DE1903822A1

DE1903822A1 - System zur Wiedergabe gespeicherter Signale

Info

Publication number: DE1903822A1
Application number: DE19691903822
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Dickopp
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-01-23
Filing date: 1969-01-23
Publication date: 1970-11-26
Also published as: DE1903822B2; DE1903822C3; GB1286546A; FR2037323A5; AT308419B; US3798386A; US3798388A; US3818148A; NL7000855A

Description

Liceritia i-'atent-Verwaltungs-Gu.iba ο Frankfurt/Main ?O, Theodor-3tern-Kai 1

^ "Als j: c. Januar iyt>9

S/steai zur Wiedergabe gespeicherter Signale

Die Üriindung bezieht sich auf ein Systeai zur Wiedergabe ge- & poicuerter Signale aiit einem Träger, dessen Oberfläche dein zeitliu ien Verlauf der Signalgröße entsprechende Verformungen aufweist, welche aiittels Lichtstrahlung oder dieser verwandter Straniung und eines Strahlungseaipiangers ausgewertet werden.

weitere Ausgestaltungen der Erfindung beziehen sich auf ein nutzeichnuugsverfahren, eine Wiedergabeanordnung und einen Träger für das neue System zur Wiedergabe gespeicherter S igriciie .

Jei benannten Verfahren zur Wiedergabe von Signalen, die als Veri ortuungen der Oberfl iche eines körperlichen Trägers, beiin einer Rille als Tiefen- oder Seitenschrift sind, erioigt die Wiedergabe gewöhnlich durch Abtastung uiittels eines in der Rille laufenden J teη, der die seiner Spitze durch die Verformungen aufge-Ci. ten lie wegungeti .ml einen .liechaniscii-e LeJi trischen Wandler

BAD 009848/U78

überträgt, dessen elektrische Ausgangsgröße eine Wiedergabe der gespeicherten Information bzw. des Signales darstellt. Bei dieser Art der Abtastung lniisseri die mit der Frequenz und der Amplitude je linear anwachsenden Kräfte für die Massenbeschieunigung der beweglichen Wandlerteile unmittelbar von den die Signalschrift tragenden Oberflachenteilen auf die Spitze des B^ Abtasterstiftes übertragen werden. Dadurch ergeben sich nicht nur Schwierigkeiten durch die mit der Frequenz, der Amplitude und der Relativgeschwindigkeit der gegeneinander bewegten Teile steigende Abnutzung, sondern auch durch die Massenträgheit der beweglichen Wandlerteile, die eine Ausdehnung des Signalfrequenzbereiches in der Richtung hoher Frequenzen einschränkt .

Es sind auch Verfahren zur Abtastung von Aufzeichnungsträgern k mit Hilfe von Lichtstrahlung oder verwandter Strahlung bekannt. Dabei wurde gewöhnlich eine Aufzeichnungsart benutzt, welche die Signalschrift in Form von Schwärzungen verschiedenen Grades der Trägeroberflache oder in Form von Schwärzungen gleicher Tiefe und Ausbildung der Begrenzung des geschwärzten Bereiches nach Art einer Zackenschrift enthält. Die je nach der Schwärzung der vom Lesestrahl getroffenen Teile des Trägers reflektierte oder durchgelassene Lichtissnge erregt einen I.ichteinpi anger, dessen elektrische .iusgangsgröße exne Wiedergabe des Signales bildet. Dabei bestand die Schwierigkeit, daß

BAD ORIGINAL 009848/U78

Kopien des Trägers nur durch photochernische Verfahren oder ähnliche Prozesse erhalten werden konnten, jedoch nicht durch einfache Präge- oder Preßverfahren wie bei einer bekannten Schallplatte.

Es ist aber auch bekannt, für exne Lichtabtastung Träger zu verwenden, welche die Signalaufzeichnung in Gestalt von Verformungen ihrer Oberfläche enthalten. Dabei bildete es eine bisher große Schwierigkeit, den Teil des von der Überflüche zunickgestrdilten lichtes in eine eindeutige Beziehung zu der jrb.'ie und Art der /erfor.nungen zu bringen. Dazu w«r tier Aufwand ko.nplizierter optischer Systc.ne eriorderlich, welche exne geringe Ausnutzung des reflektierten Lichtes und daher einen ■ genügen energetischen Wirkungsgrad .nit geringein Störabstand zur Folge Hatten.

Scli.tllpiattenspieler oiit Lichtabtastung haben sicii bisher nicht durchsetzen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugi-unde, unter Beibehaltung der Vorteile eines köpierverfahrens, welches sich der Praget-zw. Ireßteciinik wie bei bekannten Schallplatten bedienen kann, üine von Massenträgheit freie .irt der Abtastung, bei welcher durcn den Abtastvorgang selbst auch keine mechanische ifi dor die S i gnalauf zei chnung tragenden Oberl lnchen-

BAD ORIGINAL

009848/U7 8

190382

teile eintritt, nämlich Lichtabtastung, zu verwenden, wobei das gewählte System einfach und wirkungsvoll sein soll und auch eine gute Ausnutzung des reflektierten oder durchgestrahlten Lichtes durch den Lichtempfanger gewährleisten soll.

Bei einem System zur wiedergabe gespeicherter Signale mit eineji Träger, dessen Oberfläche dein zeitlichen Verlauf der Sigiiaj,-

W größe entsprechende Verformungen aufweist, welche mittels Licut strahlung oder dieser verwandter Strahlung und eines Strahlungs empfängers ausgewertet werden, wird diese -iufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß eine Spaltblende und die die Verformungen tragende Oberfläche im Strahlengang in solcaeui Abstand voneinander angeordnet sind, daß sich in der Spaltebene in Abhängigkeit von der in Richtung der Relativgeschwiiidigkeit des Trägers gegenüber dem Lesestrahlenbündel bestellenden ι■ ri..:iiflung der die Verformungen aufweisenden Oberfluche eine den

λ Krumaiungsverlaui wenigstens qualitativ wiedergebende Dichteänderung der von der genannten Oberfläche ausgehenden Strahlung ergibt, und daß als Signalgröße eine mit dem Signal l'reijuetiz- oder phasenmodulierte Trägerschwingung aufgezeichnet ist.

Bei einem System nach der Erfindung bilden die die Sigiialuui zeichnung enthaltenden Verformungen konvexe oder konkave Linsen bzw. konvexe oder konkave Spiegelflächen, durch deren Wirkung das Lesestrahlenbiindel von vorzugsweise parallelem licht m

BAD ORIGINAL

0098A8/U78

190382

der opc-.ltebene eine den Lrümtiiungsverlauf der Oberfläche wiedergebende üicate.iiodulation erfährt. Diese Dichtemodulation ist ein jUalitatives Abbild der jeweils zur Wirkung gebracnten v. bert Ic^ c.ien:;r uiiiiiuiig m deal Sinne, daß beispielsweise bei dem i'cilx der Durcastrahlung des Trägers eine konvexe Oberfläche die 1 icntdichte in der Spaitebene vergröiiert und eine Konkave ober*, iaciie infolge der dann eintretenden Zerstreuung die Lichtdichte in der Spaitebene verringert. Entsprechendes gilt fur den Fall der Reflexion an einer spiegelnden Oberfläche des Trägers. Dabei wird durch eine konkave Oberfläche ein Sunuieleif elil uiit i icntdichteerhühung und durch eine konvexe Ober- :iLcne eine Lichtzerstreuung .nit Licntdichteverringerung in der Spaitebene bewirkt. Um den Abstand der Ebene optimaler Vereinigung des aus de.n Lesestrahlenbdndel stammenden Lichtes weitgehend konstant zu halten, wird in dem System nach der tr! Lndun.tr als Signalgröße eine mit dem Signal frequenz- oder phasenmoduliert« Triigerscriwingung aufgezeichnet. Dadurch wird riu.iilich erreicht, daß die Wellenlängen der die Signalaufzeichnung enthaltenden Verformungen in einem geringeren Maße veränderlich sein ini.is.seri, als dies bei der direkten Aufzeichnung eines K Lederίre^uenzbandes großer Bandbreite erforderlich wäre. VoIlLe irian e tno beliebige Tonire juenzschwingung in den Veriornun^fti direkt aufzeichnen, so wurden die Wellenlangen und \tnj>I ι Luden diir Veri'oriiiungen für die einzelnen .-mteiie des

sehr verschieden sein. Es wurden sich damit

RAD ORIGINAL

009848/1478

im allgemeinen verschiedene Krümmungen und damit verschiedene Brennweiten der Zylinderlinsen bzw. Zylinderspiegel ergeben, so daß die Ebene der optimalen Vereinigung der aus dein Lesestrahlenbündel entnommenen Strahlung für verschiedene Wellenlängen bzw. Amplituden in verschiedenen Abständen von der Oberf lächen-ilittelebene liegen würde. Durch die bei dem System ^ nach der Erfindung angewendete Aufzeichnung des Signales mittels Frequenz- oder Phasenmodulation einer Trägerschwingung kann eine in Annäherung konstante Amplitude der aufgezeichneten Signalgröße benutzt werden und der Schwankungsbereich der Wellenlängen ist wesentlich herabgesetzt. Unter diesen Umstanden läßt sich ein bestimmter Abstand der Spaltebene von der Oberflächen-Mittelebene des mit den Verformungen versehenen Trägers als optimal definieren.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Aufzeichnungsverfahren für das angegebene System, bei welchem die Amplitude der mit dem Signal frequenz- bzw. phasenmodulierten, in Verformungen der Trägeroberfläche aufgezeichneten Trägerschwingung zusätzlich gleichsinnig mit der aufgezeichneten Wellenlänge der Trägerschwingung geändert wird. Durch diese Weiterbildung der Erfindung wird der Zweck verfolgt, bei den mit der Frequenzbzw. Phasenmodulation der aufgezeichneten Trägerschwingung verbundenen Wellenlängenänderungen für alle vorkofflmenden Wellenlängen die Brennweiten der die Verformungen bildenden

BAD ORIGINAL

190382

Zylinderlinsen bzw. Zylinderspiegel wenigstens angenähert konstant zu halten. Würde die Wellenlänge bei gleicher Amplitude verkürzt, so ergäbe sich eine stärkere Krümmung der Oberflächenteile und mithin eine Verkürzung der Brennweite. Dieser Änderung wird durch eine gleichlaufende änderung der Amplitude entgegengewirkt. Die Rechnung hat ergeben, daß bei sinusförmigem Verlauf der Schnittlinie der eine iuasi-Zylinder-Verformung tragenden Oberfläche mit einer die Richtung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Träger und dem Lesestrahlenbändel im Abtastbereich enthaltenden, auf der Oberflächen-Mittelebene senkrecht stehenden Ebene für die änderung der Amplitude in Abhängigkeit von der Wellenlänge in Annäherung folgende Beziehung eingehalten werden sollte, um die Brennweitenänderung möglichst klein zu halten:

A =

2 / k (η- 1)

worin A die Amplitude, k die Wellenzahl 217/K (A = Wellenlänge), y der Abstand derjenigen Ebene von der Oberflächen-Mittelebene, in welcher die der Syinmetrieebene nahen Strahlen der durch die nach Art von Zylinderlinsen gekrümmten Oberflächenteile gebildeten optischen Anordnungen optimal vereinigt werden (Brennpunktebene), und η der Brechungsindex des Trägermaterials ist. Ein solcher sinusi öruiiger Verlauf der genannten Schnittlinie ist zwar optisch nicht der günstigste, jedoch

^; . ^: BAD ORIGINAL

00 984 8/U7 8

190382

ist er ohne besondere Schwierigkeiten herstellbar.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen!

Fig. 1: eine schematisch Darstellung eines Systemes nach der Erfindung, in welchem die Oberfläche eines Trägers mit liilfe eines Lesestrahlenbündels abgetastet wird,

Fig. L·: eine vergrößerte Darstellung eines feiles des

Trägers der Fig. 1 im Schnitt mit eingezeichneten Verformungen und zugehörigen Strahlengängen des Lesestrahlenbündels für den Fall der Durchstrahlung des Trägers,

Fig. 3^: eine entsprechende Darstellung mit den Strahlengangen für den Fall der Rückstrahlung von der W Trägeroberfläche,

Fig. 4: eine perspektivische Darstellung eines Teiles tit-y Trägers, teilweise im Schnitt, mit einer Rille, deren Bodeni'läcne die Verformungen trägt,

Fig. ji einen Teil des Trägers im Schnitt mit mehreren

Rillen, deren Boden!"lachen gegentiber dem einlullenden Lesestruhleiibüiidel in einem spitzen Winkel geneigt sind,

BAD ORIGINAL

Q09848/U78

Fig. 6: eine vergrößerte Darstellung eines Schnittes durch einen Träger iiiit Verformungen in Gestalt von Kreiszylinderlinsen, welche untereinander gleiche Radien der Zylinder besitzen,

FLg. 7: eine vergrößerte Darstellung eines Schnittes durch einen Träger itiit Verformungen in Gestalt zylindrischer i'arabolspiegel, deren Schnittlinien mit der Zeichenebene sämtlich Teile einer und derselben Parabel bilden.

In Fig. i ist em kreisplattenförmiger Trager 1 dargestellt, der cui seiner Oberfläche dem zeitlichen Verlauf der Signalgruiie entsprechende Verformungen aufweist, welche dem System der ii,rfindung entsprechen. Dieser Trager sei auf einer nicht dargestellten Unterlage ungeordnet, aiittels welcher er um seine zu den großen Oberflächen des Trägers senkrecht stehende vch.se ;; in Ifeilrichtung drehbar ist. Fig. 1 gilt für den Fall, daß der aus einem geeigneten Folienmaterial, beispielsweise c« is eLneai synthetisch Hergestellten Kunststoff, bestehende Träger von dem Lese» trahlenbundel J durchs trahlt wird, welches von der Lichtquelle k ausgeht. Durch eine geeignete, mit dor Licht ,uelle 4 verbundene optische Anordnung ist dafür gesorgt, dal' daj-i Leno«tr«hleribiindel j im wesentlichen aus einander parallelen Strahlen besteht. Das Leses trahienbiiiidel dringt von der im uiigeiii'ixiien ebenen und zur Achse des Bündels

BAD

0098A8/U78

- LO -

senkrecht stehenden Unterseite des Trägers i in dessen Material ein, wobei keine ablenkung der Einzelstrahlen eintritt.

Die Oberseite des von deui Lesestrahlenbündel j durchsetzten Teiles des Trägers 1 tragt die räumlichen Verformungen, in denen die Signalaufzeichnung niedergelegt ist. Beim Austritt der Strahlen aus dieser Oberfläche werden infolgedessen die einzelnen Strahlen je nach dein V/inkel, den die Oberfläche gegenüber dein Strahl bildet, gebrochen. Diese ufirkung wird später noch genauer unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. Die Lichtbrechung in einem nach oben konvexen Teil einer auf der Oberfläche des Trägers 1 vorhandenen Zylinderlinse hat eine Lichtsammlung, die Brechung in einer nach oben konkaven Zylinderlinse eine Lichtzerstreuung zur Folge. Dabei wird vorausgesetzt, daß der Träger 1 im Bereich der die Verformungen tragenden Oberfläche klar-durchsichtig und in eineji w Strahlengang vorzugsweise parallelen Lichtes zwischen der Lichtquelle k und derjenigen Ebene 6 angeordnet ist, in welcher die von einer Quasi-Zylinderlinse seiner Oberfläche erfaßten Strahlen durch die Brechkraft optimal vereinigt werden.

In dieser Ebene ergeben sich dadurch auch die größten Lichtdichteänderungen beim Durchlaufen von Oberflächenteilen des Trägers i mit verschiedenen Krümmungen durch den Bereich des

BAD ORIGINAL

009848/1478

I esestrahlenbündels >, der von der Optik 7 der Anordnung* nach Fig. 1 im Zusammenwirken mit dem Empfangsspalt ö und dem Strahlungsempfänger 9 ausgenutzt wird. Versuche und Rechnung haben ergeben, daß der Abstand der Ebene, deren Lxchtdxchteänderungen für den Strahlungsempfänger 9 ausgenutzt werden, von der Oberflächen-Mittelebene des Trägers 1 bei Zugrundelegung von Zylinderlinsen, deren Schnittlinien .nit einer zur Zylinder·'. ;: se senkrechten Ebene Sinuskurven sind, etwas größer gewählt sein soll als der Abstand derjenigen Ebene, in welcher die der Syiiuietrieebene nahen Strahlen der durch die nach Art von Zylinderlinsen oder Zylinderspiegeln gekrümmten Überf j äciienteile gebildeten optischen Anordnungen opti.nai vereinigt werden. Im Falle der Verwendung eines Lesestrahlenüündels uiit untereinander parallelen Strahlen, wie dxes in Fxg. vorausgesetzt ist, wäre die Vereinigung der achsnahen bzw. der der S ν iiimetrieebene nahen Strahlen in einer Ebene im Abstand der Brennweite der Zylinderlinseii zu erwarten. Die der Syin.netrieebene etwas lerner liegenden (seitlicnen) Strahlen werden nicht in dieser Brennpunktebene, sondern bei sinusförmigen Schnittlinien etwas hinter derselben vereinigt. Daher liegt aucli die Ebene optimaler Lxchtdxchteänderungen in diesem Fall etwas hinter der Brermpunktebene. Werden jedoch zylindrische Verfor.aungen mit Kreis juerschnitt verwendet, so werden auch die der Symaietrieebene fernen Strahlen nahezu in der Brennlinie vereinigt und die beiden genannten Ebenen fallen prak-

BAD ORIGINAL

009848/U78

190382

tisch zusammen. Es sei vorausgesetzt, daß die in Fig. i dar- ' gestellte Ebene ό diejenige Ebene bildet, in welcher in beiden Fällen sich optimale Lichtdichteänderungen ergeben.

Mit HlIi'e einer optischen Anordnung 7₅ die in Fig. ι schematisch als eine bikonvexe Linse dargestellt ist, wird die Ebene 6, in welcher an sicti der Lichte.npf anger und exn Eüipfsirigsspalt angeordnet sein Könnten, in der Ebene Il abgebildet, wo sich ein aus der Ebene 6 herausgelöster Empfangsspalt Ö befindet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Spalt d niciit innerhalb der Ebene 6, also in unmittelbarer räumlicher Nahe der Oberfläche des Tragers 1 angeordnet sein muß. Auen ergibt sich durch die Anwendung einer optischen Hilfsanordnung ?' der Vorteil, daß aian die Abbildung der Ebene 6 innerhalb der Spaltebene 11 in vergrößertem Maßstab bewirken Kann. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, das Ausmaß der Spaltblendc <i in Richtung der Helativgeschwindigkeit des Tragers gegenüber dem Lesestrahlenbündei, also die Spaltlänge 1, etwas größer zu machen, als wenn die Spaltblende unmittelbar in der Ebene b angeordnet wäre. Es hat sich ergeben, daß die Spaltlänge 1 ungefähr gleich der Hallte oder kleiner als die dall te der kürzesten aui zuzexchnenden Wellenlänge der Tragers ciiwingung gewählt sein soll, wobei dieses Maß auf die Ebene b bezogen ist, wahrend die Spaltlänge innerhalb der Ebene rl entsprechend dem Vergrößerungsinaß davon abweiciiend gewählt

BAD OftlGfNAL 0098A8/U78

sein kann und mit 1' bezeichnet ist. In Fig. 1 ist der Strahlengang ausgehend vom Lesestrahlenbündel j mit nicht unterbrochenen Linien für den Fall der Durchstrahlung ebener Oberflächenteile angedeutet. Strichpunktiert ist der Strahlengang der optischen Anordnung 7 tür den Fall der Abbildung der Ebene 6 innerhalb der Ebene 11 der Spaltblende Ö eingezeichnet.

In Fig. 2 ist ein Teil des Trägers 1 der Fig. 1, der von dem Lesestrahlenbiindel 5 durchstrahlt wird, in Vergrößerung dargestellt. Die Darstellung ist ein Schnitt, der parallel zu den Strahlen des Lesestrahlenbündels 3 geführt ist und die Richtung der Helativgeschvrindigkeit des Trägers 1 gegenüber der Achse des Lesestrahlenbündels enthält. Fig. 2 zeigt die die Signalaufzeichnung enthaltenden Verformungen IO der Oberseite des Trägers 1. Spiegelbildlich gleiche Verformungen könnten auch auf der Unterseite des Trägers 1 angebracht sein. Dadurch würde sich die Linsenwirkuhg der Verformungen vergrößern, jedoch wäre die Wirkung nur dann optisch ausnutzbar, wenn der Träger 1 Folienstärke besitzt, wobei die Dicke der Folie nicht wesentlich größer ist als die doppelte Amplitude der. Verformungen 10. Nur in einem solchen Fall ware eine nutzbare Zusammenwirkung der Krümmungen auf der Oberseite und der Unterseite der Folie zu erwarten.

Die Verformungen der Oberseite des Trägers bilden Quasi-

009848/1478

190382;

-Ik-

Zylinderlinsen, welche oberhalb der Oberflächen-Mittellinie 12 Konvexlinsen, unterhalb dieser Mittellinie Konkavlinsen darstellen. Ihre Schnittlinie mit der Zeichenebene sei als Sinuskurve angenommen.

Die mit Pfeilen eingezeichneten Strahlengänge zeigen, daß die Strahlen des Lesestrahlenbündels 5 bis zu ihrem Austritt aus der mit den Verformungen 10 versehenen Oberfläche einander parallel bleiben. Im Bereich der der Symmetrieebene 13 einer Konvex-Zylinderlinse benachbarten Strahlen tritt eine Vereinigung der Strahlen innerhalb der Brennpunktebene 17 ein. Die von der Symmetrieebene 13 weiter entfernten Strahlen werden bei Zylinderlinsen mit sinusförmigen Schnittlinien mit der Zeichenebene allerdings nicht genau in dieser Ebene vereinigt, sondern erst in der in geringem Abstand hinter der Brennpunktebene 17 liegenden Ebene optimaler Lichtdichteänderung, die in Fig. 2 wie auch in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 6 bezeichnet ist. In der Ebene 6 sollte daher - wie dargestellt - die Spaltblende 3 des Strahlungsempfängers 9 angeordnet sein, wenn Zylinderlinsen von der erwähnten Sinusform verwendet werden. Bei Zylinderlinsen mit kreisförmigen Schnittlinien fallen die Ebenen 6 und 17 praktisch zusammen.

In dem Bereich der unter der Oberflächen-Mittellinie 12 liegenden Teile der Verformungen 10, welche eine Konkavlinse

009848/1478

190382

-Ii-

bilden, tritt eine Zerstreuung des Strahlenbündels ein.*An diesen Stellen der Ebenen 17 bzw. 6 sind also die Lichtdichten gegenüber dem homogenen Strahlenbündel ρ herabgesetzt.

rfenn nun der Träger 1 relativ zur Achse des Lesestrahlenbündels 3 mit einer Relativgeschwxndigkeit der Richtung des Schnittes nach Fig. 2 bewegt wird, so durchläuft die Lichtdichte innerhalb der Ebene 6 in Abhängigkeit von der Krümmung der Verformungen 10 veränderliche Werte. Dieser Zusammenhang ist eine qualitative Wiedergabe der Krümmungen dieser Verformungen, insoweit als einer positiven Krümmung (Konvexlinse) eine Lichtdichtevergrößerung und einer negativen Krümmung (Konkavlinse) eine Lichtdichteverminderung entspricht. Dieser Zusammenhang gibt darüber hinaus Aufschluß auch über die quantitativen Änderungen der Krümmung, da die Funktionen der Lichtdichteänderung und der Krümmung einander so zugeordnet sind, daß stets gleichsinnige Änderungen der einen auch solchen Änderungen der anderen Funktion entsprechen. Es ware also an sich auch die Abtastung unmittelbar aufgezeichneter Tonfrequenzsignale auf diese Weise möglich, wobei Frequenz und Amplitude wiedergegeben werden könnten, jedoch stört dabei der Effekt der veränderten Wellenlänge und der veränderten Amplitude, weil sich dadurch Änderungen der Brennpunktabstände ergeben. Diese werden durch die bei der Erfindung angewendete Aufzeichnung der SignalgröIJe als frequenz- oder phasenmodu-

0098A8/U78

lierte Trägerschwingung im wesentlichen Maße verringert und können durch die erwähnte mit der Wellenlänge einhergehende Amplitudenmodulation praktisch ganz behoben werden.

Bei der Abtastung eines plattenförmigen Trägers nach dem System der Erfindung kann sich eine Schwierigkeit durch den sogenannten Plattenschlag ergeben. Dieser kommt durch nicht exakt senkrechte Ausrichtung der Oberfläche des Trägers in Bezug auf die Drehachse 2 der Fig. 1 zustande bzw. ergibt sich durch Abweichungen der Oberfläche von einer Ebene. Der Winkel zwischen dem einfallenden Lesestrahlenbiindel und der Rill.e in ihrer Laufrichtung bewirkt dann, daß der voui Lesestrahl beleuchtete Punkt bei Plattenschlag in Richtung der Zeitachse wandert. Dadurch wird eine zusätzliche Frequenzmodulation vorgetäuscht, die zu Abtastverzerrungen führen kann. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform einer Wiedergabeanordnung für das System nach der Erfindung ist vorgesehen, daß das Lesestrahlenbiindel 3 parallel zur Drehachse 2 des plattenförmigen Trägers 1 auf dessen Oberfläche gerichtet ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß ein sogenannter Höheiischlag der Trugeroberfläche nicht zu Verlagerungen des jeweils abgetasteten Oberflächenelementes in Richtung der Relativgeschwindigkeit führt, sondern daß sich lediglich die Teilluiigen innerhalb des Strahlenganges geringfügig andern.

Q09848/U78

190382

- 17 -

In Fig. 3 ist ein Teil des Trägers 1 in Vergrößerung dargestellt, wobei der Fall der Rückstrahlung des Lesestrahlenbündels von der die Verformungen 10 tragenden Oberfläche des Trägers zugrunde gelegt ist. Zunächst scheint dieser Fall deswegen schwieriger zu verwirklichen zu sein, weil dabei die Lichtquelle k und der Strahlungsempfänger 9 auf derselben Seite des Trägers angeordnet sein müssen. Wie später gezeigt wird, kann jedoch diese Schwierigkeit durch zusätzliche Maßnahmen weitgehend überwunden werden.

In der Anordnung gemäß Fig. 3 werden die von den unter der Oberflächen-Mittellinie 12 liegenden Teilen (Konkavspiegel) reflektierten Strahlen des Lesestrahlenbündels 5 innerhalb der ßrennpunktebene lk vereinigt, in welcher auch die Spaltblende 8 angeordnet sein kann und welche der Ebene 17 der Fig. 2 entspricht. Der abstand dieser Ebene von der Ober- L icicheri-Mittelebene 12 ist jedoch beim Fall der Rückstrahlung von den Verformungen 10, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, geringer als tür den Fall der Brechung bei Durchstrahlung des Tragers gemäß Fig. 2. Auch im Falle der Rückstrahlung ge,.laß Fig. 3 ist der Abstand der Ebene optimaler LichtdichteiUiderung von der Oberfluchen-Mittelebene 12 bei Anwendung von '/uri ormungen mit sinus! öruiiger Schnittlinie tirit der Zeicherifc;bene etwas größer als der Abstand der Brennpunktebene 1 k von dieser Oberi 1 -ichen-Mi ttelebene . Die oberhalb

BAD ORIGINAL

009848/H78

- i8 -

der Oberflächen-Mittelebene 12 liegenden Teile der Verformungen 10 ergeben in der Anordnung nach Fig. 3 eine Lichtzerstreuung. Beim Durchlauf des Tragers 1 unter dem Lesestrahlenbündel 5 ergeben sich also in der Brennpunktebene lk oder in einer dieser parallel liegenden Ebene Lichtdichteänderungen, welche eine Wiedergabe der Krümmungen der die Verformungen tragenden Oberflächenteile darstellen.und durch eine in einer dieser Ebenen angeordnete Spaltblende mit einem Lichtempfänger wirksam gemacht werden können.

Um eine möglichst gute Reflexion der Strahlen des Bündels an der Oberfläche des Trägers zu bewirken, soll der Träger im Bereich der die Verformungen 10 tragenden Oberfläche zweckmäßigerweise mit einem spiegelnden Überzug versehen sein, wodurch dann das von der Lichtquelle ausgehende Licht durch Reflexion in einer auf derselben Seite wie die Lichtquelle liegenden Ebene lk vereinigt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf einen Träger für ein Aufzeichnungsverfahren nach dem angegebenen System, bei welchem die Verformungen 10 auf der Bodenfläche einer Rille von trapezförmigem Querschnitt mit quer zur Richtung der Rillenmittellinie verlaufenden Achsen der Uuasi-Zylinder angeordnet sind. Ein Teilstück eines solchen Tragers mit einem Teil einer trapezförmigen Rille ist in Fig. k dargestellt.

009848/1478

- 19 -

Die Rille besitzt die beiden Flanken Iß und die zunächst" als unmoduliert gedachte Bodenfläche l6. Im modulierten Zustand, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, trägt die Bodenfläche l6 die Verformungen 10, welche die Signalaufzeichnung bilden. Bei einer Wiedergabeanordnung können die Rillenflanken 15 für den Eingriff eines Hilfsmittels zur mechanischen Führung benutzt werden, von welchem jedoch die Bodenflache l6 der Rille nicht berührt zu werden braucht. Diese wird vielmehr in der beschriebenen Weise durch die Beeinflussung des Strahlenganges innerhalb des Lesestrahlenbündels ρ ausgewertet.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch ein Teilstück eines Trägers 1, auf welchem mehrere zueinander parallel laufende Rillen mit trapezförmigem Querschnitt angeordnet sind. Der Schnitt ist senkrecht zu den Rillen-Mittellinien geführt. Um die Anordnung der Lichtquelle k und des Strahlungsempfängers 9 auf derselben Seite des Trägers für den Fall der Rückstrahlung von der Trägeroberfläche zu erleichtern, ist die als unmoduliert gedachte Bodenfläche l6 der Rille so angeordnet, daß sie mit der Achse des Lesestrahlenbündels 5 einen von 90 abweichenden Winkel bildet. In Fig.' 5 ist durch die mit Pfeilen versehenen Linien jeweils die Achse eines Lesestrahlenbündels 5 angedeutet, welches auf die zugehörige Bodenfläche 16 einer der Rillen gerichtet ist. Dabei ist der einfallende Teil des Strahlungsbündels voraussetzungsgemaß parallel zur Drehachse

009848/U78

190382:

(Fig. l) gerichtet, während der reflektierte Teil des Strahlenbündels nun gegenüber dem einfallerideti Teil einen spitzen Winkel bildet, der ausreichenden Raum für die Unterbringung des Strahlungsempfängers 9 neben dem Gang des einfallenden Strahles bietet.

Bisher wurde angenommen, daß die Schnittlinie der eine QuasiZylinder-Verformung tragenden Oberfläche, beispielsweise der Oberfläche l6 in Fig. 4, mit einer die Richtung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Träger und dem Lesestrahlenbündel 'j im Abtastbereicii enthaltenden, auf der Oberf lcichen-Mittelebene 12 senkrecht stehenden Ebene eine Sinuswelle ist, weil solche Verformungen dem zeitlichen Verlauf einer sinusförmigen Trägerschwingung unmittelbar entsprechen und daher durch einen einfachen Schneidvorgang mit bekannten Mitteln auf einer Matrize erzeugt werden können. Dabei ergeben jedoch die entstehenden Quasi-Zylinderlinsen bzw. Quasi-Hohlspiegel nicht die optimale Vereinigung paralleler Strahlen in einer bestimmten Ebene. Eine bessere Vereinigung ergibt sich entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß die eben definierte Schnittlinie abweichend von der Sinusform gestaltet wird, und in dem für die optische Wirkung wichtagen Kuppen- bzw. Senkenbereich für den Fall der Durchstrahlung in Annäherung Kreisfonn, für den Fall der Rückstrahlung xn Annäherung Parabelform besitzt. Diese Formgestaltung kann in

009848Π478

190382:

einer für den Fachmann ohne weiteres verfügbaren Weise durch Einschaltung entsprechend verzerrender Glieder in den Gang des Aufnahmeverstärkers erreicht werden, beispielsweise wenn man die Sinusschwingung nach einer Doppelweg-Gleichrichtung aufzeichnet. Für den Fall der Durchstrahlung ergeben sich dann optische Verhältnisse, die denen verwandt sind, die von sphärischen Linsensystemen her bekannt sind, wenn man dabei den Strahlengang innerhalb eines Axialschnittes in Betracht zieht. Für den Fall der Rückstrahlung ergeben sich Verhältnisse, wie sie aus den Betrachtungen bei Parabolspiegeln bekannt sind. Durch diese Weiterbildungen können also noch bessere Vereinigungen des Strahlenganges erreicht werden, so daß die relativen Änderungen der Lichtdichte innerhalb der vom Strahlungsempfänger ausgenutzten Ebene noch größer werden und sich ein besserer Abstand vom Rauschen ergibt.

In Fig. 6 ist ein Teilstück eines Trägers 1 vergrößert dargestellt, der auf seiner Oberfläche die Verformungen 10 aufweist, welche entsprechend der erwähnten Weiterbildung der Erfindung Teile von Kreiszylinderlinsen bilden. Alle Linsen haben denselben Radius R, jedoch sind die Breiten der Linsenteile zwischen b und b . in solcher Weise untereinander verschieden, daß sich die gewünschte Frequenz- bzw. Phasenmodulation der in der Brennpunktebene bewirkten Lichtdichteunderungen ergibt. Der in Fig. 6 dargestellte Träger wird in

009848/1478

190382,

der bei der Besprechung der Fig. 2 erläuterten Art mit durchgestrahltem Licht verwendet, wobei dann die Ebene 6 mit der Ebene 17 in Annäherung zusammenfällt. Exakt gälte dies, wenn die Kuppen der dargestellten Linsen in gleichem Abstand von der Brennpunktebene lägen.

Fig. 7 zeigt in Vergrößerung ein Teilstück eines Trägers 1, der auf seiner Oberfläche Verformungen IO aufweist, welche Teile zylindrisch-parabolischer Hohlspiegel bilden, deren Schnittlinien mit der Zeichenebene für alle Linsenteile verschiedener Breite Teile einer und derselben Parabel sind. Demgemäß sind auch die Brennweiten gleich. Ihre Breite liegt, wie die Breite der Zylinderlinsen-Teile in Fig. 6, zwischen

b und b . . Die Breitenänderungen ergeben die gewünschte max min β ο ο

Frequenz- bzw. Phasenmodulation.

Durch die Erfindung ergibt sich anderen Systemen zur Lichtabtastung gegenüber der Vorteil, daß sich bei richtiger Wahl der Blendenebene im Abtastspalt ein größerer VTechselanteil des durchtretenden Lichtstromes einstellt. Dadurch ergibt sich ein größeres Nutz-Stör-Verhältnis.

Die Rechnung hat ergeben, daß diese Lichtdichteschwankungen über einen verhältnismäßig großen Abstandsbereich der Spalt-

009848/1478

190382:

blende gegenüber der Oberflächen-Mittelebene 12 erhalten bleiben, so daß sich die Ansprücne hinsichtlich der Höhenführung der Spaltblende 3 mit dem Strahlungsempfänger 9 gegenüber der Oberfläche des Trägers vereinfachen. Wird, wie in Fig. 1 dargestellt ist, ein optisches System 7 dazu benutzt, die Ebene starker Lichtdichteschwankungen in der Spaltebene abzubilden, so wird die Forderung hinsichtlich der Einhaltung des Schärfebereiches entsprechend gemildert. Oberflächenungenauigkeiten oder auch Schwankungen der Oberfläche bei der Drehung des Trägers 1 auf der Wiedergabeapparatur (Plattenschlag) fallen daher weniger ins Gewicht als bei bekannten Verfahren mit Lichtabtastung.

Durch die Anwendung der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, ein sehr breites, bis in das Megahertz-Gebiet reichenden Signalfrequenzband auf einem einer Schallplatte ähnlichen Träger aufzuzeichnen und die von der Schallplattentechnik her bekannte Methode der Vervielfältigung - Warmpressen einer thermoplastischen Trägermasse - auch für die Herstellung von Signalspeiehern anzuwenden, auf denen beispielsweise Fernsehsignale, auch für farbige Bildwiedergabe, festgehalten sind.

BAD ORIGINAL 009848/1478

Claims

190382

Patentansprüche

l) System zur Wiedergabe gespeicherter Signale mit einem Trager, dessen Oberfläche dem zeitlichen Verlauf der Signaigröße entsprechende Verformungen aufweist, welche mittels Lichtstrahlung oder dieser verwandter Strahlung und eines Strahlungsempfängers ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spaltblende (o) und die die Verformungen (lO) tragende Oberfläche im Strahlengang in solchem Abstand voneinander angeordnet sind, daß sicli in der Spaltebene (6 oder 11) in Abhängigkeit von der in Richtung aer Relativgeschwindigkeit des Trägers (l) gegenüber dem Lesestranienbündei (j) bestehenden Krü-innung der die Veriormungen auiweisenden Oberfläche eine den Krumtnungsverlaui" wenigstens qualitativ wiedergebende Dichteanderung der von der genannten Oberfläche ausgehenden Strahlung ergibt, und daß als Signalgröße eine mit dem Signal frequenz- oder phasenmodulierte Trägerschwingung aufgezeichnet ist.

ä) Aufzeichnungsverfahren iür ein Systeai nacu Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amplitude der mit dein Si^naj frequenz- bzw. phasenmodulierten, in Verformungen der IV .-geroberilache aufgezeichneten Tragerschwingung· zus^tzlicn gleichsinnig mit der aufgezeichneten Wellenlänge der IVugerschwingung geändert wird.

3) Auf zeiclmungsveri aliren nach Anspruch Li, dadurch ^eKt¹IiU-

BAD ORIGINAL 009848/U78

tr

- sr-

zeichnet, daß die Änderung der Amplitude .ait der aufgezeichneten t/ellenlange so bemessen ist, daß sich für alle vorkommenden Wellenlängen im wesentlichen gleiche Brennweiten der nach .irt von Zylinderlinsen oder Zylinderspiegeln gekrümmten überflacnenteile ergeben.

Aufzeichnungsverfahren nach den Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeicnnet, daß die Schnittlinie der eine Quasi-Zylinder-Verformung tragenden Oberfliche (l6) mit einer die Richtung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem frager und dem Leses trahlenbiindel (j) ±:n -ibtas tbereich enthaltenden, auf der überflichen-Mittelebene (12) senkrecht stehenden Ebene in ...niKiherung eine Sinuskurve ist und bei der Änderung der Amplitude in Abhängigkeit von der Wellenlänge in Annäherung iolgende Beziehung eingehalten wird:

Λ =

y_B

ι' >Ή'

(n-l) k'

worin α die Amplitude, k die Wellenzahl 2 Ji /X (Λ = Wellenlänge), y, der Abstand derjenigen Ebene von der Oberflächen-Mittelebene, in welcher die der Syrmnetrieebene nahen Strahlen der durch die nach nrt von Zylinderlinsen gekrümmten Ober! lacheriteile gebildeten optischen Anordnungen optimal vereinigt werden (lirennpunktebene) , und η der Brechungsindex des Tragertnaterials ist.

BAD ORIGINAL

0098A8/U78

190382

5) Wiedergabeanordnung für ein Systetn nach den Ansprüchen 1 und k, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ebene, deren Lichtdichteänderungen für den Strahlungsempfänger (9) ausgenutzt werden, von der Oberflächen-Mittelebene (12)

des Trägers (l) etwas größer gewählt ist als der Abstand derjenigen Ebene, in welcher die der Syminetrieebene (13) nahen Strahlen der durch die nach Art von Zylinderlinsen oder Zylinderspiegeln gekrümmten Oberfluchenteile gebildeten optischen Anordnungen optimal vereinigt werden
(Brennpuriktebene) .

6) Wiedergabeanordnung für ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Spaltblende (8) in Richtung der Relativgeschwindigkeit des Trägers gegenüber dem Lesestrahlenbündel, genannt Spaltlänge (1), ungefähr gleich der Hälfte oder kleiner als die Hälfte der kürzesten aufzuzeichnenden Wellenlänge der Trägerschwingung gewählt ist.

7) Wiedergabeanordnung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (l) im Bereich der die Verformungen (lO) tragenden Oberfläche klar-durchsichtig und in einem Strahlengang vorzugsweise parallelen Lichtes
zwischen einer Lichtquelle und derjenigen Ebene (6) angeordnet ist, in welcher die von einer Quasi-Zylinderlinse

BAD ORIGINAL 0098A8/U78

190382

seiner Oberfläche erfaßten Strahlen durch die Brechkraft optimal vereinigt werden.

O) Wiedergabeanordnung nach Anspruch ö oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (l) im Bereich der die Verformungen (lO) tragenden Oberfläche mit einem spiegelnden überzug versehen und in einem Strahlengang vorzugsweise parallelen Lichtes so angeordnet ist, daß von der Lichtquelle ausgehendes Licht durch Reflexion in einer auf derselben Seite wie die Lichtquelle liegenden Ebene (l4) optimal vereinigt wird.

9) Wiedergabeanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesestrahlenbündel (5) parallel zur Drehachse (2) des plattenförmigen Trägers auf dessen Oberfläche gerichtet ist.

10) Wiedergabeanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ebene (6), in welcher die Strahlen der die gekrümmten Oberflachenteile enthaltenden optischen Anordnungen optimal vereinigt werden, und dem Empfangsspalt (δ) ein optisches System (7) angeordnet ist, welches die genannte Ebene (6) optimaler Vereinigung in der Spaltebene (ll) abbildet.

009848/1478

190382

i!

11) Träger für ein Aufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen auf der Bodenfläche (l6) einer Rille von trapezförmigem Querschnitt tnit quer zur Richtung der Rillemnittellinie verlaufenden Achsen der Quasi-Zylinder angeordnet sind.

lü) Träger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die als unmoduliert gedachte Bodenfläche (l6) der Rille mit der Achse des Lesestrahlenbündels (j) einen von 90 abweichenden Winkel bildet.

13) Träger für ein Aufzeichnungsverfahren nach den Ansprüchen und 3 j dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie der eine Quasi-Zylinder-Verformung tragenden Oberfläche (lo) mit einer die Richtung der Relativgeschvrindigkeit zwiscnen dem Trager und dem I eses trahlenbündel (J>) im Abtastbereich enthaltenden, auf der Oberflcichen-Mittelebene (l£) senkrecht stehenden Ebene bei Durchstrahlung in dem für die optische Wirkung wichtigen Kuppenbereich in Annäherung Kreisform besitzt.

lk) Träger für ein Aufzeichnungsverfahren nach den Ansprüchen J. und 3» dadurcii gekennzeichnet, daß die Schnittlinie der eine Quasi-Zylinder-Verformung tragenden Oberflache (Ib)

BAD ORIGINAL 0098A8/U78

190382

4!

mit einer die Richtung der Relativgeschwxndigkext zwischen deia Träger und dem Lesestrahlenbündel (?) im Abtastbereich enthaltenden, auf der Oberfliichen-Mittelebene (12) senkrecht stehenden Ebene bei Rückstrahlung in dem für die optische Wirkung wichtigen Senkenbereich in Annäherung Parabelfortn besitzt.

Ij) Träger nach Anspruch 131 dadurch gekennzeichnet, daß auch bei untereinander verschiedenen Ausmaßen der Quasi-Zylinder-Verformungen in Richtung der genannten Relativgeschwindigkeit die Radien der kreisförmigen Schnittlinien untereinander angenähert gleich sind (Fig. 6).

l6) Träger nach Anspruch l4, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei untereinander verschiedenen Ausmaßen der Quasi-Zylinder-Verformungen in Richtung der genannten Relativgeschwindigkeit die Schnittlinien ungefähr Teile einer und derselben Parabel sind (Fig. 7).

0098A8/U78

Leerseite