CN1311872A - 成像装置和方法 - Google Patents

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Abstract

在此公开一种具有多个可独立选通部分的电光器件。一个实例是具有多个选通段的光电阴极区域(GP)的图像增强器。增强器的对应部分可以通过接触条带(CS)而独立地供电。与适当的触发信号发生器、成像装置和光束分离器结合使用,该器件可以用于以非常高的速度捕获一系列图像。在此还公开一种具有用于产生多个输入图像的反射管道的电子设备。

Description

成像装置和方法
本发明涉及一种成像装置和方法，特别涉及一种通常以超过1000/秒的帧速率来拍摄一系列图像的用于高速成像的装置和方法。本发明还涉及一种用于这种装置中的电光器件。
许多应用需要以从大约2000帧/秒到100,000,000帧/秒的范围内的帧速率成像。其中包括对闪电、从放电产生的火花、冲击波、燃料注射和流体动力的分析。常规的胶片和视频系统是方便的，并且通常价格合理，但是仅仅能够具有大约高达100,000帧/秒(fps)的帧速率。
超高速(大于100,000fps)的光束分离器或者旋转镜/棱镜一般与一些快门装置一同用于记录在连续的时间点在一系列不同实际位置的图像。实际的记录例如可以使用常规的胶片或电荷耦合器件(CCD)相机来执行。
胶片和视频技术的缺点在于该系统实际上非常笨重，依靠旋转镜或棱镜的胶片系统在曝光时间和帧速率方面的灵活性有限。显影胶片的成本也非常高。另外，帧速率必须对每一“轮”进行设置，并且在一轮过程中不能改变。
使用多相机方法的电子技术在国际专利申请公告WO95/14951中描述，其中光束分离器产生提供到8个不同相机的8幅图像。这些相机可以顺序选通，以极高的速度捕获图像。用这种装置通常可以在曝光时间和帧速率方面有宽的选择范围。当然，这提供有限的帧数，但是这对于这种成像系统所在的应用中一般不是一个缺点。除了整体尺寸之外，这种装置的主要缺点是高成本。使用8个光闸(增强器)和8个CCD相机，这种成像系统必须花费200,000法郎。
本发明的目的是提供一种适用于捕获高速图像的较便宜的装置和方法。
根据本发明第一方面，在此提供一种电光器件，其中包括感光表面，该表面设置为包括多个独立选通部分。
本发明还包括一种用于由至少两条电磁光束所表示的二维光数据的成像装置，该装置包括：用于把该光束选通并转换为图像数据的装置，用于把光束选通并转换为图像数据的装置包括根据本发明第一方面的单个电光器件，其中独立选通部分对应于多条光束中的每一个。
二维光数据一般包括常规的光学图像，但是不是必须如此。
在一个实施例中，电光器件包括图像增强器。图像增强器通常具有分离的光电阴极，其中每个分离的部分可以独立选通。一般，独立选通部分包括与常规光电阴极相邻的层面的分离导电部分，其一般具有极高的电阻系数。单个相机可以用于提供特别低成本的装置，但是如果需要的话可以使用多个相机。尽管成像装置可以应用于胶片像机，但是在一个优选实施例中提供固态成像器。
术语“固态成像器”在此被用于包含各种电子阵列传感器，例如CCD(电荷耦合器件)、CID(电荷注入器件)、MOS和CMOS(互补金属氧化物)以及非定形硅器件。
另外，电光器件包括分为可独立选通部分的固态成像器。然后，根据可用的光能量和所需的曝光时间，这种成像器可以与图像增强器一同或不一同使用。
这种成像装置可以包括从一条电磁辐射的入射光束分离至少两条电磁辐射光束的光束分离装置。该装置还执行分色，以提供一种色彩成像器件。各个颜色可以被选通，但是更加可能的是所有来自特定图像的颜色将被一同选通。因此，在一方向中，光束分离装置是彩色的。光束分离装置在正交的方向可以是无色的，以提供一种高速成像系统。分色可以用多种不同方式执行，例如使用色滤波器。
选通可以通过Kerr或Pockel单元或者其它“无源”光学器件来执行。
相应地，本发明还提供一种用于由电磁辐射的入射光束所表示的二维光数据的成像装置，该装置包括：用于把入射光束分为多条光束的装置，用于把光束选通并转换为图像数据的装置，其中用于把光束选通并转换为图像的装置包括具有对应于多条光束中的每一个的独立选通部分的电光器件。
本发明还提供一种成像由一束电磁辐射所表示的二维光数据的方法，该方法包括：
把辐射光束分为多条光束；
选通多条光束；
把选通的光束转换为图像数据；
其中，多条光束的选通是使用具有对应于每条光束的独立选通部分的单个电光器件来执行的。
本发明的另一个目的是提供一种从一个输入图像产生多个图像N的方法和装置，该装置适用于本发明的其它方面。
高质量的光束分离装置难以设计并且生产费用昂贵。提供四幅图像并具有适用于较高速度的照像装置的每条光束分离器一般花费5000法郎。
因此，根据本发明另一个方面，在此提供一种用于从一幅输入图像产生多个图像N的装置，该装置包括：用于把输入图像发送到反射管道的输入端的输入物镜；具有输入和输出端并在输入输出端之间提供至少两个反射平面的反射管道，每个反射平面与任何相邻的反射平面相正交；以及用于从反射管道接收输出图像的输出物镜。
通过利用反射管道来产生多个图像，可以提供具有提高成本效率的光束分离器。一般来说，反射平面将与光轴平行。根据所需的图像数提供两个、三个或四个反射平面，在下文中更加具体说明。
反射平面可以是面向内的反射镜，或者可以是单块玻璃(或者其它光学材料)的边界，在其中存在有全内反射。
反射管道的截面可以是矩形或方形。
反射管道的尺寸可以根据制造用于从一幅输入图像提供多幅图像N的装置的方法而计算，该方法包括：确定一个大于1的整数K，使得K2≥N；选择具有f数(F/No)以及图像高度H数值的输入物镜；选择用于反射管道的材料，该材料具有折射系数RI；从方程：L=K×(F/No)×H×RI确定反射管道的最小长度；构成具有高度H和长度L或更大的管道；把输入物镜置于反射管道的第一端；以及把输出物镜置于管道第二端。
变量K是阵列尺寸并且表示在输出阵列的一侧上的图像数目。因此，如果K=3，则对于四边形的管道在输出阵列中具有9幅图像。从而，K2必须被选择为大于或等于N。反射管道的长度L可以容易从上述方程中推导而得。
本发明还提供一种用于从一幅输入图像产生多幅选通图像N的电光器件，该装置包括：用于把输入图像发送到反射管道的输入端的输入物镜；具有输入和输出端并且在输入输出端之间提供至少两个反射平面的反射管道，每个反射平面与任何相邻的反射平面正交；用于把来自反射管道的输出端的光线发送到电光器件的输入物镜；以及包括感光表面的电光器件，该表面设计为包括多个可独立选通的部分。
因此提供一种具有极高成本效率的电光器件，其中图像的光束分离和选通仍然是高光学质量的，但是与现有的精确光学和多相机装置相比相当大地降低了成本。
尽管在此的装置和方法是在可见光的情况下描述的，但是应当知道本发明同样可以应用于紫外(UV)和红外(IR)辐射。
下面将参照附图通过实施例进行说明，其中：
图1示出根据本发明一个实施例的成像系统的示意图，
图2示出在图1中所示的图像增强器的光电阴极的平面视图，
图3示出用于在图1和图2中所示的装置的一组示例的选通触发信号，
图4示出图1的光束分离器的光学结构的一个实施例，
图5示出根据本发明一个方面的图像增强器的平面示图并且用于根据本发明另一方面的成像系统，
图6示出采用分色光束分离器以提供高速彩色成像系统的本发明的成像装置的示意图，
图7示出用于图5中所示的实施例中的光束分离器的底视图，
图8示出说明根据本发明的光束分离器的原理的示意图，
图9示出光束分离器的更加具体的示意图，其中示出多条光线，
图10示出说明如何计算反射管道的长度的一部分光束分离器的示意图，
图11示出用于光束分离器的中继透镜的示意图，以及
图12示出根据本发明的一个实施例的图像增强器的一些部件。
在图1中，来自物体OB的光线通过常规的透镜CL，并且进入光束分离器BS，这将在下文中更加具体地描述。光束分离器把4个相同的图像提供到图像增强器Ⅱ。假设这时的光束分离器是无色的，换句话说，它没有进行分色。4个图像与各个增强器的选通部分GP相一致地投射在图像增强器上。通过控制施加到光电阴极上的导电材料的淀积以减少其阻抗可以容易地提供该图像增强器。
通过顺序独立地选通图像增强器的可选通部分，4个不同增强的图像被提供到相机CM，例如CCD相机这样的固态成像器。在图像增强器与相机之间一般提供一个中继透镜和光纤块(未示出)。因此一个事件的时间分解成像由在相机表面上的图像的不同部分所记录。这种相机可以包括可从英国的Waterhouse Lane,Chelmsford,Essex CM12QU的EEV获得的CCD47-20的图像传感器。该传感器具有13.3mm×13.3mm的成像面积，具有1024×1024像素的图像格式。因此，4幅图像中的每一个图像用高达512×512像素的分辨率记录。通过改变施加到图像增强器和光束分离器光学系统上的选通信号，可以记录一对高达1024×512的分辨率的图像。图像信息的读出可以用传统方式执行。
一般，传感器在一个成像“轮次”之前被清零。如果要被记录的事件没有在该轮次中出现，则图像信息可以被抛弃或重写。传感器的触发可以在事件开始时执行，或者当在事件开始时的辐射强度可能不能触发记录时，使用在欧洲专利申请EP0701185A1中描述的“后触发”技术。简而言之，这种技术连续记录直到触发信号“固定”由前几帧而获得的数据时为止。
分段的CCD方法可能具有“擦除”部分，其利用该技术或者使用与ISIS CCD等相类似的技术，即，作为本技术领域中所用的术语“电荷清除(charge dumping)”的含义。例如，参见国际专利申请W097/43788。
图2示出图1中所示的图像增强器的光电阴极的平面视图。它例如可以具有18mm或40mm的直径。光电阴极一般具有高阻抗。在“静态”(未选通)应用中，因为用于电子束的所需(小)电流可以足够快地从外围提供到光电阴极上的所有点，所以不可能产生问题。但是，在选通应用中，需要更快地提供和除去电荷，即，对光电阴极PC电容充电。这可能导致“虹彩(irising)”，其中尽管电荷源从光电阴极的外围增加或消除电荷，光电阴极的中心也会比外围滞后。对该问题的已知解决方案是提供紧靠着光电阴极的附加导电层。这种层面一般由镍或锑制成。
在本实施例中，该导电层被分为4个相等区段。每个区段之间具有由黑线所示出的1毫米或更小的小间隙(区段数可以更多，但是会导致对间隙中的选通失去控制并且浪费成像面积)。每个区段被连接以接收各个选通脉冲GP1、GP2、GP3和GP4。在区段之间的每个间隙上的总阻抗一般等于5kΩ或更大。在每个区段上的阻抗一般是200Ω。可以使用对该区段的电容耦合来代替。
图3示出可能的一组选通脉冲，其可以用于图1的装置。这些脉冲一般包括大约+50V的“截止”电平(相对于微通道板输入)以及-200V的“导通”电平。在图3中所示的例子中，光电阴极的4个区段被在短时间内依次触发，并且在下一个区段被触发之前具有可选的小延迟。触发期间一般为2-3纳秒，但是也可以长达100微秒或更长。消光比为1010，因此在“导通”和“截止”状态之间具有良好的区别性。
尽管，可重置(可擦除)CDD相机已知仅仅可以在整个成像区域上可擦除的。一种这样的相机可以用于每个分离的图像。如上文对光电阴极所述，通过一般地以分段方式应用防模糊结构，可以提供分段的CCD允许按段进行擦除。分段的CCD如图2中所示，但是用复位/擦除线来取代选通脉冲线。然后，这可以用于与分段的图像增强器相结合，以提供一个连续成像系统。在图像增强器的相关区段被选通之前，CCD像机的相关区段由复位脉冲所清零，使得CCD的相关部分在曝光时被清零。一般地，对CCD的部分清零所用的脉冲时序将被用于一次或两次预先选通图像增强器的部分。在清零和曝光CCD的部分之间的其它延迟周期可以用于强制CCD部分在曝光之前清零(这一般需要1微秒来对具有垂直防模糊结构的CCD清零)。
这种结构可以用于提供具有在上述欧洲专利申请中描述的“后触发”结构的连续成像系统。
CCD像机本身具有触发装置，该装置根据本发明对相机的多个分离区段进行操作。这种像机还具有上述擦除装置。一般，一个擦除装置将分割一个防模糊结构，用于擦除控制，并且还可以采用任何电磁选通技术(线间转印区域，本地图像存储(ISIS)器件，等等)。
图4示出用于提供光束分离的光学系统的立视图，在该实施例中分为4个不同图像，分为两行每行各有两个图像。四面无色的棱镜被用作实际的光束分离器件。
输入光信号I/P被提供到如图中所示的器件的左侧。在图的右侧是图1中所示的图像增强器Ⅱ的光电阴极PC。光学系统的总长度TL大约为355毫米。凸缘距离FD是最后的光学元件与图像增强器的光电阴极之间的距离。图左侧的直线是用于输入光的焦平面FP。输入光束经过多个常规透镜CL以在到达无色棱镜AP之前实现准直。该准直不精确地基于Petzval透镜。在该例子中，棱镜是4面的截顶棱锥。在不同情况下需要其它形状，例如用于部分地在图7中示出的增强器所需的8乘3面的分色光学元件，这将在下文中讨论。棱镜右侧的光学元件形成一个物镜，其收集由棱镜所偏转的准直光，并且类似于常规的照像透镜，例如提供非常小的晕光的高性能、高数值孔径的物镜。准直透镜和物镜整体形成一个中继透镜(其中包括光束分离或分色)。
光束分离器，特别在无色棱镜中需要细心地设计来保证等光强地分离每个分离光束。满足这种要求的光束分离装置是在相关光学工程师所公知的。同样可以采用其它光束分离技术。
这种技术的重要特征是在视野范围内的均匀特性，并且在施加到棱镜上之前，输入光被准确地准直。
光学系统包括准直透镜，其中包括在光束分离器AP之前在物镜系统之后用于把图像投射到光电阴极PC上的元件。
用于电光器件的特别优选的光束分离器在图8中示出。在图8中，图像(在此示出为一个大写字母“F”)通过常规的物镜12，该物镜最好是大孔径的透镜。来自该透镜的光线通到反射管道14，其截面也在图中示出。反射管道14具有4个反射平面14.1、14.2、14.3和14.4，每个反射平面与相邻的反射平面相正交。反射管道可以在该管道中包括4个面向内的反射镜或者一块光学材料，该光学材料的表面提供全内反射。从管道14射出的光线提供到输出物镜16(参见图11)，其最好是广角、短焦距的透镜，其把来自管道14的输出的多幅图像聚焦到电光器件18上。
图8的右侧是提供到电光器件的多幅图像的图案。9幅图像在一个3×3阵列中示出，但是如下文中所述可以由更大数目的图像。最大数目取决于CCD上可用的像素以及在该阵列的图像中的像素数和分析所需的具体程度。如图中所示，相邻的图像互为相反，但是这可以从后续的处理中容易地处理。例如，在电荷耦器件(CCD)的情况中，当从该器件读出时，相关数据可以被重新排序。
CCD相机可以是任何类型或形式、高速、高分辨率等等。下面描述使用不同滤波器的彩色系统。
尽管所示的图像管道14具有4个反射平面，但是最少可以提供两个相互正交的反射平面。沿着该阵列的每一边的输出图像数被表示为K。当K=3并且提供两个反射平面时，则将有4个物像。当K=3并且提供3个反射平面时，则将有6个输出图像。
图9示出图8中所示的简单示意图的更加具体的示图。高数值孔径(NA)的物镜12包括5个分离的透镜12.1、12.2、…、12.5。这种透镜的设计和结构是相关技术人员所公知的。这种透镜的典型特征是：50mmF/1.8。来自图像(未示出)的光线被该透镜传送到反射管道14。
尽管已经描述透镜12(图8)和高数值孔径(N.A.)的物镜(图9)，但是它们不是本质性的。对管道光束分离器(以及其它类型)重要的是原始图像(图9)具有高的N.A.数值(换句话说是良好分散的)。如果输入的是高度准直光，则管道侧壁的反射不足。
作为另一个变型，具有光线输出的普通(未分段的)图像增强器可以用作为输入像面，换句话说代替由常规物镜所形成的实像。在这种情况下，在增强器的输出端的光纤块被制成与原始图像(图9)相一致，以直接耦合到该管道。普通的增强器还使紫外线或红外线、X射线到可见光的转换具有更大的增益等等，但是重要的是在光纤屏上的输出将为高数值孔径的。该数值孔径将为1或非常接近于1，从而中继透镜系统有可能是低效率的。由于管道被尽可能设计为用于f/l或更小将是非常有效的，因此直接耦合到管道是理想的(参见下文)。确实管道所需的是在通向管道的入口处的图像具有高的数值孔径。并且当光源是紫外光或实现到紫外光的转换时，则该管道是理想的。由于反射镜反射紫外线，因此光束分离器本身能够用于紫外线，而相反，棱镜需要特殊设计。
输出物镜16或图示的中继透镜可以是“非定制的”放大聚焦透镜或者定制的透镜，如下文参照图11中所述。
从该图中可以看出，来自输入对象的光线在管道14中反射，以提供所需数目的输出图像。图像数由下述参数所确定：进入反射镜管道来自物镜的光线的最大入射角；反射镜系统的最大反射角(在固体光学材料块的情况下为全内反射)；以及输出物镜的视野。下面参照图10描述相关的计算。
图10示出在具有4个反射平面的反射管道的光束反射的示意图。所示管道的高度为H，并且所示管道的长度为L。如果使用所示反射管道的总长度，则将产生输出图像的7×7阵列。该长度还被标记为L7。两个较短的长度被标记为L3和L5。这些分别对应于提供3×3阵列和5×5阵列所需的管道长度。由于在输出图像阵列的中部总是一个直通或原始的图像，因此阵列的每一侧必然总是包括奇数个图像。当存在所有四条边，光束分离器可以被设置为提供等于9、25、49等等的数值N。如果仅仅存在三条边，则沿着阵列的一条边的图像被省略。当K=3时，则将提供6幅图像。如果仅仅存在两条边，则沿着阵列的两条边的图像被省略。当K=3时则提供4幅图像。
所述的通道长度可从如下方程计算：
L=K×(F/No)×H×RI
其中K等于沿着阵列的一条边的输出图像数，即3、5、7等等。
F/No=输入OG孔径比(孔径比=透镜的焦距/入射光孔的直径，以及OG=物镜玻璃或者物镜)
H=输入OG图像高度
RI=折射率，即：对于反射镜管道为1.0，或者
        =1.492，对于聚丙烯
        =1.517，对于BK7玻璃(Schott)
        =1.567，对于苯乙烯
        =1.585，对于聚碳酸酯
输出中继透镜的视野为：
FOV=±tan-1(0.7071/孔径比)
图11示出具有如下特性的中继透镜：
(a)外部孔径光阑的位置非常接近于管道的端部
(b)没有晕光
(c)一致的性能
(d)在停止位置的光圈
该图被按比例放大，并且绝对意义上刚好是实际尺寸的两倍。
上文已经假设该管道具有方形截面。但是，本发明同样可以应用于具有一边为W另一边为H的矩形截面。视野变为：FOV=tan-1√(H2+W2)/(2·F/No·H)
其中H为两个截面边长中的较长边。当该管道具有方形截面时，则H=W并且该公式简化为在上文中给出的公式。
图5示出具有8个独立可触发的区段的图像增强器的平面视图和侧视图，分两行每行4个。该平面视图视出该区段或可选通部分GP。侧视图示出该增强器为常规结构，例如使用众所周知的铜冲压技术(冷铜密封)。该增强器包括输入窗IW，使用掩膜在其内表面淀积多个半透射导电材料的独立区域，以产生在输入窗的边缘连接到导电条CS1、CS2、CS3等等的被选通部分GP。通过绝缘封条IS使得输入窗与金属环相结合，以使得每个导电条保持电绝缘。光电阴极表面PC淀积在输入窗的表面和半透射导电区域上。
在光电阴极之外并由薄的真空层与其隔离的是常规结构的微通道板MP，其通过另一个薄的真空层与荧光屏PS相绝缘。荧光屏淀积在输出窗OW的内表面上。如果输出窗是由光纤制造而成，则它可以与CCD相邻或者可以由光纤块分离。在最简单的形式中，根据本发明的图像增强器的结构完全是常规的，只是除了施加到导电层的掩膜与光电阴极相邻并且连接到输入窗的边缘外围。该装置以完全常规的方式工作，只是除了各个可独立选通的部分之外。请注意，区段之间的间隔是普通的光电阴极并且还是感光的。
增强器可以制成任何尺寸，例如标准的18毫米或40毫米。图12中示出完整的40毫米增强器(左)以及48毫米，每个具有4个选通部分。还示出的是用于在具有8个选通部分的增强器的光电阴极上淀积低阻抗材料的掩膜。
图6示出本发明的另一个实施例的光电阴极的平面示图。如图所示，该光电阴极被分为24个区段R1、G1、B1、R2等等直到R8、G8和B8。在该实施例中，光电阴极被分为8个矩形部分，其对应于在图中的1至8。该增强器用于三色成像系统中。光束分离器的光学系统被设计为在一方向中提供8个在空间上偏移但是相类似的光束。但是，在与该方向成直角(正交)的方向中，提供与色彩相关的效果。每条光束的三种色素被如此分离，用于独立检测。另外，仅仅通过把滤色器添加到棱镜或任何一个光束中，则可容易由相关的工程师获得需要用于提供该效果的光束分离光学系统。通过依次选通增强器的8个部分，则可以提供一种高速8图像的彩色成像装置。当然，本发明不限于红、绿和蓝之间的直接分色，而且用于根据应用而不同的红色，即，可能是两种颜色加上单色。另外，也可以从近红外分离出的可见光谱。还可以采用紫外线感应。
任何CCD像机可以用于对分段的增强器输出进行成像，即从常规的视频的图像的分辨率经1K×1K到达2K×2K或更多的像素。不一定是矩形的，即EEV CCD 47是2048×1024像素。
图7示出用于本发明的一个方面的光束分离元件的底视图。在一侧具有在该方向中提供4个不同光束的4个小平面(还可以在垂直于纸的平面的方向上有更多的小平面)。在每个平面之间是光阻材料的小条带LS，以防止图像被光束分离元件在其边缘处扭曲。当然可以有其它截面来提供不同数目的分离图像行。必须注意保证等量的能量(或者接近相等)被转换到分离光束，以用于该装置的不同成像部分之间的连续操作。对于图像信号的后续处理允许有小的差别。
当然，本发明不限于具有4个、6个和8个部分的图像增强器和光传感器。从器件的外围到达每个部分是比较容易的但不是必要的，因为这只是便于电连接。如果提供3×3的结构，例如，到中央部分的电连接可以从外围部分之间经过。这可能对操作速度或者在电线的每一边上捕获的图像的完整性具有不良影响(参见在图12中的光电阴极掩膜，用于提供8个可选通部分)。另外，可以通过在光电阴极窗的外表面上的网眼或导电片(半透明)进行电容耦合，以选通未连接部分。
请注意，在上文具体描述的增强器的结构中，如果需要的话，在作为普通光电阴极的两个区段之间的窄条带使得整个增强器可以作为一个增强器而工作，表现为更亮条的条带(在该区域中的光电阴极正面没有半透明材料)，但是该图像不受影响。通过使用适当的棱镜/光束分离器，这对于可变分辨率的系统具有优势，该系统即具有1K×1K CCD的4区段系统中，一幅图像为1K×1K、两幅图像为1K×512或者四幅图像为512×512像素。
例如，使用Kerr或Pockel单元的光选通可以用于该成像装置的。
权利要求书
按照条约第19条的修改
1．一种电光器件，其中包括感光表面，该表面被设计为包括多个可独立选通部分，每个部分与一个图像信号相对应。
2．根据权利要求1所述的电光器件，其特征在于，该器件包括图像增强器。
3．根据权利要求2所述的电光器件，其特征在于，该图像增强器包括分段的光电阴极。
4．根据权利要求3所述的电光器件，其特征在于，分段的光电阴极包括光电阴极层和与光该光电阴极层相连的分段的导电层。
5．根据权利要求1所述的电光器件，其特征在于，该器件包括一个固态成像器。
6．根据权利要求5所述的电光器件，其特征在于，该固态成像器包括分段的成像部分。
7．根据权利要求5或6所述的电光器件，其特征在于，该固态成像器还包括用于擦除对应于多条光束中的一条光束的图像的擦除装置。
8．根据权利要求5或6所述的电光器件，其特征在于，该固态成像器包括用于改写对应于多条光束中的一条光束的图像的改写装置。
9．一种用于由至少两条电磁辐射光束所表示的二维光数据的成像装置，该装置包括用于把光束选通并转换为图像数据的装置，用于把光束选通并转换为图像数据的装置包括如在权利要求1至8的任何一项中所述的单个电光器件，其中独立选通部分对应于至少两条电磁辐射光束中的每一条。
10．根据权利要求9中所述的成像装置，其中还包括用于把电磁辐射的入射光束分为至少两条电磁辐射光束，以用于选通并转换该光束的装置。
11．根据权利要求10所述的成像装置，其特征在于，用于把入射光束分为多条光束的装置包括用于把多条光束中的每一条光束分为多条不同颜色的光束的彩色装置。
12．根据权利要求1所述的成像装置，基特征在于，用于把光束选通并转换为图像数据的装置的独立选通部分与多条不同颜色的光
束中的每一条相对应。
13．根据权利要求9至12中的任何一项所述的成像装置，其中还包括响应一个事件用于存储在该事件之前转换的所转换图像数据的装置。
14．一种用于由电磁辐射的入射光束所表示的二维光数据的成像装置，该装置包括：
用于把入射辐射光束分为多条光束的装置，
用于把该光束选通并转换为图像数据的装置，
其中，用于把该光束选通并转换为图像数据的装置包括具有对应于多条光束中的每一条光束的独立选通部分的单一电光器件。
15．一种成像由一束电磁辐射表示的二维光数据的方法，该方法包括：
把辐射光束分为多条光束；
选通多条光束；
把所选通的光束转换为图像数据；
其中，多条光束的选通是用具有对应于多条光束中的每一条光束的独立选通部分的单个电光器件执行的。
16．用于从一个输入图像提供多个图像N的装置，该装置包括：
用于把输入图像发送到反射管道的输入端的装置；
反射管道，其具有输入和输出端，在输入输端之间具有至少两个反射平面，每个反射平面与任何相邻的反射平面正交或平行；以及
用于从反射管道接收输出图像的输出物镜。
17．根据权利要求16所述的装置，其特征在于，反射管道具有4个反射平面。
18．根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，反射管道的平面与输入物镜和输出物镜之间的光轴相平行。
19．根据权利要求16至18中的任何一项所述的装置，其特征在于反射管道的截面是方形的。
20．根据权利要求16至19中的任何一项所述的装置，其特征在于反射管道的长度L至少为L，其中
L=K×(F/No)×H×RI
其中K2≥N
用于把输入图像发送到反射管道的输入端的装置；
反射管道，其具有输入和输出端，在输入输端之间具有至少两个反射平面，每个反射平面与任何相邻的反射平面正交；以及
用于把来自反射管道的输出端的光线发送到电光器件的输出物镜；以及
包括感光表面的电光器件，该表面被设计为包括多个可独立选通部分。
31．根据权利要求30所述的装置，其特征在于电光器件包括图像增强器。
32．根据权利要求31所述的装置，其特征在于该图像增强器包括分段的光电阴极。
33．根据权利要求2或31所述的装置，其特征在于，该图像增强器包括光电阴极，该光电阴极由一个分段的外部电极电容控制。
权利要求1涉及具有多个可独立选通的部分的电光器件。现有技术美国专利4024391号中描述了一种具有多个像素的器件。相反，本发明的可独立选通部分能够响应图像信号，换句话说是在至少一个方向上具有光信息的信号。对该项权利要求进行修改以增强该区别。
权利要求16涉及一种由于利用至少两个反射平面产生多个图像的装置。本例示出具有四个平面的装置，但是最少可以使用两个平面。这些平面可以相互正对或共用一条相邻边。当它们共用一条相邻边(“任何相邻的反射平面”)时，它们之间的关系是正交关系。显然，在它们相互正对的情况中(沿着一条线产生多幅图像)，它们可以平行，这一点已经被清楚地说明。
在电光器件是一个图像增强器的实施例中，考虑该光电阴极可以被电容驱动。对该特征添加一条新的从属权利要求33。

Claims (32)

1．一种电光器件，其中包括感光表面，该表面被设计为包括多个可独立选通部分。
2．根据权利要求1所述的电光器件，其特征在于，该器件包括图像增强器。
3．根据权利要求2所述的电光器件，其特征在于，该图像增强器包括分段的光电阴极。
4．根据权利要求3所述的电光器件，其特征在于，分段的光电阴极包括光电阴极层和与光该光电阴极层相连的分段的导电层。
5．根据权利要求1所述的电光器件，其特征在于，该器件包括一个固态成像器。
6．根据权利要求5所述的电光器件，其特征在于，该固态成像器包括分段的成像部分。
7．根据权利要求5或6所述的电光器件，其特征在于，该固态成像器还包括用于擦除对应于多条光束中的一条光束的图像的擦除装置。
8．根据权利要求5或6所述的电光器件，其特征在于，该固态成像器包括用于改写对应于多条光束中的一条光束的图像的改写装置。
9．一种用于由至少两条电磁辐射光束所表示的二维光数据的成像装置，该装置包括用于把光束选通并转换为图像数据的装置，用于把光束选通并转换为图像数据的装置包括如在权利要求1至8的任何一项中所述的单个电光器件，其中独立选通部分对应于至少两条电磁辐射光束中的每一条。
10．根据权利要求9中所述的成像装置，其中还包括用于把电磁辐射的入射光束分为至少两条电磁辐射光束，以用于选通并转换该光束的装置。
11．根据权利要求10所述的成像装置，其特征在于，用于把入射光束分为多条光束的装置包括用于把多条光束中的每一条光束分为多条不同颜色的光束的彩色装置。
12．根据权利要求1所述的成像装置，基特征在于，用于把光束选通并转换为图像数据的装置的独立选通部分与多条不同颜色的光束中的每一条相对应。
13．根据权利要求9至12中的任何一项所述的成像装置，其中还包括响应一个事件用于存储在该事件之前转换的所转换图像数据的装置。
14．一种用于由电磁辐射的入射光束所表示的二维光数据的成像装置，该装置包括：
用于把入射辐射光束分为多条光束的装置，
用于把该光束选通并转换为图像数据的装置，
其中，用于把该光束选通并转换为图像数据的装置包括具有对应于多条光束中的每一条光束的独立选通部分的单一电光器件。
15．一种成像由一束电磁辐射表示的二维光数据的方法，该方法包括：
把辐射光束分为多条光束；
选通多条光束；
把所选通的光束转换为图像数据；
其中，多条光束的选通是用具有对应于多条光束中的每一条光束的独立选通部分的单个电光器件执行的。
16．用于从一个输入图像提供多个图像N的装置，该装置包括：
用于把输入图像发送到反射管道的输入端的装置；
反射管道，其具有输入和输出端，在输入输端之间具有至少两个反射平面，每个反射平面与任何相邻的反射平面正交；以及
用于从反射管道接收输出图像的输出物镜。
17．根据权利要求16所述的装置，其特征在于，反射管道具有4个反射平面。
18．根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，反射管道的平面与输入物镜和输出物镜之间的光轴相平行。
19．根据权利要求16至18中的任何一项所述的装置，其特征在于反射管道的截面是方形的。
20．根据权利要求16至19中的任何一项所述的装置，其特征在于反射管道的长度L至少为L，其中
L=K×(F/No)×H×RI
其中K2≥N
F/No=输入OG F/No
H=管道的高度，以及
RI是用于反射管道的折射率。
21．根据权利要求20所述的装置，其特征在于K是大于1的奇数。
22．根据权利要求16至21中的任何一项所述的装置，其特征在于反射管道的反射平面包括反射镜。
23．根据权利要求16至22中的任何一项所述的装置，其特征在于反射管道的反射平面包括由光学材料所构成的管道的表面。
24．一种制造用于从一幅输入图像提供多幅图像N的装置方法，该方法包括：
确定一个大于1的整数K，使得K2≥N；
响应具有低数值孔径的输入信号选择具有f数(F/No)的输入物镜和图像高度H数值；以及
选择用于反射管道的材料，该材料具有折射率RI；
从如下等式确定反射管道的最小长度：
L=K×(F/No)×H×RI
构成具有高度H和长度L或更大的管道；
把输入物镜放置在反射管道的第一端；以及
把输出物镜放置在管道的第二端。
25．根据权利要求24所述的装置，其特征在于反射管道的反射平面包括反射镜。
26．根据权利要求24所述的装置，其特征在于的反射的反射平面包括由光学材料所构成的管道的表面。
27．根据权利要求24至26中的任何一项所述的方法，其特征在于，输出物镜是广角短焦距的物镜。
28．根据权利要求24至27中的任何一项所述的方法，其特征在于，管道的截面是方形。
29．根据权利要求24至28中的任何一项所述的方法，其特征在于，管道具有4个反射平面。
30．一种用于从一个输入图像产生多个选通图像的电光器件，该装置包括：
用于把输入图像发送到反射管道的输入端的装置；
反射管道，其具有输入和输出端，在输入输端之间具有至少两个反射平面，每个反射平面与任何相邻的反射平面正交；以及
用于把来自反射管道的输出端的光线发送到电光器件的输出物镜；以及
包括感光表面的电光器件，该表面被设计为包括多个可独立选通部分。
31．根据权利要求30所述的装置，其特征在于电光器件包括图像增强器。
32．根据权利要求31所述的装置，其特征在于该图像增强器包括分段的光电阴极。
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