KR100269807B1 - 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 관한 것으로, 물체광을 소정의 각도로 반사하여 전달하되, 상기 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 반사하는 반사 광 변조기(240); 상기 반사 광 변조기(240)에 의해 반사 광 변조된 상기 물체광과 상기 기준광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체(260)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템{VOLUME HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE SYSTEM}

본 발명은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage System)에 관한 것으로, 특히 물체광을 반사 광 변조하여 저장 매체에 저장하는 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 관한 것이다.

최근 들어, 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 있을 뿐 만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.

이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Intensity)에 반응하는 저장 매체, 예를 들어 광굴절 크리스탈(photo-refractire) 등에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 물체광의 강도 및 방향까지도 기록함으로서, 물체의 3 차원상을 표시할 수 있게 되며, 2 진 데이터의 페이지(page)단위로 구성되는 수백에서 수천개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 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), 회전 미러(mirror)(30,40), 빔확장기(50,60), LCD(Liquid Crystal Display)(70), 이미지 렌즈(Image lens)(80,90), 및 저장 매체(100)로 구성된다.

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

광분리기(20)에 의해 분리된 기준광은 회전 미러(30)에 입사된 후, 다시 반사되어 저장 매체(100)에 전송된다.

빔 확장기(50,60)는 입사되는 물체광을 소정 크기로 확장시킨다.

회전 미러(40)는 빔확장기(50)로부터 입사되는 물체광을 빔확장기(60)로 반사한다. LCD(70)는 빔확장기(60)로부터 입사되는 물체광을 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조한 후, 이미지 렌즈(80)로 전송한다.

이미지 렌즈(80) 및 이미지 렌즈(90)는 광변조된 물체광을 저장 매체(90)에 저장될 수 있는 소정 크기로 축소한 후 저장 매체(100)에 전송한다.

저장 매체(100)는 회전 미러(30)에 의해 반사된 기준광과 이미지 렌즈(90)로부터 제공되는 물체광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장한다.

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 분리된 후, 기준광은 회전 미러(30)에, 물체광은 빔확장기(50)에 각각 전송된다.

빔확장기(50)에 입사되는 물체광을 빔확장기(50)에 의해 소정 크기로 1차 확장된 후 회전 미러(40)에 의해 반사되고, 다시 빔확장기(60)에 의해 소정 크기로 2 차 확장된 후 LCD(70)에 입사된다.

여기에서, 물체광이 빔확장기(50,60)에 의해 확장되는 이유는 본 분야에 종사하는 자라면 누구라도 알수 있는 바와 같이, 광원(10)에서 발생되는 레이져광의 면적이 매우 작아, LCD(70)에서 광변조를 하는데 필요한 충분한 크기의 면적으로 만들기 위하여, 빔확장기(50,60)를 이용하여 물체광을 LCD(70)의 면적에 해당하는 크기로 확장하는 것이다.

빔확장기(60)에 의해 확장된 물체광은 LCD(70)에 입사되고, LCD(70)에 입사된 물체광은 LCD(70)에 입력되는 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된다.

즉, LCD(70)에 입력되는 데이터가, 예를 들어 영상의 한 프레임 단위로 제공되는 화상 데이터일 경우, LCD(70)에 입사된 물체광은 한 프레임 단위로 변조되는 것이다. LCD(70)에 의해 광변조된 물체광은 이미지 렌즈(80,90)에 입사된 후 소정 크기로 축소되는 데, 이는 광변조된 물체광을 저장 매체(100)에 저장될 수 있는 크기, 즉 저장 매체(100)의 면적에 해당하는 크기로 축소하는 것이다.

한편, LCD(70)가 입사되는 물체광을 페이지 단위로 변조할 때, 회전 미러(30)는 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키는 작용을 한다.

따라서, 저장 매체(100)에는 페이지 단위로 광변조된 물체광과, 이에 대응하는 각도의 기준광이 입사되고, 입사된 물체광과 기준광은 저장 매체(100) 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 이때, 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(100) 내부의 운동 전하의 광유도 현상이 발생하고, 이러한 과정을 통해서 저장 매체(100)에 간섭 무늬가 기록된다.

한편, 저장 매체(100)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광만을 저장 매체(100)에 조사하면, 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 이후 읽혀진 상을 CCD(Charge Coupled Device; 도면에 도시되지 않았음) 등에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 되는 것이다. 이때, 저장 매체(100)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 적용되었던 기준광은, 실질적으로 저장 매체(100)에 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 강도 및 각도를 갖는 기준광을 적용해야만 한다.

이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 있어서, 종래에는 물체광를 LCD(70)에 의거하여 광변조하고 있다. 그런데, LCD는 전송(transmissive) 광 변환 장치의 일종으로서, 빛의 극성으로 인하여 광효율이 최대 30% 내지 50%로 낮은 편에 속하며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답기의 최대 광 효율이 1 내지 2% 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서는 암실 조건을 필요로 한다.

또한, 종래의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 광원(10)에서 발생된 레이져 빔의 구경이 대략 1㎜ 정도인 데 반해, LCD의 단면적은 대략 34㎜이고, 또한 저장 매체(100)의 단면적은 대략 14㎜이기 때문에 광원(10)에서 발생되는 레이져 빔의 확장을 위한 2배율의 빔 확장기와, LCD의 물체광을 축소하기 위한 이미지 렌즈를 중첩해서 구비해야만 하고, 이는 결과적으로 구면수차 등에 기인하는 이미지의 왜곡 때문에 데이터가 손실되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 물체광을 광전 변환하는데 있어서, 보다 효율적인 광 변조를 수행하고, 데이터의 재생을 효율적으로 할 수 있는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 있어서: 상기 물체광을 소정의 각도로 반사하여 전달하되, 상기 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 반사하는 반사 광 변조기; 상기 반사 광 변조기에 의해 반사 광 변조된 상기 물체광과 상기 기준광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 있어서: 홀로그램피에 요구되는 레이져광을 발생하는 광원; 상기 광원으로부터 제공되는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기; 상기 물체광을 소정의 각도로 반사하여 전달하되, 상기 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 반사하는 반사 광 변조기; 상기 기준광을 소정 각도로 반사하는 회전 미러; 상기 회점 미러에 의해 반사된 기준광과 상기 반사 광 변조기에 의해 반사 광 변조된 물체광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체를 구비하여 구성함을 다른 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 있어서: 홀로그램피에 요구되는 레이져광을 발생하는 광원; 상기 광원으로부터 제공되는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기; 상기 광분리기로부터 제공되는 물체광을 소정 크기로 확장하기 위한 빔확장기; 상기 물체광을 소정의 각도로 반사하여 전달하되, 상기 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 반사하는 반사 광 변조기; 상기 반사 광변조기로부터 제공되는 변조된 물체광을 소정 크기로 축소하는 이미지 렌즈; 상기 기준광을 소정 각도로 반사하는 회전 미러; 상기 회전 미러에 의해 반사된 기준광과 상기 이미지 렌즈에 의해 축소된 반사 광 변조된 물체광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체를 구비하여 구성함을 또 다른 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템을 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 상세 구성도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

200 : 광원 210 : 광분리기

220 : 회전 미러 230 : 빔확장기

240 : 반사 광 변조기 250 : 이미지 렌즈

260 : 저장 매체

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.

일반적으로, 투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(예를들면, LCD), 디지탈 마이크로 미러 디바이스(Digital Micromirror Device, 이하 DMD라 칭함), 액튜에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arror, 이하 AMA라 칭함) 등을 들 수 있는데, 여기에서, LCD는 전송 광 변조기에 속하고, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기에 속한다고 할 수 있다.

여기에서, LCD의 경우, 광효율이 최대 30% 내지 50%로 낮은 편에 속하며, 단면적이 대략 34㎜이고, 광전 반응 시간이 50㎳인데 반해, DMD의 경우 광전 반응 시간이 15㎲이며, 또한 DMD와 AMA의 단면적은 대략 15㎜, 광효율은 90% 이상이 되는 장점이 있다.

본 발명은 이와 같은 점에 착안하여, DMD나 AMA와 같은 반사 광 변조기를 이용하여 물체광을 광변조하고자 하는 것이다.

통상, 반사 광 변조기라는 것은 본 분야에 종사하는 자라면 누구라도 알수 있는 바와 같이, 광원으로부터 입사된 빛을 광변조하여 소정의 각도로 반사하는 작용을 한다. 따라서 본원 발명에서는 도 1에 도시된 종래 기술의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에서의 회전 미러 대신에 DAD나 AMA와 같은 반사 광 변조기를 적용하여, 물체광을 광변조하여 소정의 각도로 반사하는데 그 특징점이 있는 것이다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 데이터 저장 장치의 전체 구성도가 도시된다.

도 2에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 데이터 저장 장치는, 광원(200), 광분리기(210), 회전 미러(220), 빔확장기(230), 반사 광 변조기(240), 이미지 렌즈(250), 및 저장 매체(260)로 이루어진다.

도 2에서, 광원(200), 광분리기(210), 회전 미러(220), 빔 확장기(230), 이미지 렌즈(250), 저장 매체(260)는 상술한 도 1에 도시된 종래 기술의 구성 부재와 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재이며, 도 2에서, 본원 발명의 가장 특징적인 점이라 할 수 있는 것은, 종래의 전송 광 변조기 대신에 반사 광 변조기(240)를 구비한 점과, 빔확장기와 이미지 렌즈가 중첩되지 않고 단일 구성 요소로서 이루어진 점이라 할 수 있다.

또한, 반사 광 변조기는 본 분야에 종사하는 자라면 누구라도 알 수 있는 바와 같이, 광원으로부터 입사된 빛을 광변조하여 소정의 각도로 반사하는 작용을 하기 때문에, 도 1에 도시된 종래 기술에서의 회전 미러(40)의 역할을, 도 2에 도시된 바와 같이, 반사 광변조기(240)가 대신할 수 있도록 구성한 점도 본원 발명의 다른 특징점이라 할 수 있다.

또한, 본원 발명의 또 다른 특징점이라 할 수 있는 것은, 본원 발명에서 적용되는 DMD나 AMA의 단면적이 대략 15㎜이기 때문에 중배율의 빔확장기(230)와 이미지 렌즈(250)를 적용할 수 있다는 점이다.

따라서, 이하에서는 이해를 돕기 위하여, 종래 기술과 동일 기능을 수행하는 동일 구성 부재들에 대한 설명을 생략하고, 본원 발명의 특징적인 구성 요소들을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

도 2에서, 광분리기(210)로부터 제공되는 물체광은 빔확장기(230)에 제공된다.

여기에서, DMD나 AMA와 같은 반사 광 변조기(240)의 단면적이 대략 15㎜ 정도이기 때문에, 중배율의 빔확장기(230)를 이용하여 광분리기(210)로부터 제공되는 물체광을 반사 광 변조기(240)의 단면적에 대응하는 크기로 곧바로 확장하여 반사광 변조기(240)에 제공한다.

이어서, 반사광 변조기(240)에서는 빔확장기(230)로부터 입사되는 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터(즉, 저장 매체(260)에 저장하고자 하는 데이터)에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조한 후 설정된 소정의 각도로 반사하여 이미지 렌즈(250)로 전달한다.

한편, DMD나 AMA와 같은 반사 광 변조기(240)의 단면적이 대략 15㎜이고, 저장 매체(260)의 경우 단면적이 14㎜이기 때문에, 본 발명의 디지탈 저장 시스템에서는 중배율의 이미지 렌즈(250)를 이용하여 반사 광 변조기(240)로부터 입사되는 변조된 물체광을 저장 매체(260)의 단면적에 대응하는 크기로 곧바로 축소하여 저장 매체(260)에 전달할 수 있다.

따라서, 저장 매체(260)는 회전 미러(220)로부터 입사되는 기준광과, 이미지 렌즈(250)로부터 입사되는 반사 광 변조된 물체광간의 간섭 무늬를 저장하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 물체광을 광 변조하는데 있어서, DMD나 AMA 같은 반사 광 변조기를 사용함으로서, 보다 효율적인 광 변조가 가능하고, 또한 빔확장기나 이미지 렌즈의 수요를 줄일 수 있어 구면 수차를 줄일 수 있으며, 빔확장기나 이미지 렌즈의 수요 감소,및 종래의 회전 미러의 역할을 반사 광변조기가 겸할 수 있도록 함으로서, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 구성을 대폭 간소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 있어서:

   홀로그램피에 요구되는 레이져광을 발생하는 광원(200);

   상기 광원(200)으로부터 제공되는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기(210);

   상기 광분리기(210)로부터 제공되는 물체광을 소정 크기로 확장하기 위한 빔확장기(230);

   상기 확장된 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조한 후, 임의의 각도로 반사시키는 반사 광 변조기(240);

   상기 반사 광변조기(250)로부터 제공되는 변조된 물체광을 소정 크기로 축소하는 이미지 렌즈(250);

   상기 기준광을 소정 각도로 반사하는 회전 미러(220);

   상기 회전 미러(220)에 의해 반사된 기준광과 상기 이미지 렌즈(250)에 의해 축소된 반사 광 변조된 물체광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체(260)를 구비하여 구성한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 광 변조기(240)는, AMA 또는 DMD로 구성된 것을 특징으로 하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 빔확장기(230)는, 중배율의 빔확장기로 구성된 것을 특징으로 하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이미지 렌즈(250)는, 중배율의 이미지 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템.

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