KR20070103875A - 데이터 재생 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데이터의 재생속도를 향상시키기 위한 것으로, 입사각도를 변화시키면서 기록매체의 일정영역에 광을 조사하는 단계와; 상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광을 근거로 하여 다수개의 수광소자들로부터 연속적인 신호들을 각각 출력하는 단계와; 상기 수광소자들에서 연속적으로 출력되는 상기 신호들로부터 데이터를 판독하는 단계를 포함한다.

홀로그래피, 기준광, 포토 다이오드

Description

데이터 재생 방법 및 장치 {Method and apparatus for replaying data}

도 1은 본 발명의 데이터 재생 장치의 구성을 나타낸 도면,

도 2는 도 1의 광변조부의 일 예를 나타낸 도면,

도 3은 도 1의 이미지 센서의 일 예를 나타낸 도면,

도 4는 이미지 센서의 출력 신호를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 데이터 재생 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11 : 광원부 13,16,17 : 광분할부

14 : 기준광 조절부 15 : 광변조부

18 : 이미지 센서 20 : 제어부

100 : 기록매체

본 발명은 데이터 재생에 관한 것으로, 특히 홀로그래피(holography)를 이용하여 기록매체에 저장된 데이터를 재생하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 보급되고 있는 CD(compact disk)나 DVD(digital versatile disk) 등의 기록매체에 정보를 기록 및 재생하는 장치는 기록매체의 단층기록면에 정보를 기록하거나 단층기록면에 기록된 정보를 재생한다. 상기 기록매체의 기록/재생면을 적층화함으로써 저장용량의 증대가 가능하지만, 단일 기록매체에 적층될 수 있는 기록/재생면은 4층 정도이므로 저장용량의 증대에는 한계가 따른다.

이와 같은 기존의 기록매체의 저장용량 한계 때문에 최근 홀로그래피를 이용한 데이터 저장 기술이 주목을 받고 있다. 홀로그래피란 광신호를 원형 그대로 재현할 수 있는 기술로서, 정보를 가진 신호광과 상기 신호광과 다른 각도에서 조사되는 기준광에 의해 만들어지는 간섭 패턴을 기록매체에 저장하거나 또는 상기 저장된 간섭 패턴의 회절을 이용하여 정보를 재생할 수 있는 기술이다. 상기 홀로그래피를 이용한 저장 기술을 이용하면, 기록매체의 두께방향으로 3차원적(공간적)으로 간섭 패턴을 중첩 기록할 수 있기 때문에 저장용량의 비약적인 증대를 꾀할 수 있다. 다시 말해서, 기준광의 입사각도, 위상, 파장 등을 변화시켜가며 정보를 기록하면, 일정한 기록용량에 여러 페이지의 홀로그래피 정보를 기록하는 것이 가능하다. 따라서, 한 페이지당 수백 kbyte 이상의 정보를 저장할 수 있기 때문에 초대용량 기록매체의 구현이 가능하다.

그러나, 홀로그래피를 이용한 기존의 데이터 재생 장치의 경우, 기록매체의 일정 영역에 기록된 수십 내지 수백 페이지의 데이터를 재생하기 위해서는 기록매체를 일정 각도로 회전시키고 정지시킨 다음 기록매체로부터 반사되는 재생광을 촬영하는 과정을 수십 번 반복해야만 한다. 이처럼 기록매체를 회전시키면서 데이터를 재생할 수 없기 때문에 데이터의 재생 시 소요되는 시간이 길고, 그로 인해 데 이터 재생 장치의 구동속도에 한계를 갖는다.

본 발명은 상술한 종래 기술들의 단점을 보완하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 데이터 재생속도를 향상시키기 위한 데이터 재생 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 데이터 재생 방법은, 입사각도를 변화시키면서 기록매체의 일정영역에 광을 조사하는 단계와; 상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광을 근거로 하여 다수개의 수광소자들로부터 연속적인 신호들을 각각 출력하는 단계와; 상기 수광소자들에서 연속적으로 출력되는 상기 신호들로부터 데이터를 판독하는 단계를 포함한다.

상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광을 근거로 하여 다수개의 수광소자들로부터 연속적인 신호들을 각각 출력하는 단계에서, 상기 기록매체에 저장된 데이터의 해상도에 비례하는 개수로 배열된 상기 수광소자들을 이용하여 상기 신호들을 각각 출력하고 상기 출력되는 신호는 상기 광에 포함된 데이터 패턴에 따라 변화한다.

상기 수광소자들에서 연속적으로 출력되는 상기 신호들로부터 데이터를 판독하는 단계는, 일정시간에 상기 신호들의 값을 각각 검출하는 단계와; 상기 검출된 신호 값들을 근거로 하여 상기 데이터를 판독하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 검출된 신호 값들을 근거로 하여 상기 데이터를 판독하는 단계에서, 상기 검출된 신 호 값들을 기준값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 데이터의 값을 판단한다.

본 발명의 재생방법은, 상기 신호들의 값을 검출하는 검출시간을 판단하는 단계를 더 포함한다. 이때, 상기 기록매체에 조사되는 상기 광의 입사각도를 근거로 하여 상기 검출시간을 판단하거나, 상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광의 광량을 근거로 하여 상기 검출시간을 판단한다.

본 발명의 데이터 재생 장치는, 입사각도를 변화시키면서 기록매체의 일정영역에 광을 조사하는 광조절부와; 상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광을 근거로 하여 연속적인 신호를 각각 출력하는 다수개의 수광소자들과; 상기 수광소자들에서 연속적으로 출력되는 상기 신호들로부터 데이터를 판독하는 제어부를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터 기록/재생 장치의 일 예를 간략하게 나타낸 것으로, 데이터 기록에 필요한 일부 구성요소들을 생략하고 데이터 재생에 필요한 구성요소를 중심으로 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 데이터 기록/재생 장치는 광원부(11), 다수의 광분할부들(13, 16, 17), 기준광 조절부(14), 광변조부(15), 이미지 센서(18), 그리고 제어부(20)를 포함한다.

상기 광원부(11)는 간섭성이 매우 높은 광, 예를 들어 레이저빔과 같은 광을 발생시키는 기체 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저, 또는 반도체 다이오드 등으로 구성된다. 그리고, 상기 광원부(11)에서 출력된 광이 분산되지 않도록 모아주는 렌즈(collimation lens)가 상기 광원부(11)의 출력단쪽에 배치될 수 있다.

상기 제 1 광분할부(13)는 상기 광원부(11)에서 출력된 광을 받아 신호광 및 기준광으로 분할한다. 상기 제 1 광분할부(13)에 의해 분리된 상기 신호광은 데이터 기록 시에 상기 광변조부(15)를 거쳐 데이터 패턴을 포함한 후 기록매체(100)에 주사되고, 데이터 기록 및 재생 시에는 상기 기준광 조절부(14)를 통해 상기 기록매체(100)에 주사된다. 상기 제 1 광분할부(13)는 하나 이상의 투명기판과 광을 회절시키는 하나 이상의 격자층(grating layer)으로 구성되거나, 또는 광의 일부를 반사하고 나머지를 통과시키는 거울로 구성될 수 있다.

상기 광변조부(15)는 데이터를 기록하는 경우에 상기 제 1 광분할부(13)에서 출력된 신호광에 데이터 패턴(신호 패턴)을 포함시킨 후 출력한다. 도 2는 상기 광변조부(15)의 일 예를 나타낸 것으로, 특히 투과형의 공간 광변조 소자를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광변조부(15)는 다수개의 셀들(예를 들어, 300×300개의 셀들)로 구성되며, 상기 제 1 광분할부(13)에서 출력된 상기 신호광에 흑백의 도트 패턴으로 표현되는 2진 데이터를 포함시킨다. 기록되는 데이터의 해상도는 상기 셀들의 개수에 따라 결정된다.

상기 기준광 조절부(14)는 상기 제 2 광분할부(16)로부터 상기 기준광을 전달받고, 제어부(20)의 명령에 따라 상기 기준광의 입사각도, 방향, 파장, 위상 등을 조절하여 상기 기록매체(100)에 조사한다. 상기 기준광 조절부(14)는 데이터를 기록 또는 재생하기 위해 상기 기준광의 각도를 다중화(multiplex)시킬 수 있다. 여기서 다중화란, 상기 기록매체(100)의 일정영역에 조사되는 상기 기준광의 입사각도를 연속적으로 변화시키면서 데이터를 기록 또는 재생하는 것을 말한다. 이 방 법을 이용하면 2진 데이터의 페이지 단위로 구성되는 수백 내지 수천 개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 있다. 즉, 상기 기록매체(100)에 많은 데이터를 페이지 단위로 기록 또는 재생함으로써 높은 저장 밀도로 데이터를 기록 또는 재생하는 것이 가능하게 된다. 상기 기준광 조절부(14)는 상기 기준광의 입사각도 또는 방향을 조절하기 위해 상기 기준광을 반사하는 미러(mirror)와 상기 제어부(20)의 명령에 따라 상기 미러를 회전 및 이동시키는 미러 구동부(또는 모터)를 포함한다.

데이터를 재생하는 경우, 상기 기준광 조절부(14)에서 조사된 상기 기준광은 상기 기록매체(100)에 기록된 데이터의 간섭무늬에 의해 회절된다. 따라서, 상기 기록매체(100)에 의해 반사되거나 상기 기록매체(100)를 통과한 상기 기준광은 상기 기록매체(100)에 기록된 데이터 이미지를 포함한다. 여기서, 상기 기록매체(100)에 기록된 데이터에 의해 회절된 기준광을 재생광이라 한다.

상기 제 3 광분할부(17)는 데이터 기록 시에 상기 광변조부(15)에서 전송된 상기 신호광을 상기 기록매체(100)에 전달하고, 데이터 재생 시에 상기 기록매체(100)에서 반사되거나 통과한 재생광을 받아 상기 이미지 센서(18)에 전달한다. 상기 제 2, 3 광분할부(16, 17)는 광의 일부를 반사하고 나머지를 통과시키는 거울로 구성된다.

상기 이미지 센서(18)는 다수개의 수광소자를 포함한다. 상기 이미지 센서(19)에 포함된 상기 수광소자의 개수는 상기 기록매체(100)에 저장된 데이터 페이지의 해상도와 일치하는 것이 바람직하며, 상기 데이터 페이지의 해상도의 배수로 구성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 상기 기록매체(100)에 저장된 데이터 페이 지의 해상도가 300×300이라면, 데이터의 정확한 재생을 위해 상기 이미지 센서(19)는 300×300개의 수광소자로 구성되는 것이 바람직하며, 또한 배수 개수 600×600, 900×900 또는 1200×1200로 구성될 수도 있다. 도 3은 이미지 센서(19)의 일 예를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 센서(19)는 다수개의 포토 다이오드(181)로 구성된다. 상기 포토 다이오드(181)는 CCD(charge-coupled device) 등과 같은 촬상소자처럼 재생광에 포함된 데이터 이미지를 순간순간 촬영하는 것이 아니라, 상기 재생광에 따라 연속적인 신호를 출력한다. 또한, 상기 기준광 조절부(14)에 의해 상기 기준광의 입사각도 또는 방향이 변화하는 동안에, 상기 기록매체(100)가 회전하는 동안에도 상기 포토 다이오드(181)는 연속적으로 상기 재생광을 근거로 하는 신호를 출력한다.

상기 제어부(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 각 포토 다이오드(181)에서 출력되는 연속적인 신호들로부터 일정시간(t1, t2,...tn)에 상기 신호들의 값을 각각 검출하고, 상기 검출된 신호 값을 근거로 하여 상기 재생광에 포함된 데이터를 재생한다. 예를 들어, 제 1 검출시간(t1)일 때 상기 신호 값이 설정된 값보다 크면 해당 데이터를 1로 판단하고, 제 2 검출시간(t2)일 때 상기 신호 값이 설정된 값보다 작으면 해당 데이터를 0으로 판단한다. 상기 제어부(20)는 각 포토 다이오드(181)에서 연속적으로 출력되는 신호들로부터 데이터를 판독하기 때문에 상기 기준광의 입사각도를 변화시키면서 데이터를 재생할 수 있고 상기 기록매체(100)를 회전시키면서도 데이터를 재생할 수 있다.

또한, 상기 제어부(20)는 상기 기록매체(100)에서 반사되거나 상기 기록매 체(100)를 통과한 상기 기준광의 광량을 근거로 하여, 상기 기록매체(100)에 입사되는 상기 기준광의 최적의 입사각도를 판단할 수 있다. 여기서, 상기 기준광의 광량은 다수개의 광검출 소자에 의해 판단된다. 만약 데이터 기록 시에 입사되는 기준광이라면, 상기 제어부(20)는 상기 판단된 입사각도 및/또는 해당 페이지 어드레스를 상기 기록/재생 장치 내부에 포함된 메모리에 기록하거나 또는 상기 기록매체(100)내의 디스크정보 기록영역에 기록한다. 여기서, 상기 입사각도 및 상기 페이지 어드레스는 상기 기록매체(100)의 관리영역에 관리정보로써 저장된다. 그리고, 데이터 재생 시에도 상기 제어부(20)는 상기 저장된 입사각도를 따라 상기 기준광을 상기 기록매체(100)에 조사한다.

본 발명의 데이터 기록/재생 장치를 이용한 데이터 재생 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 5는 본 발명의 데이터 재생 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 여기서, 재생이라 함은, 넓게는 저장된 데이터를 읽는 동작을 의미하며, 저장된 컴퓨터 프로그램의 실행(execute), 저장된 데이터의 출력 및 복제(copy) 등의 의미도 포함한다.

먼저, 상기 제어부(20)는 원하는 데이터를 재생할 수 있는 지점으로 상기 기준광 조절부(14)의 미러를 위치시킨다. 즉, 상기 제어부(20)는 상기 데이터의 페이지 어드레스를 근거로 하여 상기 기록매체(100)의 해당 영역에 상기 기준광을 주사할 수 있는 위치로 상기 미러를 이동시킨다.

그런 다음, 상기 기준광 조절부(14)는 상기 기준광의 입사각도를 변화시키면서 상기 기준광을 상기 기록매체(100)에 연속해서 조사한다(S51). 예를 들어, 상기 기준광 조절부(14)는 일정영역에 저장된 다수의 데이터 페이지들을 재생할 수 있도록 최소 입사각도에서 최대 입사각도로 또는 최대 입사각도에서 최소 입사각도로 상기 기준광의 입사각도를 변화시키면서 상기 기록매체(100)에 조사한다.

상기 조사된 기준광은 상기 기록매체(100)에 저장된 데이터에 의해 회절되고, 회절된 상기 기준광, 즉 재생광은 상기 제 3 광분할부(17)을 통해 상기 이미지 센서(18)에 전달되고, 상기 이미지 센서(18)에 포함된 상기 포토 다이오드(181)들은 상기 재생광을 수광한다(S52). 이후, 상기 포토 다이오드(181)들은 상기 재생광의 광량 또는 세기에 따라 변화하는 신호를 연속해서 출력한다(S53). 상기 재생광의 광량 또는 세기는 상기 재생광 내에 데이터 패턴의 명암에 따라 달라진다. 예를 들어, 도 4에서와 같이, 상기 기준광의 입사각도가 변화하는 동안, 어두운 데이터 패턴을 수신하는 경우에 상기 포토 다이오드(181)에서 출력되는 상기 신호의 레벨은 낮아지고, 밝은 패턴을 수신하는 경우에 상기 포토 다이오드(181)에서 출력되는 상기 신호의 레벨은 높아진다.

이어, 상기 제어부(20)는 상기 포토 다이오드(181)들에서 연속적으로 출력되는 신호들의 값을 일정시간(t1, t2,...tn)에 각각 검출한다(S54). 예를 들어, 상기 검출시간(t1, t2,...tn)에 상기 기록매체(100)의 일정트랙 및 일정영역에 저장된 첫 번째 데이터 페이지, 두 번째 데이터 페이지,...마지막 데이터 페이지를 차례로 판독하기 위해 상기 신호의 값을 반복해서 검출한다. 여기서, 상기 검출시간(t1, t2,...tn)은 상기 기준광의 입사각도가 상기 데이터 페이지들을 판독하기에 최적의 각도(θ1, θ2,...)가 되는 시점이다. 상기 검출시간(t1, t2,...tn)은 미리 설정되 거나 또는 상기 기준광의 광량을 근거로 상기 제어부(20)에 의해 결정될 수 있다.

또한, 상기 제어부(20)는 모든 포토 다이오드(181)들에서 출력되는 신호들로부터 검출된 신호 값들을 근거로 하여 상기 데이터 페이지들을 연속해서 재생한다(S55). 예를 들어, 상기 제어부(20)는 상기 검출된 신호 값이 설정된 값(R2)보다 크면 해당 데이터를 1로 판단하고, 상기 검출된 신호 값이 설정된 값(R1)보다 작으면 해당 데이터를 0으로 판단한다. 그리고, 이러한 방법으로 판단된 상기 데이터들을 종합하여 상기 첫 번째 데이터 페이지, 두 번째 데이터 페이지,... 마지막 데이터 페이지를 재생할 수 있다.

상기 기록매체(100)의 일정트랙 및 일정영역에 저장된 상기 데이터 페이지들의 재생이 완료되면, 상기 제어부(20)는 상기 기록매체(100)의 다른 영역에 저장된 데이터 페이지들을 재생하기 위해 상기 기록매체(100)를 일정 각도로 회전시킨다. 상기 기록매체(100)가 회전하는 동안에도 상기 이미지 센서(18)에는 재생광이 전달되고, 상기 포토 다이오드(181)들은 계속해서 상기 재생광을 근거로 하는 신호를 출력한다. 그러므로, 상기 기록매체(100)가 회전하는 동안에도 상기 제어부(20)는 상기 출력되는 신호를 근거로 하여 상기 기록매체(100)에 저장된 데이터를 연속해서 재생할 수 있다.

이러한 본 발명은 포토 다이오드 어레이(photo diode array)를 이용하기 때문에 종래 기술에 비해 매우 빠르게 데이터를 독출할 수 있고, 종래의 재생 장치에 비해 보다 작은 광학계를 구성할 수 있다. 특히, 포토 다이오드들을 이용한 광학계는 기존의 ODD(optical disc drive) 시스템의 크기와 유사할 정도로 소형화될 수 있다.

본 발명에 따르면, 기준광의 입사각도가 변화하는 동안과 기록매체가 회전하는 동안에도 이미지 센서가 연속된 신호를 출력하고 상기 연속된 신호로부터 데이터를 판독하기 때문에 데이터 재생 속도가 향상된다.

이상에서 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

1. 입사각도를 변화시키면서 기록매체의 일정영역에 광을 조사하는 단계와;

   상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광을 근거로 하여 다수개의 수광소자들로부터 연속적인 신호들을 각각 출력하는 단계와;

   상기 수광소자들에서 연속적으로 출력되는 상기 신호들로부터 데이터를 판독하는 단계를 포함하는 데이터 재생 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광을 근거로 하여 다수개의 수광소자들로부터 연속적인 신호들을 각각 출력하는 단계에서,

   상기 연속적인 신호는 상기 광에 포함된 데이터 패턴에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광을 근거로 하여 다수개의 수광소자들로부터 연속적인 신호들을 각각 출력하는 단계에서,

   상기 기록매체에 저장된 데이터의 해상도에 비례하는 개수로 배열된 상기 수광소자들을 이용하여 상기 신호들을 각각 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 수광소자들에서 연속적으로 출력되는 상기 신호들로부터 데이터를 판독하는 단계는,

   일정시간에 상기 신호들의 값을 각각 검출하는 단계와;

   상기 검출된 신호 값들을 근거로 하여 상기 데이터를 판독하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 검출된 신호 값들을 근거로 하여 상기 데이터를 판독하는 단계에서,

   상기 검출된 신호 값들을 기준값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 데이터의 값을 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 신호들의 값을 검출하는 검출시간을 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 기록매체에 조사되는 상기 광의 입사각도를 근거로 하여 상기 검출시간을 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광의 광량을 근거로 하여 상기 검출시간을 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
9. 입사각도를 변화시키면서 기록매체의 일정영역에 광을 조사하는 광조절부와;

   상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광을 근거로 하여 연속적인 신호를 각각 출력하는 다수개의 수광소자들과;

   상기 수광소자들에서 연속적으로 출력되는 상기 신호들로부터 데이터를 판독하는 제어부를 포함하는 데이터 재생 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 수광소자들은,

    상기 광에 포함된 데이터 패턴에 따라 상기 출력되는 신호의 레벨을 각각 변화시키는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 수광소자들은,

    상기 기록매체에 저장된 데이터의 해상도에 비례하는 개수로 배열되는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 제어부는,

    상기 수광소자들에서 출력되는 상기 신호들의 값을 일정시간에 각각 검출하고, 상기 검출된 신호 값들을 근거로 하여 상기 데이터를 판독하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 제어부는,

    상기 검출된 신호 값들을 기준값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 데이터의 값을 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.
14. 제 9 항에 있어서,

    상기 제어부는,

    상기 수광소자들에서 출력되는 상기 신호들의 값을 검출하는 검출시간을 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 제어부는,

    상기 기록매체에 조사되는 상기 광의 입사각도를 근거로 하여 상기 검출시간 을 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 제어부는,

    상기 기록매체에 의해 회절되는 상기 광의 광량을 근거로 하여 상기 검출시간을 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.

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