JPS613326A - コンパクトデイスクプレ−ヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ィ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ィスクは、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ィスク
（以下ディスクと記す）規格の決定時点ですでに半導体
レー′ザ・ダイオードによって実現可能な波長であった
。実際に、各製造業者から発表されているコンパクトデ
ィスクプレーヤ（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、これによってプレーヤの小形化を可能とし、また
、ディ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、あるいはフォーカス調節機構、トラッ
キング調節機構等を含めて一つのユニット化したいわゆ
る光ビックアン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素子と同等の温度範囲を
有しており、動作時の故障率も、室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対
策が採られており、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）ファン等による強制空冷を行なうこと、（３）ペ
ルチェ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）、　（３１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
はプレーヤ筺体内の温度上昇を抑えるといった対策で、
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ボータプル型コンパ
クトディスクプレーヤ（以下ポータプルプレーヤと記す
）あるいは車載用コンパクトディスクプレーヤ（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
ヤ筺体の温室効果によって、筺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せ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
レーヤ筺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って予測し、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
ィ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
度を知ることによってレーザの点灯・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−を自身の温
度によって変化する緒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ィス
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、■は
光ピツクア・ノブ筺体であって、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、フォーカス及びトラッ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
読み取り用の光束Ｘが得られる。４はレーザ保持部であ
って、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１例えばアルミダイカストで構成されており、これと
一体となった光ピツクアップ筺体１表面から放熱する。

７は温度検知用サーミスタであって、これは光ビ・ツク
アップ筺体１外壁に設けられ接着剤により光ピ・ツクア
ップ筺体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と光ピン
クアップ筺体１とは熱的に密に結合されており、サーミ
スタフ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値
変化として検出できる。

なおこの温度検出としては、光ピツクアップ筺体１のケ
ース表面の温度を検出するのではなく、光ピツクアップ
筺体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
ッ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Ｔｗ＋ａｘ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）１Ｂ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
にブリッジを構成し、コンパレータ１３によってブリッ
ジのバランスを２値出力として得るものである。１４は
ブリッジの電源である。

この構成ではＴｍａｘにおけるサーミスタフの抵抗値に
対してブリッ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ッ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った処理で、
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、セッ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ってわずかの変
動があり、これを検出しても短い時間間隔でプレーヤの
動作が可能になったり不可能になっ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ィスクプレ
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−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によって入力に正帰還させ、これによって
出力にヒステリシスをもたせている。このとき正帰還量
によってヒステリシス中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１強い日射および密
閉状態での温室効果等によっ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
よってきわめて高い温度に上昇した室内空気も、窓開は
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、わずかな傳ち時間の
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）一般に光ピツクアップは、コンパクトディスク半
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）光ピツクアンプは、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筺体に大きな面積
の通気孔を開けられない（空気の流通が悪い）。

（３）光ピツクアップは、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９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）。

等が原因となっている。

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って不便である。操
作者における不便さ低減とレーザ・タイオードの保護目
的とをバランスさせるのが第２の方法であって、要は現
時点ではＴ〉Ｔｍａｘであっても短時間の後にＴ　＜　
Ｔｍａｙ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ィス
クプレーヤを示し、図において、２１は光ピンクアンプ
であって、図示しないレーザ・ダイオードを内蔵し、プ
レーヤ筺体２２内にある。

２３はプレーヤ筺体２２に設けられた通気孔、２４はプ
レーヤ筺体２２内に設けられた温度センサであって、例
えばサーミスタである。２５は温度判定回路であって、
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ンクアップ部の温度
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
）、光ピツクアップ部の温度（Ｂ）および温度センサ部
温度（Ｃ）が、時刻ｔ＝ｔｌ）で窓開けあるいはクーラ
ー作動によって低下していくときの変化を示している。

図示のごとく、光ピンクアップ部の温度（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
定常的には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２４は光ピンクアップ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２
５の基準温度をＴｍａにとし、温度センサ２４部温度が
Ｔｍａｘ以下になったときレーザ・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の間は光ピツクアップ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Ｔｍ
ａにを越えるとコントローラによりレーザ・ダイオード
は消灯される。

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っても、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
光ピツクアップ部に取り付け、かつ第２図あるいは第３
図に示したような第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ィス
クプレーヤのコントローラの処理フローチャートを示し
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
を入力しくステップ３１）、温度判定回路によりこのＴ
とＴ＋１Ｉａｘ　　（連続動作可能限界温度）の大小を
判定しくステップ３２）、この結果Ｔ〉Ｔｍａにである
と、Ｔなる状態が連続する時間をＣＰＵのソフトウェア
によるカウンタによって計測し、ＣＰＵで、すてに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（ステップ３３）
。この許容時間をカウントするためのカウンタは、はぼ
一定時間間隔で繰り返される温度検出ループで、Ｔ〉’
ｒ’　ｍａｙが検出された回数を積算するものであって
、’ｐ＞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Ｎ
ｏである時、即ちステップ３３でカウント値ＮがＮｍａ
％以下であれば、電源スィッチによりカウンタ値をイン
クリメント　（１加える）する（ステップ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、安定化電源によりプレーヤ
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（ステップ３５）。この消灯状態から脱するのは、
温度判定回路でＴ　＜　Ｔ　＋ｎａｘ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くステップ３６）（ないしは、直ち
に再生動作に移ってもよい）、バ・ツクアップコンデン
サによりカウンタをリセットする（ステップ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、高温状態（Ｔ＞Ｔｍａｘ）が
連続する時間をＣＰＵのソフトウェアによるカウンタに
よっ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０Ｎ１０ＦＦ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ＣＰ’Ｕの電源がプレーヤの電源ＯＦＦ時に
もバックアップされるよう構成したプレーヤのブロック
図である。

第７図において、４１は温度センサであって、例えば光
ピンクアップに取り付けたサーミスタであり、４２は温
度判定回路であって、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ＣＰ
Ｕであって、このＣＰＵ　４３はプレーヤの電源スイッ
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はバックアップコンデンサであり、
これは電源スィッチ４４ＯＦＦ時のＣＰＵ４３の電源と
なり、その際ダイオード４６がバンクアップコンデンサ
４７の電荷の逆流を防ぐものである。４８はＣＰＵ動作
停止回路であって、プレーヤ電源がＯＦＦになったこと
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
間バックアップすることが”可能である。ただし当然の
ことながら一次電池、二次電池でバックアップしても良
いし、また車載用の場合、バックアップ電源として本来
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プレーヤ筺体
内あるいは筺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っ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、操作者にとって不便な待
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ィス
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ィ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
クトディ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ィ
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ィスクプレーヤの温度
制御法を示すフローチャートＢｌ、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．　４
１・・・温度センサ（温度検出１）、２２・・・プレー
ヤ筺体、１８．１９，２５．４２・・・温度判定回路、
４３・・・ＣＰＵ、４４・・・電源スィッチ、４５・・
・安定化電源、４６・・・ダイオード、４７・・・バン
クアップコンデンサ、４８・・・ＣＰＵ動作停止回路。 第１図 第２図 第４図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンパクトディ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
   パクトディスクプレーヤにおいて、コンパクトディスク
   プレーヤ筺体内あるいは筺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ィ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ィスクプレーヤ。
2. （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ィスクプレーヤ
   。
3. （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ィスクの再生
   動作を停止し、上記検出温度の方が低いとき上記コンパ
   クトディ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
   コンパクトディスクプレーヤ。
4. （４）上記温度検出器が、上記プレーヤ筺体内面近傍に
   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ィスク
   の再生動作を停止し、上記検出温度の方が低いとき上記
   コンパクトディ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ィスクプレーヤ。
5. （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ィ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ィスクの再生動作を
   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ィスクプレー
   ヤ。
6. （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ィ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ィスクプレ
   ーヤ。