JP2009266328A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】
光ピックアップ筐体が樹脂製である光ピックアップにおいて、その小型軽量性を維持しながら半導体レーザの放熱性を確保し、さらには対物レンズ駆動機構の放熱性、さらには半導体レーザ駆動ＩＣの放熱性を向上させ、信頼性の高い光ピックアップを提供することにある。
【解決手段】
半導体レーザと熱的に接続され、光ピックアップ筐体の光ディスク対向面の裏面に設置されたボトムカバーの一部を延長し光ピックアップ筐体の光ディスク内周側に折り曲げ、この折り曲げた面で半導体レーザの熱を放熱すると共に、この折り曲げた部分と対物レンズ駆動機構の特にマグネット支持金属とを熱的に接続し、対物レンズ駆動機構の放熱性を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップに関するものである。

光ディスクに対して情報の読み出しや記録を行う光ピックアップは、半導体レーザやレーザ駆動ＩＣの消費電力が大きいため高温になる事がある。このため特に半導体レーザとレーザ駆動ＩＣについては放熱性を高める必要があり、温度がその部品の保証温度を超えないように設計が行われている。

近年、光ピックアップにおいて軽量化や低コスト化が求められていることから、従来は金属製のダイカスト製であった光ピックアップ筐体を樹脂製にすることが求められている。しかし、金属に比べて熱伝導率の低い樹脂を用いることで半導体レーザの放熱性が低下してしまうことが大きな問題がある。

樹脂製の光ピックアップ筐体は、従来から半導体レーザと金属製のボトムカバーを熱的に接続することで半導体レーザの放熱性を確保することがとられてきているが、半導体レーザの高出力化に伴い半導体レーザの発熱量も大きくなっており、従来のボトムカバーでは放熱性能が確保できない状況となっている。

特許文献１ではこのボトムカバーの放熱性を向上するために、光ピックアップが光ディスク半径方向へ移動できるように支持する軸とボトムカバーの一端とを熱的に接続する構成が示されている。

また光ピックアップは、ノート型ＰＣ用光ディスクドライブ向けなどに良く使われる薄型のものと、ＤＶＤレコーダやデスクトップＰＣなどに多く使われる光ディスクドライブ向けの大型のものに大きく分けられる。薄型の光ピックアップは厚さ１０mm未満のもので、対物レンズ駆動装置は光ピックアップ筐体内部に搭載されており、マグネット支持金属部材が光ピックアップ筐体の光ディスク対向面の逆側であるボトムカバー側から露出が可能な構造となっている。

逆に大型の光ピックアップは厚さ１０mm以上あるもので、対物レンズ駆動装置は光ピックアップ筐体の光ディスク対向面上に搭載されており、マグネット支持金属部材はボトムカバー側へ露出することは困難な構造となっている。

対物レンズ駆動装置はコイルの取り付けられた対物レンズがワイヤーの弾性力で空中に支持されており、このコイルの周りにはマグネットがマグネット支持金属に取り付けられている。ワイヤーを介してコイルには電流が流れるようになっており、これにともなうコイルとマグネットとの電磁力により対物レンズを駆動している。対物レンズに取り付けられたコイルの熱はコイル周囲の空気により放熱されるが、マグネットとコイルとの間の間隔は非常に小さいため空気に伝わった熱の多くはマグネットへ伝わりマグネットの温度を上昇させる。

従来の金属製光ピックアップ筐体では、マグネットへ伝わった熱はマグネット支持金属を介してさらに光ピックアップ筐体へ逃げていた。また先に述べた薄型の光ピックアップでは、マグネット支持金属が光ピックアップ筐体から露出している上に、薄型の光ディスクドライブ内部では光ピックアップ周囲の空間が狭いため、回転する光ディスクにより発生した風の影響を強く受け放熱性が高く、光ピックアップ筐体が金属でなくても放熱性を十分に確保できる。

ただし、薄型の光ピックアップに搭載できる対物レンズ駆動機構は、薄型であるがゆえにサイズが制限されており、大型の光ピックアップの対物レンズ駆動機構と比べると性能が低い。そこで光ディスクの高速記録に対応するには、光ディスクを高速で回転させられるディスクモータを有し、性能の高い対物レンズ駆動機構を有した大型の光ピックアップが搭載できるドライブが必要である。

しかし大型の光ピックアップにおいては、マグネットの熱はマグネット支持金属を介しても樹脂製である光ピックアップ筐体へは逃げにくい。このためマグネット温度の上昇によるマグネットの性能低下が考えられており、対物レンズ駆動機構の放熱性確保の必要性が浮上している。

特開２００１−１４７１２号公報

高出力半導体レーザを樹脂製の光ピックアップ筐体に搭載するには、ボトムカバーの放熱性を高めることが求められている。しかし、ボトムカバーの単純な面積拡大はコストや重量の増加、光ピックアップの大型化、さらには配線などの設計自由度を阻害する点であまり好ましい構成とは言えない。

特許文献１に記載されているボトムカバーの一端を延長し、光ディスクドライブと接触させる構成は、このボトムカバーの面積を増やさずに放熱性を高められる点で有意義な技術である。しかし光ピックアップが稼動する部品である以上、接触部分の磨耗や磨耗に伴うゴミの発生が問題となる。

この問題解決するために接触圧力を小さくすることが考えられるが、その分だけ光ディスクドライブとボトムカバーの接触部分の熱抵抗が大きくなり放熱性能の向上は非常に小さなものとなる。

また大型の光ピックアップでは、従来光ピックアップ筐体が金属製であったために対物レンズ駆動機構の放熱性は十分確保されてきたが、樹脂製の光ピックアップ筐体になることでマグネット支持部材から光ピックアップ筐体へ熱が伝わりにくくなり、放熱性の確保が困難となっている。

本発明の目的は、半導体レーザの放熱性とレンズ駆動機構の放熱性を確保可能な光ピックアップを提供することにある。

上記目的は、光学部品や半導体レーザを固定するピックアップ筐体と、このピックアップ筐体に取り付けられた対物レンズと、この対物レンズを駆動させる対物レンズ駆動機構とを備えた光ピックアップにおいて、前記ピックアップ筐体の下面と光ディスク内周側面を覆う金属製ボトムカバーを備え、この金属製ボトムカバーと前記半導体レーザとを熱的に接続させたことにより達成される。

また上記目的は、前記光ピックアップ筐体の光ディスク内周側の面を覆うボトムカバーの一部と前記対物レンズ駆動機構のマグネット支持金属を熱的に接続したことにより達成される。

また上記目的は、前記金属製ボトムカバーの光ディスク内周側面に孔を設けたことにより達成される。

また上記目的は、前記半導体レーザとレーザ駆動ＩＣと対物レンズ駆動機構とを金属製ボトムカバーに熱的に接続したことにより達成される。

また上記目的は、前記レーザ駆動ＩＣと前記対物レンズ駆動機構を熱的に接続したことにより達成される。

本発明によれば、半導体レーザの放熱性とレンズ駆動機構の放熱性を確保可能な光ピックアップを提供できる。

以下、本発明の詳細を図にしたがって説明する。

図１は本発明の一実施例を備えた光ピックアップの斜視図である。
ところで、背景技術で述べたように、光ピックアップにはノート型ＰＣなどに使われる光ディスクドライブ向けの薄型のものと、ＤＶＤレコーダやデスクトップＰＣなどに多く使われる光ディスクドライブ向けの大型のものに大きく分けられることができる。

図１において、本実施例に記載した光ピックアップは大型の光ピックアップである。また近年では光ピックアップの軽量化やコスト低減のために光ピックアップ筐体１を樹脂製とすることが求められており、本実施例はこの樹脂製光ピックアップ筐体１を採用し、軽量で低コストの光ピックアップを提供しながらも高い信頼性を維持するものである。

光ピックアップ筐体１は光学部品や半導体レーザ等を固定する筐体であり、図１に示すように左右に軸受け部６を有している。この軸受け部６はシャフト（図２で説明する）に支持されている。２はボトムカバーである。このボトムカバー２は金属板であり、光ピックアップの下側に取り付けられている。３はボトムカバー２の折り曲げ部である。４は対物レンズ駆動機構である。５はプリント基板である。７は放熱フィンとなっている。９は対物レンズ駆動機構のカバーである。２４は熱伝導グリスである。この熱伝導グリス２４はボトムカバー２とマグネット支持金属部材１５との間に介在させて熱的に接続するものである。

図２には光ピックアップがドライブに実装された状態の斜視図である。
図２において、光ピックアップは光ディスクドライブのシャフト１９に上述の軸受け部分６が取り付けられるようになっている。これによって光ピックアップはシャフト１９にそって可動する。

図３には光ディスク１７と光ピックアップの位置関係を示す側面図である。
図３において、光ディスク１７の回転中心側である内周から反対の外周までの光ディスクの半径方向についてアクセスできるようになっている。ここで図４に示すように光ピックアップの光ディスク内周方向側を内周側、外周方向の面を外周側と呼び、光ディスク面に垂直な方向で、光ピックアップが光ディスクドライブに取り付けられた際に光ディスク１７が置かれる側を上側、上側の反対方向を下側と呼ぶことにする。図３に示すように大型の光ピックアップでは、対物レンズ駆動機構４は、対物レンズにより光ディスク面に半導体レーザの光を集光するため、光ピックアップ筐体１の上側面に設置されている。１８はフレキシブル配線である。２０はレーザ駆動ＩＣである。

図４は本実施例を備えた対物レンズ駆動機構の斜視図である。
図４において、対物レンズ１０は軽量化された樹脂製の対物レンズホルダ２７に取り付けられ、この対物レンズホルダ２７にコイル１６が取り付けられている。サスペンションワイヤー１３はサスペンションホルダ１４に固定され、対物レンズ１０とコイル１６は対物レンズホルダ２７ごとサスペンションワイヤー１３によって空中に支持されている。このコイル１６の周囲にマグネット１２がコイル１６の至近距離に配置されており、サスペンションワイヤー１３を介してコイル１６に通電されることで電磁気力により対物レンズが駆動される。マグネット１２はマグネット支持金属部材１５に取り付けられている。このマグネット支持金属部材１５は磁路となっているため、鉄製であることが多く、熱伝導性は高い。

この対物レンズ駆動機構の発熱源はコイルである。このコイルの熱は基本的にコイル周辺の空気へ放熱される。しかしマグネット１２とコイル１６の距離が近いため、空気へ逃げた熱の多くがマグネット１２へ伝わることによりマグネット１２の温度が上昇する。マグネット１２に伝わった熱は、マグネット支持金属部材１５に伝わる。マグネット支持金属部材１５は光ピックアップ筐体１の上側に設置されるため、従来の金属製の光ピックアップ筐体ではマグネット支持金属部材１５の熱は光ピックアップ筐体１へ逃げ、マグネット支持金属部材１５の温度上昇は小さく抑えられる。

しかし樹脂製の光ピックアップ筐体１では、マグネット支持金属部材１５から光ピックアップ筐体１への熱の伝わりが弱いため、マグネット支持金属部材１５の温度上昇は大きくなる。これにともなってマグネット１２の温度、さらにはコイル１６の温度も上昇してしまう。

マグネット１２は保証温度以上になるとその磁力性能が低下し、コイル１６の温度が高くなりすぎれば対物レンズ１０の性能低下やコイル１６自身が焼き切れる事などが考えられる。そこで、樹脂製の光ピックアップ筐体１を採用する大型の光ピックアップでは、この対物レンズ駆動機構の放熱性の確保が重要である。

図５は、本実施例の分解斜視図である。
図５において、半導体レーザ２１は半導体レーザホルダ２２に収められた状態で光ピックアップ筐体１に取り付けられる。光ピックアップの下側には金属板であるボトムカバー２が取り付けられている。従来の金属製の光ピックアップ筐体１では、半導体レーザの熱は半導体レーザホルダを介して光ピックアップ筐体１へ伝わり、この体積の大きい光ピックアップ筐体１によって放熱されていた。

しかし樹脂製の光ピックアップ筐体１では、半導体レーザ２１の放熱性能は著しく低下する。そこで本実施例に示すように、ボトムカバー２と放熱フィン７を別途設け、半導体レーザホルダ２１と熱的に接続することで、半導体レーザ２１の放熱性を高めている。しかしＣＤやＤＶＤと言った光ディスクドライブでは高速記録が求められており、半導体レーザ２１の出力は増加傾向にある。半導体レーザ２１は高出力であるほど発熱量が大きい傾向があるため、高出力の半導体レーザ２１を採用した場合には放熱性能が不足することが考えられる。

しかし、光ピックアップは小型軽量が求められているため、たとえば放熱フィン７を大きくすることは設計上難しい場合がある。同様にボトムカバー２においても面積を大きくすることができない場合がある。ボトムカバー２の面積を維持しながら放熱性を維持するためには、ボトムカバー２を放熱性の高い場所へ設置することが考えられる。放熱性の高い場所としては、光ディスク対向面が最適であるがこれは構造上困難である。

そこで、この光ピックアップ周囲の風の流れをＰＩＶ（Particle Image Velocimetry：粒子画像速度計測法）によって観察した結果、図２の矢印で示すような渦流れが光ピックアップ筐体の内周面側に存在していることが確認でき、光ピックアップの下側よりも放熱性が高いことがわかった。そこで、ボトムカバー２を延長し折り曲げ、この光ピックアップ内周面に配置することで同じ表面積でも高い放熱能力が得られる構造を開発した。

光ピックアップは光ディスクの内周から外周までアクセスするが、もっとも内周に移動した際には光ディスクを回転させるディスクモータとの構造的な干渉を避ける必要がある。そこで光ピックアップ筐体１の内周面は、そのディスクモータをよけるように曲面になっている。ボトムカバー２を内側に配置する際にも、これは考慮する必要があり、本実施例では光ピックアップ筐体１の内周面を削り、ボトムカバー２が光ピックアップ筐体１の内周面から飛び出さないようにした。

先に対物レンズ駆動機構４の放熱性向上の重要性を述べたが、図１において光ピックアップ筐体１の内周面に折り曲げ延長したボトムカバー２を、さらに上側へ延長することで、ボトムカバー２を対物レンズ駆動機構４へ近づけることができる。これにより、このボトムカバー２とマグネット支持金属部材１５とを熱伝導グリス２４を介して熱的に接続することができる。

ボトムカバー２は、光ピックアップの組立工程の最終工程に近い段階で取り付けられる。このため図５の分解図に示すように、取り付けは光ピックアップの下側から取り付けられることが多い。したがって従来の構造では、対物レンズ駆動機構４とボトムカバー２とを熱的につなぐことは困難であった。

本実施例のボトムカバー折り曲げ部３により、半導体レーザ２１と対物レンズ駆動機構４をボトムカバー２で同時に放熱することができ、放熱部材を少なくすることが可能となる。

図６は実施例２の形状を示す斜視図である。
図６において、実施例１ではボトムカバーを折り曲げ延長して対物レンズ駆動機構のマグネット支持金属部材と熱的に接続することで、半導体レーザと対物レンズ駆動機構をボトムカバーで同時に放熱する構造について述べた。しかしながらこの構成では、半導体レーザの発熱量と対物レンズ駆動機構の発熱量のバランスによっては半導体レーザの熱によって対物レンズ駆動機構の温度が上昇する場合又はその逆の場合が考えられる。

そこで図６に示すように本実施例では、ボトムカバー折り曲げ部３にスリット２５を設け、途中に熱伝導性の非常に低い空気層を挟むことでお互いの熱干渉を避ける構造とした。これによって、半導体レーザ２１と対物レンズ駆動機構４の熱的な干渉が抑えられるだけでなく、双方共に放熱性の高い光ピックアップ内周面で放熱が可能となる。このスリット２５は金属板の熱伝導性を阻害する構造であれば代用が可能であり、ボトムカバー折り曲げ部３を２つに分割するように連続する孔を設けたり、空気の代わりにこのスリットもしくは孔に樹脂を埋めたりしても同様の効果を得ることができる。

図７は実施例３によるレーザ駆動ＩＣの取り付け位置を示す光ピックアップの斜視図である。
図８は本実施例を備えたボトムカバーの斜視図である。
図７，図８において、本実施例では光ピックアップ筐体１の外周面にプリント基板５を配置し、その上にレーザ駆動ＩＣ２０を取り付けている。この位置にレーザ駆動ＩＣ２０を配置し、図８に示すようにボトムカバー２を光ピックアップ外周側で折り曲げることで、半導体レーザ２１と対物レンズ駆動機構４とレーザ駆動ＩＣ２０を一つの部材で放熱することが可能となり、部品点数の削減ができる。レーザ駆動ＩＣ２０とボトムカバー２の間には熱伝導グリス２４を介して熱的に接続されている。

図９には実施例４を備えた光ピックアップの斜視図である。
図９において、本実施例ではプリント基板５を光ピックアップ筐体１の上側に設置し、その上面にレーザ駆動ＩＣ２０を取り付けている。このレーザ駆動ＩＣ２０の配置では、実施例３のようにボトムカバーでレーザ駆動ＩＣ２０と半導体レーザ２１と対物レンズ駆動機構４を同時に放熱する構造は適用できない。

そこで本実施例では対物レンズ駆動機構４のマグネット支持金属部材１５（図４に示す）をレーザ駆動ＩＣ２０側へ延長し、このマグネット支持金属部材延長部２６とレーザ駆動ＩＣ２０とを熱伝導グリス２４で熱的に接続し、この対物レンズ駆動機構４そのものをレーザ駆動ＩＣ２０の放熱器とした。

従来の構造では対物レンズ駆動機構４の放熱性が十分でないため、マグネット支持金属部材延長部２６にレーザ駆動ＩＣ２０の熱を伝えることは、マグネットの温度上昇につながるため適用ができなかった。しかし、ボトムカバー折り曲げ部３と対物レンズ駆動機構４を熱的に接続しているため、対物レンズ駆動機構４の放熱性が十分に確保することができたことから本実施例の構造が可能となる。

以上のごとく本発明によれば、半導体レーザと熱的に接続され、光ピックアップ筐体の光ディスク対向面の裏面に設置されたボトムカバーの一部を延長し光ピックアップ筐体の光ディスク内周側に折り曲げ、この折り曲げた面で半導体レーザの熱を放熱すると共に、この折り曲げた部分と対物レンズ駆動機構の特にマグネット支持金属とを熱的に接続したことにより、対物レンズ駆動機構の放熱性を高めることが可能となる。

さらに、光ピックアップ筐体が樹脂製である光ピックアップにおいて、その小型軽量性を維持しながら半導体レーザの放熱性を確保し、対物レンズ駆動機構の放熱性と半導体レーザ駆動ＩＣの放熱性を向上させることにより、信頼性の高い光ピックアップを提供することができる。

本発明の実施例１を備えた光ピックアップの斜視図である。 本発明の光ピックアップの固定構造を示す斜視図である。 本発明の光ディスクと光ピックアップの位置関係を示す側面図である。 本発明の対物レンズ駆動機構を示す斜視図である。 本発明の実施例１を備えた光ピックアップの分解斜視図である。 本発明の実施例２を備えた光ピックアップの斜視図である。 半導体レーザ駆動ＩＣの位置を示す斜視図である。 本発明の実施例３を備えた光ピックアップの斜視図である。 本発明の実施例４を備えた光ピックアップの斜視図である。

符号の説明

１ 光ピックアップ筐体
２ ボトムカバー
３ ボトムカバー折り曲げ部
４ 対物レンズ駆動機構
５ プリント基板
６ 軸受け部
７ 放熱フィン
８，１０ 対物レンズ
９ 対物レンズ駆動機構カバー
１２ マグネット
１３ サスペンションワイヤー
１４ サスペンションホルダ
１５ マグネット支持金属部材
１６ コイル
１７ 光ディスク
１８ フレキシブル配線
１９ シャフト
２０ レーザ駆動ＩＣ
２１ 半導体レーザ
２２ 半導体レーザホルダ
２３ 筐体削除部分
２４ 熱伝導グリス
２５ スリット
２６ マグネット支持金属部材延長部
２７ 対物レンズホルダ

Claims (5)

1. 光学部品や半導体レーザを固定するピックアップ筐体と、このピックアップ筐体に取り付けられた対物レンズと、この対物レンズを駆動させる対物レンズ駆動機構とを備えた光ピックアップにおいて、
   前記ピックアップ筐体の下面と光ディスク内周側面を覆う金属製ボトムカバーを備え、この金属製ボトムカバーと前記半導体レーザとを熱的に接続させたことを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記光ピックアップ筐体の光ディスク内周側の面を覆うボトムカバーの一部と前記対物レンズ駆動機構のマグネット支持金属を熱的に接続したことを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項２記載の光ピックアップにおいて、
   前記金属製ボトムカバーの光ディスク内周側面に孔を設けたことを特徴とする光ピックアップ。
4. 請求項２記載の光ピックアップにおいて、
   前記半導体レーザとレーザ駆動ＩＣと対物レンズ駆動機構とを金属製ボトムカバーに熱的に接続したことを特徴とする光ピックアップ。
5. 請求項２又は請求項４のいずれかに記載の光ピックアップにおいて、
   前記レーザ駆動ＩＣと前記対物レンズ駆動機構を熱的に接続したことを特徴とする光ピックアップ。

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