JPH0628701A - ディスク再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザダイオード自身あるいはその周辺温度
に応じてレーザのＯＮ，ＯＦＦを制御することでレーザ
・ダイオードの故障率を低下させるとともに、再生動作
可能となるまでの待ち時間を短縮し得るディスク再生装
置を得る。 【構成】 情報を読み取るピックアップを有するディス
ク再生装置において、上記ピックアップあるいはその周
辺の温度を検出する温度検出器と、該温度検出器が検出
した温度を予め設定した所定温度と比較判定する温度半
定手段と、該温度判定手段の判定結果を用いて上記温度
検出器で検出した温度が上記所定温度より高い状態にあ
る継続時間を測定し、この継続時間が所定時間間隔以上
であるかどうかを判定する継続温度状態判定手段と、該
継続温度状態判定手段が所定時間以上であることを判定
した時、上記ピックアップの動作を停止させる再生動作
制御手段とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ・ダイオ
ードの保護に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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 ^-9 ｍ）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。

【０００３】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
したいわゆる光ピックアッ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。

【０００４】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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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ィスクプレーヤ
（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
題が生じるという課題があった。

【０００６】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
ーザの点灯・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
ディスク再生装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るディスク
再生装置は、情報を読み取るピックアップを有するディ
スク再生装置において、上記ピックアップあるいはその
周辺の温度を検出する温度検出器と、該温度検出器が検
出した温度を予め設定した所定温度と比較判定する温度
判定手段と、該温度判定手段の判定結果を用いて上記温
度検出器で検出した温度が上記所定温度より高い状態に
ある継続時間を測定し、この継続時間が所定時間間隔以
上であるかどうかを判定する継続温度状態判定手段と、
該継続温度状態判定手段が所定時間以上であることを判
定した時、上記ピックアップの動作を停止させる再生動
作制御手段とを備えたものである。

【０００８】

【作用】この発明におけるディスク再生装置は、温度検
出器で検出した温度がレーザ・ダイオードを保護できる
温度以上であってもその温度が所定時間以下であればレ
ーザ・ダイオードを点灯させ、所定時間以上である場合
には消灯させる。

【０００９】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例を説明するが、まず
本発明に到るまでの前提となる例を説明することにす
る。本発明においてはレーザ・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
を決定することが基本となっており、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っ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Ｐ
Ｎ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。

【００１０】図１は本発明の前提となるディスク再生装
置の概略斜視図であって、この図では上述の温度センサ
に正極性サーミスタを利用したものである。図におい
て、１は光ピックアップ筺体であって、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、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ックアップ筺体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、これは光ピ
ックアップ筺体１外壁に設けられ接着剤により光ピック
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と光ピックアップ筺体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値変化として検出でき
る。

【００１１】なおこの温度検出としては、光ピックアッ
プ筺体１のケース表面の温度を検出するのではなく、光
ピックアップ筺体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。

【００１２】この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。

【００１３】この方法は、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。図２は、図１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
小判定を行なう上述の例に用いられる温度判定回路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。

【００１４】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ッセサ等のコ
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。

【００１５】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。

【００１６】図３はこのような温度判定回路19を構成し
た一例であって、図において、図２と同一符号は同一又
は相当部分を示す。この回路19では図２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巾が決定される
ことは言うまでもない。

【００１７】しかし、上述の例では、車載用などの温度
環境のきびしい所で用いられる場合、さまざまな問題点
がある。この問題点について述べ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ことにする。車両
は、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) 一般に光ピックアップは、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) 光ピックアップは、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) 光ピックアップは、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、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。

【００１８】従って、このような状況下においては、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だと
いう問題点がある。操作者における不便さ低減とレーザ
・ダイオードの保護目的とをバランスさせるのが次に述
べる方法であって、この方法は要は現時点ではＴ＞Ｔma
x であっても短時間の後に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。

【００１９】図５はこの方法を用いた一例を説明するた
めの概略図であって、図において、21は光ピックアップ
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、本例に用いる温度判定回路25
としては図２あるいは図３で示した回路18，19がこれに
対応する。

【００２０】図５に示した構成の各部位と光ピックアッ
プ部の温度変化の相違を示したのが図４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
ピックアップ部の温度（Ｂ）および温度センサ部温度
（Ｃ）が時刻ｔ＝t₀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、光ピックアップ部の温度（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、図５における
温度センサ24は光ピックアップ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25の基準温度をＴma
x 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
は図４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。

【００２１】ただし、ｔ₂ からｔ₃ の間は光ピックアッ
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Ｔmax 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。

【００２２】本発明は、この考え方をより発展させたも
のであって、以下に詳しく説明する。まず、この発明の
主旨は、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、保護するというものである。この
場合、温度検出点は特に考えなくてもよい。いま温度セ
ンサ（サーミスタ）を例えば図１に示したように光ピッ
クアップ部に取り付け、かつ図２あるいは図３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った場合に
ついて説明する。図６はこの方法を説明するためのコン
トローラの処理フローチャートを示したものである。

【００２３】図６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（ステップ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（ステップ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
カウンタによって計測し、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（ステップ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って、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、即ちステップ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、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＜Ｔma
x が検出されたときであり、このときダイオードにより
レーザ・ダイオード点灯可能を出力し（ステップ36）
（ないしは、直ちに再生動作に移ってもよい）、カウン
タをリセットする（ステップ37) 。

【００２４】以上述べた本発明の考え方は前述の方法に
応用することが可能であり、前述の方法で大幅に短縮さ
れた待ち時間を、さらに零に近づけることができる。

【００２５】なお、上述の本発明に係る方法はレーザ・
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
トウエアによるカウンタにより計測しているので、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。図７は図６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。

【００２６】図７において、41は温度センサに取り付け
たサーミスタであり、42は温度判定回路であって、例え
ば、図２，図３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であって、このＣＰＵ43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、これは電源スイッチ44ＯＦＦ時のＣＰＵ43の電源
となり、その際ダイオード46がバッ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、かつ消費電力を最小とする状態に切り替えるた
めの命令を発生するものである。

【００２７】近年のＣＭＯＳプロセスで構成されたＣＰ
Ｕでは、図７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、また車載用の場合には、バックアップ電
源として車自身に装着されている鉛蓄電池を用いてもよ
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。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、光
ピックアップあるいはその周辺に設けた温度検出器が検
出した温度におり、レーザ・ダイオードを保護できる温
度以上であってもその温度が所定時間以下の間隔であれ
ばレーザ・ダイオードを点灯させ、所定時間間隔以上で
ある場合には消灯させるようにしたので、ディスク再生
装置の操作者にとって不便な待ち時間がほとんどなくし
ながら、レーザ・ダイオードの保護も行うことができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提となるディスク再生装置の斜視図
である。

【図２】本発明の前提となる温度判定回路の１例を示す
回路図である。

【図３】本発明の前提となる温度判定回路の他の例を示
す回路図である。

【図４】本発明の前提となるディスク再生装置の各部の
温度変化を示す図である。

【図５】本発明の前提となる温度検出器を通気孔近くに
配置した図である。

【図６】本発明によるディスク再生装置の温度制御方法
を示すフローチャートである。

【図７】本発明による温度判定の制御回路を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

２ 半導体レーザ・ダイオード ７ 温度センサ（温度検出器） 18 温度判定回路 19 温度判定回路 22 筺体 23 通気孔 24 温度検出器 25 温度判定回路 41 温度検出器 42 温度判定回路 43 ＣＰＵ 44 電源スイッチ 45 安定化電源 46 ダイオード 47 バックアップコンデンサ 48 ＣＰＵ動作停止回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報を読み取るピックアップを有するデ
   ィスク再生装置において、上記ピックアップあるいはそ
   の周辺の温度を検出する温度検出器と、該温度検出器が
   検出した温度を予め設定した所定温度と比較判定する温
   度判定手段と、該温度判定手段の判定結果を用いて上記
   温度検出器で検出した温度が上記所定温度より高い状態
   にある継続時間を測定し、この継続時間が所定時間間隔
   以上であるかどうかを判定する継続温度状態判定手段
   と、該継続温度状態判定手段が所定時間以上であること
   を判定した時、上記ピックアップの動作を停止させる再
   生動作制御手段とを備えたことを特徴とするディスク再
   生装置。
2. 【請求項２】 温度検出器で検出した温度が上記所定温
   度より高い状態にある継続時間情報をディスク再生装置
   の電源ＯＦＦ時においても保存する保存手段を継続温度
   状態判定手段が有することを特徴とする請求項第１項記
   載のディスク再生装置。