KR100706316B1 - CCD module structure and Hologram Storage consisting of thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홀로그램 저장장치의 집광부 구조에 관한 것으로써, 특히 대용량 저장장치인 3차원 홀로그램 드라이브에서 재생 광이 집광부 센서(CCD or CMOS)에 집광될 때, 재생광과 센서부 간의 비정렬로 인한 위치 편차를 추가 센서로 감지하여 제어하는 장치에 관한 것이다. 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 홀로그램 저장 장치에 있어서, 신호광(SLM image)이 집광부에 입사될 때, 신호광이 집광부의 중심값에서 벗어나거나 틀어지게 되면 별도의 광 경로상 부품의 정렬이나, 거대 집광부의 사용을 하지 않고도 제어할 수 있는 방법으로, 추가 센서부의 신호 합 및 신호 측정을 통해 집광부의 회전 및 이동량에 대한 정보를 확보할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a condenser structure of a hologram storage device. In particular, when regenerated light is focused on a condenser sensor (CCD or CMOS) in a three-dimensional hologram drive, which is a mass storage device, a misalignment between the reproduced light and the sensor part The present invention relates to a device for detecting and controlling a position deviation caused by an additional sensor. As described above, according to the present invention, in the hologram storage device, when the signal light (SLM image) is incident on the light collecting portion, if the signal light is out of the center value of the light collecting portion or is distorted, the alignment of components on a separate optical path or As a controllable method without the use of a large condenser, there is an advantage in that information about the rotation and movement amount of the condenser may be obtained through signal sum and signal measurement of an additional sensor part.
홀로그램, 저장장치, 공간광변조기, 집광부, 센서Hologram, Storage, Spatial Light Modulator, Condenser, Sensor
Description
도 1은 고정된 미디어를 포함하는 종래의 홀로그램 저장장치.1 is a conventional hologram storage device comprising fixed media.
도 2는 회전하는 미디어를 포함하는 종래의 홀로그램 저장장치.2 is a conventional hologram storage device comprising rotating media.
도 3은 집광부의 단면도3 is a cross-sectional view of the light collecting unit;
도 4는 발광부, 공간광변조기 및 저장미디어의 정렬상태4 is an alignment state of the light emitting unit, the spatial light modulator and the storage medium.
도 5a는 신호광의 중심값이 우측상단으로 벗어난 상태로 입사되는 경우FIG. 5A illustrates a case where the center value of the signal light is incident to the upper right corner
도 5b는 신호광의 중심값이 좌측 하단으로 벗어난 상태로 입사되는 경우5B is a case where the center value of the signal light is incident to the lower left
도 5c는 신호광이 반 시계 방향으로 틀어져서 입사되는 경우5C illustrates a case in which the signal light is incident by twisting in a counterclockwise direction
도 5d는 신호광이 시계방향으로 틀어져서 입사되는 경우5D illustrates a case in which the signal light is incident in a clockwise direction
{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}{Description of Signs of Major Parts of Drawings}
1 : 원시광원 2 : 광분할기1: primitive light source 2: light splitter
3 : 물체광반사미러 4 : 공간광변조기3: object light reflection mirror 4: spatial light modulator
6 : 기준광반사미러 7 : 광 미디어6: reference light reflecting mirror 7: optical media
9 : 물체광 10 : 기준광9: object light 10: reference light
본 발명은 홀로그램 저장장치의 집광부 구조에 관한 것으로서, 특히 대용량 저장장치인 3차원 홀로그램 드라이브에서 재생 광이 집광부 센서(CCD or CMOS)에 집광될 때, 재생광과 센서부간의 비정렬로 인한 위치 편차를 추가 센서로 감지하여 제어하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a condenser structure of a hologram storage device. In particular, when regenerated light is focused on a condenser sensor (CCD or CMOS) in a three-dimensional hologram drive, which is a mass storage device, it is caused by misalignment between the reproduced light and the sensor part. The present invention relates to a device for detecting and controlling a positional deviation with an additional sensor.
최근의 멀티미디어 산업은 가전, 컴퓨터, 통신, 영상, 방송 등의 여러 산업이 융합된 고도의 기술집약적인 산업으로 발전해가고 있다. 이러한 멀티미디어 산업 환경을 충족시키기 위해서는 새로운 정보환경이 필요해 지고 있다. 즉, 정보량이 방대해짐에 따라 정보저장매체의 초대용량화, 초고속화, 초소형화가 요구되어 지고 있다. 한 예로, 멀티미디어 정보통신의 주문형 비디오(Video-On-Demand)의 상용화를 위해서는 비디오 서버의 용량이 103Tb이상, 데이터 전달속도는 1Gb/sec이상이 요구된다.Recently, the multimedia industry is developing into a highly technology-intensive industry in which various industries such as home appliances, computers, communication, video, and broadcasting are converged. To meet this multimedia industry environment, a new information environment is needed. In other words, as the amount of information is enormous, ultra large capacity, ultra high speed, and ultra small size of information storage media are required. For example, in order to commercialize video-on-demand of multimedia information communication, a video server requires 10 3 Tb or more and a data transfer rate of 1 Gb / sec or more.
그러나 현재의 반도체 메모리 및 MOD(Magneto-optical disc) 및 CD(Compact disc) 등은 이러한 정보저장 처리에 있어서 기술적, 경제적 한계가 있음에 따라 새로운 차원의 차세대 초대용량 정보저장기기가 절실해지고 있다. 현재 CD메모리의 경우 640MB(1시간 40분가량의 음악이나 양면 문서 30만 페이지 이상)의 용량을 갖지만, 방대한 데이터의 저장이 필요한 병원업무, 법률, 회사, 정부기관, 도서관 등 에서는 수백~수만장의 디스크를 쌓아놓고 로봇팔을 이용하여 액세스하는 고가의 주크박스(Jukebox)를 이용하고 있다.However, current semiconductor memories, magneto-optical discs (MOD) and compact discs (CD) have a technical and economic limitation in this information storage process, and a new generation of ultra-large capacity information storage devices is urgently needed. Currently, CD memory has a capacity of 640MB (1 hour 40 minutes of music or more than 300,000 pages of double-sided documents), but hundreds to tens of thousands in hospitals, law, companies, government agencies, libraries, etc. He's using an expensive Jukebox that stacks disks and accesses them with a robotic arm.
기존의 CD/DVD 급 저장장치는 레이저 광원으로부터 집광된 빔 스폿을 이용하여 미디어의 한 면에 정보를 저장하는 2차원적 저장방식이었다. 이 경우 트랙간 피치 간격을 조정하거나, 레이어의 층수를 증가시키는 방식을 통해 데이터 저장 용량을 증가시켰으나, 피치간격 축소 및 레이어 증가는 물리적인 한계가 있기 때문에 어느 수준 이상이 되면 저장 용량의 증가는 기술적으로 불가능해진다.Conventional CD / DVD storage has been a two-dimensional storage method for storing information on one side of media using beam spots collected from a laser light source. In this case, the data storage capacity was increased by adjusting the pitch interval between tracks or increasing the number of layers. However, the reduction of the pitch interval and the increase of the layers have physical limitations. It becomes impossible.
따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해 도입된 것이 3차원 입체 저장 방식인 홀로그램 저장방식이며, 이는 빛의 회절 및 간섭 효과를 이용하여 저장 매체의 내부에 정보를 기록할 수 있어 CD/DVD에 비해 수십~수백 배의 저장 용량을 확보할 수가 있다. Therefore, the hologram storage method, which is a three-dimensional three-dimensional storage method introduced to overcome this problem, can record information inside the storage medium by using the diffraction and interference effects of light, which is several tens to hundreds compared to CD / DVD. The ship's storage capacity can be secured.
홀로그램이란 저장될 때 사용된 광파를 똑같이 재생하는 것 또는 저장된 상태를 의미하는 것으로 홀로그램 메모리에서는 2차원의 광패턴들을 저장하였다가 재생하게 된다. 이러한 저장 방법은 적절한 다중화(Multiplexing)기법에 의해 공간적으로 겹쳐져서 저장된 정보라도 서로 분리하여 읽어낼 수 있으며 2차원 영상이 한꺼번에 재생되는 페이지 단위의 읽기를 구현하기 때문에 초대용량의 병렬 액세스 매 모리 시스템의 구현이 가능하게 된다.The hologram refers to reproducing or storing the same light waves used when being stored. The hologram memory stores and reproduces two-dimensional light patterns. This method of storage can be read separately from each other even if they are stored in a superimposed manner by an appropriate multiplexing technique. Since the two-dimensional image is reproduced at the same time, the read-by-page unit realizes a large capacity parallel access memory system. Implementation is possible.
도 1은 종래의 홀로그램 메모리 시스템의 기본구조를 나타낸 것이다.1 illustrates a basic structure of a conventional hologram memory system.
레이저(1)는 광분할기(Beam splitter, 2)에 의해 기준광(reference beam, 10)과 신호를 싣게 될 물체광(Object beam, 9)으로 갈라지게 된다. 물체광은 공간 광변조기(SLM, Spatial Light Modulator, 4)를 통과하면서 원하는 입력 데이터에 의해 2차원 패턴으로 변조된다. 이 빛이 광굴절 물질로 된 미디어(7) 내에서 기준광(10)과 간섭하여 정보저장을 하게 된다. 정보를 읽어낼 때에는 광굴절 물질에 기준광(10)만을 조사하게 된다. 그러면 원래의 정보를 실은 신호광이 재생되어 CCD(Charge Coupled Device)와 같은 검출기 어레이(Detect array, 8)에 입사된다.The laser 1 is split into a
도 2는 디스크 회전형 홀로그램 저장장치의 블록도이다. 상기 도 1이 고정된 미디어를 이용한 홀로그램 저장장치라고 한다면, 도 2의 홀로그램 저장장치는 미디어가 일반 CD/DVD의 광 디스크 미디어와 유사하게 형성되어 회전을 하며, 데이터는 트랙을 따라 순차적으로 저장된다. 다만, 상기 디스크 회전형 홀로그램 저장장치의 미디어는 일반 CD/DVD와 같이 고속회전을 하는 것이 아니라, 하나의 북(데이터가 저장되는 소정의 공간)에 소정의 페이지(하나의 북에 저장되는 화면 단위)가 저장되면 스테핑 형식으로 회전하도록 되어 있다.2 is a block diagram of a disk rotating hologram storage device. If FIG. 1 is a hologram storage device using fixed media, the hologram storage device of FIG. 2 is rotated by forming a media similar to an optical disc media of a general CD / DVD, and data is sequentially stored along a track. . However, the media of the disk rotating hologram storage device do not rotate at high speed like a normal CD / DVD. ) Is stored and rotated in stepping fashion.
현재 홀로그램 드라이브 관련하여 저장 용량을 증가시키는 기술적인 방법으로, 각도 다중화, 위상 다중화, 파장 다중화 방법 등이 소개되고 있으나, 제품화 단계에 이른 기술은 각도 다중화 방법이 있다. As a technical method of increasing storage capacity in relation to a hologram drive, an angular multiplexing, a phase multiplexing, a wavelength multiplexing method, and the like have been introduced.
각도 다중화 방법은 미디어의 저장 밀도를 향상하기 위해 기준광의 디스크 입사 각도를 조절하여, 특정 각도에서 기록한 데이터는 그 특정 각도로 다시 레이저를 조사해야만 재생이 가능하도록 하는 방법이다. In the angular multiplexing method, the disc incident angle of the reference light is adjusted to improve the storage density of the media so that data recorded at a specific angle can be reproduced only by irradiating the laser again at that specific angle.
이와 같이 데이터를 기록·재생할 수 있도록 기준광의 각도를 선택할 수 있는 구간을 각 선택도라고 하며, 현재는 기준광의 미러를 한 방향만 회전하여 중첩 하는 방식을 선택하고 있다.In this way, the section in which the angle of the reference light can be selected so that data can be recorded and reproduced is called each selectivity. Currently, a method in which the mirror of the reference light is rotated in only one direction and overlapped is selected.
집광부에서 발생한 빔의 일부에 정보를 담아주기 위해 공간광분할기를 사용하게 되며, 이로 인해 정보 광에 페이지 단위의 데이터가 저장된 채로 디스크에 조사되게 된다. 디스크에 저장된 데이터를 재생하기 위한 재생광을 디스크에 조사하는 경우, 이를 센싱하는 집광부에 정확하게 상이 맺혀야 노이즈 성분이 줄어들고, 데이터 손실이 없게 된다. A spatial light splitter is used to contain information on a part of the beam generated by the light collecting unit, and thus, the data is irradiated onto the disc while page data is stored in the information light. When irradiating the disc with the reproduction light for reproducing the data stored in the disc, the image is accurately formed on the condenser for sensing the noise to reduce the noise component and there is no data loss.
현재까지는 이러한 재생광으로부터의 집광부까지 정렬을 미세 단위 조정 스테이지를 이용하여 맞추거나, 집광부의 공간을 넓게 확보하여 버퍼링하는 방식 등이 사용되어 왔다. Until now, the alignment from the reproduction light to the condenser has been used using a fine unit adjustment stage, or a method of buffering the condenser by ensuring a wide space.
이들 방식에 대해 살펴보면, 먼저 미세 단위 조정 스테이지로 정렬을 맞추는 경우, 소요 시간이 증가하고, 각 샘플별로 조정하는 작업을 해야 하므로 양산화 개념에서는 다소 벗어난다. Looking at these approaches, the alignment of the fine-tuning stage first increases the time required, and it is somewhat out of the concept of mass production because it has to be adjusted for each sample.
또한, 집광부의 면적을 넓히는 방법은 집광 센서(CCD or CMOS)의 해상도를 증가시키는 것이며, 이로 인해 고가 센서를 사용하여야 하는 단점이 있다. In addition, the method of widening the area of the light collecting unit is to increase the resolution of the light collecting sensor (CCD or CMOS), which has a disadvantage of using an expensive sensor.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 대용량 저장장치인 3차원 홀로그램 드라이브에서 재생 광이 집광부 센서(CCD or CMOS)에 집광될 때, 재생광과 센서부간의 비정렬로 인한 위치 편차를 추가 센서로 감지하여 제어하는 장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is that when the reproduction light is collected in the condenser sensor (CCD or CMOS) in the three-dimensional hologram drive which is a mass storage device, between the reproduction light and the sensor unit The present invention provides a device that detects and controls positional deviation due to misalignment with an additional sensor.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 홀로그램 저장장치의 집광부는 상기 집광부 외측에 센서가 구비되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the light collecting unit of the hologram storage device of the present invention is characterized in that the sensor is provided outside the light collecting unit.
본 발명에서 상기 센서에 측정되는 신호를 이용하여 입사되는 광의 벗어남을 측정하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to measure the deviation of the incident light using the signal measured by the sensor.
본 발명에서 상기 센서는 입사되는 광의 중심 벗어남 정도를 측정하고, 상기 광의 중심 벗어남 정도를 측정하는 방법은 꼭지점 부분에 위치하는 센서에 의해 측정되는 것이 바람직하다.In the present invention, the sensor measures the degree of off-center of the incident light, and the method of measuring the degree of off-center of the light is preferably measured by a sensor located at the vertex portion.
본 발명에서 상기 센서는 입사되는 광의 틀어짐 정도를 측정하고, 상기 입사되는 광의 틀어짐 정도를 측정하는 방법은 모서리부에 위치하는 센서에 의해 측정되는 것이 바람직하다.In the present invention, the sensor measures the degree of distortion of the incident light, the method of measuring the degree of distortion of the incident light is preferably measured by a sensor located in the corner portion.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of the following drawings, it is determined that the same components have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings, and it is determined that they may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Detailed descriptions of well-known functions and configurations will be omitted.
도 3은 일반적인 집광부의 단면도를 나타낸 것이다.3 is a sectional view showing a general condenser.
도 3을 참조하면, 공간광변조기를 거친 빛이 집광부에 입사되는 경우 집광부의 면적(해상도는)은 약간의 틀어지는 경우가 있으므로, 광분할기 이미지보다 더 크게 제작하고 버퍼링한다. 도 4는 광분할기에서 분할된 빛이 저장 미디어에 입사되는 경로를 개략적으로 나타낸 것이다.Referring to FIG. 3, when the light passing through the spatial light modulator is incident on the light collecting part, the area (resolution) of the light collecting part may be slightly distorted, and thus, is made larger and buffered than the light splitter image. 4 schematically illustrates a path through which light split in an optical splitter is incident on a storage medium.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서를 이용하여 공간광변조기 이미지를 정렬하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.5A to 5D schematically illustrate a method of aligning a spatial light modulator image using a sensor according to an embodiment of the present invention.
상기 실시예는, 광축이 벗어나거나 틀어지는 경우에 제어하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.The above embodiment schematically shows a method of controlling when the optical axis is displaced or distorted.
도 5a를 참조하면, 공간광변조기 이미지를 집광하는 집광부의 외측에 센서가 구비된다. 도 5a에서는 총 12개의 센서가 구비되어 있으나, 센서의 개수는 이에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 12개의 센서가 구비되는 것으로 가정하고 설명하도록 한다.Referring to FIG. 5A, a sensor is provided on an outer side of a light collecting unit that collects a spatial light modulator image. Although a total of 12 sensors are provided in FIG. 5A, the number of sensors is not limited thereto and may be variously implemented. In the embodiment of the present invention, it is assumed that twelve sensors are provided.
12개의 센서는 집광부 외측에 위치하여, 공간광변조기 이미지가 벗어나거나 틀어지는 것을 감지하는데, 도 5a를 참조하면, 상부라인에 4개, 하부라인에 4개, 좌측, 우측 모서리 부분에 각각 2개가 위치한다. 상기 공간광변조기 이미지의 집광부 꼭지점에 위치하는 센서 중 오른쪽 상부에서부터 시계방향으로 A, B, C, D라 정의하고, 모서리부에 위치하는 센서들 중 상부 왼쪽 제일 첫 번째 센서부터 a, b, c, d, e, f, g 라고 순서대로 정의한다.The twelve sensors are located outside the condenser to detect the deviation or distortion of the spatial light modulator image. Referring to FIG. 5A, four sensors on the upper line, four on the lower line, and two on the left and right corners, respectively. Located. A, B, C, and D are defined as clockwise from the upper right of the sensors located at the vertex of the light collecting part of the spatial light modulator image, and from the first left to the first, a, b, c, d, e, f, g are defined in order.
상기 공간광변조기 이미지는 집광부의 축을 벗어나거나 비틀어지는 형태로 입력되는데, 이때 상기에서 대문자로 정의된 센서는 축을 벗어나는지 여부를 검출하고, 상기 소문자로 정의된 센서는 상기 이미지가 틀어지는지 여부를 검출하게 된다.The spatial light modulator image is input in a form that is off-axis or twisted in the condenser, wherein the sensor defined by the capital letter detects whether the axis is off the axis, and the sensor defined by the lower case letter indicates whether the image is distorted. Will be detected.
상기 공간광변조기 이미지가 축을 벗어나거나 틀어지는 경우 이를 검출하는 방법을 각각의 경우에 따라 살펴보면 다음과 같다.If the spatial light modulator image is off-axis or distorted, a method of detecting it according to each case is as follows.
도 5a는 공간광변조기 이미지가 우측상부로 약간 벗어나는 경우로써, 이때는 센서 A에 신호가 (+)값이 된다. 따라서, 제어부는 상기 센서 A가 (-)값을 가지는 방향으로 집광부를 이동시킨다.5A illustrates a case in which the spatial light modulator image slightly deviates to the upper right side, in which a signal becomes a positive value to the sensor A. FIG. Therefore, the control unit moves the light collecting unit in the direction in which the sensor A has a negative value.
도 5b는 공간광변조기 이미지가 좌측 하단으로 벗어나는 경우로써, 이 경우도 마찬가지로 센서 C에 신호가 (+)값을 가지게 된다. 따라서, 제어부는 상기 센서 C의 신호 값이 (-)가 되는 방향으로 집광부를 이동시킨다.5B illustrates a case in which the spatial light modulator image deviates to the lower left side, in which case the signal has a positive value in the sensor C as well. Therefore, the control unit moves the light collecting unit in the direction in which the signal value of the sensor C becomes (−).
도 5c는 공간광변조기 이미지가 반시계반향으로 틀어진 경우로써, 이때는 {(a+d)-(b+c)}+{(e+h)-(f+g)}의 값이 (+)이 된다. 이 경우 제어부는 집광부를 시계방향으로 회전한다.FIG. 5C illustrates a case in which the spatial light modulator image is shifted counterclockwise. In this case, a value of {(a + d)-(b + c)} + {(e + h)-(f + g)} is (+) Becomes In this case, the control unit rotates the light collecting unit clockwise.
도 5d는 공간광변조기 이미지가 시계 방향으로 틀어진 경우로써, 이때는 {(a+d)-(b+c)}+{(e+h)-(f+g)}의 값이 (-)이 된다. 이 경우 제어부는 집광부를 반 시계방향으로 회전한다.5D illustrates a case where the spatial light modulator image is distorted in a clockwise direction, in which a value of {(a + d)-(b + c)} + {(e + h)-(f + g)} is (-). do. In this case, the control unit rotates the light collecting unit counterclockwise.
이는 중심값이 벗어나고, 틀어진 경우에도 적용할 수 있으며, 이 추가 센서로부터 입력된 신호를 이용하여 집광부(CCD or CMOS)의 위치 제어가 가능하다.This may be applied even when the center value is out of alignment and distorted, and the position control of the condenser (CCD or CMOS) can be performed by using a signal input from the additional sensor.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영 역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 홀로그램 저장 장치에 있어서, 신호광(SLM image)이 집광부에 입사될 때, 신호광이 집광부의 중심값에서 벗어나거나 틀어지게 되면 별도의 광 경로상 부품의 정렬이나, 거대 집광부의 사용을 하지 않고도 제어가 가능한 방법으로, 추가 센서부의 신호 합 및 신호 측정을 통해 집광부의 회전 및 이동량에 대한 정보를 확보할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, in the hologram storage device, when the signal light (SLM image) is incident on the light collecting portion, if the signal light is out of the center value of the light collecting portion or is distorted, the alignment of components on a separate optical path or As a controllable method without the use of a large condenser, there is an advantage in that information about rotation and movement of the condenser may be obtained through signal sum and signal measurement of an additional sensor part.
Claims (7)
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