DE2551069A1

DE2551069A1 - Abspielnadel fuer einen bildplattenspieler

Info

Publication number: DE2551069A1
Application number: DE19752551069
Authority: DE
Inventors: Jon Kaufmann Clemens; Richard Claxton Palmer
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1975-11-13
Publication date: 1976-05-26
Also published as: CA1058751A; FR2291570B1; US3930117A; JPS5172424A; FR2291570A1; GB1522988A

Description

7847-75/Kö/S
HCA Nr. 68689
USSN 523,311
Convention Date:
November 14, 1974

RCA Corporation, Hew York, N.Y., Y.St.A.

Abspielnadel für einen Bildplattenspieler

Die Erfindung betrifft eine Abspielnadel für einen Bildplattenspieler mit einem Trägerteil aus Isoliermaterial, das nach unten zu einer Kante verjüngt ist und eine im wesentlichen ebene Endfläche aufweist, wobei die Kante eine gekrümmte, an der Endfläche endende Bodenfläche von gegebener Länge hat und wobei auf der Endfläche eine Schicht aus leitermaterial von gegebener Dicke angebracht ist. Die Abspielnadel ist zum Abspielen von Plattenige eignet, auf denen sowohl Bildinformation als auch der dazugehörige Begleitton aufgezeichnet ist.

In der ÜSA-Patentschrift 3 842 194 (vom 15. 10. 1974) sind Bildplattenspieler, die auf dem Prinzip der Kapazitätsmodulätion beruhen, beschrieben. Bei einer dort beschriebenen Anordnung besteht eine Informationsspur aus geometrischen Änderungen im Boden einer Spiralrille einer Aufzeichnungsplatte, deren Oberfläche aus Leitermaterial besteht, das mit einem dünnen Belag aus Dielektrikum oder Isoliermaterial bedeckt ist. Bei Umdrehung der Aufzeichnungsplatte aud&einem tragenden Plattenteller ergeben sich Änderungen der Kapazität zwischen einer leitenden Elektrode an einer Abspielnadel und dem Leiternaterial der Platte; diese Kapazitätsänderungen

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werden zwecks Wiedergewinnung der aufgezeichneten Information erfaßt.

Bei einer besonders erfolgreichen Ausgestaltung der Informations spur gemäß der dortigen Erfindung wechseln eingetiefte Bereiche, die sich quer über den Rillenboden erstrecken, mit nicht-eingetieften Bereichen ab, wobei die Frequenz des Wechsels sich entsprechend der Amplitude der aufgezeichneten Videosignale ändert. Das aufgezeichnete Signal hat somit die Form eines entsprechend den Videosignalen frequenzmodulierten Trägers. G-emäß einer bevorzugten Methode zum Aufzeichnen der Information auf einer vorgerillten Vaterbildplatte oder Bildplattenfolie wird ein im Rillenboden der Folie angebrachtes elektronenstrahlempfindliches Material mit einem Elektronenstrahl beaufschlagt und abgetastet, der entsprechend FM-Trägersignalen intensitätsmoduliert ist, so daß beim anschließenden Entwickeln das gewünschte Reliefmuster im Rillenboden zurückbleibt. Ein vorteilhaftes Aufzeichnungsverfahren zur Gewinnung eines solchen Relief musters ist beispielsweise in der USA-Patentanmeldung Ser.No.335 (eingereicht am 23.2.1973) beschrieben.

In der USA-Patentanmeldung Ser.Uo. 441 069 (eingereicht am 11.2.1974) sind Aufzeichnungsverfahren für Bildplatten gemäß der eingangs genannten USA-Patentschrift beschrieben, nach denen in vorteilhafter Weise ein FBAS-Signal mit Begleitton aufgezeichnet werden kann. Dabei wird mit den Begleittonsignalen ein niederfrequenter Tonträger über einen Niederfrequenzhub-Bereieh frequenzmoduliert. Das Ausgangssignal des Tonträgermodulators wird zum Ausgangssignal eines Bildträgermodulators hinzugefügt. Im Bildträgermodulator wird ein hochfrequenter Bildträger über einen Hochfrequenzhub-Bereich mit einem FBAS-Signal (mit Leuchtdichte Signalen, die ein gegebenes Frequenzband einnehmen, und Farbartsignalen, die als Seitenbandkomponente η eines modulierten Farbträgers unter Verkämmung oder Verschachtelung

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mit Leuchtdichtesignalkomponenten in einem mittleren oder Zwischenbereich des gegebenen Frequenzbandes erscheinen) frequenzmoduliert. Die Spitze-Spitze-Amplitude des Ausgangssignals des Tonträgermodulators wird auf einem Wert oder Pegel gehalten, der klein gegenüber dem Spitze-Spitze-Amplitudenpegel des Ausgangssignals des Bildträgermodulators ist. Das durch Vereinigung der modulierten Träger gewonnene resultierende Signal wird einer Clipper- oder Abkapperanordnung zugeleitet, die ein Ausgangssignal liefert, das die Form einer Impulsfolge hat, deren Folgefrequenz der Frequenz des frequenzmodulierten Bildträgers entspricht und deren "Tastverhältnis" (Impulslänge oder Verhältnis der Impulsdauer zur-Impulsperiode) sich zyklisch beiderseits des Wertes 0,5 ändert, wobei die Frequenz dieser zyklischen Änderung des Tastverhältnisses oder der Impulslänge der Frequenz des frequenzmodulierten Tonträgers entspricht.

Das pulslängenmodulierte Ausgangssignal der Clipper- oder Begrenzeranordnung wird für die Zuleitung an eine geeignete Aufzeichnungseinrichtung verstärkt und behandelt. Für die Aufzeichnung kann beispielsweise ein SBM-Recorder von der in der eingangs genannten USA-Patentschrift beschriebenen Art verwendet werden, wobei die Intensität des abtastenden Elektronenstrahls entsprechend dem von der Clipperanordnung gelieferten Signal gesteuert wird. Beim Yorbeilaufen aufeinanderfolgender Hillenbodenbereiche einer gerillten Vaterplatte oder Plattenfolie, die mit einer Schicht aus elektronenstrahlempfindlichem Material (unter Bildung einer glatt gekrümmten Fläche für die Rille) beschichtet ist, durch den Strahlengang des Elektronenstrahls werden die einzelnen Bereiche in einem durch das intensitätssteuernde Signal bestimmten Muster strahlbeaufschlagt, so daß beim anschließenden Entwickeln im Rillenboden der Plattenfolie ein dem Bestrahlungsmuster entsprechendes Muster von geometrischen Änderungen entsteht.

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Von der Vaterplatte oder Plattenfolie kann, beispielsweise nach den in der eingangs genannten USA-Patentschrift beschriebenen Methoden, eine Plattenmatrize angefertigt werden, mittels deren in einer herkömmlichen Plattenpresse eine Vielzahl von Kopieplatten aus Thermoplastmaterial gepreßt werden kann, deren jede eine Rille aufweist, in deren Boden eine Informationsspur, bestehend aus geometrischen Änderungen in dem im Rillenboden der Vaterplatte vorhandenen Muster, erscheint. Die gerillte Oberfläche jeder Kopieplatte wird dann, wie z.B. in der eingangs genannten USA-Patentschrift beschrieben, mit einer Schicht aus Leitermaterial und einem darüber angebrachten äußeren Belag aus Dielektrikum oder Isoliermaterial versehen. Die einzelnen Schichtdicken sind dabei so klein, daß die Leiterschicht mit dem darüber befindlichen Isolierbelag den Kontouren der Rille und den geometrischen Änderungen im Rillenboden folgen.

Bei Anwendung der Prinzipien der genannten USA-Patentanmeldung Ser.No. 441 069 auf das Aufzeichnungsverfahren, wie beispielsweise oben beschrieben, ist die Struktur oder derAufbau der einzelnen beschichteten Kopieplaiten wie folgt: Die geometrischen Änderungen im Rillenboden bestehen aus jeweils abwechselnd einer ersten Querschnittsform der Rille, wobei der beschichtete Rillenboden und die angrenzenden beschichteten Rillenwände eine stetige glatte Kurve bilden, und einer zweiten Querschnittsform, bei welcher der Rillenboden gegenüber dem Rillenbodenniveau der ersten Querschnittsform eingetieft ist. Die Frequenz oder Häufigkeit, mit der sich diese Änderungen über eine gegebene Bogenlänge eines Rillenumgangs wiederholen, ändert sich dabei in Längsrichtung der Rille entsprechend der Amplitude eines PBAS-Signals, das Komponenten enthält, welche die Leuchtdichte und die Parbart im abgetasteten Aufzeichnungsbild wiedergeben. Das Verhältnis der Längsabmessung (in Rillenlängsrichtung) eines eingetieften Rillenbodenbereichs zur

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Längsabmessung eines benachbarten nicht-eingetieften Rillenbodenbereichs ändert sich in Rillenlängsrichtung zyklisch beiderseits des Wertes 1. Die Frequenz oder Häufigkeit, mit der sich diese zyklische Verhältnisänderung über eine gegebene Bogenlänge eines Rillenumgangs wiederholt, ändert sich entsprechend der Amplitude eines Audiosignals, das den aufgezeichneten Begleitton der aufgezeichneten Bildsignale wiedergibt.

Beim Abspielen einer nach diesem Verfahren erhaltenen Bildplatte kann unter bestimmten Umständen eine Toninterferenz oder Tonstörung in der Bildwiedergabe auftreten, die störende, den Betrachter möglicherweise ablenkende Mustererscheinungen zur Folge hat. Es wurde gefunden, daß solche Tonstörungen insbesondere als Folge der Wechselwirkung zwischen bestimmten Problemen der Plattenstruktur und der Abspielnadelansprechung auftreten, wie nachstehend erklärt wird.

In der Praxis der Elektronenstrahlaufzeichnung einer gerillten, mit elektronenstrahlempfindlichem Material beschichteten Vaterplatte Oder Plattenfolie in der in der oben genannten USA-Patentanmeldung Ser.No. 335 024

beschriebenen Weise kann es sein, daß der Querschnitt des fokussierten Elektronenstrahlbündels eine nicht-ideale, abgestufte (z.B. glockenförmige) Elektronenverteilung aufweist, so daß eine ideale Informationsspurgeometrie mit abwechselnd ungestörten Rillenbodenbereichen und geradrandigen Eintiefungen schwierig zu erzielen ist. Vielmehr neigen die Eintiefungen dazu, gekrümmte Ränder zu haben, und es ergibt sich eine Erosion der Rillenbodenbereiche zwischen den einzelnen Eintiefungen.

Wenn der Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Eintiefungen genügend klein ist, so ergibt sich durch übereinandergreifende Erosionseffekte eine Verringerung der Höhe des Rillenbodenbereichs zwischen den Eintiefungen - eine

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Erscheinung die im folgenden als "Signalspurabfall¹¹ bezeichnet wird. Wenn ein solcher Signalspurabfall auftritt, so ändert sich dessen Ausmaß oder Schärfe (abhängig von der Dichte des Abstands zwischen den aufeinanderfolgenden Eintiefungen) direkt mit der Bildträgerfrequenz. Ferner ändert sich, bei Anwendung des oben genannten Pulslängenmodulationsverfahrens, der Signalspurabfall entsprechend dem niederfrequenten Tonträger, da durch die Pulslängenmodulation der Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Eintiefungen verändert wird. Das Ausmaß oder die Schärfe des Signalspurabfalls erhöht sich im allgemeinen mit fortschreitender Bewegung vom äußersten in Richtung zum innersten Umgang der Spiralrille der Platte, da mit sich verringerndem Durchmesser der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Signalelementen, die irgendeine bestimmte momentane Bildträgerfrequenz repräsentieren, immer geringer wird.

Beim Abspielen einer Bildplatte mit Signalspurabfall aufweisenden Rillenbereichen kann u.a. der Abstand zwischen dem Nadelelektrodenboden und den relativ nicht-eingetieften Bereichen des unter der Nadel vorbeilaufenden Rillenbodens sich ändern. Der Isolierträgerteil der Nadel ist wünschenswert erweise von erheblich größerer Länge (in Rillenlängsrichtung) als der Leiterelektrodenteil. Die jeweilige Lage des Nadelelektrodenbodens wird daher hauptsächlich durch die Höhe der den Isolierträgerteil abstützenden nicht-eingetieften Rillenbodenbereiche bestimmt. Bei Auftreten von Signalspurabfall-Änderungen führen Unterschiede in der Höhe des Rillenbodens unter den entsprechenden Nadelteilen zu den oben erwähnten Änderungen des Abstands zwischen dem Nadelelektrodenboden und dem Rilleriboden.

Eine Folge der oben erwähnten Abstandsänderungen ist, daß die durch Wahrnehmender Änderungen der Kapazität zwischen der Nadelelektrode und der Leiterschicht der Platte gewonnenen Signale eine unerwiinsDhte Amplitudenmodulation, welche die Signalspurabfall-Änderungen reflektiert, aufweisen. Jedoch sind diese Amplitudenmodulationseffekte bis zu einem erheb-

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lichen Grade tragbar, ohne daß sie zu störenden Toninterferenzen mit der Bildwiedergabe führen, da dem BiId-FM-Demodulator des Plattenspielers, von dem die BAS-Signale gewonnen werden, eine Begrenzerschaltung vorgeschaltet ist, welche die störende Amplitudenmodulation der wiedergewonnenen Signale effektiv beseitigen kann.

Ein schwierigeres Problem entsteht durch das Auftreten einer Phasenmodulation der wiedergewonnenen Bildträgersignale aufgrund von Signalspurabfall-Änderungen. Da Phasenmodulationen durch die Begrenzerschaltung nicht beseitigt werden, kann eine solche störende Phasenmodulation aufgrund der Signalspurabfall-Änderungen zur Folge haben, daß das vom Bild-FM-Demodulator des Plattenspielers erzeugte BAS-Signal den niederfrequenten FM-Tonträger als Störkomponente enthält.

Um zu verstehen, wie diese unerwünschten Phasenmodulation^ effekte durch Signalspurabfall-Änderungen hervorgerufen werden können, muß man die Struktur der Abspielnadel und ihre elektrischen Eigenschaften betrachten. In der eingangs genannten USA-Patentschrift sind zwei alternative Formen der Nadelstruktur angegeben: 1. eine symmetrische Struktur, bei welcher die leitende Nadelelektrode zwischen Isolierträgermaterial "eingebettet" ist, das sich vor und hinter der Elektrode symmetrisch erstreckt; und 2. eine asymmetrische Struktur, bei welcher die Nadelelektrode aus einem leitenden Belag auf der Hinterseite eines Isolierträgers besteht.

Die oben erwähnte asymmetrische Nadelform hat sich im Hinblick auf eine leichte Herstellbarkeit der Nadel als zweckmäßig erwiesen. Jedoch besteht bei einer solchen asymmetrischen Nadel während des Abspielens in einer umlaufenden Plattenrille das Material auf der Rückseite der Elektrode aus luft, während vor der Elektrode sich das Isolierträgermaterial der Nadel befindet. Das Isolierträgermaterial hat typischerweise eine Dielektrizitätskonstante, die erheblich von der

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der Luft abweicht; z.B. bei Verwendung von Saphir als Isolierträgermaterial ist dessen Dielektrizitätskonstante ungefähr neunmal so groß wie die der Luft.

Wegen dieses Unterschieds der Dielektrizitätskonstanten steuert bei der asymmetrischen Nadel ein gegebener Flächenbereioh der Leiterschicht der Plattenrille in einer gegebenen Höhe und unmittelbar vor der Nadelelektrode einen größeren Anteil zur G-esamtkapazität zwischen Elektrode und Platte bei als ein vergleichbarer 3?lächenbereich der Leiterschicht der Platte in der gleichen Höhe unmittelbar hinter derÄdelelektrode. Wenn der Boden der Nadelelektrode sich ziemlich dicht bei der Leiterschicht der Platte befindet (z.B. wenn die Elektrode einen nicht-eingetieften Bereich des Rillenbodens berührt), so werden diese ungleichen vorderen und hinteren Anteile von demjenigen großen Anteil überwogen, den der Leiterschichtbereich unmittelbar unter der Nadelelektrode zur G-esamtkapazität zwischen Elektrode und Platte beisteuert. Wenn dagegen die Leiterschicht der Platte vom Boden der Nadelelektrode wegfällt (z.B. wenn die Elektrode über einer Eintiefung im Rillenböden zentriert ist), so geht der Anteil des unmittelbar unter der Elektrode befindlichen 3?lächenbereichs sehr schnell zurück, während die relative Bedeutung des vorderen Anteils ansteigt, so daß die Nadelansprechung gewissermaßen nach vorn "kippt".

Bei Abwesenheit von Signalspurabfall-Änderungen ist diese durch die Asymmetrie der Nadel sich ergebende Vorwärtskippung der Nadelansprechung tragbar. Zwar tritt die Mitte eines Übergangs zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der Kapazität zwischen Elektrode und Platte vor dem Zeitpunkt der Zentrierung eines Eintiefungsrandes unter der Nadelelektrode auf; jedoch ist der Grad dieser Voreilung im wesentlichen konstant. Wenn dagegen Signalspurabfall-Änderungen vorhanden sind, so daß der Abstand zwischen Nadelelektrodenboden und Rillenboden sich ändert, so ändert sich der β-rad der Voreilung mit diesen Abstandsänderungen. Die zeitliche Lage

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der Kapazitätstibergänge wird somit durch die Signalspurabfalländerungen beeinflußt. Durch diejenigen Signalspurabfall-Änderungen, die der Pulslängenmodulation mit Tonträgerfrequenzen folgen, kann daher eine Phasenmodulation des Bildträgers mit den Tonträgerfrequenisen hervorgerufen werden, wodurch sich eine unerwünschte Toninterferenz im wiedergegebenen Bild ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Äbspielnadel für einen Bildplattenspieler zu schaffen, mit der solche nachteiligen Toninterferenzen bei der Wiedergabe von Bildern aus den aufgezeichneten Signalen vermieden werden.

Eine Abspielnadel der eingangs genannten*Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schicht aus !leitermaterial ein Belag aus Isoliermaterial vorgesehen ist, dessen Dicke groß gegenüber der Dicke der leiterschicht und klein gegenüber der Länge der gekrümmten· Bodenfläche des Trägerteils ist.

Erfindungsgemäß wird also die asymmetrische Form der Abspfelnadel nach der eingangs genannten USA-Patentschrift durch die zusätzliche Anbringung eines die Leiterschicht überdeckenden Isolierbelages auf der Hinterseite der !Tadel modifiziert. Die Dicke dee zusätzlichen Isolierbelages ist groß gegenüber der Dicke der darunterliegenden Leiterelektrode, jedoch klein gegenüber der entsprechenden Abmessung des Isolierträgers, an dem die Elektrode befestigt ist. Die Dielektrizitätskonstante des Materials des Isolierbelages ist erheblich größer als die Dielektrizitätskonstante der Luft, undzwar vorzugsweise ungefähr gleich der Dielektrizitätskonstante des Materials des Isolierträgers.

Eine Abspielnadel dieser erfindungsgemäßen Ausbildung ist zwar nach wie Vor in räumlicher und mechanischer Hinsicht

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asymmetrisch, weist jedoch eine ausreichende Symmetrie der elektrischen Eigenschaften auf, um die oben erwähnte Kippung der Nadelansprechung, die sich andernfalls aufgrund der asymmetrischen Nadelform ergibt, deutlich zu verringern. Wird daher für die Wiedergabe einer Aufzeichnungsplatte, die Signalspurabfall-Inderungen aufweist, eine Abspielnadel in erfindungsgemäßer Ausbildung verwendet, so werden Phasenmodulationen des wiedergegebenen Bildträgers mit den Tonträgerfreigienzen weitgehend ausgeschaltet, so daß unerwünschte Toninterferenzen im wiedergegebenen Bild im wesentlichen vermieden werden.

G-emäß einer illustrativen Ausfuhrungsform der Erfindung wird ein Nadelträger aus Saphir mit einer Längs abmessung, am gekrümmten Boden der in die Plattenrille eingreifenden Kante, von ungefähr 3 bis ^ mn. verwendet, der auf seiner Hinterseite (beispielsweise nach einem geeigneten Zerstäubungs- oder Aufsprühverfahren) mit einer Leiterschicht aus Hafnium mit einer Dicke von ungefähr 0,1 /um beschichtet ist, die ihrerseits (z.B. ebenfalls durch. Aufsprühen) mit einer Dielektrikumschicht oder Isolierschicht aus Aluminiumoxyd mit einer Dicke von ungefähr 0,7 bis 1,0 Tarn beschichtet ist. Die Hafniumschicht und die Aluminiumoxydschicht sind an ihren Spitzen oder Kanten im wesentlichen in Anpassung an die Krümmung der darunterliegenden Trägerkante gekrümmt. Die Anpassung oder Angleichung der Krümmung erfolgt beispielsweise durch Nachläppen des Trägers mit den daran befestigten Schichten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Bs zeigen:

Pig. 1 eine teilweise weggebrochene perspektivische Darstellung der Bodenkante oder Spitze einer Abspielnadel in erfindungsgemäßer Ausbildung}

]?ig. 2a eine Querschnittsdarstellung des Bodens der Nadelkante nach Fig. 1 j

Fig. 2b eine Umrißdarstellung der Unterseite der gekrümmten Bodensegmente der Nadelkante nach Fig. 1; und

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Pig. 3 das Blocksehaltschema eines Bildplattenspielers, bei dem die Abspfelnadel nach I¹Ig. 1 mit Vorteil verwendet werden kann.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung die verjüngte,' kantenförmige Spitze einer Abspielnadel 10. Die in Fig. 1 gezeigte Hadelspitzenform stellt eine erfindungsgemäße Abwandlung der ITadelspitzenform nach Pig. 5 der eingangs genannten USA-Patentschrift dar. Die Abwandlung besteht im wesentlichen darin, daß über der (die Elektrode bildenden) Leiterschicht 30, die an der Rückseite 21 des Isolierträgerteils 20 angebracht ist, eine Schicht 40 aus Dielektrikumoder Isoliermaterial vorgesehen ist.

Die kantenförmige Spitze des Trägerteils 20 hat Seiten, die von der Hinterfläche 21 konvergierend zur Vorderseite der Nadel verlaufen, wobei nur eine dieser Seiten (23) in der perspektivischen Darstellung sichtbar ist. Die Seiten stoßen am Boden der Nadelvorderseite unter Bildung einer Messerschneide 28 zusammen. Oberhalb der Messerscnneide 28 enden die konvergierenden Seiten an den Rändern einer Stirnfläche von dreieckiger Porm (in der perspektivischen Darstellung nicht sichtbar). Hinter der Messerschneide 28 ist der Boden 29 des Trägerteils gekrümmt.

Die verjüngt zulaufende Rückfläche 21 des Trägerteils hat konvergierende gerade Ränder, die in einer gekrümmten oder abgerundeten Bodenkante enden. Jede der auf der Rückfläche 21 angebrachten Schichten 30 und 40 hat ebenfalls konvergierende gerade Ränder, die in einer abgerundeten Bodenkante enden.

I¹Ig. 2a zeigt eine Querschnittsdarstellung des Bodens der Nadelspitze nach Pig. 1 in der Axialebene durch die Messer schneide 28. Wie in Pig. 2a gezeigt, ist die LSnge· ^wcⁿ (längs des gekrümmten oder abgerundeten Bodens der Nadelspitze) des Isolierbelages, gegeben durch die Dicke der Schicht 40,

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groß gegenüber der Bodenlänge ("L") der Elektrode, gegeben durch die Dicke der Leiterschicht 30, jedoch kurz gegenüber der Bodenlänge ("s") des Trägerteils 20.

Pig. 2b zeigt eine von unten gesehene Umrißdarstellung des segmentierten, abgerundeten Bodens der Nadelspitze nach Pig. 1. Wie man in Pig. 2b sieht, hat der "Pußabdruck" der Nadel einen dreieckförmigen Umriß, wobei die Breite des abgerundeten Bodens der Nadelspitze von hinten nach vorn abnimmt, und zwar von einem Maximum an der Rückfläche der Schicht 40 bis zu einem Punkt am Beginn der Messerschneide

Bei einer illustrativen Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Abspielnadel besteht das Isolierhalterteil 20 aus Saphir, mit einer Abmessung "s" von 3,0 bis 4,0 mn, während die Nadelelektrode durch eine Leiterschicht 30 aus Hafnium mit einer Dicke von ungefähr 1000 A* (0,1 Hm) gebildet ist. Ein annehmbarer &_rad der Symmetrierung der Nadelansprechung für eine Abspielnadel mit den oben genannten Abmessungen wird durch die Anbringung eines Belages in Porm einer Isolierschicht 40 aus Aluminiumoxyd mit einer Dicke von ungefähr 0,7 bis 1,0 μ erzielt.

Die Herstellung von Abspielnadeln der oben beschriebenen Porm kann beispielsweise wie folgt geschehen: Die eine Hauptfläche eines scheibenförmigen Körpers aus Saphir mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von mehreren (z.B. 2) cm wird durch Aufsprühen oder Aufstäuben mit einer Hafniumschicht (0,1 lam dick) beschichtet. Die hafniumbeschichtete Pläche der Scheibe wird dann in einem zweiten Aufsprühechritt zusätzlich mit einer Schicht (0,7 bis 1,0 «m dick) aus Aluminiumoxyd beschichtet. Die zweifach beschichtete Scheibe wird dann in einzelne parallelseitige Einheiten mit ;je einer Länge von 2,5 mm, einer Breite von 0,4 mm und einer durch die Dicke der zweifach beschichteten Scheibe gegebenen Dicke zerschnitten. Zur Herstellung einer Abspielnadel aus einer dieserEinheiten werden zunächst die Schmalseiten grobgeläppt,

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so daß die Stirnfläche und die' konvergierenden Seiten der Nadelspitze entstehen. Bei entsprechendem Verkanten der Einheit während des Seitenläppens bilden die konvergierenden Seiten eine über das eine Ende der Einheit abgewinkelte Messerschneide. In einem Pertigläppschritt wird ein Teil der Messerschneide entfernt und durch eine abgerundete oder gekrümmte Bodenkante ersetzt, wobei die Krümmung einen Kreisbogen bildet und so gewählt ist, daß sie der Krümmung nichteingetiefter Bereiche des Rillenbodens der abzuspielenden Platten im wesentlichen angepaßt ist.

Pig. 3 zeigt das Blockschaltschema eines Bildplattenspielers unter Verwendung einer Abspielnadel 10 von der in Pig. 1 gezeigten Porm. Der Plattenspieler hat einen Plattenteller 110, auf dem eine Bildplatte 100 aufliegt und der durch einen Plattenteller-Drehantrieb 112 mit im wesentlichen konstanter Drehgeschwindigkeit drehbar ist.

Die Bildplatte 100 hat die in der eingangs genannten USA-Patentschrift beschriebene älLgemeine 3?orm, mit einer mit Spiralrille versehenen Plattenoberfläche, die mit einer Schicht aus Leitermaterial und einer darüberliegenden Schicht aus Isoliermaterial beschichtet ist. Die Geometrieänderungen des Rillenbodens, welche die Information3spur in der Spiralrille der Platte bilden, bestehen aus abwechselnd einer Querschnittsform, bei welcher der beschichtete Rillenboden und die angrenzenden beschichteten Rillenwände eine durchgehende glatte Kurve bilden, und einer zweiten Querschnittsform, bei welcher der Rillenboden gegenüber dem Rillenbodenniveau der ersten Querschnittsform eingetieft ist. Entsprechend dem System nach der eingangs genannten USA-Patentanmeldung Ser.MO.

441 069 ändert sich die Häufigkeit

oder frequenz, mit der dieser Wechsel zwischen den beiden Querschnittsformen sich über eine gegebene Bogenlänge eines Rillenumgangs längs der Rille wiederholt, entsprechend der BAS-Information, während das Verhältnis zwischen der Längs-

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abmessung eines eingetieften Rillenbodenbereiches und der längsabmessung eines benachbarten nicht-eingetieften Rillenbodenbereichs sich entsprechend der Begleittoninformation ändert. Der Begleitton kann beispielsweise in stereophonischer Form aufgezeichnet sein, und entsprechend dem Verfahren nach der USA-Patentanmeldung Ser.Bo. 522 811 (eingereicht am 12.11.

1974) ergibt sich die oben erwähnte

Verhältnisänderung aus der Summe zweier J¹M-Tonträger mit unterschiedlichen Hubbereichen von niederen Frequenzen gegenüber den Hubbereichsfrequenzen für die (der Bildinformation entsprechenden) Änderungen der Hillenbodenform.

Die Spitze der Abspielnadel 10 läuft in der Rille der sich drehenden Aufzeichnungsplatte 100, wobei die abgerundete Bodenkante der Spitze (deren Form im wesentlichen der Krümmung der durchgehenden Plattenkurve der Rille angepaßt ist) normalerweise die beschichtete Oberfläche der relativ nichteingetieften Bereiche des Eillenbodens erfaßt. Die Änderungen der Kapazität zwischen Abspielnadel und Platte, die sich beim Vorbeilaufen der abwechselnden Rillenbodenformen unter der nadelspitze ergeben, werden durch (mit der Nadelelektrode 30 gekoppelte) Signalabnehmerschaltungen 120 in entsprechende elektrische Signaländerungen umgewandelt, wie in der eingangs genannten USA-Patentschrift beschrieben. Eine vorteilhafte Anordnung für die Signalabnehmerschaltungen 120 ist beispielsweise in der USA-Patentanmeldung Serial No. 451 103 (eingereicht am 14.3.1974) beschrieben.

Das an der Klemme 0 anstehende Aus gangs signal der Signalabnehmerschaltungen 120 wird drei Bandpaßfiltern 131, 141 und 151 zugeleitet. Der Durchlaßbereich des Bandpaßfilters 131 umfaßt den relativ niederfrequenten Hubbereich (und entsprechende benachbarte Seitenbänder) eines ersten von zwei abgespielten FM-Tonträgern. Der selektiv vom Bandpaßfilter 131 durchgelassene Ausgangssignalteil gelangt nach Begrenzung in einem Begrenzer 133 zu einem ersten Tonträger-FM-Demodulator 135.

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-Das Demodulatorausgangssignal erscheint nach Filterung in einem Tiefpaßfilter 137 als erstes Audiosignal am Ausgang A.

Das Bandpaßfilter 141 hat einen Durchlaßbereich, der den verhältnismäßig niederfrequenten Hubbereich (mit dazugehörigen Seitenbändern) des zweiten ]?M-Tonträgers umfaßt, und das Ausgangssignal dieses Bandpaßfilters gelangt nach Begrenzung in einem Begrenzer 143 zu einem zweiten Tonträger-FM-Demodulator 145· Das Ausgangssignal dieses Demodulators erscheint nach Filterung in einem Tiefpaßfilter 147 als zweites Audiosignal am Ausgang A¹.

Der Durchlaßbereich des Bandpaßfilters 151 umfaßt den relativ hochfrequenten Hubbereich (mit dazugehörigen Seitenbändern) des FM-Bildträgers. Der vom Bandpaßfilter 151 selektiv durchgelassene hochfrequente Ausgangssignalteil wird in einem Begrenzer 153 effektiv von störender Amplitudenmodulation des wiedergewonnenen Bildträgers befreit. Das Ausgangssignal des Begrenzers 153 gelangt zu einem Bildträger-FM-Demodulator 155. Ein das Ausgangssignal des Demodulators 155 empfangendes Tiefpaßfilter 157 erzeugt am Ausgang P BAS-Signale.

Bei mit Isolierbelag gemäß Fig. 1 versehener Abspielnadel 10 ergibt sich nur in verhältnismäßig geringem Maße die eingangs erläuterte "Yorwärtskippung" der Nadelansprechung. Dadurch, daß sowohl auf der Rückseite als auch auf der Vorderseite der Nadelelektrode 30 Isoliermaterial, dessen Dielektrizitätskonstante größer als die der Luft ist, angebracht ist, wird die elektrische Asymmetrie erheblich verringert. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Dielektrizitätskonstanten der Materialien des Belages 40 und des Trägerteils 20 im wesentlichen gleich sind (wie z.B. bei der hier beispielsweise vorgesehenen Verwendung eines AIuminiumozydbelages und eines Trägerteils aus Saphir, das bekanntlich eine kristalline Form des Aluminiumoxyds darstellt). Zwar verbleibt infolge der kürzeren Länge des Belages eine

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gewisse restliche elektrische Asymmetrie, die sich jedoch bei den hier beispielsweise genannten Abmessungen nur geringfügig auswirkt.

Wenn die mit Isolierbelag versehene Abspielnadel 10 auf Signalspurabfall-lnderungen infolge Tonträger-Pulslängenmodulation in der Rille der Aufzeichnungsplatte 100 trifft, so kann zwar nach wie vor eine störende Amplitudenmodulation des wiedergewonnenen Bildträgers durch Tonträgerinformation auftreten, jedoch ist der wiedergewonnene Bildträger relativ frei von störender Phasenmodulation durch die Tonträgerinformation. Bei Abstreifung der störenden Amplitudenmodulation, wie sie zweckmäßigerweise im Begrenzer 153 erfolgt, sind die am Ausgang P erzeugten BAS-Signale im wesentlichen frei von Tonträger-Interferenzkomponenten.

Ein gewisser G-rad an wünschenswerter Symmetrierung der Nadelansprechung läßt sich auch bei Verwendung von anderen Isoliermaterialien als Aluminiumoxyd für den Belag 40 erzielen. Zwei Beispiele solcher anderen Materialien sind. Corning 7740-G-las und Insotech IP-820-G-las. Die Dielektrizitätskonstante des 7740-G-lases (4,5) weicht so weit von der des Saphirs (ungefähr 9) ab, daß bei gemeinsamer Verwendung dieser Materialien die Nadelansprechung in geringerem Maße symmetriert wird als bei der vorstehend beschriebenen beispielsweisen Ausfiüirungsform. Bei Verwendung des IP-820-G-lases ist, wegen dessen höherer Dielektrizitätskonstante (8,3), dieses Problem weniger gravierend.

Ein weiterer faktor, der bei der Wahl des Materials für den Belag 40 zu berücksichtigen ist, ist der G-rad, bis zu welchem dessen Läppbarkeit der des Materials des Isolierhalterteils 20 angepaßt ist, da das Pertigläppen in einem gemeinsamen Arbeitsschritt für sämtliche Segmente der Abspielnadel für das Nadelherstellungsverfahren wünschenswert ist. Grlas-Saphir-Kombinationen sind wegen der unterschiedlichen

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Yerschleißraten dieser beiden Materialien weniger vorteilhaft.

Außerdem ist bei der Wahl des Materials für den Belag die Haftfähigkeit des Materials an der Leitersehicht 30 zu berücksichtigen. Es hat sich gezeigt, daß bei einem Aluminiumoxydbelag ein befriedigendes Haftvermögen an einer Hafniumelektrode erzielbar ist.

Während des Betriebs des Plattenspielers nach Pig. 3 ist eine solche Orientierung der Abspielnadel 10 in der Plattenrille erwünscht, daß (a) die EndELäche 21 (Pig. 1) sich quer zur Rille, im wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse der Rille an der Stelle der Signalabnahme erstreckt und (b) die verengte oder zulaufende Vorderseite der Nadelspitze in Richtung entgegengesetzt zur Rillenbewegungsrichtung weist.

Die Dickenabmessung des Belages 40 ist wünschenswerterweise groß gegenüber der Summe aus der Dicke des Isolierbelages der Platte und der maximalen Größe des Signalspurabfalls, die längs der Informationsspur der Plattenrille auftritt (wobei ein typischer Wert für diese Summe ungefähr Q,Ium ist).

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Claims

Patent ansprü cn

ΊJ Abspielnadel für einen Bildplattenspieler mit einem

»m/r

Trägerteil aus Isoliermaterial, das nach unten zu einer Kante verjüngt ist und eine im wesentlichen ebene Endfläche aufweist, wobei die Kante eine gekrümmte, an der Endfläche endende Bodenfläche von gegebener Länge hat und wobei auf der Endfläche eine Schicht aus leitermaterial von gegebener Dicke angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schicht aus !leitermaterial (30) ein Belag aus Isoliermaterial (40) vorgesehen ist, dessen Dicke groß gegenüber der Dicke der Leiterschicht (30) und klein gegenüber der länge der gekrümmten Bodenfläche (29) des Trägerteils (20) ist.
2. Abspielnadel nach Anspruch 1 zum Abspielen einer Bildplatte mit einer Spiralrille, welche aufgezeichneter Bild- und Toninformation entsprechende geometrische Änderungen enthält, wobei der Boden dieser Spiralrille entlang der Rillenlänge sich wiederholende Bereiche mit im v/esentlichen der gleichen Krümmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der gekrümmten Bodenfläohe des Trägerteils im wesentlichen der Krümmung der genannten Eillenbodenbereiche entspricht und daß sowohl die leiterschicht (30) als auch der Isolierbelag (40) gekrümmte Bodenkanten aufweisen, deren Krümmung im wesentlichen der Krümmung der gekrümmten Bodenfläche des Trägerteils entspricht.
3. Abspielnadel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite der gekrümmten Bodenfläche über deren Länge im Verhältnis zum Abstand von •der Endfläche abnimmt.

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4. Abspielnadel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der gekrümmten Bodenkante des Isolierbelages größer ist als die maximale Breite der gekrümmten Bodenfläche des Trägerteils.
5. Abspielnadel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante des Belagmaterials erheblich größer ist als die Dielektrizitätskonstante der Luft.
6. Abspielnadel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante des Belagmaterials im wesentlichen der Dielektrizitätskonstante des Materials des Trägerteils angepaßt ist.

7. Abspielnadel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil aus Saphir und der Isolierbelag aus Aluminiumoxyd bestehen.

8. Abspielnadel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitermaterial der Leiterschicht Hafnium ist.

9. Bildplattenspieler mit Verwendung einer Abspielnadel · nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die abzuspielende Bildplatte drehbar auf einen Plattenteller so auflegbar ist, daß die Kante des Trägerteils der Abspielnadel in die Spiralrille der Platte einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Plattentellers so festgelegt ist, daß aufeinanderfolgende Bereiche der einzelnen Umgänge der Spiralrille jeweils unter dem Trägerteü, der Leiterschicht und dem Isolierbelag der Abspielnadel in dieser Reihenfolge vorbeilaufen; und daß an

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die Leiterschicht der Abspielnadel elektrisch, eine Schaltungsanordnung angekoppelt ist, die bei sich drehender Bildplatte auf dem Plattenteller elektrische Signaländerungen entsprechend der aufgezeichneten Bild- und Toninformation erzeugt.

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