(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モニタ空間（１０１）内に粒子が存在するか否かを検出するように構成されたビーム検出器（１００）であって、
少なくとも第１および第２の波長域に複数の成分（４５０６，４５０４）を含む少なくとも１つのビームを生成するように構成された光源（４５００）と、
光源（４５００）に関連して配置されたセンサ（４５０８）であって、光源（４５００）からの少なくとも１つのビーム（４５０２）がモニタ空間（１０１）を通過した後にセンサで受光されるように配置されたセンサ（４５０８）と、
粒子が少なくとも１つのビーム（４５０２）に衝突することを、センサで受光された第１の波長域に対する第２の波長域の受光強度の相対的減少に少なくとも部分的に基づいて判断するように構成された処理手段とを備え、
光源（４５００）は、受信器（４５０８）に対する位置ずれが大きくなるにつれて、センサで受光される第２の波長域における成分（４５０４）の受光強度が減少する前に、センサで受光される第１の波長域における成分（４５０６）の受光強度が減少することに起因して生じる第１および第２の波長域の成分の受光強度の相対的変化を、粒子がモニタ空間で少なくとも１つのビームに衝突したことに起因して生じる第１の波長域に対する第２の波長域の受光強度の相対的減少とは区別できるように、光源により生成された少なくとも１つのビームが、少なくとも第１および第２の波長域における成分（４５０６，４５０４）に関し、異なる空間的強度プロファイルを有するように構成されることを特徴とするビーム検出器。
【請求項２】
第２の波長域における成分（４５０６）のビーム幅は、第１の波長域における成分（４５０４）のビーム幅より狭いことを特徴とする請求項１に記載のビーム検出器。
【請求項３】
第１の波長域における成分の波長は、第２の波長域における成分の波長より長いことを特徴とする請求項１または２に記載のビーム検出器。
【請求項４】
第１の波長域は、電磁スペクトルの赤外または赤色領域を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のビーム検出器。
【請求項５】
第２の波長域は、電磁スペクトルの青色、紫色、または紫外領域を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のビーム検出器。
【請求項６】
光源（４５００）は、複数の発光素子（４７４８，４７５０）を有し、各発光素子が第１および第２の波長域の一方における波長域の光を生成するように構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のビーム検出器。
【請求項７】
複数の発光素子（４７４８，４７５０）は、第１または第２の波長域のいずれか一方の波長域に対応する発光素子と、その周囲を包囲するように配置された他方の波長域に対応する１つまたはそれ以上の発光素子とを含むことを特徴とする請求項６に記載のビーム検出器。
【請求項８】
複数の発光素子（４９５８，４９６０）は、半導体ダイであることを特徴とする請求項６または７に記載のビーム検出器。
【請求項９】
光源（４５００）は、共通の発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ（４７４０，４９５５）内に複数の半導体ダイ（４７４８，４７５０，４９５８，４９６０）を有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１に記載のビーム検出器。
【請求項１０】
複数の半導体ダイ（４９５８，４９６０）が格子模様に配置されたことを特徴とする請求項８または９に記載のビーム検出器。
【請求項１１】
１つの赤外ＬＥＤダイ（４９６０）と、その周囲を包囲するように配置された４つの紫外ＬＥＤダイ（４９５８）とを有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１に記載のビーム検出器。
【請求項１２】
光源（４５００）は、少なくとも１つの発光素子から生成された光をモニタするために配設された光検知素子（４７５２，４９５２）を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載のビーム検出器。
【請求項１３】
光検知素子（４７５２，４９５２）はフォトダイオードであり、
光源は複数の発光素子（４７４８，４７５０，４９５８，４９６０）を有し、
発光素子（４７４８，４７５０，４９５８，４９６０）およびフォトダイオード（４７５２，４９５２）は、共通の発光ダイオードパッケージ（４７４０，４９５５）内に集積れることを特徴とする請求項１２に記載のビーム検出器。
【請求項１４】
複数の光源（４０６Ａ，４０６Ｂ，・・・４０６Ｈ）のそれぞれからの少なくとも１つのビームがモニタ空間（４０４Ａ）を横断した後に、センサ（４０４Ａ）で受光されるように、複数の光源（４０６Ａ，４０６Ｂ，・・・４０６Ｈ）がセンサ（４０４Ａ）に対して配置されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１に記載のビーム検出器。
【請求項１５】
センサは、視野内の複数のポイント（２０２）における光強度を記録し、送信できるカメラまたはその他の光センサアレイ（２００）であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１に記載のビーム検出器。
【請求項１６】
ビーム検出器はカメラを有し、
カメラは光センサアレイを有することを特徴とする請求項１５に記載のビーム検出器。
【請求項１７】
ビーム検出器（１００）は煙を検知するように構成され、
モニタ空間（１０１）は部屋であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１に記載のビーム検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子検出器の態様に関する。一例として、煙の検出に適したビーム検出器に関連する実施形態について説明する。一態様では、本発明は、より一般には、電池駆動式装置に関するが、ビーム検出器に関連する例示的な実施形態について説明する。
【背景技術】
【０００２】
空気中の粒子を検出するさまざまな方法が知られている。１つの方法は、モニタ対象の領域を横切ってビームを発射することと、ビームの減衰を測定することとを含む。このような検出器は、一般に「遮り検出器（または掩蔽検出器（obscuration detector））」として知られ、または単に「ビーム検出器」として知られている。
【０００３】
いくつかのビーム検出器は離れた反射体を伴って併置された送信器と受信器とを使用し、他のビーム検出器は、モニタすべきオープン空間の両側に配置された別体の送信器ユニットおよび受信器ユニットを用いる。
【０００４】
例示的な従来のビーム検出器を図１に示している。検出器１０はモニタ対象の領域１６の両側に設置された光源および検出器１２と、反射体１４とを含んでいる。光源および検出器１２からの入射光１８は、反射体１４に向かって発射される。反射体１４は入射光１８を反射光２０として光源および検出器１２の方へ反射する。粒子状物質がモニタ対象の領域１６に入ると、粒子状物質は入射光１８と反射光２０とを減衰させ、光源および検出器１２における受光量を減少させることになる。他のビーム検出器は光源と検出器とを分離して、反射体を省略し、光源からモニタ対象の領域１６を横切って検出器に直接的にビームを照射する。また、他の配置構成も可能である。
【０００５】
ビーム検出器で使用される煙検出機構は妥当なものであるが、ビーム検出器は一般的に多くの問題をかかえている。
【０００６】
第一に、ビーム検出器は、他の粒子状物質、すなわちほこりなどの異物がモニタ対象の領域に入ってビームを遮ると、１型のエラー（誤検出）を検出することがある。ビーム検出器は、例えば、煙などの検出すべき粒子に起因する遮り（光減衰、obscuration）と、ビーム光路内に飛び込んだ虫などの無関係の異物の有無に由来する遮りとを通常区別することができない。
【０００７】
第二に、ビーム検出器は設置時に慎重な位置合わせを必要とする場合がある。このような位置合わせは、粒子が存在しない通常の条件で、送信されるビームの大部分を捕捉して、遮りに対する感度を最大にするように光がセンサに入ることを確保することを目的とする。この較正は時間がかかるため、実行に費用がかさむ可能性がある。さらに、例えば、ビーム検出器が取り付けてある構造物が若干移動することにより物理的環境が変動する毎に、位置合わせの調整を行う必要があり得る。場合によっては、検出器に入射する光強度が急速に減少するときには、この位置ずれはまた誤警報を引き起こす可能性もある。
【０００８】
発明者は、エックストラリス・テクノロジーズ・リミテッドの名義人とする２００８年６月１０日付けで出願したオーストラリア仮特許出願第２００８９０２９０９号、および国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ２００９／０００７２７号において、これらの欠点のいくつかに対処するシステムを提案した。それらの特許出願の中で説明され、本明細書の図２として再現された例示的な実施形態は、光源３２と、受信器３４と、ターゲット３６とを有し、これらはモニタ対象の領域３８内の粒子を検出するために協働して作動するものである。例えば、コーナキューブなどのターゲット３６は入射光４０を反射して、反射光３２を受信器３４に戻す。好ましい実施形態では、受信器３４は、例えば、１つ以上のＣＣＤ（電荷結合素子）画像センサ、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）画像センサ、またはその装置の視界を横切る複数の点における光強度を記録して報告できるあらゆる任意の装置などの、光センサアレイを有するビデオカメラまたは他の受信器であることが好ましい。
【０００９】
この光学系において、受信器３４はその視界４０内のすべての光を受信して、視界４０の画像を形成するように結像光学系を含んでおり、受信器３４の画像センサ上にターゲット３６を含んでいる。受信器３４は、その視界内の光の強度を、視界全体の一連の場所での画像強度を表すデータの形で記録する。このデータの一部は、反射光４２に少なくとも部分的に対応するであろう。マイクロコントローラ５４は画像データを分析して、データのどの部分が反射光４２に最も対応しているかを判断する。受信器３４が広い視界を有しており、この視界の中の広範囲のポイントで独立して光を測定する能力を有しているため、ターゲット３６または受信器３４に対して光源３２を慎重に位置合わせする必要はない。その理由は、位置ずれの影響は単に視界の中の異なる画素に対応するデータの異なる部分を使用して反射光４２を測定することになるということだけであるためである。したがって、受信器の視界がターゲット３６を含んでいれば、画像の中の１つ以上の関心領域は反射光４２に対する測定値を含んでいるであろう。
【００１０】
煙または他の粒子状物質がモニタ対象の領域３８に入ると、それは入射光４０または反射光４２を遮ったり、または散乱させたりする。この遮りまたは散乱は、マイクロコントローラにより判断される撮像領域内で測定された受信された反射光４２の強度の低下として検出されるであろう。
【００１１】
反射光４２を含めるために、マイクロコントローラにより選択された領域から外れた画素は、これらの画素により受信される光が反射光４２に対応していないという理由で、無視できる。
【００１２】
時間の経過とともに、建物が動いたり、または他の要因がシステムの配置を変化させたりするため、ターゲット３６は依然として受信器３４の視界内にあっても、ターゲット３６の画像は受信器３４の画像検出器上の異なる点に現れるようになる。この動きに対処するために、マイクロコントローラは長期にわたって光センサを横切ってターゲット３６の画像を追跡するように構成でき、長期にわたって正しい画像領域上で煙検出を実行できるようにしている。
【００１３】
それらの特許出願に記載のいくつかの実施形態では、２つの実質的に同一直線上の経路に沿って対応する光源（または共通の光源）により放射される、例えば、赤外線（ＩＲ）波長と紫外線（ＵＶ）波長となどの２つの（２つ以上の）波長λ１とλ２とでターゲット３６を照らす。
【００１４】
波長は、煙の粒子などの検出すべき粒子の有無により異なる動作を示すように選択される。このようにして、波長の異なる２つの（またはそれ以上の）受光強度の相対的変化を用いて、ビームの減衰原因を特定することができる。
【００１５】
さらに、本出願人の先行する出願は、同時に複数のターゲットをモニタできる実施形態を示す。本明細書の図３に示すこの実施形態によれば、検出器５０は、モニタ対象の領域５８内の煙を検出するために協働して作動する光源５２と、受信器５４と、第１のターゲット５６と、第２のターゲット５７とを含んでいる。ターゲット５６は入射光６２を反射して、反射光６４が受信器５４に戻る。ターゲット５７は入射光６５を反射して、反射光６７が受信器５４に戻る。先の実施形態と同様に、受信器５４はマイクロコントローラ７４に画像データを伝達する。マイクロコントローラ７４はデータを分析して、反射光６４と反射光６７とのそれぞれに関連してデータのどの部分が最も強く情報を含んでいるかを判断する。この判断プロセスの最後には、マイクロコントローラ７４は、それぞれの個別の画素または画素の各群に対応する、画像センサから読み取られた、反射光６４と反射光６７とのそれぞれの強度を測定するために最も信頼して使用できるデータの選択された２つの部分を有するであろう。このようにして、システム５０は、１つの付加的ターゲットまたは光源だけの追加により、２つのビーム検出器の機能を実行できる。
【００１６】
このようなシステムを用いて、本発明者はビーム検出システムにおける高感度の必要性と動作の広い角度範囲の必要性との一見矛盾する要件に対処する粒子検出システムを以前に提案した。しかしながら、これらの制約条件と、送信器として使用できる光源の強度の制約条件とは、これらの点に関して粒子検出システムをさらに改善する必要性がある可能性を意味している。
【００１７】
ビーム検出器では、送信される光の強度に制限がある可能性がある。例えば、予算の検討がある可能性があり、製品に比較的低出力の発光体を選択しなければならないということを意味する。さらに、場合によって、特に送信器ユニットが電池により電源を供給される場合には、制限された電源を利用できることもある。また、送信器からの可視光の潜在的な有害効果のように、目の安全性も、光源の送信電力を制限する要因である。これらの理由のいずれかにより、ビーム検出器に比較的低い送信信号電力を使用する可能性がある。その結果、システムのＳＮ比が損なわれる可能性がある。
【００１８】
放出電力をできる限り低く保持しながら満足に作動するためには、送信器の極放射パターンと受信器の視野角とをできる限り狭く保持することが感度にとって有利である。しかしながら、設置と位置合わせとのためには、同角度をできる限り広く保持することが有利である。したがって、システムのこれらの一見矛盾する要件に対応することが、問題を提示する可能性がある。
【００１９】
このようなシステムで生じる可能性があるさらなる問題は、反射面が送信器と受信器の間に１つ以上の予期せぬ光路を提供する可能性があり、その結果、反射面が直接光路の認識を妨げたり、もしくは制御されない予期せぬ寄与を受信信号に対して引き起こしたりすることのどちらか、または両方を生じる可能性があることである。この効果は、温度もしくは建物風荷重による運動、または反射寄与を時間とともに変化させる人々もしくは車両の運動のような任意の変化を反射面が受けるとき、悪化する。
【００２０】
ビーム検出器構成部品が実質的に平坦な天井の直下に取り付けられる場合が多いため、この種の好ましくない反射は一般的である可能性がある。このような問題を引き起こすには、反射面の仕上げは、明らかに反射しやすかったり、または鏡のようであったりする必要はないことと、一般的な無光沢塗面でさえ、表面付近に取り付けられた長スパンを有するビーム検出器で通常起こるであろう、狭い入射角での比較的強い鏡面反射を提供する可能性があることと、に発明者は気付いている。鏡面仕上げまたは光沢仕上げは極端な例であるが、明らかにザラザラの表面でさえも、これらの問題を引き起こすのに十分な鏡面反射を与える可能性がある。
【００２１】
また、隣接する側壁、特にガラス張りの側壁は、ブラインドまたは開放できる窓をいろいろな時に使用する可能性があるという付加的な複雑さをともなう類似の問題を引き起こす可能性がある。しかしながら、この問題は一般的に生じることはなく、その理由は、ビームを側壁に極めて接近して誘導するよう要求されることはまれであるためである。
【００２２】
この理由と他の理由とから、ビーム検出器は設置時に慎重な位置合わせを通常必要とする。このような位置合わせは、粒子が存在しない通常の条件で、送信されるビームの大部分を捕捉して、遮りに対する感度を最大にするように光がセンサに入ることを確保することを目指す。この較正は時間がかかるため、実行に費用がかさむ可能性がある。さらに、物理的環境は、例えば、ビーム検出器が取り付けてある構造の微小運動などにより変化するため、この較正は繰り返す必要があるかもしれない。場合によって、検出器上の入射光強度が急速に減少するときには、この位置ずれはまた誤警報を引き起こす可能性もある。
【００２３】
ビーム検出器は通常側壁または同様の平面に取り付けられているため、ラインオブサイト型アラインメント装置を使用するために検出器の後ろに回ることは一般的にはできない。また、検出器は高い位置と、人が近づきにくい場所とに通常取り付けられているため、正確な位置合わせを実現する問題と、位置ずれに起因する困難が悪化される。
【００２４】
図１と関連して検討するように、いくつかのビーム検出器は遠く離れた反射体を有する併置された送信器と受信器とを使用する。他の配置は、図９に示すように、受信器１１０４から遠く離れている光源１１０２を使用する。分離した送信器１１０２は費用のかかる配線の要件を回避するために電池駆動式であってもよい。さらに、火災警報ループから電源を供給される実施形態では、検出器ユニット１１０４（または図１の組み合わされた光源および検出器１０２）は、有線ループ供給の指定容量限度を超える高電力消費期間用の予備品として機能する電池もまた使用してもよい。
【００２５】
所要の耐用年数を達成するために、および安全要求事項に適合するために、出荷時または長期保管中には電池駆動式ユニットの電源を入れないことが好ましい。
【００２６】
従来、電池駆動式機器は、手動スイッチを用いて、または絶縁分離器を取り外すことにより、または機器に電池を挿入することにより、起動する場合が多い。これらの方法が、特にビーム検出システムの場合に、いくつかの欠点を有することを発明者は確認している。電池駆動式機器の電源を入れるための従来のシステムは自動ではなく、その結果、ビーム検出システムを設置するときに見落とされる可能性がある。ビーム検出システムでは、光源１０２、２０２に使用される波長は、多くの場合、人の目に見えない。これが、設置時に光源１０２、２０２が動作中であることを確認することを困難にしている。さらに、ビーム検出システムは、かなりの高所に設置される場合が多く、システム構成部品に近づくには足場または移動クレーンを必要とする。結果として、うっかり非稼働状態のまま残されたユニットに近づいて正しく設定し直すには多大な時間と費用がかかる。
【００２７】
また、電池駆動式ユニットを作動させる従来技術のいくつかは、ユニットの本体容器の貫通を引き起こす配置をビーム検出システムは回避すべきであるという一般的要件の妨げとなる。送信器は、ほこりと湿気とが浸入しにくいように設計されることが多く、手動操作スイッチを使用すると、この隔離をより困難にし、隔離の実現に多額の費用がかかるようになる可能性がある。
【００２８】
ビーム検出器で生じる可能性があるさらなる問題は、それらのビーム検出器の露出している光学面が、長い間によごれで汚染される可能性があることである。これは受信信号を徐々に減少させる可能性があり、誤警報を引き起こす可能性を有する。観察窓上に耐汚染性被覆を使用することと、保護側板と、洗浄拭き取り機構と、などの、光学面上のよごれの蓄積を回避して取り除くための方法が知られており、閉回路テレビの安全監視利用の分野で特に一般的に使用されている。
【００２９】
また、エックストラリス・テクノロジーズ・リミテッドの名義のＰＣＴ／ＡＵ２００８／００１６９７に記載するように、フィルタを通した清浄な空気をバリアとして用いる方法、または窓汚染を防止するための静電的保護領域を用いる方法を含む、光学面上のよごれの蓄積を掃除したり、または回避したりするための他の機械的手段がある。このような方法は、別々に、または現在の発明の他の態様と組み合わせて、ビーム検出器に使用してもよいことが有利であり、このような方法はそれぞれ本発明の態様を構成してもよい。
【００３０】
図２および図３に関連して記載する二重波長システムでは、ビーム内の粒子を検出するのに示差測定法を使用するため、受信される光の絶対強度の変動が、ある程度許容されるが、波長間の相対的な変動は故障を引き起こしたり、または、なお悪いことに、誤警報を引き起こしたりする可能性があり、具体的には、ＩＲビームと比較してＵＶビームからの受信信号の相対的な減少は煙に間違えられる可能性がある。したがって、光学面上の汚染物質のいかなる波長選択的な蓄積も、問題となり得る。
【００３１】
昆虫または他の異物がシステムの光学部品の露出面上にときどき付着して、光学部品の視界を部分的にまたは完全に遮る可能性があることは、ビデオモニタの分野と、遠隔設置された光学装置（カメラなど）を有する類似の分野とにおいて問題である。また、類似の問題は、虫と他の異物とに露出されているビーム検出器のような粒子検出システムで生じる可能性がある。したがって、ビーム検出器のような粒子検出システムの構成部品を保護し、それによって、このような状況に起因する誤警報を回避したり、または最小限に抑えたりする必要性がある。
【００３２】
上述のように、本発明のいくつかの実施形態は、異なる波長域の光を放射するように構成された別個の発光体を送信器内に含んでいてもよい。発光体はＬＥＤであることが最も好ましい。時間とともにＬＥＤの出力の絶対強度もしくは比較強度のどちらかまたは両方が変化してもよい。二重波長システムでは、粒子を検出するためにシステムが使用する強度の相対的測定量が実質的に一定のままである限り、絶対強度の変動は、ある程度まで許容される可能性がある。しかしながら、２つの発光体の出力強度の相対的変動は、故障または誤警報を引き起こす可能性がある。これは、ＵＶのＬＥＤからの出力信号が赤外線のＬＥＤの出力と比較して減少する場合に特に当てはまる。
【００３３】
長さ約１５０ｍを超えるビームを使用することにより広い領域をモニタするために、または、例えば、たった３ｍのビーム長を必要とする比較的狭い空間内で、ビーム検出器を使用することが知られている。従来のビーム検出器システムでは、これらの２つの非常に異なる用途、すなわち、１５０ｍの距離間隔、または３ｍの距離間隔に対して同じ光源と受信器とを使用できる。これは、受信器のゲインを調節すること、または送信器と受信器の間の分離により送信器出力を下げることのいずれかにより可能となる。
【００３４】
しかしながら、上述の本出願人の以前の出願と、図３の実施例とは、各受信器に対して２つ以上の送信器を含む可能性があるビーム検出器を示している。このようなビーム検出器は、受信器から非常に異なる距離に取り付けられた複数の送信器を有することができるという、それ自身の特定の問題を提示する。例えば、図５７に示す種類の部屋について検討する。この部屋５７００は全体としてＬ字形をしており、Ｌ字形の外部頂点に取り付けられた受信器５７０２を有している。３つの送信器５７０４、５７０６、および５７０８が部屋５７００の周囲に配置されている。第１の送信器５７０４は、Ｌの一方の腕に沿って位置している。第２の送信器５７０６は、Ｌのもう一方の腕の端部の、第１の受信器５７０４から９０°の位置に位置している。第３の送信器５７０８は、受信器５７０２からＬ字形の頂点を横切って取り付けられている。当然のことながら、送信器５７０４、５７０６と、受信器５７０２の間の距離は、送信器５７０８と受信器５７０２の間の距離よりもはるかに長い。その結果、各送信器から受信される光のレベルは非常に異なるであろう。さらに、送信器５７０８は受信器に非常に近い可能性があるため、受信器の受光素子を飽和させる。
【００３５】
また、他の欠点は、例えば、ときどき生じる可能性があり、設置者がビーム検出器の信頼できる性能を利用して、製造者の仕様書を外れてシステムを設置する可能性がある。例えば、ビーム検出器は、送信器と受信器の間がかなり離れた状態で動作するよう意図されている場合が多いが、設置者はこの距離を延ばして、製造業者により推奨される、または規則により許される距離を超えてシステムを提供する可能性がある。場合によっては、粒子検出器の設置者が、受信器と一緒に提供されている光源に対する受信器の動作限界について知らない可能性がある。
【００３６】
このような状況では、設置された粒子検出器は設置当初は満足に動作するかもしれないが、設置後しばらくすると、正確に動作しなくなる可能性がある。これは、例えば、粒子検出器またはが、当初、設計限界近くではあるが、設計限界を超えて設置された場合に起こる可能性がある。時間の経過とともに、機器または環境に変化が生じる可能性があり、これらの変化がビーム内の粒子の存在以外の理由により受信信号強度を徐々に変化させる可能性がある。これらの変化は、例えば、構成部品の経年劣化、はなはだしい位置ずれ、または光学面の汚れなどに起因する可能性がある。システムが設計限界内で設置されていれば、このようなシステムドリフトは、通常、システムにより処理されるであろう。しかしながら、システムがこれらの限界を外れて設置されている場合には、性能の低下と、それに関連する故障状態の発生とが早期にまたは繰り返して起こる可能性がある。
【００３７】
さらに、固体を用いて煙の存在を模擬することにより、このようなビーム検出器を較正および／または試験できることが好ましい。このような試験は、ビーム検出器に対する標準化団体試験の要件である。例えば、「生物探知および火災警報システム。煙検出器。光線を用いるライン検出器」に対するヨーロッパＥＮ５４−１２規格など。
【００３８】
先行技術の試験方法では、ビーム検出器の試験は煙の影響を模擬するために、発射された光線を部分的に遮る光フィルタを使用する。使用されるフィルタは、ファイバのメッシュ、またはすべての可視波長と、可視波長近傍の波長とを反復可能な方法で実質的に同じ量だけ遮る色素取り込みプレートもしくは印刷された特徴を有するトランスペアレンシで通常構成されている。この種類のフィルタは上述した種類のビーム検出器とともに使用するには適していない可能性があることに本発明者は気づいた。
【００３９】
図１〜図３に記載のシステムの好ましい実施形態では、光源は複数の発光体を含むように構成され、各発光体は特定の波長域の光を生成するように構成されている。さらに、単色画像素子を使用してもよいようにするために、個々の光源は、それぞれ異なった時間に発光するようになされている。別個の発光体を使用することの直接の結果は、光源内の２つの発光体の間が多少離れており、その結果、光源と受信器の間に挟まれた空間を通る、非常に近接してはいるがわずかに異なるビーム経路上を光が移動することになる点である。これは、送信器上の昆虫のような小物体が一方の光路に及ぼす影響の方が、もう一方の光路に及ぼす影響よりも大きい可能性があり、したがって、受信器の示度に影響を及ぼす可能性があるというリスクをもたらす。これは誤警報または不必要な故障状態を誘発する可能性がある。
【００４０】
従来のビーム検出器は、設置時に慎重な位置合わせを必要とする。このような位置合わせは、粒子が存在しない通常の条件で、送信されるビームの大部分を捕捉して、遮りに対する感度を最大にするように光がセンサに入ることを確保することを目指す。この較正は時間がかかるため、実行に費用がかさむ可能性がある。さらに、物理的環境は、例えば、ビーム検出器が取り付けてある構造の微小運動などにより変化するため、この較正は繰り返す必要があるかもしれない。上述のように、発明者はエックストラリス・テクノロジーズ・リミテッドの名義で２００９年６月１０日に出願したＰＣＴ／ＡＵ２００８／００１６９７（当該出願の明細書は言及することにより全体として本明細書の一部となっている）で粒子検出器を以前に提案しており、この粒子検出器は、例えば、ビデオカメラ内にあるようなＣＣＤ（電荷結合素子）画像センサチップ、またはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）画像センサなどの光センサ素子のマトリクスを含む光センサを有する受信器、またはその受信器の視界を横切る複数の点における光強度を受信して報告できる他の受信器を含んでいる。受信器内の各センサ素子は、各センサ素子が受信する光の強度に関連する信号を生成する。信号はコントローラに送信され、このコントローラにおいて、受信された画像データに粒子検出アルゴリズムが適用される。単一センサ受信器と比較して、この粒子検出器内の受信器は、より広い視界にもかかわらず低雑音を有しており、この視界の中の広範囲の点で別々に光を測定する能力を有している。
【００４１】
各センサ素子は固有の雑音レベルを有しているため、システム全体のＳＮ比は単一センサ素子にターゲット（すなわち、ビーム像）を集束させることにより改善できる。しかしながら、これは最適の結果をもたらさない可能性がある。
【００４２】
例えば、ＣＣＤなどの上述した種類のセンサは、受信器に使用される画像処理アルゴリズムにより生成されるステアケーシング（staircasing  階段）として知られる現象の影響を受けやすい場合があり、このステアケーシングでは隣接する画素または隣接する画素の群が著しく異なる値を有している。また、センサの物理構造は、センサ素子間に、信号を生成しない非応答「ギャップ」を有している。これらの影響のせいで、煙検出器構成部品の位置合わせのいかなる変化も、測定される光強度レベルの大きなばらつきを潜在的に引き起こす可能性がある。
【００４３】
例えば、集束されたターゲットの小さなサイズのせいで、受信器または送信器の非常に微小な動きが、その上にターゲットを集束させた前の画素と比較して非常に異なる固有の雑音レベルまたは応答を有する完全に異なるセンサ素子にターゲットを移動させる可能性がある。また、ターゲットは、受信されるビームのすべてまたは重要な部分が、上述した「ギャップ」のうちの１つに入るような位置に該当する可能性がある。したがって、コントローラにより判断されるような、結果として生じる画像強度の変動により、コントローラが間違って煙を検出する可能性が潜在的にある。
【００４４】
この問題を部分的に改善するために、検出器は長期にわたって光センサを横切ってターゲットを追跡するように構成でき、長期にわたって正しいセンサからの信号上で煙検出を実行できるようにしている。しかしながら、画像強度を適切に判断するために、長期にわたって使用される異なる光センサの固有の特性を確かめることがコントローラに要求される。それを実行するには処理サイクルと電力となどのシステム資源が必要である。また、コントローラが常にこの判断を行うことができるとは限らない。
【００４５】
ビーム検出器において生じる可能性があるさらなる問題は、モニタ中の容積空間の中の周辺光からの干渉である。周辺光は、その容積空間を照らす日光または空間を照らすのに使用される人工照明のどちらからの可能性もある。したがって、ビーム検出器はこの光の影響をできるだけ少なくするための機構を必要とする。この問題は、ビーム検出器の光源が、その電力消費量をできるだけ少なくして、目に安全で、可視的な害を引き起こさないようにするために比較的低出力でなければならないという相反する要件により悪化する。単一波長の光を使用する先行技術のビーム検出器では、周辺光からの信号を減少させるためにフィルタを通常使用する。赤外線ビーム検出器の場合、このフィルタは一般に実質的にすべての可視光と紫外線とを取り除く低域フィルタである。しかしながら、本明細書に記載するように、これは多重波長システムには不適当である。
【００４６】
上述のシステムの好ましい実施形態では、粒子検出器は受信器において直接火災警報ループから電源を供給される。これは、電源を供給したり、または検出器と通信したりするための専用配線の必要性を取り除くという点で装置の設置コストを最小限に抑える。しかしながら、火災警報ループは、検出器のために非常に少量のＤＣ電力を通常提供するだけである。例えば、このような検出器に対しては約５０ｍＷの平均電力消費量が好ましい可能性がある。しかしながら、現在の技術では、ビデオキャプチャとビデオ処理との間に消費される電力は、ループから利用できる５０ｍＷを上回る可能性がある。この問題に対処するために、別個の電源を使用する可能性があるが、例えば、完全に承認され管理された電池バックアップ式電源と、固定した幹線接続とを要求するなど、防火設備に対する基準が煩わしいため、これには費用がかかる。
【００４７】
また、限られた電力の供給が送信器の光パワー出力を制限する。制限された光パワー出力は測定される信号のＳＮ比を制限する。システムのＳＮ比が極端に低下すると、システムは頻繁にまたは絶え間なく誤警報を経験する可能性がある。
【００４８】
いくつかのシステムでは、受信器において長時間の積分を使用したり、または時間を平均したりすることによりＳＮ比を改善できる。しかしながら、長い積分時間を使用する場合には、通常１０〜６０秒の間であるシステム応答時間を、より高いレベルまで上げなければならない。これは好ましくない。
【００４９】
煙検出にビーム検出器を使用することに加えて、例えば、ＣＯ２ガス検出または温度検出などの、さらなるまたは他の環境条件または危険を検出するための他のセンサ機構を使用することが好ましい場合が多い。検出器は有線または無線通信リンクを通常使用して、火災警報制御盤または同種のモニタシステムに警報または故障状態を信号で伝える。したがって、これらのリンクは警報システムに多大な費用と潜在的な信頼性問題とをもたらす場合が多い。
【００５０】
いくつかのシステムでは、本発明者は、少なくともいくつかの構成部品を電池で作動させることが有利である可能性があり、送信器を電池で作動させることが最も有利である可能性があると判断している。例示的構成部品については、２００８年６月２６日に出願した本出願人の同時係属特許出願第ＰＣＴ／ＡＵ２００９／０００７２７に記載しており、当該出願の内容は言及することによりすべての目的に対して本明細書の一部となっている。
【００５１】
しかしながら、粒子検出器の電池駆動式構成部品内で生じる可能性がある問題は、時間がたてば構成部品の電池が放電し、構成部品が最後には機能しなくなるであろうということである。このような故障は、装置を修理して再び作動させるための予定外の保守呼び出しを潜在的に要求するであろう。煙検出用途では、このような事態は、機器が生命安全の役割で使用され、故障を迅速に修理することが要求されることから特に問題となる。問題は予防保守を実行することにより改善できるが、これは結局のところ不要なサービスと、かなり多くの電池寿命が残っているユニットの交換とを実行するということになる可能性があり、したがって、費用がかかる上に材料の無駄である。
【００５２】
残念ながら、個々の電池性能と環境条件との変動は、定期的交換周期を簡単に計画することを不確かで潜在的に無駄なものにする。問題に対する１つの明らかな解決方法は、構成部品に電池状態の表示器を備え付けることであるが、しかしながら、これは費用を追加するという欠点を有しており、表示器自体が電力を消費し、電池寿命をさらに減少させる。さらに、この解決方法は構成部品上の表示器の定期的な直接点検を必要とし、ビーム検出器の場合、特に不便である可能性がある。
【００５３】
図３と関連して説明するようなビーム検出器、すなわち、対応する送信器と受信器との対により複数のビーム検出器が形成され、２つ以上のビームが空気の共通領域と交差するか、または貫通し、それらの交差部の点がモニタ中の領域の中のアドレスに写像できるほど互いに十分近接するようになっているビーム検出器では、サブシステムのうちのいずれか１つが、その他のサブシステムには影響を及ぼさない環境条件またはシステム問題の影響を受ける可能性があるという点で問題が生じる可能性がある。このような問題は、一般に、達成可能な感度の低減を強制したり、または好ましくない誤警報の割合を増加させたりする。
【００５４】
明細書内の任意の先行技術への言及は、この先行技術がオーストラリアまたは他の任意の管轄区域内の共通の一般知識の一部分を形成するという、またはこの先行技術が当業者により確かめられ、理解され、関連すると見なされると合理的に期待される可能性があるという、認識または任意の形の提案と解釈されることはなく、かつ解釈されるべきではない。
【発明の概要】
【００５５】
第１の態様では、本発明は、所定の特性を有する１つ以上の光線を照明領域全体に送信するように構成された送信器と、受信器の視界を有し、送信器により送信された光線を受信するように構成された受信器とを含むビーム検出器構成を提供し、
ビーム検出器は送信器の照明領域と受信器の視界との中に１つ以上の反射面を有する構造を含むモニタ対象の容積空間を保護するように設置され、
ビーム検出器は、受信器で受信された光線が１つ以上の所定の光特性を有するかどうかを判断するように構成されたプロセッサを含むものである。
【００５６】
１つ以上の特性を有している場合には、送信器からの光線を受信していると判断するようにプロセッサを構成できる。受信されたビームが１つ以上の特性を有していない場合には、送信器からの光線を受信していないとプロセッサは判断できる。あるいは、受信された光線が送信されたビームの反射であるとプロセッサは判断できる。
【００５７】
ビーム検出器構成は、送信器からの光線を受信していない、および／または反射されたビームを受信しているとプロセッサが判断する場合には、故障状態を信号で伝えるように構成された信号手段を含むことができる。
【００５８】
第２の態様では、本発明はビーム検出器の受信器により受信された光線が、直接送信されたビームまたは反射されたビームであるかどうかを判断するための方法を提供する。方法は、受信器でビームを受信することと、ビームの１つ以上の所定の特性を測定することと、所定の特性がビーム内に存在する程度に応じて、受信されたビームが、直接送信されたビームまたは反射されたビームであるかどうかを判断することとを含んでいる。受信されたビームの１つ以上の特性が送信されたビームの１つ以上の所定の特性と実質的に一致しない場合には、方法は受信されたビームが反射であると判断することを含むことができる。ビーム特性は、受信されたビーム内の２つ以上の波長成分の相対的強度、および／またはビームの受信された偏光特性を含むことができる。
【００５９】
さらなる態様では、本発明はビーム検出器用の受信器を提供し、受信器は複数の画像センサを含み、各画像センサは複数のセンサ素子を含み、前記画像センサは少なくとも部分的に重なり合った視界を有するようになされている。受信器は２つのセンサのそれぞれ上に画像を形成するように構成された光学配置をさらに含むことができる。受信器は、複数の画像センサのうちの２つ以上からの画像を分析して複数のセンサの視界の中の画像成分の角度位置を判断するための画像分析手段をさらに含むことができる。画像成分は、ビーム検出器の光源により送信された１つ以上のビームである可能性がある。
【００６０】
さらなる態様では、本発明はビーム検出器用の受信器を提供し、受信器は、
送信器からの光線を受信するための複数のセンサ素子を含む１つ以上のセンサと、
１つ以上のセンサから画像データを受信して処理するために１つ以上のセンサとデータ通信する処理手段と、
ビーム検出器の１つ以上の送信器から受信される予定の多くのビームを代表する入力を受信するように構成された入力手段とを含む。
【００６１】
入力手段は、１つ以上のスイッチ（例えば、ディップスイッチなど）、またはそれを介してプロセッサ手段にデータを提供してもよいシリアルポートなどのデータ入力インタフェースを提供することにより、または入力手段と関連するメモリを含むことができることが好ましい。
【００６２】
さらなる態様では、本発明は、モニタ中の領域を横切って前記光線を送信するように構成された１つ以上の光源と、モニタ中の容積空間の少なくとも一部分を横断した後に送信器からの光が受信器に到達するように送信器とモニタ中の容積空間とに対して配置された１つ以上の受信器とを含むビーム検出器を提供する。
【００６３】
本発明の特定の実施形態では、ビーム検出器システムは、照明領域と、光源と、ビーム検出器の光受信器の視界との中の表面からの反射が受信器に到達しないようにモニタ中の容積空間と、送信器および／または受信器と、に対して配置された１つ以上の遮光バッフルを含んでいてもよい。
【００６４】
ビーム検出器の好ましい実施形態では、光受信器は本明細書に記載の本発明の態様のうちの１つに基づいて作られている。
【００６５】
本発明の特定の実施形態では、ビーム検出器の送信器は、本発明の態様のいずれか１つの実施形態に基づいて作られている。
【００６６】
一態様では、本発明は、空間個別的なビームパターンの光を生成するように構成された１つ以上の光源を含むビーム検出器送信器用の送信器を提供する。空間的に区別可能なビームパターンは少なくとも１つの平面内で対称的ではないことが好ましい。空間的に区別可能なビームパターンは、区別可能な特性を有する個々の光線のパターンを含むことができる。特性は、互いに区別可能な波長特性、偏光特性、または変調特性であってもよい。また、他の特性を使用してもよい。例えば、好ましい形態では、この区別可能なパターンは区別可能な光線の対を含むことができる。送信器のいくつかの実施形態では単一光源を使用できる。この場合、受信器により形成されるビームの画像は、光源の形状が方向的に区別可能であるようになっている必要がある。例えば、光源の画像はＬ字形である可能性があり、光源の画像から上下と左右とを区別できるようになっている。
【００６７】
上述の種類の送信器を含むビーム検出器では、本発明は、さらなる態様において、受信器で受信されたビームが直接経路または反射経路を通って送信されているかどうかを判断する方法もまた提供し、方法は、
光源により送信されたビームが受信器で受信されるように光源と受信器とを配置するステップと、
光源の直接像と、表面から反射された光源の鏡像とが受信器において区別可能であるように、光源の照明領域と受信器の視界との中の隣接する表面に対して光源を正しい位置に置くステップとを含む。
【００６８】
この位置合わせのためのステップは、光源の直接像と反射された像とが対称的ではないように光源を位置合わせするステップを含んでいてもよい。
【００６９】
さらなる態様では、本発明はビーム検出器システム内の直接受信されたビームと反射されたビームとを区別する方法を提供し、方法は、粒子検出器により送信されたビームに対応している可能性がある２つの画像セグメントを含む画像を受信するステップと、
受信されたビームのそれぞれの輝度を判断するステップと、
受信されたビームのうちの輝度が最も高いビームは直接受信されたビームであると判断するステップとを含む。
【００７０】
本発明のさらなる態様では、複数の受信されたビームのうちのどのビームが光源から直接受信されているのかと、どのビームが表面からの反射により受信されているのかと、を判断する方法を提供し、方法は、
受信されたビームのうちのどのビームが、反射面から垂直方向に最も遠いビーム検出器の受信器の光センサのセンサ素子において受信されているのかを判断するステップと、
判断されたビーム像を直接ビーム像として指定するステップとを含む。
【００７１】
第１の態様では、
第１の偏光状態を有する光線を送信するように構成された光源と、
第２の偏光状態の光を受信して、受信した光レベルを出力するように構成された光受信器と、
受信した光レベルを分析して、警報および／または故障論理を適用するように構成され、所定の故障状態が存在しているとき動作を開始するように構成されたコントローラとを含むビーム検出器を提供する。
【００７２】
一実施形態では、第１および第２の偏光状態は平行である。
【００７３】
他の実施形態では、第１および第２の偏光状態は互いにずれている。それらは直交していてもよい。
【００７４】
ビーム検出器は、第３の偏光状態を有する第２の光線を送信するように構成された光源を含むことができる。第１および第３の偏光状態は異なっていることが好ましい。それらは直交していることが最も好ましい。第１および第２の光源は共通光源である可能性がある。第３および第２の偏光状態は同じである可能性がある。
【００７５】
また、ビーム検出器は、第４の偏光状態の光を受信するように構成された光受信器を含んでいてもよい。
【００７６】
第２および第４の偏光状態は異なっていることが好ましい。それらは直交していることが最も好ましい。第４および第１の偏光状態は同じであってもよい。
【００７７】
光受信器または送信器の一方または両方は、偏光フィルタ、または複数の交換可能なフィルタを含むことができる。
【００７８】
ビーム検出器システムの構成部品は、
第１の空間分布の光を放射したり、または受信したりするように構成された少なくとも１つの電気光学部品と、
第１の空間分布を調整して第２の空間分布を形成するように電気光学部品に対して配置された光学サブシステムとを含み、
２本の非平行軸に沿った第１の空間分布の相対的な広がりが、同じ軸に沿った第２の空間分布の相対的な広がりとは異なっている。
【００７９】
軸は互いに直交していることが好ましい。一方は垂直軸ではなく、かつもう一方は水平軸ではないことが最も好ましい。
【００８０】
第２の空間分布は第１の空間分布と比較して垂直方向よりも水平方向に相対的に広いことが好ましい。
【００８１】
光学サブシステムは、アナモルフィックレンズまたは他の「ワイドスクリーン」光学システムを含むことができる。
【００８２】
電気光学部品は画像センサである可能性がある。電気光学部品は発光体、例えば、ＬＥＤ、レーザダイオードなどである可能性がある。
【００８３】
本発明のさらなる態様は、
光線を生成するための少なくとも発光体と、
１つの軸に沿った光線の角分散が他の軸に沿った光線の角分散よりも大きくなるように光線を形成するように構成された、光線の角分散を制御するための光学サブシステムとを含むビーム検出器用の光源を提供する。
【００８４】
ビーム形状は縦長よりも横に広いことが好ましい。ビームは５〜２５度の間の水平方向角分散を有するように形成できる。水平方向角分散は約１０〜１５度の間であることが最も好ましい。
【００８５】
鉛直分散は０〜１０度の間である可能性がある。鉛直分散は約３〜５度の間であることが最も好ましい。
【００８６】
さらに他の態様では、本発明は、センサ上の複数の位置で検知された光レベルを代表する出力を提供できる光センサと、
第１の形状を有する視界内で光を受け入れて、第２の異なる形状の画像内で光を光センサ上に導くように構成された光学サブシステムとを含むビーム検出器用の受信器を提供する。
【００８７】
光学サブシステムはアナモルフィックレンズを含むことが好ましい。光学サブシステムの視界は他の方向に比べて一方向に広いことが好ましい。光学サブシステムの視界は縦長よりも横に広いことが好ましい。
【００８８】
光学サブシステムの視界は一方向の最大光受容角度と、他の方向の最大光受容角度とを用いて規定できる。
【００８９】
最大水平方向受容角度は９０度以下であることが好ましい。しかしながら、場合によっては、最大水平方向受容角度は９０度よりも大きい可能性がある。
【００９０】
最大垂直方向受容角度は１０度以下であることが好ましい。
【００９１】
本発明のさらなる態様は、大きく見ると、粒子検出装置の設定に関し、粒子検出装置に組み込まれて付属している視覚的位置合わせ装置はターゲットを配向され、設置時または位置合わせの調整が必要な時に装置を正確に位置合わせするために使用される。粒子検出器内の視覚的位置合わせ装置と光学素子とは、互いに対して固定した一定の位置合わせを有するであろう。視覚的位置合わせ装置は遠隔表面に向かって視覚的に観察可能な光線を発射する可視ビーム発生器を含んでいてもよく、または視覚的位置合わせ装置は遠隔表面の画像を受け取って、ディスプレイ画面上に表面の画像を表示するビデオカメラを含んでいてもよい。
【００９２】
本発明の一態様は、
１つ以上の光源および／または１つ以上の光受信器を含む光モジュールと、
光モジュールを支持部表面に取り付けるための取り付け手段と、
取り付け手段と光モジュールとの間に位置する咬合接続と、
１つまたは複数の光源および／または１つまたは複数の受信器をターゲットに対して位置合わせするのを支援するために光モジュールと一緒に動くように固定された視覚的位置合わせ装置とを含む煙検出器の構成部品を提供する。
【００９３】
必要に応じて視覚的位置合わせ装置は光モジュール内に１つ以上のソケットを含み、そのソケット内に位置合わせビーム発生器をはめ込むことができる。
【００９４】
咬合接続は、取り付け手段に対する光モジュールの向きを固定するための１つ以上の固定手段を含んでいてもよい。咬合接続は、比較的大きな傾斜の中心角により取り付け手段に対して光モジュールを傾けることを可能にできる玉継ぎ手を含んでいてもよく、固定手段は選択された向きでカップに対してボールを固定するように構成されている。固定手段はねじ部材を含んでいてもよく、このねじ部材はカップ内のねじ穴に係合し、ボールの表面に接触してボールとカップとを一緒に固定する。必要に応じてねじは視覚的位置合わせ装置を介して接近可能である。
【００９５】
本発明の他の構成では、
１つ以上の光源および／または１つ以上の光受信器を含む光モジュールと、
光モジュールを支持部表面に取り付けるための固定した取り付け手段と、
光モジュールと１つ以上の光源または光受信器との間に位置する咬合取り付け手段と、
１つまたは複数の光源および／または複数の受信器をターゲットに対して位置合わせするのを支援するために１つまたは複数の光源および／または１つまたは複数の受信器と一緒に動くように固定された視覚的位置合わせ装置とを含む煙検出器の構成部品を提供する。
【００９６】
必要に応じて視覚的位置合わせ装置は咬合取り付け手段内に１つ以上のソケットを含み、そのソケット内に位置合わせビーム発生器をはめ込むことができる。
【００９７】
咬合接続は、咬合取り付け手段に対する光モジュールの向きを固定するための１つ以上の固定手段を含んでいてもよい。咬合接続は、比較的大きな傾斜の中心角により取り付け手段に対して光モジュールを傾けることを可能にできる玉継ぎ手を含んでいてもよく、固定手段は選択された向きでカップに対してボールを固定するように構成されている。固定手段はねじ部材を含んでいてもよく、このねじ部材はカップ内のねじ穴に係合し、ボールの表面に接触してボールとカップとを一緒に固定する。必要に応じてねじは視覚的位置合わせ装置を介して接近可能である。あるいは、回転可能な取り付け台を使用できる。
【００９８】
視覚的位置合わせ装置は、ビーム位置合わせ手段内で滑りばめとなるような寸法となされた円筒状管または円筒シャフトに内蔵された、またはそれらの上に取り付けられたレーザを含んでいてもよい。必要に応じてレーザは咬合接続を固定するためのツールの一部分を形成する。レーザは視覚的識別を助けるために点滅してもよい。
【００９９】
あるいは、視覚的位置合わせ装置はハウジングと一緒に動くように取り付けられ、ターゲットの画像を生成できるビデオカメラを含んでいてもよい。画像は照準手段を含んでおり、この照準手段はターゲットに位置合わせするときに、光学部品が操作的に位置合わせされていることを示すであろう。ハウジングはビデオカメラ取り付け台を含んでいてもよく、このビデオカメラ取り付け台は、カメラをそれに取り付けると、カメラが光源に対して既知の向きの方向に位置合わせされた視界を有するようにカメラをハウジングに位置合わせする。必要に応じて既知の向きは、光源から放射する光と軸方向に位置合わせされる。
【０１００】
部品とは、ビーム検出器のような粒子検出器用の、例えば、送信器、受信器、またはターゲットなどである可能性がある。
【０１０１】
本発明の他の態様は、
視覚的位置合わせ装置を含む、最初の向きの状態にある構成部品を、支持部表面に取り付けるステップと、
視覚的位置合わせ装置の出力を視覚的に観察することにより構成部品の向きを判断するステップと、
構成部品が選択された作動する向きになるまで視覚的位置合わせ装置をモニタすることにより構成部品の向きを調節するステップと、
前記作動する向きに構成部品を固定するステップとを含む煙検出器の構成部品を位置合わせする方法を提供する。
【０１０２】
方法は、構成部品から視覚的位置合わせ装置を取り外すステップを含むことができる。
【０１０３】
構成部品の向きは、支持部表面から遠く離れた場所において視覚的位置合わせ装置から放射された位置合わせ光線の位置を観察すること、または視覚的位置合わせ装置のカメラにより生成された遠隔表面の画像を観察することのいずれかにより判断される可能性がある。
【０１０４】
本発明のさらなる態様は、
ハンドルを有するシャフトと、
ハンドルにより作動可能なねじ回しと、
ねじ回しに対して固定したまたは既知の向きにある視覚的位置合わせ装置と、シャフトとハンドルとを含む位置合わせツールを提供する。
【０１０５】
さらに、ケーシング内に位置するレーザを含む視覚的位置合わせ装置と、ケーシングを受け入れるように形作られた凹部をその中に有するハンドルと、を提供する。レーザは、通常、電源スイッチを備えた電池駆動式レーザであり、使用していないときにはレーザのスイッチを切ってもよいようになっている。シャフトは、ツールを使用する予定の装置の構成に応じて、まっすぐであってもよく、または軸の中にＬ形曲がりを有していてもよい。あるいは、視覚的位置合わせ装置はビデオカメラを含んでいてもよい。
【０１０６】
本発明の態様は、
視覚的位置合わせツールと係合して、視覚的位置合わせツールを粒子検出器構成部品に対して位置合わせするための係合手段と、
視覚的位置合わせツールと係合するとき、粒子検出器構成部品の位置合わせの目で見える目安を提供するための目視照準手段とを有する視覚的位置合わせツールを提供する。
【０１０７】
目視照準手段はカメラであってもよいが、しかし可視光を発射するための手段であることが好ましい。可視光はレーザポインタのように単純なビームであるか、または照準用の十字線のような、より複雑なパターンである可能性がある。可視光を発射するための手段は視覚的識別を助けるために点滅してもよい。目視照準手段は電池駆動式であることが好ましく、電源スイッチを含んでいてもよく、使用していないときには目視照準手段のスイッチを切ってもよいようになっている。
【０１０８】
係合手段は、粒子検出器構成部品の中の凹部の中に受け入れることができる細長い突起であることが好ましい。目視照準手段は係合手段と同軸上に位置合わせされることが好ましい。
【０１０９】
視覚的位置合わせツールは細長いハンドルとシャフトとを含むことが好ましく、シャフトはハンドルの端部から突出し、ハンドルと同軸上に位置合わせされ、シャフトの少なくとも一部分が係合手段を形成する。シャフトと凹部とは円筒状であってもよく、シャフトと凹部との間が滑りばめとなるような寸法となされてもよい。
【０１１０】
目視照準手段はハンドルのもう一方の端部に配置されることが好ましい。必要に応じて目視照準手段はハンドルから取り外すことができてもよい。
【０１１１】
視覚的位置合わせツールは粒子検出器構成部品の固定手段と係合してそれを作動させるためのねじ回しを含んでいてもよい。
【０１１２】
ねじ回しはハンドルから遠いシャフトの端部に形成され、固定手段を作動させるためにシャフトの軸のまわりに回転可能であることが好ましい。ねじ回しは、例えば、アレンキー（六角形）、プラスのネジ頭、または他の妥当な形状、例えば、三角形などであってもよい。ねじ回しは単一の相対的な回転方向の幾何学的配置においてのみ固定手段と係合するように成形されることが理想的であり、例えば、ねじ回しは、相補的な凹部内に受け入れることができる非等辺三角形の突起であり、視覚的位置合わせツールの回転方向の幾何学的配置が固定手段の状態を示すようにしてもよい。前記指示を支援するために目に見えるしるしをツール上に提供してもよい。
【０１１３】
また、この態様では、本発明は粒子検出器構成部品を提供し、
粒子検出器構成部品は取り付け部と、光モジュールと、固定手段とを含み、
取り付け部は取り付け表面に固定して取り付け可能であり、
光モジュールは、ターゲットに対して位置合わせするために取り付け部に対して咬合（接続）されており、前記位置合わせの目で見える目安を可能にするための手段を含み、
固定手段は選択された位置合わせで光モジュールを取り付け部に対して固定するために作動可能である。
【０１１４】
本明細書で使用するような用語「ターゲット」は、広く解釈されるよう意図され、受信器に光源光を反射するために遠く離れた場所に取り付けられた実際のターゲットを含んでいてもよい。しかしながら、遠隔表面からの反射光が受信器によりモニタされるとき、または構成部品を位置合わせしなければならない所望の点からの反射光が受信器によりモニタされるときでさえ、ターゲットは単にその遠隔表面を示す可能性もあり、例えば、受信器は光源に対するターゲットである可能性があり、またはその逆もまた同様である。
【０１１５】
目で見える目安を可能にするための手段は、カメラまたはレーザポインタのような電気光学装置を含む目視照準手段である可能性があるが、しかし目視照準手段を内蔵する視覚的位置合わせツールと協働するための係合機能であることが好ましい。
【０１１６】
光モジュールは係合機能を形成する細長い凹部を含むことが好ましい。凹部は少なくとも１つの開放端部を有しており、光モジュールが凹部と一直線になっているとき凹部の軸がターゲットの方へ突き出るように配置されることが好ましい。凹部は光モジュールの動作領域の限界に平行な方向に突き出てもよく、または光モジュールの空間的光学特性との他の何らかの既知の物理的関係において突き出てもよい。
【０１１７】
固定手段は視覚的位置合わせツールにより作動可能であることが好ましい。固定手段は、凹部の中に位置し、固定機構を作動させるために視覚的位置合わせツールのねじ回しと係合可能な従動部材を含むことが好ましい。従動部材は、選択された向きに向って凹部の軸のまわりに回転駆動され、固定手段により作動させるように構成されていることが好ましい。従動部材は単一の相対的な回転方向の幾何学的配置においてのみ視覚的位置合わせツールのねじ回しと係合するように成形されることが好ましく、例えば、ねじ回しは、従動部材内に形成される相補的な凹部内に受け入れることができる非等辺三角形の突起であり、視覚的位置合わせツールの回転方向の幾何学的配置が固定手段の状態を示すようにしてもよい。前記指示を支援するためにしるしを構成部品上に提供してもよい。
【０１１８】
光モジュールと取り付け部とのうちの一方、最も好ましくは光モジュールが、もう一方の部分の中に捕捉されて、前記咬合が光モジュールと取り付け部の間の球体滑りばめにより達成されることが好ましい。従動部材は光モジュールと取り付け部とのうちの一方の中のグラブネジであってもよく、光モジュールまたは取り付け部のうちのもう一方と係合するように回転可能であってもよい。しかし光モジュールはブレーキシューとカムとを含み、カムは従動部材により駆動され、摩擦または他の方法で取り付け部と係合するようにカムがブレーキシューを駆動し、それによって取り付け部に対して光モジュールを固定するようになされていることが好ましい。カムは従動部材に取り付けられてもよく、または従動部材と一体で形成されてもよい。ブレーキシューは引っ込められた非制動位置の方へ付勢されていてもよい。
【０１１９】
光モジュールは、レンズまたは鏡のような簡単な光学素子を含んでいてもよい。例えば、固定している電気光学素子の方へビームの方向を変えるように、または固定している電気光学素子からのビームの方向を変えるように位置合わせできる鏡。この場合、鏡と電気光学素子とはハウジング内に取り付けてあってもよい。
【０１２０】
光モジュールは、１つもしくは複数の発光素子または光受信器のような電気光学素子を含むことが好ましい。電気光学素子はカメラである可能性がある。
【０１２１】
前記固定手段を作動させるとき、粒子検出器構成部品は、電気光学素子の動作を可能にするために回路を電源に動作可能なように接続するように構成されていることが好ましい。この目的のために、スイッチが従動部材と関連していてもよい。例えば、従動部材は、それの軸から所定の半径に位置する点に磁石を支持してもよく、この磁石は、選択された向きに向かって従動部材を回転させるとき、リードスイッチに作用するようになされている。
【０１２２】
また、本発明のこの態様は、粒子検出器構成部品と視覚的位置合わせツールとの組み合わせと、粒子検出器構成部品を設置して位置合わせする方法と、を提供する。
【０１２３】
粒子検出器構成部品を位置合わせする方法を提供し、粒子検出器構成部品は光モジュールと、取り付け部と、固定手段とを含み、方法は、
向きの目で見える目安をターゲットと位置合わせするために取り付け部に対して光モジュールを咬合するステップを含んでいる。
【０１２４】
方法は、前記位置合わせにおいて光モジュールを固定するために固定手段を作動させるステップを含むことが好ましい。
【０１２５】
方法は、光モジュールの向きの前記目で見える目安を提供するために視覚的位置合わせツールを粒子検出器構成部品の光モジュールと係合させるステップと、
前記視覚的位置合わせツールを解放するステップとをさらに含むことが好ましい。
【０１２６】
前記作動は前記目で見える目安ツールを回転させることを含むことが好ましく、同時に、電気光学部品を電源に接続することが最も好ましい。
【０１２７】
粒子検出器構成部品を設置する方法は、
粒子検出器構成部品の取り付け部を取り付け表面に固定して取り付けるステップと、
上述の方法に基づいて粒子検出器構成部品を位置合わせするステップとを含む。
【０１２８】
好ましい形態では、光モジュールを固定して、電気光学部品を電源に接続するステップを含む。
【０１２９】
他の態様では、本発明は煙検出器構成部品を提供し、
煙検出器構成部品は取り付け部と、光モジュールと、固定手段と、作動手段とを含み、
取り付け部は取り付け表面に固定して取り付け可能であり、
光モジュールは電気光学素子を含み、ターゲットに対して位置合わせするために取り付け部に対して咬合されており、
固定手段は選択された位置合わせで光モジュールを取り付け部に対して固定するための設置者入力に呼応して作動可能であり、
作動手段は前記設置者入力に呼応して電気光学素子を電源に動作可能なように接続するように構成されている。
【０１３０】
さらなる態様では、本発明は、角度領域全体に光信号を少なくとも送信したり、または受信したりするように構成された電気光学部品と、光信号の方向を光学アセンブリに変えるように構成された光学アセンブリとを含む粒子検出器の構成部品を提供し、電気光学部品が光学アセンブリを介して光信号を受信したり、または送信したりするように、電気光学部品は互いに対して取り付けられており、構成部品により送信され、または受信される光信号の方向を変更できるようにするために、光学アセンブリの向きは電気光学部品に対して調整可能である。
【０１３１】
構成部品は、その中に電気光学部品と光学アセンブリとを取り付けるハウジングと、光信号が通り抜けてもよい開口部とを含むことが好ましい。
【０１３２】
取り付け手段は、ハウジングに対して回転可能に光学アセンブリを取り付けるように構成できる。取り付け手段は、ハウジング内の凹部との摩擦ばめであることが好ましい。取り付け手段は、光学アセンブリの回転を可能にする作動ツールにより係合できる係合手段を含むことが好ましい。係合手段は、本明細書で説明するように作動ツールと係合するように構成できる。
【０１３３】
光学アセンブリは、光信号を反射するための鏡を含むことができる。
【０１３４】
電気光学部品は、複数のセンサ素子を含む光センサである可能性がある。光センサは、一連の画像を取得するように構成されたカメラであることが好ましい。
【０１３５】
本発明の態様によれば、アクチュエータを有する第１のモジュールと、第１のモジュールに取り付けるように構成された第２のモジュールとを含む粒子検出器アセンブリを提供する。第２のモジュールは、ビーム検出システムで用いる電気光学システムと、電気光学システムに電力を提供するよう機能する電源とを含んでいる。また、第２のユニットはアクチュエータに応答するスイッチを含んでいる。第２のモジュールを第１のモジュールに取り付けると、アクチュエータはスイッチにより電源を電気光学システムに動作可能なように接続する。
【０１３６】
一態様では、アクチュエータは磁石であり、２つのモジュールを組み立てるときに、リードスイッチを使用して磁石の近さを検出する。
【０１３７】
広い概念では、光学面の汚れが実質的に同じ量だけ両方の波長に影響を及ぼす場合には、本発明の一態様がシステム性能を向上させる可能性がある。この態様では、実際の輝きが検出されないようにさせる可能性がある時定数よりもはるかに長くなるように選択した時定数、例えば、１週間などを用いて、両方の信号通信路の受信器全体の実効ゲインの増加により、受信信号の非常にゆるやかな低下を補正する。
【０１３８】
したがって、一態様では、本発明は、粒子検出システムにおいて受信される光レベルの長時間ドリフトを検出することと、ドリフトを補正するために検出回路のゲインを増加させることとを含んでいる。例えば、異なる波長などの、複数の照明を有するシステムでは、波長依存ゲイン増加を行うことができる。
【０１３９】
この概念は、煙汚染の結果として存在するような非常に小さい粒子で汚れが主に構成されているときに起こる可能性があるように、光学面の汚れが、より長い波長よりも、より短い波長に影響を及ぼす場合に、実際の輝きが検出されないようにさせる可能性がある時定数よりもはるかに長くなるように選択した時定数、例えば、１週間などを先と同様に再び用いて、各信号通信路の受信器全体の実効ゲインの増加により別々に、受信信号の非常にゆるやかな低下を個々に補正するように拡張できる。
【０１４０】
第１の態様では、本発明は粒子検出システムで用いる光源を提供し、光源は、第１の波長域の第１の光線と、第２の波長域の第２の光線と、第３の波長域の第３の光線と、を送信するように構成され、ここで、第１および第２の波長域は実質的に等しく、第３の波長域とは異なっている。
【０１４１】
第１および第２の波長域は、ＥＭスペクトルの紫外部内であってもよい。第３の波長は、ＥＭスペクトルの赤外部内であってもよい。
【０１４２】
第１の光線が光源から送信される場所は、第２の光線が光源から送信される場所と別であってもよい。この分離は約５０ｍｍであってもよい。
【０１４３】
光源は、第１および第２の光線を放射するための第１の発光体と、第３の光線を放射するための第２の発光体と、をさらに含んでいてもよい。この場合、光源は、第１の発光体から放射された光を第１および第２の光線に分割するためのビーム分割器をさらに含んでいてもよい。あるいは、光源は、第１の光線を放射するための第１の発光体と、第２の光線を放射するための第２の発光体と、第３の光線を放射するための第３の発光体と、を含んでいてもよい。第１、第２、および／または第３の発光体は発光ダイオードであってもよい。
【０１４４】
光源は、第１、第２、および第３の光線を反復連続して生成するように構成されたコントローラをさらに含んでいてもよい。反復連続は第１、第２、および／または第３の発光体の交互作動を含むことが好ましい。
【０１４５】
さらなる態様では、本発明は粒子検出システムで用いる光源を提供し、光源は、第１の光線を放射するための第１の発光体と、第２の光線を放射するための第２の発光体と、第１および第２の発光体からの光が光源から送信される送信領域を含む光学システムとを含み、光学システムは、異物による送信領域の阻害が結果的に第１および第２の光線の両方の実質的に同等な阻害をもたらすように配置されている。
【０１４６】
第１および第２の発光体は半導体ダイオードである可能性がある。第１および第２の発光体は、単一光学パッケージの中に内蔵された半導体ダイオードであることが好ましい。
【０１４７】
光学システムは、第１および第２の発光体からの第１および第２の光線を送信領域に誘導するための光誘導光学系をさらに含むことができる。
【０１４８】
光誘導光学系は、凸レンズと、フレネルレンズと、鏡とを含む群から選択してもよいが、これらに限らない。他の光学部品またはそれらの組み合わせを使用できる。
【０１４９】
送信領域は、光学システムの外部から接近可能な光学面の少なくとも一部分を形成することが好ましい。例えば、レンズの外表面、鏡、窓、ＬＥＤパッケージなどである。
【０１５０】
光学システムは、第１および第２の光線のどちらかまたは両方のビーム形状を変更するように構成されたビーム成形光学系をさらに含んでいてもよい。
【０１５１】
ビーム成形光学系は、光源から送信された約１０度のビーム広がりを有する光を提供してもよい。
【０１５２】
この場合、ビーム成形光学系は、第１および第２の光線のどちらかまたは両方のビーム形状を変更して、他の方向よりも１つの方向にさらに広がるように、例えば、垂直方向よりも水平方向にさらに広がるようにしてもよい。
【０１５３】
また、ビーム成形光学系は、第１および第２のビームを、互いに異なるビーム形状を有するように変更できる。ビーム成形光学系は、第２の光線よりも幅の広いビーム形状を有するように第１の光線を変更してもよい。
【０１５４】
ビーム成形光学系は、ビームの空間的強度を調節するように構成された１つ以上のビーム強度調節部品を含んでいてもよい。ビーム強度調節部品は、光学面被覆と、グランド・グラス・ディフューザと、エッチング加工されたガラスのディフューザとを含む群から選択してもよいが、これらに限らない。
【０１５５】
第１の発光体は紫外線ビームを放射してもよく、第２の発光体は赤外線ビームを放射してもよい。
【０１５６】
光誘導光学系とビーム成形光学系とは、組み合わせて単一光学素子にすることができ、または複数の光学素子を有する光学配置を含むことができる。光学素子は透過素子または反射素子である可能性がある。
【０１５７】
さらなる態様では、本発明は、上述の記述のうちのいずれか１つ以上で説明するような光源と、受信器とを含む粒子検出システムを提供する。
【０１５８】
離れた視点からの第１の見掛けの大きさを有する少なくとも１つの光線を生成するように構成された１つ以上の発光体と、少なくとも１つの光線を受信して少なくとも１つの光線を送信するようになされ、かつ離れた視点からの第１の見掛けの大きさよりも大きな第２の見掛けの大きさを送信された光線が有するようにさせるように構成された光学システムとを含む粒子検出器用の光源。
【０１５９】
光学システムは、ビームディフューザを含むことが好ましい。ディフューザは、専用光学部品（例えば、エッチング加工されたガラスの部品など）である可能性があり、または他の目的に使用される光学部品上の表面処理として形成される可能性がある。
【０１６０】
他の態様では、少なくとも２つの波長域の成分を有する少なくとも１つの光線を生成するように構成された１つ以上の発光体と、必要に応じて、１つ以上のビームが通過する光学システムとを含む粒子検出器用の光源を提供し、１つまたは複数の発光体およびまたは光学システムは、少なくとも２つの波長域のうちの１つの波長の光に、波長域のうちの他の波長の光と異なる空間的強度プロファイルを持たせるように構成されている。
【０１６１】
１つの波長域の光のビーム幅が、他の波長域の光のビーム幅よりも広いことが好ましい。より長い波長の波長域の光は、光のより短い波長の波長域よりも狭いビーム幅を有していることが好ましい。より長い波長域は、ＥＭスペクトルの赤外部または赤色部を含むことが好ましい。より短い波長域は、ＥＭスペクトルの青色部、紫色部、または紫外部内の光を含むことができる。
【０１６２】
さらに他の態様では、本発明は粒子ビーム検出器内で使用可能な発光体を提供し、発光体は、その中を通って光が放射される窓部を含むハウジングと、複数の波長域の光を生成するための手段と、ハウジングの中に配置され、かつ光を生成するための手段により放射された波長域のうちの少なくとも１つ以上の波長の光の一部分を受信するように構成された受光素子と、光を生成するための手段と、受光素子と、電気回路との間の電気的接続を可能にするための１つ以上の電気接点とを含んでいる。
【０１６３】
発光体は、対応する波長域の光を放射するように構成された複数の発光素子を含むことが好ましい。
【０１６４】
受光素子は、フォトダイオードまたは他の感光性回路素子である可能性がある。
【０１６５】
発光体素子はＬＥＤダイオードであることが最も好ましい。ハウジングの窓部は、放射された光線の形状を制御するように構成できることが好ましい。
【０１６６】
ハウジングはＬＥＤパッケージである可能性がある。
【０１６７】
一形態では、発光体は、波長域のうちの１つ以上の波長の光を放射するための複数の発光体を含んでいる。所定のビーム特性を実現するために複数の発光体をハウジングの中に配置できる。一実施例では、１つの波長域に対応する発光体は、他の波長域に対応する１つ以上の発光体を取り囲むように配置できる。
【０１６８】
好ましい形態では、ハウジングは、受光素子に到達する周辺光を最小限に抑えるための手段を含むことができる。例えば、手段は発光素子が放射する波長域外の光を減衰させる１つ以上のフィルタを含むことができる。あるいは、手段は、ハウジングの外部からの直接光を受けることから受光素子を実質的に保護するようにハウジングの中に配置された１つ以上のバッフルまたは側壁を含むことができる。
【０１６９】
さらなる態様では、本発明は粒子検出器内の光源の発光素子の出力強度を決定する方法を提供する。この方法は、発光体が発光している「作動中」と、発光体が発光していない「停止中」とを含む変調パターンに基づいて発光素子を照らすステップと、１つ以上の作動中と、１つ以上の停止中とに発光素子からの出力を検出するステップと、１つ以上の停止中に測定した光レベルに基づいて１つ以上の作動中に検出した光出力を補正するステップとを含む。例えば、補正は停止中の測定値を、隣接する作動中の測定値から引くことを含むことができる。あるいは、光出力レベルを決定するために、対応する作動中または停止中の、ある所定の回数にわたって作動中または停止中を蓄積したり、または平均したりしてもよい。
【０１７０】
他の態様では、本発明は、本明細書に記載の種類の少なくとも１つの発光体を含む粒子検出器用の光源を提供する。
【０１７１】
光源は、光源の照明パターンを制御するように構成された変調回路部品と、受光素子に電気的に接続され、受光素子から入力を受信して変調回路に制御信号を出力するように構成されたフィードバック回路部品とを含むことができる。
【０１７２】
変調回路は、受信フィードバック信号の変動のレベルに基づいて、
照明の継続時間、
照明の強度、
発光体に印加される電圧、
または発光体に印加される電流のうちの１つ以上を変化させるように構成できる。
【０１７３】
さらなる態様では、本発明は粒子検出器の光源における方法を提供し、この方法は、複数の照明パルスを含む第１の変調パターンに基づいて光源の少なくとも発光体を照らすステップと、フィードバック信号を受信するステップと、フィードバック信号に呼応して変調パターンを調節するステップとを含む。
【０１７４】
この方法は、
照明の継続時間、
照明の強度、
発光体に印加される電圧、
発光体に印加される電流のうちの少なくとも１つを調節することを含むことができる。
【０１７５】
フィードバック信号は、光源の少なくとも１つの発光素子から出力される光をモニタするようになされた受光素子により生成されることが好ましい。
【０１７６】
フィードバック信号は、光源の少なくとも１つの発光体の所定の特性を補正するように構成された信号である可能性がある。所定の特性は発光体の温度応答である可能性がある。
【０１７７】
本発明の実施形態では、フィードバック信号に呼応して変調パターンを調節するステップが、光源の少なくとも１つの発光体の出力強度に関するデータをエンコードするために変調パターンを調節するステップを含むことができる。例えば、発光体出力データを光の出力の受信器に送信するために、１つ以上の変調パルスが変調パターンに挿入されたり、または変調パターン内で調節されたりしてもよい。
【０１７８】
本発明の他の態様では、少なくとも１つの内部容積空間を規定する少なくとも１つの側面を有するハウジングを含み、少なくとも１つの側壁は、その中を通って光がハウジングの中に入ったり、またはハウジングから出たりしてもよい光学的に透過する側壁部を含み、
ハウジングの光学的に透過する側壁部を通って光を送信および／または受信するように構成された内部容積空間の中の電気光学システムを含み、
光学的に透過する側壁部の外表面上または外表面付近の異物を検出するように構成され、外表面と、外表面上または外表面付近の任意の異物とを照らすように構成された光源を含む異物検出システムを含み、
異物が照らされた場合に異物から散乱される光を受信して、出力信号を生成するための光受信器を含み、
出力信号を分析して、１つ以上の基準が満たされる場合には異物の存在を判断するために故障論理を適用して、動作を行うように構成されたコントローラを含む、ビーム検出器のための構成部品を提供する。
【０１７９】
光受信器は、
フォトダイオードと、
使用するとき粒子を検出するために使用される光センサ配列の一部分と、のうちのいずれか１つである可能性がある。
【０１８０】
光源は内部容積空間の中に取り付けることができる。あるいは、光源はハウジングの外に取り付けることができる。
【０１８１】
第１の態様では、本発明は、粒子があるかどうかをモニタする予定の領域を１つ以上の光源からの光が横断して受信器により受信されるように配置された１つ以上の光源と１つの受信器と、少なくとも１つの受信される光の強度閾値に基づいて１つ以上の所定の警報および／または故障状態の発生をモニタするようにプログラムされたコントローラとを含む粒子検出システムにおける方法を提供し、この方法は、試運転期間中にコントローラにより使用するために少なくとも１つの最初の光の受信された強度閾値を提供するステップと、試運転期間の後の運転期間中に使用するために少なくとも１つの第１の使用できる受信される光の強度閾値を提供するステップとを含んでいる。
【０１８２】
試運転期間中に提供される受信される光の強度閾値は、最低限の受信される光の強度閾値を含むことが好ましく、この閾値を下回る場合には故障状態を示唆する可能性がある。
【０１８３】
運転期間中に提供される受信される光の強度閾値は、最低限の受信される光の強度閾値を含むことができ、この閾値を下回る場合には故障状態または警報状態のどちらかを示唆する可能性がある。
【０１８４】
試運転期間内の最低限の受信される光の強度閾値は、運転期間の少なくとも一部分の間の最低限の受信される光の強度閾値を上回る可能性がある。
【０１８５】
方法は、遅延期間が過ぎた後に、少なくとも１つの第２の使用できる光強度閾値を提供することをさらに含むことができ、少なくとも１つの第２の使用できる光強度閾値は、遅延期間の後の運転期間の少なくとも一部分の間に使用するためのものである。
【０１８６】
第２の使用できる強度閾値は、遅延期間中に受信された強度の１つ以上の測定値に基づく可能性がある。
【０１８７】
この第２の使用できる光強度閾値は、少なくとも１つの第１の使用できる光強度閾値よりも高いことが好ましい。第２の使用できる光強度閾値は、少なくとも１つの最初の光強度閾値よりも低い可能性がある。
【０１８８】
方法は、遅延期間の経過を判断するステップをさらに含む。遅延期間の経過を判断するステップはコントローラにより自動的に、および／または遅延期間の終了を示すコマンド信号を受け取ったときに実行することができる。
【０１８９】
受信される光が複数の波長成分を含んでいる場合、方法は、２つ以上の波長において受信された光の強度に基づいて少なくとも１つの所定の警報状態の発生を判断するステップを含む。方法は、２つ以上の波長において受信された光の強度の組み合わせに基づいて１つ以上の所定の警報状態の発生を判断するステップを含むことができる。
【０１９０】
方法は、試運転期間の後に運転期間を開始するステップをさらに含むことができる。運転期間を開始することは、例えば、タイマに基づき、または開始コマンドを受け取ったときなどに自動的に実行できる。
【０１９１】
さらなる態様では、本発明は、粒子があるかどうかをモニタする予定の領域を１つ以上の光源からの光が横断して受信器により受信されるように配置された１つ以上の光源と１つの受信器とを含む粒子検出システム用のコントローラを提供し、コントローラは少なくとも１つの受信された光の強度閾値に基づいて１つ以上の所定の警報および／または故障状態の発生をモニタするようにプログラムされ、前記コントローラは本明細書に記載するように方法を実行するように構成されている。
【０１９２】
コントローラは、１つ以上の所定の警報および／または故障状態の発生時に動作を開始できる。例えば、この動作は警報またはエラー信号の生成であってもよい。
【０１９３】
また、本発明は、このようなコントローラを含む粒子検出システムを提供する。粒子検出システムは、光を受信するための受信器と、粒子があるかどうかをモニタする予定の領域を１つ以上の光源からの光が横断して受信器により受信されるように、１つ以上の波長で発光するようになされた１つ以上の光源と、をさらに含むことができる。各光源は発光ダイオードであることが好ましい。受信器は光センサ素子の配列を含むことができ、例えば、受信器はビデオカメラである可能性がある。
【０１９４】
また、本発明のさらなる態様は、煙があるかどうかをモニタする予定の領域を１つ以上の光源からの光が横断して、その後、受信器により受信されるように１つ以上の光源と１つの受信器とを配置することと、本発明の第１の態様の実施形態である方法を実行することとを含む、粒子検出システムを試運転して運転する方法を提供できる。
【０１９５】
さらなる態様では、容積空間をモニタするための粒子検出システムを提供し、システムは、１つ以上の光線を送信するように構成された少なくとも１つの送信器と、少なくとも１つの送信器からの前記１つ以上の光線を、モニタ中の容積空間を横断した後に受信するように構成された受信器と、受信器の出力に基づいて容積空間内の粒子の存在を判断するように構成されたコントローラと、粒子検出で用いる送信器の光出力強度を決定するための手段とを含んでいる。
【０１９６】
送信器の光出力強度を決定するための手段は、送信器に関連している。送信器の光出力強度を決定するための手段は、送信器により放射される光線の経路内に選択的に設置できる１つ以上のフィルタを含むことができる。送信器は、送信器により出力される光の強度を、決定されたレベルに設定できるようにするために１つ以上のフィルタ部品を受け入れるように構成された取り付け手段を含むことができる。
【０１９７】
送信器の光出力強度を決定するための手段は、送信器の光出力を電子的に制御するように構成された電子制御手段を含むことができる。電子制御手段は、送信器の光出力強度を選択するために手動で制御できる１つ以上のスイッチを含むことができる。
【０１９８】
電子制御手段は、受信器とデータ通信してもよく、受信した光レベル形態送信器に関する受信器からの制御情報を受信するように構成され、前記制御情報に呼応して送信器の光出力を制御するように構成されている。
【０１９９】
粒子検出で用いる送信器の光出力強度を決定するための手段は、受信器に関連している可能性がある。
【０２００】
送信器は、異なる強度レベルで複数の信号を送信するように構成できる。この場合、粒子検出で用いる送信器の光出力強度を決定するための手段は、異なる強度レベルで送信された複数の信号に対する受信された光強度レベルを決定して、受信された光強度レベルと１つ以上の基準とを比較して粒子検出で用いる送信器の光出力強度を決定するために、受信器と関連する手段を含むことができる。
【０２０１】
送信器は異なる強度レベルの複数の信号を含む信号の反復パターンを送信するように構成でき、受信器は粒子検出で使用すると判断された反復パターンの１つ以上の信号を選択的に受信するように構成できる。
【０２０２】
送信器は、検出システムの受信器において異なる受信された光レベルを作り出すように構成された複数の信号を含む信号の反復パターンを生成するための手段を含んでいてもよい。
【０２０３】
粒子検出システムはビーム検出器であることが最も好ましい。
【０２０４】
信号の反復パターンは、異なる強度レベルで送信された信号を含むことができる。信号の反復パターンは、異なる継続時間の信号を含むことができる。
【０２０５】
他の態様では、本発明は、少なくとも１つの波長の光線を生成するための少なくとも１つの光源と、その中に光源を取り付けてあるハウジングと、光線を選択的に減衰させるために光源に対して選択的に取り付け可能な１つ以上のフィルタとを含む、粒子検出システム用の送信器を提供する。
【０２０６】
送信器は、少なくとも１つの光源に電源を供給するために電源を含むことができる。
【０２０７】
送信器は、少なくとも１つの光源の照明パターンを制御するために制御回路を含むことができる。
【０２０８】
さらに他の態様では、本発明は粒子検出システム用の受信器、粒子検出システムの送信器から受信される光のレベルを測定するための少なくとも１つの光センサと、信号を受信するために光センサを選択的に作動させるためのコントローラと、を提供する。コントローラは、粒子検出システムの送信器により送信される信号を所定の受信するために光センサを選択的に作動させるように構成できる。
【０２０９】
送信器により送信される所定の信号は、先行する期間内にセンサにより受信された光の測定レベルに基づいて、あらかじめ定めることができる。
【０２１０】
試験フィルタは、フィルタ部品のような少なくとも１枚のシートを含み、粒子検出器により送信される第１の波長域の光を、粒子検出器により送信される第２の波長域の光とは異なる範囲に透過させるように構成されている。試験フィルタは、粒子検出器により送信される、より長い波長域の光よりも、粒子検出器により放射される、より短い波長の光の方を、より少なく透過させることが好ましい。
【０２１１】
試験フィルタは、１枚以上のフィルタ材料を含んでいてもよい。
【０２１２】
一実施形態では、１枚または複数枚のフィルタ材料は、２つの波長での差動透過を実現するように材料から形成されてもよい。あるいは、フィルタ部品のうちの１つ以上は、色選択的透過材料で処理されたり、または色選択的透過材料を含浸されたりする可能性がある。この場合、材料は色素であってもよい。
【０２１３】
好ましい形態では、試験フィルタは、所定の透過特性を実現するように組み合わされた複数のフィルタ部品を含む。透過特性は所定の濃度の煙を模擬することが好ましい。選択可能な透過特性を提供するように複数枚のシートを組み合わすことができる。
【０２１４】
一実施形態では、供試の検出器により検出される予定の粒子に対応する所定の粒径範囲の粒子を付加した１枚または複数枚の実質的に透明な材料。粒子は直径０．２〜１．０ミクロンの間であることが最も好ましい。
【０２１５】
さらなる実施形態では、フィルタ部品は所望の吸収特性を付与するための表面処理を有していてもよい。一形態では、フィルタ部品は、ざらつきのある表面を含むことができる。ざらつきのある表面は、例えば、機械的摩耗、粒子ブラスト、化学エッチングまたはレーザエッチングなどにより作り出すことができる。
【０２１６】
他の実施形態、第３の形態では、所定の透過率に対応する所定のドット数で表面を印刷する。
【０２１７】
フィルタ部品は光を反射または吸収してもよく、このような光は透過されない。しかしながら、吸収の方が通常より都合がよい。
【０２１８】
第１の態様では、本発明は粒子検出器内の受信器を提供し、前記受信器は、光を受信して、複数の空間位置で受信された光強度を示す信号を出力するように構成された少なくとも１つの受信器部品を含み、光学システムは、複数の波長の光を同時に受信して、１つ以上のセンサ素子に対して２つ以上の波長域の光を送信するように構成された少なくとも１つの波長選択部品を含み、少なくとも２つの波長域の受信された光強度を示す出力信号を受信できるようになっている。
【０２１９】
好ましい形態では、受信器は、複数の空間的に離れた位置において複数の波長域で受信される光強度を実質的に同時に測定するように構成されている。
【０２２０】
本発明の一形態では、波長選択部品は、光路内の受信器の前に設置された１つ以上のフィルタ部品を含むことができる。１つまたは複数のフィルタ部品はモザイク色素フィルタを含むことが最も好ましい。あるいは、波長選択部品は、１つ以上の光分離部品、例えば、プリズム、回折格子などを含むことができる。さらなる代替案では、光分離部品は光センサ素子と組み合わせることができて、多層受光素子を含むことができ、受光素子の各層は対応する波長域の光の強度を測定するように構成されている。
【０２２１】
特に好ましい形態では、関心のある波長域が赤外線域と紫外線域とを含んでいる。この実施例では、波長選択部品は赤外線選択的であり、かつ紫外線選択的であるように構成できる。
【０２２２】
本発明の、いくつかの実施形態では、波長選択部品は、光の入射ビームを各波長成分に分割して、各波長成分を対応するセンサ、またはセンサの構成部品の一部分に誘導するように構成されていてもよい。
【０２２３】
さらなる態様では、本発明は、複数の通過域を有するフィルタ手段を含むビーム検出器用の受信器を提供する。一形態では、フィルタ手段は複数の通過域の干渉フィルタを含むことができる。例えば、このようなフィルタは、第１の通過域センサにおいて、長波長と、その波長の１つ以上の高調波とを選択的に送信するようになされていてもよい。例えば、フィルタは、８００ｎｍと４００ｎｍとの光のすべてを実質的に送信して、他方、他の波長の光の大部分を遮断するように設計できる。フィルタ手段は複数のフィルタを含むことができる。例えば、複数のフィルタは２つ以上の干渉フィルタ、または複数の色素フィルタ、またはその種の他のものを含むことができる。前記複数のフィルタは、異なる通過域の光が受信器のセンサの異なる部分上に収まるように所定の空間パターンで配置できる。
【０２２４】
本発明のさらなる態様では、上述の種類の受信器を含む発射されたビームの粒子検出器を提供する。粒子検出器は多色光源を含むことが好ましい。光源は、複数の波長域の光を同時に放射するように構成できることが最も好ましい。特に好ましい実施形態では、光源は、同調して作動する単色光源を含んでいる。しかしながら、光源は代わりに多色光源を含んでいてもよい。多色光源は、キセノン・フラッシュ・ランプまたはクリプトン光源を含むことができる。あるいは、発光体は、発光材料と、発光材料を照らすようになされた発光体との組み合わせであってもよい。発光体は、例えば、ＬＥＤであってもよい。
【０２２５】
本発明のさらなる態様では、ビーム検出器の受信器のフィルタの各通過域に実質的に対応する複数の波長域の光を放射するように構成された光源を含むビーム検出器用の送信器を提供する。
【０２２６】
さらなる態様では、本発明は、本発明の上述の態様に基づいて作られた少なくとも１つの受信器と送信器とを含むビーム検出器を提供する。
【０２２７】
本発明の一態様によれば、
光線を放射するように構成された送信器を含み、
光線を検出するために複数のセンサ素子を備えた光センサを有する受信器を含み、センサ素子のそれぞれはそのセンサ素子に作用する光の強度に関連する電気信号を生成するように構成され、
送信器および受信器は、送信器からの光線の少なくとも一部分を受信器が受信するように配置され、
光センサ上に光線の拡散された像を形成するために、光線が受信器に向かって移動する経路に位置するビーム拡散光学部品を含み、
受信されたビームの強度を決定するために複数のセンサ素子により生成された電気信号を処理して、所定の条件が満たされているかどうかを判断するために強度データに対して警報および／または故障論理を適用し、所定の条件が満たされているとき動作を開始するコントローラを含む、煙検出器を提供する。
【０２２８】
ビーム拡散光学部品は、センサと一致しない点に光線を集束させるレンズを含むことができる。ビーム拡散光学部品は、送信器と光センサとの間に設置してもよいディフューザを必要に応じて含むことができる。ディフューザとレンズとは一緒に使用できる。
【０２２９】
ビームの拡散された像は、受信器のセンサ上の複数のセンサ素子を覆って広がっていることが好ましい。例えば、ビームの拡散された像は２〜１００個の間の部品を覆って広がっている可能性がある。ビームの拡散された像は４〜２０個の間のセンサ素子を覆って広がっていることが好ましいが、ビームの拡散された像が何個のセンサ素子を覆って広がるかは、センサ上のセンサ素子のサイズと密度とに、より大きく依存している可能性がある。ビームの拡散された像は、ビームの鋭く集束された像よりも大きいことが好ましい。
【０２３０】
コントローラは、受信した光レベルを決定するために複数のセンサ素子から受信した信号を組み合わせるように構成されていることが好ましい。一形態では、複数のセンサ素子からの測定された光レベルが合計される。合計する前に、寄与する各センサ素子の信号レベルに重み付けできる。
【０２３１】
コントローラは光センサ上のビーム像に対応する信号中心位置を決定して、各センサと信号中心位置との間の距離に応じて各センサ素子からの信号に重み付けしてもよい。
【０２３２】
送信器は、２つ以上の波長域の成分を有する光線を送信してもよい。
【０２３３】
本発明の他の態様によれば、
複数のセンサ素子を含むセンサを有する受信器に向かって送信器から光線を送信することと、
受信器がビームを受信するように受信器を配置するステップと、
センサ上に光線の拡散された像を形成するステップと、
ビームが作用する複数のセンサ素子のうちの少なくともそれらのセンサ素子により検出される受信された光レベルの強度に関連する電気信号を生成するステップと、
複数の信号に基づき、受信されたビームの強度を決定するステップと、
決定された受信強度に対して警報および／または故障論理を適用するステップと、
所定の警報および／または故障状態と判断した場合、動作を開始するステップとを含む煙を検出するための方法を提供する。
【０２３４】
ビームの拡散された像を形成するステップは、光センサと一致しない点に光線を集束させるように光線の焦点をぼかすことを必要に応じて含む。
【０２３５】
あるいは、または加えて、ビームを拡散させるステップは、送信器とセンサとの間にディフューザを設置するステップを含んでいてもよい。
【０２３６】
受信されたビームの強度を決定するステップは、複数の受信信号を組み合わせることを含むことができる。信号は、組み合わせる際に重み付けできる。例えば、方法は、ビームの拡散された像の信号位置の中心を決定することと、信号に対応するセンサ素子の、信号位置の中心からの距離に応じて、信号に重み付けすることとを含むことができる。
【０２３７】
第１の態様では、本発明は、画像取得装置からデータを断続的に受信して、前記データを処理するように構成された第１のプロセッサと、第１のプロセッサに通信可能なように接続され、第１のプロセッサを選択的に作動させるように構成された第２のプロセッサとを含む粒子検出システム用の構成部品を提供する。
【０２３８】
第２の処理装置は、粒子検出システムの下記の追加機能、すなわち、粒子検出器に接続された外部のデータ通信システムとの通信、システムの１つ以上のインタフェース構成部品の制御、構成部品の故障状態のモニタ、またはその種の他のもののうちの１つ以上を実行するようにさらに構成できる。
【０２３９】
第２のプロセッサは、第１のプロセッサよりも電力消費量が少ないことが好ましい。
【０２４０】
また、構成部品は、粒子検出システムと関連する送信器から１つ以上の光信号を受信するためにイメージング手段を含むことが好ましい。
【０２４１】
本発明の第２の態様では、粒子検出システムにおける方法を提供する。方法は、第２のプロセッサを用いて第１のプロセッサの作動期間をモニタするステップと、第２のプロセッサからの信号に呼応して第１のプロセッサを作動させるステップと、第１のプロセッサにより１つ以上のデータ処理ステップを実行するステップとを含む。
【０２４２】
方法は、１つ以上の処理作業の完了時に第１のプロセッサを停止させるステップを含むことができる。
【０２４３】
第１のプロセッサは、粒子検出システムの受信器からのビデオデータを処理するように構成されていることが好ましい。
【０２４４】
一態様では、本発明は、
モニタ中の領域の一部分を照らすために少なくとも１つの光線を放射するための少なくとも１つの発光体と、
光源に電力を供給するための電池と、
電池の電圧または電流出力のうちの少なくとも１つを測定するための電池モニタと、
光源の少なくとも１つの発光体の照明を制御し、電池の電圧または電流出力のうちの少なくとも１つを受信し、残りの予想電池寿命を示す弁を判断するように構成されたコントローラとを含む、粒子検出器用の光源を提供する。コントローラは、残りの予想電池寿命が所定の期間よりも短くなったとき、残りの予想電池寿命の表示を生成するように構成されていることが好ましい。
【０２４５】
光源は、残りの予想電池寿命に影響を及ぼす環境要因、例えば、温度などをモニタするために環境モニタを含むことが好ましい。
【０２４６】
所定の期間は、光源に対する計画的な、推奨される、または強制的なサービス間隔の間の期間よりも長いことが好ましい。
【０２４７】
他の態様では、本発明は、
モニタ中の領域を横切って１つ以上の光線を放射するように構成された少なくとも１つの送信器と、送信器により放射された少なくとも１つの光線を受信するように構成された少なくとも１つの受信器とを含むビーム検出器サブシステムと、
モニタ中の領域に関連する環境状態を検知して、出力を光通信路を介してビーム検出器サブシステムの受信器に伝達するように構成された少なくとも１つの追加の環境モニタとを含む環境モニタリングシステムを提供する。
【０２４８】
好ましい形態では、光通信路は、ビーム検出サブシステムの１つ以上の送信器により出力されたビームを変調することにより実現できる。
【０２４９】
あるいは、光通信路は、１つ以上の追加の環境モニタに関連し、ビーム検出器サブシステムの受信器の視界内に位置するようになされた発光体を含むことができ、関連する環境モニタにより検知した状態を伝達するために、発光体は変調されるように構成されている。
【０２５０】
特に好ましい形態では、ビーム検出器サブシステムの光受信器は、複数の空間位置において受信される光強度を測定するように構成された複数の検出部品を含む１つ以上のセンサを含むことができる。このようなシステムは、光通信路と、ビーム検出器サブシステムの１つ以上の送信器の粒子検出ビームと、を同時にモニタするために使用できる。
【０２５１】
本発明のさらなる態様では、複数のビーム検出器と、検出器とデータ通信して前記ビーム検出器のそれぞれからの出力を受信する少なくとも１つのコントローラとを含むビーム検出システムを提供する。それらのビーム長の少なくとも一部分に対して空間的に実質的に空間的に同じ場所にある少なくとも一対のビーム検出器の出力の相互の関係を比較するように構成され、所定の相関状態が存在する場合、粒子検出事象または故障状態のどちらかが起こったと判断するコントローラ。一形態では、相関は時間的相関関係を含んでいる。相関は粒子検出レベル相関を含んでいてもよい。簡単な形態では、２つ以上のビーム検出器の粒子検出レベルが実質的に等しいかどうかを比較することにより相関を簡単に実行してもよく、あるいは、ビーム検出器の間の相関の程度を判断するために複数のビーム検出器に対する粒子検出プロファイルを互いに比較してもよい。
【０２５２】
本発明の他の態様では、少なくとも１つの点で実質的に一致することができるビームを有する複数のビーム検出器を含む粒子検出システムを作動させる方法を提供する。複数のビーム検出器からの出力を受信することと、少なくとも２つの出力の間に相関状態が存在しているかどうかを判断することと、所定の相関状態が存在しているとき、所定の粒子検出および／または故障論理に基づき粒子検出事象または誤警報事象のどちらかが起こったと判断することとを含む方法。警報は、２つの検出器の時間的に変化する粒子検出プロファイルを相互相関させることを含むことができる。警報は、２つ以上の検出器の粒子検出状態、すなわち、警報レベルまたは警報閾値クロッシング、の間の相関を判断することもまた同様に、またはもう一つの方法として含むことができる。
【０２５３】
本明細書全体を通して、用語「ビーム」はＬＥＤのような発光体の出力に関連して使用されるであろう。ビームは、必ずしも単一方向に平行になっていたり、または限定されていたりするとは限らず、発散していてもよく、収束していてもよく、または任意の好適な形状であってもよい。同様に、「光」は電磁放射を広く意味すると理解すべきであり、電磁スペクトルの可視部に限定されない。
【０２５４】
他の態様では、本発明は、モニタ中の容積空間を照らすように構成された少なくとも１つの光源を含み、前記照明は複数のパルスを有するパルス列を含み、前記パルス列は第１の周期で繰り返され、視界を有し、モニタ中の容積空間を少なくとも１つの光源からの光が横断した後に、前記光を受信するように構成され、受信器の視界の中の領域で受信された光の強度を示す信号を生成するように構成された受信器を含み、前記受信器は露光時間と受信フレーム率とにより規定されたシリーズとして少なくとも１つの光源からの光を受信するように構成され、受信器により生成された信号を処理するように構成された、受信器に関連するプロセッサを含み、それぞれの複数のパルスの中で放射されるパルス列を有するパルスが受信フレーム率に関連する時間的位置を有している、粒子検出システムを提供する。
【０２５５】
パルス列内のパルスは、露光時間の約半分の継続時間を有していることが好ましい。パルス列の反復周期は、時間的に隣接するフレーム間の時間よりも実質的に長いことが好ましい。フレーム率は次の範囲、すなわち、１００ｆｐｓ〜１５００ｆｐｓ、９００ｆｐｓ〜１１００ｆｐｓ、５００ｆｐｓ〜１２００ｆｐｓのうちのいずれか１つに入る。フレーム率は約１０００ｆｐｓであることが最も好ましい。
【０２５６】
パルスの継続時間は１μｓ〜１００μｓの間であることが好ましい。パルスの継続時間は約５０μｓであることが最も好ましい。
【０２５７】
露光時間は通常２〜２００μｓの間であるであろう。露光時間は約１００μｓであることが好ましい。
【０２５８】
パルス列は、少なくとも１つの同期パルスを含むことができる。パルス列は２つの同期パルスを含むことが好ましい。パルス列は第１の波長で少なくとも１つのパルスを含むことができ、パルス列は第２の波長で少なくとも１つのパルスを含むことができる。パルス列は、少なくとも１つのデータパルスを含むことができる。
【０２５９】
パルスのそれぞれの間のフレーム率と時間的間隔とは、少なくとも第１の期間内において、それらの間に変化する位相差があるように選択される。パルスのそれぞれの間のフレーム率と時間的間隔とは選択されて、パルスのそれぞれの間の時間的間隔は、パルス列内のパルスのそれぞれが実質的に各露光の範囲に入るようになっている。
【０２６０】
本発明の他の態様では、モニタ中の容積空間を照らすように構成された少なくとも１つの光源と、視界を有し、モニタ中の容積空間を少なくとも１つの光源からの光が横断した後に、前記光を受信するように構成され、受信器の視界の中の領域で受信された光の強度を示す一連のフレームを生成するように構成された受信器と、受信器により生成された信号を処理して、出力を提供するように構成された、受信器に関連するプロセッサとを含む粒子検出システムにおける方法を提供し、前記方法は、受信器が光を受信している光源の個数を決定するステップを含む。
【０２６１】
方法は、光源の個数を決定するために受信器により出力された複数のフレームを分析するステップをさらに含むことができる。
【０２６２】
方法は、光源の個数を決定するステップの間は受信器を高いフレーム率で作動させるステップと、その後は受信器を第２のより低いフレーム率で作動させるステップとをさらに含むことができる。
【０２６３】
方法は、受信される光レベルがフレーム間で比較的大きく変化する領域を特定して受信器の視界の中の候補位置を特定するために、受信器からの複数のフレームを分析するステップをさらに含むことができる。
【０２６４】
方法は、所定の位置に対する受信される光レベルのフレーム間での変化を、閾値と比較するステップをさらに含むことができる。
【０２６５】
方法は、候補位置に対する送信器から予想される所定の送信パターンに受信器を同期させようと試みるステップと、同期化が成功した場合、候補位置が送信器からの光を受信していると判断するステップとをさらに含むことができる。
【０２６６】
方法は、候補位置に対する送信器から予想される所定の送信パターンに受信器を同期させようと試みるステップと、同期化が失敗した場合、候補位置は送信器からの光を受信していないと判断するステップとをさらに含むことができる。
【０２６７】
所定の送信パターンに受信器を同期させようと試みるステップは、候補場所を含む複数の少なくとも部分的なフレームを捕捉するステップと、受信されたフレームと、送信器により放射されたパルス列に対応する受信された光の予想されるパターンとを比較するステップと、位相ロックループを用いて受信されたパターンに同期させようと試みるステップとを含むことができる。
【０２６８】
受信されたフレームと、送信器により放射されたパルス列に対応する受信された光の予想されるパターンとを比較するステップは、候補位置に対してパルスが受信されないときを表す受信される光の基準レベルを決定するステップと、各パルスから受信される光レベルと、基準レベルとを比較するステップと、差が所定の閾値を超える場合、パルスが受信されていると判断するステップとを含むことができる。
【０２６９】
受信されたフレームと、送信器により放射されたパルス列に対応する受信された光の予想されるパターンとを比較するステップは、予想されるパターンに対応する一連のパルスが受信されているかどうかを判断するステップを含むことができる。
【０２７０】
方法は、光源の決定された個数と、光源の所定の個数とを比較するステップと、決定された個数が所定の個数と一致しない場合、決定ステップを繰り返すステップまたは故障を信号で伝えるステップのどちらか、をさらに含むことができる。
【０２７１】
本発明の態様とそれらの実施態様とのそれぞれをより明確に説明するために、これらの態様は個別の実施形態に関してそれぞれ説明された。当業者は、２つ以上のこのような実施形態を組み合わせて本発明の実施態様にする方法を容易に理解するであろう。したがって、本明細書で開示し明示した本発明は、本文または図面により言及されまたは明らかな個々の特徴と態様との２つ以上の他のすべての組み合わせにまで及ぶことを理解すべきである。これらの異なる組み合わせのすべては、本発明の他のさまざまな態様を構成する。
【０２７２】
本明細書全体を通して、用語「ビーム」はＬＥＤのような発光体の出力に関連して使用されるであろう。ビームは、必ずしも単一方向に平行になっていたり、または限定されていたりするとは限らず、発散していてもよく、収束していてもよく、または任意の好適な形状であってもよい。同様に、「光」は電磁放射を広く意味すると理解すべきであり、電磁スペクトルの可視部に限定されない。
【０２７３】
文脈上他の意味に解すべき場合を除き、本明細書で使用するように、用語「含む（comprise）」と、「含んでいる（comprising）」、「含む（comprises）」、および「含まれた（comprised）」のような用語の変形とは、さらなる追加物、構成部品、整数、またはステップを除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０２７４】
本発明の説明に役立つ実施形態は、添付図面を参照しながら、あくまで非限定的な一例として説明されるであろう。
【図１】従来のビーム検出器を示している。
【図２】本発明の実施形態を実現できるビーム検出器を示している。
【図３】本発明の実施形態を実現できるビーム検出器を示している。
【図４】ビーム検出器内で反射が生じる可能性があるシナリオを示している。
【図５】本発明の実施形態に基づいて構成されたビーム検出器内の受信器の拡大図を示している。
【図６】本発明の他の実施形態に基づいて構成されたビーム検出器設定を示している。
【図７】本発明の他の実施形態に基づいて構成されたビーム検出器構成を示している。
【図８】本発明に基づいて構成されたビーム検出器の他の実施形態を示している。
【図９】送信器と受信器との偏光状態が一致している本発明の実施形態を模式的に示している。
【図１０】送信器と受信器とにおいて互いに直交するように配置された偏光状態を有する本発明の実施形態を模式的に示している。
【図１１】２つの直交的に偏光されたビームを偏光感受性受信器に送信する本発明の実施形態を示している。
【図１２】２つの直交的に偏光された受信器により受信される予定の単一偏光ビームを送信器が放射する本発明の実施形態を示している。
【図１３】本発明の実施形態に基づいて作動する粒子検出システムによりモニタされる容積空間の平面図を示している。
【図１４】図１３の全体を通る断面図を示し、そのシステムの受信器と、１つの送信器とを示している。
【図１５】本発明の実施形態の実施例で使用される受信器の模式図を示している。
【図１６】本発明の実施形態で使用される送信器の模式図を示している。
【図１７】本発明の煙検出器と取り付け方法とを図式的に示している。
【図１８】図１７に示す煙検出器の側面断面図を示している。
【図１９】本発明の煙検出器装置の他の実施形態の側面図を示している。
【図２０】本発明の煙検出器装置の他の実施形態の平面図を示している。
【図２１】本発明の煙検出器装置のさらなる実施形態の概略図を示している。
【図２２】本発明の他の実施形態に基づいて構成された煙検出器の構成部品を通る断面図を示している。
【図２３】第１のモジュールと第２のモジュールとを有し、２つのモジュールが組み立てられるとき電源が入るビーム検出器アセンブリの模式図である。
【図２４】本発明の実施形態の送信器の斜視図である。
【図２５】図２４の送信器のブレーキシューとスピンドルとの拡大斜視図である。
【図２６】図２４の受信器の断面斜視図である。
【図２７】本発明の実施形態の受信器の斜視図である。
【図２８】図２７の送信器のブレーキシューと、レバーアームと、スピンドルとの拡大斜視図である。
【図２９】本発明の実施形態のビーム検出器の２つの波長において受信された光のプロットを示している。
【図３０】本発明の実施形態の方法を実施するときのゲインと補正された出力とのプロットを示している。
【図３１】本発明の実施形態において２つの波長域で受信される光レベルを示している。
【図３２】図３１に記載の条件で本発明の実施形態の方法を実施するときの、補正された出力レベルと調節されたゲインレベルとを示している。
【図３３】本発明の実施形態の光源を内蔵する粒子検出システムを示している。
【図３４】異物により部分的に遮られた場合の図３３の光源を示している。
【図３５】煙により遮られた場合の図３３の光源を示している。
【図３６】図３３〜図３５に示す光源の他の実施形態を示している。
【図３７】本発明の他の実施形態の光源を内蔵する粒子検出システムを示している。
【図３８】異物により部分的に遮られた場合の図３７の光源を示している。
【図３９】図３７および図３８に示す光源の他の実施形態を示している。
【図４０】本発明の実施形態で使用可能な光学サブシステムを示している。
【図４１】本発明のさらなる実施形態の光源を示している。
【図４２】本発明のさらなる実施形態の光源を示している。
【図４３】粒子検出システムで使用される光源のビーム幅を変更する効果を示している。
【図４４】粒子検出システムで使用される光源のビーム幅を変更する効果を示している。
【図４５】粒子検出システムで使用される放射される光の異なる波長域の光に対して異なる空間プロファイルを有することの利点を示している。
【図４６】粒子検出システムで使用される放射される光の異なる波長域の光に対して異なる空間プロファイルを有することの利点を示している。
【図４７】本発明の第１の実施形態で使用可能な発光体を示している。
【図４８】本発明の実施形態で使用可能な発光体のさらなる詳細を示している。
【図４９】本発明の実施形態で使用可能な発光体のさらなる実施形態を示している。
【図５０】本発明の実施形態で使用可能な回路を示す模式的ブロック図である。
【図５１】図５０の回路の動作を示すプロットである。
【図５２】本発明の実施形態で使用可能な第２の回路を示す模式的ブロック図である。
【図５３】図５２の回路の動作を示すプロットである。
【図５４】本発明の実施形態を使用するビーム検出器の光源の模式図を示している。
【図５５】本発明の実施形態を使用するビーム検出器の光源の模式図を示している。
【図５６】本発明の実施形態を使用するビーム検出器の光源の模式図を示している。
【図５７】本発明の実施形態の粒子検出システムを設置する部屋を示している。
【図５８】本発明の実施形態に基づいて作動するビーム検出器を設置するために実施してもよいプロセスの一実施形態のフローチャートを示している。
【図５９】設置後に本発明の実施形態のビーム検出器のコントローラにより実行してもよいプロセスの一実施形態のフローチャートを示している。
【図６０】設置後に本発明の実施形態のビーム検出器のコントローラにより実行してもよいプロセスの他の実施形態のフローチャートを示している。
【図６１】本発明の実施形態の送信器の一部分を模式的に示している。
【図６２】図６１に示す送信器の第２の実施形態を示している。
【図６３】本発明の実施形態とともに使用できる例示的減衰器を示している。
【図６４】本発明の他の実施形態を示す送信電力と対応する受信器状態とのグラフを示すタイミング図である。
【図６５】本発明の態様の試験フィルタを使用する粒子検出システムを模式的に示している。
【図６６】本発明の実施形態に基づいて構成された例示的試験フィルタを示している。
【図６７】本発明の実施形態に基づいて構成されたフィルタの透過スペクトルのプロットである。
【図６８】本発明の態様に基づいて構成されたフィルタのさまざまな実施形態を示している。
【図６９】本発明の態様に基づいて構成されたフィルタのさまざまな実施形態を示している。
【図７０】本発明の態様に基づいて構成されたフィルタのさまざまな実施形態を示している。
【図７１】本発明の態様に基づいて構成されたフィルタのさまざまな実施形態を示している。
【図７２】本発明の態様に基づいて構成されたフィルタのさまざまな実施形態を示している。
【図７３】本発明の態様に基づいて構成されたフィルタのさまざまな実施形態を示している。
【図７４】本発明の態様に基づいて構成されたフィルタのさまざまな実施形態を示している。
【図７５】本発明の態様に基づいて構成されたフィルタのさまざまな実施形態を示している。
【図７６】本発明の実施形態に基づいて構成された粒子検出システムを模式的に示している。
【図７７】本発明の実施形態に基づいて構成された例示的な受信器を示している。
【図７８】本発明の光受信器のさらなる例示的な実施形態を示している。
【図７９】本発明の実施形態に基づいて構成された、さらなる光受信器を示している。
【図８０】本発明の実施形態に基づいて構成された光受信器の第４の実施形態を示している。
【図８１】本発明の実施形態を利用するビーム検出器の模式図である。
【図８２】図８１に示すビーム検出器の模式図であり、異なる送信器位置を示している。
【図８３】本発明の実施形態の拡散手段の一実施形態を示す模式図であり、送信器が十分遠く離れているため、レンズに入る光線が本質的に平行になっている場合を示している。
【図８４】本発明の拡散手段の他の実施形態を示す模式図である。
【図８５】本発明の態様のさらなる実施形態を示している。
【図８６】図８５に示すような本発明の実施形態で使用できる複数の波長フィルタ配置を示している。
【図８７】図８５に示すような本発明の実施形態で使用できる複数の波長フィルタ配置を示している。
【図８８】図８５に示すような本発明の実施形態で使用できる複数の波長フィルタ配置を示している。
【図８９】図８５に示すような本発明の実施形態で使用できる複数の波長フィルタ配置を示している。
【図９０】本発明の実施形態に基づいて作動するように構成されてもよい火災警報システムの模式図である。
【図９１】本発明の実施形態のビーム検出器の受信器構成部品の模式的ブロック図を示している。
【図９２】本発明の実施形態で使用される例示的な一連のパルスを示している。
【図９３】本発明の第１の実施形態の環境モニタリングシステムを模式的に示している。
【図９４】本発明の第２の実施形態の環境モニタリングシステムの第２の実施形態を示している。
【図９５】本発明の実施形態で使用できる光源を模式的に示している。
【図９６】本発明のさらなる実施形態に基づいて構成されたシステムを示している。
【発明を実施するための形態】
【０２７５】
図４は、上述の種類のビーム検出器を示している。ビーム検出器１００は、送信器（トランスミッタ）１０２と受信器（レシーバ）１０４と有する。ビーム検出器１００は、１つの部屋などの容積空間１０１内の粒子を検出するために設置される。送信器１０２は、線１０６で示す照明領域全体にわたって、発散的な光線を放射する。光ビームには、反射することなく受信器１０４に到達する直接的な光路１０８が含まれる。送信器１０２の照明領域１０６の中で、いくつかの光線は反射経路、例えば、容積１０１を規定する天井１１２に反射する経路１１０などを通って受信器１０４に到達する。本願発明者は、特定の条件が満たされた場合、反射ビーム１１０の存在を無視できることを見つけた。例えば、受信されるビームが最低受信強度要件を満たす場合、ならびにビームが識別可能な特性、例えば、波長成分および／または偏光状態などを含んでいる場合、すなわち、受信されるビームが所定の特性を有している場合、反射ビーム１１０の存在を無視できる。例えば、多重波長システムなどにおいて、粒子検出に使用されるビームが直接ビーム１０８または反射ビーム１１０であるかどうかに関連する場合、１つの波長域の光が第２の波長域の光よりも完全に反射されるように、天井１１２の表面仕上げがなされている可能性がある。これらの波長域が、送信器１０２が送信して、受信器１０４による粒子検出に使用される波長域と一致する場合には、２つの波長域で受信される光の強度の示差測定は、反射光路１１０における場合と、直接光路１０８における場合とでは異なる振る舞いをするであろう。したがって、この場合、直接光路ビーム１０８を正確に特定することが必要である。
【０２７６】
図５は、このようなシステムにおいて反射ビームから直接ビームを決定するための１つの機構を示している。図５では、対応する構成部品には図４と同じ参照番号が付されている。図５は、ビーム検出器１００の受信器１０４の拡大図であって、反射ビーム１１０と直接ビーム１０８とを示すものである。また、図５は、受信器１０４のセンサ２００の詳細を示している。この実施形態では、直接ビーム１１０と反射ビーム１１０とを識別する可能性は、高い空間分解能を有するセンサを光受信器１０４に提供することにより増加する。上述のように、受信器１０４のセンサ２００は、異なる空間位置において受信される光の強度を独立に検出できる非常に多数の検出部品２０２を有する。図５では、高分解能センサ２００を提供することにより、画素群２０８が直接ビーム１０８により光照射され、センサ素子の離れた異なる群２１０が、受信された反射ビーム１１０により光照射されることが分かる。センサ画素が実質的により大きい場合には、受信されたこれら２つのビームをセンサ素子の異なる画素群に分解することは不可能である。特に好ましい形態では、直接ビームおよび反射ビームにより規定される平面の方向における光センサの空間分解能が特に高い。
【０２７７】
ほとんどの実施形態では、ビーム検出器のコントローラは、スポット２１０またはスポット２０８などの最大強度を有するスポットを特定し、最大強度のビームを用いて粒子検出するように構成することができる。通常、輝度が最も高い受光ビームが直接光線１０８に対応する。極端な場合、受信された２つの光線の強度の間には識別できる十分な差がない可能性がある。この場合、反射面から最も遠い受信器に到達するビームを直接ビームとして選択することが好ましく、その理由は、もう一方のビーム、すなわち、反射面により近いビームは反射光線である可能性がより高いためである。
【０２７８】
例示的な一実施形態では、画像センサの分解能は６４０×４８０画素である。
【０２７９】
図６は、本発明の実施形態に係る別のビーム検出器構成を示す。この場合、ビーム検出器３００は、送信器３０２と受信器３０４とを有する。ビーム検出器の動作は、本明細書に記載されたものと実質的に同じである。ただし、このビーム検出器構成は、反射面３１０に取り付けられた２つのバッフル３０６，３０８をさらに有する。バッフル３０６，３０８は、反射面３１０から直接ビーム光路３１２に向かって外方に延びて、受信器３０４に到達できた可能性がある反射ビーム光路を妨害するように機能する。バッフルの個数と長さとは、特定の構成に適合するように選択でき、バッフルは、直接ビーム３１２のほぼ同等の位置まで下方に延びるように設置してもよい。択一的には、正確な位置決めが可能であり、反射ビームの正確な位置を特定できる場合には比較的短いバッフルを使用できる。他の選択肢として、正確に位置決めされた開口部を有する、より長いバッフルを設け、直接ビーム３１２がバッフル開口部の中を通過するようにしてもよい。当然のことながら、バッフルのような役割を果たすであろう既存の構造物に極めて接近して送信器と受信器とを設置することにより同じ効果を実現できる。例えば、倉庫型の設置では、倉庫は天井の真下に設置され水平方向に延びる多くの天井支持ばり（梁）を有しており、送信器受信器をはりの少し下に設置して、はり（梁）が事実上バッフルとして機能して天井の表面での反射による妨害を阻止するようにしてもよい。
【０２８０】
図７は、本発明に係る別の実施形態を示している。この実施形態は、送信器３５４と受信器３５６とを含むビーム検出器構成３５０を示している。送信器３５２は所定の照明領域全体にわたって１つまたは複数の光線を照射し、先の実施形態で説明したように、直接ビーム３５８と反射ビーム３６０との両方が受信器３５６に到達してもよい。この実施形態では、受信器は反射方向において比較的狭い視野角θを有し、受信器３５６は反射面３６２を「見る」ことができないように構成されている。受信器３５６が反射面３６２を見ることができなければ、識別できるほど十分に強い信号を生じるであろう送信器３５４から受信器への唯一の光路は、直接ビーム３５８だけとなる。同様に、送信器３５４の照射領域は反射面３６２を照射しないように制限することができる。このビーム検出器構成では、反射面は、通常、モニタされる部屋の天井となる。この場合、受信器３５６の視野角および／または送信器３５４の照明領域は、垂直方向に制限する必要がある。照明領域に適合する視野角は、０°〜５°の間の発散角を有する。しかしながら、この要件はシステムの構成により異なる。例えば、送信器と受信器の間が１００メートルといった長距離のシステムでは、この効果を実現するために非常に狭い角度のビーム広がりまたは視野角を必要とすることは明らかである。しかし、送信器と受信器の間がたった３メートルしかない実施形態では、はるかに広い角度の照明角および視野角が許容される。また、反射面との近接度も、上述の効果を実現するための所要の角度に影響を与える。
【０２８１】
図８は、本発明の態様に基づいて構成されたビーム検出器の別の実施形態を示す。この実施形態では、ビーム検出器５００は、送信器５０２と受信器５０４とを有する。送信器５０２は、２つの発光体５０２Ａ，５０２Ｂを有する。各発光体５０２Ａ，５０２Ｂは各照明領域全体にわたって１つまたは複数の光線を放射し、受信器５０４に到達する直接ビーム５０８と反射ビーム５１０とを案内する。２つの発光体５０２Ａ，５０２Ｂは、所定の照明シーケンスで作動するように構成されており、受信されたビームの光源、すなわち、受信されたビームを放射した発光体を、受信器５０４で受信された光を分析することにより決定できるようになっている。この実施形態では、直接光路５０８を通って受信器５０４に到達する光は、受信器センサ（図示せず）上に像５１４Ａを形成し、他方、反射光路５１０を通って受信器で受信された光は、受信器５０４のセンサ上に５１４Ｂに示すような像を形成する。当然のことながら、２つの場合（すなわち、直接光路と反射光路）において受信器上に形成される像は、一方が他方の鏡像であるという点で互いに異なっている。直接光路で形成された像５１４Ａは、２つの光源５０２Ａ，５０２Ｂの相対位置を保持するが、反射された像５１４Ｂでは、これら２つの光源５０２Ａ，５０２Ｂの位置は、反射されたビームと受信器とを含む平面内で反転している。したがって、受信された像を分析することにより、受信されたビームのどちらの対が直接ビーム経路５０８に対応するのかと、どちらの対が反射ビーム経路５１０に対応するのかとを判断できる。本発明の他の実施形態では、異なる変調パターンで照らすのではなく、２つの光源５０２Ａ，５０２Ｂが異なる波長または偏光特性を有する発光体である可能性がある。
【０２８２】
当業者には明らかなように、送信器上の、形成された任意の配置の光像を用いることができる。例えば、直接ビーム、またはビームに対して任意の幾何学的配置にある任意の反射面からの反射ビームの特定できるように、識別可能な発光体の二次元光線を送信器に組み込むことができる。
【０２８３】
ここで図９を参照すると、ビーム検出システム１１００が示されている。ビーム検出システムは上述した種類のうちのいずれかである可能性があり、送信器１１０２と受信器１１０４とを有する。送信器は１つ以上の任意の伝送帯域の任意の個数の光線を放射できる。送信器１１０２により放射された１つまたは複数のビームは、受信器１１０４により受信される。この実施形態では、送信器は偏光した光（例えば、垂直に偏光した光など）を送信するようになされている。受信器１１０４は、送信されたのと同じ偏光を有する光だけを受信するように構成されている。
【０２８４】
送信器の偏光は、レーザダイオードのような本質的に偏光している光源を使用すること、または任意に（または他の方法で）偏光している光源のビーム経路内に偏光フィルタを設置することを含む多種多様な方法で実現できる。同様に、受信器の偏光感度は、受信器の固有特性により、または受信器のセンサ素子の前に１つ以上の偏光フィルタを設置することにより、決定できる。
【０２８５】
この実施例では、一般に偏光していないか、または任意に偏光している周辺の日光のような迷惑光は受信器により実質的に排除されるであろうが、送信されるビームのすべて（送信器と受信器との間の粒子および物体により失われる割合を除いて）は受信器１０４により受信されるであろう。
【０２８６】
図１０は、図９と類似のシステムを示している。図１０のシステム１２００が、受信器１２０４により受信される光線１２０６を放射する送信器１２０２を含んでいる。この実施例では、送信器は第１の方向に偏光しており（例えば、垂直に偏光しており）、少なくとも１つの偏光ビーム１２０６を放射する。受信器１２０４は、送信器１２０２により送信されるビ−ムに直交した偏光状態の光を受信するように構成されている。この場合、受信器１２０４は水平に偏光した光を受信するように構成されている。このような偏光のずれは、ビーム１２０６の経路内にあるほこりのような大粒子を煙のような小粒子と識別できるという利点を提示する。その理由は、ほこりのような大粒子は任意の偏光を有する光を前方散乱させる傾向があり、したがって、受信器１２０４で受信される光の交差偏光成分を増加させるためである。
【０２８７】
図９および図１０に記載の２つの実施形態の組み合わせを粒子検出システムに組み込むことができる。図１１を初めに参照すると、システム１３００は、送信器１３０２と受信器１３０４とを有する。送信器１３０２は、光線１３０６Ａ，１３０６Ｂを放射するように構成されている。これら２つのビームのうちの第１のビーム１３０６Ａは、第１の偏光状態で放射され、他方、第２のビーム１３０６Ｂは直交偏光状態で放射される。受信器１３０４は、単一の偏光、例えば、第１の偏光状態の光だけを受信するように構成されている。したがって、当然のことながら、図９および図１０との関連で説明した両方の技術を同じ受信器に適用してもよい。好適には、送信器１３０２はビーム１３０６Ａ，１３０６Ｂを交互に生成して、２つの偏光状態のビームが受信器１３０４にそれぞれ異なる時間に到達するように構成されている。
【０２８８】
他のシステムを図１２に示している。このシステムでは、ビーム検出器１４００は、送信器１４０２と受信器１４０４とを有する。送信器１４０２は垂直に偏光したビーム１４０６を放射するように構成されている。受信器１４０４は、受信した光を複数の偏光状態に、例えば、垂直偏光状態または水平偏光状態などに分解できるように構成されている。これは、偏光状態が異なる、同時にまたは交互に作動する複数の隣接する受光素子を設けることにより実現できる。この実施例では、ビームを受信器のそれぞれに案内するためにビーム分割部品１４０８を受光部品の前に設ける。
【０２８９】
当業者には明らかなように、本明細書を垂直偏光および水平偏光について言及したのは、好都合であるという理由だけで選択されたものであり、任意の偏光を用いてもよい。さらに、説明の都合上、本発明を説明するために直交偏光状態を選択している。しかしながら、本発明は、互いに一致しているか、または直交しているかのどちらかの偏光状態に限定されると解釈すべきではない。別の角度でずれた偏光も利用可能である。当業者は、この変形例を説明するために実行すべき適切な計算を特定できるであろう。
【０２９０】
受信器または送信器に対する偏光状態に関する変形例を実現する１つの方法は、光路上に偏光フィルタを配置する機械的手段を設けることである。例えば、往復移動式偏光フィルタをビーム光路上に配置し、そしてビーム光路から外すように移動させるソレノイドをアクチュエータとして用いることができる。あるいは、車輪状構造物の周囲に複数の異なる偏光状態のフィルタを有する回転式フィルタ機構を使用できる。光路を通って車輪状構造物を回転させることにより、長期にわたって異なる偏光を実現できる。また、他の機械的装置も可能であり、例えば、送信器４０２の発光素子を軸の周りに物理的に回転させて、受信器の１つ以上のセンサを同様に回転させることもできる。他の機械的装置も当業者には明らかであろう。
【０２９１】
図１３は、本発明の実施形態のビーム検出システム４０２Ａを設置する部屋４００Ａの平面図を示している。ビーム検出システムは、８個の送信器４０６Ａ〜４０６Ｈをモニタするように構成された単一の受信器４０４Ａを含んでいる。送信器４０６Ａ〜４０６Ｈのそれぞれは、照明の水平角α度を有する光を送信するように構成されている。また、送信器４０６Ａ〜４０６Ｈのそれぞれは、図１４に示すように照明の垂直角β度を有する光を送信するように構成されている。同様に、受信器４０４Ａの視野は、その水平方向の広がりと、垂直方向の広がりとで異なっている。この実施例では、受信器４０４Ａは、水平視野角γ度と、垂直視野角δ度との全体にわたって光を受信するように構成されている。本発明の好ましい形態では、送信器４０６Ａ〜４０６Ｈの照明の水平角は、それらの送信器の照明の垂直角βよりも広い。同様に、受信器４０４は垂直方向の視野よりも広い水平方向の視野を有している。
【０２９２】
受信器と送信器との視野と照明領域とにおける差は、典型的な配置構成の位置合わせ交差に適合するように選択される。例えば、図１３に示すようなほとんどの配置構成では、送信器４０６Ａ〜４０６Ｈは互いに同じ高さに通常設置され、受信器４０４Ａは送信器４０６Ａ〜４０６Ｈに平行な平面内に取り付けられる。したがって、送信器４０６Ａ〜４０６Ｈの像が受信器４０４Ａの光センサで受光されるとき、それらの像は光センサ上において位置合わせされることとなる。したがって、受信器４０４Ａの垂直方向では視野を比較的に狭句することができる。しかしながら、図４から明らかなように、受信器４０４Ａは非常に広い水平視界を必要としている。同様に、ほとんどの配置構成では送信器４０６Ａ〜４０６Ｈの水平方向の位置合わせは、垂直方向の位置合わせよりも実現が難しい。これは、通常、位置合わせの際、鉛直面内の可動範囲は、より限定されており、建物の側壁は、通常、比較的平行に位置合わせされているためである。したがって、設置者は、送信器および受信器が取り付けられる表面の平面に対して直交するように送信器および受信器を設置するのに労力を要さず、適当に正確な垂直方向の位置合わせが実現される。しかしながら、これは水平方向の位置合わせには当てはまらない可能性があり、その理由は、光源の照明角度と、光受信器の受信角度とが、送信器と受信器とを取り付ける表面の幾何学的配置により設置されるシステムの配置構成に起因して変化するためである。したがって、水平方向に位置合わせするための機能が必要であり、受信器の水平視界と、送信器の水平ビーム幅とは比較的広いことが有利である。
【０２９３】
例えば、受信器は、その水平視野がほぼ９０度に等しく、他方、垂直視野がたった約１０度しかないように構成してもよい。同様に、送信器は、その水平ビーム幅が約１０度であり、他方、垂直ビーム幅が３〜５度の間であってもよいように構成してもよい。
【０２９４】
異なる水平方向および垂直方向のビーム広がりまたは視野角を実現するために、送信器または受信器のいずれかにアナモルフィックレンズを含む光学システムを装着してもよい。
【０２９５】
図１５は、図１３に関連して説明したような受信器の例示的構成を示している。
【０２９６】
受信器４２０は、ビデオ読み出し・処理サブシステム４２４に接続されたマルチセグメント光センサ４２２を有する。光受信器４２０は、受信した光をセンサアレイ４２２上に集束させるために、例えば、複数のレンズまたは他の光学部品、例えば、鏡などを含む光学部品４２６を有する。好ましい形態では、アナモルフィックレンズが、受信器に対する実質的に異なる水平および垂直視界を提供するように構成されている。
【０２９７】
図１６は、１つ以上の波長域の１つ以上の光線を放射するように構成された少なくとも１つの発光体７０２を含む送信器７００を示している。送信器７００は、例えば、電池であってもよい電源７０６により電源を供給される制御回路７０４を有する。発光体７０２は光線７０８を放射する。この光線は、光学部品７１０により特定の分散パターンまたはビーム形状に成形される。上述のように、光学部品７１０は１つ以上のアナモルフィックレンズを含むことができる。
【０２９８】
当業者には明らかなように、異なる配置構成は、それらに課される異なる幾何学的制限と、異なる要件とを有しているであろう。したがって、本発明は、符号４０６等で示す送信器または符号４０４等で示す受信器のビーム形状が垂直視野角または水平視野角で規定されるものに限定されるものと考えるべきではない。むしろ本発明は、送信器のビーム幅または受信器の角度広がりの一方または両方が任意の２つの方向で異なるようなシステムにまで及び、任意の２つの方向は、互いに直交するか否かによらず、垂直方向および水平方向において位置合わせされているか否かによらない。
【０２９９】
粒子検出システムが、図１、図２、または図３に示すタイプのものであるか、またはＰＣＴ／ＡＵ２００４／０００６３７、ＰＣＴ／ＡＵ２００５／００１７２３、もしくはＰＣＴ／ＡＵ２００８／００１６９７に開示するような異なるタイプのものであるかにかかわらず、システムの構成部品の位置合わせ、例えば、光源とターゲットとの位置合わせと、放射されたビームの受信器への反射とは重要である。上述のように、光源とターゲットの間にはかなりの距離がある可能性があるため、光源をターゲットと正確に位置合わせすることは困難である可能性がある。したがって、設置時と、光源および／またはターゲットが設置位置から移動したときとの両方において、光源（および／またはそれが逆反射でない場合にはターゲット）の方向を変化させることができる調整可能な固定装置を提供することが好ましい。
【０３００】
図１７は、粒子検出器の光学部品の位置合わせを支援する位置合わせビーム装置の一実施形態を示している。図１７に示す装置は、図２に関して上述した種類の装置であるが、煙検出器はさまざまな異なる形態を取ることができる。図示のように、煙検出器２２００は光源２２０２と受信器２２０４とを有する。さらに煙検出器２２００は、光源２２０２と軸方向に位置合わせされているが視覚的に観察可能である位置合わせビーム２２４２を生成するように構成された種類の視覚的位置合わせ装置２２３０を含んでいる。ビーム２２４２は、煙検出器２２００から少し遠くに離れて位置するターゲット２２０６の方に向けて発射するであろう。
【０３０１】
煙検出器２２００には、使用時に、ねじまたはその種の他のものを用いて支持部表面に取り付けられ、煙検出器２２００を適切な仰角でその支持部表面に固定する円板２２３２の形の取り付け手段が設けてある。取り付け板２２３２と煙検出器２２００との間には咬合接続２２３４を設けてある。咬合接続はさまざまな形を取ることができ、検出器の配置を変化させることもできるが、選択された向きで固定することもできる。摩擦固定配置が可能であり、または何らかの形態のねじ締め配置が使用される可能性がある。
【０３０２】
図１８に示すように、咬合接続２２３４はカップ２２３６とボール２２３８とを含み、ボールはカップの中で回転できる。ボールはカップにより捕捉された状態で保持され、煙検出器２２００を支持板２２３２に対して傾けることができるようになっており、それによって入射光２２１０を少し遠くに離れたターゲット２２０６に正確に導くことができる。カップに対してボールを固定するためにグラブネジ２２４０を提供する。例えば、摩擦ばめなどを含む、カップ内のボールを固定する他の形態が可能である。
【０３０３】
上述したように、入射光２２１０をターゲットと位置合わせするのを容易にするために位置合わせビーム２２４２を使用する。したがって、レーザビームを通常含むであろう位置合わせビーム２２４２は、入射光２２１０に平行である。したがって、作業者は位置合わせビーム２２４２をターゲットに、またはターゲットのすぐ近傍に向けて、それによって入射光２２１０（通常、目に見えない）がターゲットの中心を狙うことを確保できるであろう。入射光２２１０がターゲットの中心に当たると、グラブネジ２２４０を締め付けて、それによってカップ２２３６の中にボール２２３８を固定する。これにより煙検出器２２００を最適に位置合わせすることを確保し、その後、本明細書に記載の方法でシステムの較正を行うことができる。
【０３０４】
図面の図１９は、選択された動作可能な位置で煙検出器２２００を固定する方法を示している。この実施形態では、カップ２２３６の中にボール２２３８を固定するのに使用するグラブネジ２２４０は、検出器ハウジング２２００の前側２２４６まで延びる通路２２４４に沿って接近可能である。通路２２４４は、位置合わせツール２２５０のシャフト２２４８を受け入れるように構成されている。位置合わせツール２２５０は、それの一方の端部上にねじ回し２２５２を有し、もう一方の端部上にハンドル２２５４を有している。ハンドル２２５４は、それの後端部内に、レーザ２２５８を挿入する凹部２２５６を有している。シャフト２２４８は、シャフトが通路２２４４内に位置するときのような、通路２２４４とすき間のない滑りばめになっており、レーザ２２５８からのレーザビーム２２４２は、上述のように光源２２０２および／または受信器２２０４と軸方向に心合している。
【０３０５】
この実施形態では、シャフト２２４８と通路２２４４とは、それぞれ相補的な管状形を有している。もちろん、当業者は、他の配置も可能であり、例えば、通路２２４４が正方形の外形を有しており、正方形の辺の寸法がシャフト２２４８の直径に対応してもよいことを理解するであろう。
【０３０６】
その結果、設置者は図１９に示すツール２２５０を用いて通路２２４４の中にシャフト２２４８を挿入し、その後、遠く離れたターゲットを狙って、目に見える位置合わせビーム２２４２を観察しながらハウジング２２００を操作する。ハウジングが正確に位置合わせされると、ねじ回し先端２２５２がグラブネジ２２４０と係合した状態でハンドル２２５４を回転させて、それによってグラブネジ２２４０を締め付けて、カップとボールとを一緒に固定するであろう。このようにして一緒に固定した時点で、機器を設置する技術者は、依然としてレーザビーム２２４２が正確にターゲットと位置合わせされていることを調べ、もしレーザビーム２２４２が依然として正確にターゲットと位置合わせされている場合には、技術者は煙検出器が正確に配置されていることを知るであろう。機器が保守または修理される予定のときなど将来のどの時点においても、単にツール２２５０のシャフトを通路２２４４に挿入して、レーザビーム２２４２が遠く離れた場所にあるターゲットと正確に位置合わせされているかどうかをもう一度調べるだけで、ユニットの幾何学的配置を調べることができることは明らかである。
【０３０７】
この実施形態では、ねじ回し２２５２をねじ回し先端として示しているが、グラブネジがアレン・キー・ソケットのような係合形成の他の何らかの形態を有している場合には、ねじ回し２２５２は適切な大きさの六角アレンキー構成であることは明らかであろう。
【０３０８】
図１９は位置合わせのためにレーザが設置されているツールを示しているが、単にレーザ２２５８を通路２２４４に挿入して、遠く離れたターゲットに対してハウジングを位置合わせするのを支援することも、もちろん可能であろう。
【０３０９】
図１７〜図１９はビームを入射光線に対して平行に位置合わせする配置を示しているが、これが唯一の可能な配置ではない。例えば、ハウジングは、その中に、遠く離れたターゲットまたは関心領域に対する煙検出器の配置と方向付けとを支援する構成において入射ビームに対して曲げられる複数のレーザ受け入れソケットを有していてもよい。例えば、煙検出器が図３に関連して上述した形態である場合には、光源照明の完全な円弧２６２２もまた同様に示すレーザビームを有することが好ましい可能性がある。入射ビームに対して、光源照明の完全な円弧に対応するであろう所定の角度をなすソケットをハウジング２２００内に含むことが可能であろうことは明らかである。
【０３１０】
図２０は、図１９に示すツール２２５０を受け入れるように構成された３つのソケット２２４９を有し、最適な性能が得られるよう設置技術者がハウジングを正確に位置合わせできるようになされたハウジングを図式的に示している。側面の２つのソケット２２４９はビデオカメラが検出できる可視光の円弧に対して位置合わせされることが好ましく、中央のソケットはビデオカメラの中心を、遠く離れた場所にあるターゲット２２０６と位置合わせするのに使用されるであろう。
【０３１１】
図２１は、本発明のさらなる実施形態を示している。この実施形態では、視覚的位置合わせ装置２２６０は、煙検出器ハウジング２２６４のソケット内に取り付けられたシャフト２２６２を含み、ハウジング２２６４内に取り付けられた光学部品に対して一定の幾何学的配置に位置合わせされるであろう。ビデオカメラ２２６６は、シャフト２２６２の端部のハンドル部２２６８内に取り付けてある。ビデオカメラは電池駆動式であることが好ましく、ハウジング２２６４から遠く離れた場所にあるターゲットの画像を生成するように構成されている。ビデオカメラには望遠レンズが備えてあることが好ましい。
【０３１２】
ビデオカメラで見た画像は、遠く離れたターゲットの画像を表示する画面２２７２を含む受信器ユニット２２７０に無線で送信することが好ましい。また、画像は、照準用の十字線の形、またはグリッドパターンなどの他の何らかの形態の位置合わせ支援用照準器であってもよい照準シンボルまたは照準器２２７４を含んでいてもよい。
【０３１３】
ハウジングが動くと、ビデオカメラの視界と、したがってビデオカメラで生成された画像とが画面上で動くであろうことは明らかであり、煙検出器の位置合わせを行う技術者は、画面上の画像を見ることによりハウジングの方向を正確に合わせることができるであろう。ビデオカメラは煙検出器の光学部品に対して一定の相対的配置に位置合わせされているため、画面上の画像を、対象とするターゲットに正確に位置合わせした時点で、技術者は光学部品が正確に位置合わせされたことが分かるであろう。受信器ユニットは、カメラからのリアルタイム画像を表示するＰＤＡなどの電池駆動式の携帯用コンピュータ装置であることが好ましい。カメラと受信器の間の接続は無線であることが好ましいが、ケーブル経由である可能性もある。
【０３１４】
カメラには、ターゲット位置に取り付けられたＬＥＤ、または他の能動的もしくは受動的光源のような光源に対応する波長の波長依存光フィルタを装着してもよい。ターゲット光源は、人の目で容易に識別できるようにするために必要に応じて特定の速度またはパターンで点滅してもよい。また、点滅パターンは、カメラおよび／または受信器内のソフトウェアにより特定してもよい。
【０３１５】
受信器ユニットおよびまたはカメラ内のソフトウェアは、表示部上でのターゲットの改善された眺望を生成するための手段を含んでいてもよく、部屋またはターゲットを取り付けてある表面の周辺画像を含んでいてもよい。受信器ユニットとカメラとの組み合わせは、可聴音の合図、および／または位置合わせプロセスを支援するための作業者に対する音声指示を生成するための手段を含むことが好ましい。これらの指示は、当然、ターゲットと正確に位置合わせするためにハウジングをどのように動かすべきかに関してであってもよく、「上」、「下」、「左」、「右」、「ターゲット上」などの人間に聞こえる言葉を含む可能性がある。
【０３１６】
シャフト２２６２の端部に取り付けられたビデオカメラでは、ハウジングが咬合接続２２７４のまわりで微小運動をすると、シャフトの端部のビデオカメラも比較的広い円弧を描いて動くことが理解されるであろう。したがって、シャフトはレバーアームとして働き、アームの末端部上にビデオカメラが取り付けてある。これにより位置合わせプロセスの感度が増大され、ビデオカメラと光学部品とが正しい相対的配置にある場合には、ビデオカメラをターゲットと正確に位置合わせすれば、光学部品は所望の幾何学的配置に正確に位置合わせされるようになっている。
【０３１７】
図２２は、本発明の実施形態に基づいて構成された光学部品のための他のハウジング構成を示している。
【０３１８】
この実施例では、構成部品２９００は、カメラまたは光源と、関連する電子回路と、光学２９０４と、などの電気光学部品を含んでいる。電気光学部品２９０２は、ハウジング２９０６に対して一定の関係で取り付けられており、固定配線２９０８を介して電気およびデータ接続２９１０に接続されている。
【０３１９】
ハウジング２９０６は開口部２９１２を含み、この開口部２９１２を通って光線がハウジングに出入りしてもよい。開口部２９１２は開放状態であってもよく、またはレンズもしくは窓により閉じることもできる。また、構成部品２９００は、ハウジング２９０６に取り付けられた光学アセンブリ２９１４を含んでいる。光学アセンブリは、この場合、電気光学システム２９０２、２９０４の光軸に対して所定の角度で取り付けられた鏡である。鏡は、開口部２９１２を通って電気光学システム２９０２、２９０４の方へ、または電気光学システム２９０２、２９０４から開口部２９１２の方へ光信号の方向を変えるために使用される。
【０３２０】
鏡２９１４は、咬合取り付け手段２９１６によりハウジング２９０６に取り付けてある。咬合取り付け手段は、この場合、ハウジング２９０６内の対応して成形された凹部２９２０内に捕捉された回転摩擦軸受２９１８内に取り付けられた回転可能シャフトを含んでいる。咬合取り付け９１６は、位置合わせツールを用いてハウジング２９０６の外部から係合できる係合手段２９２２を含んでいる。例えば、先行する実施形態との関連で説明した位置合わせツールを使用できる。
【０３２１】
使用時には、光学部品を設置する技術者は、取り付け表面に対して一定の方法でハウジングを取り付けるために一定の取り付け手段を使用して、その後、位置合わせツールを用いて鏡２９１４の幾何学的配置を調節することにより電気光学部品２９０２の外側の視界（または照明）を調節する。咬合接続が、取り付け表面に対するハウジング全体の再配置を可能にするのではなく、むしろ取り付け表面と一定の関係で取り付けられた電気光学部品に対して、光学アセンブリ２９１４の幾何学的配置を変更できるようにすることを除き、システムの作動方法は上述した方法と実質的に同じである。
【０３２２】
図２３は、例えば、光送信器であってもよいビームと検出器とのアセンブリ２３００を示している。アセンブリ２３００は２つのモジュールで構成されている。モジュール２３０２は、電池（図示せず）と、ユニット用の電気光学システム２３０６と、を内蔵する主要な容器である。電気光学システム２３０６は、回路基板２３０８上に取り付けてもよい。また、モジュール２３０２は、１つの配置では、磁場に反応するスイッチ２３１０を含んでいる。このようなスイッチの実施例は、密封されたガラス外膜内に設置された鉄メタルリード上に一対の接点のを有するリードスイッチである。接点は最初は分離している。磁場が存在すると、スイッチは閉じる。磁場がなくなると、リードの剛性により接点が分離する。
【０３２３】
また、ホール効果素子のような磁場に反応する他のスイッチング装置を使用してもよい。
【０３２４】
モジュール２３０４は、スイッチ２３１０に影響を与えることができるアクチュエータを含む取り付け基盤である。アクチュエータは、例えば、磁石２３１２であってもよい。
【０３２５】
モジュール２３０２および２３０４は、互いに別々に距離を隔てて搬送および保管され、またはパッケージ内では、スイッチが作動しないように十分な距離をとってアクチュエータとスイッチとを切り離す。通常、設置時には、モジュール２３０４を側壁２３２０または取り付け表面に取り付けて、その後、モジュール２３０２をモジュール２３０４に取り付ける。モジュール２３０２をモジュール２３０４に容易かつ確実に取り付けることを可能にする多くの配置があることが理解されるであろう。例えば、モジュール２３０４は１つ以上の軌道を有していてもよく、組み立て時には、モジュール２３０２はストッパのある所まで軌道に沿って摺動してもよい。２つのモジュールを所定の位置に保持するために戻り止め手段を設けてもよい。このような配置は、２つのモジュールを所定の幾何学的配置に組み立てることを可能にし、その結果、磁石２３１２に対してスイッチ２３１０の位置を合わせる。
【０３２６】
モジュール２３０２および２３０４を組み立てたときにだけ、スイッチ２３０１は閉じており、電池からの大きな電力消費を開始できる。
【０３２７】
他の配置では、モジュール２３０４は複数の磁石２３１２を含んでいる。モジュール２３０４に対する識別データなどの情報項目を表すために磁石２３１２の構成を使用してもよい。情報は、通し番号またはモジュール２３０４の場所に関連するループアドレスを含んでいてもよい。基盤モジュール２３０４上に磁石のパターンを提供することにより、モジュール２３０４を側壁２３２０に取り付ける場所にデータを事実上、永久に保持してもよい。その結果、例えば、電池の消耗のような故障の後などにモジュール２３０２を交換した場合でも、識別データは依然として存在している。
【０３２８】
モジュール２３０２は、モジュール２３０４内の磁石２３１２の存在に反応する複数のスイッチ２３１０またはセンサを含んでいてもよい。例えば、モジュール２３０４内の磁石のパターンでコード化された識別情報を読み取ることができるリードスイッチの配列または所定のパターンを提供してもよい。
【０３２９】
さらなる配置では、モジュール２３０４内の磁石２３１２のパターンをカードのような着脱自在の装置上に提供してもよい。磁石のパターンを有するカードは、例えば、モジュールを側壁２３２０に取り付けたときにモジュール２３０４に挿入してもよい。
【０３３０】
図２４〜２６は、本発明の他の実施形態を示している。送信器ユニット３０００は、光学モジュールを形成するハウジング３２００を含んでいる。送信器は、受け板３０１０と、後部ケーシング３０２０と、前部ケーシング３０３０と、をさらに含み、これらは一緒に取り付け部３１８０を形成する。
【０３３１】
受け板３０１０は、ねじ穴を含み、これらのねじ穴により受け板３０１０を側壁のような取り付け表面（図示せず）に取り付けてもよい。受け板３０１０は、簡単で解放可能なスナップ式嵌入を用いて後部ケーシング３０２０に取り付けてある。
【０３３２】
後部ケーシング３０２０と前部ケーシング３０３０とは、ハウジング３２００を受け入れる部分的な球状空洞を一緒に規定する。ハウジング３２００は後部ハウジング３０４０と、前部ハウジング３０５０とを含んでいる。後部および前部ハウジング３０４０、３０５０のそれぞれは、大部分が中空の半球殻様形状を有している。
【０３３３】
後部ハウジング３０４０は、それの外側周辺部のまわりに穴のふちを有している。前部ハウジング３０５０、それの外側周辺部の内側上に相補的な穴のふち。相補的な穴のふちを一緒にスナップ式に嵌入して、球状ハウジング３２００を形成する。このスナップ式嵌入に隣接して、後部ハウジング３０４０のほんの一部分が前部ハウジング３０５０に突き出して、前部ハウジング３０５０のまわりに環状の段差を形成する。
【０３３４】
検出器ハウジング３２００の外表面は、大部分が球状であり、後部ケーシング３０２０と前部ケーシング３０３０とで規定される球状空洞に対して相補的である。相補的な球面の間は、すき間のない滑りばめになっており、ハウジング３０２０を取り付け部３１８０に対してさまざまな向きに回転させて、設置時の位置合わせの際にハウジング３０２０を摩擦により緩く保持してもよいようになっている。
【０３３５】
前部ケーシング３０３０の前端部は、ハウジング３２００を露出するように開いている。この実施形態では、前部ケーシング３０３０内の開口部を成形して曲線状にして、水平軸のまわりよりも垂直軸のまわりで、より広範囲の角度までハウジング３２００を咬合できるようにしている。通常、このような送信器は、対応する受信器のように天井の近くの側壁に取り付けられるため、水平軸のまわりの調整、すなわち、上下方向の調整の必要性は一般的に、より少なくなる。
【０３３６】
前部ハウジング３０５０の前端部が先端を切り取られて、レンズ３０６０を支持する円形開口部を規定する。円形のプリント基板（ＰＣＢ）３０７０がハウジング３２００の内部の中心に取り付けられて、ハウジング３２００にまたがっている。ＰＣＢ３０７０はレンズ３０６０に平行であり、前部ハウジング３０５０に突き出た後部ハウジング３０４０により形成される環状の段差に当たって固定される。
【０３３７】
ＬＥＤ３０８０の形の光源はＰＣＢ３０７０の前部表面上の中心に取り付けられ、使用時には、例えば、１つ以上の波長域の光線を発射し、この光線のオブスキュレーションが粒子の存在の兆候を提供する。レンズ３０６０は、ＬＥＤ３０８０により発射されたビームを平行にするようになされている。電池３０９０は、ＰＣＢ３０７０の裏面上に保持される。
【０３３８】
図示の実施形態は、図２５に示すスピンドル３２４０と、カム３１００と、ブレーキシュー３１１０とを含む固定機構３１９０を備えている。スピンドル３２４０は、それの軸方向の中間点に外方に突出するカラー３１４０を有している。
【０３３９】
後部ハウジング３０４０と前部ハウジング３０５０とのそれぞれは、スピンドル３２４０の各部分を受け入れるための管状凹部を含んでいる。後部および前部ハウジングを一緒にスナップ式に嵌入するとき、カラー３１４０は、後部ハウジング３０４０と前部ハウジング３０５０の間に捕捉される。カラー３０４０の前後のスピンドルの周囲のＯリングシールが、管状凹部を通ってハウジング３２００の中へごみが入るのを制限する。
【０３４０】
スピンドル３２４０の前端面内には六角ソケット３１６０が形成されている。円筒形管状通路３２４４が前部ハウジング３０５０を貫通しており、ソケット３１６０へのアクセスを提供する。ソケット３１６０は、送信器ユニットの設置時に、送信器ユニット３０００の前面から通路３２４４を通じてアレンキーのような付属具を受け入れて、設置者がスピンドル３２４０をそれの軸のまわりに回転させてもよいようになっている。後述するように、前記回転は、取り付け部３１８０に対して選択された幾何学的配置にハウジング３２００を固定する。
【０３４１】
後部ハウジング３０４０は、ブレーキシュー３１１０を支持する後方開口部を有している。ブレーキシュー３１１０は外表面３１３０を有しており、この外表面３１３０は部分的に球状であり、引っ込めた「咬合位置」にあるときに後部ハウジング３０４０の球状外表面と位置合わせされる。ブレーキシュー３１１０は、それの側部のそれぞれの上にスタッド３１２０を有している。スタッド３１２０は、短い距離だけ横向きに、すなわち、上下方向と、前後方向とに垂直な方向に突出している。スタッド３１２０は、後部ハウジング３０４０内の相補的な凹部（図示せず）内に入れ込まれて、それによってピボットを規定し、このピボットのまわりで、ブレーキシュー３１１０は可動域を通じて回転してもよい。可動域は、制動表面３１３０と、後部および／または前部ケーシング３０２０、３０３０により規定される内部球面との間の接触により、および後述するカム３１００との接触により、制限される。
【０３４２】
図２５に示すように、ブレーキシュー３１１０は、各スタッド３１２０をそれぞれ支持する２つの翼部を分離する中央の長手方向溝部を含んでいる。ブレーキシュー３１１０は従順度を有しており、スタッド３１２０を横切る全体寸法を減少させるために翼部を圧縮することにより、および後部ケーシング３０４０内に形成された相補的な凹部（図示せず）の中にスタッド３１２０が入れ込まれるように後部ケーシング３０４０にブレーキシュー３１１０を取り付けることにより、ブレーキシュー３１１０と後部ケーシング３０４０とを組み立ててもよい。圧縮から解放されると、翼部はそれらの非圧縮形状に戻り、スタッド３１２０が相補的な凹部にはまり込むようになっている。
【０３４３】
カム３１００はスピンドル３２４０により支持されている。もちろん、図２８に示すように、カムをスピンドルと一体で形成するための他の選択肢もあるであろう。カム３１００は単一の丸い突出部を含み、ブレーキシュー３１１０上のスタッド３１２０から前方に間隔をあけた場所（およびスタッド３１２０により規定されたピボット軸）で下方に作動するようになされている。
【０３４４】
受信器３０００の設置時に、ハウジング３２００を位置合わせした後に、設置者は、通路３２４４を通じてアレンキーのようなツールを用いてスピンドル３２４０のソケット３１６０にアクセスする。アレンキーのようなツールを用いてスピンドル３２４０を回転させることによりカム３１００を回転させて、それによりブレーキシュー３１１０の前方部分を下方に駆動して、制動表面３１３０が、後部ケーシング３０２０と前部ケーシング３０３０とにより規定される内部球面と、摩擦により係合するようになっている。それによって、取り付け部３１８０に対するハウジング３２００の配置を固定する。
【０３４５】
この実施形態では、レンズ３０６０とＬＥＤ３０８０とは、レンズ３０６０の平面に垂直な方向に光を発射するように構成されている。また、通路３２４４もレンズ３０６０の平面に垂直である。設置時には、上述したのと類似の位置合わせツールを使用してもよく、位置合わせツールは、通路３２４４と、すき間のない滑りばめとなるような寸法となされた円筒シャフトを有し、シャフトと同軸のビームを発射するようになされたレーザポインタを含んでいる。この実施形態では、位置合わせツールのシャフトの終端部が、ソケット３１６０に対して相補的なアレンキー付属具になっている。設置時には、ツールを通路３２４４に挿入して、ソケット３１６０と係合させる。係合すると、位置合わせツールをレバーとして使用でき、位置合わせツールから発射したビームが受信器のようなターゲット上に集束するまで位置合わせツールを操作してもよい。したがって、通路３２４４はハウジング３２００の位置合わせの目で見える目安を提供するための便利な手段を提供する。その後、位置合わせツールを、それの軸のまわりにたやすく回転させて、ハウジング３２００を正しい配置に固定してもよい。
【０３４６】
上述のように、電源、この場合、電池３０９０は、設置時になって初めて接続される（送信器を作動させるために）ことが好ましい。スピンドル３２４０のカラー３１４０は、それの外周上の点で磁石３１５０を支持する。磁石３１５０と、カム３１００の丸い突出部との相対位置は、ブレーキシュー３１１０が前進した「制動」位置にあるときには、磁石３１５０が、ＰＣＢ３０７０の裏面上に取り付けられたリードスイッチ（図示せず）に作用してスイッチを閉じて、それによって電源を接続して受信器３０００を作動させるように選択される。カム３１００の丸い突出部に対するカラー３１４０のまわりの磁石の場所は、ブレーキシュー３１１０が引っ込んだ「咬合」位置にあるときには、磁石３１５０がリードスイッチに作用せず、リードスイッチは開のままであり、受信器が作動していないままであるように選択される。
【０３４７】
送信器ユニット３０００は設置が簡単である。受信器３０００は、電池が接続されておらず、なくならないように固定機構が引っ込んだ咬合位置にある状態で、組み立て済みユニットとして提供できる。簡単なスナップ式嵌入を用いて後部ケーシング３０４０に取り付けられた受け板は、レバーでこじて外され（すなわち、スナップ式嵌入が外され）、側壁または他の取り付け表面にねじで取り付けられたり、または他の方法で固定される。その後、後部ケーシング３０２０と、それに取り付けられた受信器３０００の残りとは、受け板上にスナップ式にたやすく取り付けられる。その後、ハウジングは、上述の位置合わせツールを用いて位置合わせされ、その後、容易かつ便利に前記配置に固定されて、同じツールの単一動作で作動される。
【０３４８】
図２７および図２８は、図２４〜図２６で説明した実施形態に類似の本発明のさらなる他の実施形態を示している。図２８は図２５に類似しているが、図２８は本発明の実施形態で使用可能な受信器３０００’を示している。受信器３０００’は、通路３２４４’を含み、先の実施形態と同様にこの通路３２４４’の中を通ってスピンドル３２４０’にアクセスしてもよい。この実施形態は、固定機構の詳細が図２４の実施形態と異なっている。スピンドル３２４０’は、枢着されたレバーアーム３２１０に作用するようになされた一体形成されたカム３１００’を含んでいる。
【０３４９】
レバーアーム３２１０は、横方向に、すなわち、上下方向と、前後方向とに垂直な方向に長さを有している。３１２０’にあるスタッドがレバーアーム３２１０の一方の端部から前方に突き出ている。スタッド３１２０’は、送信器ハウジング３２００’の中に形成された相補的な凹部（図示せず）の中に入れ込まれ、この相補的な凹部で送信器ハウジング３２００’の中にレバーアーム３２１０を枢支する。
【０３５０】
短いスタッド３２３０がレバーアーム３２１０のもう一方の端部から前後方向に突き出ている。スタッド３２３０は同軸上に位置合わせされている。上方に突出したＵ字形配置を含むブレーキシュー３１１０’が、レバーアームのもう一方の端部を受け入れて、スタッド３２３０と係合してレバーアーム３２１０とブレーキシュー３１１０’とを枢動可能に接続する。ブレーキシュー３１１０’はレバーアーム３２１０から下方に突き出ており、正方形断面を有し、部分的に球状の制動表面３１３０’内に確定される。
【０３５１】
ブレーキシュー３１１０’は、送信器ハウジング３２００’の中の、相補的な正方形の外形を有する管状貫通孔（図示せず）の中に位置し、それにより誘導される。
【０３５２】
送信器３０００’の設置時に、先の実施形態と同様にスピンドル３２４０’を回転させる。スピンドル３２４０’を回転させると、カム３１００’はレバーアーム３２１０を枢動軸（スタッド３１２０’により形成される）のまわりに下方に駆動する役割を果たす。ブレーキシュー３１１０’は下方に押し下げられて、固定された取り付け部３１８０’の内壁面に摩擦により係合する。
【０３５３】
レバーアーム３２１０は、レバーアーム３２１０の端部からレバーアームの本体に対して鋭角的に下方に張り出す一体形成された指状突起３２２０を含んでいる。指状突起３２２０は湾曲経路を形成し、この指状突起３２２０の外表面は送信器ハウジング３２００’の内側と相補的になっている。指状突起３２２０は前記内側を圧迫し、それによってレバーアーム３２１０を付勢して枢動軸（スタッド３１２０’により形成される）のまわりに上方に回転させるような寸法となされている。その結果、ブレーキシュー３１１０’は引っ込められた非制動位置の方へカムに抗して付勢される。
【０３５４】
上述のように、時間の経過にともなう光学面の汚れはビーム検出器に問題を引き起こす可能性がある。この問題に対処するために、時間の経過にともなう光学システムの汚れを補正するようにシステムを構成できることを発明者は見つけた。図２９は、受信される本当の光レベル、すなわち、システムの受信器または光センサに到達する光のレベルが、時間とともにどのように減少するかを示している。図２９は、時間とともにビーム検出器受信器のセンサに到達する本当の光レベルの時間ｔ１とｔ２の間のプロットを示している。プロットから分かるように、波長λ１およびλ２で受信される光レベルは、受信器の光学システムの表面上の汚れの蓄積に起因して時間とともに漸減する。感度の損失を補正するために、本発明の一実施形態では、システムゲインは対応して時間とともに非常にゆっくり増加して（図３０に示すように）、検出される強度λ１およびλ２は時間が経過しても実質的に不変のまま維持されるようになっている。
【０３５５】
図３１は、図示のように波長域λ１およびλ２における性能の低下に差があることを除き、図３０と類似している。この実施形態では、λ２の信号は、光学の汚れによる影響をλ１の信号よりも大きく受ける。このようなシナリオでは、波長λ１およびλ２の受信信号の間の分離が大きくなるにつれて、２つの波長域の受信信号の間の微分値または相対値を使用するシステムでは誤警報状態になる可能性が高い。この問題に対処するために、各波長に対して別々にゲインを調節して、図３０と同様にゲインを調節するとき、図示のようにシステムの長期平均出力は実質的に一定のままである。
【０３５６】
図３１および図３２の実施例では、煙事象３５００は時間ｔ１とｔ２の間のだいたい中ほどで発生している。この場合、λ１は事実上基準波長として機能するため、λ１の強度の低下は非常に小さいが、λ２が小粒子により、より強く吸収されやすい傾向を有することに起因して、λ２の受信信号の低下は非常に著しい。図示のように、ゲインに適用される補正と比較して煙事象はこのような短期間を有しているため、システムの汚れに対する長期間の補正は煙事象３５００の発生の影響を受けず、また、煙事象３５００もシステムにより確実に検出される。
【０３５７】
図３３〜図３５を参照すると、本発明の実施形態の光源３３００を示している。光源３３００は、それを通して光源３３００から受信器３３０６へ光を送信する送信領域３３０４を有するハウジング３３０２を含んでいる。
【０３５８】
この場合、送信領域３３０４は、ハウジング３３０２の外部上に位置しており、ハウジング３３０２の中からの光を光源３３００から受信器３３０６に向かって送信する点を提供する。したがって、送信領域３３０４は光源３３００の外部から接近可能であり、ほこり／よごれの蓄積、昆虫／虫の活動などの影響を受ける可能性がある。送信領域３３０４には制限はなく、任意の光学面（または光学面の一部分）であってもよく、図示するために、送信領域３３０４をハウジング３３０２からはみ出しているように示したが、もちろん、送信領域３３０４はハウジング３３０２の側壁と同一平面になるようにしてもよく、またはハウジング３３０２の側壁の中に埋め込んでもよい。送信領域３３０４はハウジング３３０２と一体であってもよく、またはハウジング３３０２の構成部品であってもよい。
【０３５９】
本実施形態では、ハウジング３３０２は、第１の発光体３３０８と、第２の発光体３３１０と、第３の発光体３３１２と、を内蔵している。各発光体３３０８〜３３１２はＬＥＤであり、光線（それぞれ３３１４、３３１６、および３３１８）を放射し、この光線は送信領域３３０４を通り抜けて受信器３３０６へ送信される。第１の発光体３３０８と第３の発光体３３１２とは、第１のスペクトル帯の電磁放射、例えば、実質的に等しい波長のＵＶ光（すなわち、ＥＭスペクトルの紫外部内の光）を放射し、したがって、ＵＶ発光体と呼ぶべきである。第２の発光体３３１０は、第２のスペクトル帯のＥＭ放射、例えば、ＩＲ光（すなわち、ＥＭスペクトルの赤外部内の光）を放射し、したがって、ＩＲ発光体と呼ぶべきである。それに対応して、光線３３１４および３３１８はＵＶ光線を示し、光線３３１６はＩＲ光線と呼ばれるであろう。
【０３６０】
また、光源３３００は、第１、第２、および第３の発光体３３０８〜３３１２の動作を制御するように構成されたコントローラ３３２０を含んでいる。コントローラは図示のようにハウジング３３０２の中に内蔵されてもよく、またはハウジングから遠く離れて発光体３３０８〜３３１２の動作を遠隔で制御してもよい。
【０３６１】
当然のことながら、コントローラ３３２０が発光体３３０８〜３３１２を操作する個別の方法は、システムのプログラミングに依存している。この実施形態では、コントローラ３３２０は、交互に繰り返す順序で発光体３３０８〜３３１２の動作を交互に入れ替える受信器３３０６により受信されたときのこれらのビームの処理については、さらに詳細に後述する。
【０３６２】
また、コントローラは、受信器３３０６に制御信号を送信するために発光体３３０８〜３３１２のうちの１つ以上を操作するように構成されてもよい。このような制御信号は、光源３３００に関する状態情報を表してもよく、例えば、光源３３００が使用可能であること、光源３３００が誤動作していること、および／または光源３３００の電池が切れかかっていることを伝達してもよい。制御信号は、発光体３３０８〜３３１２により放射されるときの光線３３１４、３３１６、および／または３３１８のタイミングおよび／または強度により決定されてもよい。
【０３６３】
図示のように、ＵＶ発光体３３０８および３３１２は互いに分離しており、ＵＶ光線３３１４および３３１８が送信領域３３０４から出る点の分離をもたらす。ＵＶ発光体の間（およびＵＶ光線３３１４および３３１８の間）は、十分な距離だけ離れており、送信領域３３０４が異物３３２２により遮られた場合でも、ＵＶ光線３３１４または３３１８のうちの一方だけが遮られる可能性があるようになっている。第１および第３の光線３３１４および３３１８の間が約５０ｍｍほど分離していれば、この目的のために適していることが分かった。したがって、この配置はＵＶ帯域内の冗長発光体を事実上提供する。
【０３６４】
用語「異物」は、ほこりまたは煙粒子または空気中に存在する可能性がある関心のある他の粒子よりも大きな物体または迷惑粒子を示すために本明細書では使用している。一例として、送信領域３３０４を遮る異物は、送信領域３３０４上をはっている昆虫または虫である可能性がある。
【０３６５】
図３４は、単一のＵＶ光線３３１８が遮られており、残りのＩＲ光線３３１４は遮られていない例を示している。この場合、受信器３３０６はすべての第２の期待されるＵＶパルスを受信しただけであるため、警報状態ではなく、むしろ故障状態と認識する。
【０３６６】
この状態（すなわち、ＵＶ光線３３１４または３３１８のうちの一方だけが受信器３３０６で受信されている状態、または部分的な阻害によりもう一方よりも著しく低いレベルで受信される状態）がかなりの時間の間、例えば、１分間続く場合、受信器３３０６はこれを光源３３００のエラー／誤動作として解釈して、適切な警報／エラーメッセージを誘発するようにプログラムされてもよい。
【０３６７】
図３４に示す阻害とは対照的に、図３５は、空気中の煙粒子３３２４がすべての３つのビーム３３１４〜３３１８を遮る状況を示している。この場合、煙３３２４は光線３３１４および３３１８のそれぞれを実質的に同じ程度まで減衰させ、警報または故障状態が存在するかどうかを判断するために通常の警報ロジックが適用できる。
【０３６８】
図３６は、上述の実施形態の代替案を提供している。光源３６００が、先の実施形態と同様に、ハウジング３６０２と、それを通してビーム３６１４、３６１６、および３６１８を受信器３６０６へ放射する送信領域（または窓）３６０４とを含んでいる。コントローラ３６２０が光源３６００の動作を制御している。ＵＶ光線３６１４および３６１８は単一のＵＶ発光体３６２６から放射される。この場合、光源３６００は光源３６２６からのビームを分割するビーム分割器３６２８を含み、上述のように第１および第３の光線３６１４および３６１８が互いに十分な距離だけ離れた位置で送信領域３６０４を出ていくようになっている。
【０３６９】
図３７〜図４０を参照すると、粒子検出システムで用いる光源３７００のさらなる他の実施形態を提供している。光源３７００は、それを通して光源３７００から受信器３７０６へ光を送信する送信領域３７０４を有するハウジング３７０２を含んでいる。送信領域３７０４は、上述のように送信領域３６０４と関連しているが、しかしながら、図示のように、はるかに小さい。
【０３７０】
ハウジング３７０２は、第１および第２のＬＥＤ発光体３７０８および３７１０を内蔵している。発光体３７０８はＵＶ発光体であり、ＵＶ光線３７１２を放射し、他方、発光体３７１０はＩＲ発光体であり、ＩＲ光線３７１４を放射する。また、光源３７００は、第１および第２の発光体３７０８および３７１０の動作を制御するように構成されたコントローラ３７１６を含んでいる。コントローラは図示のようにハウジング３７０２の中に内蔵されてもよく、またはハウジングから遠く離れて発光体３７０８および３７１０の動作を遠隔で制御してもよい。
【０３７１】
図示のように、光源３７００は、（後述のように）光線３７１２および３７１４が実質的に同じ経路に沿って送信領域３７０４から光源を出ていくように構成されている。光線３７１２および３７１４は同一直線上にあることが最も好ましい。この配置は、図３８に示すように送信領域３７０４が異物３７１８（この場合も先と同様に、例えば、送信領域を横切ってはっている昆虫など）により遮られた場合、ＵＶおよびＩＲ光線３７１２および３７１４は実質的に同等な程度に遮られるという特徴を提供する。
【０３７２】
異物３７１８が送信領域３７０４を遮るとき、異物３７１８は第１および第２のビーム３７１２および３７１４の両方に対して実質的に等しい阻害を引き起こし、受信器に関連するコントローラは、受信される光レベルの低下の原因を判断するために警報およびまたは故障論理を適用するであろう。故障および警報論理は、受信強度の同等かつ同時の低下を下記の方法で解釈するように構成できる。強度の小さな低下に関するいくつかの場合では、システムはこれを故障または阻害として解釈してもよい。状態が持続する場合、強度の小さな低下はソフトウェアまたは提起された故障状態において補正できる。基礎的な警報基準は我々の同時係属特許出願に記載したように２つの波長域の減衰差に基づいてはいるが、強度の大きな低下では警報を提起してもよい。
【０３７３】
図３７および図３８は、実質的に同一直線上の経路に沿って送信領域３７０４から光源３７２６を出ていくビーム３７１２および３７１４を提供するように構成された光源３７００の一実施形態を提供している。この実施形態では、光線３７１２および３７１４は、物理的に隣接した光源３７０８および３７１０から発してはいないが、光線３７１２および３７１４は、送信領域に到達する前に光誘導光学３７２２により互いに接近させられる。光誘導光学３７２２は、鏡、レンズ（例えば、凸、凹、フレネルレンズなど）、および／もしくはプリズム、またはそれらの組み合わせのような光の誘導に適した任意の光学であってもよく、また、光誘導光学３７２２は、光線３７１２および３７１４を平行にする働きをしてもよい。
【０３７４】
図３９は、光線３７１２および３７１４が一緒にぴったりと接して送信領域３７２６から光源を出ていくように構成された発光体３７２４の他の実施形態を提供している。この実施形態では、第１および第２の発光体３７２８および３７３０は単一光学パッケージ３７３２の中に内蔵された半導体ダイである（送信領域３７２６は放射された光線３７１２および３７１４がパッケージ３７３２を出ていく点である）。この実施形態では、光線３７１２および３７１４の近接性は、パッケージ３７３２の中の半導体ダイ３７２８および３７３０の物理的近接性と、パッケージ３７３２のリース効果とにより実現される。
【０３７５】
これは、共通ＬＥＤパッケージ内に複数の半導体ダイを有するＬＥＤを使用することにより実現してもよい。図４７〜図４９に実施例を示している。典型的なＬＥＤのハウジングと同様に、ハウジングは透明材料で作られており、放射される光線に対してビームを順方向に大ざっぱに強制するレンズ効果を有するように成形される。
【０３７６】
さらなる実施形態では、図４１および図４２に示すように、光源３７００はまた、発光体３７０８および３７１０から放射された光線の形状を調節するビーム成形光学４１０２も提供する。図４１では単一部品として示しているが、ビーム成形光学４１０２は、実際には（および図４２に示すように）、光源３７００から受信器３７０６へ送信される光のビーム幅および／またはビーム形状をさまざまに調節する働きをする多くのビーム調節部品を含んでいてもよい。
【０３７７】
光線３７１２および３７１４（発光体３７０８および３７１０からの）は、後述のように、調節されたビーム４１０４に所望の特性を与える働きをするビーム成形光学４２０２を通る。
【０３７８】
当然のことながら、ビームは、それの軸に対して横断方向に空間的強度プロファイルまたはビームプロファイルを有するであろう。ビームプロファイルを用いて、光線のビーム幅は、同等の強度の２点間、例えば、最大値の両側の３ｄｂの点の間などと定義できる。ビーム幅の１つの一般的な測定法はビームの「半値全幅」（ＦＷＨＭ）である。例えば、図４２の調節されたビーム４２０４は、ビーム強度が所定の閾値を下回っているより明るいビーム部分４２１６により縁どられた、ビーム４２０４の強度が所定の閾値を上回っている広い部分４２１４（黒で示されている）を有するように示されている。
【０３７９】
所望のビームプロファイルを実現するようにビーム成形光学４１０２を選択でき、コリメート部品４２０８は、光線３７１２および３７１４を平行にしてよりぴったりと接したビーム形状にする働きをする。コリメート部品４２０８は、例えば、フレネルレンズまたは凸レンズのようなレンズであってもよく、または反射体であってもよい。
【０３８０】
また、ビーム調節光学は、ビームプロファイルを「平らに」して光線３７１２および３７１４のビーム幅を増やすように選択された拡散部品４２１０を含むことができる。拡散部品は、例えば、研磨された／エッチング加工された／曇ったガラスのディフューザなどである可能性がある。あるいは、拡散部品４２１０は、送信領域３７０４または他のビーム調節部品のいずれかに塗布された被覆であってもよい。
【０３８１】
図４０は、ビームプロファイルを成形して平らにする例示的光学素子４０００を示している。光学素子４０００は、多要素レンズ４０８１と背中合わせに設置されたフレネルレンズ４０８０を含んでいる。
【０３８２】
フレネルレンズはビームを平行にして、多要素レンズ４０８１はビームを効果的に拡散させる。多要素レンズ４０８１の代わりに、他のディフューザ、例えば、研磨された、曇った、またはエッチング加工されたガラスまたは表面などを使用する可能性がある。
【０３８３】
送信器上にディフューザを提供することは有利であり、その理由は、ディフューザがないときに観察されるであろう点ではなく、むしろ光源に対応する拡大されたスポットを受信器が「見る」ことになるためである。その結果、送信領域３７０２に付着する任意の異物（昆虫など）は、送信領域のうちのより少ない割合を占めるだけとなり、したがって、それに比例して任意の異物が受信器３７０６で受信される光の総量に及ぼす影響はより小さくなる。さらに、多重ビームシステムでは、すべての発光体（３７０８および３７１０、すなわち、ＵＶ波長およびＩＲ波長の両方の光）が共通の部品を通って拡散される場合、送信領域３７０２に付着する任意の異物（昆虫など）は、光の各波長（すなわち、ＵＶおよびＩＲ）に実質的に同じ量だけ影響を及ぼすであろう。
【０３８４】
さらに、調節されたビーム４２０４に、より大きいビーム幅を提供することにより、受信器３７０６と光源３７００との位置合わせが簡単になる。図４３は、光源４３５４からのビーム４３５２を受信する受信器４３５０の描写を提供している。広いビーム幅を有することにより、ビーム幅を横切る方向の（中心付近での）強度の変化率が小さくなる。このことは、ビームと受信器との配置が時間の経過とともに変位するとき、小さい相対運動に対する受信される強度のビームの中心付近での変化率が、狭いビーム幅を有するビームと比較して小さくなることを意味している。
【０３８５】
この場合、ビーム４３５２のビーム幅４３５６が、センサ４３５０上のセンサ素子約３個分に対応している。システムが出力を平均する（または合計する）ように構成され、受信されたビームの強度を決定するためにこれらの３つの画素を使用する場合、送信器と受信されとの間の配置の小さな変化は、システムに対してセンサの表面上のビームの動きを正確に追跡することを要求するか、またはその代わりに３つの画素から測定された信号強度に大きな変化を引き起こすかのどちらかであろう。この問題は、図４４に示すように、より広いビーム幅を用いることで最小限に抑えられる。このシステムでは、光表面４４５４により放射されるビーム４４６２が、センサ４４５０上のセンサ素子約６個分の大きさに等しい幅４４５６を有している。当然のことながら、このようなシステムは、中央の３つの画素が中央の高強度ビーム領域を外れるようになるまで、位置ずれに対してより大きな許容性を有している。
【０３８６】
使用されるディフューザと、提供されるビーム幅との具体的な特性は、受信器と発光体とに依存するであろう。しかしながら、ＬＥＤを用いた場合、受信器と光源との容易な位置合わせと、受信器および／または光源の変位と、に対応するためには、約１０度のビーム幅が、調節されたビームの強度の保存と幅の保存との間の適切な妥協点であることが分かった。
【０３８７】
図４２を参照すると、プロファイル調節部品４２１２は、調節されたビーム４２０４のビームプロファイルが垂直方向よりも水平方向により一層広がるように選択される。これは、調節されたビーム４２０４の強度を受信器の位置で最大にする働きをするとともに、また建物の動きが垂直面内よりも水平面内においてより多くの変動を通常引き起こすという事実にも対応する。
【０３８８】
異なる波長域のビームに対して異なる強度プロファイルを提供するために、光源は波長依存プロファイル調節部品４２１２を含むことができる。ビーム調節部品は、この場合も先と同様に、各波長における所望のビームプロファイルを実現することを提供するように選択されたレンズ、反射体、被覆、または同様のものであってもよい。
【０３８９】
プロファイル調節部品４２１２は、ＵＶ光（ＵＶ放射体３７０８から発する）のビーム幅がＩＲ光（ＩＲ放射体３７１０から発する）のビーム幅よりも広いビームプロファイルを有する調節されたビーム４２０４を生成する効果を有している。これは図４５および図４６に示されており、これらの図では、光源４５００が、ＵＶ光４５０４のビーム幅がＩＲ光４５０６のビーム幅よりも広いビーム４５０２を送信している。これは、光源４５００または受信器４５０８が移動して（例えば、建物の動きが原因で）、光源４５００と受信器４５０８の間の位置合わせがずれた場合、ＩＲ光４５０６（より狭いビーム幅を有する）は、ＵＶ光４５０４より先に、受信器４５０８との位置合わせから外れる（すなわち、受信器で受信されるＩＲ光の量を減少させる）ことになるという利点を有している。これは受信器でのＩＲ光強度の減少を引き起こし、その後、位置合わせのずれが次第に大きくなるにつれて、ＵＶ強度の減少が起こる。これは、煙がビームに入ってきて、ＩＲより先にＵＶが低下する場合に見られる効果とは正反対である。したがって、位置ずれは、コントローラの故障／警報論理により煙事象と区別できる。
【０３９０】
プロファイル調節部品の使用に代わる手段として、１つ以上のＩＲ発光体を取り囲む複数のＵＶ発光体と一緒に光源を使用してもよい。この場合、光源と受信器との位置合わせがずれたとき、受信器はＵＶ光線を受信しなくなるより先にＩＲ光を受信しなくなり、その結果、受信器はこれを警報事象ではなく、むしろ故障と解釈できる。
【０３９１】
いくつかの実施形態では、珍しい強度プロファイル、例えば、正弦関数または同様のものを有する強度プロファイルなどを形成できる。この場合、受信器のセンサのセンサ素子またはセンサ素子の群が、送信されたビームの空間的強度プロファイルと一致する受信されたビーム強度の変動を検出した場合、コントローラはそれをビームがセンサ素子またはセンサ素子の群を横切ってスイープしていると判断できる。これは、システムが位置合わせされた位置から変位しており、再位置合わせが必要である、または間もなく必要になるであろうということを検出して信号で伝えるために故障論理により使用できる。
【０３９２】
図４７は、本発明の実施形態のビーム検出器の送信器で使用してもよい発光体４７４０を示している。発光体４７４０は、１つ以上の発光素子（図示せず）を内蔵する本体４７４２を含んでいる。発光体４７４０は、発光素子により生成された光線をそれを通して放射するレンズまたは窓部４７４４を含んでいる。また、発光体４７４０は、装置に電気的接続を行うための複数のリード線４７４６を含んでいる。図４７は、同じ発光体４７４０の平面図を示している。発光体４７４０は、複数の発光素子４７４８、４７５０を含んでいる。この場合、発光体はＬＥＤであり、発光素子は、発光素子を構成するＵＶ用ＬＥＤダイ４７４８とＩＲ用ＬＥＤダイ４７５０との形をした２つのＬＥＤダイである。また、パッケージ４７４０は本体４７４２の中にフォトダイオード４７５２を含んでいる。発光素子４７４８、４７５０のそれぞれは、レンズ４７４４を通して発光するように構成されている。フォトダイオード４７５２は、発光素子４７４８、４７５０により放射された光のうちのある割合を受信して、フィードバック回路に供給される電気信号を生成する。フィードバック回路はフォトダイオード出力信号を使用して、発光素子の出力を調節して発光体４７４０の正しい動作を維持する。
【０３９３】
図４９は光源の第２の実施形態を示している。この実施例では、発光体４９５５が、格子模様に配置された複数の発光素子を含んでいる。この場合、発光体４９５５は、中央のＩＲ用ＬＥＤダイ４９６０の周囲に配置された４個のＵＶ用ＬＥＤダイ４９５８を含んでいる。上述のように、この配置は、光源とそれに対応する各受信器との位置ずれに起因する誤警報を防止する際立った利点を有していてもよい。また、パッケージ４９５５はフォトダイオード４９５２を含んでいる。
【０３９４】
図５０は、本発明の実施形態で使用してもよい送信器用の回路の模式的ブロック図を示している。回路５０００は、上述のように、例えば、赤外線用とＵＶ用とのＬＥＤダイに対応する２つの発光体５００２、５００４を含んでいる。また、回路５０００はフォトダイオード５００６を含んでいる。上述の説明から明らかなように、ＬＥＤおよびフォトダイオード５００２、５００４、５００６は、単一のＬＥＤパッケージの中に互いに密に隣接してパッケージングしてもよい。しかしながら、それらはまた個々の構成部品内に別々にパッケージングしてもよい。発光体５００２、５００４は電流源５００８に電気的に接続され、フォトダイオード５００６はフィードバック回路５０１０に電気的に接続される。フィードバック回路５０１０は電流源５００８と通信する。使用時には、ＬＥＤ５００２、５００４の出力を表すフォトダイオード５００６からの出力がフィードバック回路５０１０に渡され、フィードバック回路５０１０は、電流源５００８から発光体５００２、５００４への出力を制御する。例えば、ＬＥＤにより出力される光が時間とともに減少してきたことにより、または温度上昇により発光体５００２、５００４の光放出が低下してきたことを通して、フォトダイオード５００６において受信される光信号が減少しているとき、フィードバック回路５０１０は光源５００２、５００４の駆動電流を増加させる出力を電流源５００８に加えるであろう。このような方法で、発光体５００２、５００４の光出力は、ほぼ一定レベルに維持できる。発光体は正しいシステム動作のために必要な異なる特性と所定の照明特性とを有していてもよいため、２つの発光体５００２、５００４の出力は個別に制御して調節できる。これは、２つの発光体５００２、５００４の照明を二者択一的に脈動させて、それらの光出力をフォトダイオード５００６を用いて個別に決定することにより実現できる。あるいは、複数のフォトダイオードを、それらの応答が波長選択的であり、それらの応答を対応する発光体に合わせるように使用する可能性がある。例えば、これは、フォトダイオードのそれぞれに対して異なる帯域通過フィルタを提供することにより実現してもよい。この場合、発光体５００２、５００４は同時に照らされる可能性があり、それらの出力は本明細書で説明するようにフィードバック回路を用いて個別に安定化される可能性がある。図５１は、連続的に照らされている１つの発光体の光出力を安定化する際の図５０の回路のフィードバック手順を示している。図５１のプロットは、長い間のフォトダイオードの出力を表すとともに、長い間の光源からの光出力の減少を表す第１の部分５１０２を含んでいる。この出力は、電流源５００８により出力される駆動電流を制御するフィードバック回路へ供給される。プロット５１０４により示すように、フォトダイオード出力の減少はＬＥＤ出力電流の増加を引き起こす。
【０３９５】
図５２は、模式的ブロック図形式の第２の回路を示している。この実施例では、電流源の出力電流を制御するのではなく、むしろ、フィードバック回路により発光体の出力パルスの継続時間を制御している。したがって、図５１は、電流源５２０８にそれぞれ接続された２つの光源５２０２、５２０４を含んでいる。また、回路は、フィードバック回路５２１０に接続されたフォトダイオード５２０６を含んでいる。この回路５２００は、電流源５２０８により発光体５２０２、５２０４に印加される電流パルスのタイミングと継続時間とを制御する駆動パルス変調回路５２１２をさらに含んでいる。この実施例では、フォトダイオード５２０６が受信する受信される光レベルの低下を検知すると、フィードバック回路５２１０は変調回路５２１２に信号を加える。それに呼応して、変調回路５２１２は、電流源５２０８が生成してＬＥＤに印加されるパルス長を増加させる。
【０３９６】
図５３は、図５２の回路の動作方法を示している。上側のプロットは、図示のように全体として時間とともに減少するフォトダイオード５３０２の出力を示している。下側のプロット５３０４は、発光体に印加される駆動電流を示している。この場合、出力電流は、例えば、５３０６などの方形波パルスで印加される。フォトダイオードの出力が減少するとき、パルスの継続時間は時間とともに増加する。このようにパルス継続時間を調節して電流を一定レベルに維持することにより、発光体により送信される実効的な光強度は、パルス長全体にわたって積分すれば、実質的に一定のままである。また、この方法は、受信器が各パルスの中の光強度の単一サンプルを単に取り込むだけではなく、むしろ受信器が積分器として機能でき、いっそう多くの送信された信号を収集するため、受信器におけるパルスのより正確な受信をもたらすことが有利である。
【０３９７】
図５１および図５３のプロットは、送信器の単一発光素子に対するフォトダイオード応答と駆動回路電流とを示している。もう一方の（または他の複数の）発光素子に対して類似のプロットを作成できる。
【０３９８】
本発明の他の実施形態では、ＬＥＤ強度の開ループ制御を提供してもよい。例えば、これは、ＬＥＤの出力特性に対して温度安定化された、または温度補償された電流駆動回路を提供することにより低コストで実現してもよい。
【０３９９】
本発明のさらなる実施形態では、発光素子の出力は、例えば、非常に簡単な電流制御回路を用いて固定パルス長で駆動されることにより弱く制御してもよい。この場合、フォトダイオードにより測定される平均出力強度を受信器に伝達できる。その後、受信器はソフトウェアでＬＥＤ出力の変化を補正するように構成できる。好ましい形態では、平均ＬＥＤ出力は、光通信路または他の無線通信路を用いて受信器に伝達できる。光通信路を使用する場合には、これは、発光体の一方のもしくはもう一方の、または発光体の両方の照明パルスの連続内にパルスを挿入したり、または省略したりすることで発光体自体の出力を変調することにより実現できる。この実施形態は、複雑なフィードバック回路を含まない比較的低コストの送信器だけを要求するという利点を有している。また、この実施形態は、発光体出力の温度関連ドリフトと経年関連ドリフトとが比較的ゆっくりと進行する可能性が高いため、通信の帯域幅は低い必要があるだけであるという事実を利用する
発光体の出力強度を測定して制御するのに１つ以上のフォトダイオードを使用する上述の方法において生じる可能性があるさらなる問題は、周辺光がこの測定を妨げる可能性があるということである。例えば、フォトダイオードが検出するときに日光がフォトダイオードにより受信されて、発光素子の検出される出力光レベルを誤って増加させる可能性がある。
【０４００】
この問題を克服するために、一実施形態では、フォトダイオードとともに帯域通過フィルタを使用することにより実効的な周辺光を大幅に低減できる。例えば、フォトダイオードに対応する発光体により放射された波長域の光だけを通過させて、他のすべての波長、例えば、日光において一般的に現れる波長を減衰させるフォトダイオードが効果的に使用できる。同様に、蛍光灯のような人工照明を使用している場合には、実質的にすべての人工光を遮断するが、それにもかかわらず依然として対応する発光体により送信された波長域の光を透過させるように帯域通過フィルタを構成できる。
【０４０１】
他の実施形態では、発光素子からの光だけがフォトダイオードに到達できるように、フォトダイオードの周囲、例えば、ＬＥＤパッケージ内に光吸収バッフルを設置してもよい。フォトダイオードとＬＥＤパッケージのレンズの間にバッフルを設置することによりフォトダイオードを外部光から遮断できる。
【０４０２】
背景光レベルを補正するためのさらなる機構は、発光体が「作動」状態と「停止」状態とにあるときにフォトダイオードから測定値を取り込むことである。この場合、発光体のパルスの間の「停止期間」中に取り込まれた測定値は背景光を表している。この背景光レベルは、「作動」期間、すなわち、発光体素子が照らされている期間、の間に測定される次の（または前の）光レベルから差し引くことができる。背景光レベルの平滑化が必要であれば、いくつかの「停止フレーム」の間で背景光レベルを平均することができ、「作動」期間データから背景光レベルの滑り平均を差し引くことができる。例えば、この平滑化は、発光体のパルス周波数に等しい周波数か、または実質的に等しい周波数で周辺光レベルが大きく変化するときに必要である可能性がある。
【０４０３】
図５４は、本発明の一実施形態によって製作される光源を示す。光源５４００は、電源５４０６によって駆動される制御回路５４０４へ電気的に接続される発光体５４０２を含む。この発光体５４０２は光学システム５４０８を経由して介して受信器へ向けて光のビームを投影する。いくつかの実施形態において、光学システム５４０８は、使用時に光のビームが投影されるだけの単なる透明な窓であるが、光源５４０２から放たれる光のビームに特定のビーム特性をもたせるように調節される、例えば、一つ以上のレンズ、ミラー、またはフィルタ等を含むより複雑な光学的配置となり得る。上記のように、光学部品５４０８の外部表面はその外面が昆虫などにより一時的に閉塞されやすい。
【０４０４】
これらの異物を検出するために、光源５４００は、制御回路５４０４に接続されるフォトダイオード５４１０または他の感光素子を備える。使用時、フォトダイオード５４１０は、光学的配置５４０８の外面の少なくとも一部を閉塞する異物から散乱光を受信するように配置される。フォトダイオード５４１０は、このフォトダイオード５４１０によって受光された散乱光の積分性に基づいて故障状態が発生しているかを判定するように用いられる制御回路５４０４へ戻り、この制御回路５４０４へ接続される。例えば、制御回路５４０４はマイクロコントローラ５４１２を含み、このマイクロコントローラ５４１２は、フォトダイオード５４１０から受信したフィードバック信号を所定の閾値と比較して、受信強度が所定の閾値を超えた場合または他の強度および／または時間ベースの基準がフィードバック信号に一致した場合、光源５４００のエラー応答をトリガするように調整される、とりわけ、故障ロジックによってプログラムされる。例えば、マイクロコントローラは、故障状態に応答して発光体５４０２の照度パターンを変化させ、粒子検出システムの受信器へ信号を送信して故障状態が存在していることを合図する。故障状態は、発光パターンの特定の信号を符号化することによって受信器へ信号を送信して合図される。故障状態は、所定の方法において送信された光のパルスの振幅、持続時間および／またはタイミングを調整することによって通知される。これは、粒子検出システムの送信器と受信器との間で無線または他のワイヤレス通信システムを使わなくてすむという利点を有する。
【０４０５】
図５５と図５６は、本発明の他の実施形態による態様を示し、前述の実施形態と同様の部品には同様の参照番号が付される。
【０４０６】
まず、本発明の一実施形態によって製作された第２の実施形態による光源５５００を示す図５５を参照する。この実施形態において、光源５５００はさらなる発光素子５５０２を具備する。この発光素子は浅い入射角度でレンズを照らすように配設される。これによって、光学部品５４０８の外部表面へ落下する粒子や異物がフォトダイオード５４１０によって検出されるように十分な反射を生成する可能性が高まる。この実施形態において、フォトダイオードは、壁やバッフル５５０４によって遮蔽されてフォトダイオードの光源５５０２による直接照射を防止することができる。
【０４０７】
図５６は、光源５６００を示す。この実施形態は、外側に取り付けられた発光体５６０２を含む点で、図５４と図５５に示す光源とは異なる。発光体５６０２はそれが光学部品５４０８の外側面を直接照らすように配置される。これは、外部表面上に昆虫等の異物が存在することを正確に識別できるという点で更なる利点であるといえる。
【０４０８】
本発明のいくつかの実施形態において、光源は、内部に取り付けられたフィードバックフォトダイオードを具備する。このフィードバックフォトダイオードは、通常、例えば、受光レベルの低下が測定された場合、光源の光出力をモニタし光源などの発光特性を調整するために使用される。しかしながら、内部フォトダイオードは、これが受信した信号に上限閾値を適用することによって本発明の態様による実施形態と一緒に使用することができ、受光レベルが上限閾値を超えた場合（ただし、これはコントローラ５４０４によって生じる光出力の増加の結果によるものではなく）、光学システム５４０８の外部表面に存在する異物によるものと判定される。
【０４０９】
本発明の一実施形態は粒子検出システムの受信器と一緒に使用することも可能である。この実施形態において、受信器には、図１４に示すような発光体、およびフォトダイオードを取り付けることができ、光源に関連していえば、本明細書に記載のメソッドを実施するように構成することができる。受信器を用いることにより受信器ハウジング内へ光の送信がシステムの粒子検出性能を妨害しないことは明らかに有利である。したがって、光源５５０２は、光源が受信器の受信帯域外の光を放つように選択されてよいしまたは受信器が選択された波長を除外する帯域通過フィルタを具備してもよい。あるいは、粒子検出器の光源が点滅間に「オフ期間」を有する所定のパターンに応じて点滅するように設定された場合、これらの「オフ期間」にて異物検出機能を実行することができる。「オフ期間」中の異物検出を使用する場合、発光体、例えば、エミッタ５５０２は受信器の通過帯域内で発光することができ、主要受信器は光学部品５４０８の外部表面上の異物の存在を検出するために使用され得る。
【０４１０】
上述したように、粒子検出器は適正に設置されかつ試運転されることが重要である。適正な設置および試運転はシステムの確実かつ安全な動作を確実にする。これに関して、粒子検出システムのセットアップと試運転において使用されるいくつかのプロセスを以下に説明する。
【０４１１】
明確にするために、以下のプロセスは、図２に関連して説明した粒子検出器を中心に説明される。但し、このプロセスは図３に関連して記載された実施および他の実施を用いて実施され、これは関連する当業者に明確に理解されよう。
【０４１２】
一実施形態において、プロセスは試運転段階と動作段階から成る２段階を含む。試運転段階はビーム検出器の初期設置時に実行されるが、動作段階は設置後少し経ってから実行される。
【０４１３】
粒子検出器を試運転するためのプロセスを図５８に示す。技術者または他の適切な設置者は、光源３２、および受信器３４とターゲット３６（他の配置でもよい）を煙などの粒子のモニタが必要な領域にまたがる適切な場所に取り付ける（ステップ５８０１）。説明したように、ビデオカメラや他の適切なデバイスの形態の受信器３４を使用することによって設置のプロセスはより簡単かつより迅速に行われる。
【０４１４】
設置に続き、ステップ５８０２において、技術者は、粒子検出器を駆動することによって検出器を試運転させる。最初に、検出器は、モニタする視野内に光源の存在を発見する。本明細書全体を通しておよび本発明の出願人の係属出願に記載されたコントローラは、光源３２からの光を示す検出器の視野の関連部分を識別し、次に、ステップ５８０３において光源３２から受信した光信号の強度を測定する。この識別プロセスは、例えば、技術者が携帯型コンピュータを受信器３４に連結してインターフェイスし、カメラによってキャプチャされた画像を目視し、次にポイントやクリックデバイスなどを使用して視野の関連部分を表示することによって、手動で行われる。これに代えて、識別プロセスは、光源（例えば、ＵＶおよび／または紫外光源が使用されている場合はＵＶおよび／または赤外光）によって照射されるスクリーンの部分を識別するようにプログラムされたコントローラ４４によって自動で行われてもよい。
【０４１５】
ターゲットのキャプチャおよびタイミングの検出の例示的な方法は、本明細書中の他の部分においても詳細に記載されている。
【０４１６】
各々の識別された光源から受光した光のレベルは閾値と比べられ、ステップ５８０４において、受光レベルが許容限界内にあるかどうかを判定する。コントローラ５４がプリセットされた閾値を超えて光源３２からの光を受光した場合、粒子検出器をして許容可能な動作を表示させる（ステップ５８０５）。システムの状態の表示は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を受信器３４へ常に照明することを含むが、音を立てるおよび／または技術者が目視できるようにコントローラ４４と情報をやり取りするＰＤＡ（携帯端末）やコンピュータへ信号を送信するなどの他の通知メカニズムを使用してもよい。
【０４１７】
この検出システムは、検出システムが正常に動作しているかまたは粒子が検出されているかのいずれかを判定するために警報ロジックと故障ロジックとを適用する。警報ロジックと故障ロジックは、受信器側で受信した光の強度に基づいて警報基準を含む。この基準は、原強度測定値、複数の波長もしくは変化率における差動もしくは比較値、または当業者によく知られている他の測定法による。一般に基準は受信データの閾値レベルとの比較とみなすことができる。本発明者らは、粒子検出システムの設置および試運転は技術者が管理しかつ試運転中の粒子検出または生命安全機能の提供に対してシステムはまったく当てにされないので、通常の警報閾値は試運転段階においてほとんど無視してよいことを実感した。このように、試運転段階で適用される閾値は、動作段階中に適用される警報または故障閾値の一つ以上と比較しつつ、非常にしっかりと設定される。
【０４１８】
好ましい形態において試運転段階で使用される少なくとも一つの閾値は、粒子検出器に、警報を発生させ、煙が検出されたことを示す他の動作を開示させ、動作段階において警報または故障を引き起こさせるようなレベルを実質的に超えるように設定される。
【０４１９】
例えば、試運転段階の間に受信した光の許容可能な最低レベルの光は、正常な動作中に故障状態を引き起こすような光のレベルを２０％超えて設定することができる。このような閾値は、設置者に、システムの初期位置合わせがきわめて正確であること、光学面をクリーンかつ良好な状態に保つこと、および送信経路の長さが許容範囲を超えないことを確実に行うよう要求するが、これらの要求を満たさなければ、システムは試運転中に正しい位置における相対的に厳密な光強度要件を達成しない。
【０４２０】
試運転段階の間、コントローラ４４が受信した光の強度がプリセットされた閾値未満であると判定した場合、コントローラ４４は粒子検出器にエラーを表示させる（ステップ５８０６）。この表示は、例えば、ＬＥＤを点滅させることまたは技術者のＰＤＡ（携帯端末）やコンピュータへ信号を送ることを含む。視野の関連部分の識別が自動識別である場合、コントローラ４４は手動識別プロセスを終了させこれに続いてステップ５８０２〜ステップ５８０４が反復される。
【０４２１】
エラー表示を受け次第、技術者は問題を解決するために必要な動作を行うことができる。例えば、光源３２と受信器３４との間の経路長さを短くするために、例えば、技術者は、光源３２、受信器３４および／またはターゲット３６の位置を変えることができる。経路長さの実質的な削減が必要とされかつ初期設置にターゲット３６が使用されている場合、技術者は、ターゲット３６を削除し、ターゲット３６を受信器３４に置き換えて経路長さを半分にすることができる。そうでなければ、技術者は粒子検出器の部品を取り付けるための適切な中間点を見つけることができる。
【０４２２】
コントローラ４４は、それぞれの電源を入れることによって自動的に図５８に示すプロセスの一部を終了するようにプログラムされる。または、プロセスは、例えば、受信器３４に関連するボタンの押下げによってまたは受信器３４の通信ポートを介しての命令を受け次第などの命令によってのみ終了することができる。
【０４２３】
試運転段階が無事終了していた場合、受信器３４は動作を開始する状態に入る。この動作段階の２つの実施形態は、以下に、第１の実施形態は図５９を関連して、第２の実施形態は図６０に関連して、説明される。動作段階の間、受信器３４は光源３２からの受信した光の強度を測定する。このデータは処理され、次いで受信信号が光源３２と受信器３４との間の光路に煙が存在することを表示する場合、コントローラ４４は粒子検出器において警報状態を発生し、および／または別のデバイス（例えば、火災パネル）または自動避難システムなどのシステムに警報を発するように信号に通知する。
【０４２４】
複数の波長を動作させる本発明の好ましい実施形態において、一次警報閾値は、一つより多くの波長における受信した光の強度の示差測定、例えば、２つの波長における受信した光の強度間の比率もしくは差またはそのような測定値の変化の割合、に基づいて求められる。二次の「代替（フォールバック）」閾値は、一つ以上の波長における絶対的または補正された受信した光の強度に基づいて個別に設定される。正常な動作と故障条件の検出も作動的受信した光レベルと絶対的な受信した光レベルとの両方に基づいて行われる。
【０４２５】
図５９を参照すると、コントローラ４４は、絶対的な信号強度の閾値に対して、光源３２または各光源３２（複数の場合あり）から受信した信号強度を再チェックするようにプログラムされる。このチェックは、必要に応じて、例えば、一日一回、一日二回以上、またはより少ない頻度で連続的または定期的に実施することができる。このチェックは、受信器３４の通信ポートで受信した信号の強度をチェックするための命令を受け次第または受信器３４に関連して提供されるボタンの押下げなどの命令によっても実行される。コントローラ４４がステップ５９０７においてチェック要求なしと判定した場合、受信器３４は光路における煙のモニタをそのまま続ける。
【０４２６】
チェックが必要な場合、ステップ５９０８において、コントローラ４４は光源３２から光の信号強度を評価し、次いでステップ５９０９においてこれを閾値と比較する。この閾値はステップ５８０３において使用された閾値と同じであってもよいし、または、動作の信頼度の要求レベルを示すために求められた別の設定値であってもよい。
【０４２７】
ステップ５９１０において、比較の結果が評価され、この結果が最低限必要な強度の閾値を超えてない場合、エラー（このエラーはステップ５８０６で示されたエラーとは同じでもよいし異なっていてもよい）が特定の実施に応じて表示および／または生成される（ステップ５９１１）。例えば、ステップ５９１１に示されるエラーは、粒子検出器の部位において、および／または、建物内のセキュリティステーションなどの制御ステーションにおいて、および／または、有線および／または無線の公共および／または適切なネットワークを介してエラーを通知することによって遠隔モニタステーションにおいて、発生する可聴信号である。
【０４２８】
最低限必要な強度の閾値を超えた場合、次いでプロセスはステップ５９１２へ進み、ステップ５９１２において、粒子検出器は、ステップ５８０５において許容可能な動作を表示し、これはステップ５８０５において説明したもの同様である。
【０４２９】
図６０を参照すると、別の動作の段階を実施するためにコントローラ４４によって完成されるプロセスの流れ図が示されている。
【０４３０】
試運転に続いて（すなわち、次のステップ５８０５）、コントローラ４４は遅延期間が過ぎたか否かを判定する（ステップ６０１６）。この遅延期間は、例えば、２４時間であり、その時間を過ぎても粒子検出器が安定した状態で動作していることが予想される。他のノン−ゼロ遅延期間は他の実施形態において使用してもよい。好ましくは、遅延期間中、この検出器は、本来の粒子の検出の用途には使用されず、正確な動作を保つためにモニタしているにすぎない。
【０４３１】
遅延期間が過ぎると、コントローラ４４はその閾値を再設定する（ステップ６０１８）。好ましくは新しく使用する閾値は（任意のステップである）６０１５において測定された測定信号強度（またはそれによって得られるパラメータ）のいずれかに基づいて求められる。或いは、遅延の満了によって行われた測定に基づいて求められる（ステップ６０１７）。動作閾値強度はプリセットされた最小値を有することもできる。あるいは、許容可能な閾値は、例えば、遅延期間中のシステムのパフォーマンスを見ることによって、または、遅延期間中に一つ以上の波長において受信した光強度のばらつきを解析することによって、求められる。例えば、対象となっている粒子がビームへ衝突すること以外の物によって引き起こされる期間にわたって受信した光の強度のばらつき（例えば、取付け時漂流物、光源などの温度による光出力のばらつきなど）が２％だった場合、受信した光の許容可能な平均レベルを受信した光のレベルより２％低いレベルまたはその他のレベルに設定することができる。動作上の強度は、例えば、２つの値の平均として求められ、遅延期間の終了時に測定される強度とプリセットされた最小値との両方の関数として求められる。複数の光路が存在する場合があっても、動作閾値とプリセットされた最小値は、光路ごとに個別に判断することができおよび／または設定することができると考えられる。
【０４３２】
次のコントローラは、光源３２から受信した光の強度を評価し（ステップ６０８８Ａ）、ステップ６０９Ａにおいてその結果を新しい動作しきい値と比較する。
【０４３３】
ステップ６００Ａ、６０２Ａは、ステップ６８９Ａにおいて求められた動作しきい値を使って図５９に関連して以上に説明したように次に進む。
【０４３４】
複数の光源および／または単一の光源から伸びる複数の光路が存在する場合、モニタされる光路のいずれか一つに沿って受信した光の強度がしきい値を下回れば、エラーが表示される。あるいは、一つのレベルは光路の一つに沿った光が閾値を下回るレベルであることを示し、他のレベルは複数のまたは全ての光路に沿った光がしきい値を下回るレベルであることを示すなど、異なるレベルのエラー条件がみられる。すなわち、しきい値は、例えば、光路に対する光源３２によって生成される光の強度において多様性を反映しつつ、光路ごとに異なる。
【０４３５】
前述の説明において、光源３２から受信器３４までの個々の光路を参照してきた。当業者は、光が天井などさまざまな構造体から反射して、その結果、光源と受信器の特定のポイントとの間に複数の光路が存在することを理解するであろう。光源からの光が複数の光路によって受信器によって受信される実施と、他の光源から光を受信する受信器の一部へ一つの光源からの光が反射する実施と、は本発明の範囲を逸脱しないことが意図されている。
【０４３６】
図５７に戻って参照すると、このような設置において、送信器５７０４、５７０６、５７０８から受信器５７０２に到着する光の強さの差は、本発明のさらなる態様による実施形態において、システム内の各送信器の光路へ減衰器を用いることによって、または、受信器５７０２の飽和を引き起しやすい距離に配置されるシステムにおいて少なくともこれらの送信器を用いることによって、調整される。図６１は、このメカニズムを実施するために使用される例示的なハウジングを示す。図６１は、送信器ハウジング６１００の断面図を示す。ハウジング内にはＬＥＤ６１０２等の光源が配置される。これは適切な回路に接続され（図示しない）かつ粒子検出に使用する光のビームを生成するために使用される。光源６１０２から放たれる光は、狭小に発散するコラムや広い発散ビーム状または本明細書に記載するような他の形状などの適切な形状にビームを集束させるための一つ以上の光学素子６１０４を通過する。送信器６１００は、送信器６１００から放たれるビームを減衰させるための一つ以上の光減衰器６１０８をさらに含む。減衰レベルは、好適な？？？？特性を有する一つ以上のフィルタ６１０８を用いて、送信器とそれに対応する受信器との間の分離にとって適切なレベルにおいて選択されかつ設定される。複数のフィルタリング素子は、適切な減衰レベルを達成するために直列に追加される。複数のフィルタを有するシステムの例を図６２に示す。図６２において同様の構成部品は図６１に対応するように同様に参照番号を付す。好ましい実施形態において、送信器６１００のハウジング６１０６は、適正位置においてフィルタ６１０８（と６１１０）を受けとれるための構造６１１２を有するように構成される。最も好ましくは、受信メカニズムは、選択可能なフィルタがシステムの試運転中に設置者によって取り付けられかつ取り除かれることを可能にする。例えば、ハウジングは、各々が個々のフィルタ素子を受け取るように用いられる複数の溝６１１２を含む。
【０４３７】
図６３は、図６１または６２に例示するような本発明の実施形態によって使用すされる３つの例示的なフィルタ部品を示す。フィルタ６３００、６３０１、６３０２は、好ましくは、減光フィルタであって、プラスチックフィルムなどの減衰材料により製作される。さまざまな距離に応じた減衰器は、材料の吸収レベルを高くすることによって、例えば、材料特性を変更または材料の厚みを大きくすることによって、製作される。
【０４３８】
好ましくは、各フィルタは、フィルタの強度を示すインデックスを有する。例えば、送信器と受信器との間の好ましい距離または距離範囲の表示は、印刷、エンボス加工、あるいはフィルタ上にディスプレイされる。あるいは、小数の減衰レベルをディスプレイされる。フィルタ上にディスプレイされるこのような情報は、設置されている特定のシステム形状のための送信器と一緒に使用する適切なフィルタやフィルタの集合を判定するために設置者によって利用される。
【０４３９】
本発明のこの態様による他の（または補足的な）実施形態を以下に説明する。この実施形態において、システムは、受信器がフィルタを使用せずに飽和を回避することを可能にするように用いられるが、この実施形態においても必要であればフィルタを使用してもよい。図６４は、本発明の一態様による上述の問題への第２の解決法を例示したタイミング図である。
【０４４０】
本発明のこの態様において、送信器は、強度を異ならせるパルスの連続（シーケンス）を発し動作中のシーケンスを反復するように構成される。受信器は次いで受信したパルスのどのパルスが受信器において許容可能な光レベルの範囲内にあるかを判定し、それから以降は、許容可能な光レベルを有するパルスのみを選択して受信する。
【０４４１】
図６４を参照すると、図６４は、一番上の作図６４００は送信器によって経時的に発せられるパルスシーケンスの送信パワーを示すタイミング図である。下の作図は受信器の受信状態を示す。送信器は初期周期ｔ１において徐々に増大する送信パワーを送信パルス６４０４、６４０６と６４０８のシーケンスを介して循環させる。このシーケンスは、時間周期ｔ２およびｔ３、それ以降の時間周期において連続的に繰り返される。受信器は、最初の周期ｔでは、受信器を飽和させずかつノイズ比への信号を有するほど高い適切なレベルを有する送信パルスがどれなのかが見当がつかない。したがって、周期ｔｉに対して、受信器は、連続的に「オン」状態になってから、送信パルス６４０４、６４０６と６４０８の各々を受信する。これら３個のパルスの測定された強度に基づいて、受信器はそれ以降受け取るべきパルスを判定することができる。この場合、パルス６４０８は適正な強度を有するように判定され、受信器はｔ２とｔ３の連続的送信周期においてパルス６４０８送信時に対応する時間６４１０と６４１２になったら活性化するように構成される。
【０４４２】
以上記載のように、受信器と送信器は一般に相互に情報のやり取りをしない、送信器はその動作を通して３つの異なるレベルのパルスを連続的に発する。或いは、受信器が送信器へ戻って送信器と連絡する実施形態において、受信器は送信器へどのパルスが連続的に発光するかおよびどのパルスを省略すべきかを信号で合図する。このようなシステムはほとんどのパルスが発光しないので送信器のパワー消費を節約できる。
【０４４３】
さまざまな送信パルスをモニタする初期周期は、受信器がいくつかの送信時間の周期にわたって送信器の照明のパターンを発見することが必要であるので、単一の送信時間周期を超過して延長されてもよい。
【０４４４】
この問題を改善または対処するための第三の解決法において、本発明のさらなる態様は、送信器の送信電力を調節するために電子的手段を使用する。この具体例において、ＤＩＰスイッチは、システム設置時に設置者によって適切な送信レベルに設定された送信器へ組み込まれる。ＤＩＰスイッチを設定する際、受信器が飽和状態になるのを回避するために、ＬＥＤを通過する電流を減らしてＬＥＤを薄暗くするか、または、「オン周期」のパルスの継続時間を短くするかを選択する。このように、送信器が最初に異なるパワーレベルで発光する設置モードを提供できることは有利である。この周期中、受信器は、適切な送信レベルを判定することができかつ設置者に送信レベルが最適な値に設定されるように適切なＤＩＰスイッチ設定（または複数のスイッチ設定）を示すことができる。例えば、受信器は、送信器へＤＩＰスイッチ設定を示すために使用できるディスプレイや他のインターフェイスを設けることができる。複数の送信器を含むシステムでは、各送信器に対して任意のプロセスが繰り返されることも理解されよう。
【０４４５】
本発明のこの態様によるさらなる実施形態において、複数の送信器を有するシステムはその内部に異なるタイプの送信器を含む。各送信器のタイプは特定の距離または複数の距離範囲において使用するために最適化され、この場合、設置者がどのタイプの送信器を設置するかによる。
【０４４６】
図６５は、本発明の他の態様の実施形態によって粒子検出システム６５００が試験フィルタを使用してテストされるときの実施形態を示す。粒子検出システム６５００は、光源６５０２と受信器６５０４を含む。光源６５０２は、λ１を中心とする波長域内の第１の波長域６５０６とλ２を中心とする波長域内の第２の波長域６５０８における光を含む光の一つ以上のビームを生成する。好ましくは、λ１は、例えば、電磁スペクトルの紫外線部分に分布するより短い波長域であり、λ２は、例えば、近赤外を中心に分布するより長い波長域である。光ビーム６５０６、６５０８は、光ビーム６５０６、６５０８を行き来することによってビームに映された煙の影響を模倣する試験フィルタ６５１０を通過する。受信器６５０４の動作は次いでビームの減衰の程度がテストフィルタ６５１０によって引き起こされていることを前提に、その行動が正しいか否かを判定するためにチェックされる。光源６５０２から放たれる光は２つの波長域λ１とｈｉ内の光を含むので、フィルタ６５１０はこれらの２つの波長域を適切な方法で処理する吸収特性を必要とする。上記したように、粒子検出器６５００の好ましい形態において、２つの波長域λ１とλ２の光の強度の示差測定法（例えば、各波長での測定強度の割合またはこれらの値の変化率など）はビーム６５０６と６５０８内の所定範囲の大きさを有する粒子の有無を判定するために使用される。最も好ましくは、受信した光の強度の割合が所定の方法で変動する場合、粒子検出事象が次いで表示され得る。したがって、たいていの場合、テストフィルタ６５１０は、両方の波長域を均等に減衰させるのではなく、煙の影響を模倣するために２つの波長域λ１、λ２における差動減衰を提供する必要がある。この例では、テストフィルタ６５１０は、より長い波長λ２よりもはるかに多くの短い波長λ１を吸収する。例えば、テストフィルタは、λ２の光の２倍もλ１の光を吸収することができ、これは特定のタイプの粒子に見えると判定される。
【０４４７】
このように、テストフィルタ特性は、さまざまな波長域を透過した（減衰した）光の比率を設定することとテストフィルタによって投下した（減衰した）光の絶対レベルを変化させることの両方のために選択される。これら２つの変数は、さまざまな煙または粒子の種類だけでなく、さまざまな煙または粒子密度を模倣するために適切なテストフィルタを製作するように用いられる。
【０４４８】
図６６は、３つのフィルタ素子６５１２、６５１４および６５１６を含む第１の例示的なテストフィルタを示す。テストフィルタ６５１０は、３層のフィルタ材料によって形成される一般にシート状の材料である。この具体例において、第１の２つのフィルタ素子６５１２と６５１４は波長域λ１内で光を減衰し、第３のフィルタ素子６５１６は波長域Ｋ１内で光を吸収する。この具体例において、テストフィルタ６５１０を構成するフィルタ素子６５１２〜６５１６の各々はこの各フィルタ素子を通過する光と同量の減衰を提供するように構成される。したがって、テストフィルタ６５１０は波長域λ１の光を波長域λ２の光の２倍強く減衰する。
【０４４９】
図６７は、テストフィルタ６５７０のための透過スペクトルを示す。図に示すように、テストフィルタは波長域λ１とＫ１の外側の光のほぼすべてを送信するが、波長域λ１の光を波長域のＫ１の光より約２倍減衰する。他の実施形態において、波長域λ１とＫＬ以外の透過はどのレベルであってもよいし、また全ての波長全体にわたって均一である必要もない。
【０４５０】
上記された吸収特性は、多様な方法において達成可能である。図６８〜図７５はこれらの技術の範囲を示す。これら以外の技術は当業者にとって明確であろう。
【０４５１】
図６８は、フィルタ素子を示す。フィルタ素子は複数の粒子が付着する前面６８０２を有し、この複数の粒子は、粒子検出器を用いて検出されかつフィルタ素子を使用してテストされる粒子にほぼ等しい粒径分布を有している。このような粒子は、数多くのよく知られているプロセスを使用して製造されるか、または、例えば、酸化アルミニウム粉末をろ過し分離することによって選択される。図６９Ｂはこのメカニズムの変形例を示す。図１５Ｂのフィルタ素子６９００は、図６８の実施形態において使用される粒子と同様の粒子を含むが、フィルタ素子の大部分にわたって分布する。
【０４５２】
図７０は、材料表面に欠陥を生じるように片面または両面に表面処理を施したフィルタ素子７０００を示す。表面欠陥は、例えば、機械的磨耗、粒子ブラスト、化学的またはレーザエッチングなどにより生じさせることができる。あるいは、欠陥は、例えば、３Ｄレーザエッチングを使用して、図７０のフィルタ素子の大部分にわたって作ることもできる。
【０４５３】
図７１と７２は、所定の減衰特性を達成するためにフィルタ素子７１００、７２００において実行できるさらなる表面処理を示す。これらの具体例において、フィルタ素子は、ほぼ透明な材料から形成されかつ表面の印刷の適用により変更される。例えば、インクジェットやレーザープリンタは、フィルタ素子シートの片面または両面にパターンを印刷するために使用することができる。好ましくは、ドットのパターンは、フィルタ素子の表面全体に印刷される。最も好ましくは、均一な大きさのドットは、フィルタ素子によって達成される減衰のレベルによって決定される予め分割されて印刷される。図７１と図７２は、フィルタ素子に印刷されているドットの数を除けば、ほぼ同一である。図に示すように、図７１は図７２よりも印刷されているドットがはるかに少なく、したがって、図１５Ｅのフィルタ素子より吸収性が低い。
【０４５４】
いうまでもなく、所定の減衰を達成するために他のパターンを使用することができる。
【０４５５】
図７３は、フィルタ素子７３００の表面に実施可能な印刷パターンを示す。このフィルタ素子７３００は、２つのカラー印刷プロセスによって印刷され、第１のカラー７３０４のドット、第２のカラー７３０６のドットを有するドットパターンを含む。図に示すように、カラー６８０６のドットよりカラー６８０４のドットの方が多く、したがって、フィルタ素子は一つの波長域において他の波長域より多くの光を減衰する。あるいは、第１のカラーのドットパターンはフィルタ素子の片側に印刷され、フィルタ素子の反対側へのドットパターンは第２のカラーで印刷され得る。
【０４５６】
図７４は、より複雑な構造をもつテストフィルタを示す。このテストフィルタ素子７４０８は、５層７４１０〜７４１８から成る。これらの層のうち４層７４１０〜７４１６は、波長域λ１において光を減衰するが、他のすべての波長域へ光透過性であり、最後の層６８１８は波長域のＫ１で光を吸収する。
【０４５７】
図７５は、別のテストフィルタを示す。このテストフィルタは、波長域λ１とλ２において所定の光の減衰を達成するために選択された特性を含む中央部分７４２０を有しているが、この中央部分７４２０はコア７４２０を形成する減衰層を保護するための透明層７４２２と７４２４によってラミネートされる。これは、減衰層が他のオブジェクトや物質と接触して損傷する可能性がある表面処理を使用する場合には特に有利である。
【０４５８】
別の実施形態において、テストフィルタの表面の一方または両方を所定の波長選択減衰プロファイル（外形）を作成するために複数の薄膜によって処理することができる。さらに、フィルタ素子は、所要の減衰プロファイルを達成するために吸収性ではなく反射性の素子にすることができる。
【０４５９】
図７６は、送信器または光源７６０２と受信器７６０４を含むビーム検出器７６００を示す。送信器７６０２は、光７６０８の一つ以上のビームを生成するように用いられる一つ以上の発光素子７６０６を含む。該一つ以上のビームの少なくとも一部は、受信器７６０４により受信される。好ましくは、発光体７６０６は、異なる波長Ｋ＾とＫ２を中心とした２つの波長域（以下、受信器７６０４へ光を送信するための以下「波長域Ｋ‐￥とＫ２」と呼ばれる）へ光を同時に生成するように適合される。受信器７６０４は２つの波長域においてその表面に複数の位置にて受信される光の強度を表す信号を出力するように適合された光センサ７６１０を含む。２つの波長域内の出力はコントローラ７６１２へ渡され、このコントローラ７６１２は、受信器７６０４の出力の解析を実行し、受信信号（または複数の信号）に応答して動作を行うべきか否かを判定するために警報および／または故障ロジックを適用する。受信器７６０４は、画像を形成するか、そうでなければ、受けとられたビーム７６０８を制御するための光学システム７６１４をさらに含む。
【０４６０】
発光体７６０６が２つの波長域のλとＫ２へ同時に発光する本発明の実施形態において、受信器７６０４のセンサ７６１０は、好ましくは、波長域の各々の光を同時にかつ識別可能に受信するように適合される。この目的を達成するため、受信器７６０４は、波長域λ‐の光を光と波長域Ｋ２に分割し２つの波長成分が別個に測定可能にするようにこれらをセンサ７６１０へ向けて別個に方向付けるように用いる波長選択部品を具備することができる。
【０４６１】
図７７は、この技術の実行を可能とする受信器７７５０の第１の具体例を示す。受信器７７５０は、光ビーム７７５４がそれを透過して受信器７７５０へ入射する窓７７５２を含む。窓７７５２は、ガラスまたは同様の材料の平らな部分であってよいし、または、受信器上またはその近傍に画像を形成するように適合された光学配置の一部（レンズまたはレンズ一式）であってよい。受信器７７５０は、複数のセンサ素子７７５８を有するセンサ７７５６を含む。波長選択部品７７６０は光センサ７７５６の前面に隣り合って取り付けられ、例えば、モザイクダイフィルタを備える。ダイフィルタ７７６０は複数のセル７７６２と７７６４を含む。セル７７６２は第１の波長域Ｘ１において透過性になるように適合され、セル７７６４は第２の波長域λ２において透過性になるように適合される。モザイクダイフィルタ７７６０と光センサアレイ７７５６を組み合わせることによって、センサ７７５６のセンサ素子または画素の第１の集合が第１の波長域の光を受け取ることを可能にするとともに、センサアレイ７７５６の他の画素が第２の波長域λ２において使用されている光の強度を同時に受け取りかつ記録することを可能にする。
【０４６２】
コントローラは次いで一つの集合（すなわち、１つの波長域に関連している）の強度値を他から分離するように構成される。例えば、センサ素子の出力は選択的に「読み出され」て、２つの波長域信号を得ることができる。
【０４６３】
図７８は、同様の結果を得る他の実施形態を示す。この実施形態において、受信器７８００は、受信器ハウジングへ光が入射する際に通過する窓または焦点光学システムを含む光学部品７８０２を備える点において図７７の実施形態と同様である。光学部品７８０２を通過した後、ビームは、入射光の波長に応じてさまざまな方向に光を方向転換するように構成された波長選択プリズム７８０６へ入る。したがって、波長域Ｘ１の光は第１のビーム７８０８へ送信されるが、波長域λ２の光は第２のビーム７８１０へ送信される。波長域Ｘ１のビームは第１のセンサアレイ７８１２へ落下し、第２の波長域Ｋ２の光は第２のセンサアレイ７８１４へ落下する。前の実施形態に関して説明したように、センサアレイ７８１２と７８１４はその表面の複数のポイントにおいて光の強度を同時に記録するように適合される。
【０４６４】
図７９は、ビームをその波長成分へ分割するためにプリズムを使用する第２の実施形態を示す。この実施形態において、受信器７８２０は、光学部品７８２４とビーム分割部品７８２６を介して光を受信するように適合された単一のセンサアレイ７８２２を含む。ビーム分割部品は、第１の波長域の光を第２の波長域の光から分割しかつこれらをさまざまな方向へ方向づけるように適合される。この実施形態は、分割されたセンサアレイ上の波長域Ｘ１とλ２の各々において画像を形成するのではなく、ビーム分割部品７８２６がセンサアレイ７８２２に非常に近接して取り付けられるという点で、図７８の実施形態と異なる。このように、ビーム分割がセンサアレイ７８２２の表面に非常に近接して発生するので、効果的なことには、センサ素子７８２２の画素の副集合に対して分離波長選択ビームスプリッタを提供する。
【０４６５】
図８０は本発明のさらなる実施形態を示す。この実施形態はセンサ素子７８５４が取り付けられたハウジング７８５２を有する受信器７８５０を示す。光は、光学システム７８５６を経由してハウジングへ入射され、光センサ７８５４へ送信される。この実施形態において、センサ７８５４は、多層構造のセンサであり、ｎ個のセンサ層７８５４．１、７８５４．２〜７８５４．ｎを有する。
【０４６６】
各センサ層７８５４．１〜７８５４．ｎは、異なるエネルギにおいて光を受信するように適合される。このエネルギの分離は、異なるエネルギの光子は、センサデバイス７８５４への異なる深度で浸透するという現象を利用することによって達成される。この場合、センサデバイスはシリコン製の感光素子であってもよい。センサ７８５４の各層において、光強度の空間的に区別可能な測定値は、その対応する波長において求めることができる。
【０４６７】
以上に説明した各実施形態において、複数の波長における信号は粒子の検出または故障状態の出力を生成するために前述の方法にしたがって処理することができる。
【０４６８】
好ましい実施形態は２つの波長システムと接続された状態で説明されているが、いくつかの実施形態において、３つ以上の波長を使用してもよいことを理解されたい。
【０４６９】
図８１および図８２は、光８１０２の少なくとも一つのビームを出射するための送信器８１０１と該ビームを受信するための受信器８１０３とを含む本発明の一実施形態を示す。受信器８１０３は、複数の感光素子８１０４を具備する光センサを有する。適切な受信器の具体例として、そのセンサが画素マトリクス状に配置されるビデオ撮像装置がある。各センサ素子は、そのセンサによって検出された光の強度に、例えば、比例的に、関連する電気信号を生成する。
【０４７０】
図８１において、送信器８１０１は、モニタ対象空間８１０５を横切って受信器８１０３の反対側に配置されるものとして示されている。しかしながら、そうでない場合、送信器８１０１が、放たれたビーム８１０２がモニタ対象空間８１０５を横切る場合に限って配置される（受信器８１０３に向かって直接放たれるビームの照準ではない）ことを理解されたい。放たれたビーム８１０２は、光学反射板などの配置により受信器８１０３に向けて方向付けられる。
【０４７１】
拡散手段８１０６は、受信器のセンサ８１０７Ａにビームの意図的に拡散された画像を生成するため、放たれたビーム８１０２の光路に設けられる。センサ素子８１０４からの信号は、プロセッサなどのコントローラ８１０８へ送信される。
【０４７２】
コントローラ８１０８は、例えば、センサ素子の少なくとも一部からの信号、例えば、ビームが落下する信号のみ、即ち、集合８１０９を結合し、受信ビーム８１０７Ａの強度を判定する。ＣＣＤ８１０３における各センサ素子は異なる固有のノイズレベルと異なる光変換効率とを有することができる。したがって、演算の際、コントローラ８１０８はビーム８１０７Ａと最初に整列されたセンサ素子８１０９Ａに関する情報を考慮に入れる。判定された強度に基づいて、コントローラ８１０８は、警報ロジックを適用しかつ警報を信号で通知することまたは管理者または別のユーザーへアラートやメッセージを送ることなどの任意の行動を取るべきか否かを判断する。以上記載のシステムにおいて、このような判断は、判定された強度が煙粒子の存在に対応する閾値より低いかどうかに基づいて行われる。
【０４７３】
図８２において、送信器８１０１の位置は図８１に示されたその位置からややずれて示されている。このように変化した結果、拡散ビーム８１０７Ｂの位置が受信器８１０３に相対して変化することになる。拡散ビーム８１０７Ｂが入射するセンサ素子のいくつかは、それらの信号が最初にコントローラ８１０８によって読み取られたセンサ素子８１０９の最初の副集合の外側に分布される。コントローラ８１０８は、センサ８１０３の表面を横切るビームの画像の位置を追跡するように用いられ、最終的に新しい領域８１０９Ａのセンサを介して受信した光を積分する。領域８１０９Ａ内のセンサの集合はもともと集合８１０９として使用された集合とは異なるが、２つの集合（８１０９、８１０９Ａ）は同数のセンサを含む。
【０４７４】
新しい領域８１０９Ａ内のセンサ素子は、理論的には元の領域８１０９内のセンサ素子とは異なる固有の信号エラーを有し得る。しかしながら、この違いは重要ではない。この具体例において、４つの新たに積分されたセンサ素子の平均固有ノイズレベルは、もはや使用されない４つのセンサ素子のそれとほぼ同じになる。さらに、センサ素子間の間隔（すなわちギャップの数と大きさ）は実質的に一定のままであるため、センサ素子間の間隔においてこれ以上の光は失われない。
【０４７５】
これは、２つのセンサが異なる光の変換率を有しその差が（より多く拡散されるビーム画像の場合のように）平均化によって補正されないので、厳密に焦点を絞ったビームが一つのセンサ素子から次のセンサ素子へ移動するにつれて、受信したビームの強度に関連するエラーが劇的に変化する、厳密に焦点を絞ったビーム画像のケースに対比される。また、焦点を絞ったビームが一つのセンサ素子から次のセンサ素子へ移動するにつれて、ビームはセンサ素子の間のスペースを通過してスキャンし、相当量のビームパワーがセンサ間のスペースにおいて失われる介在期間がある。以上記載したように、これらの問題は焦点がぼけた画像を使用することによって緩和される。
【０４７６】
次の段落は、わざと焦点ぼけさせたターゲットを生成するために受信器に使用される光学系（すなわち、撮像システム）がどのように配置されるかの例を説明する。この仕様書では、用語「拡散手段」は、センサへビームの拡散画像を生成する任意の配置または部品を言及するために広い意味で解釈されたい。
【０４７７】
図８３に示す実施形態において、拡散手段８３０１は、放射されるビーム経路に配置された集束レンズ８３０２を含む。
【０４７８】
集束レンズ８３０２は、対応する焦点８３０４を有する。放たれたビーム８３０３は、レンズ８３０２またはビームをレンズ８３０２に向けて反射するリフレクタ（図示せず）のいずれかへ向けて送信器（図示せず）によって直接送信される。この実施形態において、レンズ８３０２とセンサ８３０５の相対位置は、センサが集束ビーム画像８３０６を配置する位置からずれた位置に設定される。センサ８３０５はしたがって焦点をわざと少しぼかしたビーム画像を受け取る。焦点量と拡散量は、システムが動いても（拡散またはぼやけた画像によって達成される）相対的に安定しているシステムを達成しながら、（もっと厳密に焦点合わせされたビームで達成される）信号対雑音比が得られるように調節される。
【０４７９】
更なる実施形態において（図８４）、受信器８３１０は集束レンズ８３１１を含む。光センサ８３１２は、焦点合わせされた画像が位置付けられるスポットに配置される。この実施形態における拡散手段は、レンズ８３１１と光センサ８３１２との間のどこか（例えばセンサの真上）に配置される散光器８３１３を含む。受信した画像はしたがってわざとぼかしてある。散光器８３１３は、研磨またはエッチング加工されたガラスの一片であってよいし、またはセンサ自体にエッチングされた面を単に含んでいてもよい。
【０４８０】
いくつかの場合、拡散手段８３１３は、センサ８３１２につながる放射されたビーム光路のどこかに配置される。
【０４８１】
いくつかの実施形態において、送信器は、共にほぼ同一線上の経路に沿って発光される赤外（ＩＲ）と紫外（ＵＶ）の光域などの２つ（以上）の波長域内で成分を有する光ビームを出力する。これらの２つの波長は、検出されようとする粒子、例えば、煙の存在下での異なる振る舞いを表示するように選択される。このように、２つ（またはそれ以上）の波長で受信した光の相対的な変化は、ビームの減衰の原因となるものを表すために使用することができる。
【０４８２】
いつかの実施形態において、受信器は複数のビームを受信し、または複数の送信器は受けとられるビームを放つ。これらの複数のビームは、モニタ対象空間で煙を検出するために一緒に使用される。前述の実施形態と同様に、センサはビームを受信し、信号をコントローラへ送信する。コントローラは、信号を解析し、信号のどの部分がそれぞれのビームに最も強く関連した情報を含むかを判定する。この判定プロセスは、コントローラがそれぞれの個別のセンサやセンサの集合によって生成される信号の２つの部分を選択したことになるから、選択された信号はビームの強度を測定するために最も確実に使用されるという結論に達する。
【０４８３】
そのデータを最も確実に使用するセンサを選択する一つの方法は、煙検出器を試運転しかつ適切なセンサを選択するときに受信器によって生成される画像を目視することである。
【０４８４】
計算された受信ビーム強度が受信ビームの実際の強度にできるだけ近づくことを確実とする更なるメカニズムは、コントローラによって実行され得る。コントローラは、全体的な画像の強さに対する素子の寄与度に応じて特定のセンサ素子に対応する値を使用すべきかを決定することができる。例えば、センサ素子の出力から、コントローラは、ビームの「信号中心（centre-of-signal」位置を判定することができる。「信号中心」位置は、質量中心位置に類似した概念であり、質量ではなく、計算に用いられる各画素（すなわち、センサ要素）から出力される信号値の中心位置である。例えば、次の等式を用いることができる。
【０４８５】
信号中心位置ベクトル
＝Σ｛（各画素の位置ベクトル）＊（各画素の値）／（全画素の値の和）｝
「信号中心」位置が決定された後、コントローラは、信号がセンサ素子と「信号中心」位置との間の距離に応じて（即ち、各センサによって生成された電気的信号に対応する）各センサ素子によって受信されたビーム強度の値に寄与した信号に重み付けする。このように、コントローラは、信号がターゲット画像を最も良く表し、かつセンサ上のビーム画像の位置にてドリフトによりこれ以降の測定から不合格になる可能性が最も少ないセンサ素子を判定する。
【０４８６】
図８５は本発明のさらなる態様の実施形態を示す。この実施形態において、粒子検出システム８５００は送信器８５０２と受信器８５０４とを含む。送信器８５０２は、波長域λｉとＸ２において発光する光を含む光を発するように用いられる光源または複数の光源を含む。光源８５０２は、各々が異なる波長域で発光するように用いられる複数の発光素子、または広域光源を含む。送信器８５０２は、例えば、所望されるビームプロファイルまたは分散特性の光のビームを形成するための一つ以上の光学部品８５０６をさらに含む。受信器８５０４はまた、受信器８５０４のセンサアレイ８５１０へビームの画像を形成するように用いられる光方向付けまたは画像形成光学系８５０８を含むことができる。周囲光の受信器８５０４への干渉を最小限にするために、受信器８５０４はまた、複数の通過帯域フィルタ配置８５１２を具備している。例えば、複数の通過帯域フィルタは、光源８５０２の発光帯域に対応する第１の通過帯域と第２の通過帯域との光を選択的に送信するように配置される干渉フィルタであってよい。最も好ましくは、フィルタ配置８５１２は、長い波長での通過帯域とその波長の一つ以上の高調波とを有する複数の通過帯域の干渉フィルタである。このような実施形態において、光源８５０２は、同様の関連する高調波で光を発するように構成する必要がある。例えば、単一の干渉フィルタは、８００ナノメータで、さらに、他の波長で光の大部分をブロックしている状態であれば、４００ナノメータでも、ほぼすべての光を送信するように設計することができる。このようなフィルタを使用する場合、光源は８００ナノメータと４００ナノメータで発光するように用いることができる。
【０４８７】
本発明の更なる実施形態において、フィルタ配置８５１２は、並列配置される一つより多くの干渉フィルタ、色素（ダイ）フィルタまたは他の同種のフィルタを含む。例えば、（システムが動作するように構成された波長域の数に対応している）２つ以上のフィルタは、受信器の撮像経路において相互に隣り合って配設される。図８６〜図８９はこのようなフィルタ配置の例を示す。これに関して、図８６〜図８９のフィルタ配置は、光がホワイト陰影で示す第１の通過域において光を送信するように用いられる部分８６０２と、グレー陰影で示す第２の通過域において光を送信するように用いられる他の部分８６０４とを含む。図８８は、「４波長システム」に使用するように用いられ、これにより光が第３と第４の波長域において光を送信するように用いられる部分８６０６と８６０８とをさらに含む。フィルタ配置の各々において、フィルタの表面は異なる波長成分間でほぼ等分されて、これにより各波長域においてほぼ等しい量の光が受信器へ向けて送信される。上述の複数の通過域のフィルタ配置に比較すると、このような配置では、有効な受信器レンズの直径が、例えば、図８６と図８７と図８９に示す各波長の約半分に減少し、これにより有効信号強度も低下するという欠点がある。しかしながら、このような欠点は、光源ＬＥＤが相互の高調波で送信される必要はないが、商品コストが安いなどの他のメリットによって選ばれる事実によってある程度は補われる。さらに、このような配置で使用されるフィルタは、製作コストが安くしかも厳正な波長の心合わせが必要とされないことから、温度の変動による送信器の出力のばらつきにあまり敏感ではない。
【０４８８】
図９０は、本発明の実施形態が使用される火災警報システムを概略的に示す。火災警報システム９０００は、火災警報ループ９０１２が接続される火災パネル９０１０を有する。火災警報ループ９０１２は、火災パネルからシステム９０００に取り付けられた火災警報装置のさまざまな部品へ動力を分配して通報する。例えば、火災警報ループ９０１２は、一つ以上の火災ポイント検出器９０１４と警報サイレン９０１６へ通報して駆動するように使用される。火災警報ループ９０１２は、検出器９０１８などの一つ以上の吸着粒子検出器へ通報するためにも使用される。更に、ビーム検出器システム９０２０もまた火災警報ループ９０１２に取り付けられる。本発明において、ビーム検出器システム９０２０は、本明細書中の実施形態に関して以上に記載された種類のものであり、該システムは、第１の端部において受信器９０２２を含み、該受信器から遠方に配設される光送信器９０２４において受信器９０２２を含む。好ましくは、送信器９０２４は、バッテリ式装置であり、火災警報ループ９０１２から電力を引き込む必要がない。或いは、送信器９０２４は、例えば、オフ分離の主電源またはループから駆動される。受信器９０２２は、火災警報ループ９０１２に接続され、ループから電力を引き込み、該ループを介して火災パネル９０１０へ通報する。通報の手段は当業者によく知られた手段であり、ビーム検出器９０２０により火災や故障の状態または他の状態を火災パネル９０１０へ表示することができる。
【０４８９】
本発明者らは、煙検出器が瞬時に反応する必要がないので、許容可能な平均電力消費が、処理と捕捉（キャプチャ）が中断されている時に周期を点在させながら、煙検出器のビデオキャプチャおよび／またはビデオ処理サブシステムを断続的に作動することによって得られることを実感した。これにより、システムは電力を殆どまたは全く消費しないように設計された「凍結」状態になる。
【０４９０】
この解決策を達成するための第１の方法は、ビデオキャプチャおよび処理サブシステムを断続的に作動させるように動作するシンプルなタイマーユニットを有する粒子検出器のビデオ処理サブシステムを提供することである。
【０４９１】
しかしながら、システムの好ましい形態において、送信器９０２４は、ループまたは他の主電源から駆動されないがバッテリ駆動されることにより、好ましくは、受信器９０２２に非接続であっても該受信器９０２２と高速通信が可能となる。結果的に、送信器９０２４は、節電するために非常に低いデューティサイクルだけで発光しなければならない。このようなシステムでは、光の各送信されたバーストのタイミングは、受信器によって制御されないし、また、同一の送信器９０２２と通信することがきる他のどの受信器とも同期しない。
【０４９２】
また、ビデオプロセッサの「凍結」期間中でありながら、受信器９０２２はまだ火災警報器ループや点滅するＬＥＤディスプレイなどから付帯サービス調査などの他の機能の管理の続行を要求される。このことから、シンプルなタイマーメカニズムを使用して、システムプロセッサを活性化し、その「凍結」状態を中断するだけでは、この問題の好ましい解決にはならない。
【０４９３】
本発明の好ましい形態において、受信器９０２２は、第１のプロセッサよりも消費電力がはるかに削減できる第２のプロセッサを用いる。この第２のプロセッサは第１のプロセッサを駆動し、第１のプロセッサが「凍結」状態にある時にこれを中断せずに続行する必要がある他の機能を処理するように使用される。
【０４９４】
図９１は本発明のこの態様を具体化する受信器９１００を概略的に示すブロック図である。
【０４９５】
受信機９１００は、送信器９０２４からの光信号を受信するための画像形成チップ９１０２、例えば、ＣＭＯＳセンサ（部品番号ＭＴ９Ｖ０３４、アプティナ社（Ａｐｔｉｎａ  Ｉｎｃ．）製）を含む。
【０４９６】
受信機９１００は、必要に応じて、所望の方法で受信した電磁放射線を画像処理チップ上に集束させるために、光学システム９１０４、例えば、標準４．５ｍｍ、ｆ１．４ｃ−マウントレンズなどの集束レンズを含む。
【０４９７】
イメージングチップ９１０２は、好ましくは、ＡｃｔｅｌＭ１ＡＧＬ６００−Ｖ２フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、およびプログラム格納用ＰＣ２８Ｆ２５６Ｐ３３フラッシュＲＯＭを含む関連するメモリ９１０８、画像の２つのＩＳ６１ＬＶ５１２１６高速ＲＡＭがあるコントローラ９１０６、ストレージとプログラムの実行とデータストレージのための２つのＣＹ６２１７７７ＤＶ３０ＬのＲＡＭとデータ通信をする。コントローラの関数は、画像のチップ９１０２を制御し、検出システムに必要な機能を実行するデータ操作の必要なシーケンスを実行する。コントロールは、デジタル電子機器設計の当業者によってよく理解されるように、正しい動作に必要に応じて種々の更なる部品を有する。
【０４９８】
第２のプロセッサ９１１２も設けられる。このプロセッサ９１１２は、テキサスインスツルメンツ（Texas Instruments）Ｍｓｐ４３０Ｆ２１２２マイクロコントローラまたは同等のものであり、制御手段の状態をチェックするなどの機能を実行する。制御手段が故障した場合、または制御手段が何らかの他の理由でその必要とされるタスクを実行できない場合、必要に応じてその故障を外部モニタ装置に信号で合図する。このプロセッサ９１１２は、電力消費を最小限に抑えるために、制御手段と撮像手段への電力のタイムリーな制御について責任がある。これは、プロセッサ９１１２によってメインプロセッサ９１０６を必要がない場合には非活性化し、必要とされた時には断続的に活性化することによって実行される。
【０４９９】
プロセッサ９１１２はまた、ディスプレイやユーザーインターフェイスなどのインターフェイス手段９１１４ともデータ通信し、またさらに、火災パネルなどの火災警報ループなどに接続された他の機器とのデータ通信を可能にするために火災警報器のループにも接続されている。
【０５００】
好ましい実施形態において、インターフェイス９１１４の手段は、警報または故障状態が存在する場合、外部モニタ装置に通知するために使用される。故障が存在することが受信器によって判断された場合、インターフェイス手段はスイッチを開いて前述のモニタ装置からの電流の流れを遮断することによってモニタ装置（例えば図３の火災パネル９０１０）にこれを通知する。好ましい実施形態において、このスイッチは、スイッチが非常に低消費電力で活性化されかつ不活性化されるという利点を有するＭＯＳＦＥＴトランジスタを採用したソリッドステートアレンジメントである。警報状態が存在することを受信器によって判定された場合、インターフェイス手段は、モニタ装置から所定の閾値を超える電流を流すことでモニタ装置にこれを通知する。好ましい実施形態において、過剰な電流の流れは、モニタ装置からのインタフェースワイヤ間でバイポーラトランジスタ、電流制限されたシャントの位置決めによって、実現される。約５ＯｍＡの電流流れの合計は、警報状態を信号通知するために使用される。好ましい実施形態において、正常動作時の電力は非警報状態の下では３ｍＡの定電流がモニタ装置に接続されている配線から流される。
【０５０１】
本発明の好ましい実施形態において送信器９０２４は、赤外線および紫外線などの光源の各々に対して、その照明パターン、照明時間、シーケンスおよび強度を制御するコントローラを含む。例えば、これは、テキサスインスツルメンツ（Texas Instruments）ＭＳＰ４３０Ｆ２１２２マイクロコントローラである。マイクロコントローラはまた、最初に設定したときのデバイスの活動状態を検出する。送信器の好ましい実施形態において、電源は、塩化チオニルリチウムバッテリである。
【０５０２】
本発明の好ましい形態において、システムの試運転中、メインプロセッサ９１０６は、光源（例えば、図３の光源９０２４）のそれぞれの照明パターンを、好ましくは、数分間、例えば、１０分間の周期にわたって、把握し、その活動パターンを判断するようにプログラムすることができる。このプロセスは、受信器に関連するすべての光源に対して繰り返すことができる。低電力プロセッサ９１１２は、正常時に第１のプロセッサ９１０６を活性化するために発見された光源のシーケンス情報を使用することができる。
【０５０３】
理解されるように、この構造のシステムを使用することによって、常時動作する必要があるシステムの機能は非常に低消費電力型のプロセッサ９１１２、によって制御することができる一方で、メインビデオプロセッサ９１０６によって非常に強力な処理を断続的に行うことができ、このようにして、平均電力を比較的低レベルに維持することができる。
【０５０４】
本発明者らは、送信器の出力を正確に取得しかつ追跡するために、送信器の照明パターンとこれに対応する受信器の動作を選択する際に対処すべき実用的な実施形態に関連してさまざまなそして時には競合する制約があると判断した。例えば、いくつかのシステムでは、粒子の検出事象から故障状態を区別するために、減衰の変化率を使用することが望ましい。しかしながら、そのことによって、その背景で行われる長い積分時間の配分がより複雑化される。好ましい実施形態は、正常測定で１０秒間の積分周期を使用し、１秒のより短い積分周期は、変化率ベースの故障検出に使用される。
【０５０５】
システムのパフォーマンスにおける他の制約は、シーンの照明レベルである。実用的なシステムでは、シーンは、通常、その動作寿命の少なくとも一部が太陽光で照らされることを想定することが必要である。また、カメラの波長選択フィルタを使用する能力にも制限がある（例えば、少なくともコスト上の制限）。したがって、飽和を避けるために短時間の露出を使用しかつ信号のために十分なヘッドルームを残すことも必要である。システムの好適な実施において、露出継続時間は１００μｓであるが、最適値は、センサ、フィルタ、レンズ、最悪条件下でのシーンの照明、および信号に必要とされるヘッドルームの量をどのように選択するかによって異なる。
【０５０６】
送信器と受信器を同期する手段も必要である。無線システムなどの更なるハードウェアを使用せずにこれを達成することが好ましい。或いは、一つの望ましい実施においては、同期は、粒子の検出に使用されているものと同じ撮像と処理を実行するハードウェアを使用して光学的に実行される。しかしながら、当業者に理解されるように、同期と同じハードウェアを粒子検出に使用することはシステム内の２つの懸念と結び付き、これによって可能性のある解決策に更なる制約を課すことになる。
【０５０７】
システム内のもう一つの制約はノイズの存在によって生じる。システムの主なノイズソースは、シーンにおけるカメラ撮影時のノイズと光のばらつきによるノイズがある。ダークノイズは一般に全太陽光を処理する必要のあるシステムのためにはあまり寄与しない。シーンノイズはわれわれの先行特許出願に記載されている背景差分法により非常に有効に処理される。量子検出プロセスにおける基本的な事実であるが、ショットノイズは完全に取り除くことはできない。しかしながら、ショットノイズは、露出時間を減らすことによって、およびより少ない露出を合計することによって減らすことができる。好ましい実施形態において、ほぼ全ての送信器パワーは、いまだに十分なシステムの応答時間を許容する反復率によって、非常に短い点滅へ注入される。
【０５０８】
例えば、１秒間に１回の点滅速度は、応答時間の要件を満足させるとし、１μｓ未満のフラッシュの持続時間と２μｓの露出時間（原則として）使用されるとする。実際には、これらの条件で同期するのは非常に困難である。更に、送信器のＬＥＤがこのような短時間でエネルギを分配するために非常にハイピークの電流を処理する必要があり、コストも高くなる。もう一つの制約は、センサのダイナミックレンジである。１秒に１回の点滅にすべてのパワーを注入することによって、センサに飽和が生じる。
【０５０９】
上記の要因を考慮した結果、１００μｓの露出時間、５０μｓの点滅継続時間、および９０００ｍｓの周期を使用することを好ましい実施形態とする。３個のサンプルの積分の長さは変化率ベースの故障検出に対して使用される。３０個のサンプルの積分の長さは煙の測定に使用される。
【０５１０】
背景キャンセルテクニックを実行するには、受信器はシーンからの寄与を除去するために使用されるフラッシュの直前と直後の画像をキャプチャする必要がある。これらの「オフ１」露出は、経時的に変化する背景の場合のキャンセルを最適化するために可能な限り「オン」露出に近似して発生することが理想的である。好ましい実施において使用される受信器システムの場合、最大の実用的なフレームレートは１０００ｆｐｓであり、これにより、「オフ」露出は、「オン」露出のいずれかの面から１ｍｓ離間して配設される。
【０５１１】
一つの形態において、送信器の光出力は、非常に低いデューティサイクルで、一連の短パルスから成る。パルスは、撮像システム（例えば、１０００ｆｐｓ）のフレームレートと一致するように配置される。図９２は、受信器のセンサ露出に関連する例示的なパルスシーケンスを示す。この場合、送信器は、赤外波長域と紫外波長域の発光するように用いられる。この一連のパルスは９０００ｍｓの周期によって反復される。
【０５１２】
この例では、以下のように、５パルスを使用する。
【０５１３】
同期１（フレーム１）１１０と同期２（フレーム２）１１２：同期パルスは送信器と受信器との間の同期を（後でより詳細に説明する）を維持するために使用される。これらは、好ましくは最もパワー効率の高い波長域で作られたパルスである。この場合、それは、低電力消費につながるので、赤外線光源を使用する。さらに、より長い波長は、煙をより多く透過することができるため、より幅広い条件で同期を維持することができる。同期パルスの長さは５０μｓである。
【０５１４】
理想的には、各同期パルスは、受信器のシャッタ開放周期の前縁（同期１）と後縁（シンク２）との時間に集中する。これによってそれらが受け取る強度はわずかな同期エラーに左右されて変動する。
【０５１５】
ＩＲ（フレーム５）１１４とＵＶ（フレーム７）１１６：ＩＲとＵＶパルスは信号レベル測定に使用される（次いで減衰と煙のレベルを測定するために使用される）。これらのパルス長さは５０μｓであり、受信強度に影響を与えずに、送信器と受信機との間で最大２５μｓのタイミングエラーを許容する。
【０５１６】
データ（フレーム９）１１８：データパルスは少量のデータを受信器に転送するために使用される。データはデータパルスを送信しても送信しなくても符号化される。データパルスは、節電するために削減された振幅を有し、同じ理由からＩＲである。これらのパルス長さは５０μｓである。このシステムは、３ｂｐｓデータチャネルを提供する。データには、シリアル番号、製造年月日、全実行時間、バッテリ状態、および故障状態が含まれる。当業者は、これに代わるこのシステムにおいてデータを送信するための数多くの方法をご存じでしょう。これらには、パルス位置符号化、パルス幅符号化、およびマルチレベルの符号化方式が含まれる。より大きなデータレートが容易に達成できるが、必要とされる少量のデータには、好ましい実施で使用されるシンプルなスキームで十分である。
【０５１７】
図９２において、「オフ」フレーム（すなわち、対応する送信器の出力を有する、すなわちフレーム）中の受信器からのデータは以下の用途に使用する。
【０５１８】
フレーム０＆３は、同期パルスの背景のキャンセルに使用される
フレーム４＆６は、ＩＲパルスの背景のキャンセルに使用される
フレーム６＆８は、ＵＶパルスの背景のキャンセルに使用される
フレーム８＆１０は、データパルスの背景のキャンセルに使用される
【０５１９】
（ａ）空間検索
以上に記載にしたように、受信器は、画像フレーム内で１つ以上の画素数の形態で送信されるパルスの各々を受信する。
【０５２０】
しかしながら、システムが動作を開始する試運転中に（少なくとも最初に）の画像フレーム内の送信器のロケーションを設定する必要がある。これは、例えば、画像を検査する演算子、および座標のプログラミングを伴う手動プロセスによって実行される。しかしながら、特別な訓練、特殊なツール、およびインストールのための長く複雑な設置プロセスが必要とされることは望ましくない。好ましい実施形態において、画像フレーム内で送信器のロケーションを決定することは自動化される。送信器を検索するために予め形成されたプロセスは以下のように動作する。
【０５２１】
システムは、まず、高いフレームレートで、および、送信器がカメラとパルスとの視野内にありかつパルスがキャプチャ周期中に送信される場合、送信器パルスが確実に１つ以上の画像に存在するように十分な時間をかけて、多数の画像をキャプチャする。
【０５２２】
システムは次いで（一時的に）隣り合う画像の各ペアを減算し、各画素の係数を受け取り、次いで各係数を閾値と比較するテストをして送信器が存在する大きなばらつきのあるロケーションを検出する。
【０５２３】
システムは次いで隣接するかまたは近傍にある候補ポイントを併合することによって送信器のロケーションの候補リストを圧縮する（例えば、３より大きい画素は離す）。重み付け方法の中心は、候補ポイントの集合の中心を見つけるために使用される。
【０５２４】
システムは次いで候補の中心で受信した値が実際の送信器に対応していることを確かめるために候補の中心の各々において（下記のプロセスを使用して）試し同期を実行する。
【０５２５】
システムは次いで送信器の数が予想した送信器の数に一致するかをチェックする。この数は、受信器設置前に該受信器を予めプログラミングすることによって、または、受信器ユニットの上部もしくは内部に取り付けられるかまたはこのユニットに接続されたスイッチ（または複数のスイッチ）によって、設定される。好ましい実施において、一組のＤＩＰスイッチが提供されており、これらのスイッチは、受信器ユニットに組み込まれ、システムを壁に取り付けない限り、簡単にアクセスできるように構成される。
【０５２６】
画像内の送信器のロケーションの集合は、不揮発性メモリに保存される。ロケーションは、特定のモードに受信器を置くことによって、例えば、特定の設定にＤＩＰスイッチを設定することによって、受信器の駆動及び／または非駆動によって、またはノートパソコンなどの特別なツールの使用によって、クリア（解除）することができる。ロケーションのクリアは、送信器が元のロケーションから移動した場合、または、システムがどこか別の場所において再インストールされる場合にかぎって要求される。
【０５２７】
撮像システムのパフォーマンスの限界によって、高いフレームレートで動作している時に読み出される画素数または行数が制限されることもある。一実施において、６４０画素の３０行の最大画素は、１ミリ秒で読み出すことができる。したがって、上記の方法の最初の数ステップは、６４０×４８０の画像フレームをカバーするためには１６回繰り返す必要がある。あるいは、いくつかの実施形態では、画像フレームの一部だけを用いる。同様に、いくつかの実施形態では、低速のフレームレートを使用する。しかしながら、明るい照明条件におけるセンサ飽和化の可能性は一般に露出時間を制限し、より低速のフレームレートが使用される場合、一般に背景の照明条件におけるばらつきはより多くのノイズをもたらす。
【０５２８】
フレームレートは、シャッタが閉まっている周期において送信器パルスが必ずしも常に発生しないことを確実にするために選択される必要がある。例えば、フレームレートが、１００μｓの露出で、正確に１０００ｆｐｓであり、送信器が、正確に１ｍｓの境界上で、パルスを生成する場合、パルスは全て、シャッタが閉じている時間に生成される。受信器のフレームレートは段階的な位相シフトを引き起こす僅かな違いが生じるように選択され、これによって、遅かれ早かれ、パルス発生がシャッタ開放周期以内に収まることが確実となる。
【０５２９】
いくつかの実施形態において、処理速度の限界は、すべての画素を解析せず、代わりにｎ番目（例えば、４番目）の水平および垂直方向の画素のみを減算しチェックすることによって管理され、処理に要する手間が削減される（例えば、１６の係数）。受信した画像、すなわち、センサ上の各送信器の画像が十分に大きな面積（５画素の直径を有するスポットなど）に広がっていると仮定すると、送信器はやはり確実に発見される。
【０５３０】
システムがよく知られている送信器ロケーションの集合によってまたは候補ロケーションの集合とともに上記した空間検索の一部として駆動されるときはいつでも、初期同期を設定するために位相検索と閉（ロック）メソッドが使用される。
【０５３１】
この方法の主なステップは以下のステップから成る。
【０５３２】
システムは、高いフレームレートで画像（予想されるロケーションにおいて少なくとも部分的な画像）をキャプチャする。
【０５３３】
システムは、候補の中央ロケーションで表示される予想されるパルスパターンを待機する。
【０５３４】
システムは、位相ロックループの開始位相として予想パターン内で選択されたパルスの到着時間を使用する。
【０５３５】
システムはＰＬＬが安定するのを待機する。ＰＬＬがロックされない場合、テスト候補ロケーションであれば、ロケーションはスプリアスとしてマークされるが、そうでない場合、既知の送信器ロケーションとの同期を再確立するとき、受信器は成功するまで再試行を継続して故障をアサートすることができる。
【０５３６】
空間検索と同様に、受信器フレームレートにおいて段階的位相シフトを引き起こすために小オフセットが使用され、パルスが、遅かれ早かれ、シャッタ開放周期以内に十分に収まることを確実にする。
【０５３７】
各フレームの場合、全体的な強度は既知または候補ロケーションを中心とする画像の小領域内で計算される。このシーケンスの強度値は次いで送信器からの予想パターンに照らしてチェックされる。
【０５３８】
予想されるパターンのテストは次のように演算する。
【０５３９】
少なくとも９フレームの強度値が集合された後、これらの値は予想される送信器のパルスシーケンスの有無を判断するために次のようにテストする。
【０５４０】
ここで強度値Ｉ（ｎ）とする（０＜ｎ＜Ｎ）。
【０５４１】
受け取った０からｎ個までのフレームから有力候補の送信器信号を求める試験
最初に、「オフフレーム」基準レベルを計算する
Ｉ０＝（ＩＲ（ｎ＋０）＋ＩＲ（ｎ＋３）＋ＩＲ（ｎ＋４）＋ＩＲ（ｎ＋６）＋ＩＲ（ｎ＋８））／５｛「オフフレームの平均値」｝
【０５４２】
相対強度を計算する
ｍ＝０〜８に対して、
ＩＲ（ｎ＋ｍ）＝１（ｎ＋ｍ）−Ｉ０
各フレーム内で送信器パルスの有無を判断するために予め求められた閾値と比較する
Ｆｏｕｎｄ（発見）＝｛（ＩＲ（ｎ+１）＞ＩＯＮ）または（ＩＲ（ｎ＋２）＞ＩＯＮ）｝と｛同期１または同期２パルス｝
（ＩＲ（ｎ＋５）＞ＩＯＮ）と｛ＩＲパルス｝
（ＩＲ（ｎ＋７）＞ＩＯＮ）と｛ＵＶパルス｝
（ＩＲ（ｎ＋０）＜ＩＯＦＦ）と｛オフフレーム｝
（ＩＲ（ｎ＋３）＜ＩＯＦＦ）と｛オフフレーム｝
（ＩＲ（ｎ＋４）＜ＩＯＦＦ）と｛オフフレーム｝
（ＩＲ（ｎ＋６）＜ＩＯＦＦ）と｛オフフレーム｝
（ＩＲ（ｎ＋８）＜ＩＯＦＦ）と｛オフフレーム｝
ランダム位相のエラーにより、同期パルスのどちらかが完全に行方不明なので、上記の数式において「または」であらわす。あるいは、同期パルスについてのテストは全体的に省略することができ、オフフレームのテストも減らすこともできる。ただし、送信器のパルスシーケンスの位置が誤識別されないように注意を払う必要がある。
【０５４３】
正の検出に続いて、フレームｎに対応する時間は変数として記録される。位相パルスの振幅はシーケンスの開始時間をより綿密に表すために記録時間値をトリミングするために使用することができる。これは初期位相エラーの削減を助ける。初期位相エラーの処理は位相閉ループが対応することになっているが、周波数エラーがごく小さい場合にはその必要はない。
【０５４４】
好適な実施において前述したように送信器のタイミングに一致する画像キャプチャレートは１０００ｆｐｓである。使用されるシャッタ時間は１００μｓである。
【０５４５】
これで初期同期が終了する。ここまで来れば、次の集合のパルスの到着時間は、前のステップで記録された時間に既知の送信器の周期を単に加算することによって予測することができる。
【０５４６】
送信器の周期は受信器（好適な実施において３００ｍｓで）に知られているが、各端部のクロック周波数で小さなエラーが発生する。これは必然的に送信パルスに受信器のシャッタの開放時間とのずれを生じさせることになる。位相閉ループシステムは、正しい位相またはタイミングを維持するために使用される。ＰＬＬの概念はよく知られているので詳細な説明は省略する。好適な実施において、ＰＬＬ制御等式がソフトウェアで実施されている。位相比較子の関数は、位相パルスの振幅を測定することに基づく。これらの振幅は、最も近似したオフフレーム（フレーム０と３）で測定された強度の平均値を引き算することによって計算される。位相エラーは、次の式で計算される。
【０５４７】
【数１】
0005646600.tif 000002
（式中、Ｔは、位相のパルス幅である。）
【０５４８】
位相パルス振幅が所定の閾値を下回る場合、位相エラーには値ゼロが割り当てられる。このようにノイジーデータがＰＬＬに容認されており、実際に、システムは少なくとも数分間、十分な同期を維持することが可能である。したがって、警報信号で送られる前に高煙レベルが同期故障を発生することはない。障害発生の場合には、この特性によって閉塞を取り去る時にシステムは迅速に復元されることができる。
【０５４９】
ＰＬＬの制御等式は、比例項および積分項を含む。それは、微分項を使用する必要性は見つからなかった。好ましい実施において、０．３と０．０１の比例ゲインと積分ゲインがそれぞれ許容できる結果を生み出すことがわかった。更なる変形において、ゲインは、最初、より大きな値に設定され、位相エラー所定の閾値未満になった後から減らされ、これによって、与えられたループ帯域幅の全体的なロック時間が削減される。
【０５５０】
±１０μｓ未満の位相エラーは、候補となる送信器ロケーションを認証するためと煙検出動作を開始させるためとの両方の目的のための位相ロックを表示するために使用することができる。
【０５５１】
図９３は、部屋９３０４内の領域９３０２をモニタするように用いられる環境モニタリングシステム９３００を示す。この環境モニタリングシステムは、受信器９３０８と４つの送信器９３１０、９３１２、９３１４、９３１６を含むビーム検出サブシステム９３０６を含む。ビーム検出サブシステムは、上述のシステムのいずれか一つの実施形態に従って動作する。
【０５５２】
環境モニタリングシステム９３００は、４つの更なる環境モニタ９３１８、９３２０、９３２２、９３２４をさらに含む。更なる環境モニタ９３１８、９３２４はそれぞれ同じタイプあるいは異なるタイプのものであってよい。すなわち、これらは異なるメカニズムによって異なる環境条件または同じ条件を感知し得る。環境モニタは、例えば、二酸化炭素、一酸化炭素、温度、炎、その他のガス感知器などを含む。環境モニタ９３１８、９３２４の各々は通信チャネルによってビームの検出サブシステムの近くの送信器へ接続されている。例えば、更なる環境モニタ９３１８は、ビームの検出サブシステム９３０６の対応する送信器９３１０へ配線９３２６を介して接続されている。同様に、環境モニタ９３２０は送信器９３１２とのデータ通信しており、環境モニタ９３２２は送信器９３１４とデータ通信しており、環境モニタ９３２４は送信器９３１６とデータ通信している。各環境モニタとそれに対応する送信器との間のデータ通信チャネルは、ハードワイヤード接続、または無線、光学などの無線接続によって通信結合している。大部分の実施形態において、通信リンクが単方向であればよいが、いくつかの実施形態において、双方向である場合もある。単方向の場合には、通信チャネルは、環境モニタによって検出された警報および／または故障状態、または、元のまたは処理されたセンサ出力などの他の出力をビーム検出サブシステム９６０６の送信器に通信できるように用いられる。
【０５５３】
理解されるように、環境センサは遠方に配置されて長い配線や通信リンクによって接続されるのではなく、送信器内部に収容されてもよい。
【０５５４】
ビーム検出サブシステム９３０６の送信器は、これらの環境モニタから信号を受信し、更なる符号化があろうとなかろうと、光通信のチャネルを経由して、これらの信号を受信器９３０８へ再送信するようなしくみになっている。光通信のチャネルは、粒子検出ビームまたは送信器から受信器９３０８へ送信される二次ビームのいずれかを変調することによって、実施される。通信チャネルは、送信器によって生成された粒子検出ビームのパルス同士の間で交互にまたは断続的に送信することができる。あるいは、通信チャネルは、おそらく粒子の検出ビームと同時に、連続照射され得る。この場合、粒子検出ビームまたは複数の粒子検出ビームに使用される波長は、光通信チャネルが実施されるビームとは異なる。
【０５５５】
このようなシステムを使用して、環境モニタのネットワークはモニタ対象領域９３０２の周辺に配置され、これらのモニタによって検知される環境条件は、ビームの検出サブシステムの受信器に戻されて通信される。受信器９３０８は、環境モニタネットワークと火災警報システムとの間で複雑な専用配線システムを必要とせずに、例えば、火災警報ループや適切なネットワークまたは他の通知システムを介して、火災警報コントロールパネルとデータ通信する。好ましい実施形態において、複数の光通信のチャネルは、ビーム検出サブシステムの受信器が各光通信のチャネルを互いから区別できるように異ならせて符号化することができる。例えば、各光通信のチャネルは、さまざまに変調されてもよいし、または異なる時間周期で動作するように予定を決めることもできる。このように、時分割多重化配列は、異なる光の通信チャネルに対して効果的に実施することができる。通信チャネルごとに異なる波長を使用することも可能である。
【０５５６】
例えば、受信された信号に基づいてまたは受信器のセンサがマルチセンサ素子のタイプである場合に信号がセンサに到着するところでは、受信器９３０８が異なる送信器からの光チャネルを解像することができるので、システムはまた、環境条件が検出されるロケーションが判断されることを可能にする。アドレッシング情報やチャネル情報は、火災警報コントロールパネルへ渡され、アラートのロケーションはオペレータや消防関係者へ渡される。
【０５５７】
図９３の例では、送信器および環境モニタのそれぞれは、配線の必要性を除去するために電源を望ましいバッテリである。
【０５５８】
図９４は本発明の態様のさらなる実施形態を示す。この実施形態において、環境モニタシステム９４００は、ビームの検出サブシステム９４０２と同様に環境モニタサブシステム９４０４を含む。ビーム検出サブシステムは、受信器９４０６および送信器９４０８を含む。送信器は受信器９４０６により受信される光９４１０のいずれかまたは複数のビームを放射するようになっている。受信器９４０６は、ライン９４０９、９４０９ｂで示されたエッジを有する広い視野を有する。受信器９４０６の視野内に２つの環境モニタ９４１２、９４１４が配置されている。環境モニタ９４１２と９４１４は、種類、上記のいずれかでなければ、そしてさらに、それぞれの発光素子９４１６、９４１８が含まれる場合がある。発光素子９４１６、９４１８は、ＬＥＤの低消費電力等であってもよいし、受信器９４０６により受信された光信号を生成するために使用される。ＬＥＤは９４１６、９４１８のそれぞれは、対応する環境モニタ９４１２、戻って受信器９４０６から９４１４までの出力を通信するために個別に調節することができる。先の実施形態で説明したように、光通信のチャネルは、相互にそして送信器９４０８によって放たれた粒子検出ビーム９４１０と一緒に、時間多重化されるかまたは波長多重化される。この実施形態は、環境モニタ９４１２と９４１４と粒子検出サブシステムの送信器９４０８との間でいかなる配線も通信チャネルも必要がない図９３の実施形態に対してさらに付加的な利点を有する。これによって、設置コストを最低限に抑えることができる。
【０５５９】
図９５は、粒子検出器システムの部品を示す。部品９５００は、粒子のためにモニタされている容積全体に光の一つまたは複数のビームを放出するために使用される光源である。光源９５００は発光素子９５０２に電力を供給する回路９５０４に接続される一つ以上の発光体９５０２を含む。発光体９５０２の動作はマイクロコントローラ９５０６によって制御され、例えば、発光体を所定の方法で照射させる、例えば、特定の順序で点滅させる。光源９５００はバッテリ９５０８によって駆動される。バッテリの出力は、モニタ部品９５１０によりモニタされ、部品が動作している環境条件は、環境モニタ９５１２によってモニタされる。環境モニタ９５１２は、熱電対などの温度感知装置とすることができる。コントローラ９５０６はバッテリモニタ９５１０の出力と環境センサ９５１２の出力を受信し、予想されるバッテリの寿命を判断する。
【０５６０】
より具体的には、コントローラはバッテリのすぐ近くの温度と測定されたバッテリ９５０８の出力電圧を表す信号を受信する。バッテリの出力電圧は、測定温度と対応する閾値電圧に比較され、バッテリ９５０８の放電状態が判断される。
【０５６１】
他の実施形態において、バッテリモニタ９５１０は、バッテリから流れる全電流を測定するように構成されている。例えば、モニタ９５１０は、電流計であり、バッテリから流れる電流のレベルを判断することができる。この場合、コントローラは、時間をかけて測定された電流を積分するように適応され、残りの使用可能な電荷が求められる。残りの充電可能な電荷が所定の閾値未満であると計算されると、バッテリの差し迫った放電状態を表示することができる。
【０５６２】
更に他の実施形態に於いて、使用される総電流の予測することができる。例えば、好ましい実施形態において、バッテリから流れる電荷の大部分は、発光素子９５０２を点滅するために使用されるパルスに流される。回路９５０４が優先される定電流で動作する場合、このＬＥＤの定電流を掛けた動作の持続時間は、時間をかけてシステムで使用される総電荷量の比較的正確な測定を提供する。具体的な他の実施形態において、機器によって必要とされる既知の典型的な平均消費電流は、事前に計算することができ、部品の動作の時間の長さは、経時的にバッテリから流れる全電流を求めるために使用することができる。
【０５６３】
上記の実施形態において、環境条件、最も有となるために、バッテリのすぐ近くの温度を経時的にモニタすることができ、この温度データは、バッテリ９８０８で利用可能な残りの電荷のより正確な推定値を生成するためにコントローラで使用することができる。明らかなように、コントローラは、一般的な条件下で使用可能な残りのバッテリ寿命の推定値を計算するように用いられる。残りの時間は、警告の閾値と比較され、この閾値を超えた場合に接近放電状態の表示を出すことができる。
【０５６４】
好ましい実施形態においてバッテリの接近放電状態の表示が出される所定時間の閾値は、メンテナンス担当者が、定期保守の事象期間中にバッテリの差し迫った放電の指示を受信できるようにするために選択することができる。バッテリの差し迫った放電の警告を十分に早い段階で与えることができる場合は、事前にバッテリが余分な予定外の保守事象が不要となり、変更する必要があるときの別の定期保守の事象の定期保守事象の前に通知する。また、メンテナンス担当者が、必要な機器、例えば、専用のツールとバッテリを保守事象の前に入手することを確実にすることができる。例えば、部品が５年の公称バッテリ寿命を有し、年間保守点検が予定されているところでは、差し迫ったバッテリの故障の表示は、公称バッテリ寿命終了前の１３または１４ヶ月がよいといわれている。このように、システムの試運転から４年程度で発生する検査で、メンテナンス要員は、バッテリが、次のメンテナンスのセッションにおいて変更する必要があり（年間）、次の毎年恒例の訪問の際に交換用バッテリをもっていくことを計画できる。システムの故障を回避するために、公称バッテリ寿命が重要な安全マージンで設定されていることが理解されよう。１３または１４ヶ月の時間は、メンテナンス担当者は、一回はバッテリの放電状態を知るため、次の一回はバッテリを交換するための二回の保守セッションの予定マージンを可能にするように選択される。
【０５６５】
本発明の好ましい形態において、モニタ対象の部品が粒子検出器の光源である場合、光源のコントローラは、受信器へのバッテリの状態を通知するように用いることができる。これは、振幅変調、持続時間および／または所定の方法で一つ以上の送信された光のパルスのタイミングを変調することによって行うことができる。データ伝送に用いる光パルスは、粒子の検出に使用される光のパルスの一つ、または光源から受信器へのデータの通信ために光源によって生成される光パルスのシーケンスに追加される更なる光パルスのいずれかである。上述したように、そのようなスキームではユニット間の配線が不要になる。また、光源は、（受信器よりも）遠く離れた場所にいる人にそのバッテリの状態を示すために点滅することができる更なるＬＥＤを取り付けることができる。
【０５６６】
とりわけ洗練された実施形態において、光源のコントローラは、例えば、バッテリの放電が予想されるまでの時間を示す特定コードにおいて光ビームを変調することによってバッテリの出力信号などを生成するように適合することができる。出力信号はバッテリ切れが予想されるまで月数を示すことができる。これは、保守担当者がより正確に次回の定期メンテナンスセッションの予定を決めることを可能にしかつ次に予定訪問の前にバッテリを交換する必要があるかどうかを判断することを可能にする。また、正確な「完全放電までの時間」がわかっていれば、次いで、光源は、例えば、デューティサイクルが正常から削減され、バッテリ寿命を延ばす低電力モードなどに入る。受信器は、この低いデューティサイクルモードを検出しかつ低デューティサイクル変調パターンが観察された場合は故障を表示するように、プログラムされることができる。
【０５６７】
図９６は本発明のさらなる実施形態に係るシステムを示す。このシステム９６００においては、一対の送信器９６０４と９６０８に対応する第１の受信器９６０２が設けられている。
【０５６８】
第１の送信器９６０４は、光の最初のビーム９６０６を送信し、第２の送信器９６０８は、光９６１０の対応するビームを送信する。光の両方のビームは、受信器９６０２により受信され、粒子の検出判定は、本明細書に記載の発明の実施形態にしたがって行われる。システム９６００は、受信器９６１２と光ビーム９６１６を送信する関連する送信器９６１４をさらに含む。ビーム９６１６は、本明細書にいたるところで記載しているように粒子の有無を判断するようにもちいられる受信器９６１２によって受信される。ビーム検出器の配置は二か所で一致する（または実際に一致する）ビームを有する３つのビーム検出器を効果的に提供する。受信器９６０２と９６１２の両方は、故障条件および／または粒子の検出条件が存在することを決定するために故障および／または警報のロジックを適用するように構成されたコントローラ９６１８に接続されている。理解されるように、交差するビーム９６０６と９６１６そして９６１０と９６１６は、システム９６００が、受信器９６０２と９６１２からの相関出力によってビームの交点で粒子が検出されたどうかを判定することを可能にする。このような配置はまた、相対的に高度な処理が実施されることを可能にすると共に、個々のビーム検出器の各々の粒子検出アルゴリズムが単一のスタンドアローンビーム検出器において使用されるものとは異なるようにすることを可能にする。例えば、警報が上がる前にビームの少なくとも２つのビームが所定の閾値レベルを超える粒子を検出しなければならない、シンプルなダブルノックシステムを実施することができる。好ましい形態において、このようなシステムは、偽警報状態が２つの異なるビームにおいて発生しそうもないときに全体の偽警報率を削減することができる。しかしながら、これはまた、使用される低位の警報閾値を容認するので、システムの偽警報率に実質的に影響を与えずに、より迅速な粒子検出を可能にする。このようなシステムにおいて、システム全体の偽警報の発生の確率は、ビームの個々の偽警報発生確率の積と同じである。明らかなように、上記のシステムの利点の両方は、感度と偽警報率の改善との間で妥協することができる警報閾値を設定することによってある程度確保できる。さらに、様々なビーム検出器の粒子検出出力の時間的な特性は、粒子検出性能を改良するかまたは偽警報の発生を削減するために使用することができる。この点において、ビームの各々において疑わしい煙の事象の発生間の時間分割は、偽警報を増やさずに、早い段階での検出確率を向上させるために使用することができる。例えば、一対の略一致するビームの各々が警報に進入する時間は警報状態が粒子や偽警報の存在によって生じたものかどうかを判断するために使用することができる。それらが時間にほぼ一致している場合、粒子検出事象は本物である可能性が高い。一方、粒子検出事象がビームの各々において実質的に異なる時間に発生する場合、これは偽警報が存在することを示す可能性がある。洗練されたシステムにおいては、対応する粒子検出事象を識別するためのビーム検出器の各々からの経時的に変化する粒子検出プロファイルを比較することも可能である。例えば、これは、システム内で複数の略一致するビーム検出器の出力を交差相関させることによって行うことができる。一対の出力の間に高い交差相関が判断された場合、これは、ビームの検出器の各々の出力はどちらも、例えば、同じ粒子検出事象や同じ偽警報事象などの同様の状態に遭遇していることを示すことができる。事象のどのタイプなのかについての判定は、掩蔽の継続時間、掩蔽のレベル、観測などの開始時に起こる変化率などのプロファイルを解析することによって行われ、その事象が粒子や異物の存在によって生じたものなのかどうかを判断する。
【０５６９】
本明細書に開示されかつ限定されている本発明は、テキストや図面に記載されまたはこれらによって明確とされたそれぞれの特徴の２つ以上の変更可能な組み合わせに広げてもよいことが理解されるであろう。これらのさまざまな組み合わせの全てが本発明の様々な交替可能な態様を構成する。
【符号の説明】
【０５７０】
１００…ビーム検出器、１０２…送信器（トランスミッタ）、１０４…受信器（レシーバ）、１０６…照明領域、１０８…直線ビーム、１１０…反射ビーム、１１２…天井。
【図１】
0005646600.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
0005646600.tif 000092
【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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