KR100248737B1 - Volume holographic digital data storage system and optic element thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템과 이에 사용되는 호로그램 데이타 저장용 광학 소자에 관한 것으로, 상기 시스템은 광원(10)으로 부터입사된 레이저를 기준광과 물체광으로 나누는 빔 스프리터(20)와, 상기 물체광을 반사 거울(22)을 개재해서, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지단위로 변조하는 공간 광변조기(30)와, 상기 공간 광변조기(30)으로부터 변조된 물체광이 일련의 렌즈(52)를 개재해서 입사되고, 기준광도 일련의 렌즈(26)와 회전가능한 반사 거울(28)을 개재해서 입사되는 광반사 크리스탈(40)과, 상기 크리스탈(40)내에 입사된 물체광과 기준광에 의해 기록된 간섭 무늬가 상기 기준광의 조사에 의해 바둑판 무늬로 복원되고 이 복원된 무늬를 읽어낸 상이 비추어지는 고체촬상소자(50)로 이루어지며, 상기 광반사 크리스탈(40)의 좌우 측면에 공간 광변조기(30)와 고체촬상소자(50)를 접착하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a volume holographic digital data storage system and an optical element for storing hologram data used therein, comprising: a beam splitter (20) for dividing a laser incident from a light source (10) into a reference light and an object light; And a spatial light modulator 30 which modulates the object light by one page unit of binary data of contrast, which is made up of pixels according to input data, via the reflection mirror 22, and from the spatial light modulator 30. The modulated object light is incident through a series of lenses 52, and the light reflecting crystal 40 is incident through a series of lenses 26 and a rotatable reflecting mirror 28. To the solid-state image pickup device 50 in which the interference fringes recorded by the object light and the reference light incident on the light beam are restored to the checkered pattern by the irradiation of the reference light, and the image reading the restored fringes is illuminated. It becomes lure, characterized in that bonding the spatial light modulator 30 and the solid-state image sensor 50 to the left and right side surfaces of the light-reflective crystal (40).

본 발명에 의하면, 좌우 측면에 공간 광변조기와 고체촬상소자가 접착된 신규한 홀로그램 데이타 저장용 광학 소자를 사용함으로서, 광경로가 줄게되어 오차가 최소화될 뿐만아니라 구조가 간단해지므로, 소형화가 가능해지는 효과를 가진다.According to the present invention, by using a novel hologram data storage optical element in which the spatial light modulator and the solid-state image pickup device are bonded to the left and right sides, the optical path is reduced, the error is minimized, and the structure is simplified, thereby miniaturization is possible. Has the effect of being relieved.

Description

체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템과 이에 사용되는 홀로그램 데이타 저장용 광학 소자Volume holographic digital data storage system and optical elements for hologram data storage used therein

본 발명은 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광경로를 짧게하여 오차를 최소화하고, 구조를 단순화하여 소형화가 가능한 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템과 이에 사용된 홀로그램 데이타 저장용 광학 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a volume holographic digital data storage system, and more particularly, to a volume holographic digital data storage system capable of miniaturization by minimizing errors by shortening an optical path and simplifying a structure, and for storing holographic data used therein. It relates to an optical element.

광기록 방법에 있어서, 포토그래픽 기록(Photographic Recording)이 대상 물체로 부터 반사된 물체광(Object beam)의 빛의 강도만을 기록하는 것임에 반하여, 홀로그래픽 기록(Holographic Recording)은 대상물체로 부터 반사된 물체광의 빛의 강도뿐만아니라 방향도 기록하므로, 즉, 대상물체의 빛의 강도와 방향이 물체광과 기준광(Reference beam)의 간섭에 의해 구성되므로, 물체광과 기준광은 간섭무늬(Interference Pattern)을 형성하게 되어, 이 간섭무늬가 그 강도에 반응하는 물질속에 기록된다. 이 기록된 간섭무늬에 기준광을 조사하면, 대상물체의 3차원 상인 홀로그램을 재생하게 된다.In an optical recording method, holographic recording reflects from an object, whereas photographic recording only records the intensity of light of an object beam reflected from an object. Since not only the intensity of the light of the object light but also the direction is recorded, that is, the intensity and the direction of the light of the object are constituted by the interference of the object light and the reference beam, the object light and the reference light have an interference pattern. This interference fringe is recorded in a material that responds to its strength. When the recorded interference fringe is irradiated with reference light, a hologram that is a three-dimensional image of the object is reproduced.

이와 같이 홀로그램은 입방체속에 저장되며 기록 과정에서 사용된 기준광만이 입방체 안에 기록된 홀로그램을 읽어낼 수 있으므로, 기록시에 사용된 기준광과 파장, 위상이 다른 기준광은 아무런 효과없이 입방체안에 기록된 홀로그램을 통과하게 된다. 이러한 체적 홀로그램(Volume Hologram)의 성질을 이용하면, 각각 다른 기준광을 가지고 저장 물질의 같은 장소에 많은 홀로그램을 기록하므로써 작은 입방체 내부에 방대한 데이타를 저장하는 것이 가능하다는 점에서 최근 각광을 받고 있다.As such, the hologram is stored in the cube, and only the reference light used in the recording process can read the hologram recorded in the cube. Therefore, the reference light having a different wavelength and phase from the reference light used at the time of recording is used to record the hologram recorded in the cube without any effect. Will pass. The use of such a volume hologram has recently been in the spotlight in that it is possible to store a large amount of data inside a small cube by recording many holograms in the same place of a storage material with different reference lights.

도 1에는 종래의 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장(Volume Holographic Digital Data Storage : VHDDS) 시스템을 나타내는 것으로, 도시된 바와 같이 이 시스템은 광원(10)으로 부터의 레이저가 빔 스프리터(20)에 입사되어 기준광과 물체광으로 나누어지고, 물체광은 일련의 렌즈(22)와 반사 거울(24)을 개재해서, 공간 광변조기(30)(Spatial Light Modulator : SLM)에 의해, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지단위로 변조된 후, SLM(30)으로 부터의 0차 회절을 제외하고는 모두 여과하는 공간 필터(34)와 일련의 렌즈(36)을 개재해서 광반사 크리스탈(40)(Photoreflective crystal)에 입사되고, 기준광도 일련의 렌즈(26)와 회전가능한 반사 거울(28)을 개재해서 광반사 크리스탈(40)에 입사되며, 이와 같이 크리스탈(40)내에 입사된 물체광과 기준광은 상호 간섭을 일으키고, 이때 발생하는 간섭 무늬의 강도에 따라서 크리스탈(40)내부의 운동 전하(Mobile Charge)의 광유도 현상이 발생하여 간섭 무늬가 기록된다. 광반사 크리스탈(40)내에 기록된 데이타를 읽기 위하여 기준광을 저장 매체에 조사하면 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되며, 이후 읽어낸 상이 고체촬상소자(50)(Charge Coupled Device : CCD)에 비추어져서 원래의 데이타로 복원된다.FIG. 1 shows a conventional Volume Holographic Digital Data Storage (VHDDS) system. As shown in FIG. 1, a laser beam from a light source 10 is incident on a beam splitter 20 and a reference light is shown. And object light, which are formed by pixels according to input data by a spatial light modulator 30 (SLM) via a series of lenses 22 and a reflecting mirror 24. The light reflection crystal is modulated in units of one page of the binary data of light and shade through a spatial filter 34 and a series of lenses 36 which filter all except the 0th order diffraction from the SLM 30. 40 is incident on the photoreflective crystal, and the reference light is incident on the light reflection crystal 40 via the series of lenses 26 and the rotatable reflecting mirror 28, and thus the object light incident on the crystal 40. And reference light The cause, where the interference pattern is recorded in mineral oil of the crystal 40, the charge movement (Mobile Charge) of the inner according to the intensity of the interferogram also be happens to occur. When the reference light is irradiated to the storage medium to read the data recorded in the light reflection crystal 40, the interference fringe is diffracted by the reference light and restored to the checkered pattern composed of the contrast of the original pixel. Is restored to the original data by shining on (Charge Coupled Device: CCD).

하지만, 이와 같은 종래의 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템은 SLM(30)과 CCD(50)사이의 간격이 넓어서 광경로가 길므로 오차가 크고, 광반사 크리스탈(40)과 CCD(50)사이에 이를 보정해주는 렌즈(42)가 필요하게 되고, 광학계가 복잡하므로 대형화된다는 문제가 있었다.However, such a conventional volume holographic digital data storage system has a large optical path because the distance between the SLM 30 and the CCD 50 is long, so that the error is large, and between the light reflection crystal 40 and the CCD 50. There is a need for a lens 42 for correcting this, and the optical system is complicated, thereby increasing the size.

따라서, 본 발명은 이에 따라 안출된 것으로, 그 목적은 광경로를 짧게하여 오차를 최소화하고, 구조를 단순화하여 소형화가 가능한 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템과 이에 사용된 홀로그램 데이타 저장용 광학 소자를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and its object is to provide a volume holographic digital data storage system capable of miniaturization by minimizing errors by shortening an optical path and providing an optical device for holographic data storage used therein. It is.

이러한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템은 광원으로부터 입사된 레이저를 기준광과 물체광으로 나누는 빔 스프리터와, 상기 물체광을 반사 거울을 개재해서, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지단위로 변조하는 공간 광변조기와, 상기 공간 광변조기로부터 변조된 물체광이 일련의 렌즈를 개재해서 입사되고, 기준광도 일련의 렌즈와 회전가능한 반사 거울을 개재해서 입사되는 광반사 크리스탈과, 상기 크리스탈내에 입사된 물체광과 기준광에 의해 기록된 간섭 무늬가 상기 기준광의 조사에 의해 바둑판 무늬로 복원되고, 이 복원된 무늬를 읽어낸 상이 비추어지는 고체촬상소자로 이루어지며, 상기 광반사 크리스탈의 좌우 측면에 공간 광변조기와 고체촬상소자를 접착하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving this object, the volume holographic digital data storage system of the present invention comprises a beam splitter for dividing a laser incident from a light source into a reference light and an object light, and the object light through a reflection mirror, Therefore, a spatial light modulator that modulates each page of binary data of light and shade binary data formed by pixels, and an object light modulated from the spatial light modulator enters through a series of lenses, and a reference light series of lenses and a rotatable reflective mirror A solid-state image in which a light reflection crystal incident through the light, an interference fringe recorded by the object light and the reference light incident in the crystal are restored to the checkered pattern by irradiation of the reference light, and the image reading the restored pattern is reflected. And a spatial light modulator and a solid on the left and right sides of the light reflection crystal. Characterized in that the adhesive character appeal.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광반사 크리스탈의 가로 세로 길이가 동일한 경우에, 공간 광변조기의 화소의 수 보다 상기 고체촬상소자의 화소의 수를 더 많도록 하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the number of pixels of the solid state image pickup device is larger than the number of pixels of the spatial light modulator when the width and length of the light reflection crystal are the same.

본 발명에 의하면, 공간 광변조기와 고체촬상소자의 간격을 최소로 줄임에 따라 긴 광경로로 인하여 발생되는 오차를 최소화하는 간단한 구성으로 소형화가 달성된다.According to the present invention, miniaturization is achieved with a simple configuration that minimizes errors caused by long optical paths by minimizing the distance between the spatial light modulator and the solid state image pickup device.

도 1은 종래의 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템을 나타내는 개략도이고,1 is a schematic diagram illustrating a conventional volume holographic digital data storage system;

도 2는 본 발명에 따른 저장 시스템의 개략도이고,2 is a schematic diagram of a storage system according to the invention,

도 3은 도 2의 광반사 크리스탈의 상세도이다.FIG. 3 is a detailed view of the light reflection crystal of FIG. 2.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 광원 20 : 빔 스프리터10: light source 20: beam splitter

22 : 렌즈 24 : 반사 거울22 lens 24 reflective mirror

26 : 렌즈 28 : 반사 거울26 lens 28 reflecting mirror

30 공간 광변조기 34 : 공간 필터30 Spatial Light Modulator 34: Spatial Filter

36 : 렌즈 40 : 광반사 크리스탈36: lens 40: light reflection crystal

42 : 보정 렌즈 50 : 고체촬상소자42: correction lens 50: solid-state image pickup device

52 : 렌즈52: Lens

이하 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템을 설명한다. 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 병기하였다.Hereinafter, a volume holographic digital data storage system of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The same reference numerals are given to the same components as in FIG. 1.

도 2는 본 발명에 따른 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템은 광원(10)으로부터 입사된 레이저는 입사되어 빔 스프리터(20)에 의해 기준광과 물체광으로 나누어진다.2 schematically illustrates a volume holographic digital data storage system in accordance with the present invention. As shown, in the system of the present invention, the laser incident from the light source 10 is incident and divided by the beam splitter 20 into reference light and object light.

물체광은 반사 거울(22)을 개재해서 공간 광변조기(30)에 의해 변조되고, 그후, 변조된 물체광은 일련의 렌즈(52)를 개재해서 광반사 크리스탈(40)에 입사된다.또한, 기준광도 일련의 렌즈(26)와 회전가능한 반사 거울(28)을 개재해서 광반사 크리스탈(40)에 입사된다.The object light is modulated by the spatial light modulator 30 via the reflection mirror 22, and then the modulated object light is incident on the light reflection crystal 40 via the series of lenses 52. The reference light is incident on the light reflection crystal 40 via a series of lenses 26 and a rotatable reflecting mirror 28.

본 발명에 따른 홀로그램 데이타 저장용 광학 소자로서의 광반사 크리스탈(40)은 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 그 좌우 측면에 공간 광변조기(30)와 고체촬상소자(50)가 접착된다. 이때, 예를 들어 가로 세로가 10mm X 10mm의 동일한 길이이면, 공간 광변조기(30)의 화소의 수가 예를 들어, 100 X 100일 때, 고체촬상소자(50)의 화소의 수를 600 X 800으로 하는 것이 바람직하다. 이 결과, 광반사 크리스탈(40)자체의 10mm의 광경로에 따른 회절 오차는 고체촬상소자(50)의 신호로 분석함으로서 그 오차를 최소화하게 된다.In the light reflection crystal 40 as the optical element for hologram data storage according to the present invention, as shown in FIG. 3, the spatial light modulator 30 and the solid state image pickup device 50 are adhered to the left and right sides thereof. At this time, for example, if the horizontal length is the same length of 10 mm X 10 mm, when the number of pixels of the spatial light modulator 30 is, for example, 100 X 100, the number of pixels of the solid state image pickup device 50 is 600 X 800. It is preferable to set it as. As a result, the diffraction error according to the optical path of 10 mm of the light reflection crystal 40 itself is analyzed by the signal of the solid state image pickup device 50 to minimize the error.

이상과 같이 본 발명의 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템은 좌우 측면에 공간 광변조기와 고체촬상소자가 접착된 신규한 홀로그램 데이타 저장용 광학 소자를 사용함으로서, 광경로가 줄게되어 오차가 최소화될 뿐만아니라 구조가 간단해지므로, 소형화가 가능해진다.As described above, the volume holographic digital data storage system of the present invention uses a novel hologram data storage optical element in which a spatial light modulator and a solid state image pickup device are adhered to the left and right sides, thereby reducing the optical path and minimizing the error. Since the structure is simple, miniaturization is possible.

Claims (4)

체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템에 있어서,In a volume holographic digital data storage system, 광원(10)으로부터 입사된 레이저를 기준광과 물체광으로 나누는 빔 스프리터(20)와, 상기 물체광을 반사 거울(22)을 개재해서, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지단위로 변조하는 공간 광변조기(30)와, 상기 공간 광변조기(30)으로부터 변조된 물체광이 일련의 렌즈(52)를 개재해서 입사되고, 기준광도 일련의 렌즈(26)와 회전가능한 반사 거울(28)을 개재해서 입사되는 광반사 크리스탈(40)과, 상기 크리스탈(40)내에 입사된 물체광과 기준광에 의해 기록된 간섭 무늬가 상기 기준광의 조사에 의해 바둑판 무늬로 복원되고 이 복원된 무늬를 읽어낸 상이 비추어지는 고체촬상소자(50)로 이루어지며, 상기 광반사 크리스탈(40)의 좌우 측면에 상기 공간 광변조기(30)와 상기 고체촬상소자(50)를 접착한 것을 특징으로 하는 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템.A beam splitter 20 for dividing a laser incident from the light source 10 into a reference light and an object light, and the object light through a reflecting mirror 22, and one of the binary data of light and dark that the pixels form according to the input data. The spatial light modulator 30 which modulates in units of pages, and the object light modulated from the spatial light modulator 30 are incident through a series of lenses 52, and the reference light is a series of lenses 26 and a rotatable reflection. The light reflection crystal 40 incident through the mirror 28 and the interference fringe recorded by the object light and the reference light incident in the crystal 40 are restored to the checkered pattern by irradiation of the reference light, and then restored. The solid-state image pickup device 50 is provided with an image reading a pattern, and the spatial light modulator 30 and the solid-state image pickup device 50 are bonded to left and right sides of the light reflection crystal 40. Volume Hall Graphic digital data storage systems. 제 1 항에 있어서, 상기 광반사 크리스탈(40)이 가로 세로가 동일한 길이를 가지는 경우, 상기 공간 광변조기(30)의 화소의 수 보다 상기 고체촬상소자(50)의 화소의 수를 더 많게 하는 것을 특징으로 하는 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템.2. The method of claim 1, wherein when the light reflection crystal 40 has the same length and width, the number of pixels of the solid state image pickup device 50 is larger than the number of pixels of the spatial light modulator 30. A volume holographic digital data storage system, characterized in that. 체적 홀로그래픽 디지탈 데이타 저장 시스템의 홀로그램 데이타 저장용 광Optical for Hologram Data Storage in Volume Holographic Digital Data Storage Systems 학 소자에 있어서,In academia, 빔 스프리터(20)에 의해 물체광과 기준광으로 나누어진 상기 물체광을 반사 거울(22)을 개재해서, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지단위로 변조하는 공간 광변조기(30)를, 상기 공간 광변조기(30)으로부터 변조된 물체광이 일련의 렌즈(52)를 개재해서 입사되고, 상기 기준광도 일련의 렌즈(26)와 회전가능한 반사 거울(28)을 개재해서 입사되는 광반사 크리스탈(40)의 좌측에 접착하고, 상기 광반사 크리스탈(40)내에 입사된 물체광과 기준광에 의해 기록된 간섭 무늬가 상기 기준광의 조사에 의해 바둑판 무늬로 복원되고 이 복원된 무늬를 읽어낸 상이 비추어지는 고체촬상소자(50)을 상기 광반사 크리스탈(40)의 우측에 접착하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이타 저장용 광학 소자.A spatial light modulator for modulating the object light divided by the beam splitter 20 into the object light and the reference light by the page mirror of the binary data of light and shade binary by the pixels according to the input data through the reflection mirror 22. (30), the object light modulated from the spatial light modulator 30 is incident through a series of lenses 52, the reference light is also through a series of lenses 26 and a rotatable reflecting mirror 28 The interference fringes adhered to the left side of the incident light reflection crystal 40 and recorded by the object light and the reference light incident in the light reflection crystal 40 are restored to the checkered pattern by irradiation of the reference light, and the restored pattern The optical element for hologram data storage, characterized by adhering a solid state image pickup device (50) on which the image read out is illuminated on the right side of the light reflection crystal (40). 제 3 항에 있어서, 상기 광반사 크리스탈(40)이 가로 세로가 동일한 길이를 가지는 경우, 상기 공간 광변조기의 화소의 수 보다 상기 고체촬상소자의 화소의 수를 더 많게 하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이타 저장용 광학 소자.4. The hologram data according to claim 3, wherein when the light reflection crystal 40 has the same length and width, the number of pixels of the solid state image pickup device is larger than the number of pixels of the spatial light modulator. Optical element for storage.
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