CN116482927B - 一种胶片运动曝光装置与方法 - Google Patents

一种胶片运动曝光装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种胶片运动曝光装置与方法，包括：传输组件，所述传输组件包括驱动源和胶片，所述驱动源驱动待曝光的胶片沿第一方向匀速移动；激光器，其能够发射激光光束；DMD芯片，其能够对激光光束进行反射，所述DMD芯片包括多个阵列排布的微反射镜，多个所述微反射镜分别控制激光光束的反射方向以形成不同的投影图像；投影镜头，所述投影镜头将投影图像投射在胶片上以对胶片进行曝光；DMD控制板，所述DMD控制板能够依次加载多段图像信号数据流，并依据图像信号数据流控制DMD芯片工作。其可实现连续曝光，曝光效率高，能够实现数据的高速刷新与连续投图。

Description

一种胶片运动曝光装置与方法
技术领域
本发明涉及胶片曝光技术领域，尤其是指一种胶片运动曝光装置与方法。
背景技术
通过运动胶片的数字曝光，实现信息记录存储，是一种既传统又新型的存储方式。记录介质是感光胶片，感光的光源不同于以往的可见光，胶片具有长的尺寸，整个感光过程中，卷对卷的胶片通过马达实现高速的运动。
然而，感光过程中，虽然也是卷对卷的胶片，通过马达实现运动，但通常是分立的逐帧不连续曝光，无法实现数据的高速刷新与连续投图。并且，现有逐帧曝光的图像分辨率有限，如果要实现更高分辨率，需要选择更高物理分辨率的DMD芯片。但是，目前DMD芯片的物理分辨率有上限，且价格越来越昂贵。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中运动胶片的数字曝光过程中，分立的逐帧不连续曝光，无法实现数据的高速刷新与连续投图的技术缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种胶片运动曝光装置，包括：
传输组件，所述传输组件包括驱动源和胶片，所述驱动源驱动待曝光的胶片沿第一方向匀速移动；
激光器，其能够发射激光光束；
DMD芯片，其能够对激光光束进行反射，所述DMD芯片包括多个阵列排布的微反射镜，多个所述微反射镜分别控制激光光束的反射方向以形成不同的投影图像；
投影镜头，所述投影镜头将投影图像投射在胶片上以对胶片进行曝光；
DMD控制板，所述DMD控制板能够依次加载多段图像信号数据流，并依据图像信号数据流控制DMD芯片工作。
作为优选的，所述传输组件还包括第一胶卷轴和第二胶卷轴，未曝光的胶片绕设在第一胶卷轴上，曝光后的胶片绕卷在第二胶卷轴上。
作为优选的，所述驱动源为马达，所述马达驱动第二胶卷轴转动。
作为优选的，所述激光光束为UV波。
作为优选的，还包括处理器，所述处理器与DMD控制板连接；
所述处理器通过千兆网口控制，调用DMD控制板内部提供触发信号或者处理器控制LVDS发送器，提供外部触发信号。
作为优选的，所述处理器与传输组件连接以获取胶片运动信息。
本发明公开了一种胶片运动曝光的方法，基于上述的胶片运动曝光装置，包括：
激光器发射激光光束；
传输组件工作，胶片沿第一方向运输运动；
DMD控制板依次加载多段图像信号数据流，所述DMD控制板控制DMD芯片工作；
其中，在曝光过程中，对胶片的运动偏差进行补偿，包括：
获取历史时间段内胶片的位移S1；
计算历史时间段内已曝光的图像帧的距离S2；
比较位移S1和S2的偏差量，获得当前帧的图像信号数据流与目标位置的偏差位移量；
根据偏差位移量和已知行像素的尺寸，调整图像信号数据流内帧与帧之间插入的空白行的数量，根据偏差位移量的正负做空白行的增加和较少，更新获得新的图像信号数据流，并对下一段的图像信号数据流做更新调整。
作为优选的，所述计算历史时间段内已曝光的图像帧的位移S2，包括：
处理器统计上一段图像信号数据流内发送给DMD控制板的触发脉冲数，获取到DMD控制板的状态信号，通过内置的速度和图像像素大小参数，计算预设时间段内已曝光图像帧的距离S1。
本发明公开了一种胶片运动曝光的方法，基于上述的胶片运动曝光装置，包括：
获取DMD芯片的最小单元行数，将最小单元行数的整数倍设定为一个能量累计曝光的重复周期；
依据曝光像素的叠加偏移模糊程度，调整能量累计曝光的重复周期的间隔。
进一步的，依据曝光像素的叠加偏移模糊程度，调整能量累计曝光的重复周期的间隔，包括：
获取触发脉冲间隔周期T1，T1为固定值；
当胶片运动速度偏快时，则减小能量累计曝光的重复周期的间隔；
当胶片运动速度偏小时，则增大能量累计曝光的重复周期间隔。
本发明的胶片运动曝光装置相比现有技术具有以下优点：
1、本发明中，激光器能够发射激光光束，激光光束经DMD芯片上许多微反射镜反射，再经投影镜头将投影图像投射在胶片上以对胶片曝光，而此时胶片为匀速运动，在胶片高速运动时，即可实现连续曝光。此种曝光方式，能够提高曝光效率，并且，能够实现数据的高速刷新与连续投图。
2、相对于传统的逐帧曝光方式，本发明中的图像分辨率高。
本发明的胶片运动曝光方法相比现有技术具有以下优点：
曝光的图案位置与胶片运动位移具有关联性，过程中产生的偏差可以经运算后，及时对图像信号数据流做修正，使得后续曝光的图案在胶片上的位置与设定位置误差可控，便于胶片存储信息的批量读取。
附图说明
图1为本发明胶片运动曝光装置的结构示意图；
图2为曝光方法流程图；
图3为运动补偿示意图；
图4为单帧位图触发信号调节示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明公开了一种胶片运动曝光装置，包括传输组件、激光器、DMD芯片、投影镜头和DMD控制板。
传输组件包括驱动源和胶片，驱动源驱动待曝光的胶片沿第一方向匀速移动。
激光器能够发射激光光束。
DMD芯片能够对激光光束进行反射，DMD芯片包括多个阵列排布的微反射镜，多个微反射镜分别控制激光光束的反射方向以形成不同的投影图像。
投影镜头将投影图像投射在胶片上以对胶片进行曝光。
DMD控制板，DMD控制板能够依次加载多段图像信号数据流，并依据图像信号数据流控制DMD芯片工作。
本发明的工作原理是：本发明中，激光器能够发射激光光束，激光光束经DMD芯片上许多微反射镜反射，再经投影镜头将投影图像投射在胶片上以对胶片曝光，而此时胶片为匀速运动，在胶片高速运动时，即可实现连续曝光。此种曝光方式，能够提高曝光效率，并且，能够实现数据的高速刷新与连续投图。相对于传统的逐帧曝光方式，本发明中的图像分辨率高。
进一步的，传输组件还包括第一胶卷轴和第二胶卷轴，未曝光的胶片绕设在第一胶卷轴上，曝光后的胶片绕卷在第二胶卷轴上。驱动源为马达，马达驱动第二胶卷轴转动。当马达驱动第二胶卷轴转动时，第一胶卷轴和第二胶卷轴同步转动，即可实现胶带高速移动。
激光光束为UV波。本发明利用UV波长的激光光源输出，和DLP曝光技术，对运动的胶片进行感光，实现了信息记录存储。
激光器能够输出405nm波长的激光，通过光纤传输照明DMD反射芯片。激光器通过RS485或者其它串口与处理器通讯。
处理器将要曝光的位图传输到DMD控制板，DMD控制板加载位图，并驱动DMD芯片偏转，形成图案，通过投影镜头，图案被缩小曝光到胶片上。
胶片通过马达传动，以一定速度匀速运动。
马达电机由马达驱动控制板控制，并和处理器建立通讯连接，接收处理器发送的运动控制信号，并反馈给处理器运动记数信号。
本发明还包括处理器，处理器与DMD控制板连接；处理器通过千兆网口控制，调用DMD控制板内部提供触发信号或者处理器控制LVDS发送器，提供外部触发信号。处理器与传输组件连接以获取胶片运动信息。
具体的，DMD控制板上载位图流后，需要触发信号，DMD才能翻转投图。一种方式是：处理器通过千兆网口控制，调用DMD控制板内部提供触发信号。另一种方式是：处理器控制LVDS发送器，提供外部触发信号此处，位图流即为图像信号数据流。
参见图2所示，本发明公开了一种胶片运动曝光的方法，基于上述的胶片运动曝光装置，包括：
激光器发射激光光束；
传输组件工作，胶片沿第一方向运输运动；
DMD控制板依次加载多段图像信号数据流，DMD控制板控制DMD芯片工作；
其中，在曝光过程中，对胶片的运动偏差进行补偿，包括：
获取历史时间段内胶片的位移S1；
计算历史时间段内已曝光的图像帧的距离S2，包括：处理器统计上一段图像信号数据流内发送给DMD控制板的触发脉冲数，获取到DMD控制板的状态信号，通过内置的速度和图像像素大小参数，计算预设时间段内已曝光图像帧的距离S1；
比较位移S1和S2的偏差量，获得当前帧的图像信号数据流与目标位置的偏差位移量；
根据偏差位移量和已知行像素的尺寸，调整图像信号数据流内帧与帧之间插入的空白行的数量，根据偏差位移量的正负做空白行的增加和较少，更新获得新的图像信号数据流，并对下一段的图像信号数据流做更新调整。
本发明中，曝光的图案位置与胶片运动位移具有关联性，过程中产生的偏差可以经运算后，及时对图像信号数据流做修正，使得后续曝光的图案在胶片上的位置与设定位置误差可控，便于胶片存储信息的批量读取。
具体的，参照图3所示，马达驱动控制板将编码器旋转记数信号传输给处理器，可以得到胶片一段时间位移的距离S1。
处理器统计一段位图流内发送给DMD控制板的触发脉冲数，同时也获取到DMD控制板的状态信号，通过内置的速度、图像像素大小等参数，可以计算该时间段内已曝光图像帧的距离S2。
通过比较距离S1与S2的偏差量，可以得到当前曝光帧位图离目标位置的偏差位移量。
根据得到的偏差位移量，以及已知的行像素尺寸，处理器调整下一段位图流内帧与帧之间插入的空白行的数量，根据位移量的正负可以做空白行的增加和减少。
调整更新插帧空白行数后，处理器生成新的位图流，因此可以对每一段位图流的下一段，做更新调整，以便实际曝光位置和目标位置偏差量满足规格要求。
本发明公开了一种胶片运动曝光的方法，基于上述的胶片运动曝光装置，包括：
获取DMD芯片的最小单元行数，将最小单元行数的整数倍设定为一个能量累计曝光的重复周期；
依据曝光像素的叠加偏移模糊程度，调整能量累计曝光的重复周期的间隔，包括：
获取触发脉冲间隔周期T1，T1为固定值；
当胶片运动速度偏快时，则减小能量累计曝光的重复周期的间隔；
当胶片运动速度偏小时，则增大能量累计曝光的重复周期间隔。
具体的，参照图4所示，由于胶片是感光材料，需要一定的能量累计才能达到最佳曝光效果，同时，又由于胶片的高速运动，导致单帧内同一像素在累计多次曝光过程中会模糊。
为了得到一定灰度的曝光像素，需要最小单元行数进行组合，最小单元行数的整数倍可以设定为一个能量累计曝光的重复周期：T，T周期内具有固定占空比，触发脉冲间隔周期T1为固定值。
由于DMD镜片翻转是一个过程，有持续时间，且胶片运动速度可能有偏大/偏小的误差，根据曝光像素的叠加偏移模糊程度，可以调整重复周期的间隔T2、T3。例如：减小间隔(T2<T1)，增大间隔(T3>T1)。
处理器调节T2和T3间隔值，通过LVDS发送器对DMD控制板发送外部触发信号，更加灵活，可以提升单帧内像素曝光的清晰度，减小多次重叠曝光导致的像素模糊。
本发明具备以下技术效果：
1、利用UV波长的激光光源输出，和DLP曝光技术，对运动的胶片进行感光，实现了信息记录存储。
2、采用滚动扫描曝光的方式，通过帧内像素的累加，实现了多位灰度、高分辨率、大尺寸的胶片曝光图像。
3、对图像信号进行了预处理，使得整个位图流具有连续性，满足了数据的高速刷新与连续投图。
4、曝光的图案位置与胶片运动位移具有关联性，过程中产生的偏差可以经运算后，及时对位图流做修正，使得后续曝光的图案在胶片上的位置与设定位置误差可控，便于胶片存储信息的批量读取。
5、利用处理器控制LVDS发送器，对DMD控制板提供外部触发信号，设计更加灵活，可以提升单帧内像素曝光的清晰度，减小多次重叠曝光导致的像素模糊。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种胶片运动曝光的方法，其特征在于，基于胶片运动曝光装置，所述胶片运动曝光装置包括：传输组件，所述传输组件包括驱动源和胶片，所述驱动源驱动待曝光的胶片沿第一方向匀速移动；
激光器，其能够发射激光光束；
DMD芯片，其能够对激光光束进行反射，所述DMD芯片包括多个阵列排布的微反射镜，多个所述微反射镜分别控制激光光束的反射方向以形成不同的投影图像；
投影镜头，所述投影镜头将投影图像投射在胶片上以对胶片进行曝光；
DMD控制板，所述DMD控制板能够依次加载多段图像信号数据流，并依据图像信号数据流控制DMD芯片工作；
所述胶片运动曝光的方法包括：
激光器发射激光光束；
传输组件工作，胶片沿第一方向匀速运动；
DMD控制板依次加载多段图像信号数据流，所述DMD控制板控制DMD芯片工作；
其中，在曝光过程中，对胶片的运动偏差进行补偿，包括：
获取历史时间段内胶片的位移S1；
计算历史时间段内已曝光的图像帧的距离S2；
比较位移S1和距离S2的偏差量，获得当前帧的图像信号数据流与目标位置的偏差位移量；
根据偏差位移量和已知行像素的尺寸，调整图像信号数据流内帧与帧之间插入的空白行的数量，根据偏差位移量的正负做空白行的增加和减少，更新获得新的图像信号数据流，并对下一段的图像信号数据流做更新调整；
其中获取DMD芯片的最小单元行数，将最小单元行数的整数倍设定为一个能量累计曝光的重复周期；
依据曝光像素的叠加偏移模糊程度，调整能量累计曝光的重复周期的间隔；
依据曝光像素的叠加偏移模糊程度，调整能量累计曝光的重复周期的间隔，包括：
获取触发脉冲间隔周期T1，T1为固定值；
当胶片运动速度偏快时，则减小能量累计曝光的重复周期的间隔；
当胶片运动速度偏小时，则增大能量累计曝光的重复周期的间隔。
2.如权利要求1所述的胶片运动曝光的方法，其特征在于，所述胶片运动曝光装置还包括处理器，所述处理器与DMD控制板连接，所述计算历史时间段内已曝光的图像帧的距离S2，包括：
处理器统计上一段图像信号数据流内发送给DMD控制板的触发脉冲数，获取到DMD控制板的状态信号，通过内置的速度和图像像素大小参数，计算预设时间段内已曝光图像帧的距离S2。
3.根据权利要求1所述的胶片运动曝光的方法，其特征在于，所述传输组件还包括第一胶卷轴和第二胶卷轴，未曝光的胶片绕设在第一胶卷轴上，曝光后的胶片绕卷在第二胶卷轴上。
4.根据权利要求3所述的胶片运动曝光的方法，其特征在于，所述驱动源为马达，所述马达驱动第二胶卷轴转动。
5.根据权利要求1所述的胶片运动曝光的方法，其特征在于，所述激光光束为UV波。
6.根据权利要求1所述的胶片运动曝光的方法，其特征在于，所述胶片运动曝光装置还包括处理器，所述处理器与DMD控制板连接；
所述处理器通过千兆网口控制，调用DMD控制板内部提供触发信号或者处理器控制LVDS发送器，提供外部触发信号。
7.根据权利要求6所述的胶片运动曝光的方法，其特征在于，所述处理器与传输组件连接以获取胶片运动信息。
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