工研院光电所在今年3月7日举办4.7 GB DVD-RAM/RW光学读写头成果发表会，吸引了50家厂商、150人参与，这是工研院光电所在数字多功能光驱(DVD)之光学读写头技术研发上又有新的突破，日前成功的开发出两型容量达4.7GB可重复读写数字多功能光驱(DVD-RAM/DVD-RW)之光学读写头，及其承载机构(Mecha/Loader)。本次成果展示之项目包括：

工研院光电所完成DVD光学读取头技术，技转国内厂商并顺利进行量产，接着便积极投入可重复读写之DVD光学头的研发，成功开发出4.7GB DVD-RAM/DVD-RW光学头两型，不仅突破高技术指针，也为国内DVD-RAM/DVD-RW光驱建立了关键零组件技术。此两型光学头皆可读或写CD、CD-R、CD-RW和DVD-ROM等光盘片。

近年来我国光驱产业在业者积极的投入下快速成长，参考(图一)所示，1999年我国CD-ROM光驱的产值达新台币747亿元，产量达4,500万台，占全球47﹪居世界第一。而DVD是继CD-ROM之后相当被看好的光储存媒体，尤其在1999年底，DVD-RAM/DVD-RW的规格相继确定后，且DVD Video Player及DVD Title的市场成长乐观，参考(图二)所示，因此DVD-RAM/DVD-RW的产品具相当的市场潜力。

《图一 国内外光驱产量预估》

《图二 工研院光电所的DVD光学头》

光电所在光学读写头研发上已经有相当的经验，先后发展出六种DVD-ROM光学读取头，并分别技转鸿景科技及嘉祥公司进行量产后，接着便积极投入可重复读写之DVD光学读写头的研发，因为要同时具有可重复读写的功能，因此DVD-RAM/DVD-RW光学读写头是DVD光学读写头中技术困难度最高、最复杂的关键零组件。目前全世界只有日本松下、日立、先锋等大厂有能力制造，光电所突破高难度技术，从设计、组装到验证已经完全掌握相关技术，在该领域的研发方面，已居世界领先的几个研发单位之一。

光电所克服了复杂的光路设计仿真分析，光、机、电、材的整合技术，开发完成可重复读写数字多功能光驱(DVD-RAM/DVD-RW)，该产品具有多项特点：容量高达4.7GB；具有2个光路(DVD/CD系列)，所以不仅光学系统很复杂，机构组装的精密度要求也很高，其光学质量的要求较高于一般只读型光学头；必须要有高功率输出，才能写入或擦拭盘片上的记录数据；为了能读写CD/CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW等6种光盘片，所以在聚焦循轨系统上，采用全像组件的特殊设计。此外，亦开发完成适用于4.7GB DVD-RAM/DVD-RW及可携式CD-RW之承载机构(Mecha/Loader)。

就目前国内发展DVD产业的环境面看来是相当的乐观，国内已经具有DVD系统整合技术，业者也已经有能力生产光驱芯片组、主轴马达等关键零组件，再加上光电所开发成功DVD-RAM/DVD-RW光学读写头技术，将促使可擦写式DVD光驱上、中、下游产业之整合，预期将使国内可擦写式DVD光驱的技术大幅跃进，在世界占一席之地。

DVD光学读取头

DVD与CD之光学头

从CD和DVD的盘片规格，可以发现CD和DVD在光学的特性上，有几项主要规格演进：

所以从规格上的进步，其光学系统必然要做新设计，尤其DVD光学头，除了读DVD光盘片外还要考虑可以读取CD光盘片。因此DVD光学头之设计概念必须要有如下的特点：

DVD光学头质量的评估参数

DVD光学头在设计上，有下列五项参数做为光学头质量的评估参数：

工研院光电所研发的DVD光学读取头

在86/87两年中光电所根据国际DVD光学读取头的技术发展趋势，积极研发，这段时间共发展出不同的设计有六型DVD光学读取头，参考图二所示，也因此逐渐赶上日本DVD大厂的研发时程，为国际所重视，在此光学头技术重点：

可以说DVD光学读取头的可能设计皆考虑进去，由于本研究计划成果，确立本院(所)在国内光电及DVD光学读取头技术之主导地位。

DVD光学读取头之高难度

4.7 GB DVD-RAM/RW 光学读写头

DVD光驱的发展程序是由DVD Player--DVD-ROM--DVD Recorderable--DVD Rewritable逐渐迈向可擦式光驱演进，其中主要的差异是光学系统的复杂化及机构组装的精密程度，特别是在写入或擦拭盘片上数据时，对光学头高功率的光学输出与光学质量要求是远高于一般仅读式(ROM type)的光学头。DVD-RAM/RW光盘片是用来作为可重复读写的高密度储存媒体，其应用范围相当广泛，举凡家电影音视听、计算机周边、可携式数字录像机等，因此DVD-RAM/RW将会是继DVD-ROM后下一代热门的信息储存媒体。DVD-RAM、DVD-RW与DVD-ROM的盘片规格如(表一)所示。

《表一 DVD-ROM,DVD-RAM,DVD-RW及CD-R/RW之盘片规格》

由于DVD-RAM/RW光盘片是用来作为可重复读写的储存媒体，其中DVD-RAM盘片数据点记录于Land和Groove上(图三)，和DVD-ROM光盘片的结构大不相同，另外DVD-RW盘片数据点记录于Groove上(图四)，是和DVD-ROM光盘片的结构相同。所以DVD-RAM/RW光学读写头若要能够“读取”DVD-ROM的光盘片且能“读写”DVD-RAM/RW光盘片及CD-ROM/CD-RW光盘片，就必须针对这两种不同结构的光盘片，产生相对应的循轨讯号，亦即在一个光学头内能够产生DPD及Push-Pull(PP)的循轨讯号；此外，由于用在DVD-ROM的聚焦讯号是采用像散法产生，如果将像散法的聚焦讯号用在DVD-RAM/RW光盘片上将会对Push-Pull循轨讯号产生相互干扰。

《图三 DVD-RAM光盘标准格式》

《图四 DVD-RW光盘片标准格式》

工研院光电所凭着多年在光学头丰富的研发经验，设计一多功能的4.7GB DVD-RAM/RW光学读写头，除了能够产生DPD及Push-Pull(PP)的循轨讯号，并解决聚焦讯号与循轨讯号相互干扰的问题，更能够读写DVD-RAM/RW、DVD-ROM、CD-ROM及CD-R/RW等光盘片；这个设计必须设计出高能量效率满足写入及擦去，光束打到光盘之能量需有15 mw，其准直镜设计之焦距要短，同时需要加上Beam Shaper做光束整型；另外，4.7G DVD-RAW光学头要兼容于CD/CD-ROM/CD-R及CD-RW，故其光学系统必须有DVD、CD两道光路，增加很多困难度。

在DVD-RAM/RW及DVD-ROM的光路中采取传统光路设计，但在回光的光路中产生聚焦及循轨讯号的方法，则利用一特殊设计的全像光学组件配合一特殊的光侦测器；此特殊设计的全像光学组件分成内外两个区域，如(图五)所示，当回光通过此全像光学组件时，被绕射成内外两区的光束，分别用来产生聚焦与循轨讯号；此设计不但可以产生DPD及PP循轨讯号，由于聚焦与循轨讯号彼此相互分离，更可以避免聚焦讯号和循轨讯号互相干扰。由此全像光学组件仿真之聚焦讯号，采用的是刀缘法的聚焦讯号。

《图五 内外两区的全像光学组件及仿真之S-curve》

除了DVD的光路外，另外有一CD的光路，此CD光路是采用CD-R/RW的全像雷射模块，可降低光路的复杂度；工研院光电所研发的4.7GB DVD-RAM/RW光学读写头，不但兼容于CD与DVD光盘片，更可以用来读写DVD-RAM/RW及CD-R/RW的光盘片，研发的脚步已与世界大厂接近，甚至有些设计更优于相类似的产品。在工研院光电所可重复读写的4.7 GB DVD-RAM光学读写头(图六)及4.7 GB DVD-RW光学读写头(图七)，可以规纳出以下之技术重点：

《图六 4.7 GB DVD-RAM光学读写头及规格》

《图七 4.7 GB DVD-RW光学读写头及规格》

1.具有2个光路2个雷射光源：DVD/CD系列光路

2.采用旋转式致动器

3.采用单焦物镜配合双波长滤光片设计

4.采用短焦透镜及光束整形器提高光效率达30%

5.利用全像组件(HOE)产生特殊之聚焦循轨方法适合读写各型盘片

6.光学系统很复杂及机构组装的精密程度非常高

7.兼容CD/CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、及DVD-RAM/RW等光盘片

结语

可重复读写的DVD光学读写头是DVD光驱中困难度最高的关键零组件，工研院光电所成功开发出4.7GB DVD-RAM/DVD-RW光学头两型，不仅突破高技术指针，也为国内DVD-RAM/DVD-RW光驱建立了关键零组件技术，在该领域的研发方面，已居于世界领先的几个研发单位之一。另外，一般功能的DVD光学头，这几年来工研院光电所已先后发展出六种DVD-ROM光学头，分别技转台湾厂商，其中鸿景科技及嘉详光电已于1999年底量产并于今年2000年大量生产，将有200-300万个，使台湾在光驱产业摆脱无头工业的困境。

因台湾已具备非常强的DVD光驱系统整合技术，则以后光驱产业必定有很好的表现，台湾的光驱占有率必将持续提升。总而言之，光电所的DVD光学读写头技术，不但推动我国光驱产业发展，迈向新纪元，提升产值，也建立了光驱关键零组件DVD光学读写头的自主生产，使整个光驱产业将继续大幅成长，成为世界生产DVD光驱的重镇。(本文作者现任职工研院光电所)