(57)【要約】本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザを含む機構部と、機構部を保持し、機構部において発生する熱を放熱する第１のフレームと、機構部を制御する制御部と、制御部を保持し、制御部において発生する熱を放熱する第２のフレームと、第１のフレームと第２のフレームとを断熱的に結合する結合部とを備える。
2004100168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを含む機構部と、
前記機構部を保持し、前記機構部において発生する熱を放熱する第１のフレームと、
前記機構部を制御する制御部と、
前記制御部を保持し、前記制御部において発生する熱を放熱する第２のフレームと、
前記第１のフレームと前記第２のフレームとを断熱的に結合する結合部と
を備える、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記機構部と前記制御部を電気的に接続する配線部をさらに備える、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第１のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分を介して前記機構部において発生する熱を放熱する、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第２のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分を介して前記制御部において発生する熱を放熱する、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記機構部は、光ディスクに対して、記録および再生のうちの少なくとも一方を行う光ヘッドを含み、前記光ヘッドは、前記半導体レーザを含む、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記第１のフレームの内部の空気と前記第２のフレームの内部の空気とが対流することを防ぐように、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームは構成されている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記第１のフレームおよび前記第２のフレームの少なくとも一方は、高熱伝導材料を含む、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記第１のフレームと前記第２のフレームとが互いに面する部分の少なくとも一部には、放射効率の低い表面処理が施されている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記第１のフレームは、大気に接する第１の部分を有し、
前記第２のフレームは、大気に接する第２の部分を有し、
前記第１の部分および前記第２の部分の少なくとも一方は、放射効率の高い表面処理が施されている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記配線部は、前記第１のフレーム内部の空気と前記第２のフレーム内部の空気とが相互に流通することを防ぐように、密閉されている、請求の範囲第２項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記第１のフレームは、大気に接する部分を有し、
前記部分は、前記第２のフレームの一部を覆うように構成される、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記第１のフレームおよび前記第２のフレームは、前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に大気が流通するための空隙が設けられるように配置される、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記結合部は、低熱伝導度材料を含む、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に配置された断熱部であって、低熱伝導度材料の断熱部をさらに備える、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項１５】
前記断熱部と前記第１のフレームとの間、および、前記断熱部と前記第２のフレームとの間の少なくとも一方に空隙が構成され、前記空隙は大気が流通するように構成される、請求の範囲第１４項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１６】
前記第１のフレームは、大気に接する第１の部分を有し、
前記第２のフレームは、大気に接する第２の部分を有し、
前記第１の部分および前記第２の部分の少なくとも一方に凸凹が設けられている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１７】
前記制御部の動作周囲温度の上限値は、前記半導体レーザの動作周囲温度の上限値より高く設定されている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１８】
カメラ部と、
前記カメラ部によって得られた映像信号によって示される映像を表示する表示部と、
前記映像信号を圧縮し、前記光ヘッドを用いて、前記光ディスクに映像情報として記録するか、または、前記光ヘッドを用いて、前記光ディスクに記録された映像情報を再生し、前記再生した映像情報を伸張して前記表示部に表示させる映像処理回路と
をさらに備える、請求の範囲第５項に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、半導体レーザ装置に関し、より詳細には、半導体レーザを含む機構部において発生する熱を放熱するフレームと、機構部を制御する制御部において発生する熱を放熱するフレームとが断熱的に結合される半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】  近年、半導体レーザとして青色半導体レーザを使用するとともに、０．８５という高ＮＡの対物レンズを使用して、相変化型光ディスクをより高密度にするための技術が開発されている。
このような技術により、光ディスクの直径が５ｃｍ程度と小さくても、光ディスクの容量は３〜４ＧＢとなり、大容量の光ディスクを実現することができる。
この光ディスクにＭＰＥＧ２などの圧縮技術を適用することによって、従来のテープと同等の画質で、同等の時間撮影可能な本格的な光ディスク・ビデオカメラを実現することができる。
光ディスク・ビデオカメラでは、光ディスクに対してランダムアクセスが可能であるため、従来のテープを用いたビデオカメラと異なり、巻き戻しが不要となり、ユーザは、巻き戻しを待つ必要がない。また、光ディスク・ビデオカメラでは、ユーザはサムネイル映像を選択することによって、所望な映像をすぐに再生することができる。また、光ディスク・ビデオカメラは、ＪＰＥＧ圧縮した静止画を同一の光ディスクに納めることができる。このように、光ディスク・ビデオカメラは、ユーザにとって便利で快適なビデオカメラとして、実用化の期待が高まりつつある。
しかしながら、光ディスク・ビデオカメラなどの光ディスク装置に使用される半導体レーザは、一般に、他の集積回路（ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ））および電子部品に比べて容積当りの発熱量が大きい。
一方で、半導体レーザの動作が保証された動作保証温度の上限は６０℃〜７０℃と低く、さらに、半導体レーザを動作させる動作温度は、動作保証温度内にあっても、動作温度が高いほど半導体レーザの寿命が短くなる傾向がある。
したがって、光ディスク装置の消費電力を低減したり、光ディスク装置の放熱機構を改善することによって、光ヘッドに搭載する半導体レーザの動作温度を低減することが強く求められている。
そのために、従来から、光ディスク装置に関して、半導体レーザおよびその周辺部品を中心にさまざまな提案がなされている。基本的に、半導体レーザの動作温度の上昇を抑制するためには、消費電力の低減、および、放熱機構の改善といった２つのアプローチが考えられる。
ここでは、放熱機構の改善に関する３つの例について説明する。
特開平１１−１１２９２３号公報には、その一つの例として、光ディスク装置の周囲を放熱しやすい枠体で囲み、それを放熱フィンの付いたフレームに固定して、カメラの中に組み込み、光ディスク装置の放熱を改善する構成が記載されている。この枠体は弾性材からなり、光ディスク装置を振動から守る役割もしている。
また、特開２００１−３３８４６０号公報には、別の例として、半導体レーザを冷却するために、光ヘッドに搭載された半導体レーザにおいて発生する熱を外部に輸送し、外部に輸送した熱をペルチェ素子とクーリングファンとで冷却する構成が記載されている。この構成ではさらに、光ヘッドを搭載した機構部と回路基板（回路部）とが分離されており、機構部と回路基板との間に断熱材が配置されている。この断熱材によって、回路部において発生した熱が機構部に伝達することを防いでいる。
また、特開２００２−１５５６１号公報には、さらに別の例として、光ディスク装置の放熱を改善するために、光ディスク装置の機構部と回路部との間に、熱伝導率の高い放熱板を配置し、機構部と放熱板との間に空気層を形成する構成が記載されている。この構成により、回路部において発生した熱は、機構部に伝達することなく、放熱板を介して放熱され、半導体レーザが設けられた機構部の温度が上昇することを防止する。
しかしながら、光ディスク装置を小型化し、その光ディスク装置を組み込むビデオカメラをも小型化する場合、すなわち、小型ポータブルビデオカメラまたはモバイルビデオカメラを製造する場合、３つの例のいずれも以下に示すような問題がある。
特開平１１−１１２９２３号公報では、枠体が光ディスク装置の周囲を囲むため、枠体の大きさが、比較的大きくなる。
また、特開２００１−３３８４６０号公報で使用しているペルチェ素子は、冷却するための電力消費が比較的大きい。また、ペルチェ素子で消費した電力に応じて冷却面の反対面が発熱する。さらに、クーリングファンも電力を消費する。したがって、これらを小型ポータブルビデオカメラに適用すると、ビデオカメラ全体の温度上昇が大きくなる。また、冷却のためにペルチェ素子およびクーリングファンを駆動すると、電力消費の増大に起因して電池の持続時間が低下する。
ただし、特開２００１−３３８４６０号公報において、機構部と回路部との間に配置された断熱材は、回路部において発生した熱を機構部に直接的に伝達しないので有効と考えられる。
しかしながら、この構成では、光ディスク装置内の機構部近傍の空気が、回路部近傍の空気と交流する。また、光ディスク装置全体を包むトップカバーおよびボトムカバーによって機構部と回路部とが熱的に結合されるような構造になっている。
したがって、この光ディスク装置において、回路部において発生した熱の機構部への伝達は、断熱材によって一時的に遮断されるものの、この光ディスク装置を長時間使用する場合、空気の交流および機構部と回路部との熱的な結合によって、機構部と回路部とを包む２つのカバー内の温度はほぼ同じになると考えられる。
したがって、特開２００１−３３８４６０号公報では、温度が飽和するまでの時間は延びるものの、飽和するときの温度は、断熱材の有無によって変化しないと予測される。つまり、半導体レーザの周囲の温度上昇の抑制という観点において、特開２００１−３３８４６０号公報の断熱材は、光ディスク装置を短時間使用する場合には効果的であるが、長時間使用する場合にはその効果は小さいと考えられる。
また、特開２００２−１５５６１号公報のように、機構部と回路部との間に熱伝導率の高い放熱板を配置し、その放熱板をパソコンのケースに直接取り付ける場合には、その放熱効果は大きいと考えられる。しかしながら、機構部と回路部とは放熱板を介して熱的に結合されているので、機構部の発熱量が回路部の発熱量より小さく、機構部の温度上昇が回路部の温度上昇より小さい場合には、回路部において発生した熱は機構部に伝達し、機構部の温度が上昇する。
上述したように、従来の放熱機構では、半導体レーザの温度の上昇を防ぐ効果はあるものの、このような放熱機構は、小型ポータブル機器またはモバイル機器にあまり適していない。
さらに、光ディスク装置の半導体レーザとして青色半導体レーザを使用し、光ディスク装置を小型化する場合には、温度上昇の問題はより深刻になる。
青色半導体レーザは赤色半導体レーザと比べて、原理的に動作時の順方向電圧が高く、現状では動作電流も大きく、その結果、発熱量はかなり大きい。したがって、青色半導体レーザ自体が赤色半導体レーザよりも高温となる。
また、光ディスク・ビデオカメラのサイズを、テープを使用したビデオカメラのサイズと同等にするため、光ディスク装置を小型化するほど、光ディスク装置の表面積は小さくなる。
一般に、装置の放熱能力はその表面積にほぼ比例するため、光ディスク装置の表面積が小さくなるほど、光ディスク装置の放熱能力は必然的に低下する。したがって、光ディスク装置の消費電力を一定とすると、光ディスク装置内の温度上昇はより大きくなる。
このような状況下において、青色半導体レーザの温度を赤色半導体レーザの温度と同じレベルに下げるには、光ディスク装置内の温度上昇を赤色半導体レーザを使用する場合よりもさらに抑える必要がある。これが光ディスク装置のコンパクト化・小型化の大きな課題の１つとなっている。
本発明は、上記課題を解決するために、半導体レーザの温度が上昇することを防ぐ半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
前記目的を達成するため、本発明による半導体レーザ装置は、半導体レーザを含む機構部と、前記機構部を保持し、前記機構部において発生する熱を放熱する第１のフレームと、前記機構部を制御する制御部と、前記制御部を保持し、前記制御部において発生する熱を放熱する第２のフレームと、前記第１のフレームと前記第２のフレームとを断熱的に結合する結合部とを備える。
本発明の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザを含む機構部において発生した熱を放熱するフレームと、機構部を制御する制御部において発生した熱を放熱するフレームとが断熱的に結合される。したがって、制御部において発生した熱は機構部に実質的に伝達しないので、機構部に含まれる半導体レーザの温度が上昇することを防ぐことができる。このような半導体レーザ装置は、パソコン等の周辺機器またはビデオカメラに搭載するのに好適であり、半導体レーザの動作信頼性を上げるとともに、半導体レーザの寿命を長くすることができる。
また、前記機構部と前記制御部を電気的に接続する配線部をさらに備えてもよい。
また、前記第１のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分を介して前記機構部において発生する熱を放熱してもよい。
また、前記第２のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分を介して前記制御部において発生する熱を放熱してもよい。
また、前記機構部は、光ディスクに対して、記録および再生のうちの少なくとも一方を行う光ヘッドを含み、前記光ヘッドは、前記半導体レーザを含んでもよい。
また、前記第１のフレームの内部の空気と前記第２のフレームの内部の空気とが対流することを防ぐように、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームは構成されていてもよい。
また、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームの少なくとも一方は、高熱伝導材料を含んでもよい。これにより、フレームによる放熱効率を高めることができる。
また、前記第１のフレームと前記第２のフレームとが互いに面する部分の少なくとも一部には、放射効率の低い表面処理が施されいてもよい。これにより、制御部からの熱が輻射によって機構部に伝達することをより効果的に防止できるので、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
また、前記第１のフレームは、大気に接する第１の部分を有し、前記第２のフレームは、大気に接する第２の部分を有し、前記第１の部分および前記第２の部分の少なくとも一方は、放射効率の高い表面処理が施されていてもよい。これにより、フレームからの大気への輻射による放熱効率が上がり、機構部の温度上昇、または、制御部の温度上昇を抑えることができる。
また、前記配線部は、前記第１のフレーム内部の空気と前記第２のフレーム内部の空気とが相互に流通することを防ぐように、密閉されていてもよい。これにより、空気流によって、制御部において発生した熱が機構部に伝達するのを効率的に防止することができる。
また、前記第１のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分は、前記第２のフレームの一部を覆うように構成されてもよい。これにより、機構部の放熱がより促進されて半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
また、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームは、前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に大気が流通するための空隙が設けられるように配置されてもよい。これにより、二つのフレームからの放熱が大気の流通により促進されるので、より放熱効果が高められる。
また、前記結合部は、低熱伝導度材料を含んでもよい。これにより、制御部において発生した熱が機構部に伝達することをより効果的に防止できるので、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
また、前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に配置された断熱部であって、低熱伝導度材料の断熱部をさらに備えてもよい。制御部において発生した熱が機構部に伝達することをより効果的に防止できるので、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
また、前記断熱部と前記第１のフレームとの間、および、前記断熱部と前記第２のフレームとの間の少なくとも一方に空隙が構成され、前記空隙は大気が流通するように構成されてもよい。これにより、フレームの放熱がより促進されて半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
また、前記第１のフレームは、大気に接する第１の部分を有し、前記第２のフレームは、大気に接する第２の部分を有し、前記第１の部分および前記第２の部分の少なくとも一方に凸凹が設けられてもよい。これにより、フレームの放熱がより促進されて半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
また、前記制御部の動作周囲温度の上限値は、前記半導体レーザの動作周囲温度の上限値より高く設定されていてもよい。これにより、機構部の温度上昇を低く抑えるとともに、制御部の回路部品の動作を保証することができる。
また、カメラ部と、前記カメラ部によって得られた映像信号によって示される映像を表示する表示部と、前記映像信号を圧縮し、前記光ヘッドを用いて、前記光ディスクに映像情報として記録するか、または、前記光ヘッドを用いて、前記光ディスクに記録された映像情報を再生し、前記再生した映像情報を伸張して前記表示部に表示させる映像処理回路とをさらに備えてもよい。これにより、機構部において発生した熱を効率的に放熱して、半導体レーザの温度上昇を抑え、高信頼で寿命の長いビデオカメラ機能を有する半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施の形態１による光ディスク装置の模式的断面図である。
図２は、ケース寸法と消費電力による庫内温度上昇計算結果を示すテーブルである。
図３は、本発明の実施の形態１による光ディスク装置における機構部と回路部とをより具体的に示す、模式的断面図である。
図４は、本発明の実施の形態２による光ディスク装置の模式的断面図である。
図５は、本発明の実施の形態３による光ディスク装置の模式的断面図である。
図６は、本発明の実施の形態４による光ディスク装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明では、半導体レーザ装置の具体例として、光ディスク装置について説明する。ただし、本発明による半導体レーザ装置は、光ディスク装置に限定されるものではない。本発明は、半導体レーザを含む機構部において発生する熱を放熱するフレームと、機構部を制御する制御部において発生する熱を放熱するフレームとが断熱的に結合されるものであれば、任意の半導体レーザ装置に適用可能である。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による光ディスク装置５０の模式的断面図である。
光ディスク装置５０は、半導体レーザを含む機構部１００と、機構部１００を保持し、機構部１００において発生する熱を放熱するフレーム１と、機構部１００を制御する回路部２００と、回路部２００を保持し、回路部２００において発生する熱を放熱するフレーム２と、フレーム１とフレーム２とを断熱的に結合する結合部４とを備える。
機構部１００は、搭載された光ディスクに対して記録および再生の少なくとも一方を行う光ヘッドを含む。光ヘッドの詳細は、図３を参照して後述する。
機構部１００は、機構部用フレーム１に取り付けられている。以下の説明において、機構部用フレーム１を単に、フレーム１とよぶ。
フレーム１は、機構部１００を実質的に密閉した形態で保持するとともに、機構部１００において発生した熱を、大気に放熱する放熱路の役割を果たす。
フレーム１は、好ましくは金属などの高熱伝導材料を含み、その一部は大気に接するように構成されている。ここでは、機構部１００において発生した熱は、フレーム１の大気に接する部分から、大気に放熱される。
機構部１００とフレーム１との間の熱伝導率は、可能な限り高いほうが好ましいが、取り付け等の制約によって、ある程度の値に制限されている。
回路部２００は、回路部用フレーム２に取り付けられている。以下の説明において、回路部用フレーム２を単に、フレーム２とよぶ。
回路部２００は、機構部１００を制御する制御部の一つの形態である。
フレーム２は、回路部２００を実質的に密閉した形態で保持するとともに、回路部２００において発生した熱を、大気に放熱する放熱路の役割を果たす。
フレーム２は、フレーム１と同様に、好ましくは金属などの高熱伝導材料を含み、その一部は大気に接するように構成されている。ここでは、回路部２００において発生した熱は、フレーム２の大気に接する部分から、大気に放熱される。
回路部２００とフレーム２との間の熱伝導率も、可能な限り高いことが好ましいが、取り付け等の制約によって、ある程度の値に制限されている。
フレーム１および／またはフレーム２の材料は、機器構成および／またはデザインの都合で、樹脂成形品、または、金属と樹脂の組み合わせとならざるを得ない場合もあるが、フレーム１および／またはフレーム２は、できるだけ熱伝導率の高い材料を含むことが好ましい。
また、フレーム１および／またはフレーム２の大気に接する部分には、輻射による放熱効率を高めるために、熱の放射率が高くなるような表面処理を施すことが好ましい。具体的には、その部分に、黒色の塗料を塗布したり、黒色の薄い樹脂膜を形成したり、あるいは金属材料そのものを酸化（例：黒色アルマイト加工）することによって熱の放射率を高めることができる。
フレーム１が機構部１００を実質的に密閉した形態で保持するとともに、フレーム２が回路部２００を実質的に密閉した形態で保持することによって、フレーム１内の空気とフレーム２内の空気とが対流することを防ぐようにフレーム１およびフレーム２は構成されている。
配線部３は、機構部１００と回路部２００とを電気的に接続する。配線部３は、フレーム１とフレーム２との間で空気が流通しないような密閉構造を有している。
配線部３は、フレキシブル基板で形成した配線材３１を含む。配線材３１は、熱伝導による熱流を抑えるように必要最小限のパターン幅および厚さを有するとともに、特定の信号以外の信号を伝送するためのラインは可能な限り細くするか、または配線途中にくびれ等を設けている。特定の信号とは、例えば、電源およびグラウンド接続のための信号および／または高速信号である。
フレーム１とフレーム２とは、樹脂などの低熱伝導材料を含む結合部４によって結合されている。フレーム１とフレーム２との間において、結合部４が設けられていない部分には樹脂などの低熱伝導部材を含む断熱部５が設けられている。
以上の構成によって、機構部１００で発生した熱と回路部２００で発生した熱とは、結合部４および断熱部５によって遮断され、相互に伝達しない。
光ディスク装置５０では、機構部１００の温度の上昇を抑え、機構部１００に搭載される半導体レーザの周囲の温度の上昇を最小化して、半導体レーザの温度上昇を抑える。そのために、光ディスクの記録および／または再生に必要最小限な部品だけを機構部１００に配置し、残りの部品は回路部２００に配置されている。それにより、機構部１００の消費電力を回路部２００の消費電力より小さくすることができる。
ある形態では、機構部１００の消費電力は、例えば０．５Ｗ程度と小さくできる。ただし、この場合、回路部２００の消費電力は、例えば１．５Ｗ程度と大きくなる。発熱量は消費電力に比例するので、フレーム１とフレーム２の容積を同じと仮定すると、フレーム２内の温度Ｔｂｅは、フレーム１内の温度Ｔｂｍより高くなる。
ここで、一般的な設計として、機構部と回路部とを１つのフレームに密閉する場合を仮定すると、そのフレーム内の温度Ｔｂは、光ディスク装置５０のフレーム１内の温度Ｔｂｍおよびフレーム２内の温度Ｔｂｅと、
Ｔｂｅ＞Ｔｂ＞Ｔｂｍ
という関係を有する。
詳細には、光ディスク装置５０は、２つのフレーム（すなわち、フレーム１およびフレーム２）を有しており、フレーム１内の温度Ｔｂｍは、仮定した１つのフレーム内の温度Ｔｂより低い。この場合、フレーム２内の温度Ｔｂｅは、仮定した１つのフレーム内の温度Ｔｂより高い。したがって、回路部２００に含まれる回路部品の動作保証温度の上限を、機構部１００の動作保証温度の上限よりも高く設定することが必要となる。
回路部品についてもそれ自体の発熱量に応じて動作保証温度は異なるが、上述したような設定にすると、回路部２００の設計負荷およびコスト負荷が増えることよりも、むしろ、半導体レーザの信頼性が向上するメリットの方が大きいと考えられる。
また、後述するように、回路部２００は機構部１００に比べて機構的な制約が少なく、防塵性能も要求されない。したがって、効率的に放熱するために、回路部２００を比較的自由に設計することができるので、回路部品の動作保証温度の上限の制約を軽減できるか、または、不要にできる。
以下に、この光ディスク装置５０における放熱機構について、より詳しく説明する。
機構部１００において発生した熱は、フレーム１にある程度伝導する。また、機構部１００において発生した熱は、機構部１００の近傍の空気を暖め、フレーム１内の温度Ｔｂｍを上昇させて、フレーム１内の温度Ｔｂｍとフレーム１の表面温度Ｔｓｍとの間の温度差に応じて伝達される。ここで、フレーム１の内側の温度は、外側の温度と同じとしている。フレーム１の熱は、フレーム１の表面温度Ｔｓｍと大気温度Ｔａとの間の温度差に応じて大気に放熱される。
放熱は、伝導による伝導放熱と、対流による対流放熱と、輻射による輻射放熱とに分類される。
機構部１００がフレーム１に断熱的に取り付けられていると仮定すると、フレーム１内の温度とフレーム１の表面温度との間の温度差（Ｔｂｍ−Ｔｓｍ）は、フレーム１の表面温度と大気温度との間の温度差（Ｔｓｍ−Ｔａ）と同じになる。実際には、機構部１００において発生した熱のうちの一部が、フレーム１に伝導するので、前者が小さくなる。機構部１００の温度Ｔｍは、フレーム１内の温度Ｔｂｍより高く、機構部１００において発生した熱は、機構部１００の温度Ｔｍとフレーム１内の温度Ｔｂｍとの間の温度差（Ｔｍ−Ｔｂｍ）に応じて放熱される。
回路部２００において発生した熱も、機構部１００と同様に放熱されるので、ここでは、説明を省略する。
図１では、大気への対流放熱と輻射放熱の流れの一部を、それぞれ黒矢印と白矢印で示している。
温度の関係を、以下（１）〜（３）に示す。
（１）Ｔｍ＞Ｔｂｍ＞Ｔｓｍ＞Ｔａ
（２）Ｔｅ＞Ｔｂｅ＞Ｔｓｅ＞Ｔａ
（３）Ｔｓｅ＞Ｔｓｍ
（１）は、機構部１００およびフレーム１に関連する温度の関係を示しており、Ｔｍは機構部１００の温度、Ｔｂｍはフレーム１内の温度、Ｔｓｍはフレーム１の表面温度、Ｔａは大気温度である。
（２）は、回路部２００およびフレーム２に関連する温度の関係を示しており、Ｔｅは回路部２００の温度、Ｔｂｅはフレーム２内の温度、Ｔｓｅはフレーム２の表面温度、Ｔａは大気温度である。
（３）は、光ディスク装置５０において、フレーム１の表面温度Ｔｓｍが、フレーム２の表面温度Ｔｓｅより低いことを示している。
具体的な温度上昇の値について、大気中に配置されたフレーム内に特定の消費電力で発熱する物体が存在するモデルに基づいた式を用いて計算することができる。この式として、例えば「電子技術」２００２年１１月号５頁に記載された式（式は省略）を使えば、フレームの表面温度およびフレーム内の温度は、熱流が一定になり飽和したときの値として、簡単に計算できる。計算結果と、単純な小型フレームを作り発熱体を外部フレームと断熱的に保持した実験結果とはよく一致する。
この式によると、対流による放熱量は、フレームの表面積に比例し、対流による放熱量は、フレームの温度と大気の温度との間の温度差の１．２５乗に比例する。フレームの面が上、下、横のどちらを向いているかに応じて放熱効率は変化する。また、輻射による放熱量は、フレームの表面積と放射率とに比例し、フレームの温度と大気の温度との間の温度差の１．２５乗に比例する。輻射は大気がなくても起こり、輻射による放熱量は、フレームの温度と大気またはその周囲の物体の温度との間の温度差に応じて変化する。
図２は、放熱によるフレーム内の温度上昇の具体的な計算結果を示すテーブルである。
図２のテーブルには、フレームの具体的な形状と消費電力とを想定して、上述した式を使ってフレーム内の温度上昇を計算した結果が示されている。以下の説明において、フレームをケースとよぶ。
ここでは、ケースを、機構部と回路部とが左右に配置されるように縦置きに配置する場合を想定した。また、機構部が機構部用ケースに断熱的に保持され、回路部が回路部用ケースに断熱的に保持されていると仮定した。
機構部用ケースのサイズおよび回路部用ケースのサイズは、それぞれ、高さ６０ｍｍ、奥行き６０ｍｍ、幅２０ｍｍであり、その容積を７２ｃｃとした。
また、光ディスク装置はポータブル機器を想定し、機構部の消費電力を０．５Ｗとし、回路部の消費電力を１．５Ｗとした。なお、消費電力の値は、将来、回路技術の進歩によってより低減化されるべきものであるが、ひとつの目安として上述した値を用いた。大気温度は、通常の民生機器で動作保証が求められる４０℃とした。
図２の（Ａ）から（Ｇ）は、以下の場合を想定している。
（Ａ）：機構部用ケースにおいて対向する広い１面から放熱しない場合、
（Ｂ）：機構部用ケースにおいて全面開放された場合、
（Ｃ）：回路部用ケースにおいて対向する広い１面から放熱しない場合、
（Ｄ）：回路部用ケースにおいて全面開放された場合、
（Ｅ）：ケースを分離することなく、機構部と回路部とを一つのケースに収納した場合、
（Ｆ）：一つのケースに機構部のみを収納する場合、
（Ｇ）：一つのケースに回路部のみを収納する場合。
（Ａ）および（Ｃ）に示されるように、機構部用ケース内の温度は１２．５℃上昇し、回路部用ケース内の温度は３３．１℃上昇した。
一方、（Ｅ）に示されるように、機構部と回路部とを一つのケースに収納する場合、ケース内の温度は、２３．１℃上昇した。
つまり、光ディスク装置５０のように、２つのフレームに分離すると、機構部用ケース内の温度上昇すなわち半導体レーザの周囲温度の上昇は１０．６℃だけ抑制できる。
なお、（Ｆ）は（Ｇ）のケースは、（Ｅ）のケースと同じ大きさであり、その場合の温度上昇を参考のために示している。
以上の結果は、回路部から機構部への熱流がないときの結果である。しかし、実際には、熱流があるので温度差は少なくなる。以下に、熱流がある場合について考察する。
ここでは、具体的に実現可能な構成として、機構部と回路部との間に断熱部（図１の断熱部５に相当）を設ける場合を想定した。ここで、断熱部の熱伝導率は、空気の約２倍で０．０４Ｗ／ｍ・ｍ・Ｋ、断熱部の厚みは５ｍｍとした。ここでは、配線部および結合部による熱流も断熱部に含まれているものとした。
この断熱部による熱抵抗は３４．７℃／Ｗである。機構部および回路部の熱抵抗は、図２の値から簡易的に計算して、それぞれ、２２．０℃／Ｗと２５．０℃／Ｗとして、熱抵抗の方程式を解いた。その結果、飽和時には、回路部から機構部に０．１８Ｗの電力（熱）が伝達し、回路部のケース内の温度上昇は４．０℃低下し、２９．１℃となり、機構部は逆に４．４℃上昇し、１６．９℃となり、温度上昇の抑制効果は６．２℃に低下した。
しかし、それでも、二つのケースが互いに断熱的であることによって、熱の伝達を抑制しているので、半導体レーザの温度上昇を有効に抑えることができる。
機構部用ケース内の温度は、機構部用ケース内の温度上昇分に大気の温度４０℃を加えるので、半導体レーザの周囲温度は５６．９℃（＝４０℃＋１６．９℃）となる。
半導体レーザの温度は、自己発熱等によってさらに上昇するので、例えば、動作保証温度の上限が６０℃の半導体レーザを使用することは難しい。そこで、実際の装置の設計においては、例えば、半導体レーザの搭載されている光ヘッドからの放熱を改善したり、機構部の放熱を改善する。この場合、光ヘッドおよび機構部から機構部用フレームへの熱伝導率を高くして、フレーム内の空気以外の経路を介してフレームに熱を伝達することで、フレーム内の温度上昇を抑制し、それにより、半導体レーザ自体の温度上昇を抑えることができる。
また、放熱を改善するために、フレームのサイズを大きくしたり、フレームとフレームとの間の断熱効果を高めたり、消費電力を抑えたり、回路部の放熱を改善して温度上昇を抑えて熱流を低下させたり、機構部に防塵フィルタ付きの開口を付け防塵性を確保しつつ換気によってフレーム内の温度を下げて、半導体レーザの動作温度を低下させてもよい。
さらには、保証動作温度が７０℃と高い半導体レーザを用いるなど、一般的な大気温度で光ディスク装置の動作を保証するように設計することも求められる。
いずれの場合にも、光ディスク装置５０のように、フレーム１とフレーム２とが互いに断熱的であることによって、半導体レーザの動作温度の上昇は、従来の機構よりかなり抑えることができる。
なお、フレーム１とフレーム２との間に断熱部５を設けない場合であっても、フレーム１とフレーム２とを所定の距離だけ離して配置することによって、空気層を設けると、その空気層は、断熱部と同様の役割を果たす。
ただし、空気層を設ける場合、熱伝達メカニズムの熱伝導、対流、輻射のすべてによる熱伝達が生じる。詳細には、空気の熱伝導率に応じた熱伝導、空気層の対流、および、フレームからの輻射によって、高温の部材の熱は低温の部材に伝達する。
フレーム１とフレーム２との間に断熱部５を設けない場合は、フレーム１とフレーム２とが向き合う対向面にの少なくとも一方には、輻射による熱伝達が発生しないように、熱の放射率が低くなるような表面処理を施すことが望ましい。
熱の放射率が低くなるような表面処理には、例えば、フレームの金属材料の鏡面処理、薄いアルミ箔を貼るなどがある。さらに、空気層を大気が流通するようにしておけば、効率的に放熱することができる。
ただし、フレームの放射率を低減できない場合、または、フレームの表面が大気と流通できない場合には、やはり、断熱部５を設けることが好ましい。断熱部５があると、熱伝導によって熱は伝達するが、対流および輻射による熱伝達が抑えられる。断熱部５には、空気と同程度の熱伝導率を有する樹脂材料などを選ぶことで、熱伝達の量を大幅に低減できる。
図３は、本発明の実施の形態１による光ディスク装置５０の機構部１００と回路部２００とをより具体的に示す、模式的断面図である。
図３は、光ディスク装置５０の各部品の配置を明らかにするように示されている。特に、機構部１００と回路部２００にどんな部品が属しているかを示している。各部品の関係および動作は公知であり、本発明に関わらない詳細の説明を省略する。
図３に示した光ディスク装置５０において、図１と同じ参照符号の部材は、機能が同じなのでその説明を省略する。
ここでは、フレーム２は、ＩＣ部２１０において発生した熱を直接的に放熱できるようにするため、そのサイズがフレーム１のサイズより小さくなるように構成されている。
機構部１００は、光ヘッド１０７と、スピンドル・モータ１０６と、ステッピング・モータ１０８とを含む。
光ディスク１０１は機構部１００に搭載されている。フレーム１は、機構部１００を実質的に密閉した形態で保持しているが、光ディスク１０１を外部から搭載可能で、かつ、外部に取り出し可能なように構成されている。
クランピング・プレート１０２に装着された光ディスク１０１は、カートリッジ１０３に収納されている。カートリッジ１０３は、カートリッジ・ホルダ１０４によって保持され、トラバース・ベース１０５に対して位置決めされる。一方、クランピング・プレート１０２は、スピンドル・モータ１０６上のターンテーブルの磁石に引き付けられ、それにより、光ディスク１０１はセンタリングされ、かつ、保持される。
光ヘッド１０７は、搭載された光ディスク１０１に対して記録および再生の少なくとも一方を行う。光ヘッド１０７には、半導体レーザ１２０、光電子集積回路（ＯＥＩＣ（Ｏｐｔｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ））（図示せず）などが搭載される。
光ヘッド１０７は、トラバース・ベース１０５上のステッピング・モータ１０８のスクリュー・シャフト１０８ａによって移送される。
光ヘッド１０７と中継コネクタ１１０とはフレキシブル基板１０７ａによって接続されている。また、スピンドル・モータ１０６とステッピング・モータ１０８も中継コネクタ１１０に配線材（例えば、フレキシブル基板）によって接続されている。機構部１００と回路部２００とは、熱結合をできるだけ少なくするために配線材３１をひとまとめにした配線部３によって接続されている。
ダンパー１０９は、フレーム１の内部の四隅に配置されている。
放熱部材１１１は、カートリッジ・ホルダ１０４とフレーム１とを接続しており、カートリッジ・ホルダ１０４の熱は、放熱部材１１１を介してフレーム１に伝達される。
放熱部材１１２は、トラバース・ベース１０５とフレーム１とを接続しており、トラバース・ベース１０５の熱は放熱部材１１２を介してフレーム１に伝達される。
ダンパー１０９は、一般的には、ゴム、ゴム状樹脂などの比較的熱伝導率の低い材料を含むのに対して、放熱部材１１１および放熱部材１１２は、カートリッジ・ホルダ１０４およびトラバース・ベース１０５の熱をフレーム１に効率的に伝達するように機能し、放熱部材１１１および放熱部材１１２は、ダンパー１０９の効果を維持しつつ、熱を伝達するような材料として、例えば、フレキシブル基板または金属バネを含む。
次いで、回路部２００の説明をする。
回路部２００は、回路基板２０１と、回路基板２０１上に配置されたＩＣ部２１０とを含む。
ＩＣ部２１０は、半導体レーザ１２０を駆動するレーザ駆動ＩＣ２０２と、スピンドル・モータ１０６とステッピング・モータ１０８と光ヘッド１０１上のフォーカス用アクチュエータとトラッキング用アクチュエータなどを電力的に効率よく駆動するＰＷＭ駆動ＩＣ２０３と、記録再生時に光ヘッド１０７の信号を処理をするアナログ信号処理ＩＣ２０４と、記録再生時に光ヘッド１０７の信号を処理をするデジタル信号処理ＩＣ２０５とを含む。
特に、この光ディスク装置５０では、光ヘッド１０７に搭載することが一般的な高性能なレーザ駆動ＩＣ２０２を、回路部２００に配置しており、機構部１００の消費電力を低減している。ただし、レーザ駆動ＩＣ２０２は、機構部１００にできるだけ近づけるように配置しており、それによりレーザ駆動ＩＣ２０２の性能の低下を最小限に抑えている。
さらに、回路基板２０１上には中継コネクタ２０６が配置され、中継コネクタ２０６は配線材３１によって機構部１００と接続されている。
回路基板２０１は、結合部２０７によってフレーム２に固定されている。放熱部２０８は、回路基板２０１とフレーム２とを接続しており、回路基板２０１の熱は、放熱部２０８を介してフレーム２に伝達される。
結合部２０７および放熱部２０８は、ともに高熱伝導率の金属系の材料を含み、回路基板２０１のベタアース等の低熱抵抗部分に接するなどによって放熱効率を高めることが好ましい。
放熱シート２０９は、ＩＣ部２１０とフレーム２とを接続しており、放熱シート２０９は、高い熱伝導率の材料を含む。ＩＣ部２１０において発生した熱は、放熱シート２０９を介してフレーム２に伝達される。
上述した光ディスク装置５０の基本的な放熱機構は、図１を参照して説明したものと同じである。放熱の経路は、フレーム１およびフレーム２内において、特に複雑であり、対流、輻射、熱伝導の分類が難しくミクロ的な説明はできない。しかしマクロ的に見ると、機構部１００では、光ヘッド１０７において発生した熱は、フレーム１内の空気の対流およびフレーム１内の空気および他の部品に対する輻射、ならびに、スクリュー・シャフト１０８ａを介したトラバース・ベース１０５への熱伝導によって、伝達される。
一方、トラバース・ベース１０５には、光ヘッド１０７において発生した熱の他に、スピンドル・モータ１０６およびステッピング・モータ１０８において発生した熱が蓄積され、トラバース・ベース１０５の温度が上がる。トラバース・ベース１０５の熱は、フレーム１内の空気と、ダンパー１０９と、放熱部材１１１と、放熱部材１１２とを介してフレーム１に伝達される。
回路部２００の放熱は、フレーム２内の空気の対流および輻射よりも、フレーム２への熱伝導が支配的である。
図１を参照した説明では、回路部２００とフレーム２との間の熱伝導率が限定されるとしたが、上述したような構造によって熱伝導率を十分に高めると、フレーム２の温度は、回路部２００の温度とほぼ同じになり、発生した熱はフレーム２内の空気をほとんど介さずに流れる。また、フレーム２内の温度も、回路部２００およびフレーム２によって温められほぼ同じ温度となる。
一方、発熱量と放熱量とが同じになった飽和状態のときのフレーム２の温度と大気温度との間の温度差は、フレーム２内の空気を介して放熱する場合のフレーム２の温度と大気温度との間の温度差と同じである。この結果、フレーム２内の温度上昇は、フレーム２が回路部２００を断熱的に保持するときの半分になるので、回路部２００の回路部品の動作保証温度の制約は軽減される。
このことは、機構部１００の放熱の改善にも利用できる。例えば、上述した構成で機構部１００とフレーム１との間の熱伝導を改善する他の方法として、ダンパー１０９を使用することなく、熱伝導体を用いて機構部１００をフレーム１と接続することによって機構部１００の熱伝導率を飛躍的に改善すれば、結果としてフレーム１内の温度上昇を抑えることができる。
以上、図３を参照して説明したように、光ディスク装置５０のように構成すると、一つのフレーム内に機構部と回路部とを設ける場合よりも、機構部１００を保持するフレーム１内の温度上昇を抑えることができるので、光ディスク装置５０は、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
なお、フレーム１とフレーム２とが対向する面を、構成上完全な平面にできない場合には、その形状を任意に変更してもよい。また、全体のサイズ、消費電力のバランスあるいは回路部の放熱機構に応じて、回路部から機構部に伝達する熱量が少なくなるように、対向面の一部に空隙を設けてもよい。
また、配線材３１はフレキシブル基板としたが、作業性を改善するために、低熱伝導率すなわち熱抵抗の高いスタック型のコネクタとしてもよい。
また、フレーム１とフレーム２との間に断熱部５を設ける場合には、断熱部５に当接するフレーム１またはフレーム２の部分は、すべて密閉されている必要はない。フレーム１またはフレーム２の部分には、熱伝導率を著しく損なわない範囲で、重量軽減等の目的で穴を設けてもよい。
また、繰り返して強調しておくが、上記説明では、フレーム１およびフレーム２として、熱伝導率の高い金属性のフレームを用いたが、コストおよびデザイン性などに起因して、金属と組み合わせた樹脂製あるいは全体を樹脂製のフレームを用いてもよい。その場合でも、機構部１００において発生した熱を放熱するフレーム１と回路部２００において発生した熱を放熱するフレーム２とを互いに断熱的にすることによって、単純な構造で半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。もちろん、フレームはたとえ樹脂製であっても熱伝導率および放射率の高い部材であることが好ましいことはいうまでもない。
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２による光ディスク装置５０Ａの模式的断面図である。
光ディスク装置５０Ａでは、実施の形態１において図１を参照して説明した光ディスク装置５０と同じ部材には同じ参照符号を付けており、その部材の説明を省略する。
また、部材などの構造を変更したものには参照符号の後ろにアルファベットを付けて区別する。
光ディスク装置５０Ａは、主に、以下に示す二つの点において、図１を参照して説明した光ディスク装置５０と異なる。なお、ここでも、機構部用フレーム１をフレーム１とよび、回路部用フレーム２Ａをフレーム２Ａとよぶ。
一つ目の違いは、フレーム２Ａに、換気可能な穴２Ａａを設けた点である。この穴２Ａａによって、フレーム２Ａの内部の空気を換気して回路部２００の放熱量を増やし、回路部２００の温度上昇を抑える。回路部２００は機構部１００のように埃などで性能劣化することがないので、開口２Ａａを設けてもよい。
別の違いは、配線部３Ａと結合部４Ａとを長くして、フレーム１とフレーム２Ａとの間の距離を長くした点である。このように、断熱部５の長さを変更することなく、配線部３Ａと結合部４Ａとを長くすることによって、フレーム１と断熱部５との間に空隙６が設けられ、フレーム２と断熱部５との間に空隙７が設けられる。これによって、空隙６および空隙７に空気を通過させることができ、それにより、フレーム１とフレーム２と断熱部５とが冷却され、放熱効率が上昇する。
このような構成では、光ディスク装置５０Ａのサイズが若干大きくなるものの、回路部２００から機構部１００へと伝達される熱流が減少する。それにより、機構部１００の温度上昇を実施の形態１において説明した光ディスク装置５０より抑えるので、半導体レーザの動作温度をより低減することができる。
なお、空隙６および空隙７に十分空気を通過させることができる場合には、断熱部５に面するフレーム１およびフレーム２の面の放射率を高くして輻射による放熱量を増やしたり、あるいは、その面に凸凹を付けて対流による放熱量を増やすことによって、より冷却効率を上げることができる。
なお、光ディスク装置５０Ｂでは、２つの空隙（すなわち、空隙６および空隙７）を設けたが、本実施の形態はこれに限定されない。光ディスク装置５０Ｂにおいて設けられる空隙は一つであってもよい。
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３による光ディスク装置５０Ｂの模式的断面図である。
この光ディスク装置５０Ｂでは、特に、パソコン（ＰＣ）の周辺機器として、ＵＳＢまたはＩＥＥＥ１３９４などと接続するように、比較的自由にフレームを設計できる場合を想定している。もちろん、光ディスク装置５０Ｂを光ディスク・ビデオカメラに適用してもよい。
光ディスク装置５０Ｂでは、実施の形態１において説明した光ディスク装置５０および実施の形態２において説明した光ディスク装置５０Ａと同じ部材には同じ参照符号を付けており、その部材の説明を省略する。
また、部材などの構造を変更したものには参照符号の後ろにアルファベットを付けて区別する。
光ディスク装置５０Ｂは、機構部用フレーム１Ａが回路部用フレーム２Ａを大きく覆うようにした点で、実施の形態１において説明した光ディスク装置５０および実施の形態２において説明した光ディスク装置５０Ａと異なる。
なお、ここでも、機構部用フレーム１Ａをフレーム１Ａとよび、回路部用フレーム２Ａをフレーム２Ａとよぶ。
光ディスク装置５０Ｂでは、フレーム１Ａの大気に接する部分がフレーム２Ａを覆うことによって、フレーム１Ａの放熱面積を、実施の形態１において説明した光ディスク装置５０および実施の形態２において説明した光ディスク装置５０Ａのフレーム１より大きくして、機構部１００の放熱効率を上昇する。
光ディスク装置５０Ｂでは、また、フレーム１Ａの拡大に合わせて、断熱部５Ａも拡大されており、断熱部５Ａの拡大にともない、フレーム１Ａと断熱部５Ａとの間に設けられる空隙６Ａおよびフレーム２Ａと断熱部５Ａとの間に設けられる空隙７Ａも拡大している。
また、フレーム１Ａの拡大に伴い、フレーム１Ａとフレーム１Ｂとを結合するための部材として、結合部４Ａだけでなく、結合部４ｂを設けている。
フレーム１Ａには、また、空隙６Ａと大気との流通を改善するために穴１Ａａを設けている。
このようにフレーム１Ａの拡大に伴い、回路部２００の放熱量は若干犠牲になるが、機構部１００の放熱量は上昇するので、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
なお、フレーム１Ａのフレーム２Ａを覆う部分は、加工・組立の都合で、別ピースとして、光ディスク装置５０Ｂの製造時に組み立ててもよい。
また、ＰＣ等のインタフェースにおいて、光ディスク装置５０Ｂに電力線が信号線とは別に供給される場合、もしくは、ＡＣラインまたはＡＣアダプタによって電力が供給される場合には、電池の持続時間を気にする必要がないので、空隙６Ａおよび空隙７Ａから小型のファンによって強制的に換気してもよい。
この場合、ファンは、動力が電池でないと判別された場合に駆動されることが好ましい。また、光ディスク装置５０Ｂに温度センサ等を設けて、温度センサによって検出される温度が所定の温度以上になった場合にファンを回転させることが好ましい。
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４による光ディスク装置５０Ｃの模式的断面図である。
この光ディスク装置５０Ｃは、ビデオカメラ機能を有している。
光ディスク装置５０Ｃにおいて、実施の形態１〜実施の形態３において説明した光ディスク装置５０、５０Ａ、５０Ｂと、同様の機能を有する部材には同じ参照符号を付け、その部材の説明を省略する。
このようなビデオカメラ機能付きの光ディスク装置５０Ｃを、光ディスク・ビデオカメラともよぶが、以下の説明では、単に、ビデオカメラ５０Ｃとよぶ。
また、部材の構造を変更したものは、参照符号の後ろにアルファベットを付けて区別している。
なお、ビデオカメラ５０Ｃを保持するためのベルト３０４と人手４００は断面図ではない。
ビデオカメラ５０Ｃは、機構部１００と、回路部２００と、カメラ部３００と、映像処理部３０１と、表示部３０２とを備える。表示部３０２は、例えば、ＬＣＤパネルである。
ビデオカメラ５０Ｃにおいて、機構部用フレーム１Ｂは、ビデオカメラの右面全体および下面全体を放熱面としている。なお、ここでも、機構部用フレーム１Ｂをフレーム１Ｂとよぶ。
カメラ部３００で、ＣＣＤなどの固体撮像素子（図示せず）と、ズームレンズ光学系など撮像部と、マイクなどの音声入力回路とを含む。
カメラ部３００は、配線部３Ｃによって接続された映像処理部３０１によって制御される。
映像処理部３０１は、カメラ部３００によって得られた映像信号によって示される映像を表示部３０２に表示するとともに、カメラ部３００によって得られた音声信号によって示される音声を、音声出力部３１０から出力する。
映像処理部３０１は、また、カメラ部３００によって得られた映像信号および音声信号を圧縮して圧縮データを生成し、圧縮データを回路部２００に送信し、機構部１００の光ディスクに映像情報および音声情報として記録する。
表示部３０２は、通常のビデオカメラと同様に、カメラ本体から本のように開いて見られるように構成されている。ユーザが表示部３０２を閉じて使わない場合、ビューファインダー（図示せず）の表示に切替わる。
再生時には、映像処理部３０１は、機構部１００の光ディスクから圧縮データを映像情報および音声情報として再生し、圧縮データは映像処理部３０１で伸張され、映像信号および音声信号に復元される。映像処理部３０１は、復元された映像信号および音声信号をそれぞれ表示部３０２と音声出力部３１０とに出力する。
ビデオカメラ５０Ｃの外部に対しては、アナログ端子を介して、伸張された映像信号および音声信号は出力されてもよく、圧縮データのまま、デジタル信号として、ＡＶサーバーおよびＰＣなどに出力されてもよい。
映像処理部３０１と回路部２００とは、回路部用フレーム２Ｂに保持され、カメラ部３００は、カメラ部用フレーム２Ｃに保持され、表示部３０２および音声出力部３１０は表示部用フレーム２Ｄに保持されている。なお、以下の説明において、回路部用フレーム２Ｂ、カメラ部用フレーム２Ｃ、表示部用フレーム２Ｄをそれぞれ、フレーム２Ｂ、フレーム２Ｃ、フレーム２Ｄとよぶ。
カメラ部３００は、撮像素子の温度特性に起因するＳＮ比の劣化を防止するため、カメラ部３００を保持するフレーム２Ｃは、他のフレーム１Ｂ、２Ｂと断熱的になっている。
また、フレーム２Ｂおよびフレーム２Ｄは、熱伝導率の高い回路結合フレーム２Ｅによって結合されており、回路部２００、映像処理部３０１および表示部３０２において発生する熱は、フレーム２Ｂとフレーム２Ｄとから放熱される。
一般的な使用状態では、フレーム２Ｂとフレーム２Ｄとは開いており、それより、放熱効率が高められる。
フレーム２Ｂとフレーム２Ｄとが閉じているときは、表示部３０２の表示は停止され、ビューファインダー（図示せず）の表示部が表示ように構成されている。
フレーム１Ｂと、フレーム２Ｂと、フレーム２Ｃとは、結合部４Ｃによって結合されており、フレーム１Ｂと、フレーム２Ｂと、フレーム２Ｃとのそれぞれの間には、熱的な結合を最小化するために、断熱部５Ｂが設けられている。
また、機構部１００と回路部２００とは配線部３Ｂによって電気的に接続され、カメラ部３００と映像処理部３０１とは配線部３Ｃによって電気的に接続され、回路部２００と電池３０３とは配線部３Ｄによって電気的に接続され、映像処理部３０１と表示部３０２とは配線部３Ｅによって電気的に接続されている。
ここではフレーム１Ｂには、さらに電池３０３が取り付けられる。これにより、フレーム１Ｂの放熱面積が増加するとともに、電池３０３自体の比較的大きな熱容量を利用して、熱飽和に達するまでの時間を長くすることができる。通常のサイズの電池であれば、概算として、飽和時間を３０分以上長くすることができる。電池３０３は、内部抵抗によって若干の発熱が生じるが、基本的に大きくは温度上昇しない部品である。
通常の撮影では、撮影時間は数分から数十分間であるので、機構部１００の温度上昇が飽和レベルに達する前に撮影動作を終了する。したがって、温度上昇を飽和時の高温より低く抑えられる。ただし、ここでは、撮影停止状態または再生停止状態では、ビデオカメラ５０Ｃの動作が停止していることを前提としている。
フレーム１Ｂには、熱伝導率の比較的高い材料で作製したベルト３０４が、ベルト取り付け部３０５を介して取り付けられている。このように熱伝導率の比較的高い材料でベルトを作製することによって、放熱効率を上げることができる。
さらに、人手４００でフレーム１Ｂを保持する構成とすることで、ビデオカメラ５０Ｃを使用する前にフレーム１Ｂに蓄積された熱、または、ビデオカメラ５０Ｃの使用中に機構部１００において発生する熱を、人手４００を介して放熱できる。ただし、ビデオカメラ５０Ｃの温度が体温より低い場合、ビデオカメラ５０Ｃは人手４００から熱を受けることになり、その温度は３６〜３７℃になる。
フレーム１Ｂには、人手４００との接触面積を少なくして、人に不快感を与えないように、凸凹部１Ｂａが設けられている。人手による放熱は、ビデオカメラ５０Ｃの動作保証温度の上限が、人の体温以上である場合（例えば、４０℃）に効果がある。ただし、この効果は、三脚などを用いて人手に接触しない場合、期待できないので、フレーム１Ｂを他のフレーム２Ｂ、２Ｃと断熱的にしている。
以上のように、ビデオカメラ機能を有する光ディスク装置５０Ｃについても、半導体レーザを含む機構部１００を保持するフレーム１Ｂを他のフレーム２Ｂ、２Ｃと断熱的にすることによって、半導体レーザの温度上昇が抑制され、高信頼で長寿命のビデオカメラが提供される。
なお、実際のビデオカメラ５０Ｃは、人手４００に対してコンパクトに設計して握りやすく、かつ、小型に設計するのが望ましい。また、ビデオカメラ５０Ｃの高さは、人手４００で握れるように短くするため、カメラ部３００を機構部１００の左側に配置してもよい。
また、ビデオカメラ５０Ｃの使用時に太陽光が照射される面の放射率を低くし、ビデオカメラ５０Ｃの表面に、凸凹部１Ｂａを設けて、太陽光が照射されにくい面の放射率を高くするように表面処理を施せば、太陽光の吸熱による温度上昇を抑えつつ、輻射による放熱によって、ビデオカメラ５０Ｃの放熱を改善できる。
以上において、４つの実施の形態を説明したが、本発明は、上述した実施の形態だけに限定されるものではなく、同様の効果を生じるもの全てを含む。さらに、本発明による半導体レーザ装置が有し得る機能は、光ディスク装置の機能およびビデオカメラ機能に限定されるものではない。半導体レーザ装置が有し得る機能は、例えば、デジタルスチルカメラなど、光ディスク装置を記憶装置として使うアプリケーション機能を全て含んでもよい。
また、本発明は、いわゆるＰＣ内蔵用のＤＶＤ−ＲＡＭ装置などにも適用可能である。例えば、機構部用フレームのみをＰＣ筐体に取り付けられるように設計し、別の回路部用フレームをＰＣ筐体に取り付けずＰＣ筐体内のファン等で強制空冷されるようにしてもよい。また、回路部用フレームをＰＣ筐体に取り付けて、別の機構部用フレームとＰＣ筐体との熱伝導を断ち、ファンによる強制空冷を行ってもよい。この場合、どちらが機構部内の半導体レーザの温度上昇を抑制できるかを測定して、取り付け方法を決めるのが合理的である。そのため、半導体レーザの温度は、温度センサなどで測定して、ＰＣの外部からチェックできる構成にすればよい。また、光ディスク装置単体や光ディスク・ビデオカメラにも半導体レーザの温度を測定する温度センサを取り付け、温度が簡単に分かるようにしておけば、放熱機構の効果を効率的に確認できる。
以上のように、本発明の好ましい実施の形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施の形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施の形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、半導体レーザを含む機構部において発生した熱を放熱するフレームと、機構部を制御する制御部において発生した熱を放熱するフレームとが断熱的に結合されているので、半導体レーザの周囲温度の上昇を最小化することができる。その結果、半導体レーザの動作温度を低減できるので、半導体レーザの動作信頼性と動作温度によって決まる寿命を大幅に改善できる。
また、同様の構造を、ビデオカメラ機能を有する半導体レーザ装置に適用することで、高温環境下でも半導体レーザの動作温度の上昇を抑制し、動作範囲が広い、高信頼の半導体レーザ装置を提供することが可能である。
【図１】
2004100168.tif 000003
【図２】
2004100168.tif 000004
【図３】
2004100168.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004100168.tif 000007
【図６】
2004100168.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月7日(2005.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを含む機構部と、
前記機構部を保持し、前記機構部において発生する熱を放熱する第１のフレームと、
前記機構部を制御する制御部と、
前記制御部を保持し、前記制御部において発生する熱を放熱する第２のフレームと、
前記第１のフレームと前記第２のフレームとを断熱的に結合する結合部と
を備える、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記機構部と前記制御部を電気的に接続する配線部をさらに備える、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第１のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分を介して前記機構部において発生する熱を放熱する、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第２のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分を介して前記制御部において発生する熱を放熱する、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記機構部は、光ディスクに対して、記録および再生のうちの少なくとも一方を行う光ヘッドを含み、前記光ヘッドは、前記半導体レーザを含む、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記第１のフレームの内部の空気と前記第２のフレームの内部の空気とが対流することを防ぐように、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームは構成されている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記第１のフレームおよび前記第２のフレームの少なくとも一方は、高熱伝導材料を含む、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記第１のフレームと前記第２のフレームとが互いに面する部分の少なくとも一部には、放射効率の低い表面処理が施されている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記第１のフレームは、大気に接する第１の部分を有し、
前記第２のフレームは、大気に接する第２の部分を有し、
前記第１の部分および前記第２の部分の少なくとも一方は、放射効率の高い表面処理が施されている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記配線部は、前記第１のフレーム内部の空気と前記第２のフレーム内部の空気とが相互に流通することを防ぐように、密閉されている、請求の範囲第２項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記第１のフレームは、大気に接する部分を有し、
前記部分は、前記第２のフレームの一部を覆うように構成される、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記第１のフレームおよび前記第２のフレームは、前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に大気が流通するための空隙が設けられるように配置される、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記結合部は、低熱伝導度材料を含む、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に配置された断熱部であって、低熱伝導度材料の断熱部をさらに備える、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項１５】
前記断熱部と前記第１のフレームとの間、および、前記断熱部と前記第２のフレームとの間の少なくとも一方に空隙が構成され、前記空隙は大気が流通するように構成される、請求の範囲第１４項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１６】
前記第１のフレームは、大気に接する第１の部分を有し、
前記第２のフレームは、大気に接する第２の部分を有し、
前記第１の部分および前記第２の部分の少なくとも一方に凸凹が設けられている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１７】
前記制御部の動作周囲温度の上限値は、前記半導体レーザの動作周囲温度の上限値より高く設定されている、請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１８】
カメラ部と、
前記カメラ部によって得られた映像信号によって示される映像を表示する表示部と、
前記映像信号を圧縮し、前記光ヘッドを用いて、前記光ディスクに映像情報として記録するか、または、前記光ヘッドを用いて、前記光ディスクに記録された映像情報を再生し、前記再生した映像情報を伸張して前記表示部に表示させる映像処理回路と
をさらに備える、請求の範囲第５項に記載の半導体レーザ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、より詳細には、半導体レーザを含む機構部において発生する熱を放熱するフレームと、機構部を制御する制御部において発生する熱を放熱するフレームとが断熱的に結合される半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザとして青色半導体レーザを使用するとともに、０．８５という高ＮＡの対物レンズを使用して、相変化型光ディスクをより高密度にするための技術が開発されている。
【０００３】
このような技術により、光ディスクの直径が５ｃｍ程度と小さくても、光ディスクの容量は３〜４ＧＢとなり、大容量の光ディスクを実現することができる。
【０００４】
この光ディスクにＭＰＥＧ２などの圧縮技術を適用することによって、従来のテープと同等の画質で、同等の時間撮影可能な本格的な光ディスク・ビデオカメラを実現することができる。
【０００５】
光ディスク・ビデオカメラでは、光ディスクに対してランダムアクセスが可能であるため、従来のテープを用いたビデオカメラと異なり、巻き戻しが不要となり、ユーザは、巻き戻しを待つ必要がない。また、光ディスク・ビデオカメラでは、ユーザはサムネイル映像を選択することによって、所望な映像をすぐに再生することができる。また、光ディスク・ビデオカメラは、ＪＰＥＧ圧縮した静止画を同一の光ディスクに納めることができる。このように、光ディスク・ビデオカメラは、ユーザにとって便利で快適なビデオカメラとして、実用化の期待が高まりつつある。
【０００６】
しかしながら、光ディスク・ビデオカメラなどの光ディスク装置に使用される半導体レーザは、一般に、他の集積回路（ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ））および電子部品に比べて容積当りの発熱量が大きい。
【０００７】
一方で、半導体レーザの動作が保証された動作保証温度の上限は６０℃〜７０℃と低く、さらに、半導体レーザを動作させる動作温度は、動作保証温度内にあっても、動作温度が高いほど半導体レーザの寿命が短くなる傾向がある。
【０００８】
したがって、光ディスク装置の消費電力を低減したり、光ディスク装置の放熱機構を改善することによって、光ヘッドに搭載する半導体レーザの動作温度を低減することが強く求められている。
【０００９】
そのために、従来から、光ディスク装置に関して、半導体レーザおよびその周辺部品を中心にさまざまな提案がなされている。基本的に、半導体レーザの動作温度の上昇を抑制するためには、消費電力の低減、および、放熱機構の改善といった２つのアプローチが考えられる。
【００１０】
ここでは、放熱機構の改善に関する３つの例について説明する。
【００１１】
特開平１１−１１２９２３号公報には、その一つの例として、光ディスク装置の周囲を放熱しやすい枠体で囲み、それを放熱フィンの付いたフレームに固定して、カメラの中に組み込み、光ディスク装置の放熱を改善する構成が記載されている。この枠体は弾性材からなり、光ディスク装置を振動から守る役割もしている。  
【００１２】
また、特開２００１−３３８４６０号公報には、別の例として、半導体レーザを冷却するために、光ヘッドに搭載された半導体レーザにおいて発生する熱を外部に輸送し、外部に輸送した熱をペルチェ素子とクーリングファンとで冷却する構成が記載されている。この構成ではさらに、光ヘッドを搭載した機構部と回路基板（回路部）とが分離されており、機構部と回路基板との間に断熱材が配置されている。この断熱材によって、回路部において発生した熱が機構部に伝達することを防いでいる。
【００１３】
また、特開２００２−１５５６１号公報には、さらに別の例として、光ディスク装置の放熱を改善するために、光ディスク装置の機構部と回路部との間に、熱伝導率の高い放熱板を配置し、機構部と放熱板との間に空気層を形成する構成が記載されている。この構成により、回路部において発生した熱は、機構部に伝達することなく、放熱板を介して放熱され、半導体レーザが設けられた機構部の温度が上昇することを防止する。
【００１４】
しかしながら、光ディスク装置を小型化し、その光ディスク装置を組み込むビデオカメラをも小型化する場合、すなわち、小型ポータブルビデオカメラまたはモバイルビデオカメラを製造する場合、３つの例のいずれも以下に示すような問題がある。
【００１５】
特開平１１−１１２９２３号公報では、枠体が光ディスク装置の周囲を囲むため、枠体の大きさが、比較的大きくなる。
【００１６】
また、特開２００１−３３８４６０号公報で使用しているペルチェ素子は、冷却するための電力消費が比較的大きい。また、ペルチェ素子で消費した電力に応じて冷却面の反対面が発熱する。さらに、クーリングファンも電力を消費する。したがって、これらを小型ポータブルビデオカメラに適用すると、ビデオカメラ全体の温度上昇が大きくなる。また、冷却のためにペルチェ素子およびクーリングファンを駆動すると、電力消費の増大に起因して電池の持続時間が低下する。
【００１７】
ただし、特開２００１−３３８４６０号公報において、機構部と回路部との間に配置された断熱材は、回路部において発生した熱を機構部に直接的に伝達しないので有効と考えられる。
【００１８】
しかしながら、この構成では、光ディスク装置内の機構部近傍の空気が、回路部近傍の空気と交流する。また、光ディスク装置全体を包むトップカバーおよびボトムカバーによって機構部と回路部とが熱的に結合されるような構造になっている。
【００１９】
したがって、この光ディスク装置において、回路部において発生した熱の機構部への伝達は、断熱材によって一時的に遮断されるものの、この光ディスク装置を長時間使用する場合、空気の交流および機構部と回路部との熱的な結合によって、機構部と回路部とを包む２つのカバー内の温度はほぼ同じになると考えられる。
【００２０】
したがって、特開２００１−３３８４６０号公報では、温度が飽和するまでの時間は延びるものの、飽和するときの温度は、断熱材の有無によって変化しないと予測される。つまり、半導体レーザの周囲の温度上昇の抑制という観点において、特開２００１−３３８４６０号公報の断熱材は、光ディスク装置を短時間使用する場合には効果的であるが、長時間使用する場合にはその効果は小さいと考えられる。
【００２１】
また、特開２００２−１５５６１号公報のように、機構部と回路部との間に熱伝導率の高い放熱板を配置し、その放熱板をパソコンのケースに直接取り付ける場合には、その放熱効果は大きいと考えられる。しかしながら、機構部と回路部とは放熱板を介して熱的に結合されているので、機構部の発熱量が回路部の発熱量より小さく、機構部の温度上昇が回路部の温度上昇より小さい場合には、回路部において発生した熱は機構部に伝達し、機構部の温度が上昇する。
【００２２】
上述したように、従来の放熱機構では、半導体レーザの温度の上昇を防ぐ効果はあるものの、このような放熱機構は、小型ポータブル機器またはモバイル機器にあまり適していない。
【００２３】
さらに、光ディスク装置の半導体レーザとして青色半導体レーザを使用し、光ディスク装置を小型化する場合には、温度上昇の問題はより深刻になる。
【００２４】
青色半導体レーザは赤色半導体レーザと比べて、原理的に動作時の順方向電圧が高く、現状では動作電流も大きく、その結果、発熱量はかなり大きい。したがって、青色半導体レーザ自体が赤色半導体レーザよりも高温となる。
【００２５】
また、光ディスク・ビデオカメラのサイズを、テープを使用したビデオカメラのサイズと同等にするため、光ディスク装置を小型化するほど、光ディスク装置の表面積は小さくなる。
【００２６】
一般に、装置の放熱能力はその表面積にほぼ比例するため、光ディスク装置の表面積が小さくなるほど、光ディスク装置の放熱能力は必然的に低下する。したがって、光ディスク装置の消費電力を一定とすると、光ディスク装置内の温度上昇はより大きくなる。
【００２７】
このような状況下において、青色半導体レーザの温度を赤色半導体レーザの温度と同じレベルに下げるには、光ディスク装置内の温度上昇を赤色半導体レーザを使用する場合よりもさらに抑える必要がある。これが光ディスク装置のコンパクト化・小型化の大きな課題の１つとなっている。
【００２８】
本発明は、上記課題を解決するために、半導体レーザの温度が上昇することを防ぐ半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２９】
前記目的を達成するため、本発明による半導体レーザ装置は、半導体レーザを含む機構部と、前記機構部を保持し、前記機構部において発生する熱を放熱する第１のフレームと、前記機構部を制御する制御部と、前記制御部を保持し、前記制御部において発生する熱を放熱する第２のフレームと、前記第１のフレームと前記第２のフレームとを断熱的に結合する結合部とを備える。
【００３０】
本発明の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザを含む機構部において発生した熱を放熱するフレームと、機構部を制御する制御部において発生した熱を放熱するフレームとが断熱的に結合される。したがって、制御部において発生した熱は機構部に実質的に伝達しないので、機構部に含まれる半導体レーザの温度が上昇することを防ぐことができる。このような半導体レーザ装置は、パソコン等の周辺機器またはビデオカメラに搭載するのに好適であり、半導体レーザの動作信頼性を上げるとともに、半導体レーザの寿命を長くすることができる。
【００３１】
また、前記機構部と前記制御部を電気的に接続する配線部をさらに備えてもよい。
【００３２】
また、前記第１のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分を介して前記機構部において発生する熱を放熱してもよい。
【００３３】
また、前記第２のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分を介して前記制御部において発生する熱を放熱してもよい。
【００３４】
また、前記機構部は、光ディスクに対して、記録および再生のうちの少なくとも一方を行う光ヘッドを含み、前記光ヘッドは、前記半導体レーザを含んでもよい。
【００３５】
また、前記第１のフレームの内部の空気と前記第２のフレームの内部の空気とが対流することを防ぐように、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームは構成されていてもよい。
【００３６】
また、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームの少なくとも一方は、高熱伝導材料を含んでもよい。これにより、フレームによる放熱効率を高めることができる。
【００３７】
また、前記第１のフレームと前記第２のフレームとが互いに面する部分の少なくとも一部には、放射効率の低い表面処理が施されいてもよい。これにより、制御部からの熱が輻射によって機構部に伝達することをより効果的に防止できるので、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
【００３８】
また、前記第１のフレームは、大気に接する第１の部分を有し、前記第２のフレームは、大気に接する第２の部分を有し、前記第１の部分および前記第２の部分の少なくとも一方は、放射効率の高い表面処理が施されていてもよい。これにより、フレームからの大気への輻射による放熱効率が上がり、機構部の温度上昇、または、制御部の温度上昇を抑えることができる。
【００３９】
また、前記配線部は、前記第１のフレーム内部の空気と前記第２のフレーム内部の空気とが相互に流通することを防ぐように、密閉されていてもよい。これにより、空気流によって、制御部において発生した熱が機構部に伝達するのを効率的に防止することができる。
【００４０】
また、前記第１のフレームは、大気に接する部分を有し、前記部分は、前記第２のフレームの一部を覆うように構成されてもよい。これにより、機構部の放熱がより促進されて半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
【００４１】
また、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームは、前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に大気が流通するための空隙が設けられるように配置されてもよい。これにより、二つのフレームからの放熱が大気の流通により促進されるので、より放熱効果が高められる。
【００４２】
また、前記結合部は、低熱伝導度材料を含んでもよい。これにより、制御部において発生した熱が機構部に伝達することをより効果的に防止できるので、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
【００４３】
また、前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に配置された断熱部であって、低熱伝導度材料の断熱部をさらに備えてもよい。制御部において発生した熱が機構部に伝達することをより効果的に防止できるので、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
【００４４】
また、前記断熱部と前記第１のフレームとの間、および、前記断熱部と前記第２のフレームとの間の少なくとも一方に空隙が構成され、前記空隙は大気が流通するように構成されてもよい。これにより、フレームの放熱がより促進されて半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
【００４５】
また、前記第１のフレームは、大気に接する第１の部分を有し、前記第２のフレームは、大気に接する第２の部分を有し、前記第１の部分および前記第２の部分の少なくとも一方に凸凹が設けられてもよい。これにより、フレームの放熱がより促進されて半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
【００４６】
また、前記制御部の動作周囲温度の上限値は、前記半導体レーザの動作周囲温度の上限値より高く設定されていてもよい。これにより、機構部の温度上昇を低く抑えるとともに、制御部の回路部品の動作を保証することができる。
【００４７】
また、カメラ部と、前記カメラ部によって得られた映像信号によって示される映像を表示する表示部と、前記映像信号を圧縮し、前記光ヘッドを用いて、前記光ディスクに映像情報として記録するか、または、前記光ヘッドを用いて、前記光ディスクに記録された映像情報を再生し、前記再生した映像情報を伸張して前記表示部に表示させる映像処理回路とをさらに備えてもよい。これにより、機構部において発生した熱を効率的に放熱して、半導体レーザの温度上昇を抑え、高信頼で寿命の長いビデオカメラ機能を有する半導体レーザ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４９】
なお、以下の説明では、半導体レーザ装置の具体例として、光ディスク装置について説明する。ただし、本発明による半導体レーザ装置は、光ディスク装置に限定されるものではない。本発明は、半導体レーザを含む機構部において発生する熱を放熱するフレームと、機構部を制御する制御部において発生する熱を放熱するフレームとが断熱的に結合されるものであれば、任意の半導体レーザ装置に適用可能である。
【００５０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による光ディスク装置５０の模式的断面図である。
【００５１】
光ディスク装置５０は、半導体レーザを含む機構部１００と、機構部１００を保持し、機構部１００において発生する熱を放熱するフレーム１と、機構部１００を制御する回路部２００と、回路部２００を保持し、回路部２００において発生する熱を放熱するフレーム２と、フレーム１とフレーム２とを断熱的に結合する結合部４とを備える。
【００５２】
機構部１００は、搭載された光ディスクに対して記録および再生の少なくとも一方を行う光ヘッドを含む。光ヘッドの詳細は、図３を参照して後述する。
【００５３】
機構部１００は、機構部用フレーム１に取り付けられている。以下の説明において、機構部用フレーム１を単に、フレーム１とよぶ。
【００５４】
フレーム１は、機構部１００を実質的に密閉した形態で保持するとともに、機構部１００において発生した熱を、大気に放熱する放熱路の役割を果たす。
【００５５】
フレーム１は、好ましくは金属などの高熱伝導材料を含み、その一部は大気に接するように構成されている。ここでは、機構部１００において発生した熱は、フレーム１の大気に接する部分から、大気に放熱される。
【００５６】
機構部１００とフレーム１との間の熱伝導率は、可能な限り高いほうが好ましいが、取り付け等の制約によって、ある程度の値に制限されている。
【００５７】
回路部２００は、回路部用フレーム２に取り付けられている。以下の説明において、回路部用フレーム２を単に、フレーム２とよぶ。
【００５８】
回路部２００は、機構部１００を制御する制御部の一つの形態である。
【００５９】
フレーム２は、回路部２００を実質的に密閉した形態で保持するとともに、回路部２００において発生した熱を、大気に放熱する放熱路の役割を果たす。
【００６０】
フレーム２は、フレーム１と同様に、好ましくは金属などの高熱伝導材料を含み、その一部は大気に接するように構成されている。ここでは、回路部２００において発生した熱は、フレーム２の大気に接する部分から、大気に放熱される。
【００６１】
回路部２００とフレーム２との間の熱伝導率も、可能な限り高いことが好ましいが、取り付け等の制約によって、ある程度の値に制限されている。
【００６２】
フレーム１および／またはフレーム２の材料は、機器構成および／またはデザインの都合で、樹脂成形品、または、金属と樹脂の組み合わせとならざるを得ない場合もあるが、フレーム１および／またはフレーム２は、できるだけ熱伝導率の高い材料を含むことが好ましい。
【００６３】
また、フレーム１および／またはフレーム２の大気に接する部分には、輻射による放熱効率を高めるために、熱の放射率が高くなるような表面処理を施すことが好ましい。具体的には、その部分に、黒色の塗料を塗布したり、黒色の薄い樹脂膜を形成したり、あるいは金属材料そのものを酸化（例：黒色アルマイト加工）することによって熱の放射率を高めることができる。
【００６４】
フレーム１が機構部１００を実質的に密閉した形態で保持するとともに、フレーム２が回路部２００を実質的に密閉した形態で保持することによって、フレーム１内の空気とフレーム２内の空気とが対流することを防ぐようにフレーム１およびフレーム２は構成されている。
【００６５】
配線部３は、機構部１００と回路部２００とを電気的に接続する。配線部３は、フレーム１とフレーム２との間で空気が流通しないような密閉構造を有している。
【００６６】
配線部３は、フレキシブル基板で形成した配線材３１を含む。配線材３１は、熱伝導による熱流を抑えるように必要最小限のパターン幅および厚さを有するとともに、特定の信号以外の信号を伝送するためのラインは可能な限り細くするか、または配線途中にくびれ等を設けている。特定の信号とは、例えば、電源およびグラウンド接続のための信号および／または高速信号である。
【００６７】
フレーム１とフレーム２とは、樹脂などの低熱伝導材料を含む結合部４によって結合されている。フレーム１とフレーム２との間において、結合部４が設けられていない部分には樹脂などの低熱伝導部材を含む断熱部５が設けられている。
【００６８】
以上の構成によって、機構部１００で発生した熱と回路部２００で発生した熱とは、結合部４および断熱部５によって遮断され、相互に伝達しない。
【００６９】
光ディスク装置５０では、機構部１００の温度の上昇を抑え、機構部１００に搭載される半導体レーザの周囲の温度の上昇を最小化して、半導体レーザの温度上昇を抑える。そのために、光ディスクの記録および／または再生に必要最小限な部品だけを機構部１００に配置し、残りの部品は回路部２００に配置されている。それにより、機構部１００の消費電力を回路部２００の消費電力より小さくすることができる。
【００７０】
ある形態では、機構部１００の消費電力は、例えば０．５Ｗ程度と小さくできる。ただし、この場合、回路部２００の消費電力は、例えば１．５Ｗ程度と大きくなる。発熱量は消費電力に比例するので、フレーム１とフレーム２の容積を同じと仮定すると、フレーム２内の温度Ｔｂｅは、フレーム１内の温度Ｔｂｍより高くなる。
【００７１】
ここで、一般的な設計として、機構部と回路部とを１つのフレームに密閉する場合を仮定すると、そのフレーム内の温度Ｔｂは、光ディスク装置５０のフレーム１内の温度Ｔｂｍおよびフレーム２内の温度Ｔｂｅと、
Ｔｂｅ＞Ｔｂ＞Ｔｂｍ
という関係を有する。
【００７２】
詳細には、光ディスク装置５０は、２つのフレーム（すなわち、フレーム１およびフレーム２）を有しており、フレーム１内の温度Ｔｂｍは、仮定した１つのフレーム内の温度Ｔｂより低い。この場合、フレーム２内の温度Ｔｂｅは、仮定した１つのフレーム内の温度Ｔｂより高い。したがって、回路部２００に含まれる回路部品の動作保証温度の上限を、機構部１００の動作保証温度の上限よりも高く設定することが必要となる。
【００７３】
回路部品についてもそれ自体の発熱量に応じて動作保証温度は異なるが、上述したような設定にすると、回路部２００の設計負荷およびコスト負荷が増えることよりも、むしろ、半導体レーザの信頼性が向上するメリットの方が大きいと考えられる。
【００７４】
また、後述するように、回路部２００は機構部１００に比べて機構的な制約が少なく、防塵性能も要求されない。したがって、効率的に放熱するために、回路部２００を比較的自由に設計することができるので、回路部品の動作保証温度の上限の制約を軽減できるか、または、不要にできる。
【００７５】
以下に、この光ディスク装置５０における放熱機構について、より詳しく説明する。
【００７６】
機構部１００において発生した熱は、フレーム１にある程度伝導する。また、機構部１００において発生した熱は、機構部１００の近傍の空気を暖め、フレーム１内の温度Ｔｂｍを上昇させて、フレーム１内の温度Ｔｂｍとフレーム１の表面温度Ｔｓｍとの間の温度差に応じて伝達される。ここで、フレーム１の内側の温度は、外側の温度と同じとしている。フレーム１の熱は、フレーム１の表面温度Ｔｓｍと大気温度Ｔａとの間の温度差に応じて大気に放熱される。
【００７７】
放熱は、伝導による伝導放熱と、対流による対流放熱と、輻射による輻射放熱とに分類される。
【００７８】
機構部１００がフレーム１に断熱的に取り付けられていると仮定すると、フレーム１内の温度とフレーム１の表面温度との間の温度差（Ｔｂｍ−Ｔｓｍ）は、フレーム１の表面温度と大気温度との間の温度差（Ｔｓｍ−Ｔａ）と同じになる。実際には、機構部１００において発生した熱のうちの一部が、フレーム１に伝導するので、前者が小さくなる。機構部１００の温度Ｔｍは、フレーム１内の温度Ｔｂｍより高く、機構部１００において発生した熱は、機構部１００の温度Ｔｍとフレーム１内の温度Ｔｂｍとの間の温度差（Ｔｍ−Ｔｂｍ）に応じて放熱される。
【００７９】
回路部２００において発生した熱も、機構部１００と同様に放熱されるので、ここでは、説明を省略する。
【００８０】
図１では、大気への対流放熱と輻射放熱の流れの一部を、それぞれ黒矢印と白矢印で示している。
【００８１】
温度の関係を、以下（１）〜（３）に示す。
（１）Ｔｍ＞Ｔｂｍ＞Ｔｓｍ＞Ｔａ
（２）Ｔｅ＞Ｔｂｅ＞Ｔｓｅ＞Ｔａ
（３）Ｔｓｅ＞Ｔｓｍ
（１）は、機構部１００およびフレーム１に関連する温度の関係を示しており、Ｔｍは機構部１００の温度、Ｔｂｍはフレーム１内の温度、Ｔｓｍはフレーム１の表面温度、Ｔａは大気温度である。
（２）は、回路部２００およびフレーム２に関連する温度の関係を示しており、Ｔｅは回路部２００の温度、Ｔｂｅはフレーム２内の温度、Ｔｓｅはフレーム２の表面温度、Ｔａは大気温度である。
（３）は、光ディスク装置５０において、フレーム１の表面温度Ｔｓｍが、フレーム２の表面温度Ｔｓｅより低いことを示している。
【００８２】
具体的な温度上昇の値について、大気中に配置されたフレーム内に特定の消費電力で発熱する物体が存在するモデルに基づいた式を用いて計算することができる。この式として、例えば「電子技術」２００２年１１月号５頁に記載された式（式は省略）を使えば、フレームの表面温度およびフレーム内の温度は、熱流が一定になり飽和したときの値として、簡単に計算できる。計算結果と、単純な小型フレームを作り発熱体を外部フレームと断熱的に保持した実験結果とはよく一致する。
【００８３】
この式によると、対流による放熱量は、フレームの表面積に比例し、対流による放熱量は、フレームの温度と大気の温度との間の温度差の１．２５乗に比例する。フレームの面が上、下、横のどちらを向いているかに応じて放熱効率は変化する。また、輻射による放熱量は、フレームの表面積と放射率とに比例し、フレームの温度と大気の温度との間の温度差の１．２５乗に比例する。輻射は大気がなくても起こり、輻射による放熱量は、フレームの温度と大気またはその周囲の物体の温度との間の温度差に応じて変化する。
【００８４】
図２は、放熱によるフレーム内の温度上昇の具体的な計算結果を示すテーブルである。
【００８５】
図２のテーブルには、フレームの具体的な形状と消費電力とを想定して、上述した式を使ってフレーム内の温度上昇を計算した結果が示されている。以下の説明において、フレームをケースとよぶ。
【００８６】
ここでは、ケースを、機構部と回路部とが左右に配置されるように縦置きに配置する場合を想定した。また、機構部が機構部用ケースに断熱的に保持され、回路部が回路部用ケースに断熱的に保持されていると仮定した。
【００８７】
機構部用ケースのサイズおよび回路部用ケースのサイズは、それぞれ、高さ６０ｍｍ、奥行き６０ｍｍ、幅２０ｍｍであり、その容積を７２ｃｃとした。
【００８８】
また、光ディスク装置はポータブル機器を想定し、機構部の消費電力を０．５Ｗとし、回路部の消費電力を１．５Ｗとした。なお、消費電力の値は、将来、回路技術の進歩によってより低減化されるべきものであるが、ひとつの目安として上述した値を用いた。大気温度は、通常の民生機器で動作保証が求められる４０℃とした。
【００８９】
図２の（Ａ）から（Ｇ）は、以下の場合を想定している。
（Ａ）：機構部用ケースにおいて対向する広い１面から放熱しない場合、
（Ｂ）：機構部用ケースにおいて全面開放された場合、
（Ｃ）：回路部用ケースにおいて対向する広い１面から放熱しない場合、
（Ｄ）：回路部用ケースにおいて全面開放された場合、
（Ｅ）：ケースを分離することなく、機構部と回路部とを一つのケースに収納した場合、
（Ｆ）：一つのケースに機構部のみを収納する場合、
（Ｇ）：一つのケースに回路部のみを収納する場合。
【００９０】
（Ａ）および（Ｃ）に示されるように、機構部用ケース内の温度は１２．５℃上昇し、回路部用ケース内の温度は３３．１℃上昇した。
【００９１】
一方、（Ｅ）に示されるように、機構部と回路部とを一つのケースに収納する場合、ケース内の温度は、２３．１℃上昇した。
【００９２】
つまり、光ディスク装置５０のように、２つのフレームに分離すると、機構部用ケース内の温度上昇すなわち半導体レーザの周囲温度の上昇は１０．６℃だけ抑制できる。
【００９３】
なお、（Ｆ）は（Ｇ）のケースは、（Ｅ）のケースと同じ大きさであり、その場合の温度上昇を参考のために示している。
【００９４】
以上の結果は、回路部から機構部への熱流がないときの結果である。しかし、実際には、熱流があるので温度差は少なくなる。以下に、熱流がある場合について考察する。
【００９５】
ここでは、具体的に実現可能な構成として、機構部と回路部との間に断熱部（図１の断熱部５に相当）を設ける場合を想定した。ここで、断熱部の熱伝導率は、空気の約２倍で０．０４Ｗ／ｍ・ｍ・Ｋ、断熱部の厚みは５ｍｍとした。ここでは、配線部および結合部による熱流も断熱部に含まれているものとした。
【００９６】
この断熱部による熱抵抗は３４．７℃／Ｗである。機構部および回路部の熱抵抗は、図２の値から簡易的に計算して、それぞれ、２２．０℃／Ｗと２５．０℃／Ｗとして、熱抵抗の方程式を解いた。その結果、飽和時には、回路部から機構部に０．１８Ｗの電力（熱）が伝達し、回路部のケース内の温度上昇は４．０℃低下し、２９．１℃となり、機構部は逆に４．４℃上昇し、１６．９℃となり、温度上昇の抑制効果は６．２℃に低下した。
【００９７】
しかし、それでも、二つのケースが互いに断熱的であることによって、熱の伝達を抑制しているので、半導体レーザの温度上昇を有効に抑えることができる。
【００９８】
機構部用ケース内の温度は、機構部用ケース内の温度上昇分に大気の温度４０℃を加えるので、半導体レーザの周囲温度は５６．９℃（＝４０℃＋１６．９℃）となる。
【００９９】
半導体レーザの温度は、自己発熱等によってさらに上昇するので、例えば、動作保証温度の上限が６０℃の半導体レーザを使用することは難しい。そこで、実際の装置の設計においては、例えば、半導体レーザの搭載されている光ヘッドからの放熱を改善したり、機構部の放熱を改善する。この場合、光ヘッドおよび機構部から機構部用フレームへの熱伝導率を高くして、フレーム内の空気以外の経路を介してフレームに熱を伝達することで、フレーム内の温度上昇を抑制し、それにより、半導体レーザ自体の温度上昇を抑えることができる。
【０１００】
また、放熱を改善するために、フレームのサイズを大きくしたり、フレームとフレームとの間の断熱効果を高めたり、消費電力を抑えたり、回路部の放熱を改善して温度上昇を抑えて熱流を低下させたり、機構部に防塵フィルタ付きの開口を付け防塵性を確保しつつ換気によってフレーム内の温度を下げて、半導体レーザの動作温度を低下させてもよい。
【０１０１】
さらには、保証動作温度が７０℃と高い半導体レーザを用いるなど、一般的な大気温度で光ディスク装置の動作を保証するように設計することも求められる。
【０１０２】
いずれの場合にも、光ディスク装置５０のように、フレーム１とフレーム２とが互いに断熱的であることによって、半導体レーザの動作温度の上昇は、従来の機構よりかなり抑えることができる。
【０１０３】
なお、フレーム１とフレーム２との間に断熱部５を設けない場合であっても、フレーム１とフレーム２とを所定の距離だけ離して配置することによって、空気層を設けると、その空気層は、断熱部と同様の役割を果たす。
【０１０４】
ただし、空気層を設ける場合、熱伝達メカニズムの熱伝導、対流、輻射のすべてによる熱伝達が生じる。詳細には、空気の熱伝導率に応じた熱伝導、空気層の対流、および、フレームからの輻射によって、高温の部材の熱は低温の部材に伝達する。
【０１０５】
フレーム１とフレーム２との間に断熱部５を設けない場合は、フレーム１とフレーム２とが向き合う対向面にの少なくとも一方には、輻射による熱伝達が発生しないように、熱の放射率が低くなるような表面処理を施すことが望ましい。
【０１０６】
熱の放射率が低くなるような表面処理には、例えば、フレームの金属材料の鏡面処理、薄いアルミ箔を貼るなどがある。さらに、空気層を大気が流通するようにしておけば、効率的に放熱することができる。
【０１０７】
ただし、フレームの放射率を低減できない場合、または、フレームの表面が大気と流通できない場合には、やはり、断熱部５を設けることが好ましい。断熱部５があると、熱伝導によって熱は伝達するが、対流および輻射による熱伝達が抑えられる。断熱部５には、空気と同程度の熱伝導率を有する樹脂材料などを選ぶことで、熱伝達の量を大幅に低減できる。
【０１０８】
図３は、本発明の実施の形態１による光ディスク装置５０の機構部１００と回路部２００とをより具体的に示す、模式的断面図である。
【０１０９】
図３は、光ディスク装置５０の各部品の配置を明らかにするように示されている。特に、機構部１００と回路部２００にどんな部品が属しているかを示している。各部品の関係および動作は公知であり、本発明に関わらない詳細の説明を省略する。
【０１１０】
図３に示した光ディスク装置５０において、図１と同じ参照符号の部材は、機能が同じなのでその説明を省略する。
【０１１１】
ここでは、フレーム２は、ＩＣ部２１０において発生した熱を直接的に放熱できるようにするため、そのサイズがフレーム１のサイズより小さくなるように構成されている。
【０１１２】
機構部１００は、光ヘッド１０７と、スピンドル・モータ１０６と、ステッピング・モータ１０８とを含む。
【０１１３】
光ディスク１０１は機構部１００に搭載されている。フレーム１は、機構部１００を実質的に密閉した形態で保持しているが、光ディスク１０１を外部から搭載可能で、かつ、外部に取り出し可能なように構成されている。
【０１１４】
クランピング・プレート１０２に装着された光ディスク１０１は、カートリッジ１０３に収納されている。カートリッジ１０３は、カートリッジ・ホルダ１０４によって保持され、トラバース・ベース１０５に対して位置決めされる。一方、クランピング・プレート１０２は、スピンドル・モータ１０６上のターンテーブルの磁石に引き付けられ、それにより、光ディスク１０１はセンタリングされ、かつ、保持される。
【０１１５】
光ヘッド１０７は、搭載された光ディスク１０１に対して記録および再生の少なくとも一方を行う。光ヘッド１０７には、半導体レーザ１２０、光電子集積回路（ＯＥＩＣ（Ｏｐｔｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ））（図示せず）などが搭載される。
【０１１６】
光ヘッド１０７は、トラバース・ベース１０５上のステッピング・モータ１０８のスクリュー・シャフト１０８ａによって移送される。
【０１１７】
光ヘッド１０７と中継コネクタ１１０とはフレキシブル基板１０７ａによって接続されている。また、スピンドル・モータ１０６とステッピング・モータ１０８も中継コネクタ１１０に配線材（例えば、フレキシブル基板）によって接続されている。機構部１００と回路部２００とは、熱結合をできるだけ少なくするために配線材３１をひとまとめにした配線部３によって接続されている。
【０１１８】
ダンパー１０９は、フレーム１の内部の四隅に配置されている。
【０１１９】
放熱部材１１１は、カートリッジ・ホルダ１０４とフレーム１とを接続しており、カートリッジ・ホルダ１０４の熱は、放熱部材１１１を介してフレーム１に伝達される。
【０１２０】
放熱部材１１２は、トラバース・ベース１０５とフレーム１とを接続しており、トラバース・ベース１０５の熱は放熱部材１１２を介してフレーム１に伝達される。
【０１２１】
ダンパー１０９は、一般的には、ゴム、ゴム状樹脂などの比較的熱伝導率の低い材料を含むのに対して、放熱部材１１１および放熱部材１１２は、カートリッジ・ホルダ１０４およびトラバース・ベース１０５の熱をフレーム１に効率的に伝達するように機能し、放熱部材１１１および放熱部材１１２は、ダンパー１０９の効果を維持しつつ、熱を伝達するような材料として、例えば、フレキシブル基板または金属バネを含む。
【０１２２】
次いで、回路部２００の説明をする。
【０１２３】
回路部２００は、回路基板２０１と、回路基板２０１上に配置されたＩＣ部２１０とを含む。
【０１２４】
ＩＣ部２１０は、半導体レーザ１２０を駆動するレーザ駆動ＩＣ２０２と、スピンドル・モータ１０６とステッピング・モータ１０８と光ヘッド１０１上のフォーカス用アクチュエータとトラッキング用アクチュエータなどを電力的に効率よく駆動するＰＷＭ駆動ＩＣ２０３と、記録再生時に光ヘッド１０７の信号を処理をするアナログ信号処理ＩＣ２０４と、記録再生時に光ヘッド１０７の信号を処理をするデジタル信号処理ＩＣ２０５とを含む。
【０１２５】
特に、この光ディスク装置５０では、光ヘッド１０７に搭載することが一般的な高性能なレーザ駆動ＩＣ２０２を、回路部２００に配置しており、機構部１００の消費電力を低減している。ただし、レーザ駆動ＩＣ２０２は、機構部１００にできるだけ近づけるように配置しており、それによりレーザ駆動ＩＣ２０２の性能の低下を最小限に抑えている。
【０１２６】
さらに、回路基板２０１上には中継コネクタ２０６が配置され、中継コネクタ２０６は配線材３１によって機構部１００と接続されている。
【０１２７】
回路基板２０１は、結合部２０７によってフレーム２に固定されている。放熱部２０８は、回路基板２０１とフレーム２とを接続しており、回路基板２０１の熱は、放熱部２０８を介してフレーム２に伝達される。
【０１２８】
結合部２０７および放熱部２０８は、ともに高熱伝導率の金属系の材料を含み、回路基板２０１のベタアース等の低熱抵抗部分に接するなどによって放熱効率を高めることが好ましい。
【０１２９】
放熱シート２０９は、ＩＣ部２１０とフレーム２とを接続しており、放熱シート２０９は、高い熱伝導率の材料を含む。ＩＣ部２１０において発生した熱は、放熱シート２０９を介してフレーム２に伝達される。
【０１３０】
上述した光ディスク装置５０の基本的な放熱機構は、図１を参照して説明したものと同じである。放熱の経路は、フレーム１およびフレーム２内において、特に複雑であり、対流、輻射、熱伝導の分類が難しくミクロ的な説明はできない。しかしマクロ的に見ると、機構部１００では、光ヘッド１０７において発生した熱は、フレーム１内の空気の対流およびフレーム１内の空気および他の部品に対する輻射、ならびに、スクリュー・シャフト１０８ａを介したトラバース・ベース１０５への熱伝導によって、伝達される。
【０１３１】
一方、トラバース・ベース１０５には、光ヘッド１０７において発生した熱の他に、スピンドル・モータ１０６およびステッピング・モータ１０８において発生した熱が蓄積され、トラバース・ベース１０５の温度が上がる。トラバース・ベース１０５の熱は、フレーム１内の空気と、ダンパー１０９と、放熱部材１１１と、放熱部材１１２とを介してフレーム１に伝達される。
【０１３２】
回路部２００の放熱は、フレーム２内の空気の対流および輻射よりも、フレーム２への熱伝導が支配的である。
【０１３３】
図１を参照した説明では、回路部２００とフレーム２との間の熱伝導率が限定されるとしたが、上述したような構造によって熱伝導率を十分に高めると、フレーム２の温度は、回路部２００の温度とほぼ同じになり、発生した熱はフレーム２内の空気をほとんど介さずに流れる。また、フレーム２内の温度も、回路部２００およびフレーム２によって温められほぼ同じ温度となる。
【０１３４】
一方、発熱量と放熱量とが同じになった飽和状態のときのフレーム２の温度と大気温度との間の温度差は、フレーム２内の空気を介して放熱する場合のフレーム２の温度と大気温度との間の温度差と同じである。この結果、フレーム２内の温度上昇は、フレーム２が回路部２００を断熱的に保持するときの半分になるので、回路部２００の回路部品の動作保証温度の制約は軽減される。
【０１３５】
このことは、機構部１００の放熱の改善にも利用できる。例えば、上述した構成で機構部１００とフレーム１との間の熱伝導を改善する他の方法として、ダンパー１０９を使用することなく、熱伝導体を用いて機構部１００をフレーム１と接続することによって機構部１００の熱伝導率を飛躍的に改善すれば、結果としてフレーム１内の温度上昇を抑えることができる。
【０１３６】
以上、図３を参照して説明したように、光ディスク装置５０のように構成すると、一つのフレーム内に機構部と回路部とを設ける場合よりも、機構部１００を保持するフレーム１内の温度上昇を抑えることができるので、光ディスク装置５０は、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
【０１３７】
なお、フレーム１とフレーム２とが対向する面を、構成上完全な平面にできない場合には、その形状を任意に変更してもよい。また、全体のサイズ、消費電力のバランスあるいは回路部の放熱機構に応じて、回路部から機構部に伝達する熱量が少なくなるように、対向面の一部に空隙を設けてもよい。
【０１３８】
また、配線材３１はフレキシブル基板としたが、作業性を改善するために、低熱伝導率すなわち熱抵抗の高いスタック型のコネクタとしてもよい。  
【０１３９】
また、フレーム１とフレーム２との間に断熱部５を設ける場合には、断熱部５に当接するフレーム１またはフレーム２の部分は、すべて密閉されている必要はない。フレーム１またはフレーム２の部分には、熱伝導率を著しく損なわない範囲で、重量軽減等の目的で穴を設けてもよい。
【０１４０】
また、繰り返して強調しておくが、上記説明では、フレーム１およびフレーム２として、熱伝導率の高い金属性のフレームを用いたが、コストおよびデザイン性などに起因して、金属と組み合わせた樹脂製あるいは全体を樹脂製のフレームを用いてもよい。その場合でも、機構部１００において発生した熱を放熱するフレーム１と回路部２００において発生した熱を放熱するフレーム２とを互いに断熱的にすることによって、単純な構造で半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。もちろん、フレームはたとえ樹脂製であっても熱伝導率および放射率の高い部材であることが好ましいことはいうまでもない。
【０１４１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２による光ディスク装置５０Ａの模式的断面図である。
【０１４２】
光ディスク装置５０Ａでは、実施の形態１において図１を参照して説明した光ディスク装置５０と同じ部材には同じ参照符号を付けており、その部材の説明を省略する。
【０１４３】
また、部材などの構造を変更したものには参照符号の後ろにアルファベットを付けて区別する。
【０１４４】
光ディスク装置５０Ａは、主に、以下に示す二つの点において、図１を参照して説明した光ディスク装置５０と異なる。なお、ここでも、機構部用フレーム１をフレーム１とよび、回路部用フレーム２Ａをフレーム２Ａとよぶ。
【０１４５】
一つ目の違いは、フレーム２Ａに、換気可能な穴２Ａａを設けた点である。この穴２Ａａによって、フレーム２Ａの内部の空気を換気して回路部２００の放熱量を増やし、回路部２００の温度上昇を抑える。回路部２００は機構部１００のように埃などで性能劣化することがないので、開口２Ａａを設けてもよい。
【０１４６】
別の違いは、配線部３Ａと結合部４Ａとを長くして、フレーム１とフレーム２Ａとの間の距離を長くした点である。このように、断熱部５の長さを変更することなく、配線部３Ａと結合部４Ａとを長くすることによって、フレーム１と断熱部５との間に空隙６が設けられ、フレーム２と断熱部５との間に空隙７が設けられる。これによって、空隙６および空隙７に空気を通過させることができ、それにより、フレーム１とフレーム２と断熱部５とが冷却され、放熱効率が上昇する。
【０１４７】
このような構成では、光ディスク装置５０Ａのサイズが若干大きくなるものの、回路部２００から機構部１００へと伝達される熱流が減少する。それにより、機構部１００の温度上昇を実施の形態１において説明した光ディスク装置５０より抑えるので、半導体レーザの動作温度をより低減することができる。
【０１４８】
なお、空隙６および空隙７に十分空気を通過させることができる場合には、断熱部５に面するフレーム１およびフレーム２の面の放射率を高くして輻射による放熱量を増やしたり、あるいは、その面に凸凹を付けて対流による放熱量を増やすことによって、より冷却効率を上げることができる。
【０１４９】
なお、光ディスク装置５０Ｂでは、２つの空隙（すなわち、空隙６および空隙７）を設けたが、本実施の形態はこれに限定されない。光ディスク装置５０Ｂにおいて設けられる空隙は一つであってもよい。
【０１５０】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３による光ディスク装置５０Ｂの模式的断面図である。
【０１５１】
この光ディスク装置５０Ｂでは、特に、パソコン（ＰＣ）の周辺機器として、ＵＳＢまたはＩＥＥＥ１３９４などと接続するように、比較的自由にフレームを設計できる場合を想定している。もちろん、光ディスク装置５０Ｂを光ディスク・ビデオカメラに適用してもよい。
【０１５２】
光ディスク装置５０Ｂでは、実施の形態１において説明した光ディスク装置５０および実施の形態２において説明した光ディスク装置５０Ａと同じ部材には同じ参照符号を付けており、その部材の説明を省略する。
【０１５３】
また、部材などの構造を変更したものには参照符号の後ろにアルファベットを付けて区別する。
【０１５４】
光ディスク装置５０Ｂは、機構部用フレーム１Ａが回路部用フレーム２Ａを大きく覆うようにした点で、実施の形態１において説明した光ディスク装置５０および実施の形態２において説明した光ディスク装置５０Ａと異なる。
【０１５５】
なお、ここでも、機構部用フレーム１Ａをフレーム１Ａとよび、回路部用フレーム２Ａをフレーム２Ａとよぶ。
【０１５６】
光ディスク装置５０Ｂでは、フレーム１Ａの大気に接する部分がフレーム２Ａを覆うことによって、フレーム１Ａの放熱面積を、実施の形態１において説明した光ディスク装置５０および実施の形態２において説明した光ディスク装置５０Ａのフレーム１より大きくして、機構部１００の放熱効率を上昇する。
【０１５７】
光ディスク装置５０Ｂでは、また、フレーム１Ａの拡大に合わせて、断熱部５Ａも拡大されており、断熱部５Ａの拡大にともない、フレーム１Ａと断熱部５Ａとの間に設けられる空隙６Ａおよびフレーム２Ａと断熱部５Ａとの間に設けられる空隙７Ａも拡大している。
【０１５８】
また、フレーム１Ａの拡大に伴い、フレーム１Ａとフレーム１Ｂとを結合するための部材として、結合部４Ａだけでなく、結合部４Ｂを設けている。
【０１５９】
フレーム１Ａには、また、空隙６Ａと大気との流通を改善するために穴１Ａａを設けている。
【０１６０】
このようにフレーム１Ａの拡大に伴い、回路部２００の放熱量は若干犠牲になるが、機構部１００の放熱量は上昇するので、半導体レーザの温度上昇を抑えることができる。
【０１６１】
なお、フレーム１Ａのフレーム２Ａを覆う部分は、加工・組立の都合で、別ピースとして、光ディスク装置５０Ｂの製造時に組み立ててもよい。
【０１６２】
また、ＰＣ等のインタフェースにおいて、光ディスク装置５０Ｂに電力線が信号線とは別に供給される場合、もしくは、ＡＣラインまたはＡＣアダプタによって電力が供給される場合には、電池の持続時間を気にする必要がないので、空隙６Ａおよび空隙７Ａから小型のファンによって強制的に換気してもよい。
【０１６３】
この場合、ファンは、動力が電池でないと判別された場合に駆動されることが好ましい。また、光ディスク装置５０Ｂに温度センサ等を設けて、温度センサによって検出される温度が所定の温度以上になった場合にファンを回転させることが好ましい。
【０１６４】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４による光ディスク装置５０Ｃの模式的断面図である。
【０１６５】
この光ディスク装置５０Ｃは、ビデオカメラ機能を有している。
【０１６６】
光ディスク装置５０Ｃにおいて、実施の形態１〜実施の形態３において説明した光ディスク装置５０、５０Ａ、５０Ｂと、同様の機能を有する部材には同じ参照符号を付け、その部材の説明を省略する。
【０１６７】
このようなビデオカメラ機能付きの光ディスク装置５０Ｃを、光ディスク・ビデオカメラともよぶが、以下の説明では、単に、ビデオカメラ５０Ｃとよぶ。
【０１６８】
また、部材の構造を変更したものは、参照符号の後ろにアルファベットを付けて区別している。
【０１６９】
なお、ビデオカメラ５０Ｃを保持するためのベルト３０４と人手４００は断面図ではない。
【０１７０】
ビデオカメラ５０Ｃは、機構部１００と、回路部２００と、カメラ部３００と、映像処理部３０１と、表示部３０２とを備える。表示部３０２は、例えば、ＬＣＤパネルである。
【０１７１】
ビデオカメラ５０Ｃにおいて、機構部用フレーム１Ｂは、ビデオカメラの右面全体および下面全体を放熱面としている。なお、ここでも、機構部用フレーム１Ｂをフレーム１Ｂとよぶ。
【０１７２】
カメラ部３００で、ＣＣＤなどの固体撮像素子（図示せず）と、ズームレンズ光学系など撮像部と、マイクなどの音声入力回路とを含む。
【０１７３】
カメラ部３００は、配線部３Ｃによって接続された映像処理部３０１によって制御される。
【０１７４】
映像処理部３０１は、カメラ部３００によって得られた映像信号によって示される映像を表示部３０２に表示するとともに、カメラ部３００によって得られた音声信号によって示される音声を、音声出力部３１０から出力する。
【０１７５】
映像処理部３０１は、また、カメラ部３００によって得られた映像信号および音声信号を圧縮して圧縮データを生成し、圧縮データを回路部２００に送信し、機構部１００の光ディスクに映像情報および音声情報として記録する。
【０１７６】
表示部３０２は、通常のビデオカメラと同様に、カメラ本体から本のように開いて見られるように構成されている。ユーザが表示部３０２を閉じて使わない場合、ビューファインダー（図示せず）の表示に切替わる。
【０１７７】
再生時には、映像処理部３０１は、機構部１００の光ディスクから圧縮データを映像情報および音声情報として再生し、圧縮データは映像処理部３０１で伸張され、映像信号および音声信号に復元される。映像処理部３０１は、復元された映像信号および音声信号をそれぞれ表示部３０２と音声出力部３１０とに出力する。
【０１７８】
ビデオカメラ５０Ｃの外部に対しては、アナログ端子を介して、伸張された映像信号および音声信号は出力されてもよく、圧縮データのまま、デジタル信号として、ＡＶサーバーおよびＰＣなどに出力されてもよい。
【０１７９】
映像処理部３０１と回路部２００とは、回路部用フレーム２Ｂに保持され、カメラ部３００は、カメラ部用フレーム２Ｃに保持され、表示部３０２および音声出力部３１０は表示部用フレーム２Ｄに保持されている。なお、以下の説明において、回路部用フレーム２Ｂ、カメラ部用フレーム２Ｃ、表示部用フレーム２Ｄをそれぞれ、フレーム２Ｂ、フレーム２Ｃ、フレーム２Ｄとよぶ。
【０１８０】
カメラ部３００は、撮像素子の温度特性に起因するＳＮ比の劣化を防止するため、カメラ部３００を保持するフレーム２Ｃは、他のフレーム１Ｂ、２Ｂと断熱的になっている。
【０１８１】
また、フレーム２Ｂおよびフレーム２Ｄは、熱伝導率の高い回路結合フレーム２Ｅによって結合されており、回路部２００、映像処理部３０１および表示部３０２において発生する熱は、フレーム２Ｂとフレーム２Ｄとから放熱される。
【０１８２】
一般的な使用状態では、フレーム２Ｂとフレーム２Ｄとは開いており、それより、放熱効率が高められる。
【０１８３】
フレーム２Ｂとフレーム２Ｄとが閉じているときは、表示部３０２の表示は停止され、ビューファインダー（図示せず）の表示部が表示ように構成されている。
【０１８４】
フレーム１Ｂと、フレーム２Ｂと、フレーム２Ｃとは、結合部４Ｃによって結合されており、フレーム１Ｂと、フレーム２Ｂと、フレーム２Ｃとのそれぞれの間には、熱的な結合を最小化するために、断熱部５Ｂが設けられている。
【０１８５】
また、機構部１００と回路部２００とは配線部３Ｂによって電気的に接続され、カメラ部３００と映像処理部３０１とは配線部３Ｃによって電気的に接続され、回路部２００と電池３０３とは配線部３Ｄによって電気的に接続され、映像処理部３０１と表示部３０２とは配線部３Ｅによって電気的に接続されている。
【０１８６】
ここではフレーム１Ｂには、さらに電池３０３が取り付けられる。これにより、フレーム１Ｂの放熱面積が増加するとともに、電池３０３自体の比較的大きな熱容量を利用して、熱飽和に達するまでの時間を長くすることができる。通常のサイズの電池であれば、概算として、飽和時間を３０分以上長くすることができる。電池３０３は、内部抵抗によって若干の発熱が生じるが、基本的に大きくは温度上昇しない部品である。
【０１８７】
通常の撮影では、撮影時間は数分から数十分間であるので、機構部１００の温度上昇が飽和レベルに達する前に撮影動作を終了する。したがって、温度上昇を飽和時の高温より低く抑えられる。ただし、ここでは、撮影停止状態または再生停止状態では、ビデオカメラ５０Ｃの動作が停止していることを前提としている。
【０１８８】
フレーム１Ｂには、熱伝導率の比較的高い材料で作製したベルト３０４が、ベルト取り付け部３０５を介して取り付けられている。このように熱伝導率の比較的高い材料でベルトを作製することによって、放熱効率を上げることができる。
【０１８９】
さらに、人手４００でフレーム１Ｂを保持する構成とすることで、ビデオカメラ５０Ｃを使用する前にフレーム１Ｂに蓄積された熱、または、ビデオカメラ５０Ｃの使用中に機構部１００において発生する熱を、人手４００を介して放熱できる。ただし、ビデオカメラ５０Ｃの温度が体温より低い場合、ビデオカメラ５０Ｃは人手４００から熱を受けることになり、その温度は３６〜３７℃になる。
【０１９０】
フレーム１Ｂには、人手４００との接触面積を少なくして、人に不快感を与えないように、凸凹部１Ｂａが設けられている。人手による放熱は、ビデオカメラ５０Ｃの動作保証温度の上限が、人の体温以上である場合（例えば、４０℃）に効果がある。ただし、この効果は、三脚などを用いて人手に接触しない場合、期待できないので、フレーム１Ｂを他のフレーム２Ｂ、２Ｃと断熱的にしている。
【０１９１】
以上のように、ビデオカメラ機能を有する光ディスク装置５０Ｃについても、半導体レーザを含む機構部１００を保持するフレーム１Ｂを他のフレーム２Ｂ、２Ｃと断熱的にすることによって、半導体レーザの温度上昇が抑制され、高信頼で長寿命のビデオカメラが提供される。
【０１９２】
なお、実際のビデオカメラ５０Ｃは、人手４００に対してコンパクトに設計して握りやすく、かつ、小型に設計するのが望ましい。また、ビデオカメラ５０Ｃの高さは、人手４００で握れるように短くするため、カメラ部３００を機構部１００の左側に配置してもよい。
【０１９３】
また、ビデオカメラ５０Ｃの使用時に太陽光が照射される面の放射率を低くし、ビデオカメラ５０Ｃの表面に、凸凹部１Ｂａを設けて、太陽光が照射されにくい面の放射率を高くするように表面処理を施せば、太陽光の吸熱による温度上昇を抑えつつ、輻射による放熱によって、ビデオカメラ５０Ｃの放熱を改善できる。
【０１９４】
以上において、４つの実施の形態を説明したが、本発明は、上述した実施の形態だけに限定されるものではなく、同様の効果を生じるもの全てを含む。さらに、本発明による半導体レーザ装置が有し得る機能は、光ディスク装置の機能およびビデオカメラ機能に限定されるものではない。半導体レーザ装置が有し得る機能は、例えば、デジタルスチルカメラなど、光ディスク装置を記憶装置として使うアプリケーション機能を全て含んでもよい。
【０１９５】
また、本発明は、いわゆるＰＣ内蔵用のＤＶＤ−ＲＡＭ装置などにも適用可能である。例えば、機構部用フレームのみをＰＣ筐体に取り付けられるように設計し、別の回路部用フレームをＰＣ筐体に取り付けずＰＣ筐体内のファン等で強制空冷されるようにしてもよい。また、回路部用フレームをＰＣ筐体に取り付けて、別の機構部用フレームとＰＣ筐体との熱伝導を断ち、ファンによる強制空冷を行ってもよい。この場合、どちらが機構部内の半導体レーザの温度上昇を抑制できるかを測定して、取り付け方法を決めるのが合理的である。そのため、半導体レーザの温度は、温度センサなどで測定して、ＰＣの外部からチェックできる構成にすればよい。また、光ディスク装置単体や光ディスク・ビデオカメラにも半導体レーザの温度を測定する温度センサを取り付け、温度が簡単に分かるようにしておけば、放熱機構の効果を効率的に確認できる。
【０１９６】
以上のように、本発明の好ましい実施の形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施の形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施の形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１９７】
本発明によれば、半導体レーザを含む機構部において発生した熱を放熱するフレームと、機構部を制御する制御部において発生した熱を放熱するフレームとが断熱的に結合されているので、半導体レーザの周囲温度の上昇を最小化することができる。その結果、半導体レーザの動作温度を低減できるので、半導体レーザの動作信頼性と動作温度によって決まる寿命を大幅に改善できる。
【０１９８】
また、同様の構造を、ビデオカメラ機能を有する半導体レーザ装置に適用することで、高温環境下でも半導体レーザの動作温度の上昇を抑制し、動作範囲が広い、高信頼の半導体レーザ装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１による光ディスク装置の模式的断面図である。
【図２】図２は、ケース寸法と消費電力による庫内温度上昇計算結果を示すテーブルである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１による光ディスク装置における機構部と回路部とをより具体的に示す、模式的断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２による光ディスク装置の模式的断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３による光ディスク装置の模式的断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態４による光ディスク装置の模式的断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2004100168.tif 000016