KR100738984B1 - 광정보 처리장치 및 이를 이용한 광정보 기록 및 재생방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광정보 처리장치 및 이를 이용한 광정보 기록 및 재생방법에 관한 것으로, 본 발명의 광정보 처리장치는 광원, 상기 광원에서 제공된 광을 다중 각도로 광정보가 기록된 광정보 저장매체에 상기 광정보의 재생을 위하여 재생용 기준광을 입사 안내하는 기준광 안내 광학계, 상기 광정보 저장매체에서 상기 재생용 기준광의 진행방향과 동축이고 반대방향으로 재생되며 기록시 사용된 기록용 정보광의 위상 공액파인 재생용 정보광을 안내하는 정보광 안내 광학계, 상기 정보광 안내 광학계에서 안내된 상기 재생용 정보광을 검출하는 광정보 검출기를 구비한 것으로, 이러한 본 발명에 따른 광정보 처리장치는 정보광과 기준광이 동축 상에서 서로 반대방향으로 입사되고, 재생된 정보광이 기록시 정보광의 위상 공액파이기 때문에 고개구수의 대물렌즈를 사용하지 않아도 되어 광정보 처리장치의 제조비용을 절감할 수 있고, 또한 기준광 입사각도의 다중화 범위가 보다 넓어지게 되는 효과가 있고, 또한 다양한 각도로 기준광을 다중화함으로써 광정보의 다중화 밀도를 보다 높일 수 있고, 광정보의 재생시에는 기준광의 산란에 의한 노이즈가 광정보 검출기에 거의 검출되지 않게 되어 광정보의 재생효율이 더욱 향상되며 전체 광처리 시스템을 보다 단순화 및 소형화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

광정보 처리장치 및 이를 이용한 광정보 기록 및 재생방법{Apparatus for processing optical information, method of recoding and reading optical information thereof}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도로써, 광정보 기록시의 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도로써, 광정보 재생시의 상태를 도시한 도면이다.
본 발명은 광정보 처리장치 및 이를 이용한 광정보 기록 및 재생방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위상공액파를 이용하여 광정보를 다중 각도로 기록 및 재생하도록 한 광정보 처리장치 및 이를 이용한 광정보 기록 및 재생방법에 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 정보광(또는 신호광이라고 한다)과 이 정보광과 교차(intersection)하여 저장매체에 간섭무늬(interference pattern)를 만드는 기준광(reference beam)을 저장매체에 입사하여 데이터를 저장하고, 광정보의 재생은 기준광만을 저장매체의 간섭무늬에 입사함으로써 광정보의 재생이 이루어진다.
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. 이와 같은 각도의 다중 입력 및 출력 방법을 각도 다중화 기술(angular multiplexing technique)이라고 한다.
각도 다중화 기술에 대한 선행 기술로는 "Demetri Psaltis" 등에 의하여 1995년 11월 "Scientific American"에 발표된 "Holographic Memories"와 "Chen"이 미국에 특허출원하여 2006년 1월 5일자로 공개된 미국 공개특허번호 "US20060001936"인 "Angle multiplexing holographic storage device and method"에 개시되어 있다.
상기 선행 기술들에서 각도 다중화를 위하여 입사되는 기준광은 대물렌즈와 저장매체 사이로 입사되고, 각도 다중화는 이 대물렌즈와 저장매체의 사이 이내에 서 허용된 각도로만 이루어진다. 그런데 광정보의 기록밀도를 높이기 위하여 다중화 기술을 사용하는 경우에는 가능한한 개구수(NA: Numerical Aperture)가 크고, 고성능 푸리에 변환(high-performance Fourier transforming)이 가능한 대물렌즈를 사용하여야 한다. 하지만 대물렌즈의 개구수가 크면 저장매체와 대물렌즈 사이의 거리가 매우 가까워진다. 각도 다중화의 경우 실제적으로 대물렌즈와 저장매체 사이의 간격은 수 mm 정도의 간격만이 확보된다. 따라서 대물렌즈와 저장매체 사이의 협소한 간격으로 인하여 기준광을 다중 각도로 입사시키기가 매우 어렵다. 즉 각도 다중화를 위하여 허용되는 각도가 매우 제한적이고, 시스템의 소형화에도 한계가 있다.
다른 선행기술로는 "Hideyoshi" 등에 의해 출원된 미국 공개특허번호 "US20050030875, "Optical information recording apparatus and optical information reproducing apparatus"가 있다. 상기 "Hideyoshi"가 제안한 기술의 경우는 기준광과 정보광을 동축 방향으로 대물렌즈에 함께 입사한다. 그리고 기준광과 정보광은 대물렌즈에 의하여 공간적으로 분리된다. 따라서 대물렌즈와 저장매체의 좁은 간격으로 기준광을 입사할 필요가 없다.
하지만 기준광과 정보광이 공간적으로 분리되어야 하기 때문에 대물렌즈의 개구수는 "Chen"이 제안한 기술에서보다 더욱더 커져야 하고, 푸리에 변환 성능 또한 더욱 우수하여야 한다. 이러한 고 개구수를 가지는 대물렌즈는 그 제조가 매우 어려울 뿐만 아니라 가격 또한 매우 고가이다. 또한 기준광의 스캔 범위가 매우 제한되어 다수의 다중화 각도를 확보하기가 어렵다.
한편, 광정보의 재생효율을 향상시키기 위한 기술로써 위상공액파를 사용하는 기술이 있다. 참고적으로 위상공액파를 사용하여 광정보를 재생하는 경우 기록된 광정보의 재생시 위상에러를 최소화하고 저성능 렌즈(low-performance lens)를 사용할 수 있다고, 2000년 4월 1일자 "OPTICS LETTERS" Vol. 15, No.7의 p499~501에 언급하고 있다. 이러한 위상공액파를 사용하는 선행기술로는"Itoh" 등에 허여된 미국 등록특허번호 "US 7,023,786", "Hologram recording and reproducing apparatus"가 있다. 상기 "Itoh"등은 현실적으로 위상공액미러를 제작하기가 어렵기 때문에 공액 환경(conjugation nature)을 만들기 위하여 광정보의 재생을 위한 기준광을 기록시와 대칭적(symmetric) 방향으로 입사함으로서 공액 환경을 제공하도록 하고 있다.
하지만 "Itoh"가 제안한 기술의 경우 재생시 진행하는 기준광의 경로가 기록시 사용한 기준광의 진행경로를 우회하여 진행하도록 되어 있기 때문에 시스템의 크기를 소형화하는데 한계가 있다. 또한 "Itoh"가 제안한 기술과 같은 대칭적 공액 환경을 유지하기 위해서는 각도 다중화를 위한 회전미러의 사용이 어렵기 때문에 시스템의 제어 및 소형화에 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 기준광을 정보광과 동축 상으로 진행되도록 하고, 광정보의 재생이 위상공액파로 이루어지도록 하는 광정보 처리장치 및 이를 이용한 광정보 기록 및 재생방법을 제공하기 위한 것이다.
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본 발명에 따른 광정보 처리장치는 광원; 상기 광원에서 제공된 광을 다중 각도로 광정보가 기록된 광정보 저장매체에 상기 광정보의 재생을 위하여 재생용 기준광을 입사 안내하는 기준광 안내 광학계; 상기 광정보 저장매체에서 상기 재생용 기준광의 진행방향과 동축이고 반대방향으로 재생되며 기록시 사용된 기록용 정보광의 위상공액파인 재생용 정보광을 안내하는 정보광 안내 광학계; 상기 정보광 안내 광학계에서 안내된 상기 재생용 정보광을 검출하는 광정보 검출기를 구비한다.
상기 정보광 안내 광학계의 일측에는 공간 광 변조기가 구비되고, 상기 정보광 안내 광학계는 상기 공간 광 변조기에서 변조된 상기 기록용 정보광을 상기 광정보 저장매체에 상기 재생용 정보광이 재생되는 방향과 동축이며 상기 재생용 정보광이 진행하는 방향의 반대 방향으로 입사 안내하는 것일 수 있다.
상기 공간 광 변조기는 상기 분할된 광에 신호를 로딩시키고, 편광방향을 바꾼 후 반사시키는 반사형 공간 광 변조기로 구비되고, 상기 공간 광 변조기에서 반사되는 상기 기록용 정보광을 투과시키고, 상기 광원에서 제공되는 광을 상기 공간 광 변조기로 반사하는 정보광 반사부재를 구비할 수 있다.
상기 정보광 반사부재와 상기 광정보 저장매체 사이에는 상기 기록용 정보광과 상기 재생용 정보광의 편광방향을 바꿔주는 정보광용 반파장판과, 상기 정보광용 반파장판을 지난 상기 기록용 정보광을 상기 광정보 저장매체에 안내하는 정보광용 대물렌즈가 구비될 수 있다.
상기 정보광용 대물렌즈와 상기 정보광용 반파장판 사이로 상기 재생용 기준광이 입사되고, 상기 재생용 기준광이 입사되는 위치에는 상기 재생용 기준광을 반사시켜 상기 광정보 저장매체로 진행시키는 재생용 기준광 반사부재가 구비될 수 있다.
상기 정보광용 대물렌즈와 상기 재생용 기준광 반사부재 사이에는 제 1사분파장판이 구비되고, 상기 제 2회전미러와 상기 광정보 저장매체 사이에는 제 2사분파장판이 구비될 수 있다.
상기 기준광 안내 광학계는 상기 광원에서 제공되는 상기 광정보의 기록시 사용된 기록용 기준광의 위상공액파인 상기 재생용 기준광을 상기 광정보 저장매체에 재생을 위한 방향으로 제공하고, 상기 광정보의 기록시 상기 재생용 기준광과 동축이며 상기 광정보 저장매체에 상기 재생용 기준광이 입사되는 위치와 반대위치에 상기 기록용 기준광을 상기 재생용 기준광의 진행방향과 반대방향으로 제공하는 기준광 선택부재를 구비할 수 있다.
상기 기준광 안내 광학계는 상기 기준광 선택부재에서 선택된 상기 기록용 기준광을 다중 각도로 반사하는 제 1회전미러와, 상기 재생용 기준광을 다중 각도로 반사하는 제 2회전미러를 포함할 수 있다.
상기 기준광 선택부재는 광의 편광성분을 조절하는 반파장판과, 상기 반파장판을 통과한 광을 편광성분에 따라 상기 제 1회전미러와 상기 제 2회전미러로 선택적으로 안내하는 선택용 편광 광분할기를 포함할 수 있다.
상기 광원과 상기 정보광 안내 광학계 사이에는 광정보 기록시 상기 광원에서 제공된 광을 분할하여 상기 기준광 안내 광학계와 상기 정보광 안내 광학계로 분할시켜 진행시키는 소오스 광용 편광 광분할기가 구비되고, 상기 정보광 안내 광학계는 상기 소오스 광용 편광 광분할기에서 분할되어 진행하는 상기 분할된 광의 편광성분을 조절하는 분할광용 반파장판과 상기 분할된 광의 진행을 제어하는 셔터가 구비될 수 있다.
상기 정보광 안내 광학계는 상기 분할된 광이 입사되는 위치에 기록용 정보광을 일측으로 반사하고, 재생용 정보광을 타측으로 반사하는 정보광 반사부재를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 광정보 재생방법은 광원에서 제공되는 재생용 기준광을 각도 다중화하는 단계; 상기 각도 다중화되는 상기 재생용 기준광을 광정보를 기록한 광정보 저장매체에 기록시 사용된 기록용 기준광과 동축이며 위상 공액 방향으로 입사시키는 단계; 상기 광정보 저장매체에서 재생되는 기록시 사용된 기록용 정보광의 위상공액파인 재생용 정보광을 검출하는 재생용 정보광 검출단계를 구비할 수 있다.
상기 재생용 기준광과 상기 재생용 정보광은 동축이며 서로 반대하는 방향으로 진행할 수 있다.
상기 재생용 기준광을 각도 다중화하는 단계는 상기 재생용 기준광이 상기 재생용 정보광과 동축 위치로 안내되기 전에 각도를 다중화하여 상기 재생용 정보광과의 동축 위치로 안내할 수 있다.
본 발명에 따른 광정보 기록재생방법은 광정보의 기록시에는 광정보가 로딩된 기록용 정보광과 기록용 기준광을 광정보 저장매체에 대하여 서로 반대하는 방향으로 입사하여 기록하고, 광정보의 재생시에는 광정보가 기록된 상기 광정보 저장매체에 재생용 기준광을 상기 기록용 정보광이 진행하는 방향이고, 상기 기록용 기준광이 입사되는 반대 방향으로 입사시켜 상기 광정보 저장매체에서 상기 기록용 정보광의 진행방향과 반대방향으로 재생되는 위상공액파인 재생용 정보광을 검출할 수 있다.
상기 기록용 기준광과 상기 기록용 정보광과 상기 재생용 기준광과 상기 재생용 정보광은 상기 광정보 저장매체에 입사되거나 재생될 때 동축일 수 있다.
상기 광정보의 기록시의 상기 기록용 기준광과 상기 광정보 재생시의 상기 재생용 기준광은 각도 다중화되어 광정보 저장매체에 입사될 수 있다.
상기 재생용 기준광은 상기 동축 상으로 진행하기 전에 각도 다중화될 수 있다.
상기 기록용 기준광과 상기 재생용 기준광은 서로 위상 공액이고, 상기 기록용 정보광과 상기 재생용 정보광은 서로 위상 공액일 수 있다.
제 16항에 있어서, 상기 재생용 정보광은 상기 동축 방향으로 재생되던 중 편광성분이 바뀐 후 상기 동축에서 다른 경로로 안내되어 검출될 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치, 광정보 기록 및 광정보 재생방법에 대하여 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 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 실시예에 따른 광정보 처리장치에 대한 실시예에 대하여 설명한다. 이하의 광정보 처리장치는 광 검출기의 구성을 제외하면 광정보 재생장치만으로 실시할 수 있고, 반면에 광 변조기의 구성을 제외하고, 광학계의 일부 구성을 변형하면 광정보 기록장치로 실시할 수 있다. 따라서 이하의 실시예의 설명에서는 재생장치와 기록장치로 구분하지 않고, 광정보 처리장치로 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치는 광원(100)을 구비한다. 광원(100)에서 제공된 광은 소오스 광용 편광 광분할기(polarizing beam splitter; 110)를 거친다. 소오스 광용 편광 광분할기(110)는 광원(100)에서 제공된 광을 S편광과 P편광으로 분할한다. 그리고 소오스 광용 편광 광분할기(110)에서 분할된 P편광은 이후 정보광 안내 광학계를 거치면서 정보광이 되고, S편광은 기준광 안내 광학계를 거치면서 기준광이 된다.
정보광 안내 광학계는 소오스 광용 편광 광분할기(110)를 투과한 P편광의 편광성분을 S편광으로 바꿔주는 분할광용 반파장판(120)을 구비하고, 분할광용 반파장판(120) 다음에는 셔터(130)가 구비된다. 이 셔터(130)는 광정보의 기록시에는 열리고, 광정보의 재생시에는 닫힌다. 셔터(130) 다음에는 광확장기(Beam expander; 140)가 설치된다. 광확장기(140)는 S편광을 광정보가 로딩될 수 있을 정도의 크기로 확장시키며, 복수개의 렌즈로 구성된다.
광확장기(140) 다음에는 정보광 반사부재(150)가 구비된다. 본 발명의 실시예에서 정보광 반사부재(150)는 P편광은 투과시키고, S편광은 반사시키는 큐빅 형태의 편광 광분할기로 실시한다. 그러나 편광 성분에 따라 선택적으로 편광을 투과 및 반사시키는 다른 형태의 편광 미러로 실시할 수 있다.
그리고 정보광 반사부재(150)의 S편광이 반사한 위치에는 반사형 공간 광 변조기(160)가 구비된다. 공간 광 변조기(160)는 TFT LC(thin film transistor liquid crystal), STN(super twisted nematic) LC, 강유전성 LC(ferro liquid crystal), 고분자 분산(PDLC; Polymer Dispersed Liquid Crystal), 플라즈마 구동형(PALC; plasma address liquid crystal) 등이 반사미러(미도시)와 편광 방향을 바꿔주는 반파장판과 같은 파장판(미도시)을 포함하여 반사형으로 채택될 수 있으며, 또는 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD: Digital Micromirror Device)를 반 파장판과 함께 채용하여 사용할 수 있다.
따라서 공간 광 변조기(160)로 입사된 S편광은 광정보가 로딩된 후 편광방향이 P편광으로 바뀌며, 이때 진정한 정보광이 된다. 그리고 이 정보광은 다시 정보광 반사부재(150)로 진행하며, 정보광 반사부재(150)는 정보광을 투과시킨다. 정보광 반사부재(150) 다음에는 한 쌍의 초점렌즈(170)와 이 초점렌즈(170) 사이에 설치되는 에퍼쳐(aperture; 180)와 정보광용 반파장판(190)이 구비된다. 따라서 정보광은 그 편광성분이 정보광용 반파장판(190)을 지나면서 바뀌게 된다.
정보광 반사부재(150) 다음에는 기준광 반사부재(520)가 구비된다. 이 기준광 반사부재(520)에 대해서는 후술하기로 한다. 그리고 기준광 반사부재(520) 다음에는 제 1사분파장판(first quarter-wavelength plate; 210)이 구비된다. 이 제 1사분파장판(210)은 광정보 저장매체(400)로 향하는 정보광의 편광 방향을 S-원편광(S and circularly polarized light)으로 바꿔준다. 그리고 제 1사분파장판(210) 다음에는 정보광용 대물렌즈(220)가 설치된다. 이 정보광용 대물렌즈(220)는 기록용 정보광을 푸리에 변환시켜 광정보 저장매체(400)의 광정보 저장위치로 입사한다.
한편, 소오스 광용 편광 광분할기(110)에서 반사된 기준광이 진행하는 경로에는 기준광 광학계가 구비된다. 이 기준광 광학계에는 기준광을 반사시키는 반사미러(300)와 기록과 재생을 위한 기록용 기준광과 재생용 기준광의 경로를 선택하여 주는 기준광 선택부재(310)를 구비한다.
이 기준광 선택부재(310)는 기록시 소오스 광용 편광 광분할기(110)에서 분할되어 반사된 S편광의 편광방향을 P편광으로 바꿔주고, 재생시에는 S편광으로 유지시켜주는 반파장판(311)을 구비하고, 이 반파장판(311)을 회전시켜 편광방향의 조절이 이루어지도록 하는 액츄에이터(312)를 구비한다. 또한 기준광 선택부재(310)는 S편광은 반사시키고, P편광은 투과시키는 기준광 선택용 편광 광분할기(313)를 구비한다. 따라서 기록용 기준광과 재생용 기준광은 그 진행방향이 서로 직각을 이룬다.
한편, 기준광 선택부재(310)를 투과한 기록용 기준광이 진행하는 위치에는 제 1회전미러(320)가 설치된다. 이 제 1회전미러(320)는 정보광의 진행방향과 동축 위치이며, 광정보 저장매체(400)를 경계로 정보광이 진행하는 위치의 반대하는 위치에 구비된다. 제 1회전미러(320)는 기록용 기준광을 다수의 다중화 각도(R1, R2 ... Rn-1, Rn, n은 각도 다중화 횟수)로 반사시킨다. 제 1회전미러(320) 이후에는 다중화된 기준광을 안내하는 제 1안내렌즈(330)와 제 1안내렌즈(330)를 거친 광을 푸리에 변환시키는 기준광용 대물렌즈(340)가 설치되고, 제 1안내렌즈(330)와 기준광용 대물렌즈(340) 사이에는 제 2사분파장판(350)이 설치된다.
따라서 제 2사분파장판(350)을 지난 기록용 기준광은 S-원편광으로 바뀌어 광정보 저장매체(400)에 입사된다. 즉 광정보 저장매체(400)에 입사되는 정보광과 기준광은 동축이며 서로 반대방향에서 동일한 편광성분으로 입사되어 광정보의 기록을 수행한다.
한편, 기준광 선택부재(310)에서 반사된 재생용 기준광이 진행하는 위치에는 제 2회전미러(500)와 제 2안내렌즈(510)가 설치된다. 이 제 2회전미러(500)는 정보 광이 진행하는 방향으로 광을 반사키는 위치에 구비된다. 그리고 제 2회전미러(500)는 기준광을 다수의 다중화 각도(R1, R2 ... Rn-1, Rn, n은 각도 다중화 횟수)로 반사시킨다. 그리고 제 2회전미러(500)에서 반사된 재생용 기준광이 입사되며 정보광이 진행하는 경로 상에는 전술한 기준광 반사부재(520)가 설치되고, 기준광 반사부재(520)에서 반사되어 진행하는 위치에는 전술한 제 1사분파장판(210)과 정보광용 대물렌즈(220)가 차례로 위치한다.
본 발명의 실시예에서 기준광 반사부재(520)는 P편광은 투과시키고, S편광은 반사시키는 큐빅 형태의 편광 광분할기로 실시한다. 그러나 편광 성분에 따라 선택적으로 편광을 투과 및 반사시키는 다른 형태의 편광 미러로 실시할 수 있다. 따라서 기준광 반사부재(520)는 S편광인 기준광을 저장매체(400) 측으로 직각 반사시킨다.
한편, 정보광 반사부재(150)의 공간광 변조기(160)가 위치하는 방향의 수직 방향에는 광정보 저장매체(400)에서 기록용 정보광의 입사방향과 동축이며 그 반대방향으로 재생되는 위상공액파인 재생용 정보광을 검출하는 광정보 검출기(600)가 구비된다. 이 광정보 검출기(600)는 CCD(charge-coupled device), CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 또는 그 외의 광 검출이 가능한 광학 소자일 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치의 광정보 기록 및 재생방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 광정보의 기록방법에 대하여 이하에서 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도로써, 광정보 기록시의 상태를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 광원(100)에서 소정파장의 광을 발진한다. 발진된 광은 소오스 광용 편광 광분할기(110)로 진행한다. 소오스 광용 편광 광분할기(110)는 P편광은 투과시키고, S편광은 반사시킨다. 소오스 광용 편광 광분할기(110)를 투과한 P편광은 이후 분할광용 반파장판(120)을 거치면서 S편광으로 편광성분이 바뀐 후 광확장기(140)를 거쳐서 확장되어 정보광 반사부재(150)로 진행한다. 그리고 정보광 반사부재(150)는 S편광을 반사시켜 공간 광 변조기(160)에 광을 입사한다. 공간 광 변조기(160)는 S편광에 정보를 로딩한 다음 P편광으로 편광방향을 바꿔 반사시킨다. 이후 이 광은 기록을 위한 기록용 정보광이 된다. 그리고 공간 광 변조기(160)에서 반사된 기록용 정보광은 이후 정보광 반사부재(150)로 진행하여 정보광 반사부재(150)를 투과한다.
정보광 반사부재(150)를 투과한 기록용 정보광은 초점렌즈(170)와 에퍼쳐(180) 그리고 정보광용 반파장판(190)을 지난다. 그리고 기록용 정보광은 제 1사분파장판(210)을 거치면서 "S-원편광"으로 바뀐다. 계속해서 정보광은 정보광용 대물렌즈(220)를 거쳐 푸리에 변환되어 광정보 저장매체(400)에 입사된다.
한편, 기준광 선택부재(310)를 통과한 P편광인 기록용 기준광은 이후 제 1회전미러(320)에서 설정된 반사각도로 반사된다. 그리고 제 1회전미러(310)에서 반사된 광은 제 1안내렌즈(330)와 제 2사분파장판(350)과 기준광용 대물렌즈(340)를 거 쳐 광정보 저장매체(400)로 입사된다. 이때 기록용 기준광은 제 2사분파장판(350)을 지나면서 S-원편광으로 편광성분이 바뀌고, 기록용 정보광의 입사방향과 반대방향으로 기록용 정보광과 동일한 편광성분으로 입사된다.
한편, 광정보의 각도 다중화에 의한 기록시에는 제 1회전미러(320)를 설정된 다수의 각도(R1, R2 ... Rn-1, Rn, n은 각도 다중화 횟수)로 다중화시킴으로써 기준광의 입사각도를 다중화한다. 그리고 다중화된 모든 기준광들은 언급한 바와 같이 제 1안내렌즈(330)와 기준광용 대물렌즈(340)에 의하여 설정된 다중화 각도로 스캔되어 광정보 저장매체(400)에 입사된다.
이와 같이 정보광과 기준광은 동축 상에서 동일한 편광성분으로 광정보 저장매체(400)에 서로 반대방향으로 입사됨으로써 광정보 저장매체(400)에 정보광에 로딩된 광정보가 기록된다. 따라서 광정보의 기록시 하나의 대물렌즈에서 정보광과 기준광을 공간적으로 분리할 필요가 없기 때문에 고 개구수(NA; numerical aperture)를 가지는 대물렌즈를 사용하지 않아도 된다. 또한 기준광을 제 1렌즈(250)와 광정보 저장매체(400) 사이의 제한된 폭 사이로 입사하지 않기 때문에 입사각도의 다중화 범위가 굉장히 넓어진다.
이것은 각도 다중화를 위하여 제공될 수 있는 각도가 훨씬 다양해질 수 있고, 또한 다중화 각도들의 간격을 보다 크게 할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 다양한 각도로 기준광을 다중화함으로써 광정보의 다중화 밀도를 보다 높일 수 있고, 또한 필요할 경우 각각의 다중화 각도들의 간격을 크게 할 수 있기 때문에 기록을 위한 널(null) 위치의 선택범위가 보다 넓어진다.
다음으로 광정보의 재생방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도로써, 광정보 재생시의 상태를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 셔터(130)를 닫은 후 광원(100)에서 소정파장의 광을 발진시킨다. 발진된 광은 소오스 광용 편광 광분할기(110)로 진행한다. 소오스 광용 편광 광분할기(110)는 P편광은 투과시키고, S편광은 반사시킨다. 소오스 광용 편광 광분할기(110)를 투과한 P편광은 셔터(130)가 닫혀 있기 때문에 더 이상 진행하지 않고 차단된다.
따라서 소오스 광용 편광 광분할기(110)에서는 분할된 S편광인 기준광만이 이후 진행한다. 기준광은 이후 기준광 선택부재(310)에 도달한다. 이때 기준광 선택부재(310)의 반파장판(311)은 기준광의 편광방향을 유지시킨다. 이에 따라 재생용 기준광은 기준광 선택용 편광 광분할기(313)에서 반사되어 제 2회전미러(500)로 향한다.
그리고 제 2회전미러(500)에서 설정된 반사각도로 재생용 기준광이 반사된다. 그리고 제 2회전미러(500)에서 반사된 광은 제 2안내렌즈(510)를 거쳐 안내되어 기준광 반사부재(520)로 진행한다. 기준광 반사부재(320)에서는 재생용 기준광을 직각 반사한다. 기준광 반사부재(320)에서 반사된 기준광은 제 1사분파장판(210)을 지나면서 S-원편광으로 편광성분이 바뀌고, 이후 대물렌즈(220)를 거쳐서 기록용 기준광에 대하여 위상공액파인 재생용 기준광이 광정보 저장매체(400)에 입사된다.
한편, 광정보의 다중 재생시에는 제 2회전미러(500)를 기록시 설정한 각도로 다중화시킴으로써 재생을 위한 기준광의 입사각도(R1, R2 ... Rn-1, Rn, n은 각도 다중화 횟수)가 다중화된다. 그리고 다중화된 기준광은 제 2안내렌즈(510)와 기준광 반사부재(520)에 의하여 스캔되어 다중화 각도로 광정보 저장매체(400)에 입사된다.
이렇게 입사된 기준광에 의하여 광정보 저장매체(400)에 기록된 광정보는 기록시 정보광이 진행하던 방향과 동축이며 반대방향으로 위상공액파인 재생용 정보광을 발생시킨다. 이때 재생된 위상공액파인 재생용 정보광은 S-원편광이다. 따라서 재생광은 제 1사분파장판(210)을 지나면서 P편광으로 편광성분이 바뀌고, 이후 기준광 반사부재(520)를 투과한 후 초점렌즈(170)와 정보광용 반파장판(190)을 거치면서 다시 편광성분이 S편광으로 바뀐다. 이에 따라 재생용 정보광은 정보광 반사부재(150)에서 반사되어 광정보 검출기(600)로 진행하여 검출된다.
이러한 재생방법으로 광정보를 재생하게 되면 재생용 기준광이 재생광의 진행방향과 동축이면서 반대 방향이기 때문에 기준광의 산란에 의한 노이즈가 광정보 검출기(600)에 거의 검출되지 않게 된다. 따라서 광정보의 신호 대 잡음비를 향상시켜 광정보 재생효율을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고 재생된 정보광이 기록시 사용된 정보광의 위상공액파이기 때문에 저 개구수의 대물렌즈의 사용이 가능하게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치는 당업자에 의하여 구성요소의 일부 또는 방법의 일부를 변형하여 다르게 실시할 수 있을 것이 다. 그러나 변형된 다른 실시예가 본 발명의 필수구성요소를 포함하는 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 광정보 처리장치, 광정보 기록 및 재생방법은 정보광과 기준광이 동축 상에서 서로 반대방향으로 입사되고, 정보광과 기준광을 하나의 렌즈에서 공간적으로 분리할 필요가 없고, 또한 재생된 정보광이 기록시 정보광의 위상공액파이기 때문에 고개구수의 대물렌즈를 사용하지 않아도 되어 광정보 처리장치의 제조비용을 절감할 수 있고, 또한 기준광 입사각도의 다중화 범위가 보다 넓어지게 되는 효과가 있고, 또한 다양한 각도로 기준광을 다중화함으로써 광정보의 다중화 밀도를 보다 높일 수 있고, 광정보의 재생시에는 기준광의 산란에 의한 노이즈가 광정보 검출기에 거의 검출되지 않게 되어 광정보의 재생효율이 더욱 향상되며 전체 광처리 시스템을 단순화 및 소형화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 광원;
    상기 광원에서 제공된 광을 다중 각도로 광정보가 기록된 광정보 저장매체에 상기 광정보의 재생을 위하여 재생용 기준광을 입사 안내하는 기준광 안내 광학계;
    상기 광정보 저장매체에서 상기 재생용 기준광의 진행방향과 동축이고 반대방향으로 재생되며 기록시 사용된 기록용 정보광의 위상공액파인 재생용 정보광을 안내하는 정보광 안내 광학계;
    상기 정보광 안내 광학계에서 안내된 상기 재생용 정보광을 검출하는 광정보 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 정보광 안내 광학계의 일측에는 공간 광 변조기가 구비되고, 상기 정보광 안내 광학계는 상기 공간 광 변조기에서 변조된 상기 기록용 정보광을 상기 광정보 저장매체에 상기 재생용 정보광이 재생되는 방향과 동축이며 상기 재생용 정보광이 진행하는 방향의 반대 방향으로 입사 안내하는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 공간 광 변조기는 상기 분할된 광에 신호를 로딩시키고, 편광방향을 바꾼 후 반사시키는 반사형 공간 광 변조기로 구비되고, 상기 공간 광 변조기에서 반사되는 상기 기록용 정보광을 투과시키고, 상기 광원에서 제공되는 광을 상기 공간 광 변조기로 반사하는 정보광 반사부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 정보광 반사부재와 상기 광정보 저장매체 사이에는 상기 기록용 정보광과 상기 재생용 정보광의 편광방향을 바꿔주는 정보광용 반파장판과, 상기 정보광용 반파장판을 지난 상기 기록용 정보광을 상기 광정보 저장매체에 안내하는 정보광용 대물렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 정보광용 대물렌즈와 상기 정보광용 반파장판 사이로 상기 재생용 기준광이 입사되고, 상기 재생용 기준광이 입사되는 위치에는 상기 재생용 기준광을 반사시켜 상기 광정보 저장매체로 진행시키는 재생용 기준광 반사부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 정보광용 대물렌즈와 상기 재생용 기준광 반사부재 사이에는 제 1사분파장판이 구비되고, 상기 제 2회전미러와 상기 광정보 저장매체 사이에는 제 2사분파장판이 구비된 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 기준광 안내 광학계는 상기 광원에서 제공되는 상기 광정보의 기록시 사용된 기록용 기준광의 위상공액파인 상기 재생용 기준광을 상기 광정보 저장매체에 재생을 위한 방향으로 제공하고, 상기 광정보의 기록시 상기 재생용 기준광과 동축이며 상기 광정보 저장매체에 상기 재생용 기준광이 입사되는 위치와 반대위치에 상기 기록용 기준광을 상기 재생용 기준광의 진행방향과 반대방향으로 제공하는 기준광 선택부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 기준광 안내 광학계는 상기 기준광 선택부재에서 선택된 상기 기록용 기준광을 다중 각도로 반사하는 제 1회전미러와, 상기 재생용 기준광을 다중 각도로 반사하는 제 2회전미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 기준광 선택부재는 광의 편광성분을 조절하는 반파장판과, 상기 반파장판을 통과한 광을 편광성분에 따라 상기 제 1회전미러와 상기 제 2회전미러로 선택적으로 안내하는 선택용 편광 광분할기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 광원과 상기 정보광 안내 광학계 사이에는 광정보 기록시 상기 광원에서 제공된 광을 분할하여 상기 기준광 안내 광학계와 상기 정보광 안내 광학계로 분할시켜 진행시키는 소오스 광용 편광 광분할기가 구비되고,
    상기 정보광 안내 광학계는 상기 소오스 광용 편광 광분할기에서 분할되어 진행하는 상기 분할된 광의 편광성분을 조절하는 분할광용 반파장판과 상기 분할된 광의 진행을 제어하는 셔터가 구비되는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 정보광 안내 광학계는 상기 분할된 광이 입사되는 위치에 기록용 정보광을 일측으로 반사하고, 재생용 정보광을 타측으로 반사하는 정보광 반사부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 광정보 처리장치.
  12. 광원에서 제공되는 재생용 기준광을 각도 다중화하는 단계;
    상기 각도 다중화되는 상기 재생용 기준광을 광정보를 기록한 광정보 저장매체에 기록시 사용된 기록용 기준광과 동축이며 위상 공액 방향으로 입사시키는 단계;
    상기 광정보 저장매체에서 재생되는 기록시 사용된 기록용 정보광의 위상공액파인 재생용 정보광을 검출하는 재생용 정보광 검출단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광정보 재생방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 재생용 기준광과 상기 재생용 정보광은 동축이며 서로 반대하는 방향으로 진행하는 것을 특징으로 하는 광정보 재생방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 재생용 기준광을 각도 다중화하는 단계는 상기 재생용 기준광이 상기 재생용 정보광과 동축 위치로 안내되기 전에 각도를 다중화하여 상기 재생용 정보광과의 동축 위치로 안내하는 것을 특징으로 하는 광정보 재생방법.
  15. 광정보의 기록시에는 광정보가 로딩된 기록용 정보광과 기록용 기준광을 광정보 저장매체에 대하여 서로 반대하는 방향으로 입사하여 기록하고,
    광정보의 재생시에는 광정보가 기록된 상기 광정보 저장매체에 재생용 기준 광을 상기 기록용 정보광이 진행하는 방향이고, 상기 기록용 기준광이 입사되는 반대 방향으로 입사시켜 상기 광정보 저장매체에서 상기 기록용 정보광의 진행방향과 반대방향으로 재생되는 위상공액파인 재생용 정보광을 검출하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록재생방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 기록용 기준광과 상기 기록용 정보광과 상기 재생용 기준광과 상기 재생용 정보광은 상기 광정보 저장매체에 입사되거나 재생될 때 동축인 것을 특징으로 하는 광정보 재생방법
  17. 제 16항에 있어서, 상기 광정보의 기록시의 상기 기록용 기준광과 상기 광정보 재생시의 상기 재생용 기준광은 각도 다중화되어 광정보 저장매체에 입사되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록재생방법.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 재생용 기준광은 상기 동축 상으로 진행하기 전에 각도 다중화되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록재생방법.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 기록용 기준광과 상기 재생용 기준광은 서로 위상 공액이고, 상기 기록용 정보광과 상기 재생용 정보광은 서로 위상 공액인 것을 특징으로 하는 광정보 기록재생방법.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 재생용 정보광은 상기 동축 방향으로 재생되던 중 편광성분이 바뀐 후 상기 동축에서 다른 경로로 안내되어 검출되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록재생방법.
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