Tonabnehmernadel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tonab nehmernadel für einen Energiewandler zur Umwandlung mechanischer Modulationen an ¯den Flanken der Tonrille eines Phonogrammträgers in elektrische Signale.
Obwohl in der Qualität und den charakteristischen Funktionseigenschaften von TonabnehmerwEnergieum- wandlern, Halteanordnungen, Tonabuehmemadeln und Plattentellern bereits grosse Fortschritte gemacht wur den, besteht noch immer das Bedürfnis nach weiteren Verbesserungen auf diesem technischen Fachgebiet. Die Funktionseigenschaften eines jeden Gliedes in der Über- tragungskette für die Schaliwiedergabe beeinflussen die Qualität und die Tontreue der Wiedergabe. Deshalb wird die resultierende Gesamtqualität einer Tonwiedergabeanlage durch die Unvollkommenheit in jedem oder allen der einzelnen Elemente der Übertragungskette beschränkt.
Die vorliegende Erfindung befasst sich im speziellen mit der Formgebung der Tonabnehmernadel, die zum Herbeiführen einer mechanischen Verbindung zwischen dem vom Tonarm getragenen Energieumwandler und den einander gegenüberliegenden Flanken der Tonrille benutzt Wird, wenn der Phonogrammträger und die Tonnrille um die Mittelachse des scheibenförmigen Phonogrammträgers rotieren.
Bekanntlich ist die im Phonogranunträger enthaltene Information durch Variationen in der Amplitude und Frequenz von mechanischen Modulationen der Flanken der Tonrille gebildet; diese Variationen ändern sich von Punkt zu Punkt längs der Tonrille. Es wurden schon zahlreiche Vorschläge zur Verbesserung der Form von Tonabnehmernadeln zwecks Verminderung der Verzerrungen bei der Tonrillenabtastung gemacht. Solche Vorschläge zielten darauf ab, durch Verkürzen der Spitze einer polierten konischen Tonabnehmernadel das Aufsitzen derselben auf dem Grund der Tonrille zu verhüten oder zu vermindern. Obschon die Tonrille im Querschnitt im wesentlichen V-förmig ist, kann der V Scheitel am Grund der Tonrille nicht genau bestimmt werden.
Ferner kann Staub oder anderes Fremdmaterial in die Tonrille gelangen, und wenn eine extrem feine Spitze der Tonabnehmernadel entweder mit solchen Fremdstoffen oder mit dem Grund der Tonrille in Berührung kommt, ergibt sich ein kratzender und knatternder Ton.
Im Betrieb kann zusätzlich die Längsachse der Tonabnehmernadel in bezug auf die vertikale Längsmittelachse der Tonrille schräg verlaufen, z. B. infolge von Hüpfen, Klemmen oder Vibrieren des Tonarmes oder des Plattentellers.
Die bisherigen Massnahmen zur Vermeidung der geschilderten Nachteile bestanden unter anderem in einer Veränderung der Formgebung der Spitzenpartie der zur Hauptsache konischen Gestalt der Tonab nehmernadei. So wurde vorgeschlagen, an den Kanten einer kegelstumpfförmigen Nadelspitze entgegengesetzt orientierte Kugelsegmente mit kleinen Radien anzuordnen. Abgesehen von der ausserovdenzl ch aros,en Schwierigkeit, eine gemäss diesem Vorschlag geformte Tonabnehmernadel aus hartem Werkstoff wie z. B.
Diamant, herzustellen, verursacht jedoch die Tatsache, dass der Krümmungsradius des Nadelkörpers an den Stellen mit zunehmend grösserem Durchmesser der nach oben dicker werdenden Partie der Tonabnehmernadel zunimmt, Schwierigkeiten beim Betrieb einer solchen Tonabnehmernadel. Wenn nämlich eine in der beschrie benen Weise ausgebildete Tonabnehmernadel in der Tonrille in Querrichtung geneigt wird, kann es vorkommen, dass die einander momentan gegenüberliegenden Tonrillenberührungsflächen der Tonabnehmernadel unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen.
Dieser Nachteil ist auch bei den bereits bekanntgewordenen Tonabnehmernadeln, deren verjüngte Partie über ihre Länge im Querschnitt die Form von Ellipsen aibnehmen- der Grösse hat, nicht völlig vermieden, da Idie Querschnittellipsen einander im wesentlichen geometrisch ähnlich sind und demzufolge die Tonrillen- berührungsflächen der Nadel weiterhin verschiedene, wenn auch weniger stark unterschiedliche Krümmungsradien ¯haben, wenn die Nadel in der Tonrille eine Querneigung aufweist.
Demgemäss ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tonabnehmernadel zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile nicht zeigt und sowohl für die monorale als auch für die stereophone Tonwiedergabe in gleichem Masse geeignet ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Tonabnehmernadel, die eine obere Montagepartie zur Verbindung mit dem Energiewandler und eine nach unten verjüngte Partie aufweist, welche über ihre Länge im Querschnitt die Form von Ellipsen abnehmender Grösse hat, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an allen Querschnittstellen längs mindestens des aktiven Teiles der verjüngten Partie die Randlinien der Ellipsen an den Enden der grösseren Ellipsenachse wenigstens annähernd gleiche Krümmungsradien aufweisen, dass die Gesamtheit der genannten Randlinien Rillenberührungsflächen definieren, die ¯gegen das freie Ende der verjüngten Partie konvergieren und dass das freie Ende der verjüngten Partie eine Rundung aufweist, die in Richtung der kürzeren Achse der Ellipsen gesehen einen Krümmungsradius hat, der grösser als die annähernd gleichen Krümmungsradien ist,
so dass die zur Berührung mit den Flanken der Tonrille bestimmten idealen Berührungspunkte einen Abstand voneinander haben, der grösser als die annähernd gleichen Krümmungsradien ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der zugehörigen Zeichnmg zu entnehmen.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Tonabnehmernadel, die an einem Haltefinger befestigt ist;
Fig. 2 zeigt in grösserem Masstab eine Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten Tonabnehmernadel und des Haltefingers, wobei auch ein Teil eines Phonogrammträgers mit einer Tonrille im vertikalen Querschnitt, rechtwinklig zur Längsrichtung der Tonrille, veranschaulicht ist;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht der Tonabnehmernadel allein;
Fig. 4 ist eine entsprechende Seitenansicht der Tonabnehmernadel allein;
Fig. 5 zeigt in grösserem Massstab eine schematisierte Ansicht der Tonabnehmernadel in 'Richtung gegen das verjüngte Ende der Nadel gesehen.
Die in Fig. 1 veranschaulichte Montageeinheit 1 weist eine Tonabnehmernadel 2 und einen Haltefinger 3 für dieselbe auf. Der Haltefinger 3 kann zweckmässig aus dünnwandigem Rohrmaterial bestehen oder irgend eine übliche konstruktive Ausbildung haben. Eine abge- flachte oder auf andere Weise geeignet geformte Endpartie 4 des Haltefingers 3 ist gegen'über der Längsrichtung des Hauptkörpers des Haltefingers abgewinkelt.
Die Endpartie 4 weist eine (nicht sichtbare) Öffnung zur Aufnahme der oberen Partie der Tonabnehmernadel 2 auf, die in der erwähnten Öffnung auf irgend eine gebräuchliche Art und Weise, z. B. durch ein Klebemittel, durch eine Nietmuffe, durch einen Pressitz usw., befestigt ist. Die Winkelstellung der Endpartie 4 in bezug auf den Hauptkörper des Haltefingers 3 ist derart, dass die Endpartie 4 eine zur Oberfläche des Phonogrammträgers R parallele Lage aufweist, wenn die Tonabnehmernadel 2 in Gebrauch ist. Wie bekannt, ist das andere (nicht dargestellte) Ende des Haltefingers 3 mit einem mechanischelektrischen ¯Energiewandler, beispielsweise einer elektrodynamischen oder elektromagnetischen Anordnung, verbunden.
Die Ton,abnehmernladel 2 ist vorzugsweise aus einem harten Material, wie Diamant, hergestellt und weist eine obere Montagepartie 7, welche in der Öffnung .der abgeflachten Endpartie 4 des Haltefingers 3 sitzt, und eine untere Partie 8 auf, die gegen ihr unteres, freies Ende 9 hin derart verjüngt ist, dass sie mit einer aktiven Partie 10 (Fig. 4) in eine Tonrille G des Phonogrammträgers R (Fig. 3) eingreifen und mit den Flanken W der Tonrille zusammenarbeiten kann. Die verjüngte Partie 8 ist in bezug auf zwei rechtwinklig zueinander stehende Axialebenen symmetrisch geformt, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist.
Im Gegensatz zu bekannten Ausführungen weist die verjüngte Partie 8 zwei einander entgegengesetzte seitliche Längskanten E auf, deren Länge die Tiefe der modulierten Flankenpartie der Tonrillenfianken W übersteigt. Aus praktischen Gründen ist die Länge der Kanten E grösser als die Ge samttiefe der Tonrille G.
Die erwähnten Längskanten E sind im Querschnitt abgerundet und haben zumindest an der aktiven Partie 10 der Tonabnehmernadel einen konstanten Krüm inungsradius von z. B. 0,005 mm. Dies ist dadurch erreicht, dass die verjüngte Partie 8 an ¯allen Stellen über ihre Länge im Querschnitt die Form von Ellipsen 11 bis
15 (Fig. 5) hat, deren Randlinien an den Enden der grösseren Ellipsenachse wenigstens annähernd gleiche Krümmungsradien von 0,005 mm aufweisen. Hingegen können die Krümmungsraldien der Randlinien an den Enden der kürzeren Achse der Ellipsen an verschiedenen Querschnittstellen unterschiedlich gross sein und gegen die obere Montagepartie 7 hin zunehmen. Die Ellipse 11 der Fig. 5 befindet sich etwa an der Stelle 11 in Fig. 4.
Analog findet man die Ellipse 12 der Fig. 5 etwa an der Stelle 12 in Fig. 4 und die Ellipse 15 der Fig. 5 an der Stelle 15 in Fig. 4, unmittelbar unterhalb der Montagepartie 7 der Tonabnehmernadel. Es ist klar, dass die Ellipsen 11 bis 15 beim Anblick der Tonab ncbmernadel nicht sichtbar sind, sondern nur zur Erläuterung der Form der Tonabnehmernadel in Fig. 5 eingezeichnet und ¯beschrieben wurden.
Das freie Ende 9 der verjüngten Partie 8 der Tonabnehmernadel weist eine Rundung auf, die in der Vorderansicht gemäss den Fig. 2 und 3, d. h. in Richtung der kürzeren Achse der Ellipsen 11 bis 15 gesehen, zweckrnässig entsprechend einem Kreisbogen mit einem Radius von 0,0175 mm über eine Sehnenlänge von 0,0225 mm verläuft. In der Seitenansicht gemäss den Fig. 1 und 4 hingegen, d. h. in Richtung der grösseren Achse der Ellipsen 11 bis 15 gesehen, ist das freie Ende 9 vorzugsweise mit dem gleichen Krümmungsradius von 0,005 nun abgerundet wie die seitlichen Längikanten E.
Die idealen Berührungspunkte der Tonabnebmernadel mit den Flanken W der Tonrille G befinden sich etwa an den Stellen, wo die Längskanten E in die Kreisbogenrundung mit dem Radius von 0,0175 mm übergehen. Folglich haben die idealen Tonrilleniberührungspunkte voneinander einen Abstand, der beträchtlich grösser als der Krümmungsradius der Kanten E ist und vorzugsweise etwa 0,0225 mm beträgt. Die Krümmungsradien der Längskanten E sind beim beschriebenen Ausführungsbeispiel der Tonabnehmernadel kleiner als der Abstand zwischen jedem der idealen Berührungspunkte und der Längsachse der Tonabnehmernadel, was eine einwandfreie Abtastung auch hoher Mddulationsfrequenzen der Tonrilienflanken ermöglicht.
Oberhalb der abgerundeten freien Endpartie 9 der Tonabnehmernadel verlaufen die seitlichen Längskanten E je etwa geradlinig nach oben und auswärts, wobei sie zwischen sich einen Winkel von 600 bis 650 einschliessen, wie die Vorderansicht gemäss Fig. 3 zeigt. Die ebenfalls schräg aufwärts und auswärts verlaufenden Vorder- und Rückenflächen der verjüngten Partie 8 haben in der Seitenansicht gemäss Fig. 4 zueinander einen Winkel von 500 bis 550. Diese Ausbildung verleiht der verjüngten Partie 8 der Tonabnehmernadel 2 eine etwas abgeflachte ¯Gestalt, die im Gegensatz zu bekannten Ausführungsformen je eine ausgeprägte Längskante E an den beiden Seiten und hinunter bis praktisch zum freien Ende 9 der Nadel aufweist.
Beim Gebrauch der beschriebenen Tonabnehmerna- del 2 findet ihre Berührung mit den Flanken der Tonrille stets an einer Flächenpartie mit 0,005 mm Krümmungsradius statt. Dieses Merkmal verkleinert die bei der Tonrillenabtastung entstehenden Verzerrungen auf ein Minimum, da ungeachtet einer etwaigen Querneigung oder Querpendelung der Tonabnehmernadel der Krümmungsradius der B erührungsflächenpartien unverändert bleibt. Dies bedeutet gegenüber bekannten Ausbildungsformen der Tonabnehmernadel mit völlig konischer oder im wensentlichen konischer Form mit verschieden gestalteten freien Endpartien eine erhebliche Verbesserung.
Durch die beschriebene neuartige Ausbildung der Tonabnehmernadel werden die bei der Montage und gegebenenfalls beim ¯Gebrauch aufteten den Ungenauigkeiten der axialen Ausrichtung der Tonabnehmernadel praktisch unschädlich gemacht.