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Abtaster für Dichtspeicherplatten
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Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Abtaster mit Abtastspitze
und piezoelektrischem {wandler zur Wiedergabe von Bildplatten und sonstigen trägerfreouenten
Signaispeicherpiatten mit geometrisch modulierten Rillen oder Signalreihen. Da solche
Platten eine extrem hohe Speicherdichte ermöglichen, werden sie im folgenden kurz
"Dichtspeicherplatten" genannt.
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Bei derartigen #btastsystemen ist es erforderlich, daß die Abtastnadel
die modulierten Rillen in der Weise abtastet, daß eine genügend große Schwingungsamplitude
oder modulierte Kraft auf den piezoelektrischen #tastwandler übertragen wird. Die
Erkennbarkeit der Iqutzaignale muß über dem gesamten modulierten Frequenzbereich
mit ausreichendem Bauschabstand gewährleistet sein.
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Es ist bekannt, zur Abtastung von Dichtspeicherplatten Laser-Systeme
zu verwenden. Hierbei wird ein Laserstrahl-Bündel mit Hilfe eines Linsensystems
auf die modulierte Rille gelenkt. Je nach Art der Platte wird der durchscheinende
oder reflektierte Strahl durch die Signalfolge der Rille moduliert. Der so modulierte
Lichtstrahl wird von einem fotoelektrischen wandler aufgefangen und dann elekronisch
weiterverarbeitet.
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Alle bekannten Laser-Systeme sind extrem aufwendig und damit teuer,
denn sie benötigen für die berührungsfreie Abtastung sowohl eine vertikale als auch
horizontale Servo-Nachführelektronik. Dariiber hinaus ist es prinzipiell unmöglich,
mit einem Laser Signale abzutasten, dessen Wellenlänge kürzer als die Wellenlänge
des Laserlichts ist. Deshalb ist es auch unmöglich, mit Lasern "langsam-laufende"
Bildplatten mit Drehzahlen unter ca 750 Upm abzutasten.
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Es ist ferner bekannt, geometrisch modulierte Dichtspeicher-Rillen
kapazitiv abzutasten. Dazu ist erforderlich, daß die Dichtspeicherplatte mit einer
leitenden Schicht und einer dielektrischen oder ferroelektrischen Schicht überzogen
ist. Ferner ist erforderlich, daß die elektrisch-leitende Schicht der Dichtspeicherplatte
über das Plattenspieler-Chassis
geerdet wird. Der Abtastdiamant
muß eine schlittenförmige gestalt und an der Rickseite eine metallische Elektrode
aufweisen. Nachteilig bei kapazitiven Abtastern sind die Tatsachen, daß man auf
mehrfach spezialbeschichtete Dichtspeicherplatten und eine spezielle Abtastspitze
an£ewiesen ist. regen der extrem geringen Abtastkapazität ist normalerweise ein
sehr hochfrequenter Hilfsoszillator erforderlich.
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Es ist schließlich bekannt, geometrisch modulierte Signale von Dichtspeicherplatten
mechanisch mit Hilfe von sogenannten Druckabtastern wiederzugeben. Hierbei ist direkt
am kufenförmigen Abtastdiamanten ein quaderförmiger piezoelektrischer Wandler, dessen
;*igenfrequenz oberhalb des bertragungsbereichs liegt, angebracht. Da die Federkraft
der stille ca looo bis lo.ooomal geringer ist als die Federkraft des piezoelektrischen
kristalls, ist damit auch die piezoel. Amplitude am iiristall ebenfalls ca looo
bis lo.ooomal geringer als die Amplitude der Rillenmodulation. Dies hat zweierlei
zur Folge: 1.) ein relativ geringes Ausgangssignal, 2.) eine relativ große Belastung
der Rille durch die Verformungsarbeit, was bei mehrfachem Abspielen zur Zerstörung
der ModUlation führen kann.
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Es ist rufgabe der Erfindung, einen Dichtspeicher-Äbtaster zu schaffen,
der sich durch folgende Merkmale auszeichnet: 1.) Universalität (er soll zur Abtastung
von möglichst vielen verschiedenen Dichtspeicherplatten geeignet sein).
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2.) Relativ großes Ausgangssignal über den gesamten Frequenzbereich,
insbesondere im Bereich der Trägerfrequenz.
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3.) Relativ große Plattenschonung durch geringe mechanische Verformung
des Plattenmaterials während des Abtastvorgangs.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Abtaststift
aus hartem Werkstoff, z.B. Diamant, mit einer aus der Schallplatten-Technik bekannten
Spitze und ein quaderförmiger piezoelektrischer Wandler durch eine elastische Zwischenschicht
aneinander gekoppelt sind, und wobei die Eigenfrequenz des elastisch befestigten
Abtaststifts im Bereich der Trägerfrequenz liegt.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß
die elastische Ankopplung des Äbtaststifts so bedämpft ist, daß sich eine
breite
Resonanzkurve ergibt, die den ganzen Übertragungsbereich überstreicht.
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Die elastische Befestigung des Abtaststifts bewirkt, daß er durch
die Modulation der Rille in Resonanz versetzt wird. Der Abtaststift führt somit
Schwingungen aus, deren amplitude bei geeigneter Dämpfung ungefähr so groß ist wie
die Amplitude der Modulation der Rille. Alf diese Weise wird die gegen mechanische
Zerstörung so empfindliche, modulierte Rille extrem wenig belastet. Die Impedanz
der Abtastspitze besteht fast ausschließlich aus dem durch die Dämpfung hervorgerufenen
Realteil, da sich im Resonanzbereich die imaginären Impedanzanteile der bewegten
Nadelmasse und der Rbckstellkraft der elastischen Aufhängen$ der Nadel ungefähr
gegenseitig aufheben.
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Ein weiterer Vorteil der Abstimmung auf Resonanz und damit der geringen
Impedanz des Abtaststifts besteht in der Möglichkeit, eine sehr geringe Aiflagekraft
zu wählen. Dies bewirkt nicht nur eine zusätzliche Schonung der modulierten Rille,
sondern darüber hinaus eine Schonung der Abtastspitze. Die Lebensdauer der der Abtastspitze
wird sowohl durch die geringe mechanische Impedanz des Stiftes als auch durch die
geringe Alflagekraft beträchtlich vergrößert.
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Im Gegensatz zu den Diamanten der Druckabtaster tastet der erfindungsgemäß
angekoppelte Abtaststift die Nodulation theoretisch nahezu ohne Verformung der Rille
ab. Da die Verformung vernachlässigbar gering ist, ist es nicht nötig, die Rille
mit einem schlittenförmigen Diamanten abzutasten, sondern es genügt ein aus der
Schallplatten-Technik bekannter Kegel, dessen Spitze einen Verrundungsradius von
ca 5 Mmaufweist. Dieser Äbtastradius kann somit weit größer sein als die Wellenlänge
der Moduln, tion.
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Durch die Verwendung von aus der Schallplatten-Technik bekannten Äbtastspitzen
wird es möglich, Universalabtaster für herkömmliche Schallplatten und Dichtspeicherplatten
zu konstruieren.
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Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 bis
3 dargestellt und sollen hier näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemäßen
Abtaster in Miniaturformat. Hierbei bedeutet (1) ein am Bbtastarm befindlicher Halter.
Der piezoelektrische Wandler (2) ist am Halter isoliert befestigt.
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den seitlichen Elektroden (3) ist je eine elektrische Zuleitung (4)
angelötet. Die Maße des piezoelektrischen Quaders sind in diesem Beispiel so gewählt,
daß seine Eigenfreauenzen oberhalb des Ubertragungsbereichs liegen. Unterhalb des
piezoelektrischen Quaders ist die Abtastspitze (5) in der erfindungsgemäßen Weise
über die elastisch-plastische Zwischenschicht (6) an den piezoelektrischen Quader
angekoppelt.
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Fig. 2 zeigt ebenfalls einen erfindungsgemäßen Abtaster mit piezoelektrischem
Wandler (7). Er unterscheidet sich von dem Abtaster nach Fig. 1 dadurch, daß die
Eigenfrequenzen bezüglich Länge und Höhe des Wandlers entweder unterhalb des Übertragungsbereichs
liegen oder wegen der gewählten Form (z.B. Horn-förmig) nicht stark ausgeprägt sind
und nur die Dicke des Wandlers so gewählt ist, daß deren Eigenfrequenz oberhalb
des ttbertragungsbereichs liegt. Die Abtastnadel (8) unterscheidet sich von der
Abtastspitze nach Fig. 1 dadurch, daß sie insbesondere dreiseitig von der elastischen
Befestigung (9) umgeben ist.
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Fig. 3 zeigt eine magnetische Version der Erfindung. Sie ist insbesondere
für den Bereich um ca loo kHz geeignet. kn der Abtastspitze (10) ist auf der Rillen-abgewandten
Seite ein Kegelstumpf-förmiger Ferritanker (11) befestigt. Das Abtaststift-haker-Gebilde
ist über eine erfindungsgemäße elastische Zwischenschicht an einen magnetischen
Kreis (12) mit Spule und Permanentmagnet (NS) befestigt.
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