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.
Pickup needle
The present invention relates to a pickup needle for an energy converter for converting mechanical modulations on the flanks of the tone groove of a phonogram carrier into electrical signals.
Although great progress has already been made in the quality and the characteristic functional properties of pickup energy converters, holding arrangements, pickup needles and turntables, there is still a need for further improvements in this technical field. The functional properties of each link in the transmission chain for the sound reproduction influence the quality and the fidelity of the reproduction. Therefore, the resulting overall quality of a sound reproduction system is limited by the imperfection in any or all of the individual elements of the transmission chain.
The present invention is concerned in particular with the shape of the stylus which is used to bring about a mechanical connection between the energy converter carried by the tonearm and the opposing flanks of the tone groove when the phonogram carrier and the tone groove rotate about the central axis of the disc-shaped phonogram carrier.
As is well known, the information contained in the phono granule carrier is formed by variations in the amplitude and frequency of mechanical modulations of the flanks of the pitch groove; these variations change from point to point along the pitch. Numerous proposals have been made to improve the shape of the stylus to reduce distortion in groove scanning. Such proposals were aimed at preventing or reducing the seating of the same on the bottom of the tone groove by shortening the tip of a polished conical pickup needle. Although the tone groove is essentially V-shaped in cross section, the V vertex at the base of the tone groove cannot be precisely determined.
Furthermore, dust or other foreign matter can get into the tone groove, and if an extremely fine tip of the stylus comes into contact with either such foreign matter or the bottom of the tone groove, a scratchy and crackling sound results.
In operation, the longitudinal axis of the stylus can also run obliquely with respect to the vertical central longitudinal axis of the tone groove, for. B. as a result of hopping, clamping or vibrating the tonearm or the turntable.
The previous measures to avoid the disadvantages described consisted, among other things, in a change in the shape of the tip part of the mainly conical shape of the pickup nadei. It has been proposed to arrange oppositely oriented spherical segments with small radii at the edges of a frustoconical needle tip. Apart from the exceptional difficulty of finding a stylus made of hard material such as B.
However, the fact that the radius of curvature of the needle body increases at the points with increasingly larger diameter of the upwardly thicker part of the pickup needle, causes difficulties in the operation of such a pickup needle. If a stylus designed in the manner described is inclined in the transverse direction in the tone groove, it can happen that the currently opposite tone groove contact surfaces of the stylus have different radii of curvature.
This disadvantage is not completely avoided even in the case of the already known pick-up needles, the tapered part of which has the shape of ellipses of increasing size over their length in cross-section, since the cross-sectional ellipses are essentially geometrically similar and consequently the touch-groove surfaces of the needle continue to be have different, albeit less strongly different, radii of curvature when the needle in the groove is transverse.
Accordingly, it is the object of the present invention to create a pickup needle which does not show the disadvantages described and which is equally suitable for both monoral and stereophonic sound reproduction.
This object is achieved according to the invention with a stylus that has an upper assembly part for connection to the energy converter and a downwardly tapered part, which has the shape of ellipses of decreasing size over its length in cross section, that at all cross-sectional points along at least the active Part of the tapered part, the edge lines of the ellipses at the ends of the larger axis of the ellipse have at least approximately the same radii of curvature, so that the entirety of said edge lines define groove contact surfaces which converge towards the free end of the tapered part and that the free end of the tapered part is rounded , which, seen in the direction of the shorter axis of the ellipses, has a radius of curvature that is greater than the approximately equal radii of curvature,
so that the ideal contact points intended for contact with the flanks of the tone groove have a distance from one another which is greater than the approximately equal radii of curvature.
Further details and advantages of the invention can be found in the following description of an exemplary embodiment and the associated drawing.
Fig. 1 is a side view of the stylus attached to a retaining finger;
FIG. 2 shows, on a larger scale, a front view of the pickup needle and the holding finger shown in FIG. 1, part of a phonogram carrier with a tone groove also being illustrated in vertical cross-section, at right angles to the longitudinal direction of the tone groove;
Fig. 3 is a front view of the stylus alone;
Fig. 4 is a corresponding side view of the stylus alone;
FIG. 5 shows, on a larger scale, a schematic view of the pickup needle seen in the direction towards the tapered end of the needle.
The assembly unit 1 illustrated in FIG. 1 has a pickup needle 2 and a holding finger 3 for the same. The holding finger 3 can expediently consist of thin-walled pipe material or have any conventional structural design. A flattened or otherwise suitably shaped end section 4 of the holding finger 3 is angled with respect to the longitudinal direction of the main body of the holding finger.
The end part 4 has an opening (not visible) for receiving the upper part of the stylus 2, which is inserted in the mentioned opening in any conventional manner, e.g. B. by an adhesive, by a rivet socket, by a press fit, etc. is attached. The angular position of the end part 4 with respect to the main body of the holding finger 3 is such that the end part 4 has a position parallel to the surface of the phonogram carrier R when the pickup needle 2 is in use. As is known, the other end (not shown) of the holding finger 3 is connected to a mechanical-electrical energy converter, for example an electrodynamic or electromagnetic arrangement.
The clay, abhabenladel 2 is preferably made of a hard material, such as diamond, and has an upper assembly part 7, which sits in the opening .der flattened end part 4 of the holding finger 3, and a lower part 8, which against her lower, free The end 9 is tapered in such a way that it can engage with an active part 10 (FIG. 4) in a tone groove G of the phonogram carrier R (FIG. 3) and can work together with the flanks W of the tone groove. The tapered part 8 is shaped symmetrically with respect to two axial planes standing at right angles to one another, as shown in FIGS. 3 and 4.
In contrast to known designs, the tapered section 8 has two mutually opposite lateral longitudinal edges E, the length of which exceeds the depth of the modulated flank section of the tone groove edges W. For practical reasons, the length of the edges E is greater than the total depth of the tone groove G.
The mentioned longitudinal edges E are rounded in cross-section and have a constant Krüm inungsradius of z. B. 0.005 mm. This is achieved in that the tapered part 8 has the shape of ellipses 11 to 11 at all points over its length in cross section
15 (Fig. 5), the edge lines of which have at least approximately the same radii of curvature of 0.005 mm at the ends of the larger axis of the ellipse. On the other hand, the raldia of curvature of the edge lines at the ends of the shorter axis of the ellipses can be of different sizes at different cross-sectional locations and increase towards the upper assembly part 7. The ellipse 11 in FIG. 5 is located approximately at the point 11 in FIG. 4.
Similarly, one finds the ellipse 12 of FIG. 5 approximately at the point 12 in FIG. 4 and the ellipse 15 of FIG. 5 at the point 15 in FIG. 4, immediately below the assembly part 7 of the pickup needle. It is clear that the ellipses 11 to 15 are not visible when looking at the pickup needle, but have only been drawn in and described in FIG. 5 to explain the shape of the pickup needle.
The free end 9 of the tapered portion 8 of the pickup needle has a rounding which, in the front view according to FIGS. 2 and 3, d. H. seen in the direction of the shorter axis of the ellipses 11 to 15, expediently corresponding to an arc of a circle with a radius of 0.0175 mm over a chord length of 0.0225 mm. In the side view according to FIGS. 1 and 4, however, d. H. Seen in the direction of the larger axis of the ellipses 11 to 15, the free end 9 is now rounded, preferably with the same radius of curvature of 0.005 as the lateral longitudinal edges E.
The ideal points of contact of the pickup needle with the flanks W of the tone groove G are approximately at the points where the longitudinal edges E merge into the circular arc with a radius of 0.0175 mm. Consequently, the ideal groove contact points have a distance from one another which is considerably greater than the radius of curvature of the edges E and is preferably approximately 0.0225 mm. The radii of curvature of the longitudinal edges E are smaller in the described embodiment of the pickup needle than the distance between each of the ideal points of contact and the longitudinal axis of the pickup needle, which enables perfect scanning of even high modulation frequencies of the tone groove flanks.
Above the rounded free end portion 9 of the pickup needle, the lateral longitudinal edges E each run approximately in a straight line upwards and outwards, enclosing an angle of 600 to 650 between them, as the front view according to FIG. 3 shows. The front and back surfaces of the tapered section 8, which also run obliquely upwards and outwards, have an angle of 500 to 550 to one another in the side view according to FIG. 4 to known embodiments each has a pronounced longitudinal edge E on the two sides and down to practically the free end 9 of the needle.
When using the described pick-up needle 2, its contact with the flanks of the tone groove always takes place on a surface area with a 0.005 mm radius of curvature. This feature reduces the distortions occurring during the scanning of the pitch groove to a minimum, since the radius of curvature of the contact surface parts remains unchanged regardless of any transverse inclination or transverse oscillation of the pickup needle. This means a considerable improvement compared to known forms of the pickup needle with a completely conical or substantially conical shape with differently designed free end portions.
Due to the novel design of the pickup needle described, the inaccuracies of the axial alignment of the pickup needle that occurred during assembly and possibly during use are practically rendered harmless.