光線■１のようにバンドパスフィルタ（２）に
垂直入射する光の分光透過率分布は第１図のＡのように
なり、炎検知に適している。しかしながら、入射角θが
３５°でバンドパスフィルタ（２）に入射する光線１２
の如き光の分光透過率分布は第１図のＢのように短波長
側にシフトしてしまう。従って、波長４１μｍの光がバ
ンドパスフィルタ（２）に入射角３５°で入射すると、
この光は該バンドパスフィルタ（２）を透過してしまい
、炎検知に有害光として作用する。この透過波長のシフ
トの度合は入射角によって異なるので、第２図の３の如
き波長４３μｍにピークを有する炎の分光特性に対し、
バンドパスフィルタはｂの如き入射角によって種々の分
光特性となるので、炎検知用以外の波長も透過して誤検
出が生じうるのである。

第３図は本発明一実施例の炎検知器を示すものであり、
本実施例は、ガソリンスタンドにおいて直径約５ｍの被
検知領域を上方約５ｍの位置からにらむ炎検知器である
。図において、（４）は入射口（４りを有する遮光板、
（２）は波長４３μｍの光のみを透過する平板状の干渉
フィルタからなるバンドパスフィルタであり、入射口（
４ａ）とバンドパスフィルタ（２）との間には、入射口
（４ａ）上に前側焦点が位置するように正レンズ（ＬＱ
が配置されている。入射口（４りの直径をｄｌ、正レン
ズ（Ｌｌつの焦点距離を１１、正レンズ（Ｌｌ）の有効
径を１）１とすると、入射口（４ａ）の位置において立
体角ω０（ω０＝２Ｌａｎ−１（Ｄｉ／２ｔｌ））内の
光線は、全て正レンズ（Ｌｌ）によって光軸（Ｘｉにほ
ぼ平行な光線、すなわちバンドパスフィルタ（２）にほ
ぼ垂直な光線とされる。本実施例においては、直径５ｍ
の領域を上方５ｍの位置から監視する為に［１−＝ＤＩ
＝３０ｍｍとされており、ω０≠５３°になる。ここで
入射口（４ａ）が直径ｄ１を有するので、正レンズ（Ｌ
ｌ）を透過した光線は光軸（Ｘ）に対しα−ｊａｎ−１
　（山ン２ｈ）以内の角度αを有することになるが、本
実施例においては、ｄｚ＝２ｍｍであるので上記角度α
は２°となる。従ってバンドパスフィルタ（２）に入射
する光線の入牙ｉ角θも最大２°程度となるたけてあり
、第１図のＢの如き透過波長のシフトは生じず、問題は
ない。尚、ｄｘ／ｆｔを小さくすることによって上記角
度αを小さくして、バンドパスフィルタ（２）に入射す
る光線の入射角θをより小さくすることができる。

（Ｌ２）は正レンズで、正レンズ（Ｌ２）の後方焦点位
置に赤外線センサ（６）が配置されている。ここで、正
レンズ（Ｌ２）の焦点距離をｆ２とすると、赤外線セン
サ（６）上には入射口（４ａ）の像が形成され、その径
ｄ２はｄ２＝ｄｘ・ｆ２／ｈとなる。本実施例では、ｆ
２＝ｈ＝３０ｍｍであり、ｄ２＝　ｄ　１＝　２　ｙ７
１　となるノテ、光学系による光損失を無視すると入射
口（４り上に赤外線センサ（６）を配置したのと等価と
なる。赤外線センサ（６）の受光面径は上記径６２以上
であればよい。また、ｈ（ｈとすることによって入射口
（４ａ）の径ｄ１を大きくすることができ、より多くの
光を炎検知に用いて感度を上昇せしめることができる。

赤外線センサ（６）の出力は不図示の処理回路に入力さ
れて炎の有無の検知に用いられ、炎が検知されると直ち
に警報を鳴らすと共に、ガソリン計量器と連動せしめて
ガソリンの給油を停止せしめるように構成されている。

尋正レンズ（ＬＩＸＬ２）を構成す−る波長４．３μｍ
の光ニ対シテ有効す材料トシテハ、ＬｉＦ、　Ｍｇ’Ｆ
２．　ＣａＦ２゜ＢａＦ２等（７，）　７　ッ化物、Ｓ
　１０２　、　Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ等の酸化物、Ｎａｃ
ｌ、　Ｋｃｌ、　ＫＢｒ、　ＣｓＩ等のアルカリハライ
ド、Ｃａ（：０３．　Ａｇｃｌ、　Ｚｎ５ｅ、　ＺｎＳ
等その他の化合物結晶、Ｃａ−ＡＩ−Ｇｌａｓｓ、　７
　ッ化物ガラス等のガラス、Ｇｅ、　ｓ　１゜等の半導
体等がある。半導体は屈折率が高い為、ＮＡの大きなレ
ンズが単体で作りやすい。又、ポリエチレン等のプラス
チックフィルムを用いたフレネルレンズも使用できる。

以上の材料でレンズを構成した場合、表面に波長４３μ
ｍに対して反則防止膜をほどこす事により光ロスを少な
くできる。

第４図は本発明の第２実施例を示すものであり、第３図
図示の第１実施例の正レンズ（Ｌｘ）（Ｌ２）のかわり
に、それぞれ、凹面鏡（Ｍｌ）及び（Ｍｚ）を用いたも
のである。本実施例においても、入射Ｄ（４ａ）を透過
した光束は凹面鏡（Ｍりによって反則されて）くンドパ
スフィルタ（２１に入射し、該）飄ンドノくスフイルタ
に）を透過した光束が凹面鏡（Ｍ２）によって赤外線セ
ンサ（６）上に集光される。第５図は本発明の第３実施
例を示し、第２実施例の凹面鏡（ＩＶＩＩ）と第１実施
例の正レンズ（Ｌ２）とを組合せたものである。

第６図は本発明の第４実施例を示すものであり、第１実
施例の入射口（４りを有する遮光板（４）と正レンズ（
Ｌりとに代えて負レンズ（Ｌりを用いたものである。負
レンズ（Ｌりの有効径はＤｌ、焦点距離は−ｔｉであり
、バンドパスフィルタ（２）の前方１１の距離に配置さ
れている。負レンズ（Ｌ３）の後方１１の位置に直径ｄ
１の物体を想定すると、該物体に向かって負レンズ（し
りに入射した光線は、負レンズ（Ｌ３）によって光軸（
Ｘ）に対する角度αがα（ｔａｎ−１（山／２ｆｌ）と
なるように変換されてバンドパスフィルタ（２）にほぼ
垂直に入射する。ここで、被検知領域をにらむ立体角ω
０は、ω。−２ｔａｎ　１　（Ｄｉ／２ｆ：１）とナル
。他ハ第１．実施例と同様であるので省略する。

第７図は、第６図の第４実施例の負レンズ（Ｌ３）ト正
しンス（Ｌ２）とを接合するとともに、両レンズ接合面
に干渉フィルタ膜（Ｆｌをコーティングした第、５実施
例を示す。このように構成することによって光学系をコ
ンパクトにすることができ、製造も簡単になる。尚、両
レンズ（Ｌ３　）　（、Ｌ２　）　（Ｄいｆ　ｎ　カ一
方のレンズ面に干渉フィルタ膜（Ｆｌを形成し、他方の
レンズは第４図の如き凹面鏡に置換しても良い。

第８図は、第４図の入射口（４ａ）を有する遮光板（４
）と凹面鏡（Ｍｌ）に代えて凸面鏡（Ｍ３）を用いた第
６実施例を示す。＄４．６実施例のように、遮光板（４
）と正レンズ（Ｌｌ）もしくは凹面鏡（Ｍｌ）とに代え
て負レンズ（Ｌ３）もしくは凸面鏡（Ｍ３）を用いるこ
とにより部組を減少せしめて構成を簡単にすることがで
きる。

第９図は、第６図図示の第４実施例の負レンズ（しりに
代えて、拡散板（ＰＩを用いた第７実施例を示す。拡散
板（Ｐｌに代えて微小レンズが多数配列された微小レン
ズアレイやランダム位相格子などを用いても良い。本実
施例においては、拡散板（Ｐ）に入射した光のうち、拡
散板ｆＰ＋を透過してバンドパスフィルタ（２）を垂直
に透過したもののみが正レンズ（Ｌ２月こよって赤外線
センサ（６）」−に集光されるように構成されている。

このように構成すれば、拡散板（杓十の全ての点に入射
する垂直入射光を炎検知に用いることができ、拡散板（
杓の面積を拡けることによって感度を良（することがで
きる。

第１０図は、第９図図示の第７実施例の拡散板（Ｐ）と
正レンズ（Ｌ２）とを接合するとともに、その接合面に
第７図図示の第５実施例と同様の干渉フィルタ膜（Ｆ）
を形成して、光学系を更にコンパクトにした第８実施例
を示す。拡散板）′Ｐ）や前述の微小レンズアレイはポ
リエチレンからなる薄いシートによって容易に製造可能
である。

第１１図は、感度を史に良くする為に第９図の拡散板ｔ
ｐ＋とバンドパスフィルタ（２）との間に拡散板（１）
）を透過した光線をなるべく多くバンドパスフィルタ（
２）に垂直に入射させる為のコンデンサレンズ（Ｌ４）
を配置した第９実施例を示す。

第１２図は、第３図図示の第１実施例において入射口（
４ａ）を透過して炎検知に用いつる光線を増す為に、入
射口（４ａ）を有する遮光板（４）の前にコンデンサレ
ンズ（Ｌ４）を配置した第１０実施例を示す。

更に第１３図は、第］０図図示の第８実施例の拡散板（
］′ｌに入射する光を導く為にパラボラミラー（Ｍ４）
を用いた第１１実施例を示し、このようにするト炎検知
に用いつる光線を増すことにより更に感度を良くするこ
とかできる。

尚、上記実施例においては全て、波長４３μｍの光を炎
検知に用いるよう構成されていたか、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えは、波長２７μｍの光を用
いても良いし紫外光を用いても良く、炎特有の波長の光
であれは良い。

効　　果 以上のように、本発明は、炎特有の波長の光のみを透過
する干渉フィルタからなるバントパスフィルタの後方に
該バンドパスフィルタ透過光を受光するセンサを配置し
た炎検知器において、該干渉フィルタを垂直に透過した
光線のみを一１１記センサに導く光学系を設けたことを
特徴とするものであり、このように構成することによっ
てバンドパスフィルタに斜入射する光による誤検出を防
Ｉトすることができ、広い範囲ζこわたって正確な炎検
知が可能となる。

特に、実施態様のように、集光レンズやパラボラミラー
などを用いて被検知領域からの炎検知に用いられるべき
光線を増すことにより感度を良くすることができ、また
、凸面鏡や負レンズを用いると部品点数を減少させて構
成をより簡単にできる。更に、２部材の接合面に干渉フ
ィルタ膜を設りれば構成をよりコンパクトにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、干渉フィルタからなるバンドパス紺 フィルタの斜入視光に対する作用を示す図、第２図は該
斜入電光による誤検出を説明する為の図、第３図〜第１
３図は、それぞれ、本発明の第１〜第１１実施例を示す
図である。　　・ （２）（１′）：バンドパスフィルタ、（６）：センサ
、（４１（ＬＬ）（Ｃ２）（Ｍｌ）（Ｍ２）（Ｃ３）（
Ｍ３）［Ｐ）（Ｃ４）（Ｃ５）　：光学系。 以　　上 出願人　ミノルタカメラ株式会社 第　１　図 、１，６　　４．θ　　４．５（θ　　５．６人　（、
αｍン 第２図 ｂ　　　　　　　　　ｂ 入　Ｃ２μγη〕 第３図 第４図 第３図 ？ 第１１図 第１２図 第７３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炎特有の波長の光のみを透過する干渉フィルタから
   なるバンドパスフィルタの後方に該バンドパスフィルタ
   透過光を受光するセンサを配置した炎検知器において、
   該干渉フィルタを垂直に透過した光線のみを上記センサ
   に導く光学系を設けたことを特徴とする炎検知器。 ２、上記光学系は、炎の有無を検知されるべき被検知領
   域からの光を上記バンドパスフィルタに垂直に入射させ
   る為にバンドパスフィルタの前に配置されたコリメート
   光学系を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の炎検知器。 ６、上記コリメート光学系は、光を透過する入射口を有
   する遮光板と、この入射口上に前側焦点が位置するよう
   に配置され、該入射口を透過した光をバンドパスフィル
   タに垂直な平行光束とする正レンズとを有することを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の炎検知器。 ４、上記コリメート光学系は、光か透過する入射口を有
   する遮光板と、該入射口を透過した光をバンドパスフィ
   ルタに垂直な平行光束とする凹面鏡とを有することを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の炎検知器。 ５、上記光学系は、バンドパスフィルタから垂直に射出
   された光線をセンサ上に集光する為にバンドパスフィル
   タの後に配置されたコンデンサ光学系を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれ
   かに記載の炎検知器。 ６、上記コンデンサ光学系は、後側フＪヨ、点か」−記
   センサの受光面上に位置するよう配置された正レンズを
   有することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の炎
   検知器。 ７、上記コンデンサ光学系は、ノ・ンドパスフィルタか
   ら垂直に削出された光線をセンサー］二に集光する凹面
   鏡からなることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
   の炎検知器。 ８、上記光学系は、更に、バンドパスフィルタの前に配
   置されて、被検出領域からの光を集光する集光レンズを
   有することを特徴とする特許請求の範囲第５項から第７
   項までのいずれかに記載の炎検知器。 ９、上記集光レンズは、バンドパスフィルタの前に配置
   された負レンズからなることを特徴とする特許請求の範
   囲第８項記載の炎検知器。 ＩＱ、上記負レンズからなる集光レンズと、上記コンデ
   ンサ光学系を構成する正レンズとは互いに接合されてお
   り、゛その接合面には上記バンドパスフィルタを構成す
   る干渉フィルタ膜が設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第９項記載の炎検知器。 １１、上記光学系は、更に、バンドパスフィルタの前に
   配置されて入射光を拡散させて透過させる拡散部材を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第５項から第７項
   までのいずれかに記載の炎検知器。 １２、上記拡散部材と上記コンデンサ光学系とは互いに
   接合されており、その接合面には上記バンドパスフィル
   タを構成する干渉フィルタ膜か設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１１項記載の炎検知器。 １３、上記光学系は、更に、上記拡散部材と上記バンド
   パスフィルタとの間に配置されて、拡散部材を透過した
   光のうちバンドパスフィルタに垂直に入射するものを増
   加させる為の正レンズを有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１１項記載の炎検知器。 １４、上記光学系は、更（こ、被検出領域内からの光を
   集光する為の集光ミラーを有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第１３項までのいずれかに記載の
   炎検知器。