DE69124263T2

DE69124263T2 - Abtastgerät für farbfilm

Info

Publication number: DE69124263T2
Application number: DE69124263T
Authority: DE
Inventors: George L. Fairport Ny 14450 Bender; Walter D. Rochester Ny 14606 Foley; Bruce E. Rochester Ny 14626 Rottner
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1991-11-25
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2011-11-26
Also published as: EP0559750A1; WO1992010067A1; US5153715A; EP0559750B1; JPH06502974A; JP3115891B2; DE69124263D1

Description

Technischer Bereich

Diese Erfindung betrifft Abtastgeräte für Farbfilm und besonders Geräte, die zum Abtasten von Farbnegativ oder Transparentfilm in einer Vielzahl von einzelnen Farbkomponenten Vorrichtungen mit linearen Halbleiter-Abbildungsanordnungen verwenden.

Technischer Hintergrund

Das Abtasten von Bildern eines Farbfilms wird im allgemeinen durch Projizieren des Bildes durch eine Linse, Aufteilen in rotes, grünes und blaues Licht unter Verwendung von Strahlteilern und Fokussieren der sich ergebenden Bilder in den einzelnen Farben auf drei getrennte lineare Sensoranordnungen, typischerweise ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD), erreicht. Dieser Ansatz hat, obwohl effektiv, mehrere Nachteile. Er erfordert zum Beispiel eine kritische optische Justierung zwischen den Bestandteilen des optischen Systems und sowohl mit den kritischen Justierverfahren als auch mit der Bereitstellung der beteiligten Komponenten wie beispielsweise der Linse, der Strahlteiler und der zugehörigen Befestigungseinrichtungen sind bedeutende Kosten verbunden. Der für die optische Anordnung benötigte Raum erzeugt zusätzlich eine sperrige Bauweise, die nicht für die gewünschte kompakte Bauweise von Abtastern geeignet ist.
Eine verbesserte Abtastanordnung, die keine Strahlteiler und getrennten linearen Abbildungsanordnungen erfordert, ist im U.S. Patent US-A-4,278,995 offenbart, das dem Übertragungsempfänger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde. Bei dieser Anordnung wird das Farbbild mittels eines herkömmlichen optischen Linsensystems auf eine dreizeilige CCD-Anordnung fokussiert, in der die individuell auf Rot, Grün und Blau ansprechenden linearen Anordnungen Seite an Seite in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Die Ausgabesignale von zwei der drei Anordnungen werden jeweils um geeignete Beträge zeitlich verzögert, um zu bewirken, daß die einem gemeinsamen Bildpunkt entsprechenden Rot-, Grünund Blauwerte gleichzeitig an die nachfolgenden Videosignalverarbeitungsschaltungen angelegt werden. In einem späteren U.S. Patent 4,675,727 wird eine ähnliche dreizeilige Anordnung zum Abtasten von Dokumenten eingesetzt, wobei jedoch die herkömmliche Linsenanordnung durch eine SELFOC Linsenanordnung ersetzt ist, in der einzelne mikroskopische Linsenelemente mit lichtempfindlichen Bereichen auf den CCD-Anordnungen ausgerichtet sind, um das Bild auf die Anordnungen zu fokussieren. Anordnungen dieser Art stellten Verbesserungen gegenüber dem Ansatz mit Strahlteiler dar, erforderten jedoch für zufriedenstellende Arbeitsweise immer noch kostspielige optische Fokussiersysteme mit kritischer Justierung.
Ein Abtastgerät für Farbfilm gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 dieses Patents ist aus US-A-4,945,406 bekannt. Dieser Stand der Technik zeigt einen herkömmlichen optischen Abtaster mit einem zwischen der Lichtquelle und dem Film eingefügten optischen System, um das Licht auf den abtastenden Sensor zu fokussieren.
US-A-4, 870,483 offenbart einen Farbbildsensor, der nicht in einem Filmabtastgerät verwendet wird. Dieser Stand der Technik hat keinen Bezug zu dem Problem, den Bedarf nach kostspieligen und Raum einnehmenden Strahlteilern und optischen Fokussiersystemen in einem Abtastgerät für Farbfilm zu vermeiden.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Abtastgerät für Farbfilm bereitzustellen, das die Nachteile früherer bekannter Abtastgeräte vermeidet.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Abtastgerät für Farbfilm bereitzustellen, das den Bedarf nach kostspieligen und Raum einnehmenden Strahlteilern und optischen Fokussiersystemen vermeidet.
Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Abtastgerät für Farbfilm bereitzustellen, das zum richtigen Betrieb nicht die Bereitstellung und Instandhaltung kritischer Justiertechniken erfordert.

Offenbarung der Erfindung

Beim Ausführen der Ziele der Erfindung wird deshalb ein Abtastgerät für Farbfilm wie in Anspruch 1 ausgeführt bereitgestellt. Es umfaßt insbesondere eine Abtastzuführung mit (a) einer Filmspur, um den Film in der Haupt-Abtastrichtung des abzutastenden Bildes zu führen, wenn der Film durch die Zuführung vorgeschoben wird, (b) eine die Filmebene definierende Oberfläche in der Filmspur und (c) eine längliche Abtastöffnung in der die Filmebene definierenden Oberfläche, wobei die längliche Dimension der Öffnung in der Neben-Abtastrichtung des Bildes senkrecht zur Haupt- Abtastrichtung orientiert ist. Eine Lichtquelle befindet sich auf derselben Seite des Films in der Abtastzuführung wie die Abtastöffnung. Eine Halbleiter-Bildabtasteinrichtung wird an der Abtastöffnung auf der gegenüberliegenden Seite des Films von der Lichtquelle bereitgestellt und besteht aus einer Vielzahl paralleler linearer Sensoranordnungen, wobei die Sensoren an der Abtastöffnung ausgerichtet sind und direkt einem Filmbild in der Filmebene ausgesetzt sind, ohne daß eine optische Einrichtung wie beispielsweise eine Fokussierlinse oder ein Strahlteiler eingefügt ist. Folglich befinden sich die linearen Sensoren nahe bei dem Film an der Abtastöffnung und liegen in einer Ebene, die um ein vorbestimmtes Maß leicht mit Abstand von der Filmebene angeordnet ist. Jeder der linearen Sensoren spricht jeweils auf eine unterschiedliche Farbe im Bild an und jeder Sensor enthält eine Vielzahl von Bildpunkte aufnehmenden lichtempfindlichen Bereichen, wobei die lichtempfindlichen Bereiche in der linearen Dimension mit einer vorbestimmte Schrittweite zwischen aufeinanderfolgenden lichtempfindlichen Bereichen mit Abstand voneinander angeordnet sind, die Größe der lichtempfindlichen Bereiche in wenigstens einer der linearen Anordnungen und die Schrittweite zwischen diesen im Verhältnis zum Abstand zwischen den Ebenen der Sensoren und des Films so ist, daß jeder aufeinanderfolgende lichtempfindliche Bereich ohne wesentliche Überlappung mit Licht von benachbarten Bildpunkten in der Neben-Abtastrichtung im wesentlichen dem gesamten Licht von seinem jeweiligen Bildpunkt auf dem Film ausgesetzt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sprechen die linearen Anordnungen jeweils auf die Farben Rot, Grün und Blau im Bild an und die Anordnungen für Rot und Grün wenden das gerade beschriebene Verhältnis aus Größe der lichtempfindlichen Bereiche und Schrittweite an. Die auf Blau ansprechende Anordnung verwendet größere lichtempfindliche Bereiche mit derselben Schrittweite wie die auf Rot und Grün ansprechenden Anordnungen an. Obwohl dies zu einem gewissen Bildpunkt-Übersprechen bei der Farbe Blau führt, wird es verursacht durch die verhältnismäßig höhere Information in Rot und Grün verglichen zu Blau im Bildpunkt als nicht zu beanstandend betrachtet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Abtastgeräts für Farbfilm der Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Filmabtastgeräts von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer dreizeiligen CCD-Sensoranordnung, die gemäß einer Eigenschaft der Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 4 und 5 sind grafische Diagramme, die zur Erklärung der Arbeitsweise der Erfindung nützlich sind.

Ausführungsarten der Erfindung

Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 enthält ein Filmabtastgerät 10 eine Abtastzuführungsplattform 11 mit einer Filmspur 12, um einen Film 13 in Längsrichtung entlang einer Filmebene 14, die eine längliche Abtastöffnung 16 umgibt, zu führen. Wie für den Entwurf von Filmabtastern bekannt ist, besitzt die Spur 12 eine leichte Krümmung, die dabei hilfreich ist, den Film in der seitlichen oder Quer-Abtastrichtung flach zu halten, wenn der Film über die Abtastöffnung 16 läuft. Zusätzlich hilft eine Spannwalze 18 (Fig. 1) dabei, den Film fest auf der Spur und am richtigen Ort über der Abtastöffnung 16 zu halten. Die Walze 18 kann auch als Antrieb zum Ziehen des Films durch die Abtastzuführung von der Abwickelspule zur Aufwickelspule, die nicht gezeigt sind, dienen. Der Begriff Haupt-Abtastrichtung mit Bezug auf das Abtasten von Bildern auf dem Film, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die Richtung, in der das Abtasten das Bild herunter entgegengesetzt zu der Richtung, in der sich der Film über die Abtastöffnung 16 weiterbewegt, fortschreitet. Entsprechend bedeutet der Begriff Neben-Abtastrichtung die seitliche Abtastrichtung im Winkel von 90º zur Haupt-Abtastung und parallel zur Längsdimension der Abtastöffnung 16.
Das Filmabtastgerät 10 enthält auch eine Lichtquelle 20 mit geeigneten spektralen Eigenschaften, die in einem Lampengehäuse 22 angeordnet ist, wobei letzteres ohne die herkömmliche Gehäuseabdeckung gezeigt ist. Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform besteht die Lichtquelle 20 aus einer Wolfram-Halogenlampe. Wie zu sehen sein wird, ist die Lichtquelle 20 in einem beträchtlichen Abstand von der Abtastöffnung 16 angeordnet und dient effektiv als punktförmige Quelle für kollimiertes Licht, um den Film zu beleuchten, wenn er über die Abtastöffnung 16 läuft. Befestigungsklammern für Filter 23, 23a sind vorzugsweise im Lampengehäuse enthalten, um wie im Stand der Technik bekannt einen oder mehrere Filter 24 zwischen der Lichtquelle und der Abtastöffnung zu halten. Die Filter 24 können einen Graufilter, einen Farbkorrekturfilter und einen Infrarotfilter umfassen, wobei letzterer wegen des hohen Gehalts einer Wolfram-Halogenlampe an Infrarot besonders nützlich ist.
Ein linearer Bildsensor 26 mit einer Vielzahl von linearen Sensoranordnungen ist über der Abtastöffnung 16 angeordnet, wobei die Sensoranordnung in der Quer-Abtastrichtung an der Längsdimension der Abtastöffnung 16 ausgerichtet ist. Eine Fassung 28 zum Aufnehmen des Sensors 26 ist an einer Trageklammer 30 angebracht und wird durch einen Halter 34 an ihrem Platz gehalten. Wird der Bildsensor 26 in die Fassung 28 eingesetzt, wird er durch Klammern 36 an seinem Platz gehalten. Die Klammern 36 und die Halter 34 können mittels geeigneter Schraubenbefestigungen an der Trageklammer 30 befestigt sein. Die Trageklammer 30 wird wiederum durch geeignete Schraubenbefestigungen auf der Abtastzuführungsplattform 11 gehalten. Optional kann ein flexibler Bürstenrahmen 32 um den Bildsensor herum vorgesehen sein, um als Lichtabschirmung und als Vorrichtung zum Reinigen des Films zu dienen.
Bei herkömmlichen linearen Sensoranordnungen nach der Art der in den vorher erwähnten Patenten erwähnten stoßen die lichtempfindlichen Bereiche jeder Anordnung aneinander an, mit dem Ergebnis daß die Schrittweite zwischen aufeinanderfolgenden lichtempfindlichen Bereichen gleich eins ist. Gemäß einer besonderen Eigenschaft der vorliegenden Erfindung und mit Bezug auf Fig. 3 sind die lichtempfindlichen Bereiche 40, 42 und 44 der linearen Sensoranordnungen für Rot, Grün und Blau um eine vorbestimmte Schrittweite größer als eins getrennt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Schrittweite von drei verwendet, d.h. die dreifache Abmessung der lichtempfindlichen Bereiche in der Längsdimension der Anordnung. Unter der Annahme einer Abmessung der lichtempfindlichen Bereiche von 0.014 mm auf 0.014 mm würde die Schrittweite somit 0,042 mm betragen, d.h. der Abstand von Mitte zu Mitte zwischen aufeinanderfolgenden lichtempfindlichen Bereichen würde 0,042 mm betragen. Dieser Abstand ist bedeutsam, da er ermöglicht, daß die Oberfläche des CCD-Abbildungssensors einen gewissen Abstand Z von der Ebene des Films hat. Ohne jegliche Optik zwischen dem Film und dem Sensor sieht somit jeder einzelne lichtempfindliche Bereich einen gegebenen Teil des Films, d.h. einen Bildpunkt ohne jedes Übersprechen zu benachbarten lichtempfindlichen Bereichen und ohne bedeutende Flächen des Films unabgetastet zu lassen, d.h. die Räume zwischen den Bildpunkten. Dies wird verursacht durch die Fähigkeit des lichtempfindlichen Bereichs, Licht aus einem vernünftig definierten Bereich von Winkeln aufzunehmen. Dies ist in Fig. 4 und 5 dargestellt, die den Abstand zwischen den Sensor- und Filmebenen und die Art und Weise, auf die jeder lichtempfindliche Bereich die entsprechenden Bildpunkte in der Filmebene "sieht", zeigen. In diesen Figuren steht X für den Mittenabstand zwischen aufeinanderfolgenden lichtempfindlichen Bereichen in der Längsdimension der Sensoranordnungen, Y steht für den Abstand zwischen jedem linearen Sensor in der Haupt-Abtastrichtung und Z steht für den Abstand zwischen der Sensorund der Filmebene. Wie dargestellt ist der Abstand von Zeile zu Zeile zwischen aufeinanderfolgenden linearen Anordnungen in der Haupt-Abtastrichtung größer als der Abstand X zwischen lichtempfindlichen Bereichen in der Quer-Abtastrichtung. Dies dient dazu, das Übersprechen von Zeile zu Zeile zwischen Sensoren zu beseitigen, das durch einen größeren Sichtwinkel für die lichtempfindlichen Bereiche in der Haupt-Abtastrichtung im Vergleich zur Quer-Abtastrichtung bewirkt wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wendet eine Grundabmessung der lichtempfindlichen Bereiche von 0,014 mm x 0,014 mm und eine Schrittweite der lichtempfindlichen Bereiche von 0,042 mm in der linearen Richtung der Anordnungen, einen Abstand zwischen Anordnungen in der Haupt-Abtastrichtung von 0,112 mm und einen Abstand in der Z Richtung von 0,065 Zoll (1,651 mm) an.
Wiederum mit Bezug auf Fig. 3 wird ersichtlich, daß die lichtempfindlichen Bereiche 44 der auf Blau ansprechenden linearen Anordnung B größer sind als die entsprechenden lichtempfindlichen Bereiche auf den auf Rot und Grün ansprechenden Anordnungen R und G. Dies dient der Berücksichtigung der Tatsache, daß die Reaktion der Sensoren auf Blau niedriger ist als die Reaktion auf Rot und Grün. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die lichtempfindlichen Bereiche für Blau annähernd zweimal so groß wie die lichtempfindlichen Bereiche für Rot und Grün. Die Schrittweite für die lichtempfindlichen Bereiche für Blau ist jedoch dieselbe wie für die lichtempfindlichen Bereiche für Rot und Grün. Somit wird verständlich, daß die Darstellung in Fig. 4, die im wesentlichen kein Bildpunkt-Übersprechen zwischen lichtempfindlichen Bereichen für die gegebene Größe und Schrittweite der lichtempfindlichen Bereiche relativ zur Z-Richtung zeigt, in der bevorzugten Ausführungsform nur für die auf Rot und Grün ansprechenden Anordnungen gilt. Da die Größe der lichtempfindlichen Bereiche für Blau bedeutend größer ist, "sehen" diese überlappende Teile benachbarter lichtempfindlicher Bereiche, was zu Bildpunkt- Übersprechen im blauen Spektrum führt. Dies wird jedoch als nicht zu beanstandend betrachtet, da der Gehalt an Bildinformation im roten und grünen Spektrum wesentlich größer als im blauen Spektrum ist und das sich ergebende Übersprechen folglich für den Abtastprozeß nicht nachteilig ist.
Es wird erkannt werden, daß das beschriebene ein neues, kompaktes Abtastgerät für Farbfilm ist, daß den Bedarf nach Benutzung von optischen Systeme vermeidet und eine neuartige dreizeilige Art von Bildsensor mit verhältnismäßig weniger zum Abtasten eines gegebenen Bildbereichs benötigten lichtempfindlichen Bereichen anwendet. Das Ergebnis ist ein Abtastgerät mit verringerter Größe und Komplexität. Da weniger lichtempfindliche Bereiche zu verarbeiten sind, werden damit zusammenhängende Kosten und Komplexität elektronischer Bildsignalverarbeitungsschaltungen entsprechend verringert.
Die Erfindung wurde ausführlich mit besonderem Bezug auf eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform beschrieben, aber es versteht sich, daß innerhalb des Bereichs der Erfindung Veränderungen und Modifikationen erfolgen können.

Claims

1. Abtastgerät für Farbfilm, das folgendes umfaßt:

eine Abtastzuführung mit (a) einer Filmspur (12), um den Film (13) in einer Haupt-Abtastrichtung des abzutastenden Bildes zu führen, wenn der Film durch die Zuführung (11) vorgeschoben wird, (b) eine die Filmebene (14) definierende Oberfläche in der Filmspur (12) und (c) eine längliche Abtastöffnung (16) in der die Filmebene definierenden Oberfläche, wobei die Längsdimension der Öffnung (16) in einer Neben-Abtastrichtung des Bildes senkrecht zur Haupt- Abtastrichtung orientiert ist;

eine Lichtquelle (20), die auf derselben Seite des Films in der Abtastzuführung angeordnet ist wie die Abtastöffnung;

eine Halbleiter-Bildabtasteinrichtung (26), bestehen aus einer Vielzahl von parallelen linearen Sensoranordnungen, die an der Abtastöffnung (16) ausgerichtet sind und durch Licht von der Lichtquelle (20) belichtet werden;

wobei jeder der linearen Sensoren eine Vielzahl von Bildpunkte aufnehmenden lichtempfindlichen Bereichen (40, 42, 44) besitzt und die linearen Sensoren in einer Ebene liegen, die um ein vorbestimmtes Maß mit Abstand von der Filmebene angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Lichtquelle (20) weit genug von der Abtastöffnung (16) entfernt ist, um wirksam als Punktquelle für kollimiertes Licht für die Filmebene (14) zu dienen;

die Sensoren durch die wirksam kollimierte Lichtquelle ohne Einfügen von fokussierenden optischen Einrichtungen oder Strahlteilereinrichtungen direkt einem Filmbild in der Filmebene ausgesetzt werden; und

daß die lichtempfindlichen Bereiche in jedem linearen Sensor in der Längsdimension jedes Feldes um eine vorbestimmte Schrittweite zwischen aufeinanderfolgenden lichtempfindlichen Bereichen mit Abstand voneinander angeordnet sind und daß in wenigstens einer der Anordnungen die Größe der lichtempfindlichen Bereiche (40, 42, 44) und die Schrittweite zwischen diesen im Verhältnis zum Abstand zwischen der Ebene der Sensoren und der Filmebene derart ist, daß sie ermöglicht, daß aufeinanderfolgende lichtempfindliche Bereiche wenigstens einer Anordnung ohne wesentliche Überlappung mit Licht von benachbarten Bildpunkten in der Neben-Abtastrichtung im wesentlichen allem kollimierten Licht von ihrem jeweiligen Bildpunkt auf dem Bild ausgesetzt sind.

2. Filmabtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittweite zwischen lichtempfindlichen Bereichen (40, 42, 44) in jedem aus der Vielzahl von linearen Sensoren im wesentlichen dieselbe ist.

3. Filmabtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bild-Abtasteinrichtung aus drei linearen Sensoren besteht, die gegenüber den Farben Rot, Grün und Blau im Filmbild jeweils unterschiedlich ansprechen.

4. Filmabtastgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die auf Farbe ansprechende Fläche von lichtempfindlichen Bereichen in einem der Sensoren von den auf Farbe ansprechenden Flächen von lichtempfindlichen Bereichen in den anderen Sensoren unterscheidet.

5. Filmabtastgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Farbe ansprechende Fläche von lichtempfindlichen Bereichen in dem auf die Farbe Blau ansprechenden Sensor größer ist als die auf Farbe ansprechenden Flächen in den auf Rot und Grün ansprechenden Sensoren.