DE1574489C - Speicher und Wiedergabeanordnung sowie Abtaster für diese Wiedergabeanordnung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Speicher, bei wird darin angegeben, Trägermaterial mit größerem

dem die Signale auf einem Träger reliefartig gespei- Elastizitätsmodul, also härteres Material, zu verwen-

chert sind, und auf eine Wiedergabeanordnung, bei den. Der Verfasser erkennt aber bereits, daß bei

der die Signalabtastung von diesem Speicher durch einem solchen Material die Flächenpressungen we-

einen mit einem mechanisch-elektrischen Wandler 5 gen der verringerten Auflagefläche (beispielsweise

ausgerüsteten, auf Druck beanspruchten Abtaster bei Nickel als Träger) zu bleibenden Formänderun-

längs einer bestimmten Spur erfolgt, insbesondere für gen führen, so daß eine rasche Abnutzung die Folge

ein breitbandiges Frequenzgemisch bildende Signale, ist. Zur Vergrößerung der ausnutzbaren Frequenz-

z. B. Fernsehbildsignale. Eine weitere Ausgestaltung bandbreite, besonders ihrer Ausdehnung zu höheren

der Erfindung bezieht sich auf einen Abtaster für io Frequenzen hin, ergibt sich nach dieser Veröffent-

eine solche Wiedergabeanordnung. lichung nur die Anwendung einer viel kleineren Auf-

Bei dem bekannten Verfahren zur Wiedergabe von lagekraft des Abtaststiftes, was aber nur bei gleich-

Signalen, die als Verformungen der Oberfläche eines zeitiger wesentlicher Herabsetzung der bewegten

körperlichen Trägers, beispielsweise in einer Rille als Masse möglich wäre. Außerdem wäre es danach eine

Tiefen- oder Seitenschrift, gespeichert sind, wird die 15 wichtige Aufgabe, ein Trägermaterial zu rinden, das

Masse des mit der Abtastspitze praktisch schwin- sehr hart ist und eine hohe Fließgrenze aufweist, um

gungsstarr verbundenen Teils des Abtasters bei An- dadurch die Deformation der Rillenwände sehr

wendung einer möglichst kleinen, aber ausreichenden klein und innerhalb des elastischen Bereiches zu

elastischen Rückführungskraft so klein bemessen, halten.

daß die Eigenresonanz dieses beweglichen Teils mit 20 Dieser dort gegebene Ausblick auf Entwicklungsder Elastizität der Rillenwand oberhalb des ausge- möglichkeiten beruht ganz auf der Vorstellung, daß nutzten Signalfrequenzbereichs liegt. Gewöhnlich be- die beobachteten Mängel der mechanischen Abfindet sich eine die Rückstellkraft bzw. ihren rezi- tastung, die bei einer Grenzfrequenz nicht weit oberproken Wert, die Nachgiebigkeit oder Compliance, halb des gegenwärtig ausgenutzten Frequenzbereichs bestimmende Feder unmittelbar zwischen dem mit 35 zu einer Nullstelle der abgenommenen Signalgröße der Abtastspitze im wesentlichen schwingungsstarr führen, nur durch Kleinhalten der »Störung«, nämverbundenen Teil, also im allgemeinen dem Abtast- lieh der Formänderung des Trägermaterials, verrinstift mit seinem Fassungskörper, und dem mecha- gert werden können. Es ist klar, daß dies ein wenig nisch-elektrischen Wandler, beispielsweise einem aussichtsvoller Weg ist, der außerdem nur graduelle, piezoelektrischen Kristall. 30 am Aufwand gemessen recht kleine Verbesserungen

Nach bekannten und uneingeschränkt angewende- bringen kann. Die Feststellung dieser für die allten Prinzipien wird darauf geachtet, daß bei Zu- gemein anerkannte Lehrmeinung der Fachwelt typigrundelegung gebräuchlicher Rillenausmaße und Ab- sehen Veröffentlichung bedeuten nichts anderes, als rundungsradien der Abtastspitze die durch elastische daß der mechanischen Abtastung eine obere Freund bleibende Formänderungen des Trägermaterials 35 quenzgrenze gesetzt ist, welche — bedingt durch die sich ergebende Verringerung der Auslenkungsampli- unvermeidliche Materialnachgiebigkeit des Trägers tude gegenüber der vorhandenen räumlichen Schrift- — nur verschoben, aber nicht überwunden werden amplitude klein bleibt. Andernfalls würden sich eine kann.

Herabsetzung des Signalpegels und Verzerrungen der Der Erfindung liegt die Vorstellung zugrunde, daß

Wiedergabe ergeben. 40 in Abweichung von den konventionellen Ansichten

Diese Zusammenhänge führen zu der Erkenntnis, der Fachwelt ein breiter zusammenhängender Fredaß die elastischen und bleibenden Formänderungen, quenzbereich der mechanischen Abtastung auch welche das Trägermaterial unter dem Druck der oberhalb der durch elastische Formänderungen des Abtastspitze bzw. Abtastfläche erleidet, der mecha- Trägers bedingten Nullstelle der am Wandlerausgang nischen Abnahme räumlicher Rillenschriften eine aus 45 auftretenden Signalgröße verwirklicht werden kann, den Abmessungen der zusammenarbeitenden Ober- Die dazu geeigneten Mittel anzugeben, ist die Aufflächen der Abtastspitze und des Trägers, den Festig- gäbe der Erfindung.

keitseigenschaften des Trägermaterials und der ReIa- Mit einem Speicher und einer Wiedergabeanord-

tivgeschwindigkeit zwischen Abtaster und Rillenober- nung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe

fläche sowie der auf der Abtastspitze lastenden 50 dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Signale auf

Druckkraft ableitbare obere Frequenzgrenze setzen, dem Träger durch Verformungen mechanisch nieder-

die für gebräuchliche Werte der Schallplatten-Wie- drückbarer Oberflächenteile charakterisiert sind und

dergabetechnik, bezogen auf die innen liegenden RiI- die Abtastfläche des Abtasters bei der Abtastung in

len, nicht allzu weit oberhalb des wiederzugebenden Richtung der von den Oberflächenteilen ausgeübten

Signalfrequenzbereichs liegt. 55 Kraft im wesentlichen in Ruhe bleibt, während die

Die Veröffentlichung »Factors Affecting the Stylus/ jeweils unter der Abtastfläche befindlichen verform-Groove Relationship in Phonograph Playback Sy- ten Oberflächenteile infolge ihrer Niederdrückung stems« von G. R. Bastiaans im Journal of the Audio eine Druckkraft auf die Abtastfläche ausüben, aus Engineering Society, Oktober 1967, Volume 15, Nr. 4, deren während des Durchgangs verformter Ober-Seiten 389 bis 399, enthält eine ausführliche Dar- 60 flächenteile für die abgetasteten Signale charakterististellung der Theorie dieser Zusammenhänge und schem Verlauf der Wandler eine entsprechende elekleitet daraus für die gegenwärtig gebräuchlichen trische Größe ableitet. — Als »im wesentlichen in Schallplattentypen Werte der Grenzfrequenzen ab, Ruhe« bleibend ist dabei in diesem Sinne ein Behardie nicht überschritten werden können. Meßergeb- ren der Abtastfläche in annähernder Lagenstarre annisse bestätigen die aus der Theorie gewonnenen 65 zusehen, bei der ihre sehr kleinen in Richtung der Erkenntnisse. Als — fast selbstverständlicher, aber sich ändernden Druckkraft liegenden Bewegungen nicht weiterführender — Ausweg zur Verringerung hinter den Amplituden der Verformungen größender störenden Wirkung der Materialnachgiebigkeit ordnungsmäßig zurückbleiben.

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

Bei den bisher gebräuchlichen Abtastern führt die Abtastspitze 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 möglich.

Trotzdem bleibt aber auch in diesem mit der üblichen Abtasttechnik nicht ausnutzbaren Bereich eine bestimmte Einwirkung der Rillenwand auf die Abtastspitze bestehen, wenn auch keine wesentliche Bewegungsamplitude erzielt wird. Dies ist die mit den Oberflächenverformungen eindeutig zusammenhängende Druckkraft, zu deren Umwandlung in eine »5 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 dem Signal modulierte Druckkraft bildet die in der Wiedergabeanordnung nach der Erfindung verwendete Ausgangsgröße. Sie wird von der Trägeroberfläche wie von einem mechanischen Generator vergleichsweise kleinen inneren Widerstandes geliefert, der verhältnismäßig große Bewegungen (Strom), aber vergleichsweise kleine 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 Druckempfänger in Form eines in Richtung der Druckkraft komprimierten Wandlerkörpers dient. Solche Druckempfänger 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 sehr groß und im allgemeinen wesentlich größer ist als diejenige des Trägermaterials. 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 der Wiedergabeanordnung nach der Erfindung teilweise entgegengesetzt; der Abtastkörper könnte nahezu formstarr und die Entfernung seiner Berührungsfläche von der als unverformt gedachten Trägeroberfläche konstant sein, wobei die Federung überwiegend in der Träge robe rfläche lokalisiert sein kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Speichers nach der Erfindung ist sein Trägermaterial so gewählt und sind seine Verformungen so gestaltet, 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.

Bei der Abtastung wird die mit den Verformungen versehene Trägeroberfläche an der in Annäherung als lagenstarr anzusehenden Abtastfläche vorbeibewegt, 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 Oberfläche für die kurze Abtastzeit mit der unverformten Oberfläche zusammenfällt. Dabei ergibt sich eine Steigerung der auf die Abtastfläche 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 ohne weiteres zu lösende Aufgabe, die Abtastfläche 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 Trägermaterials für die Modulation der den abtastenden Druckempfänger erregenden Druckkraft nutzbar gemacht. Sie bilden demgemäß 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 Verfugung 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 Trägermaterials, die Dämpfung groß ist, ergibt die Eigenresonanz des Wandlerkörpers keine große Überhöhung der Ausgangsgröße.

Die vom Trägermaterial bei der Abtastung erlittenen Formänderungen sollen vorzugsweise im wesentlichen im elastischen Bereich des Materials liegen, um damit eine annähernd abnutzungsfreie Abtastung zu ermöglichen. Es ist daher ein bevorzugtes Merkmal eines Speichers nach der Erfindung, daß sein Träger-

material so gewählt ist und die Verformungen so gestaltet sind, daß die Niederdrückung bei der vorgesehenen Abtastgeschwindigkeit im wesentlichen innerhalb des elastischen Bereichs des Trägermaterials stattfindet. Die Abtastgeschwindigkeit ist dabei 5 von Bedeutung, weil bekanntlich eine Anzahl von Stoffen, besonders synthetisch hergestellte Kunststoffe auf der Basis von Copolymerisaten aus Vinyl-Chloriden und -Azetaten, eine von der Belastungszeit abhängige Fließgrenze aufweisen, und zwar in dem Sinne, daß kurzzeitige Belastungen, welche die bei statischer Einwirkung elastisch aufnehmbaren Belastungen vielfach überschreiten, noch im elastischen Bereich aufgenommen werden.

Da im allgemeinen angestrebt wird, die Abnutzung klein zu halten, wird die Druckkraft des Abtasters für das Abspielen eines solchen Speichers 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 Trägermaterial und das Ausmaß der Verformungen gegebene Regel besagt demnach, daß diese mit Rücksicht auf die Festigkeitseigenschaften des Materials als »Protuberanzen« der sonst glatten Oberfläche in ihrer Höhe und Querschnittsfläche so zu bemessen sind, daß sie die Auflagekraft der Abtastfläche 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 Abtastfläche läßt sich ersehen, daß bei einem als vorbestimmt angenommenen gleichbleibenden Elastizitätsmodul des Trägermaterials die Amplitude der Kraftmodulation nicht nur durch die Höhe der Verformungen in der Kraftrichtung, sondern auch durch die Fläche des tragenden Querschnittes der Verformungsteile bestimmt wird. Dieser durch die Ausnutzung der elastischen Formänderungen zu 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.

Ein für die Wiedergabeanordnung nach der Erfindung besonders geeigneter Speicher ist in diesem Sinne dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen aus voneinander durch Zwischenräume getrennten Erhebungen der Trägeroberfläche bestehen, deren in Richtung der Druckkraft gemessenen Höhen oder in Richtung der Spur gemessenen Längen oder quer zu dieser Richtung gemessenen Breiten längs der Spur entsprechend dem gespeicherten Signal verändert sind.

Eine weitere mit einer Querschnittsänderung arbeitende bevorzugte Ausführungsart eines solchen Trägers ergibt sich auch, wenn die Verformungen in einer längs der Spur entsprechend dem gespeicherten Signal veränderten Breite eines durchgehend in Richtung der Spur verlaufenden Steges bestehen. Der Steg kann sich zwischen zwei Gängen einer in die Trägeroberfläche eingeschnittenen spiraligen Rille befinden, deren eine Flanke die Verformungen trägt, so daß die zwischen zwei einander benachbarten Gängen der Rille vorhandene Breite des Steges eindeutig mit dem gespeicherten Signal zusammenhängt. Wird die Deckfläche des Steges von der Abtastfläche eingedrückt, so ergibt sich eine von der Stegbreite abhängige Gegenkraft, die auf die Abtastfläche wirkt.

Die Aufzeichnungsart mit veränderlicher Länge der Verformungselemente längs der Spur wird vorzugsweise in Verbindung mit einer Signalgröße verwendet, welche das zu speichernde Signal in Form einer mit diesem modulierten Trägerschwingung enthält. Die beim Abtasten aus den einzelnen räumlich längs der Spur angeordneten Verformungselementen bei konstantem Abstand ihrer Mitten oder ihrer Vorderflanken sich ergebende Frequenz sei gleich der Trägerfrequenz. Wie bei einer 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 kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Abtaster dienen, dessen 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. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abtastfläche so ausgebildet, daß sie in Richtung der Spur über eine Strecke, die größer ist als die größte aufgezeichnete Wellenlänge der Signale, auf dem vorgesehenen Träger 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. Die auf die Abtastfläche einwirkende Druckkraft ist dann gleich dem Summenwert aus den Kräften der einzelnen Verformungselemente. Dieser Summenwert ändert sich im Sinne einer Zunahme, wenn ein Verformungselement an der auflaufenden Kante unter die Abtastfläche gelangt, und im Sinne einer Abnahme, wenn ein Verformungselement an der ablaufenden Flanke aus dem Bereich der Abtastfläche heraustritt. Infolge der geringeren Steilheit der erwähnten Begrenzungskurve an der auflaufenden Flanke verläuft diese Änderung für ein betrachtetes Element bei dieser Flanke wesentlich langsamer (in Annäherung »schleichend«) als bei der ablaufenden Flanke mit der größeren Steilheit des dortigen Teils der Begrenzungskurve. Infolgedessen wird sich im Kurvenverlauf des Summenwertes die Wirkung der jeweils an der ablaufenden Flanke in Wegfall kommenden Kräfte solcher Verformungselemente in abwärts gerichteten Steilstücken des Kurvenverlaufs äußern, wogegen die entsprechende Zunahme des Summenwertes bei Eintritt eines Verformungselementes an der auflaufenden Flanke nur geringe Steilheit hat. Mittels eines solchen Abtasters wird also annähernd ein Signalwert nach Amplitude und Phase registriert, der dem gespeicherten Signalwert am Ort der Kante an der ablaufenden Flanke entspricht, weil an dieser Flanke der Verlauf der Entlastung den Wechselanteil des Signals wiedergibt, 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- gefähr proportional der Frequenz gehalten wird, ringert. 5 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 Trä-

elemente, 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 Differentialquotienten 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 handen 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 am-

quenz 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 kürzer als die kürzeste Signalwelle bemessenen Ordnung" nach der Erfindung frei, weil bei dieser der Abtasterfläche 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 mungselemente, 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 bildentelbare Wiedergabe der Signalkurve in den Verfor- den Signale nach der Erfindung von besonderer Bemungselementen bewirkt, so ist die zur Wirkung ge- so deutung, weil es die Bemessung des Abtasters erleichbrachte Querschnittsfläche ersichtlicherweise umso tert.

größer, je größer die Wellenlänge in dem Verfor- Wird die Trägerschwingung mit dem Signal fre-

mungsrelief ist. Daher ergibt sich bei konstanter quenzmoduliert, so ist die Druckkraft ebenfalls eine Höhe eine Zunahme der Druckkraft mit der Auf- frequenzmodulierte Trägerschwingung. Die elektri-Zeichnungswellenlänge, oder mit anderen Worten 55 sehe Ausgangsgröße muß demnach zur Rückgewineine 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 zahlzuzeichnen. Damit ergibt sich die Möglichkeit für ein reicher Gipfel reichende Abtastfläche ohne Schwie-

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 ao 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 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.

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 Abtaster 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 breitesteh 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 Abtastfläche 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 to

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