KR100555918B1 - 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템 - Google Patents

홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템은, 레이저 광을 생성하는 광원과, 레이저 광을 차단 및 투과시키는 셔터와, 셔터를 통해 입사되는 레이저광을 신호광과 (기록 또는 재생용) 기준광으로 분리 및 생성시키는 광 분리기와, 광 분리기에서 분리된 신호광을 반사시키는 제 1 반사경과 신호광 경로 상에 설치되어 이진 데이터에 따라 각각의 픽셀들이 온 및 오프되어 제 1 반사경에서 반사되는 신호광을 변조시키거나 차단시키는 공간 광 변조기와, 데이터 기록 시 공간 광 변조기에 외부 입력 데이터를 이진 데이터로 변환하여 제공하고, 데이터 재생 시 공간 광 변조기의 모든 픽셀들을 오프시키기 위한 이진 데이터를 제공하는 데이터 제공부와, 기준광 경로 상에 설치되어 기록 및 재생용 기준광을 소정 편향각으로 반사시키는 제 2 반사경과, 데이터 기록 시 제 2 반사경에서 제공되는 기록용 기준광과 공간 광 변조기에서 변조된 신호광에 의해 생성된 간섭무늬가 저장되며, 데이터 재생 시 제 2 반사경에서 제공되는 재생용 기준광을 저장된 간섭 무늬로 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원시키는 저장매체를 포함한다.

Description

홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템{HOLOGRAPHIC DATA STORAGE AND REPRODUCING SYSTEM}
도 1은 종래의 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템을 나타내는 블록 구성도이고.
도 2는 본 발명에 따른 큐빅형 저장매체를 갖는 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에서 데이터 재생 과정을 도시한 흐름도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
200 : 광원 202 : 셔터
204 : 광 분리기 206 : 제 2 반사경
208 : 광학렌즈 210 : 공간 광 변조기
212 : 제 1 반사경 214 : 액추에이터
216 : 광학계 218 : 저장매체
220 : CCD 222 : 데이터 제공부
본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템(Holographic Digital Data Storage and Reproducing System)에 관한 것으로, 특히 시스템의 단가를 낮추고 구성을 단순화시킬 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
재생용 기준광과 기록용 기준광의 기록각 및 재생각은 액츄에이터(116)의 구동으로 제어되는 반사경(114)에 의해 조금씩 변화된다.
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.
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.
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.
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.
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.
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 저장 매체(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.
그러나, 상기와 같은 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템은 데이터 저장하고 재생하기 위해 두개의 셔터를 필수적으로 필요하기 때문에 그에 따른 시스템의 가격이 상승되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 신호광 처리 경로 상에 설치된 공간 광 변조기의 레이저 투과 및 차단 기능을 이용하여 셔터 기능을 하게함으로써, 시스템의 구성을 단순화하고 구성 부품수를 줄여 시스템의 제조 단가를 낮출 수 있는 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에 있어서, 레이저 광을 생성하는 광원과, 상기 레이저 광을 차단 및 투과시키는 셔터와, 상기 셔터를 통해 입사되는 레이저광을 신호광과 (기록 또는 재생용) 기준광으로 분리 및 생성시키는 광 분리기와, 상기 광 분리기에서 분리된 신호광을 반사시키는 제 2 반사경과 상기 신호광 경로 상에 설치되어 이진 데이터에 따라 각각의 픽셀들이 온 및 오프되어 상기 제 2 반사경에서 반사되는 신호광을 변조시키 거나 차단시키는 공간 광 변조기와, 데이터 기록 시 상기 공간 광 변조기에 외부 입력 데이터를 이진 데이터로 변환하여 제공하고, 상기 데이터 재생 시 상기 공간 광 변조기의 모든 픽셀들을 오프시키기 위한 이진 데이터를 제공하는 데이터 제공부와, 상기 기준광 경로 상에 설치되어 상기 기록 및 재생용 기준광을 소정 편향각으로 반사시키는 제 1 반사경과, 상기 데이터 기록 시 상기 제 1 반사경에서 제공되는 상기 기록용 기준광과 상기 공간 광 변조기에서 변조된 신호광에 의해 생성된 간섭무늬가 저장되며, 상기 데이터 재생 시 상기 제 1 반사경에서 제공되는 재생용 기준광을 저장된 간섭 무늬로 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원시키는 저장매체를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 큐빅형 저장매체를 이용한 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템은 홀로그래피에서 요구되는 레이져 광을 발생하는 광원(200)과 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 큐빅형 저장매체(218)를 포함하며, 이러한 광원(200)과 저장매체(218) 사이에는 각 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 신호광 처리 경로(S1)와 기준광 처리 경로(S2)가 형성된다.
도 2를 참조하면, 광원(200)과 광 분리기(204)의 사이에는 셔터(202)가 설치되어 있으며, 셔터(202)는 데이터 기록 및 재생 시에 오픈되어지고, 데이터 기록이 끝난 후에 클로즈된다. 광 분리기(204)에서는 광원(200)으로부터 발생하여 셔터(202)를 통해 입사되는 레이져 광을 기준광과 신호광으로 분리하는데, 여기에서 분리된 기준광은 반사시켜 기준광 처리 경로(S2)로 제공되고 분리된 신호광은 광 분리기(204)를 그대로 투과하여 신호광 처리 경로(S1)로 제공된다.
광 분리기(204)에 의해 반사되어 기준광 처리 경로(S2)로 제공된 기준광은 제 1 반사경(212)에 의해 반사되며, 반사된 기준광은 광학렌즈로 이루어진 광학계(216)를 통해 저장매체(218)에 입사된다. 즉, 이러한 광학 구조를 갖는 기준광 처리 경로(S2)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생 시에 필요로 하는 기록용 또는 재생용 기준광을 저장매체(218)에 제공한다.
한편, 제 1 반사경(212)은 액츄에이터(214)에 의해서 구동되어 기준광(빔)을 기 설정된 각도, 예를 들면 기록시의 기록각 또는 재생을 위해 기 설정된 재생각으로 편향시켜 저장매체(218)로 제공하며, 이때 기준광의 기록각과 재생각은 동일하다. 즉 기록 및 재생 시에 저장매체(218)에 입사되는 기준광은 실질적으로 동일한 각도로 입사된다.
재생용 기준광과 기록용 기준광의 기록각 및 재생각은 액츄에이터(214)의 구동으로 제어되는 제 1 반사경(212)에 의해 조금씩 변화된다.
다른 한편, 신호광 처리 경로(S1)상에는 제 2 반사경(206), 광학렌즈(208) 및 공간 광 변조기(210)가 신호광의 출사 방향으로 순차 구비된다. 공간 광 변조기(210)는 데이터 제공부(222)에서 제공되는 이진 데이터에 따라 온 및 오프되는 픽셀들로 이루어져 있으며, 이진 데이터에 따라 신호광을 차단시키거나 신호광을 이진 데이터에 따라 변조시킨 후 저장매체(218)에 제공한다. 이러한 공간 광 변조기(210)의 일 예로써는 콘트라스트비(contrast ratio)가 100:1이상의 성능을 갖는 투과형 LCD를 들 수 있다.
이때 데이터 제공부(222)는 기록하고자 하는 외부 입력 데이터를 이진 데이터로 변환하여 공간 광 변조기(210)에 제공하고, 디폴트 이진 데이터, 즉 공간 광 변조기(210)의 모든 픽셀을 오프시키 위한 이진 데이터가 저장되어 있다. 이러한 디폴트 이진 데이터는 데이터 재생 시에 공간 광 변조기(210)에 제공된다. 이에 따라 공간 광 변조기(210)는 저장매체(218)에 제공되는 모든 광을 차단시킨다.
이러한 광학 구조를 갖는 신호광 처리 경로(S1)에서는, 홀로그램 데이터의 기록 시에, 신호광을 데이터 제공부(222)로부터 공간 광 변조기(210)에 인가되는 이진 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터로 된 한 페이지 단위의 변조하고, 변조된 신호광을 저장매체(218)에 제공한다.
즉, 광 분리기(204)로부터 분기된 신호광은 제 2 반사경(206)에 의해서 반사된 후 광학렌즈(208)를 통해 공간 광 변조기(210)에 입사되고, 입사된 신호광은 공간 광 변조기(210)에 의해 변조되어 저장매체(218)에 제공된다.
그런 다음, 상기한 공간 광변조기(210)에서 출력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 신호광과 기준광 처리 경로(S2)의 제 1 반사경(212)에서 입사되는 기준광은 저장매체(218)의 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장매체(218) 내부에 광 유도 현상이 발생하고, 결과적으로 저장매체(218)에 간섭 무늬가 기록된다.
한편, 저장매체(218)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 먼저 저장매체(218)에 재생용 기준광만을 제공하기 위해 데이터 제공부(222)는 신호광 처리 경로(S1) 상에 설치된 공간 광 변조기(210)에 디폴트 이진 데이터를 제공하여 공간 광 변조기(210)의 모든 픽셀들을 오프시켜 신호광의 유입을 방지한다. 즉, 재생용 기준광만을 저장매체(218)에 조사하게 되면, 저장매체(218) 내부의 간섭 무늬에 의해 재생용 기준광이 회절되어 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 복원된 바둑판 무늬를 CCD(220)에 비추어 원래의 데이터를 복원하게 된다. 이때, 저장매체(218)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 사용되는 재생용 기준광은 저장매체(218)에 데이터를 기록할 때 사용된 기록용 기준광과 동일한 편향각도로 입사된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 신호광 처리 경로 상에 설치된 공간 광 변조기에 데이터 기록 시 외부 입력 데이터에 따른 이진 데이터를 제공하여 신호광을 변조시키고, 데이터 재생 시 공간 광 변조기의 모든 픽셀들을 오프시키기 위한 이진 데이터를 제공하여 신호광이 저장매체에 유입되는 것을 차단시킴으로써, 시스템의 구성에 있어 셔터를 생략하여, 시스템의 구성을 단순화하고 구성 부품수를 줄여 시스템의 제조 단가를 낮출 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (1)

  1. 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에 있어서,
    레이저 광을 생성하는 광원과,
    상기 레이저 광을 차단 및 투과시키는 셔터와,
    상기 셔터를 통해 입사되는 레이저광을 신호광과 (기록 또는 재생용) 기준광으로 분리 및 생성시키는 광 분리기와,
    상기 광 분리기에서 분리된 신호광을 반사시키는 제 2 반사경과,
    상기 신호광 경로 상에 설치되어 이진 데이터에 따라 각각의 픽셀들이 온 및 오프되어 상기 제 2 반사경에서 반사되는 신호광을 변조시키거나 차단시키는 공간 광 변조기와,
    데이터 기록 시 상기 공간 광 변조기에 외부 입력 데이터를 이진 데이터로 변환하여 제공하고, 상기 데이터 재생 시 상기 공간 광 변조기의 모든 픽셀들을 오프시키기 위한 이진 데이터를 제공하는 데이터 제공부와,
    상기 기준광 경로 상에 설치되어 상기 기록 및 재생용 기준광을 소정 편향각으로 반사시키는 제 1 반사경과,
    상기 데이터 기록 시 상기 제 1 반사경에서 제공되는 상기 기록용 기준광과 상기 공간 광 변조기에서 변조된 신호광에 의해 생성된 간섭무늬가 저장되며, 상기 데이터 재생 시 상기 제 1 반사경에서 제공되는 재생용 기준광을 저장된 간섭 무늬로 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원시키는 저장매체
    를 포함하는 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템.
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