KR100536724B1 - 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치 - Google Patents

홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치에 관한 것으로, 특히 시스템의 광원에서 입사된 광을 반사하는 적어도 두 개 이상의 미러들과, 어느 한 미러에서 반사된 광이 입사되며 홀로그래픽 데이터의 간섭 패턴이 기록된 저장 매체와, 저장 매체 아래에 설치되며 다른 미러에서 반사된 광이 입사되고 저장 매체의 바깥쪽 영역에 인식 패턴이 기록된 엔코딩부와, 저장 매체의 간섭 패턴 및 엔코딩부의 인식 패턴에 따른 광 신호를 원래 전기적인 신호로 복원하는 CCD를 포함한다. 그러므로 본 발명은 홀로그래픽 저장 매체인 디스크 아래에 외경이 크며 인식 패턴을 통해 회전 위치를 검출하는 엔코딩부를 추가함으로써 저장 매체인 디스크의 고속 회전시에도 저장 매체의 정확한 회전 위치를 찾을 수 있다.

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치{DETECTING DEVICE FOR ROTATION POSITION OF THE HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE SYSTEM}
본 발명은 홀로그래픽 기술에 관한 것으로서, 특히 홀로그래픽 저장 매체인 디스크 아래에 회전 위치를 검출하는 엔코딩부를 추가함으로써 저장 매체의 정확한 회전 위치를 찾을 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치에 관한 것이다.
현재 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등을 응용한 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템(HDDS : Holographic Digital Data Storage System)이 활발히 연구/개발되고 있다. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템은 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 가지고 있기 때문에 지문을 저장하고 재생하기 위한 지문 인식 장치, 디스플레이 장치 등으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라 그 응용 분야또한 점차 확대되고 있다.
이와 같은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템은 대상 물체로부터 전달된 신호광과 기준광을 간섭시킨 후, 이러한 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬를 디스크 형태의 저장 매체에 기록하여 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위의 3차원상의 홀로그래픽 디지털 데이터를 저장한다. 그리고 신호광을 차단하고 기준광만을 저장 매체에 제공하여 저장된 3차원상의 데이터를 재생한다.
도 1은 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 나타낸 구성도이다. 도 1을 참조하면, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 광원(10), 광 분리기(12), 셔터(14, 24), 미러(18, 26), 액츄에이터(20), 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)(30), 저장 매체(34), CCD(38)를 포함한다. 미설명된 도면 부호 16 및 28은 광 확대 렌즈, 22는 지연 렌즈를, 32 및 36은 퓨리에 렌즈를 나타낸다.
광 분리기(12)는 광원(10)의 레이저광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)을 두 개의 광으로 분리하여 두 개의 광 경로인 기준광 경로(S1)와 신호광 경로(S2)를 생성하는 역할을 한다. 광원(10)의 레이저광은 광 분리기(12)에 의해 기준광(reference beam)과 신호광(signal beam)으로 분리되는데, 광 분리기(12)는 레이저광에서 수평으로 입사되는 광을 그대로 투과시켜 저장 매체(34)까지의 기준광의 경로(S1)를 제공하고, 레이저광에서 수직으로 입사되는 광을 반사시켜 기준광과 동일한 편광 방향을 가지며 저장 매체(34)로 전달되는 신호광의 경로(S2)를 제공한다.
이와 같은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 기록 과정은 다음과 같다. 광 분리기(12)에서 분리된 기준광은 기록시 오픈(open)되는 셔터(14)의 개구부를 통과하여 광학 렌즈(미도시됨)를 통해 조정되고 광 확대 렌즈(16)를 통해 확장(신호광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)된다. 그리고 광 확대 렌즈(16)에서 확장된 기준광은 미러(18)를 통해 기설정된 각도, 예를 들면 기록 각도로 반사되어 지연 렌즈(22)를 거쳐 저장 매체(34)에 입사된다. 이때 기록 방식이 각도 중첩일 경우 저장 매체(34)에 입사되는 기준광 입사 각도는 액츄에이터(20)에서 미러(18)의 각도를 조정하여 맞춘다.
광 분리기(12)에서 분리된 신호광은 기록시 오픈되는 셔터(24)의 개구부를 통과하여 미러(26)에 의해 반사된 후에 광 확대 렌즈(28)를 통해 확장되어 공간 광 변조기(SLM)(30)에 입사된다. 공간 광 변조기(SLM)(30)는 외부 입력 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터로된 한 페이지 단위로 신호광을 변조한다. 공간 광 변조기(SLM)(30)에 의해 변조된 신호광은 퓨리에 렌즈(32)를 통해 저장 매체(34)에 입사된다.
기록시 저장 매체(34)인 디스크는 기준광과 공간 광 변조기(SLM)(30)에 의해 변조된 신호광 사이의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 패턴이 기록된다. 즉, 기준광과 변조된 신호광 사이의 간섭에 의해 발생되는 간섭 패턴의 강도에 따라 저장 매체(34) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하며 이를 통해 저장 매체(34)에 3차원 홀로그래픽 디지털 데이터의 간섭 패턴이 기록된다. 이와 같은 홀로그램 성질을 이용하여 각기 다른 기준광으로 저장 매체(34)의 같은 장소에 많은 홀로그래픽 디지털 데이터를 기록하므로써 많은 데이터를 저장하는 것이 가능하다.
홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 재생 과정은 다음과 같다. 광 분리기(12)에서 분리된 신호광은 재생시 클로우즈(close)된 셔터(24)에 의해 차단되고 재생용 기준광만이 오픈된 셔터(14)의 개구부를 통과하여 광 확대 렌즈(16)를 통해 미러(18)에 입사된다. 미러(18)에 의해 재생 각도로 반사된 기준광은 저장 매체(34)에 입사된다. 저장 매체(34)인 디스크는 기록된 간섭 패턴이 입사 기준광을 회절시켜 기록된 신호를 재생하고 재생된 광 신호는 퓨리에 렌즈(36)를 통해 CCD(38)에 보내진다. CCD(38)는 저장 매체(34)에서 보낸 재생 광 신호를 전기적인 신호로 복원하여 3차원상의 홀로그래픽 디지털 데이터를 출력한다. 그러므로 저장 매체(34)의 간섭 패턴에 기준광을 입사하게 되면 3차원상의 홀로그램이 재생된다.
한편 이와 같은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템은 저장 매체(34)인 디스크 외경에 링 형태의 리니어 스케일을 설치하고 리니어 스케일 위에 광을 방출하여 돌아오는 광을 체배기를 사용하여 측정하고 이를 모터 제어부에서 카운트하는 식으로 저장 매체(34)의 회전 위치를 찾는다. 그런데 저장 매체(34)인 디스크가 고속으로 회전될 경우 리니어 스케일의 신호를 카운트하는 모터 제어부에 부담이 가기 때문에 정확한 회전 위치를 인식하는데 오류가 발생하게 된다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 홀로그래픽 저장 매체인 디스크 아래에 외경이 크며 인식 패턴을 통해 회전 위치를 검출하는 엔코딩부를 추가함으로써 저장 매체인 디스크의 고속 회전시에도 저장 매체의 정확한 회전 위치를 찾을 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템에 있어서, 시스템의 광원에서 입사된 광을 반사하는 적어도 두 개 이상의 미러들과, 어느 한 미러에서 반사된 광이 입사되며 홀로그래픽 데이터의 간섭 패턴이 기록된 저장 매체와, 저장 매체 아래에 설치되며 다른 미러에서 반사된 광이 입사되고 저장 매체의 바깥쪽 영역에 인식 패턴이 기록된 엔코딩부와, 저장 매체의 간섭 패턴 및 엔코딩부의 인식 패턴에 따른 광 신호를 원래 전기적인 신호로 복원하는 CCD를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치를 나타낸 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템은 광원(100), 광 분리기(102), 셔터(104, 114), 미러(108, 116), 액츄에이터(110), 공간 광 변조기(SLM)(120), 저장 매체(124), CCD(130)를 포함한다. 미설명된 도면 부호 106 및 118은 광 확대 렌즈, 112는 지연 렌즈, 122 및 128은 퓨리에 렌즈를 나타낸다.
더욱이 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치는 추가의 광 분리기들(132, 140), 셔터(134), 추가의 미러들(136, 138), 엔코딩부(126)를 포함한다.
본 발명에서 추가된 첫 번째 광 분리기(132)는 광원의 광을 회전 위치 검출장치로 분리하고자 신호광측 셔터(114)로 입사되는 광을 2개의 경로로 분리한다. 즉, 신호광측 셔터(114)로 입사되는 광 경로와 회전 위치 검출장치의 엔코딩부(126)로 입사되는 광 경로로 분리한다.
셔터(134)는 추가된 첫 번째 광 분리기(132)에서 제공된 광을 차단하거나 저장 매체(124)인 디스크 회전 위치 검출시 오픈되는 개구부를 통해서 추가된 첫 번째 미러(136)에 입사되도록 한다.
추가된 첫 번째 미러(136)는 셔터(134)를 통해 입사된 광을 기설정된 각도로 반사하여 저장 매체(124) 아래에 장착된 엔코딩부(126)에 전달되도록 한다.
엔코딩부(126)는 저장 매체(124) 아래에 설치되며 저장 매체(124) 보다 외경이 크도록 제작되며 광이 투과되는 물질로 이루어진다. 저장 매체(124)의 바깥쪽 영역에는 인식 패턴이 일정 간격으로 기록되어 있으며 이들 인식 패턴은 저장 매체(124)의 회전 위치를 측정하기 위한 패턴이다.
엔코딩부(126)의 인식 패턴에 의해 회절된 광은 추가로 설치된 두 번째 미러(138)를 통해 저장 매체(124)와 렌즈 사이에 추가로 설치된 두 번째 광 분리기(140)에 입사된다. 두 번째 광 분리기(140)는 상기 미러(138)에서 반사된 광을 퓨리에 렌즈(128)를 통해 CCD(130)로 전달한다.
CCD(130)는 저장 매체(124)의 간섭 패턴에 따른 회절된 광 신호를 원래의 전기적인 신호로 복원하면서 엔코딩부(126)의 인식 패턴에 따른 광 신호또한 전기적인 신호로 복원한다. 이와 같이 CCD(130)에서 출력되는 엔코딩부(126)의 인식 패턴의 전기적인 신호는 카운터(미도시됨)를 통하여 카운팅되어 저장 매체(124)의 회전 위치를 측정한다.
한편, 본 발명에서는 저장 매체(124)의 정확한 회전 위치를 측정하기 위해서는 엔코딩부(126)의 인식 패턴을 줄이고 엔코딩부(126) 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치한 렌즈의 위치를 조정하여 광의 확대를 증가하도록 할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치는 다음과 같이 작동한다.
우선 광원(100)의 레이저 광이 광 분리기(102)에 입사되면 입사된 기준광을 반사시켜 셔터(104)로 보낸다. 광 분리기(102)에서 반사된 기준광은 재생시 오픈(open)되는 셔터(104)의 개구부를 통과하여 광학 렌즈(미도시됨)를 통해 조정되고 광 확대 렌즈(106)를 통해 확장(신호광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)된다. 이때 다른 광 경로의 셔터(114)는 재생시 클로우즈(close) 상태가 되기 때문에 광 분리기(102, 132)에서 그대로 투과된 신호광을 차단하게 된다.
그리고 광 확대 렌즈(106)에서 확장된 기준광은 미러(108)를 통해 기설정된 각도, 예를 들면 기록 각도로 반사되어 지연 렌즈(112)를 거쳐 저장 매체(124)에 입사된다. 이때 저장 매체(124) 및 엔코딩부(126)는 스핀들 모터(미도시됨)에 의해 일정한 속도로 회전되고 있다.
저장 매체(124)인 디스크에 입사된 기준광은 간섭 패턴에 의해 회절되어 기록된 신호를 재생하게 되고 재생된 광 신호는 추가된 두 번째 광 분리기(140) 및 퓨리에 렌즈(128)를 통해 CCD(130)에 보내진다.
한편, 추가된 첫 번째 광 분리기(132)에서 분리된 광원의 광은 셔터(134)의 개구부를 통과하여 추가된 첫 번째 미러(136)에 입사된다. 상기 미러(136)는 입사 광을 엔코딩부(126)에 전달하도록 기설정된 각도로 반사한다.
추가된 첫 번째 미러(136)를 통해 전달된 광은 저장 매체(124)의 바깥쪽 영역에 위치한 엔코딩부(126)의 인식 패턴에 의해 회절된다. 회절 광은 추가로 설치된 두 번째 미러(138)에서 저장 매체(124)와 퓨리에 렌즈(128) 사이에 추가로 설치된 두 번째 광 분리기(140)에 입사된다. 추가된 두 번째 광 분리기(140)는 상기 미러(138)에서 반사된 광을 퓨리에 렌즈(128)를 통해 CCD(130)로 전달한다.
도 3과 같이, CCD(130)에서는 저장 매체(124)의 간섭 패턴(a)에 의해 회절된 광 신호를 원래의 전기적인 신호로 복원하여 3차원상의 홀로그래픽 디지털 데이터를 출력한다. 그리고 CCD(130)는 엔코딩부(126)의 인식 패턴(b)에 의해 회절된 광 신호를 전기적인 신호로 복원하고 이 복원된 신호를 카운터를 통해 카운팅하여 저장 매체(124)인 디스크의 회전 위치를 검출한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 홀로그래픽 저장 매체인 디스크 아래에 외경이 크며 인식 패턴을 통해 회전 위치를 검출하는 엔코딩부를 추가함으로써 저장 매체인 디스크의 고속 회전시에도 저장 매체의 정확한 회전 위치를 찾을 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 저장 매체 및 엔코딩부를 나타낸 구성도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 광원 102, 132, 140 : 광 분리기
104, 114, 134 : 셔터 106, 118 : 광 확대 렌즈
108, 116, 136, 138 : 미러 110 : 액츄에이터
112 : 지연 렌즈 120 : 공간 광 변조기(SLM)
122, 128 : 퓨리에 렌즈 124 : 저장 매체(디스크)
126 : 엔코딩부 130 : CCD

Claims (2)

  1. 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템에 있어서,
    상기 시스템의 광원에서 입사된 광을 반사하는 적어도 두 개 이상의 미러들과,
    상기 어느 한 미러에서 반사된 광이 입사되며 상기 홀로그래픽 데이터의 간섭 패턴이 기록된 저장 매체와,
    상기 저장 매체 아래에 설치되며 상기 다른 미러에서 반사된 광이 입사되고 상기 저장 매체의 바깥쪽 영역에 인식 패턴이 기록된 엔코딩부와,
    상기 저장 매체의 간섭 패턴 및 상기 엔코딩부의 인식 패턴에 따른 광 신호를 원래 전기적인 신호로 복원하는 CCD
    를 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 CCD에서 출력되는 상기 엔코딩부의 인식 패턴에 따른 광신호를 카운팅하여 상기 저장 매체의 회전 위치를 측정하고, 상기 광원의 광을 분리하는 광 분리기와, 상기 광 분리기의 광을 차단하는 셔터와, 상기 셔터를 통과한 광을 상기 엔코딩부로 반사하는 미러와, 상기 엔코딩부의 광 신호를 반사하는 다른 미러와, 상기 다른 미러의 광을 상기 CCD로 보내는 다른 광 분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 회전 위치 검출장치.
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