JPH11316283A

JPH11316283A - 減光式煙感知器

Info

Publication number: JPH11316283A
Application number: JP10137658A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Iwai; 淳岩井
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】反射鏡で反射された光が、煙検出用受光素子
に到達するまでの間で減衰することが少なく、また、反
射鏡で反射された反射光がレーザ光源に照射されること
による悪影響をそのレーザ光源が受けることがない減光
式煙感知器を提供することを目的とするものである。【解決手段】光源からの光のｑ波を通過させ、光源か
らの光のｐ波を反射させ、感知器本体内に設けられてい
る偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタによ
って反射されたｐ波に１／４波長の位相差を与えて出射
し、感知器本体内に設けられている１／４波長板とを有
し、上記反射鏡が、１／４波長板によって１／４波長の
位相差が与えられたｐ波が進行する経路に設置され、上
記煙監視用受光器が、反射鏡で反射し１／４波長板を通
過したｑ波が偏光ビームスプリッタを通過した後、進行
する経路に設置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、減光式煙感知器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の減光式煙感知１００を示
す図である。

【０００３】従来の減光式煙感知１００は、特願平４−
１４８４９３号公報、特開平４−１４８４９４号公報に
記載され、レーザ光源１からの光が、ハーフミラー２を
透過し、水平方向に複数配置してあるミラー４に向い、
ミラー４、回転鏡５、反射鏡７、回転鏡５、ミラー４、
ハーフミラー２の順で反射され、受光素子３によって受
光され、受光素子３が検出した受光量に基づいて減光率
が求められ、その減光率に応じて、煙の存在を判別する
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において
は、反射鏡７、回転鏡５、ミラー４の順で反射された光
が、ハーフミラー２で反射され、煙検出用受光素子３に
到達するが、反射鏡７で反射され、ミラー４で反射され
た光のうちの半分の光がハーフミラー２を透過し、残り
の光（半分の光）のみが受光素子３に到達する。したが
って、受光素子３に到達する光量が少ないので、煙検出
用受光素子３として高感度の素子を使用せざるを得ない
という問題がある。

【０００５】また、上記従来例においては、反射鏡７で
反射され、ハーフミラー２によって２分された光が光源
１に到達するので、反射光が光源１に照射されることに
よる悪影響をレーザ光源１が受けるという問題がある。

【０００６】また、上記従来例において、レーザ光源１
を含む感知器本体と反射鏡７との間の空間である監視空
間に反射性障害物が進入すると、この障害物による反射
光が上記感知器本体に戻り、この場合、上記反射性障害
物の背後に存在する煙を感知することができないという
問題がある。

【０００７】本発明は、反射鏡で反射された光が、煙検
出用受光素子に到達するまでの間で減衰することが少な
く、また、反射鏡で反射された反射光がレーザ光源に照
射されることによる悪影響をそのレーザ光源が受けるこ
とがなく、さらに、その監視空間に反射性障害物が進入
したときに、その反射性障害物の存在を認識することが
できる減光式煙感知器を提供することを目的とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源と煙検出
用受光器とを具備する感知器本体と、上記感知器本体の
上記光源から放出された光を上記感知器本体に向けて反
射させる反射鏡とが設けられ、上記反射鏡で反射された
光を上記感知器本体の上記煙検出用受光器が受光し、上
記感知器本体と上記反射鏡との間に存在する煙によって
減衰する上記煙検出用受光器の受光量を測定することに
よって火災を感知する減光式煙感知器において、上記光
源から入射する光を、偏光方向が互いに直交する２つの
偏光成分に分解し、それぞれ異なる２つの進行方向を与
え、そのいずれか一方を上記反射鏡に向けて放出させ、
上記光源からの光が進行する経路に設置され、また上記
感知器本体内に設けられている偏光分解光学素子と、素
子固有の直交光学軸方向の入射光偏光成分にπ／２の位
相差を与え、上記偏光分解光学素子から上記反射鏡へ向
けて放出される光が進行する経路に設置され、また上記
感知器本体内に設けられ、往復の偏光面が互いに直交す
る光学素子である往復偏光面直交光学素子とを有し、上
記光源から上記偏光分解光学素子と上記往復偏光面直交
光学素子とを経て放出された光が進行する経路に、上記
反射鏡が設置され、上記反射鏡で反射した光は、上記往
復偏光面直交光学素子と上記偏光分解光学素子とを経由
し、その進行経路には、上記煙検出用受光器が設置され
ているものである。

【０００９】

【発明の実施の形態および実施例】図１は、本発明の第
１の実施例である減光式煙感知器１０１を示す構成図で
ある。

【００１０】減光式煙感知器１０１は、感知器本体Ｂ１
と、感知器本体Ｂ１の光源１０から放出された光を感知
器本体Ｂ１に向けて反射させる反射鏡Ｍ１とを有し、感
知器本体Ｂ１と反射鏡Ｍ１との間の領域が監視空間であ
り、反射鏡Ｍ１で反射された光を感知器本体Ｂ１の煙検
出用受光器ＳＥ２が受光し、上記監視空間に存在する煙
によって減衰した光の減衰量を測定することによって、
火災を感知する減光式煙感知器である。

【００１１】感知器本体Ｂ１は、光源１０と、偏光ビー
ムスプリッタＰＢＳ１と、光源監視用受光器ＳＥ１と、
１／４波長板５０と、ビームエクスパンダ６０と、煙検
出用受光器ＳＥ２と、演算部７０とを有する。

【００１２】光源１０は、発光ダイオード等のランダム
偏光光源、または半導体レーザー等の直線偏光光源であ
る。ただし、光源１０が直線偏光光源である場合には、
光源出力光１１の進行方向と、感知器本体Ｂ１から反射
鏡Ｍ１へ向う方向とを座標軸とする３次元直交座標にお
いて、その偏光軸を、出力光１１の進行方向以外の２座
標軸を含む平面に対して平行とし、かつ光源出力光１１
の進行方向と、感知器本体Ｂ１から反射鏡へ向う方向と
のいずれの方向とも異なる座標軸に対して０度を越え、
４５度以下の角度を付けて、光源１０が設置されてい
る。

【００１３】すなわち、図１中、光源出力光１１の進行
方向をｙ軸方向とし、感知器本体Ｂ１から反射鏡Ｍ１へ
向う方向をｘ軸とし、光源出力光１１の偏光ベクトルＥ
１１が、ｘ軸とｚ軸とを含む平面に平行であるとし、か
つｚ軸に対して０度を越え４５度以下の角度を付けて傾
けて設置されている。

【００１４】なお、図において、Ｅ１１のように、
「Ｅ」＋数字中の「Ｅ」の上にドットを付し、これが偏
光ベクトルであることを示してあるが、明細書中におい
ては、「Ｅ」の上のドットを省略して偏光ベクトルを示
してある。

【００１５】偏光ビームスプリッタＰＢＳ１は、光源１
０から出射された光源出力光１１をｐ波とｑ波とに分解
し、ｑ波をそのまま透過させ、ｐ波を反射させるもので
ある。すなわち、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１は、図
１中、光源出力光１１の偏光ベクトルＥ１１を、偏光が
ｘ軸方向のｑ波Ｅ１１ｑと、偏光がｚ軸方向のｐ波Ｅ１
１ｐとに分解するものであり、ｑ波Ｅ１１ｑを反射せず
にそのまま透過させ、光源監視用受光器ＳＥ１に導き、
ｐ波Ｅ１１ｐを反射させ、１／４波長板５０に向けるも
のである。また、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１は、１
／４波長板５０から入射する光３２のｑ波Ｅ３２を、反
射せずにそのまま透過させ、煙監視用受光器ＳＥ２に向
けるものでもある。

【００１６】１／４波長板５０は、通過する光の進行方
向と直角な２次元直交光学軸を有し、入射光の各光学軸
方向の偏光成分に１／４波長の位相差を与え、直線偏光
を円偏光または楕円偏光に変換させ、逆に、円偏光また
は楕円偏光を直線偏光に変換させるものであり、偏光ビ
ームスプリッタＰＢＳ１と反射鏡Ｍ１との間であって感
知器本体Ｂ１に設置されている。ただし、その直交光学
軸は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１から入射する光２
０の偏光方向に対して４５度の角度を傾けて設置されて
いる。つまり、１／４波長板５０は、図１中、右側から
入射する直線偏光２０を円偏光２１に変換し、左側に放
出し、一方、左側から入射する円偏光３１を直線偏光３
２に変換し、右側に放出させ、両者の偏光方向を直交さ
せるものである。

【００１７】ビームエクスパンダ６０は、図１中、右側
から入射された光のビーム径を広げ、煙監視空間に向け
て出射することによって、監視空間を増大させるもので
あり、反射鏡Ｍ１によって反射された反射光３０のビー
ム径を狭めるものであり、複数のレンズ等によって構成
されている。

【００１８】煙検出用受光器ＳＥ２は、反射鏡Ｍ１によ
って反射され、ビームエクスパンダ６０、１／４波長板
５０、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を通過した光３３
の量を検出するものであり、反射鏡Ｍ１で反射し、１／
４波長板５０を通過したｑ波３２が偏光ビームスプリッ
タＰＢＳ１を通過した後、進行する経路に設置されてい
る。

【００１９】演算部７０は、光源１０を間欠的にパルス
発光させるとともに、煙検出用受光器ＳＥ２の出力値
が、予め設定された閾値以下、すなわち所定の減光率以
上になになったときに、火災警報を出力し、この火災警
報を火災受信機ＲＥに送出するものである。また、煙検
出用受光器ＳＥ２の出力の値を、光源１０の出力光量に
比例する光源監視用受光器ＳＥ１の出力の値で正規化
し、この正規化された値が、所定の閾値以下、すなわち
所定の減光率以上になったときに、火災警報を出力し、
この火災警報を火災受信機ＲＥに送出するようにしても
よい。

【００２０】反射鏡Ｍ１は、偏光ビームスプリッタＰＢ
Ｓ１で反射した光源１０からの光のｐ波２０が、１／４
波長板５０とビームエクスパンダ６０とを経由して進行
する経路に設置されている。

【００２１】次に、減光式煙感知器１０１の動作につい
て説明する。

【００２２】まず、演算部５０からの発光信号に基づい
て、光源１０が光源出力光１１を断続または連続的に出
力し、この光源出力光１１が偏光ビームスプリッタＰＢ
Ｓ１に入射されると、光源出力光１１は、ｑ波Ｅ１１ｑ
と、ｐ波Ｅ１１ｐとに分解される。ここで、ｑ波Ｅ１１
ｑは、偏光方向がｘ軸と平行である光であり、ｐ波Ｅ１
１ｐは、偏光方向がｚ軸に対して平行な光である。つま
り、ｑ波Ｅ１１ｑは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を
そのまま透過し、ｑ波Ｅ１２の成分を有する透過光１２
になり、光源監視用受光器ＳＥ１に入射され、ｐ波Ｅ１
１ｐは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、ｐ
波Ｅ２０の成分を有する反射光２０になり、１／４波長
板５０に送られる。

【００２３】ここで、光源監視用受光器ＳＥ１の出力信
号の値は、光源１０が出力する光源出力光１１の光量に
比例し、偏光軸を４５度以下の角度で入射させているの
で、１／２以下の光量になる。

【００２４】一方、光源１０が出力する光源出力光１１
のうちのｐ波Ｅ１１ｐは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ
１で反射され、その反射光２０が１／４波長板５０に入
射し、１／４波長板５０の光学軸方向の偏光成分に１／
４波長の位相差が与えられ、円偏光２１になり、ビーム
エクスパンダ６０によってビーム径が広げられ、煙監視
空間に向けて出射され、出射光２２は、反射鏡Ｍ１に向
う。そして、反射鏡Ｍ１によって反射された反射光３０
は、ビームエクスパンダ６０を逆行し、そのビーム径が
狭められ入射光３１になる。

【００２５】ところで、反射鏡Ｍ１によって反射された
反射光３０は、円偏光であるが、反射鏡Ｍ１で反射され
る前の円偏光２２とは、進行方向に対して互いに逆回転
になる。したがって反射光３０は、１／４波長板５０を
透過して、直線偏光２０と偏光方向が９０度異なる直線
偏光、すなわちｑ波Ｅ３２を有する偏光３２になるの
で、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１をそのまま通過し、
煙検出用受光器ＳＥ２に入射される。つまり、反射鏡Ｍ
１で反射され、１／４波長板５０を通過した光は全て、
偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射されず、偏光ビー
ムスプリッタＰＢＳ１を通過する。

【００２６】上記のように、光源監視用受光器ＳＥ１の
出力の値は、光源１０が出力する光源出力光１１の値と
比例し、煙検出用受光器ＳＥ２の出力の値は、監視空間
に向けて出射され、反射されて戻ってくる光の量に対応
する値であり、煙によって減衰された値である。このよ
うに、光源監視用受光器ＳＥ１の出力の値は、光源１０
の出力の値に比例するので、演算部７０が、煙検出用受
光器ＳＥ２の出力の値を光源監視用受光器ＳＥ１の出力
の値（光源１０の出力の値）で正規化すれば、光源１０
の出力値の変動の影響を排除した煙検出用信号を得るこ
とができる。

【００２７】なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に対
する光源１０の入射角を変化すれば、光源監視用受光器
ＳＥ１に入射される光の量と１／４波長板５０に向う光
の量との比率が変わる。したがって、偏光ビームスプリ
ッタＰＢＳ１に対する光源１０の入射角を変化すれば、
反射鏡Ｍ１で反射された光（煙検出用受光器ＳＥ２に入
射される光）の比率を多くすることができ、検出感度も
向上する。

【００２８】減光式煙感知器１０１によれば、ハーフミ
ラーのように光量を半減することもなく、反射鏡を反射
した光の全てを煙監視用受光器ＳＥ２に送ることがで
き、したがって、感度の低い煙検出用受光器ＳＥ２を使
用することができ、また、光源１０に反射光を送り返さ
ないので、光源１０の劣化が少なくなる。

【００２９】図２は、本発明の第２の実施例である減光
式煙感知器１０２を示す構成図である。

【００３０】減光式煙感知器１０２は、感知器本体Ｂ２
と反射鏡Ｍ１とによって構成されている。

【００３１】感知器本体Ｂ２は、基本的には、感知器本
体Ｂ１と同じであり、差動増幅器８０と、基準電圧源８
１と、電流制御部８２とが感知器本体Ｂ２に設けられて
いる点のみが、感知器本体Ｂ１とは異なる。

【００３２】差動増幅器８０は、光源監視用受光器ＳＥ
１の出力電圧と基準電圧源８１の電圧との差の電圧に応
じた出力信号を出力するものである。電流制御部８２
は、光源監視用受光器ＳＥ１の出力電圧が、基準電圧源
８１の電圧よりも下がった電圧に応じて、光源１０が出
力する光源出力光１１の量を増加させる制御信号を出力
するものである。

【００３３】減光式煙感知器１０２によれば、光源１０
による光源出力光１１の強さが変化しても、その変化を
自動的に補償することができ、減光式煙感知器１０２
は、光源監視用受光器ＳＥ１が受光した量に応じて、光
源１０の光量を制御する光量制御手段を有するものであ
る。

【００３４】図３は、本発明の第３の実施例である減光
式煙感知器１０３を示す構成図である。

【００３５】減光式煙感知器１０３は、感知器本体Ｂ３
と、反射鏡Ｍ２と、１／４波長板５１とによって構成さ
れている。

【００３６】感知器本体Ｂ３は、基本的には、感知器本
体Ｂ１と同じであるが、感知器本体Ｂ１から１／４波長
板５０が削除されている点が、感知器本体Ｂ１とは異な
る。反射鏡Ｍ２は、反射鏡Ｍ１と同様のものであり、１
／４波長板５１は、１／４波長板５０と同様のものであ
り、その直交光学軸は、感知器本体Ｂ３から入射する直
線偏光２３の偏光方向に対して４５度の角度を傾けて設
置されている点も同様であるが、反射鏡Ｍ２の近傍であ
り感知器本体Ｂ３側に、１／４波長板５１が設けられて
いる点が、１／４波長板５０とは異なる。なお、１／４
波長板５１を、反射鏡Ｍ２に接触して設置するようにし
てもよい。

【００３７】次に、減光式煙感知器１０３の動作につい
て説明する。

【００３８】まず、光源１０が光源出力光１１を出力
し、この光源出力光１１が偏光ビームスプリッタＰＢＳ
１に入射されると、光源出力光１１は、ｑ波とｐ波とに
分解され、ｑ波は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１をそ
のまま透過し、反射光２０として光源監視用受光器ＳＥ
１に入射され、ｐ波は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１
で反射され、透過光１２としてビームエクスパンダ６０
に送られる。

【００３９】一方、ビームエクスパンダ６０によって広
げられたｐ波Ｅ２３による偏光２３は、煙監視空間を通
過し、１／４波長板５１の直交光学軸方向の偏光成分に
１／４波長の位相差が与えられ、円偏光２４になり、反
射鏡Ｍ２で反射し、反射光３４を発生する。この反射光
３４は、１／４波長板５１によって、再び直交光学軸方
向の偏光成分に１／４波長の位相差が与えられ、偏光方
向がｐ波Ｅ２３に対して直交するｑ波Ｅ３５による直交
偏光３５になり、煙監視空間を通過し、ビームエクスパ
ンダ６０によってビーム径が狭められる。

【００４０】ところで、反射鏡Ｍ２で反射し、ビームエ
クスパンダ６０を通過した直線偏光３５は、ｑ波である
ので、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１をそのまま通過
し、通過光３７として煙検出用受光器ＳＥ２に入射され
る。つまり、反射鏡Ｍ２で反射され、１／４波長板５１
を通過した光は全て、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で
反射されず、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を通過す
る。

【００４１】減光式煙感知器１０３によれば、反射鏡Ｍ
２を反射した光の全てを煙検出用受光器ＳＥ２に送るこ
とができるので、感度の低い煙検出用受光器ＳＥ２を使
用することができ、また、光源１０に反射光を送り返さ
ないので、光源１０の劣化が少なくなる。

【００４２】次に、減光式煙感知器１０３において、反
射性障害物ＲＤが監視空間（感知器本体Ｂ３と１／４波
長板５１との間の領域）に進入した場合の動作について
説明する。

【００４３】図４は、減光式煙感知器１０３において、
障害物ＲＤが監視空間に進入した場合を説明する図であ
る。

【００４４】まず、光源１０が光源出力光１１を出力
し、この光源出力光１１が偏光ビームスプリッタＰＢＳ
１に入射され、光源出力光１１のうちでｐ波成分が、偏
光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、ビームエクス
パンダ６０を通過し、監視空間に送られる。

【００４５】ここで、感知器本体Ｂ３から射出した光２
３が、障害物ＲＤで吸光された場合、または障害物ＲＤ
で反射し、感知器本体Ｂ３に戻らない場合、煙検出用受
光器ＳＥ２の出力信号の値が著しく低下するので、煙に
よる減光と同様な警報を発することができ、障害物ＲＤ
背後の煙を検出できない状況を阻止することができる。
また、火災時における煙による煙検出用受光器ＳＥ２の
出力信号の値の低下は徐々に変化するのに対して、障害
物ＲＤによる煙検出用受光器ＳＥ２の出力信号の低下は
急激に変化するので、感知器本体Ｂ３と１／４波長板５
１との間に障害物が進入したことを判断することができ
る。具体的には、煙検出用受光器ＳＥ２の出力低下を演
算部７０で監視し、その出力低下率が予め設定した閾値
以上になったときに、演算部７０が異常警報信号を出力
し、この異常警報信号を火災受信機ＲＥに送出する。な
お、煙検出用受光器ＳＥ２の出力信号の急激な低下を、
電子回路によって監視するようにしてもよい。

【００４６】火災受信機ＲＥが上記異常警報信号を受信
することによって、感知器本体Ｂ３と１／４波長板５１
との間の監視空間に障害物ＲＤが進入し、光が戻ってこ
ないことを把握することができる。すなわち、減光式煙
感知器１０３によれば、感知器本体Ｂ３と１／４波長板
５１との間に障害物ＲＤが進入して光が戻ってこない場
合に、異常警報を出力するので、障害物ＲＤの背後に煙
が発生したとしても、その煙を感知できない状況にある
ことを、管理者に知らせることができる。

【００４７】一方、監視空間中に反射性障害物ＲＤが進
入し、反射光が感知器本体Ｂ３に戻ってきた場合、放射
光２３が反射性障害物ＲＤで反射され、その反射光４０
はビームエクスパンダ６０を逆行し、偏光ビームスプリ
ッタＰＢＳ１に到達する。偏光ビームスプリッタＰＢＳ
１に到達する反射光４１はｐ波Ｅ４１であるので、偏光
ビームスプリッタＰＢＳ１を透過せず、偏光ビームスプ
リッタＰＢＳ１で全反射し、反射光４２になり、光源１
０に戻り、煙検出用受光器ＳＥ２の出力信号の値が著し
く低下するので、煙による減光と同様な警報を発するこ
とができ、障害物ＲＤ背後の煙を検出できない状況を阻
止するように管理することができる。

【００４８】また、火災時の煙による煙検出用受光器Ｓ
Ｅ２の出力信号の値の低下は徐々に変化するのに対し
て、障害物ＲＤによる煙検出用受光器ＳＥ２の出力信号
の値の低下は急激に変化するので、感知器本体Ｂ３と１
／４波長板５１との間に障害物が進入したと判断するこ
ともできる。具体的には、煙検出用受光器ＳＥ２の出力
低下を演算部７０で監視し、その出力低下率が予め設定
した閾値以上になったときに、演算部７０が異常警報信
号を出力し、この異常警報信号を火災受信機ＲＥに送出
する。なお、煙検出用受光器ＳＥ２の出力信号の値の急
激な低下を、電子回路によって監視するようにしてもよ
い。

【００４９】火災受信機ＲＥが上記異常警報信号を受信
することによって、感知器本体Ｂ３と１／４波長板５１
との間の監視空間に反射性障害物ＲＤが進入して光が戻
ってきたことも把握することができる。つまり、減光式
煙感知器１０３によれば、感知器本体Ｂ３と１／４波長
板５１との間に障害物ＲＤが進入して光が戻ってこない
場合、または光が戻ってきた場合のいずれであっても、
異常警報を出力するので、障害物ＲＤの背後に煙が発生
してもその煙を感知できない状況にあることを、管理者
に確実に知らせることができる。

【００５０】図５は、本発明の第４の実施例である減光
式煙感知器１０４を示す構成図である。

【００５１】減光式煙感知器１０４は、感知器本体Ｂ４
と、反射鏡Ｍ２と、１／４波長板５１とによって構成さ
れている。

【００５２】感知器本体Ｂ４は、基本的には、感知器本
体Ｂ３と同じであるが、差動増幅器８０と基準電圧源８
１と電流制御部８２とが感知器本体Ｂ３に設けられてい
る点のみが、感知器本体Ｂ３とは異なる。

【００５３】差動増幅器８０は、光源監視用受光器ＳＥ
１の出力電圧と基準電圧源８１の電圧との差の電圧に応
じた出力信号を出力するものである。電流制御部８２
は、光源監視用受光器ＳＥ１の出力電圧が基準電圧源８
１の電圧よりも下がった電圧に応じて、光源１０が出力
する光源出力光１１の量を増加させる制御信号を出力す
るものである。

【００５４】減光式煙感知器１０４によれば、光源１０
による光源出力光１１の強さが変化しても、その変化を
自動的に補償することができる。つまり、減光式煙感知
器１０４は、光源監視用受光器ＳＥ１が受光した量に応
じて、光源１０の光量を制御する光量制御手段を有する
ものである。

【００５５】図６は、本発明の第５の実施例である減光
式煙感知器１０５を示す構成図であり、障害物が監視空
間に進入しない場合を示す図である。

【００５６】図７は、減光式煙感知器１０５を示す構成
図であり、障害物が監視空間に進入している場合を示す
図である。

【００５７】減光式煙感知器１０５は、感知器本体Ｂ５
と、反射鏡Ｍ２と、１／４波長板５１とで構成されてい
る。

【００５８】感知器本体Ｂ５は、光源１０と、偏光ビー
ムスプリッタＰＢＳ２、ＰＢＳ３と、ビームエクスパン
ダ６０と、４５度回転子９０と、演算部７１と、光源監
視用受光器ＳＥ３と、煙検出用受光器ＳＥ４と、異常反
射検出用受光器ＳＥ５とを有する。

【００５９】光源１０は、発光ダイオード等のランダム
偏光光源、または半導体レーザー等の直線偏光光源であ
る。ただし、光源１０が直線偏光光源である場合には、
光源出力光１１の偏光軸を、光源監視用受光器ＳＥ３
と、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２と、異常反射検出用
受光器ＳＥ５とを結ぶ直線に対して、０度を越え、４５
度以下の角度で傾けて設置されている。すなわち、図６
中、光源出力光１１の進行方向をｙ軸方向、感知器本体
Ｂ５から反射鏡Ｍ２へ向う方向をｘ軸とする３次元直交
座標において、光源出力光１１の偏光ベクトルＥ１１
は、ｘ軸とｚ軸とを含む平面に対して平行であるとし、
かつ、光源監視用受光器ＳＥ３と、偏光ビームスプリッ
タＰＢＳ２と、異常反射検出用受光器ＳＥ５とを結ぶ直
線に対して、０度を越え、４５度以下の角度で傾けて設
置され、透過光１４を偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に
入射させる。

【００６０】偏光ビームスプリッタＰＢＳ２は、上記３
次元直交座標において、光源出力光１１の入射面と透過
光１４の射出面とが、ｙ軸と直交するように設けられ、
しかも反射光１３の進行方向を、ｘ軸とｚ軸とに対し
て、４５度傾けて設置されている。

【００６１】偏光ビームスプリッタＰＢＳ２は、光源１
０から出射された光源出力光１１をｐ波Ｅ１１ｐとｑ波
Ｅ１１ｑとに分解し、ｑ波をそのまま通過させ、ｐ波を
反射させるものである。すなわち、図６、図７中、光源
出力光１１の偏光ベクトルＥ１１を、ｑ波Ｅ１１ｑと、
ｐ波Ｅ１１ｐとに分解するものであり、ｐ波Ｅ１１ｐを
反射させ、光源監視用受光器ＳＥ３に向け、ｑ波Ｅ１１
ｑを反射せずにそのまま透過させ、４５度回転子９０に
導くものである。

【００６２】また、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２は、
４５度回転子９０から入射する光４６のｐ波Ｅ４６を反
射させ、この反射されたｐ波Ｅ４６を異常反射検出用受
光器ＳＥ５に向けるものである。

【００６３】４５度回転子９０は、偏光を一定方向に４
５度回転させるものである。演算部７１は、異常反射検
出用受光器ＳＥ５の出力値が、予め設定された閾値以上
になったときに、異常警報を出力し、この異常警報を火
災受信機ＲＥに送出するものである。

【００６４】なお、光源監視用受光器ＳＥ３は、光源監
視用受光器ＳＥ１と同様のものであり、煙検出用受光器
ＳＥ４は、煙検出用受光器ＳＥ２と同様のものであり、
また、偏光ビームスプリッタＰＢＳ３は、偏光ビームス
プリッタＰＢＳ１と同様のものである。

【００６５】次に、減光式煙感知器１０５の煙検出動作
について説明する。

【００６６】まず、感知器本体Ｂ５から射出される光２
６と、光２６が反射鏡Ｍ２によって反射されて感知器本
体Ｂ５に入射する光３５の進行方向とを一致させる。感
知器本体Ｂ５から射出される光２６は、偏光ビームスプ
リッタＰＢＳ３で反射され、ビームエクスパンダ６０を
通過し、反射鏡Ｍ２に向う光であり、感知器本体Ｂ５に
入射する光３５は、反射鏡Ｍ２で反射され、１／４波長
板５１とビームエクスパンダ６０とを通過し、偏光ビー
ムスプリッタＰＢＳ３に向う光である。

【００６７】ここで、感知器本体Ｂ５から射出される光
２６の進行方向がｘ軸であり、このｘ軸と直交する平面
内に、３次元直交座標のｙ軸、ｚ軸が設定されており、
図６において、紙背から紙面に向う方向にｙ軸が設けら
れ、図６の紙面の下から上に向う方向にｚ軸が設けら
れ、すなわち図６の紙面右から左へ向う方向にｘ軸が設
けられている。

【００６８】光源出力光１１は、偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳ２によって、ｐ波Ｅ１１ｐとｑ波Ｅ１１ｐとに分
解される。つまり、光源出力光１１の偏光ベクトルＥ１
１のｐ波成分Ｅ１１ｐは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ
２で反射し、その反射光１３は光源監視用受光器ＳＥ３
に入射される。一方、光源出力光１１の偏光ベクトルＥ
１１のｑ波成分Ｅ１１ｑは、偏光ビームスプリッタＰＢ
Ｓ２をそのまま通過し、この通過光１４は、４５度回転
子９０に向かう。なお、光源監視用受光器ＳＥ３の受光
出力値は、光源出力光１１の強さに比例する。

【００６９】４５度回転子９０に入射した光１４は、進
行方向を中心として一定の方向に４５度旋光、すなわち
偏光方向を４５度回転され、その偏光方向がｚ軸方向の
光１５になる。ここで、光１１の偏光ベクトルＥ１１の
ｑ波成分Ｅ１１ｑに４５度旋光した方向が上記ｚ軸方向
になるように、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２と光源１
０とを配置しておく。偏光ビームスプリッタＰＢＳ３へ
向かい、この偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で全反射さ
れ、ビームエクスパンダ６０に向かう。

【００７０】ビームエクスパンダ６０でビーム径が拡げ
られた出射光２６は、偏光がｚ軸方向の直線偏光であ
り、監視空間に向けて出射され、１／４波長板５１を経
由し、反射鏡Ｍ２に向かう。

【００７１】１／４波長板５１は、反射鏡Ｍ２の近傍に
配置され、または、反射鏡Ｍ２に隣接して配置され、感
知器本体Ｂ５からの出射光２６は、１／４波長板５１の
光学軸に対して４５度の偏光角度で１／４波長板５１に
入射し、１／４波長板５１の光学軸方向の偏光成分に１
／４波長の位相差が与えられ、円偏光２７になり、反射
鏡Ｍ２で反射される。この反射光３４は、円偏光である
が、入射光２７とは進行方向に対して互いに逆回転にな
る。したがって、反射光３４は、１／４波長板５１を通
過すると、ｚ軸と直交する直線偏光３５になり、ビーム
エクスパンダ６０に逆行し、ビーム径が狭められた後
に、偏光ビームスプリッタＰＢＳ３をそのまま通過し、
その透過光３７は煙検出用受光器ＳＥ４に入射される。

【００７２】ここで、光源監視用受光器ＳＥ３の出力信
号の値は、光源出力光１１の強さに比例し、煙検出用受
光器ＳＥ４の出力値は、監視空間に向けて出射され、煙
によって減衰して戻ったものである。したがって、演算
部７１が、光源監視用受光器ＳＥ３の出力信号によって
煙検出用受光器ＳＥ４の出力信号を正規化する処理を実
行すれば、光源１０による出力光量の変動の影響を排除
し、煙による減光を検出することができる。

【００７３】次に、図７に基づいて、感知器本体Ｂ５と
１／４波長板５１との間に障害物ＲＤが進入した場合の
動作について説明する。

【００７４】まず、感知器本体Ｂ５から射出した光２６
が、障害物ＲＤで吸光された場合、または障害物ＲＤで
反射して感知器本体Ｂ５に戻らない場合、煙検出用受光
器ＳＥ４の出力信号の値が著しく低下するので、煙によ
る減光と同様な警報を発することができ、障害物ＲＤ背
後の煙を検出できない状況を阻止するように管理するこ
とができる。また、火災時の煙による煙検出用受光器Ｓ
Ｅ４の出力信号の値の低下は徐々に変化することに対
し、障害物ＲＤによる煙検出用受光器ＳＥ４の出力信号
の値の低下は急激に変化するので、感知器本体Ｂ５と１
／４波長板５１との間に障害物が進入したと判断するこ
とができる。煙検出用受光器ＳＥ４の出力の値の低下を
演算部７１で監視し、その出力低下率が予め設定した閾
値以上になったときに、演算部７１が異常警報信号を出
力し、この異常警報信号を火災受信機ＲＥに送出する。
なお、煙検出用受光器ＳＥ４の出力信号の値の急激な低
下を、電子回路によって監視するようにしてもよい。

【００７５】火災受信機ＲＥが上記異常警報信号を受信
することによって、感知器本体Ｂ５と１／４波長板５１
との間の監視空間に障害物ＲＤが進入して光が戻ってこ
ないことを把握することができる。つまり、減光式煙感
知器１０５によれば、感知器本体Ｂ５と１／４波長板５
１との間に障害物ＲＤが進入して光が戻ってこない場合
に、異常警報を出力するので、障害物ＲＤの背後に煙が
発生してもその煙を感知できない状況にあることを、管
理者に知らせることができる。

【００７６】一方、障害物ＲＤが反射物であって、反射
した光が感知器本体Ｂ５に戻った場合、その入射光４３
は、感知器本体Ｂ５から射出した光２６と同じ偏光方向
の直線偏光である。したがって、この場合、その入射光
４３は、ビームエクスパンダ６０でビーム径を狭められ
た後に、偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射され、こ
の反射光４５は、ｚ軸方向の直線偏光になり、４５度回
転子９０に向かう。

【００７７】反射光４５は、４５度回転子９０によっ
て、一定方向に４５度旋光される。すなわち、その偏光
方向が進行方向を中心に一定方向に４５度回転され、光
源１０からの光１４の偏光方向と直交する偏光方向の直
線偏光４６になる。したがって、障害物ＲＤからの反射
光４６は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射され、
その反射光４７は異常反射検出用受光器ＳＥ５に入射さ
れる。この異常反射検出用受光器ＳＥ５の出力値を演算
部７１が監視し、異常反射検出用受光器ＳＥ５の出力値
が予め設定された閾値以上になったときに、演算部７１
が異常警報信号を出力し、この異常警報信号を火災受信
機ＲＥに送出する。なお、異常反射検出用受光器ＳＥ５
の出力信号の値の急激な増加を、電子回路によって監視
するようにしてもよい。

【００７８】火災受信機ＲＥが上記異常警報信号を受信
することによって、感知器本体Ｂ５と１／４波長板５１
との間の監視空間に反射性の障害物ＲＤが進入し、光が
戻ってきたことを把握することができる。つまり、減光
式煙感知器１０５によれば、本体Ｂ５と１／４波長板５
１との間に反射性障害物ＲＤが進入して光が戻ってきた
場合にも、異常警報を出力するので、反射性障害物ＲＤ
の背後に煙が発生してもその煙を感知できない状況にあ
ることを、管理者に知らせることができる。

【００７９】なお、上記各実施例において、１／４波長
板５０、５１として、偏光方向を４５度回転させる回転
子等、往復の偏光面が互いに直交する光学素子（往復偏
光面直交光学素子）を使用するようにしてもよい。ま
た、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ
３として、プリズム等の入射光の偏光成分によって進行
方向に差を与える光学素子等、他の偏光分解光学素子を
使用するようにしてもよい。

【００８０】さらに、上記各実施例において、到来方向
にのみ光を反射するコーナーキューブプリズム等を、上
記反射鏡Ｍ１、Ｍ２として使用すれば、感知器本体Ｂ１
〜Ｂ５を上記コーナーキューブプリズム等に向ける操作
を実行するだけで、光軸調整が完了する。

【００８１】

【発明の効果】請求項１、２に記載の発明によれば、反
射鏡で反射された光が、煙検出用受光素子に到達するま
での間で減衰することが少なく、また、反射鏡で反射さ
れた反射光が光源に照射されることによる悪影響をその
光源が受けることがないという効果を奏する。

【００８２】請求項３に記載の発明によれば、その監視
空間に反射性障害物が進入したときに、その反射性障害
物の存在を認識する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】本発明の第１の実施例である減光式煙感知器１
０１を示す構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例である減光式煙感知器１
０２を示す構成図である。

【図３】本発明の第３の実施例である減光式煙感知器１
０３を示す構成図である。

【図４】減光式煙感知器１０３において、障害物ＲＤが
監視空間に進入した場合を説明する図である。

【図５】本発明の第４の実施例である減光式煙感知器１
０４を示す構成図である。

【図６】本発明の第５の実施例である減光式煙感知器１
０５を示す構成図であり、障害物が監視空間に進入しな
い場合を示す図である。

【図７】減光式煙感知器１０５を示す構成図であり、障
害物が監視空間に進入している場合を示す図である。

【図８】従来の減光式分離型煙感知１００を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０１〜１０５…減光式煙感知器、Ｂ１〜Ｂ５…感知器本体、１０…光源、１１…光源出力光、２２、２６…感知器本体から射出される光、３０、３５…感知器本体に入射する光、４０、４３…障害物による反射光、５０、５１…１／４波長板、６０…ビームエクスパンダ、７０、７１…演算部、８０…差動増幅器、８１…基準電圧、８２…電流制御部、９０…４５度回転子、Ｍ１、Ｍ２…反射鏡、ＲＤ…障害物、ＳＥ１、ＳＥ３…光源監視用受光器、ＳＥ２、ＳＥ４…煙検出用受光器、ＳＥ５…異常反射検出用受光器、ＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ３…偏光ビームスプリッ
タ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０８Ｂ 17/103 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と煙検出用受光器とを具備する感知
器本体と、上記感知器本体の上記光源から放出された光
を上記感知器本体に向けて反射させる反射鏡とが設けら
れ、上記反射鏡で反射された光を上記感知器本体の上記
煙検出用受光器が受光し、上記感知器本体と上記反射鏡
との間に存在する煙によって減衰する上記煙検出用受光
器の受光量を測定することによって火災を感知する減光
式煙感知器において、上記光源から入射する光を、偏光方向が互いに直交する
２つの偏光成分に分解し、それぞれ異なる２つの進行方
向を与え、そのいずれか一方を上記反射鏡に向けて放出
させ、上記光源からの光が進行する経路に設置され、ま
た上記感知器本体内に設けられている偏光分解光学素子
と；素子固有の直交光学軸方向の入射光偏光成分にπ／
２の位相差を与え、上記偏光分解光学素子から上記反射
鏡へ向けて放出される光が進行する経路に設置され、ま
た上記感知器本体内に設けられ、往復の偏光面が互いに
直交する光学素子である往復偏光面直交光学素子と；を
有し、上記光源から上記偏光分解光学素子と上記往復偏
光面直交光学素子とを経て放出された光が進行する経路
に、上記反射鏡が設置され、上記反射鏡で反射した光
は、上記往復偏光面直交光学素子と上記偏光分解光学素
子とを経由し、その進行経路には、上記煙検出用受光器
が設置されていることを特徴とする減光式煙感知器。
【請求項２】請求項１において、上記往復偏光面直交光学素子は、上記感知器本体の外に
設けられていることを特徴とする減光式煙感知器。
【請求項３】請求項１において、上記往復偏光面直交光学素子が上記感知器本体の外に設
けられ、上記感知器本体と上記反射鏡との間に進入した
反射性障害物で反射した光のみを受光する異常反射検出
用受光器を有することを特徴とする減光式煙感知器。
【請求項４】請求項１〜請求項３において、上記光源からの光が照射される位置に、光源監視用受光
器が設けられていることを特徴とする減光式煙感知器。
【請求項５】請求項４において、上記光源監視用受光器を照射する光は、上記光源からの
光が上記偏光分解光学素子で分解され、放出された光の
一部の光であることを特徴とする減光式煙感知器。
【請求項６】請求項４または請求項５において、上記光源監視用受光器が受光した量に応じて、上記光源
の光量を制御する光量制御手段を有することを特徴とす
る減光式煙感知器。
【請求項７】請求項４または請求項５において、上記光源監視用受光器が受光した量で、上記煙検出用受
光器の受光量を正規化する演算手段を有することを特徴
とする減光式煙感知器。
【請求項８】請求項１〜請求項７のいずれか１項にお
いて、上記煙検出用受光器の受光量の単位時間当たりの低下量
が、予め設定された閾値以上であることを検出する手段
を有することを特徴とする減光式煙感知器。
【請求項９】請求項１〜請求項８のいずれか１項にお
いて、上記反射鏡がコーナーキューブ型プリズムであることを
特徴とする減光式煙感知器。