KR100557133B1 - 홀로그래픽 데이터 저장 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 광원과, 상기 광원에서 발생된 광이 평행광으로 변환되도록 하는 콜리메이션 렌즈와, 상기 콜리메이션 렌즈를 지난 광의 일부가 회절되도록 하여 서보용 광을 생성하는 회절 광학소자와, 인가되는 전압에 따라 상기 회절 광학소자로부터 입사된 광의 선집광되는 위치가 변화되도록 하는 실린드리컬 리퀴드 렌즈와, 굴절율이 다른 제1매질과 제2매질의 다층구조로 형성되어, 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈에서 입사된 광의 일부가 반사되어 서보용 광으로 제공되도록 하고 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈에서 입사된 광의 일부가 입사되어 상기 제1매질에 기록된 데이터 패턴에 따라 수직으로 회절되도록 하는 홀로그래픽 데이터 저장매체와, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체에서 회절된 광을 감지하여 기록된 데이터를 검출하는 데이터 검출수단과, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체에서 반사된 서보용 광을 감지하는 서보용 센서와, 상기 서보용 센서의 신호에 따라 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈를 구동하는 렌즈 구동수단이 포함되는 것을 특징으로 한다.
홀로그래픽, 데이터 저장

Description

홀로그래픽 데이터 저장 시스템{HOLOGRAPHIC DATA STORAGE SYSTEM}
도 1은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 회절 광학소자 및 코팅막을 설명하는 도면.
도 4 내지 도 6은 실린드리컬 리퀴드 렌즈를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 서보용 센서를 설명하는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 ; 렌즈 11 ; 회절 광학소자
12 ; 실린드리컬 리퀴드 렌즈 13 ; 광원
14,15 ; 서보용 센서 16 ; 서보 제어부
17 ; 렌즈 구동부 18 ; 콜리메이션 렌즈
20 ; 홀로그래픽 데이터 저장매체 21 ; 코어층
22 ; 클러딩층 23 ; 코팅막
24 ; 이미지 센서 25 ; 엘씨디 애퍼처
121 ; 물 122 ; 오일
123 ; 금속물질 124 ; 투광판
본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것으로서, 특히 포커스 서보(Servo)신호를 생성하고, 생성된 포커스 서보신호에 따라 효율적으로 작동될 수 있도록 한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것이다.
현재, 광 저장 기술은 일반 생활에 널리 사용되고 있으며, 대표적인 예로서, CD(COMPACT DISC)와 DVD(DIGITAL VERSATILE DISC) 등을 들 수 있다.
광 저장 기술의 발전 방향은 고 집적화, 소형화, 경량화를 중심으로 진행되고 있다.
특히, 광 저장장치의 소형화는 저장장치를 모바일(Mobile) 기기에 부착함으로써 그 활용도를 높이기 위함이고, 이를 통해 기존의 디스크(disc)형 광 저장장치가 가지는 단점을 보완하기 위함이다.
광 저장장치가 모바일 환경에 사용되기 위해서는 외부 충격에 잘 견딜 수 있어야 하고 기계적인 동작 범위가 최소화되어야 하며, 시스템 자체의 견고성이 있어야 한다.
이러한 목적은 종래의 디스크형 광 저장장치의 크기를 축소하는 방법으로는 달성될 수 없으며, 광 저장장치의 구조적인 변화가 필요하다.
새로운 저장장치를 개발하기 위한 연구중에 하나로 홀로그램을 이용한 측면 입사형 광 정보 저장장치가 연구되고 있다.
도 1에 도시된 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 선집광(Line focusing)을 위한 렌즈(10)와, 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)와, 제어신호에 따라 개구(Aperture) 형상이 다양하게 변화되는 엘씨디 애퍼처(LCD Aperture)(25)와, 상기 앨씨디 애퍼처(25)를 통과한 빛을 감지하여 데이터를 검출하는 이미지 센서(24)가 포함된다.
상기 렌즈(10)는 입사되는 광을 선집광하여 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 선택된 층(layer)에 입사되도록 한다. 상기 렌즈(10)는 단면이 원통형(Cylindrical)의 형상이거나 반원의 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 렌즈(10)와 광원 사이에는 상기 렌즈(10)에 입사되는 광을 평행광으로 변환되도록 하는 콜리메이션 렌즈가 추가적으로 구비될 수 있다.
상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)는 코어층(Core layer)(21)과 클러딩층(22)(Cladding layer)이 번갈아 다수 형성되는 다층 박막 구조를 갖는다.
상기 코어층(21)은 광 굴절율이 높게 설계되고 상기 클러딩층(22)은 광 굴절율이 낮게 설계되는데, 상기 클러딩층(22)은 입사광이 전반사 조건을 만족하면서 상기 코어층(21)에서 회절될 수 있도록 입사광을 가이드하게 된다.
따라서, 상기 렌즈(10)에서 입사된 선집광된 광은 코어층(21)의 미리 저장된 데이터 패턴(pit pattern)에 의해 수직으로 회절되고, 회절된 광은 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 상측에 구비된 앨씨디 애퍼처(25)를 통과하고 이를 이미지 센서(24)를 통해 검출한다. 이미지 센서(24)로서 CMOS가 사용될 수 있다.
상기 앨씨디 애퍼처(25)의 개구 형상은 제어신호에 의해 다양하게 변화될 수 있으며, 동일한 코어층(21)에서 회절된 광인 경우에도 상기 앨씨디 애퍼처(25)의 개구 형상에 따라 각각 다른 데이터를 나타낸다.
이와 같은 데이터 저장장치는 종래의 CD나 DVD와 같은 광 저장장치에 비해 동작부의 기구적 구동부가 매우 적고 견고하게 구성할 수 있는 장점이 있다.
특히, 이미지 저장방식을 사용하기 때문에 데이터 집적도가 매우 높으며, 데이터 전송률도 매우 높은 장점이 있다.
상기와 같은 데이터 저장장치는 렌즈(10)의 조정없이 코어층(21)에의 선집광이 잘 이루어지면 최선이겠으나, 모바일 환경에서의 외부 충격들을 고려하면 상기 렌즈(10)의 디포커스(defocus) 등의 현상이 나타날 가능성이 매우 크다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 적절한 서보(Servo)작용이 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 포커스 서보(Servo)신호를 생성하고 생성된 포커스 서보신호에 따라 입사광이 효율적으로 작동될 수 있도록 한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 광원과, 상기 광원에서 발생된 광이 평행광으로 변환되도록 하는 콜리메이션 렌즈와, 상기 콜리메이션 렌즈를 지난 광의 일부가 회절되도록 하여 서보용 광을 생성하는 회절 광학소자와, 인 가되는 전압에 따라 상기 회절 광학소자로부터 입사된 광의 선집광되는 위치가 변화되도록 하는 실린드리컬 리퀴드 렌즈와, 굴절율이 다른 제1매질과 제2매질의 다층구조로 형성되어, 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈에서 입사된 광의 일부가 반사되어 서보용 광으로 제공되도록 하고 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈에서 입사된 광의 일부가 입사되어 상기 제1매질에 기록된 데이터 패턴에 따라 수직으로 회절되도록 하는 홀로그래픽 데이터 저장매체와, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체에서 회절된 광을 감지하여 기록된 데이터를 검출하는 데이터 검출수단과, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체에서 반사된 서보용 광을 감지하는 서보용 센서와, 상기 서보용 센서의 신호에 따라 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈를 구동하는 렌즈 구동수단이 포함되는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 회절 광학소자는 입사된 광의 일부를 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체의 양측면으로 회절되도록 하는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 센서는 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체의 측면에서 반사된 서보용 광을 감지하는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체의 측면에는 서보용 광의 광량을 증가시키기 위한 코팅막이 형성된 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 데이터 검출수단은 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체의 상측에 위치하여 제어신호에 따라 다양한 형상으로 변화되는 엘씨디 애퍼처와, 상기 엘씨디 애퍼처를 투과한 광으로부터 데이터를 검출하는 이미지 센서가 포함되는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 렌즈 구동수단은 상기 서보용 센서에서 감지된 신호에 따라 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈를 제어하기 위한 신호를 생성하는 서보 제어부와, 상기 서보 제어부의 신호에 따라 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈를 구동하는 렌즈 구동부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 레이저가 발생되는 광원(13)과, 상기 광원(13)에서 발생된 광을 평행광으로 변환되도록 하는 콜리메이션 렌즈(Collimation lens)(18)와, 입사된 광의 일부가 회절되도록 하는 회절 광학소자(Diffractive Optical element : DOE)(11)와, 인가되는 전압에 따라 입사광의 선집광되는 위치가 변화되도록 하는 실린드리컬 리퀴드 렌즈(Cylindrical liquid lens)(12)와, 측면 입사된 선집광된 광을 기록된 데이터 패턴에 따라 수직으로 회절시키는 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)와, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 상측에 위치하여 제어신호에 따라 다양한 형상으로 변화되는 엘씨디 애퍼처(도 3의 25)와, 상기 엘씨디 애퍼처(25)를 투과한 광으로부터 데이터를 검출하는 이미지 센서(24)와, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 광 입사면에서 반사된 서보용 광을 감지하는 서보용 센서(14,15)와, 상기 서보용 센서(14,15)에서 감지된 신호에 따라 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈(12)를 제어하기 위 한 신호를 생성하는 서보 제어부(16) 및 상기 서보 제어부(16)의 신호에 따라 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈(12)를 구동하는 렌즈 구동부(17)가 포함된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 광원(13)으로는 레이저 다이오드(Laser diode)가 사용될 수 있으며, 상기 콜리메이션 렌즈(18)는 상기 레이저 다이오드에서 방출된 광을 평행광으로 변환시킨다.
그리고, 상기 회절 광학소자(11)는 서보 신호 생성을 위해 입사되는 일부 광이 회절되도록 설계된다. 따라서, 상기 회절 광학소자(11)과 실린드리컬 리퀴드 렌즈(12)를 지난 광은 선집광되고 그 중 일부 광은 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 양측면으로 회절된다.
상기 회절 광학소자(11)는 입사되는 광의 일부를 광축에서 벗어나는 방향으로 회절되도록 하고 이는 서보용 광을 생성하기 위해 사용된다.
상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 양측면에는 반사를 위한 코팅막(23)이 형성될 수 있는데, 이는 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)를 통해 반사되는 광량이 적은 경우 신호가 약하기 때문에 코팅막(23)을 통해 광량을 증가시키기 위함이다.
상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20) 또는 도 3에 도시된 바와 같이 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 측면에 형성된 코팅막(23)을 통해 반사된 서보용 광은 서보용 센서(14,15)에 입사된다.
예를들어, 상기 서보용 센서(14,15)는 도 7에 도시된 바와 같이 A,B,C,D 영역으로 구분되어 광량을 감지할 수 있도록 설계되는데, 상기 실린드리컬 리퀴드 렌 즈(12)에 의해 선집광된 입사광의 디포커스(Defocus)는 (A+C)-(B+D)로 계산될 수 있으며, 이를 통해 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 정확한 위치에 선집광된 입사광이 입사되도록 한다.
여기서, 상기 서보용 센서(14,15)에 의해 감지된 신호는 서보 제어부(16)로 전송되고, 상기 서보 제어부(16)는 상기 서보용 센서(14,15)의 신호에 따라 적절한 구동 신호를 발생한다.
그리고, 상기 구동신호에 따라 렌즈 구동부(17)가 작동하여 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈(12)의 제어전압을 적절히 조정하게 된다.
상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈(12)는 도 4에 도시된 바와 같이 투광판(124)에 물(121)과 오일(122)이 구비되고, 측면의 금속물질(123)에 전압을 인가함에 따라 물(121)과 오일(122) 부분의 압력차가 달려져 굴절률이 다른 두 물질 사이 경계면의 곡률이 변화되도록 하는 원리를 이용한 디바이스이다.
상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈(12)는 도 5에 도시된 바와 같이 전압을 인가하지 않는 경우 입사광이 선집광되는 거리가 멀어지고(촛점거리가 길어지고), 도 6에 도시된 바와 같이 전압을 인가하는 경우 입사광이 선집광되는 거리가 가까워진다(촛점거리가 짧아진다).
따라서, 인가되는 전압을 적절히 조정하게 되면, 입사광이 선집광되는 거리를 조절할 수 있으며, 이를 통해 입사광의 디포커스 현상을 제어할 수 있다.
한편, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)는 다수의 코어층(21)과 클러딩층(22)(Cladding layer)이 번갈아 형성되는 다층 박막 구조를 갖는다.
상기 코어층(21)은 광 굴절율이 높게 설계되고 상기 클러딩층(22)은 광 굴절율이 낮게 설계되는데, 상기 클러딩층(32)은 입사광이 전반사 조건을 만족하면서 상기 코어층(31)에서 회절될 수 있도록 입사광을 가이드한다. 즉, 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)는 데이터가 기록되는 제1매질로써 굴절율이 높은 코어층(21)과 상기 제1매질과 다층구조를 형성하며 입사된 광이 회절, 데이터의 검출이 가능하게 하는 굴절율이 낮은 제2매질로써 클러딩층(22)이 포함된다.
따라서, 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈(12)에서 입사된 선집광된 광은 상기 코어층(21)의 미리 저장된 데이터 패턴에 의해 수직으로 회절되고, 회절된 광은 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)의 상측에 구비된 엘씨디 애퍼처(25)를 통과하고 이를 이미지 센서(24)를 통해 검출한다. 이미지 센서(24)로서 CMOS가 사용될 수 있으며, 이미지 센서(24)에서 검출된 광 패턴을 분석하여 기록된 데이터를 검출한다.
상기 앨씨디 애퍼처(25)의 개구 형상은 제어신호에 의해 다양하게 변화될 수 있으며, 동일한 코어층(21)에서 회절된 광인 경우에도 상기 엘씨디 애퍼처(25)의 개구 형상에 따라 각각 다른 데이터를 나타낸다.
상기와 같이 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)에 입사되는 광의 일부가 회절, 반사되도록 하여 서보용 광을 생성한다.
그리고, 서보용 센서(14,15)를 통해 광량을 감지하여 입사광의 디포커스 정도를 감지한다.
상기 서보용 센서(14,15)에서 감지된 신호는 서보 제어부(16)에 인가되고 상기 서보 제어부(16)는 상기 렌즈 구동부(17)를 통해 실린드리컬 리퀴드 렌즈(12)에 적절한 제어전압을 인가함으로서 입사광의 디포커스를 제어한다.
이와 같이, 본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장매체(20)에서 서보용 신호가 생성되도록 하고 이를 통해 실린드리컬 리퀴드 렌즈(12)를 제어함으로써, 최적의 입사효율을 얻을 수 있고, 기구적 구동부를 최소화하여 신뢰성 있게 작동될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 서보(Servo)신호를 생성하고 생성된 서보신호에 따라 효율적으로 제어될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 서보 신호를 생성하기 위해 입사광의 일부를 회절되도록 하여 서보용 센서를 통해 서보신호를 감지하며, 이를 통해 입사광의 디포커스를 적절히 제어할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 광원과,
    상기 광원에서 발생된 광이 평행광으로 변환되도록 하는 콜리메이션 렌즈와,
    상기 콜리메이션 렌즈를 지난 광의 일부가 회절되도록 하여 서보용 광을 생성하는 회절 광학소자와,
    인가되는 전압에 따라 상기 회절 광학소자로부터 입사된 광의 선집광되는 위치가 변화되도록 하는 실린드리컬 리퀴드 렌즈와,
    굴절율이 다른 제1매질과 제2매질의 다층구조로 형성되어, 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈에서 입사된 광의 일부가 반사되어 서보용 광으로 제공되도록 하고 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈에서 입사된 광의 일부가 입사되어 상기 제1매질에 기록된 데이터 패턴에 따라 수직으로 회절되도록 하는 홀로그래픽 데이터 저장매체와,
    상기 홀로그래픽 데이터 저장매체에서 회절된 광을 감지하여 기록된 데이터를 검출하는 데이터 검출수단과,
    상기 홀로그래픽 데이터 저장매체에서 반사된 서보용 광을 감지하는 서보용 센서와,
    상기 서보용 센서의 신호에 따라 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈를 구동하는 렌즈 구동수단이 포함되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회절 광학소자는 입사된 광의 일부를 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체의 양측면으로 회절되도록 하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 서보용 센서는 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체의 측면에서 반사된 서보용 광을 감지하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 데이터 저장매체의 측면에는 서보용 광의 광량을 증가시키기 위한 코팅막이 형성된 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 검출수단은 상기 홀로그래픽 데이터 저장매체의 상측에 위치하여 제어신호에 따라 개구의 형상이 다양하게 변화되는 엘씨디 애퍼처와, 상기 엘씨디 애퍼처를 투과한 광으로부터 데이터를 검출하는 이미지 센서가 포함되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 구동수단은 상기 서보용 센서에서 감지된 신호에 따라 상기 실린 드리컬 리퀴드 렌즈를 제어하기 위한 신호를 생성하는 서보 제어부와, 상기 서보 제어부의 신호에 따라 상기 실린드리컬 리퀴드 렌즈를 구동하는 렌즈 구동부가 포함되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001056942A (ja) 1999-08-18 2001-02-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> データ記録媒体及びそのサーボ方法
JP2003316244A (ja) 2002-04-24 2003-11-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光再生装置用光入力装置および光再生装置用光入力方法

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