JP2023525464A - 複屈折データの効率的な読み取り - Google Patents

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ファルケス，ホーファールト，マイケル
ブラック，リチャード，ジョン
ディーガン，ティモシー，ジョン
クレッグ，ジェームス，ヒルトン
ローストロン，アントニー，イアン，テイラー
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Abstract

Figure 2023525464000001
一例は、複屈折データを読み取るためのシステム（８００）を提供する。システムは、１つ又は複数の光源（８０２、８０４）と、１つ又は複数の光源によって出力された第１の波長帯域の光から第１の偏光を生成するように位置決めされた第１の偏光状態ジェネレータ（８０８）と、１つ又は光源によって出力された第２の波長帯域の光から第２の偏光を生成するように位置決めされた第２の偏光状態ジェネレータ（８１０）と、第１の偏光及び第２の偏光を介してサンプル領域（８１４）の画像を取得するように構成された画像センサ（８２２）と、サンプル領域と画像センサとの間に配置された偏光状態分析器（８２４）と、第１の波長帯域の光を通過させて画像センサに到達させるように構成された第１のバンドパスフィルタと、第２の波長帯域の光を通過させて画像センサに到達させるように構成された第２のバンドパスフィルタとを含む。

Description

背景
[0001] 過去１０年間にわたり、世界のデータの大半はクラウドへ移動した。需要の増加を満たすため、クラウドプロバイダは、様々なデータ記憶技術に依拠する。これらの記憶技術は、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）、フラッシュ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、磁気テープ及び光ディスクを含む。これらの記憶技術は、コスト、レイテンシ、スループット、記憶密度、失敗率及び媒体寿命の点において互いに異なる。
概要
[0002] この概要は、簡略化した形態で色々な概念を紹介するために提供しており、さらなる説明については、以下の詳細な説明で行っている。この概要は、特許請求される対象物の主要な特徴又は不可欠な特徴を識別することも、特許請求される対象物の範囲を制限するために使用することも意図しない。その上、特許請求される対象物は、この開示のいずれかの部分に記述されている不利点のいずれか又はすべてを解決する実装形態に限定されない。
[0003] データを記憶するための有望な技術は、誘電性記憶媒体において局所的な複屈折ボクセルとしてデータを符号化することである。そのようなデータは、高密度で記憶することができ、記憶媒体は、磁気及び他の記憶媒体と比べて長い寿命を有し得る。しかし、データを復号するために局所的な複屈折を読み取ることは、異なる偏光状態で多数の光学測定を実行することを伴う。追加の測定の各々は、媒体の読み取りに必要な時間を増大する。従って、本明細書で開示される技術の態様は、局所的な複屈折として記憶されたデータの読み取りに利用される時間を削減する上で役立つ。
[0004] 一態様は、複屈折データを読み取るためのシステムを提供する。システムは、１つ又は複数の光源と、１つ又は複数の光源によって出力された第１の波長帯域の光から第１の偏光を生成するように位置決めされた第１の偏光状態ジェネレータと、１つ又は複数の光源によって出力された第２の波長帯域の光から第２の偏光を生成するように位置決めされた第２の偏光状態ジェネレータと、第１の偏光及び第２の偏光が通過するサンプル領域の画像を取得するように構成された画像センサと、サンプル領域と画像センサとの間に光学的に配置された偏光状態分析器と、偏光状態分析器と画像センサとの間に光学的に配置された第１のバンドパスフィルタであって、第１の波長帯域の光を通過させるように構成された第１のバンドパスフィルタと、偏光状態分析器と画像センサとの間に光学的に配置された第２のバンドパスフィルタであって、第２の波長帯域の光を通過させるように構成された第２のバンドパスフィルタとを含む。いくつかの例では、３つ以上の波長帯域の光を使用して３つ以上の異なる偏光状態を生成するために３つ以上の偏光状態ジェネレータを使用することができ、偏光状態分析器と画像センサとの間で３つ以上の対応するバンドパスフィルタを使用することができる。この態様を用いると、ボクセルの多数の波長多重化測定を時間的に重複する方法で行うことができ、それにより、波長多重化なしの順次測定の使用と比べて、複屈折データの読み取りに利用される時間量が削減される。
[0005] 別の態様は、コンピューティングデバイス上で、複屈折ボクセルを通じて１つ又は複数の既定の偏光状態を含む光を誘導し、画像センサにおいて光を受信することによって、複屈折ボクセルに対する測定データを取得することと、測定データに基づいて、複屈折ボクセルの２つの可能な複屈折状態に相当するポアンカレ球の表面上の２つの点を決定することであって、各状態が、方位角及びリターダンスを含む複屈折値セットを１つずつ含む、決定することと、方位角及びリターダンスを決定するために制約を適用することと、決定された方位角及びリターダンスを含む決定された複屈折値を出力することとを含む、方法を提供する。この態様を用いると、方位角及びリターダンスを決定するために制約を適用することにより、制約が適用されない場合より少ない測定で、ボクセルの複屈折値を決定することができる。
図面の簡単な説明
[0006]記憶媒体の複屈折ボクセルの読み取りを概略的に示す。 [0007]複屈折ボクセルとして符号化されたデータを含む記憶媒体の概略描写を示す。 [0008]球上の場所として偏光状態を表すポアンカレ球を示す。 [0009]尤度関数に対して決定された最大値に基づいて複屈折値を決定するための例示的な方法を描写するフロー図を示す。 [0010]複屈折値を測定するための偏光状態の例を示す。 [0011]２測定に基づく及び１測定に基づく複屈折値の例示的な解を示す。 [0012]波長多重化を使用して複屈折測定値を取得するための例示的な方法を描写するフロー図を示す。 [0013]波長多重化を利用して複屈折データを読み取るための例示的なシステムのブロック図を示す。 [0014]同じ画像源からの光を使用して異なる偏光状態の光を波長多重化するための例示的なシステムを示す。 [0015]波長多重化を介して複屈折ボクセルを測定するための例示的な方法を描写するフロー図を示す。 [0015]波長多重化を介して複屈折ボクセルを測定するための例示的な方法を描写するフロー図を示す。 [0016]複屈折値に対するバックグラウンド補正を実行するための例示的な方法を描写するフロー図を示す。 [0017]例示的なコンピューティングシステムのブロック図を示す。
詳細な説明
[0018] 上記で言及されるように、クラウドデータ記憶のための有望な技術の１つは、ガラスなどの誘電性固体基板にデータを光学的に書き込むための高出力の短パルスレーザ照射の使用を伴う。照射は、その焦点において、偏光イメージングを使用して後に読み取ることができる局所的な複屈折を誘発する。「ボクセル」という用語は、本明細書では、個々のデータ値（すなわち、シンボル）を記憶することができる基板の任意の離散体積を指すために使用される。ボクセルに記憶されるデータは、様々な形態を取ることができる。原理上、基板格子のミュラー行列係数のいずれも、データを符号化するために操作することができる。石英ガラス基板を使用する例では、焦点を合わせた偏光照射からの格子摂動は、焦点に局在する非天然の複屈折の形態を取る。それに従って、基板の各ボクセルは、リターダンスの大きさ及び方位角を有する非常に小さな波長板としてモデル化することができる。これらのモデルパラメータは、所定のボクセルに所望のシンボルを書き込むために独立して操作することができる。ここでは、ビームの偏光角は、ボクセルの方位角を決定し、様々な他の因子（パルス振幅、継続時間、エネルギー、数及び／又はパルス間の間隔）は、ボクセルのリターダンスを決定する。
[0019] 達成可能な方位角及び／又はリターダンスの大きさの連続空間を離散間隔に分割することにより、離散間隔のうちの１つの中にそのボクセルの複屈折を書き込むことによって、マルチビットデータ値を符号化して各ボクセルに埋め込むことができる。さらに、いくつかの例では、ボクセル構造の多数の平行層は、基板の照射面の下方の指定された深度にレーザ照射の焦点を合わせることによって、同じ基板に書き込むことができる。これらの特徴により、個別に又は組合せで、大量のデータを単一の媒体に書き込むことができる。いくつかの例では、記憶媒体は、固体の板状の構成を含む。他の例では、記憶媒体は、別の基板上に形成された薄層を含む。さらなる例では、記憶媒体は、角柱又は円柱など、他の任意の適切な構成を有し得る。
[0020] 複屈折ボクセルは、光が通過すると異方的に挙動するが、その理由は、異なる光の偏光状態が異なる速度でサンプル中を移動するためである。光が複屈折ボクセル中を移動するか又は複屈折ボクセルに反射すると、その偏光状態は、サンプルの方位角及びリターダンスに依存するような特定の方法で変化する。従って、ボクセルの方位角及びリターダンスに関する情報は、複屈折ボクセルと相互作用した偏光の偏光状態を測定することによって得ることができる。
[0021] 偏光状態（延いてはボクセルの角度及びリターダンス）を測定するためのいくつかの方法は、異なる入力又は出力（或いはその両方）偏光を使用して一連の測定を実行することを伴う。図１は、記憶媒体１００に記憶された複屈折データの読み取りを概略的に示す。光源１０２からの光は、偏光状態ジェネレータ（ＰＳＧ）１０４を通過し、偏光状態ジェネレータ（ＰＳＧ）１０４は、ＰＳＧが決定した偏光角を有する偏光を出力する。光源は、ＬＥＤ、レーザ又は他の光源を含み得る。
[0022] 記憶媒体１００を通過した後、光源１０２及びＰＳＧ １０４からの光は、記憶媒体１０５の１つ又は複数のボクセルを通過し、偏光状態分析器（ＰＳＡ）１０６を通過し、次いで、検出器１０８に到達する。ＰＳＡ １０６及びＰＳＧ １０４の設定は、以下でより詳細に説明されるように、測定の強度ｍｋに対する偏光状態ｋを定義する。検出器１０８は、例えば、記憶媒体１０５内に位置決めされた焦点面全体を撮像し、それにより、多数の配列されたボクセルを同じ画像に撮像することができるＣＭＯＳ画像センサ（例えば、高解像度／ハイフレームレートセンサ）又は他の適切な光検出器アレイを含み得る。他の例では、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ又はＳＰＡＤ（単一光子アバランシェダイオード）などの点検出器又は小型検出器アレイを使用して、点ごとに画像を構築することができる）。図１は、光線が記憶媒体を透過して画像センサに到達する様子を示しているが、他の例では、光線は、記憶媒体から反射して画像センサに到達することができる。
[0023] 記憶媒体１０５の多数の層からデータが読み取られる例では、可変焦点光学系１１０を使用して、他のボクセルの焦点が合っていない状態で焦点面のボクセルが読み取られるように、検出器１０８の焦点面を調整することができる。他の例では、焦点を変化させることは、サンプルを動かすことによって達成することができる。図２は、複数の層のボクセルを含む例示的な記憶媒体２００を概略的に示し、そのうちの２つが、２０２及び２０４で示されている。
[0024] 行われるボクセルの測定を説明するため、一般的に使用される構造体は、図３の３００で示されるポアンカレ球である。ポアンカレ球３００は、４Ｄストークスベクトルの最後の３つの成分を３Ｄデカルト座標系にマッピングすることによって、光の偏光状態を表すために使用される。完全な偏光の場合、特定の測定状態は、球の表面上の特定の位置によって説明され、それは、光の特定の偏光状態を表す。部分的な偏光は、ポアンカレ球の表面の内側の点によって表される。北極は、ＲＣＰ（右円偏光）を表す。南極は、ＬＣＰ（左円偏光）を表す。赤道上の状態は、球上の方位角によって定義された角度を有する線形偏光である。球上の一般的な点は、その状態と極との間の角度によって決定された楕円率及び球の周りの角度によって定義された方位角を有する楕円偏光である。例示的な偏光状態は、球上の３０２で示されている。黒い破線曲線は、一定の緯度延いては一定のリターダンスの円である。「スイング」という用語は、球の極に対する測定状態の角度３０４を指す。水平角は、方位角３０６である。ボクセルの方位角及びリターダンスは、プローブ光の偏光の出力状態をもたらすため、ボクセルの方位角及びリターダンスは、球の表面上の点として表すこともできる。
[0025] 記憶媒体のボクセルに対する複屈折値を決定するための現行の方法は、異なるプローブ光の偏光状態で行われるボクセルの３つ以上の（典型的には４つの）測定を伴う。複数の測定は、決定には４自由度（ボクセルリターダンス、ボクセル方位角、測定スケール及び測定オフセット）が必要であることを理由に使用される。４測定法は、各読み取りプロセスに対して、これらの４つの値のすべてを決定する。Shribak及びOldenbourg（Optical Society of Americaによって公開されているM.Shribak and R.Oldenbourg,“Techniques for Fast and Sensitive Measurements of Two-Dimensional Birefringence Distributions”in Applied Optics,Volume 42,Issue 16,2003（https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-42-16-3009、また、https://doi.org/10.1364/AO.42.003009も参照されたい）は、３測定法について説明しており、オフセットがゼロであると想定し、３測定を介して他の３つのパラメータを解く。しかし、３測定又は４測定の使用は、行われる測定の数が原因で、記憶装置からデータを回収できる速度に影響を及ぼす。
[0026] それに従って、本明細書では、３つ未満の測定を使用して複屈折ボクセルに対する方位角及びリターダンス値を決定するために使用することができる例示的な測定プロセスが開示される。手短に言えば、開示される方法は、２測定で又は１測定でさえリターダンス及び方位角値を決定できるように、リターダンスの前知識に基づくリターダンス値に対する制約を利用する。また、開示される方法は、３測定でも使用することができ、測定の前に分かっている限りオフセットをゼロと想定する必要がないという利点や、相対的なリターダンス及び角度を決定できるという利点など、以前の３測定法に勝る利点を提供する。スケール及びオフセットは、記憶媒体において複屈折として符号化されたデータを読み取る状況では、空間的にも時間的にもあまり変化しないため、スケール及びオフセットは、４つの（又はそれ以上）測定技法を使用して１度だけ又は定期的に決定することができ、次いで、決定したスケール及びオフセット値は、４つ未満の測定を使用して、後続のリターダンス及び角度の決定に対して使用することができる。さらに、以下で説明されるように、スケール及びオフセットは、未知の場合は、数値最適化技法を介して決定することができる。
[0027] 図４は、複屈折値を決定するための例示的な方法４００を示すフロー図を示す。方法４００は、より少ない数の測定を使用した後続の決定で使用するためのスケール及びオフセット値を決定するために使用することができる技法の例であり、物理機器による実施が難しい既定の状態というよりむしろ、任意のプローブ光偏光状態を使用して決定を行うことができるという、現行の方法に勝る利点を提供する。方法４００は、最初に、４０２において、異なる偏光状態でボクセルの４つ以上の測定を得ることを含み、各測定値は、スイングχｋ及び角度θｋを有する測定偏光状態によって定義される測定状態ｋでの観測強度ｍｋを含む。方法４００は、４０４において、ボクセルの測定値に対する尤度関数を決定することをさらに含み、尤度関数は、多数の複屈折値セットの各複屈折値セットに対する、複屈折値セットによって生成されているボクセルの測定値の尤度を表す。尤度は、ノイズモデル及びデータモデルの想定を使用して、角度及びリターダンスの関数として決定される。ガウス、ポアソン及びガウスとポアソンの組合せを含む、任意の適切なデータモデル及びノイズモデルを使用することができる。一例として、ガウスノイズモデル（４０６に示される）を使用して、測定状態ｋを所与として強度ｍｋを測定する上での尤度は、方程式（１）によって与えられる。
Figure 2023525464000002
方程式（１）では、Ｉｋ＝ａ（１－ｃｏｓχｋｃｏｓδ＋ｓｉｎχｋｓｉｎδｓｉｎ（２φ－２θ））＋ｂであり、Ｉｋは、偏光状態ｋに対して取られる期待測定値であり、δは、サンプルリターダンスであり、φは、サンプル角度であり、ａは、スケールパラメータであり、ｂは、オフセットであり、σは、ノイズである。「複屈折値セット」という用語は、｛ａ，ｂ，δ，φ｝の値のセットを示す。この表現を使用すると、測定値セットの尤度を決定するための尤度関数は、
Figure 2023525464000003
であるため、
Figure 2023525464000004
として表現することができる。Ｌは、多数の複屈折値セットに対して演算され、４０８に示されるように、尤度関数に対して最大値が決定される。次いで、４１０において、尤度関数の最大値を使用して、最大決定値を生成したセットに基づいてボクセルの測定値セットに対する最も確率の高い複屈折値セットが決定される。これは、方程式（２）として数学的に表現することができる。
｛ａ，ｂ，δ，φ｝＝ａｒｇｍａｘ（Ｌ（ａ，ｂ，δ，φ）） （２）
[0028] 決定されたスケール及びオフセットは、３つ以下の測定を使用した決定において使用することができる。本明細書で使用される最大決定値という用語及び同様の用語は、尤度関数の実際の大域的最大値を示すことを目的とするものではなく、むしろ、利用されるすべてのパラメータセットに対する最大観測値を表すことを目的とすることが理解されよう。さらに、他の例では、他の任意の適切な方法を使用して、スケール及びオフセットを含む複屈折値を決定できることが理解されよう。例えば、ベイズの定理によれば、角度又はリターダンス分布についての前知識を含めることも可能であり、パラメータの尤度を計算する代わりに、事後確率を計算することができる。この事例では、事後確率を最大化した（これはＭＡＰ（最大事後確率）と呼ばれる場合が多い）パラメータの値を見出すことができる。そのような例では、パラメータ値は、例えば、事後確率の期待値を見出すことによって又は他の統計的尺度を使用することによって決定することができる。
[0029] 上記で言及されるように、ボクセルに対する複屈折値を決定するために最大決定尤度法の使用によって提供される利点は、測定に対して使用される偏光状態が、既定のものであるというよりむしろ、任意のものであるということである。それにもかかわらず、いくつかの例では、偏光状態のいくつかの構成は、他の状態の構成より有効な利用可能信号の使用を提供することができる。そのような構成の２つの例は、以下の通りである。再び図３のポアンカレ球を参照すると、ボクセルに対する複屈折値を決定するための偏光状態セットの第１の例は、ある掌性を有する円偏光した入力状態（ＰＳＧによって設定されるような）と、入力状態とは反対の掌性を有し、互いに等しい楕円率を有するが、｛０，４５，９０，１３５｝度又は｛０，２２．５，４５，６７．５｝度など、ポアンカレ球上の等しい緯度において円の半分又は全体にわたって等間隔の変動方位角を有する、楕円偏光した出力状態（ＰＳＡによって設定されるような）とを含む。偏光状態セットの第２の例は、ある掌性を有する円偏光した出力状態と、出力状態とは反対の掌性を有し、互いに等しい楕円率を有するが、変動方位角を有する、楕円偏光した入力状態とを含み、方位角は、ポアンカレ球の表面上の円の半分又は全体にわたって等しく離隔される。図５は、そのような３つの偏光状態構成の例を描写し、各構成は、他の構成とは異なるシンボルを有する点によって示されている。図５では、ポアンカレ球の図は、球の極軸に沿ったものであり、破線の円は、偏光状態を含む選択された緯度に相当し、外側の境界線は、球の赤道に相当する。
[0030] 測定がこのように構成されると、ボクセルの方位角は、以下の通り決定することができる。
Figure 2023525464000005
[0031] ここでは、φは、測定角度であり、添字ｋは、測定数を示し、ｍｋは、ｋ番目の測定の強度であり、２θｋは、ポアンカレ球上のｋ番目の測定状態の角度である。リターダンスを見出すため、適切な方法の１つは、図４に関して上記で説明されるように、測定値を所与としてデータの尤度を数値的に最適化することを含む。
[0032] 上記で言及されるように、スケール及びオフセットパラメータの前知識は、測定数を低減してボクセルの方位角及びリターダンスを決定するために使用することができる。例えば、ボクセルの方位角は、３測定に加えて既知のオフセット値を使用して、方程式（４）を使用することによって、決定することができる。
Figure 2023525464000006
リターダンスは、上記で説明されるように、例えば、尤度関数の数値最大化によって見出すことができる。さらに、スケール及びオフセットが最初に分かっていない場合でさえ、数値最適化技法を使用して、スケール及びオフセットを決定することができる。そのような例では、スケール及びオフセットは、角度の期待分布についての情報が分かっている場合に決定することができる（前に記載した複屈折ボクセルの事例のように）。角度の期待分布の前知識を用いることで、期待分布が適切な近似に達するまで、スケール及びオフセットを演算して調整することができる。
[0033] リターダンスについての何らかの前情報は分かっているが、リターダンス値自体が分かっていない場合は、２測定法を使用してボクセルの複屈折値を決定することができる。いくつかの例では、２測定法は、スケール及びオフセットの前知識も利用する一方で、他の例では、スケール及びオフセットは、上記で言及されるように、数値最適化によって決定される。
[0034] ２測定を使用する際、オフセット及びスケールについての知識を持っていたとしても、サンプルのリターダンス及び角度に対して２つの可能な解が存在する。この理由は、各測定によって、ポアンカレ球の３Ｄ空間の２Ｄ平面に解が位置するように制限されるためである。従って、２測定は、３Ｄにおける線を定義する。図６は、ポアンカレ球６０２上の仮定ボクセルに対する２測定決定の例を示す。この例では、ボクセルの２測定によって定義される線６０４は、２つの点６０６、６０８で球の表面と交差する。
[0035] ２つの点のどちらが測定されたボクセルの実際の複屈折値に相当するかを決定するため、ボクセルの状態に相当するものとしてリターダンスが低い方の点を選択するという制約が適用されるが、その理由は、他方の解は測定状態の有効リターダンスと少なくともほぼ同じ大きさであることを数学的に示せるためである。例えば、ポアンカレ球６０２における２測定を考慮すると、点６０６は点６０８より低いリターダンス値を表すため、点６０６が選択されることになる。この前情報に基づく制約は、有効測定リターダンスが測定リターダンスとは異なる（より大きいか又はより小さい）と分かっているいかなるシステムにおいても使用することができる。この制約により、球上の１つの点に解が絞り込まれ、それにより、サンプルリターダンス及び方位角を決定することができる。
[0036] 例示的な２測定法のより詳細な数学的説明は、以下の通りである。方法は、より多くの（例えば、４つの）測定を使用して最初に決定されたスケール及びオフセットの値を使用し、次いで、２測定決定に適用することによって、又は、数値最適化方法を使用してスケール及びオフセット値を決定することによって実行できることに留意されたい。スケール及びオフセットの値が最初に決定される場合は、これらのパラメータを決定するために、図４に関して上記で説明される最大尤度の例を含む任意の適切な方法を使用することができる。
[0037] 測定値を取得した後、例示的な２測定法は、最初に、以下の同時方程式（５、６、７）のセットをリターダンスδについて解くことを伴う。
ｍ１＝ａ（１－ｃｏｓχ１ｃｏｓδ＋ｓｉｎχ１ｓｉｎδｓｉｎ（２φ－２θ１））＋ｂ （５）
ｍ２＝ａ（１－ｃｏｓχ２ｃｏｓδ＋ｓｉｎχ２ｓｉｎδｓｉｎ（２φ－２θ２））＋ｂ （６）
（ｓｉｎδｓｉｎ（２φ－２θ１））２＋（ｓｉｎδｓｉｎ（２φ－２θ２））２＋ｃｏｓ２δ＝１ （７）
δに対して２つの可能な解が存在するため、上記で説明されるように、小さい方の値が選択される。次に、方程式（８）を使用して、
Figure 2023525464000007
Figure 2023525464000008
の場合の方位角を演算することができる。
[0038] この決定においてスケール及びオフセットの既知の値が使用された場合は、この段階で決定が完了する。他方では、想定されたスケール及びオフセット値が使用された場合は、前情報を使用してａ及びｂを調整することができる。例えば、角度の分布が一様である場合は（データの書き込みプロセスが分かっている場合の、複屈折データの事例のように）、角度の分布を演算することができ、測定角度ヒストグラムが期待されるものと十分に類似するようになるまで、ａ及びｂを調整しながら、方程式（５）～（７）、（８）を繰り返し決定することができる。
[0039] ボクセルのリターダンスが分かっている場合は（状況に応じて、複屈折書き込み特性が分かっている場合は）、複屈折値は、単一測定を介して、この場合もやはり、スケール及びオフセットパラメータの既知の又は想定された値を使用して決定することができる。想定された値が使用される場合は、値は、数値的に最適化することができる。既知の又は想定されたスケール及びオフセット値に基づいて、単一測定６１２は、図６のポアンカレ球６１０を参照すると、三次元空間における二次元平面を定義する。この二次元平面は、円６１４に沿って球の表面と交差し、円は、可能なサンプル角度及びリターダンス値の連続範囲を表す。サンプルリターダンス（角度６１６によって表される）が正確に分かっている場合は、角度は、２つの値（点６２０、６２２によって表される、すなわち、リターダンス平面６１８が測定円６１４と交差する所）のうちの１つの内側のものであると決定することができる。比較すると、上記で説明される２測定の例は、それほど詳細ではない前情報（すなわち、リターダンスがスイングより小さいもの）を利用している。利用可能な全角度の半分しか広がらないようなある範囲（例えば、０～９０度、４５～１３５度又は他の任意の９０度範囲）に角度があることが分かっている場合は、これらの２つの点は、１つに限定され、それにより、試料のリターダンス及び角度が決定される。数学的には、開示される例示的な１測定決定を実行するための演算は、方程式（９）及び（１０）によって表現される。
Figure 2023525464000009
[0040] 図７は、２つ以下の測定を使用してボクセルの複屈折値を決定するための例示的な方法７００を描写するフロー図を示す。上記で説明されるように、図７の方法は、図４の方法を介して決定されるスケール及びオフセットパラメータを利用することも、最初に、これらのパラメータを想定して、次いで、数値的に最適化することもできる。方法７００は、７０２において、複屈折ボクセルを通じて、１つ又は複数の既定の偏光状態を含むプローブ光を誘導し、画像センサにおいて光を受信することによって、複屈折ボクセルに対する測定データを取得することを含む。いくつかの例では、７０４に示されるように、測定データは、第１の偏光状態の光を使用して取得された測定データと、第２の異なる偏光状態の光を使用して取得された測定データとを含み得る。他の例では、測定データは、７０６に示されるように、単一測定からのデータを含み得る。
[0041] 引き続き、方法７００は、７０８において、測定データに基づいて、複屈折ボクセルの２つの可能な複屈折状態に相当するポアンカレ球の表面上の２つの点を決定することであって、各状態が、複屈折値セットを１つずつ含む、決定することと、ボクセルの複屈折値を決定するために制約を適用することとを含む。例えば、測定が２つの偏光状態で行われる場合は、上記の方程式（５）～（７）には、２つの方位角の解が存在する。この例では、方法７００は、７１０において、より低いリターダンス値を有する複屈折値セットが正しいセットであることを指定する制約を適用することを含む。より低いリターダンスを表すポアンカレ球上の点を選択することにより、上記の方程式８を使用して方位角を解くことができ、それにより、ボクセルの決定された複屈折値セットが提供される。
[0042] 単一測定が使用される場合は、方法７００は、７１２において、測定に基づいてポアンカレ球の表面上の円を決定することを含み、円は、ボクセルの既知のリターダンスを表す平面と交差する２つの場所を含む。次いで、７１４において、角度の期待範囲内にある点の方位角に基づいて、ボクセルの複屈折値を表す点を選択することができ、上記の方程式（９）及び（１０）を使用して複屈折値を決定することができる。方法７００は、７１６において、任意選択的に、最初にスケール及びオフセット値が分かっていない例においてこれらの値を決定するために、決定された方位角及びリターダンス値に基づいて尤度関数を数値的に最適化することをさらに含む。方法７００は、７１８において、ボクセルの複屈折値を出力することをさらに含む。
[0043] 上記で説明される例は、４つ以上の測定を使用する方法と比べて、記憶媒体の複屈折ボクセルを読み取る際に消費される時間及び演算資源を低減する上で役立ち得る。その代替として又はそれに加えて、複屈折ボクセルの効率的な読み取りを提供するため、他のプロセスを使用することもできる。例えば、波長多重化を使用して、読み取りプロセスの間に取得される個々の画像の数を低減することができる。
[0044] 図８は、複屈折記憶媒体を読み取るための例示的なシステム８００の概略描写を示す。システム８００は、時間的に重複する方法でＮ個の測定を得るために異なる偏光状態を有する光のＮ個の異なる波長帯域が多重化される波長多重化を利用する。システム８００は、第１の光源８０２、第２の光源８０４及びＮ番目の光源８０６として示されるように、Ｎ個の光源を含み、各々は、異なる波長帯域（例えば、赤、緑及び青）の光を出力するように構成される。各光源は、各波長帯域に対して異なる偏光状態を設定できるように、対応するＰＳＧ（光源８０２、８０４、８０６に対してそれぞれＰＳＧ ８０８、ＰＳＧ ８１０、ＰＳＧ ８１２として示される）に光を誘導する。他の例では、２つの時間的に重複する測定を実行するためのシステムは、２つの光源及び対応するＰＳＧを有し得る。
[0045] 各ＰＳＧからの光は、記憶媒体を読み取るためにシステムのサンプル領域に配置された記憶媒体８１４に向けて誘導される。「サンプル領域」という用語は、本明細書では、読み取りのために記憶媒体が配置される場所を表すために使用される。描写される例では、サンプル媒体をプローブするために各ＰＳＧからの光を組み合わせてビームにするために、Ｎ－１個のビームコンバイナ（ビームコンバイナ１ ８１６及びビームコンバイナＮ－１ ８１８として示される）が使用される。
[0046] 描写される実施形態では、集光レンズ８２０の形態の光学系は、記憶媒体を通じて光を誘導し、対物レンズ８１７は、記憶媒体８１４内のデータ層全体を画像フレームごとに撮像する画像センサ８２２の形態の検出器に光を集束する。無彩色ＰＳＡ ８２４は、記憶媒体と画像センサ８２２との間に位置決めされる。画像センサ８２２は、多数の統合された波長選択性バンドパスフィルタを含み、その結果、異なる波長帯域の光は、異なるフィルタを通過し、画像センサ８２２のピクセルの異なるエリアに到達する。この方法では、光の各波長帯域（その各々は異なる偏光設定を有する）の強度は、同じ画像フレームで測定することができる。
[0047] いくつかの例では、記憶媒体の複屈折符号化データを読み取るために使用される信号の質を向上させる上で役立てるために、瞳設計に対して、１つ又は複数の物理マスクを使用することができる。使用できるマスクの例は、強度マスク８２５及び位相マスク８２６として概略的に示されている。瞳の設計は、記憶媒体のボクセルのレイアウト（例えばｘ、ｙ、ｚ空間分布）に依存し得る。例えば、レンズの瞳に加えられたリング状の強度マスクは、従来のガウスビームというよりむしろ、ベッセルビームを生成する。また、位相マスクは、サンプル平面における偏光場を設計して、サンプルの意図されるタイプの複屈折分布に対する瞳プロファイルを最適化するために適用することができる。従って、特定の測定光プローブが望ましい場合は、入力光の形状を設計することにより、測定の質を向上するという目的に合わせて、これらの方法に対して入力として使用できる信号を調節することができる。
[0048] いくつかの例では、調整可能焦点光学系は、記憶媒体８１４の体積内の特定の層のボクセルに選択的に焦点を合わせるように動かすことができ、それにより、異なる層の読み取りが可能になる。他の例では、異なる層のボクセルに焦点を合わせるために、記憶媒体を動かすことができる。描写される画像センサは、統合バンドパスフィルタを含むが、他の例では、バンドパスフィルタは、システムの他の場所に含めることができる。例えば、システムは、異なる偏光状態の画像の順次取得を可能にするために、多数のＰＳＧ及び波長多重化を回転バンドパスフィルタ（例えば、カラーホイール）と組み合わせて利用することができる。
[0049] 上記で言及されるように、いくつかの例では、より少ない光源を使用して、異なる偏光状態を有する、より多くの波長帯域を生成することができる。図９は、単一の光源９０２からの光が二色性ビームスプリッタ９０４を介して異なる波長帯域の２つのビーム９０６、９０８に分けられる例示的な光源構成を示す。ビーム９０６、９０８は、任意の適切な光学系（描写される例では、鏡９１６、９１８など）を使用してそれぞれのＰＳＧ ９１２、９１４を通じて誘導され、ＰＳＧ ９１２、９１４は、ビーム９０６、９０８に対する異なる偏光状態を設定する。ＰＳＧを通過した後、ビーム９０６、９０８は、記憶媒体をプローブするために二色性ビームコンバイナ９２０で組み合わされる。他の例では、適切な光源からの光は、３つ以上の異なる波長帯域に分けることができる。
[0050] 図１０Ａ及び１０Ｂは、波長多重化を介して多数の時間的に重複する測定を得るための例示的な方法１０００を描写するフロー図を示す。最初に、図１０Ａを参照すると、方法１０００は、１００２において、第１の波長帯域の第１の偏光を生成することであって、第１の偏光が、第１の偏光状態を含む、生成することと、第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の第２の偏光を生成することであって、第２の偏光が、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を含む、生成することとを含む。いくつかの例では、１００４に示されるように、第１の波長帯域の光は、第１の光源を介して出力され、第２の波長帯域の光は、第２の光源によって出力される。他の例では、１００６に示されるように、光は、より少ない光源から出力し、次いで、異なる波長帯域のより多くのビームに分けることができる。さらに、２つを超える追加の波長帯域を使用できることが理解されよう。従って、方法１０００は、１００８において、第３の偏光及び潜在的に追加の他の偏光ビームを生成するために、異なる偏光状態を有する３つ以上の異なる波長帯域の光を出力することを含み得る。
[0051] 引き続き、方法１０００は、１０１０において、第１の偏光及び第２の偏光を記憶媒体のボクセルに通し、それにより、第１の偏光の第１の偏光状態を第１の修正偏光状態に変更し、第２の偏光の第２の偏光状態を第２の修正偏光状態に変更することを含む。第１の偏光及び第２の偏光を記憶媒体のボクセルに通すことは、１０１２において、第１及び第２の偏光を記憶媒体に通す前に、ビームコンバイナを介して第１の偏光と第２の偏光を組み合わせることを含み得る。さらに、プロセス１０１０は、１０１４において、光を記憶媒体に通す前に、第３の偏光及び追加の任意の波長帯域の偏光を第１及び第２の偏光と組み合わせることも含み得る。いくつかの例では、１つ又は複数のマスクは、設計された瞳を実装するために使用することができる。従って、方法１０００は、１０１６において、偏光を記憶媒体のボクセルに通す前に、偏光を強度マスクに通すことを含み得る。その代替として又はそれに加えて、方法１０００は、１０１８において、偏光を記憶媒体のボクセルに通す前に、偏光を位相マスクに通すことを含み得る。
[0052] 次に図１０Ｂを参照すると、方法１０００は、１０２２において、偏光を記憶媒体のボクセルに通した後に、第１の偏光、第２の偏光及び追加の任意の波長帯域の偏光を偏光状態分析器に通すことを含み、分析器は、光の偏光状態に基づいて、分析器の状態と比べて光の強度を減衰する。次いで、１０２４において、方法１０００は、第１の偏光を第１のバンドパスフィルタに通して画像センサに到達させ、第２の偏光を第２のバンドパスフィルタに通して画像センサに到達させることを含み、第１のバンドパスフィルタは、第１の波長帯域を選択的に通過させ、第２のバンドパスフィルタは、第２の波長帯域を選択的に通過させる。さらに、１０２６において示されるように、異なる偏光状態を有する追加の波長帯域の偏光は、対応する追加のバンドパスフィルタを通過させることができる。この方法では、第１の波長帯域、第２の波長帯域及び追加の任意の波長帯域の強度は、別々に撮像される。
[0053] いくつかの例では、第１のバンドパスフィルタ、第２のバンドパスフィルタ及び追加の任意のバンドパスフィルタは、画像センサのピクセルと統合された空間的に別々のフィルタとして画像センサと統合される。そのような例では、方法１０００は、１０２８において、第１の偏光を通過させて画像センサの第１の領域に到達させ、第２の偏光を通過させて画像センサの第２の領域に到達させ、追加の任意の波長帯域の偏光を通過させて画像センサに到達させることを含む。この方法では、各偏光状態に対する画像は、同じ画像フレームで別々に取得することができる。他の例では、カラーホイールによってなど、時間多重化方法で、異なるバンドパスフィルタを適用することができる。そのような例では、各波長帯域に対して異なる画像フレームが取得される。異なる偏光設定に対する異なる波長帯域を使用して測定値を取得した後、方法１０００は、１０３０において、第１のバンドパスフィルタを介して画像センサにおいて受信された第１の偏光、第２のバンドパスフィルタを介して画像センサにおいて受信された第２の偏光及び追加の任意の波長多重化偏光に基づいて、ボクセルの複屈折値を決定することを含む。複屈折値は、上記で開示される例示的な方法を使用して又は他の任意の適切な方法で決定することができる。
[0054] 上記で説明される方法のいずれかを用いると、ボクセルをプローブする際にプローブ光が通過するシステム及び媒体は、ボクセルをプローブするために使用される偏光に対して追加の回転及び／又はリターダンスを付与し得る。例えば、ボクセルの三次元アレイを含むデータ記憶媒体のボクセルの層を読み取ることにより、読み取りプロセスにおいて、ボクセルの他の焦点が合っていない層を通過することによって偏光プローブ光が回転されるという状態が生じ得る。また、システム不完全性は、バックグラウンドノイズにつながり得る。従って、システム及び記憶媒体の不完全性（例えば、光路上の読み取られていない他のボクセルの存在）と関係付けてデータ記憶媒体などのサンプルの複屈折の特性を測定することが興味を引く場合が多い。これは、バックグラウンド除去と呼ばれる。
[0055] 現行の方法は、バックグラウンド信号の除去を伴い、その除去は、測定セット｛ｍｋ｝に加えて画像セット｛ｂｋ｝を捕捉し、バックグラウンドの角度及びリターダンスを演算することによって行われる。｛ｂｋ｝は、｛ｍｋ｝と同じ偏光状態セットで同じ機器を使用して捕捉される。｛ｂｋ｝は、単に、視野から実際のサンプルを取り除くことによって捕捉される。また、例えば、ぼかし動作を実行することによって、｛ｍｋ｝から｛ｂｋ｝を推定することも可能である。ぼかしは、単純なローパスフィルタによって達成することができる。しかし、そのような方法は、システム不完全性とサンプル不完全性（他のボクセルなど）の両方を適切に補正することはできない。
[0056] 従って、２ステッププロセスに基づいて｛ｍｋ｝から｛ｂｋ｝を推定することに関連する例が開示され、２ステッププロセスでは、向上させたバックグラウンド画像を形成するために、乗法定数を使用して、測定強度の２つの低域通過バージョンが計算されて組み合わされる。この方法では、局部的なバックグラウンド強度と全体的なバックグラウンド強度の両方が推定され、それにより、大スケールバックグラウンドは不完全なシステムを補償することができ、小スケールバックグラウンドは記憶媒体の三次元性質を補償することができるため、大小のスケールでバックグラウンド強度のより正確な推定を表すことができる。フィルタパラメータ及び乗法定数は、例えば、既知の試料のリターダンスと計算されたリターダンス分布との間の誤差の最小化を実行することによって導出することができる。そのようなバックグラウンド補正方法は、システムに対するバックグラウンド画像を別々に取得する（例えば、サンプル領域にデータ記憶媒体が存在しない状態で）より効率的であり得るが、その理由は、より少ない物理測定プロセスが実行され、それにより、別々の物理的なバックグラウンド測定に使用される時間及び資源が節約されるためである。より具体的な例として、既知のデータが符号化されてガラスに埋め込まれ、画像フレームセットが取得されているサンプルの場合、初期のフィルタパラメータ及び乗法定数が設定され、符号化済みのデータが復号される。これは、更新されたフィルタパラメータ及び乗法定数を用いて繰り返される。次いで、復号において決定された最小誤差を提供するパラメータ及び乗法定数が選択される。フィルタパラメータを更新するプロセスは、様々な例では、パラメータ空間におけるブルートサーチ又は勾配方法であり得る。
[0057] 図１１は、多数のローパスフィルタを使用して複屈折値を補正するための例示的な方法１１００を描写するフロー図を示す。方法１１００は、１１０２において、記憶媒体のボクセルの強度画像を取得することを含む。ボクセルの複屈折を測定するため、１１０４に示されるように、異なる偏光状態でボクセルの複数の画像が取得される。いくつかの例では、画像は、１１０６に示されるように、記憶媒体内の画像平面に配列された多数のボクセルのものであり得る。ボクセルの画像は、ボクセルの複屈折状態から生じる高周波数画像情報と、ボクセル以外の記憶媒体の１つ又は複数の複屈折領域から生じる低周波数画像情報とを含む。
[0058] １１０８において、方法１１００は、第１のバックグラウンド画像を得るために第１のローパスフィルタをボクセルの画像に適用し、第２のバックグラウンド画像を得るために第２のローパスフィルタをボクセルの画像に適用することを含む。上記で説明されるように、第１のローパスフィルタと第２のローパスフィルタは、異なるカットオフ周波数を有し、その結果、第１のバックグラウンド画像は、より局部的なバックグラウンド特性（記憶媒体の他のボクセルから生じる複屈折ノイズ）を表し、第２のバックグラウンド画像は、第１のローパスフィルタより低いカットオフ周波数を有し、より全体的なバックグラウンド特性を表し得る。より局所的なローパスフィルタの効果は、読み取りプロセスの間、焦点が合っているボクセルのより詳細な特徴を表す高周波数データを除去することであり得、それにより、焦点が合っていない他のボクセルからのそれほど詳細ではない特徴が残る。１１１０に示されるように、第１及び第２のローパスフィルタは、各測定画像のバックグラウンド画像を形成するために、ボクセルに対して取得された各測定画像に適用される。
[0059] 引き続き、方法１１００は、１１１２において、第１のバックグラウンド画像及び第２のバックグラウンド画像から向上させたバックグラウンド画像を決定することを含む。向上させたバックグラウンド画像は、任意の適切な方法で決定することができる。いくつかの例では、向上させたバックグラウンド画像は、１１１４に示されるように、乗法定数を使用して第１のバックグラウンド画像と第２のバックグラウンド画像を組み合わせることによって決定することができる。より具体的な例は、以下の方程式を利用する。
ｂｋ＝α（ローパス１（ｍｋ）－ローパス２（ｍｋ））＋ローパス２（ｍｋ） （１１）
式中、測定強度＝ｍｋであり、局部的なバックグラウンド強度は、ローパス１（ｍｋ）で表され、全体的なバックグラウンド強度は、ローパス２（ｍｋ）で表され、αは、スケール因子として使用される乗法定数であり、ｂｋは、向上させたバックグラウンド画像である。
[0060] 方法１１００は、１１１６において、向上させたバックグラウンド画像に対する複屈折値を決定することと、１１８において、ボクセルの画像に対する複屈折値を決定することとをさらに含む。複屈折値の各セットは、リターダンス値及び方位角値角度を含み、上記で説明される例を使用して又は他の任意の適切な方法で決定することができる。
[0061] 方法１１００は、１１２０において、向上させたバックグラウンド画像に対する複屈折値に基づいて、ボクセルの画像に対する複屈折値を補正することをさらに含む。１１２２では、画像に対する複屈折値を補正することは、例えば、向上させたバックグラウンド画像に対する複屈折値と比べて、ボクセルの画像に対する複屈折値の相対的な角度及び相対的なリターダンスを決定することを含み得る。一例では、例えば、上記で説明される方法のいずれか又は他の適切な方法を使用して、測定リターダンスδｍ及び角度θｍは、｛ｍｋ｝から決定され、バックグラウンドリターダンスδｂ及び角度θｂは、｛ｂｋ｝から決定される。相対的な角度θｒ及びリターダンスδｒは、以下の方程式によって決定される。
Figure 2023525464000010
[0062] いくつかの実施形態では、本明細書で説明される方法及びプロセスは、１つ又は複数のコンピューティングデバイスのコンピューティングシステムに関係し得る。具体的には、そのような方法及びプロセスは、コンピュータアプリケーションプログラム若しくはサービス、アプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）、ライブラリ及び／又は他のコンピュータプログラム製品として実装することができる。
[0063] 図１２は、上記で説明される１つ又は複数の方法及びプロセスを実行に移すことができるコンピューティングシステム１２００の非限定的な実施形態を概略的に示す。コンピューティングシステム１２００は、簡略化した形態で示されている。コンピューティングシステム１２００は、１つ又は複数のパーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、タブレットコンピュータ、家庭用娯楽コンピュータ、ネットワークコンピューティングデバイス、ゲームデバイス、モバイルコンピューティングデバイス、モバイル通信デバイス（例えば、スマートフォン）及び／又は他のコンピューティングデバイスの形態を取ることができる。
[0064] コンピューティングシステム１２００は、論理サブシステム１２０２及び記憶サブシステム１２０４を含む。コンピューティングシステム１２００は、任意選択的に、ディスプレイサブシステム１２０６、入力サブシステム１２０８、通信サブシステム１２１０及び／又は図１２に示されない他のコンポーネントを含み得る。
[0065] 論理サブシステム１２０２は、命令を実行するように構成された１つ又は複数の物理デバイスを含む。例えば、論理サブシステムは、１つ又は複数のアプリケーション、サービス、プログラム、ルーチン、ライブラリ、オブジェクト、コンポーネント、データ構造又は他の論理的構成の一部である命令を実行するように構成することができる。そのような命令は、タスクを実行するように、データタイプを実施するように、１つ若しくは複数のコンポーネントの状態を変換するように、技術的効果を達成するように又は所望の結果に達するように実施することができる。
[0066] 論理サブシステムは、ソフトウェア命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサを含み得る。それに加えて又はその代替として、論理サブシステムは、ハードウェア又はファームウェア命令を実行するように構成された１つ又は複数のハードウェア又はファームウェア論理サブシステムを含み得る。論理サブシステムのプロセッサは、シングルコア又はマルチコアであり得、プロセッサ上で実行される命令は、順次、並列及び／又は分散処理を行うように構成することができる。論理サブシステムの個々のコンポーネントは、任意選択的に、リモート設置することができる及び／又は協調処理を行うように構成された２つ以上の別々のデバイスの間で分散させることができる。論理サブシステムの態様は、クラウドコンピューティング構成で構成されたリモートアクセスが可能なネットワーク接続コンピューティングデバイスによって仮想化して実行することができる。
[0067] 記憶サブシステム１２０４は、本明細書で説明される方法及びプロセスを実施するために論理サブシステムによって実行可能な命令を保持するように構成された１つ又は複数の物理デバイスを含む。そのような方法及びプロセスが実施されると、記憶サブシステム１２０４の状態は、例えば、異なるデータを保持するように変換され得る。
[0068] 記憶サブシステム１２０４は、取り外し可能な及び／又はビルトインデバイスを含み得る。記憶サブシステム１２０４は、数ある中でも特に、光メモリ（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ－ＤＶＤ、ブルーレイディスクなど）、半導体メモリ（例えば、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなど）及び／又は磁気メモリ（例えば、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、ＭＲＡＭなど）を含み得る。記憶サブシステム１２０４は、揮発性、不揮発性、ダイナミック、スタティック、読み取り／書き込み、読み取り専用、ランダムアクセス、順次アクセス、場所アドレス指定可能な、ファイルアドレス指定可能な及び／又はコンテンツアドレス指定可能なデバイスを含み得る。
[0069] 記憶サブシステム１２０４は、１つ又は複数の物理デバイスを含むことが理解されよう。しかし、本明細書で説明される命令の態様は、その代替として、有限時間の間、物理デバイスによって保持されない通信媒体（例えば、電磁信号、光信号など）によって伝播することができる。
[0070] 論理サブシステム１２０２及び記憶サブシステム１２０４の態様は、１つ又は複数のハードウェア論理コンポーネントに共に統合することができる。そのようなハードウェア論理コンポーネントは、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム及びアプリケーションなどの特定用途向け集積回路（ＰＡＳＩＣ／ＡＳＩＣ）、プログラム及びアプリケーションなどの特定用途向け標準製品（ＰＳＳＰ／ＡＳＳＰ）、システムオンチップ（ＳＯＣ）並びに結合プログラム可能論理回路（ＣＰＬＤ）を含み得る。
[0071] 「プログラム」という用語は、特定の機能を実行するように実装されるコンピューティングシステム１２００の態様を説明するために使用することができる。いくつかの事例では、プログラムは、記憶サブシステム１２０４によって保持される命令を論理サブシステム１２０２が実行することを介してインスタンス化することができる。同じアプリケーション、サービス、コードブロック、オブジェクト、ライブラリ、ルーチン、ＡＰＩ、機能などから異なるプログラムをインスタンス化できることが理解されよう。同様に、異なるアプリケーション、サービス、コードブロック、オブジェクト、ルーチン、ＡＰＩ、機能などから同じプログラムをインスタンス化することができる。「プログラム」という用語は、個々の又はグループの実行可能ファイル、データファイル、ライブラリ、ドライバ、スクリプト、データベース記録などを包含し得る。
[0072] 「サービス」は、本明細書で使用される場合、複数のユーザセッションにわたって実行可能なアプリケーションプログラムであることが理解されよう。サービスは、１つ又は複数のシステムコンポーネント、プログラム及び／又は他のサービスが利用可能なものであり得る。いくつかの実装形態では、サービスは、１つ又は複数のサーバコンピューティングデバイス上で走らせることができる。
[0073] ディスプレイサブシステム１２０６は、含まれる場合は、記憶サブシステム１２０４によって保持されるデータの視覚表示を提示するために使用することができる。この視覚表示は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の形態を取ることができる。本明細書で説明される方法及びプロセスは、記憶サブシステムによって保持されるデータを変更し、従って、記憶サブシステムの状態を変換するため、ディスプレイサブシステム１２０６の状態も同様に変換し、基本的なデータの変化を視覚的に表すことができる。ディスプレイサブシステム１２０６は、事実上いかなるタイプの技術も利用する１つ又は複数のディスプレイデバイスを含み得る。そのようなディスプレイデバイスは、共有エンクロージャにおいて論理サブシステム１２０２及び／又は記憶サブシステム１２０４と組み合わせることができるか、又は、そのようなディスプレイデバイスは、周辺ディスプレイデバイスであり得る。
[0074] 入力サブシステム１２０８は、含まれる場合は、キーボード、マウス、タッチスクリーン又はゲームコントローラなどの１つ又は複数のユーザ入力デバイスを含むか或いは１つ又は複数のユーザ入力デバイスとインタフェースを取ることができる。いくつかの実施形態では、入力サブシステムは、選択されたナチュラルユーザ入力（ＮＵＩ）コンポーネントを含むか或いは選択されたナチュラルユーザ入力（ＮＵＩ）コンポーネントとインタフェースを取ることができる。そのようなコンポーネントは、統合されていても周辺のものでもよく、入力動作の導入及び／又は処理は、オンボードで扱うこともオフボードで扱うことも可能である。例示的なＮＵＩコンポーネントは、音声及び／又は声紋認証のためのマイクや、機械視覚及び／又はジェスチャ認識のための赤外線、カラー、立体及び／又は深度カメラや、動き検出及び／又は意図認識のためのヘッドトラッカ、アイトラッカ、加速度計及び／又はジャイロスコープや、脳活動を評価するための電界検知コンポーネントを含み得る。
[0075] 通信サブシステム１２１０は、含まれる場合は、コンピューティングシステム１２００を１つ又は複数の他のコンピューティングデバイスと通信可能に結合するように構成することができる。通信サブシステム１２１０は、１つ又は複数の異なる通信プロトコルとの互換性を有する有線及び／又は無線通信デバイスを含み得る。非限定的な例として、通信サブシステムは、無線電話ネットワークを介して又は有線若しくは無線のローカル若しくはワイドエリアネットワークを介して通信するように構成することができる。いくつかの実施形態では、通信サブシステムは、コンピューティングシステム１２００がインターネットなどのネットワークを介して他のデバイスへのメッセージの送信及び／又は他のデバイスからのメッセージの受信を行えるようにすることができる。
[0076] 別の例は、複屈折データを読み取るためのシステムであって、１つ又は複数の光源と、１つ又は複数の光源によって出力された第１の波長帯域の光から第１の偏光を生成するように位置決めされた第１の偏光状態ジェネレータと、１つ又は光源によって出力された第２の波長帯域の光から第２の偏光を生成するように位置決めされた第２の偏光状態ジェネレータと、第１の偏光及び第２の偏光が通過するサンプル領域の画像を取得するように構成された画像センサと、サンプル領域と画像センサとの間に光学的に配置された偏光状態分析器と、偏光状態分析器と画像センサとの間に光学的に配置された第１のバンドパスフィルタであって、第１の波長帯域の光を通過させるように構成された第１のバンドパスフィルタと、偏光状態分析器と画像センサとの間に光学的に配置された第２のバンドパスフィルタであって、第２の波長帯域の光を通過させるように構成された第２のバンドパスフィルタとを含む、システムを提供する。いくつかのそのような例では、システムは、１つ又は複数の光源によって出力された第３の波長帯域の光から第３の偏光を生成するように位置決めされた第３の偏光状態ジェネレータであって、第３の波長帯域が、第１の波長帯域及び第２の波長帯域とは異なる、第３の偏光状態ジェネレータと、偏光状態分析器と画像センサとの間に光学的に配置された第３のバンドパスフィルタであって、第３の波長帯域の光を通過させるように構成された第３のバンドパスフィルタとをさらに含む。いくつかのそのような例では、システムは、サンプル領域の光学的に上流において第１の偏光と第２の偏光を組み合わせるように構成されたビームコンバイナをさらに含む。いくつかのそのような例では、システム第１のバンドパスフィルタ及び第２のバンドパスフィルタは、画像センサのピクセルと統合することができる。いくつかのそのような例では、１つ又は複数の光源は、第１の波長帯域の光を出力するように構成された第１の光源と、第２の波長帯域の光を出力するように構成された第２の光源とを含む。いくつかのそのような例では、システムは、第１のバンドパスフィルタを介して画像センサにおいて受信された光及び第２のバンドパスフィルタを介して画像センサにおいて受信された光に基づいて、サンプル領域に配置された記憶媒体のボクセルの複屈折値を決定するために実行可能な命令を含むコンピューティングシステムをさらに含む。いくつかのそのような例では、システムは、サンプル領域の上流に光学的に位置決めされた強度マスク及び位相マスクのうちの１つ又は複数をさらに含む。
[0077] 別の例は、複屈折測定を実行するための方法であって、１つ又は複数の光源によって出力された第１の波長帯域の光から第１の偏光を生成することであって、第１の偏光が、第１の偏光状態を含む、生成することと、１つ又は光源によって出力された第２の波長帯域の光から第２の偏光を生成することであって、第２の波長帯域が、第１の波長帯域とは異なり、第２の偏光が、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を含む、生成することと、第１の偏光及び第２の偏光を記憶媒体のボクセルに通し、それにより、第１の偏光状態を第１の修正偏光状態に変更し、第２の偏光状態を第２の修正偏光状態に変更することと、第１の偏光及び第２の偏光を記憶媒体のボクセルに通した後に、第１の偏光及び第２の偏光を偏光状態分析器に通すことと、第１の偏光を第１のバンドパスフィルタに通して画像センサの第１の領域に到達させることと、第２の偏光を第２のバンドパスフィルタに通して画像センサの第２の領域に到達させることとを含む、方法を提供する。いくつかのそのような例では、方法は、１つ又は複数の光源によって出力された第３の波長帯域の光から第３の偏光を生成することであって、第３の波長帯域が、第１の波長帯域及び第２の波長帯域とは異なり、第３の偏光が、第１の偏光状態及び第２の偏光状態とは異なる第３の偏光状態を含む、生成することと、第３の偏光を偏光状態分析器と画像センサとの間に光学的に配置された第３のバンドパスフィルタに通すことであって、第３のバンドパスフィルタが、第３の波長帯域の光を通過させるように構成される、通すこととをさらに含む。いくつかのそのような例では、方法は、第１の偏光及び第２の偏光を記憶媒体のボクセルに通す前に、ビームコンバイナを介して第１の偏光と第２の偏光を組み合わせることをさらに含む。いくつかのそのような例では、方法は、第１の光源を介して第１の波長帯域の光を出力することと、第２の光源を介して第２の波長帯域の光を出力することとをさらに含む。いくつかのそのような例では、方法は、第１のバンドパスフィルタを介して画像センサにおいて受信された第１の偏光及び第２のバンドパスフィルタを介して画像センサにおいて受信された第２の偏光に基づいて、記憶媒体のボクセルの複屈折値を決定することをさらに含む。いくつかのそのような例では、方法は、記憶媒体のボクセルの前に、第１の偏光及び第２の偏光を強度マスク及び位相マスクのうちの１つ又は複数に通すことをさらに含む。
[0078] 別の例は、コンピューティングデバイス上で、記憶媒体の複屈折ボクセルの複屈折値を決定するための方法であって、複屈折ボクセルを通じて１つ又は複数の既定の偏光状態を含む光を誘導し、画像センサにおいて光を受信することによって、複屈折ボクセルに対する測定データを取得することと、測定データに基づいて、複屈折ボクセルの２つの可能な複屈折状態に相当するポアンカレ球の表面上の２つの点を決定することであって、各状態が、方位角及びリターダンスを含む複屈折値セットを１つずつ含む、決定することと、方位角及びリターダンスを決定するために制約を適用することと、決定された方位角及びリターダンスを含む決定された複屈折値を出力することとを含む、方法を提供する。いくつかのそのような例では、測定データは、第１の偏光状態の光を使用した第１の測定からの測定データと、第２の偏光状態の光を使用した第２の測定からの測定データとを含む。いくつかのそのような例では、ポアンカレ球上の２つの点は、第１の測定からの測定データ及び第２の測定からの測定データに基づいて決定され、制約を適用することは、ポアンカレ球上の２つの点から、より低いリターダンス値を有する複屈折値セットを表す点を選択することを含む。いくつかのそのような例では、方法は、第１の偏光状態を有する第１の波長帯域の光を第２の偏光状態を有する第２の波長の光と多重化して第１の測定及び第２の測定を得ることをさらに含む。いくつかのそのような例では、測定データは、単一測定からの測定データを含む。いくつかのそのような例では、ポアンカレ球上の２つの点を決定することは、測定に基づいてポアンカレ球上の円を決定することを含み、２つの点は、円がボクセルの既知のリターダンスを表す平面と交差する場所を含み、制約を適用することは、期待角度範囲内にある方位角を有する複屈折値セットを表す点を２つの点から選択することを含む。いくつかのそのような例では、方法は、方位角を決定した後に、数値最適化を介してオフセットパラメータ及びスケールパラメータを決定することをさらに含む。
[0079] 別の例は、コンピューティングデバイス上で、記憶媒体において複屈折値として記憶されたデータを読み取るための方法であって、偏光状態ｋの光を使用して、記憶媒体のボクセルの画像の強度ｍｋを含む測定値を取得することと、ボクセルの画像に対する尤度関数を決定することであって、尤度関数が、多数の可能な複屈折値セットの各複屈折値セットに対する、複屈折値セットによって生成されているボクセルの強度の尤度を表し、尤度関数が、選択されたデータモデル及び選択されたノイズモデルに基づく、決定することと、尤度関数の最大値を決定することと、尤度関数の最大値を生成する複屈折値セットに基づいて、ボクセルに対する最も確率の高い複屈折値セットを決定することとを含む方法が提供される。いくつかのそのような例では、ノイズモデルは、ガウスノイズモデルを含む。いくつかのそのような例では、測定状態ｋに対するボクセルの画像の強度ｍｋを測定する上での尤度は、
Figure 2023525464000011
によって与えられ、
式中、偏光状態ｋは、スイングχｋ及び角度θｋを含み、
Ｉｋ＝ａ（１－ｃｏｓχｋｃｏｓδ＋ｓｉｎχｋｓｉｎδｓｉｎ（２φ－２θ））＋ｂであり、Ｉｋは、偏光状態ｋに対して取られる期待測定値であり、
δは、記憶媒体のボクセルのリターダンスであり、
φは、記憶媒体のボクセルの方位角であり、
ａは、スケールパラメータであり、
ｂは、オフセットであり、
σは、ノイズの表現である。
いくつかのそのような例では、測定値セット
Figure 2023525464000012
に対する尤度関数は、Ｌによって表され、
Figure 2023525464000013
によって与えられ、方法は、ａ、ｂ、δ及びφの各々の多数の値に対するＬを演算することと、｛ａ，ｂ，δ，φ｝＝ａｒｇｍａｘ（Ｌ（ａ，ｂ，δ，φ））として最も確率の高い複屈折値セットを決定することとを含む。
[0080] 多くの変形形態が可能であるため、本明細書で説明される構成及び／又は手法は、本質的には例示であることや、これらの特定の実施形態又は例は、限定の意味で考慮すべきではないことが理解されよう。本明細書で説明される特定のルーチン又は方法は、任意の数の処理戦略のうちの１つ又は複数を表し得る。従って、示される及び／又は説明される様々な行為は、示される及び／又は説明される順序で、他の順序で、並行して実行することも、省略することも可能である。同様に、上記で説明されるプロセスの順番を変更することもできる。
[0081] 本開示の対象物は、様々なプロセス、システム及び構成のすべての新規の及び明白ではない組合せ及び副組合せ、本明細書で開示される他の特徴、機能、行為及び／又は特性、並びに、それらの均等物のいずれか及びすべてを含む。

Claims (15)

  1. 複屈折データを読み取るためのシステムであって、
    １つ又は複数の光源と、
    前記１つ又は複数の光源によって出力された第１の波長帯域の光から第１の偏光を生成するように位置決めされた第１の偏光状態ジェネレータと、
    前記１つ又は光源によって出力された第２の波長帯域の光から第２の偏光を生成するように位置決めされた第２の偏光状態ジェネレータと、
    前記第１の偏光及び前記第２の偏光が通過するサンプル領域の画像を取得するように構成された画像センサと、
    前記サンプル領域と前記画像センサとの間に光学的に配置された偏光状態分析器と、
    前記偏光状態分析器と前記画像センサとの間に光学的に配置された第１のバンドパスフィルタであって、前記第１の波長帯域の光を通過させるように構成された第１のバンドパスフィルタと、
    前記偏光状態分析器と前記画像センサとの間に光学的に配置された第２のバンドパスフィルタであって、前記第２の波長帯域の光を通過させるように構成された第２のバンドパスフィルタと
    を含む、システム。
  2. 前記１つ又は複数の光源によって出力された第３の波長帯域の光から第３の偏光を生成するように位置決めされた第３の偏光状態ジェネレータであって、前記第３の波長帯域が、前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域とは異なる、第３の偏光状態ジェネレータと、
    前記偏光状態分析器と前記画像センサとの間に光学的に配置された第３のバンドパスフィルタであって、前記第３の波長帯域の光を通過させるように構成された第３のバンドパスフィルタと
    をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記サンプル領域の光学的に上流において前記第１の偏光と前記第２の偏光を組み合わせるように構成されたビームコンバイナをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記第１のバンドパスフィルタ及び前記第２のバンドパスフィルタが、前記画像センサのピクセルと統合される、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記１つ又は複数の光源が、前記第１の波長帯域の光を出力するように構成された第１の光源と、前記第２の波長帯域の光を出力するように構成された第２の光源とを含む、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記第１のバンドパスフィルタを介して前記画像センサにおいて受信された光及び前記第２のバンドパスフィルタを介して前記画像センサにおいて受信された光に基づいて、前記サンプル領域に配置された記憶媒体のボクセルの複屈折値を決定するために実行可能な命令を含むコンピューティングシステムをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記記憶媒体が、石英ガラス媒体を含む、請求項６に記載のシステム。
  8. 前記サンプル領域の上流に光学的に位置決めされた強度マスク及び位相マスクのうちの１つ又は複数をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  9. 複屈折測定を実行するための方法であって、
    １つ又は複数の光源によって出力された第１の波長帯域の光から第１の偏光を生成することであって、前記第１の偏光が、第１の偏光状態を含む、生成することと、
    前記１つ又は複数の光源によって出力された第２の波長帯域の光から第２の偏光を生成することであって、前記第２の波長帯域が、前記第１の波長帯域とは異なり、前記第２の偏光が、前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を含む、生成することと、
    前記第１の偏光及び前記第２の偏光を記憶媒体のボクセルに通し、それにより、前記第１の偏光状態を第１の修正偏光状態に変更し、前記第２の偏光状態を第２の修正偏光状態に変更することと、
    前記第１の偏光及び前記第２の偏光を前記記憶媒体の前記ボクセルに通した後に、前記第１の偏光及び前記第２の偏光を偏光状態分析器に通すことと、
    前記第１の偏光を第１のバンドパスフィルタに通して画像センサの第１の領域に到達させることと、
    前記第２の偏光を第２のバンドパスフィルタに通して前記画像センサの第２の領域に到達させることと
    を含む、方法。
  10. 前記１つ又は複数の光源によって出力された第３の波長帯域の光から第３の偏光を生成することであって、前記第３の波長帯域が、前記第１の波長帯域及び前記第２の波長帯域とは異なり、前記第３の偏光が、前記第１の偏光状態及び前記第２の偏光状態とは異なる第３の偏光状態を含む、生成することと、
    前記第３の偏光を前記偏光状態分析器と前記画像センサとの間に光学的に配置された第３のバンドパスフィルタに通すことであって、前記第３のバンドパスフィルタが、前記第３の波長帯域の光を通過させるように構成される、通すことと
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記第１の偏光及び前記第２の偏光を前記記憶媒体の前記ボクセルに通す前に、ビームコンバイナを介して前記第１の偏光と前記第２の偏光を組み合わせることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  12. 第１の光源を介して前記第１の波長帯域の光を出力することと、第２の光源を介して前記第２の波長帯域の光を出力することとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  13. 前記第１のバンドパスフィルタを介して前記画像センサにおいて受信された前記第１の偏光及び前記第２のバンドパスフィルタを介して前記画像センサにおいて受信された前記第２の偏光に基づいて、前記記憶媒体の前記ボクセルの複屈折値を決定することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  14. 前記記憶媒体の前記ボクセルの前に、前記第１の偏光及び前記第２の偏光を強度マスク及び位相マスクのうちの１つ又は複数に通すことをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  15. 前記記憶媒体が、石英ガラスを含む、請求項９に記載の方法。
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