KR100258804B1

KR100258804B1 - 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치

Info

Publication number: KR100258804B1
Application number: KR1019970076436A
Authority: KR
Inventors: 노재우
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2000-06-15
Also published as: GB9821395D0; US6181665B1; GB2332754B; KR19990056441A; GB2332754A

Abstract

본 발명은 데이터의 페이지 단위로 광변조된 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬에 의거하여 홀로그램 데이타를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치에 관한 것으로, 디스크형 패널(210); 상기 디스크형 패널(210)의 최외주부에 소정 간격으로 이격되어 안착된 다수개의 저장 매체(220a 내지 220h); 상기 광변조된 물체광을 집광하여 조사하되, 상기 물체광과 상기 기준광이 간섭을 일으키는 지점에 상기 물체광이 집광되도록 하는 집광 렌즈(260);상기 디스크형 패널(210)을 상기 각 저장 매체(220a 내지 220h)간의 이격 거리만큼 회전 시켜, 상기 각 저장 매체(220a 내지 220h)의 기록 시작 위치를 상기 물체광과 상기 기준광이 간섭을 일으키는 지점으로 이동시키는 제 1 회전 조절부(230); 상기 각 저장 매체(220a 내지 220h)의 기록 시작 위치가 상기 물체광과 상기 기준광이 간섭을 일으키는 지점으로 이동되고 나면, 상기 디스크형 패널(210)을 기설정된 미세 각도로 회전 시키면서, 상기 기설정된 미세 각도에 일대일 대응하여 상기 데이터의 페이지 단위의 간섭 무늬가 상기 저장 매체(220a 내지 220h)에 기록되도록 하는 제 2 회전 조절기(240); 상기 제 1 회전 조절기(230) 및 제 2 회전 조절기(240)의 회전 조절 작용을 제어하는 제어부(250)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치

본 발명은 대상 물체로 부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬에 의거하여 홀로그램 데이타를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage System)에 있어서, 특히 다수개의 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할수 있는 디스크(disc)형 저장 장치에 관한 것이다.

최근들어, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 데이터 저장을 이용한 기술 분야는 반도체 레이져, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등 구성 부품의 눈부신 발전에 힘입어 활발한 연구가 진행되고 있으며, 이미 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템으로 실용화되고 있을뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.

이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 대상 물체로 부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(intensity)에 반응하는 저장 매체, 예를들어 크리스탈(crystal) 등에 기록하는 것으로, 저장 매체를 소정 각도씩 회전시키는 방법 등에 의해 물체광의 강도 및 방향까지도 기록함으로서, 물체의 3 차원상을 표시할수 있게되며, 2 진 데이터의 페이지(page)단위로 구성되는 수백에서 수천개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할수 있게 된다.

도 1에는 이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 전체 구성도가 도시된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 광원(10), 광분리기(20), 반사 미러(mirror)(30,40), 공간 광변조기(50), 저장 매체(60), CCD(Charge Coupled Device)(70)로 구성된다.

광원(10)은 홀로그래피에 요구되는 레이져광을 발생하며, 광분리기(20)는 광원(10)으로부터 입력되는 레이져광을 기준광 및 물체광으로 분리한후, 분리된 기준광 및 물체광이 서로 다른 전송경로를 거치도록 한다.

한편, 광분리기(20)에 의해 분리된 기준광은 회전 미러(30)에 입사된후, 다시 반사되어 저장 매체(60)에 전송된다.

또한, 물체광은 반사 미러(40)에 입사된후, 다시 반사되어 공간 광변조기(50)에 전송된다. 여기에서 공간 광변조기(50)는 LCD(Liquid Crystal Display)로 구성되어 있으며, 따라서 공간 광변조기(50)에 제공된 물체광은 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된후 저장 매체(60)에 전송된다.

저장 매체(60)는 반사 미러(30)에 의해 반사된 기준광과 공간 광변조기(50)에 의해 데이터의 페이지 단위로 변조된 물체광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는데, 여기에서 간섭 무늬는 상술한 공간 광변조기(50)에 입력된 데이터에 상응한 것이다.

CCD(70)는 저장 매체(60)에서 재생된 물체광을 전기적 신호로 변환하는 작용을 한다.

이와 같이 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 동작은 다음과 같다.

먼저, 광원(10)에서 발생된 레이져광은 광분리기(20)에 의해 기준광 및 물체광으로 분리된후, 기준광은 반사 미러(30)에, 물체광은 반사 미러(40)에 각각 전송된다. 반사 미러(40)에 의해 반사된 물체광은 공간 광변조기(50)에 입사되고, 공간 광변조기(50)에 입사된 물체광은 공간 광변조기(50)에 입력되는 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된다.

즉, 공간 광변조기(50)에 입력되는 데이터가, 예를들어 영상의 한 프레임 단위로 제공되는 화상 데이터일 경우, 공간 광변조기(50)에 입사된 물체광은 한 프레임 단위로 변조되는 것이다. 한편, 공간 광변조기(50)가 입사되는 물체광을 데이터의 페이지 단위로 변조할 때, 저장 매체(60)는 이에 대응되게 소정 각도씩 스텝 바이 스텝(step by step)으로 회전한다.

이에 따라 입사된 물체광과 기준광은 저장 매체(60) 내부에서 간섭을 일으키게 되고, 이때, 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(60) 내부의 운동 전하의 광유도 현상이 발생하고, 이러한 과정을 통해서 저장 매체(60)에는 저장 매체(60)의 회전 각도에 대응되는 소정의 방향과 크기를 갖는 벡터 형식의 간섭 무늬가 기록되며, 여기에서 간섭 무늬가 데이터에 해당되는 것이다.

한편, 저장 매체(60)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광만을 저장 매체(60)에 조사하면, 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 저장 매체(60)에서 복원된 광변조된 물체광은 CCD(70)에 비추어져 원래의 데이터로 복원하게 되는 것이다. 여기에서, 저장 매체(60)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 적용되었던 기준광은, 실질적으로 저장 매체(60)에 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는 기준광을 적용해야만 한다.

이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에서 있어서, 종래에는 상술한 바와 같이, 하나의 저장 매체에 홀로그램 데이터가 저장되면, 저장 매체가 위치한 자리에 다른 저장 매체를 교체하여 다시 상술한 동작에 의해 홀로그램 데이터를 저장하는 방식을 채택하고 있다.

따라서 종래의 경우, 여러개의 저장 매체에 홀로그램 데이터를 각각 저장하기 위해서는 많은 수작업을 필요로 한다.

따라서, 본 발명은 다수개의 저장 매체를 디스크형의 패널(panel)에 안착시켜 패널을 회전시키면서 홀로그램 데이터를 동시에 기록할수 있는 디스크형 저장 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 데이터의 페이지 단위로 광변조된 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬에 의거하여 홀로그램 데이타를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치에 있어서: 디스크형 패널; 상기 디스크형 패널의 최외주부에 소정 간격으로 이격되어 안착된 다수개의 저장 매체; 상기 광변조된 물체광을 집광하여 조사하되, 상기 물체광과 상기 기준광이 간섭을 일으키는 지점에 상기 물체광이 집광되도록 하는 집광 렌즈; 상기 디스크형 패널을 상기 각 저장 매체간의 이격 거리만큼 회전 시켜, 상기 각 저장 매체의 기록 시작 위치를 상기 물체광과 상기 기준광이 간섭을 일으키는 지점으로 이동시키는 제 1 회전 조절부; 상기 각 저장 매체의 기록 시작 위치가 상기 물체광과 상기 기준광이 간섭을 일으키는 지점으로 이동되고 나면, 상기 디스크형 패널을 기설정된 미세 각도로 회전 시키면서, 상기 기설정된 미세 각도에 일대일 대응하여 상기 데이터의 페이지 단위의 간섭 무늬가 상기 저장 매체에 기록되도록 하는 제 2 회전 조절기; 상기 제 1 회전 조절기 및 제 2 회전 조절기의 회전 조절 작용을 제어하는 제어부를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스크형 저장 장치의 상세 구성도,

도 3은 도 2를 설명하기 위한 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

210 ; 디스크형 패널 220a 내지 220h ; 저장 매체

230 ; 제 1 회전 조절기 240 ; 제 2 회전 조절기

250 ; 제어부 260 ; 집광 렌즈

270 ; 차광막

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 저장 장치에 대한 상세 구성도가 도시된다.

도 2에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치는, 디스크형 패널(210), 다수개의 저장 매체(220a 내지 220h), 제 1 및 제 2 회전 조절부(230,240), 제어부(250), 집광 렌즈(260), 차광막(270)으로 구성된다.

여기에서, 다수개의 저장 매체(220a 내지 220h)는 디스크형 패널(210)의 최외주부에 소정 간격으로 이격되어 안착된다. 또한 제 1 회전 조절부(230)와 제 2 회전 조절부(240)는 디스크형 패널(210)을 회전시키되, 제 1 회전 조절부(230)는 디스크형 패널(210)을 각 저장 매체(220a 내지 220h)의 이격 거리만큼 회전 시키고, 제 2 회전 조절부(240)는 디스크형 패널(210)을 미세하게 회전시킨다.

집광 렌즈(260)는 데이터의 페이지 단위로 광변조된 물체광을 집광하여 저장 매체(220a 내지 220h)에 조사하는 작용을 하고, 차광막(270)은 기준광을 차광하는 작용을 한다.

또한 제 1 회전 조절부(230) 및 제 2 회전 조절부(240)는 제어부(250)의 제어를 받는다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치는 다음과 같이 동작한다.

도 2에서, 데이터 페이지 단위로 광변조된 물체광(A)은 수직 방향으로 조사되고, 기준광(B)은 수평 방향으로 조사되며, 집광 렌즈(260)는 데이터의 페이지 단위로 광변조된 물체광(A)과 기준광(B)이 간섭을 일으키는 지점에 광변조된 물체광(A)이 집광되도록 한다.

이와 같은 상태에서, 제어부(250)는 제 1 회전 조절부(230)를 제어하여 디스크형 패널(210)이 초기 위치로 이동하도록 한다. 제 1 회전 조절부(230)는 제어부(250)의 제어에 의해 디스크형 패널(210)을 시계 방향으로 회전시켜, 예를들어 저장 매체(220a)의 우측 상단 모서리 위치에 집광 렌즈(260)의 초점이 위치하도록 한다.

디스크형 패널(210)이 초기 위치로 이동하면, 저장 매체(220a)의 우측 상단 모서리에는 데이터의 페이지 단위로 변조된 물체광과 기준광에 의해 간섭 무늬가 기록될 것이다. 이와 같은 작용에 의해 저장 매체(220a)의 초기 위치에 간섭 무늬가 기록되고 나면, 제어부(250)는 제 2 회전 조절기(240)를 제어하여 디스크형 패널(210)이 미세 각도로 회전 하도록 제어한다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 저장 매체(220a)의 디스크형 패널(210)의 중심점을 기준으로 우측 상단과 우측 하단이 이루는 각도가 θ2라 할 때, 제 2 회전 조절기(240)는 θ2의 각도가 미세하게 분할된 각도(δ)로 디스크형 패널(210)을 한스텝씩 회전시키는데, 이때 제 2 회전 조절기(240)는 데이터의 페이지 단위로 변조된 물체광의 페이지 단위에 일대일 대응되게 한스텝씩 회전시킨다.

따라서, 저장 매체(220a)에는 제 2 회전 조절기(240)가 디스크형 패널(210)을 시계 방향으로 δ각도씩 회전시킬때마다, 이에 일대일 대응하여 데이터의 페이지 단위의 간섭 무늬가 기록된다.

이와 같은 과정에 저장 매체(220a)에 간섭 무늬의 기록이 완료되면, 제어부(250)는 제 1 회전 조절기(230)를 제어하여, 디스크형 패널(210)를 시계 방향으로 회전시키되, 저장 매체와 저장 매체간의 이격 거리만큼 회전시킨다. 즉, 도 2에서, 소정 저장 매체와 인접 저장 매체는 디스크 패널 중심을 기준으로 θ1만큼의 각도를 가지고 이격되어 있다. 따라서, 제 1 회전 조절기(230)가 디스크 패널(210)을 θ1만큼 시계 방향으로 회전시키면 저장 매체(220b)의 우측 상단 모서리 위치에 집광 렌즈(260)의 초점이 위치하게 된다.

따라서, 저장 매체(220b)의 우측 상단 모서리에는 데이터의 페이지 단위로 변조된 물체광과 기준광에 의해 간섭 무늬가 기록될 것이다. 이와 같은 작용에 의해 저장 매체(220b)의 우측 상단 모서리에 간섭 무늬가 기록되고 나면, 제어부(250)는 상술한 바와 마찬가지로 제 2 회전 조절기(240)를 제어하여 디스크형 패널(210)이 미세 각도로 회전 하도록 제어함으로서, 저장 매체(220b)에는 디스크형 패널(210)이 시계 방향으로 δ각도씩 회전시킬때마다, 이에 일대일 대응하여 데이터의 페이지 단위의 간섭 무늬가 기록된다.

이와 같은 작용에 의해 각 저장 매체(220a 내지 220h)에 간섭 무늬를 모두 기록할수 있게 된다.

이때 디스크형 패널(210)의 중심점에 위치한 차광막(270)은 기준광(B)이 현재 간섭 무늬를 기록하고 있는 저장 매체 이외의 저장 매체에 전달되지 못하도록 하는 작용을 하는 것으로, 예를들어 빛을 흡수하는 흡수형 물질, 바람직하기로는 IR 흡수 유리로 구성한다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 패널(210)에 안착된 각 저장 매체(220a 내지 220h)를 크리스탈로 구성할 경우, 각 크리스탈의 C축이 간섭 무늬의 방향과 가급적 수직이 되는 방향으로 안착시켜, 재생시 보다 강한 재생광이 출력되도록 함이 바람직할 것이다. 즉, 이것은 "크리스탈의 C축이 간섭 무늬의 방향과 가급적 수직을 이룰 경우, 재생시 굴절율의 차이에 의해 보다 강한 재생광이 출력된다"는 본 분야의 통상의 지식을 가진자라면 누구라도 알수 있는 이론에 근거한 것이다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명은 다수개의 저장 매체를 하나의 패널에 안착시킨후 각 저장 매체에 홀로그램 데이터를 동시에 저장하고, 또한 이를 재생할수 있게되어 매우 편리한 효과가 있다.

또한 홀로그램 데이터를 저장하는 저장 매체로서 실용화되고 있는 크리스탈은 그 크기가 커질수록 원가는 기하 급수적으로 커지는 현실을 감안할 때, 예를들어 영화 한편의 홀로그램 데이터를 저장하기 위한 저장 매체로서 하나의 커다란 크리스탈을 이용하는 것보다, 다수개의 작은 크리스탈을 이용함으로서, 원가가 절감할수 있는 효과가 있다.

그리고, 크리스탈이 커질수록 실질적으로 기공이나 이물질이 들어 있을 확률이 높기 때문에 비교적 큰 크리스탈일수록 광학적인 질(optical quality)이 현저히 떨어지는데 반해, 크기가 작은 크리스탈은 상대적으로 기공이나 이물질이 들어있을 확률이 낮기 때문에, 같은 용량의 크기가 작은 크리스탈 여러개를 저장 매체로 사용함으로서, 광학적인 질을 향상시킬수 있는 효과가 있다.

Claims

데이터의 페이지 단위로 광변조된 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬에 의거하여 홀로그램 데이타를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치에 있어서:

디스크형 패널(210);

상기 디스크형 패널(210)의 최외주부에 소정 간격으로 이격되어 안착된 다수개의 저장 매체(220a 내지 220h);

상기 광변조된 물체광을 집광하여 조사하되, 상기 물체광과 상기 기준광이 간섭을 일으키는 지점에 상기 물체광이 집광되도록 하는 집광 렌즈(260);

상기 디스크형 패널(210)을 상기 각 저장 매체(220a 내지 220h)간의 이격 거리만큼 회전 시켜, 상기 각 저장 매체(220a 내지 220h)의 기록 시작 위치를 상기 물체광과 상기 기준광이 간섭을 일으키는 지점으로 이동시키는 제 1 회전 조절부(230);

상기 각 저장 매체(220a 내지 220h)의 기록 시작 위치가 상기 물체광과 상기 기준광이 간섭을 일으키는 지점으로 이동되고 나면, 상기 디스크형 패널(210)을 기설정된 미세 각도로 회전 시키면서, 상기 기설정된 미세 각도에 일대일 대응하여 상기 데이터의 페이지 단위의 간섭 무늬가 상기 저장 매체(220a 내지 220h)에 기록되도록 하는 제 2 회전 조절기(240);

상기 제 1 회전 조절기(230) 및 제 2 회전 조절기(240)의 회전 조절 작용을 제어하는 제어부(250)를 구비하여 구성한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 디스크형 패널(210)의 중심점에 상기 기준광을 차광하기 위한 차광막을 배치한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 차광막은:

흡수형 물질로 이루어진 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 차광막은:

IR 흡수 유리로 이루어진 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다수개의 저장 매체(220a 내지 220h) 각각은:

크리스탈로 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 크리스탈로 이루어진 다수개의 저장 매체 각각은:

상기 크리스탈의 C축을 상기 간섭 무늬의 방향과 수직이 되는 방향으로 안착시킨 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 디스크형 저장 장치.