JPH06258218A - 光電分離型減光式煙感知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】配光パターンの凹凸を少なくし、外乱による光
量変化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、発光素子の発光部付
近に微小な球レンズ３を装着し、そのレンズ３の射出瞳
Ａを投光レンズ２にて、遠くに瞳Ａを結像Ｚすることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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
され公知となっている。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（投光側から
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あたらない。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（ａ）にそれの一般的な発光部１０１形状を示す。
この発光素子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、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、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、外乱による光量変化
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
に提案された本発明は、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
素子の発光部付近に微小な球レンズを装着し、そのレン
ズの射出瞳を投光レンズにて、遠くに瞳を結像させるも
のである。

【０００５】

【作用】本発明では、このような発光部の近傍に微小な
球レンズを装着し、その射出瞳を投光レンズによって遠
方に瞳像をつくることにより、投光ビームのエネルギ分
布を均一化するものである。このようにすると発光素子
の発光部に光強度分布をもっていても、球レンズの焦点
付近に発光部を位置するように配置すると球レンズの入
射瞳は発光部によって、ほぼ均一に照明される。すると
射出瞳も同様になる（レンズの出射表面付近は均一な光
強度分布を有している）。そしてそのまま投光したので
は、遠方にてまた分布を持つことになるから、その射出
瞳を投光レンズにて遠方に瞳像を作るようにすると、射
出瞳が均一な光発光分布を持つ光源とみなす事ができる
ようになり、おのずから、その像は均一な発光分布をも
つことになる。

【０００６】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面を参照しな
がら、説明する。図１に、本発明の一実施例の平面図を
示す。図において、発光チップ上に直径約０．４〜０．
５ｍｍの球レンズ３が装着された発光ダイオード４の射
出瞳Ａが投光レンズ２により約１００ｍｍに結像するよ
うに構成されている。これはほとんど投光レンズ２の焦
点位置に球レンズ３の射出瞳Ａが位置している状態にあ
ると考えられる。この場合、図２（ａ）が球レンズ瞳Ａ
上でのエネルギ分布であれば、遠方に作った像Ｚの光強
度分布は、図２（ｂ）に示すようになる。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、一直
線上に、球レンズ３付発光ダイオード４と投光レンズ２
を組み合わせた投光器１と、撮像レンズ５と対物レンズ
６付テレビカメラ７とそのモニタ８を組み合わせた方法
によって、観測した結果を図４（ｂ）に示す。尚、撮像
レンズ５の焦点位置に対物レンズ６の撮像点が来るよう
に調整する必要があり、撮像レンズ５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６の開口数
（しぼり角）ＮＡは撮像レンズ５の像側ＮＡより大きい
ことが必要である。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）の本発明による
観測結果と比較すると明らかに、本発明の方が均一化さ
れているのが分かる。

【０００８】

【発明の効果】本発明では、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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】（ａ）は、図１の投光器の瞳上でのエネルギ分
布図、（ｂ）は、図１の投光器の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。

【図４】（ａ）は、球レンズ無しの場合の強度分布図で
あり、（ｂ）は、本発明の一実施例の球レンズを装着し
た場合の強度分布図である。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

１・・・投光器 ２・・・投光レンズ ３・・・球レンズ ４・・・発光ダイオード Ａ・・・瞳

─────────────────────────────────────────────────────

【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】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面を参照しな
がら、説明する。図１に、本発明の一実施例の平面図を
示す。図において、発光チップ上に直径約０．４〜０．
５ｍｍの球レンズ３が装着された発光ダイオード４の射
出瞳Ａが投光レンズ２により約１００ｍに結像するよう
に構成されている。これはほとんど投光レンズ２の焦点
位置に球レンズ３の射出瞳Ａが位置している状態にある
と考えられる。この場合、図２（ａ）が球レンズ瞳Ａ上
でのエネルギ分布であれば、遠方に作った像Ｚの光強度
分布は、図２（ｂ）に示すようになる。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。

【手続補正２】

【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】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年４月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】（ａ）は、図１の投光器の瞳上でのエネルギ分
布図、（ｂ）は、図１の投光器の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。

【図４】（ａ）は、球レンズ無しの場合の強度分布図で
あり、（ｂ）は、本発明の一実施例の球レンズを装着し
た場合の強度分布図である。

【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。

【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。

【図８】（ａ）（ｃ)は図７（ｂ）の発光ダイオード発
光強度分布図、（ｂ）（ｄ）は図７（ａ）の発光ダイオ
ード発光強度分布図である。

【符号の説明】 １・・・投光器 ２・・・投光レンズ ３・・・球レンズ ４・・・発光ダイオード Ａ・・・瞳

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正５】

【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】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、発光素子の発光
   部付近に微小な球レンズを装着し、そのレンズの射出瞳
   を投光レンズにて、遠くに瞳を結像することを特徴とし
   た光電分離型減光式煙感知器。