KR20060045492A

KR20060045492A - 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치 및 인라인방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 방법

Info

Publication number: KR20060045492A
Application number: KR1020050028093A
Authority: KR
Inventors: 노부히로 기하라
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2006-05-17
Also published as: CN1312675C; US7362482B2; JP2005292687A; CN1681016A; EP1585117A2; US20050243389A1; TWI261824B; EP1585117A3; TW200606868A

Abstract

본 발명은, 큰 개구(aperture)를 가진, 화각(angle of view)이 넓은 렌즈를 사용하지 않고, 신호광과 참조광이 충분히 중첩되어 홀로그램 기록 매체에 집광 가능하도록 한 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치 및 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 방법에 관한 것으로서, 공간 광변조기(1)에 신호광 영역과 참조광 영역을 표시하고, 신호광 영역에 표시된 기록 데이터에 의해 레이저광(50)을 강도 변조하여 신호광(100)으로 하고, 참조광 영역을 통과한 레이저광을 참조광(200)으로 하고, 이들 신호광(100)과 참조광(200)을 디퓨저(2; diffuser)로 확산한 후, 렌즈(3)에 의해 홀로그램 기록 매체(4)에 집광하여, 양 광의 중첩에 의해 생기는 간섭 무늬를 홀로그램 기록 매체(4)에 기록한다. 이로써 큰 개구를 가진, 화각이 넓은 렌즈를 사용하지 않고, 신호광과 참조광이 충분히 중첩되도록 홀로그램 기록 매체(4)에 집광시키는 것이 가능하다.

스펙클, 다중 홀로그램, 렌즈, 확산, 광변조기, 기록 매체

Description

인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치 및 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 방법 {INLINE TYPE SPECKLE MULTIPLEXED HOLOGRAM RECORDING APPARATUS AND INLINE TYPE SPECKLE MULTIPLEXED HOLOGRAM RECORDING METHOD}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 재생 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1에 나타낸 기록 시에 공간 광변조기에 표시되는 화상예를 나타낸 도면이다.

도 3은 도 1에 나타낸 재생 시에 공간 광변조기에 표시되는 화상예를 나타낸 도면이다.

도 4는 도 1에 나타낸 기록 시에 공간 광변조기에 표시되는 다른 화상예를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 관한 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 재생 장치의 주요부의 구성을 나타낸 도면이다.

도 6은 제2 실시예의 공간 광변조기에 기록 시에 표시되는 화상예를 나타낸 도면이다.

도 7은 신호광의 변조 방법과 그 때의 참조광과 신호광의 강도비의 관계를 설명하는 도면이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 관한 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 재생 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 9는 신호광과 참조광의 간섭에 의한 기록에 필요한 면적을 설명하는 도면이다.

도 10은 신호광과 참조광의 간섭에 의한 기록 시 생기는 무효 영역을 나타낸 도면이다.

도 11는 스펙클 다중 방식의 홀로그램 기록 동작을 설명하는 도면이다.

도 12는 종래의 인라인 방식 홀로그램 기록 재생 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.

<부호의 설명>

1: 공간 광변조기(SLM) 2: 디퓨저(diffuser)

3, 5, 8, 9: 렌즈 4: 홀로그램 기록 매체

6: 이미지 센서 7: 표시 제어부

본 발명은, 인라인 방식의 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치 및 기록 방법에 관한 것이며, 특히 렌즈의 개구(aperture)를 크게 하지 않고 신호광 및 참조광을 홀로그램 기록 매체에 집광하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치 및 기록 방법에 관한 것이다.

최근, 홀로그램 기술을 이용하여 대용량 데이터의 기록 및 재생을 행하는 홀로그램 기록 재생 시스템이 제안되어 있다. 이 홀로그램 기록 재생 시스템은, 예를 들면 액정 소자 등의 공간 광변조 수단에 의해 생성되는 기록 데이터를 포함하는 신호광과, 이 신호광에 대응하여 설정되는 참조광을 소정의 각도로 홀로그램 기록 매체(기록재)에 조사(照射)함으로써, 신호광과 참조광에 의해 생기는 간섭 무늬를 홀로그램 기록 매체에 기록하는 기록계와, 이 홀로그램 기록 매체에 재생 조명광을 조사함으로써 기록된 간섭 무늬에 대응하는 회절광을 생성하고, 이것을 CCD 이미지 센서 등의 수광(受光) 소자에 의해 수광하고 그 해석을 행하여, 데이터를 재생하는 재생계를 가지는 구성으로 되어 있다. 그리고, 한 번의 광 조사에 의해 기록된 기록 데이터에 대한 홀로그램을 페이지라고 한다.

또, 홀로그램 기록 재생 시스템에 있어서는, 기록 밀도 향상을 위해 다중 기록 방법을 이용한다. 이것은, 종래의 광디스크에 있어서의 기록과는 달리, 한 군데에 다수의 독립된 페이지를 기록하는 것이다. 이와 같은 다중 기록 방식의 대표적인 것으로서는, 각도 다중 기록, 시프트 다중 기록, 위상 코드 다중 기록 등이 알려져 있고, 그 외 많은 다중 방식이 알려져 있다. 이들 다중 방식 중, 본 발명과 관계가 있는 것으로서, 스펙클 다중(또는 상호 관계 다중)이 있지만, 이에 대하여는 후술한다.

그런데, 홀로그램을 기록재에 기록해 나갈 때, 홀로그램의 두께로 인해 무효 영역의 문제가 생긴다. 예를 들면, 두께를 무시한 경우, 1 페이지를 기록하는데 필요한 면적은 도 9에 나타낸 바와 같은 범위이다. 그러나, 실제는 기록 재료의 두께가 있으므로, 도 10에 나타낸 바와 같이, 기록 재료 내에서의 신호광과 참조광의 중첩을 생각하면, 1 페이지를 기록하기 위해 필요한 면적은, 두께를 생각하지 않는 경우에 비하여 매우 커지면서, 무효 영역(40)이 생기고, 나아가서는 기록 밀도의 저하나, 기록 재료에 기록할 수 있는 신호의 다이나믹 레인지(dynamic range, dB)의 저하를 초래한다.

이 무효 영역의 문제를 해결하는 하나의 수단으로서, 신호광과 참조광이 이루는 각도를 가능한 작게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이 신호광과 참조광이 이루는 각도가 작으면 브래그(Bragg) 선택성이 저하하고, 의도한 것과는 반대로 기록 밀도가 저하되는 현상이 생긴다.

여기서, 상기한 신호광과 참조광이 이루는 각도를 작게 하면, 저하하는 기록 밀도를 향상시키는 다중 방식으로서 유효한 것이 스펙클 다중 방식이다. 이것은, 예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이, 참조광의 광로(光路) 중에 확산체를 넣어 이 확산체에 의해 확산된 참조광과 신호광을 기록 재료 내에서 간섭시키는 방법이다.

일반적으로, 랜덤하게 확산된 참조광은, 랜덤하게 간섭을 일으킨 결과, 스펙클 패턴이라 하는 랜덤한 강도 분포를 가지게 된다. 즉, 스펙클 다중 방식에서는, 스펙클 패턴과 신호광이 간섭하게 된다. 이같이 하여 기록된 홀로그램은, 스펙클 사이즈와 동일 거리만 변위하면, 상(像)이 재생되지 않는 특징이 있다. 그것은, 통상의 구면파(球面波, spherical wave) 참조광을 사용한 시프트 다중의 경우, 시프트량(shift amount)은 브래그 선택성으로 정해지는 거리가 필요하지만, 스펙클 다중의 경우는 스펙클 사이즈에 상당하는 거리가 시프트량이 되기 때문이다. 이 특징을 고려하면 스펙클 다중에 있어서는, 무효 영역을 줄이기 위해서, 신호광과 참조광이 이루는 각도를 줄여도, 상기 브래그 선택성이 저하로 인한 기록 밀도가 저하하는 문제가 일어나지 않는 것을 알 수 있다.

이 스펙클 다중은, 기록 시와 재생 시의 참조광의 상관 함수가 0(제로)가 되었을 때 신호광이 재생되어 없어진다고 바꾸어 말할 수 있다. 그것은, 상관 함수가 제로가 되는 정도로 상이한 참조광을 이용하면, 다중 기록을 할 수 있다는 것을 의미하고 있다. 이것을 이용하여, 상기에서 설명한 바와 같은 기록 재료의 이동에 의하지 않는 스펙클 다중 방식도 생각할 수 있다. 예를 들면, 도 11의 확산체를 이동시킴으로써 기록 재료상의 스펙클 패턴을 충분히 변화시킴으로써, 다중 기록을 행할 수도 있다.

상기로부터 알 수 있는 바와 같이, 기록 재료의 두께를 고려한 경우, 신호광과 참조광이 이루는 각을 작게 하는 것이 무효 영역을 줄이는데 있어서 중요하며, 그 때의 브래그 선택성의 감소에 의한 기록 밀도의 저하를 방지하는 방법으로서, 스펙클 다중 방식이 유효한 것을 알 수 있다. 이와 같은 관점으로 형성된 시스템으로서, 예를 들면 H. J. Coufal, D. Psaltis, G. T. Sincerbox가 Holographic Data Storage(ED; Springer; p.396 Digital Holographic Demonstration System)에서 발표한 것처럼, 도 12에 나타낸 바와 같은 인라인 방식의 홀로그램 기록 장치의 구성이 알려져 있다.

도 12에 있어서, 인라인 방식의 홀로그램 기록 장치는, 레이저광(50)을 강도 변조하는 공간 광변조기(SLM)(21)와 이 공간 광변조기(21)의 주위에 배치되고, 레이저광을 랜덤으로 확산하는 디퓨저(22)와, 신호광(100)과 참조광(200)을 홀로그램 기록 매체(24)에 집광시키는 렌즈(23)와, 홀로그램을 기록하는 홀로그램 기록 매체(24)와, 홀로그램 기록 매체(24)로부터 발생하는 회절광을 이미지 센서(26) 상에 결상(結像)시키는 렌즈(25)와, 결상 화상을 광전 변환하여 재생 신호로 하는 이미지 센서(26)로 구성되어 있다.

기록 시, 평행광으로 된 레이저광(50)이 공간 광변조기(21)와 디퓨저(22)에 입사된다. 공간 광변조기(21)에 입사된 레이저광(50)은 표시 데이터에 의해 강도 변조된 신호광(100)이 된다. 한편, 디퓨저(22)에 입사된 레이저광(50)은 디퓨저(22) 에 의해 랜덤하게 확산되어 스펙클 상태로 된 참조광(200)이된다. 이들 신호광(100)과 참조광(200)은 렌즈(23)에 의해 홀로그램 기록 매체(24)에 집광되고, 그 때, 신호광(100)과 참조광(200)의 간섭 무늬가 홀로그램 기록 매체(24)에 기록된다. 또, 재생 시, 기록 시의 참조광(200)과 동일한 조명 참조광이 홀로그램 기록 매체(24)에 조사되면, 기록되어 있는 간섭 무늬에 따른 회절광이 발생하고, 이 회절광이 렌즈(25)에 의해 이미지 센서(26) 상에 결상되어 광전 변환되어 얻어진 광전 변환 신호를 처리함으로써 데이터가 재생된다.

그러나, 상기 종래의 인라인 방식의 홀로그램 기록 장치를 이용하면, 신호광(100)과 참조광(200)이 이루는 각도를 작게 해도, 브래그 선택성의 저하로 인한 기록 밀도가 저하되는 문제는 회피할 수 있지만, 그러기 위해서는, 렌즈(23)의 화각 (angle of view)을 넓게 취할 필요가 있다. 본래, 렌즈(23)는 신호광(100)이 통과 가능한 만큼의 개구가 있으면 되었지만, 도 11에 나타낸 바와 같은 배치로 한 결과, 디퓨저(22)로부터의 참조광(200)도 통과 가능한 개구를 취할 필요가 생기고, 그 결과, 화각을 넓게 취할 필요가 생긴다. 이 렌즈(23)와 렌즈(25)는 공간 광변조기(21)와 이미지 센서(26)의 결상을 행하고 있고, 상의 뒤틀림 등에 대하여, 매우 엄격한 요구 하에서 설계되어 있기 때문에, 그에 더하여 렌즈(23)의 화각이 증가하는 것은 렌즈 설계상 매우 곤란하다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 큰 개구를 가진, 화각이 넓은 렌즈를 사용하지 않고도, 신호광과 참조광이 충분히 중첩되도록 홀로그램 기록 매체에 집광할 수 있는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치 및 기록 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 가간섭성 광(coherent light)으로부터 신호광과 참조광을 생성하고, 이들 신호광과 참조광을 동일 방향으로부터 홀로그램 기록 매체에 조사하여 양 광의 간섭 무늬를 기록하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치로서, 가간섭성 광을 공간 광변조하는 공간 광변조기와, 공간 광변조기에 입사한 가간섭성 광으로부터 참조광을 생성하기 위한 참조광 영역과, 데이터에 의해 강도 변조된 신호광을 생성하기 위한 신호광 영역을 공간 광변조기에 동시에 표시하는 표시 제어부를 구비한다.

또, 본 발명은, 전술한 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치로서, 생성된 신호광 및 참조광을 확산하거나 또는 참조광 만을 확산하는 확산체를 추가 로 구비한다.

또, 본 발명의 표시 제어부는, 공간 광변조기의 참조광 영역에 패턴을 표시하고, 이 패턴으로 변화시킴으로써 참조광의 스펙클 패턴을 변화시켜 데이터의 다중 기록을 행한다.

또, 본 발명은, 가간섭성 광으로부터 신호광과 참조광을 생성하고, 이들 신호광과 참조광을 동일 방향으로부터 홀로그램 기록 매체에 조사하여 양 광의 간섭 무늬를 기록하는 홀로그램 기록 방법으로서, 가간섭성 광을 공간 광변조하여 상기 신호광을 생성하는 공간 광변조기의 일부로부터 출사되는 광을 참조광으로서 사용한다.

이와 같이 본 발명에서는, 공간 광변조기에 신호광 영역과 참조광 영역을 표시하고, 신호광 영역에 표시된 기록 데이터에 의해 가간섭성 광(레이저광)을 강도 변조하여 신호광으로 하고, 참조광 영역을 통과한 광을 참조광으로 하고, 이들 신호광과 참조광을 확산체로 확산한 후, 렌즈에 의해 홀로그램 기록 매체에 집광함으로써, 렌즈의 구경은 공간 광변조기의 사이즈 정도만큼으로 되게 되어, 큰 개구를 가진, 화각이 넓은 렌즈를 사용하지 않고, 신호광과 참조광을 홀로그램 기록 매체에 집광시키는 것이 가능하다. 또한, 참조광 영역을 신호광 영역의 내부에 둠으로써, 홀로그램 기록 매체에서 신호광과 참조광을 충분히 중첩할 수 있어 기록 데이터의 화질을 양호하게 유지할 수 있다. 또, 참조광을 확산체로 확산하여 스펙클 상태로 하고, 신호광을 확산하여 푸리에 면에서의 강도 분포를 균일화함으로써, 홀로그램 기록 매체의 특성을 저하시키지 않고 스펙클 다중 기록을 행할 수 있다. 또, 참조광 영역에 패턴을 표시하고, 이 패턴을 변화시킴으로써 참조광의 스펙클 패턴을 변화시켜, 홀로그램 기록 매체의 동일 기록 영역에 다중 기록할 수 있다.

큰 개구를 가진, 화각이 넓은 렌즈를 사용하지 않고, 신호광과 참조광이 충분히 중첩되도록 홀로그램 기록 매체에 집광시키기 위하여, 공간 광변조기에 신호광 영역과 참조광 영역을 표시하고, 신호광 영역에 표시된 기록 데이터에 의해 가간섭성 광(레이저광)을 강도 변조하여 신호광으로 하고, 참조광 영역을 통과한 광을 참조광으로 하고, 이들 신호광과 참조광을 확산체로 확산한 후, 렌즈에 의해 홀로그램 기록 매체에 집광하여, 양 광을 중첩시키는 것에 의해 생기는 간섭 무늬를 홀로그램 기록 매체에 기록한다.

[실시예 1]

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 재생 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 인라인 방식의 홀로그램 기록 장치는, 레이저광을 강도 변조하는 공간 광변조기(SLM)(1)와, 공간 광변조기(1)에 근접 배치되고, 위상차가 0, π인 디퓨저(확산체)(2)와, 신호광(100)과 참조광(200)을 홀로그램 기록 매체(4)에 집광시키는 렌즈(3)와, 홀로그램을 기록하는 홀로그램 기록 매체(4)와, 홀로그램 기록 매체(4)로부터 발생하는 회절광을 이미지 센서(6) 상에 결상 시키는 렌즈(5)와, 결상 화상을 광전 변환하여 재생 신호로 하는 이미지 센서(6) 및, 공간 광변조기(1)에 각종 화상(기록 데이터도 포함)을 표시하는 표시 제어부(7)로 구성되어 있다.

도 2는 표시 제어부(7)에 의해 공간 광변조기(1)에 표시되는 화상예를 나타낸 도면이다. 공간 광변조기(1)는 중앙 부분에 데이터 페이지를 표시하는 신호광 영역(11)이 있어, 그 주위에 흰색으로 표시된 참조광 영역(12)이 있다. 신호광 영역(11)에는 데이터 패턴이 표시되는 동시에, 재생 시의 화상을 컷 오프(cut off)할 때, 위치 결정에 사용하는 4개의 정렬용 마크(111, alignment mark)가 표시되어 있다.

다음에 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다. 본 실시예의 홀로그램 기록 장치는, 신호광(100)과 참조광(200)이 동일 방향으로부터 홀로그램 기록 매체(4)에 입사되는 인라인 방식을 채용하고 있고, 그 때 브래그 선택성이 저하로 인해 기록 밀도가 저하하는 특성을 해소하기 위해 스펙클 다중 방식으로 데이터의 기록 재생을 행하는 방식을 채용하고 있다.

기록 시에, 도시 되지 않는 레이저 광원으로부터 출사된 평행광화된 레이저광(50)은 공간 광변조기(1)에 입사되고, 신호광 영역(11)에 표시된 데이터 페이지에 의해 강도 변조되어 신호광(100)이 되고, 참조광 영역(12)에 입사된 레이저광(50)은 그대로 투과하여 참조광(200)이된다. 이들 신호광(100)과 참조광(200)은, 디퓨저(2)에 의해 각각 확산되고, 또 렌즈(3)에 의해 홀로그램 기록 매체(4)에 집광되고, 신호광(100)과 참조광(200)의 간섭에 의해 생기는 간섭 무늬가 홀로그램 기록 매체(4)에 기록된다.

여기서, 참조광(200)이 디퓨저(2)에 의해 확산되면, 스펙클상태가 되어 스펙클 패턴을 가지는 참조광이 홀로그램 기록 매체(4)에 집광된다. 그러므로, 이 스 펙클 패턴과 신호광(100)이 간섭함으로써, 브래그 선택성을 높일 수 있고, 스펙클 사이즈에 상당하는 거리의 시프트량으로 데이터를 다중 기록할 수 있고, 높은 기록 밀도를 얻을 수 있다.

한편, 강도 변조된 신호광(100)이 디퓨저(2)에 의해 확산되면, 홀로그램 기록 매체(4)의 푸리에 면에 있어서 신호광(100)의 강도 분포가 균일하게 되어, 그만큼, 홀로그램 기록 매체(4)의 기록 영역의 감광도(感光度)가 균일화되어 기록 특성이 대폭 개선된다.

재생 시, 표시 제어부(7)에 의해 공간 광변조기(1)에 도 3에 나타낸 바와 같은 화상이 표시된다. 즉, 참조광 영역(12)은 그대로 흰색이지만, 신호광 영역(11)은 흑색이 되어 신호광이 투과할 수 없게 된다. 이로써, 레이저광(50)은 참조광 영역(12)를 투과하여 참조광(조명 참조광)(200)이 되어, 이 참조광(200)이 디퓨저(2)에 의해 확산된 후, 렌즈(3)에 의해 홀로그램 기록 매체(4)의 기록 영역에 조사된다. 이로써, 기록되어 있는 간섭 무늬에 따른 회절광(300)이 발생하고, 이 회절광(300)이 렌즈(5)에 의해 이미지 센서(6)에 결상되어 얻어진 광전 변환 신호가 처리되어 재생 화상 데이터가 된다.

그런데, 표시 제어부(7)에 의해 공간 광변조기(1)에 표시되는 화상은 도 2에 나타낸 예로 한정되지 않고, 도 4에 나타낸 바와 같이 참조광 영역(12)을 공간 광변조기(1)의 표시면에 분산되어 표시한 화상이라도 된다. 이 경우에도, 신호광 영역(11)에 표시된 데이터 패턴에 따라 강도 변조된 신호광(100)이 생성되고, 각 참조광 영역(12)를 투과한 레이저광이 참조광(200)으로 된다. 이와 같은 화상 표시 에 의해서도 상기와 동일한 기록 동작을 한다.

그러나, 상기 도 3의 화상에는 정렬용 마크가 없기 때문에, 실제로는, 디코드 시에는 다른 방법에 의하여, 재생 상의 위치와 이미지 센서(6)의 위치를 맞추고, 원래의 화상 정보를 검출한다. 따라서, 여기서 설명하는 예를 실시하는 경우는, 예를 들면 다른 홀로그램의 정렬용 마크의 위치를 이용하여 홀로그램의 디코드를 행한다.

본 실시예에 의하면, 공간 광변조기(1)의 표시면을 신호광 영역(11)과 참조광 영역(12)으로 분할하여 사용하고, 신호광 영역(11)에 의해 신호광(100)을 생성하고, 참조광 영역(12)에 의해 참조광(200)을 생성하고, 이들 신호광(100)과 참조광(200)을 렌즈(3)에 의해 홀로그램 기록 매체(4)에 집광시키기 때문에, 렌즈(3)의 개구 사이즈를 작게할 수 있어, 화각을 그다지 넓게 취할 필요가 없고, 렌즈(3)의 설계를 간단하게 하고, 인라인 방식으로 스펙클 다중 방식을 취하는 홀로그램 기록 장치의 제조를 용이하게 할 수 있다.

또, 공간 광변조기(1)에 참조광(200)을 발생하는 참조광 영역(12)을 가짐으로 해서, 광학계의 재현성(再現性)을 대폭 향상시킬 수 있다. 스펙클 다중에서는 참조광 위상 확산판과, 공간 광변조기와, 또는 신호광 위상 확산판의 사이의 위치 정밀도를 높게 할 필요가 있었다. 이 경우, 각각 독립된 광학계에서는 안정된 재현성을 얻기 어려웠지만, 본 실시예와 같이, 공간 광변조기(1)의 일부를 참조광 발생 부분에 이용하면, 고도의 위치 정밀도가 요구되는 부품의 수를 줄일 수가 있기 때문이다.

또한, 공간 광변조기(1)의 참조광 영역(12)에 랜덤 또는 특정한 패턴을 표시함과 동시에 이 패턴을 변경하는 것으로, 디퓨저(2)를 통과한 참조광(200)의 스펙클 패턴을 변경할 수가 있어서, 홀로그램 기록 매체(4)의 동일한 기록 영역에 스펙클 다중에 의한 다중 기록을 행할 수 있고, 그에 더하여, 통상의 시프트에 의한 스펙클 다중 방식을 병용함으로써, 더욱 기록 밀도를 향상시킬 수 있다.

그런데, 상기의 실시예에서는, 공간 광변조기(1)에 참조광 영역(12)을 설치한 만큼, 데이터를 표시하는 신호광 영역(11)의 면적이 줄어들어 버려, 그 만큼 기록 용량을 크게 할 수 없다. 이것을 해결한 것이 이하에 설명하는 제2 실시예이다.

[실시예 2]

도 5는, 본 발명의 제2 실시예에 관한 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 재생 장치의 주요부의 구성을 나타낸 도면이다. 단, 본 예의 구성은 상기한 제1 실시예와 같기 때문에, 이하 동일한 구성을 가지는 각 부에 대하여는, 그 구성 동작의 설명을 생략하고, 이하, 그 동작의 특징부를 설명한다.

본 실시예의 홀로그램 기록 장치에서는, 공간 광변조기(1)에 데이터 패턴과 함께 표시되는 정렬용 마크(111)를 참조광(200)의 생성 부분으로서 사용하는 것이다. 그러므로, 도 5에 나타낸 바와 같은 화상을 공간 광변조기(1)의 표시부 전체에 걸쳐서 표시한다. 이 화상에는, 네 코너에 정렬용 마크(111)가 있어, 이 정렬용 마크(111)의 사이에 직선(112)이 표시되어 있다. 본 예에서는, 이들 4개의 정렬용 마크(111)와 4개의 직선(112)을 참조광 생성 부분으로서 이용한다.

레이저광(50)은 신호광 영역(11)을 통과함으로써 데이터 패턴으로 강도 변경된 신호광(100)이 되어, 4개의 정렬용 마크(111)와 4개의 직선(112)을 통과함으로써 참조광(200)이 된다. 이들 신호광(100)과 참조광(200)은 디퓨저(2)에 의해 확산된 후, 렌즈(3)에 의해 홀로그램 기록 매체(4)에 집광되고, 신호광(100)과 참조광(200)의 간섭 무늬가 기록된다.

이 경우, 주의해야 할 점으로서, 신호광(100)과 참조광(200)의 강도비의 문제가 있다. 홀로그램을 기록할 때, 신호광(100)과 참조광(200)의 최적인 강도비는, 기록 재료나 광학계, 또는 시스템 파라미터 등에 의하여 좌우된다. 예를 들면, 그 비가 1 : 1로 되는 것이 이상적일 경우, 도 5와 같은 화상 패턴에서는, 강도비를 1 : 1로 하기 위해서는, 공간 광변조기(1)에 있어서의 정렬용 마크(111)와 직선(112)의 영역(=참조광부)과 신호광 영역(신호광부)(11)의 광투과율(또는 반사율)을 변화시킬 필요가 있다. 또는, 공간 광변조기(1)에 입사하는 광 그 자체의 강도에 맞추어서 분포를 유지할 필요가 있다.

또 다른 방법으로서, 신호광(100)과 참조광(200)의 강도비가 1 : 1이 되도록 정렬용 마크(111)를 도 6에 나타낸 바와 같이 좀 더 많이 배치하는 방법도 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이 정렬용 마크(111)를 신호광 영역(11)의 내부에도 분산 배치하면, 신호광(100)과 참조광(200)의 강도비를 최적화(통상, 강도비의 최적치는1 : 1에 가까운 값)할 수 있다.

이하, 이 경우의 정렬용 마크가 차지하는 면적에 대하여 설명한다. 이 면적을 계산하기 위해서는, 신호광(100)의 변조에 대하여 설명할 필요가 있다. 여기서 는 2＿4 변조 방식에 대하여 설명한다. 이 변조 방식은, 2비트를 나타내는데 4비트를 사용한다. 예를 들면, 도 7과 같이, 광을 투과시키는 화소와, 표현하는 수치를 대응시킨다. 이 예에서는, 항상 화소의 1/4이 밝은 상태(광이 투과하고 있는 상태)이다. 이 것에 의하여, 전체 면적의 1/5이 정렬용 마크(=참조광 부분)가 되어, 4/5가 신호광 부분이 되면, 투과한 모든 광에 대한 신호광과 참조광의 강도비가 1 : 1이 되는 것이 알 수 있다.

여기서, 신호의 변조 방식은 많이 있지만, 홀로그램 스토리지로 유리한 방법은 constant－weight code 변조 방식이다. 이 constant－weight code란, 1개의 코드 블록 중의 on pixel과 off pixel의 수가 정해져 있는 변조 방식의 총칭이며, 홀로그램에서 이 변조 방식을 사용한 경우, 신호광과 참조광의 광강도 비가 일정하게 되므로 사용이 편리하다.

또, 2＿4 변조 이외에도 얼마든지 용이하게 constant－weight code를 구성할 수 있다. 예를 들면, 1개의 코드 블록이 9픽셀 있고, 그 중 on pixel이 3개 있는 코드의 경우, 분명하게 이것은 constant－weight code이며, 이 코드를 사용하면 1코드 블록으로 ₉C₃ = 84bit의 정보를 나타낼 수가 있다.

본 실시예에 의하면, 공간 광변조기(1)에 표시되는 정렬용 마크(111) 및 직선(112)을 참조광 생성부로서 유효 활용함으로써, 공간 광변조기(1)의 신호광 영역(11)을 넓게 취할 수 있어서, 그만큼, 데이터의 기록 용량의 감소를 억제할 수 있다.

또, 공간 광변조기(1) 내에 정렬용 마크(111)를 다수 분포시킴으로써, 홀로그램 기록 매체(4)에서의 신호광(100)과 참조광(200)이 간섭하기 쉬워져, 양호한 화질의 홀로그램을 얻을 수 있다. 또, 다수 분포하고 있는 정렬용 마크를 활용함으로써, 렌즈(3)에 의해 생기는 뒤틀림을 보정할 수 있다.

[실시예 3]

도 8은, 본 발명의 제3 실시예에 관한 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 재생 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 단, 제1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 적당히 생략한다.

인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 재생 장치는, 렌즈(8, 9)에 의해 디퓨저(2)를 공간 광변조기(1)에 투영하고 있다. 이같이 해도, 디퓨저(2)는 공간 광변조기(1)에 밀착 배치된 경우와 동일하게 동작하고, 공간 광변조기(1)로부터는 디퓨저(2)에 의해 확산된 참조광(200) 및 디퓨저(2)에 의해 확산된 신호광(100)이 생성되고, 이들이 렌즈(3) 방향으로 진행한다. 이후의 동작은 제1 실시예와 동일하며, 동일한 효과를 가진다.

그리고, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 구체적인 구성, 기능, 작용, 효과에 있어서, 다른 각종 형태에 의해서도 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시예에서는 디퓨저에서는 위상차가 0, π인 랜덤 패턴을 가지는 것을 사용하였지만, 이에 한정되지 않고 연마 유리(grind glass)와 같은 것이라도 되고, 신호광 및 참조광을 확산할 수 있는 것이면 된다. 또, 디퓨저는 참조광만을 확산하도록 해도 홀로그램을 홀로그램 기록 매체에 기록 할 수 있고, 신호광과 참조광의 확산하는 정도(방법)를, 예를 들면 신호광의 확산은 약하게, 참조광의 확산은 강하게 변화시켜도 홀로그램을 홀로그램 기록 매체에 기록할 수 있고, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치 및 기록 방법에 있어서, 가간섭성 광을 공간 광변조하여 신호광을 생성하는 공간 광변조기의 일부로부터 출사되는 광을 참조광으로서 사용함으로써, 큰 개구를 가진, 화각이 넓은 렌즈를 사용하지 않고, 신호광과 참조광이 충분히 중첩되도록 홀로그램 기록 매체에 집광할 수 있다.

또, 신호광과 참조광을 확산체에 의해 확산함으로써 홀로그램 기록 매체의 특성을 저하시키지 않고 스펙클 다중 기록을 행하여, 인라인 방식에 의한 신호광과 참조광의 각도가 감소한 만큼의 다중도 로스(loss)를 보충하여, 기록 밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 참조광 영역에 패턴을 표시하고, 이 패턴을 변화시킴으로써 참조광의 스펙클 패턴을 변화시켜, 홀로그램 기록 매체의 동일 기록 영역에 다중 기록할 수 있다.

또, 신호광과 참조광을 동일한 공간 광변조기로부터 발생시킴으로써, 광학 부품 간의 위치 정밀도를 용이하게 유지하는 것을 가능하게 하고, 기록 재생 동작의 재현성이나 다른 장치와의 호환성을 향상시킬 수 있다.

Claims

가간섭성 광(coherent light)으로부터 신호광과 참조광을 생성하고, 이들 신호광과 참조광을 동일 방향으로부터 홀로그램 기록 매체에 조사(照射)하여 양 광의 간섭 무늬를 기록하는 인라인 방식 스펙클(speckle) 다중 홀로그램 기록 장치로서,

상기 가간섭성 광을 공간 광변조하는 공간 광변조기와,

상기 공간 광변조기에 입사한 상기 가간섭성 광으로부터 상기 참조광을 생성하기 위한 참조광 영역과, 데이터에 의해 강도 변조된 신호광을 생성하기 위한 신호광 영역을 해당 공간 광변조기에 동시에 표시하는 표시 제어부

를 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제1항에 있어서,

상기 생성된 상기 신호광 및 참조광을 확산시키거나 또는 참조광만을 확산시키는 확산체를 추가로 구비하는 것을 특징으로하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제2항에 있어서,

상기 확산체는 상기 신호광 및 참조광에 대한 확산의 정도를 변경하여 상기 신호광 및 참조광을 확산시키는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로 그램 기록 장치.
제2항에 있어서,

상기 확산체는, 상기 공간 광변조기의 앞 또는 뒤에 근접 배치되는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제2항에 있어서,

상기 확산체는 상기 공간 광변조기 상에 투영되는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제1항에 있어서,

상기 표시 제어부는 복수개의 상기 참조광 영역을 상기 신호광 영역 중에 분산하여 표시하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 참조광 영역은 상기 공간 광변조기에 표시되는 재생 데이터의 위치 결정용 표시부를 겸용하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제7항에 있어서,

상기 위치 결정용 표시부는 신호광 영역의 주위 또는 내부 중 어느 한쪽 또는 양 쪽에 복수개로 표시되는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제2항에 있어서,

상기 홀로그램 기록 매체를 미세하게 거리 변위시킴으로써 데이터를 다중 기록하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제2항에 있어서,

상기 표시 제어부는 상기 공간 광변조기의 참조광 영역에 패턴을 표시하고, 이 패턴을 변화시킴으로써 상기 참조광의 스펙클 패턴을 변화시켜 데이터를 다중 기록하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제1항에 있어서,

상기 표시 제어부는 상기 신호광 영역과 상기 참조광 영역의 휘도값을 변경하여 상기 공간 광변조기에 표시하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
제11항에 있어서,

상기 표시 제어부는 상기 공간 광변조기의 신호광 영역과 참조광 영역에 있어서의 광을 투과시키는 화소를 변경하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 기록 장치.
가간섭성 광으로부터 신호광과 참조광을 생성하고, 이들 신호광과 참조광을 동일 방향으로부터 홀로그램 기록 매체에 조사하여 양 광의 간섭 무늬를 기록하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 기록 방법.
제13항에 있어서,

상기 공간 광변조기의 재생 시의 위치 결정용 마크로부터 출사되는 광을 상기 참조광으로서 사용하고, 상기 위치 결정용 마크는, 상기 신호광과 상기 참조광이 홀로그램 기록 매체 내에서 충분히 중첩되도록, 상기 공간 광변조기의 표시면에 복수개 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그램 기록 방법.
공간 광변조기에 신호광 영역과 참조광 영역을 표시하고,

상기 신호광 영역에 표시된 기록 데이터에 의해 가간섭성 광을 강도 변조하고, 확산체에 의해 확산시킴으로써 신호광을 생성하고,

상기 참조광 영역을 통과한 광을 확산체에 의해 확산시켜 참조광을 생성하고,

확산된 상기 신호광과 상기 참조광을 홀로그램 기록 매체에 집광하여 중첩시 키는 것에 의해 생기는 간섭 무늬를 홀로그램 기록 매체에 기록하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식 스펙클 다중 홀로그램 방법.