JPH1123460A - 煙感知装置 - Google Patents
煙感知装置Info
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- JPH1123460A JPH1123460A JP9173990A JP17399097A JPH1123460A JP H1123460 A JPH1123460 A JP H1123460A JP 9173990 A JP9173990 A JP 9173990A JP 17399097 A JP17399097 A JP 17399097A JP H1123460 A JPH1123460 A JP H1123460A
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- G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
- G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
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- G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】レーザ光の光強度分布パターンに依存せずに効
率良く散乱光を受光して煙粒子１つ１つを検出可能な高
い分解能を実現する。 【解決手段】所定方向に電界成分Ｅをもつレーザ光を出
射するレーザダイオード５の出射面の光源像、即ちニア
・フィールド・パターンを、結像レンズ９によって吸入
空気の気流１３が通過する検煙領域の結像位置１０に結
像する。受光素子６は、検煙領域の光源像の結像位置１
０を通りレーザ光の電界成分Ｅの方向に略平行な面上に
設定された光軸１２上に配置され、光源像の結像位置１
０及びその近傍を通過した煙粒子の散乱光を受光する受
光素子を設ける。
率良く散乱光を受光して煙粒子１つ１つを検出可能な高
い分解能を実現する。 【解決手段】所定方向に電界成分Ｅをもつレーザ光を出
射するレーザダイオード５の出射面の光源像、即ちニア
・フィールド・パターンを、結像レンズ９によって吸入
空気の気流１３が通過する検煙領域の結像位置１０に結
像する。受光素子６は、検煙領域の光源像の結像位置１
０を通りレーザ光の電界成分Ｅの方向に略平行な面上に
設定された光軸１２上に配置され、光源像の結像位置１
０及びその近傍を通過した煙粒子の散乱光を受光する受
光素子を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、監視区域から吸引
した空気中に浮遊する煙粒子をレーザ光を用いて光学的
に検出して火災を判断する煙感知装置に関する。
した空気中に浮遊する煙粒子をレーザ光を用いて光学的
に検出して火災を判断する煙感知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、コンピュータルームや半導体製造
施設等にあっては、監視区域から吸引した空気中に浮遊
する煙粒子を含む空中浮遊粒子（エアロゾル）の粒子数
をレーザ光を用いて光学的に検出し、単位時間当りの粒
子数が所定値を越えた場合に火災と判断する超高感度の
煙感知装置が使用されている。
施設等にあっては、監視区域から吸引した空気中に浮遊
する煙粒子を含む空中浮遊粒子（エアロゾル）の粒子数
をレーザ光を用いて光学的に検出し、単位時間当りの粒
子数が所定値を越えた場合に火災と判断する超高感度の
煙感知装置が使用されている。
【０００３】図８は従来装置であり、例えば特公平５−
２３７０９号の微粒子検出装置が知られている。この従
来装置は、レーザダイオード１００から出射されたレー
ザ光をレンズ１０１により平行ビーム１０２に変換し、
吸入空気が通過する検煙領域１０３に照射している。検
煙領域１０３を通過する平行ビーム１０２の光軸１０４
に直交する方向には受光素子１０５が配置され、検煙領
域１０３を通過した煙粒子の散乱光を受光して受光パル
スを出力している。
２３７０９号の微粒子検出装置が知られている。この従
来装置は、レーザダイオード１００から出射されたレー
ザ光をレンズ１０１により平行ビーム１０２に変換し、
吸入空気が通過する検煙領域１０３に照射している。検
煙領域１０３を通過する平行ビーム１０２の光軸１０４
に直交する方向には受光素子１０５が配置され、検煙領
域１０３を通過した煙粒子の散乱光を受光して受光パル
スを出力している。
【０００４】ここで検煙領域を通過する平行ビームの光
強度分布は、図９のように楕円パターン１０６となる。
即ち、レーザダイオード１００からの出射されたレーザ
光の断面方向での光強度分布を示す発光パターンは、楕
円パターンとして広がることが知られており、このため
図７のように平行ビーム１０２に変換した場合にも楕円
パターン１０６になっている。
強度分布は、図９のように楕円パターン１０６となる。
即ち、レーザダイオード１００からの出射されたレーザ
光の断面方向での光強度分布を示す発光パターンは、楕
円パターンとして広がることが知られており、このため
図７のように平行ビーム１０２に変換した場合にも楕円
パターン１０６になっている。
【０００５】このような平行ビーム１０２の楕円パター
ン１０６の光強度分布に対し、従来装置にあっては、楕
円パターン１０６の長軸１０７に直交する方向に受光素
子１０５を配置することで、煙粒子による散乱光を効率
良く受光できるようにしている。
ン１０６の光強度分布に対し、従来装置にあっては、楕
円パターン１０６の長軸１０７に直交する方向に受光素
子１０５を配置することで、煙粒子による散乱光を効率
良く受光できるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年に
あってはレーザダイオードの改良に伴って楕円パターン
の長軸方向と短軸方向のパターンが同じになる真円パタ
ーンに近づいた発光パターンのレーザダイオードも開発
されており、更に、平行ビーム１０２に変換するレンズ
１０１として、コリメート・レンズを使用することで、
レーザダイオードからの楕円パターンの拡散光を効率よ
く真円パターンの平行光に変換することができる。
あってはレーザダイオードの改良に伴って楕円パターン
の長軸方向と短軸方向のパターンが同じになる真円パタ
ーンに近づいた発光パターンのレーザダイオードも開発
されており、更に、平行ビーム１０２に変換するレンズ
１０１として、コリメート・レンズを使用することで、
レーザダイオードからの楕円パターンの拡散光を効率よ
く真円パターンの平行光に変換することができる。
【０００７】このため図８のように検煙領域１０３を通
過する平行ビーム１０２は略真円パターンに近づき、そ
の結果、従来の楕円パターン１０３の長軸１０５に直交
する方向に受光素子を配置するという手法が適用できな
くなり、散乱光を最大効率で受けることのできる受光素
子の位置が判らなくなってしまうという問題があった。
過する平行ビーム１０２は略真円パターンに近づき、そ
の結果、従来の楕円パターン１０３の長軸１０５に直交
する方向に受光素子を配置するという手法が適用できな
くなり、散乱光を最大効率で受けることのできる受光素
子の位置が判らなくなってしまうという問題があった。
【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、レーザ光の検煙領域における光強度
分布に依存することなく効率良く散乱光を受光できる位
置に受光素子を配置できると共に、煙粒子１つ１つに対
応して受光パルスを検出できる高い分解能をもった煙感
知装置を提供することを目的とする。
てなされたもので、レーザ光の検煙領域における光強度
分布に依存することなく効率良く散乱光を受光できる位
置に受光素子を配置できると共に、煙粒子１つ１つに対
応して受光パルスを検出できる高い分解能をもった煙感
知装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。まず本発明は、監視区域
から吸引した空気中に浮遊する煙粒子を光学的に検出し
て火災を判断する煙感知装置を対象とする。このような
煙感知装置につき本発明にあっては、所定方向に電界成
分をもつレーザ光を出射するレーザダイオードと、レー
ザダイオードの出射面の光源像を吸入空気が通過する検
煙領域に結像する結像レンズと、検煙領域の光源像の結
像位置を通りレーザ光の電界成分の方向に略平行な面上
に設定された光軸上に配置され、光源像の結像位置及び
その近傍を通過した煙粒子の散乱光を受光する受光素子
とを設けたことを特徴とする。
本発明は次のように構成する。まず本発明は、監視区域
から吸引した空気中に浮遊する煙粒子を光学的に検出し
て火災を判断する煙感知装置を対象とする。このような
煙感知装置につき本発明にあっては、所定方向に電界成
分をもつレーザ光を出射するレーザダイオードと、レー
ザダイオードの出射面の光源像を吸入空気が通過する検
煙領域に結像する結像レンズと、検煙領域の光源像の結
像位置を通りレーザ光の電界成分の方向に略平行な面上
に設定された光軸上に配置され、光源像の結像位置及び
その近傍を通過した煙粒子の散乱光を受光する受光素子
とを設けたことを特徴とする。
【００１０】本発明にあっては、レーザダイオードから
出射されるレーザ光の光強度分布の楕円パターンは放出
面と離れた位置では異なるが、電界成分の方向は変化し
ないという性質を利用する。即ち、レーザダイオードか
ら出射されるレーザ光の光軸に直交する断面方向での光
強度分布は、レーザダイオードの放出面ではニア・フィ
ールド・パターンと呼ばれる放出面の積層方向に長軸を
もち積層方向に直交する方向に短軸をもつ横長の楕円パ
ターンとなる。またレーザダイオードの放出面から離れ
ると、回析によるビームの広がりによってファー・フィ
ールド・パターンと呼ばれるニア・フィールド・パター
ンの楕円パターンを９０度回した縦長の楕円形パターン
となる。
出射されるレーザ光の光強度分布の楕円パターンは放出
面と離れた位置では異なるが、電界成分の方向は変化し
ないという性質を利用する。即ち、レーザダイオードか
ら出射されるレーザ光の光軸に直交する断面方向での光
強度分布は、レーザダイオードの放出面ではニア・フィ
ールド・パターンと呼ばれる放出面の積層方向に長軸を
もち積層方向に直交する方向に短軸をもつ横長の楕円パ
ターンとなる。またレーザダイオードの放出面から離れ
ると、回析によるビームの広がりによってファー・フィ
ールド・パターンと呼ばれるニア・フィールド・パター
ンの楕円パターンを９０度回した縦長の楕円形パターン
となる。
【００１１】しかし、光強度分布の楕円パターンの向き
は、ニア・フィールド・パターンとファー・フィールド
・パターンで変化しても、電界成分の方向は変化しな
い。そこで、本発明にあっては、レーザダイオードから
出射されるレーザ光の電界成分の方向を例えば偏向板を
使用して調べ、結像レンズの検煙領域の結像位置を通る
光軸に直交する方向に受光素子を配置し、この状態で光
軸回りに受光素子を３６０度回転するように位置を変
え、一定煙濃度の時の受光レベルを測定したところ、受
光素子をレーザ光の偏向方向に平行な方向に配置した場
合に最も受光レベルが高く、レーザ光の変更方向に直交
する方向に配置した場合に最も受光レベルが低くなる測
定結果が得られた。
は、ニア・フィールド・パターンとファー・フィールド
・パターンで変化しても、電界成分の方向は変化しな
い。そこで、本発明にあっては、レーザダイオードから
出射されるレーザ光の電界成分の方向を例えば偏向板を
使用して調べ、結像レンズの検煙領域の結像位置を通る
光軸に直交する方向に受光素子を配置し、この状態で光
軸回りに受光素子を３６０度回転するように位置を変
え、一定煙濃度の時の受光レベルを測定したところ、受
光素子をレーザ光の偏向方向に平行な方向に配置した場
合に最も受光レベルが高く、レーザ光の変更方向に直交
する方向に配置した場合に最も受光レベルが低くなる測
定結果が得られた。
【００１２】そこで本発明にあっては、レーザ光の電界
成分の方向に略平行な光軸上に、煙粒子の散乱光を受光
する受光素子を配置するようにしたものである。これに
よって、検煙領域でのレーザ光の強度分布を示す物理的
なパターン形状に依存することなく、効率良く煙粒子に
よる散乱光を受光することができる。この場合、受光素
子は、結像レンズの光軸に直交するレーザ光の電界成分
の方向に略平行な光軸上に配置することが、、煙検出機
構を小型化できる点で望ましい。
成分の方向に略平行な光軸上に、煙粒子の散乱光を受光
する受光素子を配置するようにしたものである。これに
よって、検煙領域でのレーザ光の強度分布を示す物理的
なパターン形状に依存することなく、効率良く煙粒子に
よる散乱光を受光することができる。この場合、受光素
子は、結像レンズの光軸に直交するレーザ光の電界成分
の方向に略平行な光軸上に配置することが、、煙検出機
構を小型化できる点で望ましい。
【００１３】また本発明の結像レンズにより結像された
光源像は、電界方向に長軸をもち電界方向に直交する方
向に短軸をもつ楕円形の光強度分布をもったニア・フィ
ールド・パターン像となる。そして、受光素子をレーザ
光の電界成分の方向と平行な光軸上に配置するというこ
とは、受光素子を楕円形の光強度分布をもつニア・フィ
ールド・パターン像の長軸方向に配置することを意味す
る。
光源像は、電界方向に長軸をもち電界方向に直交する方
向に短軸をもつ楕円形の光強度分布をもったニア・フィ
ールド・パターン像となる。そして、受光素子をレーザ
光の電界成分の方向と平行な光軸上に配置するというこ
とは、受光素子を楕円形の光強度分布をもつニア・フィ
ールド・パターン像の長軸方向に配置することを意味す
る。
【００１４】更に本発明にあっては、結像レンズにより
レーザダイオードの出射面の光源像を検煙領域にスポッ
ト状に結像しているため、検煙領域は光強度の強い微小
なスポット領域となり、煙粒子の１つ１つの通過に対応
した散乱光による受光パルスを効率良く検出することが
できる。
レーザダイオードの出射面の光源像を検煙領域にスポッ
ト状に結像しているため、検煙領域は光強度の強い微小
なスポット領域となり、煙粒子の１つ１つの通過に対応
した散乱光による受光パルスを効率良く検出することが
できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の煙感知装置の全体
的な装置構成である。図１において、煙感知装置１はコ
ンピュータルームや半導体製造設備を設置したクリーン
ルーム等に設置されており、煙感知装置１に対し検知配
管２を監視区域に接続している。検知配管２は例えばＴ
字型の配管であり、複数の吸込穴３を備えている。
的な装置構成である。図１において、煙感知装置１はコ
ンピュータルームや半導体製造設備を設置したクリーン
ルーム等に設置されており、煙感知装置１に対し検知配
管２を監視区域に接続している。検知配管２は例えばＴ
字型の配管であり、複数の吸込穴３を備えている。
【００１６】煙感知装置１に設けた検煙部４のインレッ
トに対しては検知配管２が接続され、アウトレット側は
吸引装置７を備えたチャンバに開口されている。監視状
態において、吸引装置７はモータ駆動により所定流量の
空気を吸引しており、このため警戒区域に設置した検知
配管２の吸込穴３より吸い込まれた空気が検煙部４を通
って吸引装置７から排出されている。
トに対しては検知配管２が接続され、アウトレット側は
吸引装置７を備えたチャンバに開口されている。監視状
態において、吸引装置７はモータ駆動により所定流量の
空気を吸引しており、このため警戒区域に設置した検知
配管２の吸込穴３より吸い込まれた空気が検煙部４を通
って吸引装置７から排出されている。
【００１７】検煙部４には発光素子として単偏向発振を
行うレーザダイオード（ＬＤ）５と受光素子としてのフ
ォトダイオード（ＰＤ）６が設けられ、フォトダイオー
ド６としては例えばＰＩＮフォトダイオードが使用され
る。検煙部４を通過する吸引した空気中に存在する煙粒
子を含む空中浮遊粒子（エアロゾル）の検出は、レーザ
ダイオード５からのレーザ光の照射による散乱光をフォ
トダイオード６で検出し、散乱光に応じた受光パルス信
号を信号処理部８に出力する。信号処理部８はフォトダ
イオード６からの煙粒子ごとに得られる散乱光の受光パ
ルス信号を処理して、例えば単位時間当たりの粒子数を
カウントし、煙濃度に変換する。そして、煙濃度が予め
定めた閾値以上となった時に火災と判断して火災検出信
号を外部に出力する。
行うレーザダイオード（ＬＤ）５と受光素子としてのフ
ォトダイオード（ＰＤ）６が設けられ、フォトダイオー
ド６としては例えばＰＩＮフォトダイオードが使用され
る。検煙部４を通過する吸引した空気中に存在する煙粒
子を含む空中浮遊粒子（エアロゾル）の検出は、レーザ
ダイオード５からのレーザ光の照射による散乱光をフォ
トダイオード６で検出し、散乱光に応じた受光パルス信
号を信号処理部８に出力する。信号処理部８はフォトダ
イオード６からの煙粒子ごとに得られる散乱光の受光パ
ルス信号を処理して、例えば単位時間当たりの粒子数を
カウントし、煙濃度に変換する。そして、煙濃度が予め
定めた閾値以上となった時に火災と判断して火災検出信
号を外部に出力する。
【００１８】また信号処理部８にあっては、検出対象と
する煙粒子の大きさが例えば０．３μｍ〜１．０μｍと
予め定まっていることから、この粒子径の範囲に応じた
フォトダイオード６からの受光パルス信号を抽出して煙
粒子数をカウントし、煙濃度が閾値以上となった時に火
災と判断することもできる。図２は図１の検煙部４に設
けた本発明による散乱光式の煙粒子検出構造の説明図で
ある。図２において、レーザダイオード５は出射するレ
ーザ光の電界方向が所定方向に定まったいわゆる単偏向
発振を行うものであり、内部にレーザダイオードチップ
５ａを備えている。レーザダイオード５から出射された
レーザ光は、拡散波として投光光軸１１方向に離れるに
つれて広がりを持っている。
する煙粒子の大きさが例えば０．３μｍ〜１．０μｍと
予め定まっていることから、この粒子径の範囲に応じた
フォトダイオード６からの受光パルス信号を抽出して煙
粒子数をカウントし、煙濃度が閾値以上となった時に火
災と判断することもできる。図２は図１の検煙部４に設
けた本発明による散乱光式の煙粒子検出構造の説明図で
ある。図２において、レーザダイオード５は出射するレ
ーザ光の電界方向が所定方向に定まったいわゆる単偏向
発振を行うものであり、内部にレーザダイオードチップ
５ａを備えている。レーザダイオード５から出射された
レーザ光は、拡散波として投光光軸１１方向に離れるに
つれて広がりを持っている。
【００１９】レーザダイオード５に続いては投光光軸１
１方向の所定位置に結像レンズ９が配置されており、レ
ーザダイオード５からのレーザ光を集光して、気流１３
が通過する結像位置１０にレーザダイオード５に設けて
いるレーザダイオードチップ５ａの出射面の光源像を結
像している。結像レンズ９によるレーザダイオード５の
光源像の結像位置１０に対しては、投光光軸１１に例え
ば直交する方向に受光光軸１２をもってフォトダイオー
ド６が配置される。フォトダイオード６は、結像位置１
０を過ぎて拡散するレーザ光の光軸断面方向の光強度分
布を表す楕円形のファー・フィールド・パターン１６に
矢印で示す電界Ｅの方向と平行な受光光軸１２上に配置
している。
１方向の所定位置に結像レンズ９が配置されており、レ
ーザダイオード５からのレーザ光を集光して、気流１３
が通過する結像位置１０にレーザダイオード５に設けて
いるレーザダイオードチップ５ａの出射面の光源像を結
像している。結像レンズ９によるレーザダイオード５の
光源像の結像位置１０に対しては、投光光軸１１に例え
ば直交する方向に受光光軸１２をもってフォトダイオー
ド６が配置される。フォトダイオード６は、結像位置１
０を過ぎて拡散するレーザ光の光軸断面方向の光強度分
布を表す楕円形のファー・フィールド・パターン１６に
矢印で示す電界Ｅの方向と平行な受光光軸１２上に配置
している。
【００２０】図３（Ａ）は図２の結像位置を投光光軸１
０の断面方向で示しており、結像位置１０のレーザダイ
オード５の光源像を下側に拡大して表わしている。また
図３（Ｂ）は図２の結像位置１０の先の投光光軸１１の
断面で示している楕円形のファー・フィールド・パター
ン１６とその電界Ｅの方向であり、併せて真円パターン
１４を破線で表わしている。
０の断面方向で示しており、結像位置１０のレーザダイ
オード５の光源像を下側に拡大して表わしている。また
図３（Ｂ）は図２の結像位置１０の先の投光光軸１１の
断面で示している楕円形のファー・フィールド・パター
ン１６とその電界Ｅの方向であり、併せて真円パターン
１４を破線で表わしている。
【００２１】ここで図２のレーザダイオードチップ５ａ
から出射されるレーザ光の光強度分布及び電界は、例え
ば図４のようになる。図４はレーザダイオードチップ５
ａを拡大して示しており、発振領域として知られた活性
層１７の前方に位置する出射面１８よりレーザ光が出射
され、このレーザ光は出射面１８から前方に離れるにつ
れて広がる拡散波となっている。
から出射されるレーザ光の光強度分布及び電界は、例え
ば図４のようになる。図４はレーザダイオードチップ５
ａを拡大して示しており、発振領域として知られた活性
層１７の前方に位置する出射面１８よりレーザ光が出射
され、このレーザ光は出射面１８から前方に離れるにつ
れて広がる拡散波となっている。
【００２２】この出射面１８からの拡散波において、出
射面１８における光軸に直交する方向の光強度分布を示
すニア・フィールド・パターン１５は、水平横モード１
５ａに対し垂直横モード１５ｂの幅が狭く、横長の楕円
パターンとなっている。このニア・フィールド・パター
ン１５は、出射面１８から離れるにつれてレーザ光の回
折によってビームの広がりを生じ、ある程度離れた位置
ではニア・フィールド・パターン１５に対し９０°回っ
た縦長の楕円パターンとなるファー・フィールド・パタ
ーン１６に変化する。
射面１８における光軸に直交する方向の光強度分布を示
すニア・フィールド・パターン１５は、水平横モード１
５ａに対し垂直横モード１５ｂの幅が狭く、横長の楕円
パターンとなっている。このニア・フィールド・パター
ン１５は、出射面１８から離れるにつれてレーザ光の回
折によってビームの広がりを生じ、ある程度離れた位置
ではニア・フィールド・パターン１５に対し９０°回っ
た縦長の楕円パターンとなるファー・フィールド・パタ
ーン１６に変化する。
【００２３】即ちファー・フィールド・パターン１６
は、ニア・フィールド・パターン１５とは逆に水平横モ
ード１６ａの幅が狭く、垂直横モード１６ｂの幅が広く
なる。一方、レーザダイオードチップ５ａからのレーザ
光の電界方向は活性層１７に平行な図示の横方向であ
り、これに垂直な方向が磁界の方向となる。一般に偏向
を表わす時には電界の進度方向を通常表現する。このレ
ーザ光の偏向方向は、偏向板を使用することで簡単に確
認することができる。
は、ニア・フィールド・パターン１５とは逆に水平横モ
ード１６ａの幅が狭く、垂直横モード１６ｂの幅が広く
なる。一方、レーザダイオードチップ５ａからのレーザ
光の電界方向は活性層１７に平行な図示の横方向であ
り、これに垂直な方向が磁界の方向となる。一般に偏向
を表わす時には電界の進度方向を通常表現する。このレ
ーザ光の偏向方向は、偏向板を使用することで簡単に確
認することができる。
【００２４】したがって図２の実施形態にあっては、レ
ーザダイオード５から出射されるレーザ光について、偏
向板を使用して電界Ｅの偏光方向を調べ、その偏光方向
に平行に受光光軸１２が結像レンズ９の結像位置１０を
通って位置するようにフォトダイオード６を配置すれば
よい。また結像レンズ９により結像位置１０に結像され
るレーザダイオード５の光源像は、図４に示した出射面
１８のニア・フィールド・パターン１５の光学像とな
る。
ーザダイオード５から出射されるレーザ光について、偏
向板を使用して電界Ｅの偏光方向を調べ、その偏光方向
に平行に受光光軸１２が結像レンズ９の結像位置１０を
通って位置するようにフォトダイオード６を配置すれば
よい。また結像レンズ９により結像位置１０に結像され
るレーザダイオード５の光源像は、図４に示した出射面
１８のニア・フィールド・パターン１５の光学像とな
る。
【００２５】図３（Ａ）のように結像位置１０にあって
は、拡大して示すニア・フィールド・パターン１５のよ
うに、この実施形態にあっては横方向が電界の偏光方向
であり、電界の偏光方向に縦長の楕円パターンとなって
いる。したがって、結像位置１０に光源像として結像さ
れるニア・フィールド・パターン１５の光強度分布を示
す楕円パターンについて、受光素子６の配置方向を定義
すると、ニア・フィールド・パターン１５における楕円
パターンの長軸方向に平行な方向に、受光光軸１２をも
ってフォトダイオード６が配置されることが分かる。
は、拡大して示すニア・フィールド・パターン１５のよ
うに、この実施形態にあっては横方向が電界の偏光方向
であり、電界の偏光方向に縦長の楕円パターンとなって
いる。したがって、結像位置１０に光源像として結像さ
れるニア・フィールド・パターン１５の光強度分布を示
す楕円パターンについて、受光素子６の配置方向を定義
すると、ニア・フィールド・パターン１５における楕円
パターンの長軸方向に平行な方向に、受光光軸１２をも
ってフォトダイオード６が配置されることが分かる。
【００２６】図５は、図２の実施形態のようにレーザダ
イオード５の電界方向と平行な方向にフォトダイオード
６を配置した場合と、図６の比較例のようにレーザダイ
オード５の電界Ｅの方向と垂直な方向に受光光軸１９で
フォトダイオード６を配置した場合の疑似的な煙粒子と
してポリスチレン・ラテックス粒子を使用した場合の受
光パルス信号のレベル比である。
イオード５の電界方向と平行な方向にフォトダイオード
６を配置した場合と、図６の比較例のようにレーザダイ
オード５の電界Ｅの方向と垂直な方向に受光光軸１９で
フォトダイオード６を配置した場合の疑似的な煙粒子と
してポリスチレン・ラテックス粒子を使用した場合の受
光パルス信号のレベル比である。
【００２７】ここで図６の比較例にあっては、図７
（Ａ）の結像レンズ９の結像位置１０の光軸に直交する
方向の面において、結像位置１０を拡大したレーザダイ
オード５の光源像であるニア・フィールド・パターン１
５の電界方向Ｅに対し、受光素子６を直交する受光光軸
１９の方向に配置している。なお図７（Ｂ）は図３
（Ｂ）と同様、図６の比較例における結像位置１０を通
過した後のファー・フィールド・パターン１６である。
（Ａ）の結像レンズ９の結像位置１０の光軸に直交する
方向の面において、結像位置１０を拡大したレーザダイ
オード５の光源像であるニア・フィールド・パターン１
５の電界方向Ｅに対し、受光素子６を直交する受光光軸
１９の方向に配置している。なお図７（Ｂ）は図３
（Ｂ）と同様、図６の比較例における結像位置１０を通
過した後のファー・フィールド・パターン１６である。
【００２８】このように図２の本発明による実施形態と
図６の比較例について、図５のように疑似的な煙粒子と
してポリスチレン・ラテックス粒子として、粒子径０．
３μｍ，０．５μｍ及び１．０μｍの３種類について気
流１３の方から結像位置１０を含む検煙領域に通過させ
てフォトダイオード６の受光パルス信号のレベルを測定
し、図２の本発明による受光パルスレベルを１００とし
た場合の図６の比較例における受光パルスレベルを測定
結果として表わしている。
図６の比較例について、図５のように疑似的な煙粒子と
してポリスチレン・ラテックス粒子として、粒子径０．
３μｍ，０．５μｍ及び１．０μｍの３種類について気
流１３の方から結像位置１０を含む検煙領域に通過させ
てフォトダイオード６の受光パルス信号のレベルを測定
し、図２の本発明による受光パルスレベルを１００とし
た場合の図６の比較例における受光パルスレベルを測定
結果として表わしている。
【００２９】この図５の測定結果から明らかなように、
電界に平行な方向に受光素子を配置した本発明の実施形
態に比べ、全ての粒子径において電界に垂直方向に受光
素子を配置した比較例の方が受光パルスレベルも小さく
なっている。即ち、粒子径０．３μｍにあっては、電界
に平行な場合に比べ電界に垂直な場合が８４．３とな
り、粒子径が０．５μｍに増えると、電界に平行な場合
の１００に対し電界に垂直な場合は４５．０と半分以下
に下がり、更に粒子径が大きくなった粒子径１．０μｍ
にあっては、電界に平行な場合の１００に対し電界に垂
直な場合は３９．７と略３分の１に低下している。
電界に平行な方向に受光素子を配置した本発明の実施形
態に比べ、全ての粒子径において電界に垂直方向に受光
素子を配置した比較例の方が受光パルスレベルも小さく
なっている。即ち、粒子径０．３μｍにあっては、電界
に平行な場合に比べ電界に垂直な場合が８４．３とな
り、粒子径が０．５μｍに増えると、電界に平行な場合
の１００に対し電界に垂直な場合は４５．０と半分以下
に下がり、更に粒子径が大きくなった粒子径１．０μｍ
にあっては、電界に平行な場合の１００に対し電界に垂
直な場合は３９．７と略３分の１に低下している。
【００３０】結果、粒子径０．３μｍ〜１．０μｍの範
囲において、図２の本発明の実施形態による電界と平行
な方向にフォトダイオード６を配置することで、電界に
垂直方向にフォトダイオード６を配置した場合に比べ煙
粒子による散乱光の受光量が増加し、最も効率よく受光
パルスを得ることができる。もちろん、図２の実施形態
における受光素子６の配置方向は電界Ｅの方向と完全に
平行となる方向に限定されず、電界Ｅの平行方向に対し
例えば±１０数度程度の範囲であれば十分に垂直方向に
比べ効率良く受光パルス信号を検出することができる。
囲において、図２の本発明の実施形態による電界と平行
な方向にフォトダイオード６を配置することで、電界に
垂直方向にフォトダイオード６を配置した場合に比べ煙
粒子による散乱光の受光量が増加し、最も効率よく受光
パルスを得ることができる。もちろん、図２の実施形態
における受光素子６の配置方向は電界Ｅの方向と完全に
平行となる方向に限定されず、電界Ｅの平行方向に対し
例えば±１０数度程度の範囲であれば十分に垂直方向に
比べ効率良く受光パルス信号を検出することができる。
【００３１】また図２の実施形態にあっては、レーザダ
イオード５からのレーザ光の電界Ｅと平行な方向に結像
位置１０を通って配置した受光光軸１２の投光光軸１１
のなす角θをθ＝９０°と直角にしており、このθ＝９
０°とすることで、レーザダイオード５、結像レンズ９
及びフォトダイオード６で構成される散乱光式煙検出構
造をコンパクトにして小型化することができる。
イオード５からのレーザ光の電界Ｅと平行な方向に結像
位置１０を通って配置した受光光軸１２の投光光軸１１
のなす角θをθ＝９０°と直角にしており、このθ＝９
０°とすることで、レーザダイオード５、結像レンズ９
及びフォトダイオード６で構成される散乱光式煙検出構
造をコンパクトにして小型化することができる。
【００３２】また必要があれば、投光光軸１１と受光光
軸１２の交差角θを９０°以外の他の角度に変更しても
よい。この場合には交差角θを９０°より小さくすると
結像レンズ１０側にフォトダイオード６が近付き過ぎて
配置スペースに余裕がなくなることから、交差角θを９
０°以上としてフォトダイオード６を結像レンズ９から
離した位置に配置して組立性を高めることが望ましい。
軸１２の交差角θを９０°以外の他の角度に変更しても
よい。この場合には交差角θを９０°より小さくすると
結像レンズ１０側にフォトダイオード６が近付き過ぎて
配置スペースに余裕がなくなることから、交差角θを９
０°以上としてフォトダイオード６を結像レンズ９から
離した位置に配置して組立性を高めることが望ましい。
【００３３】更に図２の実施例にあっては、結像レンズ
９の結像位置１０に対し例えば上方から、監視空間から
吸入した空気の気流１３を通過させるようになるが、煙
粒子に光が当たって散乱する位置は結像位置１０に光源
像として結像されたニア・フィールド・パターン１５の
領域のみとなり、ニア・フィールド・パターン１５自体
はミクロンカーダの領域であることから、図５のような
０．３μｍ〜１．０μｍの径を持つ煙粒子は同時に１個
程度しか通過せず、煙粒子１つにつきフォトダイオード
６より受光パルスを１つ出力することができ、図８の従
来の平行ビームの場合に比べ、煙粒子の検出分解能を大
幅に高めることができる。
９の結像位置１０に対し例えば上方から、監視空間から
吸入した空気の気流１３を通過させるようになるが、煙
粒子に光が当たって散乱する位置は結像位置１０に光源
像として結像されたニア・フィールド・パターン１５の
領域のみとなり、ニア・フィールド・パターン１５自体
はミクロンカーダの領域であることから、図５のような
０．３μｍ〜１．０μｍの径を持つ煙粒子は同時に１個
程度しか通過せず、煙粒子１つにつきフォトダイオード
６より受光パルスを１つ出力することができ、図８の従
来の平行ビームの場合に比べ、煙粒子の検出分解能を大
幅に高めることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、結像レンズによる検煙領域のレーザダイオードの光
源像（ファー・フィールド・パターン）の結像位置を通
り、レーザ光の電界成分の方向に略平行な面上に設定さ
れた光軸上に受光素子を配置して光源像の結像位置及び
その近傍を通過した煙粒子の散乱光を受光するようにし
たことで、検煙領域でのレーザ光の強度分布を示す物理
的な楕円パターンの形状に依存することなく、効率よく
煙粒子による散乱光を受光して、その受光パルスから煙
粒子を計数し、火災判断を行うことができる。
ば、結像レンズによる検煙領域のレーザダイオードの光
源像（ファー・フィールド・パターン）の結像位置を通
り、レーザ光の電界成分の方向に略平行な面上に設定さ
れた光軸上に受光素子を配置して光源像の結像位置及び
その近傍を通過した煙粒子の散乱光を受光するようにし
たことで、検煙領域でのレーザ光の強度分布を示す物理
的な楕円パターンの形状に依存することなく、効率よく
煙粒子による散乱光を受光して、その受光パルスから煙
粒子を計数し、火災判断を行うことができる。
【００３５】また本発明にあっては、結像レンズにより
レーザダイオードの出射面の光源像（ニア・フィールド
・パターン）を検煙領域に結像して微小なミクロンオー
ダのスポット領域としているため、結像位置を通過する
煙粒子の１つ１つに対応した散乱光による受光パルスを
正確に検出することができ、Ｓ／Ｎ比を向上できる。
レーザダイオードの出射面の光源像（ニア・フィールド
・パターン）を検煙領域に結像して微小なミクロンオー
ダのスポット領域としているため、結像位置を通過する
煙粒子の１つ１つに対応した散乱光による受光パルスを
正確に検出することができ、Ｓ／Ｎ比を向上できる。
【図１】本発明による煙感知装置の全体構成の説明図
【図２】本発明による散乱光式の煙粒子検出構造の説明
図
図
【図３】図２の結像位置と結像位置から離れた位置の光
強度分布パターン及び電界方向の説明図
強度分布パターン及び電界方向の説明図
【図４】レーザダイオードのニア・フィールド・パター
ンとファー・フィールド・パターンの説明図
ンとファー・フィールド・パターンの説明図
【図５】本発明の電界に平行な場合と比較例の電界に垂
直な場合の粒子径の変化に対する受光パルス信号の測定
結果の説明図
直な場合の粒子径の変化に対する受光パルス信号の測定
結果の説明図
【図６】図２において受光素子を電界方向に直交する方
向に配置した場合の説明図
向に配置した場合の説明図
【図７】図６の結像位置と結像位置から離れた位置の光
強度分布パターン及び電界方向の説明図
強度分布パターン及び電界方向の説明図
【図８】従来の散乱光式の煙粒子検出構造の説明図
【図９】図８の検煙領域の楕円形パターンに対する受光
素子配置方向の説明図
素子配置方向の説明図
１：煙感知装置 ２：検知配管 ３：吸込穴 ４：検煙部 ５：レーザダイオード ５ａ：レーザダイオードチップ ６：フォトダイオード（受光素子） ７：吸引装置 ８：信号処理部 ９：結像レンズ １０：結像位置（検煙領域） １１：発光光軸 １２，１９：受光光軸 １３：気流 １５：ニア・フィールド・パターン（光源像） １６：ファー・フィールド・パターン（楕円パターン）
Claims (4)
- 【請求項１】監視区域から吸引した空気中に浮遊する煙
粒子を光学的に検出して火災を判断する煙感知装置に於
いて、 所定方向に電界成分をもつレーザ光を出射するレーザダ
イオードと、 前記レーザダイオードの出射面の光源像を吸入空気が通
過する検煙領域に結像する結像レンズと、 前記検煙領域の前記光源像の結像位置を通り前記レーザ
光の電界成分の方向に略平行な面上に設定された光軸上
に配置され、前記光源像の結像位置及びその近傍を通過
した煙粒子の散乱光を受光する受光素子と、を備えたこ
とを特徴とする煙感知装置。 - 【請求項２】請求項１記載の煙感知装置に於いて、前記
受光素子の光軸を、前記検煙領域の光源像の結像位置を
通る前記レーザ光の電界成分の方向に略平行な面上のレ
ーザ光の光軸に略直交する方向に設定したことを特徴と
する煙感知装置。 - 【請求項３】請求項１記載の煙感知装置に於いて、前記
結像レンズにより結像された光源像は、電界方向に長軸
をもち電界方向に直交する方向に短軸をもつ楕円形の光
強度分布をもったニア・フィールド・パターン像である
をことを特徴とする煙感知装置。 - 【請求項４】請求項１記載の煙感知装置に於いて、前記
受光素子の光軸を、楕円形の光強度分布をもつ前記ニア
・フィールド・パターン像の長軸方向に設定したことを
特徴とする煙感知装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9173990A JPH1123460A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 煙感知装置 |
| AU73923/98A AU745574B2 (en) | 1997-06-30 | 1998-06-29 | Smoke detecting apparatus |
| GB9814049A GB2326942B (en) | 1997-06-30 | 1998-06-29 | Smoke detecting apparatus |
| US09/107,285 US6078040A (en) | 1997-06-30 | 1998-06-30 | Smoke detecting apparatus with a predetermined direction electric field component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9173990A JPH1123460A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 煙感知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1123460A true JPH1123460A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=15970735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9173990A Pending JPH1123460A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 煙感知装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6078040A (ja) |
| JP (1) | JPH1123460A (ja) |
| AU (1) | AU745574B2 (ja) |
| GB (1) | GB2326942B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2136199A1 (en) | 2007-03-08 | 2009-12-23 | Nohmi Bosai Ltd. | Smoke detector |
| JPWO2022210258A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10246056A1 (de) * | 2002-10-02 | 2004-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Rauchmelder |
| GB2404731B (en) * | 2003-07-31 | 2006-08-09 | Apollo Fire Detectors Ltd | Smoke detector with compact light source |
| DE102005015754A1 (de) * | 2004-10-20 | 2006-04-27 | E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH | Lüftungsgerät |
| US7439855B1 (en) * | 2005-05-13 | 2008-10-21 | Yufa Aleksandr L | Method and wireless communicating apparatus for analysis of environment |
| GB2430027A (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-14 | Kidde Ip Holdings Ltd | Fibre bragg temperature sensors |
| US20100019186A1 (en) | 2008-07-25 | 2010-01-28 | Eaton Corporation | Engine valve assembly with valve can mountable to an engine cover |
| CN103098107B (zh) * | 2011-09-02 | 2016-05-25 | 日本芬翁股份有限公司 | 吸气式烟雾检测系统 |
| WO2014194379A1 (en) * | 2013-06-03 | 2014-12-11 | Xtralis Technologies Ltd | Particle detection system and related methods |
| DE102013022023B4 (de) * | 2013-12-20 | 2020-10-08 | Diehl Ako Stiftung & Co. Kg | Dunstabzugshaube und Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Dunstabzugshaube |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB609874A (en) * | 1946-03-21 | 1948-10-07 | Arundell Wallis Faulkner | Improvements in apparatus for detecting changes in intensity of illumination |
| US3881112A (en) * | 1970-09-16 | 1975-04-29 | Gordon A Roberts | Smoke and heat detector unit |
| CA2035703A1 (en) * | 1991-01-22 | 1992-07-23 | Pedro Lilienfeld | System and method for determining and printing airborne particle concentration |
| JPH07102368B2 (ja) * | 1991-07-17 | 1995-11-08 | 日本鋼管株式会社 | 樹木肌状鋼管の製造方法 |
| US5576697A (en) * | 1993-04-30 | 1996-11-19 | Hochiki Kabushiki Kaisha | Fire alarm system |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP9173990A patent/JPH1123460A/ja active Pending
-
1998
- 1998-06-29 AU AU73923/98A patent/AU745574B2/en not_active Expired
- 1998-06-29 GB GB9814049A patent/GB2326942B/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-30 US US09/107,285 patent/US6078040A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2136199A1 (en) | 2007-03-08 | 2009-12-23 | Nohmi Bosai Ltd. | Smoke detector |
| EP2141484A1 (en) | 2007-03-08 | 2010-01-06 | Nohmi Bosai Ltd. | Smoke detector |
| JPWO2022210258A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | ||
| WO2022210258A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 能美防災株式会社 | 煙感知器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2326942B (en) | 2002-02-20 |
| GB2326942A (en) | 1999-01-06 |
| GB9814049D0 (en) | 1998-08-26 |
| AU745574B2 (en) | 2002-03-21 |
| AU7392398A (en) | 1999-01-07 |
| US6078040A (en) | 2000-06-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040507 |