KR20020082918A - 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에 관한 것으로, 특히 광원으로부터 조사된 입사 광을 일정 반사각으로 반사하는 기준 광과, 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 다른 반사각으로 반사하는 물체 광으로 분리하는 공간 광 변조 수단과, 공간 광 변 수단으로부터 조사되는 기준 광을 물체 광과는 다른 전송 경로를 거치도록 반사하는 광 반사 수단과, 공간 광 변조 수단으로부터 조사되는 물체 광과 이에 대응하는 각도로 광 반사 수단으로부터 입사되는 기준 광과의 간섭에 의하여 발생되어 입력되는 데이터에 대응하는 간섭 무늬가 저장되는 저장 매체와, 저장 매체에 기준 광이 조사되어 간섭 무늬에 의해서 생성되는 복원 데이터를 표시하는 표시 수단을 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 이용함으로써, 광 분리기 및 공간 광 변조기에 의한 광의 손실을 막을 수 있고, 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 구성을 간단히 할 수 있는 효과가 있다.

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템{HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE SYSTEM}
본 발명은 홀로그래픽 디지털 저장 시스템에 관한 것으로서, 특히 다수의 미러 픽셀로 이루어진 마이크로(Micro) 미러 어레이를 이용하여 광원에서 발생되는광을 분리시키는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등이 개발됨에 따라 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템이 활발히 연구되고 있다. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 가지고 있으므로, 이미 지문을 저장하고 재생하기 위한 지문 인식 시스템으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라 그 응용 분야가 점차 확대되고 있다.
이와 같은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 대상 물체로부터 전달된 물체 광과 기준 광을 간섭시킨 후, 이러한 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(amplitude)와 위상(phase)에 따라 다르게 반응하는 크리스탈(crystal)과 같은 저장 매체에 기록한다. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템에서 기준 광의 입사 각도를 변화시킴으로써 물체 광의 강도는 물론 위상(phase)도 기록하여 물체의 3차원 상을 구현할 수 있으며, 2진 데이터의 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램 디지털 데이터를 저장 매체 내의 동일한 장소에 저장할 수도 있다.
도 1은 통상적인 투과형 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 도시하고 있다. 투과형 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 광원(20), 광 확장기(beam expander)(21), 광 분리기(beam splitter)(22), 두 개의 반사 미러(23)(24), 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)(25), 미디어(26) 및 CCD(27)를 포함한다.
광원(20)은 홀로그래픽이 요구하는 일정한 파장 대역의 광 신호, 예컨대, 레이저광을 발생시키며, 광 확장기(21)는 레이저광의 크기를 확장시킨다. 광 분리기(22)는 광 확장기(21)를 통해 확장된 레이저광을 기준 광 및 물체 광으로 분리시킨 후, 기준 광 및 물체 광이 서로 다른 전송 경로를 거쳐 전송한다.
기준 광은 반사 미러(24)에 의해 반사되며, 반사된 기준 광이 미디어(26)로 전송된다. 한편, 물체 광은 반사 미러(23)에 의해 반사되며, 반사된 물체 광이 공간 광 변조기(25)로 전송된다. 공간 광 변조기(25)는 반사된 물체 광을 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조시키며, 변조된 물체 광은 미디어(26)로 전송된다.
반사된 물체 광의 데이터가, 예를 들어, 프레임 단위로 제공되는 경우 프레임 단위로 변조되는 것이 바람직하다. 반사된 물체 광을 페이지 단위로 변조시키는 경우, 반사 미러(24)에 의해 반사된 기준 광의 반사 각도가 조금씩 변화된다.
반사된 기준 광과 변조된 물체 광을 간섭시켜 얻게 되는 간섭 무늬는 미디어(26)에 저장되는데, 간섭 무늬는 공간 광 변조기(25)에 입력되는 데이터에 따라 달라진다. 다시 말해서, 미디어(26)에 입사되는 변조된 물체 광은 페이지 단위로 변조되어 있고, 반사된 기준 광은 변조된 물체 광에 대응하는 각도로 반사된다. 변조된 물체 광과 반사된 기준 광은 미디어(26) 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 미디어(26) 내부에 광 유도 현상이 발생하고, 결과적으로 미디어(26)에 간섭 무늬가 기록된다.
한편, 미디어(26)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 기준 광만을 미디어(26)에 조사하게 되면, 미디어 내부의 간섭 무늬에 의해 기준 광이 회절되어 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 복원된 바둑판 무늬를 CCD(27)에 비추어 원래의 데이터를 복원하게 된다. 이때, 미디어(26)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 사용되는 기준 광은 미디어(26)에 데이터를 기록할 때 사용된 기준 광과 실질적으로 동일한 각도로 입사되어야 한다.
그러나, 상기와 같은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 구성이 복잡하고, 투과형 공간 광 변조기(25) 사용에 의해 광의 사용 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 미러 픽셀로 이루어진 마이크로 미러 어레이의 온/오프를 이용하여 광원에서 발생하는 광을 분리시키는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원으로부터 조사된 입사 광을 일정 반사각으로 반사하는 기준 광과, 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 다른 반사각으로 반사하는 물체 광으로 분리하는 공간 광 변조 수단과, 상기 공간 광 변 수단으로부터 조사되는 상기 기준 광을 상기 물체 광과는 다른 전송 경로를 거치도록 반사하는 광 반사 수단과 상기 공간 광 변조 수단으로부터 조사되는 상기 물체 광과 이에 대응하는 각도로 상기 광 반사 수단으로부터 입사되는 기준 광과의 간섭에 의하여 발생되어 상기 입력되는 데이터에 대응하는 간섭 무늬가 저장되는 저장 매체와, 상기 저장 매체에 상기 기준 광이 조사되어 상기 간섭 무늬에 의해서 생성되는 복원 데이터를 표시하는 표시 수단을 포함한다.
도 1은 통상적인 투과형 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템 블록 도,
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 나타내는 블록 도,
도3a 내지 3b는 본 발명에 따른 공간 광 변조기인 마이크로 미러 어레이의 온/오프 시에 광원에서 발생되는 광의 반사를 나타내는 예시 도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20, 102 : 광원 21, 104 : 광 확장기
25, 106 : 공간 광 변조기 23, 24, 108 : 반사 미러
22 : 광 분리기 26, 110 : 미디어
27, 112 : CCD
본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 나타내는 블록 도이고, 도3a 내지 3b는 본 발명에 따른 공간 광 변조기인 마이크로 미러 어레이의 온/오프 시에 광원에서 발생되는 광의 반사를 나타내는 예시 도이다.
이에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 광원(102), 광 확장기(beam expander)(104), 마이크로(Micro) 미러(Mirror) 어레이(Array)로 이루어져 광원(102)에서 입사되는 입사 광을 변조하는 광 변조 수단인 공간 광 변조기(106)와, 공간 광 변조기(106)에 의해서 입사되는 광을 반사하는 광 반사 수단인 반사 미러(108), 데이터 기록 시에 저장 매체인 미디어(110), 및 데이터 재생 시에 표시 수단인 CCD(112)를 포함한다.
광원(102)은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 기록 및 재생 동작에 필요한 필수 구성 요소로서, 예컨대, 레이저(LASER)가 사용될 수 있으며, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템용 미디어(110)에 가장 효율적으로 사용될 수 있는파장 대역의 빛을 제공한다. 사용 가능한 파장 대역은 미디어(110)에 첨가되는 광 감광제(photo-sensitizer) 및 기폭제(initiator)에 의해 달라진다.
광 확장기(104)는 광원(102)에서 발생되는 레이저광의 크기를 확장시킨다.
공간 광 변조기(106)는 광원(102)으로부터 조사된 입사 광을 일정 반사각으로 반사하는 기준 광을 반사 미러(108)로 반사하고, 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 다른 반사각으로 반사하는 물체 광으로 분리하여 미디어(110)로 반사한다.
또한, 공간 광 변조기(106)는 데이터의 기록 및 재생 시에 인가 전압에 따라온/오프 동작을 실행하는 미러 픽셀들로 이루어져 있다.
미러 픽셀들은 데이터 재생 시에 모두 오프 또는 온 동작을 실행하고, 데이터 기록 시에 온 및 오프 된다.
또한, 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 공간 광 변조기(106)의 인가 전압에 의해서 온(On)-오프(Off) 동작하는 미러 픽셀(Pixel)은 전압에 의해서 개별적으로 제어되고, 각각의 온/오프에 따라 일정한 각도로 광 확장기(104)를 통해 확장된 레이저광을 분리시킨다.
공간 광 변조기(106)는 온 또는 오프에 따라 광 확장기(104)를 통해 입사되는 입사 광을 기준 광 및 물체 광으로 분리시킨 후, 분리된 기준 광 및 물체 광을 서로 다른 전송 경로를 거쳐 전송한다.
공간 광 변조기(106)의 미러 픽셀들은, 기록할 데이터가 입력될 경우에, 온 또는 오프 동작을 실행한다.
예를 들면, 공간 광 변조기(106)의 미러 픽셀이 온(오프)인 경우에 반사되는 광은 물체 광이고, 오프(온)인 경우에 반사되는 광은 기준 광으로 이용된다.
기준 광은 반사 미러(108)에 의해 반사되며, 반사된 기준 광이 미디어(108)로 전송된다. 한편, 물체 광은 공간 광 변조기(106)에 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조되어 미디어(110)로 전송된다.
반사된 물체 광의 데이터가, 예를 들면, 프레임 단위로 제공되는 경우 프레임 단위로 변조하는 것이 바람직하다. 반사된 물체 광을 페이지 단위로 변조시키는 경우, 반사 미러(108)에 의해 반사된 기준 광의 반사 각도가 조금씩 변화된다.
반사된 기준 광과 변조된 물체 광을 간섭시켜 얻게 되는 간섭 무늬는 미디어(110)에 저장되는데, 간섭 무늬는 공간 광 변조기(106)에 입력되는 데이터에 따라 달라진다. 다시 말해서, 미디어(110)에 입사되는 물체 광은 페이지 단위로 변조되고, 반사된 기준 광은 변조된 물체 광에 대응하는 각도로 반사된다. 변조된 물체 광과 반사된 기준 광은 미디어(110)의 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 미디어(110)의 내부에서 광 유도 현상이 발생하고, 결과적으로 미디어(110)에 간섭 무늬가 기록된다.
한편, 미디어(110)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 공간 광 변조기(106)의 미러 픽셀들이 모두 오프(혹은 온) 되도록 하면, 기준 광만이 미디어(110)에 조사하게 되고, 미디어(110) 내부의 간섭 무늬에 의해 기준 광이 회절되어 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 복원된 바둑판 무늬를 CCD(112)에비추어 원래의 데이터를 복원하게 된다.
공간 광 변조기(106)가 상기와 같은 온/오프로 동작하지 않고 아날로그 적으로 제어할 경우에는 각 다중화 및 공간 다중화 방식으로 광원(102)에서 발생되는 광을 분리시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 다수의 미러 픽셀로 이루어진 마이크로 미러 어레이를 공간 광 변조 수단으로 이용하여 광원에서 발생되는 레이저광을 일정 각도로 반사하여 데이터를 기록 및 재생함으로써, 광 분리기 및 공간 광 변조기에 의한 광의 손실을 막을 수 있고, 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 구성을 간단히 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 광원으로부터 조사된 입사 광을 일정 반사각으로 반사하는 기준 광과, 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 다른 반사각으로 반사하는 물체 광으로 분리하는 공간 광 변조 수단;
    상기 공간 광 변 수단으로부터 조사되는 상기 기준 광을 상기 물체 광과는 다른 전송 경로를 거치도록 반사하는 광 반사 수단;
    상기 공간 광 변조 수단으로부터 조사되는 상기 물체 광과 이에 대응하는 각도로 상기 광 반사 수단으로부터 입사되는 기준 광과의 간섭에 의하여 발생되어 상기 입력되는 데이터에 대응하는 간섭 무늬가 저장되는 저장 매체;
    상기 저장 매체에 상기 기준 광이 조사되어 상기 간섭 무늬에 의해서 생성되는 복원 데이터를 표시하는 표시 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조 수단은,
    데이터의 기록 및 재생 시에 인가 전압에 따라 온/오프 동작을 실행하는 미러 픽셀들로 이루진 마이크로 미러 어레이인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템.
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