DE3029881C2 - Vorrichtung zur Wiedergabe eines in Datenform vorliegenden Bildes - Google Patents
Vorrichtung zur Wiedergabe eines in Datenform vorliegenden BildesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, d. h. zur
Wiedergäbe eines in Datenföf m vorliegenden Bildes mit
mehreren Grauabstufungen.
Es ist bekannt, beispielsweise aus der Zeitschrift IEEE Spectrum, Oktober l%8. Seiten 64 bis 72, Halbtöne mit
einem nur schwarz und weilä unterscheidenden Schreibmittel zu erzeugen, indem die Dimensionen der
schwarzen Punkte auf einer weißen Oberfläche oder umgekehrt variiert werden. In dem beschriebenen
System liegt das ursprüngliche Bild auf dem Schirm einer ersten Kathodenstrahlröhre vor, während das für
ein binäres Schreibmittel aufbereitete Bild auf dem Schirm einer zweiten Kathodenstrahlröhre aufscheint.
Dieses Bild kann dann photographiert werden und als Druckklischees verwendet werden. Die einzelnen
Punkte unterschiedlicher Dimensionen auf dem zweiten Bildschirm ergeben sich durch Überlagerung zweier in
Quadratur liegender Sinusspannungen von mit der Zeit steigender Amplitude auf die horizontale und vertikale
Ablenkspannung. Der Lichtpunkt erzeugt also um das Zentrum herum eine Spirale, die gemäß dem gewünschten
Grauton oder der gewünschten Punktausdehnung zum rechten Zeitpunkt abgebrochen wird.
In der Zeitschrift IEEE Transactions on Communication
Technology. COM-18, Nr. 4. August 1970. Seiten
jbi b. 36b. wird eine andere Möglichkeit der Erzeugung
von Lichtpunkten unterschiedlicher Größe beschrieben, und zwar mit Hilfe eines intensitätsmodulierten
Laserstrahls. Hierbei wird ein Laser verwendet, dessen räumliche Energiedichte eine Gaußsche Verteilung
besitzt, und ein Film eines hohen Gan.rnawerts. derart,
daß die Größe der Bildpunkte allein von der Intensität des Laserstrahls abhängt. Die genaue Steuerung der
Intensität des Laserstrahls ist jedoch schwierig.
Eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist in der US-PS 36 88 026 beschrieben.
Bei diesem Stand der Technik besteht die Aufzeichnung abwechselnd aus einem Aufzeichnungsschritt, bei dem
auf dem Film eine einzige Zeile mit Bildpunkten unterschiedlichen Durchmessers belichtet wird, und
einem Transportschritt, bei dem der Film um eine Zeile
weiterbewegt wird. Die jeweils gewünschte Bildpunkt größe wird durch elektrische Beeinflussung des
Strahldurchmessers des Schi eibstnh's festgelegt.
Schließlich ist aus der Dh-OS 26 31 849 eine
Aufzeichnungsvorrichtung mit Leuchtdioden, die in
schräg zueinander versetzten Zeilen angeordnet sind,
bekannt. Die einzelnen Zeilen werden nacheinander synchron mit dem Papiervorschub betätigt, so daß
aufgrund der Schrägstaffelung der Dioden ein Punktabstand erreicht wird der wesentlich geringer als der
Abstand zweier Leuchtdioden einer Zeile sein kann. Alle Druckpunkte die mit dieser Vorrichtung erzeugt
werden können, besitzen jedoch gleichen Durchmesser, so daß eine Halbtonwirkung nur durch eine Häufung
von Punkten, nicht durch die Vergrößerung einzelner Punkte erzielt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es. eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art so
auszugestalten, daß die einzelnen Punkte je nach der
gewünschten Haibtonwirkung größer oder kleiner gedruckt werden, ohne daß die Lichtquelle intensität^
moduliert werden muß und ohne daß elektrisch steuerbare Linsen verwendet werden. Diese Aufgabe
wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst, Bezüglich Von Merkmalen bevorzugter
Aüsführüngsformeh der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen,
Nachfolgend wird die Erfindung anhand dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeich'
nungen näher erläutert.
F i g. 1 zeigt eine Lochmaske aus der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig.2 zeigt schematisch die Gesamtvorrichtung mit
der Lochmaske aus Fig. 1.
Die Lochmaske 10 (Fig. 1) liegt unmittelbar über einem lichtemfifindlichen Film U und wird von einem
Laserstrahl überstrichen. Die Lochmaske 10 enthält N ■ π Blendenöffnungen 13, die in π Zeilen 1 bis 5 zu je
N innerhalb einer Zeile gleich großen Blendenöffnungen angeordnet sind. N is<
zugleich die Zahl der elementaren Bi! Jpunkte einer Zeile des wiederzugebenden
Bildes, und der Abstand zwischen zwei Blendenöffnungen einer Zeile entspricht dem Abstand zweier
elementarer Bildpunkte.
Die Blendenöffnungen einer Spalte haben voneinander unterschiedliche Durchmesser. Ihr Abstand voneinander
entspricht dem m-fachen Abstand zweier
Bildzeilen, wobei m eine kleine ganze Zahl, d. h. i, 2.3
Im dargestellten Beispiel besitzt die Lochmaske 10 fünf Zeilen (n = 5), wobei die Größe der Blendenöff
nungen von der Zeile 1 (kleinste Blendenöffnungen) bis zur Zeile 5 (grüuic Biciidcnuffnungcn) stetig zunimmt.
Für m wurde der Wert 2 gewählt, d. h. daß de. Abstand zweier benachbarter Blendenöffnungen eine·- Spalte
dem doppelten Abstand der Bildzeilen entspricht. Ist ein Bild beispielsweise 51.2 mm breit und sollen fünf
Bildpunkte pro Millimeter Bildbreite wiedergegeben werden sowie ein Bildzeilenabstand von 200 μπι gelten,
dann besitzt die Lochmaske 256 Spalten mit je fünf Blendenöffnungen im gegenseitigen Abstand von
0.4 mm. Die Dimensionen der einzelnen Blendenöffnungen liegen innerhalb des einem einzelnen Bildpunkt
(0.2 · 0.2 mm) zugewiesenen Bereichs.
Verwendet man einen Laserstrahl, dessen Ausdehnung etwa dem Bereich eines Bildpunkts entspricht und
bestrahlt man damit in geeigneter Folge die unmittelbar über dem Film 11 liegende Lochmaske 10. so kann man
auf dem Film Hecken wählbarer Größe erzeugen. Der KiIm wird dabei zumindest in dem unter der Lochmaske
10 liegenden Bereich mit Hilfe zweier Rolienpaare 14, 15 und 16, 1/ gespannt und eben gehalten. Eine der
Rollen 14 dient als Antriebsrolle in Richtung des Pfeils 18 und transportiert den Film entlang einer Vorschubrichtung
V.
In F ι g. I wurden die äußersten Ablenkpositionen des
Lichtstrahls angedeutet und mit p< bis pv für die
Ablenkung in Zeilennchtung Λ"sowie mit p\ bis /Ji für die
Ablenkung in Spaltenrichtung ^bezeichnet.
F ι g. 2 zeigt wieder die Lochmaske 10 über dem Film
11 und die fünf Reihen 1 bis 5 von Blendenöffnungen 13.
Ein Lasergenerator 19 erzeugt einen Lichtstrahl konstanter Intensität, der gemäß den in Datenform
vorliegenden Grauwerten eines Bildes abgelenkt bzw. ausgeblendet wird. Die Grauwerte stammen von der
digitalen Analyse 7eile für Zeile eines Originalbildes.
wobei für jede Bildzeile Grauwerte für N elementare Bildpunkte entsprechend n+\ möglichen Grauwerten
gebildet werden. Einer dieser Grauverte entspricht dem
Bilduntergrund (weiß oder schwarz). D'.e Folge von Grauwerten, die in einer Datenquelle 20 gespeichert
sind, wird über einen Anschluß 21 einem Rechner
angeboten. Der Anschluß enthält ebenso viele Einzelleiter, wie Bits zur Darstellung der verschiedenen
Grauwerte eines Bildpunkts nötig sind.
Dieser Anschluß 21 führt zu einem Datenkonverter 22, in dem der jeweils anliegende Grauwert in ein
Dätenwöft umgewandelt wird, d.h. eine Angabe für jeden Bildpunkt überdon Rang rder Blendenöffnung 13
innerhalb einer Spalte car Lochmaske 10 zur Wiedergabe
des gewünschten Grauwerts. Da die Blendenöffnungen einer Zeile gleiche Abmessungen haben, kann de.r
Datenkonverter 22 aus einem Festspeicher bestehen, der von den einzelnen Grauwerten adressiert wird und
das erwähnte Datenwort ausgibt. Dieses Datenwort besteht im vorliegenden Beispiel aus fünf Bits (n = 5).
von denen nur eines den Wert 1 anzeigt, wenn eine der
lü Blendenöffnungen für den gewünschten Grauwert beleuchtet werden soll, während das Wort nur Bits 0
enthält, wenn der gewünschte Grauwert dem Filmuntergrund entsprechen soll.
Der Rechner enthält weiter eine Gruppe 23 von
Schieberegistern. Diese Gruppe besitzt fünf parallele Eingänge und fünf parallele Ausgänge. Die fünf
Eingänge sind an die fünf Ausgänge des Konverters 22 angeschlossen und werden nacheinander mit den
erwähnten Datenwörtern gespeist. Die Register verzögern die Informationen entsprechend der Zeit, die nötig
ist. um den HIm in bezug auf die Lochmaske um n(r- 1)
Bildzeilen für d;e entsprechenden Wr , e des Rangs rzu
verschieben. Die Gruppe 23 enihä!: g.n.-u genommen
vier binare Schieberegister 25 bis 28 unterschiedlicher Länge und eine direkte Verbindung 24 ohne Signallaif
zeit. Die Schieberegister haben eine Kapazität von m/V.
2mN, 3 n/V und 4 mN Bits. Am Ausgang der Gruppe 23
von Schieberegistern liegen Informationen vor. die zur
Steuerung der Ausb endung des Lasergenerators 19
TO unmittelbar verwendet werden können. Die Gruppe 23 von Schieberegistern wird nut einem Schiebetakt //pirn
Rhythmus der von uer Datenquelle 20 ausgegebenen einzelnen Grauwert·· gesteuert. Dieser Takt wird auch
Elementdrtakt genannt, da er dem Takt entspricht, mit
dem die Elementarpunktc einer Zeile analysiert worden sind. Dieser Elementartakt wird von einem Taktgeber
30 abgeleitet, de,· ein Taktsignal Λ/liefert.
Der Gruppe 23 von Schieberegistern ist ein sequentieller Steuerschaltkreis 31 nachgeschaltet, der
von einem Taktverteiler 32 gesteuert wird Der Takiverteiler wird mit dem Takt A/betrieben und besu/t
einen Inhibitions-Steuereingang. Er liefert, solange kein
Inhi .itionssteuersignal vorliegt, fünf aufeianderfolgende
Impulse des Signals //an fünf verschiedene Ausgänge.
Der sequentielle Steuerschaltkreis besteht aus fünf
UND-Gliedern 34 bis 38. die je von einem der Ausgänge des Verteilers 32 beaufschlagt werden und im üorigen
mit den Ausgängen der Gruppe 23 von Schieberegistern verbunden sind. Die Ausgänge dieser UND-Glieder
steuern Ablenkmittel 40 auf akustooptischer Basis für den vorn Lasergenerator 19 gelieferten Strahl. Die
Ablenkmittel 40 sind an sich bekannt und beruhen auf der Diffraktion des Laserstrahls in einem Kristall
aufgrund einer UltraschaNwelle. Der Kristall zusammen
mit eir«i:n Eingangsübertrager befindet sich in einem
Ablenkkopf 41. dem Steuersignale aus einer Hochfrequenzquelle 42 zugeführt werden. Die Quelle 42 enthält
fünf Oszillatoren 44 bis 48. die unterschiedliche Frequenzen zwischen 200 und 300 MHz liefern und die
je von einem der /Ausgänge der UND-Glieder 34 bis 38
angesteuert werden. Die Oszillatoren 44 bis 48 sind über ein gemeinsames Kabel 49 mit dem Ablenkkopf 41
verbunden und sind in der Lage, fünf gestrichelt angedeutete Stellungen des Laserstrahls tntsprechend
den fünf Frequenzen und andererseits eine sechste, eine Ruhestellung, die strichpunktiert angedeutet ist und sich
bei Abwesenheit der fünf Frequenzen einstellt, zu bewirken. Die Darstellung in F i g. 2 wurde insoweit
idealisiert, als die .abgelenkten Strahlen zueinander
parallel verlaufen. In der Praxis sind die Strahlen vom
ΚορΓ ausgehend divergent.
Die vom Kopf 41 ausgehenden Lichtstrahlen treffen auf ein Ablenkmittel 50 in Zeilenrichtung. Dieses Mittel
enthält einen Spiegel 5t, der um eine Achse 52 hin und her schwenkt. Die Spicgelbewegung wird von einem
Motor 53 erzeugt, der cindni Steuerkreis 54 unterliegt. Als Steuerkreis 54 dient hier ein Sägezahngenerator,
der im Rhythmus der Zeilenabtastung synchronisiert ist. Der Motor 53 setzt sehr präzise die Sägezahnspannung
in eine Winkelstellung des Spiegels mit einem Winkelhub von 20"" um
Für eine Überwachung der I.aserstrahlablenkung in Zeilenrichiung wird eine Prüfleiste 6 verwendet, die
parallel zu den Zeilen außerhalb des Bereichs der Blendenöffnungen auf der Lochblende 10 angebracht
ist. Diese Prüfleiste trägt N Fotodioden oder auch N Löcher vor einer länglichen gemeinsamen Fotodiode in
plijijhi mil rjpn Λ/ ^naltpn rlpr I nrhmnskf» Der
Laserstrahl fällt auf diese Prüfleiste. wenn keine Ablenkung in V-Richtung vorliegt (Ruhestellung =
strichpunktierte Linien).
Der Elementartakt Hp wird aus den Taktsignalcn H (Taktgeber 30) über einen Teiler 60 abgeleitet, der jeden
fünften Impuls weitergibt (Signal H'p). Dieses Signal gelangt an einen Zähler 61 modulo 256 entsprechend
den 256 Elementarpunkten einer Zeile des Bildes. Der Ausgang des Zählers 61 ist aktiviert am Zählende und
steuert eine monostabile Kippstufe 62 zur Ausblendung des Zeilenrücklaufs. Der Ausgang dieser Kippstufe
blockiert während seiner instabilen Phase über ein UND-Glied 64 und einen Inverter 65 die Bildung des
Elcmentartakts Hp aus dem Taktsignal Hp. Das Ende
der instabilen Phase dieser Kippstufe 62 wird in einem Impulsformer 63 aufbereitet zur Rückstellung des
Zählers 61.
Der Ausgang der Kippstufe 62 dient außerdem zur Inhibierung des Taktverteilers 32, so daß während des
Zeilenrücklaufs keiner der Oszillatoren 44 bis 48 aktiviert ist. Schließlich dient das am Ausgang der
Kippstufe 62 verfügbare Signal noch zu der Rückstellung des Sägezahngenerators 54.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nunmehr beschrieben.
Die Grauwerte der einzelnen Bildpunkte sind digital in der Datenquelle 20 verfügbar. Es sei angenommen,
daß der Untergrund des Films 11 nach der Entwicklung
weiß ist. Der Film wird in V-Richtung mit konstanter
Geschwindigkeit unter der Lochmaske 10 hindurchgeführt. Die erste wiederzugebende Zeile befindet sich auf
dem Film an dpr Stelle, die unter der Reihe 1 der
kleinsten Blendenöffnungen liegt wahrend die Reihen 2 bis 5 zu Beginn noch außerhalb des Wiedergabebereichs
liegen. Der Zähler 61 ist in seinem Anfangszählzustand und der Sägezahn aus dem Generator 54 zeigt seine
niedrigste Spannung. Der Laserstrahl wird durch den Ablenkkopf in seine Ruhestellung (strichpunktierte
Linie) gelenkt und fällt auf die erste Fotodiode der Prüfleiste 6.
Wenn nun die Wiedergabe eines Dokuments beginnt, werden die ersten Grauwerte betreffend die erste Zeile
aus der Datenquelle 20 im Rhythmus des Signals Hp entnommen. Gleichzeitig werden diese Grauwerte im
Datenkonverter 22 in Datenwörter umgewandelt und in die Gruppe 23 von Schieberegistern eingespeist. Jedes
Bit I am ersten Ausgang aes Konverters 22 ist ohne
Verzögerung am ersten Ausgang der Gruppe 23 verfügbar, während die Bits 1 an den anderen
Ausgängen des Konverters 22 in den Registern 25 bis 28 gemäß deren Länge mehr oder weniger verzögert
werden, ehe sie an den Ausgängen der Schieberegister verfügbar werden. Die Ausgänge der Gruppe 2-3 werden
sequentiell abgetastet. Auf diese Weise aktiviert der Ablcnkkopf4I nur die Teilstrahlen, die einem Bit 1 am
Ausgang der Gruppe 23 von Schieberegistern enisprechen.
Gleichzeitig mit der Ausgabe der Daten aus der Datenquelle 20 im Takte Hp, mit der Umwandlung der
Daten in Binärwörter und der Ansteuerung des Ablenkkopfes 41 bewegt sich der Spiegel und tastet
nacheinander die Spalten der Lochmaske ab Diese Bewegung wird vom Zähler 61 verfolgt und abgebrochen,
wenn letzterer sein Zählende erreicht hat. Nun schaltet die Kippstufe 62 in ihren instabilen Zustand und
stellt den Sägezahngenerator zurück, so daß auch der Spiegel 51 in seine Ursprungsstellung eelanet.
Während des Zeilenrücklaufs werden keine Daten aus der Quelle 20 entnommen, und der Laserstrahl gelangt
in seine Ruhestellung und beleuchtet die erste Fotodiode der Prüfleiste 6.
Der Zcilenrücklauf dauert beispielsweise 2 Millise
künden, während die vollständige Abtastung der fünf Reihen der Lochmaske etwa 18 Millisekunden an Zeit
benötigt. Das entspricht einem Filmvorschub um eine Bildretl-"" nach jeweils 20 Millisekunden.
Ausgehend von den die aufeinanderfolgenden Bildpunkte
einer wiederzugebenden Zeile betreffenden Daten erfolgt eine Wiedergabe der Bildzeilen durch
Kombination einer möglichen Ablenkung des Strahls in V-Richtung auf fünf Blendenöffnungen, die fünf
verschiedenen Bildzeilen entsprechen, mit einer Ablenkung des Strahls in Λ"-Richtung über die ganze
Lochmaske. Durch den gleichzeitigen Filmtransport unter der Lochmaske werden nacheinander alle
Bildzeilen wiedergegeben, wobei zuerst die Bildpunkte einer Zeile mit der geringsten Ausdehnung und danach,
gegebenenfalls gleichzeitig mit den Bildpunkten geringster Ausdehnung einer nachfolgenden Zeile, die
Bildpunkte größerer Ausdehnung der ersten Zeile geschrieben werden.
Die Erfindung ist nicht auf das im einzelnen erläuterte
Ausführungsbeispiel beschränkt, insbesondere was die Anzahl der Bildpunkte pro Zeile, die Anzahl unterschiedlicher
Grauwerte und die Verteilung der Blendenöffnungen auf der Lochmaske 10 betrifft. So kann
beispielsweise die Größe der Blendenöffnungen innerhalb einer Zeile der Lochmaske 10 variieren, beispielsweise
indem in einer Spalte der Lochdurchme' tr in y-Richtung zunimmt und in der benachbarten Spalte
abnimmt. In diesem Fall muß natürlich der Datenkonverter
22 entsprechend angepaßt werden und eine andere Umwandlung der Daten für gerade Bildpunkte
als für ungerade Bildpunkte sicherstellen.
Im Rahmen der Erfindung können die in Fig.2
dargestellten Datenverarbeitungsorgane auch Bestand-
teile eines Rechners sein. Außerdem ist es möglich, die
Prüfleiste 6 an einer Stelle anzuordnen, die nicht wie im beschriebenen Beispiel vom Laserstrahl in seiner
Ruhestellung beleuchtet wird. In diesem Fall kann die
Prüfleiste von einem Dauerstrahl beleuchtet werden, der vom Laserstrahl vor dem Ablenkkopf 41 abgeleitet
und über den Schwenkspiegel geleitet wird.
Hieizu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Wiedergabe eines in Datenform vorliegenden Bildes auf einem in einer ersten
Richtung bewegten lichtempfindlichen Film, wobei das Bild durch mehrere in einer zur ersten Richtung
orthogonalen Richtung verlaufende Zeilen mit N diskreten Punkten dargestellt wird und jeder Punkt
einen von n+1 Durchmessern gemäß dem ge- ίο
wünschten Grauwerteindruck annehmen kann, mit einer steuerbar ausblendbaren Lichtquelle und
Ablenkmitteln, die die Lichtquelle über eine ganze Zeile ablenken, sowie mit einer Lochmaske zwischen
der Lichtquelle und dem Film, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochmaske (tO) N ■ η
Blendenöffnungen (13) in rechteckiger Matrixanordnung aufweist, derart, daß η zur zweiten Richtung
^parallele Zeilen (1 bis 5) von je N Blendenöffnungen unterschieden werden und von Zeile zu Zeile
unterschiedlich große Blendenöffnungen vorliegen, daß die Vblenkmittel (40, 50) den Lichtstrahl
nacheinander au( die einzelnen zur ersten Richtung (Y) parallelen Spalten der Lochmaske und nach
Maßgabe eines Rechners innerhalb einer Spal.e auf wahlbare Blendenöffnungen richten, daß die N
Blendenöffnungen (13) einer Zeile (z.B. 1) der Lochmaske (10) gemäß der, N diskreten Punkten
einer Bildzeile verteilt sind und die η Blendenöffnungen
einer Spalte der Lochmaske gegenseitige Abstände aufweisen, die m Zeilenabständen des
Bildes entsprechen, wobei m ein kleiner ganzzahliger Wert ist. und daß der Rechner einen
Ddtenkonverter (22), der die η Datenform vorgegebenen
Bildinformaiion°n in eine Folge von Binär-Wörtern umwandelt, die für ; den unter die erste
Blendenöffnung einer Spalte geratenden Bildpunkte die zu verwendende Blendenöffnung des Rangs r
(0^r$nJ und damit den gewünschten Grauwert
angeben, sowie eine Gruppe (23) von Schieberegi ·*ο
stern aufweist, in denen die Binärwörter eine Verzögerung entsprechend der Vorschubzeil des
Films über m(r- I) Bildzeilen bezüglich der Lochmaske einführen, wobei die aus den Schieberegistern
kommenden Informationen die zu beleuchtenden <*5 Blendenöffnungen jeder Spalte angeben und die
Lichtquelle (19) entsprechend ausblenden.
2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,
daß die Ablenkmittel für die Ablenkung in Spaltenrichtung (40) von einem sequentiellen
Steuerschaltkreis (31) eingestellt werden, dessen Eingänge an die Gruppe (23) von Schieberegistern
angeschlossen sind.
i Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe (23) η
Schieberegister (24 bis 28) unterschiedlicher Längen en 1 hält entsprechend einer Verzögerung von 0, m,
2m. im.... (n- \)m Bildzeilen, und daß die Eingänge der Register parallel an die Ausgänge des Datenkonverters
(22) angeschlossen sind.
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