KR20080052040A - 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치 및 상기 장치에서 북위치를 탐색하는 방법 - Google Patents

홀로그래픽 정보 기록/재생 장치 및 상기 장치에서 북위치를 탐색하는 방법 Download PDF

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Abstract

홀로그래픽 기록 매체에서 북(book)들의 위치를 정확하게 탐색할 수 있는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치 및 상기 장치에서 북 위치를 탐색하는 방법을 개시한다. 본 발명의 한 유형에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치는, 홀로그래픽 기록 매체에 참조광을 입사시켜 재생된 신호광의 광경로 상에 배치된 것으로, 상기 신호광의 빔폭을 제한하기 위한 개구가 형성된 조리개; 상기 개구의 둘레를 따라 상기 조리개의 표면에 설치된 광검출기; 및 상기 광검출기의 출력으로부터, 홀로그래픽 기록 매체에서 정보 기록/재생의 단위가 되는 2차원 영역인 북들의 위치를 계산하는 북 위치 계산부;를 포함하며, 상기 홀로그래픽 기록 매체에 입사하는 참조광의 단면적은 하나의 북의 크기보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

홀로그래픽 정보 기록/재생 장치 및 상기 장치에서 북 위치를 탐색하는 방법{Holographic information recording/reproducing apparatus and method for seeking books in the same}
도 1a 및 도 1b는 홀로그램 기술을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 일반적인 원리를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 조리개의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 조리개를 이용하여 북(book)들의 위치를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 4분할 광검출기를 갖는 조리개의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 조리개를 이용하여 북들의 위치를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 기록시에 북의 위치를 탐색하는 방법을 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 홀로그래픽 기록 매체에 형성되는 동심원 형태의 트랙과 나선형의 트랙을 각각 도시한다.
도 8은 나선형 트랙에 기록되는 북의 반경 방향 위치를 변위시키는 방법을 도시한다.
도 9는 재생시에 북의 위치를 탐색하는 방법을 도시한다.
도 10은 북 위치의 변화에 따른 2분할 광검출기의 두 세그먼트에서 검출된 광량의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 11은 광검출기에 입사하는 신호광의 스폿 사이즈를 측정하여 홀로그래픽 기록 매체의 틸트를 측정하는 예를 도시한다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
20,40.....조리개 21,41.....개구
22~25.....2분할 광검출기 31.....공간 광변조기
32.....빔스플리터 33~35.....렌즈
36.....2차원 광검출기 42~45.....4분할 광검출기
50.....북 위치 계산부
본 발명은 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치 및 상기 장치에서 북 위치를 탐색하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홀로그래픽 기록 매체에서 북(book)들의 위치를 정확하게 탐색할 수 있는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치 및 상기 장치에서 북 위치를 탐색하는 방법에 관한 것이다.
홀로그램 기술이란 광신호를 원형 그대로 재현할 수 있는 기술로서, 신호를 담고 있는 신호광 및 상기 신호광과 다른 각도에서 직진되는 참조광 사이의 간섭 무늬를 기록함으로써 신호를 입체영상으로 재생할 수 있는 기술을 말한다. 최근, 이러한 홀로그램의 원리를 이용하여 디지털 데이터를 기록/재생하는 광저장 기술이 주목을 받고 있다. 홀로그래픽 정보 기록/재생 기술에 따르면, 다수의 디지털 데이터가 2차원 영상의 형태로 한꺼번에 기록/재생되는 페이지 단위 기록/재생을 구현할 수 있기 때문에, 초고속 기록/재생 시스템의 구현이 가능하다. 또한, 이러한 홀로그램을 이용한 저장 방법에 의하면, 적절한 다중화(multiplexing) 기법에 의해 공간적으로 겹쳐져 저장된 정보라도 서로 분리하여 읽어 낼 수 있다. 따라서, 동일한 영역 내에 여러 페이지의 데이터 정보를 중첩적으로 기록하고 재생하는 것이 가능하다.
도 1a는 홀로그램 기술을 이용하여 정보를 기록하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 원리를 개략적으로 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 레이저 빔(1)은 빔스플리터(beam splitter)(2)에 의해 참조광(6)과 신호를 싣게 될 신호광(5)으로 갈라지게 된다. 신호광(5)은 공간 광변조기(spatial light modulator; SLM)를 통과하면서 2차원의 신호 패턴으로 변조된 다음, 홀로그래픽 기록 매체(M)에 입사된다. 여기서, 원하는 신호광만이 홀로그래픽 기록 매체(M)에 입사할 수 있도록, 신호광의 광경로에 조리개(A)가 배치될 수 있다. 한편, 참조광(6)은 미러(3)에 의해 반사되어 소정의 각도로 비스듬하게 홀로그래픽 기록 매체(M)에 입사된다. 이때, 참조광(6)과 신호광(5)이 서로 간섭하게 되는데, 이렇게 생긴 간섭 패턴이 홀로그래픽 기록 매체(M)에 기록된다.
도 1b는 홀로그램을 이용하여 기록된 정보를 재생하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 원리를 도시한다. 정보를 재생할 때에는, 정보를 저장할 때 사용한 참조광(6)과 동일한 파장의 빔을 방출하는 레이저(8)를 이용하여 홀로그래픽 기록 매체(M)를 조사한다. 여기서, 참조광은 기록시와 동일한 입사각으로 홀로그래픽 기록 매체(M)에 입사되어야 한다. 그러면, 참조광(6)이 홀로그래픽 기록 매체(M)에서 회절되면서 원래의 데이터 정보를 담은 2차원의 신호 패턴을 갖는 신호광이 발생한다. 이렇게 발생한 신호광은 렌즈(9)를 통해 집광된 후, 예컨대 CCD(charge coupled device)와 같은 2차원 광검출기(10)에 의해 검출된다. 이 경우에도, 신호광의 광경로에 조리개(A)를 두어 원하는 신호만이 광검출기(10)에서 검출되고, 그 이외의 신호광은 차단되도록 한다.
이러한 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치는 2차원의 신호를 소정의 단위로 홀로그래픽 기록 매체에 기록한다. 통상, 홀로그래픽 기록 매체에서 정보 기록/재생의 단위가 되는 2차원의 영역을 북(book)이라고 부른다. 하나의 북에는 여러 가지 다중화 기법을 사용하여 여러 페이지의 정보가 기록될 수 있다. 홀로그래픽 기록 매체에서 기록 밀도를 높이기 위해서는 홀로그래픽 기록 매체 내의 북들 사이의 간격을 최대한 좁히는 것이 중요하다.
한편, 홀로그래픽 기록 매체에서 정보의 기록/재생시, 홀로그래픽 기록 매체 내의 북들의 위치를 정확하게 탐색할 필요가 있다. 이를 위하여, 프리핏(pre-pit)이 형성되어 있는 커버 글래스(cover glass)를 홀로그래픽 기록 매체에 부착하거나 홀로그래픽 기록 매체의 기록층에 직접 프리핏 구조를 형성하고, 기록/재생시 상기 프리핏을 검출함으로써 북들의 위치를 탐색하는 기술이 제안되었다. 그러나, 프리핏을 이용하는 종래의 기술은 홀로그래픽 기록 매체에 별도의 프리핏 구조를 형성해야 하므로, 홀로그래픽 기록 매체의 제작 공정이 복잡해진다. 더욱이, 프리핏을 검출하기 위해서는, 기록/재생용 광학계 이외에 별도의 프리핏 검출용 광학계가 요구되기 때문에, 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 구조가 복잡해진다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 프리핏 구조를 이용하지 않고도 홀로그래픽 기록 매체에서 북들의 위치를 정확하게 탐색할 수 있는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치 및 상기 장치에서 북 위치를 탐색하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 유형에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치는, 홀로그래픽 기록 매체에 참조광을 입사시켜 재생된 신호광의 광경로 상에 배치된 것으로, 상기 신호광의 빔폭을 제한하기 위한 개구가 형성된 조리개; 상기 개구의 둘레를 따라 상기 조리개의 표면에 설치된 광검출기; 및 상기 광검출기의 출력으로부터, 홀로그래픽 기록 매체에서 정보 기록/재생의 단위가 되는 2차원 영역인 북들의 위치를 계산하는 북 위치 계산부;를 포함하며, 상기 홀로그래픽 기록 매체에 입사하는 참조광의 단면적은 하나의 북의 크기보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 개구를 중심으로 서로 직각이 되는 위치에 광검출기 가 각각 하나씩 배치될 수 있다.
예컨대, 제 1 방향을 따라 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 광검출기가 배치되어 있고, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향을 따라 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 광검출기가 배치될 수 있다.
또한, 상기 광검출기는 두 개의 세그먼트로 분리되어 있는 2분할 광검출기일 수 있다.
이 경우, 상기 북 위치 계산부는 상기 2분할 광검출기의 두 개의 세그먼트에서 각각 측정된 광량의 차이로부터 북 위치 오차를 계산한다.
본 발명에 따르면, 상기 북 위치 계산부는 서로 수직한 방향으로 배치된 광검출기들로부터 서로 수직한 두 방향으로의 북 위치 오차를 각각 계산한다.
또한, 상기 광검출기는 네 개의 세그먼트로 분리되어 있는 4분할 광검출기일 수도 있다.
이 경우, 상기 북 위치 계산부는, 상기 4분할 광검출기의 제 1 방향을 따라 배열된 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합의 차이로부터 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로의 북 위치 오차를 계산하고, 제 2 방향을 따라 배열된 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합의 차이로부터 제 1 방향으로의 북 위치 오차를 계산한다.
또한, 상기 광검출기는 2차원 광검출기일 수도 있다.
이 경우, 상기 북 위치 계산부는, 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 배치된 두 개의 2차원 광검출기에서 각각 측정된 광스폿의 크기의 차이로부터 홀로그래픽 기록 매체의 틸트 오차를 계산하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치에서 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치를 탐색하는 방법은, 홀로그래픽 기록 매체에 하나의 북의 크기보다 큰 단면적을 갖는 참조광을 입사시켜 신호광을 발생시키는 단계; 탐색하고자 하는 북에 인접한 북으로부터 발생한 신호광을 광검출기로 검출하는 단계; 및 상기 광검출기의 출력으로부터 북 위치 오차를 계산하는 단계;를 포함하며, 상기 광검출기는 상기 신호광의 빔폭을 제한하기 위한 조리개의 개구 둘레를 따라 상기 조리개의 표면에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 디스크 형태의 홀로그래픽 기록 매체에 기록될 북의 위치를 탐색하는 방법은, 홀로그래픽 기록 매체에 하나의 북을 기록하는 단계; 홀로그래픽 기록 매체에 하나의 북의 크기보다 큰 단면적을 갖는 참조광을 입사시켜 신호광을 발생시키는 단계; 직전에 기록된 북으로부터 발생한 신호광을 광검출기로 검출하는 단계; 및 상기 광검출기의 출력으로부터 다음에 기록될 북의 위치를 결정하는 단계;를 포함하며, 상기 광검출기는 상기 신호광의 빔폭을 제한하기 위한 조리개의 개구 둘레를 따라 상기 조리개의 표면에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치 및 상기 장치에서 홀로그래픽 기록 매체의 북(book) 위치를 탐색하는 방법에 대해 상세하게 설명한다.
앞서 설명한 도 1b에서와 같이, 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치에서 정보를 재생할 때, 재생된 신호광의 광경로에 신호광의 빔폭을 제한하기 위한 개구가 형성된 조리개를 배치한다. 이는, 일반적으로 홀로그래픽 기록 매체에 입사하는 재생용 참조광의 단면적이 하나의 북의 크기보다 커서 주변의 북까지 재생되므로, 조리개로 원하는 북의 신호광만을 통과시키고 그 이외의 신호광은 차단하기 위한 것이다. 만약, 홀로그래픽 기록 매체의 북을 정확하게 탐색하고 있는 경우에는, 원하는 북으로부터 재생된 신호광만이 조리개의 개구를 통과하고, 그 주변의 북으로부터 재생된 신호광은 조리개의 개구를 중심으로 개구의 주변에 대칭적으로 입사하게 될 것이다. 그러나, 재생하고자 하는 북의 위치를 정확하게 트래킹하지 못할 경우, 조리개에 입사하는 재생된 신호광들의 위치는 어느 방향을 따라 전체적으로 시프트 될 것이다.
본 발명은 이러한 점에 착안된 것으로, 조리개의 개구 둘레에 광검출기를 설치하고, 재생하고자 하는 북에 인접한 북으로부터 발생한 신호광의 위치 이동을 검출하여 북의 위치를 정확하게 탐색할 수 있도록 한다. 도 2는 이러한 본 발명의 양호한 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 조리개 구조를 개략적으로 도시하고 있다. 본 발명에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 재생하고자 하는 북으로부터 발생한 신호광이 통과하는 개구(21)의 둘레를 따라, 인접한 북으로부터 발생한 신호광을 검출하기 위한 다수의 광검출기(22~25)들이 조리개(20)의 표면에 설치되어 있다. 도 2에는 네 개의 광검출기(22~25)들이 사각형의 개구(21)의 네 개의 면에 인접하여 각각 하나씩 설치된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 상기 개구(21)의 형상이 반드시 사각형으로 한정되는 것은 아니며, 홀로그래픽 기록 매체 내의 북의 형상에 따라 다른 형태를 가질 수도 있다. 또한, 개구(21)를 중심으로 서로 직각이 되는 위치에 두 개의 광검출기가 각각 하나씩 배치되는 것도 가능하다. 예컨대, 도 2에서 두 개의 광검출기(22,24)만이 조리개(20)의 표면에 설치될 수도 있다. 다만, 보다 정확한 북 위치의 탐색을 위해서, 예컨대, 홀로그래픽 기록 매체의 반경 방향을 따라 개구(21)의 양측에 광검출기가 하나씩 배치되고, 원주 방향을 따라 개구(21)의 양측에 광검출기가 하나씩 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 광검출기(22~25)에 입사하는 신호광의 시프트 정도를 정확하게 측정하기 위하여, 상기 광검출기(22~25)들은 예컨대 두 개의 세그먼트로 분할되어 있는 2분할 광검출기인 것이 바람직하다. 여기서, 2분할 광검출기(22~25)의 분할 방향은 대향하는 개구(21)의 변의 방향과 같다. 예컨대, 도 2에서 개구(21)의 세로변에 대향하는 광검출기(22,23)는 세로 방향으로 분할되어 있으며, 개구(21)의 가로변에 대향하는 광검출기(24,25)는 가로 방향으로 분할되어 있다.
이하, 도 3을 참조하여 도 2에 도시된 조리개(20)를 이용하여 북들의 위치를 탐색하는 방법을 보다 상세하기 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 조리개(20)의 개구(21) 둘레에 네 개의 2분할 광검출기(22~25)들이 배치되어 있다. 여기서, 두 개의 2분할 광검출기(22,23)는 홀로그래픽 기록 매체의 원주 방향을 따라 배치되어 있고, 나머지 두 개의 2분할 광검출기(24,25)는 홀로그래픽 기록 매체의 반경 방향을 따라 배치되어 있다고 가정한다. 이 경우, 원주 방향을 따라 배치된 2분할 광검출기(22,23)들은 원형 트랙을 따라 배열된 북들의 위치와 일치하도록 약간 기울어 져 있어야 하지만, 도 3에서는 편의상 상기 2분할 광검출기(22,23)들을 일직선을 따라 도시하였다. 그러나, 만약 홀로그래픽 기록 매체가 원판형 디스크의 형태가 아니라 사각형의 형태를 갖는 경우, 두 개의 2분할 광검출기(22,23)들은 가로 방향의 일직선을 따라 배열되고, 나머지 두 개의 2분할 광검출기(24,25)들은 세로 방향의 일직선을 따라 배열될 것이다.
이러한 구성에서, 재생하고자 하는 북으로부터 발생한 신호광은 개구(21)를 통과하며, 그 주변의 네 개의 북으로부터 발생한 신호광들은 네 개의 2분할 광검출기(22~25)들에 각각 입사한다. 그러면, 상기 네 개의 2분할 광검출기(22~25)들은 각각의 신호광들의 광량을 측정할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 네 개의 2분할 광검출기(22~25)들에서 측정된 광량은 북 위치 계산부(50)로 입력된다. 북 위치 계산부(50)는 각각의 2분할 광검출기(22~25)의 출력으로부터 북들의 위치를 계산한다. 보다 구체적으로, 북 위치 계산부(50)는 각각의 2분할 광검출기(22~25)의 두 개의 세그먼트에서 각각 측정된 광량의 차이로부터 북 위치 오차를 계산할 수 있다.
예컨대, 광검출기(22)의 두 세그먼트(22a,22b)에서 각각 측정된 광량을 A1 및 A2라고 할 때, 북 위치 계산부(50)는 원주 방향으로 왼쪽에 있는 북의 위치 오차 A = A2 - A1 의 값을 구할 수 있다. 만약, A = 0 이면 북 위치 오차가 없다고 볼 수 있으며, A가 양(+)의 값을 갖는다면 홀로그래픽 기록 매체가 원주 방향을 따라 왼쪽으로 치우쳐 있다고 볼 수 있고, A가 음(-)의 값을 갖는다면 홀로그래픽 기록 매체가 원주 방향을 따라 오른쪽으로 치우쳐 있다고 볼 수 있다. 마찬가지로, 광검출기(23)의 두 세그먼트(23a,23b)에서 각각 측정된 광량을 B1 및 B2라고 할 때, 북 위치 계산부(50)는 원주 방향으로 오른쪽에 있는 북의 위치 오차 B = B2 - B1 의 값을 구할 수 있다. 만약, B = 0 이면 북 위치 오차가 없다고 볼 수 있으며, B가 양(+)의 값을 갖는다면 홀로그래픽 기록 매체가 원주 방향을 따라 오른쪽으로 치우쳐 있다고 볼 수 있고, B가 음(-)의 값을 갖는다면 홀로그래픽 기록 매체가 원주 방향을 따라 왼쪽으로 치우쳐 있다고 볼 수 있다. 여기서, 홀로그래픽 기록 매체가 원주 방향으로만 위치 오차를 가질 경우에는, A 와 B 는 거의 같은 절대값을 가질 것이다. 만약 A 와 B 의 절대값이 크게 차이가 난다면 홀로그래픽 기록 매체에 편심과 같은 오차 발생하였음을 예상 수 있다. 따라서, 북 위치 계산부(50)를 통해 A 와 B 값을 구하고, 이를 피드백 함으로써 홀로그래픽 기록 매체를 정확하게 이동시킬 수 있다.
반경 방향의 위치 오차는 광검출기(24,25)의 두 세그먼트(24a,24b;25a,25b)에서 각각 측정된 광량의 차이로부터 구할 수 있다. 예컨대, 광검출기(24)의 두 세그먼트(24a,24b)에서 각각 측정된 광량을 C1 및 C2라고 할 때, 북 위치 계산부(50)는 반경 방향으로 위쪽에 있는 북의 위치 오차 C = C2 - C1 의 값을 구할 수 있다. 만약, C = 0 이면 북 위치 오차가 없다고 볼 수 있으며, C 가 양(+)의 값을 갖는다면 홀로그래픽 기록 매체가 반경 방향을 따라 위쪽으로 치우쳐 있다고 볼 수 있고, C 가 음(-)의 값을 갖는다면 홀로그래픽 기록 매체가 반경 방향을 따라 아래쪽으로 치우쳐 있다고 볼 수 있다. 마찬가지로, 광검출기(25)의 두 세그먼트(25a,25b)에서 각각 측정된 광량을 D1 및 D2라고 할 때, 북 위치 계산부(50)는 D = D2 - D1 의 값 으로부터 반경 방향으로 아래쪽에 있는 북의 위치 오차를 구할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 방식으로, A, B, C 및 D 의 값이 항상 0 이 되도록 피드백 함으로써 북들의 위치를 정확하게 탐색하고 트래킹하는 것이 가능하다.
지금까지 광검출기로서 2분할 광검출기를 사용하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 보다 더 정확한 탐색을 위하여, 광검출기는 더욱 많은 수의 세그먼트로 분할될 수도 있다. 도 4는 광검출기로서 4분할 광검출기가 설치된 조리개(40)를 예시적으로 도시하고 있다. 도 4를 참조하면, 조리개(40)의 개구(41) 둘레에 네 개의 4분할 광검출기(42~45)가 배치되어 있다.
이 경우, 예컨대, 도 5를 참조하면, 광검출기(42)의 네 개의 세그먼트에서 각각 측정된 광량을 A1~A4라고 할 때, 북 위치 계산부(50)는 원주 방향으로 왼쪽에 있는 북의 원주 방향 위치 오차 및 반경 방향 위치 오차를 다음과 같이 구할 수 있다. 즉, 원주 방향을 따라 배열된 4분할 광검출기(42)의 두 세그먼트에서 측정된 광량(A1,A2)의 합(A1+A2)과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량(A3,A4)의 합(A3+A4)의 차이(A3+A4-A1-A2)로부터, 원주 방향으로 왼쪽에 있는 북의 반경 방향 위치 오차를 구할 수 있다. 또한, 반경 방향을 따라 배열된 4분할 광검출기(42)의 두 세그먼트에서 측정된 광량(A1,A3)의 합(A1+A3)과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량(A2,A4)의 합(A2+A4)의 차이(A2+A4-A1-A3)로부터, 원주 방향으로 왼쪽에 있는 북의 원주 방향 위치 오차를 구할 수 있다.
마찬가지 방법으로, 광검출기(43)의 네 개의 세그먼트에서 각각 측정된 광량을 B1~B4라고 할 때, 원주 방향으로 오른쪽에 있는 북의 원주 방향 위치 오차 및 반경 방향 위치 오차를 구할 수 있다. 또한, 광검출기(44)의 네 개의 세그먼트에서 각각 측정된 광량(C1~C4)과 광검출기(45)의 네 개의 세그먼트에서 각각 측정된 광량(D1~D4)을 이용하여, 반경 방향으로 위쪽에 있는 북과 아래쪽에 있는 북의 원주 방향 위치 오차 및 반경 방향 위치 오차를 각각 구하는 것이 가능하다.
도 6a 및 도 6b는 홀로그래픽 기록 매체에 정보를 기록하는 경우에, 기록될 북의 위치를 선정하는 과정을 도시한다. 먼저, 도 6a를 참조하면, 공간 광변조기(31)에 의해 변조된 신호광(S1)은 집광 렌즈(33)에 의해 집광된 후, 조리개(20)를 통과한다. 그리고, 콜리메이팅 렌즈(34)와 대물렌즈(35)를 통해 홀로그래픽 기록 매체(M)에 입사된다. 이때, 신호광(S1)과 기록용 참조광(L1)이 간섭하여 발생한 간섭 패턴이 홀로그래픽 기록 매체(M)에 기록된다.
이렇게 해서 하나의 북이 기록되었으면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽 기록 매체(M)의 아랫면으로부터 재생용 참조광(L2)을 입사시키면서, 홀로그래픽 기록 매체(M)를 이동시킨다. 여기서, 홀로그래픽 기록 매체(M)를 이동시키는 대신에 신호광의 발생 및 검출을 위한 광학계 자체가 이동하는 것도 가능하다. 그러면, 직전에 기록된 북으로부터 재생된 신호광(S2)이 대물렌즈(35)와 콜리메이팅 렌즈(34)를 거쳐 조리개(20)로 입사한다. 도 6b의 오른쪽에 확대하여 도시한 것처럼, 신호광(S2)은 조리개(20)에 설치된 광검출기(22~25)들 중 하나의 광검출기(22)에 입사하게 된다. 홀로그래픽 기록 매체(M)는, 앞서 설명한 방법에 따라 광검출기(22)의 두 세그먼트에서 측정된 광량의 값이 동일하게 될 때까지 이동한다. 광검출기(22)의 두 세그먼트에서 측정된 광량의 값이 동일하게 되는 위치에서 홀로그래 픽 기록 매체(M)는 정지하고, 도 6a에 도시된 방식에 따라 그 다음의 북을 기록하게 된다. 이러한 방식으로, 도 6a와 도 6b의 동작을 반복하면서 정확한 위치에 북을 기록할 수 있다.
한편, 홀로그래픽 기록 매체(M)가 원판형 디스크의 형태를 갖는 경우, 북의 기록 방식에는 두 가지 기록 방식이 있을 수 있다. 예컨대, 도 7a에 도시된 바와 같이 동심원 형태의 트랙을 따라 북을 기록할 수 있다. 또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 나선형의 트랙을 따라 북을 기록하는 것도 가능하다.
도 7a에서와 같이 동심원 트랙을 따라 북을 기록하는 경우, 동일한 트랙 내에 북을 기록할 때에는 직전에 기록된 북을 기준으로 원주 방향으로 이동하면서 북을 기록한다. 앞서 설명한 바와 같이, 조리개(20)의 2분할 광검출기(22)에 신호광이 입사할 경우, 두 세그먼트에서 측정된 광량의 값이 동일하게 되는 위치에서 다음의 북을 기록한다. 이러한 방식으로 하나의 트랙에 대한 기록이 완료되면, 직전에 기록된 북을 기준으로 반경 방향으로 이동하여 다음의 트랙에 북을 기록한다. 다음의 트랙을 위해 반경 방향으로 이동하는 경우에는, 예컨대, 조리개(20)의 개구(21) 위쪽에 있는 2분할 광검출기(24)에 신호광이 입사할 것이다. 이 경우에도 마찬가지로, 2분할 광검출기(24)의 두 세그먼트에서 측정된 광량의 값이 동일하게 되는 위치가 다음 트랙의 위치가 된다.
또한, 도 7b에서와 같이 나선형 트랙을 따라 북을 기록하는 경우에는, 홀로그래픽 기록 매체(M)가 한 바퀴 회전한 후에 다음의 트랙 위치에 북을 기록할 수 있도록, 직전에 기록된 북을 기준으로 원주 방향으로 이동하면서 반경 방향으로도 미세하게 변위를 주어야 한다. 이 경우, 직전에 기록된 북으로부터 발생한 하나의 신호광만으로 원주 방향의 위치 오차와 반경 방향의 위치 오차를 모두 구할 수 있어야 한다. 따라서, 이 경우에는 다음의 북이 기록될 위치를 원주 방향과 반경 방향으로 모두 정확하게 결정하기 위하여, 도 4에 도시된 4분할 광검출기를 갖는 조리개(40)를 사용하는 것이 더 바람직할 수 있다.
예컨대, 하나의 북의 크기가 대략 700㎛ 이고 홀로그래픽 기록 매체(M)가 약 120mm 의 직경을 갖는 원형 디스크라고 할 때, 원주 방향으로 하나의 북만큼 이동시 반경 방향으로는 반경 약 58mm 거리의 최 외주에서 약 4㎛ 정도 이동하여야 한다. 반경 방향으로의 이동량은 내주로 들어갈수록 점점 더 커지게 된다. 그런데, 반경 방향으로 약 4㎛ 정도 이동할 경우, 스테핑 모터의 분해능이 문제가 될 수도 있다. 스테핑 모터의 분해능이 문제가 되는 경우에는, 몇 개의 북에 대해서는 원주 방향으로만 이동하여 기록한 후 반경 방향으로 이동하고, 다시 몇 개의 북을 연속하여 원주 방향으로 이동하면서 기록하는 방식을 사용할 수 있다. 도 8의 (a)~(d)는 각각, 한 개의 북마다 반경 방향으로 이동하여 기록하는 경우, 두 개의 북마다 반경 방향으로 이동하여 기록하는 경우, 세 개의 북마다 반경 방향으로 이동하여 기록하는 경우 및 네 개의 북마다 반경 방향으로 이동하여 기록하는 경우를 예시적으로 도시하고 있다. 만약 10개의 북마다 반경 방향으로 이동하여 기록한다면, 반경 방향으로의 이동량은 약 40㎛ 정도가 되므로, 분해능이 낮은 스테핑 모터를 사용하는 것이 가능하다.
여기서, 직전에 기록된 북에서 발생한 신호광이 조리개(40)의 4분할 광검출 기(42)에 입사한다고 가정하면, 원주 방향으로만 이동하여 북을 기록하는 경우에는, 원주 방향을 따라 배열된 두 세그먼트에서 측정된 광의 합(A1+A2)과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합(A3+A4)의 차이(A3+A4-A1-A2)가 0 이 되고, 반경 방향을 따라 배열된 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합(A1+A3)과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합(A2+A4)의 차이(A2+A4-A1-A3)가 0 이 될 때, 다음의 북을 기록한다. 한편, 반경 방향으로 이동하여 북을 기록하는 경우에는, 다음의 북이 기록될 위치에서 A2+A4-A1-A3 은 0 이지만 A3+A4-A1-A2 은 0 이 아닌 소정의 값을 가질 것이다. 이 경우, 다음의 북이 기록될 위치에서의 A3+A4-A1-A2 의 값은 반경 방향의 이동량에 따라 결정될 수 있다.
한편, 도 9는 홀로그래픽 기록 매체에 기록된 북을 재생하는 경우에 북의 위치를 탐색하는 방법을 도시한다. 도 9를 참조하면, 하나의 북의 크기보다 큰 단면적을 갖는 재생용 참조광(L2)을 홀로그래픽 기록 매체(M)의 아랫면으로부터 입사시킨다. 그러면, 재생하고자 하는 북으로부터 발생한 신호광(S3) 이외에 그 주변의 북으로부터도 신호광(S4~S7)이 발생한다. 이렇게 재생된 신호광(S3~S7)들은, 도 9의 오른쪽에 확대하여 도시한 것처럼 조리개(20)에 입사한다. 이때, 재생하고자 하는 북으로부터 발생한 신호광(S3)이 정확하게 개구(21)를 통과하여 CCD와 같은 2차원 광검출기(36)에 입사할 수 있어야 한다. 이를 위해, 개구(21) 주변에 설치된 네 개의 2분할 광검출기에 입사하는 신호광(S4~S7)의 광량을 각각 측정한다. 그리고, 상기 2분할 광검출기(22~25)들 각각의 두 세그먼트에서 측정된 광량의 차이를 기초로 홀로그래픽 기록 매체(M)의 위치를 제어한다. 도 9에는 2분할 광검출기(22~25) 를 갖는 조리개(20)가 예시적으로 도시되었으나, 4분할 광검출기(42~45)를 갖는 조리개(40)를 사용하는 것도 가능하다.
도 10은 북 위치의 변화에 따른 2분할 광검출기의 두 세그먼트에서 측정된 광량의 차이를 나타내는 그래프이다. 도 10의 그래프에 표시된 것처럼, 조리개(20, 40)에 대한 신호광의 위치 이동에 따라 광량차는 거의 선형적으로 변화한다. 조리개(20,40)와 신호광이 정확하게 정렬되면 광량차는 0 이 된다. 따라서, 광량차로부터 위치 오차를 정확하게 구할 수 있다. 여기서, 해상도는 그래프의 경사도와 광검출기의 성능에 의해 결정된다. 일반적으로 그래프의 경사가 급할수록 해상도가 좋다. 따라서, 기록이 일정한 간격으로 이루어진 경우, 도 3의 예에서 개구(21) 양측의 광검출기에서 측정된 광량차의 절대값을 합함으로써 그래프의 경사를 더 급하게 할 수 있다. 실험에 따르면 약 ±30㎛ 정도의 해상도를 얻을 수 있었다.
한편, 조리개에 설치되는 광검출기로서 CCD와 같은 2차원 광검출기를 사용할 수도 있다. 이 경우, 광검출기에 입사하는 신호광의 스폿의 크기를 측정하는 것도 가능하다. 따라서, 신호광의 스폿 크기의 차이로부터 홀로그래픽 기록 매체의 틸트 오차를 측정할 수도 있다. 도 11은, CCD와 같은 2차원 광검출기(62,63)가 설치된 조리개(60)와 홀로그래픽 기록 매체(M)를 도시하고 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽 기록 매체(M)가 수평하게 놓이지 않는 경우, 광검출기(62,63)에 입사하는 신호광(S4,S5)의 스폿의 크기는 서로 다르게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 2차원 광검출기(62,63)에 입사하는 신호광(S4,S5)의 스폿 크기를 각각 측정하고, 그 크기를 비교함으로써 홀로그래픽 기록 매체(M)의 틸트 오차를 구할 수 있 다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 조리개의 개구 주변에 광검출기를 설치함으로써, 재생하고자 하는 북의 위치 오차를 정확하게 측정할 수 있다. 따라서, 홀로그래픽 기록 매체에 별도의 표시를 할 필요가 없기 때문에, 홀로그래픽 기록 매체의 제조가 보다 간단해 진다. 또한, 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치에도 별도의 광학계를 설치할 필요 없기 때문에, 보다 간단하고 저렴한 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면 홀로그래픽 기록 매체의 틸트 오차를 구하는 것도 가능하다.

Claims (26)

  1. 홀로그래픽 기록 매체에 참조광을 입사시켜 재생된 신호광의 광경로 상에 배치된 것으로, 상기 신호광의 빔폭을 제한하기 위한 개구가 형성된 조리개;
    상기 개구의 둘레를 따라 상기 조리개의 표면에 설치된 광검출기; 및
    상기 광검출기의 출력으로부터, 홀로그래픽 기록 매체에서 정보 기록/재생의 단위가 되는 2차원 영역인 북들의 위치를 계산하는 북 위치 계산부;를 포함하며,
    상기 홀로그래픽 기록 매체에 입사하는 참조광의 단면적은 하나의 북의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구를 중심으로 서로 직각이 되는 위치에 광검출기가 각각 하나씩 배치된 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 방향을 따라 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 광검출기가 배치되어 있고, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향을 따라 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 광검출기가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광검출기는 두 개의 세그먼트로 분리되어 있는 2분할 광검출기인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 북 위치 계산부는 상기 2분할 광검출기의 두 개의 세그먼트에서 각각 측정된 광량의 차이로부터 북 위치 오차를 계산하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 북 위치 계산부는 서로 수직한 방향으로 배치된 광검출기들로부터 서로 수직한 두 방향으로의 북 위치 오차를 각각 계산하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광검출기는 네 개의 세그먼트로 분리되어 있는 4분할 광검출기인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 북 위치 계산부는, 상기 4분할 광검출기의 제 1 방향을 따라 배열된 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합의 차이 로부터 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로의 북 위치 오차를 계산하고, 제 2 방향을 따라 배열된 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합의 차이로부터 제 1 방향으로의 북 위치 오차를 계산하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광검출기는 2차원 광검출기인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 북 위치 계산부는, 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 배치된 두 개의 2차원 광검출기에서 각각 측정된 광스폿의 크기의 차이로부터 홀로그래픽 기록 매체의 틸트 오차를 계산하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치.
  11. 홀로그래픽 기록 매체에 하나의 북의 크기보다 큰 단면적을 갖는 참조광을 입사시켜 신호광을 발생시키는 단계;
    탐색하고자 하는 북에 인접한 북으로부터 발생한 신호광을 광검출기로 검출하는 단계; 및
    상기 광검출기의 출력으로부터 북 위치 오차를 계산하는 단계;를 포함하며,
    상기 광검출기는 상기 신호광의 빔폭을 제한하기 위한 조리개의 개구 둘레를 따라 상기 조리개의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치에서 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치를 탐색하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제 1 방향을 따라 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 광검출기가 배치되어 있고, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향을 따라 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 광검출기가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치 탐색 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 광검출기는 두 개의 세그먼트로 분리되어 있는 2분할 광검출기인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치 탐색 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 2분할 광검출기의 두 개의 세그먼트에서 각각 측정된 광량의 차이로부터 북 위치 오차를 계산하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치 탐색 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    서로 수직한 방향으로 배치된 광검출기들로부터 서로 수직한 두 방향으로의 북 위치 오차를 각각 계산하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치 탐색 방법.
  16. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 광검출기는 네 개의 세그먼트로 분리되어 있는 4분할 광검출기인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치 탐색 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 4분할 광검출기의 제 1 방향을 따라 배열된 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합의 차이로부터 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로의 북 위치 오차를 계산하고, 제 2 방향을 따라 배열된 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합과 다른 두 세그먼트에서 측정된 광량의 합의 차이로부터 제 1 방향으로의 북 위치 오차를 계산하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치 탐색 방법.
  18. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 광검출기는 2차원 광검출기인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치 탐색 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 개구의 양측에 각각 하나씩 배치된 두 개의 2차원 광검출기에서 각각 측정된 광스폿의 크기의 차이로부터 홀로그래픽 기록 매체의 틸트 오차를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 매체의 북 위치 탐색 방법.
  20. 홀로그래픽 기록 매체에 하나의 북을 기록하는 단계;
    홀로그래픽 기록 매체에 하나의 북의 크기보다 큰 단면적을 갖는 참조광을 입사시켜 신호광을 발생시키는 단계;
    직전에 기록된 북으로부터 발생한 신호광을 광검출기로 검출하는 단계; 및
    상기 광검출기의 출력으로부터 다음에 기록될 북의 위치를 결정하는 단계;를 포함하며,
    상기 광검출기는 상기 신호광의 빔폭을 제한하기 위한 조리개의 개구 둘레를 따라 상기 조리개의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는, 디스크 형태의 홀로그래픽 기록 매체에 기록될 북의 위치를 탐색하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    홀로그래픽 기록 매체의 원주 방향을 따라 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 광검출기가 배치되어 있고, 홀로그래픽 기록 매체의 반경 방향을 따라 상기 개구의 양측에 각각 하나씩 광검출기가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 북 위치 탐색 방법.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 광검출기는 두 개의 세그먼트로 분리되어 있는 2분할 광검출기인 것을 특징으로 하는 북 위치 탐색 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    홀로그래픽 기록 매체의 동심원 형태의 트랙을 따라 북이 기록되는 것을 특징으로 하는 북 위치 탐색 방법.
  24. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 광검출기는 네 개의 세그먼트로 분리되어 있는 4분할 광검출기인 것을 특징으로 하는 북 위치 탐색 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    홀로그래픽 기록 매체의 나선형 트랙을 따라 북이 기록될 수 있도록, 다음에 기록될 북은 직전에 기록된 북을 기준으로 원주 방향으로 이동하면서 반경 방향으로도 변위하는 것을 특징으로 하는 북 위치 탐색 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    두 개 이상의 북을 연속하여 원주 방향으로만 이동하면서 기록한 다음, 반경 방향으로 변위하여 북을 기록하는 것을 특징으로 하는 북 위치 탐색 방법.
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