JPS6145170B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可視光線検知器と赤外線検知器とを併
用してその内赤外線のみを利用して火災の発生を
探知する装置に関するものである。

従来周知の火災探知装置は建物の中に設定され
ていて、その建物に火災が発生したときに熱また
は煙を感知して報知信号を発生する。したがつ
て、建物外で発生した火災を探知することはでき
ない。一方、赤外線を利用して高温物体たとえば
ジエツト航空機を探知する装置もすでに周知であ
る。しかしながらこのような装置は主として航空
機、艦船等、上記装置の視野の広さに比し遥かに
小さい物体を探知することを目的としている。し
かし火災発見に使用すると、火災と太陽の直射光
との区別が困難でそのため太陽光を火災と同様に
検知し、誤つた警報を発する問題があつた。

本発明は前述の問題を解決し、対象物を２次元
的に走査し、走査結果を赤外線検知系と可視光検
知系とにより光電変換し、該２系統信号から火災
信号のみを取り出すことにより、誤報を防止する
新規なる火災探知装置を提供するものである。

以下図面を用いて本発明の火災探知装置の一実
施例につき詳細に説明する。

第１図は本発明に係る火災探知装置の光学走査
系の一実施例を概略系統図として示したもので、
回転４面鏡７が光学系の主体となり、回転４面鏡
７により反射された外来光８の内、赤外線は偏向
集束鏡６で偏向集束され、平面鏡３で反射された
後半透鏡５を透過して赤外線検知器１に入射す
る。一方、可視光線は上述と同じように回転４面
鏡７により反射後上記順序の光路で進むが、平面
鏡３で反射された後、半透鏡５でふたたび反射さ
れて、フイルタ４を透過して可視光線検知器２
（たとえばシリコンを受光素子として用いた検知
器）に入射する。赤外線検知器１は本実施例では
多元半導体光電変換素子を主体とする赤外線検知
器とする。したがつて検知器１の出力電気信号の
瞬時値は狭い波長域内では入射光のパワーに比例
する。またフイルタ４は0.5μｍ内外の波長の光
をよく透過し、赤外線を遮断するものとする。

次に火災の有無の判断および報知信号発生のし
くみについて説明する。

第１図においてＧは地平面を示す。回転４面鏡
７の回転軸９は地平面Ｇに平行であり、したがつ
て反射鏡の面上の各点は地平面Ｇに垂直な平面上
で円を描くことになる。これと同時に光学走査系
全体が地平面と平行な面内で緩やかに回転する。
ここに、光学走査系の回転のための回転軸は、第
１図の紙面垂直方向に、紙面に平行に設けられ、
回転軸９と直交する方向の図示しないアームによ
つて相互に連結されている。

従つて、回転途中において、回転軸９の回転に
伴う走査線で二次元走査を行う。赤外線検知器１
の光電変換素子は受光面積がきわめて小さいの
で、物面上における走査の軌跡は地平面にほぼ垂
直な線の集合とみなすことができる。

第２図は太陽光と火災の輻射スペクトルを示す
もので、縦軸は輻射エネルギーを、横軸は波長を
それぞれ示したものである。図において２１は太
陽光の反射率100％、２２は同じく10％における
輻射エネルギーと波長との関係を示し、２３は火
災の輻射エネルギーと波長との関係を示すもので
ある。上述の太陽光の曲線２１，２２の輻射エネ
ルギー分布においては短波長の0.5μｍ前後の領
域２４（青〜緑の可視光領域）にピークがあり、
しかも輻射エネルギーも十分に高い。しかしなが
ら長い波長域になると、大気中の水蒸気および炭
酸ガスによる吸収のために急激な減衰をし、波長
が３〜４μｍ領域２５で極小を示している。これ
はちようど火災の輻射エネルギーのピークと同じ
領域である。しかしながら該太陽光の輻射エネル
ギーのピークに該当する可視光線中の青〜緑色領
域２４（波長0.5μｍ前後）と、該火災輻射エネ
ルギーのピークの赤外線領域２５の波長（３〜４
μｍ）とを比較すると、輻射エネルギーおよび波
長とともに、それぞれ１桁以上と十分な差異があ
るため、後述する回路構成によつて可視光線領域
のみの検出レベル２６と赤外線領域のみの検出レ
ベル２７の差を利用して容易に可視光線と赤外線
（火災の輻射線）を選別することができる。

第３図は光学走査系の出力信号を処理する回路
の一例を系統図として示したもので、赤外線を光
電変換する赤外線検知器１から出る信号は高利得
増幅器３１（たとえば利得60dB）に入力され、
所定のレベルに増幅された後、さらに振幅弁別器
３２に導入されて前述した赤外線の感度レベル２
７（450℃）を越える温度に該当するレベルの有
無を判定される。信号中に上記レベルを越える部
分があれば、振幅弁別器３２は一定波形のパルス
を発生し、その出力信号はゲート回路３５に入力
されるが、上記レベル以下の信号では無出力であ
る。上記ゲート回路３５は可視光線信号入力の場
合、赤外線信号出力を禁止する回路である。した
がつて、上記ゲート回路３５に赤外線信号のみ入
力した場合は該信号がゲート回路３５を通過して
出力端子３６に出力が生ずる。この出力を火災警
報のために利用する。

次に可視光線を光電変換する可視光線検知器２
から出る信号は低利得増幅器３３（たとえば利得
が数倍）に入力されて、所定のレベルに増幅され
た後さらに振幅弁別回路３４に導入されて、前述
した可視光線の感度レベル２６を越える温度に該
当するレベルの有無を判定し、信号中に上記レベ
ルを越える部分があれば振幅弁別回路３４は一定
の波形のパルスを発生し、その出力はゲート回路
３５に入力される。上記レベル以下の信号では無
出力である。上記ゲート回路３５に入力された可
視光信号は本ゲート回路が可視光信号も禁止する
回路でもあるのでゲート回路の出力はゼロであ
る。すなわち火災警報信号は得られない。

第４図は上述の赤外線光学系の物面上における
走査の軌跡を示したものである。矢印のついた直
線２０１，２０２，２０３………は、第１図図示
の回転軸９による回転４面鏡７の回転に伴う走査
線を表す。光学走査系の緩やかな回転により、２
０１，２０２，２０３………と順次走査してゆく
ものである。斜線を付けた領域ＡおよびＢは火災
またはこれと同程度の高温度部分（たとえば450
℃以上の部分）を示している。小面積の領域Ｂは
焚火、ゴミ焼き等である場合が多いので火災とみ
なさない。大面積Ａはほとんどの場合火災とみな
すことができる。上記判断は図示しない制御回路
によつて、被観測地の地形、物体および距離等を
考慮した状態において、像面上で示されるＡ，Ｂ
の面積から容易に領域Ａが火災であることを決定
できる。

以上説明した本発明の火災探知装置は赤外線検
知器と可視光線検知器を同時に使用することで、
可視光線検知系と赤外線検知系とが同時に受光検
出した場合と、可視光線検知系のみが受光検出し
た場合にはゲート回路の出力信号はゼロであり、
赤外線検知系のみが検出信号を生じた場合に限り
出力信号が得られる。すなわち火災信号のみを確
実に選別して火災警報信号が得られる利点があ
る。また本装置を最低３ケ所以上適正間隔で設置
し三角法測定方式を採用すればより効果的であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る火災探知装置の光学走査
系の一実施例を示す概略系統図、第２図は太陽と
火災の輻射スペクトル図、第３図は光学走査系の
信号処理回路の構成概略図、第４図は高温部分の
大きさと走査線との関係を説明するための図であ
る。 １：赤外線検知器、２：可視光線検知器、３：
平面鏡、４：フイルタ、５：半透鏡、６：凹面
鏡、７：回転４面鏡、８：外来光、９：回転４面
鏡の回転軸、３１，３２：増幅器、３２，３４：
振幅弁別器、３５：ゲート回路、３６：出力端
子、２０１，２０２，２０３：……物面上の垂直
方向走査線、Ａ：大面積高温部分、Ｂ：小面積高
温部分、Ｃ：地平面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 赤外線検知系と、可視光検知系と、信号処理
   回路系とを具え、該赤外線検知系と可視光検知系
   の検知結果はそれぞれ独立に電気信号に変換さ
   れ、信号処理系は上記両検知系のそれぞれに由来
   する２系統の信号を入力されて各信号系統中の所
   定レベルを越える部分を検出するレベル検出器
   と、赤外線検知系に由来する信号中からのみ上記
   レベル検出出力があつたときに警報発生を命令す
   る信号を発生させる判断回路を含むことを特徴と
   する火災探知装置。 ２ 信号処理回路が赤外線検知系と可視光検知系
   との出力をそれぞれ増幅する２系統の増幅器を含
   み、該２系統の増幅器の利得を互いに異ならせる
   ことにより各検知系の出力信号レベルを調整する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   火災探知装置。