KR100845706B1 - Optical information processing device, optical information recording method, optical information reproducing method, spatial light modulator and optical modulation method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광정보 처리장치, 광정보 기록방법, 광정보 재생방법, 공간 광변조기 및 이를 이용한 광변조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치는 광을 출사시키는 광원;다수개로 구비되는 액정 셀의 온/오프를 통해 입력 데이터를 상기 광에 적재시키고, 상기 액정 셀을 투과하는 상기 광의 반사위치를 제어하여 상기 광의 위상을 변조시키며, 상기 광을 기준광과 신호광으로 분리시키는 분리 광학계;분리된 상기 기준광 및 상기 신호광을 광정보 저장매체에서 교차시키는 집광 광학계;상기 광정보 저장매체로 재생용 기준광을 입사시켜 재생되는 재생광을 검출하는 광 검출기;를 구비함으로써, 별도의 위상 마스크를 구비하지 않고 공간 광변조기에서 광에 데이터를 적재시키며, 광의 위상이 변조되므로, 광정보 저장매체에 생길 수 있는 핫 스팟을 보다 효과적으로 제거할 수 있고, 광정보 재생시, 광정보 기록시 입사된 기준광의 패턴 및 위상을 그대로 복원시킬 수 있어, 광의 재생 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an optical information processing apparatus, an optical information recording method, an optical information reproducing method, a spatial light modulator, and an optical modulation method using the same. The optical information processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a light source for emitting light; Separating the input data into the light through the on / off of the liquid crystal cell provided in the dog, and controlling the reflection position of the light passing through the liquid crystal cell to modulate the phase of the light, separating the light into a reference light and a signal light A condenser optical system for intersecting the separated reference light and the signal light in an optical information storage medium; an optical detector for detecting a reproduction light to be reproduced by injecting a reference light for reproduction into the optical information storage medium; Since the spatial light modulator loads data into the light and modulates the phase of light, The hot spots can be more effectively removed, and the pattern and phase of the reference light incident upon optical information recording can be restored as it is, and the reproduction efficiency of the light can be improved.
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram briefly showing an optical information processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공간 광변조기의 일부를 간략히 나타낸 확대 단면도이다. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a part of a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart showing an optical information recording method according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공간 광변조기를 이용한 광변조방법을 나타낸 순서도이이다. 4 is a flowchart illustrating an optical modulation method using a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 공간 광변조기에 표시되는 데이터페이지의 일부를 나타낸 확대도이다.5 is an enlarged view showing a part of a data page displayed in a spatial light modulator according to the present invention.
도 6은 도 5에 표기된 I-I'선을 기준으로 단면 도시하여, 본 발명의 실시예에 따른 광변조동작을 나타낸 작동도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view of the line II ′ shown in FIG. 5 and illustrates an optical modulation operation according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공간 광변조기에 의해 변조된 광위상 상태를 나타낸 개념도이다. 7 is a conceptual diagram illustrating an optical phase state modulated by a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 재생방법을 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of reproducing optical information according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 처리장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.9 is a block diagram schematically illustrating an optical information processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 기록방법을 나타낸 순서도이다.10 is a flowchart showing an optical information recording method according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
200 : 공간 광변조기 210 : 광위상 변조층 200: spatial light modulator 210: optical phase modulation layer
230 : 공간광 변조층 250 : 베이스 기판230: spatial light modulation layer 250: base substrate
250 : 제어부250: control unit
본 발명은 광정보 처리장치, 광정보 기록방법, 광정보 재생방법, 공간 광변조기 및 이를 이용한 광변조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입사되는 광에 데이터를 적재시키며, 광의 위상을 변조시키는 광정보 처리장치, 광정보 기록방법, 광정보 재생방법, 공간 광변조기 및 이를 이용한 광변조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical information processing apparatus, an optical information recording method, an optical information reproducing method, a spatial light modulator, and an optical modulation method using the same. More particularly, the optical data is loaded onto an incident light and modulates a phase of the light. An information processing apparatus, an optical information recording method, an optical information reproducing method, a spatial light modulator, and an optical modulation method using the same.
최근 들어, 정보 및 전산 산업의 발달이 급속히 이루어짐에 따라 대용량 저장 능력 및 데이터의 고속 입출력을 만족시킬 수 있는 저장장치에 대한 요구가 증대되고 있다.Recently, with the rapid development of the information and computer industry, there is an increasing demand for a storage device capable of satisfying high capacity storage capacity and high speed input / output of data.
따라서 광을 이용하여 대용량의 저장 및 데이터의 고속 입출력이 가능한 광정보 저장장치로 컴팩트디스크(CD; Compact disc), 디브이디(DVD; Digital versatile disc), 고품질 디브이디(HD-DVD; High definition DVD), 블루레이 디스크(BD; Blue-ray disc), 홀로그래픽(Holographic) 등이 각광받고 있다.Therefore, it is an optical information storage device capable of high-capacity storage and high-speed input / output of data using optical, and it is a compact disc (CD), a digital versatile disc (DVD), a high definition DVD (HD-DVD), Blue-ray discs (BD), holographic (Holographic) and the like are in the spotlight.
이 중 홀로그래픽을 이용한 광정보 처리장치는 광에 민감한 감광성 매질에 데이터가 적재되는 신호광(Signal beam)과, 신호광과 다른 입사각을 갖는 기준광(Reference beam)을 교차시키고, 두 광의 간섭에 의하여 발생되는 간섭패턴을 감광성 매질에 기록한다. Among them, the optical information processing apparatus using holographic crosses a signal beam in which data is loaded on a light-sensitive photosensitive medium, and a reference beam having an incident angle different from that of the signal light, and is generated by the interference of the two lights. Record the interference pattern in the photosensitive medium.
여기서, 광원에서 제공되는 광을 기준광과 신호광으로 분리하거나, 신호광에 데이터를 적재하기 위한 장치로는 낮은 전압에서 동작하고, 낮은 전력 소비, 매트릭스 주소 지정능력이 뛰어난 공간 광변조기(Spatial light modulator; SLM)가 널리 사용되고 있다.Here, a device for separating the light provided from the light source into the reference light and the signal light, or for loading data into the signal light, operates at a low voltage, and has a low power consumption and excellent matrix addressing capability (Spatial light modulator; SLM). ) Is widely used.
공간 광변조기는 다수개의 셀(cell) 영역을 구비한다. 공간 광변조기는 입력되는 2진 데이터를 각 셀 영역의 제어를 통해, 온/오프 픽셀로 구분되는 데이터페이지(Data-page)로 표시한다. 공간 광변조기는 입사되는 광을 온 픽셀에 해당되는 셀 영역에서 투과(또는, 반사)시키며, 오프 픽셀에 해당되는 셀 영역에서 그 진행을 차단시킨다. The spatial light modulator has a plurality of cell regions. The spatial light modulator displays the input binary data as data pages divided into on / off pixels through control of each cell area. The spatial light modulator transmits (or reflects) incident light in a cell region corresponding to an on pixel, and blocks its progression in a cell region corresponding to an off pixel.
이와 같이, 공간 광변조기는 입력 데이터를 표시되는 데이터페이지로 표시하고, 이를 광에 적재시킨다. In this way, the spatial light modulator displays the input data as a displayed data page and loads it onto the light.
한편, 공간 광변조기에 의해 데이터페이지가 적재 된 광은 푸리에 변환되며 광정보 저장매체로 입사된다. 그러나 푸리에 변환 시, 공간 광변조기에서 세기만이 변조된 광에는 잔류성분인 DC성분이 광의 중심부로 집중되어 광정보 저장매체에는 핫 스팟(hot spot)이 생성된다. 이러한 핫 스팟은 광정보 저장매체의 손상을 가져오며, 광정보의 기록효율을 저하시키는 문제점으로 작용된다. On the other hand, the light loaded with the data page by the spatial light modulator is Fourier transformed to enter the optical information storage medium. However, in the Fourier transform, a DC component, which is a residual component, is concentrated in the center of the light in the intensity-modulated light in the spatial light modulator, thereby generating a hot spot in the optical information storage medium. Such hot spots cause damage to the optical information storage medium, and act as a problem of lowering the recording efficiency of the optical information.
따라서 이러한 DC 성분을 없애기 위한 대책으로, 공간 광변조기의 셀 영역 피치와 동일한 피치를 가지며, 위상차가 제로와 π인 패턴을 가지는 위상 마스크를 사용하여 광의 위상을 변경시키는 방법이 채택되고 있다. Therefore, as a countermeasure for eliminating the DC component, a method of changing the phase of light using a phase mask having a pitch equal to the cell region pitch of the spatial light modulator and having a pattern having a phase difference of zero and π is adopted.
그러나, 위상 마스크를 사용하여 기록된 광정보의 재생시, 위상 마스크의 패턴은 공간 광변조기의 셀 영역과 동일한 피치를 가지므로, 위상 마스크의 패턴을 광정보 기록시와 동일한 위치로 정렬시키는 데에는 어려운 문제점을 가지고 있다.However, when reproducing optical information recorded using the phase mask, the pattern of the phase mask has the same pitch as the cell region of the spatial light modulator, which makes it difficult to align the pattern of the phase mask to the same position as the optical information recording. I have a problem.
또한, 이로 인해 광정보 재생시 기록된 광의 위상이 제대로 복원되지 않아, 광정보 재생효율이 저하되는 문제점을 가지고 있다. In addition, the phase of the recorded light is not properly restored when the optical information is reproduced, and thus the optical information reproduction efficiency is lowered.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광에 데이터를 적재시키며, 광의 위상을 변조시켜, 핫 스팟을 효율적으로 제거하며, 광정보 재생효율을 높이도록 한 광정보 처리장치, 광정보 기록방법, 광정보 재생방법, 공간 광변조기 및 이를 이용한 광변조 방법을 제공하는데 있다.Disclosure of Invention The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes an optical information processing apparatus and an optical information recording method for loading data into light, modulating the phase of the light to efficiently remove hot spots, and improving optical information reproduction efficiency. To provide an optical information reproducing method, a spatial light modulator and an optical modulation method using the same.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치는 광을 출사시키는 광원;다수개로 구비되는 액정 셀의 온/오프를 통해 입력 데이터를 상기 광에 적재시키고, 상기 액정 셀을 투과하는 상기 광의 반사위치를 제어하여 상기 광의 위상을 변조시키며, 상기 광을 기준광과 신호광으로 분리시키는 분리 광학계;분리된 상기 기준광 및 상기 신호광을 광정보 저장매체에서 교차시키는 집광 광학계;상기 광정보 저장매체로 재생용 기준광을 입사시켜 재생되는 재생광을 검출하는 광 검출기;를 구비할 수 있다.An optical information processing apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a light source for emitting light; by loading the input data to the light through the on / off of a plurality of liquid crystal cells, the liquid crystal cell A separation optical system that modulates a phase of the light by controlling a reflection position of the transmitted light, and separates the light into a reference light and a signal light; a condensing optical system that crosses the separated reference light and the signal light in an optical information storage medium; storing the optical information And a photo detector which detects the reproduction light to be reproduced by injecting the reproduction reference light into the medium.
상기 분리 광학계는 다수개로 구비되는 액정 셀의 온/오프를 통해 입력 데이터를 상기 광에 적재시키고, 상기 액정 셀을 투과하는 상기 광의 반사위치를 제어하여 상기 광의 위상을 변조시켜 상기 광을 동축의 상기 기준광과 상기 신호광으로 형성하는 공간 광변조기를 구비할 수 있다.The separation optical system loads input data into the light through on / off of a plurality of liquid crystal cells, and controls a reflection position of the light passing through the liquid crystal cell to modulate the phase of the light to cope with the light. And a spatial light modulator formed of the reference light and the signal light.
상기 공간 광변조기는 다수개의 반사판을 구비하며, 상기 반사판의 위치를 제어하여 상기 광의 위상을 변경시키는 광위상 변조층;상기 광위상 변조층 상에 적층되고, 상기 반사판에 대응되는 다수개의 액정 셀을 구비하며, 상기 액정 셀의 온/오프를 통해 입력 데이터를 상기 광에 적재시키는 공간광 변조층;상기 입력 데이터에 따라 상기 액정 셀의 온/오프를 제어하며, 상기 공간광 변조층과 상기 반사판의 거리를 제어하는 제어부;를 구비할 수 있다.The spatial light modulator is provided with a plurality of reflecting plates, the optical phase modulation layer for changing the phase of the light by controlling the position of the reflecting plate; stacked on the optical phase modulation layer, a plurality of liquid crystal cells corresponding to the reflecting plate And a spatial light modulation layer configured to load input data into the light through on / off of the liquid crystal cell; controlling on / off of the liquid crystal cell according to the input data, and controlling the spatial light modulation layer and the reflector. It may be provided with a control unit for controlling the distance.
상기 광위상 변조층은 상기 반사판을 상기 공간광 변조층 측으로 선형이동 시키는 마이크로 엑츄에이터;상기 마이크로 엑츄에이터에 전압을 인가하는 전극;상기 반사판의 선형이동 공간을 확보하는 이격 벽;을 구비할 수 있다.The optical phase modulation layer may include a micro actuator for linearly moving the reflector to the spatial light modulation layer; an electrode for applying a voltage to the micro actuator; a separation wall for securing a linear movement space of the reflector.
상기 마이크로 엑츄에이터는 압전소자일 수 있다.The micro actuator may be a piezoelectric element.
상기 공간광 변조층은 상기 액정 셀의 기계적 구조를 형성하기 위한 제1 투 명기판 및 제2 투명기판;상기 액정 셀을 구성하는 액정분자를 삽입시키기 위해 상기 제1 투명기판과 상기 제2 투명기판 간 공간을 확보하는 스페이서;상기 액정 셀의 온/오프 제어를 위한 전압을 인가하는 투명전극을 구비할 수 있다.The spatial light modulation layer may include a first transparent substrate and a second transparent substrate for forming a mechanical structure of the liquid crystal cell; the first transparent substrate and the second transparent substrate to insert liquid crystal molecules constituting the liquid crystal cell. Spacer to secure an interspace; A transparent electrode for applying a voltage for the on / off control of the liquid crystal cell may be provided.
상기 분리 광학계는 상기 광을 상기 기준광과 신호광으로 분리시키는 광 분할기;다수개로 구비되는 액정 셀의 온/오프를 통해 입력 데이터를 상기 신호광에 적재시키고, 상기 액정 셀을 투과하는 상기 신호광의 반사위치를 제어하여 상기 신호광의 위상을 변조시키는 공간 광변조기;를 구비할 수 있다.The separation optical system may further include: a light splitter configured to separate the light into the reference light and the signal light; loading input data into the signal light through on / off of a plurality of liquid crystal cells, and reflecting positions of the signal light passing through the liquid crystal cell. And a spatial light modulator for controlling and modulating the phase of the signal light.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록방법은 광 출사 단계;다수개로 구비되는 액정 셀의 온/오프를 통해 입력 데이터를 상기 신호광에 적재시키고, 상기 액정 셀을 투과하는 상기 신호광의 반사위치를 제어하여 상기 신호광의 위상을 변조시키며, 상기 광을 기준광과 신호광으로 분리시키는 광변조 단계;상기 기준광 및 상기 신호광이 광정보 저장매체에서 교차되는 기록단계;를 구비할 수 있다.On the other hand, the optical information recording method according to an embodiment of the present invention includes a light emitting step; the input data is loaded on the signal light through the on / off of the plurality of liquid crystal cells provided, the reflection position of the signal light passing through the liquid crystal cell And a modulating phase of the signal light to separate the light into a reference light and a signal light; and a recording step of crossing the reference light and the signal light on an optical information storage medium.
상기 광변조 단계는 상기 신호광을 반사시키는 반사판을 상기 신호광이 입사되는 측으로 선형이동 시키며, 상기 반사판의 위치를 조절할 수 있다.In the optical modulation step, the reflection plate reflecting the signal light may be linearly moved to the side where the signal light is incident, and the position of the reflection plate may be adjusted.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 기록방법은 광 출사 단계;상기 광을 기준광과 신호광으로 분리시키는 광 분리단계;다수개로 구비되는 액정 셀의 온/오프를 통해 입력 데이터를 상기 신호광에 적재시키고, 상기 액정 셀을 투과하는 상기 신호광의 반사위치를 제어하여 상기 신호광의 위상을 변조시키는 광변조 단계;상기 기준광 및 상기 신호광이 광정보 저장매체에서 교차되는 기록단계;를 구비할 수 있다.On the other hand, the optical information recording method according to another embodiment of the present invention includes a light emitting step; separating the light into a reference light and a signal light; an input data through the on / off of the plurality of liquid crystal cells provided to the signal light And an optical modulation step of modulating a phase of the signal light by controlling a reflection position of the signal light passing through the liquid crystal cell; a recording step of crossing the reference light and the signal light on an optical information storage medium.
상기 광변조 단계는 상기 신호광을 반사시키는 반사판을 상기 신호광이 입사되는 측으로 선형이동 시키며, 상기 반사판의 위치를 조절할 수 있다.In the optical modulation step, the reflection plate reflecting the signal light may be linearly moved to the side where the signal light is incident, and the position of the reflection plate may be adjusted.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광정보 재생방법은 광 출사 단계;다수개로 구비되는 액정 셀의 온/오프를 조절하고, 상기 액정 셀을 투과하는 상기 광의 반사위치를 제어하여 상기 광을 광정보 기록시, 입사된 기준광으로 복원시키는 광변조 단계;상기 광이 재생용 기준광으로 제공되는 재생용 기준광 제공 단계;상기 재생용 기준광이 광정보 저장매체로 입사되어 재생되는 재생광이 검출되는 검출 단계;를 구비할 수 있다.On the other hand, the optical information reproducing method according to an embodiment of the present invention; light emitting step; controlling the on / off of the plurality of liquid crystal cells provided, and controls the reflection position of the light passing through the liquid crystal cell to the optical information A light modulation step of restoring the incident reference light upon recording; providing a reference light for reproduction in which the light is provided as a reference light for reproduction; a detection step of detecting the reproduction light in which the reference light for reproduction is incident on an optical information storage medium; It may be provided.
상기 광변조 단계는 상기 광을 반사시키는 반사판을 상기 광이 입사되는 측으로 선형이동 시키며, 상기 반사판의 위치를 조절할 수 있다.The light modulation step may linearly move the reflecting plate reflecting the light to the side where the light is incident, and adjust the position of the reflecting plate.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 공간 광변조기는 다수개의 반사판을 구비하며, 상기 반사판의 위치가 제어되어 입사되는 광의 위상을 변경시키는 광위상 변조층;상기 광위상 변조층 상에 적층되고, 상기 반사판에 대응되는 다수개의 액정 셀을 구비하며, 상기 액정 셀의 온/오프를 통해 입력 데이터를 상기 광에 적재시키는 공간광 변조층;상기 입력 데이터에 따라 상기 액정 셀의 온/오프를 제어하며, 상기 공간광 변조층과 상기 반사판의 거리를 제어하는 제어부;를 구비할 수 있다.On the other hand, the spatial light modulator according to an embodiment of the present invention includes a plurality of reflecting plate, the optical phase modulation layer for changing the phase of the incident light is controlled by the position of the reflecting plate; stacked on the optical phase modulation layer, A spatial light modulation layer having a plurality of liquid crystal cells corresponding to a reflector, and loading input data into the light through on / off of the liquid crystal cell; controlling on / off of the liquid crystal cell according to the input data, And a controller configured to control a distance between the spatial light modulation layer and the reflector.
상기 광위상 변조층은 상기 반사판을 상기 공간광 변조층 측으로 선형이동 시키는 마이크로 엑츄에이터;상기 마이크로 엑츄에이터에 전압을 인가하는 전극;상기 반사판의 선형이동 공간을 확보하는 이격 벽;을 구비할 수 있다.The optical phase modulation layer may include a micro actuator for linearly moving the reflector to the spatial light modulation layer; an electrode for applying a voltage to the micro actuator; a separation wall for securing a linear movement space of the reflector.
상기 마이크로 엑츄에이터는 압전소자일 수 있다.The micro actuator may be a piezoelectric element.
상기 공간광 변조층은 상기 액정 셀의 기계적 구조를 형성하기 위한 제1 투명기판 및 제2 투명기판;상기 액정 셀을 구성하는 액정분자를 삽입시키기 위해 상기 제1 투명기판과 상기 제2 투명기판 간 공간을 확보하는 스페이서;상기 액정 셀의 온/오프 제어를 위한 전압을 인가하는 투명전극을 구비할 수 있다.The spatial light modulation layer may include a first transparent substrate and a second transparent substrate for forming a mechanical structure of the liquid crystal cell; between the first transparent substrate and the second transparent substrate to insert liquid crystal molecules constituting the liquid crystal cell. Spacer for securing a space; A transparent electrode for applying a voltage for the on / off control of the liquid crystal cell may be provided.
상기 반사판으로 입사되는 상기 광의 입사각과, 상기 반사판에서 반사되는 상기 광의 반사각의 합은 상기 반사판으로 입사되는 상기 광이 투과한 상기 액정 셀을 통해 반사되어 방출될 수 있는 범위 내에서 설정될 수 있다.The sum of the incidence angle of the light incident on the reflecting plate and the reflection angle of the light reflected on the reflecting plate may be set within a range in which the light incident on the reflecting plate may be reflected and emitted through the transmitted liquid crystal cell.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광변조 방법은 데이터 입력단계;상기 입력 데이터에 따라 광이 투과되는 각 액정 셀의 온/오프를 제어하여 상기 광에 상기 입력 데이터를 적재시키며, 상기 액정 셀을 투과하는 상기 광의 반사위치를 제어하여, 상기 광의 위상을 변조시키는 광변조 단계;를 구비할 수 있다.On the other hand, the optical modulation method according to an embodiment of the present invention is a data input step; controlling the on / off of each liquid crystal cell through which light is transmitted in accordance with the input data to load the input data to the light, the liquid crystal cell And a light modulation step of modulating a phase of the light by controlling a reflection position of the light passing therethrough.
상기 광변조 단계는 상기 광을 반사시키는 반사판을 상기 광이 입사되는 측으로 선형이동 시키며, 상기 반사판의 위치를 조절할 수 있다.The light modulation step may linearly move the reflecting plate reflecting the light to the side where the light is incident, and adjust the position of the reflecting plate.
이하, 본 발명의 실시에에 따른 광정보 처리장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an optical information processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치를 간략하게 나타낸 구성도이다. 도 1을 참조하면, 광정보 처리장치(100)는 광원(110), 분리 광학계(130), 집광 광학계(150) 및 광 검출기(170)를 구비한다.1 is a configuration diagram briefly showing an optical information processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the optical
광원(110)은 광(L)을 출사시키기 위해 구비된다. 광원(110) 이후에는 광원(110)에서 출사되는 광(L)의 직경을 확산시켜 평행광으로 진행시키는 광 확산 기(120)가 구비될 수 있다. The
분리 광학계(130)는 광(L)을 기준광(R)과 신호광(S)으로 변조시키는 공간 광변조기(200)를 구비할 수 있다. 공간 광변조기(200)는 직경이 확산되어 평행하게 진행되는 광(L)의 경로에 구비될 수 있다. The separation
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공간 광변조기를 간략히 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 공간 광변조기(200)는 베이스 기판(210), 광위상 변조층(230), 공간광 변조층(250) 및 제어부(270)를 구비한다.2 is a cross-sectional view schematically showing a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the spatial
광위상 변조층(230)은 베이스 기판(210) 상에 적층되어 구비된다. 광위상 변조층(230)은 반사판(231), 마이크로 엑츄에이터(233), 전극(235), 이격 벽(237)을 구비한다. 여기서, 반사판(231), 마이크로 엑츄에이터(233) 및 전극(235)은 동일한 피치를 갖는다. The optical
반사판(231)은 광위상 변조층(230)을 투과하여 입사되는 광(L)을 반사시키기 위해 공간광 변조층(250)과 베이스 기판(210) 사이의 공간에 구비된다.The
마이크로 엑츄에이터(233)는 반사판(231)의 위치를 광위상 변조층(230) 측으로 선형이동 시키기 위해 반사판(231)의 하부에 결합된다. 마이크로 엑츄에이터(233)는 전압을 인가하면, 기계적 변형이 생기는 압전소자를 채택함으로써 실현될 수 있다. 이러한 압전소자로는 수정, 로셸염, 티탄산바륨 등이 사용될 수 있다.The
전극(235)은 마이크로 엑츄에이터(233)로 전압을 인가하기 위해 마이크로 엑츄에이터(233)의 상부 및 하부에 각각 접촉된다.The
이격 벽(237)은 반사판(231)이 마이크로 엑츄에이터(233)에 의해 선형이동 될 수 있는 공간을 확보하기 위해, 공간광 변조층(250)과 베이스 기판(210)의 사이에 구비된다. The
공간광 변조층(250)은 제1 투명기판(251a), 제2 투명기판(251b), 스페이서(253;spacer), 액정 셀(115;liquid crystal cell) 및 투명전극(257)을 구비한다.The spatial light modulation layer 250 includes a first
제1 투명기판(251a) 및 제2 투명기판(251b)은 액정 셀(255)의 기계적 구조를 형성한다. 이러한 제1 투명기판(251a) 및 제2 투명기판(251b)의 재료는 광 투과에 영향을 끼치지 않는 유리 또는 플라스틱과 같은 합성수지 중 어느 하나 일 수 있다.The first
스페이서(253)는 제1 투명기판(251a)과 제2 투명기판(251b)의 사이에 구비되어, 액정 셀(255)을 구성하고 있는 액정분자(미도시)를 주입시킬 수 있는 공간을 제공한다. 이러한 액정 셀(255)의 액정분자는 일정한 방향을 가지도록 구비된다. 액정분자는 제1 투명기판(251a)과 제2 투명기판(251b)에 대해 수직 배열될 수 있다. The spacer 253 is provided between the first
액정 셀(255)은 제1 투명기판(251a)과 제2 투명기판(251b)의 사이에서 공간 광변조기(200)에서 표시되는 데이터페이지의 픽셀 피치와 동일한 피치를 가진다.The liquid crystal cell 255 has the same pitch as the pixel pitch of the data page displayed by the spatial
여기서, 도시되지 않았지만, 액정분자를 단순히 제1 투명기판(251a)과 제2 투명기판(251b)의 사이에 끼우는 것만으로는 같은 액정분자 배열 상태를 얻기가 어렵기 때문에 액정분자와 접하는 각 스페이서(253)의 내벽에 배향막(미도시)을 구비하는 것이 바람직하다.Although not shown here, it is difficult to obtain the same liquid crystal molecule arrangement state simply by sandwiching the liquid crystal molecules between the first
투명전극(257)은 광 투과율이 높은 박막전극으로, 제1 투명기판(251a) 상에 구비된다. 이러한 투명전극(257)의 대표적인 예로는 ITO(Indium Tin Oxide)를 들 수 있다. The
제어부(270)는 입력 데이터에 따라 액정 셀의 온/오프를 제어하며, 공간광 변조층과 반사판의 거리를 제어하기 위해, 광위상 변조층(230) 및 공간광 변조층(250)의 일측에 구비될 수 있다. The
다시 도 1을 참조하면, 공간 광변조기(200)와 집광 광학계(150)의 사이에는 기준광(R) 및 신호광(S)에 포함될 수 있는 불필요한 광들을 제거되도록 한 쌍의 렌즈(141,143)와, 한 쌍의 렌즈(141,143)의 사이에 기준광(R) 및 신호광(S)의 초첨이 맺히는 위치에 광 필터(145)가 구비될 수 있다. Referring back to FIG. 1, a pair of
집광 광학계(150)는 푸리에 변환렌즈(151)일 수 있다. 푸리에 변환렌즈(151)는 공간 광변조기(200)에서 변조되는 기준광(R)과 신호광(S)을 광정보가 기록되는 광정보 저장매체(10)에서 교차시키기 위해 공간 광변조기(200)와 광정보 저장매체의 사이(10)에 구비된다.The condensing
광 검출기(170)는 광정보 저장매체(10)로 재생용 기준광(R')이 입사되어 재생되는 재생광(P)의 경로에 구비된다. 광정보 저장매체(10)와 광 검출기(170)의 사이에는 재생광(P)을 광 검출기(170)에 결상시키기 위한 결상렌즈(160)가 구비될 수 있다. The
이하, 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an optical information processing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 기록방법을 나타낸 순서도이다. 도 3을 참조하면, 광정보 기록을 위해 광원(110)에서 광(L)이 출사된다(S11). 출사된 광(L)은 광 확산기(120)에서 직경이 확산되어 평행광으로 진행된다. 3 is a flowchart showing an optical information recording method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the light L is emitted from the
광(L)은 공간 광변조기(200)의 공간광 변조층(250)에 의해 입력 데이터가 적재되며, 공간 광변조기(200)의 광위상 변조층(230)에 의해 위상이 변조되어 진행된다. The light L is loaded with input data by the spatial light modulating layer 250 of the spatial
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공간 광변조기를 이용한 광변조 방법을 나타낸 순서도이이다. 도 4를 참조하면, 공간 광변조기(200)로 소정의 데이터가 입력된다(S131). 입력 데이터에는 공간 광변조기(200)에서 표시되는 액정 셀(255)의 온/오프의 제어를 위한 온/오프 픽셀로 구분되는 데이터페이지 정보가 포함될 수 있다.4 is a flowchart illustrating a light modulation method using a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, predetermined data is input to the spatial light modulator 200 (S131). The input data may include data page information divided into on / off pixels for controlling on / off of the liquid crystal cell 255 displayed in the spatial
도 5는 본 발명에 따른 공간 광변조기에 표시되는 데이터페이지의 일부를 나타낸 확대도이이고, 도 6은 도 5에 표기된 I-I'선을 기준으로 단면 도시하여, 본 발명의 실시예에 따른 광변조 동작을 나타낸 작동도이다.FIG. 5 is an enlarged view illustrating a part of a data page displayed in a spatial light modulator according to the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the data page shown in FIG. 5 based on the line II ′ of FIG. This is an operation diagram showing a modulation operation.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 공간 광변조기(200)는 제어부(270)를 통해 오프 픽셀(Px1)에 대응되는 액정 셀(255)의 투명전극(257)으로 전압을 전달하며, 투명전극(257)은 해당 액정 셀(255)에 전압을 인가한다. 투명전극(257)을 통해 해당 액정 셀(255)에 전압이 인가됨에 따라, 해당 액정 셀(255)의 액정분자는 제1 투명기판(251a) 및 제2 투명기판(251b)에 대해 수직 배열 상태에 수평 배열 상태로 변경된다. 이때, 전압이 인가되지 않은 액정 셀(255)의 액정분자는 제1 투명기판(251a) 및 제2 투명기판(251b)에 대해 수직 배열 상태를 유지한다.5 to 6, the spatial
이와 같이, 공간 광변조기(200)에 표시되는 데이터페이지(DP1)는 액정분자가 제1 투명기판(251a) 및 제2 투명기판(251b)에 대해 수평 배열 상태인 액정 셀(255)은 오프 픽셀(Px1)로 표시되며, 액정분자가 제1 투명기판(251a) 및 제2 투명기판(251b)에 대해 수직 배열 상태인 액정 셀은 온 픽셀(Px2)로 표시된다. As described above, the data page DP1 displayed in the spatial
이때, 공간광 변조층(250)으로 입사되는 광(L)은 오프 픽셀(Px1)로 표시되는 액정 셀(255)에서는 그 진행이 차단되며, 온 픽셀(Px2)로 표시되는 액정 셀에서는 투과되어 광위상 변조층(230)으로 투과된다. At this time, the light L incident on the spatial light modulation layer 250 is blocked in the liquid crystal cell 255 represented by the off pixel Px1, and transmitted through the liquid crystal cell represented by the on pixel Px2. It is transmitted to the optical
이와 같이, 공간광 변조층(250)으로 입사되는 광(L)은 온/오프 픽셀(Px2,Px1)에 해당되는 각 액정 셀(255)의 온/오프의 제어에 의해 온에 해당되는 액정 셀(255)을 투과한 광(L)만이 광위상 변조층(230)으로 입사된다.As such, the light L incident to the spatial light modulation layer 250 is a liquid crystal cell corresponding to ON by controlling the on / off of each liquid crystal cell 255 corresponding to the on / off pixels Px2 and Px1. Only the light L transmitted through 255 is incident on the light
한편, 입력 데이터에는 온 픽셀(Px2)에 해당되는 각 액정 셀(255)을 투과하는 각 광(L)에 대한 위상 정보가 포함될 수 있다. 즉, 해당 액정 셀(255)을 투과하여 광위상 변조층(230)으로 입사된 각 광(L)을 반사시키는 반사판(231)의 위치 정보가 포함되는 것이다.The input data may include phase information on each light L passing through each liquid crystal cell 255 corresponding to the on pixel Px2. That is, the position information of the reflecting
공간 광변조기(200)는 제어부(270)에 의해 온 픽셀(Px2) 대응되는 전극(235)으로 전압을 전달한다. 이때, 전극(235)으로 전달되는 전압은 온 픽셀(Px2)에 대응되는 광(L)의 위상 정보에 따라 다른 전압을 가질 수 있다.The spatial
각 전극(235)으로 전달되는 전압에 따라 마이크로 엑츄에이터(233) 즉, 압전 소자는 반사판(231)을 공간광 변조층(250) 측으로 선형이동 시키며, 공간광 변조층(250)과 각 반사판(231)의 거리를 조절한다.According to the voltage transmitted to each
이때, 공간광 변조층(250)을 투과하여 입사되는 광(L)은 반사판(231)의 위치에 따라 그 위상이 변조되며, 광(L)은 반사판(231)에 의해 반사된다. 여기서, 반사판(231)으로 입사되는 광(L)의 입사각(θ1)과, 반사판(231)에서 반사되는 광(L)의 반사각(θ2)의 합은 반사판(231)으로 입사되는 광(L)이 투과한 액정 셀을 통해 반사되어 방출될 수 있는 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다. At this time, the phase of light L transmitted through the spatial light modulation layer 250 is modulated according to the position of the
반사판(231)에 의해 공간광 변조층(250)으로 반사되는 광(L)은 반사판(231)으로 입사 시, 투과 된 액정 셀(255)에서 투과되어, 공간 광변조기(200)의 외부로 방출된다.The light L reflected by the reflecting
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공간 광변조기에 의해 변조된 광위상 상태를 나타낸 개념도이다. 도 7을 참조하면, 광위상 변조층(230)은 온 픽셀(Px2)에 해당되는 액정 셀(255)을 투과하는 광(L)이 반사판(231)의 위치에 따라 서로 다른 위상을 갖도록 변조시킨다. 예를 들어, 광위상 변조층(230)은 공간광 변조층(250)과 반사판(231)과의 거리가 h1인 반사판(231)에서 반사되는 광(L)이 0ㅀ의 위상(Ph1)을 갖는다면, 공간광 변조층(250)과 반사판(231)의 거리가 h2인 반사판(231)에서 반사되는 광(L)은 180ㅀ의 위상(Ph2)을 갖도록 변조시키는 것이다. 7 is a conceptual diagram illustrating an optical phase state modulated by a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the light
이와 같이, 공간 광변조기(200)는 입력 데이터에 따라 광(L)이 투과되는 각 액정 셀(255)의 온/오프를 제어하여 광(L)에 입력 데이터를 적재시키며, 액정 셀(255)을 투과하는 광(L)의 반사위치를 제어하여 광(L)의 위상을 변조시킨다(S133).As described above, the spatial
다시 도 3을 참조하면, 광원(110)에서 출사되는 광(L)은 입력 데이터가 적 재되고, 위상이 변조되며, 공간 광변조기(200)에 의해 동축을 가지는 기준광(R)과 신호광(S)으로 분리된다. 신호광(S)은 광축의 중심부로 진행 되며, 기준광(R)은 신호광(S)의 테두리부에서 신호광(S)과 중첩되지 않도록 진행된다(S13). Referring back to FIG. 3, the light L emitted from the
공간 광변조기(200)에서 변조되는 기준광(R) 및 신호광(S)은 한 쌍의 렌즈(141,143)의 사이에서 동일한 초점 거리를 갖는다. 이때, 기준광(R) 및 신호광(S)에 포함될 수 있는 불필요한 광은 광 필터(145)에 의해 차단된다. The reference light R and the signal light S modulated by the spatial
기준광(R) 및 신호광(S)은 푸리에 변환렌즈(151)에 의해 광정보 저장매체(10)에서 교차되어 간섭무늬를 형성하며, 광정보를 기록한다(S15).The reference light R and the signal light S cross the optical
이하, 본 발명의 실시에에 따른 광정보 재생방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an optical information reproducing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광정보 재생방법을 나타낸 순서도이다. 도 8을 참조하면, 광정보 재생을 위해 광원(110)에서 광(L)이 출사된다(S31). 광(L)은 광 확산기(120)를 거쳐, 공간 광변조기(200)로 입사된다. 8 is a flowchart illustrating a method of reproducing optical information according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, light L is emitted from the
공간 광변조기(200)는 광(L)을 광정보 기록시 입사된 기준광(R)으로 변조시킨다. 즉, 광(L)은 공간 광변조기(200)의 공간광 변조층(250)에 의해 광정보 기록시 입사된 기준광(R)의 패턴으로 변조되며, 공간 광변조기(200)의 광위상 변조층(230)에 의해 광(L)의 위상은 광정보 기록시 입사된 기준광(R)의 위상으로 변조된다(S33).The spatial
이와 같이 광정보 기록시 입사된 기준광(R)의 패턴 및 위상으로 변조된 광(L)은 재생광 기준광(R')으로 제공된다(S35). In this way, the light L modulated with the pattern and phase of the reference light R incident upon optical information recording is provided as the reproduction light reference light R '(S35).
재생용 기준광(R')은 한 쌍의 렌즈와(141,143), 광 필터(145)를 거쳐 공간 푸리에 변환렌즈(151)로 입사된다. 푸리에 변환렌즈(151)는 광정보 저장매체(10)로 재생용 기준광(R')을 입사시킨다. The reproduction reference light R 'is incident on the spatial
재생용 기준광(R')에 의해 재생되는 재생광(P)은 결상렌즈(160)를 통해 광 검출기(170)로 입사된다. 광 검출기(170)는 재생광(P)을 검출하여(S37), 재생광(P)으로부터 광정보를 취득하도록 한다.The reproduction light P reproduced by the reproduction reference light R 'is incident on the
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 처리장치에 대해 설명하도록 한다. 이하에서 설명에서는 상술된 본 발명의 실시예에 따른 광정보 처리장치와 그 구성과 작용이 유사한 구성요소에 대해서는 동일참조부호를 부여하고, 상세한 설명을 생략하도록 한다. 따라서, 상세한 설명이 생략된 구성요소에 대해서는 상술된 설명을 참조하여 이해해야 한다. Hereinafter, an optical information processing apparatus according to another embodiment of the present invention will be described. In the following description, the optical information processing apparatus according to the embodiment of the present invention described above and the components having similar configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Therefore, the components omitted from the detailed description should be understood with reference to the above description.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 처리장치를 간략하게 나타낸 구성도이다. 도 9를 참조하면, 광정보 처리장치(100a)의 분리 광학계(130a)는 출사되는 광(L)을 분리시키는 광 분리기(131)와, 광 분리기(131)에서 투과되는 신호광(S)의 경로에 구비되는 공간 광변조기(200a)를 구비할 수 있다. 9 is a block diagram schematically illustrating an optical information processing apparatus according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, the separation
이때, 광 분리기(131)에서 반사되는 기준광(R)의 경로에는 기준광(R)의 입사각도를 다중화시켜 광정보 저장매체(10)로 입사시키는 다중화기(135)를 구비할 수 있다. In this case, the
또한, 집광 광학계(150a)는 기준광(R)과 신호광(S)을 각각 광정보 저장매체(10)로 입사시키는 제1 푸리에 변환렌즈(153)와 제2 푸리에 변환렌즈(155)를 구 비할 수 있다.In addition, the condensing
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 기록방법을 나타낸 순서도이다. 도 10을 참조하면, 광정보 기록을 위해 광원(110)에서 광(L)이 출사된다(S21). 출사된 광(L)은 광 확산기(120)에서 직경이 확산되어 평행광으로 진행된다. 광(L)은 분리 광학계(130a)의 광 분리기(131)로 입사되며, 기준광(R)과 신호광(S)으로 분리된다(S23). 10 is a flowchart showing an optical information recording method according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, light L is emitted from the
광 분리기(131)에서 투과되는 신호광(S)은 공간 광변조기(200a)로 입사된다. 신호광(S)은 공간 광변조기(200a)에 의해 입력 데이터가 적재되고, 반사위치에 따라 위상이 변조된다(S25). 이러한 신호광(S)은 제2 푸리에 변환렌즈(155)를 거치며 광정보 저장매체(10)로 입사된다.The signal light S transmitted by the
한편, 광 분리기(131)에서 반사되는 기준광(R)은 다중화기(135)에서 각도 다중화 되어 제1 푸리에 변환렌즈(153)를 거치며, 광정보 저장매체(10)에서 신호광(R)과 교차되어 간섭무늬를 형성하며, 광정보를 기록한다(S15).Meanwhile, the reference light R reflected by the
한편, 광정보 재생시, 광 분할기(131)에서 투과되는 신호광(S)은 광경로를 차단하는 셔터(133)에 의해 그 진행이 차단되며, 광 분할기(131)에서 반사되는 기준광(R)은 다중화기(135)에 의해 간섭무늬에 기록된 기준광(R)의 입사각도로 복원되어 재생용 기준광(R')로 광정보 저장매체(10)제공된다. On the other hand, when the optical information is reproduced, the signal light S transmitted through the
광 검출기(170)는 재생용 기준광(R')에 의해 재생되는 재생광(P)을 검출하여, 광정보를 취득하도록 한다.The
이상과 같은 본 발명에 따른 광정보 처리장치, 광정보 기록방법, 광정보 재생방법, 공간 광변조기 및 이를 이용한 광변조 방법은 별도의 위상 마스크를 구비하지 않고 공간 광변조기에서 광에 데이터를 적재시키며, 광의 위상이 동시에 변조되므로, 광정보 저장매체에 생길 수 있는 핫 스팟을 보다 효과적으로 제거할 수 있고, 광정보 재생시, 기준광의 패턴 및 위상을 그대로 복원시킬 수 있어, 광의 재생 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, the optical information processing apparatus, the optical information recording method, the optical information reproducing method, the spatial light modulator and the optical modulation method using the same do not have a separate phase mask and load data into the light in the spatial light modulator. Since the phase of the light is modulated at the same time, hot spots that may occur in the optical information storage medium can be more effectively removed, and when the optical information is reproduced, the pattern and phase of the reference light can be restored as it is, thereby improving light reproduction efficiency. It works.
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