JPH0440165A - 画像形成装置 - 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】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原稿画像から得られる画像情報信号を、新規な
階調変換方式により変換処理し、階調の再現性に優れた
複製画像を形成することができる画像形成装置に関する
。

詳しくは、本発明は各種の原稿画像Ｃ本発明において、
原稿画像の意味は最広義に解釈されるべきでありζ記録
紙、ＣＲＴ、液晶などの各種の画像表現媒体により複製
しようとする全てのものが対象となる。従って、複写、
コピー等において通常便用されている原稿という概念よ
り広く、静物や人物などの被写体、被機像体も対象とな
ることに留意しなければならない、）から複製画像を製
作するに際して、原稿画像から真の画像情報値を入手す
るようにし、これを特定の階調変換式を用いた階調調整
機構のもとて変換処理し、階調変換された出力信号に基
づいて記録紙等の画像表現媒体上に階調や色調の再現性
に優れた複製画像を形成することができる画像形成装置
（本発明において、画像形成装置の意味は最広義に解釈
されるべきであり、複写機器、プリンター機器、製版用
機器１画像伝送機器、ＴＶ用搬像機器、電子カメラ機器
など複製画像を形成しうる機能を有するものが全て対象
となる。）に関するものである。

更に詳しくは、本発明は、原稿画像から複製画像を形成
させるに際し、画像形成装置の画像情報入力センサー（
これは、周知のようにフォトマル、ＣＣＤあるいは二次
元ＣＣＤ、フォトダイオードなどの光電変換素子で構成
されるものである。）により複製画像の形成のための画
像情報値を入力するが、本発明においては従来のように
該センサー系で処理されたあとの濃度に相関した画像情
報値（後述するように、この用語は最広義に解釈される
べきであり、単に濃度情報値ということもある。）を入
手するのでなく、原稿画像から該センサー系に入力され
る光量に相関した画像情報値を入手するようにし、かか
る画像情報値を特定の階調変換式のもとて変換処理する
階調調整機構を有する、全く新規な画像形成装置に関す
るものである。

（従来技術） 写真のように連続階調を有する原稿画像から複写機等の
画像形成装置を用いて記録シート上に画像を複製する場
合、記録シートとして感光紙を用いるものは原稿のアナ
ログ的処理（露光）により原稿画像に対応した連続階調
を有する画像が形成（銀塩写真記録）される。一方、感
光紙や普通紙にデジタル的に画像を記録する各種のプリ
ンター、複写機器などにおいては。

前記したアナログ的処理により画像を形成するものでな
いため、濃度階調（グラデーション）の再現が難しく、
特にカラー画像の複製の場合には前記した濃度階調とと
もに色調（カラーバランス）の調整も容易ではない。

このため、各種の画像形成装置において、階調や色調の
再現性を改良する努力が盛んに行われている０画像形成
装置における複製画像の形成は、印刷における写真製版
の連続階調から網点階調に変換する手法と同様に、写真
等の連続階調を有する原稿画像を光電走査などして得れ
らる濃度情報値を処理し、その信号により原稿画像に対
応した階調や色調をもつ画素の分布から成る画像を画像
の表現媒体上に形成しようとするものである。

しかしながら、現在の画像形成装置は、原稿画像から得
られる濃度情報値を濃度階調（グラデーション）の再現
のために処理する階調調整方式が非科学的であるため、
満足のいく濃度階調及びそれと密接な関係を有する色調
の再現性が得られていないのが現状である。

周知のように複製画像の濃度階調は画素の濃度表示方式
に依存する。このような画素の濃度階調を表示する方法
としては、ドツトの大きさで画素の被覆率を変える方法
（サイズ変調法、面積可変ドツト。この方式は印刷画像
を製作するためのモノクロ及びカラースキャナー、圧電
型インクジェットなどにみられる。）、規定（同一大の
）ドツトの配列数で画素の被覆率を変える方法（密度変
調法、コンスタントドツト。この方式は熱溶融転写など
にみられる。）、及び規定（同一大の）ドツト自体の濃
度を変える方法（１１度変調法、濃度可変ドツト。この
方式は熱昇華性転写にみられる。また、画素の輝度調整
により画像を形成するＣＲＴや結晶などにより構成され
たＴＶ用受像管なども、このカテゴリーに含められる。

）がある。

しかしながら、前記したように、原稿画像を従来の各種
の画像形成装置により複製しようとする場合、原稿画像
上の所定の標本点（画素）の濃度情報値に対して、例え
ばこれに対応する複製画像上の画素においてドツトの径
の大小や密度により画素の被覆率（画素ブロックを構成
する単位画素の数に対して、どのような割合で記録する
かという比率）、即ち画素の濃度階調を規定する値（以
下、画素の階調強度値あるいは単に階調強度値という。

この用語は前記した各種の画素の濃度階調の表示法に共
通して使用される。）をどのようにするべきか、またそ
のような画素の階調強度値を得るにはどのようにすべき
かについて、科学的な検討がなされていないのが現状で
ある。

即ち、原稿画像上の所定の画素の濃度情報値に対して、
該画素に対応する複製画像上の画素に、どのような画素
の階調強度値を相関させるべきかということについて、
科学的な相関式が開発されておらず、現状では、これら
機器メーカーが予め経験、勘あるいは限られた数の固定
条件に基づいて決定したもの（相関式）に依存せざるを
得ない。

そのため、機器メーカーが想定しなかった画質の原稿画
像、例えば非標準的な（露光オーバの明るすぎる原稿、
露光アンダーの暗すぎる原稿、ハイキーやローキーの原
稿、色カブリや退色した原稿など）カラーフィルム原稿
などの場合、階調や色調に優れた所望の複製画像を得る
ことが極めて困難である。従って、標準的な画質をもつ
原稿画像は勿論のこと、前記した非標準的な原稿画像か
らでも所望の画質の複製画像が得られ、かつ、原稿画像
の画質を任意に変更や修正（階調や色調の変更や修正）
したりできるフレキシビリティのある画像形成装置を開
発することができないでいる。

これは、従来の画像形成装置が、複製画像を製作するう
えで極めて重要な画像情報値である原稿画像上の所定の
画素の濃度情報値を、対応する複製画像上の画素の階調
強度値に科学的かつ合理的に変換させるとかできないで
いることを意味するものである。

（発明が解決しようとする課題） 従来の画像形成装置における上記した問題を生起させて
いる原因は、連続階調画像などの原稿画像から最終的な
画素の分布による複製画像を形成する際、その最初の段
階で、かつ重要な役割を果す画像の濃度階調の変換工程
に対する考え方にあると認められる。

即ち、原稿画像上の所定の画素の濃度情報値を、対応す
る複製画像上の画素の階調強度値に変換する際、従来の
画像の階調変換技術が科学的に合理的な変換技術に基づ
いて行なうというものでなく、専ら経験と勘に依存する
ものであったことにあると認められる。

本発明者らは、このような状況のもとにおいて、画像形
成工程の究極的な合理化と品質の優れた複製画像を製作
するためには、合理的な画像の階調変換技術を確立しな
ければならないという基本的認識のもとに鋭意、研究を
重ねた。

その結果、画像形成装置により複製の対象とされる各種
の原稿画像において、濃度階調の変換に際して使用され
るべき画像情報値として、原稿画像を入力し、複製画像
の形成のための画像情報値を検出（読取）する機構（以
下、画像情報入力センサー部、あるいは単に画像情報入
力センサーという、）から入手される原稿画像の濃度情
報値（これは、後述するように濃度に相関した物理量で
あればいずれでもよく、最広義に解釈されるべきもので
ある。）を使用するのではなく、各画像情報入力サンセ
一部の有する、（該センサー部において検出される）原
稿画像の濃度情報値と当該画像情報入力センサーに入力
される原稿画像がらの光量に相関した画像情報値との関
係を規定する特性曲線（以下、本発明においては、該画
像情報入力センサー系がなんらかの光電変換素子で構成
されていることから、それぞれの画像情報入力センサー
系が有する前記した特性曲線を光電変換特性曲線と総称
する。）を介して求めた光量に相関した画像情報値を使
用し、かつ該光量に相関した画像情報値を特定のく階調
変換式〉により変換処理して階調変喚用の階調強度値と
するとき、原稿画像に忠実な画像特性はもとより、任意
に画像特性を修正や変更した複製画像が得られることを
見い出した。

本発明は、前記したように従来の画像形成装置の画像情
報入力センサーにより検出された原稿画像の濃度情報値
を重視した複製画像の製作技術を改め、複製の真の対象
となるべき原稿画像のもつ画像情報値、即ち原稿画像か
ら各画像形成装置の画像情報入力センサー系に入射され
る光量に相関した画像情報値を重視するという全く新し
い複製画像の製作技術、特にその中核技術となる画像の
階調変換技術を組込んだ画像形成装置を提供しようとす
るものである。

〔発明の構成１ （課題を解決するための手段） 本発明を概説すれば、本発明は、原稿画像から複製画像
を形成するための画像形成装置において、 （ｉｔ該画像画像形成装置像情報入力センサー部を、原
稿画像から該センサーに入力された光量に相関した画像
情報値（Ｘｎ）と該センサーから出力される濃度に相関
した画像情報値（Ｄｎ）との関係を規定する該センサー
の光電変換特性曲線を利用して、原稿画像から該センサ
ーに入力された光量に相関した画像情報値（Ｘｎ）を出
力するように構成するとともに、 （ｉｉｌ該画像影画像形成装置調整部を、前記のよよう
にして求めた原稿画像の光量に相関した画像情報値（ｘ
７）を、下記く階調変換式（１）〉により階調調整のた
めの階調強度値（ｙ値）に変換するように構成すること
、を特徴とする原稿画像から階調の再現性に優れた複製
画像を形成するための画像形成装置に関するものである
。

く階調変換式（１）〉 以下、本発明の構成について詳しく説明する。

まず、本発明の画像形成装置に採用されている画像の階
調変換法の理論的背景について言及し、本発明の位置づ
けを明確にする。

なお、本発明の画像の階調変換の理論は、複製画像の製
作技術として特に代表的な分野である印刷画像の製作時
における階調変換の問題点を解決すべく開発されたもの
であるため、印刷画像のスキャナー（モノクロ及びカラ
ースキャナ）による製作技術との関連で多くが説明され
る。しかし、これは説明の便宜のためのものであり、も
とよりプリンタ、コピー　ＤＴＰ　（デスクトップパブ
リッシング）関連機器など各種の画像形成装置における
階調変換に際しても同様な問題点があることから、ここ
で説明される本発明の階調変換の理論の価値がこれら画
像形成装置にビルトインされるとき、いささかもその価
値が減じられるものではない。

本発明者らは、画像の階調変換技術に合理的な理論の裏
付けを行ない、かつ前記した各種の原稿画像からでも調
子（濃度階調と色調の両者を含むものである。）の再現
性をもち、さらに進んで所望の調子をもつ複製画像を合
理的に製作するためには、複製画像の製作において中核
的な二つの要素技術、即ち階調変換技術ｆｇｒａｄａｔ
ｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌ　と色補正（修正）技術ｆｃ
ｏｌｏｕｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）のうち−色補正（
修正）技術の向上に先立ち、画像の各画素の濃度階調の
変換を合理的に行なうことができる技術が第−義的に重
視されなければならないと考えている。

前記した点は、代表的にはカラー印刷画像の製作などに
見られるごとく、複製画像の製作において科学的な解析
（マスキング方程式あるいはノイゲバウア方程式による
解析）が比較的に容易である色補正（修正）技術、カラ
ーマツチング技術を画像の濃度階調の変換技術よりも重
視している従来技術に対して、大きな反省をせまるもの
である。

そして、本発明者らは、原稿画像から複製画像を作成す
るときに用いられる現在の画像の濃度階調の変換技術が
、原稿画像、例えば複製画像である印刷画像を作成する
ときのカラーフィルム原稿（原稿画像）について、その
最明部から最暗部に至る濃度特性を合理的に把握してい
ないこと、及び原稿画像の濃度特性を１：１の忠実性を
もって複製画像に変換させるうえで不可欠な両画像（原
稿画像と複製画像）間の相関関係（階調変換式）の決定
に合理的な理論の裏付けがなく、専ら人間の経験と勘に
依存したままである、という基本認識をもっている。

このような基本認識のもとで、先に本発明者らは、画像
の階調変換技術を科学的、合理的なものとするために特
定のく階調変換式〉を提案した（特開昭６４−７７７０
号公報、特願昭６３１１４５９９号、特願昭６３−２０
７３２６号、米国特許筒４．８１１．１０８号明細書）
。

しかしながら、本発明者らのその後の研究において、前
記した特定のく階調変換式〉のもとで行なう画像の階調
変換技術に一定の限界があることが見い出された。

この限界事項とは、前記したように複製画像の真の対象
とすべきものは原稿画像であり、複製に際しては原稿画
像の有する真の画像情報値を利用すべきであるところ、
本発明者らの先の提案を含めて従来の画像の階調変換技
術においては、画像形成装置の画像情報入力センサーの
もとで検出された画像情報値、特に原稿画像の濃度や輝
度に関する濃度情報値を手掛かりとして画像の階調変換
を行なっているということである。これでは、画像情報
入力センサー系の光電変換特性に左右されてしまい、原
稿画像自体の画像情報を利用していることにはならない
。

これを、前記した複製画像としてカラー印刷画像を製作
する場合を例にして説明する。

周知のように、カラー印刷画像を製作するとき、写真用
感光材料という記録媒体に静物や人物などの被写体が撮
影されているカラーフィルム原稿（本発明において、前
記した原稿画像と区別するために、これを媒体画像とも
いう、）が作業の出発点となる。そして、該カラーフィ
ルム原稿（媒体画像）をカラースキャナ（色分解装置）
を用いて、該スキャナーの画像情報入力センサー系で各
色毎に色分解して画像情報値を検出し、これを利用して
カラー印刷画像を製作している。

ここで、前記カラーフィルム原稿の性格について注目す
る０本発明の定義によれば、（ｉ）カラースキャナの画
像情報入力センサー系からみると、カラーフィルム原稿
は原稿画像といわれるものである。また、 （ｉｉ）静物や人物などの被写体を原稿画像とみるなら
ば、カラーフィルム原稿は該原稿画像の画像情報を検出
するための媒体画像とみることができる。即ち、カラー
フィルム原稿は、濃度に相関する画像情報を検出するた
めの画像情報入力センサーの機能を有しているというこ
とができる。

本発明においては、原稿画像（前記した静物や人物など
の被写体）の階調を正しく再現するという課題から、カ
ラーフィルム原稿の性格を上記（１１）をもつものとし
て、以下、説明する。

なお、本発明においては、カラーフィルム原稿の性格を
上記（ｉｔのように解しても、従来のものと比較して階
調の再現性に優れたカラー印刷画像が得られることはい
うまでもないことである。

前記したように、カラー印刷画像の製作において、従来
は、被写体（原稿画像）から記録媒体である写真用感光
材料（写真用感光乳剤層）へ入射される光を所定の露光
条件（周知のごとく、入射光の強さＩと入射時間ｔの条
件のとき、露光量ＥはＥ＝Ｉｔで表される。）で記録し
た写真画像の濃度情報値を基礎として色分解作業（カラ
ーセパレーション作業とは、前記したカラーコレクショ
ンとグラデーションコントロールの両者を含むものであ
る。）を行なっている。

そして被写体（原稿画像）が撮影された写真用感光材料
には現像により写真濃度（ｐｈｏｔｏｇｒａ−ｐｈｉｃ
　ｄｅｎｓｉｔｙｌが形成され、これがカラーフィルム
原稿（媒体画像）となるものである、前記した写真濃度
（黒化度）と写真用感光材料の露光量Ｅの相関関係を表
す曲線が、写真濃度特性的１１ｉＩ（ｐｈｏｔｏｇｒａ
ｐｈｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｃｕｒｖｅ
ｌである。これは、縦軸に写真濃度（ｉｌ　（Ｄ　＝　
ＬｏｇＩＯ／Ｉ）、横軸に露光量Ｅの対数値（ｌｏｇＥ
）をとって表示されるものである。なお、フィルムや乾
１１ｉｉ（透過原稿）では透過光の強さＩと入射光の強
さＩｏとの比が、また印画紙（反射原稿）では反射光の
強さ■と完全反射光の強さＩＯとの比が用いられること
はいうまでもないことである。

典型的な写真濃度特性曲線は、下に凸形状の足部、略直
線状の直線部、上に凸形状の肩部を有するかなり複雑な
曲線（この点は、後述する第１図を参照のこと、）とな
ることは周知のことである。

別言すれば、従来のカラー印刷画像を製作するときの色
分解技術は、前記写真濃度特性曲線の縦軸（濃度値）の
立場から組み立てられた色分解技術であり、被写体（原
稿画像）から写真用感光材料に入射される露光量（以下
、本発明においては後述するように露光量の絶対値を用
いてもあるいは相対値を用いてもよいことから、「光量
に相関した画像情報値」という。）、即ち前記写真濃度
特性曲線の横軸（光量に相関した画像情報（１）の立場
から組み立てられた色分解技術ではない、そして従来技
術が色分解作業の基礎とするカラーフィルム原稿の濃度
情報値は、写真濃度特性曲線の形状から明らかの如く被
写体（原稿画像）の光量に相関した画像情報値とは相違
しく別言すれば、被写体の画像情報を線形に与えていな
い。）、シかも露光条件や現像条件などの与件の変化に
より両者の３′ＩＥＭの様相は千差万別のものとなる。

すなわち、記録媒体である写真用感光裏材の感光特性に
影響されるため、媒体画像であるカラーフィルム原稿の
濃度情報値である写真濃度と被写体（原稿画像）の光量
に相関した画像情報値とを直線関係（１：　ｌの４５°
の直線関係）で相関させることができない。

一方、人間の視覚においては、明暗に対する弁別特性が
対数的であることは周知のことであり１人間は被写体（
原稿画像）より視覚系に入射される光量を前記した弁別
特性に基づいてその明暗を評価している。ここでは、濃
度変化の勾配が直線的（リニア）であるものを自然なも
のとして感じているのである。

従って、カラー印刷画像の製作において、写真用感光材
料に記録されたカラーフィルム原稿（媒体画像）の濃度
値（Ｄ＝ｌｏｇ　”／Ｉ　）を手掛かりに作業を進める
と、それは写真用感光裏材の感光特性に影響されたあと
の濃度情報値を使用していることになり、複製の真の対
象となる被写体（原稿画像）の光量に相関した画像情報
値を使用していることにならない。

本発明者らは、前記した状況を踏まえて、複製画像の製
作において前記したような記録媒体（写真用感光材料な
と）、あるいは画像形成装置の画像情報入力センサー系
を構成するフォトマル、フォトダイオード、ＣＣＤや二
次元ＣＣＤなどの光電変換素子の感光特性や光電変換特
性によって影響された原稿画像の濃度情報値を使用する
ことなく、複製の真に対象となる原稿画像（実体画像）
からの第１次の（生の、原初的な）光量に相関した画像
情報値を基礎として各種の複製画像を製作する方法につ
いて鋭意検討を加えた。

その結果、カラー印刷画像の製作において、（ｉｌ写真
濃度特性曲線を使用して、縦軸（Ｄ＝ｌｏｇ　１０／　
Ｉ　）の値から横軸（１，ｇＥ）の値を求め（以下、縦
軸をＤ軸、横軸をＸ軸ともいう、）、別言すれば写真濃
度特性曲線上で規定される最明部から最暗部に至るカラ
ーフィルム原稿（媒体画像）のＤ軸上の濃度情報値（Ｄ
値）をＸ軸上に投影させてＸ軸上の画像情報値（Ｘ値）
を求め、 （２）より具体的には媒体画像上の任意の画素のＤ軸上
の濃度値（Ｄｎ値）を該写真濃度特性曲線を介してＸ軸
上に投影して対応する画素の画像情報値（Ｘｎ値）（Ｘ
軸は写真濃度特性曲線においては露光量の対数値を示す
が、本発明においてはその絶対値を用いてもあるいはＤ
軸と同じスケーリングで読みとった相対値を用いても等
しく有効であるため、前記したように、これを［被写体
から記録媒体に入射された光量に相関した画像情報値」
、あるいは単に「光量に相関した画像情報値」という。

）を求め、次いで、 （３）前記のようにして得られたｘ、、値を基礎とし、
かつ本大明者らが先に提案した特定のく階調変換式〉を
運用して該肌値から網点面積％値を示す階調強度値を求
め、これにより網点の大きさを制御したとき、 被写体（原稿画像）に忠実な画像特性を有する優れた網
点階調の印刷画像が得られることを見い出した。

本発明の画像形成装置に採用される画像の階調変換法に
ついて、カラー印刷画像の製作を例に説明して来たが、
これは他の複製画像の形成においても同様に有効なもの
である。特に、本発明は原稿画像上の任意の画素の濃度
情報値を対応する複製画像の画素の階調強度値に変換す
るに際し、該画素の画像情報値として前記したごと（各
種の記録媒体（写真感光材料など）を介して、あるいは
画像形成装置の画像情報入力センサーを介して入手され
る原稿画像の濃度情報値をそのまま使用するものではな
い。即ち、該濃度情報値から写真感光材料などの記録媒
体系やフォトマルや二次元ＣＣＤなどの画像情報入力セ
ンサー系の感光特性曲線や光電変換特性曲線を利用して
複製の真の対象となる原稿画像（実体画像）から、これ
ら各種の記録媒体や画像情報入力センサー系に入射され
る光量に相関した画像情報値）を求め、これを前記した
く階調変換式（１）〉のもとで処理して階調強度値に変
換するというように行なう点に大きな特徴を有するもの
である。

次に、本発明の前記く階調変換式（１）〉の導出法や特
質などについて説明する。

画像形成装置により形成される複製画像において、その
複製画像を構成する基本的構成要素は、所定の画素にお
ける階調強度値と画像の形成材料（インクやトナー等）
の表面反射濃度（ＴＶ画像などは輝度値）との二つであ
り、このうち、人間の視覚が例えば印刷画像における網
点面積の大きさの１％の差異を濃度差として容易に識別
する能力を持っていることかられかるように、画像の形
成手段として網点面積の大きさと同じ関係にある画素の
階調強度値が極めて重要な役割を果たす０例えば、ある
所定の画素に設定されるドツトに注目して、そのドツト
上に塗布するインキの量の変化とドツトの大きさの変化
が濃度階調に与える影響を調べてみると、後者の方が格
段に大きく、階調の再現性に優れた複製画像の製作にお
いて階調強度値をどのように設定すべきかは、極めて重
要な問題である。そして、濃度階調の再現性に優れる複
製画像は、色調の再現性においても優れたものであり、
これは多くの事例で確認することができる。

また前記したことと関連して、画像形成装置により複製
画像を製作しようとする場合、原稿画像の品質内容が千
差万別であること、画像の形成工程も多様な特性を有す
るものであること、さらに画像品質の評価基準が一様で
ないことなどの背景を抱えており、これらの複雑、不安
定要因を克服するメカニズムが画像形成装置の中にビル
トインされていることが強（望まれている。

このようなことから、連続階調画像などの原稿画像から
画像形成装置により中間調を有する複製画像を製作する
にあたり、複製画像上の最明部（Ｈ）の画素の階調強度
値（ｙｈ）と最暗部（Ｓ）の画素の階調強度値（ｙ、）
とを任意に選択することができ、しかも最明部（Ｈ）か
ら最暗部（Ｓ）にいたる画像の濃度階調を合理的かつ簡
便に調整管理することができる手だてを設けることが是
非とも必要である。

このような考え方に立脚して案出したのが本発明の階調
の調整方法、具体的には前記〈階調変換式（１）〉を用
いた階調の調整方法である。

本発明者らは、連続階調のカラーフィルム原稿から網点
階調の印刷画像を製作するとき、合理的に階調の変換（
連続階調の網点階調への変換）を行わしめるために使用
する本発明のく階調変換式（１）〉と同様のく階調変換
式〉を先に提案したが（特開昭６４−７７７０号、特願
昭６３−１１４５９９号参照）、その運用条件は本発明
と全く相違するものである。

前記の先に提案した網点階調の印刷画像を製作するとき
に用いられる網点面積パーセントの数Ｍ　（ｙ）を求め
る〈階調変換式〉　（これは、前記したように基本骨格
は本発明のく階調変換式（１）〉と同様のものであるが
、その運用条件は全（異なるものである。）は、一般に
認められる濃度公式（写真濃度、光学濃度）から誘導す
ることができる。即ち Ｄ　＝　１０ｇ１ｏ　／　Ｉ　＝　ｌｏｇ’／　Ｔを応
用すことによって誘導することができる。

この濃度りに関する一般公式を、製版・印刷に適用する
と次のようになる。

る。

〈階調変換式（２）〉 この製版・印刷に関する濃度式（Ｄ′）に、印刷画像の
Ｈ部と３部に所望の大きさの網点を任意に設定すること
を可能とし、がっ、連続階調画像（原稿画像）上の任意
の標本点における基礎濃度値（ｘ）と、これに対応した
網点階調画像（印刷画像）上の標本点における網点の網
点面積パーセントの数値（ｙ）とを合理的に関連づける
という要請を組込み、理論値と実測値が近以的に合致す
るように誘導して得たものが、下式で示される〈階調変
換式（２））であ前記〈階調変換式　（２））を印刷画
像を製作するときの画像の階調変換に適用する場合、α
。

ｙ□１３’！１　γ値を任意に選びながら、原稿画像上
の任意の画素の基礎濃度値（Ｘ）から印刷画像上の対応
した画素における網点の網点面積パーセントの数値（ｙ
）を求めるように運用される。これにより原稿画像（連
続階調画像）の濃度階調を印刷画像（網点階調画像）上
にｌ：ｌに忠実に再現させることができるばかりでなく
、所望の画質（所望の濃度階調や色調を有するもの）の
印刷画像を製作することができる。

尚、多色製版（一般にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、
イエロー（Ｙ）、墨（ＢＬ）の４版が１組と考えられて
いる。）の場合、基準となる版（多色製版の場合、周知
の如くシアン版（Ｃ）が基準の版となる。）の作業基準
特性曲線、即ち原稿画像の濃度情報値を印刷画像の網点
面積値に変換するための作業基準となる網点階調特性曲
線（前記したｙ値とｙ値をグラフ化して得られる曲線で
、これが連続階調を網点階調に変換するための基準とな
るものである。）が決まれば、その他の色版の網点階調
特性曲線は、基準となった版のｙ値に印刷インキ各色の
グレー・バランス比に基（適切な調整数値を乗すること
により、常に、合理的に決めることが出来る。このよう
にして決められた各色版の網点階調特性曲線は夫々が合
理的な特性曲線であることは勿論のこと、更にはそれら
の特性曲線間の階調および色調に係る相互関係もまた合
理的かつ適切なものである。

即ち、連続階調の原稿画像から網点階調の印刷画像を作
成するとき、画像の諧調変換を前記〈階調変換式　（２
）〉に基づいて行うならば、従来の経験と勘に頼る画像
の階調変換方法から脱却して、任意かつ合理的に画像の
階調変換を行うことができ、しいては階調と密接不可分
の関係にある色調についても合理的に調整することがで
きる。これにより人間の視覚感覚にとって自然な濃度勾
配、色調を有する印刷画像を得ることができる。

以上は、複製画像として網点階調の印刷画像を製作する
場合を中心にして説明してきたが、前記したく階調変換
式（２）〉を使用する階調の変換作業を支える理論は各
種のプリンタ、複写機器などの画像形成装置による複製
画像の製作にも適用することができることはいうまでも
ないことである。

しかしながら、前記したく階調変換式（２）〉を運用し
て複製画像を製作する場合、濃度階調の変換は濃度情報
値を使用するものである。

これに対して、本発明の画像の階調変換においては、前
記したようにより優れた濃度階調の変換を図るために、
階調変換時に採用すべき原稿画像の画像情報値として、
従来の濃度情報値を使用するかわりに光量に相関した画
像情報値を採用するものである。前記した従来とは相違
する本発明の階調変換を行なうために〈階調変換式（２
）〉の運用条件を整理すると、〈階調変換式（１）〉に
なることはいうまでもないことである。

次に、本発明の前記〈階調変換式（１）〉の各項の意味
、運用面の特質などについて説明する。

本発明の前記〈階調変換式（１）〉の運用において、原
稿画像上の各画素の基礎光量値（ｘ）を求めなければな
らない。前記したように、基礎光量値（ｘ）は、各画像
形成装置の画像情報入力センサー、具体的には所定の光
電変換素子により入手した原稿画像上の所定の画素の濃
度情報値（Ｄｎ値）を手掛かりにして、該光電変換素子
の光電変換特性曲線、即ち、原稿画像から該センサー系
に入力された光量に相関した画像情報値（Ｘｎ）と該セ
ンサーから出力される濃度に相関した画像情報値（Ｄｎ
）との関係を規定する特性曲線から求めればよい。なお
、前記したようにカラー印刷画像の製作の場合、カラー
フィルム原稿（媒体画像）の特性臼！！（写真濃度特性
曲線）を利用してもよいことは前記した通りである。

本発明において、濃度情報値は原稿画像の各画素のもっ
ている濃度に関する物理量を反映するものであればいず
れでも良く、最広義に解釈されるべきである。同義語と
しては、反射濃度、透過濃度、輝度、電流・電圧値、な
どがある。これらの濃度情報値は、原稿画像を光電走査
などして濃度情報信号として取り出せばよい。なお、本
発明の前記〈階調変換式　（１）〉において、基礎光量
値（ｘ）を濃度特性曲線の縦軸と同じスケーリングによ
り目盛った横軸の光量に相関した画像情報値から求め、
（例えば、ポジカラーフィルムの人物画として、縦軸に
おいて０．２〜２．７０の濃度値をもつものなどがある
が、これに対応した横軸の値を採用する。）、また、ｙ
ｎ［最明部（Ｈ）の画素に設定される階調強度値］とｙ
ｓ　　［最暗部（Ｓ）の画素に設定される階調強度値］
にパーセント数値（例えば５％とか９５％という画素の
被覆率。）を用いると、γ値［原稿画像上の任意の画素
に対応する複製画像上の画素に設定される階調強度値］
はパーセント数値で算出される。

本発明の前記〈階調変換式　（ｌ）〉の運用において、
次のように変形して利用することはもとより、任意の加
工、変形、誘導するなどして使用することも自由である
。

Ｘ ｙ”ｙＨ＋Ｅ　　（１−１０Ｈｙｓ　　−ｙＨ）前記の
変形例は、ａ＝１としたものである。

これは、複製画像を記録する記録用紙（基材）の表面反
射率を１００％としたものである。αの値としては、記
録用紙を基準として濃度測定機構の零点調整を行なうな
らば実務上ｌＯとして構わない。また、ＴＶ画像などの
輝度画像の場合、α＝１としてもよい。

また、前記変形例（α＝１．０）によれば、画像形成装
置による複製画像上の最明部Ｈにｙ□を、最暗部Ｓにｙ
３を予定した通りに設定することができる。これは、複
製画像上の最明部ＨにおいてはＸ＝Ｏとなること、また
最暗部Ｓにおいてはｘ＝［χＩｎ　　ＸＨｎ］となるこ
と、即ち、 て−ｋＸ＝−γとなることから明らかである。

本発明の前記く階調変換式　（１）〉の運用において、
α、β、γ（これは、前記したようにＢ＝ＩＯ−７によ
りβ値を規定する。）の数値は種々の値をとる０本発明
においては、これらの数値を適宜選ぶことにより、原稿
画像の品質特性がどのようなものであれ画像の階調の変
換処理を合理的に行うことができる。

即ち、本発明の前記〈階調変換式　（ｌ）〉をベースと
した画像の階調の変換処理法は、原稿画像の濃度階調や
色調の再現、即ち原稿画像の調子を複製画像に１：１に
再現させるうえで極めて有用であるが、その有用さはこ
れに限定されるものではない。本発明の前記〈階調変換
式（ｌ）〉は、原稿画像の特性を忠実に再現する以外に
も、該〈階調変換式　（１）〉の性格から容易にわかる
ようにα、β、γ値、さらには３’Ｈ＋ｙ３値を適宜選
択することにより原稿画像の特性を合理的に変更したり
修正したりするうえで極めて有用なものである。なおく
階調変換式（１）〉のパラメータのうち、特にγ値が原
稿画像の特性を調整（修正または変更を含む。）するう
えで大きな役割を果すことは、該く階調変換式　（１）
〉を運用してみれば容易にわかることである。

前記く階調度、換式　（１）〉を使用して多色画像を形
成する場合、例えばカラーフィルム原稿を用いて複製画
像を製作する場合、印刷などの分野において周知の色分
解技術、即ち、カラー原稿からの反射光などをブルー（
Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）に分光させて各色
毎の濃度情報値（Ｄ値）に相関した信号を入手し、これ
を光量に相関した画像情報値（Ｘ値）に変換し、更に前
記〈階調変換式（１）〉を用いた階調調整機構で処理し
、この処理情報値（ｙ値）に基づいて画像形成装置の記
録部を調整し画像を形成していけば良い。その際、基準
となる色版（例えば０版）に関するｙ値、即ち基準とな
る色版の階調特性曲線（ｙ値を計算し、Ｘ値に対するｙ
値をプロットしていくと、前記した印刷技術における網
点階調特性曲線と同様の階調特性曲線が得られる。）を
決め、その他の色版（Ｍ版、Ｙ版）の階調特性曲線は該
基準となる色版のｙ値に、各インクのグレー・バランス
比に基づ（適切な調整数値を乗することにより合理的に
決めることができるので、これらの階調特性曲線を利用
して画像を形成していけば良い。

前記のようにして設定された各色版についての階調特性
曲線は、〈階調変換式（１）〉で規定されるため合理的
な特性曲線であることは勿論、それらの特性曲線間の階
調及び色調に係る相互関係も合理的かつ適切なものであ
る。

次に、原稿画像上の任意の画素の濃度情報値（Ｄ値）か
ら、各記録媒体に入射される対応する画素の光量に相関
した画像情報（１（Ｘ値）を求める方法について説明す
る。

本発明において、まず原稿画像から階調変換のための濃
度に相関する画像情報値が、各画像形成装置の画像情報
入力センサー、基本的にはフォトダイオードやＣＣＤな
どの光電変換素子から求められる。次いで、このように
して入手された原稿画像の各画素における濃度情報値（
Ｄ値）から各光電変換素子の光電変換特性曲線（光電変
換素子から入手される原稿画像の濃度情報値と光電変換
素子に入射される原稿画像の光量に相関する画像情報値
との関係を規定する特性曲線）を介して対応する画素の
光量に相関した画像情報値（Ｘ値）を求めればよい。そ
のためには各画像形成装置の画像情報人力センサーを構
成する光電変換素子の特性曲線が正確にあるいは近以的
に関数化（数式化）されなければならない。なお、カラ
ーフィルム原稿（媒体画像）を用い、かつ、カラーフィ
ルム原稿の元をなす被写体に忠実なカラー印刷画像を製
作しようとする場合、前記したように記録媒体であるカ
ラーフィルム（写真用感光材料）の写真濃度特性曲線を
利用して光量に相関した画像情報値（Ｘ値）を求めれば
よい。

ここでは、引き続き前記したカラーフィルム原稿（媒体
画像）を用いてカラー印刷画像を製作する場合を例にし
て説明する。そのために。

原稿画像（被写体）の記録媒体である写真用感光材料の
写真濃度特性曲線の数式化法について説明する。本発明
において、画像形成装置の画像情報入力センサーが各種
の光電変換素子で構成される場合、これらの光電変換素
子の光電変換特性曲線の数式化も同様にして行えばよい
。

写真濃度特性曲線として、第１図に示されるカラーフィ
ルム（フジクローム、富士写真フィルム社製）のものを
使用した。なお、以下の数式化においては、多色製版の
うち基準となるＣ版用の階調特性曲線を設定することを
前提としているため、第１図にはカラーフィルムのＲ乳
剤層の感光特性向、ＩＱ（写真濃度特性曲線）が示され
ている。従って、他の色版（Ｍ版、Ｙ版）に対してはＧ
、Ｂ乳剤層の感光特性曲線（写真濃度特性曲線）も利用
できることはいうまでもないことである。

写真濃度特性曲線の数式化にあたっては適宜の方法によ
り数式化すればよく、何等の制限を受けるものではない
。

例えば、縦軸＝ｐ＝ｌ□ｇｌｏ　／　Ｉ　、横軸＝Ｘ（
但し、Ｘ軸の目盛りスケールをＤ軸と一致させるように
した。）とし、ａ　＋　ｂ　、ｃ　、ｄ　＋ｅ、ｆを常
数とすれば、 （イ）写真濃度特性曲線の足の部分（下に凸形状のとこ
ろで、Ｄ値が小さい領域） Ｄ：ａ、ｂＣ・　（Ｘ＋ｄ　　Ｌ”ｅ＋ｆ（ロ）略直線
状の部分（略直線状のところで、Ｄ値が中間値の領域） Ｄ−ａ−Ｘ＋ｂ　　　　または Ｄ＝ａ−ｘ２＋ｂｘ＋ｃ （ハ）肩の部分（上に凸形状のところで、Ｄ値が大きい
領域） Ｄ　＝　ａ　・ｌ　ｏｇ　（ｂ　＋　（Ｘ＋ｃ）　）　
＋　ｄなどで数式化すればよい。

第１表に、第１図に示される写真濃度特性曲線を数式化
した内容を示す。第１表には、可能な限り正確に写真濃
度特性曲線を数式化するために、数式化区分を複数とし
ている。

（以下余白） く第１表〉 写真濃度特性曲線の関数式−覧表 晶砧皇錨）′あ龜衾、、：Ｆ、ｊＪ、Ｉ°０−０１ゝ０
１１特性本発明においては、第１図に示されるようにカ
ラーフィルム原稿（媒体画像）の濃度値を示すＤ軸の目
盛と、原稿画像（被写体）から該カラーフィルム（記録
媒体）に入射される１ｏｇＥで示される画像情報値を示
すＸ軸の目盛が同一であるとしてＤとＸの相関関係を関
数化した。

これは、次の観点から行なった一種の相対化（擬制）で
あり、本発明者らにおいて合理的なものと考えている。

即ち、本来、写真濃度特性曲線においては、Ｘ軸には露
光量Ｅの対数値（ｌｏｇ　、Ｅ　＝　ｌｏｇ　Ｉ　Ｘｔ
）が位置づけられること、これが視覚の明暗に対する弁
別特性が対数的に評価してリニヤ（直線性、線形）なも
のとしていることに対応すること、以上の点からみて前
記したＤ軸とＸ軸のスケーリングを同一のものにすると
いう相対化（擬制）は合理的なものであると考える。

後述する実施例で示されるように、この相対化（擬制）
のもとて画像の階調変換において優れた結果を得ること
ができる。なお、本発明において上記の目盛りづけは一
種の簡便法であり、これに限定されないことはいうまで
もないことである。

本発明は、前記したように原稿画像の各画素の有するＤ
軸で表わされる濃度情報値（Ｄｎ値）を基礎とするので
なく、Ｘ軸で表わされる光量に相関した画像情報値（ｘ
ｏ値）を基礎とするものである。そして、写真濃度特性
曲線が第１表に示されるようにり。値とｘ、、値とはＸ
＝ｆ（Ｄｌの間数式により相関されているため、容易に
口、値からｘ、、値を求めることができる。

以上のようにして、原稿画像（被写体）から写真用感光
乳材層へ入射される光量に相関した画像情報値（ｘｏ値
）を容易に得ることができる。

次いで、このようにして合理的に求めた原稿画像（被写
体）の各画素におけるＸ。値を前記く階調変換式　（１
）〉を使用して、各画素に対応するｙ値を求めることが
できる。

本発明において、該ｘ０値を表示するＸ軸（横軸）、ｙ
値を表示する縦軸の直交座標系に、肌値と対応するｙ値
をプロットすると、階調特性曲線が得られることは前記
した通りである。本発明を従来技術と区別するために、
該階調特性曲線をＸ軸合分解カーブと称し、従来のＤ軸
上の濃度情報値を重視するものをＤ軸合分解カーブとい
う。

前記した本発明により得られるＸ軸分解カーブと従来の
Ｄ軸合分解カーブの特徴について説明する。

本発明のく階調変換式　（１）〉を一定の条件、即ちα
、：ＩＨ，ｙｓ　、γ値をそれぞれ一定として運用し、
かつカラーフィルム原稿として画質が相違している（即
ち各原稿の濃度レンジや濃度情報値が相違している）複
数の原稿を使用して夫々のＸ軸合分解カーブ（階調特性
−＃りを求めるとき、得られる夫々のＸ軸合分解カーブ
（階調特性曲線）は、最終製品である複製画像（例えば
印刷画像）のＨ部から８部に至るｙ値の配列状態を全て
相対的に同じ関係にするという特質を有する。これは極
めて重要な本発明の特徴である。別言すれば、後述する
実施例で示されるように、各カラーフィルム原稿のＸ軸
上の光量に相関した画像情報値（ｙ値）のレンジが相違
していても（これは、カラーフィルム原稿の画質の相違
を反映するもので濃度レンジが相違すれば当然のことで
ある。）所定の同一のＸ軸しンジに調整すると、本発明
により得られるＸ軸合分解カーブ（階調特性曲線）は−
本（唯一のもの）に収れんするということである。

従って、夫々のＸ軸合分解カーブ（階調特性曲線）から
、例えば網点の配列状態（ｙ値を網点面積％値に対応さ
せたとき）からみて最終的に複製画像としてどのような
画質のものが得られるか、校正刷をしなくても事前に正
しく評価することができる。

これに対して、Ｄ軸合分解カーブにおいては、夫々のカ
ラーフィルム原稿に対応した曲線が得られるものの、前
記したようにＤ軸上で同一のＤ軸しンジに調整しても、
これらは−本（唯一のもの）に収れんしないものである
。即ち、夫々のＤ軸合分解カーブは階調変換の選択肢を
示すにすぎず、夫々のＤ軸合分解カーブに従って校正刷
しないと所定の階調変換が行なわれ、所望の画質の複製
画像が製作されるのか否かを正確に判断することができ
ない関係にある。

上記の点と関連して、本発明のく階調変換式（１）〉の
性格上、Ｑ　＋　’Ｊ　Ｈ＋　３”　＋　γ値を任意に
変えることにより（特にγ値を変えることにより）、合
理的に階調特性曲線の形状を変更することができること
、即ち階調の変換作業を管理する作業者は本発明のく階
調変換式（１）〉のもとて複製画像の階調を任意に所望
するものに調整（修正、変更）することができること、
別言すれば該Ｘ軸合分解カーブのもとて階調の変換作業
を合理的に管理することができる。

以上、原稿画像（被写体）上の任意の画素の光量に相関
する画像情報値（ｙ値）を求める方法を、カラーフィル
ム原稿（媒体画像）の記録媒体である写真用感光材料の
写真濃度特性曲線を利用する例で説明した。

本発明の画像形成装置は、上記した例（これは、媒体画
像を介すものである。）のほかに、当然のことながら原
稿画像（被写体、被撮像体、複写における通常の意味の
印刷物などの原稿）の画像情報を直接に画像形成装置の
画像情報入力センサーで検出し、これに基づいて画像を
複製する機器を含むものである。このような場合、画像
情報入力センサーは、フォトマル、フォトダイオード、
ＣＣＤあるいは二次元ＣＣＤなどの光電変換素子で構成
され、ここで結像（撮像）され、複製画像の形成のため
の必要な濃度に相関した画像情報が入手される。従って
、このような画像形成装置にあっては、原稿画像から複
製のための真の画像情報を検出するために、これら光電
変換素子の光電変換特性曲線（所定の光電変換素子のも
とで検出される濃度に相関した画像情報値と該充電変換
素子に原縞画像から入力される光量に相関した画像情報
値との相関を規定する特性曲線）を利用して、前記カラ
ーフィルム原稿と同様にして基礎光量値（Ｘ）を求め、
次いで〈階調変換式（１）〉により階調変換を行なうよ
うにすればよい。

なお、本発明により複製画像を製作する場合、前記した
画像形成装置の画像情報入力センサー、具体的にはＴＶ
カメラ撮像管を構成する光電変換素子、電子スチールカ
メラ等に使用されている二次元ＣＣＤなどの各種の光電
変換素子において、それらの光電変換特性曲線が規定で
きれば、既存の性能のもので十分であり、これにより階
調（濃度階調や色調）に優れた複製画像が製作されると
いうことである。即ち、高画質の複製画像を製作しよう
として、各種の光電変換素子や記録媒体（写真用感光材
料）の特性（感光特性や光電変換特性）を改善する努力
が栄んになされているが、本発明により複製画像を製作
する場合、必ずしも各種の光電変換素子や記録媒体の高
級化、高性能性が要求されず既存の性能（特性）もので
十分であり、これは本発明が採用している階調変換法の
特徴から（るものである。

以上、説明したように、本発明の画像形成装置により複
製画像を形成する場合、その階調調整機構部に、前記〈
階調変換式　（１）〉に基づいて階調変換を行うハード
またはソフトを組込むことにより、濃度階調はもとより
色調の再現に優れた複製画像、あるいは原稿画像の画質
を任意に修正または変更した複製画像を得ることができ
る。

その際、〈階調変換式（１）〉の演算処理により得られ
るｙ値（階調強度値）を各画像形成装置に適した濃度表
示方式（可変ドツト方式、コンスタントドツト方式、濃
度可変ドツト）、あるいは輝度表示方式に対応させれば
よいことはいうまでもないことである。

例えば第４図に示されるように、第４図の（ａ）の列の
場合、所定の画素ブロックにおいて記録される画素の分
布は記録される画素が増加するに従って画素ブロック内
で相互に分散した位置関係にあるが、ほかに例えば画素
ブロックの中心部から順次外方に渦巻き状に広がるよう
にすることも考えられ、その場合には写真製版での網点
に近似したものとなる。また第４図（ｂ）の列には、（
ａ）の列での画素の数に対応した面積をもつ網点が示し
である。

画素ブロックはここでは４×４のマトリックス型として
説明したが、これにより１７段階の階調が表現される。

−射的にｎＸｎのマトリックス型の画素ブロックでｎ”
＋１段階の階調（０〜１００％）が表現される。

このようにマトリックス型の画素ブロックにおいて形成
される画素の分布により連続階調画像などの原稿画像の
濃度階調を表現する方法は、−射的にデイザ・マトリッ
クス法と称され周知のものである（例えば特開昭５８−
８５４３４号。

同５８−１１４５６９号、同５９−５２９６９号、同６
０−１４１５８５号、同６２〜１８６６６３号等に示さ
れている。）。

なお、ここで本発明の画像形成装置の応用分野について
説明する。本発明を、これまで特に印刷画像の製作との
関連で説明してきたが、その応用面は、こと印刷画像の
製作関連機器に限定されるものではない。

本発明の画像形成装置において、最大の特徴をなす画像
の階調変換法を、これまで特に印刷画像の製作との関連
で説明してきた。しかし、該階調変換法を組込んだ画像
形成装置は、印刷画像の製作機器に限定されるものでは
ない。以下、本発明の画像形成装置の代表例を説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

（ｉｌ既に詳しく説明した凸版、平版、網点グラビヤ、
シルク・スクリーンなどの印刷画像、あるいは、圧電型
インクジェットや溶融転写型感熱転写画像などにみられ
る網点（ドツト）の大きさを変調させることにより複製
画像の階調や色調を表現しようとする（これは面積階調
法ともいわれる。）画像形成装置。

（ｉｉｌ昇華転写型感熱転写画像、（銀塩利用）熱現像
転写画像、コンベンショナル・グラビヤ画像などにもみ
られる一定面積の画素当り（例えば１ドツト当り）に付
着させる印刷インキなどの顔料、染料（色素）などの濃
淡により階調や色調を表現しようとする（これは濃度階
調法ともいわれる。）画像形成装置。

（ｉｉｉｌ　デジタル式の複写機（カラーコピーなど）
、プリンター（インキジェット式、バブルジェット式な
ど）、ファクシミリなどにみられる一定面積当りの記録
密度、例えばドツト数、インキの粒の数などを変化させ
ることにより階調を表現しようとする（これは、前記（
ｉｌの面積階調と類似したもので、密度変調法ともいわ
れる。）画像形成装置。

［ｉｖｌビデオ信号、テレビ信号、ハイビジョン信号な
どの画像情報に関する電気信号より、単位面積の輝度の
強弱を調整してＣＲＴ画像や液晶テレビ画像などを形成
する機器、あるいはこれから階調のある印刷物やハード
コピーなどを形成する機器。

（ｖｌＴＶ用撮像機器、電子スチールカメラ。

ファクシミリなどの画像の入力（蓄積、保存）、伝送に
関連する機器。

（ｖｉｌ原稿画像と複製画像において、はぼ同等の濃度
（輝度、＠度）域における画像の変換処理の場合だけで
なく、空間的、輝度的、波長的および時間的不可視域に
おける撮影画像（例えば高感度カメラによる撮像画像）
のように、原稿画像と複製画像との間の濃度域差が小さ
くコントラストが極めて低い低照度領域における画像情
報の入力変換機器（このような場合、画像の階調の変換
というより画像のコントラストの強調変換に力点がある
。）。

（ｖｉｉｌ　Ｘ　ＩＪｉｌ写真などの検査のための医療
用精密画像として、被写体（患部、病巣など）に忠実な
画像を製作する機器。

（ｖｉｉｉ）この他、濃度表示とともに網点面積％など
をも表示させるようにした濃度・階調変換機構つき濃度
計、色分解事前点検用（例えば校正用カラープルーフ）
や色分解教育用シュミレータなどの印刷関連機器。

などがある。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが
、本発明はこれら実施例のものに限定されるものではな
い。

本発明にいおいては、画像形成装置による複製画像の製
作において中核的な画像の階調変換を前記〈階調変換式
　（１）〉のもとで行なわせることに最大の特徴を有す
る。従って、まず最終製品である複製画像の品質を決定
づける色分解カーブ（階調特性曲線）の設定例について
説明する。ここでは本発明のＸ軸合分解カーブと従来の
Ｄ軸合分解カーブの設定例とその相違点を明確にする。

次いで本発明のく階調変換式（１）〉に基づいて階調変
換を行うハードまたはソフトを組込んだ階調調整機構部
を有する画像形成装置について説明する。

実施例１　（Ｘ軸合分解カーブの設定）１、実験に使用
した濃度特性曲線 濃度特性曲線として第１図（Ｄ−Ｘ直交座標系）に示さ
れる写真濃度特性曲線（Ｆ社製、フジクロームのもの）
を使用した。第１図においてＤ軸（縦軸）はカラー原稿
画像の濃度値を表示する。一方、Ｘ軸は写真濃度特性曲
線においては露光量（ｌｏｇＥ＝　ｌｏｇｌＸ　ｔ　）
を示すが、ここではＤ軸と同じスケーリングで数値化し
た。また、該写真濃度特製曲線の関数式は第１表に記載
されたものを使用した。

２、実験用原稿画像 カラーフィルム原稿（媒体画像）の画質は、−射的には
写真機影時の露光条件などにより標準的なもの（適性露
光）、非標準的なもの（オーバー／アンダー露光）など
千差万別である。これら千差万別のカラーフィルム原稿
に対して本発明が合理的に対応できるかどうかを検証す
るために、カラーフィルム原稿の濃度レンジｆＤｅｎｓ
ｉｔｙ　Ｒａｎｇｅ＝ＤＲ１が相違するもの（Ｄ軸にお
ける濃度レンジが相違するもの）について実験した。

３、Ｘ軸合分解カーブの設定用データの計算第１図の写
真濃度特性曲線を関数化した第１表の関数式を用いて、
各種カラーフィルム原稿のＤ軸上のＤ７値をＸ軸上のＸ
ゎ値に変換した０次いで、該Ｘｎ値を（階調変換式（１
）〉により階調強度値（ｙ値）に変換した。

なお、く階調変換式　（１）〉の運用条件は以下の通り
である、 ｘ＝ＸＩ、−ＸＨｌｌ ｙｎ＝５％、　３’ｍ　＝９５％。

γ＝　１．００．　　β＝ＩＯ−γ＝　０．１．　　α
＝１．０Ｏｋ＝γ／Ｘ、、、−Ｘ□。

（下記第２表■の場合、Ｘ　ｓ−＝　０．４７８１Ｘ　
、、＝　ｚ−ｚ３ｏｏとなる。その他の場合は第２表を
参照のこと、） 結果を第２表に示す。

第２表において、第２表の■〜■は露光オーバーのもの
（淡い原稿）、第２表の■〜■は適性露光に近いもの、
第２表の■〜［相］は露光アンダーのもの（濃い原稿）
、をそれぞれ示す。

（以下余白） 〈第２表〉 淡いカラー原稿に対するＸ軸合分解カーブの設定用デー
タ（そのｌ）く第２表〉 適正露光に近いカラー原稿に対する Ｘ軸合分解カーブの設定用データ（その２）原稿 ＤＲ＝０．５０〜２．８０ く第２表〉 濃いカラー原稿に対するＸ軸位分解カーブの設定用デー
タ（その３）原稿 ＤＲ＝０．３０〜３．００ ４、Ｘ軸位分解カーブ 第２表のデータを第２図、第３図に示す。

なお、第２図〜第３図において、縦軸はｙ値を示すが、
横軸の性格が相違することに注意しなければならない。

第２図の横軸は光量に相関した画像情報値を示し、第３
図の横軸はカラーフィルム原稿の濃度値を示す。グラフ
化するに当たり、比較の便宜を図るために同一の光量及
び濃度に関するレンジとして調整した数値（本実施例の
場合は２．５０００とした。）を用いた。この調整後の
値は、第２表に（Ｄｎ、→）　Ｄ、’　、　　（Ｘｎ→
）ｘ′として示される。Ｄｏ−Ｄ、’への調整は、第２
表■の場合、ばよい。同様に肌−Ｘｎ’は、 計算すればよい。

第２図は、本発明による階調特性曲線、即ちＸ軸位分解
カーブ（前記したようにＸｎ’とｙの関係）を示し、第
３図はＤ軸位分解カーブ（前記したようにり、、′　と
ｙの関係を示すもので、これは従来の色分解カーブの設
定例とみなすことができる。）を示すものである。

第２図、第３図から明らかな如く、極めて驚（べき事実
を発見することができる。即ち、どのような画質のカラ
ーフィルム原稿を用いようとも、〈階調変換式　（１）
〉中のα、ｙｓ。

ｙｓ、γ値の四つの値を同一にする場合、第２図に示さ
れるように夫々のＸ軸位分解カーブは一つの同一のカー
ブに収れんしてしまうという驚くべき事実であり、かつ
色分解後に得られるカラー複製画像の調子を統一的に表
示しているという事実である。即ち、本発明の階調特性
曲線（Ｘ軸位分解カーブ）の設定技術によれば、どのよ
うな画質のカラーフィルム原稿を用いようとも、全てｙ
値の配列状態が同一な同質の複製画像を製作することが
できる階調特性曲線が得られる。加えて、画像形成装置
により複製画像を製作しようとする作業者は、前記のよ
うにして求めたＸ軸合分解カーブを〈階調変換式（１）
〉中のパラメーター、特にγ値を変えることにより所望
の形状に変更することができる。

即ち、前記したＸ軸合分解カーブをベースとして所望な
画質や調子が得られるように階調を合理的に管理するこ
とができる。

これに対して、第３図に示される従来の色分解カーブの
設定例においては、各カラーフィルム原稿の画質内容に
対応したＤ軸合分解カーブが得られるものの、色分解後
に製作されるカラー印刷画像の調子が全て同じものにな
っているかを夫々のＤ軸合分解カーブからは予め正確に
知ることができない。即ち、従来のＤ軸合分解カーブの
もとでは実際に校正刷をして評価してみないと、最終製
品の画質や調子が適正なものなのかどうか判らないとい
う欠点を有する。

これは、画像形成装置による色分解作業において数多く
の色分解カーブの中から適切な色分解カーブを選び出さ
なければならないというセットアツプ作業、及びセット
アツプ作業の前工程においてカラー原稿のグルービング
作業などが必要であることを意味する。即ち、従来のＤ
軸合分解カーブの設定技術では階調の変換作業を効率的
に実施したり管理することができない。

実施例２（画像形成装置について） 本発明の画像形成装置を第５図〜第１Ｏに基づいて説明
する。

第５図は本発明の第１実施例の画像形成装置のブロック
図である。

第５図に示されるように、本発明の画像形成装置は、原
稿画像の透過光または反射光をＲ（レッド）、Ｇ（グリ
ーン）、Ｂ（ブルー）に分光して読み取る画像情報入力
センサー部（検出部）ｌと、画像情報入力センサー部１
の出力信号をＹ（イエロー）９Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シ
アン）、Ｋ（ブラック）の色分解信号に変換する色分解
部２と、〈階調変換式（Ｉ））を用いて適正な画素の分
布による濃度階調をもとめる階調調整部３と、この階調
調整部３の出力信号に基づいてレーザ光により電子写真
感光体に露光を行なう出力部４とを有し、感光体に形成
された潜像が現像部において現像されてトナー像となり
、記録シートに転写され定着部で定着される。

カラー画像形成のためには成分色ごとに独立した感光体
と現像部とを僑えていて各々形成されたトナー像を順次
記録シートに転写するか、あるいは１つの感光体に成分
色の潜像を形成し現像してトナー像とした後に記録シー
トに転写しこのプロセスを各色成分について反復すると
いう手順になる。

画像情報入力センサー部ｌは、フォトマルや固体撮像素
子（ＣＣＤ）等の光電変換素子により原稿５の各部の透
過光または反射光を検出し電流としてのＲ，Ｇ、Ｂ、Ｕ
ＳＭ各信号を出力し、この信号をＡ／Ｖ変換部６におい
て電圧信号に変換する。

色分解部２は、ログアンプ７において、画像情報入力セ
ンサー部ｌのＲ，Ｇ、Ｂ、ｔＪｓＭそれぞれの電圧信号
を対数演算して濃度に変換、ベーシックマスキング（Ｂ
Ｍ）８においてこの濃度からブラック（Ｋ）成分を分離
し、さらにＹ、Ｍ、Ｃの各成分を分離する。即ち、本発
明の画像形成装置において、複製対象物（印刷物など）
は、まず画像情報入力センサー部１において、フォトマ
ルやＣＣＤなどで構成される画像情報読取機構に記録あ
るいは蓄積され、色分解部２において複製対象物の画像
情報として濃度情報値（シ）が入手される。これは前記
した如（、Ｙ、Ｍ、Ｃ各色成分毎に求める。次いで、前
記濃度情報値（Ｉｔ、）は、例えば記録媒体であるＣＣ
Ｄの光電変換特性曲線を利用して、光量に相関した画像
情報値（Ｘｎ）　、更には基礎光量値（Ｘ）に変換され
る。これらは図示しないソフトやハードのもとで行なえ
ばよい。また、濃度情報値（Ｄｎ）から光量に相関した
画像情報値（Ｘｎ）などを求める機能を、次に説明する
調整部１１に組込んでもよい。

なお、第５図には色分解部２の構成としてカラーコレク
ション（ＣＣ）部９が示されている。ここにおいて、Ｒ
，Ｇ、ＢおよびＹ、Ｍ。

Ｃの各原稿色に対しＹ成分２閘成分、Ｃ成分をコントロ
ールし、さらに原稿のブラック成分をＵＣＲ／ＵＣＡ部
１０のＵ　ＣＲｆｕｎｄｅｒ　ｃｏｌｏｒｒｅｍｏｖａ
ｌｌ　、またはＵ　ＣＡ　（ｕｎｄｅｒ　ｃｏｌｏｒ　
ａｄｄｉｔｉｏｎｌにおいて、Ｙ、Ｍ、Ｃの３成分で表
現する比率を決定する。このようにして、光量に相関し
た画像情報値に変換されたＹ、Ｍ、Ｃ，に成分は、従来
は階調調整部（ＩＭＣ）におけるグラデーションコント
ロール部において各成分の画素の占める面積比率ｙｅ　
　、ｔａｅ　　、ｃｅ　　、ｋｅ’を求めてこれを逆ｌ
ｏｇ変換していたが、この実施例においてはグラデーシ
ョンコントロール部及び逆ｌｏｇ変換部にかえて調整部
１１を用い、ここでＹ、Ｍ、Ｃ，Ｋからｙｅ、ａｔｅ、
ｃｅｋｅ’への変換を行なっている。調整部１１は〈階
調変換式（１）〉のアルゴリズムを内部に持ち、Ｙ、Ｍ
、Ｃ，にそれぞれについてく階調変換式（ｌ）〉を適用
し、ｙｅ　　、Ｉｌｅ　　、ｃｅ　　、ｋｅ’を求める
。

調整部１１としては、く階調変換式（１）〉のアルゴリ
ズムをソフトウェアとして保有しかつＡ／Ｄ、Ｄ／Ａの
Ｉ／Ｆ　（インターフェース）を有する汎用コンピュー
タ、アルゴリズムを内部ロジックとして汎用ＩＣにより
具現化した電気回路、アルゴリズムの演算結果を保持し
たＲＯＭを含む電気回路、アルゴリズムを内部ロジック
として具現化したＰＡＬ、ゲートアレ、カスタムＩＣ等
々種々の形態をとることができる。レーザービームによ
り原稿画像の濃度に対応した像を形成するために前述の
ようにレーザービームの径及び強度は一定にし、写真製
版の場合の網点の面積に対応するものとして画像ブロッ
ク内で形成される単位画素の数及びその分布を算出しそ
のデータを出力する。

調整部１１によって得られた画素の面積比率（階調強度
値）はカラーチャンネルセレクタ１２に入力され、カラ
ーチャンネルセレクタ１２はｙｅ　　、ｍｅ　　、ｃｅ
　　、ｋｅ’を前次選択的に出力する。この出力はＡ／
Ｄ変換部１３によりＡ／Ｄ変換されて、出力部４に入力
される。出力部４では階調調整部３の出力に基づいてド
ツトコントロール部１４においてレーザービームのコン
トロールを行なう。

第６図は第２実施例の画像形成装置を示すもので、従来
の逆ｌｏｇ変換部１５をそのまま使用し、従って、調整
部１１においては対数の形でｙｅ　　、ｍｅ　　、ｃｅ
　　、ｋｅ’が出力される。これによって従来の機器に
おける一つの構成要素を変換するだけで〈階調変換式（
１）〉を適用でき、第１実施例によるものよりも少ない
変更で既存システムを本方式によるシステムに改造し得
る。

第７図は第３実施例の画像形成装置を示すものであり、
従来のグラデーションコントロール（ＩＭＣ）部１６を
そのまま残し、逆ｌｏｇ変換部１５とこのグラデーショ
ンコントロール部１６との接続を断っている。そして第
２実施例と同様の調整部、即ち対数の形でｙｅ、＋ｍｅ
ｃｅ、ｋｅ’を出力する調整部１１が採用されている。

調整部１１はグラデーションコントロール部１６の前段
からＹ、Ｍ、Ｃ，にの信号をとり、逆ｌｏｇ変換部１５
に変換後の値を出力している。

第８図は第４実施例の画像形成装置を示すものであり、
逆ｌｏｇ変換部１５とカラーチャンネルセレクタ１２を
そのまま残し、この両者の接続を断っている。即ち、調
整部１１はグラデーションコントロール部１６の前段か
らＹ、Ｍ。

Ｃ，に信号をとり、直接カラーチャンネルセレクタ１２
に接続しており、ｙｅ、ｌｅｅ、Ｃｅｋｅ’を従来シス
テムに拘束されることなく、第１実施例の調整部におけ
るのと同程度の最適な処理形態でｙｅ　　、ｍｅ　　、
ｃｅ　　、ｋｅ’を求めることができる。そして第３実
施例と同様に従来システムのわずかな改造でシステムを
具現化し得る。

第９図は第５実施例の画像形成装置を示すものであり、
従来の階調変換部全体を新たな調整部１１として構成し
、この調整部において〈階調変換式（１）〉を適用し得
るようにしている。

第５〜９図の例において画像形成部では光導電性を有す
る感光体にレーザービームの走査により静電潜像を形成
する電子写真式のものであるが、画素の分布により記録
画像を形成する手法として、他の手法、例えば静電記録
式、磁気記録ヘッド々のものを採用することができる。

静電記録によるものでは第１０図に示すように移動する
シート状誘電体からなる記録体に近接または接触してそ
の移動方向に直角をなす方向に多数の電極を配列した記
録ヘッドの各々の電極に電圧を印加して静電潜像を形成
する。この潜像にトナーを付加して現像する工程以降は
電子写真式の場合と同様である。電極の集合体としての
記録ヘッドに対して出力部４のドツトコントロール部１
４からの記録すべき画像に応じた出力信号としての電圧
が印加されるのである。また磁気記録式のものでは記録
体として例えばドラム体の表面に磁性体を一様に被覆し
たものを用い、その表面に接触した磁気記録ヘッドに画
像情報信号としての電圧を印加しつつ磁気記録ヘッドと
記録体面とを相対的に移動させて記録体面上に磁気潜像
を形成する。この潜像を現像するためには磁性材料によ
るトナーを用いることが、そのほかはやはり電子写真式
の場合と同様にして行なわれる。

以上のようにして従来機器の階調調整部を改造すれば、
〈階調変換式（１）〉と他の処理との融合をも行なうこ
とができ、システムの最適化による高速化、コンパクト
化が実現されるとともに、システム当りのコストパフォ
ーマンスを高めることができる。

なお以上の実施例では色分解部は従来と同様の構成にな
っていたが、〈階調変換式（１）〉を使用することによ
りカラーコレクション（ＣＣ）部９、ＵＳＲ／ＵＣＡ部
１０は必要なければこれらを省略した色分解部を採用し
てもよい。

また一般に使用されている効果に係る部分、例えば本発
明に直接関係のないボケマスクやシャープネス効果など
については以上の画像形成装置に関する実施例では説明
を省略している。

〔発明の効果〕

本発明は、次のような優れた効果を奏するものである。

ｌ）複製画像を製作するうえで最も基本的な事項である
、連続階調画像などの原稿画像上の所定の画素の濃度値
と製作される複製画像（画素の分布によって記録される
画像）上の対応する画素の階調強度値との相関関係を決
めるにあたり、従来は専ら作業者の経験と勘、あるいは
限られた数の固定子件の資料に基づ（という非合理的な
方法によるものであった。これに対して、本発明では、
どのような予件の下にあっても、これを〈階調変換式　
（１）〉のもとて合理的に決定することができる。また
連続階調画像などの原稿画像を画素の分布による複製画
像に変換するとき、最も重要な要素技術である階調の管
理（階調の変換、修正又は変更）の如何は、単に画像の
濃度階調のみに止まらず、画像の色調にも直接的に深い
係り合いをもっているため、本発明により濃度階調と色
調を合理的に管理することができる。即ち、階調の調整
機構に本発明のく階調変換式　（１）〉のアルゴリズム
を採り入れた画像形成装置は、階調変換作業（色分解作
業）を理論的、合理的に体系化し、その作業を単純化す
ることができ、その効果は極めて大きなものである。

２）〈階調変換式　（１）〉のアルゴリズムを画像形成
装置の階調調整機構に採り入れることにより、画像形成
装置が合理化、簡素化され、製造コストを低減させるこ
とが可能である。

また、操作も簡易化、明確化され、作業のやり直しを極
端に少なくし、消耗資材の消費を大幅に節約して、画像
形成装置の性能を大幅に向上させることができる。特に
、画像形成装置の性能において、原稿画像の品質がどの
ようなものであれ、階調や色調に優れた複製画像を形成
できるという大きなメリットを有する。

３）〈階調変換式　（１）〉のアルゴリズムを採り入れ
た階調調整機構により、原稿画像の画像情報と切り離し
て合理的に、かつ簡便に画素の分布による記録画像の品
質の評価基準を規定することができる。従って、顧客の
多様化したニーズに合理的に対応することができる。

４）〈階調変換式　（１）〉を採用することにより、現
在プリンタやコピーなどの画像作成機器の高度化にとも
なって必要とされる技術者の教育、訓練を〈階調変換式
　（１）〉の運用を通じて効果的に行うことができ、か
つ日常作業における無用な労力を省き、新しい創造的開
発に向ける時間的余裕を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カラーフィルムの写真濃度特性曲線を示す。 第２図は、第１図の写真濃度特性曲線に基づいて設定さ
れたＸ軸位分解カーブ（本発明の階調変換において使用
されるもの）を示す。 第３図は、第１図の濃度特性曲線に基づいて設定された
Ｄ軸位分解カーブ（従来例の階調変換において使用され
るもの）を示す。 第４図（ａ）は、連続階調を有する原稿画像を画素ブロ
ック内での単位画素の分布によって濃度階調を表現する
場合の例を示し、第４図（ｂ）は、（ａ）の場合に対応
する写真製版において網点の大きさで濃度階調を表現す
る場合を示す図である。 第５図は、本発明の第１実施例の画像形成装置のブロッ
ク図である。 第６図は、第２実施例の画像形成装置のブロック図であ
る。 第７図は、第３実施例の画像形成装置のブロック図であ
る。 第８図は、第４実施例の画像形成装置のブロック図であ
る。 第９図は、第５実施例の画像形成装置のブロック図であ
る。 第１０図は、静電記録式における画像形成部の説明図で
ある。 蔦　　１ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原稿画像から複製画像を形成するための画像形成装
   置において、 （ｉ）該画像形成装置の画像情報入力センサー部を、原
   稿画像から該センサーに入力され た光量に相関した画像情報値（Ｘ＿ｎ）と該センサーか
   ら出力される濃度に相関した画像 情報値（Ｄ＿ｎ）との関係を規定する該センサーの光電
   変換特性曲線を利用して、原稿画 像から該センサーに入力された光量に相関 した画像情報値（Ｘ＿ｎ）を出力するように構成すると
   ともに、 （ｉｉ）該画像形成装置の階調調整部を、前記のように
   して求めた原稿画像の光量に相関し た画像情報値（Ｘ＿ｎ）を、下記〈階調変換式（１）〉
   により階調調整のための階調強度値（ｙ値）に変換する
   ように構成すること、 を特徴とする、原稿画像から階調の再現性に優れた複製
   画像を形成するための画像形成装置。 〈階調変換式（１）〉 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔但し、上記〈階調変換式（１）〉において、Ｘ：（Ｘ
   ＿ｎ−Ｘ＿Ｈ＿ｎ）を示す。これは、前記特性曲線を利
   用して原稿画像上の任意 の画素の濃度情報値（Ｄ＿ｎ値）より求 めた対応する画素の光量に相関した 画像情報値（Ｘ＿ｎ）から、原稿画像 上の最明部（Ｈ部）の濃度情報値 （Ｄ＿Ｈ＿ｎ）より該特性曲線を介して求 めた対応する最明部の光量に相関し た画像情報値（Ｘ＿Ｈ＿ｎ）を差し引いた 基礎光量値である。 ｙ：原稿画像上の任意の画素に対応した 複製画像上の画素に設定される階調 強度値。 ｙ＿Ｈ：原稿画像上の最明部（Ｈ部）に予め設定される
   階調強度値。 ｙ＿Ｓ：原稿画像上の最暗部（Ｓ部）に予め設定される
   階調強度値。 α：複製画像を形成させるための画像表 現媒体の表面反射率。 β：β＝１０＾−＾γにより決定される数値。 Ｋ：γ／（Ｘ＿Ｓ＿ｎ−Ｘ＿Ｈ＿ｎ） 但し、Ｘ＿Ｓ＿ｎは、原稿画像上の最暗部 （Ｓ部）の濃度情報値（Ｄ＿Ｓ＿ｎ）より 該特性曲線を介して求めた対応する 最暗部の光量に相関した画像情報値 （Ｘ＿Ｓ＿ｎ）を示す。 γ：任意の係数。 をそれぞれ表わす。〕 ２、該画像形成装置の画像情報入力センサー部を、原稿
   画像が、所定の特性曲線（濃度に相関した画像情報値と
   光量に相関した画像情報値との関係を規定するもの）を
   有する記録媒体に記録されたものであるとき、該センサ ー部で測定した濃度に相関した画像情報値 （Ｄ＿ｎ）から、該記録媒体の特性曲線を利用して原稿
   画像を形成するために該記録媒体に入力された光量に相
   関した画像情報値（Ｘ＿ｎ）を出力するように構成した
   ものである請求項１に記載の複製画像を形成するための
   画像形成装置。 ３、画像情報入力センサーがフォトマル、フォトダイオ
   ード、ＣＣＤあるいは二次元ＣＣＤなどの光電変換素子
   で構成される請求項１に記載の複製画像を形成するため
   の画像形成装置。 ４、記録媒体が写真用感光材料であり、かつその特性曲
   線が写真濃度特性曲線である請求項２に記載の複製画像
   を形成するための画像形成装置。 ５、画像形成装置が、製版用機器、複写機器、プリンタ
   ー機器、画像伝送機器、ＴＶ用撮像機器、電子カメラ機
   器など原稿画像から複製画像を形成しうる機能を有する
   機器である請求項１に記載の複製画像を形成するための
   画像形成装置。