[发明专利]一种适用于闪电摄影系统的触发装置

说明书

本发明公开了一种适用于闪电摄影系统的触发装置，包括：光学成像单元、遮光片、光电转换单元；所述光学成像单元用于采集雷电通道的光信号；所述遮光片位于光学成像单元与光电转换单元之间，且所述遮光片设有限制通过光的范围的开口部；所述光电转换单元的一端位于所述光学成像单元的焦平面上，另一端连接到所述闪电摄影系统；所述光电转换单元用于将通过所述遮光片的光信号转换为电信号，并在所述电信号超过阈值时触发所述闪电摄影系统动作。本发明利用单片大尺寸光电二极管和遮光片的结构，实现了对雷电通道内光强信号的采集与电信号转化，具有足够的响应速度和灵敏度，可以在闪电发生后的数个微秒内输出触发信号，且结构简单、制作成本低。

技术领域

本发明属于光探测领域，更具体地，涉及一种适用于闪电摄影系统的触发装置。

背景技术

雷电是一种自然界中发生的强烈电离现象，往往伴随着强烈的发光和电磁辐射。大部分的雷电发生在云层中，少部分雷电从云层发展到地面，形成明亮的通道，伴随着巨大的声音。这种类型的雷电构成了一般人所认知的“闪电”。闪电摄影是一种流行的艺术形式，戏剧性的闪电照片具有很强的视觉冲击力。同时，利用高性能的相机(如高速摄影仪、像增强相机)对闪电的发展过程进行拍摄也是一种常见的科学研究手段。

无论用于艺术创作还是科学研究，成功的拍摄闪电都不是一件容易的事情，因为闪电的出现具有极大的随机性。利用传统相机进行闪电摄影时，需要在5～10分钟内保持快门打开以提高在这一时间段内捕获一次闪电的几率。而利用高速相机或像增强相机对闪电发展过程拍摄时，受制于相机的存储深度，需要配合特殊的触发装置(如高速光电传感器、电磁场天线)，以实现在闪电发生的数个毫秒内产生触发信号来激活相机。

现有的闪电触发器多采用小型光电二极管作为光电传感器。如在美国专利US6243242B1公开的一种闪电触发器中，采用自由空间耦合的方式。由于光电二极管的入射光角度较大，探测范围宽广，但在大范围内的各种发光活动(如云内的闪电、太阳光，大功率探照灯等)都可能会使探测器误动作，产生大量无用的数据资料，捕捉闪电的效率很低。而在中国专利CN103822707A公开的一种雷电高速光度计中，使用了光纤束耦合的方式，可以实现探测范围的选择；但是光纤导像束结构复杂，成本高昂，无法广泛应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种适用于闪电摄影系统的触发装置，其目的在于解决现有闪电触发器容易误动作、结构复杂、成本高昂的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于闪电摄影系统的触发装置，包括：光学成像单元、遮光片、光电转换单元；所述光学成像单元用于采集雷电通道的光信号；所述遮光片位于所述光学成像单元与光电转换单元之间，且所述遮光片设有限制通过光的范围的开口部；所述光电转换单元的一端位于所述光学成像单元的焦平面，另一端连接到所述闪电摄影系统；所述光电转换单元用于将通过所述遮光片的光信号转换为电信号，并在所述电信号超过阈值时触发所述闪电摄影系统动作。

进一步地，所述开口部与所述雷电通道的形状相仿，大小比例为所述光学成像单元的镜头焦距与观测距离之比。

进一步地，所述光学成像单元、所述开口部、所述光电转换单元感光区域的光学中心中心在同一水平线上。

进一步地，所述光电转换单元包括光电传感器、跨阻放大器、电压比较器；所述光电传感器感光后产生相应的电流信号，经所述跨阻放大器转换为电压信号；所述电压信号经所述电压比较器进行电平转换。

进一步地，当所述电压信号超过阈值电压时，所述电压比较器输出一个正的触发脉冲信号，以触发所述闪电摄影系统动作。

进一步地，所述光学成像单元为变焦镜头。

进一步地，所述触发装置还包括电源模块，所述电源模块输出电流大于50mA。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：