KR19990005333A - Volume holographic digital data storage system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템에 있어서, 광원(10)으로부터 입사된 레이저를 기준광과 물체광으로 나누는 빔 스프리터(20)와, 상기 물체광을 일련의 렌즈(22) 및 반사 거울(24)을 개재해서, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지단위로 변조하는 공간 광변조기(30)와, 자체가 렌즈로 작용하여, 상기 공간 광변조기(30)으로부터 변조된 물체광이 직접 입사됨과 동시에 퓨리에 변환되어 기록되고, 기준광도 일련의 렌즈(26)와 반사 거울(28)을 개재해서 입사되어 기록되는 다면체의 회전가능한 광굴절 결정(60)과, 상기 결정(60)내에 입사되어 기록된 물체광과 기준광에 의한 간섭 무늬가 상기 기준광의 조사에 의해 바둑판 무늬로 복원되고 이 복원된 무늬를 읽어낸 상이 비추어지는 고체촬상소자(50)로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a volume holographic digital data storage system, comprising: a beam splitter (20) for dividing a laser incident from a light source (10) into a reference light and an object light, and a series of lenses (22) and a reflection mirror (24). ) And a spatial light modulator 30 which modulates in units of one page of the binary data of the contrast made by the pixels according to the input data, and itself acts as a lens and modulated from the spatial light modulator 30. Rotatable photorefractive crystal 60 of a polyhedron in which an object light is directly incident and simultaneously Fourier transformed and recorded, and a reference light is incident and recorded through a series of lenses 26 and a reflecting mirror 28, and the crystal 60 C) the interference fringes of the object light and the reference light incident and recorded by the reference light are restored to the checkered pattern by the irradiation of the reference light, and the solid-state image pickup device 50 on which the readout of the restored pattern is illuminated. It is characterized by being built.

본 발명에 의하면, 다면체의 회전가능한 광굴절 결정 자체가 렌즈로 작용하여, 공간 광변조기로부터 변조된 물체광이 직접 입사됨과 동시에 퓨리에 변환되어 기록되므로, 기존과 같이 일련의 렌즈와 공간 필터가 필요없고, 기준광과 관련한 반사 거울이 회전할 필요가 없게 되어 구성이 간단해 지고, 광굴절 결정이 회전되므로, 회전 제어가 용이하여, 데이타의 저장 능력을 향상하는 효과를 가진다.According to the present invention, since the rotatable photorefractive crystal of the polyhedron acts as a lens, the object light modulated from the spatial light modulator is directly incident and Fourier transformed and recorded, thus eliminating the need for a series of lenses and spatial filters as before. Since the reflection mirrors related to the reference light do not need to be rotated, the configuration is simplified, and since the optical refraction crystal is rotated, the rotation control is easy, and the data storage capability is improved.

Description

부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템Volume holographic digital data storage system

본 발명은 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조가 간단하여 소형화가 가능하고, 데이타 저장능력이 증가한 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a volume holographic digital data storage system, and more particularly, to a volume holographic digital data storage system with a simple structure and miniaturization and increased data storage capacity.

광기록 방법에 있어서, 포토그래픽 기록(Photographic Recording)이 대상 물체로 부터 반사된 물체광(Object beam)의 빛의 강도만을 기록하는 것임에 반하여, 홀로그래픽 기록(Holographic Recording)은 대상물체로 부터 반사된 물체광의 빛의 강도뿐만아니라 방향도 기록하므로, 즉, 대상물체의 빛의 강도와 방향이 물체광과 기준광(Reference beam)의 간섭에 의해 구성되므로, 물체광과 기준광은 간섭무늬(Interference Pattern)을 형성하게 되어, 이 간섭무늬가 그 강도에 반응하는 물질속에 기록된다. 이 물질의 기록된 간섭무늬에 기준광을 조사하면, 대상물체의 3차원 상인 홀로그램을 재생하게 된다.In an optical recording method, holographic recording reflects from an object, whereas photographic recording only records the intensity of light of an object beam reflected from an object. Since not only the intensity of the light of the object light but also the direction is recorded, that is, the intensity and the direction of the light of the object are constituted by the interference of the object light and the reference beam, the object light and the reference light have an interference pattern. This interference fringe is recorded in a material that responds to its strength. When the recorded interference fringe of this material is irradiated with reference light, the hologram which is a three-dimensional image of the object is reproduced.

이와 같이 홀로그램은 입방체속에 저장되며 기록 과정에서 사용된 기준광만이 입방체 안에 기록된 홀로그램을 읽어낼 수 있으므로, 기록시에 사용된 기준광과 파장 및 입사각이 다른 기준광은 아무런 효과없이 입방체안에 기록된 홀로그램을 통과하게 된다. 이러한 부피 홀로그램(Volume Hologram)의 성질을 이용하면, 각각 다른 기준광을 가지고 저장 물질의 같은 장소에 많은 홀로그램을 기록하므로써 작은 입방체 내부에 방대한 데이타를 저장하는 것이 가능하다는 점에서 최근 각광을 받고 있다.As such, the hologram is stored in the cube, and since only the reference light used in the recording process can read the hologram recorded in the cube, the reference light having a different wavelength and incidence angle from the reference light used at the time of recording can produce a hologram recorded in the cube without any effect. Will pass. The use of such a volume hologram has recently been in the spotlight in that it is possible to store a large amount of data inside a small cube by recording many holograms in the same place of a storage material with different reference lights.

도 1에는 종래의 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장(Volume Holographic Digital Data Storage : VHDDS) 시스템을 나타내는 것으로, 도시된 바와 같이 이 시스템은 광원(10)으로 부터의 레이저가 빔 스프리터(20)에 입사되어 기준광과 물체광으로 나누어지고, 물체광은 일련의 렌즈(22)와 반사 거울(24)을 개재해서, 공간 광변조기(30)(Spatial Light Modulator : SLM)에 의해, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지단위로 변조된 후, SLM(30)으로 부터의 0차 회절을 제외하고는 모두 여과하는 퓨리에 평면내의 일련의 렌즈(32)와 그 사이의 공간 필터(34) 및 화상을 퓨리에 변환시키는 렌즈(36)을 개재해서 광굴절 결정(40)(Photoreflective crystal)에 입사되어 기록되고, 기준광도 일련의 렌즈(26)와 회전가능한 반사 거울(28)을 개재해서 광굴절 결정(40)에 입사되어 기록되며, 이와 같이 결정(40)내에 입사되어 기록된 물체광과 기준광은 상호 간섭을 일으키고, 이때 발생하는 간섭 무늬의 강도에 따라서 결정(40)내부의 운동 전하(Mobile Charge)의 광유도 현상이 발생하여 간섭 무늬가 기록된다. 광굴절 결정(40)내에 기록된 데이타를 읽기 위하여 기준광을 저장 매체에 조사하면 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되며, 이후 읽어낸 상이 렌즈(42)를 개재해서 고체촬상소자(50)(Charge Coupled Device : CCD)에 비추어져서 원래의 데이타로 복원된다.FIG. 1 shows a conventional Volume Holographic Digital Data Storage (VHDDS) system. As shown in FIG. 1, a laser beam from a light source 10 is incident on a beam splitter 20 and a reference light is shown. And object light, which are formed by pixels according to input data by a spatial light modulator 30 (SLM) via a series of lenses 22 and a reflecting mirror 24. A series of lenses 32 in the Fourier plane and spatial filters 34 therebetween, which are modulated in units of one page of dark and dark binary data and then filtered except for the zero-order diffraction from the SLM 30; A photorefractive crystal is incident and recorded by a photoreflective crystal 40 through a lens 36 for Fourier transforming an image, and is referred to through a series of lenses 26 and a rotatable reflecting mirror 28 with reference light. Joined 40 The object light and the reference light incident and recorded in the crystal 40 in this way cause mutual interference, and the light induction phenomenon of the mobile charge in the crystal 40 is generated according to the intensity of the interference fringes generated at this time. Occurs and an interference fringe is recorded. When the reference medium is irradiated to the storage medium to read the data recorded in the photorefractive crystal 40, the interference fringe is diffracted to the checkered pattern consisting of the contrast of the original pixel by diffracting the reference light, and then the read image is taken from the lens 42. Interposed on the solid state image pickup device 50 (Charge Coupled Device: CCD) to restore the original data.

이와 같은 종래의 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템은 퓨리에 변환(Fourier Transform)된 화상신호를 광굴절 결정(40)에 기록하는 것이므로, 이를 위해서 공간 광변조기(30)에 의해 변조된 물체광을 퓨리에 평면내의 일련의 렌즈(32)와 그 사이의 공간 필터(34) 및 렌즈(36)을 개재해서 광굴절 결정(40)에 입사시켜야하므로, 광학계가 복잡하고 대형화되고, 더구나, 재생시의 기준광을 기록시에 사용된 기준광과 반드시 정확히 일치해야 하므로, 회전가능한 반사 거울을 회동시키는 기구의 각도 분해능에 엄격한 정밀도가 요구되므로, 반사 거울의 각도 제어가 어렵다는문제가 있었다.Since the conventional volume holographic digital data storage system records Fourier transformed image signals in the photorefractive crystal 40, the object light modulated by the spatial light modulator 30 is used for the Fourier plane. Since the incident light must be incident on the photorefractive crystal 40 via a series of lenses 32, a spatial filter 34 and a lens 36 therebetween, the optical system is complicated and enlarged, and furthermore, when recording the reference light at the time of reproduction Since the reference light used must exactly match the reference light, strict resolution is required for the angular resolution of the mechanism for rotating the rotatable reflective mirror, which makes it difficult to control the angle of the reflective mirror.

따라서, 본 발명은 이에 따라 안출된 것으로, 그 목적은 다면체의 회전가능한 광굴절 결정자체를 렌즈로 이용함으로서 공간 광변조기의 화상신호를 광굴절 결정에서 퓨리에 변환함과 동시에 기록 저장하고, 기준광과 관련된 반사거울을 회전시킬 필요가 없으므로, 구조가 간단하여 소형화가 달성되는 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been devised accordingly, and its object is to use a rotatable photorefractive crystal of a polyhedron as a lens to record and store image signals of a spatial light modulator simultaneously with Fourier transform in a photorefractive crystal, Since there is no need to rotate the reflecting mirror, it is a simple holistic structure to provide a volume holographic digital data storage system.

본 발명의 다른 목적은 광굴절 결정자체를 회전시키므로, 회전 제어가 용이하고, 기록시 데이타의 첫 페이지를 결정에 기록한 후, 기준광의 각도를 첫 번째 홀로그램의 재생 복원상이 완전히 사라질 때 까지 증가시키고, 이때 다시 새로운 데이타 페이지를 입력시켜 결정에 기록하는 소위 각도 중첩(Angle Multiplexing)을 이용하여 데이타의 저장 능력을 향상한 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to rotate the photorefractive crystal itself, so that it is easy to control the rotation, and after recording the first page of data at the time of recording, the angle of the reference light is increased until the reproduction restoration image of the first hologram disappears completely In this case, the present invention provides a volume holographic digital data storage system that improves the storage capacity of data by using so-called Angle Multiplexing, which inputs a new data page and writes it to a decision.

이러한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템은 광원으로부터 입사된 레이저를 기준광과 물체광으로 나누는 빔 스프리터와, 상기 물체광을 일련의 렌즈 및 반사 거울을 개재해서, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지단위로 변조하는 공간 광변조기와, 자체가 렌즈로 작용하여, 상기 공간 광변조기로부터 변조된 물체광이 직접 입사됨과 동시에 퓨리에 변환되어 기록되고, 기준광도 일련의 렌즈와 반사 거울을 개재해서 입사되어 기록되는 다면체의 회전가능한 광굴절 결정과, 상기 결정내에 입사되어 기록된 물체광과 기준광에 의한 간섭 무늬가 상기 기준광의 조사에 의해 바둑판 무늬로 복원되고 이 복원된 무늬를 읽어낸 상이 비추어지는 고체촬상소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.As a means for achieving this object, the volume holographic digital data storage system of the present invention comprises a beam splitter for dividing a laser incident from a light source into a reference light and an object light, and through the series of lenses and a reflection mirror, Spatial light modulator that modulates by one page unit of light and dark binary data formed by pixels according to input data, and itself acts as a lens, so that modulated object light is directly incident from the spatial light modulator and is Fourier transformed and recorded. And the reference light is a rotatable photorefractive crystal of a polyhedron that is incident and recorded through a series of lenses and reflecting mirrors, and an interference fringe of object light and reference light incident and recorded in the crystal is checked by irradiation of the reference light. And a solid-state image pickup device in which the restored pattern is illuminated. Characterized in that binary.

본 발명에 의하면, 다면체의 회전가능한 광굴절 결정 자체가 렌즈로 작용하여, 상기 공간 광변조기로부터 변조된 물체광이 직접 입사됨과 동시에 퓨리에 변환되어 기록되므로, 기존과 같이 일련의 렌즈와 공간 필터의 구성이 필요없게 될 뿐만 아니라, 기준광과 관련한 반사 거울이 회전할 필요가 없게 되어, 구성이 간단해져서, 광학계가 단순화되므로, 시스템 전체의 신뢰성을 향상하고, 광굴절 결정자체를 회전시키므로, 회전 제어가 용이하므로, 데이타의 저장 능력을 향상하는 효과를 가진다.According to the present invention, since the rotatable photorefractive crystal itself of the polyhedron acts as a lens, the object light modulated from the spatial light modulator is directly incident and Fourier transformed and recorded. Not only does this need to be eliminated, but the reflection mirror associated with the reference light does not need to be rotated, the configuration is simplified, and the optical system is simplified, which improves the reliability of the entire system and rotates the optical refraction crystals, thereby making it easy to control the rotation. Therefore, it has the effect of improving the storage capacity of the data.

도 1은 종래의 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템을 나타내는 개략도이고,1 is a schematic diagram illustrating a conventional volume holographic digital data storage system,

도 2는 본 발명에 따른 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a volume holographic digital data storage system in accordance with the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 광원 20 : 빔 스프리터10: light source 20: beam splitter

22 : 렌즈 24 : 반사 거울22 lens 24 reflective mirror

26 : 렌즈 28 : 반사 거울26 lens 28 reflecting mirror

30 : 공간 광변조기 34 : 공간 필터30: spatial light modulator 34: spatial filter

36 : 렌즈 40 : 종래의 광굴절 결정36 lens 40 conventional photorefractive crystal

42 : 렌즈 50 : 고체촬상소자42 lens 50 solid-state image pickup device

60 : 본 발명 광굴절 결정60: photorefractive crystal of the present invention

이하 첨부된 도 2를 참조하여 본 발명의 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템을 설명한다. 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 병기하였다.Hereinafter, a volume holographic digital data storage system of the present invention will be described with reference to FIG. 2. The same reference numerals are given to the same components as in FIG. 1.

도 2는 본 발명에 따른 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템은 광원(10)으로부터 입사된 레이저는 빔 스프리터(20)에 의해 기준광과 물체광으로 나누어 진다.2 schematically illustrates a volume holographic digital data storage system according to the present invention. As shown, in the volume holographic digital data storage system of the present invention, the laser incident from the light source 10 is divided into the reference light and the object light by the beam splitter 20.

물체광은 일련의 렌즈(22) 및 반사 거울(24)을 개재해서, 공간 광변조기(30)에 의해 변조되고, 그 후, 변조된 물체광은 광굴절 결정(60)에 직접 입사됨과 동시에 퓨리에 변환되어 기록된다. 또한, 기준광도 일련의 렌즈(26)와 반사 거울(28)을 개재해서 광굴절 결정(60)에 입사되고 기록된다. 광굴절 결정(60)내에 입사되어 기록된 물체광과 기준광에 의한 간섭 무늬는 기준광을 조사하면, 바둑판 무늬로 복원되고, 이 복원된 무늬를 읽어낸 상이 고체촬상소자(50)에 비추어진다.The object light is modulated by the spatial light modulator 30 via a series of lenses 22 and reflecting mirrors 24, after which the modulated object light is incident directly on the photorefractive crystal 60 and at the same time Fourier It is converted and recorded. The reference light is also incident and recorded on the photorefractive crystal 60 via a series of lenses 26 and reflecting mirrors 28. The interference fringes of the object light and the reference light incident and recorded in the photorefractive crystal 60 are restored to the checkered pattern when irradiated with the reference light, and the image reading the restored fringes is reflected on the solid state image pickup device 50.

한편, 본 발명의 특징적 구성으로서 광굴절 결정(60)은 다면체로, 바람직하기로는 팔각 기둥모양으로 형성되고, 그 자체가 렌즈로서 사용된다. 즉, 공간 광변조기(30)로부터 변조된 화상신호는 본 발명의 광굴절 결정(60)에 입사됨과 동시에 퓨리에 변환되어 기록된다. 또한, 본 발명의 광굴절 결정(60)은 회전하므로, 바람직하기로는 30°간격으로 회전하므로, 회전 제어가 용이하므로 데이타의 저장 용량을 증가시킨다.On the other hand, as a characteristic configuration of the present invention, the photorefractive crystal 60 is formed in a polyhedron, preferably in an octagonal pillar shape, and is used as a lens itself. That is, the image signal modulated from the spatial light modulator 30 is incident on the photorefractive crystal 60 of the present invention and is simultaneously Fourier transformed and recorded. In addition, since the optical refraction crystal 60 of the present invention rotates, preferably rotates at an interval of 30 degrees, the rotation control is easy, thereby increasing the storage capacity of the data.

이와 달리, 본 발명의 다른 실시예로서는 육면체로 하여도 이상과 마찬가지가 된다.On the other hand, as another example of this invention, even if it is a hexahedron, it becomes the same as the above.

이상과 같이 본 발명의 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템은 다면체의 광굴절 결정 자체가 렌즈로 작용하여, 공간 광변조기로부터 변조된 물체광이 직접 입사됨과 동시에 퓨리에 변환되어 기록되므로, 기존과 같이 일련의 렌즈와 공간 필터의 구성이 필요없을 뿐만 아니라, 기준광과 관련한 반사 거울이 회전할 필요가 없게 되어 구성이 간단해져서, 광학계가 단순화되므로, 시스템 전체의 신뢰성을 향상하고, 광굴절 결정자체를 회전시키므로, 회전 제어가 용이하여, 데이타의 저장 능력을 향상하는 효과를 가진다.As described above, in the volume holographic digital data storage system of the present invention, since the photorefractive crystal itself of the polyhedron acts as a lens, the object light modulated from the spatial light modulator is directly incident and simultaneously Fourier transformed and recorded. Not only does the configuration of the lens and the spatial filter need to be done, but also the reflection mirror associated with the reference light does not need to be rotated, which simplifies the configuration, thereby simplifying the optical system, thereby improving the reliability of the entire system and rotating the optical refractive crystal itself. Rotation control is easy, and has the effect of improving the storage capacity of the data.

Claims (2)

부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템에 있어서, 광원(10)으로부터 입사된 레이저를 기준광과 물체광으로 나누는 빔 스프리터(20)와, 상기 물체광을 일련의 렌즈(22) 및 반사 거울(24)을 개재해서, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지단위로 변조하는 공간 광변조기(30)와, 상기 공간 광변조기(30)으로부터 변조된 물체광이 직접 입사됨과 동시에 퓨리에 변환되어 기록되고, 기준광도 일련의 렌즈(26)와 반사 거울(28)을 개재해서 입사되어 기록되는 회전가능한 광굴절 결정(60)과, 상기 결정(60)내에 입사되어 기록된 물체광과 기준광에 의한 간섭 무늬가 상기 기준광의 조사에 의해 바둑판 무늬로 복원되고 이 복원된 무늬를 읽어낸 상이 비추어지는 고체촬상소자(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템.In a volume holographic digital data storage system, a beam splitter (20) for dividing a laser incident from a light source (10) into a reference light and an object light, and the object light through a series of lenses (22) and a reflection mirror (24). Thus, the spatial light modulator 30 modulates the light and shade binary data of the pixels according to the input data, and the object light modulated from the spatial light modulator 30 is directly incident and Fourier transformed. A rotatable photorefractive crystal 60 that is recorded and is incident and recorded through a series of lenses 26 and a reflecting mirror 28, and by the object light and the reference light that are incident and recorded in the crystal 60; The volume holographic deterioration, characterized in that the interference fringe is restored to the checkerboard pattern by irradiation of the reference light and the solid-state image pickup device 50 is illuminated with the image read out the restored fringe. De-data storage systems. 제 1 항에 있어서, 상기 광굴절 결정(60)은 다면체의 팔각 기둥모양의 형상으로, 상기 광굴절 결정(60)은 30。 간격으로 회전하는 것을 특징으로 하는 부피 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템.2. The volume holographic digital data storage system according to claim 1, wherein the photorefractive crystal (60) is in the shape of an octagonal pillar of a polyhedron, and the photorefractive crystal (60) rotates at intervals of 30 degrees.
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