JP3726470B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式のデジタル複写機あプリンタ等に係り、高品位の中間調画像を出力するために用いて好適な画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真方式のデジタル複写機やプリンタ等において、中間調画像を出力する方式としては、網点画像再現方式と三角波比較方式とが知られている。その概要について以下に説明する。
【０００３】
＜網点画像再現方式＞
網点画像再現方式にあっては、ディザ法または濃度パターン法がある。これらの方式は、図１６に示すように、出力画素の解像度の一対一に対応する濃度しきい値マトリックスと入力画像データとを比較し、その結果に基づいて出力画素のオン／オフを制御するという構成をとる。このときの入力画像データと出力画像データとの対応が一対一か、あるいは一対複数画素かで、ディザ法と濃度パターン法とが分類される。図１７に示すように、入力画像データと出力画像データとが一対一に対応する場合がディザ法となり、一対複数画素に対応する場合が濃度パターン法となる。ここでは、このような方式の濃度しきい値マトリックスをスクリーンパターンと呼ぶ。
【０００４】
上記スクリーンパターン内の各濃度しきい値は、８ビット（０〜２５５）の入力画像信号に適用する場合には、例えば、図１７に示すスクリーンパターンが、階調範囲（０〜２５５）をサブピクセル数で等分し、線形量子化されるように設定する（端数は四捨五入）。図１７（ｂ）に示す８ビット（０〜２５５）の入力画像信号に適用した場合、図１８（ｂ）に示すように、各濃度しきい値は、「８」、「２４」、「４０」、……になる。
【０００５】
次に、上記濃度しきい値と入力画素の濃度とが比較され、各サブピクセルのオン／オフ状態が決定される。すなわち、入力画素の濃度よりも低い濃度しきい値に対応するサブピクセルはオン状態となり、他のサブピクセルはオフ状態となる。一例として、入力画素の濃度が「１２０」であった場合、各サブピクセルのオン／オフ状態は、図１８（ｃ）に示すようになる。
【０００６】
ところで、カラー複写機等で網点画像再現方式を採用する場合には、上述した処理を各原色（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）毎に行えばよい。しかしながら、各色に対して同一のスクリーンパターンを用いると、僅かな位置ずれによって色ムラが生じたり、各原色の網点が重なった場合に生じる縞模様（モアレ縞）の影響が大きくなる。そこで、図１９に示すように、スクリーン角θが異なるスクリーンパターンを４種類用いて、これらを各原色に対応させて用いることが一般的である（特公昭５２−４９３６１号公報、特開昭５４−１８３０２号公報）。
【０００７】
なお、スクリーン印刷等の分野にあっては、スクリーン角θは、０゜、１５゜、４５゜および７５゜に設定すると好適であることが知られている。しかしながら、複写機等に応用するためには、同一のスクリーンパターンを繰り返し使用してメモリ容量を削減するため、スクリーン角θは有理正接で求めることができる値にする必要がある。なお、図２０は、同一のスクリーンパターンを配列した状態を示す概念図である。図示する数字は、濃度しきい値番号である。
【０００８】
さらに、各原色毎のサブピクセル数をなるべく一致させる必要もある。図１９に示す例では、スクリーン角θについては好適な角度の「±２゜」、サブピクセル数Ａは「１７±１」個の範囲に収まっており、実用上はこの程度で十分である。なお、同図（ａ）に示すスクリーンパターンは図１８（ｂ）に示すものに対応する。
【０００９】
＜三角波比較方式＞
次に、三角波比較方式にあっては、図２１（ａ）に示すように、まず、入力画素の濃度がアナログ信号に変換される。そして、比較器によって所定周期の三角波と該アナログ信号とが比較され、出力パルス幅信号を得る。アナログ信号のレベルが三角波のレベル以上（あるいはレベル以下）となる場合には、オン状態（例えば、レーザ光の露光状態）、それ以外の場合には、オフ状態となる。すなわち、入力画素の濃度が高いほど、アナログ信号のレベルが高くなり、比較結果がオン状態になるデューティ比も高くなり、出力画像の濃度も高くなる。
【００１０】
ところで、三角波比較方式において、カラー印刷を行う場合においても、色ムラやモアレ縞による影響を抑制するため、各原色毎にスクリーン角θを付与する技術が知られている。例えば、特開昭６２−１８３６７０号公報では、副走査方向に「１」ライン進む毎に三角波の位相を一定量シフトする技術が開示されている。また、特開平２−２９６２６４号公報では、階調再現特性を副走査方向に「１」ライン進む毎に変化させる技術が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては、以下のような種々の問題があった。まず、網点画像再現方式では、解像度と再現階調数との間に相反関係があった。例えば、出力装置の解像度が「４００ｄｐｉ（ドット／インチ）」であって、「２００ｌｐｉ（ライン／インチ）」の解像度を得たい場合には、スクリーンのサイズを「２×２」にする必要がある。すなわち、再現階調数は「４」になり、極めて低い階調数しか得られない。逆に、再現階調数を「６４」にするためには、スクリーンのサイズを「８×８」にする必要がある。このため、解像度は「４００／８＝５０ｌｐｉ」になり、大幅に低下する。
【００１２】
なお、スクリーン印刷を行う場合、出力装置は元々「４０００ｄｐｉ」程度の解像度を有しているので、再現階調数を大とした場合であっても、肉眼では画像の粗さは目立たない。しかしながら、電子写真方式では、「４００ｄｐｉ〜６００ｄｐｉ」程度の解像度が限界であるので、上述した問題が生じる。
【００１３】
一方、三角波比較方式では、解像度と再現階調数との間に相反関係はない。しかしながら、上述した技術によって各原色毎にスクリーン角θを付与することは実用性に乏しい。この理由を図２２を参照して説明する。図２２（ａ）において、Ｓ1は、アナログ信号であり、このアナログ信号Ｓ1は、三角波信号と比較される。三角波信号は、副走査方向の「１」ライン毎に位相が徐々に遅延される。
【００１４】
この比較結果によって得られたレーザの露光パターンを同図（ｂ）に示す。同図（ｂ）から明らかなように、副走査方向の「１」ライン毎に三角波の位相をシフトさせると、網点やスクリーン形状の崩れ、あるいは途切れ等を招きやすい。これにより、階調特性および粒状性再現に悪影響が生じ、満足できる画質を得ることが困難であった。さらに、スクリーン角θおよびスクリーン線数（解像度）についても、用いられる三角波パターンの周期に拘束され、自由度が少なかった。
【００１５】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、解像度と再現階調数との間に相反関係がなく、しかもスクリーン形状の自由度を高めることができ、より高品質な出力画像を安定して得ることができる画像処理装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、請求項１記載の発明では、入力画像信号を変換して、画像記録装置への出力画像信号を生成する画像処理装置において、網点スクリーンの成長および濃淡再現の重みを表現する重み係数値であって、前記入力画像信号に対し、ｎ×ｍ倍の解像度を有する網点パターンを格納する網点パターン記憶手段と、前記入力画像信号が示す入力画像と、前記入力画像の１画素に対応する前記網点パターン記憶手段に記憶されている複数の重み係数値のうちの１つの重み係数値とに基づいて、ｋ値（ｋ＞２）の出力値を算出する第１の算出手段と
を具備することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、入力画像信号と前記網点パターン記憶手段に格納されている網点パターンとに基づいて前記入力画像信号の各画素の出力画素値を算出する際に、第１の算出手段により、入力画像信号に対してｎ×ｍ倍の解像度を有する網点パターンを用い、該網点パターンを構成する複数の重み係数値のうちの１つの重み係数値に従ってｋ値（ｋ＞２）の出力画素値を算出するようにしたので、解像度と再現階調数との間に相反関係がなく、しかもスクリーン形状の自由度を高めることが可能となり、より高品質な出力画像を安定して得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
【００１９】
Ａ．第１実施形態の構成
図１は本発明の第１実施形態による画像処理装置の構成を示すブロック図である。図において、画像処理装置は、スクリーン角生成パターン発生回路１０、出力画素値算出回路２０および波形制御多値化回路３０からなる。以下、ｎ＝１、ｍ＝１の場合の各部の構成について説明する。
【００２０】
Ａ−１．スクリーン角生成パターン発生回路
スクリーン角生成パターン発生回路１０は、カラープリント出力時にＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋ毎に異なるスクリーン角の網点パターンを生成する。副走査方向アドレスカウンタ１０２は、水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣをカウントし、該カウント値を出力する。また、主走査方向アドレスカウンタ１０４は、画素クロックＣＬＫをカウントし、該カウント値を出力する。
【００２１】
リセット回路１０５は、水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣがスクリーン角生成パターン発生回路１０に入力された場合、あるいは主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値が所定のリセット値に達した場合に主走査方向アドレスカウンタ１０４をリセットする。これにより、カウンタ値は「０」に戻る。
【００２２】
例えば、図１９（ｂ）に示す１５゜のスクリーンの場合には、特公昭５２−４９３６１号公報に開示されている方式により、これを展開して得られた、図２０に示す展開パターンを生成する。このときに生成されるＬ×Ｌの長方形マトリックスを主走査方向にＬ画素毎、副走査方向にはＬライン進む毎に繰り返して使用することで、所望のスクリーンパターンで埋め尽くされたスクリーンが生成できる。このときの主走査方向のリセット値は「１７」となる。
【００２３】
同様に、リセット回路１０５は、副走査方向アドレスカウンタ１０２のカウント値がリセット値（この場合、副走査方向のリセット値も「１７」となる）に達した場合、該副走査方向アドレスカウンタ１０２をリセットする。また、網点パターンメモリ１０３は、この実施形態では「１７×１７バイト」のメモリ容量を有し、上記副走査方向アドレスカウンタ１０２、主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値によってアクセスされる。該網点パターンメモリ１０３には、使用されるスクリーンパターンを配列した内容が記憶されている。すなわち、上述した図２０に示すＬ×Ｌの長方形マトリックスの展開パターンが格納される。このようにして、網点パターンメモリ１０３は、副走査方向アドレスカウンタ１０２、主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値に応じた網点パターン値Ｓを出力する。
【００２４】
次に、実際に使用する網点パターン値の例を図２に示す。図２に示す網点パターン値は、図１９（ａ）に示す「０゜」のスクリーン角θに対応し、以下に示す手順で変換された後、実際の網点パターンメモリ１０３に格納される。まず、図１９（ａ）に示すマトリックス内の各パターン値から「１」を引いたマトリックスを求め、次に、４×４のマトリックスから求められるステップゲイン値「１６（＝２５６／（４×４））」を、先に求めたマトリックスに掛け合わせ、実際に網点パターンメモリ１０３に格納する網点パターンを決定する。この結果、マトリックス内のこれらの値は、その画素がオン（黒）になったときの、全体（２５６）に対する割合（重み）を示すことになる。すなわち、１個のドットがオンになった場合には、１／１６×２５６＝１６、２個のドットがオンになった場合には、２／１６×２５６＝３２となる。但し、図２に示す網点パターンでは、後述する計算の簡略化のために、上述したように、図１９（ａ）に示すマトリックスから「１」を引いて、「０」から開始するパターンとしている。
【００２５】
次に、波形制御パターンメモリ１１１は、図１９（ｂ）に示すスクリーンパターンが用いられる場合、図２０に示すＬ×Ｌのマトリックスを格納するために、「１７×１７ビット」のメモリ容量を有し、網点パターンメモリ１０３の各網点パターンに対応して、図３（ｂ）に示すような「０」、「１」、「２」のいずれかを示す２ビットの波形パターンを記憶する。このとき、「０」は右側からドットが成長する場合の波形パターンであり、「１」は左側から成長する場合の波形パターン、「２」は真ん中から成長する場合の波形パターンである。但し、この値に限られるわけではない。本実施形態の場合には、合計３種類のパターンであるので、１７×１７×２ビットの波形パターンメモリが必要となる。そして、副走査方向アドレスカウンタ１０２、主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値によって、波形制御パターンメモリ１１１の波形パターンがアクセスされ、スクリーン切換信号ＳＣＳとして出力される。ここで、各網点パターンに対応する波形パターンの例を図３（ｃ）に示す。また、図４は、網点パターンの他の例を示す概念図であり、左から順に「０」、「２」、「１」となる波形パターンを有し、いわゆる万線と呼ばれるものである。
【００２６】
Ａ−２．出力画素値算出回路
次に、出力画素値算出回路２０の構成について図５を参照して説明する。図において、減算器２０１は、入力画像信号（画素濃度）Ｖから網点パターン信号Ｓを減算する。階調ゲインレジスタ２１０は、階調ゲインＧを記憶している。なお、階調ゲインＧは、図１９の網点パターンのサブピクセル数（上記例では「１６」、「１７」または「１８」）に等しくなるうに設定される。次に、乗算器２０２は、減算器２０１での減算値Ｎと階調ゲインＧとを乗算し、その乗算結果Ｍを出力する。比較器２０３、２０４は、各々、乗算結果Ｍが「０」より小さいか、あるいは２５５より大きいかを判定し、それぞれの判定結果１ビットづつを合わせた２ビットをデコーダ２０８に入力し、セレクタ２０９への選択信号とする。一方、乗算器２０２の結果は、それぞれ異なる特性を有する３つのＬＵＴ（この例では３種類のＬＵＴを用いたが、これに限られるものではない）２０５，２０６，２０７に入力され、階調補正された後にセレクタ２０９に供給される。
【００２７】
セレクタ２０９は、上記ＬＵＴ２０５，２０６，２０７からの信号と、予めレジスタにセットされている「０」または「２５５」の２つの信号との合計５つの信号を、デコーダ２０８からの２ビット信号と、波形制御パターンメモリ１１１からの波形制御パターン信号２ビットとの合計４ビットの値に応じて選択し、出力画像信号ＯＤとして送出する。セレクタ２０９は、比較器２０３、２０４の比較結果に基づいて、乗算結果Ｍが「０」以下であれば、値「０」を出力し、「２５５」以上であれば、値「２５５」を出力する。上記２つの値以外の場合には、波形制御パターン信号２ビットに従って、波形パターンに対応したＬＵＴ２０５〜ＬＵＴ２０７のいずれかの補正用ＬＵＴの出力結果を出力する。
【００２８】
ここで、従来の２値化方式による網点化と、本発明の出力画素値算出法による網点化とをそれぞれの原理を比較して説明する。図６は、従来の２値化方式による網点化の原理を示す概念図である。図において、入力信号が１８２／２５５＝７１％の面積率を有する信号として入力された場合、図示したような４×４の合計１６個の出力画素のうち、１１個がオン（２５５）となり、残り５個がオフ（０）となる。このとき、出力信号の面積率は、（２５５×１１）／（２５５×１６）×１００％＝６９％となり、４×４＝１６階調分の量子化レベルしか確保されないため、この場合、１／１６＝６．２５％単位の量子化ステップによる量子化誤差が発生してしまうので、満足できるものではなかった。仮に、１２個までがオン（２５５）となっても、このときの出力信号の面積率は、（２５５×１２）／（２５５×１６）×１００％＝７５％となり、６％の量子化誤差が発生してしまう。
【００２９】
これに対して、図７に示す本発明の出力画素値算出法による網点では、４×４＝１６の各画素の持つ重み（その画素までがオンになったときのベタ濃度レベル「２５５」に対する割合）を表す網点パターンマトリックスを用いて後述する決定法により、フィードバック演算なしに、４×４の各出力画素の出力濃度レベルを算出する処理を行う。これによると、入出力間での再現量子化誤差を最小にするように、中間濃度レベルの出力画素制御ができるため、出力信号の面積率は、（２５５×１１＋９６）／（２５５×１６）×１００％＝７１％となり、８ビットの入出力システムに適用した場合、「２５６」の量子化ステップ、１／２５６＝０．４％以下の量子化誤差に収まる階調再現が可能になる。
【００３０】
さらに、算出方法について図５を参照して説明する。入力画像信号Ｖの値が「１８２」であって、網点パターンメモリ１０３から図１９（ａ）に示す「０゜」の各値が出力された場合を想定して具体例を説明する。まず、入力画像信号Ｖが「１８２」であれば、網点パターンの４×４マトリックスの各パターン値Ｓ（「０」、「１６」、……、「２４０」）に対して減算器２０１でＶ−Ｓを実施し、その結果Ｎに階調ゲインＧ（この場合、２５６／１６＝１６）を乗算器２０２で乗算し、乗算結果Ｍを得る。この乗算結果Ｍが「０」より小さければ、「０」を出力し、「２５５」より大きければ、「２５５」を出力することになる。網点パターン値が「１６０」以下のときには、乗算結果Ｍが「２５５」以上の値を示す。一方、網点パターン値が「１９２」以上のときには、乗算結果Ｍが「０」以下の値を示す。網点パターン値が「１７６」のときのみ、乗算結果Ｍは「０」と「２５５」の間の「９６」を示すことになる。以上の結果から、セレクタ２０９は、網点パターン値が「１６０」以下のときは「２５５」を、網点パターン値が「１９２」以上のときは「０」を、網点パターン値が「１７６」のときは、Ｍ値「９６」がＬＵＴ２０５、２０６、２０７により変換されたいずれかの値の１つを、波形制御パターン信号で選択して出力する。これらの各ＬＵＴ２０５、２０６、２０７に設定する変換特性については後述するが、簡単のためにリニアなものがいずれかのＬＵＴに設定されているとすれば、乗算値Ｍからは「９６」がそのまま出力される。この結果、図７に示すような出力結果が得られる。
【００３１】
以上説明したきたように、上記構成によれば、入力信号に忠実な量子化誤差の少ない階調再現方式が実現できるが、中間濃度レベルを再現させる手段、およびその特性によっては、原理的に実現できるものとは異なることが予想される。
【００３２】
ここで、図８（ａ），（ｂ）は、上述した構成によるスクリーン生成方式によって得られるトーン再現特性を示す概念図、および補正トーン特性の効果を示す概念図である。本方式によるトーン再現特性は、図８（ａ）に示すように、網点パターンのオン（２５５）画素が担うデジタル部分の階段的階調再現部と中間濃度レベル画素が担うアナログ部分の連続的階調再現部とが合成されたものとなる。このため、これら両者の階調再現部がともにリニアな特性とならなければ、基本的に不連続点のある階調特性となり、疑似輪郭が発生してしまう。このために、中間濃度画素値の再現を担うアナログスクリーン生成部のトーン再現性および「０」、「２５５」出力からなる階段的階調再現を担うデジタルスクリーン生成部のトーン再現性の双方を補正する手段が必要となる。
【００３３】
上記トーン再現性を補正する手段が図５に示すＬＵＴ２０５〜ＬＵＴ２０７である。図８（ａ）に示すように、トーン補正前は、スクリーンパターンしきい値が作るデジタル部分の階段的階調再現域と、中間濃度画素値によるアナログ部分の連続的階調再現域との接点で、不連続点を有するゆらぎのある階調特性となる。これに対して、階段的階調再現域と連続的階調再現域との双方を適切に補正した図８（ｂ）に示すトーン再現特性は、リニアな疑似輪郭のない特性となる。
【００３４】
図９（ａ），（ｂ）は、アナログ部分の連続的階調再現を実際に補正する場合の手順を示す概念図である。図において、アナログスクリーンによるトーン再現特性が図９（ａ）であった場合、これがリニアになるように逆関数となる図９（ｂ）のトーン特性を求める。さらに、ハイライト部分でのトーンカーブの立ち上がり、および高濃度部分でのトーンカーブのｙを、できるだけ滑らかになるように決定し、これをＬＵＴにセットする。このときのＬＵＴは、後述するような複数の波形特性のうちのひとつを選択して使用するような多値化手段をとる場合は、波形の種類毎に設定することが有効である。また、本実施形態のように、２００線Ａタイプ、２００線Ｂタイプ、４００線の位相、周期が異なる三角波パターンによる多値化手段の場合は、それらに対応して３種のＬＵＴを設ける。但し、これらＬＵＴの種類、数等は、これに限らず、網点パターンに依存して切り替えるようにしてもよい。
【００３５】
一方、図８（ａ），（ｂ）に示すデジタル部分の階段的階調再現域については、階段の高さ（量子化ステップの幅）が均一になるように、出力画素値算出回路２０の前段に設けたトーン補正手段で補正する。このような構成にすることで、疑似輪郭等のないリニアリティーの高い階調再現特性の実現が可能になる。
【００３６】
Ａ−３．波形制御多値化回路
次に、図１０は、波形制御多値化回路３０の構成を示すブロック図である。図において、Ｄ／Ａ変換回路３０１は、画像濃度信号ＯＤをアナログ信号に変換して出力する。パターン発生部３０２，３０３，３０４は、各々、相互に「１８０゜」位相の異なる２００線のＡ相、Ｂ相の２種類の三角波信号、および４００線の三角波信号を出力する。コンパレータ３０５，３０６，３０７は、上記三角波信号と上記アナログ信号とを各々比較し、比較結果をデジタル信号として出力する。すなわち、上記デジタル信号は、アナログ信号のレベルが三角波信号のレベル以上である場合には「１」になり、それ以外の場合には「０」となる信号である。
【００３７】
セレクタ３０５は、スクリーン切換信号ＳＣＳ（波形制御パターンメモリ１１１の内容）に基づいて、これらアナログ信号のうち、いずれか１つを画素クロックＣＬＫに同期させて選択し、出力する。この出力信号は、レーザダイオード用の出力パルス変調信号として出力される。
【００３８】
ここで、選択されるアナログ信号に対応する部分の三角波信号の波形を図３（ｃ）に示す。同図（ｂ）、（ｃ）を比較すると、スクリーン切換信号ＳＣＳ（成長パターン）が「０」である場合には、パターン発生器３０２，３０３のいずれかのうち、立ち上がりの半周期にある三角波パターンにより得られたパルス変調信号が選択回路３０８で選択され、このシステムの場合には、画素の右側から打点される。スクリーン切換信号ＳＣＳが「１」である場合には、パターン発生器３０２，３０３のいずれかのうち、立ち下がりの半周期にある三角波パターンにより得られたパルス変調信号が選択回路３０８で選択され、画素の左側から打点される。また、スクリーン切換信号ＳＣＳが「２」である場合には、パターン発生器３０４の４００線周期の三角波パターンにより得られたパルス変調信号が選択回路３０８で選択され、画素の中央から打点される。
【００３９】
したがって、相互に「１８０゜」位相の異なる２００線のＡ相、Ｂ相の２種類の三角波信号パターンを参照した、コンパレータ３０５，３０６から出力されるアナログ信号のうち、どちらが選択されるかは、スクリーン切換信号ＳＣＳのみによっては一意に決まらない。例えば、スクリーン切換信号ＳＣＳが一定値のまま、画素クロックＣＬＫが複数回入力されると、セレクタ３０５は、両アナログ信号を交互に選択することになる。また、ここで用いられる三角波波形は、パターン１、２のみならず、その１／２周期の三角波パターンやノコギリ波等を用いることも考えられる。また、その数も上述した３つの三角波信号に限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。さらに、三角波信号に限定されるものではなく、ランプ関数系の信号であってもよい。
【００４０】
Ｂ．第１実施形態の動作
次に、本第１実施形態の動作を説明する。本第１実施形態の画像処理装置を用いてカラー画像を出力する場合、最初にＹ色の出力処理が行われる。
【００４１】
まず、各メモリ、レジスタ、カウンタ等がリセットされ、図３（ａ）および（ｂ）に示す「０゜」に係る網点パターン（このときに上述した重み変換されている）および波形制御パターンが図１の網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１に各々書き込まれ、リセット回路１０５におけるリセット値は「４」に設定される。
【００４２】
さらに、該網点パターンに応じて、出力画素値算出回路２０内の階調ゲインレジスタ２１０に値「１６」が書き込まれる。次に、主走査方向アドレスカウンタ１０４に画素クロックＣＬＫが供給され、出力画素値算出回路２０にはＫ色に係る入力画像信号Ｖが供給される。主走査方向アドレスカウンタ１０４は画素クロックＣＬＫをカウントするが、カウント値が「４」に達すると、該カウント値は、リセット回路１０５によってリセットされる。また、副走査方向アドレスカウンタ１０２からは「０」が出力される。
【００４３】
これにより、網点パターンメモリ１０３にあっては、「Ｙ（副走査方向）＝０、Ｘ（主走査方向）＝０」のアドレスから「Ｙ（副走査方向）＝０、Ｘ（主走査方向）＝３」までの「４」アドレスが繰り返しアクセスされ、対応する「４」種類の網点パターンＳが出力画素値算出回路２０に繰り返し供給される。出力画素値算出回路２０にあっては、比較器２０３、２０４の比較結果と波形制御パターンに基づいて、乗算器２０２から出力されたＬＵＴ後の３つの中間値、「２５５」、「０」のうち、いずれか１つの値が選択され、選択された値は画像濃度信号ＯＤとして出力される。
【００４４】
また、波形制御パターンメモリ１１１にあっては、網点パターンＳに対応したスクリーン切換信号ＳＣＳが出力される。このようにして、主走査方向の「１」ライン分のスキャンが終了すると、水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣがスクリーン角生成パターン発生回路１０に供給される。これにより、副走査方向アドレスカウンタ１０２のカウント値がインクリメントされるとともに、主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値がリセットされる。
【００４５】
そして、次のラインに対するスキャンが開始される。そして、「４」ライン分のスキャンが終了した後に、水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣが副走査方向アドレスカウンタ１０２に入力されると、副走査方向アドレスカウンタ１０２のカウント値が「４」となる。リセット回路１０５は、この状態を検出すると、副走査方向アドレスカウンタ１０２のカウント値を「０」にリセットする。
【００４６】
以後、同様に、画素クロックＣＬＫに同期して入力画像信号Ｖが出力画素値算出回路２０に供給されると、網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１がアクセスされ、サブピクセルが出力画素値算出回路２０に供給されるとともに、スクリーン切換信号ＳＣＳが波形制御多値化回路３０に供給される。これにより、「１」ページ分のＫ色の画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に順次供給される。
【００４７】
Ｙ色の出力が終了すると、次にＭ色の出力処理が行われる。まず、各メモリ、レジスタ、カウンタ等がリセットされ、図３（ａ）および（ｂ）に示す「１４゜」に係る網点パターン（このときに上述した重み変換されている）および波形制御パターンが網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１に各々書き込まれ、リセット回路１０５におけるリセット値は「１７」に設定される。
【００４８】
さらに、該網点パターンに応じて、出力画素値算出回路２０内の階調ゲインレジスタ２１０に値「１７」が書き込まれる。そして、画素クロックＣＬＫがスクリーン角生成パターン発生回路１０に供給され、Ｍ色の入力画像信号Ｖが出力画素値算出回路２０に供給されると、Ｙ色において説明したのと同様の処理が行われ、「１」ページ分のＭ色の画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に順次供給される。
【００４９】
Ｍ色の出力が終了すると、次にＫ色の出力処理が行われる。まず、各メモリ、レジスタ、カウンタ等がリセットされ、図３（ａ）および（ｂ）に示す「４５゜」に係る網点パターンおよび波形制御パターンが網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１に各々書き込まれ、リセット回路１０５におけるリセット値は「６」に設定される。
【００５０】
さらに、該網点パターンに応じて、出力画素値算出回路２０内の階調ゲインレジスタ２１０に値「１８」が書き込まれる。そして、画素クロックＣＬＫがスクリーン角生成パターン発生回路１０に供給され、Ｋ色の入力画像信号Ｖが出力画素値算出回路２０に供給されると、Ｙ色において説明したのと同様の処理が行われ、「１」ページ分のＫ色の画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に順次供給される。
【００５１】
Ｋ色の出力が終了すると、次に、Ｃ色の出力処理が行われる。まず、各メモリ、レジスタ、カウンタ等がリセットされ、図３（ａ）および（ｂ）に示す「７５゜」に係る網点パターンおよび波形制御パターンが網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１に各々書き込まれ、リセット回路１０５におけるリセット値は「１７」に設定される。
【００５２】
さらに、該網点パターンに応じて、出力画素値算出回路２０内の階調ゲインレジスタ２１０に値「１７」が書き込まれる。そして、画素クロックＣＬＫがスクリーン角生成パターン発生回路１０に供給され、Ｃ色の入力画像信号Ｖが出力画素値算出回路２０に供給されると、Ｙ色において説明したのと同様の処理が行われ、「１」ページ分のＣ色の画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に順次供給される。
【００５３】
ここで、濃度しきい値Ｓおよび入力画像信号Ｖに基づいて生成される画像濃度信号ＯＤの一例を図１１（ｃ）に示す。このように、各色に係る画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に供給されると、該画像濃度信号ＯＤは、Ｄ／Ａ変換回路３０１を介してアナログ信号に変換される。また、パターン発生部３０２〜３０４からは位相、周期の異なる三角波信号が出力される。ここで、画像濃度信号ＯＤが「２５５」である場合は、セレクタ３０５〜３０７の出力するデジタル信号は常に「１」になるので、出力パルス変調信号のデューティ比は「１００％」になる。
【００５４】
また、画像濃度信号ＯＤが「０」である場合は、セレクタ３０５〜３０７の出力するデジタル信号は常に「０」になるので、出力パルス変調信号のデューティ比は「０％」になる。そして、画像濃度信号ＯＤが中間濃度である場合は、出力パルス変調信号のデューティ比は、該中間濃度に応じた値になる。その際、用いられる三角波信号に応じて、網点形状は、図１１（ｄ）または（ｅ）に示すものが考えられる。
【００５５】
例えば、図１１（ｄ）に示すように、単一の三角波パターンによって多値化した場合、トギレが発生し、満足されるものではない。しかし、本実施形態にあっては、図３（ｃ）に示す三角波パターンが採用されるように、選択回路３０８で切換処理が行われる。したがって、一方、波形制御パターンＳＣＳに基づいて、波形制御多値化した場合、図１１（ｅ）に示すように、元々の想定していたスムーズな網点形状を生成できる。
【００５６】
Ｃ．実施形態の効果
▲１▼以上説明したように、本実施形態によれば、「入力画像信号Ｖ＜濃度しきい値Ｓ」の条件を満たし、かつ、「値Ｎ（Ｎ＝Ｖ−Ｓ＋Ｄ）は負値ではない」という条件を満たすサブピクセルに対して、該値Ｎに応じた中間濃度が設定される。すなわち、解像度と再現階調数との間に相反関係がなく、スクリーンパターンを構成するサブピクセル数が少ない場合であっても、十分な再現階調数を得ることができる。
【００５７】
▲２▼さらに、本実施形態によれば、中間濃度の第１のサブピクセルに主走査方向に隣接し、該第１のサブピクセルよりも濃度しきい値の低い第２のサブピクセルが存在する場合には、この第１、第２のサブピクセルのオン状態の部分が連続するように、三角波信号が選択される。これにより、スクリーン形状の崩れを防止でき、高品質な出力画像を安定して得ることができる。
【００５８】
Ｄ．第２実施形態
本第２実施例では、さらに、この網点形状の設定自由度を高め、スムーズな網点形状を生成できる方式を提案する。
【００５９】
基本的に、本第２実施形態による方式は、これまで説明してきた第１実施形態を拡張したものである。入出力画像信号の解像度を、例えば、主走査、副走査とも６００ｄｐｉとしたときに、上述した実施形態では、同じ解像度を有する網点パターンを作り、これに基づいて、多値化信号（最終的なパルス幅変調信号）を得ていた。これに対して、ここでの例は、入出力画像信号の解像度に対して、高い解像度、例えば、主走査、副走査とも１２００ｄｐｉの網点パターンを生成し、これに基づいて、出力画素値算出を実施した後、出力の解像度６００ｄｐｉに合わせるように変換した多値化信号を得ることにより、より理想の形状に近い網点信号を生成することを実現している。
【００６０】
具体的には、図１２（ａ）に示すように、例えば、入出力画像信号の解像度６００ｄｐｉに対して、２倍の解像度の１２００ｄｐｉとなる網点パターンを生成する。この場合、６×６のマトリックスで３６ステップを有するパターンとなるが、第１の実施形態で説明したように、マトリックスの各画素の持つ重みは、２５６／３６≒７となり、同様に、「０」、「７」、「１４」、……、「２４８」というように網点成長順にパターン配置する。
【００６１】
次に、出力画素値算出回路２０において、前述したアルゴリズムと同様のアルゴリズムによって計算を行うが、このときに用いる階調ゲイン値Ｇと、そのあとで実施される比較器への値の設定を拡張して考える必要がある。このときの階調ゲイン値Ｇは、全体としては、６×６の網点パターンを用いているが、入力の解像度と同等のマトリックスサイズということで、３×３＝９と解釈する。したがって、階調ゲイン値Ｇは「９」となる。比較器への設定値は、「０」以下の値検出については変わらないものの、大きいほうの値については、８ビットデータの最大値「２５５」ではなく、出力画素値算出回路２０内での網点パターン解像度１画素当たりが持つ最大値を設定する。この場合、１入力解像度に対して、２×２（ｎ×ｍ）の網点パターンが対応するため、網点パターン解像度１画素当たりが持つ値は２５５／（２×２）＝６３．７５となる。図１２（ａ）、（ｂ）では、この条件下での計算例を示しているが、１２００ｄｐｉの解像度を有する多値出力値として、図１２（ａ）に示す値のマトリックスを得る。このときの値は、「０」か「６４（本当は６３．７５）」か、１つの中間値（この場合は「４４」）で構成されるマトリックスとなる。
【００６２】
次に、このマトリックスを出力画素の解像度６００ｄｐｉに変換するために、２×２のサブマトリックスの単位で合計を求め、図１２（ｂ）に示すように、出力画素の解像度に一致した３×３の最終出力画像を得る。図１３には、第１の実施例の出力結果との比較を示す。図において、両者とも、出力総和値は変わらないが、第２の実施例の方が、中間濃度値の発生箇所が多く現れ、網点形状として、よりスムーズなものが得られていることが分かる。
【００６３】
実際の処理構成は、図１４に示すもので、網点パターンをサブマトリックスの分割数分有し、これに対して、処理を行うために、分割数分の減算器２０１-1〜２０-n、乗算器２０２-1〜２０２-n、セレクタ２０３-1〜２０３-nを備え、並列計算を実施した後、最終的に各分割毎の多値出力信号を加算器＆セレクタ２０９ａで合計して出力する構成となっている。図１２を図１４で実施する場合の分割数ｎは、サブマトリックスが２×２（ｎ×ｍ）であるから「４」となる。
【００６４】
Ｅ．第３実施形態
本第３実施例は、上述した第２実施形態を拡張したものである。入力画像信号の解像度を、例えば、主走査、副走査とも６００ｄｐｉとしたときに、第２実施形態と同様に、入力画像信号の解像度に対して高い解像度、例えば、主走査、副走査とも１８００ｄｐｉ（入力解像度≦出力解像度≦網点パターン解像度）に合わせるように変換した多値化信号を得ることにより、より理想の形状に近い網点信号を生成することを実現している。
【００６５】
具体的には、図１５に示すように、例えば、入力画像信号（６００ｄｐｉ）に対して、３倍の解像度の１８００ｄｐｉとなる網点パターンを生成する。この場合、６×６のマトリックスで３６ステップを有するパターンとなるが、第１、第２実施形態で説明したように、マトリックスの各画素の持つ重みは、２５６／３６≒７となり、同様に、「０」、「７」、「１４」、……、「２４８」というように網点成長順にパターン配置する。
【００６６】
次に、出力画素値算出回路２０において、前述したアルゴリズムと同様のアルゴリズムによって計算を行うが、このときに用いる階調ゲイン値Ｇと、そのあとで実施される比較器への値の設定を拡張して考える必要がある。このときの階調ゲイン値Ｇは、全体としては、６×６の網点パターンを用いているが、出力の解像度と同等のマトリックスサイズということで、３×３＝９と解釈する。したがって、階調ゲイン値Ｇは「９」となる。比較器への設定値は、「０」以下の値検出については変わらないものの、大きいほうの値については、８ビットデータの最大値「２５５」ではなく、出力画素値算出回路２０内での網点パターン解像度１画素当たりが持つ最大値を設定する。この場合、１出力解像度に対して、２×２（ｎ×ｍ）の網点パターンが対応するため、網点パターン解像度１画素当たりが持つ値は２５５／（２×２）＝６３．７５となる。
【００６７】
図１５（ａ）、（ｂ）では、この条件下での計算例を示しているが、１８００ｄｐｉの解像度を有する多値出力値として、図１５（ａ）に示す値のマトリックスを得る。このときの値は、「０」か「６４（本当は６３．７５）」か、１つの中間値（この場合は「４４」）で構成されるマトリックスとなる。次に、このマトリックスを出力画素の解像度９００ｄｐｉに変換するために、２×２のサブマトリックスの単位で合計を求め、図１５（ｂ）に示す、出力画素の解像度に一致した３×３の最終出力画像を得る。
【００６８】
なお、上述した第３実施形態において、出力画素値算出回路２０では、入力画像信号を網点パターンの解像度に合わせるとともに、出力の解像度に合わせて加算器＆セレクタ２０９ａのクロックを変える必要がある。
【００６９】
Ｆ．変形例
なお、本発明は、上述した第１または第２実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記第１または第２実施形態にあっては、第１および第２の三角波信号として、位相が「１８０゜」異なる三角波信号を用いたが、２種類の鋸波信号を発生させ、スクリーン切換信号ＳＣＳに基づいて、これら鋸波信号のうち、一方を参照信号として選択してもよい。
【００７０】
また、上述した第１または第２実施形態では、濃度パターン法を用いた場合の例を説明したが、ディザ法を用いる場合であっても同様に適用可能である。すなわち、上記第１または第２実施形態における「サブピクセル」をディザ法における「一画素」と考え、画像濃度信号ＯＤとしてディザ法による画像濃度信号を用いればよい。これにより、上記実施形態のものは、ｎ個の入力画素Ｑ１、Ｑ２、……、Ｑｎを、各々、対応するｎ個の出力画素Ｒ１、Ｒ２、……、Ｒｎに変換するものになる。
【００７１】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、入力画像信号と前記網点パターン記憶手段に格納されている網点パターンとに基づいて前記入力画像信号の各画素の出力画素値を算出する際に、第１の算出手段により、入力画像信号に対してｎ×ｍ倍の解像度を有する網点パターンを用い、該網点パターンを構成する複数の重み係数値のうちの１つの重み係数値に従ってｋ値（ｋ＞２）の出力画素値を算出するようにしたので、解像度と再現階調数との間に相反関係がなく、しかもスクリーン形状の自由度を高めることができ、より高品質な出力画像を安定して得ることができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態による画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 網点パターンの変換方法を示す概念図である。
【図３】 網点パターンの例を示す概念図である。
【図４】 網点パターンの他の例を示す概念図である。
【図５】 出力画素値算出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】 従来の二値化方式による網点化の原理を説明するための概念図である。
【図７】 本実施形態による網点化の原理を説明するための概念図である。
【図８】 トーン再現特性と補正トーン特性の一例を示す概念図である。
【図９】 アナログスクリーン生成器のトーン再現特性と補正トーン特性の一例を示す概念図である。
【図１０】 波形制御多値化回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】 第１実施形態による効果の一例を示す概念図である。
【図１２】 本発明の第２実施形態による画像処理装置の原理を説明するための概念図である。
【図１３】 第２実施形態による網点再現性向上例を示す概念図である。
【図１４】 第２実施形態による画像処理装置（一部）の一構成例を示すブロック図である。
【図１５】 本発明の第３実施形態による画像処理装置の原理を説明するための概念図である。
【図１６】 ディザ法の処理構成例を示すブロック図である。
【図１７】 ディザ法と濃度パターン法の比較を示す概念図である。
【図１８】 濃度パターン法の２値化例を示す概念図である。
【図１９】 スクリーン角生成セル（基本パターン）を説明するための概念図である。
【図２０】 スクリーン角生成を説明するための概念図である。
【図２１】 アナログ三角波比較方式の構成例を示すブロック図、および動作例を示す概念図である。
【図２２】 アナログ三角波比較方式の例を示す概念図である。
【符号の説明】
２０ 出力画素値算出回路（出力画素値算出手段）
３０ 波形制御多値化回路
１０３ 網点パターンメモリ（網点パターン記憶手段）
１１１ 波形制御パターンメモリ（波形制御パターン記憶手段）
２０１ 減算器
２０２ 乗算器
２０３ 比較器
２０４ 比較器
２０５，２０６，２０７ ＬＵＴ
２０８ デコーダ
２０９ セレクタ
２１０ 階調ゲインレジスタ
３０１ Ｄ／Ａ変換器
３０２ パターン発生部（第１の三角波信号発生手段）
３０３ パターン発生部（第２の三角波信号発生手段）
３０４ パターン発生部（第３の三角波信号発生手段）
３０５，３０６，３０７ コンパレータ
３０８ セレクタ
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式のデジタル複写機あプリンタ等に係り、高品位の中間調画像を出力するために用いて好適な画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真方式のデジタル複写機やプリンタ等において、中間調画像を出力する方式としては、網点画像再現方式と三角波比較方式とが知られている。その概要について以下に説明する。
【０００３】
＜網点画像再現方式＞
網点画像再現方式にあっては、ディザ法または濃度パターン法がある。これらの方式は、図１６に示すように、出力画素の解像度の一対一に対応する濃度しきい値マトリックスと入力画像データとを比較し、その結果に基づいて出力画素のオン／オフを制御するという構成をとる。このときの入力画像データと出力画像データとの対応が一対一か、あるいは一対複数画素かで、ディザ法と濃度パターン法とが分類される。図１７に示すように、入力画像データと出力画像データとが一対一に対応する場合がディザ法となり、一対複数画素に対応する場合が濃度パターン法となる。ここでは、このような方式の濃度しきい値マトリックスをスクリーンパターンと呼ぶ。
【０００４】
上記スクリーンパターン内の各濃度しきい値は、８ビット（０〜２５５）の入力画像信号に適用する場合には、例えば、図１７に示すスクリーンパターンが、階調範囲（０〜２５５）をサブピクセル数で等分し、線形量子化されるように設定する（端数は四捨五入）。図１７（ｂ）に示す８ビット（０〜２５５）の入力画像信号に適用した場合、図１８（ｂ）に示すように、各濃度しきい値は、「８」、「２４」、「４０」、……になる。
【０００５】
次に、上記濃度しきい値と入力画素の濃度とが比較され、各サブピクセルのオン／オフ状態が決定される。すなわち、入力画素の濃度よりも低い濃度しきい値に対応するサブピクセルはオン状態となり、他のサブピクセルはオフ状態となる。一例として、入力画素の濃度が「１２０」であった場合、各サブピクセルのオン／オフ状態は、図１８（ｃ）に示すようになる。
【０００６】
ところで、カラー複写機等で網点画像再現方式を採用する場合には、上述した処理を各原色（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）毎に行えばよい。しかしながら、各色に対して同一のスクリーンパターンを用いると、僅かな位置ずれによって色ムラが生じたり、各原色の網点が重なった場合に生じる縞模様（モアレ縞）の影響が大きくなる。そこで、図１９に示すように、スクリーン角θが異なるスクリーンパターンを４種類用いて、これらを各原色に対応させて用いることが一般的である（特公昭５２−４９３６１号公報、特開昭５４−１８３０２号公報）。
【０００７】
なお、スクリーン印刷等の分野にあっては、スクリーン角θは、０゜、１５゜、４５゜および７５゜に設定すると好適であることが知られている。しかしながら、複写機等に応用するためには、同一のスクリーンパターンを繰り返し使用してメモリ容量を削減するため、スクリーン角θは有理正接で求めることができる値にする必要がある。なお、図２０は、同一のスクリーンパターンを配列した状態を示す概念図である。図示する数字は、濃度しきい値番号である。
【０００８】
さらに、各原色毎のサブピクセル数をなるべく一致させる必要もある。図１９に示す例では、スクリーン角θについては好適な角度の「±２゜」、サブピクセル数Ａは「１７±１」個の範囲に収まっており、実用上はこの程度で十分である。なお、同図（ａ）に示すスクリーンパターンは図１８（ｂ）に示すものに対応する。
【０００９】
＜三角波比較方式＞
次に、三角波比較方式にあっては、図２１（ａ）に示すように、まず、入力画素の濃度がアナログ信号に変換される。そして、比較器によって所定周期の三角波と該アナログ信号とが比較され、出力パルス幅信号を得る。アナログ信号のレベルが三角波のレベル以上（あるいはレベル以下）となる場合には、オン状態（例えば、レーザ光の露光状態）、それ以外の場合には、オフ状態となる。すなわち、入力画素の濃度が高いほど、アナログ信号のレベルが高くなり、比較結果がオン状態になるデューティ比も高くなり、出力画像の濃度も高くなる。
【００１０】
ところで、三角波比較方式において、カラー印刷を行う場合においても、色ムラやモアレ縞による影響を抑制するため、各原色毎にスクリーン角θを付与する技術が知られている。例えば、特開昭６２−１８３６７０号公報では、副走査方向に「１」ライン進む毎に三角波の位相を一定量シフトする技術が開示されている。また、特開平２−２９６２６４号公報では、階調再現特性を副走査方向に「１」ライン進む毎に変化させる技術が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては、以下のような種々の問題があった。まず、網点画像再現方式では、解像度と再現階調数との間に相反関係があった。例えば、出力装置の解像度が「４００ｄｐｉ（ドット／インチ）」であって、「２００ｌｐｉ（ライン／インチ）」の解像度を得たい場合には、スクリーンのサイズを「２×２」にする必要がある。すなわち、再現階調数は「４」になり、極めて低い階調数しか得られない。逆に、再現階調数を「６４」にするためには、スクリーンのサイズを「８×８」にする必要がある。このため、解像度は「４００／８＝５０ｌｐｉ」になり、大幅に低下する。
【００１２】
なお、スクリーン印刷を行う場合、出力装置は元々「４０００ｄｐｉ」程度の解像度を有しているので、再現階調数を大とした場合であっても、肉眼では画像の粗さは目立たない。しかしながら、電子写真方式では、「４００ｄｐｉ〜６００ｄｐｉ」程度の解像度が限界であるので、上述した問題が生じる。
【００１３】
一方、三角波比較方式では、解像度と再現階調数との間に相反関係はない。しかしながら、上述した技術によって各原色毎にスクリーン角θを付与することは実用性に乏しい。この理由を図２２を参照して説明する。図２２（ａ）において、Ｓ1は、アナログ信号であり、このアナログ信号Ｓ1は、三角波信号と比較される。三角波信号は、副走査方向の「１」ライン毎に位相が徐々に遅延される。
【００１４】
この比較結果によって得られたレーザの露光パターンを同図（ｂ）に示す。同図（ｂ）から明らかなように、副走査方向の「１」ライン毎に三角波の位相をシフトさせると、網点やスクリーン形状の崩れ、あるいは途切れ等を招きやすい。これにより、階調特性および粒状性再現に悪影響が生じ、満足できる画質を得ることが困難であった。さらに、スクリーン角θおよびスクリーン線数（解像度）についても、用いられる三角波パターンの周期に拘束され、自由度が少なかった。
【００１５】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、解像度と再現階調数との間に相反関係がなく、しかもスクリーン形状の自由度を高めることができ、より高品質な出力画像を安定して得ることができる画像処理装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、請求項１記載の発明では、入力画像信号を変換して、画像記録装置への出力画像信号を生成する画像処理装置において、網点スクリーンの成長および濃淡再現の重みを表現する重み係数値であって、前記入力画像信号に対し、ｎ×ｍ倍の解像度を有する網点パターンを格納する網点パターン記憶手段と、前記入力画像信号が示す入力画像と、前記入力画像の１画素に対応する前記網点パターン記憶手段に記憶されている複数の重み係数値のうちの１つの重み係数値とに基づいて、ｋ値（ｋ＞２）の出力値を算出する第１の算出手段と
を具備することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、入力画像信号と前記網点パターン記憶手段に格納されている網点パターンとに基づいて前記入力画像信号の各画素の出力画素値を算出する際に、第１の算出手段により、入力画像信号に対してｎ×ｍ倍の解像度を有する網点パターンを用い、該網点パターンを構成する複数の重み係数値のうちの１つの重み係数値に従ってｋ値（ｋ＞２）の出力画素値を算出するようにしたので、解像度と再現階調数との間に相反関係がなく、しかもスクリーン形状の自由度を高めることが可能となり、より高品質な出力画像を安定して得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
【００１９】
Ａ．第１実施形態の構成
図１は本発明の第１実施形態による画像処理装置の構成を示すブロック図である。図において、画像処理装置は、スクリーン角生成パターン発生回路１０、出力画素値算出回路２０および波形制御多値化回路３０からなる。以下、ｎ＝１、ｍ＝１の場合の各部の構成について説明する。
【００２０】
Ａ−１．スクリーン角生成パターン発生回路
スクリーン角生成パターン発生回路１０は、カラープリント出力時にＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋ毎に異なるスクリーン角の網点パターンを生成する。副走査方向アドレスカウンタ１０２は、水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣをカウントし、該カウント値を出力する。また、主走査方向アドレスカウンタ１０４は、画素クロックＣＬＫをカウントし、該カウント値を出力する。
【００２１】
リセット回路１０５は、水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣがスクリーン角生成パターン発生回路１０に入力された場合、あるいは主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値が所定のリセット値に達した場合に主走査方向アドレスカウンタ１０４をリセットする。これにより、カウンタ値は「０」に戻る。
【００２２】
例えば、図１９（ｂ）に示す１５゜のスクリーンの場合には、特公昭５２−４９３６１号公報に開示されている方式により、これを展開して得られた、図２０に示す展開パターンを生成する。このときに生成されるＬ×Ｌの長方形マトリックスを主走査方向にＬ画素毎、副走査方向にはＬライン進む毎に繰り返して使用することで、所望のスクリーンパターンで埋め尽くされたスクリーンが生成できる。このときの主走査方向のリセット値は「１７」となる。
【００２３】
同様に、リセット回路１０５は、副走査方向アドレスカウンタ１０２のカウント値がリセット値（この場合、副走査方向のリセット値も「１７」となる）に達した場合、該副走査方向アドレスカウンタ１０２をリセットする。また、網点パターンメモリ１０３は、この実施形態では「１７×１７バイト」のメモリ容量を有し、上記副走査方向アドレスカウンタ１０２、主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値によってアクセスされる。該網点パターンメモリ１０３には、使用されるスクリーンパターンを配列した内容が記憶されている。すなわち、上述した図２０に示すＬ×Ｌの長方形マトリックスの展開パターンが格納される。このようにして、網点パターンメモリ１０３は、副走査方向アドレスカウンタ１０２、主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値に応じた網点パターン値Ｓを出力する。
【００２４】
次に、実際に使用する網点パターン値の例を図２に示す。図２に示す網点パターン値は、図１９（ａ）に示す「０゜」のスクリーン角θに対応し、以下に示す手順で変換された後、実際の網点パターンメモリ１０３に格納される。まず、図１９（ａ）に示すマトリックス内の各パターン値から「１」を引いたマトリックスを求め、次に、４×４のマトリックスから求められるステップゲイン値「１６（＝２５６／（４×４））」を、先に求めたマトリックスに掛け合わせ、実際に網点パターンメモリ１０３に格納する網点パターンを決定する。この結果、マトリックス内のこれらの値は、その画素がオン（黒）になったときの、全体（２５６）に対する割合（重み）を示すことになる。すなわち、１個のドットがオンになった場合には、１／１６×２５６＝１６、２個のドットがオンになった場合には、２／１６×２５６＝３２となる。但し、図２に示す網点パターンでは、後述する計算の簡略化のために、上述したように、図１９（ａ）に示すマトリックスから「１」を引いて、「０」から開始するパターンとしている。
【００２５】
次に、波形制御パターンメモリ１１１は、図１９（ｂ）に示すスクリーンパターンが用いられる場合、図２０に示すＬ×Ｌのマトリックスを格納するために、「１７×１７ビット」のメモリ容量を有し、網点パターンメモリ１０３の各網点パターンに対応して、図３（ｂ）に示すような「０」、「１」、「２」のいずれかを示す２ビットの波形パターンを記憶する。このとき、「０」は右側からドットが成長する場合の波形パターンであり、「１」は左側から成長する場合の波形パターン、「２」は真ん中から成長する場合の波形パターンである。但し、この値に限られるわけではない。本実施形態の場合には、合計３種類のパターンであるので、１７×１７×２ビットの波形パターンメモリが必要となる。そして、副走査方向アドレスカウンタ１０２、主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値によって、波形制御パターンメモリ１１１の波形パターンがアクセスされ、スクリーン切換信号ＳＣＳとして出力される。ここで、各網点パターンに対応する波形パターンの例を図３（ｃ）に示す。また、図４は、網点パターンの他の例を示す概念図であり、左から順に「０」、「２」、「１」となる波形パターンを有し、いわゆる万線と呼ばれるものである。
【００２６】
Ａ−２．出力画素値算出回路
次に、出力画素値算出回路２０の構成について図５を参照して説明する。図において、減算器２０１は、入力画像信号（画素濃度）Ｖから網点パターン信号Ｓを減算する。階調ゲインレジスタ２１０は、階調ゲインＧを記憶している。なお、階調ゲインＧは、図１９の網点パターンのサブピクセル数（上記例では「１６」、「１７」または「１８」）に等しくなるうに設定される。次に、乗算器２０２は、減算器２０１での減算値Ｎと階調ゲインＧとを乗算し、その乗算結果Ｍを出力する。比較器２０３、２０４は、各々、乗算結果Ｍが「０」より小さいか、あるいは２５５より大きいかを判定し、それぞれの判定結果１ビットづつを合わせた２ビットをデコーダ２０８に入力し、セレクタ２０９への選択信号とする。一方、乗算器２０２の結果は、それぞれ異なる特性を有する３つのＬＵＴ（この例では３種類のＬＵＴを用いたが、これに限られるものではない）２０５，２０６，２０７に入力され、階調補正された後にセレクタ２０９に供給される。
【００２７】
セレクタ２０９は、上記ＬＵＴ２０５，２０６，２０７からの信号と、予めレジスタにセットされている「０」または「２５５」の２つの信号との合計５つの信号を、デコーダ２０８からの２ビット信号と、波形制御パターンメモリ１１１からの波形制御パターン信号２ビットとの合計４ビットの値に応じて選択し、出力画像信号ＯＤとして送出する。セレクタ２０９は、比較器２０３、２０４の比較結果に基づいて、乗算結果Ｍが「０」以下であれば、値「０」を出力し、「２５５」以上であれば、値「２５５」を出力する。上記２つの値以外の場合には、波形制御パターン信号２ビットに従って、波形パターンに対応したＬＵＴ２０５〜ＬＵＴ２０７のいずれかの補正用ＬＵＴの出力結果を出力する。
【００２８】
ここで、従来の２値化方式による網点化と、本発明の出力画素値算出法による網点化とをそれぞれの原理を比較して説明する。図６は、従来の２値化方式による網点化の原理を示す概念図である。図において、入力信号が１８２／２５５＝７１％の面積率を有する信号として入力された場合、図示したような４×４の合計１６個の出力画素のうち、１１個がオン（２５５）となり、残り５個がオフ（０）となる。このとき、出力信号の面積率は、（２５５×１１）／（２５５×１６）×１００％＝６９％となり、４×４＝１６階調分の量子化レベルしか確保されないため、この場合、１／１６＝６．２５％単位の量子化ステップによる量子化誤差が発生してしまうので、満足できるものではなかった。仮に、１２個までがオン（２５５）となっても、このときの出力信号の面積率は、（２５５×１２）／（２５５×１６）×１００％＝７５％となり、６％の量子化誤差が発生してしまう。
【００２９】
これに対して、図７に示す本発明の出力画素値算出法による網点では、４×４＝１６の各画素の持つ重み（その画素までがオンになったときのベタ濃度レベル「２５５」に対する割合）を表す網点パターンマトリックスを用いて後述する決定法により、フィードバック演算なしに、４×４の各出力画素の出力濃度レベルを算出する処理を行う。これによると、入出力間での再現量子化誤差を最小にするように、中間濃度レベルの出力画素制御ができるため、出力信号の面積率は、（２５５×１１＋９６）／（２５５×１６）×１００％＝７１％となり、８ビットの入出力システムに適用した場合、「２５６」の量子化ステップ、１／２５６＝０．４％以下の量子化誤差に収まる階調再現が可能になる。
【００３０】
さらに、算出方法について図５を参照して説明する。入力画像信号Ｖの値が「１８２」であって、網点パターンメモリ１０３から図１９（ａ）に示す「０゜」の各値が出力された場合を想定して具体例を説明する。まず、入力画像信号Ｖが「１８２」であれば、網点パターンの４×４マトリックスの各パターン値Ｓ（「０」、「１６」、……、「２４０」）に対して減算器２０１でＶ−Ｓを実施し、その結果Ｎに階調ゲインＧ（この場合、２５６／１６＝１６）を乗算器２０２で乗算し、乗算結果Ｍを得る。この乗算結果Ｍが「０」より小さければ、「０」を出力し、「２５５」より大きければ、「２５５」を出力することになる。網点パターン値が「１６０」以下のときには、乗算結果Ｍが「２５５」以上の値を示す。一方、網点パターン値が「１９２」以上のときには、乗算結果Ｍが「０」以下の値を示す。網点パターン値が「１７６」のときのみ、乗算結果Ｍは「０」と「２５５」の間の「９６」を示すことになる。以上の結果から、セレクタ２０９は、網点パターン値が「１６０」以下のときは「２５５」を、網点パターン値が「１９２」以上のときは「０」を、網点パターン値が「１７６」のときは、Ｍ値「９６」がＬＵＴ２０５、２０６、２０７により変換されたいずれかの値の１つを、波形制御パターン信号で選択して出力する。これらの各ＬＵＴ２０５、２０６、２０７に設定する変換特性については後述するが、簡単のためにリニアなものがいずれかのＬＵＴに設定されているとすれば、乗算値Ｍからは「９６」がそのまま出力される。この結果、図７に示すような出力結果が得られる。
【００３１】
以上説明したきたように、上記構成によれば、入力信号に忠実な量子化誤差の少ない階調再現方式が実現できるが、中間濃度レベルを再現させる手段、およびその特性によっては、原理的に実現できるものとは異なることが予想される。
【００３２】
ここで、図８（ａ），（ｂ）は、上述した構成によるスクリーン生成方式によって得られるトーン再現特性を示す概念図、および補正トーン特性の効果を示す概念図である。本方式によるトーン再現特性は、図８（ａ）に示すように、網点パターンのオン（２５５）画素が担うデジタル部分の階段的階調再現部と中間濃度レベル画素が担うアナログ部分の連続的階調再現部とが合成されたものとなる。このため、これら両者の階調再現部がともにリニアな特性とならなければ、基本的に不連続点のある階調特性となり、疑似輪郭が発生してしまう。このために、中間濃度画素値の再現を担うアナログスクリーン生成部のトーン再現性および「０」、「２５５」出力からなる階段的階調再現を担うデジタルスクリーン生成部のトーン再現性の双方を補正する手段が必要となる。
【００３３】
上記トーン再現性を補正する手段が図５に示すＬＵＴ２０５〜ＬＵＴ２０７である。図８（ａ）に示すように、トーン補正前は、スクリーンパターンしきい値が作るデジタル部分の階段的階調再現域と、中間濃度画素値によるアナログ部分の連続的階調再現域との接点で、不連続点を有するゆらぎのある階調特性となる。これに対して、階段的階調再現域と連続的階調再現域との双方を適切に補正した図８（ｂ）に示すトーン再現特性は、リニアな疑似輪郭のない特性となる。
【００３４】
図９（ａ），（ｂ）は、アナログ部分の連続的階調再現を実際に補正する場合の手順を示す概念図である。図において、アナログスクリーンによるトーン再現特性が図９（ａ）であった場合、これがリニアになるように逆関数となる図９（ｂ）のトーン特性を求める。さらに、ハイライト部分でのトーンカーブの立ち上がり、および高濃度部分でのトーンカーブのｙを、できるだけ滑らかになるように決定し、これをＬＵＴにセットする。このときのＬＵＴは、後述するような複数の波形特性のうちのひとつを選択して使用するような多値化手段をとる場合は、波形の種類毎に設定することが有効である。また、本実施形態のように、２００線Ａタイプ、２００線Ｂタイプ、４００線の位相、周期が異なる三角波パターンによる多値化手段の場合は、それらに対応して３種のＬＵＴを設ける。但し、これらＬＵＴの種類、数等は、これに限らず、網点パターンに依存して切り替えるようにしてもよい。
【００３５】
一方、図８（ａ），（ｂ）に示すデジタル部分の階段的階調再現域については、階段の高さ（量子化ステップの幅）が均一になるように、出力画素値算出回路２０の前段に設けたトーン補正手段で補正する。このような構成にすることで、疑似輪郭等のないリニアリティーの高い階調再現特性の実現が可能になる。
【００３６】
Ａ−３．波形制御多値化回路
次に、図１０は、波形制御多値化回路３０の構成を示すブロック図である。図において、Ｄ／Ａ変換回路３０１は、画像濃度信号ＯＤをアナログ信号に変換して出力する。パターン発生部３０２，３０３，３０４は、各々、相互に「１８０゜」位相の異なる２００線のＡ相、Ｂ相の２種類の三角波信号、および４００線の三角波信号を出力する。コンパレータ３０５，３０６，３０７は、上記三角波信号と上記アナログ信号とを各々比較し、比較結果をデジタル信号として出力する。すなわち、上記デジタル信号は、アナログ信号のレベルが三角波信号のレベル以上である場合には「１」になり、それ以外の場合には「０」となる信号である。
【００３７】
セレクタ３０５は、スクリーン切換信号ＳＣＳ（波形制御パターンメモリ１１１の内容）に基づいて、これらアナログ信号のうち、いずれか１つを画素クロックＣＬＫに同期させて選択し、出力する。この出力信号は、レーザダイオード用の出力パルス変調信号として出力される。
【００３８】
ここで、選択されるアナログ信号に対応する部分の三角波信号の波形を図３（ｃ）に示す。同図（ｂ）、（ｃ）を比較すると、スクリーン切換信号ＳＣＳ（成長パターン）が「０」である場合には、パターン発生器３０２，３０３のいずれかのうち、立ち上がりの半周期にある三角波パターンにより得られたパルス変調信号が選択回路３０８で選択され、このシステムの場合には、画素の右側から打点される。スクリーン切換信号ＳＣＳが「１」である場合には、パターン発生器３０２，３０３のいずれかのうち、立ち下がりの半周期にある三角波パターンにより得られたパルス変調信号が選択回路３０８で選択され、画素の左側から打点される。また、スクリーン切換信号ＳＣＳが「２」である場合には、パターン発生器３０４の４００線周期の三角波パターンにより得られたパルス変調信号が選択回路３０８で選択され、画素の中央から打点される。
【００３９】
したがって、相互に「１８０゜」位相の異なる２００線のＡ相、Ｂ相の２種類の三角波信号パターンを参照した、コンパレータ３０５，３０６から出力されるアナログ信号のうち、どちらが選択されるかは、スクリーン切換信号ＳＣＳのみによっては一意に決まらない。例えば、スクリーン切換信号ＳＣＳが一定値のまま、画素クロックＣＬＫが複数回入力されると、セレクタ３０５は、両アナログ信号を交互に選択することになる。また、ここで用いられる三角波波形は、パターン１、２のみならず、その１／２周期の三角波パターンやノコギリ波等を用いることも考えられる。また、その数も上述した３つの三角波信号に限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。さらに、三角波信号に限定されるものではなく、ランプ関数系の信号であってもよい。
【００４０】
Ｂ．第１実施形態の動作
次に、本第１実施形態の動作を説明する。本第１実施形態の画像処理装置を用いてカラー画像を出力する場合、最初にＹ色の出力処理が行われる。
【００４１】
まず、各メモリ、レジスタ、カウンタ等がリセットされ、図３（ａ）および（ｂ）に示す「０゜」に係る網点パターン（このときに上述した重み変換されている）および波形制御パターンが図１の網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１に各々書き込まれ、リセット回路１０５におけるリセット値は「４」に設定される。
【００４２】
さらに、該網点パターンに応じて、出力画素値算出回路２０内の階調ゲインレジスタ２１０に値「１６」が書き込まれる。次に、主走査方向アドレスカウンタ１０４に画素クロックＣＬＫが供給され、出力画素値算出回路２０にはＫ色に係る入力画像信号Ｖが供給される。主走査方向アドレスカウンタ１０４は画素クロックＣＬＫをカウントするが、カウント値が「４」に達すると、該カウント値は、リセット回路１０５によってリセットされる。また、副走査方向アドレスカウンタ１０２からは「０」が出力される。
【００４３】
これにより、網点パターンメモリ１０３にあっては、「Ｙ（副走査方向）＝０、Ｘ（主走査方向）＝０」のアドレスから「Ｙ（副走査方向）＝０、Ｘ（主走査方向）＝３」までの「４」アドレスが繰り返しアクセスされ、対応する「４」種類の網点パターンＳが出力画素値算出回路２０に繰り返し供給される。出力画素値算出回路２０にあっては、比較器２０３、２０４の比較結果と波形制御パターンに基づいて、乗算器２０２から出力されたＬＵＴ後の３つの中間値、「２５５」、「０」のうち、いずれか１つの値が選択され、選択された値は画像濃度信号ＯＤとして出力される。
【００４４】
また、波形制御パターンメモリ１１１にあっては、網点パターンＳに対応したスクリーン切換信号ＳＣＳが出力される。このようにして、主走査方向の「１」ライン分のスキャンが終了すると、水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣがスクリーン角生成パターン発生回路１０に供給される。これにより、副走査方向アドレスカウンタ１０２のカウント値がインクリメントされるとともに、主走査方向アドレスカウンタ１０４のカウント値がリセットされる。
【００４５】
そして、次のラインに対するスキャンが開始される。そして、「４」ライン分のスキャンが終了した後に、水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣが副走査方向アドレスカウンタ１０２に入力されると、副走査方向アドレスカウンタ１０２のカウント値が「４」となる。リセット回路１０５は、この状態を検出すると、副走査方向アドレスカウンタ１０２のカウント値を「０」にリセットする。
【００４６】
以後、同様に、画素クロックＣＬＫに同期して入力画像信号Ｖが出力画素値算出回路２０に供給されると、網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１がアクセスされ、サブピクセルが出力画素値算出回路２０に供給されるとともに、スクリーン切換信号ＳＣＳが波形制御多値化回路３０に供給される。これにより、「１」ページ分のＫ色の画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に順次供給される。
【００４７】
Ｙ色の出力が終了すると、次にＭ色の出力処理が行われる。まず、各メモリ、レジスタ、カウンタ等がリセットされ、図３（ａ）および（ｂ）に示す「１４゜」に係る網点パターン（このときに上述した重み変換されている）および波形制御パターンが網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１に各々書き込まれ、リセット回路１０５におけるリセット値は「１７」に設定される。
【００４８】
さらに、該網点パターンに応じて、出力画素値算出回路２０内の階調ゲインレジスタ２１０に値「１７」が書き込まれる。そして、画素クロックＣＬＫがスクリーン角生成パターン発生回路１０に供給され、Ｍ色の入力画像信号Ｖが出力画素値算出回路２０に供給されると、Ｙ色において説明したのと同様の処理が行われ、「１」ページ分のＭ色の画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に順次供給される。
【００４９】
Ｍ色の出力が終了すると、次にＫ色の出力処理が行われる。まず、各メモリ、レジスタ、カウンタ等がリセットされ、図３（ａ）および（ｂ）に示す「４５゜」に係る網点パターンおよび波形制御パターンが網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１に各々書き込まれ、リセット回路１０５におけるリセット値は「６」に設定される。
【００５０】
さらに、該網点パターンに応じて、出力画素値算出回路２０内の階調ゲインレジスタ２１０に値「１８」が書き込まれる。そして、画素クロックＣＬＫがスクリーン角生成パターン発生回路１０に供給され、Ｋ色の入力画像信号Ｖが出力画素値算出回路２０に供給されると、Ｙ色において説明したのと同様の処理が行われ、「１」ページ分のＫ色の画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に順次供給される。
【００５１】
Ｋ色の出力が終了すると、次に、Ｃ色の出力処理が行われる。まず、各メモリ、レジスタ、カウンタ等がリセットされ、図３（ａ）および（ｂ）に示す「７５゜」に係る網点パターンおよび波形制御パターンが網点パターンメモリ１０３および波形制御パターンメモリ１１１に各々書き込まれ、リセット回路１０５におけるリセット値は「１７」に設定される。
【００５２】
さらに、該網点パターンに応じて、出力画素値算出回路２０内の階調ゲインレジスタ２１０に値「１７」が書き込まれる。そして、画素クロックＣＬＫがスクリーン角生成パターン発生回路１０に供給され、Ｃ色の入力画像信号Ｖが出力画素値算出回路２０に供給されると、Ｙ色において説明したのと同様の処理が行われ、「１」ページ分のＣ色の画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に順次供給される。
【００５３】
ここで、濃度しきい値Ｓおよび入力画像信号Ｖに基づいて生成される画像濃度信号ＯＤの一例を図１１（ｃ）に示す。このように、各色に係る画像濃度信号ＯＤが波形制御多値化回路３０に供給されると、該画像濃度信号ＯＤは、Ｄ／Ａ変換回路３０１を介してアナログ信号に変換される。また、パターン発生部３０２〜３０４からは位相、周期の異なる三角波信号が出力される。ここで、画像濃度信号ＯＤが「２５５」である場合は、セレクタ３０５〜３０７の出力するデジタル信号は常に「１」になるので、出力パルス変調信号のデューティ比は「１００％」になる。
【００５４】
また、画像濃度信号ＯＤが「０」である場合は、セレクタ３０５〜３０７の出力するデジタル信号は常に「０」になるので、出力パルス変調信号のデューティ比は「０％」になる。そして、画像濃度信号ＯＤが中間濃度である場合は、出力パルス変調信号のデューティ比は、該中間濃度に応じた値になる。その際、用いられる三角波信号に応じて、網点形状は、図１１（ｄ）または（ｅ）に示すものが考えられる。
【００５５】
例えば、図１１（ｄ）に示すように、単一の三角波パターンによって多値化した場合、トギレが発生し、満足されるものではない。しかし、本実施形態にあっては、図３（ｃ）に示す三角波パターンが採用されるように、選択回路３０８で切換処理が行われる。したがって、一方、波形制御パターンＳＣＳに基づいて、波形制御多値化した場合、図１１（ｅ）に示すように、元々の想定していたスムーズな網点形状を生成できる。
【００５６】
Ｃ．実施形態の効果
▲１▼以上説明したように、本実施形態によれば、「入力画像信号Ｖ＜濃度しきい値Ｓ」の条件を満たし、かつ、「値Ｎ（Ｎ＝Ｖ−Ｓ＋Ｄ）は負値ではない」という条件を満たすサブピクセルに対して、該値Ｎに応じた中間濃度が設定される。すなわち、解像度と再現階調数との間に相反関係がなく、スクリーンパターンを構成するサブピクセル数が少ない場合であっても、十分な再現階調数を得ることができる。
【００５７】
▲２▼さらに、本実施形態によれば、中間濃度の第１のサブピクセルに主走査方向に隣接し、該第１のサブピクセルよりも濃度しきい値の低い第２のサブピクセルが存在する場合には、この第１、第２のサブピクセルのオン状態の部分が連続するように、三角波信号が選択される。これにより、スクリーン形状の崩れを防止でき、高品質な出力画像を安定して得ることができる。
【００５８】
Ｄ．第２実施形態
本第２実施例では、さらに、この網点形状の設定自由度を高め、スムーズな網点形状を生成できる方式を提案する。
【００５９】
基本的に、本第２実施形態による方式は、これまで説明してきた第１実施形態を拡張したものである。入出力画像信号の解像度を、例えば、主走査、副走査とも６００ｄｐｉとしたときに、上述した実施形態では、同じ解像度を有する網点パターンを作り、これに基づいて、多値化信号（最終的なパルス幅変調信号）を得ていた。これに対して、ここでの例は、入出力画像信号の解像度に対して、高い解像度、例えば、主走査、副走査とも１２００ｄｐｉの網点パターンを生成し、これに基づいて、出力画素値算出を実施した後、出力の解像度６００ｄｐｉに合わせるように変換した多値化信号を得ることにより、より理想の形状に近い網点信号を生成することを実現している。
【００６０】
具体的には、図１２（ａ）に示すように、例えば、入出力画像信号の解像度６００ｄｐｉに対して、２倍の解像度の１２００ｄｐｉとなる網点パターンを生成する。この場合、６×６のマトリックスで３６ステップを有するパターンとなるが、第１の実施形態で説明したように、マトリックスの各画素の持つ重みは、２５６／３６≒７となり、同様に、「０」、「７」、「１４」、……、「２４８」というように網点成長順にパターン配置する。
【００６１】
次に、出力画素値算出回路２０において、前述したアルゴリズムと同様のアルゴリズムによって計算を行うが、このときに用いる階調ゲイン値Ｇと、そのあとで実施される比較器への値の設定を拡張して考える必要がある。このときの階調ゲイン値Ｇは、全体としては、６×６の網点パターンを用いているが、入力の解像度と同等のマトリックスサイズということで、３×３＝９と解釈する。したがって、階調ゲイン値Ｇは「９」となる。比較器への設定値は、「０」以下の値検出については変わらないものの、大きいほうの値については、８ビットデータの最大値「２５５」ではなく、出力画素値算出回路２０内での網点パターン解像度１画素当たりが持つ最大値を設定する。この場合、１入力解像度に対して、２×２（ｎ×ｍ）の網点パターンが対応するため、網点パターン解像度１画素当たりが持つ値は２５５／（２×２）＝６３．７５となる。図１２（ａ）、（ｂ）では、この条件下での計算例を示しているが、１２００ｄｐｉの解像度を有する多値出力値として、図１２（ａ）に示す値のマトリックスを得る。このときの値は、「０」か「６４（本当は６３．７５）」か、１つの中間値（この場合は「４４」）で構成されるマトリックスとなる。
【００６２】
次に、このマトリックスを出力画素の解像度６００ｄｐｉに変換するために、２×２のサブマトリックスの単位で合計を求め、図１２（ｂ）に示すように、出力画素の解像度に一致した３×３の最終出力画像を得る。図１３には、第１の実施例の出力結果との比較を示す。図において、両者とも、出力総和値は変わらないが、第２の実施例の方が、中間濃度値の発生箇所が多く現れ、網点形状として、よりスムーズなものが得られていることが分かる。
【００６３】
実際の処理構成は、図１４に示すもので、網点パターンをサブマトリックスの分割数分有し、これに対して、処理を行うために、分割数分の減算器２０１-1〜２０-n、乗算器２０２-1〜２０２-n、セレクタ２０３-1〜２０３-nを備え、並列計算を実施した後、最終的に各分割毎の多値出力信号を加算器＆セレクタ２０９ａで合計して出力する構成となっている。図１２を図１４で実施する場合の分割数ｎは、サブマトリックスが２×２（ｎ×ｍ）であるから「４」となる。
【００６４】
Ｅ．第３実施形態
本第３実施例は、上述した第２実施形態を拡張したものである。入力画像信号の解像度を、例えば、主走査、副走査とも６００ｄｐｉとしたときに、第２実施形態と同様に、入力画像信号の解像度に対して高い解像度、例えば、主走査、副走査とも１８００ｄｐｉ（入力解像度≦出力解像度≦網点パターン解像度）に合わせるように変換した多値化信号を得ることにより、より理想の形状に近い網点信号を生成することを実現している。
【００６５】
具体的には、図１５に示すように、例えば、入力画像信号（６００ｄｐｉ）に対して、３倍の解像度の１８００ｄｐｉとなる網点パターンを生成する。この場合、６×６のマトリックスで３６ステップを有するパターンとなるが、第１、第２実施形態で説明したように、マトリックスの各画素の持つ重みは、２５６／３６≒７となり、同様に、「０」、「７」、「１４」、……、「２４８」というように網点成長順にパターン配置する。
【００６６】
次に、出力画素値算出回路２０において、前述したアルゴリズムと同様のアルゴリズムによって計算を行うが、このときに用いる階調ゲイン値Ｇと、そのあとで実施される比較器への値の設定を拡張して考える必要がある。このときの階調ゲイン値Ｇは、全体としては、６×６の網点パターンを用いているが、出力の解像度と同等のマトリックスサイズということで、３×３＝９と解釈する。したがって、階調ゲイン値Ｇは「９」となる。比較器への設定値は、「０」以下の値検出については変わらないものの、大きいほうの値については、８ビットデータの最大値「２５５」ではなく、出力画素値算出回路２０内での網点パターン解像度１画素当たりが持つ最大値を設定する。この場合、１出力解像度に対して、２×２（ｎ×ｍ）の網点パターンが対応するため、網点パターン解像度１画素当たりが持つ値は２５５／（２×２）＝６３．７５となる。
【００６７】
図１５（ａ）、（ｂ）では、この条件下での計算例を示しているが、１８００ｄｐｉの解像度を有する多値出力値として、図１５（ａ）に示す値のマトリックスを得る。このときの値は、「０」か「６４（本当は６３．７５）」か、１つの中間値（この場合は「４４」）で構成されるマトリックスとなる。次に、このマトリックスを出力画素の解像度９００ｄｐｉに変換するために、２×２のサブマトリックスの単位で合計を求め、図１５（ｂ）に示す、出力画素の解像度に一致した３×３の最終出力画像を得る。
【００６８】
なお、上述した第３実施形態において、出力画素値算出回路２０では、入力画像信号を網点パターンの解像度に合わせるとともに、出力の解像度に合わせて加算器＆セレクタ２０９ａのクロックを変える必要がある。
【００６９】
Ｆ．変形例
なお、本発明は、上述した第１または第２実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記第１または第２実施形態にあっては、第１および第２の三角波信号として、位相が「１８０゜」異なる三角波信号を用いたが、２種類の鋸波信号を発生させ、スクリーン切換信号ＳＣＳに基づいて、これら鋸波信号のうち、一方を参照信号として選択してもよい。
【００７０】
また、上述した第１または第２実施形態では、濃度パターン法を用いた場合の例を説明したが、ディザ法を用いる場合であっても同様に適用可能である。すなわち、上記第１または第２実施形態における「サブピクセル」をディザ法における「一画素」と考え、画像濃度信号ＯＤとしてディザ法による画像濃度信号を用いればよい。これにより、上記実施形態のものは、ｎ個の入力画素Ｑ１、Ｑ２、……、Ｑｎを、各々、対応するｎ個の出力画素Ｒ１、Ｒ２、……、Ｒｎに変換するものになる。
【００７１】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、入力画像信号と前記網点パターン記憶手段に格納されている網点パターンとに基づいて前記入力画像信号の各画素の出力画素値を算出する際に、第１の算出手段により、入力画像信号に対してｎ×ｍ倍の解像度を有する網点パターンを用い、該網点パターンを構成する複数の重み係数値のうちの１つの重み係数値に従ってｋ値（ｋ＞２）の出力画素値を算出するようにしたので、解像度と再現階調数との間に相反関係がなく、しかもスクリーン形状の自由度を高めることができ、より高品質な出力画像を安定して得ることができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態による画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 網点パターンの変換方法を示す概念図である。
【図３】 網点パターンの例を示す概念図である。
【図４】 網点パターンの他の例を示す概念図である。
【図５】 出力画素値算出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】 従来の二値化方式による網点化の原理を説明するための概念図である。
【図７】 本実施形態による網点化の原理を説明するための概念図である。
【図８】 トーン再現特性と補正トーン特性の一例を示す概念図である。
【図９】 アナログスクリーン生成器のトーン再現特性と補正トーン特性の一例を示す概念図である。
【図１０】 波形制御多値化回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】 第１実施形態による効果の一例を示す概念図である。
【図１２】 本発明の第２実施形態による画像処理装置の原理を説明するための概念図である。
【図１３】 第２実施形態による網点再現性向上例を示す概念図である。
【図１４】 第２実施形態による画像処理装置（一部）の一構成例を示すブロック図である。
【図１５】 本発明の第３実施形態による画像処理装置の原理を説明するための概念図である。
【図１６】 ディザ法の処理構成例を示すブロック図である。
【図１７】 ディザ法と濃度パターン法の比較を示す概念図である。
【図１８】 濃度パターン法の２値化例を示す概念図である。
【図１９】 スクリーン角生成セル（基本パターン）を説明するための概念図である。
【図２０】 スクリーン角生成を説明するための概念図である。
【図２１】 アナログ三角波比較方式の構成例を示すブロック図、および動作例を示す概念図である。
【図２２】 アナログ三角波比較方式の例を示す概念図である。
【符号の説明】
２０ 出力画素値算出回路（出力画素値算出手段）
３０ 波形制御多値化回路
１０３ 網点パターンメモリ（網点パターン記憶手段）
１１１ 波形制御パターンメモリ（波形制御パターン記憶手段）
２０１ 減算器
２０２ 乗算器
２０３ 比較器
２０４ 比較器
２０５，２０６，２０７ ＬＵＴ
２０８ デコーダ
２０９ セレクタ
２１０ 階調ゲインレジスタ
３０１ Ｄ／Ａ変換器
３０２ パターン発生部（第１の三角波信号発生手段）
３０３ パターン発生部（第２の三角波信号発生手段）
３０４ パターン発生部（第３の三角波信号発生手段）
３０５，３０６，３０７ コンパレータ
３０８ セレクタ
Claims (12)
- 入力画像信号を変換して、画像記録装置への出力画像信号を生成する画像処理装置において、
網点スクリーンの成長および濃淡再現の重みを表現する重み係数値であって、前記入力画像信号に対し、ｎ×ｍ倍の解像度を有する網点パターンを格納する網点パターン記憶手段と、
前記入力画像信号が示す入力画像と、前記入力画像の１画素に対応する前記網点パターン記憶手段に記憶されている複数の重み係数値のうちの１つの重み係数値とに基づいて、ｋ値（ｋ＞２）の出力値を算出する第１の算出手段と
を具備することを特徴とする画像処理装置。 - 前記第１の算出手段によって算出された、ｐ個（２≦ｐ≦ｎ×ｍ）の前記出力値に基づいて、前記出力値に対応する出力画像の１画素に対する出力画素値を算出する第２の算出手段を具備することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
- 前記第１の算出手段は、前記入力画素信号が表す画素値と前記網点パターン記憶手段に記憶されている重み係数値との差分値の関数に基づく値、または所定の値のいずれかを出力値とすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
- 前記関数は、前記差分値に比例することを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
- 打点の開始される位置がそれぞれ異なる複数の多値化参照パターンから１の多値化参照パターンを選択するための、前記網点パターンに対応した出力制御パターンを格納する出力制御パターン記憶手段と、
前記第２の算出手段によって取得された、前記入力画像信号の各画素の出力画素値を、前記出力制御パターン記憶手段に格納されている出力制御パターンに従って選択した多値化参照パターンにより、出力画素値に応じたパルス幅の出力信号に変換する変換手段と
を具備することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の画像処理装置。 - 前記複数の多値化参照パターンは、複数の位相および周期の異なった三角波あるいはランプ関数系の参照信号を発生する複数の参照信号発生手段を具備することを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
- 前記複数の多値化参照パターンのうち、所定周期の第１の三角波信号を生成する第１の三角波信号発生手段と、
前記第１の三角波信号と同一周期で、かつ異なる位相の第２の三角波信号を生成する第２の三角波信号発生手段と、
前記第１および第２の三角波信号と異なる周期の第３の三角波信号を生成する第３の三角波信号発生手段と
を具備することを特徴とする請求項５または６に記載の画像処理装置。 - 前記複数の多値化参照パターンのうち、所定の周期の第１の三角波信号を生成する第１の三角波信号発生手段と、
前記第１の三角波信号と同一周期で、かつ異なる位相の第２の三角波信号を生成する第２の三角波信号発生手段と、
前記第１および第２の三角波信号と異なる周期で、かつ異なる位相の第３の三角波信号を生成する第３の三角波信号発生手段と、
前記第３の三角波信号と同一周期で、かつ異なる位相の第４の三角波信号を生成する第４の三角波信号発生手段と
を具備することを特徴とする請求項５または６に記載の画像処理装置。 - 画像処理装置が、網点スクリーンの成長および濃淡再現の重みを表現する重み係数値であって、入力画像信号に対してｎ×ｍ倍の解像度を有する網点パターンに基づいて入力画像信号を変換し、画像記録装置への出力画像信号を生成する画像処理方法であって、
前記入力画像信号が示す入力画像と、前記入力画像の１画素に対応する前記複数の重み係数値のうちの１つの重み係数値とに基づいて、ｋ値（ｋ＞２）の出力値を算出する第１ の算出ステップを具備することを特徴とする画像処理方法。 - 前記第１の算出ステップにおいて算出された、ｐ個（２≦ｐ≦ｎ×ｍ）の前記出力値に基づいて、前記出力値に対応する出力画像の１画素に対する出力画素値を算出する第２の算出ステップを具備することを特徴とする請求項９記載の画像処理方法。
- 前記第１の算出ステップにおいて算出される出力値は、前記入力画素信号が表す画素値と前記重み係数値との差分値の関数に基づく値、または所定の値のいずれかであることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像処理方法。
- 前記関数は、前記差分値に比例することを特徴とする請求項１１記載の画像処理方法。
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