KR100277945B1

KR100277945B1 - 홀로그래픽 기록/재생방법

Info

Publication number: KR100277945B1
Application number: KR19980033307A
Authority: KR
Inventors: 양근영
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-08-17
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR20000014096A

Abstract

본 발명은 기록된 정보의 재생시 최적 상태로 기록매질을 얼라인 시키는 홀로그래픽 기록/재생방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 홀로그래픽 기록/재생방법은, 광원으로부터 발산된 광을 참조광과 물체광으로 나누어 기록매질에 입사시켜 정보를 기록하고 참조광만을 이용하여 정보를 재생하는 홀로그래픽 기록/재생방법에 있어서, 기록매질의 첫째장에 물체광과 소정의 입사각도를 가진 참조광을 이용하여 바-어레이 형태의 규칙적인 정보를 기록하는 단계와, 상기 참조광의 입사각도를 기준으로 균등하에 분할된 복수의 입사각도를 가지는 참조광과 물체광을 이용하여 기록매질의 두번째 장부터 정상적인 정보를 기록하는 단계와, 상기 기록매질의 첫째장에 기록된 규칙적인 정보를 상기 참조광을 이용 판독한후 조종하면서 상기 기록매질 첫째장의 얼라인 상태가 최적 상태가 되도록 상기 참조광의 입사각도를 재설정하는 단계와, 상기 재설정된 입사각도를 기준으로 하고, 상기 정상적인 정보 기록단계에서와 같은 간격으로 균등하게 분할하여 설정된 참조광의 입사각도로 주사하여 상기 기록매질의 두번째 장부터 기록된 정상적인 정보를 재생하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.

Description

홀로그래픽 기록/재생방법

본 발명은 홀로그래픽 정보 기록/재생방법에 관한 것으로, 구체적으로는 홀로그래픽 저장장치의 매질에 기록된 정보를 재생할 때 매질의 위치가 약간 틀어졌을 때 정확한 재생을 하기 위한 홀로그래픽 정보 기록/재생방법에 관한 것이다.

정보의 대용량화에 따른 기록, 재생이 요구됨에 따라 최근에는 CD, DVD 등의 광디스크 기록매체 등을 이용한 이차원적인 기록/재생장치 외에 3차원적으로 정보를 기록, 재생할 수 있는 홀로그래픽 기술을 이용한 광정보 기록/재생장치 기술이 개발되고 있다.

종래의 홀로그래픽 기술을 이용한 정보의 기록 및 재생장치의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 빔을 발생하는 레이저 광원(15)과, 레이저 광원(15)의 레이저빔(16)을 참조광(reference beam)(6)과 물체광(object beam)(7)으로 분리하는 빔분할기(14)와, 참조광(6)의 빔직경을 확대시키는 빔확산기(12)와 빔확산기(12)에 의해 확산된 참조광(6)의 방향을 바꿈과 동시에 후속장치로의 입사각도를 변화시키는 빔편향기(11)와, 빔편향기(11)로부터의 참조광(6)을 후단에 설치되는 기록매질(3)에 결상시키는 1:1 배율인 텔레스코프(Telescope)(9)와, 상기 빔분할기(14)로부터 출력되는 물체광(7)의 빔 진행여부를 조종하는 빔차단기(17)와, 물체광의 빔직경을 확산하는 빔확산기(13)와, 빔의 진행방향을 바꾸는 반사경(10)과, 정보를 변환하여 표시하는 SLM(Spatial Light Modulator)(1)과, SLM에 표시된 상을 후 속의 기록매질상에 퓨리에 변환하는 FTL(fourier transform lens)(2)와, 참조광(6)과 물질광(7)이 만나는 곳에 위치되어 정보를 기록하는 기록매질(3)과, 상기 물체광(7)이 기록매질(3)로 입사하여 진행하는 방향으로 기록매질(3)로부터 일정거리만큼 떨어져 위치하는 결상렌즈(4)와, 결상렌즈(4)의 결상면에 위치함과 동시에 상기 SLM(1)의 상을 전기적 신호로 바꾸는 CCD(Charge Coupled device)(5)와, 상기 SLM(1)과 CCD(5)를 조종하는 컴퓨터(8)를 구비하여 구성되어 있다.

미설명부호 18은 마운트를 조종하기 위한 조종기이며, 19는 기록매질(3)의 지지기구로서 축의 조종기능을 가진 마운트이다.

이와같이 구성된 홀로그래픽 기록/재생장치의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

기록시에는 컴퓨터(8)로부터 SLM에 정보를 변환하여 표시하고 기록매질(5)에 참조광(6)과 물체광(7)을 동시에 입사시키면 SLM상(image)의 퓨리에 변환인 물체광(7)과 참조광(6)이 간섭현상을 이르켜서 간섭무뉘를 발생하고 이 간섭무늬가 기록매질(3)에 기록하게 된다.

재생시에는 빔차단기(17)로 물체광을 차단하게 하여 참조광만을 기록매질(3)에 입사시키면 기록매질(3)에 기록된 간섭무늬에 의해 참조광이 회절되어 CCD(5)가 위치되어 있는 방향으로 진행하는 물체광이 재생되고 이 물체광을 결상렌즈(4)로 CCD(5)상에 결상시키면 SLM(1)에 표시된 상이 CCD(5)에 결상하게 된후, 전기적 신호로 변환되며, 컴퓨터(8)는 CCD(5)로부터의 전기적 신호를 저장, 분석하게 된다.

또 다른 정보의 기록은 SLM(1)에 다른 정보를 변환하여 표시하고 빔편향기(11)의 편향각도를 변화시켜 기록매질(3)에 기록하는데, 빔편향기(11)와 기록매질(3)사이에 위치한 테렐스코프(9)의 배율이 1:1이므로 빔편향기(11)에 의해 편향각도가 변할지라도 단지 기록매질(3)에 입사되는 참조광(6)의 입사각도만 변하고 결상면은 기록매질(3)에 항상 일정하게 결상된다.

그러므로 입사각도가 조금씩 다른 참조광과 물체광 기록매질에 기록된다.

이와 같이 같은 위치에 중첩기록된 간섭무늬에 참조광을 입사시키면 기록시에 사용된 참조광과 입사각도가 똑같은 참조광과 물체광에 의해 만들어진 간섭무뉘만이 브라그(Bragg) 조건이 만족되어 하나의 물체광만이 재생된다.

이러한 간섭무뉘의 브라그 조건을 만족시키는 입사각도는 매우 민감하여 참조광의 입사각도가 조금만 어긋나도(일반적으로 1/100도 이상됨)원하는 물체광이 잘 재생되지 않는다.

이와같이 참조광의 입사각도의 민감성 때문에 기록매질을 시스템에서 분리한후 재결합할 때 도 3의 (가) 및 (나)와 같이 기록매질이 간섭무늬를 기록할때의 위치 및 각도가 조금이라도 어긋나지 않도록 하여주어여 한다.

도 3(가) 및 (나)에 도시된 바와 같이 기록매질이 Z-축을 회전축으로 하여 미세하게 θt만큼 회전하는 경우가 발생하는데, 이 경우에는 원하는 데이터가 아닌 다른 데이터가 읽혀지거나 원하는 데이터가 재생되더라도 참조광의 입사각도가 브라그 조건을 만족하지 않으므로 재생되는 회전효율이 낮아 데이터가 부정확하게 된다.

도 3(가) 및 (나)를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 기록매질의 위치가 θt = 0인 조건에서 n개의 SLM 페이지상 P₁∼ Pn을 참조광이 θ₁에서 θn 까지 균등하게 분할되게 주사하여 기록한후 재생할 경우, 재생시에도 기록매질의 위치가 θt = 0인 상태이면, 참조광의 입사각도는 θ₁에서 θn 까지 변화시키면 P_{1 ∼}Pn의 상이 재생되어 CCD(5)상에 결상하게 된다.

그러나 기록매질이 마운트에 설치될 때 θt = 0이 아니고 미세한 각을 가지고 있으면 i번째 상 Pi를 재생하려고 참조광의 입사각도를 θi로 하여도 브라그조건이 만족되지를 않아 상이 재생되지 않거나 상이 재생되더라도 흐려지고 또한 다른상이 재생되는 경우가 생기게 된다는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위한 종래의 방법으로서는, 도 2에 도시된 바와 같은 방법이 있다.

즉, 여러축(20 ∼ 23)을 미세하게 조종할 수 있는 마운트(19)에 기록매질(3)을 장착하고 마운트(19)에 부착된 정밀미세조종 부재(도시되지는 않았지만 일반적으로 마이크로 미터기가 사용된다)를 마운트조종기(18)로 조종하여 기록매질(3)을 얼라인(align)하는 방법이 있다.

그러나 이러한 방법은 고가의 정밀한 마운트 및 마운트조종기를 사용하여야 하며, 또한 시스템의 크기를 크게하여야 할 뿐만 아니라 기록매질의 얼라인 상태가 맞는 것인지 아닌지를 확인하는 것이 어려워 기록매질을 최적상태로 얼라인 시키는 것이 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 발명한 것으로 기록된 정보의 재생시 최적 상태로 기록매질을 얼라인 시키는 홀로그래픽 기록/재생방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또하나의 목적은 기록매질을 고정하여 장착시키기 위한 정밀하고 고가의 마운트 없이 통상의 저렴한 고정마운트를 사용하여 기록매질을 정확하게 얼라인시키는 홀로그래픽 기록/재생방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 홀로그래픽 장치를 개략적으로 도시한 블록도

도 2는 종래의 기록매질을 얼라인 시키기 위한 정밀 얼라인먼트 장치를 나타낸 도면,

도 3(가) 및 (나)는 기록매질로의 물체광과 참조광의 조사형태와, 참조광이 기록매질로의 얼라인먼트가 맞지 않을때를 각각 모식적으로 나타낸 도면

도 4(가) 및 (나)는 본 발명의 기록매질에 기록된 정보형태 및 기록매질의 재생시 CCD 출력을 각각 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 방법을 구현하기 위한 홀로그래픽 장치를 개략적으로 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에 따른 기록매질 보정상태를 설명하기 위한 도면이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : SLM(Spatial Light Modulator)

2 : FTL(Fourier transform lens)

3 : 기록매질 4 : 결상렌즈

5 : CCD 6 : 참조광

7 : 물체광 8 : 컴퓨터

9 : 1:1텔레스코프 10 : 반사경

11 : 빔편향기 12,13 : 빔확산기

14 : 빔분할기 15 : 레이저 광원

17 : 빔차단기 18 : 마운트 조종기

19,19' : 마운트

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 홀로그래픽 기록/재생방법은, 광원으로부터 발산된 광을 참조광과 물체광으로 나누어 기록매질에 입사시켜 정보를 기록하고 참조광만을 이용하여 정보를 재생하는 홀로그래픽 기록/재생방법에 있어서, 기록매질의 첫째장에 물체광과 소정의 입사각도를 가진 참조광을 이용하여 바-어레이 형태의 규칙적인 정보를 기록하는 단계와, 상기 참조광의 입사각도를 기준으로 균등하에 분할된 복수의 입사각도를 가지는 참조광과 물체광을 이용하여 기록매질의 두번째 장부터 정상적인 정보를 기록하는 단계와, 상기 기록매질의 첫째장에 기록된 규칙적인 정보를 상기 참조광을 이용 판독한후 조종하면서 상기 기록매질 첫째장의 얼라인 상태가 최적 상태가 되도록 상기 참조광의 입사각도를 재설정하는 단계와, 상기 재설정된 입사각도를 기준으로 하고, 상기 정상적인 정보 기록단계에서와 같은 간격으로 균등하게 분할하여 설정된 참조광의 입사각도로 주사하여 상기 기록매질의 두번째 장부터 기록된 정상적인 정보를 재생하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면에 근거하여 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 홀로그래픽 기록/재상방법을 구현하기 위한 홀로그래픽 장치의 블록도로서, 기록매질(3)을 장착하기 위한 마운트(19)가, 도 1에 도시된 종래의 경우에는 마운트조종기(18)에 의하여 여러축의 회전이 조종되도록 정밀하고 복잡하게 구성되어 있는데 반하여 도 5에 도시된 본 발명의 경우에는 마운트(19')가 상기 기록매질(3)을 단순히 고정하기 위한 홀더이며, 이에 따라 종래의 조종기(18)도 설치되어 있지 않게 구성되어 있는 점이 다르다.

그 이외의 구성부분은 도 1에 도시된 종래와 동일하며 동일 구성부분에 대하여서는 동일부호를 이용하여 이들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 도 5에 도시된 홀로그래픽 장치를 이용하여 본 발명에 다른 홀로그래픽 기록/재생방법에 대하여 설명한다.

먼저 도 4(가)에 도시된 바와 같이, 기록매질(3)의 첫째장(P₁)에 물체광(11)과 소정의 입사각도 예를 들어 도 3(나)에 도시된 바와 같이 입사각도(θ₁)를 가진 참조광을 이용하여 바-어레이(Bar-array) 형태(24)의 규칙적인 정보를 기록한다.

그 다음 상기 참조광의 입사각도(θ₁)를 기준으로 균등하게 분할된 복수의 입사각도(θ₂∼θn)을 가지는 참조광(6)과 물체광(7)을 이용하여 기록매질(3)의 두 번째장(P₂)부터 마지막장(Pn)까지 정상적인 정보를 기록한다.

재생시에는, 먼저 빛 차단기(17)을 이용 물체광(7)을 차단한후 상기 참조광만을 상기 기록매질(3)에 조사하여 상기 기록매질(3)의 첫째장(P₁)에 기록된 규칙적인 정보를 판독한다.

이때 참조광의 입사각도를 기록시의 참조광의 입사각도인 θ₁로 맞추면 CCD에 바-어레이 형태의 상이 결상되는데, 만약 기록매질(3)이 Z-축을 중심으로 미세하게 회전되면, 참조광의 재생시의 입사각도와 기록시의 입사각도가 틀려지게 되고 이로 인해 도 3(나)에 도시된 바와 같이 θt가 미세한 각을 가지게 되며, 이것에 의하여 재생되는 바-어레이의 명(明)부분에 대한 영상이 CCD에 결상되어 변환된 전류 Imax(이때의 전류값은 도 4(나)에 도시된 바와 같이 최대치로 된다)와 바-어레이의 암(暗) 부분에 대한 영상이 CCD에 결상되어 변환된 전류 Imin(이때의 전류값은 도 4(나)에 도시된 바와 같이 최소치가 된다)와의 차인 Imax-Imin의 값이 작게된다.

따라서 컴퓨터(8)로 빔편향기(11)를 미세하게 조정하며 Imax-Imin의 값이 최대가 되게 조종하고 이때의 참조광의 입사각도

θ₁ ^′

을 구하여 재생의 첫째장에 기록된 바-어레이를 재생하기 위한 참조광의 입사각도로 재설정한다.

이 재생시의 입사각도

θ₁ ^′

는 기록시의 입사각도 θ₁와 같을 수도 있고 다를 수도 있는데 이는 Z-축을 중심으로한 미세회전시에는 재생시의 참조광의 입사각도와 기록시의 참조광의 입사각도가 다르게 되나, 즉 도 6에 도시된 바와 같이 기록매질(3)에 정보를 기록할 때의 참조광의 입사각도(θ₁∼ θn)(점선표시)에 대하여 재생시의 참조광 입사각도가 θs만큼 편차가 발생할 때, 상술한 바와 같이 첫째장(P₁)의 참조광 입사각도(

θ₁ ^′

)에 대하여 θs만큼의 편차를 컴퓨터(8)의 제어로 빔편향기(11)를 조종하여 보상하도록 한후 이 입사각도(

θ₁ ^′

)를 기준으로 하고 기록시와 동일간격으로 균등분할하여 나머지의 입사각도(

θ₂ ^′-θn^′

)를 설정하므로써 재생시의 참조광 입사각도(

θ₂ ^′-θn^′

)를 기록매질에 얼라인 시키게 한다.

Z-축을 중심으로하는 미세회전이 없는 경우에는 동일하게 된다.

이어 재생시의 상기 참조광의 입사각도(

θ₁ ^′

)를 기준으로 하고 상술한 정상적인 정보를 기록할 때 참조광의 입사각도(θ₂∼ θn)과 같은 간격으로 두번째장 이후의 참조광의 입사각도(θ₁' ∼ θn')를 균등하게 분할하여 결정한후 이 입사각도(θ₂' ∼ θn')로 기록매질(3)에 주사하여 상기 기록매질의 두번째장(P₂)부터 기록된 정상적인 정보를 재생한다.

이와 같은 본 발명의 방법에 의하면, 기록시에는 소정입사각도의 참조광과 물체광을 이용하여 기록매질의 첫째장에 바-어레이 형태의 상을 기록하고, 기록매질의 두번째장부터는 상기 첫째장의 참조광 입사각도를 기준으로 하여 균등하게 분할되어 할당된 복수의 참조광 입사각도로 각각 조사하여 정상적인 정보를 기록한후, 재생시에는 기록매질의 첫째장에 기록된 바-어레이 형태의 상을 참조광만을 이용, 재생하되 재생되는 바-어레이 상의 명부분에 상응하는 최대 전류와 암부분에 상응하는 최소전류의 차가 최대로 될 때의 참조광 입사각도를 첫째장의 입사각도로 재설정하고, 두번째장부터 기록된 정상적인 정보의 재생은 상기 재설정된 첫째장의 입사각도를 기준으로하고, 정상적인 정보의 기록시 참조광의 입사각도를 균등분할한 간격과 동일간격으로 균등분할하여 참조광의 입사각도를 재설정하고 이들 참조광의 입사각도로 기록매질에 각각 조사하여 재생하도록 하기 때문에 재생시의 기록매질로의 참조광의 얼라인먼트를 최적상태로 맞출 수 있고, 또한 참조광의 입사각도 조절시 기록매질이 장착되어 있는 마운트를 고정한채 컴퓨터로 각 영상에 상응하는 CCD에 입력되어 변환되는 전류값을 해독하여 상기 최적상태를 유지하도록 빔편향기를 조절하기 때문에 상기 마운트를 세밀 조정하게 구성할 필요가 없어 마운트 조종기가 필요없을 뿐만 아니라 마운트 구조도 간단하게 된다.

이상과 같이 본 발명의 홀로그래픽 기록/재생방법은 재생시 참조광의 얼라인먼트를 최적상태로 유지할 수 있기 때문에 기록정보 재생 효율이 높을 뿐만 아니라 마운트의 구조가 간단하고 마운트 조정기가 필요없기 때문에 저렴한 간격으로 홀로그래픽 장치를 구현할 수 있고 설치공간도 크게 줄일 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims

광원으로부터 발산된 광을 참조광과 물체광으로 나누어 기록매질에 입사시켜 정보를 기록하고 참조광만을 이용하여 정보를 재생하는 홀로그래픽 기록/재생방법에 있어서,

기록매질의 첫째장에 물체광과 소정의 입사각도를 가진 참조광을 이용하여 바-어레이 형태의 규칙적인 정보를 기록하는 단계와,

상기 참조광의 입사각도를 기준으로 균등하게 분할된 복수의 입사각도를 가지는 참조광과 물체광을 이용하여 기록매질의 두번째 장부터 정상적인 정보를 기록하는 단계와,

상기 기록매질의 첫째장에 기록된 규칙적인 정보를 상기 참조광을 이용 판독한후 조종하면서 상기 기록매질 첫장의 얼라인 상태가 최적상태가 되도록 상기 참조광의 입사각도를 재설정하는 단계와,

상기 재설정된 입사각도를 기준으로하고, 상기 정상적인 정보 기록단계에서와 같은 간격으로 균등하게 분할하여 설정된 상기 참조광의 입사각도로 주사하여 상기 기록매질의 두번째장부터 기록된 정상적인 정보를 재생하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록/재생방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기록매질 첫장의 얼라인 상태가 최적 상태가 되도록 재설정하는 단계는 상기 바-어레이 형태의 규칙적인 정보에 있어서 명(明)부분에 의한 영상전류를 Imax라 하고, 암(暗)부분에 의한 영상전류를 Imin이라 할 때 이들의 차 Imax-Imin의 값이 최대가 되도록 참조광의 입사각도를 조종하여 재설정함을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록/재생방법.