JP3872795B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は光ピックアップ装置に係り、特に対物レンズと光学系とが一体に動くようにモジュール化されたミニアチュア光ピックアップ装置に関する。本発明は記録媒体のメディアディスクと光ピックアップアクチュエータのワーキングディスタンス、すなわち、作動距離が既存の約１ｍｍよりかなり小さい０．５ｍｍ以下程度を維持するドライブ装置に効率よく用いられる発明に関する。

ＣＤＰやＤＶＤＰのような一般的な光ディスクドライブに使われる光ピックアップ装置にはレーザーダイオードやフォトダイオードのような光学系要素が備えられた固定ユニットと、対物レンズを含む駆動ユニットと、この駆動ユニットの位置を調整して前記対物レンズの正確な位置制御を行うアクチュエータが備えられている。

しかし、このような光ディスクドライブをラップトップコンピュータやＰＤＡのような携帯用機器に適用しようとするならば、より小型化された構造が要求されるために、光ピックアップも前記固定ユニットと駆動ユニットとを分離せず、一体にモジュール化される。この光ピックアップをミニアチュア光ピックアップ装置という。

図１及び図２は、このようなミニアチュア光ピックアップ装置であって、特許文献１に開示された従来の構造を示すものである。

図示のように、光ピックアップ装置１０は第１回転軸１１ａと第２回転軸１１ｂとを有するスイングアーム１１の一端側に光ピックアップユニット１２が設けられた構造を有している。したがって、光ピックアップユニット１２のトラッキング制御時にはスイングアーム１１が第１回転軸１１ａを中心に左右に回転され、光ピックアップユニット１２のフォーカシング制御時にはスイングアーム１１の一端側の第２回転軸１１ｂを中心に上下に回転される。

光ピックアップユニット１２には図２に示されたように、レーザーダイオード１２ａと、ディスクＤの記録面に光を集束させる対物レンズ１２ｂと、ディスクＤから反射された光を受光するフォトディテクター１２ｃなどが備えられている。したがって、レーザーダイオード１２ａから出射された光は内部光路を経た後、対物レンズ１２ｂを通じてディスクＤの記録面に照射され、それから反射された光は再び光ピックアップユニット１２の内部光路を経てフォトディテクター１２ｃに到達する。

光ピックアップユニット１２には熱伝導性接着テープ１４を通じてヒートシンクプレート１３が接合されている。このヒートシンクプレート１３は光ピックアップ装置１０の作動中に光ピックアップユニット１２で発生する熱を放熱させる役割をする。すなわち、レーザーダイオード１２ａが光を出射し始めれば発熱現象が伴われるが、この熱を完全に放出できねばレーザーダイオード１２ａが過熱されてエラーを起こす恐れがある。したがって、ヒートシンクプレート１３が光ピックアップユニット１２から熱を伝達されて外気に放熱させる機能を行う。

一方、最近には記録媒体の高密度化による光パワーの増加が必要となるので、優秀な放熱効率が保証されねば、ディスクドライブ全体の性能を低下させることもある。ところが、前述したような従来の構造では単純にヒートシンクプレート１３への伝熱にのみ依存してレーザーダイオード１２ａの熱を放出させるために、放熱速度が遅くて優れた放熱効率を期待し難い。すなわち、レーザーダイオード１２ａが安定的に働く温度を約８０℃と見るが、もし完全な放熱がなされず、レーザーダイオード１２ａが過熱されれば、光の波長が変化してエラーの原因となることがある。またレーザーダイオード１２ａの作動電流（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｕｒｒｅｎｔ）は温度が高まるほど強くなるので、発熱量が次第に多くなり、つまり、レーザーダイオードの寿命も短縮される問題が発生する。

したがって、より優秀な放熱効率を保証できる新たな構造が要求されている。
ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ０２／２９７９２Ａ２

本発明は前記必要性を勘案して案出されたものであって、記録媒体の回転時に発生する風を用いてレーザーダイオードを冷却させうるように放熱構造が開示された光ピックアップ装置を提供するのにその目的がある。

前記目的を達成するために本発明は、ディスクに対するトラッキング方向に回動自在に設けられたスイングアームと、前記スイングアームに支持されてフォーカシング方向に駆動される光ピックアップユニットを含む光ピックアップ装置において、前記光ピックアップユニットは光源のレーザーダイオードと、前記レーザーダイオードから出射された光を前記ディスクの記録面に集束させる対物レンズと、前記レーザーダイオードから発生した熱を放出させる放熱板と、を含み、前記放熱板は前記ディスクの回転時に発生する風と直接接触可能にそのディスクと隣接して配したことを特徴とする。

スピンドル回転によるメディアの回転時に回転による空気流動の効果が見られる、ワーキングディスタンスが０．５ｍｍ以下の光ピックアップドライブに適用可能な発明であってメディアの回転による強制流動が発熱源であるレーザーダイオードに比べてその体積及び表面積が相対的に広いか、多数のヒートシンクに効率よく伝えられて冷却効果を促進しうる光ピックアップ構造物に関するものである。

本発明の光ピックアップ装置は、レーザーダイオードの熱を放熱させるための放熱板をディスクと隣接して設け、ディスク回転時の風を当接させることによって放熱効率を極大化させ、したがってレーザーダイオードの過熱現象を防止できる。

以下、添付した図面に基づいて本発明を詳しく説明する。

図３を参照すれば、まず記録媒体のディスクＤが装着されるベース１上にスイングアーム２００が回動自在に設けられている。このスイングアーム２００はボイスコイルモータ３００により駆動されてトラッキング方向Ｔ、すなわち、光ピックアップユニット１００がディスクＤのトラック間を移動する方向に回動される。そして、このスイングアーム２００に弾力部材である板バネ４００が設けられるが、この板バネ４００の一端部はスイングアーム２００に固定されており、他端部はフォーカス方向Ｆの可変自由端部となる。この自由端部に光ピックアップユニット１００が結合されている。したがって、板バネ４００をフォーカス方向Ｆに変形させれば、光ピックアップユニット１００のフォーカシング動作が行われる。

光ピックアップユニット１００は図４に示されたように、板バネ４００と連結するボビン１１０と、このボビン１１０に搭載される多様な光学要素を含んで構成される。光学要素には、光源のレーザーダイオード１９１と、光路を形成する偏光ビームスプリッタ／プリズムブロック１２０と波長板／ホログラム素子１４０、ディスクＤの記録面に光を集束させる対物レンズ１７０、前記ディスクＤの記録面から反射された光を受光するフォトディテクター１９２、各要素の電気回路的連結のためのシリコンウエハー（ＳｉＯＢ）１５０、及びレーザーダイオード１９１の放熱のための放熱板１６０などが含まれる。したがって、レーザーダイオード１９１から出射された光は内部光路を経た後、対物レンズ１７０を通じてディスクＤの記録面に照射され、それから反射された光は再び光ピックアップユニット１００の内部光路を経てフォトディテクター１９２に到達する。参照符号１８０は対物レンズホルダーを、１３１、１３２はスペーサを示す。

一方、本発明では、放熱板１６０を光ピックアップユニット１００の最上面に設け、その上方に位置するディスクＤを放熱板１６０にすぐ隣接して配置している。これは、ディスクＤの回転時に発生する風が放熱板１６０に当たるようにするための構造である。すなわち、レーザーダイオード１９１で発生した熱はそのレーザーダイオード１９１が付着されているシリコンウエハー１５０を通じて放熱板１６０に伝熱された後、外気に放出されるが、上記の通りに放熱板１６０がディスクＤと対向すべく隣接配置されれば、ディスクＤの回転時に発生する風が放熱板１６０に直接接触するので、放熱板１６０がその風によって急冷される。したがって、単純な放熱にのみ依存する方式に比べて放熱効率が急上昇する。そして、本実施例では放熱板１６０の上面に複数の放熱フィン１６１を備え、風との接触面積をさらに広げた。

前記構成において、ディスクが回転すれば、図５に概念的に示したように空気の流れ、すなわち、風（Ｗ）が発生し、この風が放熱板１６０に直接当りつつ通る。これにより、レーザーダイオード１９１から放熱板１６０に伝熱された熱が前記風Ｗとの接触により非常に速かに放熱され、したがってレーザーダイオード１９１が過熱される可能性はほとんどなくなる。

次いで、図６は本発明の第２実施例に係る光ピックアップ装置のうち光ピックアップユニットを示す図である。

本実施例の構成は前述した第１実施例の構成とほぼ同一であるが、ディスクＤと隣接した光ピックアップユニット１００’の放熱板１６０’に第１実施例の放熱フィン１６１の代りに複数の貫通ホール１６２を形成した点が異なる。この貫通ホール１６２は図７に示されたように流入口１６２ａ側から流出口１６２ｂ側に行くほど断面積が次第に狭まる形状よりなっている。これにより、流入口１６２ａ側と流出口１６２ｂ側間に流速が変わり、したがって両側間に圧力差が生じる。したがって、ディスクＤの回転時に発生した風が放熱板１６０の表面と接触されると共に、貫通ホール１６２内にも呼び込まれつつ放熱板１６０の内外への冷却が同時に行われる。

前記構成において、ディスクが回転すれば、図８に概念的に示されたように風Ｗが発生し、この風が放熱板１６０’の表面及び貫通ホール１６２の内部に直接接触されつつ通る。これにより、レーザーダイオード１９１から放熱板１６０’に伝熱された熱が前記風Ｗとの接触により非常に速かに放熱され、結果的にレーザーダイオード１９１が効率よく冷却される。

一方、レーザーダイオード１９１で発生した熱の大部分は放熱板１６０、１６０’を通じて放熱されるが、一部はボビン１１０にも伝熱される。したがって、このボビン１１０もアルミニウムやマグネシウムのように熱伝導性に優れた金属材料で構成すれば放熱効率をさらに向上させうる。

次いで、実施例について実験及び測定結果を示す。図９は、従来の光ピックアップユニットと本発明の光ピックアップユニットとに対して経時的な発熱上昇速度を比較して示したグラフである。

ここで、Ａが示すグラフは従来例において、経時的な発熱上昇速度を示したものである。そして、Ｂが示すグラフは本発明の実施例において、経時的な発熱上昇速度を示したものである。すなわち、Ｂが示すグラフは近接したディスクの回転による発明の推移を示したものである。

約３０秒の時間が経過した後で指示線Ａ及びＢが示すグラフの発熱上昇速度差△Ｔを見れば、約０．３［ｄｅｇ／ｓｅｃ］の差を有することが分かる。

図１０は、本発明の実施例について光ディスクの線速度変化による温度低減程度を示すグラフである。図面において、Ｃ、Ｄ及びＥが各々示すグラフは記録時に発熱パワー、中間程度の任意の発熱パワー及び再生時の発熱パワーにおける線速度変化による温度低減程度を示すものである。

Ｃが示すグラフを見ると、本発明への適用時の光ディスクの線速度約５．３［ｍｍ／ｓｅｃ］での温度は２０℃以下を有することが分かる。これは光ディスクが回転しない時の温度の３５℃に比べて約５７％程度と大きな冷却効果があることが分かる。これは他の発熱パワーにおいても同様である。

放熱板は発熱体であるレーザーダイオードとシリコンウエハーとを挟んで当接して伝熱され、放熱板またはヒートシンクは伝熱された熱を放熱させる役割をすることによって、レーザーダイオードの特性変化及びシステムのエラーを防止することになる。

本発明に係る光ピックアップ装置は、記録媒体と光ピックアップアクチュエータ間の作動距離が約０．５ｍｍ以下を保つドライブ装置に適用されうる。

従来の光ピックアップ装置を示す図である。 図１に示された光ピックアップ装置のうち光ピックアップユニットを示す図である。 本発明の第１実施例に係る光ピックアップ装置を示す図である。 図３に示された光ピックアップ装置のうち光ピックアップユニットを示す分離斜視図である。 図３に示された光ピックアップユニットの結合斜視図である。 本発明の第２実施例に係る光ピックアップ装置の光ピックアップユニットを示す図である。 図６に示された光ピックアップユニットのうち放熱板を示す断面図である。 図６に示された光ピックアップユニットの結合斜視図である。 従来の光ピックアップユニット及び本発明の光ピックアップユニットについて経時的な変化による発熱上昇速度を比較して示すグラフである。 本発明の実施例について光ディスクの線速度変化による温度低減程度を示すグラフである。

符号の説明

１ ベース
１００ 光ピックアップユニット
１１０ ボビン
１２０ 偏光ビームスプリッタ／プリズムブロック
１３１、１３２ スペーサ
１４０ 波長板／ホログラム素子
１５０ シリコンウエハー
１６０ 放熱板
１６２ 貫通ホール
１６２ａ 流入口
１６２ｂ 流出口
１７０ 対物レンズ
１８０ 対物レンズホルダー
１９１ レーザーダイオード
１９２ フォトディテクター
２００ スイングアーム
３００ ボイスコイルモータ
４００ 板バネ
Ｄ ディスク
Ｆ フォーカス方向
Ｔ トラッキング方向

Claims (1)

1. ディスクに対するトラッキング方向に回動自在に設けられたスイングアームと、前記スイングアームに支持されてフォーカシング方向に駆動される光ピックアップユニットを含む光ピックアップ装置において、
   前記光ピックアップユニットは、
   レーザーダイオードと、
   前記レーザーダイオードから出射された光を前記ディスクの記録面に集束させる対物レンズと、
   そのディスクと隣接して配置してあり、前記ディスクの回転時に発生する風が通過できる貫通ホールが形成してあり、前記レーザーダイオードの熱を放熱させる放熱板とを含み、
   前記貫通ホールは、前記スイングアームの長手方向と同じ向きであり、且つ、流入口側から流出口側に行くほど断面積が狭まる形状であり、
   前記ディスクの回転時に発生する風が前記放熱板と直接接触し、且つ該風が前記貫通ホール内に呼び込まれて通過し、前記放熱板の内外の冷却が同時に行われる構成としたことを特徴とする光ピックアップ装置。
   

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