DE2265436C2

DE2265436C2 - Abtaster fuer scheibenfoermige Aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE2265436C2
Application number: DE2265436A
Authority: DE
Inventors: Jon Kaufmann Skillman N.J. Clemens
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1971-03-22
Filing date: 1972-03-22
Publication date: 1985-05-23
Also published as: DE2265676C2; MY7600167A; JPS5267316A; AT346090B; DE2213920A1; HK31776A; CA1019065A; US3842194A; CA1031863A; AT371279B; SE7505779L; JPS5282210A; ES401079A1; JPS53694B1; DE2265437C2; SE7505778L; MY7600166A; JPS5416211B2; HK32076A; SU559666A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Abtaster zur Abtastung von Informationen, die als unebenes Muster auf dem Boden einer in der Oberfläche eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers ausgebildeten spiralförmigen Rille aufgezeichnet sind, die eine vorgegebene Querschnittsform aufweist.

Es sind viele Arten der Aufzeichnung von Informatio nen bekannt. Das elektromechanische Prinzip, wie es beispielsweise bei einem gewöhnlichen Plattenspieler mit piezoelektrischem Wandler verwirklicht ist, bringt gute Ergebnisse bei begrenzten Bandbreiten (beispielsweise bei Schallaufzeichnungen).

Bei Magnetbandaufzeichnungen wurde durch das Schrägschriftverfahren die speicherbare Bandbreite gegenüber dem zuvor üblichen Längsschriftverfahren vergrößert, so daß eine Aufzeichnung von Videofrequenzen auf Magnetband als Speichermedium möglich ist.

Man hat auch schon Videosignale auf eine Schallplatte aufgezeichnet, indem man durch »Bandbreiten-Umsetzung« die Aufzeichnung von Signalen niedrigerer Frequenz auf eine Schallplatte ermöglicht Die aufgezeichneten niederfrequenten Signale werden abgetastet und unter Verwendung einer Speicherröhre in videofres quente Signale zur Darstellung eines Fernsehbildes umgesetzt

Die vorgenannten und ebenso andere vergleichbare Systeme haben verschiedene Mangel wie zum Beispiel das Fehlen einer für Videofrequenzen ausreichende

ίο Bandbreite, ungenügend lange Spieldauer, hohe Kosten der Massenvervieifältigung oder teure Abspielgeräte. So ist das Magnetband für Videoaufzeichnungen ein verhältnismäßig teures Medium. Wenn man für Videoaufzeichnungen eine Schallplatte mit niedriger Band- breite verwendet, dann sind die notwendigen Einrichtungen zur Bandbreiten-Umsetzung für das normale Käuferpublikum zu teuer.

In jüngster Zeit ist eine Speichertechnik für Videosignale entwickelt worden, bei der die Videosignale elek- tromechanisch auf eine dünne biegsame Platte aufgezeichnet und von ihr abgetastet werden. Beim Abspielen wird die Platte über einen zentralen Mitnehmer mit einer D^rehzahl von etwa 1500 Umdrehungen je Minute angetrieben, wobei sie auf einem Luftpolster über einen ortsfesten Tisch rotiert Die gewonnenen Ausgangssignale haben genügende Bandbreite, um ein schwarzweißes Fernsehbild erzeugen zu können. Bei diesem System ist die Vervielfältigung von Platten zwar verhältnismäßig billig, die Spieldauer ist jedoch begrenzt wegen der verhältnismäßig hohen Drehgeschwindigkeit der Platte und wegen der Tatsache, daß nur eine Seite der Platte bespielt ist (DE-OS 15 74 491).

Aus der Deutschen Auslegeschrift 11 81 275 ist ein Abtaster der eingangs beschriebenen Gattung bekannt der in Tiefenschrift aufgezeichnete Informationen kapazitiv von einer scheibenförmigen Aufzeichnungsplatte abfühlen kann. Das mit diesem Abtaster zu lesende Tiefenschriftmuster besteht aus vertikalen Wellungen des Rillenbodens, und der Abtaster besteht aus zwei Kon densatorelektroden, die berührungslos in gewissem Ab stand über das Muster geführt werden, z. B. indem sie auf Stützkanten beidseitig des Musters gleiten. Wegen dieses Abstandes ist die Auflösung der Abtastung nicht besonders groß, so daß höhere Frequenzen, wie sie z. B.

in Videoinformationen enthalten sind, bei vernünftiger Abtastgeschwindigkeit kaum gefühlt werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Abtaster der eingangs erwähnten Gattung so auszubilden, daß er auch sehr enggeschriebene Muster mit guter Auflösung abfühlen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen in Längsrichtung der Rille länglichen Trägerkörper aus elektrisch isolierendem Material, der eine Abtastfläche aufweist die auf dem unebenen Muster während der Abtastung gleitet und an der eine auf dem Trägerkörper befestigte elektrisch leitfähige Schicht mit einer Querschnittsform endet, die mit der Querschnittsform der Rille wenigstens in einem kleinen Bereich beiderseits der Rillenlängsachse übereinstimmt.

Der erfindungsgemäße Abtaster kann dank der mindestens teilweise mit dem mustertragenden Rillenquerschnitt übereinstimmenden Konfiguration der leitenden Schicht in die Rille eingreifen und direkt über das Muster gleiten. Dadurch wird das Auflösungsvermögen verbessert und außerdem die Führung des Abtasters erleichtert. Ein besonders hohes Auflösungsvermögen erzielt man, wenn in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die leitende Schicht quer zur Rillenlängsach-

se ausgerichtet ist, so daß die wirksame Abtastfläche in Längsrichtung der Rille äußerst kurz, entsprechend der Schichtdicke, ist

Der erfindungsgemäße Abtaster kann iah einer Aufzeichnungsplatte zusammenwirken, bei welcher die mit der Rille versehene Plattenfläche besteht, welches mit einer dünnen Schicht aus Dielektrikum überzogen ist Die Formen von Abtaster und Rille seien dabei so aufeinander abgestimmt, daß während des Abspielens eine Fläche der leitenden Schicht des Abtasters von dem in to seiner Geometrie modulierten leitenden Material am Boden der Rille nur durch die darüber befindliche dünne dielektrische Schicht getrennt ist Bei Relativbewegung von Nadel und Rille zueinander ergibt sich eine ausreichend lineare Beziehung zwischen den die Information darstellenden Geometrieschwankungen am Rillenboden und der von leitender Abtasterschicht und leitender Plattenoberfläche gebildeten Kapazität Eine auf solche Kapazitätsschwankungen ansprechende Schaltungsanordnung kann die aufgezeichnete Information leicht in Form elektrischer Signale mit genügendem Störabstand bereitstellen. Aufgrund der beschichteten leitenden Oberfläche der Platte sind verschiedene Aufzeichnungen auf beiden Plattenseiten möglich, wobei die Wiedergabe der einen Plattenseite durch die auf der anderen Plattenseite aufgezeichnete Information praktisch nicht gestört wird.

Wenn man eine solche Platte für die Speicherung breitbandiger Signale anwendet, dann gelangt man zu einer Videospeichertechnik, deren Vorteile darin bestehen, daß man die von der Schallplattenpressung her bekannten verhältnismäßig billigen Verfahren zur Massenvervielfältigung von Aufzeichnungen verwenden kann (wobei noch die notwendige Metallisierung und Beschichtung hinzukommt), daß ferner das Grundmaterial für den Aufzeichnungsträger ein verhältnismäßig billiges thermoplastisches Material beispielsweise der Vinylgruppe sein kann und daß man schließlich beim Abspielgerät die Technik des Plattentellerantriebs und des Plattenwechsel^ heranziehen kann, wie sie ähnlich von herkömmlichen Schallplattenspielern her bekannt ist Außerdem liefert diese Speichertechnik eine für schwarzweiße oder farbige Bilder ausreichende Bandbreite bei einer beträchtlich geringeren Drehzahl der Platte (z. B. 360 U/Min.) als sie bei der oben beschriebenen luftgepolsterten biegsamen Platte erforderlich ist Hierdurch wird die Spieldauer einer Plattenseite des gleichen Durchmessers wesentlich größer. Weiterhin bringt die Möglichkeit, beide Seiten der Platte zu bespielen, eine weitere Verlängerung der Spieldauer je Platte um den Faktor 2, verglichen mit den nur einseitig bespielbaren Platten des oben beschriebenen luftgepolsterten Systems.

Annehmbare Fernsehbilder lassen sich unter Verwendung des erfindungsgemäßen Abtasters mit dem Abspielen einer aus Vinylkunststoff bestehenden Platte gewinnen, deren Oberfläche mit einer aufgedampften etwa 500 Angström (A) dicken Metallschicht beispielsweise aus Aluminium überzogen ist, über welcher sich eine etwa ebenso dicke dielektrische Schicht z. B. aus Polystyrol befindet. Für eine Abspielgeschwindigkeit der Platte von 360 Umdrehungen je Minute können die Kenngrößen der Rille beispielsweise folgende Werte haben: Eine Rillendichte von 40 Rillen auf einen Millimeter (1000 Rillen pro Zoll), eine Rillenbreite von 11 μίτι und eine gesamte Rillentiefe von 5 μηι. Die Rillenwände können leicht gekrümmt sein, wobei die Abtastfläche entsprechende Form haben soll. Der Trägerkörper des Abtasters besteht beispielsweise aus einem Saphir, der eine leitende Schicht als Abtastelektrode aus einem Material wie Tantal trägt welches durch Abtragen in Vakuum auf den Körper aufgebracht ist Die mit dem Rillenboden zusammenwirkende Fläche der Elektrode hat in Längsrichtung der Rille eine Abmessung von etwa 03μηι und quer zur Rille eine Abmessung von etwa 5μπτ.

Die Informationsspur am Rillenboden besteht typischerweise aus einem Muster erhabener und vertiefter Bereiche, wobei die ersteren unveränderten Teile des Rillenbodens sind, während die letzteren gegenüber dem normalen Rillenboden um etwa 0,4 μπι vertieft sind. Es lassen sich verschiedene Muster heranziehen: Ein Basisband-Muster, worin die Videosignale durch die relative Breite einer zentralen Vertiefung gegenüber den angrenzenden erhabenen Bereichen am Rillenboden dargestellt werden; ein AM-Trägermuster, worin eine von den Videosignalen amplitudenmodulierte Trägerfrequenz durch aufeinanderfolgende Paare von Bereichen dargestellt ist, wobei die Amplitude des Videosignals im ersten Bereich eines jeden Paars die relative Breite einer mittleren Vertiefung gegenüber den angrenzenden Erhebungen bestimmt und im darauffolgenden Bereich eines jeden Paars die relative Breite einer mittleren Erhebung gegenüber den angrenzenden Vertiefungen auf komplementäre Weise bestimmt; und ein FM-Trägermuster, worin sich quer über die Breite des Rillenbodens erstrickende Vertiefungen mit quer über die Breite des Rillenbodens erstreckenden Erhebungen abwechseln und der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden gleichartigen Bereichen (z. B. zwischen aufeinanderfolgenden Vertiefungen) mit der Amplitude des Videosignals variiert.

Die Originalaufzeichnung der Videoinformation auf eine Mutterplatte, von der Kopien hergestellt werden können, kann durch verschiedene Verfahren erfolgen, einschließlich elektromechanisches Schneiden und optische Abtastung. Eine Technik, die eine besonders genaue Abtastung ermöglicht, bedient sich jedoch eines Raster-Elektronenmikroskops zur selektiven »Belichtung« einer Photoresist-Schicht in den Rillen einer Mutterplatte aus Nickel. Die Belichtung erfolgt entsprechend der aufzuzeichnenden Information nach dem gewünschten Muster (z. B. Basisband, AM oder FM). Die anschließende Herstellung von Vinyl-Kopien kann auf ähnliche Weise erfolgen, wie die Vervielfältigung von Schallplatten. Zur endgültigen Fertigstellung solcher Kopien wird in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Prinzip die Oberfläche jeder Kopie noch mit einem metallischen und einem dielektrischen Überzug versehen.

Beim Abspielen einer Plattenkopie können verschiedene Verfahren angewendet werden, um aus den zwischen der Abtasterelektrode und der Metallfläche der Platte auftretenden Kapazitätsschwankungen Signale für die bildliche Wiedergabe zu gewinnen. Beispielsweise kann mit der hierdurch gebildeten veränderlichen Kapazität die Resonanz eines von einem HF-Oszillator angeregten Schwingkreises verändert werden. Eine geeignete Detektorschaltung kann die Resonanzänderungen in Amplitudenänderungen eines Ausgangssignales umsetzen, welches dann je nach dem auf der Platte befindlichen Modulationsmuster in besonderer Weise verarbeitet wird, um daraus beispielsweise Videoausgangssignale zur Steuerung eines Monitors mit Videoeingang oder modulierte HF-Signale zur Einspeisung in die Antennenbuchsen eines Fernsehempfängers zu gewinnen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen erläutert:

F i g. 1 zeigt perspektivisch einen Teil eines mit einer Rille versehenen Aufzeichnungsträgers und einen Teil der Spitze eines der Rille folgenden Abtasters;

F i g. 2 zeigt in einer Querschnittsansicht das Profil der in F i g. 1 dargestellten Rille und die Lage der darin verlaufenden Abtastspitze;

Fig.3 zeigt einen Schnitt in Längsrichtung der in F i g. 1 gezeigten Rille;

F i g. 4 ist eine Draufsicht auf eine Aufzeichnungsrille zur Veranschaulichung der Breite der Informationsspur und verschiedener darin enthaltener Modulationselemente;

F i g. 5 zeigt perspektivisch die Spitze eines Abtasters in einer anderen Ausgestaltung;

F i g. 6A ist eine Draufsicht auf einen Teil einer Rille, welche die aufgezeichnete Information in Form eines amplitudenmodulierten Trägersignals enthält; die

Fig.6B bis 6D sind Diagramme zur Veranschaulichung der Kapazitätsschwankungen, die von einem über den in Fig.6A dargestellten Rillenabschnitt laufenden Abtaster gefühlt werden;

F i g. 7A ist die Draufsicht auf einen Teil einer Rille, welche die aufgezeichnete Information als frequenzmoduliertes Trägersignal enthält;

Fig. 7B zeigt in einem Diagramm die Kapazitätsänderungen, die von einem über den in F i g. 7A dargestellten Teil der Rille fahrenden Abtaster gefühlt werden;

F i g. 8 zeigt teilweise in Blockform das Schaltbild einer Schaltungsanordnung zur Verarbeitung der mit dem Abtaster erfaßten Kapazitätsänderungen.

In F i g. 1 ist ein Teil eines Speichermediums 10 zu sehen, welches eine Rille 14 enthält, in der ein Abtaster 20 geführt ist Das Speichermedium 10 kann die Form eines Bandes oder eines Blattes haben, in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung besteht es jedoch aus einer runden Platte mit einer darauf befindlichen spiraligen Rille. Die Platte sei aus thermoplastischem Material, z. B. aus Vinylkunststoff, wie er bei Schallplatten verwendet wird. Bei einem solchen Plattentyp als Speichermedium kann das Abspielgerät in mancher Hinsicht ähnlich wie ein Schallplattenspieler aufgebaut sein, d. h. mit einem Plattenteller zur Drehung der Platte, während der Abtaster 20 so gehalten wird, daß er der Spiralrille folgt Es sei hervorgehoben, daß nur ein Teil der eigentlichen Spitze des Abtasters 20 in F i g. 1 gezeigt ist die eine stark vergrößerte Darstellung zur Veranschaulichung der gegenseitigen Anordnung von Abtaster 20 und Rille 14 ist

Eine genaue Betrachtung der Plattenrille zeigt daß J-- /-i_.„j__.„_:„i j— c.„:.u j; . <n -...f -.>;„».

uaj uiuuuiiiatwiiai u« upviLiibi iiit-uiuii» av am ot»uii»i Oberfläche mit einer leitenden Schicht 11 versehen ist, die z. B. durch Vakuumbedampfung aufgebracht sein kann. Diese Schicht kann beispielsweise aus einem leitenden Metall wie Aluminium bestehen und bis zu einer Dicke von z. B. 500 A aufgedampft sein. Ober der Metallschicht 11 befindet sich eine dielektrische Schicht 12 Das Dielektrikum für die Schicht 12 kann beispielsweise Polystyrol sein und ebenfalls 500 A dick sein.

Die F i g. 1 zeigt die Topologie der Plattenoberfläche für einen sehr kleinen Teil der Spiralrille 14 mit den darin befindlichen Modulationselementen 18. Die in F i g. 1 als Beispiel gezeigte Modulationsart ist eine Basisband-Modulation, bei welcher das Informationssignal ohne Verwendung eines Trägersignals direkt aufgezeichnet ist Andere ebenfalls verwendbare Modulationsarten werden später beschrieben. Die Elemente 18 erscheinen als Erhebungen oder Vorwölbungen in einer Informationsspur 16. Die Elemente 18 erzeugen Kapazitätsänderungen zwischen dem Abtaster 20 und der Metallschicht 11.

Wenn die Elektrode 23 über die Modulationselemente 18 fährt und diese abtastet, ändert sich in unmittelbarer Nähe der Elektrode 23 befindliche Fläche der Metallschicht 11 entsprechend dem aufgezeichneten Informationssignal. Die Informationsspur 16 nimmt einen

ίο wesentlichen Anteil der Rillenfiäche ein, damit die Differenz zwischen der abgefühlten maximalen und minimalen Kapazität möglichst groß ist Die übrigen Flächenteile der Rille bilden die Rillenwände 15, die den Abtaster 20 halten. Zur bestmöglichen Ausnutzung der ge- samten Plattenoberfläche wird man die Stegflächen so schmal wie möglich machen. Die relative Größe der Stegflächen ist zur Veranschaulichung in F i g. 1 übertrieben dargestellt Der eingetiefte Teil der Informationsspur (d. h. zwi sehen den Modulationselementen 18) hat nahezu gleich mäßige Tiefe, wie es durch die Tiefenabmessung 17 der Informationsspur 16 in F i g. 1 gezeigt ist In einem typischen Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe 17 der Spur 16 etwa 0,4 μπι, die Rillentiefe etwa 5 μπι und die Rillen breite etwa 11 (im.

Der in F i g. 1 gezeigte Abtaster 20 enthält 2 dielektrische Halteblöcke 21 und 22, zwischen denen eine leitende Elektrode 23 eingebettet ist Die Elektrode 23 ist am unteren Ende des Abtasters, wo sie die Rille 14 berührt beispielsweise etwa 03 μπι dick und etwa 5 μπι breit

Zur Herstellung des Abtasters 20 kann beispielsweise ein leitendes Material wie Tantal durch Vakuumbedampfung (Abtragung im Vakuum) auf einen Saphirblock 21 aufgebracht werden, um die Elektrode 23 zu bilden. Um die gewünschte Elektrodenform zu erhalten, kann der Block dabei teilweise von einer Maske abgedeckt werden, und der Bedampfungsprozeß wird zur Erzielung einer gleichmäßigen Tantalschicht der gewünschten Dicke entsprechend kontrolliert Anschlie- ßend wird der zweite Halteblock 22 mit der Elektrode 23 verbunden, wobei als Bindemittel beispielsweise eine aufgedampfte Glasschicht 24 dienen kann, so daß eine Sandwich-Anordnung mit der darin eingebetteten Elektrode entsteht Anschließend wird der Abtaster in einer ein feines Schleifmittel enthaltenden Rille geschliffen, um seine Spitze dem Querschnitt der Rille 14 im großen und ganzen anzupassen. Eine andere Ausführungsform des Abtasters 20 ist in F i g. 5 dargestellt und wird später noch beschrieben.

F i g. 2 zeigt die in F i g. 1 dargestellte Rille im Querschnitt und die Lage des Abtasters 20 in dieser Rille.

Ir« F i g. 2 sind die such in F i g. 1 dargestellten Teile mit jeweils den gleichen Bezugszahlen bezeichnet Die Rille 14 hat insgesamt einen kreisförmig gebogenen Querschnitt, und die Spitze des Abtasters 20 ist in ihrer Form diesem Rillenquerschnitt angepaßt und ist in Berührung mit der Rille. Weil die über der metallisierten Platte liegende Schicht 12 dielektrisch ist, kann die freiliegende Oberfläche der Elektrode 23 des Abtasters 20 in Berührung mit der Schicht 12 gebracht werden, so daß das Verhältnis von maximaler zu minimaler Kapazität zwischen der Elektrode 23 und der Metallschicht 11 besonders groß ist, wenn die Elektrode die Platte abtastet Wßiin die dielektrische Schicht gleichmäßig ist,

es bleibt der Abstand zwischen der Elektrode 23 und den Modulationselementen 18 ziemlich konstant, so daß Abtaster unterschiedlicher Abmessung oder abgenutzte Abtaster immer noch eine ausreichende Wiedergabe-

qualität bringen. Eine dielektrische Schicht aus Polystyrol hat einen verhältnismäßig geringen Reibungskoeffizienten und verringert somit die Abnutzung des Abtasters.

Die Bewegung des Abtasters 20 bezüglich der Rille 14 erfolgt senkrecht zur Zeichenebene der F i g. 2. Wenn die Elektrode 23 über die Modulationselemente 18 streicht, dann ändert sich die unmittelbar unter der Elektrode befindliche Fläche der metallisierten Platte, so daß ein veränderlicher Kondensator entsteht, dessen Kapazität sich entsprechend dem aufgezeichneten Informationssignal ändert Bei den oben angegebenen Abmessungen liegt die Metallfläche der die Modulationselemente 18 umgrenzenden vertieften Bereiche der Informationsspur 16 mehr als 0,4 μιη von der Elektrode 23 entfernt, während die Metallfläche 11 der Modulationselemente 18 nur etwa 500 A von der Elektrode 23 entfernt ist Da die Gesamtfläche 11 unterhalb der Elektrode 23 konstant ist wird die Kapazität zwischen Elektrode 23 und Metallschicht im wesentlichen von demjenigen Bereich der Metallschicht bestimmt der zu den Modulationselementen 18 gehört Die so gebildete Kapazität ist erstens eine Funktion der Fläche der festen Elektrode, die den einen »Belag« der Kapazität bildet und konstant ist zweitens eine Funktion der ebenfalls konstanten Dicke der dielektrischen Schicht 12 und drittens eine Funktion der metallisierten Fläche 11 der verschiedenen in F i g. 1 gezeigten Modulationselemente 18.

F i g. 3 ist eine Ansicht eines Schnitts in Längsrichtung der in F i g. 1 dargestellten Rille 14 und zeigt die Modulationselemente 18 in angeschnittener Seitenansicht Da die Platte einen leitenden Belag hat ist die Elektrode des Abtasters wirksam von äußeren Störquellen abgeschirmt, die Kapazitätsänderungen hervorrufen könnten. Solche Störquellen wären beispielsweise eine Aufzeichnung oder Oberflächenfehler auf der Plattenrückseite (nicht gezeigt) die ebenfalls bespielbar ist oder Fehler im Speichermedium 10 selbst Zwischen der Metallschicht 11 und Masse liegt eine verhältnismäßig konstante Kapazität in Serie mit der Signalkapazität (d. h. der Kapazität zwischen der Abtastelektrode 23 und der Metallschicht 11). Diese Serienkapazität kann verhältnismäßig groß sein und beispielsweise zwischen der Metallschicht 11 und einem leitenden geerdeten Plattenteller oder anderen geerdeten leitenden Gegenständen in der Nähe der Metallschicht 11 gebildet werden.

F i g. 4 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer Aufzeichnungsrille des in F i g. 1 gezeigten Typs und zeigt zwei verschiedene Zustände des aufgezeichneten Signals. Der linke Abschnitt (18) des gezeigten Rillenstücks ist sowohl mit Niederfrequenz als auch mit Hochfrequenz moduliert während der rechte Abschnitt (18') nur mit verhältnismäßig niedriger Frequenz moduliert ist Wenn sich die Elektrode 23 über dem mit 18Ά bezeichneten Ort der Rille befindet ist die Kapazität minimal. Wenn sich die Elektrode jedoch über dem Ort WB befindet, ist sie im engen Kontakt mit einer größeren Fläche der Metallschicht 11, so daß eine größere Kapazität gefühlt wird. Am Ort 18'Cder Rille 14 ist die Informationsspur 16 vollständig geschlossen, so daß an dieser Stelle eine maximale Kapazität gefühlt wird. Dieser Punkt kann beispielsweise einen Synchronisierimpuls in einem Fernseh-{BAS)-Gesamtsignal darstellen. Wenn der Abtaster längs der Rille 14 läuft, dann ergeben sich zwischen der Elektrode 23 und der Schicht 11 Kapazitätsänderungen, die dem Modulationssignal entsprechen. Diese Kapazitätsänderungen können elektrisch gefühlt und in Videosignale umgesetzt werden, mit denen sich auf einem Fernsehmonitor ein Bild darstellen läßt.

F i g. 5 zeigt perspektivisch und stark vergrößert einen Abtaster 30, der von dem bisher beschriebenen Abs taster darin abweicht, daß er als Halteteil einen einzigen Saphir enthält Dieser Saphir hat eine vordere Fläche 31 mit einer schrägen Kante 33, die in eine zweite schräge Kante 35 übergeht. Auf einer rückwärtigen Fläche 34 des Saphirs ist ein leitender Belag 38 aufgetragen, der

ίο die Elektrode zum Abfühlen der Kapazitätsänderungen bildet Die Fläche 32 zwischen der Vorderseite 31 und der Rückseite 34 ist nach innen zur Vorderseite 31 hin abgeschrägt, so daß der Abtaster etwas Bewegungsfreiheit in der Rille 14 der Platte 10 hat Eine entsprechende, jedoch nicht zu sehende abgeschrägte Fläche befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der im ganzen trapezoidförmigen Abtasterspitze. Der Abtaster hat an der Vorderseite 31 einen dreieckigen Querschnitt ähnlich dem Querschnitt der Elektrode 38, jedoch wegen der abgeschrägten Seitenflächen etwas schmaler. Die Plattenbewegung erfolgt von links nach rechts gemäß dem in F i g. 5 gezeichneten Pfeil. Das Halteteil kann aus einem Saphir hergestellt sein, der ursprünglich mit einer Spitze 37 (gestrichelt gezeichnet) ausgebildet ist die durch Schleifen oder Läppen in der oben im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Weise entfernt wird, um die Abtasterspitze dem Querschnitt der Rille 14 anzupassen. Der leitende Belag 38 kann die gesamte Rückseite 34 des Abtasters 30 bedecken und eine Dicke (39) von beispielsweise 0,3 μιη haben.

F i g. 6A ist eine Draufsicht auf eine Rille 14 mit einer Informationsspur 16, deren Breite im wesentlichen die Breite der Rille 14 einnimmt Die Figur zeigt eine Aufzeichnung in Form eines amplitudenmodulierten Trägers im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Basisband-Aufzeichnungstechnik. Der linke Abschnitt 42 des dargestellten Rillenstücks zeigt den unmodulierten Träger, der aus abwechselnden Bereichen erhabener Elemente 41 (Signalelemente) und vertiefter Zonen 43 (in der Zeichnung schraffiert) besteht. Wenn der (nicht gezeigte) Abtaster die Rille entlangfährt dann sind die Modulationselemente 41 in Berührung mit dem leitenden Element des Abtasters, während die vertieften Zonen 43 mindestens 0,4 μιη vom Abtaster entfernt sind.

Die Kapazität zwischen dem leitenden Element des Abtasters und den Modulationselementen 41 (die natürlich eine Metalloberfläche mit einem dielektrischen Überzug aufweisen) ist schematisch in F i g. 6B durch Impulse 41' dargestellt die jeweils unterhalb der Signalelemente 41 der F i g. 6A gezeichnet sind. Die F i g. 6C zeigt die Kapazität zwischen dem leitenden Element des Abtasters und den Abschnitten, die den vertieften Bereichen 43 entsprechen. Im Bereich des Abschnittes 42 ist keine nennenswerte Kapazität zwischen dem leitenden EIement des Abtasters und der Metalloberfläche am Boden der vertieften Bereiche vorhandea F i g. 6D zeigt die vom Abtaster bei seiner Bewegung längs der Rille 14 gefühlte Gesamtkapazität Diese Figur kann beispielsweise auch ein Ausgangssignal der in F i g. 15 gezeigten Abtasterschaltung darstellen.

Der in F i g. 6A gezeigte rechte Abschnitt 44 der Rille ist mit einem Informationssignal moduliert wodurch die Informationsspur in der Rille selektiv in dem dargestellten Muster geschnitten ist Die in Fig. 6A gezeigten aufeinanderfolgenden Einzelbereiche 45 bis 50 bilden die in F i g. 6B gezeigten Kapazitätswerte 45', 47' und 49" und die in Fig.6C gezeigten Kapazitätswerte 46', 48' und 50'. Man erkennt daß an den Stellen der Modu-

9 10

lationselemente die im linken Rillenteil 42 erhabenen eine Basis-Aufzeichnung enthält, kann die Schaltungsschmalen Bereiche 41 im rechten Rillenteil 44 mehr oder anordnung beispielsweise dazu verwendet werden, um weniger große eingetiefte Teile haben, während die im ein amplitudenmoduliertes Trägersignal zu erzeugen, linken Rillenteil vollständig eingetieften Bereiche 43 im welches zum Erhalt eines Fernsehbildes dem Antennenrechten modulierten Rillenteil 44 nur über einen mehr 5 eingang eines Fernsehempfängers zugeführt wird. In oder weniger großen Teil eingetieft sind. Ein Merkmal der Zeichnung stellt der variable Kondensator 300 die dieser Modulationsart besteht darin, daß zusammenge- Kapazität zwischen der Elektrode 23 und dem metallihörende Paare (d.h. 45—46,47—48 und 49—50) eine im sehen Belag 11 der Platte dar, die durch die auf der wesentlichen konstante Auflagefläche für den Abtaster Platte aufgezeichneten Signalelemente verändert wird, bilden, wenn dieser durch die Rille läuft. Trotz dieser im 10 Der gestrichelt gezeichnete Serienkondensator 305 wesentlichen gleichbleibenden Auflagefläche ändert die stellt die Kapazität zwischen dem Metallbelag 11 und Modulation die gefühlte Kapazität in Übereinstimmung Masse dar. Die Elektrode 23 ist über die Leitung 110 mit mit dem aufgezeichneten Informationssignal. Die Gren- einer Spule 245 verbunden (wie es auch in F i g. 5 gezen zwischen den unschraffierten und den schraffierten zeigt ist). Die Spule 245 hat eine Anzapfung 249, mit Teilen sind in Fig. 6A stark ausgezogen, um die Modu- 15 welcher ein Spitzendetektor 255 gekoppelt ist, der aus !ation hervorzuheben. F i g. 6D zeigt den abgefühlten einer Diode 256 und der Parallelschaltung eines Widergesamten Kapazitätsverlauf über alle Einzelbereiche stands 257 und eines Kondensators 258 besteht Diese 45—50 und den gezeigten restlichen Teil. Über den Ab- Parallelschaltung liegt zwischen der von der Spule 245 schnitt 52 des modulierten Rillenteils 44 bleibt die Kapa- abgewandten Klemme der Diode und Masse. Der Konzität konstant, wie es in F i g. 6D gezeigt ist Wenn man 20 densator 258, der in der Figur als konzentrisches EIedie F i g. 6D als Abbildung des Signalverlaufs am Aus- ment dargestellt ist kann in Wirklichkeit einfach aus der gang der elektrischen Abtasterschaltung (gemäß Summe der Streukapazitäten der Leitungen und der Fig. 15) ansieht, dann bleibt dieses Signal im Intervall Eingangskapazität des Vorverstärkers 260 bestehen. Ei-52 auf einem konstanten Pegel (Null). ne zweite Anzapfung 247 der Spule 245 liegt an Masse.

Die F i g. 7A ist eine Draufsicht auf einen Teil einer 25 Ein Hochfrequenzoszillator 250 legt Hochfrequenzsi- Rille 14 mit einer informationsspur 16, die im wesentli- gnale an die Spule 245. Der Vorverstärker 260 ist mit

chen die gesamte Rillenbreite einnimmt Es handelt sich dem Spitzendetektor 255 gekoppelt und liefert an sei-

hierbei um eine Aufzeichnung in Frequenzmodulation, nem Ausgang verstärkte Signale. Die Schaltungsele-

wobei ein Trägersignal, welches durch die Elemente 53 mente 250,255 und 260 können zur Verminderung von

und 54 im linken Rillenteil dargestellt wird, von dem 30 Streureaktanzen innerhalb eines Schutzgehäuses 104

Informationssignal moduliert werden kann. Die einge- nahe der Abtastelektrode angeordnet sein. Dies ist in

tieften Bereiche (z. B. 54) sind in der Zeichnung schraf- F i g. 8 durch die gestrichelte Umrahmung dieser Schal-

fiert dargestellt Auf der linken Seite der dargestellten tungselemente angedeutet Der Ausgang des Vorver-

RUIe zeigen die eingetieften Bereiche 54 und die dazwi- stärkers 260 wird auf einen Verstärker 270 gekoppelt,

schenliegenden Signalelemente 53 einen unmodulierten 35 der die vom Detektor demodulierten Signale weiter

Träger. Wie bei der im Zusammenhang mit F i g. 6 be- verstärkt Der Ausgang des Verstärkers 270 liegt an

schriebenen Amplitudenmodulation fühlt der Abtaster einem Ampiitudenmodulator 280 und an einem Separa-

zwischen dem in ihm befindlichen leitenden Element tor (Synchronisiersignal-Abtrennstufe) 290. Der Aus-

und dem Metallbelag der Platte (von der die dargestellte gang des Separators 290 ist auf einen Diskriminator 310

Rille ein Teil ist) eine maximale Kapazität wenn sich das 40 gekoppelt dessen Ausgangssignale zu einem Verstärker

leitende Element mitten über einem (erhabenen) Modu- 315 gelangen, der mit der in F i g. 10 gezeigten Korrek-

iationselement befindet und dieses berührt Wenn sich tureinrichtung 125 für Riilengeschwindigkeitsfehier ver-

das leitende Element über einem eingetieften Bereich bunden ist Ein Oszillator 320 erzeugt ein Trägersignal,

befindet dann ist der Abstand zwischen dem leitenden welches im Amplitudenmodulator 280 mit dem Informa-

Element und dem Metallbelag der Platte größer und die 45 tionssignal aus dem Verstärker 270 moduliert wird. Die Kapazität ist kleiner. Bei sich änderndem Abstand zwi- vom Modulator 280 ausgehende an der Ausgangsklem-

schen aufeinanderfolgenden eingetieften Bereichen me A erscheinende amplitudenmodulierte Trägerwelle

(z. B. beim Breiterwerden der Elemente 55,56, 57 und kann zum Beispiel den Antennenanschlüssen eines

58) ändert sich die gefühlte Kapazität Fig. 7B zeigt Fernsehempfängers oder einem Fernseh-Kabelnetz ein-

schematisch die zugehörigen Kapazitätsschwankungen 50 gegeben werden.

und ist so angeordnet daß die Kapazitäts-»Impulse« Im Betrieb der Schaltung liefert der HF-Oszillator

55'; 56' 57' und 58' unter den sie erzeugenden Signalele- 250 eine Anregungsspannung an einen Resonanzkreis,

menten 55 bis 5€ der F i g. 7A liegen. Wenn der Abtaster der aus dem Kondensator 300, dem Kondensator 305,

die Modulation abtastet entsprechen die negativeren der Spule 245, der Sperrschichtkapazität der Diode 256

Kapazitätswerte der Fig. 7B den gleichmäßig breiten 55 und der Streukapazität 258 besteht Der Spulenteil zwi-

eingetieften Bereichen zwischen den Elementen 55,56, sehen dem HF-Oszillator 250 und dem Anschluß 247

57 und 58 der F i g. 7A. Der Abstand zwischen aufeinan- wirkt als Primärwicklung eines Spartransformators, der

derfolgenden eingetieften Bereichen ist entsprechend das HF-Anregungssignal auf den Resonanzkreis kop-

dem aufgezeichneten Informationssignal geändert pelt Da sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises

Fig. 7B ist zwar eine graphische Darstellung der Kapa- 60 infolge der Schwankungen der Kapazität 300 ändert,

zitätsänderungen, sie kann jedoch auch ein von der Ab- ändert sich die Amplitude der Anregungsspannung am

tastschaltung nach F i g. 8 erzeugtes Signal darstellen. Eingang der Diode. Der Gütefaktor Q des Resonanz-

F i g. 8 zeigt teilweise in Blockform und teilweise als kreises und der Wert der Anregungsspannung sind so Detailschaltbild eine elektrische Schaltungsanordnung, gewählt daß an der Anzapfung 249 eine steile Spanweiche die zwischen der Elektrode 23 und dem Metall- 65 nungs/Frequenzkennlinie gemessen wird, und somit belag 11 des Aufzeichnungsmediums 10 (F i g. 1) gefühl- vom Spitzendetektor 255 ein Signal ausreichender Starten Kapazitätsschwankungen zu brauchbaren Aus- ke geliefert wird. Der Gütefaktor Q muß jedoch auch so gangssignalen verarbeiten kann. Wenn die Videoplatte gewählt sein, daß der Resonanzkreis gleichzeitig eine

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angemessene Bandbreite hat Die Frequenz des Oszilla- erspannung zu erzeugen, wenn die aufgezeichnete Syntors 250 ist so gewählt, daß sie auf eine Flanke der chronisiersignalfrequenz aufgrund von Geschwindig-Frequenzkurve des Resonanzkreises fällt und für alle keitsfehlern der Platte von ihrem richtigen Wert ab-Signalbedingungen auf dieser Flanke bleibt, wenn sich weicht Das vom Diskriminator 310 g-elieferte Steuersidie Frequenz des Resonanzkreises entsprechend dem 5 gnal wird über einen Verstärker 315 einer Korrektur-Informationssignal ändert und sich die Frequenzkurve einrichtung zugeführt, die daraufhin eine Längsbewedes Kreises entsprechend verschiebt Wenn die Elektro- gung des Abtasterarms im Sinne einer Korrektur des de 23 die Rille 14 abtastet, ändert sich die Kapazität 300 Rillengeschwindigkeitsfehlers bewirkt Das Gesamtsientsprechend der aufgezeichneten Information. Hier- gnal vom Verstärker 270 kann außerdem im Bedarfsfall durch verschiebt sich die Resonanzfrequenz des Reso- io einem Amplitudenmodulator 280 zugeführt werden, um ranzkreises, der die Kapazität 300 enthält Da dem die Videosignale an den Antennenanschlüssen eines Kreis ein Grundsignal konstanter Frequenz (vom Oszil- Fernsehempfängers eingeben zu können. Die Frequenz lator 250) zugeführt wird, ändert sich die Filterwirkung des Oszillators 320 ist so gewählt, daß sie mit einem der des Kreises gegenüber diesem Grundsignal wegen der UHF- oder VHF-Kanäle eines Fernsehempfängers zusich ändernden Resonanzfrequenz als Funktion der auf- 15 sammenfällt und der Oszillator 320 liefert die Trägergezeichneten Information. Hierdurch erscheint an der weiie für den Modulator, die mit den Video- und Syn-Anzapfung 249 ein Ausgangssignal sich ändernder Am- chronisiersignalen aus dem Verstärker 270 amplitudenplitude. Der Spitzendetektor 255 demoduliert diese Am- moduliert wird. Der Modulator 280 enthält eine Klemmplitudenänderungen mittels der Diode 256, und die aus schaltung zur Anklammerung des Videosignals auf eidem Widerstand 257 und dem Kondensator 258 beste- 20 nen vorbestimmten Pegel. Die amplitudenmodulierten hende Siebschaltung entfernt alle Frequenzteile, die Signale aus dem Modulator 280 können dann direkt den über der Frequenz des Informationssignals liegen. In Antennenanschlüssen eines normalen Fernsehempfäneiner Ausführungsform bestand die Spule 255 aus gers zugeführt werden, der als Wiedergabegerät für die 15 Windungen Kupferdraht Nr. 30 (ASWG), die eng auf auf der Videoplatte aufgezeichneten Videosignale dient, einem Spulenkörper von 3,2 mm Durchmesser gewik- 25 Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung kelt waren. Die Anzapfung 249 befand sich fünf Win- wird dann verwendet, wenn auf der Videoplatte Basisdungen vom Anschluß der Spule 235 an die Leitung UO band-Signale aufgezeichnet sind. Wenn ein amplitudenentfernt Die Anzapfung 247 lag acht Windungen hinter moduliertes Trägersignal (wie in F i g. 6 gezeigt) aufgeder Anzapfung 249, und der Anschluß des Oszillators zeichnet ist wird der Amplitudenmodulator 280 der 250 lag noch zwei weitere Windungen hinter der Anzap- 30 F i g. 8 durch einen Mischkreis ersetzt, um die Frequenz fung 247. Die Diode 256 war vom Typ 2900 des Herstel- des gefühlten ampiitudenmodulierten Trägersignals auf lers Hewlett Packard Associates, und der Widerstand einen der Fernsehkanäle umzusetzen. Auch wird vor 257 betrug 10 Kiloohm. Die Kapazität 258 hatte bei ei- dem Separator ein Spitzendetektor eingefügt, um aus ner Frequenz von 4 MHz einen Blindwiderstand von den modulierten Trägersignalen demodulierte Fernseh-5 Kiloohm. 35 Gesamtsignale zu gewinnen.

Die Signale vom Detektor 255 werden auf einen Vor- Ebenso ist eine Abwandlung der in F i g. 8 gezeigten verstärker 260 gekoppelt der ebenfalls im Schutzgehäu- Schaltungsanordnung nötig, wenn die auf der Platte aufse tO4 angeordnet sein kann, um Störeinflüsse auf das gezeichneten Signale in Frequenzmodulation entspre-Signal zu vermindern. Das Ausgangssignal des Verstär- chend der F i g. 7 vorliegen. In diesem Fall muß ein FM-kers 260 wird dann in einem zweiten Verstärker 270 40 Demodulator unmittelbar hinter dem Verstärker 270 weiter verstärkt In einem Ausführungsbeispiel hatte (d. h. zwischen dem Verstärker 270 und dem Amplituder Verstärker 260 eine Spannungsverstärkung von 10, denmodulator 280 sowie dem Separator 290) in die während der Verstärker 270 eine Spannungsverstär- Schaltung nach F i g. 8 eingefügt werden. Es ist hervorkung von 100 hatte. Die Ausgangssignale des Verstär- zuheben, daß für alle die verschiedenen Aufzeichnungskers 270 können zur Speisung irgendeiner Einrichtung 45 arten der erste Teil der in F i g. 8 gezeigten Schaltung dienen, für welche die aufgezeichneten Signale vorgese- (d. h. der Block 104, der HF-Oszillator 250 und die Sihen sind. Beispielsweise können im Falle von Tonfre- gnal- und Steuerkapazitäten 300 bzw. 305) jeweils gleich quenzen die Signale aus dem Verstärker 270 einem Lei- ist und nur geringe Änderungen notwendig sind, um die stungsverstärker zum Betrieb eines akustischen Wand- Anordnung von einem Aufzeichnungssystem auf ein anlers zugeführt werden. Im Falle von tonfrequenten Auf- 50 deres umzustellen.

zeichnungen kann die Drehzahl des Plattentellers natür-

Hch wesentlich kleiner gemacht werden, um die Spiel- Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

dauer zu erhöhen.

Die in Fig.8 dargestellte Schaltungsanordnung ist zum Abtasten von Basisband-Aufzeichnungen von 55 NTSC-Fernsehsignalen einschließlich der Synchronisiersignale vorgesehen. Der Ausgang des Verstärkers 270 führt somit Videofrequenzsignale sowie Vertikal- und Horizontalsynchronisiersignale. Der Separator 290 trennt die Horizontalsynchronisierimpulse vom Ge- 60 samtsignal ab und koppelt sie auf den Diskriminator 310. Der Diskriminator ist so ausgelegt, daß er eine Steuerspannung liefert, wenn die Synchronisiersignale aus dem Separator 290 infolge von Rillengeschwindigkeitsänderungen von der Normalfrequenz 15,7 KHz ab- 65 weichen. Die Synchronisiersignalfrequenz bildet also ein auf der Platte aufgezeichnetes Pilotsignal, welches vom Diskriminator gefühlt werden kann, um eine Steu-

Claims

Patentansprüche:

1. Abtaster zur Abtastung von Informationen, die als unebenes Muster auf dem Boden einer in der Oberfläche eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers ausgebildeten spiralenförmigen Rille aufgezeichnet sind, die eine vorgegebene Querschnittsformaufweist, gekennzeichnet durch einen in Längsrichtung der Rille (14) länglichen Trägerkörper (20,21,22; 30) aus elektrisch isolierendem Material, der eine Abtastfläche (36) aufweist, die auf dem unebenen Muster (16, 18) während der Abtastung gleitet und an der eine auf dem Trägerkörper (20,21, 22; 30) befestigte elektrische leitfähige Schicht (Elektrode 23; 38) mit einer Querschnittsform endet, die mit der Querschnittsform der Rille (14) wenigstens in einem kleinen Bereich beiderseits der Rillenlängsachse übereinstimmt

2. Abtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der elektrisch leitfähigen Schicht (Elektrode 23; 38) quer zur Rillenlängsachse ausgerichtet ist und daß die elektrisch leitfähige Schicht (Elektrode 23; 38) eine gleichförmige Dicke aufweist

3. Abtaster nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (Elektrode 23) im Innern des Trägerkörpers (20, 21, 22) angeordnet und befestigt ist und daß die Dicke der elektrisch leitfähigen Schicht (Elektrode 23; 38) in Längsrichtung der Rille (14) wesentlich kleiner ist, als die Länge des Trägerkörpers (20,21,22; 30) und daß die Querschnittsform der Abtastfläche (36) konvex gekrümmt und die Querschnittsform des Rillenbodens konkav derart gekrümmt ist, daß der Rillenboden wenigstens in einem kleinen Bereich beiderseits der Rillenlängsachse an die konvexe Krümmung der Abtastfläche (36) angepaßt ist.

4. Abtaster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch Ititende Schicht' (Elektrode 38) auf der Rückfläche (34) des Trägerkörpers (30) angeordnet und befestigt ist und daß der Trägerkörper (30) Seitenflächen (32, -) aufweist, die zu seiner unbeschichteten Vorderseite (31) hin konvergieren.