专利名称：摄象装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摄象装置，特别是涉及高清晰度的摄象装置。
由一台摄象装置通过拾取一个目标物的光图象所得到的视频信号能够很容易地进行诸如剪辑、调制之类的处理，采用一个可变存储器也能很容易地实现视频信号的记录/复制。在采用传统的摄象装置时，目标物的光图象通过一个取象透镜被聚焦在摄象元件的图象转换区域并被转变为电图象信息，电图象信息按照一定的时间序列以视频信号形式输出。在这种传统的摄象装置中一直使用着各种图象管或固态摄象元件。
众所周知，为了满足目前对显象的高质量和高清晰度的要求，普遍推荐诸如EDTV、HDTV之类的系统。
为了能使显象具有高质量和高清晰度，摄象装置必须产生高质量和高清晰度显象所要求视频信号。但是，在采用图象管的摄象装置中由于电子束直径的缩小受到限制，而且对电极的电容随着其尺寸的增大而增大，因而使其显象的清晰度变差。此外，对于高清晰度的活动图象来说，其视频信号的频带大于几十到几百兆赫兹，因而出现了信号噪声比(S/N)变差的问题。上述的问题使得获得高质量和高清晰度的显象变得很困难。
更具体地说，为了得到一个高质量和高清晰度显象的视频信号，必须要减小电子束的直径或使用具有较大面积的对电极，然而由于电子枪的特性以及聚焦系统的结构，使得电子束直径的减小受到一定的限制，如果通过采用大取象透镜来增大对电极的面积，则电极的电容量就会增大，使得视频信号的高频分量衰减，从而S/N就会变坏。因此，具有图象管的摄象装置不可能获得一个产生高质量及高清晰度显象所须的视频信号。
对于具有固态摄象元件的摄象装置，为了获得产生高质量、高清晰度显象所需的视频信号，必须使用一种具有大量图象元件的固态摄象元件，随着图象元件的数目增多，其驱动时钟频率变高(在活动图象情况下约为几百兆赫兹)，并且其驱动电路的电容量变大。但是目前固态摄象元件的时钟频率通常约20兆赫兹，因此这样的摄象装置不能得到实际应用。
综上所述，传统的摄象装置不能产生高质量和高清晰度的显象所需的视频信号。
本发明的申请公司推荐了一种摄象装置，这种摄象装置可以解决上述各个问题。根据本发明的摄象装置，要进行摄象的目标物的光图象由一个取象透镜聚焦在一个图象-图象转换元件上，此元件由其中夹插有至少一个光导层、一个绝缘镜及一个光调制层的两根透明电极构成，从图象-图象转换元件上读出目标物的光图象信息并用光电转换的方法将其转换为具有高清晰度的视频信号。图2示出了一个图象-图象转换元件PPC的结构实例的侧视图。在图2中，标号1和2表示玻璃片，3和4表示透明电极，5和6表示端点，7是光导层，8是一个绝缘镜，9代表某种光学元件(如铌酸锂或向列相的液晶层之类的光调制层)，这种光学元件可随作用在其上的电场强度的分布而改变其光学特性，WL是一束写入光，RL是一束读出光，EL是一束清除光。
在图2中，清除光束EL的入射方向与读出光RL是相同的，清除光EL的这种入射方向用于这样一种情况当图象-图象转换元件PPC的绝缘镜8具有透光性时，它反射读出光RL而使清除光EL透射过去。
在如图2所示向图象-图象转换元件写入光信息时，在图象-图象转换元件PPC的端点5和6之间接入电源10和开关SW，形成一个电路，当接收到作用于开关SW输入端11上的开关控制信号时，开关SW的可变触头则转向固定触头WR，这时，电源10的电压则作用于透明电极3和4之间，在光导层7的两边产生一个电场。此时，一束写入光WL通过对图象-图象转换元件PPC的玻璃片1的作用将光电信息写入。
更清楚地说，当与图象-图象转换元件PPC相关联的写入光WL透过玻璃片1和透明电极3传到光导层7时，光导层7的电阻值随着入射光的光图象而发生变化。因此，在光导层7和绝缘镜8的交接面之间就会产生与入射光的光图象有关的电荷图象。
当由图象-图象转换元件对以电荷图象(与入射光的光图象相关)形式写入的光信息进行显象时，从一个光源(未示出)投射出的具有一定光强度的读出光RL由玻璃板2作用到图象-图象转换元件PPC。此时，开关SW的可动触头保持与固定触头WR相连，并由电源10经接点5和6在透明电极3和4之间施加一电压。
更明确地说，在光导层7和绝缘镜8之间的交接面产生了与入射光的光图象有关的电荷图象，因而具有与入射光的光图象有关的一定强度分布的电场作用到与光导层7和绝缘镜8串接的光学元件9(如铌酸锂单晶)上。
因为电光效应，铌酸锂单晶9的折射率随着作用于其上的电场而发生变化，因此，铌酸锂单晶9的折射率也随着电荷图象发生变化，此电荷图象改变了电场强度，使其具有与电荷图象相应的场强分布。
投射在玻璃板2上的读出光RL沿着透明电极4、铌酸锂单晶9以及绝缘镜8的光通道传送，然后由绝缘镜8反射到玻璃板2，此时，由于铌酸锂单晶9的折射率随电场而发生变化，因此，穿过铌酸锂单晶9的读出光RL中包含有与电场强度分布相关的图象信息，从而在玻璃板2上显现出与原来的光图象相关的光图象。
当需要将写入光WL所写入的光信息清除掉时，在接到作用于开关SW的输入端11上的开关控制信号后，开关SW的可动触头转向固定触头E，图象-图象转换元件PPC的端点5和6具有相同的电势，从而在透明电极3和4之间不产生电场，在这种情况下，从玻璃板2施加一具有均匀场强分布的清除光EL。
此摄象装置由具有两根透明电极以及至少一个光导层、绝缘镜和其中夹插有光调制层的图象-图象转换元件PPC构成。根据此摄象装置可形成一个与要摄象的目标物的光图象相关的电荷图象，电荷图象通过光学方式以光图象的形式读出，然后经光电转换得到具有高清晰度的视频信号。
如上所述，构成摄象装置的图象-图象转换元件PPC具有分层结构，其组成为两根透明电极3和4、其电极之间包含光导层7、绝缘镜8以及能随作用于其上的电场强度的分布而改变其光学特征的光学元件9(如铌酸锂单晶之类的光调制层)，而且上述各部分都具有一固定的容量。由于图象-图象转换元件的时间常数的原因，当写入光的作用时间变长时，在光导层7和绝缘镜8之间的交接面所产生的电荷图象的充电电荷量随着持续时间的增长最终达到饱和。
此外，如要在图象-图象转换元件PPC上写入一新的电荷图象时，则在同一结构中存在的旧的电荷图象先要被清除，然后再写入新的电荷图象。此时，要在一个电荷图象的基础上产生时序视频信号，当实施清除操作后，每个视频信号的信号幅度随着时间而发生变化，因而由这种视频信号所显象的图象上就出现黑点。
并且如后面根据图4所描述的，有一种摄象装置，如图6(a)所示的那样，其清除操作可在每一帧回扫消隐时间期间作用，而读出操作则在帧回扫消隐时间之外的其它时间作用。此外，目标物的光图象的写入光总是在写入操作期间作用于图象-图象转换元件上，因而由图象-图象转换元件PPC所得到的时序视频信号出现了黑点。更具体地说，一个电荷图象的充电电荷量在两个相邻的清除操作之间的写入操作期间逐渐增大，因此，在此电荷图象基础上所得到的每个视频信号的幅度也逐渐增大。
由上述的原因所产生的黑点可以通过各自独立地分别确定写操作周期和读操作周期而消除，此时，由于光照时间变短，因而读出信号的幅度也变小。另外，没有黑点的视频信号可以这样来得到，即按照需要来设置读出、写入和消除操作周期，将由电荷图象得到的视频信号存储在诸如帧存储器之类的存储器中，然后将其转换为与予定的标准电视系统相一致的视频信号。但是，这一系统需要高折射频率和高视频信号频率以实现移动图象的高清晰度。因此，采用目前可利用的帧存储器来实施这一系统是很困难的。
因此，本发明的一个目的是要提供一种摄象装置，它能在不产生黑点的情况下显现图象信号。
为了达到上述目的，根据本发明的一个构思，提供了一种摄象装置，它由以下部分所组成用来形成一个电荷图象的装置，此电荷图象与要在图象-图象转换元件上进行摄象的目标物的光图象相关，所述的图象-图象转换元件由其中夹插有至少一个光导层和一个光调制层的两个透明电极组成，所述的电荷图象是通过将光从所述的目标物作用到所述的光导层而实现的;通过将读出光作用于所述的光调制层，以光信息形式读出与所述的目标物的光图象相关的电荷图象的装置;将相关于所述目标物的光图象的所述电荷图象清除的装置，其中对所述的电荷图象间歇地重复进行清除操作和读出操作;仅对相关于在所述的电荷图象进行清除的时间以外进行光信息读出的信号进行输出的装置。另外提供的一种摄象设备包括形成一个电荷图象的装置，此电荷图象与要在图象-图象转换元件上进行摄象的目标物的光图象有关，所述的图象-图象转换元件由其中夹插有至少一个光导层和一个光调制层的两个透明电极组成，所述的电荷图象是通过将光由所述的目标物作用到所述的光导层而实现的;通过将读出光作用于所述的光调制层，以光信息形式读出与所述的目标物的光图象有关的电荷图象的装置;将与所述目标物的光图象有关的所述电荷图象清除的装置，其中对所述的电荷图象间歇地重复进行清除操作和读出操作;通过一个光闸将光从所述的目标物作用到所述的图象-图象转换元件的装置;当入射到所述的图象-图象转换元件上的光被所述光闸遮断时，仅对与此时进行的光信息读出有关的信号进行输出的装置。
根据本发明的第二个构思，提供了一种摄象装置，包括有如下的部分将要摄象的目标物的光信息提供给第一图象-图象转换元件的写入光输入端的装置，所述的第一图象-图象转换元件由其中夹插有至少一个电导层、一个绝缘镜和一个光调制层的两根透明电极构成;在与所述第一图象-图象转换元件有关的所述写入时间相比要短的时间间隔内，将由所述的第一图象-图象转换元件读出的被显象的光图象提供给第二图象-图象转换元件的写入光输入端的装置，所述的第二图象-图象转换元件是由其中夹插有至少一个电导层、一个绝缘镜和一个光调制层的两根透明电极所构成;通过将一束读出光提供给第二图象-图象转换元件的读出光输入端，从而将一个光图象的读出光信息提供给第二图象-图象转换元件的装置。
根据本发明的第三个构思，提供了一种采用图象-图象转换元件的摄象装置，此图象-图象转换元件由其中夹插有至少一个光导层、一个绝缘镜和一个光调制层的两根透明电极所构成，所述的摄象装置包括如下的部分控制所述摄象装置的操作装置，以便能在一个水平扫描周期的某些特定时间间隔内执行所述的各个操作，所述的各个操作包括一个将要摄象的目标物的光信息以电荷图象的形式写入所述的图象-图象转换元件的写操作，一个将写在所述图象-图象转换元件上的电荷图象读出的读操作，一个将与写在所述图象-图象转换元件上的所述目标物的光图象相关的所述电荷图象清除的清除装置;对用一束读出光通过二维扫描所得到的光图象信息进行光电转换从而输入时序信号的装置。
图1和图4示出了本发明的摄象装置的两个不同实施例的原理框图;
图2示出了一个图象-图象转换元件实例的原理框图;
图3示出了图1所示的摄象装置的操作的定时图;
图5示出了一个光闸实例的平面图;
图6示出了图4所示的摄象装置的操作的定时图;
图7是本发明的摄象装置的另一个实施例的原理框图;
图8表示图7所示摄象装置所采用的图象-图象转换元件的一个实例;
图9示出了图7所示摄象装置的操作的定时图;
图10和13示出了本发明摄象装置更进一步实施例的原理框图;
图11示出了图10所示的摄象装置的操作的定时图;
图12和14表示清除光和读出光同步的图;
图15表示图13所示的摄象装置的操作的定时图;
图16示出了与图8所示的图象-图象转换元件中的绝缘镜的波长有关的透光特性。
下面将参照附图对本发明的最佳实施例进行描述。
图1和图4示出了本发明的摄象装置的两个不同实施例的原理框图。在图1和图4中，图象-图象转换元件PPC由标号1和2表示，标号1和2与图2所示的图象-图象转换元件中的玻璃片1和2有关，为了简化起见，在图1和图4中略去了PPC的其它组成部分。应注意的是，当PPC的光导层对光不敏感并能够反射读出光时，则绝缘镜可以省略，此绝缘镜具有波长选择特性，能够透过写入光和消除光而反射读出光。
现在参考图1和图4，图中O代表要摄象的目标物，L是取象透镜，BS1和BS2是光束分离设备，PSr是读出光RL的光源，在下面的描述中假定该光源是由一个激光扫描器发出的一束激光，PSe表示清除光EL的光源，PLP代表一偏光镜，PS是一光测器，5、6和11代表接点，10是电源，SW是一开关，图4中的S代表一光闸，其结构如图5所示。
在图5所示的光闸S中，12代表一旋转轴，13代表光透射窗，14是光屏蔽区。当驱动电机(图中未示出)驱动旋转轴12使光闸S转动时，经过取象透镜L入射到光闸S的写入光穿过光透射窗13到达图象-图象转换元件PPC的玻璃片1上或被光屏蔽区14遮断。
首先对图1所示的摄象装置进行描述。目标物O的光图象经取象透镜L以写入光的形式作用到PPC的玻璃片1上。当处于写操作和读操作状态时，通过换向开关将其可动触头转向固定触头WR，电源在透明电极3和4之间施加一电压。因此，由图2所示，写入光沿着玻璃片1，透明电极3和光导层7的光路传播，从而在图3(a)所示的“存储”周期内，在光导层7和绝缘镜8之间的交接面上产生了与入射光的光图象有关的电荷图象。
在读出电荷图象时，由光源PSr经激光扫描器提供的一束相干读出光束RL经玻璃片2由束分离器BS2直接作用到图象-图象转换元件PPC上。此时，通过开关SW由电源10在透明电极3和4之间施加一电压。此时光源PSr受到控制使得读出光在图3(b)中标有“读”标志的周期内产生作用，此“读”周期与图3(a)中所示的“存储”周期或由图3(a)中所示的“1帧”周期相比要短的多。控制光源PSr的另一种替换方式是其光测器PD受到控制使得仅与“读”周期相关的信号才可输出，而相干读出光持续作用于PPC上，从而在“1帧”周期内对电荷图象进行了多次扫描。这样，在这一短的时间周期内所得到的视频信号的黑点较少。
激光扫描器也可采用这样一种扫描形式，在这种形式中从激光源发射的一束激光通过偏转器产生二维折射并发射出一束与透镜系统的光轴相平行的光束。
从激光束扫描器发射的激光束透过束分离装置BS1，而被束分离装置BS2反射，并作用到PPC的玻璃片2上。由图2所示，作用于玻璃片2上的读出光RL沿着透明电极4，铌酸锂单晶9和绝缘镜8的光路进行传播。如前所述，由于绝缘镜8具有波长选择特征，因此，在读出光RL的波长范围内的光受到反射，而在清除光EL的波长范围内的光则可以通过。这时，由于电光效应，铌酸锂单晶9的折射率随作用于其上的电场而发生变化。因此，反射回来的读出光RL中则包含有与电场强度分布有关的图象信息，从而在玻璃片2上显现了与电荷图象有关的光图象。
采用激光光束扫描器按时序读出的光图象经束分离装置BS2和偏光镜PLP作用到光测器PD上，因而得到由光测器PD输出的目标物O的光图象的视频信号。
为了利用图1所示的摄象装置写入一个新的光图象，在以电荷形式写入新的光图象之前，必须将旧的光图象(即以前在PPC上写入的有关的电荷图象)都清除掉，此清除操作必须在图3(a)所示的1帧周期内完成。
要在图3(a)中由“清除”表示的与视频信号的帧回扫消隐周期有关的时间周期内消除旧的光图象，则开关SW在接收到作用于输入端11的开关控制信号后，将其可动触头转向固定触头E，使得透明电极3和4短路以便使其电势相同，因而光导层7的两边不产生电场，此时，一束清除光EL经束分离装置BS1和BS2作用到玻璃片2上。
如图2所示，清除光EL沿着玻璃片2、透明电极4、铌酸锂单晶9、绝缘镜8和光导层7的光路通过，由于清除光而使得光导层的电阻值降低，使得在光导层7和绝缘镜8的交接面上形成的电荷图象被清除掉。
在传统的活动图象的摄象模式中，在图3(a)所示的“存储”周期的时间内，在光导层7和绝缘镜8之间的交接面上写入或有储了一个电荷图象，并在同一周期内同时执行相应的读操作，因而导致显现的图象中出现黑点。但是，在本实施例中，仅在图3(b)中只在“读”周期的时间内才执行读操作，而该时间周期大大短于图3(a)中的“1帧”周期的时间周期，反之，按图3(a)所示来执行清除和存储。因而，在这一很短的“读”周期内，虽然电荷量继续聚积，但所存储的电荷量的变化是很小的，这样很显然会大大限制黑点的出现。图3(b)所示的“T”周期是包括在一帧周期内，在该周期内不执行读操作。
由前面对图1所示的摄象装置的描述可明显看出，视频信号是在存储周期内的一个很短的读周期内产生的，因而，由此视频信号所得到的显象实际上不出现黑点。
下面将对图4所示的摄象装置进行描述。当光闸处于开启状态时，目标物O的光图象经取象透镜L和透光窗作用到玻璃片1上，而当光闸处于闭合状态时，光遮蔽区域14则使目标物O的光图象无法作用到玻璃片1上。
光闸S的开/闭状态如图6(b)所示。图6(a)示出了与图3(a)所示相似的一帧内的清除和存储周期。
当处于写和读状态时，换向开关将其活动触头转向固定触头WR，从而电源10在透明电极3和4之间施加一电压。因而，如图2所示的当光闸处于开启状态时，写入光经透光窗13沿着玻璃片1、透明电极3和光导层7的光路传播，从而在光导层7和绝缘镜8之间的交接面产生了与入射光的光图象有关的电荷图象。
另一方面，当光闸处于闭合状态时，目标物O的光图象被光遮蔽区14遮断，因而写入光WL在图象-图象转换元件上没有产生电荷聚积。此时，当写入光WL没有作用于图象-图象转换元件PPC时，由读出光RL对图4所示的摄象装置产生一读操作。
更具体地说，在读出电荷图象时，电源10通过开关SW在透明电极3和4之间施加一电压，由光源PSr经激光束扫描器提供的一束相干读出光RL从玻璃片2作用于图象-图象转换元件PPC，这时读出光RL在图6(b)中的“读”周期期间内产生作用，该周期比图6(a)中的“1帧”周期要短的多。
当处于读周期时，光闸S处于关闭状态，写入光在图象-图象转换元件上没有电荷聚积，因而在光导层7和绝缘层8之间的交接面上产生的与入射光的光图象有关的电荷图象所产生的时序视频信号，无论如何也不会出现黑点。
激光光束扫描器可以采用这样一种扫描形式，即从激光源发射一束通过偏转器产生二维折射并与透镜系统的光轴相平行的激光光束。
从激光光束扫描器发射的激光束透过束分离装置BS1，而受到束分离装置BS2的反射，并作用到PPC的玻璃片2上。由图2所示，作用于玻璃片2上的读出光RL沿着透明电极4、铌酸锂单晶层9和绝缘镜8的光路传播。如前所述，由于绝缘镜8具有波长选择特性，因此，在读出光RL的波长范围内的光受到反射，而在清除光EL的波长范围内的光则可通过。由绝缘镜8反射的读出光被反射回玻璃片2。此时，由于电光效应，铌酸锂单晶9的折射率随作用于其上的电场而发生变化，因而反射回来的读出光RL中包括有与电场强度分布有关的图象信息，从而在玻璃片2上显现出与电荷图象有关的光图象。
采用激光光束扫描器按时序读出的光图象经束分离装置BS2和偏光镜PLP作用到光测器PD上，从而得到了目标物O的光图象的视频信号。
为了利用图1所示的摄象装置写入一个新的光图象，必须将在图6(a)所示的一帧周期中的同一帧上所写的旧的光图象清除掉。
为了在与视频信号的帧回扫消隐周期相关的图6(a)所示的“清除”周期内清除旧的光图象，当开关SW在接收到作用于输入端11的开关控制信号后，将其可动触头转向固定触头E，使得透明电极3和4短路以使其电势相等，因而在光导层7的两边不产生电场，此时，从光源PSe发出的一束清除光EL经束分离装置BS1和BS2作用到玻璃片2上。
如图2所示，清除光EL沿着玻璃片2、透明电极4、铌酸锂单晶9、绝缘镜8和光导层7的光路通过，光导层7的电阻值被清除光降低，从而在光导层7和绝缘层8之间交接面上形成的电荷图象被清除。
当处于图6(b)的“存储”周期且光闸处于开启状态时，写入光在光导层7和绝缘层8之间的交接面上产生了一个电荷图象。当处于图6(a)的“清除”周期时，即使此时写入光作用于PPC，由于同时作用有清除光，因此也不会产生电荷聚积。
对于传统的活动图象的摄象模式，在图6(a)的“清除”周期之外的周期里，在光导层7和绝缘镜8之间的交接面之间写入一个电荷图象，并在同一期间执行相应的读操作，因而导致了在显象中出现黑点。然而，在本实施例中，只在图6(b)的“读”周期内且光闸S处于关闭状态时才执行读操作，显然，在这样一个时间间隔内存储的电荷量没有变化，因而按时序产生的视频信号不存在有黑点。
由上述对图4所示的摄象装置的描述可知，在光闸S处于关闭位置时进行读操作，在此读周期内存储的电荷量没有变化，因此，在此周期内按时序产生的视频信号没有黑点。
显然，任何光，即具有所需光谱频率的任何电磁波都可用作读出光、写入光和清除光。
由前面对本实施例的摄象装置的描述可知，视频信号是在除“清除”周期之外的1帧周期内的一个很短的周期内产生的，因而，由所述视频信号显现的图象没有太多的黑点出现。根据另一种改进了的实施例，在光闸S处于关闭状态的一帧周期内除“清除”周期之外的很短周期内进行读操作，因而所产生的时序视频信号没有出现黑点。因而本发明可以消除上述所描述的现有技术中存在的问题。
图7所示的原理框图表明了本发明的摄象装置的另一个实施例。图7所示的摄象装置采用了第一图象-图象转换元件PPC1和第二图象-图象转换元件PPC2，它们可以有如图2所示的相同的结构。但在本实施例中，PPC1和PPC2具有如图8所示的不同的结构。
如图8所示，第一图象-图象转换元件由透明电极Et1和Et2、一个光导层PCL、一绝缘镜DML和一光调制层PML组成。绝缘镜DML具有波长选择特性，处于第一读出光RL1波长范围内的光受到反射，而处于清除光波长范围内的光则可通过。绝缘镜DML可以采用具有储如Sio2膜片和Tio2膜片组成的多层结构的分光镜。由于电光效应，光调制层(如铌酸锂单晶)可以根据作用于其上的电场而改变光折射率。
事实上，图8所示的第一图象-图象转换元件PPC1与图2所示的图象-图象转换元件具有相同的结构，但为了简明起见，图2中的玻璃片1和2在图8中被省略了。图8中的PPC1的读出、写入和清除操作也与按图2所作的描述相同。换向开关SW1和SW2根据定时脉冲发生器TPG的输出S1和S2而改变其连接状态，并按图2所描述的相同的方式进行操作。
图8所示的第二图象-图象转换元件PPC2由以下部分组成，即透明电极Et1和Et2;绝缘镜DMLb，它具有波长选择特性，使在写入光和清除光波长范围内的光通过，而在读出光波长范围内的光被反射;以及既具有光导效应又具有光电效应的光调制层PCPML(如硅酸铋)。第二图象-图象转换元件PPC2的光调制层PCPML可以实现第一图象-图象转换元件中PCL和PML共同的功能，第二图象-图象转换元件PPC2可被由铌酸锂单晶构成的光调制层替代。
现在再参考图7，要进行摄象的目标物O的光图象的一束写入光经取象透镜L1聚焦后入射到第一图象-图象转换元件上。
当施加写入光WL1时，在PPC1的光导层PCL和绝缘镜DMLa之间的交接面上形成了一个与目标物O的图象有关的电荷图象。
在读出电荷图象时，由不带扫描器的第一读出光源提供具有较大断面的第一束读出光，在经过透镜L2放大后作用到第一束分离装置BS11，并同时作用到PPC1的整个输入面。
入射到第一图象-图象转换元件PPC1的读出光RL1沿着透明电极Et2，由铌酸锂单晶构成的光调制层PML以及绝缘镜DMLa的光路进行传播，当受到绝缘镜DMLa的反射后再经光调制层PML回到透明电极Et2。
由于电光效应，构成光调制层PML的铌酸锂单晶的折射率随电场而变化，所以反射回来的读出光RL1中包含有与作用于铌酸锂单晶上的电场强度分布有关的图象信息。由第一光-光转换元件产生的再显的光图象接着进入第一束分离装置BS11，并经波片WLP1和偏光镜AN1作用到第二图象-图象转换元件PPC2，作为第二写入光WL2。
如上所述，由于施加到第一图象-图象转换元件PPC1的读出光RL1具有足够大的断面，因而使它能一次作用到PPC1的整个输入面，再显的光图象能够同时从PPC1的整个区域读出，并以第二输入光的形式WL2提供给PPC2。
因此，很显然在同时分别从PPC1的相关区域读出并作用于PPC2的光图象没有黑点出现。与PPC1相关的读周期是任选的。即使读周期很短，如果使得与PPC1相关的读出光的强度变大，那么从PPC1读出并写入到PPC2的光图象也能足够明亮。
当第二写入光WL2作用于PPC2时，在第二图象-图象转换元件的既具有光导效应又具有电光效应的光调制层(如由硅酸铋构成)和绝缘层IL之间的交接面上形成了一个与光图象有关的电荷图象。
当要读出在PPC2上形成的电荷图象时，由光源PSr2发射第二读出光RL2并由光偏转器进行二维折射。第二读出光RL2通过第二束分离器BS12并作用到PPC2的输入侧。
第二读出光RL2沿着透明电极Et2、绝缘层IL、光调制层PCPML和绝缘镜DMLb的光路进行传播。第二读出光RL2在受到绝缘镜DML反射后，经由光调制层PCPML、绝缘层IL和透明电极Et2再返回到束分离器BS12。该返回的读出光中现在包含有与目标物O有关的再显光图象。
由PPC2读出的再显光图象经波片WLP2、偏光镜AN2和透镜L4提供给光测器PD，在那里以光电形式转换为时序信号并传送至输出端12。
在输出端12的视频信号符合所需电视系统的要求，与光偏转器PDEF所采用的横向和纵向偏转频率相一致。
定时脉冲发生器TPG产生控制信号，控制第一和第二图象-图象转换元件PPC1和PPC2的读出、写入和清除操作的定时。定时脉冲发生器也控制图7所示的清除光源PSe的操作定时。
图9是表示PPC1和PPC2的读出、写入和清除操作的定时图。图9(a)示出了TPG为PPC1所产生的垂直同步信号脉冲和输出信号S1。图9(b)示出了PPC1的读出、写入和清除操作的定时。图9(c)示出了由TPG为PPC2所产生的垂直同步脉冲和输出信号S2。图9(d)示出了PPC2的读出、写入和清除操作的定时。
根据以上的实施例，第一图象-图象转换元件PPC1的读出光RL1具有足够大的断面，能同时照射PPC1的整个输入面，并且读周期比一帧电视周期(即垂直同步脉冲间隔)要短的多。该电荷图象同时被光学显象并被提供给第二图象-图象转换元件。因此写入PPC2中的再显光图象中没有黑点出现。再者，与第一图象-图象转换元件相关的读周期是可选择的，即使采用很短的读周期，如果所采用的与PPC1相关的读出光较强，则写入到第二图象-图象转换元件中的光图象也就足够地亮。进一步说，第二图象-图象转换元件中的电荷能以任何扫描方式读出，因而可以得到与任何准标电视系统一致的视频信号。所以本发明能够有效地解决上述提及的现有技术中存在的问题。
图10和13表示本发明的摄象装置的更进一步的实施例的原理框图。该实施例所用的图象-图象转换元件PPC具有与图2相同的结构，在图10和13中略去了此结构的细节。
参照图10和13，O代表要摄象的目标物，L11是取象透镜，L12是一个F0透镜，L13和14是透镜，BS21和BS22是束分离装置，WLP是一波片，AN是一偏光镜，PD是光测器，SDC是信号处理器，MTV是一监控电视，PSr是提供读出光RL的光源，PSe是提供清除光EL的光源，TPG是一定时发生器。在图10中，S代表一光闸，PDEFhv是一用来将一束光在水平和垂直方向进行反射的光偏转器。在图13中PDEFv代表在垂直方向对一束光进行反射的光偏转器，LS是用来将光会聚成一条线的一个柱面透镜。
首先来介绍图10所示的摄象装置。目标物O的光图象以写入光WL形式经取象透镜L和光闸S作用到图象-图象转换元件PPC。根据图8的描述，当处于PPC的写入状态时，换向开关关SW的活动触头转向固定触头WR，从而电源Vs在透明电极Et1和Et2之间施加一电压，因而作用于PPC的写入光WL经透明电极投射到光导层PCL，在光导层PCL和绝缘镜DML之间的交接面形成了与入射光的光图象有关的电荷图象。
当要读出在光导层PCL和绝缘镜DML之间的交接面形成的电荷图象时，将一束读出光RL加到透明电极Et2上。
在图8所示的图象-图象转换元件的读操作过程中，电源VS通过转换开关SW在透明电极Et1和Et2之间施加一电压，施加该电压的原因是因为读操作是在施加写入光进行写操作的期间进行的。但图10所示的摄象装置采用了光闸，由于光闸处于关闭位置，则电荷图象的读操作可在写入光没有提供给图象-图象转换元件的期间内进行。因此，如图11(d)所示，在进行读操作时，开关SW的可变触头转向固定触头E。
由激光光源PSr发射的读出光经透镜L13和束分离装置BS22加到光偏转器PDEFhv，在那里受到与所要求的扫描方式相一致的垂直和水平方向的折射。然后，读出光RL作用到fθ透镜L12、束分离器BS21以及透明电极Et2。
根据对图8所作的描述，作用到透明电极Et2的读出光沿着透明电极Et2、铌酸锂单晶PML和绝缘镜DML的光路传播。绝缘镜DML具有波长选择特性，如图16所示的那样，在读出光RL的波长范围内的光受到反射，而在清除光EL的波长范围内的光可以通过。因而，受到反射的读出光RL返回到透明电极Et2。
由于电光效应，铌酸锂单晶的折射率随着电荷图象所产生的电场而发生变化，所以，反射回来的读出光RL中包含有与电场强度分布有关的图象信息。因此，随着对光偏转器的扫描，再显的光图象出现在透明电极Et2上。然后再显的光图象经束分离装置BS21，波片WLP、偏光镜AN以及会聚透镜L25作用到光测器PD上。与目标物O的光图象相关的视频信号由光测器PD输出并提供给信号处理器SDC，在那里转换为与予定的标准电视系统相一致的视频信号。经处理后的视频信号被提供给监控电视。
当要清除电荷图象时，开关SW的可动触头转向固定触头E，如按图8的描述，透明电极Et1和Et2被短路则电势相同，因而光导层PCL的相对两面之间没有电场作用。此时，从光源PSe发射的清除光EL经透镜L14和束分离器BS22作用到光偏转器PDEFhv，光偏转器PDEFhv按予定的扫描方式反射清除光，然后被反射的清除光经束分离器作用到fθ透镜L12和透明电极Et2上。
如前对图8作的描述，作用于图象-图象转换元件PPC的透明电极Et2的清除光EL沿着透明电极Et2、铌酸锂单晶PML、绝缘镜DML和光导层的光路进行传播。光导层PCL的电阻值被清除光EL降低，从而清除了在光导层PCL和绝缘层DML之间交接面形成的电荷图象。
如图11(a)和(b)所示，写入光作用于图象-图象转换元件PPC的时间周期是行回扫消隐周期(W)，而读出光RL和清除光EL作用于图象-图象转换元件PPC的周期是除行回扫消隐周期之外的周期(R、E)。在行回扫消隐周期内光闸是打开的，在此周期内写入光加到PPC上，但在周期(R)内光闸是关闭的，这期间内读出光作用于PPC上。
在每一行回扫消隐周期内，写入光同时作用于透明电极Et1的整个输入面，读出光RL和清除光EL由光偏转器PDEFhv以予定的扫描方式进行扫描。在执行了对一行扫描线图象的读出操作后，随之执行清除操作。图12是此操作的示意图，其中扫描点从左到右及从上到下移动。
假设在对一个图象的某一扫描线进行清除操作到下一次对同一扫描线进行清除操作的时间间隔内有N个行扫描周期，那么写入光WL对PPC1的曝光周期(在此周期内聚积了要读出的每一根扫描线的电荷)变成NX(一个行回扫消隐周期)。
根据图10所示的摄象装置，如图11所示，仅当处于写操作时，通过开启的光闸S，目标物O的光学图象经取象透镜L11提供给图象-图象转换元件PPC1。当进行其它操作时，光闸S关闭，因而不能向图象-图象转换元件PPC1提供目标物的光图象。光闸S由定时脉冲发生器TPG所产生的控制信号进行控制。因此，很显然，由从PPC1读出的光图象信息所产生的视频信号没有黑点。
下面将对图13所示的摄象装置进行描述。目标物O的光图象以一束写入光WL经取象透镜L11作用到图象-图象转换元件PPC1。在本实施例中，写入光即使在进行读操作时也总是作用于PPC1上，其方式与对图8所作的描述相同。
当对图13所示的摄象装置进行读和写操作时，电源10经开关SW的活动触头和固定触头WR在透明电极Et1和Et2之间施加一电压。
在进行写操作时，目标物O的光图象以写入光WL作用于PPC，写入光WL经透明电极Et1传送到光导层PCL，从而在光导层PCL和绝缘镜DML之间的交接面上形成与入射光有关的电荷图象。
当要读出在交接面所形成的电荷图象时，经开关SW，电源Vs在透明电极Et1和Et2之间施加有一电压，同时读出光作用于PPC的透明电极Et2。
从光源PSr发射的读出光RL经透镜L13作用到光偏转器PDEFhv，由PDEFhv以予定的扫描方式反射的读出光经fθ透镜L22以及束分离装置BS22和BS21作用到透明电极Et2。
如对图8所作的描述那样，作用于透明电极Et2的读出光RL沿透明电极Et2、铌酸锂单晶层PML和绝缘镜DML的光路传播。绝缘镜DML具有波长选择特性，如图16所示，在读出光波长范围内的光受到反射，而在清除光波长范围内的光则可通过。因此，读出光被绝缘镜DML反射而返回到透明电极Et2。
由于电光效应，铌酸锂单晶层PML的折射率随电场强度而变化，因此反射的读出光中包含有与电场强度分布有关的图象信息。因此，依照光偏转器所作的扫描，再显的光图象出现在透明电极Et2上。再显的光图象经束分离装置BS21、波长WLP、偏光镜AN以及会聚透镜L15作用到光测器PD上。与目标物O的光图象有关的视频信号从光测器PD输出并提供给信号处理器SDC，在那里被转换为与予定的标准电视机系统相一致的视频信号，经处理后的视频信号再被提供给监控电视。
当要清除电荷图象时，与对图8所作的描述一样，开关SW的可变触头转向固定触头E，使得透明电极Et1和Et2之间短路并具有相同的电势，从而在光导层PCL的相对的两面之间没有电场作用。此时，从光源PSe发射的清除光由柱面透镜Ls会聚成一线光束，并经透镜L14作用到光偏转器PDEFhv，PDEFhv仅在垂直方向反射清除光。然后，被反射的清除光经束分离装置BS22和BS21作用到透明电极Et2。
如象前面对图8所作的描述一样，作用于图象-图象转换元件PPC的透明电极Et2的清除光沿着透明电极Et2、铌酸锂单晶层PML、绝缘镜DML和光导层PCL光路进行传播。光导层PCL的电阻值被清除光EL降低，从而清除了在光导层PCL和绝缘镜DML交换面之间所形成的电荷图象。
如图15(a)和(b)所示，清除光作用于图象-图象转换元件PPC的时间周期是行回扫消隐周期(E)，而写入光WL和读出光RL作用于图象-图象转换元件PPC的周期是除行回扫消隐周期之外的周期(W、R)。图15(c)表示了在图象-图象转换元件PPC的相应操作状态时在透明电极Et1和Et2之间所施加的电压。
在读操作后，利用线形清除光(见图14)，在垂直方向连续移动清除光，对每一水平扫描线进行清除操作。显然，可按图13所示的实施例相同的方式，利用水平线上的反射光作为清除光。
写入光总是作用于透明电极PPC的整个输入表面，而读出光在受到光偏转器PDEFhv按予定方式进行的扫描的同时，对在行回扫清隐周期之外的其它时间内的每一水平线将读出光RL连续地作用到透明电极Et2。
在对某一扫描线完成了读操作之后，对同一扫描线作清除操作。图14表示了对已完成读操作的扫描线所进行的清除操作。
在图13所示的摄象装置的实施例中，写入光WL总是作用到PC1的透明电极Et2，清除操作在每一行回扫消隐周期内进行，如图15(b)所示，而读操作则在消隐周期之外的周期进行。如前所描述的，虽然写入光WL总是施加到透明电极Et1，但是在行回扫消隐周期内，由于此时透明电极Et1和Et2具有相同的电势，因而写操作是不允许的，写操作是在行回扫描消隐周期之外进行的，如图15(b)所示。
假设在对一个图象的某一扫描线进行清除操作时刻至到下一时刻对同一扫描线进行清除操作时刻之间有N个行扫描周期，那么写入光WL对PPC1的曝光周期-在此周期内对要读出的每一扫描线聚积了电荷-变成Nx(一个行扫描周期-行回扫消隐周期)。
因为写入光是在由读出光进行读操作时施加到图象-图象转换元件的，因此，读出操作期间的的入射量会发生变化。但是，读周期是一水平扫描周期-行回扫消隐周期，而写入光的曝光时间是Nx(一水平扫描周期-行回扫消隐周期)，这里N是一个很大的数，因此，由图13所示的摄象装置得到的视频信号的黑点很小，在实际应用中不会出现问题。另外，这种黑点也很容易得到校正。
根据图13所示的摄象装置，可很容易地产生没有或很少有黑点的视频信号。此外，还能很容易地提供具有高灵敏度的图象-图象转换元件。本实施例可以有效地解决上述所提及的现有技术中存在的问题。
权利要求
1.一种摄象装置，包括在一个图象--图象转换元件上形成与要摄象的目标物的光图象有关的电荷图象的装置，所述的图象--图象转换元件由其中夹插有至少一个光导层和一个光调制层的两根透明电极构成，电荷图象是通过从所述的目标物向所述的光导层作用一束光而形成的；通过向所述的光调制层施加一读出光，以光信息形式读出与所述的目标物的光图象有关的所述电荷图象的装置；清除与所述目标物的光图象有关的所述电荷图象的装置，在此装置内对所述的电荷图象间歇地重复进行清除操作和读操作；所述的读装置在一个有限的时间周期内进行操作，此周期与所述的装置的操作周期相比实际上要短。
2.一种摄象装置，包括在一个图象-图象转换元件上形成与要摄象的目标物的光图象有关的电荷图象的装置，所述的图象-图象转换元件由其中夹插有至少一个光导层和一个光调制层的两根透明电极所构成，电荷图象是通过从所述的目标物向所述的光导层作用一束光而形成的;通过向所述的光调制层施加一读出光，以光信息形式读出与所述的目标物的光图象有关的所述电荷图象的装置;清除与所述目标物的光图象相关的所述电荷图象的装置，在此装置内对所述的电荷图象间歇地重复进行清除操作和读操作;经一光闸将来自目标物的光施加到图象-图象转换元件的装置;所述的读装置仅仅在入射到图象-图象转换元件的所述光被所述的光闸遮断时才进行读操作。
3.一个摄象装置，包括在一个写周期内在第一图象-图象转换元件上形成与目标物的光图象有关的电荷图象的装置;在同一时间内，在比所述的写周期要短的多的周期内分别从第一到第二图象-图象转换元件读出和写入所述电荷图象，将在第一图象-图象转换元件中形成的所述的电荷图象传送到第二图象-图象转换元件的装置;通过将一读出光施加到所述的第二图象-图象转换元件的读出光输入端，将施加到第二图象-图象转换元件的光图象信息读出的装置。
4.一种摄象装置，包括用于控制所述摄象的操作的装置，以便各操作是在每一行扫描周期内进行，所述的操作包括一由写装置进行的写操作，它将一个目标物的写入光信息以电荷图象的方式写入到所述的图象-图象转换元件，由读装置在一读周期内进行读操作，将写入所述图象-图象转换元件的电荷图象读出，以及由清除装置在一清除周期内进行的清除操作，清除操作是在所述的读操作之后对所述的电荷图象进行清除，所述的读操作在所述的清除操作之后继续进行;通过所述的电荷图象进行二维扫描，以便输出时序信号的装置。
5.根据权利要求4的摄象装置，在一个视频信号如象所述的时序信号的行回扫消隐周期内，进行所述的清除操作。
6.根据权利要求4的摄象装置，在一个视频信号如象所述的时序信号的行回扫消隐周期内，进行所述的写操作。
7.根据权利要求5或6的摄象装置，其中所述的清除装置同时在所述的读周期内所述的读出装置以所述电荷图象的一水平线的形式发射一清除光。
8.根据权利要求4的摄象装置，进一步还包括用来在读周期内遮断所述目标的光图象作用到所述图象-图象转换元件的光闸装置。
全文摘要
由图象-图象转换元件构成的摄象装置，该元件由其中夹插的至少一光导层和一光调制层的两根透明电极组成。当从要摄象的目标物向光导层施加一束光时，摄象装置中就会形成与目标物的光图象有关的电荷图象；当向光调制层施加一读出光时，可以光信息的形式读出此电荷图象；而当对电荷图象重复地进行清除操作和读出操作时，就可清除此电荷图象。选择没有电荷量变化的周期作为视频信号输出周期可以使视频信号无寄生信号。
文档编号H04N5/30GK1039692SQ89104420
公开日1990年2月14日 申请日期1989年5月13日 优先权日1988年5月13日
发明者高梨稜雄, 中垣新太郎, 浅仓伝, 古屋正人, 篠永浩彦, 田进裕通 申请人:日本胜利株式会社