KR100436229B1 - 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홀로 그래픽 데이터 기록 및 재생장치에 관한 것으로, 특히 홀로그래픽 데이터의 재생과정에서 발생하는 이미지의 왜곡을 보상하는 동심원을 이용한 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 추정 및 보정방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 홀로그래픽 데이터 기록/재생장치에서 원형 페이지 형태로 데이터를 저장하여 홀로그래픽 채널에서 잡음의 영향을 적게 받도록 하며, 재생시 데이터 오류 보정을 위한 서보패턴정보 또한 동심원 형태로 상기 원형 페이지내에 삽입하여 홀로그래픽 데이터가 잡음에 강한 원형 페이지를 계속 유지할 수하면서도 원형 페이지 데이터에 대한 위치 보정이 가능하도록 하는 이점이 있다.

Description

홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법{METHOD FOR REVISING POSITION INFORMATION OF HOLOGRAPHIC PAGE DATA}
본 발명은 홀로 그래픽 데이터 기록 및 재생장치에 관한 것으로, 특히 홀로그래픽 데이터의 재생과정에서 발생하는 이미지의 왜곡을 보상하는 동심원을 이용한 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정방법에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등을 응용한 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생장치(Holographic Digital Data Storage)가 활발히 연구되고 있다. 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생장치는 대용량의 저장능력과 초고속 데이터 전송속도의 장점을 가지고 있기 때문에 지문을 저장하고 재생하기 위한 지문 인식 장치, 디스플레이 장치 등으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라 그 응용 분야 또한 점차 확대되고 있다.
상기한 바와 같은 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생장치는 대상 물체로부터의 물체 광과 기준 광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 저장 매체, 예를 들면 크리스탈(crystal) 등의 저장 매체에 기록(저장)하는 것으로, 각도 중첩, 파장 중첩, 위상 부호 중첩 등 기준광의 각도를 변화시키는 방법에 의해 물체광의 강도 및 방향까지도 기록함으로서, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 동일 장소에 저장할 수 있다.
또한 재생 시에는, 광원에서 발생한 레이저광에서 분기된 물체 광을 차단하고, 분기된 기준 광을 기설정된 재생 각으로 편향시켜 저장 매체에 조사하며, 이러한 조사를 통해 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준 광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터를 복조 함으로써, 원하는 특정 홀로그래픽 데이터를 재생하게 된다.
한편, 이때 상기 홀로그래픽 데이터는 페이지 단위로 디스플레이 화면과 동일한 형태의 사각형 영상 데이터로 기록 재생되는 것이 일반적이나, 사각형의 영상데이터는 레이저 빔의 가우시안 분포 특성과 렌즈의 왜곡 등, 여러 가지 요인에 따라 중심영역에서 거리가 멀어질수록 디지털 데이터에 잡음이 많이 발생하여 특히 사각형의 모서리 부분에서는 잡음 영향으로 인한 데이터의 정확한 재생이 곤란한문제점이 있었다.
이를 위해 홀로그래픽 데이터의 형태를 사각형이 아닌 원형의 페이지 데이터로 기록하여 사각형의 모서리 부근에서 발생하는 잡음으로 인한 데이터 열화를 최소화하려는 시도들이 있었으나, 이와 같은 경우 홀로그래픽 데이터를 사각형이 아닌 원형의 페이지 데이터로 구성한다 하더라도, 아직까지 재생시 데이터의 정확한 리드를 위해 서보 제어에 사용되는 서보 신호 패턴이 원형의 페이지 데이터에도 그대로 적용되어 전체적으로는 다시 사각형의 페이지 데이터의 형식으로 표현되게 됨으로서 원형 페이지 데이터 구현시의 장점을 살리지 못하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 홀로그래픽 데이터의 재생과정에서 발생하는 이미지의 왜곡을 보상하는 동심원을 이용한 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법에 있어서, 재생요구에 따라 저장매체로부터 원형 페이지 데이터를 리드 단계와; 상기 원형 페이지 데이터로부터 위치 보정을 위해 삽입된 동심원 형태의 서보패턴정보를 검출하는 단계와; 상기 재생시 타원형태로 왜곡 출력되는 동심원 서보패턴정보를 복원하는 단계와; 상기 복원된 동심원 서보패턴정보로부터 원형 페이지 데이터의 위치 보정값을 산출하여 재생되는 데이터를 보정하는 단계와; 상기 위치 보정값을 이용한 서보제어를 수행하여 상기 원형 페이지 데이터의 광신호가 재생 수신되는 CCD의 위치를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 홀로그래픽 데이터 기록/재생장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 동심원 서보패턴정보가 삽입된 원형 페이지 데이터 예시도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원형 페이지 데이터의 위치 보정을 위한 처리 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 데이터 기록/재생장치의 블록 구성을 도시한 것이다. 이하 상기 도 1을 참조하여 홀로그래픽 데이터 기록/재생장치의 동작을 살펴보면,
먼저 광 분리기(102)에서는 광원(100)으로부터 입사되는 레이저광을 기준 광과 물체 광으로 분기하는 데, 여기에서 분기된 수직 편광의 기준 광은 기준 광 처리 경로(S1)로 제공되고 분기된 물체 광은 물체 광 처리 경로(S2)로 제공된다. 그리고 기준 광 처리 경로(S1)상에는 셔터(104), 반사경(106) 및 액츄에이터(108)가 기준광의 출사 방향으로 구비되며, 이러한 광 전달 경로를 통해 기준 광 처리 경로(S1)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생에 필요한 기준 광을 기설정된 소정의 편향 각으로 반사시켜 저장 매체(116)에 제공한다.
따라서, 광 분리기(102)로부터 분기되어 셔터(104)의 개구를 통해 입사되는 수직 편광된 기준 광은 광학 렌즈(도시하지 않았음) 등을 통해 조정되고 임의의 크기로 확장(즉, 후술하는 물체 광 처리 경로(S2)에서 빔 확장기를 통해 확장되는 물체광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)되며, 반사경(106)을 통해 기설정된 소정 각도, 예를 들면 기록시의 기록 각 또는 재생을 위해 기설정된 재생 각으로 편향된 후 저장 매체(116)로 입사된다. 여기에서, 기록 또는 재생 시에 이용되는 기준 광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 저장 매체(116)에 기록할 때마다액츄에이터(108)를 이용해 반사경(106)을 회전시켜 그 편향각도(θ)를 변화시키는 방법으로 제어되는데, 이러한 기준 광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천 개의 홀로그램 데이터를 저장 매체(116)에 저장하거나 혹은 저장된 홀로그램 데이터를 재생할 수 있다.
한편, 물체 광 처리 경로(S2)상에는 셔터(110), 반사경(112) 및 공간 광 변조기(114)가 물체광의 출사 방향으로 순차 구비되는 데, 셔터(110)는 마이컴(126)의 제어에 따라, 기록모드 시에는 개방 상태를 유지하고, 재생모드 시에는 차단 상태를 유지한다. 광 분리기(102)로부터 분기되어 셔터(110)의 개구를 통해 입사되는 물체 광은 반사경(112)을 통해 소정의 편향 각으로 반사된 후 공간 광 변조기(114)로 전달된다.
이어서, 공간 광 변조기(114)에서는 반사경(112)으로부터 전달되는 물체 광을 데이터 코딩부(124)로부터 제공되는 입력 데이터(즉, 본 발명에 따라 코딩된 입력 데이터)에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 공간 광 변조기(114)로 입사되는 물체 광은 한 프레임 단위의 신호 광으로 변조된 후, 기준 광 처리 경로(S1)의 반사경(106)에서 입사되는 기준 광과 동기를 맞추어 저장 매체(116)로 입사된다. 따라서, 저장 매체(116)에서는, 기록모드 시에, 공간 광 변조기(114)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호 광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 가지고 반사경(106)으로부터 입사되는 기록용 기준 광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 물체 광과 기준 광간의 간섭에 의해 얻어지는 간섭 무늬의 강도에 따라 저장 매체(116) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장 매체(116)에 3차원 상 홀로그램 데이터의 간섭 무늬가 기록된다.
이때 상기 데이터 코딩부(124)에 의해 입력되는 2진 페이지 데이터는 사각형 페이지 데이터의 모서리 부근에서의 잡음을 영향을 최소화하기 위해 원형 페이지 데이터로 구성되며, 전체적인 데이터의 모양 또한 원형을 유지할 수 있도록 원형 페이지 데이터내 동심원 모양의 서보패턴정보가 삽입 구성된다.
도 2는 서보패턴정보가 동심원 형태로 삽입되는 원형 페이지 데이터의 일 예를 도시한 것이다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 도 2에서와 같이 홀로그래픽 원형 페이지 데이터에 크기와 위치가 정해진 두 개의 동심원 형태 서보패턴정보(200,202)를 삽입한 후, 재생시 왜곡되어 나타나는 상기 동심원에 대응되는 두 타원의 중심값 계산을 통해 실제 이미지의 정확한 중심 위치를 구하여 동심원을 복원함으로써, 이미지의 왜곡정도에 따라 왜곡 재생되는 원형 페이지 데이터를 보정하게 된다. 또한 상기 왜곡 정보로부터 왜곡을 보상하는 위치 보정값을 산출하고, 상기 위치 보정값을 이용하여 서보제어를 위한 서보제어신호를 서보제어부(122)로 인가함으로써, 저장매체로부터 리드되는 원형 페이지 데이터 광신호가 정확한 초점으로 CCD(118)에 출사될 수 있도록 제어하게 되는 것이다. 이때 상기 원형 페이지 데이터의 서보패턴정보인 내측 동심원(202) 내부 영역(204)에는 데이터나 페이지의 주소 정보가 기록되도록 하며, 내측 동심원(202)과 외측 동심원(200)간 영역(206)에는 데이터 정보가 기록되도록 하여 재생시 데이터 리드가 보다 쉽게 수행될 수 있도록 한다.
이어, 저장 매체(116)에 기록된 홀로그래픽 데이터를 재생하는 경우에는 마이컴(126)의 제어에 따라 물체 광 처리 경로(S2)측의 셔터(110)는 차단 상태로 되고 기준 광 처리 경로(S1)측의 셔터(104)는 개방 상태로 된다. 그러면 광 분리기(102)로부터 분기된 기준 광(재생용 기준 광)은 반사경(106)을 통해 반사되어 저장 매체(116)로 조사되며, 그 결과 저장 매체(116)에서는 판독용 기준 광에 의해 기록된 간섭 무늬가 입사된 판독용 기준 광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터로 복조되며, 복조된 재생 신호는 CCD(118)로 조사된다. 이에 따라 CCD(118)에서는 저장 매체(116)로부터 조사되는 재생 출력을 원래의 데이터, 즉 전기신호로 복원되며, 여기에서 복원된 재생 신호는 데이터 디코딩부(120)를 통해 재생 출력된다.
그러면 마이컴(126)은 상기 디코딩부(120)로부터 페이지 단위로 재생 출력되는 홀로그래픽 원형 페이지 데이터로부터 동심원 형태로 삽입된 서보패턴정보(200,202)를 검출하여 이미지의 왜곡정도를 계산한 후, 왜곡을 보상할 수 있는 위치 보정값을 산출하여 상기 재생되는 원형 페이지 데이터를 보정하며, 또한 상기 서보패턴의 왜곡을 보상하는 서보제어신호를 생성하여 서보제어부(122)로 인가함으로써, 저장매체(116)로부터 리드되는 원형 페이지 데이터 광신호가 정확한 초점으로 CCD(118)에 출사될 수 있도록 제어한다. 이때 상기 동심원 형태로 삽입된 서보 패턴(200,202)은 재생시 왜곡으로 인해 두 개의 타원으로 재생되는데, 마이컴(126)은 동심원의 투영 불변 특성을 이용하여 두 타원의 중심값 계산을 통해실제 이미지의 정확한 중심 위치를 구하여 동심원을 복원함으로써, 이미지의 왜곡정도를 계산할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원형 페이지 데이터의 위치 추정 및 보정을 수행하는 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하 상기 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
먼저 사용자로부터의 홀로그래픽 데이터에 대한 재생요구가 있는 경우 마이컴(126)은 (S300)단계에서 이에 응답하여 (S302)단계로 진행해서 디코딩부(120)를 통해 재생되는 원형 페이지 데이터를 입력받는다. 즉, 사용자로부터의 재생 요구가 있는 경우, 기준 광 처리 경로(S1)측의 셔터가 마이컴(126)에 의해 개방상태로 되어 저장매체(116)로 판독용 기준 광이 입사되게 되는데, 이에 따라 상기 판독용 기준 광이 저장매체(116)에 기록된 간섭 무늬에 의해 회절 출력됨으로써, 원래 픽셀 명암으로 구성되는 원형 페이지의 2진 데이터로 복조되어 CCD(118)로 조사되며, 상기 CCD(118)에 의해 전기신호로 복원되어 디코딩부(120)를 통해 재생 출력되어 마이컴(126)으로 인가되는 것이다.
이어 마이컴(126)은 (S304)단계에서 상기 디코딩부(120)에서 재생 출력된 원형 페이지 데이터로부터 재생시 위치 보정을 위해 동심원 형태로 삽입된 서보패턴정보(200,202)를 검출하게 된다. 이때 상기 디코딩된 원형 페이지 데이터에 삽입된 동심원 형태의 서보패턴은 재생시 왜곡 발생으로 인해 타원 형태로 검출되게 됨은 전술한 바와 같다.
이에 따라 마이컴(126)은 (S306)단계로 진행해서 동심원의 투영 불변 특성을이용하여 왜곡 재생된 서보패턴의 두 타원의 중심값 계산을 통해 실제 이미지의 정확한 중심 위치를 구하여 원래 서보패턴의 동심원을 복원하며, 상기 이미지 왜곡정도에 따라 원형 페이지 데이터에 대한 위치 보정값을 계산하게 된다.
이어 마이컴(126)은 (S308)단계에서 상기 계산된 위치 보정값을 이용하여 디코딩부(120)로부터 재생되는 원형 페이지 2진 데이터에 대한 보정을 수행하고, (S310)단계로 진행해서 상기 위치 보정값을 이용하여 CCD(118)의 위치 조정을 위한 서보제어신호를 생성하여 서보제어부(122)로 인가시켜 원형 페이지 데이터 광신호가 정확한 초점으로 CCD(118)에 출사될 수 있도록 한다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 특히 본 발명의 실시 예에서는 상기 동심원 형태로 구현되는 서보패턴 데이터가 원형 페이지 데이터 형태로 구현된 홀로그래픽 데이터내 삽입되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 상기 홀로그래픽 데이터가 사각형 또는 다각형 페이지 데이터로 구현되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 홀로그래픽 데이터 기록/재생장치에서 원형 페이지 형태로 데이터를 저장하여 홀로그래픽 채널에서 잡음의 영향을 적게 받도록 하며, 재생시 데이터 오류 보정을 위한 서보패턴정보 또한 동심원 형태로 상기 원형 페이지내에 삽입하여 홀로그래픽 데이터가 잡음에 강한 원형 페이지를 계속 유지할 수하면서도 원형 페이지 데이터에 대한 위치 보정이 가능하도록 하는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법에 있어서,
    재생요구에 따라 저장매체로부터 페이지 데이터를 리드 단계와;
    상기 페이지 데이터로부터 위치 보정을 위해 삽입된 동심원 형태의 서보패턴정보를 검출하는 단계와;
    상기 재생시 타원형태로 왜곡 출력되는 동심원 서보패턴정보를 복원하는 단계와;
    상기 복원된 동심원 서보패턴정보로부터 페이지 데이터의 위치 보정값을 산출하여 재생되는 데이터를 보정하는 단계와;
    상기 위치 보정값을 이용한 서보제어를 수행하여 상기 페이지 데이터의 광신호가 재생 수신되는 CCD의 위치를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀로 그래픽 페이지 데이터는, 원형, 사각형, 다각형 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서보패턴은, 상기 페이지 데이터내 최소 두 개의 이상의 동심원 띠 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 타원형태로 왜곡된 동심원 서보패턴은, 동심원의 투영 불변 특성을 통해 왜곡되기전 원래 이미지로 복원되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 서보패턴은, 두 개의 동심원으로 구성되며, 페이지 데이터 내측 동심원 내부에는 데이터나 페이지의 주소정보가 포함되고, 내측 동심원과 외측 동심원간 영역에는 데이터 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 페이지 데이터의 위치 보정 방법.
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