DE19545625C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung von Bildern mittels elektronischer Bildsignale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von Bildern nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 9. Ein entsprechendes Auf­ zeichnungssystem ist beispielsweise aus der US 5,028,939-A bekannt.

Bilder werden heute zunehmend mit elektronischen Mitteln verarbeitet. Dabei können die Bilder entweder bereits voll elektronisch erzeugt oder Bildvorlagen optoelektronisch abgetastet und digitalisiert sowie elektronisch weiterbearbeitet werden. Dabei werden die Bilder auch häufig über Netzwerke elektronisch ver­ sandt.

Hauptvorteil dieser elektronisch verarbeiteten Bilder gegenüber konventionellen Bildern auf mechanischen Bildträgern ist, daß sie praktisch beliebig manipulier­ bar sind. Die digitalen Bildsignale können dabei hinsichtlich der Farbe, der Dichte und auch von Fehlern der zugrundeliegenden Bildern retuschiert werden. Im all­ gemeinen ist es aber erwünscht, die derart bearbeiteten Bilder aus dem bildver­ arbeiteten Computer irgendwann wieder auf einen für das menschliche Auge lesbaren, dauerhaften Bildträger auszugeben. Die Bilder werden dabei z. B. auf Papier oder auf Film ausgegeben. Dazu stehen verschiedene Technologien zur Verfügung, z. B. Farb-Nadeldrucker, Farb-Tintenstrahldrucker, Thermosublima­ tions- und Diffusionsdrucker, Laserdrucker usw. Unter all diesen Technologien bietet die Ausgabe auf fotografischem Material sehr hohe Qualität in bezug auf Umfang und Sättigung der Farben, Schärfe, Homogenität großer Flächen, Zeichnung in Lichtern, Schatten und bei kontinuierlichen Übergängen.

Zur Ausgabe von Bildern auf fotografischem Material ist z. B. die DE 42 11 128 A1 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren werden die Bilder mit einem punktweise, hinsichtlich der Transmission des Lichts steuerba­ rem Medium belichtet. Als Medium ist dort eine Flüssigkristall-Anordnung oder eine Lichtventilröhre angegeben. Obwohl mit den dort beschriebenen Methoden die Ausgabegeschwindigkeit elektronischer Bildsignale gegenüber den anderen, o. g. Verfahren sowie gegenüber Verfahren, bei denen Bilder über eine Katho­ denstrahlröhre auf fotosensitives Material belichtet werden, bereits eine deutlich höhere Ausgabegeschwindigkeit bei vergleichbarem technischen Aufwand er­ laubt, besteht weiterhin die Aufgabe, digitalisierte Bilder noch schneller auf licht­ empfindliches Material aufbelichten zu können.

Aus der US 5,028,939-A ist ein Bildaufzeichnungssystem bekannt, bei dem Licht einer Lichtquelle über zeilen- und spaltenförmig angeordnete Spiegelflächen punktweise auf ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial gerichtet wird. Nachteilig bei diesem System ist, daß die Erzielung verschiedener Graustufen relativ aufwendig ist. Die einzelnen Spiegel können zwar hinsichtlich ihrer Belich­ tungszeit eingestellt werden, dies gelingt jedoch nur innerhalb eines durch die mechanischen Daten der Spiegel gegebenen, relativ engen Belichtungsintervalls. Die für eine Belichtung in fotografischer Qualität erforderliche, feine Grauabstu­ fung ist damit kaum möglich.

Aus der US 5,455,602-A ist bekannt, eine Spiegelanordnung der oben genann­ ten Art nach dem hinlänglich bekannten TDI(Time Delay Integration)-Prinzip zu betreiben. Das für eine vorgegebene Belichtungsmenge erforderliche Licht wird dabei durch Aufsummieren mehrerer Teilbelichtungen auf dem Aufzeichnungs­ träger erreicht. Die oben genannten Einschränkungen hinsichtlich der Zahl der Grauabstufungen pro einzelner Spiegelfläche gelten jedoch bei einer derartigen Anordnung ebenfalls.

Die US 5,049,901-A zeigt ebenfalls ein Aufzeichnungssystem mit einer Mikro­ spiegel-Anordnung, das hinsichtlich der Anzahl der Graustufen und damit hinsichtlich der erreichbaren Bildqualität eng begrenzt ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzuge­ ben, mit denen Bilder, die in Form elektronischer Bildsignale vorliegen, möglichst schnell und in möglichst hoher Qualität auf lichtempfindliches Material ausgegeben werden können.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und durch die Vorrich­ tung nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß werden anhand der Bildsignale mehrere, in Zeilen und Spalten angeordnete Spiegelflächen unabhängig voneinander jeweils wechselweise aus einer Ruhelage und in diese zurückbewegt. Die Spiegelflächen können z. B. unabhängig ansteuerbare Einzelspiegel sein oder auch unabhängig voneinander steuerbare Bereiche einer größeren Spiegelfläche. Das von einer Lichtquelle stammende Licht wird dabei wechselweise auf das lichtempfindliche Material für dessen Belichtung gerichtet. Zur Erzielung möglichst homogener Dichteüber­ gänge ist vorgesehen, das von der Lichtquelle stammende Licht zwischen dieser und dem lichtempfindlichen Material in einer vorgegebenen Richtung inhomogen zu modifizieren, insbesondere abzuschwächen. Das lichtempfindliche Material ist vorzugsweise fotografischer Art, insbesondere Colornegativ-Fotopapier. Die Ein­ zelspiegel sind insbesondere zeilenförmig angeordnet, wobei die Abschwächung des Lichts senkrecht zur Zeilenrichtung der Spiegel erfolgt und das licht­ empfindliche Material senkrecht zur Zeilenrichtung bewegt wird. Jeder Bildpunkt auf dem lichtempfindlichen Material wird dann nacheinander mehrfach über die entsprechenden Einzelspiegel der jeweiligen Spiegelzeilen belichtet. Die in­ homogene Abschwächung des Lichts senkrecht zur Zeilenrichtung der Spiegelanordnung erlaubt eine sehr genaue Abstimmung der Gesamtlichtmenge, die auf den jeweiligen Bildpunkt auf dem fotografischen Material trifft. Dadurch können auf dem lichtempfindlichen Material sehr viel mehr Graustufen erzeugt werden als bei homogener Beleuchtung.

Es kann entweder eine mehrfarbige Lichtquelle vorgesehen werden, die über Farbfilter nacheinander verschiedenfarbige Belichtungen auf dem lichtempfind­ lichen Material vornimmt oder es können verschiedenfarbige Lichtquellen vorge­ sehen sein, wobei jeweils eine Spiegelgruppe mit jeweils einer der Lichtquellen für eine mehrfarbige Belichtung des lichtempfindlichen Materials zusammenwirkt.

Die Anzahl der Spiegel steht vorzugsweise in einem Verhältnis ungleich 1 : 1 zur Anzahl der Bildpunkte der Bildsignale. Wenn die Spiegelanzahl größer als die Bildpunktzahl ist, können mit den Signalen eines Bildpunktes jeweils mehrere Spiegel angesteuert werden. Wenn die Spiegelanzahl kleiner als die Bildpunkt­ zahl ist, kann über eine geeignete Ansteuerung der einzelnen Spiegel eine Fil­ terwirkung auf dem aufgezeichneten Bild erreicht werden.

Zur Ausgabe farbiger Bilder erweist es sich als zweckmäßig, für jeweils eine von drei Grundfarben jeweils eine Spiegelanordnung und/oder jeweils ein Abstu­ fungsmittel vorzusehen.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die durch Figuren ergänzt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Bildausgabegerät,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Bildausgabegerät,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Bildausgabegerät und

Fig. 4 eine steuerbare Spiegelanordnung.

In Fig. 1 ist ein elektronischer Printer 1 dargestellt, in dem das Licht einer weißen Lichtquelle 2 über eine Farbfilteranordnung 3, eine Spiegelanordnung 4 und ein Objektiv 7 auf fotosensitives Material 8 gerichtet wird. Die Belichtung erfolgt da­ bei seriell in den drei Grundfarben Rot, Gelb und Grün. Dazu besteht die Filter­ anordnung 3 aus drei Farbsegmenten R, G, B, die diesen drei Grundfarben zu­ geordnet sind. Die Filteranordnung 3 ist dazu als Filterrad ausgebildet, das in einer Richtung C drehbar ist. Für die Drehung sorgt ein Filterantrieb 19, der mit einer Steuerelektronik 5 verbunden ist.

Der elektronische Printer 1 empfängt Bildsignale von einer Datenschnittstelle 6. Diese werden in der Steuerelektronik 5 zwischengespeichert und dazu verwen­ det, einerseits den Antrieb 19 zu steuern und andererseits, um die Spiegelan­ ordnung 4 anzusteuern.

Die Spiegelanordnung 4 besteht aus einer Vielzahl einzeln steuerbarer Spiegel. Jeder Spiegel ist zwischen mindestens zwei stabilen Zuständen hin und herbe­ wegbar. Die Bildsignale eines Bildpunkts werden dazu verwendet, um minde­ stens einen Spiegel 4 vorzugsweise mehrere zu bewegen. Damit kann die Lichtmenge gesteuert werden, die punktweise von der Lichtquelle 2 auf das foto­ grafische Material 8 fällt. Je nachdem, wielange ein Einzelspiegel das Licht von der Lichtquelle 2 auf das fotografische Material 8 richtet, wird dieses mehr oder weniger geschwärzt.

Für die Spiegelanordnung eignet sich beispielsweise ein sogenanntes Digital Mirror Device (DMD). Durch eine gleichzeitige Ansteuerung vieler Einzelspiegel des DMD′s ist eine parallele Belichtung vieler Bildpunkte möglich. Die Trennung der Lichtsteuerung in dem DMD und in der Lichtquelle kann die Lichtquelle den Belichtungserfordernissen, d. h. der den Bildsignalen entsprechenden Belich­ tungsmenge optimal, speziell für hohe Leistungen angepaßt werden. Ein derarti­ ges DMD ist z. B. in dem US-Patent 5,206,629 beschrieben. Statt Einzelspiegel zu bewegen, ist es dabei auch möglich, sogenannte Elastomer-Spatial-Light- Modulators (SLM) oder Membrane-SLM′s zu verwenden. Bei derartigen Modula­ toren werden nicht Einzelspiegel zwischen Ruhe- und Aktivierungspositionen hin- und hergeschalten, sondern einzelne Bereiche einer größeren Spiegelober­ fläche individuell angesteuert und verformt. Einzelheiten derartiger Modulatoren sind beispielsweise in dem Artikel "Deformable-Mirror Spatial Light Modulators" von Larry J. Hornbeck, Proc. of SPIE, Vol. 1150-06, Seite 1-17, 6.-11. August 1989, beschrieben.

Die elektronischen, digitalen Bildsignale werden in der Steuerelektronik 5 umge­ setzt in Ansteuersignale für die Einzelspiegel des DMD 4. Die Belichtungszeit der einzelnen Bildpunkte auf dem fotografischen Material 8 wird über die Einzelspie­ gel des DMD 4 durch die Bildsignale gesteuert.

Das fotografische Material 8 kann z. B. Filmmaterial oder Fotopapier positiver oder negativer Art sein. Je nach Art der Bildsignale - positiv oder negativ - kann die Steuerelektronik 5 die Bildsignale derart invertieren, daß das auf dem foto­ grafischen Material 8 aufgezeichnete Bild nach Durchlaufen eines fotografischen Entwicklungsprozesses positiver Art ist. Einzelheiten zur elektronischen Bildin­ version sind z. B. in der DE 35 25 807 C1 beschrieben.

Fig. 2 zeigt einen elektronischen Printer ähnlicher Art wie Fig. 1. Hinter der Licht­ quelle 2 ist im Strahlengang dieses Printers ein Kondensor 9 geschalten, der das von der Lichtquelle 2 stammende Licht homogenisiert. Im weiteren Verlauf des Strahlengangs ist des weiteren nach dem Farbfilter 3 ein Verlaufsfilter 10 ange­ ordnet. Er sorgt dafür, daß auf der Spiegelanordnung 4, welche eine Fläche 15 mit matrixförmig angeordneten Einzelspiegeln 11 enthält, entlang der Spalten­ richtung B inhomogen beleuchtet wird.

Das lichtempfindliche Material 8 wird hier mit Antriebsmitteln, welche eine Trans­ portwalze 16 und einen Motor 17 umfassen, in Richtung B transportiert. Dadurch kann jeder Punkt auf dem lichtempfindlichen Material 8 mehrfach durch ver­ schiedene Einzelspiegel 11, welche auf dem DMD 4 entlang einer Spalte ange­ ordnet sind, belichtet werden. Die Ansteuerung der Einzelspiegel 11 erfolgt dabei jeweils so, daß die elektronische Bildinformation zu einem Bildpunkt während der Relativbewegung zwischen dem DMD 4 und dem lichtempfindlichen Material 8 entlang der Spaltenrichtung B derart mitbewegt wird, daß die Bildinformation von den einzelnen Spiegel 11 einer Spalte nacheinander auf demselben Punkt des lichtempfindlichen Material 8 belichtet wird. Diese Belichtung erfolgt nachein­ ander in den einzelnen Farbauszügen. Wenn eine gewünschte Belichtung auf dem lichtempfindlichen Material 8 erreicht ist, werden die Spiegel 11 der des DMD 4 für diesen Bildpunkt nicht mehr aktiviert. Der Beitrag der einzelnen Zeilen des DMD zur Belichtung des Fotomaterials 8 kann durch Steuerung der Zeilen­ aktivierungszeit gesteuert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Be­ lichtung auch durch die inhomogene Beleuchtung senkrecht zur Zeilenrichtung beeinflußt. Innerhalb einer Zeile, d. h. in Richtung A ist die Beleuchtung jedoch homogen. Mit einer derartigen Anordnung kann eine Belichtungscharakteristik erreicht werden, die linear zur Dichte des fotografischen Materials 8 ist.

In Fig. 3 ist ein elektronischer Printer im wesentlichen gleicher Bauart wie in Fig. 1 dargestellt, bei dem das Licht von der Lichtquelle 2 über Lichtleiter 12 übertragen wird. Die Steuerung der Belichtungszeit für jeden Bildpunkt erfolgt hier über zeilenförmig angeordnete DMDs 14. Für jede DMD-Zeile 14 ist jeweils ein Graufilter 10 vorgesehen, der in Verbindung mit einem Homogenisator 13 innerhalb der Zeile 14 für gleichmäßig intensives Licht sorgt. Für jede Bildzeile ist jeweils ein Paar Graufilter 10 und Homogenisator 13 vorgesehen. Dies bewirkt senkrecht zur Zeilenrichtung A in Richtung B eine stufenweise Filterung. Durch entsprechende Wahl der entsprechenden Graufilter können praktisch beliebige Gesamtbelichtungsmengen für jeden Bildpunkt erzeugt werden, wenn das Auf­ zeichnungsmaterial bewegt wird. Die Graufilter können dabei jeweils austauschbar sein oder hin­ sichtlich ihrer Grauabstufung steuerbar sein. Beispielsweise können die Grau­ filter als steuerbarer Flüssigkristall (LCD) ausgebildet sein. Die Einzelspiegel der DMD-Zeilen 14 werden über die Steuerleitung 18 der entsprechenden DMD-Zeile über ein Multiplex-Verfahren angesteuert. Das lichtempfindliche Material 8 kann fotografisches Material oder auch ein beliebiges anderes lichtempfindliches Ma­ terial, wie z. B. eine Selentrommel eines elektrofotografischen Verfahrens sein.

In Fig. 4 ist eine steuerbare Spiegelanordnung dargestellt, die eine große Spie­ gelfläche 4 aufweist. Innerhalb der Spiegelfläche 4 sind einzelne Spiegelflächen- Bereiche 20 (z. B. 1000 × 2000 Punkte) jeweils unabhängig voneinander derart ansteuerbar, daß sich die Spiegelfläche 4 in dem jeweiligen Bereich verformt. Die Verformung ist möglich, weil sich hinter der sehr dünnen Spiegelfläche 4 ein weiches Material 21, z. B. Silikongel, befindet, gegen das sich die Spiegelflä­ che 4 bereichsweise verformen kann. Die Verformung wird durch einen Halb­ leiter-Festkörper 22 bewirkt, der punktweise derart ansteuerbar ist, daß sich ein bereichsweise elektrisches Feld bildet, durch welches sich die metallische Spie­ gelfläche verformt. Einzelheiten zu der Funktionsweise eines solchen Elements finden sich z. B. in dem Artikel "Amplitudengesteuerte Beugungsgitter für die Großbildprojektion". Die Ansteuerung der Spiegelflächen-Bereiche 20 entspre­ chend den Bildsignalen erfolgt über eine Datenleitung 23, vorzugsweise in einem Multiplexverfahren. Eine derartige Spiegelanordnung kann anstatt oder in Ver­ bindung mit der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte DMD-Spiegelanordnung 4 ver­ wendet werden.

Es wurden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Dabei ist klar, daß im Rahmen des fachmännischen Könnens ohne weiteres Abwandlungen der Erfindung oder Ergänzungen zur Erfindung angebbar sind. Beispielsweise kön­ nen Einzelheiten zur elektronischen Signalverarbeitung, insbesondere der elek­ tronischen Bildsignalumkehr nach bekannten Verfahren ausgeführt werden. Ein derartiges Verfahren ist z. B. in der DE 35 25 807 ausgeführt worden.

Claims (13)

1. Verfahren zur punktweisen Ausgabe von Bildern mittels elektronischer Bildsignale auf einem lichtempfindlichen Material (8), wobei

• a) das Material (8) mittels einer Lichtquelle (2) sowie zeilen- und spalten­ weise angeordneter Spiegel (11) belichtet wird, die entsprechend den Bildsignalen derart bewegt werden, daß eine der Signalgröße entspre­ chende Anzahl von Spiegeln (11) in die Belichtungsstellung gebracht wird,
• b) mit der Information eines Bildsignalpunkts jeweils die Bewegung meh­ rerer, in Spaltenrichtung (B) aufeinanderfolgender Spiegel (11) gesteuert wird,
• c) das Material (8) während der Belichtung relativ zu den Spiegeln (11) senkrecht zur Zeilenrichtung (A) entlang der Spaltenrichtung (B) bewegt wird und
• d) der Anteil der einzelnen Spiegel (11) an der Gesamtbelichtung entlang der Spaltenrichtung (B) je nach Gesamtbelichtungsmenge variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
• e) das Licht zwischen der Lichtquelle (2) und dem lichtempfindlichen Material (8) mit Abstufungsmitteln (10, 13) senkrecht zur Zeilenrich­ tung (A) nach einer vorgegebenen Charakteristik inhomogen modifiziert, insbesondere abgeschwächt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als lichtemp­ findliches Material fotografisches oder elektrofotografisches Material (8) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen (11, 20) jeweils gruppenweise zu einer Spiegelzeile (14) oder einer Spiegelfläche (15) zusammengefaßt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß meh­ rere verschiedenfarbige Lichtquellen (2) vorgesehen sind und daß jeweils eine Spiegelgruppe (14) mit jeweils einer Lichtquelle (2) für eine farbige Belichtung des fotografischen Materials zusammenwirkt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung farbiger Bilder eine mehrfarbige Lichtquelle (2) vorgesehen ist, daß die Lichtquelle (2) oder eine zwischen dieser und dem fotografischen Material angeordnete Filteranordnung (3) nachein­ ander zwischen den verschiedenen Farben umgeschalten wird und daß die Spiegelflächen (11, 20) jeweils entsprechend den Farbinformationen der Bildsignale angesteuert werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Spiegelflächen (11, 20) in einem Verhältnis ungleich 1 : 1 zur Anzahl der Bildpunkte steht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel­ anzahl kleiner als die Bildpunktzahl ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel­ anzahl größer als die Bildpunktzahl ist.

9. Vorrichtung zur Aufzeichnung von Bildern mittels elektronischer Bild­ signale auf einem lichtempfindlichen Material (8), wobei

• a) das Material (8) mittels einer Lichtquelle (2) sowie zeilen- und spalten­ weise angeordneten Spiegeln (11) belichtet wird, welche entsprechend den Bildsignalen bewegbar sind und die entsprechend den Bildsignalen derart bewegt werden, daß eine der Signalgröße entsprechende Anzahl von Spiegeln (11) in die Belichtungsstellung gebracht wird,
• b) mit der Information eines Bildsignalpunkts jeweils die Bewegung meh­ rerer, in Spaltenrichtung (B) aufeinanderfolgender Spiegel (11) gesteuert wird,
• c) das lichtempfindliche Material (8) während der Belichtung relativ zu den Spiegeln (11) senkrecht zur Zeilenrichtung (A) entlang der Spaltenrich­ tung (B) bewegt wird,
• d) der Anteil der einzelnen Spiegel (11) an der Gesamtbelichtung entlang einer Spaltenrichtung (B) untereinander je nach Gesamtbelichtungs­ menge variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
• e) Abstufungsmittel (10, 13) vorgesehen sind, die das Licht zwischen der Lichtquelle (2) und dem lichtempfindlichen Material (8, 18) senkrecht zur Zeilenrichtung (A) der Spiegel (11) inhomogen modifizieren, insbesondere abschwächen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ stufungsmittel (10, 13) zwischen der Lichtquelle (2) und den Spiegeln (11) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufungsmittel (10, 13) einen Verlaufs- oder Stufenfilter umfassen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausgabe farbiger Bilder jeweils für drei Grundfarben (R, G, B) eine Spiegelanordnung (4) und ein Abstufungsmittel (10, 13) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Material (8) Colornegativ-Fotopapier ist.