KR20070016478A

KR20070016478A - 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광변조기

Info

Publication number: KR20070016478A
Application number: KR1020050071179A
Authority: KR
Inventors: 이석희
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2007-02-08

Abstract

본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기에 관한 것으로, 특히 저장매체에 입사되는 기준광의 입사각에 의거하여 데이터 페이지를 싣는 공간 광 변조기의 마스크 패턴을 조작함으로써 기록밀도를 높일 수 있도록 된 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기에 관한 것이다.

또한, 2진 데이터 정보가 실리는 물체광과 소정의 입사각으로 조사되는 기준광의 중첩에 의해 발생되는 간섭무늬를 홀로그래픽 저장매체에 기록하는 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치에서, 상기 물체광이 통과되는 다수의 픽셀로 이루어진 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기에 있어서, 상기 픽셀을, 그 가로(a)와 세로(b)의 비(b/a)가 상기 입사각에 대해 주어지는 코사인값으로 결정되는 장방형 형태로 함으로써 상기 홀로그래픽 저장매체에 기록되는 데이터 정보의 기록 밀도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.

광변조기, 홀로그래피, Holographic, 기준광, 광변조기, SLM

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기{Spatial Light Modulator of Holographic Digital Data Storage Apparatus}

도 1은 종래의 공간 광 변조기의 마스크 패턴을 나타내는 예시도,

도 2는 저장매체에 집속되는 물체광의 광량의 분포를 나타내는 그래프,

도 3은 도 1의 마스크 패턴의 일 실시예에 따라 물체광과 기준광이 조사된 저장매체의 평면 예시도,

도 4는 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 블록 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 공간 광 변조기의 마스크 패턴을 나타내는 예시도,

도 6은 도 5의 마스크 패턴의 일 실시예에 따라 물체광과 기준광이 조사된 저장매체의 평면 예시도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100, 500: 마스크 패턴 101, 501: 픽셀

200, 600: 물체광 201, 601: 1차 물체광

203, 603: 2차 물체광 300, 301, 700: 기준광

400: HDDS 장치 410: 광원

420: 광 분리기 421,423: 셔터

430: 회전 반사경 431: 엑츄에이터

433, 435: 굴절렌즈 450: 공간 광 변조기

451, 471: 푸리에 렌즈 460: 홀로그래픽 저장매체

470: CCD 촬상소자 480: 이미지 보상 처리부

최근 들어, 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device) 또는 LCD(Liquid Crystal Display)등을 응용한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장(Holographic Digital Data Storage; HDDS) 및 재생 장치(이하 HDDS 장치)가 활발히 연구되고 있는바, HDDS 장치는 저장능력과 저장속도에서 탁월한 성능을 보여 지문 인식 장치, 저장장치 및 디스플레이 장치 등 그 응용 분야가 점차 확대되고 있다.

이러한 HDDS 장치는 광원에서 출력된 빛이 기준광과 물체광으로 분리된 후 각각 다른 경로를 거쳐 홀로그래픽 저장매체(이하 저장매체)에 도달하여 일으키는 간섭무늬를 기록함으로써 달성되는 바, 2진 데이터로 형성된 데이터 페이지(Data Page)가 물체광의 광로상에 위치한 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)에 실림으로써 저장매체에 기록되게 된다. 한편, 전술한 공간 광 변조기는 소정의 크기를 갖으며, 2진 데이터를 싣는 일정한 형태의 픽셀들의 모임(이하 마스크 패턴)을 포함하여 이루어진다.

이후, 저장매체에 기록된 데이터 페이지의 재생은 먼저 기록할 때 사용했던 기준광을 기록할 때의 입사 각도로 저장 매체에 조사한 후 조사된 장소에 저장된 간섭무늬가 회절현상에 의해 픽셀 명암의 2진 데이터 페이지로 복원되어 출력되면, 출력된 영상을 촬상소자로 촬영하여 전기신호로 복조함으로써 달성된다.

도 1은 종래의 공간 광 변조기의 마스크 패턴을 나타내는 예시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 마스크 패턴(100)은 'a'라는 소정의 크기를 갖는 정방형의 픽셀(101)들의 모임으로 이루어지는데, 마스크 패턴(100)에 실린 데이터 페이지 정보를 담은 물체광은 광을 집광해주는 푸리에 렌즈(Fourier Lens)를 통과함으로써 저장매체에 집속된다.

도 2는 저장매체에 집속되는 물체광의 광량의 분포를 나타내는 그래프인바, 원 이미지는 3차원 형태의 분포도임을 밝혀둔다.

도 2에 도시한 바와 같이 물체광(200)은 저장매체에 집속됨에 있어서, 중앙에 가장 높은 광량을 갖는 원뿔 형태의 1차 물체광(201) 및 1차 물체광(201)으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 곳에 1차 물체광(201)보다 상대적으로 낮은 광량을 갖는 2차 물체광(203)으로 이루어지는데, 2차 물체광(203)의 형태는 1차 물체광(201)을 둘러싸는 원형 형태이다.

한편, 도 1에 도시된 정방형의 픽셀(101) 크기에 따라 1차 물체광(201)을 중심으로 한 2차 물체광(203) 사이의 간격 'NA'(Nyquist Aperture)는 다음 수학식 1에 따른다.

여기서 λ는 물체광의 파장을 의미하며, f 는 물체광의 주파수를 의미한다.

앞서 살펴본 바와 같이, 물체광과 기준광의 간섭무늬가 회절현상에 의해서 저장매체에 기록될 때 물체광이 담고 있는 데이터 페이지 정보를 큰 훼손 없이 저장하기 위해서는 최소 'NA' 거리를 갖는 기준광이 필요하게 되는데, 이에 따른 기준광은 수직으로 입사되는 것이 아니라 저장매체에 소정의 입사각을 가지고 입사되므로 타원형을 이루게 된다.

한편, 도 3은 도 1의 마스크 패턴의 일 실시예에 따라 물체광과 기준광이 조사된 저장매체의 평면 예시도인바, 물체광(200)의 도시는 편의상 사각형 형태로 도시한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 1차 물체광(201) 및 2차 물체광(203)으로 이루어진 물체광(200)에 실린 데이터 페이지 정보가 손실 없이 정확히 저장되기 위해서는 기준광이 비스듬히 입사되는 것을 감안하여 단축길이가 'NA'의 크기를 갖는 타원 형태의 기준광(300)이 필요하다.

하지만, 실질적으로 데이터 페이지 정보가 저장매체에 기록되기 위한 최소 기준광(301)의 크기는 지름이 'NA'인 원형 형태이다. 따라서, 저장매체에 기록되는 데이터 페이지를 더 늘릴 수 있음에도 기준광이 타원 형태로 이루어지기 때문에, 불가피하게 데이터 페이지 정보가 기록되지 않는 저장매체의 부분이 존재하는 문제 점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 기준광의 형태를 타원형에서 원형으로 변형할 수 없으므로 그에 따른 대안으로써, 기준광의 입사각에 의거하여 마스크 패턴의 픽셀 구조를 장방형 형태로 변형함으로써 마스크 패턴에 싣게 되는 데이터 페이지의 정보량이 늘어날 수 있도록 한 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기는 2진 데이터 정보가 실리는 물체광과 소정의 입사각으로 조사되는 기준광의 중첩에 의해 발생되는 간섭무늬를 홀로그래픽 저장매체에 기록하는 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치에서, 상기 물체광이 통과되는 다수의 픽셀로 이루어진 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기에 있어서, 상기 픽셀을, 그 가로(a)와 세로(b)의 비(b/a)가 상기 입사각에 대해 주어지는 코사인값으로 결정되는 장방형 형태로 함을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기을 제공한다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기에 대해서 상세하게 설명한다.

도 4는 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조 기의 블록 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 HDDS 장치(400)는 가간섭광(Coherent Beam), 즉 레이저광을 발생시키는 광원(410); 광원(410)으로부터 발생된 가간섭광을 기준광(Reference Beam)과 물체광(Object Beam)으로 분리시키는 광 분리기(Beam Splitter)(420); 기준광의 광로상에 위치하여 반사에 의해 기준광의 진행방향을 변경시키는 회전 반사경(430); 회전 반사경(430)에서 반사된 기준광을 소정 각도로 굴절시키는 두개의 굴절 렌즈(433)(435); 물체광의 광로상에 위치하여 물체광에 입력 데이터 즉, 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터를 실어 주는 공간 광 변조기(450); 공간 광 변조기(450)에 의해 변조된 물체광을 집광해주는 푸리에 렌즈(Fourier Lens)(451); 푸리에 렌즈(451)를 통해 집광된 물체광과 굴절 렌즈(433)(435)를 통해 소정 각도로 입사되는 기준광이 서로 교차되는 광로상에 위치하여 집광된 물체광과 기준광의 간섭으로 발생된 간섭무늬가 기록되며, 기준광만 조사될 때 해당 간섭무늬에 상응하는 데이터 페이지가 출력되는 홀로그래픽 저장매체(이하 저장매체)(460); 저장매체(460)에서 출력되는 데이터 페이지의 광로상에 위치하여 푸리에 렌즈(471)를 통하여 출력되는 데이터 페이지를 전기신호로 변환하는 CCD(Charge Coupled Device) 촬상소자(470) 및 CCD 촬상소자(471)에서 촬영된 데이터 페이지를 컷팅, 샘플링 및 한계치 처리하는 이미지 보상 처리부(490)를 포함하여 이루어진다. 도면의 미설명 부호 431은 회전 반사경(430)을 회전시키는 엑츄에이터(Actuator)이고, 421 및 423은 각각 기준광과 물체광의 진행을 제어하는 셔터(Shutter)이다.

전술한 구성에서 저장매체(460)는 간섭무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 크리스탈(Crystal)로 달성된다.

광원(410)에서 조사된 가간섭광은 광 분리기(420)에서 기준광과 물체광으로 나뉘어지며, 물체광은 공간 광 변조기(450)로 입력되어 변조 즉, 픽셀 명암의 2진 데이터 페이지로 변조된 후 저장매체(460)로 수직 입사된다.

한편, 기준광은 회전 반사경(430)에 의해 각도가 변화되어 소정 각도 즉, 입사각(θ)으로 저장매체(460)에 입사된다.

이렇게 저장매체(460)에 입사된 물체광과 기준광은 서로 간섭을 일으켜 간섭무늬를 발생시키며, 발생된 간섭무늬의 강도에 따라 광유도 현상(Light-induced generation of mobile charge)에 의해 저장매체(460)에 기록된다.

이후, 저장매체(460)에 저장된 데이터 즉, 데이터 페이지를 읽기 위해서는 데이터 페이지를 기록할 때 사용했던 기준광을 조사하면 되는바, 기준광을 저장매체에 소정 각도로 조사하면 해당 각도로 저장된 간섭무늬가 회절현상에 의해 원래의 픽셀 명암의 2진 데이터 페이지로 복원되고, 이후 복원된 데이터 페이지를 CCD 촬상소자(471)로 촬영하고 이미지 보상 처리부(490)에서 영상처리를 함으로써 원래의 입력 데이터를 얻게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 공간 광 변조기의 마스크 패턴을 나타내는 예시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 마스크 패턴(500)은 'a'라는 소정의 길이를 갖는 세로 측과 상대적으로 'a'보다 작은 'b'라는 소정의 길이를 갖는 가로 측으로 이루 어진 장방형 형태의 픽셀(401)들의 모임으로 이루어지는데, 도 1에 도시한 바와 같은 마스크 패턴(100)보다 상대적으로 더 많은 픽셀 수를 포함하게 된다. 또한, 픽셀의 세로측 길이 'b'는 다음 수학식 2에 따라 미리 정해진 입사각(θ)과 'a'의 크기에 의해 주어지게 된다.

도 6은 도 5의 마스크 패턴에 따라 저장매체에 집광되는 물체광과 기준광을 나타내는 예시도이다.

도 6에 도시한 바와 같이 물체광(600)은 저장매체(460)에 집속됨에 있어서, 중앙에 가장 높은 광량을 갖는 원뿔 형태의 1차 물체광(601) 및 1차 물체광(601)으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 곳에 1차 물체광(601)보다 상대적으로 낮은 광량을 갖는 2차 물체광(603)으로 이루어진다.

한편, 마스크 패턴(600)에 따른 물체광은 단축 길이의 경우에는 도 3에 도시한 바와 같은 'NA' 이지만 장축 길이의 경우에는 다음 수학식 3과 같이 'NA1'이므로, 기준광(700)의 타원형 형태와 일치되는 정규 분포를 갖는다.

또한, 입사각(θ)이 같다라고 한다면 마스크 패턴(600)에 따른 물체광은 도 3에 도시된 기준광(300)과도 일치되는 정규 분포를 갖는다.

따라서, 도 5에 도시된 마스크 패턴(500)을 갖는 HDDS 장치의 기록율이 더 높은 것을 알 수 있으며, 물체광의 분포 자체가 기준광과 같은 타원형이므로 데이터 페이지 정보가 기록되지 않는 저장매체의 부분은 없게 된다.

본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기는 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기에 따르면, 홀로그래픽 저장매체에 입사되는 기준광의 입사각에 의거하여 마스크 패턴의 정방형 형태의 픽셀 구조를 장방형 형태로 변형함으로써, 정방형 형태의 마스크 패턴을 이용할 때보다 홀로그래픽 저장매체에 기록될 수 있는 데이터 페이지 정보가 늘어나게 되는 효과가 있다.

Claims

2진 데이터 정보가 실리는 물체광과 소정의 입사각으로 조사되는 기준광의 중첩에 의해 발생되는 간섭무늬를 홀로그래픽 저장매체에 기록하는 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치에서, 상기 물체광이 통과되는 다수의 픽셀로 이루어진 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기에 있어서,

상기 픽셀을, 그 가로(a)와 세로(b)의 비(b/a)가 상기 입사각에 대해 주어지는 코사인값으로 결정되는 장방형 형태로 함을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 기록 재생 장치의 공간 광 변조기.