KR100521660B1 - 홀로그래픽데이터저장시스템을위한방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

홀로그래픽 메모리 시스템(holographic memory system)에서, 저장된 데이터 페이지의 정보에 대한 빠른 액세스를 용이하게 하기 위해 피드백이 사용된다. 상기 피드백 기술은, 감지기 어레이 상의 데이터 페이지 이미지의 투영(projection)을 방해하는 경향이 있는 시스템 성분들의 열적, 광학적 및/또는 기계적인 변화에 대한 보상을 제공한다. 페이지 표시자 또는 마크가 데이터의 페이지와 함께 홀로그래픽 저장매체에 저장되어, 재생되는 동안 그 투영된 이미지의 품질, 예컨대 강도(intensity)가, 대응하는 투영된 데이터 페이지 이미지의 품질을 나타낸다. 대응하는 페이지 표시자 감지기는 투영된 페이지 표시자 이미지의 품질을 검출하기 위해 관련된 감지기 어레이와 함께 사용된다. 다음, 투영된 데이터 페이지 이미지는 페이지 표시자 이미지의 검출된 품질에 기초하여 검출기의 감지기 소자들에 의해 판독될 수 있다. 상기 검출기는 활성 화소 감지기(APS) 어레이 내에 설치될 수 있으며, 상기 페이지 식별자는 APS 어레이의 영역으로서 설치될 수 있다. 데이터 페이지 이미지의 투영된 데이터 화소들에 관한 감지기 배열 소자들의 레지스트레이션은 또한 유사한 피드백 기술에 의해 절대적인 또는 실질적으로 가장 가까운 화소 얼라인먼트로 정렬될 수 있다.

Description

홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 위한 방법 및 장치
본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장시스템(holographic data storage system)에 관한 것이다.
연구자들은 홀로그래픽 메모리 시스템이 종래의 자기 디스크 저장시스템(magnetic disk storage system)이나 콤팩트 디스크-읽기전용 메모리들(CD-ROMs)에 비해 많은 양의 데이터를 상대적으로 빨리 검색할 수 있도록 한다는 것을 보고해 왔다. 데이터는 일반적으로 광 감응성 저장매체(photo-sensitive storage medium)에서 형성되는 홀로그램(hologram)으로 홀로그래픽 메모리에 저장된다. 상기 홀로그램은 데이터를 저장매체내에서 여러가지 굴절율, 흡수율, 편광율 및/또는 반사율의 패턴으로 표시한다.
상기 홀로그램 패턴은 일반적으로 두 개의 특정한 광 빔(light beam)을 저장매체의 한 영역예서 교차시킴으로씨 형성된다. 상기 두 광 빔들은 신호 빔(signal beam)과 참조 빔(reference beam)이라 한다. 신호 빔은 종종 레이저 광(laser light)을 액정 디스플레이(liquid crystal display LCD) 스크린 같은 공간 광 변조기(spatial light modulator: SLM)를 통해 전송함으로써 형성된다. 상기 LCD 스크린은 저장될 디지털 데이터(digital data)의 2차원적 묘사에 대응하는 투명한 영역과 불투명한 영역의 패턴을 포함한다. LCD 스크린으로부터 나오는 레이저 광 신호는 렌즈에 의해 중계되어 신호 빔을 생성한다.
홀로그램을 기록하는 수단으로서 브랙 선택성(Bragg selectiveity)을 사용하는 시스템에서, 참조 빔은 특유한 특성 즉, 특정한 파장과 저장매체에 관한 특정한 입사각을 가진 평행광선이다. 상기 시스템에서, 홀로그램 패턴을 기록하는데 사용된 참조 빔과 같은 특성을 가진 평행 광선으로 저장매체를 조사함으로써, 기록된 데이터는 판독되거나 재생될 수 있다. 상기 저장 매체는, 재생 참조 빔을 굴절, 흡수 및/또는 편광시켜, 전하 결합소자(charge-coupled device. CCD)와 같은 광 검출기 어레이(photodetector array)상에 원 데이터 표현(original data representation)의 투영된 이미지를 생성시킨다.
일반적인 CCD 어레이는, 투영된 데이터 이미지의 밝고 어두운 패턴을 동시에 감지하여 작동하는 감지소자들(sensing element)의 어레이를 포함한다. 이제, 비록 광의 양이 CCD 어레이의 감지기 소자 각각에 의해 동시에 검출되었다 하더라도, 상기 검출된 광을 표시하는 전기신호들은 행 또는 열로 순차적으로만 판독될 수 있다. 상기 전기 신호들은 다음에 컴퓨터 시스템과 같은 처리시스템에 의해 사용될 수 있다. 디지털 홀로그래픽 메모리는 디.샐티스(D.Pasltis)와 에프.모크(F.Mok)의 사이언티픽 어메리탄(Scientific American) 70∼76페이지(1995년 11월)의 "홀로그래픽 메모리(Holographic Memories)"에 전반적으로 설명되어 있으며 본 명세서에 참고문헌으로 참조된다.
연속적인 데이터의 패이지들을 홀로그래픽 저장매체의 공통영역들상에 기록함에 의해 상대적으로 큰 정보밀도가 홀로그래픽 메모리 시스템들로 달성되었다. 상기와 같은 서로 다른 페이지들의 기록은, 연속적으로 기록된 페이지들을 구별짓기 위해 예컨대, 참조 빔의 입사각 또는 파장을 변화시키는, 브랙 선택성(Bragg selectivity)을 사용함으로써 달성될 수 있다.
그럼에도 불구하고 데이터의 저장과 검색을 위한 홀로그래픽 메모리 시스템의 상업적인 응용들은 현재 사용가능하지 않다. 저장 매체로부터 기록된 데이터 페이지(data page)의 판독시, 데이터 페이지의 저장을 위하여 채택된 특정한 시스템 특성은, 광 검출기 어레이에 데이터 페이지 이미지(data page image)를 투영하기 위해 충분히 정확하게 복제되어야 한다. 다중 데이터 페이지 기록을 위해 브랙 선택성을 채택한 시스템에서, 판독을 위해 요구되는 참조 빔의 정확도는 저장매체의 두께에 따라 다르다. 더 두꺼운 매체는 더 큰 정확도를 요구한다. 예컨대, 만약 저장매체가 1㎝ 두께를 가지고, 참조 빔의 각이 0.001° 또는 약 2× 10-5rad 정도 편향되면, 투영된 데이터 페이지는 사실상 사라질 수 있다.
재생되는 동안, 홀로그래픽 시스템 소자들 사이의 기계적인 관계에 대한 물리적, 광학적 교란과 열팽창 및 다른 열효과들도, 기록을 위해 원래 사용된 시스템 특성으로부터 시스템 특성을 변화하게 할 수 있다. 그러한 변화들은 한 데이터 페이지의 판독을 다른 페이지의 판독과 분별하는 것을 방해하는 경향이 있다. 공지된 시스템은 상기 변화에 대한 효과적인 보상(compensation)을 제공하지 않는다. 더욱이, 상기 변화들이나 차이들은, 기록 시스템으로부터 재생 시스템으로와 같이, 하나의 홀로그래픽 시스템에서 다들 시스템으로의 저장매체를 이동하는 경우에 특히 문제가 된다.
더욱이, 공개된 시스템들은 광검출기 어레이 감지기 소자(photodetector array sensor element)와 데이터 페이지 이미지의 투영된 화소 이미지 사이의 오정 렬(misaligment)에 대한 보상기술을 제공하지 않는다. 그러한 얼라인먼트나 화소 레지스트레이션(pixel registration)이 없다면, 데이터 페이지의 투영된 화소들은 인접한 감지기 소자를 오버랩(overlap)할 수 있다. 상기 오버랩은 데이터 판독을 매우 어렵게 한다.
결과적으로, 홀로그래픽 시스템에서, 데이터 페이지에 대한 신속하고 효율적인 액세스(access)와 데이터 페이지의 신속하고 효율적인 판독을 제공하는 기술이 필요하다.
본 발명은 저장된 데이터 페이지내의 정보에 더 쉽게 액세스할 수 있도록, 홀로그래픽 메모리 시스템에서 신규하고 비자명한 피드백(feedback)의 이용에 기초를 두고 있다. 본 발명의 상기 피드백은, 데이터 페이지 이미지의 투영을 열화시키는(degrade) 경향이 있는, 시스템 소자들 사이의 관계에 있어서의 열적, 광학적 및/또는 기계적 변화에 대한 보상을 제공할 수 있다. 하나의 데이터 페이지는, 행과 열 포맷이나 또는 다른 방식으로 조직화될 수 있는 최소한 하나의 데이터 비트(data bit)의 부호화된(encoded) 1 또는 2차원 표현이다.
본 발명은 관련된 데이터 페이지의 범위내 또는 제일 가까운 곳의 저장매체에 저장되는 마크(mark)나 페이지 표시자(page indicator)를 채택한다. 상기 페이지 표시자는 재생되는 동안, 투영된 페이지 표시자의 이미지 품질, 예를 들어 강도(intensity)나 첨예도(sharpness)가 대응하는 검출기에의 투영된 데이터 페이지의 이미지 품질을 나타내도록 저정된다. 다음에, 재생되는 동안, 투영된 페이지 표시자의 이미지 품질은 시스템의 파라미터(parameter)들이 변하는 동안 모니터된다(monitor). 상기 변하는 시스템 파라미터는 저장 매체내에 데이터 페이지와 페이지 표시자를 기록하거나 다중화하기 위해 원래 사용한 파라미터이다. 예를들어, 데이터 페이지와 페이지 표시자를 기록하기 위해 브랙 선택성이 채택되었다면, 입사각 및/또는 파장같은 참조 빔 특성을 제어하는 시스템 파라미터는 변화한다. 다음에, 투영된 페이지 표시자의 모니터된 이미지 품질에 기초하여, 상기 파라미터는 부가적으로 변하거나, 변하지 않고 검출기에 투영되는 관련된 데이터 페이지로부터의 데이터는 판독된다.
투영된 페이지 표시자의 이미지 품질이 대응하는 투영된 데이터 페이지의 이미지 품질을 나타내도록 패이지 표시자와 데이터 페이지 이미지가 저장되므로, 투명된 페이지 표시자의 이미지 품질의 검출은, 데이터 페이지 이미지가 그 데이터 판독을 위해 언제 검출기에 적당한 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)로서 투영될 것인가를 가리키는 피드백으로써 신뢰될 만하다. 더욱이 상기 피드백은 투영된 이미지에 기초하고 있으므로, 그것은 그렇지 않으면 데이터 페이지의 검출기로의 투영을 저하시킬 수 있는, 저장매체나 시스템 소자 사이의 관계에 있어서의 열적, 광학적 및/또는 기계적인 변화를, 효과적으로 보상하는데 유리하게 사용될 수 있다.
투영된 페이지 표시자의 적당한 이미지 품질의 검출에 기초하여, 데이터 페이지 이미지내에 또는 가장 가까운 곳에 투영되는, 페이지 번호 같은 페이지 식별 정보가 검출될 수 있다. 상기 페이지 식별정보는, 저장매체가 다수의 데이터 페이지를 포함할 때 상기 투영된 데이터 페이지가 요망되는 데이터 페이지 인지를 식별하기 위한 피드백을 제공한다. 만약 상기 투영된 데이터 페이지가 요망되는 페이지가 아니라면, 시스템 특성은, 요망되는 데이터 페이지가 투영되도록, 더 변화할수 있다.
데이터 페이지 이미지내의 데이터 화소들과 감지기 소자들간의 화소 레지스트레이션은 유사한 피드백 기술을 이용하여 달성될 수 있다. 예를들어, 최소한 하나의 레지스트레이션 키 패턴(registration key pattern)이 한 데이터 페이지내에 또는 한 데이터 페이지에 가장 가까운 곳으로 알려진 위치의 저장 매체내에 저장된다. 상기 레지스트레이션 키(registration key)의 검출은, 화소 레지스트레이션에 필요한, 투영된 데이터 페이지에 대한 감지기 소자의 회전 이동량과 병진 이동량을 결정하는 데 사용될 수 있다. 상기 결정은, 예를들어, 투영된 키(key)의 위치 및 방향과 키의 투영에 대한 기대되는 위치 및 방향의 차이에 기하여 내려질 수도 있다.
비록 데이터 페이지를 판독하기 위한 CCD-유형 어레이 감지기(CCD-type array sensor) 뿐만 아니라 식별정보를 판독하고 페이지 식별자(page identifier)를 모니터하기 위한 분리 검출기(separate detector)를 사용하는 것도 가능하지만, 앞에서 목록에 올려진 감지기들에 대해 단일의 CMOS 활성 화소감지기(active pixel sensor APS)를 사용하는 것이 유리하다. APS 어레이는 낮은 전원을 요구하고, 제조비용이 싸고, 개별로부터 혹은 감지기의 그룹으로부터 판독을 가능케 하는 개별적으로 어드레스 가능한 감지기 소자(individually-addressable sensor element)를 제공한다. 상기 어레이는, 더 비싸고, 개별적으로 어드레스 가능하지 않은 종래의 CCD 어레이에 비해 상당히 진보된 것이다. 또한, APS 어레이는 개별적으로 어드레스 가능한 감지기 소자를 가지므로 APS 어레이의 각 영역은 분리 감지기를 사용하지 않고 화소 레지스트레이션 키 이미지 검출, 페이지 식별 정보검출 및 페이지 표시자 검출에 유리하게 이용될 수 있다. APS에 의한 상기 검출은 일반적으로 종래의 CCD 어레이보다 더 빨리 수행될 수 있다.
본 발명의 부가적인 특징과 이점은 다음의 상세한 설명과 첨부도면으로부터 분명해질 것이다.
본 발명은 저장된 데이터 페이지내의 정보에 대한 빠른 액세스를 용이하게 할 수 있도록 홀로그래픽 메모리 시스템내에서 신규하고 비자명한 피드백을 사용하는 것에 기초를 두고 있다. 하나의 데이터 페이지는, 행과 열 포맷으로 조직화되거나 다른 방식으로 조직화되는 디지털 데이터일 수 있는, 데이터의 부호화된 1차원 또는 2차원적 표현이다. 상기 피드백 기술은 재생되는 동안, 검출기에 투영된 데이터 페이지의 이미지 품질을 감소시키는 경향이 있으며 그것이 비트 오류율(bit error rate BER)을 증가시키는, 시스템 소자간의 관계에 있어서의 열적, 광학적 및/또는 기계적인 변화에 대한 보상의 가능성을 제공한다.
본 발명은, 관련된 데이터 페이지내에 또는 그 가장 가까운 곳에 홀로그래픽 저장 매체내에 저장되는 페이지 표시자 또는 마크(mark)를 사용한다. 상기 페이지 표시자는, 재생되는 동안 투영된 페이지 표시자의 이미지 품질, 즉 강도나 첨예도가 대응되는 검출기에 투영된 데이터 패이지의 이미지 품질을 나타내도록 저장된다. 다음, 재생되는 동안, 투영된 페이지 표시자의 품질이 모니터되고, 모니터된 품질이, 대응하는 투영된 데이터 페이지가 판독에 적절한 신호 대 잡음비(SNR)로 투영됨을 가리키면, 상기 데이터 페이지는 검출기의 감지기 소자에 의해 판독된다.
투영된 데이터 페이지 판독을 위해 요구되는 적절한 SNR의 결정은 감지기의 유형, 저장매체 및 다른 시스템의 특성에 의존하며 감지기의 유형, 저장매체, 광원(light source) 및/또는 다른 시스템 요소들에 대한 각각의 샘플(sample) 측정에 기초할 수 있다. 더욱이, 투영된 페이지 표시자에 대해 모니터되고, 적절한 SNR이 투영된 데이터 페이지에 대해 존재함을 가리키는 특정한 이미지 품질은 또한 감지기의 유형, 저장매체 및 시스템의 다른 특성에 기초할 수 있고, 예를 들어, 투영된 이미지의 강도(intensity) 또는 밝기(brightness) 및/또는 첨예도(sharpness)의 측정을 포함할 수 있다. 상기 품질의 측정은, 예를 들어, 상기 샘플측정 또는 부가적인 샘플측정에 기초할 수 있다. 투영된 이미지의 SNR은 또한 홀로그래픽 메모리 시스템의 다른 소자들에 관한 저장매체의 상대적인 얼라인먼트(alignment)및 상기 이미지를 다중화된 방식(multiplexed manner)으로 기록하기 위해 사용된 시스템 특성에 기초할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 재생 중에, 데이터 페이지와 페이지 표시자 이미지를 저장매체에 기록하거나 다중화하는데 원래 사용된 시스템 파라미터(system parameter)는 투영된 페이지 표시자의 이미지 품질이 모니터 되는 동안 변화할 수있다. 관련된 데이터 페이지가 적절한 이미지 품질 또는 SNR로 투영된다는 것을 가리키는 이미지 품질이 검출되면 관련된 데이터 페이지는 검출기에 의해 판독되고, 대응하는 판독된 데이터는 처리를 위해 다른 시스템 요소에 제공된다. 상기 방식으로, 본 발명은, 관련된 데이터 페이지 이미지가 그 속에 담긴 데이터를 판독하기 위해 감지기 소자에 적절하게 투영되는 때를 가리키기 위해, 투영된 페이지 표시자의 이미지 품질 모니터링(monitoring)에 유리하게 의존한다. 상기 기술은 투영된 데이터 페이지 이미지의 이미지 품질을 저하시키는 경향이 있는 시스템 요소들간의 열적, 광학적 및/또는 기계적 변화에 대한 효율적인 보상의 가능성을 제공한다.
본 발명은 투영된 데이터 페이지 이미지(data page image)와 관련된 페이지표시자 이미지(page indicator image)의 검출에 기초하고 있으므로 데이터 페이지의 기록을 위해 채택된 특정한 방법은 본 발명의 실시에 결정적인 것은 아니다. 본 발명은 도 1의 예시적인 홀로그래픽 메모리 시스템에 관하여 설명될 것인데, 상기 시스템은, 데이터 페이지의 기록과 재생을 위하여 브랙 선택성 관련 파라미터들, 즉 참조 빔 파장이나 입사각을 제어하는 파라미터들을 이용한다. 그러나 다른 시스템 파라미터들 및 다른 기록 기술이 본 발명에 따라 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 페이지 노출들(page exposure) 사이에 신호 빔 및 참조 빔에 대하여 기록매체를 시프트(shift)하는 것과 같은, 다른 브랙 선택성 기술을 사용하여, 데이터 페이지를 기록하는 것이 가능하다.
또한, 데이터 페이지와 페이지 표시자는, 페이지 노출들 사이에 신호 빔과 참조 빔에 대하여 기록매체를 시프트함에 의해 발생되는 홀로그램을 부분적으로 오버랩(overlap)하는, "시프트 홀로그래피(shift holography)"라 불리는는 유사한 기술에 의해 기록될 수 있다. 시프트 홀로그래피는 여기에 참고 문헌이 되는 OSA 테크니칼 다이제스트 시리즈(OSA Technical Digest Series) 제 10권(1995) 페이지 219∼221의 "1995 OSA Conf. on Optical Computing"에서 상세히 설명된다. 상기 시스템에서, 기록을 위한 시스템 파라미터는 저장매체와 부딪치는 참조 빔의 상대적인 위치일 수 있다. 비교적 얇은, 예를 들어 1㎜ 또는 더 작은, 기록매체의 사용을 가능하게 하고, 시프트 홀로그래피와 비슷한 정도로 혹은 더 큰 저장 밀도를 달성하는 또 다른 저장 기술은 위상 상관 다중 홀로그래피(Phase Correlation Multiplexing Holography PCMH)인데, 그것은 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 명세서에 참고되는 미국 특허출원 번호 08/435.705에서 설명된다. PCMH는 연속적으로 기록된 페이지들을 구별하기 위해 의존하는 시스템 파라미터로, 브랙 앵글(Bragg angle) 대신에 저장매체와 광 빔(light beam)의 상대적인 위치를 사용한다.
시스템(1)에서, 일반적으로 적어도 부분적으로 평면파인 입사 광 빔(5)은 참조 빔으로 역할을 한다. 상기 참조 빔(5)은 거울(9)에서 반사되고 렌즈(10)와 렌즈(25)에 의해 홀로그레픽 저장 매체상에 4-F 이미지 된다(4-F imaged). 상기 저장매체는 철이 불순물로 첨가된 LiNbO3 이거나 또는 광학적 정보저장에 적당한 다른 물질의 화합물일 수 있다. 렌즈(10)와 렌즈(20)는 매체(25)에 대응하는 참조 빔 이미지를 발생하도록 4-F 구성으로 배열된다. 빔 이미지(beam image)의 배율은 렌즈(10)와 렌즈(20)의 초점거리에 의해 결정된다.
제 2 입사 빔(30)은 공간 광 변조기(35)(spatial light modulator SLM)에 의해 변조된다. SLM(35)은, 저장될 정보(37)의 1차원 또는 2차원적 디지털 데이터 페이지를 표현하는 투명한 영역과 불투명한 영역의 1차원 또는 2차원적 패턴을 포함하는 LCD 스크린일 수 있다. 부가적으로 SLM(35)은, 또한 본 발명에 따라 사용되고, 도 2 및 도 3과 관련하여 아래에서 상세히 설명될 페이지 표시자(39)를 포함한다. 비록 페이지 표시자(39) 이미지는 데이터 페이지 이미지(37)의 바깥에 보여져 있지만, 본 발명에 따라 페이지 표시자(39)는 데이터 페이지 이미지(37)의 범위내에 배치되거나 또는 데이터 페이지 이미지(37)를 오버랩되게 배치될 수도 있다.
SLM(35)으로부터 나오는 광 신호는 렌즈(40, 45 및 50)에 의해 중계되어 매체(25)와 부딪히는 신호 빔(55)을 생성한다. 대응하는 렌즈(60, 65 및 70)가 대응하는 투사(75)로부터 검출기(8)로 데이터 페이지 이미지를 중계한다. 검출기(80)는 관련된 페이지 표시자 이미지를 검출하기 위한 하나의 페이지 표시자 감지기(83) 뿐만 아니라 투영된 데이터 페이지 이미지를 판독하기 위한, 다수의 감지기소자(81)를 포함한다. 감지기 소자(81)가 도 3에 보여진 어레이로 배열되는 것이 부가적으로 가능하다.
서로 다른 데이터 페이지 이미지들을 저장매체(25)에 기록하기 위해서, 상기 이미지들을 앵글 다중화 방식(angle multiplexed manner)으로 기록하는 것이 가능하다. 상기 기록 기술에 따라, 저장 매체(25)에 대한 서로 다른 참조 빔 입사각이 각 데이티 페이지 이미지들을 기록하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 거울(9)은 각 페이지 이미지에 대해 원하는 입사각을 이루기 위해 회전될 수 있다. 대안으로, 아래에서 상세히 설명된 대로, 원하는 참조 빔 입사각을 제공하기 위해 음향-광학 셀(acousto-optic cell)이 사용될 수 있다.
렌즈 셋(40, 45 및 50)과 렌즈 셋(60, 65 및 70) 양자는 4-F 구성(4-F configuration)으로 배열된다. 상기 방식에서 데이터 페이지와 페이지 표시자 이미지들의 푸리에 변환(Fourier transform)이 매체(25)에 홀로그램으로 기록되고, 검출기(80)에 재구성되는 방식으로 투영된다. 4-F 배치는 특정한 초점거리 간격을 요구하는데, 예를 들면, 데이터 패턴 스크린(35)과 렌즈(40) 사이의 간격은 렌즈(40)의 초점거리와 같고, 렌즈(70)와 검출기(80)사이의 간격은 렌즈(70)의 초점거리와 같고, 대응 렌즈쌍들(45 및 50, 그리고 60 및 65)의 렌즈 대 렌즈사이의 간격은 쌍내의 각 렌즈의 초점 거리의 합이다.
푸리에 변환의 이용은 데이터 페이지로부터 정보판독에 있어 에러검출과 보정을 용이하게 한다. 그러나, 상기 변환이 본 발명의 실시에 결정적인 것은 아니다. 렌즈 셋(40, 45 및 50)으로부터 한 렌즈를 생략하는 것은, 매체(25)에서의 푸리에 변환을 SLM(35)에 의해 발생된 2차원적 데이터 페이지로 대체한다. 상기 어레이에서 렌즈 셋(60, 65 및 70)으로부터 한 렌즈의 대응되는 생략은 검출기(80)에서 데이터 페이지의 적절한 재구성으로 귀착한다. 본 발명에 따라, 데이터 페이지 이미지는 1차원 또는 2차원적 데이터 어레이(data array), 즉, 원하는 데이터 페이지 포맷(data page format)이 검출기(80)에 투영되는 동안 매체(25)내에 푸리에 변환된 이미지 평면 또는 다른 전체적 혹은 부분적으로 변환된 이미지 평면으로 저장될 수 있다.
각 페이지들을 기록하기 위한 적어도 하나의 시스템 파라미터를 변화시킴으로써 저장매제내에 다중 데이터 페이지들을 기록하는 것이 가능하다. 브랙 선택성에 대해서는, 각각의 데이터 페이지를 기록하기 위해, 대응하는 서로 다른 참조 빔 파장 또는 입사각을 발생시키는 서로 다른 시스템 파라미터 셋팅(setting)들을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 만약 저장매체가 두께 1㎝ 정도이고 참조 빔 파장이 대략 500nm이면, 다중 데이터 페이지는 예를 들어, 5 동기 공백 분리(5 sync null separation)로 매체내에 저장될 수 있는데, 그것은 저장된 데이터 페이지 사이에 대략 0.25nm 차이나는 참조 빔 파장을 사용하거나 저장된 데이터 페이지 사이에 대략 10-4rad 정도의 각만큼 차이가 나는 참조 빔 입사각을 사용한 것에 대응한다.
기록을 위해 입사각을 변화시키는 예시적인 기술은 종래의 음향-광학 셀을 이용하는 것이다. 상기 셀은 일반적으로 대략 10㎲ 정도의 시간에 대해, 대략 1° 의 각 변화(angle shift)를 수행할 수 있다. 그러나 상기 각도는, 변화를 달성하기 위한 추가적인 시간지연 없이 대략 10°까지의 변화를 제공하도록 광학적으로 배가될 수 있다. 더욱이, PCMH에 대해서는, 각각의 페이지들을 기록하기 위해 위상 마스크(phase mask)와 저장매체(25)의 서로 다른 상대적인 위치들을 사용하는 것이 가능하다. 예시적인 PCMH 시스템에서, 데이터 페이지들 간에 10μm 정도의 거리로서 상기 상대적인 위치에서의 차이를 이용하여 각각의 데이터 페이지를 기록하는 것이 가능하다.
재생 또는 판독되는 동안, 참조 빔(5)은 데이터 페이지 이미지를 검출기(80)에 투영하는데 이용될 수 있다. 따라서 재생 전용 시스템은, 도 1의 시스템(1)으로부티 본 발명에 따라, 입사 빔(30)과 SLM(35), 렌즈(40, 45 및 50)를 생략하여 만들어 질 수 있다. 재생되는 동안 매체(25)로부터 원하는 데이터 페이지의 이미지를 발생시키기 위해서는 상기 데이터 페이지를 기록하기 위해 사용된 시스템 파라미터 세팅이 정확히 재생되어야 한다. 예를 들어, 브랙 선택성을 사용하는 시스템에서, 참조 빔 파장 같은 브랙 선택성 파라미터가 대략 0.01% 또는 그보다 적은 정도의 변화를 가지고 재생되면, 투영된 데이터 페이지 이미지가 사라지게 할 수 있다. 더욱이, 정확한 시스템 파라미터의 재생은 달성하기가 어렵고, 저장매체(25)내의 광학적 변화 뿐만아니라 시스템 요소간의 관계에 있어서의 열적, 광학적 및/또는 기계적 번화에 의해 더 나빠진다.
그러나, 재생되는 동안, 상기 시스템(1)은 바람직하게 페이지 표시자 투영(39)의 품질 검출 피드백에 의존하여 데이터 페이지의 관련된 투영이 검출기(80)에 의한 판독에 적절한 SNR을 가지고 있는 때를 가리킨다. 따라서, 시스템(1)은 상기 피드백에 의존하므로, 그것은 검출기(80)상에 투영된 데이터 페이지의 SNR에 감소와 저하를 종종 초래하는 시스템내의 열적, 광학적 및/또는 기계적 변화를 효과적으로 보상할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 저장매체내에 데이터페이지와 페이지 표시자의 이미지를 기록하기 위해 원래 사용된 시스템 파라미터는, 각각의 데이터 페이지나 페이지들을 기록하기 위해 사용되는 범위에 상당하는 범위내에서 변화한다. 따라서, 다수의 데이터 페이지가 예를 들어 10°의 범위에 걸쳐 기록되었다면, 같은 10°의 범위가 재생되는 동안 사용되어야 한다. 재생되는 동안, 참조 빔 입사각이, 열적, 광학적 및/또는 기계적 변화를 포함한 기록을 위해 사용된 각과 일치하면 도 3에 보여진 대로 페이지 표시자와 데이터 페이지의 대응하는 이미지(110과 120)가 페이지 표시자 감지기(83)와 감지기 어레이(81)에 각각 투영되는데, 그것은 이하에서 상세히 설명된 것이다. 페이지 표시자 감지기(83)은 이제 그것을 비추는 페이지 표시자 이미지(110)의 품질에 기초한 신호를 발생한다.
페이지 표시자 감지기(83)에 대한 예시적인 규격화된 출력신호(200)가 도 2에 보여진다. 상기 신호(200)는 예시적인 저장매체(25)에 대하여 참조 빔 입사각이 변화하는 동안에 발생되었다. 도 2에서, 감지기(83)는 강도 품질(intensity quality)또는 표시자 이미지의 밝기를 검출하였다. 또한 도 2에서, 감지기(83)의 상대적으로 밝은 조도는 참조 빔 입사각 22°, 24° 및 26°에 대응하는 신호(200)의 대략적인 피크(peak)(205)에서 발생하였다. 상기 각도들은 도 1의 저장매체(25)에 각각의 데이터 페이지 이미지들과 대응하는 페이지 표시자들을 기록하기 위하여 사용된 참조 빔 입사각에 대응한다.
시스템이 참조 빔 입사각을 각 22°, 24° 및 26°중의 하나로부터 변화시킴에 따라, 페이지 표시자(83)를 비추는 페이지 표시자 이미지의 대응하는 강도는 감소된다. 강도에 있어서의 상기 감소는, 도 2의 영역(210)에서의 신호에서 보여진 대로, 신호(200)량의 마찬가지 감소를 초래한다. 투영된 페이지 표시자 이미지의 강도감소는, 참조 빔 입사각이 더 변하여, 페이지 표시자 감지기 신호(200)의 영역(220)에서 나타낸대로, 투영된 데이터 페이지 이미지가 사실상 사라질때까지 계속된다.
데이터 페이지 이미지가, 감지기 소자(81)에 의한 판독을 위해 적당한 SNR로 투영되는 때를 식별하는 것은 페이지 표시자의 이미지 강도가 임계값을 만족하는 때를 검출함에 의해 가능하다. 예시적인 임계값이 도 3에 점선(230)으로 보여진다. 따라서, 데이터 페이지 이미지는 다음 방식으로 도 1의 감지기 소자(81)에 투영될 수 있다: (1) 참조 빔 입사각은 원하는 데이터 페이지에 대한 특정한 범위내에서 변화한다. (2) 임계값(230)보다 더 큰 양을 가진 페이지 표시자 감지기 출력신호(200)의 발생과 동시에, 데이터는 감지기 소자(81)에 의해, 대응하는 투영된 데이터 페이지로부터 판독된다.
브랙 선택성에 의존하는 본 발명에 따른 예시적인 재생시스템에서, 참조 빔 입사각은 계단모양으로 만들어지거나 기록을 위해 사용된 범위를 가로질러 충분히 연속적으로 변화할 수 있으며, 그것은 10° 정도일 수 있고, 그 동안 투영된 페이지 표시자의 강도는 약 1000번/s의 주파수로 검출된다. 계단모양의 각도 변화를 사용하는 시스템에서는, 예시적인 한 스텝 사이즈(step size)가 10-5rad 정도일 수 있고, 그것은 종래의 음향-광학 셀에 의해 수행된다. 더욱이, 상기 시스템에서 투영된 페이지 표시자 밝기가 각 스텝에서 또는 연속된 다수의 스텝들에서 또는 참조빔 각이 변화하는 도중에 간헐적으로 모니터될 수 있다.
데이터 페이지 투영이 감지기 소자(81)에 의해 판독되기 위한 적절한 SNR을 가지는 때를 결정하기 위해 이미지 품질의 신호 피크에 대하여 모니터하는 것이 부가적으로 가능하다. 또한 신호(200)는 재생 시스템 파라미터의 기초로 사용되어서 임계측정 또는 피크검출 측정을 만족하든지 또는 아니든지, 페이지 표시자의 사실상 고품질 이미지가 감지기(83)에 투영되도록 할 수 있다.
도 1의 시스템(1)에서, 페이지 표시자 감지기(83)와 감지기 어레이(81)에 대해 결합된 어레이에 개별 감지기를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 종래의 CCD 감지기 어레이가 데이터 페이지 표시자 감지기 어레이(81)에 대해 사용될 수 있고 데이터 페이지 표시자 감지기(83)에는 종래의 광 검출 장치(photodetector)가 사용될 수 있다. 페이지 표시자 감지기(83)는 페이지 표시자 이미지의 대응하는 영역보다 더 크거나 더 작은 검출영역을 가질 수 있다. 그러나, 투영 검출기(80)사이의 얼라인먼트 오류(misalignment)를 보상하기 위해서는 더 큰 검출 영역을 가진 감지기를 사용하는 것이 유리하다. 상기의 더 큰 감지기(83)는 또한 데이터 페이지(120)를 판독하기 위해 감지기 소자(130)를 위해 사용되었을 때보다 더 낮은 SNR에서 페이지 표시자 이미지(110)의 검출을 유리하게 수행할 수 있다.
또한 페이지 표시자 이미지(110)가 데이터 이미지(120) 및 대응하는 감지기 소자(130)내의 한 데이터 화소보다 더 큰 것이 유리하다. 페이지 표시자 이미지가 10 내지 100 배 정도 더 큰 것이 가능하다. 더 큰 페이지 표시자 이미지(110)가 더 많은 양의 광을 감지기(83)에 투영시켜 감지기(83)가 더 빨리 광을 검출하고 대응하는 피드백을 제공하는 것을 가능케 한다.
페이지 표시자 감지기(83)와 데이터 페이지 표시자 감지기 어레이(81)에 대해 개별적으로 어드레스 가능한(individually addressable) 영역을 가진 단일의 큰 감지기 어레이를 사용하는 것도 가능하다. 개별적으로 어드레스가능한 감지기 영역은 개별적으로 활성화되어, CCD 어레이에게 요구되는 것 같이 소자들의 전체 어레이를 판독할 필요없이 출력 신호 제공할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 개별적으로 어드레스 가능한 감지기 소자(individually-addressable sensor element)의 영역이 페이지 표시자 감지기(83)에 사용될 수 있고 다수의 개별적으로 어드레스 가능한 감지기 소자들의 다른 영역은 데이터 페이지 표시자 감지기 어레이(81)에 사용될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 페이지 표시자 이미지는 저장매체(25)의 상대적인 위치 및 상응하게 시스템에 대한 그것의 얼라인먼트를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 상기 페이지 표시자 이미지는 저장매체(25)내에 사실상 데이터 페이지 이미지의 푸리에 변환과 중첩되어 저장될 수 있다. 상기 방식에서, 저장매체(25)와 푸리에 변환의 4-F 배치 내의 홀수번호 렌즈를 통한 대응하는 투사는 복원된 데이터 페이지 이미지를 제공하는 반면, 4-F 배치내의 짝수번호 렌즈를 통한 이미지의 사실상 동시적인 투사는 재현된 얼라인먼트 페이지 표시자(recalled alignment page indicator)의 이미지를 제공한다.
상기 데이터 페이지와 얼라인먼트 페이지 표시자 이미지들은, 예를 들어 부분적으로 반사하는 거울 같은, 빔 분할기(beam splitter)를 사용하여 광학적으로 서로 분리될 수 있다. 상기 빔 분할기 홀수번호렌즈 다음에 위치될 수 있어서, 투영된 이미지의 에너지 중 일부분은 광 분할기에 의해 데이터 페이지 이미지를 판독하기 위한 검출기(80)의 감지기 어레이 쪽으로 반사되는 반면, 투영된 이미지의 에너지중 나머지는 빔 분할기 및 부가적인 홀수번호의 렌즈들을 통과하여 저장매체 얼라인먼트 검출을 위한 페이지 표시자 감지기(83)로 전송된다.
얼라인먼트를 위한 페이지 표시자의 상기와 같은 사용은 저장매체(25)의 상대적인 위치에 대한 직접적인 측정을 제공한다. 따라서, 예를 들어, 데이터 페이지 이미지를 기록하기 위한 참조 빔(5)과 저장매체(25)간의 상대적인 시프트에 대응하는 다중화 시스템 파라미터(multiplexing system parameter)를 사용하는 시스템에서, 상기한 측정기술은 재생되는 동안 저장매체(25)의 상대적인 위치를 검출할 수 있고, 상대적인 시프트에 기하여 원하는 데이터 페이지에의 액세스를 쉽게 한다. 더욱이, 상기 측정기술은 개선된 재생 얼라인먼트(playback alignment)를 가능하게 하여 대응하는 개선된 SNR과 높은 회절효율을 초래한다.
따라서, 페이지 표시자는, 투영된 이미지 강도 같은 다른 품질의 측정을 제공하는 것과 결합하는 것만으로, 저장매체(25)의 상대적인 위치를 나타내는 데 사용될 수 있다. 저장매체(25)의 상대적인 위치 측정을 위해서, 페이지 표시자 이미지는, 관련된 데이터 페이지 이미지가 저장매체(25)내에 기록된, 변환된 평면내의 감지기(83)에 의해 검출되어야 한다는 점이 이해되어야 한다. 그런, 투영 강도와 같은 다른 품질 측정에 대해서는, 변환된 평면내에서 또는 검출기(80)에 의해 판독할 수 있는 데이터 페이지 이미지 평면에서 페이지 표시자를 검출하는 것이 가능하다.
검출기(80)로 사용하기 위한 바람직한 큰 단일 검출기 어레이는, CMOS APS 어레이 같은 활성 화소 감지기(active pixel sensor: APS)가 된다. CMOS APS 어레이는 개별적으로 어드레스 가능하고 검출된 광의 량에 대응하는 각 전기 신호를 발생하는 영역들 또는 감지기 소자들을 포함한다. APS 어레이는 낮은 비용으로 제조될 수 있고 상대적으로 적은 양의 전력, 예를 들어 비교 가능한 CCD 감지기 어레이에 의해 소모되는 전력의 대략 1%의 적은 양의 전력을 소모하고, 실내온도에서 CCD 어레이 보다 더 나은 성능을 제공한다. 또한, APS에 의해 발생되는 전기 신호를 처리하기 위한 CMOS 회로는, APS 어레이가 콤팩트(compact)한 검출기 어레이로 되기 때문에 동일한 CMOS 칩(chip)에 위치될 수 있다. 더욱이, APS 어레는 개별적으로 어드레스 가능한 감지기 영역 또는 소자를 가지기 때문에, 전체 데이터 페이지를 판독하여야 하는 CCD 보다 상당히 빨리 투영된 데이터 페이지의 특정부분을 판독하는 것이 유리하게 가능하다. CMOS APS 감지기의 사용은 또한, 예를 들어 초당 5,000 샘플(sample)정도의 적당한 비율로 페이지 표시자를 검출하여 종래의 자기 저장장치(magnetic storage device)에 대한 것 정도의 시간에 데이터 액세스 및 검색을 촉진하는 것을 가능케 한다.
검출영역이 5㎛×5㎛ 내지 200㎛×200㎛ 정도인 감지기 소자를 가진 CMOS APS 검출기를 생산하는 것이 현재 가능하다. 더욱이, CMOS APS 검출기가, 예를 들어, 약 1 Mbit 까지의 정보를 가지는 하나의 데이터 페이지를 판독하기에 충분한 106 정도의 감지기 소자를 갖는 것이 가능하다. CMOS APS 검출기는 본 문헌의 참고문헌으로 되는, 에이.디킨슨(A.Dickinson)등의 VLSI 고등연구에 관한 16차 회의(Sixteenth Conference on Advanced Research in VLSI) 214∼224 페이지의 "멀티미디어 애플리케이션을 위한 표준 CMOS 활성 화소 이미지 감지기(Standard CMOS Active Pixel Image Sensors for Multimedia Applications)"에서 상세하게 설명된다.(1995년 3일 27일 ∼29일. 노스.캐롤라이나 채플힐(Chapel Hill))
예시적인 CMOS APS 어레이 감지기(80)의 표면이 도 3에 보여지고, 개별적으로 어드레스 가능한 감지기 소자(130)들의 어레이 또는 감지기 소자(130)의 영역을 포함한다. 도 3 에서, 적어도 하나의 감지기 소자(130)의 그룹은 도 1 의 페이지 표시자 감지기(83)처럼 행동하고, 대응하는 점선 윤곽 범위내에 보여진다. 유사한 방식으로, 감지기 소자(130)의 다른 그룹은 도 1 의 데이터 페이지 감지기 어레이(81) 처럼 행동하고, 대응하는 점선 윤곽 범위내에 포함된다. 페이지 표시자 이미지(110)와 관련된 데이터 페이지 이미지(120)는 상기 각 감지기들(130)의 그룹들에 걸쳐서 투영되는 것으로 보여진다. 발생가능한 화소 레지스트레이션의 얼라인먼트 오류를 보상하기 위해서는, 페이지 표시자 감지기(83)에 대해, 대응하는 페이지 표시자 이미지(110) 보다 큰 영역을 포함하는, 단일의 상대적으로 큰 감지기 또는 감지기 소자들(130)의 그룹을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 30× 30 감지기 소자(130)의 그룹은, 대략 20× 20 감지기 소자의 영역을 포함하는 페이지 표시자 이미지(110)를 검출하는데 사용될 수 있다. 그러한 큰 감지기(83)는 또한, 데이터 페이지(120)의 판독을 위한 감지기 소자(130)에 사용되었을 것보다 더 낮은 SNR 에서의 페이지 표시자 이미지(110)의 검출을 수행할 수 있다.
점선으로된 아웃라인(140)내의 선택 그룹의 감지기들은 대응하는 투영된 데이터 페이지(120)에 관계되는, 페이지 번호와 같은, 페이지 식별정보(145)의 이미지를 검출한다. 페이지 식별 정보는 관련된 데이터 페이지 및 페이지 표시자 정보처럼 동일한 다중 방식으로 저장되고 페이지 표시자 및 데이터 페이지 이미지가 투 영될 때 검출가능하다. 따라서, 예를 들어, 임계 레벨(threshold level)을 넘는 강도를 가진 페이지 표시자(110)가 검출되면, 페이지 식별 정보는 데이터 페이지(120)과 판독되기 전에 판독될 수 있고, 만약 투영된 데이터 페이지 이미지가 원하는 데이터 페이지가 아니면, 다중화(multiplexing)를 위한 시스템 파라미터는 검출된 페이지 식별 정보(145)에 기초하여 적절히 변화될 수 있다. 예를 들어, 원하는 데이터 페이지가 페이지 번호 4로 식별되고, 투영된 데이터 페이지가 페이지번호 2이면, 다중화를 위한 시스템 파라미터의 대략의 요망되는 변화가 결정되어서 데이 터 페이지 이미지 4가 투영되게 할 수 있다. 대안적인 방식에서 참조 빔 입사각은, 제 2 데이터 페이지로부터 제 4 데이터 페이지로의 상대적인 시프트에 대응하여 신호 피크를 통과하여 변화할 수 있다.
예를 들어, 테이터 페이지(120)의 정보 또는 감지기 소자(130)에 사용되는 것 보다 더 큰 코드 심볼(code symbol)을 사용하여 페이지 식별 정보(145)를 부호화하는 것이 가능하다. 상기 방식으로, 만약 데이터 페이지 이미지(120)의 투영된 화소와 감지기 소자(81) 사이에 화소 레지스트레이션의 얼라인먼트 오류가 발생하면, 페이지 식별 정보(145)는 여전히 판독할 수 있어서 어떤 화소 레지스트레이션 보정이 수행되기 전에 원하는 페이지의 투영이 일어난다. 일반적으로, 예를 들어, 데이터 페이지(110)의 데이터 비트 사이즈의 1 내지 5 배인 페이지 식별 정보(145)를 위한 데이터 비트는 바람직하게 화소 레지스트레이션에 있어서의 얼라인먼트 오류 가능성에도 불구하고 페이지 식별을 판독하는데 사용될 수 있다. 또한, 페이지 식별정보(145)가 도 3 에 보여진 대로, 데이터 페이지(120)에 가까운 곳에 또는 대안적으로 데이터 페이지(120) 범위내에 배치될 수 있다. 페이지 표시자 이미지가 약 5KHz 정도의 주파수에서 모니터될 때, 페이지 식별 정보를 일반적으로 약 1KHz 정도의 주파수에서 검출하는 것이 바람직하다.
화소 레지스트레이션 또는 데이터 페이지의 투영된 데이터 화소와 감지기 소자간의 얼라인먼트는, 본 발명에 따른 또 다른 피드백으로 달성될 수 있다. 도 3에서, 감지기 소자(130)의 그룹(170)은, 관련된 데이터 페이지 및 페이지 표시자를 기록할 때와 동일한 기록 시스템을 사용하여 저장 매체에 저장된 화소 레지스트레이션 키(pixel registration key) 또는 마크를 검출하기 위한 화소 레지스트레이션 감지기로 사용된다. 화소 레지스트레이션 키(160)는 관련된 데이터 페이지 및 표시자와 마찬가지 방식으로 저장되므로, 키의 이미지(160)는, 데이터 페이지와 표시자 이미지(120 과 110)가 투영되는 때에, 화소 레지스트레이션 감지기(170)에 투영된다. 상기 화소 레지스트레이션 키(160)는 또한 관련된 투영된 데이터 페이지(120)내의 데이터 화소와 공지된 레지스트레이션 상태에 있다. 상기 화소 레지스트레이션 키 이미지(160)는 감지기 어레이 소자(130)와 데이터 페이지 이미지내의 데이터 화소 사이의 얼라인먼트를 쉽게하여 거기에 담긴 데이터의 판독을 가능하게 한다.
투영된 화소 레지스트레이션 키 이미지의 검출된 위치와 방향을 상기 이미지의 기대된 투영 위치와 비교한 것을 기초로 하여 화소 레지스트레이션에 있어서의 얼라인먼트 오류(misalignment)의 량을 결정하는 것이 가능하다. 결과적으로, 검출기(80) 또는 시스템(1)의 다른 요소들에 연결된 구동장치(drive mechanism)는, 상기 결정된 얼라인먼트 오류를 보상하도록, 투영된 데이터 이미지(120)와 감지기 소자(130)간의 상대적인 회전 및/또는 병진 이동을 제공하기 위해 사용할 수 있다. 구동 장치는 감지기 소자(130)의 폭 또는 높이의 적어도 1/4 의 이동 레절루션(movement resolution)및 감지기 소자(130)의 폭 또는 높이의 최소한 1/2 의 총이동 범위를 가지는 것이 바람직하다.
화소 레지스트레이션 얼라인먼트를 수행하기 위한 예시적인 기술이 도 4 에 보여진 감지기 소자 그룹(170) 위의 화소 레지스트레이션 키(160)의 확대한 도면에 관하여 설명될 것이다. 도 4 에서, 투영된 데이터 이미지(120)의 반대쪽 코너(corner)(310)에 가까운 검출기(80)의 단지 확대된 부분만이 설명의 편의상 보여진다. 윤곽(320)으로 보여진 감지기 소자의 그룹은 공지된 화소 얼라인먼트에 대한 화소 레지스트레이션 키 패턴(160)을 위한 기대된 투영 위치에 대응한다.
예시적인 화소 레지스트레이션 기술에 따라, 그룹(170)내의 감지기 소자는 활성화되고 그들의 검출된 조도(illumination)에 기초한 신호를 발생한다. 상기 신호로부터 투영된 키(160)의 위치가 검출되고, 상기 키들의 각 중심의 위치가 추정된다. 다음에, 구동기(driver)로부터 요구되는 회전 및 병진의 양이, 상기 추정된 투영된 키 중심과 추정된 투영 위치(320)의 대응하는 중심간의 상대적인 거리로부터 결정될 수 있다.
도 5 는, 투영된 화소 레지스트레이션 키(160)와 기대된 투영위치(320)가 대응되는 윤곽으로 나타내졌다는 점을 제외하고는 도 4 에 대응된다. 상기 윤곽의 중심은 참조번호(330 및 340)로 각각 나타내었다. 벡터(350)는 두 중심(330 및 340)을 연결하는 것으로 보여져 있고 투영된 이미지의 화소와 감지기 소자(130)간의 얼라인먼트 오류를 나타낸다. 상기 벡터(350)는 또한 화소와 감지기 소자(130)를 위치 정렬(align)하기 위해 필요한 회전 및 병진 이동의 량을 제공한다.
대응하는 회전 중심축 포인트(point) 뿐만 아니라 회전 이동의 양도 벡터(350)에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 이동이 투영된 화소 레지스트레이션 키(160)를 기대된 투영위치(320) 바로 위로 위치 맞추는 것이 가능하다. 그러나, 감지기 소자(130)의 검출 영역이 투영된 이미지 보다 크면 기대된 투영 위치에 대응하지 않는 투영된 화소 레지스트레이션 키 위치로 결과되는 화소 얼라인먼트를 수행하는 회전 및 병진 이동을 제공할 수도 있다. 상기 경우에, 감지기 소자(130)는, 반드시 기대된 데이터 페이지 투영 위치일 필요가 없는 데이터 페이지(120)와 함께 투영되는 사실상 가장 가까운 화소와 위치 맞추어질 수 있다. APS 어레이는 개별적으로 어드레스 가능한 영역 또는 감지기 소자를 가지기 때문에 투영된 데이터 페이지(120)로부터의 데이터는, 데이터 페이지(120)가 어레이상의 어디에 투영되었는지와 사실상 무관하게 판독될 수 있다.
따라서, 화소 레지스트레이션은, 본 발명에 따른 투영된 키의 추정된 중심에 기초하여 얼라인먼트 오류를 검출하고 보정함에 의해 단일한 한 과정에서 달성될 수 있다. 화소 레지스트레이션 키(160)는 다양한 서로 다른 형태의 화소 그룹을 포함할 수 있고, 상기 얼라인먼트 기술을 위해 예를 들어, 솔리드 블럭(solid block)을 포함하는 화소 패턴 배치를 포함할 수 있다. 그러나, 예를 들어, 같거나 서로 다른 폭 및 간격을 가지는 막대기들을 가진 막대기 그룹(bar group), 체커판(checkerboard), 또는 여덟개의 어두운 화소들에 둘러싸인 밝은 화소의 반복된 패턴을 가진 성긴 체커판(saparse checkerboard)과 같은, 밝은 화소와 어두운 화소의 배치를 갖는 화소 정렬키의 사용은, 감지기 소자의 얼라인먼트와 화소 레지스트레이션을 미세하게 조정할 수 있는 제 2 과정의 사용을 쉽게 한다.
상기 제 2 얼라인먼트 과정에 따라, 시스템(1)은 투영된 키 이미지의 위치와 기대된 위치간의 차이를, 감지기 소자(130)의 사이즈 보다 작은 정확도 범위내에서 평가한다. 상기 차이는 회전 및 병진 보정 이동에 의해 보정되는 화소의 얼라인먼트 오류에 대응한다. 예를 들어, 밝은 화소의 배경위에 변화하는 폭과 간격(separation)을 가진 어두운 화소의 막대기를 포함하는 막대기 그룹 세트를 사용하는 화소 레지스트레이션 키는 상기 기술과 함께 사용될 수 있다. 상기 화소 레지스트레이션 키가 감지기 소자(130) 위에 투영되면, 막대기들의 모서리에 가까운 투영된 화소의 검출된 강도가, 키(160)의 배경뿐만 아니라 막대기의 중심에서 투영된 화소의 검출된 강도와 비교되어진다. 상기 비교에 기초한 검출된 강도에 있어서의 차이는, 감지기 소자(130)의 사이즈 보다 작은 정확도 범위내에서 막대기 모서리의 얼라인먼트 오류를 나타낸다. 상기 얼라인먼트 오류는 다음에, 구동 장치를 사용하여 적절히 보정될 수 있다.
유사한 방식으로, 여덟개의 어두운 화소에 의해 둘러싸인 밝은 화소의 반복된 시퀀스(sequence)를 가진 성긴 체커판 패턴(checkerboard pattern)이 레지스트레이션 키(160)로 사용될 수 있다. 상기 키를 가지는 화소 얼라인먼트는 어두운 중심과 더 밝은 둘러싸는 링(ring)간의 투영된 콘트라스트(contrast)에 관계된다. 따라서, 얼라인먼트는 상기 콘트라스트를 증가시키게, 또는 사실상 최대로 되게 하도록 조절될 수 있다.
화소 레지스트레이션을 수행하기 위한 전기의 2 단계 과정은 단지 설명을 위한 목적이며 본 발명의 제한하는 것은 아니다. 본 발명에 따른 화소 얼라인먼트를 달성하기 위해서 과정을 개별적으로 또는 다른 레지스트레이션 기술과 결합하여 사용하는 것이 대안적으로 가능하다. 더욱이, 데이터 페이지와 인접하게 또는 데이터 페이지 범위내에 하나의 단일한 화소 레지스트레이션 키 또는 다중 레지스트레이션 키가 사용될 수 있다. 상기와 다른 패턴이 본 발명에 사용되어서 투영된 키의 위치와 그의 기대된 방향 및 위치에서의 차이에 기초한 얼라인먼트 오류를 결정할 수 있게 한다. 상기 기대된 방향 및 위치는, 화소 레지스트레이션 키 이미지의 검출된 위치에 기초하여 시스템(1)에 의해 고정되고 결정된다.
화소 레지스트레이션 키(160), 페이지 식별정보(145) 및 페이지 표시자(110)는 속에 담긴 데이터를 읽기 위하여, 원하는 데이터 페이지를 검출기(80)에 효율적으로 투영하고 위치 조정하기 위해 필요한 피드백을 제공한다. 더욱이, 감지기(83, 140 및 170)가 각 CMOS APS 어레이 영역으로 설치되면, 바람직하게 동일한 반도체 칩 또는 APS 어레이를 포함하는 칩의 그룹에서 상기 감지기들로부터의 신호를 처리하기 위한 필요한 회로를 설치하는 것이 가능하다. 상기 방식에서, 하나의 단일의 상대적으로 값이 싸고 저전력의 집적 회로는, 판독될 원하는 데이터 페이지의 투영 및 얼라인먼트를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 데이터 페이지의 판독도 제공할 수 있다. 또한, 개별적으로 어드레스 가능한 영역 또는 APS 어레이의 감지기 소자에 의해, 화소 레지스트레이션을 위해서는, 전기한 사실상 최근접 화소 얼라인먼트 과정이 특히 적합하다.
비록 각 페이지 표리(110), 페이지 식별 정보(145) 및 화소 레지스트레이션 키(170)는 별개의 투영된 이미지로서 설명되었으나, 상기 이미지들의 둘 또는 그 이상의 기능들을 본 발명에 따라 더 적은 수의 마크로 결합하는 것이 가능하다. 또한 결합된 기능을 갖거나 갖지 않거나 간에 저장매체로부터(25) 투영된 이미지 영역의 약 0.1% 내지 10% 를 구성하는 영역내 또는 영역들내에 상기 마크 혹은 마크들을 사용하는 것이 가능하다. 투영된 이미지 영역의 나머지 부분은 유익하게 데이터 페이지 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 원하는 데이터 페이지의 데이터를 판독하기 위해서는, 다중화 시스템 특성(multiplexing system characteristic)이, 도 1, 2 및 3 에 도시된 대로, 페이지 표시자 감지기에 의해 제공되는 피드백에 기초하여, 한 데이터 페이지를 감지기에 투영하도록, 먼저 변해야 한다. 다음에는, 페이지 식별 정보가 판독될 것이고 만약 투영된 페이지가 원하는 페이지가 아닐 경우, 다중화 시스템 특성은, 도 3 에 도시된 대로, 원하는 페이지를 투영하기 위한 상대적인 량만큼 더 변화할 것이다. 다음에는, 도 4 및 5 에 관하여 설명한 대로, 투영된 화소 레지스트레이션 키 및 화소 레지스트레이션 키 감지기를 이용하여 화소 레지스트레이션이 달성될 것이다.
비록 본 발명의 몇 가지 실시예가 위에서 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 많은 수정이 가능하다. 상기 모든 수정들은 다음의 청구범위에 포함될 예정이다. 예를 들어, 페이지 투영, 페이지 번호 식별 및 화소 레지스트레이션을 위한 피드백 기술을 개별적으로 또는 앞에서 설명되지 않은 다른 하부-결합(sub-combination)과 함께 사용하는 것이 가능하다. 또한, 비록 상술한 실시예들이 도 1 의 검출기(80)에 CCD 또는 CMOS APS 감지기를 사용하나, 개별적으로 어드레스 가능한 감지기 소자를 가지거나 또는 가지지 않는 다른 형태의 검출기(80)가 본 발명에 따라 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 데이터 페이지(data page)와 연관된 페이지 표시자를 기록 및 판독하기 위한 예시적인 홀로그래픽 저장 시스템의 개략적인 블럭도.
도 2는 도 1의 페이지 표시자 감지기의 예시적인 출력신호를 도시하는 도면.
도 3은 홀로그래픽 저장 매제로부터 도 1의 시스템의 대응하는 검출기들로의 페이지 표시자와 데이터 페이지 이미지들의 예시적인 투영을 보여주는 도면.
도 4는 화소 얼라인먼트를 달성하기 위해 사용하기 위한 도 2의 데이터 페이지 검출기상의 데이터 페이지 이미지와 선택적 화소 레지스트레이션(optional pixel registration) 패턴 이미지들의 예시적인 투영을 보여주는 도면.
도 5는 도 4의 구성에 대한 패턴도(pattern diagram)의 중심을 보여주는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
25 : 저장매체 35 : 공간 광 변조기
10, 40, 60 : 렌즈 80 : 검출기

Claims (30)

  1. 홀로그래픽 저장 시스템(holographic storage system)에서 데이터를 판독하는 방법에 있어서:
    이미지를 검출기 상에 투영하기 위해 광 빔(light beam)을 홀로그래픽 저장 매체로 전송하는 단계로서, 상기 저장 매체는 적어도 하나의 데이터 페이지(page of data)의 이미지를 포함하는, 광 빔 전송 단계;
    상기 저장 매체에 저장된 페이지 표시자 이미지(page indicator image)의 투영 품질을 모니터 하는 단계로서, 상기 페이지 표시자 이미지의 투영된 이미지의 품질이 상기 검출기 상의 대응하는 데이터 페이지 이미지의 투영된 품질을 나타내도록, 상기 페이지 표시자가 상기 매체에 저장되는, 상기 모니터 단계;
    상기 데이터 페이지 및 상기 페이지 표시자를 상기 저장 매체에 저장하는데 사용된 상기 시스템의 파라미터를 변화시키는 단계; 및
    상기 페이지 표시자 이미지 투영의 상기 모니터된 품질에 기초하여, 상기 파라미터를 더 번화시키거나 변화시키지 않고, 상기 검출기 상에 투영된 상기 데이터 페이지로부터 데이터를 판독하는 단계를 포함하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터 되는 품질은 페이지 표시자 투영의 강도(intensity)인, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영된 데이터 페이지를 판독하는 단계는, 상기 투영된 페이지 표시자 이미지의 임계 품질(threshold quality)의 검출에 기초하여, 실행되는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영된 데이터 페이지를 판독하는 단계는, 상기 투영된 페이지 표시자 이미지의 품질에 있어서의 근사적인 피크의 검출에 기초하여 실행되는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 페이지 표시자를 모니터 하는 단계는, 상기 검출기를 위한 감지기 어레이로부터 분리된 적어도 하나의 감지기에 의해 실행되는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 페이지는, 상기 페이지 표시자가 상기 데이터 페이지 상에 실질적으로 중첩되어 기록되는 변형으로서 상기 저장 매체에 기록되고, 상기 모니터 단계는 상기 변형 평면의 상기 페이지 표시자의 투영을 모니터 하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기는 활성 화소 감지기 어레이이고, 상기 페이지 표시자를 모니터하는 단계는 상기 감지기 어레이 영역내의 적어도 하나의 감지기 소자에 의해 실행되는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 모니터하는 단계는 상기 활성 화소 감지기 어레이를 포함하는 반도체 칩에 설치된 회로에 의해 실행되는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 파라미터를 변화하는 단계는, 적어도 부분적으로 상기 모니터된 페이지 표시자 이미지 품질에 기초하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 페이지 표시자 이미지의 검출된 품질에 기초하여 상기 투영된 이미지로부터 페이지 식별 데이터 정보를 판독하는 단계로서, 상기 페이지 식별 정보는 상기 페이지 표시자가 상기 검출기 상에 투영될 때 상기 검출기 상에 투영되도록 상기 매체에 저장되는, 상기 판독 단계; 및
    현재 투영된 데이터 페이지가 원하는 데이터 페이지가 아닌 경우, 원하는 데이터 페이지를 투영하기 위해 상기 판독된 페이지 식별 정보에 기초한 상대적인 양으로 상기 시스템 파라미터를 더 변경하는 단계를 더 포함하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 페이지 식별 정보를 판독하는 단계가 화소 레지스트레이션 단계(pixel registration step)가 실질적으로 없는 상태에서 실행되는 방식으로, 상기 페이지 식별 정보가 투영되는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    화소 레지스트레이션 키(pixel registration key)를 검출하는 단계; 및
    상기 화소 레지스트레이션 키의 검출된 위치에 기초하여 상기 검출기 상에 상기 투영된 데이터 이미지를 상대적으로 이동하여 투영된 데이터 페이지 이미지의 화소들을 상기 검출기의 감지기 소자들과 실질적으로 정렬(align)하는 방식으로, 상기 투영된 데이터 이미지 또는 상기 검출기 중 적어도 하나를 이동시키는 단계를 더 포함하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동 단계는, 상기 검출기 상에 투영된 데이터 이미지를 상대적으로 이동하여, 상기 데이터 페이지의 투영된 데이터와 상기 검출기의 실질적으로 가장 가까운 감지기 소자를 실질적으로 정렬하도록 하는 방식으로, 상기 투영된 데이터 페이지 이미지 또는 검출기를 이동시키는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 검출된 화소 레지스트레이션 키 위치와 화소 레지스트레이션 키 이미지의 기대된 위치에 있어서의 차이들을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 이동 단계는 상기 결정된 차이들에 기초하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 검출된 키 위치에 기초하여 상기 투영된 키의 근사적인 중심 위치를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 이동 단계는 상기 결정된 근사적인 키 중심 위치와 기대된 키 중심 위치에 있어서의 차이에 기초하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 판독 방법.
  16. 홀로그래픽 저장 시스템에서 데이터를 판독하는데 사용하는 방법에 있어서:
    이미지를 검출기 상에 투영하기 위해 광 빔을 홀로그래픽 저장 매체로 전송하는 단계로서, 상기 저장 매체는 적어도 하나의 데이터 페이지의 이미지 및 상기 데이터 페이지 이미지와 관련된 적어도 하나의 화소 레지스트레이션 키 이미지를 포함하는, 상기 광 빔 전송 단계;
    상기 투영된 이미지의 상기 화소 레지스트레이션 키를 검출하는 단계; 및
    상기 화소 레지스트레이션 키의 검출된 위치에 기초하여 상기 검출기 상에 상기 투영된 데이터 이미지를 상대적으로 이동하여, 투영된 데이터 페이지 이미지의 화소들을 상기 검출기의 감지기 소자들과 실질적으로 정렬시키는 방식으로, 상기 투영된 데이터 이미지 또는 검출기 중 적어도 하나를 이동시키는 단계를 포함하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서 데이터를 판독하는데 사용하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 이동 단계는, 상기 검출기 상에 상기 투영된 데이터 이미지를 상대적으로 이동하여 상기 데이터 페이지의 투영된 데이터와 상기 검출기의 실질적으로 가장 가까운 감지기 소자를 실질적으로 정렬하는 방식으로, 상기 투영된 데이터 페이지 이미지 또는 검출기를 이동시키는, 홀로그래픽 저장 시스템에서 데이터를 판독하는데 사용하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 검출된 화소 레지스트레이션 키 위치와 화소 레지스트레이션 키 이미지의 기대된 위치에 있어서의 차이들을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 이동 단계는 상기 결정된 차이들에 기초하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서 데이터를 판독하는데 사용하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 검출된 키 위치에 기초하여 상기 투영된 키의 근사적인 중심 위치를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 이동 단계는 상기 결정된 근사적인 키 중심 위치와 기대된 키 중심 위치에 있어서의 차이에 기초하는, 홀로그래픽 저장 시스템에서 데이터를 판독하는데 사용하는 방법.
  20. 데이터 저장 시스템에 있어서:
    검출기;
    적어도 하나의 데이터 페이지와 상기 데이터 페이지 내에 저장된 대응하는 페이지 표시자 이미지를 갖는 홀로그래픽 저장 매체에 광 빔을 전송하는 광원으로서, 상기 페이지 표시자의 투영된 이미지 품질이 상기 검출기 상의 상기 데이터 페이지의 투영된 이미지 품질을 나타내도록 상기 페이지 표시자가 상기 매체에 저장되는, 상기 광원;
    상기 검출기에 결합된 페이지 표시자 감지기로서, 상기 광 빔이 상기 검출기 상에 이미지를 투영시키고, 상기 페이지 표시자 감지기가 상기 페이지 표시자 이미지의 투영된 이미지의 품질을 검출하는, 상기 페이지 표시자 감지기; 및
    상기 페이지 표시자 감지기에 접속되어, 상기 감지지에 의해 검출된 상기 페이지 표시자 이미지의 품질을 모니터하고, 상기 페이지 표시자 이미지 투영의 상기 모니터된 품질에 기초하여 시스템 파라미터를 변화하거나 상기 파라미터를 변화하지 않고, 상기 검출기 상에 투영된 상기 데이터 페이지로부터 데이터를 판독하는 제어기를 포함하는, 데이터 저장 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 검출기는 활성 화소 감지기 어레이이고, 상기 페이지 표시자 감지기는 상기 어레이 영역내의 적어도 하나의 감지기 소자인, 데이터 저장 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 활성 화소 감지기 어레이를 포함하는 반도체 칩에 설치된 회로를 포함하는, 데이터 저장 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 검출기에 결합되고 상기 제어기에 접속된 페이지 식별 감지기로서, 상기 투영된 이미지 내의 페이지 식별 데이터 정보를 판독하는 상기 페이지 식별 감지기를 더 포함하는, 데이터 저장 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 검출기는 활성 화소 감지기 어레이이고, 상기 페이지 식별 감지기는 상기 검출기 어레이 영역 내의 다수의 상기 감지기 소자들을 포함하는, 데이터 저장 시스템.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 검출기에 결합되고 상기 제어기에 접속된 적어도 하나의 화소 레지스트레이션 감지기로서, 투영된 이미지의 화소 레지스트레이션 키를 검출하는, 적어도 하나의 상기 화소 레지스트레이션 감지기; 및
    상기 검출기에 접속된 적어도 하나의 구동기(driver)를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 투영된 데이터 페이지 이미지의 화소들을 상기 검출기의 대응하는 감지기 소자들과 실질적으로 정렬시키기 위해, 상기 화소 레지스트레이션 키의 검출된 위치에 기초하여 상기 구동기가 투영된 데이터 페이지 이미지에 대해 상기 검출기를 이동시키도록 하는, 데이터 저장 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 검출기는 활성 화소 감지기 어레이이고, 상기 화소 레지스트레이션 감지기는 상기 검출기 어레이 영역 내의 다수의 상기 감지기 소자들을 포함하는, 데이티 저장 시스템.
  27. 데이터 저장 시스템에 있어서:
    다수의 감지기 소자들을 갖는 검출기;
    적어도 하나의 데이터 페이지와 상기 데이터 페이지 내에 저장된 대응하는 화소 레지스트레이션 키 이미지를 갖는 홀로그래픽 저장 매체에 광 빔을 전송하는 광원으로서, 상기 데이터 페이지 이미지가 상기 검출기 상에 투영될 때 상기 키 이미지가 투영되되도록 상기 매체에 저장되는, 상기 광원;
    상기 검출기에 결합되고, 상기 투영된 이미지의 상기 화소 레지스트레이션 키를 검출하는, 적어도 하나의 화소 레지스트레이션 감지기; 및
    상기 검출기에 접속된 적어도 하나의 구동기로서, 상기 투영된 데이터 페이지 이미지의 화소들을 상기 검출기 감지기 소자들과 실질적으로 정렬시키기 위해, 상기 투영된 키 이미지의 검출된 위치에 기초하여 상기 검출기를 상기 투영된 데이터 페이지 이미지에 대해 이동시키는 상기 구동기를 포함하는, 데이터 저장 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 검출기는 활성 화소 감지기 어레이이고, 상기 화소 레지스트레이션 감지기는 상기 검출기 어레이 영역 내의 다수의 감지기 소자들을 포함하는, 데이터 저장 시스템.
  29. 저장 매체 상에 데이터 페이지를 기록하는 제 1 기록 단계와,
    재생하는 동안 상기 데이터 페이지가 투영될 때 페이지 표시자 이미지가 투영되도록 하는 방식으로 상기 저장 매체 상에 상기 페이지 표시자 이미지를 기록하는 제 2 기록 단계를 포함하는 공정에 따라 제조되는, 홀로그래픽 저장 매체.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 기록 단계들은 단일의 기록 단계로 실행되는, 홀로그래픽 저장 매체.
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