KR19990052302A - Volume holographic digital storage system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대상 물체로 부터의 물체광을 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 기록하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 관한 것으로, 홀로그램피에 요구되는 레이져광을 발생하는 광원(10); 상기 광원(10)으로부터 제공되는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기(20); 상기 물체광을 소정 각도로 반사하는 제 1 회전 미러(40); 상기 제 1 회전 미러(40)에 의해 반사되는 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광변조기(50); 상기 기준광을 소정 각도로 반사하는 제 2 회전 미러(30); 상기 제 2 회전 미러(30)에 의해 반사된 기준광을 위상 변조하는 위상 변조기(100); 상기 위상 변조기(100)에 의해 위상 변조된 기준광과 상기 공간 광변조기(50)에 의해 광변조된 물체광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체(60)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.The present invention relates to a volume holographic digital storage system for recording object light from a target object in units of one page of binary data, comprising: a light source 10 for generating laser light required for hologram blood; An optical separator 20 separating the laser light provided from the light source 10 into a reference light and an object light; A first rotating mirror 40 reflecting the object light at a predetermined angle; A spatial light modulator (50) for modulating the object light reflected by the first rotation mirror (40) in units of one page of binary data of contrast, which is formed by pixels according to data input from the outside; A second rotating mirror 30 reflecting the reference light at a predetermined angle; A phase modulator (100) for modulating the reference light reflected by the second rotating mirror (30); And a storage medium 60 for storing an interference fringe between the reference light phase-modulated by the phase modulator 100 and the object light light-modulated by the spatial light modulator 50.
Description
본 발명은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage System)에 관한 것으로, 특히 홀로그램을 위상 변조하여 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a volume holographic digital data storage system, and more particularly, to a volume holographic digital storage system for phase-modulating holograms.
최근들어, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 데이터 저장을 이용한 기술 분야는 반도체 레이져, 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 있을뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.Recently, the field of technology using volume holographic digital data storage has been actively researched due to the remarkable development of components such as semiconductor laser, charge coupled device (CCD), liquid crystal display (LCD), and fingerprint storage. In addition to being used as a fingerprint recognition system to play and play, there is a trend of expanding to various fields that can apply the advantages of large storage capacity and ultra-fast data transfer speed.
이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 대상 물체로 부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 반응하는 저장 매체, 예를들어 크리스탈(crystal) 등에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 물체광의 강도 및 방향까지도 기록함으로서, 물체의 3 차원상을 표시할수 있게되며, 2 진 데이터의 페이지(page)단위로 구성되는 수백에서 수천개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할수 있게 된다.Such a volume holographic digital storage system records an interference fringe generated by interfering an object light and a reference light from a target object in a storage medium, for example, a crystal, which responds to the amplitude of the interference fringe. By recording the intensity and direction of the object light by changing the angle of the reference light, it is possible to display the three-dimensional image of the object, and place hundreds to thousands of holograms composed of pages of binary data in the same place. Can be stored in.
도 1에는 이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 전체 구성도가 도시된다.Figure 1 shows the overall configuration of such a volume holographic digital storage system.
도 1에 도시된 바와 같이, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 광원(10), 광분리기(20), 회전 미러(mirror)(30,40), 공간 광변조기(50), 저장 매체(60)로 구성된다.As shown in FIG. 1, a volume holographic digital storage system includes a light source 10, an optical separator 20, rotation mirrors 30 and 40, a spatial light modulator 50, and a storage medium 60. It is composed.
광원(10)은 홀로그래피에 요구되는 레이져광을 발생하며, 광분리기(20)는 광원(10)으로부터 입력되는 레이져광을 기준광 및 물체광으로 분리한후, 분리된 기준광 및 물체광이 서로 다른 전송경로를 거치도록 한다.The light source 10 generates laser light required for holography, and the optical separator 20 separates the laser light input from the light source 10 into reference light and object light, and then transmits the separated reference light and object light different from each other. Follow the path.
한편, 광분리기(20)에 의해 분리된 기준광은 회전 미러(30)에 입사된후, 다시 반사되어 저장 매체(60)에 전송된다.On the other hand, the reference light separated by the optical separator 20 is incident on the rotating mirror 30, and then reflected again and transmitted to the storage medium 60.
또한, 물체광은 회전 미러(40)에 입사된후, 다시 반사되어 공간 광변조기(50)에 전송된다. 여기에서 공간 광변조기(50)는 LCD(Liquid Crystal Display)로 구성되어 있으며, 따라서 공간 광변조기(50)에 제공된 물체광은 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된후 저장 매체(60)에 전송된다.In addition, the object light is incident on the rotating mirror 40, and then reflected again and transmitted to the spatial light modulator 50. In this case, the spatial light modulator 50 is configured as a liquid crystal display (LCD), and thus, the object light provided to the spatial light modulator 50 is a unit of one page of binary data of contrast, which is formed by pixels according to input data. It is modulated and then transmitted to storage medium 60.
저장 매체(60)는 회전 미러(30)에 의해 반사된 기준광과 공간 광변조기(50)에 의해 변조된 물체광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는데, 여기에서 간섭 무늬는 상술한 공간 광변조기(50)에 입력된 데이터에 상응한 것이다.The storage medium 60 stores an interference fringe generated by the interference between the reference light reflected by the rotation mirror 30 and the object light modulated by the spatial light modulator 50, wherein the interference fringe is the spatial light described above. It corresponds to the data input to the modulator 50.
이와 같이 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 동작은 다음과 같다.The operation of the volume holographic digital storage system configured as described above is as follows.
먼저, 광원(10)에서 발생된 레이져광은 광분리기(20)에 의해 기준광 및 물체광으로 분리된후, 기준광은 회전 미러(30)에, 물체광은 회전 미러(40)에 각각 전송된다. 회전 미러(40)에 의해 반사된 물체광은 공간 광변조기(50)에 입사되고, 공간 광변조기(50)에 입사된 물체광은 공간 광변조기(50)에 입력되는 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된다.First, the laser light generated by the light source 10 is separated into the reference light and the object light by the optical separator 20, and then the reference light is transmitted to the rotating mirror 30, and the object light is transmitted to the rotating mirror 40, respectively. The object light reflected by the rotating mirror 40 is incident on the spatial light modulator 50, and the object light incident on the spatial light modulator 50 is formed by the pixels according to data input to the spatial light modulator 50. Is modulated in units of one page of binary data.
즉, 공간 광변조기(50)에 입력되는 데이터가, 예를들어 영상의 한 프레임 단위로 제공되는 화상 데이터일 경우, 공간 광변조기(50)에 입사된 물체광은 한 프레임 단위로 변조되는 것이다. 한편, 공간 광변조기(50)가 입사되는 물체광을 페이지 단위로 변조할 때, 회전 미러(30)는 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키는 작용을 한다.That is, when the data input to the spatial light modulator 50 is image data provided in units of one frame of an image, for example, the object light incident on the spatial light modulator 50 is modulated by one frame unit. On the other hand, when the spatial light modulator 50 modulates the incident object light in units of pages, the rotating mirror 30 correspondingly changes the reflection angle of the reference light little by little.
따라서, 저장 매체(60)에는 페이지 단위로 광변조된 물체광과, 이에 대응하는 각도의 기준광이 입사되고, 입사된 물체광과 기준광은 저장 매체(60) 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 이때, 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(60) 내부의 운동 전하의 광유도 현상이 발생하고, 이러한 과정을 통해서 저장 매체(60)에 간섭 무늬가 기록된다.Accordingly, the object light light-modulated in units of pages and the reference light at an angle corresponding thereto are incident on the storage medium 60, and the incident object light and the reference light cause interference within the storage medium 60. At this time, the light induced phenomenon of the kinetic charge in the storage medium 60 occurs according to the intensity of the generated interference fringes, and through this process, the interference fringes are recorded in the storage medium 60.
한편, 저장 매체(60)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광만을 저장 매체(60)에 조사하면, 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 이후 읽혀진 상을 CCD(Charge Coupled Device; 도면에 도시되지 않았음) 등에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 되는 것이다. 이때, 저장 매체(60)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 적용되었던 기준광은, 실질적으로 저장 매체(60)에 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는 기준광을 적용해야만 한다.On the other hand, in order to read the data recorded in the storage medium 60, if only the reference light is irradiated to the storage medium 60, the interference fringe is diffracted into the checkered pattern consisting of the contrast of the original pixel by diffracting the reference light, and then read The image is restored to the original data in view of a CCD (Charge Coupled Device) (not shown). At this time, the reference light that has been applied to read the data recorded in the storage medium 60 should apply a reference light having substantially the same angle as the reference light applied when the data is recorded in the storage medium 60.
여기에서, 상술한 바와 같이 종래의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 저장 매체(60)에 물체광을 저장하기 위하여 물체광을 광변조하고 있다. 이때, 공간 광변조기(50)가 입사되는 물체광을 변조할 때, 회전 미러(30)가 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키는 작용을 함으로서, 물체광을 페이지 단위로 저장하고 있다. 따라서, 종래에는 회전 미러(30)의 반사 각도를 조금씩 조정하여 물체광을 페이지 단위로 변조하기 때문에, 회전 미러(30)의 반사 각도를 변환시키는데에는 한계가 있고, 이는 결과적으로 일정 데이터량 이상은 더 이상 변조를 할수 없게되는 문제점이 있었다.Here, as described above, the conventional volume holographic digital storage system optically modulates the object light in order to store the object light in the storage medium 60. At this time, when the spatial light modulator 50 modulates the incident object light, the rotating mirror 30 has a function of changing the reflection angle of the reference light little by little, thereby storing the object light in units of pages. Therefore, in the related art, since the reflection angle of the rotation mirror 30 is modulated little by little by adjusting the reflection angle of the rotation mirror 30, there is a limit in converting the reflection angle of the rotation mirror 30, and as a result, more than a certain amount of data There was a problem that can no longer be modulated.
따라서 본 발명은 기준광을 위상 변조한후 물체광과 간섭시켜 저장 매체에 저장함으로서, 보다 많은 데이터량을 변조할수 있도록 한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a volume holographic digital storage system capable of modulating a larger amount of data by phase-modulating a reference light and then interfering with the object light to store in a storage medium.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 대상 물체로 부터의 물체광을 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 기록하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 있어서: 홀로그램피에 요구되는 레이져광을 발생하는 광원; 상기 광원으로부터 제공되는 레이져광을 기준광과 물체광으로 분리하는 광분리기; 상기 물체광을 소정 각도로 반사하는 제 1 회전 미러; 상기 제 1 회전 미러에 의해 반사되는 물체광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하는 공간 광변조기; 상기 기준광을 소정 각도로 반사하는 제 2 회전 미러; 상기 제 2 회전 미러(30)에 의해 반사된 기준광을 위상 변조하는 위상 변조기; 상기 위상 변조기에 의해 위상 변조된 기준광과 상기 공간 광변조기에 의해 광변조된 물체광간의 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a volume holographic digital storage system for recording object light from a target object in units of one page of binary data, comprising: a light source for generating laser light required for hologram skin; An optical separator that separates the laser light provided from the light source into a reference light and an object light; A first rotating mirror reflecting the object light at a predetermined angle; A spatial light modulator for modulating the object light reflected by the first rotation mirror in units of one page of light and dark binary data formed by pixels according to data input from the outside; A second rotating mirror reflecting the reference light at a predetermined angle; A phase modulator for phase modulating the reference light reflected by the second rotating mirror (30); And a storage medium storing an interference fringe between the reference light phase-modulated by the phase modulator and the object light light-modulated by the spatial light modulator.
도 1은 종래 기술의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 전체 구성도,1 is an overall configuration diagram of a volume holographic digital storage system of the prior art,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 세부 구성도,2 is a detailed block diagram of a volume holographic digital storage system according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 변조기에 대한 상세 구조도.3 is a detailed structural diagram of a phase modulator according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 광원 20 :광분리기10 light source 20 light separator
30, 40 : 회전 미러 50 : 공간 광변조기30, 40: rotating mirror 50: spatial light modulator
60 : 저장 매체 100 : 위상 변조기60: storage medium 100: phase modulator
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 세부 구성도가 도시된다.2 is a detailed block diagram of a volume holographic digital storage system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 상술한 도 1에 도시된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 위상 변조를 위한 위상 변조기(100)를 더 구비하여 구성한다.In FIG. 2, the volume holographic digital storage system according to a preferred embodiment of the present invention further includes a phase modulator 100 for phase modulation in the volume holographic digital storage system illustrated in FIG. 1.
따라서, 도 2에서는, 도 1과 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재들에 대해서는 동일 참조 번호로서, 도시하였으며, 이하에서는 새로이 부가된 위상 변조기(100)를 중심으로 설명한다.Accordingly, in FIG. 2, the same constituent members that perform the same functions as those of FIG. 1 are shown with the same reference numerals, and will be described below with reference to the newly added phase modulator 100.
도 2에서, 위상 변조기(100)는 회전 미러(30)와 저장 매체(60) 사이의 광경로(A)상에 설치되어, 회전 미러(30)에 의해 의해 반사되는 기준광의 위상을 변화시킨후 저장 매체(60)에 전달한다.In FIG. 2, the phase modulator 100 is installed on the optical path A between the rotating mirror 30 and the storage medium 60 to change the phase of the reference light reflected by the rotating mirror 30. Transfer to storage medium 60.
통상적으로, 광이 소정의 물질을 통과하고 나면, 광의 위상이 달라진다는 사실은 본 분야에 종사하는 자라면 누구라도 알수 있는 자연 법칙에 해당하는 것이다. 또한, 광의 위상 변환은 수학식 1과 같이 물질의 반사율(n)과 물질의 두께(△t)에 따라 달라지게 되는 물리적 성질을 지니고 있다.In general, the fact that once the light passes through a material, the phase of the light is a natural law that anyone in the field can know. In addition, the phase shift of the light has a physical property that depends on the reflectance (n) of the material and the thickness (Δt) of the material as shown in equation (1).
K : 위상차K: phase difference
본 발명은 이와 같은 점에 착안한 것으로, 회전 미러(30)와 저장 매체(60) 사이의 광경로(A)상에 소정의 물질을 설치하여, 기준광의 위상을 변환시키되, 바람직하기로는 투명하고, 두께(△t)나 굴절율(n)에 따라 위상이 변환되는 물질을 설치한다.The present invention has been made in view of this, and a predetermined material is installed on the optical path A between the rotating mirror 30 and the storage medium 60 to convert the phase of the reference light, but is preferably transparent. A material whose phase is changed in accordance with the thickness Δt or the refractive index n is provided.
도 3에는 위상 변조기(100)에 대한 상세 구조가 도시된다.3 shows a detailed structure of the phase modulator 100.
도 3에 도시된 바와 같이, 위상 변조기(100)는 다수개의 섹터로 분할된 회전 원판으로 구성되고, 각 섹터는 서로 다른 두께(t1 내지 t8)를 갖되 굴절율이 동일한 물질들로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the phase modulator 100 is composed of a rotating disc divided into a plurality of sectors, and each sector is made of materials having different thicknesses t1 to t8 but having the same refractive index.
따라서, 회전 미러(30)로 부터 반사되는 기준광이 위상 변조기(100)에 입사될 때, 위상 변조기(100)를 소정 각도로 회전 시키면서 각 섹터를 경유하도록 함으로서, 위상 변조를 수행하는 것이다.Therefore, when the reference light reflected from the rotation mirror 30 is incident on the phase modulator 100, phase modulation is performed by rotating the phase modulator 100 at a predetermined angle and passing through each sector.
즉, 제 1 페이지 단위의 물체광이 저장 매체(60)에 입사되면, 이에 대응하여 기준광이 위상 변조기(100)의 t1 두께를 갖는 섹터를 경유하여 위상 변조된후 저장 매체(60)에 제공되도록 하고, 다시 제 2 페이지 단위의 물체광이 저장 매체(600에 입사되면 이에 대응하여 기준광이 위상 변조기(100)의 t2 두께를 갖는 섹터를 경유하여 위상 변조된후 저장 매체(60)에 제공되도록 위상 변조기(100)를 소정 각도만큼 회전시키는 것이다. 또한 제 3 페이지 단위의 물체광이 저장 매체(60)에 입사되면, 이에 대응하여 기준광이 위상 변조기(100)의 t3 두께를 갖는 섹터를 경유하여 위상 변조된후 저장 매체(60)에 제공되도록 하고, 다시 제 4 페이지 단위의 물체광이 저장 매체(600에 입사되면 이에 대응하여 기준광이 위상 변조기(100)의 t4 두께를 갖는 섹터를 경유하여 위상 변조된후 저장 매체(60)에 제공되도록 위상 변조기(100)를 소정 각도만큼 회전시키는 것이다.That is, when the object light of the first page unit is incident on the storage medium 60, the reference light is phase-modulated via a sector having a thickness t1 of the phase modulator 100 and then provided to the storage medium 60. When the object light of the second page unit is incident on the storage medium 600, the phase light is phase-modulated through the sector having the thickness t2 of the phase modulator 100 and then provided to the storage medium 60. The modulator 100 is rotated by a predetermined angle, and when the object light of the third page unit is incident on the storage medium 60, the reference light correspondingly phases through the sector having the thickness t3 of the phase modulator 100. After being modulated, it is provided to the storage medium 60. When the object light of the fourth page unit is incident on the storage medium 600, the reference light correspondingly phase-modulates through the sector having the thickness t4 of the phase modulator 100. Done Is rotated by a predetermined angle, the phase modulator 100 to be provided in a storage medium (60).
이와 같은 과정에 의해 위상 변조기(100)가 t1 섹터에서부터 t8섹터까지 1 회전하고 나면, 회전 미러(30)의 반사 각도를 조정한후 상술한 과정을 반복 수행한다.After the phase modulator 100 rotates one sector from t1 sector to t8 sector by this process, the above-described process is repeated after adjusting the reflection angle of the rotation mirror 30.
이와 같이, 종래의 경우에는, 공간 광변조기(50)가 입사되는 물체광을 페이지 단위로 변조할 때, 회전 미러(30)가 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시켰지만, 본원 발명에서는 위상 변조기(100)가 일회전하고 나면, 기준광의 반사 각도를 변화시키는 작용을 한다.As described above, in the conventional case, when the spatial light modulator 50 modulates the incident object light in units of pages, the rotation mirror 30 correspondingly changes the reflection angle of the reference light little by little. After the rotation of the 100 by one, it serves to change the reflection angle of the reference light.
상술한 바와 같이 본 발명은 동일한 반사 각도로 광변조된 물체광들이 서로 다른 위상을 갖도록 하는 위상 변조를 수행한후 저장 매체에 저장함으로서, 보다 많은 데이터량을 변조할수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of modulating a larger amount of data by performing phase modulation such that the object lights modulated at the same reflection angle have different phases and then storing them in a storage medium.
Claims (3)
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