DE2133130B2 - System zur gleichzeitigen Wie dergabe zweier unabhängiger Signal verlaufe - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 15744&9 betrifft ein System zur Wiedergabe gespeicherter Signale mit einem Träger, dessen Oberfläche dem zeitlichen Verlauf der SignälgrÖße entsprechende Verformungen aufweist, und mit einem Abtaster, der mit seiner Berührungsfläche eine Druckkraft auf die an ihm vorbeibewegte Trägeroberfläche ausübt,

Die wesentlichen Merkmale des Hauptpatents bestehen darin, daß ein Abtaster als ein durch den mit den Verformungen übereinstimmenden zeitlichen Verlauf der Druckkraft erregter Druckempfanger in Form eines in Richtung der Druckkraft komprimierten Wandlerkörpers dient und daß die Berührung direkt 5 oder über ein im wesentlichen formstarres Kopplungssiück erfolgt

Insbesondere soll die abtastende Berührungsfläche des Abtasters so ausgebildet sein, daß sie in Richtung des Abtastweges über eine Strecke, die größer ist als

ίο die größte aufgezeichnete Wellenlänge, ganz oder teilweise aufliegt und daß sie in einem in derselben Richtung und senkrecht zur Trägeroberfläche geführten ebenen Schnitt eine Begrenzungskurve bildet, die an der auflaufenden und der ablaufenden Flanke verschieden steil verläuft.

Im Hauptpatent ist eine Reihe von Ausbildungen angegeben, nach denen die Aufzeichnung der Information auf den Träger erfolgen sou. Unter anderem wird im Ufcertragungsbereich die Amplitude der Ver-

?.o formungen der Trägeroberfläche im wesentlichen unabhängig von der aufgezeichneten Frequenz gehalten. Das ist z. B. vorteilhaft, wenn als Signalgröße eine mit dem Signal frequenzmoduiierte Trägerschwingung aufgezeichnet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf den Träger neben der in Rillentiefenschnft in frequenzmodulkrter Form aufgezeichneten ersten Information unter Beibehaltung der frequenzunabhängigen Amplitude der Verformungen der Trägeroberfläche eine zweite Information gleichzeitig und ohne zusätzlichen Flächenbedarf zu speichern und vom Träger wieder abzutasten. Ist z. B. die erste Information das Luminanzsignal eines Fernsehbildes, so kann die zweite Information das Chrominanzsignal oder das Tonsignal, gegebener/falls auch die überlagerung beider sein.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 angegeben. Ihre Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zwar ist bereits im Hauptpatent ausgeführt, daß durch die Ausnutzung der elastischen Formänderung zu einer Modulation der Druckkraft bei den die Signalschrift enthaltenden Verformungen entweder die Höhe der Verformurgsteile oder die Fläche des tragenden Abtastquerschnittes, insbesondere hier Verformungsteile unterschiedlicher Länge, oder beide gleichzeitig ausgenutzt werden können. Die Erfindung gibt demgegenüber eine weitere Kombination an, und zwar die der Frequenzmodulation in Verbindung mit einer Pulslängenmodulation.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Fig. 1 bis 5c erläutert Dort zeigen

Fig. 1 und 2 einen Träger mit Rillentiefen-Schrift und aufgesetztem Abtaster,

F i g. 3 den örtlichen bzw. zeitlichen Verlauf der sich bei der Abtastung des Trägers nach den F i g. 1 und 2 ergebenden auf den Abtaster wirkenden Kraft, F i g. 4 eine graphische Erläuterung zum Abtastverhältnis der auf den Träger aufgebrachten Rillentiefenschrift,

Fig. 5a einen Träger mit Rülentiefenschrift gemäß der Erfindung,

Fig. 5b den örtlichen bzw. zeitlichen Verlauf der zweiten, auf den Träger aufgezeichneten Information und

Fig. 5c die siehfbei der Abtastung des Trägers nach Fig. 5a ergebende, vom Träger auf den Abtaster zurückwirkende Kraft.

In F i g. 1 ist im Schnitt ein Träger 1 gezeigt, wie er bereits im Hauptpatent beschrieben ist Der Schnitt irt längs einer Abtastspur gelegt, in welche die frequenzmouttlierte Information m Rillentiefenschrift aufgebracht ist Diese ist durch eine konstante Breite quer zur Abtastrichtung und durch eine konstante Länge B aller Rillen Verformungen la bis 1/ gekennzeichnet Der Abstand A zweier gleichartiger Rillenverformungen ändert sich gemäß der jeweiligen Signalfrequenz; der Einfachheit halber ist sie in Fig. 1 konstant {quasistationär). Auf den Rillenverformungen Ib bis Ie liegt gemäß der Erfindung ein Abtaster 2. Dieser erstreckt sich in Abtastrichtung über viele Rillenverformungen, in der Praxis z.B. über 100. Der Abtaster 2 bewegt sich in der Zeichenebene von links nach rechts, was den tatsächlichen Verhältnissen eines ortsfesten Abtasters und einer Trägerverschiebung nach links äquivalent ist. Er weist in vertikaler Richtung eine sehr viel geringere Nachgiebigkeit auf als das Trägermaterial, wodurch die Ausweichbewegung im wesentlichen durch eine elastische Verformung dieses Materials erfolgt. Um die Gleitbewegung des Abtasters 2 über die Rillenverformungen zu ermöglichen, ist dessen in F i g. 1 gezeigte Abtastfläche kufenförmig ausgebildet, derart, daß der auf diese Kufe wirkende Druck über eiae Strecke von etwa 100 Wellenlängen (Wellenlänge = Abstand zweier Rillenverformungen) in Abtastrichtung abnimmt. Die ablaufende Kufenkante ist weiter so ausgebildet, daß der Druck innerhalb einer Strecke, die höchstens gleich einer halben Wellenlänge ist, auf Null abfällt. In Fig. 1 werden die Rillenverformungen \b bis Ie von dem Abtaster 2 zusammengedrückt, und zwar gemäß seiner eigenen Form in zunehmendem Maße von rechts nach links. Die verdrängten Teile dieser Rillenverformungen sind schraffiert dargestellt. Gleitet der Abtaster 2 über die Rillentiefenschrift nach Fig. 1, so ergibt sich an diesem der in F i g. 3 dargestellte zeitliche bzw. örtliche Verlauf der vom Träger 1 auf ihn ausgeübten Kraft. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die Gesamtkraft F_ge, am größten ist, wenn die Rückflanke des Abtasters 2 an der in Abtastrichtung gesehenen Vorderflanke einer Verformung steht. Diese Kraft wird in den weiteren Ausführungen mit F₈ bezeichnet. An der besagten Stelle gilt somit F_ges = F₀. Eine derartige Stellung nimmt der Abtaster in F i g. 1 ein. Die Gesamtkraft F_ges ist am niedrigsten, wenn die Abtasterrückflanke, wie in F i g. 2 dargestellt, an der Rückflanke einer Rillenverformung liegt. Die Differenz zwischen ihr und F_B wird in den weiteren Ausführungen mit AF bezeichnet. Damit ergibt sich fur diese Abtasterlage die Kraft

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden die Beziehungen Tür F_B und IF gegeben. Unter den bereits genannten Voraussetzungen der konstanten Breite quer zui Abtastrichtung der Rillenverformungen und des elastischen Verhaltens des Trägermaterials ergibt sich durch eine über eine maximale Tiefe T in F i g. 1 eingedrückte Verformung der Länge B ein Kraftanteil B · T, welcher direkt dem schraffierten Anteil der Rillenverformung Ib entspricht. Die der Abtasterstellung in F i S- 1 entsprechende, von allen Verformungen 1 b bis 1 e herrührende Gesamtkraft F_ges = F_B ist daher, wenn mit L die Abtasterlänge und mit A der (frequenzabhängige) Abstand zweier aufeinanderfolgender Rillenverfonnungen bezeichnet wird,

— Fh =- —-Γ- ' —7Γ- ' B · k

wobei k eine Konstante ist. Wandert der Abtaster 2 nach rechts in die in Fig. 2 gezeigte Lage, so

nimmt die Gesamtkraft um den Betrag T ■ B · k ab.

ίο Bei der Abtasterfortbewegung werden aber die Ri¹-

lenverformungen 1 c bis 1 / um den Betrag D = B'~_L

zusätzlich niedergedrückt, und da ihre Anzahl -j- ist, nimmt die von diesen Rillenverformungen herrührende Kraft um den Betrag

i-'-'-T-L

τη. Somit ergibt sich A F zu

1F = (Γ·Β - TB²//l)fe.

Wird ein Impulsverhältnis i = -j- eingeführt, so ergibt sich daraus

und

,1F = Γ/1·ί(1 - i)-k

F i g. 3 zeigt den örtlichen Verlauf der auf den Abtaster 2 vom Träger 1 im Zuge seiner Abtastung wirkenden Kraft. Hier entsprechen die Maxima der Abtasterstellung gemäß Fig. 1 den Minima derjenigen gemäß Fig. 2.

Gemäß den abgeleiteten Beziehungen für F_B und A F sind diese beiden Größen vom Impulsverhältnis i abhängig. F_B ist direkt proportional zu i. Die Funktion A F(i) zeigt normiert Fi g. 4.

Im Bereich ~ < i < j liegt AF stets über 75%

seines Maximalwertes und kann somit in erster Näherung als konstant angesehen werden. Außerhalb

der für i vorzugsweise angegebenen Grenzen fällt AF schnell gegen Null ab: entsprechend verschlechtert sich dort das Signal-Rausch-Verhältnis mit kleiner werdendem AF zunehmend.
Zur gleichzeitigen Aufzeichnung einer zweiten,

langsamer verlaufenden Information wird entsprechend das Impulsverhältnis i geändert und damit direkt proportional F_B. Der Verlauf von F_ges beim Abtasten einer Strecke S ergibt sich somit aus der Überlagerung des Verlaufes von F_B und den

fto Λ F-Schwankungen, welche die frequenzmodulierte Aufzeichnung charakterisieren.

Da F_B und Δ F getrennte Informationen beschreiben, müssen sie voneinander trennbar sein. Sie müssen somit frequenzmäßig so weit auseinander liegen,

(»5 daß sie mit Filtern getrennt werden können. Der kleinste Abstand zwischen beiden ist durch die obere Frequenzgrenze des zweiten Signals gegeben. Diese liegt bei der halben Frequenz der im Rahmen der

Frequenzmodulation auftretenden niedrigsten Frequenz, welche durch den größten in der Tieferischrift vorliegenden Abstand A bestimmt ist. Wie schon ausgeführt wurde, wächst gemäß der Gleichung

5 AF = TA-i(\-i)-k

AF proportional mit A. Da es aber möglichst konstant bleiben sollte, kann es bei seiner elektrischen

Verstäikung mit dem Faktor —r- = - korrigiert

werden. Dabei ist / die jeweilige Frequenz von Λ F und ν die jeweilige Abtastgeschwindigkeit.

Fig. 5a zeigt einen Träger mit Tiefenrillenschrift, der also gemäß der Erfindung, gleichzeitig sowohl ein erstes, durch Frequenzmodulation aufgezeichnetes Signal und ein zweites, durch Längenmodulation der RiUenverformungen aufgezeichnetes Signal aufweist. Der Frequenzverlauf des ersten Signals ist durch die Wellenlängen Al,A2,A3 und A4 gegeben, die charakteristische Größe des zweiten Signals, die Amplitude, Frequenz oder Phase sein kaiui, ist dagegen durch das jeweilige Verhältnis der Länge Bl, B2, B 3 und B 4 zu den zugehörigen Abtastintervallen Al, Al, A3 und A4 gegeben.

Fig. 5b zeigt den Amplitudenverlauf des zu der hier gezeigten Längenmodulation führenden zweiten Signals S₂. Bei der Ableitung der Länge Bl bis BA, der RiUenverformungen wurde von dem als besonders

günstig angegebenen Arbeitsbereich -^- < i < -j ausgegangen. Dieser Bereich ergibt für die Länge B in Abhängigkeit vom Abtastintervall A die Beziehung

Wird der Dynamikbereich des ' zweiten Signals S%

eingeschränkt,. z.B. a,uf y < i < y, so kann die obere Frequenzgrenze' des zweiten" Signals höher gewählt werden. ' ■ ■ ■ · .
' Fig. 5c zeigt den örtlichen Verlauf der auf den Abtaster vom Träger gemäß Fig. 5a im Zuge seiner Abtastung wirkenden Kraft. Zum Zwecke der größeren Anschaulichkeit sind hier die Maßstäbe, insbesondere für die iatervallmäßige Kraftschwankung, A F stark verzerrt.

Wie auch aus Fig. 5a hervorgeht, haben alle RiUenverformungen die gleiche Höhe. Diese Tatsache wirkt sich bei der Trägerherstellung sehr vorteilhaft aus. Wegen der außerordentlich hohen Informationsdichte des vorliegenden Dichtspeichersystems wird nämiich bei der Mutter-Trägerherstellung den Schneidvorgängen, die bisher mechanisch erfolgten, eine sehr große Präzision abverlangt, was eine relativ niedrige Schneidgeschwindigkeit zur Folge hat Zur wesentlichen Erhöhung derselben sind bereits Verfahren, welche die Elektronenstrahltechnik und Lasertechnik ausnutzen, vorgeschlagen worden. Solche Verfahren werden aber wesentlich erleichtert, wenn die Höhe der Rillenverfprmungen der Rillentiefenschrift gleich bleibt, wie dies auch bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. System zur Wiedergabe von frequenzmodulierten Signalen, die auf einem Träger in Rillentiefenschrift gespeichert sind, mit einem Abtaster, der einerseits über mehr als eine Wellenlänge in Rillen-Abtastrichtung mit dem Träger in Kontakt ist, wobei sich die Trägeroberfläche elastisch verformt und der andererseits in einem in Richtung des Abtastweges und senkrecht zur Trägeroberfläche geführten ebenen Schnitt eine Begrenzungskurve bildet, die an der auflaufenden und der ablaufenden Flanke verschieden steil verläuft nach Patent 1574489, dadurch gekennzeichnet, daß die die Signalschrift darstellenden gleich hohen und in ihrer Anzahl je Abtastlängeneiuheit der jeweiligen Signalfrequenz entsprechenden Rillenverformungen (la bis 1/) zur gleichzeitigen Wiedergabe eines vom ersten Signal unabhängigen zweiten Signals (S₂ in Fi g. 5 b) jeweils in Abtastrichtung eine solche Länge (B) aufweisen, daß das Verhältnis zwischen dieser Länge (B) und der Gesamtlänge (A) des zugehörigen Abtastintervalls der jeweiligen charakteristischen Größe des zweiten Signals entspricht und daß die Abtasterkufe (2) mit einer Vielzahl von Rillenverformungen mit in Abtastrichtung abnehmendem Druck in Kontakt ist und die ablaufende Seite derselben so ausgebildet ist, daß der Druck innerhalb einer Strecke, die höchstens gleich der Hälfte des kleinsten Abstandes (A) zweier Rillenverformungen 'et, auf Null abfällt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasterkufe (2) mit wenigstens zehn Rillenverformungen (la bis 1/) in Kontakt ist.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Länge (B) einer Rillenverformung und der Gesamtlänge (A) des zugehörigen Abtastintervalls größer ist als ¹Z₄ und kleiner als ³/₄.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Filtermittel zur frequenzmäßigen Trennung des ersten und zweiten Signals (S₂) vorgesehen sind und daß Mittel im Verstärkungs-Weg des ersten Signals vorgesehen sind, die Jessen Amplitude mit einem der jeweiligen Signalfrequenz proportionalen und der Abtastgeschwindigkeit umgekehrt proportionalen Wert multiplizieren.