CN102595749B - 脉冲连续两用的高速摄影照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种脉冲连续两用的高速摄影照明装置，采用球形氙灯作为照明点光源，其构成还包括高压脉冲电源的一端依次经第一开关、第一电阻、第二电阻、第一二极管接球形氙灯的阳极，该高压脉冲电源的另一端接地，电容器的一端接所述的第一电阻和第二电阻之间的节点，第二开关的一端接所述的第二电阻和第一二极管之间的节点，所述的电容器和第二开关的另一端接地；高压直流电源的高压端经第三开关、第三二极管、第三电阻接所述的球形氙灯的阳极，该高压直流电源的另一端接地；触发电路的两端接脉冲变压器的初级，该脉冲变压器的次级的一端经第二二极管与所述的球形氙灯的阳极相连，该脉冲变压器的次级的另一端接地。本发明具有切换方便，效果好的特点。

Description

脉冲连续两用的高速摄影照明装置
技术领域
本发明涉及高速摄影照明装置，特别是一种脉冲连续两用的高速摄影照明装置。
背景技术
作为高速纹影照相的照明光源，要求发光有类似方波的发光波形，其光电流波形上升沿与下降沿尽可能小，同时为了调整光路又要求该光源可以切换成连续发光工作模式。
近似点光源的球形氙灯参数设计成可连续工作（用于光路调整指示），也可脉冲工作（用于拍摄快速变化的事件），相机拍摄其纹影变化或运动剪影。
高速摄影拍摄过程中需要有大的曝光量以保证拍摄的图像的清晰效果，因此要求拍摄时光源亮度足够高，目前脉冲闪光球形氙灯由于其极高的亮度（仅次于激光）而常被用作照明光源。但在拍摄前的光路调试经常需要耗费较长时间，由于调整光路所用的光源与高速摄影时所用的光源为不同光源，往往调整后在置换光源过程中又会引入新的不确定性从而影响拍摄效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脉冲连续两用的高速摄影照明装置，该照明装置为高速摄影提供连续和脉冲两种工作模式的使用照明光源，切换方便，保证光路调整的效果与拍摄光路的等同性。
本发明技术解决方案如下：
一种脉冲连续两用的高速摄影照明装置，采用球形氙灯作为照明点光源，特点在于其构成还包括高压脉冲电源、高压直流电源和触发电路：
所述的高压脉冲电源的一端依次经第一开关、第一电阻、第二电阻、第一二极管接球形氙灯的阳极，该高压脉冲电源的另一端接地；电容器的一端接所述的第一电阻和第二电阻之间的节点，第二开关的一端接所述的第二电阻和第一二极管之间的节点，所述的电容器和第二开关的另一端接地；
所述的高压直流电源的高压端经第三开关、第三二极管、第三电阻接所述的球形氙灯的阳极，该高压直流电源的另一端接地；
所述的触发电路的两端接脉冲变压器的初级，该脉冲变压器的次级的一端经第二二极管与所述的球形氙灯的阳极相连，该脉冲变压器的次级的另一端接地。
所述的第二开关为绝缘栅双晶体管。
本发明的优点：
1、采用同一个光源及其驱动电路可实现连续和脉冲两种照明状态，两种模式间可方便地进行切换，便于高速摄影系统的光路调整和拍摄。
2、脉冲照明时发光前沿（取决于放电回路的电感量）和后沿（取决于第二开关的导通时间及光源的消激发时间）短，光波形的方波近似度高。
总之，本发明具有连续和脉冲两种工作方式切换方便，保证光路调整的效果与拍摄光路的等同性和方波波形好的特点。
附图说明
图1是本发明脉冲连续两用的高速摄影照明装置的电路图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的不会有范围。
先请参阅图1，图1是本发明脉冲连续两用的高速摄影照明装置的电路图，由图可见，本发明脉冲连续两用的高速摄影照明装置，采用球形氙灯9作为照明点光源，特征在于其构成还包括高压脉冲电源1、高压直流电源17和触发电路15：
所述的高压脉冲电源1的一端依次经第一开关2、第一电阻3、第二电阻5、第一二极管7接球形氙灯9的阳极，该高压脉冲电源1的另一端接地；电容器4的一端接所述的第一电阻3和第二电阻5之间的节点，第二开关6的一端接所述的第三电阻11和第一二极管7之间的节点，所述的电容器4和第二开关6的另一端接地；
所述的高压直流电源17的高压端经第三开关13、第三二极管12、第三电阻11接所述的球形氙灯9的阳极，该高压直流电源17的另一端接地；
所述的触发电路15的两端接脉冲变压器16的初级，该脉冲变压器16的次级的一端经第二二极管14与所述的球形氙灯9的阳极相连，该脉冲变压器16的次级的另一端接地。
所述的第二开关6为绝缘栅双晶体管。
本实施例采用球形氙灯9作为照明点光源，作为点光源的球形氙灯9的阳极8和阴极10采用耐高温的金属钨制备，阳极8和阴极10之间的距离约为几个毫米，保证球形氙灯9在放电时的发光区域尽量集中，从而使点光源近似度更高。
由高压脉冲电源1与球形氙灯9组成的主回路实现脉冲照明功能，由高压直流电源17与球形氙灯9组成的主回路实现连续照明功能，脉冲变压器16和第二二极管14与球形氙灯9串联形成的点火电路实现光源的快速可靠启动。球形氙灯9的阳极8和阴极10分别与所述的电源回路的高压端和低压端连接。
合上第一开关2后，高压脉冲电源1通过第一电阻3向大容量的电容器4充电，合理选择第一电阻3的电阻值R，使电容器4的电容量C与电阻3的电阻值R的乘积CR>>t，t为点光源球形氙灯9的曝光时间，亦即脉冲闪光的持续时间。当电容器4充电达到要求的电压值后断开第一开关2。触发电路15向脉冲变压器16的初级输入触发脉冲，在其次级感应出的高频高压（大于6kV）通过第二二极管14触发球形氙灯9，使球形氙灯9迅速击穿导通，电容器4内储存的电能即通过第二电阻5、第一二极管7向球形氙灯9放电，球形氙灯9因气体放电而产生脉冲闪光，当曝光时间达到高速摄影要求的时间t时，由外部输入的触发脉冲将第二开关6（通常选用IGBT管，即绝缘栅双晶体管）导通，使电容器4内剩余的电能通过第二电阻5和第二开关6形成的回路释放，球形氙灯9因得不到电压而熄灭，即脉冲闪光截止，从而保证高速摄影所需要的曝光时间t。
合上第三开关13后，高压直流电源17的电压通过第三二极管12、第三电阻11施加于球形氙灯9的阳极8和阴极10上，触发电路15向脉冲变压器16的初级输入触发脉冲，在其次级感应出的高频高压（大于6kV）通过第二二极管14触发点光源球形氙灯9，使球形氙灯9迅速击穿导通，高压直流电源17输出的电压使球形氙灯9持续导通而实现稳定的连续照明。断开第三开关13，高压直流电源17施加于球形氙灯9两端的电压即被切断，球形氙灯9因不能获得持续稳定的电压而熄弧。
通过控制第一开关2、第二开关13和触发电路15可方便地实现脉冲闪光照明和连续稳定照明两种照明模式之间的启动、关断和切换。
本实施例经试用表明，照明装置稳定地达到以下技术指标：
1、脉冲闪光工作时光亮度高，光源放电峰值功率可达10000W；
2、脉冲闪光波形方波近似度高，放电脉冲宽度最小可达10μs，光源放电峰值电流在脉冲宽度内下降率小于30%，脉冲上升与下降沿累计持续时间少于40μs；
3、连续照明工作方式时照明功率可达150W；
4、可对工作模式方便的进行控制和切换。
本发明通过第一开关、第三开关和触发电路的控制，即可实现高速摄影的脉冲与连续两种工作方式切换，本发明用于高速摄影具有连续和脉冲两种工作方式切换方便，保证光路调整的效果与拍摄光路的等同性和方波波形好的特点。

Claims (2)

1.一种脉冲连续两用的高速摄影照明装置，采用球形氙灯（9）作为照明点光源，特征在于其构成还包括高压脉冲电源（1）、高压直流电源（17）和触发电路（15）：
所述的高压脉冲电源（1）的一端依次经第一开关（2）、第一电阻（3）、第二电阻（5）、第一二极管（7）接球形氙灯（9）的阳极，该球形氙灯（9）的阴极接地，该高压脉冲电源（1）的另一端接地；电容器（4）的一端接所述的第一电阻（3）和第二电阻（5）之间的节点，第二开关（6）的一端接所述的第二电阻（5）和第一二极管（7）之间的节点，所述的电容器（4）和第二开关（6）的另一端接地；
所述的高压直流电源（17）的高压端经第三开关（13）、第三二极管（12）、第三电阻（11）接所述的球形氙灯（9）的阳极，该高压直流电源（17）的另一端接地；
所述的触发电路（15）的两端接脉冲变压器（16）的初级，该脉冲变压器（16）的次级的一端经第二二极管（14）与所述的球形氙灯（9）的阳极相连，该脉冲变压器（19）的次级的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的高速摄影照明装置，其特征在于所述的第二开关（6）为绝缘栅双晶体管。
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