DE2525369A1

DE2525369A1 - Signalwiedergabesystem

Info

Publication number: DE2525369A1
Application number: DE19752525369
Authority: DE
Inventors: Tadashi Nagaoka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1976-06-10
Also published as: DK145837B; DK260275A; DK145837C; SE403672B; NL182758C; GB1516988A; DE2525369C3; IT1036955B; US4037253A; NL7506541A; FR2275099A1; SE7506630L; NL182758B; CA1059236A; FR2275099B1; DE2525369B2; AU8166675A; CH607207A5

Description

I>ie SJrfindung betrifft ein Aufzeichnungs- und v/iedergabesystem, bei -welchem ein hochfrequentes Signal, z.B. ein Videosignal, auf einen Aufzeichnungsträger, der z.3. aus Harz besteht, in Form eines eingravierten Musters aufgezeichnet wird und bei dem während der Wiedergabe der Aufzeichnung der Aufzeichnungsträger von einem Abtaster abgetastet wird, wobei "Verschiebungen des Abtasters, welche durch das eingravierte liuster verursacht werden, als elektrische Signale erfaßt werden.

Aufzeichnungs- und Viedergabesysteme, bei denen ein Signal auf einem Aufzeichnungsträger in Form eines eingravierten Musters auf-

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gezeichnet wird und bei der Wiedergabe die Verschiebungen des Abtasters, welche durch das eingravierte Muster verursacht werden, als elektrische Signale erfaßt werden, sind für Schallplatten bekannt.

Bei diesen Schallplatten wird das Signal entsprechend dem Pegel des Audiosignals in Form eines eingraviertenMusters aufgezeichnet, und wenn das Signal wiedergegeben werden soll, tastet die Abspielnadel die äußere Peripherie der Gravierung ab. Venn ein hochfrequentes Signal wie ein Videosignal aufgezeichnet oder wiedergegeben werden soll, kann der Abtaster jedoch nicht genau dem eingravierten Muster folgen.

Zur Lösung dieses Problems ist in der japanischen Patentpublikation 12948/72 ein System vorgeschlagen worden. Bei diesem vorgeschlagenen System ist jedoch eine relativ große Druckkraft des Abtasters auf den Aufzeichnungsträger erforderlich, da der Aufzeichnungsträger (die Platte) aus einem Material gebildet ist, welches einen kleinen Elastizitätsmodul hat, und da die Deformation des eingravierten Signalmusters auf dem Aufzeichnungsträger durch den Druck des Abtasters während der Abtastung zur Erfassung des aufgezeichneten Signals verwendet wird. Dieser relativ große Druck führt zu einem wesentlichen Abrieb und Verschleiß des Abtasters und/oder des Aufzeichnungsträgers .

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Wegen des verv.'endeten Aufzeichnungs- und Wiedergabeprinzips erfordert das vorgeschlagene System ferner eine besondere Berücksichtigung des Kontaktes zwischen der Wiedergabenadel und dem Aufzeichnungsträger (Platte). Die Platte ist tatsächlich ein 3?onblatt mit einem Durchmesser von 21 cm und einer Dicke von 0,1 mm, und sie wird beim Betrieb aerodynamisch stabilisiert. Infolgedessen ist die Wiedergabeeinrichtung kompliziert aufgebaut. Außerdem ist die Handhabung der Platte umständlich, und deshalb wird diese beim Gebrauch leicht beschädigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Signalwiedergabesystem zu schaffen, welches die Nachteile des vorgeschlagenen Systems vermeidet und welches insbesondere eine hochqualitative Wiedergabe eines liaiafrequenten Signals von einem Aufzeichnungsträger ermöglicht, welcher eine ähnliche Steifigkeit hat, wie die bekannten Schallplatten. Zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung gehört es ferner, eine wirksame Einrichtung zur Halterung eines mechanisch-elektrischen Wandlerelements an dem Abtaster zu schaffen, so daß das mechanisch-elektrische Wandlerelement ein Signal in Übereinstimmung mit der Vibration des Abtasters erfaßt, welcher entsprechend dem auf dem Aufzeichnungsträger eingravierten Signalauster vibriert.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den TJnteransprüchen und der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung hervor. In letzterer zeigen:

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U¹Ig. 1 eins bruchstückhafte Draufsicht auf ein Beispiel einer Videoplatte, welche bei der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A' der Fig. 1, ]?ig. J einen Längsschnitt längs der Linie E-B¹ der Fig. 1,

Fig. 4 eine bruchstüokhafte, perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Aufzeichnungsträgers, welcher gemäß der Erfindung verwendet wird,

Fig, 5i 6 und 7 eine Rücken-, Seiten- bzw. Vorderansicht einer Ausführungsform einer Wiedergabenadel gemäß der Erfindung,

Fig. 8, 9 und 10 vergrößerte Ansichten der größeren Teile der Fig. 5, 6 bzw. 7,

Fig. 11 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Tonabnehmers,

Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht eines größeren Teils der Fig.11,

Fig. 1JA bis 14B Seitenansichten bzw. Unteransichten von größeren Teilen, zur Veranschaulichung des Betriebs der vorliegenden Erfindung,

Fig. 15 eine Seitenansicht eines größeren Teils einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 16 eine Seitenansicht eines größeren Teils, zur Veranschaulichung des Betriebs der vorliegenden Erfindung, und

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Fig. 17 und 13 Seitenansichten von größeren Teilen von anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Zunächst wird allgemein ein Aufzeichnungsmedium erklärt, welches bei der Erfindung verwendet wird. Sin Videosignal, welches aufgezeichnet v/erden soll, wird mit einer Trägerfrequenz von 4,3 bis 6,3 MHz moduliert, während ein Audiosignal mit einer Frequenz von etwa 700 KHz moduliert wird, und diese frequenzmodulierten Signale werden ge-

+ misoht, um eine Tastverhältnismodulation/zu erzeugen.

Untersuchungen der Erfinder haben ergeben, daß die minimale Aufzeichnungswellenlänge, welche bei dem exfindungsgemäßen Viedergabesystem eine hohe UiedergäbequaIitat der Bildaufzeichnung gewährleistet, im gegenwärtigen Zustand etwa 0,5 /um beträgt, während die Rillentiefe/auf der Platte für diesen Zweclc mindestens ungefähr 4/um beträgt. Eine Videoplatte mit einem Durchmesser von 30 cm, einer Dicke von 0,8 bis 2 mia, ähnlich wie eine Langspielplatte, hat, wenn sie mit einer Geschwindigkeit von 450 U/min läuft, auf einer Seite eine Spieldauer von 30 Minuten und auf beiden Seiten eine Spieldauer von einer Stunde, während welcher sie die Wiedergabe von Farbvideosignalen und von Audiosignolen ermöglicht.

Bei einem Verfahren zur xiersteilung einer solchen Platte wird eine spiralförmige Hut mit einer Tiefe/von ungefähr 4/um und etwa dreieckigem Querschnitt in der Oberfläche eines Meta11substrate gebildet, und dann wird ein lichtempfindliches Material aufgebracht, welches gegenüber einem auftreffenden Elektronenstrahl empfindlich

' (duty cycle modulation) / (record greeve -pitch.) _5_

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ist. Der Querschnitt nimmt dabei eine im allgemeinen bogenförmige Form an. Das Substrat wird dann in ein "Vakuum eingebracht, und der Elektronenstrahl wird quer zur Länge der Rille verschwenkt, während seine Intensität mit dem FM-Signal verändert wird. Der Elektronenstrahl wird so gesteuert, daß sein Mittelpunkt jeweils mit dem Mittelpunkt der Nut zusammenfällt. Danach wird das lichtempfindliche Material entwickelt, wobei man ein Muster erhält, welches an den Heilen, auf welchen der Elektronenstrahl aufgefallen ist, Ausnehmungen aufweist. Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf das entwickelte Muster. In der Fig. 1 bezeichnet 1 eine Ausnehmung, welche durch den Auffall des Elektronenstrahls graviert worden ist, und 3 bezeichnet das verbleibende lichtempfindliche Material. Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die üille lMngs der Linie A-A¹ in Fig. 1. In Fig. 2 bezeichnen 4 die Oberseite der Rille, 8 den tiefsten Abschnitt der Rille, 5 das Profil des eingravierten Signalmusters 1, 3 das verbleibende lichtempfindliche Material und 6 ein Hetallsubstrat. Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie S-'ß¹ in Fig. und entsprechende Abschnitte in der Figur entsprechen den jeweiligen Abschnitten der Fig. 2. Die Tiefe des eingravierten Signalmusters 1 beträgt vorzugsweise ungefähr 0,15 /um.

Ton dieser Originalplatte kann man Videoplatten herstellen, welche aus Vinylchlorid bestehen und mit Massenproduktionsverfahren erzeugt werden, welche genau dieselben Techniken verwenden, die auch bei der Herstellung von Schallplatten angewendet werden.

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Die Fig. 4 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer derartig hergestellten Platte. In äieser Figur bezeichnen 1 das eingravierte Signalmuster,und 23 und 24 bilden liulldurchgangssignale des FM-Signals. Der obere Rand der Rille, welcher der höchste Abschnitt der Rille ist und diese begrenzt, ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen.

Vie man aus Fig. 4 sieht, ist die Oberfläche eines Reliefsignals 30 konstruiert, daß, unabhängig von dem Signalintervall, gegenüber der Abtastrichtung eine fast gerade Linie gebildet wird.

Außer für das obige Aufzeichnungsverfahren ist die Erfindung auch anwendbar für ein Aufzeiehnungsmedium, welches nach einem sogenannten mechanischen Schneideverfahren (mechanical cutting method) hergestellt wird. In diesem Fall wird das FK-Signal durch Feststellung des vorstehenden i&ides des ReliefSignalmusters und des Intervalls des folgenden vorstehenden Endes erzeugt.

Es wird jetzt der prinzipielle Betrieb des erfindungsgemäßen Aufnahmesystems beschrieben.

Die Wiedergabe wird durchgeführt mit Hilfe einer Wiedergabenadel aus hartem Material, z.B. Diamant, wie sie in den Fig. 5» 6 und gezeigt ist, und mit Hilfe eines mechanisch-elektrischen VTandlers (nicht dargestellt), z.B. durch ein piezoelektrisches Element, welches mit der Oberseite der Wiedergabenadel verbunden ist.

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Me Fig. 5 Ws 7 zeigen Wiedergabenadeln, bei welchen 9 eine Ebene bezeichnet, die mitdem piezoelektrischen Element gekoppelt ist und dessen Scheitelpunkt 10 eines Tetrakishexaeders, welches aus den Ebenen 14» 15 und 16 gebildet wird, die Platte abtastet.

Me S¹Xg. 8, 9 und 10 zeigen vergrößerte Ansichten der durch die Kreise 11 in den Fig. 5, 6 bzw. 7 hervorgehobenen Abschnitte. In den Fig. 8 und 9 und 10 bezeichnet 17 eine abtastende Oberfläche, welche etwa Dreiecksform hat, wie man am besten aus Fig. 10 sieht, und deren Abmessungen längs der Seite 20 2 bis 4/um und von der Seite 20 nach 19 2 bis 6/um betragen. Da die Platte in Richtung des Pfeiles 18 der Figur bewegt wird, wird das aufgezeichnete Signal von dem Scheitelpunkt 19 des Dreiecks auf der abtastenden Oberfläche zu der hinteren Kante 20 übertragen. Der Druck auf die nadel "beträgt etwa 30 mg·

Der Hadeldruck kann in der in Fig. 11 gezeigten Art angewendet werden. D.h., der Hadeldruck wird auf die Wiedergabenadel 39 übertragen über eine gewundene Feder 32, deren eines Ende an einem festen Punkt 31 befestigt ist, über einen Federungswiderstand 33» über ein elastisches- Teil 35, über einen Ausleger 36, über ein Kissen 37 für ein piezoelektrisches Element und über ein piezoelektrisches Element 38. Vie man aus den Fig. 6 und 9 sieht, ist die Wiedergabenadel 39 so aufgebaut, daß die hintere Seite 14 und die Kontaktfläohe 19 etwa rechtwinklig zueinander stehen. 34 bezeichnet einen Arm, der verhindert, daß der Arm 33 über eine vorbestimmte Position hinaus ab-

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fällt. Das Kissen 37» welches aus Gummi oder einem gummiartigen Material hergestellt ist und weicher als die Wiedergabenadel 39 und als das piezoelektrische Element 38 ist, verformt sich bei der Ausübung eines Druckes auf die Wiedergabenadel, wie es in Fig. 12 bei 37 gezeigt ist. D.h., die Kompressionskraft in Richtung des Pfeiles 41 wird auf die rückwärtige Seite ausgeübt, während eine Expansionskraft in Richtung des Pfeiles 42 auf die Torderseite ausgeübt wird. Wenn der Eingriff der Wiedergabenadel mit der Platte bei diesen Bedingungen plötzlich beendet wird, neigt die Wiedergabenadel 39 dazu, sich abrupt in Richtung des Pfeiles 43 zu bewegen. Andererseits sieht man aus den Fig. 13A und 13B, daß die untere Oberfläche der Wiedergabennadel den Nadeldruck von 30 mg aufnimmt, der von den Abschnitten 25 und 26 der Rillenoberfläche ausgeübt wird. Während die Platte sich in Richtung des Pfeiles 13 bewegt, um den in den Fig. 14A und 1433 gezeigten Sustand anzunehmen, bewegt die hintere Kante 20 der abtastenden Oberfläche 17 der l/iedergabenadel sich von der Rillenoberfläche fort und kommt mit dem Signalabschnitt 5, der eine Ausnehmung aufweist, zum Eingriff, und die Wiedergabenadel neigt sich aufgrund der Rückstellkraft um einen Winkel, der in Fig. 14 durch die Bezugszahl 27 dargestellt ist, wodurch die auf das piezoelektrische Element ausgeübte Kraft in Richtung des Pfeiles 29 reduziert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein ITulldurchgangssignal erzeugt. Während die Platte weiter läuft und die hintere Kante 20 auf die Rillenoberfläche 8 gebracht wird, stellt der Druck auf das piezoelektrische Element sich selbsttätig in den in Fig. 13 gezeigten Zustand ein. Die abtastende Oberfläche der Wie-

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dergabenadel kommt mit zwei bis acht Reliefsignalsegmenten in Berührung, abhängig von der Länge der Oberfläche und von der Wellenlänge der Aufzeichnung, und die Neigung der Oberfläche ändert sich mit dem Signal; die gesamte abtastende Oberfläche fällt jedoch nicht in ein eingraviertes Signalmuster hinein. Weitere Änderungen dee wieder hergestellten Signals durch die abtastende Oberfläche treten nicht ein.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel waren die abtastende Oberfläche der Wiedergabe- oder Abspielnadel 39 und die Platte parallel zueinander. Die abtastende Oberfläche 17 kann jedoch auch bezüglich der Platte bewußt um einen durch das Bezugszeichen JO bezeichneten Winkel von maximal etwa 15 geneigt sein, wie es in Fig. 15 gezeigt ist, um eine Verstärkung des Wiedergabesignals zu erzielen. In diesem Fall kommt die Oberfläche 17 lediglich mit dem Bereich nahe ihrer hinteren Kante 20 mit der Platte zum Eingriff.

Um die Abnutzung der Platte und die Abnutzung der Abspielnadel zu verringern und um gleichzeitig den Rauschanteil im wiedergegebenen Signal herabzusetzen, kann man in wirksamer Weise der Platte Silikonöl in einer Dicke von ungefähr 600 S zusetzen. Es kann GE-SF1147-Silikonöl verwendet werden, und dabei kann das obige Wiedergabeprinzip verwendet werden, da die Elastizität des Silikonöls viel kleiner als diejenige der Platte ist.

Nach dem grundlegenden Wiedergabeprinzip der Erfindung wird jetzt die geometrische Relation zwischen der Wiedergabenadel und dem me-

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chanisch-elektrischen Wandler zur Erzielung einer höchst effektiven Erfassung des Wiedergabesignals beschrieben.

Wenn die Abspielnadel sich im Zustand der Fig. 13 befindet, wird bei der Anordnung der Fig. 12, wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ein Nadeldruck 41 nach unten zur rechten Seite des piezoelektrischen Elements 58 ausgeübt, wie man in der Figur sieht, also auf die hintere Seite der Abspielnadel, während diese Abspielnadel eine Gegenkraft 44 der Platte in Richtung des Pfeiles 44 ausübt, so daß dieee Kräfte sich gegenseitig ausgleichen. Andererseits gleichen sich wegen der Form der Abspielnadel an der linken Seite, d.h. an der vorderen Seite der Abepielnadel, die Zugkraft des Kissens des piezoelektrischen Elements in Richtung des Pfeiles 4² und die abwärts gerichtete Zugkraft der Wiedergabenadel in Richtung des Pfeiles fio aus. Dies führt zu einer Kompressionskraft auf einer Seite des piezoelektrischen Elements und zu einer Zugkraft auf dessen anderer Seite. Wenn die Wiedergabenadel danach den in Fig. gezeig"ben Zustand einnimmt, fallen die Kompressionskraft 44 und die Zugkraft 45 plötzlich ab, und der Wechsel der Kraft findet statt in Sichtung einer Kompression des piezoelektrischen Elements auf der vorderen Seite und in Richtung einer Expansion des piezoelektrischen Elements auf der Rückseite. Diese Kräfte heben sich durch ihre Wechselwirkung innerhalb des piezoelektrischen Elements auf. Es ist deshalb zur wirksamen Erfassung des Wiedergabesignals nicht immer am günstigsten, das piezoelektrische Element auf der gesamten Oberfläche 9 zu koppeln, wie es in Fig. 12 gezeigt ist.

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Zum Nachweis dieser Tatsache haben die Erfinder das folgende Experiment durchgeführt. Zwei piezoelektrische Elemente 46 und 30 wurden, wie es in Jig. 16 gezeigt ist, an der vorderen Seite bzw. an der hinteren Seite angeordnet, wobei ihre Polarisation in gleicher Sichtung verlief, und die Abspielnadel 39 war daran befestigt. Bas von dem obigen Tonabnehmer wiedergegebene Signal wurde mit dem Signal verglichen, das von einer bekannten Vorrichtung erzeugt wurde, mit dem Ergebnis, daß das piezoelektrische Element 38 sin hochqualitatives Signal im Bereich von 1-10 MHz erzeugen konnte, und die Qualität des Ausgangssignals war gleich gut oder besser als diejenige des oben beschriebenen Wiedergabesignals, und das wiedergegebene Bild hatte ein höheres SignaI-Rausch-Yerhältnis als dasjenige des oben beschriebenen Systems.

Das piezoelektrische Element 46 auf der Yorderseite konnte ein hochqualitatives Signal lediglich zwischen 4-7 MHz erzeugen, und im Bereich von 6 MHz trat eine abrupte Phasenänderung ein. Aus den obigen Ergebnissen des Experiments geht hervor, daß eine Abspielnadel 39 aus Diamant bei solch einer hohen Frequenz nicht als ein einziger starrer Körper betrachtet werden kann, sondern daß er vielmehr als ein elastisches Körper betrachtet werden sollte, der sich elastisch verformen kann. Folglich befindet sich die bevorzugte Position des piezoelektrischen Elements 38 unmittelbar oberhalb der vorderen Seite.

Basierend auf den Ergebnissen des obigen Prinzips und den Ergebnissen des Experimentes haben die Erfinder ein Wiedergabesystem

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erfunden, welches in noch wirksamerer Weise den Wechsel des Neigungswinkels als elektrisches Signal erfassen kann, wie es durch die wesentlichen Teile in den Fig. 17 und 18 gezeigt ist.

Ein Merkmal des in Pig. 17 gezeigten Aufbaus ist darin zu sehen, daß die Kupplung zwischen der Abspfelnadel 39 und dem piezoelektrischen Element 38 auf einen Abschnitt beschränkt ist und daß der verbleibende Abschnitt über ein anderes Teil 47 auf dem Kissen 37 d«s piezoelektrischen Elements gelagert ist, welches sich elastisch verformt. Das Material des Teils 47 kann von einem harten Material, wie Diamant, zu einem elastischen Material, wie Gummi, variieren, wobei Gummi bevorzugt wird. Der Xopplungsbereich zwischen der Abspielnadel und dem piezoelektrischen Element ist vorzugsweise möglichst klein, vorausgesetzt, daß das piezoelektrische Element hinreichend gehalten werden kann. Sie können durch ein geeignetes Klebe- oder Befestigungsverfahren leicht zusammengesetzt werden.

Bei dem Aufbau der Pig. 17 wird das Signal-Rausch-Terhältnis des Viedergabesignals verbessert, die Signalausgangsspannung ist etwa 1,5 mal so groß wie diejenige des vorher beschriebenen Ausgangssignals,und die Resonanzfrequenz wird höher, weil der Belastungseffekt der Wiedergabenadel abnimmt. Darüberhinaus kann bei der Herstellung in einfacher Weise eine Leitung an dem verbleibenden Abschnitt des piezoelektrischen Elements befestigt werden, da lediglich ein Abschnitt desaelben mit der Abspfelnadel gekoppelt ist.

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Die Konstruktion der Pig. 13 löst das bei der Konstruktion der 3¹Xg. 12 auftretende Problem. Dieses Problem bei der Konstruktion der i"ig. 12 besteht darin, daß der Druck, welcher die Abspielnadel mit der Platte zum Singriff bringt, also der Nadeldruck, über das piezoelektrische Element ausgeübt wird, so daß stets eine Torspannung auf das piezoelektrische Element ausgeübt wird, mit dem Ergebnis, daß es schwierig ist, einen linearen Abschnitt der Wandlercharakteristik des piezoelektrischen Elements zu verwenden. Da die Berührungsfläche der Abspielnadel mit dem Vbrieb zunimmt, wächst ferner eine vertikale Vibration, welche auf Veränderungen in der Signalsegmentbreite und Höhe und der Unebenheit des Signalsegments und der Seitenwand des Aufzeichnungsträgers beruht; diese vertikale Vibration wiederum wird zusammen mit dem Uadeldruck auf das piezoelektrische Element übertragen, was zu einer Erhöhung der Kreuzmodulation und zu einer Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses führt.

In !"ig. 18 bezeichnet 37 ein elastisches Teil, z.B. aus Gummi, welches ähnlich wie dasjenige in Fig. 12 aufgebaut ist und die Abspielnadel 50 und andere Teile trägt, um die Vibrationen zu absorbieren, welche von der Platte übertragen werden, und um elastische Energie aufgrund des Hadeldruckes zu liefern, wie es oben beschrieben wurde. Die Abspielnadel 50 ist direkt auf dem elastischen Teil 37 befestigt, und das piezoelektrische Element ist auf einem Abschnitt der Abspielnadel befestigt, und zwar bezüglich der Laufrichtung der Platte (Pfeil 18) auf der rückwärtigen Seite der Ab-

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spielnadel. Auf der anderen Seite des piezoelektrischen Elements 38 ist ein elastisches Teil, z.B. aus Gummi, befestigt, und eine Halterung 49 für dieses ist außen befestigt. Das elastische Teil 40 und die Halterung 49 sind nicht immer erforderlich. Die Gleitfläche der Abspielnadel kann genauso wie bei den obigen iusführungsbeispielen ausgebildet sein.

Die Punktion der obigen Konstruktion wird jetzt anhand der Pig. 18 erklärt. Venn ein lfadeldruck von etwa 30 - 80 mg über das elastische Teil 37 auf die Abspielnadel 50 ausgeübt wird, neigt sich die Abspielnadel, wegen der Form ihres Endes, leicht in Iiichtung des Pfeiles 52 in der Fig. 18 und speichert eine Gegenkraft in Iiichtung des Pfeiles 51· In dem Moment, in dem die abtastende Oberfläche der Abspielnadel von dem Zustand der Fig. 13 in denjenigen der Fig. 14 wechselt, bewegt die Abspielnadel sich schnell in Hichtung des Pfeiles 51, und während sie den Zustand der Fig. 13 wieder herstellt, bewegt sie sich in Sichtung des Pfeiles 52. Aufgrund dieser Bewegung der Abspielnadel wird eine Kraft auf das piezoelektrische Element 38 ausgeübt, welches an der Seite der Abspielnadel befestigt ist, wodurch ein elektrisches Signal erzeugt wird.

Dieses Ausführungsbeispiel weist erstaunlich viele Vorteile auf, von denen im folgenden die wichtigsten angegeben werden.

Da auf das piezoelektrische Element kein statischer Druck ausgeübt wird, v/eil der ITadeldruck nicht über das piezoelektrische EIe-

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ment sondern vielmehr direkt über die Abspielnadel ausgeübt wird, kann ein fast linearer Abschnitt der piezoelektrischen Uandlercharakteristik verwendet v/erden, und die unerwünschte vertikale Bewegung, welche oben beschrieben wurde, wird auf das piezoelektrische Element als Scherspannung übertragen, während eine Signalerfassungskraft als Kompressionskraft wirkt, so daß kein nachteiliger Einfluß auf das Wiodergabesignal ausgeübt wird. Außerdem besteht keine Gefahr der Schwächung oder Verschlechterung der Gharakteristik des piezoelektrischen Elements durch einen zufälligen grossen Stoß, dei von der Platte ausgeübt wird.

Die Form und die Größe der Abspielnadel können freier gewählt werden als bei der Konstruktion der Fig. 12. Bei Fig. 12 muß jede Seite der dreieckigen Abspielnadel, welche in den Fig. 5-7 gezeigt ist, etwa eine Länge von 100 /um haben; im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann jedoch jede Seite länger als 200/um sein. Bei diesen Größenordnungen bringen die obigen Unterschiede erhebliche Erleichterungen bei der Herstellung. Dies ermöglicht auch die Verwendung eines Saphirs anstatt eines Diamanten, während bisher ein Saphir wegen der Schwierigkeiten bei der Herstellung nicht verwendet werden konnte. Außer der Endspitze kann eine beliebige Form gewählt werden. Andererseits sollte diese Ebene, da die Ebenen9 der Fig. 5 und 6 an dem piezoelektrischen Element befestigt sind, möglichst flach sein,und ihre Größe muß deshalb ähnlich wie diejenige des piezoelektrischen Elementes sein.

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Es wird jetzt die lOria der Abspielnadel beschrieben, welche wirksam bei dem erfindungsgemäßen Viedergabesystem benutzt werden kann.

Im Unterschied zu einem Audiosignal muß ein Videosignal in einem hohen Frequenzbereich aufgenommen und wiedergegeben werdon, und deshalb muß die relative Geschwindigkeit zwischen dem Aufzeichnungsträger und dem Signalwandler hoch sein, z.B. 3m/sec - 20 m/sec, und das eingravierte Muster muß eine hohe Dichte haben. Da infolgedessen der Kontakt zwischen dem Signalwandler und dem Aufzeichnungsträger während der Wiedergabe unstabil ist, kann feiner Staub auf dem Aufzeichnungsträger ein Problem darstellen, und das abtastende Teil muß in stabiler Art längs der flachen und eine hohe Dichte aufweisenden Plattenführungsrille abtasten, wie es oben beschrieben wurde. Andererseits nimmt bei dem abtastenden Teil gemäß der Ürfizaüung, wie es in den U¹Ig. 5-10 gezeigt ist, die Breite der abtastenden Oberfläche, gemessen in Richtung quer zur Bewegungsrichtung über den Aufzeichnungsträger, zur hinteren Kante 20 graduierlich zu, so daß eine stabile Bewegung längs der Signalrille erwartet werden kann.

Bei Verwendung einer Platte mit einer stofflichen Zusammensetzung, vie sie gewöhnlich für Schallplatten verwendet wird, nämlich mit einer Zusammensetzung aus 93 fi Harz und β fo Kunststoff, wobei das Harz vorzugsweise aus Vinylchlorid und etwa 14 % Vinylacetat besteht, war der Kontakt zwischen der Abspielnadel und dem Signalwiedergabebereich während des Experiments unstabil, wegen feiner Teilchen des Plattenmaterials, welche durch den Aufzeichnungsträger von der Platte abgekratzt waren und sich auf der Abspielnadel abge-

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setzt hatten; das wiedergegebene Bild enthielt deshalb einen hohen Rauschanteil, und das Ausgangssignal war reduziert. Man nimmt an, daß das obige Phänomen dadurch bewirkt wird, daß die Abspielnadel bei dem erfindungsgemäßen System die Rille an ihrer unteren Oberfläche leontaktiert, und nicht an deren Seitenwänden, wie es bei Audioschallplatten der Fall ist.

Nach umfangreichen Experimenten nit verschiedenen nadelspitzen haben die Erfinder herausgefunden, daß der Bugwinkel der Abspielnadel mit der Platte, das ist der Winkel θ in den Fig. β und 9> eine wichtige Rolle spielt. Aus Experimenten mit Abspielnadeln mit verschiedenem Winkel Θ. hat man festgestellt, daß ein Winkel von 70 bis 0°, vorzugsweise ein Winkel um 45°» das Rauschen wirksam reduziert, das iusgangssignal verstärkt und außerdem besonders einfach herzustellen ist. Ss wird vermutet, daß der Winkel θρ, den die abtastende Oberfläche 17 mit der Kante 22 des Tetrakishexaeders in den Fig. 6 und 9 bildet, nicht größer als 16O° sein sollte.

Mt der obigen Konstruktion erhält man einen beständigeren Kontakt zwischen Signalwandler und dem Aufzeichnungsträger, und man erzielt einen erstaunlichen Effekt, wenn man diese Konstruktion bei einer "Videoplatte mit hoher Relativgeschwindigkeit und hoher Aufnahmedichte verwendet.

33s wird jetzt ein Aufzeichnungsmedium beschrieben, welches in Verbindung mit dem Abnehmer- oder Wiedergabesystem der vorliegenden Erfindung sehr effektiv ist.

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fs

Als Plattonmaterial wird ein üblicherweise für Schallplatten verwendetes Material genommen, welches aus ungefähr 93 ψ Harz und ungefähr 5 /ί Kunststoff besteht, vobei das Harz vorzugsweise aus Vinylchlorid besteht und etwa 14 > Vinylacetat enthält. Während des Sxperiments wurde der Kontakt zwischen der Abspielnadel und dem Signalaufzeichnungsbereich unstabil aufgrund feiner Partikel von Plattenmaterial, welche von der Platte abgekratzt worden waren und sieh auf der Abspielnadel abgelagert hatten. Daraus resultierte ein hoher Rauschanteil in dem wiedergegebenen Bild und eine Verringerung des Ausgangssignals. Das obige Phänomen wird vermutlich durch die !Patsache hervorgerufen, daß die Abspielnadel die Signalrille beim erfindungsgemäßen System an ihrer Bodenfläche berührt und nicht an den Seitenwänden, wie es bei Schallplatten der Pail ist.

Nach Untersuchungen und Experimenten mit verschiedenen Materialien haben die Erfinder herausgefunden, daß der Elongationsprozentsats des Materials eine wichtige Holle bei der Lösung des obigen Problems

spielt. Während bei Schallplatten ein Material verwendet wird, «βίο ches einen Elastizitätsmodul von ungefähr 500 kg/mm und einen Slon-

im

gationsprozentsatz von/wesentlichen Full aufweist, haben die Experimente der Erfinder gezeigt, daß ein zufriedenstellendes ücgebnis mit einem thermoplastischen Harz erzielbar war, welches denselben iConipressionselastizitätsmodul hat, welcher erforderlich ist, um eine Deformation des Materials zu verhindern, und welches einen Elongationsprozentsatz von 10 - 130 £>, vorzugsweise größer als 30 °/o_f aufweist. Solches Material ist sowohl als gepreßtes Blatt als auch als

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leeres Blatt erhältlich. Ss kann in eine geeignete Große geschnitten and Tan einer bekannten Schallplattenpresse leicht gepreßt werden. 3er Grund für das zufriedenstellende Ergebnis bei Verwendung eines SsterialB, welches einen KLongationsprosentsatz zwischen 10 130 /» aufweist, liegt wahrscheinlich in folgendem» Da die Videoplatte mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, welche mehr als 10 aal so groß wie die Geschwindigkeit einer Schallplatte ist, ist die Itelativgeschwindigkeit sehr groß. Infolgedessen wird, falls das Material der Schallplatte aus Guoni ton /bestehen soll, bei der Erfindung für die Yideoplatte ein kauguaeiartiges Material verwendet, welches einen ähnlichen Kaepressionselastizitatsaodul und eine sehr hohe relative Elongation aufweist. Ώβdurch ist die Platte stark genug, die Bildung τοη Puder oder Staub zu verhindern, auch wenn der Druck des Signalwandlers und die τοη ihn erzeugteSeibungskraft gleichzeitig auf die Platte übertragen werden.

(rubber elay)

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Claims

Ansprüche

Signalwiedergabesystem, gekennzeichnet durch einen Aufzeichnungsträger (3-8), der eine Führungsrille mit ungleichmäßigem Muster (5) an deren Innenwand und mit Yorsprüngen des Signalsegments in Intervallen, welche der Zeitachsenänderung in einem Zeitachsen-modulierten Signal entsprechen, aufweist und der von einem Abtaster (17)» der durch ein elastisches Material (37) gehalten wird, unter Druck längs der Führungsrille abgetastet wird, wobei eine Änderung des Neigungswinkels des Abtasters (17) zum Aufzeichnungsträger, die verursacht wird, wenn ein Abschnitt des Scheitelpunktendes des Abtasters (17) mit den Yorsprüngen zum Eingriff kommt oder sich von diesen trennt, von einem mechanisch-elektrischen Wandlerelement (38), das mit dem Abtaster (17) in Verbindung steht, erfaßt und in ein elektrisches Wiedergäbesignal gewandelt wird.
2. Signalwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der .Abtaster (17) teilweise von dem mechanisch-elektrischen W_andler (38) und teilweise von einem anderen Bauteil (47) gehalten wird.
3. Signalwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanisch-elektrische Wandlerelement (38) an einer Seitenwand des Abtasifceils (50) befestigt ist.

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4. Signalwiedergabesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die abtastende Oberfläche des Abtasters (17, 50)f welche mit dem ungleichmäßigen Muster (5) auf dem Aufzeichnungsträger in Berührung kommt, so aufgebaut ist, daß dessen quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers gemessene Breite graduierlich von der Eintrittsseite in den Aufzeichnungsträger zu dessen Ausgang hin zunimmt.
5. Signalwiedergabesystem nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkel, der zwischen einer Kante oder Ebene der abtastenden Oberfläche von der Eingriffsseite des Aufzeichnungsträgers von diesem fort mit der abtastenden Oberfläche gebildet wird, zwischen 90° - 16O° beträgt.
6. Signalwiedergabesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkel,der zwischen der Kante oder Ebene der abtastenden Oberfläche von der Eintrittsseite des Aufzeichnungsträgers fort mit der abtastenden Oberfläche gebildet wird, 90° beträgt, und daß das mechanisch-elektrische Wandlerelement (38) an einem Ende der Kante oder Ebene befestigt ist.
7. Signalwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger aus einem thermoplastischen Harz gebildet wird, das eine relative Elongation von nicht weniger als 10 "fa aufweist.

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Sr Signalwiedergabesystea nach Anspruch ?^ dadurch gekennzeichnet, daß ein ungleichmäßiges Master durch einen rechtwinkligen Wellenzustand gebildet wird und daß dessen Eandteile den UalldurchgangSBignalen des Zeitachsen-modulierten Signals entsprechen, und daß das Aufzeichnungsmedium von dem Abtaster (17) ohne Veränderung des ungleichmäßigen Masters (5) abgetastet wird.

9· Signalwiedergahesystea nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Oberfläche eines Reliefsignals so ausgebildet ist, daß sie auf derselben Oberfläche parallel zu der Abtastrichtung des Abtasters (17) angeordnet sein kann.

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