KR100420136B1 - 볼륨홀로그래픽디지탈저장시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상 물체로부터의 물체광을 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 기록하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 관한 것으로, 홀로그램피에 요구되는 레이져광을 발생하는 광원(10); 상기 광원(10)으로부터 제공되는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기(20); 상기 물체광을 소정 각도로 반사하는 제 1 회전 미러(40); 상기 제 1 회전 미러(40)에 의해 반사되는 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광변조기(50); 상기 기준광을 소정 각도로 반사하는 제 2 회전 미러(30); 두께에 따라 굴절율이 변화되는 물질이 도포되어 있으며, 서로 다른 두께를 갖는 다수개의 섹터로 분할된 회전형 구성부재로 구성되며, 상기 제 2 회전 미러(30)에 의해 반사된 기준광을 상기 구성부재의 회전을 통해 각기 다른 섹터를 통과하도록 하여 상기 기준광을 위상 변조시키는 위상 변조기(100): 상기 위상 변조기(100)에 의해 위상 변조된 기준광과 상기 공간 광변조기(50)에 의해 광변조된 물체광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체(60)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 홀로그램을 위상 변조하여 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 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(Amplitude)에 반응하는 저장 매체, 예를들어 크리스탈(crystal) 등에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 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), 회전 미러(mirror)(30,40), 공간 광변조기(50), 저장 매체(60)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 회전 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 회전 미러(30)에 의해 반사된 기준광과 공간 광변조기(50)에 의해 변조된 물체광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는데, 여기에서 간섭 무늬는 상술한 공간 광변조기(50)에 입력된 데이터에 상응한 것이다.

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 회전 미러(30)에, 물체광은 회전 미러(40)에 각각 전송된다. 회전 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 페이지 단위로 변조할 때, 회전 미러(30)는 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키는 작용을 한다.

따라서, 저장 매체(60)에는 페이지 단위로 광변조된 물체광과, 이에 대응하는 각도의 기준광이 입사되고, 입사된 물체광과 기준광은 저장 매체(60) 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 이때, 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(60) 내부의 운동 전하의 광유도 현상이 발생하고, 이러한 과정을 통해서 저장 매체(60)에 간섭 무늬가 기록된다.

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, 이후 읽혀진 상을 CCD(Charge Coupled Device; 도면에 도시되지 않았음) 등에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 되는 것이다. 이때, 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.

여기에서, 상술한 바와 같이 종래의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 저장 매체(60)에 물체광을 저장하기 위하여 물체광을 광변조하고 있다. 이때, 공간 광변조기(50)가 입사되는 물체광을 변조할 때, 회전 미러(30)가 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키는 작용을 함으로서, 물체광을 페이지 단위로 저장하고 있다. 따라서, 종래에는 회전 미러(30)의 반사 각도를 조금씩 조정하여물체광을 페이지 단위로 변조하기 때문에, 회전 미러(30)의 반사 각도를 변환시키는데에는 한계가 있고, 이는 결과적으로 일정 데이터량 이상은 더 이상 변조를 할수 없게되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 기준광을 위상 변조한 후 물체광과 간섭시켜 저장 매체에 저장함으로서, 보다 많은 데이터량을 변조할 수 있도록 한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 대상 물체로부터의 물체광을 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 기록하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 있어서: 홀로그램피에 요구되는 레이져광을 발생하는 광원(10); 상기 광원(10)으로부터 제공되는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기(20); 상기 물체광을 소정 각도로 반사하는 제 1 회전 미러(40); 상기 제 1 회전 미러(40)에 의해 반사되는 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광변조기(50); 상기 기준광을 소정 각도로 반사하는 제 2 회전 미러(30); 두께에 따라 굴절율이 변화되는 물질이 도포되어 있으며, 서로 다른 두께를 갖는 다수개의 섹터로 분할된 회전형 구성부재로 구성되며, 상기 제 2 회전 미러(30)에 의해 반사된 기준광을 상기 구성부재의 회전을 통해 각기 다른 섹터를 통과하도록 하여 상기 기준광을 위상 변조시키는 위상 변조기(100): 상기 위상 변조기(100)에 의해 위상 변조된 기준광과 상기 공간 광변조기(50)에 의해 광변조된 물체광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체(60)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 전체 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 세부 구성도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 변조기에 대한 상세 구조도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 광원 20 :광분리기

30, 40 : 회전 미러 50 : 공간 광변조기

60 : 저장 매체 100 : 위상 변조기

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

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

도 2에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 상술한 도 1에 도시된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 위상 변조를 위한 위상 변조기(100)를 더 구비하여 구성한다.

따라서, 도 2에서는, 도 1과 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재들에 대해서는 동일 참조 번호로서, 도시하였으며, 이하에서는 새로이 부가된 위상 변조기(100)를 중심으로 설명한다.

도 2에서, 위상 변조기(100)는 회전 미러(30)와 저장 매체(60) 사이의 광경로(A)상에 설치되어, 회전 미러(30)에 의해 반사되는 기준광의 위상을 변화시킨 후 저장 매체(60)에 전달한다.

통상적으로, 광이 소정의 물질을 통과하고 나면, 광의 위상이 달라진다는 사실은 본 분야에 종사하는 자라면 누구라도 알 수 있는 자연 법칙에 해당하는 것이다. 또한, 광의 위상 변환은 수학식 1과 같이 물질의 반사율(n)과 물질의 두께(??t)에 따라 달라지게되는 물리적 성질을 지니고 있다.

K = (n-1)*??t

K : 위상차

본 발명은 이와 같은 점에 착안한 것으로, 회전 미러(30)와 저장 매체(60) 사이의 광경로(A)상에 소정의 물질을 설치하여, 기준광의 위상을 변환시키되, 바람직하기로는 투명하고, 두께(??t)나 굴절율(n)에 따라 위상이 변환되는 물질을 설치한다.

도 3에는 위상 변조기(100)에 대한 상세 구조가 도시된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 위상 변조기(100)는 다수개의 섹터로 분할된 회전 원판으로 구성되고, 각 섹터는 서로 다른 두께(t1 내지 t8)를 갖되 굴절율이 동일한 물질들로 이루어진다.

따라서, 회전 미러(30)로부터 반사되는 기준광이 위상 변조기(100)에 입사될 때, 위상 변조기(100)를 소정 각도로 회전 시키면서 각 섹터를 경유하도록 함으로서, 위상 변조를 수행하는 것이다.

즉, 제 1 페이지 단위의 물체광이 저장 매체(60)에 입사되면, 이에 대응하여 기준광이 위상 변조기(100)의 t1 두께를 갖는 섹터를 경유하여 위상 변조된 후 저장 매체(60)에 제공되도록 하고, 다시 제 2 페이지 단위의 물체광이 저장 매체(600에 입사되면 이에 대응하여 기준광이 위상 변조기(100)의 t2 두께를 갖는 섹터를 경유하여 위상 변조된 후 저장 매체(60)에 제공되도록 위상 변조기(100)를 소정 각도만큼 회전시키는 것이다. 또한 제 3 페이지 단위의 물체광이 저장 매체(60)에 입사되면, 이에 대응하여 기준광이 위상 변조기(100)의 t3 두께를 갖는 섹터를 경유하여 위상 변조된후 저장 매체(60)에 제공되도록 하고, 다시 제 4 페이지 단위의물체광이 저장 매체(600에 입사되면 이에 대응하여 기준광이 위상 변조기(100)의 t4 두께를 갖는 섹터를 경유하여 위상 변조된후 저장 매체(60)에 제공되도록 위상 변조기(100)를 소정 각도만큼 회전시키는 것이다.

이와 같은 과정에 의해 위상 변조기(100)가 t1 섹터에서부터 t8섹터까지 1 회전하고 나면, 회전 미러(30)의 반사 각도를 조정한후 상술한 과정을 반복 수행한다.

이와 같이, 종래의 경우에는, 공간 광변조기(50)가 입사되는 물체광을 페이지 단위로 변조할 때, 회전 미러(30)가 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시켰지만, 본원 발명에서는 위상 변조기(100)가 일회전하고 나면, 기준광의 반사 각도를 변화시키는 작용을 한다.

본 발명에서는 바람직한 실시 예로써 위상 변조기(100)를 서로 다른 두께(t1 내지 t8)를 갖되 굴절율이 동일한 물질들로 이루어진 다수개의 섹터로 분할된 회전 원판으로 구성되는 것으로 예를 들었지만, 본 발명의 다른 실시 예로써, 위상 변조기(100)를 굴절율이 서로 다른 물질로 이루어진 각 섹터를 이용하여 구성하여도 본 발명의 효과는 동일하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 동일한 반사 각도로 광변조된 물체광들이 서로 다른 위상을 갖도록 하는 위상 변조를 수행한후 저장 매체에 저장함으로서, 보다 많은 데이터량을 변조할수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 대상 물체로부터의 물체광을 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 기록하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 있어서:

   홀로그램피에 요구되는 레이져광을 발생하는 광원(10);

   상기 광원(10)으로부터 제공되는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기(20);

   상기 물체광을 소정 각도로 반사하는 제 1 회전 미러(40);

   상기 제 1 회전 미러(40)에 의해 반사되는 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광변조기(50);

   상기 기준광을 소정 각도로 반사하는 제 2 회전 미러(30);

   두께에 따라 굴절율이 변화되는 물질이 도포되어 있으며, 서로 다른 두께를 갖는 다수개의 섹터로 분할된 회전형 구성부재로 구성되며, 상기 제 2 회전 미러(30)에 의해 반사된 기준광을 상기 구성부재의 회전을 통해 각기 다른 섹터를 통과하도록 하여 상기 기준광을 위상 변조시키는 위상 변조기(100):

   상기 위상 변조기(100)에 의해 위상 변조된 기준광과 상기 공간 광변조기(50)에 의해 광변조된 물체광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체(60)를 구비하여 구성한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 변조기(100)는:

   굴절율이 서로 다른 물질이 도포된 다수개의 섹터로 이루어진 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 시스템.

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