KR100754083B1 - 2차원 빔 조절용 스캐닝 미러를 이용한 광기록 장치 - Google Patents

2차원 빔 조절용 스캐닝 미러를 이용한 광기록 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터를 기록할 때 1차원 신호빔을 스캐닝 미러를 이용하여 2차원 신호빔으로 만들어 줌으로써, 공간 광변조기의 제작시 요구되는 공정 과정을 대폭 줄일 수 있도록 하는 광기록 장치를 제공한다.
회절, 광변조기, 광기록, 1차원, 2차원

Description

2차원 빔 조절용 스캐닝 미러를 이용한 광기록 장치{Optical recording apparatus using scanning mirror for controlling 2D light}
도 1은 종래의 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생 장치의 구성도.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 빔 조절용 스캐닝 미러를 이용한 광기록 장치의 구성도.
도 2b는 본 발명에 적용되는 스캐닝 미러를 이용하여 1차원 회절빔을 2차원 회절빔으로 제어하는 방식에 대한 설명 예시도.
도 3는 본 발명에 적용되는 압전/전왜 회절형 광변조기를 구성하는 세로 방향이 가로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 4은 본 발명에 적용되는 압전/전왜 회절형 광변조기를 구성하는 가로 방향이 세로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 5은 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 적용되는 마이크로 미러가 형성된 세로 방향이 가로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 6은 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 적용되는 마이크로 미러가 형성된 가로 방향이 세로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 7는 본 발명에 적용되는 압전/전왜 회절형 광변조기를 구성하는 세로 방향이 가로 방향 보다 긴 박막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 적용되는 압전/전왜 회절형 광변조기를 구성하는 가로 방향이 세로 방향 보다 긴 박막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 9은 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 적용되는 마이크로 미러가 형성된 세로 방향이 가로 방향 보다 긴 박막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 10는 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 적용되는 마이크로 미러가 형성된 가로 방향이 세로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 11a는 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 따른 소정 개수의 액추에이팅 셀을 포함하고, 세로 방향이 가로 방향보다 긴 형상을 갖는 픽셀의 1차원 배열을 도시한 도면.
도 11b는 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 따른 소정 개수의 액추에이팅 셀을 포함하고, 가로 방향이 세로 방향보다 긴 형상을 갖는 픽셀의 1차원 배열을 도시한 도면.
본 발명은 2차원 빔 조절용 스캐닝 미러를 이용한 광기록 장치에 관한 것으로서, 특히 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터를 기록할 때 1차원 신호빔을 스캐닝 미러를 이용하여 2차원 신호빔으로 만들어 줄 수 있는 홀로그래픽 광기록 장치에 관한 것이다.
현재 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등을 응용한 홀로그래픽 디지털데이타 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System)이 활발히 연구/개발되고 있다. 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템은 대용량의 저장 능력과 초고속 데이타 전송 속도의 장점을 가지고 있기 때문에 지문을 저장하고 재생하기 위한 지문 인식 장치, 디스플레이 장치 등으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라 그 응용 분야또한 점차 확대되고 있다.
이와 같은 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템은 대상 물체로부터 전달된 물체광과 기준광을 간섭시킨 후, 이러한 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(amplitude)와 위상(phase)에 따라 다르게 반응하는 광굴절성 크리스탈(crystal) 또는 폴리머(polymer)와 같은 저장매체에 기록하여 2진 데이타로 된 페이지(page) 단위의 3차원상의 홀로그래픽 디지털 데이타를 저장한다.
그리고, 물체광을 차단하고 기준광만을 저장매체에 제공하여 저장된 3차원상의 데이타 를 재생한다. 상기 홀로그래픽 디지털 데이타는 페이지 단위로 디스플레이 화면과 동일한 형태의 사각형 영상 데이타로 기록 재생되는 것이 일반적이다. 그런데, 정확한 재생을 위하여 얼라인이 요구되기 때문에 보통 홀로그래픽 데이타 페이지의 모서리에 얼라인 마크가 형성되어 있다. 하지만, 데이타 페이지의 얼라인 마크들이 CCD에 픽셀대 픽셀로 상이 맺힐 경우 얼라인이 제대로 되지 않는다면 얼라인 마크가 CCD 옆 픽셀로 빛이 번지게 되어 정확하게 얼라인을 측정할 수 없는 문제점이 있었다. 이를 위해서 미국특허 제 6064586 호에서는 얼라인에 관한 새로운 홀로그래픽 데이타 저장 및 재생 방법을 제안하였는데, 얼라인에 관련된 마크를 홀로그래픽 데이타 페이지의 픽셀 중에서 양쪽 세로줄에 3열로 굵게 표시하여 이를 이용하여 얼라인을 수행하고 있지만, ±0.5 픽셀내에 얼라인을 측정하는 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생 장치의 특성상 정확하게 픽셀내 얼라인 마크를 이용하여 얼라인을 측정할 수 없다는 한계가 있었다.
이와 같은 한계를 극복하기 위하여, 국내특허출원 제 2002-30147 호에서는 데이타 페이지내 얼라인을 위하여 삽입하는 픽셀들을 퓨리에 근사법을 이용하여 각 페이지의 에지들의 회귀선을 구하고 페이지의 픽셀과 회귀선의 위치 및 기울기 차에 따라 기준광 각도 조절용 액츄에이터를 제어하여 데이타 페이지의 얼라인을 자동으로 조정하는 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생 장치를 도 1에서와 같이 제안하였다.
도 1은 종래의 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생장치는, 광원(100), 광 분리기(102), 셔터(104, 110), 반사경(106, 112), 공간 광변조기(Spatial Light Modulator)(114), 액츄에이터(108), 저장 매체(116), CCD(118), 마이컴(120), 서버 제어부(122), 그리고 이미지 보상 처리부(124)를 포함한다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 종래의 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생장치의 데이터 페이지 자동 얼라인 과정에 대하여 설명한다.
우선, 종래의 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생장치에서 데이타 재생시 설정된 기록 각도의 기준광만을 저장 매체(116)에 조사하여 홀로그래픽 디지털 데이타 페이지를 재생해서 CCD(118)로 전송한다. 그러면, 마이컴(120)은 CCD(118)에서 전송된 데이타 페이지에서 하나의 행 또는 하나의 열을 선택하여 본 발명에 따른 데이타 페이지의 자동 얼라인 방법을 수행한다. 이에 마이컴(120)은 선택된 행 또는 열의 얼라인 마크 구간에 대하여 행 또는 열 데이타값의 연속적인 함수로 근사화한다.
즉, 마이컴(120)은 홀로그래픽 영상을 서브 픽셀(sub pixel) 수준에서 처리하기 위하여 데이타 페이지의 행 또는 열 데이타값들을 이용해서 연속적인 함수로 근사화한다. 이때 근사화 방법은 퓨리에 근사법으로, 퓨리에 근사법에서 주의해야할 점은 하모닉스(harmonics)의 개수가 데이타 개수의 반 이하가 되어야만 한다.
그리고, 행의 픽셀들을 이용하여 세로축의 얼라인 마크를 측정하고자 할 때는 각도가 90°에 가깝기 때문에 y에 대한 편미분을 제거해야만 한다. 그 다음 마이컴(120)은 근사화된 함수를 2차 미분해서 데이타 페이지의 제 1 에지값 또는 제 2 에지값을 구한다. 데이타 페이지의 에지를 찾기 위해서는 2차 미분을 이용하는 데, 근사화된 함수를 2차 미분한 값이 0이 되는 점, 변곡점이 에지이다. 즉, 제 1 에지값은 근사화된 함수가 최대이고 근사화된 함수가 '0'이 되는 값으로서 왼쪽 에지를 나타낸 것이다. 제 2 에지값은 근사화된 함수가 최소이고 근사화된 함수가 '0'이 되는 값으로서 오른쪽 에지를 나타낸 것이다.
한편, 종래의 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생장치에서는 데이타 페이지의 에지값을 구할 때 제 1 에지값 또는 제 2 에지값을 모두 이용할 수 있고 어느 하나만 이용할 수도 있다.
마이컴(120)은 데이터 페이지에서 행을 선택하고 선택한 다음 행에서 마지막 행 또는 다음 열에서 마지막 열까지 각 근사화된 함수를 구하고 이를 2차 미분해서 각 제 1 에지값 또는 제 2 에지값을 구한다. 그 다음 마이컴(120)은 이들 행 또는 열의 제 1 및 제 2 에지값들이 최소 자승법과 같은 피팅 방법을 이용하여 회귀선을 구한다. 만약, 측정하고자 하는 얼라인 마크가 왼쪽 에지와 오른쪽 에지의 중간에 위치한다고 하면, 얼라인 마크는 왼쪽 에지와 오른쪽 에지의 평균을 구하는 것이다.
마이컴(120)은 회귀선의 위치 또는 기울기가 데이타 페이지의 소정 위치까지 설정된 거리 또는 기울기를 갖지 않을 경우 기준광의 각도를 조절하는 액츄에이터(108)의 서보 제어부(122)를 제어하여 홀로그래픽 데이타 페이지를 자동으로 얼라인한다.
예를 들어, 측정한 회귀선의 위치가 정상 데이타 페이지의 0.5픽셀 거리까지 7픽셀이 차이가 난다면, 서보 제어부(122)는 액츄에이터(108)를 -7픽셀만큼 이동해 서 재생하도록 제어한다. 그러면 CCD(118)에서 재생된 데이타 페이지는 0.5픽셀 범위에서 정확하게 재생된다.
한편, 회귀선의 위치 또는 기울기가 데이타 페이지의 소정 위치까지 설정된 거리 또는 기울기를 갖지 않을 경우 마이컴(120)은 상기 데이타 페이지를 이미지 보상처리부(124)로 보내어 디지털 신호처리하여 홀로그래픽 데이타 페이지의 이미지를 보상처리한다. 즉, 이미지 보상처리부(124)는 측정된 회귀선의 위치 또는 기울기가 데이타 페이지의 소정 위치까지의 차이만큼 데이타 페이지의 이미지를 이동해서 자동 얼라인할 수도 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 홀로그래픽 광기록 장치의 경우, 2차원 형태의 액정, 마이크론 미러 어레이 등을 이용하여 홀로그래픽 기록 매질에 기록되는 정보를 2차원 형태로 공간 변조하는 방식을 사용하였는데, 이와 같은 방식을 사용하면 2차원 형태의 공간 광변조기 제작시 많은 공정 단계와 회로 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터를 기록할 때 스캐닝 미러를 이용하여 신호빔 형태의 변환을 조절함으로써, 1차원 신호빔을 손쉽게 2차원 신호빔으로 만들어 줄 수 있는 홀로그래픽 광기록 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터를 기록할 때 1차원 신호빔을 스캐닝 미러를 이용하여 2차원 신호빔으로 만들어 줌으로써, 공간 광변조기의 제작시 요구되는 공정 과정을 대폭 줄일 수 있도록 하는 광기록 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터를 기록할 때 1차원 신호빔을 스캐닝 미러를 이용하여 2차원 신호빔으로 만들어 줌으로써, 제품의 제조시 사용되는 회로 소자를 최소한도로 줄이고 제조 비용을 절감할 수 있는 광기록 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 빔을 발생하여 발생한 빔을 양방향으로 분산시켜 조사하는 광 발생 및 조사수단; 상기 광 발생 및 조사수단으로부터 일정 각도로 입사되는 참조빔의 조사각을 변환시켜 서로 다른 각도의 참조빔을 기록 매질에 조사하는 참조빔 조사수단; 상기 광 발생 및 조사수단으로부터 입사되는 빔을 회절 및 공간 변조시켜 1차원 신호빔을 발생하여 조사하는 1차원 신호빔 발생수단; 및 상기 1차원 신호빔 발생수단으로부터 조사되는 1차원 신호빔을 좌우측 양방향으로 반사시켜 2차원 신호빔을 상기 기록 매질에 조사하는 2차원 신호빔 조사수단을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 빔 조절용 스캐닝 미러를 이용한 광기록 장치의 구성도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 광기록 장치(200)는, 빔을 발생하여 발생한 빔을 양방향으로 분산시켜 조사하는 광 발생 및 조사부(210)와, 광 발생 및 조사부(210)로부터 일정 각도로 입사되는 참조빔의 조사각을 변환시켜 서로 다른 각도의 참조빔을 홀로그래픽 기록 매질(220)에 조사하는 참조빔 조사부(230)와, 광 발생 및 조사부(210)로부터 입사되는 빔을 회절 및 공간 변조시켜 1차원 신호빔을 발생하여 조사하는 1차원 신호빔 발생부(240)와, 1차원 신호빔 발생부(240)로부터 조사되는 1차원 신호빔을 좌우측 양방향으로 반사시켜 2차원 신호빔을 홀로그래픽 기록 매질(220)에 조사하는 2차원 신호빔 조사부(250)를 구비한다.
광 발생 및 조사부(210)는, 빔을 발생하기 위한 광원(211)과, 광원(211)으로부터 발생되는 빔을 평행광으로 변형시키기 위한 적어도 하나의 평형광 렌즈(212)와, 적어도 하나의 평형광 렌즈(212)를 통해 평행광으로 변형된 빔 중에 참조빔을 투과시키고 다른 빔을 반사하는 빔스피리트(213)와, 빔스피리트(213)를 통해 투과되는 빔을 참조빔 조사부(230)로 집속시키기 위한 집속 렌즈(214)와, 빔스피리트(213)에 의해 반사되는 빔을 1차원 신호빔 발생부(240)로 조사하는 실린더 렌즈(215)를 구비한다.
광원(211)은 레이저 빔을 발생하는 레이저 또는 레이저 다이오드(LD) 등으로 구현될 수 있다. 여기서, 광원(211)인 레이저 다이오드는 비교적 낮은 출력갖는데, 이는 동시에 다수개의 빔을 조사하기 때문에 단일 픽셀에 대해서는 노광에 필요한 레이저 다이오드의 조사 시간을 길게 허용할 수 있기 때문이다.
적어도 하나의 평형광 렌즈(212)는 광원(211)과 빔스피리트(213) 사이에 배치되되, 평형광 렌즈(212)가 2개 이상이 채용될 경우, 다수의 평형광 렌즈(212)들은 일정 간격으로 이격되어 배열된다.
참조빔 조사부(230)는, 소정의 프로그램의 실행에 따라 정해진 방향으로 회전하여 광 발생 및 조사부(210)로부터 일정 각도로 입사되는 참조빔을 서로 다른 각도로 반사시키는 회전 스테이지(Rotation Stage)(231)와, 회전 스테이지(231)에 의해 서로 다른 각도로 조사되는 참조빔을 평형광으로 변환시켜 조사하는 평형광 렌즈(232)와, 평형광 렌즈(232)를 통해 서로 다른 각도로 조사되는 참조빔을 투과시키고 홀로그래픽 기록 매질(220)로부터 반사되어 입사되는 빔을 외부의 광검출기(260)로 반사시키는 빔스피리트(233)와, 빔스피리트(233)를 통해 투과되는 서로 다른 각도의 참조빔을 집속시켜 홀로그래픽 기록 매질(220)에 조사하는 집속 렌즈(234)를 구비한다.
1차원 신호빔 발생부(240)는, 광 발생 및 조사부(210)의 실린더 렌즈(215)를 통해 조사되는 빔을 회절 및 공간 변조시켜 1차원 신호빔을 발생하는 1차원 회절형 광변조기(241)와, 1차원 회절형 광변조기(241)로부터 조사되는 1차원 신호빔을 평형광으로 변환시켜 조사하는 평형광 렌즈(242)와, 평형광 렌즈(242)를 통해 조사되 는 1차원 신호빔을 반사시키는 반사경(243)과, 반사경(243)을 통해 반사되는 1차원 신호빔의 직경을 확장시키기 위한 공간 필터(244)을 구비한다.
1차원 회절형 광변조기(241)는 최소 2 픽셀에서 최대 광학계가 허용하는 한 수백 내지 수천 픽셀까지 동시 제어가 가능하다. 또한, 회절형 광변조기(231)는 아날로그로 픽셀을 제어할 수 있어 프린터 및 디스플레이 제품에 적용시 그레이(Gray) 컨트롤이 가능하다. 이때 사용되는 광학렌즈 및 광투사거리를 회절형 광변조기(231)가 제어함으로서 해당 스팟(Spot)에 대한 크기(Size) 및 스팟 간의 간격을 제어할 수 있다.
그리고, 1차원 회절형 광변조기(241)에 의해 회절 및 변조되어 조사되는 신호빔은 적어도 하나 이상의 신호 어레이(Signal Array)로 이루어지되, 여기서 하나의 신호 어레이는 스캐닝 미러와의 조합을 통해 2차원 형태의 신호빔을 생성한다. 이와 같은 신호빔이 홀로그래픽 기록 매질(220)의 특정 어드레스에 조사된다.
2차원 신호빔 조사부(250)는, 1차원 신호빔 발생부(240)로부터 조사되는 1차원 신호빔을 좌우측 양방향으로 반사시켜 2차원 신호빔을 조사하는 스캐닝 미러(251)와, 스캐닝 미러(251)로부터 반사되는 2차원 신호빔을 집속시켜 홀로그래픽 기록 매질(220)에 조사하는 집속 렌즈(252)를 구비한다.
스캐닝 미러(251)는 미리 설정된 프로그램에 따라 좌우측으로 흔들림 동작을 수행하는 전자기기에 고정된다. 따라서, 상기 전자기기가 소정의 프로그램에 따라 스캐닝 미러(251)를 좌우측 양방향으로 흔들어 줌으로써, 스캐닝 미러(251)에 입사 되는 1차원 신호빔이 좌우측 양방향으로 반사되는 것이다. 이러한 반사 과정을 통해 1차원 신호빔이 스캐닝 미러(251)에 의해 2차원 신호빔으로 변환되는 것이다.
그리고, 스캐닝 미러(251)는 폴리곤 미러(Polygon Mirror)나 갈바노 미러(Galvano Mirror)로 구현될 수 있다.
상기 폴리곤 미러가 스캐닝 미러(251)로 사용될 경우, 상기 폴리곤 미러는 1차원 신호빔 발생부(240)로부터 조사되는 1차원 신호빔을 등선속도로 이동시키는 특징이 있다. 이때, 집속 렌즈(252)는 상기 폴리곤 미러에서 반사된 등각속도의 회절 2차원 신호빔을 주조사 방향으로 편향시킨다.
상기 갈바노 미러가 스캐닝 미러(251)로 채용될 경우, 상기 갈바노 미러는 1차원 신호빔 발생부(240)로부터 조사되는 회절 1차원 신호빔을 비등선속도로 이동시키는 특징이 있다. 이때, 집속 렌즈(252)는 상기 갈바노 미러에서 반사된 비등각속도의 회절 1차원 신호빔을 주조사 방향으로 편향시킨다.
집속 렌즈(252)는 스캐닝 미러(251)를 통해 조사되는 2차원 신호빔을 홀로그래픽 기록 매질(220)의 정해진 어드레스에 정확히 집속시켜주는데, 이는 2차원 신호빔을 이루는 데이터가 홀로그래픽 기록 매질(220)의 정해진 어드레스에 정확히 기록될 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 2b는 본 발명에 적용되는 스캐닝 미러를 이용하여 1차원 회절빔을 2차원 회절빔으로 제어하는 방식에 대한 설명 예시도이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 1차원 회절형 광변조기(241)로부터 1차원 신호빔이 발생되고, 이 1차원 신호빔이 스캐닝 미러(251)에 의해 좌우측 양방향으로 반사 됨으로써, 스캐닝 미러(251)로부터 2차원 신호빔이 홀로그래픽 기록 매질(220)의 특정 어드레스에 조사된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 광기록 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
광원(211)이 빔을 발생하면, 평형광 렌즈(212)는 광원(211)으로부터 발생되는 빔을 평행광으로 변형시켜 빔스피리트(213)로 조사한다. 이때, 빔스피리트(213)는 평형광 렌즈(212)를 통해 평행광으로 변형된 빔 중에 참조빔 집속 렌즈(214) 방향으로 투과시키고 다른 빔을 실린더 렌즈(215) 방향으로 반사시킨다.
이렇게, 참조빔이 참조빔 조사부(230)로 조사되면, 회전 스테이지(231)는 소정의 프로그램의 실행에 따라 정해진 방향으로 회전하여 광 발생 및 조사부(210)로부터 일정 각도로 입사되는 참조빔을 서로 다른 각도로 반사시킨다. 그리고, 평형광 렌즈(232)는 회전 스테이지(231)에 의해 서로 다른 각도로 조사되는 참조빔을 평형광으로 변환시켜 빔스피리트(233)로 조사하고, 이어 빔스피리트(233)는 평형광 렌즈(232)를 통해 서로 다른 각도로 조사되는 참조빔을 투과시킨다. 집속 렌즈(234)는 빔스피리트(233)를 통해 조사되는 참조빔을 집속시켜 홀로그래픽 기록 매질(220)의 정해진 어드레스에 조사한다.
그리고, 1차원 회절형 광변조기(241)는 실린더 렌즈(215)를 통해 조사되는 빔을 회절 및 변조시켜 1차원 신호빔을 발생하는데, 이때 1차원 회절형 광변조기(241)는 적어도 하나 이상의 신호 어레이로 이루어진 1차원 신호빔을 발생 한다. 여기서 하나의 신호 어레이는 스캐닝 미러와의 조합을 통해 2차원 형태의 신호빔을 생성한다.
이어서, 평형광 렌즈(242)가 1차원 회절형 광변조기(241)로부터 조사되는 1차원 신호빔을 평형광으로 변환시켜 반사경(243)으로 조사하면, 이 1차원 신호빔은 반사경(243)에 의해 반사되어 공간 필터(244)로 조사된다. 이때, 공간 필터(244)는 조사되는 1차원 신호빔의 직경을 일정 크기 이상으로 확장시켜 2차원 신호빔 조사부(250)로 조사한다.
스캐닝 미러(251)는 자신이 부착되어 있는 상기 전자기기의 좌우측으로의 흔들림 동작에 따라 흔들림 상태를 유지하면서 조사되는 1차원 신호빔을 반사시키기 때문에, 스캐닝 미러(251)로부터 2차원 신호빔이 조사된다. 이렇게 2차원 신호빔이 조사되면, 집속 렌즈(252)는 2차원 신호빔을 2차원 신호빔을 집속시켜 홀로그래픽 기록 매질(220)의 정해진 어드레스에 조사한다.
이와 같이, 2차원 신호빔 조사부(250)로부터 조사된 신호빔과 참조빔 조사부(230)를 통해 조사된 참조빔이 홀로그래픽 기록 매질(220)의 정해진 어드레스에 조사되면, 2차원 신호빔을 이루는 데이터가 어드레스에 기록된다. 이때, 2차원 신호빔의 데이터는 참조빔이 조사되는 스팟에만 기록되되, 어드레스에 조사되는 각 참조빔의 조사각이 동일하면 하나의 데이터만이 기록되고, 만일 어드레스에 조사되는 각 참조빔의 조사각이 서로 다르면 조사각 수에 비례하는 갯수의 데이터가 기록된다.
한편, 홀로그래픽 기록 매질(220)에 기록된 데이터가 집속 렌즈(270)로 조사되면, 집속 렌즈(270)는 이 데이터를 집속시켜 수광소자(260)로 집속시킨다.
그리고, 홀로그래픽 기록 매질(220)로부터 반사되는 빔이 집속 렌즈(234)를 통해 빔스피리트(233)로 조사되면, 빔스피리트(233)는 이 빔을 집속 렌즈(290)로 반사킨다. 이때, 집속 렌즈(290)는 조사되는 빔을 집속시켜 광검출기(260)로 조사한다.
그러면, 이하에서는 1차 회절형 광변조기(241)로부터 발생되는 참조빔 간에 위상차가 발생될 수 있는 원인에 대한 이해를 돕기 위해, 본 발명에 적용되는 1차 회절형 광변조기의 구조 및 동작 특성에 대하여 상세하게 살펴본다.
일반적으로, 압전/전왜 회절형 광변조기는 렌즈로부터 입사된 단일빔 형태의 선형광을 회절시켜 소정의 회절계수를 갖는 회절빔을 형성한 후, 상기 회절빔을 감광면에 수평방향으로 주사시키는 것으로서, 소정 형상의 박막 및 후막 구조를 갖는 다수의 액추에이팅 셀(320)을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 기판(310) 상에 형성되는 하부전극(321)과, 상기 하부 전극(321)상에 형성된 압전/전왜층(322) 및 상기 압전/전왜층(322)의 상부에 형성된 상부전극(323)으로 구성되고, 외부로부터 인가되는 구동 전원에 의하여 상하 구동되는 세로 방향의 길이가 가로 방향의 길이보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀(320)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 스캐닝 장치의 구조적인 특징을 고려하여 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이보다 긴 후막 형상의 엑츄에이팅 셀(320)을 포함하여 구성할 수 도 있다.
또한, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반사면으로 동작하는 상부 전극(323)상에 입사되는 입사광의 반사효율을 극대화 하기 위한 마이크로 미러(324)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙 부분에 에어 스페이스를 제공하기 위한 함몰부가 형성되어 있는 실리콘 기판(310)상에 하부전극(321), 압전/전왜층(322) 및 상부전극(323)으로 구성되고, 외부로부터 인가되는 구동 전원에 의하여 좌우 구동되는 세로 방향의 길이가 가로 방향의 길이보다 긴 박막 형상의 엑추에이팅 셀(320)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 8에 도시된 바와 같이, 스캐닝 장치의 구조적인 특징을 고려하여 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이보다 긴 박막 형상의 엑츄에이팅 셀(320)을 포함하여 구성될 수 도 있다.
또한, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 반사면으로 동작하는 상부 전극(323)상에 입사되는 입사광의 반사효율을 극대화 하기 위한 마이크로 미러(324)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
여기서, 하부 전극(321)은 후막 구조의 액추에이팅 셀(320)을 구성하는 소정의 기판(310)상에 형성되어 외부로부터 인가되는 구동전압을 압전/전왜층(322)에 제공하는 것으로서, Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등의 전극 재료에 대한 스퍼터링 또는 증착방법에 의하여 기판(310)상에 형성시킨다.
또한, 하부 전극(321)은 박막 구조의 액추에이팅 셀(320)을 구성하는 소정의 기판(310) 또는 하부 지지대(310')상에 형성되어 외부로부터 인가되는 구동전압을 압전/전왜층(322)에 제공하는 역할을 또한 수행한다.
여기서, 하부 지지층(310')은 박막 구조를 갖는 액추에이팅 셀(320)의 압전/전왜층(322)을 지지하기 위하여 실리콘 기판(310)상에 증착되어 형성되는 것으로서, SiO2, Si3N4, Si, ZrO2, Al2O3 등의 재료로 구성되고, 이러한 하부 지지대(310')는 필요에 따라 생략할 수 있다.
압전/전왜층(322)은 외부로부터 인가되는 구동 전원에 연동하여 발생하는 압전 현상에 의하여 상·하 방향 또는 좌.우 방향으로 길이가 변화하는 소정의 압전/전왜 재료, 보다 구체적으로는, PzT, PNN-PT, ZnO. Pb, Zr 또는 타이타늄 등의 압전/전왜 재료를 습식(스크린 프린팅, Sol-Gel coting 등) 및 건식 방법(스퍼터링, Evaporation, Vapor Deposition 등)을 통하여 0.01~20.0㎛ 범위로 상기 하부 전극(321)상에 형성된다.
상부 전극(323)은 상기 압전/전왜층(322)의 상부에 형성되어 렌즈로부터 입사되는 입사광에 대한 반사 및 회절을 수행하는 것으로서, 보다 구체적으로는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등의 전극재료를 스퍼터링 또는 증착 방법을 통하여 0.01~3㎛ 범위로 형성된다.
이때, 상부 전극(323)은 외부로부터 입력되는 광신호에 대한 반사 및 회절을 수행하는 마이크로 미러로서 동작하거나, 또는 상기 광신호에 대한 반사 및 회절을 더욱 강화 시키기 위하여 소정의 광반사 물질인 Al, Au, Ag, Pt, Au/Cr로 구성된 마이크로 미러(324)를 더 포함하여 구성될 수 도 있다.
여기서, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는 상기 엑추에이팅 셀(320)이 소정의 갯수로 구룹화 된 픽셀(330) 단위로 구동되고, 상기 픽셀(330)은 소정의 감광부재(600)를 구성하는 감광면의 한 점(DOT)에 대응한다.
즉, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 소정 개수의 액추에이팅 셀(320)을 포함하고, 1차원 형상으로 배열된 픽셀(330)의 회절현상에 의거하여 형성되는 회절빔을 감광면에 주사시킴으로써, 1차원 형상의 스캐닝, 보다 구체적으로는 한 줄에 대한 스캐닝을 동시에 수행한다.
여기서, 도 11a는 세로 방향이 가로 방향보다 길게 형성된 픽셀이 1차원 형상으로 배열된 구조를 도시한 도면이고, 도 11b는 가로 방향이 세로 방향보다 길게 형성된 픽셀이 1차원 형상으로 배열된 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터를 기록할 때 스캐닝 미러를 이용하여 신호빔 형태의 변환을 조절함으로써, 다음과 같은 효과들을 갖는다.
첫째, 홀로그래픽 기록 매질에 데이터를 기록할 때 1차원 신호빔을 손쉽게 2차원 신호빔으로 만들어 줄 수 있다.
둘째, 공간 광변조기의 제작시 요구되는 공정 과정을 대폭 줄일 수 있다.
셋째, 제품의 제조시 사용되는 회로 소자를 최소한도로 줄이고 제조 비용을 절감할 수 있다.

Claims (12)

  1. 빔을 발생하여 발생한 빔을 양방향으로 분산시켜 조사하는 광 발생 및 조사수단;
    상기 광 발생 및 조사수단으로부터 일정 각도로 입사되는 참조빔의 조사각을 변환시켜 서로 다른 각도의 참조빔을 기록 매질에 조사하는 참조빔 조사수단;
    상기 광 발생 및 조사수단으로부터 입사되는 빔을 회절 및 공간 변조시켜 1차원 신호빔을 발생하여 조사하는 1차원 신호빔 발생수단; 및
    상기 1차원 신호빔 발생수단으로부터 조사되는 1차원 신호빔을 좌우측 양방향으로 반사시켜 2차원 신호빔을 상기 기록 매질에 조사하는 2차원 신호빔 조사수단
    을 포함하는 광기록 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 발생 및 조사수단은,
    빔을 발생하기 위한 광원;
    상기 광원으로부터 발생되는 빔을 평행광으로 변형시키기 위한 적어도 하나의 평형광 렌즈;
    상기 적어도 하나의 평형광 렌즈를 통해 평행광으로 변형된 빔 중에 참조빔 을 투과시키고 다른 빔을 반사하는 빔스피리트;
    상기 빔스피리트를 통해 투과되는 빔을 상기 참조빔 조사수단으로 집속시키기 위한 집속 렌즈; 및
    상기 빔스피리트에 의해 반사되는 빔을 상기 1차원 신호빔 발생수단으로 조사하는 실린더 렌즈
    를 포함하는 광기록 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 참조빔 조사수단은,
    소정의 프로그램의 실행에 따라 정해진 방향으로 회전하여 상기 광 발생 및 조사수단으로부터 일정 각도로 입사되는 참조빔을 서로 다른 각도로 반사시키는 회전 스테이지;
    상기 회전 스테이지에 의해 서로 다른 각도로 조사되는 참조빔을 평형광으로 변환시켜 조사하는 평형광 렌즈;
    상기 평형광 렌즈를 통해 서로 다른 각도로 조사되는 참조빔을 투과시키는 빔스피리트; 및
    상기 빔스피리트를 통해 투과되는 서로 다른 각도의 참조빔을 집속시켜 상기 기록 매질에 조사하는 집속 렌즈
    를 포함하는 광기록 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 빔스피리트는 상기 기록 매질로부터 반사되는 빔을 외부기기로 반사시키는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차원 신호빔 발생수단은,
    상기 광 발생 및 조사수단으로부터 조사되는 빔을 회절 및 공간 변조시켜 1차원 신호빔을 발생하는 1차원 회절형 광변조기;
    상기 1차원 회절형 광변조기로부터 조사되는 1차원 신호빔을 평형광으로 변환시켜 조사하는 평형광 렌즈;
    상기 평형광 렌즈를 통해 조사되는 1차원 신호빔을 반사시키는 반사경; 및
    상기 반사경을 통해 반사되는 1차원 신호빔의 직경을 확장시키기 위한 공간 필터
    를 포함하는 광기록 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 1차원 회절형 광변조기에 의해 회절 및 변조되어 조사되는 신호빔은 적어도 하나 이상의 신호 어레이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차원 신호빔 조사수단은,
    상기 1차원 신호빔 발생수단으로부터 조사되는 1차원 신호빔을 좌우측 양방향으로 반사시켜 2차원 신호빔을 조사하는 스캐닝 미러; 및
    상기 스캐닝 미러로부터 반사되는 2차원 신호빔을 집속시켜 상기 기록 매질에 조사하는 집속 렌즈
    를 포함하는 광기록 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스캐닝 미러는 소정의 프로그램에 따라 좌우측으로 흔들림 동작을 수행하는 외부기기에 고정되는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 스캐닝 미러는 폴리곤 미러인 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스캐닝 미러가 상기 폴리곤 미러로 구현되는 경우, 상기 1차원 신호빔 발생수단으로부터 조사되는 1차원 신호빔을 등선속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 스캐닝 미러는 갈바노 미러인 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스캐닝 미러가 상기 갈바노 미러로 구현되는 경우, 상기 1차원 신호빔 발생수단으로부터 조사되는 1차원 신호빔을 비등선속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
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