4 色カラー液晶モニタの医療画像表示における画質評価
要旨
4 色液晶カラーテレビ(Sharp 社製，LC-40LX3，1920×1080 ピクセル，以下 LX3)について，モノクロ画像表示における画質特性を測定し，医療用カラーモニタ(TOTOKU社製，CCL252i2，1600×1200，以下 COL)，医療用モノクロモニタ(TOTOKU 社製，ME-6MEGA ，1600 ×1200，以下 MONO)と比較する． 0～255 の間に 18 段階の digital drivinglevel(DDL)を有するテストパターンを輝度計(KONICA MINOLTA LS-110)で測定し，DDLと輝度との関係を調べた．解像特性(MTF)について，水平･垂直方向の専用バーパターンを高精細ディジタルカメラ(Nikon 社製，D90)にて撮影し解析した．ノイズ特性（NPS）
について，60cd/m2，200cd/m2 の一様画像を撮影し，一次元ノイズプロファイルをフーリエ変換にて解析した．また，胸部の臨床画像を表示し比較した．輝度特性について
は，COL，MONO では GSDF に適合した値となり，LX3 ではガンマ特性に従った値となった．医療用として用いる場合は内部の階調設定変更(現在は不可)が必要である．MTFについては，LX3 の水平方向の低周波領域において高い値を示した．これは，バーパターンのエッジにオーバーシュート様の描出がみられことからテレビ装置特有のエッジ強調処理によると考えられた．NPS については，双方の輝度で水平･垂直共に MONOが最も良く，LX3 が最も悪くなった．また，臨床画像においては辺縁にジャギー様描出がみられた．これらの原因は，LX3 の特殊なサブピクセル構造と発光パターンであると考えられ，医療用として用いるためには，発光パターンの変更が必要であることが示唆された．
Ⅰ．緒言
昨今のソフトコピー(モニタ)診断においては，カラー画像の観察のためカラーモニタが普及しつつある．しかし，表示画像のほとんどがモノクロ画像である．最近，広い色域表示を目的とした 4 色カラー液晶テレビが登場し，これまでの液晶の Red, Green, Blue(RGB)のサブピクセルに加えて Yellow(Y)が追加された．4 色液晶では，サブピクセルの構造がより細かい．よってこれによる解像特性と粒状性の向上が期待され，医療用としての利用の可能性がある．そこで，4 色液晶テレビのモノクロ画像表示における物理的画質特性を測定し，医療用カラーモニタ，医療用モノクロモニタと比較した．
Ⅱ．使用機器
使用機器は以下に示すとおりである．

・4 色液晶カラーテレビ(SHARP 社製，LC-40LX3，1920×1080 ピクセル，以下 LX3)
・医療用カラーモニタ(TOTOKU 社製，CCL252i2，1600×1200 ピクセル，以下 COL)
・医療用モノクロモニタ(TOTOKU 社製，ME-6MEGA，1600×1200 ピクセル，以下 MONO)
・一眼レフレックスタイプデジタルカメラ(Nikon 社製，D90)
・マクロレンズ(MICRO NIKKOR 60mm f2.8D)・輝度計(KONICA MINOLTALS-110)

Ⅲ．方法
1）輝度特性日本画像医療システム工業会 JESRA X-0093 に従い，LX3，COL，MONO について測定を行った．
18 段階に輝度変化するテストパターンを輝度計で測定し，digital driving level（DDL）と輝度との関係を調べた．
2）解像特性： MTF(modulation transfer function)
一眼レスレックスタイプデジタルカメラを用い，
図 1 に示すバーパターンをそれぞれのモニタに表示し，撮影を行った．また，バーパターンは水平・垂直方向に表示した．取得した画像をバーパターン法により解析を行った．なお，医用画像は実寸表示で観察するとは限らないため，今回は 1 ピクセルで表現できる能力を比較した．この場合にモニタの 1ピクセルに画像の 1 ピクセルを当てはめて観察することを仮定し，その場合の最高周波数であるナイキスト周波数の相対値を横軸とした．

図1

MTF 測定用バーパターン

3)ノイズ特性： NPS(noise power spectrum)
一眼レフレックスタイプデジタルカメラを用い，それぞれのモニタにおいて 60cd/m2，200cd/m2 に輝度を調整し，図 2 に示す一様画像を撮影した．取得
した一様画像の水平・垂直方向について，仮想スリット（60 ピクセルの加算）のスキャンにより一次元ノイズプロファイルを取得して，フーリエ変換にて解析した．
図2

NPS 測定用一様画像

4)臨床画像の観察
胸部 X 線画像を用い，3 種類のモニタの臨床画像表示における視覚的な観察をおこなった．

1000

100
輝 度 [c d/ m ]Ⅳ．結果
１）輝度特性図 3 に輝度特性の比較を示す．医療用ディスプレイである COL，MONO は Digital Imaging andCommunications in Medicine(DICOM) 規 格 のGrayscale standard display function(GSDF)に適合した値となった．LX3 は，市販のテレビであるため，ガンマ特性に従った特性を示し，低輝度領域でコントラストが強くなった．

2

MONO
COL
LX3

1010.1050

図3100150
諧調数200250300

輝度特性の比較

2)解像特性図 4 に解像特性の比較を示す．高周波領域において，COL(水平・垂直)は同様な値を示した．
MONO(水平)が COL とほぼ同等の値となり，MONO(垂直)では COL と比べ僅かに低い値となった．
LX3(垂直)は，MONO（垂直）とほぼ同様な値となり，LX3(水平)は低周波領域において高い値を示した．

図4

解像特性の比較

3) ノイズ特性
図 5，6 に輝度 60cd/m2,200cd/m2 における水平方向の NPS の比較を示す．また，図 7，8 に輝度60cd/m2,200cd/m2 における垂直方向の NPS の比較を示す．水平・垂直ともに双方の輝度において，MONO で最もノイズレベルが低く，LX3 で最もノイズレベルが高くなった．また，垂直方向の高周波領域において，LX3 のノイズレベルが COL とほぼ等しくなった．

図5

輝度 60cd/m2(水平方向)

図7

輝度 60cd/m2(垂直方向)

図6

輝度 200cd/m2(水平方向)

図8

輝度 200cd/m2(垂直方向)

4)臨床画像への影響
LX3 において，胸部画像の骨の辺縁がジャギー様に描出された．
Ⅴ．考察
LX3 の輝度特性は医療用とは異なったが，医療用に用いる場合は内部の階調設定変更(現在は不可)が必要である．LX3 は，医療用モニタと同等の解像特性を示し，解像特性の問題はないものと考えられた．LX3 の低周波 MTF の高値は，テレビ特有のエッジ強調処理によるものと考えられ，水平方向のバーパターンのエッジにオーバーシュート様の描出が見られた．また，MTF の高周波領域で MONO が水平と垂直に差が生じたのは，水平でピクセル間に隙間があり，実際のピクセルサイズより小さく認識され MTF が上昇したためである．COL では，グレーを表示させる時に，RGB サブピクセルの発光の割合が R:G:B=1:6:3 となり，垂直の輝度プロファイルがシャープになり，MTFが増加し結果的に水平と垂直がほぼ等しくなった．粒状性が LX3 で明らかに劣った理由について
は，発光パターンを調べた．用いたパターンは 15DDL おきに輝度を変化させた BW(グレー)，R(レッド)，G(グリーン)，B(ブルー)パッチを含むパターンで，これを画面に表示させた．図 9 は，BWの画面である．LX3 のサブピクセルは上段と下段に分かれており，輝度が低い場合は R のみ，他の G，B，Y と別側が発光する．また，1 ピクセルおきに発光するサブピクセルが入れ替わり，輝度の増加とともに，上下双方のサブピクセルが発光する構造となっている．R，G，B についても輝度の増加に従い，片側発光から両側発光に移行した．このことから，LX3 は特殊な上下分割，交互配列サブピクセルを持ち，この構造と輝度レベルによる上下の発光パターンの変化により粒状性が低下すると考えられた．水平方向の MTF は他のモニタと比べて約 1.1 倍高い値を示したが，NPS ではカラーとの差が約 3.2 倍，モノクロとの差が約 8.1 倍となった．SNR2=MTF2(u)/NPS(u)であると考えると，MTF の上昇に比べ，NPS の上昇が顕著であり，結果的に SNR は悪くなっていると考えられる．

図9

BW における DDL と輝度との関係

Ⅵ．結語
4 色液晶カラーテレビ(LX3)の物理的画質特性を測定した．水平方向の MTF の上昇は見られたが，ノイズ特性が顕著に劣り，臨床画像でもジャギー様描出というかたちで，その特性が確認できた．
医療用として用いるためには，発光パターンの変更が必要であることが示唆された．