DE3029881A1

DE3029881A1 - Vorrichtung zur wiedergabe eines in datenform vorliegenden bildes

Info

Publication number: DE3029881A1
Application number: DE19803029881
Authority: DE
Inventors: Bernard Martinage
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1979-08-14
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1981-02-26
Also published as: GB2056217B; NL8004463A; LU82705A1; US4314261A; FR2463433B1; DE3029881C2; BE884423A; CA1134190A; IT1129127B; IE50043B1; GB2056217A; FR2463433A1; IT8068289A0; IE801712L

Description

VORRICHTUNG ZUR WIEDERGABE EINES IN DATENFORM VORLIEGENDEN BILDES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, d.h. zur Wiedergabe eines in Datenform vorliegenden Bildes mit mehreren Grauabs tufungen.

Es ist bekannt, beispielsweise aus der Zeitschrift IEEE Spectrum, Okt. 1968, Seiten 64 bis 72 , Halbtöne mit einem nur schwarz und weiß unterscheidenden Schreibmittel zu erzeugen, indem die Dimensionen der schwarzen Punkte auf einer weißen Oberfläche oder umgekehrt variiert werden. In dem beschriebenen System liegt das ursprüngliche Bild auf dem Schirm einer ersten Kathodenstrahlröhre vor, während das für ein binäres Schreibmittel aufbereitete Bild auf dem Schirm einer zweiten Kathodenstrahlröhre aufscheint. Dieses Bild kann dann photographiert werden und als Druckklischee verwendet werden. Die einzelnen Punkte unterschiedlicher Dimensionen auf dem zweiten Bildschirm ergeben sich durch Überlagerung zweier in Quadratur liegender Sinusspannungen von mit der Zeit steigender Amplitude auf die horizontale und vertikale Ablenkspannung. Der Lichtpunkt erzeugt also um das Zentrum herum eine Spirale, die gemäß dem gewünschten Grauton oder der gewünschten Punktausdehnung zum rechten Zeitpunkt abgebrochen wird.

In der Zeitschrift IEEE Transactions on Communication Technology, COM-18, No 4, August 197O, Seiten 361 b. 366, wird eine andere Möglichkeit der Erzeugung von Lichtpunkten unter-

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schiedlicher Größe beschrieben, und zwar mithilfe eines intensitätsmodulierten Laserstrahls. Hierbei wird ein Laser verwendet, dessen räumliche Energiedichte eine Gauß'sche Verteilung besitzt, und ein Film eines hohen Gammawerts, derart, daß die Größe der Bildpunkte allein von der Intensität des Laserstrahls abhängt. Die genaue Steuerung der Intensität des Laserstrahls ist jedoch schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Lichtquelle nicht intensitätsmoduliert zu werden braucht. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels mithilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Lochmaske aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt schematisch die Gesamtvorrichtung mit der Lochmaske aus Fig. 1.

Die Lochmaske 10 (Fig. 1) liegt unmittelbar über einem lichtempfindlichen Film 11 und wird von einem Laserstrahl überstrichen. Die Lochmaske 10 enthält N.η Blendenöffnungen 13, die in η Zeilen 1 bis 5 zu je N innerhalb einer Zeile gleich großen Blendenöffnungen angeordnet sind. N ist zugleich die Zahl der elementaren Bildpunkte einer Zeile des wiederzugebenden Bildes , und der Abstand zwischen zwei Blendenöffnungen einer Zeile entspricht dem Abstand zweier elementarer Bildpunkte.

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Die Blendenöffnungen einer Spalte haben voneinander unterschiedliche Durchmesser. Ihr Abstand voneinander entspricht dem mfachen Abstand zweier Bildzeilen, wobei m eine kleine ganze Zahl, d.h. 1, 2, 3,... ist.

Im dargestellten Beispiel besitzt die Lochmaske 10 fünf Zeilen (n = 5), wobei die Größe der Blendenöffnungen von der Zeile 1 (kleinste Blendenöffnungen) bis zur Zeile 5 (größte Blendenöffnungen) stetig zunimmt. Für m wurde der Wert 2 gewählt, d.h. daß der Abstand zweier benachbarter Blendenöffnungen einer Spalte dem doppelten Abstand der Bildzeilen entspricht. Ist ein Bild beispielsweise 51,2 mm breit und sollen fünf Bildpunkte pro Millimeter Bildbreite wiedergegeben werden sowie ein Bildzeilenabstand von 200 Aim gelten, dann besitzt die Lochmaske 256 Spalten mit je fünf Blendenöffnungen im gegenseitigen Abstand von 0,4 mm. Die Dimensionen der einzelnen Blendenöffnungen liegen innerhalb des einem einzelnen Bildpunkt (0,2 . 0,2mm) zugewiesenen Bereichs.

Verwendet man einen Laserstrahl, dessen Ausdehnung etwa dem Bereich eines Bildpunkts entspricht und bestrahlt man damit in geeigneter Folge die unmittelbar über dem Film 11 liegende Lochmaske 10, so kann man auf dem Film Flecken wählbarer Größe erzeugen. Der Film wird dabei zumindest in dem unter der Lochmaske 10 liegenden Bereich mithilfe zweier Rollenpaare 14, 15 und 16, 17 gespannt und eben gehalten. Eine der Rollen 14 dient als Antriebsrolle in Richtung des Pfeils 18 und transportiert den Film entlang einer Vorschubrichtung Y.

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In Fig. 1 wurden die äußersten Ablenkpositionen

des Lichtstrahls angedeutet und mit p. bis ρ für die Ablenkung

1 N

in Zeilenrichtung X sowie mit ρ bis p,- für die Ablenkung in Spaltenrichtung Y bezeichnet.

Fig. 2 zeigt wieder die Lochmaske 10 über dem Film 11 und die fünf Reihen 1 bis 5 von Blendenöffnungen 13. Ein Lasergenerator 19 erzeugt einen Lichtstrahl konstanter Intensität, der gemäß den in Datenform vorliegenden Grauwerten eines Bildes abgelenkt bzw. ausgeblendet wird. Die Grauwerte stammen von der digitalen Analyse Zeile für Zeile eines Originalbildes, wobei für jede Bildzeile Grauwerte für N elementare Bildpunkte entsprechend n+1 möglichen Grauwerten gebildet werden. Einer dieser Grauwerte entspricht dem Bilduntergrund (weiß oder schwarz). Die Folge von Grauwerten, die in einer Datenquelle 20 gespeichert sind, wird über einen Anschluß 21 einem Rechner angeboten. Der Anschluß enthält ebensoviele Einzelleiter, wie Bits zur Darstellung der verschiedenen Grauwerte eines Bildpunkts nötig sind.

Dieser Anschluß 21 führt zu einem Datenkonverter 22, in dem der jeweils anliegende Grauwert in ein Datenwort umgewandelt wird, d.h. eine Angabe für jeden Bildpunkt über den Rang r der Blendenöffnung 13 innerhalb einer Spalte der Lochmaske 10 zur Wiedergabe des gewünschten Grauwerts. Da die Blendenöffnungen einer Zeile gleiche Abmessungen haben, kann der Datenkonverter 22 aus einem Festspeicher bestehen, der von den einzelnen Grauwerten adressiert wird und das erwähnte Datenwort

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ausgibt. Dieses Datenwort «steht im vorliegenden Beispiel aus

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fünf Bits (η = 5), von denen nur eines den Wert 1 anzeigt, wenn eine der Blendenöffnungen für den gewünschten Grauwert beleuchtet werden soll, während das Wort nur Bits O enthält, wenn der gewünschte Grauwert dem Filmuntergrund entsprechen soll.

Der Rechner enthält weiter eine Gruppe 23 von Schiebe registern. Diese Gruppe besitzt fünf parallele Eingänge und fünf parallele Ausgänge. Die fünf Eingänge sind an die fünf Ausgänge des Konverters 22 angeschlossen und werden nacheinander mit den erwähnten Datenwörtern gespeist. Die Register verzögern die Informationen entsprechend der Zeit, die nötig ist, um den Film in Bezug auf die Lochmaske um n(r-l) Bildzeilen für die entsprechenden Werte des Rangs r zu verschieben. Die Gruppe 23 enthält genaugenommen vier binäre Schieberegister 25 bis 28 unterschiedlicher Länge und eine direkte Verbindung 24 ohne Signallaufzeit. Die Schieberegister haben eine Kapazität von mN, 2mN, 3mlT und 4mN Bits. Am Ausgang der Gruppe 23 von Schieberegistern liegen Informationen vor, die zur Steuerung der Ausblendung des Lasergenerators 19 unmittelbar verwendet werden können. Die Gruppe 23 von Schieberegistern wird mit einem Schiebetakt Hp im Rhythmus der von der Datenquelle 20 ausgegebenen einzelnen Grauwerte gesteuert. Dieser Takt wird auch Elementartakt genannt, da er dem Takt entspricht, mit dem die Elementarpunkte einer Seile analysiert worden sind. Dieser Elementartakt wird von einem Taktgeber 30 abgeleitet, der ein Taktsignal H liefert.

Der Gruppe 23 von Schieberegistern ist ein sequentieller Steuerschaltkreis 31 nachgeschaltet, der von einem Takt-

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verteiler 32 gesteuert wird. Der Taktverteiler wird mit dem Takt H betrieben und besitzt einen Inhibitions-Steuereingang. Er liefert, solange kein Inhibitionssteuersignal vorliegt, fünf aufeinanderfolgende Impulse des Signals H an fünf verschiedene Ausgänge. Der sequentielle Steuerschaltkreis besteht aus fünf UND-Gliedern 34 bis 38, die je von einem der Ausgänge des Verteilers 32 beaufschlagt werden und im übrigen mit den Ausgängen der Gruppe 23 von Schieberegistern verbunden sind. Die Ausgänge dieser UND-Glieder steuern Ablenkmittel 40 auf akusto-optischer Basis für den vom Lasergenerator 19 gelieferten Strahl. Die Ablenkmittel 40 sind an sich bekannt und beruhen auf der Diffraktion des Laserstrahls in einem Kristall aufgrund einer Ultraschallwelle. Der Kristall zusammen mit einem Eingangsübertrager befindet sich in einem Ablenkkopf 41, dem Steuersignale aus einer Hochfrequenzquelle 42 zugeführt werden. Die Quelle 42 enthält fünf Oszillatoren 44 bis 48, die unterschiedliche Frequenzen zwischen 200 und 300 MHz liefern und die je von einem der Ausgänge der UND-Glieder 34 bis 38 angesteuert werden. Die Oszillatoren 44 bis 48 sind über ein gemeinsames Kabel 49 mit dem Ablenkkopf 41 verbunden und sind in der Lage, fünf gestrichelt angedeutete Stellungen des Laserstrahls entsprechend den fünf

ein«

Frequenzen und andererseits eine sechste, Ruhestellung, die strichpunktiert angedeutet ist und sich bei Abwesenheit der fünf Frequenzen einstellt, zu bewirken. Die Darstellung in Fig. 2 wurde insoweit idealisiert, als die abgelenkten Strahlen zueinander parallel verlaufen. In der Praxis sind die Strahlen vom Kopf ausgehend divergent.

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Die vom Kopf 41 ausgehenden Lichtstrahlen treffen auf ein Ablenkmittel 50 in Zeilenrichtung. Dieses Mittel enthält einen Spiegel 51, der um eine Achse 52 hin und her schwankt. Die Spiegelbewegung wird von einem Motor 53 erzeugt, der einem Steuerkreis 54 unterliegt. Als Steuerkreis 54 dient hier ein Sägezahngenerator, der im Rhythmus der Zeilenabtastung synchronisiert ist. Der Motor 53 setzt sehr präzise die Sägezahnspannung in eine Winkelstellung des Spiegels mit einem Winkelhub von 20° um.

Für eine Überwachung der Laserstrahlablenkung in Zeilenrichtung wird eine Prüfleiste 6 verwendet, die parallel zu den Zeilen außerhalb des Bereichs der Blendenöffnungen auf der Lochblende 10 angebracht ist. Diese Prüfleiste trägt N Fotodioden oder auch N Löcher vor einer länglichen gemeinsamen Fotodiode in Flucht mit den N Spalten der Lochmaske. Der Laserstrahl fällt auf diese Prüfleiste, wenn keine Ablenkung in Y-Richtung vorliegt,. (Ruhestellung ss strichpunktierte Linien).

Der Elementartakt Hp wird aus den Taktsignalen H (Taktgeber 30) über einen Teiler 60 abgeleitet, der jeden fünften Impuls weitergibt«(Signal H'p). Dieses Signal gelangt an einen Zähler 61 modulo 256 entsprechend den 256 Elementarpunkten einer Zeile des Bilde. Der Ausgang des Zählers 61 ist aktiuert am Zählende und steuert eine monostabile Kippstufe 62 zur Ausblendung des Zeilenrücklaufs. Der Ausgang dieser Kippstufe blockiert während seiner instabilen Phase über ein UND-Glied 64 und einen Inverter 65 die Bildung des Elementartakts Hp aus dem Taktsignal H'p. Das Ende der instabilen Phase dieser Kippstufe 62 wird in einem Impulsformer 63 aufbereitet zur Rückstellung des Zählers 61.

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Der Ausgang der Kippstufe 62 dient außerdem zur Inhibierung des Taktverteilers 32, so daß während des Zeilenrücklaufs keiner der Oszillatoren 44 bis 48 aktiviert ist. Schließlich dient das am Ausgang der Kippstufe 62 verfügbare Signal noch zu der Rückstellung des Sägezahngenerators 54.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nunmehr beschrieben.

Die Grauwerte der einzelnen Bildpunkte sind digital in der Datenquelle 20 verfügbar. Es sei angenommen, daß der Untergrund des Films 11 nach der Entwicklung weiß ist. Der Film wird in Y-Richtung mit konstanter Geschwindigkeit unter der Lochmaske IO hindurchgeführt. Die erste wiederzugebende Zeile befindet sich auf dem Film an der Stelle, die unter der Reihe der kleinsten Blendenöffnungen liegt, während die Reihen 2 bis 5 zu Beginn noch außerhalb des Wiedergabebereichs liegen. Der Zähler 61 ist in seinem Anfangszählzustand und der Sägezahn aus dem Generator 54 zeigt seine niedrigste Spannung. Der Laserstrahl wird durch den Ablenkkopf in seine Ruhestellung (strichpunktierte Linie) gelenkt und fällt auf die erste Fotodiode der Prüfleiste 6.

Wenn nun die Wiedergabe eines Dokuments beginnt, werden die ernten Grauwerte betreffend die erste Zeile aus der Datenquelle 20 im Rhythmus des Signals Hp entnommen. Gleichzeitig werden diese Grauwerte im Datenkonverter 22 in Datenwörter umgewandelt und in die Gruppe 23 von Schieberegistern eingespeist. Jedes Bit 1 am ersten Ausgang des Konverters 22 ist ohne ) Verzögerung am ersten Ausgang der Gruppe 23 verfügbar,

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während die Bits 1 an den anderen Ausgängen des Konverters 22 in den Registern 25 bis 28 gemäß deren Länge mehr oder weniger verzögert werden, ehe sie an den Ausgängen der Schieberegister verfügbar werden. Die Ausgänge der Gruppe 23 werden sequentiell abgetastet. Auf diese Weise aktiviert der Ablenkkopf 41 nur die Teilstrahlen, die einem Bit 1 am Ausgang der Gruppe 23 von Schieberegistern entsprechen.

Gleichzeitig mit der Ausgabe der Daten aus der Datenquelle 20 im Takte Hp, mit der Umwandlung der Daten in Binärwörter und der Ansteuerung des Ablenkkopfes 41 bewegt sich der Spiegel und tastet nacheinander die Spalten der Lochmaske ab. Diese Bewegung wird vom Zähler 61 verfolgt und abgebrochen, wenn letzterer sein Zählende erreicht hat. Nun schaltet die Kippstufe 62 in ihren instabilen Zustand und stellt den Sägezahngenerator zurück, so daß auch der Spiegel 51 in seine Ursprungsstellung gelangt.

Während des Zeilenrücklaufs werden keine Daten aus der Quelle 20 entnommen,und der Laserstrahl gelangt in seine Ruhestellung und beleuchtet die erste Fotodiode der Prüfleiste

Der Zeilenrücklauf dauert beispielsweise 2 Millisekunden, während die vollständige Abtastung der fünf Reihen der Lochmaske etwa 18 Millisekunden an Zeit benötigt. Das entspricht einem Filmvorschub um eine Bildzeile nach jeweils 20 Millisekunden.

Ausgehend von den die aufeinanderfolgenden Bildpunkte einer wiederzugebenden Zeile betreffenden Daten erfolgt eine Wiedergabe der Bildzeilen durch Kombination einer möglichen

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Ablenkung des Strahls in Y-Richtung auf fünf Blendenöffnungen, die fünf verschiedenen Bildzeilen entsprechen, mit einer Ablenkung des Strahls in X-Richtung über die ganze Lochmaske. Durch den gleichzeitigen Filmtransport unter der Lochmaske werden nacheinander alle Bildzeilen wiedergegeben, wobei zuerst die Bildpunkte einer Zeile mit der geringsten Ausdehnung und danach, ggfs. gleichzeitig mit den Bildpunkten geringster Ausdehnung einer nachfolgenden Zeile, die Bildpunkte größerer Ausdehnung der ersten Zeile geschrieben werden.

Die Erfindung ist nicht auf das im einzelnen erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt, insbesondere was die Anzahl der Bildpunkte pro Zeile, die Anzahl unterschiedlicher Grauwerte und die Verteilung d_wer Blendenöffnungen auf der Lochmaske 10 betrifft. So kann beispielsweise die Größe der Blendenöffnungen innerhalb einer Zeile der Lochmaske 10 variieren, beispielsweise indem in einer Spalte der Lochdurchmesser in Y-Richtung zunimmt und in der benachbarten Spalte abnimmt. In diesem Fall muß natürlich der Datenkonverter 22 entsprechend angepaßt werden und eine andere Umwandlung der Daten für gerade Bildpunkte als für ungerade Bildpunkte sicherstellen.

Im Rahmen der Erfindung können die in Fig. 2 dargestellten Datenverarbeitungsorgane auch Bestandteile eines Rechners sein. Außerdem ist es möglich, die Prüfleiste 6 an einer Stelle anzuordnen, die nicht wie im beschriebenen Beispiel vom Laserstrahl in seiner Ruhestellung beleuchtet wird. In diesem Fall kann die Prüfleiste von einem Dauerstrahl beleuchtet werden, der vom Laserstrahl vor dem Ablenkkopf 41 abgeleitet und über den Schwenkspiegel geleitet wird.

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Claims

7, Aug. 1980

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS

CIT-ALCATEL S.A. 12, rue de la Baume, 75000 PARIS, Frankreich

VORRICHTUNG ZUR WIEDERGABE EINES IN DATENFORM VORLIEGENDEN BILDES

PATENTANSPRÜCHE

1 - Vorrichtung zur Wiedergabe eines in Datenform vorliegenden Bildes auf einem in einer ersten Richtung bewegten lichtempfindlichen Film, wobei das Bild durch mehrere in einer zur ersten Richtung orthogonalen Richtung verlaufenden Zeilen mit N diskreten Punkten dargestellt wird und jeder Punkt einen von n+L Durchmessern gemäß dem gewünschten Grauwerteindurck annehmen kann, mit einer steuerbar ausblendbaren Lichtquelle und Ablenkmitteln, die die Lichtquelle über eine ganze Zeile ablenken, sowie mit einer Lochmaske zwischen der Lichtquelle und dem Film, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochmaske (10) N.η Blendenöffnungen (13) in rechteckiger Matrixanordnung aufweist, derart, daß η zur zweiten Richtung (X) parallele Zeilen (1 bis 5) von je N Blendenöffnungen unterschieden werden und von Zeile zu Zeile unterschiedlich große Blendenöffnungen vorliegen, daß die Ablenkmittel (40, 50) den Lichtstrahl nacheinander auf die einzelnen zur ersten Richtung (Y) parallelen Spalten der Lochmaske und nach Maßgabe eines Rechners innerhalb einer Spalte auf wählbare Blendenöffnungen r ichten.

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2 - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die N Blendenöffnungen (13) einer Zeile (z.B. 1) der Lochmaske (10) gemäß den N diskreten Punkten einer Bildzeile verteilt sind und die η Blendenöffnungen einer Spalte der Lochmaske gegenseitige Abstände aufweisen, die m Zeilenabständen des Bildes entsprechen, wobei m ein kleiner ganzzahliger Wert ist, und daß der Rechner einen Datenkonverter (22), der die in Datenform vorgegebenen Bildinformationen in eine Folge von Binärwörtern umwandelt, die für jeden unter die erste Blendenöffnung einer Spalte geratenden Bildpunkt die zu verwendende Blendenöffnung des Rangs r (0 6 r ^ n) und damit den gewünschten Grauwert angeben, sowie eine Gruppe (23) von Schieberegistern aufweist, in denen die Binärwörter eine Verzögerung entsprechend der Vorschubzeit des Films über m(r - 1) Bildzeilen bezüglich der Lochmaske einführen, wobei die aus den Schieberegistern kommenden Informationen die zu beleuchtenden Blendenöffnungen jeder Spalte angeben und die Lichtquelle (19) entsprechend ausblenden.

3 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkmittel für die Ablenkung in Spaltenrichtung (40) von einem sequentiellen Steuerschaltkreis (31) eingestellt werden, dessen Eingänge an die Gruppe (23) von Schieberegistern angeschlossen sind.

4 - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe (23) η Schieberegister (24 bis 28) unterschiedlicher Längen enthält

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entsprechend einer Verzögerung von O, m, 2m, 3m, ..., (n-l)m Bildzeilen, und daß die Eingänge der Register parallel an die Ausgänge des Datenkonverters (22) angeschlossen sind.

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