JPH10508439A - 制御された出力クロック信号を発生する補償型位相同期ループ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 入力信号の周波数および位相の基準である制御された出力クロック信号（ＰＣＬＫ）を発生する方法および装置が開示される。プロセッサ等の外部ソースが補償係数をダウンロードして可変周波数位相同期ループを生成できるように補償をプログラムすることができる。変化した周波数信号を位相同期ループへの入力信号の周波数へ調整するための相補値が、独立したプログラマブル除算器（７８’）へダウンロードされる。それにより、制御発信器（６６’）およびループフィルタ（６４’）を調整することなく、位相同期ループをある範囲の周波数について変えることができる。開示する方法および位相同期ループは、特に、コンピュータプリンティングシステム内での選定ピクセルクロックの発生に向けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 制御された出力クロック信号を発生する補償型位相同期ループ 発明の背景 本発明は、一般的に、位相同期ループに関し、特に、制御された出力クロック 信号を発生する補償型位相同期ループに関する。 位相同期ループは、外部の入力信号に対して周波数および／もしくは位相基準 とされるクロック信号を発生するのに使用される。位相同期ループは、多くの通 信分野で使用され、また、コンピュータ応用において外部のソースからのデータ を同期させるのにも使用される。本発明は、特に、コンピュータのプリンティン グシステム内で選定ピクセルクロックを生成するようにプログラムすることがで きる位相同期ループに向けられている。 典型的に、位相同期ループは、第１図に示すように帰還ループ回路構成とされ た位相比較器、ローパスフィルタおよび電圧制御発振器（“ＶＣＯ”）からなっ ている。位相検出器が入力信号の位相をＶＣＯの誤差の位相と比較し、２つの信 号の位相差の尺度である誤差信号を生じる。位相同期ループは安定なクロック誤 差を得るために使用される場合が多い。他の用途として、トーン復号、復調、周 波数多重化、周波数合成および信号再生が含まれる。例えば、デジタル位相同期 ループ技術を概観する下記の出版物を参照されたい、１９８１年４月、ＩＥＥＥ 議事録、第６９巻、第４号、第４１０頁のＷ．Ｃ．ＬｉｎｄｓｅｙおよびＣ．Ｍ ．Ｃｈｉｅの論文“デジタル位相同期ループ概観”。 一般的に、位相同期ループは、信号を通してノイズをはねつける１種のフィル タと考えられる。言い換えれば、位相同期ループの主要なタスクは、典型的には 、内部に存在するノイズをできるだけ除去しながら元の信号を再生することであ る。信号を再生するために、位相同期ループは、入力信号ＳＩＧＩＮと実質的に 同じ周波数を有する典型的にはＶＣＯである局部発信器を使用する。ＶＣＯ誤差 と到来信号波形とが位相検出器により互いに比較され、その誤差は瞬時位相差す なわち位相誤差を示す。ノイズを抑制するために、ある時間長にわたって誤差が 平均 化され、平均値を使用して発信器の周波数が確立される。 入力信号が良好に挙動しかつ周波数が安定しておれば、ＶＣＯはほとんど調整 することなく入力信号を追跡することができる。必要な任意の調整は長期間にわ たる平均化により決定して得られるため、ノイズは解消される。 帰還ループ内のＶＣＯ誤差および位相検出器間に“Ｎ除算器”が付加されてい る、Ｗｈｉｔｉｎｇ等の米国特許第４，９３０，１４２号“デジタル位相同期ル ープ”に記載されているような多くの位相同期ループが従来設計されている。“ Ｎ除算器”は、その長さを設定する可変タップ付きカウンタもしくはシフトレジ スタとして実現することができる。位相同期ループ内の除算器がＮクロックパル ス毎にパルスの誤差をとり、誤差パルスが入力パルスよりも進んでいるか遅れて いるかを位相比較器が測定する。この測定値は、デジタルシステムにおいて信号 ビットへ量子化されるかもしくはアナログシステムにおいて連続波形へ量子化さ れて、進みもしくは遅れを示し、この量子化された位相誤差がフィルタへ入力さ れる。 ローパスフィルタについては、その複雑度は予期されるジッターおよび周波数 変動に応じて変動する。典型的には、アナログフィルタの誤差は、電圧が上昇し てＶＣＯの周波数を高め電圧が下降してＶＣＯ周波数を低める制御信号からなっ ている。 このような位相同期ループの問題点は、Ｎが予め設定された一定量でなければ ならないことである。Ｎが変化するとフィルタおよびＶＣＯも変化して、帰還ル ープの周波数は入力信号ＳＩＧＩＮのそれとほぼ等しくなり、フィルタは適切な 範囲の帯域通過を行うようにしなければならない。通常、このような変化には、 回路で使用されるハードウェアの変更や回路自体の手動調整が伴う。 ある回路設計では、ある周波数範囲にわたって安定な可変周波数クロックが必 要である。安定性は、複雑な回路設計もしくは明瞭な部品、フィルタおよびＶＣ Ｏを動的に調整して新しい各周波数を調整する位相同期ループを使用して得られ る。これらの解決方法は費用がかかり実用的ではない。 発明の要約 前記目的およびその他の目的は、入力データ信号の周波数および位相基準とさ れる制御された出力クロック信号を発生する位相同期ループを提供する本発明に より達成される。位相同期ループは、比較器手段、発信手段、補償手段および除 算器手段を具備している。 入力信号は、一般的には、例えば光プリンタ内のタコメータからの周期的なパ ルス信号である。入力信号は、直接位相同期ループへ通したり、もしくは、随意 フリップフロップを通して信号のデューテイサイクルを５０％へ調整し、誤差の 伝搬を低減することができる。 いずれの場合にも、入力信号は次に比較器手段へ通され、そこで、入力信号は 帰還信号と比較されて、２つの信号間の位相差を表す誤差信号が発生される。 やはり随意に、誤差信号は、次に誤差信号のノイズ伝搬を制限するフィルタへ 通される場合が多い。通常、フィルタ手段は、高周波ノイズを除去するローパス フィルタである。 次に、誤差信号は、それに応答して変動する周波数を発生し、デジタルパルス 列を発生する発信手段へ送られる。誤差信号に応じて、発信手段はデジタルパル ス列の発信周波数および位相を調整する。 次に、補償手段が前記デジタルパルス列に対して除算等の数学演算を実施し、 前記デジタルパルス列の周波数を所定のプログラマブルな量だけ変えて、入力信 号と比較される制御された出力クロック信号を発生する。 最後に、除算器手段は所定のプログラマブルな量と相補的なプログラマブルな 量だけ可変クロック信号を再び数学的に変えて、前記デジタルデータ信号と実質 的に同じ周波数を有する帰還信号を発生する。到来周波数のこの再構成により、 位相同期ループは、位相同期の利点を達成しながら発信器やフィルタを調整する ことなく、広範な周波数範囲について変動させることができる。 別の局面において、本発明により前記した装置に一致する方法が提供される。 本発明の前記した局面およびその他の局面は図面および以下の説明から明らかと なる。 図面の簡単な説明 本発明自体だけでなく、前記した目的および他の目的、そのさまざまな特徴は 添付図と一緒に以下の説明を読めば一層完全に理解することができ、ここに、 第１図は、典型的な従来技術の位相同期ループのブロック図。 第２図は、本発明の補償型位相同期ループを利用したドラムプリンタの機能ブ ロック図。 第３図は、本発明による補償型位相同期ループのブロック図。 第４図は、第３図に示す補償型位相同期ループの拡大ブロック図。 第５図は、プリンタズーミングを制御するモータコントロールと接続された補 償型位相同期ループを示す図。 第６図は、高速走査方向のピクセルサイズの変化を示す図。 第７図は、低速走査方向のライン重畳を示す図。 第８Ａ図から第８Ｅ図は、第３図に示す本発明の補償型位相同期ループにより 可能とされたズーミング能力を示す一連のピクセルグラフ。 好ましい実施例の説明 写真フィルム等の記録媒体上に光学的に画像をプリントするためにドラムプリ ンタ内で使用されるものとして本発明をさまざまな図面について説明する。これ は実施例ではあるが、本発明は他のさまざまなプリント装置および非プリント装 置でも使用できるため、実施例は単なる説明用であって制約的意味合いを有する ものではない。 ドラム１０内で回転する、ドラム１０内に保持されてその上に画像をプリント する記録媒体１２を有するスピンナー１４を有するドラムプリンタを第２図に示 す。記録媒体１２は写真フィルムや他の光学的媒体とすることができる。 内蔵された３個以上の発光ダイオード（“ＬＥＤ”）１６を連続的に回転させ るスピンナーアセンブリ１４により、画像は記録媒体１２へ転写される。ＬＥＤ １６は（図示せぬ）レンズを介して記録媒体１２上へ赤、緑および青色の光を送 って、フルカラー画像処理が行われる。単色画像処理の場合には、本発明を損な うことなく１個のＬＥＤを使用することができる。スピンナー１４は、モータ２ ２に接続されて回転運動を生じる駆動軸１８によりその中心軸周りに回転される 。駆動軸にはエンコーダディスクも取り付けられており、それには、駆動軸１８ が回転する時にエンコーダディスク２０へ光を通過させる半径方向スロットが貫 通している。 スピンナー１４は、記録媒体１２の一面上で新しいラインを開始し、記録媒体 がおよそ１０００〜６０００回転／分で回転する時にその新しい各ライン上に回 転運動を介して一列の画像を逐次配置する。新しいラインが記録媒体１２を横切 る方向は高速走査方向と呼ばれる。 スピンナーアセンブリ１４、モータ駆動軸１８およびエンコーダディスク２０ を含むプリント構造にキャリッジアーム２４を取り付けることにより、記録媒体 １２を横切るラインをプリンタが系統だてて増分する時に前記したようにスピン ナーアセンブリ全体は低速走査方向に沿って駆動される。次に、キャリッジアー ム２４は、その他端において、第２のモータ３０により回転される親ねじ２６へ 取り付けられる。親ねじ２６の回転運動はキャリッジアセンブリ内の（図示せぬ ）ナットによりその直線運動へ変換される。親ねじの低速走査方向の動きは前記 したようなエンコーダディスク２８により監視される。エンコーダディスク２８ には、光を通過させるためのスロットが半径方向に貫通している。光遮断器２９ がエンコーダディスク２８へ光を通し、光がスロットを通過するたびにパルスを 送出して、親ねじ２６の回転速度を監視する。エンコーダディスク２８と光遮断 器２９との組合せは低速走査タコメータ３１と呼ばれる。 同様に、エンコーダディスク２０がその中を通過するように、高速光遮断器３ ２が搭載されている。光遮断器３２は、光遮断器３２を通って回転するエンコー ダディスク２０の各スロットを記録して、高速走査方向の回転を監視する。エン コーダディスク２０と光遮断器３２との組合せは高速走査タコメータ３５と呼ば れる。高速走査方向を監視する光遮断器３２から発生されるパルスは、プロセッ サ３６へ送られる。 プロセッサ３６は、マイクロプロセッサを含むさまざまな電子プロセッサのい ずれでもよく、実施例で使用されているように特定用途集積回路（“ＡＳＩＣ” ）等の単なる専用論理とすることもできる。 プロセッサは、位相同期ループ３８内の低速走査タコメータおよび高速走査タ コメータから集めた情報を使用してモータコントロール４２へ適切な信号を発生 し、それは後記するようにＬＥＤ１６の点火持続時間を制御しながら親ねじ２６ を低速走査方向へ駆動するモータ３０の速度を制御する。水晶発振器等のクロッ ク４０を使用して、全ての電子デバイスの同期タイミングが維持される。 インデクス光遮断器３３も高速走査方向のエンコーダディスク２０を監視する 。この光遮断器３３の光センサは、エンコーダディスク２０の中心に向かう１つ のスロットしか監視されないように高速走査光遮断器３２からずらされている。 この１つのスロットにより、インデクス光遮断器３３はエンコーダディスク２０ の回転毎に一回、あるいは記録媒体１２上のプリントラインのイニシエーション が完了する前に一回、インデクスパルスを発生する。 インデクスパルスは、アドレス情報を低速走査方向すなわち垂直に増分する垂 直アドレスレジスタ５８へ与えられる。 水平アドレスレジスタ５６は同様な機能を実施し、プロセッサ３６内の位相同 期ループ３８により増分される。このようにして、プロセッサ３６は、いつどの ように記録媒体１２へ画像が送られるかについて全ての局面を管理する。 垂直および水平アドレスレジスタ５８，５６は、ランダムアクセスメモリ（“ ＲＡＭ”）５０，５２，５４内のメモリ位置へ２進アドレス情報を送る。実際に は、３つのＲＡＭモジュール５０，５２，５４へ３つの別々のアドレスが送られ る。第１のＲＡＭモジュール５０は画像の赤画像データを保持し、第２のＲＡＭ モジュール５２は緑画像データを保持し、第３のＲＡＭモジュール５４は青画像 データを保持する。これら３組のアドレスはＬＥＤ１６のさまざまな半径方向位 置を補償するのに使用される。 次に、前記した画像データは全てＬＥＤ１６へ送られ、記録媒体１２上へ投影 される。 第２のモータコントロール３４は高速走査方向を管理するのに使用され、親ね じ２６を高速走査方向へ駆動するモータ３０へ信号を送る。大概の状況において 、このモータコントロール３４は単にモータ速度を一定に維持するだけである。 補償型位相同期ループ３８を詳しく考察するために、第３図にループ３８のブ ロック図を示す。基準信号ＳＩＧＩＮが位相比較器６２の入力１へ送られる。次 に、ＳＩＧＩＮは、比較器６２へ入力２として入る帰還ループからの比較信号Ｃ ＯＭＰＩＮと比較される。 比較結果は、ＳＩＧＩＮとＣＯＭＰＩＮとの間の位相差を反映する差信号であ る。実施例では、位相比較器６２は時間変調差信号を与えるデジタル装置である 。別の実施例では、アナログ差信号を利用してＣＯＭＰＩＮがＳＩＧＩＮよりも 進相もしくは遅相であることが示される。 次に、差信号はローパスフィルタ６４へ通される。ローパスフィルタも異なる 信号の許容範囲に応じて狭帯域フィルタとすることができる。フィルタの目的は 、差信号だけを平滑して、付加ノイズなしにそれを通すことである。 得られた信号は次に電圧制御発振器“ＶＣＯ”へ通される。ＶＣＯは、入力電 圧の関数として変動する可変周波数クロック誤差を発生する発振器である。 次に、クロック誤差は周波数をＭの値で除算するＭ除算器６８へ通される。典 型的には“除算”機能は、クロック誤差からの各クロックパルスについて減分す る２進ダウンカウンタにより実施される。この特別な除算器において、Ｍの値は 外部ソースからプログラムすることができ、広範な値について周波数を調整する のに使用される。 ＶＣＯ６６およびＭ除算器６８の両方が“補償型ＶＣＯ”と明示された破線内 に示されている。ＶＣＯ６６はＭ除算器のプログラマビリティによりＭ除算器６ ８により補償されると言われる。Ｍは周波数をダイナミックに調整するようにプ ログラムすることができるため、フィルタ６４やＶＣＯ６６等のアナログデバイ スは広い周波数範囲に適合するように調整する必要がない。 次に、補償型ＶＣＯ誤差はＮ除算器７８へ送られる。Ｎ除算器７８もプログラ マブル除算器であり、第２の周波数分割を行ってＣＯＭＰＩＮの周波数が実質的 にＳＩＧＩＮの周波数となることを保証する。補償型ＶＣＯ誤差の周波数はＮの 値に従って変動するため、Ｎの変化を補償するようにＭを調整しなければならな い。したがって、ＮはＳＩＧＩＮのサイクル当たりの補償型ＶＣＯサイクル数を 決定しなければならない。 システムが“同期”されると、ＶＣＯの周波数がＭとＮとの積で除した入力信 号の平均周波数とちょうど等しくなるような制御電圧となる。入力の各サイクル について、ＭｘＮサイクルの発信器誤差がある。ＭｘＮの積により帰還ループの 開路利得が定義される。したがって、回路はＳＩＧＩＮの周波数のＭｘＮ倍で同 期する。 次に、第４図を参照して、第３図の位相同期ループの拡張であり第２図に示す 種類のドラムプリンタに有用な拡張補償型位相同期ループのブロック図を示す。 したがって、同じ参照符号は同じ部品を表す第２図および第３図を参照して説明 を行う。高速走査方向を監視するタコメータ３５が図示されており、駆動軸１８ の現在速度を示す信号を送り込む。タコメータ３５からの信号は、到来する信号 のデューテイサイクルを５０％近くとすることによりタコメータ３５の光遮断器 ２０の機械的製作による対称誤差を低減するように働く２除算器（６０）へ送ら れる。実施例における“２除算器”は、到来信号によりクロックされるＪ−Ｋフ リップフロップである。得られる信号は次に位相比較器へ送られる。前記したよ うに、位相比較器は、誤差パルスが入力パルスよりも進相か遅相かを測定する。 この測定値は量子化され、量子化された位相誤差がローパスフィルタ６４へ入力 される。 ローパスフィルタ６４はジッターおよび周波数変動を低減して、滑らかに変化 する制御信号である誤差を発生し、検出された位相誤差に応答してＶＣＯ周波数 が修正される。 次に、制御信号は、入力電圧により制御可能な周波数を有するクロック信号を 発生する電圧制御発信器“ＶＣＯ”６６’へ送られる。したがって、フィルタ６ ４’の誤差が減少すると、ＶＣＯ６６’から発生される周波数も減少し、その逆 も言える。次に、ＶＣＯ６６’から発生されるクロック信号は、前記したような Ｍ除算器６８へ送られる。Ｍ除算器６８’の誤差は、ピクセル当たり最大誤差を ピクセル長の１／４まで低減することにより高速走査方向の色収束を改善するよ うに働く２除算器（７０）へ送られる。ここで２除算器をさらに付加することに よりこれをさらに増大することができ、ＶＣＯ６６’は付加除算を補償するのに 十分な周波数でクロック信号を発生できなければならないことで制限される。実 施例では、このような２除算器を２つ使用して、誤差は１／８ピクセルまで低減 される。 ２除算器（７０）の誤差は２ピクセルクロックである。本開示の一部としてこ こに含まれている１９９０年１月１６日に発行されたＥｄｗｉｎ Ｋ．Ｓｈｅｎ ｋの米国特許第４，８９４，７９４号“連続線形補間システム”に詳記 されているように、２ピクセルクロックは補間に有用である。もう１つのカスケ ード接続された２除算器（７４）が、２ピクセルクロック７２を入力として取り 入れ、それを２で除してピクセルクロック誤差７６を生じる。ピクセルクロック ７６は水平アドレスレジスタ５６へ送られる信号として使用され、前記したよう にスピンナー１４へ適切なデータを送るようメモリを促す。 次に、ピクセルクロック７６はＮ除算器７８’へ通され、スロット当たりＮピ クセルを表す信号を生じる。Ｎ除算器７８のＮはプロセッサ３６により決定され 、プロセッサ３６により位相同期ループ３８へダウンロードされる。Ｎは、高速 走査方向の１ラインの適切なピクセル数としてプロセッサ３６により選択される 。Ｍ除算器６８’のＭも同様に選択されるが、Ｎ除算器７８の共役として選択さ れて、Ｎ除算器７８’とＭ除算器６８’との間の積を実質的に一定に維持する。 すなわち、位相同期ループは“除算器”の値が変化する時に誤差を一定に維持す るためにＮを使用してＭの変化を補償し、Ｍは記録媒体１２上の高速走査方向の ピクセル数を調整するように変化される。次に、Ｎ除算器７８’の誤差が２除算 器（８０）へ送られ、５０％のデューテイサイクルを作る鏡像が生成される。 実施例のプリンタシステム内の前記した位相同期ループ３８はズーミングシス テムに応用される。プリンタのズーミングシステムにより、ユーザは個別のピク セルのサイズを変えて、プリントされる画像の倍率を増大もしくは減少すること ができる。スポットサイズが調整不能である、すなわち画像をズームする時にス ポットは一定のままであるプリンタについては、ズームされた画像の品質を本発 明を使用して向上することができる。 ズーミングを行えるようにプログラマブルモータコントロール３４，４２と一 緒に使用する前の実施例の位相同期ループ３８を第５図に示す。 ここで、ズーミングとは元の画像をプリント画像として拡大もしくは縮小する ことである。本発明は画像のアスペクト比をダイナミックに変えて方位の変更や 記録媒体の変更を行えるようにするのにも有用であるが、ズームについてしか説 明しない。後で検討は行わないが、画像形成ピクセルの長さおよび幅はズームだ けでなくプリンティング方位、アスペクト比にも依存することを理解できるであ ろう。第２図について説明したように、高速走査モータ２２は高速走査タコメー タ２０により監視される。それにより、高速走査モータ２２の速度を増減するモ ータコントロール３４への入力が生じる。モータコントロールはクリスタルクロ ック４０にクロックされる。 本発明により、高速走査方向に固定回転速度を有するモータ２２により、適切 な性能が実際に達成される。それは、ＬＥＤ１６が照光する時を決定するピクセ ルクロックを位相同期ループが生成するためである。モータ速度を変えると、Ｖ ＣＯの作動範囲を位相同期ループ内に狭めることにより性能がさらに改善される 。ＭおよびＮの除数は整数に制約され、したがって、それらの積はＶＣＯ信号周 波数へ除算される時に必ずしも正確にＶＣＯの周波数を除算して高速走査タコメ ータ３５からの入力信号の周波数に等しい信号を生じることはできない。事実、 公称周波数の±５％程度の変動は典型的である。ＶＣＯはこの周波数にわたって 調整を行うように設計しなければならない。 この誤差を低減するために、モータコントロール３４はモータ２２の回転速度 を調整し、誤差を補償する。下記の数学項、 ＳＩＧＩＮ＝ＶＣＯ／ＭｘＮ において、ＳＩＮＧＩＮの周波数は一定であり、ＭおよびＮは整数でなければな らない。したがって、ＶＣＯを一定に保つためにＭおよびＮを変動させると、等 式は誤差の量だけ不等となる。 誤差を除去するために、基準信号ＳＩＧＮを調整して付加誤差が補償される。 前式を書き換えて、基準信号を変えることによりどのように誤差を除去するかが 示される。 ＶＣＯ＝（ＭｘＮ）ｘＳＩＧＩＮ 高速走査および低速走査の制御は、適切なプリントを得るために同期化しなけ ればならない。低速走査は１つのピクセルを動かし高速走査は１列のピクセルを 動かし、本質的に２つの直角な軸を形成する。別々の原動機すなわちモータ２２ ，３０が使用される２つの走査軸の電子的な連結を第５図に示す。これによりさ まざまな倍率およびピクセルアスペクト比を調整する多数の連結比を考慮するこ とができる。 前記したように、モータコントロール３４は、ピクセルがプリントされる周波 数を示すそのピクセルクロック信号７６を位相同期ループ３８から受信する。 プロセッサ３６は、外部ソースからズームデータ、アスペクト比データ、マル チプルプリントデータおよび回転データを受信する。ズームデータは、プリント に要求される倍率の程度を示す。アスペクト比データは、記録媒体の寸法に依存 することが多いピクセル幅対ピクセル長さを反映している。マルチプルプリント は、ラインデータが２回以上繰り返されるピクセルラインプリント間の重畳量で ある。ピクセルプリントを重畳することにより、画像の精細度を維持しながら連 続性を向上することができる。マルチプルプリントは、プリント品質を高めるた めにプリント時間を犠牲にすることをユーザが選択するユーザ要求機能であるか 、もしくは１回のパスでピクセルプリントが完了しないようにズームによりピク セルサイズが拡大される場合のプロセッサ要求機能である。回転は、記録媒体上 への画像の単なるランドスケープ対ポートレートにすぎない。 プロセッサ３６は、前記したデータをクロック入力ＣＬＫ ＩＮと共に取り入 れて、プリンティング動作に必要なさまざまな特性および比率を求める。回路構 成に応じて、クロック入力はＶＣＯ誤差とするか別個のクリスタルクロックとす ることができる。前記したように、所望のズームを達成するために、プロセッサ ３６は前記したデータを受信すると位相同期ループ３８に必要なＭおよびＮ分割 を計算する。同時に、プロセッサは低速走査モータ３０の速度を増減するための 信号を低速走査方向プログラマブルモータコントロール４２へ送る。速度変化は タコメータ３１に反映され、閉ループ動作のための信号がプログラマブルモータ コントロール４２へ戻される。 ズーミングについて、補償型位相同期ループの変数Ｎは、実施例では４から３ ６の範囲であり、９：１のズームが得られる。これは相対ズームであり、絶対サ イズはタコメータスロット数およびドラムプリンタの場合のドラム径により確立 される。例えば、 Ｌ＝ドラム径 Ｓ＝タコメータスロット数 タコメータ当たりフィルム長さ＝（II^*Ｄ）／Ｓ ピクセルサイズ＝（II^*Ｄ）／（Ｓ^*Ｎ） ドラムプリンタについては、前記等式は、プロセッサ３６が所与のズームに対 するピクセルサイズを求めるのに使用される。 基本的原理は、１ピクセルクロックカウントで開始され次のピクセルクロック カウントで終わるピクセルがプリントされることである。ピクセルクロックの周 波数が変化すると、ピクセルクロック周期に比例してピクセルのサイズが変化す る。ピクセルクロックが非常に低速とされると、ピクセルは非常に大きくかつ明 確となり、タイルのようになる。これは中間充填技術を応用して連続性が得られ る場合である。ピクセルクロックは２倍とされ、ハーフサイズピクセルが元の位 置にプリントされる。これらの位置間で、ハーフサイズ補間ピクセルがプリント される。これにより、実際に新しいデータを画像へ付加することなく滑らかな動 作が行われる。 第６図に高速走査方向のピクセルのズーミングを示す。“正規”と記された左 側の列は、１：１の画像ズームに対する正規のピクセルサイズを示す。“縮小” と記された第２列は、高速走査方向のピクセルクロックの増加を示し、したがっ て“正規”と同様なエリア内で高速走査方向にさらに４ピクセルをイメージでき ることを数字で示している。右側の２列に示す“拡大”図は、最初に高速走査方 向においてピクセルクロックを減少することによりピクセルが伸ばされる様子を 示し、後の列は前記した重畳ピクセル過程を使用して各ピクセルが補間され同様 なピクセルが混合されてアーチファクトが低減され鮮明な画像が保持される様子 を示す。 第７図は低速走査に沿った正規、縮小および拡大図を示し、正規図では、走査 １，２，３で示すように“正規の”レートでローに沿って走査が行われる。 “縮小”図では、画像面に沿って低速走査が通過する時にロー間に著しい重畳 が見られる。“正規”の画像処理過程に示す３走査と同じエリアで４走査が実施 されるような重畳であることを理解されたい。 “拡大”図では、重畳して拡大図を生成するために、スポットは画像表面上を 繰り返しデータで何度も走査する。重畳量は所望の拡大量によって決まる。 低速走査ズームは、スポットサイズが一定であるため、より困難となる。低速 走査方向のピクセル寸法がスポットサイズよりも大きくなると、不完全なカバレ ッジとなる。その解決方法は、２つ以上の低速走査パスを使用してピクセルをプ リントすることである。一例として、走査ピッチを一定としながら２つの連続走 査について同じデータを２回プリントして２倍のピクセルを作ることである。連 続走査重畳により所望サイズの新しい大きなピクセルを生成するようにピッチを 変えることにより、任意のピクセルサイズについてこの技術はうまく働く。この 重畳は、データが異なる走査間でも生じる。重畳により、補間されたピクセルが 発生され、それにより、低速走査軸上の“タイル”アーチファクトが低減される 。これらの２重走査技術により、２：１の拡大が達成される。このマルチプルパ スプリンティング技術は、さらに拡大する場合に３パス以上へ拡張することがで きる。さらに向上させるには、高速走査のように中間充填技術によりデータ修正 を適用することである。 マルチプルパスプリンティングが（使用はできるが）必要ではない点を除けば 、画像サイズ縮小は基本的に拡大と同じである。プリンティングピッチを減少し て重畳を行い、再び一筋の補間されたピクセルを作り出す。３重、４重等のパス プリンティングを含むように２重走査技術を拡張することにより、高い倍率が得 られる。 適切なマルチプルプリンティング数の選択も媒体の解像度によって決まる。ズ ームによっては露光は絶対的に均一ではない。非均一性は露光の多いラインと少 ないラインが交互する形で現れる。露光の多いラインおよび少ないラインは必ず しも同じ幅ではなく、もちろんそれはズーム比の関数である。通常、これらのラ インの空間周波数はフィルム上では目につかないほど高い。走査乗数を増加する と、この空間周波数も増加して高解像度媒体上でラインが目につくようになる。 前記したドラムプリンタのズーミング能力を第８Ａ図から第８Ｅ図に例示する 。 第８Ａ図は１：１ズームにおけるシングルプリントを示し、グラフの縦軸は位 相同期ループ３８のピクセルクロック７６であるピクセルクロックを示す。横軸 は低速走査方向を示し、１９８６年５月２０日にＷｉｌｌｉａｍ Ｔ．Ｐｌｕｍ ｍｅｒへ発行された同一譲受人による米国特許第４，５８９，７４５号“ライン 露光用ＬＥＤの幾何学的レイアウト”に６角形として示されている個別のスポッ トを示す。 １：１ズームの場合、横軸に示す個別のスポットは３角形の端部だけが重畳し 、個別の各スポットについて矩形断面を保持しながらピクセル間で十分な混合が 行われる。ピクセルクロックは正規の位置である。前の図面を考慮すれば、ピク セルクロックにより高速走査方向の重畳が変化され、低速走査モータ速度により 低速走査方向の重畳が変化されることが、この例から理解できるであろう。 第８Ｂ図は０．７５：１ズームのシングルプリントを示す。これは元の画像サ イズを７５％縮小したものである。前記したように、これは、位相同期ループを 使用し、横軸に示すピクセルクロックを調整して横軸方向のピクセルサイズを減 少しかつ画像面上で走査を行う速度を低速走査方向で調整することにより、達成 される。重畳は６角形スポットの矩形断面間の重畳を示す点線として示されてい る。この重畳は肉眼では容易に目につかず、一般的には画像の一層の湾曲として 見える。 第８Ｃ図は、１．５：１のズームのダブルプリントである。１．５：１では、 画像は１５０％拡大される。前記したように、ダブルプリンティングにより、個 別のスポットは一層低速走査方向に重畳し、画像の容易に目につくラインおよび アーチファクトが減少する。１．５：１ズームの場合、ピクセルクロックは第８ Ａ図に示す正規のサイズから前のピクセルクロックの１５０％へ増大する。これ は、位相同期ループ３８においてＭおよびＮを調整してピクセルクロックレート を高めることにより、達成される。肉眼では目につかなかった第８Ｂ図と同様な 重畳が第８Ｃ図でも見られる。 第６Ｄ図は２：１におけるダブルプリントを示す。この２００％の増加も、横 軸上の細長いピクセルクロック幅を示しており、縦軸は元の低速走査方向の元の ピクセルサイズの整数倍であるため、重畳は見られない。したがって、点線は示 されていない。 第８Ｅ図は２：１ズームにおけるクワッドプリントを示す。クワッドプリント はシングルプリントからダブルプリントへの増大と同じ機能を実施する。ここで は、クワッドプリントは横軸の４つの黒くしたスポットとして示されており、そ れにより、重畳が増大してアーチファクトを低減しながら色密度が増す。 本発明はその精神および本質的特徴から逸脱することなく他の特定の形式で実 施することができる。したがって、本実施例はあらゆる局面において説明用であ って制約的意味合いはなく、本発明の範囲は前記説明ではなく添付された請求の 範囲によって示され、その等価的意味合いおよび範囲内に入る変更は全て包含さ れるものとする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の周波数を有する入力信号の周波数および位相の基準とされる出力ク ロック信号を発生する位相同期ループであって、該位相同期ループは、 入力信号および帰還信号を受信し、前記入力信号を前記帰還信号と比較し、前 記入力信号と前記帰還信号との間の位相差を表す誤差信号を発生する比較器手段 と、 前記誤差信号に応答して変えられる周波数を有するデジタルパルス列を発生す る発信器手段と、 前記デジタルパルス列へ数学演算を実施して前記デジタルパルス列の周波数を 所定のプログラマブルな量だけ変えて中間クロック信号を発生する補償手段と、 前記補償手段の後へ配置され、中間クロック信号の周波数を減少させて前記出 力クロック信号を発生し誤差の伝搬を低減する誤差低減手段と、 前記所定のプログラマブルな量と相補的な量だけ出力クロック信号を数学的に 変えて前記入力信号と実質的に同じ第２の周波数を有する前記帰還信号を発生す る除算器手段とを具備する位相同期ループ。 ２．請求項１記載の位相同期ループであって、前記比較器手段の後へ配置され 、前記誤差信号のノイズ伝搬を制限する狭い周波数帯域を有するフィルタ手段を さらに具備する位相同期ループ。 ３．請求項２記載の位相同期ループであって、前記フィルタ手段はアナログロ ーパスフィルタである位相同期ループ。 ４．請求項１記載の位相同期ループであって、前記誤差低減手段は、中間クロ ック信号の周波数を低減する一連の２除算器を具備する位相同期ループ。 ５．請求項４記載の位相同期ループであって、前記２除算器は２進ダウンカウ ンタである位相同期ループ。 ６．請求項１記載の位相同期ループであって、前記誤差低減手段と前記除算器 手段との間に配置され、出力クロック信号の周波数を減少させて画像処理に有用 な信号を発生する分周手段をさらに具備する位相同期ループ。 ７．請求項６記載の位相同期ループであって、前記分周手段は、出力クロック 信号の周波数を半分にする２除算器を具備する位相同期ループ。 ８．請求項７記載の位相同期ループであって、前記２除算器は２進ダウンカウ ンタである位相同期ループ。 ９．請求項１記載の位相同期ループであって、前記比較器手段の前に配置され 、前記入力信号と連絡されて前記入力信号のデューティサイクルを５０％へ調整 する調整手段をさらに具備する位相同期ループ。 10．請求項９記載の位相同期ループであって、前記調整手段は、入力信号によ りクロックされて入力信号の半分の周波数の信号を発生するＪ−Ｋフリップフロ ップである位相同期ループ。 11．画像記録システムのタコメータ信号の周波数および位相の基準とされるデ ジタルクロック信号を発生する位相同期ループであって、該位相同期ループは、 前記タコメータ信号を帰還信号と比較し、前記タコメータ信号と前記帰還信号 との間の位相差を表す誤差信号を発生する比較器手段と、 前記誤差信号のノイズを低減する狭い周波数帯域を有するフィルタ手段と、 前記誤差信号に応答して変えられる周波数を有するデジタルパルス列を発生す る電圧制御発信器手段と、 前記デジタルパルス列の周波数を分割し中間パルス列の周波数をプログラマブ ルな量だけ減少させて前記中間クロック信号を発生する補償手段と、 中間クロック信号の周波数を減少させて画像記録システムのピクセル補間に有 用な前記デジタルクロック信号を発生する分周手段と、 デジタルクロック信号をさらに分割して前記タコメータ信号と実質的に同じ周 波数を有する前記帰還信号を発生する除算器手段とを具備する位相同期ループ。 12．請求項１１記載の位相同期ループであって、前記フィルタ手段は、高周波 ノイズを除去するローパスフィルタである位相同期ループ。 13．請求項１１記載の位相同期ループであって、前記補償手段と前記除算器手 段との間に配置され、デジタルクロック信号の周波数を減少させて誤差の伝搬を 低減する誤差低減手段をさらに具備する位相同期ループ。 14．請求項１１記載の位相同期ループであって、前記分周手段は、デジタルク ロック信号の周波数を減少させる一連の２除算器を具備する位相同期ループ。 15．請求項１４記載の位相同期ループであって、前記２除算器は２進ダウンカ ウンタである位相同期ループ。 16．請求項１５記載の位相同期ループであって、前記画像処理手段は、デジタ ルクロック信号の周波数を半分にする２除算器を具備する位相同期ループ。 17．請求項１１記載の位相同期ループであって、前記比較器手段の前に配置さ れ、前記タコメータ信号と連絡されて前記タコメータ信号のデューティサイクル を５０％へ調整する調整手段をさらに具備する位相同期ループ。 18．入力信号の周波数および位相の基準とされる制御された出力クロック信号 を発生する方法であって、該方法は、 前記入力信号を帰還信号と比較し、前記入力信号と前記帰還信号との間の位相 差を表す誤差信号を発生するステップと、 前記誤差信号に応答して変えられる周波数を有するデジタルパルス列を発生す るステップと、 前記デジタルパルス列の周波数をプログラマブルな量だけ変えて中間クロック 信号を発生するステップと、 中間クロック信号の周波数を減少させて前記制御された出力クロック信号を発 生し誤差の伝搬を低減するステップと、 制御された出力クロック信号を修正して前記入力信号と実質的に同じ周波数を 有する前記帰還信号を発生するステップとからなる出力クロック信号発生方法。