DE2521068A1 - Abtastervorrichtung - Google Patents

Description

Ab ta s te rvo rri ch tung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Ah taste rvo rri ch tung für ein sog. Bildplattengsrät, die zur Signalentnahme von einem Informationsaufzeichnungsträger mit Hochfrequenz signale η eines breiten Bandes im Bereich von einigen KHz in einer Rille des Aufzeichnungsträgers dient.

Zur Aufnahme und Wiedergabe eines solchen breiten Bandes von Hoch frequenz signal en ist eine sehr hohe Umdrehungsgeschwindigkeit der Platte erforderlich, damit zwischen der Signalaufzeichnung und der Signal wiedergabe nadel eine sehr hohe Relativgeschwindigkeit erzielt werden kann. So wird beispielsweise bei einem Bildplattensystem eine flexible Platte mit einem Durchmesser von ungefähr 21 cm und einer Stärke von ungefähr 0,1 mm als Träger der aufgezeichneten Signale mit 1500 Tj/min zu Drehbewegungen angetrieben, während sie aerodynamisch stabilisiert wird, und ein piezoelektrischer Abtaster wird gegen die Platte gedruckt, wodurch für die Dauer von etwa 10 Minuten Fern seh signale im PAL-System wiedergegeben wer-

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den können. Ein piezoelektrischer Abtaster, der bei einem solchen Bildplattensystem Verwendung finden kann, ist beispielsweise in der US-Patentschrift 36913I8 beschrieben. Besteht der Informationsaufzeichnungsträger aus einer sehr dünnen Platte, beispielsweise aus einer Vinylfolie, in der nach einem präge verfahre η eine unebene Rille ausgeformt ist, so kann diese Rille des Aufzeichnungsträgers durch den Auflage druck des Abtasters leicht deformiert werden, wenn der in der genannten US-Patentschrift beschriebene Abtaster benutzt wird. Obwohl der Aufzeichnungsträger auf einem Luftpolster ruht und bei der Herstellung de s Kontakts mit der Wie der gäbe nadel des Abtasters im Betrieb eine entsprechend gedämpfte Elastizität vorgesehen ist, so werden zudem bei einer gewissen Deformierung des rotierenden Aufzeichnungsträgers vertikale Schwingungen mit einer hohen Frequenz erzeugt, die etwa 50mal höher liegt als die der bei einer Schallplatte auftretenden. Infolgedessen ist es schwierig, die aufgezeichneten Signale kontinuierlich wiederzugeben, während der obige Abtaster mit geringer Druckkraft angedrückt tvird, und die wiedergegebenen Signale werden teilweise unterbrochen, was Störungen in dem wiedergegebenen Videobild und in den Sp räch signale η nach sich zieht. Bei einer verbesserten Form des Bildplatten-Informationsauf ze ichnungsträgers ist die Information in Form eines unebenen Musters auf dem Rillenfuß auf einer Platte ähnlich einer sog. Langspielplatte aufgezeichnet, d.h. auf einer Plette mit einem Durchmesser von etwa 30 cm und einer Stärke von 2 mm. Da eine Platte dieser Art durch Verformen eines Kunstharzes nach einem Preßverfahren ähnlich dem für Schallplatten verwendeten hergestellt wird, treten ungewollte Unebenheiten und Verwerfungen auf, die ebenso groß sind wie bei einer Schallplatte. Da die so ausgeformte Bildplatte als Info rma tion sauf zeichnung st rager mit einer viel höheren Umdrehungsgeschwindigkeit rotieren muß als eine Schallplatte, beispielsweise mit 450 U/min, wobei jedoch eine einwandfreie Wiedergabe einer Signalaufzeichnung mit einer Länge von 1 Mikron oder weniger erfolgen soll, ist ein Auflage druck um 30 mg erforderlich. mine kleine Unebenheit mit einem Durchmesser von annähernd 1 mm wird bei der Ausformung des Informationsaufzeichnungsträgers häufig gebildet werden. Tritt eine solche Unebenheit an einer Stelle auf einem Kreis mit einem Durchmesser von ungefähr 25 cm auf,

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so entspricht deren Frequenzwert 5,8 kHz. Paktisch wurde durch Messung der Unebenheiten in der zur Informationsaufzeichnung dienenden Platte erwiesen, daß diese von einer Unebenheit kleiner Amplitude bsi der obigen hohen Frequenz bis 155 u bsi der niedersten Frequenz von 7,5 Hz verteilt sind, umfassend βθ u bei 15 Hz, 30 μ bei 30 Hz und 5 u bei 120 Hz. Da also die Unebenheiten eines breiten Bandes im Bereich von 7,5 Hz bis zu einigen kHz und die vertikalen Yibrationen einbezogen sind, ist es unter diesen Umständen sehr schwierig, die Nadelspitze ständig mit hoher Getreuheit im Kontakt mit der unebenen signalhaltigen Rille zu halten, während der Auflagedruck bei ungefähr 30 mg gehalten wird. Da ferner auf dem Informationsauf zeichnungsträger stets Staub vorhanden ist, muß sichergestellt werden, daß die Nadel nach dem Überspringen eines Staubteilchens unverzüglich zurückgeführt wird. Es wurde im obigen nur auf die Vertikalbewegungen auf dem Informationsaufzeichnungsträger eingegangen, doch kann auch die Horizont al verzerrung einbezogen werden. Bei dieser Verzerrung handelt es sich um eine sog. Exzentrizitätsverzerrung mit Abweichung einer Spiralrille von der Plattenmitte und mit einer Frequenz von beispielsweise 7>5 Hz. Als hochfrequente Horizontal schwingung, die hauptsächlich auf eine ungleichmäßig lokalisierte Ma te rial schrumpfung des Informationsauf Zeichnungsträgers zurückzuführen ist, erscheint eine Unebenheit von 1 μ im Bereich von einigen zehn Hz.

Es soll nun auf die mechanische Impedanz des nach dem Stand der Technik bekannten, in Fig. 1 gezeigten Systems eingegangen werden. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Fuß, auf dem ein Federungsarm 3 unter Zwischenfügung eines viskoelastischen Teils 2 gelagert ist. Ein mittlerer Bereich wird von einem viskoelastischen Teil 4 in Form eines Gummiringes abgestützt. Am äußersten Ende ist ein piezoelektrisches Element 6 unter Zwischenfügung eines aus einem viskoelastisehen Material bestehenden Kissens 5 montiert. Auf dem piezoelektrischen Element 6 ist eine Nadel 7 gelagert. Die mechanische Impedanz des so aufgebauten Abtasters ist in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie A dargestellt. Der Bereich a ist der Steifheitsbereioh des Gummiringes. Es kann davon ausgegangen werden, daß das •in Fig. 2 gezeigte, am Fuß des Federungsarms vorgesehene elastische Material 2 als Lagerpunkt dient und dessen Wirkung vernachlässigt

werden

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werden kann. Die Stelle b bezeichnet den Resonanzpunkt des Federungsarms und des Gummiringes insgesamt, der Bereich c ist der Massenbereich des gesamten Federungsarms, der Bereich d ist der Steifheitsbereich des Kissens für das piezoelektrische Element, die Stelle e ist der Eesonanzpunkt des für das piezoelektrische Element vorgesehenen Kissens, für das piezoelektrische Element selbst und für die Nadel, der Bereich f ist der Massenbereich des piezoelektrischen Elements, seines Kissens und der !Tadel und der Bereich g ist der Steifheitsbereich des Informationsauf zeichnungsträge rs. In Fig. 3 bezeichnet C eine Impedanz, bei der es bei einem Auflagedruck von 50 mg zur Nadelabhebung kommt, und D bezeichnet die mechanische Impedanz eines Auflagedrucks von 20 mg. Aus der Darstellung ist zu entnehmen, daß ein Kreuzungspunkt h der Kurven A und B bei ungefähr 1,15 kHz über der Kurve C liegt, und bei der in Fig. 1 gezeigten Abtastervorrichtung kommt es selbst bei einem Auflagedruck von 50 mg zur Nadelabhebung. Bei Verwendung der be schriebeneη Bildplatte ist zur Erzielung einer hohen Wiedergabetreue und zur unverzerrten Wiedergabe der Signalaufzeichnung ein Auflagedruck von 30 mg oder weniger erforderlich, und beim Anlegen eines größeren Auflagedrucks nimmt das Risiko einer Beschädigung des Aufzeichnungsträgers rasch zu. Ein Abtaster des obigen Typs ist daher ungeeignet.

Durch die Erfindung sollen die obenbezeichneten Schwierigkeiten ausgeschaltet werden und die Erfindung hat demgemäß zur Aufgabe, ein Yideobildwie dergabe system für Bildplatten zur Wiedergabe von Signalen von einem plattenförmigen Informationsauf ze ichnungeträger zu schaffen, auf dem Hochfrequenzsignale im Bereich eines breiten Bandes von mehreren MEz in Form einer unebenen Rille aufgezeichnet sind, wobei ein Abtaster vorgesehen ist, der mit hohem Ansprechvermögen zur Wiedergabe von Informationen nach der Form der unebenen Rille geeignet ist, und zwar unabhängig von der Bewegung des Informationsauf Zeichnungsträgers, d.h. indem die Nadel der Abtastervorrichtung unbeschadet der Bewegung des Informationsauf Zeichnungsträgers in einem engen Kontakt mit dem Informationsauf zeichnungsträger gehalten wird, um so eine hohe Wiedergabetreue bei der Wiedergabe von FM-Signalen von mehreren Mz zu erzielen.

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Die Erfindung hat weiterhin zur Aufgabe, ein besseres Ansprechverhalten zu gewährleisten, indem an der Verbindungsstelle zwischen einem Ausleger und dem Iederungsann ein elastisches Teil vorgesehen wird.

Die Erfindung hat ferner zur Aufgabe, ein besseres Ar.bprechverhalten zu gewährleisten, indem ein Abtastkörper auf dem Ausleger federnd gelagert wird.

Die Erfindung hat des weiteren zur Aufgabe, ein besseres Ansprechverhalten zu gewährleisten, indem ein Ausleger von einer solchen Formgebung vorgesehen wird, daß die mechanische Impedanz des Abtasters in der Horizontalrichtung kleiner ist als seine mechanische Impedanz in der Vertikal richtung.

Darüber hinaus hat die Erfindung auch zur Aufgabe, ein besseres Ansprechvei-halten durch eine günstigere Formgebung des Leitungsdrahtes für das piezoelektrische Element zu gewährleisten.

DLs obigen und weitere Ziele, Iferkmale und Vorteile der Erfindung gehen im einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigegebenen Zeichnungen hervor. Darin zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer Ab taste rvorrichtung· für eine Bildplatte bei einem beispielhaft wiedergegebenen, räch, dem Stand der Technik bekannten Sy stem}

Fig. 2 den Aufbau einer Abtaatervorrichtung für eine Bildplatte bei einer Ausführungsform der Erfindung}

Fig. 3 Kennlinien für die mechanische Impedanz bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Abtastervorrichtungen;

Fig. 4 sinen Aufbau bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung»

Fig. 5 und 6 Abänderungsmöglichkeiten der Halterung für einen Fe de rungsarm}

Fig. 7, 8 und 9 Darstellungen des Kontaktzustandes zwischen einer Nadel und einem Informationsauf zeichnungsträger;

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Hg. 10 und 11 einen Aufbau zur Abstützung eines Auslegers an zwei Punkten»

Hg. 12 bis l6 Abänderungsmöglichkeiten einer Halterung zur Lagerung eines für das piezoelektrische Element und den Federungsarm vorgesehenen tragenden Teils auf einem Fuß oder Unterteil»

Pig. 17 eine Abänderungsmöglichkeit in der Lagerung auf dem in Mg. 12 dargestellten Fuß*

Fig. 18 und 19 Darstellungen des Auslegers im Verwindungszustand*

Fig. 20 und 21 den Aufbau einer Elektrode bei einem nach dem Stand der !Technik bekannten ρ ie zoe le ktri sehen Element» und

Fig. 22 eine Abänderungsmöglichkeit für den in Fig. 20 gezeigten Aufbau.

Es sollen nun die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in ihren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigegebenen Zeichnungen beschrieben werden, in denen zur Bezeichnung derjenigen Bauteile, die denen der gezeigten bekannten Anordnung gleichen, jeweils die entsprechenden Bezugszahlen verwendet wurden.

In Fig. 2 ist ein unterteilter Federungsarm 3 dargestellt, an dem endseitig ein Ausleger 8 unter Zwischenfügung eines verbindenden viskoelastischen Teils 9 angeordnet ist. Bei dem hier beispielhaft gezeigten Aufbau handelt es sich bei dem Federungsarm 3 um ein aus einer Aluminiumlegierung bestehendes Röhrchen mit einem Außendurchmesser von 0,5 mm, einem Innendurchmesser von 0,4 mm und einer Länge von 57 mm, wobei der Ausleger 8 aus dem gleichen Material besteht und eine Länge von 3 mm hat. Ein Gummiring 4 besteht aus einem Gummi mit einer Härte von 30 Grad und hat eine Breite von 1 mm, eine Stärke von 0,5 Hm und einen Bingdurchmesser von 9,5 mm, während das verbindende Gummi teil 9 ^au-S Butyl gummi mit einer Härte von 50 Grad besteht, eine Querschnittsfläche von 0,5 x 1 mm aufweist und eine Effektivlänge von 2 mm hat. Ein Kissen für das piezoelektrische Element besteht aus Butylgummi mit einer Härte von 40 Grad und hat eine Querschnittsfläche von 0,5 x 0,5 mm und eine Stärke von 0,2 mm, während das piezoelektrische Element eine Stärke von 0,13 mm und eine

Größe

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Größe von 0,1 χ 0,1 mm hat. Eine !Tadel besteht aua-einem Diamanten in Form eines modifiziertt-n Tetraeders .nit einer Kantenlänge von etwa 0,1 mm. Die mechanische Impedanz der ATd ta steigvorrichtung mit dem obigen Aufbau ist in Pig. 5 durch die durchgezogene Linie B wiedergegeben. Im einzelnen stellt hierbei der Teil a¹ den Steifheitsbereich des Gummiringes 4 und des verbindenden Gumraiteils 9 dar, die Stelle b· bezeichnet den Ee sonanzpunkt des Federungsarms, des Gummiringes 4 und des verbindenden Gummi teils 9 i^m ganzen, der Teil c' stellt den Massenbereich des gesamten Federungsarms dar, der Teil i den Steif he itsbe reich des verbindenden Gummi teile 9> cU-^e Stelle j bezeichnet den Ee sonanzpunkt des verbindenden Gummi te ils 9 und des Auslegers 8, der Teil k stellt den Massenbereich des Auslegers hinter dem verbindenden Gummi teil dar und die übrigen Teile entsprechen den bereits weiter oben beschriebenen Bereichen. Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, daß bei der erfindungsgemäßen Abtaetervorrichtung auf dieser Kurve eine Stelle h¹ erscheint, die unterhalt des Impedanzniveaus liegt, und daß die Nadelabhebung bei 20 mg eintritt, so daß also eine Signal wiedergabe mit hoher Wiedergabetreue möglich ist, während die Nadel ständig im Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger gehalten wird und von den durch den Informationsauf zeichnungsträger hervorgerufenen Tertikai schwingungen unbeeinflußt bleibt.

Auf der Basis des aus der obigen Ausführungsform abzuleitenden Prinzips können weiterhin die im folgenden beschriebenen Abänderungen durchgeführt werden. In Fig. 4 ist eine solche Abänderungsmöglichkeit dargestellt, wobei der Gummiring hier fortgelassen und stattdessen an dem Federungsarm ein Gewichtskörper 10 zum Anlegen eines geeigneten Auflagedrucks vorgesehen ist. Eine Alternativmöglichkeit besteht darin, weder den Gummiring noch den Gewichtskörper 10 vorzusehen, sondern den Auflagedruck vermittels des beispielsweise aus Gummi bestehenden elastischen Teils 2 am Faß anzulegen, um hierdurch ein befriedigendes Resultat zu erzielen. Das elastische Teil 2 kann durch einen Klavierdraht 11 gebildet werden, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, oder sein äußerer Umfang kann auch in der in Fig. 6 gezeigten TSeise mit einem elastischen Material 12 überzogen sein, was ebenfalls befriedigende Resultate liefert. Weiterhin können auch die in Fig. 5 und 6 gezexgten Anordnungen zwischen dem Federungsarm

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rangsarm 3 und dem Ausleger 8 vorgesehen sein, was sich ebenso günstig auswirkt.

Bei der Ab ta s te rvor richtung mit dem obenbeschriebenen Aufbau bewegt sich dar Fe de rungsarm. 3 bei einer niederen Frequenz der Vertikalbewegungen in der Platte nebene um das elastische Teil 2 am Fuß auf und nieder, wohingegen sich bei einer höheren Frequenz der Ausleger 8 urc das verbindende elastische Teil 9 auf- und niederbewegt, das jetzt als B ie ge Zentrum fungiert. Die Figuren 7 bis 9 zeigen verschiedene Zustände. In Figo 7 ist in einem größeren Maßstab die Kontaktstelle zwischen der Nadel und der platte im Normalzustand gezeigt. In der Darstellung dieser Figur liegt die an der Endfläche des piezoelektrischen Elements 6 angebrachte Nadel 7 vom vorderen Ende 13 bis zum hinteren Ende 14 gegen den Inf ο rmationeauf zeichnungsträger an. Die Drehbewegung der Platte verläuft in Richtung des Pfeils l6. Wird das Ende des Auslegers nach oben gedruckt, so ändert sich der Kontakt zu stand zwischen der Nadel und dem Info rma ti ο η sauf zeichnungsträger in der Weise, wie dies in Fig. 8 veranschaulicht ist, und die Nadel berührt den Aufzeichnungsträger nur mit der Abrundung 14· Dies führt zu einer Schwächung des Hochfrequenz signals und die Ausgangs spannung verringert sich. Biegt sich der Ausleger nach unten durch, so wird der in Fig. 9 gezeigte Kontaktzustand zwischen der Nadel 7 und dem Informationsauf ze ichnungs träger 15 herbeigeführt, und die Nadel ¹J liegt jetzt nur mit dem Spitzenende 13 gegen den Informationsaufzeichnungsträger 15 an. Dies hat ein Stärkerwerden des Signal au s gangs zur Folge, doch ist diee auch mit einer schnellen Abnutzung des Spitzenendes verbunden. Da die Nadel 7 hierbei ferner wie im Fall der Fig. 8 gegen mehr als einen der benachbarten Unebenheit sbe reiche anliegt, können Signale von unterschiedlicher phase wiedergegeben werden. Hierdurch wird eine Verschiebung in der Farbphase oder im Farbton bewirkt, falls Farbsignale mit Phasenmodulation aufgezeichnet sind. Da die Masse hinter den verbindenden elastischen Ofeil 9 groß ist, folgt auch die Nadel den vertikalen und seitlichen Bewegungen des Informationsaufzeichnungsträgers bei hohen Frequenzen nur mit Schwierigkeiten.

Eb soll nun eine abgeänderte Aueführungeform "beschrieben werden, bei der die obigen Unzulänglichkeiten beseitigt sind. Bei

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der Anordnung der Hg. 10 tra^n zwei am Lnde des itederungsarms 3 axial angeordnete Streben 17 und 13 eine Au sie gerhalte rung 22, die ihrerseits dien Ausleger 8 und das Kissen 5 für das piezoelektrische Element trägt, während das piezoelektrische Element 6 und die Nadel 7 am Ende des Auslegers vorgesehen sind. Die Au sie ge ehalte rung 22 be -steht aus einem elastischen Material und ihre Wirkweise ist die gleiche wie die des verbindenden elastischen Teils 9. Sie kann einstückig mit den Streben 17 und IC ausgebildet sein, was befriedigende Resultate liefert. Sie kann aus einem federnden Material v;ie beispielsweise einem Kl a vier draht bestehen und kann am äußeren Umfang mit einem elastischen. Material beschichtet sein. Bei dem dargestellten Aufbau ist der Ausleger in der durch den Pfeil 21 angedeuteten Bewegungsrichtung der KLlIe des Informationsauf Zeichnungsträgers stabil und er vermag den Yertikalbewegungen (pfeil 2{j) des Informationsauf zeichnungs träge rs ohne weiteres zu folgen, ohne daß dies von einer we se ntli ehe η Änderung des Madelwinkels begleitet wäre. Da die Länge vom Fuß des Auslegers bis zum äußersten linde der Nadel entsprechend bemessen ist, zeigt die Anordnung ein hervorragendes An sp rech verhalten in der Horizontalen auch in jener Richtung (pfeil 23) , die sich rechtwinklig zur Fortbewegungsrichtung der Aufzeichnungsrille erstreckt, wie dies in Fig. 11 verdeutlicht ist.

In Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein erster Arm 27 mittels eines elastischen Teils 26 auf einem Fuß oder Unterteil 25 gelagert ist. Bei der Anordnung der Fig. 12 kann es sich bei dem ersten Arm 27 um ein Aluminiumröhrchen mit einem Außendurchmesser von 0,8 mm und einer Länge von etwa 36 mm handeln, das mit dem einen Ende unter Zwischenschaltung des elastischen Teils 26 in der Weise an dem Fuß 25 befestigt ist, daß es gegen den Informationsauf ze i chnungs träger 32 in einem vorgegebenen Winkel geneigt ist. Die Bezugszahl 28 bezeichnet einen zweiten Arm, der an dem einen Ende mit dem ersten Arm 27 verbunden ist und bei dem es sich um ein Aluminiumröhrehen mit einem Außendurchmesser von 0,4 mm und einer Länge von etwa 32 mm handeln kann, das an dem einen Ende von dem Informationsauf zeichnungsträger 32 nach oben abgewinkelt ist.

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An dem Ende des zuzeiten Arms 28 ist eine Schraubenfeder 29 angeordnet, bestehend aus Be-Cu, rostfreiem Stahl oder Klavierdraht, wobei diese Pe der einen Durchmesser von etwa 0,1 mm hat und im wesentlichen lotrecht zu dem Informationsauf zeichnungsträger 32 angeordnet ist und wobei ar. dem einen Ende der Schraubenfeder 29 ein Kissen JO für das piezoelektrische Element befestigt ist. Die Bezugszahl 31 bezeichnet eine aus einem ähnlichen Drahtmaterial wie die Schraubenfeder 29 bestehende Strebe, welche die Be we gangs stellung des Kissens 30 für das piezoelektrische Element in Richtung de 3 Pfeils 33 (Fortbewegungsrichtung der Platte) bestimmt.

Unterhalb des Kissens, 30 für das piezoelektrische Element ist unter Zwischenfügung des piezoelektrischen Elements 34 sine Nadel 35 angeordnet. Die Nadel 35 berührt den Informationsauf zeichnungsträger 32. Der erste Arm 27 ist auf dem Fuß 25 auch durch eine ringförmige Schraubenfeder 24 abgestützt, wobei der gesamte Arm in Eichtung des Pfeils 33 mit einer Steifigkeit um etwa J>Q mg/mm abgestützt ist und in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Pig. 12, d.h. in einer horizontalen Richtung rechtwinklig zur Längsrichtung der Plattenrille, mit einer Steifigkeit um etwa 20 mg/mm. Die ringförmige Schraubenfeder 24 besteht aus Klavierdraht mit einem Durchmesser von 0,1 mm, der so gewickelt ist, daß ein Außendurchmesser von etwa 1,2 mm bei einer Teilung von etwa 0,4 nun erhalten wird, worauf die Enden unter Bildung eines Hinge s mit einem Außendurchme sser von 10 mm miteinander verbunden werden, oder aber es kann sich um einen Ring aus einem viskoelastischen Material handeln. Dieser kann dann noch weiter gedämpft werden, indem man ihn mit Silikonfett oder mit einem elastischen Material beschichtet, was brauchbare Hesultate liefert. Bei dem zur Verbindung des ersten Arms 27 mit dem Fuß dienenden elastischen Material 26 kann es sich um Gummi handeln, beispielsweise um Butyl gummi mit einer Härte von 30 Grad, und dieses Material dient als Unter Stützungspunkt, der freie Bewegungen des Gesamtarms in vertikaler und seitlicher Richtung zuläßt. Die Steifheit in dem Bereich vom zweiten Arm 28 bis zu dessen äußerstem Ende beläuft sich auf einen Wert von mehreren hundert bis zu mehreren tausend mg/mm in der Vertikalen und Horizontalen und die Steifheit am Spitzenende in dem Dreieckbereich der Figur liegt in der Horizontalrichtung

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ORIGINAL INSPECTED

richtung ebenfalls in dem obigen Bereich, während die Steifheit in der Vertikalen zehnmal so hoch ist wie der obige Bereich. Bei dem dargestellten System werden befriedigende Ergebnisse erzielt, wenn die Vertikal Steifheit des Spitzenendes des Abtastkörpers in dem Frequenzbereich von 100 Hz bis zu mehreren 1000 Hz größer ist als die in seitlicher Richtung. Da für die Vertikalbewegungen der Nadel nach den Ausbil dungs me rkmal en dieses Systems im wesentlichen nicht die Strebe 31 bestimmend ist, sondern die Schraubenfeder 29, läßt aich eine ideale Vertikalbeweglichkeit erzielen. Da ferner auch die Masse bei den vertikalen und seitlichen Bewegungen bei hochfrequenten Schwingungen sehr gering ist, kann ein optimaler Nachlauf erzielt werden und es wird eine wirksame Dämpfung des Spitzenendes herbeigeführt. Bei einem in Fig. I3 gezeigten System ist an dem Kissen 30 für das piezoelektrische Element ein leichtes Teil 37 '»vie beispielsweise ein Alumini umröhr ehe η angebracht, dessen Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Schraubenfeder 29 ist, und zwischen diesen Teilen ist Silikonfett ο „dgl. aufgebracht, um eine geeignete Dämpfung zu vermitteln. Das Teil 37 dient auch zur Bewegungsbegrenzung der Nadel in der Vertikalen und zur Verhinderung einer seitlichen Bewegung infolge zu starker Aussteuerung. In Pig. ist eine Abänderung gezeigt, bei der in die Schraubenfeder 29 ein elastisches Teil 38 eingeschoben ist. Die Abänderung vermittelt eine hervorragende Dämpfungswirkung. Bei den im Rahmen der erfinderischen Bemühungen durchgeführten Versuchen zeigte sich, daß befriedigende Resultate auch dann erzielt werden konnten, wenn die Schraubenfeder ausgebaut und nur mit dem viskoelastischen Material 38 gearbeitet wurde. In Fig. 15 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der auf einen Teilbereich des äußeren Umfange der Schraubenfeder 29 ein Streifen 39 aus einem elastischen Material aufgebracht ist. Die Feder kann auch von einem röhrchenförmigen Teil ganz bedeckt sein. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Erfindung auch auf Bildplatten vom sog. Kapazitätstyp Anwendung finden kann und daß sich auch hierbei gute Resultate erzielen lassen. Bei einer Bildplatte dieser Art besteht der Abtastkörper aus einem langgestreckten, harten Material wie bei spiel sweiee dem Teil 40 in Fig. ΐδ und trägt in einem Teilbereich eine Elektrode 41. Der Abtastkörper kann eich daher durch das

Kiesen

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Ki s se η 30 hindurcherstrecken und die Elektrode kann entweder durch eine Leitung 42 mit dem zweiten Hebel verbunden sein oder sie kann unmittelbar an eine elektrische Schaltung gelegt sein.

Bei dem obigen erfindungsgemäßen Aufbau kann der Abtastkörper (die Wiedergabe na del) in einer Richtung quer zur plattenebene bewegt werden und die bei dem bekannten System auftretenden Unzulänglichkeiten entfallen daher.

Fig. 17 zeigt eine bauliche Fortentwicklung gegenüber dem Aufbau der Fig. 12, wobei hier der erste Arm 27 an einem L-förmigen Teil 44 befestigt ist, das durch einen Zapfen 43 unter Zwischenfügung des federnden Teils 26 auf dem Fuß oder Unterteil beweglich gelagert ist. !EtLe Eezugszahl 45 bezeichnet ein Teil, das die maximale Verschwenkungsstellung des Teils 44 bestimmt. Bei dieser Anordnung wird eine durch Deformierung, bei spielswei be durch eine Verwerfung der Platte , hervorgerufene Niederfrequenz Schwankung durch die Vertikalbewegung des gesamten Abtasters einschließlich des Teils 44 absorbiert, und auch die Schwankungen "bei höherer Frequenz können wirksam absorbiert werden, bis hin zu sehr hohen Frequenzen, und zwar in der Reihenfolge einer Kompression des elastischen Teils 24, bei dem es sich um eine Schraubenfeder handeln kann, einer Durchbiegung des ersten Arms 27 und des zweiten Arms 2Θ und einer Kompression der Schraubenfeder 29 und des Kissens 30.

Bei jeder der obigen Ausführungsformen wird die Nachgiebigkeit gegenüber der Horizontalbewegung der Plattenrille größtenteils durch die Form des verbindenden elastischen Teils bestimmt. Die mechanische Impedanz gegen die Horizontalbewegungen bei relativ hohen Frequenzen bestimmt sich aus der Masse des Auslegers und aus der Horizontalbewegung selbst. Bei der in Fig. 18 und 19 gezeigten Ausführungsform ist der Ausleger demgegenüber L-förmig ausgebildet, so daß der Horizontal bewegung des Informationsauf zeichnungsträgere oder der Platte ein Verwindungemoment entgegengesetzt werden kann. Die Länge vom Horizontal teil des Auslegers bis zum Spitzenende der Nadel beträgt beispielsweise 1,5 mm und ist damit etwa doppelt so groß wie bei dem vo rauf ge gange ne η Ausführungsbeispiel, wenn man den Horizontalteil des Auslegers als Achse nimmt· Aus Fig. I9, einer Seitenan-

ei ent

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sieht zu Fig. 18, geht hervor, daß sich der Nachlauf bei den durch den Doppelpfeil 46 bezeichneten Horizontalbewegungen der Platte in der Hauptsache durch die Ne igungsbe -Regungen des Vertikal teils des Auslegers erzielen läßt und nicht so sehr durch seitliche Bewegungen des Horizontal teils. Ss liegt auf der Hand, daß eine Xquivalentmasse des Auslegers in der Horizontalen, welche die mechanische Impedanz bewirkt, geringer ausfällt, und daß ein befriedigendes Ansprechverhalten gegen Horizontal schwxngunge η erzielt werden kann, wodurch bis hinauf zu einem hohen Frequenzwert fein guter Nachlauf gewährleistet ist.

Es sei hervorgehoben, daß die obenbeschriebenen Anordnungen miteinander kombiniert werden können, um so ein System aufzubauen, das zur Lösung der im. Rahmen der Erfindung gestellten Aufgaben geeignet ist.

Bei allen obigen ilusführungsformen hat das piezoelektrische Element einen Aufbau, wie er in Fig. 20 und 21 gezeigt ist. Die aus einem Hartmate ri al wie etwa Diamant oder Saphir bestehende Nadel 47» die gegen den Infcrmationsauf zeichnungsträger 60 anliegt, ist durch ein Bindemittel unmittelbar mit dem piezoelektrischen Element 48 verbunden. Ein von dem piezoelektrischen Element 48 erzeugtes elektrisches Signal wird durch Leiter 49 und 50 einem Verstärker zugeleitet. Das jjiezoelektrisühe Element 43 ist mt dem Ausleger 52 durch einen aus elastischem Material wie beispielsweise Gummi bestehenden Dämpfer 51 verbunden.

£ine der Schwierigkeiten bei der Herstellung eines Abtasters dieser Art liegt in der Anbringung der Leitungen, die an das piezoelektrische Element geführt sind. Im Fall einer piezoelektrischen Tonabnehmervorrichtung für Schallplatten hat das piezoelektrische Element eine beträchtliche Größe ur.d die i^Tadel und der Ausleger sind gesonderte Bauteile, die durch eine Armatur mit dem piezoelektrischen Element verbunden sind. Infolgedessen ist für das Herausführen der Leitungen ein hinlänglich großer Kaum verfügbar. Bei dem Abtaster für Bildplatten wird jedoch praktisch der gesamte Bereich an der Unterseite des piezoelektrischen Elements von der Nadel 47 eingenommen, wie aus Fig. 20 zu ersehen ist, und die Gesamtfläche der

Oberseite

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Oberseite des piezoelektrischen Elements 48 ^ei"streckt sich in unmittelbarer Nähe des elastischen Materials %, das als Dämpfer dient. Die Nadel ist daher in bezug auf das piezoelektrische Element exzentrisch angeordnet und die Leiter sind an dem einen Ende des piezoelektrischen Elements angebracht, während außerdem auf der anderen Seite des piezoelektrischen Elements (die dem Dämpfer 51 zugekehrt ist) der Dämpfer mit Schlitzen versehen ist, in die Leiter aufgenommen sind. Die Nadel ist infolgedessen von der Mitte des piezoelektrischen Elements versetzt, und wenn an das Spitzenende der Nadel ein Druck angelegt wird, also ar, einer von der Mitte des Abtasters versetzten Stelle, tritt eine Torsionskraft auf, -welche die gesamte Abtastervorrichtung zu verdrehen sucht, und der Betrieb ist daher instabil. Eine Gewichtsbelastung an anderer Stelle als in der Mitte des piezoelektrischen Blaments ist auch deshalb nicht erwünscht, weil sich die Resonanzcharakteristik ändert. Die Anbringung der Leiter an einer nach oben gekehrten Elektrode macht zudem die umständliche Verfahrensweise der Ausbildung kleiner Schlitze in dem Dämpfer erforderlich, in welche die Leiter aufgenommen werden können. Da die Leiter bei diesem System in zylindrischer Porm an der Elektrode angebracht werden, ist überdies auch die Terbirdungsfläche mit dem piezoelektrischen Element klein und die Haftkraft ist daher nur gering, so daß sich die Leiter infolge der Ul traschall schwingungen des piezoelektrischen Elements ablösen können, Werden die Leiter zur Vergrößerung der Verbindungsfläche angelötet, so wird das piezoelektrische Element durch die Lötmasse zusätzlich belastet.

Als Möglichkeit zur Ausschaltung der obigen Mangel wird die in Fig. 21 veranschaulichte Methode ins Auge gefaßt. Als Leiter 57» der mit den Elektroden 54 oder 53 de & piezoelektrischen Elements 48 verbunden werden soll, v/ird ein Golddraht mit einem Durchmesser von 15 u benutzt, dessen Ende 55 Jiit Hilfe eines zur Herstellung der Verbindung dienenden Ultraschallgeräts abgeflacht wird, worauf dieses Ende dann mit der Elektrode 54 in Druckkontakt gebracht wird. Nach dieser Methode kann die Verbindungsfläche vergrößert werden, doch besteht die Möglichkeit eines Bruchs am Fußteil 56, d.h_o an jener Stelle, wo der Golddraht von einer kreisförmigen Querschnittsform in eine rechteckige Querschnittsform übergeht, und die Nadel

liegt

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liegt nicht in der Mitte des piezoelektrischen Elements. Zwar kann diesem Mangel dadurch abgeholfen werden, daß man einen Golddraht von größerem Durchmesser verwendet und diesen so abflacht, daß die Gesamtfläche des piezoelektrischen Elements bedeckt wird, doch ist es nicht möglich, den Golddraht zu einer einheitlichen Stärke zusammenzudrükken, wozu jedenfalls ein hoher Druck erforderlich wäre, bei dem sich die Eigenschaften des piezoelektrischen Elements leicht ändern, und der Draht könnte leicht brechen.

Es soll im folgenden eine Ab ta s te rvor richtung beschrieben werden, die vorteilhafter ist als die bekannten Vorrichtungen. Das in Fig. 22 dargestellte piezoelektrische Element 48 hat eine Stärke von 0,13 mm, eine Breite von 0,15 mm und eine Länge von 0,15 mm und ist mit zwei Elektroden 53 und 54 versehen. Mit den Elektroden 53 und 54 wurden zwei Goldfolien 58 und 59 durch Ultraschall verbunden, die eine Breite von 0,15 mm und eine Stärke von 5 pn haben. Da die _ Goldfolien mit den Elektroden sehr leicht in Druckkontakt gebracht werden können und eine große Verbindungefläche sowie eine glatte Oberfläche abgeben, bereitet die Herstellung keine Schwierigkeiten und es können gute Leistungseigenschaften erzielt werden. Die Biegsamkeit einer Goldfolie mit einer Breite von 0,15 mm und einer Stärke von 5 um ist doppelt so hoch wie die eines Golddrahtes mit einem Durchmesser von 0,15 mm. Wird eine Goldfolie mit der gleichen Breite und mit einer Stärke von 2,5 μ verwendet, so ist die Biegsamkeit viermal so hoch wie die des obigen Drahts. Auch ist das Gewicht des Leiters, das bei den TJl traschall Schwingungen des piezoelektrischen Elements als Last in Erscheinung tritt, im Fall einer Goldfolie mit einer Breite von 0,15 mm und einer Stärke von 2,5 u nur doppelt so groß wie das eines Golddrahts mit einem Durchmesser von 0,15 mm, was keine ernsthaften Probleme aufwirft. Es wird vielmehr insofern eine günstige Wirkung erzielt, als das Gewicht der Goldfolie auf die Gesamtfläche des piezoelektrischen Elements verteilt wird. Das Leitermaterial mit der obigen Ausbildung ist nicht nur ?ls Leiterdraht für ein piezoelektrisches Element ideal, sondern es ist auch im Hinblick auf die Bewegungen des Auslegere wegen seiner hohen Biegsamkeit vorteilhaft. Darüber hinaus wird auch dem Auftreten von Brüchen infolge der Schwingungen weitestgehend entgegengewirkt.

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Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Verwendung einer Goldfolie vorgesehen, doch wird als At ände rungsmö gli chke it ins Auge gefaßt, an der YerMndungsstelle mit dem piezoelektrischen Element eine Goldfolie zu verwenden, die hierfür am geeignetsten ist, und diese an dem einen Ende mit einer Folie aus einem flexibleren und festeren Material wie etwa Beryllium zu verbinden, oder eine Goldfolie mit dem piezoelektrischen Element zu verbinden, während zur Herstellung der Verbindung mit dem Vorverstärker ein üblicher Leiter verwendet wird, falls die Schwingungsamplitude des Auslegers klein ist, oder aber zwischen dem Leiter und dem Vorverstärker eine Goldfolie vorzusehen, um die Schwingungsbewegungen des Auslegers zu erleichtern, falls das piezoelektrische Element eine hinreichende Größe oder einen entsprechenden Aufbau hat, um die Verbindung mit dem Leiter zu gestatten.

Patentansprüche

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Claims (12)

1. - 17 Patentansprüche

   Abtastervorrichtung für eine Bildplatte mit Informationswiedergabe durch Berührung eines die Informationsaufzeichnung in Form eines unebenen Musters enthaltenden Info nna tionsaufzei chnungs träge rs durch eine Wie der gäbe na del beim Bo tieren des Informationsauf zeichnungsträge rs, gekennzeichnet durch die Halterung eines ein Signalentnahme element (6) für elektrische Signale zur Erzeugung elektrischer Signale in Abhängigkeit von der Information einbegreifenden Abtastkörpers (6, 7) und der Wie der gäbe na del (7) auf mehreren Armen (3, 8), die jeweils eine Bssonanzfrequenz unterhalb des Frequenzbandes der wiedergegebenen Signale haben.
2. 2. Ab ta s terror richtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz eines mit dem Abtastkörper (6, 7) verbundenen ersten Arms (8) höher ist als die eines zweiten Arms (3)·
3. 3. Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Abtastkörper (6, 7) verbundener erster Arm (8) unter Zwischenfügung eines elastischen ifeils (9) mit einem zweiten Arm (3) verbunden ist.
4. 4. Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkörper (34> 35) "von einem ersten Arm (28) und einer Schraubenfeder (29) getragen wird.
5. 5· Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastkörper (34, 35) von einem ersten Arm (28) und einem in Erstreckung senkrecht zur Ebene des Informationsauf zei chnungs träge rs vorgesehenen elastischen Teil (38) getragen wird.
6. 6. Abtaste rvor rieh tu ng für eine Bildplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Abtastkörper (6, 7) verbundene erste Arm (8) an mindestens zwei Stellen in der Achsrichtung des zweiten Arms (3) gelagert ist.
7. 7. Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Abtastkörper (34, 35) verbundener erster Arm (28) in bezug auf die Ebene des Informationsaufzeich-

   nungsträge rs

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   - 18 nungsträgers abgewinkelt ist.
8. 8. Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwenkbares Teil (44) auf einem festen Zapfen (4?) gelagert ist, der sich parallel zur IXirchschnittsebene des Informationsaufzeichnungsträgers erstreckt, wobei die Arme (27, 28) unter Zwischenfügung des schwenkbaren Teils (44) auf einer festen Platte (25) gelagert sind und der Arm (27) über ein elastisches Teil (24) mit dem Gewicht des schwenkbaren Teils (44) belastet ist.
9. 9. Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer festen Platte (l) verbundener Arm (5) durch ein elastisches Teil (2) an der festen Platte (l) befestigt ist.
10. 10. Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Abtastkörper (6, 7) verbundener erster Arm durch mehrere Teile mit unterschiedlichen Elastizitätswerten und Zähigkeitswerten gebildet wird.
11. 11. Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiter für eine Elektrode (54) des Signalentnahmeelements (48) für elektrische Signale eine Metallfolie (55) vorgesehen ist.
12. 12. Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalentnahme element (48) für elektrische Signale als Bestandteil einer Vorrichtung zur Peststellung von Kapazitätsänderungen vorgesehen ist.

    13· Abtastervorrichtung für eine Bildplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Signalentnahmeelement (6) für elektrische Signale um ein piezoelektrisches Element handelt.

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