專利名稱：立體數碼印像機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種數字圖片輸出設備，更具體地講，涉及一種輸出立體圖片的數嗎印像機，所述機可用于立體照片、立體廣告片的高精度輸出。
背景技術：
主流數碼彩擴機影像輸出技術包括LASER技術和LDD技術。LASER技術即激光法， 是通過紅、綠、藍三色激光管將數字電信號轉化為紅、綠、藍光曝光于相紙，激光具有單色性好、幾乎無擴散等特點，能制得清晰度、銳度非常高、色彩非常鮮明照片的特點，而且很容易實現大幅面的曝光。將激光束直接發送至相紙使之感光，不需要成像鏡頭的參與，而且一般是將紅、綠、藍三色激光器發出的三種不同顏色的激光束會聚到一起后在相紙上感光，因而幾乎不存在色彩漂移現象，不存在畫面邊緣和畫面中間影像清晰度不一的現象，可實現約 200 400DPI的圖像輸出精度。LDD技術采用投射式液晶屏(以下簡稱IXD)，IXD是一種投射式灰度TFT，液晶的分辨率為1200*1600，僅僅依靠液晶屏本身的相素擴印照片是遠遠不夠的，因此這類產品往往通過相素的橫向及縱向錯動，分四個位置曝光和九個位置曝光來提高分辨率。在每個位置上需要經過紅綠藍三次曝光，因此制作一張數碼照片需要動作12次和27次移位曝光。 它采用逐點可調的LED陣列發光二極管作為光源。LED對相紙成像擁有與激光器相同的色純度。因此，LDD擴印照片有很好的色彩表現力。通常情況下，S0ny、EpS0n等廠家高溫IXD 的開口率為40-60%，采用“像素微動技術”通過成像像素在不同位置曝光來提高分辨率， 但這一技術受限于開口率。在X，Y方向移動一次，兩個像素間插入一個像素確實提高了部分分辨率，但如果在兩個像素間強行插入兩個像素，由于像素間重疊過多，因此分辨率提高非常有限，在16寸以內的圖像上可實現200 300DPI的輸出精度。像素微動技術在一定程度上提高了圖像的分辨率，但是因為像素的重疊曝光引起的融合，降低了像素獨立性，另夕卜，應用放大鏡頭使圖像邊緣不可避免存在畸變。另一種影像輸出方式是采用高精度的寫真噴繪機，EPSON大幅面打印機是輸出光柵立體圖像的首選。不足之處在于，墨點的擴散帶來了圖像相鄰像素之間的融合，打印機的實際分辨率并不高，輸出高于75線光柵立體圖片的實際效果并不好就說明了這點。高清晰立體圖像輸出有如下要求a，非對稱輸出精度，即極高的橫向分辨率， 800 2000DPI，可以將更多的視差圖像合成到立體圖像中，降低立體照片前后景深處的重影；較低的縱向分辨率，可以減輕圖像處理的運算量，減少曝光次數。b，立體圖像像素具有較高的獨立性，圖像銳度好，主觀感覺立體感強、清晰透徹；像素獨立性差，融合度高的立體圖像立體感差，不清晰。c,圖像無幾何畸變，即使微小的畸變復合立體光柵之后也會引起觀看舒適度的下降。
發明內容
本發明公開了一種立體數碼印像機的結構和原理，目的在于提供一種具有橫向高分辨率，像素獨立性好，無鏡頭畸變的直接印像設備，可以輸出高清晰立體圖像。立體數碼印像機采用直接印像原理，用高清晰LCD作為圖像源，采用掩模技術縮小子像素尺寸，將點光源或線光源投射到LCD上對感光材料曝光，微位移LCD進行多次曝光提高輸出圖像分辨率。
為了敘述的方便，在技術方案之前先對附圖加以說明。圖IA是直接印像原理側視圖，圖IB是直接印像原理俯視圖。光線(3)投射到 LCD(I)上，對感光相紙或燈片( 曝光將圖像無畸變輸出。考慮到LCD有一定厚度，與感光材料之間還存在較小間隙便于LCD作微位移，兩者并非緊密接觸，因此采用點光源或平行光投射可以提高圖像清晰度。相比于橫向，縱向的分辨率要求低很多，因此還可以用平行于 IXD面縱向置放的線光源替代點光源。圖2A是彩色IXD像素結構示意圖，每個全像素由橫向排列的3個RGB子像素組成，子像素的寬度是全像素寬度的1/3。圖2B是單色LCD像素結構示意圖，每個全像素也是由橫向排列的3個子像素(4)組成。彩色IXD與單色IXD的區別僅在于，彩色IXD有一層RGB濾色層而單色LCD沒有，子像素的像素值分別存儲在全像素的RGB通道中。子像素具有均勻的結構，即各子像素形狀一致，在液晶屏顯示平面上均勻分布，并且子像素內部透光性也是均勻的。為了提高圖像的橫向分辨率，本發明將子像素作為最小顯示單元，對立體圖像的每個點通過3次曝光輸出，橫向分辨率提高了 3倍。圖3A是單向掩模層示意圖。在LCD上貼合單向掩模層，單向掩模層由在橫向周期性分布的狹縫構成，狹縫包含遮光條( 和透光條(6)，狹縫柵距等于子像素的寬度，透光條(6)的寬度為子像素寬度的l/m，m可取值2、3、4。單向掩模層將子像素的寬度進一步縮小，經過多次橫向移位曝光，相比于原來LCD的分辨率，立體圖像的橫向分辨率已經提高了 : 倍。圖:3B是雙向掩模層示意圖。在LCD上貼合雙向掩模層，雙向掩模層由遮光部分 (7)和透光部分(8)組成，透光部分(8)是周期性分布的長方形網格，網格正對每個子像素中心，網格寬度為子像素的1/m，高為全像素點距的1/2，雙向掩模層將子像素的寬度和高度進一步縮小，經過多次橫向、縱向移位曝光，提高立體圖像橫向分辨率:3m倍，縱向分辨率 2倍。掩模層的位置處于LCD與感光材料接觸的一面。圖4A是彩色LCD單向掩模子像素示意圖，子像素寬度縮小到原來的1/m。從原點開始曝光，IXD每右移d/;3m的距離曝光一次，共: 次完成全部曝光，其中d為全像素點距。圖4B是單色LCD單向掩模子像素示意圖，子像素寬度縮小到原來的1/m。在光源前設置一組RGB濾光片，從原點開始，分別用R、G、B色光曝光3次，然后IXD每右移d/;3m 的距離曝光3次，共移動m-1次，完成: 次曝光。圖5A是彩色LCD雙向掩模子像素示意圖，子像素(4)寬度縮小到原來的1/m，高度縮小到1/2。從原點開始曝光，LCD每右移d/;3m的距離曝光一次，共:3m次曝光后左移回到原點，然后縱向移動d/2曝光，LCD每右移d/;3m的距離曝光一次，共6m次完成全部曝光。 圖5B是單色LCD雙向掩模子像素示意圖，子像素(4)寬度縮小到原來的1/m，高度縮小到 1/2。在光源前設置一組RGB濾光片，從原點開始，分別用R、G、B色光曝光3次，然后IXD每右移d/;3m的距離曝光3次，共移動m-1次，完成: 次曝光后左移回到原點，然后縱向移動d/2用R、G、B色光曝光3次，再次移動IXD，每右移d/;3m的距離用R、G、B色光曝光3次，共 6m次完成全部曝光。圖6是IXD移位支架示意圖，IXD(I)固定在可縱向移動的支桿(10)上，支桿(10) 安裝在可橫向移動的滑塊(11)上，在絲杠導軌(9)的驅動下，滑塊(11)可橫向移動，由支座(1 固定絲杠導軌(9)，位移精度可達微米級。下面詳細說明立體數碼印像機的結構和工作過程。立體數碼印像機由上紙單元、曝光單元、洗印單元、立體貼合單元構成。除立體貼合外，其它單元全在暗室完成。上紙單元將感光材料從紙箱中取出，準確放置到吸附平臺上，等待下一步曝光。曝光單元是本發明的重點，由光源、快門、IXD圖像源、微位移支架、感光相紙和吸附平臺等構成。光源分兩類，一類是帶RGB濾色轉換功能，可分別投射R、G、B色光的點光源、線光源，或與點光源等效的投射鏡頭光源，包括LED陣列光源；另一類光源不帶RGB濾色轉換功能，直接投射混色光到彩色IXD上。通過快門時間精確控制IXD每次曝光量。圖像源由電腦控制LCD實現，LCD既可以是彩色也可以是單色的，兩者對應的光源是有差別的， 單色LCD要求配置帶RGB濾色轉換功能的光源系統，彩色LCD要求配置不帶RGB濾色轉換功能的混色光源。電腦可控制LCD在微位移支架上多次移動曝光。立體數碼印像機的最大輸出幅面為LCD的幅面，要想獲得更大的輸出幅面，可將圖像分成上下兩塊或“田”格形四塊區域曝光實現。立體圖像源由電腦經過立體合成、歸一化處理、分解三個過程計算出來。合成立體圖像的視差序列圖的最佳數量N由橫向輸出精度V和光柵柵距P兩個因素確定，N P*V/25. 4。以點距0. 24mm，清晰度256(^2048的LCD為例，橫向輸出精度可達 952. 5dpi，70線光柵P = O. 3620mm，則N = 14幅。用立體合成軟件將視差序列圖合成為M 位RGB格式的立體圖像。歸一化處理，保持立體圖像高度尺寸不變，先將縱向像素壓縮成與原IXD —致的分辨率Vtl，其中Vtl = 25. 4/d，如果采用了雙向掩模層，需調整成LCD原分辨率的兩倍；保持立體圖像寬度尺寸不變，將圖像橫向分辨率調整為V = 25. 4*3*m/d，插值方法采用兩次立方，若m = 3，d = 0. 24mm, V為952. 5dpi。如果立體圖像的尺寸小于IXD的幅面，還需要用白色像素填充周邊將立體圖像擴充到與LCD —樣大，歸一化后立體圖像像素大小為 0560*3*；3)拉048，根據偏色情況適當調整歸一化圖像的顏色、反差和銳度，然后將顏色反相。補充說明一點，本文中分辨率和輸出精度都是指單位尺寸內像素點的數量，單位用dpi 表示。IXD的清晰度用像素指標來表示，即256(^2048，以示與分辨率的區別。歸一化圖像需要分解成曝光圖像，才能將所有的像素點都曝光出來。單向掩模層單色LCD，m = 3，共需分解出9個曝光圖像第1 次，原位置 1 紅色光源曝光，T0(r, g，b) = L(r(9i，j), r(9i+3, j), r(9i+6, j))；第2 次，原位置 1 綠色光源曝光，T1 (r，g，b) = L(g(9i，j)，g(9i+3，j)，g(9i+6， j))；第3 次，原位置 1 藍色光源曝光，T2 (r，g，b) = L(b(9i，j), b(9i+3, j), b(9i+6, j))；
第4 次，右移 d/9，在位置 2 紅色光源曝光，T3(r，g，b) =L(r(9i+l，j)，r(9i+4， j)，r(9i+7，j))；第5 次，在位置 2，綠色光源曝光，T4(r, g，b) = L(g(9i+1, j)，g(9i+4，j)，g(9i+7， j))；第6 次，在位置 2，藍色光源曝光，T5 (r，g,b) =L (b (9i+l，j)，b (9i+4，j)，b (9i+7, j))；第7 次，右移 d/9，在位置 3 紅色光源曝光，T6(r, g，b) = L(r(9i+2, j)，r(9i+5, j)，r(9i+8，j))；第8 次，在位置 3，綠色光源曝光，T7(r，g，b) = L(g(9i+2，j)，g(9i+5，j)，g(9i+8， j))；第9 次，在位置 3，藍色光源曝光，T8 (r, g,b) =L (b (9i+2, j)，b (9i+5, j)，b (9 +8, j))；其中，T0(r, g，b)是指分解后的第1幅曝光圖像是由r、g、b三個通道組成的， L(r(9i，j)，r(9i+3，j)，r(9i+6，j))指歸一化立體圖像L的r通道對應位置的像素點，i = 0,1,2,……,2559, j = 0,1,2,……，2047，即曝光圖像Ttl的r、g、b通道分別由立體圖像 LWr通道第9i列像素、第9i+3列像素、第9i+6列像素構成。T1 T8也按這種方式來理解。單向掩模層彩色IXD，m = 3，共需分解出9個曝光圖像第1 次，原位置 1 曝光，TQ(r，g，b) = L(r(9i, j), g(9i+3, j),b(9i+6, j))；第2 次，右移 d/9，在位置 2 曝光，I\(r，g，b) = L (r (9i+l，j)，g (9i+4，j)，b (9i+7， j))；第3 次，右移 d/9，在位置 3 曝光，T2(r，g，b) = L (r (9i+2，j)，g (9i+5，j)，b (9i+8， j))；第4 次，右移 d/9，在位置 4 曝光，T3 (r, g,b) =L (r (9i+3, j)，g (9i+6, j)，b (9i+9, j))；第5 次，右移 d/9，在位置 5 曝光，T4 (r, g,b) =L (r (9i+4, j)，g (9i+7, j)，b (9 +10, j))；第6 次，右移 d/9，在位置 6 曝光，T5 (r, g,b) =L (r (9i+5, j)，g (9i+8, j)，b (9i+l 1， j))；第7 次，右移 d/9，在位置 7 曝光，T6 (r，g，b) = L (r (9 i +6，j)，g (9 i +9，j)，b (9 i+12， j))；第8 次，右移 d/9，在位置 8 曝光，T7(r，g，b) = L (r (9i+7，j)，g (9i+10，j)，b (9i+13， j))；第9 次，右移 d/9，在位置 9 曝光，T8 (r, g,b) =L (r (9i+8, j)，g (9i+l 1，j)，b (9 +14, j))；其中，T0(r, g，b)是指分解后的第1幅曝光圖像是由r、g、b三個通道組成的， L(r(9i，j)，g(9i+3，j)，b(9i+6，j))指歸一化立體圖像L的r、g、b通道對應位置的像素點， i = 0,1,2,……,2559, j = 0,1,2,……，2047，即曝光圖像Ttl的r、g、b通道分別由立體圖像!^的！·通道第9i列像素、g通道第9i+3列像素、b通道第9i+6列像素構成。T1 T8也按這種方式來理解。雙向掩模層單色、彩色IXD，m = 3，均需分解出18個曝光圖像，進行18次曝光，具體方法可參考單向掩模層LCD的分解方法來實現。洗印單元將曝光后的相紙顯影、定影、漂洗、烘干，輸出彩色照片。立體貼合單元按照套位標記自動完成光柵與彩色照片的貼合，輸出立體照片。立體貼合工藝也可手工完成。本發明公開的立體數碼印像機，與彩色激光等彩擴機及寫真噴繪相比，橫向清晰度提高了 3倍以上，具有立體圖片輸出精度高，立體感強的優點，可以輸出高精度的平面、 立體反射片或燈片，可廣泛應用于攝影行業、廣告行業立體圖片制作。
具體實施例方式實施案例一，用單色IXD組建立體數碼印像機曝光單元。立體數碼印像機由上紙單元、曝光單元、洗印單元、立體貼合單元構成，上紙單元和洗印單元與普通平面彩擴機相同。曝光單元采用直接印像原理，由光源、圖像源、控制電腦構成。光源部分包含點光源、RGB濾色色輪和快門，RGB濾色色輪和快門在電腦的控制下按預定的時序進行曝光；圖像源部分包含帶單向掩模層的單色LCD和微位移支架，由電腦控制IXD按時序顯示曝光圖像T及微位移。IXD的點距為0. 24mm，清晰度為256(^2048，顯示區尺寸為610*490mm，可輸出同畫幅的立體照片，單向掩模層狹縫的柵距為0. 08mm，透光縫隙寬0.0267mm，曝光精度為952. 5dpi，像素分離度好。電腦完成立體圖像的合成、歸一化處理、調色、分解成曝光圖像，按時序控制IXD移位、顯示、色輪偏轉、曝光等一系列過程。一個完整的曝光周期時間順序如下IXD位于原點，顯示曝光圖像Ttl，濾色色輪偏轉到紅色，快門打開t秒后關閉；IXD位置不動，顯示曝光圖像T1，濾色色輪偏轉到綠色，快門打開t秒后關閉；IXD位置不動，顯示曝光圖像T2,濾色色輪偏轉到藍色，快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm,顯示曝光圖像T3,濾色色輪偏轉到紅色，快門打開t秒后關閉；IXD位置不動，顯示曝光圖像T4,濾色色輪偏轉到綠色，快門打開t秒后關閉；IXD位置不動，顯示曝光圖像T5,濾色色輪偏轉到藍色，快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm,顯示曝光圖像T6,濾色色輪偏轉到紅色，快門打開t秒后關閉；IXD位置不動，顯示曝光圖像T7,濾色色輪偏轉到綠色，快門打開t秒后關閉；IXD位置不動，顯示曝光圖像T8,濾色色輪偏轉到藍色，快門打開t秒后關閉。相紙完成曝光后進行沖洗、干燥，貼合立體光柵。如果將感光乳劑直接涂覆在柱鏡光柵的背面，還可以省略光柵貼合工藝。實施案例二，用彩色IXD組建立體數碼彩擴機曝光單元。曝光單元由光源、圖像源、控制電腦構成。光源部分包含點光源和快門，快門在電腦的控制下按預定的時序進行曝光；圖像源部分包含帶單向掩模層的彩色LCD和微位移支架，由電腦控制IXD按時序顯示曝光圖像T及微位移。IXD的點距為0. 24mm,清晰度為 256(^2048，顯示區尺寸為610*490mm，可輸出同畫幅的立體照片，單向掩模層狹縫的柵距為 0.08mm，透光縫隙寬0.0267mm，曝光精度為952. 5dpi。電腦完成立體圖像的合成、歸一化處理、調色、分解成曝光圖像，按時序控制IXD移位、顯示、曝光等一系列過程。一個完整的曝光周期時間順序如下
IXD位于原點，顯示曝光圖像T。，快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm，顯示曝光圖像T1，快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm,顯示曝光圖像T2,快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm,顯示曝光圖像T3,快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm,顯示曝光圖像T4,快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm,顯示曝光圖像T5,快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm,顯示曝光圖像T6,快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm,顯示曝光圖像T7,快門打開t秒后關閉；IXD右移0. 0267mm,顯示曝光圖像T8,快門打開t秒后關閉。
權利要求
1.一種立體數碼印像機，其曝光單元采用直接印像原理，由光源、圖像源、控制電腦構成，其特征在于，光源是點光源、線光源或者平行光，由快門控制投射到圖像源LCD上，對感光相紙或燈片直接印像曝光，為了提高圖像的橫向分辨率，將LCD的子像素作為最小顯示單元，通過3次曝光記錄一個彩色像素點。
2.如權利要求1所述的立體數碼印像機，其特征還在于，IXD上的全像素由橫向排列的三個RGB子像素構成，子像素的值分別存儲在全像素的RGB通道中，子像素具有均勻的結構，即各子像素形狀一致，在IXD平面上均勻分布，并且子像素內部透光性也是均勻的。
3.如權利要求2所述的立體數碼印像機，其特征還在于，光源部分包含點光源、RGB濾色色輪和快門，RGB濾色色輪和快門在電腦的控制下按預定的時序進行曝光，圖像源部分包含單色LCD和微位移支架，由電腦控制LCD按時序顯示曝光圖像并微位移。
4.如權利要求2所述的立體數碼印像機，其特征還在于，光源部分包含點光源和快門， 快門在電腦的控制下按預定的時序進行曝光，圖像源部分包含彩色LCD和微位移支架，由電腦控制LCD按時序顯示曝光圖像并微位移。
5.如權利要求3或4所述的立體數碼印像機，其特征還在于，在LCD上貼合單向掩模層，單向掩模層由在橫向周期性分布的狹縫構成，狹縫包含遮光條( 和透光條(6)，狹縫柵距等于子像素的寬度，透光條(6)的寬度為子像素寬度的l/m，m可取值2、3、4，單向掩模層將子像素的寬度進一步縮小，經過多次橫向移位曝光，相比于原來LCD的分辨率，立體圖像的橫向分辨率已經提高到:3m倍。
6.如權利要求3或4所述的立體數碼印像機，其特征還在于，在IXD上貼合雙向掩模層，雙向掩模層由遮光部分(7)和透光部分(8)組成，透光部分(8)是周期性分布的長方形網格，網格正對每個子像素中心，網格寬度為子像素的1/m，高為全像素點距的1/2，雙向掩模層將子像素的寬度和高度進一步縮小，經過6m次橫向、縱向移位曝光，提高立體圖像橫向分辨率:3m倍，縱向分辨率2倍，雙向掩模層的位置處于LCD與感光材料接觸的一面。
7.如權利要求5或6所述的立體數碼印像機，其特征還在于，控制電腦依次完成立體圖像的合成、歸一化處理、調色、分解成曝光圖像，并按時序控制LCD移位、顯示、色輪偏轉、曝光等一系列過程。
8.如權利要求7所述的立體數碼印像機，其特征還在于，將圖像分成上下兩塊或“田” 格形四塊區域曝光，以獲得更大的輸出幅面。
全文摘要
本發明公開了一種立體數碼印像機，采用直接印像原理，用高清晰LCD作為圖像源，采用掩模技術縮小子像素尺寸，將點光源或線光源投射到LCD上對感光材料曝光，微位移LCD進行多次曝光提高輸出圖像分辨率。與三色激光直放機、寫真噴繪機相比，橫向清晰度提高了3倍以上，可以輸出高精度的平面、立體反射片或透射片，可廣泛應用于攝影、廣告行業。
文檔編號G03B27/72GK102540687SQ20101058741
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者薄淑英 申請人:薄淑英