一. 光學讀取頭的構造
光學讀取頭在設計上主要可分為兩個部份:光學系統與制動器(actuator)。
(1) 光學系統:
光學系統可細分為雷射二極體(LD)、分光鏡、物鏡、光檢測元件、繞射光柵與圓柱透鏡等六個元件。
雷射二極體發出光源通過光柵後,再由物鏡聚焦在光碟片上形成小光點。小光點經由光碟片上紀錄坑洞的反射,由光學系統傳至光檢測元件,轉為電子訊號作為讀取資料、調整制動器。
光學讀取頭的發展,持續朝向盡量減少內部元件發展。因為減少讀取頭內部元件,不僅可以減輕整體重量及移動慣性,縮短讀取時間,還可降低材料成本。因此目前光學讀取頭利用全向光學元件(HOE, Holographic Optical Element)來取代分光鏡與柱透鏡的功能,並把光學元件模組化。
(2) 制動器:
制動器主要負責沿著光碟片的軸向與徑向移動聚焦物鏡,使光點能聚焦在資料記錄點上。
制動器的構造,主要可分為物鏡承座、懸吊機構和聚焦與循軌驅動機構等部份。
二. 光學讀取頭的運作原理
(1) 光學讀取頭原理簡介
光從讀取頭中的雷射二極體發出,通過物鏡組變成小光點,小光點再投射在碟片表面的小坑洞上。經由小坑洞無或有記錄點所反射的光,造成光的明、暗,之後再反射回物鏡組,造成感光子電流的增大或減小,利用電流的大小從而辨識資料為0 或1。
CD-ROM 或是DVD-ROM 光碟片上佈滿著許多的資料記錄點(pit)。
CD-ROM 光碟片的記錄點點距為0.83μm、軌跡間距為1.60μm;
DVD-ROM 光碟片的記錄點點距為0.4μm、軌跡間距為0.74μm。
DVD-ROM 光碟片上的記錄點分佈較CD-ROM 光碟片緊密,因此需要波長較短的雷射光(650nm),而CD-ROM 光碟機讀取頭的雷射光波長則為780nm。
(2) DVD-ROM 讀取頭的運作方式
光儲存產品有向下相容的特性,因此DVD-ROM 光碟機除了可讀取DVD-ROM 光碟片外,尚需向下相容各類CD 光碟片。因此在設計DVD 光碟機時,就必須考慮讀取CD-ROM 與DVD-ROM 光碟片的LD 波長不同的問題。
三. 光學讀取頭的關鍵技術與發展情形
光學讀取頭內光學系統為影響效能最重要的因素,尤其雷射二極體與透鏡光學系統的精密度要求嚴格。台灣廠商投入各類零件生產的數量雖日漸增加,但產量仍為不足。
(1) 雷射二極體晶粒
雷射二極體晶粒是光學讀取頭內最關鍵的零組件。目前CD-ROM 光碟機雷射二極體波長為780nm、DVD-ROM 為650nm,而藍光技術雷射二極體波長則為 405nm。
國內LED 廠商眾多,然投入光碟機用雷射二極體生產行列者並不多。雖然台灣從事LED 生產的廠商,多有生產雷射二極體相關產品。但光學讀取頭中最關鍵的雷射二極體發光源,精密度要求高,而且生產成本昂貴。以晶粒生產時程(CYCLE TIME)而言,LD 較LED 要多出3~4 天,而晶圓的成本價格差距更高達5~6 倍。
目前台灣廠商雖然可克服生產CD-ROM 與DVD-ROM 用的紅光雷射二極體技術問題,但礙於生產成本過高,以及台灣光碟機用雷射二極體晶粒大多自日本進口,較少有台灣廠商願意投入光碟機用的生產。台灣從事DVD 光碟機用之紅光雷射二極體生產廠商主要有聯鈞、華上、友嘉。
(2) 物鏡
DVD 光學讀取頭中的光學系統,除了最重要的雷射二極體外,尚有極為精密的分光鏡、物鏡、光檢測元件、繞射光柵與圓柱透鏡五個元件。
(3) 光學讀取頭模組
在DVD-ROM 光學讀取頭模組方面,台灣已有幾家廠商能夠自行量產,目前主要的有嘉祥與華宇從事DVD 讀取頭的生產及開發。
鴻景生產的光學讀取頭,主要用於DVD-ROM 與DVD-PLAYER。讀取頭的雷射二極體晶粒,尚由國外進口使用。而其它組裝技術與零組件,皆可由中國或台灣自行完成。
四.台灣產業的發展
在台灣發展光電產業的過程,關鍵的零組件技術一直掌握在日本廠商手上。由於製作光學讀取頭的技術要求十分複雜、精密,因而目前台灣光碟機產業的讀取頭大多由日本進口,再由台灣廠商組裝成光碟機後出售。目前全球使用的光學讀取頭主要掌握在日本手中,包括Sanyo、Sony、Hitachi、SHARP、 Mitsumi、Matsushita 等。國內以往光學讀取頭廠商有鴻景光電、嘉祥光電、吉邦等廠商,近兩年則有台睿、湧明、拓志等投入。
由於關鍵零組件的供應長期受制於日本廠商,使得產量與成本控制上較不易有彈性。且台灣目前雖已為光碟機產量最大國家,若無法掌握關鍵零件光學讀取頭的來源,對整體光儲存產業發展相當不利,尤其近期日本大廠的讀取頭缺貨連帶影響到國內廠商的出貨進度。
過去台灣光學讀取頭產業無法扎根,然近期華宇轉投資成立的華進科技於06 年6 月底合併飛利浦光學讀取頭部門,除了取得36 項重要專利權,更承接飛利浦客戶,順利打入台灣光碟機廠關鍵零組件供應鏈,並成為光碟機大廠建興電的供應商;華進下半年生產的藍光光碟機用光學讀取頭單月出貨量達數萬顆,導入台灣光碟機廠,雙規機種產品年底上市。
目前華進科技單月產能約300 萬顆,加上飛利浦既有產能200萬顆,下半年單月產能500 萬顆。然由於光碟機產業價格競爭激烈,壓迫光學讀取頭價格,華進單月生產規模尚未達1,000 萬顆,價格競爭力仍無法與日商正面抗衡,08 年藍光光碟機陸續普及,該公司轉虧為盈的機會較大。
留言列表