KR20060132842A - 홀로그래픽 저장장치 - Google Patents

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KR20060132842A
KR20060132842A KR1020067011128A KR20067011128A KR20060132842A KR 20060132842 A KR20060132842 A KR 20060132842A KR 1020067011128 A KR1020067011128 A KR 1020067011128A KR 20067011128 A KR20067011128 A KR 20067011128A KR 20060132842 A KR20060132842 A KR 20060132842A
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holographic
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modulated
signal
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KR1020067011128A
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빌렘 코에네
쇼에르트 스탈링아
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 홀로그래픽 매체(106)에 데이터 페이지를 기록하는 광학 홀로그래픽 장치에 관한 것이다. 이 장치는, 신호빔을 발생하는 수단(100)과, 그 데이터 페이지를 인코딩하도록 상기 신호빔의 위상을 변조하는 수단(201)과, 그 변조된 신호빔이 상기 홀로그래픽 매체 내측의 기준빔을 간섭하는 수단(102,107,108)을 구비한다. 또한, 본 발명은 대응한 홀로그래픽 판독장치, 위상 변조된 데이터 페이지 판독방법, 및 적어도 하나의 위상변조된 데이터 페이지를 포함한 홀로그래픽 매체에 관한 것이다.
홀로그래픽 장치, 매체, 신호빔, 인코딩, 위상 변조.

Description

홀로그래픽 저장장치{HOLOGRAPHIC STORAGE DEVICE}
본 발명은 홀로그래픽 매체에 기록 및/또는 홀로그래픽 매체로부터 판독하는 광학 홀로그래픽 장치와, 홀로그래픽 매체와, 그 데이터 페이지 판독방법과, 이 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
H.J. Coufal,D.Psaltis,G.T.Sincerbox(Eds), 'Holographic data storage', Springer series in optical sciences, (2000)에는, 홀로그래픽 매체에 기록 및 이 매체로부터 판독 가능한 광학장치가 공지되어 있다. 도 1은 이러한 광학장치를 나타낸 것이다. 이러한 광학장치는, 방사원(100), 시준기(101), 제 1 빔 스플리터(102), 공간적 광 변조기(103), 제 2 빔 스플리터(104), 렌즈(105), 제 1 편향기(107), 제 1 망원경(108), 제 1 거울(109), 반파판(110), 제 2 거울(111), 제 2 편향기(112), 제 2 망원경(113) 및 검출기(114)를 구비한다. 광학장치는, 홀로그래픽 매체(106)에 데이터를 기록 및 이 매체로부터 데이터를 판독하도록 구성된다.
홀로그래픽 매체에 데이터 페이지를 기록할 때, 방사원(100)에서 발생된 방사빔의 절반은, 제 1 빔 스플리터(102)에 의해 공간적 광 변조기(103)를 향해 전송 된다. 이러한 방사빔의 일부는, 신호빔이라고 불린다. 방사원(100)에서 발생된 방사빔의 절반은, 제 1 편향기(107)에 의해 망원경(108)을 향해 편향된다. 이러한 방사빔의 일부는 기준빔이라고 불린다. 그 신호빔은, 공간적 광 변조기(103)에 의해 공간적으로 변조된다. 공간적 광 변조기는, 기록되는 데이터 페이지의 0 및 1 데이터 비트에 해당하는 투과영역과 흡수영역으로 이루어진다. 신호빔은 상기 공간적 광 변조기(103)를 통과한 후, 광 변조기는 홀로그래픽 매체(106)에 기록되는 신호, 즉 기록되는 데이터 페이지를 반송한다. 그 후, 신호빔은 렌즈(105)에 의해 홀로그래픽 매체(106)에 포커싱된다.
또한, 기준빔은, 제 1 망원경(108)에 의해 홀로그래픽 매체(106)에 포커싱된다. 그래서, 데이터 페이지는, 홀로그래픽 매체(106)에 신호빔과 기준빔간의 간섭의 결과로서 간섭 패턴의 형태로 기록된다. 데이터 페이지가 홀로그래픽 매체(106)에 기록되면, 다른 데이터 페이지는 홀로그래픽 매체(106)의 동일한 위치에 기록된다. 이를 위해, 이러한 데이터 페이지에 대응한 데이터는, 공간적 광 변조기(103)에 전송된다. 제 1 편향기(107)는, 홀로그래픽 매체(106)에 대해 기준신호의 각도를 수정하도록 회전된다. 제 1 망원경(108)을 사용하여 회전하면서 기준빔을 동일한 위치에 유지한다. 그래서, 간섭 패턴은, 홀로그래픽 매체(106)의 동일한 위치에 서로 다른 패턴으로 기록된다. 이것을 각도 다중화라고 부른다. 복수의 데이터 페이지를 기록하는 홀로그래픽 매체(106)의 동일한 위치를 북(book)이라고 부른다.
이와는 달리, 방사빔의 파장은, 서로 다른 데이터 페이지를 동일한 북에 기록하도록 조정되어도 된다. 이것을 파장 다중화라고 부른다. 시프트 다중화 또는 위상 인코딩형 다중화 등의 다른 종류의 다중화를 사용하여서도 홀로그래픽 매체(106)에 데이터 페이지를 기록할 수도 있다. 위상 인코딩형 다중화에서는, 서로 다른 데이터 페이지를 기록하도록 기준빔의 위상을 변화시킨다.
데이터 페이지를 홀로그래픽 매체(106)로부터 판독시에, 공간적 광 변조기(103)는, 완전하게 흡수되어, 그 빔의 일부는 공간적 광 변조기(103)를 통과할 수 없다. 제 1 편향기(107)를 제거하여, 빔 스플리터(102)를 통과하는 방사원(100)에서 발생된 빔의 일부는, 제 1 거울(109), 반파판(110) 및 제 2 거울(111)을 거쳐 제 2 편향기(112)에 도달한다. 각도 다중화를 사용하여 데이터 페이지를 홀로그래픽 매체(106)에 기록하고 주어진 데이터 페이지를 판독하려고 하는 경우, 제 2 편향기(112)는 홀로그래픽 매체(106)에 대한 각도가 상기 주어진 홀로그래픽을 기록하는데 사용된 각도와 같도록 배치된다. 그래서, 제 2 편향기(112)에 의해 편향되고 제 2 망원경(113)에 의해 홀로그래픽 매체(106)에 포커싱된 신호는, 상기 주어진 홀로그래픽을 기록하는데 사용된 기준신호의 위상 공역이다. 이를테면 파장 다중화를 사용하여 데이터 페이지를 홀로그래픽 매체(106)에 기록하고 주어진 데이터 페이지를 판독하려고 하는 경우, 동일한 파장을 사용하여 상기 주어진 데이터 페이지를 판독한다.
그리고, 기준신호의 위상 공역은, 정보 패턴에 의해 회절되고, 이 정보 패턴은 재구성된 신호빔을 생성하고서, 상기 렌즈(105)와 제 2 빔 스플리터(104)를 거쳐 검출기(114)에 도달된다. 그래서, 촬영된 데이터 페이지는 검출기(114)에 생성되고, 상기 검출기(114)에 의해 검출된다. 검출기(114)는, 화소 또는 검출기 부재 로 이루어지고, 각 검출기 부재는 촬영된 데이터 페이지의 비트에 해당한다.
공지된 종래기술에서는, 신호빔의 진폭을 변조시킨다는 점에서 데이터 페이지를 인코딩한다.
(발명의 요약)
본 발명의 목적은, 홀로그래픽 매체에 데이터 페이지를 기록하되 공지된 해결책의 대안인 홀로그래픽 장치를 제공하는데 있다.
이를 위해, 본 발명은 홀로그래픽 매체에 데이터 페이지를 기록하는 광학 홀로그래픽 장치를 제안하고, 이 장치는, 신호빔을 발생하는 수단과, 상기 데이터 페이지를 인코딩하도록 상기 신호빔의 위상을 변조하는 수단과, 상기 변조된 신호빔이 상기 홀로그래픽 매체 내측의 기준빔을 간섭하는 수단을 구비한다.
바람직하게는, 홀로그래픽 장치는, 신호빔의 진폭을 변조시키는 수단을 더 구비한다. 이것은, 홀로그래픽 매체에 기록될 수 있는 데이터 밀도를 증가시키기 때문에, 특히 바람직하다. 실제로, 주어진 다중화 파라미터, 이를테면 주어진 각도 또는 주어진 파장에 대해, 2개의 데이터 페이지는, 기록매체의 동일한 위치에 기록되어도 된다. 데이터 페이지 중 하나는 위상변조되고, 다른 데이터 페이지는 진폭변조된다. 그래서, 데이터 밀도는, 종래기술에 대해 증가되고, 여기서, 하나의 데이터 페이지만이 주어진 다중화 파라미터를 위한 홀로그래픽 매체의 주어진 위치에 기록될 수 있다.
또한, 본 발명은, 적어도 하나의 위상변조된 데이터 페이지를 구비한 홀로그 래픽 매체에 관한 것이다. 바람직하게는, 홀로그래픽 매체는, 적어도 하나의 진폭변조된 데이터 페이지를 더 구비한다.
본 발명은, 상기 홀로그래픽 매체를 판독하는 홀로그래픽 장치에 관한 것이고, 이 홀로그래픽 장치는, 위상변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하는 수단을 구비한다.
바람직하게는, 홀로그래픽 장치는, 기준신호를 발생하는 수단과, 위상변조된 재구성 신호빔을 발생하도록 상기 기준신호를 상기 홀로그래픽 매체에 전송하는 수단과, 상기 위상변조된 신호빔을 검출하는 수단과, 프로브(probe) 신호를 발생하는 수단과, 위상변조된 재구성 신호빔이 검출수단에 도달하기 전에 상기 프로브 신호가 위상변조된 재구성 신호빔을 간섭하는 수단을 구비한다. 위상변조된 재구성 신호빔이 프로브 신호를 간섭하는 것에 의해, 2D 신호로서 기록되거나 CCD 등의 종래의 검출기에 결상되는 기준 패턴을 통해 위상변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검출할 수 있다.
제 1 실시예에서, 홀로그래픽 장치는, 검출수단에서 검출된 신호에 대해서 중앙 밴드와 2개의 사이드 밴드로 이루어진 푸리에 변환을 계산하는 수단과, 위상변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하도록 사이드 밴드 중 적어도 하나의 역 푸리에 변환을 계산하는 수단을 구비한다.
제 2 실시예에서, 홀로그래픽 장치는, 위상 스테핑 과정에 의해 위상변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하도록 상기 프로브 신호의 위상을 변화시키는 수단을 구비한다. 본 실시예에서, 필요한 신호처리의 양은 낮고, 따라서 전력소모는 낮고, 데이터 검색속도는 높다.
또한, 본 발명은, 위상변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상 검색단계를 포함한 홀로그래픽 매체 판독방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 프로세서 또는 컴퓨터에 로딩되는 경우 그 프로세서 또는 컴퓨터가 상기 방법을 실행하게 하는 일련의 명령어를 포함한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 국면은, 이후 기재된 실시예로부터 명백해지고, 이 실시예를 참조하여 설명될 것이다.
이하, 본 발명을 아래의 첨부도면을 참조하여 예시에 의해 보다 상세히 설명하겠다:
- 도 1은 종래기술에 따른 홀로그래픽 장치를 나타내고,
- 도 2a 및 도 2b는, 본 발명에 따른 홀로그래픽 기록장치를 나타내고,
- 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽 기록장치를 나타내고,
- 도 4는 본 발명에 따른 홀로그래픽 판독장치를 나타내며,
- 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 데이터 페이지를 판독하는 방법을 나타내고,
- 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 데이터 페이지를 판독하는 다른 방 법을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 기록장치를 나타낸다. 이 홀로그래픽 장치는, 방사원(100), 시준기(101), 제 1 빔 스플리터(102), 위상 변조 공간적 광 변조기(201), 제 2 빔 스플리터(104), 렌즈(105), 제 1 편향기(107), 제 1 망원경(108)을 구비한다. 홀로그래픽 장치는, 홀로그래픽 매체(106)에 데이터를 기록하도록 구성된다.
데이터 페이지를 홀로그래픽 매체(106)에 기록하는 것은, 도 1에 기재된 기록과 동일하다. 그러나, 신호빔은, 진폭 변조 대신에 위상 변조된다. 이를 위해, 도 1의 진폭변조 공간적 광 변조기(103)는, 위상 변조 공간적 광 변조기(201)로 대체된다. 상기 위상 변조 공간적 광 변조기(201)는, 변조부재의 어레이를 구비한다. 적어도 일부의 변조부재는, 이들 변조부재를 통과하는 신호빔의 일부의 위상을 수정하도록 구성된다.
도 2b에는, 위상 변조 공간적 광 변조기(201)의 2개의 변조부재가 도시되어 있다. 제 1 변조부재는 제 1 굴절률 n1을 갖고, 제 2 변조부재는 제 2 굴절률 n2를 가지며, 이때 n1은 n2와 서로 다르다. 도 2b의 예시에서, 제 1 굴절률 n1은, 제 1 변조부재를 통과하는 방사빔의 일부의 전파가 상기 제 1 변조부재에 의해 수정되지 않는 것이다. 제 2 굴절률 n2는, 제 2 변조부재를 통과하는 방사빔의 일부의 전파가 상기 제 2 변조부재에 의해 수정되는 것이다. 달리 말하면, 제 1 및 제 2 굴절률 n1, n2 각각은, 공간적 광 변조기를 출사하는 방사빔의 2개의 일부간의 위상 차이가 생기는 것이다. 도 2b의 예시에서, π의 위상차는 위상 변조 공간적 광 변조기(201) 후방에 방사빔의 이들 2개의 일부 사이에서 생긴다. 이러한 위상차가 홀로그래픽 판독장치에서 어떻게 검출되는지를 후술한다.
그래서, 위상 변조 공간적 광 변조기(201)에 의해 데이터 페이지를 인코딩하는 것이 가능하다. 위상 변조 공간적 광 변조기(201)는, 2개의 서로 다른 위상만, 이를테면, 0과 π를 발생하지만, 2개보다 많은 서로 다른 위상을 발생하기도 한다. 이를 위해, 위상 변조 공간적 광 변조기(201)의 변조부재의 굴절률은, 2개보다 많은 서로 다른 값으로 할 수 있다. 위상 변조 공간적 광 변조기(201)의 예로는, 액정 화소, 이를테면 1000*1000화소로 이루어진 어레이를 구비한 액정장치가 있다. 각 화소의 굴절률은, 각 화소의 전극간에 인가된 전압에 의해 제어된다. 데이터 페이지는 위상 변조 공간적 광 변조기(201)에 전송되고, 적절한 전압은 신호빔에서의 데이터 페이지를 인코딩하도록 액정 화소에 인가된다.
상기 위상 변조 공간적 광 변조기의 예는, "Adaptive Optics Engineering Handbook"(R.K.Tyson,editor),(Marcel Dekker, New York, 2000)에서 G.D.Love, "Liquid Crystal Adaptive Optics"에 기재되어 있다. 상기 위상 변조 공간적 광 변조기도 특허출원 WO0248800에 기재되어 있고, 이 출원은 위상 변조 공간적 광 변조기를 사용한 홀로그래픽 장치에 관한 것이다. 그러나, 위상 변조 공간적 광 변조기는 기준 브랜치에 설치되고, 기준신호의 위상은 인코딩된다. 그래서, 이러한 위상 변조 공간적 광 변조기의 목적은, 위상 인코딩 다중화를 고려하는데 있다.
도 2a의 예에서는, 각도 다중화를 사용하여 홀로그래픽 매체(106)의 동일한 위치에 서로 다른 데이터를 기록한다. 그러나, 다른 종류의 다중화는, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용되기도 한다.
도 2는 본 발명에 따른 또 하나의 홀로그래픽 기록장치를 나타낸다. 이러한 홀로그래픽 장치는, 진폭 변조 공간적 광 변조기(103)를 더 구비하는 것 이외는, 도 2의 홀로그래픽 장치와 같은 부재를 구비한다. 그래서, 신호빔은, 위상 및 진폭에 있어서 변조된다. 이것에 의해, 2개의 데이터 페이지를 동일한 다중화 파라미터로 홀로그래픽 매체(106)의 동일한 위치에 기록할 수 있다. 실제로, 데이터를 기록하는 홀로그래픽 매체(106)에서 기준빔과 간섭되는 신호빔은, 진폭 변조와 위상 정보를 포함한다. 후술하는 것처럼, 위상 정보와 진폭 정보를 독립적으로 검색하는 것이 가능하다. 따라서, 종래기술에서처럼 2배 많은 정보를 기록매체(106)의 동일한 위치에 기록하는 것이 가능하다. 이것은, 하나의 데이터 페이지만을 종래기술에서는 기록하는 2개의 데이터 페이지를 기록하거나, 종래기술의 데이터 페이지처럼 2배 많은 정보를 갖는 단일 데이터 페이지를 기록하는 것으로서 알 수 있다.
주목해야 하는 것은, 위상 변조 공간적 광 변조기(201)와 진폭 변조 공간적 광 변조기(103)가 동일한 변조 부재의 일부를 구성하여도 된다는 것이다. 이러한 변조부재는, 이를테면 변조부재로 이루어진 2개의 중첩된 어레이, 즉 하나는 위상변조용이고, 다른 하나는 진폭변조용이다. 이것의 이점은, 이미 상기 변조부재에 정렬된 것처럼, 위상 변조 공간적 광 변조기(201)와 진폭 변조 공간적 광 변조기(103)를 정렬할 필요가 없다는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 홀로그래픽 판독장치를 나타낸다. 이 광학장치는, 방사원(100), 시준기(101), 제 1 빔 스플리터(102), 위상 변조 공간적 광 변조기(201), 제 2 빔 스플리터(104), 렌즈(105), 제 1 거울(109), 반파판(110), 제 2 거울(111), 제 2 편향기(112), 제 2 망원경(113), 검출기(114), 제 3 빔 스플리터(401), 격자(402) 등의 편향수단 및 처리회로(403)를 구비한다. 이 광학장치는, 홀로그래픽 매체(106)로부터 데이터를 판독하도록 구성된다.
데이터 페이지의 판독은, 프로브 신호가 제 3 빔 스플리터(401)에 의해 발생되고 격자(402)에 의해 검출기(114)에 전송되어 후자가 검출기(114)에 도달하기 전에 재구성된 신호빔과 간섭한다.
판독시, 제 1 빔 스플리터(102)에서 발생된 신호빔은, 상기 위상 변조 공간적 광 변조기(201)의 화소에 적절한 전압을 인가한다는 점에서 위상 변조 공간적 광 변조기(201)에 의해 차단된다. 이와는 달리, 또 다른 광학부재는, 위상 변조 공간적 광 변조기(201) 대신에 홀로그래픽 장치에서 추가되고, 그 광학부재는 불투명하다. 이것이 바로, 홀로그래픽 장치가 판독전용 장치인 경우이다. 홀로그래픽 장치가 본 발명에 따라 데이터를 기록 및 판독하도록 구성되는 경우, 추가의 부재는, 홀로그래픽 장치에 설치되어도 되고, 그 부재는 기록시에는 투명하고 판독시에는 불투명하다. 이것은, 2개의 전극 사이에 전자착색 재료로 이루어진 판인 경우이어도 된다. 또한, 위상 변조 공간적 광 변조기(201)는, 2개의 투명전극 사이에 적절한 전위차의 인가에 의해 판독시에 불투명할 수 있는 추가의 전자착색층을 포함하기도 한다.
주어진 다중화 파라미터로 판독시에, 상기 다중화 파라미터로 기록된 데이터 페이지에 해당하는 재구성된 신호빔을 발생한다. 그 재구성된 신호빔의 파면은, 상기 데이터 페이지를 기록하는데 사용된 위상 변조 공간적 광 변조기(201)의 파면과 같다. 재구성된 신호빔의 파면을,
Figure 112006039850869-PCT00001
라고 나타내고, j는 다중화 파라미터에 해당한다. 다중화 파라미터 j는, 이를테면, 본 발명이 다른 종류의 다중화에 마찬가지로 적용할지라도, 주어진 데이터 페이지를 기록하는데 사용된 기준빔의 각도일 수 있다.
프로브 신호빔은, Kprobe로 나타낸 벡터를 갖는 평면파 파면을 갖는다. 이 파면은,
Figure 112006039850869-PCT00002
로 나타낸다. 벡터 Kprobe는 격자(402)에 의존한다. 격자(402)의 편향 각도에 의존하는 벡터 Kprobe의 선택은, 나중에 설명하겠다. 재구성된 신호빔과 프로브 신호빔이 검출기(114)에 도달하기 전에 간섭하므로, 이것은 검출된 신호빔을 일으키고, 그 파면은 재구성된 신호빔과 프로브 신호빔의 파면의 합, 즉
Figure 112006039850869-PCT00003
이고, 이때
Figure 112006039850869-PCT00004
는 검출된 신호빔의 파면을 나타낸다. 검출기(114)는 광학 파면의 전력, 즉
Figure 112006039850869-PCT00005
에만 민감하다.
그래서, 상기 검출된 신호빔의 파면은,
Figure 112006039850869-PCT00006
로 표현될 수 있고, 여기서 R은 위상 변조 공간적 광 변조기(201)의 평면에서의 2D 위치 좌표를 나타내고,
Figure 112006039850869-PCT00007
는 이들 신호빔의 광 경로에 대해 가능한 비등거리로 인해, 재구성된 신호빔과 프로브 신호빔간의 위상차를 나타낸다.
검출기(114)는 검출된 신호빔의 강도, 즉
Figure 112006039850869-PCT00008
만을 기록한다.
이후 설명된 방법은, 검출기(114)에 기록된 강도로부터
Figure 112006039850869-PCT00009
의 위상을 검색하는 처리회로(403)에 의해 실행될 수 있는 서로 다른 예를 제공한다. 홀로그래픽 매체(106)에 기록된 개개의 데이터 비트의 위상은, 검출될 수 없지만 관련없는 일정한 위상 시프트까지
Figure 112006039850869-PCT00010
의 위상과 같다.
도 5는 위상 변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하는 제 1 실시예를 나타낸다. 검출기(114)의 강도는,
Figure 112006039850869-PCT00011
로서 나타낸다. 재구성된 신호빔의 위상이 일정한 경우, 검출기(114)의 강도는, 방위가 벡터 Kprobe에 수직하는 언저리를 포함한다. 그 재구성된 신호빔의 위상이 일정하지 않으므로, 검출기(114)의 강도는 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상에 의해 변조되는 언저리를 포함한다. 이 때문에, 검출기(114)의 화소의 수 Nx*Ny는 위상 변조 공간적 광 변조기(201)의 변조부재의 수 NSLMx*NSLMy보다 크게 선택되어, 이들 위상 변조된 언저리를 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 검출기(114)의 화소 수는, 프로브 벡터 Kprobe에 평행한 방향으로 위상 변조 공간적 광 변조기(201)의 변조부재의 수보다 높다. 본 예시에서, Ny는 NSLMy보다 크다. 이것은, 검출기(114)가 Kprobe의 방향으로의 크기가 Kprobe의 방향에 수직한 방향의 크기보다 작은 직사각형 화소를 구비할 수 있다는 점에서 이루어질 수 있다.
상기 방법의 제 1 단계는, 검출기(114)에 검출된 신호의 푸리에 변환, 즉
Figure 112006039850869-PCT00012
의 푸리에 변환으로 이루어진다.
Figure 112006039850869-PCT00013
의 푸리에 변환
Figure 112006039850869-PCT00014
은
Figure 112006039850869-PCT00015
으로 표현될 수 있고, 여기서 CB는 중앙 밴드를 나타내고, SB는
Figure 112006039850869-PCT00016
의 푸리에 변환에서 2개의 사이드 밴드 각각을 나타낸다. 중앙 밴드 CB(Ω)는
Figure 112006039850869-PCT00017
의 푸리에 변환에 해당하고, 재구성된 신호빔의 파면의 진폭에 대한 정보를 포함한다. 사이드 밴드 SB+(Ω)와 SB-(Ω) 각각은,
Figure 112006039850869-PCT00018
및
Figure 112006039850869-PCT00019
의 푸리에 변환에 해당한다.
주목해야 하는 것은, 중앙 밴드 CB(Ω)와 사이드 밴드 SB+(Ω)와 SB-(Ω)간의 푸리에 스펙트럼의 거리가, 프로브 벡터 Kprobe의 크기와 같다는 것이다. 따라서, 프로브 벡터 Kprobe의 크기는, 중앙 밴드 CB(Ω)와 사이드 밴드 SB+(Ω)와 SB-(Ω)가 푸리에 스펙트럼에서 겹치지 않도록 선택된다.
사이드 밴드 SB+(Ω)와 SB-(Ω)는 서로의 복소공액이고, 그 이유는 그들이 실제값 화상의 2D 푸리에 변환으로부터 생기기 때문이다. 이 때문에, 그들은 정확히 동일한 정보를 갖는다. 그 방법의 제 2 단계는, 사이드 밴드 중 하나, 이를테면 SB+(Ω)의 선택을 포함한다. 그 후, 상기 선택된 사이드 밴드는 그 중심점에 대해 중심이 맞추어지는 것이 바람직하고, 즉 그 값 SB+(Ω-Kprobe)이 계산된다.
그 방법의 제 3 단계는, SB+(Ω-Kprobe)의 역 푸리에 변환을 계산할 때 이루어진다. 이것에 의해, 재구성된 신호빔의 파면을 검색할 수 있다.
Figure 112006039850869-PCT00020
이러한 양은, 재구성된 신호빔의 파면의 진폭과 위상 정보를 포함한다. 도 5의 예시에서는, 신호빔의 위상만을 변조한다. 이러한 방법에 의해, 다중화 파라미터 j로 기록된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색할 수 있다. 신호빔의 진폭이 변조되는 경우, 이러한 방법에 의해서도 다중화 파라미터 j로 기록된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 진폭을 검색할 수 있다.
주목해야 하는 것은, 중앙 밴드 CB(Ω)의 정보는 다중화 파라미터 j로 기록된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 진폭을 검색하도록 처리되어도 된다는 것이다. 이것은, 신호 대 잡음비가 낮은 경우 유용하여, 사이드 밴드 SB+(Ω)의 정보를 처리하여 얻어진 진폭 정보와 합성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 중앙 밴드 CB(Ω)를 선택하고, CB(Ω)의 역 푸리에 변환을 계산한다.
도 6은 본 발명에 따른 데이터 페이지를 판독하는 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예에서, 복수의 데이터 페이지는, 각각 서로 다른 프로브 벡터를 갖는 검출기(114) 상에서 검출된다. 도 6의 예에서는, 3개의 서로 다른 프로브 벡터를 사용하여 홀로그래픽 매체(106)의 3개의 연속적인 데이터 페이지를 검출한다. 다중화 파라미터 j로 기록된 데이터 페이지를 재구성하는데 사용된 기준신호는, 제 1 프로브 벡터 Kprobe j와 간섭되고, 그 결과의 신호는 검출기(114) 상에 검출된다. 다중화 파라미터 j+1로 기록된 데이터 페이지를 재구성하는데 사용된 기준신호는, 제 2 프로브 벡터 Kprobe j+1와 간섭되고, 그 결과의 신호도 검출기(114) 상에 검출된다. 이것이 의미하는 것은, 이들 2개의 신호가 검출기(114) 상에 추가된다. 마찬가지로, 다중화 파라미터 j+2로 수행하여도 되고, 여기서는 제 3 프로브 벡터 Kprobe j+2를 사용한다. 3개의 프로브 벡터의 방향은 서로 다르다.
그 후, 검출기(114) 상에 검출된 신호의 푸리에 변환을 수행한다. 그 결과의 푸리에 변환은, 중앙 밴드 CB(Ω)와 6개의 사이드 밴드 SB+ j(Ω), SB- j(Ω), SB+ j+1(Ω), SB- j+1(Ω), SB+ j+2(Ω) 및 SB- j+2(Ω)을 포함한다. 그리고, 사이드 밴드 SB+ j(Ω), SB+ j+1(Ω) 및 SB+ j+2(Ω)를 선택하고, 이들 사이드 밴드의 역 푸리에 변환을 바람직하게는 도 5에 도시된 것과 같은 센터링 동작 후에 수행한다. 이것에 의해, 각각 다중화 파라미터 j, j+1 및 j+2로 각각 기록되었던 3개의 데이터 페이지에 대한 진폭 및 위상 정보를 검색할 수 있다.
이러한 실시예는, 진폭 및 위상 정보를 검색하는데 필요한 필요한 처리를 감소하기 때문에, 바람직하다. 실제로, 하나의 순 푸리에 변환만을 상기 방법의 제 1 단계에서 필요로 한다. 순 푸리에 변환은, 검출기(114)의 전체 시계에 걸쳐서 실행되므로, 가장 복잡한 것이다.
다른 방법은, 위상 변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하는데 사용되어도 된다. 또 다른 예는, 이후 도 4의 홀로그래픽 판독장치에 의거하여 설명된다. 이 방법은, 위상 스테핑 과정을 사용한다. 이 후 본 예에서, 개개의 데이터 비트의 위상은 0 또는 π일 뿐이다.
이 방법에서, 프로브 신호빔의 파면은 균일하다, 즉 프로브 벡터 Kprobe는 널(null) 벡터이다. 이 때문에, 그 검출기(114) 상의 강도는,
Figure 112006039850869-PCT00021
여기서,
Figure 112006039850869-PCT00022
는 검색될 파면의 위상
Figure 112006039850869-PCT00023
이다. 위상 스테핑 과정은, 위상
Figure 112006039850869-PCT00024
를 변화시키는 것과
Figure 112006039850869-PCT00025
의 서로 다른 값에 대한 강도
Figure 112006039850869-PCT00026
를 측정하는 것으로 이루어진다. 본 예시에서는
Figure 112006039850869-PCT00027
의 2개의 값만을 필요로 한다. 그 위상
Figure 112006039850869-PCT00028
는 프로브 신호빔의 광 경로를 변경함으로써, 예를 들면 제 3 빔 스플리터(402)와 검출기(114) 사이에 설치된 미러를 변위시켜서 변화되어도 된다. 본 예시에서, 제 1 위상
Figure 112006039850869-PCT00029
을
Figure 112006039850869-PCT00030
이도록 선택한다. 제 2 위상
Figure 112006039850869-PCT00031
은,
Figure 112006039850869-PCT00032
이도록 선택된다.
Figure 112006039850869-PCT00033
및
Figure 112006039850869-PCT00034
의 검출 후,
Figure 112006039850869-PCT00035
-
Figure 112006039850869-PCT00036
는 R마다 측정된다.
Figure 112006039850869-PCT00037
따라서,
Figure 112006039850869-PCT00038
및
Figure 112006039850869-PCT00039
.
이 때문에, 차이
Figure 112006039850869-PCT00040
의 부호는,
Figure 112006039850869-PCT00041
0 또는 π인 경우를 나타낸다. 위상 스테핑 과정을 사용한 이 방법이 재구성된 신호빔의 이진 파면에 대해 설명되었지만, 즉 여기서
Figure 112006039850869-PCT00042
이 2개의 서로 다른 값만을 취할 수 있지만, 이 방법은 논-이진 파면에 대해 적용되어도 된다. 이 경우에, 그 이상의 위상
Figure 112006039850869-PCT00043
을 선택하여 위상 변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색한다. 이것은, 보다 상세히 "Optical Shop Testing", D.Malacara,ed.,John Wiley & Sons, New York,1992에 보다 상세히 기재되어 있다.
이후, 위상 변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하는 다른 방법이 기재되어 있다. 이 방법은, 이전에 설명된 방법으로서 프로브 신호빔을 필요로 하지 않는다. 동일한 위상변조 데이터 페이지에 대해, 서로 다른 재구성 신호빔은 검출기(114) 상에 검출된다. 이것은, 광 파라미터가 홀로그래픽 판독장치에서 변화된다는 점에서 이루어진다. 예를 들면, 그 재구성된 신호빔의 포커스는 변화되어도 된다. 위상 변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상은, 서로 다른 재구성된 신호빔에 대해 검출기(114) 상에 검출된 서로 다른 신호의 특정한 분석에 의해 검색되어도 된다. 이러한 방법은, 고해상 전자 현미경 등의 다른 기계분야에 이미 공지되어 있다. 이것은, 이를테면, "Special Issue of Ultramicroscopy on Brite-Euram Project No.3322", "Towards One-Angstrom Resolution", Ultramicroscopy, Vol.64,1996에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 위상변조된 데이터 페이지를 판독하는 방법은, 홀로그래픽 장치에 집적되도록 구성된 집적회로에서 실행될 수 있다. 프로그램 메모리에 로딩된 일련의 명령어는, 집적회로가 데이터 페이지 판독방법 중 하나를 실행하게 한다. 그 명령어의 세트는, 예를 들면 디스크 등의 데이터 매체에 저장되어도 된다. 그 명령어의 세트는, 집적회로의 프로그램 메모리에 로딩하기 위해서 데이터 매체로부터 판독될 수 있고, 그래서 그 역할을 만족시킬 것이다.
이하의 청구항의 어떠한 참조부호도 그 청구항을 한정하는 것으로서 파악되어서는 안 된다. 동사 "포함하는"과 그것의 활용의 사용이, 임의의 청구항에 기재된 것 이외의 임의의 다른 구성요소의 존재를 배제하지 않는다는 것은 자명하다. 구성요소 앞의 단어 "a" 또는 "an"은, 그 구성요소의 복수개가 존재하는 것을 배제하지 않는다.

Claims (10)

  1. 홀로그래픽 매체(106)에 데이터 페이지를 기록하는 광학 홀로그래픽 장치로서, 이 장치는, 신호빔을 발생하는 수단(100)과, 상기 데이터 페이지를 인코딩하도록 상기 신호빔의 위상을 변조하는 수단(201)과, 상기 변조된 신호빔이 상기 홀로그래픽 매체 내측의 기준빔을 간섭하는 수단(102,107,108)을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 홀로그래픽 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호빔의 진폭을 변조시키는 수단(103)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학 홀로그래픽 장치.
  3. 적어도 하나의 위상변조된 데이터 페이지를 구비한 홀로그래픽 매체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    적어도 하나의 진폭변조된 데이터 페이지를 더 구비한 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 매체.
  5. 청구항 3에 기재된 홀로그래픽 매체를 판독하는 홀로그래픽 장치로서, 이 홀로그래픽 장치는, 위상변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하는 수단(401,402,114,403)을 구비한 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 장치는, 기준신호를 발생하는 수단(100,102)과, 위상변조된 재구성 신호빔을 발생하도록 상기 기준신호를 상기 홀로그래픽 매체에 전송하는 수단(109,111,112,113)과, 상기 위상변조된 재구성된 신호빔을 검출하는 수단(114)과, 프로브 신호를 발생하는 수단(401)과, 위상변조된 재구성 신호빔이 검출수단에 도달하기 전에 상기 프로브 신호가 위상변조된 재구성 신호빔을 간섭하는 수단(402)을 구비한 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 검출수단에서 검출된 신호에 대해서 중앙 밴드와 2개의 사이드 밴드로 이루어진 푸리에 변환을 계산하는 수단과, 위상변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하도록 사이드 밴드 중 적어도 하나의 역 푸리에 변환을 계산하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    위상 스테핑 과정에 의해 위상변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하도록 상기 프로브 신호의 위상을 변화시키는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 장치.
  9. 위상변조된 데이터 페이지의 개개의 데이터 비트의 위상을 검색하는 단계를 포함한 청구항 3에 기재된 홀로그래픽 매체 판독방법.
  10. 프로세서 또는 컴퓨터에 로딩되는 경우 그 프로세서 또는 컴퓨터가 청구항 9에 기재된 방법을 실행하게 하는 일련의 명령어를 포함한 컴퓨터 프로그램.
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