1.1 前言
隨著資訊時代的來臨，儲存媒體的容量也因應更多需求的資料量 而成長，為了進一步尋求更高密度與更快速的儲存方案，進而促成了 更好的改良技術與新的儲存媒體的發明，比如軟碟之發展從 5.25 吋 1.2MB、3.5 吋 1.44MB 到現在的 LS-120 及 ZIP 等採用全新技術的軟 碟機。光碟的出現，更進一步提升資訊儲存技術。現今主流的光碟儲 存媒體為 DVD，其作用原理為以訊洞 (Pit) 記錄 0 與 1，並以紅色雷 射光來讀取資料。DVD 光碟的容量受限於訊洞的大小與紅光波長，所 以最多只能達到每層 4.7GB。下一世代的光碟，已經由電子產品與電 腦公司把它從紅光改成藍光，由於藍光波長較短，訊洞的尺寸可以隨 之縮小，因此單一碟片上能夠蝕刻的訊洞連帶增加。目前有兩種格式 在競爭，一是藍光 DVD(Blue-ray)，一是高畫質 DVD(HD-DVD)。
另外，微全像術資料存取技術[1] (Microholographic
multiplexing method)也正積極的開發中，這種技術是將這頁投影，
與另一頁作為參考資料波的投影，一起投射在一個對光的明暗有不同 反應的透明物體上(Photo-Polymer)，這兩頁資料波彼此干涉所產生 的二維波峰(明)與波谷(暗)圖案，便會儲存在這物體中。這種資料儲 存的特點，在於由於每一頁的二維干涉圖案，產生的方式(入射角度、
波長)都不同，因此，只要透過調整產生干涉時，參考波的入射角度，
便可以將不同頁的資料波，儲存在物體中的不同部位。當要把所儲存 的資料讀出來時，只要另外利用一束雷射光，透過特殊的角度，就可 以讀取該儲存的資料，將其投射在攝影機上，再利用電腦軟體來分 析。由於整個過程可以在二維的平面進行，屬於平行處理，比磁碟逐 個位元組存取要迅速許多。最近，Yang 和 Wang[1]利用一耦合繞射折 射物鏡(Hybrid diffractive-refractive objective lens)縮小微全 像術資料存取技術中的光源寬度因傳播距離而擴散，再利用白光源 (White light source) 和單光濾光片(Narrowband filters)來取代 價格昂貴的雷射。
1.2 研究背景
由於光譜技術具有靈敏、準確、快速、可微量取樣及全系統分析 的多種優點[2]，故運用範圍廣泛，更加促進光譜技術的發展。除了 靠電子轉移來分析的紫外光/可見光吸收光譜外，目前廣為運用的尚 有表面振動光譜的技術、紅外光吸收光譜、 拉曼散射光譜、原子吸收 與發射光譜、激發光光譜分析、螢光光譜分析等 數類。根據波茲曼分 佈，於室溫下，大部份物質原子能階大 都處於最低能量的狀態，一般 稱此狀態為基態(Ground State)，當輻射的光線通過物質時，常發生
吸收的現象，表示其在基態的 粒子吸收某特定頻率的光子而提昇至激 發態(Excited State)。待測物未受到光激發前多處於基態，在受到 光激發以後轉為激態，激態相對於基態非常 不穩定，很容易回復成基 態而釋放出多餘的能 量。光譜分析則是 利用光或輻射作為激發源，以 達成分析的目的[3]。一般原子和分子於一定的條件狀況之下，均可 吸收能量(Energy)，而分子對於 輻射能吸收的性質，主要決定於分子 或原子的構造。
顏色是一種感覺，依光源、物體反射、人體感光的程度，而有不 同的感覺。當光打到物體上時，光會部份吸收(轉成熱)、部分反射，
例如我們以紅光打到白紙上，我們吸收到紅色的反射射線，所以會認 為是紅紙。從人類的感知而言，顏色包含光波振幅(亮度、照明、流 明)和光波的頻率(波長)，而人眼的感知系統(HVS，Human Visual System)包含了光源強度、媒體(紙)的反射、人眼對色彩的感知三者 相互的組合。當光射向物體時反射出來的殘餘射線，經過視覺神經亦 即網膜內錐狀體(Cones)的 Beta，Gamma，Ro(β，γ，ρ)細胞轉換 成 pulse 傳至大腦產生視覺，以此(β，γ，ρ)的交錯詮釋色彩，人 眼可分辨出百萬種以上的顏色。即使光的頻域雖然很寬廣，但人眼在 光波 650nm 以上，400nm 以下的感受力快速下降，所以波長 380nm 到 780nm 的部分稱為可見光。
色彩學的演進方面，色彩分析的表現方式與精度也不斷提升。應 用上從藝術創作、染料到印刷色彩、顯示器色彩、色彩心理學、視覺 疲勞學等。三原色說[4]指出可見光的三原色為紅(Red，R)、綠 (Green，G)、藍(Blue，B)，為一種“加法式或稱增色法”，傳統照 相底片就是代表這一種“增色法 ”的典型。相對而言，印刷是“減色 法或稱吸收式”，一般是以黃色(Yellow，Y)、洋紅色(Magenta，M)、
青色(Cyan，C)三種顏料為 RGB 的互補色。如將白光分別照射 Y 和 C 濾色片之重疊、C 和 M 濾色片之重疊、以及 M 和 Y 濾色片之重疊，則 穿透之光線分別為 G、B 和 R 色。YMC 三色雖然可以調配出黑色，一 般而言，三色調色其色度上較不純，且黑色墨水用量需求大，所以印 刷上常會增加黑色墨水，簡稱 K(取其 BlacK)，故將此 YMCK 四色做為 基本配方。
專利[5]提出色彩原理儲存技術之雛型與概念，是從微小噴墨嘴 噴出彩色光點，加上頻譜儀將各種顏色組合的波長檢測出，並配合電 腦設定之色彩配色，以及光譜分析來達成資料儲存與讀取。
本論文題目屬於電磁能(或輻射能)傳遞逆向分析問題 (inverse radiation problem)的範疇，與輻射能傳遞逆向分析問題相關之研究 包含應用時變化之反射率和穿透率估測一維介質的吸收與散射係數 [7]或利用表面穩態輻射性質估測多維介質的吸收與散射係數[8]，
Silva Neto等人同步估測介質的光學厚度[9]，Qi等人及Bokar針對輻 射傳遞逆向問題之逆向分析方法的研究，藉以提升估測介質吸收與散 射性質之精度，相關之研究分析結果可參閱文獻[10，11]。另，針對 塗料被覆於一個基材表面上，Chen等人提出同步量測塗料厚度與複數 光學折射率之光學常數之分析與量測方法[12]。
1.3 研究目的
本實驗研究針對結合可見光分光光度計以及色彩噴墨印表機混 色原理應用於資料儲存技術，而此實驗之前並無相關文獻及實驗結 果。使用一般常用之水溶性染色染料(Dye)及色素(Pigment)進行分 析，分析噴墨之原色色料以及分光光度計之量測光學參數等對於混色 色料逆向推導原始資料數據的影響，俾進行高密度資料儲存之可行性 分析。利用電腦設定之色彩配色與色彩原理之儲存技術，由微小噴墨 嘴噴出彩色光點，再利用頻譜儀將各種顏色組合的波長檢測出來。每 一種顏色以8 bits代表，YMC三種組合就會有2563=16M顏色，每種顏 色間隔假設能控制在1.48µm範圍，儲存的資料即可達28GB。藉由噴墨 寫入其優點有與現在CD/DVD相容性高、成本便宜、儲存容量可達28G 是目前DVD的五倍，但需要與微光譜儀搭配。希望藉由多樣化的色彩 來取代傳統二進制0與1的資訊編碼與解碼，提升資料儲存技術的解析 度與儲存密度。