JP2003101779A - ディジタル・ハーフトーン化のためにスポット関数を制御するための方法および装置 - Google Patents

ディジタル・ハーフトーン化のためにスポット関数を制御するための方法および装置

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JP2003101779A JP2002194034A JP2002194034A JP2003101779A JP 2003101779 A JP2003101779 A JP 2003101779A JP 2002194034 A JP2002194034 A JP 2002194034A JP 2002194034 A JP2002194034 A JP 2002194034A JP 2003101779 A JP2003101779 A JP 2003101779A
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Jennifer Quirin Trelewicz
ジェニファー・クイリン・トレレヴィッツ
Danielle K Dittrich
ダニエル・ケイ・ディートリッチ
Yue Qiao
ユー・キオ
Gerhard Robert Thompson
ゲルハルド・ロバート・トンプソン
Chai Wah Wu
チャイ・ワー・ウー
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    • H04N1/405—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels
    • H04N1/4055—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a clustered dots or a size modulated halftone pattern

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ギア・ノイズ、、プリンタ・ストレス、およ
び全般的な印刷品質に対処するためにスポット関数を制
御するディジタル・ハーフトーン化技法を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明によるハーフトーン化に使用され
るスポットを生成する方法には、ハーフトーン・セル内
で使用される所定のスポット形状を提供するために選択
される２つの関数を組み合わせたスポット関数を定義す
るステップと、第１スポット関数縦座標および第２スポ
ット関数縦座標の値に従って変化するスケーリング関数
を使用してスポット関数をスケーリングするステップが
含まれる。スポット関数の非対称変調を使用して、隣接
するスポットの接触を制御し、グレイ領域を伴うスポッ
トの形状を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全般的には画像出
力装置に関し、より詳細には、スポット関数を制御する
ディジタル・ハーフトーン化技法に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像を印刷するために、本明細書でラス
タ・イメージ・プロセッサと称する印刷エンジン・プロ
セッサが、ページ記述言語の画像を、画像の各画素で印
刷される値を示すビット・マップ画像に変換する。この
ビット・マップ画像がプリンタに送られて、印刷ヘッド
に、ビット・マップ内の情報に従って画素の指定された
色値を印刷させる。プリンタが、異なる色の印刷ヘッド
などの複数の印刷ヘッドを有する場合には、印刷ヘッド
ごとにビット・マップが生成される。印刷ヘッドは、そ
れぞれのビット・マップによって定義される画像を、印
刷媒体にオーバーレイする。
【０００３】印刷ヘッド用のビット・マップを作るため
には、たとえばテキストおよびグラフィックスなどの線
画、およびたとえば画像などの連続階調（contone）な
ど異なるタイプのデータを含む可能性がある印刷画像に
対して、多数の変換を実行しなければならない。この画
像処理には、印刷されるラスタ・ビット・マップを生成
する時の、データ圧縮、色空間変換、およびハーフトー
ン化などの動作が含まれる可能性がある。印刷画像を、
色成分、テキスト・アート、連続階調、画像などの異な
る構成要素に解像した後に、異なる要素を一緒に組み合
わせ、その結果、以前に異なる構成要素に分割された元
の画像を再構成しなければならない。
【０００４】空間ディザリングとも称するディジタル・
ハーフトーン化は、バイナリ・ピクチャ要素だけを作る
ことができる表示装置で連続階調ピクチャの錯覚をレン
ダリングする方法である。多くのプリンタが、２５６レ
ベルのグレイを印刷できない。たとえば、電子写真（Ｅ
Ｐ）プリンタは、黒のドットまたはドットなしを印刷す
ることしかできない場合がある。他のプリンタは、１ス
ポットで８レベルまたは１６レベルを印刷できるが、そ
れ以上は不可能である。しかし、画像がよく見えること
を保証するために、１２８から２５６レベルのグレイを
使用して印刷することが望ましい。ハーフトーン化で
は、灰色の区域をとり、新聞の絵に行われるものと似た
形で、その区域をドットのパターンに置換する。区域内
のドットのサイズによって、グレイ・レベルの肉眼的な
外見が決定される。大きい黒のドットは、区域をより暗
く見せる傾向を有し、小さいドットは、区域をより明る
く見せる傾向を有する。
【０００５】ペルは、出力装置によって表示することが
できる最小のドットである。ＥＰプリンタでは、これ
が、レーザによってドラムに描かれる単一のドットのサ
イズである。ＥＰ処理では、単一の分離されたペルが非
常に小さいので、これを確実に描くことができないこと
に留意されたい。これは、静電気の結果である。インク
ジェット・プリンタでは、ペルが、用紙の上のインクの
１滴のサイズである。スポットは、ハーフトーン化のた
めにペルで描かれる形状である。グレイ・レベルの増加
のたびにランダムな画素を暗くするのではなく、「スポ
ット関数」に従う特定の順序で画素を暗くすることが好
ましい。スポットに、１つまたは複数のペルが含まれる
可能性がある。たとえば、インクジェット印刷では、単
一のペルを、かなり確実に印刷することができ、したが
って、インクジェットのスポットは、単一のペルとする
ことができる。ＥＰでは、単一のペルを確実に印刷でき
ないので、スポットは、一般に、複数のペルからなる。
セルは、１つまたは複数のスポットを含めることができ
るタイル領域である。たとえば、スポットのデザインに
依存するが、セルに、中央の１つのスポットと、隅の４
つのスポットのそれぞれの１／４を含めることができ
る。これらのセルを用いて画像をタイリングして、ハー
フトーン化された画像を作成する。閾値行列を使用する
スポット関数の場合、閾値を超えるペルまたはセル要素
が、黒として印刷され、残りの要素が、白のまま残され
ることを許可される。人間の目が、セルでの白と黒の分
布をグレイとして統合する。この形で、隣接するハーフ
トーン・セルの間でのグレイの異なる陰影からの漸進的
な推移を設けることができる。
【０００６】カラー応用例の場合、それぞれが異なる色
成分に対応する複数のハーフトーン・セルが、所与の区
域について形成される。カラー・システムでは、異なる
色成分のハーフトーン・セルを重畳して、画像の所望の
色を形成する。ハーフトーン化によって、特定の色成分
に対応するハーフトーン・セルの暗くされる画素の数を
変更することによる、カラー画像内の色成分の濃度また
は輝度レベルの変更が容易になる。この形で、画像に、
隣接するハーフトーン・セルの間での隣接する色の間の
推移を与えることができる。
【０００７】速度のために、スポット関数の画素の表現
を後の使用のためにメモリ内に保管することが望ましい
ことがしばしばである。それを行うために、スポット関
数を、セル内の各画素の位置で評価し、画素に、それぞ
れのスポット関数値に従う順序でランクを付け、０％か
ら１００％を表す閾値を、画素のランクに従って各画素
に割り当てる。各画素は、その画素が暗くされるグレイ
・レベルと等しい関連する「閾値」を有する。７５％の
グレイ・レベルを表すスポットが望まれる場合には、そ
のスポットは、７５％以下の閾値を有するすべての画素
を暗くすることによって作成される。スポット関数を表
す閾値を有する画素の単一の集合を、本明細書では、前
に上で定義したように、「ハーフトーン・セル」または
「セル」と定義する。用語「スポット関数」および「セ
ル」は、セルがスポット関数の量子化表現であり、画素
の閾値がスポット関数に写像されるので、しばしば交換
可能である。
【０００８】この形で、「ディジタル・スクリーン」が
作成される。画像処理装置および画像処理は、通常の目
視距離で完全なグレイ・スケールを届ける能力によっ
て、部分的に評価される。高周波数表現（微細な詳細）
を高いコントラスト変調を用いて複製する、特定の処理
の能力によって、その手順が、そのような微細な詳細を
より低い出力コントラストまたは出力コントラストなし
で複製するものより優れたものになる。
【０００９】画像処理の装置および処理の長所のもう１
つの尺度が、元の画像の一部ではなく、画像処理の結果
である視覚的アーチファクトを出力画像中に作る傾向で
ある。従来の環状スポット関数は、中間調領域の４ヵ所
で隣接スポットに接触するまで大きくなるスポットから
なる。これは、これらの領域付近でのドット利得の変化
を引き起こし、アーチファクトをもたらす。さらに、従
来の環状スポットは、暗いハーフトーン化を有する領域
で奇妙な形の白いスポットを作り、ドット利得をさらに
悪化させる。スポット関数形状がプリンタに「ストレス
を与える」時に、一部の高速プリンタでモトリングが発
生する。アーチファクトが、他のスポット関数を用いる
中間調領域に存在する。これらのアーチファクトは、ス
ポット関数の接触とその結果のドット利得によって引き
起こされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】明るい領域と暗い領域
の両方で満足な形状を有するハーフトーンを作成すると
同時に、大きくなるスポットが中間グレイ領域で接触す
る形を制御するスポット関数が必要とされていることが
わかる。
【００１１】また、明るい領域と暗い領域でより環状の
形状を提供し、プリンタに対するストレスを減らし、モ
トリングを減らすスポット関数を提供する方法および装
置が必要とされていることがわかる。
【００１２】また、中間調領域でのスポット関数の接触
の位置および重大度に対するより多くの制御を提供する
方法および装置の必要があることがわかる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上で説明した従来技術の
制限を克服し、本明細書を読み、理解した時に明らかに
なる他の制限を克服するために、本発明は、ギア・ノイ
ズ、プリンタ・ストレス、および全般的な印刷品質に対
処するためにスポット関数を制御するディジタル・ハー
フトーン化技法を開示する。
【００１４】本発明は、隣接するスポットの接触を制御
し、グレイ領域を伴うスポットの形状を変更するため
に、スポット関数の非対称変調を使用することによっ
て、上述の問題を解決する。結果として得られる分離不
能な形状変化スポット関数は、プリンタ・ストレスを減
らし、印刷品質を改善することができる。対照的に、従
来、複数のシステムで使用される分離可能スポット関数
は、非対称分離不能スポット関数によって回避される中
間調領域のアーチファクトをもたらす。本明細書で使用
される用語「分離可能」は、１変数だけの関数の積に因
数分解することができる、複数変数の関数を指す。たと
えば、関数１／２（ｃｏｓ（ｘ＋ｙ）＋ｃｏｓ（ｘ−
ｙ））は、ｃｏｓ（ｘ）ｃｏｓ（ｙ）に分離可能であ
る。
【００１５】本発明の原理による方法には、ハーフトー
ン・セル内で使用される所定のスポット形状を提供する
ために選択される２つの関数を組み合わせたスポット関
数を定義するステップと、第１スポット関数縦座標およ
び第２スポット関数縦座標の値に従って変化するスケー
リング関数を使用してスポット関数をスケーリングする
ステップとが含まれる。
【００１６】本発明の原理による方法の他の実施形態
に、代替の態様または任意選択の追加の態様を含めるこ
とができる。本発明のそのような態様の１つは、２つの
関数が、スポット形状の非対称の変化を可能にすること
であり、非対称の変化は、分離不能スポット関数によっ
て記述される変化を指す。
【００１７】本発明のもう１つの態様は、スポット関数
が、 ｆ（ｘ，ｙ）＝ｆ1（ｘ，ｙ）＋ｆ2（ｘ，ｙ）／Ｓ
（ｐ，ｘ，ｙ） によって記述されることであり、ここで、ｆ1（ｘ，
ｙ）およびｆ2（ｘ，ｙ）は、ｘまたはｙもしくはその
両方の関数であり、Ｓ（ｐ，ｘ，ｙ）は、スケーリング
関数と呼ばれ、Ｓが、半径
【数１３】 の関数である場合に、Ｓを、同等にＳ（ｐ，ｒ）と記述
することができる。
【００１８】本発明のもう１つの態様は、スポット関数
が次式によって記述されることである。
【数１４】 ここで、ｘは、第１スポット関数縦座標であり、ｙは、
第２スポット関数縦座標であり、ｐxは、縦座標ｘをス
ケーリングし、ｐyは、縦座標ｙをスケーリングし、ｐ
は、スポットの形状を制御するスポット形状パラメータ
であり、Ｓ（ｐ，ｒ）は、スケーリング関数であり、ｒ
は、スポットの半径である。
【００１９】本発明のもう１つの態様は、スケーリング
関数Ｓ（ｐ，ｒ）が次式によって記述されることであ
る。
【数１５】 ここで、ｐmによって、スポットの最大楕円率がセット
される。
【００２０】本発明のもう１つの態様は、スポット関数
に、次式によって定義される角度方位が含まれることで
ある。
【数１６】
【００２１】本発明のもう１つの実施形態では、印刷シ
ステムが提供される。この印刷システムには、印刷ファ
イルを受け取り、印刷ファイルを印刷のために処理する
制御ユニットと、印刷ファイルに従って印刷ジョブを伝
える印刷ヘッドと、ハーフトーン化に使用されるスポッ
トを生成する装置であって、ハーフトーン化が、印刷フ
ァイルによって定義される画像を印刷ヘッドを使用して
複製し、装置が、ハーフトーン・セル内で使用される所
定のスポット形状を提供するために選択される２つの関
数を組み合わせたスポット関数を定義し、第１スポット
関数縦座標および第２スポット関数縦座標の値に従って
変化するスケーリング関数を使用してスポット関数をス
ケーリングする、装置とが含まれる。
【００２２】本発明の印刷システムのもう１つの態様
は、２つの関数が、スポット形状の非対称の変化を可能
にすることであり、非対称の変化は、分離不能スポット
関数によって記述される変化を指す。
【００２３】本発明の印刷システムのもう１つの態様
は、スポット関数が次式によって記述されることであ
る。 ｆ（ｘ，ｙ）＝ｆ1（ｘ，ｙ）＋ｆ2（ｘ，ｙ）／Ｓ
（ｐ，ｘ，ｙ） ここで、ｆ1（ｘ，ｙ）およびｆ2（ｘ，ｙ）は、ｘまた
はｙもしくはその両方の関数であり、Ｓ（ｐ，ｘ，ｙ）
は、スケーリング関数と呼ばれ、Ｓが、半径
【数１７】 の関数である場合に、Ｓを、同等にＳ（ｐ，ｒ）と記述
することができる。
【００２４】本発明の印刷システムのもう１つの態様
は、装置によって使用されるスポット関数が、次式によ
って記述されることである。
【数１８】 ここで、ｘは、第１スポット関数縦座標であり、ｙは、
第２スポット関数縦座標であり、ｐxは、縦座標ｘをス
ケーリングし、ｐyは、縦座標ｙをスケーリングし、ｐ
は、スポットの形状を制御するスポット形状パラメータ
であり、Ｓ（ｐ，ｒ）は、スケーリング関数であり、ｒ
は、スポットの半径である。
【００２５】本発明の印刷システムのもう１つの態様
は、スケーリング関数Ｓ（ｐ，ｒ）が次式によって記述
されることである。
【数１９】 ここで、ｐmによって、スポットの最大楕円率がセット
される。
【００２６】本発明の印刷システムのもう１つの態様
は、装置によって使用されるスポット関数に、次式によ
って定義される角度方位が含まれることである。
【数２０】
【００２７】本発明の印刷システムのもう１つの態様
は、装置が、制御ユニットと印刷ヘッドとの間に配置さ
れたハードウェア・カードであることである。
【００２８】本発明の印刷システムのもう１つの態様
は、装置が、制御ユニット内に配置されたハードウェア
・カードであることである。
【００２９】本発明の印刷システムのもう１つの態様
は、印刷システムに、さらに、印刷ファイルを生成す
る、コンピュータの印刷プログラムが含まれ、装置に、
コンピュータにロードされるスクリーニング・ソフトウ
ェアが含まれ、コンピュータが、ハーフトーン化を実行
するためにスクリーニング・ソフトウェアを実行するこ
とである。
【００３０】本発明の印刷システムのもう１つの態様
は、装置に、制御ユニットにロードされるソフトウェア
が含まれ、制御ユニットが、ハーフトーン化を実行する
ためにソフトウェアを実行することである。
【００３１】本発明のもう１つの実施形態では、コンピ
ュータによって読取可能なプログラム記憶媒体が記述さ
れる。この媒体は、画像のハーフトーン化の方法を実行
するためにコンピュータによって実行可能なプログラム
を記憶し、この方法には、ハーフトーン・セル内で使用
される所定のスポット形状を提供するために選択される
２つの関数を組み合わせたスポット関数を定義するステ
ップと、第１スポット関数縦座標および第２スポット関
数縦座標の値に従って変化するスケーリング関数を使用
してスポット関数をスケーリングするステップとが含ま
れる。
【００３２】本発明のプログラム記憶媒体のもう１つの
態様は、２つの関数が、スポット形状の非対称の変化を
可能にすることであり、非対称の変化は、分離不能スポ
ット関数によって記述される変化を指す。
【００３３】本発明のプログラム記憶媒体のもう１つの
態様は、スポット関数が次式によって記述されることで
ある。 ｆ（ｘ，ｙ）＝ｆ1（ｘ，ｙ）＋ｆ2（ｘ，ｙ）／Ｓ
（ｐ，ｘ，ｙ） ここで、ｆ1（ｘ，ｙ）およびｆ2（ｘ，ｙ）は、ｘまた
はｙもしくはその両方の関数であり、Ｓ（ｐ，ｘ，ｙ）
は、スケーリング関数と呼ばれ、Ｓが、半径
【数２１】 の関数である場合に、Ｓを、同等にＳ（ｐ，ｒ）と記述
することができる。
【００３４】本発明のプログラム記憶媒体のもう１つの
態様は、スポット関数が、次式によって記述されること
である。
【数２２】 ここで、ｘは、第１スポット関数縦座標であり、ｙは、
第２スポット関数縦座標であり、ｐxは、縦座標ｘをス
ケーリングし、ｐyは、縦座標ｙをスケーリングし、ｐ
は、スポットの形状を制御するスポット形状パラメータ
であり、Ｓ（ｐ，ｒ）は、スケーリング関数であり、ｒ
は、スポットの半径である。
【００３５】本発明のプログラム記憶媒体のもう１つの
態様は、スケーリング関数Ｓ（ｐ，ｒ）が次式によって
記述されることである。
【数２３】 ここで、ｐmによって、スポットの最大楕円率がセット
される。
【００３６】本発明のプログラム記憶媒体のもう１つの
態様は、スポット関数に、次式によって定義される角度
方位が含まれることである。
【数２４】
【００３７】印刷システムのもう１つの実施形態には、
印刷ファイルを受け取り、印刷ファイルを印刷のために
処理する手段と、印刷ファイルに従って印刷ジョブを伝
える手段と、ハーフトーン化に使用されるスポットを生
成する手段であって、ハーフトーン化が、印刷ファイル
によって定義される画像を印刷ヘッドを使用して複製
し、スポットを生成する手段が、ハーフトーン・セル内
で使用される所定のスポット形状を提供するために選択
される２つの関数を組み合わせたスポット関数を定義
し、第１スポット関数縦座標および第２スポット関数縦
座標の値に従って変化するスケーリング関数を使用して
スポット関数をスケーリングする、スポットを生成する
手段とが含まれる。
【００３８】本発明の特徴を表す新規性の上記およびさ
まざまな他の長所および特徴は、本明細書に添付され、
その一部を形成する請求項で詳細に指摘される。しか
し、本発明、その長所、およびそれを使用することによ
って得られる目的のよりよい理解のために、本明細書の
一部を形成する図面と、以下の説明を参照されたい。図
面および以下の説明では、本発明による装置の特定の例
が示され、説明されている。
【００３９】これから図面を参照するが、図では、類似
する符号が、全体を通じて対応する部分を表す。
【００４０】
【発明の実施の形態】例示的実施形態の以下の説明で
は、本明細書の一部を形成する添付図面を参照するが、
図面には、例として、本発明を実践することができる特
定の実施形態が示されている。本発明の範囲から逸脱せ
ずに構造的変更を行うことができるので、他の実施形態
を使用することができることを理解されたい。
【００４１】本発明は、ギア・ノイズ、プリンタ・スト
レス、および全般的な印刷品質に対処するためにスポッ
ト関数を制御するディジタル・ハーフトーン化技法を提
供する。スポット関数の非対称変調を使用して、隣接す
るスポットの接触を制御し、グレイ領域を伴うスポット
の形状を変更する。結果として得られる分離不能な形状
変化スポット関数は、プリンタ・ストレスを減らし、印
刷品質を改善することができる。対照的に、従来、複数
のシステムで使用される分離可能スポット関数は、非対
称分離不能スポット関数によって回避される中間調領域
のアーチファクトをもたらす。本明細書で使用される用
語「分離可能」は、１変数だけの関数の積に因数分解す
ることができる、複数変数の関数を指す。たとえば、関
数ｃｏｓ１／２（ｃｏｓ（ｘ＋ｙ）＋ｃｏｓ（ｘ−
ｙ））は、ｃｏｓ（ｘ）ｃｏｓ（ｙ）に分離可能であ
る。
【００４２】スポット関数は、ハーフトーン化に使用さ
れるスポットの形状を記述するのに使用される、ｘおよ
びｙの関数である。ｘおよびｙの値によって、スポット
が描かれるセルの座標が記述される。スポット関数の値
は、優先順位値であり、これによって、ペルが印刷され
る（たとえば、黒くされる）際の優先順位が決定され
る。スポット関数の値は、ｚ軸に類似するとみなすこと
ができる。非常に明るい領域では、最も低い値のペルだ
けが印刷され、非常に暗い領域では、多数のペルが印刷
され、最も高い値のペルだけが印刷されない。
【００４３】具体的に言うと、正方形［−１，１］×
［−１，１］を区間［−１，１］にするスポット関数ｆ
（ｘ，ｙ）は、ハーフトーン・スクリーン内で画素が黒
にセットされる傾向を記述する分析式である。ｆ（ｘ，
ｙ）を検討すると、区間［−１，１］からの座標ｘ、ｙ
によって、スクリーン内の、この傾向が計算される位置
が記述される。ｆ（ｘ，ｙ）の大きい値は、黒にセット
される傾向が強いことを示す。これらの傾向値を、グレ
イスケール・レベルに関連する閾値と比較して、どの画
素を黒としてペイントし、どれを白としてペイントする
かを決定する。したがって、特定のグレイスケール・レ
ベルＬのスクリーン画素ｓ（ｘ，ｙ）は、ｆ（ｘ，ｙ）
≧Ｌの場合に限って黒になり、したがって、スクリーン
を、ｘ−ｙ平面でのｆ（ｘ，ｙ）の等高線とみなすこと
ができる。この視覚化を用いると、グレイスケール・レ
ベルの組のそれぞれのスクリーン・パターンの間で補間
することによって、ｆを形成することができるので、特
定の要件の組についてスポット関数を設計できるように
なる。
【００４４】従来の環状スポット関数を、これらの項に
関して次のように説明することができる。もし、
【数２５】 であれば、明るい区域でのスポット関数が、黒い円とし
て現れ、この円が、グレイ・レベルが増えるにつれて、
スクリーンの縁に向かって大きくなる。
【００４５】図１に、従来技術のスポット関数を使用し
て作られたグレイ・ウェッジ１００を示す。グレイ・ウ
ェッジ１００は、左端１１０の白から右端１１２の黒ま
でシェーディングされた長方形である。グレイ・ウェッ
ジ１００は、非常に粗くハーフトーン化されており、そ
の結果、スポット形状が明瞭に見えるようになってい
る。通常、画像は、１インチあたり１００未満から２０
０超の線（ハーフトーン・スポット）でハーフトーン化
され、その結果、スポット形状が、裸眼では不可視にな
る。しかし、荒いハーフトーン化が使用されたので、ス
ポットの形状がどのように変換するか、スポットがどの
ように接触するか、およびどの種類のアーチファクトが
形状および接触の区域によって引き起こされるかが、す
べて可視になっている。
【００４６】図１に示されたグレイ・ウェッジ１００で
は、米国特許第４１９６４５１号（以下、’４５１号特
許と呼称する）に記載のスポット関数、 ｃｏｓ（πｘ）＋ｃｏｓ（πｙ） が使用される。’４５１号特許は、モアレ・パターン効
果に関連する問題に対処したものである。’４５１号特
許の方法を用いると、ハーフトーン・ドットの形状およ
び特性を回転して、モアレ・パターン効果を減らすこと
ができる。’４５１号特許によれば、２つの信号（すな
わちコサイン）を変調または比較して、対称（すなわ
ち、ｘ−ｙ分離可能な）スポット関数を形成する。これ
によって、ｃｏｓ（ｘ）ｃｏｓ（ｙ）の形のスポット関
数を使用して、左端１１０の明るい領域で、円形のスポ
ットを作成でき、右端１１２の暗い領域で、反転円形ス
ポットが作成された。しかし、’４５１号特許のスポッ
ト関数は、中間（５０％付近）グレイ・レベル１３０
で、スポットが大きくなって接触し（１３２参照）、そ
の結果、長方形アーチファクトが作られるという問題を
こうむる。
【００４７】図１に、５０％のグレイ・レベル１３０の
チェッカーボード型パターン１４０が明瞭に示されてい
る。このチェッカーボード型パターン１４０は、肉眼で
可視になる可能性がある０°および９０°のパターンを
作り、印刷される画像から目をそらす傾向を有するの
で、望ましくない。
【００４８】本発明によれば、スケーリング関数が、半
径の関数として定義され、その結果、スポットの形状
を、たとえば半径に伴って、変更できるようになる。本
明細書では、半径ｒが
【数２６】 であり、ここで、−１から１までの範囲内のｘおよびｙ
は、スポット関数縦座標である。したがって、スポット
関数の形状変化（半径に伴う）が、グレイスケール・レ
ベルに伴うスポット形状の変化として実現される。ここ
で半径が使用されるのは、半径が、スポットの中心から
スクリーンの縁までのユークリッド距離であり、上で説
明した等高線の概念のゆえにグレイ・レベルに伴うスポ
ット形状の変化に関係するからである。
【００４９】中間（すなわち５０％付近）グレイ・レベ
ルでのアーチファクトの問題は、これらの領域で変化す
るようにスポット関数を設計し、その結果、大きくなる
スポットが隣接するセルの他のスポットに接触する形が
制御されるようにすることによって解決される。スポッ
ト関数の設計は、下で詳細に説明するスケーリング関数
を介して制御される。
【００５０】本発明では、中間グレイ・レベルのスポッ
トの形状を、非対称（すなわち、ｘ−ｙで分離不能）な
形で変更して、アーチファクトを減らす。図２に、本発
明によるハーフトーン・セル内のスポットを作るための
スポット生成方法の流れ図２００を示す。まず、所定の
スポット形状を提供するために選択された２つの関数を
使用して、ハーフトーン・セル内のスポットを作るスポ
ット関数を定義する（ステップ２１０）。その後、第１
および第２のスポット関数縦座標の値に従って変化する
スケーリング関数を使用して、スポット関数をスケーリ
ングする（ステップ２２０）。
【００５１】本発明の好ましい実施形態によるスポット
関数を定義するために、４つのパラメータを定義する。
まず、ｐxおよびｐyが、対称ベース関数でｘおよびｙを
スケーリングするのに使用される。次に、ｐが、スポッ
トの形状変化を制御するのに使用される。最後に、ｐm
によって、スポットの最大楕円率をセットする。２つの
信号にコサインを使用し、スケーリング関数としてガウ
ス形状を使用すると、スポット関数は、次式によって記
述される。
【数２７】 ここで、Ｓ（ｐ，ｒ）は、上で説明したように半径の関
数であるスケーリング関数であり、ｐは、スポットの形
状変化を制御するパラメータである。ガウス形状の場合
には、
【数２８】 である。この特定の場合のパラメータｐおよびｐmは、
任意の正の値をとることができる。ｐxおよびｐyの値
は、一般にお互いに等しくなるようにされ、スクリーニ
ング周波数の変更を避けるために必ず１に近い値でなけ
ればならず、たとえばｐx＝ｐy＝１である。図３に、ｐ
＝ｐm＝０．８であり、その結果、スポットが５０％グ
レイ領域３３０の単一の４５°方位３５０のみで接触す
るグレイ・ウェッジ３００を示す。この４５°方位は、
人間の目が最も鈍感な方位であり、直交する角度が、目
が最も敏感な角度である。
【００５２】Ｓ（ｐ，ｒ）を、半径の任意のパラメータ
表示された関数とすることができ、その結果、ハーフト
ーンの形状が半径に伴って変化することにも留意された
い。さらに、Ｓは、ｘおよびｙの任意のパラメータ表示
された（ｐ）関数とすることができ、半径がｘおよびｙ
の関数なので、その（ｐ）関数のうちの半径の関数は１
つの特殊なケースであり、Ｓ（ｐ，ｘ，ｙ）によって表
すことができる。これらの４つのパラメータのいずれ
も、デフォルト値にセットすることによって（たとえば
上述の例では、ｐxまたはｐy＝１、ｐmまたはｐ＝
１）、式から除外することができる。
【００５３】明るい領域と暗い領域の間の近似的な「対
応」を、このプロットおよび後のプロットで見ることも
できる。図４に、ｐ＝ｐm＝２．５を有し、スポット
が、同一の４５°方位４５３に沿った２つの場所で接触
し（４５２参照）、他方の４５°方位４５６でほとんど
接触し（４５４参照）、これによって長方形のアーチフ
ァクトが減らされるグレイ・ウェッジ４００を示す。
【００５４】ｐとｐmが異なるように、たとえばｐm＝
０．８にセットすることによって、さらに満足な結果が
得られる。これによって、形状が変化するスポット関数
で発生できる楕円率の総量が制御され、その結果、パラ
メータｐによって、スポット関数がほぼ円形の領域５６
０、５６２、およびより楕円形の領域５６４だけが制御
される。図５に、ｐ＝０．２にしたときのグレイ・ウェ
ッジ５００を示す。本発明の好ましい実施形態では、ｐ
x＝ｐy＝１、ｐm＝０．８、およびｐ＝０．２６５であ
る。
【００５５】スポット関数を書き直すことによって、角
度方位をスポット関数に組み込むことができる。たとえ
ば、４５°の方位は、次式を記述することによって組み
込まれる。
【数２９】 角度は、ｘおよびｙパラメータの組み合わせにより変更
され、効果的に、結果のスクリーンが４５°だけ回転さ
れる。この場合に、有効スクリーニング周波数がより高
くなる。というのは、各「正方形セル」が、中央に１つ
のスポットと、各隅に１／４スポットを含むからであ
る。このより高い周波数を、閾値行列を計算する際に考
慮に入れなければならない。これは、スポット関数の形
状を変更せず、ハーフトーン化セルの方位だけを変更す
る。本発明の趣旨から逸脱せずに、スケーリング関数Ｓ
（ｐ，ｒ）を、他のコサイン項に移動し、有効スクリー
ンを回転することもできることにも留意されたい。
【００５６】一般に、ｆ（ｘ，ｙ）は、ｆ1（ｘ，ｙ）
＋ｆ2（ｘ，ｙ）／Ｓ（ｐ，ｘ，ｙ）の形になり、ｆ1お
よびｆ2は、所望のスポット関数形状を与えるための関
数である。本明細書では、例としてコサインを使用する
が、ｅｘｐ（−ｘ2）などの正規分布を使用することも
できる。これは、任意の多項式または他の関数とするこ
ともできる。
【００５７】図６に、本発明による印刷システム６００
のブロック図を示す。印刷システム６００には、ディジ
タル・ハーフトーン化技法を使用して画像を作成する、
プリンタ、ファクシミリ装置、コピー機、ＣＲＴ、また
は他の装置を含めることができる。図６では、ユーザ
が、たとえばパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）６１０
上で印刷のジョブをキューに入れるために印刷プログラ
ム（ＰＰ）６０４を実行する。印刷ファイルが、処理の
ために印刷スプーラ／サーバ６２０に送られる。印刷プ
ログラム６０４は、たとえばパーソナル・コンピュータ
６１０および印刷スプーラ／サーバ６２０が単一の装置
を構成するように、印刷スプーラ／サーバ６２０と統合
することができる。印刷ファイルは、その後、印刷スプ
ーラ／サーバ６２０からプリンタ６３０の入力６２２に
送られる。プリンタ６３０には、ファイルを受け取って
ページを作成する処理、およびその他の追加処理を実行
し得る制御ユニット６４０が含まれる。制御ユニット６
４０は、ファイルを印刷ヘッド６５０に渡す。印刷ヘッ
ド６５０は、たとえばレーザ・ハードウェア、ＬＥＤハ
ードウェア、インクジェット・ハードウェアなどの印刷
機構である。制御ユニット６４０は、任意選択としてプ
リンタの内部に含めることができ、あるいはプリンタに
対してリモートとすること、たとえば印刷スプーラ／サ
ーバ６２０またはパーソナル・コンピュータ６１０と組
み合わせることができる。
【００５８】本発明によれば、スケーリング関数によっ
て調整される２つの信号を組み合わせるディジタル・ハ
ーフトーン化用のスポット関数が提供され、スケーリン
グ関数は、第１および第２のスポット関数縦座標の値に
従って変化する。本発明は、スクリーニングすなわちハ
ーフトーン化の特定の位置に制限ない。たとえば、スク
リーニング６０６は、印刷プログラム６０４、制御ユニ
ット６４０と印刷ヘッド６５０の間のハードウェア・カ
ード６６０、ハードウェア・アクセラレータとして制御
ユニット６４０に設けられているハードウェア・カード
６６２、制御ユニット６４０のソフトウェア６６４など
で実行することができる。
【００５９】さらなる例として、本発明によるスクリー
ニング６０６が、印刷プログラム６０４で実行される時
に、ジョブがキューに置かれ、制御ユニット６４０でそ
のジョブを実行できるようにするための処理、たとえば
Postscriptからラスタ画像への変換、が行われる。カラ
ー、グレイスケール、２階調などのラスタ画像が、印刷
プログラム６０４によってハーフトーン化されて、ラス
タ画像がドットに変換される。この画像は、ページ全体
またはページ上の１画像とすることができる。スクリー
ニングされたラスタ画像は、制御ユニット６４０でペー
ジを作成するための他の情報（フォント情報など）と共
に、制御ユニット６４０に送られる。
【００６０】さらに、プリンタによっては、制御ユニッ
ト６４０と印刷ヘッド６５０の間に配置されたハードウ
ェア・カード６６０を使用するものがある。制御ユニッ
ト６４０は、完全なラスタ画像ページまたはその一部を
ハードウェア・カード６６０に渡す。画像は、カラー・
データ、グレイスケール・データ、または２階調データ
を含み得る。ハードウェア・カード６６０は、本発明に
よるハーフトーン・スクリーニングを実行する。ハード
ウェア・カード６６０は、その後、スクリーニングされ
た画像を印刷ヘッドに渡す。
【００６１】また、プリンタによっては、ハードウェア
・アクセラレータとして働くハードウェア・カード６６
２を、制御ユニット６４０の内部に有するものがある。
制御ユニット６４０は、ラスタ画像ページの少なくとも
一部をハードウェア・カード６６２に渡す。ハードウェ
ア・カード６６２は、本発明によるスクリーニングを実
行し、スクリーニングされた画像を制御ユニット６４０
に渡す。
【００６２】もう１つの実施形態では、本発明によるス
クリーニングを、制御ユニット６４０のソフトウェア６
６４で実行することができる。制御ユニット６４０は、
ソフトウェア６６４を使用して、ページ全体をラスタ画
像として作成し、ページ全体をスクリーニングすること
ができる。代替案では、制御ユニット６４０が、ページ
を作成する際にページの一部をスクリーニングすること
ができる。その後、スクリーニングされたページを、印
刷ヘッド６５０に直接に送るか、後の伝送のためにコン
トローラによって内部的に保管することができる。
【００６３】図２から図６に関して示した処理は、たと
えば図６に示された１つまたは複数の固定式または取外
し可能なデータ記憶装置６９０などの、コンピュータ可
読媒体またはコンピュータ可読担体内で有形に実施する
ことができる。コンピュータ・プログラム（ＣＰ）６９
２を、印刷システム６００にロードして、実行のために
図６の印刷システム６００を構成することができる。た
とえば、コンピュータ・プログラムを、印刷プログラム
６０４、制御ユニット６４０と印刷ヘッド６５０の間の
ハードウェア・カード６６０、制御ユニット６４０の内
部のハードウェア・カード６６２、制御ユニット６４０
のソフトウェア６６４などにロードすることができる。
コンピュータ・プログラム６９２には、図６の印刷シス
テム６００によって読み取られ、実行される時に、本発
明のステップまたは要素の実行に必要なステップを印刷
システム６００に実行させる命令が含まれる。
【００６４】本発明は、スポット関数がグレイ・レベル
の範囲にわたって連続的に形状を変更できるようにする
という利点を提供する。その結果は、明るい領域と暗い
領域に円形のスポットが含まれ、これによって、プリン
タにより低いストレスが与えられると同時に、楕円形の
スポットが、中間調領域内だけで使用される。連続的な
変化によって、混合されたグレイ・レベルの画像領域
が、グレイ・レベルが類似する時に互いに類似する形状
のスポットを有することが保証される。これによって、
アーチファクトまたはモトリングのない、視覚的に満足
な形状がもたらされる。
【００６５】本発明の例示的実施形態の前述の説明は、
例示と説明のために提示されたものである。網羅的であ
ることまたは開示された正確な形態に本発明を制限する
ことは、意図されていない。多数の修正形態および変形
形態が、上の教示に鑑みて可能である。本発明の範囲
は、この詳細な説明によって制限されるのではなく、請
求項によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のスポット関数を使用して作られたグ
レイ・ウェッジを示す図である。
【図２】本発明によるハーフトーン・セル内で使用され
るスポットを生成する方法の流れ図である。
【図３】ｐ＝ｐm＝０．８であり、その結果、スポット
が５０％グレイ領域の単一の４５°方位のみで接触す
る、グレイ・ウェッジを示す図である。
【図４】ｐ＝ｐm＝２．５であり、スポットが、同一の
４５°方位に沿った２つの場所で接触し、他方の４５°
方位でほとんど接触し、これによって長方形のアーチフ
ァクトが減らされるグレイ・ウェッジを示す図である。
【図５】ｐ＝０．２の場合のグレイ・ウェッジを示す図
である。
【図６】本発明によるプリンタ・システムのブロック図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェニファー・クイリン・トレレヴィッツ アメリカ合衆国80027 コロラド州スペリ オル インペリアル・レーン 1285 イー (72)発明者 ダニエル・ケイ・ディートリッチ アメリカ合衆国80501 コロラド州ロング モント ツウェルフス・アベニュー 14 (72)発明者 ユー・キオ アメリカ合衆国80501 コロラド州ロング モント リッジャー・リッジ・ロード 655 (72)発明者 ゲルハルド・ロバート・トンプソン アメリカ合衆国12590 ニューヨーク州 ワッピンガー・フォールズ リージェンシ ー・ドライブ 43 (72)発明者 チャイ・ワー・ウー アメリカ合衆国12570 ニューヨーク州ポ ークアグ オーチャード・ドライブ 66 Ｆターム(参考） 2C262 AB07 AB11 BB02 BB03 BB05 BB10 BB20 BC11 BC13 5C077 LL02 LL03 MP02 MP08 NN05 PQ08 PQ12 TT02 TT04

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ハーフトーン化に使用されるスポットを生
    成するための方法であって、 ハーフトーン・セル内で使用される所定のスポット形状
    を提供するために選択される２つの関数を組み合わせた
    スポット関数を定義するステップと、 第１スポット関数縦座標および第２スポット関数縦座標
    の値に従って変化するスケーリング関数を使用して前記
    スポット関数をスケーリングするステップとを含む方
    法。
  2. 【請求項２】前記２つの関数が、スポット形状の分離不
    能な変更を可能にする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記スポット関数が、 ｆ（ｘ，ｙ）＝ｆ1（ｘ，ｙ）＋ｆ2（ｘ，ｙ）／Ｓ
    （ｐ，ｘ，ｙ） によって記述され、ｆ1（ｘ，ｙ）およびｆ2（ｘ，ｙ）
    が、ｘまたはｙもしくはその両方の関数であり、Ｓ
    （ｐ，ｘ，ｙ）が、前記スケーリング関数と呼ばれ、Ｓ
    が、半径 【数１】 の関数である場合に、Ｓを、同等にＳ（ｐ，ｒ）と記述
    することができる、請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記スポット関数が、 【数２】 によって記述され、ｘが、前記第１スポット関数縦座標
    であり、ｙが、前記第２スポット関数縦座標であり、ｐ
    xが、縦座標ｘをスケーリングし、ｐyが、縦座標ｙをス
    ケーリングし、ｐが、前記スポットの前記形状を制御す
    るスポット形状パラメータであり、Ｓ（ｐ，ｒ）が、ス
    ケーリング関数であり、ｒが、前記スポットの前記半径
    である、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記スケーリング関数Ｓ（ｐ，ｒ）が、 【数３】 によって記述され、ｐmが、前記スポットの最大楕円率
    をセットする、請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記スポット関数が、 【数４】 によって定義される角度方位を含む、請求項１に記載の
    方法。
  7. 【請求項７】印刷ファイルを受け取り、前記印刷ファイ
    ルを印刷のために処理する制御ユニットと、 前記印刷ファイルに従って印刷ジョブを伝える印刷ヘッ
    ドと、 ハーフトーン化に使用されるスポットを生成する装置で
    あって、前記ハーフトーン化が、前記印刷ファイルによ
    って定義される画像を前記印刷ヘッドを使用して複製
    し、前記装置が、ハーフトーン・セル内で使用される所
    定のスポット形状を提供するために選択される２つの関
    数を組み合わせたスポット関数を定義し、第１スポット
    関数縦座標および第２スポット関数縦座標の値に従って
    変化するスケーリング関数を使用して前記スポット関数
    をスケーリングする、装置とを含む印刷システム。
  8. 【請求項８】前記２つの関数が、スポット形状の分離不
    能な変更を可能にする、請求項７に記載の印刷システ
    ム。
  9. 【請求項９】前記装置によって使用される前記スポット
    関数が、 ｆ（ｘ，ｙ）＝ｆ1（ｘ，ｙ）＋ｆ2（ｘ，ｙ）／Ｓ
    （ｐ，ｘ，ｙ） によって記述され、ｆ1（ｘ，ｙ）およびｆ2（ｘ，ｙ）
    が、ｘまたはｙもしくはその両方の関数であり、Ｓ
    （ｐ，ｘ，ｙ）が、前記スケーリング関数と呼ばれ、Ｓ
    が、半径 【数５】 の関数である場合に、Ｓを、同等にＳ（ｐ，ｒ）と記述
    することができる、請求項７に記載の印刷システム。
  10. 【請求項１０】前記装置によって使用される前記スポッ
    ト関数が、 【数６】 によって記述され、ｘが、前記第１スポット関数縦座標
    であり、ｙが、前記第２スポット関数縦座標であり、ｐ
    xが、縦座標ｘをスケーリングし、ｐyが、縦座標ｙをス
    ケーリングし、ｐが、前記スポットの前記形状を制御す
    るスポット形状パラメータであり、Ｓ（ｐ，ｒ）が、ス
    ケーリング関数であり、ｒが、前記スポットの前記半径
    である、請求項７に記載の印刷システム。
  11. 【請求項１１】前記スケーリング関数Ｓ（ｐ，ｒ）が、 【数７】 によって記述され、ｐmが、前記スポットの最大楕円率
    をセットする、請求項１０に記載の印刷システム。
  12. 【請求項１２】前記装置によって使用される前記スポッ
    ト関数が、 【数８】 によって定義される角度方位を含む、請求項７に記載の
    印刷システム。
  13. 【請求項１３】前記装置が、前記制御ユニットと前記印
    刷ヘッドとの間に配置されたハードウェア・カードであ
    る、請求項７に記載の印刷システム。
  14. 【請求項１４】前記装置が、前記制御ユニット内に配置
    されたハードウェア・カードである、請求項７に記載の
    印刷システム。
  15. 【請求項１５】前記印刷ファイルを生成する、コンピュ
    ータの印刷プログラムをさらに含み、前記装置が、前記
    コンピュータにロードされるスクリーニング・ソフトウ
    ェアを含み、前記コンピュータが、前記ハーフトーン化
    を実行するために前記スクリーニング・ソフトウェアを
    実行する、請求項７に記載の印刷システム。
  16. 【請求項１６】前記装置が、前記制御ユニットにロード
    されるソフトウェアを含み、前記制御ユニットが、前記
    ハーフトーン化を実行するために前記ソフトウェアを実
    行する、請求項７に記載の印刷システム。
  17. 【請求項１７】コンピュータによって読取可能なプログ
    ラム記憶媒体であって、前記媒体が、画像をハーフトー
    ン化する方法を実行するために前記コンピュータによっ
    て実行可能なプログラムを記憶し、前記方法が、 ハーフトーン・セル内で使用される所定のスポット形状
    を提供するために選択される２つの関数を組み合わせた
    スポット関数を定義するステップと、 第１スポット関数縦座標および第２スポット関数縦座標
    の値に従って変化するスケーリング関数を使用して前記
    スポット関数をスケーリングするステップとを含む、プ
    ログラム記憶媒体。
  18. 【請求項１８】前記２つの関数が、スポット形状の分離
    不能な変更を可能にする、請求項１７に記載のプログラ
    ム記憶媒体。
  19. 【請求項１９】前記スポット関数が、 ｆ（ｘ，ｙ）＝ｆ1（ｘ，ｙ）＋ｆ2（ｘ，ｙ）／Ｓ
    （ｐ，ｘ，ｙ） によって記述され、ｆ1（ｘ，ｙ）およびｆ2（ｘ，ｙ）
    が、ｘまたはｙもしくはその両方の関数であり、Ｓ
    （ｐ，ｘ，ｙ）が、前記スケーリング関数と呼ばれ、Ｓ
    が、半径 【数９】 の関数である場合に、Ｓを、同等にＳ（ｐ，ｒ）と記述
    することができる、請求項１７に記載のプログラム記憶
    媒体。
  20. 【請求項２０】前記スポット関数が、 【数１０】 によって記述され、ｘが、前記第１スポット関数縦座標
    であり、ｙが、前記第２スポット関数縦座標であり、ｐ
    xが、縦座標ｘをスケーリングし、ｐyが、縦座標ｙをス
    ケーリングし、ｐが、前記スポットの前記形状を制御す
    るスポット形状パラメータであり、Ｓ（ｐ，ｒ）が、ス
    ケーリング関数であり、ｒが、前記スポットの前記半径
    である、請求項１７に記載のプログラム記憶媒体。
  21. 【請求項２１】前記スケーリング関数Ｓ（ｐ，ｒ）が、 【数１１】 によって記述され、ｐmが、前記スポットの最大楕円率
    をセットする、請求項２０に記載のプログラム記憶媒
    体。
  22. 【請求項２２】前記スポット関数が、 【数１２】 によって定義される角度方位を含む、請求項１７に記載
    のコンピュータ記憶媒体。
  23. 【請求項２３】印刷ファイルを受け取り、前記印刷ファ
    イルを印刷のために処理する手段と、 前記印刷ファイルに従って印刷ジョブを伝える手段と、 ハーフトーン化に使用されるスポットを生成する手段で
    あって、前記ハーフトーン化が、前記印刷ファイルによ
    って定義される画像を前記印刷ヘッドを使用して複製
    し、前記スポットを生成する手段が、ハーフトーン・セ
    ル内で使用される所定のスポット形状を提供するために
    選択される２つの関数を組み合わせたスポット関数を定
    義し、第１スポット関数縦座標および第２スポット関数
    縦座標の値に従って変化するスケーリング関数を使用し
    て前記スポット関数をスケーリングする、スポットを生
    成する手段とを含む印刷システム。
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