KR20120076421A

KR20120076421A - 판독 파워 제어

Info

Publication number: KR20120076421A
Application number: KR1020110145736A
Authority: KR
Inventors: 존 에릭 허쉐이; 케네스 브레이클레이 웰레스; 지아올레이 시; 지유안 렌; 빅터 페트로비치 오스트로베르코브
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-07-09
Also published as: US20120170432A1; CN102543109A; GB201121853D0; TW201241826A; GB2487115A; TWI556231B; CN102543109B; JP2012142070A

Abstract

홀로그래픽 디스크로부터 마이크로 홀로그램을 판독하는 것을, 이 디스크에서 판독될 타겟 데이터 층에 기초해서 제어하는 기술이 제공된다. 디스크에서 비교적 깊은 위치의(예컨대, 판독 빔을 발산하는 광 헤드로부터 먼) 타겟 데이터 층을 판독할 때에는 복귀 판독 빔의 파워 감쇠를 보상하도록 더 높은 파워의 판독 빔을 이용한다. 예컨대, 파워 조정 모듈을 이용해서, 동적으로 변하는 타겟 데이터 층에 기초해서, 판독 빔을 발산하는 판독 레이저를 동적으로 조정한다. 깊은 위치의 타겟 데이터 층에서의 파워 감쇠를 보상함으로써, 복귀 판독 빔의 파워 편차가 감소되고, 이로써 마이크로 홀로그램 판독 기술에서의 비트 에러율을 개선할 수 있다.

Description

판독 파워 제어{READ POWER CONTROL}

본 발명은 전반적으로 비트 방식의 홀로그래픽 데이터 저장(bit-wise holographic data storage) 기술에 관한 것이다. 상세하게는, 이 기술은 홀로그래픽 디스크의 판독 전력을 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

컴퓨팅 능력이 향상됨에 따라서, 컴퓨팅 기술이 특히 소비자용 비디오, 데이터 아카이빙, 문서 저장, 이미징 및 영화 제작과 같은 새로운 응용 분야까지 진출하게 되었다. 이러한 응용 분야는 증가된 저장 용량 및 데이터 레이트(data rate)를 가진 데이터 저장 기술의 개발을 계속 요구해 왔다.

광학식 저장 시스템의 저장 용량이 점점 더 증가하는 것이 데이터 저장 기술 발전의 좋은 예이다. 예컨대, 1980년대 초에 개발된 콤팩트 디스크는 약 650~700MB의 데이터, 즉 2채널 오디오 프로그램으로 약 74~80분 정도의 저장 용량을 가진다. 이에 비해서, 1990년대 초에 개발된 DVD 포맷은 약 4.7GB(싱글 레이어) 또는 8.5GB(더블 레이어)의 용량을 가진다. 또한, 더 고해상도의 비디오 포맷에 대한 수요와 같이, 더욱 증가하는 수요에 맞춰서, 더 큰 용량의 저장 기술이 개발되어 왔다. 예컨대, 블루레이 디스크(Blu-ray Disc™) 포맷과 같은, 대용량 기록 포맷(high-capacity recording format)은, 싱글 레이어 디스크에 약 25GB를, 또는 더블 레이어 디스크에 약 50GB를 유지할 수 있다. 컴퓨팅 기술이 지속적으로 발달함에 따라서, 더 큰 용량을 가진 저장 매체가 요구될 수 있다. 저장 장치 산업에서의 증가된 용량에 대한 요구를 충족시킬 수 있는, 다른 개발 중인 한가지 저장 기술의 예가 홀로그래픽 저장 시스템 및 마이크로-홀로그래픽 저장 시스템이다.

홀로그래픽 저장이란, 감광성 저장 매체(photosensitive storage medium)에 2개의 광 빔을 교차시킴으로써 생성되는 3차원 간섭 패턴의 이미지인 홀로그램 형태로 데이터를 저장하는 것이다. 페이지 기반(page-based) 홀로그래픽 기술과 비트 방식(bit-wise)의 홀로그래픽 기술이 모두 추진되어 왔다. 페이지 기반 홀로그래픽 데이터 저장의 경우에는, 디지털 부호화된 데이터(예컨대, 복수의 비트)를 포함하고 있는 신호 빔이, 저장 매체의 볼륨 내에서 기준 빔 상에 중첩되고, 이는 화학 반응을 일으켜서, 저장 매체의 볼륨 내에서 예컨대, 매체의 굴절률을 변경한다. 따라서, 각 비트는 일반적으로 간섭 패턴의 일부로서 저장된다. 비트 방식의 홀로그래피나, 마이크로-홀로그래픽 데이터 저장의 경우에는, 통상적으로 카운터 프로파게이팅(counter-propagating)으로 포커싱된 2개의 기록 빔(recording beam)에 의해 생성되는 마이크로 홀로그램, 또는 브래그 반사 격자(Bragg reflection grating)로서 모든 비트가 기록되고 있다. 이후, 판독 빔을 마이크로 홀로그램에서 반사시켜서 기록 빔을 복원함으로써, 데이터가 얻어진다(retrieved).

비트 방식의 홀로그래픽 시스템은 더 좁은 간격으로 계층별-포커싱된(layer-focused) 마이크로 홀로그램을 기록할 수 있으며, 이로써 종래의 광학 시스템보다 더 많은 저장 용량을 제공할 수 있다. 일부 홀로그래픽 저장 디스크의 구성은 마이크로 홀로그램을 다수의 데이터 층에 저장하는 것을 포함하며, 각 층은 복수의 평행한 트랙을 갖고 있다. 그러나, 홀로그래픽 저장 디스크는 일반적으로 편차(variation)를 갖고 있어서 홀로그래픽 판독시의 비트 에러율을 높일 수 있다. 예컨대, 판독 빔이 홀로그래픽 저장 디스크의 복수의 데이터 층을 거치면서 감쇠되어서, 복귀 판독 빔의 파워에 편차가 생길 수 있다. 또한, 홀로그래픽 저장 디스크의 복수의 데이터 층에 의해서, 이러한 편차는 특히 판독 에러에 민감할 수 있다. 마이크로-홀로그래픽 판독 기술에서의 에러율을 낮추는 기술이 바람직할 것이다.

본 기술의 실시예에서는 홀로그래픽 디스크의 데이터를 판독하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 판독 빔의 이전의 파워를 타겟 데이터 층에 기초해서 새로운 파워로 조정하는 단계와, 판독 빔을 새로운 파워로 홀로그래픽 디스크의 타겟 데이터 층에 발산하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서는 홀로그래픽 디스크 상의 마이크로 홀로그램을 판독하는 시스템을 제공한다. 이 시스템은 홀로그래픽 디스크로부터 판독될 타겟 데이터 층에 대응하는 인스트럭션을 수신하고, 이 인스트럭션에 기초해서 판독 빔의 파워를 제 1 파워에서 제 2 파워로 조정하도록 구성된 파워 조정 모듈을 포함한다. 이 시스템은 또한 판독 빔의 방향을 홀로그래픽 디스크의 이전의 데이터 층으로부터 타겟 데이터 층으로 변경해서, 판독 빔을 타겟 데이터 층에 포커싱시키도록 구성된 광 헤드와, 이 광 헤드의 구성 요소를 이동시키도록 구성된 액츄에이터를 포함한다.

또 다른 실시예에서는, 복귀 판독 빔의 복귀 파워가 크게 감쇠되지 않도록, 타겟 데이터 층을 판독하는데 적합한 판독 빔의 조건을 결정하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 이 방법은 또한 판독 빔을 판독 파워로 홀로그래픽 디스크의 타겟 데이터 층에 조사하는 단계를 포함한다.

이하의 상세한 설명을 첨부된 도면을 참조하면서 읽음으로써 본 발명의 이러한 특성, 측면 및 이점, 그리고 다른 특성, 측면 및 이점이 더 이해될 것이며, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 가리킨다.
도 1은 실시예에 따른, 홀로그래픽 저장 시스템의 블록도,
도 2는 실시예에 따른, 데이터 트랙을 가진 홀로그래픽 디스크를 나타내는 도면,
도 3은 실시예에 따른, 홀로그래픽 디스크의 복수의 데이터 층을 나타내는 층,
도 4는 판독 파워 제어를 행하지 않은, 복귀 판독 빔의 파워 분포를 나타내는 그래프,
도 5는 실시예에 따른, 판독 파워 제어를 이용하는 홀로그래픽 판독 시스템의 개략도,
도 6은 실시예에 따른, 판독 파워 제어를 이용하는 복귀 판독 빔의 파워 분포를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 기술의 하나 이상의 실시예가 설명될 것이다. 이들 실시예의 간단한 설명을 제공하기 위한 노력으로, 본 명세서에 실제 구현예의 모든 특성을 설명하지는 않는다. 그러한 구현예의 일부의 전개시에, 임의의 엔지니어링 혹은 설계 프로젝트에서는, 시스템-관련된 제약 및 업무-관련 제약의 준수와 같은, 개발자의 특정한 목적을 위해서, 그 구현예에 대해 특정된 많은 판정이 이 이루어질 수 있으며, 이는 각 구현예마다 달라질 것이라는 점을 이해할 것이다. 또한, 그러한 개발 노력은 복잡하고 시간이 많이 걸리지만, 그럼에도 불구하고, 설계, 제조 및 생산을 착수하는 과정에서, 당업자가 본 개시물의 이점을 취할 수 있다는 점을 이해할 것이다.

홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터는, 감광성 광학 물질의 전체 체적에 걸쳐서 데이터 비트가 저장될 수 있게 하는 광 간섭 패턴을 이용해서 감광성 광학 물질 내에 저장된다. 백만 비트의 홀로그래픽 데이터가 동시에 기록되고 판독될 수 있으므로, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 전송율은 향상될 수 있다. 또한, 홀로그래픽 데이터가 광 디스크의 복수의 층에 저장될 수 있으므로, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 다층 기록은 저장 용량을 향상시킬 수 있다. 홀로그래픽 저장 시스템에 데이터를 기록하기 위해서는, 기록 빔(예컨대, 레이저)가 매체의 특정 깊이까지 지향되고, 타겟 층, 즉 데이터가 기록될 층에 포커싱되어야 한다. 레이저는 타겟 포인트, 즉 타겟 층 상의 위치에도 포커싱될 수 있다. 레이저가 포커싱되는 층 및/또는 위치에서, 레이저는 광 화학 변화를 일으켜서 데이터를 기록한다. 일부 홀로그래픽 저장 디스크의 구성에서, 디스크는 기판의 기록 가능한 부분에 염료 물질을 포함하고 있고, 기록 빔이 이 염류 물질을 마이크로 홀로그램으로 변환시킨다.

다층 홀로그래픽 저장 시스템에서 데이터를 판독하기 위해서, 홀로그래픽 디스크의 특정 층(즉, 타겟 데이터 층)의 데이터 비트 위치(즉, 타겟 데이터 위치)로 판독 빔이 지향되고, 판독 빔이 홀로그래픽 디스크의 표면을 지나서 데이터 비트 위치에 있는 물질과 상호 작용할 수 있다. 타겟 데이터 층에서 판독 빔이 상호 작용함으로써, 홀로그래픽 디스크의 데이터 비트 위치에서 판독 빔은 산란 및/또는 반사한다. 판독 빔 중 산란 및/또는 반사된 부분을 반사된 판독 빔 혹은 복귀 판독 빔이라고 하며, 데이터 비트 위치에 홀로그래픽 데이터 비트를 기록한 초기 기록 빔에 비례할 수 있다. 이와 같이, 반사된 판독 빔이 검출되어서 판독 빔이 도달한 데이터 비트 위치에 원래 기록되어 있던 데이터를 복원한다.

도 1은 홀로그래픽 저장 디스크(12)로부터 데이터를 판독하는데 사용될 수 있는 홀로그래픽 저장 시스템(10)의 블록도이다. 홀로그래픽 저장 디스크(12)에 저장된 데이터는 광학 빔(16)을 홀로그래픽 저장 디스크(12)에 투영하는 일련의 광 소자(14)에 의해 판독된다. 반사된 판독 빔(18)은 광학 소자(14)에 의해 홀로그래픽 저장 디스크(12)로부터 픽업된다. 광학 소자(14)는 여기 빔(예컨대, 판독 레이저)를 생성하도록 설계된 임의의 수의 서로 다른 소자, 및 홀로그래픽 저장 디스크(12) 상을 빔을 포커싱하고/포커싱하거나, 홀로그래픽 저장 디스크(12)로부터 돌아오는 반사 판독 빔(18)을 검출하도록 구성된 광학 헤드와 같은 다른 소자를 포함할 수 있다. 광학 소자(14)는 결합부(20)를 통해서 광 드라이브 전자 장치 패키지(22)로 제어된다. 광 드라이브 전자 장치 패키지(22)는 하나 이상의 레이저 시스템용 전원 공급 장치(power supply), 검출기로부터의 전자 신호를 검출하는 검출 전자 장치(detection electronics), 검출된 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와 같은 유닛, 그리고 검출기 신호가 실제로 홀로그래픽 저장 디스크(12)에 저장된 비트 값을 등록하는 시점을 예측하는 비트 예측기와 같은 유닛을 포함할 수 있다.

홀로그래픽 저장 디스크(12) 상에서의 광학 소자(14)의 위치는, 홀로그래픽 저장 디스크(12)의 표면 상에서 광학 소자를 기계적으로 전후로 이동시키거나 제어하도록 구성된 기계적인 액츄에이터(26)를 가진 트래킹 서보(24)에 의해 제어된다. 광 드라이브 전자 장치(22) 및 트래킹 서보(24)는 프로세서(28)에 의해 제어된다. 본 기술에 따른 일부 실시예에서, 광학 소자(14)의 위치는, 광학 소자(14)가 수신해서 프로세서(28)로 피드백시키는 샘플링 정보에 기초해서 프로세서(28)가 결정할 수 있다. 광학 소자(14)의 위치는, 반사 판독 빔(18)의 간섭을 강화, 증폭 및/또는 감소시키고, 홀로그래픽 디스크(12)의 이동 및/또는 결함을 보상하도록 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 트래킹 서보(24) 혹은 광 드라이브 전자 장치(22)는 광학 소자(14)에 의해 수신된 샘플링 정보에 기초해서 광학 소자(14)의 위치를 결정할 수 있다.

프로세서(28)는 스핀들 모터(34)에 전력을 공급하는 모터 컨트롤러(30)도 제어한다. 스핀들 모터(34)가 스핀들(spindle)(36)에 연결되어서 홀로그래픽 저장 디스크(12)의 회전 속도를 제어한다. 광학 소자(14)가 홀로그래픽 저장 디스크(12)의 바깥쪽 모서리로부터 스핀들(36)에 가깝게 이동하면, 프로세서(28)는 광 데이터 디스크의 회전 속도를 증가시킬 수 있다. 이렇게 함으로써 홀로그래픽 저장 디스크(12)로부터의 데이터의 데이터 레이트를, 광학 소자(14)가 바깥쪽 모서리에 있을 때에도 안쪽 모서리에 있을 때와 기본적으로 동일하게 유지할 수 있다. 디스크의 최대 회전 속도는 대략 500rpm(분당 회전수), 1000rpm, 1500rpm, 3000rpm, 5000rpm, 10,000rpm 혹은 그 이상일 수 있다.

프로세서(28)는 랜덤 액세스 메모리(RAM)(38) 및 판독 전용 메모리(ROM)(40)에 접속되어 있다. ROM(40)은 프로세서(28)로 하여금 트래킹 서보(24), 광 드라이브 전자 장치(22) 및 모터 컨트롤러(30)를 제어하게 하는 프로그램을 포함한다. 일부 실시예에서, ROM(40)은 홀로그래픽 디스크 상에 도달한 판독 빔에 대응하는 정보를 가진 룩업 테이블을 포함한다. 예컨대, 룩업 테이블은, 디스크(12)의 각 데이터 층에 대한 적합한 판독 빔 파워를 갖고 있으며, 상세한 것은 후술한다. 또한, ROM(40)은 프로세서(28)로 하여금 광 드라이브 전자 장치(22)로부터의 데이터, 특히 RAM(38)에 저장되어 있는 데이터를 분석하게 하는 프로그램도 포함한다. 이하 상세하게 설명하는 바와 같이, RAM(38)에 저장된 데이터의 이와 같은 분석은, 예컨대, 홀로그래픽 저장 디스크(12)로부터의 정보를 다른 유닛이 사용할 수 있는 데이터 스트림으로 변환하는 데 필요한, 복조, 복호 또는 다른 기능을 포함할 수 있다.

홀로그래픽 저장 시스템(10)이 소비자 전자 장치(a consumer electronic device)와 같은 상용 유닛이라면, 사용자가 프로세서(28)에 액세스해서 이를 제어할 수 있게 하는 제어부를 가질 수 있다. 이러한 제어부는 키보드, 프로그램 선택 스위치 등과 같은 패널 제어부(42)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 프로세서(28)의 제어는 원격 수신기(44)에 의해서 수행될 수 있다. 원격 수신기(44)는 원격 제어부(48)로부터 제어 신호(46)를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어 신호(46)는 특히 적외선 빔, 음향 신호 혹은 무선 신호의 형태를 취할 수 있다.

프로세서(28)가 RAM(38) 내에 저장된 데이터를 분석해서 데이터 스트림을 생성한 이후에, 이 데이터 스트림은 프로세서(28)에 의해서 다른 유닛에 제공될 수 있다. 예컨대, 데이터는 네트워크 인터페이스(50)를 통해서, 외부 네트워크에 위치된 컴퓨터 혹은 다른 디바이스와 같은 외부 디지털 유닛에 디지털 데이터 스트림으로서 제공될 수 있다. 다른 방안으로, 프로세서(28)는 특히 HDMI(high-definition multi-media interface)와 같은 소비자 전자 장치 디지털 인터페이스(52) 또는 USB 포트와 같은 다른 고속 인터페이스에 디지털 데이터 스트림을 제공할 수 있다. 프로세서(28)에는 디지털-아날로그 신호 프로세서(54)(digital-to-analog signal processor)와 같은 다른 인터페이스 유닛이 접속될 수도 있다. 디지털-아날로그 신호 프로세서(54)는 프로세서(28)로 하여금 텔레비전의 아날로그 입력 신호나 증폭 시스템으로의 음향 신호 입력단과 같이, 다른 타입의 디바이스로의 출력단에 아날로그 신호를 제공하도록 할 수 있다.

이 시스템(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이 데이터를 포함하고 있는 홀로그래픽 저장 디스크(12)를 판독하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 홀로그래픽 저장 디스크(12)는 투명한 보호 코팅 내에 기록 가능한 매체가 매립되어 있는, 평평한 원형 디스크이다. 보호 코팅은 폴리카보네이트, 폴리아크릴 등과 같은 투명 플라스틱이 될 수 있다. 디스크(12)의 스핀들 구멍(56)이 스핀들(예컨대, 도 1의 스핀들(36))에 연결되어서, 디스크(12)의 회전 속도를 제어한다. 각 층에서, 데이터는 일반적으로 디스크(12)의 바깥쪽 모서리로부터 안쪽 끝까지 연속하는 나선형의 트랙(58)에 기록되어 있지만, 원형 트랙 혹은 다른 구성이 이용될 수도 있다. 데이터 층은, 비트 방식 홀로그래픽 데이터 저장 장치에 이용되는 마이크로 홀로그램과 같이, 광을 반사할 수 있는 임의의 수의 표면, 즉 피트(pits)와 랜드(lands)를 가진 반사면을 포함한다. 복수 데이터 층이 도 3에 도시되어 있다. 각 복수 데이터 층(60)의 각 층은 연속하는 나선형 트랙(58)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 홀로그래픽 디스크(12)는 복수의(예컨대, 50개의) 데이터 층(60)을 가질 수 있으며, 각 층의 두께는 대략 0.05㎛부터 5㎛까지이고, 대략 0.5㎛부터 250㎛만큼 이격되어 있다.

복수의 기록층(60)이, 저장될 수 있는 데이터의 양을 증가시키기는 하지만, 홀로그래픽 디스크(12)의 층-기반 구성은 홀로그래픽 판독시에 신호 대 잡음비(SNR)를 낮추고/낮추거나 비트 에러율(BER)을 높일 수 있다. 상세하게는, 각 홀로그래픽 디스크의 두께는 대략 1.2㎜이고, 복수의 층(60)을 가질 수 있다. 복수의 층(60)의 각 층은 자신을 투과하는 광 빔으로부터 에너지를 흡수하고, 이로써 일단 층(60)을 투과하면 광 빔의 파워는 저하된다. 타겟 데이터 층이 판독될 때에는, 판독 빔은 타겟 층을 지향해서 여기에 포커싱될 수 있다. 그러나, 판독 빔은, 타겟 데이터 층에 포커싱되기 전에, 광 헤드로부터 타겟 데이터 층 앞에 있는 각 데이터 층(60)을 거쳐야 한다. 또한 판독 빔의 반사 즉 복귀 판독 빔은 타겟 데이터 층으로부터 다시 그 앞의 층(60)을 투과해서 광헤드에서 수신된다. 따라서, 광 헤드로부터 50번째 데이터 층으로 지향된 판독 빔은 49개의 데이터 층(60)을 투과하며, 반사된 판독 빔도 광 헤드에서 수신되기까지 49개의 데이터 층(60)을 투과한다. 판독 빔 및 반사된 판독 빔이 총 98개의 데이터 층(60)을 투과하게 되면, 각 데이터 층(60)에서의 빔 에너지 흡수에 의해서, 복귀 판독 빔의 파워는 저하된다(즉, 광 감쇠, 이하 파워 감쇠라고도 함). 복귀 판독 빔의 감쇠는 다음 식 (1)로 표현될 수 있다.

여기서 d는 디스크(12)의 두께이고, N은 디스크(12) 내의 층(60)의 갯수이며, α는 디스크(12)의 흡수 계수이고, n은 판독 빔이 포커싱되는 층이다. 디스크(12)의 두께가 대략 1.2 mm이고, 디스크(12)가 50개의 층을 가지며, 흡수 계수가 mm당 0.3이라고 하면, 관계식은 다음과 같이 근사된다.

식 (1) 및 식 (2)에 나타난 바와 같이, 복귀 판독 빔의 파워는 판독 빔 혹은 복귀 판독 빔이 투과하는 각 층(60)에서 감쇠된다.

또한, 상기 식 (1) 및 식 (2)에 나타난 바와 같이, 판독 빔이 서로 다른 데이터 층(60)을 지향하면(차이 n), 서로 다른 수의 데이터 층(60)을 지나므로 감쇠되는 파워에 편차가 생겨서, 복귀 판독 빔의 파워에도 편차가 생긴다. 예컨대, 2번째 데이터 층을 지향하는 판독 빔의 복귀 판독 빔은 50번째 데이터 층을 지향하는 판독 빔보다 덜 감쇠된다. 일반적인 홀로그래픽 판독 기술에서의 복귀 판독 빔의 편차를 나타내는 그래프가 도 4에 도시되어 있다. 그래프(62)는 홀로그래픽 디스크(12)의 임의의 위치에 도달한 판독 빔으로부터의 복귀 판독 빔의 파워에 대한 몬테카를로 분석(a Monte-Carlo study)을 나타내는 것이다. 이 그래프(62)의 X축은 복귀 판독 빔의 신호 강도(64)이고, 그래프(62)의 Y축은 신호 강도(64)의 발생(occurrence)(66)이다. 몬테카를로의 형상으로부터 측정된 바와 같이, 이 분석에서의 편차 σ²은 대략 1.96이다.

이 편차는 디스크(12)의 서로 다른 부분(즉 층(60))을 판독했을 때의 감쇠의 차이를 나타내고, 따라서 마이크로 홀로그램 검출을 위해서는 더 큰 임계 범위를 이용해야 한다. 상세하게, 복귀 판독 빔은 데이터 비트 위치에 마이크로 홀로그램이 존재한다는 것을 나타내는 특정한 파워를 가질 수 있다. 예컨대, 특정한 파워 임계값 이상의 복귀 판독 빔은 "1", 즉 데이터 비트 위치에 마이크로 홀로그램이 존재한다는 것을 나타내고, 또한 이 파워 임계값 미만의 복귀 판독 빔은 "0", 즉 그 데이터 비트 위치에 마이크로 홀로그램이 존재하지 않는다는 것을 나타낸다. 그러나, 현재의 마이크로 홀로그램을 나타내는 파워는 각각 데이터 층(60)으로부터 복귀되는 판독 빔마다 다를 것이다. 이와 같이, 홀로그래픽 디스크(12)의 전체 데이터 층(60) 모두에 걸쳐서 복귀 판독 빔을 검출하기 위해서는 상당히 넓은 임계 범위를 가져야 한다.

넓은 임계 범위를 이용하게 되면, 비트 에러율이 높아질 수 있다. 예컨대, 홀로그래픽 판독 시스템(10)은 50번째 데이터 층으로부터 복귀되는 판독 빔의 정확한 마이크로 홀로그램 검출이 가능할 정도로 낮은(예컨대, 판독 빔 감쇠를 고려해서) 임계값을 이용할 수 있다. 그러나, 동일한 낮은 임계값으로도, 2번째 데이터 층(60)의 위치에 마이크로 홀로그램이 존재하는지 판정할 때에는, 마이크로 홀로그램이 실제로 존재하지 않는데도, 존재한다고 부정확하게 판정할 수 있다. 예컨대, 랜덤하게 산란된(예컨대, 디스크 표면으로부터의) 광이 광 헤드에서 수신되면, 이와 같이 2번째 데이터 층에 마이크로 홀로그램이 존재하는 것으로 잘못 나타날 수 있다. 반대로, 이와 같은 2번째 층 혹은 디스크 표면에 가까운 다른 층(60)에서의 마이크로 홀로그램 검출 결과에서, 존재하는 것으로 잘못 나타나는 것을 방지하기 위해서 임계값을 높이면, 높아진 임계값은 50번째 데이터 층으로부터의 마이크로 홀로그램 반사를 검출할 수 있을 정도로 높아져서, 디스크 표면에서 먼 데이터 층(60)에서의 마이크로 홀로그램 검출 결과에서, 존재하지 않는 것으로 잘못 나타나는 확률을 높일 수 있다.

하나 이상의 실시예에서, 홀로그래픽 판독 기술은 판독되는 데이터 층(60)에 기초해서 판독 빔의 파워를 조정함으로써 복귀 판독 빔의 파워의 편차를 줄이는 것을 포함할 수 있다. 판독 빔 파워를 조정하는 일 실시예가 도 5의 개략도에 도시되어 있다. 도 5의 시스템(70)은 도 1에서 전반적으로 설명된 시스템(10)의 일부이며, 홀로그래픽 디스크(10)가 데이터 층(72)으로부터 데이터 비트 위치(x)에서 판독되는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 판독되는 데이터 층(72), 즉 타겟 데이터 층(72)이 디스크 컨트롤러(예컨대, 도 1의 프로세서(28)에 연결된 컨트롤러)로부터 파워 조정 모듈(74)에 제공된다. 파워 조정 모듈(74)은 예컨대, 도 1의 광학 소자(14) 블록에 포함될 수 있다. 파워 조정 모듈(74)은 타겟 데이터 층(72)에 기초해서 레이저(76)(광학 소자(14) 내에 있을 수도 있음)의 파워를 조정할 수 있다. 예컨대, 파워 조정 모듈(74)은, 디스크(12)의 각 데이터 층(60) 혹은 데이터 층(60)의 범위에 대한, 정확한 판독 빔 파워나 적합한 판독 빔 파워의 범위를 제공하는 룩업 테이블에 기초해서, 판독 빔에 적합한 파워를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 룩업 테이블은 파워 조정 모듈(74)이 액세스 가능한 메모리(예컨대, RAM(38) 또는 ROM(40))에 저장될 수 있다. 룩업 테이블에 기초해서, 레이저(76)는 디스크(12)의 표면으로부터 먼 타겟 데이터 층(72)(예컨대, 50번째 데이터 층(60))에 대해서는 더 높은 파워의 판독 빔(78)을 발산하고, 디스크(12)의 표면에 가까운 타겟 데이터 층(72)(예컨대, 2번째 데이터 층(60))에 대해서는 더 낮은 파워의 판독 빔(78)을 발산할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 파워 조정 모듈(74)은 판독 처리를 지속적으로 모니터해서, 현재의 타겟 데이터 층(72)에 기초한 특정 파워로 판독 빔(78)을 발산하도록, 레이저(76)의 파워를 동적으로 조정할 수 있다.

타겟 데이터 층(72)을 시스템(70)에 제공함으로써, 타겟 데이터 층(72)의 타겟 데이터 위치(x)에 판독 빔을 포커싱시키는 광 헤드(82)의 광학 구성 요소의 위치도 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 헤드 액츄에이터 모듈(80)이, 타겟 데이터 층(72) 및/또는 대응하는 레이저(76)의 파워 조정에 기초해서, 광 헤드(82)의 다양한 광학 구성 요소(예컨대, 하나 이상의 렌즈)를 기계적으로 이동시키도록 구성될 수도 있다. 광 헤드(82) 내의 광학 구성 요소는 파워-조정된 판독 빔(78)을 타겟 데이터 층(72)에 적절하게 포커싱하도록 이동될 수 있다. 따라서, 제공되는 타겟 데이터 층(72)에 기초해서, 파워 조정 모듈(74)은, 레이저(76)로부터 발산되는 판독 빔(78)의 파워에 영향을 미치는 레이저(76)의 파워를 조정하고, 광 헤드 액츄에이터 모듈(80)은, 파워 조정된 판독 빔(78)을 디스크(12)의 타겟 데이터 층(72)에 포커싱하기에 적합한 깊이로, 광 헤드(82) 내의 광학 구성 요소를 이동시킨다.

도 5에 도시된 실시예에서, 파워 조정 모듈(74)을 이용해서 타겟 데이터 층(72)에 기초해서 레이저(76)의 파워를 제어하고 있지만, 다른 실시예에서는, 다른 타겟 데이터 층(72)으로부터의 판독시에는, 판독 빔의 다른 조건 혹은 파라미터가 조정될 수도 있다. 본 기술에 따라서, 다른 타겟 데이터 층(72)으로부터의 판독은, 타겟 데이터 층(72)의 위치에 기초해서 다양한 다른 판독 조건 혹은 파라미터를 조정해서 판독 처리를 개선하는 것을 포함할 수 있다(예컨대, 타겟 데이터 층(72)으로부터 복귀되는 판독 빔의 파워가 크게 감쇠되지 않게). 예컨대, 일부 실시예에서, 판독 빔이 다른 에너지 레벨로, 다른 시간에, 혹은 다른 펄스 형상(예컨대, 파워 및 시간에 대한 빔의 형상)으로 발산될 수 있다. 또한, 특정 타겟 데이터 층(72)의 위치에 기초해서 판독 처리를 개선하도록, 다른 파라미터에 대해서는 다른 레벨 혹은 임계값이(예컨대, 프로세서(28)에 의해서) 결정될 수 있다.

판독 빔(78)의 다양한 파라미터 혹은 조건을, 판독될 타겟 데이터 층(72)에 기초해서 조정하는 홀로그래픽 판독 기술은, 도 6의 그래프에 도시된 바와 같이 복귀 판독 빔의 편차를 감소시킬 수 있다. 도 6은 홀로그래픽 디스크(12)의 임의의 위치에 파워-조정된 판독 빔을 조사해서 복귀되는 판독 빔의 파워에 대한 몬테카를로 분석을 나타내는 그래프(86)이다. 예컨대, 판독 빔의 파워는 도 5의 시스템(70)에 따라서 조정될 수 있다. 그래프(86)의 X축은 복귀 판독 빔의 신호 강도(64)이고, 그래프(86)의 Y축은 신호 강도(64)의 발생(66)이다. 복귀 파워-조정된 판독 빔에 대한 몬테카를로 결과(88)의 형상으로부터 측정된 바와 같이, 이 분석의 편차 σ²은 대략 0.958로, 이는 판독 빔이 서로 다른 타겟 데이터 층에 대해서 조정되지 않은 분석(도 4)에서의 편차의 거의 절반이다.

편차가 더 작다는 것은 디스크(12)의 서로 다른 부분(즉 서로 다른 타겟 데이터 층(72))을 판독함으로써 생기는 감쇠량의 차이가 적다는 것이다. 따라서, 편차가 더 작다는 것은 마이크로 홀로그램 검출의 임계값 범위가 더 작다는 것이다. 상술한 바와 같이 마이크로 홀로그램 검출의 임계값 범위가 더 작으면, 홀로그래픽 판독 처리의 비트 에러율을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 특정 특성만이 설명되고 도시되어 있지만, 많은 수정 및 변경이 당업자에게 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 않고, 이러한 수정 및 변경을 모두 포함하도록 의도되었다는 것을 이해할 것이다.

Claims

홀로그래픽 디스크로부터 데이터를 판독하는 방법에 있어서,
판독 빔의 이전의 파워를 타겟 데이터 층의 깊이에 기초해서 새로운 파워로 조정하는 단계와,
상기 판독 빔을 상기 새로운 파워로 상기 디스크의 상기 타겟 데이터 층에 발산하는 단계를 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 타겟 데이터 층의 상기 깊이에 기초해서 상기 새로운 파워를 결정하는 단계를 더 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 새로운 파워를 결정하는 단계는, 룩업 테이블을 이용해서 상기 타겟 데이터 층의 상기 깊이에 대응하는 상기 새로운 파워를 결정하는 단계를 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 판독 빔의 상기 이전의 파워를 상기 새로운 파워로 조정하는 단계는, 상기 타겟 데이터 층이 이전의 타겟 데이터 층보다 상기 디스크의 제 1 표면으로부터 더 멀리 있는 경우에는, 상기 이전의 파워를 상기 새로운 파워로 증가시키는 단계를 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 판독 빔의 상기 이전의 파워를 상기 새로운 파워로 조정하는 단계는, 상기 타겟 데이터 층이 상기 디스크의 제 1 표면에 더 가까운 경우에는, 상기 이전의 파워를 상기 새로운 파워로 감소시키는 단계를 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 판독 빔의 상기 이전의 파워를 상기 새로운 파워로 조정하는 단계는, 파워 조정 모듈을 이용해서 상기 새로운 파워로 상기 판독 빔을 발산하도록 레이저를 조정하는 단계를 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 판독 빔을 상기 새로운 파워로 광 헤드에 조사하는 단계를 더 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 판독 빔을 상기 새로운 파워로 상기 타겟 데이터 층에 발산하는 단계는, 상기 광 헤드를 이용해서 상기 판독 빔을 상기 새로운 파워로 상기 타겟 데이터 층의 타겟 데이터 위치에 포커싱시키는 단계를 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 판독 빔의 상기 새로운 파워와 상기 타겟 데이터 층 중 적어도 하나에 기초해서 상기 광 헤드 내의 구성 요소의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 광 헤드 내의 구성 요소의 위치를 조정하는 단계는, 액츄에이터를 이용해서 상기 구성 요소를 이동시키는 단계를 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 액츄에이터는 상기 디스크의 표면에 대해서 축 방향으로 상기 구성 요소를 이동시키도록 구성되어 있는
홀로그래픽 디스크로부터의 데이터 판독 방법.
홀로그래픽 디스크로부터 마이크로 홀로그램을 판독하는 시스템에 있어서,
상기 디스크로부터 판독될 타겟 데이터 층에 대응하는 인스트럭션을 수신하고, 상기 인스트럭션에 기초해서 판독 빔의 파워를 제 1 파워에서 제 2 파워로 조정하도록 구성된 파워 조정 모듈과,
상기 판독 빔을 상기 디스크의 이전의 데이터 층으로부터 상기 타겟 데이터 층으로 지향시켜, 상기 판독 빔을 상기 타겟 데이터 층에 포커싱시키도록 구성된 광 헤드와,
상기 광 헤드의 구성 요소를 이동시키도록 구성된 액츄에이터를 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 마이크로 홀로그램 판독 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 이전의 데이터 층이 상기 타겟 데이터 층보다 상기 광 헤드로부터 더 멀리 있는 경우에 상기 제 1 파워는 상기 제 2 파워보다 높은
홀로그래픽 디스크로부터의 마이크로 홀로그램 판독 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 이전의 데이터 층이 상기 타겟 데이터 층보다 상기 광 헤드에 더 가까이 있는 경우에 상기 제 1 파워는 상기 제 2 파워보다 낮은
홀로그래픽 디스크로부터의 마이크로 홀로그램 판독 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 인스트럭션을 상기 파워 조정 모듈에 동적으로 제공하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하고,
상기 파워 조정 모듈은 상기 판독 빔의 상기 파워를 동적으로 조정하도록 구성되어 있는
홀로그래픽 디스크로부터의 마이크로 홀로그램 판독 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 시스템의 메모리에 있으며, 상기 디스크의 각각의 데이터 층에 대응하는 개개의 인스트럭션을 포함하고 있는 룩업 테이블을 더 포함하는
홀로그래픽 디스크로부터의 마이크로 홀로그램 판독 시스템.
디스크의 상면으로부터 타겟 데이터 층까지의 거리를 포함한 복수의 요소에 기초해서, 상기 타겟 데이터 층을 판독하기에 적합한 판독 빔의 판독 파워를 결정하는 단계와,
상기 판독 빔을 상기 판독 파워로 상기 디스크의 상기 타겟 데이터 층에 조사하는 단계
를 포함하는 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 방법은 상기 디스크의 판독 처리 전체에 걸쳐 동적으로 적용되는
방법.
제 17 항에 있어서,
상기 판독 파워를 결정하는 단계는, 상기 타겟 데이터 층에 대응하는 판독 파워를 룩업 테이블에서 찾는 단계를 포함하는
방법.
제 17 항에 있어서,
상기 판독 빔을 상기 타겟 데이터 층의 타겟 데이터 위치에 포커싱하기에 적합한 광 헤드의 포커싱 위치를 결정하는 단계와,
상기 결정된 포커싱 위치에 기초해서 상기 광 헤드의 하나 이상의 구성 요소를 가동하는 단계와,
상기 타겟 데이터 위치에 상기 판독 빔을 포커싱시키는 단계를 더 포함하는
방법.
제 20 항에 있어서,
상기 타겟 데이터 층이 제 1 위치에 있을 때의 상기 판독 파워는 제 1 파워이고, 상기 타겟 데이터 층이 제 2 위치에 있을 때의 상기 판독 파워는 제 2 파워이며,
상기 제 1 파워는 상기 제 2 파워보다 낮고,
상기 제 1 위치는 상기 제 2 위치보다 상기 광 헤드에 더 가까운
방법.
복귀 판독 빔의 복귀 파워가 크게 감쇠되지 않도록, 타겟 데이터 층을 판독하는데 적합한 판독 빔의 조건을, 홀로그래픽 디스크의 상면으로부터 상기 타겟 데이터 층까지의 거리에 기초해서 결정하는 단계와,
상기 판독 빔을, 상기 결정된 조건으로 상기 홀로그래픽 디스크의 상기 타겟 데이터 층에 조사하는 단계를 포함하는
방법.
제 22 항에 있어서,
상기 판독 빔의 조건을 결정하는 단계는, 상기 타겟 데이터 층을 판독하기에 적합한 상기 판독 빔의 에너지 임계값을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 판독 빔을 조사하는 단계는 상기 판독 빔을 상기 계산된 에너지 임계값으로 상기 타겟 데이터 층에 조사하는 단계를 포함하는
방법.
제 22 항에 있어서,
상기 판독 빔의 조건을 결정하는 단계는, 상기 판독 빔이 상기 타겟 데이터 층의 상기 타겟 데이터 위치로 지향되는 판독 시간을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 판독 빔을 조사하는 단계는 상기 판독 시간에 상기 판독 빔을 상기 타겟 데이터 위치에 조사하는 단계를 포함하는
방법.