KR100256655B1

KR100256655B1 - 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템 및그 데이터 기록 및 재생 방법

Info

Publication number: KR100256655B1
Application number: KR1019970071752A
Authority: KR
Inventors: 박주연
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2000-05-15
Also published as: KR19990052294A

Abstract

본 발명은 홀로그램 데이터의 기록시에 기록광의 광량을 결정하는 입력 데이터를 그 평균 광량에 기초하는 반전 기법을 통해 기록광의 광량을 적응적으로 조절함으로써 이전에 기록된 홀로그램 데이터의 손상을 방지할 수 있도록 한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템에서의 데이터 기록 및 재생 기법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 공간 광 변조기에 인가되는 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과할 때 반전 표시 정보를 삽입하여 입력 데이터의 각 픽셀을 반전시킨 반전 입력 데이터를 공간 광 변조기에 인가하여 기록광(신호광)의 세기를 최대로 억제함으로써, 기록시에 현재 기록광에 의해 이전에 기록된 홀로그램 데이터가 손상되는 것을 방지하여 기록된 홀로그램 데이터의 손상으로 인해 재생시에 야기되는 재생광의 회절 효율 저하를 억제할 수 있는 것이다.

Description

개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템 및 그 데이터 기록 및 재생 방법

본 발명은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage/Reproducing System)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저장 매체(예를들면, 광굴절성 크리스탈)에 홀로그램 데이터를 기록할 때 볼륨홀로그램의 자기소거(self erase) 현상으로 간섭으로 인해 이전에 기록된 홀로그램 데이터가 손상되는 것을 방지하는 데 적합한 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템 및 그 데이터 기록 및 재생 방법에 관한 것이다.

최근들어, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 데이터 저장을 이용한 기술 분야는, 예를들면 반도체 레이져, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 눈부신 발전에 힘입어 도처에서 활발하게 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 결과로서 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템 등이 실용화되고 있을뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.

상기한 바와같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템은 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 저장 매체, 예를들면 광굴절성 크리스탈(crystal) 등의 저장 매체에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 물체광의 강도 및 위상까지도 기록함으로서, 물체의 3차원상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천개의 홀로그램을 동일 장소에 저장할 수 있다.

한편, 전형적인 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템은, 홀로그램 데이터를 저장 매체에 기록하는 기록모드시에, 광원에서 발생한 레이져 광을 기준광과 물체광으로 분기시키고, 물체광을 외부 입력 데이터에 따라 픽셀들이 명암을 이루는 2진 데이터로 변조하며, 변조된 물체광(즉, 신호광)과 분기된 기준광을 기설정된 편향각으로 반사시킨 기록용 기준광을 서로 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 입력 데이터에 대응하는 홀로그램 데이터로써 저장 매체에 기록한다.

또한, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템은, 재생모드시에, 광원에서 발생한 레이져 광에서 분기된 물체광을 차단하고, 분기된 기준광을 기설정된 재생각으로 편향시킨 재생광을 저장 매체에 조사하며, 이러한 조사를 통해 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터를 복조함으로써, 소망하는 특정 홀로그램 데이터를 재생한다. 이때, 저장 매체에 기록된 데이터를 재생하는 데 이용되는 재생용 기준광은, 실질적으로 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는 기준광이다.

다른한편, 홀로그램 데이터를 기록하는 다중화 기록 방식으로는 각도 다중화, 파장 다중화, 위상 부호 다중화 등의 방법이 있는 데, 이러한 기록 방식의 경우 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할 때, 이전에 기록된 홀로그램 데이터를 조금씩 지워 열화시킨다는 문제가 있다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로써, 제일 처음 기록하는 홀로그램 데이터는 아주 강하게 기록하고, 다음 다중화하는 홀로그램 데이터에서부터 점진적으로 조금씩 약하게 기록함으로써, 전체적으로 기록된 홀로그램 데이터 각각이 동일 회절 효율을 갖도록하는 기록 시간 스케쥴 기법이 사용되고 있다.

한편, 홀로그램 데이터를 저장 매체에 기록할 때 이전에 기록된 홀로그램 데이터의 지워짐 정도는 현재 기록되는 기록광의 세기(intensity)에 비례하게 된다. 따라서, 이미 기록된 홀로그램 데이터가 손상되는 것을 방지하는 데 있어서는 기록시의 기록광을 가능한한 작게하는 것이 중요한 관건이라 할 수 있다.

그러나, 재생모드시에 재생되는 홀로그램 데이터의 정상적인 복조를 위해 재생광의 회절효율을 기설정된 임계치 이상으로 유지해야만 하므로, 시간 기록 스케츌 기법을 채용하는 종래 방법의 경우 기록모드시에 이전에 기록된 홀로그램 데이터의 손상 방지를 위해 기록광의 세기를 계속적으로 줄이는 것은 현실적으로 한계를 가질 수밖에 없다.

즉, 종래 방법에서는 기록된 홀로그램 데이터의 손상으로 인해 재생시 재생광의 회절 효율이 저하되는 현상을 어느정도 수반할 수밖에 없으며, 이러한 재생광의 회절 효율 저하가 재생 영상에서의 신호대 잡음비(SNR)를 저하시켜 재생 영상(홀로그램)에서의 화질 열화를 야기시키는 문제를 내포할 수밖에 없다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 홀로그램 데이터의 기록시에 기록광의 광량을 결정하는 입력 데이터를 그 평균 광량에 기초하는 반전 기법을 통해 적응적으로 조절함으로써, 기록광의 광량을 억제할 수 있는 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 홀로그램 데이터의 기록시에 기록광의 광량을 결정하는 입력 데이터를 그 평균 광량에 기초하는 반전 기법을 통해 기록광의 광량을 적응적으로 조절함으로써 이전에 기록된 홀로그램 데이터의 손상을 방지할 수 있는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템에서의 데이터 기록 및 재생 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일관점에 따른 본 발명은, 광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이져 광을 기준광과 물체광으로 분기시키는 광 분리 수단; 모터의 구동을 통해 회전되어 상기 분기된 기준광을 기설정된 소정의 편향각으로 반사시키는 제 1 반사경; 상기 분기된 물체광을 기설정된 소정의 각도로 반사시키는 제 2 반사경; 상기 반사된 물체광을 외부 입력 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광 변조기; 기록용 기준광과 변조된 물체광을 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 상기 외부 입력 데이터의 홀로그램 데이터로서 소정 공간에 저장하는 저장 매체; 및 재생모드시에 상기 저장 매체로부터의 재생 신호를 조사하여 2진 데이터 신호로 변환하는 CCD를 갖는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템에 있어서, 기록모드시에, 상기 공간 광 변조기로의 입력 데이터를 분석하여, 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하는 지의 여부를 체크하고, 상기 입력 데이터의 기할당된 특정 영역에 상기 체크결과에 상응하는 반전 또는 비반전 표시 정보를 삽입하는 데이터 분석 블록; 상기 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과할 때 그에 상응하는 반전 표시 정보가 삽입되어 각 픽셀의 명암으로 된 입력 데이터의 각 픽셀을 반전시켜 반전된 입력 데이터로 변환하는 반전 블록; 기록모드시에, 상기 데이터 분석 블록으로부터 제공되는 비반전 표시 정보를 갖는 입력 데이터 또는 상기 반전 블록으로부터 제공되는 반전 표시 정보를 갖는 반전된 입력 데이터를 상기 공간 광 변조기로 인가하는 광 변조 제어 블록; 및 재생모드시에, 상기 CCD로부터 제공되는 2진 데이터로 변환된 재생 데이터의 기할당된 특정 영역에 존재하는 반전 또는 비반전 표시 정보를 검출하고, 이 추출결과에 의거하여 상기 기할당된 특정 영역에서 반전 표시 정보가 검출될 때 상기 재생 데이터의 각 픽셀을 반전시켜 기록전의 원래 데이터로 복원하는 데이터 처리 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이져 광을 기준광과 물체광으로 분기시키는 광 분리 수단; 모터의 구동을 통해 회전되어 상기 분기된 기준광을 기설정된 소정의 편향각으로 반사시키는 제 1 반사경; 상기 분기된 물체광을 기설정된 소정의 각도로 반사시키는 제 2 반사경; 상기 반사된 물체광을 외부 입력 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광 변조기; 기록용 기준광과 변조된 물체광을 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 상기 외부 입력 데이터의 홀로그램 데이터로서 소정 공간에 저장하는 저장 매체; 및 재생모드시에 상기 저장 매체에서 인출되는 재생 신호를 조사하여 2진 데이터 신호로 변환하는 CCD를 갖는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템에서 데이터를 기록 및 재생하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 기록모드에서: 상기 공간 광 변조기로의 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하는 지의 여부를 체크하는 과정; 상기 입력 데이터의 광량이 상기 평균 광량을 초과하지 않을 때, 그에 상응하는 비반전 표시 정보를 상기 입력 데이터의 기할당된 특정 영역에 삽입하여 상기 공간 광 변조기로 인가하는 과정; 상기 입력 데이터의 광량이 상기 평균 광량을 초과할 때, 그에 상응하는 반전 표시 정보를 상기 입력 데이터의 기할당된 특정 영역에 삽입하고, 각 픽셀의 명암으로 된 상기 입력 데이터의 각 픽셀값을 반전시켜 반전된 입력 데이터를 생성하며, 이 생성된 반전 입력 데이터를 상기 공간 광 변조기로 인가하는 과정; 상기 비반전 표시 정보가 삽입된 입력 데이터 또는 상기 반전 표시 정보가 삽입된 반전 입력 데이터에 따라 상기 물체광을 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 과정; 및 상기 기록용 기준광과 상기 변조된 물체광을 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 홀로그램 데이터로써 상기 저장 매체에 저장하는 과정을 포함하고, 상기 방법은, 재생모드에서: 상기 제 1 반사경으로부터 기설정된 편향각으로 입사되는 재생용 기준광을 상기 저장 매체에 조사하여 2진 데이터로 된 재생 데이터를 인출하는 과정; 상기 2진 데이터로 된 상기 인출된 재생 데이터의 기할당된 특정 영역에 존재하는 반전 또는 비반전 표시 정보를 검출하는 과정; 검출결과, 상기 특정 영역에서 검출된 정보가 비반전 표시 정보이면, 상기 인출된 재생 데이터를 복원 데이터로써 출력하는 과정; 및 검출결과, 상기 특정 영역에서 검출된 정보가 반전 표시 정보이면, 상기 재생 데이터의 각 픽셀을 반전시켜 기록전의 원래 데이터로 변환하고, 변환된 데이터를 복원 데이터로써 출력하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 데이터 기록 및 재생 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그램 데이터 기록 및 저장 방법을 적용하는 데 적합한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 전체 계통도,

도 2는 입력 데이터의 광량이 평균 광량 이하인 경우의 일예를 도시한 도면,

도 3은 입력 데이터의 광량이 평균 광량 이상인 경우의 일예를 도시한 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

102 : 광원 104 : 광 분리기

106,116 : 셔터 108 : 웨이스트 구성 필터

110,120,124 : 빔 확장기 112,122 : 반사경

114 : 액츄에이터 118,134 : 리이미징 렌즈

126 : 공간 광 변조기 128 : 필드 렌즈

130 : 푸리에 렌즈 132 : 저장 매체

136 : CCD 138 : 데이터 처리 블록

140 : 데이터 분석 블록 142 : 반전 블록

144 : 광 변조 제어 블록

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 홀로그램 데이터 기록 및 저장 방법을 적용하는 데 적합한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 전체 계통도를 나타낸다.

동도면에 도시된 바와같이, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템은 홀로그래피에서 요구되는 레이져광을 발생하는 광원(102)과 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 저장 매체(132)(예를들면, 광굴절성 크리스탈)을 포함하며, 이러한 광원(102)과 저장 매체(132) 사이에는 각 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준광 처리 경로(PS1)와 물체광 처리 경로(PS2)가 형성된다.

도 1을 참조하면, 광분리기(104)에서는 광원(102)으로부터 발생하여 입사하는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분리하는 데, 여기에서 분기된 기준광은 기준광 처리 경로(PS1)로 제공되고 분기된 물체광은 물체광 처리 경로(PS2)로 제공된다.

다음에, 기준광 처리 경로(PS1)상에는 셔터(106), 웨이스트 구성 렌즈(108), 두 개의 렌즈로 된 빔 확장기(110), 반사경(112) 및 액츄에이터(114)가 기준광의 출사 방향으로 순차 구비되며, 이러한 광학 구조를 갖는 기준광 처리 경로(PS1)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생시에 필요로 하는 기준광을 발생하여 기설정된 소정의 편향각으로 저장 매체(132)에 제공한다.

즉, 광 분리기(104)로부터 분기되어 셔텨(106)의 개구를 통해 입사하는 기준광은 웨이스트 구성 렌즈(108)를 통해 조정된 다음, 빔 확장기(110)를 통해 소정 크기로 확장, 예를들어 후술하는 물체광 처리 경로(PS2)에서 빔 확장기를 통해 확장되는 물체광의 크기를 커버하기에 충분한 크기로 확장되면, 이와같이 확장된 기준광은 반사경(112)으로 전달된다.

한편, 반사경(112)에서는 빔 확장기(110)를 통해 소정 크기로 확장된 기준광(빔)을 기설정된 소정 각도, 예를들면 기록시의 기록각 또는 재생을 위해 기설정된 재생각으로 편향시키며, 기록각 또는 재생각으로 편향된 기준광은 저장 매체(132)로 제공된다.

이때, 기록 또는 재생시에 이용되는 기준광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 기록할 때마다 반사경(112)을 회전시켜 그 편향각도(θ)를 변화시키는 방법으로 제어되는 데, 이러한 기준광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천개의 홀로그램을 저장 매체(132)에 저장하거나 재생할 수 있다.

여기에서, 반사경(112)의 각도 조절은 액츄에이터(114)에 의해 구동되는 모터에 의해 수행되는 데, 기준광의 편향각도(θ)는 모터의 소정부분에 부착된 각도 측정기(예를들면, 엔코더)의 측정을 통해 조절된다.

다른한편, 물체광 처리 경로(PS2)상에는 셔텨(116), 리이미징 렌즈(118), 빔 확장기(120), 반사경(122), 빔 확장기(124) 및 공간 광 변조기(126)가 물체광의 출사 방향으로 순차 구비되고, 또한 공간 광 변조기(126)와 저장 매체(132) 사이에는 필드 렌즈(128) 및 푸리에 렌즈(130)가 순차 구비되는 데, 이러한 광학 구조를 갖는 물체광 처리 경로(PS2)에서는, 홀로그램 데이터의 기록시에, 물체광을 후술하는 광 변조 제어 블록(144)으로부터 공간 광 변조기(126)에 인가되는 외부 입력 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터로 된 한 페이지 단위의 변조하여 변조된 물체광을 저장 매체(132)에 제공한다.

즉, 광 분리기(104)로부터 분기되어 셔터(116)의 개구를 통해 입사하는 물체광은 리이미징 렌즈(118)를 통해 리이미징되고, 빔 확장기(120)를 통해 소정 크기로 1차 확장되며, 이와같이 1차 확장된 물체광은 반사경(122)을 통해 소정의 편향각으로 반사된다. 이때, 셔터(116)는 도시 생략된 제어기로부터의 제어신호에 따라 개방 또는 폐쇠 상태를 유지하는 데, 기록모드시에 개방 상태를 유지하고, 재생모드시에 폐쇠 상태를 유지한다.

다음에, 반사경(122)에서 반사되는 1차 확장된 물체광은 빔 확장기(124)를 통해 2차 확장된 다음 공간 광 변조기(126)(예를들면, LCD)로 전달된다.

이때, 두 개의 빔 확장기(120,124)를 통해 물체광을 소정 크기로 확장하는 것은 광원(102)에서 레이져 광으로 발원하여 광 분리기(104)를 통해 분기된 물체광의 크기가 매우 작아 공간 광 변조기(126)에서 광변조를 수행하기에 부적합하기 때문이며, 이러한 2차에 걸친 확장을 통해 분리된 물체광을 공간 광 변조기(126)의 크기에 대응할 수 있는 크기로 확장한다.

한편, 공간 광 변조기(126)에서는 빔 확장기(124)로부터 전달되는 확장된 물체광을 광 변조 제어 블록(144)으로부터 입력되는 데이터(즉, 본 발명에 따라 적응적으로 인가되는 원래의 입력 데이터 또는 반전된 입력 데이터)에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 공간 광 변조기(126)에 입사되는 확장된 물체광은 한 프레임 단위로 변조된다.

이때, 상기한 바와같이 광 변조 제어 블록(144)에서 공간 광 변조기(126)에 인가되는 입력 데이터는 그 평균 광량에 따라 반전 또는 비반전되는 입력 데이터인 데, 이와같이 입력 데이터를 가변시키는 과정에 대해서는 후에 상세하게 기술될 것이다.

다음에, 상술한 공간 광 변조기(126)에서 출력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 물체광은 필드 렌즈(128) 및 푸리에 렌즈(130)를 통해 저장 매체(132)로의 저장에 적합하도록 조정된 다음, 기준광 처리 경로(PS1)의 반사경(112)에서 입사되는 기준광과 동기를 맞추어 저장 매체(132)로 입사된다.

따라서, 저장 매체(132)에서는, 기록모드시에, 푸리에 렌즈(130)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 물체광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 가지고 반사경(112)으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 물체광과 기준광간의 간섭에 의해 얻어지는 간섭 무늬의 강도에 따라 저장 매체(132) 내부에서 운동 전하의 광유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장 매체(132)에 3차원상 홀로그램 데이터의 간섭 무늬가 기록된다.

한편, 상술한 바와같이, 기록모드시에, 반사경(122)에서 반사되는 물체광을 한 페이지 단위로 변조시키기 위해 공간 광 변조기(126)로 인가되는 외부 입력 데이터는 그 평균 광량 정보에 의거하여 반전되거나 혹은 비반전된다.

이를 위하여, 데이터 분석 블록(140)에서는 저장 매체(132)에 기록하고자하는 외부 입력 데이터가 입력될 때 이 입력된 데이터를 분석하여 해당 입력 데이터의 광량이 평균 광량 이상인지의 여부를 판단하며, 판단결과 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하지 않으면, 라인 L11을 통해 해당 입력 데이터를 광 변조 제어 블록(144)으로 제공하고, 판단결과 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하면, 라인 L13을 통해 해당 입력 데이터를 반전 블록(142)으로 제공한다.

즉, 입력 데이터가 일예로서 도 2a에 도시된 바와같이 M×N 크기를 갖는다고 가정할 때, 데이터 분석 블록(140)에서는 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하지 않는 것으로 판단하며, 일예로서 도 2a의 우측 상단에 굵은 실선으로 표시된 바와같은 반전 표시 역역(a)을 지정하고, 이 지정된 반전 표시 영역(a)에 비반전을 나타내는 비반전 정보(즉, 온 상태)를 표시한 다음, 라인 L11을 통해 해당 입력 데이터를 광 변조 제어 블록(144)으로 전달(입력 데이터의 비반전)한다. 도 2a에서 사선으로 채워진 부분은 공간 광 변조기(126)에서 물체광을 변조할 때 광이 차단(오프)되는 영역이고, 사선으로 채워지지 않은 부분은 공간 광 변조기(126)에서 물체광을 변조할 때 광이 통과(온)하는 영역이다.

따라서, 광 변조 제어 블록(144)에서 공간 광 변조기(126)로 인가되는 입력 데이터는, 일예로서 도 2b에 도시된 바와같이, 반전 표시 영역(a)이 비반전 상태를 나타내는 통과 영역 형태를 갖는 비반전 입력 데이터가 된다.

또한, 입력 데이터가 일예로서 도 3a에 도시된 바와같이 M×N 크기를 갖는다고 가정할 때, 데이터 분석 블록(140)에서는 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하지 않는 것으로 판단하며, 일예로서 도 3a의 우측 상단에 굵은 실선으로 표시된 바와같은 반전 표시 역역(a)을 지정하고, 이 지정된 반전 표시 영역(a)에 반전을 나타내는 반전 정보(즉, 차단(오프) 상태)를 표시한 다음, 라인 L13을 통해 해당 입력 데이터를 반전 블록(142)으로 전달한다. 이때, 도 3a에서 사선으로 채워진 부분은 공간 광 변조기(126)에서 물체광을 변조할 때 광이 차단(오프)되는 영역이고, 사선으로 채워지지 않은 부분은 공간 광 변조기(126)에서 물체광을 변조할 때 광이 통과(온)하는 영역이다.

한편, 반전 블록(142)에서는 라인 L13을 통해 데이터 분석 블록(140)으로부터 입력 데이터가 제공되면, 이 입력 데이터를 반전, 즉 일예로서 입력 데이터가 도 3a에 도시된 바와 같다고 가정할 때, 각 차단 영역과 통과 영역을 각각 반전시켜 일예로서 도 3b에 도시된 바와같은 반전 입력 데이터로 변환한 다음, 반전된 입력 데이터를 광 변조 제어 블록(144)으로 제공한다.

따라서, 광 변조 제어 블록(144)에서 공간 광 변조기(126)로 인가되는 입력 데이터는, 일예로서 도 3b에 도시된 바와같이, 반전 표시 영역(a)이 반전 상태를 나타내는 차단 영역 형태를 갖는 반전 입력 데이터가 된다.

그 결과, 반전 입력 데이터에 의해 공간 광 변조기(126)에서 출력되는 변조된 물체광은 그 광량이 크게 줄어들게 된다. 즉, 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과할 때 해당 입력 데이터를 반전시킴으로써 공간 광 변조기(126)에서 출력되는 신호광의 광량을 현저하게 줄일 수 있다.

즉, 상술한 바로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명에서는 기록모드시에 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하지 않는 경우 해당 입력 데이터를 그대로 공간 광 변조기(126)로 인가하고, 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하는 경우 해당 입력 데이터를 반전시켜 공간 광 변조기(126)에 인가(즉, 입력 데이터의 전체 광량이 평균 광량을 초과하는 경우 반전 기법을 통해 평균 광량을 초과하지 않는 광량으로 변환하여 인가)함으로써, 확장된 물체광을 광 변조 제어 블록(144)으로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광 변조기(126)에서 출력되는 신호광의 전체 광량을 현저하게 줄일 수 있다.

따라서, 본 발명의 홀로그램 데이터 기록방법에 따르면, 기록을 위해 저장 매체(132)에 입사되는 신호광(변조된 물체광)의 세기를 크게 억제함으로써, 기록을 위해 입사되는 신호광에 의해 이전에 기록된 홀로그램 데이터가 손상되는 것을 최대한 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 홀로그램 데이터 기록방법에 전술한 종래의 기록 시간 스케쥴 기법을 병행하여 적용하는 경우 기록을 위해 입사되는 신호광에 의한 이전 기록 홀로그램 데이터의 손상을 보다 확실하게 방지할 수 있어, 재생시에 기록된 홀로그램 데이터의 손상으로 인해 야기되는 재생광의 회절 효율 저하를 현저하게 억제할 수 있을 것이다.

한편, 상술한 바와같은 본 발명의 홀로그램 데이터 기록방법에 따라 특정 영역에 반전 표시 정보를 가지고 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 신호광을 홀로그램 데이터(간섭 무늬)로써 저장 매체(132)에 저장한 상태에서 재생 동작을 수행하는 과정에 대하여 설명한다.

먼저, 재생모드시에 기준광 처리 경로(PS1)측의 셔터(106)는 개방 상태를 유지하고, 물체광 처리 경로(PS2)측의 셔터(116)는 폐쇠 상태를 유지한다.

따라서, 광 분리기(104)에서 분기된 재생용 기준광은 셔터(106)의 개구, 웨이스트 구성 렌즈(108) 및 빔 확장기(110)를 경유하여 반사경(112)으로 입사된다. 이때, 반사경(112)은 액츄에이터(114)의 구동을 통해 재생하고자 하는 홀로그램 데이터에 기설정된 재생각으로 그 편향각이 조절되며, 그 결과 반사경(112)에서는 입사하는 재생용 기준광을 기설정된 재생각으로 편향시켜 저장 매체(132)로 전달한다.

이때, 저장 매체(132)에 기록된 데이터의 재생을 위해 조사되는 재생용 기준광은, 실질적으로 저장 매체(132)에 재생하고자 하는 홀로그램 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는 기준광이다.

그 결과, 저장 매체(132)에서는 재생하고자 하는 홀로그램 데이터에 대응하여 기록된 간섭 무늬가 반사경(112)으로부터 기설정된 소정의 편향각도(θ)로 입사되는 재생용 기준광을 회절시킴으로써, 재생 선택된 홀로그램 데이터가 원래 픽셀의 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)로 형태로 재생된다. 이때, 재생된 2진 데이터에는 본 발명에 따라 할당된 특정 영역에 기록된 반전 표시 정보가 포함되어 있다.

다음에, 이와같이 재생되는 재생되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 복조된 3차원상은 리이미징 렌즈(232)를 통해 리이미징된 다음 CCD(136)에 조사되므로써 원래의 신호 데이터로 복원되고, 여기에서 복원된 재생 신호 데이터는 다음단의 데이터 처리 블록(138)으로 제공된다.

한편, 데이터 처리 블록(138)에서는 재생 신호 데이터를 분석, 즉 재생 신호 데이터의 기할당된 특정 영역에 있는 반전 표시 정보에 의거하여 해당 재생 신호 데이터가 반전 데이터인지 비반전 데이터인지의 여부를 체크하며, 여기에서의 체크결과 재생 신호 데이터가 비반전 데이터인 경우 현재 출력을 그대로 유지하고, 체크결과 재생 신호 데이터가 반전 데이터인 경우 해당 재생 신호 데이터를 반전시켜 저장 매체(132)에 기록하기 전의 원래 신호 데이터로 복원한다.

즉, 재생 신호 데이터가 일예로서 도 2b에 도시된 바와같은 경우(즉, 반전 표시 정보가 통과(온) 상태인 경우) 복원된 재생 신호 데이터를 그대로 디스플레이측으로 전달하고, 이와는 달리 재생 신호 데이터가 일예로서 도 3b에 도시된 바와같은 경우(즉, 반전 표시 정보가 차단(오프) 상태인 경우) 해당 재생 신호 데이터를, 일예로서 도 3a에 도시된 바와같이, 반전시켜 디스플레이측으로 전달한다.

따라서, 본 발명에 따른 홀로그램 데이터의 기록 및 재생시에, 기록된 홀로그램 데이터의 손상을 억제함으로써, 재생광의 회절 효율을 향상시킬 수 있어 재생 영상에서의 고화질화를 도모할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서는 각도 다중화 기록방식의 경우에 대하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 국한되는 것으로 이해되어서는 안될 것이다. 즉, 본 발명은 각도 다중화 기록방식 뿐만 아니라 파장 다중화 기록 방식, 위상 부호 다중화 기록 방식 등의 어떠한 다중화 기록 방식의 경우에도 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 기록모드에서 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할 때 입력 데이터의 평균 광량에 의거하여 입력 데이터를 반전 또는 비반전시켜 물체 신호광의 광량을 최대한 억제함으로써, 기록시에 이전에 기록된 홀로그램 데이터의 손상을 확실하게 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명은 이미 기록된 홀로그램 데이터의 손상을 확실하게 방지함으로써, 재생시에 기록된 홀로그램 데이터의 손상으로 인해 야기되는 재생광의 회절 효율 저하를 확실하게 억제할 수 있다.

Claims

광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이져 광을 기준광과 물체광으로 분기시키는 광 분리 수단; 모터의 구동을 통해 회전되어 상기 분기된 기준광을 기설정된 소정의 편향각으로 반사시키는 제 1 반사경; 상기 분기된 물체광을 기설정된 소정의 각도로 반사시키는 제 2 반사경; 상기 반사된 물체광을 외부 입력 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광 변조기; 기록용 기준광과 변조된 물체광을 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 상기 외부 입력 데이터의 홀로그램 데이터로서 소정 공간에 저장하는 저장 매체; 및 재생모드시에 상기 저장 매체로부터의 재생 신호를 조사하여 2진 데이터 신호로 변환하는 CCD를 갖는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템에 있어서,

기록모드시에, 상기 공간 광 변조기로의 입력 데이터를 분석하여, 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하는 지의 여부를 체크하고, 상기 입력 데이터의 기할당된 특정 영역에 상기 체크결과에 상응하는 반전 또는 비반전 표시 정보를 삽입하는 데이터 분석 블록;

상기 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과할 때 그에 상응하는 반전 표시 정보가 삽입되어 각 픽셀의 명암으로 된 입력 데이터의 각 픽셀을 반전시켜 반전된 입력 데이터로 변환하는 반전 블록;

기록모드시에, 상기 데이터 분석 블록으로부터 제공되는 비반전 표시 정보를 갖는 입력 데이터 또는 상기 반전 블록으로부터 제공되는 반전 표시 정보를 갖는 반전된 입력 데이터를 상기 공간 광 변조기로 인가하는 광 변조 제어 블록; 및

재생모드시에, 상기 CCD로부터 제공되는 2진 데이터로 변환된 재생 데이터의 기할당된 특정 영역에 존재하는 반전 또는 비반전 표시 정보를 검출하고, 이 추출결과에 의거하여 상기 기할당된 특정 영역에서 반전 표시 정보가 검출될 때 상기 재생 데이터의 각 픽셀을 반전시켜 기록전의 원래 데이터로 복원하는 데이터 처리 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 반전 또는 비반전 표시 정보는, 기할당된 영역의 한 픽셀값인 것을 특징으로 하는 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템.
광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이져 광을 기준광과 물체광으로 분기시키는 광 분리 수단; 모터의 구동을 통해 회전되어 상기 분기된 기준광을 기설정된 소정의 편향각으로 반사시키는 제 1 반사경; 상기 분기된 물체광을 기설정된 소정의 각도로 반사시키는 제 2 반사경; 상기 반사된 물체광을 외부 입력 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광 변조기; 기록용 기준광과 변조된 물체광을 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 상기 외부 입력 데이터의 홀로그램 데이터로서 소정 공간에 저장하는 저장 매체; 및 재생모드시에 상기 저장 매체에서 인출되는 재생 신호를 조사하여 2진 데이터 신호로 변환하는 CCD를 갖는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템에서 데이터를 기록 및 재생하는 방법에 있어서,

상기 방법은, 기록모드에서:

상기 공간 광 변조기로의 입력 데이터의 광량이 평균 광량을 초과하는 지의 여부를 체크하는 과정;

상기 입력 데이터의 광량이 상기 평균 광량을 초과하지 않을 때, 그에 상응하는 비반전 표시 정보를 상기 입력 데이터의 기할당된 특정 영역에 삽입하여 상기 공간 광 변조기로 인가하는 과정;

상기 입력 데이터의 광량이 상기 평균 광량을 초과할 때, 그에 상응하는 반전 표시 정보를 상기 입력 데이터의 기할당된 특정 영역에 삽입하고, 각 픽셀의 명암으로 된 상기 입력 데이터의 각 픽셀값을 반전시켜 반전된 입력 데이터를 생성하며, 이 생성된 반전 입력 데이터를 상기 공간 광 변조기로 인가하는 과정;

상기 비반전 표시 정보가 삽입된 입력 데이터 또는 상기 반전 표시 정보가 삽입된 반전 입력 데이터에 따라 상기 물체광을 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 과정; 및

상기 기록용 재생광과 상기 변조된 물체광을 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 홀로그램 데이터로써 상기 저장 매체에 저장하는 과정을 포함하고,

상기 방법은, 재생모드에서:

상기 제 1 반사경으로부터 기설정된 편향각으로 입사되는 재생용 기준광을 상기 저장 매체에 조사하여 2진 데이터로 된 재생 데이터를 인출하는 과정;

상기 2진 데이터로 된 상기 인출된 재생 데이터의 기할당된 특정 영역에 존재하는 반전 또는 비반전 표시 정보를 검출하는 과정;

검출결과, 상기 특정 영역에서 검출된 정보가 비반전 표시 정보이면, 상기 인출된 재생 데이터를 복원 데이터로써 출력하는 과정; 및

검출결과, 상기 특정 영역에서 검출된 정보가 반전 표시 정보이면, 상기 재생 데이터의 각 픽셀을 반전시켜 기록전의 원래 데이터로 변환하고, 변환된 데이터를 복원 데이터로써 출력하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 데이터 기록 및 재생 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 반전 또는 비반전 표시 정보는, 기할당된 영역의 한 픽셀값인 것을 특징으로 하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 데이터 기록 및 재생 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 홀로그램 데이터는, 각도 다중화 방식으로 상기 저장 매체에 기록되는 것을 특징으로 하는 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 데이터 기록 및 재생 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 홀로그램 데이터는, 파장 다중화 방식으로 상기 저장 매체에 기록되는 것을 특징으로 하는 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 데이터 기록 및 재생 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 홀로그램 데이터는, 위상 부호 다중화 방식으로 상기 저장 매체에 기록되는 것을 특징으로 하는 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 데이터 기록 및 재생 방법.