DE60106384T2

DE60106384T2 - System und Verfahren zum Ausrichten von Bildern eines Films

Info

Publication number: DE60106384T2
Application number: DE60106384T
Authority: DE
Inventors: K. Dean GOODHILL; Ty Safreno; P. Don BEHRNS
Original assignee: MAXIVISION CINEMA TECHNOLOGY L; MAXIVISION CINEMA TECHNOLOGY LOS ANGELES
Current assignee: MAXIVISION CINEMA TECHNOLOGY L; MAXIVISION CINEMA TECHNOLOGY LOS ANGELES
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2021-01-13
Also published as: ATE279742T1; ES2231444T3; US20030011746A1; AU3443801A; EP1247138A1; WO2001051987A1; EP1247138B1; US20060017884A1; US20040057015A1; JP4805514B2; US20050036113A1; MXPA02006827A; AU783710B2; US6450644B1; CA2396816C; JP2003519825A; CA2702153A1; CA2396816A1; DE60106384D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Techniken zum Ausrichten bzw. Einpassen eines Films mit Bewegtbildern und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum richtigen Ausrichten oder Einpassen von Bildern eines Films mit Bewegtbildern während der Projektion, um eine verbesserte Auflösung der projizierten Bilder zu erreichen.
Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
Filmprojektoren und die mit ihnen projizierten Bewegtbilder haben Zuschauer rund um die Welt seit über einem Jahrhundert in Staunen versetzt und erfreut. Der Begriff „Bewegtbilder" ist in Wirklichkeit jedoch die Umschreibung einer Illusion, da sich die Bilder tatsächlich gar nicht bewegen. Ganz im Gegenteil, es müssen Standbilder, typischerweise 24 pro Sekun de, so statisch wie möglich projiziert werden. Dies ist keine einfache Sache, wenn man den Umstand berücksichtigt, dass in einer Minute 1.440 Bilder oder „Aufnahmen" dem Betrachter dargestellt werden müssen. Die Illusion einer Bewegung wird durch die Unterschiede zwischen aufeinander folgenden Standbildern hervorgerufen und sie ist abhängig von der exakten Positionierung bzw. „Ausrichtung" dieser Bilder in Bezug auf eine Blende in dem Projektor.
Eines der mit heutigen Bewegtfilmprojektoren verbundenen Probleme tritt auf, wenn aufeinander folgende Bilder an leicht unterschiedlichen Positionen in der Blende des Projektors positioniert werden. Wenn dies geschieht, erscheint ein konkreter Punkt auf diesen Bildern als unscharf bzw. verschmiert, und zwar selbst dann, wenn die einzelnen Bilder diesen Punkt perfekt scharf zeigen. Natürlich werden einzelne Bilder eines Films aber nicht separat betrachtet, sondern stattdessen in schneller zeitlicher Abfolge.
Im Zusammenhang mit der Bewegtfilmtechnologie ist das Wort „Ausrichten" [„register", die Wurzel bzw. der Ursprung für „Ausrichtung" = „registration") nicht formal definiert. Die vielleicht nächstkommende, anwendbare allgemeine Definition findet sich in Random House Dictionary Of The English Language, 2. ungekürzte Ausgabe (1983): „(11b) Print. Correct relation or exact superimposition, as of colors in color printing." [„Korrekte Beziehung bzw. exakte Überlagerung, wie z.B. Farben beim Farbdrucken"]. Im Stand der Technik für Bewegtbilder besitzt „Ausrichtung" jedoch eine geringfügig andere Bedeutung. „Ausrichtung" von Bewegtbildaufnahmen bedeutet die wiederholte Positionierung eines jeden Bildes, eins nach dem anderen, in einer so exakten Weise wie möglich über die gesamte Kette hinweg, die das System der Kinoprojektion beinhaltet. Wie oben beschrieben, gibt es in dieser Kette verschiedene Schritte, die mit der Erzeugung des Bildes beginnen und mit seiner Projektion enden.
Zu Beginn wird der Film schrittweise durch die Kamera bewegt und mit „Ausrichtestiften" [„registration pins"] an exakt derjenigen Stelle positioniert, die man „Blende" nennt. Auf diese Weise wird eine Abfolge von Bereichen, die man „frames" nennt, dem Licht ausgesetzt, wodurch „verborgene Bilder" erzeugt werden, die nach der Entwicklung sichtbare Bilder werden. Da der „frame" den rechteckigen Raum auf dem Film festlegt, der von dem „Bild" belegt wird, werden die Begriffe „frame" und „Bild" hier im Folgenden synonym und gegenseitig austauschbar verwendet.
Beim Bearbeiten und anderen nach der Aufnahme erfolgenden Verarbeitungsschritten werden die in der Kamera erzeugten Bilder modifiziert, falls dies angebracht ist. Anschließend werden sie für den Vertrieb über einen Prozess, der Zwischenschritte beinhaltet, dupliziert. Diese Zwischenschritte beinhalten Kontaktabzüge auf einem Zwischenpositiv („IP") sowie die Verwendung dieses IP, um Zwischennegative („IN") herzustellen.
Im nächsten Schritt wird das IN über ein Hochgeschwindigkeits-Kontaktabzugsverfahren auf eine Vertriebskopie des Films übertragen, wobei es sich hier um einen nicht-ausgerichteten Prozess handelt, der mit der 17fachen Abspielgeschwindigkeit oder schneller arbeitet. Die durch diesen Prozess hergestellten „Vertriebskopien" werden für die Projektion an Kinos vertrie ben. Wenn die Vertriebskopien projiziert werden, werden die Bilder schrittweise an einer festen Position relativ zu der „Blende" eines Projektorfensters positioniert. Licht aus einem Lampengehäuse des Projektors projiziert die Bilder zum Betrachten für das Publikum auf eine Projektionswand.
Die Ausrichtung ist kein Faktor beim Erstellen von fotografischen Standbildern mit hoher Auflösung. Der Fotograf und der Betrachter eines Standbildes sind nur mit einem einzigen Bild befasst, das von einem einzigen Stück Film aufgenommen und wiedergegeben wurde, das das Bild enthält. Die Ausrichtung ist allerdings eine wesentliche Komponente, die für eine hochauflösende Bilddarstellung von Bewegtbildern benötigt wird. Wie bereits oben erwähnt, beruhen Bewegtbilder auf Tausenden von Bildern, die eins nach dem andern in schneller Abfolge betrachtet werden. Daher ist der Gesamteindruck der Auflösung bzw. Schärfe bei Bewegtbildern in hohem Maße von der wiederholbaren, genauen Ausrichtung jedes aufgenommenen und projizierten Bildes in dem Projektor abhängig.
„Auflösung" ist ein anderer Ausdruck für Schärfe oder Klarheit. Bei Bewegtbildern ist die Auflösung von mehreren Faktoren abhängig, die beinhalten: (1) Linsenschärfe; (2) Körnung des Filmnegativs; (3) wiederholbare, exakte Ausrichtung des Films in der Blende der Kamera; (4) wiederholbare, exakte Ausrichtung während der Belichtung des IP-Films, IN-Films und der Vertriebskopien; (5) Körnung der Vertriebskopie des Films; sowie (6) wiederholbare, exakte Ausrichtung der Vertriebskopie in dem Projektor. Von all diesen Faktoren sind die Nummern 4 und 6 die am stärksten mit Mängeln behafteten in der heutigen Bewegtfilmtechnologie. Daher existiert seit langem ein Bedürf nis nach einem System und einem Verfahren, dass diese Einflussfaktoren berücksichtigt und dabei eine genauere Ausrichtung und eine verbesserte Auflösung über die gesamte Systemkette einer Bewegtfilmwiedergabe ermöglicht.
Die abschließende Beurteilung der Auflösung eines Bewegtbildes muss bei einer Analyse eines mit 24 Bildern pro Sekunde (Standard) oder schneller projizierten Bildes erfolgen, nicht durch Betrachtung einzelner Bilder wie bei einem Standbild. Idealerweise sollte die Genauigkeit der Ausrichtung des Projektors derjenigen der Kamera angepasst sein. Leider ist dies heutzutage nicht der Fall und ist es auch niemals gewesen. Wie bereits oben erwähnt, verwenden Bewegtbildkameras hochgenaue, mechanisch betätigte „Ausrichtestifte", um eine wiederholbare Filmpositionierung von Bild zu Bild zu erreichen und beizubehalten. Auf der anderen Seite verwenden Kinoprojektoren Ausrichtetechniken, die – im besten Fall – vergleichsweise ungenau sind, und zwar sowohl hinsichtlich der Längs- als auch den Querachse. Diese Ungenauigkeit wird zunehmend schlechter, da verschiedene mechanische Teile der Schrittbewegungsmechanik des Projektors und des Fensters im Laufe der Zeit einem normalen Verschleiß unterliegen. Die Hauptursache für diese Ungenauigkeit ist jedoch das 100-Jahre alte Konzept für den Bewegungsapparat des Projektors selbst. Projektorfenster, intermittierende Zahnrollen und der „Genfer"-Mechanismus, der diese Zahnrollen in einer Abfolge von Pausen und anschließender Rotation bewegt, haben sich nicht in nennenswerter Weise weiterentwickelt.
Wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird, wird die Ausrichtung in einem Projektor bei heutigen Verfahren in erster Linie mit Hilfe von Reibung erzielt, die durch Feder spannung in dem Projektorfenster hervorgerufen wird und die gegen den Film arbeitet, der durch die Drehbewegung der intermittierenden Zahnrolle vorgeschoben wird. Diese intermittierende Zahnrolle ist typischerweise etwa 2 bis 4 Zoll oder mehr unterhalb der Blende angeordnet und zieht den Film durch das Fenster. Wenn die intermittierende Zahnrolle aufhört, den Film zu ziehen, wirkt die Federspannung in dem Fenster auf den dazwischen eingeschlossen Film und die Reibung führt zu einem Stopp des Films. Dies ist jedoch ein in hohem Maße passives Konzept, das von sich aus zu Ungenauigkeiten neigt. Beispielsweise variiert die Reibung des Fensters aufgrund der einstellbaren Federspannung. Darüber hinaus zeigt auch die Filmkopie selbst wechselnde „Rutschigkeit" aufgrund von Längenveränderungen, Verschleiß und anderen Umwelteinflüssen. Daher kann jedes spätere Bild einfach nicht mehr an der exakt selben Stelle ausgerichtet werden wie das vorhergehende Bild.
Während der Projektion erzeugt eine ungenaue Ausrichtung des Films in Längsrichtung eine Auf- und Ab-Bewegung des Films, die man „Jitter" nennt, während eine ungenaue seitliche Ausrichtung eine Bewegung des Films von einer Seite zur anderen erzeugt, die man „Pendeln" [„weave"]. Sowohl der Jitter als auch das Pendeln werden durch die extreme Vergrößerung der Projektion sehr stark vergrößert. Der Jitter und das Pendeln jeder wahrnehmbaren Größenordnung führen zumindest zu einem Aufweichen und Verschmieren von Details und sie verschlechtern die Auflösung der projizierten Bilder.
Die Verwendung von größeren Bilderformaten auf dem Film, wie zum Beispiel bei den verschiedenen 70 mm Formaten, erzeugt ein schärferes Bild auf der Projektionsfläche einfach deshalb, weil weniger Vergrößerung erforderlich ist, um die Projektionsfläche auszufüllen. Dementsprechend sind der Jitter und das Pendeln des Bildes auf 70 mm Vertriebskopien weniger wahrnehmbar. Die höheren Kosten und das Fehlen von 70 mm Projektoren in den meisten Kinos machen die verschiedenen 70 mm Formate jedoch als Alternative wertlos, abgesehen von einigen wenigen Kinos mit „besonderer Ausstattung". Wenn der Jitter und das Pendeln bei den 70 mm Projektoren reduziert oder eliminiert werden könnten, wären die projizierten Bilder letztlich sogar noch schärfer.
Die heutigen Bewegtfilmprojektoren für Kinos erzeugen Jitter und Pendeln als eine inhärente Eigenschaft, da ihnen jegliche Art von Technologie zum Ausrichten des Films fehlt. Darüber hinaus erzeugen die Hochgeschwindigkeits-Vervielfältigungsverfahren, die verwendet werden, um die meisten IP's und IN's und Tausende von Vertriebskopien herzustellen, welche an die Kinos verteilt werden, selbst noch einen weiteren Anteil an Jitter und Pendeln. Um die Probleme zu verstehen, die dabei entstehen, wenn der Film letztlich projiziert wird, ist es erforderlich zu verstehen, wie Bewegtfilmbilder aufgenommen werden.
Einem typischen Bewegungsmechanismus für eine Kamera wird der Film aus dem Kameramagazin von einer Zahnrolle mit konstanter Geschwindigkeit herausgezogen, welche eine obere Schleife an Film aufrechterhält. Ein von einem exzentrischen, nockenartigen Bewegungsmechanismus angetriebener Niederziehgreifer durchdringt die Perforationen des Films und zieht den Film in eine genaue Ausrichtung in der Blende der Kamera. Die obere Schleife, von der der größte Teil für diese Vorgehensweise aufgenommen wird, wird durch die kontinuierliche Drehbewegung der Zahnrolle mit konstanter Geschwindigkeit aufgefüllt. Wenn der Film angehalten ist, durchdringen als Nächstes die Ausrichtstifte angrenzende Perforationen in dem Film, während der Niederziehgreifer sich gleichzeitig zurückzieht und in eine Position zurückfährt, um das nächste Stück Film, das nach unten gezogen werden soll, zu ergreifen. Wenn die Ausrichtstifte die Perforationen des Films durchdringen, bewegen ihre konischen Zähne den Film in dieser Zeit sanft in seine exakte Position. Die Ausrichtstifte sind auf eine einfache Vor- und Rückbewegung beschränkt, und sie sind in einer vorhersagbar, wiederholbar genauen mechanischen Konstruktion festgelegt. Außerdem sind die Ausrichtstifte unmittelbar neben und oftmals um den Abschnitt des zu belichtenden Films herum angeordnet. Aus diesen Gründen sind sie sehr genau und ermöglichen es der Kamera, eine kontinuierliche Abfolge von Bildern in sehr genauer Ausrichtung zu belichten.
In einem typischen Bewegungsmechanismus eines Projektors gibt es dagegen sehr wenig Ähnlichkeiten mit dem Bewegungsmechanismus der Kamera. Zwar besitzt ein typischer Projektor eine Zahnrolle mit konstanter Geschwindigkeit, die den Film vorschiebt, um eine obere Schleife aufrechtzuerhalten, an diesen Punkt enden jedoch alle Ähnlichkeiten mit Kameras. Anders als bei einer Kamera erfolgt der Vorschub des Films in das Projektorfenster mit einem kräftigen Zug einer intermittierenden Zahnrolle, die unterhalb der Blende des Projektorfensters angeordnet ist, durch welches das Licht während der Projektion hindurchtritt. Das Projektorfenster ist eine leicht gekrümmte, federgespannte „Falle", die eine Reibungskraft auf den Film ausübt und daher in Gegenrichtung zu der Antriebskraft wirkt, die den Film durch das Fenster hindurch zieht. Wenn die intermittierende Zahnrolle aufhört, den Film durch das Fenster zu ziehen, stoppt die von dem Fenster ausgeübte Reibungskraft den Film. Leider kann dieser Mechanismus die genaue Ausrichtung, die von Kameras erreicht wird, aus verschiedenen Gründen nicht erreichen.
Zunächst einmal ist die Reibungskraft des Fensters, die auf die Bewegung des Films einwirkt, einstellbar und sie variiert von Projektor zu Projektor. Eine höhere Reibungskraft bedeutet einen höheren Widerstand gegenüber der intermittierenden Bewegung des Film, aber sie erfordert gleichzeitig, dass ein größeres Drehmoment aufgebracht wird, um die statische Reibungskraft für einen Vorschub von Bild zu Bild zu überwinden. Dies kann dazu führen, dass der Film gestreckt wird oder in extremen Fällen sogar reißt. Des Weiteren kann eine zu hohe Reibungskraft des Fensters zu einem so hohen Filmwiderstand führen, dass die Zähne der intermittierenden Zahnrolle die Perforationen in dem Film beim Herunterziehen deformieren, was zu einer Verschlechterung der Ausrichtung bei jeder nachfolgenden Projektion des Films führt. Wenn jedoch die Reibungskraft des Fensters zu stark reduziert wird, kann der Film sich noch leicht weiterbewegen, nachdem die Drehbewegung der intermittierenden Zahnrolle angehalten wurde. In diesen Fällen überschießt der Film die gewollte Stelle in einer Weise, die von Bild zu Bild fehlerträchtig ist.
Als Zweites werden Filmkopien häufig gewachst oder anderweitig mit einer gleitenden Oberfläche versehen, um mit einem geringeren Widerstand durch das Fenster zu gleiten und/oder eine Dehnung des Films zu vermeiden. Dies verhindert, dass der Film von einem Bild zum nächsten an exakt derselben Stelle in den Fenster anhält.
Als Drittes schrumpft Film oder dehnt Film sich häufig aufgrund von Alterung, Feuchtigkeit oder anderen Faktoren aus. Daher variiert zwangsläufig der Abstand von dem Bild in der Blende zu der intermittierenden Zahnrolle. Die Auswirkung einer solchen Schrumpfung oder Dehnung nimmt mit zunehmender Länge des Films zu. Daher beinhaltet der Abstand zwischen der Blende und der intermittierenden Zahnrolle einen weiteren Fehlerbereich.
Als Viertes wird der Mechanismus, der die intermittierende Zahnrolle bewegt, von einem „Genfer"-Bewegungsmechanismus angetrieben, der einem Verschleiß unterliegt. Der „Genfer"-Bewegungsmechanismus ist allgemein bekannt und beinhaltet ein kreuzförmiges „Malteser" Teil, bei dem Schlitze in jedes Kreuzteil geschnitten sind. Eine rotierende, nockenartige Einheit dreht sich darin, und zwar mit einem Stift, der in die Schlitze in dem Kreuz hineingreift. Dies erzeugt eine intermittierende Bewegung mit einer Pause und einer anschließenden Rotation, welche dann auf eine Welle übertragen wird, die mit der intermittierenden Zahnrolle verbunden ist, welche den Film von unterhalb des Fensters durch die Blende hindurchzieht. Auch wenn sich der „Genfer"-Bewegungsmechanismus in einem Ölbad dreht, das dazu ausgelegt ist, einen Metall zu Metall Kontakt zu vermeiden, gibt es wie bei jedem mechanischen Gerät immer auch einen gewissen Verschleiß. Dieser Verschleiß verursacht eine leichte Ungenauigkeit bei der Übertragung der Antriebskraft auf die Verbindungswelle, die intermittierende Zahnrolle und den Film selbst, welche dann durch die Projektion vergrößert wird.
Als Fünftes ruft die geringste Biegung in der Welle, die den „Genfer"-Bewegungsmechanismus mit der intermittierenden Zahnrolle verbindet, eine exzentrische Bewegung der intermittierenden Zahnrolle hervor, so dass sie sich auf einer leicht ovalen Bahn dreht anstelle einer Drehung in einer kreisförmigen Bewegung. Dies wiederum verschlimmert jede Ungenauigkeit in dem „Genfer"-Bewegungsmechanismus, was wiederum die Auflösung der projizierten Bilder verschlechtert.
Schließlich werden Vertriebskopien auf nichtausgerichteten Hochgeschwindigkeitskopierern hergestellt, die eine zusätzliche Ungenauigkeit hervorrufen, da die Bilder in unterschiedlichen Positionen in Bezug auf die Ränder und Perforationen des Films positioniert werden. Mit anderen Worten verschiebt der nicht-ausgerichtete Kopiervorgang die Bilder mikroskopisch in einer solchen Weise, dass sie sich nicht länger in einer exakten, wiederholbaren Relation zu den Rändern und Perforationen des Films befinden.
Es wurden einige spezielle Projektoren mit einer Stift-Ausrichtung für spezielle Zwecke gebaut, nämlich für einen bestimmten Typ von kinematographischen Spezialeffekten, den man „process shots" [„Prozessschüsse"] nennt, aber diese Projektoren waren nicht für eine Projektion in Kinos entwickelt. Stattdessen wurden sie entwickelt, um eine exakte Ausrichtung unter der Annahme zu erreichen, dass sie Kopien zeigen sollen, die auf einem relativ langsamen, sehr genauen Kopierer hergestellt wurden, anstelle von Vertriebskopien, die mit einem Kontaktkopierer mit hoher Geschwindigkeit und ohne Registrierung dupliziert wurden.
Es tauchten kürzlich zwei neue Projektorkonstruktionen für Anwendungen in speziellen 70 mm Kinos auf, die ein gewisses Äquivalent zu einer Ausrichtung mit Stiften darstellen. Der Mega-Systems Projektor besitzt zwei Zahnrollen, die oberhalb und unterhalb der Blende angeordnet sind. Ein gekrümmter, einseitiger Fenstermechanismus wird in einen engen Kontakt mit dem Film gebracht, indem er in dessen Richtung zurückgleitet. Diese Konstruktion ist dazu vorgesehen, eine Filmschrumpfung oder -ausdehnung zu ermöglichen, wobei gleichzeitig eine gezielte Ausrichtung gewährleistet werden soll. Der Projektor von IWERKS mit linearer Schleife versucht ein Äquivalent einer gezielten Ausrichtung mit Stiften zu erreichen, indem er kontrollierte Stöße von komprimierter Luft verwendet, um den Film über einen parallelen Satz von linearen Zahnelementen vorzuschieben, die auf jeder Seite der Blende des Projektors angeordnet sind. Diese linearen Zahnelemente, die mit Eisenbahnschienen vergleichbar sind, halten die Perforationen des Films, wenn aufeinanderfolgende Bilder mit Hilfe einer „stehenden Welle" des Films vorgeschoben werden, die über die Zahnelemente hinweg rollt und von dem Luftstoß angetrieben wird. Obwohl diese zwei Projektoren eine Ausrichtung bereitstellen, die die gezielte Ausrichtung, welche man in Kameras findet, in gewisser Weise kopiert, kümmern sie sich nicht um die Fehlausrichtung, die durch Kontaktkopierer mit hoher Geschwindigkeit und ohne Ausrichtung erzeugt werden.
In einem anderen Bereich der Bewegtfilmtechnologie, den man „Telecine" nennt und bei dem Bilder eines Bewegtfilms auf Videobänder übertragen werden, wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um ein stabiles Bild zu erhalten. Zwar gibt es bei den Geräten und Verfahren, die in diesen Telecine-basierten Systemen verwendet werden, um eine Bildstabilisierung zu erreichen, Unterschiede (manchmal nennt man sie „elektronische Ausrichtung mit Stift"), aber all diese Ansätze haben eines gemeinsam – sie versuchen alle, das Bild des Films durch Bezugnahme auf die Filmränder und/oder Perforationen auf dem Film zu stabilisieren. Dies ist für Telecine akzeptabel, da Telecine Kopien mit „geringem Kontrast" verwendet, die bei 54,72 m [180 Fuß] pro Minute in einem Kontaktkopierer mit „nassem Fenster" gemacht werden. Die Bildpositionierung auf Kopien mit geringem Kontrast, die in Telecine verwendet wird, beinhaltet daher eine relativ genaue Lage zu den Rändern des Films und/oder den Perforationen. Die Technik, wonach die Ränder und/oder Perforationen auf den Vertriebskopien als Bezugspunkt verwendet werden, um die Bilder des Film zu stabilisieren, setzt jedoch fälschlicherweise voraus, dass die Bilder auf dem Film in Bezug auf die Ränder und Perforationen korrekt ausgerichtet sind, wie dies in der Kamera oder bei Kopien, die auf relativ langsamen Kopierern mit hoher Genauigkeit hergestellt wurden, der Fall ist. Wie oben erläutert, werden die Vertriebskopien für Kinos jedoch bei Geschwindigkeiten von häufig mehr als 457 m [1.500 Fuß] pro Minute auf Kontaktkopierern ohne Ausrichtung hergestellt. Dieser Kopiervorgang mit hoher Geschwindigkeit und ohne Ausrichtung verschiebt die Bilder mikroskopisch in solch einer Weise, dass sie nicht länger in einer genauen, wiederholbaren Relation zu den Rändern und Perforationen des Films angeordnet sind.
Wenngleich verschiedene Arten einer Ausrichtung mit elektronischen Stiften und/oder Verfahren und Technologien zur Bildstabilisierung ganz gut funktionieren, wenn man Kopien, die auf einem ausgerichteten Kopierer erzeugt wurden, abtastet, so können diese Verfahren jedoch keine fehlerhaften Lagen der Bilder relativ zu den Rändern und/oder Perforationen des Films korrigieren. Wie oben erläutert, tritt eine solche unzureichende Platzierung jedoch häufig aufgrund von Fehlern auf, die beim Kontaktkopieren von Vertriebskopien für Kinos mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden. Daher besitzt die Ausrichtung mit elektronischen Stiften für die Projektion in Kinos einen begrenzten Wert. Tatsächlich wurde keines dieser Systeme mit diesem Anwendungszweck vor Augen entwickelt. Stattdessen geben sie alle vor, für die Übertragung des Films auf Video oder in ein digitales elektronisches Format entwickelt worden zu sein.
US 5,644,376 offenbart die Idee, dem Film weitere Filmperforationen hinzuzufügen, um die Bilder auszurichten. In der entsprechenden Vorrichtung sind Stifte vorgesehen, die in die zusätzlichen Perforationen hineingreifen, um den Film auszurichten.
Dementsprechend besteht ein bestimmtes Bedürfnis nach einem System und einem Verfahren, die eine exakte Stabilisierung der Bilder und eine verbesserte Auflösung für Filmprojektoren für die Präsentation von Filmen in Kinos ermöglichen, die eine Fehlausrichtung der Bilder auf der Vertriebskopie des Films (im Vergleich zu den ursprünglichen Negativen) korrigieren und die nicht von den Rändern des Films oder seinen Perforationen abhängen, um dies zu erreichen. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese und andere Bedürfnisse und bietet weitere damit zusammenhängende Vorteile.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein System und ein Verfahren nach Anspruch 2 bzw. Anspruch 1 bereit, um die Bilder eines Films in Bezug auf eine Blende in einem Filmprojektor für Bewegtbilder exakt auszurichten. Der Projektor beinhaltet ein Fenster zum Aufnehmen und Führen des Films während des intermittierenden Vorschubs des Films durch den Projektor. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf dem Film eine Information aufgebracht, die der Lage der Bilder auf dem Film entspricht. Die mit jedem Bild verbundene Information wird vor der Projektion von einem Sensor eingelesen, um die Lage des Bildes in Bezug auf die Blende zu bestimmen. Wenn das Bild in Bezug auf die Blende fehlausgerichtet ist, sobald der Film in dem Fenster stoppt, bewegt ein Betätiger den Film relativ zu der Blende, um die richtige Ausrichtung herzustellen. Dadurch, dass die Bilder wiederholt in exakt derselben Position in Bezug auf die Blende ausgerichtet werden, wird die Auflösung der projizierten Bewegtbilder wesentlich und vorteilhaft verbessert.
Bei herkömmlichen Konstruktionen für Projektoren ist das Fenster relativ zu der Blende fest mit dem Projektor verbunden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Fenster jedoch dazu ausgebildet, sich relativ zu der Blende zu bewegen. Die Bewegung des Fensters relativ zu der Blende wird mit einem Betätiger erreicht, der mit dem Fenster verbunden ist. In einer Ausbildung der Erfindung weist der Betätiger einen piezoelektrischen Antrieb oder einen Antrieb mit einer bewegten Spule auf. Diese beiden Arten von Antrieben können auch in Verbindung mit einer Biegestufe verwendet werden, um die erforderliche Bewegung des Fensters zu erreichen. Der Betä tiger ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er das Fenster in Inkrementen bewegt, die bei etwa 1/20 μm [0,000002 Zoll] pro etwa einer Millisekunde oder weniger liegen, abhängig von der Bildgeschwindigkeit. Darüber hinaus sind der Betätiger und das Fenster so ausgebildet, dass der Betätiger das Fenster zumindest etwa 0,152 mm [0,006 Zoll] bewegen kann, und zwar sowohl in der X-Richtung als auch der Y-Richtung.
Die Information, die benötigt wird, um das Fenster um die benötigte Größenordnung zu bewegen, wird von der Ausrichteinformation bereitgestellt, die an dem Film angebracht ist. In einer Ausbildung der Erfindung beinhaltet die Ausrichteinformation eine Referenzmarkierung zum Ausrichten, die so ausgebildet ist, dass sie von einem Sensor eingelesen werden kann. Die Referenzmarkierung zum Ausrichten beinhaltet vorzugsweise eine Vielzahl an unterschiedlichen Formen, die von dem Sensor gelesen werden. Gemäß einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die Vielzahl an unterschiedlichen Formen zumindest einen Kreis und ein Quadrat oder Rechteck, wobei der Durchmesser des Kreises gleich der Breite des Quadrates oder Rechteckes ist. Außerdem kann ein Dreieck neben dem Kreis und dem Rechteck oder Quadrat angeordnet sein, um weitere Ausrichteinformationen bereitzustellen.
Die Ausrichteinformation wird an dem Film an jeweils derselben Stelle relativ zu jedem Bild angebracht. In dieser Hinsicht ist die Ausrichteinformation auf dem Film vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der außerhalb der Bilder liegt und insbesondere ist die Ausrichteinformation in dem Raumbereich zwischen nebeneinander liegenden Bildern angeordnet. Des Weite ren kann eine redundante Ausrichteinformation an dem Film für jedes Bild angebracht sein, wenn dies gewünscht ist.
Der Sensor, der die Ausrichteinformation auf dem Film einliest, kann eine Vielzahl an Ausgestaltungen annehmen. In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Sensor einen lichtbasierten Sensor. Beispielsweise kann der Sensor eine LED-Anordnung auf einer Seite des Fensters aufweisen, die Licht durch die Referenzmarkierung zum Ausrichten auf dem Film hindurchsendet. Das gesendete Licht wird mit einer CCD-Anordnung auf der anderen Seite des Fensters empfangen. Wenn gewünscht, können ein oder mehrere Spiegel verwendet werden, um das von der LED-Anordnung gesendete Licht auf die CCD-Anordnung zu reflektieren. Darüber hinaus können redundante Sensoren verwendet werden, um die redundante Ausrichteinformation einzulesen, die mit jedem Bild verbunden ist.
Ein Ausrichteprozessor steuert den Betrieb des Sensors und verarbeitet die Ausrichteinformation für jedes Bild, um die Lage jedes Bildes in Bezug auf die Blende zu bestimmen. Die Lage dieser Bilder wird bestimmt, indem die mit jedem Bild verbundene Ausrichteinformation eingelesen wird. Der Ausrichteprozessor verwendet dann die Ausrichteinformation, um die Lage eines Bildes in dem Fenster in Bezug auf das unmittelbar vorhergehende Bild zu vergleichen. Wenn ein Bild in Bezug auf die an derselben Stelle sitzende Blende nicht genauso ausgerichtet ist, wie das unmittelbar vorhergehende Bild, dann berechnet der Ausrichteprozessor die Größe der Fehlausrichtung des Films. Basierend auf der Größe der Fehlausrichtung erzeugt der Ausrichteprozessor ein geeignetes Ausgangssignal, das dem Betätiger zugeführt wird. Dieses Ausgangssignal veranlasst den Betätiger, das Fenster in einer solchen Weise zu bewegen, dass das Bild relativ zu dem unmittelbar vorhergehenden Bild richtig ausgerichtet wird. Auf diese Weise wird jedes Bild relativ zu der Blende an derselben Stelle ausgerichtet. Das Ausgangssignal kann ein spannungsbasiertes Signal beinhalten, ein strombasiertes Signal oder jedes andere geeignete Signal, das dazu ausgebildet ist, den Betätiger und damit das Fenster zu bewegen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung ersichtlich, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen die Grundzüge der Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen stellen die Erfindung dar. In diesen Zeichnungen ist:
1 eine schematische Darstellung der sechs Freiheitsgrade zum Festlegen einer beliebigen Lage in einem dreidimensionalen Raum,
2 eine schematische Darstellung eines Films, der durch einen Projektor für Bewegtbilder läuft,
3 eine weitere schematische Darstellung eines Films, der durch den Projektor läuft, wobei das maximale Ausmaß an Rollbewegung des Films in den Fenster des Projektors dargestellt ist,
4 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Filmprojektors für bewegte Bilder, die den Film beim Durchgang durch den Projektor zeigt,
5 eine schematische Darstellung, die die Position des Fensters des Projektors in Bezug auf eine Blende des Projektors zeigt,
6 eine schematische Darstellung eines Piezokristalls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
7 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Länge des Piezokristalls zeigt,
8 eine schematische Darstellung eines piezoelektrischen Antriebs mit einer Biegestufe, teilweise in einer geschnittenen Ansicht gezeigt, die verwendet wird, um das Fenster des Projektors zu bewegen und eine Fehlausrichtung von Bildern des Films zu korrigieren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
9 ist eine schematische Darstellung eines Antriebs mit bewegter Spule, der verwendet wird, um das Fenster des Projektors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zu bewegen,
10 zeigt eine Referenzmarkierung zum Ausrichten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
11 ist ein Abschnitt des Films, der die Lage der Referenzmarkierung zum Ausrichten zwischen den Bildern des Films zeigt,
12 zeigt eine matrixartige CCD-Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
13 zeigt eine zeilenförmige CCD-Anordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
14 zeigt eine rückwärtige, schematische Seitenansicht eines Projektorfensters und einer zugehörigen Projektorkonstruktion, die die neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung verwendet,
15 ist eine seitliche Seitenansicht des Projektorfensters und eines entsprechenden Projektors, aufgenommen entlang der Linie A-A der 16,
16 ist eine Seitenansicht des Projektorfensters von vorne sowie eine zugehörige Projektorkonstruktion ähnlich der aus 14,
17 zeigt ausgewählte Abschnitte einer Referenzmarkierung zum Ausrichten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
18 zeigt weitere Aspekte, die sich auf die Referenzmarkierung zum Ausrichten beziehen,
19 zeigt einen anderen ausgewählten Abschnitt der Referenzmarkierung zum Ausrichten, einschließlich einer Referenzlinie zum Berechnen der Fehlausrichtung eines Bildes,
20 ist eine schematische Darstellung einer Alternative zum Beleuchten der Referenzmarkierung zum Ausrichten,
21 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Alternative zum Beleuchten der Referenzmarkierung zum Ausrichten, und
22 ist ein Blockdiagramm, das einen Ausrichteprozessor und andere damit zusammenhängende Prozessorkomponenten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Fehlausrichtung eines Bildes des Films von Bild zu Bild detektiert und korrigiert, um eine genaue Ausrichtung jedes Bildes in Bezug auf die Blende des Projektors zu gewährleisten. Indem man jedes Bild an derselben Stelle in Bezug auf die Blende ausrichtet, erhält der resultierende Film, der aus diesen einzelnen projizierten Bildern besteht, eine wesentlich höhere Auflösung. Die geeignete Ausrichtung der Bilder wird erreicht und eine Fehllage der Bilder auf einer Vertriebskopie des Films wird korrigiert, indem Korrekturbewegungen des Films durchgeführt werden, während der Film intermittierend in dem Fenster des Projektors anhält. Wie weiter unten erläutert, wird die genaue Ausrichtung des Films und die daraus resultierende verbesserte Auflösung des Films erzielt, indem korrigierende Bewegungen des Films in nur zwei Richtungen durchgeführt werden, die der X-Richtung und der Y-Richtung entsprechen.
In dieser Hinsicht und als weiteren Hintergrund kann jede Art von Bewegungen mit Bezug auf sechs Freiheitsgrade beschrieben werden. Wie in 1 gezeigt ist, beinhalten diese sechs Freiheitsgrade drei Freiheitsgrade für eine lineare Bewegung, die allgemein als X, Y und Z bekannt sind, sowie drei Freiheitsgrade für eine Drehbewegung, die üblicherweise als Gieren, Nicken und Rollen bekannt sind. Da Film flach ist und aufgrund der Art, wie er in dem Fenster des Projektors erfasst wird, kann es keine wahrnehmbaren Gier- oder Nickbewegungen des Films geben. Wenngleich es eine gewisse Defokussierung in der Z-Richtung aufgrund thermischer Unterschiede gibt, und zwar aufgrund der Wärme, die der Film aus dem Lampengehäuse des Projektors aufnimmt, was dazu führt, dass sich der Film leicht aus seiner Position herausbewegt, so kann doch jede Bewegung in Z-Richtung als ein sehr geringer Teil einer Fehlausrichtung betrachtet werden im Vergleich zu der Fehlausrichtung des Films in den X- und Y-Richtungen.
Des Weiteren, während es möglicht ist, eine mögliche Fehlausrichtung infolge eines Rollens zu korrigieren, kann die Größe dieser Bewegung ebenfalls als relativ gering angesehen werden. Wie in dieser Hinsicht in 2 gezeigt ist, wird ein Film 10, der durch das Fenster wandert, mechanisch an der Blende 12 über eine große Entfernung verglichen mit der Breite des Films geführt. Bei den meisten Projektorkonstruktionen wird der Film 10 mit mechanischen Führungsmitteln 14 geführt, so dass die Möglichkeit besteht, dass der Film in dem Fenster in der X-Richtung nur um etwa 0,076 mm [0,003 Zoll] abweicht. Wie in
3 gezeigt ist, wird ein Film 10, der sich um diese Größenordnung bewegt, dazu führen, dass eine maximale Rollkomponente von nur etwa 0,049 Grad entsteht. Diese geringe Kreisbewegungskomponente ist relativ unbedeutend und es ist unwahrscheinlich, dass sie einen wahrnehmbaren Einfluss auf die Auflösung besitzt. Daher sind die Notwendigkeit und die Kosten zu dieser Korrektur durchaus fraglich.
Im Hinblick auf die vorhergehenden Betrachtungen und angesichts des Umstandes, dass Jitter und Pendeln die wichtigsten Faktoren sind, die zu einer Fehlausrichtung des Films beitragen, sind das System und das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung darauf ausgelegt, eine Fehlausrichtung des Films in der X-Richtung (Pendeln) und der Y-Richtung (Jitter) zu detektieren und zu korrigieren. Es sollte jedoch klar sein, dass die Grundzüge der Erfindung auch dazu verwendet werden können, eine Fehlausrichtung des Films in anderen Richtungen zu detektieren und zu korrigieren. Daher soll die nachfolgende Beschreibung nicht in dem Sinne verstanden werden, dass sie die Erfindung auf die Korrektur von Fehlausrichtungen in der X- und Y-Richtung allein reduziert.
Mit Bezugnahme auf 4 besitzt ein typischer 35 mm Projektor 16 zwei Zahnrollen mit konstanter Geschwindigkeit, und zwar eine Zuführungsrolle 18 und eine Rückhalterolle 20, die auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Filmfensters 22 angeordnet sind. Eine intermittierende Zahnrolle 24 ist ferner zwischen dem Fenster 22 und der Rückhalterolle 20 angeordnet, und zwar etwa zwei bis vier Zoll (oder mehr) unterhalb des Fensters. Die intermittierende Zahnrolle 24 zieht den Film 10 intermittierend, also von Bild zu Bild, durch das Filmfenster 22 in einer hinlänglich bekannten Art und Weise. Zwischen der Zuführungsrolle 18 und dem Filmfenster 22 ist ein loser Bereich des Films 10 in Form von Schleifen von lockerem Film 26 und 28 vorgesehen, ebenso wie zwischen der intermittierende Zahnrolle 24 und der Rückhalterolle 20, um ein Reißen des Films zu verhindern. Das Filmfenster 22 beinhaltet ferner eine Blendenplatte 30 mit einer Blende 32, die in einer optischen Ausrichtung mit einer Lichtquelle 34 (wie etwa ein Lampengehäuse) für die Projektion auf einer Seite des Fensters und einer Linse 36 auf der anderen Seite des Fensters ausgebildet ist. Eine rotierende Verschlussscheibe (nicht dargestellt) zwischen der Blende 32 und dem Lampengehäuse 34 blockiert das Licht aus dem Lampengehäuse, während der Film 10 nach unten gezogen und ausgerichtet wird, und sie ermöglicht den Durchgang des Lichts durch die Blende nach der Ausrichtung eines Bildes 40 in Bezug auf die Blende. Die Verschlussscheibe bzw. eine in Gegenrichtung rotierende Scheibe werden in einer hinlänglich bekannten Art und Weise von einem Verschlussmotor (hier nicht dargestellt) gedreht.
Das Fenster 22 erfüllt während des Projektionsvorgangs mehrere Funktionen. Eine dieser Funktionen besteht darin, den Film 10 mechanisch durch den Projektor 16 zu führen. In dieser Hinsicht wirkt das Fenster 22 als ein mechanisches Ausrichtesystem, dessen Zweck darin liegt, die Bewegung des Films in der X-Richtung bzw. „Pendeln" zu steuern. Das in heutigen Projektoren vorhandene Pendeln tritt vorrangig als Ergebnis von Variationen in Bezug auf die Breite des Films sowie mechanischen Abweichungen bei der Breite des Fensters auf.
Ein weiterer Zweck des Fensters 22 liegt darin, eine Reibungskraft auf den Film 10 auszuüben, welche den Film in dem Fenster anhält, wenn die intermittierende Zahnrolle 24 aufhört, den Film zu ziehen. In diesem Zusammenhang ist das Fenster 22 mechanisch ähnlich zu einem System mit konstanter Zugkraft, und es muss Zugkraftkomponenten besitzen, die stark genug sind, um den Film 10 schnell anzuhalten. Zwar ruft der Film 10 keine große Trägheitskraft hervor, und der Film besteht aus einem leichten Material und es bewegt sich nur jeweils eine kleine Menge davon, wenn die intermittierende Zahnrolle 24 den Film vorschiebt, trotzdem wird eine statische Reibungskraft von bis zu mehreren Pfund (1 Pfund = 0,453 kg) benötigt, um den Effekt der Trägheitskraft zu überwinden und den Film anzuhalten. Im Vergleich der Fehlausrichtungen der Bilder 40 in der X-Richtung und der Y-Richtung ist die Fehlausrichtung in der Y-Richtung jedoch typischerweise die größere der beiden.
Da das Fenster 22 bei herkömmlichen Projektoren dazu ausgebildet ist, das Bild 40 in Bezug auf die Blende 32 auszurichten, spielt das Fenster 22 eine wichtige Rolle beim Ausrichten des Films. Aus den zuvor bereits erläuterten Gründen ist es jedoch praktisch unmöglich, dass die Fensterkonstruktionen von herkömmlichen Projektoren das Bild 40 mit der gewünschten Genauigkeit in die Ausrichtung mit der Blende 32 bringen. Dementsprechend sind das System und das Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dazu ausgebildet, das Fenster 22 physisch zu bewegen, nachdem der Film 10 in dem Fenster aufgrund der Reibung angehalten wurde, um das Bild 40 in Bezug auf die Blende 32 exakt auszurichten und somit diese konstante Fehlausrichtung von einem Bild zum nächsten zu korrigieren.
5 zeigt schematisch die Position des Fensters 22, das gemäß der vorliegenden Erfindung in der X-Richtung und der Y-Richtung relativ zu der Blendenplatte 30 des Projektors 16 bewegbar ist, sowie die entsprechende Blende 32. Die intermittierende Zahnrolle ist unterhalb des Fensters 22 angeordnet und wird von einem intermittierenden Motor 38 angetrieben. Bei konventionellen Projektoren, wie in 4 gezeigt, ist das Fenster 22 in einer festen Position an dem Projektor 16 befestigt und bewegt sich daher nicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Fenster 22 jedoch so ausgebildet, dass es sich bewegen kann, um die erforderlichen Korrekturbewegungen zu bewirken, die zu einer präzisen Ausrichtung des Bildes 40 in Bezug auf die Blende 22 führen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Fenster 22 so ausgebildet, dass es sich in der X-Richtung und der Y-Richtung bewegen kann, wenn notwendig, um den Film 10 exakt auszurichten.
Der Bewegungsbereich des Fensters in der X- und der Y-Richtung ist vorzugsweise ausreichend, um eine Bewegung zu ermöglichen, die in jeder Richtung ausreichend ist, um eine „worst case" Situation (unter ungünstigsten Bedingungen) einer Fehlausrichtung zu korrigieren. Eine Worst-Case-Situation wird hier als eine maximale Abweichung von etwa 0,076 mm [0,003 Zoll] angenommen, aber es könnte auch mehr oder weniger als diese Größenordnung sein. Um diese Abweichungen zu korrigieren, sollte das Fenster 22 also in der Lage sein, sich zumindest um etwa 0,152 mm [0,006 Zoll] sowohl in der X-Richtung als auch der Y-richtung zu bewegen. Es ist jedoch klar, dass auch ein größerer Bewegungsbereich des Fensters möglich ist und dass die Erfindung nicht auf diese speziellen Bewegungsbereiche, wie sie vorstehend angegeben sind, beschränkt ist. Um zu ermöglichen, dass der Bewegungsbereich des Fensters eine verbesserte Auflösung durch die präzise Ausrichtung der Bilder bietet, sollten die Korrekturbewegungen des Fensters 22 vorzugsweise in einer Größenordnung und bei Inkrementen liegen, die zumindest gleich mit der verfügbaren Auflösung ist, die infolge der Körnung des Films erreichbar ist.
Gemäß den heutigen Standards besitzt ein typischer Film 10 die Fähigkeit, etwa 1910 Linien pro cm [4840 Linien pro Zoll] in jeder Achse aufzulösen. Um eine Fehlausrichtung zu korrigieren und ein Bild als ein ruhiges Bild zu projizieren, sollte die Fensterbewegung idealerweise zumindest zehn bis einhundertmal genauer sein als die kleinste Korngröße des Films. Eine Fensterbewegung in dieser Größenordnung der Genauigkeit würde es dem System nicht nur ermöglichen, ein Bild relativ zu dem nächsten genau zu positionieren, sondern es würde außerdem zukünftige Verbesserungen in der Technologie des Filmmaterials ermöglichen. Dementsprechend kann der Fensterbewegungsmechanismus den Film in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorzugsweise in Inkrementen von 1/20 μm bzw. 0,000002 Zoll bewegen.
Die Bewegung des Fensters 22 zum Korrigieren einer Fehlausrichtung des Films erfolgt vorzugsweise während der Zeitdauer, in der der Film angehalten ist, nachdem das Herunterziehen von der intermittierende Zahnrolle 24 erfolgt ist und bevor sich der Verschluss öffnet. Während dieser Zeitspanne müssen mehrere Dinge durchgeführt werden. Wie in weiteren Detail weiter unten beschrieben ist, beinhalten diese Dinge die Bestimmung der Position des Bildes 40 auf dem Film relativ zu dem vorhergehenden Bild, die Berechnung der Größe der Korrekturbe webung des Fensters sowie das anschließende Bewegen des Fensters 22 in entsprechender Weise.
Da die Bilder 40 mit einer Geschwindigkeit von zumindest 24 Bildern pro Sekunde (d.h. ein Bild etwa alle 41,6 Millisekunden) ausgerichtet werden, müssen all diese Vorgänge und insbesondere die Bewegung des Fensters 22 so schnell wie möglich durchgeführt werden. Die Bewegung des Fensters wird mechanisch realisiert und unterliegt daher gewissen physikalischen Randbedingungen. Natürlich wird der Verschluss nicht geöffnet, bis der Film 10 nach unten gezogen wurde und in dem Fenster 22 angehalten wurde. Wenn die Zeitspanne zum Herunterziehen jedes Bildes 40 näherungsweise 8 Millisekunden beträgt, dann müssen die Vorgänge, die zum Bewegen des Fensters 22 und zum Ausrichtung des Bildes 40 erforderlich sind, in näherungsweise 2,5 Millisekunden durchgeführt werden, nachdem der Film 10 angehalten wurde und bevor sich der Verschluss öffnet. Wenn man näherungsweise 1,5 Millisekunden zulässt, um die Lage des Bildes 40 zu bestimmen und die Größe und Richtung der erforderlichen Korrekturbewegung des Fensters zu berechnen, verbleibt eine Zeit von etwa 1 Millisekunde, um das Fenster 22 tatsächlich zu bewegen. Wenn die Bildgeschwindigkeit 48 Bilder pro Sekunde beträgt, ergibt sich die Zeitspanne zum Bewegen des Fensters 22 wie oben erläutert. Ähnliche Berechnungen können durchgeführt werden, um die zum Bewegen des Fensters 22 geeignete Zeitspanne basierend auf einer anderen Bildgeschwindigkeit, die ggf. verwendet werden kann, abzuschätzen.
Um das Fenster 22 innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit zu bewegen, sollte die Trägheitsmasse des Fensters idealerweise so gering wie möglich sein. Dementsprechend sollte der intermittierende Motor 38 nicht an dem Fenster 22 befestigt sein und die Blendenplatte 30 sollte relativ zu der Linse 36 und dem intermittierenden Motor 38 fest stehen bleiben, wobei das Fenster 22 sich unabhängig von beiden bewegt. Die tatsächliche Realisierung, die dem Fenster 22 eine Bewegung ermöglicht, kann auf verschiedene Art und Weise umgesetzt werden, solange das Fenster die Freiheit besitzt, sich zumindest um etwa 0,152 mm [0,006 Zoll] in der X- und Y-Richtung zu bewegen. Beispielsweise können Biegestufen, Lager, Gleitelemente und andere geeignete Realisierungen in Verbindung mit einem entsprechend ausgebildeten Fenster 22 verwendet werden.
Um das Fenster 22 über die Entfernung zu bewegen, die erforderlich ist, um eine Fehlausrichtung von Bild zu Bild exakt zu korrigieren, ist ein Bewegungsmechanismus mit dem Fenster verbunden. Dieser Bewegungsmechanismus für das Fenster wird im Folgenden als „Betätiger" bezeichnet. Bei den oben genannten Parametern für die Bewegung des Fensters muss der Betätiger in der Lage sein, das Fenster 22 sehr schnell (d.h. in ungefähr 1 Millisekunde oder weniger) zu bewegen. Der Betätiger muss außerdem in der Lage sein, das Fenster 22 in einer präzisen Art und Weise zu bewegen (d.h, vorzugsweise in Inkrementen von 1/20 μm [0,000002 Zoll]. Ein Betätiger, der in der Lage ist, diese Parameter für die Bewegung des Fensters zu erfüllen, kann mehrere verschiedene Ausgestaltungen annehmen. Er kann beispielsweise ein System beinhalten, das Flüssigkeiten, Luftdruck, mechanische Einheiten oder elektromechanische Einheiten verwendet, um die erforderliche Bewegung zu erzeugen. Unter diesen Alternativen sind elektromechanische Einheiten derzeit bevorzugt, und zwar aufgrund des Umstandes, dass sie in hohem Maße steuerbar sind und eine sehr schnelle Reaktion besitzen.
Elektromechanische Einheiten gibt es in vielen unterschiedlichen Ausgestaltungen, wie etwa drehende oder lineare Antriebe, piezoelektrische Antriebe, Betätiger aus zwei Materialien sowie andere Einheiten, die ihre Form oder Größe in Abhängigkeit von einer elektrischen Beeinflussung verändern. Drehende Antriebe stehen für ein übliches System, das eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung über die Verwendung einer Schraube, eines Nockens oder einer ähnlichen Einheit überträgt. Lineare Antriebe, wie etwa ein Antrieb mit einer bewegten Spule oder Antriebe von Lautsprecherspulen sind aufgrund ihrer präzisen Bewegungen und ihrer schnellen Reaktionszeit ebenfalls geeignete Kandidaten für den Betätiger. Aktuatoren mit zwei Materialien beruhen auf der unterschiedlichen Natur von zwei Materialien, um eine Biegung oder eine Änderung der Form hervorzurufen, die in eine präzise lineare Bewegung umgewandelt werden kann. Unter diesen Alternativen sind piezoelektrische Antriebe oder Antriebe mit bewegter Spule derzeit die bevorzugten Betätiger.
Der piezoelektrische Antrieb besitzt mehrere Eigenschaften, die ihn zu einem sehr geeigneten Betätiger machen. Unter diesen Eigenschaften sind die hohe Geschwindigkeit des piezoelektrischen Antriebs und seine hohe Positionsgenauigkeit. In der Tat können genaue Bewegungen in Inkrementen mit einer Größenordnung von einem Nanometer (d.h. einem Millionstel eines Meters) oder weniger erreicht werden, vorausgesetzt, dass eine geeignete Mechanik und Elektronik verwendet wird.
Wie in 6 schematisch gezeigt ist, verwendet ein piezoelektrischer Antrieb 42 einen Piezokristall 44, dessen Länge sich proportional zu der Spannung, die über dem Kristall ange legt ist, vergrößert oder verkleinert. Wenn die Spannung über dem Kristall 44 erhöht wird, vergrößert sich die Länge des Kristalls, wohingegen eine geringere Spannung die Kristalllänge verkleinert (siehe 7). Ein Vorteil bei der Verwendung eines piezoelektrischen Antriebs 42 als Betätiger liegt darin, dass es nicht notwendig ist, eine Rückkoppelschleife zu haben bzw. die tatsächliche Position und die angewiesene Position des Fensters 22 dauerhaft zu überwachen. Rückkoppelsysteme dieser Art werden üblicherweise bei Anwendungen mit einer Antriebssteuerung verwendet und sie wären erforderlich, wenn ein Antrieb mit einer bewegten Spule (nachfolgend erläutert) verwendet würde.
Indem man die Rückkoppelschleife weglässt, wird der Bedarf an Rechenleistung, die von dem piezoelektrischen Antrieb 42 benötigt wird, um das Fenster 22 anfänglich zu bewegen und es dann weiterhin in der richtigen Position zu halten, während der Verschluss geöffnet ist, reduziert. Außerdem besitzen piezoelektrische Antriebe 42 einen sehr zuverlässigen und vorhersagbaren Bewegungsweg in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Wie oben erwähnt und in den 6 und 7 dargestellt ist, führt eine an den Piezokristall 44 angelegte Spannungen dazu, dass sich dieser ausdehnt oder schrumpft, und zwar um eine sehr exakte Länge in einer linearen Art und Weise entlang der Kristallachse. Daher kann eine einfache Berechnung oder die Verwendung von verfügbaren Umwandlungstabellen den exakten Spannungsbetrag angeben, der angelegt werden muss, um die Länge des Kristalls 44 mit einer sehr hohen Genauigkeit um eine vorgegebene Länge zu vergrößern oder zu verkleinern. Es ist bekannt, dass Piezokristalle 44 einen „rebound-effect" besitzen, aber dieser Effekt tritt erst über eine längere Zeitspanne auf und er beginnt nicht, bevor zumindest einige Sekunden verstrichen sind. Daher ist der Rebound-Effect des Kristalls ein sehr geringer Faktor, weil die Zeitspanne zwischen zwei Korrekturbewegungen sehr klein ist.
In jeder Ausbildung der Erfindung beinhaltet der piezoelektrische Antrieb 42 eine Biegestufe 46 mit einer hohen Auflösung. Wie schematisch in 8 dargestellt ist, beinhaltet die Stufe 46 zwei piezoelektrische Antriebe 42, die durch einen äußeren Metallrahmen 48 geschützt sind. Ein Ende der piezoelektrischen Antriebe 42 ist mit dem äußeren Rahmen 48 verbunden, der gegen eine Bewegung gesichert ist, und ein anderes Ende ist mit einem inneren Rahmen 50 verbunden, der in Bezug auf den äußeren Rahmen 48 beweglich ist. Wie später in Verbindung mit den 14–16 erläutert wird, ist der bewegliche innere Rahmen 50 mit dem Fenster 22 des Projektors verbunden und der feststehende äußere Rahmen 48 ist mit einer geeigneten feststehenden Konstruktion des Projektors 16 verbunden, die das Fenster umgibt.
Die Stufe 46 beinhaltet ferner eine Vielzahl an flexiblen Teilen 52, bei denen es sich um reibungslose Teile handelt, die auf der elastischen Deformation bzw. „Biegung" eines festen Materials basieren. Die flexiblen Teile 52 sind zwischen dem äußeren Rahmen 48 und dem inneren Rahmen 50 angeordnet und sie eliminieren vorteilhafterweise eine Gleit- und Rollbewegung. Die flexiblen Teile 52 wirken im Wesentlichen wie Federn, die den beweglichen inneren Rahmen 50 in Bezug auf den feststehenden äußeren Rahmen 48 vorspannen. Sie sind in der Lage, für die kleinen Bewegungsinkremente in Abhängigkeit von der linearen Bewegung des piezoelektrischen Antriebs 42 zu sorgen, um gemäß dem Prinzip der Biegung von elastischen Materialien eine mechanische Übertragung der Bewegung zu realisieren. Die flexiblen Teile 52 sind darüber hinaus besonders vorteilhaft, weil sie die üblichen linearen Wegfehler, die mit linearen Lagern verbunden sind, eliminieren. Daher sind solche auf einer Biegung beruhenden Positionierer herkömmlichen Positionierern, wie etwa Kugellagern oder Zylinderrollenlagern in Bezug auf Auflösung, Geradlinigkeit und Flachheit überlegen.
Die Biegestufe 46 mit dem piezoelektrischen Antrieb ist vorzugsweise mit zumindest zwei piezoelektrischen Antrieben 42 ausgerüstet. Die Biegestufe 46 kann außerdem mit zwei kapazitiven Ablagesensoren 54 hoher Auflösung versehen sein, aber diese sind nicht unbedingt erforderlich. Die piezoelektrischen Antriebe 42 sorgen für die Bewegung, die erforderlich ist, um das Fenster 22 mit einer Auflösung im Sub-Nanometerbereich in der X-Richtung und der Y-Richtung zu bewegen. Die kapazitiven Ablagesensoren 54 beinhalten einen Prüfkopf 56 und eine etwas größere Zielplatte 58. Die Sensoren 54 besitzen ebenfalls eine Auflösung im Sub-Nanometerbereich sowie eine Unempfindlichkeit gegenüber einer Querbewegung. Eine digitale Steuerelektronik, die mit der Stufe 46 über ein Kabel 60 verbunden ist, kann die gemeinsamen Informationen der kapazitiven Ablagesensoren 54 auswerten und diese Information in zwei einzelne Signale überführen, die proportional zu der linearen Ablage in X und Y sind.
Biegestufen 46 des oben beschriebenen Typs mit einem hochauflösenden piezoelektrischen Antrieb, die in der Lage sind, das Fenster 22 um die erforderliche Weglänge und in den benötigten Inkrementen zu bewegen, sind kommerziell erhältlich und können beispielsweise bei Physik Instrumente GmbH & Co., Polytec Platz 1–7, 76337 Waldbronn, Deutschland bezogen werden. Die von dieser Firma erhältlichen Biegestufen 46 mit piezoelektrischen Antrieb bieten Bewegungen im Sub-Nanometerbereich und eine praktisch unbegrenzte Auflösung, die nicht durch Rutscheffekte oder Spannungsschwellen begrenzt ist. Diese Stufen 46 besitzen außerdem piezoelektrische Antriebe 42, die eine ausgesprochen schnelle Ausdehnung aufweisen und daher ein überaus schnell reagierendes Positionselement darstellen, mit Zeitkonstanten im Mikrosekundenbereich. Des Weiteren besitzen die piezoelektrischen Antriebe 42 in diesen Stufen den weiteren Vorteil, dass sie in Halbleitertechnologie aufgebaut sind. Daher benötigen sie keine Wartung und sie unterliegen keinem Verschleiß.
Ein Antrieb 62 mit einer bewegten Spule kann ebenfalls als geeigneter Betätiger fungieren. Der Antrieb 62 mit der bewegten Spule verwendet ein System, das sehr ähnlich mit einem Lautsprecher ist. Wie schematisch in 9 gezeigt, beinhaltet der Antrieb 62 mit der bewegten Spule einen Magnet 64 und eine Drahtspule 66, die den Magneten umgibt. Ebenso wie die oben erläuterte Biegestufe 46 mit piezoelektrischem Übertragen kann der Antrieb 62 mit der bewegten Spule auch in Verbindung mit einer Biegestufe verwendet werden, die eine Vielzahl von flexiblen Teilen und kapazitive Ablagesensoren mit hoher Auflösung einschließlich eines Prüfkopfs 68 und einer geringfügig größeren Zielplatte 70 besitzen, um die Position zu bestimmen. Die Drahtspule 66 ist mit dem inneren Rahmen 72 der Biegestufe verbunden, der wiederum mit dem Fenster 22 des Projektors verbunden ist. Der Magnet 64 ist stationär und an dem umgebenden äußeren Metallrahmen 74 der Stufe befestigt. Im Betrieb wird Strom durch die Drahtspule 66 hindurchgeführt. Durch Ändern der Stromstärke wird die Drahtspule 66 relativ zu dem stationären Magneten 64 bewegt, bis ein Ruhezustand zwischen den beweglichen Teilen der Stufe und der Anziehungskraft des Magneten hergestellt ist. Auf diese Weise werden der innere Rahmen 72 der Stufe und damit das Fenster 72 in Bezug auf den äußeren Rahmen 74 bewegt, um die Position des Fensters 72 geeignet einzustellen und damit die Bilder 40 des Films 10 auszurichten.
Der Betätiger wird vorzugsweise in einer linearen Art und Weise von einem Betätigerantrieb bewegt bzw. angetrieben. Der Betätigerantrieb kann jede geeignete Anordnung beinhalten, die eine Steuerung des Betätigers in Abhängigkeit von entweder einem direkten Analogsignal, einem digital verarbeiteten Signal oder einem anderen geeigneten Signal ermöglicht. Wenn der piezoelektrische Antrieb 42 als Betätiger dient, beinhaltet der Betätigerantrieb ein spannungsgesteuertes System. Wenn der Antrieb 62 mit der bewegten Spule als Betätiger dient, dann ist der Betätigerantrieb ein stromgesteuertes System. Andere geeignete Arten von Betätigerantrieben sind ohne weiteres ersichtlich und können je nach Typ des verwendeten Betätigers ausgewählt werden.
Das Spannungssteuerungssystem für den piezoelektrischen Antrieb 42 beinhaltet ein elektronisches System, das in der Lage ist, die Bandbreite zu verarbeiten, die erforderlich ist, um den Betätiger über seine erforderliche Distanz, d.h. zumindest 0,152 mm [0,006 Zoll] in einer Millisekunde oder weniger zu bewegen. Beispielsweise kann eine verstärkerbasierte Konstruktion mit hoher Spannung verwendet werden, die ein Steuersignal von einem vorgeschalteten, analogen Schaltkreis erhält.
Der vorgeschaltete analoge Schaltkreis kann entweder ein analoger Steuerschaltkreis oder ein digitaler Steuerschaltkreis sein, der ein analoges Signal über einen Analog-Digital-Wandler umwandelt.
Das Stromsteuerungssystem für den Antrieb 62 mit der bewegten Spule ist ähnlich zu dem Spannungssteuerungssystem für den piezoelektrischen Antrieb 42, abgesehen von der Ergänzung einer Rückkoppelschleife, um den Ausgangsstrom der Verstärkerstufe zu überwachen, und zwar entweder über einen analogen Schaltkreis oder einen digitalen Schaltkreis. Die Rückkoppelschleife überwacht den Strom und stellt ihn so ein, dass er einem proportionalen Verstärkungswert zu dem Steuersignal folgt, welches von dem analogen, vorgeschalteten Schaltkreis kommt. Wenn der Strom zu gering ist, erhöht die Rückkoppelschleife die Spannung so lange, bis der angemessene Strom erreicht ist. Gleichermaßen wird die Spannung abgesenkt, bis der richtige Strompegel erreicht ist, wenn der Strom zu hoch ist.
Nachdem nun die elektromechanischen Gesichtspunkte zum physikalischen Bewegen des Fensters 22 beschrieben wurden, wird nun der Bereich des Systems beschrieben, der sich damit beschäftigt, wie weit das Fenster bewegt werden muss und in welche Richtung es sich bewegen muss.
Um das Fenster 22 zu bewegen und die Bilder 40 in geeignete Ausrichtung in Bezug aufeinander und in Bezug auf die Blende 32 zu positionieren, ist es erforderlich, die Lage der Bilder zu bestimmen, sobald der Film seine Bewegung am Ende jedes intermittierenden Herunterziehens durch die intermittierende Zahnrolle 24 anhält. Diese Bestimmung der Bildlage von einem Bild zum nächsten, ergibt die Größe der Fehlausrichtung, die korrigiert werden muss. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Ausrichteinformation an den Film 10 angebracht, die der Lage der Bilder 40 auf dem Film 10 entspricht. Diese Information wird detektiert bzw. „eingelesen", um die Lage eines Bildes relativ zu dem vorhergehenden Bild zu bestimmen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Information in Form einer Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten realisiert, die neben dem Bild 40 liegt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt es zumindest eine Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten in Verbindung mit jedem Bild 40. Indem man die Lage der Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten detektiert und ihre Lage relativ zu der Lage der unmittelbar vorhergehenden Referenzmarkierung zum Ausrichten vergleicht, ist es möglich, die Größe der Bewegung zu bestimmen, die erforderlich ist, um die Fehlausrichtung auf Basis einer Bild zu Bild Betrachtung zu korrigieren. Mithilfe dieser Vergleichsinformation kann die Abweichung zwischen den Lagen der zwei aufeinander folgenden Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten berechnet werden und ein an den Betätiger gesendetes Signal weist diesen an, das Fenster 22 so zu bewegen, dass die zwei Markierungen übereinander zu liegen kommen. Sobald die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten übereinander liegen, gilt dies auch für die Bilder 40.
Sobald der Ausrichtvorgang für den Film beginnt, fungiert das erste Bild 40 mit einer Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten als ein Vergleichsmaßstab [„benchmark"] für die nachfolgende Ausrichtung jedes weiteren Bildes 40, das nachfolgt. Mit anderen Worten wird die Lage des ersten Bildes 40 relativ zu der Blende 32 bestimmt, indem man die Lage der ersten Referenz markierung zum Ausrichten bestimmt, die mit dem ersten Bild verbunden ist. Die Lage der nächsten bzw. zweiten Referenzmarkierung zum Ausrichten wird ebenfalls bestimmt, und das Fenster 22 wird so bewegt, dass die zweite Markierung über der ersten Markierung zu liegen kommt, und zwar an derselben Stelle wie die erste Markierung. Sobald die zweite Referenzmarkierung zum Ausrichten mit der ersten Referenzmarkierung zum Ausrichten in Übereinstimmung gebracht ist (an derselben Stelle wie die erste Referenzmarkierung zum Ausrichten), sind das erste und das zweite Bild ebenfalls in gleicher Weise ausgerichtet. Indem man die nachfolgenden Bilder 40 des Films in dieser Weise jeweils „aufeinander" ausrichtet, werden jeglicher Jitter und jegliches Pendeln weitgehend eliminiert und die Auflösung des projizierten Bildes ist wesentlich verbessert.
Es ist einleuchtend, dass das als „benchmark" verwendete erste Bild zu Beginn des Ausrichtevorgangs so gut wie möglich in Bezug auf die Blende 32 „zentriert" werden sollte. Mit anderen Worten sollte der Mittelpunkt des ersten Bildes 40 so gut wie möglich mit der optischen Achse der Projektorlinse 36 ausgerichtet werden, welche außerdem in optischer Ausrichtung mit der Blende 32 liegen sollte. Auf diese Weise werden alle nachfolgenden Bilder 40, die in Bezug auf das erste Bild ausgerichtet werden, in gleicher Weise richtig ausgerichtet.
Die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten kann eine Vielzahl unterschiedlicher Formen annehmen. Das Haupterfordernis für die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten liegt darin, dass sie durch einen Vorgang detektiert werden können muss, der die Lage der Markierung bestimmen kann und anschließend diese Lagen mit der Lage der vorgehenden Markierung vergleichen kann. Bei spielsweise kann ein Kreis als eine Gestaltung einer Referenzmarkierung zum Ausrichten fungieren. Der Kreis kann mit einem Sensor lokalisiert werden und anschließend mit der Lage eines Kreises verglichen werden, der dem vorgehenden Bild zugeordnet ist. Sobald der Abstand zwischen den zwei Kreisen und die Richtung relativ zueinander bestimmt worden sind, kann der Betätiger das Fenster 22 um die entsprechende Entfernung und Richtung bewegen, um die zwei Kreise in der oben beschriebenen Weise aufeinander zu legen.
Die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet mehrere Formen. Wie in 10 dargestellt ist, können diese Formen geometrische Formen beinhalten, wie etwa ein Quadrat 78, ein Kreis 80 und ein Dreieck 82. Das Quadrat 78 besitzt definitionsgemäß dieselbe Abmessung an allen vier Seiten, d.h. von oben nach unten und von einer Seite zur anderen. Der Kreis 80 ist neben dem Quadrat 78 platziert und er stellt die geometrische Form dar, die verwendet wird, um die Größe der Fehlausrichtung für jedes Bild 40 zu bestimmen. Der Durchmesser des Kreises 80 ist derselbe wie die Breite des Quadrates 78. Alternativ hierzu kann statt des Quadrates 78 auch ein Rechteck verwendet werden, solange die Breite des Rechtecks dieselbe ist wie der Durchmesser des Kreises 80. Das Dreieck 82 ist auf der dem Kreis 80 gegenüberliegenden Seite des Quadrates 78 positioniert. Die Basis des Dreiecks 82 ist mit dem Boden des Quadrates 78 ausgerichtet, wie dargestellt, und besitzt eine Länge, die gleich der Breite des Quadrates ist, wenngleich Dreiecke mit anderen Abmessungen ebenfalls verwendet werden können.
Falls gewünscht, kann die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten außerdem zusätzliche Informationen beinhalten. Mit nochmaliger Bezugnahme auf 10 ist eine optionale zusätzliche Information links von den drei geometrischen Formen fortgeführt. Diese weitere Information kann beispielsweise eine binäre Information 84 beinhalten, die die Bildgröße, Filmgeschwindigkeit, Filmtitel, Herstellungslabor oder eine beliebige andere geeignete Information beinhaltet. Die binäre Information kann außerdem eine Information beinhalten, die den Beginn 86 der Informationsspur am Anfang sowie eine Prüfsumme 88 am Ende beinhaltet. Die Natur der Nachricht 90 kann ebenfalls vorgesehen sein. Diese zusätzliche Information ist jedoch nicht erforderlich bzw. verwendet, um die Lage des Bildes 40 zu bestimmen. Vielmehr wird die Lage des Bildes anhand der drei geometrischen Formen bestimmt, wie oben ausgeführt ist.
Ein Gesichtspunkt der Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten beinhaltet die Lage dieser Markierung auf dem Film 10 und die Anzahl der Markierungen die dabei verwendet werden. Vorzugsweise gibt es eine Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten in Verbindung mit jedem Bild 40. Auf diese Weise wird jedes einzelne Bild 40 exakt ausgerichtet und die Auflösung der projizierten Bilder wird maximiert. Alternativ hierzu können Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten bei jedem zweiten Bild 40 bzw. in einer anderen Anzahl oder Reihenfolge vorgesehen sein, um eine bessere Ausrichtung und Auflösung als herkömmliche Systeme zu erreichen, wenngleich die Auflösung in diesem Fall nicht so gut ist wie in dem Fall, wenn jedes Bild 40 ausgerichtet wird.
Was die Lage der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten angeht, ist jede Markierung vorzugsweise jeweils an einem Be reich des Films angeordnet, der dicht neben einem Bild 40 liegt. In einem Ausführungsbeispiel, das in 11 gezeigt ist, ist die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten in dem Längszwischenraum 92 zwischen zwei Bildern 40 angeordnet. Dieser Zwischenraum 92 ist bei den meisten Filmformaten groß genug, um die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten einzupassen. Die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten können auch außerhalb der Perforationen 94 des Films angeordnet sein, oder zwischen den Perforationen. Dies jedoch ist keine bevorzugte Anordnung, weil dieser Bereich normalerweise mit Informationen der Tonspur belegt ist.
Alternativ hierzu können die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten innerhalb des Bildes selbst angeordnet sein, aber dies würde ein Bilderfassungssystem erfordern, das ein Bild abtasten kann und anschließend die Lage der Markierung aus dem gesamten Bild 40 erkennen kann. Dementsprechend besitzt dieser Ansatz gewisse Nachteile. Die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten könnten ferner mithilfe von Tinte oder magnetischen Ladung angeordnet sein, die für das bloße Auge unsichtbar ist, die jedoch von einem geeigneten Sensor eingelesen werden können. Die bevorzugte Lage der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten ist jedoch unmittelbar außerhalb des Bildes 40. Indem man die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten außerhalb des Bildes 40 anordnet, können sie von dem Sensor angelesen werden, ohne dass das zu projizierende Bild beeinträchtigt wird. Die am meisten bevorzugte Lage der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten ist der Zwischenraum 92 zwischen zwei Bildern 40.
Die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten können auf dem Film 10 in einer beliebigen geeigneten Art und Weise angebracht werden, vorzugsweise während der Herstellung der IN's, IP's bzw. anderer Zwischen-Kopierstufen oder bei der gleichwertigen digitalen Version dieser Vorgehensweisen („digitale Zwischenstücke"), mit der Ausblendungen, Überblendungen, Titel, Spezialeffekte, Farb-„Timing", Dichtekorrekturen und andere Zwischenschritte digital durchgeführt werden, bevor sie zurück auf Film gebracht werden. Beispielsweise können die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten mit einer Lasereinheit auf den Film gebracht werden, die auf einem ausgerichteten Kontaktschrittkopierer exakt angeordnet ist. Die genaue Vorgehensweise beim Ausrichten der Lasereinheit an einer solchen Kopierstelle hängt von der unterschiedlichen Art des Kopierers ab, und es gibt verschiedene Techniken, um Schrittkopierer zur Anordnung einer solchen Lasereinheit zu modifizieren. Es können auch andere geeignete Geräte verwendet werden, um die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten, insbesondere mit dem Umriss der drei geometrischen Formen, anzubringen. Unabhängig von dem ausgewählten Gerät muss dieses in der Lage sein, die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten auf den Film 10 so anzubringen, dass das Quadrat 78, der Kreis 80 und das Dreieck 82 transparent sind und von einem nicht-transparenten Bereich umgeben oder begrenzt sind. Alternativ hierzu können das Quadrat 78, der Kreis 80 und das Dreieck 82 nicht-transparent und von einem transparenten Bereich umgeben oder umgrenzt sein. Lasergeräte sind in der Lage, diese Arten von Referenzmarkierungen zum Ausrichten zu realisieren, indem man geeignete Maskierungen und Ähnliches benutzt, aber es können auch andere geeignete Geräte je nach Vorliebe verwendet werden.
Beim Anbringen der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten auf den Film 10 ist es wichtig, jede Referenzmarkierung zum Ausrichten an einer Stelle zu positionieren, die der Belichtung eines Bildes 40 auf dem Zwischenfilm möglichst dicht folgt. Dementsprechend sollte jede Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten so dicht wie möglich an dem entsprechenden Bild 40 und den betriebsmäßigen Ausrichtestiften der Kontaktschrittkopierer an dem Film 10 angebracht werden. Auf diese Weise kann das Lasergerät oder jedes andere Gerät die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten jeweils an derselben Stelle anbringen, wenn ein Bild 40 auf dem Zwischenfilmmaterial belichtet wird.
Wenn die Referenzmarkierungen 76 bei der digitalen Zwischenbearbeitung aufgebracht werden, können die Markierungen mithilfe des Bildverarbeitungscomputers und der dazugehörigen Software in der korrekten Position angeordnet werden. Sie können dann auf den dabei erzeugten Filmelementen platziert werden, indem man dieselbe Filmaufzeichnungstechnologie verwendet, wie beim Duplizieren der Filmbilder selbst.
Wenn die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten im Zusammenhang mit dem Farbübertragungskopieren (Imbibition IB, d.h. der ursprüngliche Technicolor 3-Streifen-Prozess) aufgebracht werden, können die Markierungen alternativ hierzu platziert werden, bevor die Trennmatritzen hergestellt werden oder auch anderweitig, um zu gewährleisten, dass sie mit den Bildern 40 selbst während des gesamten Dupliziervorgangs ausgerichtet bleiben. Das IB-Verfahren ist im Unterschied zu Standardduplizierungen, die einen mehrlagigen Film der Typs Eastman Color verwenden, vollständig stiftausgerichtet. Die an dieser Stelle angebrachten Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten erhalten daher eine weniger ausgefeilte Funktion im Hinblick darauf, dass sie nicht zum Korrigieren von Fehlausrichtungen beim Ko pieren benötigt werden, aber sie dienen einfach dazu, die richtige Ausrichtung im Projektor zu gewährleisten, indem sie mögliche Schrumpfungen, Dehnungen oder andere derartige Veränderungen kompensieren.
Unabhängig davon, wie die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten angebracht wurden, sollten sie in einer wiederholbargenauen Lage relativ zu dem Bild 40 angeordnet werden. Vor der Herstellung der Vertriebskopien sind die Bilder auf dem Film sehr genau in Bezug auf die Perforationen ausgerichtet. Die nachfolgende Verarbeitung beim Kontaktkopieren mit hoher Geschwindigkeit ruft Fehler bezüglich der Lage der Bilder relativ zu den Filmrändern und Perforationen hervor, und zwar aus den oben beschriebenen Gründen, wie etwa der variablen Transportgeschwindigkeit der Kopierer und unausweichlichen Fehlausrichtungen des zweilagigen Films beim Durchziehen durch den Kopierer. Da die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten jedoch mit den Bildern selbst ausgerichtet sind, werden sie direkt neben dem jeweiligen Bild 40 in derselben Art und Weise dupliziert. Dementsprechend kann man das Bild immer noch korrekt positionieren, indem man einfach die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten verfolgt und das Fenster 22 entsprechend so bewegt, dass der Film 10 richtig positioniert wird. Selbst wenn daher die Bilder nicht mehr exakt in Bezug auf die Perforationen 94 und die Filmränder ausgerichtet sind, werden sie jedoch stets mit exaktem Bezug zu ihren jeweiligen Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten positioniert. Diese Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten werden mit den Bildern selbst während des Hochgeschwindigkeitskopiervorgangs dupliziert, obwohl sie selbst zwischen den projizierten Bildern angeordnet sind und daher niemals auf der Projektionsfläche erscheinen.
Es muss ein geeigneter Sensor verwendet werden, um die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten zu detektieren und „einzulesen". Vorzugsweise ist der Sensor reaktionsschnell und kann von außen getriggert werden. Der Sensor ist außerdem vorzugsweise von der Art, dass er auf den Grundprinzip der Detektion von Helligkeitsunterschieden zwischen hell und dunkel arbeitet. Beispielsweise können Fotozellen nicht nur entscheiden, ob etwas hell oder dunkel ist, sondern auch Grauschattierungen zwischen diesen beiden. Solarzellen können wechselnde Helligkeitspegel detektieren und sehr schnell darauf reagieren. Magnetische Aufnahmeköpfe können einen Abschnitt des Films 10, der entsprechend kodiert wurde, einlesen und diese Information kann man verwenden, um die Lage des Films zu bestimmen. Aus den nachfolgend noch erläuterten Gründen, ist die LED- und CCD-Technologie derzeit das bevorzugte Sensorsystem. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die LED- und CCD-Technologie nicht das einzige geeignete Sensorsystem ist und dass andere Arten von geeigneten Sensoren ebenfalls verwendet werden können.
CCDs sind hinlänglich bekannte Teile mit definierten Pixeln, die Licht ausgesetzt werden können und digital ausgelesen werden können. Sie sind nicht nur sehr schnell, sondern sie ermöglichen auch eine direkte Anbindung an die meisten digitalen Systeme. Sowohl ein CCD mit einer X- und Y-Matrix als auch ein zeilenförmiger CCD sind geeignet. Wie in den 12 und 13 gezeigt, liegt der Unterschied zwischen diesen beiden nur in der Anzahl und der Anordnung der Pixel. Der matrixförmige CCD 96, in 12 gezeigt, besitzt eine Anzahl von Pixeln 98 sowohl in der X- als auch der Y-Richtung, was zu einer X-Y-Matrix führt. Diese Art von CCD benötigt üblicherweise mehr Zeit bei der Auswertung aufgrund der größeren Anzahl an Pixeln 98 auf dem Chip. Der Zeilen-CCD 100, in 13 gezeigt, verwendet dieselbe Technologie, jedoch nur mit einer einzelnen Zeile von Pixeln 98. Diese einzelne Zeile von Pixeln 98 kann schneller ausgelesen werden und enthält weniger zu sortierende und zu analysierende Daten.
Um die Funktion der CCD-Anordnung zu ermöglichen, muss der Film 10 beleuchtet werden, so dass die Umrisse der drei geometrischen Formen, d.h. des Quadrates 78, des Kreises 80 und des Dreiecks 82, auf der CCD-Anordnung 96 bzw. 100 abgebildet werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um den Film 10 zu beleuchten. Natürlich wird die Markierung 76 beim Öffnen des Verschlusses beleuchtet und damit auf den CCD abgebildet. Wenn jedoch der Film 10 bewegt wird, während der Verschluss geöffnet ist, ruft dies eine Unschärfe in dem Bild auf der Projektionsfläche hervor, die unakzeptabel ist.
Daher wird die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten vorzugsweise beleuchtet, während der Verschluss geschlossen ist, so dass die Korrekturbewegung vollständig abgeschlossen werden kann, bevor der Verschluss geöffnet wird. Eine Möglichkeit zum Beleuchten der Referenzmarkierungen zum Ausrichten liegt in der Verwendung einer LED-Anordnung 102. Diese Anordnung kann kurzzeitig eingeschaltet werden und die CCD-Anordnung 100 durch den Film 10 beleuchten, während der Verschluss weiterhin geschlossen ist. Die LED-Anordnung 102 kann entweder sichtbares Licht oder unsichtbares Licht verwenden. Der Vorteil einer Anordnung mit unsichtbarem Licht liegt darin, dass sie verhindert, dass jegliches von der LED-Anordnung 102 abgegebene Licht projiziert wird und damit für das Publikum sichtbar wird. Beispielsweise könnte diese Anordnung 2,5 Millisekunden vor dem Öffnen des Verschlusses aufblitzen, was dem Betätiger genügend Zeit geben würde, um das Fenster 22 zu bewegen, bevor der Verschluss geöffnet wird. Die LED-Anordnung 102 ist die derzeit bevorzugte Alternative zum Beleuchten der CCD-Anordnung 100.
Ein Ausführungsbeispiel des Sensors unter Verwendung von Anordnungen mit LEDs und CCDs ist in den 14 bis 16 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel gibt es zwei Sätze von Anordnungen von LEDs 102 und CCDs 100, wobei ein Satz oberhalb und ein Satz unterhalb der Blende 32 in der Blendenplatte 30 des Projektors 16 angeordnet ist. Diese Anordnung bietet eine Redundanz sowie eine erhöhte Zuverlässigkeit, wenn es beispielsweise zwei Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten in Verbindung mit jedem Bild 40 gibt und beide Sätze von Anordnungen 100 bzw. 102 verwendet werden. Alternativ hierzu kann nur jeweils ein Satz der Anordnungen verwendet werden und wenn einer der Sätze ausfällt, kann der andere Satz aktiviert werden, um das System weiter am Laufen zu halten. Es ist jedoch weder erforderlich noch notwendig, mehrere Sätze von LED und CCD-Anordnungen zu verwenden. Daher werden die 14 bis 16 hier nur mit Bezug auf eine LED/CCD-Anordnung erläutert und es versteht sich, dass diese Beschreibung gleichermaßen auch auf beide Sätze von Anordnungen übertragbar ist.
14 ist eine Seitenansicht des Projektorfensters 22 von hinten und 15 eine Seitenansicht des Projektorfensters entlang der Linie A-A aus 16, welche eine Ansicht des Projektorfensters von vorne zeigt. Bevor die LED/CCD-Anordnungen 100 und 102 erläutert werden, wird kurz die in den 14 bis 16 Biegestufe 46 mit piezoelektrischem Antrieb erläutert. Wie in diesen Darstellungen gezeigt ist, besitzt die Stufe 46 einen beweglichen inneren Rahmen 50, der mit dem Projektorfenster 22 verbunden ist, welches von seiner üblichen Haltekonstruktion im Projektor gelöst wurde. Der innere Rahmen 50 kann mit dem Fenster 22 auf beliebige Art und Weise verbunden sein, wie etwa durch Bolzen, Schrauben oder Ähnliches, das für eine sichere Verbindung zwischen dem inneren Rahmen der Stufe und dem Fenster sorgt. Der äußere Rahmen 48 der Stufe 46 umgibt den inneren Rahmen 50 und ist mit der daneben liegenden Projektorkonstruktion verbunden, die gegen eine Bewegung relativ zu dem Fenster 22 fixiert ist. Daher führt eine Bewegung des inneren Rahmen 50 der Stufe 46 zu einer entsprechenden Bewegung des Fensters 22 gemäß den Grundzügen der vorliegenden Erfindung.
An der Vorderseite des Fensters 22 gibt es eine LED-Anordnung 102, die sich in 15 auf der rechten Seite befindet. Diese Anordnung 102 ist dazu ausgebildet, Licht durch eine Blenden in dem Fenster 22 und eine weitere Blende 32 in der Blendenplatte 30 zu senden, so dass Licht von der LED-Anordnung 102 durch den Film 10 hindurchtritt, wenn der Film 10 in dem Fenster 22 beim intermittierenden Herunterziehen angehalten wurde. Sobald der Film 10 in dem Fenster 22 angehalten wurde, wird daher die LED-Anordnung 102 schnell aktiviert, um Licht durch die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten zu senden, die mit dem zu projizierenden Bild verbunden ist. Infolge davon, werden gewisse Pixel 98 in der CCD-Anordnung 100 beleuchtet und andere werden es nicht, je nachdem ob die geometrischen Formen lichtdurchlässig sind oder nicht. In jedem Fall wird Licht durch den Film 10 auf die Rückseite des Fensters 22 hindurchtreten, welche sich in 15 auf der linken Seite befindet.
Bezug nehmend nun auf die 14 und 15, wenn das Licht horizontal durch den Film 10 hindurchtritt, wird das Licht, das durch die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten hindurchtritt von einem ersten Spiegel 104 empfangen. Wie in 14 gezeigt ist, reflektiert dieser erste Spiegel 104 das Licht vertikal nach unten zu einem zweiten Spiegel 106. Bezugsziffer 108 bezeichnet den Pfad des Lichts und Bezugsziffer 110 bezeichnet das gesamte übertragene Lichtband. Der zweite Spiegel 106 reflektiert das übertragene Licht dann über einen weitgehend horizontalen Pfad nach außen auf die andere Seite der Blende 32, wo es von der CCD-Anordnung 100 empfangen wird. Infolgedessen beleuchtet das gesendete Licht gewisse Pixel 98 in der CCD-Anordnung 100. Mithilfe dieser Information kann die Lage der Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten bestimmt werden.
Beim ersten Schritt dieser Bestimmung stellt die Anzahl der in der CCD-Anordnung 100 über die erste Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten beleuchtete Anzahl an Pixeln 98 (verbunden mit dem ersten Bild) ein „Benchmark" für die Ausrichtung aller nachfolgenden Bilder 40 dar. Wie bereits oben erwähnt, sollte dieses „Benchmark"-Bild so genau wie möglich in Bezug auf die optische Achse der Projektorlinse 36 zentriert werden. Mithilfe dieser Information wird die Lage der ersten Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten in Bezug auf die Blende 32 bestimmt. Diese Lage entspricht dem Mittelpunkt des Kreises 80 und dem geometrischen Mittelpunkt des Quadrates 78 bei allen nachfolgenden Berechnungen. Mit anderen Worten stellt dies die Lage eines Bildes 40 dar, dass in Bezug auf die Blende 32 richtig ausgerichtet ist.
Wenn die LED-Anordnung 102 für das nächstfolgende Bild 40 wieder aktiviert wird, tritt das Licht durch die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten hindurch, die mit diesem Bild verbunden ist, und gewisse Pixel 98 der CCD-Anordnung 100 werden wiederum beleuchtet. Die Anzahl der mit dem Kreis 80 beleuchteten Pixel 98 wird mit der Anzahl der Pixel 98 verglichen, die von dem Quadrat 78 beleuchtet werden. Wenn die Anzahl der mit dem Quadrat 78 und dem Kreis 80 beleuchteten Pixel 98 gleich ist (d.h. wenn W₁ = W₂), wie in 17 dargestellt ist, dann fällt die CCD-Anordnung 100 notwendigerweise direkt durch den Mittelpunkt des Kreises 80 und den geometrischen Mittelpunkt des Quadrates 78, was bedeutet, dass das Bild 40 richtig in der Y-Richtung in Bezug auf die Blende 32 ausgerichtet ist und keine Korrekturbewegung in der Y-Richtung erforderlich ist. Wenn jedoch die Anzahl der von dem Kreis beleuchteten Pixel kleiner ist als die Anzahl der von dem Quadrat 78 beleuchteten Pixel (d.h. wenn W₂ < W₁), wie in 18 gezeigt ist, dann ist das Bild 40 in Bezug auf die Blende 32 nicht richtig ausgerichtet und eine Bewegung des Fensters in der Y-Richtung ist erforderlich, um das Bild richtig auszurichten.
Um festzustellen, ob sich die CCD-Anordnung 100 oberhalb oder unterhalb von dem Mittelpunkt des Kreises 80 befindet, werden außerdem die Pixel 98 eingelesen, die von dem Dreieck 82 beleuchtet werden. Abhängig von der Anzahl der Pixel 98, die von dem Dreieck 82 beleuchtet werden, kann man feststellen, ob das Bild 40 in der positiven Y-Richtung oder negativen Y-Richtung bewegt werden muss, um eine richtige Ausrichtung des Bildes zu erhalten. Wenn beispielsweise die Anzahl Pixel 98, die von dem Dreieck 82 beleuchtet werden, über einem gewissen Wert liegt, dann lässt sich feststellen, dass die CCD-Anordnung 100 unterhalb des Mittelpunkts des Kreises 80 liegt. Indem man also sämtliche Daten der CCD-Anordnung von jeder der geometrischen Formen vergleicht, ist es möglich, die Größe und Richtung der Bewegung zu bestimmen, die erforderlich ist, um jedes Bild 40 richtig auszurichten.
19 hilft dabei, die mit dem Kreis 80 verbundenen Berechnungen zu erläutern, die durchgeführt werden müssen, um das Ausmaß einer Fehlausrichtung in der Y-Richtung zu bestimmen. In 19 bezeichnet D_c den Durchmesser des Kreises 80 und die Breite des Quadrates 78. L_c bezeichnet die Länge einer Sehne des Kreises 80 und die Lage der CCD-Anordnung 100 bezogen auf den Mittelpunkt des Kreises. Y_d bezeichnet den Versatz der CCD-Anordnung 100 in der Y-Richtung gemessen von dem Mittelpunkt des Kreises 80. R bezeichnet den Radius des Kreises 80 bzw. die Hälfte des Durchmessers D_c. Um die Größe der Fehlausrichtung in der Y-Richtung zu berechnen, wird einfache Mathematik unter Verwendung des Satzes von Pythagoras gemäß der folgenden Gleichung verwendet, in der Y_d die Größe der Ausrichtung in der Y-Richtung bezeichnet:
Um die Größe der Fehlausrichtung in der X-Richtung zu berechnen, genügt es, die Lage (d.h. die Pixel) auf der CCD-Anordnung 100 zu kennen, die dem Mittelpunkt des Kreises 80 der ersten Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten entspricht. Diese Lage entspricht dem Mittelpunkt des Kreises 80 und dem Mittelpunkt der CCD-Anordnung 100 für alle nachfolgenden Kreise. Wenn Licht von der LED-Anordnung 102 durch nachfolgende Kreise hin durchtritt und die CCD-Anordnung 100 beleuchtet, wird der Mittelpunkt der Sehne L_c für diese Kreise berechnet und mit dem Mittelpunkt der CCD-Anordnung 100 verglichen, wie er anhand des ersten Kreises 80 bestimmt wurde. Wenn es einen Unterschied zwischen dem Mittelpunkt eines nachfolgenden Kreises 80 und dem Mittelpunkt der CCD-Anordnung 100 gibt, kann die Größe der Fehlausrichtung in der X-Richtung basierend auf dem Entfernungsunterschied zwischen diesen beiden Punkten berechnet werden.
Angesichts dessen ist einzusehen, dass die CCD-Anordnung ebenfalls dazu ausgebildet sein kann, als „benchmark" für die Ausrichtung von Bildern in Verbindung mit Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten zu fungieren. Beispielsweise kann eine vordefinierte Stelle auf der CCD-Anordnung als diejenige Stelle ausgewählt werden, zu der alle Bilder hinbewegt werden. Indem man die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten verwendet, um alle Bilder 40 auf eine definierte Stelle auf der CCD-Anordnung zu bewegen, werden unerwünschter Jitter und Pendeln eliminiert.
Einer der Vorteile der Verwendung von geometrischen Formen zum Ausbilden der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten liegt darin, dass Schwankungen, die während des Herstellungsverfahrens für den Film auftreten, oder Schwankungen bei der Beleuchtung der Markierungen, die Ergebnisse der Berechnungen für die Fensterbewegung nicht beeinflussen. Wenn beispielsweise die Filmbelichtung oder -vervielfältigung dazu führt, dass das Quadrat 78 kleiner oder größer ist als seine Originalgröße, werden der Kreis 80 und das Dreieck 82 ihre Größe in genau demselben Ausmaß verändern. Des Weiteren wird auch eine geringere oder höhere Beleuchtungsintensität die Fähigkeit, den Mittelpunkt des Kreises zu bestimmen, aufgrund der korrigierenden Eigenschaften der zwei anderen geometrischen Formen, nämlich des Quadrates 78 und des Dreiecks 82, nicht beeinflussen.
Eine andere mögliche Alternative zum Beleuchten der CCD-Anordnung 100, die in 20 gezeigt ist, besteht darin, einen Ausschnitt 112 in dem Verschluss 114 in einer Weise vorzusehen, der die Belichtung der CCD-Anordnung 100 ermöglicht, bevor der Verschluss geöffnet wird. Dieses Verfahren kann jedoch Geisterbilder über dem Film erzeugen, wenn sich die Aussparung 112 über das Bild 40 des Films bewegt, was unterwünscht wäre.
Alternativ hierzu, kann Licht aus dem Lampengehäuse 34 um den Film 10 herum geführt und dazu verwendet werden, die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten zu beleuchten, während der Verschluss geschlossen ist, was in 21 gezeigt ist. Dieses System würde beispielsweise Spiegel 116 oder einen Lichtleiter erfordern, um das Licht auf die gewünschte Stelle zu lenken.
Jede der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten wird von dem Sensor eingelesen, sobald der Film 10 in dem Fenster 22 angehalten wurde. Die Detektion der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten zu einer anderen Zeit wäre jedoch ebenfalls möglich und eröffnet einige vorteilhafte Signalverarbeitungsmöglichkeiten. Wenn die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten beispielsweise detektiert würde, bevor das mit dieser Markierung verbundene Bild 40 in dem Fenster 22 gestoppt wurde, könnte eine Zeitspanne von mehr als 1,5 Millisekunden genutzt werden, um die Markierung zu analysieren. Indem man die zur Analyse zur Verfügung stehende Zeit erhöht, könnte man einen langsameren, kostengünstigeren Ausrichteprozessor (nachfolgend erläutert) verwenden. Wenn man die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten einliest und analysiert, bevor das Bild 40 in dem Fenster 22 angehalten wurde, kann man das Fenster außerdem schon anweisen, sich in die korrekte Position zu bewegen, während noch das Herunterziehen des Bildes mit der intermittierenden Zahnrolle erfolgt. Dies würde näherungsweise 10 Millisekunden zum Bewegen des Fensters 22 anstelle von 1 Millisekunde oder weniger ermöglichen, wenn die Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten nicht eingelesen wird, bis der Film 10 vollständig in dem Fenster 22 angehalten wurde.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine korrigierende Fensterbewegung zumindest teilweise bestimmt werden, indem man nach dem Auftreten eines Trends einer Fehlerausrichtung des Films 10 von einem Bild 40 zum nächsten sucht bzw. einen solchen bestimmt. Abhängig von den Eigenschaften dieses Trends können grundlegende Korrekturbewegungen des Fensters vorhergesagt und ausgeführt werden. Wenngleich ein Trend-System nicht alle Fehler beseitigt, wenn der Film 10 anhält, beseitigt es zumindest diejenigen Fehler, die mit dem Duplizieren des Films verbunden sind. Indem man analysiert, wie mehrere aufeinander folgende Bilder 40 in dem Fenster 22 gestoppt haben, kann eine Filmablage beim Anhalten trendmäßig bestimmt und durch geeignete Bewegung des Fensters korrigiert werden. Wenngleich dieses Verfahren möglicherweise größere Abweichungen, die zu einer Fehlausrichtung der Bilder 40 führen, korrigieren kann, ist es unwahrscheinlich, dass dieses Verfahren so genau ist, wie die Analyse der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten, nachdem der Film 10 in dem Fenster 22 angehalten wurde und bevor der Verschluss 114 geöffnet wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung steuert und überwacht ein Ausrichteprozessor 118 die Funktion des Systems. Bezug nehmend auf 22 kommuniziert der Ausrichteprozessor 118 mit einem übergeordneten Prozessor 120, um Informationen zu empfangen, die sich auf das Filmformat (z.B. ein Forma mit vier Perforationen pro Bild oder ein Format mit drei Perforationen pro Bild), die Bildgeschwindigkeit, die Helligkeit usw. beziehen. Der übergeordnete Prozessor 120 kommuniziert wiederum mit einem Bewegungsprozessor 120, der die Funktion des Projektors 10 steuert. Der übergeordnete Prozessor 120 informiert den Ausrichteprozessor 118, wenn der Film 10 Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten enthält und ggf. über die Art der verwendeten Referenzmarkierungen zum Ausrichten. Die Verbindung zwischen dem übergeordneten Prozessor 120 und dem Ausrichteprozessor 118 ermöglicht außerdem eine Kommunikation in Bezug auf den jeweiligen Status der Ausrichtung und die korrekte Funktionsweise.
Auf einen entsprechenden Befehl des übergeordneten Prozessors 120 hin beginnt der Ausrichteprozessor 118 damit, die Bilder 40 exakt auszurichten. Der Ausrichteprozessor 118 aktiviert die LED-Anordnung 102, beispielhaft, um die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten zu beleuchten, was dann wiederum die Umrisslinie der drei geometrischen Formen den Sensor, wie etwa eine zeilenförmige CCD-Anordnung 100 in der oben beschriebenen Weise projiziert. Der Ausrichteprozessor 118 analysiert dann die von dem Sensor aufgenommene Pixelinformation, durchsucht diese Information und bestimmt die Lage des auszurichtenden Bildes 40 in Bezug auf das vorhergehende Bild. Sobald diese Information bekannt ist, berechnet der Ausrichteprozessor die Entfernung, um die das Bild 40 in Bezug auf das vorhergehende Bild fehlausgerichtet ist, und zwar sowohl in der x-Richtung als auch der Y-Richtung. Diese Berechnung kann in Form eines Vektors mit Richtung und Länge erfolgen, der die richtige Korrekturrichtung und -entfernung angibt, die erforderlich ist, um das Fenster 22 zu bewegen.
Abhängig von der Richtung und der Länge des Vektors, wird die Größe der Spannung oder eines anderen Signals, das zum Bewegen des Fensters 22 in der X-Richtung und/oder der Y-Richtung benötigt wird, berechnet. Ein Steuersignal, das die erforderliche Information enthält, wird anschließend an einem Betätigerprozessor und -antrieb 124 übertragen, um ein entsprechendes Signal zu erzeugen. Wenn der Betätiger beispielsweise ein piezoelektrischer Antrieb 42 ist, handelt es sich bei dem Signal um ein Spannungssignal. Der Betätigerprozessor und -antrieb 124 verstärkt das Spannungssignal, um eine genaue Spannung zu erzeugen, die dann beispielsweise über das Kabel 60 zu der Biegestufe 46 mit piezoelektrischem Antrieb übertragen wird, welche daraufhin das Fenster 22 in der X-/und/oder Y-Richtung bewegt, um das Bild 40 in eine präzise Ausrichtung in Bezug auf das vorhergehende Bild zu bewegen.
Der Ausrichteprozessor 118 kann verschiedene Ausgestaltungen besitzen. Beispielsweise können kommerziell erhältliche Mikroprozessoren, digitalen Signalprozessoren, Mikrokontroller, Analogschaltkreise oder ein beliebiger anderer Prozessor verwendet werden. Darüber hinaus kann auch eine Kombination dieser verschiedenen Arten von Prozessoren verwendet werden, um die Korrekturbewegung zu bestimmen und das Signal zu dem Betätiger zu senden.
Bei weiteren Aspekten der Erfindung kann der Ausrichteprozessor 118 standardmäßig auf einen geringeren Level an Ausrichtegenauigkeit der Bilder eingestellt sein, wie es sich jeweils anbietet. Wenn der übergeordnete Prozessor 120 beispielsweise den Ausrichteprozessor 118 informiert, dass der Film 10 in dem Projektor 16 keine Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten besitz, kann der Ausrichteprozessor 118 in einem Modus standardmäßig arbeiten, in dem der Sensor die Lage der Perforationen 94 anstelle der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten auf dem Film 10 einliest. In diesem Standardmodus würde der Sensor die Lage einer bestimmten Perforation 94 bestimmen, die mit einem Bild 40 verbunden ist, und jede nachfolgende Perforation (die mit jedem nachfolgenden Bild verbunden ist) in Überlappung mit der jeweils vorhergehenden bringen. Selbst wenn dieser Standardmodus weniger genau ist als das System, das die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten einliest, würde trotzdem eine Verbesserung hinsichtlich der Genauigkeit beim Ausrichten des Films erreicht, verglichen mit herkömmlichen Projektoren, die nicht über ein solches System verfügen.
In einem weiteren noch ausgefeilteren Gesichtspunkt der Erfindung kann eine Information hinsichtlich der Lage der Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten und der entsprechenden Korrekturbewegungen des Fensters 22 analysiert und in dem Ausrichteprozessor 118 gespeichert werden. Indem man diese Information für eine hinreichende Anzahl an Bildern 40 analysiert und speichert, kann der Ausrichteprozessor 118 eine Abschätzung der erforderlichen Korrekturbewegung erstellen, bevor ein Bild 40 in das Fenster 22 eintritt. Dies ermöglicht mehrere Vorteile.
Zunächst einmal ermöglicht diese „Trendbestimmung", wie bereits zuvor erwähnt, eine Bewegung des Fensters 22 vor der genauen Analyse, wenn das Bild 40 bereits in das Fenster hineingezogen wird. Dies reduziert die Entfernung, über die das Fenster 22 bewegt werden muss, sobald die tatsächliche Bewegung berechnet ist. Wenn der Großteil der Fehlausrichtungen korrigiert werden kann mit einer Fensterbewegung während des tatsächlichen Herunterziehens der Bilder 40 in das Fenster 22, wird nur noch eine geringe Korrektur erforderlich sein, sobald der Film 10 seine Bewegung gestoppt hat. Wenn die Größe dieser abschließenden Korrekturbewegung klein ist, kann sie dementsprechend schneller durchgeführt werden als bei längeren Korrekturbewegungen.
Als Zweites ermöglicht diese Trendbestimmung die Ausführung von Korrekturbewegungen bei Filmbildern 40, die keiner Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten besitzen, oder bei denen die Referenzmarkierungen zum Ausrichten in irgendeiner Weise beschädigt sind und nicht eingelesen werden können. Wenn der Film 10 beispielsweise beschädigt ist oder Staub oder andere Verschmutzungen einer Referenzmarkierung 76 zum Ausrichten verdecken, sei es ganz oder nur teilweise, ist es unter Umständen nicht möglich, diese Referenzmarkierungen zum Ausrichten auszulesen. Unter diesen Umständen ist eine exakte Bestimmung der erforderlichen Korrekturbewegung in Bezug auf das bestimmte Bild 40 nicht möglich. Anstatt eine korrekte Korrekturbewegung in Bezug auf dieses Bild 40 insgesamt entfallen zu lassen, ermöglicht der Trend der Fehlausrichtungen der unmittelbar vorhergehenden Bilder jedoch, dass der Ausrichteprozessor 118 die geeignete Lage des Bildes 40 auf dem Film vorhersagt, um eine Fehlausrichtung so gut wie möglich zu korrigieren.
Als ein weiteres Merkmal kann die Konstruktion des Fensters 22 in Verbindung mit dem Bewegungsprozessor 122 und dem Ausrichteprozessor 118 ein System beinhalten, um eine Hochgeschwindigkeits-Computersteuerung in Bezug auf den Widerstand gegen die Filmbewegung in dem Fenster zu ermöglichen. Wenn der Film 10 beispielsweise in dem Fenster 22 angehalten wurde, kann der Widerstand abgesenkt werden, um für eine geringere Reibungskomponente beim Starten zu sorgen, wenn der Film mit der intermittierenden Zahlenrolle 24 nach unten gezogen wird. Diese reduzierte Reibung des Fensters würde ein geringeres Spitzendrehmoment der intermittierenden Zahnrolle erlauben und die Belastung reduzieren, die durch das Fenster 22 bei der intermittierenden Zugbewegung nach unten auf den Film 10 ausgeübt wird. Gegen Ende der intermittierenden Zugbewegung nach unten kann die geeignete Reibungskraft, die zum Anhalten des Films 10 erforderlich ist, erneut an dem Fenster 22 aufgebracht werden. Dieser wiederholte Zyklus von Absenken und Anheben der Reibungskraft des Fensters würde dazu beitragen, den Film 10 exakt am Ende jeder Zugbewegung nach unten zu halten, während gleichzeitig die Last reduziert würde, die zum Bewegen des Films am Anfang jeder Bewegung erforderlich ist.
Angesichts der vorhergehenden Ausführungen lässt sich erkennen, dass die Grundzüge der vorliegenden Erfindung auf vielfältige Art und Weise angewendet werden können, um Jitter und Pendeln zu eliminieren. Anstatt die Referenzmarkierungen 76 zum Ausrichten dazu zu verwenden, das Fenster 22 zu bewegen, können diese Markierungen beispielsweise auch verwendet werden, um andere Komponenten in dem Projektor zu manipulieren, die geeignet sind, um Jitter und Pendeln zu beseitigen. Diese Manipula tionen können mithilfe von mechanischen, optischen oder anderen geeigneten Mitteln realisiert werden.

Claims

Verfahren zum Ausrichten von Bildern (40) eines Films (10) in Bezug auf eine Öffnung (32) in einem Filmprojektor (16), mit den Schritten: a) Anbringen einer Ausrichteinformation (76) an dem Film (10), die der Lage der Bilder (40) auf dem Film (10) entspricht; b) Bewegen des Films (10) durch den Projektor (16) und intermittierendes Anhalten des Films (10) von Bild zu Bild in Bezug auf die Öffnung (32); c) Einlesen der mit jedem Bild (40) verknüpften Ausrichteinformation (76) vor einer Projektion, um die Lage des Bildes (40) in Bezug auf die Öffnung (32) zu bestimmen; gekennzeichnet durch die Schritte: d) Bestimmen des Ausmaßes an Bewegung, das erforderlich ist, um eine geeignete Ausrichtung des Bildes (40) in Bezug auf die Öffnung (32) zu erreichen, und zwar vor der Projektion; und e) Bewegen eines Filmfensters (22) des Filmprojektors, das dazu ausgebildet ist, den Film aufzunehmen und relativ zu der Öffnung zu führen, um das genannte Ausmaß an Bewegung, um so das Bild (40) vor der Projektion in eine geeignete Ausrichtung in Bezug auf die Öffnung (32) zu bringen.
System zum Ausrichten von Bildern (40) eines Films (10) in einem Filmprojektor (16), der ein Filmfenster (22) besitzt, um den Film (10) aufzunehmen und während eines intermittierenden Vorschubs des Films (10) durch den Projektor (16) zu führen, gekennzeichnet durch: a) einen mit dem Filmfenster (22) verbundenen Betätiger (42; 62), der dazu ausgebildet ist, das Filmfenster (22) relativ zu einer Öffnung (32) zu bewegen; b) einen Sensor (100, 102), der eine Ausrichteinformation (76) auf dem Film (10), die mit jedem Bild (40) verknüpft ist, einliest, um die Lage des Bildes (40) in Bezug auf die Öffnung (32) zu bestimmen, und zwar vor einer Projektion; und c) einen mit dem Sensor (100, 102) und dem Betätiger (42; 62) verbundenen Ausrichteprozessor (118), der dazu ausgebildet ist, das Ausmaß der Bewegung zu bestimmen, das erforderlich ist, um das Filmfenster (22) und damit das Bild (40) in eine geeignete Ausrichtung in Bezug auf die Öffnung (32) zu bewegen.
System nach Anspruch 2, wobei der Betätiger einen piezoelektrischen Motor (42) beinhaltet.
System nach Anspruch 2, wobei der Betätiger eine Biegestufe (46) mit piezoelektrischem Motor beinhaltet.
System nach Anspruch 2, wobei der Betätiger einen Motor (62) mit einer bewegten Spule beinhaltet.
System nach Anspruch 2, wobei die an den Film angebrachte Ausrichteinformation eine Referenzmarkierung (76) zum Ausrichten beinhaltet, die von dem Sensor (100, 102) gelesen wird.
System nach Anspruch 6, wobei die Referenzmarkierung (76) zum Ausrichten eine Vielzahl von geometrischen Formen (78, 80, 82) beinhaltet.
System nach Anspruch 7, wobei die geometrischen Formen zumindest einen Kreis (80) und ein Quadrat (78) beinhalten.
System nach Anspruch 8, wobei die geometrischen Formen außerdem ein Dreieck (82) beinhalten.
System nach Anspruch 2, wobei die Ausrichteinformation (76) an den Film (10) in einem Bereich (92) zwischen nebeneinanderliegenden Bildern (40) auf dem Film (10) angebracht ist.
System nach Anspruch 2, wobei der Sensor einen lichtbasierten Sensor (100, 102) beinhaltet.
System nach Anspruch 11, wobei der lichtbasierte Sensor eine LED-Anordnung (102) und eine CCD-Anordnung (100) beinhaltet.
System nach Anspruch 12, wobei der lichtbasierte Sensor außerdem einen Spiegel (116) beinhaltet, um von der LED-Anordnung (102) ausgesendetes Licht auf die CCD-Anordnung (100) zu reflektieren.
System nach Anspruch 2, das ferner über redundante Sensoren (100, 102) verfügt, die dazu ausgebildet sind, die mit jedem Bild (40) verknüpfte Ausrichteinformation (76) redundant auszulesen.
System nach Anspruch 2, wobei der Ausrichteprozessor (118) den Betrieb des Sensors (100, 102) steuert und die Ausrichteinformation (76) für jedes Bild (40) verarbeitet, um die Lage von aufeinanderfolgenden Bildern (40) relativ zu der Öffnung (32) zu bestimmen.
System nach Anspruch 15, wobei der Ausrichteprozessor (118) außerdem das Ausmaß einer Fehlausrichtung des Films (10) von einem Bild zum nächsten bestimmt und ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Betätiger (42; 46) zugeführt ist, und wobei das Ausgangssignal den Betätiger (42; 62) anweist, das Filmfenster (22) so zu bewegen, dass die Bilder (40) in Bezug auf die Öffnung (32) richtig ausgerichtet werden.
System nach Anspruch 16, wobei das Ausgangssignal ein spannungsbasiertes Signal ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Ausgangssignal ein strombasiertes Signal ist.
System nach Anspruch 2, wobei der Betätiger (42; 62) dazu ausgebildet ist, das Filmfenster (22) in Inkrementalschritten zu bewegen, die näherungsweise 1/20 μm [0,000002 Zoll] in etwa einer Millisekunde oder weniger betragen.
System nach Anspruch 2, wobei der Betätiger (42; 62) und das Filmfenster (22) so ausgebildet sind, dass der Betätiger (42; 62) das Filmfenster sowohl in der X-Richtung als auch der Y-Richtung zumindest 0,152 mm [0,006 Zoll] bewegen kann.