DE3145351A1

DE3145351A1 - "informationsspeicher- und -abspielsystem sowie verfahren zum vermindern von schwebungen im videoteil eines signals"

Info

Publication number: DE3145351A1
Application number: DE19813145351
Authority: DE
Inventors: Gerald Doig 46260 Indianapolis Ind. Rose
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1980-11-21
Filing date: 1981-11-14
Publication date: 1982-10-14
Also published as: FR2494883B1; GB2089099A; FR2494883A1; JPS57113438A; US4371961A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Informationsspeicher- und -abspielsystem mit einer einen dielektrischen Stützkörper und eine leitende Elektrode aufweisenden Abspielnadel und mit einem leitenden, mit Informationen aufnehmenden Vertiefungen versehenen Aufzeichnungsträger, insbesondere mit einer Rillen mit darin aufgezeichneten Informationen in der Trägeroberfläche aufweisenden Platte, in welchem bzw. welcher die Information durch Relativbewegung zwischen der Oberfläche des Trägers und der Nadel und Erfassen von Kapazitätsänderungen zwischen der leitenden Nadelelektrode und der Trägeroberfläche wiederzugewinnen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Vermindern von Schallschwebungen im Videoteil eines Signals, welches mit Hilfe eines einen Informationsträger mit in dessen Trägeroberfläche aufgezeichneter Information enthaltenden, gerillten, kapazitiven Informationsspeicherund -abspielsystems und einer einen dielektrischen Stützkörper mit leitender Elektrode und einem mit dem Informationsträger in Berührung zu bringenden Schuh aufweisenden Abspielnadel wiederzugeben ist, wobei der Informationsträger zum Einstellen einer Relativgeschwindigkeit zwischen Trägeroberfläche und Abspielnadel zu drehen ist und wobei Kapazitätsänderungen zwischen der leitenden Elektrode der Nadel und der Trägeroberfläche mit Hilfe der Nadel abzutasten sind.

In der US-PS 38 42 194 wird eine Videoplatte mit einem veränderliche Kapazitäten nutzenden Wiedergabesystem beschrieben. In einer Ausführung wird dabei die für ein aufgenommenes Bild und den zugehörigen Ton repräsentative Information in Form eines Reliefmusters in einer relativ feinen Spiralrille an der Oberfläche einer Platte kodiert.

Beispielsweise können Rillenweiten von etwa 2,6 Mikrometern und Rillentiefen von etwa 0,5 Mikrometern angewendet werden. Die Platte wird mit einer Schmiermittelschicht bedeckt. Beim Abspielen greift eine etwa 2,0 Mikrometer starke, an der Spitze eine dünne leitende Elektrode aufweisende Wiedergabenadel in die Rille des auf einem Plattenteller gedrehten Trägers. Dabei werden Kapazitätsänderungen zwischen der Nadelelektrode und der Trägeroberfläche abgefühlt; aus diesen Kapazitätsänderungen wird die ursprünglich aufgezeichnete Information zurückgewonnen .

In der weiteren US-PS 41 62 150 wird eine Wiedergabenadel mit kielförmiger Spitze beschrieben. Diese Nadel besteht aus einem dielektrischen Stützkörper und einem sich verjüngenden Endstück, wobei der Stützkörper über Schultern in das Endstück übergeht. Die Elektrodenfläche wird dem Bug der Nadelspitze abgewandt angeordnet.

Nach den vorgenannten US-PS 38 42 194 und 41 62 510 werden die Nadelelektroden im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers gehalten. Dabei ergaben sich Schwierigkeiten durch Interferenz niederfrequenter Audiosignale mit dem Videosignal. Diese Niederfrequenz-Interferenzen, die auch als Ton-Schwebungsinterferenzen bezeichnet werden, haben eine Verschlechterung der Bildqualität und sogar einen Bildausfall zur Folge.

Ein Verfahren zum Überwinden vorgenannter Schwierigkeiten wird in der US-PS 39 30 117 beschrieben. Hiernach wird die als Nadelelektrode dienende Metallschicht mit einer Isolierschicht bzw. mit einer dielektrischen Schicht über-

zogen. Die aufgebrachte Isolierschicht dient dazu, die dielektrischen Kapazitäts-Streuwege des dielektrischen Stützkörpers abzugleichen bzw. zu kompensieren. Es wird dabei davon ausgegangen, daß die Ungleichheit der Wege durch den dielektrischen Stützkörper einerseits und durch die Luft andererseits zu der Ton-Schwebungsinterferenz beiträgt.

Es wurde im Zusammenhang mit dem Tonschwebungs-Problem auch schon vorgeschlagen, den äußeren Teil der metallisch leitenden Nadelelektroden zu oxidieren. Die oxidierte Metallschicht dient dazu, die dielektrischen Wege abzugleichen. Ebenso wie das Verfahren nach der US-PS 39 30 117 erfordert auch dieser Vorschlag zusätzliche Verfahrensschritte zum Abscheiden oder chemischen Behandeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Tonschwebungs-Interferenzen ohne zusätzliche Behandlungsschritte an der Nadel zu beseitigen. Die erfindungsgemäße Lösung wird bei dem eingangs genannten Informationsspeicher- und -ab-

spielsystem durch einen Winkel zwischen der Stirnfläche der Nadelelektrode und der Trägeroberfläche gelöst, bei dem die dielektrischen Wege zwischen Elektrodenstirnfläche und Trägeroberfläche sowohl in Richtung als auch in Gegenrichtung der Relativbewegung abgestimmt bzw. abgeglichen sind.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Schemazeichnung eines Schnitts durch die Anordnung eines Informations-Abspielsystems mit einer die Information von einer kapazitiven Videoplattenaufzeichnung abtastenden ersten Nadel; und

Fig. 2 eine Schemazeichnung eines Schnitts durch ein Informations-Abspielsystem mit einer zweiten Nadel.

In Fig. 1 wird eine erste Nadel 2 in einer Anordnung dargestellt, in der sie aufgezeichnete Informationen von einer kapazitiven Bildplatte 4 abtasten kann. Die Richtung der Relativbewegung zwischen Nadel 2 und Platte 4 wird durch den Pfeil 6 angedeutet.

Zur ersten Nadel 2 gehört ein dielektrischer Stützkörper 8, der im allgemeinen aus einem harten kristallinen Material, wie Diamant oder Saphir, herzustellen ist. Der Bug 10 befindet sich an der Vorderseite der Nadel 2 und kommt daher beim Abspielen - also bei einer Relativbewegung zwischen Nadel 2 und Platte 4 - als erstes mit der Oberseite 12 der Platte 4 in Berührung. Die teilweise auch als Nadelschuh bezeichnete Bodenfläche 14 der ersten Nadel 2 und die Oberseite 12 der Platte 4 werden im allgemeinen durch eine nicht gezeichnete Schmiermittelschicht voneinander getrennt. Bei dem Schmiermittel kann es sich um ein Polysiloxan handeln₉ welches durch Aufdampfen,, Aufsprühen oder andere übliche Weise aufzubringen ist.

Die Ton- und Bildinformation wird als Serie von Löchern oder Grübchen 16 in der Oberseite 12 der kapazitiven Videoplatte 4 aufgezeichnet. Bei Relativbewegung der Nadel

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2 zur Oberseite 12 der kapazitiven Videoplatte 4 werden die in der Oberseite 12 aufgezeichneten Informationssegmente mit der Nadelelektrode 18 als Kapazitätsänderungen abgetastet. Die Nadelelektrode 18 erfaßt dabei aufgezeichnete Informationsgrübchen 16 sowohl direkt unterhalb ihrer Bodenfläche 14 als auch solche Informationsgrübchen, die sich auf die Nadelelektrode 18 zu oder von der Elektrode 18 weg bewegen.

Wenn der Winkel zwischen der Stirnfläche 19 der Nadelelektrode 18 und der Oberseite 12 der Platte 4 gerade 90° beträgt, wird davon ausgegangen, daß die Nadelelektrode 18 die Auflaufinformationen (der sich nähernden Grübchen) stärker als die Ablaufinformationen (der sich entfernenden Grübchen) erfaßt. Das Ergebnis dieses Effekts ist eine Verzerrung der von der Elektrode erfaßten Wellenform. Die asymmetrischen dielektrischen Konstanten verstärken die Asymmetrie der dielektrischen Wege und führen zu dem verzerrten Signal, welches wiederum eine Ursache für die Ton-Schwebungsinterferenz der Videoinformation bildet.

Die vorgenannten Probleme können überwunden und die zugehörigen Schwierigkeiten betreffend die Ton-Schwebungsinterferenzen minimiert werden, wenn der Winkel zwischen der Nadelelektrode und der Aufzeichnungsoberseite erfindungsgemäß auf einen von 90° abweichenden Winkel eingestellt wird. Die Elektrode soll dabei so ausgerichtet werden, daß die dielektrischen Wege bzw. Bahnen auf beiden Seiten von der Nadelelektrode 18 zur Oberseite 12 der Plattenaufnahme abgeglichen werden. Der jeweilige Winkel zwischen Elektrodenstirnfläche 19 und Oberseite 12 kann empirisch bestimmt werden. Im allgemeinen liegt

der erste Winkel 20 zwischen Elektrodenstirnfläche 19 und Aufnahmeoberseite 12 unterhalb von 90 , während der zweite Winkel 22 zwischen Elektrodenstirnfläche 19 und Aufnahmeoberfläche 12 größer als 90° sein soll. Das rührt daher, daß die dielektrischen Konstanten von Luft und/oder Schmiermittel und dem Material des dielektrischen Stützkörpers 8 unterschiedlich sind. Ersichtlich befindet sich nämlich im Bereich des ersten Winkels 20 im wesentlichen Luft, während der dielektrische Weg im Bereich des zweiten Winkels 20 zu einem großen Teil durch das Material des Stützkörpers 8 führt.

Bei der ersten Nadel 2 gemäß Fig. 1 wird die die Nadelelektrode 18 aufnehmende Stirnfläche des dielektrischen Stützkörpers 8 so geläppt, daß der erste Winkel kleiner als 90° wird. Ein ähnliches Ergebnis könnte durch Läppen des Schuhs bzw. der Bodenfläche 14 der Nadel erzielt werden; auch auf diese Weise läßt sich der erste Winkel 20 auf Werte unterhalb von 90 einstellen.

Stattdessen kann eine Nadel gemäß Fig. 2 auch so geneigt bzw. geschwenkt werden, daß der erste Winkel 20 die gewünschte Größe erhält. Bei der zweiten Nadel 40 gemäß Fig. 2 mißt der Winkel zwischen der Elektrodenstirnfläche 19 und der Nadel—Bodenfläche 14 etwa 90°; die zweite Nadel 40 wird jedoch zur Oberseite 12 des Aufzeichnungsträgers 4 so geneigt, daß der erste Winkel 20 gleichwohl weniger als 90° mißt. Wenn die zweite Nadel 40 in der beschriebenen Weise geneigt wird, gelangt mehr Schmiermittel unter den angehobenen Vorderteil des Nadelkiels, so daß der erste Winkel 20 bei Abgleich der dielektrischen Wege kleiner als im Falle von Fig. 1 wird.

Außer dem Ziel der Minimierung der Ton-Schwebungsinterferenzen müssen auch weitere Faktoren berücksichtigt werden. Wenn der erste Winkel 20 zu klein wird, erfaßt die Nadelelektrode 18 nur einen Teil des Auflaufsignals mit der Folge einer Verschlechterung der Bildqualität. Ferner tastet die Elektrode 18 nicht nur die im Auflauf aufgezeichnete Information sondern in beträchtlichem Maße auch die Ablaufinformation ab, wodurch die Wellenform verzerrt und Störungen verursacht werden. Die Elektrodenstirnfläche muß daher so orientiert werden, daß sie die dielektrischen Kapazitätsstreuwege auf der Länge des Nadelkiels im Hinblick auf Qualitätsverbesserung des Bildes durch Verwendung eines ersten Winkels 20 von weniger als 90 abgleicht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden Beispiel erläutert:

Es wurde ein Test-Tonsignal auf einer leitenden Vinyl-Bildplatte aufgezeichnet. Ferner wurde eine Nadel mit Kielspitze gemäß US-PS 41 62 510 verwendet. Die Bodenfläche der Nadel wurde zur Anpassung an die Geometrie der Aufzeichnungsrille geläppt. Der dielektrische Stützkörper der Nadel bestand aus Diamant. Die Stirnfläche der Nadel wurde mit Titan mit einer Schichtdicke von etwa 200 Nanometern bedeckt.

Der erste Winkel 20 wurde durch Neigen der Nadel gemäß Fig. 2 variiert. Die Tonschwebung wurde im Vergleich zu einem Referenzsignal gemessen. Je weiter das gemessene Signal unter dem Referenzsignal lag, um so kleiner war die Tonschwebung. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt worden:

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Tabelle

Erster Winkel Zahl der Ton-Schwebung

geprüften (Dezibel)

Nadeln

75° 7 -36

85° 5 -30

90° 5 -23

Aus der Tabelle ergibt sich, daß die Tonschwebungen durch Verkleinerung des ersten Winkels 20 abzuschwächen bzw. zu reduzieren sind.

Leerseite

Claims

Dn.-Sng. Reiman König · Dipl.-ing. Klaus Bergen

Cecilienallae 76 A Düsseldorf 3O Telefon 45ΞΟΟ8 Patentanwälte

13. November 1981
34 246 B

RCA Corporation, 30 Rockefeiler Plaza,
New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Informationsspeicher- und -abspielsystem sowie Verfahren zum Vermindern von Schwebungen im Videoteil

eines Signals"

Patentansprüche:

Informationsspeicher- und -abspielsystem mit einer einen dielektrischen Stützkörper (8) und eine leitende Elektrode (18) aufweisenden Abspielnadel (2, 40) und mit einem leitenden, mit Informationen aufnehmenden Vertiefungen versehenen Aufzeichnungsträger (4), insbesondere mit einer Rillen (16) mit darin aufgezeichneten Informationen in der Trägeroberfläche (12) aufweisenden Platte (4), in welchem bzw. welcher die Information durch Relativbewegung zwischen der Oberfläche (12) des Trägers (4) und der Nadel (2, 40) und Erfassen von Kapazitätsänderungen zwischen der leitenden Nadel-Elektrode (18) und der Trägeroberfläche (12) wiederzugewinnen ist, gekennzeichnet durch einen Winkel (20, 22) zwischen der Stirnfläche (19) der Elektrode (18) und der Trägeroberfläche (12), bei dem die dielektrischen Wege zwischen Elektroden-Stirnfläche (19) und Trägeroberfläche (12) sowohl in Richtung als auch in Gegenrichtung der Relativbewegung abgeglichen sind.

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2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Stützkörper (8) aus Diamant besteht.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspielnadel (2, 40) eine kielförmige Spitze besitzt.
4. Verfahren zum Vermindern von Schwebungen oder Interferenzen im Videoteil eines Signals, welches mit Hilfe eines einen Informationsträger (4) mit in dessen Trägeroberfläche (12) aufgezeichneter Information enthaltenden, gerillten, kapazitiven Informationsspeicherund -abspielsystems und einer einen dielektrischen Stützkörper (8) mit leitender Elektrode (18) und einen mit dem Informationsträger (4) in Berührung zu bringenden Schuh (14) aufweisenden Abspielnadel (2, 40) wiederzugeben ist, wobei der Informationsträger (4) zum Einstellen einer Relativgeschwindigkeit zwischen Trägeroberfläche (12) und Abspielnadel (2, 40) zu drehen ist und wobei Kapazitätsänderungen zwischen der leitenden Elektrode (18) der Nadel und der Trägeroberfläche (12) mit Hilfe der Nadel abzutasten sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (20, 22) zwischen der Stirnfläche (19) der Elektrode (18) und der Trägeroberfläche (12) zum Abstimmen der dielektrischen Leitungspfade zwischen Elektroden-Stirnfläche (19) und Trägeroberfläche (12) sowohl in Richtung als auch in Gegenrichtung der Relativbewegung eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Wege durch Läppen einer Stirnfläche des dielektrischen Stützkörpers (8) zum Einstellen des gewünschten Winkels zwischen leitender Elektroden-Stirnfläche (19) und Schuh bzw. Bodenfläche (14) der Nadel abgestimmt werden.

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6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zum Abstimmen der dielektrischen Wege durch Kippen der Nadel (40) in eine bestimmte Schwenkstellung eingestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen leitender Elektroden-Stirnfläche (19) und Nadelschuh (14) zum Abstimmen der dielektrischen Wege durch Läppen des Nadelschuhs (14) eingestellt wird.