JPH02257768A - 階調再現方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、中間調画像等の階調画像情報を再現するた
めの階調再現方式に関するものである。

〈従来の技術〉 画像情報の階調を再現するための手法として、一般に、
デイザ法や濃度パターン法が知られている。これらの手
法は、いずれも、ｎＸｍ個の単位画素によって基準とな
るマトリクスパターンを形成し、与えられる画像情報の
濃度に応じて、該マトリクスパターンに含まれるｎＸｍ
個の単位画素のうちの所定数を第１状態としてのオンに
する（たとえば「黒」にする）。そして、マトリクスパ
ターン内におけるオンの単位画素の割合（たとえば黒色
領域）とオンでない第２状態としてのオフの単位画素の
割合（たとえば白色・領域）とによって濃度表現を行な
い、階調を再現するものである。

具体的な例を示せば、たとえば３×３の基■マトリクス
パターンを用いれば、３Ｘ３＋１−１０階調が表現でき
るし、４×４の基準マトリクスパターンを用いれば、４
Ｘ４＋１−１７階調が表現できる。

このようなデイザ法や濃度パターン法を用いて階調再現
を行う上で注意しなければならないことは、階調表現能
力と分解能（解像力）とが相反する関係になっていると
いうことである。すなわち、階調数を増やすためには基
準マトリクスパターンを大きくすればよいが、そうする
と解像力が低下してしまうのである。

そこで、このような欠点を解消し、階調数を多くとりな
がらかつ解像力も損わない方法として、基準マトリクス
パターンを構成する各単位画素をさらに分解して微画素
の集合とし、微画素を成長させていく、つまりオン状態
の微画素を増やしていくことにより階調を再現するとい
う方法が実現されている。

このように単位画素をさらに複数個の微画素に分解する
には、たとえばレーザビームプリンタにおいては、レー
ザビームの点灯時間をパルス幅変調によって制御したり
、レーザの光量を輝度変調によって制御することにより
実現できる。また、ＬＥＤプリンタでは、ＬＥＤの点灯
パルス幅や輝度を変えることにより微画素が得られる。

さらにまた、液晶プリンタの場合には、透過光のパルス
幅または透過光量を変化させることによって微画素が得
られる。

ところで、微画素を利用して階調再現を行なう場合、微
画素は、単位画素が分割された微小なものであることか
ら、実際の印字出力において、その印字のされ方が不安
定になり、階調再現が忠実になされない場合があるとい
う欠点があつた。たとえば、インクジェット法や熱転写
法を用いたプリンタでは、滲み等により、また、電子写
真法を用いたプリンタではトナーの広がりゃ潰れ等によ
り、微画素の大きさが不安定になりやすいという欠点が
あった。

そこで、このような欠点を解消して、階調再現をより忠
実に行なえるようにした画像出力方式が、特開昭６１−
２１４６６５号公報に提案されている。既提案の画像出
力方式では、低濃度域では基準マトリクスパターン内で
微画素を分散的に成長させ、高濃度域では、複数個の微
画素をまとめて成長させて階調再現をするというもので
ある。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述の公開特許公報に記載の画像出力方式によれば、安
定した階調再現ができ、高濃度領域においてトナー等の
滲みなどの影響を受けにくくなるけれども、理論的に階
調数が減ってしまう。なぜならば、高濃度域の階調を再
現する場合、濃度変化に応じて、微画素の数を、１個ず
つではなく、複数個ずつまとめめで一挙に増加させるか
らである。

第５Ａ図を参照して、具体的に説明する。第５Ａ図は、
３×３−９個の単位画素によって構成された基準マトリ
クスパターンであり、各単位画素は５つの微画素に分割
されている。そして、階調の再現にあたっては、各微画
素に付した数字（しきい値）の若い順に、微画素が順次
オン状態になっていき、高濃度域では、１階調高くなる
と、３個の微画素が１度にオン状態になるものである。

第５Ｂ図は、第５Ａ図に示すしきい値順位が付された基
準マトリクスパターンに基づいて再現された４５階調の
パターンである。この第５Ｂ図から、理論的な階調数が
なとえ４６であっても、実際には３４階調しか再現でき
ないことがわかる。

また、１階調高くなるごとに増加する微画素の数が、高
濃度域とそれ以外の濃度域とで異なると、階調表現が、
出力装置への依存性が高いものになり、利用できる出力
装置が限定される。

また、基準マトリクスパターンを構成する単位画素の単
位で考えると、単位画素内の各微画素のしきい値位のつ
け方が片寄っていたり、階調数が異なる場合があるから
、線画情報等の急激な濃度変化を有する画像データを再
現する場合に、その再現性が悪くなったり、あるいは、
画像情報を基準マトリクスパターンへ当てはめる際の当
てはめ方によって、再現画像が大きく変わるおそれがあ
った。

より具体的に説明すると、原画データとマトリクスパタ
ーンとの位置関係が、第６図の（Ａ）のような関係にな
っている場合、換言すればマトリクスパターン内の各単
位画素に対して与えられた画像データの階調が図示の数
値で表わすものの場合、再現される画像パターンは、（
Ｂ）のようになる。

一方、画像データとマトリクスパターンとの位置関係が
（Ｃ）のような場合、つまり、（Ａ）の場合に比べてそ
の位置関係が斜めにずれると、再現される画像パターン
は（Ｄ）のようになる。

この（Ｂ）の画像パターンと（Ｄ）の画像パターンとの
比較から明らかなとおり、上述の画像出力方式を用いる
と、画像データとマトリクスパターンとの位置関係によ
って、再現される画像パターンが大きく変わることがあ
った。

それゆえ、この発明は、基準マトリクスパターンを構成
する複数個の単位画素のそれぞれを複数個の微画素に分
割し、該微画素を第１状態にする割合によって階調表現
を行う階調再現方式において、理論的に階調数が減少す
ることなく、かつ、画像情報の濃度に比例して、忠実に
階調の再現が可能で、かつ解像力の良い階調再現方式を
提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 この発明は、複数個の単位画素をマトリクス状に配列し
た基準マトリクスパターンを構成し、かつ、それぞれの
単位画素を予め定める複数個の微画素に分割し、画像信
号の濃度に応じた数の微画素を第１状態にし、基準マト
リクスパターン内の第１状態になっている微画素と第１
状態になっていない第２状態の微画素との割合によって
階調を再現するようにした階調再現方式において、前記
基準マトリクスパターン内の前記微画素は、どの微画素
から順に第１状態にされるかが予め順位づけられており
、該順位づけは、画像信号が低濃度域では分散的に割付
けられており、画像信号が高濃度域では集中的に割付け
られていることを特徴とする階調再現方式である。

く作用〉 低濃度域では、分散的に第１状態にされる微画素は、ま
わりの影響を受けることなく階調を再現する。また、高
濃度域では、第１状態に成長していく微画素は、既に成
長している微画素が膨むように集中的に成長していくた
め、微画素の成長に伴ない階調を忠実に高めることがで
きる。

〈実施例〉 以下には、図面を参照して、この発明の実施例について
具体的に説明をする。なお以下の実施例の説明では、画
像出力装置としてレーザビームプリンタが用いられ、か
つ、基準マトリクスパターンが４×４個の単位画素で構
成されており、各単位画素が４つの微画素に分割されて
いる場合を取上げて説明する。

第２図は、デイザ法によるデイザ画像信号出力回路の基
本構成例を示すブロック図である。

階調画像信号はラッチ１１０へ与えられ、基準クロック
のたとえば立上りタイミングでラッチされる。そして、
ラッチ１１０の出力は４つの比較器１１１，１１２，１
１３．１１４の各入力端子Ａへ与えられる。

一方、階調画像信号の水平同期タイミングを表わす水平
同期信号および基準クロックはアドレス発生器１１５へ
与えられるようになっている。アドレス発生器１１５で
は、これら水平同期信号および基準クロックに基づいて
アドレスを発生し、そのアドレスを４つのデータＲＯＭ
１１６，１１７．１１８，１１９へ出力する。これら４
つのデータＲＯＭ１１６，１１７，１１８．１１９は、
それぞれ、比較器１１１，１１２，１１３，１１４に対
応して設けられており、デイザ法によるしきい値順位が
予め格納されている。そして、アドレス発生器１１５か
らアドレスが与えられると、そのアドレスに格納された
しきい値が対応する比較器１１１，１１２，１１３，１
１４の各入力端子Ｂへ与えられる。

比較器１１１，１１２，１１３，１１４は、それぞれ、
入力端子Ａへ与えられる階調画像信号の階調と入力端子
Ｂへ与えられるしきい値とを比較し、Ａ≧Ｂの時、すな
わち階調画像信号の階調がしきい値よりも大きい場合に
はＨレベルの出力、そうでない場合にはＬレベルの出力
というバイナリ出力を導出する。各比較器１１１，１１
２，１１３．１１４の出力はデータセレクタ１２０へ並
列的に与えられる。データセレクタ１２０は、基準クロ
ック信号の４倍の周波数のＰＷＭ（ｐｕｌｔｈ　　ｗｉ
ｄｔｈ　　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）用クロックのたとえ
ば立上りタイミングに応答して、並列的に与えられる信
号をシリアル信号にし、デイザ画像信号として出力する
。

なお、基準クロックに基づいてラッチした階調画像信号
としきい値との比較は、上述の構成でなければ行えない
というわけではなく、他の回路構成に変更することもで
きる。たとえば、この実施例では４つのデータＲＯＭ１
１６，１１７，１１８．１１９を用いているが、これに
変え、単一のデータＲＯＭ内に全てのしきい値順位を格
納しておき、そのしきい値順位を４つのＲＡＭに転送し
得る構成にし、該４つのＲＡＭのしきい値順位が、対応
する比較器１１，１１２．１１３，１１４へ与えられる
ような構成にしてもよい。

また、比較器およびデータＲＯＭを１組だけにし、デー
タＲＯＭから出力されるしきい値がＰＷＭ用クコクロッ
クづいて出力され、また、比較器においてもＰＷＭ用ク
コクロックづいて階調画像信号の階調としきい値とが比
較されるような構成にしてもよい。

第１Ａ図は、第２図における４つのデータＲＯＭ１１６
，１１７，１１８，１１９に格納されているしきい値順
位を１つのマトリクスパターンにまとめて示したもので
ある。この第１Ａ図に示すしきい値順位のマトリクスパ
ターンは、４×４−１６個の単位画素で構成された基準
マトリクスパターンに対応している。

なお、第２図のデータＲＯＭ１１６には、このしきい値
順位マトリクスにおける各単位画素の中の左端の微画素
のしきい値が格納されている。また、データＲＯＭＩ　
１７には各単位画素の中の左から２番目の微画素のしき
い値が、データＲＯＭ１１８には各単位画素の中の左か
ら３番目の微画素のしきい値が、データＲＯＭ１１９に
は各単位画素の中の右端の微画素のしきい値が、それぞ
れ、格納されている。

次に、第１Ａ図のしきい値順位付けの特徴はを説明する
。この順位付けでは、各単位画素内の、右半分を構成す
る２つの微画素が、連続的に成長するようにされている
。つまり、矢印を付した２つの隣接する微画素は、階調
の上がることに応じて連続的に成長するように、しきい
値順位の割付けが定められている。また、それ以外の微
画素は、分散的にしきい値順位が割付けられている。

第１Ｂ図は、第１Ａ図のしきい値順位付はパターンに基
づいて表わした６４階調の階調表現を示す。第１Ｂ図に
おける６４階調の出力のうち、３２階調までは分散的な
しきい値順位付けに基づく階調表現になっている。とこ
ろが、３３階調から６４階調までは、隣接する２つの微
画素が連続的に成長するため、いわゆる集中的なしきい
値順位付けに基づく階調表現になっている。

この結果、高濃度域において、オフ状態の成長していな
い微画素、つまり白色領域が、隣接する２つの微画素に
よって表わされている割合が高く、周囲の黒色領域によ
って白色領域が侵略される可能性が低くなっている。換
言すれば、トナーの滲みや広がりが多少生じても、それ
によって白色領域が消される心配がなく、階調表現が忠
実に行なえる。

なお、参考のために、第７Ａ図に、従来の典型的な分散
型のしきい値順位の割付はパターンを示し・、この分散
型パターンに基づいて表わした６４階調の階調表現を、
第７Ｂ図に示す。

第３Ａ図は、この発明の他の実施例にかかるしきい値順
位の割付けを示すマトリクスパターンであり、第３Ｂ図
は、そのパターンを用いた場合の６４階調の階調表現を
示している。この実施例においても、３２階調までは分
散型、３３〜６４階調では集中型で階調表現がなされて
いる。

また、この実施例の他の特徴は、成長する微画素が直線
状に配列されず、基盤目状に配列されていくように、し
きい値順位が割付けられていることである。つまり、微
画素の成長の方向であるしきい値順位が、核となる微画
素のたとえば左側に隣接する微画素、次は右側に隣接す
る微画素、次は左側に隣接する微画素、次は右側に隣接
する微画素、・・・という順序で、核となる微画素を中
心に、微画素の成長が左右両側に膨らんでいくように割
当てられている。より具体的には、しきい値順位「１」
〜「８」の核となる微画素を中心に、微画素が成長して
いくように、しきい値順位が割当てられている。よって
、微画素は、１つの単位画素という枠にとられれずに、
該微画素を中心に２つの単位画素にまたがりつつ成長し
ていく。この結果、この実施例によれば、忠実な階調表
現を行ないながら、かつ解像力を損わない表現になって
いる。

第４図は、第１Ａ図に示すしきい値順位マトリクスパタ
ーンを用いた場合の利点の１つを説明するための図であ
り、具体的には、原画データとマトリクスパターンとの
位置関係が異なる場合においても、得られる再現画像は
ほぼ等しくなることを説明するための図である。

より詳しく説明すると、第４図の（Ａ）は、原画データ
とマトリクスパターンとの位置関係の一例を示す図であ
り、（Ｂ）は、その場合の再現画像を示す図である。ま
た、（Ｃ）は、原画データとマトリクスパターンとの位
置関係が（Ａ）の場合から横にずれた関係になった場合
を表わす図であり、（Ｄ）は、その場合の再現画像であ
る。

この第４図（Ａ）〜（Ｂ）から明らかなとおり、原画デ
ータとマトリクスパターンとの位置関係が変化しても、
それによって出力が大きく変化することがなく、どのよ
うな画像データに対してもより忠実な階調再現および解
像力のよい再現が可能であることがわかる。

また、このことは、第６図（Ａ）〜（Ｂ）と比較すると
、より明瞭である。

以上の各実施例の説明では、４×４の基準マトリクスパ
ターンを取上げて説明したが、基準マトリクスパターン
の大きさは、任意の大きさであればよい。

また、デイザ法による階調画像情報の再現を取上げて説
明したが、濃度パターン法による再現の場合にも同様に
適用できる。

さらにまた、この発明は、レーザビームプリンタによる
ものだけでなく、液晶プリンタや、ＬＥＤプリンタやそ
の他の画像出力装置に対して利用できる。

〈発明の効果〉 この発明は、以上のように構成されているので、中間調
画像を豊かな階調で再現することができるとともに、各
画素の階調対称性が保たれており、細線や文字等の線画
が含まれている場合においても、その線画情報を正確に
再現できる。

また、理論的に階調数を落すことがないので、階調表現
が損われない。

しかも、１階調の変化に対して増加する微画素の数が一
定であるから、出力装置への依存性を減少することがで
き、適用範囲が広い。

【図面の簡単な説明】 第１Ａ図は、この発明の一実施例にかかるしきい値順位
マトリクスパターンを示す図である。 第１Ｂ図は、そのパターンを用いた場合の６４階調の階
調表現を表わす図である。 第２図は、デイザ法によるデイザ画像信号出力回路の基
本構成例を示すブロック図である。 第３Ａ図は、この発明の他の実施例にかがるしきい値順
位マトリクスパターンを示す図である。 第３８Ｃは、そのパターンを用いた場合の６４階調の階
調表現を表わす図である。 第４図は、第１Ａ図に示すしきい値順位マトリクスパタ
ーンを用いた場合の利点の１つを説明するための図であ
る。 第５Ａ図は、従来技術にかかるしきい値順位マトリクス
パターンを示す図である。 第５Ｂ図は、そのパターンを用いた場合の４５階調の階
調表現を表わす図である。 第６図は、第５Ａ図に示すしきい値順位マトリクスパタ
ーンを用いた場合の欠点を説明するための図である。 第７Ａ図は、従来技術にかかる典型的な分散型のしきい
値順位マトリクスノくターンを示す図である。 第７Ｂ図は、そのパターンを用いた場合の６４階調の階
調表現を表わす図である。 図において、１１１，１１２，１１３，１１４・・・比
較器、１１５・・・アドレス信号発生器、１１６゜１１
７．１１８，１１９・・・データＲＯＭ、を示す。 （ばか２名） 第 ３Ａ 図 第 Ｂ 図 第 Ａ 図 第 Ｂ 図 Ｉ■■■■■■■■ 第 図 （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） （Ｄ） 第 図 （Ａ） （Ｃ） （Ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数個の単位画素をマトリクス状に配列した基準マ
   トリクスパターンを構成し、 かつ、それぞれの単位画素を予め定める複数個の微画素
   に分割し、画像信号の濃度に応じた数の微画素を第１状
   態にし、基準マトリクスパターン内の第１状態になって
   いる微画素と第１状態になっていない第２状態の微画素
   との割合によって階調を再現するようにした階調再現方
   式において、 前記基準マトリクスパターン内の前記微画素は、どの微
   画素から順に第１状態にされるかが予め順位付けられて
   おり、該順位付けは、画像信号が低濃度域では分散的に
   割付けられており、画像信号が高濃度域では集中的に割
   付けられていることを特徴とする階調再現方式。