JPH0339332B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、いわゆるコンパクトデイスクプレー
ヤに関し、特にこれに用いられる半導体レーザ・
ダイオードの保護に関するものである。

〔従来技術〕

一般にコンパクトデイスクは、その記録情報の
読み取り光源の波長として780nｍ（10^-9ｍ）を最
適波長として想定しており、この波長はコンパク
トデイスク（以下デイスクと記す）規格の決定時
点ですでに半導体レーザ・ダイオードによつて実
現可能な波長であつた。実際に、各製造業者から
発表されているコンパクトデイスクプレーヤ（以
下プレーヤと記す）ではほとんど半導体レーザ・
ダイオードが採用されている。

レーザ・ダイオードは、他のレーザ発生手段に
比べ、(1)小形である、(2)低消費電力であるという
特長を有し、これによつてプレーヤの小形化を可
能とし、また、デイスクからの情報読み取りに必
要なレンズ、プリズム等の光学部品、あるいはフ
オーカス調節機構、トラツキング調節機構等を含
めて一つのユニツト化したいわゆる光ピツクアツ
プを小型に実現できることから、プレーヤの機構
の簡素化に寄与している。

しかし、レーザ・ダイオードは現時点では、高
温環境下での動作信頼性に関しては十分とは言え
ない。レーザ・ダイオードは非動作保存温度定格
では、トランジスタ、IC等の一般のシリコン半
導体と同様の温度範囲を有しており、動作時の故
障率も、常温以下であれば一般のシリコン半導体
素子に比べ多少劣る程度も実現している。

ただし、周囲温度60℃を越えるような高温動作
でのレーザダイオードの故障率は、一般のシリコ
ン半導体素子に比べ数百から数千倍と悪くなる場
合がほとんどである。この原因は、レーザ・ダイ
オードにおける周囲温度の上昇に対する故障率の
増加率が大きいことにある。

上述のごとく、高温動作に対する故障率が大き
いレーザ・ダイオードの使用においては、信頼性
を向上させる効果が採られており、例えば (1) レーザ・ダイオードの外囲器をヒートシンク
に結合して自己発熱による温度上昇を防ぐこ
と、 (2) フアン等による強制空冷を行なうこと、 (3) ペルチエ素子等を応用した強制冷却を行なう
こと、 等が実現されている。これらのうち(2)、(3)につい
てはかなりのコストを要すること、また、一般家
庭での使用周囲温度は通常40℃までであること等
から、いわゆる家庭用プレーヤでは上記(1)の対
策、さらにはプレーヤ筐体内の温度上昇を抑える
といつた対策で、実用上の信頼性を確保してい
る。

しかし、室外で使用されるいわゆるポータブル
型コンパクトデイスクプレーヤ（以下ポータブル
プレーヤと記す）あるいは車載用コンパクトデイ
スクプレーヤ（以下車載プレーヤと記す）では、
直射日光の照射およびプレーヤ筐体の温室効果に
よつて、筐体内の空気温度は容易に70〜90℃程度
まで上昇する。このような高温下で長時間レー
ザ・ダイオードを点灯されることはレーザ素子の
劣化を著しく早めてしまい、所望の寿命を満足で
きない。そのため、上記強制空冷または強制冷却
の手段を用いるか、あるいはレーザ・ダイオード
自身の特性向上を実現しなければ実使用上問題が
生じる。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような従来のものの問題に
鑑みてなされたもので、レーザ・ダイオード自身
あるいはその周囲の温度を検出し、その結果に基
づいてレーザ点灯・消灯を制御することにより、
レーザ・ダイオードを保護することができ、さら
にはプレーヤの周囲温度が連続動作不可能な高温
から動作可能な温度に変化することを、プレーヤ
筐体各部の温度勾配あるいは一定時間内の特定部
分の温度変化を検出することによつて予測し、こ
れに基づいてレーザ点灯・消灯を制御することに
より、再生動作可能となるまでの待ち時間を短縮
できるコンパクトデイスクプレーヤを提供するこ
とを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明す
る。

本発明はレーザ・ダイオード自身の温度あるい
は周囲温度を知ることによつてレーザの点灯・消
灯を決定することを基本としており、まず、温度
検出手段が必要となる。この温度検出法は、要は
レーザ・ダイオード自身の温度によつて変化する
諸特性を検出する方法あるいは正・負極性サーミ
スタの抵抗変化、半導体PN接合の電圧変化等を
検出するものであればよく、いわゆる温度センサ
として使用されるものであればよい。

第１図は本発明の第１の実施例によるコンパク
トデイスクプレーヤを示し、これは専用の温度セ
ンサとして正極性サーミスタを利用したものであ
る。図において、１は光ピツクアツプ筐体であつ
て、これはレーザ・ダイオード２をはじめとして
図示しないレンズ、ミラー等の光学部品や、フオ
ーカス及びトラツキング調節機構等を内蔵してお
り、レーザ・ダイオード２の出射光Ｙから上記光
学部品等により光学的開口部３から出射される信
号読み取り要の光束Ｘが得られる。４はレーザ保
持部であつて、レーザ・ダイオード２を位置決め
し、これを固定板５と止めネジ６で固定する。レ
ーザ保持部４はレーザダイオード２の自己発熱を
逃がすべく熱伝導率の高い金属、例えばアルミダ
イカストで構成されており、これと一体となつた
光ピツクアツプ筐体１表面から放熱する。７は温
度検知用サーミスタであつて、これは光ピツクア
ツプ筐体１外壁に設けられ接着剤により光ピツク
アツプ筐体１と熱結合されている。

図から明らかなように、レーザ・ダイオード２
と光ピツクアツプ筐体１とは熱的に密に結合され
ており、サーミスタ７の取付部においてもほぼ正
確にレーザ・ダイオード２の外囲器温度を検出で
きる。即ち温度変化を抵抗変化として検出でき
る。

なおこの温度変化としては、光ピツクアツプ筐
体１のケース表面の温度を検出するのではなく、
光ピツクアツプ筐体１の閉空間内部の空気温度を
検出すること、あるいはレーザ・ダイオード外囲
器内にサーミスタ、半導体チツプ等の温度センサ
を固定し、そのリードを外囲器外に取り出して温
度検出を行なうこと等の手段も考えられる。

以上述べたような温度検出手段を用いて、レー
ザ・ダイオードの点灯・消灯、即ちプレーヤの再
生動作の開始、継続、停止を制御する方法につい
て次に示す。

第１の方法は、温度検出結果として、現時点の
レーザ・ダイオード部の温度が連続動作（連続点
灯）可能な温度限界より高いか低いかを得るよう
に構成し、その結果から直接レーザの点灯．消灯
を決定するやり方である。

第２図は、第１図で示したようなサーミスタを
応用した温度検出法において、検出温度（以下Ｔ
と記す）の連続動作可能限界温度（以下Tmaxと
記す）に対する大小判定を行なう上記第１実施例
に用いる第１の回路（温度判定回路）１８を示し
ており、図において、７はサーミスタ、１２は抵
抗であり、これはサーミスタ７とともにブリツジ
を構成し、コンパレータ１３によつてブリツジの
バランスを２値出力として得るものである。１４
はブリツジの電源である。

この構成ではTmaxにおけるサーミスタ７の抵
抗値に対してブリツジのバランスが取れるよう抵
抗１２のそれぞれの値を決定しておけば良い。即
ち、例えば、再生動作制御手段であるマイクロプ
ロセツサ等のコントローラがプレーヤ動作を制御
する場合を例にとると、適当な時間間隔ごとに温
度検出結果をコントローラに入力し、Ｔ＞Tmax
であればプレーヤの再生動作を停止し、レーザを
消灯する。あるいは、Ｔ＞Tmaxのときに温度検
出結果をコントローラに対する割り込みとして入
力してプレーヤの停止、レーザ消灯を行なうとい
つた処理で、レーザ・ダイオードの保護を行なう
ことができる。

このように、現時点での検出温度Ｔと連続動作
可能限界温度Tmaxとの大小関係で直接レーザ・
ダイオードの点灯・消灯を決定する方法は簡便で
あり、レーザ・ダイオードの保護の点では効果的
である。ただし、瞬間の温度Ｔはプレーヤ内の発
熱、セツト周囲の温度変化あるいはレーザ・ダイ
オードの自己発熱等によつてわずかの変動があ
り、これを検出しても短い時間間隔でプレーヤの
動作が可能になつたり不可能になつたりするのは
むしろ好ましくないことから、この対策として温
度検出においてヒステリシスを持たせることが考
えられる。

この対策を具体化した一例を次に示す。

第３図は上記第１実施例によるコンパクトデイ
スクプレーヤに用いる第２の温度判定回路１９を
示し、図において、第２図と同一符号は同一又は
相当部分を示す。この回路１９では第２図におけ
るコンパレータ１３の出力を帰還抵抗１５によつ
て入力に正帰還させ、これによつて出力にヒステ
リシスをもたせている。このとき正帰還量によつ
てヒステリシス巾が決定されることは言うまでも
ない。

次に第２の方法であるが、具体例を挙げる前
に、車載用プレーヤの置かれる温度環境について
述べる。

車両は、上述のごとく、高い外気温、強い日射
および密閉状態での温室効果等によつて室内温度
はきわめて高温になる。このような状態でレー
ザ・ダイオードが長時間連続点灯することは信頼
性の点で許されない。一方、プレーヤの再生は原
則として同一室内の人間が聴取するためのもので
あり、ここからプレーヤが使用されるときの室内
温度は人間が居住できる温度と言うことができ、
それほど高い温度ではないということになる。車
の放置によつてきわめて高い温度に上昇した室内
空気も、窓開け走行やクーラーの使用で数分〜10
分程度で40℃以下の十分低い温度に低下する。仮
に、温度上昇したレーザ・ダイオードが室内空気
温度の変化と同等の速度で変化するならば、上記
第１の方法でも、わずかな待ち時間の後プレーヤ
の再生が可能になる。しかし、実際のプレーヤで
はレーザ・ダイオードあるいはその周辺の温度は
室内空気の温度変化に比べ、その変化速度がきわ
めて遅い。これは、 (1) 一般に光ピツクアツプは、コンパクトデイス
ク半径方向に移動するよう構成されており、金
属等の熱の良導体を通じての放熱が行ないにく
い（放熱は熱輻射が大部分である）。

(2) 光ピツクアツプは、内部に塵埃等が混入し、
光学部品の表面に付着することで不備を生ずる
のに対し、車内は塵埃が多く、このためプレー
ヤの筐体に大きな面積の通気孔を開けられない
（空気の流通が悪い）。

(3) 光ピツクアツプは、レーザ・ダイオードを含
む各種光学部品を精密に位置決め・固定するた
めに加工性が良く、寸法安定性の良い材料、た
とえばアルミダイカストを多く用いている。こ
のために、レーザ・ダイオードの自己発熱に対
する放熱効果は十分であるかわりに、熱容量が
大きくなりがちである（熱容量が大きい）。

等が原因となつている。

このような状況で第１の方法を用いたのでは、
室内大気の温度が急速に低下しても、プレーヤの
動作が行なわれるまでの待ち時間がきわめて長く
なつて不便である。操作者における不便さと低減
とレーザ・ダイオードの保護目的とをバランスさ
せるのが第２の方法であつて、要は現時点ではＴ
＞Tmaxであつても短時間の後にＴ＜Tmaxにな
るのならば、レーザ・ダイオードを点灯させて待
ち時間を解消あるいは短縮しようとするものであ
る。この考え方を具体化する方法として、まず、
レーザ・ダイオード部分よりもプレーヤ周囲の大
気温度に早く応答する部位に温度センサを設け
て、レーザ・ダイオードの温度変化を先取りする
方法がある。

第５図は本発明の第２の実施例によるコンパク
トデイスクプレーヤを示し、図において、２１は
光ピツクアツプであつて、図示しないレーザ・ダ
イオードを内蔵し、プレーヤ筐体２２内にある。
２３はプレーヤ筐体２２に設けられた通気孔、２
４はプレーヤ筐体２２内に設けられた温度センサ
であつて、例えばサーミスタである。２５は温度
判定回路であつて、これは温度センサ２４の出力
から、現在の温度がある基準温度、即ち連続動作
可能限界温度より大きいか小さいかを判定するも
のである。

なお、温度センサ２４がサーミスタであれば、
本第２実施例に用いる第１、第２の温度判定回路
２５としては第２図あるいは第３図で示した回路
１８，１９がこれに対応する。

第５図に示した構成の各部位と光ピツクアツプ
部の温度変化の相違を示したのが第４図である。
この図は直射日光下で温められた車内の大気の温
度(A)、光ピツクアツプ部の温度(B)および温度セン
サ部温度(C)が、時刻ｔ＝t₀で窓開けあるいはクー
ラー作動によつて低下していくときの変化を示し
ている。図示のごとく、光ピツクアツプ部の温度
(B)は大気の温度(A)の低下速度に比べてきわめて遅
く、温度センサ部(c)はそれらの中間の速度とな
る。各部の温度は定常的にほぼ同一の温度に収束
していくことから、第５図における温度センサ２
４は光ピツクアツプ２１の温度を先取りしている
ことがわかる。即ち温度判定回路２５の基準温度
をTmaxとし、温度センサ２４部温度がTmax以
下になつたときレーザ・ダイオードを点灯可能と
すると、第１の方法では第４図中t₃にならないと
レーザが点灯しないのに対し、第２の方法ではt₂
でレーザが点灯し、プレーヤ動作開始までの待ち
時間が短縮される。

ただし、t₂からt₃の間は光ピツクアツプ２１の
温度は明らかにTmaxを越えており、レーザ・ダ
イオードの保護の点では好ましくないが、この時
間は一定の値以上にはならないし、また再び車室
内温度が上昇してTmaxを越えるとコントローラ
よりレーザ・ダイオードを消灯される。

待ち時間短縮と、レーザ・ダイオードの高温連
続点灯の保護を行う別の方法として次に第３の方
法を挙げる。これは、現在の温度が限界温度以上
であつても、一定の時間内ではレーザ・ダイオー
ドの点火を許すことで待ち時間をなくし、一方一
定時間以上高温が続けばレーザ・ダイオードを消
灯し、保護するという方法である。この方法の場
合温度検出点は特に問わない。

いま温度センサ（サーミスタ）を第１図に示し
たように光ピツクアツプ部に取り付け、かつ第２
図あるいは第３図に示したように第１、第２の温
度判定回路１８，１９を組み合わせ、この判定回
路出力を再生動作制御手段であるCPUで構成さ
れたコントローラに入力して処理を行なう場合を
例として、第３の方法を説明する。

第６図は本発明の第３の実施例によるコンパク
トデイスクプレーヤのコントローラの処理フロー
チヤートを示したものである。

第６図において、まず温度センサによる検出現
在温度Ｔを入力し（ステツプ31）、温度判定回路
によりこのＴとTmax（連続動作可能限界温度）
の大小を判定し（ステツプ32）、この結果Ｔ＞
Tmaxであると、Ｔなる状態が連続する時間を
CPUのソフトウエアによるカウンタによつて計
測し、CPUで、すでにＴ＞Tmaxなる状態が許
容時間を越えて続いていないかどうかを、即ち継
続温度状態を判定する（ステツプ33）。この許容
時間をカウントするためのカウンタは、ほぼ一定
時間間隔で繰り返される温度検出ループで、Ｔ＞
Tmaxが検出された回数を積算するものであつ
て、Ｔ＞Tmaxなる状態の連続する時間を求める
ものである。そして、上記Ｎ＞Nmax？の判定結
果がNOである時、即ちステツプ33でカウント値
ＮがNmax以下であれば、カウンタ値をインクリ
メント（１加える）する（ステツプ34）だけで１
サイクルを終わる。一方、上記判定結果がYES
である時、即ちＮ＞Nmaxの時、高温状態が一定
時間以上連続している訳であるから、プレーヤの
再生動作の停止を含むレーザ・ダイオードの消灯
を行なう（ステツプ35）。この消灯状態から脱す
るのは、温度判定回路でＴ＜Tmaxが検出された
ときであり、このときはダイオードによりレー
ザ・ダイオード点灯可能を出力し（ステツプ36）
（ないしは、直ちに再生動作に移つてもよい）、カ
ウンタをリセツトする（ステツプ37）。

以上述べた第３の方法は前述の第２の方法に応
用することが可能であり、第２の方法で大幅に短
縮される待ち時間は、さらに零となる。

さて第３の方法はレーザ・ダイオードの高温保
護としてほぼ十分な効果を示すが、高温基準（Ｔ
＞Tmax）が連続する時間をCPUのソフトウエ
アによるカウンタによつて計測していることか
ら、もし高温状態で特定の時間間隔以内でプレー
ヤの電源が繰り返しON／OFFされると、電源
ONでは常にレーザ・ダイオードが点灯しつづけ
ることになる。このような危険性をなくす方法と
して、プレーヤの電源OFF時にもカウンタの値、
即ち温度判定回路の出力状態の継続時間情報を保
持しておくことが有効である。第７図は第６図に
おけるカウンタ機能を有するCPUの電源がプレ
ーヤの電源OFF時にもバツクアツプされるよう
構成したプレーヤのブロツク図である。

第７図において、４１は温度センサであつて、
例えば光ピツクアツプに取り付けたサーミスタで
あり、４２は温度判定回路であつて、例えば、第
２図、第３図等で示したものである。４３は上記
カウントをつかさどるCPUであつて、このCPU
４３はプレーヤの電源スイツチ４４、安定化電源
４５、ダイオード４６を通じて電源が供給され
る。４７はバツクアツプコンデンサであり、これ
は電源スイツチ４４OFF時のCPU４３の電源と
なり、その際ダイオード４６がバツクアツプコン
デンサ４７の電荷の逆流を防ぐものである。４８
はCPU動作停止回路であつて、プレーヤ電源が
OFFになつたことを検出して、CPU４３を、内
部状態、あるいは内部メモリを保存でき、かつ消
費電力が最小となる状態に切り替えるための命令
を発生するものである。

近年のCMOSプロセスで構成されたCPUでは、
第７図に示したごとく容量の大きなコンデンサで
かなりの時間バツクアツプすることが可能であ
る。ただし当然のことながら一次電池、二次電池
でバツクアツプしても良いし、また車載用の場
合、バツクアツプ電源として本来車に装着されて
いる鉛蓄電器を用いてもよい。これらの具体的回
路については同業者には一般的であるので説明は
省略する。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく、本発明によれば、CDプレ
ーヤ筐体内あるいは筐体外壁に温度検出器を設
け、その検出温度に基づいてレーザ点灯・消灯を
制御するようにしたので、レーザ・ダイオードが
長時間高温環境下で点灯し著しく故障率を高めて
しまうといつた危険をさけることができ、またさ
らに温度検出器の位置あるいは温度状態の判定方
法を工夫することにより、操作者にとつて不便な
待ち時間の短縮が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例によるコンパク
トデイスクプレーヤの斜視図、第２図は本発明の
第１、第２、第３の各実施例によるコンパクトデ
イスクプレーヤに用いる第１の温度判定回路の回
路図、第３図は上記各実施例に用いる第２の温度
判定回路の回路図、第４図はコンパクトデイスク
プレーヤにおける各部の温度変化を示す図、第５
図は本発明の第２の実施例によるコンパクトデイ
スクプレーヤの温度検出部の構成図、第６図は本
発明の第３の実施例によるコンパクトデイスクプ
レーヤの温度制御法を示すフローチヤート図、第
７図は上記第３実施例の制御回路を示す回路図で
ある。 ２……半導体レーザ・ダイオード、７，２４，
４１……温度センサ（温度検出器）、２２……プ
レーヤ筐体、１８，１９，２５，４２……温度判
定回路、４３……CPU、４４……電源スイツチ、
４５……安定化電源、４６……ダイオード、４７
……バツクアツプコンデンサ、４８……CPU動
作停止回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コンパクトデイスクの記録情報読み取りのた
   めの光源として半導体レーザ・ダイオードを有し
   ているコンパクトデイスクプレーヤにおいて、コ
   ンパクトデイスクプレーヤ筐体内あるいは筐体外
   壁に設けられた温度検出器と、該温度検出器の検
   出温度と連続動作可能限界温度との大小判定を行
   なう温度判定回路と、この温度判定回路の出力に
   応じてコンパクトデイスクの再生動作の開始、継
   続または停止を決定する再生動作制御手段とを備
   えたことを特徴とするコンパクトデイスクプレー
   ヤ。 ２ 温度判定回路が温度変化に対してヒステリシ
   スを持つ出力信号を出力するものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のコンパクト
   デイスクプレーヤ。 ３ 上記温度検出器が、レーザダイオード部に設
   けられた温度センサであり、上記再生動作制御手
   段が、上記検出温度の方が高いとき上記コンパク
   トデイスクの再生動作を停止し、上記検出温度の
   方が低いとき上記コンパクトデイスクの再生動作
   を開始、継続するものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載のコンパクト
   デイスクプレーヤ。 ４ 上記温度検出器が、上記プレーヤ筐体内面近
   傍に設けられた温度センサであり、上記再生動作
   制御手段が、上記検出温度の方が高いとき上記コ
   ンパクトデイスクの再生動作を停止し、上記検出
   温度の方が低いとき上記コンパクトデイスクの再
   生動作を開始、継続するものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のコン
   パクトデイスクプレーヤ。 ５ 上記再生動作制御手段が、温度判定回路の出
   力を入力とし上記検出温度の方が高い状態が一定
   時間以上継続しているかどうかを判定する継続温
   度状態判定手段を備え、該継続温度状態判定手段
   からの肯定判定結果の出力時上記コンパクトデイ
   スクの再生動作を停止し、否定判定結果の出力時
   上記コンパクトデイスクの再生動作を開始、継続
   するものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載のコンパクトデイスクプレ
   ーヤ。 ６ 再生動作制御手段が、温度判定回路の出力状
   態の継続時間情報をコンパクトデイスクプレーヤ
   の電源オフ時にも保存する手段を有するものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
   コンパクトデイスクプレーヤ。