DE1966098C3 - Träger gespeicherter Signale für Druckabtastung. Ausscheidung aus: 1956504 - Google Patents

Description

In einem älteren Vorschlag (Patentanmeldung P 74489.5) ist ein System zur Wiedergabe gespeicherter Signale mit einem Träger angegeben, dessen Oberfläche dem zeitlichen Verlauf der Signalgröße entsprechende Verformungen aufweist, und das mit einem Abtaster versehen ist, der mit seiner Berührungsfläche eine Druckkraft auf die an ihm vorbei bewegte Trügeroberfläche ausübt. Dieses System ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster als ein durch den mit den Verformungen übereinstimmenden zeitlichen Verlauf der Druckkraft erregter Druckempfänger in Form eines in Richtung der Druckkraft komprimierten Wandlerkörpers dient, und daß die Berührung direkt oder über ein im wesentlichen formstarres Kopplungsstück erfolgt.

Vorzugsweise ist dabei die durch die Druckkraft bewirkte elastische Formänderung der Trägeroberfläche wesentlich giößer als die entgegengesetzt gerichtete, auf der Zusammendrückung beruhende Auslenkung der Berührungsfläche des Abtasters.

Bei vorbekannten Abtastverfahren für schallplattenähnliche Träger wurde stets darauf geachtet, daß bei Zugrundelegung gebräuchlicher Rillenausmaße und Äbrundungsradien der Abtasterspitze die durch elastische und bleibende Formänderungen des Trägermaterials sich ergebende Verringerung der Auslenkungsamplitude gegenüber der vorhandenen räumlichen .Schriftamplitude klein blieb. Anderenfalls hätten sich eine unerwünschte Herabsetzung 'les Signalpegels und Verzerrungen der Wiedergabe ergeben.

Bei dem System nach dem älteren Vorschlag werden hingegen die die Signalschrift bildenden Verformungen der Trägeroberfläche innerhalb des elastischen Bereiches der Formänderung so beansprucht, da3 ihre Zusammendrückung unter der Druckkraft der mit ihnen in Berührung befindlichen Abtasteroberfläche wesentlich größer ist als die entgegengesetzt gerichtete Ausweichbewegung dieser Oberfläche. Dabei können die genannten Verformungen insbesondere so weit zusammengedrückt werden, daß die die Verformungen tragende Oberfläche des Trä^ao gers unter dem kufenförmigen Abtaster praktisch eingeebnet wird. Es hat sich ergeben, daß mit dem vorgeschlagenen System die sonst für die Abtastung schallplattenförmiger Träger gesetzte obere Frequenzgrenze praktisch aufgehoben werden kann, so ^a5 daß die Speicherung und Wiedergabe von Signalfrequenzen im MHz-Beveich ermöglicht wird.

Bei der Durchführung von Versuchen zur Einführung des Systems nach dem älteren Vorschlag in der Praxis hat sich ergeben, daß die gute Wirkungsweise zu einem wesentlichen Teil von den Eigenschaften und der Ausgestaltungdes für die Speicherung verwendeten plattenförmigen Trägers abhängt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen für das System nach dem älteren Vorschlag geeigneten Träger anzugeben, der den Erfordernissen der unmittelbaren Druckabtastung bei wesentlicher elastischer Formänderung der die Signalschrift bildenden Verformungen in besonderem Maße entspricht.

Diese Aufgabe wird mit einem Träger gespeicherter Signale, dessen Oberfläche dem zeitlichen Verlauf einer Signalgröße entsprechende Verformungen aufweist, die beim Abspielen mit einem Druckabtaster Formänderungen - insbesondere im wesentlichen Maße elastische Formänderungen - erleiden, dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Flanken einer die Verformung enthaltenden Rille einen stumpfen Winkel einschließen.

Diese Ausgestaltung der Rille bringt verschiedene Vorteile mit sich. Beispielsweise wird die Reibung So zwischen dem Abtaster und der Rille gegenüber den Verhältnissen bei einer Rille mit kleinerem Winkel zwischen deren Flanken merklich reduziert, wie später noch an Hand von F i g. 2 und 3 erläutert werden wird. Außerdem ergeben sich bei der Abtastung der Ver-SS formungen in der Rille bei einem stumpfen Flankenwinkel größere Kraftkomponenten in Richtung senkrecht zur Trägeroberfläche, womit sich bei der Abtastung größere Signalkomponenten erreichen lassen. Weiterhin können sich in einer Rille mit stump-So fern Flankenwinkel weniger leicht Staubteilchen einklemmen als in einer Rille mit steilen Flanken, weil dort die Staubteilchen nicht mehr zur Seite geschoben werden können. Sie würden dann zum Abheben des Abtasters von der Rillenoberfläche und damit zu Stö- <S rangen führen.

Hinzu kommt ein entscheidender Vorteil, der ausschließlich mit dem weiter vorne beschriebenen Verfahren der Abtastung des Trägers im Zusammenhang

steht, bei welchem die Verformungen in der Rille beim platte diese Relaiivgeschwindigkeit höchstens 0,5 m/

Absp.elen in wesentlichem Maße elastische Formän- see beträgt, kann ein Träger nach der Erfindung unter

derungen erleiden. Bei dieser Druckabtastung hat der Benutzung des Systems der Druckabtastung mit ReIain die Rille eingreifende Abtasterteil in Längsrichtung tivgeschwindigkeiten bis 10 m/sec und mehr laufen,

der Rille eine verhältnismäßig große Ausdehnung. Bei 5 je nachdem, welches Frequenzband übertragen wer-

einem Radialschlag der Platte, der in geringem Maße den soll. Die geringen Höhen der Modulationsverfor-

immer vorhanden ist, kommt es dann zu einer leichten mungen (Doppelamplitude) von 1 bis 2 μπι oder weni-Schiefstellungdeskufenförmigen Abtasterteiles in der ger erlauben die Anwendung sehr viel kleinerer

Rille. Die Folge ist, daß bei steilen Rillenflanken die- Riiienbreiten, so daß auch bei den hohen Abtastge-

ser kufenformige Teil mit einem dafür nicht vorgese- io schwindigkeiten noch eine ausreichende Spieldauer

henen Oberflachenteil aufliegen würde und mit dem erreicht wird-

Triiger nicht in gutem Kontakt sein würde. Dies wird Die überraschend lange Spieldauer durch geringere durch die Ausbildung der Rille gemäß der Erfindung Rillenbreite und damit große Rillendichte kommt auf weitgehend vermieden. Dadurch brauchen auch an die unerwartete Weise zustande. Die große erreichbare exakte Justierung des Abtasters nicht so hohe Anfor- »5 Riüendichte beruht auf der Kombination des stumpfderungen gestellt zu werden. winkligen Riilenprofils mit der geringen Höhe der Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn Verformungen in der Rille von weniger als 2 μΐη und einer weiteren Ausgestaltung des Trägers nach der mit dem Merkmal, daß diese Höhen im wesentlichen Erfindung entsprechend der Winkel zwischen den untereinander gleich sind. Daß durch diese Kombina-R.üenflanken zwischen 120° und 160" liegt. Ein der- *» tion von Merkmalen eine gfcunge Rillenbreite und art flaches Rillenprofil kann hier im G'gensatz zur -dichte erreichbar ist, ist schon desnalb nicht zu erwarüNichen Schallplatte ohne weiteres gewählt werden, ten gewesen, weileine Vergrößerung des Winkels zwiwcil auf die in der Schallplattentechnik zur Führung sehen den Flanken der Rille eigentlich deren Verbreidcs Tonarmes benötigten Seitenführungskräfte ohne- teiung bewirken müßte. Dies würde auch zutreffen, hm weitgehend verzichtet wird, um die Rillenbreite »5 wenn man von der Rille die gleichen Seitenführungs- ?ur Erreichung einer großen Signalspeicherdichte auf kräfte erwarten würde wie bei der üblichen Schallplatdem Träger auf 0,02 mm und weniger reduzieren zu te. Die Forderung nach üblichen Seitenführungskräfkonnen. Die Führung des Abtasters muß großenteils ten kann jedoch durch die anderen Merkmale des Trälurch nicht von der Trägeroberfläche ausgehende gers entfalten, nämlich .die geringe Höhe der Verfor-Querkräfte erfolgen. 30 mungen und deren einheitliche Höhen wie auch durch Zur weiteren Anpassung des Trägers an die Erfor- die Eigenschaft des Abtasters, bei dem gewählten Abdernisse der unmittelbaren Druckabtastung bei we- tastprinzip im wesentlichen in Ruhe zu bleioe«. Durch sentlicher elastischer Formänderung der die Signal- diese Eigenschaft und die einheitlichen Höhen der schrift bildenen Verformungen, ist es entsprechend Verformungen in der Rille erfährt der Abtaster bei einer WeiterbildungdesTrägers gemäß der Erfindung 35 der Abtastung kaum wesentliche Vertikalbeschleunivon Vorteil, die Höhe der die Signalgröße wiederge- gungen, welche den Kontakt zwischen Abtaster und benden Verformungen kleiner als 2 μπι zu wählen. Rille durch Vertikalbeschleunigungskrüüe beein-Bei diese« Abmessungen können die Verformungen trächtigen könnten und eine sichere Führung des Abelastische Formänderungen größeren Ausmaßes, im tasters in der Rille durch eine entsprechend tiefe Rille Grenzfall bis zur völligen Einebnung der Höhen und v> fordern könnten. Da die Verformungen, deren Höhen Tiefen dieser Verformungen, erleiden, ohne den Be- an sich schon sehr gering sind, bei der Abtastung noch reich der Elastizität der Formänderungen zu verlas- eine gewisse Abflachung oder Einebnung erfahren, *έη. kann die Rille ohne Beeinträchtigung ausreichender Weil dabei im allgemeinen mit Abtastkörpern ge- Seitenführung noch weniger tief sein als wenn die arbeitet wird, deren die Verformungen berührende 45 Verformungen bei der Abtastung nicht elastisch nachOberfläche die Form einer langgestreckten, in einer geben würden.

die Verformung enthaltenden Rille laufenden Kufe Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die

aufweist; befinden sich zur gleichen Zeit mehrere Zeichnung näher beschrieben. In dieser stellt dar

Gipfel und Senken dieser Verformungen unter der Fig. 1 einen Schnitt durch den die Rillen enthal-

kufenfönnigen Abtasterfläche. Daher ist es zweckmä- 50 tendcn Teil eines Trägers einer gewöhnlichen SchalI-

ßig, die Verformungen so auszubilden, daß ihre Hö- aufzeichnung mit dem unteren Teil des in der Rille

hen h im wesentlichen untereinander gleich sind, also laufenden Abtasters,

ihre Gipfel — insbesondere unabhängig von der WeI- Fig. 2 einen Schnitt durch einen Träger, der nicht lenlänge der Verformungen - sämtlich auf derselben die Merkmale der Erfindung aufweist, und der in Höhe liegen. Die Änderung der auf den Abtastkörper 55 demselben Maßstab dargestellt ist wie der Träger nach ausgeübten Druckkraft ergibt sich jedesmal, wenn ein Fig. !,ebenfalls mit dem unteren Teil des Abtasters, solcher Verformungsgipfel bei der vorzugsweise wobei ein Rillenprofil mit einem Winkel von 90° anscharfen Rückflanke des kufenförmigen Abtastkör- gewendet ist,

pers den Bereich dieses Körpers verläßt. Die Gleich- Fig. 3 einen Schnitt durch einen Träger nach der

heit der Höhen der Verformungsgipfel kann durch an 60 Erfindung mit dem unteren Teil des Abtasters und

sich bekannte Modulationsarten, z. B. Frequenzmo- einem Rillenprofil, dessen Flankenwinkel ungefähr

dulation, erzielt werden. 120° beträgt.

Träger nach der Erfindung werden ihrer Aufgabe Fig. 4 einen Schnitt durch einen Träger nach der

entsprechend, die Aufzeichnung und Wiedergabe sehr Erfindung in Riüenlängsrichtung, zusammen mit dem

hoher Signalfrequenzen zu ermöglichen, im allgemei- 65 in die Rille eingreifenden Teil des Abtasters, der ku-

nen mit großen Relativgeschwindigkeiten zwischen fenförmig gestaltet ist.

der Trägeroberfläche und dem Abtastkörper abge- In F ig. 1 ist der durch den Träger 1 gelegte Schnitt

spielt. Während bei einer üblichen Langspiel-Schall- senkrecht zur Rillenlängsachse geführt. Es wird dabei

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ein Träger einer normalen Schallaufzeichnung vor- parallel zur Plattenoberfläche versetzt wird, sondern ausgesetzt, dessen Rillenflanken in einem Winkel a! nur dem wesentlich langsameren Höhen- und Seitenvon 90° zueinander stehen. In der Rille wird das ku- schlag nachgeben muß, reichen derart flache Rillen gclförmige Ende eines Abtasters 2 geführt, der den auch zur Führung des Abtasters völlig aus, wobei zur Rillenverformungen entsprechende Bewegungen mit 5 Verbesserung der Führung noch ein Grobvorschub für horizontalen und vertikalen Komponenten ausführt, den Abtaster vorgesehen sein kann, dessen Vorschubdie der Abtastkörper in entsprechende Bewegungen geschwindigkeit sich aus der Steigung der spiralförmieines mechanisch-elektrischen Wandlers umsetzt, der gen Rille und der Drehgeschwindigkeit des Trägers beispielsweise bei einer Stereoaufzeichnung die hon- ergibt. Um die Feinführung durch die von den Rillenzontalen und vertikalen Bewegungskomponenten in ¹⁰ wänden auf den Abtaster ausgeübten Querkräfte zu entsprechende elektrische Signale zweier stereopho- ermöglichen, kann dieser in Vorschubrichtung elanisch miteinander verknüpfter Tonkanäle umsetzt. stisch nachgiebig montiert sein.

Fi g. 2 zeigt in einer in demselben Größenmaßstab Durch das Zusammenwirken der elastischen Form-

durchgcführtert Darstellung einen ebenfalls senkrecht änderungen der Verformungen in der Rille mit der zur Rillenlängsachse geführten Schnitt durch einen ¹S Rillenform, deren Flanken einen Winkel von über Träger ohne die Merkmale der Erfindung. Dieser 90°, vorzugsweise von 120° bis 160°, einschließen, Träger ist insgesamt mit 1 bezeichnet, er besteht je- ergibt sich ein Träger von guter Abnutzungsbeständoch aus der die Rillen und die Verformungen enthai- digkeit und entsprechend hoher Lebensdauer,
tenden Schicht 3 und einem erforderlichenfalls aus ei- Je nach dem für die Träger verwendeten Material

nem Material mit abweichenden Festigkeitseigen- ⁹⁰ ergibt sich für die zulässige Größe der Modulationsschaften bestehenden Teil 4, der die Schicht 3 trägt. vesformungen ein unterschiedlicher Wert. Als zweck-Es sei angenommen, daß auch in Fig. 2 die Rillen- mäßig und al«! ausreichend hat es sich gezeigt, wenn flanken ι ine η Winkel α' von 90° einschließen. Durch bei biumpfwinkligem Rillenprofil die doppelte Amplidie Druckkraft P des Abtasters 2 werden nach der tude der Verformungen, also das Maß vom Gipfel bis angedeuteten Komponentenzerlegung auf die Rillen- »5 zur Senk*"., kleiner ist als 2 um. Die Amplituden werflanken die resultierenden Kräfte R' ausgeübt. Diese den für alle aufgezeichneten Frequenzen zweckmäßilassen sich nach den parallel zu der unbespielt gedach- gerweise untereinander gleich gewählt,
ten Trägeroberfläche verlaufenden Horizontalkom- Bei einer solchen Dimensioniening ergeben sich

ponenten H' und den normal zu dieser unbespielten derartige günstige Abtastverhältnisse, daß die Rillen-Trägeroberfläche liegenden Komponenten /V' zerle- 3° breite im Vergleich zu der bekannten Schallplattengen. Nur die letzteren ergeben durch die Zusammen- rille ganz beträchtlich verringert werden kann. Es erdrückung der in den Rillen vorhandenen Verformun- gibt sich dadurch eine entsprechende Steigerung der gen eine nutzbare Rückwirkung auf den Abtaster 2, Spieldauer bzw. eine Verkleinerung der Platte. Eine während die zueinander entgegengesetzt gerichteten Rillenbreite von weniger als 0,02 mm hat sich als mög-Horizontalkomponenten H' sich gegenseitig aufheben 35 Hch erwiesen.

und daher nutzlos bleiben. Durch diese an sich nutzlo- In dem in F i g. 4 dargestellten Längsschnitt durch

sen Horizontalkomponenten wird aber die Reibung die Rille eines Trägers 1 gemäß der Erfindung ererhöht, wodurch ein unnützer Plattenverschleiß und scheint der untere, in der Rille laufende Teil des Abta-Abnutzung des Abtasters bewirkt werden. sters 2 in seiner Kufenform nur mit einer in schwacher

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Träger, bei 40 Steigung sanft an die Rillenoberfläche herangeführten welchem der Winkel zwischen den Rillenflanken ent- Vorderflankc 6 und einer steilen Rückflanke 7. Die sprechend der Erfindung bemessen ist. Bei dieser Relativgeschwindigkeit der Rillenoberfläche gegen-Ausführung der Rillen ist insbesondere die Größe der über dem Abtaster 2 ist durch einen Pfeil ν angedeu-Horizontalkomponenten H gegenüber der Größe der tet. Die Gipfel 8 der am Rillengrund befindlichen, das Normalkomponenten N herabgesetzt, während die 45 Signal enthaltenden Verformungen liegen gegenüber Größen der Resultierenden R denjenigen nach Fig. 2 den entsprechenden Senken 9 auf einer im wesentlientsprechen. Bei einer solchen Ausbildung des Plan- chen konstanten Höhe h, welche die doppelte \mplikenwinkelsistes in besserem Maße möglich, das Prin- tude der Verformungsschrift darstellt. Fig. 4 ist zu zip der Druckabtastung zu verwirklichen. Hinzu entnehmen, daß der kufenförmige Teil des Abtakommt der wichtige Vorteil, daß der Träger sich leicht 50 sters 2 zugleich auf mehreren Höhen aufliegt,
durch Abwischen von dem anhaftenden Staub reini- Aus Fi g. 3 und 4 ist ferner ersichtlich, daß der Ab-

gen läßt, was der Verbesserung des Störpegels zugute taster 2 nicht mehr in gutem Kontakt mit allen Verkommt, der selbstverständlich bei den kleinen Ab- formungen beider Rillenflanken bleiben kann, wenn messungen der Elemente der Signalschrift besonders er gegenüber der Rillenlängsrichtung eine Schief stelkritisch ist. Da der Abtaster beim verwendeten Ab- 55 lung aufweist, d.h. wenn seine Längssymmetrieebene tastprinzip im wesentlichen lagenstarr ist und nicht, nicht genau mit der Rillenlängsrichtung übereinwie es bei der bekannten Schallplatte üblich ist, durch stimmt. Die störende Wirkung einer Schiefstellung die Rillenwände in eine merkliche, dem aufgezeichne- wird aber um so geringer, je stumpfwinkliger das RiI-ten Signal entsprechende Bewegung senkrecht und Ienprofil ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Träger gespeicherter Signale, dessen Oberfläche dem zeitlichen Verlauf einer Signalgröße entsprechende Verformungen aufweist, die beim Abspielen mit einem Druckabtaster Formänderungen - insbesondere im wesentlichen Maße elastische Formänderungen — erleiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken einer die Verformung enthaltenden Rille (S) einen stumpfen Winkel (α) einschließen.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Rillenflanken zwischen 120° und 160° liegt.

3. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (/ι) der die Signalgröße wiedergebenden Verformung kleiner ist als 2 μΐη.

4. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen (Λ) der Verformungen im wesentlichen untereinander gleich sind, insbesondere unabhängig von der Wellenlänge der Verformung sind.

5. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch derartige Verformungen, die eine Höhe von weniger als 2 μιτι aufweisen, daß die Schwingungen, die sich beim Verfolgen der Verformungskoii'uren längs der Rille mit der vorgesehenen Abtastgeschwindigkeit ergeben, Frequenzen aufweisen, die oberhalb Jer sonst für die Abtastung schallplattenförmigerT^räger gesetzten, oberen Frequenzgrenze liegen.

6. Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er für eine Abtastgeschwindigkeit in der Größenordnung von 10 m/sec vorgesehen ist.

7. Träger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 5 genannten Frequenzen im MHz-Bereich liegen.