記録読み取り装置
【課題】
本発明の目的は、記憶容量が大きく、また記録が書き込まれた記録媒体を記録読み取り装置から分離することができる可換性のある記録読み取り装置を実現することである。
【解決手段】
Ｘ線源とＸ線検出器アレイの間に円盤状媒体を配置し、媒体を回転することによってＸ線投影像のスキャンをおこない、媒体のＸ線吸収率の３次元分布を測定する事により、データ読み取りをおこなう記録再生装置。
本発明の目的は、記憶容量が大きく、また記録が書き込まれた記録媒体を記録読み取り装置から分離することができる可換性のある記録読み取り装置を実現することである。
【解決手段】
Ｘ線源とＸ線検出器アレイの間に円盤状媒体を配置し、媒体を回転することによってＸ線投影像のスキャンをおこない、媒体のＸ線吸収率の３次元分布を測定する事により、データ読み取りをおこなう記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線コンピュータ・トモグラフィーを利用したデジタル情報の記録再生技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、各種の固体メモリが知られているが、例えば、大容量のＲＯＭ（Read Only Memory）として使われているＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）など、光による単一ビットの再生をおこなう記録の読み出し方式を用いるものにおいては、片面につき最大１〜２層程度の多層の記録しか実現出来ない。これは、光の領域においては、散乱成分が大きいために、より大きな規模の多層化が困難であるためである。
【０００３】
また、別の方式の固体メモリとして、ホログラフィック・メモリが知られている。ホログラフィック・メモリは、媒体に３次元的に情報を書き込めるため、情報の高密度化が可能で記憶容量が増大が見込める。しかし、ホログラフィック・メモリにおいては、参照光と情報光を異なる光軸で構成するため光学系が複雑であること、記録媒体を光学系から分離して記録媒体を交換することが難しいこと、記録媒体に光の波長低度の平坦性が要求されること、などの多くの欠点を持っている。
【０００４】
一方、医療診断や工業用非破壊検査においてＸ線コンピュータ・トモグラフィ（ＣＴ）が利用されている。Ｘ線ＣＴ技術を用いることによって、人体または物体３次元の内部形状を知る事が出来る。しかし、従来におこなわれていたＸ線ＣＴ技術は、Ｘ線による人体や物体の観察を目的としたものである。例えば、特開平０６−２８４５４号には、Ｘ線コーンビームと２次元検出器を備え、逆ラドン変換で物体の３Ｄ映像を再構成する装置が開示されている。しかしながら、情報の記録を目的として作製された物体の読み出し装置としてＸ線ＣＴ装置が用いられることは知られていなかった。
【特許文献１】特開平０６−２８４５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、記憶容量が大きく、記録が書き込まれた記録媒体を記録読み取り装置から分離することができる可換性のある記録読み取り装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した従来の問題点を解決するために、本発明は、Ｘ線発生装置と、Ｘ線検出器アレイとを具備し、前記Ｘ線発生装置とＸ線検出器アレイの間にデータが記録された媒体を配置し、前記Ｘ線発生装置及びＸ線検出器アレイに対して相対的に移動しながら、前記媒体に前記Ｘ線発生装置からＸ線を照射することにより、前記媒体に記録されたデータをＸ線投影データとして前記Ｘ線検出アレイで検出し、この検出された投影データから前記媒体に記録されたデータを算出し、データの読み取り行うことを特徴とする記録読み取り装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、記憶容量が大きく、記録が書き込まれた記録媒体を記録読み取り装置から分離することができる可換性のある記録読み取り装置を実現することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一実施例について、以下、詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る記録読み取り装置の全体構成の例を模式的に示す図である。ここで、図１（ａ）に示すように、Ｘ線源１から角錐状のＸ線ビーム（コーンビーム）が放射される。また、Ｘ線検出器アレイ３はＸ線源１に相対して配置され、その間の空間に記録媒体２が配置される。Ｘ線検出器アレイ３は、ここでは２次元のアレイで説明するが、１次元のアレイを用いることも可能である。
【００１０】
情報（データ）を記録している媒体２は、図１（ｂ）に示すように円盤状である。この媒体２は、相対的に原子番号の小さい元素を主成分とする部分と、相対的に原子番号の大きい元素を主成分とする部分とがＸ線源の実効焦点の大きさを基本単位とする間隔で並び、かつ、Ｘ線吸収率が異なる物質がパターン化され、電子密度分布によって符号化された情報として記録されている。また、円盤面内ばかりでなく、円盤の厚み方向にも重ねて原子番号の大きな元素と小さな元素の位置によって記録がおこなわれる。
【００１１】
このような媒体として、例えば、ポリイミド膜上にＡｌ、Ｃｕ等の金属薄膜を所望パターンにパターニングしこれを積層したものを用いたり、カーボン系のポリマー膜上に所望パターンで形成されたシリコン系のポリマー膜を積層したものを用いることができる。後者の場合、プレス加工等によってより簡便に作成することができる。
【００１２】
図１（ａ）の媒体２には、その記録状態の一例として電子密度の分布が白黒で模式的に表されている。
【００１３】
記録の再生は、図１（ｃ）に示すように、円盤状の媒体２を円盤の中心軸４の周りに回転させ、回転に対応して媒体２の内部のＸ線吸収率分布をスキャンし、Ｘ線投影データとしてＸ線検出器アレイ３で検出する。このような円盤の回転とＸ線検出器３の検出出力の投影データを逆ラドン変換によって元の円盤に書き込まれた原子番号の大小によってパターン化されたデータを読み取り、再生する。
【００１４】
尚、この実施例では媒体２を円盤状としたが、円筒状とすることも可能である。その場合、円筒軸に垂直な軸に対してＸ線ビームの中心軸とほぼ平行になるようにするのが望ましい。
【００１５】
Ｘ線源１は、平面型の検出器アレイ３の中心を通る垂線上に配置されていることが好ましい。また、媒体２の円盤の中心軸４は、平面型の検出器アレイ３の中心を通る垂線と平行であることが好ましい。角錐型のＸ線ビームの広がりかたは、媒体２の円周方向に大きく広がっているのが良く、望ましくは１８０度に近い方が良い。その一方、媒体２の同軸方向へのＸ線ビームの広がりかたは、通常２０度以下である。これは、媒体を回転することによってスキャンをおこないＸ線データを収集して再構成する場合、動径方向に大きく広がったＸ線の投影像からフェルドカンプ法によって再構成をおこなう場合に、歪みが大きくなるからである。
【００１６】
ここで、本発明の実施例における円盤状の媒体２の記録の読み出しと、Ｘ線ＣＴのスキャン方法および記録の再構成の方法との関係について図２の説明図を用いて説明する。Ｘ線ＣＴの原理は、図２（ａ）のように平行なＸ線ビームをわずかにずらして、さまざま角度（３６０度）での投影データ（Ｘ線検出器のＸ線出力の強度の対数）を得て、これらの投影データから逆ラドン変換をおこなうことにより、被検体内部の電子密度分布を求める。
【００１７】
ここで、円盤のような形状の被検体に対してＸ線ＣＴをおこなうには、図２（ｂ）のように、扇型に広がったビームを被検体を中心に移動することで、スキャンをおこなうことが出来る。
【００１８】
本発明の実施例では、図３に示すように、扇形に広がったビームの投影像をＸ線検出器アレイ３で逐次強度を得ながらスキャンをおこなうと、扇形の広がり角度以内の様々な角度から平行Ｘ線ビームを照射して得た投影像のセットと等価なデータセットを得る事ができるから、図２（ａ）のようなスキャン方法と同様なスキャンをおこなったことになる。また、ここで示したように角錐状にＸ線ビームが広がっている場合は、３次元逆ラドン変換の一つである、フェルドカンプ再構成法によりＸ線吸収率分布を算出することが好ましい。
【００１９】
可視光や紫外光の場合、媒体による光の散乱が大きいため、光源から発した光が媒体と透過した場合、その投影像から元の媒体の透過率の情報を知ることは難しい。しかし、Ｘ線の場合には散乱が少ないため、媒体の表面から反射する光ではなく、さまざまな角度からの投影データを用いることによって媒体内部のＸ線吸収率分布を知ることが可能である。すなわち、本発明の実施例による記録再生方式では、媒体の３次元的な電子密度情報を得るため、高密度に記録した情報を再生することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る記録読み取り装置を模式的に示した図。
【図２】Ｘ線ＣＴの方式を説明するための説明図。
【図３】本発明の実施形態に係る記録読み取り装置を説明するための図。
【符号の説明】
【００２１】
１・・・Ｘ線源
２・・・媒体
３・・・Ｘ線検出器のアレイ
４・・・媒体の回転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線コンピュータ・トモグラフィーを利用したデジタル情報の記録再生技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、各種の固体メモリが知られているが、例えば、大容量のＲＯＭ（Read Only Memory）として使われているＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）など、光による単一ビットの再生をおこなう記録の読み出し方式を用いるものにおいては、片面につき最大１〜２層程度の多層の記録しか実現出来ない。これは、光の領域においては、散乱成分が大きいために、より大きな規模の多層化が困難であるためである。
【０００３】
また、別の方式の固体メモリとして、ホログラフィック・メモリが知られている。ホログラフィック・メモリは、媒体に３次元的に情報を書き込めるため、情報の高密度化が可能で記憶容量が増大が見込める。しかし、ホログラフィック・メモリにおいては、参照光と情報光を異なる光軸で構成するため光学系が複雑であること、記録媒体を光学系から分離して記録媒体を交換することが難しいこと、記録媒体に光の波長低度の平坦性が要求されること、などの多くの欠点を持っている。
【０００４】
一方、医療診断や工業用非破壊検査においてＸ線コンピュータ・トモグラフィ（ＣＴ）が利用されている。Ｘ線ＣＴ技術を用いることによって、人体または物体３次元の内部形状を知る事が出来る。しかし、従来におこなわれていたＸ線ＣＴ技術は、Ｘ線による人体や物体の観察を目的としたものである。例えば、特開平０６−２８４５４号には、Ｘ線コーンビームと２次元検出器を備え、逆ラドン変換で物体の３Ｄ映像を再構成する装置が開示されている。しかしながら、情報の記録を目的として作製された物体の読み出し装置としてＸ線ＣＴ装置が用いられることは知られていなかった。
【特許文献１】特開平０６−２８４５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、記憶容量が大きく、記録が書き込まれた記録媒体を記録読み取り装置から分離することができる可換性のある記録読み取り装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した従来の問題点を解決するために、本発明は、Ｘ線発生装置と、Ｘ線検出器アレイとを具備し、前記Ｘ線発生装置とＸ線検出器アレイの間にデータが記録された媒体を配置し、前記Ｘ線発生装置及びＸ線検出器アレイに対して相対的に移動しながら、前記媒体に前記Ｘ線発生装置からＸ線を照射することにより、前記媒体に記録されたデータをＸ線投影データとして前記Ｘ線検出アレイで検出し、この検出された投影データから前記媒体に記録されたデータを算出し、データの読み取り行うことを特徴とする記録読み取り装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、記憶容量が大きく、記録が書き込まれた記録媒体を記録読み取り装置から分離することができる可換性のある記録読み取り装置を実現することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一実施例について、以下、詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る記録読み取り装置の全体構成の例を模式的に示す図である。ここで、図１（ａ）に示すように、Ｘ線源１から角錐状のＸ線ビーム（コーンビーム）が放射される。また、Ｘ線検出器アレイ３はＸ線源１に相対して配置され、その間の空間に記録媒体２が配置される。Ｘ線検出器アレイ３は、ここでは２次元のアレイで説明するが、１次元のアレイを用いることも可能である。
【００１０】
情報（データ）を記録している媒体２は、図１（ｂ）に示すように円盤状である。この媒体２は、相対的に原子番号の小さい元素を主成分とする部分と、相対的に原子番号の大きい元素を主成分とする部分とがＸ線源の実効焦点の大きさを基本単位とする間隔で並び、かつ、Ｘ線吸収率が異なる物質がパターン化され、電子密度分布によって符号化された情報として記録されている。また、円盤面内ばかりでなく、円盤の厚み方向にも重ねて原子番号の大きな元素と小さな元素の位置によって記録がおこなわれる。
【００１１】
このような媒体として、例えば、ポリイミド膜上にＡｌ、Ｃｕ等の金属薄膜を所望パターンにパターニングしこれを積層したものを用いたり、カーボン系のポリマー膜上に所望パターンで形成されたシリコン系のポリマー膜を積層したものを用いることができる。後者の場合、プレス加工等によってより簡便に作成することができる。
【００１２】
図１（ａ）の媒体２には、その記録状態の一例として電子密度の分布が白黒で模式的に表されている。
【００１３】
記録の再生は、図１（ｃ）に示すように、円盤状の媒体２を円盤の中心軸４の周りに回転させ、回転に対応して媒体２の内部のＸ線吸収率分布をスキャンし、Ｘ線投影データとしてＸ線検出器アレイ３で検出する。このような円盤の回転とＸ線検出器３の検出出力の投影データを逆ラドン変換によって元の円盤に書き込まれた原子番号の大小によってパターン化されたデータを読み取り、再生する。
【００１４】
尚、この実施例では媒体２を円盤状としたが、円筒状とすることも可能である。その場合、円筒軸に垂直な軸に対してＸ線ビームの中心軸とほぼ平行になるようにするのが望ましい。
【００１５】
Ｘ線源１は、平面型の検出器アレイ３の中心を通る垂線上に配置されていることが好ましい。また、媒体２の円盤の中心軸４は、平面型の検出器アレイ３の中心を通る垂線と平行であることが好ましい。角錐型のＸ線ビームの広がりかたは、媒体２の円周方向に大きく広がっているのが良く、望ましくは１８０度に近い方が良い。その一方、媒体２の同軸方向へのＸ線ビームの広がりかたは、通常２０度以下である。これは、媒体を回転することによってスキャンをおこないＸ線データを収集して再構成する場合、動径方向に大きく広がったＸ線の投影像からフェルドカンプ法によって再構成をおこなう場合に、歪みが大きくなるからである。
【００１６】
ここで、本発明の実施例における円盤状の媒体２の記録の読み出しと、Ｘ線ＣＴのスキャン方法および記録の再構成の方法との関係について図２の説明図を用いて説明する。Ｘ線ＣＴの原理は、図２（ａ）のように平行なＸ線ビームをわずかにずらして、さまざま角度（３６０度）での投影データ（Ｘ線検出器のＸ線出力の強度の対数）を得て、これらの投影データから逆ラドン変換をおこなうことにより、被検体内部の電子密度分布を求める。
【００１７】
ここで、円盤のような形状の被検体に対してＸ線ＣＴをおこなうには、図２（ｂ）のように、扇型に広がったビームを被検体を中心に移動することで、スキャンをおこなうことが出来る。
【００１８】
本発明の実施例では、図３に示すように、扇形に広がったビームの投影像をＸ線検出器アレイ３で逐次強度を得ながらスキャンをおこなうと、扇形の広がり角度以内の様々な角度から平行Ｘ線ビームを照射して得た投影像のセットと等価なデータセットを得る事ができるから、図２（ａ）のようなスキャン方法と同様なスキャンをおこなったことになる。また、ここで示したように角錐状にＸ線ビームが広がっている場合は、３次元逆ラドン変換の一つである、フェルドカンプ再構成法によりＸ線吸収率分布を算出することが好ましい。
【００１９】
可視光や紫外光の場合、媒体による光の散乱が大きいため、光源から発した光が媒体と透過した場合、その投影像から元の媒体の透過率の情報を知ることは難しい。しかし、Ｘ線の場合には散乱が少ないため、媒体の表面から反射する光ではなく、さまざまな角度からの投影データを用いることによって媒体内部のＸ線吸収率分布を知ることが可能である。すなわち、本発明の実施例による記録再生方式では、媒体の３次元的な電子密度情報を得るため、高密度に記録した情報を再生することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る記録読み取り装置を模式的に示した図。
【図２】Ｘ線ＣＴの方式を説明するための説明図。
【図３】本発明の実施形態に係る記録読み取り装置を説明するための図。
【符号の説明】
【００２１】
１・・・Ｘ線源
２・・・媒体
３・・・Ｘ線検出器のアレイ
４・・・媒体の回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生装置と、Ｘ線検出器アレイとを具備し、前記Ｘ線発生装置とＸ線検出器アレイの間にデータが記録された媒体を配置し、前記Ｘ線発生装置及びＸ線検出器アレイに対して相対的に移動しながら、前記媒体に前記Ｘ線発生装置からＸ線を照射することにより、前記媒体に記録されたデータをＸ線投影データとして前記Ｘ線検出アレイで検出し、この検出された投影データから前記媒体に記録されたデータを算出し、データの読み取り行うことを特徴とする記録読み取り装置。
【請求項２】
前記Ｘ線発生装置から放射されるＸ線ビームは、コーンビームであり、かつＸ線検出器アレイは２次元検出器であることを特徴とする請求項１に記載の記録読み取り装置。
【請求項３】
前記媒体に記憶されたデータは、Ｘ線吸収率が異なる物質がパターン化されたものであり、この媒体のＸ線投影データを逆ラドン変換を用いた電子密度分布の再構成によってデータを算出し、読み取りを行うことを特徴とする請求項１に記載の記録読み取り装置。
【請求項４】
前記媒体は、前記Ｘ線発生装置およびＸ線検出器の１次元または２次元のアレイに対して、固定軸を中心とする回転運動することを特徴とする請求項１に記載の記録読み取り装置。
【請求項５】
前記回転運動する媒体は円盤状であり、Ｘ線ビームの中心軸が、円盤面にほぼ垂直であることを特徴とする請求項４に記載の記録読み取り装置。
【請求項６】
前記回転運動する媒体は、円筒状であり、Ｘ線ビームの中心軸が、円筒軸に垂直な軸にほぼ平行であることを特徴とする請求項４に記載の記録読み取り装置。
【請求項１】
Ｘ線発生装置と、Ｘ線検出器アレイとを具備し、前記Ｘ線発生装置とＸ線検出器アレイの間にデータが記録された媒体を配置し、前記Ｘ線発生装置及びＸ線検出器アレイに対して相対的に移動しながら、前記媒体に前記Ｘ線発生装置からＸ線を照射することにより、前記媒体に記録されたデータをＸ線投影データとして前記Ｘ線検出アレイで検出し、この検出された投影データから前記媒体に記録されたデータを算出し、データの読み取り行うことを特徴とする記録読み取り装置。
【請求項２】
前記Ｘ線発生装置から放射されるＸ線ビームは、コーンビームであり、かつＸ線検出器アレイは２次元検出器であることを特徴とする請求項１に記載の記録読み取り装置。
【請求項３】
前記媒体に記憶されたデータは、Ｘ線吸収率が異なる物質がパターン化されたものであり、この媒体のＸ線投影データを逆ラドン変換を用いた電子密度分布の再構成によってデータを算出し、読み取りを行うことを特徴とする請求項１に記載の記録読み取り装置。
【請求項４】
前記媒体は、前記Ｘ線発生装置およびＸ線検出器の１次元または２次元のアレイに対して、固定軸を中心とする回転運動することを特徴とする請求項１に記載の記録読み取り装置。
【請求項５】
前記回転運動する媒体は円盤状であり、Ｘ線ビームの中心軸が、円盤面にほぼ垂直であることを特徴とする請求項４に記載の記録読み取り装置。
【請求項６】
前記回転運動する媒体は、円筒状であり、Ｘ線ビームの中心軸が、円筒軸に垂直な軸にほぼ平行であることを特徴とする請求項４に記載の記録読み取り装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１０２８７８（Ｐ２００７−１０２８７８Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８９０５９（Ｐ２００５−２８９０５９）
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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