KR100288482B1 - 디스크 타입의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템 - Google Patents

디스크 타입의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리머를 이용하는 디스크 타입의 저장 매체를 깊이 방향으로 중첩하기 위한 디스크 타입의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것으로, 광원(200)으로부터 광신장기(210)를 통해 입사되는 광을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기(220), 상기 기준광과 물체광의 방향을 각각 변경시키는 거울(230, 240), 상기 거울(230)에서 입사되는 기준광의 크기를 줄이고 평행광으로 입사시키기 위한 렌즈군(270), 상기 거울(240)에서 입사되는 물체광에 입력 데이터를 실는 SLM(250), 상기 SLM(250)으로부터 출력되는 물체광을 집속시키는 집속 렌즈(260), 상기 렌즈군(270)과 집속 렌즈(260)로부터 입사된 기준광과 물체광에 의해 발생된 홀로그램 데이터를 각각 다른 깊이의 기록 장소(A, B, C, D)에 기록하는 저장 매체(280), 상기 저장 매체(280)에서 재생된 재생광을 전기적인 신호로 복원하는 CCD(290), 및 상기 저장 매체(280)의 다른 깊이의 기록 장소(A, B, C, D)에 홀로그램 데이터를 기록 및 재생하기 위해 상기 저장 매체(280)를 상하로 이동시키기 위한 마이크로 프로세서(310)와 구동 모터(300)로 구성된다.
따라서 본 발명에 의한 깊이 중첩에 각도 중첩과 페러스트로픽 중첩을 함께 적용할 수 있도록 하므로써 기록 밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

디스크 타입의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템(DISK TYPE HOLOGRAPHIC DATA STORAGE SYSTEM)
본 발명은 디스크 타입의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것으로, 특히 폴리머를 이용하는 디스크 타입의 저장 매체를 깊이 방향으로 중첩하기 위한 디스크 타입의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 대상 물체로부터 물체광을 기록하고 이후에 이것을 재현하는데 그 목적이 있다.
홀로그래픽 데이터 기록은 대상 물체로부터 반사된 물체광의 강도와 방향을 기록하므로써 이루어진다. 대상 물체의 빛의 강도와 방향은 물체광과 기준광의 간섭으로 이루어져 간섭 무늬를 만들게 되고, 이렇게 형성된 간섭 무늬는 간섭 무늬의 강도에 반응하는 물질로 이루어진 입방체, 즉 저장 크리스탈속에 기록된다. 이와 같이 기록된 간섭 무늬에 기준광을 조사하게 되면 대상 물체의 3차원 상인 홀로그램이 재현되게 된다.
이때, 저장 크리스탈에 기록된 홀로그램 데이터는 기록 과정에서 사용된 기준광으로만 읽어 낼 수 있고, 기록시에 사용된 기준광과 파장 또는 위상이 다른 기준광으로는 읽어 내지 못하고 저장 크리스탈안에 기록된 홀로그램 데이터를 통과하게 된다.
이와 같은 홀로그램 성질을 이용하여 각각 다른 기준광으로 저장 물질입방체의 같은 장소에 많은 홀로그램 데이터를 기록하므로써 작은 입방체 내부에 방대한 데이터를 저장하는 것이 가능해 진다.
일반적인 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 개략적으로 도 1 에 도시한 바와 같이 홀로그래피에 필요한 가간섭광(Coherent Beam), 즉 레이저광을 발생시키는 광원(10), 광원(10)에 상응하는 위치에 설치되어 광원(10)으로부터 발생된 가간섭광을 기준광(Reference Beam)과 신호광, 즉 물체광(Object Beam)으로 분리시키는 광분리기(Beam Splitter)(20), 기준광의 광로상에 위치하며 기준광의 각도를 조금씩 변환하기 위한 거울(30), 물체광의 방향을 변경시키는 거울(40), 거울(40)에서 반사된 물체광의 광로상에 위치하며 반사된 물체광에 입력 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터를 실어 주는 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator, 이하 'SLM'이라 함)(50), 상기 공간 광 변조기(50)로부터 출력되는 물체광과 거울(30)에서 반사된 기준광이 서로 교차되는 광로상에 위치하며 상기 물체광과 기준광의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록하고 기준광의 조사로 기록된 간섭 무늬를 복원 출력하는 저장 매체(60), 및 저장매체(60)에 기준광을 조사할 때 발생되는 간섭 무늬의 광로상에 위치하며 저장 매체(60)에 기록된 간섭 무늬를 복원할 때 이를 원래의 전기 신호로 변환하기 위한 CCD(Charge Coupled Device)(70)로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 일반적인 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 동작을 설명한다.
광원(10)에서 조사된 응집광은 광분리기(20)에서 기준광과 물체광으로 나뉘어진다.
이때 물체광은 거울(40)에 의해 90°로 방향이 변경되어 공간광 변조기(50)로 입력되어 변조된다. 즉, 물체광은 공간광 변조기(50)에서 입력된 데이터가 실려 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된후 저장 매체(60)로 입사된다.
또한, 기준광은 거울(30)에 의해 90°로 방향이 변경되어 짱 매체(60)로 입사된다.
이와 같이 저장 매체(60)에 입사된 물체광과 기준광은 홀로그램을 기록하기 위한 저장 매체(60) 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생된 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(60)의 내부 운동 전하의 광유도 현상(Light-induced generation of mobile charge)이 발생되고 이러한 과정을 통하여 간섭 무늬가 기록된다.
저장 매체(60)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광만을 저장 매체(60)에 조사하면 된다. 즉, 기준광을 조사하면 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽어진 상을 CCD(70) 위에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 된다.
이와 같은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 저장 매체(60)에 많은 양의 데이터를 저장하기 위해서 여러 가지 중첩 방법이 사용되는데, 주로 각도 중첩(Angular Multiplexing), 공간 중첩(Spatial Multiplexing), 페러스트로픽 중첩(Peristrophic Multiplexing), 및 쉬프트 중첩(Shift Multiplexing)이 사용된다.
각도 중첩(80)은 도 2 에 도시한 바와 같이 페이지 단위로 거울(30)을 회전시켜 기준광의 입사각을 변화시켜 저장 매체(60)로 입사시켜 많은 페이지를 기록하는 것이다. 즉, 하나의 페이지를 기록한 후 다음 페이지에서는 거울(30)의 각도를 조금 달리한 기준광이 적용된다. 다시말해서, 각각의 페이지에는 거울(30)의 각도의 변화에 따라 기준광의 입사각이 상응하게 적용되는데 데이터의 첫 페이지를 저장 매체에 기록한후, 기준광의 각도를 첫 번째 홀로그램의 재생 복원상이 완전히 사라질때까지 증가시키고, 이때 다시 다른 각도의 기준광으로 새로운 데이터 페이지를 입력시켜 저장 매체(60)에 기록하게 된다.
이와 같이 각도 중첩 기법을 이용하여 각 페이지의 기록시마다 기준광의 각도를 변화시키는 과정을 반복하여 데이터를 저장 매체 내부에 중첩 기록하게 된다.
각도 중첩 기법을 이용하여 기준광의 각도가 변화되어 기록되면 재생시에도 마찬가지로 동일한 각도의 기준광을 저장 매체(60)로 조사하여야 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬를 복원할 수가 있으며 이후 읽어진 상은 CCD(70)에 의해 원래의 데이터로 복원된다.
또한, 상기 각도 중첩과 함께 저장 매체(60)를 길이 방향으로 이동 변화시키는 공간 중첩(Spatial Multiplexing)(90)은 도 2 에 도시한 바와 같이 변조된 물체광이 저장 매체(60)에 중첩 기록된다. 즉, 데이터의 첫 페이지를 저장 매체(60)의 선단에 기록한후, 저장 영역간에 간섭이 일어나지 않을 정도로 저장 매체(60)를 충분히 이동시킨후(90) 다음 페이지를 기록한다.
또한, 페러스트로픽 중첩은 도 3 에 도시한 바와 같이 물체광을 중심으로 기준광을 회전시켜 저장 매체(60)에 기록하는 것이다.
또한, 쉬프트 중첩은 도 4 에 도시한 바와 같이 물체광과 기준광을 쉬프트시켜 저장 매체(60)에 기록하는 것으로, 기준광은 구면파로 형성되고 기록 장소가 겹쳐지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 폴리머를 이용하는 디스크 타입의 저장 매체를 깊이 방향으로 중첩하여 기록 밀도를 향상시키기 위한 디스크 타입의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 광원으로부터 유입된 빛을 신장시키는 광신장기, 상기 광신장기로부터 입사되는 빔을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기, 상기 기준광의 방향을 변경시키는 제1 거울, 상기 물체광의 방향을 변경시키는 제2 거울, 상기 제1 거울에서 입사되는 기준광의 크기를 줄이고 평행광으로 입사시키기 위한 렌즈군, 상기 제2 거울에서 입사되는 물체광에 입력 데이터를 실는 SLM, 상기 SLM으로부터 출력되는 물체광을 집속시키는 집속 렌즈, 상기 렌즈군으로부터 입사된 평행 기준광과 상기 집속 렌즈를 통해 입사된 물체광에 의해 발생된 홀로그램 데이터를 각각 다른 깊이의 기록 장소에 기록하는 저장 매체, 상기 저장 매체에서 재생되어 입사되는 재생광을 전기적인 신호로 복원하는 CCD, 상기 저장 매체의 다른 깊이의 기록 장소에 홀로그램 데이터를 기록 및 재생하기 위해 상기 저장 매체를 상하로 이동시키기 위한 마이크로 프로세서, 및 상기 마이크로 프로세서의 제어에 따라 상기 저장 매체를 이동시키는 구동 모터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디스크 타입 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공한다.
도 1 은 일반적인 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 구성도
도 2 는 각도 중첩 및 공간 중첩을 설명하기 위한 도면
도 3 은 페러스트로픽 중첩을 설명하기 위한 도면
도 4 는 쉬프트 중첩을 설명하기 위한 도면
도 5 는 본 발명에 의한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 구성도
도 6 은 도 5 의 저장 매체의 구조도
도 7 은 본 발명에 의한 기록 과정을 설명하기 위한 도면
도 8 은 본 발명에 의한 저장 매체의 기록 장소의 구조도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 200 : 광원 20, 220 : 광분리기
30, 40, 230, 240 : 거울 50, 250 : SLM
60, 280 : 저장 매체 70, 290 : CCD
210 : 광신장기 260, 271 : 집속 렌즈
270 : 렌즈군 272 : 평행 렌즈
300 : 구동 모터 310 : 마이크로 프로세서
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 디스크 타입 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 도 5 에 도시한 바와 같이 광신장기(210), 광분리기(220), 거울(230, 240), SLM(250), 집속 렌즈(260)와 렌즈군(270), 저장 매체(280), CCD(290), 구동 모터(300), 마이크로 프로세서(310)로 구성된다.
상기 광신장기(210)는 광원(200)으로부터 유입된 빛을 신장시키는 것이다.
상기 광분리기(220)는 상기 광신장기(210)로부터 입사되는 빔을 기준광과 물체광으로 분리하는 것이다.
상기 거울(230)은 상기 기준광의 방향을 90°변경시켜 렌즈군(270)을 통해 저장 매체(280)로 입사시킨다.
상기 거울(240)은 상기 물체광의 방향을 90°변경시켜 SLM(250)으로 입사시킨다.
상기 렌즈군(270)은 상기 거울(230)에서 입사되는 기준광의 크기를 줄이고 평행광으로 입사시키기 위한 것으로, 상기 거울(230)에서 입사되는 기준광을 집속시키는 집속 렌즈(271)와, 상기 집속 렌즈(271)를 통해 집속된 기준광을 평행광으로 출력하기 위한 평행 렌즈(272)로 구성된다.
상기 SLM(250)은 상기 거울(240)에서 입사되는 물체광에 입력 데이터를 실는 것이다.
상기 집속 렌즈(260)는 상기 SLM(250)으로부터 출력되는 물체광을 집속시켜 저장 매체(280)로 입사시킨다.
상기 저장 매체(280)는 폴리머로 이루어져 상기 렌즈군(270)으로부터 입사된 평행 기준광과 상기 집속 렌즈(260)를 통해 입사된 물체광에 의해 발생된 홀로그램 데이터를 각각 다른 깊이의 기록 장소(A, B, C, D)에 기록하는 것이다. 즉, 저장 매체(280)는 도 6 에 도시한 바와 같이 기판(281)위에 폴리머(282)를 형성하는 형태로 이루어지며, 폴리머를 사용하므로 디스크 타입이 된다.
상기 CCD(290)는 상기 저장 매체(280)에서 재생되어 입사되는 재생광을 전기적인 신호로 복원하는 것이다.
상기 마이크로 프로세서(310)는 도 8 에 도시한 바와 같이 상기 저장 매체(280)의 다른 깊이의 기록 장소(A, B, C, D)에 홀로그램 데이터를 기록 및 재생하기 위해 상기 저장 매체(280)를 상하로 이동시키기 위한 것이다.
상기 구동 모터(300)는 상기 마이크로 프로세서(310)의 제어에 따라 상기 저장 매체(280)를 이동시키는 것이다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 디스크 타입 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 동작을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저 광원(200)을 동작시키고 광원(200)에서 조사된 빛을 광신장기(210)에서 원하는 크기로 신장시킨후 광분리기(220)에서 기준광과 물체광으로 나눈다.
이때 물체광은 거울(240)에 의해 방향이 90°변경된후 SLM(250)으로 입력되어 변조된다. 즉, 물체광은 SLM(250)에서 입력된 데이터가 실제 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조되는데 이용된다.
상기 SLM(250)에서 변조된 물체광은 집속 렌즈(260)를 통해 집속되어 저장 매체(280)로 입사된다. 이때 집속 렌즈(260)의 초점 거리내에 저장 매체(280)의 폴리머(282)가 존재하도록 한다.
또한, 광분리기(220)로부터 출력된 기준광은 거울(240)에 의해 방향이 90°변경된후 렌즈군(270)의 집속 렌즈(271)와 평행 렌즈(272)를 통과하면서 평행광으로 변형되어 저장 매체(280)에 입사되게 된다.
즉, 기준광은 집속 렌즈(271)를 통해 광의 크기를 줄이므로써 물체광과의 간섭 무늬를 형성하는 영역을 최소화 하고, 평행 렌즈(272)를 통해 재생시 퍼지지 않도록 한다.
이와 같이 입사되는 물체광과 기준광은 도 7 에 도시한 바와 같이 저장 매체(280)에 입사되어 원하는 깊이의 기록 장소(A, B, C, D)에 기록되게 된다.
이때 도 8 에 도시한 바와 같이 깊이 중첩을 이용하여 원하는 기록 장소(A, B C, D)에 기록하기 위해서는 저장 매체(280)를 상하로 이동시켜야 한다.
즉, 저장 매체(280)의 폴리머(282)의 최하단의 기록 장소(A)에 기록하기 위해서는 마이크로 프로세서(310)에서 구동 모터(300)를 구동시켜 디스크 타입의 저장 매체(280)를 위쪽 방향으로 이동시키면서 도 7 에 도시한 바와 같이 물체광과 기준광이 겹쳐지는 부분이 폴리머의 기록 장소(A)에 위치하도록 한다.
또한, 저장 매체(280)의 폴리머(282)의 최상단의 기록 장소(D)에 기록하기 위해서는 마이크로 프로세서(310)에서 구동 모터(300)를 구동시켜 디스크 타입의 저장 매체(280)를 아래쪽 방향으로 이동시키면서 물체광과 기준광이 겹쳐지는 부분이 폴리머의 기록 장소(D)에 위치하도록 한다.
이와 같은 방법으로 마이크로 프로세서(310)와 구동 모터(300)를 이용하여 저장 매체(280)를 상하로 움직여 기록하려는 폴리머(282)의 해당 기록 장소(A, B, C, D) 물체광과 기준광이 겹쳐지도록 한다.
이와 같이 저장 매체(280)의 폴리머(282)의 각각 다른 깊이의 기록 장소(A, B, C, D)에 순차적으로 물체광과 기준광을 입사시켜 기록하면 된다.
이때, 각 기록 장소9A, B, C, D)에서 각도 중첩, 페러스트로픽 중첩을 실시하면 기록 밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
다음으로 저장 매체(280)의 폴리머(282)에 기록된 데이터를 재생하는 경우를 설명한다.
재생시에는 기록시와 동일하게 기준광을 집속 렌즈(271)와 평행 렌즈(272)를 통해 저장 매체(280)로 입사시킨다.
이때 재생할 데이터가 있는 기록 위치(A, B, C, D)에 기준광을 입사시키면된다.
기준광의 입사로 출력되는 재생광은 CCD(290)로 입사되어 전기 신호로 변환된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 디스크 타입 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 깊이 중첩으로 기록 밀도를 향상시킬 뿐 아니라 각도 중첩과 페러스트로픽 중첩을 함께 적용할 수 있도록 하므로써 기록 밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 광원(200)으로부터 유입된 빛을 신장시키는 광신장기(210);
    상기 광신장기(210)로부터 입사되는 빔을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기(220);
    상기 기준광의 방향을 변경시키는 제1 거울(230);
    상기 물체광의 방향을 변경시키는 제2 거울(240);
    상기 제1 거울(230)에서 입사되는 기준광의 크기를 줄이고 평행광으로 입사시키기 위한 렌즈군(270);
    상기 제2 거울(240)에서 입사되는 물체광에 입력 데이터를 실는 SLM(250);
    상기 SLM(250)으로부터 출력되는 물체광을 집속시키는 제1 집속 렌즈(260);
    상기 렌즈군(270)으로부터 입사된 평행 기준광과 상기 제1 집속 렌즈(260)를 통해 입사된 물체광에 의해 발생된 홀로그램 데이터를 각각 다른 깊이의 기록 장소(A, B, C, D)에 기록하는 저장 매체(280);
    상기 저장 매체(280)에서 재생되어 입사되는 재생광을 전기적인 신호로 복원하는 CCD(290);
    상기 저장 매체(280)의 다른 깊이의 기록 장소(A, B, C, D)에 홀로그램 데이터를 기록 및 재생하기 위해 상기 저장 매체(280)를 상하로 이동시키기 위한 마이크로 프로세서(310); 및
    상기 마이크로 프로세서(310)의 제어에 따라 상기 저장 매체(280)를 이동시키는 구동 모터(300)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디스크 타입 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈군(270)은
    상기 제1 거울(230)에서 입사되는 기준광을 집속시키는 제2 집속 렌즈(271)와 상기 제2 집속 렌즈(271)를 통해 집속된 기준광을 평행광으로 출력하기 위한 평행 렌즈(272)로 구성됨을 특징으로 하는 디스크 타입 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
KR1019980052660A 1998-12-02 1998-12-02 디스크 타입의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템 KR100288482B1 (ko)

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