古川 等日宏 先生
| ＜技術講座＞医療用ＬＣＤモニタ 医療用ＬＣＤモニタについて（前編） |
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Data Ray Corp. 古川 等日宏 先生 |
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目次 前編（今回） Ⅰ. LCDモニターに移行している背景 Ⅱ. 何故白黒LCDモニターの性能が白黒CRTに近くなったか？ 後編（次回） Ⅲ. LCD広角技術について Ⅳ. 今後の課題 |
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Ⅰ．LCDモニターに移行している背景 毎年米国で開催されるＲＳＮＡ(Radiology Society of North America､北米放射線学会)総合技術展示会にLCDモニターが出展されたのは、 ２０００年のＲＳＮＡで米国の医療向けビデオグラフィックボードの専門メーカーが３Ｍ－Ｐｉｘｅｌの白黒ＬＣＤモニターを発表したのが最初であり、 これが医療市場におけるLCDモニターへの移行の発端になりました。 一般用も含めたデスプレイ全体の傾向をみると、大手ＰＣデスプレイメーカーである､ＮＥＣ､ソニー、ＳＡＭＳＵＮＧ､ＬＧ等は2年前あたりから､ ＣＲＴデスプレーからＬＣＤへの切り替えを打ち出していました。現在この移行はかなり進んでおり、ＮＥＣ、ソニーなどは、 全機種のＬＣＤへの切り替えがほぼ終了しつつあります。 大手のＬＣＤへの移行はCRTデスプレーに使用される主要部品(偏向ヨーク、制御ＩＣ、高圧発生トランス、等）の入手難を引き起こしています。 これは､医療市場向けに白黒ＣＲＴデスプレイモニターを供給している製造メーカーにとって大きな問題となり、 常にその代替部品の調達に四苦八苦しなければならず、また部品単価も上がり製品価格への影響も免れない状況になってきております。 このような背景からも、医療市場向け白黒ＣＲＴモニターの専門製造メーカーの小企業であってもＬＣＤへの切り替えを進めざる得なくなって来ております。 カラーＬＣＤは現在でも１部医療用に使用されていますが、胸部Ｘ-線画像はカラーでは輝度､コントラスト、色シフトの関係上 適しているとは言いがたいのが一般的意見であります。 Ｘ-線胸部画像､ＣＴ､ＭＲＩ,血管造影等の医療向け白黒ＬＣＤモニターでは、コントラストと明るさで決まる表示画像濃度分解能が 読影精度を上げる意味で非常に重要な要素になります。 白黒ＬＣＤはカラーＬＣＤパネルから単純にカラーフィルターを取り除きマスキングを施しただけと言うことになりますが､ こうすることにより非常に好ましい結果になります。カラーＬＣＤに比較して白黒ＬＣＤは次のような利点があります。 １． コントラストが1.5～2倍増加する ２． 輝度が単純に3倍になる。 ３． 階調性能を上げることが出来る。 但しこの利点に反して、今までカラーＬＣＤでは気が付かなかった問題が浮き上がってきました。 それは、白ムラ、ピクセル欠点、中間調での黒ムラ等の問題です。表示系のダイナミックレンジが飛躍的に改善した分、 カラーＬＣＤでは気がつかなかった欠点が目立ってきたのです。そのため医療向け白黒ＬＣＤパネルの製造工程での判定基準は カラーの何倍も厳しくなってしまいました。当然のことながらその分､歩留まりが悪く結果的には単価がカラーＬＣＤパネルの 数倍近くになっているのが現状です。現在３Ｍ－ＰｉｘｅｌＬＣＤモニターは参照用ではなく読影用に使用されています。 さらに、１Ｍ、２Ｍ、５Ｍ、白黒ＬＣＤパネルが相次いでＲＳＮＡ２００２では発表されました。 昨年までのRSNAでは、医療用モニターの専門メーカは必ずCRTモニターを展示していましたが、 今回のRSNAではＣＲＴモニターの展示台数が極めて少なく、ＣＲＴモニターを１台も展示していないメーカーが目立ちました。 以上のようにＬＣＤへの移行背景は理解されたかと思いますが、まとめると次の２点です。 １．大手ＰＣモニター製造メーカーのＣＲＴからＬＣＤへの展開 ２．白黒ＬＣＤの性能が飛躍的に向上 |
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Ⅱ．何故白黒LCDモニターの性能が白黒CRTに近くなったか？ カラーＬＣＤから白黒ＬＣＤになったことにより改善される性能は、前記３点＋１点(下記４．)になります。 １． コントラストが1.5～2倍増加する ２． 輝度が単純に3倍になる ３． 階調性能を上げることが出来る ４． 原理的に解像度の劣化はありえない 具体的にその数値を上げますとより明確になります。 現状最も世界医療市場で普及している白黒３ＭピクセルＬＣＤモニターの基本性能は以下のとおりです。
一方、3Mピクセル白黒LCDモニターの基本性能でCRTと比較して劣る部分は、視野角に制限があるということです。 これは間接光で見ているためでありますが、もともとサーカステン上の画像も間接光で見ているため、 白黒LCDの画面上に表示された画像は読影する上ではCRTよりはるかに見やすい印象を与えることになります。 またCRTでは無かった欠点として下記の内容が上げられます。 １．１００％白のピクセル欠点がある ２．白ムラがある ３．色温度のバラツキがある(CRTは単材料蛍光体で逃げられる) ４．中間調で黒ムラがある 上記１．２．４．は規格で制限し、３．はモニター供給側で対応しています。 LCDが読影上CRTより優れている点は、コントラストが画像内容により大きく変化しないと言うことです。 これは、ＣＲＴは管面に１cｍ程度のガラスに蛍光体が塗布されているのでガラス面の表面反射が非常に大きいためです。 下記はＣＲＴが画像の内容によってコントラストが変化することを示す実測例です。
以下は上記測定条件です。 Equipment Used: * Standard PC Platform as signal source * CRT Monitor Data-Ray DR120 p/n 800700, s/n E-1758 * Minolta LS-100 Spot Luminance Meter Test Conditions Monitor preset for: 1. All-black background luminance of 0.50 cd/m2 2. Full-white display luminance of 350 cd/m2 3. Display dimensions: 11.8 x 15.9 (185.26 sq. in. area) 4. The black square window was displayed at screen center. 5. LM-100 used at 1 meter distance to measure spot luminance. (see graphic) 6. Best contrast ratio = 350 cd/m2 / 0.5 cd/m2 = 700 上記実測データは、米国データレイ社製２１”５M-Pixel CRTモニターを１００％白バックグラウンドとし、 黒ウインドウのサイズを可変したときのコントラスト比を実測した場合を示しています。 基本的にはどのメーカーＣＲＴモニターを使用しても原理的には同じ結果が得られることになります。 CRTは前面ガラスの厚みが１cm程度あるため、CRT管面内部の表面反射により中央の黒ウィンドウに回り込み、 コントラストに著しい影響を与えます。つまり光ってはいけない黒部分に光が回りこみ黒で無くなるわけです。 これは、表示画像の平均輝度が変化するたびにコントラストが変化してダイナミックレンジが一定していないということになるので、 ＣＲＴでの読影は、安定した条件下での読影では無い事になります。 一方LCDの場合は内部反射が全く無い訳ではありませんが、ＣＲＴと比較した場合には全くその影響は無視できますので、 CRTよりは遥かに安定した読影条件であると言うことが出来ます。 解像度につて： ＣＲＴは高圧パワーと映像信号増幅回路の回路的制限があり、５ＭＣＲＴモニターではＣＲＴ寿命とビームスポットサイズの関係上、 ３００cd/m2～４００cd/m２が限界です。 その点ＬＣＤは最大８００cd/m2はありますがバックライトの寿命を考慮した長期間利用では４５０cd/m2が一般的です。 ここでＣＲＴとＬＣＤの大きな解像度面での違いは、医療用５ＭＣＲＴは２万時間程度で輝度の劣化は著しく、 同時にフォーカスも劣化するため、読影条件をー定にするのは極めて難しくなります。 ＣＲＴのフォーカス劣化により解像度がどの程度したらどの程度読影に影響があるかも未だ明確に検証されていないのが現状です。 その点ＬＣＤはピクセルがー個の素子(半導体)なので、輝度が劣化してもその解像度は全く変化しない利点があります。 輝度劣化はバックライトに依存するので、バックライトを交換すればまたもとの明るさと解像度を再現することが出来ます。 これなどは‘決定的相違点’ということが出来ます。 階調性能について： ＬＣＤは３個のピクセルで白黒１個のドットを構成するため、下記のような方法でその諧調特性を改善することが出来ます。 これも白黒ＬＣＤならではのなせる業であります。 現状の医療用白黒パネルのドライバーモジュールは１ピクセル８Ｂｉｔ(２５６階調)で対応されています。 これを応用して下記のような方式が現在採用されて市場に出ております。
写真１は参考ですがそのモデルです。 今回は、白黒ＬＣＤはＣＲＴに比べていろいろな利点があることを説明しましたが、 次回は、ＬＣＤ広角技術の概略比較とその特性はどのように読影用白黒ＬＣＤモニターに生かされるかおよび 今後の課題について述べる予定です。
写真１は米国データレイ社製20.1”白黒LCDモニターで、前記したd.の方式で世界初の階調拡張技術を搭載した製品です。 モデル名 ＰＲＥＣＩＳＯＮ１ ＲＳＮＡ２００２では同方式の３ＭＬＣＤモニターを発表しました。 日本総代理店はスペクトラテック社 電話045-471-4893 米国データレイ社：www.data-ray.com 12300 Westminster Colorado80234 USA Phone# 303-451-1300 |
