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Die Erfindung betrifft eine Nadel für die Wiedergabe von Informationen, die auf einer Platte als Tiefenänderungen am Boden einer spiralförmigen, auf der Oberfläche einer Platte verlaufenden Rille aufgezeichnet sind, wobei die Nadel einen länglichen Träger aus Isolierstoff aufweist, der sich an einem Ende zu einer Spitze verjüngt.
Zur Aufzeichnung von Informationen sind zahlreiche Vorschläge bekannt. So verwendet ein bekanntes Tonaufzeichnungssystem einen piezoelektrischen Umsetzer in einem elektromechanischen System, welches sich für bestimmte begrenzte Bandbreiten (wie etwa für Tonaufnahmen) erfolgreich erwiesen hat.
Magnetbandaufzeichnungen mit einer schraubenförmigen Abtastung bei der Aufnahme und Wiedergabe haben die Bandbreite von bekannten Magnetbandsystemen mit geradliniger Abtastung erweitert, so dass Videofrequenzaufnahmen unter Verwendung eines Magnetbandes als Aufnahmeträger möglich sind.
Videosignale wurden auch bereits auf einen Tonaufzeichnungsträger aufgenommen unter Verwen-
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und mittels einer Speicherröhre in Videofrequenzsignale zwecks Wiedergabe auf einem Fernsehschirm umgewandelt.
Dies und andere ähnliche Systeme haben jedoch in der Praxis grosse Nachteile, wie etwa das Fehlen von Einrichtungen zum Umsetzen der grossen Bandbreiten für Videöfrequenzen, zu kurze Spielzeit, hohe Herstellungskosten bei der Massenherstellung des Trägers oder hohe Kosten des Wiedergabegerätes od. dgl. Magnetbänder sind beispielsweise ein relativ teures Trägermaterial, wenn sie für Videoaufnahmen verwendet werden. Die notwendige Einrichtung zur Umwandlung der Bandbreite, wenn ein Tonaufzeichnungsträger für Videoaufnahmen verwendet wird, ist für den Durchschnittskonsumenten zu teuer.
Ein kürzlich entwickeltes Videoplattenaufnahmesystem verwendet eine dünne flexible Platte. wobei auf elektromechanischem Weg Videosignale aufgenommen und abgenommen werden. Beim Abspielen muss die Platte mit einer Umdrehgeschwindigkeit von etwa 1500 Umdr/min angetrieben werden, wobei ein Mittelnabenantrieb verwendet wird und der Träger auf einem Luftkissen über einem festen Teller gedreht wird. Die erhaltenen Ausgangssignale besitzen eine ausreichende Bandbreite, um eine Schwarz-Weiss-Fernsehwiedergabe zu ermöglichen. Obwohl die Plattenherstellung in einem solchen System relativ billig ist, ist die Spielzeit durch die rasche Umdrehgeschwindigkeit der Platte und da jeweils nur eine Seite der Platte bespielt werden kann, relativ kurz.
In der US-PS Nr. 3, 783, 196 ist ein Videoplattenwiedergabesystem beschrieben, bei welchem den Videosignalen entsprechende Änderungen der geometrischen Abmessungen am Boden einer Spiralrille auf einer Platte herangezogen werden, wobei die Kapazitätsänderungen gegenüber einer Elektrode in einer Nadel abgetastet werden, während die Platte durch einen Plattenteller in Drehung versetzt wird.
Gemäss der Erfindung besteht die Nadel für die Wiedergabe von Informationen, die auf einer Platte als Tiefenänderungen am Boden einer spiralförmigen, auf der Oberfläche einer Platte verlaufenden Rille aufgezeichnet sind, wobei die Nadel einen länglichen Träger aus Isolierstoff aufweist, der sich an einem Ende zu einer Spitze verjüngt, darin, dass der Träger mit einer Aussenfläche ausgebildet ist, deren Ränder sich in der Nähe der Nadel verjüngen, auf der Fläche des Trägers eine leitende Schicht aufgebracht ist, die leitende Schicht an der Spitze in einer gekrümmten Randfläche endet, die im wesentlichen in die Krümmung zumindest des Mittelbereiches des in vom Boden der Plattenrille gebildeten Profils passt, wodurch ein Aufliegen eines Bereiches der gekrümmten Randfläche auf den den Mittelbereich der Rille bestimmenden Teilen des Rillenbodens erreicht werden kann.
Die Erfindung wird nun näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer mit Rillen versehenen Platte mit einer Abtastnadel gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 2 eine Seitenansicht der Rille gemäss Fig. l im Schnitt ; Fig. 3 eine Längsschnittansicht der Rille gemäss Fig. l ; Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil einer Rille gemäss Fig. l ; Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Abnehmerspitze gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 6A eine Draufsicht auf einen Teil einer Rille, in welcher die Informationen in Form eines amplitudenmodulierten Trägersignals
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aufgenommen sind ; Fig. 6B bis 6D verschiedene Kurvendiagramme, aus welchen die Kapazitätsschwankungen in bezug auf eine Abnehmernadel ersichtlich sind ;
Fig. 7A eine Draufsicht auf eine Rille, in welcher die Informationen in Form eines frequenzmodulierten Trägers aufgenommen sind ; Fig. 7B ein Diagramm, welches die Kapazitätsänderungen, die bei Abtasten der Rille gemäss Fig. 7A mit einer Nadel auftreten, aufweist ; Fig. 8 ein Schaltbild teilweise in Form eines Blockschaltbildeszur Veranschauli- chung eines Verfahrens zur Aufnahme der in den Fig. l, BA oder 7A gezeigten Modulationsmuster ; Fig. 9 ein Flussdiagramm, aus welchem die Stufen 9A bis 9J zur Herstellung einer Videoplatte ersichtlich sind ; Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Gerät zur Wiedergabe einer gemäss Fig. 9 hergestellten Videoplatte ; Fig. 11 eine Seitenansicht eines Wiedergabegerätes gemäss Fig. 10 ;
Fig. 12 eine Stirnansicht eines Wiedergabemechanismus gemäss Fig. 10 ; Fig. 13 eine Stirnansicht des Abnehmerarms
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in Blockform einer Schaltung zur Wiedergabe der Kapazitätsschwankungen, welche durch die Abtastelektrode erfasst werden.
Fig. l zeigt einen Teil einer Speicherplatte --10-- mit einer spiralförmigen Rille --14--, in welcher eine Nadel --20-- geführt ist.
In Fig. l ist nur ein Teil der Spitze der Nadel --20-- gezeigt und es handelt sich sowohl um eine stark vergrösserte Ansicht der Nadel als auch der Rille --14--.
Betrachtet man näher den Rillenteil der Platte, so ist ersichtlich, dass das Basismaterial der Speicherplatte --10-- eine leitfähige Oberflächenschicht --11-- besitzt, welche beispielsweie auf die Fläche aufgedampft ist. Diese Schicht besteht aus einem leitfähigen Metall, wie etwa Aluminium, und besitzt eine Dicke von beispielsweise 500 A. Eine dielektrische Schicht --12-- überdeckt die Metallschicht --11--. Die Schicht --12-- kann beispielsweise aus einem dielektrischen Material, wie etwa Polystyrol, bestehen und eine Dicke von etwa 500 A aufweisen.
Betrachtet man den Oberflächenverlauf der Platte, so ist aus Fig. l ein kleiner Teil einer spiralförmigen Rille --14-- mit den Modulationselementen --18-- in der Rille gezeigt. Das in Fig. 1 verwendete Modulationssystem ist ein Basisbandsystem, bei welchem die Signalinformation direkt ohne Verwendung eines Trägersignals aufgezeichnet ist. Andere Modulationssysteme, welche alternativ verwendet werden können, werden im weiteren Verlauf der Beschreibung erörtert werden.
Die Elemente --18-- erscheinen als Vorsprünge in einer Signalinformationsspur-16-. Die Elemente - ergeben Kapazitätsschwankungen zwischen der Abnehmernadel-20-- und der Schicht i
Wenn die Elektrode --23-- die Modulationselemente --18-- abtastet, verändert sich der Bereich der metallisierten Schicht'welcher der Elektrode --23-- unmittelbar benachbart ist, in Übereinstimmung mit der aufgenommenen Signalinformation. Die Signalinformationsspur --16-- bedeckt einen wesentlichen Teil der Rillenfläche, um die Differenz zwischen einer maximalen und minimalen zu demodulierenden Kapazität zu vergrössern. Der verbleibende Bereich in der Rille besteht aus den Rillenwänden --15--, welche die Nadel --20-- halten. Die Fläche zwischen aufeinanderfolgenden Rillen besteht aus Stegbereichen-19-.
Es sei angeführt, dass für die wirkungsvollste Ausnutzung der gesamten Plattenfläche es wünschenswert ist, die Abmessungen der Stegbereiche auf ein Minimum zu begrenzen. Die Stegbereiche sind in Fig. l übertrieben gross dargestellt.
Der Teil der Informationsspur zwischen den Modulationselementen --18-- besitzt eine annähernd gleichförmige Tiefe, wie dies durch das Bezugszeichen --17-- in Fig. 1 angedeutet ist. Die Tiefe -17- der Spur --16-- kann etwa 0, 4 pm, die Rillentiefe annähernd 5 pm und die Rillenbrei- te annähernd 11 pm betragen.
Die Abnahmenadel -20-- in Fig. l besitzt erste und zweite dielektrische Halteglieder --21 bzw. 22--, in welchen eine leitfähige Elektrode -23-- eingebettet ist. Die Dicke der Elektrode beträgt beispielsweise 0, 3 pm und eine Breite von 5 pm am Boden der Nadel an jenem Punkt, an welchem sie die Rille --14-- berührt.
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etwa Tantal auf eine Saphirbasis --21-- im Vakuum, die Elektrode -23-- hergestellt werden. Das Basismaterial kann abgeschirmt werden, um ein geeignetes Elektrodenprofil zu erhalten, wobei der Sprühvorgang entsprechend geregelt wird, um eine gleichförmige Tantalbeschichtung der gewünschten Dicke zu erhalten.
Das zweite Halteglied --22-- kann dann mit der Elektrode --23--
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verbunden werden. - - wobei beispielsweise eine aufgesprühte Glasschicht --24- als Bindemittel verwendet wird, um einen Sandwichaufbau vorzusehen, in welchem die leitfähige Elektrode eingebettet ist. Die Nadelanordnung wird dann in einer Rille mit einem feinen Schleifmaterial poliert, um die Spitze der Nadel der Form der Rille-14-- anzupassen. Eine abgeänderte Ausführungsform der Nadel --20-- ist in Fig. 5 gezeigt.
Fig. 2 zeigt eine Endansicht der Rille-14-- gemäss Fig. l mit der Nadel --20--. In Fig. 2 sind gleichartige Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, wie in Fig. 1. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Rille 14-- im allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, die Spitze der Nadel --20- dieser Form angepasst ist und mit dieser in der Rille in Berührung tritt.
Durch Verwendung einer dielektrischen Beschichtung --12-- über der metallisierten Platte kann die freiliegende Fläche der Elektrode --23-- der Nadel --20-- mit der dielektrischen Beschichtung --12-in Berührung gebracht werden, wobei der Betrag der maximalen Änderung der Kapazität zwischen Elektrode-23-und der metallisierten Schicht --11-- bei Abtastung der Platte durch die Elektrode vergrössert wird. Wenn eine gleichförmige dielektrische Beschichtung verwendet wird, bleibt der Abstand zwischen der Elektrode -23-- und den Modulationselementen --18-- relativ konstant, so dass Nadeln unterschiedlicher Grösse noch eine zufriedenstellende Wiedergabe gewährleisten. Eine Polystyrolbeschichtung hat einen relativ niederen Reibungskoeffizienten, wodurch die Nadelabnutzung vermindert wird.
Die Bewegung der Nadel relativ zur Rille --14-- erfolgt in Fig. 2 quer zur Zeichenebene. Wenn die Elektrode --23-- die Modulationselemente --18-- abtastet, verändert sich der unter der Elektrode liegende Bereich und bildet somit einen Kondensator, dessen Kapazität sich in Übereinstimmung
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ten Bereiche der Informationsspur --16--, welche die Modulationselemente --18-- umgeben, mehr als 0, 4 um von der Elektrode --23- entfernt, wogegen die Metallfläche --11-- der Modulationselemente --18-- von der Elektrode --23-- nur etwa 500 A getrennt ist.
Obwohl der Gesamtoberflächen- bereich --11- unterhalb der Elektrode --23-- konstant ist, ist die Metallfläche, welche die hier interessierende Kapazität in bezug zur Elektrode --23-- bildet, jener Teil, welcher den Modulationselementen --18-- zugeordnet ist. Die so gebildete Kapazität ist somit eine Funktion
1. der Fläche der festen Elektrode, welche eine Platte der Kapazität bildet und konstant ist, und
2. der Dicke der dielektrischen Beschichtung --12--, welche ebenfalls konstant ist, und 3. die metallisierte Fläche-11-- der sich ändernden Modulationselemente --18-- in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Rille --14-- gemäss Fig.l, aus welcher die Modulationselemente --18- im Schnitt ersichtlich sind. Es sei angeführt, dass auf Grund der Tatsache, dass die Platte eine leitfähige Fläche besitzt, die Elektrode der Abnehmernadel wirkungsvoll von äusseren Kapazitätsschwankungen bewirkenden Quellen, wie etwa Signalinformationen oder Flächenfehlern auf der gegenüberliegenden Plattenseite (nicht gezeigt) oder von Fehlern im Speichermedium --10-- selbst abgeschirmt ist, wobei die andere Plattenseite ebenfalls für Aufnahmezwecke verwendet werden kann. Eine relativ konstante Kapazität besteht zwischen der metallisierten Schicht --11-- und der Masse, welche in Serie mit der Signalkapazität (d. h. die Kapazität zwischen der Abnahmeelektrode - und der metallisierten Schicht --11--) liegt.
Diese Kapazität kann relativ gross sein und beispielsweise zwischen der metallisierten Schicht --11-- und einer leitenden Plattentellerschicht oder andern geerdeten leitenden Objekten in der Nähe der metallisierten Schicht --11-- gebildet werden.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer Rille gemäss Fig. l, welche zwei verschiedene Signalzustände aufzeigt. Das linke Ende --18-- der Rille ist sowohl mit Nieder- als auch mit Hochfrequenteninformationen moduliert, wobei das rechte Ende der Rille-18'-mit einer relativ niederen Frequenz moduliert ist. Befindet sich die Elektrode --23-- über dem mit -18'A-- bezeichneten Teil der Rille, ist die Kapazität ein Minimum. Befindet sich die Elektrode über dem Teil - 18'B--, ist die Elektrode --23-- nahe einem grossen Bereich der metallisierten Fläche --11-- ange- ordnet, und eine grössere Kapazität wird demoduliert.
Beim Punkt --18'C-- in der Rille--14-- ist ersichtlich, dass die Informationsspur --16-- vollständig abgedeckt ist und somit eine maximale Kapazität demoduliert wird. Dieser Punkt kann beispielsweise ein Synchronisierimpuls in einem
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zusammengesetzten Fernsehsignal sein. Wenn die Abnehmernadel längs der Rille --14-- abläuft. treten Kapazitätsschwankungen entsprechend der modulierten Information zwischen der Elektrode - und der Schicht -11-- auf. Diese Kapazitätsschwankungen können elektrisch demoduliert werden, und etwa in Videosignale umgewandelt und zur Wiedergabe einem Fernsehmonitor zugeführt werden.
Fig. 5 ist eine stark vergrösserte perspektivische Ansicht einer Nadelanordnung-30-, welche entsprechend einer abgeänderten Ausführungsform eine Saphirhaltevorrichtung verwendet. Die Saphirbefestigungsvorrichtung besitzt eine Stirnfläche-31-- mit einer abgeschrägten Kante --33--, welche nach abwärts zu einer zweiten abgeschrägten Kante --35-- führt. An der Rückenfläche --34-- der Saphirbefestigungsvorrichtung ist ein leitendes Element --38-- angeordnet, welches den Leiter zur Demodulation der Kapazitätsschwankungen bildet.
Die Fläche --32-- zwischen der Stirn- und Rücken- fläche --31 bzw. 34-- ist nach innen gegen die Stirnfläche --31-- abgeschrägt, um der Nadel etwas Spiel in der Rille --14-- der Platte --10-- während der Bewegung zu geben. Eine entsprechend abgeschrägte Fläche (nicht gezeigt) befindet sich an der gegenüberliegenden Seite der trapezförmig ausgebildeten Nadelspitze. Somit besitzt die Stirnfläche --31-- der Nadel einen dreieckförmigen Querschnitt ähnlich dem Querschnitt der Elektrode --38--, jedoch etwas kleiner auf Grund der abgeschrägten Seitenflächen. Die Plattenbewegung erfolgt von links nach rechts, wie dies durch den Pfeil in den Zeichnungen angedeutet ist.
Die Befestigungsvorrichtung kann aus einem Saphir bestehen, welcher zunächst einen spitzen Teil --37-- besitzt (in strichlierten Linien gezeigt) und welcher dann abgeschliffen wird, um eine Nadelspitze zu erhalten, die mit der Form der Rille übereinstimmt. Das Leiterelement --38-- bedeckt die gesamte Rückenfläche --34-- der Nadelanordnung
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plitudenmodulierten Trägers im Gegensatz zur oben beschriebenen Basisbandaufnahme. Der linke Teil --42-- der dargestellten Rille zeigt den unmodulierten Träger, welcher wechselnde Bereiche von Signalelementen --41-- und abgesenkte Bereiche-43- (durch Schattierung in den Zeichnungen dargestellt) besitzt.
Läuft die Abnehmernadel (nicht gezeigt) längs der Rille, sind die Modulationselemente --41-- in Berührung mit dem leitenden Element der Abnehmernadel, wobei die abgesenkten Bereiche --43-- im Abstand von mindestens 0, 4 um von der Abnehmernadel angeordnet sind. Die
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die Impulse --41'-- gezeigt, welche den Signalelementen --41-- in Fig. 6A entsprechen. Die Fig. 6C zeigt die Kapazität zwischen dem leitenden Element und den abgesenkten Bereichen --43--. Über dem Intervall -42-- ist keine merkliche Kapazität zwischen dem leitenden Element der Abnehmernadel und der metallisierten Fläche am Boden des abgesenkten Bereiches vorhanden. Fig. 6D stellt die Gesamtkapazität dar, welche durch die Abnehmernadel demoduliert wird, wenn sich diese längs der Rille --14-- bewegt.
Diese Figur kann beispielsweise auch ein Ausgangssignal von einer elektrischen Abnahmeschaltung gemäss Fig. 15 darstellen.
Wenn das Trägersignal durch eine Signalinformation am rechten Ende der Rille (gezeigt durch das Intervall --44--) demoduliert wird, wird die Informationsspur in der Rille in dem in der Figur gezeigten Muster selektiv weggeschnitten. Aufeinanderfolgende Stellen --45 bis 50-werden gezeigt, welche Kapazitätsanteile liefern, gezeigt in Fig. 6B durch die Elemente --45'und 47'und 49'-- und in Fig. 6C durch die Elemente-46', 48'und 50'-. Es ist ersichtlich, dass die Modulationsele- mente-41-- an der linken Seite der Rille Teile mit schmalen mehr oder weniger abgesenkten Bereichen aufweisen können, wogegen die früher vollständig abgesenkten Bereiche (--43-- im Intervall - 42--) mehr oder weniger während des Modulationsintervalls --44-- vollständig abgesenkt sind.
Ein Merkmal eines solchen Modulationssystems besteht darin, dass entsprechende Paare (d. h.-45 bis 46,47 bis 48 und 49 bis 50--) eine im wesentlichen konstante Stützfläche für die Abnehmernadel vorsehen, wenn sich diese längs der Rille bewegt. Obwohl eine im wesentlichen konstante Stützfläche vorgesehen wird, ändert das Modulationsformat die demodulierte Kapazität in Übereinstimmung mit der aufgenommenen Signalinformation. Die Grenze zwischen unschattierten und schattierten Teilen ist in durchgehenden Linien gezogen, um die Modulation anzuzeigen. Die Fig. 6D zeigt die
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kombinierte demodulierte Kapazität auf Grund eines jeden Intervalls --45 bis 50-- der verbleibenden gezeigten Elemente.
Es ist ersichtlich, dass während des Intervalls --52-- innerhalb des Modula- tionsintervalls-44-die Kapazität konstant bleibt, wie sich dies aus Fig. 6D ergibt. Betrachtet man die Fig. 6D, welche auch für die Ausgangssignale von der elektrischen Abnahmeschaltung (Fig. 15) illustrativ ist, wird ein solches Signal einen konstanten Pegel (Null) während des Inter- valls -52-- aufweisen.
Die Fig. 7A ist eine Draufsicht auf einen Teil einer Rille --14-- mit einer Signalinformationsspur --16--, welche im wesentlichen die Breite der Rille --14-- ausfüllt. In der Rille ist ein Frequenzmodulationstyp eines Aufnahmeformats, in welchem ein durch die Elemente --53 und 54-- am linken Ende der Rillenteile dargestelltes Trägersignal durch die Signalinformation frequenzmoduliert wird. Die abgesenkten Bereiche (z. B.-54--) sind durch eine Schattierung in den Zeichnungen dargestellt. Am linken Ende der dargestellten Rille stellen die abgesenkten Bereiche --54-und die verschachtelten Elementenbereiche --53-- einen unmodulierten Träger dar.
Bei einem Amplitudenmodulationsschema nach Fig. 6 wird die Abnahmenadel eine maximale Kapazität zwischen dem leitenden Element in der Abnahmenadel und der metallisierten Fläche der Platte (von denen die Rille --14- ein Teil davon ist) demodulieren, wenn das leitende Element etwa um das Modulationselement zentriert ist und mit diesem in Berührung tritt. Wenn das leitende Element mit einer abgesenkten Fläche ausgerichtet ist, nimmt der Abstand zwischen dem leitenden Element und der metallisierten Fläche der Platte zu und damit die Kapazität ab. Durch Veränderung des Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden abgesenkten Bereichen (z.
B. durch Verbreitung der Elemente --55, 56, 57 und 58--) ändert sich die demodulierte Kapazität Die Fig. 7B zeigt die Kapazitätsschwankungen, welche so dargestellt sind, dass sie mit den Kapazitätsschwankungen -55', 56', 57'und 58'-- des entsprechenden Signalelementes-55-gemäss Fig. 7A ausgerichtet sind. Wenn die Abnehmernadel die Modulationsinformation abtastet, ist ersichtlich, dass die negativ gerichteten Kapazitätsteile der Fig. 7B dem abgesenkten Bereich konstanter Breite verschachtelt mit den Elementen --55, 56,57 und 58-- gemäss Fig. 7A entsprechen. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden abgesenkten Bereichen wird durch das Signal verändert, um die Signalinformationsaufnahme vorzusehen.
Obwohl Fig. 7B eine Darstellung der Kapazitätsänderungen ist, kann es auch ein elektrisches Signal darstellen, welches von der Schaltung gemäss Fig. 15 geliefert wird. Es wird nun das Verfahren, durch welches die Information auf die Videoscheibe für die verschiedenen Aufnahmeformate aufgebracht wird, näher beschrieben.
Das Speichermedium --10-- (Fig. 1) kann durch Pressen etwa durch eine Nickelpressmatrize in der gleichen Weise wie eine Schallplatte erzeugt werden. Auf Grund der extrem kleinen Abmessungen der Rillen und der Modulationselemente ist die Herstellung einer solchen Pressmatrize jedoch relativ kompliziert. Ein Flussdiagramm, dargestellt in den Fig. 9A bis 9J, soll das Verständnis der verschiedenen Verfahrensstufen- zur Herstellung einer Videoplatte erleichtern. Das Flussdiagramm zwischen den Fig. 9A bis Fig. 9G stellt einen siebenstufigen Verfahrensschritt zur Herstellung einer Pressmatrize dar, welche nun ausführlich beschrieben wird.
1. In Fig. 9A wird von einer 12, 7 mm Dicke Basisplatte --85-- aus Aluminium mit einem
Durchmesser von 457 mm 0, 005 mm abgenommen. Eine Schutzschicht von Pyralinpolyimid wird auf die bearbeitete Aluminiumfläche aufgebracht, um eine chemische Zersetzung des Aluminiums durch kleine Öffnungen in der Lackschicht zu verhindern, welche als nächstes auf die Basisplatte aufgebracht wird. Eine gleichförmige Schicht -86-- von annähernd 0, 125 mm Dicke eines Randolf Aufnahmelacks wird auf die Polyimidfläche aufge- bracht.
Nach Trocknung wird die Lackschicht um 0, 005 mm bearbeitet und eine geschlosse- ne 360 Rille am äusseren Umfang der Platte und eine Spiralrille in die Lackschicht unter
Verwendung eines Saphirschneidwerkzeuges mit einem Krümmungsradius von 0, 005 mm einge- schnitten, wobei die Tiefe des Schnittes 0, 0125 mm bei etwa 400 Rillen pro cm beträgt.
2. Nachdem die Fläche der Lackschicht mit einer Lösung aus Zinnchlorid lichtempfindlich gemacht wurde, wird eine leitfähige Silberschicht --87-- chemisch auf der Lackschicht niedergelegt. - Eine Nickelschicht --88-- wird dann auf die Silberschicht aufgalvanisiert, u. zw. bis zu einer Tiefe von 0. 25 mm, um eine Kopie in der Lackschicht zu erhalten.
Wie aus Fig. 9B ersichtlich ist, bildet die gesamte Platte eine Sandwichform mit einer
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Aluminiumbasisplatte --85--, einer Lackschicht --86-- mit den Originalrillen, einer Silber- schicht --87--, einer Nickelschicht --88-- mit Negativril1en.
3. Wie aus Fig. 9C ersichtlich ist, wird die Nickelkopie auf einer zweiten Aluminiumbasis - befestigt, welche ähnlich wie die erste Basisschicht hergestellt ist. Eine Epoxy- schicht -89-- wird über die bearbeitete Fläche der zweiten Aluminiumbasis aufgebracht und die zweite Aluminiumbasis wird dann auf die galvanisierte Nickelschicht aufgepresst, um die Nickelkopie mit der zweiten Aluminiumplatte zu verbinden. Nachdem die Epoxy- schicht teilweise gehärtet ist, wird die Sandwichanordnung an einer Einrichtung befe- stigt, um die beiden Aluminiumschichten an der Fläche --A-- zwischen der Lackbeschich-
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schicht --87-- zu trennen.
4. Nach der Trennung besitzt die zweite Basisschicht eine Nickelkopie-88-, welche auf die Basis --90-- mit einer Epoxyschicht und die Silberbeschichtung --87-- über der Nik- kelschicht anliegt. Die Rillen in der Nickelschicht sind Negativkopien der Originalrillen in der Lackschicht. Die Silberschicht wird dann passiviert mit einer Lösung aus Kalium- dichromat. Eine zweite Nickelschicht --91-- von einer Tiefe von 0, 25 mm wird dann auf die passivierte Silberschicht aufgalvanisiert, um eine Nickel-Aufnahmematrize gemäss
Fig. 9D zu erhalten. Die Rillen in der Nickel-Aufnahmematrize (welche eine Kopie der
Originalnickelkopie ist) sind positiv, d. h. eine Rille, welche der ursprünglichen Lackril- le entspricht.
5. Eine dritte Aluminiumplatte --93-- wird in gleicher Weise wie die beiden ersten Platten hergestellt, und eine Epoxyschicht --92-- wird auf die bearbeitete Fläche aufgebracht.
Wie aus Fig. 9E ersichtlich, wird dann die dritte Platte --93-- auf die Nickelaufnahme- matrize auf jene Seite gepresst, auf welcher keine Rillen vorhanden sind. Nachdem die
Epoxyschicht teilweise gehärtet ist, wird dann der gesamte Aufbau in eine Trenneinrich- tung gebracht und die Nickelaufnahmematrize wird dann von der Nickelkopie an der
Fläche (dargestellt durch den Punkt B in Fig. 9E) zwischen der galvanisierten Nickelma- trize --91-- und der passivierten Silberbeschichtung --87-- getrennt.
6. Die Nickelaufnahmematrize hat positive Rillen an der Fläche, welche dann gereinigt wer- den. Eine positiv arbeitende photoempfindliche Schicht --94-- wird dann auf die Fläche der Nickelaufnahmematrize aufgebracht, wie dies aus Fig. 9F ersichtlich ist. Nachdem die photoempfindliche Schicht getrocknet ist, hat ein kleiner Bereich der gesperrten
Rille seine photoempfindliche Schicht entfernt und ein Aquadagpunkt von 1, 6 mm Durch- messer wird auf die freie Metallfläche aufgebracht. Benachbart des Punktes werden verschiedene Rillen eingeschnitten. Der Punkt um die Rillen dient als Auftreffpunkt für den Elektronenstrahl eines Abtastelektronenmikroskops, welches bei der Aufnahme der
Signalinformation und beim Einstellen des Strahlstroms des Elektronenmikroskops und zum Fokussieren des Strahls verwendet wird.
Die Platte ist nun zur Belichtung mit dem
Strahl des Abtastelektronenmikroskops bereit, um die Spiralrille mit der aufzunehmenden
Information zu modulieren. Die Aufnahme wird durch selektive Belichtung der photoemp- findlichen Schicht, welche die Aufnahmematrizenfläche bedeckt, bewirkt und wird zwi- schen den Stufen mit 9F und 9G des Flussdiagramms gemäss Fig. 9 durchgeführt.
Da'die Abmessungen der Spiralrille und der in dieser befindlichen Signalinformation relativ klein sind, muss bei der Ausrichtung und Befestigung der Aufnahmematrize vor Beginn des Aufnahmeverfahrens besonders sorgfältig vorgegangen werden. Eine Beschreibung des dabei angewendeten Verfahrens wird im folgenden gegeben.
Nachdem die photoempfindliche Schicht auf der Nickelaufnahmematrize aufgebracht wurde, wird die Anordnung einschliesslich der Aluminiumbasis auf einem Drehteller in einer Vakuumkammer aufgebracht, welcher zusammen mit einem Elektronenmikroskop zwecks Belichtung der photoempfindlichen Schicht zusammenarbeitet. Bei diesem Elektronenmikroskop handelt es sich um ein Stereoabtastmodell No. 2A der Firma Cambridge Scientific Instruments Ltd.
Einstellungen werden auf dem Drehteller vorgesehen, um die Matrize auszurichten, u. zw. unter Verwendung eines Anzeigemessgerätes, um sicherzustellen, dass die Fläche der Platte in einer horizontalen Ebene mit einer Abweichung
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dert sich die Lage der Aufnahmematrize relativ zum Mittelpunkt der Drehung des Drehtellers, um sicherzustellen, dass die geschlossene Rille im Schnittpunkt des Fadenkreuzes (I 0, 12 mm) während einer vollständigen Umdrehung bleibt.
Nachdem die Aufnahmematrize auf dem Plattenteller befestigt ist und so ausgerichtet ist, dass der Strahl des Elektronenmikroskops auf dem Aquadagpunkt auftrifft, welcher sich nahe der geschlossenen Rille während der Behandlung der Aufnahmematrize befindet. Es sei angeführt, dass das optische Mikroskop oberhalb des Plattentellers befestigt ist, so dass dessen Blickfeld einen Mittelpunkt besitzt, welcher mit dem Mittelpunkt des Elektronenstrahlauftreffbereiches zusammenfällt. Wenn die Aufnahmematrize so vorgeordnet ist, dass der Aquadagpunkt an der Scheibe am Mittelpunkt des Blickfeldes des optischen Mikroskops angeordnet ist, wird der Strahl des Elektronenmikroskops auf dem Aquadagpunkt auftreffen, sobald das optische Mikroskop entfernt ist und die Säule des Elektronenmikroskops über den Plattenteller angeordnet ist.
Nach der optischen Voreinstellung der Aufnahmematrize wird das optische Mikroskop entfernt, und die Säule des Elektronenmikroskops wird über der Vakuumkammer angeordnet, welche sodann evakuiert wird.
Der Elektronenstrahl des Elektronenmikroskops trifft auf dem Aquadagpunkt auf, auf welchem ein elektrischer Kontakt durch die leitende Nickelschicht hergestellt wird, so dass der Elektronenstrahlstrom gemessen werden kann. Der Strahlstrom wird durch Messung auf den gewünschten Pegel eingestellt. Der Plattenteller wird dann leicht versetzt, so dass der Strahl auf die Rillen benachbart dem Aquadagpunkt auffällt, und das Elektronenmikroskop wird auf bekannte Weise auf die Rillen fokussiert.
Sobald der Strahl fokussiert und der Strom eingestellt ist, wird der Plattenteller radial nach innen zum flachen Stegbereich zwischen der geschlossenen Rille und der Spiralrille versetzt. Dieser Bereich ist relativ flach und dient als Justierfläche für einen abgestimmten Lagedetektor, welcher auf reflektierte Elektronen von der Fläche der photoempfindlichen Schicht auf der Aufnahmematrize anspricht. Der Detektor hat eine Nullablesung, wenn der Strahl über einem relativ flachen Stegbe-
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fällt und deshalb eine Signalinformation entsprechend der Lage des Elektronenstrahls des Elektronenmikroskops relativ zur Rille liefert. Sobald der Detektor justiert ist, wird die Plattentelleranordnung radial nach innen versetzt, bis die Spiralrille durch den Lagedetektor demoduliert wird.
Der Plattenteller wird durch einen Antriebsmechanismus in Drehung versetzt, u. zw. auf eine Aufnahmegeschwindigkeit von beispielsweise 0, 9 Umdr/min, und auf dieser mit einer Abweichung von etwa ! : 1% konstantgehalten. Wenn der Lagedetektor eine Ausrichtung mit dem Mittelpunkt der
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wendet, dass der Elektronenstrahl am Mittelpunkt der Rille verriegelt wird. Gleichzeitig wird der Radialantriebsversetzungsmechanismus betätigt, so dass der Plattenteller unter dem Auftreffpunkt des Elektronenmikroskopstrahls mit einer Geschwindigkeit eines Rillenabstandes pro Umdrehung auf dem Plattenteller bewegt wird. Die Drehgeschwindigkeit des Plattentellers wird durch ein geschlossenes Regelsystem gesteuert, um die Rotationsgeschwindigkeit konstantzuhalten.
Wenn die Aufnahmematrize rotiert und unter dem Strahl versetzt wird, wird das photoempfindliche Material selektiv durch den Elektronenstrahl des Elektronenmikroskops belichtet, wobei der Elektronenstrahl längs der Rille durch entsprechende Tastung zur Aufnahme der Signalinformation verwendet wird. Elektrische Schaltungen, welche verwendet werden können, um Signale zur Modulation des Elektronenstrahls des Elektronenmikroskops vorzusehen, sind in Fig. 8 gezeigt und werden nun näher beschrieben.
In Fig. 8 wird ein Film -60-- einer Abfolge von optischen Bildern zwischen einer Punktab- tasterröhre -62-- und einer Photovervielfacheraufnahmeröhre --66-- vorbeigeführt. Der Punkt dient als Beleuchtungsquelle, welche jedes Bild einer optischen Information am Filmzon einen Raster, ähnlich einem Fernsehraster, überstreicht. Eine Abtast- und Austaststeuerschaltung --65--
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erzeugt ein Ablenksignal, welches dem Ablenkjoch der Abtaströhre zugeführt wird, und ein Steuer- signal, welches an eine Filmtransporteinrichtung --64-- gelegt wird.
Dieses Signal dient zur Syn- chronisierung der Ablenkung des Elektronenstrahls der Abtastungsröhre --62-- mit dem Filmtrans- portmechanismus -64--, so dass bei vollständiger Abtastung eines jeden Bildes des Films - durch den dem Strahl der Abtaströhre zugeordneten Lichtpunkt der Filmtransportmechanis- mus --64-- aufeinanderfolgende Bilder in eine Lage zwischen die Punktabtasterröhre und dem Photo- vervielfacher --66- bringt. Geeignete optische Vorrichtungen werden verwendet, um das Licht vom
Punktabtaster auf den Film zu projizieren und vom Film auf den Photovervielfacher.
Die Schaltung -65-- besitzt ferner einen Austastsignalgenerator und einen Synchronisiersignal- generator zur Erzeugung von Austast-Horizontal- und Vertikalsynchronisiersignalen, welche einer
Signalumsetzerstufe --70-- mittels Leiter --68 bzw. 69-- zugeführt werden. Die Austast- und Synchro- nisiersignale sind zeitlich zum Ablenksignal von der Schaltung --65-- abgestimmt und liefern ein
Aufnahmesignal, welches nach Demodulation während des Abspielens der Videoscheibe ein zusammen- gesetztes Fernsehsignal darstellt.
In einer Ausführungsform sind die Synchronisier- und die Austast- signale von der Schaltung --65-- um einen Faktor von etwa 400 expandiert (verglichen mit dem Standard NTSC-Signal) und werden unter Verwendung eines Oszillators geeigneter Zählstufen und logischer Kreise erzeugt, um die gewünschten Signale zu erhalten. Es sei angeführt, dass das ge- zeigte System einen einzigen Photovervielfacher zur Demodulierung von Luminanzsignalen enthält.
Wenn Farbsignale umgesetzt und aufgenommen werden, benötigt man drei Photovervielfacherröhren mit entsprechenden Farbfiltern, um die notwendige Farbinformation vom Film --60-- zu erhalten.
Ein Verstärker --67-- verstärkt die elektrischen Ausgangssignale vom Photovervielfacher --66-und legt dieses Analogsignal an die Signalumsetzerstufe --70--.
Die Signalumsetzungsstufe --70-- besitzt einen Gamma-Korrekturverstärker-71-- zur Verzerrung der Linearluminanzsignale vom Photovervielfacher --66-- in die Standard-Fernsehvideosignale. Austastsignale von der Schaltung --65-- werden an eine Steuerschaltung --72-- über einen Leiter - angelegt. Ebenfalls an die Steuerschaltung --72-- sind Videosignale vom Verstärker --71-- angelegt. Während der Vertikal- und Horizontalaustastintervalle spricht die Steuerschaltung - auf die angelegten Austastsignale an, um die Videosignale zu sperren, wodurch verhindert wird, dass diese an den Mischverstärker --74-- durch den Leiter --73-- angelegt werden.
Bei Fehlen von Austastsignalen werden die Videosignale vom Verstärker --71-- von der Steuerschaltung - durchgelassen und dem Leiter --73-- zugeführt.
Ein Mischverstärker --74-- kann ein Funktionsverstärker sein, wobei Horizontal- und Vertikalsynchronisiersignale an den Eingang durch den Leiter --69-- und die ausgetasteten Videosignale an den andern Eingang durch den Leiter --73-- angelegt werden. Der Verstärker --74-- verbindet diese Signale, um die Synchronisiersignale während der Austastintervalle einzufügen und an der Ausgangsklemme --75- zusammengesetzte Fernsehsignale zu erzeugen, welche dann an die Demodulatorschaltung --80-- angelegt werden. Die Schaltung gemäss Fig. 8 ist für sämtliche drei der oben beschriebenen Modulationstypen gleich, d. h. der Basisband-, der Amplituden- und der Frequenzmodulation.
Der Modulator --80-- besitzt eine Oszillatorstufe --76--, welche beispielsweise ein 30 KHz Signal erzeugt und dieses an einen Generator --77-- zur Erzeugung eines Sägezahnsignals von 30 KHz anlegt. Der Ausgang des Oszillators --76-- ist an eine Ablenksteuerschaltung --82-- gelegt, welche durch einen Leiter --83-- an die Strahlablenkschaltungen des Abtastelektronenmikroskops-84-angeschlossen ist, um ein Kippsteuersignal vorzusehen. Der Ausgang des Generators - ist weiters an eine Vergleichsschaltung und einen logischen Schaltkreis --81-- und an eine Umkehrstufe --79-- gelegt. Der Ausgang der Umkehrstufe ist auch an die Stufe --81- angeschlos- sen.
Videosignale von der Signalumsetzungsstufe --70-- werden der Stufe --81-- zugeführt. Der Ausgang der Vergleichsschaltung und der logischen Stufe --81-- ist durch einen Leiter -78-- an die Austaststeuerschaltung des Elektronenmikroskops --84-- gelegt. Die Modulation der Aufnahmematrize wird durch Ablenkung des Elektronenstrahls des Elektronenmikroskops quer zur Rille und durch selektives Nichtaustasten des Elektronenstrahls erreicht, um die photoempfindliche Schicht in der Rille zu belichten.
Die Modulatorschaltung -80-- liefert Kipp- und Austastsignale an das Elektronenmikroskop,
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um gemäss dem ersten Beispiel eine Amplitudenträgermodulation zu erhalten, die unter Bezugnahme auf Fig. 6A näher erklärt wird.
In Fig. 6A entsprechen die abgesenkten Bereiche -43-- in der Videoplatte den nicht ausgeta-
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zwischen den abgesenkten Streifen --43- entsprechen den ausgetasteten Kippschwingungen des Elektronenmikroskopstrahls. Wenn kein Videosignal am Eingang der Vergleichsschaltung und der logis schen Schaltung --81-- des Modulators --80-- vorhanden ist, tastet die logische Schaltung den Elektronenstrahl des Elektronenmikroskops während aufeinanderfolgender Kippintervalle aus, um das unmodulierte Videosignal, wie im linken Teil --42-- der Fig. 6A gezeigt, aufzunehmen.
Die belichteten
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spur ist durch die Videoinformation moduliert, wenn das Videosignal von Null zunimmt durch Zunahme des nicht ausgetasteten Teils der wechselnden Elemente (ungeradzahlige Bezugszeichen in den Zeichnungen) bei Zunahme der ausgetasteten Teile der verschachtelten Elemente (geradzahlige Bezugszeichen). Wenn ein Videosignal von sich ändernder Amplitude an die Stufe --81-- angelegt wird, vergleicht der Komperator die Amplitude des Videosignals mit einem Bezugssignal (welches vom Signal vom Sägezahngenerator --62-- und von der Umkehrschaltung --79-- erzeugt wird), um ein Austastsignal am Leiter --78- zu erhalten, welches in Übereinstimmung mit dem Videosignal sich ändert.
In Fig. 6A nimmt beispielsweise der nicht ausgetastete Teil der ungeradzahligen Kipp- intervalle-45, 47-usw. (gezeigt an der linken Seite des Teils --44-- der Signalspur - 16--) mit zunehmendem Videosignal zu, und der nicht ausgetastete Teil der geradzahligen Kippintervalle --46, 48-- usw. nimmt mit zunehmendem Videosignal ab. Das Videosignal ist dasselbe
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--47-- ab,von-49 bis 51-- zu. Während des Zeitintervalls --52-- ist das Videosignal konstant. Die stark ausgezogenen Ränder der ausgetasteten und nicht ausgetasteten Modulationselemente stellen graphisch den Kurvenverlauf des Videosignals dar.
Somit ist bei Vorhandensein eines Videosignals der Prozentsatz von ausgetasteten und nicht ausgetasteten Teilen aufeinanderfolgender Kippintervalle des Elektronenstrahls des Elektronenmikroskops eine Funktion des vorhandenen Videopegels während der Kippintervalle. Es ist notwendig, eine ausreichend hohe Kippfrequenz zu wählen, um die gewünschte Auflösung zu erhalten. Eine Frequenz von 30 KHz ergab bei einer Ausführungsform annähernd 600 Kippintervalle für jede Horizontalfernsehzeile während der Wiedergabe der Videoplatte bei 360 Umdr/min, wenn die Aufnahmematrize während der Aufnahme mit 9 Umdr/min gedreht wurde.
Im AM-Trägermodulationssystem stellen der Komperator und die logische Schaltung --81-diesen AM-Modulationsaufbau sicher, welcher eine konstante Stützfläche für die Abnahmenadel vorsieht und eine Kapazität liefert, welche sich in Übereinstimmung mit den Videosignalen ändert.
In einem Basisband-Modulationssystem wird die logische Schaltung --81-- jedoch so abge- ändert, dass der Elektronenstrahl des Abtastelektronenmikroskops während jeder Kippzeile in Übereinstimmung mit dem Videosignalpegel unausgetastet ist.
Beim Frequenzmodulationssystem nach Fig. 7 kann der Modulator -80-- abgeändert werden, um ein Austastsignal für das Elektronenmikroskop vorzusehen, welches nicht ausgetastete Intervalle von gleicher Dauer hat, wobei jedoch der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden nichtausgetasteten Intervallen in Übereinstimmung mit den an den Modulator angelegten Videosignalen sich ändert.
Ist die Aufnahme fertiggestellt, wird die Aufnahmematrize aus der Vakuumkammer entfernt und die photoempfindliche Schicht wird entwickelt, um die belichteten Bereiche in den Rillen wegzu- ätzen.
Obwohl einige illustrative Parameter und Messgrössen angegeben wurden, sei festgestellt, dass diese entsprechend etwa der Aufnahmezeit geändert werden können, wobei auch Modulationssignale auf der photoempfindlichen Schicht bei verschiedenen Intervallen erzeugt werden können. Wenn beispielsweise die Intensität des Elektronenstrahls zunimmt, kann die Umlaufgeschwindigkeit des Plattentellers für eine konstante Belichtung des photoempfindlichen Materials ebenfalls vergrössert werden. Für einen gleichwertigen Abstand eines jeden Modulationselementes muss auch die Kippfrequenz des Elektronenstrahls vergrössert werden.
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Nach Beendigung des Aufnahmeverfahrens wird wieder auf das Flussdiagramm in Fig. 9 eingegangen, wobei jetzt die Stufe 7 des Verfahrens beschrieben wird.
7. Eine Pressmatrize wird aus einer Nickelaufnahmematrize (mit einer entwickelten und belich- teten photoempfindlichen Beschichtung) durch Aufbringen einer Nickelschicht --95-- (Fig. 9G) durch ein in der DE-OS 2046567 ausführlich beschriebenes Verfahren hergestellt.
Die Pressmatrize wird mit einer 0, 2 mm dicken Nickelschicht --96-- auf die Nickelbeschich- tung aufgalvanisiert. Die Nickelpressmatrize wird dann von der Nickelaufnahmematrize an der Zwischenfläche (angegeben durch den Punkt C in Fig. 9G) zwischen der Nickel- beschichtung --95-- und der entwickelten Photoschicht --94-- getrennt. Die Pressmatrize hat negative Rillen mit Modulationselementen auf ihrer Fläche und kann zum Pressen von Vinylplatten verwendet werden, welche dann positive den ursprünglichen Lackrillen entsprechende Rillen aufweisen.
Nach Herstellung der Nickelpressmatrize können Plattenabdrücke gemäss Fig. 9H durch bekannte Massenherstellungsverfahren, etwa solche, wie sie für Schallplatten Anwendung finden, erzeugt werden.
Die Vinylplatte wird dann wie in Fig. 9I dargestellt mit einer Schicht --98-- metallisiert und diese mit einer dielektrischen Beschichtung --99-- (Fig. 9J) versehen. Diese letzten Verfahrensschritte können wie folgt ausgeführt werden. Zunächst wird die Vinylplatte sorgfältigst gereinigt. Die Metallisierung gemäss Fig. 91 wird in einer Vakuumkammer durchgeführt und ein Material, wie etwa Aluminium, wird in einer Dicke von 500 Ä auf die Vinylplatte aufgedampft. Eine Schicht eines geeigneten dielektrischen Materials wird durch eine Glimmentladung in einer Vakuumkammer auf die metallisierte Fläche mit einer Dicke von annähernd 500 Â aufgebracht, wodurch die Herstellung der Platte abgeschlossen ist.
Obwohl für das Aufnahmeverfahren zur Belichtung der photoempfindlichen Schicht auf der Aufnahmematrize ein Abtast-Elektronenmikroskop verwendet wurde, ist es in einigen Anwendungsfällen möglich, eine optische Abtastquelle zur Belichtung des photoempfindlichen Materials zu verwenden.
Mit bestimmten Typen von Modulationssystemen, wie etwa das beschriebene Frequenzmodulationssystem, ist es auch möglich, auf mechanischem Wege die Aufnahmematrize durch Verwendung einer Schneidnadel herzustellen, deren Lage entsprechend der Signalinformationen moduliert wird.
Nach Beschreibung der Videoplatte und des Verfahrens zu deren Herstellung wird nun eine Beschreibung des Wiedergabemechanismus und der elektrischen Schaltung gegeben, welche zur Demodulierung der aufgenommenen Signalinformation und zur Umwandlung der demodulierten Kapazitäts- änderung in brauchbare elektrische Signale verwendet werden.
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf einen Abspielmechanismus, auf welchem die Videoplatte - angeordnet wird. Die Platte -100-- besitzt eine Spiralrille --14-- auf der Deckfläche der
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--14'-- aufmus. Der Mechanismus besitzt eine Befestigungsplatte --102-- mit einem Antriebsmotor und einem Antriebsmechanismus (nicht gezeigt). Eine Abschirmhülle --104-- schliesst einen Nadelarm --106-ein, welcher auf einem Halter --107-- aufruht, wenn die Maschine sich nicht in Betrieb befindet.
Die Nadel --20-- ist am Nadelarm --106-- mittels einer Kappe --108-- befestigt. Eine Öffnung --109-- in der Abschirmumhüllung-104-- ermöglicht es der Nadel, durch die Abschirmhülle durchzutreten und mit der Platte in Berührung zu treten. Die elektrische Verbindung zu der in der Nadel eingebetteten Elektrode wird durch einen flexiblen Leiter --110-- hergestellt, welcher etwa aus Berylliumkupfer hergestellt sein kann. Der Nadelarm --106-- ist an eine Geschwindigkeitsfehlerkorrekturschaltung --125-- mittels einer flexiblen Drehverbindung --120-- angeschlossen, wodurch der Nadelarm -106-- in seitlicher als auch in vertikaler Richtung während des Betriebes bewegt werden kann.
Die Abschirmhülle --104-- und der Nadelarm --106-- werden so angetrieben, dass die Nadel - der Spur der Rille 14-- mittels einer Antriebswelle --130-- folgt, welche mit einem Berühr-
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--104-- durch- entsprechenden Spur zu folgen. Die flexible Drehverbindung --120-- als auch der flexible Leiter --110-- ermöglichen es, dass der Nadelarm -106-- auf der Scheibe gleitet, wobei die Nadel Verwerfungen der Platte leicht folgen kann. Der Korrekturmechanismus --125-- ist ein elektromechanischer Übertrager, welcher von elektrischen Signalen der in der Fig. 15 gezeigten Schaltung angesteuert wird, um Geschwindigkeitsschwankungen, eine Plattenexzentrizität und andere Geschwindigkeitsfehler zu kompensieren.
In einigen Anwendungsfällen kann das durch Geschwindigkeitsfehler bewirkte Bildflimmern wesentlich durch Änderung des automatischen Frequenzregelungssystems des Fernsehempfängers vermindert werden, welche zur Wiedergabe des Bildsignals verwendet wird. Bei einem solchen Fall wird die Zeitkonstante des automatischen Frequenzregelfilters geändert, damit der Horizontaloszillator den Frequenzschwankungen des demodulierten Synchronimpulses auf Grund der Geschwindigkeitsfehler folgt.
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nehmen, um die Streukapazitäten und elektrische Störungen durch Anordnung der Demodulierschaltungen in unmittelbarer Nähe zur Abnahmenadel --20-- zu vermindern.
Eine Spule --245--, an welche die Elektrode -22-- angeschlossen ist, kann auf einer Schalttafel-140-- ohne Beeinflussung des Gewichtes der Nadel --20- befestigt werden. da der Nadelarm -116-- frei gleitend und unabhängig vom Gewicht der Abschirmhülle -104-- ist. Die andern Schaltungselemente innerhalb des strichliert umrandeten Bereiches in Fig. 10 können ebenfalls auf der Schalttafel --140-- angeordnet werden.
Die Anpresskraft auf die Nadel --20-- beträgt beispielsweise 0, 5 g.
Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht des Plattentellermechanismus mit dem Armantriebsmotor-150-, welcher mit der Antriebswelle --130-- durch einen Riemen --145-- und eine Rolle --133-- gekuppelt ist. Die Geschwindigkeit des Motors --150-- wird so ausgewählt, dass sich die Abschirmhülle - radial über die Platte --100-- in entsprechender zeitlicher Abstimmung zur Rotationsgeschwindigkeit der Platte --100-- bewegt. Statt einer Führung des Nadelarmes durch die Spiralrille wird die Hülle --104-- durch den Motor --150-- angetrieben.
Fig. 11 zeigt auch den Plattentel- lerantriebsmotor-160-, welcher ein Synchronmotor sein kann, der den Plattenteller-101-beispielsweise mit einer Umdrehgeschwindigkeit von 360 Umdr/min mittels eines an die Motorwelle - 160-- gekuppelten Reibrades --161-- antreibt. Die Platte --100-- auf dem Plattenteller --101-ist mittels einer Spindel --80-- zentriert, welche durch eine Mittelöffnung (nicht gezeigt) in der Platte angeordnet ist. Die Elemente in Fig. 11 sind die gleichen wie jene in Fig. 10 und besitzen auch die gleichen Bezugszeichen.
In Fig. 11 ist auch die Berührplatte -135--, die Armgleitstange - 165-, die Anschlagstange --170-- und der Mechanismus --175-- zur Höhenverstellung des Armes, dessen Arbeitsweise unter Bezugnahme auf Fig. 12 näher beschrieben werden wird. dargestellt.
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einem Gewinde versehenen Leitspindelteil-131-aufweist, an welchem der Halter --136-- mittels eines Mechanismus --138- gekuppelt ist. Die Länge der Leitspindel --131-- ist so gewählt, dass, bevor die Abnahmenadel nicht in eine Rille in der Videoplatte eingesetzt ist, der Mechanismus - nicht die Leitspindel --131-- der Welle --130-- berührt.
Wenn das innerste Rillensegment der Scheibe während des Abspielens erreicht ist, berührt der Mechanismus --138-- das Ende der
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mittels Gleitlager --166 und 166'-an beiden Seiten des Halters befestigt. Die Platte - ist auf dem Halter -136-- mittels einer Blattfeder --167-- befestigt, welche gegen die Plat- te -135-- drückt. Die Platte --135- besitzt eine Spaltnuteinrichtung-138-, welche in einer bevorzugten Ausführungsform ein Teflonpolster ist. Eine Einstellungsschraube-139-stellt sicher, dass die Einrichtung --138-- die Leitspindel --131-- freigibt, wenn die Abschirmhülle --104-- nach dem Abspielen abgehoben und in ihre Ruheposition zurückgeführt wird.
Ein Höheneinstellmechanismus --175-- wird auf dem Halter --136-- mittels eines Ankerbolzens - befestigt. Der Höheneinstellmechanismus --175-- betührt eine Anschlagstange --170-- (Fig. 11), um die Bewegung der AbschirmhUlle --104-- in vertikaler Richtung zu begrenzen. Eine
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Höheneinstellschraube --177-- ist vorgesehen, um den Bewegungsbereich der Abschirmhülle --104-- zu begrenzen.
Nach Einschalten des Abspielmechanismus wird die Antriebswelle --130-- durch den Antriebsriemen --155-- und die Scheiben in Drehung versetzt. Die Abschirmhülle --104-- wird von Hand aus angehoben und auf die Leitrille der Scheibe aufgelegt. Darauf wird der Mechanismus - über der Leitspindel-131-der Welle --130-- angeordnet. und wenn die Abschirmhülle abgesenkt ist, berührt der Mechanismus --138-- die Leitspindel --131--, worauf die Abschirmhülle quer über die Scheibe bewegt wird, so dass der Nadelarm --106-- der Spur der Rillen folgt. Wenn das Ende der Scheibe erreicht ist (d. h. die innerste Rille), erreicht der Mechanismus --138-- ein Ende der Leitspindel-131-und wird automatisch von dieser getrennt.
Die Abschirmhülle--104-- kann dann in ihre Anfangsstellung oder in jede andere Stellung auf der Videoplatte zurückgeführt werden. Obwohl der dargestellte Spielmechanismus händisch betätigbar ist, kann auch ein vollautomatischer Betrieb vorgesehen werden.
In Fig. 13 zeigt eine vergrösserte Ansicht eines Nadelarmes --106-- und einer Nadelarmzentrier-
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senkt wird, dass die Nadel --20-- eine Rille vom Plattenteller --101-- in der gestützten Platte - berührt, wird der Nadelarm -106-- von der Zentrierrampe --107-- wegen der horizontalen und vertikalen Übereinstimmung der flexiblen Verbindung --110-- und der Drehverbindung --120-- (Fig. 10) angehoben. Die Nadelarmzentrierrampe ist so ausgeführt, dass beim Abspielen der Nadelarm nicht die Rampe berührt. Wenn der Antriebsmechanismus einen kleineren Spurfehler erzeugt, kann sich der Nadelarm --106-- seitlich bewegen, um der Rille zu folgen.
Am Ende der Spielzeit der Platte, wenn die Abschirmhülle --104-- angehoben wird, kehrt der Nadelarm --106-- in seine Mittelstellung auf Grund der abgeschrägten Ränder der Nadelarmzentrierrampe --107-- zurück. Die flexible drehverbindung --120-- (Fig. 5), welche mit der flexiblen Verbindung --110-- zusammenarbeitet, damit der Nadelarm der Rille folgen kann, ist in Fig. 14 gezeigt.
Aus Fig. 14 ist ersichtlich, dass die flexible Drehverbindung ein Befestigungsglied --180--, ein Federbefestigungsglied --190-- und eine Haltevorrichtung --200-- besitzt. Das Befestigungsglied --180-- ist mit dem Nadelarm --106-- verbunden und die Haltevorrichtung --200-- hat eine Befestigungsnase-204-, welche an den Korrekturmechanismus-125- (Fig. 10) mittels einer Schraube angeschlossen ist. Das Befestigungsglied --180-- hat Schlitze --182 und 184-- und die Haltevorrich-
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die entsprechenden Schlitze hineingleiten, sondern ein kleines Spiel zulassen, durch welches die Blattfedern horizontal und vertikal bewegbar sind.
Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass die Feder- vorsprünge-192 und 194-- eine vertikale Bewegung des Nadelarmes --106-- relativ zur Haltevor- richtung -200-- und die Federvorsprünge --196 und 198-- eine horizontale Bewegung in bezug auf die Haltevorrichtung --200-- gestatten. Diese Anordnung gestattet eine vertikale und horizontale Bewegung des Nadelarmes, wobei jedoch gleichzeitig eine Drehbewegung des Armes verhindert wird, und ergibt zusätzlich die notwendige Festigkeit in Längsrichtung des Nadelarmes, so dass die Korrekturschaltung --125-- in Längsrichtung bewegt werden kann.
Fig. 15 zeigt teilweise in Form eines Blockschaltbildes eine elektrische Schaltung zur Umsetzung der Kapazitätsschwankungen zwischen der Elektrode --23-- und der metallisierten Fläche - des Speichermediums um entsprechende Ausgangssignale zu erzeugen.
Wenn ein Breitband-Aufnahmesystem verwendet wird, kann die Schaltung beispielsweise verwendet werden, um amplitudenmodulierte Trägersignale zu erzeugen, welche an die Antennenklemmen eines Fernsehempfängers zur Wiedergabe eines Fernsehbildes angelegt werden.
In Fig. 15 stellt der Regelkondensator --300-- die Kapazität zwischen der Nadelelektrode - und der metallisierten Fläche --11-- der Platte, welche Kapazität durch die in der Platte aufgenommenen Signal elemente geändert wird. Der in strichlierten Linien eingezeichnete Kondensa- tor-305-stellt die Kapazität zwischen der Schicht --11- und Masse dar. Die Elektrode--23-- ist durch einen elektrischen Leiter-110- (s. auch Fig. 5) an eine Spule --245-- angeschlossen.
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Eine Spitzendetektorschaltung-255-ist an einen Abgriff-249-der --249-- der Spule --245-- angeschlossen.
Die Schaltung-255-besitzt eine Diode-257-und eine Parallelverbindung eines Widerstandes - und einer Kapazität --258-- zwischen einer Klemme auf der Diode (abseits von ihrer Verbindung mit der Spule --245--) und Masse. Die Kapazität --258-- wird gebildet aus der Summe der Streukapazitäten der Leitungen und der Eingangskapazität eines Vorverstärkers --260--. Ein zweiter Abgriff --247-- der Sple --245-- ist mit Masse verbunden. Ein HF-Oszillator --250-- legt HF-Signale an die Spule --245-. Ein Vorverstärker --260-- ist an den Spitzendetektor --255-- gelegt
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der Abnahmeelektroden angeordnet sein sollen, um die Streureaktanzen zu vermindern. Dies ist in den Zeichnungen durch strichlierte Linien, die diese Schaltungskomponenten umgeben, angedeutet.
Der Ausgang des Vorverstärkers --260-- ist an einen Verstärker --270-- angeschlossen, welcher die demodulierten Signale weiter verstärkt. Der Ausgang des Verstärkers --270-- ist an einen AM- Modulator -280-- und eine Synchronsignaltrenneinheit --290-- angeschlossen. Der Ausgang der Synchronsignaltrenneinheit --290-- ist an eine Diskriminatorschaltung --310-- gelegt. Der Ausgang der Diskriminatorschaltung --310-- ist mit der Rillen-Korrekturschaltung --125-- in Fig.5 verbunden. Eine Oszillatorschaltung --320-- erzeugt ein Trägersignal, welches dem AM-Modulator - zugeführt und durch eine Signalinformation vom Verstärker --270-- moduliert wird.
Das amplitudenmodulierte Trägersignal vom Modulator --280-- kann beispielsweise an die Antennenklemmen eines Fernsehempfängers gelegt werden.
Im Betrieb liefert der HF-Oszillator --250-- eine Erregerspannung an einen Resonanzkreis, welcher aus dem Kondensator --300 und 305--, der Spule --245--, der Kapazität der Diode--256-- und der Streukapazität --258-- besteht. Das Spulensegment zwischen dem HF-Oszillator --250-- und der Klemme --247-- arbeitet als Stammwicklung eines Autotransformators, um das HF-Erregersignal an den Resonanzkreis zu legen. Wird die Resonanzfrequenz der Schaltung auf Grund der Schwankungen der Kapazität --300-- geändert, verändert sich auch die Amplitude der Erregerspannung am Eingang der Diode.
Die Güte Q des Resonanzkreises wird so gewählt, dass eine genügend steile Spannung-Frequenz-Kurve erhalten wird, um entsprechende Signalamplitudenschwankungen am Ab- griff-249-der Spule-245-zur Demodulation durch den Spitzendetektor --256-- vorzusehen.
Die Güte Q sollte jedoch so gewählt werden, dass der Resonanzkreis gleichzeitig eine entsprechende Bandbreite besitzt. Die Frequenz des Oszillators --250-- ist vorzugsweise so gewählt, dass sie an einer Seite der Frequenzgangkurve des Resonanzkreises zu liegen kommt und, wenn die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises sich auf Grund der Signalinformation ändert, auf dieser Neigung des verschiebenden Frequenzganges des Resonanzkreises während sämtlicher Signalbedingungen verbleibt. Wenn die Elektrode --23-- der Rille --14-- folgt, ändert sich die Kapazität --300-- in Übereinstimmung mit der aufgenommenen Information. Die sich ändernde Kapazität verschiebt die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises.
Da ein Vorspannungssignal konstanter Frequenz vom Oszillator - an die Schaltung gelegt wird, wenn sich die Resonanzfrequenz ändert, ändert sich der Frequenzgang der Schaltung auf die Fequenz der Vorspannung'als eine Funktion der aufgenommenen Information, wobei ein amplitudenmoduliertes Ausgangssignal an der Klemme --249-- erhalten wird.
Der Spitzendetektor-255-demoduliert diese Amplitudenschwankungen durch die Diode --256--, und das Filternetzwerk mit dem Widerstand --257- und dem Kondensator --258-- unterdrückt Frequenzkomponenten oberhalb der Frequenz der Signalinformation. In einem Ausführungsbeispiel besitzt die Spule-15-Wicklungen eines Kupferdrahtes Nr.30 (A.S.W.G.), eng gewickelt auf einem Dorn mit einem Durchmesser von 0, 37 mm. Der Abgriff -249-- liegt bei der 5. Windung, gezählt von der am Leiter --110-- angeschlossenen Klemme der Spule --245--. Der Abgriff --247-- liegt acht Windun-
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unterhalbAbgriff -247-- an die Spule --245-- angeschlossen.
Die Diode war ein Typ 2900 von Hewlett Packard Associates und der Widerstand hatte 10 ksi. Die Kapazität hatte eine relative Impedanz von 5 k n bei 4 MHz.
Die Signale vom Detektor --255- werden dem Vorverstärker --260-- zugeführt, welcher ebenfalls auf der Abschirmhülle --104-- angeordnet ist, um das Rauschen im Signal zu vermindern.
Das Ausgangssignal vom Verstärker --260-- wird dann einem zweiten Verstärker --270-- zwecks
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weiterer Verstärkung zugeführt.
Der Verstärker --260-- hat beispielsweise eine Spannungsverstärkung von 10, wogegen der Verstärker --270-- eine Sannungsverstärkung von 100 besitzen kann. Die Ausgangssignale vom Ver- stärker-270-können zur Ansteuerung jedes Systems verwendet werden. Wenn beispielsweise niedere Frequenzen verwendet werden, können Signale vom Verstärker --270-- an einen Leistungsverstärker zum Ansteuern eines Tonübertragers angelegt werden. Bei einer Audiofrequenzaufnahme kann die Drehgeschwindigkeit entsprechend vermindert und die Spielzeit entsprechend vergrössert werden.
Das in Fig. 15 gezeigte Ausführungsbeispiel wird zur Aufnahme und Wiedergabe eines Basis-
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des Verstärkers --270-- Videofrequenzsignale als auch Vertikal- und Horizontalsynchronisiersignale ein. Eine Synchronisiersignaltrennschaltung --290-- trennt die Horizontalsynchronisierimpulse von zusammengesetztem Signal und legt sie an einen Diskriminator --310--. Der Diskriminator liefert eine Regelspannung, wenn die Synchronisiersignale von der Trenneinheit --290-- von der Nennfrequenz von 15, 7 kg kHz auf Grund von Rillengeschwindigkeitsänderungen abweichen.
Somit ist ersichtlich, dass die Synchronisiersignalfrequenzen einen auf der Scheibe aufgenommenen Pilotton liefern, welcher durch den Diskriminator --310-- demoduliert werden kann, um eine Regelspannung vorzusehen, wenn die aufgenommene Synchronsignalfrequenz von ihrem richtigen Wert auf Grund der Rillengeschwindigkeitsfehler abweicht. Das Regelsignal vom Diskriminator --310-- wird dem Mechanismus - 125- (Fig. 5) über einen Verstäker --315-- zugeführt, um eine Korrekturbewegung in Längsrichtung des Nadelarmes --106-- in einer Richtung vorzusehen, in welcher der Rillengeschwindigkeitsfehler kompensiert wird. Die Arbeitsweise dieser Korrektor-und Detektorschaltung ist ausführlich in der oben erwähnten US-PS Nr. 3, 783, 196 beschrieben.
Das zusammengesetzte Signal vom Verstärker - kann auch an eine Amplitudenmodulatorschaltung --280-- angelegt werden, wenn man die Videosignale an die Antennenklemmen eines Fernsehempfängers anlegen will. Der Oszillator - besitzt eine solche Frequenz, dass diese mit einem der UHF- oder VHF-Kanäle eines Fernsehempfängers zusammenfallen, und liefert eine Trägerwelle an den Demodulator, welcher durch die Videosynchronisiersignale vom Verstärker --270-- amplitudenmoduliert wird. Der Modulator --280-- schliesst eine Videoklammerschaltung zum Festlegen des Videopegels auf einen bestimmten Wert ein.
Die amplitudenmodulierten Signale von der Stufe -280-- können dann direkt an die Antennenklemmen eines Standard-Fernsehempfängers angeschlossen werden, welcher als Wiedergabeeinrichtung
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zu verschieben. Auch ein Spitzendetektor wird vor die Synchrontrenneinheit geschaltet, um demodulierte zusammengesetzte Videosignale vom modulierten Trägersignal zu erhalten.
In gleicher Weise ist eine Schaltungsabänderung notwendig, wenn ein FM-Aufnahmesystem gemäss Fig. 7 verwendet wird, um Signale auf der Platte aufzunehmen. In einem solchen Fall wird ein FM-Detektor in die Schaltung gemäss Fig. 15 eingeschaltet, u. zw. unmittelbar nach dem Verstär- ker-270- (d. h. zwischen dem Verstärker -270-- und dem AM-Modulator --280-- und einer Synchrontrenneinheit-290--).
Es sei ausgeführt, dass bei allen Aufnahmetypen die Vorderseite der Abnahmeschaltung (d. h. die Elemente im Block --104--, der HF-Oszillator --250-- und die Signalund Streukapazitäten-300 bzw. 305--) identisch ist und nur kleine Abänderungen notwendig sind, wenn eine Schaltung von einem Aufnahmetyp zu einem andern umgewandelt werden soll.
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