全息图再生装置转让专利
申请号 : CN200710164260.2
文献号 : CN101165613B
文献日 : 2010-06-23
发明人 : 外石满 , 德山一龙
申请人 : 索尼株式会社
摘要 :
一种全息图再生装置，包括：参考光空间光调制部，显示用于产生参考光的参考光模式；图像传感器，具有二维排列的像素，这些像素接收通过使参考光照射全息图记录介质而产生的衍射光；以及控制单元，处理来自图像传感器的电信号并再生所述记录数据。控制单元检测预定区域电信号、检测全息图电信号、从全息图电信号中减去预定区域电信号以获得降噪后的再生信号，然后根据降噪后的再生信号来再生记录数据。
权利要求 :
1.一种全息图再生装置，通过使根据记录数据调制的信号光与来自和所述信号光的光源相同光源的参考光彼此干涉，根据在全息图记录介质的记录层中所形成的全息图来再生所述记录数据，所述全息图再生装置包括：参考光空间光调制部，显示用于产生所述参考光的参考光模式；
图像传感器，具有二维排列的像素，这些像素接收通过使所述参考光照射所述全息图记录介质而产生的衍射光；以及控制单元，处理来自所述图像传感器的电信号并再生所述记录数据，其中，
所述控制单元检测作为通过使所述参考光照射所述全息图记录介质的预定区域而获得的来自所述图像传感器的电信号的预定区域电信号，检测作为通过使所述参考光照射所述全息图记录介质中形成有所述全息图的区域而获得的来自所述图像传感器的电信号的全息图电信号，从所述全息图电信号中减去所述预定区域电信号以获得降噪后的再生信号，并根据所述降噪后的再生信号来再生所述记录数据。
2.根据权利要求1所述的全息图再生装置，其中，所述预定区域电信号是从没有形成全息图的区域中检测到的电信号。
3.根据权利要求1所述的全息图再生装置，还包括同轴光学系统，在所述同轴光学系统中，所述参考光和所述信号光同轴排列在光路上。
4.根据权利要求1所述的全息图再生装置，其中，所述预定区域是所述全息图记录介质中记录有标题信息的区域。
5.一种全息图再生装置，通过使根据记录数据调制的信号光与来自和所述信号光的光源相同光源的参考光彼此干涉，根据在全息图记录介质的记录层中所形成的全息图来再生记录数据，所述全息图再生装置包括：参考光空间光调制部，显示用于产生所述参考光的参考光模式；
图像传感器，具有二维排列的像素，这些像素接收通过使所述参考光照射所述全息图记录介质而产生的衍射光；以及控制单元，处理来自所述图像传感器的电信号并再生所述记录数据，其中，
所述控制单元检测作为通过停止来自所述光源的光束照射而获得的来自所述图像传感器的电信号的光束停止电信号，检测作为通过使参考光照射全息图记录介质中形成有全息图的区域而获得的来自所述图像传感器的电信号的全息图电信号，从所述全息图电信号中减去所述光束停止电信号以获得降噪后的再生信号，并根据所述降噪后的再生信号来再生所述记录数据。
6.根据权利要求5所述的全息图再生装置，其中，所述控制单元获得通过多次检测所述光束停止电信号获得的电信号的平均值，从所述全息图电信号中减去所述平均值以获得所述降噪后的再生信号，并根据所述降噪后的再生信号来再生所述记录数据。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种全息图再生装置。
背景技术
近年来，随着高密度记录的实现，全息图记录和再生装置逐渐引起关注，它是一种能够以高转移速度来记录和再生记录数据的记录和再生装置。这种全息图记录和再生装置除了使用记录介质深度方向外还使用记录介质的厚度方向，并且在数据记录的过程中，以二维信息作为页单位，根据与记录信息对应的页数据，以全息图(衍射光栅)的形式在全息图记录介质中形成参考光及信号光的干涉条纹且三维地记录所述页数据。在记录数据的再生过程中，全息图记录和再生装置使参考光照射以此方式形成的全息图并获得由照射而产生的衍射光来再生记录数据(参见2005年1月17日的JP-A-2004-226821及“Nikkei Electronics”中的106至114页)。
在数据记录过程中，全息图记录和再生装置对每页在空间光调制器(SLM)上显示二维信息，然后生成信号光和参考光来形成全息图。在记录数据的再生过程中，全息图记录和再生装置使参考光照射全息图来生成衍射光，然后使用通过CCD或CMOS图像传感器表示的二维成像元件来捕获与由此衍射光形成的再生图像对应的电信号。因此，存在过去在光碟记录及再生装置中不会出现的大量噪声产生源。需要一种用于减少由这些噪声产生源带来的噪声的技术。
作为用于过去已知的相关技术领域中的降噪的技术，存在一项用于在固态成像设备领域中的降噪的技术(参见JP-A-2003-18475)。这项技术用于在固态成像装置的制造成像过程中使用光屏蔽夹具(jig)来从固态成像设备中输出暗态数据(dark state data)，将此暗态数据输出至固态成像装置中的CPU，使用CPU根据暗态数据来检测固态成像设备的固定模式噪声，然后将该固定模式噪声存储在非易失性存储器中，而在固态成像装置的实际使用过程中，将关于固定模式噪声的信息从非易失性存储器移动到图像处理电路中的存储器并将信息存储在该存储器中，对从固态成像设备输出的图像信号和从存储器中读出的固定模式噪声执行添加或减少，然后从固态成像信号中去除固定模式噪声。
在数据记录过程中，全息图记录和再生装置对每页在空间光调制器(SLM)上显示二维信息，然后生成信号光和参考光来形成全息图。在记录数据的再生过程中，全息图记录和再生装置使参考光照射全息图来生成衍射光，然后使用通过CCD或CMOS图像传感器表示的二维成像元件来捕获与由此衍射光形成的再生图像对应的电信号。因此，存在过去在光碟记录及再生装置中不会出现的大量噪声产生源。需要一种用于减少由这些噪声产生源带来的噪声的技术。
作为用于过去已知的相关技术领域中的降噪的技术，存在一项用于在固态成像设备领域中的降噪的技术(参见JP-A-2003-18475)。这项技术用于在固态成像装置的制造成像过程中使用光屏蔽夹具(jig)来从固态成像设备中输出暗态数据(dark state data)，将此暗态数据输出至固态成像装置中的CPU，使用CPU根据暗态数据来检测固态成像设备的固定模式噪声，然后将该固定模式噪声存储在非易失性存储器中，而在固态成像装置的实际使用过程中，将关于固定模式噪声的信息从非易失性存储器移动到图像处理电路中的存储器并将信息存储在该存储器中，对从固态成像设备输出的图像信号和从存储器中读出的固定模式噪声执行添加或减少，然后从固态成像信号中去除固定模式噪声。
发明内容
然而，全息图记录和再生装置中噪声出现的处理不同于固态成像装置中噪声出现的处理。例如，来自光学系统的漫射光(straylight)作为噪声对全息图的再生具有显著的影响。当全息图记录和再生装置通过共用一个记录区域来执行用于形成多个全息图的复用时，在用于将多个全息图记录在一个位置中提及记录过程中，串扰等也会作为噪声对全息图的再生产生极其显著的影响。在用于同轴排列信号光和参考光的同轴系统中，参考光的光强度比衍射光的光强度大了约2到3位。因此，会出现由于SLM的对比而引起的噪声(稍后所述的SLM对比噪声)。此外，由泄漏到排列有信号光的区域的参考光而引起的噪声(稍后所述的参考光泄漏噪声)等是极其显著的问题。
视全息图记录介质的特征而定，这种由于光学系统而引起的噪声具有不同的散射角度。对每个全息图记录介质来说，噪声的影响是不同的，并且也取决于SLM的特征。因此，在使用这些最佳元件的每个全息图记录和再生装置中，影响是不同的。就此，噪声出现的处理与JP-A-2003-18475中的固定模式噪声的处理是不同的。因此，很难使用JP-A-2003-18475中所披露的技术来取得降噪效果。当注意检测由衍射光再生的信号的检测系统的电噪声时，通常，输出随着时间而波动的随机噪声以及表现为稳定输出偏移的固定模式噪声在信号再生时变为了噪声源并且引起错误率的劣化。因此，经再生图像的信噪比(SNR)劣化。具体地，当采用多种记录时，显著的影响在于多样性受到了限制。然而，还没有一项技术能够去除由上述因素引起的为全息图所特有的噪声。鉴于确保当适当组合全息图记录和再生装置与全息图记录介质时的兼容性，以及鉴于使用复用等来达到高记录密度，需要一种用于在再生全息图的过程中去除全息图记录和再生过程中出现的噪声的技术。
因此，需要提供一种用于去除在全息图记录和再生过程中的噪声的技术。
根据本发明的实施例，提供了一种全息图再生装置，通过使根据记录数据调制的信号光与来自与信号光的光源相同的光源的参考光彼此干涉，根据在全息图记录介质的记录层中形成的全息图来再生记录数据。该全息图再生装置包括：参考光空间光调制部，显示用于产生参考光的参考光模式；图像传感器，具有二维排列的像素，这些像素接收通过使参考光照射全息图记录介质所产生的衍射光；以及控制单元，处理来自图像传感器的电信号并再生记录数据。控制单元检测作为通过使参考光照射全息图记录介质的预定区域而获得的来自图像传感器的电信号的预定区域电信号，检测作为通过使参考光照射全息图记录介质中形成有全息图中的区域而获得的来自图像传感器的电信号全息图电信号，从全息图电信号中减去预定区域电信号以获得降噪后的再生信号，并根据降噪后的再生信号来再生记录数据。
在此全息图再生装置中，控制单元检测作为通过使参考光照射全息图记录介质的预定区域而获得的来自图像传感器的电信号的预定区域电信号，检测作为通过使参考光照射全息图记录介质中形成有全息图的区域而获得的来自图像传感器的电信号的全息图电信号，从全息图电信号中减去预定区域电信号以获得降噪后的再生信号，并根据降噪后的再生信号来再生记录数据。因此，能够减少由于所述光学系统和全息图记录介质引起的噪声并获得令人满意的再生特征。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种全息图再生装置，通过使根据记录数据调制的信号光与来自与信号光的光源相同的光源的参考光彼此干涉，根据在全息图记录介质的记录层中形成的全息图来再生记录数据。该全息图再生装置包括：参考光空间光调制部，显示用于产生参考光的参考光模式；图像传感器，具有二维排列的像素，这些像素接收通过使参考光照射全息图记录介质所产生的衍射光；以及控制单元，处理来自图像传感器的电信号并再生记录数据。控制单元检测作为通过停止来自光源的光束的照射而获得的来自图像传感器的电信号的光束停止电信号，检测作为通过使参考光照射全息图记录介质形成有全息图的区域上而获得的来自图像传感器的电信号的全息图电信号，从全息图电信号中减去光束停止电信号以获得降噪后的再生信号，并根据降噪后的再生信号来再生记录数据。
在该全息图记录装置中，控制单元检测通过停止来自光源的光束的照射从图像传感器获得的电信号，检测通过是参考光照射全息图记录介质中形成有全息图的区域而获得的来自图像传感器的再生信号，从再生信号中减去电信号以获得降噪后的再生信号，并根据降噪后的再生信号来再生记录数据。因此，能够减少由于电路单元引起的噪声并获得令人满意的再生特征。
根据本发明的实施例，能够去除全息图记录及再生过程中的噪声。因此，能够提供一种用于确保在全息图记录和再生装置与全息图记录介质之间的兼容性并能够执行高密度全息图记录的技术。
视全息图记录介质的特征而定，这种由于光学系统而引起的噪声具有不同的散射角度。对每个全息图记录介质来说，噪声的影响是不同的，并且也取决于SLM的特征。因此，在使用这些最佳元件的每个全息图记录和再生装置中，影响是不同的。就此，噪声出现的处理与JP-A-2003-18475中的固定模式噪声的处理是不同的。因此，很难使用JP-A-2003-18475中所披露的技术来取得降噪效果。当注意检测由衍射光再生的信号的检测系统的电噪声时，通常，输出随着时间而波动的随机噪声以及表现为稳定输出偏移的固定模式噪声在信号再生时变为了噪声源并且引起错误率的劣化。因此，经再生图像的信噪比(SNR)劣化。具体地，当采用多种记录时，显著的影响在于多样性受到了限制。然而，还没有一项技术能够去除由上述因素引起的为全息图所特有的噪声。鉴于确保当适当组合全息图记录和再生装置与全息图记录介质时的兼容性，以及鉴于使用复用等来达到高记录密度，需要一种用于在再生全息图的过程中去除全息图记录和再生过程中出现的噪声的技术。
因此，需要提供一种用于去除在全息图记录和再生过程中的噪声的技术。
根据本发明的实施例，提供了一种全息图再生装置，通过使根据记录数据调制的信号光与来自与信号光的光源相同的光源的参考光彼此干涉，根据在全息图记录介质的记录层中形成的全息图来再生记录数据。该全息图再生装置包括：参考光空间光调制部，显示用于产生参考光的参考光模式；图像传感器，具有二维排列的像素，这些像素接收通过使参考光照射全息图记录介质所产生的衍射光；以及控制单元，处理来自图像传感器的电信号并再生记录数据。控制单元检测作为通过使参考光照射全息图记录介质的预定区域而获得的来自图像传感器的电信号的预定区域电信号，检测作为通过使参考光照射全息图记录介质中形成有全息图中的区域而获得的来自图像传感器的电信号全息图电信号，从全息图电信号中减去预定区域电信号以获得降噪后的再生信号，并根据降噪后的再生信号来再生记录数据。
在此全息图再生装置中，控制单元检测作为通过使参考光照射全息图记录介质的预定区域而获得的来自图像传感器的电信号的预定区域电信号，检测作为通过使参考光照射全息图记录介质中形成有全息图的区域而获得的来自图像传感器的电信号的全息图电信号，从全息图电信号中减去预定区域电信号以获得降噪后的再生信号，并根据降噪后的再生信号来再生记录数据。因此，能够减少由于所述光学系统和全息图记录介质引起的噪声并获得令人满意的再生特征。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种全息图再生装置，通过使根据记录数据调制的信号光与来自与信号光的光源相同的光源的参考光彼此干涉，根据在全息图记录介质的记录层中形成的全息图来再生记录数据。该全息图再生装置包括：参考光空间光调制部，显示用于产生参考光的参考光模式；图像传感器，具有二维排列的像素，这些像素接收通过使参考光照射全息图记录介质所产生的衍射光；以及控制单元，处理来自图像传感器的电信号并再生记录数据。控制单元检测作为通过停止来自光源的光束的照射而获得的来自图像传感器的电信号的光束停止电信号，检测作为通过使参考光照射全息图记录介质形成有全息图的区域上而获得的来自图像传感器的电信号的全息图电信号，从全息图电信号中减去光束停止电信号以获得降噪后的再生信号，并根据降噪后的再生信号来再生记录数据。
在该全息图记录装置中，控制单元检测通过停止来自光源的光束的照射从图像传感器获得的电信号，检测通过是参考光照射全息图记录介质中形成有全息图的区域而获得的来自图像传感器的再生信号，从再生信号中减去电信号以获得降噪后的再生信号，并根据降噪后的再生信号来再生记录数据。因此，能够减少由于电路单元引起的噪声并获得令人满意的再生特征。
根据本发明的实施例，能够去除全息图记录及再生过程中的噪声。因此，能够提供一种用于确保在全息图记录和再生装置与全息图记录介质之间的兼容性并能够执行高密度全息图记录的技术。
附图说明
图1是示出了在全息图记录装置中的同轴光学系统的概念图；
图2是示出了在空间光调制器上所显示的信号光模式和参考光模式的实例的示图；
图3是示出了在全息图再生装置中的同轴光学系统的概念图；
图4是图解示出了沿横截面方向切割的全息图记录介质的结构的示图；
图5是根据本发明实施例的在中心具有光学单元的全息图记录和再生装置的示意图；
图6A～图6C是通过实验获得的监视器图像的照片；
图7A和图7C是通过实验获得的监视器图像的照片；
图8A和图8C是通过实验获得的监视器图像的照片；
图9A和图9C是通过实验获得的监视器图像的照片；
图10A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图10B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图11A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图11B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图12A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图12B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图13A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图13B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图14A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图14B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图15是表示关于多个样本的降噪效果的实验结果表格；
图16是表示关于多个样本的降噪效果的实验结果图；和
图17是降噪处理的流程图。
图2是示出了在空间光调制器上所显示的信号光模式和参考光模式的实例的示图；
图3是示出了在全息图再生装置中的同轴光学系统的概念图；
图4是图解示出了沿横截面方向切割的全息图记录介质的结构的示图；
图5是根据本发明实施例的在中心具有光学单元的全息图记录和再生装置的示意图；
图6A～图6C是通过实验获得的监视器图像的照片；
图7A和图7C是通过实验获得的监视器图像的照片；
图8A和图8C是通过实验获得的监视器图像的照片；
图9A和图9C是通过实验获得的监视器图像的照片；
图10A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图10B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图11A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图11B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图12A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图12B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图13A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图13B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图14A是通过实验获得的监视器图像的照片；
图14B是示出了在A/D转换后的输出频率分布的图；
图15是表示关于多个样本的降噪效果的实验结果表格；
图16是表示关于多个样本的降噪效果的实验结果图；和
图17是降噪处理的流程图。
具体实施方式
将在下面描述本发明的实施例。在对实施例进行阐述时，首先，就根据本发明实施例的作为用于全息图记录和再生的光学系统的同轴光学系统来阐述全息图记录和再生的原理。然后，阐述全息图记录介质，并阐述包括这种同轴光学系统的全息图记录和再生装置。此后，阐述该实施例的特征部分。同轴光学系统是特征在于稍后描述的信号光和参考光共用光束的光路的一部分的光学系统的通用名。
(同轴系统的光学系统)
参考图1阐述同轴光学系统10的概述，并参考图2阐述同轴光学系统11的概述。
作为主要光学组件，图1所示的同轴光学系统10包括激光束源20、准直透镜21、由透射型液晶形成的空间光调制器22、射束分裂器23、和物镜24。
从激光束源20发出的光束通过准直透镜21转换为平行光并穿过空间光调制器22。空间光调制器22包括两个光束透射区域，即，基于记录数据来显示信号光模式的信号光空间光调制部46(参见图2)和显示参考光模式的参考光空间光调制部47(参见图2)。通过具有空间光调制器22的各个区域的光束作为具有相同中心线并同轴排列的信号光40和参照光41穿过公共的光学组件，即，射束分裂器23和物镜24。另外，信号光40和参考光41共用一个光路并入射在全息图记录介质50的记录层50a上(参见图4)。由信号光空间光调制部46产生的信号光40和由参考光空间光调制部47产生的参考光41在记录层50a中彼此干涉。记录层50a很小区域的折射率随此干涉形式变化。将记录数据作为对应于折射率模式的衍射光栅(全息图)进行记录。
图2是示出了在空间光调制器22上所显示的信号光模式和参考光模式的实例的示图。在这些模式下，信号光模式(根据纸表面的彩色部分(白色部分)和黑色部分的组合，在信号光空间光调制部46中所产生的模式)显示在信号光空间光调制部46(这个部分接近这些模式的中心)中。参考光模式(通过白色部分和黑色部分的组合，在参考光空间光调制部47中所产生的模式)显示在信号光空间光调制部46周围的参考光空间光调制部47中。在图2中，黑色部分是使光束阻断的一部分，而白色部分是使光束透射的一部分。信号光和参考光的形式随着黑色部分和白色部分的排列变化。可以对二维精细划分的每个小区域控制白色部分和黑色部分。
用于记录数据的参考光模式的实例并不限于干扰形状的模式(其中通过以同心圆形状延伸的线分隔白色部分和黑色部分的模式)，而是例如，可以为随机模式，这是其中通过提前生成随机数而随便空间排列白色部分和黑色部分的模式。
在图3中示出了用于同轴系统的全息图再生装置中的同轴光学系统11的概念图。除了激光束源20、准直透镜21、空间光调制器22、射束分裂器23，和物镜24外，同轴系统的全息图再生装置还包括具有电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等的图像传感器25。
在再生过程中，仅在空间光调制器22的参考光空间光调制部47中显示参考光模式并在信号光空间光调制部46中显示完整的黑色模式(阻断光束透射的仅黑色部分模式)。来自参考光空间光调制部47的参考光41透过射束分裂器23和物镜24透射并入射在全息图记录介质50和记录层50a中所形成的全息图上，从而再生记录数据。通过参考光产生对应于全息图的衍射光42。通过射束分裂器23改变作为光束的衍射光42的传播方向。衍射光42作为衍射光43照明图像传感器25。来自具有二维排列的像素的图像传感器25的电信号是对应于全息图的形状的信号，即，记录数据。因而，可以在未示出的再生信号处理单元中根据此电信号来再生记录数据。如图4所示，同轴光学系统的特征在于信号光、再生光，和衍射光以同轴形状(同轴地)排列。
(全息图记录介质的结构)
图4是图解示出了沿横截面方向切割的全息图记录介质50的结构的示图。该图进一步图解示出了如何使信号光40(通过虚线内侧并从空间光调制器22(参见图1)到达记录层50a的光束)、衍射光42(以与信号光40相同方式通过虚线内侧并从记录层50a到达射束分裂器23的光束(参见图3))、参考光41(在实线与虚线之间通过并从空间光调制器22(参见图1)到达记录层50a的光束)、和用于伺服的光束(通过交替长短虚线的内侧的光束)入射在物镜24上。全息图记录介质50具有保护膜50d、记录层50a、用于光束的记录和再生的反射膜50b、和地址纹道(groove)50c。
当记录时，根据通过信号光40与参考光41之间的干涉产生的干涉条纹的形状，在记录层50a中形成全息图。当再生时，仅参考光41照射全息图。因此，对应于全息图的衍射光42在通过反射膜50b进行记录时反射在与信号光40的区域基本相同的区域上，穿过物镜24，然后在图像传感器25上形成图像(再生图像)。另外，用于伺服的光束穿过具有波长选择特征的反射膜50b并反射在其中形成有地址纹道50c的铝反射膜上。根据与CD和DVD相同的原理，基于从用于伺服的光学系统的光检测器中检测到的电信号，通过控制单元来获得用于处理聚焦伺服、径向伺服，和轴伺服所必须的用于伺服的误差信号、和用于指定其上照射有光束的全息图记录介质50的记录层50a的位置的地址信号。
例如，用于记录和再生的光束是来自蓝色激光二极管的光束(蓝色光束)。例如，用于伺服的光束是来自红色激光二极管的光束(红色光束)。通过指定光学组件的排列来预先指定其上通过两个光束的光路之间的位置关系。因此，通过使用红色光束执行伺服，通过这个伺服的动作指定其中通过蓝色光束(信号光40和参考光41)形成全息图的位置。通过这个伺服的动作指定其中通过蓝色光(参考光41、衍射光42、和衍射光43)根据全息图再生记录数据的位置。可以在全息图记录介质50的记录层50a的预定位置执行全息图记录和再生。
(应用同轴系统的光学系统的全息图记录和再生装置)
在应用同轴光学系统的全息图记录和再生装置(后文中称为同轴系统的全息图记录装置)中，通过共用信号光、参考光、和衍射光中的光束的光路的一部分，可以使用相同物镜来执行记录和再生。因此，光学系统可得以简化。此外，因全息图记录和再生装置相对简单地与过去的诸如CD及DVD的光碟兼容，所以作为未来的记录及再生装置所述全息图记录和再生装置吸引注意力。
图5是具有在中心所示的光学单元的全息图记录和再生装置100的示意图。全息图记录和再生装置100是全息图记录装置的实例。通过相同的参考数字来表示与以上所述的组件相同的组件。省略对组件的阐述。
用于伺服的光学系统30设置在全息图记录和再生装置100中。通过参考数字表示并且主要阐述了构成用于伺服的光学系统30的最主要的光学组件。用于伺服的光源28发出用于伺服的光束。用于伺服的光束是具有与来自用于记录和再生的激光束源20的光束的波长不同的更长波长(例如，来自红色激光的光束)的光束。因而，可分离用于伺服的光束与用于记录和再生的光束。由于光聚合物对红色光束不敏感，所以记录层50a(见图4)不会受到红色光束的影响。
射束分裂器23使返回的光从全息图记录介质50导向光检测器29。光检测器29具有以下结构，其中，将检测器分为多个部分，这些部分可应用于(例如)用于聚焦伺服的散光方法(在由图5中的参考标记F所指示的方向上的位置控制)和用于径向(跟踪)伺服的推挽方法(在由图5中的参考标记T所指示的方向上的位置控制)。二向色镜(dichroic mirror)34是用于伺服的光学系统30和用于记录和再生的光学系统所共有的光学组件，并且是分离用于伺服的光束与用于记录和再生的光束的波长分离元件。反射镜56改变用于伺服的光束和用于记录和再生的光束的传播方向，以将光束导向物镜24，并且改变来自全息图记录介质50的地址纹道50c(参见图5)和全息图的衍射光的传播方向，以将衍射光导向用于伺服的光学系统30和用于记录和再生的光学系统。反射镜56还充当用于执行角度复用的机构单元。
主轴马达51在其光盘形状的几何中心周围旋转具有与过去的诸如CD和DVD的光盘相同的外部形状的全息图记录介质50。全息图记录介质50的旋转位置受到来自控制单元60的控制信号的控制。温度检测器70被设置为与全息图记录介质50接触以具有低的导热性、或设置在全息图记录介质50附近。
控制单元60执行全息图记录和再生装置100的运行控制。例如，控制单元60执行激光束源20的控制、在空间光调制器22上所显示的参考光模式和信号光模式的控制、反射镜56的控制、通过来自光检测器29的伺服信号的处理使用用于伺服的致动器54对用于伺服的光源28的控制、轴监测器51的控制、和通过借由温度检测器70检测全息图记录介质50的温度而对记录和再生的控制。此外，控制单元60执行降噪的处理，这是本实施例的要点。
全息图记录和再生装置100具有可执行全息图的记录和再生的全息图记录和再生装置的所有功能。然而，即便将全息图记录和再生装置100构建成仅包括与全息图记录有关的组件的全息图记录装置、或构建成仅包括与全息图再生有关的组件的全息图再生装置，仍能够轻松实现全息图记录装置或全息图再生装置的功能。
(实施例中的降噪)
以下描述一种当使用全息图记录和再生装置100与全息图记录介质50时所采用的降噪技术。在所有实施例中，对于每种起因，预先将由于包括在图像传感器25上形成的图像中的各种起因而引起的噪声(通常称为起因噪声)分为已知起因噪声。通过将起因噪声添加到在图像传感器25上所形成的图像(再生图像)上(将起因噪声加到图像上以及从图像中减去起因噪声)来分离起因噪声。可以减少的噪声类型视如何分离起因噪声而不同。
在将通过衍射光43在图像传感器25的光接收表面上所形成的再生图像转换为电信号之后的电处理阶段，而不是光处理阶段，通过控制单元60执行起因噪声的实际添加和减少。在所有实施例中，对于每种起因，预先将由于包括在来自图像传感器25的电信好中的各种起因而引起的噪声分为已知起因电噪声信号。通过将起因电噪声信号添加到来自图像传感器25的电信号(对应于根据全息图通过衍射光43产生的再生图像)中或从该电信好中减去起因电噪声信号来减少来自图像传感器25的起因电噪声信号。降噪的效果范围视如何分离所引起电噪声信号而不同。
(检测介质引起的电噪声信号和光学系统引起电噪声信号的方法，这是一种根据第一实施例的检测起因电噪声信号的方法)
参考光41照射全息图记录介质50的记录层50a中没有形成的全息图的区域以获得衍射光42和衍射光43并通过衍射光43在图像传感器25上形成实际图像。在此情况下，根据在图像传感器25的光接收表面上所形成的再生图像检测到的电信号包括介质起因电噪声信号和光学系统起因电噪声信号。作为已知结果，可以了解介质引起的电噪声信号和光学系统引起电噪声信号。
介质引起的电噪声信号是由于全息图记录介质本生的光学特征而引起的噪声。介质引起的电噪声信号包括由于保护膜50d的刮痕、灰尘等引起的电噪声信号和由于记录层50a中的散射等引起的电噪声信号。术语“介质引起的电噪声信号”表示作为电信号的噪声形式。作为表示包括光学噪声的噪声的更宽概念的术语，使用了“介质引起的噪声”。
光学系统引起的电噪声信号是在光学系统中引起的噪声且主要是漫射光电噪声信号。当设置空间光调制器22和相位遮蔽时，会由于来自相位遮罩的高次衍射光、来自全息图记录介质50的散射光、来自各种光学组件的漫射光等而引起漫射光。最终，在图像传感器25的光接收表面上接收这个散射光，以改变为漫射光电噪声信号。当采用同轴光学系统时，光学系统引起的电噪声信号还包括SLM对比电噪声信号和参考光泄漏电噪声信号。术语“光学系统引起的电噪声信号”表示作为电信号的噪声形式。作为表示包括光学噪声的噪声的更宽概念的术语，使用“光学系统引起的噪声”。同样，术语“SLM对比噪声”和“参考光泄漏噪声”用作SLM对比电噪声信号和参考光泄漏电噪声信号。
SLM对比电噪声信号是当空间光调制器22中白色部分和黑色部分的明暗亮度比并不无穷大时所引起的噪声。在同轴光学系统中，当执行再生操作时，信号光空间光调制部46对所有像素都是完全黑色部分，并且信号光的强度理论上为零。在常见方法中，将再生时参考光的强度设为比信号光的强度大了约2至3位，从而获得令人满意的再生特征。当空间光调制器22的白色部分的亮度与黑色部分的亮度之间的对比度不大时(尽管黑色部分原本并不透射光束，但此处黑色部分会透射光束)，在再生时，信号光空间光调制部46并不完全黑(完全不透射光束的状态)。因此，使与通过图像传感器25检测到的图像相对应的电信号的信噪比(SNR)劣化。在再生时参考光的光强度必须大大大于由参考光所产生的衍射光的强度。然而，在同轴光学系统中，使一个光束照射空间光调制器22以获得参考光和信号光。因此，黑色部分的弱对比度会从信号光空间光调制部46(在再生时原本应为完全黑色的部分(完全不透射光束的部分))中产生光束(见图2)，并且会使信噪比劣化。
作为具体实例，例如，即使空间光调制器22的对比度为1000∶1(其中，自白色部分获得的光强度是1000，自黑色部分获得的光强度是1)时，若衍射光的衍射率是0.1％，则衍射光的功率是参考光的功率的1/1000。因此，当在空间光调制器22的信号光空间光调制部46上显示黑色部分时的光强度与衍射光的强度相同。例如，当使用铁电晶体(FLC)时，由于对比度并不是很高高，所以SLM对比电噪声信号很大。
在同轴光学系统情况下，参考光泄漏电噪声信号是当在非常接近的位置排列参考光和信号光时所引起的噪声。参考光的强度比衍射光的强度大了约2至3位。因此，在图像传感器25中，参考光泄漏到衍射光的检测区域，并且使信噪比(SNR)劣化。因为参考光的泄漏量在图像传感器25的衍射光的检测区域的末端比在中心处要大，所以在衍射光的检测区域末端的参考光泄漏电噪声信号会引起更大的信噪比(SNR)劣化。在第一实施例中，通常将通过使光束照射全息图记录介质50的预定区域而从图像传感器25获得的电信号(在此情况下，噪声信号)称为预定区域电信号。
(检测电路单元引起的电噪声信号的方法，这是一种根据第二实施例的检测起因电噪声信号的方法)
可以通过向全息图记录和再生装置100供电、阻断光束以防止光束被图像传感器25接收、和获得来自图像传感器25的电信号来执行对由于全息图记录和再生装置100的电路单元引起的电路单元引起的电噪声信号的检测。每当向全息图再生装置供电时都要检测电路引起的电噪声信号。因此，能够检测出与光二极体的暗电流随时间的改变、全息图再生装置的电压老化劣化、以及环境温度的改变相对应的电路单元引起的电噪声信号。在第二实施例中，通常将从图像传感器25中检测到的电信号(在此情况下为噪声信号)称为光束停止电信号。
(全息图记录和再生装置中的降噪)
以下阐述如何在全息图记录和再生装置100中执行降噪。控制单元60包括模数转换器(A/D转换器)(未示出)。通过这个A/D转换器将来自图像传感器25各个像素的电信号从模拟信号转换为数字信号。转换后的数字信号具有8位或10位的准确度。控制单元60包括随机存取存储器(RAM)，该随机存取存储器具有对应于像素数目的存储容量，用于存储从图像传感器25各个像素获得的各个数字信号的值。
(降噪的基本过程)
根据以下所述过程来执行减少分别通过使用根据第一实施例的检测起因电噪声信号(介质引的起电噪声信号和光学系统引起的电噪声信号)的方法和检测起因电噪声信号(电路单元引起的电噪声信号)的方法所检测到的各个起因电噪声信号的减少。在以下阐述过程中，将通过根据第一实施例的检测方法检测到的起因电噪声信号称为第一起因电噪声信号，而将通过根据第二实施例的检测方法检测到的起因电噪声信号称为第二起因电噪声信号。
首先，检测第一起因电噪声信号或第二起因电噪声信号。将检测到的起因电噪声信号(下文中称为起因电噪声数字信号)存储在通过与图像传感器25的各个像素相对应的预定地址所指定的RAM区域中。
可以使用图像传感器25通过接收来自全息图(将据其再生记录数据)的衍射光来获得每个像素的再生信号。通过使用A/D转换器数字化再生信号来获得信号(下文中称为再生数字信号)。该再生数字信号存储在通过与各个像素对应的预定地址所指定的RAM区域中(下文中称为再生信号存储RAM区域)。
从与再生信号存储RAM区域的特定像素对应的再生数字信号中减去起因电噪声数字信号。通过这个减法过程获得的数字信号(下文中称为降噪后的数字再生信号)存储在与再生信号存储RAM区域中的特定像素相对应的存储器中。通过对所有像素应用这个操作完成降噪的算术运算过程。通过设置在控制单元60中的中心处理单元(CPU)执行此减法过程作为数字处理。
在实施例中，将起因电噪声数字信号、再生数字信号、和降噪后的数字再生信号分别作为数字电信号来进行处理。然而，也可以使用模拟存储器(例如，电容器)并实际存储各个模拟电信号，然后，在算术运算时，使用运算放大器而不是使用CPU来执行减法。在此情况下，分别将起因电噪声数字信号、再生数字信号、和降噪后的数字再生信号称为起因电噪声模拟信号、再生模拟信号、和降噪后模拟再生信号。将起因电噪声数字信号和起因电噪声模拟信号总称为起因电噪声信号。将再生数字信号和再生模拟信号总称为再生信号。降噪后的数字再生信号及降噪后的模拟再生信号总称为降噪后的再生信号。
在通过根据第一和第二实施例的检测方法检测到的起因电噪声信号中，某些噪声是由于特定像素的故障等引起的固定噪声。然而，大部分噪声分量具有噪声分量随时间改变而随机波动的特征。因而，能够通过使照射时间变化而多次照射参考光、根据图像传感器25中参考光的照射多次获得来自记录层中的同一全息图的衍射光、和使起因电噪声数字信号经过平均处理来准确获得起因电噪声信号。
(实验结果)
执行全息图记录和再生装置100中的降噪处理，作为全息图记录和再生装置100中的控制单元60的内部处理。因而，很难定量掌握降噪的动作处理。因此，执行以下所述的实验并且检查降噪效果，从而定量掌握降噪的动作效果。
以下述顺序执行实验。在全息图记录和再生装置100中，执行降噪的处理，并且为了能够视觉识别处理步骤，进行排列以能够使用监视器来视觉观察处理步骤。具体地，经由CPU的总线将表示控制单元60中的处理步骤的数字信息提取到外部，从而能够使用监视器来视觉识别数字信息。图6～图10、图12、图14、图16、和图18是以此方法在监视器上所显示的屏幕的照片。
图6A～图6C是示出了用于检查减少第一起因电噪声信号的操作的实验结果的照片。在图6A中，仅使参考光41入射到全息图记录介质50中没有记录全息图的记录层50a的区域上，使与通过在参考光41的入射处所产生的衍射光43而在图像传感器25上所形成的图像相对应的电信号经过A/D转换，获得引起电噪声数字信号，然后在监视器上显示该起因电噪声数字信号。起因电噪声数字信号是第一起因电噪声数字信号。如图6A所示，不管空间光调制器22的信号光空间光调制部46(参见图2)的所有像素都被设为黑色部分，由于空间光调制器22中的SLM对比度并不令人满意，所以获得的监视器图像也并比完全黑。还要观察由于诸如透镜的光学系统带来的干涉条纹。
在图6B中，仅使参考光41入射到全息图记录介质50中记录有全息图的记录层50a的区域上，使与通过在参考光41的入射处产生的衍射光43而形成在图像传感器25上的图像相对应的电信号经过A/D转换，获得再生数字信号，然后在监视器上显示该再生数字信号。如图6B所示，图像传感器25的衍射光接收部分(图6B的中心)会由于SLM对比电噪声信号的影响而闪烁。此衍射光接收部是与空间光调制器22的信号光空间光调制部46(见图2)相对应位置的光接收部。
在图6B中，作为视觉显示在监视器上的屏幕的基础的再生数字信号的信噪比(SNR)是2.84，以及错误记录数据的符号数是92。
在图6C中，在全息图记录和再生装置100中，在用于降噪的处理之后的降噪后的数字再生信号作为图像而在监视器上进行显示。如图6C所示，因为减去了SLM对比电噪声信号，所以缓解了由于衍射光接收部(图6C的中心)中的SLM对比度引起的噪声的影响，并且质量比原本在图像传感器25中所产生的再生图像质量高的图像作为图像而在监视器上进行显示。此点处的再生数字信号的信噪比是3.37，以及错误记录数据的符号数是18。可见信噪比实质上得到了改善，并且错误记录数据的信号数基本上减少了。另外，根据关于控制单元60中降噪的处理，能够获得等价于从图像传感器25获得在图像传感器25中的图6C所示出的再生图像的情况下的电信号的再生特征。
在图7A和图7C、图8A和图8C、以及9A图9C中，对根据再生数字信号获得的监视器上的图像和当参考光的光强度改变时降噪后根据数字再生信号获得的监视器上的图像进行比较。根据各个参考光的光强度检测通过检测第一起因电信号所获得的结果，然后执行降噪的处理。图7A和图7C示出了当将提供给激光束源20的电流值设为50mA(毫安)时的结果。图7A示出了根据再生数字信号获得的监视器上的图像。图7C示出了根据降噪后的数字再生信号获得的监视器上的图像。图8A和图8C示出了当将提供给激光束源20的电流值设为60mA(毫安)时的结果。图8A示出了根据再生数字信号获得的监视器上的图像。图8C示出了根据降噪后的数字再生信号获得的监视器上的图像。图9A和图9C示出了当将提供给激光束源20的电流值设为70mA(毫安)时的结果。图9A示出了根据再生数字信号获得的监视器上的图像。图9C示出了根据降噪后的数字再生信号获得的监视器上的图像。
当提供给激光束源20的电信号的值增大时，即，当参考光的光强度增大时，由于SLM的对比度引起的噪声量也增大。然而，在两种情况下，改善了信噪比并且通过降噪处理减少了起因符号错误的数目。具体地，当提供给激光束源20的电流值是50mA时，信噪比从2.84改为3.37，以及错误符号数从92减少到18。当提供给激光束源20的电流值为60mA时，信噪比从2.28改为2.42，以及错误符号数从228减少到111。当提供给激光束源20的电流值为70mA时，信噪比从1.65改为1.8，以及错误符号数从679减少到595。
(另一个实验结果)
上述实验结果是用于检查减少第一起因电噪声信号的实验结果。作为另一个实验结果，以下描述用于检查减少固定模式噪声(FPN)为主要的第二起因电噪声信号的操作的实验结果。
在图10A中，示出了处于阻断来自激光束源20的光束的发射的状态下的再生数字信号作为监视器上的图像。该图像与在全息图记录和再生装置100的图像传感器25的光接收表面上所呈现的图像相同。图10B是示出了通过分析处于阻断来自激光束源20的光束的发射的状态下的再生数字信号而获得的A/D转换后的输出频率分布图(直方图)。直方图的横坐标表示A/D转换后的输出幅度，及其纵坐标表示出现的次数。
在图11A中，示出了通过使来自激光束源20的光束照射全息图而获得的再生数字信号作为监视器上的图像。图像基本上与在全息图记录和再生装置100的图像传感器25的光接收表面上所呈现的再生图像相同。图10B是通过分析通过使来自激光束源20的光束照射全息图而获得的再生数字信号而获得的直方图。
在图12A中，示出了在通过从再生数字信号(通过使来自激光束源20的光束照射全息图而获得)中减去第二起因电噪声信号而获得的降噪后的数字再生信号作为监视器上的图像。示出了通过全息图记录和再生装置100的控制单元60执行的算术运算结果作为图像。图12B是通过分析控制单元60所执行的算术运算的结果而获得的直方图。
当比较图11A和图12A以及比较图11B和图12B时，可见在降噪处理之后，去除了暗态的背景噪声和作为电信号的第二起因电噪声信号，并且获得了令人满意的再生特征。
在图13A中，显示了降噪处理前作为电信号的再生数字信号作为监视器上的图像。图13B是通过分析再生数字信号而获得的直方图。参考数字0指示的图表示在二进制时开始取值为0的再生数字信号的分布。参考数字1指示的图表示在二进制时开始取值为1的再生数字信号的分布。在图14A中，显示了在全息图记录和再生装置100中的降噪处理后作为电信号的降噪后的数字再生信号作为监视器上的图像。图14B是通过分析降噪后的数字再生信号而获得的直方图。参考数字0和参考数字1具有与图13B中的0和1相同的意义。
通过比较图13A和图13B以及图14A和图14B具体阐述降噪的效果。通过根据减法去除暗态背景噪声(EPN)，即，作为电信号的第二起因电噪声信号，改进了信噪比并且减少了错误符号数。在去除暗态背景噪声之前，获得的信噪比的值为1.80。然而，在去除暗态背景噪声之后，获得的信噪比的值为1.92。在去除暗态背景噪声之后，错误符号数从95减少到72。根据公式(1)，假设参考数字2和参考数字1指示的图是高斯分布，通过计算这些图的离散度(σ0，σ1)和均值(μ0，μ1)来计算信噪比。
信噪比(SNR)＝(μ1-μ0)/(σ1+σ0)1/2 (1)
在图15和16中示出了对不同全息图的六个样本应用相同处理以显示错误减少效果的结果。图15是在六个样本的降噪处理之前和降噪处理之后的错误符号数的比较表格。图16是在六个样本的降噪处理之前和降噪处理之后的错误符号数的比较图。从此结果可见，经过根据本实施例的降噪技术可减少20％-30％的符号错误。
(降噪的处理流程)
参考图17阐述控制单元60中通过CPU执行的处理。图17中的流程图是用于减少第一起因电噪声信号的处理流程图。
CPU使参考光照射记录层中没有形成全息图的区域(例如，标题区域)(步骤ST100)。
CPU检测来自与通过来自记录层中没有形成全息图的区域的光束所产生的图像传感器上的图像相对应的各个像素的信号(未记录部分再生数字信号)，然后将这些信号存储在噪声存储RAM区域中(步骤ST101)。
CPU使参考光照射记录层中形成有全息图的区域(步骤ST102)。
CPU检测来自与通过来自记录层中形成全息图的区域的衍射光所产生的图像传感器上的图像相对应的各个像素的信号(再生数字信号)，然后，将这些信号存储在再生信号存储RAM区域中(步骤ST103)。
对于各个像素，CPU从存储在再生信号存储RAM区域中的再生数字信号中减去存储在噪声存储RAM区域中的未记录部分再生数字信号，从而获得降噪后的数字再生信号(步骤ST104)。
CPU处理降噪后的数字再生信号以获得再生数据(步骤ST105)。
根据此实施例，可去除由光学系统引起的光学系统起因电噪声，诸如漫射光噪声。还可去除由全息图记录介质引起的介质起因电噪声。
具体地，当采用同轴光学系统时，因为参考光和信号光存在于非常接近的位置中，并且参考光的光强度比衍射光的光强度大了约2至3位，所以出现了参考光泄漏噪声。然而，可以有效去除此参考光泄漏噪声。
当采用同轴光学系统时，相同光束，即，具有相同光强度的光束获得参考光和信号光。因为参考光的光强度比衍射光的光强度大了约2至3位，所以当采用具有对比度不大的SLM时，信号光空间光调制部的像素不完全为黑色部分。因此，出现SLM对比噪声。然而，可以有效去除此SLM对比噪声。
使参考光多次照射不具有信息的相同全息图或没有记录全息图的区域，然后根据衍射光获得参考光的多次照射时的电信号。通过全息图记录和再生装置启动过程中的任意时刻执行用于平均电信号的处理，将通常从预定像素中明确检测到的噪声加起来。因而，能够更准确和明确地去除起因电噪声信号。
还能够去除作为与光学系统和全息图记录介质无关的噪声的电路单元引起的电噪声信号。
多次获得作为独立于光学系统及全息图记录介质的噪声的电路单元引起的电噪声信号。通过在全息图记录和再生装置启动过程中的任意时刻执行用于平均电路单元引起的电噪声信号的处理，可以明确去除电路单元引起的电噪声信号。
因为全息图记录介质是具有兼容性的记录介质，所以当适当组合全息图记录和再生装置与全息图记录介质时，通过图像传感器检测到的噪声具有各种幅度。如果使用了实施例中所述的降噪技术，则能够轻松确保全息图记录介质的兼容性。
如果使第一起因电噪声信号和第二起因电噪声信号分别乘以系数、加权，然后从来自图像传感器的电信号减去它们，则能够有效减少基于多种原因的噪声影响。
上述所有实施例仅为本发明的实施例。本发明并不限于这些实施例。例如，在以上阐述过程中，阐述了用于同轴排列信号光和参考光的同轴系统。在用于经由不同光学组件在全息图记录介质上产生信号光和参考光的双重光束系统中，能够基于相同的技术理念来执行本发明。另外，例如，考虑到空间光调制器，不管空间光调制器是透射型的还是反射型的，都可以使用空间光调制器来执行本发明。
本领域的技术人员应理解，在附加权利要求或其等同物的范围内，可根据设计要求和其它因素来进行各种修改、组合、子组合、和替换。
相关申请的交叉参考
本发明包含于2006年10月17日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-282699的主题，其全部内容结合于此作为参考。
(同轴系统的光学系统)
参考图1阐述同轴光学系统10的概述，并参考图2阐述同轴光学系统11的概述。
作为主要光学组件，图1所示的同轴光学系统10包括激光束源20、准直透镜21、由透射型液晶形成的空间光调制器22、射束分裂器23、和物镜24。
从激光束源20发出的光束通过准直透镜21转换为平行光并穿过空间光调制器22。空间光调制器22包括两个光束透射区域，即，基于记录数据来显示信号光模式的信号光空间光调制部46(参见图2)和显示参考光模式的参考光空间光调制部47(参见图2)。通过具有空间光调制器22的各个区域的光束作为具有相同中心线并同轴排列的信号光40和参照光41穿过公共的光学组件，即，射束分裂器23和物镜24。另外，信号光40和参考光41共用一个光路并入射在全息图记录介质50的记录层50a上(参见图4)。由信号光空间光调制部46产生的信号光40和由参考光空间光调制部47产生的参考光41在记录层50a中彼此干涉。记录层50a很小区域的折射率随此干涉形式变化。将记录数据作为对应于折射率模式的衍射光栅(全息图)进行记录。
图2是示出了在空间光调制器22上所显示的信号光模式和参考光模式的实例的示图。在这些模式下，信号光模式(根据纸表面的彩色部分(白色部分)和黑色部分的组合，在信号光空间光调制部46中所产生的模式)显示在信号光空间光调制部46(这个部分接近这些模式的中心)中。参考光模式(通过白色部分和黑色部分的组合，在参考光空间光调制部47中所产生的模式)显示在信号光空间光调制部46周围的参考光空间光调制部47中。在图2中，黑色部分是使光束阻断的一部分，而白色部分是使光束透射的一部分。信号光和参考光的形式随着黑色部分和白色部分的排列变化。可以对二维精细划分的每个小区域控制白色部分和黑色部分。
用于记录数据的参考光模式的实例并不限于干扰形状的模式(其中通过以同心圆形状延伸的线分隔白色部分和黑色部分的模式)，而是例如，可以为随机模式，这是其中通过提前生成随机数而随便空间排列白色部分和黑色部分的模式。
在图3中示出了用于同轴系统的全息图再生装置中的同轴光学系统11的概念图。除了激光束源20、准直透镜21、空间光调制器22、射束分裂器23，和物镜24外，同轴系统的全息图再生装置还包括具有电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等的图像传感器25。
在再生过程中，仅在空间光调制器22的参考光空间光调制部47中显示参考光模式并在信号光空间光调制部46中显示完整的黑色模式(阻断光束透射的仅黑色部分模式)。来自参考光空间光调制部47的参考光41透过射束分裂器23和物镜24透射并入射在全息图记录介质50和记录层50a中所形成的全息图上，从而再生记录数据。通过参考光产生对应于全息图的衍射光42。通过射束分裂器23改变作为光束的衍射光42的传播方向。衍射光42作为衍射光43照明图像传感器25。来自具有二维排列的像素的图像传感器25的电信号是对应于全息图的形状的信号，即，记录数据。因而，可以在未示出的再生信号处理单元中根据此电信号来再生记录数据。如图4所示，同轴光学系统的特征在于信号光、再生光，和衍射光以同轴形状(同轴地)排列。
(全息图记录介质的结构)
图4是图解示出了沿横截面方向切割的全息图记录介质50的结构的示图。该图进一步图解示出了如何使信号光40(通过虚线内侧并从空间光调制器22(参见图1)到达记录层50a的光束)、衍射光42(以与信号光40相同方式通过虚线内侧并从记录层50a到达射束分裂器23的光束(参见图3))、参考光41(在实线与虚线之间通过并从空间光调制器22(参见图1)到达记录层50a的光束)、和用于伺服的光束(通过交替长短虚线的内侧的光束)入射在物镜24上。全息图记录介质50具有保护膜50d、记录层50a、用于光束的记录和再生的反射膜50b、和地址纹道(groove)50c。
当记录时，根据通过信号光40与参考光41之间的干涉产生的干涉条纹的形状，在记录层50a中形成全息图。当再生时，仅参考光41照射全息图。因此，对应于全息图的衍射光42在通过反射膜50b进行记录时反射在与信号光40的区域基本相同的区域上，穿过物镜24，然后在图像传感器25上形成图像(再生图像)。另外，用于伺服的光束穿过具有波长选择特征的反射膜50b并反射在其中形成有地址纹道50c的铝反射膜上。根据与CD和DVD相同的原理，基于从用于伺服的光学系统的光检测器中检测到的电信号，通过控制单元来获得用于处理聚焦伺服、径向伺服，和轴伺服所必须的用于伺服的误差信号、和用于指定其上照射有光束的全息图记录介质50的记录层50a的位置的地址信号。
例如，用于记录和再生的光束是来自蓝色激光二极管的光束(蓝色光束)。例如，用于伺服的光束是来自红色激光二极管的光束(红色光束)。通过指定光学组件的排列来预先指定其上通过两个光束的光路之间的位置关系。因此，通过使用红色光束执行伺服，通过这个伺服的动作指定其中通过蓝色光束(信号光40和参考光41)形成全息图的位置。通过这个伺服的动作指定其中通过蓝色光(参考光41、衍射光42、和衍射光43)根据全息图再生记录数据的位置。可以在全息图记录介质50的记录层50a的预定位置执行全息图记录和再生。
(应用同轴系统的光学系统的全息图记录和再生装置)
在应用同轴光学系统的全息图记录和再生装置(后文中称为同轴系统的全息图记录装置)中，通过共用信号光、参考光、和衍射光中的光束的光路的一部分，可以使用相同物镜来执行记录和再生。因此，光学系统可得以简化。此外，因全息图记录和再生装置相对简单地与过去的诸如CD及DVD的光碟兼容，所以作为未来的记录及再生装置所述全息图记录和再生装置吸引注意力。
图5是具有在中心所示的光学单元的全息图记录和再生装置100的示意图。全息图记录和再生装置100是全息图记录装置的实例。通过相同的参考数字来表示与以上所述的组件相同的组件。省略对组件的阐述。
用于伺服的光学系统30设置在全息图记录和再生装置100中。通过参考数字表示并且主要阐述了构成用于伺服的光学系统30的最主要的光学组件。用于伺服的光源28发出用于伺服的光束。用于伺服的光束是具有与来自用于记录和再生的激光束源20的光束的波长不同的更长波长(例如，来自红色激光的光束)的光束。因而，可分离用于伺服的光束与用于记录和再生的光束。由于光聚合物对红色光束不敏感，所以记录层50a(见图4)不会受到红色光束的影响。
射束分裂器23使返回的光从全息图记录介质50导向光检测器29。光检测器29具有以下结构，其中，将检测器分为多个部分，这些部分可应用于(例如)用于聚焦伺服的散光方法(在由图5中的参考标记F所指示的方向上的位置控制)和用于径向(跟踪)伺服的推挽方法(在由图5中的参考标记T所指示的方向上的位置控制)。二向色镜(dichroic mirror)34是用于伺服的光学系统30和用于记录和再生的光学系统所共有的光学组件，并且是分离用于伺服的光束与用于记录和再生的光束的波长分离元件。反射镜56改变用于伺服的光束和用于记录和再生的光束的传播方向，以将光束导向物镜24，并且改变来自全息图记录介质50的地址纹道50c(参见图5)和全息图的衍射光的传播方向，以将衍射光导向用于伺服的光学系统30和用于记录和再生的光学系统。反射镜56还充当用于执行角度复用的机构单元。
主轴马达51在其光盘形状的几何中心周围旋转具有与过去的诸如CD和DVD的光盘相同的外部形状的全息图记录介质50。全息图记录介质50的旋转位置受到来自控制单元60的控制信号的控制。温度检测器70被设置为与全息图记录介质50接触以具有低的导热性、或设置在全息图记录介质50附近。
控制单元60执行全息图记录和再生装置100的运行控制。例如，控制单元60执行激光束源20的控制、在空间光调制器22上所显示的参考光模式和信号光模式的控制、反射镜56的控制、通过来自光检测器29的伺服信号的处理使用用于伺服的致动器54对用于伺服的光源28的控制、轴监测器51的控制、和通过借由温度检测器70检测全息图记录介质50的温度而对记录和再生的控制。此外，控制单元60执行降噪的处理，这是本实施例的要点。
全息图记录和再生装置100具有可执行全息图的记录和再生的全息图记录和再生装置的所有功能。然而，即便将全息图记录和再生装置100构建成仅包括与全息图记录有关的组件的全息图记录装置、或构建成仅包括与全息图再生有关的组件的全息图再生装置，仍能够轻松实现全息图记录装置或全息图再生装置的功能。
(实施例中的降噪)
以下描述一种当使用全息图记录和再生装置100与全息图记录介质50时所采用的降噪技术。在所有实施例中，对于每种起因，预先将由于包括在图像传感器25上形成的图像中的各种起因而引起的噪声(通常称为起因噪声)分为已知起因噪声。通过将起因噪声添加到在图像传感器25上所形成的图像(再生图像)上(将起因噪声加到图像上以及从图像中减去起因噪声)来分离起因噪声。可以减少的噪声类型视如何分离起因噪声而不同。
在将通过衍射光43在图像传感器25的光接收表面上所形成的再生图像转换为电信号之后的电处理阶段，而不是光处理阶段，通过控制单元60执行起因噪声的实际添加和减少。在所有实施例中，对于每种起因，预先将由于包括在来自图像传感器25的电信好中的各种起因而引起的噪声分为已知起因电噪声信号。通过将起因电噪声信号添加到来自图像传感器25的电信号(对应于根据全息图通过衍射光43产生的再生图像)中或从该电信好中减去起因电噪声信号来减少来自图像传感器25的起因电噪声信号。降噪的效果范围视如何分离所引起电噪声信号而不同。
(检测介质引起的电噪声信号和光学系统引起电噪声信号的方法，这是一种根据第一实施例的检测起因电噪声信号的方法)
参考光41照射全息图记录介质50的记录层50a中没有形成的全息图的区域以获得衍射光42和衍射光43并通过衍射光43在图像传感器25上形成实际图像。在此情况下，根据在图像传感器25的光接收表面上所形成的再生图像检测到的电信号包括介质起因电噪声信号和光学系统起因电噪声信号。作为已知结果，可以了解介质引起的电噪声信号和光学系统引起电噪声信号。
介质引起的电噪声信号是由于全息图记录介质本生的光学特征而引起的噪声。介质引起的电噪声信号包括由于保护膜50d的刮痕、灰尘等引起的电噪声信号和由于记录层50a中的散射等引起的电噪声信号。术语“介质引起的电噪声信号”表示作为电信号的噪声形式。作为表示包括光学噪声的噪声的更宽概念的术语，使用了“介质引起的噪声”。
光学系统引起的电噪声信号是在光学系统中引起的噪声且主要是漫射光电噪声信号。当设置空间光调制器22和相位遮蔽时，会由于来自相位遮罩的高次衍射光、来自全息图记录介质50的散射光、来自各种光学组件的漫射光等而引起漫射光。最终，在图像传感器25的光接收表面上接收这个散射光，以改变为漫射光电噪声信号。当采用同轴光学系统时，光学系统引起的电噪声信号还包括SLM对比电噪声信号和参考光泄漏电噪声信号。术语“光学系统引起的电噪声信号”表示作为电信号的噪声形式。作为表示包括光学噪声的噪声的更宽概念的术语，使用“光学系统引起的噪声”。同样，术语“SLM对比噪声”和“参考光泄漏噪声”用作SLM对比电噪声信号和参考光泄漏电噪声信号。
SLM对比电噪声信号是当空间光调制器22中白色部分和黑色部分的明暗亮度比并不无穷大时所引起的噪声。在同轴光学系统中，当执行再生操作时，信号光空间光调制部46对所有像素都是完全黑色部分，并且信号光的强度理论上为零。在常见方法中，将再生时参考光的强度设为比信号光的强度大了约2至3位，从而获得令人满意的再生特征。当空间光调制器22的白色部分的亮度与黑色部分的亮度之间的对比度不大时(尽管黑色部分原本并不透射光束，但此处黑色部分会透射光束)，在再生时，信号光空间光调制部46并不完全黑(完全不透射光束的状态)。因此，使与通过图像传感器25检测到的图像相对应的电信号的信噪比(SNR)劣化。在再生时参考光的光强度必须大大大于由参考光所产生的衍射光的强度。然而，在同轴光学系统中，使一个光束照射空间光调制器22以获得参考光和信号光。因此，黑色部分的弱对比度会从信号光空间光调制部46(在再生时原本应为完全黑色的部分(完全不透射光束的部分))中产生光束(见图2)，并且会使信噪比劣化。
作为具体实例，例如，即使空间光调制器22的对比度为1000∶1(其中，自白色部分获得的光强度是1000，自黑色部分获得的光强度是1)时，若衍射光的衍射率是0.1％，则衍射光的功率是参考光的功率的1/1000。因此，当在空间光调制器22的信号光空间光调制部46上显示黑色部分时的光强度与衍射光的强度相同。例如，当使用铁电晶体(FLC)时，由于对比度并不是很高高，所以SLM对比电噪声信号很大。
在同轴光学系统情况下，参考光泄漏电噪声信号是当在非常接近的位置排列参考光和信号光时所引起的噪声。参考光的强度比衍射光的强度大了约2至3位。因此，在图像传感器25中，参考光泄漏到衍射光的检测区域，并且使信噪比(SNR)劣化。因为参考光的泄漏量在图像传感器25的衍射光的检测区域的末端比在中心处要大，所以在衍射光的检测区域末端的参考光泄漏电噪声信号会引起更大的信噪比(SNR)劣化。在第一实施例中，通常将通过使光束照射全息图记录介质50的预定区域而从图像传感器25获得的电信号(在此情况下，噪声信号)称为预定区域电信号。
(检测电路单元引起的电噪声信号的方法，这是一种根据第二实施例的检测起因电噪声信号的方法)
可以通过向全息图记录和再生装置100供电、阻断光束以防止光束被图像传感器25接收、和获得来自图像传感器25的电信号来执行对由于全息图记录和再生装置100的电路单元引起的电路单元引起的电噪声信号的检测。每当向全息图再生装置供电时都要检测电路引起的电噪声信号。因此，能够检测出与光二极体的暗电流随时间的改变、全息图再生装置的电压老化劣化、以及环境温度的改变相对应的电路单元引起的电噪声信号。在第二实施例中，通常将从图像传感器25中检测到的电信号(在此情况下为噪声信号)称为光束停止电信号。
(全息图记录和再生装置中的降噪)
以下阐述如何在全息图记录和再生装置100中执行降噪。控制单元60包括模数转换器(A/D转换器)(未示出)。通过这个A/D转换器将来自图像传感器25各个像素的电信号从模拟信号转换为数字信号。转换后的数字信号具有8位或10位的准确度。控制单元60包括随机存取存储器(RAM)，该随机存取存储器具有对应于像素数目的存储容量，用于存储从图像传感器25各个像素获得的各个数字信号的值。
(降噪的基本过程)
根据以下所述过程来执行减少分别通过使用根据第一实施例的检测起因电噪声信号(介质引的起电噪声信号和光学系统引起的电噪声信号)的方法和检测起因电噪声信号(电路单元引起的电噪声信号)的方法所检测到的各个起因电噪声信号的减少。在以下阐述过程中，将通过根据第一实施例的检测方法检测到的起因电噪声信号称为第一起因电噪声信号，而将通过根据第二实施例的检测方法检测到的起因电噪声信号称为第二起因电噪声信号。
首先，检测第一起因电噪声信号或第二起因电噪声信号。将检测到的起因电噪声信号(下文中称为起因电噪声数字信号)存储在通过与图像传感器25的各个像素相对应的预定地址所指定的RAM区域中。
可以使用图像传感器25通过接收来自全息图(将据其再生记录数据)的衍射光来获得每个像素的再生信号。通过使用A/D转换器数字化再生信号来获得信号(下文中称为再生数字信号)。该再生数字信号存储在通过与各个像素对应的预定地址所指定的RAM区域中(下文中称为再生信号存储RAM区域)。
从与再生信号存储RAM区域的特定像素对应的再生数字信号中减去起因电噪声数字信号。通过这个减法过程获得的数字信号(下文中称为降噪后的数字再生信号)存储在与再生信号存储RAM区域中的特定像素相对应的存储器中。通过对所有像素应用这个操作完成降噪的算术运算过程。通过设置在控制单元60中的中心处理单元(CPU)执行此减法过程作为数字处理。
在实施例中，将起因电噪声数字信号、再生数字信号、和降噪后的数字再生信号分别作为数字电信号来进行处理。然而，也可以使用模拟存储器(例如，电容器)并实际存储各个模拟电信号，然后，在算术运算时，使用运算放大器而不是使用CPU来执行减法。在此情况下，分别将起因电噪声数字信号、再生数字信号、和降噪后的数字再生信号称为起因电噪声模拟信号、再生模拟信号、和降噪后模拟再生信号。将起因电噪声数字信号和起因电噪声模拟信号总称为起因电噪声信号。将再生数字信号和再生模拟信号总称为再生信号。降噪后的数字再生信号及降噪后的模拟再生信号总称为降噪后的再生信号。
在通过根据第一和第二实施例的检测方法检测到的起因电噪声信号中，某些噪声是由于特定像素的故障等引起的固定噪声。然而，大部分噪声分量具有噪声分量随时间改变而随机波动的特征。因而，能够通过使照射时间变化而多次照射参考光、根据图像传感器25中参考光的照射多次获得来自记录层中的同一全息图的衍射光、和使起因电噪声数字信号经过平均处理来准确获得起因电噪声信号。
(实验结果)
执行全息图记录和再生装置100中的降噪处理，作为全息图记录和再生装置100中的控制单元60的内部处理。因而，很难定量掌握降噪的动作处理。因此，执行以下所述的实验并且检查降噪效果，从而定量掌握降噪的动作效果。
以下述顺序执行实验。在全息图记录和再生装置100中，执行降噪的处理，并且为了能够视觉识别处理步骤，进行排列以能够使用监视器来视觉观察处理步骤。具体地，经由CPU的总线将表示控制单元60中的处理步骤的数字信息提取到外部，从而能够使用监视器来视觉识别数字信息。图6～图10、图12、图14、图16、和图18是以此方法在监视器上所显示的屏幕的照片。
图6A～图6C是示出了用于检查减少第一起因电噪声信号的操作的实验结果的照片。在图6A中，仅使参考光41入射到全息图记录介质50中没有记录全息图的记录层50a的区域上，使与通过在参考光41的入射处所产生的衍射光43而在图像传感器25上所形成的图像相对应的电信号经过A/D转换，获得引起电噪声数字信号，然后在监视器上显示该起因电噪声数字信号。起因电噪声数字信号是第一起因电噪声数字信号。如图6A所示，不管空间光调制器22的信号光空间光调制部46(参见图2)的所有像素都被设为黑色部分，由于空间光调制器22中的SLM对比度并不令人满意，所以获得的监视器图像也并比完全黑。还要观察由于诸如透镜的光学系统带来的干涉条纹。
在图6B中，仅使参考光41入射到全息图记录介质50中记录有全息图的记录层50a的区域上，使与通过在参考光41的入射处产生的衍射光43而形成在图像传感器25上的图像相对应的电信号经过A/D转换，获得再生数字信号，然后在监视器上显示该再生数字信号。如图6B所示，图像传感器25的衍射光接收部分(图6B的中心)会由于SLM对比电噪声信号的影响而闪烁。此衍射光接收部是与空间光调制器22的信号光空间光调制部46(见图2)相对应位置的光接收部。
在图6B中，作为视觉显示在监视器上的屏幕的基础的再生数字信号的信噪比(SNR)是2.84，以及错误记录数据的符号数是92。
在图6C中，在全息图记录和再生装置100中，在用于降噪的处理之后的降噪后的数字再生信号作为图像而在监视器上进行显示。如图6C所示，因为减去了SLM对比电噪声信号，所以缓解了由于衍射光接收部(图6C的中心)中的SLM对比度引起的噪声的影响，并且质量比原本在图像传感器25中所产生的再生图像质量高的图像作为图像而在监视器上进行显示。此点处的再生数字信号的信噪比是3.37，以及错误记录数据的符号数是18。可见信噪比实质上得到了改善，并且错误记录数据的信号数基本上减少了。另外，根据关于控制单元60中降噪的处理，能够获得等价于从图像传感器25获得在图像传感器25中的图6C所示出的再生图像的情况下的电信号的再生特征。
在图7A和图7C、图8A和图8C、以及9A图9C中，对根据再生数字信号获得的监视器上的图像和当参考光的光强度改变时降噪后根据数字再生信号获得的监视器上的图像进行比较。根据各个参考光的光强度检测通过检测第一起因电信号所获得的结果，然后执行降噪的处理。图7A和图7C示出了当将提供给激光束源20的电流值设为50mA(毫安)时的结果。图7A示出了根据再生数字信号获得的监视器上的图像。图7C示出了根据降噪后的数字再生信号获得的监视器上的图像。图8A和图8C示出了当将提供给激光束源20的电流值设为60mA(毫安)时的结果。图8A示出了根据再生数字信号获得的监视器上的图像。图8C示出了根据降噪后的数字再生信号获得的监视器上的图像。图9A和图9C示出了当将提供给激光束源20的电流值设为70mA(毫安)时的结果。图9A示出了根据再生数字信号获得的监视器上的图像。图9C示出了根据降噪后的数字再生信号获得的监视器上的图像。
当提供给激光束源20的电信号的值增大时，即，当参考光的光强度增大时，由于SLM的对比度引起的噪声量也增大。然而，在两种情况下，改善了信噪比并且通过降噪处理减少了起因符号错误的数目。具体地，当提供给激光束源20的电流值是50mA时，信噪比从2.84改为3.37，以及错误符号数从92减少到18。当提供给激光束源20的电流值为60mA时，信噪比从2.28改为2.42，以及错误符号数从228减少到111。当提供给激光束源20的电流值为70mA时，信噪比从1.65改为1.8，以及错误符号数从679减少到595。
(另一个实验结果)
上述实验结果是用于检查减少第一起因电噪声信号的实验结果。作为另一个实验结果，以下描述用于检查减少固定模式噪声(FPN)为主要的第二起因电噪声信号的操作的实验结果。
在图10A中，示出了处于阻断来自激光束源20的光束的发射的状态下的再生数字信号作为监视器上的图像。该图像与在全息图记录和再生装置100的图像传感器25的光接收表面上所呈现的图像相同。图10B是示出了通过分析处于阻断来自激光束源20的光束的发射的状态下的再生数字信号而获得的A/D转换后的输出频率分布图(直方图)。直方图的横坐标表示A/D转换后的输出幅度，及其纵坐标表示出现的次数。
在图11A中，示出了通过使来自激光束源20的光束照射全息图而获得的再生数字信号作为监视器上的图像。图像基本上与在全息图记录和再生装置100的图像传感器25的光接收表面上所呈现的再生图像相同。图10B是通过分析通过使来自激光束源20的光束照射全息图而获得的再生数字信号而获得的直方图。
在图12A中，示出了在通过从再生数字信号(通过使来自激光束源20的光束照射全息图而获得)中减去第二起因电噪声信号而获得的降噪后的数字再生信号作为监视器上的图像。示出了通过全息图记录和再生装置100的控制单元60执行的算术运算结果作为图像。图12B是通过分析控制单元60所执行的算术运算的结果而获得的直方图。
当比较图11A和图12A以及比较图11B和图12B时，可见在降噪处理之后，去除了暗态的背景噪声和作为电信号的第二起因电噪声信号，并且获得了令人满意的再生特征。
在图13A中，显示了降噪处理前作为电信号的再生数字信号作为监视器上的图像。图13B是通过分析再生数字信号而获得的直方图。参考数字0指示的图表示在二进制时开始取值为0的再生数字信号的分布。参考数字1指示的图表示在二进制时开始取值为1的再生数字信号的分布。在图14A中，显示了在全息图记录和再生装置100中的降噪处理后作为电信号的降噪后的数字再生信号作为监视器上的图像。图14B是通过分析降噪后的数字再生信号而获得的直方图。参考数字0和参考数字1具有与图13B中的0和1相同的意义。
通过比较图13A和图13B以及图14A和图14B具体阐述降噪的效果。通过根据减法去除暗态背景噪声(EPN)，即，作为电信号的第二起因电噪声信号，改进了信噪比并且减少了错误符号数。在去除暗态背景噪声之前，获得的信噪比的值为1.80。然而，在去除暗态背景噪声之后，获得的信噪比的值为1.92。在去除暗态背景噪声之后，错误符号数从95减少到72。根据公式(1)，假设参考数字2和参考数字1指示的图是高斯分布，通过计算这些图的离散度(σ0，σ1)和均值(μ0，μ1)来计算信噪比。
信噪比(SNR)＝(μ1-μ0)/(σ1+σ0)1/2 (1)
在图15和16中示出了对不同全息图的六个样本应用相同处理以显示错误减少效果的结果。图15是在六个样本的降噪处理之前和降噪处理之后的错误符号数的比较表格。图16是在六个样本的降噪处理之前和降噪处理之后的错误符号数的比较图。从此结果可见，经过根据本实施例的降噪技术可减少20％-30％的符号错误。
(降噪的处理流程)
参考图17阐述控制单元60中通过CPU执行的处理。图17中的流程图是用于减少第一起因电噪声信号的处理流程图。
CPU使参考光照射记录层中没有形成全息图的区域(例如，标题区域)(步骤ST100)。
CPU检测来自与通过来自记录层中没有形成全息图的区域的光束所产生的图像传感器上的图像相对应的各个像素的信号(未记录部分再生数字信号)，然后将这些信号存储在噪声存储RAM区域中(步骤ST101)。
CPU使参考光照射记录层中形成有全息图的区域(步骤ST102)。
CPU检测来自与通过来自记录层中形成全息图的区域的衍射光所产生的图像传感器上的图像相对应的各个像素的信号(再生数字信号)，然后，将这些信号存储在再生信号存储RAM区域中(步骤ST103)。
对于各个像素，CPU从存储在再生信号存储RAM区域中的再生数字信号中减去存储在噪声存储RAM区域中的未记录部分再生数字信号，从而获得降噪后的数字再生信号(步骤ST104)。
CPU处理降噪后的数字再生信号以获得再生数据(步骤ST105)。
根据此实施例，可去除由光学系统引起的光学系统起因电噪声，诸如漫射光噪声。还可去除由全息图记录介质引起的介质起因电噪声。
具体地，当采用同轴光学系统时，因为参考光和信号光存在于非常接近的位置中，并且参考光的光强度比衍射光的光强度大了约2至3位，所以出现了参考光泄漏噪声。然而，可以有效去除此参考光泄漏噪声。
当采用同轴光学系统时，相同光束，即，具有相同光强度的光束获得参考光和信号光。因为参考光的光强度比衍射光的光强度大了约2至3位，所以当采用具有对比度不大的SLM时，信号光空间光调制部的像素不完全为黑色部分。因此，出现SLM对比噪声。然而，可以有效去除此SLM对比噪声。
使参考光多次照射不具有信息的相同全息图或没有记录全息图的区域，然后根据衍射光获得参考光的多次照射时的电信号。通过全息图记录和再生装置启动过程中的任意时刻执行用于平均电信号的处理，将通常从预定像素中明确检测到的噪声加起来。因而，能够更准确和明确地去除起因电噪声信号。
还能够去除作为与光学系统和全息图记录介质无关的噪声的电路单元引起的电噪声信号。
多次获得作为独立于光学系统及全息图记录介质的噪声的电路单元引起的电噪声信号。通过在全息图记录和再生装置启动过程中的任意时刻执行用于平均电路单元引起的电噪声信号的处理，可以明确去除电路单元引起的电噪声信号。
因为全息图记录介质是具有兼容性的记录介质，所以当适当组合全息图记录和再生装置与全息图记录介质时，通过图像传感器检测到的噪声具有各种幅度。如果使用了实施例中所述的降噪技术，则能够轻松确保全息图记录介质的兼容性。
如果使第一起因电噪声信号和第二起因电噪声信号分别乘以系数、加权，然后从来自图像传感器的电信号减去它们，则能够有效减少基于多种原因的噪声影响。
上述所有实施例仅为本发明的实施例。本发明并不限于这些实施例。例如，在以上阐述过程中，阐述了用于同轴排列信号光和参考光的同轴系统。在用于经由不同光学组件在全息图记录介质上产生信号光和参考光的双重光束系统中，能够基于相同的技术理念来执行本发明。另外，例如，考虑到空间光调制器，不管空间光调制器是透射型的还是反射型的，都可以使用空间光调制器来执行本发明。
本领域的技术人员应理解，在附加权利要求或其等同物的范围内，可根据设计要求和其它因素来进行各种修改、组合、子组合、和替换。
相关申请的交叉参考
本发明包含于2006年10月17日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-282699的主题，其全部内容结合于此作为参考。