医療用モノクロディスプレイとカラーディスプレイの検出能の比較検討
要旨
医療用の 2 メガピクセル（mega-pixel: MP）モノクロディスプレイ(TOTOKU 社製ME-6，以下モノクロ)と医療用の 2MP カラーディスプレイ(TOTOKU 社製 CCL252iS，以下モノクロ)のコントラスト分解能を低コントラストパターンの視覚的検出率試験により比較検討する．専用プログラムにより，低コントラスト円形パターンを表示して，視覚的検出能を 6 人で行った．低コントラストパターンには，一様な円形信号と横縞，縦縞模様の円形信号の 3 種類を用い，縞模様には，1pixel 幅と 2pixel 幅のものを使用した．検出率は，ランダム位置にパターンを表示して，その位置を正しく指示した割合とした．一様な円形信号では，コントラスト 1 のとき，モノクロ 93％，カラー80％となった．縞模様のパターンでは，横縞の 2pixel 幅でそれぞれ 83％，29％となり，縦縞の 2pixel 幅ではそれぞれ 70％，33％となった.これより，カラーがモノクロより有意に低い検出率を示した．また検出率だけでなく縞模様の認識において，カラーが著しく劣ることが判明した．
Ⅰ．緒言
現在，医療用ディスプレイにはモノクロディスプレイだけでなく，カラーディスプレイも普及している．そこで，モノクロとカラーにおいて描出能に違いがあるか，両ディスプレイのコントラスト分解能を，視覚的検出率試験を行うことで比較検討した．
Ⅱ．使用機器医療用 2MP カラーディスプレイとして，TOTOKU 社製 CCL252is を，医療用 2MP モノクロディスプレイとして，同社 ME-6 を用いた．輝度計には，LS-110（KONICAMINOLTA 社製）を用い，性能試験のために日本画像医療システム工業会のガイドラインである JESRAX-0093（以下 JESRA）のテストパターン，TG18-UNL80，TG18-LN8-01～TG18-LN8-18 を用いた．輝度条件は，条件１として，モノクロ，カラーそれぞれ，最高輝度を 470cd/c ㎡と 198cd/c ㎡に設定し，条件 2 として，モノクロの最高輝度をカラーと同一（198cd/c ㎡）に調整した．
Ⅲ．方法１）品質管理試験(2 機種の品質評価)
JESRA に従い輝度均一性試験，コントラスト応答試験をおこない，最大輝度，輝度比はこれらの測定値から算出した．
２）物理特性測定
解像特性の指標である MTF 測定は，一眼レフタイプディジタルカメラで専用のバーパターン（図 1）を撮影し，各周波数のパターンをフーリエ変換にて解析し

図 1．MTF の専用バーパターンて求めた．ノイズ特性である NPS は信号レベル 50％の一様画像を表示し撮影し，仮想スリットによる一次元プロファイルをフーリエ変換し解析した．

３）視覚的検出率試験
専用ソフトウェアにより，均一な画面上の任意の位置に低コントラスト円形信号を表示し，観察者はその信号を探してクリックし，その正答率を検出率とした．1 つの条件につき画像は 50枚表示した．円形信号の直径は 5 ㎜として，表示時間は 5 秒間，画像間のブランクは 1 秒間に設定した．観察者は当研究室の学生 6 人であり，観察条件は照度 70～100lx 程度で，見やすい観察距離で行った．用いた低コントラスト円形信図 2 検出率試験のコンピュータ画面
号パターンは，表１の通りである．縞模様パターンはカラーの RGB ピクセルによるパターンノイズの影響が推測されたためである．
表１．円形信号パターンとそれぞれのコントラスト条件

一様円形信号

コントラス
ト（階調)

1～3階調

横じま模様円形信号

縦じま模様円形信号

1pixel幅

1pixel幅

2pixel幅

3～5階調

1～2階調

2pixel幅

1～3階調

Ⅲ．結果
表 2 に品質管理試験の結果を示した．モノクロ，カラー共にそれぞれのテストパターン
でグレード１の基準を満たした．
表２．２機種の品質管理試験の結果

輝度均一性

テストパターン

基準値（グレード1）（グレード ）

測定値
（カラー)
（カラー

測定値
（モノクロ）ＴＧ18ＴＧ
ＵＮＬ80
ＵＮＬ

≦30％％

11.56

10.5

≦±15％％

3.59

-3.07

8.57

≧170
cd/m2

190.80461.7

197.80≧250346.91

388227.4

コントラスト応答
最大輝度輝度比TG18-LN

測定値（同一化）

１）物理特性図 3 に MTF の結果を示す．カラー，モノクロともほぼ同じ値を示した．図 4，5 に NPSの結果を示す．垂直方向，水平方向ともカラーのほうが劣る結果となった．

1.2
1MTF

0.8
0.6

モノクロ(垂直)0.4

カラー(垂直)モノクロ(水平)0.2

カラー(水平)

000.2

0.4

0.6

0.8

11.2

空間周波数[cycle/mm]

図 3．MTF の結果
1.00E-01

1.00E-03
1.00E-04
1.00E-05

1.00E-03
1.00E-04
1.00E-05

1.00E-06

1.00E-06

1.00E-07

1.00E-07
02

モノクロ
カラー

1.00E-02
NPS(m㎡)

1.00E-02

NPS(m㎡)

1.00E-01

モノクロ
カラー

468
空間周波数(cycle/㎜)010

図 4．NPS の垂直方向の結果

2468空間周波数(cycle/mm)10

図 5．NPS の水平方向の結果

２）コントラスト分解能
図 6 に一様円形信号の検出率の結果を示す．1 階調のとき，カラーの検出率はモノクロよりやや劣った．図 7 に輝度同一化の検出率の結果を示す．同一化してもモノクロの検出率のほうがやや高かった．図 8，9 に横縞模様円形信号の検出率の結果を示す．＊印は 5％以下の有意水準で優位差ありを示している．1pixel 幅と 2pixel 幅の横縞模様において，カラーとモノクロの検出率に顕著な差が出た．図 10，11 に縦縞模様円形信号の検出率の結果を示す．低い階調ではカラーはモノクロより劣った．いずれも高い階調になると検出率が 100%近くなり差は現れなかった．
120120100806040

モノクロ20カラー0123Contrast

図 6．一様円形信号の結果

検出率[%)

検出率[%]1008060

モノクロ
モノクロ(同一化)

40

カラー
20カラー(同一化)

01Contrast

図 7．輝度同一化(一様円形信号)120120＊801006040

モノクロ
カラー＊20検出率[%]

検出率[%]

10080

＊60

モノクロ

40

カラー

20001213

図 8．横縞模様(1pixel 幅)3

図 9．横縞模様(2pixel 幅)
120120100

検出率[%]

100検出率[%]2Contrast

Contrast

8060

モノクロ

40

カラー

80

＊60
40

モノクロ

20

カラー

200
1012Contrast

3

図 10．縦縞模様(1pixel 幅)

23Contrast

図 11．縦縞模様(2pixel 幅)

Ⅴ．考察
2 機種の品質管理試験については共に，JESRA のグレード 1 の基準を満たした．物理特性は，MTF はカラー，モノクロどちらもほぼ等しいが，NPS ではカラーのほうが劣った．
視覚的検出率試験では，一様円形信号の 1 階調のとき，カラーはモノクロよりやや劣った．
横縞模様円形信号の 1 と 2pixel 幅で低階調のとき，カラーとモノクロの検出率で顕著な差が見られ，モノクロの優位性が示された．縦縞模様円形信号のとき，低い階調ではモノクロの優位差を示した．横縞模様は，RGB サブピクセルの周期パターンと並びと同じであり，この RGB パターンは，NPS の測定においてもカラーが顕著に高い値を示した．よって，この RGB パターンノイズの影響により，縞模様の描出が影響され検出率に差が出たものと考えられた．縦縞においても，RGB パターンノイズとなんらかの干渉があり，それが影響したと推測した．
Ⅵ．まとめ
低コントラストのパターンに一様パターンと縞模様パターンを用いて，2MP 医療用ディスプレイのモノクロとカラーの検出率を比較した．その結果，カラーは，縞模様パターンで明らかコントラスト分解能が劣ることが判明し，これはカラーのノイズ特性によるものと考えられた．