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JP2553484B2 - 画像化装置及び方法 - Google Patents
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JP2553484B2 - 画像化装置及び方法 - Google Patents

画像化装置及び方法

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JP2553484B2
JP2553484B2 JP58224006A JP22400683A JP2553484B2 JP 2553484 B2 JP2553484 B2 JP 2553484B2 JP 58224006 A JP58224006 A JP 58224006A JP 22400683 A JP22400683 A JP 22400683A JP 2553484 B2 JP2553484 B2 JP 2553484B2
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    • H04N23/30Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from X-rays
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、画像化装置及びその方法、詳しくはディジ
タルフルオログラフィ(digital fluorography)によっ
て被写体を画像化するのに使用することができるものに
関する。
発明の背景及び従来技術の問題点 ディジタルフルオログラフィ装置は、迅速に動作する
被写体の場合、動的モードにより作動し、静的な即ち緩
やかに移動する被写体の場合、静的モードにより通常作
動する。
動的(dynamic)モードの場合には、X線への照射は
通常連続的であり、読み出しは、ちらつき(flicker)
を防止するために通常、飛越し走査(interlace)され
る。アメリカ合衆国で使用される飛越し走査システム
は、525本システムであって毎秒30フレームを生じ、各
フレームは2回の飛越しフィールドを有し、各フィール
ドの時間は、約14.5ms(ミリ秒)であり、この飛越し走
査期間間隔中に約1 1/3msの帰線消去パルスによって各
フィールドを分離している。ヨーロッパのシステムは、
625本システムであって約1.6msの帰線期間中に帰線消去
パルスを有する。両方のシステムでは、最初の画像は実
用性が制約される。これは少なくとも1個のフレーム、
通常は数個のフレームがビデオ信号レベルを安定化させ
ることが必要だからである。この動的モードはちらつき
を生ぜず、毎秒25又は30フレームの割合で迅速に動作す
る被写体を画像化することができるが、連続的なX線照
射が許される線量は制約を受けるから、コントラストが
悪い欠点がある。
動的モードは、動かない被写体又は遅く動く被写体を
画像化するために通常使用され、毎秒25又は30フレーム
の動的な表示は必要がない。このモードでは、被写体を
照射させるためX線源を周期的に脈動(パルス化)さ
せ、読み出しは飛越しでなく順次行なわれる。この理由
は、飛越し読み出しは最初のフレームを利用できないた
め線量効率が小さく、更にTVフレーム時間の多様性に対
しX線照射が制約を受けるため照射時間を選ぶ融通性が
欠けるためである。パルスモードによって大きな線量を
利用できるが、主要な欠点は上述したように動かない被
写体か遅く動く被写体のみに使用できることである。
問題点を解決するための手段 本発明の目的は、従来のパルス(静的)モードより高
いフレーム速度を使用でき、同時に従来の連続(動的)
モードより一層高い線量で、従って一層強いコントラス
トで作動し、ディジタルフルオログラフィによって被写
体を画像化する新規な装置及び方法を提供することであ
る。
本発明の画像化装置は、透過性放射線源と、被写体を
放射線にさらすように上記放射線源を通電するための通
電手段(energizing means)と、モザイク(mosaic)を
有して電子ビームを発生するTV撮像管と、被写体を透過
した放射線を光に変換する変換手段と、TV撮像管のター
ゲットを走査するための走査信号を発生して、検査され
る被写体のフレームを表わす電気信号を読み出す走査手
段とを備え、この走査手段が、フレーム間の帰線期間中
にTV撮像管を帰線消去するために帰線消去信号を発生す
る手段を有する画像化装置において、前記走査手段を制
御する手段を設け、この制御する手段の制御に応じて、
走査手段は、前記帰線期間を越えた約3.5ms期間を有す
る帰線消去信号を発生させ、該帰線消去信号の発生期間
内に前記通電手段に照射パルスを供給して、前記放射線
源を通電すると共に、各読み出しフィールドのモザイク
上に残った電荷を除去するため前記ターゲットを走査す
るようになされていることを特徴とする。
本発明の画像化方法は、被写体を透過性放射線源で繰
返しさらして画像を電気信号に変換する画像化方法にお
いて、被写体を透過する画像をTVカメラのモザイク上の
電荷パターンに変換するステップと、走査信号で制御さ
れる電子ビームにより上記モザイクを繰返し走査して、
走査期間中に被写体のフレームを表わす電気信号を読み
出すステップと、フレーム間の帰線期間中にTV撮像管を
帰線消去するために帰線消去信号を発生するステップ
と、この帰線消去信号の発生期間内に照射される照射パ
ルスにより前記放射線源を通電するステップと、前記走
査信号で制御される電子ビームによりモザイクを繰返し
走査するステップが、先行する読み出しフィールドのモ
ザイク上に残った電荷を除去するためターゲットに残っ
た電荷を除去するステップとを有し、前記帰線消去信号
を帰線期間を越えた約3.5ms期間とすることを特徴とす
る。
発明の効果 本発明によれば、冠状動脈のような移動する被写体に
ついてより良好に画像化するため、従来パルス(静的)
モードよりも高いフレーム速度を得ることができ、同時
に、従来の連続(動的)モードよりも少い期間放射線を
使用することができ、それにより、より大きな照射線量
と、従ってより鮮明な画像を得ることができる。
また、本発明は、フレーム期間にわたらない消去信号
を利用するため、パルスを一秒あたり少くとも15回適用
すること、また一秒あたり少くとも15フレームの読み出
しを可能にする。従って、例えばX線パルスの利用可能
な期間は約1msから約3.5msまで延長される。
次に本発明の要旨と利点とを説明する。
従来技術例 第1図は、連続するX線照射1aと飛越しTV読み出し1b
とを利用する従来のディジタル診断装置(digital fluo
roscopic apparatus)の作動を示す。X線照射1aが連続
的なので、比較的低レベル、例えば10ma(ミリアンペ
ア)であることを要し、相当な長時間、例えば10〜20秒
の実質的な周期で照射する必要がある。ちらつきを避け
るため、このTV読み出し1bは毎秒約25又は30フレームで
なければならず、各フレームに対し2個の飛越しフィー
ルドがあるようにしなければならない。先述したよう
に、米国の525本システムでは、毎秒30フレームがあ
り、各フィールドは262 1/2本で構成され約14.5msであ
り、また各フィールドについての帰線消去パルスは約1
1/3msである。ヨーロッパ625本システムでは、各フレー
ムは312.5(活線;live)本についてそれぞれ2個の飛越
しフィールドがあり、帰線消去パルスは約1.6msであ
る。
第1図に示すように、初めのフィールド及びフレーム
は他の場合より振幅が小さく、これはビデオ信号レベル
が安定化するために必要な時間及び電荷増大(chage bu
id up)時間又はTV撮像管(pickup tube)の遅れのため
である。このことは飛越し読み出しに適用するだけでな
く、連続照射を使用する順次読み出しにも適用するか
ら、連続作動モードでの最初のフレームは実用性が制約
を受ける。しかし、最初のフレームのこの実用性の制約
は連続作動モードでは殆ど関係がなく、これは上述した
ように、比較的長い、即ち10〜20秒にわたり、一般に診
断が行なわれるからである。
また上述したように、第1図に示した従来型の連続作
動モードは、移動する被写体の診断に普通に使用され、
ちらつきを避けるためには毎秒少なくとも25〜30フレー
ムが必要である。しかし、連続作動モードの欠点は、連
続照射のため、フレーム当りの線量が比較的低くなけれ
ばならず、従ってコントラストが比較的低いことであ
る。
静的又は動きが遅い被写体を画像化する時は、毎秒25
又は30フレームの割合での動的捕捉は必要でなく、従っ
て、第2図に示すように慣用のパルスモードによってこ
の装置を作動させてもよい。このモードでは、第2図に
符号2aに示すように、照射パルスによってX線を周期的
に通電する。TV読み出しは飛越しでもよく、順次の読み
出しでもよい。順次の読み出しが通常採用される。これ
は飛越し読み出しでは、第2フィールドは第1フィール
ドの振幅の10〜20%の振幅を有するに過ぎないからであ
り、従ってTV読み出しからのX線照射の分離は非常に困
難である。
この欠点及び他の欠点は、第2図の流れ図に示す作動
であるパルス照射モードで順次読み出しすることによっ
て防止することができる。ヨーロッパ625本システムで
は、X線照射2aによるターゲット(撮像管の電荷像を蓄
積する光電面)の単一走査読み出し2b2があり、これに
より均一な明るさのフレームが得られ、連続作動モード
における電荷増大の問題を防止する。
この読み出しフレーム2b2の次にスクラブ(scrub)フ
レーム読み出し2b3を生じ、次の照射及び読み出しシー
ケンスの以前にターゲットに残るいかなる電荷をも除去
する。上述したように、読み出しフレーム2b2の次のス
クラブフレーム2b3は読み出しフレームの振幅の数%に
過ぎない。
第2図に示されている従来のパルスによる照射の順次
読み出し作動において、読み出しフレーム2b2の前のフ
レームの間のTV読み出しの帰線消去されたフレーム期間
2b1内の帰線消去周期中のある時に、照射パルス2aが照
射される。従って、この作動モード中の最高作動はフレ
ーム速度の1/3である。
発明の好ましい実施例 第3図は本発明の一実施例による装置の作動を示し、
TV読み出しの帰線消去信号と同時に生ずる帰線期間(re
trance interval)中に照射される照射パルスによって
X線源を通電する。知られているようにTV撮像管は、画
像化すべき被写体に応じた電荷パターンを蓄積するター
ゲットを有する。従来のTV撮像管は、電子ビームを発生
する電子銃と、画像化すべき被写体のフレームを表わす
電気信号を走査期間中に読み出すように、電子ビームに
よってターゲットを走査させるため電子ビームを移す走
査手段とを備え、フレームとフレームとの間の帰線期間
中に、電子ビームを消去するための帰線消去信号を発生
する。従って、ヨーロッパ625本システムでは、帰線消
去パルスが約1.6msであり、米国525本システムでは、約
1 1/3msである。第3図は1.6msの帰線消去パルスを有す
るヨーロッパ625本システムの本発明による作動を示
す。
このようにして、第3図に示すように、256×256の情
報マトリックスのために256本を必要とするに過ぎない
から、読み出しフィールド3b1のための帰線消去パルス
は、破線3c1で示されるように従来のものが1.6msの継続
時間であったのに対し、破線3c2で示すように3.6msまで
延長される。別の方法として該帰線消去パルスは同様に
残留することもできるが、X線パルスは非有効走査線
(nonactive line)を含むように延長することができ
る。また第3図に示すように有効な帰線期間の該延長
は、625/2本から256本まで走査期間を短縮する。この延
長期間中、X線管を通電して照射パルス3aを照射する。
この照射は、延長された3.6msの期間内に納まり、必要
な線量を生ずるのに3.0msの照射パルス3aで十分である
ことがわかった。
各読み出しフィールド3b1の次にスクラブフィールド3
b2を生じ、上述したように次の照射と読み出しシーケン
スの以前にターゲット上に残ったいかなる電荷を除去す
る。また上述したように、このスクラブフィールド3b2
は読み出しフィールド3b1の振幅の10〜20%の振幅を有
するに過ぎない。
必要により、次の照射及び読み出しシーケンスの前に
ターゲットに残るいかなる電荷をも確実に除去するた
め、「データ」又はスクラブフィールド或いはその両方
により広いビームを使用することができる。例えばTVカ
メラの集束コイルに回路で接続した抵抗器を設けること
によってこれを容易に行なうことができ、スクラブフレ
ーム中、ビーム幅を増大するためこの抵抗器をオンオフ
する。
第4図は、特に第3図につき説明した本発明により作
動するよう構成した装置の一例を示すブロック図ある。
第4図に示す装置は、被検者又は被写体12をX線に照射
するためのX線管10を備える。このX線は、被写体12に
透過してイメージ増倍管(image intensifier tube)14
に衝突する。このイメージ増倍管14はX線を光線に変換
し、光学系16を経由してこの光線をTV撮像管18のモザイ
ク上に送る。このモザイクをTV電子ビームによって走査
し、画像化される被写体12のフレームを表わす電気信号
をディジタルプロセッサ20で読み出す。このディジタル
プロセッサ20はアナログディジタル(A/D)変換器22を
備え、これにより、電気信号をディジタル化した後、デ
ータ処理ユニット24と記憶装置(memory)26に送って、
ディジタルフルオログラフィに使用される従来のデータ
処理装置に従ってこの信号を処理し記憶する。次に従来
の装置のようにディジタルプロセッサ20によりこの処理
した情報を表示のためモニタ28に出力するか、記憶のた
め外部記憶装置30に出力する。更にディジタルプロセッ
サ20から照射パルスが供給されるX線電力供給部32を設
ける。
第4図に示す装置はそれぞれ第1図及び第2図に示す
ように従来の連続作動モード又は従来のパルスモード或
いはその両方に従って作動することができる。しかし、
図示の装置は、第3図及び次に説明する第5及び6図に
示す新規なパルスモードに従って作動できる手段を有す
る。
従って、図示の装置にはTVカメラ18のTV帰線消去制御
ユニット52を制御するモードセレクタ50を設け、新規な
パルスモードを選択した時、TVカメラ18に照射した帰線
消去パルスを(ヨーロッパシステムにおいて)約1.6ms
から約3.6msに延長する。上述したようにこの帰線消去
パルスの任意の延長は第3図に示すように有効走査線
(active line)の数を625/2から256に減少させる。モ
ードセレクタ50はまたX線電力供給部32を制御し、第3
図に符号3aで示すように帰線消去パルスの延長期間3.6m
s内で約3.0msの照射パルスを発生する。この制御はデー
タプロセッサ24を介してモードセレクタ50によって行な
う。
従って、スミア(smear)を生ずることなく、移動す
る被写体の画像を得るため、第2図に示す従来のパルス
モードシステムより実質的に早いフレーム速度で第4図
に示すシステムを作動させてもよい。更に、照射は各フ
レームの非常に短かい部分に対して行なわれるから、第
1図に示す連続モードにおけるよりも、一層多い線量を
使用し、従来の連続モードを使用する時可能になるより
一層コントラストがよくなり、連続モードより一層よい
停止作用を行なうことができる。
第4図はターゲットに残る電荷をより確実に除去する
ため、電子ビームの幅を増大する上述の方法を示す。即
ち第4図に示すように、モードセレクタ50もプロセッサ
24を通じて集束制御ユニット54を制御し、第2図に示す
従来のパルスモード又は第3図に示す新規なパルスモー
ドを使用する時、TVカメラの集束コイル回路中の電気抵
抗をスイッチオフ(又はスイッチオン)にし、256本モ
ード中ビーム幅を増大する。
このTVカメラユニット18とディジタルプロセッサシス
テム20とは、市販の装置でよい。市販の装置として可変
ウィンドウを有する9ビットのA/D変換器22か、又は8
ビットのA/D変換器の選択が含まれる。このようなシス
テム内のノイズの一原因は、A/D変換器に生ずるディジ
タル化(digitization)ノイズである。即ち256レベル
を有する8ビット変換器でのディジタル化ノイズは、9
ビット又は10ビットのA/D変換器の場合より著しく大き
い。
可変ウィンドウの設定によってA/D変換器22を制御す
れば、ディジタル化ノイズを著しく減少させることがで
きることがわかった。第4図に示すシステムはA/D変換
器22を制御するよう可変ウィンドウを設定することによ
って制御される可変ウィンドウ制御ユニット56を有し、
関連する信号のみを有するようにA/D変換器の限界及び
利得を設定し、このようにしてA/D変換器の有効性を増
大し、A/Dディジタル化ノイズを減少させる。
上述の構成は心臓病の画像にとっては通常十分である
有効256本システムになる。
本発明の別の構成を第5図に示し、X線照射のパルス
を各垂直同期(即ち帰線消去又は帰線)期間に照射する
が、プランビコン管(Plumbicon tube)を使用する。通
常の1インチプランビコン管については、第2フィール
ドは第1フィールドより振幅が約14%大きいだけであ
る。この変化はTV撮像管の出力側の可変利得増幅器(フ
ィールドからフィールドへの変化)によって修正するこ
とができ、又は信号を受けるデータプロセッサによって
修正することができる。この技術により第5図に示すよ
うに、3.6msの延長された有効垂直帰線消去期間でパル
ス512本読み出しが可能である。
他の案として、通常の1インチ管の代りに2インチの
プランビコン管を利用してもよい。ビーム直径を小さく
保てば、第2フィールドを1インチ管におけるその値に
対し増大することができ、第5図の修正方法を使用する
ことができる。この変化を第6図に示し、VS1は1イン
チ管についての第2フィールドでのビデオ信号を示し、
更にVS2は2インチ管の対応する信号を示す。
図示の変更例の利点は、システムの設計を簡単化でき
るデータ捕捉の標準飛越しモードを使用できることであ
る。更に、本発明は例えば心臓の循環のような長い間隔
内に分離されるフレームを使用することができる。この
ことを特に第7図の流れ図に示し、読み出しフレーム
F1,F2及びF3をトリガするためEKG(心電図)からのR波
信号RW1,RW2、を使用することができる。従って、被写
体を透過する放射線は通常の心臓のサイクル内で20又は
類似する数の2個又は3個のフレームとなる(第7図に
は3個のフレームを示す)。このようにして、患者に照
射する全体としての放射線を増大することなく、従来の
連続モードに対し許される放射線量を越える、約10の係
数(factor)に従って各フレームについての放射線量を
増大させる。
なお、いくつかの実施例について本発明を説明した
が、本発明はこのほかにも変更を加えられることが理解
されよう。
【図面の簡単な説明】
第1図は連続X線照射及び飛越し読み出しを含む従来公
知の動的なディジタルフルオログラフィ装置の作動を示
す流れ図、第2図は順次読み出し方式のX線パルス照射
を含む既知の装置の作動を示す流れ図、第3図はX線パ
ルス照射と飛越し読み出しに基づく本発明の装置の作動
を示す流れ図、第4図は本発明により作動する装置の一
実施例を示すブロック図、第5及び6図は本発明のそれ
ぞれ他の実施例を示す流れ図、第7図は心臓循環サイク
ルのような長い期間内にフレームを分離することによっ
て作動する第5及び6図の利点を示す流れ図である。 3b1……読み出しフィールド、10……放射線管(X線
管) 12……被写体、14……変換手段(イメージ増倍管) 16……光学系、18……TV撮像管 20……走査手段(ディジタルプロセッサ) 22……アナログディジタル変換器 28……モニタ、32……通電手段(X線電力供給部) 50……走査手段を制御する手段(モードセレクタ) 52……帰線消去信号を発生する手段(帰線消去制御ユニ
ット) 54……集束制御ユニット、56……可変ウィンドウ制御ユ
ニット
フロントページの続き (72)発明者 ポ−ル・フエンスタ− イスラエル国ペタツチ・テイクバウ・ア チヤド・ハ−ムストリ−ト59 (56)参考文献 特開 昭50−99287(JP,A) 特公 昭46−32133(JP,B1)

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透過性放射線源(10)と、 被写体(12)を放射線にさらすように上記放射線源(1
    0)を通電するための通電手段(32)と、 モザイクを有して電子ビームを発生するTV撮像管(18)
    と、 被写体(12)を透過した放射線を光に変換する変換手段
    (14)と、 TV撮像管(18)のターゲットを走査するための走査信号
    を発生して、検査される被写体(12)のフレームを表わ
    す電気信号を読み出す走査手段(20)とを備え、 この走査手段(20)が、フレーム間の帰線期間中にTV撮
    像管(18)を帰線消去するために帰線消去信号を発生す
    る手段(52)を有する画像化装置において、 前記走査手段(20)を制御する手段(50)を設け、この
    制御する手段(50)の制御に応じて、走査手段(20)
    は、前記帰線期間を越えた約3.5ms期間を有する帰線消
    去信号を発生させ、該帰線消去信号の発生期間内に前記
    通電手段(32)に照射パルスを供給して、前記放射線源
    (10)を通電すると共に、各読み出しフィールド(3
    b1)のモザイク上に残った電荷を除去するため前記ター
    ゲットを走査するようになされていることを特徴とする
    画像化装置。
  2. 【請求項2】前記照射パルスの継続時間が約3msである
    特許請求の範囲第1項記載の画像化装置。
  3. 【請求項3】前記放射線源(10)がX線管であり、放射
    線を光に変換する変換手段(14)が、X線をモザイク面
    上に投影される光パターンに変換するイメージ増倍管で
    ある特許請求の範囲第2項記載の画像化装置。
  4. 【請求項4】ディジタル情報を提供するためのアナログ
    ディジタル変換器(22)と、ディジタル情報を処理する
    ためのプロセッサ(24)と、モニタ(28)を有する特許
    請求の範囲第3項記載の画像化装置。
  5. 【請求項5】前記走査手段(20)が、256本の走査線に
    沿ってモザイクを走査し、プロセッサ(24)が256×256
    記憶マトリックスに記憶する特許請求の範囲第4項記載
    の画像化装置。
  6. 【請求項6】前記走査手段(20)が、512本の走査線に
    沿って走査し、512×512記憶マトリックスに記憶する特
    許請求の範囲第4項記載の画像化装置。
  7. 【請求項7】前記アナログディジタル変換器(22)が、
    ディジタル化された電圧幅を変えるための可変ウィンド
    ウを有し、この可変ウィンドウの設定によりアナログデ
    ィジタル変換器(22)を制御する特許請求の範囲第4項
    記載の画像化装置。
  8. 【請求項8】被写体(12)を透過性放射線源(10)で繰
    返しさらして画像を電気信号に変換する画像化方法にお
    いて、 被写体(12)を透過する画像をTVカメラ(18)のモザイ
    ク上の電荷パターンに変換するステップと、 走査信号で制御される電子ビームにより上記モザイクを
    繰返し走査して、走査期間中に被写体(12)のフレーム
    を表わす電気信号を読み出すステップと、 フレーム間の帰線期間中にTV撮像管(18)を帰線消去す
    るために帰線消去信号を発生するステップと、 この帰線消去信号の発生期間内に照射される照射パルス
    により前記放射線源(10)を通電するステップと、 前記走査信号で制御される電子ビームによりモザイクを
    繰返し走査するステップが、先行する読み出しフィール
    ドのモザイク上に残った電荷を除去するためターゲット
    に残った電荷を除去するステップと、 を有し、 前記帰線消去信号を帰線期間を越えた約3.5ms期間とす
    ることを特徴とする画像化方法。
  9. 【請求項9】前記照射パルスの継続時間が約3msである
    特許請求の範囲第8項記載の画像化方法。
  10. 【請求項10】前記帰線消去信号がヨーロッパ625本シ
    ステムの場合で約3.6ms期間である特許請求の範囲第8
    項記載の画像化方法。
  11. 【請求項11】前記放射線源(10)がX線管であり、 被写体(12)を透過して約3ms期間にX線を発するステ
    ップと、 被写体(12)を透過したX線を光に変換するステップ
    と、 この光をTV撮像管(18)のモザイク上の電荷パターンに
    変換するステップと、 電気信号を読み出すために上記モザイクを走査するステ
    ップと、 読み出されたディジタル信号を処理するステップと、 処理された信号をモニタ(28)に表示するステップと、 を有する特許請求の範囲第8項記載の画像化方法。
  12. 【請求項12】前記TV撮像管(18)の電気信号を256本
    の走査線に沿って走査することにより読み出すステップ
    と、ディジタル信号を256×256記憶マトリックスに記憶
    するステップとを有する特許請求の範囲第11項記載の画
    像化方法。
  13. 【請求項13】512本の走査線に沿って走査するステッ
    プと、512×512記憶マトリックスに記憶するステップと
    を有する特許請求の範囲第11項記載の画像化方法。
  14. 【請求項14】比較的迅速に動作する被写体(12)の最
    大動作の瞬間の後に、放射線源(10)を通電するステッ
    プを有する特許請求の範囲第11項記載の画像化方法。
  15. 【請求項15】ディジタル信号の範囲を変えられるよう
    にするため、前記TV撮像管(18)から読み出された電気
    信号をウィンドウ化するステップを含む特許請求の範囲
    第11項記載の画像化方法。
  16. 【請求項16】可変ウィンドウを使用してその設定を変
    えることにより、アナログ信号のディジタル化精度を変
    えるステップを含む特許請求の範囲第15項記載の方法。
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