KR100846574B1 - 광정보 처리를 위한 공간 광 변조기 및 공간 광 변조기에광정보 처리를 위한 패턴을 나타내는 방법 - Google Patents

광정보 처리를 위한 공간 광 변조기 및 공간 광 변조기에광정보 처리를 위한 패턴을 나타내는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광정보 기록과 재생 및 이를 위한 장치에 관한 것으로 기준광과 신호광을 동축 광학계로 진행시켜 대용량의 홀로그래픽 광정보의 기록 및 재생이 가능하도록 하고, 광정보의 다중 기록 및 재생을 위하여 광 변조기에서 제공되는 기준광의 패턴을 서로 상관성이 없는 다른 기준광 패턴으로 다양하게 변형하여 기준광으로 제공함으로써 동축 광학계를 사용한 광정보 처리장치에서 광정보의 다중화가 보다 효과적으로 이루어지도록 하여 홀로그래픽 광정보의 저장밀도와 사용효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

광정보 처리를 위한 공간 광 변조기 및 공간 광 변조기에 광정보 처리를 위한 패턴을 나타내는 방법{Spatial light modulator for processing optical information, method of representing pattern for processing optical using the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치에서 광정보의 기록시의 신호광과 기준광의 진행 상태를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치에서 광정보의 기록시의 신호광 패턴과 기준광 패턴을 도시한 도면이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광정보의 다중 처리시 광 변조기에서의 기준광 패턴을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기호광의 패턴 회전 각도에 대한 회절효율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기준광의 패턴 회전 각도에 대한 잡음률을 도시한 그래프이다.
도 7은 광정보 저장매체의 두께와 회절효율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 실험예로써 기준광 패턴의 회전 각도가 "0 도"인 경우의 광정보의 재생 결과를 도시한 사진이다.
도 8b에서 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 실험예로써 기준광 패턴의 회전 각도가 각각 "2도", "4도", "6도", "8도"인 경우의 광정보의 재생 결과를 도시한 사진이다.
도 9a와 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보의 다중 처리시 광 변조기에서의 기준광 패턴을 나타낸 도면이다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기준광의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도이다.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록방법을 도시한 순서도이다.
도 13는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 재생방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 광정보 처리를 위한 공간 광 변조기 및 공간 광 변조기에 광정보 처리를 위한 패턴을 나타내는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광정보의 다중 기록시에 광 변조기에 형성되는 기준광 패턴을 변형함으로써 다중화가 이루어지도록 한 광정보 처리를 위한 공간 광 변조기 및 공간 광 변조기에 광정보 처리를 위 한 패턴을 나타내는 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 입사하여 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 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 다 중화는 파장 가변 레이저를 이용하여 파장 변화에 따라 다중화 하는 것이며, 쉬프트 다중화는 저장매체를 이동시키면서 기록을 다중화하는 방법이 있다.
홀로그래픽 광정보 저장장치는 이미 언급한 바와 같이 다른 각도로 기준광과 신호광을 저장매체에 조사하고, 재생시에는 기준광을 저장매체에 입사한 후 저장매체에서 회절되어 반대편으로 재생된 광을 광정보 검출기로 검출하여 데이터를 재생한다. 이러한 기술에 대한 선행한 기술로는 "이병호" 등에 허여된 미국등록특허 제 6058232 호, "Volume holographic data storage system using a beam pattern from a tapered optical fiber" 등에 개시되어 있다.
그리고 최근에 공개된 선행한 기술로 "Hideyoshi" 등에 의해 출원된 미국공개특허 제 2005-0007930호, "Optical information recording apparatus"가 있다. 상기 미국공개특허의 경우는 공간 광 변조기로써 DMD(Digital Micromirror Device)를 사용하고, 기준광과 신호광을 동일한 광축을 가지는 광경로로 광정보의 기록시 저장매체에 입사하는 기술을 개시하고 있다.
한편, 이미 언급한 바와 같이 홀로그래픽 광정보 처리장치는 다양한 다중화 방법으로 광정보의 다중화가 가능하다가 언급하였다. 하지만 "'7930"호 미국공개특허의 경우는 기준광과 신호광이 동일한 광축을 가지므로 광정보의 다중화 방법이 용이하지 않다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기준광 과 신호광을 동축 광학계로 광정보를 기록 및 재생하고, 기준광을 반사하는 광 변조기의 기준광 패턴을 조절하여 광정보의 다중 처리가 가능하도록 한 광정보 처리를 위한 공간 광 변조기 및 공간 광 변조기에 광정보 처리를 위한 패턴을 나타내는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 광정보 처리를 위한 공간 광 변조기는 중앙부분에 기록을 위한 데이터가 이차원 페이지 형태의 신호광 패턴과, 상기 신호광 패턴의 주변부분에 빗살무늬 형태의 기준광 패턴을 나타낸다.
상기 기준광 패턴과 상기 신호광 패턴을 나타내는 것은 엘시디 또는 디지털 마이크로 미러 디바이스 중 어느 하나일 수 있다.
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본 발명에 따른 광 변조기에 광정보 처리를 위한 패턴을 나타내는 방법은 중앙부분에 기록을 위한 데이터를 이차원 페이지 형태의 신호광 패턴으로 나타내고, 상기 신호광 패턴의 주변부분에 빗살무늬 형태의 기준광 패턴을 나타낸다.
상기 기준광 패턴과 상기 신호광 패턴을 나타내는 것은 엘시디 또는 디지털 마이크로 미러 디바이스 중 어느 하나일 수 있다.
삭제
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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 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 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치에서 광정보의 기록시의 신호광과 기준광의 진행 상태를 도시한 개념도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치는 광원(100)을 구비한다. 광원(100)은 635nm - 650nm 파장의 레드 레이저 또는 430nm 파장의 블루 레이저를 사용할 수 있다. 그리고 광원(100)에서 제공된 광을 평행광으로 진행시키는 렌즈(110)를 구비하고, 이 렌즈(110)를 거친 광을 소정 각도로 반사시키는 반사미러(120)를 포함한다. 또한 반사미러(120)에서 반사된 광에 변조된 신호를 로딩하는 광 변조기(130)를 구비한다. 이 광 변조기(130)는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD: Digital Micromirror Device)를 사용한다.
이 광 변조기(130)는 광의 변조를 위하여 신호광 패턴(131)과 기준광 패턴(132)을 제공한다. 따라서 반사미러(120)에서 반사된 광은 광 변조기(130)에서 반사되면서 동축 방향으로 신호광(S)과 기준광(R)으로 제공된다. 광 변조기(130)에서 신호광 패턴(131)은 광 변조기(130)의 중앙부분에 형성되고, 기준광 패턴(132)은 광 변조기(130)의 신호광 패턴(131) 주변부분에 형성된다.
그리고 동축으로 진행하는 신호광(S)과 기준광(R)을 광정보 저장매체(190)로 안내하는 빔스플리터(140)를 구비한다. 이 빔스플리터(140)는 진행하는 광중 P편광을 통과시킨다. 그리고 빔 스플리터(140)의 측부에는 셔터(141)와 광 검출기(150)가 설치된다. 광 검출기(150)는 CCD(charge-coupled device), CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 또는 그 외의 광 검출이 가능한 광학 소자일 수 있다. 그리고 셔터(141)는 광정보의 기록시에는 닫히고, 광정보의 재생시에는 열린다.
계속해서 빔 스플리터(140)의 광축 광 경로상에는 신호광(S)과 기준광(R)을 광 정보 저장매체(191)로 반사하는 반사미러(160)가 설치된다. 그리고 반사미러(160) 이후에는 파장판(λ/4 plate; 170)이 설치되고, 파장판(170) 다음에는 대물렌즈(object lens; 180)가 설치된다. 여기서 파장판(170)은 빔스플리터(140)를 투과한 P편광을 S편광으로 변경시킨다. 따라서 대물렌즈(180)를 거쳐 광정보 저장매체(190)로 입사되는 광은 S편광으로 진행한다.
대물렌즈(180) 이후에는 광정보 저장매체(190)가 설치된다. 이 광정보 저장매체(190)는 포토폴리머(Photopolymer) 재질을 사용할 수 있다. 그리고 광정보 저장매체(190)의 광이 입사되는 반대면에는 반사면(191)이 형성된다. 이 반사면(191)은 광정보 저장매체(190)를 통과한 광을 입사되었던 방향으로 다시 반사시킨다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 대물렌즈(180)는 볼록렌즈로 구비된다. 따라서 대물렌즈(180)의 중심부분으로 입사되는 신호광(S)과 대물렌즈(110)의 주변부분으로 입사되는 기준광(R)은 그 굴절각도(refraction angle)가 다르다. 즉 광정보의 기록시 기준광(R)의 굴절각도가 신호광에 비하여 크다. 그러므로 이들 굴절되는 신호광(S)과 기준광(R)은 어느 한 지점에서 교차하게 되고, 이 교차위치에 광정보 저장매체(190)의 정보 저장부분이 위치한다. 이에 따라 기록시 신호광(S)과 기준광(R)의 간섭으로 홀로그램이 광정보 저장매체(190)에 기록된다. 그리고 포커싱 위치를 제어하기 위하여 대물렌즈(180) 또는 광정보 저장매체(190)를 도시되지 않은 액츄에이터로 위치 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 광정보 검출기(150)는 광 변조기(130)에서 광정보 저 장매체(190)로 진행하는 광의 동축 경로의 측부에 위치한다. 따라서 광정보의 재생시 기준광(R)이 광정보 저장매체(190)에 입사되어 이후 재생된 재생광은 광정보 저장매체(190)의 반사면(191)에서 반사되어 기준광(R)의 입사경로를 거쳐서 빔스플리터(140)까지 진행한다. 이때 재생광은 여전히 S편광이기 때문에 빔스플리터(140)에서 반사되어 광 검출기(150)로 진행하고, 광 검출기(150)에서는 입사된 재생광의 정보를 디코딩하게 된다. 한편, 다른 실시예로 광 검출기는 광정보의 기록시 광정보 저장매체(190)로 진행한 광이 통과하는 방향에 설치될 수 있고, 이때의 광정보 저장매체(190)에는 반사면(191)이 형성될 필요가 없다.
본 발명의 실시예에서 기준광 패턴(132)은 광정보의 다중 기록과 재생을 위하여 다양한 형태로 제공된다. 여기서 다중 기록이란 동일한 장소에 광정보가 중첩되어 기록되는 것을 말하고, 다중 재생이란 동일한 장소에 기록된 다수의 광정보를 각각 재생하는 것을 말한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 광 변조기(130)에 형성되는 기준광 패턴(132)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 여기서 기준광 패턴(132)과 신호광 패턴(131)은 광 변조기(130)에서 서로 다른 영역이고, 또한 각각의 패턴에서 발생한 신호광(S)과 기준광(R)이 광정보 저장매체(190)에서 서로 간섭되도록 하면 광정보의 기록과 재생이 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치에서 광정보의 기록시의 신호광 패턴(131)과 기준광 패턴(132)을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 신호광 패턴(131)은 광 변조기(130)의 중심부분 영역에 형성되고, 기준광 패턴(132)은 신호광 패턴(131)의 주변에 소정 거리 이격된 위치에 형성된다. 기준광 패턴(132)은 원주 방향으로 360도 배치된 빗살무늬로 된 고리 형태로 제공된다. 그리고 기준광 패턴(132)은 다양한 형태로 변경되어 제공됨으로써 광정보의 다중 기록 및 재생이 가능하다.
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도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광정보의 다중 처리시 광 변조기(130)에서의 기준광 패턴(132)을 나타낸 도면이다. 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이 기준광(R)의 변형은 기준광 패턴(132)을 형성하는 각각의 빗살무늬들의 형성각도를 변경함으로써 이루어진다. 즉 각각의 빗살무늬 사이의 이격각도가 "θ, (θ는 360/빗살무늬의 수)" 라고 한다면, 이 각각의 빗살무늬 전체를 "θr, (0 < θr < θ)" 로 회전시킬 수 있고, 이에 따라 서로 상관성이 없는 다른 빗살무늬 형태의 기준광 패턴(132')을 얻을 수 있다. 이때의 다른 형태의 기준광 패턴은 "θr, (0 < θr < θ)"를 만족한다면 다수개 얻을 수 있다. 따라서 이 각각의 빗살무늬에 의하여 형성된 제 1기준광 패턴(132)과 제 2기준광 패턴(132')으로 광정보를 다중화 할 수 있다.
이에 대한 실험예를 이하에서 설명한다.
본 실험조건은 각각의 빗살무늬 사이의 각도를 12도로 하고, 저장매체(190) 의 두께를 200um, 사용되는 광의 파장을 405nm, 대물렌즈(110)의 초점거리를 5mm 로 한 경우, 2도 이상의 회전각도로 기준광 패턴(132)을 회전시켰을 경우 광 정보의 다중화가 가능하다는 결론을 얻었다. 이 결과에 대해서는 이하의 설명에서 입증된다. 이하의 그래프들은 본 발명의 실시예에 따른 언급한 실험예에 따라 얻어진 결과이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기호광의 패턴 회전 각도에 대한 회절효율을 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기준광의 패턴 회전 각도에 대한 잡음률을 도시한 그래프이고, 도 7은 본 광정보 저장매체의 두께와 회절효율의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
먼저 도 5에 나타난 바와 같이 서로 12도의 각도를 가지는 30개의 빗살무늬에 의하여 기록된 광정보의 재생시 회절효율을 측정하였다. 회전각도에 따른 회절효율은 대략 ± 2도 이상이면 회절이 0.5% 정도 일어나는 것을 보였다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이 각도대비 잡음률(SNR: signal-to-noise ratio)의 경우도 대략 ± 2도 이상이면 다중화가 가능할 정도로 현저하게 줄어드는 것으로 나타났다. 따라서 본 실험예에서와 같이 빗살무늬 사이의 각도가 12도인 경우 2도의 회전각도로 빗살무늬들을 회전시키면 광정보의 다중화가 가능하다는 것을 알 수 있다. 그리고 이러한 결과는 기준광 패턴(132)인 빗살무늬 사이의 각도에 따라 다른 빗살무늬의 형성을 위한 회전각도를 찾을 수 있고, 이에 근거하여 광정보의 다중 기록 및 재생이 가능하게 된다.
한편, 기준광 패턴(132)(132')들의 다중화에 의하여 발생하는 잡음은 완전히 해소되지는 않는다. 그러나 이 잡음에 대한 문제의 해결은 광정보 저장매체(190)의 두께를 증가시킴으로써 효과적인 극복이 가능하다. 도 7은 광정보의 두께에 따라 쉬프트시 저장매체(190)의 두께에 대한 회절효율을 나타낸다. 도 7에 나타난 바와 같이 저장매체(190)의 두께가 300um, 600um, 1200um 인 경우에 대하여, 각각 이동거리가 0일 때, 1200um 두께의 저장매체(190)의 회절효율이 가장 좋고, 다음으로 저장매체(190)를 이동시켰을 경우 1200um 두께의 저장매체(190)가 이동거리에 따라 급격히 회절효율이 낮아져, 대략 0.8um 이동한 위치에서는 가장 낮은 회절효율을 보인다. 따라서 이를 근거로 광정보 저장매체(190)의 두께를 증가시키면 보다 낮은 잡음이 발생한다는 것을 알 수 있고, 이에 따라 보다 최적의 광정보 다중 기록위치를 찾을 수 있다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 실험예로써 기준광 패턴의 회전 각도가 "0도"인 경우의 광정보의 재생 결과를 도시한 사진이고, 도 8b에서 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 실험예로써 기준광 패턴의 회전 각도가 각각 "2도", "4도", "6도", "8도"인 경우의 광정보의 재생 결과를 도시한 사진이다.
본 실험결과에 대한 실험 조건은 이미 언급한 바와 같이 각각의 빗살무늬 사이의 각도를 12도로 하여 30개의 빗살무늬를 형성하고, 저장매체(190)의 두께를 200um, 사용되는 광의 파장을 405nm, 대물렌즈(110)의 초점거리를 5mm 로 한 경우에 대한 것이다. 그리고 기록데이터는 보다 용이한 식별과 이해를 위하여 아날로그 신호로 입력 및 재생하였다. 재생된 광정보의 구분을 위하여 도 8a에서는 "A", 도 8b에서는 "B", 도 8c에서는 "D", 도 8d에서는 "E", 도 8e에서는 "F"를 기록 및 재 생하였다. 그리고 기록시 사용된 빗살무늬를 함께 재생하여 나타냈다. 이 결과에 따라 2도의 빗살무늬들의 회전각도에서 각각의 광정보는 효과적으로 재생되는 것을 알 수 있다.
도 9a와 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보의 다중 처리시 광 변조기에서의 기준광 패턴을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 제 1기준광 패턴(134)과 제 2기준광 패턴(134')은 부채꼴 형상으로 형성할 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이 두개의 부채꼴 형상의 제 1기준광 패턴(134)을 신호광 패턴(133)의 외측 90도와 270도 위치에 형성하여 광정보의 기록 또는 재생시에 사용한다. 그리고 제 2 기준광 패턴(134')으로 다중화시 도 9b에 도시된 바와 같이 0도와 180도 위치에 제 2기준광 패턴(134')을 형성하여 광정보의 다중 기록 또는 재생이 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 위치는 예시적으로 언급한 것이고, 그 형상, 크기, 위치는 보다 다양하게 변형될 수 있다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기준광의 패턴을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 제 1기준광 패턴(136)을 신호광 패턴(135)의 외측에 고리(ring) 형상으로 형성할 수 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이 하나의 고리 형태의 제 1기준광 패턴(136)을 신호광(135)의 주변에 형성하여 광정보의 기록 또는 재생시에 사용하고, 제 2기준광 패턴(136')을 다중화시 도 10b에 도시된 바와 같이 제 1기준광 패턴(136)의 외측 다른 위치에 다른 구경을 가지도록 형성할 수 있고, 그 외의 또 다른 구경을 가지도록 형성할 수 있다.
이상의 실시예들에서와 같이 기준광 패턴의 형상은 다중화시 각각의 기준광 패턴들이 서로 상관성이 없다면 다양한 형태로의 변형이 가능하다. 여기서 상관성이 없다는 것은 광 변조기(130)에서 동일 픽셀이나 위치에 다른 기준광 패턴이 겹쳐져서 형성되지 않도록 한다는 것을 의미한다. 그리고 기준광 패턴들 사이의 이격거리 또는 기준광 패턴과 신호광 패턴 간의 이격거리는 대물렌즈(180)의 개구수에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 즉 개구수가 크면 해상도가 높으므로 간격을 조밀하게 할 수 있고, 개구수가 작으면 해상도가 낮으므로 간격을 넓힐 수 가 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 처리장치를 도시한 구성도이다. 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 처리장치는 광원(200)을 구비한다. 그리고 광원(200)에서 제공된 광을 평행광으로 진행시키는 렌즈(210)를 구비하고, 이 렌즈(110)를 거친 광으로부터 이미 설명한 첫 번째 실시예에서의 기준광 패턴(132)과 신호광 패턴(131)으로 기준광(R)과 신호광(S)을 형성되는 광 변조기(220)를 구비한다.
이 광 변조기(220)는 엘시디로 구성된다. 이 광 변조기(130)를 구성하는 엘시디는 능동매트릭스의 대표적인 TFT LC(thin film transistor liquid crystal), 수동매트릭스의 STN LC(super twisted nematic liquid crystal), 강유전성 LC(ferro liquid crystal), 고분자 분산 LC(PDLC; Polymer Dispersed Liquid Crystal), 그리고 플라즈마 구동형 LC(PALC; plasma address liquid crystal) 등이 채용될 수 있다.
이러한 광 변조기(220)에서 신호광 패턴(131)은 광 변조기(130)의 중앙부분에 형성되고, 기준광 패턴(132)은 광 변조기(130)의 신호광 패턴(131) 주변부분에 형성된다(도 2참조). 그리고 광 변조기(220)에서 동축으로 진행하는 신호광(S)과 기준광(R)을 광정보 저장매체(270)로 안내하는 빔스플리터(230)를 구비한다. 이 빔스플리터(230)는 진행하는 광중 P편광을 통과시키고, S편광을 반사시킨다. S편광이 반사되어 진행하는 위치에는 셔터(280)와 광 검출기(290)가 설치된다. 광 검출기(150)는 CCD(charge-coupled device), CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 또는 그 외의 광 검출이 가능한 광학 소자일 수 있다. 그리고 셔터(280)는 광정보의 기록시에는 닫히고, 광정보의 재생시에는 열린다.
빔 스플리터(230) 다음에는 반사미러(240)가 설치되고, 반사미러(240)에서 광을 반사하는 방향에는 파장판(λ/4 plate;250)과 대물렌즈(260)가 각각 설치된다. 파장판(250)은 제공된 P편광을 S편광으로 변경시킨다. 따라서 대물렌즈(260)를 거쳐 광정보 저장매체(270)로 입사되는 광은 S편광으로 진행한다. 그리고 광정보 저장매체(270)의 광이 입사되는 반대면에는 반사면(271)이 형성되어 광정보 저장매체(270)를 통과한 광을 입사된 방향으로 반사시킨다. 따라서 광정보의 재생시 재생된 광은 반사면에서 반사되어 광 검출기(290) 측으로 진행한다. 이때의 작용상태는 전술한 실시예를 참조할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록방법과 광정보 재생방법에 대하여 설명한다. 이하의 방법들에 대한 설명은 전술한 광정보 처리장치의 구성을 참조할 수 있고, 또는 전술한 광정보 처리장치와 기술적 개념이 동일하거나 유사한 다른 변형된 실시형태의 광정보 처리장치에서도 수행될 수 있다. 이하의 실시예의 설명에 참조되는 광정보 처리장치의 구성은 도 1과 도 2에 도시된 첫 번째 실시예 를 참조하여 이해할 수 있다.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록방법을 도시한 순서도이다. 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록방법은 광원(100)에서 제공된 광을 광 변조기(130)로 진행시켜 각각 기준광(R)과 신호광(S)을 동축 방향으로 반사시킨다(S10).
기준광(R)과 신호광(S)은 하나의 광 변조기(130)에 형성되는 기준광 패턴(132)과 신호광 패턴(131)에 의하여 동축 방향으로 분할 형성되어 광정보 저장매체(190)로 진행한다. 구체적으로 신호광 패턴(131)은 광 변조기(130)의 중심부분에 형성되고, 제 1기준광 패턴(132)은 신호광 패턴(131)의 주변에 소정 간격 이격되어 구분 형성된다.
이후 광 변조기(130)에서 제공된 기준광(R)과 신호광(S)은 신호광(S)과 대물렌즈(110)를 거쳐서 광정보 저장매체(190)에 입사된다. 이때 신호광(S)은 대물렌즈(110)의 중심부분으로 입사되고, 기준광(R)은 대물렌즈(110)의 주변부분으로 입사되어 진행한다. 그런데 대물렌즈(110)는 볼록렌즈(110)가 채용되기 때문에 광을 광정보 저장매체(190)로 포커싱 한다. 즉 대물렌즈(110)의 중심부분으로 진행한 신호광(S)의 굴절각도와 대물렌즈(110)의 주변부분으로 진행한 기준광(R)의 굴절각도는 서로 다르기 때문에 기준광(R)과 신호광(S)은 저장매체(190) 내부의 기록영역에 포커싱되고, 이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 기준광(R)과 신호광(S)의 간섭으로 신호광(S)의 광정보가 기록된다(S11).
한편, 광정보의 다중 기록은 기준광(R)을 형성하는 광 변조기(130)의 기준광 패턴(132)을 서로 상관성이 없는 형태의 제 2기준광 패턴(132')으로 변경한다(S12). 그리고 다른 신호광(S)의 데이터를 동일한 장소에 다중 기록할 수 있다(S13). 이때 기준광 패턴(132)(132')들의 형태는 고리형상, 부채꼴 형상, 원형 빗살형상, 부분 빗살 형상 등의 방법으로 실시할 수 있다.
그리고 다중 기록시 제 1기준광 패턴(132)은 제 2기준광 패턴(132')과 서로 다른 구경을 가지는 고리형상으로, 또는 다른 위치에 형성되는 부채꼴 형상으로, 또는 다른 각도로 배치된 원형 빗살형상으로, 또는 다른 위치에 형성되는 부분 빗살 형상 등으로 형성할 수 있고, 그 외의 다양한 형태로 형성할 수 있다.
그리고 이러한 기준광 패턴(132)(132')의 형태를 변화시키면서 광정보를 다중 기록할 때에는 두 가지의 방법으로 진행할 수 있다. 먼저 저장매체(190)의 기록영역 전체에 제 1기준광 패턴(132)으로 형성한 기준광(R)으로 신호광(S)의 광정보를 바꾸면서 기록을 진행한다. 이후 다중화를 위하여 제 2기준광 패턴(132')을 사용하여 신호광(S)의 광정보를 바꾸면서 저장매체(190)의 기록영역 전체에 광정보를 중첩 기록할 수 있다.
그리고 또 다른 방법은 저장매체(190)의 한 기록영역에 복수의 다른 기준광 패턴(132)(132')으로 만들어진 기준광(R)을 이용하여 광정보를 중첩 기록한 다음, 다른 기록영역에 복수의 다른 기준광(R)을 이용하여 광정보를 중첩 기록할 수 있다.
도 13는 본 발명의 실시예에 따른 광정보 재생방법을 도시한 순서도이다. 도 13에 도시된 바와 같이 광정보 재생방법은 기록시의 신호광 패턴(131)의 둘레의 위 치에 기준광 패턴(132)이 형성된 광 변조기(130)에 광을 제공한다(S20). 제 1기준광 패턴(132)은 이미 언급한 광정보 기록방법에서와 같은 방법으로 이루어진다. 그리고 광 변조기(130)를 거친 광을 광정보 저장매체(190)의 광정보 기록위치에 입사하여 광정보를 재생한다(S21).
그리고 광 변조기(130)에 기준광 패턴(132')의 형태를 변경한 후 다시 광을 광 변조기(130)에 제공한다(S22). 그러면 광 변조기(130)를 거쳐서 발생한 제 2기준광 패턴(132')에 의하여 상관성이 없는 다른 기준광(R)이 발생한다. 그리고 이 다른 기준광(R)에 의하여 광정보 저장매체(190)의 광정보 기록위치에서는 다른 광정보가 재생된다(S23).
한편, 광정보의 재생을 위한 기준광 패턴(132)(132')들은 광정보 기록시 사용된 기준광 패턴(132)(132')들과 동일한 형태가 제공되어야 한다. 다시 말해서 어느 한 형태로 기록을 위한 기준광 패턴(132)(232')이 사용되었다면 해당 광정보의 재생을 위해서는 기록시 사용된 형태와 동일한 기준광 패턴(132)(132')이 사용되어야 한다는 것이다. 여기서 동일하다는 것은 같거나 유사한 성질, 다시 말해서 기준광 패턴, 위상, 파장이 동일하게 설정된 광이 제공되어야 하는 것이지, 완전히 동일한 광원에서 동일한 광학계를 거쳐서 제공되어야 한다는 것을 의미하는 것이 아님을 유의해야한다.
이상에서와 같은 본 발명의 실시예의 광정보 처리는 기준광과 신호광을 동축으로 광정보 저장매체에 입사하여 광정보를 기록할 때 동일한 광정보의 저장위치에 광정보를 중첩하여 다중 기록할 수 있게 되므로 광정보의 기록밀도를 더욱 높일 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치, 광정보 기록방법 그리고 광정보 재생방법에서 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 처리장치, 광정보 기록방법과 광정보 재생방법은 기준광과 신호광을 동축으로 진행시켜 광정보를 기록하도록 하고, 기준광의 패턴을 서로 상관성이 없는 다른 기준광 패턴으로 다양하게 변형하여 기준광으로 제공함으로써 동축 광학계를 사용한 광정보 처리장치에서 광정보의 다중화가 보다 효과적으로 이루어지도록 하여 홀로그래픽 광정보의 저장밀도와 사용효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 중앙부분에 기록을 위한 데이터가 이차원 페이지 형태의 신호광 패턴과, 상기 신호광 패턴의 주변부분에 빗살무늬 형태의 기준광 패턴을 나타내는 것을 특징으로 하는 광정보 처리를 위한 공간 광 변조기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준광 패턴과 상기 신호광 패턴을 나타내는 것은 엘시디 또는 디지털 마이크로 미러 디바이스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  3. 중앙부분에 기록을 위한 데이터를 이차원 페이지 형태의 신호광 패턴으로 나타내고, 상기 신호광 패턴의 주변부분에 빗살무늬 형태의 기준광 패턴을 나타내는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기에 광정보 처리를 위한 패턴을 나타내는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 기준광 패턴과 상기 신호광 패턴을 나타내는 것은 엘시디 또는 디지털 마이크로 미러 디바이스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기에 광정보 처리를 위한 패턴을 나타내는 방법.
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