KR20070016969A - Optical Pickup - Google Patents
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Abstract
광 픽업은, 반도체 레이저; 제 1 회절영역과 제 2 회절영역을 구비하고, 상기 반도체 레이저에서 방출된 빔을 회절하도록 동작가능한 회절 광 요소; 상기 회절 빔을 광 디스크에 포커싱 되도록 동작가능한 대물렌즈; 및 상기 광 디스크에 의해 반사된 상기 회절 빔을 수신하여 트래킹 에러신호를 검출하도록 동작가능한 검출부를 포함한다. 0(제로)차 회절 빔이 상기 광 디스크의 표면에 포커싱 되고 있을 때, 1차 회절 빔은, 대물렌즈와 상기 광 디스크 사이의 위치에 포커싱 되도록 상기 제 1 회절영역에 의해 회절되고, 광 디스크를 벗어난 위치에 포커싱 되도록 제 2 회절영역에 의해 회절된다. 1차 회절 빔은 광 디스크에서 반경 방향으로 광 디스크의 트랙 피치의 2배 이상인 빔 폭을 갖는다.The optical pickup includes a semiconductor laser; A diffractive light element having a first diffraction region and a second diffraction region, the diffractive light element operable to diffract the beam emitted from the semiconductor laser; An objective lens operable to focus the diffracted beam on an optical disc; And a detector operable to receive the diffraction beam reflected by the optical disk to detect a tracking error signal. When a zero (zero) order diffraction beam is focused on the surface of the optical disk, the first diffraction beam is diffracted by the first diffraction region to be focused at a position between the objective lens and the optical disk, It is diffracted by the second diffraction region to be focused at the out of position. The primary diffraction beam has a beam width that is at least twice the track pitch of the optical disc in the radial direction in the optical disc.
광 픽업, 회절, 트래킹, 에러 신호, 광 디스크, 빔 폭, 트랙 피치 Optical pickup, diffraction, tracking, error signal, optical disc, beam width, track pitch
Description
도 1은 종래 예 1의 광 픽업의 주요 구조를 나타낸다.Fig. 1 shows the main structure of the optical pickup of the prior art example 1.
도 2는 종래 예 1의 광 픽업이 광 디스크 상에 형성하는 빔 스폿(beam spot)을 나타낸다. FIG. 2 shows a beam spot formed on the optical disk by the optical pickup of the conventional example 1. FIG.
도 3은 종래 예 1의 광 검출기의 구조를 나타낸다.3 shows the structure of the photodetector of the prior art example 1. FIG.
도 4는 종래 예 1의 광 픽업의 대물렌즈의 위치와 스플릿 광 검출기에 수신한 원거리 필드 패턴 사이의 관계를 나타낸다.Fig. 4 shows the relationship between the position of the objective lens of the optical pickup of the conventional example 1 and the far field pattern received by the split photodetector.
도 5a 내지 5c는 반경 방향으로의 대물렌즈의 변위량과 푸시 풀 신호 MPP, SPP1, 및 SPP2 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.5A to 5C are graphs showing the relationship between the displacement amount of the objective lens in the radial direction and the push pull signals MPP, SPP1, and SPP2.
도 6a와 6b는 종래 예 2에 관련한 회절 광 요소를 나타내는데, 도 6a는 회절 광 요소의 평면도이고, 도 6b는 회절 광 요소에서 광 디스크로의 광 경로를 나타내는 단면도이다.6A and 6B show a diffractive light element according to the prior art example 2, where FIG. 6A is a plan view of the diffraction light element and FIG. 6B is a cross sectional view showing the optical path from the diffraction light element to the optical disk.
도 7은 종래 예 2의 광 픽업의 메인 빔과 서브 빔이 광 디스크에 형성하는 빔 스폿을 보여준다.Fig. 7 shows beam spots formed on the optical disk by the main beam and the sub beams of the optical pickup of the conventional example 2;
도 8은 종래 예 3에 관련한 회절 광 요소의 구조를 나타낸다.Fig. 8 shows the structure of the diffractive light element according to the conventional example 3.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 예의 광 픽업의 구조를 나타낸다.Fig. 9 shows the structure of the optical pickup of the first embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제 1 실시 예의 광 픽업의 광 검출기의 주요 구조를 나타 낸다.Fig. 10 shows the main structure of the optical detector of the optical pickup of the first embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예의 광 픽업의 회절 광 요소의 형성을 나타내는 평면도이다.Fig. 11 is a plan view showing the formation of diffractive light elements of the optical pickup of the first embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 제 1 실시 예의 광 픽업이 광 디스크에 형성하는 빔 스폿을 나타내는 평면도이다.Fig. 12 is a plan view showing a beam spot formed on an optical disk by the optical pickup of the first embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 제 1 실시 예의 광 픽업의 대물렌즈가 광 디스크의 반경 방향으로 이동할 때 형성된 빔 스폿을 나타낸다.Fig. 13 shows a beam spot formed when the objective lens of the optical pickup of the first embodiment of the present invention moves in the radial direction of the optical disk.
도 14a 내지 14c는 푸시 풀 신호와 본 발명의 제 1 실시 예의 광 픽업의 대물렌즈의 변위량 사이의 관계를 나타내는데, 도 14a는 메인 푸시 풀 신호에 관한 그래프이고, 도 14b는 서브 푸시 풀 신호에 관한 그래프이며, 도 14c는 궁극적으로 취득한 푸시 풀 신호이다.14A to 14C show the relationship between the push-pull signal and the displacement amount of the objective lens of the optical pickup according to the first embodiment of the present invention. FIG. 14A is a graph related to the main push-pull signal, and FIG. 14B is related to the sub-push pull signal. It is a graph, and FIG. 14C is the push pull signal ultimately acquired.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 예의 광 픽업의 주요 구조를 나타낸다.Fig. 15 shows the main structure of the optical pickup of the second embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 제 2 실시 예의 광 픽업의 회절 광 요소의 구조를 나타내는 평면도이다.Fig. 16 is a plan view showing the structure of the diffractive light element of the optical pickup of the second embodiment of the present invention.
도 17은 본 발명의 변형 예(2)의 회절 광 요소의 구조를 나타내는 평면도이다.Fig. 17 is a plan view showing the structure of the diffractive light element of the modification (2) of the present invention.
본 발명은 광 픽업에 관한 것으로, 특히 광 디스크가 따르는 표준에 관계없 이 높은 정확도로 트래킹(tracking)을 수행하기 위한 기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to optical pickups, and more particularly to a technique for performing tracking with high accuracy regardless of the standard followed by the optical disc.
이 출원은 일본에 출원된 출원번호 제2005-228232호에 기초한 것으로 그 내용은 여기에 참조로 포함된다.This application is based on the application number 2005-228232 for which it applied to Japan, The content is taken in here as a reference.
광 디스크에 정보를 기록하거나 광 디스크로부터 정보를 재생하는 경우, 광 빔은 광 디스크의 트랙을 정확하게 추적해야 한다. 이를 위해, 트랙으로부터 광 빔 변위의 지시자인 트래킹 에러신호를 검출하는 것이 필요하다.When recording information on or reproducing information from the optical disc, the optical beam must accurately track the tracks of the optical disc. For this purpose, it is necessary to detect the tracking error signal which is an indicator of the light beam displacement from the track.
종래 예 1Conventional Example 1
일본공개특허공보 평4-34212호는 트래킹 에러신호를 검출하는 한 방법인 DPP(differential push-pull)법을 개시하고 있다. Japanese Patent Laid-Open No. 4-34212 discloses a differential push-pull (DPP) method, which is a method of detecting a tracking error signal.
도 1은 종래 예 1의 광 픽업(1)의 주요 구조를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 레이저(101)의 출력 빔은 회절 광 요소(102)에 의해 3개의 빔으로 분할되고, 콜리메이터 렌즈(103)에 의해 평행 빔으로 평행하게 되며, 대물렌즈(105)에 의해 광 디스크(111)에 포커싱 된다. 광 디스크(111)에 의해 반사된 광은 빔 스플리터(104)와 집합렌즈(106)에 의해 광 검출기(107)로 안내된다.1 shows the main structure of the
도 2는 광 픽업(1)이 광 디스크(111) 상에 형성하는 빔 스폿(beam spot)을 나타낸다. 도 2에서, X 방향이 광 디스크(111)의 반경 방향이고(이하, 광 디스크(111)의 반경 방향은 간단히 반경 방향이라 한다), Y 방향은 광 디스크(111)의 트랙에 평행한 방향이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 회절 광 요소(102)에 의해 3개로 분할된 광 빔은 0(zero)차 회절 빔(메인 빔)의 빔 스폿(201), +1차 회절 빔(서브 빔)의 빔 스폿(202), 및 -1차 회절 빔(서브 빔)의 빔 스폿(203)을 광 디스 크(111) 상에 형성한다. 서브 빔(202, 203)은 각각 메인 빔(201)으로부터 반경 방향으로 트랙 피치 T의 반(거리 T/2)인 거리에 위치한다.2 shows a beam spot that the
도 3은 광 검출기(107)의 구조를 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 광 검출기(107)는 각각 광 빔(201 내지 203)의 원거리 필드 패턴(far field pattern)을 수신하는 스플릿(split) 광 검출기(301 내지 303)를 갖는다. 스플릿 광 검출기(301 내지 303)는 각각 광 디스크 상의 빔 스폿을 트랙방향의 평행선으로 갈라서 된 두 개의 분할 빔 중 하나를 수신하는 한 쌍의 광 검출기로 구성된다.3 shows the structure of the
스플릿 광 검출기(301 내지 303)의 출력신호의 차분 신호로서 푸시 풀 신호(push pull signal) MPP, SPP1 및 SPP2가 취득된다. 메인 빔(201)의 빔 스폿이 광 디스크 상의 트랙 중심에 있으면, 각 광 검출기는 쌍으로 거의 동일한 광량을 수신한다. 그러나, 메인 빔(201)의 빔 스폿이 트랙의 중심으로부터 벗어나면, 각 광 검출기는 그 쌍에 대해 상당히 서로 다른 광량을 수신한다.Push pull signals MPP, SPP1 and SPP2 are obtained as difference signals of the output signals of the
도 4는 대물렌즈(105)의 위치와 스플릿 광 검출기(301)에 수신한 원거리 필드 패턴 사이의 관계를 나타낸다. 도 4에 도시한 바와 같이, 대물렌즈(105)가 반경 방향으로 이동한 경우, 스플릿 광 검출기(301)의 원거리 필드 패턴도 반경 방향으로 이동한다. 이것은 트래킹 에러신호의 오프셋(offset)을 일으킨다.4 shows the relationship between the position of the
도 5a 내지 5c는 반경 방향으로의 대물렌즈(105)의 변위량과 푸시 풀 신호 MPP, SPP1, 및 SPP2 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5a를 참조하면, 대물렌즈가 반경 방향으로 이동할 때, 이동량에 대응하는 오프셋 신호가 푸시 풀 신호 MPP에서 생긴다. 도 5b에 도시한 바와 같이, 이동량에 대응하는 오프셋 신호가 푸 시 풀 신호 SPP1 및 SPP2 각각에도 생긴다.5A to 5C are graphs showing the relationship between the displacement amount of the
메인 빔(201)과 서브 빔(202, 203)이 반경 방향으로 서로 T/2만큼 이격하여 조사된다고 가정하면, 푸시 풀 신호 MPP의 위상(phase)은 푸시 풀 신호 SPP1 및 SPP2의 위상과 반대이다. Assuming that the
이들 푸시 풀 신호 MPP, SPP1 및 SPP2를 이용하여, 광 검출기(107)의 차분 에러 증폭기(311 내지 314)와 증폭기(315)는 트래킹 에러신호를 생성한다. 구체적으로,Using these push pull signals MPP, SPP1 and SPP2, the
이는 대물렌즈(105)의 이동에 기인하여 푸시 풀 신호에 생성된 오프셋 신호를 상쇄하여 트래킹 에러신호를 취득한다.This cancels the offset signal generated in the push-pull signal due to the movement of the
k는 메인 빔(201)과 서브 빔(202, 203) 사이의 광 강도의 차이를 보정하기 위한 계수이다. 따라서, 광 강도가, 0차 회절 빔 : +1차 회절 빔 : -1차 회절 빔 = a: b : c 이면, k is a coefficient for correcting a difference in light intensity between the
k = a/(2b)이다.k = a / (2b).
최근 들어 광 디스크 표준이 다양해짐에 따라, 신호 광 픽업이 다양한 광 디스크 트랙 피치에 적응할 수 있는 것이 필요하다. 그러나, 종래 예 1의 방법에 의하면, 메인 빔과 서브 빔은 반경 방향으로 거리 T/2만큼 이격되어 광 디스크에 조사되어야 하며, 따라서 이러한 방법에 의하면, 단일 광 픽업이 다수의 표준에 적응할 수 없다. In recent years, with the diversification of optical disc standards, it is necessary for signal optical pickups to be able to adapt to various optical disc track pitches. However, according to the conventional example 1 method, the main beam and the sub-beams should be irradiated to the optical disk at a distance T / 2 in the radial direction, and according to this method, a single optical pickup cannot adapt to multiple standards. .
종래 예 2Conventional Example 2
일본공개특허공보 평10-162383호는 메인 빔과 서브 빔의 조사 위치에 의하여 더 많은 자유를 허용하는 기술을 개시하고 있다.Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-162383 discloses a technique that allows more freedom by the irradiation positions of the main beam and the sub beam.
도 6a와 6b는 종래 예 2에 관련한 회절 광 요소(602)를 나타낸다. 도 6a는 회절 광 요소(602)의 평면도이고, 도 6b는 회절 광 요소(602)에서 광 디스크로의 광 경로를 나타내는 단면도이다.6A and 6B show diffractive
도 6a에 도시한 바와 같이, 회절 광 요소(602)는 광 빔의 유효 광속의 중심부에 그루우브부(602a)를 가지며, 그루우브부(602a)의 가장자리를 둘러싸는 편평부(602b)를 갖는다. As shown in FIG. 6A, the diffractive
종래 예 1에서, 광 빔의 유효 광속의 전부가 회절 광 요소에 의해 회절되지만, 종래 예 2에서는 유효 광속의 부분만이 회절된다. 이러한 이유로, 도 6b에 도시한 바와 같이, 회절 광 요소(602)로부터 조사되는 서브 빔(622, 623)의 빔 직경은 유효 광속 직경(대물렌즈(605)의 애퍼처(aperture) 직경)보다 작다. 이는 대물렌즈(605)의 개구율(numerical aperture)이 서브 빔(622, 623)에 대하여 감소하고 있는 것과 동일하다.In the conventional example 1, all of the effective light flux of the light beam is diffracted by the diffractive light element, while in the conventional example 2, only a portion of the effective light flux is diffracted. For this reason, as shown in FIG. 6B, the beam diameter of the sub-beams 622, 623 irradiated from the diffractive
반면, 메인 빔(621)의 빔 직경은 대물렌즈(605)의 애퍼처 직경보다 크며, 따라서 대물렌즈(605)의 애퍼처 직경에 대응하는 회절 제한 빔 스폿이 광 디스크(611)에 형성된다.On the other hand, the beam diameter of the
도 7은 메인 빔(621)과 서브 빔(622, 623)이 광 디스크(611)에 형성하는 빔 스폿을 보여준다. 도 7에 도시한 바와 같이, 메인 빔(621)의 빔 스폿 직경은 종래 예 1의 메인 빔 스폿 직경과 대략 동일하지만, 각 서브 빔(622, 623)의 빔 스폿 직경은 상대적으로 크며, 서브 빔(622, 623)의 빔 스폿은 다수의 트랙에 걸친다.7 shows beam spots formed by the
서브 빔(622, 623)의 빔 스폿 직경을 증가함으로써, 서브 빔(622, 623)이 트랙 그루우브와 랜드(land) 사이의 경계에서 반사될 때 생기는 공간 주파수의 고주파 신호 성분(이하, "트랙 크로스 성분(track cross component)"라 함)가 감소할 수 있도록 하며, 이에 따라 오프셋 신호가 메인 빔과 서브 빔 사이의 거리에 관계없이 검출될 수 있도록 한다. 따라서, 이 구조는 다양한 광 디스크 트랙 피치에 적응할 수 있다.By increasing the beam spot diameter of the
종래 예 3Conventional Example 3
일본특허공개공보 제2001-325738호는 평면도에 곡선으로 회절 광 요소에 형성된 그루우브로 서브 빔 스폿의 크기를 줄임으로써 오프셋 신호를 검출하기 위한 기술을 개시하고 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-325738 discloses a technique for detecting an offset signal by reducing the size of a sub beam spot by a groove formed in a diffractive light element in a curved plan view.
도 8은 종래 예 3에 관련한 회절 광 요소(802)의 구조를 나타낸다. 도 8에 도시한 바와 같이, 구부러진 그루우브가 전체 회절 광 요소(802)에 걸쳐 형성된다. 이 구조는 서브 빔 스폿이 다수의 트랙에 걸치기에 충분히 커지도록 할 수 있으며, 따라서 종래 예 2와 유사한 효과를 달성한다.8 shows the structure of the diffractive
그러나, 종래 예 2에서, 메인 빔(621)의 강도는 회절 광 요소(602)의 편평부(602b)를 통과하는 부분에서보다 그루우브부(602a)를 통과하는 부분에서 더 약하다. 이러한 약화는 그루우브부(602a)의 회절 능력에 비례한다. 이것이 메인 빔의 프로파일에 영향을 끼치는 경우, 판독 에러와 기록 에러가 생긴다. However, in the conventional example 2, the intensity of the
또한, 빔 스폿은 광 디스크의 압사방향에서 커진다. 이러한 이유로, 메인 빔(621)과 서브 빔(622, 623)의 오프셋 신호 사이에 차이가 생기며, 대물렌즈가 반경 방향으로 이동할 때, 오프셋 신호는 적절하게 상쇄될 수 없다.In addition, the beam spot is enlarged in the injecting direction of the optical disk. For this reason, a difference occurs between the offset signals of the
종래 예 3에서, 회절 광 요소(802)의 그루우브의 곡률반경을 감소하는 것은 광 빔이 메인 빔과 서브 빔에서 사용되고 있는 서로 다른 강도 부분을 갖도록 할 것이다. 이러한 이유로, 대물렌즈 이동량에 대응하는 오프셋 신호는 메임 빔 및 서브 빔에 대해 다르게 생성될 것이고, 오프셋 신호는 완전하게 상쇄될 수 없을 것이다.In the prior art example 3, reducing the radius of curvature of the groove of the diffractive
반대로, 회절 광 요소(802)의 그루우브의 곡률반경이 증가하면, 광 디스크의 서브 빔의 빔 스폿이 충분히 커질 수 없으며, 그 결과, 트랙 크로스 성분을 완전하게 억제할 수 없다. 또한, 메인 빔과 서브 빔의 푸시 풀 신호 간의 위상 차가 대물렌즈의 이동량에 따라 변동하고, 이에 따라 추적실패(detracking)를 가져온다.Conversely, when the radius of curvature of the groove of the diffractive
본 발명은 상기한 문제점을 고려하여 제시된 것으로, 트랙 피치에 관계없이 푸시 풀 방법을 이용하여 정확하게 트래킹을 수행하는 광 픽업을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an optical pickup that accurately performs tracking using a push-pull method regardless of track pitch.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 이점 그리고 특징은 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명하는 첨부도면을 참조하는 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.These and other objects, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings which illustrate specific embodiments of the present invention.
상기한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 광 픽업으로서, 반도체 레이저; 상기 반도체 레이저에서 방출된 빔을 회절하도록 동작가능한 회절 광 요소; 상기 회절 빔을 광 디스크에 포커싱 하도록 동작가능한 대물렌즈; 및 상기 광 디스크에 의해 반사된 상기 회절 빔을 수신하여 트래킹 에러신호를 검출하도록 동작가능한 검출부를 포함하며, 상기 회절 광 요소는 다수의 제 1 회절영역과 제 2 회절영역을 구비하고, 0(제로)차 회절 빔이 상기 광 디스크의 표면에 포커싱 되어 있을 때, 상기 제 1 회절영역은 1차 회절 빔을 회절하여 상기 1차 회절 빔이 상기 대물렌즈와 상기 광 디스크 사이의 위치에 포커싱 되고, 상기 제 2 회절영역은 상기 1차 회절 빔을 회절하여 상기 1차 회절 빔이 상기 대물렌즈에 대해서 상기 광 디스크를 벗어난 위치에 포커싱 되도록 상기 제 1 및 제 2 회절영역이 구성되며, 상기 1차 회절 빔이 상기 광 디스크에서 반경 방향으로 상기 광 디스크의 트랙 피치의 2배 이상인 빔 폭을 갖도록 상기 제 1 회절영역과 제 2 회절영역이 구성된다.In order to solve the above problem, the present invention provides an optical pickup, comprising: a semiconductor laser; Diffractive light elements operable to diffract beams emitted from the semiconductor laser; An objective lens operable to focus the diffracted beam on an optical disc; And a detection unit operable to receive the diffraction beam reflected by the optical disk to detect a tracking error signal, wherein the diffractive light element has a plurality of first and second diffraction zones and is zero (zero). When the first diffraction beam is focused on the surface of the optical disc, the first diffraction region diffracts the first diffraction beam so that the first diffraction beam is focused at a position between the objective lens and the optical disc. The second diffraction area is configured to diffract the first diffraction beam so that the first and second diffraction areas are configured such that the first diffraction beam is focused at a position off the optical disk with respect to the objective lens. The first diffraction zone and the second diffraction zone are configured to have a beam width in the optical disc that is at least twice the track pitch of the optical disc in the radial direction.
회절 광 요소를 다수의 제 1 회절영역과 제 2 회절영역으로 분할함으로써, 대물렌즈가 광 디스크에 대해 이동함으로써 생기는 서브 푸시 풀 신호의 위상 편향이 제거될 수 있고, 트래킹 에러신호가 정확하게 검출될 수 있다.By dividing the diffractive light element into a plurality of first and second diffractive areas, the phase deflection of the sub push pull signal caused by the movement of the objective lens with respect to the optical disk can be eliminated, and the tracking error signal can be detected accurately. have.
여기서, 상기 제 1 회절영역 및 제 2 회절영역은 상기 광 디스크의 트랙에 실질적으로 직교하는 경계선에 의해 서로 분할되며, 상기 제 1 회절영역 및 제 2 회절영역 각각은 그루우브 세트를 그 안에 형성하고, 각 세트의 상기 그루우브는 실질적으로 호 형상을 구비한다. 또한, 상기 제 1 회절영역과 제 2 회절영역은 서로 교대하도록 배치될 수 있고, 동심 중심이 상기 그루우브 세트가 형성된 상기 회절영역 외부에 있도록, 그리고 상기 경계선에 대해서 상기 제 1 회절영역의 상기 그루우브 세트가 실질적으로 상기 제 2 회절영역의 상기 그루우브 세트의 거울 상(mirror image) 이도록 각 그루우브 세트가 형성될 수 있다.Wherein the first and second diffractive regions are divided from each other by a boundary line that is substantially orthogonal to the track of the optical disc, each of the first and second diffractive regions forming a groove set therein. Each set of grooves has a substantially arc shape. In addition, the first diffraction zone and the second diffraction zone may be arranged alternately, such that the concentric center is outside the diffraction zone where the groove set is formed, and the groove of the first diffraction zone with respect to the boundary line. Each groove set may be formed such that the groove set is substantially a mirror image of the groove set of the second diffraction region.
또한, 상기 회절 광 요소는, 상기 0차 회절 빔에 기여하는 상기 방출 빔 부분이 통과하는 위치에서, 제 1 및 제 2 회절영역 중 어느 것도 존재하지 않도록 구성될 수 있다.In addition, the diffractive light element may be configured such that none of the first and second diffractive regions exist at a position through which the portion of the emission beam that contributes to the zeroth order diffraction beam passes.
상기한 구조에 의하면, 상기 회절 광 요소에서, 상기 0차 회절 빔에 기여하는 상기 방출 빔 부분이 통과하는 위치에서, 제 1 및 제 2 회절영역 중 어느 것도 존재하지 않으며, 따라서 메인 빔의 강도는 감쇄하지 않는다. 이것은 메인 빔의 감쇄에 의해 생기는 판독 및 기록 에러를 방지한다.According to the above structure, in the diffractive light element, at the position where the emission beam portion contributing to the zero-order diffraction beam passes, none of the first and second diffraction regions exist, so that the intensity of the main beam is Do not attenuate This prevents read and write errors caused by attenuation of the main beam.
또한, 상기 반도체 레이저는 파장이 각각 다른 다수의 빔을 방출하며, 상기 광 디스크의 반경 방향에 대해서, 상기 회절 광 요소의 주 표면의 상기 제 1 및 제 2 회절영역에 제공되는 동심 호-형상 그루우브의 동심의 중심은 상기 다수의 빔 사이에 놓일 수 있다.In addition, the semiconductor laser emits a plurality of beams each having a different wavelength, and with respect to the radial direction of the optical disk, concentric arc-shaped grooves provided in the first and second diffraction regions of the major surface of the diffractive optical element. The concentric center of the web can be placed between the plurality of beams.
이 구조에 의하면, 트래킹 에러신호는 서로 다른 파장을 갖는 레이저를 사용하는 다양한 광 디스크에 대해서 정확하게 검출될 수 있다.According to this structure, the tracking error signal can be accurately detected for various optical disks using lasers having different wavelengths.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 트래킹 에러신호를 정확히 검출할 수 있기 때문에, 트래킹의 정확성이 개선될 수 있다. 또한, 광 빔의 이용 효율이 증가할 수 있기 때문에, 기록 및 재생이 안정하게 수행될 수 있다. 또한, 종래 예에서 광 픽업을 조립할 때 아주 정밀하게 회절 광 요소를 차례로 조정할 필요가 있었지만, 본 발명은 이러한 순차 조정의 필요성을 없앤다. 따라서, 조립 시간과 제조원가가 감 소할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the tracking error signal can be detected accurately, the accuracy of tracking can be improved. In addition, since the utilization efficiency of the light beam can be increased, recording and reproduction can be performed stably. In addition, in the prior art, it was necessary to adjust the diffractive light elements in order with great precision when assembling the optical pickup, but the present invention eliminates the need for such sequential adjustment. Therefore, assembly time and manufacturing cost can be reduced.
다음은 도면을 참조하여 본 발명의 광 픽업의 실시 예를 설명한다.The following describes an embodiment of the optical pickup of the present invention with reference to the drawings.
1. 제 1 실시예1. First embodiment
(1) 광 픽업 구조(1) optical pickup structure
다음은 본 발명의 광 픽업의 구조를 설명한다.The following describes the structure of the optical pickup of the present invention.
도 9는 본 발명의 일 실시 예의 광 픽업(9)의 구조를 나타낸다. 도 9에 도시한 바와 같이, 광 픽업(9)은 반도체 레이저(901), 회절 광 요소(902), 콜리메이터 렌즈(903), 빔 스플리터(904), 대물렌즈(905), 집합렌즈(906), 및 광 검출기(907)를 포함한다. 광 픽업은 광 디스크(911)로부터 정보를 판독하는 기능을 갖는다.9 shows the structure of the
반도체 레이저(901)는 레이저 빔을 방출한다.The
회절 광 요소(902)는 투과 격자로, 반도체 레이저(901)가 조사한 레이저 빔을 0차 회절 빔(메인 빔)과 +1차 및 -1차 회절 빔(서브 빔)으로 분할한다. The diffractive
콜리메이터 렌즈(903)는 메인 빔과 서브 빔을 평행 빔으로 평행하게 한다. 평행한 메인 빔과 서브 빔은 빔 스플리터(904)를 통과하여 대물렌즈(905)에 조사된다.The
대물렌즈(905)는 메인 빔과 서브 빔을 광 디스크(911)의 기록 면에 포커싱 하고, 또한 광 디스크(911)의 기록 면에 의해 반사된 메인 빔과 서브 빔을 실질적으로 평행하게 한다.The
빔 스플리터(904)는 광 디스크(911)의 기록 면으로부터 반사된 메인 빔과 서브 빔을 집합렌즈(906)로 안내한다.The
집합렌즈(907)는 메인 빔과 서브 빔을 광 검출기(907)에 포커싱 한다.The
광 검출기(907)는 메인 빔과 서브 빔을 수신하고, 트래킹 에러신호를 생성한다.The
(2) 광 검출기(907)의 구조(2) Structure of the
다음은 광 검출기(907)의 구조를 설명한다.Next, the structure of the
도 10은 광 검출기(907)의 주요 구조를 나타낸다. 도 10에 도시한 바와 같이, 광 검출기(907)는 스플릿 광 검출기(1001 내지 1003), 차분 증폭기(1011 내지 1014), 및 증폭기(1015)로 구성된다. 메인 빔의 원거리 필드 패턴(1021)은 스플릿 광 검출기(1001)가 수신하고, 서브 빔의 원거리 필드 패턴(1022, 1023)은 스플릿 광 검출기(1002, 1003)가 각각 수신한다.10 shows the main structure of the
스플릿 광 검출기(1001 내지 1003) 각각은, 광 디스크(911)의 트랙 방향에 평행한 분할선에 의해 둘로 분할된 빔 스폿의 각 원거리 필드 패턴(광 디스크(911) 상의 필드 패턴)을 수신할 수 있도록, 두 부분으로 분할된다. 광 검출기(1001 내지 1003)는 각각 수신한 원거리 필드 패턴의 차분 신호로서 푸시 풀 신호 MPP, SPP1 및 SPP2를 출력한다.Each of the split
이하, 빔 스폿에 대하여, 광 디스크(911)의 트랙 방향에 평행한 방향을 간단히 "트랙 방향"이라고 하고, 광 디스크(911)의 반경 방향에 평행한 방향을 간단히 "반경 방향"이라 한다.Hereinafter, with respect to the beam spot, the direction parallel to the track direction of the
(3) 회절 광 요소(902)의 형성(3) formation of the diffractive
다음은 회절 광 요소의 형상을 설명한다.The following describes the shape of the diffractive light element.
도 11은 회절 광 요소(902)의 형상을 보여주는 평면도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 회절 광 요소(902)는 그 경계가 광 디스크(911)의 반경 방향(X 방향)으로 뻗는 평행선인 다수의 영역으로 분할된다. 구체적으로, 회절 광 요소(902)는 영역(11a), 영역(11b), 영역(11c), 및 영역(11d)을 서술한 순서대로 구비하며, 영역(11a)은 메인 빔에 가장 인접한다.11 is a plan view showing the shape of the diffractive
또한, 서술한 영역 각각은, 표면에 제공된 그루우브의 형태에 따라 두 가지 종류의 영역, 구체적으로 영역(1101)과 영역(1102) 중 하나이다. 영역(1101, 1102) 양자에서, 평면도에서 볼 때, 그루우브는 호(arc)-형상이고, 이들 사이에 실질적으로 동일한 간격을 갖는다. 다시 말해, 두 가지 종류의 영역의 그루우브 사이의 관계는 각 곡률 부호가 반대인 그러한 것이다. Each of the regions described above is one of two kinds of regions, specifically, the
이와 같이 제공된 그루우브에 의하면, 영역(1101, 1102)은 서브 빔을 생성한다. 메인 빔이 메인 빔의 파장과 대물렌즈(905)의 애퍼처 직경에 따라 결정되는 회절 한계로 광 디스크에 평행하게 될 때, 영역(1101)에 의해 생성된 서브 빔은 대물렌즈(905)와 광 디스크(911) 사이의 위치에 포커싱 되며, 반면 영역(1102)에 의해 생성된 서브 빔은 대물렌즈(905)와 광 디스크(911) 사이의 위치에 포커싱 된다. 따라서, 반경 방향으로 확장된 직경을 갖는 양 서브 빔이 광 디스크(911)에 형성된다.According to the groove thus provided,
영역(1101, 1102)의 표면적은 회절 광 요소(902)에서 메인 빔이 통과하는 위치의 각 측부에서 실질적으로 서로 동일하다. 또한, 회절 광 요소(902)에서 메인 빔이 통과하는 위치의 일측에서의 영역(1101, 1102)의 전체 표면적은 다른 측에서 의 전체 표면적과 동일하다. The surface areas of the
(4) 빔 스폿의 형상(4) the shape of the beam spot
다음은 광 픽업(9)이 광 디스크(911)에 형성하는 빔 스폿의 형상을 설명한다.Next, the shape of the beam spot which the
도 12는 광 픽업(9)이 광 디스크(911)에 형성하는 빔 스폿을 나타내는 평면도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 메인 빔(1021)의 빔 스폿에 대해서, 서브 빔(1022, 1023)의 각 빔 스폿은 반경 방향으로 트랙 피치의 절반만큼 옮겨져 있다. 서브 빔 각각은 회절 광 요소(902)의 네 영역(11a 내지 11d)에 각각 대응하는 네 부분으로 구성된다.12 is a plan view showing a beam spot that the
서브 빔(1022, 1023)의 빔 스폿은 광 디스크(911)의 반경 방향으로 연장된다. 구체적으로, 광 디스크(911)의 반경 방향의 서브 빔 스폿의 빔 직경은 트랙 피치의 대략 3배이다. 이것은 트랙 크로스 성분의 생성을 억제하는 것이다. 서브 빔(1022, 1023)이 실질적으로 동일한 광 강도를 갖는 것에 유의하라.Beam spots of the
(5) 광 픽업(9)의 특성(5) Characteristics of the
다음은 광 픽업(9)의 특성을 설명한다.Next, the characteristics of the
회절 광 요소(902)에서, 영역(1101)의 그루우브는 실질적으로 영역(1102)의 그루우브와 반대 방향으로 구부러진다. 또한, 영역(1101, 1102)은 실질적으로 동일한 양의 광을 수신하고, 광 디스크(911)의 트랙 방향(Y 방향)으로 교대로 배치된다. 다시 말해, 영역(1101, 1102)은 광 디스크(911)의 반경 방향(X 방향)으로 연장하는 평행선인 경계에 의해 분할된다. In the diffractive
이러한 이유로, 대물렌즈(905)가 광 디스크(911)의 반경 방향으로 이동하면, 광 디스크(911)에 형성된 각 빔 스폿은, 영역(1101)과 영역(1102) 중 어느 것이 서브 빔(1022, 1023)을 회절시키는 지에 따라 광 디스크(911)의 내부 가장자리 또는 외부 가장자리 쪽으로 이동한다. For this reason, when the
도 13은 대물렌즈(905)가 광 디스크(911)의 반경 방향으로 이동할 때 형성된 빔 스폿을 보여준다. 도 12에 도시한 빔 스폿과 비교하여, 도 13에 도시한 서브 빔(1022, 1023)의 각 빔 스폿 일부는 광 디스크(911)의 내부 가장자리 또는 외부 가장자리 쪽으로 옮겨져 있다.13 shows the beam spot formed when the
그 결과, 메인 푸시 풀 신호 MPP와 서브 푸시 풀 신호 SPP1 사이의 위상 차와 메인 푸시 풀 신호 MPP와 서브 푸시 풀 신호 SPP2 사이의 위상 차는 동일하다. 이 위상 차가 서브 푸시 풀 신호 SPP1과 SPP2 사이에서 상쇄되면, 메인 푸시 풀 신호의 오프셋 신호 및 서브 푸시 풀 신호의 오프셋 신호의 위상은 같게 될 것이다. As a result, the phase difference between the main push pull signal MPP and the sub push pull signal SPP1 and the phase difference between the main push pull signal MPP and the sub push pull signal SPP2 are the same. If this phase difference is canceled between the sub push pull signals SPP1 and SPP2, the phase of the offset signal of the main push pull signal and the offset signal of the sub push pull signal will be the same.
다시 말해, 광 디스크(911)의 반경 방향으로 이동하는 대물렌즈(905)는 광 디스크(911)의 반경 방향으로 이동하는 회절 광 요소(902)와 동등하며, 서브 빔(1022, 1023)의 빔 스폿에 대한 메인 빔(1021)의 빔 스폿의 위치 관계가 변한다.In other words, the
광 디스크(911)의 반경 방향으로 각 빔 스폿의 중심 사이의 거리가 트랙의 1/2인 것으로부터 벗어날 때, 서브 푸시 풀 신호 SPP1과 SPP2에 대한 메인 푸시 풀 신호 MPP의 위상 차는 180도에서 벗어난다. 푸시 풀 신호 SPP1 및 SPP2의 진폭이 무시할 수 있을 만큼 충분히 작지 않기 때문에, 위상 차의 편향에 기인하여 트래킹 에러신호의 정확성이 감소할 위험이 있다.When the distance between the center of each beam spot in the radial direction of the
그러나, 이 실시 예에서는, 메인 푸시 풀 신호 MPP와 서브 푸시 풀 신호 SPP1 및 SPP2 사이의 위상 차가 상기한 바와 같이 서로 상쇄되기 때문에, 트래킹 에러신호의 정확성은 유지된다.However, in this embodiment, since the phase difference between the main push pull signal MPP and the sub push pull signals SPP1 and SPP2 cancel each other as described above, the accuracy of the tracking error signal is maintained.
도 14a 내지 14c는 푸시 풀 신호와 본 발명의 제 1 실시 예의 광 픽업의 대물렌즈의 변위량 사이의 관계를 나타낸다. 구체적으로, 도 14a는 메인 푸시 풀 신호에 관한 그래프이고, 도 14b는 서브 푸시 풀 신호에 관한 그래프이며, 도 14c는 궁극적으로 취득한 푸시 풀 신호에 관한 그래프이다.14A to 14C show the relationship between the push-pull signal and the displacement amount of the objective lens of the optical pickup of the first embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 14A is a graph relating to a main push pull signal, FIG. 14B is a graph relating to a sub push pull signal, and FIG. 14C is a graph relating to an ultimately acquired push pull signal.
도면에 도시한 바와 같이, 서브 푸시 풀 신호 SPP1과 SPP2를 가산함으로써 취득한 서브 푸시 풀 신호에서, 서브 푸시 풀 신호 SPP1과 SPP2 사이의 위상 차는 상쇄되어 메인 푸시 풀 신호 MPP와 같은 위상을 갖는 서브 푸시 풀 신호를 가져온다(도 14a 및 14b). 따라서, 오프셋 신호는 취득한 푸시 풀 신호로부터 수학식 1을 이용하여 정확하게 제거된다. As shown in the figure, in the sub push pull signal obtained by adding the sub push pull signals SPP1 and SPP2, the phase difference between the sub push pull signals SPP1 and SPP2 is canceled so that the sub push pull has the same phase as the main push pull signal MPP. Get the signal (FIGS. 14A and 14B). Therefore, the offset signal is accurately removed from the obtained push pull
반면, 영역(1101, 1102)은 광 디스크(911)의 반경 방향으로 교대로 배치되고 트랙 방향으로는 분할되지 않기 때문에, 회절 광 요소(902)가 영역들로 분할되었다면 회절 효과에 의해 그렇게 되었을 것이지만 빔 스폿은 광 디스크의 반경 방향으로 연장되지 않는다.On the other hand, since the
그러므로, 대물렌즈(905)가 광 디스크(911)의 반경 방향으로 이동하여 생기는 또는 광 디스크(911)의 기울어짐(tilting)에 의해 생기는 오프셋 신호는 메임 빔 및 서브 빔과 같은 위상을 가지며 선형이다. 이것은 오프셋 신호가 종래기술보다 더 정확하게 상쇄되도록 한다. Therefore, the offset signal caused by the movement of the
이러한 특성은 광 디스크(911)의 반경 방향으로 서브 빔(1022, 1023)과 메인 빔(1021) 사이의 거리에 관계없이 같다. 그러므로, 이 실시 예에 따르면, 광 디스크가 따르는 표준의 트래킹 피치에 관계없이 트래킹 에러는 광 디스크에 대해서 정확하게 상쇄될 수 있다.This characteristic is the same regardless of the distance between the
2. 제 2 실시예2. Second Embodiment
다음은 본 발명의 제 2 실시 예를 설명한다. 이 실시 예의 광 픽업은 기본적으로 구조에 있어서 제 1 실시 예의 광 픽업과 같지만, 다수의 레이저 광원을 구비한다는 점에서 다르다. 다음의 설명은 제 1 실시 예와 다른 면에 중점을 둔다.The following describes a second embodiment of the present invention. The optical pickup of this embodiment is basically the same as the optical pickup of the first embodiment in structure, but differs in that it includes a plurality of laser light sources. The following description focuses on aspects different from the first embodiment.
도 15는 이 실시 예의 광 픽업(15)의 주요 구조를 나타낸다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 광 픽업(15)은 반도체 레이저(1501, 1521), 회절 광 요소(1502), 콜리메이터 렌즈(1503), 빔 스플리터(1504), 대물렌즈(1505), 집합렌즈(1506), 및 광 검출기(1507)로 구성된다. 광 픽업(15)은 광 디스크(1511)로부터 정보를 판독하는 기능을 갖는다. Fig. 15 shows the main structure of the
도 16은 회절 광 요소(1502)의 구조를 보여주는 평면도이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 영역(1601, 1602)은 회절 광 요소(1502)의 주 표면에서 광 디스크의 트랙 방향으로 교대로 배치된다. 호-형상의 동심 그루우브가 각 영역에 형성되고, 영역(1601)의 그루우브는 영역(1602)의 그루우브에 반대 방향으로 구부러진다.16 is a plan view showing the structure of the
반도체 레이저(1501, 1521)로부터 조사된 광은 영역(1621, 1622)을 통과한다. 실선(1611, 1612)은 각각 광 디스크(1511)의 반경 방향으로 원형 영역(1621, 1622)의 중심 위치를 나타낸다. 이들 중심 위치는 반도체 레이저(1501, 1521)로부터 방출된 주요 광선이 통과하는 위치이다.Light irradiated from the
파선(1613)은 광 디스크(1511)의 반경 방향으로 영역(1601)에 형성된 호-형상 그루우브의 중심 위치를 나타낸다. 또한, 파선(1614)은 광 디스크(1511)의 반경 방향으로 영역(1602)에 형성된 호-형상 그루우브의 중심 위치를 나타낸다.The dashed
이 실시예에서, 그루우브는 파선(1613, 1614)이 실선(1611, 1612) 사이에 놓이도록 형성된다. 이것은 서브 푸시 풀 신호의 진폭이 억제되도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 메인 푸시 풀 신호와 서브 푸시 풀 신호 사이의 위상 차의 변동이 억제되도록 할 수 있다. 따라서, 트래킹 에러는 반도체 레이저(1501, 1502) 양자에 대해서 정확하게 해결될 수 있다.In this embodiment, grooves are formed such that dashed
3. 변형 예3. Variation Example
본 발명을 바람직한 실시 예에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는다. 다음은 가능한 변형의 예이다.Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. The following are examples of possible variations.
(1) 상기한 실시 예에서 영역(1101, 1102)의 그루우브는 광 디스크(911)의 트랙 방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 형성되지만, 본 발명은 이 구조에 한정되지 않는다. 대안으로서, 프레즈넬(Fresnel) 패턴이 사용될 수 있다. 구체적으로, 영역(1101) 각각의 그루우브 사이의 간격은, 그루우브가 광 디스크(911)의 트랙 방향으로 메인 빔의 중심으로부터 더 멀리 떨어질수록 더 크게 될 수 있고, 영역(1102) 각각의 그루우브 사이의 간격은, 그루우브가 광 디스크(911)의 트랙 방향 으로 메인 빔의 중심으로부터 더 멀리 떨어질수록 더 작게 될 수 있다.(1) In the above embodiment, grooves of the
(2) 상기한 실시 예에서, 그루우브는 회절 광 요소(902)의 일부에 제공된 영역(1101, 1102)에 형성되지만, 본 발명은 이 구조에 한정되지 않는다. 다음의 대체 구조가 사용될 수 있다.(2) In the above embodiment, grooves are formed in the
도 17은 이 변형 예의 회절 광 요소(17)의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 17에서, 원형 영역(1711)은 메인 빔이 통과하는 영역이다. 도 17에 도시한 바와 같이, 회절 광 요소(17)는, 영역(1701, 1702)이 광 디스크의 트랙 방향으로 교대로 배치되도록 분할된다.17 is a plan view showing the structure of the diffractive
영역(1701, 1702)은 또한 원형 영역(1711)에 존재한다. 또한, 그루우브는 서로 다른 곡선을 갖도록 형성되어, 영역(1701)의 곡선은 영역(1702)의 곡선과 다른 곡률 부호를 갖는다.
이러한 구조에 의하면, 메인 빔으로부터 손실된 광의 양이 억제될 수 있다. 광 이용효율을 개선한다.According to this structure, the amount of light lost from the main beam can be suppressed. Improve light utilization efficiency
(3) 상기한 실시 예에서 설명하지 않았지만, 서브 빔 스폿의 크기는 광 디스크의 반경 방향으로 트랙 피치의 2배 이상이어야 한다.(3) Although not described in the above embodiments, the size of the sub beam spot should be at least twice the track pitch in the radial direction of the optical disc.
특히, 서브 푸시 풀 신호의 진폭을 충분히 작게 만들기 위해서, 서브 빔 스폿의 크기는 트랙 피치의 3배 이상인 것이 바람직하다. 그러나, 상대적으로 큰 서브 빔 스폿은 광 검출기 표면에서 심지어 더 크게 되어 더 큰 광 검출기를 필요로 할 것이기 때문에, 서브 빔 스폿의 크기는 트랙 피치의 6배 이하인 것이 바람직하다. In particular, in order to make the amplitude of the sub-push pull signal sufficiently small, the size of the sub beam spot is preferably at least three times the track pitch. However, since the relatively large sub beam spot will be even larger at the photo detector surface and will require a larger photo detector, the size of the sub beam spot is preferably less than six times the track pitch.
첨부한 도면을 참조한 예를 통하여 본 발명을 충분히 설명하였지만, 당업자에게 다양한 변경과 변형은 자명하다는 것에 유의해야 한다. 그러므로, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한, 이들은 본 발명에 속하는 것으로 해석되어야 한다.Although the present invention has been fully described through examples with reference to the accompanying drawings, it should be noted that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Therefore, unless such changes and modifications depart from the scope of the present invention, they should be construed as belonging to the present invention.
본 발명에 따르면, 트래킹 에러신호를 정확히 검출할 수 있기 때문에, 트래킹의 정확성이 개선될 수 있다. 또한, 광 빔의 이용 효율이 증가할 수 있기 때문에, 기록 및 재생이 안정하게 수행될 수 있다. 또한, 종래 예에서 광 픽업을 조립할 때 아주 정밀하게 회절 광 요소를 차례로 조정할 필요가 있었지만, 본 발명은 이러한 순차 조정의 필요성을 없앤다. 따라서, 조립 시간과 제조원가가 감소할 수 있다.According to the present invention, since the tracking error signal can be detected accurately, the accuracy of tracking can be improved. In addition, since the utilization efficiency of the light beam can be increased, recording and reproduction can be performed stably. In addition, in the prior art, it was necessary to adjust the diffractive light elements in order with great precision when assembling the optical pickup, but the present invention eliminates the need for such sequential adjustment. Therefore, assembly time and manufacturing cost can be reduced.
Claims (5)
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-
2006
- 2006-07-31 KR KR1020060072174A patent/KR20070016969A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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CN108508047A (en) * | 2018-06-16 | 2018-09-07 | 金华职业技术学院 | A kind of atomic beam microscope equipment |
CN108508047B (en) * | 2018-06-16 | 2023-11-21 | 金华职业技术学院 | Atomic beam microscopy device |
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