KR100477361B1 - Volume holographic data storage and reproducing system - Google Patents
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Abstract
데이터의 재생 속도를 향상시키면서 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 제작 원가를 낮출 수 있는 본 발명에 따른 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템은 서로 다른 파장을 갖는 제 1, 2광을 발생시키는 광원과, 제 1광을 기록용 제 1기준광과 신호광으로 분리시키고, 제 2광을 기록용 제 2기준광과 서보광으로 분리시키는 제 1광분리기와, 신호광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조시키는 공간 광 변조기와, 공간 광 변조기에서 변조된 신호광이 제 1기준광과 간섭하여 기록되는 데이터 영역과 서보광이 제 2기준광간에 간섭하여 기록되는 서보 영역을 갖으며, 재생용 제 1, 2기준광과 반응하여 신호광과 서보광을 출력하는 저장매체와, 신호광과 서보광을 분리시키는 제 3광분리기와, 제 3광분리기를 통해 서보광이 입력될 때 트리거 신호를 발생시키는 펄스 발생기와, 트리거 신호에 따라 상기 제 3광분리기에서 분리된 신호광을 캡쳐하여 재생시키는 CCD를 포함한다.The volume holographic data storing and reproducing system according to the present invention, which can reduce the manufacturing cost of the volume holographic data storing and reproducing system while improving the reproduction speed of the data, comprises: a light source for generating first and second light having different wavelengths; And a first optical splitter that separates the first light into a first reference light for recording and a signal light, and a second optical splitter that separates the second light into a second reference light and a servo light for recording, and a light and shade of pixels according to data input from the outside. A spatial light modulator for modulating by one page unit of the binary data, and a data area in which signal light modulated by the spatial light modulator interferes with the first reference light, and a servo area in which servo light interferes between the second reference light and is recorded. And a storage medium which outputs the signal light and the servo light in response to the first and second reference light for reproduction, and separates the signal light and the servo light. First and a CCD for capturing a reproduced signal light separated by the third optical splitter according to a pulse generator and a trigger signal for generating a trigger signal when a servo light inputted through the third optical splitter and the third optical splitter.
Description
본 발명은 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage and Reproducing System)에 관한 것으로, 홀로그래픽 데이터를 서보광과 같이 기록하여 데이터 재생 속도를 향상시킬 수 있는 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a volume holographic digital data storage and reproducing system, wherein a volume holographic data storage and reproducing system is capable of improving data reproduction speed by recording holographic data together with a servo light. It is about.
최근 들어, 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장을 이용한 기술 분야는, 예를 들면 반도체 레이져, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 눈부신 발전에 힘입어 도처에서 활발하게 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 결과로서 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템 등이 실용화되고 있을 뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.Recently, the field of technology using volume holographic digital data storage has been actively studied everywhere, for example, due to the remarkable development of semiconductor laser, charge coupled device (CCD), liquid crystal display (LCD), etc. As a result of these studies, fingerprint recognition systems for storing and reproducing fingerprints have been put to practical use, and are being expanded to various fields that can apply the advantages of large capacity and ultra-fast data transfer rate.
상기한 바와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템은 대상 물체로부터의 신호광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 저장매체, 예를 들면 광 굴절성(photorefractive) 크리스탈(crystal) 등의 저장매체에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 신호광의 강도 및 위상까지도 기록함으로서, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 동일 장소에 저장할 수 있다.The volume holographic digital storage and reproducing system as described above is a storage medium, for example, optical refraction, in which an interference fringe generated when the signal light from the target object and the reference light interfere with each other is sensitive to the amplitude of the interference fringe. By recording on a storage medium such as a photorefractive crystal and recording the intensity and phase of the signal light by a method of changing the angle of the reference light, the three-dimensional image of the object can be displayed and the binary data can be displayed. Hundreds to thousands of holograms, organized in pages, can be stored in the same location.
도 1은 신호광과 기준광 간의 간섭을 이용하여 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장매체에 저장하고, 저장매체에 저장된 3차원상의 홀로그램 데이터를 재생하는 종래 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 전체 계통도이고,. 도 2는 종래의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에서 사용되는 저장매체를 나타내는 구성도이다.1 is a view illustrating a conventional volume holographic digital data storage system storing hologram data (ie, interference fringes) in three dimensions on a storage medium and reproducing holographic data stored in the storage medium by using interference between the signal light and the reference light. It's the whole schematic. 2 is a block diagram showing a storage medium used in a conventional volume holographic data storage and reproducing system.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 홀로그래피에서 요구되는 레이져 광을 발생하는 광원(100)과 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 저장매체(110)(예를 들면, 광 굴절성 크리스탈)를 포함하며, 이러한 광원(100)과 저장매체(110) 사이에는 각 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준광 처리 경로(PS1)와 신호광 처리 경로(PS2)가 형성된다.As shown in FIG. 1, the conventional volume holographic digital data storage system 110 includes a light source 100 for generating laser light required by holography and a storage medium 110 for storing three-dimensional hologram data (ie, interference fringes). (For example, an optical refractive crystal), and between the light source 100 and the storage medium 110, two paths including each optical system, that is, a reference light processing path PS1 and a signal light processing path PS2. ) Is formed.
도 1을 참조하면, 광 분리기(101)에서는 광원(100)으로부터 발생하여 입사하는 레이져 광을 기준광과 신호광으로 분리하는데, 여기에서 분기된 기준광은 기준광 처리 경로(PS1)로 제공되고 분기된 신호광은 신호광 처리 경로(PS2)로 제공된다.Referring to FIG. 1, the optical splitter 101 separates the incident laser light generated from the light source 100 into a reference light and a signal light, wherein the split reference light is provided to the reference light processing path PS1 and the split signal light is The signal light processing path PS2 is provided.
다음에, 기준광 처리 경로(PS1)상에는 반사경(102)이 기준광의 출사 방향으로 구비되며, 이러한 광학 구조를 갖는 기준광 처리 경로(PS1)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생시에 필요로 하는 기록용 또는 재생용 기준광을 발생하여 저장매체(110)에 제공한다.Next, a reflecting mirror 102 is provided on the reference light processing path PS1 in the emission direction of the reference light, and in the reference light processing path PS1 having such an optical structure, recording or reproducing is required for recording or reproducing hologram data. The reference light is generated and provided to the storage medium 110.
한편, 반사경(102)은 액츄에이터(103)에 의해서 구동되어 기준광(빔)을 기 설정된 소정 각도, 예를 들면 기록시의 기록각 또는 재생을 위해 기 설정된 재생각으로 편향시키며, 기록각 또는 재생각으로 편향된 기준광은 저장매체(110)로 제공된다.On the other hand, the reflector 102 is driven by the actuator 103 to deflect the reference light (beam) at a predetermined angle, for example, a recording angle at the time of recording or a preset reproduction angle for reproduction, and the recording angle or the reproduction angle. The reference light deflected into is provided to the storage medium 110.
다른 한편, 신호광 처리 경로(PS2)상에는 반사경(104) 및 공간 광 변조기(105)가 신호광의 출사 방향으로 순차 구비된다.On the other hand, on the signal light processing path PS2, the reflector 104 and the spatial light modulator 105 are sequentially provided in the emission direction of the signal light.
이러한 광학 구조를 갖는 신호광 처리 경로(PS2)에서는, 홀로그램 데이터의 기록 시에, 신호광을 공간 광 변조기(105)에 인가되는 외부 입력 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터로 된 한 페이지 단위의 변조하여 변조된 신호광을 저장매체(110)에 제공한다.In the signal light processing path PS2 having such an optical structure, at the time of recording the hologram data, signal light is transmitted in units of one page of dark and dark binary data forming pixels according to external input data applied to the spatial light modulator 105. The modulated signal light is provided to the storage medium 110.
즉, 광 분리기(101)로부터 분기된 신호광은 반사경(104)을 통해 소정의 편향각으로 반사된다.That is, the signal light branched from the optical separator 101 is reflected at a predetermined deflection angle through the reflector 104.
공간 광 변조기(105)에서는 반사경(104)으로부터 전달되는 확장된 신호광을 외부로부터 입력되는 데이터에 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(105)에 입사되는 확장된 신호광은 한 프레임 단위로 변조된다.In the spatial light modulator 105, the extended signal light transmitted from the reflector 104 is modulated by one page unit of binary data of light and shade of pixels according to data input from the outside. The extended signal light incident on the spatial light modulator 105 when the image data is in one frame unit is modulated in one frame unit.
그런 다음, 상기한 공간 광변조기(105)에서 출력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 신호광은 기준광 처리 경로(PS1)의 반사경(102)에서 입사되는 기준광과 동기를 맞추어 저장매체(110)로 입사된다.Then, the signal light modulated in units of one page of binary data output from the spatial light modulator 105 is synchronized with the reference light incident from the reflector 102 of the reference light processing path PS1. Incident.
저장매체(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터가 기록되는 저장물질(245)(111)과 도시 생략된 서보 모터에 의해서 움직여 저장물질(111)의 위치를 변경하여 데이터의 기록 위치를 맞추는 리니어 스테이지(linear stage)(112)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the storage medium 110 is moved by the storage materials 245 and 111 in which data is recorded and the servo motor (not shown) to change the position of the storage material 111 to record the data. It includes a linear stage 112 that fits.
저장매체(110)에서는, 기록 모드 시에, 공간 광변조기(105)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호광과 이에 대응하는 편향각도(??)를 가지고 반사경(102)으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬(즉, 데이터)가 기록된다. 즉, 저장매체(110)의 저장물질(111)에는 랜덤한 위상을 갖는 기록용 기준광을 사용하여 간섭무늬가 기록된다. 이때 저장물질(111)은 리니어 스테이지(112)에 의해서 이동되고, 이로 인하여 간섭무늬들이 중첩되어 기록될 수 있다. In the storage medium 110, in the recording mode, the incident light from the reflector 102 has a signal light modulated in units of pages of binary data provided from the spatial light modulator 105 and a deflection angle ?? corresponding thereto. An interference fringe (i.e., data) obtained through interference between recording reference lights is recorded. That is, the interference fringe is recorded on the storage material 111 of the storage medium 110 by using the recording reference light having a random phase. At this time, the storage material 111 is moved by the linear stage 112, so that the interference fringes can be recorded overlapping.
또한, 저장매체(110)에서는, 재생 모드 시에, 반사경(102)으로부터 기 설정된 소정의 편향각도(??)로 재생용 기준광이 조사될 때 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준광을 회절 시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)로 복조된다. 이때 서보 모터가 리니어 스테이지(112)의 이동시켜 저장물질(111)에서 간섭무늬의 기록위치를 찾고, 재생용 기준광을 저장물질(111)에 조사하여 간섭무늬 데이터를 읽는데, 이때 서보 모터는 리니어 스테이지(112)의 이동을 정지시킨다.Further, in the storage medium 110, when the reproduction reference light is irradiated at the predetermined deflection angle ?? from the reflector 102 in the reproduction mode, the recorded interference fringe diffracts the reproduction reference light so as to be original. It is demodulated into a page of binary data (i.e. a checkered pattern) composed of pixel contrast. At this time, the servo motor moves the linear stage 112 to find the recording position of the interference fringe in the storage material 111, and reads the interference fringe data by irradiating the reference material for reproduction to the storage material 111. The movement of the 112 is stopped.
따라서, 재생모드 시에 저장매체(110)로부터 재생되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 복조된 3차원 상에 대해 리이미징한 다음 CCD(Charge Coupled Device : 120) 등에 조사함으로써 원래의 데이터로 복원된다. 이때, 저장매체(110)에 기록된 데이터를 재생하는 데 이용되는 기준광은, 실질적으로 저장매체(110)에 홀로그램 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는 기준광 이어야 한다.Therefore, in the playback mode, the original data is restored by reimaging the three-dimensional image demodulated in units of one page of binary data reproduced from the storage medium 110 and irradiated with a CCD (Charge Coupled Device: 120) or the like. . In this case, the reference light used to reproduce the data recorded on the storage medium 110 should be a reference light having substantially the same angle as the reference light applied when recording the hologram data on the storage medium 110.
그러나, 상기와 같이 종래의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 장치는 서보 모터에 의해서 제어되는 리니어 스테이지(112)를 이용하여 저장물질(111)을 이동 및 정지시켜 데이터의 위치를 찾은 후에 읽어드리는데, 이는 데이터의 읽는 속도를 저하시키는 문제점이 있다. However, as described above, the conventional volume holographic data storage and reproducing apparatus reads after finding the location of the data by moving and stopping the storage material 111 using the linear stage 112 controlled by the servo motor. There is a problem of slowing down the reading speed of data.
또한, 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 장치는 데이터의 기록 위치를 정확하게 찾기 위해서 고 정밀 고가의 리니어 스테이지와 고가의 서보 모터가 필요한데, 이는 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 장치의 가격을 상승시키는 문제점이 있다. In addition, the volume holographic data storage and reproducing apparatus requires a high-precision expensive linear stage and an expensive servo motor to accurately locate the recording position of the data, which increases the price of the volume holographic data storing and reproducing apparatus. .
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서로 다른 파장을 갖는 서보광과 신호광을 서로 다른 저장물질에 저장하여 데이터의 재생 속도를 향상시키면서 제작 원가를 낮출 수 있는 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problems, volume holographic data storage and reproducing system that can reduce the production cost while improving the reproduction speed of the data by storing the servo light and the signal light having different wavelengths in different storage materials To provide.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 서로 다른 파장을 갖는 제 1, 2광을 발생시키는 광원과, 상기 제 1광을 기록용 제 1기준광과 신호광으로 분리시키고, 상기 제 2광을 기록용 제 2기준광과 서보광으로 분리시키는 제 1광분리기와, 상기 신호광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조시키는 공간 광 변조기와, 상기 공간 광 변조기에서 변조된 신호광이 제 1기준광과 간섭하여 기록되는 데이터 영역과 상기 서보광이 제 2기준광간에 간섭하여 기록되는 서보 영역을 갖으며, 상기 재생용 제 1, 2기준광과 반응하여 신호광과 서보광을 출력하는 저장매체와, 상기 신호광과 서보광을 분리시키는 제 3광분리기와, 상기 제 3광분리기를 통해 서보광이 입력될 때 트리거 신호를 발생시키는 펄스 발생기와, 상기 트리거 신호에 따라 상기 제 3광분리기에서 분리된 신호광을 캡쳐하여 재생시키는 CCD를 포함한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a light source for generating first and second light having different wavelengths, and separating the first light into a first reference light and a signal light for recording, and separating the second light into a recording agent. A first optical splitter for separating the reference light into a servo light, a spatial light modulator for modulating the signal light in units of one page of binary data of light and shade in accordance with data input from the outside, and a modulation in the spatial light modulator And a data area in which the signal light is recorded in interference with the first reference light, and a servo area in which the servo light is recorded by interfering between the second reference light, and storing the signal light and the servo light in response to the reproduction first and second reference light. A third optical separator separating the medium, the signal light and the servo light, and a pulse for generating a trigger signal when the servo light is input through the third optical separator. And a CCD for capturing and reproducing the signal light separated by the third optical separator according to the trigger signal.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에서 사용되는 저장매체를 나타내는 구성도이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 3 is a block diagram showing a volume holographic data storage and playback system according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a block diagram showing a storage medium used in the volume holographic data storage and playback system of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템은 홀로그래피에서 요구되는 제 1, 2광을 발생하는 광원(200)과 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 저장매체(240)(예를 들면, 광 굴절성 크리스탈)를 포함하며, 이러한 광원(200)과 저장매체(240) 사이에는 각 광학계를 포함하는 네 개의 경로, 즉 제 1, 2 기준광 처리 경로(PS1, PS2), 신호광 처리 경로(PS3) 및 서보광 처리 경로(PS4)가 형성된다.As shown in FIG. 3, the volume holographic digital data storage and reproducing system according to the present invention includes a light source 200 for generating first and second light required for holography and three-dimensional hologram data (ie, interference fringes). And a storage medium 240 (for example, a photorefractive crystal) for storing the light source, and between the light source 200 and the storage medium 240, four paths including respective optical systems, that is, the first and second reference light beams. The processing paths PS1 and PS2, the signal light processing path PS3 and the servo light processing path PS4 are formed.
광원(200)은 서로 다른 물질에서 반응하는 제 1, 2광을 발생시키는 제 1, 2광원 발생기(202, 204)를 포함하는데, 제 1광원 발생기(202)는 녹색 레이저를 사용하여 제 1광을 발생시키고 제 2광원 발생기(204)는 적색 레이저를 사용하여 제 2광을 발생시킨다.The light source 200 includes first and second light source generators 202 and 204 for generating first and second light that react in different materials. The first light source generator 202 uses a green laser to generate the first light. And the second light source generator 204 generates a second light using a red laser.
제 1광 분리기(210)에서는 제 1광원 발생기(202)로부터 발생하여 입사되는 제 1광을 제 1기준광과 신호광으로 분리하고 제 2광원 발생기(204)로부터 발생하여 입사되는 제 2광을 제 2기준광과 서보광으로 분리하는데, 여기에서 분기된 제 1,2기준광은 제 1, 2기준광 처리 경로(PS1, PS2)로 제공되고 분기된 신호광은 신호광 처리 경로(PS3)로 제공되며 분기된 서보광은 서보광 처리 경로(PS4)로 제공된다. 이때 제 1광에 의해서 분기된 신호광과 제 1기준광은 S-편광을 갖는 녹색 레이저에서 발생되는 광으로 녹색 물질에 반응하고, 제 2광에 의해서 분기된 서보광과 제 2기준광은 P-편광을 갖는 적색 레이저에서 발생되는 광으로 적색 물질에 반응한다. The first light separator 210 separates the first light incident from the first light source generator 202 into the first reference light and the signal light, and generates a second light incident from the second light source generator 204 and enters the second light. The reference light and the servo light are separated, wherein the first and second reference light branches are provided to the first and second reference light processing paths PS1 and PS2, and the branched signal light is provided to the signal light processing path PS3 and the branched servo light is the servo light. The processing path PS4 is provided. In this case, the signal light and the first reference light branched by the first light are light generated by the green laser having S-polarized light and react to the green material, and the servo light and the second reference light branched by the second light have P-polarized light. Light generated by a red laser reacts to a red substance.
다음에, 제 1, 2기준광 처리 경로(PS1, PS2)상에는 반사경(212, 214)이 제 1, 2기준광의 출사 방향으로 구비되며, 이러한 광학 구조를 갖는 제 1, 2기준광 처리 경로(PS1, PS2)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생시에 필요로 하는 제 1, 2기준광을 저장매체(110)에 제공한다. 이때 기록용 제 1기준광은 신호광 처리 경로(PS3)를 통해 입사되는 신호광과 반응하여 저장매체(240)에 기록되고, 기록용 제 2기준광은 서보광 처리 경로(PS4)를 통해 입사되는 서보광과 반응하여 저장매체(240)에 기록된다.Next, reflecting mirrors 212 and 214 are provided on the first and second reference light processing paths PS1 and PS2 in the emission direction of the first and second reference light, and the first and second reference light processing paths PS1 and PS2) provides the storage medium 110 with the first and second reference lights required for recording or reproducing hologram data. At this time, the first reference light for recording reacts with the signal light incident through the signal light processing path PS3 and is recorded in the storage medium 240, and the second reference light for recording reacts with the servo light incident through the servo light processing path PS4. It is recorded in the storage medium 240.
다른 한편, 신호광 처리 경로(PS3)상에는 반사경(216) 및 공간 광 변조기(220)가 신호광의 출사 방향으로 순차 구비되고, 서보광 처리 경로(PS4) 상에는 반사경(218)이 서보광의 출사 방향으로 순차 구비된다.On the other hand, the reflector 216 and the spatial light modulator 220 are sequentially provided on the signal light processing path PS3 in the emission direction of the signal light, and the reflector 218 is sequentially provided on the servo light processing path PS4 in the output direction of the servo light. do.
이러한 광학 구조를 갖는 신호광 처리 경로(PS3)에서는, 홀로그램 데이터의 기록 시에, 신호광을 공간 광변조기(220)에 인가되는 외부 입력 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터로 된 한 페이지 단위의 변조하여 변조된 신호광을 저장매체(240)에 제공한다. 이때 제 1광분리기(101)로부터 분기된 신호광은 반사경(216)을 통해 소정의 편향각으로 반사된다.In the signal light processing path PS3 having such an optical structure, at the time of recording the hologram data, the signal light is divided into one page unit of light and dark binary data forming pixels according to external input data applied to the spatial light modulator 220. The modulated signal light is provided to the storage medium 240. At this time, the signal light branched from the first optical splitter 101 is reflected at a predetermined deflection angle through the reflector 216.
공간 광 변조기(220)에서는 반사경(216)으로부터 전달되는 확장된 신호광을 외부로부터 입력되는 데이터에 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 광변조기(220)에 입사되는 확장된 신호광은 한 프레임 단위로 변조된다.The spatial light modulator 220 modulates the extended signal light transmitted from the reflector 216 in units of one page of binary data of light and shade of pixels according to data input from the outside. The extended signal light incident on the spatial light modulator 220 when the image data is in one frame unit is modulated in one frame unit.
그런 다음, 상기한 공간 광변조기(220)에서 출력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 신호광은 저장매체(240)에 입사되는데, 입사되는 신호광은 제 1기준광 처리 경로(PS1)의 반사경(212)에서 입사되는 제 1기준광과 동기를 맞추어 저장매체(240)에 기록된다.Then, the signal light modulated in units of one page of binary data output from the spatial light modulator 220 is incident on the storage medium 240, and the incident signal light is reflected by the reflector of the first reference light processing path PS1. The first reference light incident at 212 is recorded in the storage medium 240 in synchronization with the first reference light.
또한, 서보광 처리 경로(PS4)에서는, 홀로그램 데이터의 기록 시에, 제 1광분리기(101)로부터 분기된 신호광을 반사경(218)으로 소정의 편향각으로 반사시켜 저장매체(240)에 제공된다. Further, in the servo light processing path PS4, at the time of recording the hologram data, the signal light branched from the first optical separator 101 is reflected by the reflector 218 at a predetermined deflection angle and provided to the storage medium 240.
서보광 처리 경로(PS4)를 통해 입사되는 신호광은 제 2기준광 처리 경로(PS2)를 통해 입사되는 제 2기준광과 동기를 맞추어 저장매체(240)에 기록된다.The signal light incident through the servo light processing path PS4 is recorded in the storage medium 240 in synchronization with the second reference light incident through the second reference light processing path PS2.
저장매체(240)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 신호광과 제 1기준광이 기록되는 데이터 영역(242)과 제 2기준광과 서보광이 기록되는 서보 영역(244)으로 나누어져 있는 저장물질(245)과 저장물질(245)을 이동시키는 리니어 스테이지(246)로 이루어져 있으며, 데이터 영역(242)은 녹색 물질로 이루어져 제 1기준광과 신호광에만 반응하고, 서보 영역(244)은 적색 물질로 이루어져 제 2기준광과 서보광에만 반응한다. As shown in FIG. 4, the storage medium 240 is divided into a storage material 245 divided into a data area 242 in which signal light and a first reference light are recorded, and a servo area 244 in which a second reference light and servo light are recorded. ) And a linear stage 246 for moving the storage material 245. The data area 242 is made of a green material and reacts only to the first reference light and the signal light, and the servo area 244 is made of a red material. Respond only to the reference and servo light.
다시 말해서, 제 1기준광 신호 처리 경로(PS1) 및 신호광 처리 경로(PS3)를 통해 저장매체(240)에 입사되는 제 1기준광과 신호광은 데이터 영역(242)에만 기록되며, 제 2기준광 신호 처리 경로(PS2) 및 서보광 처리 경로(PS4)를 통해 입사되는 제 2기준광과 서보광은 서보 영역(244)에만 기록된다.이러한 저장매체(240)에 사용되는 매질은 주로 포토폴리머를 사용하며, 포토폴리머는 제조시 광 게시지(Photo Initiator)라는 성분을 포함하게 되는데 이 광 게시제를 어떤 물질로 사용하느야에 따라 포토폴리머가 녹색에 반응하기도 하고 적색에 반응하기도 한다. 이를 이용하여 제 1 광원 발생기(202)에서 발생된 녹색광, 즉 제 1기준광과 신호광에만 반응하는 광 게시제를 사용하여 저장매체(240)에 데이터 영역(242)을 형성시키고, 제 2 광원 발생기(204)에서 발생된 적색광, 즉 제 2 기준광과 서브광에만 반응하는 광 게시제를 사용하여 저장매체(240)에 서브 영역(244)을 형성시킨다. In other words, the first reference light and the signal light incident on the storage medium 240 through the first reference light signal processing path PS1 and the signal light processing path PS3 are recorded only in the data area 242 and the second reference light signal processing path. The second reference light and the servo light incident through the PS2 and the servo light processing path PS4 are recorded only in the servo area 244. The medium used for the storage medium 240 mainly uses a photopolymer, and the photopolymer is used. In manufacturing, it contains a component called a photo initiator, and depending on which material the photoinitiator is used, the photopolymer may react to green or red. The data region 242 is formed in the storage medium 240 by using the green light generated from the first light source generator 202, that is, a light posting agent that reacts only to the first reference light and the signal light, and then the second light source generator ( The subregion 244 is formed in the storage medium 240 using a red light generated from 204, that is, a light posting agent reacting only with the second reference light and the sub light.
또한, 저장물질(245)을 이동시키는 리니어 스테이지(246)는 데이터 기록 및 재생 시에 도시 생략된 서보 모터에 의해서 기 설정된 속도로 저장물질(245)을 이동시킨다. 이때 저장물질(245)을 이동시키기 위한 서보 모터와 리니어 스테이지(246)는 저장물질(245)을 기 설정된 속도로 계속 이동시키기 때문에 고정밀 또는 고가의 리니어 스테이지나 서보모터일 필요는 없다.In addition, the linear stage 246 for moving the storage material 245 moves the storage material 245 at a predetermined speed by a servo motor (not shown) during data recording and reproducing. In this case, since the servo motor and the linear stage 246 for moving the storage material 245 continue to move the storage material 245 at a predetermined speed, the servo motor and the linear stage 246 need not be high precision or expensive linear stages or servomotors.
저장매체(240)의 데이터 영역(242)에는, 기록 모드 시에, 공간 광 변조기(220)로부터 제공되는 입력 데이터에 따라 변조된 신호광과 반사경(214)으로부터 입사되는 기록용 제 1기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭무늬(즉, 데이터)가 기록되고, 저장매체(240)의 서보 영역(244)에는 제 2광분리기(230)로부터 제공되는 서보광과 반사경(212)에서 반사되어 제공되는 제 2기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭무늬(즉, 서보 데이터)가 기록된다. In the data area 242 of the storage medium 240, in the recording mode, interference between the signal light modulated according to the input data provided from the spatial light modulator 220 and the first reference light for recording incident from the reflector 214 is provided. The interference fringe (that is, data) obtained through the recording is recorded, and the second reference reflected from the servo light and the reflector 212 provided from the second optical separator 230 is provided in the servo region 244 of the storage medium 240. An interference fringe (i.e., servo data) obtained through interference between lights is recorded.
또한, 재생 모드 시에, 이때 리니어 스테이지(246)는 서보 모터에 의해서 기 설정된 속도로 연속해서 이동되어 저장물질(245)을 이동시킬 때 제 1, 2기준광이 반사경(212, 214)을 통해 저장물질(245)의 데이터 영역(242) 및 서보 영역(244)에 입사된다. 이에 따라 저장매체(240)의 데이터 영역(242)에 기록된 신호광은 제 1기준광과 반응하여 재생되어 출력되고, 서보 영역(244)에 기록된 서보광은 제 2기준광과 반응하여 출력된다.Further, in the regeneration mode, the linear stage 246 is continuously moved at a predetermined speed by the servo motor to store the first and second reference light through the reflectors 212 and 214 when moving the storage material 245. It is incident on the data region 242 and the servo region 244 of the material 245. Accordingly, the signal light recorded in the data area 242 of the storage medium 240 is reproduced and output in response to the first reference light, and the servo light recorded in the servo area 244 is output in response to the second reference light.
이때, 저장매체(240)에서 재생되는 신호광은 S-편광을 가지고 있기 때문에 제 3광분리기(250)를 통과하여 CCD(260)에 출력되고, 저장매체(240)에서 재생되는 서보광은 P-편광을 가지고 있기 때문에 제 3광분리기(250)에 의해서 반사되어 감지기(252)로 출력된다.In this case, since the signal light reproduced in the storage medium 240 has the S-polarized light, the signal light is passed through the third light separator 250 and output to the CCD 260, and the servo light reproduced in the storage medium 240 is the P-polarized light. Since it has a and is reflected by the third optical splitter 250 is output to the detector 252.
감지기(252)는 제 3광분리기(250)로부터 도 5에 도시된 바와 같은 서보광을 수신하면, 이에 따른 감지 신호를 펄스 생성기(254)에 출력한다. 이에 따라 펄스 발생기(254)는 감지기(252)로부터 수신된 감지 신호 값이 기 설정된 값 이상을 가지면 트리거(trigger) 신호를 발생하여 CCD에 인가한다. When the detector 252 receives the servo light as shown in FIG. 5 from the third optical splitter 250, the detector 252 outputs the detection signal to the pulse generator 254. Accordingly, the pulse generator 254 generates a trigger signal and applies it to the CCD when the detection signal value received from the detector 252 has a predetermined value or more.
여기서, 서보광의 선택도은 신호광의 선택도에 1/50∼1/2의 값을 갖기 때문에 펄스 발생기(254)에서 트리거 신호를 발생시키는 시점은 저장매체(240)의 데이터 영역(242)에 신호광이 기록되는 시점이 된다.Here, since the selectivity of the servo light has a value of 1/50 to 1/2 of the selectivity of the signal light, the signal light is generated in the data area 242 of the storage medium 240 when the trigger signal is generated by the pulse generator 254. It is time to be recorded.
CCD(260)는 펄스 발생기(254)의 트리거 신호에 따라 제 3광분리기(250)로부터 재생되는 신호광을 원래의 데이터로 복원시킨다.The CCD 260 restores the signal light reproduced from the third light separator 250 to the original data according to the trigger signal of the pulse generator 254.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 저장매체의 저장물질이 일정한 속도로 계속 이동하는 중에 데이터 영역에 기록된 신호광과 서보 영역에 서보광을 읽어서 신호광을 재생시킴으로써, 데이터 재생 속도를 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can improve the data reproduction speed by reproducing the signal light by reading the signal light recorded in the data area and the servo light in the servo area while the storage material of the storage medium continues to move at a constant speed.
또한, 본 발명은 서보 영역에 기록된 서보광을 이용하여 데이터의 기록 위치를 찾기 때문에 고가 및 고정밀의 서보 모터와 리니어 스테이지가 요구되지 않는다. 이에 따라 볼륨 홀로그패픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 원가를 낮출 수 있다.In addition, the present invention does not require expensive and high-precision servo motors and linear stages because the recording position of the data is found by using the servo light recorded in the servo area. Accordingly, the cost of the volume holographic packet data storage and reproducing system can be reduced.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.
도 1은 종래의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a conventional volume holographic data storage and reproducing system.
도 2는 종래의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에서 사용되는 저장매체를 나타내는 구성도이다.2 is a block diagram showing a storage medium used in a conventional volume holographic data storage and reproducing system.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a volume holographic data storage and reproducing system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에서 사용되는 저장매체를 나타내는 구성도이다.4 is a block diagram showing a storage medium used in the volume holographic data storage and reproducing system of the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체에서 출력되는 신호광 및 서보광의 파형을 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing waveforms of signal light and servo light output from a storage medium of the volume holographic data storage and reproducing system according to the present invention.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
200 : 광원 202 : 제 1광원 발생기200: light source 202: first light source generator
204 : 제 2광원 발생기 210 : 제 1광분리기204: second light source generator 210: first optical separator
212, 214, 216, 218 : 반사경 220 : 공간 광변조기 240 : 저장매체212, 214, 216, 218: Reflector 220: Spatial light modulator 240: Storage medium
삭제delete
250 : 제 3광분리기 252 : 감지기250: third optical separator 252: detector
254 : 펄스 발생기 260 : CCD254: pulse generator 260: CCD
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