專利名稱：攝象裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攝象裝置，特別是涉及高清晰度的攝象裝置。
由一臺(tái)攝象裝置通過拾取一個(gè)目標(biāo)物的光圖象所得到的視頻信號(hào)能夠很容易地進(jìn)行諸如剪輯、調(diào)制之類的處理，采用一個(gè)可變存儲(chǔ)器也能很容易地實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的記錄/復(fù)制。在采用傳統(tǒng)的攝象裝置時(shí)，目標(biāo)物的光圖象通過一個(gè)取象透鏡被聚焦在攝象元件的圖象轉(zhuǎn)換區(qū)域并被轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶D象信息，電圖象信息按照一定的時(shí)間序列以視頻信號(hào)形式輸出。在這種傳統(tǒng)的攝象裝置中一直使用著各種圖象管或固態(tài)攝象元件。
眾所周知，為了滿足目前對(duì)顯象的高質(zhì)量和高清晰度的要求，普遍推薦諸如EDTV、HDTV之類的系統(tǒng)。
為了能使顯象具有高質(zhì)量和高清晰度，攝象裝置必須產(chǎn)生高質(zhì)量和高清晰度顯象所要求視頻信號(hào)。但是，在采用圖象管的攝象裝置中由于電子束直徑的縮小受到限制，而且對(duì)電極的電容隨著其尺寸的增大而增大，因而使其顯象的清晰度變差。此外，對(duì)于高清晰度的活動(dòng)圖象來說，其視頻信號(hào)的頻帶大于幾十到幾百兆赫茲，因而出現(xiàn)了信號(hào)噪聲比(S/N)變差的問題。上述的問題使得獲得高質(zhì)量和高清晰度的顯象變得很困難。
更具體地說，為了得到一個(gè)高質(zhì)量和高清晰度顯象的視頻信號(hào)，必須要減小電子束的直徑或使用具有較大面積的對(duì)電極，然而由于電子槍的特性以及聚焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使得電子束直徑的減小受到一定的限制，如果通過采用大取象透鏡來增大對(duì)電極的面積，則電極的電容量就會(huì)增大，使得視頻信號(hào)的高頻分量衰減，從而S/N就會(huì)變壞。因此，具有圖象管的攝象裝置不可能獲得一個(gè)產(chǎn)生高質(zhì)量及高清晰度顯象所須的視頻信號(hào)。
對(duì)于具有固態(tài)攝象元件的攝象裝置，為了獲得產(chǎn)生高質(zhì)量、高清晰度顯象所需的視頻信號(hào)，必須使用一種具有大量圖象元件的固態(tài)攝象元件，隨著圖象元件的數(shù)目增多，其驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘頻率變高(在活動(dòng)圖象情況下約為幾百兆赫茲)，并且其驅(qū)動(dòng)電路的電容量變大。但是目前固態(tài)攝象元件的時(shí)鐘頻率通常約20兆赫茲，因此這樣的攝象裝置不能得到實(shí)際應(yīng)用。
綜上所述，傳統(tǒng)的攝象裝置不能產(chǎn)生高質(zhì)量和高清晰度的顯象所需的視頻信號(hào)。
本發(fā)明的申請(qǐng)公司推薦了一種攝象裝置，這種攝象裝置可以解決上述各個(gè)問題。根據(jù)本發(fā)明的攝象裝置，要進(jìn)行攝象的目標(biāo)物的光圖象由一個(gè)取象透鏡聚焦在一個(gè)圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上，此元件由其中夾插有至少一個(gè)光導(dǎo)層、一個(gè)絕緣鏡及一個(gè)光調(diào)制層的兩根透明電極構(gòu)成，從圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上讀出目標(biāo)物的光圖象信息并用光電轉(zhuǎn)換的方法將其轉(zhuǎn)換為具有高清晰度的視頻信號(hào)。圖2示出了一個(gè)圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的結(jié)構(gòu)實(shí)例的側(cè)視圖。在圖2中，標(biāo)號(hào)1和2表示玻璃片，3和4表示透明電極，5和6表示端點(diǎn)，7是光導(dǎo)層，8是一個(gè)絕緣鏡，9代表某種光學(xué)元件(如鈮酸鋰或向列相的液晶層之類的光調(diào)制層)，這種光學(xué)元件可隨作用在其上的電場(chǎng)強(qiáng)度的分布而改變其光學(xué)特性，WL是一束寫入光，RL是一束讀出光，EL是一束清除光。
在圖2中，清除光束EL的入射方向與讀出光RL是相同的，清除光EL的這種入射方向用于這樣一種情況當(dāng)圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的絕緣鏡8具有透光性時(shí)，它反射讀出光RL而使清除光EL透射過去。
在如圖2所示向圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件寫入光信息時(shí)，在圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的端點(diǎn)5和6之間接入電源10和開關(guān)SW，形成一個(gè)電路，當(dāng)接收到作用于開關(guān)SW輸入端11上的開關(guān)控制信號(hào)時(shí)，開關(guān)SW的可變觸頭則轉(zhuǎn)向固定觸頭WR，這時(shí)，電源10的電壓則作用于透明電極3和4之間，在光導(dǎo)層7的兩邊產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。此時(shí)，一束寫入光WL通過對(duì)圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的玻璃片1的作用將光電信息寫入。
更清楚地說，當(dāng)與圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC相關(guān)聯(lián)的寫入光WL透過玻璃片1和透明電極3傳到光導(dǎo)層7時(shí)，光導(dǎo)層7的電阻值隨著入射光的光圖象而發(fā)生變化。因此，在光導(dǎo)層7和絕緣鏡8的交接面之間就會(huì)產(chǎn)生與入射光的光圖象有關(guān)的電荷圖象。
當(dāng)由圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件對(duì)以電荷圖象(與入射光的光圖象相關(guān))形式寫入的光信息進(jìn)行顯象時(shí)，從一個(gè)光源(未示出)投射出的具有一定光強(qiáng)度的讀出光RL由玻璃板2作用到圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC。此時(shí)，開關(guān)SW的可動(dòng)觸頭保持與固定觸頭WR相連，并由電源10經(jīng)接點(diǎn)5和6在透明電極3和4之間施加一電壓。
更明確地說，在光導(dǎo)層7和絕緣鏡8之間的交接面產(chǎn)生了與入射光的光圖象有關(guān)的電荷圖象，因而具有與入射光的光圖象有關(guān)的一定強(qiáng)度分布的電場(chǎng)作用到與光導(dǎo)層7和絕緣鏡8串接的光學(xué)元件9(如鈮酸鋰單晶)上。
因?yàn)殡姽庑?yīng)，鈮酸鋰單晶9的折射率隨著作用于其上的電場(chǎng)而發(fā)生變化，因此，鈮酸鋰單晶9的折射率也隨著電荷圖象發(fā)生變化，此電荷圖象改變了電場(chǎng)強(qiáng)度，使其具有與電荷圖象相應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)分布。
投射在玻璃板2上的讀出光RL沿著透明電極4、鈮酸鋰單晶9以及絕緣鏡8的光通道傳送，然后由絕緣鏡8反射到玻璃板2，此時(shí)，由于鈮酸鋰單晶9的折射率隨電場(chǎng)而發(fā)生變化，因此，穿過鈮酸鋰單晶9的讀出光RL中包含有與電場(chǎng)強(qiáng)度分布相關(guān)的圖象信息，從而在玻璃板2上顯現(xiàn)出與原來的光圖象相關(guān)的光圖象。
當(dāng)需要將寫入光WL所寫入的光信息清除掉時(shí)，在接到作用于開關(guān)SW的輸入端11上的開關(guān)控制信號(hào)后，開關(guān)SW的可動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)向固定觸頭E，圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的端點(diǎn)5和6具有相同的電勢(shì)，從而在透明電極3和4之間不產(chǎn)生電場(chǎng)，在這種情況下，從玻璃板2施加一具有均勻場(chǎng)強(qiáng)分布的清除光EL。
此攝象裝置由具有兩根透明電極以及至少一個(gè)光導(dǎo)層、絕緣鏡和其中夾插有光調(diào)制層的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC構(gòu)成。根據(jù)此攝象裝置可形成一個(gè)與要攝象的目標(biāo)物的光圖象相關(guān)的電荷圖象，電荷圖象通過光學(xué)方式以光圖象的形式讀出，然后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換得到具有高清晰度的視頻信號(hào)。
如上所述，構(gòu)成攝象裝置的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC具有分層結(jié)構(gòu)，其組成為兩根透明電極3和4、其電極之間包含光導(dǎo)層7、絕緣鏡8以及能隨作用于其上的電場(chǎng)強(qiáng)度的分布而改變其光學(xué)特征的光學(xué)元件9(如鈮酸鋰單晶之類的光調(diào)制層)，而且上述各部分都具有一固定的容量。由于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的時(shí)間常數(shù)的原因，當(dāng)寫入光的作用時(shí)間變長(zhǎng)時(shí)，在光導(dǎo)層7和絕緣鏡8之間的交接面所產(chǎn)生的電荷圖象的充電電荷量隨著持續(xù)時(shí)間的增長(zhǎng)最終達(dá)到飽和。
此外，如要在圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC上寫入一新的電荷圖象時(shí)，則在同一結(jié)構(gòu)中存在的舊的電荷圖象先要被清除，然后再寫入新的電荷圖象。此時(shí)，要在一個(gè)電荷圖象的基礎(chǔ)上產(chǎn)生時(shí)序視頻信號(hào)，當(dāng)實(shí)施清除操作后，每個(gè)視頻信號(hào)的信號(hào)幅度隨著時(shí)間而發(fā)生變化，因而由這種視頻信號(hào)所顯象的圖象上就出現(xiàn)黑點(diǎn)。
并且如后面根據(jù)圖4所描述的，有一種攝象裝置，如圖6(a)所示的那樣，其清除操作可在每一幀回掃消隱時(shí)間期間作用，而讀出操作則在幀回掃消隱時(shí)間之外的其它時(shí)間作用。此外，目標(biāo)物的光圖象的寫入光總是在寫入操作期間作用于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上，因而由圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC所得到的時(shí)序視頻信號(hào)出現(xiàn)了黑點(diǎn)。更具體地說，一個(gè)電荷圖象的充電電荷量在兩個(gè)相鄰的清除操作之間的寫入操作期間逐漸增大，因此，在此電荷圖象基礎(chǔ)上所得到的每個(gè)視頻信號(hào)的幅度也逐漸增大。
由上述的原因所產(chǎn)生的黑點(diǎn)可以通過各自獨(dú)立地分別確定寫操作周期和讀操作周期而消除，此時(shí)，由于光照時(shí)間變短，因而讀出信號(hào)的幅度也變小。另外，沒有黑點(diǎn)的視頻信號(hào)可以這樣來得到，即按照需要來設(shè)置讀出、寫入和消除操作周期，將由電荷圖象得到的視頻信號(hào)存儲(chǔ)在諸如幀存儲(chǔ)器之類的存儲(chǔ)器中，然后將其轉(zhuǎn)換為與予定的標(biāo)準(zhǔn)電視系統(tǒng)相一致的視頻信號(hào)。但是，這一系統(tǒng)需要高折射頻率和高視頻信號(hào)頻率以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)圖象的高清晰度。因此，采用目前可利用的幀存儲(chǔ)器來實(shí)施這一系統(tǒng)是很困難的。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種攝象裝置，它能在不產(chǎn)生黑點(diǎn)的情況下顯現(xiàn)圖象信號(hào)。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)思，提供了一種攝象裝置，它由以下部分所組成用來形成一個(gè)電荷圖象的裝置，此電荷圖象與要在圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上進(jìn)行攝象的目標(biāo)物的光圖象相關(guān)，所述的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件由其中夾插有至少一個(gè)光導(dǎo)層和一個(gè)光調(diào)制層的兩個(gè)透明電極組成，所述的電荷圖象是通過將光從所述的目標(biāo)物作用到所述的光導(dǎo)層而實(shí)現(xiàn)的;通過將讀出光作用于所述的光調(diào)制層，以光信息形式讀出與所述的目標(biāo)物的光圖象相關(guān)的電荷圖象的裝置;將相關(guān)于所述目標(biāo)物的光圖象的所述電荷圖象清除的裝置，其中對(duì)所述的電荷圖象間歇地重復(fù)進(jìn)行清除操作和讀出操作;僅對(duì)相關(guān)于在所述的電荷圖象進(jìn)行清除的時(shí)間以外進(jìn)行光信息讀出的信號(hào)進(jìn)行輸出的裝置。另外提供的一種攝象設(shè)備包括形成一個(gè)電荷圖象的裝置，此電荷圖象與要在圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上進(jìn)行攝象的目標(biāo)物的光圖象有關(guān)，所述的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件由其中夾插有至少一個(gè)光導(dǎo)層和一個(gè)光調(diào)制層的兩個(gè)透明電極組成，所述的電荷圖象是通過將光由所述的目標(biāo)物作用到所述的光導(dǎo)層而實(shí)現(xiàn)的;通過將讀出光作用于所述的光調(diào)制層，以光信息形式讀出與所述的目標(biāo)物的光圖象有關(guān)的電荷圖象的裝置;將與所述目標(biāo)物的光圖象有關(guān)的所述電荷圖象清除的裝置，其中對(duì)所述的電荷圖象間歇地重復(fù)進(jìn)行清除操作和讀出操作;通過一個(gè)光閘將光從所述的目標(biāo)物作用到所述的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的裝置;當(dāng)入射到所述的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上的光被所述光閘遮斷時(shí)，僅對(duì)與此時(shí)進(jìn)行的光信息讀出有關(guān)的信號(hào)進(jìn)行輸出的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)構(gòu)思，提供了一種攝象裝置，包括有如下的部分將要攝象的目標(biāo)物的光信息提供給第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的寫入光輸入端的裝置，所述的第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件由其中夾插有至少一個(gè)電導(dǎo)層、一個(gè)絕緣鏡和一個(gè)光調(diào)制層的兩根透明電極構(gòu)成;在與所述第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件有關(guān)的所述寫入時(shí)間相比要短的時(shí)間間隔內(nèi)，將由所述的第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件讀出的被顯象的光圖象提供給第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的寫入光輸入端的裝置，所述的第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件是由其中夾插有至少一個(gè)電導(dǎo)層、一個(gè)絕緣鏡和一個(gè)光調(diào)制層的兩根透明電極所構(gòu)成;通過將一束讀出光提供給第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的讀出光輸入端，從而將一個(gè)光圖象的讀出光信息提供給第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)構(gòu)思，提供了一種采用圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的攝象裝置，此圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件由其中夾插有至少一個(gè)光導(dǎo)層、一個(gè)絕緣鏡和一個(gè)光調(diào)制層的兩根透明電極所構(gòu)成，所述的攝象裝置包括如下的部分控制所述攝象裝置的操作裝置，以便能在一個(gè)水平掃描周期的某些特定時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行所述的各個(gè)操作，所述的各個(gè)操作包括一個(gè)將要攝象的目標(biāo)物的光信息以電荷圖象的形式寫入所述的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的寫操作，一個(gè)將寫在所述圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上的電荷圖象讀出的讀操作，一個(gè)將與寫在所述圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上的所述目標(biāo)物的光圖象相關(guān)的所述電荷圖象清除的清除裝置;對(duì)用一束讀出光通過二維掃描所得到的光圖象信息進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換從而輸入時(shí)序信號(hào)的裝置。


圖1和圖4示出了本發(fā)明的攝象裝置的兩個(gè)不同實(shí)施例的原理框圖;
圖2示出了一個(gè)圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件實(shí)例的原理框圖;
圖3示出了圖1所示的攝象裝置的操作的定時(shí)圖;
圖5示出了一個(gè)光閘實(shí)例的平面圖;
圖6示出了圖4所示的攝象裝置的操作的定時(shí)圖;
圖7是本發(fā)明的攝象裝置的另一個(gè)實(shí)施例的原理框圖;
圖8表示圖7所示攝象裝置所采用的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)實(shí)例;
圖9示出了圖7所示攝象裝置的操作的定時(shí)圖;
圖10和13示出了本發(fā)明攝象裝置更進(jìn)一步實(shí)施例的原理框圖;
圖11示出了圖10所示的攝象裝置的操作的定時(shí)圖;
圖12和14表示清除光和讀出光同步的圖;
圖15表示圖13所示的攝象裝置的操作的定時(shí)圖;
圖16示出了與圖8所示的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件中的絕緣鏡的波長(zhǎng)有關(guān)的透光特性。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖1和圖4示出了本發(fā)明的攝象裝置的兩個(gè)不同實(shí)施例的原理框圖。在圖1和圖4中，圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC由標(biāo)號(hào)1和2表示，標(biāo)號(hào)1和2與圖2所示的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件中的玻璃片1和2有關(guān)，為了簡(jiǎn)化起見，在圖1和圖4中略去了PPC的其它組成部分。應(yīng)注意的是，當(dāng)PPC的光導(dǎo)層對(duì)光不敏感并能夠反射讀出光時(shí)，則絕緣鏡可以省略，此絕緣鏡具有波長(zhǎng)選擇特性，能夠透過寫入光和消除光而反射讀出光。
現(xiàn)在參考圖1和圖4，圖中O代表要攝象的目標(biāo)物，L是取象透鏡，BS1和BS2是光束分離設(shè)備，PSr是讀出光RL的光源，在下面的描述中假定該光源是由一個(gè)激光掃描器發(fā)出的一束激光，PSe表示清除光EL的光源，PLP代表一偏光鏡，PS是一光測(cè)器，5、6和11代表接點(diǎn)，10是電源，SW是一開關(guān)，圖4中的S代表一光閘，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。
在圖5所示的光閘S中，12代表一旋轉(zhuǎn)軸，13代表光透射窗，14是光屏蔽區(qū)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸12使光閘S轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過取象透鏡L入射到光閘S的寫入光穿過光透射窗13到達(dá)圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的玻璃片1上或被光屏蔽區(qū)14遮斷。
首先對(duì)圖1所示的攝象裝置進(jìn)行描述。目標(biāo)物O的光圖象經(jīng)取象透鏡L以寫入光的形式作用到PPC的玻璃片1上。當(dāng)處于寫操作和讀操作狀態(tài)時(shí)，通過換向開關(guān)將其可動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)向固定觸頭WR，電源在透明電極3和4之間施加一電壓。因此，由圖2所示，寫入光沿著玻璃片1，透明電極3和光導(dǎo)層7的光路傳播，從而在圖3(a)所示的“存儲(chǔ)”周期內(nèi)，在光導(dǎo)層7和絕緣鏡8之間的交接面上產(chǎn)生了與入射光的光圖象有關(guān)的電荷圖象。
在讀出電荷圖象時(shí)，由光源PSr經(jīng)激光掃描器提供的一束相干讀出光束RL經(jīng)玻璃片2由束分離器BS2直接作用到圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC上。此時(shí)，通過開關(guān)SW由電源10在透明電極3和4之間施加一電壓。此時(shí)光源PSr受到控制使得讀出光在圖3(b)中標(biāo)有“讀”標(biāo)志的周期內(nèi)產(chǎn)生作用，此“讀”周期與圖3(a)中所示的“存儲(chǔ)”周期或由圖3(a)中所示的“1幀”周期相比要短的多?？刂乒庠碢Sr的另一種替換方式是其光測(cè)器PD受到控制使得僅與“讀”周期相關(guān)的信號(hào)才可輸出，而相干讀出光持續(xù)作用于PPC上，從而在“1幀”周期內(nèi)對(duì)電荷圖象進(jìn)行了多次掃描。這樣，在這一短的時(shí)間周期內(nèi)所得到的視頻信號(hào)的黑點(diǎn)較少。
激光掃描器也可采用這樣一種掃描形式，在這種形式中從激光源發(fā)射的一束激光通過偏轉(zhuǎn)器產(chǎn)生二維折射并發(fā)射出一束與透鏡系統(tǒng)的光軸相平行的光束。
從激光束掃描器發(fā)射的激光束透過束分離裝置BS1，而被束分離裝置BS2反射，并作用到PPC的玻璃片2上。由圖2所示，作用于玻璃片2上的讀出光RL沿著透明電極4，鈮酸鋰單晶9和絕緣鏡8的光路進(jìn)行傳播。如前所述，由于絕緣鏡8具有波長(zhǎng)選擇特征，因此，在讀出光RL的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光受到反射，而在清除光EL的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光則可以通過。這時(shí)，由于電光效應(yīng)，鈮酸鋰單晶9的折射率隨作用于其上的電場(chǎng)而發(fā)生變化。因此，反射回來的讀出光RL中則包含有與電場(chǎng)強(qiáng)度分布有關(guān)的圖象信息，從而在玻璃片2上顯現(xiàn)了與電荷圖象有關(guān)的光圖象。
采用激光光束掃描器按時(shí)序讀出的光圖象經(jīng)束分離裝置BS2和偏光鏡PLP作用到光測(cè)器PD上，因而得到由光測(cè)器PD輸出的目標(biāo)物O的光圖象的視頻信號(hào)。
為了利用圖1所示的攝象裝置寫入一個(gè)新的光圖象，在以電荷形式寫入新的光圖象之前，必須將舊的光圖象(即以前在PPC上寫入的有關(guān)的電荷圖象)都清除掉，此清除操作必須在圖3(a)所示的1幀周期內(nèi)完成。
要在圖3(a)中由“清除”表示的與視頻信號(hào)的幀回掃消隱周期有關(guān)的時(shí)間周期內(nèi)消除舊的光圖象，則開關(guān)SW在接收到作用于輸入端11的開關(guān)控制信號(hào)后，將其可動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)向固定觸頭E，使得透明電極3和4短路以便使其電勢(shì)相同，因而光導(dǎo)層7的兩邊不產(chǎn)生電場(chǎng)，此時(shí)，一束清除光EL經(jīng)束分離裝置BS1和BS2作用到玻璃片2上。
如圖2所示，清除光EL沿著玻璃片2、透明電極4、鈮酸鋰單晶9、絕緣鏡8和光導(dǎo)層7的光路通過，由于清除光而使得光導(dǎo)層的電阻值降低，使得在光導(dǎo)層7和絕緣鏡8的交接面上形成的電荷圖象被清除掉。
在傳統(tǒng)的活動(dòng)圖象的攝象模式中，在圖3(a)所示的“存儲(chǔ)”周期的時(shí)間內(nèi)，在光導(dǎo)層7和絕緣鏡8之間的交接面上寫入或有儲(chǔ)了一個(gè)電荷圖象，并在同一周期內(nèi)同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的讀操作，因而導(dǎo)致顯現(xiàn)的圖象中出現(xiàn)黑點(diǎn)。但是，在本實(shí)施例中，僅在圖3(b)中只在“讀”周期的時(shí)間內(nèi)才執(zhí)行讀操作，而該時(shí)間周期大大短于圖3(a)中的“1幀”周期的時(shí)間周期，反之，按圖3(a)所示來執(zhí)行清除和存儲(chǔ)。因而，在這一很短的“讀”周期內(nèi)，雖然電荷量繼續(xù)聚積，但所存儲(chǔ)的電荷量的變化是很小的，這樣很顯然會(huì)大大限制黑點(diǎn)的出現(xiàn)。圖3(b)所示的“T”周期是包括在一幀周期內(nèi)，在該周期內(nèi)不執(zhí)行讀操作。
由前面對(duì)圖1所示的攝象裝置的描述可明顯看出，視頻信號(hào)是在存儲(chǔ)周期內(nèi)的一個(gè)很短的讀周期內(nèi)產(chǎn)生的，因而，由此視頻信號(hào)所得到的顯象實(shí)際上不出現(xiàn)黑點(diǎn)。
下面將對(duì)圖4所示的攝象裝置進(jìn)行描述。當(dāng)光閘處于開啟狀態(tài)時(shí)，目標(biāo)物O的光圖象經(jīng)取象透鏡L和透光窗作用到玻璃片1上，而當(dāng)光閘處于閉合狀態(tài)時(shí)，光遮蔽區(qū)域14則使目標(biāo)物O的光圖象無法作用到玻璃片1上。
光閘S的開/閉狀態(tài)如圖6(b)所示。圖6(a)示出了與圖3(a)所示相似的一幀內(nèi)的清除和存儲(chǔ)周期。
當(dāng)處于寫和讀狀態(tài)時(shí)，換向開關(guān)將其活動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)向固定觸頭WR，從而電源10在透明電極3和4之間施加一電壓。因而，如圖2所示的當(dāng)光閘處于開啟狀態(tài)時(shí)，寫入光經(jīng)透光窗13沿著玻璃片1、透明電極3和光導(dǎo)層7的光路傳播，從而在光導(dǎo)層7和絕緣鏡8之間的交接面產(chǎn)生了與入射光的光圖象有關(guān)的電荷圖象。
另一方面，當(dāng)光閘處于閉合狀態(tài)時(shí)，目標(biāo)物O的光圖象被光遮蔽區(qū)14遮斷，因而寫入光WL在圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上沒有產(chǎn)生電荷聚積。此時(shí)，當(dāng)寫入光WL沒有作用于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC時(shí)，由讀出光RL對(duì)圖4所示的攝象裝置產(chǎn)生一讀操作。
更具體地說，在讀出電荷圖象時(shí)，電源10通過開關(guān)SW在透明電極3和4之間施加一電壓，由光源PSr經(jīng)激光束掃描器提供的一束相干讀出光RL從玻璃片2作用于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC，這時(shí)讀出光RL在圖6(b)中的“讀”周期期間內(nèi)產(chǎn)生作用，該周期比圖6(a)中的“1幀”周期要短的多。
當(dāng)處于讀周期時(shí)，光閘S處于關(guān)閉狀態(tài)，寫入光在圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上沒有電荷聚積，因而在光導(dǎo)層7和絕緣層8之間的交接面上產(chǎn)生的與入射光的光圖象有關(guān)的電荷圖象所產(chǎn)生的時(shí)序視頻信號(hào)，無論如何也不會(huì)出現(xiàn)黑點(diǎn)。
激光光束掃描器可以采用這樣一種掃描形式，即從激光源發(fā)射一束通過偏轉(zhuǎn)器產(chǎn)生二維折射并與透鏡系統(tǒng)的光軸相平行的激光光束。
從激光光束掃描器發(fā)射的激光束透過束分離裝置BS1，而受到束分離裝置BS2的反射，并作用到PPC的玻璃片2上。由圖2所示，作用于玻璃片2上的讀出光RL沿著透明電極4、鈮酸鋰單晶層9和絕緣鏡8的光路傳播。如前所述，由于絕緣鏡8具有波長(zhǎng)選擇特性，因此，在讀出光RL的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光受到反射，而在清除光EL的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光則可通過。由絕緣鏡8反射的讀出光被反射回玻璃片2。此時(shí)，由于電光效應(yīng)，鈮酸鋰單晶9的折射率隨作用于其上的電場(chǎng)而發(fā)生變化，因而反射回來的讀出光RL中包括有與電場(chǎng)強(qiáng)度分布有關(guān)的圖象信息，從而在玻璃片2上顯現(xiàn)出與電荷圖象有關(guān)的光圖象。
采用激光光束掃描器按時(shí)序讀出的光圖象經(jīng)束分離裝置BS2和偏光鏡PLP作用到光測(cè)器PD上，從而得到了目標(biāo)物O的光圖象的視頻信號(hào)。
為了利用圖1所示的攝象裝置寫入一個(gè)新的光圖象，必須將在圖6(a)所示的一幀周期中的同一幀上所寫的舊的光圖象清除掉。
為了在與視頻信號(hào)的幀回掃消隱周期相關(guān)的圖6(a)所示的“清除”周期內(nèi)清除舊的光圖象，當(dāng)開關(guān)SW在接收到作用于輸入端11的開關(guān)控制信號(hào)后，將其可動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)向固定觸頭E，使得透明電極3和4短路以使其電勢(shì)相等，因而在光導(dǎo)層7的兩邊不產(chǎn)生電場(chǎng)，此時(shí)，從光源PSe發(fā)出的一束清除光EL經(jīng)束分離裝置BS1和BS2作用到玻璃片2上。
如圖2所示，清除光EL沿著玻璃片2、透明電極4、鈮酸鋰單晶9、絕緣鏡8和光導(dǎo)層7的光路通過，光導(dǎo)層7的電阻值被清除光降低，從而在光導(dǎo)層7和絕緣層8之間交接面上形成的電荷圖象被清除。
當(dāng)處于圖6(b)的“存儲(chǔ)”周期且光閘處于開啟狀態(tài)時(shí)，寫入光在光導(dǎo)層7和絕緣層8之間的交接面上產(chǎn)生了一個(gè)電荷圖象。當(dāng)處于圖6(a)的“清除”周期時(shí)，即使此時(shí)寫入光作用于PPC，由于同時(shí)作用有清除光，因此也不會(huì)產(chǎn)生電荷聚積。
對(duì)于傳統(tǒng)的活動(dòng)圖象的攝象模式，在圖6(a)的“清除”周期之外的周期里，在光導(dǎo)層7和絕緣鏡8之間的交接面之間寫入一個(gè)電荷圖象，并在同一期間執(zhí)行相應(yīng)的讀操作，因而導(dǎo)致了在顯象中出現(xiàn)黑點(diǎn)。然而，在本實(shí)施例中，只在圖6(b)的“讀”周期內(nèi)且光閘S處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)才執(zhí)行讀操作，顯然，在這樣一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)存儲(chǔ)的電荷量沒有變化，因而按時(shí)序產(chǎn)生的視頻信號(hào)不存在有黑點(diǎn)。
由上述對(duì)圖4所示的攝象裝置的描述可知，在光閘S處于關(guān)閉位置時(shí)進(jìn)行讀操作，在此讀周期內(nèi)存儲(chǔ)的電荷量沒有變化，因此，在此周期內(nèi)按時(shí)序產(chǎn)生的視頻信號(hào)沒有黑點(diǎn)。
顯然，任何光，即具有所需光譜頻率的任何電磁波都可用作讀出光、寫入光和清除光。
由前面對(duì)本實(shí)施例的攝象裝置的描述可知，視頻信號(hào)是在除“清除”周期之外的1幀周期內(nèi)的一個(gè)很短的周期內(nèi)產(chǎn)生的，因而，由所述視頻信號(hào)顯現(xiàn)的圖象沒有太多的黑點(diǎn)出現(xiàn)。根據(jù)另一種改進(jìn)了的實(shí)施例，在光閘S處于關(guān)閉狀態(tài)的一幀周期內(nèi)除“清除”周期之外的很短周期內(nèi)進(jìn)行讀操作，因而所產(chǎn)生的時(shí)序視頻信號(hào)沒有出現(xiàn)黑點(diǎn)。因而本發(fā)明可以消除上述所描述的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
圖7所示的原理框圖表明了本發(fā)明的攝象裝置的另一個(gè)實(shí)施例。圖7所示的攝象裝置采用了第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC1和第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC2，它們可以有如圖2所示的相同的結(jié)構(gòu)。但在本實(shí)施例中，PPC1和PPC2具有如圖8所示的不同的結(jié)構(gòu)。
如圖8所示，第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件由透明電極Et1和Et2、一個(gè)光導(dǎo)層PCL、一絕緣鏡DML和一光調(diào)制層PML組成。絕緣鏡DML具有波長(zhǎng)選擇特性，處于第一讀出光RL1波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光受到反射，而處于清除光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光則可通過。絕緣鏡DML可以采用具有儲(chǔ)如Sio2膜片和Tio2膜片組成的多層結(jié)構(gòu)的分光鏡。由于電光效應(yīng)，光調(diào)制層(如鈮酸鋰單晶)可以根據(jù)作用于其上的電場(chǎng)而改變光折射率。
事實(shí)上，圖8所示的第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC1與圖2所示的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件具有相同的結(jié)構(gòu)，但為了簡(jiǎn)明起見，圖2中的玻璃片1和2在圖8中被省略了。圖8中的PPC1的讀出、寫入和清除操作也與按圖2所作的描述相同。換向開關(guān)SW1和SW2根據(jù)定時(shí)脈沖發(fā)生器TPG的輸出S1和S2而改變其連接狀態(tài)，并按圖2所描述的相同的方式進(jìn)行操作。
圖8所示的第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC2由以下部分組成，即透明電極Et1和Et2;絕緣鏡DMLb，它具有波長(zhǎng)選擇特性，使在寫入光和清除光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光通過，而在讀出光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光被反射;以及既具有光導(dǎo)效應(yīng)又具有光電效應(yīng)的光調(diào)制層PCPML(如硅酸鉍)。第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC2的光調(diào)制層PCPML可以實(shí)現(xiàn)第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件中PCL和PML共同的功能，第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC2可被由鈮酸鋰單晶構(gòu)成的光調(diào)制層替代。
現(xiàn)在再參考圖7，要進(jìn)行攝象的目標(biāo)物O的光圖象的一束寫入光經(jīng)取象透鏡L1聚焦后入射到第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上。
當(dāng)施加寫入光WL1時(shí)，在PPC1的光導(dǎo)層PCL和絕緣鏡DMLa之間的交接面上形成了一個(gè)與目標(biāo)物O的圖象有關(guān)的電荷圖象。
在讀出電荷圖象時(shí)，由不帶掃描器的第一讀出光源提供具有較大斷面的第一束讀出光，在經(jīng)過透鏡L2放大后作用到第一束分離裝置BS11，并同時(shí)作用到PPC1的整個(gè)輸入面。
入射到第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC1的讀出光RL1沿著透明電極Et2，由鈮酸鋰單晶構(gòu)成的光調(diào)制層PML以及絕緣鏡DMLa的光路進(jìn)行傳播，當(dāng)受到絕緣鏡DMLa的反射后再經(jīng)光調(diào)制層PML回到透明電極Et2。
由于電光效應(yīng)，構(gòu)成光調(diào)制層PML的鈮酸鋰單晶的折射率隨電場(chǎng)而變化，所以反射回來的讀出光RL1中包含有與作用于鈮酸鋰單晶上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布有關(guān)的圖象信息。由第一光-光轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生的再顯的光圖象接著進(jìn)入第一束分離裝置BS11，并經(jīng)波片WLP1和偏光鏡AN1作用到第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC2，作為第二寫入光WL2。
如上所述，由于施加到第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC1的讀出光RL1具有足夠大的斷面，因而使它能一次作用到PPC1的整個(gè)輸入面，再顯的光圖象能夠同時(shí)從PPC1的整個(gè)區(qū)域讀出，并以第二輸入光的形式WL2提供給PPC2。
因此，很顯然在同時(shí)分別從PPC1的相關(guān)區(qū)域讀出并作用于PPC2的光圖象沒有黑點(diǎn)出現(xiàn)。與PPC1相關(guān)的讀周期是任選的。即使讀周期很短，如果使得與PPC1相關(guān)的讀出光的強(qiáng)度變大，那么從PPC1讀出并寫入到PPC2的光圖象也能足夠明亮。
當(dāng)?shù)诙懭牍釽L2作用于PPC2時(shí)，在第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的既具有光導(dǎo)效應(yīng)又具有電光效應(yīng)的光調(diào)制層(如由硅酸鉍構(gòu)成)和絕緣層IL之間的交接面上形成了一個(gè)與光圖象有關(guān)的電荷圖象。
當(dāng)要讀出在PPC2上形成的電荷圖象時(shí)，由光源PSr2發(fā)射第二讀出光RL2并由光偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行二維折射。第二讀出光RL2通過第二束分離器BS12并作用到PPC2的輸入側(cè)。
第二讀出光RL2沿著透明電極Et2、絕緣層IL、光調(diào)制層PCPML和絕緣鏡DMLb的光路進(jìn)行傳播。第二讀出光RL2在受到絕緣鏡DML反射后，經(jīng)由光調(diào)制層PCPML、絕緣層IL和透明電極Et2再返回到束分離器BS12。該返回的讀出光中現(xiàn)在包含有與目標(biāo)物O有關(guān)的再顯光圖象。
由PPC2讀出的再顯光圖象經(jīng)波片WLP2、偏光鏡AN2和透鏡L4提供給光測(cè)器PD，在那里以光電形式轉(zhuǎn)換為時(shí)序信號(hào)并傳送至輸出端12。
在輸出端12的視頻信號(hào)符合所需電視系統(tǒng)的要求，與光偏轉(zhuǎn)器PDEF所采用的橫向和縱向偏轉(zhuǎn)頻率相一致。
定時(shí)脈沖發(fā)生器TPG產(chǎn)生控制信號(hào)，控制第一和第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC1和PPC2的讀出、寫入和清除操作的定時(shí)。定時(shí)脈沖發(fā)生器也控制圖7所示的清除光源PSe的操作定時(shí)。
圖9是表示PPC1和PPC2的讀出、寫入和清除操作的定時(shí)圖。圖9(a)示出了TPG為PPC1所產(chǎn)生的垂直同步信號(hào)脈沖和輸出信號(hào)S1。圖9(b)示出了PPC1的讀出、寫入和清除操作的定時(shí)。圖9(c)示出了由TPG為PPC2所產(chǎn)生的垂直同步脈沖和輸出信號(hào)S2。圖9(d)示出了PPC2的讀出、寫入和清除操作的定時(shí)。
根據(jù)以上的實(shí)施例，第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC1的讀出光RL1具有足夠大的斷面，能同時(shí)照射PPC1的整個(gè)輸入面，并且讀周期比一幀電視周期(即垂直同步脈沖間隔)要短的多。該電荷圖象同時(shí)被光學(xué)顯象并被提供給第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件。因此寫入PPC2中的再顯光圖象中沒有黑點(diǎn)出現(xiàn)。再者，與第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件相關(guān)的讀周期是可選擇的，即使采用很短的讀周期，如果所采用的與PPC1相關(guān)的讀出光較強(qiáng)，則寫入到第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件中的光圖象也就足夠地亮。進(jìn)一步說，第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件中的電荷能以任何掃描方式讀出，因而可以得到與任何準(zhǔn)標(biāo)電視系統(tǒng)一致的視頻信號(hào)。所以本發(fā)明能夠有效地解決上述提及的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
圖10和13表示本發(fā)明的攝象裝置的更進(jìn)一步的實(shí)施例的原理框圖。該實(shí)施例所用的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC具有與圖2相同的結(jié)構(gòu)，在圖10和13中略去了此結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。
參照?qǐng)D10和13，O代表要攝象的目標(biāo)物，L11是取象透鏡，L12是一個(gè)F0透鏡，L13和14是透鏡，BS21和BS22是束分離裝置，WLP是一波片，AN是一偏光鏡，PD是光測(cè)器，SDC是信號(hào)處理器，MTV是一監(jiān)控電視，PSr是提供讀出光RL的光源，PSe是提供清除光EL的光源，TPG是一定時(shí)發(fā)生器。在圖10中，S代表一光閘，PDEFhv是一用來將一束光在水平和垂直方向進(jìn)行反射的光偏轉(zhuǎn)器。在圖13中PDEFv代表在垂直方向?qū)σ皇膺M(jìn)行反射的光偏轉(zhuǎn)器，LS是用來將光會(huì)聚成一條線的一個(gè)柱面透鏡。
首先來介紹圖10所示的攝象裝置。目標(biāo)物O的光圖象以寫入光WL形式經(jīng)取象透鏡L和光閘S作用到圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC。根據(jù)圖8的描述，當(dāng)處于PPC的寫入狀態(tài)時(shí)，換向開關(guān)關(guān)SW的活動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)向固定觸頭WR，從而電源Vs在透明電極Et1和Et2之間施加一電壓，因而作用于PPC的寫入光WL經(jīng)透明電極投射到光導(dǎo)層PCL，在光導(dǎo)層PCL和絕緣鏡DML之間的交接面形成了與入射光的光圖象有關(guān)的電荷圖象。
當(dāng)要讀出在光導(dǎo)層PCL和絕緣鏡DML之間的交接面形成的電荷圖象時(shí)，將一束讀出光RL加到透明電極Et2上。
在圖8所示的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的讀操作過程中，電源VS通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SW在透明電極Et1和Et2之間施加一電壓，施加該電壓的原因是因?yàn)樽x操作是在施加寫入光進(jìn)行寫操作的期間進(jìn)行的。但圖10所示的攝象裝置采用了光閘，由于光閘處于關(guān)閉位置，則電荷圖象的讀操作可在寫入光沒有提供給圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的期間內(nèi)進(jìn)行。因此，如圖11(d)所示，在進(jìn)行讀操作時(shí)，開關(guān)SW的可變觸頭轉(zhuǎn)向固定觸頭E。
由激光光源PSr發(fā)射的讀出光經(jīng)透鏡L13和束分離裝置BS22加到光偏轉(zhuǎn)器PDEFhv，在那里受到與所要求的掃描方式相一致的垂直和水平方向的折射。然后，讀出光RL作用到fθ透鏡L12、束分離器BS21以及透明電極Et2。
根據(jù)對(duì)圖8所作的描述，作用到透明電極Et2的讀出光沿著透明電極Et2、鈮酸鋰單晶PML和絕緣鏡DML的光路傳播。絕緣鏡DML具有波長(zhǎng)選擇特性，如圖16所示的那樣，在讀出光RL的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光受到反射，而在清除光EL的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光可以通過。因而，受到反射的讀出光RL返回到透明電極Et2。
由于電光效應(yīng)，鈮酸鋰單晶的折射率隨著電荷圖象所產(chǎn)生的電場(chǎng)而發(fā)生變化，所以，反射回來的讀出光RL中包含有與電場(chǎng)強(qiáng)度分布有關(guān)的圖象信息。因此，隨著對(duì)光偏轉(zhuǎn)器的掃描，再顯的光圖象出現(xiàn)在透明電極Et2上。然后再顯的光圖象經(jīng)束分離裝置BS21，波片WLP、偏光鏡AN以及會(huì)聚透鏡L25作用到光測(cè)器PD上。與目標(biāo)物O的光圖象相關(guān)的視頻信號(hào)由光測(cè)器PD輸出并提供給信號(hào)處理器SDC，在那里轉(zhuǎn)換為與予定的標(biāo)準(zhǔn)電視系統(tǒng)相一致的視頻信號(hào)。經(jīng)處理后的視頻信號(hào)被提供給監(jiān)控電視。
當(dāng)要清除電荷圖象時(shí)，開關(guān)SW的可動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)向固定觸頭E，如按圖8的描述，透明電極Et1和Et2被短路則電勢(shì)相同，因而光導(dǎo)層PCL的相對(duì)兩面之間沒有電場(chǎng)作用。此時(shí)，從光源PSe發(fā)射的清除光EL經(jīng)透鏡L14和束分離器BS22作用到光偏轉(zhuǎn)器PDEFhv，光偏轉(zhuǎn)器PDEFhv按予定的掃描方式反射清除光，然后被反射的清除光經(jīng)束分離器作用到fθ透鏡L12和透明電極Et2上。
如前對(duì)圖8作的描述，作用于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的透明電極Et2的清除光EL沿著透明電極Et2、鈮酸鋰單晶PML、絕緣鏡DML和光導(dǎo)層的光路進(jìn)行傳播。光導(dǎo)層PCL的電阻值被清除光EL降低，從而清除了在光導(dǎo)層PCL和絕緣層DML之間交接面形成的電荷圖象。
如圖11(a)和(b)所示，寫入光作用于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的時(shí)間周期是行回掃消隱周期(W)，而讀出光RL和清除光EL作用于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的周期是除行回掃消隱周期之外的周期(R、E)。在行回掃消隱周期內(nèi)光閘是打開的，在此周期內(nèi)寫入光加到PPC上，但在周期(R)內(nèi)光閘是關(guān)閉的，這期間內(nèi)讀出光作用于PPC上。
在每一行回掃消隱周期內(nèi)，寫入光同時(shí)作用于透明電極Et1的整個(gè)輸入面，讀出光RL和清除光EL由光偏轉(zhuǎn)器PDEFhv以予定的掃描方式進(jìn)行掃描。在執(zhí)行了對(duì)一行掃描線圖象的讀出操作后，隨之執(zhí)行清除操作。圖12是此操作的示意圖，其中掃描點(diǎn)從左到右及從上到下移動(dòng)。
假設(shè)在對(duì)一個(gè)圖象的某一掃描線進(jìn)行清除操作到下一次對(duì)同一掃描線進(jìn)行清除操作的時(shí)間間隔內(nèi)有N個(gè)行掃描周期，那么寫入光WL對(duì)PPC1的曝光周期(在此周期內(nèi)聚積了要讀出的每一根掃描線的電荷)變成NX(一個(gè)行回掃消隱周期)。
根據(jù)圖10所示的攝象裝置，如圖11所示，僅當(dāng)處于寫操作時(shí)，通過開啟的光閘S，目標(biāo)物O的光學(xué)圖象經(jīng)取象透鏡L11提供給圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC1。當(dāng)進(jìn)行其它操作時(shí)，光閘S關(guān)閉，因而不能向圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC1提供目標(biāo)物的光圖象。光閘S由定時(shí)脈沖發(fā)生器TPG所產(chǎn)生的控制信號(hào)進(jìn)行控制。因此，很顯然，由從PPC1讀出的光圖象信息所產(chǎn)生的視頻信號(hào)沒有黑點(diǎn)。
下面將對(duì)圖13所示的攝象裝置進(jìn)行描述。目標(biāo)物O的光圖象以一束寫入光WL經(jīng)取象透鏡L11作用到圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC1。在本實(shí)施例中，寫入光即使在進(jìn)行讀操作時(shí)也總是作用于PPC1上，其方式與對(duì)圖8所作的描述相同。
當(dāng)對(duì)圖13所示的攝象裝置進(jìn)行讀和寫操作時(shí)，電源10經(jīng)開關(guān)SW的活動(dòng)觸頭和固定觸頭WR在透明電極Et1和Et2之間施加一電壓。
在進(jìn)行寫操作時(shí)，目標(biāo)物O的光圖象以寫入光WL作用于PPC，寫入光WL經(jīng)透明電極Et1傳送到光導(dǎo)層PCL，從而在光導(dǎo)層PCL和絕緣鏡DML之間的交接面上形成與入射光有關(guān)的電荷圖象。
當(dāng)要讀出在交接面所形成的電荷圖象時(shí)，經(jīng)開關(guān)SW，電源Vs在透明電極Et1和Et2之間施加有一電壓，同時(shí)讀出光作用于PPC的透明電極Et2。
從光源PSr發(fā)射的讀出光RL經(jīng)透鏡L13作用到光偏轉(zhuǎn)器PDEFhv，由PDEFhv以予定的掃描方式反射的讀出光經(jīng)fθ透鏡L22以及束分離裝置BS22和BS21作用到透明電極Et2。
如對(duì)圖8所作的描述那樣，作用于透明電極Et2的讀出光RL沿透明電極Et2、鈮酸鋰單晶層PML和絕緣鏡DML的光路傳播。絕緣鏡DML具有波長(zhǎng)選擇特性，如圖16所示，在讀出光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光受到反射，而在清除光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光則可通過。因此，讀出光被絕緣鏡DML反射而返回到透明電極Et2。
由于電光效應(yīng)，鈮酸鋰單晶層PML的折射率隨電場(chǎng)強(qiáng)度而變化，因此反射的讀出光中包含有與電場(chǎng)強(qiáng)度分布有關(guān)的圖象信息。因此，依照光偏轉(zhuǎn)器所作的掃描，再顯的光圖象出現(xiàn)在透明電極Et2上。再顯的光圖象經(jīng)束分離裝置BS21、波長(zhǎng)WLP、偏光鏡AN以及會(huì)聚透鏡L15作用到光測(cè)器PD上。與目標(biāo)物O的光圖象有關(guān)的視頻信號(hào)從光測(cè)器PD輸出并提供給信號(hào)處理器SDC，在那里被轉(zhuǎn)換為與予定的標(biāo)準(zhǔn)電視機(jī)系統(tǒng)相一致的視頻信號(hào)，經(jīng)處理后的視頻信號(hào)再被提供給監(jiān)控電視。
當(dāng)要清除電荷圖象時(shí)，與對(duì)圖8所作的描述一樣，開關(guān)SW的可變觸頭轉(zhuǎn)向固定觸頭E，使得透明電極Et1和Et2之間短路并具有相同的電勢(shì)，從而在光導(dǎo)層PCL的相對(duì)的兩面之間沒有電場(chǎng)作用。此時(shí)，從光源PSe發(fā)射的清除光由柱面透鏡Ls會(huì)聚成一線光束，并經(jīng)透鏡L14作用到光偏轉(zhuǎn)器PDEFhv，PDEFhv僅在垂直方向反射清除光。然后，被反射的清除光經(jīng)束分離裝置BS22和BS21作用到透明電極Et2。
如象前面對(duì)圖8所作的描述一樣，作用于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的透明電極Et2的清除光沿著透明電極Et2、鈮酸鋰單晶層PML、絕緣鏡DML和光導(dǎo)層PCL光路進(jìn)行傳播。光導(dǎo)層PCL的電阻值被清除光EL降低，從而清除了在光導(dǎo)層PCL和絕緣鏡DML交換面之間所形成的電荷圖象。
如圖15(a)和(b)所示，清除光作用于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的時(shí)間周期是行回掃消隱周期(E)，而寫入光WL和讀出光RL作用于圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的周期是除行回掃消隱周期之外的周期(W、R)。圖15(c)表示了在圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件PPC的相應(yīng)操作狀態(tài)時(shí)在透明電極Et1和Et2之間所施加的電壓。
在讀操作后，利用線形清除光(見圖14)，在垂直方向連續(xù)移動(dòng)清除光，對(duì)每一水平掃描線進(jìn)行清除操作。顯然，可按圖13所示的實(shí)施例相同的方式，利用水平線上的反射光作為清除光。
寫入光總是作用于透明電極PPC的整個(gè)輸入表面，而讀出光在受到光偏轉(zhuǎn)器PDEFhv按予定方式進(jìn)行的掃描的同時(shí)，對(duì)在行回掃清隱周期之外的其它時(shí)間內(nèi)的每一水平線將讀出光RL連續(xù)地作用到透明電極Et2。
在對(duì)某一掃描線完成了讀操作之后，對(duì)同一掃描線作清除操作。圖14表示了對(duì)已完成讀操作的掃描線所進(jìn)行的清除操作。
在圖13所示的攝象裝置的實(shí)施例中，寫入光WL總是作用到PC1的透明電極Et2，清除操作在每一行回掃消隱周期內(nèi)進(jìn)行，如圖15(b)所示，而讀操作則在消隱周期之外的周期進(jìn)行。如前所描述的，雖然寫入光WL總是施加到透明電極Et1，但是在行回掃消隱周期內(nèi)，由于此時(shí)透明電極Et1和Et2具有相同的電勢(shì)，因而寫操作是不允許的，寫操作是在行回掃描消隱周期之外進(jìn)行的，如圖15(b)所示。
假設(shè)在對(duì)一個(gè)圖象的某一掃描線進(jìn)行清除操作時(shí)刻至到下一時(shí)刻對(duì)同一掃描線進(jìn)行清除操作時(shí)刻之間有N個(gè)行掃描周期，那么寫入光WL對(duì)PPC1的曝光周期-在此周期內(nèi)對(duì)要讀出的每一掃描線聚積了電荷-變成Nx(一個(gè)行掃描周期-行回掃消隱周期)。
因?yàn)閷懭牍馐窃谟勺x出光進(jìn)行讀操作時(shí)施加到圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的，因此，讀出操作期間的的入射量會(huì)發(fā)生變化。但是，讀周期是一水平掃描周期-行回掃消隱周期，而寫入光的曝光時(shí)間是Nx(一水平掃描周期-行回掃消隱周期)，這里N是一個(gè)很大的數(shù)，因此，由圖13所示的攝象裝置得到的視頻信號(hào)的黑點(diǎn)很小，在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)出現(xiàn)問題。另外，這種黑點(diǎn)也很容易得到校正。
根據(jù)圖13所示的攝象裝置，可很容易地產(chǎn)生沒有或很少有黑點(diǎn)的視頻信號(hào)。此外，還能很容易地提供具有高靈敏度的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件。本實(shí)施例可以有效地解決上述所提及的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
權(quán)利要求
1.一種攝象裝置，包括在一個(gè)圖象--圖象轉(zhuǎn)換元件上形成與要攝象的目標(biāo)物的光圖象有關(guān)的電荷圖象的裝置，所述的圖象--圖象轉(zhuǎn)換元件由其中夾插有至少一個(gè)光導(dǎo)層和一個(gè)光調(diào)制層的兩根透明電極構(gòu)成，電荷圖象是通過從所述的目標(biāo)物向所述的光導(dǎo)層作用一束光而形成的；通過向所述的光調(diào)制層施加一讀出光，以光信息形式讀出與所述的目標(biāo)物的光圖象有關(guān)的所述電荷圖象的裝置；清除與所述目標(biāo)物的光圖象有關(guān)的所述電荷圖象的裝置，在此裝置內(nèi)對(duì)所述的電荷圖象間歇地重復(fù)進(jìn)行清除操作和讀操作；所述的讀裝置在一個(gè)有限的時(shí)間周期內(nèi)進(jìn)行操作，此周期與所述的裝置的操作周期相比實(shí)際上要短。
2.一種攝象裝置，包括在一個(gè)圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上形成與要攝象的目標(biāo)物的光圖象有關(guān)的電荷圖象的裝置，所述的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件由其中夾插有至少一個(gè)光導(dǎo)層和一個(gè)光調(diào)制層的兩根透明電極所構(gòu)成，電荷圖象是通過從所述的目標(biāo)物向所述的光導(dǎo)層作用一束光而形成的;通過向所述的光調(diào)制層施加一讀出光，以光信息形式讀出與所述的目標(biāo)物的光圖象有關(guān)的所述電荷圖象的裝置;清除與所述目標(biāo)物的光圖象相關(guān)的所述電荷圖象的裝置，在此裝置內(nèi)對(duì)所述的電荷圖象間歇地重復(fù)進(jìn)行清除操作和讀操作;經(jīng)一光閘將來自目標(biāo)物的光施加到圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的裝置;所述的讀裝置僅僅在入射到圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的所述光被所述的光閘遮斷時(shí)才進(jìn)行讀操作。
3.一個(gè)攝象裝置，包括在一個(gè)寫周期內(nèi)在第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件上形成與目標(biāo)物的光圖象有關(guān)的電荷圖象的裝置;在同一時(shí)間內(nèi)，在比所述的寫周期要短的多的周期內(nèi)分別從第一到第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件讀出和寫入所述電荷圖象，將在第一圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件中形成的所述的電荷圖象傳送到第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的裝置;通過將一讀出光施加到所述的第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的讀出光輸入端，將施加到第二圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的光圖象信息讀出的裝置。
4.一種攝象裝置，包括用于控制所述攝象的操作的裝置，以便各操作是在每一行掃描周期內(nèi)進(jìn)行，所述的操作包括一由寫裝置進(jìn)行的寫操作，它將一個(gè)目標(biāo)物的寫入光信息以電荷圖象的方式寫入到所述的圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件，由讀裝置在一讀周期內(nèi)進(jìn)行讀操作，將寫入所述圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的電荷圖象讀出，以及由清除裝置在一清除周期內(nèi)進(jìn)行的清除操作，清除操作是在所述的讀操作之后對(duì)所述的電荷圖象進(jìn)行清除，所述的讀操作在所述的清除操作之后繼續(xù)進(jìn)行;通過所述的電荷圖象進(jìn)行二維掃描，以便輸出時(shí)序信號(hào)的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的攝象裝置，在一個(gè)視頻信號(hào)如象所述的時(shí)序信號(hào)的行回掃消隱周期內(nèi)，進(jìn)行所述的清除操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的攝象裝置，在一個(gè)視頻信號(hào)如象所述的時(shí)序信號(hào)的行回掃消隱周期內(nèi)，進(jìn)行所述的寫操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的攝象裝置，其中所述的清除裝置同時(shí)在所述的讀周期內(nèi)所述的讀出裝置以所述電荷圖象的一水平線的形式發(fā)射一清除光。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的攝象裝置，進(jìn)一步還包括用來在讀周期內(nèi)遮斷所述目標(biāo)的光圖象作用到所述圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件的光閘裝置。
全文摘要
由圖象-圖象轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的攝象裝置，該元件由其中夾插的至少一光導(dǎo)層和一光調(diào)制層的兩根透明電極組成。當(dāng)從要攝象的目標(biāo)物向光導(dǎo)層施加一束光時(shí)，攝象裝置中就會(huì)形成與目標(biāo)物的光圖象有關(guān)的電荷圖象；當(dāng)向光調(diào)制層施加一讀出光時(shí)，可以光信息的形式讀出此電荷圖象；而當(dāng)對(duì)電荷圖象重復(fù)地進(jìn)行清除操作和讀出操作時(shí)，就可清除此電荷圖象。選擇沒有電荷量變化的周期作為視頻信號(hào)輸出周期可以使視頻信號(hào)無寄生信號(hào)。
文檔編號(hào)H04N5/30GK1039692SQ89104420
公開日1990年2月14日 申請(qǐng)日期1989年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月13日
發(fā)明者高梨稜雄, 中垣新太郎, 淺倉(cāng)伝, 古屋正人, 篠永浩彥, 田進(jìn)裕通 申請(qǐng)人:日本勝利株式會(huì)社