JPS61271636A - Optical disc - Google Patents

Optical disc

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JPS61271636A
JPS61271636A JP60114690A JP11469085A JPS61271636A JP S61271636 A JPS61271636 A JP S61271636A JP 60114690 A JP60114690 A JP 60114690A JP 11469085 A JP11469085 A JP 11469085A JP S61271636 A JPS61271636 A JP S61271636A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refractive index
optical
spherical aberration
thickness
aberration
Prior art date
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Pending
Application number
JP60114690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Kubota
重夫 久保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS61271636A publication Critical patent/JPS61271636A/en
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Abstract

PURPOSE:To decrease the effect on the aberration due to variation in the refractive index and thickness by selecting the refractive index of a transparent parallel plate shaped base material to a specific value. CONSTITUTION:As the refractive index (n) of a transparent parallel plate base 1 constituting an optical disc, a tolerance of + or -0.02 with respect to n=3<1/2>=1.73, that is, 1.7 approx.<n approx.<1.75 (3<1/2>-0.02<=n<=3+0.02) is selected. Thus, the effect of aberration due to the variation in the refractive index and the thickness is minimized and the reproduction with small aberration and excellent compatibility is attained by using, e.g., the same optical reproducer.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、透明平行平板状基板より成り、情報の記録な
いしは読み出しを光学的に行うコンパクトディスクのよ
うなディジタルオーディオディスク、或いはビデオディ
スク等の光ディスクに係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical disc such as a digital audio disc such as a compact disc or a video disc, which is made of a transparent parallel plate-shaped substrate and in which information is recorded or read out optically.

ビデオディスク、コンパクトディスク等の光ディスクは
、第1図に示すように、透明平行平板状基板の一方の面
に情報ピットの形成による信号面(2)が設けられ、こ
れの上に反射層(3)が被着され、その上に保護層(4
)が被覆されて成る。
As shown in FIG. 1, optical discs such as video discs and compact discs have a signal surface (2) formed by forming information pits on one side of a transparent parallel plate-like substrate, and a reflective layer (3) on top of this. ) is deposited on top of which a protective layer (4
) is coated.

この光ディスクからの情報の読み出しは、通常透明平行
平板状基板(11の、信号面(2)を有する側とは反対
側の裏面側からレンズ系(5)を介して信号面(2)に
レーザー光を集光照射し、信号面(2)の情報ビットに
よる回折現象の差に基く反射光量を検出することによっ
て行う。
To read information from this optical disk, a laser beam is usually applied to the signal surface (2) from the back side of the transparent parallel plate substrate (11) opposite to the side having the signal surface (2) via a lens system (5). This is done by condensing light and detecting the amount of reflected light based on the difference in diffraction phenomenon due to the information bits on the signal surface (2).

この場合、この光学的再生装置の光ディスクが含まれた
光学系、具体的にはレンズ系(5)は、予め決められた
光ディスクの基板(11の屈折率、厚さ等の設定された
条件下で球面収差が小さくなるように設計される。
In this case, the optical system containing the optical disc of this optical reproducing device, specifically the lens system (5), is operated under preset conditions such as the refractive index and thickness of the optical disc substrate (11). The lens is designed to reduce spherical aberration.

ビデオディスクは、例えばポリメチルメタクリレ−) 
(PMMA)の平行平板状基板によって構成され、その
厚さが1.25flに設定され、またコンパクトディス
クは、例えばポリカーボネート(PC)によって構成さ
れ、その厚さが1.2mに設定され、夫々この光ディス
クに関して、これを含めた光学系の設計がなされる。
Video discs are made of polymethyl methacrylate, for example.
The compact disc is made of, for example, polycarbonate (PC) and has a thickness of 1.2 m. Regarding optical discs, an optical system including this is designed.

ところが、実際上、これら光ディ・スフは、その材料の
ばらつきによる屈折率のばらつきや、厚さのばらつき、
厚さむらなどが存在し、特にメーカー間の差が大である
ために同一再生装置を用いる場合、結果的に光学的再生
において球面収差が大となってしまって著しく信号量が
低下する場合がある。
However, in reality, these optical discs suffer from variations in refractive index due to variations in their materials, variations in thickness, and
If the same playback device is used due to uneven thickness, etc., and especially large differences between manufacturers, the spherical aberration in optical playback may become large and the signal amount may drop significantly. be.

すなわち、光ディスクは、屈折率nを有する基本的には
一定の板厚tを有する平行平板であって、これに収束光
束が通過するとき球面収差が生じる。
That is, an optical disk is a parallel flat plate having a refractive index n and basically a constant thickness t, and when a convergent light beam passes through the parallel plate, spherical aberration occurs.

この収束光束の開口数NAを、NA= sinθ (N
A−n’ sinθ(n + は空気の屈折率でrl’
 〜1) )とすると、球面収差δ2 (縦収差)は、
である(スミス著“モダン オプティカル エンジニア
リング(W、  J、 Ss+ith 、  ” Mo
dern OptialEngineering″Mc
Graw Hill 1966  N、 Y発行)参照
)。
The numerical aperture NA of this convergent light beam is expressed as NA=sinθ (N
A-n' sin θ (n + is the refractive index of air and rl'
~1) ), then the spherical aberration δ2 (longitudinal aberration) is
(Smith, “Modern Optical Engineering (W, J, Ss+ith,” Mo
dern OptialEngineering″Mc
(See Graw Hill 1966, published by N, Y).

(1)式をNA= sinθについてテーラ−展開し、
3次の項を収差としてとる。
(1) is Taylor-expanded for NA=sinθ,
The third-order term is taken as the aberration.

このδ2を縦収差とし、sinθ (〜tanθ)を乗
じて横収差δyに変換すると、 となる。
When this δ2 is defined as a longitudinal aberration and multiplied by sin θ (˜tan θ) to convert it into a lateral aberration δy, the following is obtained.

一方、波面収差Eと横収差δyの関係は、であるから、
波面収差Eは対応する4次の波面収差をとると、 E”W4o(ξ2+η2) 2     ・・・・(5
)となる、以下4次の波面収差で評価する。
On the other hand, the relationship between the wavefront aberration E and the lateral aberration δy is, so
The wavefront aberration E is obtained by taking the corresponding fourth-order wavefront aberration as follows: E”W4o(ξ2+η2) 2 ... (5
), and will be evaluated using the fourth-order wavefront aberration below.

球面収差W40は、 となる。The spherical aberration W40 is becomes.

そして、通常この種の光ディスクの再生装置においては
、このディスクにおける球面収差を光学的再生装置の集
光レンズ系の球面収差で打ち消すようにして光ディスク
を含む光学系が最小の球面収差となるようにその集光レ
ンズ系(5)の設計が行われる。例えば、前述したPM
MAより成るビデオディスクにおいては、その屈折率n
が、n −1,49とされ、厚さt = 1.25とし
て光学系の設計がなされる。つまり、今、第2図中に実
線で模式的に示すように厚さtが成る設定された厚さt
o例えば1.2511で最小とされても、この場合所定
の厚さ変化±Δtoで球面収差が許容量W&内にあると
しても、屈折率nが変化すると、同一の光学的再生装置
では第2図に破線で示すように、最小の球面収差を得る
ディスクの厚さが相違して来るので、例えば図において
+Δtoでも球面収差の許容量W&を超えてしまい、再
生信号に著しい低下を招来する。
Usually, in this type of optical disc playback device, the spherical aberration in the disc is canceled out by the spherical aberration of the condensing lens system of the optical playback device, so that the optical system including the optical disc has the minimum spherical aberration. The condensing lens system (5) is designed. For example, the PM
In a video disc made of MA, its refractive index n
is n −1,49, and the optical system is designed with the thickness t = 1.25. In other words, the thickness t is now set as shown schematically by the solid line in FIG.
o For example, even if the spherical aberration is minimized at 1.2511, and in this case the spherical aberration is within the allowable amount W & with a predetermined thickness change ±Δto, if the refractive index n changes, the second As shown by the broken line in the figure, since the thickness of the disk that obtains the minimum spherical aberration differs, for example, even +Δto in the figure exceeds the allowable amount of spherical aberration W&, causing a significant drop in the reproduced signal.

今、屈折率n = 1.49、厚さt = 1.25に
おいて、ディスクに生じる球面収差の等収差曲線を(6
)式を積分して求めると、第3図に示すようになる。こ
れによれば、屈折率nと厚さtとは、nまたはtのいず
れかが変動した場合、一定の収差に保持するには、夫々
他方のtまたはnを大きく変動させる必要があることに
なる。
Now, when the refractive index n = 1.49 and the thickness t = 1.25, the equal aberration curve of the spherical aberration occurring in the disk is expressed as (6
) is obtained by integrating the equation, as shown in Fig. 3. According to this, when either the refractive index n or the thickness t changes, in order to maintain a constant aberration, it is necessary to greatly change the other t or n, respectively. Become.

そして、実際上上述したようなPC1或いはPMMA等
の透明平行平板による光ディスクを用いた場合、屈折率
のばらつき、厚さのばらつきによる球面収差が問題とな
っている。
In fact, when an optical disk made of transparent parallel flat plates such as PC1 or PMMA as described above is used, spherical aberration due to variations in refractive index and thickness becomes a problem.

本発明は、このような問題の改善をはかる。The present invention aims to improve such problems.

すなわち、本発明においては、光ディスクの透明平行平
板として、その屈折率が、特定の値に近いものより構成
することによって、この光ディスクを含む光学装置、例
えば光学的再生装置において、この光ディスクを含んで
予め設計された光学系における屈折率のばらつきによる
球面収差への影響、ひいては厚さのばらつきによる球面
収差への影響を効果的に小にとどめる。
That is, in the present invention, by configuring the optical disk as a transparent parallel plate whose refractive index is close to a specific value, an optical device including the optical disk, such as an optical reproduction device, can be used. The influence on spherical aberration due to variations in refractive index in a pre-designed optical system, and furthermore the influence on spherical aberration due to variations in thickness, can be effectively kept small.

以下、本発明の詳細な説明するに、本発明においては、
第1図で説明した光ディスクを構成する透明平行平板状
の基板(1)として、特にその屈折率nを、n−/T−
1,73を最も好ましい値として、−/T−o、o2≦
n ≦n + 0.02すなわち1.7≦n≦1.75 に選定する。
In the following, the present invention will be described in detail.
In particular, the refractive index n of the transparent parallel plate substrate (1) constituting the optical disk explained in FIG. 1 is n-/T-
With 1,73 as the most preferable value, -/T-o, o2≦
It is selected that n≦n+0.02, that is, 1.7≦n≦1.75.

すなわち、今、前述した厚さがt、屈折率nの光ディス
クの平行平板の基板(1)における球面収差((6)式
)において、厚さがΔt、屈折率がΔn変化したときの
球面収差の変化をみると、(6)式を全微分して ・・・・(7) この(7)式によれば、屈折率変化がない場合、すなわ
ちΔ11 x Qのとき、球面収差の変化は、Δt  
 n=−1 d W4Q = = −−sin’θ B     n3       ・・・・(8)となる
In other words, regarding the spherical aberration (formula (6)) in the parallel plate substrate (1) of the optical disk having a thickness of t and a refractive index of n described above, the spherical aberration when the thickness changes by Δt and the refractive index changes by Δn. Looking at the change in , the total differentiation of equation (6)...(7) According to equation (7), when there is no change in the refractive index, that is, when Δ11 x Q, the change in spherical aberration is , Δt
n=-1 d W4Q = = --sin'θ B n3 (8).

また、Δnは、実際上手さい値であるので、(7)式の
第3項は無視できるので、Δn≠0ではn−、/T =
 1.732とするとき、(8)式となる。つまり、Δ
n≠0のとき、n=5で球面収差の変化は、最小値をと
る。すなわち第3図の等収差線に変曲点を示す部分があ
ることになり、この変曲点はなだらかであると考えられ
ることから、n=、/’Tの光ディスクを用い、これに
より、光学系の設計を行った光学装置例えば、光学的再
生装置によれば、屈折率の変化による球面収差量、した
がって第2図で説明したような厚さの変化による球面収
差量の増加を小にとどめることができる。そして、実際
上屈折率nは、 1丁−0,025n≦f丁+0.02 とすれば良い、これはこの範囲内で実質的に球面収差量
の増加が殆んどみられないことによる。
Also, since Δn is actually a small value, the third term in equation (7) can be ignored, so when Δn≠0, n-, /T =
When it is 1.732, the formula (8) is obtained. In other words, Δ
When n≠0, the change in spherical aberration takes a minimum value at n=5. In other words, there is a part indicating an inflection point on the isoaberration line in Fig. 3, and this inflection point is considered to be gentle. According to the optical device for which the system was designed, for example, an optical reproducing device, the amount of spherical aberration due to changes in the refractive index, and therefore the increase in the amount of spherical aberration due to changes in thickness as explained in Fig. 2, can be kept small. be able to. In practice, the refractive index n may be set as follows: 1 - 0,025 n ≦ f - 0.02. This is because within this range, there is virtually no increase in the amount of spherical aberration.

そして、この屈折率の条件に相応する基板(1)の構成
材料としては、光学ガラスSF 13  (n =1.
73)が挙げられる。
The constituent material of the substrate (1) that meets this refractive index condition is optical glass SF 13 (n = 1.
73).

次に、n −1,73の光ディスクに対してその球面収
差が最小となるように、光学系を設計した例えば光学的
再生装置において、屈折率がn+αである池の光ディス
クを用いた再生を行う場合に、αをどの程度許容し得る
かについて考察する。(7)式%式% 屈折率nがα変化したとき、すなわちΔn−αにおいて
球面収差の変化は、 トナル。今、Δn=α、n=r丁= 1.73、t=1
.2とし、 sinθ=0.6とすると、 =  3.74X 10−10−3ex2(−4,8α
2 (λ)、(λ= 0.78μm)この波面収差の2
乗平均(RMS)は、v = 0.0745 l W4
o 1より与えられるのでΔV= 0.357α2([
?MS−λ)今、許容範囲をΔV < 0.02 (R
MS・λ)とすると、1αl < 0.23となり、同
一再生装置において光ディスクの屈折率nは1.5< 
n < 1.96で使用可能となる。つまり第4図に等
球面収差線を曲線(41)で描くとΔV −0,02λ
以下の範囲が斜線で示す範囲となり、使用可能のマージ
ンはMlで示す範囲となる。
Next, for example, in an optical playback device whose optical system is designed so that the spherical aberration is minimized for an optical disk with a refractive index of n -1,73, playback is performed using an optical disk with a refractive index of n+α. Let us consider how much α can be tolerated in this case. (7) Formula % Formula % When the refractive index n changes by α, that is, at Δn−α, the change in spherical aberration is Tonal. Now, Δn = α, n = r = 1.73, t = 1
.. 2 and sinθ=0.6, = 3.74X 10-10-3ex2(-4,8α
2 (λ), (λ = 0.78 μm) 2 of this wavefront aberration
The root mean (RMS) is v = 0.0745 l W4
Since it is given by o 1, ΔV= 0.357α2([
? MS-λ) Now, set the tolerance range to ΔV < 0.02 (R
MS・λ), then 1αl < 0.23, and the refractive index n of the optical disc in the same playback device is 1.5 <
It becomes usable when n < 1.96. In other words, if the isospherical aberration line is drawn by curve (41) in Fig. 4, ΔV −0,02λ
The following range is indicated by diagonal lines, and the usable margin is the range indicated by Ml.

因みに、n −1,5の光ディスクを用いた場合を比較
してみると、すなわち、n = 1.5の光ディスクに
対してその球面収差が最小となるように、光学系を設計
した例えば光学的再生装置において、屈折率がn+αで
ある他の光ディスクを用いて再生を行う場合に、αをど
の程度許容し得るかについて同様に考察すると、 となる。今、Δn=α、n = 1.5、t=1.2と
し、sinθ=0.6とすると、 =5.76xlO−3(0,5α−1,67α2)とな
り、 d W40=7.38 (0,5α−1,67α2)λ
ΔV=0.551 0.5α−1゜67α21<0.0
2より、α≧0のとき 1.67α’ −0,5α十0
.038≧Oを解いて0≦α<0.123 αく0のとき、 ■、67α’ −0,5α−0,036< 0を解いて −0,06<αく0 (11,(2)より −0,06<α<0.123 よって、   1.44< n < 1.62で使用可
能となる。
By the way, if we compare the case where an n -1.5 optical disc is used, for example, if the optical system is designed so that the spherical aberration is minimized for an n = 1.5 optical disc, When reproducing in a reproducing apparatus using another optical disk having a refractive index of n+α, similarly considering how much α can be tolerated, the following is obtained. Now, if Δn=α, n=1.5, t=1.2, and sinθ=0.6, then =5.76xlO-3(0,5α-1,67α2), and dW40=7.38 (0,5α−1,67α2)λ
ΔV=0.551 0.5α-1゜67α21<0.0
From 2, when α≧0, 1.67α' −0,5α10
.. Solving 038≧O and solving 0≦α<0.123 α 0, ■, 67α'-0,5α-0,036< 0 Solving -0,06<α 0 (11, (2) Therefore, -0.06<α<0.123 Therefore, it can be used with 1.44<n<1.62.

つまり第4図で使用可能屈折率のマージンはM2となる
In other words, the usable refractive index margin in FIG. 4 is M2.

従って、上述した本発明のn = 1.73に合せて設
計されたレンズはn −1,5に合せて設計されたレン
ズに比べ使用範囲が約2.5倍あることになる。
Therefore, the above-mentioned lens designed according to the present invention according to n = 1.73 has a usable range about 2.5 times that of the lens designed according to n -1.5.

そして、本発明においては、前述したように屈折率nを
n−J〒; 1.73を中心に±0.02の範囲、すな
わち、 1.71≦n≦1.75 に特定するものであるが、これは、第4図をみて明らか
なようにこの範囲がn −1,73と同程度のマージン
M1を得る範囲であることを認めたことによる。
In the present invention, as described above, the refractive index n is specified in the range of ±0.02 around n-J〒; 1.73, that is, 1.71≦n≦1.75. However, this is because, as is clear from FIG. 4, it has been recognized that this range is a range in which a margin M1 comparable to n-1,73 can be obtained.

上述したところから明らかなように、本発明によれば屈
折率及び厚さの変動による収差への影響を小にとどめ得
るので、例えば同一光学的再生装置によって、収差の小
さい互換性にすぐれた再生を行うことができる。
As is clear from the above, according to the present invention, the influence of variations in refractive index and thickness on aberrations can be kept small, so that, for example, the same optical reproduction device can reproduce highly compatible reproductions with small aberrations. It can be performed.

尚、上述した例では主として光ディスクからの情報読み
出しについて言及したが、光学的に例えばレーザー光に
よって情報ビットの形成を行う光ディスクに係わる各種
光学装置においても本発明による光ディスクによれば同
様の効果を得ることができる。
Although the above-mentioned example mainly refers to reading information from an optical disk, the optical disk according to the present invention can also achieve similar effects in various optical devices related to optical disks that form information bits optically using laser light, for example. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は光ディスクの路線的断面図、第2図はその球面
収差の説明図、第3図及び第4図は等収差曲線図である
。 (1)は基板、(2)は信号面である。 九〒シスクのm照面 第1図 的スフ1一体面収農の聞傅4禾[図 第2図
FIG. 1 is a linear sectional view of an optical disc, FIG. 2 is an explanatory diagram of its spherical aberration, and FIGS. 3 and 4 are equal aberration curve diagrams. (1) is the substrate, and (2) is the signal surface. 9〒Sisk m-viewing surface 1st figure Sufu 1〒1〒〒〒〒〒〒〒〒〒〒〒〒

Claims (1)

【特許請求の範囲】 透明平行平板状基板より成る光ディスクにおいて、上記
基板材料の屈折率nを 1.71≦n≦1.75 に選定して成ることを特徴とする光ディスク。
[Scope of Claim] An optical disc comprising a transparent parallel plate-shaped substrate, characterized in that the refractive index n of the substrate material is selected to be 1.71≦n≦1.75.
JP60114690A 1985-05-28 1985-05-28 Optical disc Pending JPS61271636A (en)

Priority Applications (1)

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JP60114690A JPS61271636A (en) 1985-05-28 1985-05-28 Optical disc

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000082236A (en) * 1998-07-09 2000-03-21 Sony Corp Optical recording medium
JP2010085628A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Nikon Corp Method and device for adjusting optical system
JP2010135066A (en) * 2010-03-15 2010-06-17 Sony Corp Optical recording medium and optical recording and reproducing device
JP2014149535A (en) * 2014-03-03 2014-08-21 Nikon Corp Method and device for adjusting optical system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000082236A (en) * 1998-07-09 2000-03-21 Sony Corp Optical recording medium
JP2010085628A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Nikon Corp Method and device for adjusting optical system
JP2010135066A (en) * 2010-03-15 2010-06-17 Sony Corp Optical recording medium and optical recording and reproducing device
JP2014149535A (en) * 2014-03-03 2014-08-21 Nikon Corp Method and device for adjusting optical system

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