KR20000004671A - 칼라 홀로그램 데이타 기록/재생 방법 및 스토레이지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칼라 홀로그램 데이타 기록/재생 방법 및 스토레이지 시스템에 관한 것으로, 앵귤러 멀티플렉싱 방법에 의해 홀로그램 기록매체에 기준광과 물체광을 입사시켜 이미지를 기록할 때에 마이크로 프로세서의 제어에 따라 공간 광변조기에 의해 R,G,B의 각 색성분 신호를 분리하여 입력시키는 색성분신호 분리입력단계와; 기준광의 각도에 따라 θ1,θ2,θ3의 부위로 기록하는 색성분신호 분리기록단계를 행하여 기록하고, 재생할 때에 기준광의 각도를 θ1,θ2,θ3로 바꾸어 주면서 R,G,B 신호를 포획하는 포획단계와; 이 세가지 각도에서 포획된 재생상을 마이크로 프로세서에 의해 합성하는 합성단계를 행하여 칼라 홀로그램 재생상을 형성하는 것으로 되어 있다.
이러한 본 발명은 칼라 홀로그램 데이타 스토리지 시스템을 구현할 수 있고, 자기 테이프 대용의 홀로 비디오의 실용화를 가능하게 하는 효과가 잇다. 그리고, 통상의 자기 비디오 디스크에 비하여 기록 용량을 대폭 증대할 수 있고, 엑세스 타임이 대폭 향상되는 이점이 있다.
Description
본 발명은 칼라 홀로그램 데이타 기록/재생 방법 및 스토레이지 시스템에 관한 것으로, 특히 단파장 레이저 빔을 이용하여 3페이지를 하나의 페이지로 합성함으로써 칼라 이미지의 기록 및 재생을 가능하게 한 칼라 홀로그램 데이타 기록/재생 방법 및 스토레이지 시스템에 관한 것이다.
홀로그래픽 메모리(Holographic Memory)는 멀티미디어 시대의 도래와 함께 많은 정보를 기록하고, 빠른 데이터 전달이 요구되는 시스템에 대한 필요가 증가함에 따라서 관심이 고조되고 있다.
이러한 홀로그래픽 레코딩은 대상 물체로 부터 반사된 물체광의 강도 뿐만 아니라 위상도 기록하고, 대상 물체의 빛의 강도와 위상은 물체광과 기준광의 간섭에 의해서 구성된다. 물체광과 기준광은 간섭무늬를 만들고, 이렇게 형성된 간섭무늬는 간섭무늬의 강도에 반응하는 물질 속에 기록되며, 기록된 간섭무늬에 기준광을 조사 함으로써 대상 물체의 3차원 상인 홀로그램을 재현하게 된다.
홀로그램은 입방체 속에 저장되며 기록 과정에서 사용된 기준광 만이 입방체 안에 기록된 홀로그램을 읽어 낼 수 있고, 기록시에 사용된 기준광과 파장, 위상이 다른 기준광은 아무런 효과 없이 입방체 안에 기록된 홀로그램을 통과하게 된다.
볼륨 홀로그램(Volume Hologram)의 본연의 성질을 이용하면, 각각 다른 기준광을 가지고 저장 물질의 같은 장소에 많은 홀로그램을 기록함으로써 작은 입방체 내부에 방대한 데이터를 저장하는 것이 가능하다. 다른 기준광을 만드는 한가지 방법으로는 각 기록시 마다 기준광의 각도를 변화시키는 앵귤러 멀티플렉싱(Angle Multiplexing) 방법이 있다. 이 방법을 이용하면 2진 데이터의 페이지 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 있다. 즉, 동일 장소에 많은 데이터를 페이지 단위로 기록 재생함으로써 높은 저장 밀도 및 빠른 데이터 전달율을 갖는 기록 및 재생이 가능하게 되어 홀로그래피를 이용한 디지탈 데이터 스토레이지 시스템(Digital Data Storage System)을 구현할 수 있게 된다.
종래의 90°배치형 홀로그램 디지탈 데이터 스토레이지 시스템(90°Geometry Digital Data Storage System)은 레이저 발진기에서 발생된 레이저 빔이 빔 스플리트에 입사되어 기준광과 물체광으로 나누어 지고 물체광은 입력된 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)에 의해서 변조되고, 이때 각각의 페이지에는 회전 거울의 각도를 조금씩 달리하는 기준광이 상응하게 작성된다.
이후 물체광과 기준광은 홀로그램을 기록하기 위한 저장 매체 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생하는 간섭무늬의 강도에 따라서 저장 매체 내부의 운동전하의 광유도 현상이 발생하고 이러한 과정을 통하여 간섭무늬가 기록된다. 저장 매체에 기록된 데이터를 읽어 내기 위해서는 기준광 만을 저장 매체에 조사하면 간섭무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽어진 상을 씨씨디(CCD;Charge Coupled Device) 위에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 된다.
이와 같은 종래의 홀로그램 데이타 스토리지 시스템은 단색 만을 나타낼 수 있고, 칼라 화상을 나타낼 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 단파장 레이저 빔을 이용하여 3페이지를 하나의 페이지로 합성함으로써 칼라 이미지의 기록 및 재생을 가능하게 되는 칼라 홀로그램 데이타 기록/재생 방법 및 스토레이지 시스템를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 앵귤러 멀티플렉싱 방법에 의해 홀로그램 기록매체에 기준광과 물체광을 입사시켜 이미지를 기록할 때에 마이크로 프로세서의 제어에 따라 공간 광변조기에 의해 R,G,B의 각 색성분 신호를 분리하여 입력시키는 색성분신호 분리입력단계와; 기준광의 각도에 따라 θ1,θ2,θ3의 부위로 기록하는 색성분신호 분리기록단계를 행하여 기록하고, 재생할 때에 기준광의 각도를 θ1,θ2,θ3로 바꾸어 주면서 R,G,B 신호를 광전변환소자에 의해 포획하는 포획단계와; 이 세가지 각도에서 포획된 재생상을 마이크로 프로세서에 의해 합성하는 합성단계를 행하여 칼라 홀로그램 재생상을 형성함을 특징으로 하는 칼라 홀로그램 데이타 기록/재생 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 앵귤러 멀티플렉싱 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 있어서, 레이저에서 발진되는 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리시키는 빔 스플리터와; 물체광을 공간 변조시키는 공간 광변조기와; 기준광의 진행각을 조절하기 위해 각도가 가변되는 거울과; 상기 공간 광변조기를 제어하여 R,G,B의 각 색성분 신호를 분리하여 입력시키고, 상기 각도 가변 거울을 제어하여 기준광의 각도에 따라 각 색성분 신호를 θ1,θ2,θ3의 부위로 기록하기 위한 마이크로 프로세서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 홀로그램 데이타 스토리지 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명에 의한 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도.
도 2a,2b는 본 발명의 시스템에 의한 기록 및 재생과정 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저 11 : 레이저 빔
12 : 기준광 13 : 물체광
20 : 빔 스플리터 50 : 공간 광변조기
60 : 홀로그램 기록매체 70 : 광전변환소자
100 : 마이크로 프로세서
이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 본 발명이 적용된 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도가 도시되어 있다. 이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 홀로그램 데이타 스토리지 시스템은 레이저(10)에서 발생되는 레이저 빔(11)의 광로 상에 레이저 빔(11)을 기준광(12)과 물체광(13)으로 분리시키기 위한 광학소자, 예를들어 빔 스플리터(20)가 배치된다. 그리고, 기준광(12)의 광로 상에는 거울(30)이 배치됨과 아울러 물체광(13)의 광로 상에는 거울(40)이 각각 배치되고 예를 들어 엘씨디와 같은 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(50)가 배치되고, 기준광(12)과 물체광(13)의 광로 상에 홀로그램 데이타를 기록하기 위한 예를 들어 Fe가 도핑(doping)된 리튬 니오베이트(Iron-Doped Lithium Niobate) 크리스탈과 같은 홀로그램 기록매체(60)가 배치되며, 홀로그램 기록매체(60)와 인접하게 예를 들어 씨씨디(CCD;Charge Coupled Device)와 같은 광전변환소자(70)가 배치되고, 상기 공간 광변조기(50) 및 광전변환소자(70) 등을 제어하기 위한 마이크로 프로세서(100)가 연결되어 있다.
상기 거울(30)은 각도 조절수단에 의해 각도가 조절되도록 설치되며, 예컨데 거울(30)을 지지체에 결합하고 지지체의 축을 모터의 회전축에 결합하여 마이크로 프로세서(100)의 제어신호에 의해 모터의 회전을 제어함으로써 각도가 조절되도록 구성할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명 시스템의 기록 및 재생과정 설명도로서, 이에 도시한 바와 같이, 기록은 레이저(10)에서 레이저 빔(11)을 발진시키는 단계(200)와; 레이저 빔(11)을 기준광(12)과 물체광(13)으로 분리시키는 단계(210)와; 물체광(13)을 R,G,B의 색성분 신호로 분리하는 단계(220)와; 기준광(12)의 진행각을 θ1,θ2,θ3의 각으로 변경시키는 단계(230)와; 홀로그램 기록매체(60)에 물체광(13)의 색성분 신호를 기준광(12)의 각도에 따라 θ1,θ2,θ3의 부위로 기록하는 단계를 행하여 기록하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 재생은 레이저(10)에서 레이저 빔(11)을 발진시키는 단계(300)와; 기준광(12)의 진행각을 θ1,θ2,θ3로 변경시키는 단계(310)와; 이 기준광(12)을 홀로그램 기록매체(60)에 입사시켜 기록된 이미지를 R,G,B의 색성분 신호로 분리시켜 출력시키는 단계(320)와; 각 색성분 신호를 광전변환소자(70)에 의해 광전변화시키는 단계(330)와; 광전 변환된 색성분 신호를 합성하는 단계(340)를 행하여 칼라상을 재생하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저(10), 거울(30), 공간 광변조기(50) 및 광전변환소자(70) 등은 마이크로 프로세서(100)의 지령에 의해 동작이 제어되도록 구성되며, 마이크로 프로세서(100)에는 도시하지는 않았으나 필요에 따라 설정치를 입력 및 수정할 수 있도록 키입력부가 구비될 수 있다.
이와 같은 본 발명 시스템은 레이저(10)에서 발생된 레이저 빔(11)이 빔 스플리터(20)에 입사되어 기준광(12)과 물체광(13)으로 나누어 지고 물체광(13)은 광로 상에 배치된 거울(40)에서 반사된 후, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지 단위로 공간 광변조기(50)에 의해서 변조되어 홀로그램 기록매체(60)에 도달함과 아울러 기준광(12)은 광로 상에 배치되고 각도가 가변되는 거울(30)에서 반사된 후, 홀로그램 기록매체(60)에 도달한다.
이후 물체광(13)과 기준광(12)은 홀로그램을 기록하기 위한 홀로그램 기록매체(60) 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생하는 간섭무늬의 강도에 따라서 홀로그램 기록매체(60) 내부의 운동전하의 광유도 현상이 발생하며, 이러한 과정을 통하여 간섭무늬가 기록된다.
그리고, 홀로그램 기록매체(60)에 기록된 데이타를 읽어 내기 위해서는 기준광(12) 만을 홀로그램 기록매체(60)에 조사하면 간섭무늬는 기준광(12)을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽혀진 상을 광전변환소자(70) 위에 비추어 원래의 데이타로 복원하게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명은 앵귤러 멀티플렉싱 방법으로 기록할 때에 마이크로 프로세서(100)의 명령에 의해 공간 광변조기(50)에서 R,G,B의 각 색 성분이 분리된 신호를 홀로그램 기록매체(60)에 입력하고, 기준광(12)의 각도에 따라 R,G,B 신호를 θ1,θ2,θ3의 부위로 기록하게 되며, 재생할 때에는 기준광(12)의 각도를 θ1,θ2,θ3로 바꾸어 주면서 R,G,B 신호를 포획하고, 이 세가지 각도에서의 재생상을 합성하여 컬러 홀로그램을 재생하게 된다.
여기서, 홀로그램 기록매체(60)의 저장밀도는 저장밀도를 D, 크리스탈의 부피를 V, 사용파장을 λ라고 할 때에 가 되므로, 본 발명에서 5145Å 파장의 레이저 빔(11)을 사용하고, 1cm3크리스탈을 사용하는 것으로 가정하는 경우 저장밀도 를 기록할 수 있게 된다.
따라서, 보통 자기 비디오 디스크는 영화 120분 짜리가 40Gigabit 정도이므로 본 발명의 시스템을 이용하면 1cm3의 홀로그램 기록매체(60)에 183편의 영화를 기록 재생할 수 있게 되며, 페이지 단위에 3번을 읽으므로 시리얼(serial) 단위로 재생하는 자기 테이프 보다 엑세스 타임이 훨씬 빠르게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 칼라 홀로그램 데이타 스토리지 시스템을 구현할 수 있고, 자기 테이프 대용의 홀로 비디오의 실용화를 가능하게 하는 효과가 잇다. 그리고, 통상의 자기 비디오 디스크에 비하여 기록 용량을 대폭 증대할 수 있고, 엑세스 타임이 대폭 향상되는 이점이 있다.
지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.
Claims (2)
- 앵귤러 멀티플렉싱 방법에 의해 홀로그램 기록매체에 기준광과 물체광을 입사시켜 이미지를 기록할 때에 마이크로 프로세서의 제어에 따라 공간 광변조기에 의해 R,G,B의 각 색성분 신호를 분리하여 입력시키는 색성분신호 분리입력단계와; 기준광의 각도에 따라 θ1,θ2,θ3의 부위로 기록하는 색성분신호 분리기록단계를 행하여 기록하고, 재생할 때에 기준광의 각도를 θ1,θ2,θ3로 바꾸어 주면서 R,G,B 신호를 포획하는 포획단계와; 이 세가지 각도에서 포획된 재생상을 마이크로 프로세서에 의해 합성하는 합성단계를 행하여 칼라 홀로그램 재생상을 형성함을 특징으로 하는 칼라 홀로그램 데이타 저장/기록 방법.
- 앵귤러 멀티플렉싱 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 있어서, 레이저(10)에서 발진되는 레이저 빔(11)을 기준광(12)과 물체광(13)으로 분리시키는 빔 스플리터(20)와; 물체광(13)을 공간 변조시키는 공간 광변조기(50)와; 기준광(12)의 진행각을 조절하기 위해 각도가 가변되는 거울(30)과; 상기 공간 광변조기(50)를 제어하여 R,G,B의 각 색성분 신호를 분리하여 입력시키고, 상기 각도 가변 거울(30)을 제어하여 기준광(12)의 각도에 따라 각 색성분 신호를 θ1,θ2,θ3의 부위로 기록하기 위한 마이크로 프로세서(100)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 홀로그램 데이타 스토리지 시스템.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |