JP4848164B2 - 光ピックアップ - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップに関するものである。

光ディスク装置において、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、搭載する半導体レーザやレーザ駆動集積回路の消費電力が大きい場合高温になる。
高温になると、半導体レーザが寿命や性能の面での劣化が生じ、レーザ駆動集積回路についても電気特性や寿命といった面での性能劣化することから、光ピックアップの信頼性が著しく低下してしまう。

このため特に半導体レーザとレーザ駆動集積回路については放熱性を高める構造がとられ、それらの温度が部品の保証温度を超えないように設計されている。

光ピックアップの放熱性の向上には、光ピックアップの表面積および体積を大きくすることが好ましいが、これには装置の大型化となってしまい、製品への顧客要求の面から大型化は避ける必要がある。
また光ピックアップは光ディスク装置内において光ディスクの内周から外周までの情報にアクセスできるように、2本の軸のみで光ディスクの半径方向に可動支持されているため、この軸と接触する部分と電気信号をやり取りするフレキシブル配線以外は、光ディスク装置内部で空中に浮いた状態となっている。

このため従来の光ピックアップでは、空中に浮いた部分での放熱性を高めるため、光ディスクの回転に伴い発生する風を直接的に利用した放熱構造がとられてきた。

特許文献1には、光ディスク面に沿って対物レンズ近傍まで延出した放熱板を半導体レーザに取り付け放熱性を確保する記述が記載されている。

特許文献2には、レーザ駆動集積回路を光ディスク側にピックアップケースと隙間をあけて配置するとともに、レーザ駆動集積回路を冷却する放熱板を、光ディスク側に配置した構造が記述されている。

特開平8-194965号公報

特開2004-192751号公報

近年、光ディスク装置においては、情報の記録再生の高速化が求められており、電気的および光学的信号の転送速度や、光ディスクの回転数の向上が求められている。光ディスクの回転数の上昇によりスピンドルモータの発熱量が大きくなり、光ディスク装置内部つまりは光ピックアップ周囲の温度が上昇する。半導体レーザとレーザ駆動集積回路の発熱量の増加に伴う温度上昇とあわせて温度はさらに高くなるため、光ピックアップには信頼性の維持のために放熱性の向上が求められている。

従来技術では、光ディスク回転に伴う流れを利用した冷却のため、半導体レーザもしくはレーザ駆動集積回路のどちらかの冷却を目的とした放熱板が、ピックアップケースの光ディスク対向面に取付けられている。光ピックアップの光ディスク対向面に放熱板を設けることで放熱板に直接光ディスク回転による強い風があたるため、この放熱板を取付けた部品に対しては、効果的な冷却が期待できる。従来の光ピックアップでは、レーザ駆動集積回路の発熱量は1W前後、半導体レーザの発熱量は0.5W未満であり、半導体レーザの放熱は従来構造のピックアップケースで放熱が可能である。このためレーザ駆動集積回路を光ディスク対向面に設置した放熱板で放熱し、ピックアップケースの放熱能力を半導体レーザに充てることが、光ピックアップの放熱構造のバランスとして最適であった。

しかし、この構造では放熱板がピックアップケースの上面を塞いでしまうため、ピックアップケースに取付けられた部品の冷却性の向上は図れない。今後、半導体レーザの発熱量の向上や、ピックアップ内にレンズ調整用の駆動機構などが搭載されることになれば、ピックアップケースの放熱能力の向上は避けられない。また、レーザ駆動集積回路についても発熱量の増加の可能性があるため、従来構造のような積極的な放熱が必要である。このため、従来構造の光ディスク対向面に放熱板を有する構造を維持しながら、ピックアップケース上面を冷却できる構造が必要となる。

本発明の目的は上記問題を解決し、体積を増やすことなしに光ピックアップ全体の放熱性を向上させ、信頼性のある光ピックアップを提供することにある。

上記目的は、光ディスクへ情報の記録再生を行うレーザ光を出す半導体レーザと、前記レーザ光の反射光を光検出器に導く光学部品を収納したピックアップケースと、前記レーザ光を前記光ディスクの記録面に集光する対物レンズと、この対物レンズを駆動するアクチュエータと、前記半導体レーザを駆動するレーザ駆動集積回路と、このレーザ駆動集積回路を搭載した電子基板とを備えた光ピックアップにおいて、前記電子基板と前記レーザ駆動集積回路は前記光ディスクに対して平行でかつ前記光ディスクの近傍に配置され、前記電子基板と前記ピックアップケースとの間にスペーサと空気流れを案内する側壁とで空間を形成するとともに、前記電子基板の両面は、回転する前記光ディスクの中心から外周へ放射状に流れる空気と、前記光ディスクの外周から内周方向へ前記空間を通って流れる空気によって冷却されることにより達成される。

また上記目的は、前記空間は前記電子基板と前記ピックアップとの間に設けられた複数のスペーサによって形成されことにより達成される。

本発明によれば、電子基板とピックアップケースの間に風を流すことで、光ピックアップの体積を増やすことなしに光ピックアップ全体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できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例を備えた光ピックアップの斜視図である。
図２は、図１で示す放熱板３を外した場合の光ピックアップの斜視図である。
図１において、光ピックアップには、半導体レーザ１が２箇所に搭載されている。これはＣＤとＤＶＤの規格にあった波長のレーザを搭載しているためであり、今後青色レーザを用いた光ディスク規格にあった半導体レーザを含め３個の半導体レーザを搭載する場合もある。また、ここで示す半導体レーザ１は、レーザを発振する素子を搭載した電子部品のことであり、１つのパッケージの中にレーザ発振素子を２つ以上搭載するものも存在する。

放熱板３は、光ディスク（図示せず）に平行で、かつ光ディスク近傍に配置されており、光ディスクの回転による風を直接受けられるために放熱性は高い。光ディスク回転による風は光ディスクに近ければ近いほど強いが、光ディスクの振動や変形を考慮し、記録再生中に光ディスクと接触しない必要がある。従来、対物レンズ８やアクチュエータケース９、サスペンションホルダー１０などは、対物レンズ８を光ディスク近傍で駆動する必要性があることから、光ディスク近傍ながら、光ディスクに接触しないような設計が施されている。そのため放熱板３も、光ディスクの回転による冷却効果を得るためには、このアクチュエータケース９やサスペンションホルダー１０の光ディスク対向面と同じ高さに設計されていることが望ましい。

図２において、放熱板３の下方にはレーザ駆動集積回路２（請求項では電子部品と記載）が設けられており、また、このレーザ駆動集積回路２は、電子基板１１に取付けられている。レーザ駆動集積回路２と放熱板３は、熱伝導部材を介して接しており、レーザ駆動集積回路２の熱は、放熱板３により放熱される。電子基板１１は、銅の配線を含む電子部品であるため、この配線パターンによっては、放熱板３としての効果である熱を拡散し放熱する効果を有する。レーザ駆動集積回路２の発熱量によっては、図２に示すような放熱板３のない形状でも、電子基板１１とレーザ駆動集積回路２を光ディスクに平行で、かつ光ディスク近傍に配置することで放熱性が確保できる。

電子基板１１は、スペーサ５を介してピックアップケース４の上に空間を設けている。ピックアップケース４は、半導体レーザ１より出されるレーザを光ディスクへ導き、またこの反射光を光検出器へ導くように光学部品が配置され取付けられている。従来このピックアップケース４は、半導体レーザの発熱量の小さい光ピックアップについては樹脂で作られている場合もあるが、発熱量の大きい光ピックアップについては、亜鉛合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金などのダイカスト品で作られるのが一般的である。

スペーサ５は、このピックアップケース４の一部として作られても良いし、別部品でも良い。ただし、電子基板１１とピックアップケース４の間の空間を確保するために、このスペーサ５の高さである光ディスクに垂直な方向の長さと、このスペーサ５を光ディスクに平行な面で切ったときの面積と等しい面積の円の直径を比べたときに、この円の直径よりもスペーサ高さの方が大きくなければならない。また、スペーサの数もなるべく必要最低限の数にすることが望ましく、本実施例のピックアップ装置ではスペーサ５は３本（図１、図２では１本のみ図示）であり、またこの３本スペーサはピックアップケース４の形状を変更することで代用している。

このように断面積と本数を小さくすることで、空気の流通性を確保するだけでなく、レーザ駆動集積回路２の熱が電子基板１１を通してピックアップケース４へ熱伝導により流れることを抑制することができ、ピックアップケース４に取付けられた発熱部品の温度上昇を抑制することができる。熱伝導を抑制するには、スペーサ５は熱伝導性の低い樹脂のようなものが望ましい。しかしスペーサ５はネジ止めにより電子基板に取付けられるので、スペーサ５を金属とすることで、電子基板はピックアップケース４から距離をとりながら、ピックアップケース４を電気的なＧＮＤとして使うことができるという効果もある。

電子基板１１には、大きく分けて２種類のフレキシブル配線６が取付けられている。一つは、光ピックアップと光ディスク装置を結ぶフレキシブル配線である。これは光ディスク内周から外周まで半径方向に可動する光ピックアップの、光ディスク外周側に取付けられており、光ピックアップに追従するようになっている。一般に、この光ディスク装置と光ピックアップを結ぶフレキシブル配線は、光ピックアップの光ディスク外周側を包み込むように半円状に配置されているため、この内側である光ピックアップの光ディスク外周側には、風が入りにくくなっている。

もう一つのフレキシブル配線は、電子基板１１と光ピックアップ内部の部品をつなぐものである。対物レンズ８を駆動するアクチュエータ装置や、半導体レーザ１、光の信号を電気信号に変換する光電変換素子を有する光電変換集積回路１２やフロントモニターと言われる部品は、このフレキシブル配線により電子基板１１とつながっている。

図３は、対物レンズを駆動するアクチュエータ装置の内部構造の斜視図である。
図３において、対物レンズ８は、レンズホルダー１５に取付けられており、レンズホルダー１５はサスペンションホルダー１０に取付けられたサスペンションワイヤー１７によって空中に支持されている。サスペンションワイヤー１７は直径の小さい金属の線材であるため、レンズホルダー１５は光ディスクに垂直な方向、光ディスクの半径方向などへ、小さな力で一定の範囲内で動くことができるようになっている。このレンズホルダー１５にはコイル１４が取付けられており、アクチュエータケース９には、マグネット１６が取付けられている。このコイル１４に、先に述べたサスペンションワイヤー１７を介して電流を流すことで、電磁気力によりレンズホルダー１５を駆動する。

このように、アクチュエータ装置の内部は、レンズホルダー１５を駆動するクリアランス分の空間が存在している。

光ディスクの回転に伴う流れは、光ディスク近傍では非常に強いが、少し離れた光ピックアップの周囲、特にピックアップケース４周囲の流速は、光ディスク近傍と比べると非常に弱い。また、アクチュエータ装置の光ディスク対向面と光ディスク間のように間隔の狭い部分では圧力が下がりやすい。このことから、アクチュエータ装置内部では、ピックアップケース４側から、光ディスク対向面である対物レンズ８側へ上昇する流れが発生している。

光ディスク近傍の空気の流れは、光ディスクの回転方向に流れるとともに、遠心力により光ディスクの中心から外周へ放射状に流れる。このため遠心式のポンプと同様に光ディスク外周の圧力が高く、光ディスクの中心は圧力が低くなり、この中心部分へ、光ディスクから距離を置いた部分では、逆に光ディスク中心へ向かう流れが発生する。この流れは特に光ディスクが高速で回転しているときに顕著に現れる。

本発明では、電子基板１１とピックアップケース４の間にスペーサ５を介在させて空間を設けている。この空間内部は、電子基板１１を介しているため光ディスク回転の直接的影響は受けない、そのため光ディスク外周から内周方向への成分をもつ流れが発生しやすい。これにより、電子基板１１のピックアップケース４側の面を冷却することができる。

つまり、レーザ駆動集積回路２は、放熱板３を介してと、電子基板１１を介してとの２つの経路によって光ピックアップ周囲の空気へ放熱できることとなる。また、ピックアップケース４についても、光ディスク側の面を放熱面として利用できるため放熱能力が向上する。この効果を得やすくするためにも、電子基板１１と向き合う空間に面しているピックアップケース４上面は、なるべくフレキシブル配線が来ないようにするなどしてピックアップケース４表面から直接放熱できることが好ましい。

また、このピックアップ上面にフィン形状の放熱部材を設けることも有効と考えられる。レーザ駆動集積回路２の熱をピックアップケース４に伝えないために、このフィン形状の放熱部材は電子基板と接しない高さであり、かつ流れを抑制することで放熱性を損ねないものでなければならない。

また空間があることで、電子基板の熱、特にレーザ駆動集積回路２の熱がピックアップケース４へ伝わることを抑制する熱分離効果をもっている。光りピックアップのなかでも、レーザ駆動集積回路２の発熱量は最も大きい場合が多く、この熱がピックアップケース４に伝わると、ピックアップケース４全体の温度上昇につながってしまう。しかし、この熱分離構造によればピックアップケース４に取付けられた発熱部品の温度上昇を抑制することが可能である。

対物レンズ８は発熱こそしないが、近くに発熱するコイルがあるため比較的温度上昇が大きい。また、青色レーザなどを使用した規格など、複数の規格の光ディスクに対して1つの対物レンズで対応する場合には、レンズが比較的大きいな物になり、これを駆動するためにコイルの発熱量も大きくなる。このため、対物レンズ８の放熱性について検討することが今後必要であると考えられる。

尚、前欄でアクチュエータ装置の光ディスク対向面は圧力が低く、アクチュエータ装置内部にピックアップケース４から光ディスク面側へ空気の流れがあると述べたが、本発明によりアクチュエータ装置のピックアップケース４側へ空気を供給するような流れが作られるため、アクチュエータ装置内部の冷却も促進される。

また、本実施例による構造は、従来からあった放熱板３、電子基板１１、ピックアップケース４を用いるため部品点数が増えないのでコストアップや体積の増加（大型化）につながらない。

これらの効果により、光ピックアップの体積を増やすことなしに光ピックアップ全体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ができる。

図４は、本実施例を備えた光ピックアップの斜視図である。
図５は、本実施例を備えた光ピックアップを光ディスク側から見た斜視図である。
図６は、図５中のＡ−Ａ線断面図である。
図４〜図６において、電子基板１１とピックアップケース４との間の空間内を光ディスク外周から内周方向へ、つまりは図６の矢印１８方向への空気の流れをより発生しやすくするために、矢印１８方向への流通性を確保しながら、他の面には外乱の抑制のための通気性を阻害するような部材を設けた。これは逆に、矢印１８方向への流れにとっては、流れを案内する側壁となり、スムーズに光ディスク内周方向や、アクチュエータ装置へ流れることができるようになる。

具体的には、図４に示すように電子基板１１の上面に設けた、放熱板３の端に放熱板折り曲げ部３ａを設けたものである。この折り曲げ部３ａは、電子基板１１とピックアップ内部の電子部品とをつなぐフレキシブル配線６を押さえつける役割も担うことができると同時に、この押さえつけられたフレキシブル配線６が、流れの案内板の役割を果たす。また放熱板３の表面積も増えるためレーザ駆動集積回路２の放熱性が向上する。また、この放熱板３は、ピックアップケース４とは接触しないようにすることで、レーザ駆動集積回路２の熱がピックアップケース４に伝わらないようになっている。

図７は、他の実施例を備えた光ピックアップの斜視図である。
図７において、本実施例では第二の放熱板３'を備え、この第二の放熱板３'には案内壁３'ａが設けられているこの案内壁３'ａはピックアップケース４側に取付けられた放熱板３'の一部を切りお越しして形成しても良い。またフレキシブル配線６の押さえがいらないような場所では、ピックアップケース４を光ディスク側へ伸ばし、案内壁３'ａを設ける手段もある。この場合も、ピックアップケース４側へ、レーザ駆動集積回路２の熱が伝わらないように接触しないことが望ましい。ピックアップケース４側から壁を設けた場合には、表面積拡大の効果により、ピックアップケース４の放熱性が向上する。

また、図７に示すようにアクチュエータケース開口部１９を設けることで、案内壁３'ａで誘導された流れを、アクチュエータ装置内部に取り込みやすくし、対物レンズ８の放熱性を向上させることができる。

これらの効果により、光ピックアップの体積を増やすことなしに光ピックアップ全体の放熱性を向上させ、信頼性のある光ピックアップを提供することができる。

以上のごとく本発明は、
１．光ディスクへ情報の記録再生を行うレーザ光を出す半導体レーザと、前記レーザ光の反射光を光検出器に導く光学部品を収納したピックアップケースと、前記レーザ光を前記光ディスクの記録面に集光する対物レンズと、この対物レンズを駆動するアクチュエータと、前記半導体レーザを駆動する電子部品と、この電子部品を搭載した電子基板とを備えた光ピックアップにおいて、前記電子基板を前記光ディスクに対して並設し、この電子基板と前記ピックアップケースの光ディスク対向面側との間に風の流れる空間を設けたものである。
２．前記空間は前記電子基板と前記ピックアップとの間に設けられた複数の足によって形成したものである。
３．前記電子基板の両面に冷却風が通過するようにしたものである。
４．前記電子基板とピックアップケースからなる空間を前記光ディスクからの半径方向の空気が貫通するように、前記空気の案内壁を前記空間の側面に設けたものである。
５．前記電子基板上の電子部品と熱的に接続する放熱板を設け、この放熱板に折り曲げ部を設け、この折り曲げ部によってフレキシブル配線の位置決めを行うようにしたものである。

これにより、半導体レーザおよび半導体レーザを搭載するピックアップケースと、半導体レーザを駆動するレーザ駆動集積回路およびレーザ駆動集積回路を搭載する電子基板とを有し、回転する光ディスクに対して情報の読み出しと記録を行う光ピックアップに係わり、レーザ駆動集積回路および電子基板を両面から冷却するとともに、ピックアップケースを冷却し、レーザ駆動集積回路および半導体レーザの温度を下げる効果を有する。

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。 図１で示す放熱板３を外した場合の光ピックアップの斜視図である。 対物レンズを駆動するアクチュエータ装置の内部構造の斜視図である。 本実施例を備えた光ピックアップの斜視図である。 本実施例を備えた光ピックアップを光ディスク側から見た斜視図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 他の実施例を備えた光ピックアップの斜視図である。

符号の説明

１…半導体レーザ、２…レーザ駆動集積回路、３…放熱板、３ａ…放熱板折り曲げ部、４…ピックアップケース、５…スペーサ、６…フレキシブル配線、８…対物レンズ、９…アクチュエータケース、１０…サスペンションホルダー、１１…電子基板、１２…光電変換集積回路、１３…光ディスク、１４…コイル、１５…レンズホルダー、１６…マグネット、１７…サスペンションワイヤー、１８…矢印（流れの方向）、１９…アクチュエータケース開口部。

Claims (2)

1. 光ディスクへ情報の記録再生を行うレーザ光を出す半導体レーザと、前記レーザ光の反射光を光検出器に導く光学部品を収納したピックアップケースと、前記レーザ光を前記光ディスクの記録面に集光する対物レンズと、この対物レンズを駆動するアクチュエータと、前記半導体レーザを駆動するレーザ駆動集積回路と、このレーザ駆動集積回路を搭載した電子基板とを備えた光ピックアップにおいて、
   前記電子基板と前記レーザ駆動集積回路は前記光ディスクに対して平行でかつ前記光ディスクの近傍に配置され、前記電子基板と前記ピックアップケースとの間にスペーサと空気流れを案内する側壁とで空間を形成するとともに、
   前記電子基板の両面は、回転する前記光ディスクの中心から外周へ放射状に流れる空気と、前記光ディスクの外周から内周方向へ前記空間を通って流れる空気によって冷却されることを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１記載に光ピックアップにおいて、
   前記空間は前記電子基板と前記ピックアップとの間に設けられた複数のスペーサによって形成されていることを特徴とする光ピックアップ。

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