JPH0670141A - 階調記録方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】画点サイズ変調方式による階調記録方式におい
て高品質の画像再現が得られる。 【構成】入力多階調信号の内の予め設定された一定階調
以下の信号に対応する異なる複数のしきい値のマトリッ
クスパターンＡを記憶するパターンＲＯＭＡ３と、一定
階調に対応する同一の複数のしきい値のマトリックスパ
ターンＢを記憶するパターンＲＯＭＢ４とを設け、入力
各画素に対応する信号を比較器ＡでパターンＡのしきい
値を比較し、比較器ＢでパターンＢのしきい値とを比較
し、セレクタ７により、入力多階調信号の各画素に対応
する信号が、パターンＡのしきい値より小さい場合はＯ
階調信号を、パターンＡのしきい値より大きくかつパタ
ーンＢのしきい値より小さい場合は一定階調に対応する
階調信号を、パターンＢのしきい値より大きい場合は入
力多階調信号をそのまま選択し、それに基づき各画素の
画点サイズを制御して記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中間調画像情報など
の多階調情報を再現する階調記録方式に関し、特に画点
サイズ変調方式による階調記録方式にマトリクスを用い
た疑似中間調方式を適用することにより濃度の低い領域
における画像再現性に改良を加えた階調記録方式に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、中間調画像情報などの多階調情報
を再現する階調記録方式としては、濃度変調方式、マト
リクスを用いた疑似中間調方式、画点サイズ変調方式な
どが知られている。ここで、溶融型熱転写方式や電子写
真方式による記録方式においては、その原理的に濃度変
調方式の適用が難しいため、マトリクスを用いた疑似中
間調方式または画点サイズ変調方式が用いられている。

【０００３】マトリクスを用いた疑似中間調方式として
は、ディザ法や濃度パターン法が知られており、ディザ
法および濃度パターン法は、いずれもｎ×ｍ個の単位画
素によってマトリクスパターンを形成し、与えられた画
情報の濃度に応じてこのマトリクスパターンに含まれる
画素の内の所定数の画素に対して記録を行い、マトリク
スパターンに含まれる画素に対するこの記録が行われた
画素の割合によって濃度表現を行い階調記録を行うもの
である。ここで、例えば３×３のマトリクスパターンを
用いれば３×３＋１＝１０階調の濃度表現が可能にな
り、４×４のマトリクスパターンを用いれば４×４＋１
＝１７階調の濃度表現が可能になる。

【０００４】４×４のマトリクスパターンを用いたとき
のディザ法による疑似中間調方式を図５を用いて説明す
る。図５において、（Ａ）は入力画像を示し、（Ｂ）は
この方式に採用する４×４のディザマトリクスパターン
を示す。ディザ法による疑似中間調方式は、図５（Ａ）
に示す入力画像を図５（Ｂ）に示すディザマトリクスパ
ターンで覆い、図５（Ｂ）に示すディザマトリクスパタ
ーンの各値をしきい値として図５（Ａ）に示す入力画像
の対応する画素の階調値と比較し、入力画像の階調値が
ディザマトリクスパターンのしきい値より大きければ
「１」、小さければ「０」として出力値を決定する。そ
して、出力値が「１」のときはこの画素の記録を行い、
「０」のときは記録を行わない。この場合、この図５に
示す例においては、図５（Ｃ）に示すような出力画像が
得られる。ここで、４×４のディザマトリクスパターン
を用いる場合には、入力画像の階調も０〜１５の４ビッ
トでなければならない。例えば、入力画像の階調が８ビ
ットで２５６階調の場合はこの８ビットの入力画像の階
調値の下位４ビットを切り捨てて、上位４ビットの値と
ディザマトリクスパターンのしきい値とを比較する。

【０００５】なお、上述した方式は、「０」か「１」の
２値記録を行う方式であるが、出力装置が複数レベルの
階調が表現できる場合には、多値ディザ法が用いられ
る。この多値ディザ法は、図５（Ｂ）に示したディザマ
トリクスパターンと同様のディザマトリクスパターンを
用いて多値の出力を得て、この多値の出力に基づき多値
記録を行う。例えば、入力画像の階調がＯ〜２５５の８
ビット、２５６階調であり、出力装置が「０」、
「１」、「２」の３レベルの階調が表現できる場合に
は、入力画像の階調値が０〜１２７のときは、図５
（Ｂ）に示したディザマトリクスパターンと同様のディ
ザマトリクスパターンを用いて「０」か「１」かの出力
を決め、入力画像の階調値が１２８〜２５５のときは、
同様に図５（Ｂ）に示したディザマトリクスパターンと
同様のディザマトリクスパターンを用いて「１」か
「２」かの出力を決め、これにより３値の多値記録を行
う。出力装置が４レベル以上の階調が表現できる場合に
も同様にして多値出力を得て多値画像を作成することが
できる。

【０００６】しかし、上述したマトリクスを用いた疑似
中間調方式においては、階調数と再現画像の解像度とが
相反する関係にあり、高解像度と高階調の両立させるこ
とは原理的に不可能である。

【０００７】また、画点サイズ変調方式による階調記録
方式は、入力画像の各画素の階調値に対応させて記録画
点サイズを変化させ、各画素における画点の面積率を変
化させることにより見かけの濃度を変化させて階調記録
を行うものである。例えば、図５（Ａ）に示す入力画像
が入力された場合、画点サイズ変調方式による階調記録
方式においては図５（Ｄ）に示すような表示画像が得ら
れる。この画点サイズ変調方式による階調記録方式は、
階調数さえ表現できれば高解像度の画像再現が可能であ
る。

【０００８】しかし、この画点サイズ変調方式による階
調記録方式は、入力画像の濃度が低いとき、すなわち、
再現画像の画点サイズが小さいときには、画点の形成が
不安定となり、このため、特にある程度の面積にわたっ
て濃度の低い画像領域が続くと、この濃度の低い画像領
域で濃度のざらつきが生じ、画質が劣化することがあ
る。これは、記録紙の平滑度が低いときにこの傾向が大
きい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の画
点サイズ変調方式による階調記録方式は、画素単位で見
かけの濃度を変えることができるため、マトリクスを用
いた疑似中間調方式と比較してその解像度の点で優れて
いるが、濃度の低い画像領域で濃度のざらつきが生じ、
画質が劣化するという欠点がある。

【００１０】そこで、この発明は、画点サイズ変調方式
による階調記録方式における濃度の低い領域における画
像再現性に改良を加え、高品質の画像再現ができるよう
にした階調記録方式を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明においては、入力多階調信号の内、予め設
定された一定階調以下の信号に対しては複数のしきい値
をマトリックス上に配列したマトリックスパターンと比
較することにより少なく２階調の階調信号に多値化し、
前記入力多階調信号の内、前記一定階調を越えた信号に
対しては入力多階調信号をそのまま出力し、その後これ
らの階調信号を該階調に対応する画点サイズに変換して
記録することを特徴とする。

【００１２】また、この発明によれば、入力多階調信号
の内の予め設定された一定階調以下の信号に対応するそ
れぞれ異なる複数のしきい値をマトリックス上に配列し
た第１のマトリックスパターンを記憶する第１の記憶手
段と、前記一定階調に対応する同一の複数のしきい値を
マトリックス上に配列した第２のマトリックスパターン
を記憶する第２の記憶手段と、前記入力多階調信号の各
画素に対応する信号を前記第１の記憶手段に記憶された
第１のマトリックスパターンのしきい値と比較する第１
の比較手段と、前記入力多階調信号の各画素に対応する
信号を前記第２の記憶手段に記憶された第２のマトリッ
クスパターンのしきい値と比較する第２の比較手段と、
前記第１の比較手段の比較結果に基づき、前記入力多階
調信号の各画素に対応する信号が前記第１のマトリック
スパターンのしきい値より小さい場合は０階調の信号を
選択して出力し、前記第１の比較手段および前記第２の
比較手段の比較結果に基づき、前記入力多階調信号の各
画素に対応する信号が前記第１のマトリックスパターン
のしきい値より大きくかつ前記第２のマトリックスパタ
ーンのしきい値より小さい場合は前記一定階調に対応す
る階調信号を選択して出力し、前記第２の比較手段の比
較結果に基づき、前記入力多階調信号の各画素に対応す
る信号が前記第２のマトリックスパターンのしきい値よ
り大きい場合は前記入力多階調信号を選択して出力する
セレクタ手段とを具備し、前記セレクタ手段から出力さ
れる階調信号を該階調に対応する画点サイズに変換して
記録することを特徴とする。

【００１３】

【作用】この発明の階調記録方式においては、入力多階
調信号から低階調部を抽出し、この抽出した低階調部に
おいてはマトリクスを用いた疑似中間調方式を用いて画
像を再現し、その他の領域においては画点サイズ変調方
式を用いて画像を再現する。

【００１４】すなわち、入力多階調信号の内、予め設定
された一定階調以下の信号に対しては複数のしきい値を
マトリックス上に配列したマトリックスパターンと比較
することにより０階調の階調信号と前記一定階調の階調
信号に２値化し、入力多階調信号の内、一定階調を越え
た信号に対しては入力多階調信号をそのまま出力し、そ
の後これらの階調信号を該階調に対応する画点サイズに
変換して記録する。

【００１５】また、入力多階調信号の内の予め設定され
た一定階調以下の信号に対応するそれぞれ異なる複数の
しきい値をマトリックス上に配列した第１のマトリック
スパターンを記憶する第１の記憶手段と、一定階調に対
応する同一の複数のしきい値をマトリックス上に配列し
た第２のマトリックスパターンを記憶する第２の記憶手
段とを設け、第１の比較手段により、入力多階調信号の
各画素に対応する信号と第１の記憶手段に記憶された第
１のマトリックスパターンのしきい値とを比較するとと
もに、第２の比較手段により、入力多階調信号の各画素
に対応する信号と第２の記憶手段に記憶された第２のマ
トリックスパターンのしきい値とを比較し、セレクタ手
段により、入力多階調信号の各画素に対応する信号が、
第１のマトリックスパターンのしきい値より小さい場合
は０階調の信号を選択して出力し、第１のマトリックス
パターンのしきい値より大きくかつ第２のマトリックス
パターンのしきい値より小さい場合は一定階調に対応す
る階調信号を選択して出力し、第２のマトリックスパタ
ーンのしきい値より大きい場合は入力多階調信号をその
まま選択して出力し、このセレクタ手段から出力される
階調信号を該階調に対応する画点サイズに変換して記録
する。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の階調記録方
式の一実施例を詳細に説明する。図１は、この発明の階
調記録方式を適用して構成した画像処理回路の一実施例
をブロック図で示したものである。図１において、この
実施例の画像処理回路は、８ビットの画像階調信号を入
力し、この８ビットの画像階調信号をライン単位で記憶
するラインメモリ１、ライン同期信号およびクロックを
入力し、ラインメモリ１に対してメモリアドレスを与え
るとともに、次に説明するパターンＲＯＭ（Ａ）３およ
びパターンＲＯＭ（Ｂ）４に画像アドレスを与えるアド
レス発生器２、図２（Ａ）に示すようなマトリクスパタ
ーンＡを記憶するパターンＲＯＭ（Ａ）３、図２（Ｂ）
に示すようなマトリクスパターンＢを記憶するパターン
ＲＯＭ（Ｂ）４、ラインメモリ１に記憶された画像階調
信号とパターンＲＯＭ（Ａ）３に記憶されたマトリクス
パターンＡとを各画素毎に比較してハイレベルまたはロ
ーレベルの信号を出力する比較器（Ａ）５、ラインメモ
リ１に記憶された画像階調信号とパターンＲＯＭ（Ｂ）
４に記憶されたマトリクスパターンＢとを各画素毎に比
較してハイレベルまたはローレベルの信号を出力する比
較器（Ｂ）６、ラインメモリ１に記憶された画像階調信
号および１６階調に対応する階調信号Ｄ１６および０階
調に対応する階調信号０が加えられ、比較器（Ａ）５お
よび比較器（Ｂ）６の出力に対応して、これらラインメ
モリ１に記憶された画像階調信号および１６階調に対応
する階調信号Ｄ１６および０階調に対応する階調信号０
の内の１つを選択して出力するセレクタ７を備えて構成
される。

【００１７】ここで、ラインメモリ１には図示しない画
像読取部などから８ビットの画像階調信号がライン情報
として与えられ、これをライン単位で記憶する。

【００１８】アドレス発生器２は、図示しない画像読取
部などから与えられるライン同期信号およびクロックに
基づきメモリアドレスおよび画像アドレスを発生し、メ
モリアドレスをラインメモリ１に加え、画像アドレスを
パターンＲＯＭ（Ａ）３およびパターンＲＯＭ（Ｂ）４
に加える。

【００１９】パターンＲＯＭ（Ａ）３には、図２（Ａ）
に示すように、４×４のマトリクスパターンＡが記憶さ
れており、このマトリクスパターンＡの各値はラインメ
モリ１に記憶された画像階調信号を２値化するためのし
きい値を示す。このしきい値は０階調から１５階調まで
に対応する１６種類のしきい値「０」〜「１５」からな
り、この１６種類のしきい値がマトリクスパターンＡ内
に適宜分散配置されている。

【００２０】パターンＲＯＭ（Ｂ）４には、図２（Ｂ）
に示すように、４×４のマトリクスパターンＢが記憶さ
れており、このマトリクスパターンＢの各値は全て１６
階調に対応する同一のしきい値「１６」からなり、この
同一のしきい値「１６」がマトリクスパターンＢ内に配
置されている。

【００２１】アドレス発生器２から発生されるメモリア
ドレスにより、ラインメモリ１からこのメモリアドレス
に対応する画素の階調レベルが読み出されると同時に、
アドレス発生器２から発生される画像アドレスにより、
この画素に対応するしきい値がパターンＲＯＭ（Ａ）３
およびパターンＲＯＭ（Ｂ）４から読み出される。ライ
ンメモリ１から読み出された階調レベルは比較器（Ａ）
５および比較器（Ｂ）６に加えられ、パターンＲＯＭ
（Ａ）３から読み出されたしきい値は比較器（Ａ）５に
加えられ、パターンＲＯＭ（Ｂ）４から読み出されたし
きい値は比較器（Ｂ）６に加えられる。

【００２２】比較器（Ａ）５は、ラインメモリ１から読
み出された階調レベルとパターンＲＯＭ（Ａ）３から読
み出されたしきい値とを比較し、ラインメモリ１から読
み出された階調レベルがパターンＲＯＭ（Ａ）３から読
み出されたしきい値より大きい場合はハイレベルの信号
を出力し、ラインメモリ１から読み出された階調レベル
がパターンＲＯＭ（Ａ）３から読み出されたしきい値よ
り小さい場合はローレベルの信号を出力する。

【００２３】また、比較器（Ｂ）６は、ラインメモリ１
から読み出された階調レベルとパターンＲＯＭ（Ｂ）４
から読み出されたしきい値とを比較し、ラインメモリ１
から読み出された階調レベルがパターンＲＯＭ（Ｂ）４
から読み出されたしきい値より大きい場合はハイレベル
の信号を出力し、ラインメモリ１から読み出された階調
レベルがパターンＲＯＭ（Ｂ）４から読み出されたしき
い値より小さい場合はローレベルの信号を出力する。

【００２４】ここで、前述したように、パターンＲＯＭ
（Ａ）３に記憶されたマトリクスパターンＡは、０階調
から１５階調までに対応する１６種類のしきい値「０」
〜「１５」が適宜分散配置されて構成されているので、
比較器（Ａ）５の出力は、ラインメモリ１から読み出さ
れた階調レベルが１５階調以下の場合、ラインメモリ１
に記憶されたライン情報の各画素の階調に対応したもの
となる。

【００２５】また、前述したように、パターンＲＯＭ
（Ｂ）４に記憶されたマトリクスパターンＢは、１６階
調に対応する１種類のしきい値「１６」のみが記憶され
ているので、比較器（Ｂ）６の出力は、ラインメモリ１
から読み出された階調レベルが１６階調より小さい場合
はローレベル、大きい場合はハイレベルの信号を出力す
る。

【００２６】この比較器（Ａ）５の出力および比較器
（Ｂ）６の出力は、セレクタ７に制御入力として加えら
れる。

【００２７】セレクタ７には、ラインメモリ１から読み
出された階調レベルおよび１６階調に対応する階調レベ
ルＤ１６および０階調に対応する階調レベルＤ０が加え
られており、セレクタ７は、比較器（Ａ）５からローレ
ベルの信号が出力されているときは０階調に対応する階
調レベルＤ０を選択出力し、比較器（Ａ）５からハイレ
ベルの信号が出力されかつ比較器（Ｂ）６からローレベ
ルの信号が出力されているときは１６階調に対応する階
調レベルＤ１６を選択出力し、比較器（Ｂ）６からハイ
レベルの信号が出力されているときはラインメモリ１か
ら読み出された階調レベルを選択出力する。

【００２８】すなわち、ラインメモリ１から読み出され
た階調レベルが、１６階調以下の場合は、パターンＲＯ
Ｍ（Ａ）３に記憶されたマトリクスパターンＡにしたが
って０階調に対応する階調レベルＤ０と１６階調に対応
する階調レベルＤ１６に２値化されてセレクタ７から出
力され、ラインメモリ１から読み出された階調レベル
が、１６階調を越える場合はラインメモリ１から読み出
された階調レベルがそのままセレクタ７から出力され
る。セレクタ７から出力された出力信号は後述する説明
から明らかになるように、この出力信号のレベルに対応
して画点サイズ変調され記録紙に階調記録される。

【００２９】この動作を図３を参照して更に説明する。

【００３０】図３（Ａ）は、この実施例の画像処理装置
に入力される画像が高濃度、すなわち１６階調以上の濃
度の場合の入力画像と表示画像の関係を示している。こ
の場合はセレクタ７からは入力画像に対応する階調レベ
ルがそのまま出力され、表示画像は入力画像に直接対応
するものとなる。

【００３１】図３（Ｂ）は、この実施例の画像処理装置
に入力される画像が低濃度、すなわち１６階調以下の濃
度の場合の入力画像と表示画像の関係を示している。こ
の場合はセレクタ７からは入力画像をパターンＲＯＭ
（Ａ）３に記憶されたマトリクスパターンＡにしたがっ
て０階調に対応する階調レベル「０」と１６階調に対応
する階調レベル「１６」に２値化した階調レベルが出力
され、表示画像はこれに対応する階調レベル「０」と階
調レベル「１６」の２値化画像となる。

【００３２】このようにこの実施例においては、画点サ
イズ変調は、各画素に着目すると、画点サイズが比較的
大きく、画点の形成が安定する階調レベル１６〜階調レ
ベル２５５について行えがよくなり、画点サイズが小さ
く、画点の形成が不安定となる階調レベル０〜階調レベ
ル１５の画点形成は行わなくてすむので、階調レベル０
〜階調レベル２５５までの全ての階調に対して画点サイ
ズ変調変調を行う従来の方式に比較して安定した階調再
現が可能になる。

【００３３】図４は、この発明の階調記録方式を適用し
て構成した複写機の例を示す。

【００３４】図４において、この複写機は、読取りセン
サ１０によって読み込まれた現画像の濃度信号ｄは、ア
ナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１により濃度レ
ベルＤに変換された後、図１に示したような構成をとる
階調再現部１２により濃度レベルＤ´に変換される。こ
こでこの濃度レベルＤ´には図１の説明から明らかなよ
うに画点の形成が不安定となる小さな濃度レベルは含ま
れていない。階調再現部１２により変換された濃度レベ
ルＤ´は、濃度／エネルギ変換部１３により記録エネル
ギレベルＥに変換された後、記録部１４に入力される。
記録部１４は、例えば、サーマルヘッドを用いた溶融型
熱転写方式からなる記録部からなり、この記録エネルギ
レベルＥに対応してサーマルヘッドを制御してこの記録
エネルギレベルＥに対応したサイズの画点で各画素の印
字を行う。

【００３５】なお、上記実施例では、低濃度部の階調表
現を階調「１６」か「０」の２値に表現したが、これを
３以上の多値で表現することもできる。この場合はパタ
ーンＲＯＭ（Ｂ）４に記憶するマトリクスパターンＢを
多値の閾値からなるマトリクスパターンとし、セレクタ
７ではこの多値に対応した多値レベルの選択を行えばよ
い。

【００３６】更に、この発明の階調記録方式は、画点サ
イズ変調により階調を再現する記録装置にとどまらず、
昇華型熱転写方式などの各画点ごとに濃度変調を行う記
録方式の階調再現部にも応用することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
入力多階調信号から低階調部を抽出し、この抽出した低
階調部においてはマトリクスを用いた疑似中間調方式を
用いて画像を再現し、その他の領域においては画点サイ
ズ変調方式を用いて画像を再現するように構成したの
で、記録画点の形成をすべての濃度領域で安定なものに
することができ、画点形成の不安定さに起因する画質の
劣化を防止することができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の階調記録方式を適用して構成した画
像処理回路の一実施例を示すブロック図。

【図２】図１に示した実施例の画像処理装置のパターン
ＲＯＭ（Ａ）およびパターンＲＯＭ（Ｂ）に記憶するマ
トリクスパターンＡおよびマトリクスパターンＢの一例
を示す図。

【図３】図１に示した実施例において、入力される画像
が高濃度の場合と低濃度の場合の入力画像と表示画像の
関係をそれぞれ示す図。

【図４】この発明の階調記録方式を適用して構成した複
写機の一例を示すブロック図。

【図５】ディザ法による疑似中間調方式および画点サイ
ズ変調方式を説明する図。

【符号の説明】

１ ラインメモリ ２ アドレス発生器 ３ パターンＲＯＭ（Ａ） ４ パターンＲＯＭ（Ｂ） ５ 比較器（Ａ） ６ 比較器（Ｂ） ７ セレクタ １０ 読取りセンサ １１ アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ） １２ 階調再現部 １３ 濃度／エネルギ変換部 １４ 記録部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力多階調信号の内、予め設定された一
   定階調以下の信号に対しては複数のしきい値をマトリッ
   クス上に配列したマトリックスパターンと比較すること
   により少なくとも２階調の階調信号に多値化し、 前記入力多階調信号の内、前記一定階調を越えた信号に
   対しては入力多階調信号をそのまま出力し、 その後これらの階調信号を該階調に対応する画点サイズ
   に変換して記録することを特徴とする階調記録方式。
2. 【請求項２】 入力多階調信号の内の予め設定された一
   定階調以下の信号に対応するそれぞれ異なる複数のしき
   い値をマトリックス上に配列した第１のマトリックスパ
   ターンを記憶する第１の記憶手段と、 前記一定階調に対応する同一の複数のしきい値をマトリ
   ックス上に配列した第２のマトリックスパターンを記憶
   する第２の記憶手段と、 前記入力多階調信号の各画素に対応する信号を前記第１
   の記憶手段に記憶された第１のマトリックスパターンの
   しきい値と比較する第１の比較手段と、 前記入力多階調信号の各画素に対応する信号を前記第２
   の記憶手段に記憶された第２のマトリックスパターンの
   しきい値と比較する第２の比較手段と、 前記第１の比較手段の比較結果に基づき、前記入力多階
   調信号の各画素に対応する信号が前記第１のマトリック
   スパターンのしきい値より小さい場合は０階調の信号を
   選択して出力し、前記第１の比較手段および前記第２の
   比較手段の比較結果に基づき、前記入力多階調信号の各
   画素に対応する信号が前記第１のマトリックスパターン
   のしきい値より大きくかつ前記第２のマトリックスパタ
   ーンのしきい値より小さい場合は前記一定階調に対応す
   る階調信号を選択して出力し、前記第２の比較手段の比
   較結果に基づき、前記入力多階調信号の各画素に対応す
   る信号が前記第２のマトリックスパターンのしきい値よ
   り大きい場合は前記入力多階調信号を選択して出力する
   セレクタ手段とを具備し、前記セレクタ手段から出力さ
   れる階調信号を該階調に対応する画点サイズに変換して
   記録することを特徴とする階調記録方式。