KR100536671B1 - Holographic data storage and reproducing system - Google Patents

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KR100536671B1 KR10-2003-0091279A KR20030091279A KR100536671B1 KR 100536671 B1 KR100536671 B1 KR 100536671B1 KR 20030091279 A KR20030091279 A KR 20030091279A KR 100536671 B1 KR100536671 B1 KR 100536671B1
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Abstract

본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체 구조는, 기준광과 신호광에 의해 생성되는 간섭 무늬가 기록되는 기록영역과, 기준광 입사면의 반대편에 형성된 경사면을 포함한 비 기록영역을 포함하며, 경사면은 기준광의 출사 방향에 형성되며, 기준광을 상기 비 기록영역의 아래방향으로 반사시키는 것을 특징으로 한다.The storage medium structure of the holographic data storage and reproducing system according to the present invention includes a recording area in which interference fringes generated by the reference light and the signal light are recorded, and a non-recording area including an inclined surface formed opposite to the reference light incident surface, The inclined surface is formed in the emission direction of the reference light, and the reference light is reflected in the downward direction of the non-recording area.

이와 같이, 본 발명은 기준광의 입사면의 반대편에 경사면을 형성하여 기준광의 출사 방향에 형성된 경사면에 의해 기준광이 기록영역이 아닌 비 기록영역으로 반사됨으로써, 데이터 기록시 기준광 및 신호광과 내부 반사광의 상호 간섭을 미연에 방지할 수 있고, 데이터 재생 시 내부 반사광에 의한 노이즈가 재생 신호에 혼합되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the present invention forms an inclined surface on the opposite side of the incident surface of the reference light and reflects the reference light to the non-recording area instead of the recording area by the inclined surface formed in the emission direction of the reference light. Interference can be prevented in advance, and noise due to internal reflected light can be prevented from being mixed in the reproduction signal during data reproduction.

Description

홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체 구조{HOLOGRAPHIC DATA STORAGE AND REPRODUCING SYSTEM}Storage medium structure of holographic data storage and playback system {HOLOGRAPHIC DATA STORAGE AND REPRODUCING SYSTEM}

본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템(Holographic Digital Data Storage and Reproducing System)에 관한 것으로, 특히 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템이 저장매체 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic digital data storage and reproducing system, and more particularly, to a holographic data storage and reproducing system.

최근 들어, 홀로그래픽 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 technical field using holographic data storage has been actively researched everywhere due to the remarkable development of semiconductor laser, charge coupled device (CCD), liquid crystal display (LCD), and the like. As a result of the research, fingerprint recognition systems for storing and reproducing fingerprints have been put to practical use, and they are expanding to various fields that can apply the advantages of large storage capacity and ultra-fast data transfer speed.

상기한 바와 같은 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템은 대상 물체로부터의 신호광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(intensity)에 민감하게 반응하는 저장매체, 예를 들면 광 굴절성(photorefractive) 폴리머 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 above-described holographic data storage and reproducing system is a storage medium, for example, optical refraction, which reacts sensitively to the intensity of the interference fringes when the interference fringes generated when the signal light from the object and the reference light interfere with each other. (photorefractive) recording on a storage medium such as a polymer, and recording the intensity and phase of the signal light by a method of changing the angle of the reference light, for example, to display a three-dimensional image of an object and to display a page of binary data ( Hundreds to thousands of holograms can be stored in the same place.

도 1은 신호광과 기준광 간의 간섭을 이용하여 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장매체에 저장하고, 저장매체에 저장된 3차원상의 홀로그램 데이터를 재생하는 종래 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 전체 계통도이다.1 illustrates a conventional holographic data storage and reproducing system for storing three-dimensional hologram data (that is, interference fringes) on a storage medium and reproducing three-dimensional hologram data stored in the storage medium by using interference between the signal light and the reference light. This is the overall schematic.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템은 홀로그래피에서 요구되는 레이져 광을 발생하는 광원(100)과 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 큐빅형 저장매체(120)를 포함하며, 이러한 광원(100)과 저장매체(120) 사이에는 각 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 신호광 처리 경로(S1)와 기준광 처리 경로(S2)가 형성된다.As shown in FIG. 1, a conventional holographic data storage and reproducing system includes a light source 100 generating laser light required by holography and a cubic storage medium storing three-dimensional hologram data (ie, interference fringes). And a two paths including each optical system, that is, a signal light processing path S1 and a reference light processing path S2, between the light source 100 and the storage medium 120.

도 1을 참조하면, 광 분리기(102)에서는 광원(100)으로부터 발생하여 입사하는 레이져 광을 기준광과 신호광으로 분리하는데, 여기에서 분리된 기준광을 반사시켜 기준광 처리 경로(S2)로 제공되고 분리된 신호광은 광 분리기(102)를 그대로 투과하여 신호광 처리 경로(S1)로 제공된다.Referring to FIG. 1, the optical splitter 102 separates incident laser light generated from the light source 100 into a reference light and a signal light, and reflects the separated reference light to be provided to the reference light processing path S2 and separated. The signal light passes through the optical separator 102 as it is and is provided to the signal light processing path S1.

광 분리기(102)에 의해 반사되어 기준광 처리 경로(S2)로 제공된 기준광은 제 1 셔터(112)를 거쳐 반사경(114)에 의해 반사되며, 반사된 기준광은 광학렌즈로 이루어진 광학계(118)를 통해 저장매체(120)에 입사된다. 이러한 광학 구조를 갖는 기준광 처리 경로(S2)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생 시에 필요로 하는 기록용 또는 재생용 기준광을 저장매체(120)에 제공한다. The reference light reflected by the optical separator 102 and provided to the reference light processing path S2 is reflected by the reflector 114 through the first shutter 112, and the reflected reference light is transmitted through the optical system 118 made of an optical lens. Incident on the storage medium 120. In the reference light processing path S2 having such an optical structure, the storage medium 120 provides the recording or reproducing reference light required for recording or reproducing the hologram data.

한편, 반사경(114)은 액츄에이터(116)에 의해서 구동되어 기준광(빔)을 기 설정된 각도, 예를 들면 기록시의 기록각 또는 재생을 위해 기 설정된 재생각으로 편향시켜 저장매체(120)로 제공하며, 이때 기준광의 기록각과 재생각은 동일하다. 즉 기록 및 재생 시에 저장매체(120)에 입사되는 기준광은 실질적으로 동일한 각도로 입사된다.On the other hand, the reflector 114 is driven by the actuator 116 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 reproducing, to provide to the storage medium 120. In this case, the recording angle and the reproduction angle of the reference light are the same. That is, the reference light incident on the storage medium 120 at the time of recording and reproduction is incident at substantially the same angle.

재생용 기준광과 기록용 기준광의 기록각 및 재생각은 액츄에이터(116)의 구동으로 제어되는 반사경(114)에 의해 조금씩 변화된다.The recording angle and the reproduction angle of the reproduction reference light and the recording reference light are changed little by little by the reflector 114 controlled by the drive of the actuator 116.

다른 한편, 신호광 처리 경로(S1)상에는 제 2 셔터(104). 반사경(106), 광학렌즈(108) 및 공간 광 변조기(110)가 신호광의 출사 방향으로 순차 구비된다.On the other hand, the second shutter 104 on the signal light processing path S1. The reflector 106, the optical lens 108, and the spatial light modulator 110 are sequentially provided in the emission direction of the signal light.

이러한 광학 구조를 갖는 신호광 처리 경로(S1)에서는, 홀로그램 데이터의 기록 시에, 신호광을 공간 광 변조기(110)에 인가되는 외부 입력 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터로 된 한 페이지 단위의 변조하고, 변조된 신호광을 저장매체(120)에 제공한다.In the signal light processing path S1 having such an optical structure, at the time of recording the hologram data, the signal light is transmitted in units of one page of light and dark binary data forming pixels according to external input data applied to the spatial light modulator 110. It modulates and provides the modulated signal light to the storage medium (120).

즉, 광 분리기(102)로부터 분기된 신호광은 반사경(106)에 의해서 반사된 후 광학렌즈(108)를 통해 공간 광 변조기(110)에 입사되고, 입사된 신호광은 공간 광 변조기(110)에 의해 변조되어 저장매체(120)에 제공된다.That is, the signal light branched from the optical separator 102 is reflected by the reflector 106 and then incident on the spatial light modulator 110 through the optical lens 108, and the incident signal light is transmitted by the spatial light modulator 110. It is modulated and provided to the storage medium 120.

그런 다음, 상기한 공간 광변조기(110)에서 출력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 신호광과 기준광 처리 경로(S2)의 반사경(114)에서 입사되는 기준광은 저장매체(120)의 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장매체(120) 내부에 광 유도 현상이 발생하고, 결과적으로 저장매체(120)에 간섭 무늬가 기록된다.Then, the signal light modulated in units of one page of binary data output from the spatial light modulator 110 and the reference light incident from the reflector 114 of the reference light processing path S2 are stored in the storage medium 120. Will cause interference. According to the intensity of the interference fringes generated by the interference, a light induction phenomenon occurs in the storage medium 120, and as a result, the interference fringe is recorded in the storage medium 120.

이와 같이, 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템이 데이터를 저장매체(120)에 저장하는 경우 기준광 처리 경로(S2)와 신호광 처리 경로(S1)에 설치된 제 1, 2 셔터(112, 104)는 모두 개방되어 있다.As such, when the holographic data storage and reproducing system stores the data in the storage medium 120, the first and second shutters 112 and 104 installed in the reference light processing path S2 and the signal light processing path S1 are opened. It is.

한편, 저장매체(120)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 먼저 저장매체(120)에 재생용 기준광만을 제공하기 위해 신호광 처리 경로(S1) 상에 설치된 제 2 셔터(104)를 클로즈시켜 신호광의 유입을 방지한다. 즉, 재생용 기준광만을 저장매체(120)에 조사하게 되면, 저장매체(120) 내부의 간섭 무늬에 의해 재생용 기준광이 회절되어 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 복원된 바둑판 무늬를 CCD(122)에 비추어 원래의 데이터를 복원하게 된다. 이때, 저장매체(120)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 사용되는 재생용 기준광은 저장매체(120)에 데이터를 기록할 때 사용된 기록용 기준광과 동일한 편향각도로 입사된다.Meanwhile, in order to read the data recorded on the storage medium 120, the second shutter 104 installed on the signal light processing path S1 is first closed to provide only the reference light for reproduction to the storage medium 120. Prevent ingress; That is, when only the reference light for reproduction is irradiated to the storage medium 120, the reference light for reproduction is diffracted by an interference fringe inside the storage medium 120 to restore a checkered pattern composed of the contrast of the original pixel, The checkerboard pattern is reflected on the CCD 122 to restore the original data. At this time, the reproduction reference light used to read the data recorded on the storage medium 120 is incident at the same deflection angle as the recording reference light used when the data is recorded on the storage medium 120.

상기와 같은 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템은 저장매체(120)로, 도 2에 도시된 바와 같이, 육면체형 광 굴절성 크리스탈을 이용하며, 저장매체(120)의 일면(A)으로 기준광을 입사받는다. 저장매체(120)의 일면(A)으로 입사되는 기준광은 저장매체(120)의 내부로 입사되고, 기준광의 반대편 출사면(B)에서 저장매체(120)의 내부로 반사된다. 이때 출사면(B)에서 반사된 기준광은 데이터 기록시 노이즈로 작용하여 함께 기록되기 때문에 홀로그램 데이터의 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.The holographic data storage and reproducing system as described above uses a hexahedral type optical refractive crystal as shown in FIG. 2 and enters reference light into one surface A of the storage medium 120. Receive. The reference light incident on one surface A of the storage medium 120 is incident into the storage medium 120, and is reflected from the emission surface B opposite to the reference light into the storage medium 120. In this case, since the reference light reflected from the emission surface B is recorded as the noise acts as a noise during data recording, the quality of the hologram data is deteriorated.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저장매체를 투과한 기준광이 출사면에서 일부 투과되고 저장매체의 외부로 반사되도록 출사면을 경사지게 만듬으로써, 데이터 기록 시 반사되는 기준광에 의한 노이즈 생성을 줄일 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체 구조를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, by making the emission surface inclined so that the reference light transmitted through the storage medium is partially transmitted from the emission surface and reflected to the outside of the storage medium, thereby generating noise by the reference light reflected during data recording. To provide a storage medium structure of the holographic data storage and playback system that can reduce the number.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기준광 처리 경로를 통해 기준광을 제공하고, 신호광 처리 경로를 통해 신호광을 제공하는 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체 구조에 있어서, 상기 기준광과 신호광에 의해 생성되는 간섭 무늬가 기록되는 기록영역과, 상기 기준광 입사면의 반대편에 형성된 경사면을 포함한 비 기록영역을 포함하며, 상기 경사면은 기준광의 출사 방향에 형성되며, 상기 기준광을 상기 비 기록영역의 아래방향으로 반사시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a reference light through a reference light processing path and a storage medium structure of a holographic data storage and reproducing system for providing signal light through a signal light processing path, wherein the reference light and the signal light are generated by the reference light. And a non-recording area including a recording area in which an interference fringe is recorded, and an inclined surface formed on an opposite side of the reference light incident surface, wherein the inclined surface is formed in an emission direction of the reference light, and the reference light is directed downward of the non-recording area. It is characterized by reflecting.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체 구조를 도시한 도면이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 3 is a diagram illustrating a storage medium structure of a holographic data storage and reproducing system according to the present invention.

본 발명에 의한 저장매체에는 도 1에 도시된 바와 같이, 기준광의 처리 경로(S2)를 통해 기준광이 공급되며, 신호광 처리 경로(S1)를 통해 신호광이 공급된다. 이러한 기준광과 신호광간의 반응에 의해 생성되는 간섭 무늬가 저장매체에 기록된다.As shown in FIG. 1, reference light is supplied to a storage medium according to the present invention through a processing path S2 of reference light, and signal light is supplied through a signal light processing path S1. The interference fringe generated by the reaction between the reference light and the signal light is recorded in the storage medium.

도 3을 참조하면, 저장매체의 구조는 기준광의 입사면(T1)을 가지며, 기준광과 신호광에 의해 생성되는 간섭 무늬가 기록되는 기록영역(300)과, 기준광 입사면(T1)의 반대면에 형성된 경사면(T2)을 포함한 비 기록영역(310)으로 구성된다.Referring to FIG. 3, the structure of the storage medium has an incident surface T1 of the reference light, the recording area 300 in which the interference fringes generated by the reference light and the signal light are recorded, and on the opposite side of the reference light incident surface T1. It consists of a non-recording area 310 including the formed inclined surface T2.

경사면(T2)은 기준광의 출사방향에 위치하여 기준광을 비 기록영역(310)의 아랫방향으로 반사시킨다.The inclined surface T2 is positioned in the emission direction of the reference light to reflect the reference light downward in the non-recording area 310.

이와 같은 경사면(T2)은 저장매체 내부로 입사된 기준광을 내부로 반사하되, 기준광의 진행 방향이 아닌 직교 방향으로 진행하게 함으로써, 데이터 기록 시 기준광 및 신호광과 내부 반사광의 상호 간섭을 미연에 방지할 수 있다.The inclined surface T2 reflects the reference light incident into the storage medium to the inside, but proceeds in the orthogonal direction instead of the traveling direction of the reference light, thereby preventing mutual interference between the reference light, the signal light, and the internal reflected light during data recording. Can be.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 기준광의 입사면의 반대편에 경사면을 형성하여 기준광의 출사 방향에 형성된 경사면에 의해 기준광이 기록영역이 아닌 비 기록영역으로 반사됨으로써, 데이터 기록시 기준광 및 신호광과 내부 반사광의 상호 간섭을 미연에 방지할 수 있고, 데이터 재생 시 내부 반사광에 의한 노이즈가 재생 신호에 혼합되는 것을 방지할 수 있다. As described above, the present invention forms an inclined surface on the opposite side of the incident surface of the reference light so that the reference light is reflected to the non-recording area instead of the recording area by the inclined surface formed in the emission direction of the reference light, so that the reference light and the signal light and the internal reflected light when recording data. Mutual interference can be prevented in advance, and noise due to internal reflected light can be prevented from being mixed in the reproduction signal during data reproduction.

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 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 블록 구성도이고,1 is a block diagram showing a conventional holographic data storage and reproducing system,

도 2는 종래 기술에 의한 저장매체 구조 및 그 문제점을 설명하기 위한 도면이고, 2 is a view for explaining a storage medium structure and its problems according to the prior art,

도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에서 저장매체의 구조를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a structure of a storage medium in the 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>

300 : 기록영역 310 : 비 기록영역300: recording area 310: non-recording area

Claims (2)

기준광 처리 경로를 통해 기준광을 제공하고, 신호광 처리 경로를 통해 신호광을 제공하는 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체 구조에 있어서,A storage medium structure of a holographic data storage and reproduction system for providing a reference light through a reference light processing path and providing a signal light through a signal light processing path, 상기 기준광과 신호광에 의해 생성되는 간섭 무늬가 기록되는 기록영역과, A recording area in which interference fringes generated by the reference light and the signal light are recorded; 상기 기준광 입사면의 반대편에 형성된 경사면을 포함한 비 기록영역을 포함하며,A non-recording area including an inclined surface formed on an opposite side of the reference light incident surface, 상기 경사면은 기준광의 출사 방향에 형성되며, 상기 기준광을 상기 비 기록영역의 아래방향으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체 구조.The inclined surface is formed in the emission direction of the reference light, the storage medium structure of the holographic data storage and reproducing system, characterized in that for reflecting the reference light in the downward direction of the non-recording area. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 경사면은,The inclined surface, 상기 기준광의 출사방향과 직각으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체 구조.The storage medium structure of the holographic data storage and reproducing system, characterized in that for reflecting at right angles to the emission direction of the reference light.
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