KR20040094579A

KR20040094579A - 홀로그램 정보저장장치용 서보 컨트롤

Info

Publication number: KR20040094579A
Application number: KR1020030028459A
Authority: KR
Inventors: 김성필; 송석호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-05-03
Filing date: 2003-05-03
Publication date: 2004-11-10
Also published as: DE602004019164D1; US20050002310A1; JP4012889B2; JP2004335092A; KR100574050B1; EP1484755A2; EP1484755B1; EP1484755A3

Abstract

정보·전산 산업의 발달이 급속하게 이루어짐에 따라 필연적으로 정보의 저장 및 입출력에 관계된 정보저장장치는 용량의 대량화·입출력 속도의 고속화가 요구되며, 홀로그램을 이용한 정보저장장치는 이에 부응하는 대용량의 정보저장장치로서 주목을 받고 있다. 본 발명은 이러한 홀로그램 정보저장장치 중에서도 현재의 CD-ROM과 같이 저장 미디어의 탈착이 가능한 디스크 형 홀로그램 정보저장장치에서, 저장된 홀로그램 재생 시 데이터 픽셀을 정확하게 읽어내기 위한 픽업 부분의 광학적인 시스템 구성과 서보 컨트롤 방식을 고안한 것이다. 데이터가 저장된 디스크가 회전을 하게 되면 여러 가지 오차 요인에 의해 재생되는 홀로그램 데이터는 원래의 검출기 픽셀위치에서 벗어나게 된다. 이를 원래의 자리로 되돌려 데이터 픽셀들이 정확하게 검출기 픽셀에 위치하게 하기 위하여 서보 컨트롤을 해야 하는데, 현재까지는 AOM(acoustic-optic modulator)이나 galvano-mirror를 이용하여 기준 빔의 각도를 제어하는 방법으로 픽업을 구성해 왔었다. 그러나 이와 같은 방법으로는 픽업을 작게 모듈화 하기가 어려우며, 기준 빔의 각도만 변화시키지는 못하고 위치까지도 함께 변하는 단점이 있다. 그러나 본 발명에서 고안한 서보 컨트롤 방식을 사용하게 되면, 기준 빔의 위치는 일정하게 유지되면서 각도만 변화시킬 수 있으며, 고가의 AOM이나 galvano-mirror를 사용하지 않으면서 픽업 자체의 부피도 작게 할 수 있으므로 차세대의 대용량 홀로그램 정보저장장치의 광학 픽업으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Description

홀로그램 정보저장장치용 서보 컨트롤 {Servo-control for holographic data storage}

정보·전산 산업의 발달이 급속하게 이루어짐에 따라 필연적으로 정보의 저장 및 입출력에 관계된 정보저장장치는 용량의 대량화·입출력 속도의 고속화가 요구되며, 홀로그램을 이용한 정보저장장치는 이에 부응하는 대용량의 정보저장장치로서 주목을 받고 있다. 홀로그램 정보저장장치는 데이터의 기록 및 재생에서 부피 홀로그램 원리를 이용하여 한 곳에 대량의 면 정보를 저장할 수 있어 데이터 저장밀도 측면에서도 초고밀도화가 가능하며, 입출력 방식으로 병렬 데이터 처리방식을 사용하므로 근본적으로 입출력 속도를 초고속화 할 수 있고, 기계적인 구동 부를 배제한 시스템이 가능하여 데이터 접근 시간도 매우 빠르게 할 수 있다.

본 발명은 이러한 홀로그램 정보저장장치 중에서도 현재의 CD-ROM이나 DVD-ROM과 같이 저장 미디어의 탈착이 가능한 디스크 형 홀로그램 정보 저장장치에서, 저장된 홀로그램 재생 시 데이터 픽셀을 정확하게 읽어내기 위한 픽업 부분의 광학적인 시스템 구성과 서보 컨트롤 방식을 고안한 것이다. 데이터가 저장된 디스크가 회전을 하게 되면 여러 가지 오차 요인에 의해 재생되는 홀로그램 데이터는 원래의 검출기 픽셀 위치에서 벗어나게 된다. 이를 원래의 자리로 되돌려 데이터 픽셀들이 정확하게 검출기 픽셀에 위치하게 하기 위하여 서보 컨트롤을 해야 하는데, 현재까지는 AOM(acoustic-optic modulator)이나 galvano-mirror를 이용하여 기준 빔의 각도를 제어하는 방법으로 픽업을 구성해 왔었다. 그러나 이와 같은 방법으로는 픽업을 작게 모듈화 하기가 어려우며, 장치의 구성에서 고가의 장치들을 사용하므로, 실용화를 위해서는 매우 어려운 점이 많다.

본 발명에서는 기준 빔을 평행광을 사용하여 각 다중화를 하는 홀로그램 정보저장장치에서 평판 유리(22)의 각도를 조절하여 디스크(12)에 대한 기준 빔(1)의입사각을 조절함으로써 재생되는 홀로그램 데이터의 위치를 조절할 수 있는 서보 컨트롤 방식을 고안하였다. CD와 같은 모양으로 제작된 홀로그램 데이터 디스크(12)의 회전 시, 서보 컨트롤을 하지 않았을 때는 CCD 검출기(13)에 입사되는 데이터 픽셀들이 원래의 위치에서 벗어나게 되며, 이것은 비트 모양의 데이터를 읽을 때 정확하게 데이터를 읽어 들이지 못하는 오차요인이 된다. 서보 컨트롤을 통하여 평판 유리(22)를 기준 빔(1)의 광축에 대해 적당한 각도로 기울여 벗어난 데이터 픽셀들을 원래의 위치에 오도록 할 수가 있다.

도 1: 디스크 형 홀로그램 정보저장장치의 구성

도 2: 4-f 시스템의 중간에 위치한 평판 유리의 각도 조절로 기준 빔의 광축에 대한 평행 위치를 이동시켜 서보 컨트롤을 하는 개념을 설명하기 위한 개략도

도 3: 저장매체에 기록하기 위하여 SLM에 표시하는 데이터 이미지의 구성도

≪ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ≫

1: 기준 빔(reference beam) 2: 신호 빔(signal beam)

11: 4-f 릴레이 렌즈(relay lens) 12: 미디어 디스크(media disk)

13: 검출기(detector array)

21: 4-f 릴레이 렌즈(relay lens)

31: SLM(spatial light modulator)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 4-f 시스템 내에 있는 평판 유리의 각을 조절하여 서보 컨트롤을 하는 것이다. 도면 1은 디스크 형 홀로그램의 정보저장 및 재생원리를 설명하기 위한 개략도이다. 홀로그램을 기록할 때, 신호 빔(2;signal beam)은 기록하려고 하는 데이터 이미지가 표시된 SLM(31;spatial light modulator)을 지난 후 4-f relay 렌즈 시스템(11)을 통해 Fourier 변환시키고, 기준 빔(1;reference beam) 또한 4-f relay 렌즈 시스템(21)을 사용하여 신호 빔과 간섭시켜 데이터를 저장한다. 그리고 홀로그램을 재생할 때는 신호 빔(2)을 차단한 후 기준 빔(1)만을 비추어 저장된 정보를 검출기(13;detector array)에서 읽어낸다. 오차요인에 의해 재생되는 이미지가 검출기 픽셀(13)에서 벗어나게 되면, 기준 빔(1)이 디스크(12)에 입사하기 전에 4-f relay 렌즈 시스템(21) 사이에 기준 빔(1)의 광축상에 광축과는 수직으로 위치한 평판 유리(22)의 기울이는 각을 조절하여 재생 데이터 이미지를 원래의 위치로 보낸다. 도면 2는 재생시 정확한 데이터를 읽어내기 위한 평판 유리(22)를 이용한 서보 컨트롤 개념도이다. 기준 빔(1)의 4-f relay 렌즈(21)의 두 렌즈 사이에 두께 d, 굴절률 n을 갖는 평판 유리(21)를 광축에 대해 기울임으로써 기준 빔(1)이 디스크에 입사할 때 기준 빔의 위치는 변화하지 않고 각도만을 바꿔 검출기(13)의 정확한 위치에서 데이터를 읽어내는 방식이다.

디스크(12)가 회전을 하게 되면 여러 가지 오차 요인에 의해 데이터가 저장 되어있는 곳의 위치와 각도가 변하게 되는데, 재생되는 홀로그램의 위치를 일정하게 유지시켜 주려면 디스크(12)의 움직임에 따라 기준 빔(1)이 디스크 면에 입사하는 각도가 바뀌어야 한다. 기준 빔(1)으로 평행 광을 사용하면 재생되는 홀로그램의 위치변화가 디스크 면에 입사하는 빛의 광축에 대한 수평 위치와는 관계가 없고 각도 변화에 따라서만 움직이게 되는데, 이러한 현상으로 홀로그램의 재생 시 디스크(12)의 요동에 따라 입사하는 빛이 기록할 때의 위치를 벗어나게 되면 4-f relay 시스템(21)에서 두 렌즈의 공초점에 위치한 평판 유리(22)를 광축에 대해 기울이게 되면 디스크(12) 면에 입사하는 기준 빔의 위치는 고정시키고 입사각만을 바꾸어 줄 수가 있기 때문에 재생 데이터 이미지를 원래 위치로 찾아가게 할 수 있다.

평판 유리의 두께와 크기 및 재질(투명한 플라스틱을 사용하여도 됨)은 사용하고자 하는 시스템의 크기, 원하는 분해능, 제작 단가에 따라 조절하면 된다.

도면 3과 같이 데이터 픽셀과 컨트롤 픽셀로 구성된 2차원 데이터를 SLM(31)에 표시한 후 디스크 모양의 홀로그램 기록매체(12)에 Fourier 변환 홀로그램을 기록하면 되며, 여기서 데이터 픽셀은 실제 저장하기 위한 정보가 들어있는 부분이고컨트롤 픽셀은 말 그대로 서보 컨트롤을 하기 위한 부분이다. 홀로그램의 재생 시 컨트롤 픽셀의 위치를 분석하여 데이터 픽셀들이 정확히 검출기 픽셀(13)에 위치할 수 있도록 기준 빔(1)의 각도를 조절한다.

홀로그램 정보저장장치에서 데이터를 정확하게 읽기 위해 서보 컨트롤을 하는 경우, 본 발명에서 고안한 서보 컨트롤 방식을 사용하게 되면, 저장밀도를 높이기 위하여 기준 빔의 각도를 바꾸어 가며 각 다중화를 하는 구조에서 오차요인에 의해 위치를 벗어난 홀로그램 데이터들을 원래의 자리로 위치하게 할 수 있으며, 픽업 자체의 부피도 작게 할 수 있고 제작 단가도 낮게 할 수 있으므로 차세대의 대용량 홀로그램 정보저장장치의 광학 픽업으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

신호 빔과 기준 빔으로 구성된 홀로그램 정보저장 장치에서 기록한 데이터를 정확하게 읽어내기 위한 광 픽업 장치에서 기준 빔 축상에 4-f 시스템을 사용하고 두 렌즈 사이에 위치한 평판 유리의 각도 변화로써 서보컨트롤을 하는 방법.
제 1항에 있어서, 신호 빔은 기록하려고 하는 데이터 이미지가 표시된 SLM(spatial light modulator)을 지난 후 4-f relay 렌즈 시스템을 통해 Fourier 변환시키고, 기준 빔 또한 4-f 렌즈 시스템를 사용하여 평행광으로 데이터를 저장하고, 기록된 홀로그램을 재생할 때는 신호 빔을 차단한 후 기준 빔만을 비추어 저장된 정보를 읽어내고, 기준 빔의 4-f 렌즈 시스템에서 두 렌즈의 공초점에 일정한 두께를 갖는 평판 유리를 배치하여 이를 광축에 대해 기울임으로써 저장매체에 입사하는 기준 빔의 위치는 변화시키지 않고 각도만을 변화시켜 저장된 데이터를 읽어내는 홀로그램 저장장치.
제 1항에 있어서, 평판 유리는 기준 빔이 지나가는 광경로에 놓여 있으며 또한 기준 빔의 4-f 렌즈 시스템의 두 렌즈 사이에 위치하고 있으며 이를 기준 빔의 광축에 대해 기울여 기준 빔이 홀로그램 저장매체에 입사하는 위치는 변화하지 않고 입사각만을 변화시켜 정확한 데이터를 읽어내는 서보 콘트롤 방식.
제 1항에 있어서, 홀로그램 저장장치에 사용되는 저장매체의 한 곳에 많은 데이터를 저장하기 위한 다중화 방법 중 기준 빔의 각도를 바꾸어 주는 각도 다중화(angle multiplexing)를 하는 경우, 평판 유리를 이용하여 기준 빔의 위치는 유지하면서 저장매체에 입사하는 입사각을 바꾸어 주는 다중화의 기록 및 재생 구조.