本发明涉及致动器，具体涉及要求对其振动及摆动进行控制的转动致动器。尤其是，本发明可应用于在一个转动致动器（透镜座）上安装了用于移动焦点及光道跟随/查找方向的物镜的光盘记录器上。 光盘记录器通常采用转动透镜座在其中透镜可从沿其光轴在座中轴向移动。这种运动可使用物镜来产生调焦操作。此外，透镜座的转动方式使得透镜能以一个所谓的光道查找操作从一条记录光道移动到相邻的一条记录光道或多条这种记录光道。这一透镜座是通常位于一个光头托架上，它也被称为粗致动器，在其中有一个可以滑动地与转动地接纳一个透镜座的竖转轴。在光盘记录器中，由于极高的光道密度及线性的记录密度，在竖转轴与透镜座之间的任何裕度将导致摆动并引进一个必须由伺股电路去调节的独立变量。在许多情况中;转动透镜座（也称作致动器）相对于光头或传感器托架的摆动或其它运动在光道间距大约为一微米及沿光道的单元的长度是一微米或更小的基本上线性密度的情况下成为有显著影响地。
在其它记录器中也存在类似的问题，例如在所谓的硬盘记录器中，其中，磁传感器为了磁道跨越和磁道查找是可转动地安装的。随着这种硬磁盘的磁道密度的增加，对转动着的可转动支座的裕度的敏感性也越来越变得关键了。从而，希望对一个可转动的致动器或传感器座（也称作工具座）及其支座（不论它是在一个光头托架或者在一个使用这样一个可转动致动器的一个装置的框架上）之间的关系提供一种简单而有效的控制。
Terayama等人在美国专利4，687，296中示出了一种用在光盘环境中的可转动物镜座。在支持转动致动器/透镜座的框架上连接一个弹性压紧件，使得当透镜旋转或转动时令压紧件扭转以消除在记录道跟踪或查找方向，即垂直于物镜光轴方向上的振动。该弹性压紧件（如这一对比文件的图5中所示）同时对抗它所绕之转动的转轴弹性地牵拉转动透镜座。根据该对比文件，该弹性压紧件减少跟踪方向上的振动，即，物镜座的转动。弹性压紧件作用在转动透镜座上的力当透镜座绕中心转轴转动时将会改变，使得由转动物镜座作用在转轴上的力表现为作用在轴上的一个固定位置，而不是在它绕该轴转动时跟随透镜座而转动，即，弹性压紧件的力并不跟随物镜座的转动，所以它并不在轴的旋转轴与透镜的光轴之间的一根轴上提供一个固定的力。人们认为保持该力与转动致动器/透镜座与转轴之间的滚动触点对正能够为这种转动致动器/透镜座与轴销之间提供最佳的工作关系。并且还认为，当触点跟随这一对比文件中的配置所提供的致动器的滚动时转轴与转动致动器之间所产生的摩擦力能够维持在一个更平稳与可预测的值上。物镜通常是转动致动器上最重的部件，这个事实对于保持透镜座作用在转轴的力对正物镜的重心这一点提供了额外的利益。这被认为是减低振动与提供透镜座的旋转动作以稳定的和可预测的结果的最佳方法，同样也是对透镜座在转轴上的转动轴滑动运动提供稳定的和可预测结果的最佳方法。
Van Rosmalen在美国专利4，683，471中示出了具有两组磁线圈的一个物镜的焦点控制器，其中的信号具有相同的辐值与频率但是是反相的用于使透镜周期性地绕两条轴中之一摆动移到照射光束的光轴的主线上。这一专利是因为它示出用多个信号及叠加信号的相位关系来控制一个物镜而引用的。这一对比文件所提供的功能与本发明所教导与提出的功能是大不相同的。Gijzen等人在美国专利4，773，055中的类似教导示出一个第一线圈导致物镜的轴向运动而一个第二线圈导致物镜的摆动。这里没有示出有关控制轴销与转动致动器之间的关系的控制。
Tsurushima等人在美国专利4，482，988中示出了一台光盘设备的转动透镜托架/致动器，它在转动致动器上兼有调焦与跟踪/查找线圈。这一对比文件并未示出将一个转动部件推向一个轴销，如本发明所教导的。
Musha美国专利4，386，823是为了它示出磁性线圈将一个物镜定位在一个长方形支架上而被引用的。这一专利示出了控制一个物镜的另一种装置。
Suzuki在美国专利4，861，138中示出光盘记录器中的一种转动致动器，在其中，转动致动器绕一根支持轴旋转并在其上轴向滑动。这一专利使用一种特殊的磁铁/线圈配置但并未提出如何在一根转动轴与其所支持的转动致动器之间的调节容差。
Jchikawa等人的美国专利4，838，649示出了另一种绕一根转轴旋转并具有以一条平行于转动轴的光轴偏离该转轴的一个物镜的转动致动器。这一专利教导将该转动致动器的重心放在转动轴上以及一个对跟踪方向上（向光轴与转动轴的移动）的位移具有高刚性而在以直角与滑动轴相交的平面中的转动则具有低刚度的一个弹簧部件。
Yumura等人在美国专利4，862，441中示出了支持在一个线性移动的粗糙的致动器或传感器托架上的另一种光盘物镜致动器/支座。
Estes美国专利4，799，766中示出只使用磁悬浮将一个物镜定位在调焦与跟踪两个方向上，Van Rosmalen在美国专利4，557，564的图6中示出一种转动致动器，它并不提供本发明的操作，但却示出了一种不但能用于光盘还能用于上面提到的硬磁盘的转动致动器。
根据本发明，一种装有诸如磁传感器，物镜跟踪反射镜之类的工具的转动致动器是安装或绕一条转轴运动的。支承装置，诸如一个光头托架，将该转动致动器与一个框架部件互相连接。头托架上的配置是这样的使得该转动致动器压在转轴上一个跟随转动致动器转动的点上。在本发明的较佳形式中，转动致动器不仅可绕轴转动也能在其上轴向滑动。在本发明的一种较佳构造中，转动致动器的跟踪/查找或转动的致动是由在致动器上的一组线圈实现的，这些线圈是被置于与永久磁铁的磁协作关系中。通过一个或多个线圈的电流由于永久磁铁磁场与线圈中的电流所产生的磁场的交互作用而导致转动致动器转动。在一种配置中，流经线圈的偏压电流推动转动致动器将其压在轴上。在这一配置中，导致转动的电流是叠加在该偏压电流上使得将转动致动器偏压在轴上的线圈同时提供对致动器绕轴转动的控制。在另一种配置中，产生工具的转动的电信号提供侧向偏压。较为理想的是位于从转轴径向地延伸通过诸如一个物镜或传感器的工具的中心点的线上的。
本发明的上述及其它目的，特性及优点从下面对本发明示出在附图中的较佳实施例的更具体的说明中将得到更明白的理解。
图1为展示可使用本发明的一个光盘设备的简图。
图2示出可使用本发明的一个转动致动器/透镜座，它是可转动地以及可滑动地安装在一条转轴上的。
图3是图2的转动致动器的一个简化平面图并示出用永久磁铁跟踪一个转动产生线圈的关系。
图4是展示当本发明应用于图2与3所示的转动致动器时的功能特征的框图。
图5示出可用于图2与3所示的转动致动器的本发明的另一个实施例。
图6是用于在图2与3所示的致动器中实施本发明的一个实用电路的简化电路图。
图7是本发明的一个第二实施例的一个简化电路图。
现在更具体地参看附图，相同的数字表示各图中相同的部件与结构特征。光盘10在箭头11的方向上绕其旋转轴12旋转。盘10是适当地安装成在一台适当的电机（未示出）上转动的。一个精密致动器13安装在头托架15的远端。头托架15由设备控制器14控制并可以通常方式在框架（未示出）上移动。示出的实施例中的精密致动器13携带一个工具22。工具22可以是一个磁传感器，光反射镜，物镜，或其它工作部件。此后的讨论将工具22看成是一个物镜22。精密致动器以启动调焦动作的方式运载物镜22，即，沿物镜的光轴接近或离开盘10的运动并通过垂直于透镜22的光轴23的旋转运动进行光道跟踪与查找，如图2中箭头25所示。箭头25延伸在盘10的径向上以跨越一系列光道。此外，头托架15可以径向运动将精密致动器13定位在盘10的一个予定的径向区域中。
现在更具体地参看图2与3，在头托架15上安装有转轴21，它是精密致动器13的支承架。精密致动器13包括一个本体20，较理想地压制成梁架形状的，它是可以横向移动的使得透镜22可以插入一个盘托架（未示出）中。一个调焦线圈24围绕本体20上的转轴21延伸。一对跟踪线圈26设置在本体20的相对两侧上，图3中看得最清楚。一对磁铁28以竖立方式安装在头臂15上与跟踪线圈26与调焦线圈24成紧密的磁缔合。对于某些应用，安装在本体上的一个淬硬的插入件30构成一个绕转轴21的滑动支承用于使得精密致动器13能够绕转轴21旋转并且在其转轴上轴向地滑动，这一转轴是轴21的中心轴。由于不可缺少的紧配合，转轴21与淬硬的支承插入件30之间的任何空隙31都能导致本体相对于转轴21的由自主的摆动或振动。希望能够从廉价及有效的方式来最小化这些运动。
根据本发明，线圈26不仅用于产生精密致动器13的旋转运动，还用于通过流经其中的偏压电流提供一个偏磁磁场来产生箭头32所指的磁力。这磁力将本体20相向箭头32的方向将本体20压在转轴21上由线33所表示的一个点上，该线圈同时通过透镜22的光轴34。应当注意由箭头32表示的偏磁磁力是叠加在由跟踪线圈26与磁铁28产生的用于引起致动器13的旋转运动的磁力36，37上的。流经线圈26的控制电流的作用是产生同一转动方向上的力。即，逆时针转动本体20，由箭头36与37表示的磁力导致本体20与磁铁28之间的反作用力。对于顺时针转动，由箭头36与37表示的磁力是反向的。关于这一点，必须注意，由箭头32表示的偏磁磁力是在相反的转动方向上的，使得没有转动效力旋加在精密致动器13上。将引起转动的磁力与偏磁磁力叠加导致这些力的叠加维持导致本体20与转轴21之间的接触时偏向力永远在线33上。所以，当本体20转动时，该偏向力跟随本体20绕轴21转动。这一配置保持偏向力使轴21与本体20一起维持在沿线33的方向上，不管它是在轴21最靠近透镜22的一侧还是在对侧都没有影响。这一配置同时提供精密转动致动器13中最大的平衡。可以理解，磁铁28可以安装在致动器13上而线圈26安装在支座15上。
线圈26的缠绕方向与流经其中的电流方向确定了转动方向与所产生的偏向力的方向。由于这种关系是已知的并且是一个设计问题，所以不再作进一步的讨论。图4示出了产生图3中所描述的力的功能性而图6示出了这样一个电路的一个构成后的实施例。当电流流经线圈26中时，线圈26是配置成生成上述的磁力，即.使本体由箭头36与37指示的转动的由电流40与41产生的磁力。反转线圈的缠绕方向将导致电流方向的反转。在图4的示例中，由箭头40与41表示的电流方向产生方向相反的磁力36与37用于在精密致动器13上产生转动扭矩。反之，为了生成由箭头32所表示的偏磁磁力，电流在由箭头42与43表示的相同的方向上流过。从上面的线圈端50与51流经线圈26的电流的叠加分别使用模拟和电路55与56。一个光道跟随与查找电路52从设备控制器14接受由双头箭头53表示的控制信号。它通过模报和电路55，56分别向线圈端50与51输送控制信号，使线圈26驱使致动器13转动。相反，偏流电路57是分别经由模拟和电路55与56连接到线圈26的端50与51上的，这导致在这两个线圈26中的电流的叠加。
虽然实施本发明的一种最佳方式是使用图4与6中所示的跟踪线圈，如果愿意，也可以为偏流电路设置独立的线圈。如在图5中清楚地看到，跟踪与查找电路52是直接与线圈26相连以提供产生转动的磁力的。偏流电路57不是连接到线圈26而是连接到一组偏磁线圈61，它们可以是与线圈26互相缠绕以提供箭头32所表示的偏磁磁力的。
图6是本发明的已构成的实施例的简化示意图。一对跟踪线圈26具有与一个倒相信号放大器59的公共连接点，该放大器是由求和放大器电路55与56控制的。偏流电路57是一个可变电池（DC）电源作用在求和放大器55的电流求和节点60，它是有源的输入。求和放大器的第二输入是一个参照信号源61。对电流求和节点60的第二输入是线63上从光道跟随与查找电路52接收的跟踪驱动信号。虽然图4示出电路52对求和器55与56供给差分信号，但图5的实施例使用一个单一的输入。差分信号作用是通过求和放大器56的差分放大器65实现的。在求和放大器56中不是在一个信号求和节点60上求偏流信号与跟踪/查找信号之和，而是差分放大器在一个输入端上接受偏流信号并在其第二或差分输入端上接受线63跟踪与查找信号并求这两个信号的差。放大器55与56的输出信号不但供给线圈26的末端引线，也供给倒相信号放大器中的一个求和节点67。这一引线控制放大器59，在两个线圈26中流过的用于查找与跟踪的电流与输入两个放大器55与56中的偏流信号使得在线圈中流过的电流产生力32而在线63上的查找/跟踪信号产生磁力36与37。注意在图6中线圈26的中央引线70在图5中并未接地。放大器59在线圈末端上产生较高幅值的反电压产生较快的跟踪操作。图5的模拟和电路55与56包含与图6中所示电路相似的工作放大器。其它电路配置可根据需要采用。
图7示出本发明的一个高效能量型式。不是在跟踪线圈26上施加一个独立的偏流电流，来自跟踪与查找电路52的定位电流偏压转动本体20在转轴31上。这一配置取消了对偏流电路57与和电路55与56的需求。偏压的相同的要求的朝向，即，跟随转动本体20的转动的偏压力，得到了保持。在第一个描述的实施例中，在两个跟踪线圈中的定位电流是相等的。其结果是本体20对转轴31没有净偏压。图7的电路对一个跟踪线圈提供较大的导致转动的扭矩而同时将本体20偏压在转轴31上。
一对齐纳（Zener）二级管71与72分别将跟踪线圈26c（顺时针方向转动本体20）与26cc（逆时针方向转动本体26）连接到伺服电路52上。对于顺时针方向转动，产生扭矩的电流流过线圈26c用于产生扭矩及将本体20推向转轴31的侧向偏压。对于本体20的逆时针方向转动，产生扭矩的电流流过线圈26cc产生转动与侧向偏压力。从而，所有扭矩都是由两个跟踪线圈26c或26cc之一提供的。由于这两个线圈是极性相反的，相反方向的电流产生同一方向的侧向偏压力。
齐纳二极管71，72限制了侧向偏压力。一旦驱动信号超过了齐纳二极管的相反电流导电阈值，不导电的齐纳二极管开始从向前导电的齐纳二极管传导转向电流。流经反向导电的齐纳二极管的电流对抗偏压力从而限制了侧向偏压。这种限制使本体20与转轴31之间的摩擦作用受到限制。即，当二极管向前导电时，线圈26c正在向本体20同时提供导致转动的扭矩与侧向偏压力;线圈26cc没有电流。当超过了齐纳二极管72的反向电流条件阈值时，它开始导电供给通过线圈26cc的一个电流对抗由线圈26c的电流产生的偏压与扭矩力。
当二极管71与72被选择为不是齐纳二极管时，则不提供反向电流的阈值。这样一种配置意味着可能施加较大的侧向偏压力。这种配置在转轴31是水平时对于克服在本体20上由重力产生的侧向偏压可能是有用的。应当理解，可以在不脱离本发明的情况下构思出在控制扭矩和侧向偏压力中产生类似变化的其它电路配置。
虽然本发明已经参照其较佳实施例具体地进行了展示与描述，但熟悉本技术的人员应能理解，可以在不脱离本发明的精神与范围的情况下，在其中作出各种形式上与细节上的变化。