專利名稱：使用壓電變壓器的閃光電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照相機(jī)閃光電路，更具體地說(shuō)，涉及使用壓電變壓器裝置來(lái)電離閃光管中氣體分子從而啟動(dòng)閃光管點(diǎn)火的這種電路。
背景技術(shù)：
能夠閃光的照相機(jī)，基于膠片的以及數(shù)字電子的，一般使用裝有可離子化的氣體比如氙的閃光管，來(lái)產(chǎn)生在低亮度級(jí)場(chǎng)景中捕獲圖像所需的光的明亮閃光。用于點(diǎn)火該管的閃光電路的基本元件一般包括電池、電壓轉(zhuǎn)換器閃光充電電路、閃光電壓存儲(chǔ)電容器和連接到與閃光管相連的觸發(fā)端子的觸發(fā)電路。閃光充電電路將大約1.5v或3.0v的低電池電壓轉(zhuǎn)換到大概330v的高閃光充電電壓。此電壓被用于連接到閃光管輸入電極的閃光存儲(chǔ)電容器。管內(nèi)的氣體在其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下呈現(xiàn)極高阻抗，該阻抗防止閃光電容器通過(guò)管放電來(lái)產(chǎn)生任何明亮的閃光燈發(fā)射。當(dāng)想要照相時(shí)，觸發(fā)電路響應(yīng)快門的打開(kāi)來(lái)產(chǎn)生大概4500v的中間高壓并施加于觸發(fā)端子，該中間高壓足夠電離管中的氣體分子。這將管的阻抗減到極低的水平，使閃光電容器能夠通過(guò)閃光管的低阻抗將存儲(chǔ)的閃光電壓放電，從而產(chǎn)生期望的光的強(qiáng)閃光。
通常使用的觸發(fā)電路的形式采用通過(guò)高阻抗連接到閃光充電電路的觸發(fā)電容器，以及要被充電到與閃光存儲(chǔ)電容器一樣電壓的閃光存儲(chǔ)電容器。觸發(fā)電容器也被連接在通過(guò)觸發(fā)電壓升壓變壓器的初級(jí)線圈和正常斷開(kāi)的觸發(fā)開(kāi)關(guān)引導(dǎo)的電路中，由照相機(jī)快門機(jī)構(gòu)啟動(dòng)的該開(kāi)關(guān)當(dāng)快門打開(kāi)時(shí)被關(guān)閉。變壓器的次級(jí)線圈與閃光管的觸發(fā)端子連接。當(dāng)用戶通過(guò)按下快門釋放按鈕啟動(dòng)拍照序列時(shí)，觸發(fā)開(kāi)關(guān)被關(guān)閉，導(dǎo)致觸發(fā)電容器通過(guò)觸發(fā)變壓器的初始線圈放電，這樣依次如上所述在觸發(fā)端子產(chǎn)生點(diǎn)火閃光管所需的高壓脈沖。
其他形式的閃光觸發(fā)電路已經(jīng)被描述為使用壓電器件來(lái)產(chǎn)生用于電離閃光管中氣體的高壓脈沖。在較早的1977年5月24日頒發(fā)的題為“Trigger Device for an Electronic Flash Unit(用于電子閃光部件的觸發(fā)裝置)”并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的專利U.S.4,025,817中，機(jī)械啟動(dòng)的壓電器件在觸發(fā)電路中代替觸發(fā)電容器和升壓觸發(fā)變壓器。所描述的配置包括錘和砧，機(jī)械地使壓電晶體變形，來(lái)產(chǎn)生施加于閃光管觸發(fā)端子的輸出脈沖。在被實(shí)施時(shí)，該配置要求附加的相對(duì)復(fù)雜和昂貴的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)啟動(dòng)壓電晶體。另外，要求附加電路元件以保證閃光管觸發(fā)的可靠性。
在2003年5月13日授予的美國(guó)專利6,564,015 B2中，描述了利用電子驅(qū)動(dòng)壓電變壓器裝置來(lái)為閃光存儲(chǔ)電容器充電并觸發(fā)閃光管的閃光電路。與機(jī)械啟動(dòng)的裝置不同，壓電變壓器響應(yīng)電壓脈沖電壓或施加到輸入端子的振蕩電壓操作來(lái)產(chǎn)生加強(qiáng)的輸出電壓脈沖或振蕩電壓。在本專利的現(xiàn)有技術(shù)圖7中，一對(duì)壓電變壓器各由振蕩電路和驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)來(lái)分別產(chǎn)生期望的輸出電壓。在所公開(kāi)的其余電路中，一個(gè)壓電變壓器裝置被振蕩電路和驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。電壓輸出被交替切換到為閃光充電電容器充電和觸發(fā)閃光管的點(diǎn)火，從而用單個(gè)壓電器件完成兩種功能。然而，如專利中幾個(gè)實(shí)施例所示，變壓器裝置的局限性迫使使用附加電路元件和/或修改與變壓器晶體的變壓器輸出電極連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)需要的雙功能性，從而增加了成本和復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種照相機(jī)閃光電路，其有效地使用壓電變壓器來(lái)觸發(fā)閃光管的點(diǎn)火，但是沒(méi)有附加電路成本和上述現(xiàn)有技術(shù)配置的缺點(diǎn)。為此，提供了一種用于具有鏡頭快門的照相機(jī)的閃光電路，其中閃光電路包括閃光電容器和用于在閃光電容器上產(chǎn)生閃光放電電壓的閃光電容器充電電路。閃光電路還包括閃光管，在裝有氣體分子的封套中具有一對(duì)輸入電極；觸發(fā)端子，與閃光管封套相鄰；以及閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)，適合于在期望的閃光照明時(shí)間關(guān)閉。閃光電路還包括壓電變壓器，其具有連接閃光電容器和閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)的輸入和連接閃光管觸發(fā)端子的輸出，該變壓器在閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，響應(yīng)閃光電容器上的充電電壓，來(lái)在閃光管觸發(fā)端子產(chǎn)生足夠電離閃光管中氣體的高壓，從而導(dǎo)致來(lái)自通過(guò)閃光管輸入電極的閃光電容器電壓放電的閃光照明。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，壓電變壓器可以代替目前通常使用的閃光電路中的閃光觸發(fā)電容器和升壓觸發(fā)變壓器使用，而無(wú)須附加電路元件，而且不需要對(duì)變壓器的輸出端子專門調(diào)節(jié)，從而減少電路的總成本，并簡(jiǎn)化了到新配置的轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，壓電變壓器的輸入與閃光電容器的連接消除了對(duì)上述公開(kāi)的美國(guó)專利6,564,015 B2中所要求的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)電路的需要。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的閃光照相機(jī)電路的電路原理圖；以及圖2和圖3是照相機(jī)快門機(jī)構(gòu)的示意圖，與圖1的閃光電路一起使用。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考圖1，其中所示的照相機(jī)閃光電路10包括閃光電荷存儲(chǔ)電容器12和閃光電容器充電電路14，電路14包括電池16、電源開(kāi)關(guān)18、升壓電源變壓器20、NPN振蕩功率晶體管22以及電阻器24。二極管整流器26連接負(fù)向電壓脈沖到存儲(chǔ)電容器12，以巳知的方式對(duì)電容器充電至大約330v的負(fù)閃光充電電壓。應(yīng)該注意，所示充電電路本質(zhì)上是基本的，而且可使用許多該基本電路的眾所周知的變化。閃光就緒指示器電路38通常設(shè)置在閃光電路中，并包括電阻器28和氖燈30。閃光電路還包括閃光管32，它在裝有惰性氣體例如氙的分子的封套34中具有一對(duì)輸入電極32a、32b。閃光觸發(fā)端子36按巳知的方式安裝在管封套附近。
根據(jù)本發(fā)明，閃光觸發(fā)電路40包括具有與閃光電荷存儲(chǔ)電容器12連接的輸入端子42a、42b的壓電變壓器42。
壓電變壓器42可采取很多可能的形式之一。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，壓電變壓器42可包含所謂的“Rosen型”壓電變壓器，其制造遵循專利號(hào)為2,830,274的題為“Electromechanical transducer(機(jī)電換能器)”、專利號(hào)為2,974,296的題為“Electromechanical transducer(機(jī)電換能器)”和專利號(hào)為2,975,354的題為“Electrical ConversionApparatus(電子轉(zhuǎn)化設(shè)備)”的美國(guó)專利的示教，所有文件的署名都為Rosen，于1954年6月29日。這種變壓器的其他變化在本技術(shù)領(lǐng)域眾所周知。
一般這種″Rosen型″變壓器提供了壓電材料的通常的單塊主體，例如使用鐵電陶瓷的多晶聚合體形成，包括但不限于添加有小百分比的例如鈷成分、鎳成分、鈦酸鈣和鈦酸鉛或主要為鋯酸鉛或主要為偏高鉛酸鈣(lead metanionate)的成分的鈦酸鋇。單塊主體具有輸入部分和輸出部分，輸入部分具有輸入電極，輸出部分具有輸出電極。在′354專利中，公共電極被用作輸入和輸出電極的返回。將電勢(shì)施加到輸入電極在輸入部分沿主體的一個(gè)軸產(chǎn)生機(jī)械厚度振動(dòng)。這些振動(dòng)引起沿輸出部分電極之間的不同軸的軸向振動(dòng)。在輸出部分電極之間的壓電材料將在輸入部分中感應(yīng)的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成在輸出電極的電勢(shì)。輸出電極一般跨越沿輸出部分的尺度，該尺度比輸入部分上的輸入電極的跨距大。因此，位于輸出電極之間的壓電材料所經(jīng)歷的振動(dòng)的振幅大于在輸入電極之間產(chǎn)生的振動(dòng)的振幅，因此在輸出電極之間產(chǎn)生的電勢(shì)可比在輸入電極之間引入的電勢(shì)大很多倍。
在另一個(gè)實(shí)施例中，壓電變壓器42可包含多層變壓器。在這種多層壓電變壓器中，各個(gè)″Rosen型″變壓器被排列為層疊配置。這可以用多種方法實(shí)現(xiàn)。這些配置提供各種優(yōu)勢(shì)使得可以有更大的功率傳遞。這種多層壓電變壓器的例示包括但不限于所述的那些根據(jù)由Vasquez在2003年1月21日提交的題為“多層壓電變壓器”的WO03/030215所形成的例示。在另一個(gè)實(shí)施例中，可使用由中國(guó)西安的西安Kong Hong信息技術(shù)有限公司出售的MPT3608B90變壓器。MPT3608B90售出的形式適合于將5伏特的輸入電壓轉(zhuǎn)換到4250伏特的輸出電壓電平。然而，在此實(shí)施例中，輸入將被改變，以便適合于接收330伏特的輸入。這種修改能夠通過(guò)使適當(dāng)?shù)膮?shù)定標(biāo)改變?yōu)镸PT3608B90的輸入電極來(lái)完成。
在圖示的實(shí)施例中，一種這樣的變壓器輸入端子42b與電容器12通過(guò)閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)44的觸點(diǎn)44a、44b連接。在圖2中，照相機(jī)快門46被示為在其″靜止″位置阻擋鏡頭48。當(dāng)照相機(jī)用戶按下照相機(jī)的快門釋放按鈕時(shí)，在圖中已知的機(jī)械聯(lián)動(dòng)(未示出)逆時(shí)針?lè)较驌u擺快門46，來(lái)將光路開(kāi)啟到鏡頭，并關(guān)閉觸發(fā)開(kāi)關(guān)44的觸點(diǎn)44a、44b。此動(dòng)作將壓電變壓器42的兩個(gè)輸入端子42a、42b直接連接到閃光存儲(chǔ)電容器12，即刻將存儲(chǔ)電容器上的330v充電電壓施加到變壓器輸入端子。這導(dǎo)致變壓器壓電晶體的電子變形，而產(chǎn)生到閃光管32的觸發(fā)端子36的高壓脈沖，導(dǎo)致管封套中一些氣體分子的電離。這又導(dǎo)致氣體的極間電阻急劇下降，導(dǎo)致電容器12充電電壓通過(guò)閃光管瞬時(shí)放電，從而從閃光管產(chǎn)生瞬間的例如1毫秒的照明的強(qiáng)閃光。從上文所述可知，與上述現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明因?yàn)閴弘婋娐繁恢苯訌拈W光電壓存儲(chǔ)電容器驅(qū)動(dòng)，因此該新穎電路避免了對(duì)分離振蕩和/或用于啟動(dòng)變壓器的驅(qū)動(dòng)電路的需要。
從上文還可知，本發(fā)明能夠應(yīng)用在那些不使用由機(jī)械快門觸發(fā)的快門開(kāi)關(guān)46的類型的照相機(jī)中，例如電子照相機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)等等，快門開(kāi)關(guān)46可包括由來(lái)自照相機(jī)微處理器(未示出)的電子信號(hào)操作的耦合器，或用于這種照相機(jī)的類似的控制電路。這種耦合器的例示包括電壓控制或電流控制開(kāi)關(guān)，例如晶體管、光耦合器、電子控制機(jī)械開(kāi)關(guān)、繼電器等等。
部件列表10.照相機(jī)閃光電路12.閃光電荷存儲(chǔ)電容器14.閃光電容器充電電路16.電池18.電源開(kāi)關(guān)20.電源變壓器22.功率晶體管24.電阻器26.二極管整流器28.電阻器30.氖燈32.閃光管32a，b閃光管電極34.管封套36.閃光觸發(fā)端子38.閃光就緒指示器電路40.閃光觸發(fā)電路42.壓電變壓器42a，b輸入端子44.閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)44a，b開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)46.照相機(jī)快門48.照相機(jī)鏡頭
權(quán)利要求
1.一種用于具有鏡頭快門的照相機(jī)的電子閃光電路，包括閃光電容器；閃光電容器充電電路，用于在所述閃光電容器上產(chǎn)生閃光放電電壓；閃光管，在裝有氣體分子的封套中具有一對(duì)輸入電極；觸發(fā)端子，與所述閃光管封套相鄰；閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)，適合于在期望的閃光照明時(shí)間關(guān)閉；以及壓電變壓器，具有連接所述閃光電容器和所述閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)的輸入以及連接到所述閃光管觸發(fā)端子的輸出，所述變壓器在所述閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，響應(yīng)所述閃光電容器上的充電電壓，以在所述閃光管觸發(fā)端子產(chǎn)生足夠電離所述閃光管中氣體的高壓，從而導(dǎo)致來(lái)自通過(guò)所述閃光管的所述輸入電極的所述閃光電容器電壓放電的閃光照明。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述壓電變壓器包括單層壓電材料。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述壓電變壓器包括多于一層的壓電材料。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)包括位于機(jī)械照相機(jī)快門葉片的移動(dòng)路徑中并且適合于響應(yīng)所述鏡頭快門到達(dá)全開(kāi)狀態(tài)而關(guān)閉的開(kāi)關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)包括適合于從照相機(jī)控制電路接收電子信號(hào)并響應(yīng)其而關(guān)閉的耦合器。
6.一種改進(jìn)的用于照相機(jī)的閃光電路，所述閃光電路類型具有閃光電容器；閃光電容器充電電路，用于在所述閃光電容器上產(chǎn)生閃光放電電壓；閃光管，在裝有氣體分子的封套中具有一對(duì)輸入電極；觸發(fā)端子，與所述閃光管封套相鄰；以及閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)，適合于在期望的閃光照明時(shí)間關(guān)閉；所述改進(jìn)包括壓電變壓器具有連接所述閃光電容器和所述閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)的輸入以及連接到所述閃光管觸發(fā)端子的輸出，所述變壓器在所述閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)響應(yīng)所述閃光電容器上的充電電壓，以在所述閃光管觸發(fā)端子產(chǎn)生足夠電離所述閃光管中氣體的高壓，從而導(dǎo)致來(lái)自通過(guò)所述閃光管的所述輸入電極的所述閃光電容器電壓放電的閃光照明。
7.如權(quán)利要求5所述的電路，其中所述壓電變壓器包括單層壓電材料。
8.如權(quán)利要求5所述的電路，其中所述壓電變壓器包括多于一層的壓電材料。
9.如權(quán)利要求5所述的電路，其中所述閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)包括位于機(jī)械照相機(jī)快門葉片的移動(dòng)路徑中并且適合于響應(yīng)所述鏡頭快門到達(dá)全開(kāi)狀態(tài)而關(guān)閉的開(kāi)關(guān)。
10.如權(quán)利要求5所述的電路，其中所述閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)包括適合于從照相機(jī)控制電路接收電子信號(hào)并響應(yīng)其而關(guān)閉的耦合器。
全文摘要
一種在閃光觸發(fā)電路中使用壓電變壓器的照相機(jī)閃光電路，壓電變壓器具有連接到主閃光電壓存儲(chǔ)電容器的輸入端子和連接到閃光管上閃光觸發(fā)端子的輸出端子。當(dāng)照相機(jī)閃光觸發(fā)開(kāi)關(guān)被關(guān)閉時(shí)，壓電變壓器的輸入端子從存儲(chǔ)在閃光存儲(chǔ)電容器上的充電電壓直接驅(qū)動(dòng)，來(lái)在閃光管觸發(fā)端子產(chǎn)生啟動(dòng)閃光管的點(diǎn)火所需的高壓脈沖。
文檔編號(hào)H05B41/32GK1989791SQ200580024569
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者D·R·道 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司