JP2004226679A - 文字表示方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストの低いフラットパネルディスプレイ上で、コントラストを低下させることなく高精細な文字表示を可能とすること。
【解決手段】ＲＧＢの矩形サブエレメントで構成されるプラットパネル型表示装置において、文字画像を入力し、サイズ変換を行った後、表示装置のサブエレメントに対応するサブピクセル単位で階調化し、ピクセル単位座標を矩形ＲＧＢエレメント座標に変換する。そして、文字部分を文字本体と縁辺部と背景に分離し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する。変換後、文字画像を表示メモリに展開は表示する。これにより、最低輝度による表示面積が拡大し、表示コントラストが向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
ＲＧＢの矩形サブエレメントで構成されるフラットパネル型の表示装置に適用される若し表示方法および装置に関する。
上記の表示装置には、液晶表示器、プラズマディスプレイ等があり、概ね８０〜２００ｄｐｉの解像度を有する。これらは、携帯電話、ＰＤＡ， ＰＣ等で利用される。
ディスプレイで表示する内容は、大別して画像と文字である。ディスプレイの解像度が向上するにつれ、文字を主に用いる既存コンテンツ（書籍、新聞、雑誌等）をディスプレイで読む需要が増えつつある。既存コンテンツを表示する際に必要な要件は、文字組を含む組版情報を、これら表示器上で表示することである。文字フォントの表示も組版情報の要件の一つである。
しかしながら、紙面用に作成されたフォントは、一般に１００ｄｐｉ程度の解像度では有効な表示をすることはできない。例えば、日本語のコンテンツを表示する場合、複雑な形状をもつ漢字や、本文の約半分のサイズ（例１２ポイント文字であれば、６ポイント以下）のルビを表示するために、１８０ｄｐｉ程度が必要と言われている。
本発明における表示方法および装置は、フラットパネル型表示器で、フォント情報を維持しつつ、漢字等の複雑な文字、ルビ等の小さな文字を高精細に表示するために利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示器で高精細な文字を表示する方法としては、本発明者らが先に出願した特許文献１に記載のものがある。
また同様の技術が非特許文献１、非特許文献２に記載されている。
上記特許文献１では、以下の原理を利用した文字表示装置を提案した。
１）人間の目の解像限界における色の混色（例えば、ｋａｔｈｒｙｎ Ｔ．Ｓｐｏｅｈｒ，ＳｔｅｐｈｅｎＷ．Ｌｅｈｍｋｕｌｅ，芋坂直行他訳、「視覚の情報処理＜見ることのソフトウェア＞」、サイエンス社、１９８６、参照）
２）小視野における色知覚の特異性（例えば、日本色彩学会編、「新編 色彩科学ハンドブック第１版、東京大学出版会、参照）
一般に、５ポンイト程度の文字は、通常、表示器を見る距離（例えば３００ｍｍ）程度から観察した場合、約０．３度程度の視野角を有し、この視野角においては、ＲＧＢの画素を分離するには、空間周波数が１／０．３×７（ピクセル）×３＝７０（サイクル／度）程度の解像度を要する。
しかし、空間周波数が７０（サイクル／度）になるとコントラスト感受性が１０以下となり、人間の肉眼では、このレベルのコントラスト感受性のエレメントを解像するのは困難となる。この場合のＲＧＢの各色は、個別に認識されず、人間は混色を感知することになる。特許文献１に記載の発明は、この原理に基づきＲＧＢの３エレメントにより、複数画素を表示することにより文字の階調化を行うものである。
また、その他、ＲＧＢの３エレメントにより、複数画素を表示するものとしては、例えば非特許文献３，４，５に記載のものがある。
【０００３】
図１４は上記特許文献１に記載される本発明の従来例を説明する図である。
図１４において、まず、文字入力手段で文字情報（フォント＋テキスト）を入力する。これは、例えば、コンテンツビューワ等のアプリケーションＡＰＩで行われる。
次に、入力された文字情報（文字コード）から、必要なフォントサイズを計算する。ＲＧＢの３サブエレメントで１エレメントを構成する表示器であれば、必要文字サイズは表示文字の３倍のサイズとする。
計算されたサイズの文字画像をフォントメモリから呼び出し、画像メモリに展開する。
次に矩形エレメントの輝度値を計算する。
演算は、まず、ＲＧＢ配列に垂直な方向の３画素ずつを、平均化する。ある画素列の値を、（Ｐ_ｍｎ−１，Ｐ_ｍｎ，Ｐ_ｍｎ＋１）とすると、以下の（１）式で計算される。
Ｐ ’＝（Ｐ_ｍｎ−１＋Ｐ_ｍｎ＋Ｐ_ｍｎ＋１）／３…（１）
【０００４】
図１５は文字座標と表示座標との間の座標変換を説明する図である。
図１５（ａ）は、文字画像座標、図１５（ｂ）は液晶の表示座標であり、ここでは、同図（ａ）の太線で示した部分をピクセル、太破線で示したサブピクセルといい、また、同図（ｂ）の太線で示した部分をエレメント、その内の一つの要素（Ｒ，Ｇ，Ｂの各要素）をサブエレメントということとする。
文字座標については、同図（ａ）に示すように、横方向をｍ，下方向をｎとして、着目ピクセルの中心の画素に（ｍ，ｎ）の座標を割り当て、各画素に（ｍ−１，ｎ−１）〜（ｍ＋１，ｎ＋１）の座標を割り当てている。また、表示座標については、横方向をｕ、下方向をｖとして、上記ピクセルに対応するエレメントのサブエレメントに（ｕ−１，ｖ），（ｕ，ｖ），（ｕ＋１，ｖ）の座標を割り当てている。
なお、前記Ｐ_ｍｎ−１，Ｐ_ｍｎ，Ｐ_ｍｎ＋１は、図１５（ａ）の（ｍ，ｎ−１），（ｍ，ｎ），（ｍ，ｎ＋１）の各画素の画素値である（この場合はＧに対応したサブピクセルの画素値）。
【０００５】
上記のようにＲＧＢ配列に垂直な方向の３画素の平均が得られたら、得られた値を矩形のＲＧＢサブエレメントで表示する座標に変換する。
計算された値が、たとえばＰ’であれば、表示するサブエレメントにしたがって、サブピクセルのＲＧＢに対応する画素値をそれぞれＰ’_Ｒ ，Ｐ’_Ｇ ，Ｐ’_Ｂ とする。たとえば、（ｕ，ｖ）の座標のＧサブエレメントの座標値の輝度値Ｑは、以下の（２）式で計算される。
Ｑ_Ｇ （ｕ，ｖ）＝Ｆ_Ｇ （Ｐ’_Ｇ ） （ｕ＝ｍ，ｖ＝（ｎ＋２）％３）…（２）
ここで、％は商の整数部分、Ｆは変換のための関数である。たとえば、Ｆ（ｘ）＝αｘ＋βであらわされる（βはオフセット、αは、増幅率を示す）。
Ｒ、Ｂサブピクセルの画素値も同様に、以下の（３）（４）式で計算される。
Ｑ_Ｒ （ｕ，ｖ）＝Ｆ_Ｒ （Ｐ’_Ｒ ） （ｕ＝ｍ，ｖ＝（ｎ＋２）％３）…（３）
Ｑ_Ｂ （ｕ，ｖ）＝Ｆ_Ｂ （Ｐ’_Ｂ ） （ｕ＝ｍ，ｖ＝（ｎ＋２）％３）…（４）
図１６に上記のように変換した場合の表示例を、（ａ）ひらがな、（ｂ）アルファベット、（ｃ）漢字の場合について示す。左側がフォント画像（文字画像）、右側が表示画像である。なお、同図は、モノクロで印刷したものであるため不鮮明であるが、カラー表示器で表示すればより見やすく表示される。
【０００６】
各ＲＧＢエレメントに展開された輝度値を、エレメントの色に応じて、明るさが一定の階調に変換する。図１７に、明るさによる階調表示の例を示す。
各ＲＧＢエレメント毎に、階調ステップに比例した明るさを示す。同じ階調におけるＲＧＢ各エレメントの明るさは、一定となる。
変換後の輝度値をＬ，ＹをＸＹＺ表色系のＹ刺激値、Ｒ’Ｇ’Ｂ’をモニタ上での３刺激値とすると、以下の（５）〜（１０）式が成立する。なお、ａ〜ｄは一定値である。
Ｌ^＊ ＝１１６×（Ｙ／Ｙ０）^１／３ −１６…（５）
Ｙ＝ａＲ＋ｂＧ＋ｃＢ …（６）
Ｙ０＝１．０ …（７）
Ｒ＝（ｃ×（Ｒ’＋ｄ））^２．４ …（８）
Ｇ＝（ｃ×（Ｇ’＋ｄ））^２．４ …（９）
Ｂ＝（ｃ×（Ｂ’＋ｄ））^２．４ …（１０）
今、ａとｂとｃを、国際規格ＩＥＣ６１９６６−２−１（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｓｔｏｋｅｓ，Ｍａｔｔｈｅｗ Ａｎｄｅｒｓｏｎ 他、”Ａ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｆａｕｌｔ Ｃｏｌｏｒ Ｓｐａｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ −ｓＲＧＢ”，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ５，１９９６、インターネットＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗ３．ｏｒｇ／Ｇｒａｐｈｉｃｓ／Ｃｏｌｏｒ／ｓＲＧＢ．ｈｔｍｌ参照）に基づいて以下の（１１）式とすると、Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’の比は以下の（１２）式となる。
ａ：ｂ：ｃ＝０．２１２６：０．７１５２：０．０７２２…（１１）
Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’＝ ０．６０：０．３８４：１：０００ …（１２）
すなわち、明るさを一定とする場合、Ｂのレンジに対し、Ｇ，Ｒの輝度はそれぞれ、０．６，０．３８４のレンジを使用することに相応しい。前記図１７は、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度（同図中に表記されている数字）を上記の比としたときのＲ，Ｇ，Ｂの明度を表したものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２８５５９２号公報
【非特許文献１】
２００１．０８ ”Ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｕｐｅｒ ｆｉｎｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｆｏｒ ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ”，ＳＰＩＥＩＴＣｏｍｍｏｎ２００１ 予稿集，＃４５２０−０２
【非特許文献２】
２００２．９「フラットパネルディスプレイ用高精度文字表示技術」印刷学会２００２年秋季セミナ講演集
【非特許文献３】
Ｃｌａｕｄｅ Ｂｅｔｒｉｓｅｙ ｅｔ ａｌ． ”Ｄｉｓｐａｌｃｅｄ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ” Ｐｒｏｃ． Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ， ｐｐ． ２９６−２９９， （２０００）
【非特許文献４】
Ｊｏｈｎ Ｃ． Ｐｌａｔｔ， ”Ｏｐｔｉｍａｌ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ”， ＩＥＥＥ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ７， ７， ｐｐ． １７９−１８０， （２０００）
【非特許文献５】
Ｓａｔｏｓｈｉ Ｏｋａｄａ ｅｔ ａｌ． ”Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｅｎｈａｎｃｅｄ， ｓｍｏｏｔｈ ＦＯＮＴ ｆｏｒ Ｃｏｌｏｒ ＬＣＤ”ＬＣＦＯＮＴ．Ｃ” Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２００２．
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術を、コントラストの低い液晶パネルに適用した場合、ＲＧＢ各サブピクセルで表示できる最低輝度が高く、文字画像のコントラストが劣化するという問題があった。
液晶パネルのコントラストは、パネルの明状態の輝度と暗状態の輝度の比である。明状態の輝度をＬ１、暗状態の輝度をＬ２とするとパネルのコントラストＣｐは、以下の（１３）式で表される。
Ｃｐ＝Ｌ１／Ｌ２…（１３）
液晶パネルのコントラスト低下の主な要因は、暗状態においても、輝度（最低輝度レベル）成分があることである。
図１８に問題点の説明図を示す。
図１８（ａ）は、２値の文字画像のストロークの１部の輝度分布を示す。２値画像の場合、文字は、黒レベルと白レベルの２値で表現され、文字本体は、黒レベルで表示される。
２値の場合、精細な文字を表示器で表示しようとすると、文字縁辺部において、文字画像の画素が滑らかに接続しないため、ジャギーが生じる（特許文献１参照）。
図１８（ｂ）は、グレイスケールによる文字表示の場合である。輝度階調により、ジャギーを軽減する。図１８（ｃ）は、特許文献１に記載した方法による文字表示の例である。図１８（ｂ）と、ジャギーの軽減効果は同レベルながら、文字ストロークの拡大が少なくて済む。
図１８（ｄ），（ｅ）はそれぞれ、コントラストの低い液晶パネルを用いた場合の表示輝度を示している。表示パネルの最低輝度が十分に暗くないため、理想的な黒レベルを表示パネルで表示することができない。そのため、黒レベル（輝度値０）の表示を行った場合でも、明るさを感じ易くなる。
【０００９】
従来例では、サブピクセル単位で階調を作成しているため、同図（ｅ）に示すように、黒レベルに隣接する部分の黒味（黒部分の面積）が少なくなり、文字コントラストが低下して視認される。
図１９は文字コントラスト低下の例を示す。実際の表示を拡大したものを示しており、同図右側がコントラスト低い表示パネルを用いて表示した場合の表示例を示している。
同図に示すように、文字画像のストローク（文字の１辺）中心に位置するサブピクセルの輝度は最低レベルになるが、隣接部分で輝度があるため、文字コントラストが低下して認識される。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、コントラストの低いフラットパネルディスプレイ上で、コントラストを低下させることなく高精細な文字表示を可能とすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
日本語表示等の精細な文字を表示する際、文字縁辺部および文字本体における階調エリアが狭小である。そこで、前記した「狭小エリアにおける人間の知覚特性；色知覚能力が低いこと」を利用する。
すなわち、サブピクセル単位で生成した明るさ階調を維持しつつ、文字本体の最低輝度レベルを下げ、コントラスト向上を図る。
前記したように”視角数分以下の場合、人間の眼は色相の区別をすることが難しい”ことが知られている〔前記（２）小視野における人間の視覚特性、参照〕。したがって、精細なＲＧＢ素子を個別に観察する場合、眼の色覚域は狭小化する。
前記特許文献１に記載の方法によれば、文字縁辺部において階調を構成する部分の幅は、液晶画面の１画素以内である。同時に、図２０に示すように文字本体において階調を構成する部分の幅は、ほぼ、液晶の１サブピクセル以内の範囲である。
【００１１】
液晶表示装置の解像度が１００ｄｐｉの場合、３００ｍｍから液晶を観察すると、１画素は２．９分、色表示を行うサブピクセルを見込む視角は１分程度となり、人間が色相を判断することは困難になる。
色相を検知できない場合、人間は、表示される明るさのみを検知する。
そこで、本発明では、文字部分を文字本体（ストローク部分）と縁辺部に分離する。いずれの領域も人間の視覚では明るさのみ感知されることから、文字本体はコントラスト向上のため、図１に示すようにサブピクセルに隣接する画素を表示パネルの最低輝度を指示する輝度値に変換する。図１（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明の場合を示し、同図に示すように本発明では文字本体部分（同図の斜線で示した部分）を最低輝度を指示する輝度値に変換する。
こうすることで最低輝度による表示面積が拡大し、表示コントラストが向上する。文字本体をピクセルサイズに設定した場合には、グレイスケールによる文字表示レベル（ただし、グレイスケールで最低輝度レベルを表示した場合）までコントラストは回復する。他方、文字縁辺部では、サブピクセルの発色に無関係に、明るさに応じて階調を設定する。
こうすることで、文字形状の劣化、ストロークの拡大を防ぎながら、文字画像のコントラスト向上を行うことが可能になる。
【００１２】
以上に基づき、本発明においては、以下のようにして前記課題を解決する。
（１）入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセル単位で階調化し、階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する。
これにより、文字の形状を崩さずに、文字画像の表示コントラストを向上させることが可能となる。
（２）入力された文字サイズの３倍に文字画像を拡大し、拡大文字画像の正方９ドットの文字画像成分を、表示器の１画素と対応させて、各画素のサブピクセルの表示輝度を計算し、この表示輝度に平滑フィルタを施すことで階調化し、階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する。
（３）上記（１），（２）において、文字本体の輝度を、表示器の表示レンジのうち最低輝度を指示する画素値、または０に設定する。
これにより、文字本体の最低輝度部分の面積が拡大するため、輝度レベルが下がり、文字画像の表示コントラストを向上させることができる。
（４）上記（１），（２）において、文字本体切り出し用に、一定の輝度閾値をサブピクセル単位で設定し、サブピクセル階調化で計算された表示輝度が設定された閾値より低い場合に、文字本体とする。
これにより、文字本体を自動抽出することができる。
（５）上記（１），（２）において、予め、輝度閾値を設定し、表示器の１エレメントに対応するＲＧＢ１ピクセルを１単位として、一定輝度以下のサブピクセルもしくは輝度値０のサブピクセルがあるピクセルを文字本体とする。
これにより、ある輝度以下のサブピクセルを含む文字本体をピクセル単位で抽出することができる。
（６）上記（１），（２）において、階調化後の文字画像の表示輝度が設定された閾値より低い部分を文字本体とし、上記表示輝度が設定された閾値より高く、背景ではない部分を文字縁辺部として、文字縁辺部の表示輝度を、閾値と背景輝度、または閾値と白レベルをレンジとする階調ステップに変換する。
これにより、文字縁辺部での階調が滑らかになり、文字品質を向上させることができる。
（７）上記（１），（２）において、表示パネルの発光色毎に一定の輝度閾値を設定し、サブピクセル階調化で計算された表示輝度が、各発光色毎に設定された閾値より低い場合に、文字本体とする。
これにより、表示色毎の明るさに応じて文字本体を抽出することができる。
（８）上記（１），（２）において、入力された文字画像またはそれから生成した２値文字画像を記憶し、２値文字画像を、拡大縮小した画像から背景を除いた部分を文字本体とする。
入力文字画像を文字本体として再使用するため、文字形状の崩れを少なくすることができる。
（９）上記（８）において、階調化後、上記文字本体を、階調化後の文字画像に重畳する。
これにより、上記と同様文字形状の崩れを少なくすることができ、また、処理を簡単にすることができる。
（１０）上記（１），（２）において、階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、それぞれを別の画像レイヤとして保存し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換した後、３つのレイヤを合成する。
これにより、文字縁辺部、文字本体部、背景の各要素毎の処理を独立に行うことが可能となる。
（１１）上記（９）による文字重畳と、上記（３），（４）表示輝度変換の何れか一方、もしくは両方を選択的に行う。
これにより、文字階調度合いの選択を容易に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の実施例の文字表示装置の構成例を説明する図である。
本実施例の文字表示装置は、入力手段１１、記憶装置１２、計算手段１３、表示器１４で構成される。
入力手段１１により、少なくとも、文字コード情報、背景色情報、文字色情報を記憶した文書ファイルの入力、キーボード等による文字コード、背景色情報、文字色情報の入力を行う。記憶装置１２は、フォントメモリ１２ａ、画像メモリ１２ｂ等で構成される。フォントメモリ１２ａは、文字画像情報を記憶する。画像メモリ１２ｂは、文字コードから変換された文字画像の一時記憶、生成した文字の一時記憶などを行う。
計算手段１３では、少なくとも、フォント選択、文字画像作成、階調化等が行われる。表示器１４は、ＲＧＢのサブピクセル（サブエレメント）で構成され、カラー画像表示が可能な例えばフラットパネル型の表示器である。
【００１４】
図３は、本発明の第１の実施例を説明する図である。以下図３により、本実施例について説明する。
図３において、まず、変更後の表示輝度を設定し、文字コード入力を行う。
文字画像入力は、下記のいづれかである。
（１） 入力手段１１で文字コードを入力し、入力された文字コードに対し、文字データ（アウトラインフォント）をフォントメモリ１２ａから呼び出す。呼び出されたアウトラインデータをラスタライズして文字画像を生成する。
（２） 入力手段１１で文字コードを入力し、入力された文字コードに対し、文字データ（ドットフォント）をフォントメモリ１２ａから呼び出す。呼び出された画像が文字画像である。作成された文字画像は、一時記憶の画像メモリ１２ｂに展開される。
【００１５】
次に、所望のサイズの文字画像に拡大、縮小を行う。文字サイズ変換は、アウトラインフォントの場合は、ラスタライズの際に所望の出力サイズの３倍として文字画像を生成しておくことも可能である。
文字サイズ変換後、サブピクセル階調化を行う。サブピクセル階調化は、まず、パネルのサブエレメント配列方向に垂直な３画素の表示輝度を平均化する。次に、平滑化演算、階調化を行った後、文字画像のピクセル単位座標を、表示器のＲＧＢエレメント画像に写像する。
上記パネルのサブエレメント配列方向に垂直な３画素の表示輝度の平均化および表示器のＲＧＢエレメント画像への写像は、前記特許文献１に記載のものと同様に行われる。
すなわち、前記（１）式でＲＧＢ配列に垂直な方向の３画素ずつを平均化し、ＲＧＢサブエレメントの輝度値Ｑ_Ｇ 、Ｑ_Ｒ 、Ｑ_Ｂ を、前記（２）〜（４）式で計算する。そして、平滑化演算、階調化を行ったのち、矩形のＲＧＢサブエレメントで表示する座標に変換する。
上記平滑化演算、階調化を行うため、前記特許文献１に記載されるように、ガウジアン関数等の平滑化関数をデジタイズした階調化フィルタを用いる。階調化フィルタは、例えば、３×３の正方マトリックスのフィルタであり、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸として、正方マトリックスの中心の要素の座標をＸ＝０，Ｙ＝０とすると、Ｘ＝０，Ｙ＝０に対して線対称であり、階調化フィルタの各要素の合計値は１である。
平滑化処理は、図４（ａ）に示すように、各表示エレメントを、長手方向に連続する３個のエレメントとみなし、図４（ｂ）に示す階調化フィルタにより、各エレメントに対して輝度値の平滑化・階調化を行う。
【００１６】
次に、図３に示すように、文字本体と縁辺階調部分の分離を行う。
分離方法は、例えば、サブピクセル単位で一定の閾値を設定し、サブピクセル階調化後の文字画像において、予め設定された閾値以下の輝度値のサブピクセルを文字本体とする。すなわち、輝度閾値をＲＧＢ各サブエレメントに設定し、その閾値より輝度の小さいレベルを文字本体とする。これにより、文字本体を自動的に抽出することができる。
なお、輝度閾値は、ＲＧＢの明るさレベル（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．６：０．３８４：１．０）に合わせて設定してもよいし、また、ＲＧＢ発色毎に一定の閾値を設定し、閾値以下の輝度値のサブピクセルを文字本体としてもよい。
次に、文字本体の輝度を予め設定した値に変換する。そして、変換後、文字画像を表示メモリに展開して、表示器１４により表示する。
図５は上記実施例の変形例を説明する図であり、本実施例は、設定輝度を最低表示輝度に設定する実施例を示している。
同図に示すように、本実施例では、設定輝度を最低表示輝度に設定し、文字本体を分離した後、文字本体を表示パネルの最低表示輝度に変更する。その他の処理は図３に示した実施例と同様である。図５の実施例によれば、文字本体の最低輝度部分の面積が拡大するため、輝度レベルが下がり文字画像の表示コントラストを向上させることができる。
図６は、上記実施例により文字表示した場合の表示例であり、上記処理を行うことにより、同図に示すように文字の形状を崩すことなく、文字画像の表示コントラストを向上させることができる。
【００１７】
図７は本発明の第２の実施例を説明する図であり、本実施例は、文字サイズを設定したサイズに合わせてサイズ変換（拡大、縮小）することにより任意の文字サイズの文字を生成できるようにしたものである。
図７において、まず、変更後の表示輝度を設定し、文字本体部分を分離するための閾値を設定する。また、所望する文字サイズを予め設定する。ついで、前記したように文字画像入力を行う。文字画像は、一時記憶の画像メモリ１２ｂに展開される。そして、文字画像を設定した文字サイズに合わせて、文字画像のサイズを変換する。
ついで、サブピクセル階調化を行う。サブピクセル階調化は、前記したように、パネルのサブエレメント配列方向に垂直な３画素の表示輝度を平均化し、平滑化演算、階調化を行った後、文字画像のピクセル単位座標を、表示器のＲＧＢエレメント画像に写像する。サブピクセル階調化を行う文字サイズは、設定した文字サイズの３倍の値を用いる。階調化は、拡大文字画像の正方９ドットの文字画像成分を、表示器の１画素に対応させ、各画素のサブピクセルの表示輝度を計算し、この表示輝度に前記したように平滑フィルタを施すことで行う。
以下の処理は前記第１の実施例と同様であり、文字本体と縁辺階調部分の分離を行い、サブピクセル階調化後の文字画像において、閾値以下の輝度値のサブピクセルを文字本体とする。
次に、文字本体の輝度を予め設定した値に変換する。そして、変換後、文字画像を表示メモリに展開して、表示器１４により表示する。
本実施例においては、上記のように文字画像を設定した文字サイズに合わせて、文字画像のサイズを変換しているので、任意の文字サイズを生成することができる。
【００１８】
図８は本発明の第３の実施例を説明する図であり、本実施例は、２値化した入力文字画像を記憶して、サブピクセル階調化後、この文字画像を利用して文字本体部分を設定するようにしたものである。
図８において、まず、変更後の表示輝度を設定し、文字コード入力を行う。文字画像入力は、前記したように第１の実施例と同様に行われる。文字画像入力後、文字画像を２値化し記憶する。
次に、文字サイズを変換する。変換率（拡大率、縮小率）は、サブピクセル階調化を行う場合の文字変換率（拡大率、縮小率）の１／３倍である。
ついで、サブピクセル階調化を行う。サブピクセル階調化は、前記したように、パネルのサブエレメント配列方向に垂直な３画素の表示輝度を平均化し、平滑化演算、階調化を行った後、文字画像のピクセル単位座標を、表示器のＲＧＢエレメント画像に写像する。
ついで、２値化して記憶した文字画像を、出力文字サイズに合わせてサイズ変換し、サブピクセル階調後の文字画像に対し、上記２値画像の黒（０，０，０）部分（すなわち背景を除いた部分）を文字本体とする。
そして、前記したように、文字本体の輝度を予め設定した値に変換する。そして、変換後、文字画像を表示メモリに展開して、表示器１４により表示する。
入力文字画像を２値化し記憶し、この記憶した文字画像を再使用して文字本体部分に設定しているので、文字形状の崩れを少なくすることができる。
【００１９】
図９は本発明の第４の実施例を説明する図であり、本実施例は、ある輝度以下のサブピクセルを含む文字本体をピクセル単位に抽出するようにしたものである。
図９において、まず、変更後の表示輝度を設定するとともに、サブピクセルを分離するための閾値を設定する。
次に、前記したように文字画像を入力し、文字サイズを変換し、サブピクセル階調化を行う。
ついで、閾値以下のサブピクセルを抽出する。すなわち、図９のＡに示すように、サブピクセル毎に、輝度を閾値と比較し、閾値より、輝度値の低いサブピクセル座標を計算する。そして、図９のＢに示すようにピクセル（ＲＧＢの３サブピクセルで一単位）を参照し、閾値より輝度値の低いサブピクセルを含むピクセルをすべて文字本体とする。
そして、図９のＣに示すように、文字本体の輝度を予め設定した表示輝度に変更する。表示輝度の変更後、文字画像を表示メモリに展開し、表示する。
【００２０】
図１０は本発明の第５の実施例を説明する図であり、２値化した文字画像を記憶し、サブピクセル階調化後の文字画像と重畳するようにしたものである。
図１０において、まず、文字コード入力を行う。文字画像入力は、前記したように第１の実施例と同様に行われる。文字画像入力後、文字画像を２値化し（１，０の２値）、記憶する。
次に、入力された文字サイズを３倍に拡大し、前記したようにサブピクセル階調化を行う。サブピクセル階調化の後、２値化された文字画像を階調化した文字画像に重畳する。
例えば、２値文字画像の各画素値が、１または０であった場合（０が黒）、階調化された文字画像の各画素値に２値化画像の対応する画素位置の値を乗ずることで重畳を行うことができる。
重畳後、文字画像を表示メモリに展開して、表示器１４により表示する。
本実施例では、上記のように文字画像を２値化して、サブピクセル階調化後の文字画像に重畳しているので、比較的簡単な処理で、文字本体の輝度を変更することができ、また文字形状の崩れを少なくすることができる。
【００２１】
図１１は本発明の第６の実施例を説明する図であり、本実施例は、文字縁辺部の表示輝度を、設定された閾値と最低輝度をレンジとする階調ステップになるように変換するようにしたものである。
図１１において、まず、輝度設定の閾値を設定し、前記したように文字画像を入力する。文字画像入力後、文字画像を３倍に拡大し、前記したようにサブピクセル階調化を行う。
サブピクセル階調化後、上記閾値より輝度が低い部分を文字本体する（文字本体分離）。そして、文字本体輝度を表示パネルの最低輝度に変換する。
次に、閾値より輝度が高い部分で、背景部分でない部分を文字縁辺部とし、文字縁辺部の表示輝度を、下記のように調整する。
求める輝度値をＬｔ（１〜２５５）、階調化により計算された輝度をＬｏ（１〜２５５）、閾値をＮとすると、以下の（１４）式でＬｔを計算する。
Ｌｔ＝Ｌｏ×（２５５−Ｎ）／２５５…（１４）
そして、表示輝度の調整後、文字画像を表示メモリに展開し表示する。
本実施例では、上記のように字縁辺部の表示輝度を調整しているので、文字縁辺部での階調が滑らかになり、文字品質を向上させることができる。
【００２２】
図１２は本発明の第７の実施例を説明する図であり、本実施例は、文字画像を文字縁辺部と文字本体と背景に分離し、それぞれ別階層（別のレイヤ）の画像として保存し、文字本体の輝度変更の後、これらを統合するようにしたものである。
図１２において、まず、文字縁辺部と文字本体と背景に分離するためのレイヤの閾値を設定し、次に、前記したように文字画像を入力し、文字サイズを変換し、サブピクセル階調化を行う。
次に文字本体と、背景と、文字縁辺部の分離を行う。文字本体の分離方法の一つは、前記第１の実施例で説明したように、輝度閾値をＲＧＢ各サブエレメントに設定し、その閾値より輝度の小さいレベルを文字本体とする方法を用いることができる。文字本体を分離した後、背景を分離するための閾値を用いて文字縁辺部を分離する。白背景の文字画像の場合は、文字本体分離の後、背景として，（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝２５５：２５５：２５５）の部分を除いたものが文字縁辺部になる。残りの部分が背景である。
それぞれを分離した後、３つの画像部分を図１２に示すように独立の画像レイヤとして保存する。
そして、前記したように文字本体の輝度を予め設定した値に変換した後、各画像レイヤを統合する。統合は、例えば、背景の上に、文字縁辺部（画素値が黒または色成分がない部分は透過）、文字本体（画素値が黒以外の画素は透過）を重ねることで行う。
そして、合成された文字画像を表示メモリに展開し、表示する。
本実施例では、上記のように文字画像を文字縁辺部と文字本体と背景に分離し、それぞれ別階層（別のレイヤ）の画像として保存しているので、文字縁辺部、文字本体、背景の各要素毎の処理を独立して行うことができる。
【００２３】
ところで、上記実施例における文字サイズ変換には、最近傍法、バイリニア法等の画像拡大方法を用いることができる。
そこで、文字サイズ変換に用いる画像拡大方法と、上記実施例で示した複数のコントラスト向上手法（文字本体の輝度変更手法）のどれかとを組み合わせ可能とし、階調度合いの制御を行うようにしてもよい。
コントラストを向上させる手法としては、前記第１の実施例等で説明したように、閾値を設定し、表示輝度が閾値より低い部分を文字本体として輝度値を変更する手法を用いたり、また、前記第５の実施例で説明したように、文字本体部分を２値化して記憶し、サブピクセル階調化後の文字画像に、記憶された２値化された文字本体部分を重畳するような手法等を用いることができ、これらと画像拡大方法とを組み合わせる。
そして、画像拡大方法と、コントラスト向上手法を組み合わせたモードを選択可能とし、ユーザが画面を見ながら、最適な組み合わせを選択することで、階調度合いの制御を行う。この場合、ユーザは、どの画像拡大方法と、コントラスト向上方法の組み合わせであるかを意識する必要はなく、画面上で最も見やすいモードを選択すればよい。
【００２４】
図１３に表示モードと、画像拡大方法、コントラスト向上方法の組み合わせ例を示す。なお、同図において、閾値設定は、例えば前記第１の実施例で説明した手法であり、文字重畳は前記第５の実施例で説明した手法である。
図１３に示すように、ユーザが例えば表示モード１を選択すると、画像拡大方法として最近傍法が選択され、またコントラスト向上方法として閾値設定が選択される。同様に、ユーザが例えば表示モード６を選択すると、画像拡大方法としてバイリニア法が選択され、またコントラスト向上方法として文字重畳が選択される。
ユーザは、画面を見ながら最も見やすいモードを選択する。これにより、ユーザは文字階調度合いの選択を容易に行うことができる。
【００２５】
（付記１） 複数のサブエレメントで１画素を構成し、表示手段にカラー表示を行う文字表示方法であって、
入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセル単位で階調化し、階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する
ことを特徴とする文字表示方法。
（付記２） 複数のサブエレメントで１画素を構成しカラー表示を行う表示手段と、表示制御手段を具備し、
上記表示制御手段は、入力された文字画像を表示装置のサブエレメントに対応するサブピクセル単位で階調化し、
階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する
ことを特徴とする文字表示表示装置。
（付記３） 複数のサブエレメントで１画素を構成しカラー表示を行う表示手段と、表示制御手段を具備し、
上記表示制御手段は、出力文字サイズを予め入力し、入力された文字サイズの３倍に文字画像を拡大し、拡大文字画像の正方９ドットの文字画像成分を、表示器の１画素と対応させて、各画素のサブピクセルの表示輝度を計算し、この表示輝度に平滑フィルタを施すことで階調化し、
階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する
ことを特徴とする文字表示表示装置。
（付記４） 文字本体の輝度を、表示器の表示レンジのうち最低輝度を指示する画素値、または０に設定する
ことを特徴とする付記２または付記３の文字表示装置。
（付記５） 文字本体切り出し用に、一定の輝度閾値をサブピクセル単位で設定し、サブピクセル階調化で計算された表示輝度が設定された閾値より低い場合に、文字本体とする。
ことを特徴とする付記２または付記３の文字表示表示装置。
（付記６） 予め、輝度閾値を設定し、表示器の１エレメントに対応するＲＧＢ１ピクセルを１単位として、一定輝度以下のサブピクセルもしくは輝度値０のサブピクセルがあるピクセルを文字本体とする
ことを特徴とする付記２または付記３の文字表示装置。
（付記７） 階調化後の文字画像の表示輝度が設定された閾値より低い部分を文字本体とし、
上記表示輝度が設定された閾値より高く、背景ではない部分を文字縁辺部として、文字縁辺部の表示輝度を、閾値と背景輝度、または閾値と白レベルをレンジとする階調ステップに変換する
ことを特徴とする付記２または付記３の文字表示装置。
（付記８） 表示パネルの発光色毎に一定の輝度閾値を設定し、サブピクセル階調化で計算された表示輝度が、各発光色毎に設定された閾値より低い場合に、文字本体とする
ことを特徴とする付記２または付記３の文字表示装置。
（付記９） 入力された文字画像またはそれから生成した２値文字画像を記憶し、
２値文字画像を、拡大縮小した画像から背景を除いた部分を文字本体とすることを特徴とする付記２または付記３の文字表示表示装置。
（付記１０） 複数のサブエレメントで１画素を構成し、表示手段にカラー表示を行う文字表示プログラムであって、
上記プログラムは、入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセル単位で階調化する処理と、
階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する処理をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする文字表示プログラム。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセル単位で階調化し、階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換するようにしたので、コントラストの低いフラットパネルディスプレイ上で高精細な文字表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による文字本体の表示輝度の変換を説明する図である。
【図２】本発明の実施例の文字表示装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例を説明する図である。
【図４】平滑化・階調化処理を説明する図である。
【図５】第１の実施例の変形例を説明する図である。
【図６】第１の実施例により文字表示した場合の表示例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例を説明する図（文字サイズ変更した場合の例）である。
【図８】本発明の第３の実施例を説明する図（文字サイズを変更し、元の文字画像を利用する例）である。
【図９】本発明の第４の実施例を説明する図（ピクセル単位で文字本体を抽出する例）である。
【図１０】本発明の第５の実施例を説明する図（文字本体の重畳による例）である。
【図１１】本発明の第６の実施例を説明する図（文字縁辺部の階調調整処理を行う例）である。
【図１２】本発明の第７の実施例を説明する図（文字縁辺部と文字本体と背景に分離し、それぞれ別階層の画像として保存する例）である。
【図１３】表示モードと、画像拡大方法、コントラスト向上方法の組み合わせ例を示す図である。
【図１４】従来例を説明する図である。
【図１５】文字座標と表示座標との間の座標変換を説明する図である。。
【図１６】従来例により輝度値を変換した場合の表示例を示す図である。
【図１７】明るさによる階調表示の例を示す図である。
【図１８】従来の問題点を説明する図である。
【図１９】文字画像コントラストの低下例を説明する図である。
【図２０】文字縁辺部の階調範囲を説明する図である。
【符号の説明】
１１ 入力手段
１２ 記憶装置
１２ａ フォントメモリ
１２ｂ 画像メモリ
１３ 計算手段
１４ 表示器

Claims (5)

1. 複数のサブエレメントで１画素を構成し、表示手段にカラー表示を行う文字表示方法であって、
   入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセル単位で階調化し、階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する
   ことを特徴とする文字表示方法。
2. 複数のサブエレメントで１画素を構成しカラー表示を行う表示手段と、表示制御手段を具備し、
   上記表示制御手段は、入力された文字画像を表示装置のサブエレメントに対応するサブピクセル単位で階調化し、
   階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する
   ことを特徴とする文字表示表示装置。
3. 複数のサブエレメントで１画素を構成しカラー表示を行う表示手段と、表示制御手段を具備し、
   上記表示制御手段は、出力文字サイズを予め入力し、入力された文字サイズの３倍に文字画像を拡大し、拡大文字画像の正方９ドットの文字画像成分を、表示器の１画素と対応させて、各画素のサブピクセルの表示輝度を計算し、この表示輝度に平滑フィルタを施すことで階調化し、
   階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する
   ことを特徴とする文字表示表示装置。
4. 文字本体の輝度を、表示器の表示レンジのうち最低輝度を指示する画素値、または０に設定する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３の文字表示装置。
5. 複数のサブエレメントで１画素を構成し、表示手段にカラー表示を行う文字表示プログラムであって、
   上記プログラムは、入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセル単位で階調化する処理と、
   階調化した文字画像を、文字本体、文字縁辺部、背景に分割し、文字本体の表示輝度を予め設定した輝度値に変換する処理をコンピュータに実行させる
   ことを特徴とする文字表示プログラム。

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