KR100682143B1 - Writing and pickup device of the holographic digital data storage system - Google Patents

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KR100682143B1 KR1020050116208A KR20050116208A KR100682143B1 KR 100682143 B1 KR100682143 B1 KR 100682143B1 KR 1020050116208 A KR1020050116208 A KR 1020050116208A KR 20050116208 A KR20050116208 A KR 20050116208A KR 100682143 B1 KR100682143 B1 KR 100682143B1
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Abstract

A recording/reproducing device of an HDDS(Holographic Digital Data Storage System) is provided to comprise a device for controlling size of a reference beam incident on a lens in front of a storage medium when data recorded on the medium is reproduced, by using a shift multiplexing method, thereby improving diffraction efficiency of a reproduction beam diffracted on the medium. A beam splitter(104) splits a beam of a beam source(100) into two optical paths. An SLM(Spatial Light Modulator)(106) modulates one of the split beams into holographic binary data to deliver a signal beam to a storage medium(118). At least more than one of reflective mirrors(110,112) makes the other of the split beams incident on the medium(118) at preset angle, to deliver a reference beam. A lens(116) makes the reflected reference beam incident on the medium(118). An optical size controller(114) maintains the reference beam in preset size between the mirrors(110,112) and the lens(116).

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치{WRITING AND PICKUP DEVICE OF THE HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE SYSTEM}Recording and playback device for holographic digital data storage system {WRITING AND PICKUP DEVICE OF THE HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE SYSTEM}

도 1은 종래 기술에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치를 나타낸 구성도,1 is a block diagram showing a recording and reproducing apparatus of a holographic digital data storage system according to the prior art;

도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치를 나타낸 구성도,2 is a block diagram showing a recording and reproducing apparatus of the holographic digital data storage system according to the present invention;

도 3은 쉬프트 멀티플렉싱 방식의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템에서의 기준광 입사 각도를 나타낸 도면,3 is a view showing a reference light incident angle in a holographic digital data storage system of a shift multiplexing method;

도 4는 본 발명에 따른 쉬프트 멀티플렉싱 방식의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템에서 기록 및 재생시 기준광 크기를 조정하는 예를 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating an example of adjusting a reference light size during recording and reproduction in a shift multiplexed holographic digital data storage system according to the present invention;

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

100 : 광원 104 : 광 분리기100: light source 104: optical separator

106 : 공간 광 변조기(SLM) 108, 120 : 퓨리에 렌즈106: spatial light modulator (SLM) 108, 120: Fourier lens

110, 112 : 반사 미러 114 : 조리개110, 112: reflection mirror 114: aperture

116 : 렌즈 118 : 저장 매체116 lens 118 storage medium

122 : CCD122: CCD

본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템(HDDS : Holographic Digital Data Storage System)에 관한 것으로서, 특히 쉬프트 멀티플렉싱 방법으로 저장 매체에 기록된 데이터의 재생 효율을 높일 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a holographic digital data storage system (HDDS), and more particularly, to recording and reproducing a holographic digital data storage system capable of increasing the reproduction efficiency of data recorded on a storage medium by a shift multiplexing method. Relates to a device.

현재 홀로그래픽 디지털 데이터를 저장하는 기술은 예를 들어, 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 눈부신 발전에 힘입어 여러 분야에서 활발한 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. 그 중에서 대용량 데이터를 저장하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템은 대상 물체로부터의 신호광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(amplitude)에 민감하게 반응하는 저장매체, 예를 들면 광 굴절성(photorefractive) 크리스털(crystal) 등의 저장매체에 기록하는 것으로, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램 데이터를 동일 장소에 저장할 수 있다.Currently, technologies for storing holographic digital data are being actively researched in various fields, for example, thanks to remarkable developments such as semiconductor lasers, charge coupled devices (CCDs), and liquid crystal displays (LCDs). As a result, 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 storage capacity and ultra-fast data transfer speed. Among them, a holographic digital data storage system for storing a large amount of data is a storage medium, for example, optically, in which an interference fringe generated when the signal light from a target object and a reference light interfere with each other is sensitive to the amplitude of the interference fringe. By recording to a storage medium such as a photorefractive crystal, it is possible to display three-dimensional images of an object and to generate hundreds to thousands of hologram data composed of pages of binary data. Can be stored in the same place.

도 1은 종래 기술에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a recording and reproducing apparatus of a holographic digital data storage system according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생 장치는 광원(10)과, 광 분리기(beam splitter)(14)와, 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)(16)와, 반사 미러(20, 22)와, 저장 매체(26)와, CCD(30) 등을 포함한다. 여기서, 미설명된 도면 부호 12는 광 확대 렌즈, 18 및 28은 퓨리에 렌즈, 24는 기준광을 구면파로 만드는 렌즈를 나타낸다. 그리고 도면에 도시되지 않지만, 광 분리기(14)와 저장 매체(26) 사이의 광 경로에는 셔터를 추가 설치하여 재생시 저장 매체(26)에 입사되는 광을 차단한다. Referring to FIG. 1, a recording and reproducing apparatus of a conventional holographic digital data storage system includes a light source 10, a light splitter 14, and a spatial light modulator (SLM) ( 16, reflective mirrors 20 and 22, storage medium 26, CCD 30 and the like. Here, reference numeral 12 denotes an optical magnifying lens, 18 and 28 a Fourier lens, and 24 denotes a lens which makes a reference light a spherical wave. Although not shown in the figure, a shutter is further provided in the optical path between the optical separator 14 and the storage medium 26 to block light incident on the storage medium 26 during reproduction.

광원(10)은 레이저 광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)을 발생시키고, 광 분리기(14)는 광 확대 렌즈(12)를 통해 전달된 레이저 광을 기준광(reference beam)과 신호광(signal beam) 경로로 분기시킨다. 공간 광 변조기(SLM)(16)는 광 분리기(14)에서 분기된 광에 입력 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터를 실어 주어 신호광(Sobj)으로 변환한다. 반사 미러(20)는 광 분리기(14)에서 분기된 다른 광을 반사하고, 다른 반사 미러(22)는 입사된 광을 저장 매체(26)에 입사되는 각도로 반사시켜 기준광(Sref)으로써 제공한다. 저장 매체(26)는 기록시 퓨리에 렌즈(18)를 통해 공간 광 변조기(SLM)(16)에서 전달된 신호광과 렌즈(24)를 통해 반사 미러(22)에서 반사된 기준광(Sref)의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록시키고, 재생시 기준광(Sref)만의 조사로 기록된 간섭 무늬를 회절시켜 출력한다. CCD(30)는 퓨리에 렌즈(28)를 통해 저장 매체(26)에서 간섭 무늬 형태로 기록된 페이지의 2진 데이터 이미지가 재생될 경우 이 재생된 데이터 이미지를 전기적인 데이터로 변환하여 출력한다.The light source 10 generates laser light (for example, laser light having a wavelength of 532 nm), and the optical separator 14 passes the laser light transmitted through the light magnifying lens 12 into a reference beam and a signal beam path. Branch to The spatial light modulator (SLM) 16 loads input data, that is, binary data of a plurality of pixels in units of pages, and converts the light branched from the optical separator 14 into a signal light Sobj. The reflection mirror 20 reflects other light branched from the optical separator 14, and the other reflection mirror 22 reflects the incident light at an angle incident on the storage medium 26 and provides it as the reference light Sref. . The storage medium 26 is caused by the interference of the signal light transmitted from the spatial light modulator (SLM) 16 through the Fourier lens 18 and the reference light Sref reflected from the reflection mirror 22 through the lens 24 during recording. The generated interference fringe is recorded, and when reproduced, the interference fringe recorded by irradiation of only the reference light Sref is diffracted and outputted. The CCD 30 converts the reproduced data image into electrical data when the binary data image of the page recorded in the form of an interference fringe in the storage medium 26 is reproduced through the Fourier lens 28.

이와 같이 구성된 종래 기술에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치는 다음과 같이 작동한다.The recording and reproducing apparatus of the conventional holographic digital data storage system configured as described above operates as follows.

우선, 기록시 광원(10)에서 발생된 레이저 광은 광 확대 렌즈(12)를 통해 광 분리기(14)에 입사되며 광 분리기(14)에서는 입사된 광을 기준광과 신호광 경로를 위한 두 개의 광으로 분기시킨다. 광 분리기(14)에서 분기된 광은 공간 광 변조기(SLM)(16)를 통해 실제 픽셀들이 이루는 한 페이지 단위의 2진 데이터를 갖는 신호광(Sobj)으로 변조된 후에 퓨리에 렌즈(18)를 통해서 저장 매체(26)에 입사된다. 그리고, 광 분리기(14)에서 분기된 다른 광은 반사 미러(20, 22)에 의해 기설정된 각도로 반사된 후에 렌즈(24)를 통해 기준광(Sref)을 구면파로 바꿔 저장 매체(26)에 입사된다. 신호광(Sobj)과 기준광(Sref)은 홀로그램을 기록하기 위한 저장 매체(26) 내부에서 서로 중첩되어 간섭을 일으키고, 이때 발생된 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(26)의 내부 운동 전하의 광유도 현상(light-induced generation of mobile charge)에 의해 기록 물질층에 간섭된 무늬가 기록된다.First, the laser light generated by the light source 10 during recording is incident on the optical separator 14 through the light magnifying lens 12, and the optical separator 14 converts the incident light into two light beams for the reference light and the signal light path. Branch The light branched from the optical separator 14 is modulated by a spatial light modulator (SLM) 16 into a signal light Sobj having binary data of one page unit made by actual pixels and then stored through the Fourier lens 18. Is incident on the medium 26. Then, the other light branched from the optical separator 14 is reflected by the reflection mirrors 20 and 22 at a predetermined angle and then enters the storage medium 26 by converting the reference light Sref into a spherical wave through the lens 24. do. The signal light Sobj and the reference light Sref overlap each other inside the storage medium 26 for recording the hologram and cause interference, and the light induction of the internal kinetic charge of the storage medium 26 depends on the intensity of the interference fringe generated at this time. An interference pattern is recorded in the recording material layer by a light-induced generation of mobile charge.

그리고 재생시 광원(10)에서 발생된 레이저 광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)은 광 확대 렌즈(12)를 통해 광 분리기(14)에 전달되고, 광 분리기(14)에서는 입사되는 광을 두 개의 광으로 분기시킨다. 광 분리기(14)에서 분기된 광은 반사 미러(20, 22)에 의해 기설정된 각도로 반사된 후에 렌즈(24)를 통해 구면파로 바뀐 기준광(Sref)으로 저장 매체(26)에 입사된다. 하지만, 광 분리기(14)와 저장 매체(26) 사이에 설치된 셔터(미도시됨)에 의해 공간 광 변조기(SLM)(16)를 통해 변조된 신호광(Sobj)은 저장 매체(26)로 전달되지 않는다. 신호광(Sobj)이 차단된 상 태에서 기준광(Sref)만 저장 매체(26)에 조사될 경우 간섭 데이터가 기록된 저장 매체(26)에서 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터 이미지(즉, 바둑판 형상 무늬)가 재생된다. 저장 매체(26)로부터 재생되는 2진 데이터 이미지(한 페이지 단위)(Sread)는 퓨리에 렌즈(28)를 통해 CCD(30)에 전달되고, CCD(30)에서는 재생된 데이터 이미지(Sread)를 전기적인 데이터 신호로 변환하고, 변환된 데이터를 미도시된 영상 신호 처리부 및 디코더 등을 통해 원래 데이터로 복원한다.The laser light generated by the light source 10 (for example, a laser light having a wavelength of 532 nm) during reproduction is transmitted to the optical separator 14 through the optical magnifying lens 12, and the optical splitter 14 receives two incident light beams. Branch to light. The light branched from the optical separator 14 is incident on the storage medium 26 as the reference light Sref converted into a spherical wave through the lens 24 after being reflected at a predetermined angle by the reflection mirrors 20 and 22. However, the signal light Sobj modulated through the spatial light modulator (SLM) 16 by a shutter (not shown) installed between the optical separator 14 and the storage medium 26 is not transmitted to the storage medium 26. Do not. When only the reference light Sref is irradiated to the storage medium 26 while the signal light Sobj is blocked, a one-page binary data image composed of original pixel contrasts in the storage medium 26 in which interference data is recorded ( That is, a checkerboard pattern) is reproduced. The binary data image (one page unit) Sread reproduced from the storage medium 26 is transferred to the CCD 30 through the Fourier lens 28, and the CCD 30 transfers the reproduced data image Sread. And converts the converted data into original data through an image signal processing unit, a decoder, and the like.

그런데, 종래 기술에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템은 저장 매체에 홀로그래픽 데이터를 중첩 기록하기 위하여 기준광의 입사 각도를 변화시키는 각도 멀티플렉싱 방법, 저장 매체인 디스크를 이동하여 기록 위치를 변화시키는 쉬프트 멀티플렉싱 방법 등을 사용하고 있다.However, the conventional holographic digital data storage system has an angular multiplexing method for changing the incident angle of the reference light in order to superimpose the holographic data on the storage medium, and a shift multiplexing method for changing the recording position by moving a disk, which is a storage medium. Etc. are used.

하지만, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에 있어서, 저장 매체의 기록 물질층이 기설정된 두께에서 쉬프트 멀티플렉싱에 의한 기록에 의해 좀더 얇게 두께가 줄어들 경우 저장 매체의 기록 물질층으로 입사되는 기준광 각도가 변화하게 되어 결국, 저장 매체에서 회절되는 재생광의 회절 효율이 낮아지는 문제점이 있었다. However, in the holographic digital data storage system, when the recording material layer of the storage medium is thinner and thinner by recording by shift multiplexing at a predetermined thickness, the angle of reference light incident on the recording material layer of the storage medium is changed. As a result, there is a problem that the diffraction efficiency of the reproduction light diffracted in the storage medium is lowered.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 쉬프트 멀티플렉싱 방법으로 저장 매체에 기록된 데이터의 재생시 저장 매체 앞단의 렌즈에 입사되는 기준광 크기를 조정하는 장치를 구비함으로써 저장 매체에서 회절되는 재생광의 회절 효율을 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 기록 및 재생장치를 제공하는데 있다.DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and includes a device for adjusting the size of the reference light incident on the lens in front of the storage medium when the data recorded on the storage medium is reproduced by the shift multiplexing method. To provide a recording and reproducing apparatus of a holographic digital data storage system that can improve the diffraction efficiency of the reproduction light diffracted in the.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 저장 매체에 신호광 및 기준광을 입사하여 데이터를 기록하는 장치에 있어서, 광원의 광을 두 개의 광 경로로 분기시키는 광 분리기와, 광 분리기에서 분기된 광을 홀로그래픽의 2진 데이터로 변조하여 신호광을 저장 매체에 전달하는 공간 광 변조기와, 광 분리기에서 분기된 다른 광을 저장 매체에 기설정된 각도로 입사시켜 기준광을 전달하는 적어도 하나 이상의 반사 미러와, 반사 미러에서 반사된 기준광을 저장 매체에 입사시키는 렌즈와, 반사 미러와 렌즈 사이에서 기준광 크기를 기설정된 크기로 유지시키는 광 크기 조절부를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a device for recording data by injecting signal light and reference light into a storage medium of a holographic digital data storage system, comprising: an optical splitter for splitting light of a light source into two optical paths; A spatial light modulator for modulating the light branched from the separator into holographic binary data to transmit signal light to the storage medium, and at least one of incident other light branched from the optical separator to the storage medium to transmit the reference light at a predetermined angle. The above-described reflection mirror, a lens for injecting the reference light reflected by the reflection mirror into the storage medium, and a light size adjusting unit for maintaining the reference light size at a predetermined size between the reflection mirror and the lens.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 장치는, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 저장 매체에 기록된 데이터를 재생하는 장치에 있어서, 광원의 광을 두 개의 광 경로로 분기시키는 광 분리기와, 광 분리기에서 분기된 광을 저장 매체에 기설정된 각도로 입사시켜 기준광을 전달하는 적어도 하나 이상의 반사 미러와, 반사 미러에서 반사된 기준광을 저장 매체에 입사시키는 렌즈와, 반사 미러와 렌즈 사이에서 기준광 크기를 기설정된 크기로 유지시키거나 그 크기를 조정하는 광 크기 조절부와, 렌즈를 통해 저장 매체에 입사된 기준광에 의해 회절된 광을 입력받아 이를 전기적 신호로 처리하는 CCD를 포함한다. In order to achieve the above object, another apparatus of the present invention is an apparatus for reproducing data recorded on a storage medium of a holographic digital data storage system, comprising: an optical splitter for splitting light of a light source into two optical paths; At least one reflective mirror which transmits the reference light by injecting the light branched by the light into the storage medium at a predetermined angle, a lens which injects the reference light reflected by the reflection mirror into the storage medium, and a reference light size between the reflective mirror and the lens. And an optical size adjusting unit for maintaining or adjusting the size thereof, and a CCD for receiving the light diffracted by the reference light incident on the storage medium through the lens and processing the light into an electrical signal.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설 명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the most preferred embodiment of the present invention will be described in more detail to be easily carried out by those skilled in the art.

도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing a recording and reproducing apparatus of the holographic digital data storage system according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치는, 광원(100)과, 광 분리기(104)와, 공간 광 변조기(SLM)(106)와, 반사 미러(110, 112)와, 광 크기 조절부(114)와, 저장 매체(118)와, CCD(112) 등을 포함한다. 여기서, 미설명된 도면 부호 102는 광 확대 렌즈, 108, 및 120은 퓨리에 렌즈, 116은 기준광을 구면파로 바꿔주기 위한 렌즈를 나타낸다. 그리고 도면에 도시되지 않지만, 광 분리기(104)와 저장 매체(118) 사이의 광 경로에는 셔터를 추가 설치하여 재생시 저장 매체(118)에 입사되는 광을 차단한다. Referring to FIG. 2, a recording and reproducing apparatus of a holographic digital data storage system according to the present invention includes a light source 100, an optical separator 104, a spatial light modulator (SLM) 106, and a reflective mirror ( 110, 112, an optical size adjusting unit 114, a storage medium 118, a CCD 112, and the like. Here, reference numeral 102 denotes an optical magnification lens, 108 and 120 denote a Fourier lens, and 116 denote a lens for converting a reference light into a spherical wave. Although not shown in the figure, a shutter is further provided in the optical path between the optical separator 104 and the storage medium 118 to block light incident on the storage medium 118 during reproduction.

광원(100)은 레이저 광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)을 발생시키고, 광 분리기(104)는 광 확대 렌즈(102)를 통해 전달된 레이저 광을 기준광과 신호광 경로로 분기시킨다.The light source 100 generates laser light (eg, laser light having a wavelength of 532 nm), and the light separator 104 splits the laser light transmitted through the light magnifying lens 102 into a reference light and a signal light path.

공간 광 변조기(SLM)(106)는 광 분리기(104)에서 분기된 광에 입력 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터를 실어 주어 신호광(Sobj)으로 변환한다.The spatial light modulator (SLM) 106 carries input data, that is, binary data of a plurality of pixels configured in units of pages, and converts the light diverged from the optical separator 104 into the signal light Sobj.

반사 미러(110)는 광 분리기(104)에서 분기된 다른 광을 반사하고, 다른 반사 미러(112)는 입사된 광을 저장 매체(118)에 입사되는 각도로 반사시켜 기준광(Sref)으로써 제공한다.The reflection mirror 110 reflects other light branched from the optical separator 104, and the other reflection mirror 112 reflects the incident light at an angle incident on the storage medium 118 and provides it as the reference light Sref. .

광 크기 조절부(114)는 반사 미러(112)에서 반사되는 기준광(Sref)의 광 크 기를 조절하는 수단, 예를 들어, 조리개(iris), 나이프 에지(knife edge) 등을 구비한다. 이에 따라 광 크기 조절부(114)는 홀로그래픽 데이터의 기록시 저장 매체(118)에 입사되는 기준광(Sref) 크기를 기설정된 크기로 유지시켜 렌즈(116)를 통해 구면파로 바꾸어 저장 매체(118)에 전달하고, 재생시 저장 매체(118)에 입사되는 기준광(Sref) 크기를 기설정된 크기보다 작거나 크게 조정하여 렌즈(116)를 통해 구면파로 바꾸어 저장 매체(118)에 전달한다.The light size adjusting unit 114 includes means for adjusting the light size of the reference light Sref reflected by the reflection mirror 112, for example, an iris, a knife edge, or the like. Accordingly, the optical size control unit 114 maintains the size of the reference light (Sref) incident on the storage medium 118 at the time of recording the holographic data to a predetermined size and converts the spherical wave through the lens 116 into the storage medium 118. The size of the reference light (Sref) incident on the storage medium 118 during reproduction is adjusted to be smaller or larger than the predetermined size, and is converted into a spherical wave through the lens 116 to be transmitted to the storage medium 118.

저장 매체(118)는 기록시 퓨리에 렌즈(108)를 통해 공간 광 변조기(SLM)(106)에서 전달된 신호광과, 광 크기 조절부(114) 및 렌즈(116)를 통해 반사 미러(112)에서 반사된 기준광(Sref)의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록시키고, 재생시 광 크기 조절부(114)를 통해 광 크기가 기록시 크기보다 작거나 크게 조정된 기준광(Sref)에 의해 기록된 간섭 무늬를 회절시켜 출력한다.The storage medium 118 stores the signal light transmitted from the spatial light modulator (SLM) 106 through the Fourier lens 108 at the time of recording, and the reflection mirror 112 through the light size control unit 114 and the lens 116. The interference fringe generated by the interference of the reflected reference light (Sref) is recorded, and the interference fringe recorded by the reference light (Sref) whose light size is adjusted to be smaller or larger than the size at the time of recording through the optical size control unit 114 during reproduction. Is diffracted and output.

CCD(122)는 재생시 광 크기 조절부(114)를 통해 광 크기가 기록시 크기보다 작거나 크게 조정된 기준광(Sref)에 의해 저장 매체(118)에 기록된 간섭 무늬가 회절될 경우 페이지 단위의 2진 데이터 이미지가 퓨리에 렌즈(120)를 통해 재생되고 이 재생된 데이터 이미지를 입력받아 전기적인 데이터로 변환하여 출력한다.The CCD 122 performs page unit when the interference fringe recorded on the storage medium 118 is diffracted by the reference light Sref whose light size is adjusted to be smaller or larger than the recording size through the optical size adjusting unit 114 during reproduction. The binary data image of is reproduced through the Fourier lens 120 and receives the reproduced data image is converted into electrical data and output.

본 발명이 적용된 쉬프트 멀티플렉싱 방식의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치는 기록시 다음과 같이 작동한다.The recording and reproducing apparatus of the shift multiplexing holographic digital data storage system to which the present invention is applied operates as follows during recording.

우선, 기록시 광원(100)에서 발생된 레이저 광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)은 광 확대 렌즈(102)를 통해 광 분리기(104)에 입사되고, 광 분리기(104)에서는 입사된 광을 기준광과 신호광 경로를 위한 두 개의 광으로 분기시킨다.First, laser light (for example, 532 nm wavelength laser light) generated by the light source 100 at the time of recording is incident on the optical separator 104 through the optical magnifying lens 102, and the optical splitter 104 uses the incident light as the reference light. And split into two lights for the signal light path.

광 분리기(104)에서 분기된 광은 공간 광 변조기(SLM)(106)를 통해 실제 픽셀들이 이루는 한 페이지 단위의 2진 데이터를 갖는 신호광(Sobj)으로 변조된 후에 퓨리에 렌즈(108)를 통해서 저장 매체(118)에 입사된다.The light branched from the optical separator 104 is modulated by the spatial light modulator (SLM) 106 into a signal light Sobj having binary data of one page unit of actual pixels and then stored through the Fourier lens 108. Is incident on the medium 118.

그리고, 광 분리기(104)에서 분기된 다른 광은 반사 미러(110, 112)에 의해 기설정된 각도로 반사된 후에 광 크기 조절기(114)에 전달된다.Then, the other light branched from the light separator 104 is transmitted to the light size adjuster 114 after being reflected at a predetermined angle by the reflection mirrors 110 and 112.

반사 미러(112)에서 반사되는 기준광(Sref)은 광 크기 조절부(114)의 조리개, 나이프 에지 등의 수단을 통해 기록시 기설정된 크기로 그대로 유지되어 렌즈(116)에 전달된다.The reference light Sref reflected by the reflection mirror 112 is maintained at a predetermined size during recording by means of an aperture, a knife edge, or the like of the light size adjusting unit 114, and transmitted to the lens 116.

렌즈(116)를 통과하여 구면파로 바뀐 기준광(Sref)은 기록시 기설정된 광 크기대로 유지되어 저장 매체(118)에 입사된다.The reference light Sref, which passes through the lens 116 and is converted into a spherical wave, is maintained at a predetermined light size and is incident on the storage medium 118 during recording.

퓨리에 렌즈(108)를 통과한 신호광(Sobj)과 렌즈(116)를 통과한 기준광(Sref)은 홀로그램을 기록하기 위한 저장 매체(118) 내부에서 서로 중첩되어 간섭을 일으키고, 이때 발생된 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(118)의 내부 운동 전하의 광유도 현상(light-induced generation of mobile charge)에 의해 기록 물질층에 간섭된 홀로그래픽 데이터가 기록된다.The signal light Sobj passing through the Fourier lens 108 and the reference light Sref passing through the lens 116 overlap each other inside the storage medium 118 for recording the hologram, causing interference, Depending on the intensity, the holographic data that has been interfered with the recording material layer by the light-induced generation of mobile charge of the storage medium 118 is recorded.

그리고 저장 매체(118)의 위치를 이동시키고 저장 매체(118)에 신호광(Sobj)과 기준광(Sref)을 입사시켜 쉬프트 멀티플렉싱 방식으로 홀로그래픽 데이터를 기록한다.Then, the holographic data is recorded by shift multiplexing by shifting the position of the storage medium 118 and injecting the signal light Sobj and the reference light Sref into the storage medium 118.

한편, 본 발명이 적용된 쉬프트 멀티플렉싱 방식의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치는 재생시 다음과 같이 작동한다. On the other hand, the recording and reproducing apparatus of the shift multiplexing holographic digital data storage system to which the present invention is applied operates as follows during reproduction.

기록시 광원(100)에서 발생된 레이저 광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)은 광 확대 렌즈(102)를 통해 광 분리기(104)에 입사되고, 광 분리기(104)에서는 입사된 광을 기준광과 신호광 경로를 위한 두 개의 광으로 분기시킨다.Laser light (for example, 532 nm wavelength laser light) generated by the light source 100 during recording is incident on the optical separator 104 through the optical magnifying lens 102, and the incident light is converted into the reference light and the signal light by the optical separator 104. Branch into two lights for the path.

광 분리기(104)에서 분기된 광은 반사 미러(110, 112)에 의해 기설정된 각도로 반사된 후에 광 크기 조절기(114)에 전달된다.The light branched from the light separator 104 is transmitted to the light size adjuster 114 after being reflected at a predetermined angle by the reflection mirrors 110 and 112.

반사 미러(112)에서 반사되는 기준광(Sref)은 광 크기 조절부(114)의 조리개, 나이프 에지 등의 수단을 통해 기록시 기설정된 크기보다 작거나 크게 조정하여 렌즈(116)에 전달된다.The reference light Sref reflected by the reflecting mirror 112 is transmitted to the lens 116 by adjusting smaller or larger than a predetermined size at the time of recording by means of an aperture, a knife edge, or the like of the light size adjusting unit 114.

렌즈(116)를 통해 구면파로 바뀐 기준광(Sref)은 기록시 기설정된 광 크기보다 작거나 크게 조정되어 저장 매체(118)에 입사된다. 이때, 광 분리기(104)와 저장 매체(118) 사이에 설치된 셔터(미도시됨)에 의해 공간 광 변조기(SLM)(106)를 통해 변조된 신호광(Sobj)은 저장 매체(118)에 전달되지 않는다.The reference light Sref, which is converted into a spherical wave through the lens 116, is adjusted to be smaller or larger than the preset light size and is incident on the storage medium 118. At this time, the signal light Sobj modulated through the spatial light modulator (SLM) 106 by a shutter (not shown) installed between the optical separator 104 and the storage medium 118 is not transmitted to the storage medium 118. Do not.

신호광(Sobj)이 차단된 상태에서 기준광(Sref)만 저장 매체(118)에 조사될 경우 저장 매체(118)에서 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 홀로그래픽 데이터가 재생된다.When only the reference light Sref is irradiated to the storage medium 118 while the signal light Sobj is blocked, one page of binary holographic data composed of original pixel contrasts is reproduced in the storage medium 118.

저장 매체(118)로부터 재생되는 한 페이지 단위의 2진 픽셀 명암을 갖는 홀로그래픽 데이터(Sread)는 퓨리에 렌즈(120)를 통해 CCD(122)에 전달된다.Holographic data Sread having a binary pixel contrast of one page unit reproduced from the storage medium 118 is transmitted to the CCD 122 through the Fourier lens 120.

CCD(122)에서는 재생된 홀로그래픽 데이터 이미지(Sread)를 전기적인 데이터 신호로 변환한 후에 미도시된 영상 신호 처리부 및 디코더 등에 전달하여 원래 데이터로 복원한다.The CCD 122 converts the reproduced holographic data image Sread into an electrical data signal and transfers it to an image signal processing unit, a decoder, and the like, which are restored to the original data.

그러므로, 본 발명에 따른 쉬프트 멀티플렉싱 방식의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록 및 재생장치는, 기록시 광 크기 조절부(114)를 통해 기설정된 크기로 기준광(Sref)을 저장 매체(118)에 제공하는 반면에, 재생시 광 크기 조절부(114)를 통해 기설정된 크기보다 작거나 크게 조정한 기준광(Sref)을 저장 매체(118)에 제공함으로써 쉬프트 멀티플렉싱 방법으로 저장 매체(118)에 기록된 데이터를 재생할 때 저장 매체(118)의 재생광 회절 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the recording and reproducing apparatus of the shift multiplexing holographic digital data storage system according to the present invention provides the reference light Sref to the storage medium 118 at a predetermined size through the optical size adjusting unit 114 during recording. On the other hand, the data recorded on the storage medium 118 by the shift multiplexing method by providing the storage medium 118 with the reference light Sref adjusted to be smaller or larger than the preset size through the optical size adjusting unit 114 during reproduction. When reproducing, the reproduction light diffraction efficiency of the storage medium 118 can be improved.

도 3은 쉬프트 멀티플렉싱 방식의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템에서의 기준광 입사 각도를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a reference light incident angle in a holographic digital data storage system of a shift multiplexing method.

도 3을 참조하면, 쉬프트 멀티플렉싱 방식으로 저장 매체(118)에 데이터 기록시 렌즈(116)에 입사하는 기준광중 렌즈 중앙을 통과하는 광과 저장 매체(118)의 수직 방향이 이루는 각도를 c0, 렌즈 에지를 통과하는 광과 저장 매체(118)의 수직 방향이 이루는 입사 각도가 작은 각도를 a0, 렌즈 에지를 통과하는 광과 저장 매체(118)의 수직 방향이 이루는 입사 각도가 큰 각도를 b0이라 하면 기록시 렌즈(116)를 통해 입사되는 기준광은 a0에서 b0까지 다양한 입사 각도를 포함한다.Referring to FIG. 3, the angle formed by the vertical direction of the storage medium 118 and the light passing through the center of the reference light incident on the lens 116 when the data is written to the storage medium 118 by the shift multiplexing method is set to c 0 , The angle of incidence formed by the light passing through the lens edge and the vertical direction of the storage medium 118 is a small angle a 0 , and the angle formed by the light passed through the lens edge and the vertical direction of the storage medium 118 is a large angle b. If it is 0 , the reference light incident through the lens 116 during recording includes various incident angles from a 0 to b 0 .

도 4는 본 발명에 따른 쉬프트 멀티플렉싱 방식의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템에서 기록 및 재생시 기준광 크기를 조정하는 예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of adjusting a reference light size during recording and reproduction in a shift multiplexed holographic digital data storage system according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명은 기록시 기설정된 각도로 렌즈에 입사되는 기준광의 크기를 조정하지 않지만, 재생시 렌즈에 입사되는 기준광 크기를 수학식 1과 같이 조정(La3, Lb3)한다.Referring to FIG. 4, the present invention does not adjust the size of the reference light incident on the lens at a predetermined angle during recording, but adjusts the size of the reference light incident on the lens during reproduction as shown in Equation 1 (La 3 , Lb 3 ). .

Figure 112005070230180-pat00001
Figure 112005070230180-pat00001

여기서, f는 렌즈의 초점 길이를 나타내고, c0은 렌즈(116)를 통과하는 기준광중 렌즈 중앙을 통과하는 광과 저장 매체의 수직 방향이 이루는 각도를 나타낸다. a3은 재생시 렌즈 에지를 통과하는 광과 저장 매체의 수직 방향이 이루는 입사 각도가 작은 각도를 나타내고, b3은 재생시 렌즈 에지를 통과하는 광과 저장 매체의 수직 방향이 이루는 입사 각도가 큰 각도를 나타낸다.Here, f denotes a focal length of the lens, and c 0 denotes an angle formed between the light passing through the center of the lens and the vertical direction of the storage medium among the reference light passing through the lens 116. a 3 represents a small angle of incidence between the light passing through the lens edge and the vertical direction of the storage medium during reproduction, and b 3 represents a large incident angle between the light passing through the lens edge and the vertical direction of the storage medium during reproduction. Indicates an angle.

이에 본 발명은 저장 매체의 기록층 두께가 도 3과 같이 쉬프트 멀티플렉싱에 의해 d에서 점선과 같이 d1로 줄어들더라도 렌즈로 입사되는 기준광의 크기를 기록시 기준광보다 작거나 크게 조정(입사 각도가 작은 것을 a3, 입사 각도가 큰 것을 b3라 함)함으로써 저장 매체에서 회절되는 재생광의 회절 효율을 높일 수 있다.Therefore, the present invention adjusts the size of the reference light incident on the lens to be smaller or larger than the reference light when recording, even if the recording layer thickness of the storage medium is reduced from d to d1 by d multipled by shift multiplexing as shown in FIG. a 3 , a large incidence angle is referred to as b 3 ), so that the diffraction efficiency of the reproduced light diffracted in the storage medium can be increased.

예를 들어, 기준광의 각도 범위를 30°∼60°로 하고, 렌즈의 중심을 통과하는 각도를 45°라 하고, 저장 매체의 굴절율을 1.5, 렌즈의 초점 길이를 10㎜로 하여 상기 수학식 1을 이용하여 기록 및 재생시 기준광 크기는 다음과 같다.For example, the angle range of the reference light is 30 ° to 60 °, the angle passing through the center of the lens is 45 °, the refractive index of the storage medium is 1.5, and the focal length of the lens is 10 mm. The reference light size during recording and playback using is as follows.

즉, 기록시 저장 매체 앞단의 렌즈에 입사되는 작은 각도(a0)는 30°, 입사되는 큰 각도(b0)는 60°라 하면 저장 매체 앞단의 렌즈에 입사되는 기준광 크기는 5.358984㎜로 계산된다.That is, if the small angle (a 0 ) incident on the lens at the front end of the storage medium during recording is 30 ° and the large angle (b 0 ) at the incident angle is 60 °, the reference light size incident on the lens at the front end of the storage medium is calculated as 5.358984 mm. do.

반면에 저장 매체의 기록층 두께가 쉬프트 멀티플렉싱에 의해 약 1%정도 줄어들 경우 재생시 렌즈에 입사되는 작은 각도(a3)는 30.31535°, 입사되는 큰 각도(b3)는 60.82637°이고 렌즈에 입사되는 기준광 크기는 5.455292㎜로 계산된다. On the other hand, if the recording layer thickness of the storage medium is reduced by about 1% by shift multiplexing, the small angle (a 3 ) incident on the lens during reproduction is 30.31535 °, and the large angle (b 3 ) incident on the lens is 60.82637 ° and is incident on the lens. The reference light size to be calculated is 5.455292 mm.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 쉬프트 멀티플렉싱 방법으로 저장 매체에 기록된 데이터의 재생시 저장 매체 앞단의 렌즈에 입사되는 기준광 크기를 조정함으로써 쉬프트 멀티플렉싱에 의해 저장 매체의 기록층 두께가 줄어들더라도 광 크기가 조정되는 기준광에 의해 저장 매체로 포커싱되는 기준광 각도 및 입사 면적이 정확해져 저장 매체에서 재생광이 정량으로 회절된다.As described above, the present invention adjusts the size of the reference light incident on the lens at the front end of the storage medium when the data recorded on the storage medium is reproduced by the shift multiplexing method, so that the optical size is reduced even if the recording layer thickness of the storage medium is reduced by the shift multiplexing. The reference light angle focused on the storage medium and the incident area are corrected by the adjusted reference light so that the reproduced light is quantitatively diffracted in the storage medium.

이에 따라 본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 재생 효율을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention can improve the reproduction efficiency of the holographic digital data storage system.

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.

Claims (5)

홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 저장 매체에 신호광 및 기준광을 입사하여 데이터를 기록하는 장치에 있어서,An apparatus for recording data by injecting signal light and reference light into a storage medium of a holographic digital data storage system, 광원의 광을 두 개의 광 경로로 분기시키는 광 분리기와,An optical splitter that splits the light of the light source into two optical paths, 상기 광 분리기에서 분기된 광을 상기 홀로그래픽의 2진 데이터로 변조하여 상기 신호광을 상기 저장 매체에 전달하는 공간 광 변조기와,A spatial light modulator for modulating the light branched by the optical splitter into binary data of the holographic image to transmit the signal light to the storage medium; 상기 광 분리기에서 분기된 다른 광을 상기 저장 매체에 기설정된 각도로 입사시켜 상기 기준광을 전달하는 적어도 하나 이상의 반사 미러와,At least one reflective mirror which transmits the reference light by injecting the other light branched from the optical separator into the storage medium at a predetermined angle; 상기 반사 미러에서 반사된 상기 기준광을 상기 저장 매체에 입사시키는 렌즈와, A lens for incident the reference light reflected by the reflection mirror onto the storage medium; 상기 반사 미러와 상기 렌즈 사이에서 상기 기준광 크기를 기설정된 크기로 유지시키는 광 크기 조절부An optical size adjusting unit for maintaining the reference light size at a predetermined size between the reflective mirror and the lens 를 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록장치.Recording device of the holographic digital data storage system comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광 크기 조절부는,The optical size control unit, 조리개 또는 나이프 에지로 이루어진 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 기록장치.A recording apparatus of a holographic digital data storage system, characterized in that consisting of an aperture or a knife edge. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 저장 매체에 기록된 데이터를 재생하는 장치에 있어서,An apparatus for reproducing data recorded on a storage medium of a holographic digital data storage system, 광원의 광을 두 개의 광 경로로 분기시키는 광 분리기와,An optical splitter that splits the light of the light source into two optical paths, 상기 광 분리기에서 분기된 광을 상기 저장 매체에 기설정된 각도로 입사시켜 기준광을 전달하는 적어도 하나 이상의 반사 미러와,At least one reflective mirror which transmits the reference light by injecting the light branched from the optical separator into the storage medium at a predetermined angle; 상기 반사 미러에서 반사된 상기 기준광을 상기 저장 매체에 입사시키는 렌즈와, A lens for incident the reference light reflected by the reflection mirror onto the storage medium; 상기 반사 미러와 상기 렌즈 사이에서 상기 기준광 크기를 기설정된 크기로 유지시키거나 그 크기를 조정하는 광 크기 조절부와,An optical size adjusting unit for maintaining or adjusting the reference light size between the reflective mirror and the lens; 상기 렌즈를 통해 상기 저장 매체에 입사된 상기 기준광에 의해 회절된 광을 입력받아 이를 전기적 신호로 처리하는 CCDA CCD that receives light diffracted by the reference light incident on the storage medium through the lens and converts the light into an electrical signal 를 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 재생장치.Playback device of the holographic digital data storage system comprising a. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 광 크기 조절부는,The optical size control unit, 상기 쉬프트 멀티플렉싱에 의해 데이터를 기록한 저장 매체의 기록층의 축소에 따라 상기 기준광 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 재생장치.And the reference light size is adjusted according to the reduction of the recording layer of the storage medium on which data is recorded by the shift multiplexing. 제 3항 및 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 3 and 4, 상기 광 크기 조절부는,The optical size control unit, 조리개 또는 나이프 에지로 이루어진 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 재생장치.Reproducing apparatus of a holographic digital data storage system, characterized in that consisting of an aperture or a knife edge.
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