KR100738974B1

KR100738974B1 - 광정보 기록장치, 광정보 재생장치 및 광정보 처리방법

Info

Publication number: KR100738974B1
Application number: KR1020060020461A
Authority: KR
Inventors: 김근율
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-07-13

Abstract

본 발명은 광정보 처리장치 및 광정보 처리방법에 관한 것으로, 본 발명은 광정보 저장매체로 입사되는 광의 각도를 다중화시키고, 상기 광을 구면파로 상기 광정보 저장매체에 입사 안내하여 광정보 저장매체에 입사된 상기 광으로 광정보를 다중 중첩 기록하도록 한 것으로, 이러한 본 발명에 따른 광정보 기록장치, 광정보 재생장치 그리고 광정보 처리방법은 광학계의 구성을 간단히 조절하여 광정보의 기록시와 광정보의 재생시에 사용되는 기준광을 구면파로 수행 가능하도록 함으로써 인접한 기록영역 사이를 허용가능한 정도의 겹침 기록과, 겹쳐진 상태에서 효과적인 재생이 가능토록 함으로써 보다 높은 저장밀도의 광정보 처리가 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

광정보 기록장치, 광정보 재생장치 및 광정보 처리방법{Optical information recording apparatus, optical information reading apparatus and method of processing optical information}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록장치를 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록장치의 구면파 발생부를 도시한 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 재생장치를 도시한 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록방법을 도시한 동작 순서도이다.

도 5a는 기준광으로 평면파를 저장매체에 입사하였을 때의 기록영역을 설명하기 위한 도면이다.

도 5b는 기준광으로 수렴하는 구면파를 저장매체에 입사하였을 때의 기록영역을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 기준광으로 수렴하는 구면파를 저장매체에 입사하였을 때의 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 7a는 기준광으로 평면파를 저장매체에 입사하였을 때의 광정보 저장영역 을 설명하기 위한 도면이다.

도 7b는 기준광으로 수렴하는 구면파를 저장매체에 입사하였을 때의 광정보 저장영역을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 광정보 처리장치와 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구면파를 이용하여 광정보를 저장매체에 기록하는 광정보 기록장치와 기록된 광정보를 재생하는 광정보 재생장치와 광정보를 처리하는 방법에 관한 것이다.

광학적인 데이터 처리장치는 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc), HD-DVD, 블루레이디스크(BD), 근접장(near field) 광 처리장치, 홀로그래픽 광 처리장치 등이 있다.

홀로그래픽 광정보 처리장치는 광변조(optical modulation) 된 신호광(signal beam)과 이 신호광과 교차(intersection)하여 저장매체에 간섭무늬를 만드는 기준광(reference beam)을 저장매체에 입사하여 데이터를 저장한다. 그리고 데이터의 재생은 기준광만을 저장매체의 간섭무늬에 주사하여 이때 간섭무늬에서 발생한 회절에 의하여 저장매체에 입력된 데이터가 출력되도록 한다.

홀로그래픽 광정보 처리장치는 기록 용량을 증대시키기 위하여 기준광을 하나의 광점(beam spot)에 다른 각도로 조사하여 다중으로 데이터를 저장할 수 있다. 그리고 다중 입력된 데이터는 재생시 기준광만을 다른 각도로 조사하여 출력할 수 있다. 즉 홀로그래픽 광 처리장치는 하나의 광점에 다층, 중첩상태의 데이터 입력과 출력이 가능한 초대용량 데이터 저장장치이다.

홀로그래픽 광정보 처리장치는 데이터의 기록밀도를 높이기 위하여 광을 다중화하는 장치 또는 방법이 사용된다. 광을 다중화시키는 방법으로는 각도 다중화(angular multiplexing), 위상코드 다중화(phase-code multiplexing), 파장 다중화(wavelength multiplexing), 쉬프트 다중화(shift multiplexing) 등의 방법이 있다. 여기서 각도 다중화 방법은 기준광의 입사각도를 변화시켜 다중화 하는 것이고, 위상코드 다중화는 공간적으로 위상을 변조하여 다중화 하는 것이고, 파장 다중화는 파장 가변 레이저를 이용하여 파장 변화에 따라 다중화 하는 것이며, 쉬프트 다중화는 저장매체를 이동시키면서 기록을 다중화하는 방법이다.

각도 다중화와 쉬프트 다중화는 광정보의 재생원리에서 상당한 차이가 있다. 각도 다중화는 기록된 광정보에 대한 재생시 브래그 각도에서 가장 좋은 회절효율을 발휘하기 때문에 광정보의 재생시 회절효율이 가장 좋은 브래그 각도로 평면파인 기준광을 입사하여 광정보를 재생한다. 각도 다중화에 대한 선행기술로 F.H.Mol 등에 의해 "Optics letters(Vol. 16, p 605)"에 1991년 개재된 "storage of 500 high-resolution holograms in LiNbO₃ crystal"에 개시되어 있다. 그리고 쉬프트 다중화는 광정보의 기록시 구면파를 사용한다. 따라서 광정보의 재생시에도 구면파를 사용하는데, 구면파에 의하여 기록된 광정보는 저장매체에 입사되는 광의 위치가 정확한 입사위치에 입사될 때에만 재생되는 원리를 이용한다. 쉬프트 다중화에 대한 선행기술로는 "Psaltis 등"에 허여된 미국등록특허 "5,949,558", "holographic storage using shift multiplexing"을 참조할 수 있다.

한편, 홀로그래픽 광정보는 저장매체에 트랙구조로 기록영역이 형성될 수 있다. 그런데 각도 다중화에 의한 트랙구조로 광정보가 저장될 경우 종래와 같이 기준광을 평면파로 입사할 경우 인접한 트랙간의 기록영역이 서로 겹치게 되면 혼선잡음(cross-talk noise)이 발생할 수 있다. 즉 광정보의 재생시 입사되는 재생광의 영역이 트랙들에 겹쳐지게 되면 인접한 다른 트랙에서 원하지 않는 광정보가 재생되는 문제가 발생한다. 이에 따라 각도 다중화에 의한 광정보의 저장시에는 트랙간의 간격을 상당한 크기로 확보하여야 하기 때문에 저장매체의 저장밀도 향상에 제한이 따른다.

그리고 쉬프트 다중화의 경우는 광정보를 일부 중첩(partially overlap)하여 기록할 수 있다. 하지만 쉬프트 선택도(shift selectivity)를 높이기 위하여 기준광 측에 개구수가 큰 렌즈를 사용하여야 하고, 또한 렌즈를 가능한 한 저장매체 측에 인접하게 위치시켜야 하므로 광정보 처리 시스템을 구조적으로 구성시키기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구면파를 이용하여 홀로그래픽 광정보를 각도 다중화 시키도록 한 광정보 기록장치, 광정 보 재생장치 그리고 광정보 처리방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광정보 기록장치는 광원; 상기 광원에서 제공된 광을 기준광과 신호광으로 분할하는 광분할기; 상기 신호광에 데이터를 로딩하여 광정보 저장매체 내에 초점이 위치하도록 상기 신호광을 입사하는 신호광 광학계; 상기 광정보 저장매체에 상기 신호광과의 교차로 복수개의 기록영역으로 형성되는 하나의 트랙과 상기 기록영역에 부분적으로 겹치며 상기 신호광과 교차로 복수개의 다른 기록영역으로 형성되는 다른 트랙을 형성하기 위하여 상기 기준광을 상기 기록영역과 상기 다른 기록영역에 각각 수렴하는 구면파로 입사하는 구면파 발생부; 상기 기준광의 입사각도를 다중화시켜 상기 구면파 발생부로 안내하는 회전미러를 구비한다.
상기 구면파 발생부는 상기 회전미러로부터 제 1초점거리를 가지는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈에서 제 1초점거리의 3배의 초점거리에 위치하여 상기 광정보 저장매체에 구면파가 입사되도록 하는 제 2렌즈를 포함할 수 있다.
상기 기록영역과 상기 다른 기록영역 사이의 간격은 상기 광정보 저장매체에 대하여 얻어진 쉬프트 선택도에 소정의 널 넘버(null number)를 반영하여 얻는 거리일 수 있다.
본 발명에 따른 광정보 재생장치는 광원; 상기 광원에서 제공되는 광을 복수개의 기록영역으로 형성된 트랙과 상기 트랙에 인접하여 부분적으로 겹쳐있는 복수개의 다른 기록영역으로 형성된 다른 트랙을 가진 광정보 저장매체에 상기 기록영역과 상기 다른 기록영역 각각에 수렴하는 구면파를 입사하는 구면파 발생부; 상기 광의 입사각도를 다중화시켜 상기 기록영역과 상기 다른 기록영역 각각에 다중 기록된 광정보를 다중 재생시키도록 상기 구면파 발생부로 상기 광을 안내하는 회전미러; 상기 광정보 저장매체로부터 다중 재생된 재생광을 검출하는 광정보 검출기를 구비한다.
상기 구면파 발생부는 상기 각도 다중화기로부터 제 1초점거리를 가지는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈에서 제 1초점거리의 3배의 초점거리에 위치하여 상기 광정보 저장매체에 구면파가 입사되도록 하는 제 2렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광정보 기록방법은 광정보 저장매체에 신호가 로딩된 신호광을 입사하고, 입사되는 광의 각도가 입사시마다 다중화되는 기준광을 상기 광정보 저장매체 측으로 수렴하는 구면파로 입사하여 상기 신호광과 상기 기준광의 중첩으로 기록영역을 형성하는 단계; 상기 기록영역들로 구성되는 트랙을 형성하는 단계; 상기 광정보 저장매체의 상기 트랙에 인접한 위치에 상기 신호광과 상기 기준광을 입사하여 인접하는 상기 트랙의 상기 기록영역들과 부분적으로 겹치는 다수의 다른 기록영역을 형성하는 단계; 상기 다른 기록영역들로 구성되며 인접하는 상기 트랙과 부분적으로 겹치는 다른 트랙을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 트랙의 기록영역과 상기 다른 트랙의 기록영역 사이의 간격은 상기 광정보 저장매체에 대하여 얻어진 브래그 선택도(Bragg selectivity)에 소정의 널 넘버(null number)를 반영하여 얻는 거리일 수 있다.
상기 브래그 선택도는 최소 다중화 각도로 구해질 수 있다.
상기 저장매체에 입사되는 상기 광의 경사각도가 커질수록 상기 트랙의 기록영역과 상기 다른 트랙의 기록영역 사이의 간격이 더욱 좁아질 수 있다.
상기 구면파는 각도 다중화 위치로부터 제 1초점거리를 가지며 평면파가 입사되는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈에서 제 1초점거리의 3배의 초점거리를 가지는 제 2렌즈에 의하여 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 광정보 재생장치는 광정보 저장매체에 복수의 기록영역들로 된 트랙의 상기 기록영역에 수렴하는 구면파를 다중입사하여 상기 기록영역들로부터 광정보를 회절 재생시켜 광 검출기로 검출하는 단계; 상기 광정보 저장매체에 상기 기록영역들과 부분적으로 겹치는 복수의 다른 기록영역으로 된 다른 트랙의 상기 다른 기록영역에 수렴하는 구면파를 다중 입사하여 상기 다른 기록영역들로부터 광정보를 회절 재생시켜 상기 광 검출기로 검출하는 단계를 포함한다.
상기 트랙의 기록영역과 상기 다른 트랙의 기록영역 사이의 간격은 상기 광정보 저장매체에 대하여 얻어진 브래그 선택도(Bragg selectivity)에 소정의 널 넘버(null number)를 반영하여 얻는 거리일 수 있다.
상기 브래그 선택도는 최소 다중화 각도로 구해질 수 있다.
상기 구면파는 각도 다중화 위치로부터 제 1초점거리를 가지며 평면파가 입사되는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈에서 제 1초점거리의 3배의 초점거리를 가지는 제 2렌즈에 의하여 상기 광정보 저장매체에 제공될 수 있다.

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이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록장치와 광정보 재생장치 그리고 광정보 처리방법에 대하여 설명한다. 그리고 이하 의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 불 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지는 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 기록장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록장치의 구면파 발생부를 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 광정보 기록장치는 광정보의 기록을 수행할 수 있다. 그러나 신호광(S)의 차단으로 광정보의 재생도 가능한 광정보 기록재생장치가 될 수 도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록장치는 광원을 구비한다. 광원(100)은 소정파장의 광을 발생시킨다. 이 광은 레이저일 수 있다. 그리고 광정보 기록장치는 광원(100)에서 발진한 광을 분할하기 위하여 광분할기(110)를 구비한다. 이 광 분할기(110)는 광을 두 방향으로 분할하기 위하여 광 분할면을 가진다.

광분할기(110)에서 분할된 하나의 광은 직진한다. 이 광은 이후 변조된 광정보가 로딩되어 신호광(S)(signal beam)이 된다. 그러므로 이후부터는 이 광을 신호 광(S)이라고 부르기로 한다. 그리고 신호광(S)이 진행하는 방향에 별도의 셔터(미도시)를 설치하여 신호광(S)의 진행을 제어할 수 있다. 셔터를 설치하고, 재생된 광이 진행하는 부분에 광 검출기(미도시)를 설치하면 본 실시예의 광정보 기록장치는 광정보 재생기능을 수행할 수 있게 된다.

계속된 신호광(S)의 광 경로에는 공간 광변조기(120)(SLM; Spatial Light Modulator)가 구비된다. 공간 광변조기(120)는 원하는 이진데이터를 픽셀단위로 변조시킨다. 즉 공간 광변조기(120)는 각화소마다 광의 투과상태와 차단상태를 선택함으로서 출사광의 강도를 공간적으로 변조하여 정보를 광학적으로 로딩한다.

공간 광변조기(120)는 능동매트릭스의 대표적인 TFT LC(thin film transistor liquid crystal), 수동매트릭스의 STN(super twisted nematic) LC, 강유전성LC(ferro liquid crystal), 고분자 분산(PDLC; Polymer Dispersed Liquid Crystal ), 플라즈마 구동형(PALC; plasma address liquid crystal) 등 이 채택될 수 있다.

이 공간 광변조기(120)를 거친 신호광(S)은 이후 광학적인 정보를 가진 진정한 신호광(S)이 된다. 그리고 공간 광변조기(120)를 거친 신호광(S)은 푸리에 렌즈(130)를 거쳐 광정보 저장매체(140)에 입사된다. 광정보 저장매체(140)는 LiNbO₃ 단결정이나 포토폴리머(photopolymers)의 일종이 채택될 수 있다.

한편, 최초 광원(100)으로부터 입사된 광을 편광시키는 광분할기(110)에서 다른 방향으로 분할된 광은 이후 기준광(R)(reference beam)이 된다. 이 기준광(R) 은 광분할기(110)를 거친 후 회전미러(150)를 거쳐서 저장매체(140) 측으로 진행한다. 회전미러(150)에서 반사된 기준광(R)은 평면파다. 따라서 기준광(R)을 구면파로 바꾸기 위하여 별도의 구면파 발생부(160)가 구비된다.

구면파 발생부(160)는 두 개의 볼록렌즈로 구성되며 렌즈 사이의 초점거리(이하 "f"라고 함)를 임의로 설정함으로써 구면파를 발생시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이 구면파 발생부(160)는 회전미러(150)로부터 제 1초점거리를 가지는 위치에 설치된 볼록렌즈인 제 1렌즈(161)를 구비한다. 그리고 제 1렌즈(161)로부터 제 1초점거리에 대하여 3f의 위치에 볼록렌즈인 제 2렌즈(162)가 구비된다. 따라서 제 2렌즈(162)에서는 마치 대상이 제 1렌즈(161)와 제 2렌즈(162) 사이 중 2f 지점에 있는 상태를 가지게 되므로 제 2렌즈(162)를 통과한 광은 2f 지점으로 포커싱된다.

더욱이 이 구면파 발생부(160)는 텔레센트릭(telecentric) 광학계를 형성한다. 즉 제 1렌즈(161)로 입사되어 제 2렌즈(162)로 진행하는 광의 진행방향이 광축과 평행하고, 다시 제 2렌즈(162)를 지난 광은 원추형으로 포커싱 된다. 따라서 제 2렌즈(162)를 거친 광은 제 2렌즈(162)로부터 "f"의 위치에 동일한 크기의 스폿크기로 동일한 영역에 형성된다.

즉 회전미러(150)에서 입사되는 광의 각도가 변경되더라도 제 2렌즈(162)를 통과한 "f"위치에서는 입사각도가 변경된 광들이 동일한 크기의 스폿을 가지게 된다. 따라서 이 부분에 저장매체(140)를 위치시키면 동일한 크기의 기록영역을 형성할 수 있기 때문에 각도 다중화시 기록영역의 이탈없이 신호광(S)과의 간섭에 의한 광정보의 기록 및 재생이 가능하다. 또한 동시에 제 2렌즈(162)를 거친 광은 "2f" 의 위치로 수렴하는 구면파가 되므로, 구면파의 각도 다중화가 가능하게 된다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 광정보 재생장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 광정보 재생장치는 전술한 바와 같은 광정보 기록장치에 의하여 기록된 광정보를 재생하기 위한 것일 수 있다. 즉 광정보의 다중 기록을 위한 각도 다중화가 구면파에 의하여 이루어진다. 즉 이하의 실시예에서 광정보 재생을 위하여 사용되는 광정보 저장매체에는 구면파의 각도 다중화에 의하여 광정보가 기록되어 있다. 따라서 광정보의 재생을 위해서는 다시 구면파가 각도 다중화되어 광정보 저장매체에 입사된다.

본 발명의 실시예에 따른 광정보 재생장치는 도 3에 도시된 바와 같이 광원(200)을 구비한다. 광원(200)은 소정파장의 광(R)을 발생시킨다. 광원(200)에서 발진한 광은 재생을 위한 기준광(R)으로써 각도 다중화를 위하여 설치된 회전미러(210)를 통하여 반사된다. 이때 회전미러(210)에서 반사된 광은 평면파다.

따라서 이후 광은 구면파로 변경된다. 구면파로의 변경은 구면파 발생부(220)에 의하여 이루어진다. 구면파 발생부(220)는 두 개의 볼록렌즈로 구성되며 렌즈 사이의 초점거리 "f"를 임의로 설정함으로써 구면파를 발생시킨다. 이러한 구면파 발생부(220)의 구성은 전술한 실시예인 광정보 기록장치에서의 구면파 발생부와 그 구성이 동일하므로 이미 설명한 부분을 참고하기로 한다.

구면파 발생부(220)를 거친 광은 이후 광정보 저장매체(250)에 입사된다. 이 광정보 저장매체(250)에는 다중화된 광정보가 기록되어 있다. 광정보의 기록은 전술한 광정보 기록장치에 의하여 기록되어질 수 있다. 따라서 광정보 저장매체(250) 에 기준광(R)이 입사되면 광정보 저장매체(250)로부터 재생광이 발생한다. 광이 재생되는 방향에는 푸리에 변환렌즈(230)와 광정보 검출기(240)가 설치된다. 이 광정보 검출기(240)는 CCD(charge-coupled device), CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 또는 그 외의 광 검출이 가능한 광학 소자일 수 있다. 이에 따라 광정보 저장매체(250)에 저장된 광은 광 검출기(240)로 통하여 다중 검출된다.

한편, 이미 언급한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광정보 저장매체(250)에는 광정보가 구면파에 의하여 각도 다중화로 기록되어 있다. 따라서 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예에서 광정보의 처리는 광정보의 기록 및 재생을 포괄하는 의미를 갖는다. 따라서 이하의 설명에서는 이해의 편의를 위하여 광정보의 기록과 재생 과정을 포괄적으로 함께 설명하기로 하고, 각각의 구성들에 대한 부호는 전술한 실시예 중에서 광정보 기록장치에서 언급한 부호를 사용한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중화 광정보 처리방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 광정보 저장매체(140)로 입사되는 광의 각도를 다중화시키는 단계를 거친다(S100). 광정보의 각도 다중화는 광원(100)으로부터 발진한 광을 회전미러(150)를 통하여 다양한 각도로 다중화시키는 과정을 말한다. 이를 위하여 회전미러(150)는 갈바노 미러를 사용할 수 있다.

각도 다중화시 회전미러(150)에서 다중화되는 광은 평면파다. 따라서 이 평면파를 구면파로 바꾸어 광정보 저장매체(140)에 입사를 안내하는 단계를 거친다(S200). 구면파는 이미 언급한 광정보 기록장치에 대한 실시예에서와 같이 두 개의 볼록렌즈로 구성된 텔레센트릭 광학계에 의하여 구현된다. 그리고 이 구면파는 광정보 저장매체(140)에 입사되는 방향으로 수렴하는 형태로 광정보 저장매체(140)에 입사된다.

한편 종래에 알려진 기술에 따르면 쉬프트 다중화시에 구면파를 사용하는 것으로 알려져 있다. 쉬프트 다중화에 대한 종래의 알려진 기술로 1996년 5월 10일자의"Applied optics"의 Vol 35, No14에 개재되고, "George Barbstathis" 등에 의하여 발표된 "Shift multiplexing with spherical reference waves" 에 개시되어 있다.

그리고 구면파인 기준광(R)을 광정보 저장매체(140)에 입사하여 광정보를 처리하는 단계를 거친다(S300). 광정보의 처리는 이미 언급한 바와 같이 광정보의 기록 또는 광정보의 재생과 같은 것을 말한다.

광정보의 기록은 기록을 위한 신호가 로딩된 신호광(S)을 광정보 저장매체(140)에 입사한다. 신호광(S)은 평면파로 제공된다. 그리고 신호광(S)과 함께 기준광(R)이 제공된다. 기준광(R)은 구면파로 제공되며 전술한 실시예에서와 같이 광정보 기록장치의 구성을 채택할 수 있다.

광정보 기록을 위하여 기준광(R)으로 평면파를 사용할 경우와 구면파를 사용하는 경우에 대한 이해를 돕기 위하여 이하에서 비교하여 설명한다.

도 5a는 기준광으로 평면파를 저장매체에 입사하였을 때의 기록영역을 설명하기 위한 도면이고, 도 5b는 기준광으로 수렴하는 구면파를 저장매체에 입사하였을 때의 기록영역을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이 기준광(R)이 평면파인 경우 기준광(R)은 경사지게 광정보 저장매체(140)에 입사되고, 신호광(S)은 수직으로 광정보 저장매체(140)에 입사된다. 그리고 신호광(S)의 포커싱 위치는 광정보 저장매체(140) 내부, 바람직하게 광정보 저장매체(140)의 중간부분에 위치한다.

이와 같이 기준광(R)을 평면파로 사용하는 경우 한 지점에 대한 광정보의 기록을 수행하고, 인접한 다른 위치에 광정보를 기록할 경우 광정보 저장매체(140)의 저장위치는 광이 입사된 영역에서 완전히 벗어난 영역에 입사되어야 한다. 즉 기록영역(A)이 서로 겹치지 않아야 한다. 만약 그렇지 않으면 광정보의 재생시에 먼저 기록된 데이터가 부분적으로 재생되는 혼선잡음(cross-talk noise)이 발생하여 데이터의 재생효율이 떨어지게 된다.

따라서 서로 다른 인접한 기록영역(A) 사이는 서로 겹치지 않아야 한다. 즉 각각의 신호광(S)은 서로 겹쳐지지 않아야 하고, 동시에 각각의 기준광(R)도 서로 겹쳐지지 않아야 한다. 이에 따라 인접한 서로 다른 기록영역(A) 사이는 상당한 거리를 가지게 되고, 당연히 광정보 저장매체(140)에서 사용되지 못하는 영역이 커지게 된다.

반면에 도 5b에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예의 경우는 기준광(R)으로 구면파를 사용하기 때문에 기록영역(A) 사이의 겹침이 발생하더라도 혼선잡음의 발생을 최소화할 수 있다. 물론 겹침의 허용위치는 한계가 있지만 기준광(R)으로 평면파를 사용하는 경우보다 높은 저장밀도를 달성할 수 있다.

이 경우 기록영역(A)이 겹쳐졌을 때의 혼선잡음에 대하여 설명한다. 먼저 쉬 프트 다중화의 이해를 위하여 상술한 논문인 "George Barbstathis" 등에 의하여 발표된 "Shift multiplexing with spherical reference waves"를 참조하여 설명하면, 상기 논문에서 쉬프트 다중화에서의 회절효율과 쉬프트 이동거리를 얻을 수 있다. 상기 논문에서 설명하고 있는 회절효율(

)은 상기 논문의 부록 A(Appendix A)에 언급된 바와 같이 아래의 수학식 1과 같이 나타난다.

상기 수학식 1에 대한 각각의 함수들에 대한 해석은 상기 논문에서 상세히 언급하고 있으므로 이해의 편의를 위하여 생략한다. 그리고 상기 논문에서 최적 회절효율에서의 쉬프트 이동거리(

)는 아래의 수학식 2에 의하여 구해질 수 있다.

상기 수학식 2에서"

Bragg"는 브레그 선택도, "λ"는 구면파의 파장, "z₀"은 구면파의 반경(radius), "L"은 저장매체(140)의 두께, "m"은 널 번호(null number), "u_s"는 구면파의 입사각도에 대한 탄젠트 값을 말한다. 상기 논문에서 이론적으로 그리고 실험적으로 입증하는 바와 같이 쉬프트 다중화시 이전 기록된 기 록영역의 널 위치에 다른 광정보가 기록될 수 있다는 것을 입증하고 있다. 즉 쉬프트 다중화시 비록 기록영역(A)이 겹치더라도 이전 기록된 광정보의 널 위치(null location)에 광정보의 기록이 이루어지는 경우 혼선잡음이 최소화되어 기록이 가능하다.

한편, 널 위치의 경우 두 번째 널에서의 혼선잡음이 첫 번째 널에서의 혼선잡음보다 작다는 것을 상기 논문에서 증명하고 있다. 물론 세 번째, 네 번째 널에서의 혼선잡음의 세기가 더욱 작다. 하지만 널 간격이 커지면 그만큼 기록밀도가 떨어진다.

따라서 가능한 한 이전 기록영역(A)에서 가장 가까운 널의 위치에 다음 광정보의 기록이 이루어지는 것이 바람직하지만 상기 논문에서 증명하는 바와 같이 첫 번째 널의 주변에서 혼선잡음의 세기가 너무 크기 때문에 두 번째 이상의 널의 위치에 다음 광정보를 기록할 수 있다. 정리해보면 구면파를 기준광(R)을 사용할 경우 특정 널의 위치에 다음 광정보를 기록하는 경우 기록영역(A)의 부분적인 겹침 저장이 가능하다.

그리고 이에 따른 기록영역(A) 사이의 거리는 이하에서 정의될 수 있다. 즉 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서의 기록영역(A)의 크기는 아래의 수학식 3으로 얻을 수 있고, 또한 트랙 간의 간격(D_track)은 수학식 2를 참조하여 아래의 수학식 4로 정의될 수 있다.

수학식 3에서 "D_spot"은 기록영역(A)의 최대 직경이고, "d"는 신호광의 저장매체(140) 내에서의 초점 크기이고, "L"은 저장매체의 두께이다. 그리고 "Ψ"는 기기준광(S)의 초점으로의 수렴각도 또는 초점으로부터의 발산 각도이다. 그리고 수학식 4에서 "m"은 널 넘버이고, "λ"는 기준광(R)의 파장이고, "θ"는 기준광(R)의 신호광(S)에 대한 입사각도이다. 그리고 트랙 간의 간격(D_track)은 기준광(R)의 입사각도(θ)중 최소 입사각도로 결정된다. 따라서 최소 입사각도가 커지면 커질수록 수학식 4에서 얻어지는 트랙간의 간격(D_track)은 작아지므로 트랜각의 간격은 입사각도가 커짐에 따라 더욱 좁아질 수 있다. 즉 입사각도에 따라 중첩밀도가 더욱 높아질 수 있다.

그리고 상기 수학식 3에서 초점크기 "d" 는 아래의 수학식 5에 의하여 구해질 수 있다. 또한 아래의 수학식 5에 대해서는 "Psaltis 등"이 저술하고, "Springer"에서 2000년 출판한 "Holographic data storage"의 p.301에 기재되어 있다.

상기 수학식 5에서 "ξ"는 실험적으로 구해진 임의의 값이고, "λ"는 신호광(S)의 파장이고, "f"는 신호광의 파장이며, "

"는 공간 광 변조기(120)의 픽셀간의 거리, 즉 픽셀피치를 나타낸다.

한편, 각도 다중화는 통상적으로 평면파를 이용하여 실시하고 있다. 그런데 구면파의 경우에도 각도 선택도를 가질 수 있느냐는 문제가 남는다. 그런데 구면파의 경우에도 각도 선택도를 가질 수 있다는 것이 1995년 10월 1일자의"Optics letters"의 Vol 20, No 17에 "Xianmin Yi" 등에 의하여 발표된 "Cross-talk noise in volume holographic memory with spherical reference beams"에서 이론적으로 그리고 실험적으로 입증하고 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서와 같이 구면파를 이용하여 광정보의 각도 다중화와 함께 광정보의 중첩 기록과 기록된 광정보의 재생이 가능하다.

그리고 기록영역(A)의 이동 후 각도 다중화시에 겹쳐지는 각도로 다중화를 수행하는 경우 이전 기록영역(A)에 기록된 광정보가 재생되는 가능성도 배재할 수 있다. 이것에 대해서는 수학식 2와 수학식 3을 참조하여 이해할 수 있다. 수학식 2에서 "θ"는 구면파인 기준광(R)의 입사각도다.

이 입사각도는 각도 다중화시 다양한 각도(θ1, θ2 … θn)로 바뀐다. 즉 최소 각도에서 최대 각도로 바뀐다. 이때 최소 각도인 "θ1"에 대해서 본 발명의 실시예에서의 기록영역(A) 간의 간격인 "D_track"이 구해진다. 즉 예를 들어 "θ1"가 10°라고 한다면, "θ2"는 11° , "θ3"은 12 ° 등과 같은 방법으로 각도 다중화가 이루어진다. 즉 소정범위의 각도 이내에서 각도 분할될 수 있다.

그런데 수학식 2와 수학식 4에서와 같이 "θn"이 커지면 커질수록, 쉬프트 선택도와, 기록영역(A) 사이의 간격인 "D_track"은 더 좁아진다. 즉 구면 기준광(R)의 입사각도가 커지면 커질수록 쉬프트 선택도의 간격은 더 좁아질 수 있다는 것이고, 바꾸어 말하면 최소 입사각도가 최대 허용 가능한 쉬프트 선택도를 의미하므로, 각도가 커지면 오히려 혼선잡음 또는 이전 기록된 광정보의 재생이 더욱 작아지므로 다중화 효율은 더욱 효과적으로 유지된다.

이상과 같은 근거에 의하여 평면파를 기준광(R)으로 이용하여 광정보를 기록한 경우와 본 발명의 실시예에서와 같이 구면파를 기준광(R)으로 하여 각도 다중화로 광정보를 기록하는 경우에 기록 가능한 광정보의 기록상태를 비교하여 본다.

도 7a는 기준광으로 평면파를 저장매체에 입사하였을 때의 광정보 저장영역을 설명하기 위한 도면이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에서와 같이 기준광으로 수렴하는 구면파를 저장매체에 입사하였을 때의 광정보 저장영역을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 7a에 도시된 바와 같이 평면파를 이용하여 광정보를 기록한 상태는 이전 트랙(T1)의 기록영역(A1)과 이후의 트랙(T2)의 기록영역(A2) 사이가 서로 겹 쳐지지 않도록 형성된다. 반면에 도 7b에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서와 같이 구면파를 이용하여 광정보를 각도 다중화로 기록하는 경우 이전 트랙(T1)의 기록영역(A1)과 이후 기록되는 트랙(T2)의 기록영역(A2)은 서로 겹쳐져 광정보가 기록될 수 있게 된다.

또한 보다 높은 기록밀도를 형성하기 위하여 각각의 트랙이 겹쳐지도록 하고, 동시에 동일 트랙의 다른 기록영영 사이도 서로 겹치도록 광정보를 기록할 수 도 있을 것이다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리방법은 평면파를 이용한 각도다중화로 광정보를 기록할 때보다 수십 배 높은 광정보 기록밀도를 가질 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명의 실시예에서의 광정보의 처리방법은 광정보의 기록시 평면파를 기준광으로 사용하는 경우보다 수십 배 이상 기록밀도를 높일 수 있다. 그리고 이와 같이 기록된 광정보의 재생시에는 기록시와 동일한 구면파를 동일한 각도 다중화로 기록영역에 입사하면 이때 회절되어 재생된 회절광을 광정보 검출기로 검출함으로써 얻을 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록장치, 광정보 재생장치 그리고 광정보 처리방법에서 당업자에 의하여 구성요소의 일부 또는 방법의 일부를 변형하여 다르게 실시할 수 있을 것이다. 그러나 변형된 다른 실시예가 본 발명의 필수구성요소를 포함하는 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 광정보 기록장치, 광정보 재생장치 그리고 광정보 처리방법은 광학계의 구성을 간단히 조절하여 광정보의 기록시와 광정보의 재생시에 사용되는 기준광을 구면파로 수행 가능하도록 함으로써 인접한 기록영역 사이를 허용가능한 정도의 겹침 기록과, 겹쳐진 상태에서 효과적인 재생이 가능토록 함으로써 보다 높은 저장밀도의 광정보 처리가 가능하도록 하는 효과가 있다.

Claims

광원;

상기 광원에서 제공된 광을 기준광과 신호광으로 분할하는 광분할기;

상기 신호광에 데이터를 로딩하여 광정보 저장매체 내에 초점이 위치하도록 상기 신호광을 입사하는 신호광 광학계;

상기 광정보 저장매체에 상기 신호광과의 교차로 복수개의 기록영역으로 형성되는 하나의 트랙과 상기 기록영역에 부분적으로 겹치며 상기 신호광과 교차로 복수개의 다른 기록영역으로 형성되는 다른 트랙을 형성하기 위하여 상기 기준광을 상기 기록영역과 상기 다른 기록영역에 각각 수렴하는 구면파로 입사하는 구면파 발생부;

상기 기준광의 입사각도를 다중화시켜 상기 구면파 발생부로 안내하는 회전미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록장치.
제 1항에 있어서, 상기 구면파 발생부는 상기 회전미러로부터 제 1초점거리를 가지는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈에서 제 1초점거리의 3배의 초점거리에 위치하여 상기 광정보 저장매체에 구면파가 입사되도록 하는 제 2렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록장치.
제 1항에 있어서, 상기 기록영역과 상기 다른 기록영역 사이의 간격은 상기 광정보 저장매체에 대하여 얻어진 쉬프트 선택도에 소정의 널 넘버(null number)를 반영하여 얻는 거리인 것을 특징으로 하는 광정보 기록장치.
광원;

상기 광원에서 제공되는 광을 복수개의 기록영역으로 형성된 트랙과 상기 트랙에 인접하여 부분적으로 겹쳐있는 복수개의 다른 기록영역으로 형성된 다른 트랙을 가진 광정보 저장매체에 상기 기록영역과 상기 다른 기록영역 각각에 수렴하는 구면파를 입사하는 구면파 발생부;

상기 광의 입사각도를 다중화시켜 상기 기록영역과 상기 다른 기록영역 각각에 다중 기록된 광정보를 다중 재생시키도록 상기 구면파 발생부로 상기 광을 안내하는 회전미러;

상기 광정보 저장매체로부터 다중 재생된 재생광을 검출하는 광정보 검출기를 구비한 것을 특징으로 하는 광정보 재생장치.
제 4항에 있어서, 상기 구면파 발생부는 상기 각도 다중화기로부터 제 1초점거리를 가지는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈에서 제 1초점거리의 3배의 초점거리에 위치하여 상기 광정보 저장매체에 구면파가 입사되도록 하는 제 2렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 재생장치.
광정보 저장매체에 신호가 로딩된 신호광을 입사하고, 입사되는 광의 각도가 입사시마다 다중화되는 기준광을 상기 광정보 저장매체 측으로 수렴하는 구면파로 입사하여 상기 신호광과 상기 기준광의 중첩으로 기록영역을 형성하는 단계;

상기 기록영역들로 구성되는 트랙을 형성하는 단계;

상기 광정보 저장매체의 상기 트랙에 인접한 위치에 상기 신호광과 상기 기준광을 입사하여 인접하는 상기 트랙의 상기 기록영역들과 부분적으로 겹치는 다수의 다른 기록영역을 형성하는 단계;

상기 다른 기록영역들로 구성되며 인접하는 상기 트랙과 부분적으로 겹치는 다른 트랙을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록방법.
제 6항에 있어서, 상기 트랙의 기록영역과 상기 다른 트랙의 기록영역 사이의 간격은 상기 광정보 저장매체에 대하여 얻어진 브래그 선택도(Bragg selectivity)에 소정의 널 넘버(null number)를 반영하여 얻는 거리인 것을 특징으로 하는 광정보 기록방법.
제 7항에 있어서, 상기 브래그 선택도는 최소 다중화 각도로 구해진 것을 특징으로 하는 광정보 기록방법.
제 6항에 있어서, 상기 저장매체에 입사되는 상기 광의 경사각도가 커질수록 상기 트랙의 기록영역과 상기 다른 트랙의 기록영역 사이의 간격이 더욱 좁아지는 것을 특징으로 하는 광정보 기록방법.
제 6항에 있어서, 상기 구면파는 각도 다중화 위치로부터 제 1초점거리를 가지며 평면파가 입사되는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈에서 제 1초점거리의 3배의 초점거리를 가지는 제 2렌즈에 의하여 제공되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록방법.
광정보 저장매체에 복수의 기록영역들로 된 트랙의 상기 기록영역에 수렴하는 구면파를 다중입사하여 상기 기록영역들로부터 광정보를 회절 재생시켜 광 검출기로 검출하는 단계;

상기 광정보 저장매체에 상기 기록영역들과 부분적으로 겹치는 복수의 다른 기록영역으로 된 다른 트랙의 상기 다른 기록영역에 수렴하는 구면파를 다중 입사하여 상기 다른 기록영역들로부터 광정보를 회절 재생시켜 상기 광 검출기로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 재생방법.
제 11항에 있어서, 상기 트랙의 기록영역과 상기 다른 트랙의 기록영역 사이의 간격은 상기 광정보 저장매체에 대하여 얻어진 브래그 선택도(Bragg selectivity)에 소정의 널 넘버(null number)를 반영하여 얻는 거리인 것을 특징으로 하는 광정보 재생방법.
제 12항에 있어서, 상기 브래그 선택도는 최소 다중화 각도로 구해진 것을 특징으로 하는 광정보 재생방법.
제 11항에 있어서, 상기 구면파는 각도 다중화 위치로부터 제 1초점거리를 가지며 평면파가 입사되는 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈에서 제 1초점거리의 3배의 초점거리를 가지는 제 2렌즈에 의하여 상기 광정보 저장매체에 제공되는 것을 특징으로 하는 광정보 재생방법.
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