DE2353127A1

DE2353127A1 - Video-plattenspieler

Info

Publication number: DE2353127A1
Application number: DE19732353127
Authority: DE
Inventors: James E Elliott
Original assignee: MCA Discovision Inc
Current assignee: Discovision Associates
Priority date: 1972-10-24
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1974-05-02
Also published as: FR2413005B1; FR2415344B1; CA1012643A; FR2412905B1; FR2413003A1; JPH03238627A; JPH0415530B2; JPS5528592A; JPH03237626A; JPH03237629A; IT994435B; FR2415344A1; FR2413004A1; NL161954C; DE2353127C3; JPH0526255B2; DE2353127B2; FR2412906A1; JPS5528593A; JPS5528594A

Description

MCA DISCO-VISION, INC., Universal City, California / USA

Video—Plattenspieler

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wiedergabevorrichtung für Videoplatten mit einem eine Videoplatte aufnehmenden drehbaren Plattenteller, einem relativ zu dem Plattenteller radial bewegbaren Plattenspielerarm, einem übertragersystem und einer von dem Plattenteller getragenen Videoplatte.

Verschiedene Systeme zum Reproduzieren von Signalen mit Videofrequenz aus einer auf Platten, Bändern oder anderen

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Medien aufgezeichneten Information sind bisher entwickelt worden- Bei solchen Systemen wurden unter anderem optische Aufzeichnungen auf lichtempfindlichen Platten, Elektronen-Strahlauf zeichnungen auf thermoplastischen Oberflächen und, entsprechend früheren Patentschriften der Arimelderin, Systeme verwendet, bei welchen eine sich drehende Platte zur Anwendung kommt, die auf auftreffende Strahlung anspricht, und eine Strahlung entsprechend der auf der Oberfläche der Platte gespeicherten Information und repräsentativ für diese reflektiert oder überträgt.

Beispielsweise ist in der US-PS 3 530 258 ein System beschrieben, bei welchem ein Videosignalübertrager ein paar servogesteuerter flexibler optischer Faserelemente enthält. Eine Luftlagerung trägt dort ein Objektivlinsensystem, während eine Lichtquelle für Strahlungsenergie unter der Platte angeordnet ist, und der übertrager auf das übertragene Licht anspricht.

Andere Patentschriften zeigen die Verwendung einer Strahlungsquelle , welche einen Energiestrahl auf die Oberfläche der Platte richtet, während ein Übertrager auf reflektierte Energie anspricht- Eines der Hauptprobleme bei der Aufzeichnung und Reproduktion von Videoinformation ergibt sich unmittelbar aus einer Betrachtung der bei einem solchen Vorgang auftretenden Energiepegel und der Beschränkungen,-welche durch Größe, Gewicht und Arbeitsbedingungen auferlegt werden.

Um als Hausgerät kommerziell verwertbar zu sein, sollte das System ein Programm von wenigstens 15 bis 30 Minuten speichern und reproduzieren können. Die Videoplatte sollte eine leicht zu handhabende Größe vergleichbar derzeit verwendeten Schallplatten haben. Wenn der Plattenteller mit

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einer Drehzahl von 1800 1/ran betrieben werden, ergeben 54 000 Umdrehungen 30 Minuten Wiedergabe. Unter der Annahme einer Spurbreite von 1 Mikron und eines Abstands von 1 Mikron zwischen benachbarten Spuren ist dann ein kreisförmiges Band von etwa 10,8 cm Breite erforderlich. Unter der Annahme,daß der kleinste Radius, auf welchem Information gespeichert werden kann, etwa 7,62 cm beträgt, hat die resultierende Platte einen Durchmesser von etwa 3 8,1 cm. Die Dauer des Programms oder Λie Geschwindigkeit des Plattentellers wie auch die Breite der einzelnen Spur und der Abstand zwischen benachbarten Spuren können die Abmessungen des Aufzeichnungsbereichs ändern.

Unter der Annahme, daß die Videoinformation in digitaler Form aufgezeichnet worden ist, kann das Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines Signals mit einer geeigneten Informationsgeschwindigkeit erfaßt werden.Wenn die Breite der Spur etwa 1 Mikron und der Abstand zwischen benachbarten Spuren ebenfalls 1 Mikron ist, kann die zum Übertragen von Information von der^ Platte erforderliche Energiemenge bestimmt werden. Es ist erforderlich, genügend Strahlungsenergie vorzusehen, um einen "Punkt" von etwa 1 Mikron Durchmesser zu "beleuchten" und gleichzeitig genügend Strahlungsenergie an dem Detektor vorzusehen, daß das "Vorhandensein" oder "NichtVorhandensein" eines Signals unterschieden werden kann. " ,- ·.-,

Beim Versuch, bekannte Techniken für die Strahlungsübertragung zu verwenden, hat es sich gezeigt, daß eine ungewöhnlich große Strahlungsmenge in dem System erforderlich ist, um einen genügend ausnutzbaren Energieteil zur Erfassung durch die Aufzeichnung zu übertragen. Es ist'weiter festgestellt worden, daß eine wesentliche Vergrößerung erforder-

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lieh ist, um bekannte Übertrager in die Lage zu versetzen, auf einen Strahlungspunkt von 1 Mikron Durchmesser anzusprechen.

Wenn eine Lichtquelle das gesamte Feld beleuchtet, welches von dem Detektor unter.der Steuerung eines Servosystems abgetastet werden kann, zeigt es sich, daß eine außergewöhnlich hohe Lichtintensität vorgesehen werden muß, ehe das durch die Platte übertragene oder von der Platte ref lek- ■■ tierte Licht genügend Intensität hat, um ein Ansprechen der lichtempfindlichen Einrichtung zu bewirken.

Ziel der Erfindung ist es daher, eine demgegenüber verbesserte Wiedergabevorrichtung für die Wiedergabe von Videoinformation von einer Platte und insbesondere einem verbesserten Spurverfolgungskreis zum optischen Abtasten einer Videoplatte zu schaffen. Dabei soll insbesondere eine verbesserte Abtastanordnung für eine Videoplatte geschaffen werden, die ein optisches System zum Richten eines Strahlungsenergiepunktes auf die Videoplatte und zum Erfassen von dieser reflektierter Strahlungsenergie sowie zum Richten dieser Energie zu einem lichtempfindlichen Übertrager enthält. Dieses Ziel wird mit einer Wiedergabevorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß erreicht durch ein von dem Arm getragenes optisches System mit einem optischen Weg, welcher einen ersten Wegteil zwischen dem System und einer Strahlungsenergiequelle, einen zweiten Wegteil zum Zuführen der Strahlungsenergie zu der Videoplatte und Rückführen der von der Videoplatte reflektierten Strahlungsenergie und einen dritten Wegteil zum Zuführen zurückgeführter Strahlungsenergie zu einem energieempfindlichen übertrager aufweist, einer Steuereinrichtung für den Energiestrahl in dem zweiten Wegteil

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zum Richten eines Strahlungsenergiestrahls auf eine genau ausgewählte Stelle relativ zu der Videoplatte und zum Richten des reflektierten Teils des zugeführten Strahlungsenergiestrahls zu dem dritten Wegteil, und eine Verschiebeeinrichtung zum. Bewegen des Armes mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in radialer Richtung zum Bewegen der Steuereinrichtung für den Energiestrahl in radialer Richtung relativ zu der, Videc>platt-e.

Zweckmäßige Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus den Ansprüchen,

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenk Spiegel in Verbindung mit einem zweiten Spiegel dazu verwendet, mehrfach reflektierte Wege vorzusehen. Mit einer Vielzahl von Reflexionen wird es möglich, den Auftreffpunkt des Strahlungspunktes auf der Videoplatte mit nur einer gerIn* gen Spiegelbewegung zu bewegen. Weiter ergibt eine Vielzahl von Reflexionen einen längeren optischen Weg* welcher die Verwendung von Linsen größerer Brennweite zum Richten eines Strahlungspunktes auf die Videoplatte und zum Fokussieren.-. . des Bildes des reflektierten Punktes auf den lichtempfindlichen übertrager ermöglicht, -

Ein wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung besteht in der Fähigkeit, die beleuchtende Strahlung auf.einen bestimmten Punkt zu*richten, ,und die Information von dem so beleuchteten Punkt zu einem Detektorsystem zurückzuführen. Bei bekannten Systemen sind zwei übertrager in Verbindung mit einem Summierverstärker zum Erhalten der Signalinformation und ein Differenzverstärker, zum Erhalten einer Hilfsinformation für die Rückführung zur Fehlerkorrektur verwendet worden. Infolge der Beschränkungen aufgrund extrem niedriger Strahlungspegel,

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begrenzter Beugungseharakteristiken des Bildes und extremer Empfindlichkeit des Systems auf Geräusch und Vibration war diese Lösung jedoch nicht völlig zufriedenstellend. Eine Alternativlösung ist in der US-PS 2 838 683 gezeigt, wo eine "Kurvenfolgetechnik" für Differenzen gezeigt ist,· _f..

In der bevorzugten Ausführungsform wird daher ein einziger lichtempfindlicher Aufnehmer in einem Eingang eines Differenz-? Verstärkers verwendet, dessen zweiter Eingang auf eine feste Vorspannungsquelle geschaltet ist. Die Vorspannung wird so eingestellt, daß sie den Eingang des Fotodetektors abgleicht, wenn dieser von dem reflektierten Punkt beleuchtet wird, der sich etwa auf dem halben Weg von der Mitte in die Informationsspur befindet. Wenn die Intensität der auf den Fotodetektor auftreffenden Strahlung in einem System zunimmt, wo die Spur "dunkler" als das Band zwischen den "Spuren" ist, wird ein Servosignal erzeugt, um den Spiegel in einer ersten Richtung anzutreiben, welche den Punkt zur Spur und zur Mitte hin bewegt. Auf ähnliche Weise bewirkt die relativ" höhere Größe der Vorspannung bei einem Abnehmen der Strahlung die Erzeugung eines Fehlersignals, welches den Spiegel und den "Punkt" in entsprechend entgegengesetzter Richtung von der Spur . weg und zur Mitte hin bewegt.

Da bei der bevorzugten Äusführungsform eine Umdrehung der Videoplatte ein "Bild" des Fernsehbildes darstellt, führt ein Fehler in der Spurverfolgung, bei welchem die Spur "verloren" wird _t lediglich zum Auslassen oder Wiederholen eines Bildes, welche beide für den menschlichen Beobachter nicht erkennbar sind.

Bei alternativen Ausführungsformen ist es möglich, die

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bekannte Technik mit einem Paar von Fotodetektoren zu verwenden.

Ein zweiter Lenk-spiegel kann vorgesehen sein, welcher sich in einer zweiten Richtung senkrecht zur für die radiale Spurverfolgung des Bildes verwendeten Richtung dreht. Eine solche Spurverfolgung kann als in Umfangsrichtung erfolgend betrachtet werden und hilft bei der Synchronisierung und Taktgabe der aufgezeichneten Information in bezug auf die in den Reproduktionsschaltungen erzeugten Taktfrequenzen. Wie bekannt erfordern Fernsehschaltungen und besonders Farbfernsehschaltungen eine besonders genaue zeitliche Synchronisierung, um die Farbtreue zu erhalten. Jeder Fehler im Synchronismus zwischen dem örtlichen Oszillator des Reproduktionsgerätes und der auf der Videoplatte aufgezeichneten Taktgeber-information muß daher durch Verwendung der Spiegelbewegung in der zweiten Richtung aufgelöst und eliminiert werden".

Es hat sich gezeigt, daß auch alle aus einer Exzentrizität der Videoplatte resultierenden Fehler einfach korrigiert werden können. Es ist zu bemerken, daß die SpurfOlgeschaltung, welche den Strahlungspunkt auf der richtigen Spiralspur hält, einer mit der Exzentrizität zusammenhängenden periodischen Signalfluktuation unterliegt. Es kann dann gezeigt werden, daß sich die Änderung in dar Momentangeschwindigkeit in Umfangsrichtung ebenfalls auf ähnliche Weise ändert, jedoch um eine Viertelumdrehung der Videoplatte nacheilt. Daher ist es möglich, entweder die Geschwindigkeitsänderungen gegenüber der aufgezeichneten Taktinformation zu erfassen und hieraus ein Korrektursignal iür die Steuerung der Spurfolgeservokreise abzuleiten, öder die.Exzentrizität von dem Spurfolgeservokreis zu erfassen und dieses Signal mit einer

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entsprechenden Phasenverschiebung für die Steuerung des "Taktservokreises" für die Korrektur der Geschwindigkeitsänderungen infolge der Exzentrizität zu verwenden. Bei einer alternativen Ausführungsform korrigiert ein Lenkspiegel mit einer einzigen Achse die Spurverfolgung, und elektronische Schaltungen kompensieren Zeitfehler.

Bei einer weiteren Verbesserung hat es sich gezeigt, daß sich die VorSpannkraft, die zum Erhalten der Luftlagerung, welche die Objektivlinse in einem vorbestimmten Abstand von der Plattenoberfläche hält, erforderlich ist, sich als Funktion der Oberflächengeschwindigkeit der Videoplatte ändert. Da die Oberflächengeschwindigkeit direkt mit der relativen radialen Stellung der Luftlagerung in Beziehung steht, wird eine einfache mechanische Nockenanordnung dazu verwendet, die Vorspannkraft auf die Luftlagerung als Funktion der radialen Stellung der Wiedergabeanordnung zu modifizieren.

Die Erfindung schafft eine verbesserte Lenk-spiegelanordnung in dem optischen Weg zwischen einer Lichtquelle und der Oberfläche der Videoplatte , wobei die Spiegelanordnung zum Korrigieren des Punktes relativ zu der Plattenoberfläche innerhalb bestimmter Grenzen verwendet werden kann.

Die Lenk-spiegelanordnung in dem optischen Weg ermöglicht es, mit kleinen Bewegungsstufen des Spiegels die Stelle eines übertragenen Punktes von Strahlungsenergie auf der Oberfläche der Videoplatte stark zu ändern und gleichzeitig die zurückgeführte Strahlungsenergie zu einem Detektorsystem zu übertragen.

Weiter wird mit der erfindungsgemäßen Wiedergabevorrichtung

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für Videoplatten ein Strahlungspunkt auf die Oberfläche der Videoplatte gerichtet und die zurückkehrende Strahlung zu einem lictitempf—indlichen Detektor geführt, welcher die von der Plattenoberfläche zurückkehrende Strahlung erfaßt.

Schließlich schafft die Erfindung einen Strahlungsdetektor einer Wiedergabevorrichtung für Videoplatten, der auf einen Eingang eines Differenzverstärkers geschaltet ist/ dessen zweiter Eingang eine feste Vorspannung erhält, um ein Fehler— signal zum Steuern des optischen Systems zu erzeugen, welches den Strahlungspunkt auf die Plattenoberfläche richtet und den von dieser reflektierten Punkt zu dem Detektor zurückführt.

Mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung' dargestellt und werden zur näheren Erläuterung der Merkmale der Erfindung sowohl im Aufbau-als auch in der Betriebsweise im Zusammenhang mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen der Erfindung im folgenden näher beschrieben, ohne daß Zeichnung oder folgende Beschreibung die Erfindung begrenzend einengen sollen. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer' Wieder-

gabe-anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 , "ein ausführlicheres Blockschaltbild der Elemente des optischen Wiedergabesystems,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Lenk—spiegelanordnung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer geeigneten Detektor-

und Spurfolgeschaltung bekannter Art,

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Fig. 5 ein Blockschaltbild eines optischen Detektors bekannter Art, welcher zur Verwendung mit der Erfindung geeignet ist,

Fig. 6 eine vergrößerte Seitenansicht des optischen

Übertragerköpfes und der Luftlageranordnung,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf eine Nockenfolgeanordnung zum Steuern der Vorspannung auf die Luftlageranordnung , und

Fig. 8 eine Seitenansicht einer weiteren alternativen

Lenk-spiegelanordnung, welche mit der Erfindung verwendbar ist. ..

In Fig. 1 der Zeichnung ist in Seitenansicht eine Wiedergabeanordnung 10 dargestellt, welche zur Verwendung mit der Erfindung geeignet, ist. Die Wiedergabeanordnung 10 enthält einen Laser 12, welcher sich mit der Wiedergabeanordnung 1O bewegt. Es ist jedoch Stand der Technik, einen stationären Laser vorzusehen, welcher optisch mit der bewegbaren Wiedergabeanordnung 1O gekoppelt ist. Vorzugsweise ergibt der Laser 12 ein kohärentes polarisiertes Licht. Ein Lesekopf 14 ist in einem Arm 16 der Wiedergabeanordnung 10 befestigt.

Eine Videoplatte 20, auf welcher Videoinformation aufgezeichnet ist, ist auf einem Plattenteller 22 angebracht, welcher seinerseits die Videoplatte 2O mit relativ hoher Geschwindigkeit dreht. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Drehzahl des Plattentellers auf 1800 1/min eingestellt.

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Geeigriete-Videoplatten sind in der erwähnten US-PS 3 530 beschrieben.·

Die Wiedergabeanordnung 10 ist -auf einem drehbaren Element 24 angebracht, welches-in der Ansicht nach Fig. 1 den Lesekopf in -radialer;-Richtung relativ zu der Videoplatte 20 und einem Bogen bewegt, welcher allgemein senkrecht zu der Zeichenebene liegt. ;^r

Der Laser 12 erzeugt einen Laserstrahl 26, welcher allgemein von dem Laser 12 -über ein optisches System zu dem Wiedergabeoder Lesekopf 16. verlauft. Der Le se-strahl wird dann auf die Oberfläche der Videoscheibe 20 gerichtet und kehrt über den Lesekopf 14 entlang dem gleichen optischen Weg zurück, bis er auf eine Leseanördnung 28 trifft. Die Leseanordnung 28 ist auf dem Arm 16 befestigt.

In Betrieb richtet der Laser einen Lichtstrahl als Lesestrahl 26 über das optische System auf die Oberfläche der Videoplatte 20. Die auf der Videoplatte aufgezeichnete Information wirkt mit dem auftreffenden Lesestrahl zusammen, und es wird ein reflektierter Strahl erzeugt, welcher die aufgezeichneten Information enthält. Der reflektierte Lichtstrahl wird zu dem optischen; System zurückgeführt, welches den zurückgeführten Strahl "analysiert", um zu bestimmen, ob der Strahl richtig dem Signalkanal-folgt.

Wenn die Elektronik bestimmt, daß der Laserpunkt nicht auf einen vorbestimmten Bereich des Informationskanals gerichtet ist, werden geeignete Servosignale erzeugt, welche , wenn sie dem Lesekopf 14 zugeführt werden, bewirken, daß der Auftreffpunkt des Laserstrahls in radialer Richtung verschoben wird > um die Ausrichtung mit der gelesenen Spur zu halten.

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In einer alternativen Ausführungsform kann der Antrieb oder das Element 24 für die Wiedergabeanordnung 10 ebenfalls durch die Servosignale gesteuert werden, was zu einer Änderung der Position des Laserpunkts führt.· Bei weiteren Ausführungsformen kann ein Motor mit dem Antrieb für den Plattenteller gekoppelt sein, um für jede Umdrehung des Plattentellers 22 einen vorbestimmten Zuwachs an radialer Bewegung vorzusehen. Auf jeden Fall kann erreicht werden, daß der Lesekopf 14 dem auf der Videoplatte 20 aufgezeichneten Informationskanal folgt,.wobei eine Grobeinstellung über den Antrieb oder das Element'25 und eine Feineinstellung über einen Lenk-spiegel erfolgt, welcher im folgenden näher beschrieben ist. ΐ

In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Elemente des Lesesystems gezeigt. Der Lesestrahl 26 wird einem den Strahl aufteilenden Prisma 30 zugeführt. Das Prisma 30 ist in bezug auf den optischen Weg leicht gedreht. Eine Linse 3 2 ist vorgesehen, um den Lesestrahl 26 besser auf der Oberfläche der Videoplatte 20 auszubilden und um die Auflösungsfähigkeit des Systems zu optimieren. Der übertragene Teil des Lesestrahls 26 wird über eine ^ /4-Platte 3 6 und über den Lesekopf 14 zu der Videoplatte 20 geführt.

Der die Information von der Videoplatte 20 enthaltende zurückkehrende Strahl 38 folgt im wesentlichen dem gleichen Weg. An der /\ /4-Platte 3 6 erhält der zurückkehrende Strahl eine zusätzliche Verschiebung um eine Viertelwellenlänge, so daß sich eine totale Polarisation einer halben Wellenlänge ergibt. Der zurückkehrende Strahl 38 erreicht den Strahlteiler oder das Prisma 30 und wird von diesem zu einem geeigneten optischen System 40 reflektiert. Licht von dem Laser 12, welches zunächst in dem Prisma reflektiert und dann von der Basis des Prismas erneut reflektiert wird, wird infolge der leichten Drehung des Prismas 30 auf einen Punkt gerichtet, der völlig außerhalb

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des Detectors und optischen Systems 40 liegt. Weiter dämpft die kumulative Wirkung der A /4-Platte, welche den zurückkehrenden Strahl um Λ /2 polarisiert, im wesentlichen jede übertragene Komponente. Was übertragen wird, ist in bezug auf den Laser 12 polarisiert. .

Der Lesekopf 14 enthält ein Strömungsmittel-Lagerelement 50, welches sich benachbart"einer Objektivlinse 52 eines Mikroskops befindet und diese trägt.'Eine begrenzte vertikale Einstellung der Objektivlinse 52 ist möglich. Ein Lichtspiegel 54, welcher benachbart und im wesentlichen parallel zu einem zweiten oder festen Spiegel 56 angeordnet ist und mit diesem zusammenarbeitet, richtet die Beleuchtung auf die Objektivlinse 52. Der feste Spiegel nimmt den Lesestrahl 26 auf und richtet ihn auf den Lenkspiegel 54. Der Lesestrahl 26 wird wenigstens einmal von dem Lenkspiegel 54 reflektiert, ehe er zu der Objektivlinse 52 gelangt. In der Ausführungsform nach FIg₁ 2 sind zwei solche Reflexionen dargestellt. Auf ähnliche Weise ist der Weg des Strahles derart, daß der von der Oberfläche der Videoplatte 20 rückkehrende reflektierte Strahl 38 ebenfalls zweimal von dem Lenkspiegel 54 und zweimal von dem festen Spiegel 56 reflektiert wird, ehe er in den optischen Weg gelangt, welcher einen zusätzlichen festen'Spiegel 57 enthält, der schließlich zu der Leseanordriung 28 führt. '

In der dargestellten Ausführungsform ist der Lenkspiegel 54 auf einem Zapfen 58 punktförmig gelagert, welcher in bezug auf den Lenkspiegel 54 zentral angeordnet ist. Der Lenkspiegel 54 kann eine längliche Form mit der langen Achse in der Zeichenebene und der kurzen Achse senkrecht zu der Zeichenebene haben. Wie dargestellt, ist mit dem einen Ende des Lenkspiegels 54 ein Antriebselement 60 für den Spiegel verbunden, welches dem Spiegel eine Bewegung um den zentralen

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Zapfen 58 mitteilt. .-.·-.--

Wenn das Antriebselement 60 den Lenk-spiegel 54 in Uhrzeigerrichtung in Fig. 2 dreht, wird "der Punkt, wo der Lesestrahl 26 auftrifft, nach links verschoben. Dies würde eine Ablenkung' des Strahls in einer ersten radialen Richtung darstellen. Wenn das Antriebselement 60 den Lenk-spiegel 54 entgegen der Uhrzeigerrichtung dreht, wird der Punkt, wo der übertragene Lesestrahl 26 auf trifft, nach rechts in Fig. 2 oder in einer zweiten, entgegengesetzten radialen Richtung verschoben.

Es ist zu erkennen, daß der reflektierte Strahl 38 und der Lesestrahl· 26 gleiche Wege zwischen der Oberfläche der Videoplatte 20 und dem Strahlteiler oder Prisma 30 durchlaufen. Der Lenk-spiegel 54 dient zum Steuern des Lesepunkts zu einer gewünschten Stelle und "liest" dann nur den beleuchteten Bereich, wobei die Information zurück zu der Leseanordnung 28 übertragen wird.

In alternativen Ausführungsformen können der Lenk-spiegel 54 und der stationäre Spiegel 56 so eingestellt und angeordnet werden, daß mehrere Reflexionen zwischen den beiden Spiegeln auftreten, ehe der Strahl entweder zu oder von der Oberfläche der Videoplatte 20 weiterläuft. In einer solchen Anordnung kann die Größe der zum richtigen Steuern des Lesepunkts erforderlichen Spiegelablenkung stark verringert werden. Das Antriebselement 60 muß daher den lenk-spiegel 54 nur kleine schrittweise Bewegungen übermitteln.

In einer alternativen, Ausführungsform, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein erster Lenk-spiegel 54' vorgesehen, welcher auf einem zentralen Zapfen 58' befestigt ist, und um eine Achse senkrecht zur Ebene von Fig. 3 in und gegen die Uhrzeigerrichtung durch ein erstes Antriebselement 6O¹ ange-

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trieben wird, welches mit dem Lenk-spiegel 54' am Ende dessen langer Achse verbunden ist.

Ein..zweites Äntriebselement 60 ·' ist an einem Ende eines dritten Lenk-spiegels 54" befestigt _r- um diesem eine Drehbewegung um seine lange Achse in der Ebene der Fig. 3 mitzuteilen. ■ -'■■-■- .

Im Betrieb ermöglicht das erste Antriebselement 60.' eine Verschiebung der Strahlen in radialer Richtung, um ein "feines" Verfolgen des Informationskanals.zu ermöglichen. Das zweite Antriebselement 60'' wird dazu verwendet, den Strahl'in Umfangsrichtung zu verschieben, um, falls erwünschte eine zeitliche Synchronisierung zu erzielen und um eine Exzentrizität zu kompensieren. ■-....

In anderen Ausführungsformen kann das Problem der zeitlichen Synchronisierung mathematisch als ein Schritt in dem Prozess der elektronischen Kompensierung der Exzentrizität der Videoplatte 20 gelöst werden,und bei solchen Ausführungsformen wird lediglich ein einziger Längsspiegel verwendet.

In Fig. 4;ist eine bevorzugte Ausführungsform der optischen Detektoranordnung oder des,optischen Systems 40 gezeigt, bei welchem teilweise die Elektronik wie in der erwähnten US-PS 2 838. 683 beschrieben verwendet wird. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird das zurückkehrende optische Bild in .Form des Strahles 38 so geführt, daß der Strahl auf eine Fotozelle 70 auftrifft, wenn der Kanal richtig verfolgt wird. Der Ausgang der Fotozelle 70 wird einem Komparator 7 2 zugeführt. Eine einstellbare Vorspannschaltung 74 ist auf den anderen Eingang des Komparators 72 geschaltet und so eingestellt.

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daß sie entweder ein Nullsignal oder .ein kleines Fehlersignal abgibt. .Die Fehlersignale werden integriert, und der Ausgang des Integrators führt die bewegbare Wiedergabeanordnung 10 zur Mitte der.Videoplatte 20 hin. Über das Fehlersignal kann auch ein Signal direkt zu dem Antriebselement 60 übertragen werden, um den Strahl zur Mitte der Spur hin zu führen.

Wenn jedoch die Spur nicht richtig verfolgt wird, was natürlich von den Eigenschaften der Plattenoberfläche abhängt, wird ein Zustand auftreten, bei welchem die auf die Fotozelle 70 auftreffende Energie verschieden von der durch die Vorspannschaltung 74 vorgesehenen Vorspannung ist, und entsprechend wird ein Fehlersignal der entsprechenden Polarität erzeugt, um den Punkt zum Informationskanal hin zu steuern. Der Integratorausgang wird dann der bewegbaren Wiedergabeanordnung 10 zugeführt. Wenn das Vorspannsignal größer ist, wird eine Verschiebungsfunktion erzeugt, welche den Punkt zur Mitte der Videoplatte hin zu verschieben trachtet. Wenn der Punkt der Spiralspur richtig folgt, geht der Differenzausgang gegen Null. .

In Fig. 5 ist eine optische Detektorelektronik dargestellt, wie sie in der US-PS 3 530 258 der Anmelderin gezeigt ist. Es werden zwei Fötodetektoren 96, 98 verwendet, welche in Kombination ein additives Informationssignal und bei Differenzbildung ein Fehlersignal ergeben. Das Fehlersignal steuert Servöelemente, welche die Leseelemente erneut ausrichten. Bei Verwendung mit der vorliegenden Erfindung können die radialen . Fehlersignale den Antriebselementen 60', 60'' der Lenk-spiegelanordnungen nach Fig. 3 zugeführt werden.

Wie in Fig. 5 gezeigt, hat ein Doppelfotodetektor zwei

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Abschnitte oder Fotodetektoren 96,'98, deren Ausgänge entsprechenden Verstärkern 100, 101 zugeführt werden. Die Ausgänge der Verstärker 100, 101 werden in einem Summiernetzwerk 106 summiert. Der Ausgang "des" Summiernetzwerkes stellt das Summensignal der beiden Fotodetektoren 96, 98 dar und ergibt das modulierte Ausgangssignal des Übertragers.

Die Signalamplitude des ersten Fotodetektors wird einem Detektor 102 zugeführt, und dieser Detektor erzeugt ein entsprechendes negatives Signal in einer Richtung. Die Signalamplitude des zweiten Fotodetektors wird einem Detektor 103 zugeführt, und dieser Detektor erzeugt ein entsprechendes positives Signal einer Richtung. Die beiden Signale werden algebraisch in einem Summiernetzwerk 105 summiert, welches ein Fehlersignal erzeugt.

Das resultierende Fehlersignal wird in einem Verstärker verstärkt und dann dem Antriebselement 60' zugeführt. Das dem Antriebselement 60' zugeführte Fehlersignal bewirkt, daß der Lenk-spiegel 54' die Strahlen in radialer Richtung in bezug auf die Videoplatte 20 wie oben erläutert verschiebt. Die Richtung und der Betrag der Verschiebung.hängt von der Polarität und Amplitude des Fehlersignals ab, um den Punkt in genauer Ausrichtung mit der Aufzeichnungsspur auf der Videoplatte 20 zu halten.

.Das Ausgangssignal des Summiernetzwerkes 106 wird einer geeigneten Videoerfassungs- und Reproduzierschaltung zugeführt.

Die Gleichspannungskomponente des Ausgangs des Verstärkers '104 kann, wenn sie geeignet verarbeitet wird, auf verschiedene Weise dazu verwendet werden, den Aufnehmerarm in Fig.

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mit sehr nahe der Geschwindigkeit, welche das Signal gegen Null gehen läßt, über die Videoplatte 20 zu bewegen. Ein Verfahren besteht darin, diese Komponente während kurzer Intervalle zu integrieren, bis ein vorbestimmter Wert erreicht ist, welcher ein Solenoid auslöst. Dieses Solenoid betätigt seinerseits ein Gesperre mit geringer Reibung, welches dann den Aufnehmerarm um einen sehr kleinen Winkel bewegt.

Ein anderes Verfahren besteht darin,die Bewegung einer billigen elektrischen Uhr mit einem Untersetzungsgetriebe zu verwenden, um den Arm mit einer Geschwindigkeit etwas über 2 Mikron für jeweils 1/30 Sekunde oder .eine Umdrehung der Videoplatte kontinuierlich über die Videoplatte zu führen. In diesem Falle wird das integrierte Signal nach dem ersten Verfahdazu verwendet, die Motorspannung gelegentlich zu unterbrechen. Um diesen Vorgang zu unterstützen, kann der Arm 16 in Fig. leicht zur Mitte der Videoplatte 20 hin vorgespannt sein. In Fig. 6 ist eine vergrößerte Seitenansicht der Linse und der Luftlageranordnung des Wiedergabe- oder Lesekopfes 14 gezeigt. Der bewegbare Arm 16 ist mit dem Lesekopf 14 über zwei parallele Blattfeder 120, 122 verbunden. Die Federkraft der Blattfedern 120, 122 ist im allgemeinen nicht ausreichend, um die Blattfedern in der horizontalen Position zu halten, wenn der Lesekopf 14 nicht durch die Strömungsmittel- oder Luftlagerung gehalten wird, welche durch die sich drehende Videoplatte 20 erzeugt wird. In dem Lesekopf 14 ist das Strömungsmittel-Lagerelement 50 und die Objektivlinse 52 vom Mikroskoptyp angeordnet. Weiter sind in dem Lesekopf 14 der Lenk-spiegel 54 und die festen Spiegel 56, 57 enthalten, welche erforderlich sind, um den Lichtstrahl von dessen Quelle zu'der Objektivlinse 52 und zurück von der Oberfläche der Videoplatte 20 zu führen.

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Ein Tragarm 124 ragt vorv dem Lesekopf 14 nach außen zu dem inneren Endes des Armes 16 hin. Auf diesem Tragarm 124 ist eine vorspannende Feder 126 befestigt, deren anderes Ende an einem Hebel 128 befestigt iöt. Der Hebel 128 ist mit dem Arm 16 gekoppelt und über ein flexibles Kabel 130 mit einer Nockenfolgeanordnung 132 verbunden, welche im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben werden wird.

Weiter enthalten,jedoch nicht im einzelnen beschrieben, sind geeignete Sperrsolenoidanordnungen, welche zusammen mit der Nockenfolgeanordnung arbeiten, um den Lesekopf 14 außer Kontakt mit der Videoplatte 20 zu halten, wenn der Arm 16 außer Eingriff mit der Videoplatte 20 schwingt, und welche Beschädigungen verhindern, wenn aus irgendeinem Grund die Videoplatte 20 beträchtlich langsamer werden sollte, während sie von dem Lesekopf 14 abgetastet wird.

Die vorspannende Feder 126 wirkt, wenn sie zusammengedrückt ist, wie eine feste Stange und ermöglicht es, daß der Hebel 128 den Lesekopf 14 direkt von der Videoplatte 20 nach oben führt, wenn eine solche Konfiguration erwünscht ist. Alternativ dreht sich, wenn der Lesekopf 14 sich in der Position über der Videoplatte befindet, der Hebel 128 in die entgegengesetzte Richtung und löst die Kompression der Feder 126. Unter normalen Umständen wird das Gewicht des Lesekopfes 14 durch das Strömüngsmittel-Lagerelement 50 auf der Scheibe gehalten, wodurch die Blatterfedern 120, 122 im wesentlichen parallel und horizontal sein können. ,

Entsprechend der Erfindung wird durch die Verwendung der vorspannenden Feder 126 eine zusätzliche Vorspannung erreicht, um eine im wesentlichen konstante Trennung zwischen dem Lese-

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kopf 14 und dem Strömungsmittel-Lagerelement 50 und der Oberfläche der Videoplatte 20 aufrechtzuerhalten. Die relative Oberflächengeschwindigkeit ändert sich, während sich der bewegende Arm 16 zur Mitte der Videoplatte hin bewegt, und die Strömungsmittel-Lagerung vermag den Lesekopf weniger zu halten. Daher wird der Hebel 128 zu Anfang in Richtung nach unten gedreht und streckt die Feder 126, welche ihrerseits eine nach unten gerichtete Kraft auf den Tragarm 124 ausübt, wodurch die Vorspannung auf das Strömungsmittel-Lagerelement 50 vergrößert wird, während der Strömungsmitteldruck am größten ist.

Wenn sich der Arm 16 zum Inneren der Videoplatte 2O hin bewegt und die Oberflächengeschwindigkeit verringert wird, dreht eine Nockenfolgeanordnung den Hebel 128 allmählich in Richtung nach oben, reduziert die Spannung der Feder 126 und verringert hierdurch die Vorspannung auf den Lesekopf 14. Durch die Wahl einer geeigneten Nockenform kann die Vorspannung auf das Strömungsmittel-Lagerelement 50 auf einem optimalen Wert für konstante Trennung von der Videoplatte 20 bei allen Oberflächengeschwindigkeiten der Videoplatte an jeder radialen Stelle gehalten werden. ·

In Fig. 7 ist eine Art von Nockenfolgeanordnung 132 gezeigt, welche den Hebel 128 über das flexible Kabel 130 steuern kann. Ein Nocken 140 ist so ausgebildet, daß in der äußersten Position des Armes 16 ein Folgeelement 142 auf einer Erhöhung ruht, welche den Lesekopf 14 in einer oberen Position sicher außerhalb des Kontakts mit der Kante der sich drehenden Videoplatte 20 hält.

Während sich der Arm 16 nach innen bewegt, gelangt das

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Folgeelement 142 sofort zu dem innersten Punkt der Oberfläche des Nockens 140 und übt die maximale Vorspannung auf den Lesekopf 14-aus. Wenn sich der Arm dann weiter in radialer Richtung nach innen bewegt,lauft das Folgeelement 142 allmählich von der Mitte des Nockens 140 nach außen, wodurch die Vorspannkräfte auf dem Lesekqpf 14 verringert werden.

Es versteht sich, daß ohne weiteres Techniken zum übertragen der einfachen mechanischen Bewegung der Noekenfolgeanordnung 132 auf den Arm 16 zur Verfügung stehen, so daß es sich erübrigt Einzelheiten hierzu näher zu beschreiben.

In Fig. 8 ist eine alternative Konfiguration der.auf dem Lesekopf 14 angebrachten Lenk-spiegelanordnung gezeigt. In dieser alternativen Ausführungsform sind ein fester Spiegel 150 und ein Lenk-^spiegel 152 in konvergierenden Ebenen angeordnet. Ein in horizontaler Richtung ankommender Strahl trifft zuerst auf den Spiegel 150 auf und wird nach mehrfacher Reflexion zwischen dem festen Spiegel 150 und dem L enk-^spiegel 152 schließlich um 90° gedreht und nach unten in die Leseanordnung gerichtet. Ähnlich verfolgt der. zurückkehrende Strahl den gleichen Weg. Der Lenk-spiegel 152 ist um eine Achse in der Zeichene'bene drehbar gelagert, um den übertragenen Strahl in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene abzulenken. Der Einfallwinkel für den Spiegel 150 und der Konvergenzwinkel zwischen dem Spiegel 150 und dem Lenk--spiegel 152 werden so gesteuert, daß der ankommende Strahl zwischen den beiden Spiegeln mehrfach reflektiert wird, ehe er zu der Videoplatte gerichtet wird. Weiter kann, da die zwei Spiegel zusätzlich zum Erzielen eines·"gefalteten" Lichtweges den Strahl auch um 90 drehen, ein getrennter 45°-

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Spiegel weggelassen werden, wodurch die Intensität des an der Videoplatte verfügbaren Lichts vergrößert wird. Es versteht sich, daß hierdurch wenigstens eine weitere Reflexion zwischen den beiden Spiegeln erfolgen kann ohne daß die Qualität des Lichtstrahles in irgendeiner Weise verringert wird. Die gleiche Anzahl von inneren Reflexionen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ließe sich mit geringerem Lichtverlust in dem Spiegelsystem anwenden.

So ist eine verbesserte Leseanordnung für Videoplatten dargestellt worden, welche die beleuchtende Strahlung zu der Informationsspur auf der Oberfläche der Videoplatte und das Rücksignal von der Informationsspur zu einem optischen Detektor steuert. Ein Schwenkspiegel ermöglicht die Steuerung sowohl des ausgesandten als auch des¹ zurückkehrenden Lichtstrahls

Ein verbesserter optischer Detektor wird in Kombination mit einer festen Vorspannungsquelle verwendet, so daß ein einziger Detektor sowohl das Informationssignal als auch das zum Verfolgen des Informationssignals notwendige Servosignal liefert.

Weiter ist eine neue Luftlageranordnung beschrieben worden, welche es ermöglicht, daß sich eine Mikroskoplinse in einem festen Abstand über der Videoplatte getragen von einer Strömungsmittellagerung bewegt, und es sind Einrichtungen vorgesehen, um eine variable Vorspannung für die Strömungsmittellagerung als Funktion der Relativgeschwindigkeit zwischen der Videoplatte und dem Lagerelement vorzusehen.

Kurz umrissen erhält nach der Erfindung eine Wiedergabevorrichtung für Videosignale die Videosignale von einer Spur

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auf einer Videoplatte unter Verwendung e'iner Lichtquelle und eines optischen Weges zu einem Linsensystem, welches durch eine Luftlagerung in einem vorbestimmten Abstand von der Oberfläche der Videoplatte gehalten wird. Der optische Weg enthält einen Spiegel, welcher drehbar um eine Achse gelagert ist und den Auftreffpunkt des zu der Videoplatte übertragenen Lichtstrahls in radialer Richtung verschiebt. Der zurückkehrende Strahl- wird zu einem einzigen fotoempfindlichen Aufnehmer geführt, welcher seinerseits ein Eingangssignal für eine Schaltung abgibt, die ein Fein Servosteuersignal für den Antriebs des drehbar gelagerten Spiegels erzeugt. Das Lagerelement für die Luftlagerung enthält eine Einrichtung, welche sich mit der radialen Verschiebung der Übertrageranordnung relativ zu der Plattenmitte veränderliche VorSpannkraft ergibt=

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Claims

Patentansprüche

_s1y Wiedergabevorrichtung für Videoplatten

mit einem eine Videoplatte aufnehmenden drehbaren Plattenteller, einem relativ zu dem Plattenteller radial bewegbaren Plattenspielerarm, einem übertragersystem und einer von dem Plattenteller getragenen Videoplatte, gekennzeichnet durch ein von dem Arm (16) getragenes optisches System mit einem optischen Weg, welcher einen ersten Wegteil zwischen dem System und einer Strahlungsenergiequelle (12), einen zweiten Wegteil zum Zuführen der Strahlungsenergie zu der Videoplatte (20) und Rückführen der von der Videoplatte reflektierten Strahlungsenergie und einen dritten Wegteil zum Zuführen zurückgeführter Strahlungsenergie zu einem energieempfindlichen übertrager (40) aufweist, einer Steuereinrichtung (54, 56, 57) für den Energiestrahl in dem zweiten Wegteil zum Richten eines Strahlungsenergiestrahls auf eine genau ausgewählte Stelle relativ zu der Videoplatte (20).und zum Richten des reflektierten Teils des zugeführten Strahlungsenergiestrahls zu dem dritten Wegteil,und eine Verschiebeeinrichtung -(24) zum Bewegen des Armes (16) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in radialer Richtung zum Bewegen der Steuereinrichtung (54, 56, 57) für den Energiestrahl in radialer Richtung relativ zu der Videoplatte (20).■ _t
2. Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennz eichnet, daß die Steuereinrichtung für den Energiestrahl einen Lenkspiegel (54) zum Verschieben des Auftreffpunktes des Energiestrahls in radialer Richtung und zum Übertragen von reflektierter Energie von dem Auftreffpunkt zu dem dritten Wegteil aufweist.

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3. Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g eke η η ze i c h η e t, daß die Steuereinrichtung für den Energiestrahl einen festen Spiegel' (56) benachbart dem Längsspiegel (54) zum Vergrößern des optischen Weges und zum Erzielen mehr als einer Reflexion von dem Lenkspiegel (54) in den Wegen des zugeführten Energiestrahls und des reflektierten Energiestrahls aufweist, wobei kleine Bewegungsschritte des Lenkspiegels (54) zu wesentlich größeren Bewegungen des Auftreffpunktes des zugeführten Energiestrahls führen. *
4. Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der feste Spiegel

(56) und der Lenkspiegel (54) derart angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von Reflexionen der zugeführten und reflektierten Energiestrahlen ergeben und hierdurch die effektive Länge des zweiten Wegteils des optischen Weges vergrößern,
5. Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragersystem eine mit der Steuereinrichtung (54, 56, 57) und mit dem energieempfindlichen übertrager (40) gekoppelte Servoeinrichtung (60) zum Versetzen des Auftreffpunktes des zugeführten Energiestrahls relativ zu der Videoplatte (20) im Ansprechen auf die Größe der reflektierten Energie aufweist. · · ' . -
6. Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e η η ze i c h η e t, daß die- Strahlungsenergiequelle ein Laser (12)· ist, und daß das verschiebbar auf dem Arm (16) angebrachte übertragersystem eine Objektivlinse (52) zum Richten des Laserstrahls auf die Oberfläche der Videoplatte (20) aufweist. _t

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7. Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennz eichnet, daß die Steuereinrichtung zwei Lenkspiegel (54*, 54*') aufweist, von denen einer (54' ) zum Erzielen einer' radialen Bewegung des auf die Videoplatte (20) auftreffenden Energiestrahls und der andere

(54¹¹) zum Erzielen einer Bewegung des Energiestrahls in Umfangsrichtung der Videoplatte (20) bewegbar ist.
8. Wiedergabevorrichtung für Videoplatten

mit einem Plattenteller zur Aufnahme einer Videoplatte, einem Plattenspielerarm und einem an diesem angebrachten übertragerkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragerkopf (14) nachgiebig an dem Arm (16.) angebracht und in dichter Nähe der Oberfläche der Videoplatte (20) haltbar ist, eine Strömungsmittel-Lagereinrichtung (50) mit dem übertragerkopf

(14) gekoppelt ist und im Betrieb eine Strömungsmittellagerung zwischen dem Übertragerkopf (14) und der sich drehenden Videoplatte (20) ergibt, und eine einstellbare Vorspanneinrichtung

(126) zum Drücken des Übertragerkopfes (14) in Richtung der Videoplatte (20) zum Erzielen eines vorbestimmten Abstands zwischen dem übertragerkopf (14) und der Videoplatte (20) vorgesehen ist.
9. Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch geken nzeichnet, daß eine Vorspannungssteuereinrichtung (132) mit dem Arm (16) derart gekoppelt ist, daß dieVorspannung entsprechend der radialen Stellung des Armes (16) veränderbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Vorspanneinrichtung eine Feder (126) ist und die VorspannungsSteuer-

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einrichtung (132) einen Nocken (140) und ein Folgeelement (142) aufweist und mit der Feder (126) zum Ändern der ausgeübten Vorspannung durch die Feder als Funktion der Position des Folgeelements (142) auf dem Nocken (140) gekoppelt ist.
11. ' Wiedergabevorrichtung nach einem der sprüche 8 bis 10, dadurch g e k e η η.ζ e i c h net, daß der übertragerkopf (14) an dem Arm (16) über zwei parallele Blattfedern (120, 122) angebracht ist, welche zum Tragen des Gewichtes des Übertragerkopfes (14) nicht ausreichen,

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