KR101084091B1 - 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에 관한 것으로서, 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에서 앵글 멀티플렉싱을 위한 기준광의 각도 변환을 위해 회전미러와 4F 렌즈시스템을 사용하지 않고 신호광을 저장매체에 집속시키기 위한 렌즈에 초점거리 2F의 거리에서 액추에이터에 장착된 픽업렌즈에 통과한 기준광이 나란히 투과되도록 하고 액추에이터를 통해 픽업렌즈를 수직 이동시켜 렌즈에 투과되는 위치를 이동시킴으로써 저장매체에 입사되는 기준광의 각도를 변환시킬 수 있어 전체 시스템의 크기를 줄이면서 앵글 멀티플랙싱 방식으로 데이터를 저장 및 재생할 수 있는 이점이 있다.
HDDS, 홀로그램, SLM, 공간 광 변조기, 픽업렌즈, 수직이동, WORM, 앵글 멀티플렉싱, ANGLE MULTIPLEXING

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템{HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE SYSTEM}
도 1은 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템을 간략하게 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의해 기준광의 각도변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 6은 도 4와 도 5의 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에 사용된 공간 광 변조기를 나타낸 도면이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 기준광 12 : 회전미러
20 : 신호광 22, 23 : 공간 광 변조기
24, 26 : 퓨리에 렌즈 30 : 저장매체
40 : CCD 50 : 액추에이터
60 : 픽업렌즈
본 발명은 본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지(Holographic Digital Data Storage ; HDDS) 시스템에서 앵글 멀티플렉싱을 위한 기준광의 각도 변환을 위해 회전미러와 4F 렌즈시스템을 사용하지 않고 신호광을 저장매체에 집속시키기 위한 렌즈에 초점거리 2F의 거리에서 액추에이터에 장착된 픽업렌즈에 통과한 기준광이 나란히 투과되도록 하고 액추에이터를 통해 픽업렌즈를 수직 이동시켜 렌즈에 투과되는 위치를 이동시킴으로써 저장매체에 입사되는 기준광의 각도를 변환시킬 수 있도록 한 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장을 이용한 기술 분야는 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등 구성 부품의 눈부신 발전에 힘입어 활발한 연구가 진행되고 있으며, 이미 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.
이와 같은 홀로그래픽 디지털 저장 시스템은 대상 물체로부터의 신호광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 반응하는 저장 매체, 예를 들어, 크리스탈(crystal) 등에 기록하는 것으로, 기준광의 입사각을 조금씩 변화시키 방법 등에 의해 각도 인덱스를 붙여 신호광의 강도 및 위상까지도 기록함으로서 물체의 3차원 상을 구현할 수 있게 되며, 2진 데이터의 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 있게 된다.
한편, 홀로그래픽 디지털 데이터를 기록 및 이를 재생하는 장치 중에서 홀로그래픽 롬은 CD, DVD 등과 같은 광 디스크의 한 비트에 대량의 페이지 정보를 저장할 수 있으며 저장된 데이터를 병렬로 처리하기 때문에 데이터 입출력 속도가 빠르다. 이러한 이점 때문에 홀로그래픽 롬은 차세대 대용량 정보 저장장치로 각광을 받고 있다.
도 1은 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템을 간략하게 나타낸 구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에서 데이터를 기록할 경우에는 광원(미도시)으로부터 분기된 신호광(20)은 공간 광 변조기(22)를 통해 홀로그래픽 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 픽셀의 2진 데이터를 실어 변조된 후 퓨리에 렌즈(24)를 통해서 저장매체(30)에 입사된다.
그리고, 광원으로부터 분기된 기준광(10)은 저장매체(30)와 4F 렌즈 시스템(14, 16)에 의한 거리에서 회전미러(12)에 의해 기록각도로 반사되어 저장매체에 입사된다.
이렇게 입사된 기준광(10)과 신호광(20)은 홀로그램을 기록하기 위한 저장매체(30) 내부에서 서로 중첩되어 간섭을 일으키고, 이때 발생된 간섭무늬의 강도에 따라서 저장매체(30)의 내부 운동 전하의 광유도 현상(Light-induced generation of mobile charge)에 의해 기록 물질층에 간섭된 무늬가 기록된다.
그리고, 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에서 데이터를 재생할 경우에는 광원으로부터 분기된 기준광(10)은 회전미러(12)에 의해 기록시 설정된 각도와 동일한 각도로 저장매체(30)에 입사되면 간섭 데이터가 기록된 저장매체(30)에서 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 픽셀 데이터 이미지가 재생된다. 이렇게 저장매체로부터 재생되는 2진 픽셀 데이터 이미지는 퓨리에 렌즈(26)를 통해 CCD(40)에 전달되고, CCD(40)에서는 재생된 데이터 이미지를 전기적인 데이터 신호로 변환하여 출력하게 되고, 이렇게 출력된 데이터는 디코더(미도시)를 통해 원래 데이터로 복원된다.
위와 같이 앵글 멀티플렉싱(angle multiplexing) 방식인 경우 기준광의 각도 변환을 위해 회전미러(12)의 각도를 조정함으로써 저장매체(30)로 입사되는 기준광(10)의 각도를 변환시켜 저장매체(30)의 동일한 위치에 데이터를 중첩 기록하게 된다.
그런데, 회전미러(12)와 저장매체(30) 사이에는 4F 렌즈시스템에 의한 한쌍 의 렌즈(14, 16)에 의해 공간 광 변조기(22)에서 CCD(40)까지의 초점거리 4F와 동일하게 초점거리를 맞추고 있으나 이렇게 회전미러(12)와 4F 렌즈시스템에 의한 한쌍의 렌즈(14,16)를 사용함에 따라 회전미러(12)와 렌즈(14,16)를 구성하기 위해 시스템이 커지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에서 앵글 멀티플렉싱을 위한 기준광의 각도 변환을 위해 회전미러와 4F 렌즈시스템을 사용하지 않고 신호광을 저장매체에 집속시키기 위한 렌즈에 초점거리 2F의 거리에서 액추에이터에 장착된 픽업렌즈에 통과한 기준광이 나란히 투과되도록 하고 액추에이터를 통해 픽업렌즈를 수직 이동시켜 렌즈에 투과되는 위치를 이동시킴으로써 저장매체에 입사되는 기준광의 각도를 변환시킬 수 있도록 한 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 기준광의 각도를 변환하면서 데이터 정보를 갖는 신호광과 중첩시켜 데이터를 저장매체에 기록하고 저장매체에 기록시 설정된 각도로 기준광을 조사하여 데이터를 재생하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에 있어서, 저장매체에 신호광을 집속시키기 위한 렌즈와, 렌 즈의 일정영역으로 신호광과 나란히 기준광을 투과시키기 위해 렌즈로부터 일정거리에 설치된 픽업렌즈와, 렌즈의 일정영역에 투과되는 위치를 수직 이동시키기 위해 픽업렌즈가 장착된 수직이동수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 렌즈로부터 일정거리는 저장매체로부터 렌즈까지의 초점거리(F) 2배인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 렌즈의 일정영역은 렌즈의 외곽부분인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 렌즈는 퓨리에 렌즈인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 기준광과 신호광이 나란히 투과될 수 있는 공간 광 변조기가 픽업렌즈 전단이나 후단에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이때, 공간 광 변조기는 기준광이 투과되는 기준광 영역과 신호광이 투과되는 신호광 영역으로 구분된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 공간 광 변조기가 픽업렌즈 전단에 설치되는 경우 공간 광 변조기와 렌즈사이에 신호광의 초점거리를 맞추기 위한 1:1렌즈 시스템이 부가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 픽업렌즈에 입사되는 광은 픽업렌즈의 수직 이동 범위를 포함할 수 있는 크기의 광인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 이루어진 본 발명은 신호광을 저장매체에 집속시키기 위한 렌즈에 초점거리 2F의 거리에서 수직이동수단에 장착된 픽업렌즈에 통과한 기준광이 나란히 투과되도록 하고 수직 이동수단에 의해 픽업렌즈를 수직 이동시켜 렌즈에 투과되는 위치를 이동시킴으로써 저장매체에 입사되는 기준광의 각도를 변환시켜 앵글 멀티플렉싱을 가능하도록 할 뿐만 아니라 전체 시스템의 크기도 줄일 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템을 나타낸 구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 신호광(20)은 공간 광 변조기(22)를 통해 홀로그래픽 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 픽셀의 2진 데이터를 실어 변조된 후 퓨리에 렌즈(24)를 투과해서 저장매체(30)에 입사된다.
그리고, 기준광(10)은 신호광(20)과 나란히 액추에이터(50)에 장착된 픽업렌즈(60)를 통해 퓨리에 렌즈(24)의 외곽부위를 투과해서 저장매체(30)에 입사된다.
이때, 픽업렌즈(60)는 공간 광 변조기(22)에서부터 CCD(40)까지의 초점거리가 총 4F일 때 픽업렌즈(60)와 퓨리에 렌즈(24)간의 거리는 2F인 위치에 설치된다.
따라서, 저장매체(30)에 입사된 기준광(10)과 신호광(20)은 홀로그램을 기록하기 위한 저장매체(30) 내부에서 서로 중첩되어 간섭을 일으키고, 이때 발생된 간섭무늬의 강도에 따라서 저장매체(30)의 기록 물질층에 간섭된 무늬가 기록된다.
이때, 앵글 멀티플렉싱을 위해 픽업렌즈(60)에 입사되는 광은 픽업렌즈(60)의 수직 이동 범위를 포함할 수 있는 크기로 입사되어 픽업렌즈(60)의 크기 만한 크기의 기준광(10)만 통과되고, 통과된 기준광(10)의 각도변환을 위해 수직이동수단인 액추에이터(50)를 작동시켜 픽업렌즈(60)를 수직 이동시킴으로써 퓨리에 렌즈(24)에 입사되는 위치가 수직 이동됨에 따라 저장매체(30)에 입사되는 기준광(10)의 각도가 변환된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 렌즈(25)를 투과하는 제 1기준광(10a)과 제 2기준광(10b)을 비교할 때 초점거리 2F의 위치에서 픽업렌즈(60)를 통과한 제 1내지 제 2기준광(10a, 10b)은 렌즈(25)에 투과되면서 평행빔이 되어 저장매체(30)에 입사된다. 이와 같이 렌즈(25)에 투과되는 위치가 달라질 경우 병행빔의 각도가 달라짐에 따라 기준광(10)의 각도가 달라지게 된다.
따라서, 픽업렌즈(60)를 수직 이동시켜 렌즈(25)에 투과되는 위치를 이동시킴에 따라 기준광(10)의 각도를 변환시켜 앵글 멀티플렉싱이 가능하게 된다.
한편, 위와 같은 방법에 의해 기준광(10)의 각도를 변환시켜 기록한 데이터를 재생할 경우에도 동일한 방법에 의해 픽업렌즈(60)를 이동시켜 기록시 설정된 각도로 변환시켜 기준광(10)을 저장매체에 입사시키면 간섭 데이터가 기록된 저장매체(30)에서 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 픽셀 데이터 이미지가 재생되고, 이 이미지는 퓨리에 렌즈(26)를 통해 CCD(40)에 전달된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템을 나타낸 구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 공간 광 변조기(23)가 픽업렌즈(60) 전단에 설치되 는 경우 공간 광 변조기(23)는 도 6과 같이 기준광(10)과 신호광(20)을 모두 투과시키는 형태로써 광원으로부터 기준광 영역(23a)을 투과한 광은 픽업렌즈(60)로 입사되어 기준광(10)으로 사용되고, 신호광 영역(23b)을 투과한 광은 홀로그래픽 데이터 패턴으로 변조되어 신호광(20)으로 사용된다.
이때 신호광(10)은 퓨리에 렌즈(24) 전단의 초점거리에 공간 광 변조기의 이미지(23')가 형성될 수 있도록 1:1렌즈 시스템의 한쌍의 렌즈(80a, 80b)를 신호광(20) 경로에 부가하여 초점거리를 맞춘다.
따라서, 공간 광 변조기(23)를 나란히 투과한 신호광(20)은 공간 광 변조기(23)를 통해 홀로그래픽 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 픽셀의 2진 데이터를 실어 변조된 후 퓨리에 렌즈(24)를 투과해서 저장매체(30)에 입사되고, 기준광(10)은 액추에이터(50)에 장착된 픽업렌즈(60)를 통해 퓨리에 렌즈(24)의 외곽부위를 투과해서 저장매체(30)에 입사된다.
이때, 픽업렌즈(60)는 공간 광 변조기의 이미지(23')에서부터 CCD(40)까지의 초점거리가 총 4F일 때 픽업렌즈(60)와 퓨리에 렌즈(24)간의 거리는 2F인 위치에 설치된다.
따라서, 저장매체(30)에 입사된 기준광(10)과 신호광(20)은 홀로그램을 기록하기 위한 저장매체(30) 내부에서 서로 중첩되어 간섭을 일으키고, 이때 발생된 간섭무늬의 강도에 따라서 저장매체(30)의 기록 물질층에 간섭된 무늬가 기록된다.
이때, 앵글 멀티플렉싱을 위해 픽업렌즈(60)에 입사되는 광은 픽업렌즈(60)의 수직 이동 범위를 포함할 수 있는 크기로 입사되어 픽업렌즈(60)의 크기 만한 크기의 기준광(10)만 통과되고, 통과된 기준광(10)의 각도변환을 위해 수직이동수단인 액추에이터(50)를 작동시켜 픽업렌즈(60)를 수직 이동시킴으로써 퓨리에 렌즈(24)에 입사되는 위치가 수직 이동됨에 따라 저장매체(30)에 입사되는 기준광(10)의 각도가 변환된다.
한편, 위와 같은 방법에 의해 기준광(10)의 각도를 변환시켜 기록한 데이터를 재생할 경우에도 동일한 방법에 의해 픽업렌즈(60)를 이동시켜 기록시 설정된 각도로 변환시켜 기준광(10)을 저장매체(30)에 입사시키면 간섭 데이터가 기록된 저장매체(30)에서 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 픽셀 데이터 이미지가 재생되고, 이 이미지는 퓨리에 렌즈(26)를 통해 CCD(40)에 전달된다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템을 나타낸 구성도이다.
여기에 도시된 시스템은 Van Der Lugt System 으로 공간 광 변조기(23)가 픽업렌즈(60) 후단에 설치되는 경우로써 이 경우에도 공간 광 변조기(23)는 도 6과 같이 기준광(10)과 신호광(20)을 모두 투과시키는 형태로써 광원으로부터 기준광 영역(23a)을 투과한 광은 픽업렌즈(60)로 입사되어 기준광(10)으로 사용되고, 신호광 영역(23b)을 투과한 광은 홀로그래픽 데이터 패턴으로 변조되어 신호광(20)으로 사용된다.
따라서, 광원에서 발생된 광은 기준광(10)으로써 픽업렌즈(60)를 통해 렌즈(70)의 외곽부위에 입사되어 공간 광 변조기(23)의 기준광 영역(23a)을 통과하여 저장매체(30)에 입사된다.
또한, 광원에서 발생된 광은 렌즈(70)를 투과한 후 공간 광 변조기(23)의 신호광 영역(23b)을 통과하면서 홀로그래픽 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 픽셀의 2진 데이터를 실어 변조되어 저장매체(30)에 입사된다.
이때, 픽업렌즈(60)는 렌즈(70)의 초점거리가 F 일 때 픽업렌즈(60)와 렌즈(70)의 거리는 2F인 위치에 설치된다.
따라서, 저장매체(30)에 입사된 기준광(10)과 신호광(20)은 홀로그램을 기록하기 위한 저장매체(30) 내부에서 서로 중첩되어 간섭을 일으키고, 이때 발생된 간섭무늬의 강도에 따라서 저장매체(30)의 기록 물질층에 간섭된 무늬가 기록된다.
이때, 앵글 멀티플렉싱을 위해 픽업렌즈(60)에 입사되는 광은 픽업렌즈(60)의 수직 이동 범위를 포함할 수 있는 크기로 입사되어 픽업렌즈(60)의 크기 만한 크기의 기준광(10)만 통과되고, 통과된 기준광(10)의 각도변환을 위해 수직이동수단인 액추에이터(50)를 작동시켜 픽업렌즈(60)를 수직 이동시킴으로써 렌즈(70)에 입사되는 위치가 수직 이동됨에 따라 저장매체(30)에 입사되는 기준광(10)의 각도가 변환된다.
한편, 위와 같은 방법에 의해 기준광(10)의 각도를 변환시켜 기록한 데이터를 재생할 경우에도 동일한 방법에 의해 픽업렌즈(60)를 이동시켜 기록시 설정된 각도로 변환시켜 기준광(10)을 저장매체(30)에 입사시키면 간섭 데이터가 기록된 저장매체(30)에서 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 픽셀 데이터 이미지가 재생되고, 이 이미지는 렌즈(72)를 통해 CCD(40)에 전달된다.
상기한 바와 같이 본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에서 앵글 멀티플렉싱을 위한 기준광의 각도 변환을 위해 회전미러와 4F 렌즈시스템을 사용하지 않고 신호광을 저장매체에 집속시키기 위한 렌즈에 초점거리 2F의 거리에서 액추에이터에 장착된 픽업렌즈에 통과한 기준광이 나란히 투과되도록 하고 액추에이터를 통해 픽업렌즈를 수직 이동시켜 렌즈에 투과되는 위치를 이동시킴으로써 저장매체에 입사되는 기준광의 각도를 변환시킬 수 있어 전체 시스템의 크기를 줄이면서 앵글 멀티플랙싱 방식으로 데이터를 저장 및 재생할 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 기준광의 각도를 변환하면서 데이터 정보를 갖는 신호광과 중첩시켜 데이터를 저장매체에 기록하고 저장매체에 기록시 설정된 각도로 기준광을 조사하여 데이터를 재생하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템에 있어서,
    상기 저장매체에 상기 신호광을 집속시키기 위한 렌즈와,
    상기 렌즈의 일정영역으로 상기 신호광과 나란히 상기 기준광을 투과시키기 위해 상기 렌즈로부터 일정거리에 설치된 픽업렌즈와,
    상기 렌즈의 일정영역에 투과되는 위치를 수직 이동시키기 위해 상기 픽업렌즈가 장착된 수직이동수단
    을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈로부터 일정거리는 상기 저장매체로부터 상기 렌즈까지의 초점거리 2배인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈의 일정영역은 상기 렌즈의 외곽부분인 것을 특 징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈는 퓨리에 렌즈인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 기준광과 상기 신호광이 나란히 투과될 수 있는 공간 광 변조기가 상기 픽업렌즈 전단이나 후단에 설치되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 공간 광 변조기는 상기 기준광이 투과되는 기준광 영역과 상기 신호광이 투과되는 신호광 영역으로 구분된 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 공간 광 변조기가 픽업렌즈 앞단에 설치되는 경우 상기 공간 광 변조기와 상기 렌즈사이에 상기 신호광의 초점거리를 맞추기 위한 1:1렌즈 시스템이 부가 설치되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 픽업렌즈에 입사되는 광은 상기 픽업렌즈의 수직 이동 범위를 포함할 수 있는 크기의 광인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 스토리지 시스템.
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