DE1574489A1

DE1574489A1 - System zur Wiedergabe gespeicherter Signale

Info

Publication number: DE1574489A1
Application number: DE19681574489
Authority: DE
Inventors: Schueller Dipl-Ing Eduard; Dickopp Dr-Ing Gerhard; Hans-Joachim Klemp; Horst Redlich
Original assignee: TELDEC Telefunken Decca Schallplatten GmbH; Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: TELDEC Telefunken Decca Schallplatten GmbH; Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1968-02-13
Filing date: 1968-02-13
Publication date: 1970-09-10
Also published as: DE1574489B2; SE366136B; NO132608B; SE344840B; NL147556B; NL6902074A; CA942682A; CH512804A; MY7500113A; BE728353A; BG26679A3; FR2001838A1; ES384144A1; US3652809A; MY7500118A; DK129019B; NO132608C; DK129019C; GB1266202A; AT292333B

Description

TELEFUNKEN G.m.b.H. Berlin 10, Ernst-Reuter-Platz 7

und

TELDEC TELEFtTNKEN-DECCA Schallplatten G.m.b.H. Hamburg 19, Heussvreg 25

En/La 9. Februar 1968

System zur Wiedergabe gespeicherter Signale

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Wiedergabe gespeicherter Signale mit einem Träger, dessen Überfläche dem zeitlichen Verlauf der Signalgröße entsprechende Verformungen aufweist, und mit einem Abtaster, der mit seiner Berührungsfläche eine Druckkraft auf die an ihm vorbei bewegte Trägeroberfläche ausübt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung beziehen sich auf einen Träger für das neue System zur Wiedergabe gespeicherter Signale, auf einen besonders für dieses geeigneten Abtaster, auf ein Aufzeichnungsverfahren für ein solches System und schließlich auf einen nach diesem Verfahren hergestellten Träger.

Bei dem bekannten Verfahren zur Wiedergabe von Signalen, die als Verformungen der Oberfläche eines körperlichen Trägere, beispielsweise in einer Rille als Tiefen- oder Seitenschrift, gespeichert sind, wird die Masse des mit der Abtastspitze praktisch schwingungsstarr verbundenen Teiles des Abtasters bei Anwendung einer möglichst kleinen, aber ausreichenden elastischen Rückführungskraft so klein bemessen, daß die Eigenresonanz dieses beweglichen Teiles mit der Elastizität der Rillenwand oberhalb dee ausgenutzten Signalfrequenzbe-

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reiches liegt. Gewöhnlich befindet sich eine die Rückstellkraft bzw. ihren reziproken Wert, die Nachgiebigkeit oder Compliance, bestimmende Feder unmittelbar zwischen dem mit der Abtasterspitze im wesentlichen schwingungsstarr verbundenen Teil, also im allgemeinen dem Abtaststift mit seinem Fassungskörper, und dem mechanischwelektrischen iandler, beispielsweise einem piezoelektrischen Kristall.

Nach bekannten und uneingeschränkt angewendeten Prinzipien wird darauf geachtet, daß bei Zugrundelegung gebräuchlicher Rillenausmaße und Abrundungsradien der Abtasterspitze die durch elastische und bleibende Formänderungen des Trägermateriales sich ergebende Verringerung der Auslenkungsamplitude gegenüber der vorhandenen räumlichen Schriftamplitude klein bleibt. Anderenfalls wurden sich eine Herabsetzung des Signalpegals und Verzerrungen der Wiedergabe ergeben.

Diese Zusammenhänge führen zu der Erkenntnis, daß die elastischen und bleibenden Formänderungen, welche das Trägermaterial unter dem Druck der Abtasterspitze erleidet, der mechanischen Abnahme räumlicher Rillenschriften eine aus den Abmessungen der zusammenarbeitenden Oberflächen der Abtasterspitze und des Trägers, den Festigkeitseigenschaften des Tragermateriales und der Relativgeschwindigkeit zwischen Abtaster und Killenoberflache sowie der auf der Abtasterspitze lastenden Druckkraft ableitbare obere Frequenzgrenze setzen, die für gebräuchliche Werte der Schallplatten-rfiedergabetechnik, bezogen auf die innen liegenden Rillen, nicht allzu weit oberhalb des wiederzugebenden Signalfrequenzbereiches liegt.

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Die Veröffentlichung "Factors Affecting the Stylus/Groove Relationship in Phonograph Playback Systems" von G.Ro Bastiaans im Journal of the Audio Engineering Society, Oktober I967, Volume 15, Nr. 4, Seiten 389 bis 399 enthält eine ausführliche Darstellung der Theorie dieser Zusammenhänge und leitet daraus für die gegenwärtig gebräuchlichen Schallplattentypen Werte der Grenzfrequenzⁿab, die nicht überschritten werden können. Meßergebnisse bestätigen die aus der Theorie gewonnenen Erkenntnisse. Als - fast selbstverständlicher, aber nicht weiter führender «- Ausweg zur Verringerung der störenden Wirkung der Materialnachgiebigkeit wird darin angegeben, Trägermaterial mit größerem Elastizitätsmodul, also härteres Material, zu verwenden. Der Verfasser erkennt aber bereits, daß bei einem solchen Material die Flächenpressungen wegen der verringerten Auflagefläche (beispielsweise bei Nickel als Träger) zu bleibenden Formänderungen führen, so daß eine rasche Abnutzung die Folge ist. Zur Vergrößerung der ausnutzbaren Frequenzbandbreite, besonders ihrer Ausdehnung zu höheren Frequenzen hin, ergibt sich nach dieser Veröffentlichung nur die Anwendung einer viel kleineren Auflagekraft des Abtaststiftes, was aber nur bei gleichzeitiger wesentlicher Herabsetzung der bewegten Masse möglich wäre. Außerdem wäre es danach eine wichtige Aufgabe, ein Trägermaterial zxi finden, das sehr hart ist und eine hohe Fließgrenze aufweist, um dadurch die Deformation der iiillenwände sehr klein und innerhalb des elastischen Bereiches zu halten.

Dieser dort gegebene Ausblick auf Entwicklungsmöglichkeiten beruht ganz auf der Vorstellung, daß die beobachteten Mangel der mechanischen Abtastung, die bei einer Grenzfrequenz nicht

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weit oberhalb des gegenwärtig ausgenutzten Frequenzbereiches zu einer Nullstelle der abgenommenen Signalgröße führen, nur durch Kleinhalten der "Störung", nämlich der Formänderung des Trägermateriales, verringert werden können. Es ist klar, daß dies ein wenig aussichtsvoller Weg ist, der außerdem nur graduelle, am Aufwand gemessen recht kleine Verbesserungen bringen kann. Die Feststellungen dieser für die allgemein anerkannte Lehrmeinung der Fachwelt typischen Veröffentlichung bedeuten nichts anderes, als daß der mechanischen Abtastung eine obere Frequenzgrenze gesetzt ist, welche - bedingt durch die unvermeidliche Materialnachgiebigkeit des Trägers - nur verschoben, aber nicht überwunden werden kann.

Der Erfindung liegt die Vorstellung zugrunde, daß in Abweichung von den konventionellen Ansichten der Fachwelt ein breiter zusammenhängender Frequenzbereich der mechanischen Abtastung auch oberhalb der durch elastische Formänderungen des Trägers bedingten Nullstelle der am Wandlerausgang auftretende Signalgröße verwirklicht werden kann. Die dazu geeigneten Mittel anzugeben, ist die Aufgabe der Erfindung.

In einem System zur Wiedergabe gespeicherter Signale der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß ein Abtaster als ein durch den mit den Verformungen übereinstimmenden zeitlichen Verlauf der Druckkraft erregter Druckempfänger in Form eines in Richtung der Druckkraft komprimierten Wandlerkörpers dient, und daß die Berührung direkt oder über ein im wesentlichen formstarres Kopplungestück erfolgt.

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Durch die Erfindung wird auch bei Frequenzen oberhalb der bei konventionellen Abtastern durch die elastischen Formänderungen des Trägermateriales bedingten Nullstelle eine wirksame Abtastung erreicht. Diese inzwischen durch Versuche bestätigte Tatsache kann wahrscheinlich folgendermaßen erklärt werden:

Bei den bisher gebräuchlichen Abtastern führt die Abtasterspitze bei der und oberhalb der erwähnten Nullstelle keine nutzbare bzw. in eindeutigem Zusammenhang mit den Verformungen stehende Bewegung mehr aus, weil das Trägermaterial zu weich ist, um die für die Massenbeschleunigung ausreichende Druckkraft auf die Spitze auszuüben. Da die gebräuchlichen Abtaster nur für Bewegungsamplituden wesentlicher Größe eine Ausgangsgröße abgeben, ist mit ihnen eine Abtastung bei der und oberhalb der erwähnten Grenzfrequenz nicht mögliche

Trotzdem bleibt aber auch in diesem mit der üblichen Abtasttechnik nicht ausnutzbaren Bereich eine bestimmte Einwirkung der Rillenwand auf die Abtasterspitze bestehen, wenn auch keine wesentliche Bewegungsamplitude erzielt wird. Dies ist die mit den Oberflächenverformungen eindeutig zusammenhängende Druckkraft, zu deren Umwandlung in eine elektrische Ausgangsgröße der gewöhnliche Abtaster allerdings nicht geeignet ist, und deren Amplituden wegen der weichen Federung der beweglichen Teile des Abtasters auch in den von ihm ausgenutzten Frequenzgebieten verhältnismässig klein bleiben.

Diese von den Verformungen auf eine fest anliegende Abtasterfläche ausgeübte, auf dem Wege über diese Verformungen mit dein Signal modulierte Druckkraft bildet die in dem System der Er-

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findung verwendete Ausgangsgröße. Sie wird von der Trägeroberfläche wie von einem mechanischen Generator großen inneren Widerstandes geliefert, der nur sehr kleine Bewegungen (Strom), aber vergleichsweise größere Kräfte (Spannung) abgeben kann. Die mechanische Leistung wird dementsprechend von einem Abtaster mit großem Eingangswiderstand aufgenommen, der als durch den zeitlichen Verlauf der Druckkraft erregter Druckempfanger in Form eines in Richtung der Druckkraft komprimierten Wandlerkörpers dient. Solche Druckeuipfanger sind beispielsweise in Form piezoelektrischer oder piezomagnetischer Wandler oder als druckempfindliche Halbleiterbauelemente ausführbar.

Der wesentliche Unterschied vom Bekannten, der die neue Wirkung ergibt, besteht darin, daß die abtastende Oberfläche des Druckempfängers (oder die Oberfläche des mit diesem verbundenen formstarren Kopplungsstückes) nun keine Bewegungen wesentlicher Größe mehr ausführt, weil die Federungshärte des abtastenden Körpers im Vergleich mit bekannten Abtastern sein- groß und im allgemeinen wesentlich größer ist als diejenige des frägermateriales. Für die Abgabe einer elektrischen Ausgangsspannung hinreichender Amplitude genügen bei derartigen, mechanisch harten Druckempfängern bereits Zusammendrückungen, die wesentlich kleiner sind als die Tiefe der in der Trägeroberfläche enthaltenen Verformungen.

Während bei der bekannten Abtastung in der idealisierten Vorstellung das Trägermaterial als formstarr und die Spitze des Abtasters als unendlich nachgiebig zu wünschen sind, so daß die für das Zusammenarbeiten der Oberflächen erforderliche Federung auf der Seite der Abtasteroberfläche liegt, sind die Verhältnisse bei dem System der Erfindung teilweise entgegen-

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gesetzt: der· Abtastkörper könnte nahezu formstarr und die Entfernung seiner Berührungsfläche von der als unverfortnt gedachten Trägeroberfläche konstant sein, wobei die Federung überwiegend in der Trägeroberfläche lokalisiert sein kann.

Bei einer bevorzugten Bemessung der Federungseigenschaften des Trägermateriales ist die durch die Druckkraft bewirkte elastische Formänderung der Trägeroberfläche wesentlich größer als die entgegengesetzt gerichtete, auf der Zusammendrückung beruhende Auslenkung der Berühungsfläche des Abtasters.

Bei der Abtastung wird die mit den Verformungen versehene Trägeroberfläche an der in Annäherung als lagenstarr anzusehenden Berührungsfläche des Abtasters vorbei bewegt, die auf die Trägeroberfläche eine Druckkraft ausübt. Gelangen nun Teile der Verformungen unter den Abtaster, welche Erhebungen aus der unverformten Oberfläche darstellen, so werden diese Erhebungen elastisch zusammengedrückt, im allgemeinen in solchem Maße, daß ihre überfläche für die kurze Abtastzeit mit der unverfortnten Oberfläche zusammenfällt. Dabei ergibt sich eine Steigerung der auf die Abtasterfläche wirkenden Druckkraft. Umgekehrt ergibt sich eine Verringerung dieser Druckkraft, wenn nicht Erhebungen, sondern Absenkungen der Trägeroberfläche unter die Abtasteroberfläche gelangen. Es ist eine durch die Einstellung der Ruhedruckkraft in einfacher Weise zu lösende Aufgabe, die abtastende Oberfläche auch im letzteren Falle in Berührung mit der Trägeroberfläche zu halten und damit die Druckkraft nicht auf Null fallen zu lassen.,

Durch die Erfindung werden die elastischen Formänderungen des Trägermateriales für die Modulation der den abtastenden Druckempfanger erregenden Druckkraft nutzbar gemacht. Sie

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bilden geingetnäß auch keine der guten Wirkung abträgliche Erscheinung mehr, wie bei den bekannten Abtastverfahren. Daher ist auch die bei diesen beobachtete Frequenzgrenze überwunden und eine wirksame Abtastung in einem breiten zusammenhängenden Frequenzbereich weit oberhalb der früheren Grenzfrequenz bis zu einigen MHz möglich. Damit ist die Verwendung schallplattenähnlicher Träger zur Speicherung von Fernsehbild- und Tonsignalen in den Bereich des Möglichen gerückt. ·-

Die Eigenresonanz des in Richtung der Druckkraft komprimierten Wandlerkörpers kann mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden und sicher noch nicht optimal ihrer Aufgabe angepaßten Ausführungen in Gestalt kurzer Kontraktionsschwinger hinreichend hoch, vorzugsweise in die Nähe der gewünschten oberen Frequenzgrenze, gelegt werden. Da durch den großen Innenwiderstand des Generators, also des Trägermateriales, die Dämpfung groß ist, ergibt die Eigenresonanz des Wandlerkörpers keine große Überhöhung der Ausgangsgröße.

Die vom Trägermaterial bei der Abtastung erlittenen Formänderungenjsollen vorzugsweise im wesentlichen im elastischen Bereich des Materiales liegen, um damit eine annähernd abnutzungsfreie Abtastung zu ermöglichen. Es ist daher ein bevorzugtes Merkmal eines Trägers für ein System nach der Erfindung, daß sein Material und das Ausmaß der Verformungen so gewählt sind, daß die Formänderung der Trägeroberfläche bei der vorgesehenen Abtastgeschwindigkeit im wesentlichen innerhalb des elastischen Bereiches des Trägermateriales bleibt. Die Abtastgeschwindigkeit ist dabei von Bedeutung, weil bekanntlich eine Anzahl von Stoffen, besonders synthetisch hergestellte Kunststoffe auf der Basis von Copolymerisaten aus Vinyl und Chlorid-Azetaten,

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eine von der Belastungszeit abhängige Fließgrenze aufweisen, und zwar in dem Sinne, daß kurzzeitige Belastungen im elastischen Bereich aufgenommen werden, welche die bei statischer Einwirkung elastisch aufnehmbaren Belastungen viel« fach überschreiten.

Da es das aus bekannten Prinzipien selbstverständliche Bestreben des Fachmannes ist, die Abnutzung klein zu halten, wird die Druckkraft des Abtasters für das Abspielen eines solchen Trägers so zu bemessen sein, daß sie bei der vorgesehenen Relativgeschwindigkeit der einander berührenden Flächen nicht zu einer bleibenden Formänderung der unbeschrifteten Trägeroberfläche führt. Die für das Trägerma« terial und das Ausmaß der Verformungen gegebene Regel besagt demnach, daß diese mit Rücksicht auf die Festigkeitseigenschaften des Materiales als "Protuberanzen" der sonst glatten Oberfläche in ihrer Höhe und Querschnittsfläche so zu bemessen sind, daß sie die Auflagekraft der Abtasteroberfläche durch im wesentlichen elastische Formänderung aufnehmen können, wobei sie zur Vermeidung von Verzerrungen bis zur Einebnung der berührten Oberfläche zusammengedrückt werden können.

Aus dem mechanischen Zusammenwirken der Verformungen der Trägeroberfläche mit der diese berührenden Abtasterfläche läßt sich ersehen, daß bei einem als vorbestimmt angenommenen gleichbleibenden Elastizitätsmodul des Trägermateriales die Amplitude der Kraftmodulation nicht durch die Höhe der Verformungen in der Kraftrichtung, sondern auch durch die Fläche des tragenden Querschnittes der Verformungsteile bestimmt wird. Dieser durch die Auenutzung der elastischen Formänderungen zu

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einer Modulation der Druckkraft gegebene Zusammenhang eröffnet die Möglichkeit, bei den die Signalschrift enthaltenden Verformungen entweder die Höhe der Verformungsteile oder die Fläche des tragenden Querschnittes oder beides gleichzeitig entsprechend dem Verlauf der Signalgröße längs des Abtastweges zu ändern»

Eine mit einer Querschnittsänderung arbeitende Ausführunfesart der Verformungsteile ergibt sich beispielsweise, wenn diese Teile einen zwischen zwei Rillen befindlichen Materialsteg konstanter Höhe, aber mit der Signalgröße veränderlicher Breite bilden, dessen Oberfläche von der Abtasterfläche elastisch eingedrückt wird und dann eine von der Stegbreite abhängige Druckkraft auf die Abtasterfläche ausübt· Eine andere Ausführungsform der Querschnittsänderung ergibt sich durch eine Aufzeichnungsart, bei welcher die Signalgröße in der Querschnittsfläche von Verformungselementen niedergelegt ist, welche unterschiedliche Längen in Kichtung der Relativbewegung der zusammenarbeitenden Oberflächen aufweisen. Bei dieser Aufzeichnungsart kann die Breite der Querschnittsflächen konstant oder ebenfalls längs des Abtastweges veränderlich sein.

Die Aufzeichnungsart mit veränderlicher länge der Vert'oriiiungselemente längs des Abtastweges wird vorzugsweise in Verbindung mit einer Signalgröpe verwendet, welche das zu speichernde Signal in Form einer mit diesem modulierten Trägerschwingung enthält. Die beim Abtasten aus den einzelnen räumlich längs des Abtastweges angeordneten Verformungselementen bei konstantem Abstand ihrer Mitten oder ihrer Vorderflanken sich ergebende Frequenz sei gleich der Trägerfrequenz. Wie bei einer

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Pulslängenmodulation wird das Signal von der entsprechenden Trägerschwingung durch die veränderliche Länge der Verformungselemente wiedergegeben und durch die Druckabtastung unmittelbar in eine Amplitudenmodulation der Druckkraft umgewandelt.

Für die Abtastung solcher Aufzeichnungen ist besonders ein Abtaster geeignet, dessen abtastende Berührungsfläche so ausgebildet ist, daß sie in Richtung des Abtastweges über eine Strecke j die größer ist als die größte aufgezeichnete Wellenlänge, ganz oder teilweise aufliegt, und daß sie in einem in derselben Richtung und senkrecht zur Trägeroberfläche geführten ebenen Schnitt eine Begrenzungskurve bildet, die an der auflaufenden und der ablaufenden Seite verschieden steil verläuft. Durch das Aufliegen auf zahlreichen Gipfeln einzelner Verformungselemente wird die Abnutzung verringert. Die Druckkraft an der abtastenden Oberfläche ist dann proportional dem jeweiligen Summenwert aus den Kräften der einzelnen Verformungselemente ·

Unter der früher erwähnten Voraussetzung, daß der Abtaster in Rillenrichtung über eine Strecke mit der Trägeroberfläche in Berührung ist, die größer ist als die größte aufgezeichnete Wellenlänge, ist die resultierende Wechselkraft um so größer, je größer die Unsymmetrie der Abtasterflanken ist. Die resultierende Kraft erreicht einen Höchstwert, wenn die Flankensteilheit auf der ablaufenden Seite unendlich groß wird. Die Flanke sollte also nach Möglichkeit einen Winkel von 90 mit der Trägeroberfläche bilden. Winkel, die größer sind als 90 , führen zum gleichen Ergebnis.

Es wurde bereits erwähnt, daß die gegenwärtig gebräuchlichen Abtaster Geschwindigkeitsempfänger sind in dem Sinne, daß sie

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eine elektrische Ausgangsgröße liefern, deren Momentanwert der Bewegungsschnelle der Abtasterspitze proportional ist. Damit hängt es zusammen, daß für eine frequenzunabhängige Wiedergabe konstanter Signalamplituden eine Amplitudenvorverzerrung in solcher Weise vorgenommen werden muß, daß die Amplitude der räumlichen Aufzeichnung auf dem Träger der Frequenz umgekehrt proportional wird. Für niedrige Frequenzen ergeben sich dabei unerwünscht große Schriftainplituden.

Auch von diesem Nachteil ist. das System nach der Erfindung frei, Bei diesem steht der Momentanwert der elektrischen Ausgangsgröße in linearem Zusammenhang mit der Amplitude der Signalschrift, ausgedrückt durch die Höhe oder die Querschnittsfläche der Verformungselemente. Die auf den Abtaster wirkende Druckkraft ist proportional der aufgezeichneten Amplitude und umgekehrt proportional der Wellenlänge, so daß keine Benachteiligung der niederen Frequenzen bei der Wiedergabe eintritt. Daher kann bei einem Aufzeichnungsverfahren für ein System nach der Erfindung auf die sonst übliche Rillenverbreiterung bei der Aufzeichnung tiefer Frequenzen verzichtet und im Übertragungsbereich die Amplitude der Verformungen der Trägeroberfläche bei konstanter Signalamplitude im wesentlichen von der aufgezeichneten Frequenz unabhängig gehalten werden.

Die Abhängigkeit der resultierenden Kraft von der Wellenlänge gestattet es sogar, die tiefen Frequenzen mit einer geringeren Amplitude oder geringerer Rillenbreite und damit geringerem Rillenabstand aufzuzeichnen. Damit ergibt sich die Möglichkeit für ein Aufzeichnungsverfahren, bei welchem im l'bertragungsbereich die Amplitude der Verformungen der Trägeroberfläche bei konstanter Signalamplitude ungefähr proportional

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der Frequenz gehalten wird. Daraus ergibt sich auch die Möglichkeit der Herstellung eines Trägers, bei welchem die Rillenbreite und der Rillenabstand proportional der aufgezeichneten Frequenz gehalten sind.

Die Schriftart, mit der die Verformungen der Trägeroberfläche gebildet sind, kann Richtungen der auf den Abtaster wirkenden Druckkraft senkrecht oder parallel oder schräg zu der Oberfläche des unbeschrifteten Trägers enthalten und demgemäß verschiedene Gestaltungen der Verformungseleaiente benutzen. Als bewährte und in einfacher Weise für die Zwecke des Systemes anwendbare Schriftart wird eine Rillentiefenschrift als geeignet empfohlen.

Bei der Abtastung ergibt sich als unmittelbar von der Trägeroberfläche ausgehende Wirkung eine mit den Verformungen der Oberfläche übereinstimmende zeitliche Änderung der auf den Abtaster wirkenden Druckkraft. Ist das Signal unmittelbar in den Verformungen niedergelegt, werden also das zu speichernde Signal und die aufgezeichnete Signalgrölle durch dieselbe mathematische Funktion in Abhängigkeit von der Zeit bzw. der Ortskoordinate längs der Rille beschrieben, so ist diese Änderung der Druckkraft im Idealfall fehlender Verzerrungen eine getreue und unmittelbar gewonnene Wiedergabe des Signales.

Wird eine Trägerschwingung mit dem Signal amplitudenmoduliert und das Ergebnis als Signalgröße aufgezeichnet, ergibt die Abtastung mit einer über viele Wellenlängen der Trägerschwingung reichenden, aber kürzer als die kürzeste Signalwelle bemessenen Abtasterfläche ohne weiteres einen Verlauf der Druckkraft, der dae Signal in Überlagerung mit der Trägerschwingung enthält, die ausgefiltert werden kann.

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Wird die Trägerschwingung mit dem Signal frequenzmoduliert, so ist die Druckkraft ebenfalls eine frequenzmodulierte Trägerschwingung. Die elektrische Ausgangsgröße muß demnach zur Rückgewinnung des Signales einer an sich bekannten Frequenzdemodulation unterzogen werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher beschrieben. In dieser stellen dar:

Fig. 1 ein Prinzipschema für ein Syste;n nach der Erfindung,

Fig. 2 bis Fig. k Teile eines Trägers für ein System nach

der Erfindung mit verschiedenartiger Ausbildung der Verformungen der Trägeroberfläche.

In Fig. 1 sind die zusammenarbeitenden Teile des Abtasters 1 und des Trägers 2 in starker Vergrößerung dargestellt. Die Verformungen 3 haben die Gestalt einzelner voneinander durch Zwischenräume getrennter Elemente, wie sie bei der schon erwähnten mittelbaren Aufzeichnung über die Modulation einer Trägerschwingung angewendet werden können. Die auflaufende Flanke des Abtasters ist mit einem großen Krümmungsradius gerundet, die ablaufende Flanke steht auf der Trägeroberfleiche senkrecht und weist eine vergleichsweise scharfe Kante bzw. Abrundung mit einem wesentlich kleineren Krümmungsradius auf. Der Pfeil zeigt die Richtung der Bewegung des Trägers gegenüber dem Abtaster an.

Aus der schematischen Darstellung erkennt man, «laß die Verformungen 3» welche unter die Überfläche des Abtasters geraten, innerhalb des elastischen Bereiches der Formänderung

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zusammengedrückt werden. Auch die Teile der oberflächennahen Schicht des Trägers, die sich zwischen den herausragenden Verformungselementen befinden, erfahren eine gewisse Zusammendrückung. Durch die Federn 4 im linken Teil der Fig. 1 ist die Elastizität dieser Materialteile angedeutet; die Federn befinden sich dort in ihrem entspannten Zustand. Die Federn 5 unterhalb der tiefsten Stelle des Abtasters sind dagegen zusammengedrückt. Infolgedessen üben die entsprechenden Teile des Trägers an dieser stelle auch eine vergrößerte Druckkraft auf den Abtaster aus₀

Fig. 2 zeigt einen Teil eines Trägers 2, der auf seiner Oberfläche mit Rillen versehen ist, deren beide Flanken 6 und 7 die Verformungen 3 in Gestalt von Wellenzügen aufweisen, welche wie bei einer an sich bekannten Tiefenschrift in der Rille aufgezeichnet sind. Durch die Doppelschraffur sind die den Rillenoberflächen anliegenden, an der Formänderung beim Abtasten beteiligten Schichten 8 kenntlich gemacht. Mit den Pfeilen 9 ist das Anliegen der Abtasteroberfläche an den beiden Rillenflanken angedeutet.

Fig. 3 zeigt in einer derjenigen der Fig. 2 entsprechenden Darstellung einen Teil eines Trägers 2, in dessen Rillen nur die Flanke Io Verformungen 3 in Gestalt eines Wellenzuges aufweist, während die Flanke 11 unverformt ist. Die an der Rillenflanke Io anliegende, an der Formänderung beim Abtasten beteiligte Schicht l8 ist durch die Doppelschraffur der Schnittfläche angedeutet. Der Pfeil 12 bezeichnet die Oberfläche mit welcher der Abtaster zusammenarbeitet und von der er die modulierte Druckkraft empfängt. Die Ausführungsform nach Fig. 3 kann man als Flankenschrift bezeichnen.

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Fig. k ist eine ähnliche Darstellung für den Fall,daß nicht die Höhe der Verformungen, sondern die Breite eines die Verformungen tragenden Steges l4 ein Abbild der Signalgröße ist. Nur die Flanke 15 trägt solche Verformungen, die Flanke l6 ist unverformt. Die Abtastung erfolgt auf der oberen Kante des Steges ΐΛ, wie es durch die Pfeile 13 angedeutet ist. Wird in Richtung dieser Pfeile durch den Abtaster ein Druck auf den Steg ausgeübt, so sind die mit Doppelschraffur hervorgehobenen Materialbereiche 28 und 29 an der Formänderung beteiligt. An der breitesten Stelle des Steges ist bei dem Bereich 28 eine größere Druckkraft für die elastische Formänderung erforderlich als an der schmälsten Stelle bei dem Bereich 29. Die auf den Abtaster zurückwirkende Druckkraft ist also entsprechend der Stegbreite moduliert. Daher kann für diese Ausführungsform die Bezeichnung Breitenschrift benutzt werden»

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Claims

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Patentansprüche

l) System zur Wiedergabe gespeicherter Signale mit einem Träger, dessen Oberfläche dem zeitlichen Verlauf der Signalgröße entsprechende Verformungen aufweist, und mit einem Abtaster, der mit seiner Berührungsfläche eine Druckkraft auf die an ihm vorbei bewegte Trägeroberfläche ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtaster (l) als ein durch den mit den Verformungen (3) übereinstimmenden zeitlichen Verlauf der Druckkraft erregter Druckempfänger in Form eines in Richtung der Druckkraft komprimierten Wandlerkörpers dient, und daß die Berührung direkt oder über ein im wesentlichen formstarres Kopplungsstück erfolgt.

2) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Druckkraft bewirkte elastische Formänderung der Trägeroberfläche wesentlich größer ist als die entgegengesetzt gerichtete, auf der Zusammendrückung beruhende Auslenkung der Berührungsfläche des Abtasters.

3) Träger für ein System nach Anspruch 1 oder 2_r dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial und das Ausmaß der Verformungen (3) so gewählt sind, daß die Formänderung bei der vorgesehenen Abtastgeschwindigkeit im wesentlichen innerhalb des elastischen Bereiches des Trägermateriales bleibt.

k) Träger nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Druckkraft gemessene Höhe der die Verformungen (3) aufweisenden Oberflächenteile längs des Abtastweg·· entsprechend dem gespeicherten Signal veränderlich ist.

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5) Träger nach Anspruch 3 oder k_t dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des die Druckkraft aufnehmenden Querschnittes, insbesondere die Breite (lA), längs des Abtastweges entsprechend dem gespeicherten Signal veränderlich ist.

6) Abtaster für ein System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandlerkörper ein piezoelektrischer oder piezomagnetischer Wandler oder ein druckempfindliches Halbleiterbauelement ist.

7) Abtaster nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß seine abtastende Berührungsfläche so ausgebildet ist, daß sie in Richtung des Abtastweges über eine Strecke, die größer ist als die größte aufgezeichnete Wellenlänge, ganz oder teilweise aufliegt, und daß sie in einem in derselben Richtung und senkrecht zur Trägeroberfläche geführten ebenen Schnitt eine Begrenzungskurve bildet, die an der auflaufenden und der ablaufenden Seite verschieden steil verläuft.

8) Aufzeichnungsverfahren für ein System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Übertragungsbereich die Amplitude der Verformungen der Trägeroberfläche bei konstanter Signalamplitude im wesentlichen unabhängig von der aufgezeichneten Frequenz gehalten wird·

9) Aufzeichnungsverfahren für ein System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Übertragungsbereich die Amplitude der Verformungen der Trägeroberfläche bei konstanter Signalamplitude ungefähr proportional der Frequenz gehalten wird.

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10) Aufzeichnungsverfahren für ein System nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Signalgröße eine mit dem Signal modulierte Trägerschwingung aufgezeichnet wird»

11) Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß Frequenzmodulation verwendet wird.

12) Träger hergestellt nach einem Aufzeichnungsverfahren eines der Ansprüche 8, Io oder 11 mit in einander im wesentlichen parallelen Rillen enthaltener Signalschrift, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Mittellinien der Rillen über deren ganze Länge konstant ist.

13) Träger hergestellt nach einem Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenbreite und der Rillenabstand proportional der aufgezeichneten Frequenz gehalten sind.

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