JP2004248276A - フィルムにウォーターマークを書き込む方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本質的に不可能なウォーターマークを用いて、製造時に速いメディア搬送速度で写真メディアを露光する手段を提供する。
【解決手段】 製造時にディジタルウォーターマーク画像を感光性媒体140上にプレ露光するプリント装置100は、露光エネルギーのために、LEDのアレイから成る単一色光源60を用いる。LEDは、反射式LCDアレイ91を用いて、強度において空間変調される。感光性媒体140は、色調シフト及びコントラスト損失を避ける一方、こうした単一色のプレ露光を可能とするよう、補償されていてもよい。フィルムでの露光は、以下により増加可能である。部分フレーム照明を用いること。短いパルス持続時間及び低デューティサイクルを有する高電流で、LEDを脈動させること。双方の偏光を利用するために、2つのLCD装置91、92を用いること。僅かに異なる波長の2つのLED60、61アレイを二色的に結合すること。
【選択図】図１１

Description

本発明は、概してフィルムにウォーターマークを入れること、および、特に映画プリント用フィルムに高速でウォーターマークを入れることに関する。

長編映画の不法コピーおよび再配布は、映画撮影所にとり、収益を低下させる原因となる。こうした材料の不法コピーの作成および配布は、科学技術の進歩により、さらに簡単となっている。不法コピーを特定し、それらをコピー源にまで追跡することが必要である。1つの方法は、画像自体に情報を埋め込むことである。

画像または写真が、バーコード、日付、時間などの画像領域内に情報を包含可能であることは知られている。また、例えば著作権保護のために、画像領域内に、ディジタル情報、ディジタルウォーターマークを埋め込む試みもなされてきた。こうした情報は、絵画像内に、現状の画像品質を保ちながら、標準視覚条件下で最小視認性を有するように埋め込むことが望ましい。また、カラープリント用フィルムに対し、製造時点において、こうしたウォーターマークを高速適用可能な方法および装置を有することも望ましい。プリント用フィルムは、その後、与えられた映画の特定プリント、およびその特定プリントのコピーが上映された劇場まで追跡可能である。ウォーターマーク自体は、例えば劇場のカムコーダなどによる不正コピーを、必ずしも防ぐというわけではないが、コピーが作られた劇場までの追跡は可能となるだろう。

特許文献１（ヨダ (Yoda)）では、カラープリントにパターンを埋め込み、さらに、標準光源下で見ると、埋め込みデータが周りの色に適合するよう、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック(CMYK)の値を調整することを議論している。色適合を達成するには、紙印刷に対するこうした技術のみならず、絵画像データの従来の知識も必要である。こうした情報は、シーンにより変化し、製造時点でフィルムメーカーが利用可能ではないだろう。

特許文献２（ガスパー(Gasper)他)は、主として写真スタジオ紙印刷の不正コピー制限のための他の技術を提示している。メディア内に、直径300μm未満のマイクロドットのパターンが、埋め込まれ、または塗布される。通常、このウォーターマーキングは、印画紙製造時点に、露光量によって行われる。最大ドットサイズの制限は、ドットのアレイが肉眼に確実に見えなくなるよう補助する。さらに、露光は、紙の現像時にドットが黄色く見えるよう、青色光により行われる。さらに、マイクロドットのアレイと共に絵画像も存在しているため、ドットパターンは本質的に肉眼では見えなくなる。興味深い発想ではあるが、このパターンは、基本的に、写真のコピーを許可し、または予防する「許可、不許可（ｇｏ、ｎｏ−ｇｏ）の決定を提供するものである。映画産業には、映画の各コピーに対して変更可能な識別子コードが必要である。

特許文献３(デーリー（Daly）他)は、周波数分散データ画像を生成するために、コード化キャリヤー画像と結合された画像内に、ディジタルコードを埋め込む方法を説明している。埋め込みデータを含むソース画像生成のために、絵画像に周波数分散データ画像が追加される。周波数分散データ画像は、写真絵画像における粒雑音を模倣する傾向がある。埋め込み周波数分散画像データは、例えば、各タイルが完全なコード化データを含む256ピクセル×256ピクセルのタイルに置かれることが出来る。結果的に、データは各フレーム内で空間的に余分にあり、堅牢さを増加させることが可能である。

特許文献３で説明されている技術と同様の技術は、ディジタルシネマプロジェクターでの使用のためのテストがなされている。周波数分散データ画像は、ディジタル画像データに対し、埋め込み画像を中性に保ち、色シフトを引き起こさないよう、赤色、緑色、青色(RGB)の、3つのカラーチャンネルの全てにおいて低レベルで適用される。周波数分散データ画像をフィルム粒と同様に見せかける、解像度がQXGA(2048ピクセル×1536ライン)までの空間光変調器(SLM)が利用可能である。こうした技術は、ディジタルシネマに有望に見えるが、カラープリント用フィルムにウォーターマークを入れるための困難な露光要件を提示している。

フィルム製造プロセスの一部として、カラープリント用フィルムを、ウォーターマークを伴ってプレ露光することが望ましい。製造プロセスでの特定ポイントでは、フィルムが直径6インチのドラムに巻きつけられるところで、フィルム搬送速度は十分良好に制御される。フィルムは最大50フィート/秒の速度で動いている。この速度で、その後の埋め込みコード検出を妨げる有意な動きのぶれ（motion blur）もなく、高解像度で周波数分散画像を置くには、露光時間を100ナノセカンド程度の短かさにすればよい。50フィート/秒に動くフィルム上に画像化された12μｍピクセルは、100ナノセカンドの間、およそ1.2μｍまたは10%の画像モーションスミア（image motion smear）を蒙るだろう。埋め込みデータを確実にデコード出来るようにするには、スミアまたは動きのぶれを最小にすることが重要である。主要な問題となるのは、こうした書き込み速度で露光を可能にするよう、効率的な書き込み光学システムと結合された、そのような短時間でオン/オフされ得る、十分な放射輝度とパワーを備えた実用光源である。

特許文献４ (クリース（Klees）他)では、製造プロセスの間、カラーネガフィルム上に感光度(較正)パッチおよびバーコードデータを露光させる装置が提示されている。1つは大型、他方は小型の、2つの白色光フラッシュランプが一体型球内に配置され、結果として生じる光は適切に減衰され、処理フィルム上でグレースケールパッチになるものを形成するよう、ファイバーを通して方向付けられる。これらのグレースケールパッチは、その後のプリント動作を制御するのに用いられる。必要な露光に近づくよう、大型のフラッシュランプが繰り返し点灯され、その後、小型のフラッシュランプを点灯させることにより、非常に正確な露光を提供するよう、露光が微調整される。光透過性LCDは、バーコードを提供するよう、別々の光学システムで用いられる。この装置は、製造プロセスの一部として、固定フィルム上に正確な色中性露光を供給可能ではあるが、そのパワーは、50フィート/秒でフィルムを露光するには十分ではなく、さらにその解像度も、埋め込みデータが写真粒を模倣することにより、肉眼で容易に見られないことを確実にするには十分ではない。

特許文献５(ラマヌジャン（Ramanujan）他)では、事実上、粒に見える周波数分散データ画像を有効に露光するための解像度を有する、発光ダイオード(LED)光源および反射式LCD空間光変調器を備えた書き込み装置について議論している。しかしながら、LED光源は早い高速変調速度が可能ではあろうが、いかなる色にも適切な露光を、1秒よりかなり小さな速度でもたらす程には強力ではない。

特許文献６(ラマヌジャン（Ramanujan）他)は、2つのLCDアレイを用いることにより、直交偏光の双方が画像化可能であることを開示している。こうした構成は、双方のLCD上の同一画像情報を用いて、事実上、2のファクターにより光学システムの効率を効果的に増加させはするが、同時にコストや複雑さも増加させてしまう。特許文献５から利用可能な、フィルム面での2:1の光量増加も、100ナノセカンド近くの時間では、カラープリント用フィルムを露光するのにまだ不十分である。

米国特許出願第10/342,009号明細書は、特許文献５および特許文献６の光源を上回る、改良型LED光源について説明している。しかしながら、４つの大面積LEDを用いて、ウォーターマーキングアプリケーションのために変更され、かつ最適化されたこの光源構造であっても、100ナノセカンドに近い露光時間での、30〜40のファクターによる露光には不十分だろうと見積もられている。
米国特許第6,496,818号明細書 米国特許第5,752,152号明細書 米国特許第6,044,182号明細書 米国特許第6,407,767号明細書 米国特許第6,215,547号明細書 米国特許第6,330,018号明細書

本質的に不可視なウォーターマークを伴う製造時点での著しく速いメディア搬送速度で、写真メディアを、露光することが望ましい。

本発明の目的は、本質的に不可視なウォーターマークを用いて、製造時に、速いメディア搬送速度で写真メディアを、露光する方法および装置を供給することである。本発明は、本発明の背景として説明された問題の、1つ以上を克服するよう企図されている。

簡潔に述べると、本発明の1つの実施例に従って、ウォーターマークをフィルムに書き込む方法は、以下のステップを含んでいる：単一色光へのプレ露光のために、フィルム乳剤を補なうステップ；単一色光を生成する空間変調単一色光源を通ってフィルムを搬送するステップ；および、ウォーターマークを生成するために、フィルムを空間変調単一色光源に露光するステップ。

他の実施例では、装置は、カラープリント用フィルムを速い送速度で露光するのに十分な強度を提供する、ウォーターマークを伴って空間調節される、空間変調単一色光源を提供する。本装置は、照明に用いられ、空間光変調器(反射式LCD)により変調される、青色LED光源を備えている。本発明の他の態様では、通常、ウォーターマークプレ露光が引き起こす、いかなるコントラスト損失および色シフトをも補うよう、青色感受層に対して、特有のDlogEフィルムカーブが変更される。本発明のさらなる態様に従って、フィルム面での露光は、LED光源に短期間の高電流でパルシングし、部分的フレームのみを照明し、および露光し、波長がわずかに異なる2つのLED光源を結合し、露光用の2つの直交偏光状態の双方を用いることにより増加される。

本発明およびその目的と利点は、以下に提示された、好ましい実施例の詳述において、より明確になるだろう。

本発明は、特に本発明に従う装置の部分を形づくり、または、より直接に共働する要素に向けられている。特に示されていない、または記述されていない要素が、当業者にとり周知である様々な形式をとってもよいことは理解されるであろう。

ここで図1を参照すると、これはイーストマンコダックカラープリントフィルムタイプ２３８３（Eastman Kodak Color Print Film Type 2383）に対する分光感度曲線であり、基本的に、青色感受層の感度が、緑色層の感度の10倍であり、赤色層の感度の100倍であることがわかる。青色露光は黄色密度を生成し、緑色はマゼンタ密度を生成し、そして、赤色はシアン密度を生成する。グラフのlog感度をergs/sq cmに変換するには、グラフから読んだ値を10の指数にして、その結果の逆数をとる。例えば、log感度値が−2である場合は、10を−2乗して0.01を得て、その後、その逆数をとって100ergs/sq cmが得られる。この方法で本曲線を描くと、以下のような結果となる：曲線が高くなれば、感度もそれだけ高くなる。

例えば、4つの大面積青色LEDを用いて、割り当てられた露光時間内に必要な青色露光を達成可能な場合、同じ露光を緑色層で達成するにはおよそ40個の緑色LEDを要し、さらに同じ露光を赤色層で達成するには400個の赤色LEDを要することになる。中性RGB露光が用いられる場合、結果として、全部で440個のLEDが必要となろう。米国特許出願第10/342,009号に説明されているように、照明および画像化に典型的なf/4光学システムが用いられる場合、LEDは、基本的に1インチ×1インチの領域に詰め込まれなければならなくなる。440個の大面積LED、または、5mm密閉LEDでさえ、その領域に配置することは不可能である。

しかし、ウォーターマーク露光が青色のみで行われる場合は、問題は大いに簡素化される。その場合、必要なLEDの数は、100を越えるファクターにより削減される。さらには、ウォーターマークは、RGB露光の場合のように中性グレーとは見えず、黄色に見えることになる。低レベルで黄色のみに起こる場合、ウォーターマークである周波数分散データ画像は、ランダム空間雑音として現れ、人間の眼での区別は非常に難しくなる。人間の目は、2つの理由で、黄色での画像構造および詳細の判別には困難以上のものがある：青色円錐体（blue cone）は赤色または緑色より少なく、さらに肉眼の光受容体は、青色のMTF応答が乏しい。「ビルメイヤーとサルツマンの色彩技術の原則(Billmeyer & Saltzman's Principles of Color Technology)」の第3版14-16ページにおいてバーンズ（Berns）により教示されているように、人間の視覚システムでは、青色‐黄色反対チャンネルの空間分解能は低い。この応答の減少は、眼の光受容体の短波長でのより乏しい性能と同様に、L円錐体およびM円錐体(赤色および緑色に敏感)に対してS円錐体(青色に敏感)の数が少ない結果である。従って、黄色での高空間周波数パターンは、人間の眼に対しては可視性が低いか、または全く見えないが、電子画像化システムを伴って、なお検出可能である。大きな振幅では、高空間周波数の黄色パターンは、総合的に一様な黄色の色調として知覚されることもあろう。しかしながら、パターンの振幅および変調を適切に制限することにより、肉眼への可視性は、ほとんど、または全くないポイントまで減少されるであろう。

図2は、フルフレームのウォーターマークがフィルム上にどのように現れるかを示している。図7bに示された書き込み光学装置は、プリントレンズ110を通して、LCDアレイ91をフィルム140上に画像化する。ピクセルサイズは、フィルム面でおよそ12 μｍの二乗であり、フィルムの横方向に1本のラインで2048ピクセル、さらにフィルムの下方向に1536ラインが存在している。米国特許第6,044,182号明細書で説明されるように、これらのピクセルが256ピクセル×256ラインのタイルとしてグループ化される場合、フルフレームおよびフレーム間ギャップを作成するために、横方向に8個のタイル、下方向に6個のタイルが存在する。タイルの境界は、明瞭性のために誇張されている。総合的効果はランダムノイズパターンの効果である。全てのタイルに、完全なウォーターマーク情報が存在している。従って、48個の余分なウォーターマークが映画フィルムのあらゆるフレームにあり、そして、フレーム間ギャップを含む全画像領域はウォーターマークでカバーされている。フィルム書き込み装置のフレーム登録にどのパーフが用いられるかは既知でないので、ウォーターマークを入れる間に、推定されたフレーム間ギャップが、その後露光される絵画像の中央にたまたま置かれる場合、ウォーターマークが存在していないところに、よりかすかなストライプが現れないよう、全領域をカバーすることが重要である。眼は、こうした露光における相関的相違に非常に敏感であり、僅かな違いを容易に認知する。

青色だけの低レベル露光で発生する、2つの問題がある：共に低密度(プリントハイライト)で起こる、コントラストの色調シフトと損失である。図3は、ウォーターマーク露光のない基準フィルム(A曲線)と、同一フィルムに対して密度0.1でプレ露光されたウォーターマーク(B曲線)のフィルムに対する、DlogE(密度対露光のlog)曲線を示している。ウォーターマーク密度は、検出には、少なくともDminの0.01上でなければならない。その形状は、主として低密度終端で歪められ、コントラスト(曲線の傾き)は減少される。この形状変化は、ハイライトには黄色の色味があり、色調がシーン内の異なる輝度レベルでの較差量で、黄色に向かってシフトすることを意味する。これが映画フィルムであり、暗い劇場内において基準ホワイトなしで見られると意図されるので、ホワイトボーダーが存在する紙プリントとは異なり、眼と脳との組み合わせは、ハイライト領域の僅かな黄色の色味を補う傾向があるだろう。しかしながら、色調シフトは、プリンタにより、1つの密度レベルにおいて正確に補償可能なだけであり、他の密度での色調は完全に正しいわけではない。エラーの量は、ウォーターマーク露光量に依存する。より良好な色調シフト補償を得て、黄色でのハイライトコントラストを改良するために、フィルムDlogE曲線の形状は、図4で示されるように変更可能である。図4は、再びウォーターマーク露光のない基準フィルム曲線Aを示しており、および、ウォーターマーク露光を受けるために補償される新しいフィルム曲線も示している。補償された曲線Bで設計されたフィルムは、ウォーターマークでプレ露光されると、それが処理された場合に、曲線Aの基準フィルム曲線に合致するだろう。従って、ウォーターマークでプレ露光されると、曲線Bで設計されたフィルムは、基準コントラストおよび曲線形状を持つことになるだろう。低密度領域でのコントラスト損失および色調シフトは発生しないだろう。ウォーターマークが青色露光だけに使用されることになるなら、青色乳剤特性のみが補償される必要がある。

図5は、LCDをフィルム搬送ドラムの湾曲上に画像化する試みでの、困難さを示す概略図である。全LCDアレイを画像化しようとする場合、焦点深度の問題がある。一次元で湾曲視野を有するプリントレンズを設計することは可能であるが、高価である。図5は、代わりにタイルの単一の列のみが画像化される場合の画像の大きさを示している。タイルの列は、通常、各々が12μｍの幅の256ラインから成る。タイルはドラムで幅3mmとなるだろう。＋/−1.5mmのフラット平面からの偏差は、0.0006インチである。焦点のピークツゥピーク深度は、通常0.002インチから0.003インチである。従って、図2に示された6列よりむしろ、タイルの1列を画像化する場合は、焦点での問題はない。図5は、一側への全焦点エラーを示している。焦点平面エラーが基準から＋/−0.0003インチとなるよう、この範囲の中心へ焦点をリセット可能である。

図6は、フィルム上に画像化されるタイルの1列を示している。この場合、ここでタイルの1列の高さがフィルムに沿うスプロケット長に対応するよう、プリントレンズの倍率が僅かに変更されている。この変更は、前もって計算された焦点深度に、小さな影響を与えるだけだろう。この変更により、市販されているほとんどいかなる映画フィルムフォーマットでも、このプレ露光済みのフィルムを使用可能となる。大部分のカメラは、1フレームあたり4パーフで露光されるが、特にテレビコマーシャル用に1フレームあたり3パーフを使用するものが若干存在する。製造における先験的知識はなく、さらに、どのパーフが、フレーム内の第1パーフに指定されるものであるべきかという、カメラをロードする人に対してのフィルム上のマークも存在しない。パターンをパーフと同期させることにより、ウォーターマーク位置は、常に既知となり、ウォーターマークの配置、およびデコードの処理が大いに簡素化されることとなる。最終パターンは、全フレーム領域がいったん露光されると、図2と同様のものとなるが、各フレームに対して、フィルムの横方向におよそ5.3個のタイル、フィルムの下方向に4列のタイルを伴うものになろう。全メッセージが各タイルに含まれるので、いかなる方向に非整数のタイルがあっても、それは重要なことではない。典型的なカムコーダキャプチャによるズーミングやクロッピングなどにより、非整数のタイルが引き起され勝ちである。

図7aは、類似したソースパッキングを可能にするよう変更された、コレクタ円錐光学装置41に結合される複数の大面積LED46から成るLED配列60の図である。

図7bは、空間変調光源100の光学システム、すなわち、光の供給にLED 60の単一アレイを用いる、フィルム書き込み装置の概略図である。前に議論したように、これらの全てのLEDが単一色、この場合は青色であることは有利である。図1のフィルム曲線を参照すると、「青色」という用語は、青色感光フィルム層を露光させる、395mnからおよそ485nmまでの波長領域について言及している。本発明の目的について、「単一色光源」は、実質的にカラー感受層のうちの1つだけを露光する、いかなる波長についても言及している。眼は420nmのLEDと450nmのLEDとの間の色差を区別可能であろうが、フィルムは区別不能である。

図7bを参照すると、単一色LEDアレイ60は、リレーレンズ36によりコリメートされ、視野レンズ38により均一化レンズレットアレイ45に方向付けられる青色光を生成する。コンデンサレンズ70は、互いに同じレンズレットのそれぞれを、LCDアレイ91上へ、画像化し、その結果、光を均一化する。コンデンサレンズ70は、均一化装置レンズレットアレイ45の第2の表面を含む各レンズと共に、均一化装置45の第1の表面を含む各レンズでの光を、LCD表面に適切なサイズで画像化する、ビームエキスパンダを形成する。均一化装置レンズレットは、LCD表面の均一光も正方形の断面となるよう、通常正方形の断面を有する球面レンズである。偏光子52は、反射式LCDアレイ91により必要とされる直線偏光を供給する。偏光ビームスプリッタ81は、s‐偏光をLCDへ反射し、p‐偏光をビームスプリッタをまっすぐ通過させて光学システムの外へ出す。偏光ビームスプリッタ81は、マクニールプリズム（Macneille prism）、またはワイヤ格子であってもよい。分析装置63は、偏光子52と直交しており、p-偏光だけを通過させることになる。電子ドライバー基板(図示せず)により、LCD 91内の個々のピクセルサイトに適用される電圧は、それに入るs‐偏光の偏光面を、ピクセルベースで回転させる。偏光ビームスプリッタ 81は、強度変調画像光が、フィルム面またはメディア平面140に位置するフィルム上への光を画像化する、プリントレンズ110に送られるよう、LCDから反射される空間変調光のp‐偏光成分を通過させる。同様の光学システムは、プリンタ技術および投影技術の双方で知られており、各コンポーネントの機能は、米国特許第6,215,547号明細書で詳細に議論されている。しかしながら、米国特許第6,215,547号明細書および米国特許出願第10/342,009号で説明されているこうしたシステムは、通常、高速でフィルムにプリントするのに必要な放射輝度とパワーを欠いている。

大きいLED(1mm×1mm)の放射輝度は、およそ1W/sq cm-srの青色に対する最良の推定値で、0.3〜1.5Watts/sq cm-srの範囲である。一般に、放射輝度が光学システムで増加されないので、必要な露光をもたらすためには、ソース放射輝度はフィルムでの放射輝度以上でなければならない。典型的なLCDプリンタ光学システムは、f/4、または0.0625srの円錐角度に設計される。フルフレーム35mm映画フォーマットを用い、フレーム間ギャップを含む、露光されるフィルム面積は5sq cmである。ロバスト検出を保証するために、12μｍピクセルにおいて10%のスミアが許容可能だと仮定すると、露光時間は、およそ100ナノセカンドまで保持されなければならない。ウォーターマーク検出のために十分な密度を提供するために必要とする露光エネルギーは、およそ0.07ergs/sq cmである。これだけ多くのエネルギーを100ナノセカンド内に送るには、フィルム面で0.355ワットが必要である。W/sq cm-srの放射輝度を得るために、パワー、面積、および円錐角度を結合することにより、1.1W/sq cm-srが達成される。これは、無損失システムにとり、フィルムで露光を達成させる十分な放射輝度があることを意味する。しかしながら、図7bに示された光学システムの典型的な効率は、青色波長では、およそ2.5%〜3%である。これは、効率の損失の埋め合わせをするには、ソース放射輝度は、30〜40倍高いか、または、およそ35W/sq cm-srでなければならないことになることを意味する。所要電力の計算は、100ナノセカンドの露光時間の間、30x〜40xの不足分と同様の結論を導く。

単純さ、コスト、スペクトル品質、およびオン/オフを急速に切り替え可能な能力ゆえに、LED光源を用いることが望ましい。解決策は、光源放射輝度および光学効率を増加させる試み、および、フィルムに必要な放射輝度を減少させることにある。光学装置の円錐角度をf/4から増加させることも可能であるが、プリントレンズは基本的に1:1の倍率で画像化し、無限共役を伴うf/2のように既に設計されるので、困難かつ高価である。フルフレーム作成にはより多くの露光が必要であろうが、図6の部分的なフレーム露光に示されたように、所与の露光面積を減少させることは可能である。1パーフ幅、フレームの1/4で、タイルの1列を露光することにより、フルフレームのエネルギーを、そのサイズの1/4の領域に向けることが可能であり、4のファクターによりエネルギー密度を増加させる。もちろん、ここでは、4回の露光で全フレームを作成しなければならない。フルフレームに対し、フィルムをフルフレーム動かすのにかかる時間である1msごとに、100ナノセカンドのフラッシュの露光が起こる。これは光源に必要とされる、非常に低いデューティサイクルに換算する。図6の部分的フレーム露光については、その露光は依然として100ナノセカンドの長さだが、250usごとに発生し、依然として非常に低いデューティサイクルである。プリント光学装置の倍率は、パーフツゥパーフ分離に等しい、256ラインの高さを設定可能である。256ラインに等しいLCD上の照明領域の高さの設定は、照明システムおよびレンズレットの高さの倍率により設定される。LCD上の照明領域の長さは、レンズレット長、言い換えると、レンズレットアスペクト比により設定される。図6に示された場合においては、LCD画像化装置上の8タイルの長さの5.3個のタイルだけが照らされるように、アスペクト比を5.3にすることも可能である。

図8および図9は、光源を効率的に使用する一方で、部分的フレーム露光を達成するための、図7の光学装置への電位変更を示している。図8は、効率的な部分フレーム露光のための光学システムの斜視図である。これは図7bと同様の官能性のコンポーネントを用いるが、若干のコンポーネントは、明瞭性のために省略されている。レンズレットの画像は、各レンズレットの光が一致するよう、LCDへリレーされるので、LCDでの均一化光は、各レンズレットのアスペクト比を有する。これは、レンズレットアレイ光学システムの特徴であり、LCD照明効率を改良するための、僅かに長方形(4：3)のレンズレットアレイの使用は、米国特許出願第10/067,929号において開示されている。図2に示されるフルフレーム露光のためには、レンズレットは、LCDでの正方形照明領域の1：1のアスペクト比、または、改良された効率のための僅かに長方形(4：3)のアスペクト比を有することが可能であった。図6に示した部分フレーム露光の場合は、レンズレットは、通常、8タイル×6タイル領域(4：3)から、5.3タイル×1タイル領域までをカバーする光を画像化するよう、5.3：1のアスペクト比の長方形断面を有することになった。個々のレンズレットは、基本的に、5.3：1の長方形断面の球体である、円形レンズである。図8を参照すると、単一色LED配列60は、それぞれが領域30を照らす部分フレーム照明と一致するアスペクト比を有したレンズレットのアレイから成る、均一装置レンズレットアレイ45を照らす。レンズレットに入る光は、コンデンサレンズ70により、反射式LCDアレイとして示された、空間光変調器91の被照明領域30へ画像化される。偏光ビームスプリッタは、明瞭性のために省略されている。図7bのフルフレーム照明システムを、図8の部分フレーム照明システムに変換するために、図7bにおける正方形断面のレンズレット45のアレイは、図8におけるような長方形断面のレンズレットのアレイに置き替えられる。

図9は、統合装置バー20を用いて光を均一化し、LCD上の部分フレームを照らす代替的方法を示している。ここでも、若干の光学装置が明瞭性のために省略されている。LEDアレイ60は、統合装置バー20内の多重反射により均一化され、統合装置バーの出力面は、コンデンサレンズ(図示せず)により、空間光変調器91上の被照明領域30へ画像化される。LED配列60および統合装置バー20は、図6におけるように、タイルの部分列に対応するLCD 91上の被照明領域30と、実質的に同一のアスペクト比を有している。図6に合わせるべきアスペクト比は、レンズレットと同一の5.3：1である。図8および図9の双方の照明アプローチでは、プリントレンズは、LCDの被照明領域30をフィルム面に画像化することになる。図8および図9に示されたような、照明領域またはLCDを形成しながらも、シリンダレンズおよびプリズムなどの適切なアナモルフィック光学装置を用いる方法は、当業者には既知である。

部分フレーム照明は、フルフレーム照明装置を越える4：1の性能改良を提供するが、40：1の多さの改良は、本来図7bに帰すシステム効率をオフセットするために必要である。光源のデューティサイクルが1000の内の1部未満であり、僅かであるので、さらには、オンタイムが100ナノセカンドのオーダーと短いので、DC定格電流のかなり上の電流でLEDにパルスさせることが可能である。事実上、パルスが短く(＜100us)、デューティサイクルが低い(＜0.1%)場合、若干のLEDおよびLEDと同様の材料で作られたダイオードレーザを用いて、定格DC電流の最大10倍までが使用可能である。LEDの瞬間放射輝度は、以前に計算した1W/sq cm-srのおよそ10倍となる。この場合、露光のために重要なことは、平均放射輝度ではなく、瞬間放射輝度である。部分フレーム照明のための4のファクターに結合したこの10のファクターは、以前言及した30〜40の不足のファクターを形成することになる。

40のゲインファクターの全てがあらゆるシステム上で実現可能とは限らない場合、安全ファクターを提供するために、他の2つの技術が利用可能である。図10は、2つのLED光源60、61を備えた書き込み装置を示している。LEDアレイ60は、例えば420nmなどの所与の青色波長のLEDのアレイから成り、LEDアレイ61は、例えば450nmなどの僅かに異なる波長の青色LEDのアレイから成る。フィルムは、同様の方法で、双方の波長に応答して青色感光乳剤のみを露光する。それらは、フィルムに対して実質的に同一色である。図10に示されるように、ダイクロイックコンバイナ62は、事実上、光源ソース放射輝度およびフィルムにもたらされるパワーを倍にするよう、LED光源60からの光を透過させ、LED光源61からの光を反射させるよう設計されてもよい。

図10に示されるように、LEDアレイ60、61からの光は、リレーレンズ36によりコリメートされ、ダイクロイックコンバイナ62により共通光路上に合成される。この光は、視野レンズ38により、均一装置レンズレットアレイ45へリレーされる。このアレイのレンズレットは、上述した部分フレーム照明に適切な長方形断面を有している。均一化光は、偏光子52を通過し、かつ偏光ビームスプリッタ 81から反射して、反射式LCD 91へ画像化される。画像光は、ピクセルベースで、LCDによって偏光面を回転させる。この回転偏光面を有する画像光は、偏光ビームスプリッタを通り抜け、分析器63を通り抜けた後、プリントレンズ110によりフィルム面140へ画像化される。図10の技術により、記録面での光の2x改良、さらに、続いて書き込み速度の2x改良が可能となる。LCD 91は、各波長に対して僅かに異なる最適応答曲線があってもよい。必要に応じて、折衷応答曲線を選択してもよい。

図11は、光学効率において、2x、またはさらに良好な改良を達成することにより、少なくとも2xの性能改良を達成する他の技術を示している。この場合、2つのLCD、各偏光面あたり1つが用いられている。各々が直交する偏光を用いる、2つのLCDの使用は、米国特許第6,330,018号明細書において開示されている。図10における偏光子52および分析器63は、双方とも取り除かれている。偏光ビームスプリッタに入る光は、非偏光化されることになる。LEDアレイ60からの光は、リレーレンズ36によりコリメートされ、視野レンズ38により均一化装置レンズレットアレイ45へ方向付けられる。アレイ45内のレンズレットは、必要な部分フレーム露光のアスペクト比に適合した、長方形アスペクト比を有している。均一化光は、反射式LCDアレイ91、92上へ画像化される。偏光ビームスプリッタ 81に入る非偏光化光は、2つの直交面偏光成分に分離され、s‐偏光は第1の空間光変調器91へ向けられ、p‐偏光は第2の空間変調器92に向けられる。LCD 91からの光を伴う画像は、ピクセルベースで、p‐状態に回転された偏光面を有しており、さらにプリントレンズ110へと偏光ビームスプリッタ 81を通過し、フィルム面140で画像化される。LCD 92からの光を伴う画像は、ピクセルベースで、s‐状態に回転された偏光面を有しており、偏光ビームスプリッタによりプリントレンズ110へ向けて反射され、フィルム面140で画像化される。双方のLCDへ同一画像データを供給した場合、フィルム面では結果として各画像内のパワーを足し合わせることになり、双方の偏光を利用して、露光を事実上倍にする。偏光子および分析器の双方を取り除くことは、双方の偏光を用いるのに必要であるが、追加利益がある。これらの偏光子は無損失ではない。偏光子が偏光面に並べられる場合でさえ、吸収により、通常25%の透過率損失がある。各々75%の透過率で2台の装置を用いると、それは効率上の改良の2の追加ファクターである。図11に示された技術により、4：1の多さの性能改良をもたらすことが出来る。

また、図10および図11のアプローチを結合し、各図で単独に示されている以上の、さらなる改良を達成するよう、2つの光源および2つの変調器を用いることも可能である。図12は、僅かに異なる波長の2つのLED光源60、61、および2つの空間光変調器91、92を用いた書き込み装置を示している。2つの光源は、ダイクロイックコンバイナ62により、図10におけるのと同一の方法で結合される。双方の偏光は、均一化され、図11におけるのと同一の方法で、照明光学装置によって、それぞれのLCD空間光変調器91、92上へ画像化される。双方の波長のs‐偏光は第1のLCD 91に向けられ、同時に、双方の波長のp‐偏光は第2のLCD 92に向けられる。各変調器は、プリントレンズ110によりフィルム面140へ画像化される、空間変調ビームを形成するよう、ピクセルベースで、光の偏光面を回転させることになる。第1のLCD 91からの反射画像光は、回転に起因してp‐偏光化され、偏光ビームスプリッタ 81を通りプリントレンズ110へと進む。第2のLCD 92からの反射画像光は、s‐偏光化され、偏光ビームスプリッタ 81によりプリントレンズ110へと反射される。双方の空間変調画像ビームは、双方の波長を含んでいる。各変調器は、各波長への、僅かに異なる最適の応答を有していてもよい。必要に応じて、折衷応答曲線を選択してもよい。

上の例における空間光変調器の使用は、反射式LCDを用いて例示されたが、透過式LCDを用いることも可能である。ディジタルマイクロミラー装置(DMD)およびグレーティングライトバルブアレイ（grating light valve arrays）。同様に、偏光子は、プラスチックシート偏光子、または、ガラス基板上のワイヤ格子でもよく、さらに偏光ビームスプリッタは、プリズム、またはワイヤ格子でもよい。これらの、および他の変形は、当業者に既知である。

いったん、写真メディア上に、一意的なコードまたはコードシーケンスが書き込まれると、各フィルムリールを、プリントを実行したラボ、および配給会社、またはフィルム取引所まで追跡する必要がある。各プリントコピーはいくつかの劇場で順次に上映される場合もあり、その情報も追跡されなければならない。フィルム缶またはリールに取り付け可能なバーコード、RFIDタグ、および磁気ストリップを含み、このタスクを実行するための多くの光学的、電気的、磁気的装置が存在している。

典型的なカラープリント用フィルムのスペクトル感度曲線である。 フィルムの横方向に8個のタイル、フィルムの長さ方向に6個のタイルを有する、タイル張りウォーターマークのフルフレームの概略図である。 基準フィルム曲線、および追加青色ウォーターマーク露光を伴う曲線を示す、フィルムDlogE曲線である。 基準曲線、および追加ウォーターマーク露光のために補償されるフィルム曲線を示すフィルムDlogE曲線である。 フィルムのスプロケット長(パーフツゥパーフ（perf to perf）分離距離)をカバーする部分フレーム露光(タイルの1列)を示す図である。 ドラム湾曲および焦点へのその影響の図である。 コレクタ円錐光学装置を備える4つの大面積LEDのアレイを示す図である。 LEDの単一のアレイを用いる書き込み光学装置の概略図である。 フルLCDフレームの一部のみを照らす、長方形のレンズレットのアレイを組み込む、書き込み光学装置の照明部分の斜視図である； フルLCDフレームの一部のみを照らす、長方形のLEDソースおよび長方形の統合装置バーを組み込む、書き込み光学装置の照明部分の斜視図である； 各々がわずかに異なる青色波長を有する、2つのLEDアレイを用いる書き込み光学装置の概略図である。 各変調器から1つずつの直交偏向状態の双方を伴う画像化のための、2つのLCD変調器を用いる書き込み光学装置の概略図である。 2つのLEDアレイ、および2つのLCD変調器から成る書き込み光学装置の概略図である。

符号の説明

２０ 統合装置バー、３０ 被照明領域、３８ 視野レンズ、４１ コレクタ円錐光学装置、４６ 大面積ＬＥＤ、５２ 偏光子６０ ＬＥＤ、６３ 分析装置、７０ コンデンサレンズ、８１ 偏光ビームスプリッタ、９１ ＬＣＤアレイ、１００ 空間変調光源、１４０ メディア平面。

Claims (10)

1. フィルムにウォーターマークを書き込む方法であって、
   単一色光へのプレ露光のために、前記フィルムの乳剤を補償すること、
   前記単一色光を生成する空間変調単一色光源を通って前記フィルムを搬送すること、および、
   ウォーターマークを生成するために、前記フィルムを前記空間変調単一色光源で露光することを含む方法。
2. 前記空間変調単一色光源が青色発光ダイオード(LED)を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記空間変調単一色光源が空間光変調器を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記ウォーターマークが前記フィルム上のディジタルパターンである、請求項１に記載の方法。
5. 前記プレ露光フィルム上に画像を露光する追加のステップを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記フィルムを現像する追加のステップを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記フィルムの配布を追跡する追加のステップを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記ウォーターマークが実質的に前記フィルム全体を覆う、請求項１に記載の方法。
9. 前記光源が、部分フレームの順次プリントにより、前記ウォーターマークを生成する、請求項１に記載の方法。
10. 前記部分フレームが実質的に隣接している、請求項９に記載の方法。
    

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