KR20070093232A - 데이터 재생 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정확하고 빠르게 데이터를 재생하기 위한 것으로, 입사각도를 변화시키면서 기준광을 기록매체의 일정영역에 주사하는 단계와; 상기 기준광에 반응하여 상기 기록매체로부터 출력되는 재생광의 세기를 검출하는 단계와; 상기 검출된 재생광의 세기를 근거로 하여 상기 기록매체에 기록된 하나 이상의 데이터 이미지를 촬영하는 단계를 포함한다.

홀로그래피, 기준광, 트리거 신호

Description

데이터 재생 방법 및 장치 {Method and apparatus for replaying data}

도 1은 본 발명의 데이터 기록/재생 장치의 구성을 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 데이터 재생 방법을 나타낸 플로우 차트,

도 3은 재생광의 세기 및 데이터 재생 시점을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11 : 광원부 13,17 : 광분할부

14 : 기준광 조절부 15 : 광변조부

18 : 이미지 센서 19 : 광검출부

20 : 제어부 100 : 기록매체

본 발명은 광 재생 장치에 관한 것으로, 특히 홀로그래피(holography)를 이용하여 기록매체에 데이터를 재생하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 보급되고 있는 CD(compact disk)나 DVD(digital versatile disk) 등의 기록매체에 정보를 기록 및 재생하는 장치는 기록매체의 단층기록면에 정보를 기록하거나 단층기록면에 기록된 정보를 재생한다. 상기 기록매체의 기록/재생면을 적 층화함으로써 저장용량의 증대가 가능하지만, 단일 기록매체에 적층될 수 있는 기록/재생면은 4층 정도이므로 저장용량의 증대에는 한계가 따른다.

이와 같은 저장용량 한계의 문제점에 기인하여, 최근 홀로그래피를 이용한 저장 기술이 주목을 받고 있다. 홀로그래피란 광신호를 원형 그대로 재현할 수 있는 기술로서, 정보를 가진 신호광과 상기 신호광과 다른 각도에서 주사되는 기준광에 의해 만들어지는 간섭 패턴을 기록매체에 저장하거나 또는 상기 저장된 간섭 패턴의 회절을 이용하여 정보를 재생할 수 있는 기술이다. 상기 홀로그래피를 이용한 저장 기술을 이용하면, 기록매체의 두께방향으로 3차원적(공간적)으로 간섭 패턴을 중첩 기록할 수 있기 때문에 저장용량의 비약적인 증대를 꾀할 수 있다. 다시 말해서, 기준광의 입사각도, 위상, 파장 등을 변화시켜가며 정보를 기록하면, 일정한 용량에 여러 장의 홀로그래피 정보를 기록하는 것이 가능하다. 따라서, 초대용량 기록매체의 구현이 가능하다. 게다가, 광분할기와 단일 대물렌즈를 이용하여 기록매체에 신호광 및 기록광을 주사할 수 있기 때문에, 광 기록/재생 장치의 소형화가 가능하다.

그러나, 홀로그래피를 이용한 기존의 광 기록/재생 장치의 경우, 기준광의 입사각도가 정확하지 않으면 기록 또는 재생되는 데이터들 간의 간섭이 발생한다. 예를 들어, 데이터를 재생하는 경우 기준광의 입사각도는 기록 시의 입사각도와 동일해야 하는데, 만약 기준광의 입사각도가 동일하지 않다면 기록된 데이터를 정확하게 복원하지 못한다.

또한, 기존의 광 기록/재생 장치의 데이터 재생속도를 향상시켜야 하는 문제 점을 안고 있다. 특히, 기록매체의 한 영역에서 중첩된 데이터들을 재생하는 경우 기준광의 입사각도를 조절해야하는데, 이때 기준광을 기록매체에 제공하는 기준광 반사거울의 각도/위치를 찾는데 소요되는 시간이 길다.

본 발명은 상술한 종래 기술들의 단점을 보완하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기준광의 입사각도를 정확하게 제어하는 동시에 데이터 재생속도를 향상시키기 위한 데이터 재생 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 데이터 재생 방법은, 입사각도를 변화시키면서 기준광을 기록매체의 일정영역에 주사하는 단계와; 상기 기준광에 반응하여 상기 기록매체로부터 출력되는 재생광의 세기를 검출하는 단계와; 상기 검출된 재생광의 세기를 근거로 하여 상기 기록매체에 기록된 하나 이상의 데이터 이미지를 촬영하는 단계를 포함한다.

상기 기준광을 기록매체의 일정영역에 주사하는 단계는, 상기 기록매체의 일정영역에 기록된 첫 데이터 이미지를 재생하기 위한 최소 입사각도에서부터 마지막 데이터 이미지를 재생하기 위한 최대 입사각도까지 변화시키면서 상기 기준광을 연속적으로 주사하는 단계를 포함한다.

상기 검출된 재생광의 세기를 근거로 하여 상기 데이터 이미지를 촬영하는 단계는, 상기 검출된 재생광의 세기가 최대값이 되는 시점에 상기 데이터 이미지를 촬영하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 검출된 재생광의 세기를 기설정된 값 과 비교하거나 재생광 세기의 단위시간당 변화값으로부터 상기 검출된 재생광의 최대값을 판단한다.

본 발명의 데이터 재생 장치는, 입사각도를 변화시키면서 기준광을 기록매체의 일정영역에 주사하는 기준광 조절부와; 상기 기준광에 반응하여 상기 기록매체로부터 출력되는 재생광의 세기를 검출하는 광검출부와; 상기 검출된 재생광의 세기를 근거로 하여 상기 기록매체에 기록된 하나 이상의 데이터 이미지를 촬영하는 이미지 센서를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터 기록/재생 장치를 간략하게 나타낸 것으로, 일반적인 구성요소들을 생략하고 본 발명의 기술적 요지를 설명하는 데 필요한 구성만을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 데이터 기록/재생 장치는 광원부(11), 제 1, 2 광분할부(13, 17), 기준광 조절부(14), 광변조부(15), 이미지 센서(18), 그리고 광검출부(19)를 포함한다.

상기 광원부(11)는 간섭성이 매우 높은 광, 예를 들어 레이저빔과 같은 광을 발생시키는 기체 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저, 또는 반도체 다이오드 등으로 구성된다. 상기 광원부(11)에서 출력된 광이 분산되지 않도록 모아주는 렌즈(collimation lens)가 상기 광원부(11)의 출력단쪽에 배치될 수 있다.

상기 제 1 광분할부(13)는 상기 광원부(11)에서 출력된 광을 받아 신호광 및 기준광으로 분할한다. 상기 제 1 광분할부(13)는 하나 이상의 투명기판과 광을 회 절시키는 하나 이상의 격자층(grating layer)으로 구성되거나, 또는 광의 일부를 반사하고 나머지를 통과시키는 거울로 구성될 수 있다.

상기 광변조부(15)는 데이터를 기록하는 경우 상기 제 1 광분할부(13)에서 출력된 상기 신호광에 신호 패턴(데이터 패턴)을 포함시킨 후, 상기 신호광을 기록매체(100)에 주사한다. 예를 들어, 상기 광변조부(15)는 상기 기록매체(100)에 주사되는 상기 신호광에 흑백의 도트 패턴으로 표현되는 2진 데이터를 포함시킨다.

상기 기준광 조절부(14)는 상기 제 1 광분할부(13)로부터 상기 기준광을 전달받고, 상기 제어부(20)의 명령에 따라 상기 기준광의 입사각도, 방향, 파장, 위상 등을 조절하여 상기 기록매체(100)에 주사한다. 상기 기준광 조절부(14)는 데이터를 기록 또는 재생하기 위해 상기 기준광의 각도를 다중화(multiplex)시킨다. 여기서 다중화란, 상기 기록매체(100)의 일정영역에 주사되는 상기 기준광의 입사각도를 연속적으로 변화시키면서 데이터를 기록 또는 재생하는 것을 말한다. 이 방법을 이용하면 2진 데이터의 페이지 단위로 구성되는 수백 내지 수천 개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 있다. 즉, 상기 기록매체(100)에 많은 데이터를 페이지 단위로 기록 또는 재생함으로써 높은 저장 밀도로 데이터를 기록 또는 재생하는 것이 가능하게 된다. 상기 기준광 조절부(14)는 상기 기준광의 입사각도 또는 방향을 조절하기 위해 상기 기준광을 반사하는 미러(mirror)와 상기 제어부(20)의 명령에 따라 상기 미러를 회전시키거나 또는 이동시키는 미러 구동부를 포함한다.

상기 기준광 조절부(14)에서 주사된 상기 기준광은 상기 기록매체(100)에 기록된 데이터의 간섭무늬에 의해 회절된다. 따라서, 상기 기록매체(100)를 통과한 상기 기준광은 상기 기록매체(100)에 기록된 데이터 이미지를 포함한다. 상기 제 2 광분할부(17)는 상기 데이터 이미지를 포함하는 상기 광을 받고 이를 두 개의 광으로 분할한다. 상기 제 2 광분할부(17)는 하나 이상의 투명기판과 광을 회절시키는 하나 이상의 격자층(grating layer)으로 구성되거나, 또는 광의 일부를 반사하고 나머지를 통과시키는 거울로 구성될 수 있다.

상기 제 2 광분할부(17)에 의해 분리된 두 광 중 하나는 상기 광검출부(19)에 전달되고 나머지 하나는 상기 이미지 센서(18)에 전달된다. 상기 광검출부(19)는 상기 제 2 광분할부(17)에서 전달된 광의 세기를 검출하고, 상기 검출된 광 세기를 상기 제어부(20)에 알려준다. 상기 광검출부(19)는 하나 이상의 PDIC(photo detector integrated circuit)로 구성될 수 있다.

상기 제어부(20)는 상기 검출된 광 세기를 근거로 하여 데이터 이미지를 촬영할 시점을 판단한다. 상기 기록매체(100)에 주사되는 상기 기록광의 입사각도가 바뀌는 동안, 상기 기록매체(100)에 기록된 각 페이지의 데이터 이미지가 읽혀질 수 있는 입사각도에 가까워질수록 상기 광검출부(19)에 의해 검출되는 광의 세기는 증가한다. 따라서, 상기 제어부(20)는 상기 검출된 광의 세기를 이용하여 상기 데이터 이미지를 정확하게 촬영할 수 있는 시점을 알 수 있다. 상기 제어부(20)는 상기 검출된 광 세기가 최대값이 될 때를 데이터 이미지를 촬영할 시점으로 판단하고, 상기 데이터 이미지의 촬영 시점을 알리는 트리거 신호(trigger signal)를 출력한다. 여기서, 상기 검출된 광의 세기가 최대값이 되는 시점을 판단하기 위해 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 검출된 광의 세기가 기설정된 값 이 될 때를 최대값이 되는 시점으로 판단하거나, 또는 상기 검출된 광의 세기가 증대되다가 감소하기 시작할 때를 최대값이 되는 시점으로 판단할 수 있다.

CCD(charge-coupled device) 등과 같은 반도체 촬상소자로 구성되는 상기 이미지 센서(18)는 상기 제어부(20)에서 출력되는 상기 트리거 신호를 수신하고, 상기 수신된 트리거 신호에 따라 상기 제 2 광분할부(17)에서 출력되는 데이터 이미지를 촬영한다. 즉, 상기 이미지 센서(18)는 상기 광 세기가 최대가 될 때 상기 데이터 이미지를 촬영한다. 도 1에 도시된 상기 이미지 센서(18)는 상기 기록매체(100)를 통과하는 데이터 이미지를 촬영하도록 배치된다. 그러나, 상기 이미지 센서(18)는 상기 기준광에 반응하여 상기 기록매체(100)로부터 반사되는 방향으로 발생하는 위상 공액(phase conjugate) 신호광(데이터 이미지)을 수신하도록 배치될 수도 있다.

상기 기록매체(100)에 데이터를 기록하는 경우, 상기 기준광의 입사각도를 변화시킴으로써 상기 기록매체(100)의 한 영역에 여러 페이지의 데이터 이미지를 중첩되도록 기록할 수 있다. 이는 상기 신호광에 포함된 데이터가 상기 기준광의 입사각도에 따라 서로 다른 간섭무늬로 상기 기록매체(100)에 기록되기 때문이다. 이와 같은 홀로그래픽 방법에 의해 기록된 데이터를 재생하기 위해서는 상기 기준광만을 상기 기록매체(100)에 조사해야 하며, 상기 기준광의 입사각도는 기록시의 입사각도와 정확히 일치해야만 한다.

본 발명의 데이터 기록/재생 장치를 이용한 데이터 재생 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 데이터 재생 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 여기 서, 재생이라 함은, 넓게는 저장된 데이터를 읽는 동작을 의미하며, 저장된 컴퓨터 프로그램의 실행(execute), 저장된 데이터의 출력 및 복제(copy) 등의 의미도 포함한다.

상기 기록매체(100)에 저장된 데이터를 재생하는 경우, 먼저 상기 제어부(20)는 상기 기준광 조절부(14)의 미러를 데이터를 재생할 수 있는 지점으로 위치시킨다(S21). 즉, 상기 제어부(20)는 상기 저장된 데이터의 페이지 어드레스를 근거로 하여 상기 기록매체(100)의 해당 영역에 상기 기준광을 주사할 수 있는 위치로 이동시킨다. 특히, 상기 기록매체(100)의 해당 영역에 저장된 여러 페이지의 데이터(데이터 이미지) 중에서 첫 페이지 또는 마지막 페이지의 데이터를 읽을 수 있는 위치에 상기 기준광 조절부(14)의 미러를 위치시키는 것이 바람직하다. 첫 페이지 또는 마지막 페이지의 데이터를 읽어낼 수 있는 위치를 찾는 방법은 다양하다. 예를 들어, 첫 페이지 또는 마지막 페이지의 데이터를 재생하기 전에 상기 이미지 센서(18)를 통해 촬영한 얼라인 마크(align mark) 등을 사용할 수 있다. 상기 얼라인 마크는 데이터 기록 시 생성되는 것으로, 저장된 데이터 이미지의 테두리 또는 특정 영역에 표시된다. 상기 제어부(20)는 상기 얼라인 마크를 기준으로 하여 상기 기준광 조절부(14)의 미러의 각도가 정확한지 여부와 상기 이미지 센서(18)가 해당 데이터 페이지에 얼라인 되었는지 여부를 판단할 수 있다.

그런 다음, 상기 광원부(11)에서 출력된 광은 상기 렌즈(12)를 거쳐 상기 제 1 광분할부(13)에 전달되고, 상기 제 1 광분할부(13)에 전달된 광은 상기 기준광 조절부(14) 및 상기 광변조부(15)에 각각 전달된다. 데이터 재생 시에는 신호광이 필요하지 않기 때문에 상기 광변조부(15)에 전달된 광은 상기 기록매체(100)에 주사되지 않는다.

상기 기준광 조절부(14)를 통해 상기 기준광이 상기 기록매체(100)에 주사되기 시작하면, 상기 제어부(20)의 명령에 따라 상기 기준광 조절부(14)의 미러는 상기 기준광의 입사각도를 최소 입사각도에서부터 최대 입사각도로 또는 최대 입사각도에서부터 최소 입사각도로 연속적으로 변화시킨다(S22). 이때, 상기 최소 입사각도에서 상기 최대 입사각도로 스케닝(scanning)하는 동안에 상기 기록매체(100)에 기록된 여러 페이지의 데이터는 차례로 재생될 수 있다. 여기서, 상기 최소 입사각도는 첫 페이지 데이터를 읽기 위한 상기 기준광의 입사각도이고, 상기 최대 입사각도는 마지막 페이지 데이터를 읽기 위한 상기 기준광의 입사각도이다.

상기 최소 입사각도에서 상기 최대 입사각도로 스케닝하는 동안, 상기 제어부(20)는 각 페이지의 데이터를 촬영하기 위한 시점을 판단하기 위해 상기 광검출부(19)에 의해 검출된 재생광의 세기를 읽어온다(S23). 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(20)는 상기 검출된 재생광의 세기가 최대가 되는 시점을 판단한다(S24). 그리고, 상기 검출된 재생광의 세기가 최대가 되는 시점에 해당 페이지의 데이터를 촬영하도록 지시하는 트리거 신호를 상기 이미지 센서(18)에 전송한다. 그러면 상기 이미지 센서(18)는 상기 트리거 신호에 따라 상기 검출된 재생광의 세기가 최대가 되는 시점에서 각 페이지의 데이터를 차례로 촬영한다(S25). 이후, 상기 이미지 센서(18)는 상기 촬영된 데이터를 전기신호로 변환한 후, 상기 전기신호를 컴퓨터나 오디오/비디오 기기 등에 전달한다.

상기 기록매체(100)의 해당 영역에 기록된 모든 페이지 데이터가 재생되면 상기 제어부(20)는 다른 영역에 기록된 데이터를 더 재생할 것인지를 판단하고(S26), 만약 필요하다면 다른 영역에 기록된 데이터를 재생하기 위해 상기 기준광 조절부(14)를 이동시킨 후 상술한 방법에 따라 데이터를 재생한다.

본 발명에 따르면, 다중화 방법을 이용하여 데이터를 재생하는 경우, 기준광의 입사각도가 연속적으로 변화하는 동안 재생광의 세기가 최대가 될 때 데이터 이미지를 촬영하기 때문에 가장 적절한 입사각도일 때 데이터 이미지를 촬영할 수 있다. 게다가, 기록매체의 수축이나 변형에 의해 발생할 수 있는 기준광 입사각도의 변화를 보상할 수도 있다.

또한, 재생광의 세기를 근거로 하는 간단한 방법으로 데이터 이미지의 촬영시점을 판단하기 때문에 고속으로 데이터 이미지를 재생할 수 있다.

이상에서 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

1. 입사각도를 변화시키면서 광을 기록매체의 일정영역에 주사하는 단계와;

   상기 기록매체에 주사된 광이 회절된 회절광의 세기를 검출하는 단계와;

   상기 검출된 회절광의 세기를 근거로 하여 상기 기록매체에 기록된 데이터를 독출하는 단계를 포함하는 데이터 재생 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광을 기록매체의 일정영역에 주사하는 단계는,

   상기 기록매체의 일정영역에 기록된 첫 데이터를 재생하기 위한 최소 입사각도에서부터 마지막 데이터를 재생하기 위한 최대 입사각도까지 변화시키면서 상기 광을 주사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   데이터 기록시 생성된 얼라인 마크(align mark)를 근거로 하여 상기 최소 입사각도 및 상기 최대 입사각도를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출된 회절광의 세기를 근거로 하여 상기 데이터를 독출하는 단계는,

   상기 검출된 회절광의 세기가 최대값이 되는 시점에 상기 데이터를 독출하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 검출된 회절광의 세기와 기설정된 값과 비교하여 상기 검출된 회절광의 세기가 최대값이 되는 시점을 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
6. 입사각도를 변화시키면서 광을 기록매체의 일정영역에 주사하는 광 조절부와;

   상기 기록매체에 주사된 광이 회절된 회절광의 세기를 검출하는 광검출부와;

   상기 검출된 회절광의 세기를 근거로 하여 상기 기록매체에 기록된 데이터를 독출하는 이미지 센서를 포함하는 데이터 재생 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 데이터 재생 장치는,

   상기 기록매체의 일정영역에 기록된 첫 데이터를 재생하기 위한 최소 입사각도에서부터 마지막 데이터를 재생하기 위한 최대 입사각도까지 상기 기준광을 주사하도록 상기 광 조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   데이터 기록시 생성된 얼라인 마크(align mark)를 근거로 하여 상기 최소 입사각도 및 상기 최대 입사각도를 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 광검출부는,

   상기 검출된 회절광의 세기가 최대값이 되는 시점에 상기 데이터를 독출하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 검출된 회절광의 최대값은 상기 검출된 회절광의 세기와 기설정된 값과 비교하여 판단되는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 장치.

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