KR20090092692A - 광 픽업 장치 - Google Patents

광 픽업 장치

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KR20090092692A
KR20090092692A KR1020087024117A KR20087024117A KR20090092692A KR 20090092692 A KR20090092692 A KR 20090092692A KR 1020087024117 A KR1020087024117 A KR 1020087024117A KR 20087024117 A KR20087024117 A KR 20087024117A KR 20090092692 A KR20090092692 A KR 20090092692A
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KR1020087024117A
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나오토 시마다
히로아키 야마모토
나오키 나카니시
마사히코 니시모토
다쿠야 오쿠다
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파나소닉 주식회사
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Abstract

픽업장치는, 반도체레이저소자로부터 출사된 출사광 빔을 적어도 3 개의 광 빔으로 분기하는 회절격자(12)를 구비한다. 회절격자(12)는, 광정보 기록매체 트랙의 접선에 평행방향으로 이어지는 직선으로 3 개의 영역으로 분할되며, 제 2 영역(12B)은, 광정보 기록매체의 반경방향에 평행으로 이어지는 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14)으로 분할된다. 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14)은 위상이 거의 180도 다르며, 제 1 영역(12A)은 제 1 서브블록(13)과 위상이 거의 90도 다르고, 제 1 영역(12A)과 제 3 영역(12C)은 위상이 거의 180도 다르다.

Description

광 픽업 장치{OPTICAL PICKUP DEVICE}
본 발명은, 광정보 기록매체에 대한 정보의 기록 및 광정보 기록매체에 기록된 정보의 재생 또는 소거 등의 처리를 실행하는 광학식 정보처리장치에 이용하는 광 픽업장치에 관한 것이다.
CD(Compact Disc) 및 DVD(Digital Versatile Disc) 등 광정보 기록매체(광 디스크)로부터의 기록판독은, 반도체레이저장치 등의 광원으로부터 출사된 광 빔을, 대물 렌즈를 이용하여 광 디스크의 기록트랙 상에 집광시켜, 광 디스크로부터의 반사광을 광 검출기로 전기신호로 변환함으로써 이루어진다. 고속 회전하는 광 디스크에 대하여, 원하는 기록트랙에 정확하게 광 빔을 집광시키기 위하여, 포커스 오차신호 및 트래킹 오차신호를 검출하고, 광 디스크면의 휨 및 편심 등에 맞추어 대물 렌즈의 위치를 제어한다.
트래킹 오차신호의 대표적인 검출방법으로서, 차동 푸쉬풀(DPP)방식이 알려져 있다. DPP방식은, 광 빔을 메인 빔과 +1차 회절광 및 -1차 회절광의 3 개로 분기하고, 분할한 각 빔을 광 디스크 상에서 소정의 피치로 서로 인접하도록 형성된 3개의 안내 홈으로 집광한다. 각 빔의 반사광을 검출하고 연산함으로써 얻어지는 각 푸쉬풀신호의 위상은, 메인 빔과 +1차 회절광 및 -1차 회절광이 서로 180도 어긋난다. 이로써, 각 푸쉬풀신호를 연산 처리함으로써, 각 푸쉬풀신호에 포함된 오프셋 성분만을 선택적으로 서로 소거하여, 양호한 트래킹 오차신호를 검출할 수 있다. 따라서, 특히 DVD기록용 광픽업에서 DPP방식이 널리 사용되고 있다(예를 들어 특허문헌 1(일본 특허 공개 평성 4-34212호 공보) 참조).
현재 보급되고 있는 광 디스크에는 여러 가지 규격이 존재하며, 광 디스크의 규격에 따라 안내 홈의 피치가 다르다. 예를 들어 추기형 DVD-R(Recordable) 및 기입변경형 DVD-RW(ReWritable) 등의 안내 홈 피치는 0.74㎛이며, 기입변경형 DVD-RAM(Random Access Memory) 등의 안내 홈 피치는 1.23㎛이다. 이들 규격이 다른 2 종류 이상의 광 디스크에 대해서도, 1 대의 장치에서 기록 및 재생을 가능하게 하는 광 픽업이 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 대하여, 다음과 같은 광 픽업장치가 제안되었다(예를 들어 특허문헌 2(일본 특허 공개 2004-145915호 공보) 참조).
특허문헌 2에 개시된 광 픽업장치는, 광 빔을 분기하는 특수회절격자가 3 개 영역으로 분할되며, 각 영역에 주기적으로 형성된 격자 홈의 위상을 순차적으로 90도씩 시프트 시킨다. 이와 같은 특수회절격자를 이용하는 인라인형 DPP방식으로 불리는 트래킹오차 검출방식에 의해, 안내 홈의 피치가 다른 복수의 광정보 기록매체에 대하여 안정된 트래킹오차 검출을 실행하기가 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광 픽업장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광 픽업장치의 광 검출기를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광 픽업장치의 회절격자를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광 픽업장치에 의해 광정보 기록매체의 기록면 상에 형성된 집광 스폿 형상을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광 픽업장치에 의해 얻어지는 신호의 파형을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광 픽업장치의 회절격자와 광 빔 중심과의 위치관계 일례를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 광 픽업장치의 회절격자와 광 빔 중심과의 위치관계 일례를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 광 픽업장치의 회절격자를 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 광 픽업장치의 회절격자와 광 빔 중심과의 위치관계 일례를 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 광 픽업장치의 회절격자와 광 빔 중심과의 위치관계 일례를 나타낸 평면도이다.
도 11은 종래예에 관한 광 픽업장치에 의해 광정보 기록매체의 기록면 상에 형성된 집광 스폿 형상을 나타낸 평면도이다.
도 12는 종래예에 관한 광 픽업장치의 회절격자를 나타낸 평면도이다.
[부호의 설명]
11 : 광원 12 : 회절격자
12A : 제 1 영역 12B : 제 2 영역
12C : 제 3 영역 12a : 격자홈
13 : 제 1 서브블록 14 : 제 2 서브블록
15 : 하프미러 16 : 광 검출기
17 : 집적회로기판 18 : 콜리메이팅 렌즈
19 : 대물 렌즈 21A, 21B, 21C : 수광소자
23 : 연산처리회로 24, 25, 26, 29 : 감산기
27 : 가산기 28 : 증폭기
31 : 출사광 빔 31a : 메인 빔
31b, 31c : 서브 빔 51 : 광정보 기록매체
51a : 안내 홈
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나 상기 종래의 인라인형 DPP방식을 이용한 종래 광 픽업장치에서는, 다음과 같은 문제가 생긴다.
도 11은, 종래의 광 픽업장치에 의해 광정보 기록매체 상으로 광 빔을 집광시킨 집광 스폿을 나타낸다. +1차 회절광에 대응하는 집광 스폿(101)은, 광정보 기록매체의 반경방향(X)에 대하여 오른쪽에서 강도가 커지며, 왼쪽에서 강도가 작아진다. 이에 반해, -1차 회절광에 대응하는 집광 스폿(102)은, 오른쪽에서 강도가 작아지며, 왼쪽에서 강도가 커진다. 이는 다음과 같이 설명할 수 있다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 종래의 일라인형 DPP방식에서 이용되는 특수회절격자는, 중앙부영역(120)의 격자홈(120a)에 대하여, 영역(119)의 격자홈(119a) 위상은 90도 진행하며, 영역(121)의 격자홈(121a) 위상은 90도 지연한다. 따라서 중앙부영역(120)을 투과한 +1차 회절광의 위상에 대하여, 영역(119)을 투과한 +1차 회절광의 위상은 90도 진행하며, 영역(121)을 투과한 +1차 회절광의 위상은 90도 지연한다. 한편, -1차 회절광에 대해서는, 격자홈 위상과 회절광 위상의 관계가 역전된다. 즉, 중앙부영역(120)을 투과한 -1차 회절광의 위상에 대하여, 영역(119)을 투과한 -1차 회절광의 위상은 90도 지연하며, 영역(121)을 투과한 -1차 회절광의 위상은 90도 진행한다.
이에 따라 +1차 회절광은, 위상이 지연되는 영역(121) 쪽으로 강도분포가 지우쳐, 광정보 기록매체 상의 +1차 회절광에 대응하는 집광 스폿(101)은 오른쪽 강도가 커지며, 왼쪽 강도가 작아진다. 반대로, -1차 회절광은 위상이 지연되는 영역(119) 쪽으로 강도분포가 지우쳐, -1차 회절광에 대응하는 집광 스폿(102)은 오른쪽 강도가 작아지며, 왼쪽 강도가 커진다.
이와 같이 +1차 회절광에 대응하는 집광 스폿(101)과 -1차 회절광에 대응하는 집광 스폿(102)에서 집광 스폿의 강도분포가 좌우비대칭이 되면, 메인 빔에 대응하는 집광 스폿(100)으로부터의 반사광을 검출한 푸쉬풀신호와, 집광 스폿(101) 및 집광 스폿(102)으로부터의 반사광을 검출한 푸쉬풀신호의 위상이 180도에서 벗어나 버린다. 때문에 각 집광 스폿을 동일 안내 홈 상에 형성할 수 없게 되어, 인라인형 DPP방식에 의한 안정된 트래킹 오차신호 검출을 실행할 수 없게 된다.
본 발명은 상기 종래의 문제를 해결하며, 인라인형 DPP방식의 이점을 유지한 채, 안내 홈의 피치가 다른 복수의 광정보 기록매체에 대하여 안정된 트래킹오차 검출을 실행하는 광 픽업장치를 실현할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광 픽업장치를, 서로 위상이 다른 3 개의 영역으로 분할되며 또 중앙영역이 서로 위상이 다른 복수의 서브블록으로 분할된 회절격자를 구비하는 구성으로 한다.
구체적으로, 본 발명에 관한 제 1 광 픽업장치는, 광정보 기록매체에 대한 정보의 기록 그리고 광정보 기록매체에 기록된 정보의 판독 및 소거를 실행하는 광픽업 장치를 대상으로 하며, 광원과, 광원으로부터 출사된 출사광 빔을 적어도 3 개의 광 빔으로 분기하는 회절격자와, 각 광 빔이 광정보 기록매체에서 반사된 반사광을 수광하는 광 검출기를 구비하고, 회절격자는 광정보 기록매체 트랙의 접선방향에 평행인 방향으로 이어지는 직선인 제 1 방향의 분할선에 의해, 각각이 서로 위상이 다른 주기구조를 갖는 제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역으로 분할되며, 제 2 영역은 제 1 영역과 제 3 영역 사이에 배치되며 또 광정보 기록매체의 반경방향에 평행으로 이어지는 직선인 제 2 방향 분할선에 의해, 주기구조의 위상이 서로 다른 제 1 서브블록과 제 2 서브블록으로 분할되고, 제 1 서브블록의 주기구조 위상은 제 2 서브블록의 주기구조 위상과 거의 180도 다르며, 제 1 영역의 주기구조 위상은 제 1 서브블록의 주기구조 위상과 거의 90도 다르고, 제 1 영역의 주기구조 위상은 제 3 영역의 주기구조 위상과 거의 180도 다른 것을 특징으로 한다.
제 1 광 픽업장치는, 제 1 서브블록의 주기구조 위상이 제 2 서브블록의 주기구조 위상과 거의 180도 다르며, 제 1 영역의 주기구조 위상이 제 1 서브블록의 주기구조 위상과 거의 90도 다르고, 제 1 영역의 주기구조 위상이 제 3 영역의 주기구조 위상과 거의 180도 다르다. 이에 따라, 제 1 영역을 투과한 +1차 회절광의 위상은 제 1 서브블록을 투과한 +1차 회절광의 위상에 대하여 진행하며, 제 2 서브블록을 투과한 +1차 회절광의 위상에 대하여 지연한다. 제 3 영역을 투과한 +1차 회절광의 위상은 제 2 서브블록을 투과한 +1차 회절광의 위상에 대하여 진행하며, 제 3 서브블록을 투과한 +1차 회절광의 위상에 대하여 지연한다. 또, -1차 회절광의 경우에는 역현상이 된다. 따라서 종래의 인라인형 DPP방식과 같은, 스폿 형상이 좌우비대칭이 되는 현상은 발생하지 않으며, 안내 홈이 이어지는 방향을 축으로 한 좌우대칭의 강도분포가 된다. 그 결과, 안내 홈의 피치가 다른 복수의 광정보 기록매체 대하여 안정된 트래킹오차 검출을 실행하는 광 픽업장치를 실현할 수 있다.
제 1 광 픽업장치는, 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심이, 회절격자의 제 2 영역 내에서 제 2 방향 분할선 상에 배치되어도 된다.
본 발명의 광 픽업장치에서, 광원은 복수이며, 광원 중 적어도 하나로부터 출사된 출사광 빔의 중심은, 회절격자의 제 2 영역 내에서 제 2 방향 분할선 상에 배치되어도 된다.
제 1 광 픽업장치에서, 광원은 제 1 광원 및 제 2 광원을 포함하며, 제 1 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심은, 회절격자의 제 1 영역 내 또는 제 1 영역과 제 2 영역을 분할하는 제 1 방향 분할선 상에 배치되고, 제 2 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심은, 회절격자의 제 3 영역 내 또는 제 2 영역과 제 3 영역을 분할하는 제 1 방향 분할선 상에 배치되며, 제 1 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심과, 제 2 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심을 잇는 직선은, 제 2 방향의 분할선과 교차하도록 배치되어도 된다.
제 1 광 픽업장치에서, 제 1 서브 블록의 접선방향 길이와, 제 2 서브 블록의 접선방향 길이는 서로 동등한 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 서브 빔 집광 스폿의 좌우대칭성을 확실하게 향상시킬 수 있다.
제 1 광 픽업장치에서, 적어도 3 개의 광 빔은, 0차 회절광, +1차 회절광, 및 -1차 회절광을 포함해도 된다.
제 1 광 픽업장치에서, 광정보 기록매체의 기록면 상에는 복수의 안내 홈이 주기적으로 배치되며, 각 광 빔은, 복수의 안내 홈 중 하나의 안내 홈으로 집광되어도 된다.
제 1 광 픽업장치에서, 광 검출기로부터의 출력신호에 기초하여, 차동 푸쉬풀법에 의해 트래킹 오차신호를 검출하는 연산처리회로를 추가로 구비해도 된다.
제 1 광 픽업장치에서, 광 검출기는, 각 반사광에 각각 대응하는 적어도 3 개의 수광소자를 구비하며, 각 수광소자는 각각 복수의 수광영역으로 분할되어도 된다.
본 발명에 관한 제 2 광 픽업장치는, 광정보 기록매체에 대한 정보의 기록 그리고 광정보 기록매체에 기록된 정보의 판독 및 소거를 실행하는 광픽업 장치를 대상으로 하며, 광원과, 광원으로부터 출사된 출사광 빔을 적어도 3 개의 광 빔으로 분기하는 회절격자와, 각 광 빔을, 각각 집광하여 광정보 기록매체의 기록면 상에, 각각 독립된 집광 스폿으로서 조사하는 대물 렌즈와, 각 집광 스폿으로서 조사된 각 광 빔이 광정보 기록매체에서 반사된 반사광을 수광하는 광 검출기를 구비하고, 회절격자는, 광정보 기록매체 트랙의 접선방향에 평행인 방향으로 이어지는 직선인 제 1 방향의 분할선에 의해, 각각이 서로 위상이 다른 주기구조를 갖는 제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역으로 분할되며, 제 2 영역은 제 1 영역과 제 3 영역 사이에 배치되며 또 광정보 기록매체의 반경방향에 평행으로 이어지는 직선인 제 2 방향 분할선에 의해 주기구조의 위상이 서로 다른 제 1 서브블록과 제 2 서브블록으로 분할되고 또, 제 1 서브블록과 제 2 서브블록이, 제 2 영역 내에서 광정보 기록매체 트랙의 접선방향에 평행인 방향으로 교대로 배치되며, 제 1 서브블록의 주기구조 위상은 제 2 서브블록의 주기구조 위상과 거의 180도 다르고, 제 1 영역의 주기구조 위상은 제 1 서브블록의 주기구조 위상과 거의 90도 다르며, 제 1 영역의 주기구조 위상은 제 3 영역의 주기구조 위상과 거의 180도 다른 것을 특징으로 한다.
제 2 광 픽업장치는, 제 1 서브블록과 제 2 서브블록이 상기 제 2 영역 내에서 광정보 기록매체 트랙의 접선방향에 평행인 방향으로 교대로 배치되며, 제 1 서브블록의 주기구조 위상이 제 2 서브블록의 주기구조 위상과 거의 180도 다르다. 이로써, 제 1 서브블록을 투과하는 광 빔의 면적과 제 2 서브블록을 투과하는 광 빔 면적과의 차, 즉 각각을 통과하는 광량의 차를 억제할 수 있다. 따라서 회절격자의 Y 방향 위치, 즉 광원으로부터 출사된 광 빔 중심의 위치에 상관없이, 양호한 특성을 얻을 수 있다.
제 2 광 픽업장치에서, 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심은 회절격자의 제 2 영역 내에 배치되어도 된다.
제 2 광 픽업장치에서, 광원은 복수이며, 광원 중 적어도 하나로부터 출사된 출사광 빔의 중심은, 회절격자의 제 2 영역 내에 배치되어도 된다.
제 2 광 픽업장치에서, 광원은 제 1 광원과 제 2 광원을 포함하며, 제 1 광원으로부터 출사되는 출사광 빔의 중심은, 회절격자의 제 1 영역 내 또는 제 1 영역과 제 2 영역을 분할하는 제 1 분할선 상에 배치되고, 제 2 광원으로부터 출사되는 출사광 빔의 중심은, 회절격자의 제 3 영역 내 또는 제 2 영역과 제 3 영역을 분할하는 제 1 방향 분할선 상에 배치되어도 된다.
제 2 광 픽업장치에서, 적어도 3 개의 광 빔은, 0차 회절광, +1차 회절광, 및 -1차 회절광을 포함해도 된다.
제 2 광 픽업장치에서, 광정보 기록매체의 기록면 상에는 복수의 안내 홈이 주기적으로 배치되며, 각 광 빔은, 복수의 안내 홈 중 하나의 안내 홈으로 집광되어도 된다.
제 2 광 픽업장치에서, 광 검출기로부터의 출력신호에 기초하여, 차동 푸쉬풀법에 의해 트래킹 오차신호를 검출하는 연산처리회로를 추가로 구비해도 된다.
제 2 광 픽업장치에서, 광 검출기는 각 반사광에 각각 대응하는 적어도 3 개의 수광소자를 구비하며, 각 수광소자는 각각 복수의 수광영역으로 분할되어도 된다.
[발명의 효과]
본 발명에 관한 광 픽업장치에 의하면, 인라인형 DPP방식의 이점을 유지한 채, 안내 홈의 피치가 다른 복수의 광정보 기록매체에 대하여 안정된 트래킹 오차신호 검출을 실행하는 광 픽업장치를 실현할 수 있다.
(제 1 실시형태)
본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 제 1 실시형태에 관한 광 픽업장치의 개략 구성을 나타낸다.
도 1에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 광 픽업장치는, 출사광 빔(31)을 출사하는 반도체레이저소자 등의 광원(11)과, 출사광 빔(31)을 적어도 0차 회절광인 메인 빔, +1차 회절광인 서브 빔, 및 -1차 회절광인 서브 빔(모두 도시 생략)의 3 개 광 빔으로 회절 분기하는 회절격자(12)와, 분기된 광 빔을 광정보 기록매체(51)로 유도하는 하프미러(15)와, 분기된 광 빔이 광정보 기록매체(51)에서 반사된 반사광을 수광하는 광 검출기(16)가 탑재된 집적회로기판(17)을 구비한다. 이로써, 광정보 기록매체(51)로의 정보 기록 및 광정보 기록매체(51)에 기록된 정보의 판독을 실행한다.
하프미러(15)와 광정보 기록매체(51) 사이에는 콜리메이팅 렌즈(18)와 대물 렌즈(19)가 배치된다. 광원(11)으로부터 출사된 출사광 빔(31)은, 회절격자(12)에 의해 적어도 0차 회절광, +1차 회절광, 및 -1차 회절광의 3 개 광 빔으로 회절 분기된 후 하프미러(15)에 의해 반사되고, 그 다음에 콜리메이팅 렌즈(18)를 통과하여 대물 렌즈(19)에 달한다. 회절격자(12)에 의해 회절 분기된 0차 회절광, +1차 회절광, 및 -1차 회절광은, 대물 렌즈(19)에 의해 각각 독립되어 광정보 기록매체(51)의 기록면 상에 집광되며, 3 개의 집광 스폿을 형성한다.
도 2는, 도 1에 나타낸 광 픽업장치의 광 검출기(16)가 탑재된 집적회로기판(17)의 회로구성을 나타낸다. 도 2에 나타내는 바와 같이 집적회로기판(17)은, 수광소자(21A, 21B 및 21C)와, 수광소자로부터의 신호를 연산하는 연산처리회로(23)를 구비한다. 회절격자(12)에 의해 출사광 빔(31)으로부터 분기된 메인 빔(31a) 그리고 2 개의 서브 빔(31b 및 31c)은 각각 수광소자(21A, 21B 및 21C)에 의해 수광된다. 수광소자(21A, 21B 및 21C)는 각각 복수의 수광영역으로 분할된다.
수광소자(21A, 21B 및 21C)로부터 검출된 신호는 연사처리회로(23)로 입력된다. 연산처리회로(23)는 수광소자(21A, 21B 및 21C)로부터의 신호를 각각 수취하는 감산기(24, 25 및 26)와, 감산기(24, 25 및 26)를 수취하는 가산기(27), 증폭기(28) 및 감산기(29)를 갖는다. 감산기(24, 25 및 26)는 수광소자(21A, 21B 및 21C)로부터의 신호를 각각 받아 푸쉬풀신호(MPP, SPP1 및 SPP2)를 출력한다. 연산처리회로(23) 중, 가산기(27), 증폭기(28) 및 감산기(29)에 대해서는 후술하기로 한다.
그리고 도 2는 각 수광소자가 2 개의 수광영역으로 2 분할된 경우의 회로구성을 나타내나, 각 수광소자는 3 개 이상의 수광영역으로 분할되어도 된다. 또, 도 2에서 각 수광소자에서의 각 빔의 형상을 모식적으로 원형으로 표시하나, 빔 형상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태의 광 픽업장치는, 출사광 빔(31)을 회절하는 회절격자(12), 특히 그 주기구조에 특징을 갖는다. 도 3은, 회절격자(12)의 주기구조, 즉 격자패턴을 나타낸다.
도 3에 나타낸 바와 같이 회절격자(12)의 격자면은, 광정보 기록매체(51)의 안내 홈이 이어지는 방향(이하, Y 방향이라 함.), 즉 광정보 기록매체(51) 트랙의 접선방향과 실질적으로 평행인 방향으로 이어지는 분할선(D1 및 D2)으로 제 1 영역(12A), 제 2 영역(12B), 제 3 영역(12C)의 3 개 영역으로 구획된다. 즉, 제 1 영역(12A)과 제 2 영역(12B)은 분할선(D1)을 개재하고 인접하며, 제 2 영역(12B)과 제 3 영역(12C)은 분할선(D2)을 개재하고 인접한다.
또 제 2 영역(12B)은, 광정보 기록매체(51)의 반경방향(이하, X 방향이라 함)과 실질적으로 평행인 방향으로 이어지는 분할선(D3)에 의해 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14)으로 분할된다. 제 1 서브블록(13)의 Y 방향 길이와, 제 2 서브블록(13)의 Y 방향 길이는 서로 동등한 것이 바람직하다.
여기서, 이 경우의 평행인 방향이란, 회절격자와 광정보 기록매체 사이에 배치된 광학계를 고려한 평행방향을 의미한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 영역(12A), 제 2 영역(12B), 제 3 영역(12C)에는 각각 X 방향을 따라 격자 홈(12a)이 주기적으로 형성된다. 또, 격자 홈(12a)의 주기는 제 1 영역(12A), 제 2 영역(12B), 제 3 영역(12C)에서 서로 다르며, 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14) 사이에서도 서로 다르다.
구체적으로, 제 1 영역(12A)에 형성된 격자 홈(12a)에 의해 형성된 주기구조의 위상은, 제 2 영역(12B)의 제 1 서브블록(13)에 형성된 주기구조의 위상에 대하여 실질적으로 90도 진행한다(+90도 어긋난다). 즉, 제 1 영역(12A)의 격자 홈(12a) 배치주기는, 제 1 서브블록(13)의 격자 홈(12a) 배치주기를 기준으로 하여 4 분의 1주기만큼 +Y 방향으로 어긋난다. 또, 제 3 영역(12C)에 형성된 주기구조의 위상은, 제 1 서브블록(13)에 형성된 주기구조의 위상에 대하여 실질적으로 90도 지연한다(-90도 어긋난다). 즉, 제 3 영역(12C)의 격자 홈(12a) 배치주기는, 제 1 서브블록(13)의 격자 홈(12a) 배치주기를 기준으로 하여 4 분의 1주기만큼 -Y 방향으로 어긋난다. 따라서 제 1 영역(12A)의 주기구조 위상과, 제 3 영역(12C)의 주기구조 위상은 실질적으로 180도 다르다. 또한, 제 2 서브블록(14)의 격자 홈(12a) 배치주기는, 제 1 서브블록(13)의 격자 홈(12a) 배치주기를 기준으로 하여 2 분의 1주기만큼 +Y 방향으로 어긋난다.
여기서, 각 영역에서 주기구조 위상의 시프트는, 정확하게 90도 또는 180도일 필요는 없다. 광정보 기록매체(51) 기록면 상의 집광 스폿이, 나중에 서술하는 바와 같은 형상이 되면 되므로, ±10도 정도의 오차를 포함해도 된다.
광원(11)으로부터 출사된 출사광 빔(31)의 중심(발광점 중심)(L1)은, 도 3에 나타내는 바와 같이 장치의 조립 정밀도 범위 내에서 분할선(D3) 상에 배치되는 것이 바람직하다.
회절격자(12)로 입사한 출사광 빔(31)은, 제 1 영역(12A), 제 2 영역(12B), 및 제 3 영역(12C)에 각각 형성된 주기구조에 의해 소정의 위상차를 갖는 서브 빔으로 분기되어, 광정보 기록매체(51)로 유도된다.
이하에 제 1 실시형태의 광 픽업장치에 의해, 안내 홈의 주기가 다른 광정보 기록매체에 대하여 안정되게 트래킹오차 검출을 실행할 수 있는 이유를 설명한다.
도 4는, 회절격자(12)에 의해 생성된 광 빔의 메인 빔(31a) 그리고 2 개의 서브 빔(31b 및 31c)의 광정보 기록매체(51) 기록면 상에서의 집광 스폿 형상을 나타낸다. 또, 도 4에서도 X 방향은 광정보 기록매체의 반경방향을 나타내며 Y 방향은 안내 홈이 이어지는 방향을 나타낸다.
회절격자(12)의 제 2 영역(12B)에서 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14)은 회절격자 위상이 180도 다르다. 따라서 제 1 서브블록(13)을 투과한 회절광과 제 2 서브블록(14)을 투과한 회절광은 서로 소거되며, 도 4에 나타내는 서브 빔(31b 및 31c)의 광정보 기록매체(51) 기록면 상 집광 스폿은 중앙부에서 강도가 작아진다. 이 경우, 서브 빔(31b 및 31c)의 집광 스폿 중앙부의 강도를 작게 할 수 있으면 되며, 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14)의 위상 차는 180 도에 대하여 ±10 도 정도의 오차를 포함해도 문제없다.
또 제 1 영역(12A)의 회절격자 위상은, 제 2 영역(12B)의 제 1 서브블록(13)에 대하여 90 도 진행하며, 제 2 서브블록(14)에 대하여 90 도 지연한다. 또한 제 3 영역(12C)의 회절격자 위상은, 제 2 서브블록(14)에 대하여 90 도 진행하며, 제 1 서브블록(13)에 대하여 90 도 지연한다. 따라서 제 1 영역(12A)을 투과한 +1차 회절광의 위상은, 제 1 서브블록(13)을 투과한 +1차 회절광의 위상에 대하여 90 도 진행하며, 제 2 서브블록(14)을 투과한 +1차 회절광의 위상에 대하여 90 도 지연한다. 한편, 제 3 영역(12C)을 투과한 +1차 회절광의 위상은, 제 2 서브블록(14)을 투과한 +1차 회절광의 위상에 대하여 90 도 진행하며, 제 1 서브블록(13)을 투과한 +1차 회절광의 위상에 대하여 90 도 지연한다. -1차 회절광에 대해서는 역현상이 발생한다. 따라서 집광 스폿의 Y 방향을 축으로 하여 왼쪽에도 오른쪽에도, 위상이 90 도 진행한 광과 90 도 지연한 광이 동등하게 존재하므로, 집광 스폿의 강도분포는 Y 방향을 축으로 하여 좌우대칭이 된다. 이 경우도, 제 1 영역(12A)과 제 2 영역(12B)과의 위상 차 및 제 2 영역(12B)과 제 3 영역(12C)과의 위상 차는 각각 90 도에 대하여 ±10 도 정도의 오차를 포함해도 문제없다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 광정보 기록매체(51)의 기록면 상에는 복수의 안내 홈(51a)이 주기적으로 배치된다. 또, 도 4에 나타내는 바와 같이 광 빔의 메인 빔(31a), 서브 빔(31b 및 31c)이 각각 대물 렌즈(19)에 의해 집광된 집광 스폿은 동일 안내 홈(51a)에 배치된다.
각 집광 스폿에서 메인 빔(31a), 서브 빔(31b 및 31c)은 각각 반사되며, 각 집광 스폿에 대응하는 반사광은, 광 검출기(16)에 설치된 수광소자(21A, 21B 및 21C)에 의해 각각 수광된다. 수광소자(21A, 21B 및 21C)는, 메인 빔(31a)에 대응하는 푸쉬풀신호(MPP), 서브 빔(31b)에 대응하는 푸쉬풀신호(SPP1) 및 서브 빔(31c)에 대응하는 푸쉬풀신호(SPP2)를 출력한다.
대물 렌즈(19)의 래디얼시프트(Radial Shift)(광정보 기록매체의 반경방향으로의 시프트) 및 광정보 기록매체(51)의 기울기에 기인하는 MPP, SPP1 및 SPP2의 오프셋 성분은, 대물 렌즈(19)의 래디얼시프트 또는 광정보 기록매체(51)의 기울기 각각에 대하여 같은 쪽(동상)에 발생한다. 따라서 대물 렌즈(19)의 래디얼시프트 및 광정보 기록매체(51)의 기울기에 기인하는 오프셋을 소거한 작동 푸쉬풀(DPP) 신호는, 도 2에 나타낸 가산기(27), 증폭기(28) 및 감산기(29)를 이용하여, 식(1)에 나타내는 바와 같은 연산처리를 실시함으로써 검출할 수 있다.
(식 1) … DPP=MPP-k×(SPP1+SPP2)
단, k는 증폭기(28)의 증폭률이다.
도 5는 푸쉬풀 신호(MPP, SPP1 및 SPP2) 및 식(1)에 기초하여 구한 DPP신호의 출력파형을 나타낸다. 도 5에서 세로축은 신호강도를 나타내며, 가로축은 집광 스폿의 광정보 기록매체(51)에서의 상대적 위치를 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, SPP1 및 SPP2의 위상은 MPP의 위상에 대하여 정확하게 180도 어긋난다. 또, 식(1)에 기초하여 구한 DPP신호는 적정값이 되므로, 각 집광 스폿을 동일 안내 홈 상에 형성할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 가산기(27)의 입력측은 감산기(25 및 26) 출력과 접속되며, 증폭기(28)의 입력은 가산기(27) 출력과 접속된다. 감산기(29)의 입력은 감산기(24) 및 증폭기(28) 출력과 접속된다. 이로써, 식(1)에 나타낸 연산을 행할 수 있다. 여기서 (식 1)의 계수(k)는, 광정보 기록매체(51)에서 반사되는 메인 빔(31a)과 서브 빔(31b 및 31c)의 광강도 차이를 보정하기 위한 것이다. 메인 빔(31a)과 서브 빔(31b 및 31c)의 광강도 비가 a:b:b일 경우에는 계수(k)를 a/2b로 하면 된다. 즉, 계수(k)는 광정보 기록매체(51)에 대응하여 정해지는 상수이다. 여기서 신호처리회로는 종래 구성의 것을 이용해도 된다.
또, 본 실시형태는 광원이 하나인 경우를 나타내나, 광원은 복수라도 된다. 이 경우에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 적어도 하나의 광원으로부터 출사된 광 빔의 중심을 제 2 영역(12B)의 분할선(D3) 상에 배치하는 것이 바람직하다.
또한 도 7에 나타내는 바와 같이, 복수 존재하는 광원 중, 제 1 광원으로부터 출사된 광 빔(L1)의 중심과, 제 2 광원으로부터 출사된 광 빔(L2)의 중심을 잇는 직선이, 제 2 영역(12B)의 분할선(D3)과 교차하도록 배치해도 된다. 이 경우, 제 3 광원으로부터 출사된 광 빔 중심(L3)의 위치는 특별히 한정되지 않는다. 또, 제 3 광원은 없어도 된다.
(제 2 실시형태)
이하에 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8은 제 2 실시형태에 관한 광 픽업장치에 이용하는 회절격자(12)를 나타낸다. 도 8에서 도 3과 동일 구성요소에는 동일 부호를 부여함으로써 설명을 생략한다. 도 8에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 회절격자(12)는, 제 2 영역(12B)에 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14)이 교대로 반복하여 형성된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 제 1 서브블록(13)을 투과하는 출사광 빔(31)의 면적과 제 2 서브블록(14)을 투과하는 출사광 빔(31) 면적과의 차, 즉 각각을 통과하는 광량의 차를 억제할 수 있다. 따라서 회절격자(12)의 Y 방향 위치, 즉 광원(11)으로부터 출사된 광 빔 중심의 위치에 상관없이, 양호한 특성을 얻을 수 있다.
여기서, 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14)의 반복이 3 회인 예를 나타내나, 반복회수는 특별히 한정되지 않는다. 또, 반복순서를 역으로 해도 된다.
도 8에서는, 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14)의 Y 방향 길이를 각각 동등하게 하나, 다른 길이로 해도 된다. 단, 제 1 서브블록(13)의 Y 방향 길이 총합과 제 2 서브블록(14)의 Y 방향 길이 총합은 동등하게 하는 것이 바람직하다.
또, 도 8은 광원(11)으로부터 출사된 출사광 빔(31)의 중심(L1)이, 제 1 서브블록(13)과 제 2 서브블록(14)과의 분할선 상에 배치된 예를 나타내나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광원(11)으로부터 출사된 출사광 빔(31)의 중심이 제 2 영역(12B) 내에 배치되면 된다.
또한, 제 2 실시형태는 광원이 하나인 경우에 대하여 나타내나, 광원이 복수 존재해도 된다. 이 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이 적어도 하나의 광원으로부터 출사된 광 빔의 중심을 제 2 영역(12B) 내로 배치하는 것이 바람직하다.
또, 도 10에 나타내는 바와 같이, 복수의 광원 중, 제 1 광원으로부터 출사된 광 빔의 중심(L1)을 제 1 영역(12A) 내에 배치하며, 제 2 광원으로부터 출사된 광 빔의 중심(L2)을 제 3 영역(12C) 내에 배치해도 된다. 이 경우, 제 3 광원으로부터 출사된 광 빔 중심(L3) 위치는 특별히 한정되지 않는다. 또한 제 3 광원은 없어도 된다.의
제 1 및 제 2 실시형태에서 광정보 기록매체(51)는 특별히 한정되는 것은 아니며, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW 등을 포함한 DVD 및 CD-ROM, CD-R, CD-RW 등을 포함한 CD를 이용할 수 있다. 또, 출사광 빔(31)의 파장은 광정보 기록매체(51)에 대응하여 정하면 되며, DVD 및 CD의 경우에는 약 650nm에서 약 780nm로 하면 된다. 또한, DVD에 대해서는, DVD-R 등 안내 홈 피치가 0.74㎛인 것, 및 DVD-RAM 등 안내 홈 피치가 1.23㎛인 것의 어느 경우라도 안정된 트래킹 오차신호 검출을 실행하기가 가능하다.
또, 각 실시형태에서 회절격자(12)를 도 1에 나타낸 광학계의 광원(11)과 하프미러(15) 사이에 배치한 경우에 대하여 설명했으나, 이 대신 회절격자(12)를 예를 들어 하프미러(15)와 콜리메이팅 렌즈(18) 사이에 배치해도 된다. 또한, 도 1에 나타낸 광학계 대신 광원과 광 검출기가 일체화된 광학계(예를 들어 하프미러를 이용하지 않는 광학계)를 이용하여, 광원과 콜리메이팅 렌즈 사이에 회절격자를 배치해도 된다.
그리고 각 실시형태에서, 회절격자(12)의 각 영역에 형성한 격자 홈을 모두 광정보 기록매체의 반경방향인 X 방향을 따라 형성했으나, 이 대신 격자 홈을 X 방향에 대하여 경사진 방향에 형성해도 된다.
이상과 같이 각 실시형태에 관한 광 픽업장치는, 안내 홈 피치가 다른 각종 광정보 기록매체에 대응하는 것을 가능하게 하는 것으로, 보다 안정된 기록·재생을 실현하는 트래키오차신호 검출이 달성된다. 즉, 각 실시형태에 관한 광 픽업장치는 DVD계 및 CD계의 기록장치 및 재생장치에서 소형화, 간소화, 저원가화 및 고효율화 등을 실현할 수 있다. 또, 광 디스크 등 광정보 기록매체에 정보의 기록, 재생 및 소거 등의 처리를 실행하는 광학식 정보처리장치에서, 그 기간부품인 광학식 헤드장치에 사용되는 재생신호, 기록신호 및 각종 서보신호 등의 검출기능을 갖는 광 픽업장치로서, 각 실시형태에 관한 광 픽업장치는 매우 유용하다.
본 발명의 광 픽업장치는, 인라인형 DPP방식의 이점을 유지한 채, 안내 홈의 피치가 다른 복수의 광정보 기록매체에 대하여 안정된 트래킹오차 검출을 실행하는 광 픽업장치를 실현할 수 있으며, 광정보 기록매체에 대한 정보의 기록 및 광정보 기록매체에 기록된 정보의 재생 또는 소거 등의 처리를 실행하는 광학식 정보처리장치에 이용하는 광 픽업장치 등으로 유용하다.

Claims (17)

  1. 광정보 기록매체에 대한 정보의 기록 그리고 상기 광정보 기록매체에 기록된 정보의 판독 및 소거를 행하는 광픽업 장치는,
    광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 출사광 빔을 적어도 3 개의 광 빔으로 분기하는 회절격자와,
    상기 각 광 빔이 상기 광정보 기록매체에서 반사된 반사광을 수광하는 광 검출기를 구비하며,
    상기 회절격자는, 상기 광정보 기록매체 트랙의 접선방향에 평행인 방향으로 이어지는 직선인 제 1 방향의 분할선에 의해, 각각이 서로 위상이 다른 주기구조를 갖는 제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역으로 분할되고,
    상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 사이에 배치되며 또, 상기 광정보 기록매체의 반경방향에 평행으로 이어지는 직선인 제 2 방향 분할선에 의해 상기 주기구조의 위상이 서로 다른 제 1 서브블록과 제 2 서브블록으로 분할되며,
    상기 제 1 서브블록의 상기 주기구조 위상은, 상기 제 2 서브블록의 상기 주기구조 위상과 거의 180도 다르고,
    상기 제 1 영역의 상기 주기구조 위상은, 상기 제 1 서브블록의 상기 주기구조 위상과 거의 90도 다르며,
    상기 제 1 영역의 상기 주기구조 위상은, 상기 제 3 영역의 상기 주기구조 위상과 거의 180도 다른 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심이, 상기 회절격자의 상기 제 2 영역 내에서 상기 제 2 방향 분할선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 복수이며,
    상기 광원 중 적어도 하나로부터 출사된 출사광 빔의 중심은, 상기 회절격자의 상기 제 2 영역 내에서 상기 제 2 방향 분할선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 제 1 광원 및 제 2 광원을 포함하며,
    상기 제 1 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심은, 상기 회절격자의 상기 제 1 영역 내 또는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 분할하는 상기 제 1 방향 분할선 상에 배치되고,
    상기 제 2 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심은, 상기 회절격자의 상기 제 3 영역 내 또는 상기 제 2 영역과 상기 제 3 영역을 분할하는 상기 제 1 방향 분할선 상에 배치되며,
    상기 제 1 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심과, 상기 제 2 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심을 잇는 직선은, 상기 제 2 방향의 분할선과 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 서브 블록의 상기 접선방향 길이와, 상기 제 2 서브 블록의 상기 접선방향 길이는 서로 동등한 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 3 개의 광 빔은, 0차 회절광, +1차 회절광, 및 -1차 회절광을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 광정보 기록매체의 기록면 상에는 복수의 안내 홈이 주기적으로 배치되며,
    상기 각 광 빔은, 상기 복수의 안내 홈 중 하나의 안내 홈으로 집광되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 검출기로부터의 출력신호에 기초하여, 차동 푸쉬풀법에 의해 트래킹 오차신호를 검출하는 연산처리회로를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 검출기는, 상기 각 반사광에 각각 대응하는 적어도 3 개의 수광소자를 가지며,
    상기 각 수광소자는, 각각 복수의 수광영역으로 분할되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  10. 광정보 기록매체에 대한 정보의 기록 그리고 상기 광정보 기록매체에 기록된 정보의 판독 및 소거를 행하는 광픽업 장치는,
    광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 출사광 빔을 적어도 3 개의 광 빔으로 분기하는 회절격자와,
    상기 각 광 빔이 상기 광정보 기록매체에서 반사된 반사광을 수광하는 광 검출기를 구비하며,
    상기 회절격자는, 상기 광정보 기록매체 트랙의 접선방향에 평행인 방향으로 이어지는 직선인 제 1 방향의 분할선에 의해, 각각이 서로 위상이 다른 주기구조를 갖는 제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역으로 분할되고,
    상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역과 상기 제 3 영역 사이에 배치되며 또, 상기 광정보 기록매체의 반경방향에 평행으로 이어지는 직선인 제 2 방향 분할선에 의해 상기 주기구조의 위상이 서로 다른 제 1 서브블록과 제 2 서브블록으로 분할되고 또, 상기 제 1 서브블록과 상기 제 2 서브블록이, 상기 제 2 영역 내에서 상기 광정보 기록매체 트랙의 접선방향에 평행인 방향으로 교대로 배치되며,
    상기 제 1 서브블록의 상기 주기구조 위상은, 상기 제 2 서브블록의 상기 주기구조 위상과 거의 180도 다르고,
    상기 제 1 영역의 상기 주기구조 위상은, 상기 제 1 서브블록의 상기 주기구조 위상과 거의 90도 다르며,
    상기 제 1 영역의 상기 주기구조 위상은, 상기 제 3 영역의 상기 주기구조 위상과 거의 180도 다른 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 광원으로부터 출사된 출사광 빔의 중심은, 상기 회절격자의 상기 제 2 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 광원은 복수이며,
    상기 광원 중 적어도 하나로부터 출사된 출사광 빔의 중심은, 상기 회절격자의 상기 제 2 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 광원은 제 1 광원과 제 2 광원을 포함하며,
    상기 제 1 광원으로부터 출사되는 출사광 빔의 중심은, 상기 회절격자에서 상기 제 1 영역 내 또는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 분할하는 상기 제 1 분할선 상에 배치되고,
    상기 제 2 광원으로부터 출사되는 출사광 빔의 중심은, 상기 회절격자에서 상기 제 3 영역 내 또는 상기 제 2 영역과 상기 제 3 영역을 분할하는 상기 제 1 방향 분할선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 3 개의 광 빔은, 0차 회절광, +1차 회절광, 및 -1차 회절광을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 광정보 기록매체의 기록면 상에는 복수의 안내 홈이 주기적으로 배치되며,
    상기 각 광 빔은, 상기 복수의 안내 홈 중 하나의 안내 홈으로 집광되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 광 검출기로부터의 출력신호에 기초하여, 차동 푸쉬풀법에 의해 트래킹 오차신호를 검출하는 연산처리회로를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 광 검출기는, 상기 각 반사광에 각각 대응하는 적어도 3 개의 수광소자를 가지며,
    상기 각 수광소자는, 각각 복수의 수광영역으로 분할되는 것을 특징으로 하는 광 픽업장치.
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