DE1574489B2 - Speicher und wiedergabeanordnung sowie abtaster fuer diese wiedergabeanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Speicher, bei dem die Signale auf einem Träger reliefartig gespeichert sind, und auf eine Wiedergabeanordnung, bei der die Signalabtastung von diesem Speicher durch einen mit einem mechanisch-elektrischen Wandler ausgerüsteten, auf Druck beanspruchten Abtaster längs einer bestimmten Spur erfolgt, insbesondere für ein breitbandiges Frequenzgemisch bildende Signale, z. B. Fernsehbildsignale. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf einen Abtaster für eine solche Wiedergabeanordnung.

Bei dem bekannten Verfahren zur Wiedergabe von Signalen, die als Verformungen der Oberfläche eines körperlichen Trägers, beispielsweise in einer Rille als Tiefen- oder Seitenschrift, gespeichert sind, wird die Masse des mit der Abtastspitze praktisch schwingungsstarr verbundenen Teils des Abtasters bei Anwendung einer möglichst kleinen, aber ausreichenden elastischen Rückführungskraft so klein bemessen, daß die Eigenresonanz dieses beweglichen Teils mit der Elastizität der Rillenwand oberhalb des ausgenutzten Signalfrequenzbereichs liegt. Gewöhnlich befindet sich eine die Rückstellkraft bzw. ihren reziproken Wert, die Nachgiebigkeit oder Compliance, bestimmende Feder unmittelbar zwischen dem mit der Abtastspitze im wesentlichen schwingungsstarr verbundenen Teil, also im allgemeinen dem Abtaststift mit seinem Fassungskörper, und dem mechanisch-elektrischen Wandler, beispielsweise einem piezoelektrischen Kristall.

Nach bekannten und uneingeschränkt angewendeten Prinzipien wird darauf geachtet, daß bei Zugrundelegung gebräuchlicher Rillenausmaße und Abrundungsradien der Abtastspitze die durch elastische und bleibende Formänderungen des Trägermaterials sich ergebende Verringerung der Auslenkungsamplitude gegenüber der vorhandenen räumlichen Schriftamplitude klein bleibt. Andernfalls würden sich eine Herabsetzung des Signalpegels und Verzerrungen der Wiedergabe ergeben.

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

Die Veröffentlichung »Factors Affecting the Stylus/ Groove Relationship in Phonograph Playback Systems« von G. R. Bastiaans im Journal of the Audio Engineering Society, Oktober 1967, Volume 15, Nr. 4, Seiten 389 bis 399, enthält eine ausführliche Darstellung der Theorie dieser Zusammenhänge und leitet daraus für die gegenwärtig gebräuchlichen Schallplattcntypen Werte der Grenzfrequenzen ab, die nicht überschritten werden können. Meßergebnisse bestätigen die aus der Theorie gewonnenen Erkenntnisse. Als — fast selbstverständlicher, aber nicht weiterführender — 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

ίο 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 zu finden, das sehr hart ist und eine hohe Fließgrenze aufweist, um dadurch die Deformation der Rillenwände sehr klein und innerhalb des elastischen Bereiches zu halten.

Dieser dort gegebene Ausblick auf Entwicklungsmöglichkeiten beruht ganz auf der Vorstellung, daß die beobachteten Mängel der mechanischen Abtastung, die bei einer Grenzfrequenz nicht weit oberhalb des gegenwärtig ausgenutzten Frequenzbereichs zu einer Nullstelle der abgenommenen Signalgröße führen, nur durch Kleinhalten der »Störung«, nämlich der Formänderung des Trägermaterials, 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 Feststellung 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 auftretenden Signalgröße verwirklicht werden kann. Die dazu geeigneten Mittel anzugeben, ist die Aufgabe der Erfindung.

Mit einem Speicher und einer Wiedergabeanordnung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Signale auf dem Träger durch Verformungen mechanisch niederdrückbarer Oberflächenteile charakterisiert sind und die Abtastfläche des Abtasters bei der Abtastung in Richtung der von den Oberilächenteilen ausgeübten Kraft im wesentlichen in Ruhe bleibt, während die jeweils unter der Abtastfläche befindlichen verformten Oberflächenteile infolge ihrer Niederdrückung eine Druckkraft auf die Abtastfläche ausüben, aus deren während des Durchgangs verformter Oberflächenteile für die abgetasteten Signale charakteristischem Verlauf der Wandler eine entsprechende elektrische Größe ableitet. — Als »im wesentlichen in Ruhe« bleibend ist dabei in diesem Sinne ein Beharren der Abtastfläche in annähernder Lagenstarre anzusehen, bei der ihre sehr kleinen in Richtung der sich ändernden Druckkraft liegenden Bewegungen hinter den Amplituden der Verformungen größenordnungsmäßig zurückbleiben.

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Durch die Erfindung wird auch bei Frequenzen Zusammenarbeiten der Oberflächen erforderliche oberhalb der bei konventionellen Abtastern durch Federung auf der Seite der Abtasteroberfläche liegt, die elastischen Formänderungen des Trägermaterials sind die Verhältnisse bei der Wiedergabeanordnung bedingten Nullstelle eine wirksame Abtastung er- nach der Erfindung teilweise entgegengesetzt; der Abreicht. Diese inzwischen durch Versuche bestätigte 5 tastkörper könnte nahezu formstarr und die Entfer-Tatsache kann wahrscheinlich folgendermaßen er- nung seiner Berührungsfläche von der als unverformt klärt werden: gedachten Trägeroberfläche konstant sein, wobei die

Bei den bisher gebräuchlichen Abtastern führt die Federung überwiegend in der Trägeroberfläche loka-

Abtastspitze bei der und oberhalb der erwähnten lisiert sein kann.

Nullstelle keine nutzbare bzw. in eindeutigem Zu- io Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Speisammenhang mit den Verformungen stehende Bewe- chers nach der Erfindung ist sein Trägermaterial so gung mehr aus, weil das Trägermaterial zu weich ist, gewählt und sind seine Verformungen so gestaltet, um die für die Massenbeschleunigung ausreichende daß die bei der Abtastung bewirkte Niederdrückung Druckkraft auf die Spitze auszuüben. Da die ge- der verformten Oberflächenteile wesentlich größer ist bräuchlichen Abtaster nur für Bewegungsamplituden 15 als die korrespondierende, auf der Reaktionskraft wesentlicher Größe eine Ausgangsgröße abgeben, ist der niedergedrückten Oberflächenteile beruhende mit ihnen eine Abtastung bei der und oberhalb der Auslenkung der Abtastfläche des Abtasters,
erwähnten Grenzfrequenz nicht möglich. Bei der Abtastung wird die mit den Verformungen

Trotzdem bleibt aber auch in diesem mit der üb- versehene Trägeroberiiäche an der in Annäherung liehen Abtasttechnik nicht ausnutzbaren Bereich eine 20 als lagenstarr anzusehenden Abtastfläche vorbeibebestimmte Einwirkung der Rillenwand auf die Ab- wegt, die auf die Trägeroberfläche eine Druckkraft tastspitze bestehen, wenn auch keine wesentliche Be- ausübt. Gelangen nun Teile der Verformungen unter wegungsamplitude erzielt wird. Dies ist die mit den den Abtaster, welche Erhebungen aus der unver-Oberflächenverformungen eindeutig zusammenhän- formten Oberfläche darstellen, so werden diese Ergende Druckkraft, zu deren Umwandlung in eine 25 hebungen elastisch zusammengedrückt, im allgemeielektrische Ausgangsgröße der gewöhnliche Abtaster nen in solchem Maße, daß ihre Oberfläche für die allerdings nicht geeignet ist, und deren Amplituden kurze Abtastzeit mit der unverformten Oberfläche wegen der weichen Federung der beweglichen Teile zusammenfällt. Dabei ergibt sich eine Steigerung der des Abtasters auch in den von ihm ausgenutzten auf die Abtastfläche wirkenden Druckkraft. Umge-Frequenzgebieten verhältnismäßig klein bleiben. 30 kehrt ergibt sich eine Verringerung dieser Druck-

Diese von den Verformungen auf eine fest anlie- kraft, wenn nicht Erhebungen, sondern Absenkungen gende Abtasterfläche ausgeübte, auf dem Wege über der Trägeroberfläche unter die Abtasteroberfläche gediese Verformungen mit dem Signal modulierte langen. Es ist eine durch die Einstellung der Ruhe-Druckkraft bildet die in der Wiedergabeanordnung druckkraft ohne weiteres zu lösende Aufgabe, die nach der Erfindung verwendete Ausgangsgröße. Sie 35 Abtastfläche auch im letzteren Falle in Berühwird von der Trägeroberfläche wie von einem mecha- rung mit der Trägeroberiläche zu halten und damit nischen Generator vergleichsweise kleinen inneren die Druckkraft nicht auf Null fallen zu lassen.
Widerstandes geliefert, der verhältnismäßig große Durch die Erfindung werden die elastischen Form-Bewegungen (Strom), aber vergleichsweise kleine änderungen des Trägermaterials für die Modulation Kräfte (Spannung) abgeben kann. Die mechanische 40 der den abtastenden Druckempfänger erregenden Leistung wird dementsprechend von einem Abtaster Druckkraft nutzbar gemacht. Sie bilden demgemäß mit großem Eingangswiderstand aufgenommen, der auch keine der guten Wirkung abträgliche Erscheials durch den zeitlichen Verlauf der Druckkraft er- nung mehr, wie bei den bekannten Abtastverfahren, regter Druckcmpfänger in Form eines in Richtung Daher ist auch die bei diesen beobachtete Frequenzder Druckkraft komprimierten Wandlerkörpers dient. 45 grenze überwunden und eine wirksame Abtastung in Solche Druckempfänger sind beispielsweise in Form einem breiten zusammenhängenden Frequenzbereich piezoelektrischer oder piezomagnetischer Wandler weit oberhalb der früheren Grenzfrequenz bis zu oder als druckempfindliche Halbleiterbauelemente einigen MHz möglich. Damit ist die Verwendung ausführbar. schallplattenähnlicher Träger zur Speicherung von

Der wesentliche Unterschied vom Bekannten, der 50 Fernsehbild- und Tonsignalen in den Bereich des

die neue Wirkung ergibt, besteht darin, daß die ab- Möglichen gerückt.

tastende Oberfläche des Druckempfängers (oder die Die Eigenresonanz des in Richtung der Druckkraft Oberfläche des mit diesem verbundenen formstarren komprimierten Wandlerkörpers kann mit den gegen-Kopplungsstückes) nun keine Bewegungen wesent- wärtig zur Verfugung stehenden und sicher noch licher Größe mehr ausführt, weil die Federungshärte 55 nicht optimal ihrer Aufgabe angepaßten Ausführundes abtastenden Körpers im Vergleich mit bekannten gen in Gestalt kurzer Kontraktionsschwinger hin-Abtastern sehr groß und im allgemeinen wesentlich reichend hoch, vorzugsweise in die Nähe der gegrößer ist als diejenige des Trägermaterials. Für die wünschten oberen Frequenzgrenze, gelegt werden. Abgabe einer elektrischen Ausgangsspannung hin- Da durch den großen Innenwiderstand des Generareichender Amplitude genügen bei derartigen, me- 60 tors, also des Trägermaterials, die Dämpfung groß chanisch harten Druckempfängern bereits Zusam- ist, ergibt die Eigenresonanz des Wandlerkörpers mendrückungen, die wesentlich kleiner sind als die keine große Überhöhung der Ausgangsgröße.
Tiefe der in der Trägeroberfläche enthaltenen Ver- Die vom Trägermaterial bei der Abtastung erlitteformungen. nen Formänderungen sollen vorzugsweise im wesent-

Während bei der bekannten Abtastung in der 65 liehen im elastischen Bereich des Materials liegen,

idealisierten Vorstellung das Trägermaterial als um damit eine annähernd abnutzungsfreie Abtastung

formstarr und die Spitze des Abtasters als unendlich zu ermöglichen. Es ist daher ein bevorzugtes Merkmal

nachgiebig zu wünschen sind, so daß die für das eines Speichers nach der Erfindung, daß sein Träger-

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material so gewählt ist und die Verformungen so Gängen der Rille vorhandene Breite des Steges eingestaltet sind, daß die Niederdrückung bei der vor- deutig mit dem gespeicherten Signal zusammenhängt, gesehenen Abtastgeschwindigkeit im wesentlichen Wird die Deckfläche des Steges von der Abtastfläche innerhalb des elastischen Bereichs des Trägermate- eingedrückt, so ergibt sich eine von der Stegbreite rials stattfindet. Die Abtastgeschwindigkeit ist dabei 5 abhängige Gegenkraft, die auf die Abtastfläche wirkt, von Bedeutung, weil bekanntlich eine Anzahl von Die Aufzeichnungsart mit veränderlicher Länge Stoffen, besonders synthetisch hergestellte Kunststoffe der Verformungselemente längs der Spur wird vorauf der Basis von Copolymerisaten aus Vinyl-Chlori- zugsweise in Verbindung mit einer Signalgröße verden und -Azetaten, eine von der Belastungszeit ab- wendet, welche das zu speichernde Signal in Form hängige Fließgrenze aufweisen, und zwar in dem 10 einer mit diesem modulierten Trägerschwingung ent-Sinne, daß kurzzeitige Belastungen, welche die bei hält. Die beim Abtasten aus den einzelnen räumlich statischer Einwirkung elastisch aufnehmbaren Be- längs der Spur angeordneten Verformungselementen lastungen vielfach überschreiten, noch im elastischen bei konstantem Abstand ihrer Mitten oder ihrer VorBereich aufgenommen werden. derflanken sich ergebende Frequenz sei gleich der

Da im allgemeinen angestrebt wird, die Abnutzung 15 Trägerfrequenz. Wie bei einer Pulslängenmodulation klein zu halten, wird die Druckkraft des Abtasters wird das Signal von der entsprechenden Trägerfür das Abspielen eines solchen Speichers so zu be- schwingung durch die veränderliche Länge der Vermessen sein, daß sie bei der vorgesehenen Relativ- formungselemente wiedergegeben und durch die geschwindigkeit der einander berührenden Flächen Druckabtastung unmittelbar in eine Amplitudennicht zu einer bleibenden Formänderung der unbe- 20 modulation der Druckkraft umgewandelt, schrifteten Trägeroberfläche führt. Die für das Trä- Für die Abtastung solcher Aufzeichnungen kann germaterial und das Ausmaß der Verformungen in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Abtaster gegebene Regel besagt demnach, daß diese mit Rück- dienen, dessen Abtastfläche an einem im Bereich der sieht auf die Festigkeitseigenschaften des Materials auftretenden mechanischen Beanspruchungen im weals »Protuberanzen« der sonst glatten Oberfläche in 25 sentlichen formstarr wirkenden Abtastelement aus ihrer Höhe und Querschnittsfläche so zu bemessen verschleißfestem Material, z. B. Diamant, ausgebildet sind, daß sie die Auflagekraft der Abtastfläche durch und in Richtung der von ihm aufzunehmenden Reakim wesentlichen elastische Formänderung aufnehmen tionskraft im wesentlichen lagenstarr ist, wobei das können, wobei sie zur Vermeidung von Verzerrun- Abtastelement unmittelbar oder über ein etwa in gleigen bis zur Einebnung der berührten Oberfläche 30 chem Maße formstarr wirkendes Kopplungsstück mit zusammengedrückt werden können. dem mechanisch-elektrischen Wandler verbunden ist.

Aus dem mechanischen Zusammenwirken der Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die AbVerformungen der Trägeroberfläche mit der diese tastfläche so ausgebildet, daß sie in Richtung der berührenden Abtastfläche läßt sich ersehen, daß bei Spur über eine Strecke, die größer ist als die größte einem als vorbestimmt angenommenen gleichbleiben- 35 aufgezeichnete Wellenlänge der Signale, auf dem vorden Elastizitätsmodul des Trägermaterials die Am- gesehenen Träger aufliegt und daß sie in einem in plitude der Kraftmodulation nicht nur durch die dieser Richtung und senkrecht zur Trägeroberfläche Höhe der Verformungen in der Kraftrichtung, son- geführten ebenen Schnitt eine Begrenzungskurve bildern auch durch die Fläche des tragenden Quer- det, die an der auflaufenden und der ablaufenden schnittes der Verformungsteile bestimmt wird. Dieser 40 Flanke verschieden steil verläuft. Die auf die Abtastdurch die Ausnutzung der elastischen Formänderun- fläche einwirkende Druckkraft ist dann gleich dem gen zu einer Modulation der Druckkraft gegebene Summenwert aus den Kräften der einzelnen Verfor-Zusammenhang eröffnet die Möglichkeit, bei den die mungselemente. Dieser Summenwert ändert sich im Signalschrift enthaltenden Verformungen entweder Sinne einer Zunahme, wenn ein Verformungselement die Höhe der Verformungsteile oder die Fläche des 45 an der auflaufenden Kante unter die Abtastfläche getragenden Querschnittes oder beides gleichzeitig ent- langt, und im Sinne einer Abnahme, wenn ein Versprechend dem Verlauf der Signalgröße längs des formungselement an der ablaufenden Flanke aus dem Abtastweges zu ändern. Bereich der Abtastfläche heraustritt. Infolge der ge-

Ein für die Wiedergabeanordnung nach der Er- ringeren Steilheit der erwähnten Begrenzungskurve findung besonders geeigneter Speicher ist in diesem 50 an der auflaufenden Flanke verläuft diese Änderung Sinne dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen für ein betrachtetes Element bei dieser Flanke weaus voneinander durch Zwischenräume getrennten . sentlich langsamer (in Annäherung »schleichend«) Erhebungen der Trägeroberfläche bestehen, deren in als bei der ablaufenden Flanke mit der größeren Richtung der Druckkraft gemessenen Höhen oder in Steilheit des dortigen Teils der Begrenzungskurve. Richtung der Spur gemessenen Längen oder quer zu 55 Infolgedessen wird sich im Kurvenverlauf des Sumdieser Richtung gemessenen Breiten längs der Spur menwertes die Wirkung der jeweils an der ablaufenentsprechend dem gespeicherten Signal verändert den Flanke in Wegfall kommenden Kräfte solcher sind. Verformungselemente in abwärts gerichteten Steil-

Eine weitere mit einer Querschnittsänderung ar- stücken des Kurvenverlaufs äußern, wogegen die entbeitende bevorzugte Ausführungsart eines solchen 60 sprechende Zunahme des Summenwertes bei Eintritt Trägers ergibt sich auch, wenn die Verformungen in eines Verformungselementes an der auflaufenden einer längs der Spur entsprechend dem gespeicherten Flanke nur geringe Steilheit hat. Mittels eines solchen Signal veränderten Breite eines durchgehend in Rieh- Abtasters wird also annähernd ein Signalwert nach tung der Spur verlaufenden Steges bestehen. Der Amplitude und Phase registriert, der dem gespeicher-Steg kann sich zwischen zwei Gängen einer in die 65 ten Signalwert am Ort der Kante an der ablaufenden Trägeroberfläche eingeschnittenen spiraligen Rille Flanke entspricht, weil an dieser Flanke der Verlauf befinden, deren eine Flanke die Verformungen trägt. der Entlastung den Wechselanteil des Signals wiederso daß die zwischen zwei einander benachbarten gibt, wogegen auf Grund der großen Verrundung

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dieser Wechselanteil an der auflaufenden Flanke im Aufzeichnungsverfahren, bei welchem im Übertrawesentlichen nicht zur Wirkung kommt. Durch das gungsbereich die Amplitude der Verformungen der Aufliegen auf zahlreichen Gipfeln einzelner Verfor- Trägeroberfläche bei konstanter Signalamplitude unmungselemente wird außerdem die Abnutzung ver- gefahr proportional der Frequenz gehalten wird, ringert. S Daraus ergibt sich auch die Möglichkeit der Her-Unter der früher erwähnten Voraussetzung, daß stellung eines Speichers, bei welchem die Rillender Abtaster in Rillenrichtung über eine Strecke mit breite und der Rillenabstand proportional der aufder Trägeroberfläche in Berührung ist, die größer ist gezeichneten Frequenz gehalten sind,
als der größte Abstand gleichartiger Verformungs- Die Schriftart, mit der die Verformungen der Träelemente, ergibt sich aus den vorausgegangenen Dar- io geroberfläche gebildet sind, kann Richtungen der auf legungen, daß die resultierende Wechselkraft um so den Abtaster wirkenden Druckkraft senkrecht oder größer ist, je größer die Unsymmetrie der Abtaster- parallel oder schräg zu der Oberfläche des unbeflanken ist. Die resultierende Kraft erreicht einen schrifteten Trägers enthalten und demgemäß verHöchstwert, wenn die Steilheit der ablaufenden schiedene Gestaltungen der Verformungselemente Flanke unendlich groß wird. Die Flanke sollte also 15 benutzen. Als bewährte und in einfacher Weise für nach Möglichkeit einen Winkel von 90° mit der die Verwirklichung der Erfindung anwendbare Trägeroberfläche bilden. Außenwinkel, die größer Schriftart wird eine Rillentiefenschrift als geeignet sind als 90°, führen zum gleichen Ergebnis. empfohlen.

Es wurde bereits erwähnt, daß die gegenwärtig Bei der Abtastung ergibt sich als unmittelbar von gebräuchlichen Abtaster Geschwindigkeitsempfänger 20 der Trägeroberfläche ausgehende Wirkung eine mit sind in dem Sinne, daß sie eine elektrische Ausgangs- den Verformungen der Oberfläche übereinstimmende größe liefern, deren Momentanwert der Bewegungs- zeitliche Änderung der auf den Abtaster wirkenden schnelle, also dem Diflerentialquotienten des Bewe- Druckkraft. Ist das Signal unmittelbar in den Vergungsverlaufes der Abtastspitze proportional ist. Da- formungen gespeichert, werden also das zu speimit werden Schwingungen höherer Frequenz in einem 25 chernde Signal und die aufgezeichnete Signalgröße mit der Frequenz proportionalen Maße stärker wie- durch dieselbe mathematische Funktion in Abhändergegeben, weil infolge der kürzeren Wellenlängen gigkeit von der Zeit bzw. der Ortskoordinate längs bei gleicher Amplitude höhere Kurvensteilheiten vor- der Rille beschrieben, und setzt man voraus, daß die handcn sind. Diese Tatsache ist allgemein bekannt Abtastfläche in Richtung der Relativgeschwindigkeit und bildet den Grund dafür, daß für eine frequenz- 30 wesentlich kürzer ist als die kleinste wiederzugebende unabhängige Wiedergabe konstanter Signalamplitu- Wellenlänge, so ist diese Änderung der Druckkraft den eine Amplitudenvorverzerrung in solcher Weise im Idealfall fehlender Verzerrungen eine getreue und vorgenommen werden muß. daß die Amplitude der unmittelbar gewonnene Wiedergabe des Signals,
räumlichen Aufzeichnung auf dem Träger der Fre- Wird eine Trägerschwingung mit dem Signal amquenz umgekehrt proportional wird. Für niedrige 35 plitudenmoduliert und das Ergebnis als Signalgröße Frequenzen ergeben sich dabei bekanntlich un- aufgezeichnet, ergibt die Abtastung mit einer über erwünschte große Schriftamplituden. viele Wellenlängen der Trägerschwingung reichenden Auch von diesem Nachteil ist die Wiedergabean- aber kurzer als die kürzeste Signalwelle bemessenen Ordnung nach der Erfindung frei, weil bei dieser der Abtasierfläche ohne weiteres einen Verlauf der Momentanwert der elektrischen Ausgangsgröße in 40 Druckkraft, der das Signal in Überlagerung mit der unmittelbarem, gleichsinnigem Zusammenhang mit Trägerschwingung enthält, die ausgefiltert werden bestimmten Größen der Signalschrift, d. h. Verfor- kann. Die Modulation einer Trägerschwingung mit mungsclemente, steht. Die Amplitude des Druckver- dem Signal ergibt dabei den an sich bekannten Vorlaufes wird durch die Höhe und die gedrückte Quer- teil, daß die relative Breite des aufzuzeichnenden schnittsfläche der Verformungselemente beeinflußt. 45 Frequenzbandes, also das Verhältnis der höchsten zur In beiden Fällen nimmt die Druckkraft gleichsinnig tiefsten Bandfrequenz, verringert wird. Dies ist bei mit einer Zunahme der Höhe und einer Zunahme der vorgesehenen mechanisch-räumlichen Aufzeichder Fläche zu. Wird die Aufzeichnung durch unmit- nung der ein breitbandiges Frequenzgemisch bildentelbarc Wiedergabe der Signalkurve in den Verfor- den Signale nach der Erfindung von besonderer Bemungselementen bewirkt, so ist die zur Wirkung ge- 5° deutung, weil es die Bemessung des Abtasters erleichbrachte Querschnittsftäche ersichtlicherweise umso tert.

größer, je größer die Wellenlänge in dem Verfor- Wird die Trägerschwingung mit dem Signal fremungsrelief ist. Daher ergibt sich bei konstanter quenzmoduliert, so ist die Druckkraft ebenfalls eine Höhe eine Zunahme der Druckkraft mit der Auf- frequenzmoduliertc Trägerschwingung. Die elektrizeichnungswellenlänge, oder mit anderen Worten 55 sehe Ausgangsgröße muß demnach zur Rückgewincine umgekehrte Proportionalität der Wiedergabe- nung des Signals einer an sich bekannten Frequenzamplitude mit der Frequenz. Der bei bekannten demodulation unterzogen werden. Die Anwendung Schallaufzeichnungsverfahren beobachtete Abfall zu einer Frequenzmodulation einer Trägerschwingung tieferen Frequenzen hin ist also nicht vorhanden. Da- mit dem Signal ergibt den für die mechanisch-räumliher kann bei einem Speicher nach der Erfindung auf 60 ehe Aufzeichnung nach der Erfindung besonders die sonst übliche Rillenverbreiterung bei der Auf- wichtigen Vorteil, daß alle Gipfel des Verformungszeichnung von Schwingungen tiefer Frequenz verzieh- reliefs wenigstens annähernd die gleiche Höhe hatet werden. ben. Dadurch können die Bedingungen der mecha-Die Abhängigkeit der resultierenden Kraft von der nischen Druckabtastung für alle Erhebungen, glei-Wellenlänge gestattet es sogar, die tieferen Frequen- 65 chermaßen günstig, beispielsweise hinsichtlich der zen mit einer geringeren Amplitude oder geringerer vollen Ausnutzung des elastischen Bereiches, gewählt Rillenbreite und damit geringerem Rillenabstand auf- werden. Auch kann eine über den Bereich zahlzuzcichncn. Damit ergibt sich die Möglichkeit für ein reicher Gipfel reichende Abtastfläche ohne Schwie-

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rigkeiten mit allen Gipfeln dieses Bereiches in Berührung gehalten werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1: ein Prinzipschema für einen Speicher und eine Wiedergabeanordnung nach der Erfindung,

F i g. 2 bis Fig. 4: Teile eines Trägers für eine Anordnung nach der Erfindung mit verschiedenartiger Ausbildung der Verformungen der Trägeroberfläche.

In F i g. 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 Erhebungen, wie sie bei der schon erwähnten mittelbaren Aufzeichnung über die Modulation einer Trägerschwingung angewendet werden können. Die auflaufende Flanke des Abtasters 1 ist mit einem großen Krümmungsradius gerundet, die ablaufende Flanke steht auf der Trägeroberfläche senkrecht und weist eine vergleichsweise scharfe Kante bzw. Abrundung mit einem wesentlich kleineren Krümmungsradius auf. Der Pfeil zeigt die Richtung der Bewegung des Trägers 2 gegenüber dem Abtaster 1 an.

Aus der schematischen Darstellung erkennt man, daß die Verformungen 3, welche unter die Oberfläche des Abtasters geraten, innerhalb des elastischen Bereichs der Formänderung 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 F i g. 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 aus.

F i g. 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 Rillcnoberflächen 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.

F i g. 3 zeigt in einer derjenigen der F i g. 2 entsprechenden Darstellung einen Teil eines Trägers 2, in dessen Rillen nur die Flanke 10 Verformungen 3 in Gestalt eines Wellenzuges aufweist, während die Flanke 11 unverformt ist. Die an der Rillenflanke 10 anliegende, an der Formänderung beim Abtasten beteiligte Schicht 18 ist durch die Doppelschraffur der Schnittfläche angedeutet. Der Pfeil 12 bezeichnet die Oberfläche mit welcher der Abiaster zusammenarbeitet und von der er die modulierte Druckkraft empfängt. Die Ausführungsform nach F i g. 3 kann man als Flankenschrift bezeichnen.

F i g. 4 ist eine ähnliche Darstellung für den Fall, daß nicht die Höhe der Verformungen, sondern die Breite eines die Verformungen tragenden Steges 14 ein Abbild der Signalgröße ist. Nur die Flanke 15 trägt solche Verformungen, die Flanke 16 ist unverformt. Die Abtastung erfolgt auf der oberen Deckfläche des Steges 14, wie es durch die Pfeile 13 angedeutet ist. Wird in Richtung dieser Pfeile durch den Abtaster ein Druck auf den Steg ausgeübt, so treten in den mit Doppelschraffur hervorgehobenen veränderlichen Materialbereichen 28 und 29 Formänderungen auf. An der breitesten Stelle des Steges ist im Bereich 28 eine größere Druckkraft für die elastische Formänderung erforderlich als an der schmälsten Stelle im Bereich 29. Die auf den Abtaster zurückwirkende Druckkraft ist also entsprechend der Stegbreite moduliert. Daher kann für diese Ausführungsform die Bezeichnung Breitenschrift benutzt werden.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Speicher, bei dem die Signale auf einem Träger reliefartig gespeichert sind, und Wiedergabeanordnung, bei der die Signalabtastung von diesem Speicher durch einen mit einem mechanisch-elektrischen Wandler ausgerüsteten, auf Druck beanspruchten Abtaster längs einer bestimmten Spur erfolgt, insbesondere für ein breitbandiges Frequenzgemisch bildende Signale, z. B. Fernsehbildsignale, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale auf dem Träger (2) durch Verformungen (3) mechanisch niederdrückbarer Oberflächenteile charakterisiert sind und die Abtastfiäche des Abtasters (1) bei der Abtastung in Richtung der von den Oberflächenteilen ausgeübten Kraft im wesentlichen in Ruhe bleibt, während die jeweils unter der Abtastfläche befindlichen verformten Oberflächenteile infolge ihrer Niederdrückung eine Druckkraft auf die Abtastfläche ausüben, aus deren während des Durchgangs verformter Oberflächenteile für die abgetasteten Signale charakteristischem Verlauf der Wandler eine entsprechende elektrische Größe ableitet.

2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Trägermaterial so gewählt und seine Verformungen so gestaltet sind, daß die bei der Abtastung bewirkte Niederdrückung der verformten Oberflächenteile wesentlich größer ist als die korrespondierende, auf der Reaktionskraft der niedergedrückten Oberflächenteile beruhende Auslenkung der Abtastfläche des Abtasters (1).

3. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Trägermaterial so gewählt und die Verformungen (3) so gestaltet sind, daß die Niederdrückung bei der vorgesehenen Abtastgeschwindigkeit im wesentlichen innerhalb des elastischen Bereiches des Trägermaterials stattfindet.

4. Speicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen (3) aus voneinander durch Zwischenräume getrennten Erhebungen der Trägeroberfläche bestehen, deren in Richtung der Druckkraft gemessenen Hohen oder in Richtung der Spur gemessenen Längen oder quer zu dieser Richtung gemessenen Breiten längs der Spur entsprechend dem gespeicherten Signal verändert sind.

5. Speicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen (3) in einer längs der Spur entsprechend dem gespeicherten Signal veränderten Breite eines durchgehend in Richtung der Spur verlaufenden Steges (14) bestehen.

6. Speicher nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale in Form

einer mit den Signalen modulierten Trägerschwingung gespeichert sind.

7. Speicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulationsart Frequenzmodulation angewendet ist.

8. Abtaster für eine Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Abtastfläche an einem im Bereich der auftretenden mechanischen Beanspruchungen im wesentlichen formstarr wirkenden Abtastelement aus verschleißfestem Material, z.B. Diamant, ausgebildet und in Richtung der von ihm aufzunehmenden Reaktionskraft im wesentlichen lagenstarr ist, wobei das Abtastelement unmittelbar oder über ein etwa in gleichem Maße formstarr wirkendes Kopplungsstück mit dem mechanisch-elektrischen Wandler verbunden ist.

9. Abtaster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein piezoelektrischer, piezomagnetischer oder ein aus einem druckempfindlichen

Halbleiterbauelement bestehender Wandler verwendet ist.

10. Abtaster nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfläche so ausgebildet ist, daß sie in Richtung der Spur über eine Strecke, die größer ist als die größte aufgezeichnete Wellenlänge der Signale, auf dem vorgesehenen Träger (2) aufliegt und daß sie in einem in dieser Richtung und senkrecht zur Trägeroberfläche geführten ebenen Schnitt eine Begrenzungskurve bildet, die an der auflaufenden und der ablaufenden Flanke verschieden steil verläuft.

11. Abtaster nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungskurve an der ablaufenden Flanke steiler als an der auflaufenden Flanke verläuft.

12. Abtaster nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ablaufende Flanke mit der Abtastfläche einen Außenwinkel von mindestens 90° einschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen