JPH05303766A - 光ディスク用光学素子とそれを用いた光ヘッド - Google Patents
光ディスク用光学素子とそれを用いた光ヘッドInfo
- Publication number
- JPH05303766A JPH05303766A JP4107135A JP10713592A JPH05303766A JP H05303766 A JPH05303766 A JP H05303766A JP 4107135 A JP4107135 A JP 4107135A JP 10713592 A JP10713592 A JP 10713592A JP H05303766 A JPH05303766 A JP H05303766A
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- JP
- Japan
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- optical
- optical element
- thickness
- objective lens
- aspherical
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- Lenses (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】異なる厚みの光ディスク基板で発生する収差を
補正する。 【構成】ディスクの厚みの違いによって発生した収差を
打ち消すように、平行光束中に非球面でかつパワーのな
い光学素子７を挿入する。 【効果】作動距離を必要以上に短くすることなく、ディ
スクの厚みの違いにより発生する収差を完全に補正をす
ることができる。
補正する。 【構成】ディスクの厚みの違いによって発生した収差を
打ち消すように、平行光束中に非球面でかつパワーのな
い光学素子７を挿入する。 【効果】作動距離を必要以上に短くすることなく、ディ
スクの厚みの違いにより発生する収差を完全に補正をす
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ディスク装置に用いら
れる光ヘッドの光学系に関するものであり、特に記録媒
体を保護するディスクの厚みが変化したときに発生する
球面収差を補正する光学素子に関するものである。
れる光ヘッドの光学系に関するものであり、特に記録媒
体を保護するディスクの厚みが変化したときに発生する
球面収差を補正する光学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ディスク装置では、記録媒体面上に回
折限界内のスポットを集光する必要がある。従来の光学
系を図５に示す。図５において、半導体レーザ１から出
射した光はコリメートレンズ２によって平行光に変換さ
れ、対物レンズ３によって光ディスク基板４の裏面にあ
る記録媒体面５上に集光される。記録媒体面５に集光さ
れるスポットは回折限界内の精度が要求されるため、コ
リメートレンズ２や対物レンズ３には高い精度が要求さ
れる。そのため光学系に残存する球面収差を除くため
に、記録媒体面５と対物レンズ３の間に光軸に垂直な平
行平板１３を挿入することが特開昭６２−６６４３３号
公報に提案されている。平行平板１３の厚みを残存する
球面収差に応じて変えることにより、平行平板１３によ
って生じる球面収差とキャンセルし、全光学系の収差を
回折限界内に収めることができる。
折限界内のスポットを集光する必要がある。従来の光学
系を図５に示す。図５において、半導体レーザ１から出
射した光はコリメートレンズ２によって平行光に変換さ
れ、対物レンズ３によって光ディスク基板４の裏面にあ
る記録媒体面５上に集光される。記録媒体面５に集光さ
れるスポットは回折限界内の精度が要求されるため、コ
リメートレンズ２や対物レンズ３には高い精度が要求さ
れる。そのため光学系に残存する球面収差を除くため
に、記録媒体面５と対物レンズ３の間に光軸に垂直な平
行平板１３を挿入することが特開昭６２−６６４３３号
公報に提案されている。平行平板１３の厚みを残存する
球面収差に応じて変えることにより、平行平板１３によ
って生じる球面収差とキャンセルし、全光学系の収差を
回折限界内に収めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、平行平板１３を対物レンズ３と光ディ
スク基板４の間に挿入するため、その間の作動距離が短
くなってしまう。作動距離が短くなりすぎると、平行平
板１３が光ディスク基板４に接触する恐れが出てくる。
また作動距離を長くするためには対物レンズ３の焦点距
離を長くしなければならず、光学系全体が大きいものに
なってしまう。
ような構成では、平行平板１３を対物レンズ３と光ディ
スク基板４の間に挿入するため、その間の作動距離が短
くなってしまう。作動距離が短くなりすぎると、平行平
板１３が光ディスク基板４に接触する恐れが出てくる。
また作動距離を長くするためには対物レンズ３の焦点距
離を長くしなければならず、光学系全体が大きいものに
なってしまう。
【０００４】さらに光ディスクの高記録密度化を達成す
るためには、対物レンズの開口数（ＮＡ）大きくするこ
とにより、集光スポットの径を小さくすることができ
る。しかしＮＡを大きくすると光ディスク基板が傾いた
ときにコマ収差が発生する。このコマ収差はＮＡの３乗
に比例して増大するために、対物レンズのＮＡを上げて
高密度記録を図る際に大きな問題となる。そこで光ディ
スク基板の厚みを薄くすれば厚みに反比例してコマ収差
の発生が少なくなる。しかし異なった厚みのディスクを
同じ光学系で再生しようとすると球面収差が発生する。
この場合も同様に、最も厚い光ディスク基板の厚みに合
わせて光学系を設定し、それより薄い光ディスク基板を
用いるときは、対物レンズと光ディスク基板の間に薄く
なった分に相当する平行平板を挿入することにより、光
ディスク基板厚さの異なるディスクを再生できるが、先
に述べたように、作動距離が短くならざるを得ない。
るためには、対物レンズの開口数（ＮＡ）大きくするこ
とにより、集光スポットの径を小さくすることができ
る。しかしＮＡを大きくすると光ディスク基板が傾いた
ときにコマ収差が発生する。このコマ収差はＮＡの３乗
に比例して増大するために、対物レンズのＮＡを上げて
高密度記録を図る際に大きな問題となる。そこで光ディ
スク基板の厚みを薄くすれば厚みに反比例してコマ収差
の発生が少なくなる。しかし異なった厚みのディスクを
同じ光学系で再生しようとすると球面収差が発生する。
この場合も同様に、最も厚い光ディスク基板の厚みに合
わせて光学系を設定し、それより薄い光ディスク基板を
用いるときは、対物レンズと光ディスク基板の間に薄く
なった分に相当する平行平板を挿入することにより、光
ディスク基板厚さの異なるディスクを再生できるが、先
に述べたように、作動距離が短くならざるを得ない。
【０００５】また対物レンズと光ディスク基板の間では
なく光源から出た発散光中に平行平板を挿入する方法も
提案されているが、光ディスク基板厚みの変化により発
生する収差の全てを補正することはできないなどの問題
点を有していた。
なく光源から出た発散光中に平行平板を挿入する方法も
提案されているが、光ディスク基板厚みの変化により発
生する収差の全てを補正することはできないなどの問題
点を有していた。
【０００６】本発明は上記問題に鑑み、作動距離を必要
以上に短くさせることなく、光ディスク基板の厚みが変
わったときに発生する収差を除去する光ディスク用光学
素子を提供することを目的とするものである。
以上に短くさせることなく、光ディスク基板の厚みが変
わったときに発生する収差を除去する光ディスク用光学
素子を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光ディスク用光学素子は、光源から発散す
る光束を平行光に変換するコリメート手段と、前記平行
光を記録媒体上に集光する集光手段とからなる光学系で
あって、前記平行光の光束中に、球面収差補正手段を挿
入するように構成したものである。
に、本発明の光ディスク用光学素子は、光源から発散す
る光束を平行光に変換するコリメート手段と、前記平行
光を記録媒体上に集光する集光手段とからなる光学系で
あって、前記平行光の光束中に、球面収差補正手段を挿
入するように構成したものである。
【０００８】
【作用】本発明は上記した構成によって、平行光束中に
挿入された球面収差補正手段としての非球面光学素子
が、光ディスク基板の厚みの変化により発生する収差を
補正することになり、厚みの異なる光ディスク基板を用
いても、記録媒体面上において、常に回折限界内のスポ
ットを形成することができる。
挿入された球面収差補正手段としての非球面光学素子
が、光ディスク基板の厚みの変化により発生する収差を
補正することになり、厚みの異なる光ディスク基板を用
いても、記録媒体面上において、常に回折限界内のスポ
ットを形成することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例の光ディスク用光学
素子について、図面を参照しながら説明する。図１、図
２は本発明の一実施例の光ディスク用光学素子の構成図
であり、図１は光ディスクの厚みを補正するために非球
面光学素子を挿入した光学系の構成図、図２は非球面光
学素子を除き光ディスクの厚みを薄くしたときの光学系
の構成図を示している。
素子について、図面を参照しながら説明する。図１、図
２は本発明の一実施例の光ディスク用光学素子の構成図
であり、図１は光ディスクの厚みを補正するために非球
面光学素子を挿入した光学系の構成図、図２は非球面光
学素子を除き光ディスクの厚みを薄くしたときの光学系
の構成図を示している。
【００１０】図２において、半導体レーザ１から出射し
た光線はコリメートレンズ２によって平行光に変換され
る。平行光は対物レンズ３によって光ディスク基板４を
通して記録媒体面５に集光される。光ディスク基板４の
厚みは０．６mmと従来の光ディスクで用いられてきた
１．２mmより薄くなっている。これは対物レンズ３が高
密度記録を達成するためＮＡが０．６と高く、基板の傾
きによって生じる収差の影響を低減するためである。こ
のような光学系において、図１に示すように、従来と同
じ基板厚みすなわち１．２mmの光ディスク基板６を用い
るときには、コリメートレンズ２と対物レンズ３の中間
の平行光束中に非球面光学素子７を挿入する。ここで非
球面光学素子７の光源側の面を第１面、対物レンズ側の
面を第２面、対物レンズ３の光源側の面を第３面、ディ
スク側の面を第４面、光ディスク基板６の対物レンズ側
の面を第５面、情報媒体面を第６面とする。
た光線はコリメートレンズ２によって平行光に変換され
る。平行光は対物レンズ３によって光ディスク基板４を
通して記録媒体面５に集光される。光ディスク基板４の
厚みは０．６mmと従来の光ディスクで用いられてきた
１．２mmより薄くなっている。これは対物レンズ３が高
密度記録を達成するためＮＡが０．６と高く、基板の傾
きによって生じる収差の影響を低減するためである。こ
のような光学系において、図１に示すように、従来と同
じ基板厚みすなわち１．２mmの光ディスク基板６を用い
るときには、コリメートレンズ２と対物レンズ３の中間
の平行光束中に非球面光学素子７を挿入する。ここで非
球面光学素子７の光源側の面を第１面、対物レンズ側の
面を第２面、対物レンズ３の光源側の面を第３面、ディ
スク側の面を第４面、光ディスク基板６の対物レンズ側
の面を第５面、情報媒体面を第６面とする。
【００１１】本実施例において、 ｆ ：対物レンズの焦点距離 ＮＡ：対物レンズの開口数 Ｒｊ：第ｊ面の曲率半径 ｄｊ：第ｊ面と第ｊ＋１面の間の距離 ｎｊ：第ｊ面と第ｊ＋１面の間の屈折率 を示す。また波長を７８０ｎｍにおいて設計した。さら
に非球面形状は次式で表わされる。
に非球面形状は次式で表わされる。
【００１２】
【数１】
【００１３】ここで、 Ｘ：光軸から
の高さがｈの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの
距離 ｈ：光軸からの高さ Ｃｊ：第ｊ面の非球面頂点の曲率 ＣＣｊ：第ｊ面の円錐定数 ＡＤｊ、ＡＥｊ、ＡＦｊ、ＡＧｊ：第ｊ面のそれぞれ４
次、６次、８次、１０次の非球面係数
の高さがｈの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの
距離 ｈ：光軸からの高さ Ｃｊ：第ｊ面の非球面頂点の曲率 ＣＣｊ：第ｊ面の円錐定数 ＡＤｊ、ＡＥｊ、ＡＦｊ、ＡＧｊ：第ｊ面のそれぞれ４
次、６次、８次、１０次の非球面係数
【００１４】本実施例における光学系のデータを示すと
次のようになる。なお、コリメートレンズ２は平行光に
変換するだけの作用であるため、そのデータは省略し
た。 ｆ＝３．０ ＮＡ＝０．４５ ｄ1 ＝０．５ ｃ1 ＝０ ｎ1 ＝１．６７４９６ ＣＣ1 ＝０ ＡＤ1 ＝０．５５４２３９×１０-2 ＡＥ1 ＝−０．４９２８１１５×１０-3 ＡＦ1 ＝０．１７４９５９５×１０-4 ＡＧ1 ＝０．５６８８１８６×１０-5 ｄ2 ＝０．２ ｃ2 ＝０ ｎ2 ＝１．０ ＣＣ2 ＝０ ＡＤ2 ＝０．５０１２８５６×１０-2 ＡＥ2 ＝−０．４７５０１９５×１０-3 ＡＦ2 ＝−０．１２８６１６５×１０-5 ＡＧ2 ＝０．６２３８６５６×１０-5 ｄ3 ＝２．０ Ｒ3 ＝２．２７６３２ ｃ3 ＝０．４３９３０６ ｎ3 ＝１．７８５６９ ＣＣ3 ＝−０．４７３９９２１ ＡＤ3 ＝０．７０５５８２３×１０-3 ＡＥ3 ＝０．６８３２７６４×１０-4 ＡＦ3 ＝０．１６３１１７２×１０-4 ＡＧ3 ＝−０．１２９６８３１×１０-4 ｄ4 ＝１．０７７ Ｒ4 ＝４０．７５４５２ ｃ4 ＝０．０２４５３７ ｎ4 ＝１．０ ＣＣ4 ＝０．７３１７８０７×１０3 ＡＤ4 ＝０．４２２２９４２×１０-2 ＡＥ4 ＝−０．９６５０１４５×１０-3 ＡＦ4 ＝−０．４４３９６２６×１０-3 ＡＧ4 ＝−０．３９６１７９２×１０-4 ｄ5 ＝１．２ ｃ5 ＝０ ｎ5 ＝１．５７２９１ ｃ6 ＝０
次のようになる。なお、コリメートレンズ２は平行光に
変換するだけの作用であるため、そのデータは省略し
た。 ｆ＝３．０ ＮＡ＝０．４５ ｄ1 ＝０．５ ｃ1 ＝０ ｎ1 ＝１．６７４９６ ＣＣ1 ＝０ ＡＤ1 ＝０．５５４２３９×１０-2 ＡＥ1 ＝−０．４９２８１１５×１０-3 ＡＦ1 ＝０．１７４９５９５×１０-4 ＡＧ1 ＝０．５６８８１８６×１０-5 ｄ2 ＝０．２ ｃ2 ＝０ ｎ2 ＝１．０ ＣＣ2 ＝０ ＡＤ2 ＝０．５０１２８５６×１０-2 ＡＥ2 ＝−０．４７５０１９５×１０-3 ＡＦ2 ＝−０．１２８６１６５×１０-5 ＡＧ2 ＝０．６２３８６５６×１０-5 ｄ3 ＝２．０ Ｒ3 ＝２．２７６３２ ｃ3 ＝０．４３９３０６ ｎ3 ＝１．７８５６９ ＣＣ3 ＝−０．４７３９９２１ ＡＤ3 ＝０．７０５５８２３×１０-3 ＡＥ3 ＝０．６８３２７６４×１０-4 ＡＦ3 ＝０．１６３１１７２×１０-4 ＡＧ3 ＝−０．１２９６８３１×１０-4 ｄ4 ＝１．０７７ Ｒ4 ＝４０．７５４５２ ｃ4 ＝０．０２４５３７ ｎ4 ＝１．０ ＣＣ4 ＝０．７３１７８０７×１０3 ＡＤ4 ＝０．４２２２９４２×１０-2 ＡＥ4 ＝−０．９６５０１４５×１０-3 ＡＦ4 ＝−０．４４３９６２６×１０-3 ＡＧ4 ＝−０．３９６１７９２×１０-4 ｄ5 ＝１．２ ｃ5 ＝０ ｎ5 ＝１．５７２９１ ｃ6 ＝０
【００１５】この実施例のデータは図１における光ディ
スク基板６の厚みが１．２mmで、対物レンズ３のＮＡが
０．４５の場合である。これは音響再生ディスクとして
用いられているコンパクトディスクに適用できる。この
状態で、図２に示すように、非球面光学素子７を除き、
光ディスク基板４の厚みを０．６mmにしても、情報媒体
面上では、回折限界内のスポットが得られる。この場
合、対物レンズ３はＮＡが０．６の有効径の範囲に対し
ても、その性能が確保される。したがって基板厚みが薄
くなっている分、ＮＡが０．６であってもディスクの傾
きによる収差の発生が少ない。また、非球面光学素子７
には、図３に示すように、対物レンズ３の有効径に応じ
て、遮光部８を設けることによって、対物レンズ３のＮ
Ａを変化させることができる。また、非球面光学素子７
の近軸曲率は両面とも０であるため、対物レンズ部の焦
点距離を変化させることがない。
スク基板６の厚みが１．２mmで、対物レンズ３のＮＡが
０．４５の場合である。これは音響再生ディスクとして
用いられているコンパクトディスクに適用できる。この
状態で、図２に示すように、非球面光学素子７を除き、
光ディスク基板４の厚みを０．６mmにしても、情報媒体
面上では、回折限界内のスポットが得られる。この場
合、対物レンズ３はＮＡが０．６の有効径の範囲に対し
ても、その性能が確保される。したがって基板厚みが薄
くなっている分、ＮＡが０．６であってもディスクの傾
きによる収差の発生が少ない。また、非球面光学素子７
には、図３に示すように、対物レンズ３の有効径に応じ
て、遮光部８を設けることによって、対物レンズ３のＮ
Ａを変化させることができる。また、非球面光学素子７
の近軸曲率は両面とも０であるため、対物レンズ部の焦
点距離を変化させることがない。
【００１６】図４は上記実施例の光学素子を用いた光ヘ
ッドの構成図である。半導体レーザ１を出射した光線は
コリメートレンズ２で平行光となり、ビームスプリッタ
−１０を透過して非球面光学素子７を通り、折り曲げミ
ラー９で反射して対物レンズ３により光ディスク基板４
の裏面である記録媒体面５上に集光される。情報記録媒
体の情報によって変調を受けた光線はビームスプリッタ
ー１０によって反射されて検出レンズ１１により集光さ
れ、フォトディテクター１２で受光される。対物レンズ
３と折り曲げミラー９と光学素子７のみが一体で駆動さ
れるため、可動部が小型軽量になり高速アクセスに有利
となる。非球面光学素子７を光ディスク基板の厚みに応
じて着脱することにより、常に回折限界内のスポットと
必要な対物レンズ３のＮＡを得ることができる。
ッドの構成図である。半導体レーザ１を出射した光線は
コリメートレンズ２で平行光となり、ビームスプリッタ
−１０を透過して非球面光学素子７を通り、折り曲げミ
ラー９で反射して対物レンズ３により光ディスク基板４
の裏面である記録媒体面５上に集光される。情報記録媒
体の情報によって変調を受けた光線はビームスプリッタ
ー１０によって反射されて検出レンズ１１により集光さ
れ、フォトディテクター１２で受光される。対物レンズ
３と折り曲げミラー９と光学素子７のみが一体で駆動さ
れるため、可動部が小型軽量になり高速アクセスに有利
となる。非球面光学素子７を光ディスク基板の厚みに応
じて着脱することにより、常に回折限界内のスポットと
必要な対物レンズ３のＮＡを得ることができる。
【００１７】なお、非球面光学素子７の曲率は両面とも
０としたが、０である必要はなく、全体としてパワーの
ない状態であれば焦点距離が変化することがない。さら
に、非球面光学素子７の両面を非球面としたが、球面収
差のみを取るためには片面非球面でよく、たとえば片面
は平面としたままで加工を容易にすることもできる。
０としたが、０である必要はなく、全体としてパワーの
ない状態であれば焦点距離が変化することがない。さら
に、非球面光学素子７の両面を非球面としたが、球面収
差のみを取るためには片面非球面でよく、たとえば片面
は平面としたままで加工を容易にすることもできる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光源から
発散する光束を平行光に交換するコリメート手段と、前
記平行光を記録媒体上に集光する集光手段とからなる光
学系であって、前記平行光の光束中に、球面収差補正手
段を挿入することにより、異なる厚みの光ディスクに対
しても回折限界内のスポットを得ることができる。さら
に作動距離が必要以上に短くならないため、光ヘッドの
構成が楽になる。また、このような光学素子をプレスガ
ラス工法によって作成することで、低コストで高性能な
球面収差補正素子を大量に作成することができる。
発散する光束を平行光に交換するコリメート手段と、前
記平行光を記録媒体上に集光する集光手段とからなる光
学系であって、前記平行光の光束中に、球面収差補正手
段を挿入することにより、異なる厚みの光ディスクに対
しても回折限界内のスポットを得ることができる。さら
に作動距離が必要以上に短くならないため、光ヘッドの
構成が楽になる。また、このような光学素子をプレスガ
ラス工法によって作成することで、低コストで高性能な
球面収差補正素子を大量に作成することができる。
【図１】本発明の一実施例における光ディスクの厚みを
補正するために非球面光学素子を挿入した光学系の構成
図である。
補正するために非球面光学素子を挿入した光学系の構成
図である。
【図２】本発明の一実施例の光学系において非球面光学
素子を除き光ディスクの厚みを薄くしたときの光学系の
構成図である。
素子を除き光ディスクの厚みを薄くしたときの光学系の
構成図である。
【図３】本発明の一実施例の光学系における非球面光学
素子の構成を示す斜視図である。
素子の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例の光学系における光学素子を
用いた光ヘッドの構成図である。
用いた光ヘッドの構成図である。
【図５】従来の光ディスクの厚みを補正するために平行
平板を挿入した光学系の構成図である。
平板を挿入した光学系の構成図である。
１ 半導体レーザ ２ コリメートレンズ ３ 対物レンズ ４ 光ディスク基板 ５ 記録媒体面 ６ 光ディスク基板 ７ 非球面光学素子
Claims (5)
- 【請求項１】 光源から発散する光束を平行光に変換す
るコリメート手段と、前記平行光を記録媒体上に集光す
る集光手段とからなる光学系であって、前記平行光の光
束中に、球面収差補正手段を挿入したことを特徴とする
光ディスク用光学素子。 - 【請求項２】 球面収差補正手段は少なくとも１面が非
球面であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク
用光学素子。 - 【請求項３】 球面収差補正手段は屈折力が０であるこ
とを特徴とする請求項１記載の光ディスク用光学素子。 - 【請求項４】 球面収差補正手段に開口制限手段を付加
したことを特徴とする請求項１記載の光ディスク用光学
素子。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の光ディ
スク用光学素子を用いた光ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107135A JPH05303766A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 光ディスク用光学素子とそれを用いた光ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107135A JPH05303766A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 光ディスク用光学素子とそれを用いた光ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05303766A true JPH05303766A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14451398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4107135A Pending JPH05303766A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 光ディスク用光学素子とそれを用いた光ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05303766A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5796683A (en) * | 1996-03-26 | 1998-08-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Magneto-optical recording device having a controllable polarizing filter |
| US5856965A (en) * | 1995-05-08 | 1999-01-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical disc readout apparatus for different types of optical discs |
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