DE3029881C2

DE3029881C2 - Vorrichtung zur Wiedergabe eines in Datenform vorliegenden Bildes

Info

Publication number: DE3029881C2
Application number: DE3029881A
Authority: DE
Inventors: Bernard Clamart Martinage
Original assignee: Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1979-08-14
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1982-09-16
Also published as: FR2463433B1; GB2056217B; LU82705A1; US4314261A; DE3029881A1; IE50043B1; GB2056217A; IT8068289A0; IE801712L; IT1129127B; FR2463433A1; NL8004463A; BE884423A; CA1134190A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, d. h. zur Wiedergäbe eines in Datenföf m vorliegenden Bildes mit mehreren Grauabstufungen.

Es ist bekannt, beispielsweise aus der Zeitschrift IEEE Spectrum, Oktober l%8. Seiten 64 bis 72, Halbtöne mit einem nur schwarz und weilä 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 Druckklischees 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, Nr. 4. August 1970. Seiten jbi b. 36b. wird eine andere Möglichkeit der Erzeugung von Lichtpunkten unterschiedlicher Größe beschrieben, und zwar mit Hilfe eines intensitätsmodulierten Laserstrahls. Hierbei wird ein Laser verwendet, dessen räumliche Energiedichte eine Gaußsche Verteilung besitzt, und ein Film eines hohen Gan.rnawerts. derart, daß die Größe der Bildpunkte allein von der Intensität des Laserstrahls abhängt. Die genaue Steuerung der Intensität des Laserstrahls ist jedoch schwierig.

Eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist in der US-PS 36 88 026 beschrieben. Bei diesem Stand der Technik besteht die Aufzeichnung abwechselnd aus einem Aufzeichnungsschritt, bei dem auf dem Film eine einzige Zeile mit Bildpunkten unterschiedlichen Durchmessers belichtet wird, und einem Transportschritt, bei dem der Film um eine Zeile weiterbewegt wird. Die jeweils gewünschte Bildpunkt größe wird durch elektrische Beeinflussung des Strahldurchmessers des Schi eibstnh's festgelegt.

Schließlich ist aus der Dh-OS 26 31 849 eine Aufzeichnungsvorrichtung mit Leuchtdioden, die in schräg zueinander versetzten Zeilen angeordnet sind, bekannt. Die einzelnen Zeilen werden nacheinander synchron mit dem Papiervorschub betätigt, so daß aufgrund der Schrägstaffelung der Dioden ein Punktabstand erreicht wird der wesentlich geringer als der Abstand zweier Leuchtdioden einer Zeile sein kann. Alle Druckpunkte die mit dieser Vorrichtung erzeugt werden können, besitzen jedoch gleichen Durchmesser, so daß eine Halbtonwirkung nur durch eine Häufung von Punkten, nicht durch die Vergrößerung einzelner Punkte erzielt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art so auszugestalten, daß die einzelnen Punkte je nach der gewünschten Haibtonwirkung größer oder kleiner gedruckt werden, ohne daß die Lichtquelle intensität^ moduliert werden muß und ohne daß elektrisch steuerbare Linsen verwendet werden. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst, Bezüglich Von Merkmalen bevorzugter Aüsführüngsformeh der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen,

Nachfolgend wird die Erfindung anhand dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeich' nungen näher erläutert.

F i g. 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 lichtemfifindlichen Film U und wird von einem Laserstrahl überstrichen. Die Lochmaske 10 enthält N ■ π Blendenöffnungen 13, die in π Zeilen 1 bis 5 zu je N innerhalb einer Zeile gleich großen Blendenöffnungen angeordnet sind. N is< zugleich die Zahl der elementaren Bi! Jpunkte einer Zeile des wiederzugebenden Bildes, und der Abstand zwischen zwei Blendenöffnungen einer Zeile entspricht dem Abstand zweier elementarer Bildpunkte.

Die Blendenöffnungen einer Spalte haben voneinander unterschiedliche Durchmesser. Ihr Abstand voneinander entspricht dem m-fachen Abstand zweier

Bildzeilen, wobei m eine kleine ganze Zahl, d. h. i, 2.3

Im dargestellten Beispiel besitzt die Lochmaske 10 fünf Zeilen (n = 5), wobei die Größe der Blendenöff nungen von der Zeile 1 (kleinste Blendenöffnungen) bis zur Zeile 5 (grüuic Biciidcnuffnungcn) stetig zunimmt. Für m wurde der Wert 2 gewählt, d. h. daß de. Abstand zweier benachbarter Blendenöffnungen eine·- 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 μπι 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 · 0.2 mm) 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 Hecken wählbarer Größe erzeugen. Der KiIm wird dabei zumindest in dem unter der Lochmaske

10 liegenden Bereich mit Hilfe zweier Rolienpaare 14, 15 und 16, 1/ gespannt und eben gehalten. Eine der Rollen 14 dient als Antriebsrolle in Richtung des Pfeils 18 und transportiert den Film entlang einer Vorschubrichtung V.

In F ι g. I wurden die äußersten Ablenkpositionen des Lichtstrahls angedeutet und mit p< bis pv für die Ablenkung in Zeilennchtung Λ"sowie mit p\ bis /Ji für die Ablenkung in Spaltenrichtung ^bezeichnet.

F ι g. 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 7eile für Zeile eines Originalbildes. wobei für jede Bildzeile Grauwerte für N elementare Bildpunkte entsprechend n+\ möglichen Grauwerten gebildet werden. Einer dieser Grauverte entspricht dem Bilduntergrund (weiß oder schwarz). D'.e Folge von Grauwerten, die in einer Datenquelle 20 gespeichert sind, wird über einen Anschluß 21 einem Rechner angeboten. Der Anschluß enthält ebenso viele 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 Dätenwöft umgewandelt wird, d.h. eine Angabe für jeden Bildpunkt überdon Rang rder Blendenöffnung 13 innerhalb einer Spalte car Lochmaske 10 zur Wiedergabe des gewünschten Grauwerts. Da die Blendenöffnungen einer Zeile gleiche Abmessungen haben, kann de.r Datenkonverter 22 aus einem Festspeicher bestehen, der von den einzelnen Grauwerten adressiert wird und das erwähnte Datenwort ausgibt. Dieses Datenwort besteht im vorliegenden Beispiel aus fünf Bits (n = 5). von denen nur eines den Wert 1 anzeigt, wenn eine der

lü Blendenöffnungen für den gewünschten Grauwert beleuchtet werden soll, während das Wort nur Bits 0 enthält, wenn der gewünschte Grauwert dem Filmuntergrund entsprechen soll.

Der Rechner enthält weiter eine Gruppe 23 von Schieberegistern. 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 HIm in bezug auf die Lochmaske um n(r- 1) Bildzeilen für d^;e entsprechenden Wr , e des Rangs rzu verschieben. Die Gruppe 23 enihä!: g.n.-u genommen vier binare Schieberegister 25 bis 28 unterschiedlicher Länge und eine direkte Verbindung 24 ohne Signallaif zeit. Die Schieberegister haben eine Kapazität von m/V. 2mN, 3 n/V und 4 mN Bits. Am Ausgang der Gruppe 23 von Schieberegistern liegen Informationen vor. die zur Steuerung der Ausb endung des Lasergenerators 19

TO unmittelbar verwendet werden können. Die Gruppe 23 von Schieberegistern wird nut einem Schiebetakt //pirn Rhythmus der von uer Datenquelle 20 ausgegebenen einzelnen Grauwert·· gesteuert. Dieser Takt wird auch Elementdrtakt genannt, da er dem Takt entspricht, mit dem die Elementarpunktc einer Zeile analysiert worden sind. Dieser Elementartakt wird von einem Taktgeber 30 abgeleitet, de,· ein Taktsignal Λ/liefert.

Der Gruppe 23 von Schieberegistern ist ein sequentieller Steuerschaltkreis 31 nachgeschaltet, der von einem Taktverteiler 32 gesteuert wird Der Takiverteiler wird mit dem Takt A/betrieben und besu/t einen Inhibitions-Steuereingang. Er liefert, solange kein Inhi .itionssteuersignal vorliegt, fünf aufeianderfolgende Impulse des Signals //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 üorigen mit den Ausgängen der Gruppe 23 von Schieberegistern verbunden sind. Die Ausgänge dieser UND-Glieder steuern Ablenkmittel 40 auf akustooptischer Basis für den vorn Lasergenerator 19 gelieferten Strahl. Die Ablenkmittel 40 sind an sich bekannt und beruhen auf der Diffraktion des Laserstrahls in einem Kristall aufgrund einer UltraschaNwelle. Der Kristall zusammen mit ei^r«i:n 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 tntsprechend den fünf Frequenzen und andererseits eine sechste, eine Ruhestellung, die strichpunktiert angedeutet ist und sich bei Abwesenheit der fünf Frequenzen einstellt, zu bewirken. Die Darstellung in F i g. 2 wurde insoweit

idealisiert, als die .abgelenkten Strahlen zueinander parallel verlaufen. In der Praxis sind die Strahlen vom ΚορΓ ausgehend divergent.

Die vom Kopf 41 ausgehenden Lichtstrahlen treffen auf ein Ablenkmittel 50 in Zeilenrichtung. Dieses Mittel enthält einen Spiegel 5t, der um eine Achse 52 hin und her schwenkt. Die Spicgelbewegung wird von einem Motor 53 erzeugt, der cindni 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 I.aserstrahlablenkung in Zeilenrichiung 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 plijijhi mil rjpn Λ/ ^naltpn rlpr I nrhmnskf» Der Laserstrahl fällt auf diese Prüfleiste. wenn keine Ablenkung in V-Richtung vorliegt (Ruhestellung = strichpunktierte Linien).

Der Elementartakt Hp wird aus den Taktsignalcn 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 Bildes. Der Ausgang des Zählers 61 ist aktiviert 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 Elcmentartakts Hp aus dem Taktsignal Hp. Das Ende der instabilen Phase dieser Kippstufe 62 wird in einem Impulsformer 63 aufbereitet zur Rückstellung des Zählers 61.

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 V-Richtung mit konstanter Geschwindigkeit unter der Lochmaske 10 hindurchgeführt. Die erste wiederzugebende Zeile befindet sich auf dem Film an d^pr Stelle, die unter der Reihe 1 der kleinsten Blendenöffnungen liegt wahrend 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 ersten 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 I am ersten Ausgang aes Konverters 22 ist ohne

Verzögerung am ersten Ausgang der Gruppe 23 verfügbar, 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 2-3 werden sequentiell abgetastet. Auf diese Weise aktiviert der Ablcnkkopf4I nur die Teilstrahlen, die einem Bit 1 am Ausgang der Gruppe 23 von Schieberegistern enisprechen.

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 eelanet.

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 6.

Der Zcilenrücklauf dauert beispielsweise 2 Millise künden, während die vollständige Abtastung der fünf Reihen der Lochmaske etwa 18 Millisekunden an Zeit benötigt. Das entspricht einem Filmvorschub um eine Bildretl-"" nach jeweils 20 Millisekunden.

Ausgehend von den die aufeinanderfolgenden Bildpunkte einer wiederzugebenden Zeile betreffenden Daten erfolgt eine Wiedergabe der Bildzeilen durch Kombination einer möglichen Ablenkung des Strahls in V-Richtung auf fünf Blendenöffnungen, die fünf verschiedenen Bildzeilen entsprechen, mit einer Ablenkung des Strahls in Λ"-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, gegebenenfalls 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 der 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 Lochdurchme' tr 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 Bestand-

teile 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.

Hieizu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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 verlaufende Zeilen mit N diskreten Punkten dargestellt wird und jeder Punkt einen von n+1 Durchmessern gemäß dem ge- ίο wünschten Grauwerteindruck 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 (tO) N ■ η Blendenöffnungen (13) in rechteckiger Matrixanordnung aufweist, derart, daß η zur zweiten Richtung ^parallele Zeilen (1 bis 5) von je N Blendenöffnungen unterschieden werden und von Zeile zu Zeile unterschiedlich große Blendenöffnungen vorliegen, daß die Vblenkmittel (40, 50) den Lichtstrahl nacheinander au( die einzelnen zur ersten Richtung (Y) parallelen Spalten der Lochmaske und nach Maßgabe eines Rechners innerhalb einer Spal.e auf wahlbare Blendenöffnungen richten, daß die N Blendenöffnungen (13) einer Zeile (z.B. 1) der Lochmaske (10) gemäß der, 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 Ddtenkonverter (22), der die η Datenform vorgegebenen Bildinformaiion°n in eine Folge von Binär-Wörtern umwandelt, die für ; den unter die erste Blendenöffnung einer Spalte geratenden Bildpunkte die zu verwendende Blendenöffnung des Rangs r (0^r$nJ und damit den gewünschten Grauwert angeben, sowie eine Gruppe (23) von Schieberegi ·*ο stern aufweist, in denen die Binärwörter eine Verzögerung entsprechend der Vorschubzeil des Films über m(r- I) Bildzeilen bezüglich der Lochmaske einführen, wobei die aus den Schieberegistern kommenden Informationen die zu beleuchtenden <*5 Blendenöffnungen jeder Spalte angeben und die Lichtquelle (19) entsprechend ausblenden.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,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.

i Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe (23) η Schieberegister (24 bis 28) unterschiedlicher Längen en 1 hält entsprechend einer Verzögerung von 0, m, 2m. im.... (n- \)m Bildzeilen, und daß die Eingänge der Register parallel an die Ausgänge des Datenkonverters (22) angeschlossen sind.