KR100448286B1 - 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템과 그어드레싱 방법 - Google Patents

홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템과 그어드레싱 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템에 관한 것으로, 특히 코드 레이트와 재생 효율을 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템은 저장 매체에 저장할 전체 페이지 수를 계산하여 필요한 비트의 개수(L)를 결정한 후에 하나의 기준 비트, m(m>3)비트의 페이지 구분 그룹과 m 비트로 구성된 n개의 참조 그룹으로 분리하되, m 비트들 중에서 두 비트가 선택적으로 “on”이 되도록 설정하고, 기준 비트의 값이 “on”이 되도록 설정하여 어드레싱 코드를 생성하여 기준광의 입사각을 기 설정된 입사각과 차이를 두어 어드레싱 코드들에서 “on”이 되는 비트들과 상기 데이터를 기록한 후에, 재생 모드 시에 저장 매체에서 출력되는 어드레스 코드의 비트수 중에서 마지막 m비트와 기준 비트를 제외한 비트수를 m으로 나누어 참조 그룹 수를 판정하고, 참조 그룹의 m비트들간의 값과 페이지 구분 그룹의 m비트들의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 재생중인 페이지 정보를 판독함으로써, 적은 비트 수를 이용하여 다수의 어드레싱 코드를 생성할 수 있다.
또한, 저장 매체에 데이터 기록 시에 발생되는 수축 현상으로 인한 Bragg mismatch 때문에 발생되는 데이터 재생 에러를 기준 비트 값을 이용하여 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템과 그 어드레싱 방법{HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE/REPRODUCING SYSTEM AND ADDRESSING METHOD THEREOF}
본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템에 관한 것으로, 특히 코드 레이트를 최소화시키고 재생 효율을 향상시킬 수 있는 어드레싱 코드를 생성하여 각 페이지에 기록하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템 및 어드레싱 방법에 관한 것이다.
현재 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등을 응용한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 장치(Holographic Digital Data Storage)가 활발히 연구/개발되고 있다. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 장치는 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 가지고 있기때문에 지문을 저장하고 재생하기 위한 지문 인식 장치, 디스플레이 장치 등으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라 그 응용 분야 또한 점차 확대되고 있다.
이와 같은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 장치는 대상 물체로부터 전달된 물체광과 기준광을 간섭시킨 후, 이러한 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(amplitude)와 위상(phase)에 따라 다르게 반응하는 광굴절성 크리스탈(crystal)과 같은 저장 매체에 기록하여 3차원상의 홀로그램 데이터를 저장한다. 그리고 물체광을 차단하고 기준광 만을 저장매체에 제공하여 저장된 3차원상의 홀로그램 데이터를 재생한다.
도 1은 종래 기술에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타낸 구성 도이다.
도 1을 참조하면, 종래 홀로그래픽 디지털 저장 및 시스템은 광원(10), 광 분리기(11), 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)(12), 제 1렌즈(13), 회전 거울(14), 액추에이터(15), 반사경(16), 제 2렌즈(17), 저장 매체(18), 제 3렌즈(19), CCD(20), 중앙 제어부(30)를 포함한다. 광 분리기(11)에서는 광원(10)의 레이저빔을 두 개로 분리하며, 광 분리기(11)와 저장 매체(18) 사이에는 다수의 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준광 경로(S1)와 물체광 경로(S2)가 형성된다.
먼저, 광 분리기(11)는 광원(10)으로부터 입사되는 레이저광을 기준광과 물체의 광으로 분리하는데, 여기에서 분리된 수직 편광의 기준광은 기준광 경로(S2)로제공되고, 분리된 물체광은 물체광 경로(S1)로 제공된다.
광 분리기(11)로부터 분리되어 회전 거울(14)에 수직 편광된 기준광은 광학 렌즈(미도시됨)를 통해 조정되고 임의의 크기로 확장(물체광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)되며, 반사경(16)을 통해 기설정된 소정 각도, 예를 들면 기록 또는 재생 각도로 편향된 후 저장 매체(18)로 입사된다.
한편 광 분리기(11)로부터 분리되어 셔터(도시하지 않음)의 개구를 통해 입사되는 물체광은 공간 광 변조기(12)에 전달된다. 셔터는 데이터 기록시 개방 상태를 유지하고, 데이터 재생시 차단 상태를 유지한다. 그리고 공간 광 변조기(12)는 외부 입력 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터로된 한 페이지 단위로 물체광을 변조한다. 이와 같이 변조된 물체광은 기준광과 동기를 맞추어 저장 매체(18)로 입사된다.
크리스탈 또는 폴리머로 이루어진 저장 매체(18)에서는 기록시 공간 광 변조기(12)로부터 제공되는 변조된 물체광과 이에 대응하는 기준광 사이의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 물체광과 기준광 사이의 간섭에 의한 간섭 무늬의 강도에 따라 저장 매체(18) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장 매체(18)에 3차원상 홀로그램 데이터의 간섭 무늬가 기록된다. 그리고 홀로그래픽 디지털 저장 시스템은 저장 매체(18)를 이동시켜 데이터를 기록하거나 중앙 제어부(30)에 의해서 제어되는 액추에이터(15)를 이용하여 회전 거울(14)을 회전시켜 데이터를 기록할 수 있다.
홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템은 저장 매체(18)에 페이지 단위로 데이터를 기록하기 전에 각 페이지의 소정 영역에 어드레싱 코드를 기록하는데, 이러한 어드레싱 코드를 기록하는 방법은 미국 특허 제 5,777,760에 기재되어 있다.
도 2를 참조하면, 어드레싱 코드는 데이터가 기록되는 패턴(페이지)의 외주면에 기록되는데, 외주면에 어드레싱 코드가 기록되는 장소는 X 축의 5 지점(AX,BX, CX,DX, EX)과 Y 축의 5 지점(Ay,By, Cy,Dy, Ey)으로 구성되는데, 각 지점들에는 기준광에 의해서 임의의 값(“0”또는 “1”)이 기록된다.
어드레싱 코드를 나타내는 X축 또는 Y 축에 5 지점에는 5 패턴(페이지)의 정보를 나타내기 위해서 두 지점 사이의 거리를 최대가 되도록 임의의 값을 기록하여 5개의 패턴(예를 들면, A-B, B-C, C-D, D-E, E-A)을 정의할 수 있다.
도 3a 내지 3e를 참조하면, 어드레싱 코드 입력 방법은 기준광을 소정의 각도로 입사시켜 X축의 A와 B 만을 “on”(“1”)으로 표시함으로써 패턴 A-B를 정의할 수 있고, 이와 같은 방법으로 X축의 B와 C만을“on”으로 표시함으로써 패턴 B-C를 정의할 수 있고, X축의 C와 D만을“on”으로 표시함으로써 패턴 C-D를 정의할 수 있고, X축의 D와 E만을“on”으로 표시함으로써 패턴 D-E를 정의할 수 있고, X축의 E와 A만을“on”으로 표시함으로써 패턴 E-A를 정의할 수 있다.
Bragg selectivity를 θ라고 할 때 각 페이지에 입력 데이터의 위치 -2θ, -θ, 0, θ, 2θ이고, AX,BX, CX,DX, EX는 0.5θ차이를 두고 기록하는데, 이때 AX는-0.75θ에 기록하고, BX는 0.5θ 떨어진 -0.25θ에 기록하고, CX는 또 0.5θ 떨어진 0.25θ에 기록한다. 이와 같은 방식으로DX와 EX에는 0.75θ와 1.25θ에 기록하고, 다시 AX는 1.75θ에 기록한다.
도 4 내지 도 5는 재생 모드에서 데이터 및 어드레싱 데이터의 재생 효율을 나타내는 그래프로써, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 장치가 재생 기준광의 입사각이 0°에서 임의의 데이터를 재생할 경우에 데이터 이미지(D1)는 최대를 나타내고, 어드레싱 데이터 중 B,C가 최대 값을 나타냄을 알 수 있어 데이터 이미지(D1)를 찾을 수 있다.
상기와 같은 방법으로 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 장치는 어드레싱 데이터 D,E의 값이 최대 값을 갖는 위치에서 데이터 이미지 D2를 찾을 수 있으며, A,B를 이용하여 데이터 이미지 D3을 찾을 수 있다.
도 6은 재생 모드에서 두 개의 어드레싱 데이터의 강도 차를 나타내는 그래프로써, 중앙 제어부(30)는 어드레싱 데이터들간의 강도 차이를 계산하여 현재 재생 중인 데이터 이미지를 검색할 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 중앙 제어부(30)는 재생용 기준광이 θ에서 입사될 때 어드레싱 데이터 B와 C의 강도 차이가 0이기 때문에 데이터 이미지 D1이 재생 중임을 알 수 있으며, 재생용 기준광이 1°에서 입사될 때 어드레싱 데이터 D와 E의 강도 차이가 0이기 때문에 데이터 이미지 D2가 재생 중임을 알 수 있다.
그러나, 상기와 같은 방법으로 데이터 이미지의 어드레싱 데이터를 기록할때 5 페이지를 구분할 수 있는 어드레싱 코드를 기록하기 위해서 5개의 픽셀을 사용함으로써 코드 레이트가 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 장치에서 사용되는 광원인 레이저빔의 가우시안 분포에 따라 어드레싱 데이터인 A, B, C, D, E 모두가 동일한 강도를 나타내지 못하기 때문에, 어드레싱 데이터가 기록된 비트들간의 밀도 차이를 이용하여 현재 재생 중인 데이터 이미지 정보를 검색할 수 없다.
저장 매체(18)에 사용되는 폴리머에서는 데이터 기록 시에 수축 현상이 발생하여 데이터 재생 시에 Bragg mismatch가 발생하기 때문에 어드레싱 데이터가 기록된 픽셀들의 최대 밀도 값을 갖는 지점에서 데이터를 재생할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저장 매체의 전체 페이지 수에 따라 필요한 비트수에 따라 두 비트가 “on”값을 갖는 m 비트로 그룹핑된 페이지 구분 그룹, 참조 그룹 및 기준 비트를 이용하여 어드레싱 코드를 각 페이지의 어드레싱 영역에 기록하며, 어드레싱 코드를 이용하여 재생 중인 페이지 정보를 정확하게 검색할 수 있는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템과 그 어드레싱 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원으로부터 분리된 기준 광과 물체 광을 이용하여 저장 매체에 페이지 단위로 홀로그래픽 디지털 데이터와 어드레싱 코드를 저장하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템에 있어서, 상기 저장 매체에 저장할 전체 페이지 수를 계산하여 상기 어드레싱 코드에 필요한 비트의 개수(L)를 결정하는 비트 설정부와, 상기 L개의 비트를 하나의 기준 비트, m(m>3)비트의 페이지 구분 그룹과 m 비트로 구성된 n개의 참조 그룹으로 분리하되, 상기 m 비트들 중에서 두 비트가 선택적으로 “on”이 되도록 설정하고, 상기 기준 비트의 값이 “on”이 되도록 설정하여 어드레싱 코드를 생성하는 코드 생성부와, 상기 기준광의 입사각을 기 설정된 입사각과 차이를 두어 상기 어드레싱 코드들에서 “on”이 되는 비트들과 상기 데이터를 기록하는 기록부와, 상기 저장 매체에서 출력되는 데이터를 픽셀 단위로 출력하며, 출력되는 데이터에 대한 어드레싱 코드를 송출하는 출력부와, 상기 출력부에서 출력된 어드레스 코드의 비트수 중에서 마지막 m비트와 기준 비트를 제외한 비트수를 m으로 나누어 참조 그룹 수를 판정하고, 상기 참조 그룹의 비트들의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 재생 페이지가 속하는 그룹을 판독하는 그룹 판독부와, 상기 페이지 구분 그룹의 m비트들의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 상기 재생중인 페이지 정보를 판독하는 페이지 판독부를 더 포함한다.
본 발명은, 광원으로부터 분리된 기준 광과 물체 광을 이용하여 저장 매체에 페이지 단위로 홀로그래픽 디지털 데이터와 어드레싱 코드를 저장하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템의 어드레싱 방법에 있어서, 상기 저장 매체에 저장할 전체 페이지 수를 계산하여 상기 어드레싱 코드에 필요한 비트의 개수(L)를 설정하는 단계와, 상기 L개의 비트를 하나의 기준 비트, m(m>3)비트의 페이지 구분 그룹과 m 비트로 구성된 n개의 참조 그룹으로 분리하되, 상기 m 비트들 중에서 두 비트가 선택적으로 “on”이 되도록 설정하고, 상기 기준 비트의 값이 “on”이 되도록 설정하여 어드레싱 코드를 생성하는 단계와, 상기 기준광의 입사각을 기 설정된 입사각과 차이를 두어 상기 어드레싱 코드들에서 “on”이 되는 비트들과 상기 데이터를 기록하는 단계와, 재생 모드 시에 상기 저장 매체에서 출력되는 데이터를 픽셀 단위로 출력하며, 출력되는 데이터에 대한 어드레싱 코드를 송출하는 단계와, 상기 출력된 어드레스 코드의 비트수 중에서 마지막 m비트와 기준 비트를 제외한 비트수를 m으로 나누어 참조 그룹 수를 판정하고, 상기 참조 그룹을 구성하는 비트들간의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 재생 페이지가 속하는 그룹을 판독하는 단계와, 상기 페이지 구분 그룹의 m비트들의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 상기 재생중인 페이지 정보를 판독하는 단계를 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에 의해 저장 매체에 기록된 페이지 형태를 나타내는 도면,
도 3a 내지 3e는 종래 기술에 따른 다섯 가지의 어드레싱 코드의 기록 형태를 나타낸 도면,
도 4는 종래 기술에 따른 데이터 재생 효율을 나타낸 그래프이며,
도 5는 종래 기술에 따른 어드레싱 코드의 재생 효율을 나타낸 그래프이며,
도 6은 종래 기술에 따른 어드레싱 코드의 두 비트간의 재생 강도 차이를 나타낸 그래프이며,
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 블록도,
도 8은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에 의해 저장 매체에 기록된 페이지의 형태를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템에서 사용되는 어드레싱 코드를 형태를 나타내는 도면.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 광원 101 : 광 분리기
102 : 공간 광 변조기 103 : 제 1렌즈군
104 : 회전 거울 105 : 액추에이터
106 : 반사경 107 : 제 2렌즈군
108 : 저장 매체 109 : 제 3렌즈군
110 : 출력부 120 : 중앙 제어부
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 7은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 블록도, 도 8은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에 의해 저장 매체에 기록된 페이지의 형태를 나타내는 도면, 도 9는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템에서 사용되는 어드레싱 코드를 형태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면 홀로그래픽 디지털 저장 및 시스템은 광원(100), 광 분리기(101), 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)(102), 제 1렌즈군(103), 회전 거울(104), 액추에이터(105), 반사경(106), 제 2렌즈군(107), 저장 매체(108), 제 3렌즈군(109), 출력부(110), 중앙 제어부(120)를 포함한다. 광 분리기(101)에서는 광원(100)의 레이저광을 두 개로 분리하므로 광 분리기(101)와 저장 매체(108) 사이에는 다수의 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준광 경로(S1)와 물체광 경로(S2)가 형성된다.
먼저, 광 분리기(101)는 광원(100)으로부터 입사되는 레이저광을 기준광과 물체의 광으로 분리하는데, 여기에서 분리된 수직 편광의 기준광은 기준광 경로(S2)로 제공되고, 분리된 물체광은 물체광 경로(S1)로 제공된다.
광 분리기(101)로부터 분리되어 회전 거울(104)에 수직 편광된 기준광은 광학 렌즈(미도시됨)를 통해 조정되고 임의의 크기로 확장(물체광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)되며, 반사경(106)을 통해 기 설정된 소정 각도, 예를 들면 기록 또는 재생 각도로 편향된 후 저장 매체(108)로 입사된다.
한편 광 분리기(101)로부터 분리되어 셔터(도시하지 않음)의 개구를 통해 입사되는 물체광은 공간 광 변조기(102)에 전달된다. 셔터는 데이터 기록시 개방 상태를 유지하고, 데이터 재생시 차단 상태를 유지한다. 그리고 공간 광 변조기(102)는 외부 입력 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터로 된 한페이지 단위로 물체광을 변조한다. 이와 같이 변조된 물체광은 기준광과 동기를 맞추어 저장 매체(108)로 입사된다.
크리스탈이나 폴리머를 사용하는 저장 매체(108)에서는 기록시 공간 광 변조기(102)로부터 제공되는 변조된 물체광과 이에 대응하는 기준광 사이의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 물체광과 기준광 사이의 간섭에 의한 간섭 무늬의 강도에 따라 저장 매체(108) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장 매체(108)에 홀로그램 데이터의 간섭 무늬가 기록된다. 그리고 홀로그래픽 디지털 저장 시스템은 저장 매체(108)를 이동시켜 데이터를 기록한다.
저장 매체(108)에 저장된 페이지에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 재생하고자 하는 데이터가 기록된 데이터 영역(200)과 어드레싱 코드가 기록된 어드레싱 영역(210)으로 나누어져 있으며, 어드레싱 영역(210)에 기록된 어드레싱 코드를 토대로 재생 중인 현재의 페이지 정보를 알 수 있다. 어드레싱 영역(210)에 기록되는 어드레싱 코드는 데이터가 기록되기 전에 소정의 입사각을 갖는 기준광에 의해서 어드레싱 코드를 나타내는 픽셀들을 선택적으로 “on” 도는 “off”시키거나 저장 매체(108)의 위치를 변경하여 어드레싱 코드를 나타내는 픽셀들을 선택적으로 “on” 또는 “off”시킨다.
어드레싱 코드는 광 분리기(101)에서 분리된 기준광에 의해서 각 페이지의 어드레싱 영역(210)에 저장되는데, 이때 어드레싱 영역(210)에 어드레싱 코드를 기록하는 방법은 회전 거울(104)을 회전시키는 액추에이터(105)를 제어하여 어드레싱코드를 어드레싱 영역에 기록하는 앵클 멀티플렉싱과 저장 매체(108)의 위상을 변경하여 어드레싱 코드를 기록하는 쉬프트 멀티플렉싱이 있다. 어드레싱 코드는 그 일 예로써 각 페이지의 좌측 상단인 어드레싱 영역(210)에 기록된다.
중앙 제어부(120)는 어드레싱 영역(210)에 어드레싱 코드를 기록하기 위해서 광 분리기(101)에서 분리되어 수직 입사되는 기준광의 반사 각도를 조절하기 위한 제어 신호를 발생하여 기준광이 어드레싱 영역(210)에 해당 어드레싱 데이터가 기록되도록 입사시키고, 출력부(120)에서 출력되는 어드레싱 코드를 토대로 재생 중인 페이지 정보를 검색하는데, 그 구성은 비트 설정부(121), 코드 생성부(122), 코드 기록부(123), 그룹 판독부(124), 페이지 판독부(125), 페이지 이동부(126)로 이루어진다.
비트 설정부(121)는 저장 매체(108)에 기록될 페이지수에 따라 어드레싱 코드를 표현하기 위한 비트 수(L)를 설정하며, 비트 설정부(121)에 의해서 설정된 비트 수(L)는 코드 생성부(122)에 의해서 m(m>3)비트 단위로 그룹핑된 페이지 구분 그룹, n개의 참조 그룹 및 한 비트로 구성된 기준 비트로 이루어지는데, 여기서 페이지 구분 그룹은 다수의 그룹 중에서 마지막 그룹이며, 참조 그룹은 페이지 구분 그룹을 제외한 부분이다.
코드 생성부(122)에 의해서 정의된 어드레싱 코드는, 도 9에 도시된 바와 같이, 페이지 구분 그룹(220/n), 기준 비트(221) 및 페이지 구분 그룹(220/n)을 제외한 참조 그룹(220/2 ∼ 220/n-1)으로 구성되는데, 각 그룹을 구성하는 m비트 중에서 두개의 비트만을 “on”시켜 어드레싱 코드를 표현한다.
코드 생성부(122)는 각 그룹을 구성하는 m 비트 중에서“on”되는 픽셀의 위치를 바꾸어 가면서 코드를 생성하기 때문에, 비트 수에 따라서 표현할 수 있는 어드레싱 코드의 수(페이지 수)는 아래의 수식 1과 같다.
이때, m은 하나의 그룹이 가지고 있는 비트수를 나타내며 L은 어드레싱 코드에서 사용되는 총 비트수이며, a는 한 그룹에서 "on"되는 비트수를 나타낸다.
예를 들어 설명하면, 저장 매체(108)에 기록될 입력 데이터의 총 페이지 수가 62페이지이면, 비트 설정부(121)는 총 비트수(L)를 9 비트로 설정하며 4비트가 한 그룹이고, 2개의 그룹으로 이루어지며 하나의 기준 비트를 갖고, 각 그룹에서 "on"되는 비트수는 2개이다.
코드 기록부(123)는 물제광에 따라 데이터를 저장 매체(108)에 기록되기 전에 페이지의 소정 영역에 기준광의 입사각을 달리하여 코드 생성부(122)에 의해서 생성된 어드레싱 코드에 대응하여 m 비트 중에서 두 개의 비트가 “on”(또는 “off”)이 되도록 기록한다.
코드 생성부(122)에 의해서 생성된 어드레싱 코드들 중에서 기준 비트는 입력 데이터가 기록될 때의 기준광의 입사각에 따라 항상 “on”이 되도록 기록한다.
입력 데이터는 코드 기록부(123)에 의해서 어드레싱 코드가 기록된 후에 저장 매체(108)에 기록되는데, 이때 입력 데이터가 저장 매체(108)에 기록될 때의 기준광은 어드레싱 코드가 입력될 때의 기준광의 입사각과 소정의 차이를 두고 입사된다. 입력 데이터의 기준광 입사각은 “on”되는 두 개의 비트가 기록되는 각각의 기준광 입사각과 -0.25θ와 +0.25θ 벗어난 값을 갖는다.
예를 들면, 6페이지의 어드레싱 코드를 기록한다고 가정하면, 코드 기록부(123)는 5개의 비트를 이용하여 어드레싱 코드를 기록한다.
코드 기록부(123)는 첫 페이지의 어드레싱 코드를 표현하기 위해서 A1, B1을 “on”시키는데, 기준광의 입사각이 -0.25θ일 때 A1에 “1”을 기록하고 기준광의 입사각이 0.25θ일 때 B1에 “1”을 기록한다. 이때 저장 매체(108)에 입력 데이터가 기록될 때의 기준광의 입사각은“0”이다.
중앙 제어부(120)는 이와 같은 방법으로 두 번째 페이지에서는 기준광의 입사각이 0.75θ일 때 A1에 “1”을 기록하고 기준광의 입사각이 1.25θ일 때 C1에 “1”을 기록하며, 기준광의 입사각이 θ일 때 입력 데이터를 기록한다.
다시 말해서, 중앙 제어부(120)에 의해서 기록되는 각각 페이지의 어드레싱 코드는 아래의 표 1과 같다.
페이지 어드레싱 코드
첫 페이지 11001
두 번째 페이지 10101
세 번째 페이지 10011
네 번째 페이지 01101
다섯 번째 페이지 01011
여섯 번째 페이지 00111
어드레싱 코드 중에서 페이지 구분 그룹과 n 개의 참조 그룹은 입력 데이터가 기록되는 전에 기록되며, 기준 비트는 입력 데이터 기록 시에 항상 “on” 값을갖도록 기록된다.
중앙 제어부(120)는 기준 비트 값을 이용하여 후술되는 데이터 재생 시에 SNR이 가장 좋은 부분(최대 값을 갖는 부분)에서 데이터를 재생할 수 있다.
광 분리기(101)로부터 분리된 물체광이 셔터를 통해 차단되고 재생용 기준광이 회전 거울(104) 및 반사경(106)을 통해 저장 매체(108)로 입사되면, 저장 매체(108)에서는 기록된 간섭 무늬가 입사된 재생용 기준광을 회절시켜 기록된 신호를 재생하여 제 3렌즈군(109)을 통해 출력부(110)로 보낸다. 그리고 출력부(110)에서는 저장 매체(108)에서 보낸 재생 신호를 전기적인 신호로 복원하여 비트(픽셀) 단위로 신호 처리하여 홀로그램 데이터를 출력하는데, 이때 비트 단위 출력을 위해서 CMOS을 사용한다.
제 3렌즈군(109)은 저장 매체(108)에서 복원된 간섭 무늬를 픽셀수에 맞도록 조절하여 출력부(110)에 전달한다.
출력부(110)는 데이터를 출력하기 전에 각각의 페이지에 기록된 어드레싱 코드를 비트 단위로 처리하여 중앙 제어부(120)의 그룹 판독부(124)에 전송한다.
그룹 판독부(124)는 출력부(110)에서 출력된 어드레스 코드의 비트수 중에서 마지막 m비트와 기준 비트를 제외한 비트수를 m으로 나누어 참조 그룹 수를 판정하고, 참조 그룹에 속하는 각 비트들간의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트들을 이용하여 재생 페이지가 속하는 그룹을 판독한다.
페이지 판독부(125)는 페이지 구분 그룹의 m비트들간의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트들을 이용하여 재생중인 페이지 정보를 판독한다.
페이지 이동부(126)는 페이지 판독부(125)에서 판독된 페이지 정보를 이용하여 사용자가 저장 매체(108)에 저장된 페이지 중에서 임의의 페이지 재생 요구에 따라 페이지 정보에서 재생 요구 페이지로 이동하기 위한 기준광의 편향 각도를 설정하거나, 저장 매체(108)의 위치를 이동시켜 재생 요구 페이지로 이동시키는데, 이때 편향 각도에 따라 회전 거울(104)을 회전시키거나 저장 매체(108)의 위치를 변경시켜 페이지를 출력부(110)를 통해 출력시킨다.
상기와 같은 구성을 갖는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템을 이용하여 다수의 픽셀로 이루어진 페이지 영역 중에서 소정의 영역에 어드레싱 데이터를 기록하고 현재 재생중인 페이지의 정보를 판독하는 과정을 설명하면 아래와 같다.
먼저, 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템이 저장할 총 페이지수가 36페이지이고, 하나의 그룹은 4비트로 이루어져 있으며, 4비트 중에서 2비트가 온 되어진다는 가정 하에 설명하기로 한다.
비트 설정부(121)는 저장하고자 하는 데이터를 페이지 단위로 저장할 때 각각의 페이지에 필요한 총 비트 수를 계산하는데, 이때 총 페이지수가 36페이지임으로 어드레싱 코드를 표현하기 위해 필요한 비트 수는 9비트이다.
그룹 분류부(122)는 비트 설정부(121)에서 설정된 9비트를 이용하여 4비트로 구룹핑된 참조 그룹, 페이지 구분 그룹, 기준 비트로 분리한 후에, 참조 그룹과 페이지 구분 그룹의8비트를 이용한 어드레싱 코드 36개를 설정한다.
어드레싱 코드 중에서 참조 그룹은 “1100, 1010, 1001, 0011, 0101, 0110”으로 이루어지며, 페이지 구분 코드 그룹은 “1100, 1010, 1001, 0011, 0101, 0110”으로 이루어지고, 기준 비트의 값은 항상 1을 갖도록 기록한다. 어드레싱 코드는 참조 그룹과 페이지 구분 코드 그룹의 조합을 통해서 어드레싱 코드를 형성한다.
코드 기록부(123)는 그룹 분류부(122)를 통해 생성된 어드레싱 코드를 이용하여 첫 번째 페이지에 어드레싱 코드가 첫 번째 참조 그룹(“1100”) 과 페이지 구분 코드(“1100”)가 기록되며, 두 번째 페이지의 어드레싱 코드는 참조 그룹은 변화가 없고 페이지 구분 코드만이“1010”으로 변화시켜 기록하는데, 이러한 방식으로 참조 그룹을 변화시키지 않고 페이지 구분 코드 그룹만이 변화시켜 1∼6페이지까지 기록하고, 참조 그룹의 두 번째 값(“1100”)을 이용하여 7∼12페이지까지 기록하여 최종 36페이지까지의 어드레싱 코드를 기록한다.
코드 기록부(123)는 기준광과 물체광에 의해서 다수 픽셀의 2진 데이터 형식으로 입력 데이터가 기록되는 저장 매체(108)의 저장되는 페이지의 좌측 상단 어드레싱 영역(210)에 기준광을 이용하여 어드레싱 코드를 기록하거나, 저장 매체(108)의 위치를 변경하여 기준광을 어드레싱 영역(210)에 입사시킴으로써 어드레싱 코드를 기록한다. 이때 코드 기록부(123)는 어드레싱 코드를 입력 데이터를 저장 매체(108)에 기록하기 전에 기록하는데, 어드레싱 코드를 기록하는 기준광의 입사각은 입력 데이터를 기록할 때의 기준광 입사각과 다른 값을 이용하여 기록한다.
저장 매체(108)에 저장된 임의의 데이터가 출력될 때 출력부(110)는 페이지 단위로 이루어진 데이터를 비트(픽셀) 단위로 출력하는데, 어드레싱 코드가“10100101”을 갖는 페이지가 출력되면 출력부(110)는 어드레싱 코드를 중앙 제어부(120)의 그룹 판독부(124)에 전송한다.
그룹 판독부(124)는 어드레싱 코드의 총 비트수에서 마지막 기준 비트를 제외한 비트 수를 4비트로 나누어서 어드레싱 코드가 2개의 그룹으로 이루어졌다는 것을 판독하는데, 이때 앞에 1 그룹은 참조 그룹이며 두 번째 그룹은 페이지 구분 그룹이다.
그룹 판독부(124)는 참조 그룹 값인 “1010”을 이용하여 재생 중인 페이지가 7∼12페이지 사이에 있음을 판독한다.
페이지 판독부(124)는 페이지 구분 코드 그룹인 “0101”을 이용하여 재생중인 페이지가 11페이지임을 알 수 있다.
페이지 이동부(126)는 사용자의 임의의 페이지(예를 들면, 25 페이지) 재생 요구에 따라 현재 재생중인 11 페이지에서 재생 요구 페이지인 25 페이지로 이동을 위한 기준광의 편향 각도를 조절하거나, 저장 매체(108)의 위치를 조절하여 25 페이지로 이동한 후에 기준광을 이용하여 저장 매체(108)에 저장된 25 페이지의 데이터를 출력부(110)를 통해 출력시킨다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 저장 매체에 저장할 전체 페이지 수를 계산하여 필요한 비트의 개수(L)를 결정한 후에 하나의 기준 비트, m(m>3)비트의 페이지 구분 그룹과 m 비트로 구성된 n개의 참조 그룹으로 분리하되, m 비트들 중에서 두 비트가 선택적으로 “on”이 되도록 설정하고, 기준 비트의 값이 “on”이 되도록 설정하여 어드레싱 코드를 생성하여 기준광의 입사각을 기 설정된 입사각과 차이를 두어 어드레싱 코드들에서 “on”이 되는 비트들과 데이터를 기록한 후에, 재생 모드 시에 저장 매체에서 출력되는 어드레스 코드의 비트수 중에서 마지막 m비트와 기준 비트를 제외한 비트수를 m으로 나누어 참조 그룹 수를 판정하고, 참조 그룹의 m비트들간의 값과 페이지 구분 그룹의 m비트들의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 재생중인 페이지 정보를 판독함으로써, 적은 비트 수를 이용하여 다수의 어드레싱 코드를 생성할 수 있어 코드 레이트를 향상시킬 수 있다.
또한, 저장 매체에 데이터 기록 시에 발생되는 수축 현상으로 인한 Bragg mismatch 때문에 발생되는 데이터 재생 에러를 기준 비트 값을 이용하여 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 광원으로부터 분리된 기준 광과 물체 광을 이용하여 저장 매체에 페이지 단위로 홀로그래픽 디지털 데이터와 어드레싱 코드를 저장하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템에 있어서,
    상기 저장 매체에 저장할 전체 페이지 수를 계산하여 상기 어드레싱 코드에 필요한 비트의 개수(L)를 결정하는 비트 설정부와,
    상기 L개의 비트를 하나의 기준 비트, m(m>3)비트의 페이지 구분 그룹과 m 비트로 구성된 n개의 참조 그룹으로 분리하되, 상기 m 비트들 중에서 두 비트가 선택적으로 “on”이 되도록 설정하고, 상기 기준 비트의 값이 “on”이 되도록 설정하여 어드레싱 코드를 생성하는 코드 생성부와,
    상기 기준광의 입사각을 기 설정된 차이를 두어 상기 어드레싱 코드들에서 “on”이 되는 비트들과 상기 데이터를 기록하는 기록부와,
    상기 저장 매체에서 출력되는 데이터를 픽셀 단위로 출력하며, 출력되는 데이터에 대한 어드레싱 코드를 송출하는 출력부와,
    상기 출력부에서 출력된 어드레스 코드의 비트수 중에서 마지막 m비트와 기준 비트를 제외한 비트수를 m으로 나누어 참조 그룹 수를 판정하고, 상기 참조 그룹의 비트들의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 재생 페이지가 속하는 그룹을 판독하는 그룹 판독부와,
    상기 페이지 구분 그룹의 m비트들의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 상기 재생중인 페이지 정보를 판독하는 페이지 판독부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저장 매체에 저장된 페이지 중에서 임의의 페이지 재생 요구 신호에 따라 상기 판독된 페이지 정보를 토대로 상기 재생 요구 페이지에 대응되는 상기 기준광의 편향 각도를 설정하거나, 상기 저장 매체의 위치를 이동시켜 상기 재생 요구 페이지로 이동시키는 페이지 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 코드 생성부에서 만들어진 어드레싱 코드 수는,
    이며, 이때 a는 m비트 중 "on"되는 비트수인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 m비트 중에서 “on”되는 두 비트들은,
    상기 데이터의 기준광 입사각에서 ±0.25θ 떨어진 입사각에서 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템.
  5. 광원으로부터 분리된 기준 광과 물체 광을 이용하여 저장 매체에 페이지 단위로 홀로그래픽 디지털 데이터와 어드레싱 코드를 저장하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템의 어드레싱 방법에 있어서,
    상기 저장 매체에 저장할 전체 페이지 수를 계산하여 상기 어드레싱 코드에 필요한 비트의 개수(L)를 설정하는 단계와,
    상기 L개의 비트를 하나의 기준 비트, m(m>3)비트의 페이지 구분 그룹과 m 비트로 구성된 n개의 참조 그룹으로 분리하되, 상기 m 비트들 중에서 두 비트가 선택적으로 “on”이 되도록 설정하고, 상기 기준 비트의 값이 “on”이 되도록 설정하여 어드레싱 코드를 생성하는 단계와,
    상기 기준광의 입사각을 기 설정된 입사각과 차이를 두어 상기 어드레싱 코드들에서 “on”이 되는 비트들과 상기 데이터를 기록하는 단계와,
    재생 모드 시에 상기 저장 매체에서 출력되는 데이터를 픽셀 단위로 출력하며, 출력되는 데이터에 대한 어드레싱 코드를 송출하는 단계와,
    상기 출력된 어드레스 코드의 비트수 중에서 마지막 m비트와 기준 비트를 제외한 비트수를 m으로 나누어 참조 그룹 수를 판정하고, 상기 참조 그룹을 구성하는 비트들간의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 재생 페이지가 속하는 그룹을 판독하는 단계와,
    상기 페이지 구분 그룹의 m비트들의 값을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 비트를 이용하여 상기 재생중인 페이지 정보를 판독하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템의 어드레싱 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 저장 매체에 저장된 페이지 중에서 임의의 페이지 재생 요구 신호에 따라 상기 판독된 페이지 정보를 토대로 상기 재생 요구 페이지에 대응되는 상기 기준광의 편향 각도를 설정하거나, 상기 저장 매체의 위치를 이동시켜 상기 재생 요구 페이지로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템의 어드레싱 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 코드 생성부에서 만들어진 어드레싱 코드 수는,
    이며, 이때 a는 m비트 중 "on"되는 비트수인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템의 어드레싱 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 m비트 중에서 “on”되는 두 비트들은,
    상기 데이터의 기준광 입사각에서 ±0.25θ 떨어진 입사각에서 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템의 어드레싱 방법.
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