DE69515712T2 - Hochauflösender Filmabtaster - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Abtasten von Film zur Umwandlung zwischen optischen und elektrischen Informationen, und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung von hochauflösenden Abtastungen mit akkurater Bildregistrierung.
• Film ist ein Informationsspeichermedium mit sehr hoher Kapazität. Unter den korrekten Speicherbedingungen weist Film eine sehr geringe Zerfallsrate auf, wodurch er ein ideales Archivmedium ist. Konventioneller Film wird für die Speicherung von Bildinformationen in Schwarz-Weiß oder Farbe verwendet. In diesem Modus speichert der Film das Äquivalent analoger Informationen und besitzt einen umfangreichen Schwärzungsbereich. Film kann auch auf binäre Weise zum Speichern digitaler Informationen verwendet werden.
• Seit vielen Jahren wird Film für die Umwandlung in elektrische Signale abgetastet. Ein wichtiges Beispiel für eine solche Umwandlung liefern die Filmabtasterprodukte wie zum Beispiel der bewegte URSA-Lichtpunkt oder ADS- Zeilenarray-CCD-Filmabtaster, hergestellt von Rank Cintel. Diese Filmabtaster wandeln Filmdaten in Fernsehsignale für die Verwendung in Video- und Fernsehanwendungen um. Bei diesen Umwandlungen werden nicht alle Daten von dem Film extrahiert. Konventionelle Filmabtaster extrahieren lediglich ausreichend Daten, um der Bandbreite des verwendeten Fernsehsystems zu entsprechen.
• Fernsehnormen werden je nach dem, wie es die wirtschaftlichen Aspekte neuer Technologien zulassen, regelmäßig aktualisiert. Ferner verlangt die Fernseh-, Video- und Filmindustrie ständig nach der Verfügbarkeit von Bilddaten in größerem Detail (Auflösung), um eine nahtlose artefaktfreie Bildverarbeitung zu ermöglichen. In diesem Kontext betrifft die Auflösung entweder die räumliche oder zeitliche Auflösung oder die Auflösung auf pixeldynamischer Ebene.
• Traditionsgemäß ist die elektronische Bildverarbeitung auf maßgefertigte elektronische Hardware angewiesen. Heute ist es praktisch, Universalrechnerplattformen für die Verarbeitung von Bilddaten in digitaler Form zu benutzen. Damit diese Computer für die Durchführung einer nahtlosen artefaktfreien Bildverarbeitung an Filmbildern eingesetzt werden können, ist es erforderlich, daß diese Filmbilder abgetastet werden, um alle Informationen zu extrahieren, die sie enthalten. Das heißt, das Detail wird bis auf die Kornstruktur des benutzten Filmmaterials hinab aufgelöst und die individuellen Farbdeckungsbereiche der Filme werden zu einem ausreichend akkuraten Grad aufgelöst. Dies wird als auflösungsunabhängiger Digitalfilm bezeichnet.
• Zum Extrahieren aller Informationen eines Filmrahmens muß das Bild abgetastet werden, um alle Farbdaten bis zu dem Punkt aufzulösen, an dem Eigenrauschen des Mediums (Korn) und Bilddispersion dominant werden. Man folgerte, daß dies bei einem 35 mm Negativfilm etwa 4000 bis 6000 Bildelementorten über seine belichtete Breite entspricht. Es wird dann eine entsprechende proportionale Anzahl von Bildzeilen über die Rahmenhöhe benötigt. Dies können je nach dem Filmformat und ob quadratische Pixelinformationen notwendig sind oder nicht, 2500 bis 4000 Zeilen sein.
• Um die Farbdeckung bei jedem Pixel zu erreichen, muß durchfallendes Licht in seine drei Primärfarbkomponenten Rot (R), Grün (G) und Blau (B) zerlegt werden; anschließend wird jede dieser Primärfarben nach ihrem individuellen relativen Anteil quantifiziert. Ein geeignetes Mittel zum Zerlegen der Primärkomponentenfarben in einem Film besteht entweder darin, das weiße Licht vor dem Beleuchten des Filmrahmens in die Primärfarben R, G, B zu filtern oder den Filmrahmen mit weißem Licht zu beleuchten und das resultierende Bild dann mit einem Farbteilungsblock in seine drei Primärfarbkomponenten R, G, B aufzuteilen. Die erstgenannte Technik hat den Vorteil, daß sie einfach und preisgünstig ist, da nur ein Sensor benötigt wird, sie hat jedoch den Nachteil, daß für jede Farbe eine separate Abtastung erfolgen muß. Die letzere Technik hat den Nachteil, daß sie kostspielig ist, da ein Farbteiler und drei Sensoren benötigt werden, sie hat jedoch den Vorteil, daß nur eine Abtastung des Filmrahmens erforderlich ist. Nach der Filmbeleuchtung kann auch ein Filterrad verwendet werden, allerdings wird das Filterrad zwischen das Bild und den Bildsensor gesetzt, wodurch es zu einem Qualitätsverlust des Bildes kommt.
• Zum Messen der Lichtmenge kann eine Auswahl von Technologien angewendet werden. Ein ausgezeichnetes Verfahren ist die Verwendung von Photovervielfacherröhren (PMTs). Eine weitere Technik ist die Verwendung von Avalanche-Photodioden (APDs) oder, alternativ, die Verwendung von ladungsgekoppelten Hauelementen (CCDs). Alle diese Vorrichtungen produzieren, wenn sie korrekt betrieben werden, ein elektrisches Ausgangssignal, das proportional zu dem Licht ist, das auf sie fällt.
• Die PMTs und APDs setzen voraus, daß das auf sie fallende Licht entsprechend der Filmabtastung gerastert ist. Diese Lichtrasterung schließt gewöhnlich sogenannte Lichtpunkttechniken ein und ist relativ kostspielig, für eine Echtzeitbildabtastung jedoch ideal.
• Die CCDs gibt es in zwei Formen - Zeilenarray und Bereichsarray. Die Zeilenarray-CCDs können Licht in nur einer Zeile messen. Die Bereichsarray-CCDs können Licht in einer Ebene messen. Bei keinem der CCD-Typen muß das Licht gerastert sein. Die Bereichsarray-CCD kann die Lichtvariation des gesamten Filmrahmens unmittelbar [*1] effektiv erfassen, wohingegen die Zeilenarray-CCD unmittelbar nur eine einer Zeile entsprechende Filmrahmenlichtvariation erfassen kann. Bei der Verwendung von Zeilenarray-CCD-Sensoren muß daher das Filmrahmenbild relativ zum Sensor bewegt werden, um das gesamte Bild zu erfassen. Der Kompromiß zwischen der Verwendung von Bereichsarray- und Zeilenarray-CCDS liegt in den wirtschaftlichen Aspekten der Sensorkosten, da die mechanischen und elektrischen Kostendifferenzen für die beiden Ansätze einander die Waage halten. Es braucht daher nicht erwähnt zu werden, daß die Kosten einer Zeilenarray- CCD mit 4000 Elementen weit unter denen eines Bereichsarray-Sensors mit 1.600.000 Elementen liegen.
• In Zeilenarray-Abtastern werden drei Abtastungen durchgeführt: jeweils eine Abtastung für rotes, grünes und blaues Licht. Alternativ können drei Zeilenarrays zusammen mit einem optischen Teiler verwendet werden.
• Das Filmbild kann auf die folgenden verschiedenen Arten und Weisen relativ zum Zeilenarray-Sensor bewegt werden:
• - mit einem Kippspiegel
• - mit einem Umkehrprisma
• - durch Bewegen des Zeilensensors über den Filmrahmen durch Bewegen des Filmrahmens über den Zeilensensor
• Die Verwendung eines Kippspiegels oder Umkehrprismas hat den Nachteil, daß daraus eine schlechte Bildlinearität resultiert. Durch das Bewegen des Zeilensensors über den Filmrahmen wird ein Bild erhalten, das optischen Schattierungsfehlern unterliegt, die korrigiert werden müssen. Dies ist außerdem ein physisch unhandliches Element des Systems. Es wird daher bevorzugt, den Filmrahmen über den Zeilensensor zu bewegen. Die Dokumente DE-U-93 07 566 und DE-C-43 37 156 offenbaren Filmabtaster auf der Basis dieses Prinzips.
• Um eine mechanische Genauigkeit des Filmrahmenstandortes zu erhalten, wird ein Klappgatter von Beil & Howell verwendet. Diese Vorrichtung kommt seit 50 Jahren in der Filmkopierindustrie zum Einsatz und ist von mehreren Feinmechanikherstellern auf der ganzen Welt (Oxberry, Nielson Hordell) für den Einbau in OEM-Produkte problemlos erhältlich.
• Diese Art von Filmgatterbaugruppe steckt den Filmrahmen fest, um mechanische Genauigkeit zu erhalten, und verfügt über einen Filmhub- und Vorschubmechanismus, damit der nächste Rahmen in die Gatteröffnung gebracht und am gleichen Ort festgesteckt werden kann. Würde der Filmrahmen nicht am gleichen Ort festgesteckt, dann würden die Bilder beim Übertragen von Filmrahmen von einer Laufbildaufnahme infolge der Variation des Inter-Frame- Standortes Schlängelungen und Sprüngen unterliegen.
• Wir sind uns bewußt, daß zur Filmabtastung, um eine hochauflösende Ausgabe mit genauer Registrierung des Bildes zu erreichen, eine präzise Filmpositionierung erforderlich ist. In ihrer allgemeinsten Form betrifft die Erfindung einen Filmabtaster, umfassend ein Abtastmittel, das folgendes umfaßt: eine Lichtquelle und einen lichtempfindlichen Zeilensensor, eine zwischen der Lichtquelle und dem lichtempfindlichen Zeilensensor angeordnete Film-Gatter-Baugruppe zum Vorbeiführen des Films an dem Sensor, die Mittel aufweist, um den Film relativ dazu festzuhalten, Mittel, um die Film-Gatter- Baugruppe zum Abtasten des in dem Filmgatter gehaltenen Films an dem lichtempfindlichen Zeilensensor vorbeizuführen, einen Positionssensor zum Erfassen des genauen Ortes der Film-Gatter-Baugruppe in bezug auf den lichtempfindlichen Zeilensensor und ein Steuermittel, um gemäß Daten von dem Positionssensor zu steuern, wann Daten von dem lichtempfindlichen Zeilensensor gelesen werden.
• Ein erfindungsgemäßer Abtaster hat den Vorzug, daß das flexible Filmmaterial an der festen Basis der Film-Gatter- Baugruppe festgehalten wird, während die Abtastung stattfindet. Dadurch werden eine akkurate Positionierung und eine akkurate Positionsmessung des Films erreicht. Die resultierende Abtastung kann daher hochauflösend sein und akkurat registriert werden, so daß mehrere Abtastungen desselben Filmbildes akkurat miteinander in Übereinstimmung gebracht werden können. Vorzugsweise beinhaltet die Film- Gatter-Baugruppe einen Stift-Register-Mechanismus, so daß der Film mechanisch auf das Gatter angepaßt wird.
• Der Abtaster umfaßt auch einen Positionssensor, um den präzisen Standort der Film-Gatter-Baugruppe in bezug auf den lichtempfindlichen Zeilensensor zu erfassen, sowie ein Steuermittel zum Steuern, wann Daten von dem lichtempfindlichen Zeilensensor gelesen werden. Dies hat den Vorteil, daß mit den Positionssensorausgabedaten eindeutig festgelegt werden kann, wann Filmdaten mit dem Zeilensensor gelesen werden sollen, und zwar mit einem hohen Maß an Genauigkeit. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die Genauigkeit des Mittels zum Bewegen der Film- Gatter-Baugruppe nicht entscheidend ist.
• Während Filmgatter und Film als Gesamteinheit bewegt werden, braucht die Flexibilität des Films nicht berücksichtigt zu werden. Ferner ist die Bewegung der Gatterbaugruppe leicht nachweisbar und steuerbar, wohingegen die Filmbewegung weit schwieriger nachzuweisen und zu steuern ist.
• Vorzugsweise wird die Film-Gatter-Baugruppe hin- und herbewegt, und der Abtaster umfaßt eine exzentrische Nocke zum Bewegen des Gatters. Vorzugsweise ist die Nocke so profiliert, daß sich das Gatter mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, während der Film abgetastet wird.
• Vorzugsweise wird eine erste Abtastung jedes Filmrahmens durchgeführt, damit ein erster Farbfilter im optischen Pfad ein erstes Farbsignal abgeben kann. Anschließend erfolgt eine zweite und eine dritte Abtastung; aus denen ein zusammengesetztes Dreifarbenvideosignal gebildet werden kann. Durch Kombinieren von drei Farbabtastungen kann ein hochauflösendes Farbvideosignal produziert werden. Zwar arbeitet ein solches System höchstwahrscheinlich nicht in Echtzeit, doch ist es möglich, einen Echtzeitbetrieb zu erreichen.
• Vorzugsweise wird die zweite Abtastung durchgeführt, während sich die Film-Gatter-Baugruppe in bezug auf den Zeilensensor in eine Richtung bewegt, die der der ersten und der dritten Abtastung entgegengesetzt ist. Die Film- Gatter-Baugruppe ist somit hin- und herbeweglich. Dies hat den Vorteil, daß die Abtastzeit durch die Nutzung der Rückkehrbewegung des Filmgatters reduziert wird. Das System umfaßt vorzugsweise ein Steuermittel, das berücksichtigt, daß die zweite Abtastung in der zur ersten und dritten Abtastung entgegengesetzten Richtung erfolgt.
• Vorzugsweise ist die Film-Gatter-Baugruppe eine Klappgatterbaugruppe.
• Nachfolgend werden Ausgestaltungen der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt/zeigen:
• Fig. 1 schematisch ein grundlegendes Abbildungssystem; die Fig. 2a-2d einen Filmtransportmechanismus des Standes der Technik; Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Abtastmechanismus; und Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Klappgattermechanismus.
• Das Abbildungssystem von Fig. 1 kann zum Abtasten von Film zur Umwandlung in elektrische Signale verwendet werden, die für die auf dem Film aufgezeichneten Bilder repräsentativ sind. Eine Lichtquelle 10 wird zum Beleuchten eines Diffusors 20 verwendet, der eine gleichmäßige Beleuchtung des optischen Spaltes 30 erbringt. Das durch den optischen Spalt 30 fallende Licht fällt durch einen von vier Filtern, die auf einem Filterrad 40 montiert sind. Das Filterrad ist so drehbar, daß einer der vier Filter (rot, grün, blau oder klar) für jede Abtastung ausgewählt werden kann. Das gefilterte Licht passiert dann einen zweiten Diffusor 21 und beleuchtet einen photographischen Film 50.
• Eine Zeile des beleuchteten Films wird vom optischen Element 60 auf einem lichtempfindlichen Zeilensensor (hier ein bekannter Zeilenarray-CCD-Sensor 70) abgebildet. Um jeden Rahmen des Films abzubilden, sind der Film 50 und der Zeilenarray-CCD-Sensor 70 relativ zueinander beweglich. Jeder Rahmen wird Zeile für Zeile von dem Zeilenarray-CCD- Sensor 70 abgebildet, und das elektrische Ausgangssignal geht zu einem Analog-Digital-Wandler 80, bis ein kompletter Rahmen abgebildet ist. Das resultierende elektrische Signal ist ein Einfarbensignal R, G oder B für den Rahmen, je nach dem, welcher Filter sich im optischen Pfad befindet. Nachdem der Rahmen durch Beleuchten mit rotem, grünem oder blauem Licht abgebildet wurde, wird der Rahmen der Reihe nach durch Beleuchten mit den anderen beiden Farben abgebildet. Der Film 50 wird dann vorgeschoben, so daß ein zweiter Rahmen beleuchtet und der gesamte Abtastvorgang wiederholt wird. Der Film 50 wird Rahmen für Rahmen von einer Film-Gatter-Baugruppe (hier eine Klappgatter- Baugruppe) vorgeschoben; eine typische Klappgatter- Baugruppe des Standes der Technik wird in den Fig. 2a) bis 2d) gezeigt.
• Das Klappgatter 95 umfaßt feste Raststifte 100, Transportstifte 110, eine Abstreifplatte 120, eine Druckplatte 130 und eine Gatterplatte 140. Wie in den Fig. 2 (a-d) gezeigt wird, umfaßt die Funktion des Klappgattermechanismus vier Schritte. Im ersten Schritt (Fig. 2a) wird der Film 50 von der Abstreifplatte 120 und der Druckplatte 130 gegen die Gatterplatte 140 gehalten. Raststifte 100 greifen in die Perforationslöcher des Films ein und fixieren den Film an einem präzisen Ort. In dieser Position wird ein Filmrahmen abgetastet. Im zweiten Schritt (Fig. 2b) wird der Film durch die Abstreifplatte 120 von den Raststiften 100 abgehoben, und die Transportstifte 110 greifen in die Filmperforationslöcher ein. Im dritten Schritt (Fig. 2c) ziehen die Transportstifte 110 den Film nach unten, so daß der nächste Rahmen im Gattermechanismus positioniert wird. Im vierten Schritt (Fig. 2d) wird die Abstreifplatte abgesenkt, und die festen Raststifte greifen in die Filmperforationslöcher ein. Der Rahmen wird von den Raststiften 100 präzise in dieser Position fixiert und fest zwischen der Abstreifplatte 120 und der Druckplatte 130 gehalten, die gegen die Gatterplatte 140 geklemmt sind. In dieser Position wird der Filmrahmen mechanisch fixiert, so daß der nächste Rahmen, der jetzt im Klappgatter gehalten wird, abgetastet werden kann.
• Es ist verständlich, daß das beschriebene Fortschaltungsgatter für den Gebrauch in einem intermittierenden Filmabtaster vorgesehen ist; das heißt, der Film ist während der Abtastung stationär. In der zu beschreibenden Ausgestaltung der Erfindung ist die Gatterbaugruppe so modifiziert, daß sie in einem linearen hin- und herbeweglichen Bewegungsabtaster verwendet werden kann, bei dem der Film während des Abtastens eines Rahmens an dem Abtastort vorbeigeführt wird.
• Fig. 3 zeigt, wie das modifizierte Klappgatter im System von Fig. 1 verwendet werden kann. Aus praktischen Gründen sind gleichartige Komponenten mit den in Fig. 1 benutzten Bezugsziffern gekennzeichnet.
• Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Eine Lichtquelle 150, die Licht 10, Diffusor 20 und Spalt 30 umfaßt, beleuchtet einen im Klappgatter 160 gehaltenen Film, nach dem Passieren eines der auf dem Filterrad 40 montierten Filters. Um eine Vollfarbenabtastung des Films 50 zu erreichen, werden drei separate Einfarbenabtastungen jedes Filmrahmens durchgeführt. Das Filterrad 40 wird somit zwischen Abtastungen gedreht, so daß der Film 50 nacheinander mit rotem, grünem und blauem Licht beleuchtet wird. Der vierte Filter in dem Rad 40 ist ein klarer Filter, der für Test- und Kalibrierungszwecke eingesetzt werden kann.
• Film wird durch die Klappgatter-Baugruppe 160 von der Abwickelspule 170 zur Aufwickelspule 180 über angetriebene Filmtransportrollen 190 geführt. Die angetriebenen Filmtransportrollen 190 stellen freie Filmschleifen 200 bereit, indem sie die Spannung der Abwickel- und Aufwickelspulen 170 und 180 lösen, und werden von Schrittmotoren angetrieben. Die freien Filmschleifen 200 ermöglichen einen durch die Filmspannung der Abwickel- und Aufwickelspule 170 und 180 ungehinderten Betrieb der Klappgatter-Baugruppe 160. Der Film wird tatsächlich zwischen den vom Schrittmotor angetriebenen Transportrollen gehalten, und die freien Filmschleifen werden zu Beginn vom Bediener eingefügt. Während der Film von den Transportrollen gehalten wird, bleiben die Filmschleifen erhalten.
• Ein Streifen des beleuchteten Filmrahmens 50 wird auf einem bekannten lichtempfindlichen Zeilendetektor 210 abgebildet, der die variierenden Lichtmengen in dem Bild in elektrische Signale umwandelt. Der in dieser Ausgestaltung gewählte lichtempfindliche Zeilendetektor 210 ist ein Einzelzeilenarray-CCD-Sensor, der ein analoges elektrisches Signal in bezug auf die Intensität des einfallenden Lichtes ausgibt, das dann in den A/D-Wandler 220 eingegeben wird. Der A/D-Wandler 220 wandelt die Signale vom Zeilenarray- CCD-Sensor auf bekannte Weise in digitale Daten um, die dann zur Übertragung in ein geeignetes Format digital verarbeitet werden können. Es ist jedoch zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf Digitaldatenausgabevorrichtungen beschränkt ist und in Verbindung mit einem Analogsystem Verwendung finden kann.
• Um eine angemessene dynamische Signalauflösung zu erhalten, wird ein 16-Bit-A/D-Wandler gewählt und ein 16- Bit-Wort pro Farbpixel verwendet. Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 220 wird zum Prozessor 230 gesendet, der ein Universalcomputer-Verarbeitungsgerät sein kann. Der Prozessor gibt Signale an den hochauflösenden Bildpufferspeicher 240 aus, der wiederum Signale an. den Dateiformatierer 250 ausgibt. Der Prozessor 230, der Bildpufferspeicher 240 und der Dateiformatierer 250 haben die Aufgabe, die Daten in Bildrahmen eines geeigneten Formats umzuwandeln. Solche Techniken sind in Fachkreisen bekannt und gehen über den Umfang dieser Anmeldung hinaus. Daten können direkt vom Prozessor 230 für eine Weiterverarbeitung entnommen werden, und der im Speicher 240 gespeicherte Rahmen kann wiedergewonnen und mit dem Monitor 260 betrachtet werden. Die Abtastvorgänge und der Bildbearbeitungspfad werden vom Steuergerät 270 gesteuert.
• Fig. 4 zeigt die Klappgatter-Baugruppe ausführlicher. Die Klappgatter-Baugruppe 160 ist über eine Länge der Y- Achse frei hin- und herbeweglich und wird an einer seitlichen Bewegung in die X- und Z-Richtung durch Führungshülsen 300 und an einer Rotation durch den Anti- Rotationsarm 310 gehindert. Die Baugruppe umfaßt das Klappgatter 320, wie zuvor beschrieben, und die Hub- und Vorschubmechanismen, die zum Vorschieben des Films zusammenwirken. Eine solche Haugruppe ist gut bekannt, so daß Einzelheiten hierin nicht erörtert werden.
• Ein linearer Positionsdetektor 330 ist in einer festen Position in bezug auf den Abtaster montiert und mißt die Position der Klappgatter-Baugruppe über die Y-Achse. Der lineare Positionsdetektor 330 produziert ein Ausgangssignal, das die Position des Klappgatters anzeigt, und da der Film in bezug auf das Klappgatter stationär gehalten wird, während er abgetastet wird, kann der Zeilenort des abgetasteten Films abgeleitet werden. Der Detektor kann zum Beispiel ein Interferometer sein. Der lineare Positionsdetektor wird durch das Klappgatter und die festen Raststifte effektiv am Filmrahmen festgehalten. Das Klappgatter wird entlang der Y-Achse von einer Nocke 340 bewegt, die vom Motor 350 rotiert wird. Die Nocke wirkt auf den Stößel 360, der auf dem Stößelblock 370 montiert ist, der an der Klappgatter-Baugruppe angebracht ist.
• Während die Nocke 340 rotiert und auf den Stößel 360 wirkt, wird die Klappgatter-Baugruppe entlang der Y-Achse gehoben und gesenkt. Das Nockenprofil ist maschinell bearbeitet, um eine lineare Filmbewegung in beide Richtungen entlang der Y-Achse mit der erforderlichen Genauigkeit zu gewährleisten. Kontakt zwischen der Nocke 340 und dem Stößel 360 wird durch Schwerkraft beibehalten; es kann aber auch ein Mittel, wie zum Beispiel eine Feder, vorgesehen sein, um eine Vorspannkraft bereitzustellen.
• Nachfolgend wird die Funktion des Abtasters insgesamt beschrieben.
• Eine Zeile des Films 50 wird auf dem CCD-Sensor abgebildet, der das Bild in ein elektrisches Analogsignal umwandelt und an den Prozessor 230, den Pufferspeicher 240 und den Dateiformatierer 250 wie oben beschrieben ausgibt. Eine Filmzeile wird somit in eine Digitaldatei umgewandelt, die von einem Computer verarbeitet werden kann. Das Interferometer 330 ermittelt die Position des Klappgatters in bezug auf einen festen Referenzwert und liefert ein kontinuierliches Maß der erfaßten Filmrahmenposition. Tatsächlich ist die erfaßte Position die Klappgatterposition, da der Filmrahmen jedoch fest am Klappgatter gehalten wird, sind die Maße effektiv die gleichen. Die Positionssignale vom Positionsdetektor werden in das Steuergerät 270 gespeist, das diese für die zeitliche Steuerung des Zeilenabtasters CCD 210 verwendet; die erfaßte Position legt fest, wann die Filmdaten vom Sensor gelesen werden. Die Nocke 340 wird vom Motor 350, der wiederum vom Steuergerät 270 gesteuert wird, als Reaktion auf die erfaßte Position des Klappgatters gedreht. Die Bewegungssteuerung des Gatters auf der Basis der Drehung der Nocke unter dem Steuergerät 270 ist nur grob und könnte weggelassen werden. Die hohe Genauigkeit des Systems wird von den Positionsmessungen des Interferometers erbracht. Durch die Wirkung der Nocke auf den Stößel 360 wird die Klappgatterbaugruppe entlang der Y-Achse hin- und herbewegt, so daß jeder Rahmen des Zeilen-für-Zeilen-Films abgebildet und in eine Digitaldatei umgewandelt wird, die eine Zeilenreferenz erhält. Nach einer Abtastung wird eine Datei erstellt, die ein Farbensignal für den Rahmen in digitalem 16-Bit-Format repräsentiert. Um ein komplettes Einfarbenbild zu produzieren, dreht sich die Nocke um 180º, wobei die Klappgatter-Haugruppe von einer ersten momentaren Ruheposition zu einer zweiten momentaren Ruheposition bewegt wird. Der Film wird während dieses Prozesses fest im Klappgatter 320 gehalten, so daß eine äußerst akkurate Positionierung und Positionserfassung des Films gewährleistet wird. Die resultierende elektrische Repräsentation des Filmbildes ist folglich von sehr hoher Auflösung, die für eine hochzeilige Übertragung geeignet ist. In dieser Ausgestaltung ist die Filmebene fixiert, da eine Seiten- und eine Rotationsbewegung der Klappgatter- Baugruppe von den Führungshülsen 300 und dem Anti- Rotationsarm 310 verhindert werden. Dies ist eine mechanisch einfache Anordnung; es können auch andere Anordnungen verwendet werden, die eine steuerbare Bewegung der Klappgatter-Baugruppe ermöglichen.
• Um eine vollständige elektrische Dreifarben- Repräsentation des Filmbildes zu produzieren, werden drei Abtastungen in der oben beschriebenen Art und Weise durchgeführt, und zwar für jede Farbkomponente eine. Gewöhnlich sind die 3 Farbkomponenten rot, grün und blau. Bei der ersten Abtastung wird der Film zum Beispiel mit rotem Licht abgebildet, das durch Plazieren des roten Filters des Filterrads 40 in den optischen Pfad erreicht wird. Die erste Abtastung findet statt, während sich die Klappgatter-Baugruppe in einer ersten Richtung entlang der Y-Achse bewegt. Nach der ersten Abtastung wird das Filterrad so gedreht, daß ein anderer Filter, zum Beispiel der grüne, zum Abbilden des Films verwendet wird. Bei der zweiten Abtastung, mit grünem Licht, bewegt sich die Klappgatter-Baugruppe in die (entgegengesetzte) zweite Richtung entlang der Y-Achse. Nachdem die zweite Abtastung abgeschlossen wurde, ist das Klappgatter wieder in seine Ausgangsposition vor der ersten Abtastung zurückgekehrt. Das Filterrad wird dann gedreht, um den Film mit blauem Licht abzubilden, und bei der dritten Abtastung bewegt sich die Klappgatterbaugruppe wieder in die erste Richtung entlang der Y-Achse. Nach der dritten Abtastung wird der Hub- und Vorschubmechanismus des Klappgatters betrieben, um den nächsten Filmrahmen in der Gatteröffnung zu positionieren, während sich die Klappgatterbaugruppe in der zweiten Richtung zurückbewegt.[*2] Während dieser vierten Bewegung des Klappgatters kann der klare Filter am Filterrad 40 in den optischen Pfad gesetzt werden, um eine Streifenkorrektur des CCD-Sensors zu ermöglichen. Die Streifenkorrektur ist eine gut bekannte Technik, um Ansprechvariationen zwischen Elementen des Sensors auszugleichen, und ist an anderer Stelle ausführlich dokumentiert.
• Anschließend werden die drei Farbabtastungen wiederholt, so daß eine digitale Vollfarbenrepräsentation des nächsten Rahmens entsteht. Nachfolgende Rahmen werden ebenfalls auf diese Weise abgetastet. Da die Erfassung der Klappgatter-Baugruppenposition äußerst akkurat ist, ist jede Abtastung sehr präzise, und demzufolge können die drei separaten Farbabtastungen mit hoher Genauigkeit in Übereinstimmung miteinander gebracht werden. Da die zweite Abtastung in der zur ersten und dritten Abtastung entgegengesetzten Richtung erfolgt, so daß die untere Zeile der ersten Abtastung die obere Zeile der zweiten Abtastung ist, muß das Interferometer 330 die Richtung der Bewegung sowie ihr Ausmaß dem Steuergerät 270 mitteilen, damit das Steuergerät weiß, welche Farbabtastung gerade in welcher Richtung durchgeführt wird und welche Zeile zu einem bestimmten Zeitpunkt abgetastet wird. Die Abtastungen werden vom Prozessor 230 miteinander kombiniert und im Speicher 240 gehalten, und sie werden zum Dateiformatierer 250 zur Umwandlung in ein geeignetes Format zur Übertragung oder Speicherung ausgegeben. Alternativ kann der Monitor 260 zum direkten Betrachten des Bildes verwendet werden.
• Das Steuergerät 270 stellt einfache Steuerelektronik für die Steuerung der Synchronisation der Drehung des Filterrades 40, der Drehung der Nocke 340, des Positionsdetektors 330 und des CCD-Sensors 210 bereit. Die Steuereingriffe stammen alle von den Positionsmessungen vom Interferometer-Positionsdetektor 330, der das Ablesen von Zeilenabtastungen und die Bewegung der Nocke diktiert.
• Die Streifenkorrektur, die in Fachkreisen bekannt ist, wird durch die Bereitstellung des klaren Filters vereinfacht. Der Bediener kann den CCD-Sensor ohne Film im Gatter mit weißem Licht beleuchten. Eine Korrekturschaltung im Erfassungssystem kann dann jede Variation in der Empfindlichkeit der Elemente in der CCD-Array 210 korrigieren. Die vorgeschlagene Ausgestaltung ermöglicht auch eine Streifenkorrektur unter Verwendung jeder Spektralfarbe des Farbenrades, falls die Zeilenarray- Empfindlichkeit, und die notwendige Korrektur, mit der Farbe variieren sollte.
• Zwar wurde die Erfindung in bezug auf ein Nicht- Echtzeitsystem beschrieben, das drei Zeilenfolgeabtastungen erfordert, doch kann sie auch in einem System mit einer einzigen Zeilenfolgeabtastung von Nutzen sein, das eine Echtzeitabtastung ermöglichen würde, während es von dem Vorzug profitieren würde, daß der Film während des Abtastens relativ zur Klappgatter-Baugruppe unbeweglich ist. Zwar wurden die Ausgestaltungen in bezug auf kontinuierlichen kinematographischen Film beschrieben, doch können sie mit Streifen von zusammenhängendem Einzelrahmenfilm verwendet werden.
• Die beschriebene Ausgestaltung verwendet ein Klappgatter, es können aber auch andere Filmgatter verwendet werden, die den Film festhalten können. In der Ausgestaltung wird der Film mit einem Stiftregistermechanismus festgehalten, es können aber auch andere Methoden entwickelt werden.

Claims (17)

1. Filmabtaster, umfassend ein Abtastmittel, das folgendes umfaßt: eine Lichtquelle (150) und einen lichtempfindlichen Zeilensensor (210), eine zwischen der Lichtquelle (150) und dem lichtempfindlichen Zeilensensor (210) angeordnete Film-Gatter-Baugruppe (160) zum Vorbeiführen des Films an dem Sensor (210), die Mittel (120, 130) aufweist, um den Film relativ dazu festzuhalten, Mittel (340-370), um die Film-Gatter-Haugruppe (160) zum Abtasten des in dem Filmgatter gehaltenen Films an dem lichtempfindlichen Zeilensensor (210) vorbeizuführen, gekennzeichnet durch einen Positionssensor (330) zum Erfassen des genauen Ortes der Film-Gatter-Baugruppe (160) in bezug auf den lichtempfindlichen Zeilensensor (210), und durch ein Steuermittel (270), um gemäß Daten von dem Positionssensor zu steuern, wann Daten von dem lichtempfindlichen Zeilensensor gelesen werden.

2. Filmabtaster nach Anspruch 1, bei dem das Steuermittel (270) Mittel zum Steuern des Mittels zum Bewegen der Film- Gatter-Baugruppe gemäß Positionsinformationen von dem Positionssensor umfaßt.

3. Filmabtaster nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Positionssensor (330) ein Interferometer umfaßt.

4. Filmabtaster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Mittel (340-370) zum Bewegen der Film-Gatter-Baugruppe eine motorgetriebene Nocke (340) aufweisen.

5. Filmabtaster nach Anspruch 4, bei dem die Nocke (340) so profiliert ist, daß sie die Film-Gatter-Haugruppe (160) mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegt, während der darin festgehaltene Film abgetastet wird.

6. Filmabtaster nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Film-Gatter-Baugruppe (160) an dem Zeilenarray- Sensor (210) vorbei hin- und herbeweglich ist.

7. Filmabtaster nach Anspruch 6, umfassend eine Mehrzahl von Filtern (40), die in den optischen Pfad zwischen der Lichtquelle und der Film-Gatter-Haugruppe (160) eingesetzt werden können, wobei jeder Filmrahmen mehrere Male abgetastet wird, wobei jede Abtastung mit einem anderen aus der Mehrzahl von in den optischen Pfad eingefügten Filtern (40) durchgeführt wird und die Film-Gatter-Baugruppe (160) sich für jede Abtastung nach der ersten in einer der vorherigen Abtastung entgegengesetzten Richtung bewegt.

8. Filmabtaster nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Film-Gatter-Baugruppe (160) auf Führungshülsen (300) montiert ist, um die Bewegung in Richtungen orthogonal zu der Richtung zu begrenzen, in der Film an dem Abtaster vorbeigeführt wird:

9. Filmabtaster nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Film-Gatter-Baugruppe einen Anti-Rotationsarm (310) umfaßt.

10. Filmabtaster nach Anspruch 8, bei dem die Mehrzahl von Filtern (40) eine Filterscheibe mit drei Farbfiltern und einem klaren Filter umfaßt.

11. Filmabtaster nach Anspruch 10, bei dem die Farbfilter jeweils ein roter, ein grüner und ein blauer Filter sind.

12. Filmabtaster nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Film-Gatter-Baugruppe (160) ein Stift-Register- Gatter umfaßt.

13. Filmabtaster nach Anspruch 12, bei dem die Filter- Gatter-Baugruppe (160) eine Klappgatterbaugruppe (95) umfaßt.

14. Filmabtaster nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Lichtsensor (210) eine Festkörper-Zeilenarray ist.

15. Verfahren zum Abtasten von Film mit einem Filmabtaster, umfassend ein Abtastmittel, das folgendes umfaßt: eine Lichtquelle (150), einen lichtempfindlichen Zeilensensor (210), eine Film-Gatter-Baugruppe (160) zum Vorbeiführen des Films an dem lichtempfindlichen Zeilensensor (210), die zwischen der Lichtquelle (150) und dem lichtempfindlichen Zeilensensor (210) angeordnet ist, und einen Positionssensor (330), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Halten von abzutastenden Filmrahmen fest in der Film-Gatter-Haugruppe (160), Bewegen der Film-Gatter-Baugruppe (160) an dem lichtempfindlichen Zeilensensor (210) vorbei, und Lesen von Daten von dem lichtempfindlichen Zeilensensor gemäß Daten von dem Positionssensor.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Film-Gatter- Baugruppe (160) hin- und herbeweglich ist, umfassend das Abtasten eines Filmrahmens durch Bewegen der Film-Gatter- Baugruppe (160) an dem lichtempfindlichen Zeilensensor (210) vorbei in einer ersten Richtung, Durchführen einer zweiten Abtastung des Filmrahmens durch Bewegen der Film- Gatter-Baugruppe (160) an dem lichtempfindlichen Zeilensensor (210) vorbei in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung, und Durchführen einer dritten Abtastung des Filmrahmens durch Bewegen der Film-Gatter- Baugruppe (160) an dem lichtempfindlichen Zeilensensor (210) vorbei in der ersten Richtung.

17. Verfahren nach Anspruch 16, umfassend das Einsetzen eines ersten Farbfilters in den optischen Pfad zwischen der Lichtquelle und der Film-Gatter-Baugruppe vor der ersten Abtastung, so daß die erste Abtastung ein erstes Farbsignal erzeugt, Einsetzen eines zweiten, unterschiedlichen Farbfilters vor der zweiten Abtastung, so daß die zweite Abtastung ein zweites Farbsignal erzeugt, und Einsetzen eines dritten, nochmals unterschiedlichen Farbfilters vor der dritten Abtastung, so daß die dritte Abtastung ein drittes Farbsignal erzeugt, und Kombinieren des ersten, des zweiten und des dritten Farbsignals zur Bildung eines Videosignals.