JP2919712B2

JP2919712B2 - 文字発生方法および装置

Info

Publication number: JP2919712B2
Application number: JP5161408A
Authority: JP
Inventors: 朗浅井; 昌義立原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JPH0777968A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示や印刷するために
用いる文字のフォントパターンを発生する文字発生方法
および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータやワードプロセッサ等の情
報処理装置の出力として文字を印刷するためには、あら
かじめ文字の形状（フォントパターン）をメモリに記憶
させておき、出力の際に人間が読める形に再生する必要
がある。文字の形状は、印字装置の側の印字ハンマに文
字の形そのものを彫刻しておく場合と、処理装置または
印字装置にデジタル情報として記憶させておく場合があ
る。前者の例としては、大型計算機用のハンマー式プリ
ンタや、パーソナルコンピュータ用のデイジーホイール
式プリンタ等があり、後者の例としては、ドットマトリ
クス方式によるインパクト式プリンタ・熱転写プリンタ
・インクジェットプリンタや、電子写真方式によるレー
ザービームプリンタ等がある。

【０００３】前者の方式に比べて、後者の方式は、印字
ヘッドを取り替えることなく何種類もの文字書体（フォ
ント）を選択でき、図形などの出力も容易にできるとい
う利点があるので、近年、主流となりつつある。

【０００４】従来、文字形状をデジタル的に記憶する方
法としては、文字の骨格を記憶する方法（ベクターフォ
ント）、文字を２値画像としてドットマトリクスとして
記憶する方法（ドットフォント）、輪郭を記憶する方法
（アウトラインフォント又はスケーラブルフォント）が
用いられてきた。ドットフォントは主に中・低解像度の
プリンタにおける中・小型の文字を表現するのに用いら
れ、ベクターフォントは主にペンプロッタにおいて用い
られ、アウトラインフォントは主に高解像度のプリンタ
において用いられている。

【０００５】これらの方法によって複数の文字書体を扱
うには、基本的には、書体ごとに別々に形状データを記
憶することが必要となる。ただし、斜字体を正立字体の
形状を傾けることによって表現するような簡便法が用い
られる場合もある。この場合、傾ける度合いは、任意に
指定することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、単純な斜字体等の場合を除いて、２種類の書
体の中間的な書体を表現することが困難である。

【０００７】そこで、本発明の目的は、複数の書体およ
びその中間的な書体を、簡単な方法で記憶・再生するこ
とのできる文字発生方法および装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明は、立体を複数の平面で切っ
た時のそれぞれの断面がそれぞれ別の書体の文字形状を
表わすような前記立体の形状をメモリに記憶しておき、
文字発生時には、前記立体を所望の書体に対応する切断
面で切る画像処理を行なって文字形状を得ることを特徴
とする。

【０００９】また、請求項２の発明は、互いに平行な平
面で前記立体を切ることによって複数の書体を表現する
ことを特徴とする。

【００１０】さらにまた、請求項３の発明は、前記立体
の切り方を連続的に変化させたときに、切断面における
文字形状も連続的に変化するような立体として、複数書
体を記憶することを特徴とする。

【００１１】さらにまた、請求項４の発明は、前記立体
を含む空間を格子によって複数の要素に分割し、各要素
内において立体が占める体積の要素体積に対する比を示
す体積率の形態で前記立体の形状を記憶することを特徴
とする。

【００１２】さらにまた、請求項５の発明は、要素分割
格子の一部を細分することを特徴とする。

【００１３】さらにまた、請求項６の発明は、体積率の
値を前記要素の中心、面上、辺上、格子点上又はその組
み合せに与えて記憶することを特徴とする。

【００１４】さらにまた、請求項７の発明は、前記体積
率の分布を求める前に当該体積率の値に対して拡散処理
を行うことを特徴とする。

【００１５】さらにまた、請求項８の発明は、線形補
間、Ｃ１級３次補間、ラグランジュ補間又はスプライン
補間のいずれかの補間方法によって前記体積率を補間
し、該補間により前記立体を表わすことを特徴とする。

【００１６】さらにまた、請求項９の発明は、要素の辺
上において体積率の値が所定の値をとる場所を求め、そ
の場所を連結することによって前記立体の輪郭を求め、
当該輪郭に基づいて前記体積率が所定の値以上の文字形
状部分を印刷することを特徴とする。

【００１７】さらにまた、請求項１０の発明は、文字ス
トロークの端部を含む要素においては隣の要素における
文字輪郭を外挿することによって文字輪郭を求めること
を特徴とする。

【００１８】さらにまた、請求項１１の発明は、前記立
体の表面の形状を前記立体の形状として記憶することを
特徴とする。

【００１９】さらにまた、請求項１２の発明は、前記立
体の表面形状は区分的多項式により、曲面表現されるこ
とを特徴とする。

【００２０】さらにまた、請求項１３の発明は、立体を
複数の平面で切った時のそれぞれの断面がそれぞれ別の
書体の文字形状を表わすような前記立体の形状を記憶す
る記憶手段と、文字発生時には、前記立体を所望の書体
に対応する切断面で切る画像処理を行なって文字形状を
得る画像処理手段とを具えたことを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明では、複数の平面で切った時の断面がそ
れぞれ別の書体における文字形状を表わすような立体を
考え、その立体の形状をメモリに記憶することによっ
て、複数の書体による文字の形状を記憶する。再生時す
なわち、文字発生時には、所望の書体に対応する切断面
で立体を切ることによって、文字形状を得る。

【００２２】立体の切り方は、最も簡単には、互いに平
行な平面で切る。中間的な書体を表現するためには、立
体の切り方を連続的に変化させたときに、切断面におけ
る文字形状が連続的に変化するような立体として、複数
書体を記憶することが望ましい。

【００２３】立体形状を記憶する一つの方法は、立体を
含む空間を格子によって複数の要素に分割し、各要素内
において立体が占める体積の要素体積に対する比（体積
率）を記憶するものである。この場合、要素分割格子は
必要に応じて細分する。体積率の値は要素中心、面上、
辺上、格子点上又はその組み合せにおいて与えて記憶す
ることができる。再生の際には、線形補間、Ｃ１級３次
補間、ラグランジュ補間又はスプライン補間等によって
体積率を補間し、体積率が所定の値以上の部分をもって
立体を再生することができる。あるいは、要素の辺上に
おいて体積率の値が所定の値をとる場所を求め、それを
つなぐことによって立体の輪郭を求め、それに基づいて
体積率が所定の値以上の部分を求めることもできる。

【００２４】立体形状を記憶する別の方法は、立体の表
面形状を記憶するものである。表面形状の記憶方法とし
て代表的なものは、区分的多項式による曲面表現による
ものである。その例としては、スプライン曲面、Bezier
曲面、Overhauser曲面等がある。

【００２５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２６】＜第１実施例＞図１は、本発明の第１の実
施例において、文字Ｉを立体として表現する方法を示し
た図である。本実施例では、ｚ軸に垂直な平面で切断す
ることにより、文字Ｉの形状が得られ、切断平面を連続
的に平行に移動させること（請求項２，３の発明に対
応）によって、上下の横棒の長さが連続的に変化し、異
なった種々の書体が得られる。

【００２７】この立体を含む空間領域（０≦ｘ≦１５，
０≦ｙ≦１５，０≦ｚ≦１５）を、１５×１５×１５の
立方格子（単位長さ１）によって要素に分割し、各要素
において立体が占める体積の要素体積に対する比すなわ
ち体積率（請求項４の発明に対応）を再現できるように
文字発生器内のメモリに記憶しておく。この立体を、ｚ
＝７．５の平面で切断した時の文字形状は、下から８番
目の格子面における図２に示すような、体積率分布によ
って再現できる。点（ｘ，ｙ）における体積率関数Ｆの
値が、各要素の中心において要素の体積率と一致する様
に定義されていると考えて、他の点におけるＦの値を双
線形補間し、Ｆ＝０．５の等高線を描くと、図３の様
に、文字Ｉの輪郭が得られる。

【００２８】ドットマトリクス式プリンタにおいてこの
文字を印刷するためには、Ｆ≧０．５の領域のデータを
用いて点（ドット）を打てば良い。この方法は、階調の
ある画像を多値画像として記憶・再生する、いわゆる多
値画像処理における２値化手法と似ているように見える
が、元の画像が２階調で明確な輪郭を持った文字形状に
限定されることから、処理は全く異なっている。通常、
多値画像処理においては、閾値以上の要素はＦ＝１、閾
値を下回る要素はＦ＝０とし、要素内の輪郭の位置を捜
すことはしない。その理由は、多値画像処理において
は、図２のような濃度分布が与えられたとしても、元の
画像が文字の様に明確な輪郭を持ったものか、滑らかな
階調を持ったものかは、解像度（要素のサイズ）以上に
は分からないからである。

【００２９】要素におけるＦの値を記憶するために、８
ビットの整数値Ｇ（０〜２５５）を用いた場合（Ｇ＝２
５５をＦ＝１．０とみなす）、文字の輪郭の位置の表現
精度は、要素のサイズの１／２５５程度になる。一方、
２倍の記憶容量（１６ビット）を用いて要素を細分割
し、２値のドットマトリクスによって文字を表現した場
合、各要素が４×４のサブマトリクスに分割されるの
で、文字の輪郭の位置の表現精度は、要素サイズの１／
４程度になる。すなわち、この方法を用いると、少ない
記憶容量で、より高精度で文字を表現することができ
る。また、この方法によると、書体の拡大・縮小は自由
自在である。

【００３０】図４は、本実施例の方法を用いた文字発生
器を有するドットマトリクス式印字装置のブロック構成
図である。

【００３１】図４において外部インタフェース２は情報
発生源から印字動作および印字する文字を示す文字コー
ドを指定する印字指令を受信する。制御部１は主にＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置）で構成され、印字動作について
の制御を行なう。また制御部１は、文字コードからフォ
ントパターンを発生する文字発生器１００の一部を構成
する。後述の他の実施例の文字発生に関わる制御は制御
部１により実行される。また、線型補間演算器５はフォ
ントパターンの発生に関わる後述の演算処理を実行す
る。作成されたフォントパターンに対応する印字情報が
印字ヘッド６に送られ、印字ヘッド６により記録用紙に
対して記録が行なわれる。制御部１と線型補間演算器５
が請求項１３の画像処理手段として動作する。

【００３２】文字フォントＲＯＭ（リードオンリメモリ
−請求項１の発明のメモリ、請求項１３の発明の記憶手
段）３には通常の文字コードに対応する、本発明に関わ
るフォントパターンを格納する。外字登録用ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）４には外字登録用の文字コード
に対応のフォントパターンを格納する。

【００３３】このような構成において、外部インタフェ
イス２を通して印字指令を受け取ると、制御部１は書体
および文字コードに応じて、文字フォントＲＯＭ３又は
外字登録用ＲＡＭ４から文字形状データ（各要素におけ
る体積率を８ビットで表現したもの）を取り出し、線型
補間演算回路５において各印字ドットに対応する上述の
Ｆの値を計算し、Ｆ≧０．５（Ｇ≧１２８）の場合、印
字ヘッド６を駆動して対応する印字ドットを印字ヘッド
６により打つ。これらの処理は、制御部１において制御
される。

【００３４】体積率Ｆの記憶方法としては、８ビット固
定小数点方式に限らず、必要な精度に応じて任意のビッ
ト長を用いることができる、また、浮動小数点方式（指
数部と仮数部にわけて記憶する）等、他の方式によって
もよい。

【００３５】＜第２実施例＞本発明の第２の実施例にお
いては、図１の立体形状を記憶するために、体積率の値
を要素の中心ではなく要素の頂点（格子点−請求項６の
発明の格子点、その他要素の面上、辺上およびこれらの
組み合わせも可）において与える。ｚ＝７．５における
体積率分布を、ｚ＝７とｚ＝８の格子点の平均として求
めると、図５のようになる。この値に基づいてＦ＝０．
５の等高線を線型補間によって求めると、図６の様な文
字形状が得られる。

【００３６】図３や図６では、文字ストロークの端部に
おいて輪郭が滑らかでなくなっているが、高い次数の内
挿多項式を用いれば、滑らかな輪郭を得ることができ
る。例えば、図７において、中央の要素内（斜線部）の
点（ｘ，ｙ）における体積率関数Ｆ（ｘ，ｙ）の値を、
Ｃ１級関数であるOverhauserの区分的３次多項式を用い
て補間すると、

【００３７】

【数１】

【００３８】となる。ここに、( ｘ，ｙ）は局所直交座
標（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）、Ｆ_ijは頂点ｉｊにおけ
るＦの値、Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は以下の式、

【００３９】

【数２】Ｅ₀(ｘ）＝−０．５ｘ＋ｘ² −０．５ｘ³

【００４０】

【数３】Ｅ₁(ｘ）＝１−２．５ｘ² ＋１．５ｘ³

【００４１】

【数４】Ｅ₂(ｘ）＝０．５ｘ＋２ｘ² −１．５ｘ³

【００４２】

【数５】Ｅ₃(ｘ）＝−０．５ｘ² ＋０．５ｘ^３で与えら
れる内挿関数である。この方法によりＦ＝０．５の等高
線を表示すると、図８のように、滑らかな輪郭が得られ
る。内挿関数の形としては、式（数式２〜数式５）以外
のもの、例えば、別のＣ１級区分的３次多項式、ラグラ
ンジュ多項式、スプライン関数等を用いてもよい（請求
項８の発明に対応）。スプライン関数を用いる場合、体
積率の値そのものではなく、スプライン係数を記憶して
おいた方が、再生時の計算が少なくてすむ。３次スプラ
インを用いた場合、体積率関数はＣ２級関数で表現され
る。なお、ここでいうスプラインは、輪郭を表現する点
列を１パラメタ表示した、いわゆるスプライン曲線では
なく、ｘ，ｙの関数としての体積率関数Ｆを２変数スプ
ライン補間したものであることを注意しておく。

【００４３】任意のｚ切断面における体積率分布を求め
るためには、上下の格子点における体積率関数の値を用
いて線形補間すれば良い。また、ｚ方向にもＯｖｅｒｈ
ａｕｓｅｒの区分的多項式を用いて、

【００４４】

【数６】

【００４５】としても良い。

【００４６】さらに、文字の輪郭を滑らかに表現するた
めに、体積率関数の値に拡散による前処理を施すことが
できる。例えば、頂点ｉｊにおける体積率関数Ｆ_ijの値
に対して、Ｆｎｅｗｉｊを、

【００４７】

【数７】

【００４８】のようにして求めることができる。ここ
に、Ｄは無次元化された拡散係数で、陽的拡散スキーム
の安定性を考慮して、通常０．２５以下にとる。数式７
で得られたＦ_newij をＦ_ijとして数式７を適当な回数用
いることができる。過度の拡散によって文字の形が崩れ
るのを防ぐためには、ｄ〜１ないしそれ以下にしておい
た方が良い。ここに、ｄは拡散の目安となる距離で、拡
散係数Ｄおよび拡散処理回数ｎを用いて、

【００４９】

【数８】ｄ＝２・（Ｄ・ｎ）^1/2 で表わされる。このような拡散処理は、ドットマトリク
スプリンタ用の文字書体を元にして、本発明の方法によ
る書体を作るためにも有効である。なぜなら、ドットマ
トリクスプリンタ用書体特有のギザギザが、拡散処理に
よって滑らかになるからである。拡散スキームとして
は、数式７以外の差分表式例えば、陰スキーム

【００５０】

【数９】

【００５１】等を用いることもできる。この場合、Ｆ
_new に関するマトリクス方程式を解く必要がある。

【００５２】また、数式７、数式９においては、ｘｙ面
内における拡散だけを考えたが、ｚ方向への拡散も含め
ても良い。その場合、ｚ方向の拡散係数は、必ずしもｘ
ｙ面内の拡散係数と同じである必要はない。

【００５３】＜第３実施例＞上に述べた実施例では、文
字のストローク端部の角が欠け落ちたようになっている
が、ストローク端部の要素分割を細かくすれば、それを
防ぐことができる。図９は、縦棒の最下部の要素分割を
細かくしたもの（請求項５の発明に対応）である。どの
要素が細分されているかは別途記憶しておく。要素の細
分は、必要に応じて細かく取ることができる。また、細
分による記憶容量の過度の増大を避けるためには、細分
化された領域において、体積率関数Ｆを表現するビット
数を少なくすればよい。例えば、図９で各要素について
Ｆが８ビットで表現されているとすれば、細分化された
領域では、Ｆを４ビットで表現すればよい。

【００５４】＜第４実施例＞文字のストロークの輪郭を
得るために、要素の辺において体積率が０．５となる点
を求め、それを連結しても良い（請求項９の発明に対
応）。連結の際には、直線、スプライン曲線等で結べば
良い。また、端部を尖らせたい場合、図１０の点線のよ
うに周囲の要素の輪郭を外挿する（請求項１０の発明に
対応）ことによって要素内の文字輪郭を求めることがで
きる。どの要素が端部を含むかおよび回りのどの要素内
の輪郭から外挿するかについては、別途記憶しておく。

【００５５】＜第５実施例＞１個の文字を複数の体積率
マトリクスで表現すると、ストロークの細い文字を取り
扱うことができる。図１１は、要素のサイズより細い線
を２個の体積率マトリクスの差として表現する方法を示
したものである。

【００５６】＜第６実施例＞立体を表現するための方法
としては、第１〜第５実施例のように体積率関数を用い
る方法の他に、立体表面の位置を記憶しておいても良い
（請求項１１の発明に対応）。そのためには、立体形状
を制御するための点または立体表面上の特徴点を用い
て、区分的多項式によって曲面を表現すれば良い（請求
項１２の発明に対応）。例えば、スプライン曲面、Bezi
er曲面、Overhauser曲面等、ＣＡＤやコンピュータグラ
フィクスで用いられている手法を使うことができる（請
求項１２の発明に対応）。

【００５７】＜第７実施例＞図１２は、文字Ｉの３種類
の書体およびその中間的な書体を表現する、種々の立体
を表示したものである。図１２の形状ａは、図１の立体
の上に、文字Ｉの斜字体を表現する部分を付け加えたも
のである。図１２の形状ｂは、図１の立体の上に、文字
Ｉの太字体を表現する部分を付け加えたものである。図
１２の形状ｃは、図１の立体の上に、文字Ｉの縦の長さ
が短い字体を表現する部分を付け加えたものである。図
１２の形状ｄは、形状ｂと同様の書体を表現している
が、書体の変化の仕方が非線形（曲線的）であり、形状
ｂとは異なる。この様に、３種類あるいはそれ以上の書
体およびその中間書体を１つの立体によって表現するこ
とができる。

【００５８】今までは、印刷される領域に対応する立体
を考えたが、逆に、印刷されない領域に対応する立体、
すなわち、空間領域から図１２で表現される立体を除い
た部分を考えても良い。さらに、中空立体を考え、その
空胴部分によって文字を表現することにしても良い。

【００５９】また、切断面は必ずしも水平である必要は
ない。前後あるいは左右に傾けて切ることによって、文
字の上下あるいは左右に書体が変化するような文字を再
生することができる。さらに、切断面は曲面であっても
良い。

【００６０】＜第８実施例＞この実施例では、立体を互
いに平行な平面で切るのではなく、ｚ軸を含むような平
面で切る。図１３に、この方法による場合の、種々の書
体における文字Ｉを表現する立体を示す。

【００６１】（その他）立体形状をどの平面で切るかは
書体の種類と切断面の位置、すなわち、文字フォントＲ
ＯＭ３から読出すデータのアドレスとの関係を予め定め
ておく。制御部１はこの対応関係に基き、文字フォント
ＲＯＭ３からデータを読みだすことにより立体の切断面
の平面データ、すなわち文字形状データを得る。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数種の書体の文字形状を立体の形状の形態で記憶して
おくので、少ない記憶容量と簡単な演算で、複数の文字
書体およびその中間的な書体を記憶・再生することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例における種々の書体における文字Ｉ
の形状の記憶方法を示す図である。

【図２】第１実施例において特定の書体における文字Ｉ
の体積率分布を示す図である。

【図３】第１実施例の方法を用いて文字Ｉの形状を再現
した図である。

【図４】第１実施例の方法を用いたドットマトリクス式
印字装置のブロック図である。

【図５】第２実施例において特定の書体における文字Ｉ
の体積率分布を示す図である。

【図６】第２実施例において線型補間によって文字Ｉの
形状を再現した図である。

【図７】第２実施例において体積率の補間方法を説明す
るための図である。

【図８】第２実施例において文字Ｉの形状をOverhauser
の区分的３次多項式を用いて再生した図である。

【図９】第３実施例において文字ストローク端部を細分
割して記憶する方法を示す図である。

【図１０】第４実施例において文字輪郭を再現する方法
を示す図である。

【図１１】第５実施例において細い線を表現する方法を
示す図である。

【図１２】第７実施例において文字Ｉを表現する立体を
示す図である。

【図１３】第８実施例において文字Ｉを表現する立体を
示す図である。

【符号の説明】

１制御部２外部インターフェイス３文字フォントＲＯＭ４外字登録用ＲＡＭ５線型補間演算器６印字ヘッド

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】立体を複数の平面で切った時のそれぞれ
の断面がそれぞれ別の書体の文字形状を表わすような前
記立体の形状をメモリに記憶しておき、文字発生時に
は、前記立体を所望の書体に対応する切断面で切る画像
処理を行なって文字形状を得ることを特徴とする文字発
生方法。
【請求項２】互いに平行な平面で前記立体を切ること
によって複数の書体を表現することを特徴とする請求項
１に記載の文字発生方法。
【請求項３】前記立体の切り方を連続的に変化させた
ときに、切断面における文字形状も連続的に変化するよ
うな立体として、複数書体を記憶することを特徴とする
請求項１に記載の文字発生方法。
【請求項４】前記立体を含む空間を格子によって複数
の要素に分割し、各要素内において立体が占める体積の
要素体積に対する比を示す体積率の形態で前記立体の形
状を記憶することを特徴とする請求項１に記載の文字発
生方法。
【請求項５】要素分割格子の一部を細分することを特
徴とする請求項４に記載の文字発生方法。
【請求項６】体積率の値を前記要素の中心、面上、辺
上、格子点上又はその組み合せに与えて記憶することを
特徴とする請求項４に記載の文字発生方法。
【請求項７】前記体積率の分布を求める前に当該体積
率の値に対して拡散処理を行うことを特徴とする請求項
４に記載の文字発生方法。
【請求項８】線形補間、Ｃ１級３次補間、ラグランジ
ュ補間又はスプライン補間のいずれかの補間方法によっ
て前記体積率を補間し、該補間により前記立体を表わす
ことを特徴とする請求項４に記載の文字発生方法。
【請求項９】要素の辺上において体積率の値が所定の
値をとる場所を求め、その場所を連結することによって
前記立体の輪郭を求め、当該輪郭に基づいて前記体積率
が所定の値以上の文字形状部分を印刷することを特徴と
する請求項４に記載の文字発生方法。
【請求項１０】文字ストロークの端部を含む要素にお
いては隣の要素における文字輪郭を外挿することによっ
て文字輪郭を求めることを特徴とする請求項４に記載の
文字発生方法。
【請求項１１】前記立体の表面の形状を前記立体の形
状として記憶することを特徴とする請求項１に記載の文
字発生方法。
【請求項１２】前記立体の表面形状は区分的多項式に
より、曲面表現されることを特徴とする請求項１１に記
載の文字発生方法。
【請求項１３】立体を複数の平面で切った時のそれぞ
れの断面がそれぞれ別の書体の文字形状を表わすような
前記立体の形状を記憶する記憶手段と、文字発生時には、前記立体を所望の書体に対応する切断
面で切る画像処理を行なって文字形状を得る画像処理手
段とを具えたことを特徴とする文字発生装置。