JP5397070B2 - 制御装置、レーザ照射装置、最適化フォントデータdb、記録方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents
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Description
レーザ照射装置のレーザ光源にはガスレーザ、固体レーザ、液体レーザ、半導体レーザ等を用いて、レーザ光の発振波長により、対象物を金属、プラスチック、感熱紙、サーマルリライタブル媒体等に書き込むことが出来る。
金属やプラスチックは、レーザ光を照射して加熱することで削ったり、焦がしたりすることで対象物に印字を行う。一方、感熱紙、サーマルリライタブル媒体では、レーザ光照射による加熱で記録層が発色することで印字を行う。
物品のあて先や物品名を印字する媒体に感熱紙を用いられることがある。例えば工場で使われるプラスチック製のコンテナにはこのような感熱型の媒体が貼付されている。感熱紙の媒体は、熱により変色する性質をもっており、熱ヘッド等を利用して文字や記号を書き込むことができる。
ストロークの重複により、交点、重複点、折り返し点で過剰な熱で線が太くなることを防ぐことで文字潰れを抑制出来、また、隙間が空くことで文字品質が低下することを防ぐことが出来る。
更に、リライタブル媒体では、ストロークの重複を防ぐことで、交点、重複点、折り返し点で過剰な熱が加わることを防ぎ、繰返し書き換えによる劣化での消え残り(消去しても消えない)や発色部の濃度低下を抑制することが出来る。
本実施形態では、文字サイズ、線幅に依存せず、隙間が開いたり、ストロークが重複することを抑制出来る。書き換え可能なリライタブル媒体20では、ストロークの重複により、交点、重複点、折り返し点で過剰な熱で線が太くなる現象を防ぐことで文字潰れを抑制出来、また、隙間が空くことで文字品質が低下することを防ぐことが出来、また、ストロークの重複を防ぐことで、交点、重複点、折り返し点で過剰な熱が加わることを防ぎ、繰返し書き換えによる劣化での消え残り(消去しても消えない)や発色部の濃度低下を抑制することが出来る。書き換えとは、レーザ光で加熱して記録を行い、レーザ光又は温風、ホットスタンプ等で加熱して消去することである。
また、本実施形態では、サーマルペーパ、プラスチック、金属等のように書き換えが可能でない媒体に対しても、ストロークの重複により、交点、重複点、折り返し点で過剰な熱で線が太くなる現象を防ぐことで文字潰れを抑制出来、また、隙間が空くことで文字品質が低下することを防ぐことが出来、好適に適用できる。
なお、書き換えができないサーマルペーパとは、加熱により消色が困難な感熱紙をいう。
図7は、従来のレーザ照射装置200の機能ブロック図の一例を示す。各ブロックをソフトウェアで実現する場合、各ブロックはCPU31が文字描画プログラム42を実行することで実現される。
入力装置36から入力される場合はキーボードのキーを押下することで入力されるキーコードに対応した文字コード、又は、IME(Input Method Editor)が起動している場合にキーコードからIMEが変換した文字コードが対象文字コード取得手段101に入力される。また、ハードディスク35に予め記憶されている場合、例えば宛先などの文字列がリスト状に記憶されているので、文字列の文字を指定する文字コードが読み出され、対象文字コード取得手段101に入力される。
後述するように本実施形態では、この描画される線分の座標と文字の太さから、重複の有無を判定する。
図10は、本実施形態のレーザ照射装置200の機能ブロック図の一例を示す。各ブロックをソフトウェアで実現する場合、各ブロックはCPU31が文字描画プログラム42を実行することで実現される。図10において、図7と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。図10のレーザ照射装置200は、重複ストローク算出手段104、ストローク分割・短縮手段105及び描画順整理手段106、を有する。
本実施形態の描画について説明する。重複ストローク算出手段104は、フォントデータに基づき、線分の位置と線の太さに起因して重複する可能性のある線分を検出する。
・線分同士に交点がある場合、距離はゼロ
・交点がない場合は、
- 1対の線分の端点間距離
- 一方の線分の端点から他方の線分に下ろした垂線の足までの距離(垂線が設定できる場合)のいずれかにより距離を求める。すなわち、交点がない場合は、2つの方法でそれぞれ距離を求め、最も短い距離により重複の有無を判定する。
y=a2x+b2
の場合、交点を(xp,yp)とすると、
(xp,yp)=( (b2−b1)/(a1−a2),a1xp+b1 )
2つの直線は平行でない限り交点が得られるが、本実施形態では交点(xp,yp)が線分内に含まれる場合にのみ、交点があると判定する。
この直線が他方の線分と交差すれば、一方の線分の端点から他方の線分に垂線を降ろすことができることになる。図13(a)と同様に、垂線の足存在範囲算出手段114は、例えば垂線と他方の線分の交差する点を求め、それが線分内であれば垂線が引けたと判定する。この場合、距離算出手段115は、一方の線分の2つの端点から、他方の線分まで降ろした垂線の足の長さを算出する。これは端点と交点までの距離として求めることができる。
= 太さ−最短距離」を検出する。
図10に戻り、ストローク分割・短縮手段105は、距離がゼロの一対の線分、端点と線分の距離又は端点間の最短距離が文字の太さ以下の距離となった一対の線分について、一方の線分を分割又は短縮する。一方の線分としたのは、どちらか一方の分割又は短縮することで重複を解消できるからである。
R1)分割・短縮することで一方のストロークのみが完全に消失する場合、他方のストロークを分割・短縮する。
R2)どちらの線分も完全には消失しない、又は、どちらの線分も完全に消失する場合、分割・短縮により消失する線分長が短いほうを分割又は短縮対象とする(これは、消失長が短いほうが情報量の欠落が小さいとの考えに基づくものである。)。
この文字の品質を確保する考え方に従い、重複していても分割又は短縮しない場合について説明する。図16は、分割・短縮した場合としない場合の線分の例を模式的に説明する図の一例である。図16(a)は分割又は短縮する前の線分により描画された文字を示す。図16(a)の文字「C」が、直線のみから構成されるフォントデータの場合はそのまま描画すればよく、曲線を含むフォントデータの場合は、線分検出手段111が距離s毎に決定した線分の座標を利用する。
R3)2本の線分が連続しており、かつ、それらが交わる角度が浅い場合には分割・短縮を行わない。
ルールR3を図16(a)の文字に適用すると、線分56と57以外の重複部では線部を短縮する必要がないと判定される。線分56と57で、ストローク分割・短縮手段105が例えば線分56を短縮することで、図16(c)に示す文字が描画される。ルールR3により、交わる角度が深い場合には、レーザの向きを制御する方向制御モータ12と方向制御ミラー13の慣性の影響を考慮して重複を解消でき、交わる角度が小さい場合には重複したまま描画できるので図16(b)のように太さが頻繁に変化するような文字の品質低下を防止できる。
線分が重複しないように各線分の端点の座標が決定されたら描画命令生成手段107が、描画命令を生成することで、文字を描画することができるが、描画順を最適化することで描画速度を向上させることができる。
s1)所定の線分(どの線分でもよい)の端点と同じ座標を持つ他の線分の端点を数珠繋ぎ的に探し、配置順に並べ替えた上で1つの線分グループを決定する。
例えば、図17(a)では、線分78,85が1つの線分グループである。
図17(a)では4つの線分グループが形成される。したがって、この線分グループは、一筆部品と同等である。
並べ替えるとしたのは、元の描画順が残っているからであるが、元の描画順を初期化してから描画順を決定してもよい。
したがって、線分グループI,II、III、VIの順番に線分グループの描画順を並べる。
線分グループVIは端点が始点なので何もしなくてよいが、線分グループIIは端点が終点なので方向を逆にする。
s6)線分グループの描画順、線分グループ内の描画方向を更新する。
以上の処理に基づきフォントデータに含まれる、線分グループの描画順、線分グループ内の描画方向が変更されるので、新たな描画順及び描画方向でフォントデータを更新する。
線分グループの描画順を決定し、線分グループ内の各線分の順番及び方向を替える手順に代えて、端点間の距離を指標にして線分グループの描画順を決定することができる。
図18は、線分グループの描画順の決定を模式的に説明する図の一例である。図18(a)は「ナ」という文字であるが、重複を排除した結果、第1画が分割され、3つの一筆部品から構成されている。ここでは、説明のためi番目の一筆部品をSiと表現する。但し、n=一筆部品の数として、i (0≦i≦n-1)である。
図18(c)は、並べ替えを行っていない状態である。
図18(d)は並べ替えを行ったものである。
図18(e)は、始点・終点の逆転したものを交えて並べ替えを行ったものである。図18(c)〜(e)の先頭の[ ]は、「+」が始点と終点を逆転していないものを、「−」が始点と終点を逆転したものをそれぞれ示す。
=√{(272−16)2+(480−352)}2+√{(240−304)2+(352−352)2 }= 350.2
図18(d)の例では、(16、352)から(240、352)に描画した後、(304,352)から(448、352)へ描画し、(160、32)から(272、480)に描画する。したがって、描画を行わずにただ描画対象位置が動く際の距離の合計は次のようになる。
=√{(240−304)2+(352−352)2 }+√{(448−160)2+(352−32)2 } = 494.5
図18(e)の例では、(16、352)から(240、352)に描画した後、(304,352)から(448、352)へ描画し、(270、480)から(160、32)に描画する。したがって、描画を行わずにただ描画対象位置が動く際の距離の合計は次のようになる。
=√{(240−304)2+(352−352)2 }+√{(448−272)2+(352−480)2 } = 281.6
描画順整理手段106は、最も距離の合計が小さい描画順を選択する。図18の例では、例示した以外も含めた24通りの組み合わせの中で図18(e)の描画順が最も距離の合計が短い。
図10に戻り、描画命令について説明する。図19は、重複が排除された文字の描画例とその描画命令の一例を示す。この文字「1」は図9に示したように3つの線分から構成されていたが、線分91は交点(112、48)により線分91a、91bに分割され、線分93は折り返し点(112、448)により短縮され線分93aとなっている。したがって、重複が排除された結果、線分は4つになっている。
図19(b)によれば、最初に座標(48,48)まで描画せずに移動し、その後、所定時間「w 50」待つので、「m 48 48」「w 50」となる。
以上の構成を用いて、本実施形態のレーザ照射装置200が、レーザを用いてリライタブル媒体20に描画する手順について説明する。図20は全体の流れを示し、図21は重複した線分を検出する手順を示し、図22と図23は描画順の最適化の手順を示す。
続いて、重複ストローク算出手段104は、重複する線分を検出する(S40)。ステップS40の処理を図21に基づき説明する。
図20のステップS50に戻る。ついで、ストローク分割・短縮手段105は、分割・短縮が必要であると判定された2つの線分について、その一方の線分を分割又は短縮する(S50)。分割又は短縮する線分の選択方法はR1、R2に示した通りであり、分割又は短縮の有無のルールはR3に示したとおりである。また、線分の短縮量は重複量とすることができる。
次に、描画順整理手段106は、各線分の描画順を整理する(S60)。ステップS60の処理を図22、図23に基づき説明する。図22は描画順整理の前半の、同一の端点を持つ線分をグループ化する処理を示しており、図23は後半部分で、線分グループの描画順を定め、さらに所属する線分の描画方向を定めている。
図27(a)は最適化フォントデータの生成手順を、図27(b)は最適化フォントデータを用いた文字の描画手順をそれぞれ示す。
図28は、線分の端点の発色について説明する図の一例である。図28(a)はレーザ光の中心とレーザ光が形成する円の動きの関係を説明する図を、図28(b)はレーザ光の軌跡と温度の関係を説明する図を、それぞれ示す。
図36は、直線近似の手順を示す図の一例である。ベジェ曲線では、4つの制御点P0〜P3で曲線を表現する。制御点P0とP3はベジェ曲線の始点と終点になり、制御点P0とP3を結ぶ直線を、本実施形態ではベースラインと称す。
12 方向制御モータ
13 方向制御ミラー
14 光学レンズ
15 集光レンズ
20 リライタブル媒体
38 CD−ROM(記憶媒体)
41 フォントデータDB
42 文字描画プログラム
100 全体制御装置
101 対象文字コード取得手段
102 フォントデータ取得手段
103 太さ情報取得手段
104 重複ストローク算出手段
105 ストローク分割・短縮手段
106 描画順整理手段
107 描画命令生成手段
111 線分検出手段
112 ストローク交点検出手段
113 垂線算出手段
114 垂線の足存在範囲算出手段
115 距離算出手段
116 距離比較手段
121 最適化フォントデータDB
131 一筆部品延長手段
160 レーザ照射部
200 レーザ照射装置
1021 直線近似手段
Claims (18)
- 伝達位置を変えながらエネルギーを断続的に伝達して媒体に可視情報を記録する装置を制御する制御装置であって、
文字、数字、記号等の線画が含む線分の描画情報を記憶する描画情報記憶手段と、
前記描画情報記憶手段から、描画対象となる線画の描画情報を取得する描画情報取得手
段と、
線画の太さを指定する太さ情報を取得する太さ情報取得手段と、
前記太さ情報、及び、描画すべき線画サイズに応じて変倍された前記描画情報に基づき、前記線分の太さを含めた描画範囲が互いに重なり合う、対の線分を検出する重複線分検出手段と、
前記描画範囲が互いに重なり合う1対の線分の少なくとも一方の線分を、重なり合わないように短縮又は分割する描画情報調整手段と、
を有することを特徴とする制御装置。 - 前記重複線分検出手段は、
1対の線分の交点を検出する交点検出手段と、
1対の線分の端点から他方の線分への垂線を算出する垂線算出手段と、
垂線が他方の線分と交差するか否かを判定する垂線交差判定手段と、
1対の線分が交点を有する場合は交点から1対の線分までの距離がゼロであると検出し、
1対の線分の端点と他方の線分の端点との端点間の距離を検出し、及び、垂線が他方の線分と交差する場合、垂線の足の長さを検出する距離検出手段と、を有する、
ことを特徴する請求項1記載の制御装置。 - 前記描画情報調整手段は、
予め定められた規則に基づき、前記描画範囲が互いに重なり合う1対の線分のうち、どちらの線分を短縮又は分割するかを判定する、
ことを特徴とする請求項1記載の制御装置。 - 前記描画情報調整手段は、
前記描画範囲が互いに重なり合う1対の線分の端点の座標と太さ情報に基づき求めた、前記描画範囲の重複量から、分割又は短縮した場合の線分の短縮量を線分毎に算出し、
1対の線分のいずれかを分割又は短縮すると仮定した場合に、分割又は短縮することにより消失する線分がある場合、消失しない方の線分を分割又は短縮すると決定する、
ことを特徴とする請求項3記載の制御装置。 - 前記描画情報調整手段は、
前記描画範囲が互いに重なり合う1対の線分の端点の座標と太さ情報に基づき求めた、
前記描画範囲の重複量から、分割又は短縮した場合の線分の短縮量を線分毎に算出し、短縮量の少ない方の線分を分割又は短縮すると決定する、
ことを特徴とする請求項3記載の制御装置。 - 前記描画情報調整手段は、
前記描画範囲が互いに重なり合う1対の線分の端点の位置が互いに略一致する場合、
1対の線分のなす角があらかじめ定めた値より小さい場合にのみ、1対の線分の少なくとも一方の線分を、重なり合わないように短縮又は分割する、
ことを特徴とする請求項3記載の制御装置。 - 前記エネルギーを継続して伝達することで描画される一筆部品の2つの端点の位置を、
該端点を含む線分の延長上に移動する一筆部品延長手段、
を有することを特徴とする請求項1記載の制御装置。 - 前記一筆部品延長手段は、線分の前記太さ情報のおよそ半分程度の長さ、一筆部品の2つの端点の位置を移動する、
ことを特徴とする請求項7記載の制御装置。 - 前記エネルギーを継続して伝達することで描画される一筆部品の描画順を決定する描画順整理手段、を有することを特徴とする請求項1記載の制御装置。
- 前記描画順整理手段は、
線分の端点の位置が略一致する線分同士をグループ化して一筆部品を生成し、各一筆部品の描画順、及び、一筆部品毎に描画する際の始点及び終点を決定する、
ことを特徴とする請求項9に記載の制御装置。 - 前記描画順整理手段は、
一筆部品の終点から所定距離内の、他の一筆部品の端点を抽出し、
該他の一筆部品の端点が終点の場合、該他の一筆部品の始点と終点を互いに入れ替える、
ことを特徴とする請求項10記載の制御装置。 - 前記描画順整理手段は、
1つの線画の描画情報が含む一筆部品の数、及び、一筆部品毎の描画方向、の全ての組み合わせ毎に、
一筆部品の終点から、エネルギーを伝達することなく次に描画される一筆部品の始点までの移動距離の、該線画における合計を算出し、
移動距離の合計が最も小さい組み合わせを、該線画の一筆部品の描画順及び各一筆部品の描画方向に決定する、ことを特徴とする請求項10記載の制御装置。 - 請求項1〜12いずれか1項記載の制御装置と、
レーザを照射するレーザ発振器と、
レーザの照射方向を変える方向制御ミラーと、
方向制御ミラーを駆動する方向制御モータと、
を有することを特徴とするレーザ照射装置。 - 線画の描画情報を記憶した最適化フォントデータDBであって、
文字、数字、記号等の線画が含む線分の描画情報を記憶する描画情報記憶手段と、
前記描画情報記憶手段から、描画対象となる線画の描画情報を取得する描画情報取得手段と、
線画の太さを指定する太さ情報を取得する太さ情報取得手段と、
前記太さ情報、及び、描画すべき線画サイズに応じて変倍された前記描画情報に基づき、前記線分の太さを含めた描画範囲が互いに重なり合う、対の線分を検出する重複線分検出手段と、
前記描画範囲が互いに重なり合う1対の線分の少なくとも一方の線分を、重なり合わないように短縮又は分割する描画情報調整手段と、を有する情報処理装置が生成した、
重複が解消された線画の最適化描画情報を記憶していることを特徴とする、
最適化フォントデータDB。 - 伝達位置を変えながらエネルギーを断続的に伝達して媒体に可視情報を記録する記録方法であって、
描画情報取得手段が、文字、数字、記号等の線画が含む線分の描画情報を記憶する描画情報記憶手段から、描画対象となる線画の描画情報を取得するステップと、
太さ情報取得手段が、線画の太さを指定する太さ情報を取得するステップと、
重複線分検出手段が、前記太さ情報、及び、描画すべき線画サイズに応じて変倍された前記描画情報に基づき、前記線分の太さを含めた描画範囲が互いに重なり合う、対の線分を検出するステップと、
描画情報調整手段が、前記描画範囲が互いに重なり合う1対の線分の少なくとも一方の線分を、重なり合わないように短縮又は分割するステップと、
を有することを特徴とする記録方法。 - 前記媒体は、前記可視情報の消去及び再記録が可能なリライタブル媒体である、
ことを特徴とする請求項15記載の記録方法。 - コンピュータに、
文字、数字、記号等の線画が含む線分の描画情報を記憶する描画情報記憶手段から、描画対象となる線画の描画情報を取得するステップと、
線画の太さを指定する太さ情報を取得するステップと、
前記太さ情報、及び、描画すべき線画サイズに応じて変倍された前記描画情報に基づき、前記線分の太さを含めた描画範囲が互いに重なり合う、対の線分を検出するステップと、
前記描画範囲が互いに重なり合う1対の線分の少なくとも一方の線分を、重なり合わないように短縮又は分割するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。 - 請求項17記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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