KR100415854B1 - 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템 - Google Patents

홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템은 기록용 입력 데이터에 따라 온 또는 오프 동작하는 다수의 미러 픽셀로 이루어지며, 데이터 기록 시 온(또는 오프)되는 적어도 하나 이상의 픽셀로 광원으로부터 조사된 입사광을 변조시킴과 더불어 일정 반사각으로 반사시켜 변조된 물체광을 제공하고 오프(또는 온)되는 적어도 하나 이상의 픽셀로 입사광을 다른 반사각으로 반사시켜 기록용 기준광을 제공하며, 데이터 재생 시 픽셀들을 모두 오프(또는 온)시켜 입사광을 다른 반사각으로 반사시켜 재생용 기준광을 제공하는 공간 광 변조 수단과, 공간 광 변조 수단으로부터 제공되는 기록용 또는 재생용 기준광을 물체광과는 다른 전송 경로를 거치도록 반사하는 광 반사 수단과, 공간 광 변조 수단으로부터 제공되는 변조된 물체광과 이에 대응하는 각도로 광 반사 수단으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭에 의하여 발생되는 간섭 무늬가 저장되며, 광 반사 수단으로부터 입사되는 재생용 기준광을 저장된 간섭 무늬로 회절시켜 명암으로 구성된 바둑판 무늬를 제공하는 저장 매체와, 복원된 바둑판 무늬를 표시하는 표시 수단을 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 다수의 미러 픽셀로 이루어진 공간 광 변조 수단을 이용하여 광원에서 발생되는 레이저광을 기준광과 변조된 물체광으로 분리시켜 데이터를 기록 및 재생함으로써, 광 분리기 및 공간 광 변조기에 의한 광의 손실을 막을 수 있고, 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 구성을 간단히 할 수 있는 효과가 있다.

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템{HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGING AND REPRODUCING SYSTEM}
본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템에 관한 것으로서, 특히 다수의 미러 픽셀로 이루어진 마이크로(Micro) 미러 어레이를 이용하여 광원에서 발생되는 광을 분리시키는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등이 개발됨에 따라 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템이 활발히 연구되고 있다. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 가지고 있으므로, 이미 지문을 저장하고 재생하기 위한 지문 인식 시스템으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라 그 응용 분야가 점차 확대되고 있다.
이와 같은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 대상 물체로부터 전달된 물체 광과 기준 광을 간섭시킨 후, 이러한 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(amplitude)와 위상(phase)에 따라 다르게 반응하는 크리스탈(crystal)과 같은 저장 매체에 기록한다. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서 기준 광의 입사 각도를 변화시킴으로써 물체 광의 강도는 물론 위상(phase)도 기록하여 물체의 3차원 상을 구현할 수 있으며, 2진 데이터의 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램 디지털 데이터를 저장 매체 내의 동일한 장소에 저장할 수도 있다.
도 1은 통상적인 투과형 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 도시하고 있다. 투과형 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 광원(20), 광 확장기(beam expander)(21), 광 분리기(beam splitter)(22), 두 개의 반사 미러(23)(24), 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)(25), 미디어(26) 및 CCD(27)를 포함한다.
광원(20)은 홀로그래픽이 요구하는 일정한 파장 대역의 광 신호, 예컨대, 레이저광을 발생시키며, 광 확장기(21)는 레이저광의 크기를 확장시킨다. 광 분리기(22)는 광 확장기(21)를 통해 확장된 레이저광을 기준 광 및 물체 광으로 분리시킨 후, 기준 광 및 물체 광이 서로 다른 전송 경로를 거쳐 전송한다.
기준 광은 반사 미러(24)에 의해 반사되며, 반사된 기준 광이 미디어(26)로 전송된다. 한편, 물체 광은 반사 미러(23)에 의해 반사되며, 반사된 물체 광이 공간 광 변조기(25)로 전송된다. 공간 광 변조기(25)는 반사된 물체 광을 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조시키며, 변조된 물체 광은 미디어(26)로 전송된다.
반사된 물체 광의 데이터가, 예를 들어, 프레임 단위로 제공되는 경우 프레임 단위로 변조되는 것이 바람직하다. 반사된 물체 광을 페이지 단위로 변조시키는 경우, 반사 미러(24)에 의해 반사된 기준 광의 반사 각도가 조금씩 변화된다.
반사된 기준 광과 변조된 물체 광을 간섭시켜 얻게 되는 간섭 무늬는 미디어(26)에 저장되는데, 간섭 무늬는 공간 광 변조기(25)에 입력되는 데이터에 따라 달라진다. 다시 말해서, 미디어(26)에 입사되는 변조된 물체 광은 페이지 단위로 변조되어 있고, 반사된 기준 광은 변조된 물체 광에 대응하는 각도로 반사된다. 변조된 물체 광과 반사된 기준 광은 미디어(26) 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 미디어(26) 내부에 광 유도 현상이 발생하고, 결과적으로 미디어(26)에 간섭 무늬가 기록된다.
한편, 미디어(26)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 기준 광만을 미디어(26)에 조사하게 되면, 미디어 내부의 간섭 무늬에 의해 기준 광이 회절되어 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 복원된 바둑판 무늬를 CCD(27)에 비추어 원래의 데이터를 복원하게 된다. 이때, 미디어(26)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 사용되는 기준 광은 미디어(26)에 데이터를 기록할 때 사용된 기준 광과 실질적으로 동일한 각도로 입사되어야 한다.
그러나, 상기와 같은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 구성이 복잡하고, 투과형 공간 광 변조기(25) 사용에 의해 광의 사용 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 미러 픽셀로 이루어진 마이크로 미러 어레이의 온/오프를 이용하여 광원에서 발생하는 광을 분리시키는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기록용 입력 데이터에 따라 온 또는 오프 동작하는 다수의 미러 픽셀로 이루어지며, 데이터 기록 시 상기 온(또는 오프)되는 적어도 하나 이상의 픽셀로 광원으로부터 조사된 입사광을 변조시킴과 더불어 일정 반사각으로 반사시켜 변조된 물체광을 제공하고 상기 오프(또는 온)되는 적어도 하나 이상의 픽셀로 상기 입사광을 다른 반사각으로 반사시켜 기록용 기준광을 제공하며, 데이터 재생 시 상기 픽셀들을 모두 오프(또는 온)시켜 상기 입사광을 다른 반사각으로 반사시켜 재생용 기준광을 제공하는 공간 광 변조 수단과, 상기 공간 광 변조 수단으로부터 제공되는 기록용 또는 재생용 기준광을 상기 물체광과는 다른 전송 경로를 거치도록 반사하는 광 반사 수단과, 상기 공간 광 변조 수단으로부터 제공되는 변조된 물체광과 이에 대응하는 각도로 상기 광 반사 수단으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭에 의하여 발생되는 간섭 무늬가 저장되며, 상기 광 반사 수단으로부터 입사되는 재생용 기준광을 저장된 간섭 무늬로 회절시켜 명암으로 구성된 바둑판 무늬를 제공하는 저장 매체와, 상기 복원된 바둑판 무늬를 표시하는 표시 수단을 포함한다.
도 1은 통상적인 투과형 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템 블록 도,
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 블록 도,
도3a 내지 3b는 본 발명에 따른 공간 광 변조기인 마이크로 미러 어레이의 온/오프 시에 광원에서 발생되는 광의 반사를 나타내는 예시 도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
20, 102 : 광원 21, 104 : 광 확장기
25, 106 : 공간 광 변조기 23, 24, 108 : 반사 미러
22 : 광 분리기 26, 110 : 미디어
27, 112 : CCD
본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 블록 도이고, 도3a 내지 3b는 본 발명에 따른 공간 광 변조기인 마이크로 미러 어레이의 온/오프 시에 광원에서 발생되는 광의 반사를 나타내는 예시 도이다.
이에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템은 광원(102), 광 확장기(beam expander)(104), 마이크로(Micro) 미러(Mirror) 어레이(Array)로 이루어져 광원(102)에서 입사되는 입사 광을 변조하는 광 변조 수단인 공간 광 변조기(106)와, 공간 광 변조기(106)에 의해서 입사되는 광을 반사하는 광 반사 수단인 반사 미러(108), 데이터 기록 시에 저장 매체인 미디어(110), 및 데이터 재생 시에 표시 수단인 CCD(112)를 포함한다.
광원(102)은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 기록 및 재생 동작에 필요한 필수 구성 요소로서, 예컨대, 레이저(LASER)가 사용될 수 있으며, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템용 미디어(110)에 가장 효율적으로 사용될 수 있는 파장 대역의 빛을 제공한다. 사용 가능한 파장 대역은 미디어(110)에 첨가되는 광 감광제(photo-sensitizer) 및 기폭제(initiator)에 의해 달라진다.
광 확장기(104)는 광원(102)에서 발생되는 레이저광의 크기를 확장시킨다.
공간 광 변조기(106)는 기록용 입력 데이터에 따라 온 또는 오프 동작하는 다수의 미러 픽셀로 이루어지며, 데이터 기록 시 온 또는 오프되는 적어도 하나 이상의 픽셀로 광원(102)으로부터 조사되는 입사광을 변조시킴과 더불어 일정 반사각으로 반사시켜 미디어(110)에 변조된 물체광을 제공하고, 오프(또는 온)되는 적어도 하나 이상의 픽셀로 광원(102)로부터 조사되는 입사광을 다른 반사각으로 반사시켜 기록용 기준광을 반사 미러(108)에 제공하며, 데이터 재생 시 다수의 미러 픽셀들을 모두 오프(또는 온)시켜 광원(102)으로부터 조사되는 입사광을 다른 반사각으로 반사시켜 재생용 기준광을 반사 미러(108)에 제공한다.이때,공간 광 변조기(106)를 구성하고 있는 미러 픽설들은, 도 3a 또는 도 3b에 도시된 바와 같이, 기판의 상부에 위치하여 온 또는 오프에 따라 움직여 입사광의 반사각을 변경시키는 반사판과 인가 전압이 공급되고 인가 전압에 따라 반사판을 구동시키는 기판으로 이루어져 있다. 이러한 반사판의 움직임에 따라 입사되는 입사광의 반사각이 달라지게 된다. 즉, 낮은 인가 전압이 공급되면(미러 픽셀의 오프 동작 시) 기판은 반사판을 구동시켜 기판으로부터 분리시키고, 높은 인가 전압이 공급되면(미러 픽셀의 온 동작 시) 기판은 반사판을 구동시켜 기판과 붙인다. 이때, 미러 픽셀의 온 또는 오프 상태는 새로운 기록용 입력 데이터가 입력되기 전까지 각각의 미러 픽셀에 공급되는 인가 전압이 변화되지 않기 때문에, 미러 픽셀의 상태는 새로운 기록용 입력 데이터가 입력되기 전까지 변화되지 않는다.데이터 재생 시에는 기록용 입력 데이터가 공간 광 변조기(106)에 입력되지 않거나 모든 픽셀이 동일한 동작을 하도록 기록용 입력 데이터가 입력되기 때문에 공간 광 변조기(106)를 구성하는 모든 픽셀들은 오프 또는 온 동작한다.이와 같이 본 발명의 공간 광 변조기(106)를 구성하고 있는 미러 픽셀들은 기록용 입력 데이터에 의해서 온 또는 오프 동작하는데, 그 동작 과정에 대해서 상세히 설명하면 아래와 같다.기록용 입력 데이터에 따라 각각의 미러 픽셀들에 공급되는 인가 전압은 다르며, 각각 미러 픽셀들은 인가 전압에 의거하여 온 또는 오프 동작한다. 예를 들면, 기록용 입력 데이터가 “0110”인 경우 “0”에 관련된 미러 픽셀의 기판에는 높은 인가 전압이 공급되어 미러 픽셀들의 반사판이, 도 3b에 도시된 바와 같이, 기판과 분리되도록 움직이도록 동작하며(오프 동작), “1”에 관련된 미러 픽셀의 기판에는 낮은 인가 전압이 공급되어 미러 픽셀들의 반사판은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판에 붙게된다(온 동작). 이와 같이, 기록용 입력 데이터에 따라 미러 픽셀들에 공급되는 인가 전압이 다르기 때문에 미러 픽셀들은 각기 다른 동작을 하며, 이에 따라 입사광을 서로 다른 반사각으로 반사시킨다.이와 같이 기록용 입력 데이터에 따라 온(또는 오프) 동작을 하는 미러 픽셀들은 광 확장기(104)에서 확장되어 입사되는 입사광을 변조시킴과 더불어 일정 반사각으로 반사시켜 미디어(110)에 제공하고, 오프(또는 온) 동작을 하는 미러 픽셀들은 광 확장기(104)에서 확장되어 입사되는 입사광을 다른 반사각으로 반사시켜 반사 미러(108)에 제공한다. 즉, 미러 픽셀의 온(또는 오프) 동작에 의해서 반사되는 광은 본 발명에서 변조된 물체광으로 이용되며, 미러 픽셀의 오프(또는 온) 동작에 의해서 반사되는 광은 본 발명에서 기준광으로 이용된다.정리하면, 공간 광 변조기(106)의 인가 전압에 의해서 온(On)-오프(Off) 동작하는 미러 픽셀은 기록용 입력 데이터에 따라 변화되는 전압에 의해서 개별적으로 제어되고, 각각의 미러 픽셀들의 온/오프 동작으로 일정한 각도로 광 확장기(104)를 통해 확장되어 각각의 미러 픽셀에 입사되는 입사광은 서로 다른 반사각으로 반사되어 물체광과 기준광으로 분리된다. 즉, 광 확장기(104)를 통해 확장되어 조사되는 입사광은 서로 다른 반사각으로 반사되기 때문에, 분리된 기준광 및 물체광은 서로 다른 전송 경로를 거쳐 전송된다.
기준광은 반사 미러(108)에 의해 반사되며, 반사된 기준 광이 미디어(108)로 전송된다. 한편, 변조된 물체광은 미디어(110)로 전송된다. 이때 기준광의 입사각은 반사 미러(108)에 의해 반사 각도가 조금씩 변화되되, 기준광은 반사 미러(108)에 의해서 미디어(110)에 입사되는 변조된 물체광에 대응하는 각도로 반사되어 물체광이 입사되는 미디어(110)의 위치에 입사된다.이에 따라 반사된 기준광과 변조된 물체광은 간섭을 현상을 일으키고, 간섭 현상에서 얻게 되는 간섭 무늬는 미디어(110)에 저장되는데, 간섭 무늬는 공간 광 변조기(106)에 입력되는 기록용 입력 데이터에 따라 달라진다.
한편, 미디어(110)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 공간 광 변조기(106)의 미러 픽셀들이 모두 오프(혹은 온) 되도록 하면, 재생용 기준광만이 미디어(110)에 조사하게 되고, 미디어(110) 내부의 간섭 무늬에 의해 기준광이 회절되어 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 복원된 바둑판 무늬를 CCD(112)에 비추어 원래의 데이터를 복원하게 된다.
공간 광 변조기(106)가 상기와 같은 온/오프로 동작하지 않고 아날로그 적으로 제어할 경우에는 각 다중화 및 공간 다중화 방식으로 광원(102)에서 발생되는 광을 분리시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 다수의 미러 픽셀로 이루어진 공간 광 변조 수단을 이용하여 광원에서 발생되는 레이저광을 기준광과 변조된 물체광으로 분리시켜 데이터를 기록 및 재생함으로써, 광 분리기 및 공간 광 변조기에 의한 광의 손실을 막을 수 있고, 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 구성을 간단히 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 기록용 입력 데이터에 따라 온 또는 오프 동작하는 다수의 미러 픽셀로 이루어지며, 데이터 기록 시 상기 온(또는 오프)되는 적어도 하나 이상의 픽셀로 광원으로부터 조사된 입사광을 변조시킴과 더불어 일정 반사각으로 반사시켜 변조된 물체광을 제공하고 상기 오프(또는 온)되는 적어도 하나 이상의 픽셀로 상기 입사광을 다른 반사각으로 반사시켜 기록용 기준광을 제공하며, 데이터 재생 시 상기 픽셀들을 모두 오프(또는 온)시켜 상기 입사광을 다른 반사각으로 반사시켜 재생용 기준광을 제공하는 공간 광 변조 수단과,
    상기 공간 광 변조 수단으로부터 제공되는 기록용 또는 재생용 기준광을 상기 물체광과는 다른 전송 경로를 거치도록 반사하는 광 반사 수단과,
    상기 공간 광 변조 수단으로부터 제공되는 변조된 물체광과 이에 대응하는 각도로 상기 광 반사 수단으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭에 의하여 발생되는 간섭 무늬가 저장되며, 상기 광 반사 수단으로부터 입사되는 재생용 기준광을 저장된 간섭 무늬로 회절시켜 명암으로 구성된 바둑판 무늬를 제공하는 저장 매체와,
    상기 복원된 바둑판 무늬를 표시하는 표시 수단
    을 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템.
  2. 삭제
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