專利名稱：脈沖連續(xù)兩用的高速攝影照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速攝影照明裝置，特別是一種脈沖連續(xù)兩用的高速攝影照明裝置。
背景技術(shù)：
作為高速紋影照相的照明光源，要求發(fā)光有類似方波的發(fā)光波形，其光電流波形上升沿與下降沿盡可能小，同時(shí)為了調(diào)整光路又要求該光源可以切換成連續(xù)發(fā)光工作模式。近似點(diǎn)光源的球形氙燈參數(shù)設(shè)計(jì)成可連續(xù)工作(用于光路調(diào)整指示)，也可脈沖工作(用于拍攝快速變化的事件)，相機(jī)拍攝其紋影變化或運(yùn)動(dòng)剪影。高速攝影拍攝過程中需要有大的曝光量以保證拍攝的圖像的清晰效果，因此要求拍攝時(shí)光源亮度足夠高，目前脈沖閃光球形氙燈由于其極高的亮度(僅次于激光)而常被用作照明光源。但在拍攝前的光路調(diào)試經(jīng)常需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，由于調(diào)整光路所用的光源與高速攝影時(shí)所用的光源為不同光源，往往調(diào)整后在置換光源過程中又會(huì)引入新的不確定性從而影響拍攝效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖連續(xù)兩用的高速攝影照明裝置，該照明裝置為高速攝影提供連續(xù)和脈沖兩種工作模式的使用照明光源，切換方便，保證光路調(diào)整的效果與拍攝光路的等同性。本發(fā)明技術(shù)解決方案如下
一種脈沖連續(xù)兩用的高速攝影照明裝置，采用球形氙燈作為照明點(diǎn)光源，特點(diǎn)在于其構(gòu)成還包括高壓脈沖電源、高壓直流電源和觸發(fā)電路
所述的高壓脈沖電源的一端依次經(jīng)第一開關(guān)、第一電阻、第二電阻、第一二極管接球形氙燈的陽(yáng)極，該高壓脈沖電源的另一端接地；電容器的一端接所述的第一電阻和第二電阻之間的節(jié)點(diǎn)，第二開關(guān)的一端接所述的第二電阻和第一二極管之間的節(jié)點(diǎn)，所述的電容器和第二開關(guān)的另一端接地；
所述的高壓直流電源的高壓端經(jīng)第三開關(guān)、第三二極管、第三電阻接所述的球形氙燈的陽(yáng)極，該高壓直流電源的另一端接地；
所述的觸發(fā)電路的兩端接脈沖變壓器的初級(jí)，該脈沖變壓器的次級(jí)的一端經(jīng)第二二極管與所述的球形氙燈的陽(yáng)極相連，該脈沖變壓器的次級(jí)的另一端接地。所述的第二開關(guān)為絕緣柵雙晶體管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
1、采用同一個(gè)光源及其驅(qū)動(dòng)電路可實(shí)現(xiàn)連續(xù)和脈沖兩種照明狀態(tài)，兩種模式間可方便地進(jìn)行切換，便于高速攝影系統(tǒng)的光路調(diào)整和拍攝。2、脈沖照明時(shí)發(fā)光前沿(取決于放電回路的電感量)和后沿(取決于第二開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間及光源的消激發(fā)時(shí)間)短，光波形的方波近似度高。
總之，本發(fā)明具有連續(xù)和脈沖兩種工作方式切換方便，保證光路調(diào)整的效果與拍攝光路的等同性和方波波形好的特點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明脈沖連續(xù)兩用的高速攝影照明裝置的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的不會(huì)有范圍。先請(qǐng)參閱圖1，圖I是本發(fā)明脈沖連續(xù)兩用的高速攝影照明裝置的電路圖，由圖可見，本發(fā)明脈沖連續(xù)兩用的高速攝影照明裝置，采用球形氙燈9作為照明點(diǎn)光源，特征在于其構(gòu)成還包括高壓脈沖電源I、高壓直流電源17和觸發(fā)電路15
所述的高壓脈沖電源I的一端依次經(jīng)第一開關(guān)2、第一電阻3、第二電阻5、第一二極管 7接球形氙燈9的陽(yáng)極，該高壓脈沖電源I的另一端接地；電容器4的一端接所述的第一電阻3和第二電阻5之間的節(jié)點(diǎn)，第二開關(guān)6的一端接所述的第三電阻11和第一二極管7之間的節(jié)點(diǎn)，所述的電容器4和第二開關(guān)6的另一端接地；
所述的高壓直流電源17的高壓端經(jīng)第三開關(guān)13、第三二極管12、第三電阻11接所述的球形氙燈9的陽(yáng)極，該高壓直流電源17的另一端接地；
所述的觸發(fā)電路15的兩端接脈沖變壓器16的初級(jí)，該脈沖變壓器16的次級(jí)的一端經(jīng)第二二極管14與所述的球形氙燈9的陽(yáng)極相連，該脈沖變壓器16的次級(jí)的另一端接地。所述的第二開關(guān)6為絕緣柵雙晶體管。本實(shí)施例采用球形氙燈9作為照明點(diǎn)光源，作為點(diǎn)光源的球形氙燈9的陽(yáng)極8和陰極10采用耐高溫的金屬鎢制備，陽(yáng)極8和陰極10之間的距離約為幾個(gè)毫米，保證球形氙燈9在放電時(shí)的發(fā)光區(qū)域盡量集中，從而使點(diǎn)光源近似度更高。由高壓脈沖電源I與球形氙燈9組成的主回路實(shí)現(xiàn)脈沖照明功能，由高壓直流電源17與球形氙燈9組成的主回路實(shí)現(xiàn)連續(xù)照明功能，脈沖變壓器16和第二二極管14與球形氙燈9串聯(lián)形成的點(diǎn)火電路實(shí)現(xiàn)光源的快速可靠啟動(dòng)。球形氙燈9的陽(yáng)極8和陰極10 分別與所述的電源回路的高壓端和低壓端連接。合上第一開關(guān)2后，高壓脈沖電源I通過第一電阻3向大容量的電容器4充電,合理選擇第一電阻3的電阻值R，使電容器4的電容量C與電阻3的電阻值R的乘積CR t，t 為點(diǎn)光源球形氙燈9的曝光時(shí)間，亦即脈沖閃光的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)電容器4充電達(dá)到要求的電壓值后斷開第一開關(guān)2。觸發(fā)電路15向脈沖變壓器16的初級(jí)輸入觸發(fā)脈沖，在其次級(jí)感應(yīng)出的高頻高壓(大于6kV)通過第二二極管14觸發(fā)球形氙燈9，使球形氙燈9迅速擊穿導(dǎo)通，電容器4內(nèi)儲(chǔ)存的電能即通過第二電阻5、第一二極管7向球形氙燈9放電，球形氙燈 9因氣體放電而產(chǎn)生脈沖閃光，當(dāng)曝光時(shí)間達(dá)到高速攝影要求的時(shí)間t時(shí)，由外部輸入的觸發(fā)脈沖將第二開關(guān)6 (通常選用IGBT管，即絕緣柵雙晶體管)導(dǎo)通，使電容器4內(nèi)剩余的電能通過第二電阻5和第二開關(guān)6形成的回路釋放，球形氙燈9因得不到電壓而熄滅，即脈沖閃光截止，從而保證高速攝影所需要的曝光時(shí)間t。合上第三開關(guān)13后，高壓直流電源17的電壓通過第三二極管12、第三電阻11施加于球形氙燈9的陽(yáng)極8和陰極10上，觸發(fā)電路15向脈沖變壓器16的初級(jí)輸入觸發(fā)脈沖， 在其次級(jí)感應(yīng)出的高頻高壓(大于6kV)通過第二二極管14觸發(fā)點(diǎn)光源球形氙燈9，使球形氙燈9迅速擊穿導(dǎo)通，高壓直流電源17輸出的電壓使球形氙燈9持續(xù)導(dǎo)通而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的連續(xù)照明。斷開第三開關(guān)13，高壓直流電源17施加于球形氙燈9兩端的電壓即被切斷，球形氙燈9因不能獲得持續(xù)穩(wěn)定的電壓而熄弧。通過控制第一開關(guān)2、第二開關(guān)13和觸發(fā)電路15可方便地實(shí)現(xiàn)脈沖閃光照明和連續(xù)穩(wěn)定照明兩種照明模式之間的啟動(dòng)、關(guān)斷和切換。本實(shí)施例經(jīng)試用表明，照明裝置穩(wěn)定地達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)
1、脈沖閃光工作時(shí)光亮度高，光源放電峰值功率可達(dá)10000W；
2、脈沖閃光波形方波近似度高，放電脈沖寬度最小可達(dá)10μ S，光源放電峰值電流在脈沖寬度內(nèi)下降率小于30%，脈沖上升與下降沿累計(jì)持續(xù)時(shí)間少于40μ s ;
3、連續(xù)照明工作方式時(shí)照明功率可達(dá)150W；
4、可對(duì)工作模式方便的進(jìn)行控制和切換。本發(fā)明通過第一開關(guān)、第三開關(guān)和觸發(fā)電路的控制，即可實(shí)現(xiàn)高速攝影的脈沖與連續(xù)兩種工作方式切換，本發(fā)明用于高速攝影具有連續(xù)和脈沖兩種工作方式切換方便，保證光路調(diào)整的效果與拍攝光路的等同性和方波波形好的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種脈沖連續(xù)兩用的高速攝影照明裝置，采用球形氙燈(9)作為照明點(diǎn)光源，特征在于其構(gòu)成還包括高壓脈沖電源(I)、高壓直流電源(17 )和觸發(fā)電路(15 ):所述的高壓脈沖電源(I)的一端依次經(jīng)第一開關(guān)(2)、第一電阻(3)、第二電阻(5)、第一二極管(7)接球形氙燈(9)的陽(yáng)極，該高壓脈沖電源(I)的另一端接地；電容器(4)的一端接所述的第一電阻(3)和第二電阻(5)之間的節(jié)點(diǎn)，第二開關(guān)(6)的一端接所述的第二電阻(5)和第一二極管(7)之間的節(jié)點(diǎn)，所述的電容器(4)和第二開關(guān)(6)的另一端接地； 所述的高壓直流電源(17)的高壓端經(jīng)第三開關(guān)(13)、第三二極管(12)、第三電阻(11) 接所述的球形氙燈(9)的陽(yáng)極，該高壓直流電源(17)的另一端接地；所述的觸發(fā)電路(15)的兩端接脈沖變壓器(16)的初級(jí)，該脈沖變壓器(16)的次級(jí)的一端經(jīng)第二二極管(14)與所述的球形氙燈(9)的陽(yáng)極相連，該脈沖變壓器(19)的次級(jí)的另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速攝影照明裝置，其特征在于所述的第二開關(guān)(6)為絕緣柵雙晶體管。
全文摘要
一種脈沖連續(xù)兩用的高速攝影照明裝置，采用球形氙燈作為照明點(diǎn)光源，其構(gòu)成還包括高壓脈沖電源的一端依次經(jīng)第一開關(guān)、第一電阻、第二電阻、第一二極管接球形氙燈的陽(yáng)極，該高壓脈沖電源的另一端接地，電容器的一端接所述的第一電阻和第二電阻之間的節(jié)點(diǎn)，第二開關(guān)的一端接所述的第二電阻和第一二極管之間的節(jié)點(diǎn)，所述的電容器和第二開關(guān)的另一端接地；高壓直流電源的高壓端經(jīng)第三開關(guān)、第三二極管、第三電阻接所述的球形氙燈的陽(yáng)極，該高壓直流電源的另一端接地；觸發(fā)電路的兩端接脈沖變壓器的初級(jí)，該脈沖變壓器的次級(jí)的一端經(jīng)第二二極管與所述的球形氙燈的陽(yáng)極相連，該脈沖變壓器的次級(jí)的另一端接地。本發(fā)明具有切換方便，效果好的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G03B15/03GK102595749SQ20121000305
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者劉建軍, 吳睿驊, 李海兵, 林文正, 梁海榮, 邵若燕 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所