KR101267310B1

KR101267310B1 - 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생된 신호의 품질을개선하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101267310B1
Application number: KR1020060086985A
Authority: KR
Inventors: 정택성; 최종철; 정문일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2013-05-23
Also published as: JP4903871B2; CN101512653A; JP2010503138A; US20080062489A1; KR20080023025A; WO2008029995A1; US7880946B2; CN101512653B

Abstract

본 발명에 따라 신호광과 참조광의 간섭에 의해 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생된 신호의 품질을 개선하는 방법 및 장치가 개시된다.

본 발명에 따른 신호 품질 개선 방법은, 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생하고자 하는 재생 대상 페이지에 인접한 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 재생 대상 페이지에서의 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 단계와, 상기 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터 상기 결정된 크로스토크 값을 제거하는 단계를 포함한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 홀로그래픽 저장 매체에서 다중화 기록시 발생되는 페이지간의 크로스토크를 구하여 재생 신호에서 제거함으로써 재생 신호의 품질을 개선할 수 있게 된다.

Description

홀로그래픽 저장 매체로부터 재생된 신호의 품질을 개선하는 방법 및 장치{Method for improving quality of signals reproduced from a holographic storage medium and apparatus therefor}

도 1은 광학 홀로그래피에서 기록과 재생을 설명하기 위한 참고도,

도 2a 및 2b는 광학 홀로그래피에서 재생광의 각도 변화와 회절 효과 변화를 설명하기 위한 참고도,

도 3은 광학 홀로그래피에서 데이터 기록시 신호광의 형성을 설명하기 위한 참고도,

도 4는 본 발명의 일 예에 따른 기록 재생 장치의 개략도,

도 5는 도 4에 도시된 제어부의 세부 구성도,

도 6a는 데이터 페이지의 픽셀(5)이 기록된 상태, 도 6b는 도 6a에 도시된 페이지에서 기록된 픽셀로 인한 크로스토크를 나타내는 도면,

도 7a는 데이터 페이지의 픽셀(1)이 기록된 상태, 도 7b는 도 7b에 도시된 페이지에서 기록된 픽셀로 인한 크로스토크를 나타내는 도면,

도 8a 및 도 8b는 크로스토크 제거를 위한 시뮬레이션에 이용되는 제1 페이지 및 제2 페이지,

도 9a 및 도 9b는 제1 페이지에 대한 크로스토크와 픽셀별 크로스토크의 합 을 각각 나타내는 도면,

도 10a 및 도 10b는 제2 페이지에 대해 크로스토크 전 및 후를 각각 나타내는 도면,

도 11a 및 도 11b는 픽셀별 크로스토크를 구하기 위해 이용되는 기준 이미지를 설명하기 위한 도면,

도 12는 크로스토크 제거를 위해 이용되는 인접 페이지를 설명하기 위한 참고도,

도 13은 본 발명에 따른 크로스토크 제거 방법의 과정을 나타내는 흐름도,

도 14는 도 13에 도시된 크로스토크 제거 방법의 구체적인 실시예를 나타내는 흐름도,

도 15는 픽셀별 크로스토크 정보를 획득하는 방법을 나타내는 흐름도,

도 16은 본 발명에 따라 크로스토크 제거에 의한 신호 품질 개선 효과를 나타내는 도면,

도 17a 및 도 17b는 본 발명에 따른 크로스토크 제거 전후의 재생 이미지의 변화를 나타내는 도면.

본 발명은 홀로그래픽 저장 매체에 관한 것으로, 특히, 홀로그래픽 저장 매체에서 재생시 발생하는 페이지간의 크로스토크 노이즈를 감소시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

광학 홀로그래피에서 데이터는 기록 매체의 표면이 아니라 볼륨을 통해서 저장된다. 신호를 담고 있는 광은 기록 매체 내에서 참조광과 간섭을 일으켜 데이터 페이지라고 부르는 간섭 그레이팅을 생성한다. 복수개의 그레이팅이 참조광의 광학 특성을 변화시킴으로써 중첩된다. 이러한 프로세스를 다중화(multiplexing)라고 부른다. 데이터 독출시에는, 단일의 참조광이 데이터 기록에 사용되었던 조건과 동일한 조건하에서 기록 매체에 입사되어, 저장된 데이터 페이지를 나타내는 회절광을 생성한다. 회절광은 검출 어레이에 의해 검출되며, 이 검출 어레이는 측정된 강도 패턴(intensity pattern)으로부터 저장된 데이터 비트를 추출한다. 데이터 페이지는 많은 수의 데이터 비트 또는 픽셀들을 담고있다. 이러한 복수의 데이터 페이지를 동일한 볼륨에 중첩시킴으로써 데이터 저장 용량이 또한 커질 수 있다. 홀로그램은 데이터를 포함하는 신호광과 참조광을 이용하여 기록된다. 기록시에, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 참조광 R과 신호광 S는 간섭패턴을 생성하기 위해 서로 간섭하여 이러한 간섭 패턴이 매체에 전달된다. 재생시에, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 매체에 기록된 홀로그램에 오리지널 참조광 R을 조사하면, 이것이 기록된 홀로그램의 회절 현상을 일으켜 출력 신호광 S를 생성한다. 이때 참조광이 기록시에 사용되었던 원래의 광과 차이가 나면 재생광의 광량이나 방향이 원래 기록된 광과 다르게 변한다. 일반적으로, 이러한 차이가 커지면 광량이 sinc 함수의 형태로 감소하게 된다.

도 2a 및 도 2b는 두개의 평면파에 의해 기록된 그레이팅과 재생시의 참조광 이 조건을 만족하지 못함에 따라 재생광의 각도 변화와 회절효율 감소가 나타남을 보여준다.

여기서,

,

는 각각 신호광과 참조광의 웨이브 벡터이며,

는 두 광의 간섭에 의해 형성된 그레이팅의 벡터이다. L 은 매체의 두께를 나타내며,

는 매체에 수직한 방향의 단위 벡터를 나타낸다. 도 2b에서 점선은 기록시, 실선은 재생시의 광을 나타낸다. 일반적으로 회절 효율은 도 2b의 식과 같이 각 벡터들이 Bragg 조건을 만족하지 못하고 벗어남에 따라 감소하는 모습을 보이게 된다. Bragg 조건이란, 특정한 참조광으로 기록된 홀로그램들이 동일한 참조광으로 재생될 때 강한 회절 효율을 제공하는 조건을 말한다. 독출시의 참조광의 웨이브 벡터가 실질적으로 다를 때, 회절 효율은 현저히 작아진다. 참조광의 웨이브 벡터는 참조광의 입사각이나 파장을 변화시킴으로써 변화될 수 있다.

이와 같은 현상을 이용하여 홀로그래픽 저장 매체에서는 매체의 동일한 부피에 여러 페이지의 신호를 중첩해서 기록하게 된다. 중첩기록시 각 페이지의 참조광은 모두 다르게 기록된다. 이렇게 기록된 다수의 페이지는 재생시에 입사하는 참조광에 따라 서로 다른 세기로 재생되게 된다. 그러므로 참조광의 조건을 조절하여 다수의 페이지를 각각 구별하여 재생이 가능하게 된다. 그러나, 실제 응용에 있어서 각각의 페이지를 기록하는 참조광의 차이에 의해 페이지가 완벽하게 분리되어 재생되기는 어렵다. 특히, 기록 용량을 증가시키기 위해서는 참조광의 간격이 작게 기록되게 된다. 따라서 실제 재생시에는 재생하고자 하는 페이지가 아닌 인 접한 조건으로 기록된 페이지도 재생되어 노이즈로 작용함으로써 신호의 품질이 떨어지게 된다.

이러한 크로스토크를 감소시키기 위해서 기존에는 참조광의 차이를 어떻게 하면 최대로 할 수 있는가 하는 광학적인 관점에서만 접근이 이루어졌다. 따라서 각 페이지에 해당하는 참조광의 차이를 최대한 유지하는 방법을 적용하였다.

즉, 종래에는 다중화 기록시 단순히 페이지간의 간격을 넓게 쓰고, 페이지가 다수 기록된 페이지 그룹 단위에 한해서 크로스토크를 저감할 수 있는 광학적인 방법이 사용되었다. 그러나 이러한 경우 페이지 그룹 내에 다수 기록된 페이지들은 충분한 간격이 확보되지 않으면 크로스토크에 의해 신호 품질이 많이 열화되었다. 특히, 지금까지는 기록 용량이 크지 않아서 간격을 넓게 쓰는 등의 광학적인 방식만을 사용하는 것으로 충분하였지만 앞으로 기록 용량을 높이기 위해서는 크로스토크를 좀더 효과적으로 없애는 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 홀로그래픽 저장 매체에서 다중화 기록시 발생되는 페이지간의 크로스토크를 구하여 재생 신호에서 제거함으로써 재생 신호의 품질을 개선할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징은, 신호광과 참조광의 간섭에 의해 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생된 신호의 품질을 개선하는 방법에 있어서, 상기 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생하고자 하 는 재생 대상 페이지에 인접한 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 재생 대상 페이지에서의 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 단계와, 상기 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터 상기 결정된 크로스토크 값을 제거하는 단계를 포함하는 것이다.

상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 단계는, 상기 인접한 페이지에 포함된 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들을 모두 고려하여 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들은, 시뮬레이션에 의하거나, 실험에 의하거나, 또는 수식에 의해 계산되어 얻어질 수 있다.

상기 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들은 상기 홀로그래픽 저장 매체를 재생하는 장치에 미리 저장되어 있는 것이 바람직하다.

상기 인접 페이지는 상기 재생 대상 페이지를 기준으로 하나 이상의 앞 페이지를 포함하거나, 하나 이상의 뒤 페이지를 포함하거나 또는 하나 이상의 앞과 뒤 페이지를 모두 포함하는 것이 바람직하다.

상기 온 픽셀에 기인하는 크로스토크 값은, 하나 이상의 픽셀로 구성된 영역 영역에 포함된 픽셀들에 대해서 모두 동일한 값이 설정되는 것이 바람직하다.

상기 인접 페이지가 처음 재생되는 페이지인 경우에는, 상기 재생 대상 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 인접 페이지에 대해 상기 재생 대상 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 단계와, 상기 인접 페이지의 재생 신호로부터 상기 재생 대상 페이지로 인한 크로스토 크 값을 제거하는 단계와, 상기 크로스토크값이 제거된 인접 페이지를 이용하여 다시 상기 재생 대상 페이지로부터 크로스토크를 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징은 신호광과 참조광의 간섭에 의한 패턴이 홀로그램으로 기록되는 홀로그래픽 저장 매체에서 재생 신호의 크로스토크를 저감하기 위해 페이지의 크로스토크를 획득하는 방법에 있어서, 소정의 패턴을 가지는 기준 페이지를 상기 홀로그래픽 저장 매체에 기록하는 단계와, 상기 기록된 기준 페이지를 상기 기준 페이지에 인접한 페이지를 재생하는 재생 각도에서 재생하는 단계와, 상기 재생된 정보로부터 상기 기준 페이지에 포함된 각 픽셀의 크로스토크 값을 획득하는 단계를 포함하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은, 신호광과 참조광의 간섭에 의해 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생된 신호의 품질을 개선하는 장치에 있어서, 상기 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생하고자 하는 재생 대상 페이지에 인접한 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 재생 대상 페이지에서의 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 크로스토크 결정부와, 상기 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터 상기 결정된 크로스토크 값을 제거하는 크로스토크 제거부를 포함하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은, 신호광과 참조광의 간섭에 의해 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 재생하는 기록/재생 장치에 있어서, 상기 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 재생하는 광 처리부와, 상기 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생하고자 하는 재생 대상 페이지와 상기 재생 대상 페이지에 인접한 페이지를 재생하도록 상기 광 처리부를 제어하며, 상기 재생된 페이지들을 데이터 처리하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 인접 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 재생 대상 페이지에서의 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하고, 상기 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터 상기 결정된 크로스토크 값을 제거하는 것이다.

이제, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 인접 페이지에 기인하는 크로스토크를 연산하여, 재생된 이미지에서 연산된 크로스토크를 제거함으로써 신호의 품질을 높이는 방법을 제공하는 것이다. 이를 위해서 중요한 것은 크로스토크를 계산하는 부분이다. 일반적으로 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 평면파 기록 재생의 경우, 재생시 참조광의 변화에 의한 재생광의 변화를 계산하거나 측정하는 것은 간단하다. 그러나, 실제로 홀로그래픽 저장 매체에서 한 페이지의 데이터는 단순한 평면파가 아니고, 굉장히 복잡하게 형성되므로 인접 페이지에 의한 크로스토크를 계산하거나 측정하기가 어렵다.

그러나, 일반적으로 사용되는 SLM의 경우, 그 픽셀의 크기가 10 μm 정도로 작아서 각 픽셀에서 발생되는 신호는 점광원으로 근사할 수가 있고, 각 점광원에서 발산되는 광들은 도 3에 도시된 바와 같이 렌즈(320)를 지나면서 각도가 모두 다른 평면파가 된다. 따라서, 홀로그래픽 저장 매체상에서의 신호광은 SLM(330)의 픽셀 수에 해당하는 여러 개의 평면파의 합으로 볼 수 있다. 즉, 각 픽셀별로 분리해서 보면, 각 평면파가 참조광과 간섭한다고 할 수 있다.

따라서, SLM의 한 페이지에 의한 크로스토크는 각 픽셀에 의해 발생하는 크로스토크의 합으로 나타낼 수 있다. 즉, 모든 픽셀 위치에 대해 크로스토크를 계산하거나 측정하여 알고 있으면, 특정한 데이터를 갖는 페이지에 대한 크로스토크는 SLM에서 투과되는 온 픽셀들에 대한 크로스토크의 합으로 구하면 된다. 따라서, 페이지상의 온 픽셀들에 대한 크로스토크값을 구할 수 있고, 이 값을 재생신호에서 제거함으로써 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 기록 재생 장치의 개략적인 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 기록재생장치는 홀로그래픽 저장 매체(400)가 삽입된 광처리부(410) 및, 홀로그래픽 저장 매체(400)에 데이터를 기록하거나 상기 매체(400)로부터 데이터를 재생하도록 광처리부(410)를 제어하는 제어부(500)를 포함한다. 광 처리부(410)는 레이저 광원(411), 빔스플리터(412), 제1 반사경(413), 공간 광 변조기(414), 제1 렌즈(415), 제2 반사경(416), 제2 렌즈(417), 제3 렌즈(418) 및 검출부(419)를 포함한다.

제어부(500)는 광 처리부(410)를 제어하며, 또한 기록 데이터를 포함하는 데이터 페이지를 생성하여 광 처리부(410)로 전송하고 광 처리부(410)로부터 재생된 신호를 데이터 처리한다. 특히, 본 발명에 따른 제어부(500)는 페이지간의 크로스 토크를 제거하기 위해, 재생 대상 페이지에 인접한 페이지에 기인하여 재생 대상 페이지에 나타나는 크로스토크를 결정하고, 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터 결정된 크로스토크를 제거한다.

홀로그래픽 저장 매체(400)에 데이터 기록시, 레이지 광원(411)으로부터 출력되는 간섭성을 가지는 레이저광은 빔스플리터(412)에 입사하고, 참조광과 신호광으로 분리된다. 신호광은 공간 광 변조기(414)에 입사하고, 기록 데이터를 표시하는 공간 광 변조기(414)로 입사된 신호광은 공간 광변조(진폭 변조)된다. 변조된 신호광은 제 1 렌즈(415)에 의하여 홀로그래픽 저장 매체(400)에 집광된다. 한편, 참조광은 제2 반사경(416)에 의해 반사되어 제2 렌즈(417)에 의해 홀로그래픽 저장 매체(400)에 조사된다. 따라서, 신호광과 참조광이 겹쳐져서 형성되는 간섭 무늬가 홀로그래픽 저장 매체(400)에 미세한 소밀 패턴으로서 기록된다.

홀로그래픽 저장 매체(400)에 기록된 데이터를 재생하기 위해서는, 재생하고자 하는 데이터 페이지를 기록할 때 이용되었던 참조광과 동일한 조명광이 홀로그래픽 저장 매체(400)에 입사되도록 하여 홀로그래픽 저장 매체(400)에 기록되어 있는 간섭 무늬에 대응하는 회절광으로서 데이터가 재생되고, 이 회절광이 제3 렌즈(418)에 의해 CCD나 CMOS로 구성되는 검출부(419)에 집광된다. 검출부(419)에서 출력되는 재생 신호는 제어부(500)에 전달된다.

도 5는 도 4에 도시된 제어부의 구체적인 구성도이다.

도 5를 참조하면, 제어부(500)는 크로스토크 결정부(510)와 크로스토크 제거부(520), 크로스토크 정보 저장부(530)를 포함한다.

크로스토크 정보 저장부(530)는 미리 페이지의 각 픽셀에 관한 크로스토크 정보를 저장하고 있거나 또는 각 픽셀에 관한 크로스토크 정보를 계산하기 위한 수식에 대한 정보를 저장하고 있다. 이때 각 픽셀에 관한 크로스토크 값들은 시뮬레이션 또는 실험에 의해 구해질 수 있다.

또한, 각 픽셀에 관한 크로스토크 값은, 각 픽셀마다 크로스토크 값을 모두 구할 수도 있겠지만, 하나의 페이지를, 하나 이상의 픽셀로 구성된 영역으로 구분하여, 각 영역 마다 크로스토크 값을 결정할 수도 있다. 즉, 하나의 영역에 포함된 픽셀들에 대해서 모두 동일한 값이 설정되도록 함으로써, 크로스토크 정보를 구할 때 실험이나 계산량을 간단하게 하고, 크로스토크 정보를 저장하기 위한 용량도 절약할 수 있게 된다.

크로스토크 결정부(510)는 홀로그래픽 저장 매체(400)로부터 크로스토크 정보 저장부(530)로부터 재생하고자 하는 재생 대상 페이지에 인접한 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 재생 대상 페이지에서의 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정한다.

크로스토크 결정부(510)는, 상기 인접한 페이지에 포함된 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들을 모두 고려하여 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 것이 바람직하다.

이때 인접 페이지는 상기 재생 대상 페이지를 기준으로 하나 이상의 앞 페이지를 포함하거나, 하나 이상의 뒤 페이지를 포함하거나 또는 하나 이상의 앞과 뒤 페이지를 모두 포함할 수 있다.

크로스토크 제거부(520)는 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터 크로스토크 결정부(510)에서 결정된 크로스토크 값을 제거한다.

또한, 인접 페이지가 처음 재생되는 페이지인 경우에, 상기 크로스토크 결정부(510)는 상기 재생 대상 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 인접 페이지에 대해 상기 재생 대상 페이지로 인한 크로스토크 값을 더 결정하고, 상기 크로스토크 제거부(520)는, 상기 인접 페이지의 재생 신호로부터 상기 재생 대상 페이지로 인한 크로스토크 값을 제거하며, 상기 크로스토크값이 제거된 인접 페이지를 이용하여 다시 상기 재생 대상 페이지로부터 크로스토크를 더 제거함으로써, 좀더 정밀하게 크로스토크를 제거할 수 있게 된다.

이제 도 6a 내지 도 10b를 참조하여, 하나의 페이지에 3*3 픽셀을 갖는 간단한 예를 통하여 구체적인 실시예를 설명한다.

제1각도에서 제1 페이지를 기록하고, 각도 셀렉티비티(selectivity) 간격 만큼 띄어 제2각도에서 제2 페이지를 기록하고, 제2 페이지 재생시에 제1 페이지에 대한 크로스토크를 계산하는 시뮬레이션이다.

먼저, 데이터 페이지의 각 픽셀에 의해 발생하는 크로스토크를 계산하여 이를 정보로서 갖는다.

도 6a는 3*3 픽셀을 가지는 데이터 페이지(600)에서 2*2 위치의 픽셀(5)을 제1각도에서 기록한 것을 나타내고, 도 6b는 데이터 페이지(600)에 기록된 2*2 위치의 픽셀(5)을 제2각도에서 재생할 때 발생되는 크로스토크(610)를 나타낸다. 크 로스토크(610)가 2*2 위치보다 약간 왼쪽 위에서 나타남을 알 수 있다.

도 7a는 3*3 픽셀을 가지는 데이터 페이지(600)에서 1*1 위치의 픽셀(1)을 제1각도에서 기록한 것을 나타내고, 도 7b는 데이터 페이지(600)에 기록된 1*1 위치(1)의 픽셀을 제2각도에서 재생할 때 발생되는 크로스토크(620)를 나타낸다. 크로스토크(620)가 1*1 위치보다 약간 왼쪽 위에서 나타남을 알 수 있다. 이와 같은 과정을 3*3의 모든 픽셀에 대해 수행하여 3*3의 모든 픽셀에 대해서 크로스토크에 대한 정보를 얻는다. 크로스토크 정보는 위와 같이 시뮬레이션을 통해서 구할 수도 있고, 실험적으로 구할 수도 있다. 또는 수식을 미리 구해서 시스템에 기억시킨 후 재생시에 계산을 통해 필요한 값을 구할 수도 있다. 이와 같이 한 페이지의 모든 픽셀에 대해 각각 구해진 크로스토크 정보는 시스템에 자료로서 기억되어 있으면 된다.

수식을 통해서 크로스토크 정보를 얻는 방법을 간단히 설명하면 다음과 같다.

각 픽셀에 대한 신호광은 평면파로 근사가 가능함을 앞에서 언급했다. 이때 신호광의 각도는 각 픽셀의 위치를 이용하여 구할 수 있으며, 참조광의 각도는 미리 시스템에서 결정되어 있게 된다. 따라서 각 픽셀에 대한 크로스토크는 도 2b에 나타난 평면파에 대한 수식으로부터 그 크기와 방향을 얻을 수 있다.

이제, 도 8a에 도시된 제1 페이지(700) 및 도 8b에 도시된 제2 페이지(800)를 연속해서 기록하고, 이를 재생한다. 이때 제2페이지(800)에 의한 재생 신호는 제2 페이지의 정보와 제1 페이지에 의한 크로스토크의 합으로 나타난다.

먼저, 제1 페이지(700)의 재생을 통해 페이지 정보를 얻는다. 물론, 이러한 제1 페이지의 페이지 정보는 신호 품질이 낮을 수도 있으므로 반복적인 크로스토크 제거를 통해 신호의 품질을 높여야 할 수도 있지만, 예에서는 단단히 이미 알고 있는 정보를 이용하기로 한다. 기록된 제1 페이지는 1*1 위치의 픽셀(1), 2*3 위치의 픽셀(6), 3*2 위치의 픽셀(8)이 온 상태이다. 이 세 개의 픽셀에 의한 크로스토크는 미리 알고 있는 각 픽셀에 의한 크로스토크 값들의 합으로 구할 수 있다. 이와 같이 계산된 제1페이지(700)에 기인하는 크로스토크값을 제2 페이지(800)의 재생 신호에 제거함으로써 신호의 품질이 증가될 수 있다.

도 9a는 제1 페이지(700)를 제1각도에서 기록한 후 제2각도에서 재생했을 때의 크로스토크를 나타내고, 도 9b는 본 발명에 따라 제1 페이지(700)의 각 픽셀에 의한 크로스토크를 합한 결과를 나타낸다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 두 결과가 거의 일치함을 알 수 있다. 실제로 전체 페이지에 대한 크로스토크는 페이지의 정보가 바뀌면 달라지므로 이를 수치화하여 신호에서 제거하는 것이 어렵다. 그러나, 본 발명은 전체 페이지의 크로스토크를 각 온 상태에 있는 픽셀마다의 크로스토크 정보를 이용하여 구할 수 있으므로, 정보가 바뀌어도 새로운 정보에 해당하는 크로스토크를 구할 수 있다.

이때 도 5b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 실제 각 픽셀에 의한 크로스토크는 원래 픽셀 주위에서 크게 벗어나지 않으므로 크로스토크 정보는 픽셀 주위의 일부 픽셀에 대한 영향만을 고려해도 좋다.

또한, 페이지 상에서 서로 가깝게 위치한 픽셀들은 그 크로스토크가 도 6b 및 도 7b에 도시된 바와 같이 유사하게 나타난다. 따라서, 페이지의 일정한 영역에 대한 크로스토크 정보를 하나의 값을 통일함으로써 필요한 정보의 양을 줄일 수 있다.

실제로 제2 페이지(800)를 재생하면 도 10a에 도시된 바와 같은 이미지를 얻을 수 있다. 여기에서 본 발명에 따른 방법을 이용하여 크로스토크를 제외한 이미지가 도 10b에 도시된 이미지이다.

각 픽셀에 의한 크로스토크를 실험적으로 구하는 방식을 예로 들면, 홀로그래픽 저장 매체의 소정 영역에 특정한 기준 이미지를 기록하고, 이 기록된 기준 이미지를 다음 페이지를 재생하기 위한 재생 각도에서 재생하면 된다. 물론 이때 이 재생 각도에서 기록된 페이지 즉 다음 페이지는 없는 것이 바람직하다.

또한 이때 다른 페이지에 의한 크로스토크가 없도록 간격을 크게 기록하는 것이 좋다. 이와 같이 재생을 하면 각각의 온 픽셀에 의해 발생되는 크로스토크가 나타난다. 필요에 따라 이런 기준 페이지를 여러 개 기록해서 모든 픽셀에 의한 크로스토크를 구할 수도 있다.

예를 들어, 도 11a를 참조하면, 9*9 픽셀들로 이루어진 페이지를 가정한다. 이때 기준 이미지의 패턴은 예를 들어, 3*3 픽셀들을 하나의 블록으로 구성하여, 각 블록마다 하나 또는 그 이상의 픽셀들을 온으로 설정한다. 도 11a에 도시된 예에서는 각 블록마다 좌상단에 위치한 하나의 픽셀을 온으로 설정한 것을 나타낸다. 즉, 블록 A의 A1, 블록 B의 B1 등 이와 같은 형태로 온 픽셀을 결정할 수 있다. 이와 같은 기준 이미지의 경우, 각 블록에 포함된 픽셀들에 대해서는 모두 동일한 크로스토크값을 적용한다. 즉, 블록 A의 A1에 대해서 얻어진 크로스토크값을 블록 A의 다른 픽셀들에 대해서도 모두 동일하게 적용할 수 있다.

또한, 기준 페이지를 다수 개 이용함으로써, 각 블록의 픽셀들에 대해 동일한 크로스토크값을 적용하는 것이 아니라 각 픽셀마다 크로스토크값을 설정할 수도 있다. 도 11b를 참조하면, 각 블록의 1*2에 위치한 픽셀을 온으로 설정한 것을 나타낸다. 즉 블록 A의 A2, 블록 B의 B2 등 이와 같은 형태로 온 픽셀이 설정된 제2 기준 페이지를 기록함으로써, 블록 A의 A2, 블록 B의 B2 픽셀에 대한 크로스토크값을 결정할 수 있다. 이와 같은 방법으로 각 블록의 모든 픽셀들에 대해서 크로스토크값을 구함으로써 결국 페이지의 모든 픽셀에 대한 크로스토크값을 각각 구할 수 있게 된다.

도 12는 본 발명에 따라 재생 대상 페이지의 재생 신호에서 크로스토크를 제거하기 위해 이용되는 인접 페이지들을 설명하기 위한 참고도이다.

도 12를 참조하면, 재생 대상 페이지 N을 기준으로 해서 앞으로 인접한 페이지 N-1, N-2, N-3, N-4 ... 가 배열되며, 뒤로 인접한 페이지 N+1, N+2, N+3, N+4... 가 배열된다. 재생 대상 페이지 N의 재생 신호에서 크로스토크를 제거하기 위해 이전 페이지 N-1로 인한 크로스토크를 제거하거나, 다음 페이지 N+1로 인한 크로스토크를 제거하거나, 또는 이전 페이지 N-1과 다음 페이지 N+1로 인한 크로스토크를 모두 제거할 수도 있다. 또한, 1 개 이상의 이전 페이지나 다음 페이지를 고려하여 이들 페이지들에 기인하는 크로스토크를 모두 제거할 수도 있을 것이다.

도 13은 본 발명에 따라 재생 신호에 크로스토크를 제거하는 방법의 과정을 나타내는 흐름도이다.

도 13을 참조하면, 기록 재생 장치의 제어부((500)는 재생 대상 페이지에 인접한 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 인접한 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정한다(1310).

다음, 제어부(500)는 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터, 앞에서 결정된 인접 페이지로 인한 크로스토크값을 제거한다(1320).

도 14는 도 13에 도시된 방법의 구체적인 일 실시예를 나타낸다.

도 14를 참조하면, 제어부(500)의 제어에 의해 광처리부(410)는 홀로그래픽 저장 매체(400)로부터 N번째 페이지를 재생하고(1410), N+1 번째 페이지를 재생한다(1420).

다음, 제어부(500)는 N+1 번째 페이지에 나타나는, N번째 페이지로 인한 크로스토크를 계산한다(1430).

다음, 제어부(500)는 N+1번째 페이지의 재생 신호에서 N번째 페이지로 인한 크로스토크를 제거한다(1440).

이때 만약 N번째 페이지가 처음 재생되는 페이지라면, 이러한 N 번째 페이지는 크로스토크를 제거하지 못하여 신호의 품질이 낮을 수 있다. 따라서, 만약 N번째 페이지가 처음 재생되는 페이지라면(1450), 제어부(500)는 N번째 페이지에 나타난, N+1번째 페이지로 인한 크로스토크를 계산한다(1460).

그리고 제어부(500)는 N번째 페이지의 재생 신호에서 N+1번째 페이지로 인한 크로스토크를 제거한다(1470).

제어부(500)는 이러한 과정을 반복할 것인지를 판단하고(1480), 반복을 끝내는 경우에는 재생을 모두 완료하였는지 판단한다(1490). 재생을 모두 완료하지 않은 경우에는 N을 증가시키고(1495), 단계 1420으로 진행한다.

도 15는 본 발명에 따라 실험을 통하여 페이지에 포함된 픽셀들의 크로스토크값을 결정하는 방법의 과정을 나타내는 흐름도이다.

도 15를 참조하면, 소정의 기준 패턴을 가지는 기준 페이지를 홀로그래픽 저장 매체에 기록한다(1510).

그리고나서 상기 기록된 기준 페이지를 상기 기준 페이지에 인접한 페이지를 재생하는 재생 각도에서 재생한다(1520).

재생된 정보로부터 기준 페이지에 포함된 각 픽셀의 크로스토크값을 획득한다(1530).

도 16은 본 발명에 따라 얻을 수 있는 신호 품질 개선 효과를 확인하기 위해 홀로그래픽 저장 매체에서 크로스토크를 제거하지 않고 재생한 경우와 크로스토크를 제거한 경우의 시뮬레이션 결과이다. 시뮬레이션에서는 세 개의 페이지를 각도 셀렉티비티(selectivity) 간격으로 다중화해서 기록하고, 두 번째 페이지를 재생하였다.

도 16을 참조하면, 크로스토크 제거없이 처음 재생한 경우 SNR은 11.6dB를 나타낸다. 그리고 여기에서 첫 번째 페이지의 크로스토크를 제거한 경우 SNR은 16.1dB를 나타낸다. 그리고, 첫 번째 페이지와 세 번째 페이지의 크로스토크를 모 두 제거한 경우의 SNR은 40.4dB까지 증가함을 알 수 있다.

도 16에 도시된 결과와 같이 크로스토크를 제거함으로써 신호의 품질이 향상됨을 알 수 있다. 이때 모든 크로스토크를 제거하는 것이 가장 효과적이지만, 연산의 편의를 위해서 인접한 하나의 페이지에 의한 크로스토크만을 제거하는 방법으로도 신호의 품질이 향상됨을 확인할 수 있다.

도 17은 크로스토크 제거 전후의 재생 이미지의 변화를 표시한 것이다. 도 17a에 도시된 바와 같이 크로스토크 제거전에는 신호의 품질이 좋지 않으나 도 17b에 도시된 바와 같이 크로스토크 제거후에는 신호의 품질이 향상됨을 볼 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 크로스토크 제거 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 크로스토크 제거 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

신호광과 참조광의 간섭에 의해 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생된 신호의 품질을 개선하는 방법에 있어서,

상기 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생하고자 하는 재생 대상 페이지에 대한 인접 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 재생 대상 페이지에서의 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 단계와,

상기 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터 상기 결정된 크로스토크 값을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 방법.
제1항에 있어서,

상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 단계는,

상기 인접 페이지에 포함된 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들을 모두 고려하여 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 방법.
제1항에 있어서,

상기 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들은, 시뮬레이션에 의하거나, 실험에 의하거나, 또는 수식에 의해 계산되어 얻어지는 것을 특징으로 하는 재생 신 호 품질 개선 방법.
제1항에 있어서,

상기 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들은 상기 홀로그래픽 저장 매체를 재생하는 장치에 미리 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 방법.
제1항에 있어서,

상기 인접 페이지는 상기 재생 대상 페이지를 기준으로 하나 이상의 앞 페이지를 포함하거나, 하나 이상의 뒤 페이지를 포함하거나 또는 하나 이상의 앞과 뒤 페이지를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 방법.
제5항에 있어서,

상기 온 픽셀에 기인하는 크로스토크 값은, 하나 이상의 픽셀로 구성된 영역 영역에 포함된 픽셀들에 대해서 모두 동일한 값이 설정되는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 방법.
제1항에 있어서,

상기 인접 페이지가 처음 재생되는 페이지인 경우에는,

상기 재생 대상 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스 토크의 값을 기초로, 상기 인접 페이지에 대해 상기 재생 대상 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 단계와,

상기 인접 페이지의 재생 신호로부터 상기 재생 대상 페이지로 인한 크로스토크 값을 제거하는 단계와,

상기 크로스토크값이 제거된 인접 페이지를 이용하여 다시 상기 재생 대상 페이지로부터 크로스토크를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 방법.
신호광과 참조광의 간섭에 의한 패턴이 홀로그램으로 기록되는 홀로그래픽 저장 매체에서 재생 신호의 크로스토크를 저감하기 위해 페이지의 크로스토크를 획득하는 방법에 있어서,

기준 패턴을 가지는 기준 페이지를 상기 홀로그래픽 저장 매체에 기록하는 단계와,

상기 기록된 기준 페이지를 상기 기준 페이지에 대한 인접 페이지를 재생하는 재생 각도에서 재생하는 단계와,

상기 재생된 정보로부터 상기 기준 페이지에 포함된 각 픽셀의 크로스토크 값을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스토크 획득 방법.
제8항에 있어서,

상기 기준 패턴은, 하나 이상의 픽셀들을 포함하는 영역 마다 하나의 픽셀이 온 상태로 설정된 것을 특징으로 하는 크로스토크 획득 방법.
제9항에 있어서,

상기 영역에 포함된 픽셀들은 상기 하나의 온 상태로 설정된 픽셀에 대한 크로스토크값을 공통적으로 가지는 것을 특징으로 하는 크로스토크 획득 방법.
신호광과 참조광의 간섭에 의해 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생된 신호의 품질을 개선하는 장치에 있어서,

상기 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생하고자 하는 재생 대상 페이지에 대한 인접 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 재생 대상 페이지에서의 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 크로스토크 결정부와,

상기 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터 상기 결정된 크로스토크 값을 제거하는 크로스토크 제거부를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 장치.
제11항에 있어서,

상기 크로스토크 결정부는,

상기 인접 페이지에 포함된 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들을 모두 고려하여 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 장치.
제11항에 있어서,

상기 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들은, 시뮬레이션에 의하거나, 실험에 의하거나, 또는 수식에 의해 계산되어 얻어지는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 장치.
제11항에 있어서,

상기 온 픽셀들에 기인하는 크로스토크 값들을 저장하는 크로스토크 정보 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 장치.
제11항에 있어서,

상기 인접 페이지는 상기 재생 대상 페이지를 기준으로 하나 이상의 앞 페이지를 포함하거나, 하나 이상의 뒤 페이지를 포함하거나 또는 하나 이상의 앞과 뒤 페이지를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 장치.
제15항에 있어서,

상기 온 픽셀에 기인하는 크로스토크 값은, 하나 이상의 픽셀로 구성된 영역 영역에 포함된 픽셀들에 대해서 모두 동일한 값이 설정되는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 장치.
제11항에 있어서,

상기 인접 페이지가 처음 재생되는 페이지인 경우에는,

상기 크로스토크 결정부는 상기 재생 대상 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 인접 페이지에 대해 상기 재생 대상 페이지로 인한 크로스토크 값을 더 결정하고,

상기 크로스토크 제거부는, 상기 인접 페이지의 재생 신호로부터 상기 재생 대상 페이지로 인한 크로스토크 값을 제거하며, 상기 크로스토크값이 제거된 인접 페이지를 이용하여 다시 상기 재생 대상 페이지로부터 크로스토크를 더 제거하는 것을 특징으로 하는 재생 신호 품질 개선 장치.
신호광과 참조광의 간섭에 의해 홀로그램이 기록되는 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 재생하는 기록 및 재생 장치에 있어서,

상기 홀로그래픽 저장 매체에 데이터를 기록하거나 상기 매체로부터 데이터를 재생하는 광 처리부와,

상기 홀로그래픽 저장 매체로부터 재생하고자 하는 재생 대상 페이지와 상기 재생 대상 페이지에 대한 인접 페이지를 재생하도록 상기 광 처리부를 제어하며, 상기 재생된 페이지들을 데이터 처리하는 제어부를 포함하며,

상기 제어부는,

상기 인접 페이지에 포함된 적어도 하나의 온 픽셀에 기인하는 크로스토크의 값을 기초로, 상기 재생 대상 페이지에서의 상기 인접 페이지로 인한 크로스토크 값을 결정하고, 상기 재생 대상 페이지의 재생 신호로부터 상기 결정된 크로스토크 값을 제거하는 것을 특징으로 하는 기록 및 재생 장치.