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1、dvd由於多媒體時代光資訊儲存應用廣泛、光碟機可謂進步神速、從早期CD、WORM、MO、PD、LD、CD-ROM， 一路發展，到1994年CD-ROM 成為電腦主要配備，可稱得上是光碟機之代表作，也因此觸發DVD光碟機的積極研究，首先在1994年底由SonyPhilips 提出3.7GB的MMCD規格，過不久，在1995年春天ToshibaMatsushita等多家公司，提出容量更高、技術上更進步的5 GB的SD規格，在1996年秋天，Sony和Toshiba兩大陣營經多次談判，終於統一規格，名為DVD，即是新一代光碟機，而其產品已於1996年底問世。此型光碟機因具有超高容量及影像壓縮技術等多
2、項優點，其市場非常看好，它將走入家庭，取代VHS錄放影機、雷射光碟(LD)，成為家庭觀看電影的家電產品，也將用於電腦成為主要儲存工具，會以DVD-ROM取代CD-ROM，所以DVD光碟機之整個產業發展非常看好；它將會統一光碟機之不同型態，故DVD-R、DVD-RAM、DVD-RW將會陸續被市場接受而取代3.5吋MO、PD及CD-R等。光碟機之產量預估到2000年，整個光碟機的產品包括CD-ROM、DVD、DVD-ROM等，全球將超過一億六千萬台，參考右圖光碟機產量預估（工研院光電所整理），未來整個光碟機產量將繼續大幅成長，國內之CD-ROM光碟機從1997年起量產已佔世界量產之23%，1999
3、年CD-ROM光碟機量產達世界產量之40%，佔世界第一。而由於DVD光碟機水漲船高的發展，光學讀取頭(Pickup head)也隨之炙手可熱。 由於CD-ROM光碟機的市場需求已到頂點，及DVD光碟機預期於今年(1999)會真正起飛，故日本各光學讀取頭(Pickup head)製造大廠，都急著在年底前增強生產能力。另外在製造方面，為了因應嚴格的銷售價格競爭，大部分的廠商接將據點擴展到中國大陸、東南亞地區，以展開全球話，其擴展產能是以日本之海外工廠為主。根據日本電波新聞報導光學頭製造大廠的預測，去年(1998)的全球各型光學頭（含CD/ MD/ CD-ROM/ CD-R/ CD-RW/ DVD/
4、 DVD-ROM/ DVD-RAM等光學頭）總需求為二億五千萬個，參考右圖的日本電波新聞報導光學頭全世界總需求量預估，其中大半皆是以CD為主（包括一部份的MD）的Audio Player為主之電腦光儲存之用，剩下的10%則為家庭用Game機器所用。今年(1999)預估為2億7千萬個2億8千萬個，而2002年則預估可達3億7千萬個4億個。 我國光碟機產業蓬勃發展，然其中主要關鍵性零組件均需仰賴進口，尤其是光學讀寫頭技術層次高，至今國內無廠商能量產。在近幾年國內廠商對CD光學讀寫頭之生產一直抱持高度興趣，並轉移日本光學頭技術，但是都還未能成功，如聚合公司之CD光學頭技術等，其中未能成功之主要原因，
5、依據個人判斷為日本光學頭技術(Know-how)未能全部轉移，非常可惜。工研院光電所近年積極研發DVD光學頭技術，並成功開發多型Prototype，現正進行DVD光學頭技術移轉及協助國內廠商能量產，希望在DVD光碟機產業蓬勃發展之際，DVD光學頭能量產成功並提供國內廠商使用。目前光電所技術移轉有： 鴻景科技之DVD-ROM光學頭，預計1999年底量產。友嘉科技之DVD Player光學頭，預計2000年量產。嘉祥科技之DVD Player光學頭，預計2000年量產。日本各Pickup大廠之產能分析產能、全世界（月產：萬個）主用途及今後之展開MakerNowFuture(搭載對象)Sony1,0
6、00目標為搭配機器生產之1/2(2000年時2000)Audio CD/MD Player/CD-ROM/D.機器，今年後半年積極進入DVD領域。三協精機製作所270至年底合計380CD-ROM/R/D.DVD/D，特別是今年在DVD/D方面會成長3倍，6月將投入新製品之量產。Mitsumi70-804月以後100-110CD-ROM/D用為主體，切入CD-RW/D市場，外販比例用現行30%提升至50%(年末)。日立2506月開始量產DVD用者預定年底達100以CD-ROM/D為主體，CD-R/CD-RW亦使用。松下Group410MD、DVD專用者擴大生產2倍Audio CD/MD、CD-R
7、OM、DVD Player、DVD-RAM等。三洋50099年度550專注於高附加價值之CD-R/RW、DVD用之Pickup、鞏固30% share 99年中在中國要月產400萬個。Sharp10099年度1000DVD用的99年度增加174%，MD用的增加50%。 從以上光學頭之世界市場需求可知，未來仍是以CD/DVD系列光學頭為主。就光學頭而言，是非常相似，現在以它的光學之特性，可發現有幾項主要規格演進。參考下圖 DVD/CD光碟規格雷射波長：780 nm 650/635 nm聚焦物鏡NA：0.45 0.6光碟片基板厚度：1.2 mm 0.6 mm軌距：1.6 m 0.74 m最小Pit
8、長度：0.83 m 0.4 m光碟片旋轉線速度：1.2 1.4 m/s 4 m/sDVDCDTrack Pitch(m)0.741.6Shortest Pit Length(m)0.4/0.430.83Substrate Thickness(mm)0.61.2Layer1/21NA*0.60.45Wavelength(nm)*650780Reference Velocity(m/sec)*3.49/3.841.21.4所以從規格上的進步，其光學系統必然要做新的系統設計，尤其DVD光學頭除了讀DVD光碟片還要考慮可以讀CD光碟片，甚至要可以讀CD-R光碟片。因此DVD光學頭之設計概念必須要有如下
9、之特點： 可讀DVD和CD(CD-R)光碟片。須具有雙焦點的設計。高NA物鏡的設計。為增加光碟片的傾斜容忍度，而採用0.6mm基板之光碟片。使用短波長之紅光雷射二極體(650 nm/635 nm)。若要CD-R共容之DVD光學頭，則須加780 nm之雷射二極體成為雙雷射之光學頭。降低雷射二極體之雜訊。循軌伺服採用外差循軌法(Heterodyne Tracking)、或差分相位法(Differential plase detection)。聚焦伺服皆採用像散法(Astigmatism)。具有超解析之光點設計。 DVD光學頭在設計上，有下列五項參數做為光學頭品質之評估參數。光學大小：關係到讀取訊號
10、(RF)的眼形圓(eyepattern)和訊號跳動量(Jitter)的表現。波面像差：關係到光學頭組裝校準之容忍度(Optical Alignment Tolerance)的鬆緊。能量效率：關係到雷射二極體(Laser diode)光源的能量。工作距離：關係到更換光碟片時物鏡致動器的移動範圍。重量：物鏡致動器之設計。聚光焦點之評估運算方面：雷射光速，經過準直鏡形成平行光速，入射到物鏡聚焦道光碟片上，其光點之大小決定於4個參數。物鏡之NA。光源的波長。波面像差。光瞳上的光能量分佈。spot=k*/NA此 k：數值是由c、d二項參數決定。 DVD光學頭之光學系統，各廠家之設計的主要差別，便是雙焦點
11、產生之方式，以目前所了解，有下列4種：雙物鏡切換法。物鏡加全像設計法。液晶開關器(LC Shutter)改變NA法。環形斑跡(Annular Mark)加在物鏡法。 現有Mitsubishi、Toshiba、Sony公司採用雙物鏡法(NA 0.6/0.45)，是產生雙焦點最直接的方法，它所配合之致動器為旋轉式，所以致動器在讀DVD和CD光碟片時，要旋轉致動器，使用不同的物鏡來讀取不同的光碟片，當物鏡切換時位置之準確會影響光學品質，通常致動器之傾斜調整是以DVD物鏡為主，故CD物鏡之偏心、傾斜就無法兼顧了，所以致動器旋轉定位之精度及Lnes Holder之傾斜誤差要求較高，其優勢在於能量效率較好
12、；其物鏡分別配合DVD和CD做設計，故其光點之波面像差品質會最好。參考下圖之DVD/CD之雙物鏡致動器。 此方法為物鏡表面加全像設計產生雙焦點，是松下(Matsushita)的設計(參考右圖HOE雙焦物鏡)，當光束經過全面像時，會有繞射現象，產生0、+1、-1等階之繞射光束，其中0階光束沿原有方向前進，聚焦於基板0.6mm之DVD光碟面上；+1階光束因繞射緣故會發散，而後聚焦於基板1.2mm之CD光碟片上；-1階之繞射光束在此沒有利用，故可用於讀兩種光碟片。此方法的另一種方式是在現有DVD物鏡前加一全像片，為Pioneer的設計，其效果一樣可產生雙焦點，用於讀兩種光碟片，但在此型設計因全像和物
13、鏡有一段距離，當有光碟面傾斜時，所產生之慧差(Coma)較大，會影響讀RF訊號之品質。通常採用四階之全像設計，則需要做兩種光罩使用，其繞射效率0：+1：-1比值為38%：38%：6%，此型其優點為具有超解析之效應，故光點較小，其波面像差亦較好。若全像面做於物鏡上則重量輕，節省光學元件。其缺點在於讀CD時的光點能量最弱。 改變NA法這是三洋提出的構想，液晶偏光板(LC)和偏極板組合形成液晶開關器(LC Shutter)，當液晶偏光板ON時，入射光束之偏極方向旋轉90，此時光束之偏極方向和偏極板方向一致，故獲全部通過，呈現之NA=0.6可用於讀DVD光碟片。當液晶偏光板off時，此時光束之偏極方向
14、90，故外圍光束被擋掉，呈現之NA=0.35或0.38，可用於讀CD光碟片。另外，也有用LC和PBS配成一組當做LC Shutter。此型中Shutter之有效NA的選取會有關係到光點大小、像差和光點之邊緣亮環(Sidelobe)，基於以上光學品質考慮，故讀CD光碟片時選用NA=0.350.38， 此型之優點在於能量效率較好，其缺點為CD光點之波面像差較差，且讀DVD和CD時，物鏡致動器移動距離較大。加上使用LC和偏極板，故光學元件成本較高，還要有LC的驅動電路控制。參考右圖LCD切換之光學頭。 這是南韓三星在DVD光學頭的設計，其主要想法是在DVD物鏡上之前一面，加了一環形斑跡(Annula
15、r Mark)，使得此環的光束散射掉，不會聚於碟片上。用此方式使得DVD之光點和CD之光點可以一起改善，此型之優點是光學元件少，能量效率較高；其DVD光點只較雙物鏡法好，比其他型差，而CD之光點都較其他型差。其缺點是波面像差之品質最差，當更換光碟片時，物鏡致動器移動最大，同液晶開關法一樣。參考右圖環形斑跡(Annular Mark)物鏡。 因為DVD光學頭發展初期，各家設計大多有自己的特色，至少有7家以上產品：Mastushita、Sankyo、Hitachi、Sony、Mitsubishi、Sanyo、Sansung等，大多採用1 Laser(650/635nm)之光學系統設計且以傳統光路為主，
