JPH056955B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は作像装置、更に具体的に云えばビデ
オ表示装置を用いた作像装置に関する。

医療用作像装置ではビデオ表示装置が次第に普
及している。例えば、米国特許第3894181号、同
第3848130号、同第4204225号及び同第4204226号
には、ビデオ表示装置を用いたＸ線装置が記載さ
れている。従来のフイルム表示の代りにビデオ表
示を利用することにより、多数の利点が得られ
る。例えば、フイルム処理工程を待たずに、像を
実時間で観察することが出来るし、ビデオ像は、
写真像よりも、デイジタル化して計算機によつて
処理するのが一層容易である。更に、ビデオ像を
記録に残すことも、磁気テープ又はデイスクに対
して比較的低廉に行なうことが出来る。

ビデオ装置の利点は、ビデオ装置に伴う或る固
有の欠点が有るにもかゝわらず、それが段々普及
する十分な原因となつている。例えば、ビデオ表
示装置は写真フイルムよりもダイナミツクレンジ
が小さく、信号の強さが強いことによつて、過負
荷状態に一層なり易い。信号の強さが強いことに
よる装置の過負荷又はブルーミングを防止する為
の従来の解決策は、ビデオ装置にガンマ補正を取
入れることである。簡単に云うと、ガンマ補正
は、表示装置のコントラストを低下させる非線形
回路応答である。ガンマ補正を使うと、振幅の大
きい信号が相対的に減衰させられ、従つて装置が
過負荷になる惧れが小さくなると云う利点があ
る。然し、或る場合には、ガンマ補正には重大な
欠点が伴う。最も重要なことは、普通、ガンマ補
正は信号レベルが比較的低く、実際には補正を全
く必要としない時でも、或る程度信号を減衰させ
ることである。更に、従来のガンマ補正の減衰特
性は周波数依存性を持つている。これは或る用途
では欠点である。例えば、医療用の作像では、ビ
デオ信号の周波数の高い情報は診断上で役に立つ
大部分の情報を持つている場合が多いが、それに
重畳された低周波情報は振幅の一層大きな変化を
持ち、その為デビオ装置の過負荷を招き、この為
に振幅が一層小さいが、一層役立つ高周波情報が
マスクされることがある。

上に述べたことの例として、患者の胸部の像を
作る為にＸ線作像装置が使われた場合を考える。
患者の片側をＸ線で一様に照射し、患者を通過し
た放射を反対側に検出する。典型的には、この検
出はＸ線イメージ倍増管によつて行なわれる。テ
レビ・カメラがＸ線イメージ倍増管の光出力を観
測する。心臓の近くの区域を考える。カメラの
各々の水平走査線が最初は、患者の胸壁の側面と
略平行に通過した著しく減衰された放射によつて
生ずる低レベル信号を観測し、その後に患者の肺
区域を通過し、その為に、患者の肺に相当量の空
気がある為にそれ程強く減衰していない放射によ
つて生じた信号を観測する。信号の次の部分は、
背柱を通過し、場合によつては心臓区域を通過し
た、著しく減衰した放射の為に、低レベルにな
る。その後、肺を通過した放射による高レベルの
信号があり、最初に胸壁によつて著しく減衰した
信号が出る。医者が心臓区域の軟組織を観測する
ことが出来る様にビデオ装置を設定した場合、心
臓区域に於けるＸ線の減衰が強い為に、医者は利
得を比較的高く設定すると共に、Ｘ線強度を強く
しなければならない。然し、この大きな利得及び
強度により、ビデオ・カメラ及びCRT表示装置
の様なビデオ回路及び部品が過負荷になる為に、
肺区域の細かい構造的な細部が失われる程の高い
平均強度で表示される。これは一般的にビデオ表
示装置でブルーミングとなつて現われる。逆に、
肺区域を観測する為に利得を低レベルに設定する
と、心臓区域の役に立つ像が形成されなくなる。

従来のガンマ補正回路は、肺区域でビデオ強度
を下げることにより、この問題を処理していた。
然し、こういうガンマ補正回路は周波数に左右さ
れないので、役に立つ高周波情報の振幅が著しく
減衰し、像が診断にそれ程役立たなくなる。

発明の要約 この発明は、ビデオ入力信号を受取る入力、及
び出力ビデオ信号を発生する出力を持つ補償装置
を特徴とする。閾値検出決が入力ビデオ信号監視
し、その振幅に基づいて補償を必要とする入力信
号を選択する。補償を必要とする信号について
は、補償回路がその低周波成分を隔離し、元の入
力信号から低周波信号を減算する。この周波数信
号は、閾値回路内で直流値を下げ、振幅を変え、
一般的に下げることにより、入力信号の低周波成
分から導き出される。この減算の正味の効果とし
て、低周波成分の振幅が減少し、この為診断上で
役に立つ高周波成分を保存しながら、信号の全体
的な振幅を減少する。側路回路が補償を必要とし
ない入力信号を直接的に出力に送出す。この装置
の利点は役に立つ高周波成分を保存する他に、振
幅が補償を必要とする程ではなければ、信号を何
等変更しないことである。この為、閾値レベルよ
り低いレベルを持つ信号は、何等それを減算せず
に、直接的に出力に通過する。

この発明の特徴は、補正を必要とする入力信号
から減算される低周波信号が補償しようとする入
力信号と実質的に同相である様に補償する遅延回
路である。その利点は、誤つて高周波診断情報と
解釈される惧れのある、補償済み出力信号の低周
波位相差を防止することである。後で更に詳しく
説明するが、遅延回路は補償回路にあつてもよい
し、或いは側路回路にあつてもよい。

この発明の別の特徴は、入力低域フイルタを設
けたことである。人力低域フイルタは、遅延回路
が補償回路にある時に使うことが出来る。その場
合、入力低域フイルタが遅延回路に対して波し
た入力信号を供給する。遅延回路より前に入力信
号を波する目的は、遅延回路はクロツクを持つ
場合が多いが、相対的に高周波の信号とうなり信
号を形成すると時、このクロツクがビデオ信号の
周波数に近い周波数の信号を発生し、その為のビ
デオ装置の性能を低下させる惧れがあるからであ
る。

従つて、この発明の目的は、ビデオ装置又はそ
の部品に歪み又はブルーミングが起らない位に小
さい振幅を持つ修正されていないビデオ信号を通
過させるが、ブルーミングが起る惧れのある程大
きな振幅を持つ信号に応答して、高周波の振幅は
減少せずに、低周波の振幅を減少した信号を発生
するビデオ補償装置を提供することである。

この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の
範囲に具体的に記載してあるが、この発明の構
成、作用及びその他の目的並びに利点は、以下図
面について説明する所から最もよく理解されよ
う。

好ましい実施例の説明 最初に第１図について説明すると、従来のガン
マ補正を用いた回路の典型的な応答を示す曲線が
示されている。多くの用途では、ビデオ回路の入
力に対して出力が単純な線形の相関を持つと、第
１図並びにその他の図面で実線Ｌで示した限界を
出力信号レベルが越える惧れがあることが認識さ
れている。第１図に示す様に非線形の関係を用い
ることにより、入力振幅の範囲をずつと広くして
も、出力振幅が限界Ｌを越えることがない様にす
ることができる。然し、前に述べた様に、これは
或る用途には役に立つ方法であるが、入力信号レ
ベルの大幅の変化の原因が信号の含周波成分であ
る様な用途では最適ではなく、高周波情報に較べ
てそれ程役に立たない。

第２図には、ビデオ信号の処理又は表示を用い
る、Ｘ線作像装置を含む作像装置等の用途に役に
立つ補償装置１０のブロツク図が示されている。
入力１１が補償していないビデオ信号を受取り、
出力１２が、必要に大じて補償したビデオ信号を
作像装置内の普通の回路に送出す。側路線１３を
設けて、補償を必要としない入力信号を直接的に
出力１２に送出す。遅延回路１５、低域フイルタ
１６、直流再生装置１７、閾値回路１８及び圧縮
調節回路１９を含む補償回路１４が、バツフア２
１及びスイツチ４１を介して各々の入力信号を標
本化する。回路１５乃至１９及び２１の各々は普
通の設計である。

圧縮調節回路１９からの出力がある場合、その
出力を加算節２２で入力信号から減算する。加算
節２２の出力が補償装置の出力１２である。

補償装置の動作は、第２図と共に第３Ａ図乃至
第３Ｅ図を参照すれば一番判り易い。第３Ａ図乃
至第３Ｅ図は補償装置１０の種々の部分で得られ
る波形を何れも共通の時間軸に対して示してい
る。

第３Ａ図には、低周波情報に高周波情報が重畳
された典型的なビデオ入力信号３１が示されてい
る。高周波情報のピーク間振幅が低周波情報より
も実質的に小さいことは第３Ａ図から明らかであ
る。

典型的な医療用作像装置では、第３Ａ図の曲線
３１は、例えばビデオ・カメラの１回の水平掃引
で得られるビデオ信号に対応する。その高周波情
報は、作像する身体内の小さな密度変化に関係す
る情報を含んでいる。この様な小さな密度変化
は、 例えば身体内の小さな病巣又は小さな血管
構造によつて起り得る。ビデオ表示又は信号処理
を利用するＸ線作像装置で、臨床的に意味のある
のは小さな密度変化であるのが普通である。

この信号の振幅の大きい低周波変動は、骨とそ
の周りの組織の間の密度の差、又は比較的密度の
高い心臓区域の像と密度が低いそれに隣合う肺区
域の像の間の密度差の様な、身体内の主要な密度
の差によつて起ることがある。医者が骨折の疑い
を確認する為等に、大きな密度差を検出する様に
作像装置を使う場合、医者はフイルムを基本とす
る方式を使うのが普通である。この様な検査で
は、振幅が比較的小さい高周波情報はそれ程関心
がない。然し、高周波情報に関心がある場合、現
在の医療用作像技術では、計算機によつて像を強
化する場合が多い。計算機による強化を用いる
時、ビデオ処理及び表示を使うのが普通である。
この為、一般的にビデオ作像装置では、それがＸ
線、超音波、核物質又はNMRのどれを基準とす
るものであつても、高周波情報に一層大きな関心
がある。

第３Ａ図に示す場合、信号が３つの区域で上限
Ｌを越える。この為、水平掃引線のこういう３つ
の区域では、ビデオ表示装置に歪み又はブルーミ
ングが現われると予想される。補償装置１０は、
高周波信号を完全に保存しながら、この様なブル
ーミングを防止する様に設計されている。

第３Ａ図の曲線３１で表わす入力信号がバツフ
ア２１及び遅延回路１５を通過する遅延回路１５
の目的は後で詳しく説明する。次に遅延信号が低
域フイルタ１６に送られる。低域フイルタでは、
信号の高周波成分が除かれ、低周波成分だけが直
流再生装置１７に送られる。この低周波成分を第
３Ｂ図の曲線３２で示してある。その後、低周波
成分の振幅を予め選ばれた閾値と比較して、特定
の入力信号の内、補償を必要とする部分を選択す
る。然し、交流容量結合により、信号の内容に応
じて変化する直流レベルを生ずる場合が多いか
ら、低周波成分が直流再生装置１７を通過して、
閾値検出器１８で設定された基準と比較される前
に、信号に直流情報を再び設定する。普通のどの
直流再生装置でも行なわれている様に、直流レベ
ルは、ポテンシヨメータ１７Ａにより、装置の他
の部分と両立する様に調節される。

閾値検出器１８が、低周波信号の内、予定の閾
値を越える部分だけを通過させる様に設定されて
いる。予定の閾値が第３図及び第３Ｂ図及び他の
図でも、破線Ｔで表されている。閾値レベルがポ
テンシヨメータ１８Ａによつて設定される。

第３図は閾値回路から出て来る補償信号３３を
示す。信号３３は、低周波信号が閾値レベルＴを
越えた区域にだけ存在する。補償信号が閾値と入
力信号の低周波成分との間の差に依存するから、
これは入力信号の内、補償を必要とする部分だけ
であり、それから補償信号３３が発生される。

次に補償信号を圧縮調節回路１９に送り、そこ
で第３Ｄ図の調節済み補償信号３４で示す様に、
その振幅を変える。調節の程度はポテンシヨメー
タ１９Ａによつて制御される。

次に調節済み補償信号３４を加算節２２で入力
信号３１から減算し、第３Ａ図の曲線３５で示す
補償済み出力信号を発生する。信号３５は、閾値
レベルＴより低い所では、曲線３１の全ての部分
と同一であることが認められよう。然し、曲線３
１がレベルＴを越える所では、曲線３５内にある
それに対応する低周波成分を減少して、曲線３５
が依然としてレベルＴを越えるけれども、それよ
り高くなるとブルーミング又はクリツプ作用が起
る様なビデオ部品又は装置の限界Ｌを越えること
は絶対にない様にする。然し、曲線３５の内、レ
ベルＴより高い低周波成分だけに影響があること
に注意されたい。診断上で重要な高周波成分は変
わらない。

補償回路１４の幾つかの素子は、信号がその中
を通過する時に、或る長さの時間的な遅延を生じ
させる。この為、圧縮調節回路１９から加算節２
２に供給される調節済み補償信号は、側路線１３
を介して節２２に直接的に供給された入力信号に
較べて、幾分遅延している。出力信号の低周波位
相差を避ける為、若干の追加の補償遅延を用い
る。遅延回路は側路線１３に設けることが出来
る。然し、側路線１３に入つている遅延回路は、
補償回路１４の遅延を有効に復元し、こうして出
力信号の低周波位相差を防止することが出来る
が、これは好ましい方法ではない。高周波情報が
出力信号中に正確に送出されることが重要であ
る。主信号の一部分として、重要な高周波情報を
出力１２に送出すのは側路線１３である。側路線
１３に遅延回路を入れると、高周波情報の正確さ
に変化が生じたり或いは低下することがある。

従つて、好ましい実施例では、遅延回路１５は
補償回路１４に入れる。この装置がビデオ表示装
置に最も役立つことを考えれば、１本の水平走査
線と次の水平走査線との間で、一般的に重大な像
の違いは発生しないことが認められよう。従つ
て、１本の水平走査線から得られる調節済み補償
信号を次に続く水平走査線の入力信号から減算す
ることにより、許容し得る程度の正確さ並びに補
償が得られることが判つた。この為、遅延調節ポ
テンシヨメータ１５Ａは、ビデオ装置が１本の水
平掃引を行なうのに要する時間から補償回路１４
の残りの部分に固有の遅延を差し引いた値に等し
い遅延を生ずる様に設定される。この時、調節済
み補償信号が、この後の水平走査線が持つ入力信
号と整合して、それから減算される。

然し、例えばこの後の走査線を使うことが出来
ない場合の様に、遅延回路１５を側路線１３に入
れることが好ましい用途もあり得ることを承知さ
れたい。

典型的には、医療用Ｘ線装置で使われるビデオ
作業装置では、それ程役に立たない低周波情報は
1MHz未満である。従つて、この為、低域フイル
タは1MHzを越える信号成分を除去する様に設計
すべきである。然し、異なる装置及び用途では、
他の周波数限界を用いて最もよく作用する。

典型的な遅延回路１５がクロツクを含むことに
注意されたい。遅延回路１５のクロツクを普通の
ビデオ同期信号に位相固定して、加えられる遅延
がビデオ同期信号に対して正確な状態にとゞまる
様に保証することが望ましい。

図面に示してないが、随意選択により、入力低
域フイルタをバツフア２１と遅延回路１５の間に
入れることが出来る。或る周波数、一般的には診
断に役立つ高周波範囲の周波数の信号が、遅延回
路１５のクロツク周波数とうなりを生じて、出力
信号の高周波数成分の忠実度を低下させる惧れの
ある望ましくないうなり信号を発生する惧れがあ
る場合、この様なうなりを起す惧れのある高周波
信号は、遅延回路１５に入る前に、入力低域フイ
ルタによつて除くことが出来る。

或る用途では、バツフア２１を入力１１から切
離すことが出来る入力スイツチ４１を設けること
がよい。バツフア２１を入力１１から切離す様に
スイツチを切換えた場合、補償信号が発生され
ず、この為入力信号が常に直接的に出力１２に供
給される。これは装置の動作に対して有用な検査
となることがあり、或いは利用者が元の低周波部
分を含めて、元の像を観測したい場合に使うこと
が出来る。その後、単にスイツチ４１を倒すこと
により、補償装置を動作状態にすることが出来
る。

第４図には補償装置１０の典型的な低周波応答
曲線が示されている。これを第１図に比較すれ
ば、この発明の装置と従来の応答の違いを認める
ことが出来る。第４図に示すのは低周波応答だけ
であることに注意されたい。前に述べた様に、入
力信号の高周波成分は補償装置の影響を受けな
い。

第４図について説明すると、入力信号の低周波
成分は、出力信号レベルが閾値レベルＴを越える
までは影響を受けない。レベルＴを越える出力を
生ずる様な全ての入力信号に対し、その低周波成
分を減少させる。この減少のレベル、即ち角度θ
が圧縮レベル制御部１９Ａによつて制御される。
圧縮レベル制御部１９Ａを非常に小さな調節済み
補償信号が発生する様に設定した場合、加算節２
２で入力信号から減算されるものはごく僅かであ
り、出力信号は入力信号と同じ状態に近くなる。
角度θが増加し、第４図の応答曲線は直線に近づ
く。他方、圧縮レベルを一層振幅の大きい調節済
み補償信号を発生する様に設定すれば、角度θが
小さくなり、入力信号の一層大きな低周波の振幅
変動も、高周波成分を保存しながら許すことが出
来る。

一般的に、全てのポテンシヨメータ１５Ａ，１
７Ａ，１８Ａ，１９Ａは、装置を取付けた時、構
成部品の変動を補償する様に設定し、毎日の動作
の一部分として調節する必要はない。

従つて、まとめて云えば、この発明は、役に立
つ高周波成分を保存しながら、他の場合には装置
の最大ダイナミツクレンジを越える様な、ビデオ
信号の強度が極めて高い低周波成分を減衰させる
装置を提供した。

この発明を特定の実施例及び例について説明し
たが、当業者には、以上の説明から、この他の変
更が考えられよう。従つて、特許請求の範囲に記
載した範囲内で、この発明はこゝに具体的に説明
した以外の形で実施することが出来ることを承知
されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は普通のガンマ補正を用いた回路の典型
的な応答を示すグラフ、第２図はこの発明の好ま
しい実施例のブロツク図、第３Ａ図Ｂ至第３Ｅ図
は第２図の回路の種々の点に現われる波形を示す
グラフであつて、その動作を示す。第４図はこの
発明を用いた回路の典型的な周波数応答を示すグ
ラフである。 主な符号の説明、１１：入力、１２：出力、１
５：遅延回路、１６：低域フイルタ、１８：閾値
回路、１９：圧縮調節回路、２２：加算節。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 情報を失うことなく処理することが出来る最
   大信号レベルを定める最大信号レベル限界をビデ
   オ信号レベルが越えない様にする補償装置であつ
   て、入力信号を受取る入力手段と、前記入力信号
   の低周波成分を隔離する低域フイルタ手段と、前
   記低周波成分を予め選ばれた閾値と比較して入力
   信号が補償を必要とするかどうかを判定する閾値
   手段に結合されていて補償を必要とする入力信号
   に応答して補償済み出力信号を作る補償手段であ
   つて、前記予め選ばれた閾値と前記補償を必要と
   する入力信号の低周波成分との差に依存する信号
   を前記補償を必要とする入力信号から減算して補
   償済み出力信号を作る減算手段を持つている該補
   償手段と、前記補償手段内にあつて前記減算手段
   に於ける低周波の位相差を防止する遅延手段と、
   入力信号を前記減算手段に送出す側路手段と、前
   記減算手段に結合されていて、補償済み出力信号
   を送出する出力手段と、を有する補償装置。 ２ 情報を失わずに処理し得る最大信号レベルを
   定める最大信号レベル限界を持つ医療用作像装置
   に使われる補償装置に於て、入力信号を受取る入
   力手段と、前記入力信号の低周波成分を隔離する
   低域フイルタ手段と、該低周波成分を前記最大信
   号レベル限界より低い予め選ばれた閾値と比較し
   て、入力信号が補償を必要とするかどうかを判定
   する閾値手段と、該閾値手段に結合されていて補
   償を必要とする入力信号に応答して補償済み出力
   信号を作る補償手段であつて、前記予め選ばれた
   閾値と前記補償を必要とする入力信号の低周波成
   分との差に依存する信号を前記補償を必要とする
   入力信号から減算して補償済み出力信号を作る減
   算手段を持つている該補償手段と、入力信号を前
   記減算手段に送出す側路手段と、前記減算手段に
   結合されていて、補償済み出力信号を送出する出
   力手段と、を有する補償装置。 ３ 特許請求の範囲２に記載した補償装置に於
   て、前記減算手段に於ける低周波位相差を防止す
   る遅延手段を有する補償装置。 ４ 特許請求の範囲３に記載した補償装置に於
   て、前記低域フイルタ手段及び前記閾値手段の間
   に直流再生装置を有する補償装置。 ５ 特許請求の範囲３に記載した補償装置に於
   て、前記遅延手段が前記側路手段に入つている補
   償装置。 ６ 特許請求の範囲３に記載した補償装置に於
   て、前記遅延手段が前記補償手段に入つている補
   償装置。 ７ 特許請求の範囲６に記載した補償装置に於
   て、前記低域フイルタ手段が前記遅延手段から遅
   延信号を受取り、更に、ろ波した入力信号を遅延
   手段に供給する入力低域フイルタを有する補償装
   置。 ８ 情報を失わずに処理し得る信号レベルを定め
   る信号レベル限界を持つ作像装置に使われる補償
   装置に於て、入力信号を受路る入力手段と、入力
   信号が補償を必要とするかどうかを判定する閾値
   手段と、該閾値手段に結合されていて補償を必要
   とする入力信号に応答して補償済み出力信号を作
   る補償手段であつて、前記補償を必要とする入力
   信号の低周波成分の一部分を該補償を必要とする
   入力信号から減算して補償済み出力信号を作る低
   周波処理手段を持つている該補償手段と、前記補
   償済み出力信号の低周波位相差を防止する遅延手
   段と、入力信号を前記低周波処理手段に送出す側
   路手段と、前記低周波処理手段に結合されていて
   補償済み出力信号を送出する出力手段とを有する
   補償装置。 ９ 特許請求の範囲８に記載した補償装置に於
   て、前記遅延手段が前記側路手段に入つている補
   償装置。