画像表示装置（4）−表示品質規格 - MT Pro

画像表示装置
（4）
―表示品質規格
（橋本）
255
誌上講座
画像表示装置
（4）
−表示品質規格
株式会社ナナオ映像商品開発部橋本憲幸
1．一般モニタの画像表示規格
モニタを対象とした法的・社会的要求に対する規格
は，下記に大別され国によって異なる．
て表示面で約300 lxが設定されている．
（1）
整列性
各行
（列）
の相互間の長さの差
（1）
安全規格…感電，火災，熱的危険，機械的危険，
安全注意・警告表示
各行
（列）
の長さ
≤0.02
（2）
EMC
（Electromagnetic Compatibility）
規格…無線放
射電磁界妨害，イミュニティ
（電磁妨害に対する耐
性）
，高調波歪み，静電気，電圧変動
（3）
エルゴノミクス
（人間工学）
規格…画質，騒音，操
作性，調整機能，構造
（4）
環境規格…省エネ，省資源，有害・汚染物質，リ
サイクル性
（5）
X線
（放射線）
規格…CRT固有
表示に関しては，
（3）
項のなかにビジュアルエルゴ
ノミクス規格がある．基本的には，オフィス作業を前
提としており文字やシンボルの判読性に重点がおかれ
ている．CRTモニタではISO 9241-3/7/8，LCDモニタ
（縦）
方向と直上・直下
（左・右）
との差
文字の横
文字幅
（文字高さ）
≤0.05
（Fig. 1）
（2）
直交性
（Fig. 2）
H1 − H2
0.5 ⋅ H1 + H2
≤ 0.02
，H1/H2：上辺/下辺
V1 − V2
0.5 ⋅ V1 + V2
≤ 0.02
，V1/V2：左辺/右辺
D1 − D2
0.5 ⋅ D1 + D2
V1 + V2
H1 + H2
，D1，D2：対角線
≤ 0.04 ⋅
（3）
表示輝度
（文字サイズの輝度）
ではISO 13406-2が該当する．これらの規格は単独で
35cd/m2以上
認証を受ける場合もあるが，TCO99・TUV/GS・
位置：中央と周辺 4 コーナ
（対角線上10％中心より
TUV/Ergonomieなどの総合規格として認証を受けてい
の点）
る場合もある．特にドイツ法令では，オフィス用途に
（4）
文字内および文字間の輝度コントラスト
（Fig. 3）
おいてはエルゴノミクス規格の適合は強制となってい
る．また，これらの規格適合性は第三者機関によって
C（
m Contrast modulation）
=
試験され認証を受けることが必要である．ここでは，
ISO 9241-3/7/8，ISO 13406-2およびsRGBという色空
LH − LL
≥ 0.5
LH + LL
または，CR
（Contrast ratio）
=
間の規格について簡単に説明する．省略あるいは簡略
LH
≥ 3 :1
LL
化している部分もあるので，測定条件など詳細は各規
文字：水平方向は
“m”
，垂直方向は
“e”
格の原文を参照されたい．また，前述の総合規格にお
位置：中央と周辺 4 コーナ
いてはさらに厳しい規格値となっている場合や追加さ
れている場合がある．
（5）
輝度均一性
・画面の中心と周辺 4 コーナの輝度比
1.7：1以内
1-1 ISO 9241-3：1992
1）
歪・輝度・コントラスト・ジッタなどの表示に関す
る一般要求事項で25項目ある．規格値は，視距離
（表
示画面と作業者の目の間隔）
によって規定されている
が，ここでは500mmとしモニタは21”とする（ISO
9241-7/8も同様）
．また，環境光による照度
（ES）
とし
2003 年 2 月
・文字内
（
“H”
の垂直方向と水平方向）
の輝度比
1.5：1以内
（Fig. 4）
位置：中央と周辺 4 コーナ
（6）
ジッタ
画素変動幅 ≤ 0.1mm
（at 0.5∼30Hz）
日本放射線技術学会雑誌
256
Fig. 2 直交性
Fig. 1 文字の整列性
1-2 ISO 9241-8：19972）
表示色に関する要求事項である．
（1）
コンバージェンス
2
2
+
（垂直ミスコン値）
≤0.49mm
（水平ミスコン値）
（推奨 0.33mm）
Fig. 3 輝度コントラスト（文字内）
（2）
色度均一性…基本16色に対する中央部対 4 コーナ
の色差
∆u’, v’= (u’1 –u’2 ) 2 + (v’1 –v’2 ) 2 ≤ 0.03
（3）
色差…基本16色間の画面中央部における各色差ベ
クトルの絶対値
∆E * uv = (L*1 – L* 2 ) 2 + (u *1 – u * 2 ) 2 + (v*1 – v* 2 ) 2 > 20
L* = 116 ⋅ (Y/Yn)1/3 – 16
u * = 13 ⋅ L* (u’–u’n ), v* = 13 ⋅ L* ( v’–v’n )
Fig. 4 輝度均一性（文字内）
1-3 ISO 9241-7：19983）
反射に関する要求事項である．使用環境を想定し，
環境光以外の直接入る窓からの光を大光源
（LREFEXT）
，
照明光を小光源
（LREFSML）
と規定して，これら反射を含
（1）
画像輝度比…拡散，鏡面反射を含む画面の表示画
めた画像の輝度比を測定する
（Fig. 5）
．ポジティブ表示
像と背景の輝度比
（背景が白）
とネガティブ表示
（背景が黒）
を行い，試験
ポジティブ表示
結果は各表示に対して使用光源の輝度によって 3 クラ
スに分けられる．クラス I が最も反射影響が小さい．
I ：LREFEXT-I=200 and LREFSML-I=2000
II ：LREFEXT-I=200
ネガティブ表示
or LREFSML-I=2000
III：LREFEXT-III=125 or LREFSML-III=200
LB + LD + LS
≥3
L F + LD + LS
（cd/m2）
L F + LD + LS
≥3
LB + LD + LS
第 59 卷第 2 号
画像表示装置
（4）
―表示品質規格
（橋本）
257
L F：表示画像の発光輝度，LB：背景の発光輝度
L D：拡散反射輝度
（環境光E Sによる反射輝度）
LS：鏡面反射輝度
（大/小光源
（LREFEXT/LREFSML）
による
反射輝度）
（2）
鏡面反射輝度比…拡散，鏡面反射を含む画像の背
景輝度と鏡面反射を除いた輝度との比
ポジティブ表示
LB + LD + LS
≤ 1.25
LB + LD
Fig. 5 反射
ネガティブ表示
LB + LD + LS
LF + LD
≤ 1.2 +
LB + LD
15 ⋅ ( L B + L D )
（3）
コントラスト
1-4 ISO 13406-2：2001
4）
ISO 9241-3/7/8は主にCRTモニタを対象としていた
ため，FPD
（Flat Panel Display）
における光学的異方性
CR =
L HS + L D
≥ 1 + 10 ⋅ ( L LS + L D ) –0.55
L LS + L D
LLS：輝度が低い状態
を加味して，新たに集約し作成された規格である．
（4）
反射クラス…規格要求値は多少異なるが，基本は
ISO 9241-3/7/8からは，幾何学歪み・ジッタ・ミスコ
1.3項と同様であり 3 クラスに分類される．
ンなどの項目が削除されている．輝度・コントラス
ト・色・反射については視野角を考慮し，応答性・画
素欠点などの項目が追加され，29の要求項目で構成さ
れる．
・画像輝度比
L HS + L D + L S
≥ 1 + 10 ⋅ ( L LS + L D + L S ) –0.55
L LS + L D + L S
・鏡面反射輝度比
（2）
∼
（6）
項の視野角に関連する測定では，七つの試
験視方向
（n=1…7）
と三つの測定点によって行われる．
試験視方向
（Fig. 6）
はLCDのサイズと
（1）
項の視方向範
囲クラスによって決定される．測定点
（Fig. 7）
は11測
定点のなかから輝度を測定し，最大点
（HL）
と最小点
（LL）
および中央
（CL）
とする．
（1）
視方向範囲クラス…クラス I からクラスIVに分類
される．クラス I が最も広い視野角を要求してお
り，複数のユーザが利用しても性能が確保できる
クラスとなる．輝度・コントラスト・輝度均一
ポジティブ表示
L HS + L D + L S
≤ 1.25
L HS + L D
ネガティブ表示
L LS + L D + L S
L HS + L D
≤ 1.2 +
L LS + L D
15 ⋅ ( L LS + L D )
（5）
輝度均一性…視距離における各測定点間の角度に
よって規格化されている
（Table 1）
．
（6）
色度均一性…基本16色を全測定点にて測定し∆u’
, v’
を算出する．規格値は，1-2
（2）
項と同等である．
性，色度均一性についてクラス分類される．ただ
（7）
色差…1-2
（3）
項と同等である．
し，輝度・コントラストについてはクラスIVは認
（8）
画素欠点クラス…画素欠点を分類し，100万画素当
められない．
I：画面の法線からあらゆる方向に40˚までの視
方向から，全領域にて規格要求値を満たす．
II：スクリーン前方のいかなる位置からも全領
域にて規格要求値を満たす．
III：ある固定位置から全領域にて規格要求値を
満たす．
IV：ある固定位置から中央にて規格要求値を満
たす．
（2）
輝度
L HS + L D ≥ 20 cd/m 2
LHS：輝度が高い状態
2003 年 2 月
たりの最大数を規定している．その数にてクラス
分類される
（Table 2）
．
（9）
結像時間…画面中央にて，最大/最小輝度の相対値
が10％と90％になる時間を規定する．
T=ton（10％→90％）+toff（90％→10％）<55 ms
1-5 sRGB
マルチメディア機器に関する色空間を標準化し，メ
ーカや機器
（モニタ，プリンタ，スキャナ，デジタル
カメラなど）
に依存しない色再現性を統一する目的で
である．そし
作成された規格
（IEC 61966-2-1：19995））
てMicrosoft社が中心となり，さまざまなデバイスに対
しての現実的な許容差が定義され実運用されている．
日本放射線技術学会雑誌
258
19
11
12
33
44
55
66
77
88
99
91
例
Fig. 6 試験視方向例
Fig. 7 試験位置
Table 1 輝度均一性
各測定点間の角度
LL= 19 (170cd/m2)
CL= 55 (188cd/m2)
HL= 77 (196cd/m2)
Table 2 100 万画素あたりの画素欠点数
輝度比
項目
I
クラス
II
III
IV
内容
>7°
1.7
5°
−7°
1.6
Type1
0
2
5
50
最小輝度表示時に平均ピクセル輝度の75％以上のピクセル
4°
−5°
1.5
Type2
0
2
15
150
最大輝度表示時に平均ピクセル輝度の25％以下のピクセル
2°
−4°
1.4
1.1°
−2°
1.3
Type3
0
5
50
500
上記ピクセル以外およびサブピクセル異常のピクセル
Cluster
Type 1/2
0
0
0
5
5×5ピクセル内にType 1/2を含むピクセルが二つある
Cluster
Type 3
0
2
5
50
5×5ピクセル内にType 3のピクセルが二つある
表示の基本はCRTモニタであるが，デバイスによって
∆E94
（平均）≤ 10
（共通 7 色と表示色の色差）
は再現域が不足するため拡張バージョンが審議されて
∆E94
（最大）≤ 15
（共通 7 色と表示色の色差）
いる．
∆E 94：修正CIE LAB
（CIE94）
色差式
（1）
標準モニタ規格
ピーク輝度…80 cd/m2
2．診断用モニタの画像表示規格
白
（xy）
…x=0.3127，y=0.3290
（D65）
1 項の規格類は，企業が製品に反映させ認証を得る
赤
（xy）
…x=0.6400，y=0.3300
ことが前提である．使用者は製品がある水準であるこ
緑
（xy）
…x=0.3000，y=0.6000
とを知ることができ，購入の際の一つの目安となる．
青
（xy）
…x=0.1500，y=0.0600
これに対し診断用モニタの表示規格は購入以降の品質
Ͳ 値…2.2
維持管理に重点が置かれている．つまり，使用者が管
環境照度…64 lx，反射輝度…0.2 cd/m
2
光源
（xy）
…x=0.3457，y=0.3585
（D50）
6）
理すべき内容について規定されている．
通常の設備・計測器管理では，管理者が校正保守点
検計画書，校正保守点検表を作成し，使用前点検およ
（2）
CRTモニタの許容差
赤
（xy）
…∆x < +0.020/−0.035，∆y < +0.030/−0.020
び定期点検と校正を実施，記録しなければならない．
緑
（xy）
…∆x < +0.020/−0.035，∆y < +0.020/−0.020
使用前点検は使用者が，定期点検と校正は専門者が行
青
（xy）
…∆x < +0.015/−0.015，∆y < +0.030/−0.015
っている．診断用モニタに関する規格は，これらと同
白
（xy）
…|∆x|，|∆y| < 0.02 & |∆x−∆y| < 0.02
様な管理の実施を使用現場に求めている．規格はガイ
ピーク輝度…80+20/−10 cd/m
2
Ͳ 値…2.2+0.2/−0.2
置環境・使用目的など個々の状況によって管理内容を
（3）
LCDモニタの許容差7）
ピーク輝度 ≥ 75 cd/m
ドラインとしての位置付けであり，モニタの種類・設
決めていく必要がある．
2
∆E94
（平均）≤ 20
（IEC 61966-4の基本32色と表示色
の色差）
第 59 卷第 2 号
画像表示装置
（4）
―表示品質規格
（橋本）
259
Fig. 9 輝度測定
Fig. 8 幾何学歪み
2-1 DICOM PS3.14：20008）
当講座の第 1 回目で説明したが，フィルム/モニタ
が備えるべき階調特性の規格である．ただし，要求さ
れる階調数や許容差は示されておらず，臨床的判断が
今後の課題である．
2-2 IEC 61223-2-5：1994 9）
モニタの不変性試験についての規格であり，既に所
々で解説されている．下記の基礎値とは初期不変性試
験時に最低 1 週間毎日行い平均した値である．
Fig. 10 幾何学歪み測定（AAPM TG-18）
（1）
幾何学的歪み
（Fig. 8）
最外周と中央軸の長さ…基礎値±5％以下
について記載されている．ドラフト版なので今後修正
（2）
観視条件
表示面輝度…基礎値Ȁ25％以内
される可能性はある．使用前の目視検査，定期検査
（毎月あるいは毎 4 半期）
と年 1 回の精密検査の実施を
（3）
輝度
（Fig. 9）
最小輝度…基礎値Ȁ25％以内
求めている．ここでは，受入試験の測定項目について
最大輝度…基礎値Ȁ20％以内
列記する．
（1）
幾何学的歪み
2-3 DIN V 6868-57：200110）
Fig. 10のように四つの正方形
（①∼④）
をそれぞれ縦
ドイツにおけるモニタの受入試験についての規格で
横に 4 分割した線
（1∼8）
の長さの偏差および全体正方
あり，法令で実施が義務付けられている．下記項目以
形⑤の長さの偏差が，2％以下であること．
外は，IEC 61223-2-5に準ずる．
（1）
コントラスト比
（Fig. 9）
Lmax/Lmin>100
（2）
反射…環境光の反射輝度と最小輝度の比
Lamb ≤ Lmin/4
（3）
輝度・コントラスト・階調特性
（2）
輝度均一性…画面の中央部と周辺 4 コーナ部との
・Lmax ≥ 170 cd/m2
輝度比率
・LR
（Luminance ratio）
=Lmax/Lmin ≥ 250
−30％以内
（CRT）
，Ȁ15％以内
（LCD）
・∆Lmax
（目標値との誤差）≤ 0.05
P
（入力値）
=50％
・∆L/L ≤ 0.1 of GSDF
（18ポイント）
（Fig. 11）
（4）
輝度ユニフォミティ…中央部と周辺 4 コーナ部と
2-4 AAPM TG-18：draft
11）
AAPM
（American Association of Physicists in Medicine）
で作成されているモニタの受入試験および不変性試験
の輝度比
L max − L min
2⋅
≤ 0.3, P=10/80％
L +L
max
についての規格である．GSDFの許容差，スポット径
2003 年 2 月
min
日本放射線技術学会雑誌
260
Fig. 11 GSDF 評価例
Fig. 12 CX スコア
（5）
解像度・スポット径…中央部・コーナ部にて確認
・GR
（Glare ratio）
=
・0 ≤ Cx ≤ 4 （Fig. 12）
LB + LN
≥ 400
L – LN
Cxスコア
（疑似的にフォーカス特性を段階的に
L B：外径200mm白色円の中心輝度
劣化させた画像）
との比較
L N：表示なし時の中心輝度
・RAR
（Resolution-Addressability ratio）
L ：外径200mm/内径10mmのドーナツ状の白色
=50％スポット径/pixel size ≤ 0.9−1.1
・AR
（Astigmatism ratio）
=50％スポット径の長軸/短軸 ≤ 1.5
・∆L（垂直100％変調輝度対水平100％変調輝度）≤ 0.3
（6）
ノイズ
パターンの中心輝度
（8）
色度均一性…画面の中央部と周辺 4 コーナ部との
色差
2
2
D = ∆u’, v’= (u’1 –u’2 ) + (v’1 –v’2 ) ≤ 0.004, P=80％
サイズとレベルの違うオブジェクト
（Fig. 13）
を挿入
3．測定に関して
し中央部・コーナ部にて，サイズ 2×2 かつ入力値
評価に際して必要な測定器であるスケールおよび色
128+2
（8bit時）
のオブジェクト以外は判別できること．
彩輝度計の注意事項を説明する．
（7）
ベーリンググレア
・外径200mm/内径10mmのドーナツ状の白色パタ
3-1 寸法の測定
ーンの中心に直径 3mm，P=2 / 4 / 6 / 8 / 10
（8bit
管面上で画像の寸法を測定する場合は注意が必要で
時）
の円を挿入
（Fig. 14）
し，P= 6 の円が判別でき
ある．管面が丸くパネルガラスが厚いので，通常のス
ること．
ケールでは目線が決まらず読み取りが難しいからであ
第 59 卷第 2 号
画像表示装置
（4）
―表示品質規格
（橋本）
261
Fig. 13 ノイズ確認用オブジェクト
Fig. 14 ベーリンググレア
る．正確には，透視スケール
（厚さ 8mm程度で
両側に目盛があり，長さは管面より長いもの）
を
管面と平行に当てて，スケールの表と裏の目盛が合う
ように目線を決めて数値を読む
（Fig. 15）
．
3-2 輝度・色度の測定
色彩輝度計の方式は刺激値直読式と分光式の二つの
タイプに分けられる．
（1）
刺激値直読式…CIE1931で規定された等色関数に
近似された分光応答度を持った三つのセンサの出
力を用いて輝度，色度を求める．
（2）
分光式…被測定光源の各波長ごとのエネルギー量
を求め，この量にCIE1931で規定された各等色関数
を各波長ごとに乗じる演算処理を行うことにより
輝度，色度を求める．各波長ごとのエネルギー量
は，被測定光源からの光を対物レンズを通して集
Fig. 15 歪みの測定
光し分光する．この分光された光を，ラインセン
サ上に投射し各素子
（数百個）
からの出力を得る．
通常測定器はCIE標準光源Aで校正されており，モ
の指標となる．現時点において医用画像に関する規格
ニタのような急峻な分光特性を持つ光源に対して刺激
は，モノクロCRTモニタが基本となっているので，
値直読式では測定誤差が大きくなる．真値を求める場
LCDモニタの場合あるいはカラー画像表示の場合につ
合は，同じ分光特性を持った光源で校正する必要があ
いて検討する必要がある．
る．一方，分光式は波長ごとに測定するので精度は高
い
（価格も高い）
が，測定速度が遅い．また，回折格子
5．最後に
を使用しているため偏光の影響を受ける．
モニタの一般的な構造・動作原理から画像表示に関
する規格の概略について解説してきたが，モニタの機
4．まとめ
能・性能は今も向上しており，種類も多くなってい
いろいろな規格の項目と数値を列記したので，少々
る．また，モニタを使用するうえでは，ビデオカー
分かりづらい点はあると思うが，モニタの特性に対す
ド・ビューワなどの性能や操作性についても重要な要
る要求としてどのような項目があるのか知っていただ
素である．モニタ診断における課題についてはいろい
きたい．文字内部のコントラスト，スポット径などの
ろな場面で議論されていると思うが，モニタの機種選
計測や各測定条件の設定について簡単に実施できない
定，評価，維持管理の際に当講座が多少なりとも役に
項目もあるが，規格の存在はその機器の特性における
立てば幸いである．
特徴やばらつきがあることを示しており，検討する際
2003 年 2 月
日本放射線技術学会雑誌
262
参考文献
1）ISO 9241-3：1992，Ergonomic requirements for office work
with visual display terminals
（VDTs）
−Part 3: Visual display
requirements
Quality Specifications for Cathode Ray Tube OEMs
（2001）
7）Microsoft Corporation：Windows Color Quality Specifications for Liquid Crystal Display OEMs
（2001）
2）ISO 9241-8：1997，Ergonomic requirements for office work
8）DICOM PS3.14：2000，Digital Imaging and Communica-
with visual display terminals
（VDTs）
−Part 8: Requirements
tions in Medicine
（DICOM）
−Part 14: Grayscale Standard
for displayed colours
Display Function
3）ISO 9241-7：1998，Ergonomic requirements for office work
9）IEC 61223-2-5：1994，Evaluation and routine testing in
with visual display terminals
（VDTs）
−Part 7: Requirements
medical imaging departments−Part 2-5: Constancy tests−
for display with reflections
4）ISO 13406-2：2001，Ergonomic requirements for work with
visual displays based on flat panels−Part 2: Ergonomic requirements for flat panel displays
Image display devices
10）DIN V 6868-57：2001，Image quality assurance in x-ray
diagnostics, Acceptance testing for image display devices
11）Samei E, Badano A, Chakraborty D, et al.: Assessment of
5）IEC 61966-2-1：1999，Multimedia systems and equipment
Display Performance for Medical Imaging Systems. Draft
−Colour measurement and management−Part 2-1: Colour
Report of the American Association of Physicists in Medi-
management−Default RGB colour space−sRGB
cine
（AAPM）
Task Group 18, Version 9.0,
（2002）
.
6）Microsoft Corporation and Sony Corporation：Windows Color
第 59 卷第 2 号

Download Report