KR20230005859A - 복굴절 데이터의 효율적인 판독 기법 - Google Patents

복굴절 데이터의 효율적인 판독 기법 Download PDF

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아이오안 알렉산드루 스테파노비시
파쉬미나 조나단 카메론
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리차드 존 블랙
티모시 존 디간
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Abstract

일 예는 복굴절 데이터를 판독하기 위한 시스템(800)을 제공한다. 시스템은 하나 이상의 광원(802,804)과, 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제1 파장 대역의 광으로부터 제1 편광을 생성하도록 위치된 제1 편광 상태 생성기(808)와, 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제2 파장 대역의 광으로부터 제2 편광을 생성하도록 위치된 제2 편광 상태 생성기(810)와, 제1 편광 및 제2 편광이 통과하는 샘플 영역(814)의 이미지를 획득하도록 구성된 이미지 센서(822)와, 샘플 영역과 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 편광 상태 분석기(824)와, 제1 파장 대역의 광을 이미지 센서 상으로 전달하도록 구성된 제1 대역 통과 필터와, 제2 파장 대역의 광을 이미지 센서 상으로 전달하도록 구성된 제2 대역 통과 필터를 포함한다.

Description

복굴절 데이터의 효율적인 판독 기법
지난 10년 동안, 전 세계 데이터의 대부분은 클라우드로 이동했다. 증가하는 수요를 충족하기 위해, 클라우드 공급자는 다양한 데이터 저장 기술에 의존한다. 이들은 비휘발성 메모리(NVM), 플래시, 하드 디스크 드라이브(HDD), 자기 테이프 및 광 디스크를 포함한다. 이러한 저장 기술은 비용, 레이턴시, 처리량, 저장 밀도, 실패율 및 미디어 수명 측면에서 서로 다르다.
본 요약은 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 선택된 개념들을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 주제의 핵심 기능 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며 청구물의 범위를 제한하는 데 사용되지도 않는다. 더욱이, 청구물은 본 개시의 임의의 부분에서 언급된 임의의 또는 모든 단점을 해결하는 구현으로 국한되지 않는다.
데이터를 저장하기 위한 유망한 기술은 유전체 저장 매체에서 국부적인 복굴절 복셀(birefringent voxels)로 데이터를 인코딩하는 것이다. 이러한 데이터는 고밀도로 저장될 수 있으며, 저장 매체는 자기 및 기타 저장 매체에 비해 수명이 길 수 있다. 그러나, 데이터를 디코딩하기 위해 국부적인 복굴절을 판독하는 것은 상이한 편광 상태에서 복수의 광학 측정을 수행하는 것을 포함한다. 측정을 추가할 때마다 매체를 읽는 데 필요한 시간이 늘어난다. 따라서, 본 명세서에 개시된 기술의 양태는 국부적인 복굴절로서 저장된 데이터를 판독하는 데 사용되는 시간을 줄이는 데 도움이 된다.
일 양태는 복굴절 데이터를 판독하기 위한 시스템을 제공한다. 시스템은 하나 이상의 광원과, 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제1 파장 대역의 광으로부터 제1 편광을 생성하도록 위치된 제1 편광 상태 생성기와, 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제2 파장 대역의 광으로부터 제2 편광을 생성하도록 위치된 제2 편광 상태 생성기와, 제1 편광 및 상기 제2 편광이 통과하는 샘플 영역의 이미지를 획득하도록 구성된 이미지 센서와, 샘플 영역과 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 편광 상태 분석기와, 편광 상태 분석기와 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제1 대역 통과 필터- 이 제1 대역 통과 필터는 제1 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -와, 편광 상태 분석기와 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제2 대역 통과 필터- 이 제2 대역 통과 필터는 제2 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -를 포함한다. 일부 예에서, 3개 이상의 편광 상태 생성기가 사용되어 3개 이상의 파장 대역의 광을 사용하여 3개 이상의 상이한 편광 상태를 생성하고, 편광 상태 분석기와 이미지 센서 사이에 3개 이상의 대응하는 대역 통과 필터가 사용될 수 있다. 이 양태로, 복셀의 복수의 파장 다중화 측정이 시간적으로 중첩되는 방식으로 이루어질 수 있고, 이에 의해 파장 다중화 없이 순차 측정을 사용하는 것과 비교하여 복굴절 데이터를 판독하는 데 사용되는 시간의 양을 줄일 수 있다.
다른 양태는 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 미리 결정된 편광 상태를 포함하는 광을 복굴절 복셀을 통해 통과시키고 이미지 센서에서 광을 수신함으로써 복굴절 복셀에 대한 측정 데이터를 획득하는 단계와, 측정 데이터에 기초하여, 복굴절 복셀의 2개의 가능한 복굴절 상태에 대응하는 푸앵카레 구의 표면 상의 2개의 점을 결정하는 단계- 각 상태는 방위각 및 지연을 포함하는 복굴절 값의 세트를 포함함 -와, 방위각 및 지연을 결정하기 위한 제약을 적용하는 단계와, 결정된 방위각 및 지연을 포함하는 결정된 복굴절 값을 출력하는 단계를 포함한다. 이 양태에서, 방위각 및 지연을 결정하기 위한 제약을 적용함으로써, 제약이 적용되지 않은 경우보다 더 적은 측정으로 복셀에 대한 복굴절 값이 결정될 수 있다.
도 1은 저장 매체에서 복굴절 복셀의 판독을 개략적으로 도시한다.
도 2는 복굴절 복셀로서 인코딩된 데이터를 포함하는 저장 매체의 개략도를 도시한다.
도 3은 구(sphere) 상의 위치로서 편광 상태를 나타내는 푸앵카레 구를 도시한다.
도 4는 우도 함수에 대해 결정된 최대값에 기초하여 복굴절 값을 결정하기 위한 예시적인 방법을 도시하는 흐름도를 도시한다.
도 5는 복굴절 값을 측정하기 위한 편광 상태의 예를 나타낸다.
도 6은 2회의 측정 및 1회의 측정에 기초한 복굴절 값에 대한 예시적인 솔루션을 보여준다.
도 7은 파장 다중화를 사용하여 복굴절 측정치를 획득하기 위한 예시적인 방법을 나타내는 흐름도를 도시한다.
도 8은 파장 다중화를 이용하여 복굴절 데이터를 판독하기 위한 예시적인 시스템의 블록도를 도시한다.
도 9는 동일한 이미지 소스로부터의 광을 사용하여 상이한 편광 상태의 광을 파장 다중화하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다.
도 10a-10b는 파장 다중화를 통해 복굴절 복셀을 측정하기 위한 예시적인 방법을 나타내는 흐름도를 도시한다.
도 11은 복굴절 값에 대한 배경 정정을 수행하기 위한 예시적인 방법을 나타내는 흐름도를 도시한다.
도 12는 예시적인 컴퓨팅 시스템의 블록도를 도시한다.
앞서 언급한 바와 같이, 클라우드 데이터 저장을 위한 유망한 기술 중 하나는 유리와 같은 고체 유전체 기판에 데이터를 광학적으로 기록하기 위해 고출력, 단펄스 레이저 방사 조도(short-pulse laser irradiance)를 사용하는 것을 포함한다. 방사 조도는 그 초점에서, 편광 이미징을 사용하여 나중에 다시 판독될 수 있는 국소 복굴절을 유도한다. 용어 '복셀'은 본 명세서에서 개별 데이터 값(즉, 심볼)이 저장될 수 있는 기판의 임의의 이산 부피(discrete volume)를 나타내기 위해 사용된다. 복셀에 저장된 데이터는 다양한 형태를 가질 수 있다. 원칙적으로, 기판 격자의 뮬러-매트릭스 계수(Muller-matrix coefficients) 중 임의의 것은 데이터를 인코딩하기 위해 조작될 수 있다. 석영 유리 기판을 사용하는 예에서, 초점이 맞춰진 편광된 방사 조도로부터의 격자 섭동(lattice perturbation)은 초점에서 국부적인 고유하지 않은(non-native) 복굴절의 형태를 취한다. 따라서, 기판의 각 복셀은 지연 크기(retardance magnitude)와 방위각을 갖는 매우 작은 파장판(waveplate)으로 모델링될 수 있다. 이러한 모델 파라미터는 원하는 심볼을 주어진 복셀에 쓰기 위해 독립적으로 조작될 수 있다. 여기에서, 빔의 편광 각도는 복셀의 방위각을 결정하는 반면, 다양한 다른 요소(펄스 진폭, 지속 시간, 에너지, 수 및/또는 펄스 간 간격)는 복셀의 지연(retardance)을 결정한다.
달성 가능한 방위각 및/또는 지연 크기의 연속 공간을 이산 간격으로 분할함으로써, 다중 비트 데이터 값이 이산 간격 중 하나 내에 있도록 해당 복셀의 복굴절을 기록함으로써 각 복셀로 인코딩될 수 있다. 또한, 일부 예에서, 복셀 구조의 복수의 평행한 층은 레이저 방사 조도를 기판의 조사된 표면 아래의 특정 깊이까지 포커싱함으로써 동일한 기판에 기록될 수 있다. 이러한 특징은 개별적으로 또는 조합하여, 단일 매체에 대용량 데이터를 기록할 수 있게 할 수 있다. 일부 예에서, 저장 매체는 단단한 판형 구성을 포함한다. 다른 예에서, 저장 매체는 다른 기판 상에 형성된 얇은 층을 포함한다. 추가 예에서, 저장 매체는 프리즘 또는 실린더와 같은 임의의 다른 적절한 구성을 가질 수 있다.
복굴절 복셀은 광이 이를 통과할 때 이방성으로 동작하는데, 그 이유는 서로 다른 편광 상태가 샘플을 통해 서로 다른 속도로 이동하기 때문이다. 광이 복굴절 복셀을 통과하거나 그로부터 반사할 때, 그의 편광 상태는 샘플의 방위각과 지연에 의존하는 특정한 방식으로 변경된다. 이와 같이, 복굴절 복셀과 상호작용한 편광의 편광 상태를 측정함으로써 복셀의 방위각 및 지연에 관한 정보를 얻을 수 있다.
편광 상태(따라서 복셀의 각도 및 지연)를 측정하는 일부 방법은 상이한 입력 또는 출력(또는 둘 다의) 편광을 사용하여 일련의 측정을 수행하는 것을 포함한다. 도 1은 저장 매체(100)에 저장된 복굴절 데이터의 판독을 개략적으로 도시한다. 광원(102)으로부터의 광은 편광 상태 생성기(PSG)(104)를 통과하며, 이 PSG(104)는 PSG에 의해 결정된 편광 각도를 갖는 편광을 출력한다. 광원은 LED, 레이저 또는 기타 광원을 포함할 수 있다.
저장 매체(100)를 통과한 후, 광원(102) 및 PSG(104)로부터의 광은 저장 매체(105)의 하나 이상의 복셀을 통과하고, 편광 상태 분석기(PSA)(106)를 거쳐 검출기(108)로 전달된다. PSA(106) 및 PSG(104)의 설정은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 측정의 세기(m k )에 대해 편광 상태(k)를 정의한다. 검출기(108)는 예를 들어 저장 매체(105) 내에 위치된 초점면 전체를 이미지화할 수 있는 CMOS 이미지 센서(예를 들어, 고해상도/고 프레임 레이트 센서) 또는 다른 적절한 광 검출기 어레이를 포함할 수 있으며, 이에 의해 동일한 이미지에 배열된 복수의 복셀을 이미지화할 수 있다. 다른 예에서, 포인트 검출기 또는 소형 검출기 어레이, 예를 들어 포토다이오드, 포토트랜지스터 또는 단일 광자 애벌랜치 다이오드(SPAD)가 이미지를 포인트별로 구축하는 데 사용될 수 있다. 비록 도 1은 저장 매체를 통해 이미지 센서로 이어지는 광선의 전달을 도시하지만, 광선은 다른 예에서 저장 매체로부터의 반사에 의해 이미지 센서에 도달할 수 있다.
데이터가 저장 매체(105)의 복수의 층으로부터 판독되어야 하는 예에서, 가변 초점 광학기(110)는 검출기(108)의 초점 평면을 조정하기 위해 사용될 수 있어서, 초점 평면의 복셀은 판독되는 반면 다른 복셀은 초점을 벗어난다. 다른 예에서는, 샘플을 이동하여 초점을 변경할 수 있다. 도 2는 복셀의 다중 층을 포함하는 예시적인 저장 매체(200)를 개략적으로 도시하며, 그 중 2개가 202 및 204로 도시되어 있다.
행해진 복셀의 측정을 설명하기 위해, 일반적으로 사용되는 구성은 도 3의 300에 예시된 푸앵카레 구(Poincare sphere)이다. 푸앵카레 구(300)는 4-D 스톡 벡터(Stokes vector)의 마지막 3개의 컴포넌트를 3-D 직교 좌표계에 매핑함으로써 광의 편광 상태를 나타내는 데 사용된다. 완전히 편광된 광의 경우, 특정 측정 상태는 광의 특정 편광 상태를 나타내는 구의 표면 상의 특정 위치로 설명된다. 부분적으로 편광된 광은 푸앵카레 구의 표면으로부터의 내부의 점으로 표시된다. 북극은 RCP(right circularly polarized light)를 나타낸다. 남극은 LCP(left circularly polarized light)를 나타낸다. 적도 상의 상태(state)는 구 상의 방위각으로 정의된 각도를 가진 선형 편광이다. 구 상의 일반적인 점은 상태와 극점 사이의 각도에 의해 결정되는 타원과 구 주위의 각도에 의해 정의되는 방위각에 따라 타원형으로 편광된다. 예시적인 편광 상태는 구 상에서 302에 표시되어 있다. 검은색 점선 곡선은 위도가 일정한 원이므로 지연이 일정하다. "스윙(swing)"이라는 용어는 구의 극점에 대한 측정 상태의 각도(304)를 나타낸다. 수평각은 방위각(306)이다. 복셀의 방위각과 지연이 프로브 광의 편광에 대한 출력 상태로 이어지므로, 복셀의 방위각과 지연도 구의 표면 상의 한 점으로 표현될 수 있다.
저장 매체의 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하기 위한 현재 방법은 서로 다른 프로브 광의 편광 상태에서 취한 복셀의 3개 이상(일반적으로 4개)의 측정을 포함한다. 결정에는 4개의 자유도(복셀 지연, 복셀 방위각, 측정 스케일 및 측정 오프셋)가 포함되기 때문에 다중 측정이 사용된다. 4가지 측정 방법은 각 판독 프로세스에 대해 이러한 4가지 값을 모두 결정한다. 2003년에 미국 광학 학회에 의해 발행된 응용 광학, 42권, 16호에 개재된 Shribak 및 Oldenbourg(M. Shribak 및 R. Oldenbourg)의 "Techniques for Fast and Sensitive Measurements of Two-Dimensional Birefringence Distributions"(https:// www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-42-16-3009; https://doi.org/10.1364/AO.42.003009도 참조)은 오프셋이 0이라고 가정하고 3개의 측정을 통해 다른 3개의 파라미터를 해결하는 3-측정 방법을 설명한다. 그러나, 3개 또는 4개의 측정을 사용하면 수행된 측정 횟수로 인해 저장소에서 데이터를 검색할 수 있는 속도에 영향을 준다.
따라서, 3개 미만의 측정을 사용하여 복굴절 복셀에 대한 방위각 및 지연 값을 결정하는 데 사용될 수 있는 예시적인 측정 프로세스가 본 명세서에 개시된다. 간략하게, 개시된 방법은 2개의 측정을 이용하여 또는 심지어 하나의 측정만으로도 지연 및 방위각 값이 결정될 수 있도록 하기 위해 지연에 대한 사전 지식에 기초한 지연 값에 대한 제약을 활용한다. 개시된 방법은 또한 3개의 측정과 함께 사용될 수 있으며, 오프셋이 측정 전에 알려져 있는 한 0으로 가정할 필요가 없고 상대 지연 및 각도가 결정될 수 있다는, 기존의 3-측정 방법에 비해 우수한 장점을 제공할 수 있다. 스케일 및 오프셋은 저장 매체에서 복굴절로 인코딩된 데이터를 판독하는 맥락에서 공간적 또는 시간적으로 크게 변하지 않기 때문에, 스케일 및 오프셋은 1개 또는 4개(또는 그 이상) 측정 기술을 사용하여 주기적으로 결정될 수 있고, 그런 다음 결정된 스케일 및 오프셋 값은 4개 미만의 측정을 사용하여 지연 및 각도의 후속 결정에 사용될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 스케일 및 오프셋이 알려지지 않은 경우 수치적 최적화 기술을 통해 결정될 수 있다.
도 4는 복굴절 값을 결정하기 위한 예시적인 방법(400)을 예시하는 흐름도를 도시한다. 방법(400)은 더 적은 수의 측정을 사용하여 후속 결정에 사용할 스케일 및 오프셋 값을 결정하는 데 사용할 수 있는 기술의 한 예이며, 물리적 도구를 통해 구현하기 어려울 수 있는 미리 결정된 상태보다는, 임의의 프로브 광 편광 상태가 사용되어 결정을 행하는 현재의 방법에 비해 장점을 제공할 수 있다. 방법(400)은 먼저 402에서 상이한 편광 상태에서 복셀의 4개 이상의 측정값을 획득하는 단계를 포함하고, 여기서 각각의 측정값은 스윙(
Figure pct00001
) 및 각도(
Figure pct00002
)를 갖는 측정 편광 상태에 의해 정의된 측정 상태(k)에서 관찰된 강도(mk)를 포함한다. 방법(400)은 404에서, 복셀의 측정에 대한 우도(likelihood) 함수를 결정하는 단계를 더 포함하며, 여기서 우도 함수는 복수의 복굴절 값 세트의 각각의 복굴절 값 세트에 대해, 복굴절 값 세트에 의해 생성된 복셀의 측정의 우도를 나타낸다. 우도는 노이즈 모델과 데이터 모델의 가정을 사용하여 각도와 지연의 함수로 결정된다. 가우스, 푸아송 및 가우스와 푸아송의 조합을 포함하는 임의의 적절한 데이터 모델 및 노이즈 모델이 사용될 수 있다. 일 예로서, 가우스 노이즈 모델(406로 표시됨)을 사용하여 측정 상태(k)가 주어지면 강도(mk)를 측정할 우도는 아래의 수학식(1)에 의해 주어진다.
Figure pct00003
수학식(1)에서,
Figure pct00004
이고, 여기서, Ik는 편광 상태(k)에 대한 예상 측정값이고,
Figure pct00005
는 샘플 지연이며,
Figure pct00006
는 샘플 각도이고, a는 스케일 파라미터며, b는 오프셋이고,
Figure pct00007
는 노이즈이다. "복굴절 값 세트"라는 용어는
Figure pct00008
에 대한 값 세트를 나타낸다. 이 식을 사용하여, 측정 세트의 우도를 결정하기 위한 우도 함수는
Figure pct00009
로 표현될 수 있다. L은 복수의 복굴절 값 세트에 대해 계산되고, 408에 나타낸 바와 같이, 우도 함수에 대한 최대값이 결정된다. 그런 다음 410에서, 우도 함수의 최대 값이 사용되어, 최대 결정된 값을 생성한 세트에 기초하여 복셀의 측정치 세트에 대한 가장 가능성 있는 복굴절 값 세트를 결정한다. 이것은 수학적으로 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00010
결정된 스케일 및 오프셋은 3개 이하의 측정을 사용하는 결정에 사용될 수 있다. 최대 결정된 값이라는 용어 및 본 명세서에 사용된 그와 유사한 용어는 우도 함수에 대한 실제 전역 최대값을 나타내기 위한 것이 아니라 사용된 모든 파라미터 세트에 대한 최대 관찰값을 나타내기 위한 것임을 이해할 것이다. 다른 예에서, 스케일 및 오프셋을 포함하는 복굴절 값을 결정하기 위해 임의의 다른 적절한 방법이 사용될 수 있음이 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 베이즈의 정리(Bayes' theorem)에 따르면, 각도 또는 지연 분포에 대한 사전 지식을 포함할 수 있고, 파라미터의 우도를 계산하는 대신, 사후 확률(posterior)를 계산할 수도 있다. 이 경우, 사후 확률을 최대화한 파라미터의 값을 찾을 수 있다(종종 이를 MAP(maximum a posteriori)라고 함). 이러한 예에서, 파라미터 값은 예를 들어 사후 확률의 기대치를 찾거나, 또는 다른 통계적 측정을 사용하여 결정될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하기 위해 최대 결정된 우도 방법을 사용함으로써 제공되는 이점은 측정에 사용되는 편광 상태가 미리 결정된 것이 아니라 임의적일 수 있다는 점이다. 그럼에도 불구하고, 일부 예에서, 편광 상태의 일부 구성은 상태의 다른 구성보다 이용 가능한 신호의 더 나은 사용을 제공할 수 있다. 이러한 구성의 두 가지 예는 다음과 같다. 도 3의 푸앵카레 구를 다시 참조하면, 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하기 위한 편광 상태 세트의 제1 예는 일-손잡이(one-handedness)의 원형으로 편광된 입력 상태(PSG에 의해 설정됨)와, 입력 상태에 대해 반대 손잡이(opposite handedness)이며 서로에 대해서 동일한 타원을 갖지만, 예를 들어, {0,45,90,135}도 또는 {0,22.5,45,67.5}도와 같은, 푸앵카레 구 상의 대등한 위도에서 원의 절반 또는 전부 주위에서 등간격으로 이격된 가변 방위각을 갖는 타원형으로 편광된 출력 상태(PSA에 의해 설정됨)를 포함한다. 편광 상태 세트의 제2 예는 일-손잡이의 원형으로 편광된 출력 상태와, 출력 상태에 대해 반대 손잡이이며 서로에 대해서는 동일한 타원을 갖지만, 가변 방위각을 갖는 타원형으로 편광된 입력 상태를 포함하되, 여기서, 방위각은 푸앵카레 구 표면 상의 원의 절반 또는 전부 주위에서 등간격으로 이격된다. 도 5는 이러한 3개의 편광 상태 구성의 예를 도시하며, 각각의 구성은 다른 구성과는 다른 심볼을 갖는 포인트로 표시된다. 도 5에서, 푸앵카레 구의 뷰는 구의 극축을 따라 있고, 점선의 원은 편광 상태를 포함하는 선택된 위도에 대응하고, 외부 경계는 구의 적도에 대응한다.
측정이 이러한 방식으로 구성되면, 복셀의 방위각은 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure pct00011
여기서,
Figure pct00012
는 측정된 각도이고, 지수(k)는 측정 횟수를 나타내며, mk는 k번째 측정의 강도이고,
Figure pct00013
는 푸앵카레 구 상의 k번째 측정 상태의 각도이다. 지연을 찾기 위해, 하나의 적절한 방법은 도 4와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 측정이 주어진 데이터의 우도를 수치적으로 최적화하는 것을 포함한다.
위에서 언급한 바와 같이, 스케일 및 오프셋 파라미터에 대한 사전 지식은 감소된 수의 측정을 사용하여 복셀의 방위각 및 지연을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 복셀에 대한 방위각은 아래의 수학식 (4)를 사용하여 알려진 오프셋 값과 3개의 측정을 사용하여 결정될 수 있다.
Figure pct00014
지연은, 예를 들어, 상술한 바와 같이 우도 함수의 수치적 최대화에 의해 발견될 수 있다. 또한, 스케일 및 오프셋이 처음에 알려지지 않은 경우에도, 수치 최적화 기술을 사용하여 스케일 및 오프셋을 결정할 수 있다. 그러한 예에서, 각도의 예상 분포에 대한 정보가 알려진 상황에서 스케일 및 오프셋이 결정될 수 있다(이전에 작성된 복굴절 복셀의 경우와 같이). 각도의 예상 분포에 대한 사전 지식이 있으면, 예상 분포가 적절한 근사값에 도달할 때까지 스케일 및 오프셋을 계산적으로 조정할 수 있다.
지연에 대한 일부 사전 정보는 알려져 있지만 지연 값 자체는 알려지지 않은 경우, 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하기 위해 2-측정 방법이 사용될 수 있다. 일부 예에서, 2-측정 방법은 또한 스케일 및 오프셋에 대한 사전 지식을 활용하는 반면, 다른 예에서 스케일 및 오프셋은 위에서 언급한 바와 같이 수치 최적화에 의해 결정된다.
오프셋 및 스케일에 대한 지식이 있더라도, 두 가지 측정을 사용할 때, 샘플의 지연 및 각도에 대해 두 가지 가능한 솔루션이 있다. 이는 각 측정이 푸앵카레 구의 3D 공간에서 2D 평면에 대한 솔루션을 제한하기 때문이다. 따라서, 두 측정값은 3D에서 라인을 정의한다. 도 6은 푸앵카레 구(602) 상의 가상 복셀에 대한 2-측정 결정의 예를 예시한다. 이 예에서, 복셀에 대한 2개의 측정에 의해 정의된 라인(604)은 2개의 점(606 및 608)에서 구의 표면과 교차한다.
두 지점 중 어느 것이 측정된 복셀의 실제 복굴절 값에 대응하는지 결정하기 위해, 다른 솔루션은 적어도 측정 상태의 유효 지연만큼 크다는 것이 수학적으로 설명될 수 있는 바와 같이, 복셀의 상태에 대응하는 것으로 더 낮은 지연을 갖는 지점을 선택하는 제약 조건이 적용된다. 예를 들어, 푸앵카레 구(602)에서 두 측정값이 주어지면, 점(606)은 점(608)에 비해 더 낮은 지연 값을 나타내기 때문에 선택될 수 있다. 이 사전 정보 기반 제약은 유효 측정 지연이 측정 지연과 다른(크거나 작은) 것으로 알려진 모든 시스템에서 사용될 수 있다. 이 제약 조건은 솔루션을 구 상의 한 지점으로 좁혀 샘플 지연 및 방위각을 결정할 수 있도록 한다.
예시적인 2-측정 방법의 보다 상세한 수학적 설명은 다음과 같다. 방법은 더 많은 수(예컨대, 4개)의 측정을 사용하여 초기에 결정되고, 그런 다음 2-측정 결정에 적용되는 스케일 및 오프셋 값을 사용함으로써, 또는 수치 최적화 방법을 사용하여 스케일 및 오프셋 값을 결정함으로써 수행될 수 있다. 스케일 및 오프셋에 대한 값이 초기에 결정되는 경우, 이러한 파라미터를 결정하기 위한 임의의 적절한 방법이 사용될 수 있으며, 이는 도 4와 관련하여 위에서 설명된 최대 우도의 예를 포함한다.
측정값을 획득한 후, 예시적인 2-측정 방법은 먼저 지연(
Figure pct00015
)에 대한 다음의 연립 방정식(5, 6, 7) 세트를 푸는 것을 포함한다.
Figure pct00016
Figure pct00017
에 대해 두 가지 가능한 솔루션이 있으므로, 위에서 설명한 대로 더 작은 값이 선택된다. 다음으로,
Figure pct00018
일 때, 방위각은 수학식 (8)을 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pct00019
이러한 결정에서 스케일 및 오프셋의 알려진 값이 사용된 경우, 이 단계에서 결정이 완료된다. 반면에, 가정된 스케일 및 오프셋 값이 사용된 경우, 사전 정보를 사용하여 a 및 b를 조정할 수 있다. 예를 들어, 각도 분포가 균일할 경우(복굴절 데이터의 경우와 같이 데이터 쓰기 프로세스가 알려진 경우), 각도 분포가 계산될 수 있으며, 방정식 (5)-(7) 및 (8)은 측정된 각도 히스토그램이 예상한 각도 히스토그램과 충분히 유사할 때까지 a 및 b를 조정하면서 반복적으로 결정될 수 있다.
복셀의 지연이 알려진 경우(복굴절 쓰기 특성이 알려진 경우와 같이), 복굴절 값은 스케일 및 오프셋 파라미터에 대해 알려진 또는 가정된 값을 다시 사용하여 단일 측정을 통해 결정될 수 있다. 가정된 값이 사용되는 경우, 값은 수치적으로 최적화될 수 있다. 알려진 또는 가정된 스케일 및 오프셋 값에 기초하여, 단일 측정(612)은 도 6의 푸앵카레 구(610)를 참조하여 3차원 공간에서 2차원 평면을 정의한다. 이 2차원 평면은 원(614)을 따라 구의 표면과 교차하며, 여기서 원은 가능한 샘플 각도 및 지연 값의 연속 범위를 나타낸다. 샘플 지연(각도(616)으로 표시됨)이 정확하게 알려진 경우, 각도는 두 값(점(620 및 622)으로 표시됨) 중 하나내에 있는 것으로 결정될 수 있는데, 즉 지연 평면(618)은 측정 원(614)과 교차한다. 이에 비해, 상술한 2-측정 예는 덜 상세한 사전 정보를 사용하였는데, 즉 지연이 스윙보다 작다. 각도가 사용 가능한 총 각도의 절반에만 걸쳐 있는 일부 범위(예컨대, 0~90도 또는 45~135도(또는 기타 90도 범위))에 있는 것으로 알려진 경우, 이 두 지점은 견본의 지연과 각도를 결정하는 하나로 하향 제한될 수 있다. 수학적으로, 개시된 예시적인 단일 측정 결정을 수행하기 위한 계산은 수학식 (9) 및 (10)으로 표현된다.
Figure pct00020
도 7은 2개 이하의 측정을 사용하여 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하기 위한 예시적인 방법(700)을 도시하는 흐름도를 도시한다. 전술한 바와 같이, 도 7의 방법은 도 4의 방법을 통해 결정된 스케일 및 오프셋 파라미터를 이용할 수 있고, 또는 이들 파라미터를 초기에 가정하고 그런 다음 수치적으로 최적화할 수 있다. 방법(700)은, 702에서, 하나 이상의 미리 결정된 편광 상태를 포함하는 프로브 광을 복굴절 복셀을 통해 지향시키고 이미지 센서에서 광을 수신함으로써 복굴절 복셀에 대한 측정 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 704에 표시된 바와 같이, 측정 데이터는 제1 편광 상태의 광을 사용하여 획득된 측정 데이터, 및 제2의 상이한 편광 상태의 광을 사용하여 획득된 측정 데이터를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 측정 데이터는 706에 표시된 바와 같이 단일 측정으로부터의 데이터를 포함할 수 있다.
계속해서, 방법(700)은, 708에서, 측정 데이터에 기초하여, 복굴절 복셀의 2개의 가능한 복굴절 상태- 각각의 상태는 복굴절 값 세트를 포함함 -에 대응하는 푸앵카레 구의 표면 상의 2개의 점을 결정하고, 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하기 위해 제약을 적용하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 두 개의 편광 상태에서 측정이 수행되는 경우, 위의 방정식 (5)-(7)에 대해 두 개의 방위각 솔루션이 존재한다. 이 경우에, 방법(700)은 710에서, 더 낮은 지연 값을 갖는 복굴절 값 세트가 정확한 세트임을 지정하는 제약을 적용하는 단계를 포함한다. 낮은 지연을 나타내는 푸앵카레 구 상의 점을 선택함으로써, 방위각은 위의 방정식 (8)을 사용하여 풀릴 수 있고, 이로써 복셀에 대해 결정된 복굴절 값 세트를 제공할 수 있다.
단일 측정이 사용되는 경우, 방법(700)은 712에서, 그 측정에 기초하여 푸앵카레 구의 표면 상의 원을 결정하는 단계를 포함하되, 이 원은 복셀의 알려진 지연을 나타내는 평면을 교차하는 2개의 위치를 포함한다. 그 다음, 714에서, 복셀의 복굴절 값을 나타내는 점은 이 점의 방위각이 각도의 예상 범위 내에 있는 것에 기초하여 선택될 수 있고, 복굴절 값은 위의 수학식 (9) 및 (10)을 사용하여 결정될 수 있다. 방법(700)은 716에서, 초기에 이들 값이 알려지지 않은 경우에 스케일 및 오프셋 값을 결정하기 위해 결정된 방위각 및 지연 값에 기초하여 우도 함수를 수치적으로 최적화하는 단계를 선택적으로 더 포함한다. 방법(700)은 718에서, 복셀의 복굴절 값을 출력하는 단계를 더 포함한다.
전술한 예는 4개 이상의 측정을 사용하는 방법에 비해 저장 매체에서 복굴절 복셀을 읽을 때 소모되는 시간 및 컴퓨팅 리소스를 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 복굴절 복셀의 효율적인 판독을 제공하기 위해 대안적으로 또는 추가로 다른 프로세스가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 파장 다중화를 사용하여 판독 프로세스 동안 획득한 개별 이미지의 수를 줄일 수 있다.
도 8은 복굴절 저장 매체를 판독하기 위한 예시적인 시스템(800)의 개략도를 도시한다. 시스템(800)은 상이한 편광 상태를 갖는 N개의 상이한 광 파장 대역이 시간적으로 중첩되는 방식으로 다수(N개)의 측정치를 획득하기 위해 다중화되는 파장 다중화를 이용한다. 시스템(800)은 제1 광원(802), 제2 광원(804), 및 제N 광원(806)으로 예시된 N개의 광원을 포함하며, 각각의 광원은 상이한 파장 대역(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)의 광을 출력하도록 구성된다. 각각의 광원은 대응하는 PSG로 광을 지향시켜(광원(802, 804, 806)은 각각 PSG(808), PSG(810) 및 PSG(812)에 대응하는 것으로 도시됨), 각각의 파장 대역에 대해 상이한 편광 상태가 설정되도록 한다. 다른 예에서, 2개의 시간적으로 중첩하는 측정을 수행하는 시스템은 2개의 광원 및 대응하는 PSG를 가질 수 있다.
각각의 PSG로부터의 광은 저장 매체를 판독하기 위해 시스템의 샘플 영역에 배치된 저장 매체(814)를 향해 지향된다. 본 명세서에서, "샘플 영역"이라는 용어는 판독을 위해 저장 매체가 배치되는 위치를 나타내기 위해 사용된다. 도시된 예에서, N-1개의 빔 결합기(빔 결합기 1(816) 및 빔 결합기 N-1(818)로 예시됨)는 샘플 매체를 조사하기 위해 각 PSG의 광을 하나의 빔으로 결합하는 데 사용된다.
도시된 실시예에서, 집광 렌즈(820) 형태의 광학 장치는 저장 매체를 통과하도록 광을 지향시키고, 대물 렌즈(817)는 이미지 프레임당 저장 매체(814) 내부의 데이터 층 전체를 이미지화하는 이미지 센서(822) 형태의 검출기에 광을 집속시킨다. 무채색 PSA(824)가 저장 매체와 이미지 센서(822) 사이에 위치한다. 이미지 센서(822)는 복수의 통합된 파장 선택성 대역 통과 필터를 포함하여, 상이한 파장 대역의 광이 상이한 필터를 통과하여 픽셀 센서(822)의 픽셀의 상이한 영역 상으로 전달되도록 한다. 이러한 방식으로, 광의 각 파장 대역(각각은 상이한 편광 설정을 가짐)의 강도가 동일한 이미지 프레임에서 측정될 수 있다.
일부 예에서, 하나 이상의 물리적 마스크는 저장 매체에서 복굴절 인코딩된 데이터를 판독하는 데 사용되는 신호의 품질을 향상시키는 것을 돕기 위해 동공(pupil) 엔지니어링에 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 예시적인 마스크는 강도 마스크(825) 및 위상 마스크(826)로서 개략적으로 예시된다. 동공의 엔지니어링은 저장 매체에서 복셀의 레이아웃(예를 들어, x,y,z 공간 분포)에 의존할 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 동공에 링 모양의 강도 마스크를 추가하면 기존의 가우스 빔이 아닌 베셀 빔이 생성된다. 위상 마스크는 또한 샘플 평면에서 편광 필드를 설계하여, 샘플의 의도된 유형의 복굴절 분포에 대한 동공 프로파일을 최적화할 수 있다. 따라서, 특정 측정 광학 프로브가 필요한 경우, 입력 광의 형상을 설계함으로써, 이러한 방법에 대한 입력으로 사용될 수 있는 신호는 측정 품질을 향상시키기 위해 맞춤화될 수 있다.
일부 예에서, 조정 가능한 초점 광학 장치는 저장 매체(814)의 체적 내의 특정 층에서 복셀을 선택적으로 초점을 맞추기 위해 이동될 수 있고, 이에 의해 상이한 층의 판독이 허용될 수 있다. 다른 예에서, 저장 매체는 상이한 층의 복셀에 초점을 맞추기 위해 이동될 수 있다. 도시된 이미지 센서는 통합된 대역 통과 필터를 포함하지만, 다른 예에서 대역 통과 필터는 시스템의 다른 곳에 포함될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 서로 다른 편광 상태의 이미지를 순차적으로 획득할 수 있도록 회전 대역 통과 필터(예컨대, 컬러 휠)와 함께 복수의 PSG 및 파장 다중화를 사용할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 일부 예에서, 더 적은 수의 광원이 상이한 편광 상태를 갖는 더 많은 수의 파장 대역을 생성하는 데 사용될 수 있다. 도 9는 단일 광원(902)으로부터의 광이 이색성 빔 스플리터(904)를 통해 상이한 파장 대역의 2개의 빔(906, 908)으로 분할되는 예시적인 광원 구성을 도시한다. 빔(906 및 908)은 임의의 적절한 광학 장치(예를 들어, 도시된 예에서는 미러(916, 918))를 사용하여 각각의 PSG(912, 914)를 통과하도록 지향되고, PSG(912, 914)는 빔(906 및 908)에 대해 서로 다른 편광 상태를 설정한다. PSG를 통과한 후, 빔(906, 908)은 저장 매체를 조사하기 위해 이색성 빔 결합기(920)와 결합된다. 다른 예에서, 적합한 광원으로부터의 광은 3개 이상의 상이한 파장 대역으로 분할될 수 있다.
도 10a-10b는 파장 다중화를 통해 복수의 시간적으로 중첩하는 측정치를 획득하기 위한 예시적인 방법(1000)을 도시하는 흐름도를 도시한다. 먼저, 도 10a를 참조하면, 방법(1000)은, 1002에서, 제1 파장 대역의 제1 편광을 생성하고- 제1 편광은 제1 편광 상태를 포함함 -, 제1 파장 대역과 상이한 제2 파장 대역의 제2 편광을 생성하는 단계- 제2 편광은 제1 편광 상태와 다른 제2 편광 상태를 포함함 -를 포함한다. 일부 예에서, 1004로 표시된 바와 같이, 제1 파장 대역의 광은 제1 광원을 통해 출력되고 제2 파장 대역의 광은 제2 광원에 의해 출력된다. 다른 예에서, 1006으로 나타낸 바와 같이, 광은 보다 적은 수의 광원으로부터 출력되고, 이어서 상이한 파장 대역의 더 많은 수의 빔으로 분할된다. 또한, 2개를 초과하는 추가 파장 대역이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 이와 같이, 방법(1000)은 1008에서, 제3 편광 및 잠재적으로 추가의 다른 편광 빔을 생성하기 위해 상이한 편광 상태를 갖는 3개 이상의 상이한 파장 대역의 광을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
계속해서, 방법(1000)은, 1010에서, 저장 매체의 복셀을 통해 제1 편광 및 제2 편광을 통과시켜, 제1 편광의 제1 편광 상태를 제1 정정된 편광 상태로 변경하고, 제2 편광의 제2 편광 상태를 제2 정정된 편광 상태로 변경하는 단계를 포함한다. 저장 매체의 복셀을 통해 제1 편광 및 제2 편광을 통과시키는 것은 1012에서, 저장 매체를 통해 제1 및 제2 편광을 통과시키기 전에 빔 결합기를 통해 제1 편광 및 제2 편광을 결합하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 프로세스(1010)는 1014에서, 저장 매체를 통해 광을 통과시키기 전에 제3 편광, 및 임의의 추가 파장 대역의 편광을 제1 및 제2 편광과 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 마스크가 조작된 동공(engineered pupil)을 구현하는 데 사용될 수 있다. 이와 같이, 방법(1000)은 1016에서, 저장 매체의 복셀을 통해 편광된 광을 통과시키기 전에 강도 마스크를 통해 편광된 광을 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방법(1000)은 1018에서, 편광된 광을 저장 매체의 복셀을 통해 통과시키기 전에 위상 마스크를 통해 편광된 광을 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.
다음으로, 도 10b를 참조하면, 방법(1000)은 1022에서, 저장 매체의 복셀을 통해 편광을 통과시킨 후 편광 상태 분석기를 통해 제1 편광, 제2 편광 및 임의의 추가 파장 대역의 편광을 통과시키는 단계를 포함하고, 여기서 분석기는 분석기의 상태와 비교되는 광의 편광 상태에 기초하여 광의 강도를 감쇠시킨다. 그 다음, 1024에서, 방법(1000)은 제1 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서 상으로 제1 편광을 전달하는 단계, 및 제2 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서 상으로 제2 편광을 전달하는 단계를 포함하며, 여기서 제1 대역 통과 필터는 제1 파장 대역을 선택적으로 통과시키고, 제2 대역 통과 필터는 제2 파장 대역을 선택적으로 통과시킨다. 또한, 1026에 나타낸 바와 같이, 상이한 편광 상태를 갖는 추가 파장 대역의 편광은 대응하는 추가 대역 통과 필터를 통과할 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 파장 대역, 제2 파장 대역 및 임의의 추가 파장 대역의 강도가 개별적으로 이미지화된다.
일부 예에서, 제1 대역 통과 필터, 제2 대역 통과 필터, 및 임의의 추가 대역 통과 필터는 이미지 센서의 픽셀과 통합된 공간적으로 별도의 필터로서 이미지 센서와 통합된다. 그러한 예들에서, 방법(1000)은, 1028에서, 이미지 센서의 제1 영역 상으로 제1 편광을 전달하는 단계, 이미지 센서의 제2 영역 상에 제2 편광을 전달하는 단계, 및 임의의 추가 파장 대역의 편광을 이미지 센서의 상으로 전달하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 각 편광 상태에 대한 이미지는 동일한 이미지 프레임에서 개별적으로 획득될 수 있다. 다른 예에서, 상이한 대역 통과 필터가 예컨대, 컬러 휠에 의해 시간 다중화 방식으로 적용될 수 있다. 그러한 예에서, 각각의 파장 대역에 대해 상이한 이미지 프레임이 획득된다. 상이한 편광 설정에 대해 상이한 파장 대역을 사용하여 측정치를 획득한 후, 방법(1000)은 1030에서, 제1 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서에서 수신된 제1 편광 및 제2 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서에서 수신된 제2 편광, 그리고 임의의 추가의 파장 다중화된 편광에 기초하여 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하는 단계를 포함한다. 복굴절 값은 위에 개시된 예시적인 방법을 사용하여, 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있다.
전술한 방법들 중 임의의 것을 이용하여, 복셀을 조사할 때, 프로브 광이 통과하는 시스템 및 매체는 복셀을 조사하는 데 사용되는 편광에 추가적인 회전 및/또는 지연을 부여할 수 있다. 예를 들어, 복셀의 3차원 어레이를 포함하는 데이터 저장 매체에서 복셀의 층을 판독하는 것은 판독 프로세스에서 복셀의 다른 아웃포커스 층을 통과함으로써 회전되는 편광된 프로브 광의 상태를 초래할 수 있다. 시스템 결함으로 인해 배경 소음이 발생할 수도 있다. 따라서, 시스템 및 저장 매체의 불완전성과 관련된, 데이터 저장 매체와 같은 샘플의 복굴절 특성을 측정하는 것이 종종 중요하다(예컨대, 광학 경로에서 판독되지 않는 다른 복셀의 존재). 이것을 배경 빼기라고 한다.
현재의 방법은 측정 세트 {mk}에 더하여 이미지 세트 {bk}를 캡처하고 배경의 각도 및 지연을 계산함으로써 배경 신호를 제거하는 것을 포함한다. {bk}는 {mk}와 동일한 편광 상태 세트를 가진 동일한 장비를 사용하여 캡처된다. {bk}는 시야에서 실제 샘플을 제거함으로써 간단히 캡처된다. 예를 들어, 블러링 작업을 수행함으로써 {mk}에서 {bk}를 추정하는 것도 가능하다. 블러는 간단한 저역 통과 필터로 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 다른 복셀과 같은 샘플 결함 및 시스템 결함 모두에 대해 적절하게 정정되지 않을 수 있다.
이와 같이, 측정된 강도의 2개의 저역 통과 버전이 승법 상수(multiplicative constant)를 사용하여 계산 및 결합되어 향상된 배경 이미지를 형성하는 2단계 프로세스를 기반으로 {mk}로부터 {bk}를 추정하는 것과 관련된 예가 개시된다. 이러한 방식으로, 대규모 배경이 불완전한 시스템을 보상할 수 있는 반면 소규모 배경은 저장 매체의 3차원 특성을 보완할 수 있기 때문에, 대규모 및 소규모에서 배경 강도에 대한 보다 정확한 추정을 나타낼 수 있는 로컬 및 전역 배경 강도가 모두 추정된다. 필터 파라미터와 승법 상수는 예를 들어 알려진 견본의 지연과 계산된 지연 분포 사이의 오차를 최소화함으로써 도출될 수 있다. 이러한 배경 정정 방법은, 더 적은 물리적 측정 프로세스가 수행되어 별도의 물리적 배경 측정에 사용되는 시간과 리소스를 절약하므로, (예컨대, 샘플 영역에 존재하는 데이터 저장 매체 없이) 시스템에 대한 배경 이미지를 별도로 획득하는 것보다 더 효율적일 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 유리에 인코딩된 알려진 데이터를 갖는 샘플에 대해, 그리고 그러한 샘플에 대해 이미지 프레임 세트가 획득된 경우, 초기 필터 파라미터 및 승법 상수가 설정되고, 인코딩된 데이터는 디코딩된다. 이것은 업데이트된 필터 파라미터와 승법 상수로 반복된다. 그런 다음 디코딩에서 결정된 가장 낮은 오류를 제공하는 파라미터 및 승법 상수가 선택된다. 필터 파라미터를 업데이트하는 프로세스는 파라미터 공간에서 완전 탐색(brute search)이거나 또는 다양한 예에서 경사법(gradient method)일 수 있다.
도 11은 복수의 저역 통과 필터를 사용하여 복굴절 값을 정정하기 위한 예시적인 방법(1100)을 도시하는 흐름도를 도시한다. 방법(1100)은 1102에서, 저장 매체의 복셀의 강도 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. 복셀의 복굴절을 측정하기 위해, 1104에 표시된 바와 같이, 복셀의 다중 이미지가 상이한 편광 상태에서 획득된다. 일부 예에서, 1106에 표시된 바와 같이, 이미지는 저장 매체 내의 이미지 평면에 배열된 복수의 복셀일 수 있다. 복셀의 이미지는 복셀의 복굴절 상태로부터 발생하는 고주파수 이미지 정보 및 복셀 이외의 저장 매체 내의 하나 이상의 복굴절 영역으로부터 발생하는 저주파 이미지 정보를 포함한다.
1108에서, 방법(1100)은 복셀의 이미지에 제1 저역 통과 필터를 적용하여 제1 배경 이미지를 획득하는 단계, 및 제2 저역 통과 필터를 복셀의 이미지에 적용하여 제2 배경 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 저역통과 필터는 상이한 컷오프 주파수를 가지므로, 제1 배경 이미지는 저장 매체 내의 다른 복셀로부터 발생하는 복굴절 노이즈와 같은 국부적인 배경 특성을 더 많이 나타낼 수 있고, 제2 배경 이미지는 제1 저역 통과 필터보다 더 낮은 컷오프 주파수를 가질 수 있으며 더 많은 전역 배경 특성을 나타낼 수 있다. 더 국소화된 저역 통과 필터의 효과는 초점 내에 있는 복셀의 세부 특징을 더 많이 나타내는 고주파수 데이터를 제거하여, 판독 프로세스 동안 초점 밖에 있는 다른 복셀로부터의 세부 특징을 덜 남기는 것일 수 있다. 1110에 나타낸 바와 같이, 복셀에 대해 획득된 각각의 측정 이미지에 제1 및 제2 저역 통과 필터를 적용하여 각각의 측정 이미지에 대한 배경 이미지를 형성한다.
계속해서, 방법(1100)은 1112에서, 제1 배경 이미지 및 제2 배경 이미지로부터 향상된 배경 이미지를 결정하는 단계를 포함한다. 향상된 배경 이미지는 임의의 적절한 방식으로 결정될 수 있다. 일부 예에서, 향상된 배경 이미지는 1114에 표시된 바와 같이 승법 상수를 사용하여 제1 배경 이미지와 제2 배경 이미지를 결합함으로써 결정될 수 있다. 보다 구체적인 예는 다음 수학식을 활용한다:
Figure pct00021
여기서, 측정된 강도 = mk이고, 로컬 배경 강도는
Figure pct00022
로 표시되며, 전역 배경 강도는
Figure pct00023
로 표현되며, a는 스케일 팩터로서 사용되는 승법 상수이고, bk는 향상된 배경 이미지이다.
방법(1100)은 1116에서, 향상된 배경 이미지에 대한 복굴절 값을 결정하고, 1118에서, 복셀의 이미지에 대한 복굴절 값을 결정하는 단계를 더 포함한다. 복굴절 값의 각 세트는 지연 값 및 방위각 값 각도를 포함하고, 위에서 설명된 예를 사용하여 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있다.
방법(1100)은 1120에서, 향상된 배경 이미지에 대한 복굴절 값에 기초하여 복셀의 이미지에 대한 복굴절 값을 정정하는 단계를 더 포함한다. 1122에서, 이미지에 대한 복굴절 값을 정정하는 단계는 예를 들어 향상된 배경 이미지에 대한 복굴절 값과 비교하여 복셀의 이미지에 대한 복굴절 값의 상대적인 각도 및 상대적 지연을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 측정 지연(
Figure pct00024
) 및 각도(
Figure pct00025
)는 {mk}로부터 유래하고, 배경 지연(
Figure pct00026
) 및 각도(
Figure pct00027
)는 예를 들어, 위에 설명된 방법 중 하나를 사용하거나 다른 적절한 방법을 사용하여, {bk}로부터 결정된다. 상대적인 각도(
Figure pct00028
) 및 지연(
Figure pct00029
)은 다음 수학식에 의해 결정된다.
Figure pct00030
일부 실시예에서, 본 명세서에 설명된 방법 및 프로세스는 하나 이상의 컴퓨팅 장치의 컴퓨팅 시스템에 적용될 수 있다. 특히, 이러한 방법 및 프로세스는 컴퓨터 애플리케이션 프로그램 또는 서비스, 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API), 라이브러리 및/또는 기타 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다.
도 12는 위에서 설명된 방법 및 프로세스 중 하나 이상을 시행할 수 있는 컴퓨팅 시스템(1200)의 비제한적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 컴퓨팅 시스템(1200)은 단순화된 형태로 도시된다. 컴퓨팅 시스템(1200)은 하나 이상의 개인용 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 홈 엔터테인먼트 컴퓨터, 네트워크 컴퓨팅 장치, 게임 장치, 모바일 컴퓨팅 장치, 모바일 통신 장치(예컨대, 스마트폰), 및/또는 기타 컴퓨팅 장치의 형태를 취할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(1200)은 로직 서브시스템(1202) 및 저장 서브시스템(1204)을 포함한다. 컴퓨팅 시스템(1200)은 디스플레이 서브시스템(1206), 입력 서브시스템(1208), 통신 서브시스템(1210), 및/또는 도 12에 도시되지 않은 다른 컴포넌트를 선택적으로 포함할 수 있다.
로직 서브시스템(1202)은 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 물리적 장치를 포함한다. 예를 들어, 로직 서브시스템은 하나 이상의 애플리케이션, 서비스, 프로그램, 루틴, 라이브러리, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조, 또는 기타 로직 구성의 일부인 명령어를 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 명령어는 작업을 수행하고, 데이터 유형을 구현하고, 하나 이상의 컴포넌트의 상태를 변환하고, 기술적 효과를 달성하거나, 또는 원하는 결과에 도달하도록 구현될 수 있다.
로직 서브시스템은 소프트웨어 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 로직 서브시스템은 하드웨어 또는 펌웨어 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 하드웨어 또는 펌웨어 로직 서브시스템을 포함할 수 있다. 로직 서브시스템의 프로세서는 단일 코어 또는 다중 코어일 수 있고, 그 위에서 실행되는 명령어는 순차, 병렬 및/또는 분산 처리를 위해 구성될 수 있다. 로직 서브시스템의 개별 컴포넌트는 선택적으로 2개 이상의 개별 장치에 분산될 수 있으며, 이는 원격으로 위치 및/또는 조정된 처리를 위해 구성될 수 있다. 로직 서브시스템의 측면은 클라우드 컴퓨팅 구성에 따라 구성된 원격 액세스 가능한 네트워크 컴퓨팅 장치에 의해 가상화되고 실행될 수 있다.
저장 서브시스템(1204)은 본 명세서에 설명된 방법 및 프로세스를 구현하기 위해 로직 서브시스템에 의해 실행가능한 명령어를 보유하도록 구성된 하나 이상의 물리적 장치를 포함한다. 이러한 방법 및 프로세스가 구현될 때, 저장 서브시스템(1204)의 상태는 예를 들어 다른 데이터를 보유하도록 변환될 수 있다.
저장 서브시스템(1204)은 착탈식 및/또는 내장형 장치를 포함할 수 있다. 저장 서브시스템(1204)은 특히, 광학 메모리(예를 들어, CD, DVD, HD-DVD, 블루레이 디스크 등), 반도체 메모리(예를 들어, RAM, EPROM, EEPROM 등), 및/또는 자기 메모리(예컨대, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, MRAM 등)를 포함할 수 있다. 저장 서브시스템(1204)은 휘발성, 비휘발성, 동적, 정적, 읽기/쓰기, 읽기 전용, 랜덤 액세스, 순차 액세스, 위치 주소 지정 가능, 파일 주소 지정 가능 및/또는 콘텐츠 주소 지정 가능 장치를 포함할 수 있다.
저장 서브시스템(1204)은 하나 이상의 물리적 장치를 포함한다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 본 명세서에 설명된 명령어의 양태는 대안적으로 유한 기간 동안 물리적 장치에 의해 유지되지 않는 통신 매체(예를 들어, 전자기 신호, 광학 신호 등)에 의해 전파될 수도 있다.
로직 서브시스템(1202) 및 저장 서브시스템(1204)의 양태는 하나 이상의 하드웨어 로직 컴포넌트 내로 함께 통합될 수 있다. 이러한 하드웨어 로직 컴포넌트는 예를 들어, FPGA(Field-Programmable Gate Array), PASIC/ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), PSSP/ASSP(program-and application-specific standard products), SOC(system on a chip) 및 CPLD(complex programmable logic devices)를 포함할 수 있다.
"프로그램"이라는 용어는 특정 기능을 수행하도록 구현된 컴퓨팅 시스템(1200)의 양태를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 프로그램은 저장 서브시스템(1204)에 의해 보유되는 명령어를 실행하는 로직 서브시스템(1202)을 통해 인스턴스화될 수 있다. 동일한 애플리케이션, 서비스, 코드 블록, 객체, 라이브러리, 루틴, API, 기능 등으로부터 상이한 프로그램이 인스턴스화될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 마찬가지로, 상이한 애플리케이션, 서비스, 코드 블록, 개체, 루틴, API, 기능 등에 의해 동일한 프로그램이 인스턴스화될 수 있다. "프로그램"이라는 용어는 실행 파일, 데이터 파일, 라이브러리, 드라이버, 스크립트, 데이터베이스 레코드 등의 개별 또는 그룹을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "서비스"는 다수의 사용자 세션에 걸쳐 실행가능한 애플리케이션 프로그램이라는 것을 이해할 것이다. 서비스는 하나 이상의 시스템 컴포넌트, 프로그램 및/또는 기타 서비스에서 사용할 수 있다. 일부 구현에서, 서비스는 하나 이상의 서버 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있다.
포함될 때, 디스플레이 서브시스템(1206)은 저장 서브시스템(1204)에 의해 보유된 데이터의 시각적 표현을 제시하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 시각적 표현은 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)의 형태를 취할 수 있다. 본 명세서에 설명된 방법 및 프로세스가 저장 서브시스템에 의해 보유된 데이터를 변경하고 이에 따라 저장 서브시스템의 상태를 변환함에 따라, 디스플레이 서브시스템(1206)의 상태는 마찬가지로 기본 데이터의 변경을 시각적으로 나타내도록 변환될 수 있다. 디스플레이 서브시스템(1206)은 거의 모든 유형의 기술을 활용하는 하나 이상의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 이러한 디스플레이 장치는 공유 인클로저에서 로직 서브시스템(1202) 및/또는 저장 서브시스템(1204)과 결합될 수 있거나, 이러한 디스플레이 장치는 주변 디스플레이 장치일 수 있다.
포함될 때, 입력 서브시스템(1208)은 키보드, 마우스, 터치 스크린, 또는 게임 컨트롤러와 같은 하나 이상의 사용자 입력 장치를 포함하거나 이들과 인터페이스할 수 있다. 일부 실시예에서, 입력 서브시스템은 선택된 자연 사용자 입력(NUI) 컴포넌트를 포함하거나 이와 인터페이스할 수 있다. 이러한 컴포넌트는 통합되거나 주변 장치일 수 있으며 입력 작업의 변환 및/또는 처리는 온보드 또는 오프보드에서 처리될 수 있다. 예시적인 NUI 컴포넌트는 대화 및/또는 음성 인식을 위한 마이크, 머신 비전 및/또는 제스처 인식을 위한 적외선, 컬러, 입체 및/또는 깊이 카메라, 모션 검출 및/또는 의도 인식을 위한 헤드 트래커, 눈 트래커, 가속도계 및/또는 자이로스코프, 및 뇌 활동을 평가하기 위한 전기장 감지 컴포넌트를 포함할 수 있다.
포함될 때, 통신 서브시스템(1210)은 컴퓨팅 시스템(1200)을 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치와 통신 가능하게 연결하도록 구성될 수 있다. 통신 서브시스템(1210)은 하나 이상의 상이한 통신 프로토콜과 호환되는 유선 및/또는 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 통신 서브시스템은 무선 전화 네트워크, 또는 유선 또는 무선 근거리 또는 광역 네트워크를 통한 통신을 위해 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 서브시스템은 컴퓨팅 시스템(1200)이 인터넷과 같은 네트워크를 통해 다른 장치로 및/또는 다른 장치로부터 메시지를 전송 및/또는 수신하게 할 수 있다.
다른 예는 복굴절 데이터를 판독하기 위한 시스템을 제공하는데, 이 시스템은 하나 이상의 광원과, 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제1 파장 대역의 광으로부터 제1 편광을 생성하도록 위치된 제1 편광 상태 생성기와, 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제2 파장 대역의 광으로부터 제2 편광을 생성하도록 위치된 제2 편광 상태 생성기와, 제1 편광 및 상기 제2 편광이 통과하는 샘플 영역의 이미지를 획득하도록 구성된 이미지 센서와, 샘플 영역과 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 편광 상태 분석기와, 편광 상태 분석기와 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제1 대역 통과 필터- 이 제1 대역 통과 필터는 제1 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -와, 편광 상태 분석기와 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제2 대역 통과 필터- 이 제2 대역 통과 필터는 제2 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -를 포함한다. 일부 이러한 예에서, 시스템은 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제3 파장 대역의 광으로부터 제3 편광을 생성하도록 위치된 제3 편광 상태 생성기- 제3 파장 대역은 제1 파장 대역 및 제2 파장 대역과 상이함 -와, 편광 상태 분석기와 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제3 대역 통과 필터- 제3 대역 통과 필터는 제3 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -를 더 포함한다. 그러한 일부 예에서, 시스템은 샘플 영역의 광학적으로 상류에서 제1 편광과 제2 편광을 결합하도록 구성된 빔 결합기를 더 포함한다. 일부 그러한 예에서, 제1 대역 통과 필터 및 제2 대역 통과 필터는 이미지 센서의 픽셀과 통합될 수 있다. 그러한 일부 예에서, 하나 이상의 광원은 제1 파장 대역의 광을 출력하도록 구성된 제1 광원, 및 제2 파장 대역의 광을 출력하도록 구성된 제2 광원을 포함한다. 그러한 일부 예에서, 시스템은 제1 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서에서 수신된 광 및 제2 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서에서 수신된 광에 기초하여 샘플 영역에 배치된 저장 매체의 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하도록 실행 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 더 포함한다. 그러한 일부 예에서, 시스템은 샘플 영역의 광학적으로 상류에 위치된 강도 마스크 및 위상 마스크 중 하나 이상을 추가로 포함한다.
또 다른 예는 복굴절 측정을 수행하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제1 파장 대역의 광으로부터 제1 편광을 생성하는 단계- 제1 편광은 제1 편광 상태를 포함함 -와, 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제2 파장 대역의 광으로부터 제2 편광을 생성하는 단계- 제2 파장 대역은 제1 파장 대역과는 다르고, 제2 편광은 제1 편광 상태와는 다른 제2 편광 상태를 포함함 -와, 제1 편광 및 제2 편광을 저장 매체의 복셀을 통과시켜 제1 편광 상태를 제1 정정된 편광 상태로 변경하고 제2 편광 상태를 제2 정정된 편광 상태로 변경하는 단계와, 제1 편광 및 제2 편광을 저장 매체의 복셀을 통과시킨 후, 제1 편광 및 제2 편광을 편광 상태 분석기를 통과시키는 단계와, 제1 편광을 제1 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서의 제1 영역 상으로 전달하는 단계와, 제2 편광을 제2 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서의 제2 영역 상으로 전달하는 단계를 포함한다. 일부 이러한 예에서, 방법은 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제3 파장 대역의 광으로부터 제3 편광을 생성하는 단계- 제3 파장 대역은 제1 파장 대역 및 제2 파장 대역과는 다르고, 제3 편광은 제1 편광 상태 및 제2 편광 상태와는 다른 제3 편광 상태를 포함함 -와, 제1 편광 및 제2 편광을 저장 매체의 복셀을 통과시켜 제1 편광 상태를 제1 정정된 편광 상태로 변경하고 제2 편광 상태를 제2 정정된 편광 상태로 변경하는 단계와, 제3 편광을 편광 상태 분석기와 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제 3 대역 통과 필터를 통해 통과시키는 단계- 제3 대역 통과 필터는 제3 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -를 더 포함한다. 이러한 일부 예에서, 방법은 제1 편광 및 제2 편광을 저장 매체의 복셀을 통해 통과시키기 전에 빔 결합기를 통해 제1 편광 및 제2 편광을 결합하는 단계를 더 포함한다. 그러한 일부 예에서, 방법은 제1 광원을 통해 제1 파장 대역의 광을 출력하는 단계, 및 제2 광원을 통해 제2 파장 대역의 광을 출력하는 단계를 더 포함한다. 그러한 일부 예에서, 방법은 제1 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서에서 수신된 제1 편광 및 제2 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서에서 수신된 제2 편광에 기초하여 저장 매체의 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하는 단계를 더 포함한다. 이러한 일부 예에서, 방법은 저장 매체의 복셀 이전에 강도 마스크 및 위상 마스크 중 하나 이상을 통해 제1 편광 및 제2 편광을 통과시키는 단계를 더 포함한다.
다른 예는 컴퓨팅 장치에서, 저장 매체의 복굴절 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하는 방법을 제공하며, 이 방법은 하나 이상의 미리 결정된 편광 상태를 포함하는 광을 복굴절 복셀을 통해 통과시키고 이미지 센서에서 광을 수신함으로써 복굴절 복셀에 대한 측정 데이터를 획득하는 단계와, 측정 데이터에 기초하여, 복굴절 복셀의 2개의 가능한 복굴절 상태에 대응하는 푸앵카레 구의 표면 상의 2개의 점을 결정하는 단계- 각 상태는 방위각 및 지연을 포함하는 복굴절 값의 세트를 포함함 -와, 방위각 및 지연을 결정하기 위한 제약을 적용하는 단계와, 결정된 방위각 및 지연을 포함하는 결정된 복굴절 값을 출력하는 단계를 포함한다. 일부 그러한 예에서, 측정 데이터는 제1 편광 상태의 광을 사용하는 제1 측정으로부터의 측정 데이터, 및 제2 편광 상태의 광을 사용하는 제2 측정으로부터의 측정 데이터를 포함한다. 일부 그러한 예에서, 푸앵카레 구 상의 2개의 점은 제1 측정으로부터의 측정 데이터 및 제2 측정으로부터의 측정 데이터에 기초하여 결정되고, 여기서 제약을 적용하는 단계는 푸앵카레 구 상의 2개의 점으로부터, 더 낮은 지연 값을 갖는 복굴절 값의 세트를 나타내는 점을 선택하는 것을 포함한다. 이러한 일부 예에서, 방법은 제2 편광 상태를 갖는 제2 파장의 광과 다중화된 제1 편광 상태를 갖는 제1 파장 대역의 광을 사용하여 제1 측정치 및 제2 측정치를 획득하는 단계를 더 포함한다. 그러한 일부 예에서, 측정 데이터는 단일 측정으로부터의 측정 데이터를 포함한다. 일부 그러한 예에서, 푸앵카레 구 상의 2개의 점을 결정하는 것은 측정을 기반으로 푸앵카레 구 상에서 원(circle)을 결정하는 것을 포함하고, 2개의 점은 원이 복셀의 알려진 지연을 나타내는 평면과 교차하는 위치를 포함하고, 제약을 적용하는 단계는 예상 각도의 범위 내에서 방위각을 갖는 복굴절 값의 세트를 나타내는 점을 2개의 점으로부터 선택하는 것을 포함한다. 일부 그러한 예들에서, 방법은 방위각을 결정한 후 수치 최적화를 통해 오프셋 파라미터 및 스케일 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함한다.
다른 예는 컴퓨팅 장치에서, 저장 매체에 복굴절 값으로 저장된 데이터를 판독하는 방법을 제공하며, 이 방법은 편광 상태(k)의 광을 사용하여 저장 매체의 복셀의 강도(mk) 이미지를 포함하는 측정값을 획득하는 단계와, 복셀의 이미지에 대한 우도 함수를 결정하는 단계-우도 함수는, 복수의 가능한 복굴절 값 세트의 각각의 복굴절 값 세트에 대해, 복굴절 값 세트에 의해 생성되는 복셀의 강도의 우도를 나타내고, 우도 함수는 선택된 데이터 모델 및 선택된 노이즈 모델에 기초함 -와, 우도 함수의 최대값을 결정하고, 우도 함수의 최대값을 생성하는 복굴절 값 세트에 기초하여 복셀에 대한 가장 가능성 있는 복굴절 값 세트를 결정하는 단계를 포함한다. 그러한 일부 예에서, 노이즈 모델은 가우스 노이즈 모델을 포함한다. 그러한 일부 예에서, 측정 상태(k)에 대한 복셀 이미지의 강도(mk)를 측정할 가능성은 다음과 같이 주어진다.
Figure pct00031
여기서, 편광 상태(k)는 스윙(
Figure pct00032
) 및 각도(
Figure pct00033
)를 포함하고,
Figure pct00034
이고 편광 상태(k)에 대해 취해진 예상 측정값이다.
여기서,
Figure pct00035
는 저장 매체의 복셀의 지연이고,
여기서,
Figure pct00036
는 저장 매체의 복셀의 방위각이고,
여기서, a는 스케일 파라미터이고,
여기서, b는 오프셋이고
여기서,
Figure pct00037
는 노이즈를 나타낸다.
일부 그러한 예에서, 측정 세트(
Figure pct00038
)에 대한 우도 함수는 L로 표시되고
Figure pct00039
로 주어지며, 여기서 방법은
Figure pct00040
및
Figure pct00041
각각의 복수의 값에 대한 L을 계산하고 가장 가능성 있는 복굴절 값 세트를
Figure pct00042
로 결정하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서 설명된 구성 및/또는 접근 방식은 본질적으로 예시적이며, 이러한 특정 실시예 또는 예는 제한적인 의미로 고려되어서는 아니될 것인데, 그 이유는 수많은 변형이 가능하기 때문임을 이해할 것이다. 본 명세서에 설명된 특정 루틴 또는 방법은 여러 처리 전략 중 하나 이상을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 도시 및/또는 설명된 다양한 동작은 도시 및/또는 설명된 순서로, 다른 순서로, 병렬로, 또는 생략되어 수행될 수 있다. 마찬가지로, 상술한 과정의 순서는 변경될 수 있다.
본 개시의 주제는 본 명세서에 개시된 다양한 프로세스, 시스템 및 구성, 및 다른 특징, 기능, 작용 및/또는 특성의 모든 신규 및 자명하지 않은 조합 및 하위 조합을 포함할 뿐만 아니라 이들의 임의의 및 모든 등가물을 포함한다.

Claims (15)

  1. 복굴절 데이터를 판독하기 위한 시스템으로서,
    하나 이상의 광원과,
    상기 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제1 파장 대역의 광으로부터 제1 편광을 생성하도록 위치된 제1 편광 상태 생성기와,
    상기 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제2 파장 대역의 광으로부터 제2 편광을 생성하도록 위치된 제2 편광 상태 생성기와,
    상기 제1 편광 및 상기 제2 편광이 통과하는 샘플 영역의 이미지를 획득하도록 구성된 이미지 센서와,
    상기 샘플 영역과 상기 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 편광 상태 분석기와,
    상기 편광 상태 분석기와 상기 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제1 대역 통과 필터- 상기 제1 대역 통과 필터는 상기 제1 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -와,
    상기 편광 상태 분석기와 상기 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제2 대역 통과 필터- 상기 제2 대역 통과 필터는 상기 제2 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -를 포함하는
    시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제3 파장 대역의 광으로부터 제3 편광을 생성하도록 위치된 제3 편광 상태 생성기- 상기 제3 파장 대역은 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역과 상이함 -와,
    상기 편광 상태 분석기와 상기 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제3 대역 통과 필터- 상기 제3 대역 통과 필터는 상기 제3 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -를 더 포함하는
    시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 샘플 영역의 광학적으로 상류에서 상기 제1 편광과 상기 제2 편광을 결합하도록 구성된 빔 결합기를 더 포함하는
    시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 대역 통과 필터 및 상기 제2 대역 통과 필터는 상기 이미지 센서의 픽셀과 통합되는
    시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광원은 상기 제1 파장 대역의 광을 출력하도록 구성된 제1 광원, 및 상기 제2 파장 대역의 광을 출력하도록 구성된 제2 광원을 포함하는
    시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 대역 통과 필터를 통해 상기 이미지 센서에서 수신된 광 및 상기 제2 대역 통과 필터를 통해 상기 이미지 센서에서 수신된 광에 기초하여 상기 샘플 영역에 배치된 저장 매체의 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하도록 실행 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 더 포함하는
    시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 저장 매체는 실리카 유리 매체를 포함하는
    시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 샘플 영역의 광학적으로 상류에 위치된 강도 마스크 및 위상 마스크 중 하나 이상을 더 포함하는
    시스템.
  9. 복굴절 측정을 수행하는 방법으로서,
    하나 이상의 광원에 의해 출력된 제1 파장 대역의 광으로부터 제1 편광을 생성하는 단계- 상기 제1 편광은 제1 편광 상태를 포함함 -와,
    상기 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제2 파장 대역의 광으로부터 제2 편광을 생성하는 단계- 상기 제2 파장 대역은 상기 제1 파장 대역과는 다르고, 상기 제2 편광은 상기 제1 편광 상태와는 다른 제2 편광 상태를 포함함 -와,
    상기 제1 편광 및 상기 제2 편광을 저장 매체의 복셀을 통과시켜 상기 제1 편광 상태를 제1 정정된 편광 상태로 변경하고 상기 제2 편광 상태를 제2 정정된 편광 상태로 변경하는 단계와,
    상기 제1 편광 및 상기 제2 편광을 상기 저장 매체의 복셀을 통과시킨 후, 상기 제1 편광 및 상기 제2 편광을 편광 상태 분석기를 통과시키는 단계와,
    상기 제1 편광을 제1 대역 통과 필터를 통해 이미지 센서의 제1 영역 상으로 전달하는 단계와,
    상기 제2 편광을 제2 대역 통과 필터를 통해 상기 이미지 센서의 제2 영역 상으로 전달하는 단계를 포함하는
    방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광원에 의해 출력된 제3 파장 대역의 광으로부터 제3 편광을 생성하는 단계- 상기 제3 파장 대역은 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역과는 다르고, 상기 제3 편광은 상기 제1 편광 상태 및 상기 제2 편광 상태와는 다른 제3 편광 상태를 포함함 -와,
    상기 편광 상태 분석기와 상기 이미지 센서 사이에 광학적으로 배치된 제 3 대역 통과 필터를 통해 상기 제3 편광을 통과시키는 단계- 상기 제3 대역 통과 필터는 상기 제3 파장 대역의 광을 통과시키도록 구성됨 -를 더 포함하는
    방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 편광 및 상기 제2 편광을 상기 저장 매체의 복셀을 통해 통과시키기 전에 빔 결합기를 통해 상기 제1 편광 및 상기 제2 편광을 결합하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 광원을 통해 상기 제1 파장 대역의 광을 출력하는 단계, 및 상기 제2 광원을 통해 상기 제2 파장 대역의 광을 출력하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 대역 통과 필터를 통해 상기 이미지 센서에서 수신된 상기 제1 편광 및 상기 제2 대역 통과 필터를 통해 상기 이미지 센서에서 상기 수신된 제2 편광에 기초하여 상기 저장 매체의 복셀에 대한 복굴절 값을 결정하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 저장 매체의 복셀 이전에 강도 마스크 및 위상 마스크 중 하나 이상을 통해 상기 제1 편광 및 상기 제2 편광을 통과시키는 단계를 더 포함하는
    방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 저장 매체는 실리카 유리를 포함하는
    방법.
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