JP2000356593A - 光電式分離型感知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋭い特性を有する送光部の指向特性を、光信
号量を損なうことなく広げることができる光電式分離型
感知器を提供することを目的とする。 【解決手段】 複数のレンズと複数の発光素子との組み
合わせによって構成されている送光部と、上記送光部と
は分離配置され、上記送光部から投光された光線によっ
て煙等の変化を検出する受光部と、上記送光部を構成す
る複数の発光素子のうちで、上記受光部における受光量
が最大になる発光素子を選択する発光素子選択手段と、
上記選択された発光素子だけを点灯させる点灯制御手段
とを有する光電式分離型感知器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送光部と受光部と
を分離配置し、送光部から投光された光線によって、煙
等の変化を受光部で検出する光電式分離型感知器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】光電式分離型感知器では、送光部の発光
ダイオード等の発光素子から投光された光信号を、受光
部のフォトダイオード等の受光素子で検出し、受光量の
変化に基づいて、火災であるか否かの判断を行ってい
る。

【０００３】図８は、従来の光電式分離型感知器におけ
る送光部の光学系を示す図である。

【０００４】従来の送光部の光学系は、発光素子１０１
と、レンズ１０２とによって構成されている。また、光
電式分離型感知器では、監視距離（送光部と受光部との
間の距離）が最大で１００ｍ程度であるので、送光部、
受光部ではそれぞれレンズ１０２等によって集光し、光
信号を増幅する必要がある。また、上記従来例では、図
８に示すように、１つの発光素子と１つのレンズとによ
って送光部の光学系が構成されている。

【０００５】図９は、従来の送光部における指向特性を
示す図である。

【０００６】従来の光電式分離型感知器において、送光
部の半値角（送光部の出力値が、その送光部における最
大出力値の５０％以上である領域を挟む角度）は、図９
に示すように、±２．５°程度であり、受光部の半値角
（受光部の出力値が、その受光部における最大出力値の
５０％以上である領域を挟む角度）は、それより大きく
図示しないが±４°程度であり、送光部の指向特性が、
受光部の指向特性よりも鋭くなっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
送光部の指向特性を広げるには、発光素子１０１とレン
ズ１０２との間の距離を、レンズの焦点距離よりも短く
すればよいが、このようにすると、送光部の光信号量が
減少するという問題がある。

【０００８】上記のように、１００ｍ程度の最大監視距
離を実現するためには、レンズ等によって光信号を集光
し、光信号を増幅する必要があり、そのため光学的指向
特性が鋭くなる。一方、光軸調整を簡易化したり、施工
後の光軸ずれによる受光量の変化を防ぐようにするため
には、光学的指向特性が広いことが好ましい。

【０００９】上記のように光学的指向特性を鋭くしたい
という要請と、光軸調整を簡易化したり、施工後の光軸
ずれによる受光量の変化を防ぐようにすることとは、互
いに矛盾することであり、上記従来例においては、両者
を同時に満足させることができないという問題がある。

【００１０】本発明は、鋭い特性を有する送光部の指向
特性を、光信号量を損なうことなく広げることができる
光電式分離型感知器を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のレンズ
と複数の発光素子との組み合わせによって構成されてい
る送光部と、上記送光部とは分離配置され、上記送光部
から投光された光線によって煙等の変化を検出する受光
部と、上記送光部を構成する複数の発光素子のうちで、
上記受光部における受光量が最大になる発光素子を選択
する発光素子選択手段と、上記選択された発光素子だけ
を点灯させる点灯制御手段とを有する光電式分離型感知
器である。

【００１２】

【発明の実施の形態および実施例】図１は、本発明の一
実施例である光電式分離型感知器ＳＥ１を示す構成図で
ある。

【００１３】光電式分離型感知器ＳＥ１は、送光部１０
と受光部２０とによって構成され、送光部１０と受光部
２０との間の距離は、たとえば５ｍ〜１００ｍ程度であ
る。送光部１０から投光された光線によって、煙の変化
を受光部２０で検出する。

【００１４】図２は、光電式分離型感知器ＳＥ１の具体
例を示すブロック図である。

【００１５】送光部１０は、送光部インタフェース回路
１１と、定電圧回路１２と、送光部マイクロコンピュー
タ１３と、発光素子１４、１５、１６とを有する。送光
部マイクロコンピュータ１３は、受光部マイクロコンピ
ュータ２３の指示によって、送光部１０の動作を制御す
るものである。

【００１６】受光部２０は、受光素子２１と、増幅回路
２２と、光電式分離型感知器ＳＥ１の全体を制御する受
光部マイクロコンピュータ２３と、定電圧回路２４と、
監視モードと調整モードとを切り替えるモード切替スイ
ッチ２５と、故障表示灯２６と、火災表示灯２７と、受
光部インタフェース回路２８とを有する。

【００１７】なお、監視モードは、監視領域における煙
等の存在を検出するモードであり、調整モードは、感知
器の取付時に、受光部、送光部の光軸を調整するモード
である。上記光軸を調整する場合、対向する受光部（ま
たは送光部）に光軸が向くように、光軸を上下方向およ
び水平方向に回転させる調整である。たとえば、調整ね
じを用いて、人手によって合わせる。この光軸・受光量
の調整時に、受光部前面を誤って手で遮ること等によっ
て、火災信号や故障信号を受信機に送出しないようにな
っている。また、光軸を調整する場合、送光部・受光部
とも光軸の中心方向に向くように合わせることが理想で
あり、調整モード時に、発光素子１５の光信号に基づい
て、光軸調整を行う。

【００１８】受光部２０と送光部１０とは、送光部・受
光部同期信号線２９で接続され、この送光部・受光部同
期信号線２９は、受光部２０から送光部１０に電源を供
給するとともに、受光部マイクロコンピュータ２３から
送光部マイクロコンピュータ１３へ信号を伝送する信号
線を兼ねている。

【００１９】また、受光部マイクロコンピュータ２３
は、送光部・受光部同期信号線２９を介して、点灯制御
信号を受光部マイクロコンピュータ２３に送るものであ
る。上記点灯制御信号は、発光素子１４、１５、１６の
うちの１つのみを点灯させ、しかも、点灯している発光
素子を、所定タイミングで変化させる制御信号である。

【００２０】さらに、受光部マイクロコンピュータ２３
は、発光素子１４、１５、１６が１つづつ点灯している
ときに、それぞれの受光量を検出し、記憶し、３つの受
光量を比較し、最大の受光量に対応する発光素子を認識
し、以後、最大の受光量に対応する発光素子のみを発光
させるように制御するものである。

【００２１】図３は、上記実施例における送光部１０の
光学系の構成図である。

【００２２】送光部１０は、３つの発光素子１４、１
５、１６とレンズ１４Ｌ、１５Ｌ、１６Ｌとによって構
成されている。また、発光素子１５とレンズ１５Ｌとに
よって構成されている光学系に対して、発光素子１４と
レンズ１４Ｌとによって構成されている光学系が５°ず
らされ、さらに、発光素子１５とレンズ１５Ｌとによっ
て構成されている光学系に対して、発光素子１６とレン
ズ１６Ｌとによって構成されている光学系が５°ずらさ
れている。

【００２３】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００２４】図４は、光電式分離型感知器ＳＥ１の全体
を制御する受光部マイクロコンピュータ２３の動作を示
すフローチャートである。

【００２５】図５は、受光部マイクロコンピュータ２３
の指令によって、発光素子１４、１５、１６を制御する
送光部マイクロコンピュータ１３の動作を示すフローチ
ャートである。

【００２６】受光部マイクロコンピュータ２３は、発光
周期毎（たとえば３秒間毎）に、発光指令信号を送光部
１０に送出する（Ｓ１０１）。なお、発光指令信号に
は、発光素子１４、１５、１６うちのどの発光素子を発
光させるかを指定する情報が含まれている。送光部マイ
クロコンピュータ１３が発光指令信号を受信すると（Ｓ
２０１）、発光素子１４、１５、１６のうちで、発光指
令信号によって指示された発光素子を、所定のタイミン
グでパルス点灯させる（Ｓ２０２〜Ｓ２０７）。発光指
令信号を受信したにもかかわらず、その命令が発光素子
１４、１５、１６のいずれのものでもない場合には、受
信エラーであると判断する（Ｓ２０８）。

【００２７】図６は、上記実施例において、受光部２０
が送光部１０に送る発光指令信号の一例を示す図であ
る。

【００２８】図６（１）は、発光素子１４を発光させる
発光指令信号１４Ｓであり、２ｍｓのパルス幅を有し、
図６（２）は、発光素子１５を発光させる発光指令信号
１５Ｓであり、４ｍｓのパルス幅を有し、図６（３）
は、発光素子１６を発光させる発光指令信号１６Ｓであ
り、８ｍｓのパルス幅を有する。なお、発光指令信号１
４Ｓ、１５Ｓ，１６Ｓにおけるパルス幅は、上記実施例
以外のパルス幅であってもよい。

【００２９】発光指令信号１４Ｓが受光部２０から送光
部１０に送られると、発光素子１４を発光させるように
送光部１０が制御し、また、発光指令信号１５Ｓ、１６
Ｓが受光部２０から送光部１０に送られると、それぞれ
発光素子１５、１６を発光させるように送光部１０が制
御する。断続的に複数回、発光素子を発光させるには、
発光させる数と同じ数だけ、発光指令信号を送光部１０
に送る。

【００３０】また、受光部マイクロコンピュータ２３
は、発光素子１４、１５、１６が点灯したそれぞれの場
合における増幅回路２２の出力を、受光電圧としてメモ
リに格納する（Ｓ１０２）。

【００３１】そして、受光部マイクロコンピュータ２３
は、モード切替スイッチ２５の状態を判断し（Ｓ１０
３）、調整モード側に切り替えられていれば、送光部光
源は発光素子１５のみを使用し、発光周期毎に受光電圧
を測定し続ける。

【００３２】すなわち、受光部マイクロコンピュータ２
３は、モード切替スイッチ２５が調整モード側にセット
されている場合、発光周期毎に発光素子１５のパルス点
灯を指示する。

【００３３】一方、モード切替スイッチ２５が監視モー
ド側にセットされている場合（Ｓ１０３）、送光部１０
からの光信号量を、電圧として受光部２０で受光測定し
（Ｓ１０１、Ｓ１０２）、発光周期毎（たとえば３秒）
に（Ｓ１１２）、測定した受光電圧に基づいて、減光率
を算出し（Ｓ１０４）、減光率が所定の値以上に達する
と、火災発生したと判断する（Ｓ１０５）。なお、減光
率＝（基準値−受光電圧）／基準値である。

【００３４】さらに、たとえば１時間毎に、それまでに
蓄積された受光電圧に基づいて、基準値を更新する（Ｓ
１０６）。たとえば、１回目に設定された基準値を初期
の基準値として、メモリ等に格納しておき、更新された
基準値が、その初期の基準値の５０％以下であった場合
（Ｓ１０８）、発光素子１４、発光素子１５、発光素子
１６をそれぞれ個別にパルス発光させて受光電圧を取り
こみ、そのうちで最も受光電圧が高い発光素子を選択
し、以後、最大となった発光素子を使用する（Ｓ１０
９）。その後、その値を基準値として受光部マイクロコ
ンピュータ２３が記憶する。この場合、光源は、まず、
調整モード時（光軸調整時）に使用した発光素子１５を
用いる。ただし、発光素子１５で所定の受光電圧が得ら
れなかった場合は、発光素子１４、発光素子１６をそれ
ぞれ点灯させた場合における受光電圧と比較し、受光電
圧が最大である発光素子を選択し、その後は、受光電圧
が最大であった発光素子を使用してパルス発光する。

【００３５】上記のように発光素子を選択する場合、た
とえば発光素子１４、１５、１６を用いたときにおける
それぞれの受光電圧を測定し、その中で最大の受光電圧
を得られた発光素子を選択すればよいが、まず発光素子
１６で受光電圧を測定し、それで所定の受光電圧が得ら
れなかった場合は、発光素子１４で受光電圧を測定して
みる等の方法が考えられる。いずれにしろ、基準値の決
定時に所定の受光電圧が得られる発光素子を選択する。

【００３６】以上のように所定の受光電圧が得られる発
光素子を選択し、基準値を決定し火災監視を開始する。
ただし、いずれの発光素子を用いても所定の受光電圧が
得られなかった場合は、火災監視が不可能なため故障信
号を受信機に送出することが好ましい。

【００３７】上記のように、複数のレンズと発光素子と
の組合わせによって構成されている送光部を備え、受光
部２０側における受光量が最大となる送光部１０の発光
素子を１つだけ点灯させるので、消費電流の増加、光量
の低下を招くことなく、送光部の指向特性を擬似的に広
げることができる。また、指向特性が広げられたことに
よって、光軸調整の簡易化および施工後の光軸ずれに対
する許容度を増すことができる。

【００３８】図７は、上記実施例における送光部１０の
指向特性を示す図である。

【００３９】上記実施例において、送光部１０の全体の
指向特性は、発光素子１４Ｌとレンズ１４Ｌとの組にお
ける半値角と、発光素子１５とレンズ１５Ｌとの組にお
ける半値角と、発光素子１６とレンズ１６Ｌとの組にお
ける半値角とを総合したものであり、つまり、上記実施
例は、図７に示すように、１つの発光素子における半値
角の約３倍の角度（±７．５°）である。ここで、図７
は、０°において相対出力が１００％になる発光素子の
指向特性（実線）と、−５°において相対出力が１００
％になる発光素子の指向特性（破線）と、＋５°におい
て相対出力が１００％になる発光素子の指向特性（二点
鎖線）とを重ねて示す図である。また、監視モードにお
いて、３つの発光素子１４、１５、１６のうちの１つの
発光素子のみを発光させるので、送光部光信号を損なう
ことがない。

【００４０】上記実施例において、何らかの要因で光軸
がずれた場合、発光させるべき発光素子を電気的に切り
替えればよく、これによって、送光部を±５°水平方向
に擬似的に回転させることができ、その後に、火災監視
を継続することができる。

【００４１】また、光軸調整時において、従来例では光
軸がずれた場合の許容度を確保するために、たとえば光
軸の中心から±１°の範囲の光が受光部に入射するよう
にする必要がある。

【００４２】しかし、上記実施例では、発光素子１５と
レンズ１５Ｌとの組における指向特性と、発光素子１４
Ｌとレンズ１４Ｌとの組における指向特性とが５°ず
れ、発光素子１５とレンズ１５Ｌとの組における指向特
性と、発光素子１６とレンズ１６Ｌとの組における指向
特性とが５°ずれているので、±６°の範囲の光が受光
部に入射すれば、従来品と同等以上の光軸ずれに対する
許容度を持たせることができる。

【００４３】すなわち、上記実施例において、従来例よ
りも光軸調整が簡易化され、しかも、光軸ずれに対する
許容度を増やすことができる。

【００４４】なお、レンズと発光素子との組み合わせ
が、２つまたは４つ以上であってもよく、レンズと発光
素子との組み合わせが、実施例では、一直線上に３つ設
けられているが、上記組み合わせを水平線上に３つ設置
するようにしてもよく、垂直線上に３つ設置するように
してもよい。また、発光素子とレンズとの組を、所定の
一方向に複数設けるとともに、上記一方向と直行する方
向に、発光素子とレンズとの組を複数設けるようにして
もよい。

【００４５】さらに、レンズと発光素子との組み合わせ
をずらす角度として、５°以外を設定するようにしても
よく、すなわち、発光素子の半値角等に応じて、上記ず
らす角度として相当の角度を設定するようにしてもよ
い。

【００４６】つまり、上記実施例は、複数のレンズと複
数の発光素子との組み合わせによって構成されている送
光部と、上記送光部とは分離配置され、上記送光部から
投光された光線によって煙等の変化を検出する受光部
と、上記送光部を構成する複数の発光素子のうちで、上
記受光部における受光量が最大になる発光素子を選択す
る発光素子選択手段と、上記選択された発光素子だけを
点灯させる点灯制御手段とを有する光電式分離型感知器
の例である。

【００４７】この場合、上記発光素子選択手段は、上記
複数の発光素子を１つづつ発光させる発光制御手段と、
上記発光制御手段によって発光された場合の受光量を、
上記発光素子ごとに記憶する記憶手段と、上記記憶手段
に記憶された受光量のうちで最も多い受光量に対応する
発光素子を選択する手段とを有する手段である。

【００４８】また、上記実施例において、蓄積された受
光電圧に基づいて、所定時間毎に、基準値を更新し、こ
の更新された基準値が、初期の基準値の所定量以下にな
ると、上記複数の発光素子のうちで最も受光電圧が高い
発光素子を選択し、以後、最大となった発光素子を使用
する。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、複数のレンズと発光素
子との組み合わせからなる送光部を備え、受光部側で受
光量が最大となる送光部の発光素子を１つだけ点灯させ
るので、消費電流の増加、光量の低下を招くことなく、
送光部の指向特性を広げることができるという効果を奏
し、また、指向特性が広がることによって、光軸調整の
簡易化および施工後の光軸ずれに対する許容度を増すこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である光電式分離型感知器Ｓ
Ｅ１を示す構成図である。

【図２】光電式分離型感知器ＳＥ１の具体例を示すブロ
ック図である。

【図３】上記実施例における送光部１０の光学系の構成
図である。

【図４】光電式分離型感知器ＳＥ１の全体を制御する受
光部マイクロコンピュータ２３の動作を示すフローチャ
ートである。

【図５】受光部マイクロコンピュータ２３の指令によっ
て、発光素子１４、１５、１６を制御する送光部マイク
ロコンピュータ１３の動作を示すフローチャートであ
る。

【図６】上記実施例において、受光部２０が送光部１０
に送る発光指令信号の一例を示す図である。

【図７】上記実施例における送光部１０の指向特性を示
す図である。

【図８】従来の送光部の光学系を示す図である。

【図９】従来の送光部における指向特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

ＳＥ１…光電式分離型感知器、 １０…送光部、 １１…送光部インタフェース回路、 １３…送光部マイクロコンピュータ、 １４，１５，１６…発光素子、 １４Ｌ、１５Ｌ、１６Ｌ…レンズ、 １４Ｓ、１５Ｓ、１６Ｓ…発光指令信号、 ２０…受光部、 ２１…受光素子、 ２３…受光部マイクロコンピュータ、 ２５…モード切替スイッチ、 ２６…故障表示灯、 ２７…火災表示灯、 ２９…送光部・受光部同期信号線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のレンズと複数の発光素子との組み
   合わせによって構成されている送光部と；上記送光部と
   は分離配置され、上記送光部から投光された光線によっ
   て煙等の変化を検出する受光部と；上記複数の発光素子
   のうちで、上記受光部における受光量が最大になる発光
   素子を選択する発光素子選択手段と；上記選択された発
   光素子だけを点灯させる点灯制御手段と；を有すること
   を特徴とする光電式分離型感知器。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記発光素子選択手段は、 上記複数の発光素子を１つづつ発光させる発光制御手段
   と；上記発光制御手段によって発光された場合の受光量
   を、上記発光素子毎に記憶する記憶手段と；上記記憶手
   段に記憶された受光量のうちで最も多い受光量に対応す
   る発光素子を選択する手段と；を有する手段であること
   を特徴とする光電式分離型感知器。
3. 【請求項３】 請求項１において、 上記受光部に蓄積された受光電圧に基づいて、所定時間
   毎に、基準値を更新し、この更新された基準値が、初期
   の基準値の所定量以下になると、上記複数の発光素子の
   うちで最も受光電圧が高い発光素子を選択し、この選択
   された発光素子を、その後に発光させることを特徴とす
   る光電式分離型感知器。