KR19990052296A - Improved Volume Holographic Digital Storage and Playback System and Recorded Data Monitoring Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홀로그램 데이터의 기록에 이용된 기준광을 광도 변경시켜 얻은 판독광을 이용하여 기록된 홀로그램 데이터를 재생하고, 이 재생된 홀로그램 데이터의 회절 효율을 체크하며, 체크된 회절 효율이 기준치 이하일 때 해당 홀로그램 데이터를 재기록할 수 있도록 한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 홀로그램 데이터의 기록과 동시에 기록을 위해 저장 매체에 입사되어 투과하는 수직 편광의 기준광을 광도 변경시키고 수평 편광시켜 생성한 판독광을 저장 매체로 재입사시키고, 이 재입사된 판독광에 의해 출사되는 바로 전에 기록된 홀로그램 데이터의 재생 출력에 대한 회절 효율을 검출하며, 이 검출된 재생 출력의 회절 효율이 기설정된 기준치 이하일 때 해당 홀로그램 데이터를 재기록하도록 함으로써, 저장 매체에 기록될 홀로그램 데이터의 오류 발생을 근본적으로 방지할 수 있는 것이다.The present invention reproduces the recorded hologram data using the read light obtained by changing the reference light used for recording the hologram data, and checks the diffraction efficiency of the reproduced hologram data, when the checked diffraction efficiency is equal to or less than the reference value. The present invention relates to a volume holographic digital storage and reproducing system that enables rewriting of hologram data. To this end, the present invention provides a method of changing the luminance of a reference light of vertical polarization incident and transmitted through a storage medium for recording and simultaneously recording hologram data. Read light generated by the horizontally polarized light is reincident to the storage medium, and the diffraction efficiency for the reproducing output of the hologram data recorded just before exiting by the reincident read light is detected, and the diffraction efficiency of the detected reproducing output is detected. When the value falls below the preset threshold, the hologram data is rewritten. By doing so, it is possible to fundamentally prevent an error of the hologram data to be recorded in the storage medium.
Description
본 발명은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage/Reproducing System)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저장 매체(예를들면, 광 굴절성 크리스탈)에 홀로그램 데이터를 기록할 때 기록되는 홀로그램 데이터가 최적의 기록 상태를 유지하도록 그 기록 상태를 모니터링하는 데 적합한 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템 및 기록 데이터 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a volume holographic digital data storage / reproducing system, and more particularly to recording hologram data in a storage medium (e.g., optical refractive crystal). An improved volume holographic digital storage and playback system and method for monitoring recorded data suitable for monitoring the recorded state so that the hologram data maintains the optimal recorded state.
최근들어, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 데이터 저장을 이용한 기술 분야는, 예를들면 반도체 레이져, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 눈부신 발전에 힘입어 도처에서 활발하게 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 결과로서 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템 등이 실용화되고 있을뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.Recently, the field of technology using volume holographic digital data storage is being actively researched everywhere due to the remarkable development of semiconductor laser, charge coupled device (CCD), liquid crystal display (LCD), etc. As a result of this research, fingerprint recognition systems for storing and reproducing fingerprints have been put to practical use, and are being expanded to various fields that can apply the advantages of large capacity and ultra-fast data transfer rate.
상기한 바와같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템은 대상 물체로부터의 물체광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 저장 매체, 예를들면 광굴절성 크리스탈(crystal) 등의 저장 매체에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 물체광의 강도 및 위상까지도 기록함으로서, 물체의 3차원상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천개의 홀로그램을 동일 장소에 저장할 수 있다.The volume holographic digital storage and reproducing system as described above is a storage medium, for example, optically, which reacts to the intensity of the interference fringes by interference fringes generated when the object light from the target object and the reference light interfere with each other. By recording to a storage medium such as a refractive crystal, recording the intensity and phase of the object light by a method of changing the angle of the reference light, etc., it is possible to display a three-dimensional image of the object, Hundreds to thousands of holograms, organized in pages, can be stored in the same place.
한편, 전형적인 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템은, 홀로그램 데이터를 저장 매체에 기록하는 기록모드시에, 광원에서 발생한 레이져 광을 기준광과 물체광으로 분기시키고, 물체광을 외부 입력 데이터에 따라 픽셀들이 명암을 이루는 2진 데이터로 변조하며, 변조된 물체광(즉, 신호광)과 분기된 기준광을 기설정된 편향각으로 반사시킨 기록용 기준광을 서로 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 입력 데이터에 대응하는 홀로그램 데이터로써 저장 매체에 기록한다.On the other hand, a typical volume holographic digital storage and reproducing system, in recording mode in which hologram data is recorded in a storage medium, splits the laser light generated from the light source into the reference light and the object light, and the object light is divided into pixels according to external input data. The hologram data corresponding to the input data is an interference fringe obtained by modulating the contrast binary data and interfering with the recording reference light reflecting the modulated object light (ie, signal light) and the branched reference light at a predetermined deflection angle. Write to storage media.
이때, 홀로그램 데이터는 저장 매체에 기록될 때 중첩(다중화)되어 기록되는 데, 이러한 다중화 기록 방식으로는, 예를들면 각도 중첩, 파장 중첩, 위상 부호 중첩 등의 방법이 있다.In this case, the hologram data is superimposed (multiplexed) when recorded on the storage medium. Such multiplexed recording methods include, for example, angular superposition, wavelength superposition, and phase code superposition.
또한, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템은, 재생모드시에, 광원에서 발생한 레이져 광에서 분기된 물체광을 차단하고, 분기된 기준광을 기설정된 재생각으로 편향시킨 재생광을 저장 매체에 조사하며, 이러한 조사를 통해 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터를 복조함으로써, 소망하는 특정 홀로그램 데이터를 재생한다. 이때, 저장 매체에 기록된 데이터를 재생하는 데 이용되는 재생용 기준광은, 실질적으로 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는 기준광이다.Further, the volume holographic digital storage and reproducing system, in the reproducing mode, blocks the object light branched from the laser light generated from the light source, irradiates the storage medium with the reproduced light deflecting the branched reference light at a predetermined reproducing angle. Then, the interference fringe recorded through this irradiation diffracts the reference light for reproduction to demodulate one page of binary data composed of the original pixel contrast, thereby reproducing the desired specific hologram data. At this time, the reproduction reference light used to reproduce the data recorded on the storage medium is a reference light having substantially the same angle as the reference light applied when recording the hologram data on the storage medium.
다른한편, 상술한 바와같이, 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록하고 기록된 홀로그램 데이터를 재생하는 시스템에서 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할 때 종래에는 정해진 기록 시간 스케쥴에 따라서 일방적으로 저장 매체에 홀로그램 데이터를 중첩 기록하게 되는 데, 이 경우 여러 가지 요인(예를들면, 기준광과 신호광의 출력변화 등)으로 인해 중첩 기록된 홀로그램 데이터의 회절 효율이 일정치 않게 기록될 수가 있다.On the other hand, as described above, when recording hologram data on the storage medium in a system for recording the hologram data on the storage medium and reproducing the recorded hologram data, conventionally, hologram data is unilaterally stored on the storage medium according to a predetermined recording time schedule. In the case of superimposing recording, in this case, due to various factors (for example, changes in the output of the reference light and the signal light, etc.), the diffraction efficiency of the superimposed hologram data may be recorded unevenly.
따라서, 이와같이 회절 효율이 일정치 않게 기록된 홀로그램 데이터를 재생하는 경우 재생신호에서의 화질 불량이 발생하고 이에 따라서 비트에러율이 증가되는 문제가 있다.Therefore, when reproducing hologram data in which diffraction efficiency is recorded in this manner, there is a problem in that an image quality defect occurs in the reproduced signal, thereby increasing the bit error rate.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 홀로그램 데이터의 기록에 이용된 기준광을 광로 변경시켜 얻은 판독광을 이용하여 기록된 홀로그램 데이터를 재생하고, 이 재생된 홀로그램 데이터의 회절 효율을 모니터링할 수 있는 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and reproduces the recorded hologram data using the read light obtained by changing the optical path of the reference light used for recording the hologram data, and diffraction of the reproduced hologram data. The aim is to provide an improved volume holographic digital storage and playback system that can monitor efficiency.
본 발명의 다른 목적은 홀로그램 데이터의 기록에 이용된 기준광을 광로 변경시켜 얻은 판독광을 이용하여 기록된 홀로그램 데이터를 재생하고, 이 재생된 홀로그램 데이터의 회절 효율을 체크하며, 체크된 회절 효율이 기준치 이하일 때 해당 홀로그램 데이터를 재기록할 수 있는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 기록 데이터 모니터링 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to reproduce recorded hologram data using the read light obtained by changing the reference light used for recording the hologram data into an optical path, check the diffraction efficiency of the reproduced hologram data, and the checked diffraction efficiency is a reference value. The present invention provides a recording data monitoring method of a volume holographic digital storage and reproducing system capable of rewriting the corresponding hologram data when the following is used.
상기 목적을 달성하기 위한 일관점에 따른 본 발명은, 광원으로부터 발생된 대상 물체에 대한 레이져 광을 기준광과 물체광으로 분기시키는 광 분리 수단; 상기 분기된 수직 편광의 기준광을 기설정된 소정의 편향각으로 반사시키는 제 1 반사경; 상기 분기된 물체광을 기설정된 소정의 각도로 반사시키는 제 2 반사경; 상기 반사된 물체광과 외부 입력 데이터간의 변조를 통해 신호광을 발생하는 공간 광 변조기; 기록용 기준광과 상기 신호광을 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 상기 외부 입력 데이터의 홀로그램 데이터로서 저장하는 저장 매체; 및 재생모드시에 상기 저장 매체로부터의 재생 신호를 조사하여 전기신호로 변환하는 CCD를 갖는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템에 있어서, 기록모드에 따라 홀로그램 데이터가 상기 저장 매체에 기록될 때, 상기 저장 매체를 투과한 수직 편광의 기준광을 광로 변경시켜 수평 편광의 판독광으로 변환한 다음 상기 저장 매체로 재입사시키는 판독광 발생 수단; 상기 재입사되는 판독광에 의거하여 상기 저장 매체에서 출사되는 바로 전에 기록된 홀로그램 데이터의 재생 출력을 상기 CCD에 조사하여 변조전의 원신호로 복원하는 재생 출력 계통; 상기 복원된 재생 출력의 회절 효율을 검출하고, 이 검출된 회절 효율이 기설정된 기준치 이하일 때 바로 전에 기록된 상기 홀로그램 데이터를 재기록 하기 위한 재기록 제어신호를 발생하는 출력 데이터 처리 블록; 및 상기 재기록 제어신호가 발생될 때, 바로 전에 기록된 상기 홀로그램 데이터가 재기록되도록 상기 시스템의 재기록 동작을 제어하는 시스템 제어 블록으로 이루어진 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템을 제공한다.The present invention according to a consistent point to achieve the above object, the light separation means for splitting the laser light for the target object generated from the light source into the reference light and the object light; A first reflector reflecting the branched vertically polarized reference light at a predetermined deflection angle; A second reflector reflecting the branched object light at a predetermined angle; A spatial light modulator for generating signal light through modulation between the reflected object light and external input data; A storage medium for storing an interference fringe obtained by interfering a recording reference light with the signal light as hologram data of the external input data; And a CCD for irradiating a reproduction signal from said storage medium and converting the reproduction signal from said storage medium into an electrical signal in a reproduction mode, said holographic data being recorded in said storage medium in accordance with a recording mode. Reading light generating means for converting the reference light of the vertically polarized light transmitted through the storage medium into an optical path, converting the reference light into a horizontally polarized reading light, and then re-incident to the storage medium; A reproduction output system irradiating the CCD with the reproduction output of the hologram data recorded immediately before exiting from the storage medium based on the read-in read-in light and restoring the original signal before modulation; An output data processing block for detecting diffraction efficiency of the restored reproduction output and generating a rewrite control signal for rewriting the hologram data recorded immediately before the detected diffraction efficiency is equal to or less than a predetermined reference value; And a system control block for controlling the rewrite operation of the system such that when the rewrite control signal is generated, the hologram data recorded immediately before is rewritten.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 광원에서 발생한 레이져 광을 기준광과 물체광으로 분기시키고, 분기된 물체광과 입력 데이터간의 변조에 의해 얻어지는 신호광과 상기 분기된 수직 편광의 기준광을 간섭시켜 목표로하는 홀로그램 데이터를 저장 매체에 기록하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템에서 기록 데이터를 모니터링하는 방법에 있어서, 기록모드시에, 기설정된 편향각으로 입사되는 수직 편광의 분기된 기록용 기준광과 분기된 물체광 및 입력 데이터간의 변조를 통해 생성되는 신호광을 간섭시켜 홀로그램 데이터를 상기 저장 매체에 기록하는 제 1 과정; 상기 저장 매체를 투과하는 상기 수직 편광의 기준광을 광로 변경시키고, 수평 편광의 판독광으로 변환한 다음 상기 저장 매체에 재입사시키는 제 2 과정; 상기 판독광에 의해 상기 저장 매체에서 출사되는 바로 전에 기록된 홀로그램 데이터의 재생 출력을 전기신호로 변환하여 변조전의 원신호로 복원하는 제 3 과정; 상기 복원된 재생 출력의 회절 효율을 검출하고, 이 검출된 회절 효율이 기설정된 기준치보다 낮은지의 여부를 체크하는 제 4 과정; 상기 검출된 회절 효율이 기설정된 기준치보다 낮으면, 상기 제 1 과정 내지 제 4 과정을 반복 수행하여, 상기 저장 매체에 바로 전에 기록된 상기 홀로그램 데이터에 대한 재기록 동작을 수행하는 제 5 과정; 및 상기 검출된 회절 효율이 기설정된 기준치보다 낮지 않으면, 상기 바로 전에 기록된 홀로그램 데이터에 대한 재생각 어드레스 정보를 저장한 다음, 상기 제 1 과정 내지 제 5 과정을 반복 수행하여 상기 저장 매체에 기록하고자하는 다음 홀로그램 데이터에 대한 기록 동작을 수행하는 제 6 과정으로 이루어진 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 기록 데이터 모니터링 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, a laser beam generated by a light source is split into a reference light and an object light, and the signal light obtained by modulation between the branched object light and the input data and the reference light of the split vertically polarized light. A method for monitoring recording data in a volume holographic digital storage and reproducing system for interfering and recording a desired hologram data on a storage medium, comprising: for recording recording of vertically polarized light incident at a predetermined deflection angle in a recording mode; A first step of interfering signal light generated through modulation between reference light, branched object light, and input data to record hologram data on the storage medium; A second step of converting the reference light of the vertically polarized light passing through the storage medium into an optical path, converting the reference light of the horizontally polarized light into the read light of the horizontally polarized light, and then reincident to the storage medium; A third step of converting the reproduction output of the hologram data recorded immediately before exiting from the storage medium by the read light into an electrical signal to restore the original signal before modulation; A fourth step of detecting a diffraction efficiency of the restored reproduction output and checking whether the detected diffraction efficiency is lower than a predetermined reference value; A fifth process of repeating the first to fourth processes if the detected diffraction efficiency is lower than a preset reference value to perform a rewrite operation on the hologram data recorded immediately before the storage medium; And when the detected diffraction efficiency is not lower than a preset reference value, storing reproduction angle address information on the hologram data recorded immediately before, and then repeating the steps 1 to 5 to record the data on the storage medium. A recording data monitoring method of a volume holographic digital storage and reproducing system comprising a sixth process of performing a recording operation on a next hologram data is provided.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 전체 계통도,1 is an overall schematic diagram of an improved volume holographic digital storage and playback system in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할 때 본 발명에 따라 그 기록 상태를 모니터링하면서 기록하는 과정을 도시한 플로우챠트.Fig. 2 is a flowchart showing a process of recording while monitoring holographic data in the storage medium while monitoring the recording state thereof in accordance with the present invention.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
102 : 광원 104,132 : 광 분리기102: light source 104,132: optical separator
106,116 : 셔터 108 : 웨이스트 구성 렌즈106,116: shutter 108: waist configuration lens
110,120,124 : 빔 확장기 112,122 : 반사경110, 120, 124: beam expander 112, 122: reflector
114 : 액츄에이터 118,140 : 리이미징 렌즈114: actuator 118, 140: reimaging lens
126 : 공간 광 변조기 128 : 필드 렌즈126: spatial light modulator 128: field lens
130 : 푸리에 렌즈 134 : 저장 매체130: Fourier lens 134: storage medium
136 : 프리즘형 반사 거울 138 : 편광판136: prism type reflection mirror 138: polarizing plate
142 : CCD 144 : 시스템 제어 블록142: CCD 144: system control block
146 : 출력 데이터 처리 블록 148 : 메모리 블록146: output data processing block 148: memory block
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템의 전체 계통도를 나타낸다.1 shows an overall schematic diagram of an improved volume holographic digital storage and playback system according to a preferred embodiment of the present invention.
동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 및 재생 시스템은 홀로그래피에서 요구되는 레이져광을 발생하는 광원(102)과 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 저장 매체(134)(예를들면, 광 굴절성 크리스탈)를 포함하며, 이러한 광원(102)과 저장 매체(134) 사이에는 각 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준광 처리 경로(PS1)와 물체광 처리 경로(PS2)가 형성된다.As shown in the figure, the volume holographic digital storage and reproducing system of the present invention stores a light source 102 for generating laser light required in holography and a storage medium for storing three-dimensional hologram data (i.e., interference fringes). 134 (e.g., a photorefractive crystal), and between these light sources 102 and the storage medium 134 are two paths comprising respective optical systems, namely the reference light processing path PS1 and the object light processing Path PS2 is formed.
도 1을 참조하면, 광분리기(104)에서는 광원(102)으로부터 발생하여 입사하는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분기하는 데, 여기에서 분기된 수직 편광의 기준광은 기준광 처리 경로(PS1)로 제공되고 분기된 수직편광의 물체광은 물체광 처리 경로(PS2)로 제공된다.Referring to FIG. 1, the optical splitter 104 splits the incident laser light generated from the light source 102 into the reference light and the object light, wherein the reference light of the vertically polarized light is provided to the reference light processing path PS1. The branched and vertically polarized object light is provided to the object light processing path PS2.
다음에, 기준광 처리 경로(PS1)상에는 셔터(106), 웨이스트 구성 렌즈(108), 두 개의 렌즈로 된 빔 확장기(110), 반사경(112) 및 액츄에이터(114)가 기준광의 출사 방향으로 순차 구비되며, 이러한 광학 구조를 갖는 기준광 처리 경로(PS1)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생시에 필요로 하는 기준광을 발생하여 기설정된 소정의 편향각으로 저장 매체(134)에 제공한다.Next, on the reference light processing path PS1, the shutter 106, the waste construction lens 108, the two-lens beam expander 110, the reflector 112, and the actuator 114 are sequentially provided in the emission direction of the reference light. In the reference light processing path PS1 having such an optical structure, reference light required for recording or reproducing hologram data is generated and provided to the storage medium 134 at a predetermined deflection angle.
즉, 광 분리기(104)로부터 분기되어 셔텨(106)의 개구를 통해 입사하는 수직 편광된 기준광은 웨이스트 구성 렌즈(108)를 통해 조정된 다음, 빔 확장기(110)를 통해 소정 크기로 확장, 예를들어 후술하는 물체광 처리 경로(PS2)에서 빔 확장기를 통해 확장되는 물체광의 크기를 커버하기에 충분한 크기로 확장되면, 이와같이 확장된 기준광은 반사경(112)으로 전달된다.That is, the vertically polarized reference light branched from the optical separator 104 and incident through the aperture of the shutter 106 is adjusted through the waste construction lens 108 and then expanded to a predetermined size through the beam expander 110, eg For example, if the object light processing path PS2 described below is extended to a size sufficient to cover the size of the object light extending through the beam expander, the expanded reference light is transmitted to the reflector 112.
한편, 반사경(112)에서는 빔 확장기(110)를 통해 소정 크기로 확장된 기준광(빔)을 기설정된 소정 각도, 예를들면 기록시의 기록각 또는 재생을 위해 기설정된 재생각으로 편향시키며, 기록각 또는 재생각으로 편향된 기준광은 저장 매체(134)로 입사된다.On the other hand, the reflector 112 deflects the reference light (beam) extended to a predetermined size through the beam expander 110 to a predetermined angle, for example, a recording angle during recording or a predetermined reproduction angle for reproduction. Reference light deflected at an angle or reproduction angle is incident on the storage medium 134.
이때, 기록 또는 재생시에 이용되는 기준광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 기록할 때마다 반사경(112)을 회전시켜 그 편향각도(θ)를 변화시키는 방법으로 제어되는 데, 이러한 기준광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천개의 홀로그램을 저장 매체(134)에 저장하거나 재생할 수 있다.In this case, the reference light used during recording or reproduction is controlled by rotating the reflector 112 to change the deflection angle θ each time binary data of each page unit is recorded. Hundreds to thousands of holograms can be stored or played back on the storage medium 134.
여기에서, 반사경(112)의 각도 조절은 액츄에이터(114)에 의해 구동되는 모터에 의해 수행되는 데, 기준광의 편향각도(θ)는 모터의 소정부분에 부착된 각도 측정기(예를들면, 엔코더)의 측정을 통해 조절된다.Here, the angle adjustment of the reflector 112 is performed by a motor driven by the actuator 114, where the deflection angle θ of the reference light is an angle measuring instrument (for example, an encoder) attached to a predetermined portion of the motor. Is controlled through the measurement of.
다른한편, 물체광 처리 경로(PS2)상에는 셔텨(116), 리이미징 렌즈(118), 빔 확장기(120), 반사경(122), 빔 확장기(124) 및 공간 광 변조기(126)가 물체광의 출사 방향으로 순차 구비되고, 또한 공간 광 변조기(126)와 저장 매체(134) 사이에는 필드 렌즈(128), 푸리에 렌즈(130) 및 광 분리기(132)가 순차 구비되며, 광 분리기(132)에서는 기록모드시에 푸리에 렌즈(130)로부터 제공되는 신호광을 저장 매체(134)로 입사시키고, 본 발명에 따른 기록 데이터 모니터링시(즉, 모니터링 재생모드시)에 저장 매체(134)에서 출사되는 재생 신호를 리이미징 렌즈(140)로 반사한다.On the other hand, the shutter 116, the reimaging lens 118, the beam expander 120, the reflector 122, the beam expander 124 and the spatial light modulator 126 are emitted from the object light on the object light processing path PS2. Direction sequentially, and between the spatial light modulator 126 and the storage medium 134, a field lens 128, a Fourier lens 130, and an optical separator 132 are sequentially provided, and the optical separator 132 records. In the mode, the signal light provided from the Fourier lens 130 is incident on the storage medium 134, and the reproduction signal emitted from the storage medium 134 is recorded when monitoring the recording data according to the present invention (i.e., in the monitoring reproduction mode). Reflected by the reimaging lens 140.
즉, 기록모드시에 광 분리기(104)로부터 분기되어 셔터(116)의 개구를 통해 입사하는 물체광은 리이미징 렌즈(118)를 통해 리이미징되고, 빔 확장기(120)를 통해 소정 크기로 1차 확장되며, 이와같이 1차 확장된 물체광은 반사경(122)을 통해 소정의 편향각으로 반사된다. 이때, 셔터(116)는 후술하는 시스템 제어 블록(144)으로부터의 제어신호에 따라 개방 또는 차단 상태를 유지하는 데, 기록모드시에 개방 상태를 유지하고, 재생모드시에 차단 상태를 유지한다.That is, in the recording mode, the object light branched from the optical separator 104 and incident through the opening of the shutter 116 is reimaged through the reimaging lens 118, and has a predetermined magnitude 1 through the beam expander 120. The object light, which is first expanded, is reflected at a predetermined deflection angle through the reflector 122. At this time, the shutter 116 maintains an open or cut state in accordance with a control signal from the system control block 144 described later. The shutter 116 maintains an open state in the recording mode and a cut state in the reproducing mode.
다음에, 반사경(122)에서 반사되는 1차 확장된 물체광은 빔 확장기(124)를 통해 2차 확장된 다음 공간 광 변조기(126)(예를들면, LCD)로 전달된다.Next, the first extended object light reflected by the reflector 122 is second extended through the beam expander 124 and then transmitted to the spatial light modulator 126 (eg, LCD).
이때, 두 개의 빔 확장기(120,124)를 통해 물체광을 소정 크기로 확장하는 것은 광원(102)에서 레이져 광으로 발원하여 광 분리기(104)를 통해 분기된 물체광의 크기가 매우 작아 공간 광 변조기(126)에서 광변조를 수행하기에 부적합하기 때문이며, 이러한 2차에 걸친 확장을 통해 분리된 물체광을 공간 광 변조기(126)의 크기에 대응할 수 있는 크기로 확장한다.At this time, extending the object light through the two beam expanders 120 and 124 to a predetermined size is the source of the laser light from the light source 102 and the size of the object light branched through the light separator 104 is very small, the spatial light modulator 126 This is because it is inadequate to perform light modulation in the above, and through this second-order expansion, the separated object light is expanded to a size corresponding to the size of the spatial light modulator 126.
한편, 공간 광 변조기(126)에서는 빔 확장기(124)로부터 전달되는 확장된 물체광을 시스템 제어 블록(144)으로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 공간 광 변조기(126)에 입사되는 확장된 물체광은 한 프레임 단위의 신호광으로 변조된다.On the other hand, the spatial light modulator 126 modulates the extended object light transmitted from the beam expander 124 in units of one page of binary data of light and shade of pixels according to data input from the system control block 144. That is, as an example, when the input data is image data in one frame unit of the image, the extended object light incident on the spatial light modulator 126 is modulated into signal light in one frame unit.
다음에, 상술한 공간 광 변조기(126)에서 출력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 물체광은 필드 렌즈(128), 푸리에 렌즈(130) 및 광 분리기(132)를 통해 저장 매체(134)로의 저장에 적합하도록 조정된 다음, 기준광 처리 경로(PS1)의 반사경(112)에서 입사되는 기준광과 동기를 맞추어 저장 매체(134)로 입사된다.Next, the object light modulated in units of one page of binary data output from the spatial light modulator 126 described above is stored in the storage medium 134 through the field lens 128, the Fourier lens 130, and the optical separator 132. ), And then enters the storage medium 134 in synchronization with the reference light incident on the reflector 112 of the reference light processing path PS1.
따라서, 저장 매체(134)에서는, 기록모드시에, 광 분리기(132)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 가지고 반사경(112)으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 물체광과 기준광간의 간섭에 의해 얻어지는 간섭 무늬의 강도에 따라 저장 매체(134) 내부에서 운동 전하의 광유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장 매체(134)에 3차원상 홀로그램 데이터의 간섭 무늬가 기록된다.Accordingly, in the storage medium 134, in the recording mode, the incident light is input from the reflector 112 with the signal light modulated in units of pages of binary data provided from the optical separator 132 and the deflection angle θ corresponding thereto. An interference fringe obtained through interference between recording reference lights is recorded. That is, the light induced phenomenon of the kinetic charge occurs in the storage medium 134 according to the intensity of the interference fringe obtained by the interference between the modulated object light and the reference light. An interference fringe of the image hologram data is recorded.
다른한편, 모니터링 재생모드시에, 기록을 위해 저장 매체(134)로 입사되는 기준광은 저장 매체(134)를 투과한 후 프리즘형 반사 거울(136)에 의해 광로 변경, 즉 기록을 위해 저장 매체(134)에 입사된 초기 기록각과 동일한 각으로 광도 변경되어 판독광(Reading beam)으로써 편광판(138)을 통해 저장 매체(134)로 재차 입사된다.On the other hand, in the monitoring reproduction mode, the reference light incident on the storage medium 134 for recording passes through the storage medium 134 and is then changed by the prism-type reflection mirror 136 to change the optical path, that is, the storage medium (for recording). The light is also changed to the same angle as the initial recording angle incident on the light source 134 and is incident again to the storage medium 134 through the polarizing plate 138 as a reading beam.
이때, 편광판(138)은 λ/2 편광판으로 저장 매체(134)를 투과한 수직 편광의 기록용 기준광을 수평 편광의 판독광으로 변환시킨다. 여기에서, 판독광을 수평 편광빔으로 변화시키는 이유는 저장 매체(134)로 입사되는 기준광 및 신호광과의 간섭을 배제하기 위해서이다. 즉, 모니터링 재생을 위한 판독광과 기록용 기준광 및 신호광의 편광 상태를 90도 구조로 함으로써 서로간의 간섭을 배제한다.At this time, the polarizing plate 138 converts the recording reference light of the vertically polarized light transmitted through the storage medium 134 into the λ / 2 polarizing plate into the reading light of the horizontally polarized light. Here, the reason for changing the read light into the horizontally polarized beam is to exclude interference with the reference light and the signal light incident on the storage medium 134. That is, by setting the polarization states of the read light for recording and monitoring, the reference light for recording and the signal light to a 90 degree structure, interference with each other is eliminated.
다음에, 저장 매체(134)에서는 편광판(138)을 통해 판독광이 입사될 때 기록된 간섭 무늬가 입사된 판독광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)로 복조하며, 여기에서 복조되는 모니터링용 재생 신호는 광 분리기(132)측으로 출사되어 리이미징 렌즈(140)로 반사된다.Next, the storage medium 134 diffracts the read light incident with the recorded interference fringe when the read light is incident through the polarizing plate 138, so that one page of binary data (i.e., checkerboard) composed of original pixel contrasts is diffracted. Demodulated, and the reproduced monitoring signal for demodulation is emitted to the optical separator 132 and reflected to the reimaging lens 140.
그 결과, 광 분리기(132)를 통해 반사되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 복조된 3차원상의 재생 출력은 리이미징 렌즈(140)를 통해 리이미징된 다음 CCD(Charge Coupled Device : 142)에 조사되므로써 원래의 데이터, 즉 전기신호로 복원되며, 여기에서 복원된 재생 신호는 출력 데이터 처리 블록(146)으로 전달된다.As a result, the three-dimensional reproduction output demodulated in units of one page of binary data reflected by the optical separator 132 is reimaged through the reimaging lens 140 and then irradiated onto a charge coupled device (CCD) 142. The original data, i.e., the electrical signal, is then restored to the output data processing block 146.
따라서, 출력 데이터 처리 블록(146)에서는 복원된 재생 신호의 회절 효율을 검출하고, 이 검출된 회절 효율이 기설정된 기준치 이하인지의 여부를 판단하며, 판단결과 검출된 회절 효율이 기설정된 기준치 이하일 때 해당 홀로그램 데이터를 저장 매체(134)에 재기록하기 위한 재기록 제어신호를 발생하여 시스템 제어 블록(144)으로 제공한다. 이때, 재기록 제어신호로서는, 예를들면 하이 또는 로우 레벨을 갖는 논리신호를 사용할 수 있다.Accordingly, the output data processing block 146 detects the diffraction efficiency of the restored reproduction signal, determines whether the detected diffraction efficiency is equal to or less than the predetermined reference value, and when the determined diffraction efficiency is equal to or less than the predetermined reference value A rewrite control signal for rewriting the hologram data on the storage medium 134 is generated and provided to the system control block 144. At this time, for example, a logic signal having a high or low level can be used as the rewrite control signal.
다음에, 시스템 제어 블록(144)에서는, 재기록 제어신호에 응답하여, 저장 매체(134)에 바로 전에 기록했던 홀로그램 데이터가 재기록되도록 시스템을 제어함으로써 회절 효율이 기준치 이하인 홀로그램 데이터에 대한 재기록모드가 수행된다.Next, in the system control block 144, in response to the rewrite control signal, the rewrite mode for the hologram data having a diffraction efficiency below the reference value is performed by controlling the system so that the hologram data recorded immediately before the storage medium 134 is rewritten. do.
이때, 시스템 제어 블록(144)은, 예를들면 마이크로 프로세서를 포함하여 전체 시스템의 각종 동작을 제어, 즉 광원(102)의 작동 제어신호, 각 셔터(106,116)의 개폐를 위한 제어신호, 반사경(112)을 회전시키는 액츄에이터(114)의 구동신호, 공간 광 변조기(126)의 작동을 위한 제어신호를 각각 발생하여 각종 동작을 제어하며, 또한 본 발명에 따른 기록 데이터 모니터링시에 기록된 데이터에 대한 재생 출력의 회절 효율이 기준치 이하일 때 해당 홀로그램 데이터의 재기록을 제어한다.In this case, the system control block 144 may control various operations of the entire system, including, for example, a microprocessor, that is, an operation control signal of the light source 102, a control signal for opening and closing the shutters 106 and 116, and a reflector ( It generates a drive signal of the actuator 114 to rotate 112, a control signal for the operation of the spatial light modulator 126, respectively to control various operations, and also to control the recorded data in monitoring the recording data according to the present invention. When the diffraction efficiency of the reproduction output is below the reference value, the rewriting of the hologram data is controlled.
다음에, 본 발명에 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할 때 이를 모니터링하여 기록된 홀로그램 데이터의 회절 효율이 기준치 이하일 때 해당 홀로그램 데이터를 재기록하는 과정에 대하여 설명한다.Next, a description will be given of a process of rewriting the hologram data when the hologram data is recorded on the storage medium and monitored when the diffraction efficiency of the recorded hologram data is equal to or less than a reference value.
도 2는 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할 때 본 발명에 따라 그 기록 상태를 모니터링하면서 기록하는 과정을 도시한 플로우챠트이다.FIG. 2 is a flowchart showing a process of recording the hologram data in the storage medium while monitoring the recording state according to the present invention.
도 2를 참조하면, 특정 홀로그램 데이터를 저장 매체(134)에 기록하고자하는 기록모드가 되면, 시스템 제어 블록(144)으로부터의 셔터링 제어신호에 따라 기준광 처리 경로(PS1)측의 셔터(106)와 물체광 처리 경로(PS2)측의 셔터(116)가 개방됨과 동시에 광원(102)으로부터 대상 물체에 대한 레이져 광이 발생된다(단계 202).Referring to FIG. 2, when the recording mode in which the specific hologram data is to be recorded in the storage medium 134 is entered, the shutter 106 on the reference light processing path PS1 side according to the shuttering control signal from the system control block 144. And the shutter 116 on the object light processing path PS2 side is opened, and laser light for the target object is generated from the light source 102 (step 202).
다음에, 광 분리기(104)에서 분기된 수직 편광의 기록용 기준광이 반사경(112)을 통해 기설정된 편향각으로 저장 매체(134)로 입사되고, 광 분리기(104)에서 분기된 수직편광의 물체광과 시스템 제어 블록(144)에서 제공되는 입력 데이터간의 변조를 통해 신호광이 생성되며(단계 204), 이와같이 생성된 신호광이 기록용 기준광과 동기되어 저장 매체(134)로 입사되므로써(단계 206), 기록하고자하는 홀로그램 데이터에 대응하는 간섭 무늬가 저장 매체(134)에 기록된다(단계 208).Next, the recording reference light of vertical polarization branched at the optical separator 104 is incident on the storage medium 134 at a predetermined deflection angle through the reflector 112, and the object of vertical polarization branched at the optical separator 104. Signal light is generated through modulation between the light and the input data provided in the system control block 144 (step 204), and the signal light thus generated is incident on the storage medium 134 in synchronization with the recording reference light (step 206), An interference fringe corresponding to the hologram data to be recorded is recorded in the storage medium 134 (step 208).
한편, 홀로그램 데이터의 기록을 위해 저장 매체(134)를 투과한 기준광은 프리즘형 반사 거울(136)을 통해 광로 변경, 즉 기록을 위해 저장 매체(134)에 입사된 초기 기록각과 동일한 각으로 광로 변경되어 모니터링 재생을 위한 판독광으로써 저장 매체(134)로 재차 입사되는 데, 이때 입사되는 판독광은 편광판(138)을 통해 수평 편광된 빔이다.On the other hand, the reference light transmitted through the storage medium 134 for recording the hologram data changes the optical path through the prismatic reflection mirror 136, that is, the optical path at the same angle as the initial recording angle incident on the storage medium 134 for recording. And incident again into the storage medium 134 as readout light for monitoring reproduction, where the readout light is a horizontally polarized beam through the polarizer 138.
그 결과, 저장 매체(134)에서는 바로 전에 기록된 간섭 무늬가 모니터링용 판독광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터를 복조하며, 여기에서 복조되는 재생 신호는 광 분리기(132)측으로 출사되어 리이미징 렌즈(140)로 반사된다(단계 210).As a result, in the storage medium 134, an interference fringe recorded just before diffracts the monitoring read light to demodulate a page of binary data composed of original pixel contrast, and the reproduced signal to be demodulated is an optical separator ( 132 is emitted to the reimaging lens 140 (step 210).
따라서, 광 분리기(132)를 통해 반사되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 복조된 3차원상의 재생 출력은 리이미징 렌즈(148)를 통해 리이미징된 다음 CCD(: 142)에 조사되므로써 원래의 데이터, 즉 전기신호로 복원된다(단계 214).Thus, the three-dimensional reproduction output demodulated in units of one page of binary data reflected by the optical separator 132 is reimaged through the reimaging lens 148 and then irradiated to the CCD (: 142), thereby providing original data. That is, the signal is restored to the electric signal (step 214).
다음에, 출력 데이터 처리 블록(146)에서는 복원된 재생 출력의 회절 효율을 검출한 다음(단계 216), 이 검출된 재생 출력의 회절 효율이 기설정된 기준치 이하인지의 여부를 체크한다(단계 218).Next, the output data processing block 146 detects the diffraction efficiency of the restored reproduction output (step 216), and then checks whether the diffraction efficiency of the detected reproduction output is equal to or less than a predetermined reference value (step 218). .
상기 단계(218)에서의 체크결과, 검출된 재생 출력의 회절 효율이 기설정된 기준치 이하인 것으로 판단되면, 출력 데이터 처리 블록(146)에서는 그 판단결과에 상응하는 재기록 제어신호(예를들면, 하이 레벨의 논리신호)를 발생하여 시스템 제어 블록(144)으로 제공한다.If the result of the check in step 218 determines that the diffraction efficiency of the detected reproduction output is equal to or less than a predetermined reference value, the output data processing block 146 indicates a rewrite control signal (e.g., high level) corresponding to the determination result. Is generated and provided to the system control block 144.
따라서, 시스템 제어 블록(144)에서는 바로 전에 기록했던 홀로그램 데이터를 재기록하기 위한 각종 제어신호를 발생함과 동시에 해당 데이터를 공간 광 변조기(126)로 재입력시킴으로써(단계 220), 회전 효율이 기준치 이하인 홀로그램 데이터에 대한 재기록을 수행, 즉 상술한 단계(204) 이후의 과정을 반복 수행함으로써 회전 효율이 기준치 이하면 홀로그램 데이터에 대한 재기록을 수행하게 된다.Therefore, the system control block 144 generates various control signals for rewriting the hologram data recorded immediately before, and inputs the data again to the spatial light modulator 126 (step 220), so that the rotation efficiency is lower than the reference value. By rewriting the hologram data, that is, by repeating the process after the above-described step 204, if the rotational efficiency is less than the reference value, the rewriting of the hologram data is performed.
즉, 본 발명에서는 상술한 바와같은 단계(204) 내지 단계(220)의 반복 수행을 통해 저장 매체(134)에 기록된 홀로그램 데이터의 회절 효율이 기설정된 기준치 이하일 때 이를 모니터링하여 해당 홀로그램 데이터를 재기록하는 과정을 반복 수행한다. 이때, 상술한 홀로그램 데이터의 재기록 동작은 해당 홀로그램 데이터의 재생 출력에 대한 회절 효율이 기설정된 기준치를 넘어설 때까지 반복될 수 있다.That is, according to the present invention, when the diffraction efficiency of the hologram data recorded on the storage medium 134 is equal to or less than a predetermined reference value, the hologram data is rewritten by performing the repetition of the steps 204 to 220 as described above. Repeat the process. In this case, the above-described rewriting operation of the hologram data may be repeated until the diffraction efficiency for the reproduction output of the hologram data exceeds a predetermined reference value.
한편, 단계(218)에서의 체크결과, 검출된 재생 출력의 회절 효율이 기설정된 기준치 이하가 아닌 것으로 판단되면, 출력 데이터 처리 블록(146)에서는 그 판단결과에 상응하는 다음 데이터 기록을 위한 제어신호(예를들면, 로우 레벨의 논리신호)를 발생하여 시스템 제어 블록(144)으로 제공한다.On the other hand, if the check result in step 218 determines that the diffraction efficiency of the detected reproduction output is not less than or equal to the predetermined reference value, the output data processing block 146 controls the control signal for recording the next data corresponding to the determination result. (Eg, a low level logic signal) is generated and provided to the system control block 144.
따라서, 시스템 제어 블록(144)에서는 바로 전에 기록했던 홀로그램 데이터에 대한 재생각 정보(즉, 재생 어드레스 정보)를 메모리 블록(148)에 저장함과 동시에(단계 222), 이어지는 다음 기록 데이터가 존재하는 지의 여부를 체크한다(단계 224).Accordingly, the system control block 144 stores the reproduction angle information (i.e., the reproduction address information) for the hologram data recorded immediately before in the memory block 148 (step 222), and determines whether there is the next recording data that follows. It is checked whether or not (step 224).
이때, 메모리 블록(148)에는 홀로그램 데이터들이 저장 매체(132)에 기록될 때마다 기록된 각 홀로그램 데이터에 대한 재생각 정보들이 저장되는 데, 이러한 재생각 정보들은 재생모드시에 각 홀로그램 데이터들을 재생하기 위한 정보(즉, 반사경(112)에서의 재생용 기준광 편향각 정보)로써 이용된다.At this time, whenever the hologram data is recorded in the storage medium 132, the memory block 148 stores the reproduction angle information for each recorded hologram data, and the reproduction angle information reproduces each hologram data in the reproduction mode. It is used as information (i.e., reference light deflection angle information for reproduction in the reflector 112).
상기 단계(224)에서의 체크결과, 이어지는 다음 기록 데이터가 존재하는 경우, 처리는 전술한 단계(204)로 되돌아가 그 이후의 과정을 반복 수행함으로써, 상술한 바와같은 홀로그램 데이터의 모니터링 기록모드가 연속적으로 수행된다.As a result of the check in the step 224, if there is the next recording data that follows, the process returns to the step 204 described above and repeats the subsequent steps, whereby the monitoring recording mode of the hologram data as described above is It is carried out continuously.
한편, 단계(224)에서의 체크결과, 이어지는 다음 기록 데이터가 존재하지 않는 경우, 시스템 제어 블록(144)에서는 현재의 기록모드를 해제하여 데이터 기록 동작을 종료한다(단계 226).On the other hand, if the result of the check in step 224 is that there is no next recording data, the system control block 144 releases the current recording mode and ends the data recording operation (step 226).
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 데이터의 기록모드시에 기록된 홀로그램 데이터에 대한 회절 효율 체크를 통해 기록 데이터의 회절 효율을 검출하고, 기록 데이터의 회절 효율이 기준치 이하라고 검출될 때 해당 홀로그램 데이터를 재기록함으로써, 저장 매체에 기록된 홀로그램 데이터의 오류 발생을 근본적으로 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, the diffraction efficiency of the recording data is detected through the diffraction efficiency check on the hologram data recorded in the data recording mode, and the hologram data is detected when the diffraction efficiency of the recording data is below the reference value. By rewriting, it is possible to fundamentally prevent the occurrence of an error of the hologram data recorded on the storage medium.
따라서, 본 발명은 기록된 홀로그램 데이터의 오류 발생을 그 기록과 동시에 체크하여 재기록함으로써, 재생광의 회절 효율을 향상시켜 재생 신호에서의 고화질화를 도모할 수 있다.Therefore, the present invention can improve the diffraction efficiency of the reproduced light by improving the diffraction efficiency of the reproduced light by checking and rewriting the occurrence of the error of the recorded hologram data simultaneously with the recording.
Claims (4)
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