KR20010037385A - 홀로그래픽 정보 저장장치 - Google Patents

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Abstract

홀로그래픽 정보 저장장치에 관해 개시된다. 개시된 홀로그래픽 정보저장장치는: 광원으로 부터의 레이저를 기준광과 오브젝트 광으로 분할하는 빔스프리터와; 상기 빔스프리터로 부터의 오브젝트 빔을 편향시키는 다수의 픽셀에 의한 마이크로 미러 어레이와; 상기 기준빔을 반사하는 로테이팅 미러와; 상기 마이크로 미러 어레이와 상기 로테이팅 미러로 부터의 광이 입사하는 미디어와; 상기 미디어로 부터의 광을 수광하는 CCD를 구비한다. 따라서, 종래의 공간 광변조기 및 반사미러가 하나의 마이크로 미러 어레이로 대체됨으로써, 부품수가 줄어 들게 된다. 또한, 본 발명을 특징지우는마이크로 미러 어레이는 일반적인 마이크로 프로세스 공정에 의해 제작될 수 있으므로 대량 생산이 가능하다. 또한 마이크로 미러 어레이에 의해 종래에 비해 높은저장 용량의 메모리 장치의 제작이 가능하게 된다.

Description

홀로그래픽 정보 저장장치{Holographic data storage system}
최근의 멀티미디어 산업은 가전,컴퓨터,통신,영상,방송등의 여러산업이 융합된 고도의 기술집약적인 산업으로 발전해 가고 있다. 이러한 멀티미디어 산업 환경을 충족시키기 위해서는 새로운 정보환경이 필요해 지고 있다. 즉, 정보량이 방대해짐에 따라 정보저장매체의 초대용량화, 초고속화, 초소형화가 요구되어 지고 있다. 한 예로, 멀티미디어 정보통신의 주문형 비디오(Video-On-Demand)의 상용화 를 위해서는 비디오 서버의 용량이 103Tb이상, 데이터 전달속도는 1Gb/sec이상이 요구된다.
그러나 현재의 반도체 메모리 및 MOD(Magneto-optical disc) 및 CD(Compact disc)등은 이러한 정보저장 처리에 있어서 기술적,경제적 한계가 있음에 따라 새로운 차원의 차세대 초대용량 정보저장기기가 절실해 지고있다. 현재 CD 메모리의 경우 640MB(1시간 40분가량의 음악이나 양면 문서 30만 페이지 이상)의 용량을 갖지만, 방대한 데이터의 저장이 필요한 병원업무, 법률, 회사, 정부기관, 도서관등에서는 수백~수만장의 디스크를 쌓아놓고 로봇팔을 이용하여 액세스하는 고가의 쥬크박스(Jukebox)를 이용하고 있다.
최근에는 홀로그램을 이용한 광저장 기술이 주목을 받고 있다.
홀로그램이란 저장될때 사용된 광파를 똑같이 재생하는 것 또는 저장된 상태를 의미하는 것으로 홀로그램 메모리에서는 2차원의 광패턴들을 저장하였다가 재생하게 된다. 이러한 저장 방법은 적절한 다중화(Multiplexing)기법에 의해 공간적으로 겹쳐져서 저장된 정보라도 서로 분리하여 읽어 낼수 있으며 2차원 영상이 한꺼번에 재생되는 페이지 단위의 읽기를 구현하기 때문에 초대용량의 병렬 억세스메 모리 시스템의 구현이 가능하게 된다.
도 1은 종래의 홀로그램 메모리 시스템의 기본구조를 나타낸 것이다.
레이저(1)는 빔분할기(Beam splitter, 2)에 의해 기준빔(reference beam, 10)과 신호를 싣게될 오브젝트 빔(Object beam, 9)으로 갈라지게 된다. 오브젝트빔은 공간 광변조기(SLM, Spatial Light Modulator, 4)를 통과하면서 원하는 입력 데이터에 의해 2차원 패턴으로 변조된다. 이 빛이 광굴절 물질로 된 미디어(7)내에서 기준빔(10)과 간섭하여 정보저장을 하게 된다. 정보를 읽어낼 때에는 광굴절 물질에 기준빔(10)만을 조사하게 된다. 그러면 원래의 정보를 실은 신호빔이 재생되어 CCD(Charge Coupled Device)와 같은 검출기 어레이(Detect array, 8)에 입사된다.
상기와 같이 홀로그램메모리시스템은 상기 레이저(1)를 발생하는 광원(Laser Source) 및 빔분할기(2), 공간 광변조기(4), 회전미러(Rotating Mirror, 6), 미디어(7), 검출기 어레이(8), 이미징 렌즈(5), 콜리메이팅 렌즈(51) 등을 구비하는데, 현재는 각각의 부품의 가격이 비싼 단점이 있다. 특히 상기 공간 광변조기(4)는 프레임율 및 픽셀어레이 구현면에서 아직은 픽셀수가 제한적이고, 가격 또한 비싸다.
본 발명의 제1의 목적은 대량 생산이 가능한 홀로그래픽 정보 저장장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2의 목적은 종래에 비해 구조가 간단해진 홀로그래픽 정보 저장장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3의 목적은 용량이 증대된 홀로그래픽 정보 저장 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 홀로그래픽 정보 저장장치 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 저장장치의 개략적 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 저장장치에 적용되는 마이크로 미러 어레이의 개략적 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 저장장치에 적용되는 마이크로 미러 어레이의 픽셀의 구동원리를 보인 픽셀의 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 저장장치에 적용되는 마이크로 미러 어레이의 단위 픽셀의 개략적 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 픽셀의 개략적 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 저장장치에 한 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이의 단위 픽셀의 배면에 형성되는 코일부재의 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 저장장치의 한 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이의 단위 픽셀의 일부 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 저장장치의 다른 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이의 단위 픽셀의 고정부를 보인 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 고정부의 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 저장장치의 픽셀을 구동하는 구동부의 회로도이다.
도 12는 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 저장장치의 마이크로 미러 어레이와 이를 구동하는 제어부의 관계를 개략적으로 도시한 등가 회로도이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 광원으로 부터의 레이저를 기준광과 오브젝트 광으로 분할하는 빔스프리터와, 상기 빔스프리터로 부터의 오브젝트 빔을 편향시키는 다수의 픽셀에 의한 마이크로 미러 어레이와;
상기 기준빔을 반사하는 로테이팅 미러와, 상기 마이크로 미러 어레이와 상기 로테이팅 미러로 부터의 광이 입사하는 미디어와;
상기 미디어로 부터의 광을 수광하는 CCD를 구비하는 것을 특징으로 하는
홀로그래픽 정보 저장장치가 제공된다.
상기 본 발명의 홀로그래픽 정보 저장장치에 있어서, 상기 픽셀은
힌지부를 통해 회동가능하게 설치되는 것으로 광반사면을 가지는 미러부재와; 상기 미러부재에 구동력을 제공하는 코일부재와; 상기 코일부재로 부터의 자기력에 대항하는 자계를 형성하는 고정부를; 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코일부재는 금속박막에 의해 형성되며, 상기 고정부는 영구자석 또는 전자석에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 고정부의 전자석은 절연층을 개재하여 다중을 적층된 금속박막에 의해 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 상기 고정부의 전자석에는 고투자율의 메탈층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 나아가서는 상기 픽셀에 상기 코일부재를 구동하는 소자가 집적되어 있도록 하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 레이저(1)가 광원에서 조사되면 빔분할기(2)에 의해 기준빔(10)과 오브젝트빔(9)으로 갈라지게 된다. 오브젝트빔(9)은 기존의 공간 광변조기 대신에 본 발명을 특징 지우는 도 3에 도시된 바와 같은 마이크로 미러 어레이 (Micro mirror array, 11)를 거치면서 원하는 입력데이터에 의해 2차원패턴으로 변조된다. 마이크로 미러 어레이(11)는 2차원의 데이터를 받아서 2차원의 패턴으로 변환하도록 각각의 픽셀이 온/오프(on/off)하게 된다. 도 2에서 참조번호 5는 이미지 렌즈이며, 51은 콜리메이팅 렌즈이다.
도 4는 본 발명에서 이용되는 상기 마이크로 미러 어레이(11)의 한개의 픽셀(111)의 동작 원리를 보이며, 도 5는 픽셀(111)의 개략적 사시도이며, 도 6은 그 단면도이다.
거울부재(11a)는 그 표면에 입사하는 오브잭트빔(9)을 반사시키는데 거울부재(11a)는 힌지수단(11e)에 의해 그 측면의 중심부를 지점으로 좌우 양방향으로 회전할 수 있도록 되어있다. 이러한 거울부재(11a)에 전류를 흘리기 위해 그 이면 좌우에 코일소자(11b, 11b')가 부착되어 있으며, 코일소자(11b, 11b')와 적절한 간격으로 이격되어 자계를 발생하는 고정부(11c)가 배치되어 있다.
전술한 코일소자(11b, 11b')에 서로 반대방향으로 전류가 흐르면, 일측 코일소자(11b)에 의해 형성되는 자속(Φ)과 타축코일소자(11b)에 의해 형성되는 자속(Φ')과 서로 반대방향으로 작용한다. 따라서 고정부(11c)에 의한 동일한 자계내에서 양측코일(11b, 11b')에는 서로 반대 방향의 전자기력이 작용하게 된다. 따라서 거울부재(11a)는 전술한 중심부를 지점으로 회전하게 되며, 이때 표면으로 입사되는 오브젝트빔(9)을 편향시키게 된다.
상기의 픽셀(111)은 도 3에 도시된 바와 같이, 어레이 형태로 배열되어 있고 각각의 미러를 제어하는 제어부가 있는데 제어부에서 입력정보(Data)를 각각의 픽셀을 온/오프하도록 하여 오브젝트빔(9)을 입력정보에 해당되는 2차원 패턴으로 변환시킨다. 상기 오브젝트 빔(9)이 광굴절 물질로 된 미디어(7) 내에서 기준빔(10)과 간섭하여 정보를 저장을 하게 된다. 정보를 읽어낼 때에는 광굴절 물질에 기준빔(10)만을 조사하게 된다. 그러면 원래의 정보를 실은 신호빔인 오브젝트 빔(9)이 재생되어 CCD와 같은 검출기 어레이(8)에 입사된다. 검출기 어레이(8)에 입사된 2차원 광패턴 정보는 원래의 정보로 변환되어 출력되게 된다.
도 6을 참조하면, 픽셀은, 거울부재(11a)의 저면에 코일소자(11b, 11b')가 부착되어 있고, 거울부재(11a)는 기판(11f)와 일정한 거리를 두고 있다. 그리고, 기판(11f)의 저면에 상기 고정부(11c)가 설치되어 있다. 상기 고정부(11c)는 영구자석이나 전자석을 적용할 수 있다.
도 7와 도 8을 참조하면, 코일 부재(11b, 11b')은 거울부재(11a)의 이면 양측에 금속박막의 형태로 형성되어 있다. 이는 금속박막의 증착 및 포토리소그래피등에 의한 패터닝에 의해 형성될 수 있다. 상기 코일부재(11b, 11b')은 회로적으로 병렬 접속되어 있고, 그리고 이들은 힌지부(11e, 11e')에 가까이 위치하는 단자(111b, 111c)에 연결된다. 상기 코일 부재(11b, 11b')는 도 8에 도시된 바와 같이 코팅층(111e)에 의해 보호되고 있다. 상기 거울부재(11a)는 베이스(111g) 상에 거울층(111f)가 형성된 구조를 가진다.
도 9는 자기력 증강을 위해 전자석에 의해 구성된 상기 고정부의 평면도이다. 고정부(11c)는 상기 코일부재와 같은 형태로 금속박막에 의해 형성된다. 도 10을 참조하면, 베이스(111g) 상에 박막 코일층(111i) 및 절연층(111h)에 의한 단위 층이 다중으로 적층되어 있다. 그리고, 상기 적층의 사이에는 자기력을 강화하기 위한 고투자률의 메탈층(111j)이 형성되어 있다. 상기 고투자율의 메탈층(111j)은 상기 박막코일층(111i)의 중앙 부분에서 위치함으로써 마그네틱 코어의 역할을 한다. 그리고, 상기 각 층의 박막코잉층(111i)은 전기적으로 상호 연결되어 전체적으로 하나의 전자석을 구성한다.
이상과 같은 구조의 픽셀에 의한 마이크로 미러 어레이(11)는 종래의 공간 광변조기(4) 및 반사미러(3)의 역할을 한번에 수행하게 된다.
도 11은 상기 코일부재(11b, 11b')에 의한 구동부 및 고정부의 코일 구동 등가회로도이다. 데이타가 제어부에 입력되면, 제어부에서 해당되는 픽셀의 구동 소자 (Q1, Q2)를 온 또는 오프 시킴으로써 미러부재(11a)로 입사된 광을 편향시킨다.
아래의 표 1은 동작 순서도이다.
Q1/Q2 자속방향 모멘트
코일부재(11b) 코일부재(11b')
온(1) 업 다운 θ
오프(0) 초기상태(평형) 0
위를 표 1을 참조하면, Q1, Q2 소자가 온 상태가 되면, 코일부재(11b, 11b')에 전류가 흐르게 되어 거울부재가 한쪽으로 θ만큼 기울어 지고, 반대로 Q1, Q2 소자가 오프 상태가 되면 상기 거울부재가 초기의 평형상태로 되돌아 가게 된다.
상기와 같은 코일부재 구동 소자(Q1,Q2)는 픽셀에 집적화될 수 있다.
도 12는 미세거울어레이를 등가회로 블럭도로 나타낸 그림이다. 제어부(12)는 입력데이터를 비트 정보로 바꾸어 마이크로 미러 어레이(11)를 구동한다.
본 발명에 따르면, 종래의 공간 광변조기 및 반사미러가 하나의 마이크로 미러 어레이로 대체됨으로써, 부품수가 줄어 들게 된다. 또한, 본 발명을 특징지우는마이크로 미러 어레이는 일반적인 마이크로 프로세스 공정에 의해 제작될 수 있으므로 대량 생산이 가능하다. 또한 마이크로 미러 어레이에 의해 종래에 비해 높은저장 용량의 메모리 장치의 제작이 가능하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 실용신안등록청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 광원으로 부터의 레이저를 기준광과 오브젝트 광으로 분할하는 빔스프리터와,
    상기 빔스프리터로 부터의 오브젝트 빔을 편향시키며 입력광을 수광하는 다수의 픽셀에 의한 마이크로 미러 어레이와;
    상기 기준빔을 반사하는 로테이팅 미러와,
    상기 마이크로 미러 어레이와 상기 로테이팅 미러로 부터의 광이 입사하는 미디어와;
    상기 미디어로 부터의 광을 수광하는 CCD를 구비하는 것을 특징으로 하는
    홀로그래픽 정보 저장장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 픽셀은
    힌지부를 통해 회동가능하게 설치되는 것으로 광반사면을 가지는 미러부재와;
    상기 미러부재에 구동력을 제공하는 코일부재와;
    상기 코일부재로 부터의 자기력에 대항하는 자계를 형성하는 고정부를; 구비하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 저장장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 코일부재는 금속박막에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 저장장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 고정부는 영구자석에 의해 제공되는 것을 특지으로 하는 홀로그래픽 정보 저장장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 고정부는 금속박막층에 의해 형성되는 전자석에 의해 제공되는 것을 특징을 하는 홀로그래픽 정보 저장장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 고정부의 전자석은 절연층을 개재하여 다중을 적층된 금속박막에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 저장장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전자석에 고투자율의 메탈층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 저장장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 전자석에 고투자율의 메탈층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 저장장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 메탈층은 상기 금속막막에 의한 전자석의 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 저장장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 픽셀에 상기 코일부재를 구동하는 소자가 집적되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 저장장치.
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