KR100797713B1 - 1차원 회절형 광변조기를 이용한 광기록 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터 기록시 1차원 회절형 광변조기를 이용해 회절빔의 조사각을 다중화하여 고속 어드레싱 타임과 데이터 기록의 공간적 위치에 대한 에러 발생을 방지함으로써, 에러를 보상하기 위한 별도의 보정회로 및 부가장치 등을 사용하지 않는 광기록 장치를 제공한다.
회절, 광변조기, 광기록, 1차원, 홀로그래픽

Description

1차원 회절형 광변조기를 이용한 광기록 장치{Optical recording apparatus using 1D diffraction type optical modulator}
도 1은 종래의 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생 장치의 구성도.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 1차원 회절형 광변조기를 이용한 광기록 장치의 구성도.
도 2b는 본 발명에 적용되는 1차원 회절형 광변조기를 이용한 회절빔의 조사각 제어 방식에 대한 설명 예시도.
도 3는 본 발명에 적용되는 압전/전왜 회절형 광변조기를 구성하는 세로 방향이 가로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 4은 본 발명에 적용되는 압전/전왜 회절형 광변조기를 구성하는 가로 방향이 세로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 5은 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 적용되는 마이크로 미러가 형성된 세로 방향이 가로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 6은 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 적용되는 마이크로 미러가 형성된 가로 방향이 세로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 7는 본 발명에 적용되는 압전/전왜 회절형 광변조기를 구성하는 세로 방향이 가로 방향 보다 긴 박막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 적용되는 압전/전왜 회절형 광변조기를 구성하는 가로 방향이 세로 방향 보다 긴 박막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 9은 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 적용되는 마이크로 미러가 형성된 세로 방향이 가로 방향 보다 긴 박막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 10는 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 적용되는 마이크로 미러가 형성된 가로 방향이 세로 방향 보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀의 배열을 도시한 도면.
도 11a는 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 따른 소정 개수의 액추에이팅 셀을 포함하고, 세로 방향이 가로 방향보다 긴 형상을 갖는 픽셀의 1차원 배열을 도시한 도면.
도 11b는 도 3 및 도 4의 압전/전왜 회절형 광변조기에 따른 소정 개수의 액추에이팅 셀을 포함하고, 가로 방향이 세로 방향보다 긴 형상을 갖는 픽셀의 1차원 배열을 도시한 도면.
본 발명은 1차원 회절형 광변조기를 이용한 광기록 장치에 관한 것으로서, 특히 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터를 기록할 때 한 번에 다수의 데이터를 정확한 위치에 기록할 수 있는 광기록 장치에 관한 것이다.
현재 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등을 응용한 홀로그래픽 디지털데이타 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System)이 활발히 연구/개발되고 있다. 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템은 대용량의 저장 능력과 초고속 데이타 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 데이타 저장 시스템은 대상 물체로부터 전달된 물체광과 기준광을 간섭시킨 후, 이러한 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(amplitude)와 위상(phase)에 따라 다르게 반응하는 광굴절성 크리스탈(crystal) 또는 폴리머(polymer)와 같은 저장매체에 기록하여 2진 데이타로 된 페이지(page) 단위의 3차원상의 홀로그래픽 디지털 데이타를 저장한다.
그리고, 물체광을 차단하고 기준광만을 저장매체에 제공하여 저장된 3차원상의 데이타 를 재생한다. 상기 홀로그래픽 디지털 데이타는 페이지 단위로 디스플레이 화면과 동일한 형태의 사각형 영상 데이타로 기록 재생되는 것이 일반적이다. 그런데, 정확한 재생을 위하여 얼라인이 요구되기 때문에 보통 홀로그래픽 데이타 페이지의 모서리에 얼라인 마크가 형성되어 있다. 하지만, 데이타 페이지의 얼라인 마크들이 CCD에 픽셀대 픽셀로 상이 맺힐 경우 얼라인이 제대로 되지 않는다면 얼라인 마크가 CCD 옆 픽셀로 빛이 번지게 되어 정확하게 얼라인을 측정할 수 없는 문제점이 있었다. 이를 위해서 미국특허 제 6064586 호에서는 얼라인에 관한 새로운 홀로그래픽 데이타 저장 및 재생 방법을 제안하였는데, 얼라인에 관련된 마크를 홀로그래픽 데이타 페이지의 픽셀 중에서 양쪽 세로줄에 3열로 굵게 표시하여 이를 이용하여 얼라인을 수행하고 있지만, ±0.5 픽셀내에 얼라인을 측정하는 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생 장치의 특성상 정확하게 픽셀내 얼라인 마크를 이용하여 얼라인을 측정할 수 없다는 한계가 있었다.
이와 같은 한계를 극복하기 위하여, 국내특허출원 제 2002-30147 호에서는 데이타 페이지내 얼라인을 위하여 삽입하는 픽셀들을 퓨리에 근사법을 이용하여 각 페이지의 에지들의 회귀선을 구하고 페이지의 픽셀과 회귀선의 위치 및 기울기 차에 따라 기준광 각도 조절용 액츄에이터를 제어하여 데이타 페이지의 얼라인을 자동으로 조정하는 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생 장치를 도 1에서와 같이 제안하였다.
도 1은 종래의 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생장치는, 광원(100), 광 분리기(102), 셔터(104, 110), 반사경(106, 112), 공간 광변조기(Spatial Light Modulator)(114), 액츄에이터(108), 저장 매체(116), CCD(118), 마이컴(120), 서버 제어부(122), 그리고 이미지 보상 처리부(124)를 포함한다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 종래의 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생장치의 데이터 페이지 자동 얼라인 과정에 대하여 설명한다.
우선, 종래의 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생장치에서 데이타 재생시 설정된 기록 각도의 기준광만을 저장 매체(116)에 조사하여 홀로그래픽 디지털 데이타 페이지를 재생해서 CCD(118)로 전송한다. 그러면, 마이컴(120)은 CCD(118)에서 전송된 데이타 페이지에서 하나의 행 또는 하나의 열을 선택하여 본 발명에 따른 데이타 페이지의 자동 얼라인 방법을 수행한다. 이에 마이컴(120)은 선택된 행 또는 열의 얼라인 마크 구간에 대하여 행 또는 열 데이타값의 연속적인 함수로 근사화한다.
즉, 마이컴(120)은 홀로그래픽 영상을 서브 픽셀(sub pixel) 수준에서 처리하기 위하여 데이타 페이지의 행 또는 열 데이타값들을 이용해서 연속적인 함수로 근사화한다. 이때 근사화 방법은 퓨리에 근사법으로, 퓨리에 근사법에서 주의해야할 점은 하모닉스(harmonics)의 개수가 데이타 개수의 반 이하가 되어야만 한다.
그리고, 행의 픽셀들을 이용하여 세로축의 얼라인 마크를 측정하고자 할 때는 각도가 90°에 가깝기 때문에 y에 대한 편미분을 제거해야만 한다. 그 다음 마이컴(120)은 근사화된 함수를 2차 미분해서 데이타 페이지의 제 1 에지값 또는 제 2 에지값을 구한다. 데이타 페이지의 에지를 찾기 위해서는 2차 미분을 이용하는데, 근사화된 함수를 2차 미분한 값이 0이 되는 점, 변곡점이 에지이다. 즉, 제 1 에지값은 근사화된 함수가 최대이고 근사화된 함수가 '0'이 되는 값으로서 왼쪽 에지를 나타낸 것이다. 제 2 에지값은 근사화된 함수가 최소이고 근사화된 함수가 '0'이 되는 값으로서 오른쪽 에지를 나타낸 것이다.
한편, 종래의 홀로그래픽 데이타 기록 및 재생장치에서는 데이타 페이지의 에지값을 구할 때 제 1 에지값 또는 제 2 에지값을 모두 이용할 수 있고 어느 하나만 이용할 수도 있다.
마이컴(120)은 데이터 페이지에서 행을 선택하고 선택한 다음 행에서 마지막 행 또는 다음 열에서 마지막 열까지 각 근사화된 함수를 구하고 이를 2차 미분해서 각 제 1 에지값 또는 제 2 에지값을 구한다. 그 다음 마이컴(120)은 이들 행 또는 열의 제 1 및 제 2 에지값들이 최소 자승법과 같은 피팅 방법을 이용하여 회귀선을 구한다. 만약, 측정하고자 하는 얼라인 마크가 왼쪽 에지와 오른쪽 에지의 중간에 위치한다고 하면, 얼라인 마크는 왼쪽 에지와 오른쪽 에지의 평균을 구하는 것이다.
마이컴(120)은 회귀선의 위치 또는 기울기가 데이타 페이지의 소정 위치까지 설정된 거리 또는 기울기를 갖지 않을 경우 기준광의 각도를 조절하는 액츄에이터(108)의 서보 제어부(122)를 제어하여 홀로그래픽 데이타 페이지를 자동으로 얼라인한다.
예를 들어, 측정한 회귀선의 위치가 정상 데이타 페이지의 0.5픽셀 거리까지 7픽셀이 차이가 난다면, 서보 제어부(122)는 액츄에이터(108)를 -7픽셀만큼 이동해서 재생하도록 제어한다. 그러면 CCD(118)에서 재생된 데이타 페이지는 0.5픽셀 범 위에서 정확하게 재생된다.
한편, 회귀선의 위치 또는 기울기가 데이타 페이지의 소정 위치까지 설정된 거리 또는 기울기를 갖지 않을 경우 마이컴(120)은 상기 데이타 페이지를 이미지 보상처리부(124)로 보내어 디지털 신호처리하여 홀로그래픽 데이타 페이지의 이미지를 보상처리한다. 즉, 이미지 보상처리부(124)는 측정된 회귀선의 위치 또는 기울기가 데이타 페이지의 소정 위치까지의 차이만큼 데이타 페이지의 이미지를 이동해서 자동 얼라인할 수도 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 홀로그래픽 데이터 기록 및 재생 장치의 경우, 공간 광변조기를 이용하여 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터 기록시 공간적 위치에 대한 에러가 발생하므로, 이를 방지하기 위해 별도의 보정장치 및 부가장치를 설치해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 홀로그래픽 광기록 장치 중에 기록 밀도를 향상하기 위해 동일한 위치에 미세한 각도 변화를 주어서 동일한 위치에 다수의 정보를 기록하는 기술이 있는데, 이 기술에서는 각도 다중화 구현을 위해 회전 스테이지를 이용하고 있다. 하지만, 회전 스테이지를 사용할 경우, 회전 스테이지의 느린 속도로 인해 홀로그래픽 광기록 장치의 전화 비율이 저하되고, 또한 회전 스테이지에서 발생하는 위치 에러로 인해 위치 보정회로 등이 별도로 구비되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 1차원 회절형 광변조기를 이용하여 각도가 서로 다른 기준빔을 발생시킨 후 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터를 기록함으로써, 고속의 어드레싱 타임과 정확한 위치를 제어할 수 있는 홀로그래픽 광기록 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터 기록시 1차원 회절형 광변조기를 통해 회절되는 참조빔의 조사각을 다중화함으로써, 나노초 단위의 고속 어드레싱 속도와 데이터 기록의 공간적 위치를 정확히 제어할 수 있는 광기록 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 홀로그래픽 기록 매질 등에 데이터 기록시 1차원 회절형 광변조기를 이용해 회절빔의 조사각을 다중화하여 고속 어드레싱 타임과 데이터 기록의 공간적 위치에 대한 에러 발생을 방지함으로써, 에러를 보상하기 위한 별도의 보정회로 및 부가장치 등을 사용하지 않는 광기록 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 빔을 발생하여 발생한 빔을 양방향으로 분산시켜 조사하는 광 발생 및 조사수단; 상기 광 발생 및 조사수단으로부터 입사되는 빔을 회절 및 변조시켜 신호빔을 발생하고 이 신호빔을 기록 매질에 조사하는 신호빔 발생 및 조사수단; 및 상기 광 발생 및 조사수단으로부터 입사되는 빔을 회절 및 변조시켜 적어도 하나 이상의 조사 각도를 갖는 참조빔을 발생하고 발생시의 조사 각도에 따라 참조빔을 상기 기록 매질에 조사하는 참조빔 발생 및 조사수단을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 1차원 회절형 광변조기를 이용한 광기록 장치의 구성도이다.
도 2b는 도 2a에서의 1차원 회절형 광변조기를 이용한 회절빔의 조사각 제어 방식에 대한 설명 예시도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 광기록 장치(200)는, 빔을 발생하여 발생한 빔을 양방향으로 분산시켜 조사하는 광 발생 및 조사부(210)와, 광 발생 및 조사부(210)로부터 입사되는 빔을 회절 및 변조시켜 신호빔을 발생하고 이 신호빔을 홀로그래픽 기록 매질(220)에 조사하는 신호빔 발생 및 조사부(230)와, 광 발생 및 조사부(210)로부터 입사되는 빔을 회절 및 변조시켜 참조빔을 발생하고 이 참조빔을 홀로그래픽 기록 매질(240)에 조사하는 참조빔 발생 및 조사부(240)를 구비한다.
광 발생 및 조사부(210)는, 빔을 발생하기 위한 광원(211)과, 광원(211)으로부터 발생되는 빔을 평행광으로 변형시키기 위한 적어도 하나의 평행광 렌즈(212)와, 적어도 하나의 평행광 렌즈(212)를 통해 평행광으로 변형된 빔 중에 일부 빔을 투과시키고 투과 빔외의 다른 빔을 반사하는 빔스피리트(213)와, 빔스피리트(213)를 통해 투과되는 빔을 일방향으로 조사하는 실린더 렌즈(214)와, 빔스피리트(213)에 의해 반사되는 빔을 일방향으로 반사하는 실린더 렌즈(215)를 구비한다.
광원(211)은 레이저 빔을 발생하는 레이저 또는 레이저 다이오드(LD) 등으로 구현될 수 있다. 여기서, 광원(211)인 레이저 다이오드는 비교적 낮은 출력갖는데, 이는 동시에 다수개의 빔을 조사하기 때문에 단일 픽셀에 대해서는 노광에 필요한 레이저 다이오드의 조사 시간을 길게 허용할 수 있기 때문이다.
적어도 하나의 평행광 렌즈(212)는 광원(211)과 빔스피리트(213) 사이에 배치되되, 평행광 렌즈(212)가 2개 이상이 채용될 경우, 다수의 평행광 렌즈(212)들은 일정 간격으로 이격되어 배열된다.
신호빔 발생 및 조사부(230)는, 광 발생 및 조사부(210)로부터 조사되는 빔을 회절 및 변조시켜 신호빔을 발생하는 1차원 회절형 광변조기(231)와, 광 발생 및 조사부(210)로부터 조사되는 빔을 1차원 회절형 광변조기(231)로 투과시키고 1차원 회절형 광변조기(231)로부터 발생되는 신호빔을 반사시키는 빔스피리트(232)와, 빔스피리트(213)를 통해 투과되는 신호빔을 일방향으로 조사하는 실린더 렌즈(233)와, 실린더 렌즈(233)를 통해 조사되는 신호빔을 집속시키기 위한 집속 렌즈(Focusing Lens)(234)와, 집속 렌즈(234)를 통해 집속된 신호빔 중에 일정 차수의 회절 신호빔만을 통과시키는 슬릿(235)과, 슬릿(235)을 통해 통과된 신호빔을 평행광으로 변형시키기 위한 평행광 렌즈(Collimation Lens)(236)와, 평행광 렌즈(236)에 의해 변형된 평행 신호빔을 집속시켜 홀로그래픽 기록 매질(220)에 조사하는 집속 렌즈(237)를 구비한다.
회절형 광변조기(231)는 최소 2 픽셀에서 최대 광학계가 허용하는 한 수백 내지 수천 픽셀까지 동시 제어가 가능하다. 또한, 회절형 광변조기(231)는 아날로그로 픽셀을 제어할 수 있어 프린터 및 디스플레이 제품에 적용시 그레이(Gray) 컨트롤이 가능하다. 이때 사용되는 광학렌즈 및 광투사거리를 회절형 광변조기(231)가 제어함으로서 해당 스팟(Spot)에 대한 크기(Size) 및 스팟 간의 간격을 제어할 수 있다.
그리고, 1차원 회절형 광변조기(231)에 의해 회절 및 변조되어 조사되는 신호빔은 적어도 하나 이상의 신호 어레이(Signal Array)로 이루어지되, 여기서 하나의 신호 어레이는 4비트, 16비트, 또는 64 비트 등과 같이 다수의 비트로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이와 같은 신호빔이 홀로그래픽 기록 매질(220)의 특정 어드레스에 조사된다.
슬릿(235)은 회절형 광변조기(231)에 의해 회절 및 변조되어 집속 렌즈(234)를 통해 집속된 신호빔 중에서 일정 차수의 회절 신호빔만을 통과시킨다. 예를 들어, 회절형 광변조기(231)에 의해 회절된 신호빔의 차수가 -1차, 0차, +1차이고, 슬릿(235)이 +1차원 회절빔만을 통과시키도록 설정된 경우, 슬릿(235)은 +1차원 회절빔만을 통과시킨다.
집속 렌즈(237)는 평행광 렌즈(236)를 통해 조사되는 신호빔을 홀로그래픽 기록 매질(220)의 정해진 어드레스에 정확히 집속시켜주는데, 이는 신호빔을 이루는 데이터가 홀로그래픽 기록 매질(220)의 정해진 어드레스에 정확히 기록될 수 있도록 하기 위한 것이다.
참조빔 발생 및 조사부(240)는, 광 발생 및 조사부(210)로부터 입사되는 빔을 회절 및 변조하여 참조빔을 발생시킬 때 하나의 참조빔이 발생되는 각 픽셀을 일정 시간 간격으로 차등되게 온/오프시켜 적어도 하나의 이상의 서로 다른 각도로 이루어진 참조빔을 발생시키는 1차원 회절형 광변조기(241)와, 회절형 광변조기(241)로부터 발생되는 적어도 하나 이상의 각도를 갖는 참조빔을 반사시키는 빔스피리트(242)와, 빔스피리트(242)를 통해 반사되는 적어도 하나 이상의 각도를 갖는 참조빔을 수평 방향으로 조사하는 수평광 렌즈(243)와, 수평광 렌즈(243)를 통해 조사되는 적어도 하나 이상의 각도를 갖는 참조빔을 수직 방향으로 반사시키기 위한 반사경(244)과, 반사경(244)을 통해 반사되는 참조빔의 직경을 확대시키기 위한 공간 필터(Spatial Filter)(245)와, 공간 필터(245)를 통해 조사되는 적어도 하나 이상의 각도를 갖는 참조빔을 빗각 방향으로 반사시키는 반사경(246)과, 반사경(246)을 통해 반사되는 적어도 하나 이상의 각도로 이루어진 참조빔을 집속시켜 홀로그래픽 기록 매질(220)에 조사하는 집속 렌즈(247)를 구비한다.
1차원 회절형 광변조기(241)는 최소 2 픽셀에서 최대 광학계가 허용하는 한 수백 내지 수천 픽셀까지 동시 제어가 가능하다. 또한, 회절형 광변조기(231)는 아날로그로 픽셀을 제어할 수 있어 프린터 및 디스플레이 제품에 적용시 그레이(Gray) 컨트롤이 가능하다. 이와 같은 특성 및 구조로 이루어지기 때문에, 회절형 광변조기(241)는 광 발생 및 조사부(210)로부터 입사되는 빔을 회절 및 변조시킬 때 각 픽셀 별로 온/오프를 제어할 수 있다. 이에 따라, 회절형 광변조기(241)가 입사되는 빔을 회절 및 변조하여 참조빔을 발생시킬 때 하나의 참조빔을 발생하는 각 픽셀을 일정 시간 간격으로 차등되게 온/오프시킴으로써, 발생되는 참조빔 간에 일정한 위상 각도차가 발생되는 것이다.
반사경(244)은 수평광 렌즈(243)를 통해 조사되는 적어도 하나 이상의 각도로 이루어진 참조빔을 모두 반사시키되, 입사되는 참조빔과 반사되는 참조빔 간의 각이 수직되도록 이격되어 배치된 반사경(245)으로 반사시킨다. 이때, 반사경(244)으로부터 반사되는 각 참조빔 간의 위상차는 입사될 때와 동일하게 유지된다.
반사경(245)은 공간 필터(245)를 통해 조사되는 참조빔을 집속 렌즈(247) 방향으로 비스듬히 반사시키되, 반사되는 각 참조빔 간의 위상차는 입사될 때와 동일하게 유지된다.
도 2b는 본 발명에 적용되는 1차원 회절형 광변조기를 이용한 회절빔의 조사각 제어 방식에 대한 설명 예시도이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 1차원 회절형 광변조기(241)로부터 서로 다른 조사 각도로 이루어진 참조빔이 발생되고, 이 참조빔은 서로 다른 조사 각도로 집속 렌즈(247)를 통해 집속되어 홀로그래픽 기록 매질(220)의 특정 어드레스에 조사된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 광기록 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
광원(211)이 빔을 발생하면, 평행광 렌즈(212)는 광원(211)으로부터 발생되는 빔을 평행광으로 변형시켜 빔스피리트(213)로 조사한다. 이때, 빔스피리트(213)는 평행광 렌즈(212)를 통해 평행광으로 변형된 빔 중에 일부 빔을 실린더 렌즈(214) 방향으로 투과시키고 투과 빔외의 다른 빔을 실린더 렌즈(215) 방향으로 반사시킨다.
그리고, 신호빔 발생 및 조사부(230)의 빔스피리트(232)는 실린던 렌즈(214)를 통해 입사되는 빔을 1차원 회절형 광변조기(231)로 투과시킨다. 이어, 1차원 회절형 광변조기(231)는 조사되는 빔을 회절 및 변조시켜 신호빔을 발생한다. 이때, 1차원 회절형 광변조기(231)에 의해 회절 및 변조되어 조사되는 신호빔은 적어도 하나 이상의 신호 어레이로 이루어진다. 예를 들어, 하나의 신호 어레이는 4비트, 16비트, 또는 64 비트 등과 같이 다수의 비트로 이루어진 것을 특징으로 한다.
빔스피리트(232)는 1차원 회절형 광변조기(231)로부터 발생되는 신호빔을 실린던 렌즈(233) 방향으로 반사시킨다. 이렇게 반사된 신호빔은 실린더 렌즈(233)를 통해 집속 렌즈(234)로 조사되고, 집속 렌즈(234)는 이 신호빔을 슬릿(235)으로 집속시킨다. 슬릿(235)은 집속된 신호빔 중에 일정 차수의 회절 신호빔만을 평행광 렌즈(236) 방향으로 통과시킨다.
평행광 렌즈(236)는 슬릿(235)을 통해 조사된 신호빔을 평행광으로 변형시켜 집속 렌즈(237)로 조사하고, 이어 집속 렌즈(237)는 이 평행 신호빔을 집속시켜 홀로그래픽 기록 매질(220)에 조사한다.
또한, 참조빔 발생 및 조사부(240)의 빔스피리트(242)는 실린던 렌즈(215)를 통해 입사되는 빔을 1차원 회절형 광변조기(241)로 투과시킨다. 이어, 1차원 회절 형 광변조기(241)는 조사되는 빔을 회절 및 변조시켜 참조빔을 발생한다. 이때, 1차원 회절형 광변조기(241)의 각 픽셀로부터 발생되는 참조빔의 위상은 모두 동일한 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 1차원 회절형 광변조기(241)의 각 픽셀이 참조빔 발생시 동시에 온/오프되도록 제어하면, 각 픽셀로부터 발생되는 참조빔의 위상은 동일하고, 이와 달리 각 픽셀이 참조빔 발생시 일정 시간 간격으로 온/오프되도록 제어하면, 각 픽셀로부터 발생되는 참조빔은 서로 다른 조사 각도를 갖는다.
빔스피리트(242)는 회절형 광변조기(241)로부터 발생되는 적어도 하나 이상의 각도를 갖는 참조빔을 수평광 렌즈(243) 방향으로 반사시킨다. 이렇게, 반사된 참조빔은 반사경(244)을 통해 공간 필터(245) 방향으로 수직 반사된다. 이때, 공간 필터(245)는 반사된 참조빔의 직경을 일정 크기로 확대시켜 반사경(246)으로 조사한다.
이어서, 반사경(246)은 공간 필터(245)로부터 조사되는 참조빔을 집속 렌즈(247) 방향으로 반사키고, 집속 렌즈(247)는 반사되는 참조빔을 집속시켜 홀로그래픽 기록 매질(220)의 정해진 어드레스에 조사한다.
이와 같이, 신호빔 발생 및 조사부(230)로부터 발생된 신호빔과 참조빔 발생 및 조사부(240)로부터 발생된 참조빔이 홀로그래픽 기록 매질(220)의 정해진 어드레스에 조사되면, 신호빔을 이루는 데이터가 어드레스에 기록된다. 이때, 신호빔의 데이터는 참조빔이 조사되는 스팟에만 기록되되, 어드레스에 조사되는 각 참조빔의 조사각이 동일하면 하나의 데이터만이 기록되고, 만일 어드레스에 조사되는 각 참조빔의 조사각이 서로 다르면 조사각 수에 비례하는 갯수의 데이터가 동시에 기록 된다. 여기서, 하나의 데이터는 4비트, 16비트, 또는 64 비트 등과 같이 다수의 비트로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 전술한 바와 같이 본 발명은 1차원 회절형 광변조기의 각 픽셀의 온/오프 시간을 제어하여 이로부터 발생되는 각 참조빔의 위상 각도차가 발생되도록 하고, 또한 이 참조빔의 조사 각 수에 비례하는 갯수의 데이터가 동시에 기록되도록 함으로써, 데이터 기록 시간을 단축하고 데이터 기록시 위치 에러를 방지할 수 있는 것이다.
한편, 홀로그래픽 기록 매질(220)에 기록된 데이터가 집속 렌즈(250)로 조사되면, 집속 렌즈(250)는 이 데이터를 집속시켜 수광소자(260)로 집속시킨다.
그러면, 이하에서는 1차원 회절형 광변조기(241)로부터 발생되는 참조빔 간에 위상차가 발생될 수 있는 원인에 대한 이해를 돕기 위해, 본 발명에 적용되는 1차원 회절형 광변조기의 구조 및 동작 특성에 대하여 상세하게 살펴본다.
일반적으로, 압전/전왜 회절형 광변조기는 렌즈로부터 입사된 단일빔 형태의 선형광을 회절시켜 소정의 회절계수를 갖는 회절빔을 형성한 후, 상기 회절빔을 감광면에 수평방향으로 주사시키는 것으로서, 소정 형상의 박막 및 후막 구조를 갖는 다수의 액추에이팅 셀(320)을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 기판(310) 상에 형성되는 하부전극(321)과, 상기 하부 전극(321)상에 형성된 압전/전왜층(322) 및 상기 압전/전왜층(322)의 상부에 형성된 상부전극(323)으로 구성되 고, 외부로부터 인가되는 구동 전원에 의하여 상하 구동되는 세로 방향의 길이가 가로 방향의 길이보다 긴 후막 형상의 엑추에이팅 셀(320)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 스캐닝 장치의 구조적인 특징을 고려하여 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이보다 긴 후막 형상의 엑츄에이팅 셀(320)을 포함하여 구성할 수 도 있다.
또한, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반사면으로 동작하는 상부 전극(323)상에 입사되는 입사광의 반사효율을 극대화 하기 위한 마이크로 미러(324)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙 부분에 에어 스페이스를 제공하기 위한 함몰부가 형성되어 있는 실리콘 기판(310)상에 하부전극(321), 압전/전왜층(322) 및 상부전극(323)으로 구성되고, 외부로부터 인가되는 구동 전원에 의하여 좌우 구동되는 세로 방향의 길이가 가로 방향의 길이보다 긴 박막 형상의 엑추에이팅 셀(320)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 8에 도시된 바와 같이, 스캐닝 장치의 구조적인 특징을 고려하여 가로 방향의 길이가 세로 방향의 길이보다 긴 박막 형상의 엑츄에이팅 셀(320)을 포함하여 구성될 수 도 있다.
또한, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 반사면으로 동작하는 상부 전극(323)상에 입사되는 입사광의 반사효율을 극대화 하기 위한 마이크로 미러(324)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
여기서, 하부 전극(321)은 후막 구조의 액추에이팅 셀(320)을 구성하는 소정의 기판(310)상에 형성되어 외부로부터 인가되는 구동전압을 압전/전왜층(322)에 제공하는 것으로서, Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등의 전극 재료에 대한 스퍼터링 또는 증착방법에 의하여 기판(310)상에 형성시킨다.
또한, 하부 전극(321)은 박막 구조의 액추에이팅 셀(320)을 구성하는 소정의 기판(310) 또는 하부 지지대(310')상에 형성되어 외부로부터 인가되는 구동전압을 압전/전왜층(322)에 제공하는 역할을 또한 수행한다.
여기서, 하부 지지층(310')은 박막 구조를 갖는 액추에이팅 셀(320)의 압전/전왜층(322)을 지지하기 위하여 실리콘 기판(310)상에 증착되어 형성되는 것으로서, SiO2, Si3N4, Si, ZrO2, Al2O3 등의 재료로 구성되고, 이러한 하부 지지대(310')는 필요에 따라 생략할 수 있다.
압전/전왜층(322)은 외부로부터 인가되는 구동 전원에 연동하여 발생하는 압전 현상에 의하여 상·하 방향 또는 좌.우 방향으로 길이가 변화하는 소정의 압전/전왜 재료, 보다 구체적으로는, PzT, PNN-PT, ZnO. Pb, Zr 또는 타이타늄 등의 압전/전왜 재료를 습식(스크린 프린팅, Sol-Gel coting 등) 및 건식 방법(스퍼터링, Evaporation, Vapor Deposition 등)을 통하여 0.01~20.0㎛ 범위로 상기 하부 전극(321)상에 형성된다.
상부 전극(323)은 상기 압전/전왜층(322)의 상부에 형성되어 렌즈로부터 입 사되는 입사광에 대한 반사 및 회절을 수행하는 것으로서, 보다 구체적으로는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등의 전극재료를 스퍼터링 또는 증착 방법을 통하여 0.01~3㎛ 범위로 형성된다.
이때, 상부 전극(323)은 외부로부터 입력되는 광신호에 대한 반사 및 회절을 수행하는 마이크로 미러로서 동작하거나, 또는 상기 광신호에 대한 반사 및 회절을 더욱 강화 시키기 위하여 소정의 광반사 물질인 Al, Au, Ag, Pt, Au/Cr로 구성된 마이크로 미러(324)를 더 포함하여 구성될 수 도 있다.
여기서, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는 상기 엑추에이팅 셀(320)이 소정의 갯수로 구룹화 된 픽셀(330) 단위로 구동되고, 상기 픽셀(330)은 소정의 감광부재(600)를 구성하는 감광면의 한 점(DOT)에 대응한다.
즉, 상기 압전/전왜 회절형 광변조기는, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 소정 개수의 액추에이팅 셀(320)을 포함하고, 1차원 형상으로 배열된 픽셀(330)의 회절현상에 의거하여 형성되는 회절빔을 감광면에 주사시킴으로써, 1차원 형상의 스캐닝, 보다 구체적으로는 한 줄에 대한 스캐닝을 동시에 수행한다.
여기서, 도 11a는 세로 방향이 가로 방향보다 길게 형성된 픽셀이 1차원 형상으로 배열된 구조를 도시한 도면이고, 도 11b는 가로 방향이 세로 방향보다 길게 형성된 픽셀이 1차원 형상으로 배열된 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으 나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 홀로그래픽 기록 재료 등에 데이터 기록시 1차원 회절형 광변조기를 통해 회절되는 참조빔의 조사각을 통해 다중화함으로써 다음과 같은 효과들을 갖는다.
첫째, 홀로그래픽 기록 재료 등에 데이터를 기록할 때 한 번에 다수의 비트를 기록함으로써, 데이터 기록 속도를 현저하게 높일 수 있다.
둘째, 홀로그래픽 기록 재료 등에 데이터 기록시 1차원 회절형 광변조기를 통해 회절되는 참조빔의 조사각을 다중화함으로써, 나노초 단위의 고속 어드레싱 속도와 데이터 기록의 공간적 위치를 정확히 제어할 수 있다.
셋째, 홀로그래픽 기록 재료 등에 데이터 기록시 고속 어드레싱 타임과 데이터 기록의 공간적 위치에 대한 에러 발생을 방지함으로써, 에러를 보상하기 위한 별도의 보정회로 등을 사용하지 않고 장치를 비교적 간단하게 구성할 수 있다.
넷째, 홀로그래픽 기록 재료 등에 데이터 기록시 나노초 단위의 고속 어드레싱 속도와 데이터 기록의 공간적 위치를 정확히 제어함으로써, 고속의 데이터 전달률을 높일 수 있다.

Claims (14)

  1. 빔을 발생하여 발생한 빔을 양방향으로 분산시켜 조사하는 광 발생 및 조사수단;
    상기 광 발생 및 조사수단으로부터 입사되는 빔을 회절 및 변조시켜 신호빔을 발생하고 이 신호빔을 기록 매질에 조사하는 신호빔 발생 및 조사수단; 및
    상기 광 발생 및 조사수단으로부터 입사되는 빔을 회절 및 변조시켜 적어도 하나 이상의 조사 각도를 갖는 참조빔을 발생하고 발생시의 조사 각도에 따라 참조빔을 상기 기록 매질에 조사하는 참조빔 발생 및 조사수단
    을 포함하는 광기록 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 발생 및 조사수단은,
    빔을 발생하기 위한 광원;
    상기 광원으로부터 발생되는 빔을 평행광으로 변형시키기 위한 적어도 하나의 평행광 렌즈;
    상기 적어도 하나의 평행광 렌즈를 통해 평행광으로 변형된 빔 중에 일부 빔을 투과시키고 투과 빔외의 다른 빔을 반사하는 빔스피리트;
    상기 빔스피리트를 통해 투과되는 빔을 상기 신호빔 발생 및 조사수단 방향으로 조사하는 제 1 실린더 렌즈; 및
    상기 빔스피리트에 의해 반사되는 빔을 상기 참조빔 발생 및 조사수단 방향으로 반사하는 제 2 실린더 렌즈
    를 포함하는 광기록 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호빔 발생 및 조사수단은,
    상기 광 발생 및 조사수단으로부터 조사되는 빔을 회절 및 변조시켜 신호빔을 발생하는 1차원 회절형 광변조기;
    상기 광 발생 및 조사수단으로부터 조사되는 빔을 상기 1차원 회절형 광변조기로 투과시키고 상기 1차원 회절형 광변조기로부터 발생되는 신호빔을 반사시키는 빔스피리트;
    상기 빔스피리트를 통해 투과되는 신호빔을 일방향으로 조사하는 실린더 렌즈;
    상기 실린더 렌즈를 통해 조사되는 신호빔을 집속시키기 위한 제 1 집속 렌즈;
    상기 제 1 집속 렌즈를 통해 집속된 신호빔 중에 일정 차수의 회절 신호빔만을 통과시키는 슬릿;
    상기 슬릿을 통해 통과된 신호빔을 평행광으로 변형시키기 위한 평행광 렌즈; 및
    상기 평행광 렌즈에 의해 변형된 평행 신호빔을 집속시켜 상기 기록 매질에 조사하는 제 2 집속 렌즈
    를 포함하는 광기록 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 1차원 회절형 광변조기에 의해 회절 및 변조되어 조사되는 신호빔은 적어도 하나 이상의 신호 어레이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 1차원 회절형 광변조기에 의해 여러 차수의 회절이 이루어지고 상기 슬릿이 +1차원 회절빔만을 통과시키도록 설정된 경우, 상기 슬릿은 +1차원 회절빔만을 통과시키는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 참조빔 발생 및 조사수단은,
    상기 광 발생 및 조사수단으로부터 입사되는 빔을 회절 및 변조하여 참조빔 을 발생시킬 때 하나의 참조빔이 발생되는 각 픽셀을 일정 시간 간격으로 차등되게 온/오프시켜 적어도 하나의 이상의 서로 다른 각도로 이루어진 참조빔을 발생시키는 1차원 회절형 광변조기;
    상기 1차원 회절형 광변조기로부터 발생되는 적어도 하나 이상의 각도를 갖는 참조빔을 반사시키는 빔스피리트;
    상기 빔스피리트를 통해 반사되는 적어도 하나 이상의 각도를 갖는 참조빔을 수평 방향으로 조사하는 수평광 렌즈;
    상기 수평광 렌즈를 통해 조사되는 적어도 하나 이상의 각도를 갖는 참조빔을 반사시키기 위한 제 1 반사경;
    상기 제 1 반사경을 통해 반사되는 참조빔의 직경을 확대시키기 위한 공간 필터;
    상기 공간 필터를 통해 조사되는 적어도 하나 이상의 각도를 갖는 참조빔을 반사시키기 위한 제 2 반사경; 및
    상기 제 2 반사경을 통해 반사되는 적어도 하나 이상의 각도로 이루어진 참조빔을 집속시켜 상기 기록 매질에 조사하는 집속 렌즈
    를 포함하는 광기록 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 1차원 회절형 광변조기는 입사되는 빔을 회절 및 변조시킬 때 각 픽셀 이 동시에 온/오프되는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 1차원 회절형 광변조기는 입사되는 빔을 회절 및 변조시킬 때 각 픽셀이 일정 시간 간격으로 온/오프되는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 1차원 회절형 광변조기의 각 픽셀이 일정 시간 간격으로 온/오프되는 경우, 상기 1차원 회절형 광변조기로부터 발생되는 각 참조빔의 조사각이 서로 다른 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  11. 삭제
  12. 제 1 항 내지 제 7항, 9항, 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호빔 발생 및 조사수단으로부터 발생된 신호빔과 상기 참조빔 발생 및 조사수단으로부터 발생된 참조빔이 상기 기록 매질의 정해진 어드레스에 조사되면 신호빔을 이루는 데이터가 어드레스에 기록되되, 신호빔의 데이터는 참조빔이 조사되는 스팟에만 기록되는 것을 특징으로 하는 광기록 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
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