JP2013186415A - 画像データの階調変換を行う装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ハーフトーン化された画像の書き換えにおいて、書き換えを要する画素の数を低減させる。
【解決手段】画像処理部は現在表示されているｂ階調の変換後画像データである第ｉの変換後画像データと、これから表示されるべき画像を示すａ階調の変換前画像データである第（ｉ＋１）の変換後画像データとを取得する。画像処理部は２次元配列された多数の画素位置のうちの１つを変換対象画素位置として選択し、第ｉの変換後画像データに含まれる変換対象画素位置の画素データにより示される階調値に応じて、当該階調値が変換後にも維持される確率が高まる方向に誤差拡散閾値を調整する。そのように調整された誤差拡散閾値を用いて、誤差拡散法に従うハーフトーン化処理が行われる。その結果、現在表示されている画像から再描画を要する画素数の少ない高画質なハーフトーン画像が生成される。
【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、所定数の階調の濃度を示す画素の集まりにより画像を示す画像データを、異なる数の階調の画像データに変換する技術に関する。

階調数の多い画像データ（例えば１６階調の画像データ）を階調数の少ない画像データ（例えば２階調の画像データ）に変換する技術（ハーフトーン技術）がある。ハーフトーン技術によれば、大きさや密度の異なる網点を配置することにより、２階調でも人間の目には中間調で表現されている画像に錯覚される画像データが生成される。

ハーフトーン技術によれば、２階調や４階調などの少ない階調数の表示能力しか持たない表示装置において、中間調を多く含む写真などの画像を比較的美しく表示することが可能となる。また、ハーフトーン技術によれば、階調数が低減されることにより、変換前の画像データに従った画面の書き換えを行う場合と比較し、表示装置における画面の書き換えに要する時間が短縮される。

ハーフトーン技術を利用した画像表示方法を記載した文献として、例えば特許文献１がある。特許文献１に記載の技術においては、以前の画像データ生成に利用されたハーフトーン処理後の画像データを次の画像データ生成に利用することにより、双安定性ディスプレイにおけるゴースト等の低減が図られる。

特表２０１０−５１５９２６号公報

２階調や４階調などの少ない階調数の表示能力しか持たない表示装置の例として、例えば電気泳動方式の表示装置がある。

電気泳動方式の表示装置は、例えば正に帯電された黒色の電気泳動粒子と負に帯電された白色の電気泳動粒子とを内包する２次元平面上に配置された多数のマイクロカプセルと、それらのマイクロカプセルを挟むように配置された多数の電極対とを備えている。それらの電極対の各々に対し、画像データに含まれる画素データの各々により示される階調値に応じた電圧を印加すると、黒色もしくは白色の電気泳動粒子のいずれかが一方の電極側にクーロン力により引き寄せられる。その結果、画像データにより示される画像の表示が実現される。

電気泳動方式の表示装置により表示される画像においては、例えば液晶ディスプレイにより表示される画像と比較し、画像を構成する個々の画素の白黒が明瞭に区別される。そのような特性を持つ表示装置においては、一般的に誤差拡散法やブルーノイズマスクディザ法などのブルーノイズ特性を有したドット分散型のハーフトーン技術により生成された画像データを用いると高画質な画像が表示可能となる。

十分に最適化された誤差拡散法とブルーノイズマスクディザ法とを比較すると、一般的には誤差拡散法によって生成された画像データに従って表示される画像の方が高画質である。特に、白い背景に低濃度で描かれた文字や細線が含まれるような場合、ブルーノイズマスクディザ法により生成された画像データによれば、線が寸断されてしまうなどの不都合が生じる場合があるが、誤差拡散法に関してはそのような不都合が生じにくい。

一方、画面の書き換えにおいて書き換え対象となる画素数に関しては、一般的に誤差拡散法による場合の方がブルーノイズマスクディザ法による場合よりもより多数の画素の書き換えを要する。ブルーノイズマスクディザ法などのディザ法においては、同じ位置の画素に関する階調変換において同じ閾値が用いられるため、同じ位置の画素に関する階調値が変化しにくい傾向を持っているためである。

例えば、２階調により濃度が５０％の中階調を擬似的に示す画像を、濃度が６０％の中階調を擬似的に示す画像に書き換える場合を例に考える。その場合、ブルーノイズマスクディザ法を含む組織的ディザ法によれば、既に黒の画素である５０％の画素については書き換えが行われず、１０％の画素について白から黒への書き換えが行われるのみである。一方、誤差拡散法によれば、黒の画素である５０％の画素の４０％、すなわち全体の２０％の画素が黒から白へ書き換えられ、白の画素である５０％の画素の６０％、すなわち全体の３０％の画素が白から黒へ書き換えられるため、合計で全体の５０％の画素が黒から白もしくは白から黒へ書き換えられる。

電気泳動方式の表示装置は、いったん描画された画像の保持にはほとんど電力を消費しないが、画像の書き換え時には書き換え対象の画素数に応じて比例的に増大する量の電力を消費する。

従って、一般的に、誤差拡散法は画質においてブルーノイズマスクディザ法に勝るが、消費電力においてブルーノイズマスクディザ法に劣る。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、従来のブルーノイズマスクディザ法に従った変換により得られる画像と比較して一般的に高画質な画像を、従来の誤差拡散法に従った変換による場合と比較して一般的に少ない数の画素の書き換えにより実現する手段を提供することをその目的の１つとする。

上記目的を達成するために、本発明は、
表示手段により現在表示されているｂ階調（ただし、ｂはｂ＞１を満たす所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第ｉの変換後画像データ（ただし、ｉは任意の自然数）として取得する変換後画像データ取得手段と、
ａ階調（ただし、ａはａ＞ｂを満たす所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第（ｉ＋１）の変換前画像データとして取得する変換前画像データ取得手段と、
前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データの中から所定の規則に従い一の画素データを変換前画素データとして選択し、当該変換前画素データが示す階調値と、誤差拡散法に従い当該変換前画素データに分配された拡散誤差値である補正値とを加算した値である補正後階調値と、少なくとも１つの誤差拡散閾値との大小関係に基づき、ｂ階調の階調値を示す画素データを当該変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の変換後画素データとして生成する画素データ変換手段と、
前記画素データ変換手段により一の変換前画素データに基づき一の変換後画素データが生成された場合、当該一の変換前画素データに係る前記補正後階調値から、当該一の変換後画素データにより示される階調値をａ階調で示した場合の階調値を減算した値である拡散誤差値を、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる画素データのうち前記画素データ変換手段による変換においてまだ用いられていない画素データであって２次元配列上において当該一の変換前画素データと連続する領域を形成する所定の規則に従い選択された１以上の画素データの各々に対し、所定の規則に従い前記補正値として分配する誤差拡散手段と、
前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる１以上の画素データに関し前記画素データ変換手段による変換が行われた結果として生成される１以上の変換後画素データの集まりを含むデータを第（ｉ＋１）の変換後画像データとして前記表示手段に対し出力する変換後画像データ出力手段と
を備え、
前記画素データ変換手段は、前記一の変換後画素データの生成に先立って、生成される前記一の変換後画素データの階調値が、前記第ｉの変換後画像データに含まれる画素データのうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調値と同一となる確率を高くするように前記誤差拡散閾値を変更する
装置を提案する。

上記の本発明にかかる装置によれば、ハーフトーン化により新たに表示される画像の生成が行われる際、従来の誤差拡散法による場合と比べ、現在表示されている画像を構成する画素の階調値と新たに表示される画像を構成する同位置の画素の階調値とが一致する確率が高くなる。ただし、得られる画像の画質は従来の誤差拡散法による場合と比較し同程度に高い。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記少なくとも１つの誤差拡散閾値は、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値であり、
前記画素データ変換手段は、前記一の変換前画素データに係る前記補正後階調値が、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値により形成される第１から第ｂのｂ個の階調帯のいずれに属するかに応じて、ｂ階調の階調値を示す画素データを前記一の変換後画素データとして生成する
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、予め設定された（ｂ−１）個の誤差拡散閾値が用いられることにより、誤差拡散閾値の設定処理が簡素化される。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記画素データ変換手段は、前記第ｉの変換後画像データに含まれる画素データのうち前記一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データの階調値がｃ（ただし、ｃは０≦ｃ≦（ｂ−１）を満たす整数）であるとき、第（ｃ＋１）の前記階調帯が大きくなるように、第（ｃ＋１）の前記階調帯を形成する少なくとも１つの閾値を変更する
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、閾値の変更による階調帯の拡大という簡便な処理により、上述した効果が実現される。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記画素データ変換手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データの任意の一の画素データを変換前画素データとするとき、当該変換前画素データにより示される階調値が、当該変換前画素データの２次元配列上の位置に対し設定された（ｂ−１）個のディザ閾値により区分されるｂ個の階調帯のうちの第ｋ番目（ただし、ｋは１≦ｋ≦ｂを満たす自然数）の階調帯に含まれる場合に、ｂ階調の階調値としてｋを示す画素データを当該変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の変換後画素データとして生成し、
前記変換後画像データ出力手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる１以上の画素データに関し前記画素データ変換手段による変換が行われた結果として生成される１以上の変換後画素データの集まりを含むデータを前記第ｉの変換後画像データとして前記表示手段に対し出力する
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、新たな画像が表示される際、まず、単純２値化法や組織的ディザ法などにより画質は劣るが高速な画像描画が行われ、続いて、本発明にかかる改善された誤差拡散法により、より高い画質の画像描画が行われる。誤差拡散法は演算量が組織的ディザ法などと比較して多く、そのために一般的に描画速度において組織的ディザ法などに劣る。この構成の装置によれば高画質の画像が表示されるまでの間、低画質の画像が表示されるため、例えばユーザが閲覧したいページを探すために多数のページ間を素早く移動するような場合、ユーザに描画の遅れによるストレスを与えない。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記第ｉの変換前画像データは文字または線の描画を指示する描画指示データに従い生成された画素データを含み、
前記描画指示データを取得する描画指示データ取得手段と、
前記描画指示データに基づき、２次元配列上において文字または線が描画される領域を変換対象領域として特定し、前記変換対象領域を示すデータである変換対象領域指定データを生成する変換対象領域指定データ生成手段と
を備え、
前記変換後画像データ出力手段は、２次元配列上において前記変換対象領域指定データにより示される領域に含まれない画素に関する前記第（ｉ＋１）の変換後画像データの前記表示手段に対する出力を行わない
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、表示される画像のうち組織的ディザ法などと比べ誤差拡散法による画質が顕著に優れている文字や線を含む領域に関してのみ、誤差拡散法に従った画像による書き換えが行われ、その他の領域に関しては高速に描画された組織的ディザ法などによる画像が継続表示される。その結果、組織的ディザ法などで高速に描画された画像の全領域に関し誤差拡散法に従った再描画が行われる場合と比較し、さほどの画質劣化を伴うことなく書き換え対象の画素数が低減される。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記第ｉの変換前画像データにより示される画像のうち濃度の変化の程度を示す指標が所定の閾値以上となる２次元配列上の位置をエッジ位置として特定し、２次元配列上において前記エッジ位置を含む領域を変換対象領域として特定し、前記変換対象領域を示すデータである変換対象領域指定データを生成する変換対象領域指定データ生成手段
を備え、
前記変換後画像データ出力手段は、２次元配列上において前記変換対象領域指定データにより示される領域に含まれない画素に関する前記第（ｉ＋１）の変換後画像データの前記表示手段に対する出力を行わない
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、表示される画像のうち組織的ディザ法などと比べ誤差拡散法による画質が顕著に優れているエッジを含む領域に関してのみ、誤差拡散法に従った画像による書き換えが行われ、その他の領域に関しては高速に描画された組織的ディザ法などによる画像が継続表示される。その結果、組織的ディザ法などで高速に描画された画像の全領域に関し誤差拡散法に従った再描画が行われる場合と比較し、さほどの画質劣化を伴うことなく書き換え対象の画素数が低減される。

上記の本発明にかかる装置において、
前記画素データ変換手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに関する変換において一の変換前画素データを一の変換後画素データに変換する際、当該一の変換前画素データにより示される階調値に基づき、前記階調帯の上限の階調値および下限の階調値の少なくとも一方を決定する
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、変換対象の画素の変換前の階調値に応じた閾値が変換において用いられるため、例えば変換前の階調値が変換後の画像において階調が変化する濃度を示す階調値の近傍である場合、より現在の階調値が維持されるような閾値を変換に用いるなどの方法により、書き換え対象の画素数を効果的に減少させることが可能となる。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記第ｉの変換後画像データは、前記画素データ変換手段によりａ階調の画像データである第ｉの変換前画像データから変換されて生成された画像データであり、
前記画素データ変換手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに関する変換において一の変換前画素データを一の変換後画素データに変換する際、前記第ｉの変換前画像データに含まれる画素データのうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調値に基づき、前記階調帯の上限の階調値および下限の階調値の少なくとも一方を決定する
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、現在表示されている画像の変換前の画像の階調値に応じて、新たに表示される画像の変換後の画像の同位置の画素の階調値が決定される。従って、例えば現在表示されている画像の変換前の画像の階調値と、新たに表示される画像の変換前の画像の階調値とを比較してそれらが変化する方向に応じて閾値を変更するなどの方法により、書き換え対象の画素数を効果的に減少させることが可能となる。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記画素データ変換手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに関する変換において一の変換前画素データを一の変換後画素データに変換する際、前記画素データ変換手段が過去の変換において各画素データに関し用いた前記階調帯のうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調帯の上限の階調値および下限の階調値の少なくとも一方に基づき、当該一の変換前画素データの変換に用いる前記階調帯の上限の階調値および下限の階調値の少なくとも一方を決定する
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、例えば連続して表示される２枚の画像の各々の変換において、第１の画像のある画素の変換に用いる階調帯と、第２の画像の同一の画素の変換に用いる階調帯との好適な組み合わせを示すデータを予め準備しておき、その組み合わせに応じて、新たな画像の変換において各画素に関し用いる階調帯を決定するなどの方法により、書き換え対象の画素数を効果的に減少させることが可能となる。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記表示手段を備える
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、従来技術にかかる同種の表示手段を備える装置と比較し電力などのエネルギーの消費量が少なくて済むため、長時間、画像の表示が可能である。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記表示手段は、前記変換後画像データ出力手段から受け取った前記第（ｉ＋１）の変換後画像データに従い画像の表示を行う際、前記第ｉの変換後画像データに従い現在表示している画素のうち前記第（ｉ＋１）の変換後画像データに含まれる画素データにより示される階調値と同一の階調値で表示している画素のうち少なくとも一部の画素に関する再描画を行わない
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、現在表示されている画像における階調値と次に表示されるべき画像における階調値が変化しない画素の少なくとも一部に関しては再描画のための印加等が行われないため、再描画に要するエネルギー消費が節減される。

また、上記の本発明にかかる装置において、
前記表示手段は、前記変換後画像データ出力手段から受け取った前記第（ｉ＋１）の変換後画像データに従い画像の表示を行う際、前記第ｉの変換後画像データに従い現在表示している画素のうち前記第（ｉ＋１）の変換後画像データに含まれる画素データにより示される階調値と異なる階調値で表示している画素と当該画素に連続し所定の規則により定められる領域に含まれる画素とに関してのみ再描画を行う
という構成が採用されてもよい。

この構成の装置によれば、現在表示されている画像における階調値と次に表示されるべき画像における階調値が異なる画素とその画素の周辺の画素に関してのみ再描画のための印加等が行われ、その他の画素に関しては再描画のための印加等が行われないため、再描画に要するエネルギー消費が節減されるとともに、前後の画像で階調値が異なる画素のみ再描画を行う場合と比較し、例えば表示手段が書き換え画素の外縁部ににじみを生じやすい特性を持つ場合においてにじみによる画質の低下を抑制できるなど、望ましい場合がある。

また、本発明は、
表示手段により現在表示されているｂ階調（ただし、ｂは所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第ｉの変換後画像データ（ただし、ｉは任意の自然数）として取得する変換後画像データ取得ステップと、
ａ階調（ただし、ａはａ＞ｂを満たす所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第（ｉ＋１）の変換前画像データとして取得する変換前画像データ取得ステップと、
前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データの中から所定の規則に従い一の画素データを変換前画素データとして選択し、当該変換前画素データが示す階調値と、誤差拡散法に従い当該変換前画素データに分配された拡散誤差値である補正値とを加算した値である補正後階調値と、少なくとも１つの誤差拡散閾値との大小関係に基づき、ｂ階調の階調値を示す画素データを当該変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の変換後画素データとして生成する画素データ変換ステップと、
前記画素データ変換ステップにおいて一の変換前画素データに基づき一の変換後画素データが生成された場合、当該一の変換前画素データに係る前記補正後階調値から、当該一の変換後画素データにより示される階調値をａ階調で示した場合の階調値を減算した値である拡散誤差値を、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる画素データのうち前記画素データ変換ステップにおける変換においてまだ用いられていない画素データであって２次元配列上において当該一の変換前画素データと連続する領域を形成する所定の規則に従い選択された１以上の画素データの各々に対し、所定の規則に従い前記補正値として分配する誤差拡散ステップと、
前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データに関し前記画素データ変換ステップおよび前記補正後画素データ生成ステップを繰り返すステップと、
前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる１以上の画素データに関し前記画素データ変換ステップにおける変換が行われた結果として生成される１以上の変換後画素データの集まりを含むデータを第（ｉ＋１）の変換後画像データとして前記表示手段に対し出力する変換後画像データ出力ステップと
を備え、
前記画素データ変換ステップは、前記一の変換後画素データの生成に先立って、生成される前記一の変換後画素データの階調値が、前記第ｉの変換後画像データに含まれる画素データのうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調値と同一となる確率を高くするように前記誤差拡散閾値を変更するステップを有する
方法を提案する。

また、上記の本発明にかかる方法において、
前記少なくとも１つの誤差拡散閾値は、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値であり、
前記画素データ変換ステップは、前記一の変換前画素データに係る補正後階調値が、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値により形成される第１から第ｂのｂ個の階調帯のいずれに属するかに応じて、ｂ階調の階調値を示す画素データを前記一の変換後画素データとして生成するステップを有する
という構成が採用されてもよい。

上記の本発明にかかる方法によれば、上記の本発明にかかる装置と同様の効果が得られる。

また、本発明は、
表示手段により現在表示されているｂ階調（ただし、ｂは所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第ｉの変換後画像データ（ただし、ｉは任意の自然数）として取得する変換後画像データ取得処理と、
ａ階調（ただし、ａはａ＞ｂを満たす所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第（ｉ＋１）の変換前画像データとして取得する変換前画像データ取得処理と、
前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データの中から所定の規則に従い一の画素データを変換前画素データとして選択し、当該変換前画素データが示す階調値と、誤差拡散法に従い当該変換前画素データに分配された拡散誤差値である補正値とを加算した値である補正後階調値と、少なくとも１つの誤差拡散閾値との大小関係に基づき、ｂ階調の階調値を示す画素データを当該変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の変換後画素データとして生成する画素データ変換処理と、
前記画素データ変換処理において一の変換前画素データに基づき一の変換後画素データが生成された場合、当該一の変換前画素データに係る前記補正後階調値から、当該一の変換後画素データにより示される階調値をａ階調で示した場合の階調値を減算した値である拡散誤差値を、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる画素データのうち前記画素データ変換処理における変換においてまだ用いられていない画素データであって２次元配列上において当該一の変換前画素データと連続する領域を形成する所定の規則に従い選択された１以上の画素データの各々に対し、所定の規則に従い前記補正値として分配する誤差拡散処理と、
前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データに関し前記画素データ変換処理および前記補正後画素データ生成処理を繰り返す処理と、
前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる１以上の画素データに関し前記画素データ変換処理における変換が行われた結果として生成される１以上の変換後画素データの集まりを含むデータを第（ｉ＋１）の変換後画像データとして前記表示手段に対し出力する変換後画像データ出力処理と
を実行させ、
前記画素データ変換処理において、前記一の変換後画素データの生成に先立って、生成される前記一の変換後画素データの階調値が、前記第ｉの変換後画像データに含まれる画素データのうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調値と同一となる確率を高くするように前記誤差拡散閾値を変更する処理を実行させる
プログラムを提案する。

また、上記の本発明にかかる方法において、
前記少なくとも１つの誤差拡散閾値は、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値であり、
前記画素データ変換処理において、前記一の変換前画素データに係る補正後階調値が、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値により形成される第１から第ｂのｂ個の階調帯のいずれに属するかに応じて、ｂ階調の階調値を示す画素データを前記一の変換後画素データとして生成する処理を実行させる
という構成が採用されてもよい。

上記の本発明にかかるプログラムによれば、汎用のコンピュータを用いて、上記の本発明にかかる装置が実現される。

本発明の一実施形態にかかる電子機器の外観を示した図である。 本発明の一実施形態にかかる電子機器のハードウェア構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる表示部の断面を示した図である。 本発明の一実施形態にかかる回路層の回路の構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる画素駆動回路の構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる画像処理部の機能構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる第２変換部が行う処理の流れを示したフローチャート（前半）である。 本発明の一実施形態にかかる第２変換部が行う処理の流れを示したフローチャート（後半）である。 本発明の一実施形態にかかる画像処理部において行われる階調値の変換の様子を示した図である。 本発明の一実施形態にかかる画像処理部において行われる階調値の変換に用いられる閾値の変化の様子を示した図である。 本発明の一実施形態にかかる第２変換部の機能構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる第２変換部が行う処理の流れの一部を示したフローチャートである。 本発明の一実施形態にかかる第２変換部が用いるディザマトリックスデータの一部を例示した図である。 本発明の一変形例にかかる画像処理部において行われる階調値の変換に用いられる閾値の変化の様子を示した図である。 本発明の一変形例にかかる画像処理部の機能構成を示したブロック図である。 本発明の一変形例にかかる画像処理部の機能構成を示したブロック図である。 本発明の一変形例にかかる電子機器および表示装置の構成を示したブロック図である。

［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態にかかる電子機器１０００の外観を示した図である。電子機器１０００は、文字や線、図形、写真などを含む画像を表示する表示装置である。電子機器１０００は、画像を表示する表示部１を備えている。また、電子機器１０００は、ユーザに操作される操作部として、ボタン９Ａ〜９Ｆを備えている。

図２は、電子機器１０００のハードウェア構成を示したブロック図である。図２に示したように電子機器１０００の各部は、ＢＵＳに接続されている。電子機器１０００の各部は、ＢＵＳを介して各部間でデータのやり取りを行う。

表示部１は、メモリー性を有する表示素子を有しており、表示素子に電圧が印加されていなくても表示した画像が維持される表示デバイスである。本実施形態においては、表示部１は、電気泳動粒子を有する表示素子を有しておりモノクロの画像を表示する。

図３は、表示部１の断面を示した図である。表示部１は、図３に示したように大別して第１基板１０、電気泳動層２０、第２基板３０によって構成されている。第１基板１０は、絶縁性及び可撓性を有する基板１１上に回路の層が形成された基板である。基板１１は、本実施形態においてはポリカーボネートで形成されている。なお、基板１１としては、ポリカーボネートに限定されることなく、軽量性、可撓性、弾性及び絶縁性を有する樹脂材料を用いることができる。また、基板１１は、可撓性を持たないガラスで形成されていてもよい。基板１１の表面には、接着層１１ａが設けられ、接着層１１ａの表面には回路層１２が積層されている。

図４は、回路層１２の回路の構成を説明するための図である。回路層１２は、表示領域５５を覆うように横方向に設けられた複数の走査線６４と、各走査線と電気的に絶縁を保つように設けられ縦方向に設けられた複数のデータ線６５を有している。また、回路層１２は、ｍ行の走査線６４とｎ列のデータ線６５との交差のそれぞれに対応して、画素電極１３ａ（第１電極、図３参照）と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成された画素駆動回路６６とを有している。

図３に戻り、表示部１の全体構成の説明を続ける。電気泳動層２０は、バインダー２２と、バインダー２２によって固定された複数のマイクロカプセル２１で構成されており、画素電極１３ａ上に形成されている。なお、マイクロカプセル２１と画素電極１３ａとの間には、接着剤により形成された接着層を設けてもよい。

バインダー２２としては、マイクロカプセル２１との親和性が良好で電極との密着性が優れ、且つ絶縁性を有するものであれば特に制限はない。マイクロカプセル２１内には、分散媒と電気泳動粒子が格納されている。マイクロカプセル２１を構成する材料としては、アラビアゴム・ゼラチン系の化合物やウレタン系の化合物等の柔軟性を有するものを用いるのが好ましい。

分散媒としては、水、アルコール系溶媒（メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブなど）、エステル類（酢酸エチル、酢酸ブチルなど）、ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）、脂肪族炭化水素（ぺンタン、ヘキサン、オクタンなど）、脂環式炭化水素（シクロへキサン、メチルシクロへキサンなど）、芳香族炭化水素（ベンゼン、トルエン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類（キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンなど））、ハロゲン化炭化水素（塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタンなど）、カルボン酸塩などのいずれかを用いることができ、また、分散媒は、その他の油類であってもよい。また、これらの物質は単独又は混合して分散媒に用いることができ、さらに界面活性剤などを配合して分散媒としてもよい。

電気泳動粒子は、分散媒中で電界によって移動する性質を有する粒子（高分子あるいはコロイド）である。本実施形態においては白の電気泳動粒子と黒の電気泳動粒子がマイクロカプセル２１内に格納されている。黒の電気泳動粒子は、例えば、アニリンブラックやカーボンブラック等の黒色顔料からなる粒子であり、本実施形態では正に帯電されている。白の電気泳動粒子は、例えば、二酸化チタンや酸化アルミニウム等の白色顔料からなる粒子であり、本実施形態では負に帯電されている。

第２基板３０は、フィルム３１と、フィルム３１の下面に形成された透明電極層３２（第２電極）で構成されている。フィルム３１は、電気泳動層２０の封止及び保護の役割を担うものであり、例えばポリエチレンテレフタレートのフィルムである。フィルム３１は、透明で絶縁性を有している。透明電極層３２は、例えば、酸化インジウム膜（ＩＴＯ膜）などの透明な導電膜で構成されている。

上述したように、表示領域５５には、縦方向に沿って平行に配列された複数のデータ線６５と、横方向に沿って平行に配列された複数の走査線６４が設けられている（図４参照）。また、表示領域５５には、データ線６５と走査線６４との交差に対応して画素駆動回路６６が設けられている。

図５は、画素駆動回路６６の構成を説明するための図である。なお、本実施形態では、各走査線６４を区別するために、図４に示した走査線６４を上から順に１、２、３、・・・、（ｍ−１）、ｍ行目という呼び方をする場合がある。また同様に、各データ線６５を区別するために、図４に示したデータ線を左から順に１、２、３、・・・、（ｎ−１）、ｎ列目という呼び方をする場合がある。

図５においては、１行目の走査線６４と１列目のデータ線６５との交差に対応した画素駆動回路６６を示している。他のデータ線６５と走査線６４との交差についても同じ画素駆動回路６６が設けられているが、各画素駆動回路６６の構成は同じであるため、ここでは、代表して１行目のデータ線と１列目の走査線との交差に対応した画素駆動回路６６について説明し、他の画素駆動回路６６については説明を省略する。

画素駆動回路６６では、ＴＦＴ６１のゲートが走査線６４に接続され、ＴＦＴ６１のソースがデータ線６５に接続されている。また、ＴＦＴ６１のドレインが画素電極１３ａに接続されている。画素電極１３ａは、透明電極層３２と対向し、画素電極１３ａと透明電極層３２との間には電気泳動層２０が挟まれている。この一の画素電極１３ａと透明電極層３２との間にあるマイクロカプセル２１が表示部１において一つの画素となる。なお、画素駆動回路６６においては、電気泳動層２０と並列に保持容量６３が接続されている。また、透明電極層３２の電位は予め定められた電位Ｖｃｏｍにされている。

走査線駆動回路５３（図４参照）は、表示領域５５の各走査線６４と接続されており、１、２、・・・、ｍ行目の走査線６４に走査信号Ｙ１、Ｙ２、・・・、Ｙｍを供給する。具体的には、走査線駆動回路５３は、走査線６４を１、２、・・・、ｍ行目という順番で選択し、選択した走査線６４の走査信号の電圧を選択電圧ＶＨ（Ｈレベル）とし、選択されていない走査線の走査信号の電圧を非選択電圧ＶＬ（Ｌレベル）とする。

データ線駆動回路５４（図４参照）は、表示領域５５の各データ線６５と接続されており、１、２、・・・、ｎ列目のデータ線６５にデータ信号Ｘ１、Ｘ２、・・・、Ｘｎを供給する。電位が選択電圧ＶＨとなっている走査線６４に接続されている画素駆動回路６６に対しては、データ線６５からデータ信号が供給される。具体的には、走査線６４がＨレベルとなると、当該走査線６４にゲートが接続されたＴＦＴ６１がオン状態になり、画素電極１３ａがデータ線６５に接続される。このため、走査線６４がＨレベルであるときに、データ線６５にデータ信号を供給すると、当該データ信号は、オン状態になったＴＦＴ６１を介して画素電極１３ａに印加される。走査線６４がＬレベルになると、ＴＦＴ６１はオフ状態になるが、データ信号によって画素電極１３ａに印加された電圧は、保持容量６３に蓄積され、画素電極１３ａの電位及び透明電極層３２の電位との電位差（電圧）に応じて電気泳動粒子が移動する。

例えば、透明電極層３２の電位Ｖｃｏｍに対して画素電極１３ａの電位が高い場合、負に帯電している白の電気泳動粒子が画素電極１３ａ側に移動し、正に帯電している黒の電気泳動粒子が透明電極層３２側に移動して画素が黒の表示となる。また、透明電極層３２の電位Ｖｃｏｍに対して画素電極１３ａの電位が低い場合、正に帯電している黒の電気泳動粒子が画素電極１３ａ側に移動し、負に帯電している白の電気泳動粒子が透明電極層３２側に移動して画素が白の表示となる。

走査線駆動回路５３が１行目の走査線を選択してからＹ行目の走査線の選択が終了するまでの期間を「フレーム期間」又は単に「フレーム」と称する。各走査線６４は、１フレームに一回ずつ選択され、各画素駆動回路６６には１フレームに一回ずつデータ信号が供給される。

図２に戻り、電子機器１０００のハードウェアの全体構成の説明を続ける。制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って電子機器１０００の各部を制御する。ＶＲＡＭ４（Video RAM）は、表示部１に表示させる２階調のモノクロ画像を示す表示用の画像データを記憶するメモリーである。記憶部８は、不揮発性のメモリーであり、表示用の画像データの生成に用いられるオリジナルの画像を示す画像データなどを記憶する。なお、オリジナルの画像を示す画像データは、カラー画像とモノクロ画像のいずれを示すものであってもよい。また、オリジナルの画像を示す画像データは、ラスター形式であってもよいしベクター形式であってもよい。なお、記憶部８は、複数の異なる画像データを記憶することができる。

コントローラー２は、走査線駆動回路５３やデータ線駆動回路５４を制御し、ＶＲＡＭ４に記憶された画像データに従って表示領域５５に画像を表示させるものである。通信部５は、他のコンピュータ装置と通信を行うための通信インターフェースである。通信部５は、無線通信または通信ケーブルを用いた有線の通信により他のコンピュータ装置とデータ通信を行い、画像データを受信する。受信した画像データは記憶部８に記憶される。

操作部９は、図１に示したボタン９Ａ〜９Ｆを備える。このボタンが操作されると、操作されたボタンを示す信号が制御部３へ送られる。制御部３は、操作部９から送られた信号を取得し、操作されたボタンを特定する。制御部３は、特定したボタンに応じて、ユーザからの指示を特定し、特定した指示に対応した処理を実行する。

画像処理部６は、本実施形態においては、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であり、カラーもしくはモノクロのa階調（ただし、aはa>2を満たす自然数）の画像データを、網点で中階調を表現する2階調のラスター形式の画像データに変換する処理を行う。

図６は、画像処理部６の機能の構成を示したブロック図である。取得部６ａは、記憶部８に記憶されている変換対象の画像データを取得し、取得した画像データがベクター形式であればその画像データを展開部６ｂに引き渡し、取得した画像データがラスター形式であればその画像データをＶＲＡＭ４に展開する。

展開部６ｂは、ベクター形式の画像データを取得部６ａから受け取り、受け取った画像データをラスタライズしてラスター形式の画像データを生成し、それをＶＲＡＭ４に展開する。第１変換部６ｃは、ＶＲＡＭ４に展開されているラスター形式の画像データがカラー画像を示す場合、その画像データをグレースケールの画像データに変換する。ガンマ補正部６ｄは、ＶＲＡＭ４に展開されているグレースケールの画像データに対し表示部１の特性に応じたガンマ補正を行う。第２変換部６ｅは、ガンマ補正後のグレースケールの画像データに対しハーフトーン化処理を行う。なお、展開部６ｂ〜第２変換部６ｅは処理において一時的に記憶を要するデータを記憶部８のワーキングエリア（ＲＡＭ）に記憶し、適宜そのデータを読み出して用いる。

ガンマ補正後のグレースケールの画像データは、画像を示す画素の各々に関し、a階調（ただし、aは階調数を示し、a>2を満たす自然数）のスケールに従った濃度を示す階調値（例えば、256階調であれば0以上255以下のいずれかの整数）を示す画素データの集まりである。すなわち、各画素データにおいては、画素位置を示すデータに対し階調値を示すデータが対応付けられている。以下、変換前画像データに含まれる画素データを変換前画素データと呼ぶ。

図７Ａおよび図７Ｂ（以下、それらを「図７」と呼ぶ）は、第２変換部６ｅが行うハーフトーン化処理の流れを示したフローチャートである。以下、図７を参照しつつ第２変換部６ｅにより行われるハーフトーン化処理の流れを説明する。

第２変換部６ｅは、ガンマ補正部６ｄにより新たなガンマ補正後のグレースケールの画像データが第(i+1)の変換前画像データとしてＶＲＡＭ４に書き込まれたことを検出すると（Ｓ１０１）、まず、初期化処理として全ての画素位置[y][x]に関しerror_buffer[y][x] = 0 の代入を行う（Ｓ１０２）。

ここで、[y][x]が表示領域５５における２次元配列上の画素位置を示し、yは走査線６４の行番号（従って、yは1以上m以下の自然数）を示し、xはデータ線６５の列番号（従って、xは1以上n以下の自然数）を示す。また、error_buffer[y][x]は画素位置[y][x]に関する補正値の累積値（以下、「累積補正値」と呼ぶ）を示す変数である。

続いて、第２変換部６ｅは第(i+1)の変換前画像データをＶＲＡＭ４から読み出す（Ｓ１０３）。

続いて、第２変換部６ｅは、読み出した画像データに含まれる画素データにより示される階調値を画素位置に応じたinput(i+1)_[y][x]に代入する（Ｓ１０４）。

ここで、input(i+1)_[y][x]は、第（ｉ＋１）の変換前画像データの画素位置[y][x]の階調値を示す変数である。

第２変換部６ｅは上記のステップＳ１０３およびＳ１０４の処理と平行して、現在、表示部１に表示されている画像を示す画像データを第（ｉ）の変換後画像データとしてＶＲＡＭ４から読み出す（Ｓ１０５）。変換後画像データは、画素位置を示すデータに対し、2階調のスケールに従った濃度を示す階調値（すなわち白を示す0または黒を示す1のいずれか）を示すデータが対応付けられた画素データの集まりである。以下、変換後画像データに含まれる画素データを変換後画素データと呼ぶ。

続いて、第２変換部６ｅは、ステップＳ１０５における画像データの読み出しに成功したか否かの判定を行う（Ｓ１０６）。表示部１にまだ画像が表示されていない場合、ステップＳ１０６における判定は「読み出し失敗」となる（Ｓ１０６；Ｎｏ）。その場合、第２変換部６ｅは全ての画素位置に関するoutput(i)_[y][x]に変数にnullを代入する（Ｓ１０７）。

ここで、output(i)_[y][x]は、第iの変換後画像データの画素位置[y][x]の階調値を示す変数である。この場合、それらの階調値は未定なので、値が不定であることを示すnullが代入される。

一方、表示部１に既に画像が表示されている場合、ステップＳ１０６における判定は「読み出し成功」となる（Ｓ１０６；Ｙｅｓ）。その場合、第２変換部６ｅは、読み出した画像データに含まれる画素データにより示される階調値を画素位置に応じたoutput(i)_[y][x]に代入する（Ｓ１０８）。

これらの処理が完了すると、第２変換部６ｅは所定の規則に従い、画素位置を１つ選択する（Ｓ１０９）。ここで、所定の規則とは、画素位置[1][1]→画素位置[1][n]のように表示領域５５の第１行を図４における左から右へと順次選択し、その行の最右端に達した後は、続いて、画素位置[2][1]→画素位置[2][n]のように第２行を図４における左から右へと順次選択し、・・・という選択を第ｍ行まで繰り返す規則であるものとする。ただし、この選択の規則は一例であって、全ての画素を一度ずつ選択する規則であれば、他の如何なる規則が採用されてもよい。以下、ステップＳ１０９で選択された画素位置を「変換対象画素位置」と呼ぶ。

第２変換部６ｅは変換対象画素位置[y][x]に関するoutput(i)_[y][x]の階調値がnull（不定）、0（白）、1（黒）のいずれであるかを判定する（Ｓ１１０）。

output(i)_[y][x]の階調値がnull（不定）である場合（Ｓ１１０；null）、第２変換部６ｅは変換対象画素位置[y][x]に関するthreshold_[y][x]に以下のように値を代入する（Ｓ１１１）。
threshold_[y][x] = a/2

ここで、aは変換前画像データの階調数を示す。また、threshold_[y][x]は、第(i+1)の変換前画像データに含まれる画素位置[y][x]の画素データ（a階調）を誤差拡散法により2階調に変換する際に用いられるa階調のスケールにおける閾値（以下、ディザ法による変換において用いられる閾値と区別するために、本願においてはこの閾値を「誤差拡散閾値」と呼ぶ）を示す変数である。例えば、変換前画像データが256階調であれば、a=256である。誤差拡散閾値としてaを2で除した値が用いられているのは、変換後画像データの階調数が2であるためである。

なお、誤差拡散法において誤差拡散閾値と比較される階調値は、変換前の画素データにより示される階調値そのものではなく、近傍の処理済みの画素からの誤差の合計である累積補正値を加えて補正された階調値である。以下、この階調値を「補正後階調値」と呼ぶ。

図８は、例として、256階調（すなわち、a=256）の補正後階調値が誤差拡散閾値(a/2)により2階調の階調値に変換される様子を示した図である。図８に示されるように、誤差拡散閾値（a/2）はa階調のスケールにおいて、2階調において階調値が変わる濃度を示す補正後階調値を示している。

図７に戻り、ハーフトーン化処理の説明を続ける。output(i)_[y][x]の階調値が0（白）である場合（Ｓ１１０；0）、第２変換部６ｅは変換対象画素位置[y][x]に関するthreshold_[y][x]に以下のように値を代入する（Ｓ１１２）。
threshold_[y][x] = a/2 + 0.2a

また、output(i)_[y][x]の階調値が1（黒）である場合（Ｓ１１０；1）、第２変換部６ｅは変換対象画素位置[y][x]に関するthreshold_[y][x]に以下のように値を代入する（Ｓ１１３）。
threshold_[y][x] = a/2 - 0.2a

ステップＳ１１０は、変換対象画素位置の現在表示されている階調値を特定する処理であり、ステップＳ１１０で特定された階調値を「対象階調値」と呼ぶ。ステップＳ１１２の処理は、対象階調値が0である場合、a階調の全階調帯（256階調の場合、0〜255）を誤差拡散閾値により2等分して得られる２つの階調帯（0〜127、128〜255）（図８参照）のうち、対象階調帯0に対応する階調帯(0〜127）を広げるように、その誤差拡散閾値を20％増加させる処理である。なお、本願において「階調帯」とは、a階調の補正後階調値をb階調の階調値に変換する際の下限の閾値と上限の閾値との間に規定される階調値の範囲を意味する。また、ステップＳ１１３の処理は、対象階調値が1である場合、a階調の全階調帯（256階調の場合、0〜255）を誤差拡散閾値により2等分して得られる２つの階調帯（0〜127、128〜255）（図８参照）のうち、対象階調帯1に対応する階調帯(128〜255）を広げるように、その誤差拡散閾値を20％減少させる処理である。

図９は、ステップＳ１１２およびＳ１１３の処理により変更された誤差拡散閾値に従い、256階調の補正後階調値が2階調の階調値に変換される様子を示した図である。図９（ａ）に示されるように、output(i)_[y][x]の階調値が0（白）である場合、誤差拡散閾値（対象階調値0に対応する階調帯の上限の階調値）が増加（127→178）される結果、変換前の補正後階調値が増加された誤差拡散閾値より高くない限り、変換後の階調値は0（白）となる。また、図９（ｂ）に示されるように、output(i)_[y][x]の階調値が1（黒）である場合、誤差拡散閾値（対象階調値1に対応する階調帯の下限の階調値）が減少（128→77）される結果、変換前の補正後階調値が減少された誤差拡散閾値より低くない限り、変換後の階調値は1（黒）となる。

再び図７に戻り、ハーフトーン化処理の説明を続ける。上記のように誤差拡散閾値の設定を終えると、第２変換部６ｅは変換対象画素位置[y][x]に関し以下の判定を行う（Ｓ１１４）。
input(i+1)_[y][x] + error_buffer[y][x] >= threshold_[y][x]

上記の式の左辺は変換前画素データにより示される階調値に累積補正値を加算した値、すなわち補正後階調値である。以下、補正後階調値を示すデータを、補正前の階調値を示す画素データと区別するため、「補正後画素データ」と呼ぶ。なお、補正値は後に述べるステップＳ１１８の処理において変数error_buffer[y][x]に加算されていくため、例えば画素位置[1][1]に関するステップＳ１１４の処理において、error_buffer[1][1] = 0（初期値）である。

ステップＳ１１４の判定において補正後階調値が誤差拡散閾値以上であると判定された場合（Ｓ１１４；Ｙｅｓ）、第２変換部６ｅは変換対象画素位置[y][x]に関するoutput(i+1)_[y][x]に黒を示す階調値1を代入する（Ｓ１１５）。一方、ステップＳ１１４の判定において補正後階調値が誤差拡散閾値未満であると判定された場合（Ｓ１１４；Ｎｏ）、第２変換部６ｅは変換対象画素位置[y][x]に関するoutput(i+1)_[y][x]に白を示す階調値0を代入する（Ｓ１１６）。

ステップＳ１１５もしくはＳ１１６においてoutput(i+1)_[y][x]に代入される値は、変換対象画素位置[y][x]に関する変換後画素データの階調値である。これにより、１つの変換対象画素位置に関する画素データの変換が完了する。

第２変換部６ｅは、続いて、従来の誤差拡散法に従う場合と同様に、変換対象画素位置の変換前画素データに近傍の処理済み画素からの誤差を加えて補正した補正後画素データにより示される補正後階調値と、変換後画素データにより示される階調値をａ階調のスケールに変換した階調値との差である誤差値（以下、この誤差値を「拡散誤差値」と呼ぶ）を、現在の変換対象画素位置に連続する領域内のまだ変換対象画素位置として選択されていない画素位置に補正値として分配する処理を行う。

すなわち、第２変換部６ｅはまず、拡散誤差値errorを以下のように算出する（Ｓ１１７）。
error = input(i+1)_[y][x] + error_buffer[y][x] - a * output(i+1)_[y][x]

続いて、第２変換部６ｅは拡散誤差値errorを以下のように、隣接する４つの画素位置（まだステップＳ１０９において変換対象画素位置として選択されていない画素位置）の変換前画素データの各々に対し、補正値として分配する（Ｓ１１８）。
error_buffer[y][x+1] = error_buffer[y][x+1] + error/4
error_buffer[y+1][x-1] = error_buffer[y+1][x-1] + error/4
error_buffer[y+1][x] = error_buffer[y+1][x] + error/4
error_buffer[y+1][x+1] = error_buffer[y+1][x+1] + error/4

上記の第１〜第４の式は各々、図４における、現在の変換対象画素位置の右隣の画素位置、斜め左下の画素位置、真下の画素位置、斜め右下の画素位置に関し、それらの画素位置の累積補正値に新たに分配する補正値を加算する処理を示している。

なお、図４における表示領域５５の左側縁部、右側縁部もしくは下側縁部に位置する画素位置に関しては、まだ変換対象画素位置として選択されていない隣接する画素位置が３以下となる。その場合、ステップＳ１１８において、例えばそれらの画素位置が３つであればそれら３つの画素位置に関しerror_buffer[ ][ ] = error_buffer[ ][ ] + error/3のように、拡散誤差値の分配が行われる。

以上のように現在の変換対象画素位置に関する一連の画素データの変換処理が完了すると、第２変換部６ｅは全ての画素位置に関する画素データの変換処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１１９）。まだ変換処理の行われていない画素位置の画素データがある場合（Ｓ１１９；Ｎｏ）、第２変換部６ｅはその処理をステップＳ１０９に戻して、新たな変換対象画素位置に関する変換処理を繰り返す。一方、全ての画素位置に関し画素データの変化が完了した場合、（Ｓ１１９；Ｙｅｓ）、第２変換部６ｅは配列output(i+1)_[y][x]に格納されているデータ、すなわち第(i+1)の変換後画像データをＶＲＡＭ４に展開した後、第(i+1)の変換前画像データに関するハーフトーン化処理が終了したことをコントローラー２へ通知する（Ｓ１２０）。

以上が、第２変換部６ｅによるハーフトーン化処理の説明である。コントローラー２は、この通知を受け取ると、ＶＲＡＭ４に記憶されている第(i+1)の変換後画像データに基づいて表示部１を制御し、ハーフトーン化されたモノクロ画像を表示部１に表示させる。その際、コントローラー２はそれまで表示していた画像の階調値と今から表示する画像の階調値が異なる画素に関してのみ、電圧の印加による再描画を行う。

ここで重要であるのは、ステップＳ１１５およびＳ１１６の処理において、ステップＳ１１２およびＳ１１３の処理において増減された誤差拡散閾値が用いられる、という点である。その結果、output(i)_[y][x]が0である場合には、平均的な確率である50%（100%を階調数2で除した確率）より高い確率でoutput(i+1)_[y][x]が0となり、output(i)_[y][x]が1である場合には、平均的な確率である50%より高い確率でoutput(i+1)_[y][x]が1となる。すなわち、表示部１に現在表示されている画像の画素の階調値と同じ階調値が、次に表示される画像の同じ画素位置の画素の階調値として選択される確率が、従来の誤差拡散法に従った場合と比較して高くなる。

なお、上記のように、現在の階調値が高い確率で維持されたとしても、例えば変換後画像データにより示される画像が１つ前の変換後画像データの影響を受けて、変換前画像データにより示される画像と比較して全体として濃度が濃くなったり薄くなったりすることはない。なぜなら、ステップＳ１１７およびＳ１１８において拡散誤差値が近隣の画素に分配される結果、変換前画像データにより示される画像の全体の濃度と、変換後画像データにより示される画像の全体の濃度の差は最大１画素分の濃淡の範囲内に収まるためである。

図１０は、上述した第２変換部６ｅのハーフトーン化処理に関する機能の構成を示したブロック図である。第２変換部６ｅはその機能構成部として、変換後画像データ取得部６０１、変換前画像データ取得部６０２、画素データ変換部６０３、誤差拡散部６０４、変換後画像データ出力部６０５を備える。

変換後画像データ取得部６０１はステップＳ１０５を実行する。変換前画像データ取得部６０２はステップＳ１０３を実行する。画素データ変換部６０３はステップＳ１０９〜Ｓ１１６を実行する。誤差拡散部６０４はステップＳ１１７、Ｓ１１８およびＳ１１４を実行する。変換後画像データ出力部６０５はステップＳ１２０を実行する。

上述したように、本実施形態によれば、表示部１に現在表示されている画像の各画素の階調値が高い確率で次に表示される画像において維持されるため、画像の書き換えに要するエネルギー量を低減することができる。その際、従来の誤差拡散法による場合と比較して同等の高品質な画像が得られる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態にかかる電子機器１０００について説明する。第２実施形態にかかる電子機器１０００は、ハードウェア構成については第１実施形態と同じである。第２実施形態にかかる電子機器１０００が第１実施形態に係る電子機器１０００と相違するのは、第２変換部６ｅが行う処理である。よって以下においては、この相違する処理を中心に説明する。なお、以下、単に第２変換部６ｅという場合、第２実施形態にかかる電子機器１０００の第２変換部６ｅを意味するものとする。

図１１は、第２変換部６ｅにより行われる処理の一部を示したフローチャートである。第２実施形態にかかる第２変換部６ｅは、図７に示した処理のステップＳ１０２とステップＳ１０３およびＳ１０５との間に、図１１に示す処理を行う。

第２変換部６ｅは、ガンマ補正部６ｄにより新たなガンマ補正後のグレースケールの画像データが第(i+1)の変換前画像データとしてＶＲＡＭ４に書き込まれたことを検出し、累積補正値を初期化すると（図７、Ｓ１０１〜Ｓ１０２）、第(i+1)の変換前画像データをＶＲＡＭ４から読み出す（Ｓ００１）。

続いて、第２変換部６ｅは、読み出した第(i+1)の変換前画像データに含まれる画素データにより示される階調値を画素位置に応じたinput(i)_[y][x]に代入する（Ｓ００２）。ここで注意すべきは、第(i+1)の変換前画像データにより示される階調値をinput(i+1)_[y][x]ではなくinput(i)_[y][x]に代入する点である。

続いて、第２変換部６ｅは所定の規則に従い画素位置を１つ、変換対象画素位置として選択する（Ｓ００３）。ここで、所定の規則とは、ステップＳ１０９（図７参照）における場合と同様に、例えば、画素位置[1][1]→画素位置[1][n]のように表示領域５５の第１行を図４における左から右へと順次選択し、その行の最右端に達した後は、続いて、画素位置[2][1]→画素位置[2][n]のように第２行を図４における左から右へと順次選択し、・・・という選択を第ｍ行まで繰り返す規則であるものとする。

続いて、第２変換部６ｅは予め記憶部８に記憶されているディザマトリックスデータ（以下、単に「ディザマトリックスデータ」と呼ぶ）に含まれる変換対象画素位置に応じた閾値（以下、上述の誤差拡散閾値と区別するために、本願においてはこの閾値を「ディザ閾値」と呼ぶ）を示すディザ閾値データを読み出す。

図１２は、ディザマトリックスデータの一部を例示した図である。ディザマトリックスデータは、例えば128行×128列や256行×256列などの比較的大きな２次元配列データであり、図１２はそれらの２次元配列から抜粋した16行×16列の部分を示している。ディザマトリックスデータの各要素データ（ディザ閾値データ）は1以上100以下の自然数のいずれかの数値を示している。この数値は、a階調の全階調帯を下側と上側の2個の階調帯に区分する閾値を示す。

また、ディザマトリックスデータは、それらのディザ閾値が２次元配列上においてブルーノイズ特性を備えるように配置されている。なお、ブルーノイズ特性とは、空間周波数分布が人間の視覚において感知できる空間周波数以上となるように調整された疑似的なランダムパターンの分布特性をいう。例えば、図１２においては10以下の閾値を示す要素データが太枠で囲まれている。この太枠で囲まれている要素データは、少なくとも人間の視覚で判断する限り、規則的パターンに従うことなく適当な距離でランダム配置されていることが分かる。

第２変換部６ｅは変換対象画素位置に関する以下の判定を行う（Ｓ００４）。
input(i)_[y][x] >= dither_threshold[y][x]*(a/100)

ただし、%を剰余とし、dither_mask[p][q]（ただし、kをディザマトリックスデータの行および列の数であり、pおよびqは1<=p<=k, 1<=q<=kである任意の自然数）をディザマトリックスデータに含まれる第p行第q列の要素データとする時、dither_threshold[y][x] = dither_mask[y%k][x%k]である。ステップＳ００４は、第(i+1)の変換前画像データの変換対象画素位置に関する画素データにより示される階調値が、ディザマトリックスデータの変換対象画素位置に対応するディザ閾値データにより示されるディザ閾値をａ階調のスケールに変換した閾値以上であるか否かを判定する処理である。

ステップＳ００４の判定において階調値がディザ閾値以上であると判定された場合（Ｓ００４；Ｙｅｓ）、第２変換部６ｅは変換対象画素位置[y][x]に関するoutput(i)_[y][x]に黒を示す階調値1を代入する（Ｓ００５）。一方、ステップＳ００４の判定において階調値がディザ閾値未満であると判定された場合（Ｓ００４；Ｎｏ）、第２変換部６ｅは変換対象画素位置[y][x]に関するoutput(i)_[y][x]に白を示す階調値0を代入する（Ｓ００６）。

続いて、第２変換部６ｅは全ての画素位置に関しステップＳ００３〜Ｓ００６による画素データの変換処理が完了したか否かを判定する（Ｓ００７）。まだ変換処理の行われていない画素位置の画素データがある場合（Ｓ００７；Ｎｏ）、第２変換部６ｅはその処理をステップＳＳ００３に戻して、新たな変換対象画素位置に関する変換処理を繰り返す。一方、全ての画素位置に関し画素データの変化が完了した場合、（Ｓ００７；Ｙｅｓ）、第２変換部６ｅは配列output(i)_[y][x]に格納されているデータ、すなわち第(i+1)の変換前画像データをディザマトリックスデータにより示されるディザ閾値に従いハーフトーン化して得られる２階調の変換後画像データを第iの変換後画像データとしてＶＲＡＭ４に展開した後、当該ハーフトーン化処理が終了したことをコントローラー２へ通知する（Ｓ００８）。

コントローラー２は、この通知を受け取ると、ＶＲＡＭ４に記憶されている第iの変換後画像データに基づいて表示部１を制御し、ハーフトーン化されたモノクロ画像を表示部１に表示させる。このように表示される画像データは、第(i+1)の変換前画像データをブルーノイズマスクディザ法に従いハーフトーン化した画像である。

その後、第２変換部６ｅは図７のステップＳ１０３およびＳ１０５以降の処理を行う。その際、ステップＳ１０５において読み出されるデータは、ステップＳ００８においてＶＲＡＭ４に展開された、第(i+1)の変換前画像データをブルーノイズマスクディザ法に従いハーフトーン化した画像を示す画像データである。従って、ステップＳ１２０においてＶＲＡＭ４に展開される画像データは、第(i+1)の変換前画像データをブルーノイズマスクディザ法に従いハーフトーン化した画像を示す画像データにより決定されたディザ閾値に従い、本発明にかかる誤差拡散法に従いハーフトーン化した画像を示す画像データである。

上記のように、第２実施形態にかかる電子機器１０００によれば、画像処理部６に第(i+1)の変換前画像データが入力されると、まず、第(i+1)の変換前画像データにより示される画像をブルーノイズマスクディザ法に従いハーフトーン化された画像が表示部１に表示される。ブルーノイズマスクディザ法に従うハーフトーン化処理は、予め記憶されているディザ閾値と入力された画像の画素の階調値とを単純に比較する処理であるため、一般的に誤差拡散法に従うハーフトーン化処理よりも高速に実行可能である。

続いて、上記のように表示部１により表示されたブルーノイズマスクディザ法に従いハーフトーン化された画像の階調値に応じて決定された誤差拡散閾値による本発明にかかる誤差拡散法に従いハーフトーン化された画像により、表示部１における表示されている画像が書き換えられる。既に述べたように、誤差拡散法に従いハーフトーン化された画像は、特に文字や細線の表示に関しブルーノイズマスクディザ法等の組織的ディザ法に従いハーフトーン化された画像よりも高品質である。

従って、第２実施形態にかかる電子機器１０００によれば、ブルーノイズマスクディザ法に従いハーフトーン化された画像が高速に表示された後、より高品質な誤差拡散法に従いハーフトーン化された画像が表示される。その結果、例えば電子機器１０００を用いて電子書籍を読んでいるユーザによりページめくりの操作が行われたような際、新たなページの画像表示が高速に行われるためユーザにストレスを与えることがない。さらに、多少の時間の経過後には高品質な画像により画面が書き換えられるため、例えば文字を示す線が一部切れて読みにくいといった不都合もさほど生じない。

［変形例］
上述した実施形態は本発明の技術的思想の範囲内において様々に変形可能である。以下にそれらの変形の例を示す。

［第１変形例］
上述した実施形態においては、変換後画像データの階調数は2階調であるものとした。これに対し、第１変形例においては、変換後画像データの階調数が3階調以上であっても、それに対応した画像データの変換が行われる。

変換後画像データの階調数が3階調以上である場合、第１実施形態および第２実施形態における図７のステップＳ１１０〜Ｓ１１６の処理と、第２実施形態におけるステップＳ００４〜Ｓ００６の処理が変形される。

図１３は、例として、変換前画像データが256階調であり、変換後画像データが4階調である場合に図７のステップＳ１１０〜Ｓ１１６において行われる処理を説明するための図である。変換後画像データが4階調である場合、ステップＳ１１０の判定においてoutput(i)_[y][x]は、null、0、1、2、3のいずれかの値を取り得る。

図１３（ａ）〜（ｅ）は各々、ステップＳ１１１〜Ｓ１１３の処理に代えて、output(i)_[y][x]=null、output(i)_[y][x]=0、output(i)_[y][x]=1、output(i)_[y][x]=2、output(i)_[y][x]=3、の際に第２変換部６ｅにより設定される階調帯を示している。

対象階調値（output(i)_[y][x]）がnullである場合、第２変換部６ｅは変換前画像データの階調数である256を変換後画像データの階調数である4で均等割りして得られる、階調幅が64である階調帯を4つ設定する。

また、対象階調値（output(i)_[y][x]）がk（ただし、kは0以上3以下である自然数）である場合、第２変換部６ｅは図１３（ａ）に示した階調帯と比べ、変換前画素データ（input(i+1)_[y][x]）をkに変換する階調帯の階調幅を例えば20%拡大したものを設定する。

その後、変換対象画素位置の補正後階調値が、3個の誤差拡散閾値により形成される第1から第4の4個の階調帯のいずれに属するかに応じて、4階調の階調値を示す画素データが変換後画素データとして生成される。

上記をより一般化すれば、変換後画像データの階調数をbとした場合、(b-1)個の誤差拡散閾値により形成される第1から第bのb個の階調帯を設定する。

そして、対象階調値がc（ただし、cは0≦c≦(b-1)を満たす整数）であるとき、第(c+1)の階調帯が大きくなるように、第(c+1)の階調帯を形成する下方の誤差拡散閾値および上方の誤差拡散閾値の少なくとも一方を変更する。

その後、変換対象画素位置の補正後階調値が、(b-1)個の誤差拡散閾値により形成される第1から第bのb個の階調帯のいずれに属するかに応じて、b階調の階調値を示す画素データが変換後画素データとして生成される。

ここで、対象階調値（output(i)_[y][x]）がnullである場合の階調帯の幅、および対象階調値（output(i)_[y][x]）に応じて階調幅を拡大する前の階調帯の幅は、上述した実施形態において採用されているような均等割りに限られない。すなわち、当初から階調幅が異なる階調帯を初期値の階調帯として設定する構成が採用されてもよい。

また、b階調の変換後画像データを生成するに当たっては、必ずしも(b-1)個の誤差拡散閾値を用いて生成しなくともよく、例えば1個の閾値を用いた2値化処理を複数回繰り返すなど、他の方法で同様の結果を得る構成が採用されてもよい。

上記のように、第(i+1)の変換前画素データを第(i+1)の変換後画素データに変換する際、第iの変換後画素データに応じた階調帯の幅が拡大されることにより、第(i+1)の変換後画素データが、第iの変換後画素データと一致する確率が高くなる。

また、第１変形例（以下、階調帯数が４の場合を例に説明する）においては、図１１のステップＳ００４の処理において、各要素データに３つのディザ閾値データを含むディザマトリックスデータが用いられる。各要素データに含まれるディザ閾値データにより示されるディザ閾値は、それらの３つのディザ閾値のうち最小のもの、真ん中のもの、最大のもの、の各々に関して、２次元配列上においてランダムに配置されている。

第２変換部６ｅは、ステップＳ００４において、変換前画素データにより示される階調値（input(i)_[y][x]）がディザマトリックスデータに含まれる変換対象画素位置に応じた要素データにより示される３つのディザ閾値によって区分される４つの階調帯のいずれに含まれるかを判定する。

第２変換部６ｅはステップＳ００４の判定結果に従い、ステップＳ００５およびＳ００６の処理に代えて、output(i)_[x][x]に0〜3のいずれかを代入する処理を行う。

第１変形例によれば、a階調の変換前画像データを階調数が3階調以上の変換後画像データに変換して表示する場合であっても、表示の前後で階調値が変化する画素の数が従来の誤差拡散法に従う場合と比べて低減される。

［第２変形例］
上述した第２実施形態においては、ブルーノイズマスクディザ法によりハーフトーン化された画像が表示された後、その画像の全体に関し、本発明にかかる誤差拡散法によりハーフトーン化された画像による書き換え処理が行われるものとした。これに対し、第２変形例においては、取得部６ａにより記憶部８から読み出される変換前画像データがベクター形式の画像データである場合、文字もしくは線を含む領域に関してのみ、本発明にかかる誤差拡散法によるハーフトーン化された画像による書き換え処理が行われる。

図１４は、第２変形例にかかる電子機器１０００の画像処理部６の機能構成を示したブロック図である。第２変形例にかかる画像処理部６は、上述の実施形態にかかる画像処理部６が備える機能構成部に加え、描画指示データ取得部６０６と、変換対象領域指定データ生成部６０７を備えている。

描画指示データ取得部６０６は、変換前画像データ取得部６０２によりベクター形式の変換前画像データが取得された場合、そのベクター形式の変換前画像データに含まれる文字もしくは線の描画を指示するデータである描画指示データを読み出し、変換対象領域指定データ生成部６０７に引き渡す。

変換対象領域指定データ生成部６０７は、描画指示データ取得部６０６から受け取った描画指示データに基づき、画像に含まれる文字もしくは線の２次元平面上の位置、すなわち文字もしくは線を表示する画素群の２次元配列上の位置を示す画素位置群を特定する。

続いて、変換対象領域指定データ生成部６０７はそのように特定した画素位置群と、その画素位置群に連続する所定の規則で特定される領域（例えば、文字もしくは線の画素位置群の外縁から所定距離の範囲内の領域）に含まれる画素位置群とにより形成される領域を変換対象領域として特定する。変換対象領域指定データ生成部６０７はそのように特定した変換対象領域を示すデータである変換対象領域指定データを生成し、画素データ変換部６０３に引き渡す。

画素データ変換部６０３は、図７のステップＳ１０９における変換対象画素位置の選択において、変換対象領域指定データにより示される変換対象領域内から変換対象画素位置の選択を行い、変換対象領域外からは変換対象画素位置の選択を行わない。

第２変形例によれば、ブルーノイズマスクディザ法による画像の全面表示が行われた後、誤差拡散法による画像の方が目立って高品質となることが予測される領域に関してのみ画像の書き換えが行われる。従って、画像全体の書き換えが行われる場合と比較し、再描画される画素の数が低減され、電力消費が低減される。また、書き換えに要する時間が短縮される場合もある。

［第３変形例］
第２変形例においては、第２実施形態に対し、ブルーノイズマスクディザ法による画像の全面表示が行われた後、文字または線を含む領域が変換対象領域として特定され、当該変換対象領域に関してのみ、本発明にかかる誤差拡散法による画像での書き換え処理が行われる。これに対し、第３変形例においては、変換前画像データにより示される画像のエッジ位置を含む領域が変換対象領域として特定され、当該変換対象領域に関してのみ、本発明にかかる誤差拡散法による画像での書き換え処理が行われる。

図１５は、第３変形例にかかる電子機器１０００の画像処理部６の機能構成を示したブロック図である。第３変形例にかかる画像処理部６は、上述の実施形態にかかる画像処理部６が備える機能構成部に加え、変換対象領域指定データ生成部６０８を備えている。

変換対象領域指定データ生成部６０８は、変換前画像データ取得部６０２により取得された変換前画像データにより示される画像データに対し、例えばブルーレット変換を用いた既知のエッジ検出処理を行い、画像のエッジの２次元平面上の位置（エッジ位置）、すなわち画像の濃度の変化の程度を示す指標が所定の閾値以上となる位置を示す画素位置群を特定する。

続いて、変換対象領域指定データ生成部６０８はそのように特定した画素位置群と、その画素位置群に連続する所定の規則で特定される領域（例えば、文字もしくは線の画素位置群の外縁から所定距離の範囲内の領域）に含まれる画素位置群とにより形成される領域を変換対象領域として特定する。変換対象領域指定データ生成部６０８はそのように特定した変換対象領域を示すデータである変換対象領域指定データを生成し、画素データ変換部６０３に引き渡す。

画素データ変換部６０３は、図７のステップＳ１０９における変換対象画素位置の選択において、変換対象領域指定データにより示される変換対象領域内から変換対象画素位置の選択を行い、変換対象領域外からは変換対象画素位置の選択を行わない。

第３変形例によれば、第２変形例と同様に、ブルーノイズマスクディザ法による画像の全面表示が行われた後、誤差拡散法による画像の方が目立って高品質となることが予測される領域に関してのみ画像の書き換えが行われる。従って、画像全体の書き換えが行われる場合と比較し、再描画される画素の数が低減され、電力消費が低減される。また、書き換えに要する時間が短縮される場合もある。

［第４変形例］
上述した実施形態においては、図７のステップＳ１１０〜Ｓ１１３において行われる閾値の設定は、より一般化すると以下のように表現される。
threshold_[y][x] = f(output(i)_[y][x])
ただし、f( )は( )内に示される変数をとる関数であることを示す。

すなわち、上述した実施形態においては、ある変換対象画素位置における第(i+1)の変換前画素データから第(i+1)の変換後画素データへの変換に用いられる誤差拡散閾値は、その変換対象画素位置における第iの変換後画素データに応じて変化する。

第４変形例においては、図７のステップＳ１１０〜Ｓ１１３において行われる誤差拡散閾値の設定が、以下の式に従い行われる。
threshold_[y][x] = f(output(i)_[y][x], input(i+1)_[y][x])

すなわち、第４変形例においては、ある変換対象画素位置における第(i+1)の変換前画素データから第(i+1)の変換後画素データへの変換に用いられる誤差拡散閾値は、その変換対象画素位置における第iの変換後画素データに加え、その変換対象画素位置の第(i+1)の変換前画素データに応じても変化する。

例えば、変換後画像データが２階調の場合、input(i+1)_[y][x]がa/2周辺の値を示す場合、a/2より離れた値を示す場合と比較し、変換後画素データが0になる確率と1になる確率とが拮抗する。従って、input(i+1)_[y][x]がa/2周辺の値を示す場合、そうでない場合と比べて、output(i)_[y][x] = 0の場合のthreshold_[y][x]とoutput(i)_[y][x] = 1の場合のthreshold_[y][x]との差が拡がるように誤差拡散閾値を設定することで、より効果的に書き換えを要する画素の数を低減することができる。

［第５変形例］
第５変形例においては、図７のステップＳ１１０〜Ｓ１１３において行われる誤差拡散閾値の設定が、以下の式に従い行われる。
threshold_[y][x] = f(output(i)_[y][x], input(i)_[y][x], input(i+1)_[y][x])

すなわち、第５変形例においては、ある変換対象画素位置における第(i+1)の変換前画素データから第(i+1)の変換後画素データへの変換に用いられる誤差拡散閾値は、その変換対象画素位置における第iの変換後画素データと、その変換対象画素位置の第(i+1)の変換前画素データとに加え、その変換対象画素位置の第iの変換前画素データに応じても変化する。

例えば、変換後画像データが２階調の場合、以下のように誤差拡散閾値を設定することが考えられる。

output(i)_[y][x] = 0かつinput(i)_[y][x] =< input(i+1)_[y][x]のとき、
threshold_[y][x] = a/2 + 0.2a

output(i)_[y][x] = 0かつinput(i)_[y][x] > input(i+1)_[y][x]のとき、
threshold_[y][x] = a/2 + 0.4a

output(i)_[y][x] = 1かつinput(i)_[y][x] => input(i+1)_[y][x]のとき、
threshold_[y][x] = a/2 - 0.2a

output(i)_[y][x] = 1かつinput(i)_[y][x] < input(i+1)_[y][x]のとき、
threshold_[y][x] = a/2 - 0.4a

上記に示した条件に従う場合、現在表示されている画素が白で、変換前の画像における同じ画素位置の画素が黒から白へ変わる場合、その画素はより高い確率で白となるように、誤差拡散閾値が通常の20%増よりさらに高い40%増まで引き上げられる。また、現在表示されている画素が黒で、変換前の画像における同じ画素位置の画素が白から黒へ変わる場合、その画素はより高い確率で黒となるように、誤差拡散閾値が通常の20%減よりさらに低い40%減まで引き下げられる。

これにより、変換前の画像において黒が増加する条件下の画素に関してはより高い確率で黒に変換され、白が増加する条件下の画素に関してはより高い確率で白に変換されるため、より高品質なハーフトーン化画像が得られる場合がある。

［第６変形例］
第６変形例においては、図７のステップＳ１１０〜Ｓ１１３において行われる誤差拡散閾値の設定が、以下の式に従い行われる。
threshold(i+1)_[y][x] = f(output(i)_[y][x], threshold(i)_[y][x])

ただし、threshold(p)_[y][x]は、変換対象画素位置[y][x]の第pの変換前画素データを第pの変換後画素データに変換する際に用いられる誤差拡散閾値を示す。

すなわち、第６変形例においては、ある変換対象画素位置における第(i+1)の変換前画素データから第(i+1)の変換後画素データへの変換に用いられる誤差拡散閾値は、その変換対象画素位置における第iの変換後画素データに加え、その変換対象画素位置における第iの変換前画素データから第iの変換後画素データへの変換に用いられた誤差拡散閾値に応じても変化する。

例えば、値の異なるthreshold_[y][x]の各々に関し、予め調査により望ましい画質をもたらす確率が高い誤差拡散閾値の増加率および誤差拡散閾値の減少率を対応付けた増減率リストを記憶しておく。そして、output(i)_[y][x] = 0の場合は増減率リストにおいてthreshold(i)_[y][x]に対応付けられている増加率に従い誤差拡散閾値を引き上げ、output(i)_[y][x] = 1の場合は増減率リストにおいてthreshold(i)_[y][x]に対応付けられている減少率に従い誤差拡散閾値を引き下げる。

これにより、増減率リストを調整することで、より高品質なハーフトーン化画像が得られる場合がある。

［第７変形例］
上述した実施形態および変形例においては、表示部１は第２変換部６ｅにより変換後画像データがＶＲＡＭ４に展開された場合、コントローラー２により制御される電圧の印加に従い、現在表示している画像と階調値が変化する画素に関してのみ、再描画を行う。

すなわち、書き換え前と書き換え後とで階調値が変化しない画素（例えば、２階調の場合、白→白もしくは黒→黒である画素）に関しては、電圧の印加による再描画の処理は行われず、階調値が変化する画素（例えば、2階調の場合、白→黒もしくは黒→白である画素）に関してのみ電圧の印加による再描画の処理が行われる。

そのため、コントローラー２はＶＲＡＭ４に展開された第iの変換後画像データを記憶部８にコピーしておき、その後、第(i+1)の変換後画像データに従った画像の表示を行う際、ＶＲＡＭ４に展開された第(i+1)の変換後画像データと記憶部８に記憶されている第iの変換後画像データとの画素位置毎の比較を行い、それらが異なる画素位置の画素に関してのみ、電圧の印加を行う。

ところで、ある画素位置に関して再描画が行われ、その画素位置に隣接する周りの画素位置に関しては再描画が行われないような場合、表示部１の特性によっては、再描画された画素の周りににじみ等の画質の低下がもたらされる場合がある。

上記の問題を軽減するため、第７変形例においては、画像の書き換えの前後において階調値が変化する画素に加え、その画素に連続し所定の規則により定められる領域内の画素に関しても電圧の印加がコントローラー２により行われ、その結果、表示部１による再描画が行われる。

第７変形例によれば、画像の書き換えの前後において階調値が変化しない画素の一部に関しては印加が行われず、全ての画素に関して再描画のための印加が行われる場合と比較して消費電力が節約されるとともに、画素単独で再描画を行う際に生じ得るにじみ等の画質低下が軽減される場合がある。

［第８変形例］
上述した実施形態および変形例にかかる電子機器１０００は、画像処理部６により生成された変換後画像データに従い画像を表示する表示部１を備えている。

一方、第８変形例にかかる電子機器１０００は表示部１を備えず、電子機器１０００と例えば無線等により互いにデータ通信を行う外部の表示装置１００１に対し、生成した変換後画像データを送信する。

図１６は、第８変形例にかかる電子機器１０００および表示装置１００１の構成を示したブロック図である。第８変形例にかかる電子機器１０００は、上述の実施形態にかかる電子機器１０００が備える構成部のうち表示部１、コントローラー２、ＶＲＡＭ４、操作部９を除く構成部を備えている。また、表示装置１００１は、上述の実施形態にかかる電子機器１０００が備える構成部のうち画像処理部６を除く構成部を備えている。

制御部３、通信部５、記憶部８は電子機器１０００および表示装置１００１の両方が備えており、図１６においては、それらを区別するために、それらの符号に「ａ」（電子機器１０００）または「ｂ」（表示装置１００１）が付されている。

電子機器１０００は専用装置として製造されたものであってもよいが、スマートフォンなどのＰＣ（Personal Computer）に本発明にかかるアプリケーションプログラムに従った処理を実行させることにより実現されてもよい。

電子機器１０００は変換前画像データを取得し、ハーフトーン化処理を行って得られる変換後画像データを通信部５ａにより、例えば無線ＬＡＮを介して表示装置１００１に対し送信する。表示装置１００１は通信部５ｂにより電子機器１０００から送信されてくる変換後画像データを受信すると、受信した変換後画像データをＶＲＡＭ４に展開し、画像表示を行う。

また、ユーザにより表示装置１００１が備える操作部９に対するページ送りなどを示す操作が行われると、その操作内容を示すコマンドデータが表示装置１００１から電子機器１０００に送信される。電子機器１０００は表示装置１００１から受信したコマンドデータに従い、次のページに関する画像変換処理等を行い、その結果を表示装置１００１に対し送信する。

表示装置１００１は画像処理部６を備えず、画像変換処理を行わないため、表示部１を備える電子機器１０００と比較し、消費電力が少なく軽量化も容易である。従って、ユーザが画像を見るために装置を持つ際に疲れにくく、また電池にて装置を使用する際に充電を要する頻度が少なくて済む。

［第９変形例］
上述した実施形態および変形例においては、全ての画素位置に関する変換後画素データが生成された後、それらの変換後画素データを含む変換後画像データがＶＲＡＭ４に展開される（図７のステップＳ１１９〜Ｓ１２０、図１１のステップＳ００７〜Ｓ００８）。

第９変形例においては、ある画素位置に関する変換後画素データが生成されると、他の画素位置に関する変換後画素データの生成を待つことなく、その変換後画素データがＶＲＡＭ４に書き込まれ、表示部１による描画に利用される。

すなわち、実施形態においては図７のステップＳ１１９の後に実行されるステップＳ１２０の処理が、第９変形例においてはステップＳ１１５もしくはＳ１１６の後に行われる。

また、第９変形例が第２実施形態の変形例である場合、第２実施形態においては図１１のステップＳ００７の後に実行されるステップＳ００８の処理が、第９変形例においてはステップＳ００５またはＳ００６の後に行われる。さらに、第９変形例においては、図１１のステップＳ００５もしくはＳ００６の処理において、ある変換対象画素位置に関する変換後画素データが生成されると、その変換対象画素位置が図７のステップＳ１０９で変換対象画素位置として選択され、ステップＳ１１０〜Ｓ１１８の一連の処理が同時平行で実行される。

第９変形例によれば、画像データの変換と表示に関する処理が並列的に行われる結果、上述した実施形態における直列的な処理による場合と比較し高速に画像表示が行われ、ユーザのストレスが軽減される。

［その他の変形例］
上述した実施形態および変形例においては、現在表示されている変換後の画像における階調値が0の場合と1の場合の誤差拡散閾値の増減幅が同様の規則に従い決定される構成が採用されているが、例えば階調値が0の場合に関しては誤差拡散閾値の調整は行わず常に初期値（例えばa/2）に固定し、階調値が1の場合に関しては誤差拡散閾値を20%減じて引き下げる、といった非対称な誤差拡散閾値の調整が行われる構成が採用されてもよい。

また、上述した実施形態および変形例においては、図７のステップＳ１１８にて誤差値を分配する際、変換対象画素位置に隣接する４つの画素位置に対し誤差値が均等割りされた補正値が分配される構成が採用されている。これに代えて、既存の誤差拡散法において提案されている他の様々な誤差値の分配方法が本発明において採用されてもよい。それらの誤差値の分配方法として広く採用されているものとしては、例えば変換対象画素位置に直接隣接する画素位置と、直接隣接する画素位置の外側に隣接（間接的に隣接）する画素位置とを分配対象の画素位置とし、直接隣接する画素位置に対し、関節的に隣接する画素位置に対するよりも大きいウェイトを割り当て、それらのウェイトに従った誤差値の分配を行う方法などがある。

また、上述した実施形態および変形例においては、電気泳動方式に従った表示を行う表示部１が採用されているが、他の様々な表示方式が本発明において採用可能である。本発明によれば、画素の書き換え数が減じられるため、再描画に要するエネルギー量がいったん描画された画像の維持に要するエネルギー量よりも大きい表示方式や、再描画の対象の画素の数に応じて再描画に要する時間が増大するような表示方式において特に有効である。

また、上述した第２実施形態およびその変形例においては、高速描画用の画像生成のためにブルーノイズマスクディザ法が採用されているが、他の組織的ディザ法や単純２値化法などの、変換対象画素位置に関し、変換前の画素の階調値を閾値と単純に比較することで変換後の画素の階調値を決定する他の方法が採用されてもよい。

なお、上述した実施形態および変形例において示した処理フローの順序や各処理において採用されている条件式、数値などはあくまで例示であって、本発明を限定するものではない。

１…表示部、２…コントローラー、３…制御部、４…ＶＲＡＭ、５…通信部、６…画像処理部、８…記憶部、９…操作部、１０…第１基板、１１…基板、１２…回路層、２０…電気泳動層、２１…マイクロカプセル、２２…バインダー、３０…第２基板、３１…フィルム、３２…透明電極層、５３…走査線駆動回路、５４…データ線駆動回路、５５…表示領域、６１…ＴＦＴ、６３…保持容量、６４…走査線、６５…データ線、６６…画素駆動回路、６０１…変換後画像データ取得部、６０２…変換前画像データ取得部、６０３…画素データ変換部、６０４…誤差拡散部、６０５…変換後画像データ出力部、６０６…描画指示データ取得部、６０７…変換対象領域指定データ生成部、６０８…変換対象領域指定データ生成部、１０００…電子機器、１００１…表示装置

Claims (16)

1. 表示手段により現在表示されているｂ階調（ただし、ｂはｂ＞１を満たす所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第ｉの変換後画像データ（ただし、ｉは任意の自然数）として取得する変換後画像データ取得手段と、
   ａ階調（ただし、ａはａ＞ｂを満たす所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第（ｉ＋１）の変換前画像データとして取得する変換前画像データ取得手段と、
   前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データの中から所定の規則に従い一の画素データを変換前画素データとして選択し、当該変換前画素データが示す階調値と、誤差拡散法に従い当該変換前画素データに分配された拡散誤差値である補正値とを加算した値である補正後階調値と、少なくとも１つの誤差拡散閾値との大小関係に基づき、ｂ階調の階調値を示す画素データを当該変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の変換後画素データとして生成する画素データ変換手段と、
   前記画素データ変換手段により一の変換前画素データに基づき一の変換後画素データが生成された場合、当該一の変換前画素データに係る前記補正後階調値から、当該一の変換後画素データにより示される階調値をａ階調で示した場合の階調値を減算した値である拡散誤差値を、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる画素データのうち前記画素データ変換手段による変換においてまだ用いられていない画素データであって２次元配列上において当該一の変換前画素データと連続する領域を形成する所定の規則に従い選択された１以上の画素データの各々に対し、所定の規則に従い前記補正値として分配する誤差拡散手段と、
   前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる１以上の画素データに関し前記画素データ変換手段による変換が行われた結果として生成される１以上の変換後画素データの集まりを含むデータを第（ｉ＋１）の変換後画像データとして前記表示手段に対し出力する変換後画像データ出力手段と
   を備え、
   前記画素データ変換手段は、前記一の変換後画素データの生成に先立って、生成される前記一の変換後画素データの階調値が、前記第ｉの変換後画像データに含まれる画素データのうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調値と同一となる確率を高くするように前記誤差拡散閾値を変更する
   装置。
2. 前記少なくとも１つの誤差拡散閾値は、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値であり、
   前記画素データ変換手段は、前記一の変換前画素データに係る前記補正後階調値が、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値により形成される第１から第ｂのｂ個の階調帯のいずれに属するかに応じて、ｂ階調の階調値を示す画素データを前記一の変換後画素データとして生成する
   請求項１に記載の装置。
3. 前記画素データ変換手段は、前記第ｉの変換後画像データに含まれる画素データのうち前記一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データの階調値がｃ（ただし、ｃは０≦ｃ≦（ｂ−１）を満たす整数）であるとき、第（ｃ＋１）の前記階調帯が大きくなるように、第（ｃ＋１）の前記階調帯を形成する少なくとも１つの閾値を変更する
   請求項２に記載の装置。
4. 前記画素データ変換手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データの任意の一の画素データを変換前画素データとするとき、当該変換前画素データにより示される階調値が、当該変換前画素データの２次元配列上の位置に対し設定された（ｂ−１）個のディザ閾値により区分されるｂ個の階調帯のうちの第ｋ番目（ただし、ｋは１≦ｋ≦ｂを満たす自然数）の階調帯に含まれる場合に、ｂ階調の階調値としてｋを示す画素データを当該変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の変換後画素データとして生成し、
   前記変換後画像データ出力手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる１以上の画素データに関し前記画素データ変換手段による変換が行われた結果として生成される１以上の変換後画素データの集まりを含むデータを前記第ｉの変換後画像データとして前記表示手段に対し出力する
   請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記第ｉの変換前画像データは文字または線の描画を指示する描画指示データに従い生成された画素データを含み、
   前記描画指示データを取得する描画指示データ取得手段と、
   前記描画指示データに基づき、２次元配列上において文字または線が描画される領域を変換対象領域として特定し、前記変換対象領域を示すデータである変換対象領域指定データを生成する変換対象領域指定データ生成手段と
   を備え、
   前記変換後画像データ出力手段は、２次元配列上において前記変換対象領域指定データにより示される領域に含まれない画素に関する前記第（ｉ＋１）の変換後画像データの前記表示手段に対する出力を行わない
   請求項４に記載の装置。
6. 前記第ｉの変換前画像データにより示される画像のうち濃度の変化の程度を示す指標が所定の閾値以上となる２次元配列上の位置をエッジ位置として特定し、２次元配列上において前記エッジ位置を含む領域を変換対象領域として特定し、前記変換対象領域を示すデータである変換対象領域指定データを生成する変換対象領域指定データ生成手段
   を備え、
   前記変換後画像データ出力手段は、２次元配列上において前記変換対象領域指定データにより示される領域に含まれない画素に関する前記第（ｉ＋１）の変換後画像データの前記表示手段に対する出力を行わない
   請求項４に記載の装置。
7. 前記画素データ変換手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに関する変換において一の変換前画素データを一の変換後画素データに変換する際、当該一の変換前画素データにより示される階調値に基づき、前記階調帯の上限の階調値および下限の階調値の少なくとも一方を決定する
   請求項２又は３に記載の装置。
8. 前記第ｉの変換後画像データは、前記画素データ変換手段によりａ階調の画像データである第ｉの変換前画像データから変換されて生成された画像データであり、
   前記画素データ変換手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに関する変換において一の変換前画素データを一の変換後画素データに変換する際、前記第ｉの変換前画像データに含まれる画素データのうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調値に基づき、前記階調帯の上限の階調値および下限の階調値の少なくとも一方を決定する
   請求項２又は３に記載の装置。
9. 前記画素データ変換手段は、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに関する変換において一の変換前画素データを一の変換後画素データに変換する際、前記画素データ変換手段が過去の変換において各画素データに関し用いた前記階調帯のうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調帯の上限の階調値および下限の階調値の少なくとも一方に基づき、当該一の変換前画素データの変換に用いる前記階調帯の上限の階調値および下限の階調値の少なくとも一方を決定する
   請求項２又は３に記載の装置。
10. 前記表示手段を備える
    請求項１乃至９のいずれかに記載の装置。
11. 前記表示手段は、前記変換後画像データ出力手段から受け取った前記第（ｉ＋１）の変換後画像データに従い画像の表示を行う際、前記第ｉの変換後画像データに従い現在表示している画素のうち前記第（ｉ＋１）の変換後画像データに含まれる画素データにより示される階調値と同一の階調値で表示している画素のうち少なくとも一部の画素に関する再描画を行わない
    請求項１０に記載の装置。
12. 前記表示手段は、前記変換後画像データ出力手段から受け取った前記第（ｉ＋１）の変換後画像データに従い画像の表示を行う際、前記第ｉの変換後画像データに従い現在表示している画素のうち前記第（ｉ＋１）の変換後画像データに含まれる画素データにより示される階調値と異なる階調値で表示している画素と当該画素に連続し所定の規則により定められる領域に含まれる画素とに関してのみ再描画を行う
    請求項１１に記載の装置。
13. 表示手段により現在表示されているｂ階調（ただし、ｂは所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第ｉの変換後画像データ（ただし、ｉは任意の自然数）として取得する変換後画像データ取得ステップと、
    ａ階調（ただし、ａはａ＞ｂを満たす所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第（ｉ＋１）の変換前画像データとして取得する変換前画像データ取得ステップと、
    前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データの中から所定の規則に従い一の画素データを変換前画素データとして選択し、当該変換前画素データが示す階調値と、誤差拡散法に従い当該変換前画素データに分配された拡散誤差値である補正値とを加算した値である補正後階調値と、少なくとも１つの誤差拡散閾値との大小関係に基づき、ｂ階調の階調値を示す画素データを当該変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の変換後画素データとして生成する画素データ変換ステップと、
    前記画素データ変換ステップにおいて一の変換前画素データに基づき一の変換後画素データが生成された場合、当該一の変換前画素データに係る前記補正後階調値から、当該一の変換後画素データにより示される階調値をａ階調で示した場合の階調値を減算した値である拡散誤差値を、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる画素データのうち前記画素データ変換ステップにおける変換においてまだ用いられていない画素データであって２次元配列上において当該一の変換前画素データと連続する領域を形成する所定の規則に従い選択された１以上の画素データの各々に対し、所定の規則に従い前記補正値として分配する誤差拡散ステップと、
    前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データに関し前記画素データ変換ステップおよび前記補正後画素データ生成ステップを繰り返すステップと、
    前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる１以上の画素データに関し前記画素データ変換ステップにおける変換が行われた結果として生成される１以上の変換後画素データの集まりを含むデータを第（ｉ＋１）の変換後画像データとして前記表示手段に対し出力する変換後画像データ出力ステップと
    を備え、
    前記画素データ変換ステップは、前記一の変換後画素データの生成に先立って、生成される前記一の変換後画素データの階調値が、前記第ｉの変換後画像データに含まれる画素データのうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調値と同一となる確率を高くするように前記誤差拡散閾値を変更するステップを有する
    方法。
14. 前記少なくとも１つの誤差拡散閾値は、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値であり、
    前記画素データ変換ステップは、前記一の変換前画素データに係る補正後階調値が、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値により形成される第１から第ｂのｂ個の階調帯のいずれに属するかに応じて、ｂ階調の階調値を示す画素データを前記一の変換後画素データとして生成するステップを有する
    請求項１３に記載の方法。
15. コンピュータに、
    表示手段により現在表示されているｂ階調（ただし、ｂは所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第ｉの変換後画像データ（ただし、ｉは任意の自然数）として取得する変換後画像データ取得処理と、
    ａ階調（ただし、ａはａ＞ｂを満たす所定の自然数）の画像に含まれる画素を示す複数の画素データの集まりを含む画像データを第（ｉ＋１）の変換前画像データとして取得する変換前画像データ取得処理と、
    前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データの中から所定の規則に従い一の画素データを変換前画素データとして選択し、当該変換前画素データが示す階調値と、誤差拡散法に従い当該変換前画素データに分配された拡散誤差値である補正値とを加算した値である補正後階調値と、少なくとも１つの誤差拡散閾値との大小関係に基づき、ｂ階調の階調値を示す画素データを当該変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の変換後画素データとして生成する画素データ変換処理と、
    前記画素データ変換処理において一の変換前画素データに基づき一の変換後画素データが生成された場合、当該一の変換前画素データに係る前記補正後階調値から、当該一の変換後画素データにより示される階調値をａ階調で示した場合の階調値を減算した値である拡散誤差値を、前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる画素データのうち前記画素データ変換処理における変換においてまだ用いられていない画素データであって２次元配列上において当該一の変換前画素データと連続する領域を形成する所定の規則に従い選択された１以上の画素データの各々に対し、所定の規則に従い前記補正値として分配する誤差拡散処理と、
    前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる複数の画素データに関し前記画素データ変換処理および前記補正後画素データ生成処理を繰り返す処理と、
    前記第（ｉ＋１）の変換前画像データに含まれる１以上の画素データに関し前記画素データ変換処理における変換が行われた結果として生成される１以上の変換後画素データの集まりを含むデータを第（ｉ＋１）の変換後画像データとして前記表示手段に対し出力する変換後画像データ出力処理と
    を実行させ、
    前記画素データ変換処理において、前記一の変換後画素データの生成に先立って、生成される前記一の変換後画素データの階調値が、前記第ｉの変換後画像データに含まれる画素データのうち当該一の変換前画素データと２次元配列上の位置が同一の画素データにより示される階調値と同一となる確率を高くするように前記誤差拡散閾値を変更する処理を実行させる
    プログラム。
16. 前記少なくとも１つの誤差拡散閾値は、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値であり、
    前記画素データ変換処理において、前記一の変換前画素データに係る補正後階調値が、（ｂ−１）個の誤差拡散閾値により形成される第１から第ｂのｂ個の階調帯のいずれに属するかに応じて、ｂ階調の階調値を示す画素データを前記一の変換後画素データとして生成する処理を実行させる
    請求項１５に記載のプログラム。

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