DE3783393T2

DE3783393T2 - Optisches plattentellersystem.

Info

Publication number: DE3783393T2
Application number: DE8787304588T
Authority: DE
Inventors: Robert N Stark; Robert E Stoddard
Original assignee: FINIAL Tech Inc
Current assignee: FINIAL Tech Inc
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1987-05-22
Publication date: 1993-08-05
Anticipated expiration: 2007-05-23
Also published as: EP0247810A3; US4870631A; JPS63100619A; CA1285231C; EP0247810B1; KR870011585A; AU7361287A; AU603802B2; DE3783393D1; KR0137669B1; EP0247810A2

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zerstörungsfreien Lesen und Wiedergeben des Audiosignales einer üblichen Vinylschallplatte gerichtet. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Audiosysteme, die Lichtstrahlen und eine Optik statt einer mechanischen Tonabnehmernadel verwenden, um den räumlichen Modulationen der Aufzeichnungsrille zu folgen.
Herkömmliche, analoge Schallplatten werden aus Vinylschallplatten hergestellt, die Informationen in den Rillen speichern. Die Rillen sind typischerweise mit linken und rechten Wänden gebildet, die in eine Vaterplatte mit einer mechanisch schwingenden Nadel geschnitten werden. Die körperliche Geometrie der linken und rechten Rillenwand, die als Modulation bekannt ist, tragen die Audiowellenform als aufgezeichnete Informationen. Viele herkömmliche Vinylschallplatten werden von der Vaterplatte erzeugt.
Eine Platte wird mit einer Einrichtung abgespielt, die üblicherweise als "Tonaufnehmer" bekannt ist. Typischerweise wird ein Griffel oder eine Nadel in dem Tonaufnehmer befestigt und in die Rille abgesenkt, die als eine Führung zum Folgen der Tonabnehmernadel wirkt. Die Tonabnehmernadel steht mit der Rille in körperlicher Berührung. Wenn die Schallplatte auf einem Plattenteller gedreht wird, bewirken die Änderungen der rechten und linken Rillenwandgeometrie, das heißt die Oberflächenverschiebungen, daß die Tonabnehmernadel schwingt. Die Tonabnehmernadelschwingungen werden dann in elektrische Signale umgewandelt, die dem Eingang eines Verstärkers zugeführt werden.
Herkömmliche analoge Aufzeichnungs- und Wiedergabesysteme besitzen verschiedene, ureigene Schwachstellen. Mängel bei dem Aufzeichnungsmedium und dem Wiedergabesystem können die Abspielwellenform verändern und den Ton verzerren. Herkömmliche Wiedergabesysteme sind empfindlich auf "Marken" und "Abplatzungen", die durch Fehler oder Staubteilchen in den Rillen hervorgerufen werden, auf Oberflächenkratzer und niederfrequentes Rauschen, die durch die körperlichen Schwingungen des Systems bewirkt werden. Zusätzlich ist, da sich die Tonabnehmernadel in körperlicher Berührung mit der Aufzeichnungsrille befindet, eine Plattenabnutzung (typischerweise in der Form von Vertiefungen in den Rillenwänden) unvermeidlich. Schließlich beeinflußt die Trägheit die Ansprechkennlinie, da herkömmliche Wiedergabesysteme mechanisch sind.
In den letzten Jahren gab es Forschungen bei und Entwicklungen von optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabesystemen. Im allgemeinen verwenden digitale Wiedergabesysteme Laserquellen (kohärentes Licht), um das Vorhandensein oder Fehlen von reflektiertem Licht von aufgezeichneten "Vertiefungen" längs einer Spur zu erfassen. Diese digitalen Systeme verlangen Aufzeichnungs-, Verarbeitungs- und Wiedergabetechniken, die von denen der herkömmlichen analogen Aufzeichnung sehr verschieden sind. Die Verwendung von Licht und einer Optik, um herkömmliche Analogschallplatten abzuspielen, ist in hohem Maße unberücksichtigt geblieben oder als unzufriedenstellend angesehen worden.
US-Patent 4,363,118 (Roach u. a.), mit dem Titel "Sound Carrier Amplitude Measurement System" beschreibt die Verwendung optischer Erfassungssysteme, um eine Abschätzung der Signaleindrucktiefe der Spiralrille für Videoplattenaufzeichnungen zu liefern. Videoplatten sind von herkömmlichen analogen Aufzeichnungsplatten unterschiedlich, wie es durch den folgenden Vergleich gezeigt wird:
Videoschallplatte herkömmliche Analogschallplatte
9.500 Rillen/Zoll 250 Rillen/Zoll
140º V-Rille 90º V-Rille
0,5 Mikron Dichte 50 Mikron Dichte
FM codiert AM codiert
In dem Patent von Roach wird ein Beugungsmuster verwendet, um eine Mehrzahl von Rillen zu betrachten, um die nominale Rillentiefe des beleuchteten Bereiches zu bestimmen, statt codierte Daten zu gewinnen, wie es der Zweck der vorliegenden Erfindung ist. Das Beugungsmuster von Roach liefert nicht gewinnbare Daten über die einzelnen beobachteten Rillen und kann deshalb nicht verwendet werden, Ton wiederzugeben.
US-Patent 3,327,584 (Kissinger) mit dem Titel "Fiber Optic Proximity Probe" beschreibt eine Nahsondenfaseroptik, die verwendet wird, um sehr kleine Wellendrehungen, Schwingungen oder Verschiebungen, Spannung oder Zug, Oberflächenprüfung und Drehzahlen zu messen, aber nicht zum Gewinnen von Audiodaten.
Das wiederausgegebene Patent Nr. 30,723 (ursprüngliches Patent Nr. 3,992,593) von William K. Heine mit dem Titel "Disc Phonograph Record Playback by Laser Generated Diffraction Pattern" gibt herkömmliche Schallplattenaufzeichnungen wieder, wobei ein Laser und eine Einrichtung zum Erfassen des sich ergebenden Interferenz-Beugungsmusters von Lichtbögen verwendet werden. Das Patent von Heine ist auf die Analyse von Interferenz-Beugungsmustern begrenzt und es wird nicht betrachtet, als daß es ein vollständig zufriedenstellendes System schafft.
In JP-A-56044128 ist die Verwendung von Optik in Verbindung mit Schallplatten geoffenbart, wobei ein optischer Aufnehmer einen auf die Seitenwand der die Informationen tragenden Rille der Platte auffallenden Lichtstrahl liefert. Der von der Wand reflektierte Strahl wird durch einen Meßfühler erfaßt, um dessen Winkel zu bestimmen, der dem aufgezeichneten Signal proportional ist. Der Meßfühler liefert ein elektrisches Signal, das der Fleckposition proportional ist.
Aus US-A-4,378,491 ist es bekannt, einen Aufnehmer mit einer Einrichtung für die Seite- und vertikale Spurverfolgung des Aufnehmers vorzusehen, so daß er in einer festgelegten Position in bezug auf die Oberfläche der Schallplatte verbleibt.
Die vorliegende Erfindung ist ein optisches Plattentellersystem zum optischen Wiedergeben von phonographischen Aufzeichnungen ohne mechanisch die Aufzeichnungener zu berühren und deshalb ohne eine Abnützung der Aufzeichnungen zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung schafft ein optisches Plattentellersystem zum Abspielen einer phonographischen Aufzeichnung mit einem aufgezeichneten Signal in einer Rille, wobei die Rille durch eine erste Wand mit einer durch ein aufgezeichnetes Signal modulierten Lage und eine die erste Wand unter einem Winkel schneidende zweite Wand mit einer durch ein zweites, aufgezeichnetes Signal modulierten Position gebildet ist, und wobei sich jede der Wände unter einem Winkel in bezug auf eine durch die Oberfläche der Aufzeichnung gebildete Ebene erstreckt, wobei das System umfaßt eine optische Einheit, die einschließt eine optische Quelle, die einen ersten, einfallenden Lichtstrahl liefert, um einen Einfallsfleck auf der genannten ersten Wand und einen reflektierten Strahl von der genannten Wand zu bilden, der einen reflektierten Fleck an einer Fleckposition bildet, die zu dem aufgezeichneten Signal proportional ist, einen optischen Meßfühler zum Erfassen der Fleckposition jedes genannten reflektierten Fleckes, um ein dem aufgezeichneten Signal proportionales Ausgangssignal zu liefern, und eine Spurverfolgungseinrichtung, um zu bewirken, daß der Lichtstrahl mit der genannten Rille geführt wird, wenn sich die Aufzeichnung dreht, und eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Aufzeichnung relativ zu der genannten optischen Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Spurverfolgungseinrichtung eine Tangentialeinheit mit einer Tangentialerfassungseinrichtung zum Erfassen der Richtungsänderung einer Tangente an die genannte Rille und zum Bereitstellen eines Tangentialfehlersignales als eine Funktion der genannten Änderung und eine Tangentialservoeinrichtung einschließt, die auf das genannte Tangentialfehlersignal ansprechbar ist, um dadurch den genannten Lichtstrahl senkrecht zu der genannten Tangente an die genannte Rille zu führen.
Die Spurverfolgungseinrichtung arbeitet, die optische Einheit über dem Abschnitt der betreffenden Rille zu positionieren, wenn sich die Aufzeichnung bzw. die Schallplatte dreht. Die optische Einheit verwendet optische Erfassungseinrichtungen, so daß eine Berührung mit der Schallplatte weder für die Datengewinnung noch für die Spurverfolgung erforderlich ist.
Bei einer herkömmlichen Schallplatte ist die Rille von einer ersten Wand und einer zweiten Wand gebildet, wobei sich die erste Wand und die zweite Wand unter einem Winkel von ungefähr 90 Grad schneiden. Jede der Wände schneidet unter einem Winkel von ungefähr 45 Grad eine von der Oberfläche der Schallplatte gebildete Ebene. In der optischen Einheit schließt eine erste Erfassungseinrichtung eine erste, optische Quelle ein, um einen ersten, auf die erste Wand auffallenden Lichtstrahl zu erzeugen, der einen ersten, reflektierten Strahl zu einem ersten Meßfühler reflektiert. Eine zweite Erfassungseinrichtung schließt eine zweite, optische Quelle ein, um einen zweiten, auf die zweite Wand auffallenden Lichtstrahl bereitzustellen, der einen zweiten, reflektierten Strahl zu einem zweiten Meßfühler liefert.
Bei einer Ausführungsform schließt die Spurverfolgungseinrichtung eine Vertikal-Einheit zum Positionieren der optischen Einheit auf einer vorbestimmten Höhe von der Schallplatte ein, schließt eine Seiten-Einheit zur Seiten-Positionierung und schließt eine Tangential-Einheit zur tangentialen Positionierung ein. Die Seiten-Einheit besitzt eine Seiten-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der seitlichen Position der Rille und zum Bereitstellen eines Seiten-Fehlersignales als eine Funktion der seitlichen Verschiebung des Lichtstrahles relativ zu der Rille. Ein Seiten-Servo spricht auf das seitliche Fehlersignal zum Verfolgen des Lichtstrahles in der Rille an. Die Seiten-Erfassungseinrichtung umfaßt eine erste Erfassungseinrichtung zum Bereitstellen eines ersten Erfassungseinrichtungssignal zum Anzeigen der Seiten-Position der ersten Wand und schließt eine zweite Erfassungseinrichtung zum Bereitstellen eines zweiten Erfassungseinrichtungssignal ein, das die Seiten- Position der zweiten Wand angibt. Ein elektronischer Kreis ist zum Verarbeiten des ersten Erfassungseinrichtungssignals und des zweiten Erfassungseinrichtungssignals vorgesehen, um das Seiten-Fehlersignal bereitzustellen.
Die hauptsächlichen Vorteile der Verwendung von Licht und einer Optik bei der vorliegenden Erfindung schließen die geringe mechanische Trägheit (was zu einer besseren Tonwiedergabe führt), die Berührungsfreiheit mit der Schallplattenoberfläche (und infolgedessen keine Schallplattenabnutzung und keine Notwendigkeit für einen Tonnadelaustausch) und die Fähigkeit ein, alte Schallplatten abzuspielen. Zusätzliche Vorteile aus der Verwendung von Licht und einer Optik schließen die elektrostatische Unempfindlichkeit, die Rumpelfestigkeit und eine akustische Rückkopplungsfestigkeit ein.
Gemäß der obigen Zusammenfassung erreicht die vorliegende Erfindung die Zielsetzung ein verbessertes Plattentellersystem bereitzustellen, das eine bessere Datengewinnung liefert und das Abspielen herkömmlicher Schallplatten unter Verwendung von Licht und einer Optik möglich macht.
Die vorgenannten und anderen Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im einzelnen in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des optischen Plattentellersystems der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 stellt eine isometrische, schematische Darstellung des Systems der Fig. 1 dar.
Fig. 3 bis 5 zeigen schematische Schnittansichten in der ZY-Ebene von Rillenquerschnitten einer Schallplatte.
Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht der Rillenabschnitte der Fig. 3 bis 5.
Fig. 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Rillenabschnittes und die Erfassungseinrichtungen für die linke und die rechte Wand.
Fig. 8 zeigt eine isometrische Darstellung der Lichtstrahlen für die Erfassungseinrichtung der linken Wand für drei unterschiedliche Oberflächenwinkel für die linke Wand.
Fig. 9(A) zeigt eine isometrische Darstellung von Rillenabschnitten auf einer Schallplatte und der Datenerfassungseinrichtung, die zum Erfassen der linken Wand einer Rille verwendet wird.
Fig. 9(B), 9(C) u. 9(D) zeigen XY+45z Ansichten der Rillenwand und den Winkel der Tangentialebene der Rillenwand mit der X-Achse.
Fig. 10 bis 12 zeigen XY+60z Seitenansichten des Meßfühlers der linken Wand für unterschiedliche Y+60z Achsenpositionen eines Rillenabschnittes in bezug auf den Meßfühler.
Fig. 13 zeigt eine Endansicht des Datenmeßfühlers und seiner um 15º achsenversetzten Lage relativ zu der Lichtquelle.
Fig. 14 zeigt eine Vorderansicht eines Meßfühlers, der den Weg des empfangenen Lichtes für unterschiedliche Positionen des Rillenabschnittes der Fig. 10 bis 12 zeigt.
Fig. 15 und 16 zeigen keine Neigung und die 15º-Neigung des Schneidinstrumentes, das beim Bilden einer Rille in Schallplatten verwendet wird.
Fig. 17 ist eine isometrische Ansicht des Einfallslichtfleckes auf die linke Wand eines Rillenabschnittes.
Fig. 18 zeigt die Erfassungseinrichtungen für die linke und die rechte Wand, die symmetrisch oberhalb der linken und rechten Wand eines Rillenabschnittes angeordnet sind, zusammen mit dem einfallenden und reflektierten Strahlen.
Fig. 19 zeigt den reflektierten Bereich des Lichtfleckes bei der Orientierung der Fig. 18.
Fig. 20 zeigt den Rillenabschnitt 21, der in Richtung der Y-Achse in bezug auf die einfallenden Lichtstrahlen der Fig. 18 verschoben ist.
Fig. 21 zeigt den reflektierten Bereich des Lichtfleckes bei der Orientierung der Fig. 20.
Fig. 22 zeigt die Lichtstrahlen in bezug auf den Rillenabschnitt 21 der Fig. 18, die in der entgegengesetzten Richtung in bezug auf den Rillenabschnitt in Fig. 20 verschoben sind.
Fig. 23 zeigt den reflektierten Bereich des Lichtfleckes bei der Orientierung der Fig. 22.
Fig. 24 zeigt eine schematische Darstellung der Spurverfolgungseinrichtung der Fig. 1 in einer YZ-Ebene, wie sie oberhalb einer Schallplatte positioniert ist.
Fig. 25 zeigt ein elektrisches Schema der elektronischen Einheit, die Teil der Daten- und Spurverfolgungseinrichtung der Fig. 24 bildet.
Fig. 26 zeigt ein elektrisches und optisches Schema der optischen Tangential- und Seiten-Abtasteinrichtungen, die Teil der Seiten- und Tangential-Rückkopplungsschleife innerhalb der Daten- und Spurverfolgungseinrichtung der Fig. 24 bilden.
Fig. 27 zeigt eine schematische Darstellung der Daten- und Höhen-Spurverfolgungseinrichtung der Fig. 1 und Fig. 24 in einer XZ-Ebene.
Fig. 28 zeigt eine optische, schematische Darstellung der Höhenerfassungseinrichtung, die Teil der Daten- und Spurverfolgungseinrichtung der Fig. 27 bildet.
Fig. 29 zeigt eine isometrische Darstellung des einfallenden Lichtfleckes auf der Oberfläche einer Schallplatte, wie er bei der Höhenerfassungseinrichtung der Fig. 28 verwendet wird.
Fig. 30 zeigt ein elektrisches und optisches Schema des elektronischen Schaltkreises, der in der Höhenerfassungseinrichtung der Fig. 27 und 28 verwendet wird.
Fig. 31 zeigt ein isometrisches, optisches XYZ-Schemaansicht der Seiten-Spurverfolgung, der Tangential-Spurverfolgung und der Dateneinheiten.
Fig. 32 zeigt eine isometrische, optische XYZ-Schemaansicht der optischen Höheneinheit.
Fig. 33 zeigt eine optische, schematische Ansicht in der XZ-Ebene aller optischen Einheiten der vorliegenden Erfindung.
Fig. 34 zeigt eine isometrische, optische XYZ-Schemaansicht aller optischen Einheiten der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG IM EINZELNEN

1.1 Gesamtsystem (Fig. 1-2)

Das optische Plattentellersystem 8 in Fig. 1 ist fähig, die Schallplatte 10 zu erfassen (abzuspielen). Die obere Oberfläche 14 der Schallplatte 10 liegt in der XY-Ebene, die zu der YZ-Ebene des Papiers normal ist. Die Schallplatte 10 wird in bezug auf den optischen Erfassungsbereich 15 durch die Antriebsvorrichtung 11 gedreht. Der Erfassungsbereich 15, der allgemein auf und in der oberen Oberfläche 14 der Schallplatte 10 liegt, wird optisch durch die Daten- und Spurverfolgungseinrichtung 9 mittels der auftreffenden Lichtstrahlen 16 und der reflektierten Lichtstrahlen 17 erfaßt.
Um eine genaue Wiedergabe der aufgezeichneten Daten auf der Schallplatte 10 zu erhalten, wird die Höhe H(t)z der Schallplattenoberfläche 14 relativ zu der optischen Ebene 5 der Einrichtung 9 erfaßt und in der vertikalen (Z-Achse) Richtung gesteuert. In ähnlicher Weise bewegt sich der Erfassungsbereich 15 relativ zu der Mittelachse 6 der Schallplatte 10 in der Seiten-(Y-Achse)-Richtung, um der Spiralrille in der Schallplatte 10 zu folgen, wenn sich die Schallplatte 10 dreht.
Die Einrichtung 9 in Fig. 1 schließt eine Vertikal-Einheit 29, eine Seiten-Einheit 30, eine Tangential-Einheit 34 und Erfassungseinrichtungen 2 ein. Die Vertikal-Einheit 29 arbeitet, die Z-Achse-Höhe H(t)z der Einrichtung 9 zu erfassen und zu steuern. Die Seiten-Einheit 30 arbeitet, die Y-Achse, die Seiten-Position der Einrichtung 9 zu erfassen und zu steuern. Wenn sich die Schallplatte 10 dreht arbeitet die Tangential-Einheit 34, um Änderungen in der Richtung der X- Achse der Schallplatte 10 zu erfassen und auszugleichen. Die Erfassungseinrichtungen 2 schließen Erfassungseinrichtungen zum Erfassen von Datensignalen (Ton) und zum Erfassen von Spurverfolgungssignalen von der Schallplatte 10 ein.
In Fig. 2 ist eine dreidimensionale, isometrische Ansicht der Schallplatte 10 in bezug auf ein XYZ-Koordinatensystem gezeigt. Die Oberfläche 14 der Schallplatte 10 liegt allgemein in der XY-Ebene. Die Antriebseinrichtung 11 treibt die Schallplatte 10 in der Uhrzeigersinnrichtung an, wenn man die XY-Ebene in der Richtung der negativen Z-Achse betrachtet.
In Fig. 2 sind verschiedene Teile der Einrichtung 9 der Fig. 1 gezeigt. Die Höhenerfassungseinrichtung 12 und die Wanderfassungseinrichtungen 13 in Fig. 2 sind Teile der Erfassungseinrichtungen 2 der Fig. 1. In Fig. 2 ist die Erfassungseinrichtung 12 als eine Höhenquelle 12-1 und ein Höhenmeßfühler 12-2 dargestellt. Die Erfassungseinrichtungen 13 schließen die Erfassungseinrichtung 13-1 für die linke Wand und die Erfassungseinrichtung 13-2 für die rechte Wand ein.
Die Schallplatte 10 besitzt eine Spiralrille 20, die in der Oberfläche 14 geformt ist und sich in ihrer Weite und Tiefe ändert. Diese Änderungen in der Rille stellen das aufgezeichnete Datensignal dar. Der Erfassungsbereich 15 legt die Stelle fest, wo die Strahlen 16, die durch die Erfassungseinrichtungen 2 fokussiert sind, kleine, optische Flecken bilden.
In Fig. 2 überträgt die Höhenquelle 12-1 die Strahlen 33-1 zu dem Erfassungsbereich 15 und die reflektierten Strahlen 33-2 werden von dem Höhenmeßfühler 12-2 erfaßt. Die Höhenerfassungseinrichtung 12 wird verwendet, um die Höhe H(t)z der Oberfläche 14 relativ zu der optischen Ebene 5 der Spurverfolgungseinrichtung 9 (siehe Fig. 1) zu erfassen, und sie liefert ein Steuersignal auf den Leitungen 145 zu der Vertikal-Einheit 29 der Fig. 1, die arbeitet, um die Höhe H(t)z konstant aufrechtzuerhalten.
In Fig. 2 erzeugt die Erfassungseinrichtung 13-1 der linken Wand die einfallenden Strahlen 31-1, die auf den Erfassungsbereich 15 auffallen, und empfängt die reflektierten Strahlen 31-2 von dem Bereich 15. In ähnlicher Weise überträgt die Erfassungseinrichtung 16-2 der rechten Wand die einfallenden Strahlen 32-1 auf den Erfassungsbereich 15 und empfängt die reflektierten Strahlen 32-2 zurück.
Der Rillenabschnitt 21 besitzt eine linke Rillenwand 25 und eine rechte Rillenwand 26 (siehe Fig. 3). In dieser Beschreibung sind die Bezeichnungen "links" und "rechts" so gegeben, als wenn der Rillenabschnitt in Richtung der negativen X-Achse betrachtet würde. Natürlich ist die Betrachtung in dieser Richtung willkürlich und die Orientierung könnte so sein, als wenn der Rillenabschnitt in der Richtung der positiven X-Achse betrachtet würde, wobei in diesem Fall die Bezeichnungen links und rechts umgekehrt würden.
Die Strahlen 31-1, 32-1 und 33-1 der Fig. 2 entsprechen den einfallenden Strahlen 16 in Fig. 1 und die Strahlen 31-2, 32-2 und 33-2 in Fig. 2 entsprechen den reflektierten Strahlen 17 in Fig. 1.
Mit dem Koordinatensystem der Fig. 2 ist die tangentiale oder sich in der Spur befindende Richtung der Rille 20 innerhalb des Erfassungsbereiches 15 im allgemeinen parallel zu der X-Achse. In ähnlicher Weise ist die Seiten-Richtung der Rille 20 innerhalb des Erfassungsbereiches 15 allgemein in Richtung der Y-Achse.
Zum Zwecke der Erläuterung werden unterschiedliche Abschnitte der Rille 20 in der Nähe des Erfassungsbereiches 15 untersucht. In Fig. 2 werden zwei kurze und benachbarte Abschnitte 21 und 22 der Rille 20 analysiert, wenn sich die Schallplatte 10 gedreht hat, damit der Abschnitt 21 innerhalb des Erfassungsbereiches 15 ist. Jeder Abschnitt, wie der Abschnitt 21, ist eindeutig durch seine Abmessung auf der Y-Achse definiert, wenn er innerhalb des Erfassungsbereiches 15 gedreht wird. In Fig. 2 befindet sich die Mitte der Schallplatte 10 bei xc, yc. Die Verschiebung längs der Y- Achse des Erfassungsbereiches 15 relativ zu der Mitte 18 der Schallplatte 10 wird als eine radiale Position Ry(t) gegeben, wo y einen unterschiedlichen Wert für jeden unterschiedlichen Abschnitt der Rille 20 aufweist und eine Funktion der Zeit t ist.
In Fig. 3 erscheinen drei unterschiedliche Abschnitte der Rille 20 an radialen Positionen R&sub1;, R&sub2; und R&sub3;. Der erste Abschnitt bei R&sub1; wird als der Abschnitt 21 der Fig. 2 bezeichnet und wird untersucht, wenn sich dieser Abschnitt zu dem Erfassungsbereich 15 gedreht hat. Die Abschnitte R&sub2; und R&sub3; befinden sich an Stellen im Gegenuhrzeigersinn von dem Abschnitt 21 in Fig. 2, beispielsweise bei 21' bzw. 21''.

Rillengeometrie (Fig. 3-6)

In Fig. 3 ist eine 90º-Querschnittsansicht der Rillenabschnitte 21 und 22 gezeigt, die in der YZ-Ebene und normal zu der X-Achse liegt. Die Darstellung in Fig. 3 stellt die Rille 21 an irgendeiner Position x&sub1; auf der X-Achse dar. In dem XYZ-Koordinatensystem der Fig. 2 ist die Koordinate der X-Achse innerhalb des Erfassungsbereiches 15 im allgemeinen eine Konstante, und es ist die Schallplatte 10, die sich dreht. Jedoch kann zum Zwecke der Analyse in dem Erfassungsbereich 15 jeder Abschnitt der Rille 20, der durch einen unterschiedlichen Wert Ry(t) definiert ist, zum Kennzeichnungszweck betrachtet werden, als wenn er einen unterschiedlichen Wert auf der X-Achse hätte. Beispielsweise können die Rillenabschnitte 21, 21' und 21'' mit den Radien R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; gekennzeichnet werden, als wenn sie die Koordinaten x&sub1;, x&sub2; bzw. x&sub3; hätten, die die aufeinanderfolgende Drehung der Abschnitte in den Erfassungsbereich 15 darstellen.
Die Lichtstrahlen 31-1 fallen unter einem Winkel von ungefähr 60º (längs der Achse Y+60z) relativ zu der XY-Ebene ein. In ähnlicher Weise fallen die Strahlen 32-1 auf die rechte Wand 26 unter einem Winkel von ungefähr 60º (entlang der Y -60z Achse) relativ zu der XY-Ebene ein. Winkel in dem Bereich von 55º bis 69º sind als einfallende Strahlen für allgemein annehmbar herausgefunden worden. In bezug auf eine Achse (Y+45z) normal zu der Ebene der Wand 25 ist der Einfallswinkel Φ&sub2; vorzugsweise 15 Grad und reicht von 10 bis 24 Grad.
Das aufgezeichnete Datensignal (Ton) wird durch die Geschwindigkeit der Rillenwände 25 und 26 dargestellt, wie sie in den Richtungen der Y±45z-Achse gemessen wird. Die Geschwindigkeit in Richtung der Y±45-Achse kann irgendwo gemessen werden, beispielsweise an der Schallplattenoberfläche 14 oder längs der Rillenwände 25 und 26 nach unten in Richtung der Z-Achse von der Oberfläche 14 aus.
In Fig. 3 ist der Rillenabschnitt 21 unterhalb der Erfassungseinrichtungen 2 der Fig. 1 so positioniert, daß die einfallenden Strahlen 31-1 und 31-2 nicht auf den Rillenabschnitt auftreffen.
In Fig. 3 besitzt der Rillenabschnitt 21 eine typische Weite gw1 von 70 Mikrometern. Die Weite gw1 wird durch die Differenz zwischen den zwei Koordinaten y1,1 und y2,1 der Y-Achse gemessen. Ein typischer Abstand von Rille-zu-Rille gs1 zwischen typischen Rillenabschnitten 21 und 22 beträgt 100 Mikrometer. Die Fläche 37 zwischen den Rillenabschnitten wird der "Flachbereich" genannt. Beim Betrieb drehen sich die Rillenwände 25 und 26 in der XY-Ebene um die Schallplattenmitte 18 herum (siehe Fig. 2). Die Änderung der Weite gw, wie sie in dem Erfassungsbereich 15 längs der Y- Achse gemessen wird, wird mit "dy" bezeichnet und ist in Richtung der Y-Achse unter rechten Winkeln zu der "in-Spur"- X-Achsenkoordinate der Rille. Die Änderung bei der linken Wand 25, wenn sie längs einer Achse Y+45z in bezug auf die X- Achse gemessen wird, wird dy+45z/dx genannt. Die Änderung bei der rechten Wand 26, wenn sie längs einer Achse Y-45z in bezug auf die X-Achse gemessen wird, wird dy-45z/dx genannt. Die Rillengeschwindigkeit dy+45z/dx für die linke Wand 25 und dy45z/dx für die rechte Wand 26 stellen die aufgezeichneten Datensignale dar. Der Klarheit wegen sind die Werte dy±45z mit dy bezeichnet.
In Fig. 4 sind die Rillenabschnitten 21' und 22' gezeigt, die sich im Gegenuhrzeigersinn von den Rillenabschnitten 21 und 22 der Fig. 3 (siehe Fig. 1) befinden. Die Weite gw2 des Rillenabschnittes 21' ist kleiner als die Weite gw1 für den Rillenabschnitt 21. In ähnlicher Weise ist der Rillenabschnitt 22' von derselben Größe wie der Rillenabschnitt 22, aber der Rillenabschnitt 22' ist in Richtung der positiven Y-Achse verschoben.
In Fig. 5 sind die Rillenabschnitte 21'' und 22'' gezeigt und sind wiederum Abschnitte, die sich im Gegenuhrzeigersinn von den Abschnitten 21, 21', 22 bzw. 22' befinden. Beide Weiten gw3 der Rillenabschnitte 21'' und 22'' sind größer als die Weiten gw1 und gw2 in den Fig. 3 und 4. Die Weitenänderungen in Richtung der Y-Achse der Rillenwände 25 und 26, wie es in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, stellen die Signalmodulation dar, die von dem optischen System der vorliegenden Erfindung erfaßt werden soll.
Man beachte, daß, wenn die Rillenweite gw zunimmt, die Rillenhöhe gh demgemäß zunimmt. Beim Monobetrieb (ein einzelner Kanal) ändern sich die Rillenwände 25 und 26 nicht unabhängig in Richtung der Y-Achse. Demgemäß kann der Übergang von dem Rillenabschnitt 22 der Fig. 3 zu dem Rillenabschnitt 22' der Fig. 4 eine monophone Änderung darstellen. Im Gegensatz hierzu bewegen sich beim Wechsel von dem Rillenabschnitt 21' in Fig. 4 zu dem Rillenabschnitt 21'' in Fig. 5 die Rillenwände 25' und 26' in ungleiche und entgegengesetzte Richtungen.
Eine Stereo-Rillenbewegung für zwei Kanäle besteht aus einer getrennten Modulation für jede Rillenwand 25 und 26 (vom Abschnitt 21 in Fig. 3 zum Abschnitt 21' in Fig. 4). Wenn beide Kanäle gleich und in Phase sind, ist die Bewegung seitlich und die gleiche wie für die Mono-Ton. Wenn die Signale gleich und außer Phase sind (von 21 in Fig. 3 zu 21' in Fig. 4), ist die Bewegung vertikal. Die Übereinkunft, daß sich in Phase befindende Stereosignale eine Seitenbewegung erzeugen, ermöglich einem Stereosystem, mit Monoschallplatten verträglich zu sein.
Ein Monotonbetrieb ist durch die Rillenabschnitte 22 und 22' in Fig. 3 bzw. Fig. 4 dargestellt. In Fig. 3 ist die Rillenweite gw1 bei einer Rille 21 größer als die Rillenweite gw2 für die Rille 21' der Fig. 4. Die Weitenänderung von der Rille 21 zu der Rille 21' ist von einer Änderung der Rillenhöhe gh1 für die Rille 21 zu einer geringeren Rillenhöhe gh2 für die Rille 21' begleitet.
Für den Stereotonbetrieb mit zwei Kanälen stellt die linke Seitenwand 25 einen Kanal dar und die rechte Seitenwand 26 stellt den anderen Kanal dar. Der linke und der rechte Kanal arbeiten unabhängig voneinander. Um jeden Kanal abzuspielen, muß die Seitenbewegung einer jeden der Seitenwände 25 und 26 in der Richtung der Y-Achse erfaßt werden. Beispiele des Stereotonbetriebes erkennt man durch Vergleich der Rillenabschnitte 21' und 21'' von Fig. 4 bzw. 5. In ähnlicher Weise erkennt man einen Stereotonbetrieb in Verbindung mit den Rillenabschnitten 22, 22' und 22''. Der Übergang von der Rille 22 der Fig. 3 zu der Rille 22' der Fig. 4 ändert die Rillenhöhe nicht, da gh1 und gh2 beide gleich sind. In ähnlicher Weise ist die Weite gw1 der Rille 22 gleich der Weite gw2 der Rille 22'. Obgleich die Rillenhöhe und Rillenweite dieselben geblieben sind, sind beide Rillenwände 25' und 26' in Richtung der Y-Achse relativ zu den Rillenwänden 25 und 26 der Fig. 3 verschoben. In ähnlicher Weise sind die Rillenwände 25' und 26' in Fig. 4 in entgegengesetzte Richtungen verschoben worden, um zu den Positionen der Wände 25'' und 26'' in Fig. 5 zu gelangen.
In Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Rillenabschnitte der Fig. 3-5 gezeigt, wobei längs der negativen Z-Achse bei der XY-Ebene geschaut wird.
Die räumliche Auflösungsanforderung einer Schallplatte wird durch den codierten Dynamikbereich (ungefähr 50 dB) der Aufzeichnung bestimmt. Dieser Bereich entspricht einem Amplitudendynamikbereich von ungefähr 320. Die benötigte Raumauflösung, um alle gespeicherten Informationen zu erfassen, ist deshalb die mittlere Rillenweite (70 Mikrometer) dividiert durch den Bereich (320) oder ungefähr 0,2 Mikrometer.
Die Lagemodulation der Rillenwand (Geschwindigkeitscodierung) bei einer Schallplatte tritt nicht unmittelbar von dem aufzuzeichnenden Signal auf, da das niedere und hohe Frequenzband zuerst mit RIAA-Entzerrung verarbeitet werden. Die RIAA-Entzerrung liefert einen Kompromiß zwischen dem großen Geschwindigkeitsbereich, der für eine Amplitudencodierung (1000 zu 1) benötigt würde, und der Verschwendung von wertvollem Aufzeichnungsraum, der geopfert würde, wenn nur nicht entzerrtes Geschwindigkeitscodieren verwendet würde. Eine RIAA-Entzerrung schafft eine Nachentzerrung beim Aufzeichnen für niedere Frequenzen und eine Vorverzerrung beim Aufzeichnen für hohe Frequenzen. Eine umgekehrte Entzerrung wird verwendet, um bei der Wiedergabe zu korrigieren.
Der Rillenabstand ist als die Dichte von Rillenabschnitten längs einer radialen Achse (Y-Achse) der Schallplatte definiert, wie die Achse 28 in Fig. 2. Die Rillenabschnitte werden schmaler und enger beabstandet gemacht, wenn der Signalpegel klein ist, und die Abschnitte werden vertieft und weiter voneinander beabstandet, wenn der Signalpegel zunimmt.

Wanderfassungseinrichtungen (Fig. 7-9)

In Fig. 7 schließt die Erfassungseinrichtung 13-1 für die linke Wand eine optische Quelle 43-1 und einen optischen Meßfühler 40-1 ein. In ähnlicher Weise schließt die Erfassungseinrichtung 13-2 für die rechte Wand die Quelle 43-2 und den Meßfühler 40-2 ein.
Licht von der Quelle 43-1 fällt längs der Y+60z-Achse ein und trifft in dem Bereich 15 auf die linke Wand 25 an einer Stelle mit dem Mittelpunkt 51 auf. Der reflektierte Strahl 31-2 verläuft längs der Y+30z-Achse und fällt auf den Meßfühler 40-1 bei der Fleckmitte S&sub2; auf.
Die Achse Y+45z ist normal zu der linken Wand 25 an dem Einfallspunkt 51. Der einfallende Strahl 31-1 verläuft unter einem Winkel Φ&sub2; in bezug auf die normale Y+45z-Achse. Demgemäß ist der reflektierte Winkel des Strahles 31-2 auch bei einem Winkel Φ&sub2; in bezug auf die normale Achse Y+45z. Der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl 31-1 und dem reflektierten Strahl 31-2 beträgt 2Φ&sub2;. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist Φ&sub2; gleich 15º und daher ist 2Φ&sub2; gleich 30º. Dieselbe Bedingung gilt für die Erfassungseinrichtung der rechten Wand, das heißt der reflektierte Strahl 32-2 ist 30º von dem einfallenden Strahl 32-1.
Während bei einer bevorzugten Ausführungsform die einfallenden Lichtstrahlen längs der Achsen Y+60z und Y-60z mit den reflektierten Lichtstrahlen längs der Achsen Y+30z und Y-30z sind, können bei einer andersartigen Ausführungsform die Quellen und Meßfühler ausgetauscht werden. Bei einer solchen Ausführungsform sind die einfallenden Lichtstrahlen bei Y+30z und Y-30z und die reflektierten Strahlen sind bei Y+60z bzw. Y-60z.
In Fig. 8 sind weitere Einzelheiten von einfallenden und reflektierten Strahlen für drei unterschiedliche Rillenwandwinkel der linken Wand 25 gezeigt. Der einfallende Strahl 31-1 liegt in der IGA&sub2;-Ebene, die parallel zu der YZ-Ebene der Fig. 7 ist. Der reflektierte Strahl 31-2&sub2; erstreckt sich zu der Fleckmitte S&sub2;, die auch in der IGA&sub2;-Ebene ist. Der Winkel 2Φ&sub2; zwischen dem einfallenden Strahl 31-1 und dem reflektierten Strahl 31-2&sub2; ist derselbe, wie er in Fig. 7 gezeigt ist. Der reflektierte Strahl 31-2&sub2; ergibt sich unter der Bedingung, daß die Wand 25 derart positioniert ist, daß ihre Neigung an dem Punkt G normal zu der IGA&sub2;-Ebene ist.
Wenn die Wand 25 in Richtung der X-Achse relativ zu dem Punkt 51 des Einfalls G der einfallende Strahlen 31-1 verschoben wird, besitzt die Ebene, die die Wand 25 enthält, unterschiedliche Winkel in bezug auf die IGA&sub2;-Ebene hat. Tatsächlich dreht sich die Ebene der Wand 25 um eine Linie, die die Schnittlinie der Y-45z-Ebene und der IGA&sub2;-Ebene ist, so daß unterschiedliche Winkel gebildet werden. Wenn in einer Richtung gedreht wird, wird der reflektierte Strahl 31-2&sub1; gebildet, der in der Fleckmitte S&sub1; endet. Man beachte, daß die Fleckmitte S&sub1; nominal dieselbe Z-Achsenabmessung dz wie die Fleckmitte S&sub2; hat, aber daß S&sub1; nicht in der IGA&sub2;-Ebene liegt. Der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl 31-1 und dem reflektierten Strahl 31-2&sub1; beträgt 2Φ&sub1;.
In ähnlicher Weise ist, wenn die linke Wand 25 in Richtung der X-Achse so verschoben wird, daß der Rillenwandwinkel in der entgegengesetzten Richtung ist, der reflektierte Strahl 31-2&sub3; derjenige, der in der Fleckmitte S&sub3; endet. Der Fleck S&sub3; liegt nicht in der Ebene IGA&sub2;. Der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl 31-1 und dem reflektierten Strahl 31-2&sub3; beträgt 2Φ&sub3;. Wie man aus Fig. 8 erkennt, ändert sich der Winkel des reflektierten Strahles als eine Funktion der Oberflächenneigung der linken Wand 25 an dem Punkt G des Einfalles des einfallenden Strahles 31-1.
Bezug nehmend auf die Fig. 8 und 9(A) bis 9(D) ist der Rillenwandwinkel R in einer beliebigen einer Anzahl von Ebenen vorhanden. Bezug nehmend auf Fig. 8 erscheint der Winkel in der Y+45z-Ebene, die sich durch die Linie B&sub1;, B&sub2;, B&sub3; und dem Punkt G erstreckt. Diese Ebene ist zu der Rillenwand 25 normal und erstreckt sich durch den Punkt 51. Die Rillenwandgeschwindigkeit ist als die Änderungsgeschwindigkeit des Rillenwandwinkels R(t) in bezug auf die Zeit definiert, wenn man in der Y+45z-Ebene B&sub1; B&sub2; B&sub3; G mißt. Der Rillenwandwinkel kann auch als die Projektion der einfallenden Strahlen 31-1 und der reflektierten Strahlen 31-2 auf anderen Ebenen gemessen werden. Beispielsweise schließt, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, die Y+30z-Ebene S&sub1; S&sub2; S&sub3; G den Rillenwand-Reflexionswinkel 2R(t) ein, der gleich 2R&sub1; für die reflektierten Strahlen 31-2&sub1; und 2R&sub3; für die reflektierten Strahlen 31-2&sub3; ist. Der Reflexionswinkel 2R(t) ist zweimal der Rillenwandwinkel R(t).
In Fig. 9A ist ein Meßfühler 40-1 angeordnet, die reflektierten Lichtstrahlen 31-2 von der linken Wand 25 zu empfangen. Die Lichtstrahlen 31-1 von der Quelle 34-1 fallen auf die linke Wand 25 der Rille 21 an der Fleckmitte 51 auf. Die Fleckmitte 51 ist innerhalb des Erfassungsbereiches 15 (siehe Fig. 1 und 2). Die reflektierten Strahlen 31-2 fallen auf den Meßfühler 40-1 in der Fleckmitte 39 des Fleckes 44 auf.
Der Meßfühler 40-1 ist eine herkömmliche Positionierungsmeßfühlereinrichtung (PSD). Der Meßfühler 40-1 besitzt Ausgangsleitungen 54, die eine erste Ausgangsleitung 54-1 und eine zweite Ausgangsleitung 54-2 einschließen. Der Strom in jeder der Leitungen 54-1 und 54-2 ist der Intensität des Einfallsfleckes 44 und der Nähe der Fleckmitte 39 zu dem X- Achse-Ende 45-1 bzw. 45-2 des Meßfühlers 40-1 proportional. Wenn der Fleck 44 positioniert ist, wie es in Fig. 9(A) gezeigt ist, ist der Strom I&sub2;(t) in der Leitung 54-2 größer als der Strom I&sub1;(t) in der Leitung 54-1. Die Summe der Ströme I&sub1;(t) + I&sub2;(t) ist zu jeder Zeit t der Intensität des Fleckes 44 proportional, während die Differenz der Ströme I&sub1;(t)- I&sub2;(t) zu jeder Zeit t der Position der Fleckmitte 39 längs der X-Achse in bezug auf den Mittelpunkt S&sub2; proportional ist.
Wie nachfolgend beschrieben wird, werden die Ausgangsströme I&sub1;(t) und I&sub2;(t) in Spannungen V&sub1;(t) und V&sub2;(t) umgewandelt und verarbeitet, um ein Summensignal V&sub1;(t) + V&sub2;(t) zu bilden, das der Intensität des Einfallsfleck 44 proportional ist, und ein Differenzsignal V&sub1;(t)-V&sub2;(t) zu bilden, das der Position der Fleckmitte 39 proportional ist. Das Summensignal und das Differenzsignal werden weiter verarbeitet durch die Division [V&sub1;(t)-V&sub2;(t)]/[V&sub1;(t) + V&sub2;(t)], um das verarbeitete Meßfühlerausgangssignal V(t) zu bilden, das von der Fleckintensität unabhängig ist und streng eine Funktion der Fleckposition auf der Positionsmeßfühlereinrichtung (PSD) 40-1 ist.
In Fig. 9(A) ist die Fleckmitte 51 zum Zwecke der Erläuterung so ausgewählt, als wenn sie bei dem Rillenabschnitt 21'' der Fig. 5 wäre. Der Reflexionswinkel zwischen den einfallenden Strahlen 31-1 und den reflektierten Strahlen 31-2 beträgt 2Φ(t). Der Winkel Φ(t) ändert sich als Funktion des Winkels der Rillenwand 25 an der Einfallsfleckmitte 51. Da sich die Schallplatte 10 im wesentlichen in Richtung der X- Achse mit der Zeit t bewegt, bewegt sich die Fleckmitte 39 der Strahlen 31-2 auf dem Meßfühler 40-1 in Richtung der X- Achse. Deshalb ändert sich die Verschiebung d(t) der Fleckmitte 39 längs des Meßfühlers 40-1 wie der Winkel 2R(t). Das Ausgangssignal auf den Leitungen 54 von dem Meßfühler 40-1 ist der Verschiebung d(t) proportional, die wiederum dem Winkel 2R(t) proportional ist.
Die für jeden Kanal codierten, aufgezeichneten Daten ist die Signalgeschwindigkeit V&sub2;(t) von jeder der entsprechenden Rillenwände, das heißt die Änderung der Abmessungen dy&sbplus;&sub4;&sub5; und dy&submin;&sub4;&sub5; in Richtung der Y&sbplus;&sub4;&sub5;-Achse und Y&submin;&sub4;&sub5; Achse in bezug auf die Zeit dt für die linke und rechte Rillenwand für den Rillenabschnitt innerhalb des Erfassungsbereiches 15. Die Änderungen für die linke Wand 25 sind längs der Y+45z-Achse, während die Änderungen für die rechte Wand 26 längs der Y-45z- Achse sind. Wie es jedoch in den Fig. 7 und 8 angegeben ist, erfolgt die Erfassung für die linke Wand 25 und die rechte Wand 26 längs der Y+30z-Achse bzw. Y-30z-Achse. Zusätzlich gibt es eine Tangentialgeschwindigkeit VT(t) wegen der konstanten Drehgeschwindigkeit ω und der radialen Position Ry(t) des betreffenden Rillenabschnittes. Die Tangentialgeschwindigkeit ist eine Änderung dx in Richtung der X-Achse als Funktion der Zeit dt.
In Fig. 9(B) ist eine Ebene 162 normal zu der XY+45z-Ebene und tangential zu der linken Wand 25 am Einfallspunkt 51. Die Ebene 136 ist normal zu der XY+45z-Ebene und ist normal der Tangentialebene 162. Der Rillenwandwinkel R&sub1; ist der Winkel zwischen der Tangentialebene 162 und der X-Achse- Ebene 164, die zu der XY+45z-Ebene normal ist. Die einfallenden Lichtstrahlen 31-1 bilden den Winkel Φ&sub1; mit der normalen Ebene 163 und die reflektierten Strahlen bei 31-2&sub1; bilden denselben Winkel Φ&sub1; mit der normalen Ebene 163, weil der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel ist. Demgemäß ist der Winkel zwischen der Projektion der einfallenden Strahlen 30-1 auf die XY+45z-Ebene und der Projektion der reflektierten Strahlen 31-2&sub1; auf dieselbe Ebene gleich zweimal dem Rillenwandwinkel, das heißt gleich 2R&sub1;.
In Fig. 9(C) ist die Orientierung derart gezeigt, daß die einfallenden Strahlen 31-1 und die reflektierten Strahlen 31-2&sub2; alle in einer Ebene liegen, die normal zu der XY+45z- Ebene ist und die Y+45z-Achse so einschließt, daß der Rillenwandwinkel R&sub2; gleich Null ist, das heißt, die Tangentialebene 162 ist parallel zu der X-Achse.
In Fig. 9(D) ist der Rillenwandwinkel R&sub3; mit einer Orientierung, die uhrzeigersinnmäßig in bezug auf die Orientierungen in den Fig. 9(B) und 9(C) ist. Wiederum liegt der Winkel 2R&sub3; zwischen den Projektionen der einfallenden Strahlen 31-1 und den reflektierten Strahlen 31-2&sub3; in der XY+45z-Ebene.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Meßfühler 40-1 parallel zu der X-Achse und so angeordnet, daß er reflektierte Strahlen längs der Y+30z- Ebene S&sub1;S&sub2;S&sub3; empfängt. Die Verschiebungen der Einfallsflecke S&sub1;, S&sub2; und S&sub3; längs der X-Achse in der Y+30z-Ebene sind ein Maß für das Zweifache des Rillenwandwinkels R(t), der sich als Funktion der Zeit ändert.

Datengewinnung

Die Signalgeschwindigkeit Vs(t) erstreckt sich, wie folgt:
Gl.(1) 0 < Vs(t) < 15 (cm/sec)
Unter Verwendung von Gl.(1) wird die Tangentialgeschwindigkeit VT(t) bestimmt, wie folgt:
Gl.(2) VT(t) = ω*Ry(t)
= 33,3/60*2π*Ry(t)
= 3,49*y(t)
mit
Ry(t) = der radiale Abstand zu irgendeiner Zeit t der Einfallsfleckstelle, wenn von der Mitte der Schallplatte ausgemessen wird.
Für ein übliches Format (LP) von 12 Zoll ist der Abspielbereichsradius Ry(t) durch einen inneren Wert von 5,85 cm und einen äußeren Wert von 15 cm begrenzt. Deshalb erstreckt sich aus Gl.(2) VT(t) in der folgenden Weise:
Gl.(3) 20,4 < VT(t) < 52 (cm/sec)
Die Weite P des Fleckes 15 (siehe Fig. 17) in der X-Achse- Abmessung muß verglichen mit der Wellenlänge λ des Signales, das erfaßt wird, klein sein, um die richtige Signalbandbreite zu bewahren, wobei λ = VT(t)/fs und wo fs die Frequenz des zu erfassenden Signales ist.
Der Einfallsfleck 50 besitzt eine Gauss-Verteilung, wobei P die 1/e²-Weite ist. Für eine Weite P von 6 Mikrometer liegt die die Datensignaldämpfung bei 20 KHz bei -3,5 dB wegen der Fleckgröße in bezug auf die Datensignalwellenlänge λ auf den Schallplatten. Bei einer Fleckweite von 1 Mikrometer besitzt das Signal bei 20 KHz keine meßbare Dämpfung. Bei einer Fleckweite von 10 Mikrometer wird bei 20 KHz eine Dämpfung von -15 dB beobachtet. Für Weiten von P bis zu 12 Mikrometer gleicht die Dämpfung derjenigen oder überschreitet diejenige, die mit herkömmlichen Verfahren, wie einer mechanischen Tonnadel, erreichbar ist. Für einen Hochqualitätsbetrieb kann P von 3 bis 12 Mikrometer reichen. Die Tiefenschärfe der Linien ist dem Quadrat der Fleckgröße proportional.
Deshalb ist für eine gute Frequenzwiedergabe die Fleckweite P so klein wie möglich, während für eine größere Tiefenschärfe die Fleckweite P so groß wie möglich sein sollte. Eine Fleckweite von 6 Mikrometern hat sich als ein guter Kompromiß zwischen der Tiefenschärfe und dem Frequenzgang herausgestellt.
Die Fleckweite Q in der Y-45z-Abmessung gemessen beträgt typischerweise 22 Mikrometer. Das Abschneiden (Blockieren) des reflektierten Strahles beträgt im allgemeinen ungefähr 10%.
Der Rillenwandwinkel Pt wird berechnet.
Gl.(4) R(t) = tan&supmin;¹[dy/dx]
= tan&supmin;¹[dy/dt/dx/dt]
= tan&supmin;¹[Vs/Vt]
mit:
dy/dt = Vs(t) = Signalgeschwindigkeit
dx/dt = VT(t) = Tangentialgeschwindigkeit
dy = dy&sbplus;&sub4;&sub5; oder dy&submin;&sub4;&sub5; = Wandbewegung
Gl. (5) R(t) = tan&supmin;¹[Vs(t)/VT(t)]
mit:
Vs(t) &sim; f(fs) = irgendeine Funktion von fs
20 KHz < fs < 20 KHz
Eine Positionserfassungseinrichtung (PSD), der Meßfühler 40- 1 in Fig. 9(A), wird verwendet, den sich dynamisch ändernden Spiegelstrahl-Reflexionswinkel 2R(t) des reflektierten Lichtes 31-2 von der Rillenwand 25 zu erfassen. Dieser Meßfühler 40-1 erzeugt Ströme I(t) auf den Leitungen 54, die in Spannungen V(t) umgewandelt werden, die der Lage der Mitte 39 und der Größe des Lichtfleckes 44 entsprechen, der auf die Oberfläche des Meßfühlers (40-1) auffällt und von dem reflektierten Licht 31-2 stammt.
Der Meßfühler 40-1 ist ausgerichtet, um die Position des Fleckes 44 zu messen, der von dem reflektierten Strahl 31-2 unter dem Reflexionswinkel 2R(t) gebildet wird. Der Meßfühler 40-1 mißt die Position des Fleckes 44 in der tangentialen Richtung (X-Achse). Ein solche Messung ist der seitlichen Bewegung (Y-Achse) der Rillenwand 25 proportional.
Der Meßfühler 40-1 besitzt einen dynamischen Bereich von mehr als 4 Dekaden, geringe Kosten und die Fähigkeit, die Mitte eines Lichtfleckbereiches zu erfassen, und besitzt deshalb keine bedeutende Empfindlichkeit gegenüber einer Fleckungleichförmigkeit.
Es seien ideale Bedingungen angenommen,
Gl.(6) V(t) = C*d(d)
= C*[h(t)*tan 2R(t)]
mit:
C = eine beliebige Konstante (Volt/mm)
h(t) = Abstand der Positionsmeßfühlereinrichtung von der Rillenwand (mm)
d(t) = Verschiebung vom Bezug des Lichteinfallsflecks (mm)
V(t) = verarbeitetes Meßfühlerausgangssignal
In Größen der codierten Geschwindigkeit ist das Datenausgangssignal V(t) des Datengewinnungsverfahrens wie folgt:
Gl. (7) V(t) = C*h(t) tan [2 tan&supmin;¹(Vs(t)/VT(t)]
Für kleine Winkelwerte gelten die folgenden Gleichungen:
Gl. (8) tan&supmin;¹ [α] &sim; [α]
Gl. (9) tan&supmin;² [α] &sim; 0
Gl. (10) tan [2α] &sim; 2tan [α/[1-tan²(α)]]
&sim; 2tan [α]
&sim; 2α
Verwendet man Gl. (8-10) für den kleinen Winkel Vs(t)/VT(t) so, wird Gl. (7) zu
Gl.(11) V(t) &sim; C*h(t)*[2Vs(t)/VT(t)]
Die harmonische Verzerrung, die sich aus den Annahmen der Gl. (8-10) für einen typischen, schlechtesten Fall (beim inneren Radius und bei hoher Rillengeschwindigkeit) ergibt, ist nur als eine Verzerrung dritter Ordnung meßbar und sehr klein (-33 dB).
Um das Signal V(t) unabhängig von dem Radius Ry(t) zu machen, wird V(t) mit Ry(t) multipliziert, um das Signal V(t)R zu bilden wie folgt:
Gl. (12) V(t)R = [V(t)] [Ry(t)]

Fehlerquellen bei der Datengewinnung (Fig. 10-17)

Es gibt mehrere Fehlerbedingungen, die möglicherweise das Datengewinnungsverfahren beeinflussen können. Jede dieser Bedingungen wird analysiert, um ihren Rauschbeitrag zu bestimmen.

Wandverschiebung

Wenn die Rillenwand erfaßt wird, bewegt sich die relative Position der Rillenwand wegen der Modulation in Richtung zu dem Meßfühler 40-1 und von ihm fort, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 10-12 erklärt wird, die die einfallenden und reflektierten Strahlen in der XY+60z- Ebene zeigen.
In Fig. 10 hat sich die Schallplatte so bewegt, daß sich der Fleck 50 bei der Y-Koordinate y1,1 mit einem Reflexionswinkel 2R(t) befindet. Die Bezugslinie 71 ist eine konstante Höhe K in der Y+60z-Richtung von dem Meßfühler 40-1. In Fig. 10 ist die Höhe h(t) um eine Größe dh(t) von der Bezugslinie 71 verschoben. Der Höhenunterschied dh(t) führt eine Fehlergröße in das Signal auf den Leitungen 54 wegen der Versetzung dd(t) ein.
In Fig. 11 hat sich die Schallplatte so bewegt, daß der Fleck 50 bei der Y-Koordinate y1,2 mit einem unterschiedlichen Winkel 2R(t) ist, so daß die Höhe h(t) gleich der Konstanten K ist. Der Einfallspunkt der reflektierten Strahlen 31-2 beim Fleck 39 ist ein unterschiedlicher Wert von d(t), der die Änderung beim Reflexionswinkel 2R(t) darstellt.
In Fig. 12 sind der Reflexionswinkel 2R(t) und die Verschiebung d(t) dieselben wie in Fig. 9(A), und der Einfallsfleck 50 ist bei der Y-Koordinate y1,3. Der Punkt 50 an der Stelle y1,3 ist um eine Höhe dh(t) größer als die Konstante K der Bezugslinie 71.
Die durch den Anteil dh(t) eingeführte Fehlergröße, wie es in den Fig. 10 bis 12 angegeben ist, ist unbedeutend, wie es nun erklärt wird. Aus Gl.(7)
Gl. (13) V(t) = 2K((Vs(t)/VT(t))*h(t)
Gl. (14) dV(t) = 2K((Vs(t)/VT(t))*dh(t)
Gl. (15) V(t) = 2K((dV(t)/dh(t))*h(t)
Gl. (16) dV(t)/V(t) = dh(t)/h(t)
Deshalb ist der Fehler dV(t)/V(t) bei dem gemessenen Signal proportional zu dem Fehler (oder der Schwankung) bei der Meßfühlerversetzung dh(t)/h(t). Die Bedeutung dieser Aussage ist beträchtlich. Sie bedeutet, daß der Winkelmeßfühler, der Meßfühler 40-1, unempfindlich auf die Verschiebung in Richtung der Y-Achse ist. Für ein extremes Rauschbedingungsbeispiel sei h(t) = 10 mm, dh(t) = 0,05 mm, dh(t)/h(t) = 0,005. Dieses Beispiel gleicht einer Fehlerunterdrückung von 43 dB. Diese Unempfindlichkeit gegenüber einer Rillenhöhenänderung in Richtung der Y-Achse erlaubt, daß das Datengewinnungsverfahren der vorliegenden Erfindung unempfindlich gegenüber Rumpeln ist.

Spurverfolgungsfehler

Jeder Fehler bei der Spurverfolgung würde sich als ein Wandverschiebungsfehler darstellen, wie es oben beschrieben wurde. Ein seitlicher oder vertikaler Fehler bei der Lage erzeugt auch eine Fehlerkomponente in der Datengewinnungsrichtung. Diesen Fehler gibt es wegen des Betrachtungswinkels von 45 Grad des Datengewinnungssystems. Die Bedeutung dieses Fehlers ist die gleiche, wie sie oben bezüglich der Wandverschiebung beschrieben wurde.

Nicht normal einfallender Strahl

Um die Trennung zwischen dem einfallenden Strahl 31-1 und dem reflektierten Strahl 31-2 aufrechtzuerhalten, wird ein Versetzungswinkel von 15 Grad von der Normalen verwendet, wie es in Fig. 13 angegeben ist. Die Wirkung dieser Beleuchtungsgeometrie gekoppelt mit der typischen Wandmodulation besteht darin, daß ein nichtlinearer Bogen (statt eine gerade Linie) auf dem Meßfühler 40-1 erzeugt wird, wie es in Fig. 14 angegeben ist. Diese Nichtlinearität bei der Y60z-Achse, die durch den die Punkte verbindenden Bogen P1,1, P1,2 und P1,3 dargestellt ist, ist für den Meßfühler 40-1 unbedeutend, der in Richtung der X- Achse erfaßt.
Während die bevorzugte Ausführungsform den in der tangentialen (X-Achse) Richtung orientierten Meßfühler verwendet, kann ein seitlich (Y-Achse) orientierter Meßfühler verwendet werden. Beispielsweise kann der Meßfühler 40-1 um 90º in der Ebene der Fig. 14 gedreht werden, um die Y-60z-Achse-Änderungen bei der Position der Fleckmittelpunkte P1,2 und P1,3 zu erfassen. Bei dieser andersartigen Ausführungsform bildet ähnlich wie bei der bevorzugten Ausführungsform der von der Rillenwand reflektierte Strahl einen Fleck an einer Fleckposition, die dem aufgezeichneten Signal proportional ist. Der Meßfühler 40-1 erfaßt die Fleckposition des reflektierten Fleckes, wodurch die Wandmodulation verfolgt wird.

Vertikaler Schneidewinkel

Beim Schneiden von Schallplatten ist das Schneiden der Nadel nach vorne mit 6 bis 30 Grad, typischerweise mit 15 (X-75z), um die Y-Achse in der XZ-Ebene angewinkelt, um ein "Pflügen" des überschüssigen Vinyls aus der Rille heraus hervorzurufen. Dieser Vorwärtsschneidewinkel bewirkt eine Schräge der aufgezeichneten Wellenform, wie es in der schrägen Wellenform der Fig. 16 relativ zu der nichtabgeschrägten Wellenform der Fig. 16 gezeigt ist. Wenn das schräge Signal mit einer mechanischen Nadel unter demselben Vorwärtswinkel abgespielt wird, wird die ursprüngliche Wellenform richtig erfaßt.
Bezug nehmend auf die Fig. 17 ist der Abdruck des optischen Fleckes 50 der vorliegenden Erfindung, anders als die mechanische Nadel, von in einer Ebene parallel zu der YZ-Ebene einfallenden Strahlen ohne Abschrägungswinkel um die X-Achse in der XZ-Ebene gebildet. Dieses Fehlen eines Abschrägungswinkels wird bei der beschriebenen, optischen Erfassungseinrichtung zugelassen, weil die Reflexion der vorlaufenden und nachlaufenden Phase von den reflektierten Strahlen oberhalb und unterhalb der Mitte 51 des Zielfleckes 50 in Richtung der Z-Achsen dazu neigen, einander aufzuheben, wobei keine bedeutende, vertikale Spurverfolgungswinkelverzerrung übriggelassen wird.
Das Fehlen der vertikalen Spurverfolgungswinkelverzerrung kann unter Bezugnahme auf die Fig. 17 verstanden werden. In Fig. 17 ist die linke Wand 25 der Rille 21 gezeigt, wo sich der Fleck 50 bei der Koordinate y1,1 Y-Achsen befindet. Der Fleck 50 weist eine Mitte 51 auf, die der gegenwärtigen Y- Achse-Koordinate y1,1 entspricht. Der gegenwärtige, aufgezeichnete Winkel mit 15º (längs der Achse X-75z) zeigt an, daß der Fleck 50 eine Koordinate y'1,1, die sich in Richtung der X-Achsen vor der Koordinate y1,1 befindet, und eine Koordinate y''1,1 besitzt, die hinter den Koordinaten y'1,1 und y1,1 zurückbleibt. Das Vorlaufen durch die Koordinate y'1,1 neigt dazu das Nachlaufen durch die Koordinate y''1,1 aufzuheben. Da das Vorlaufende und das Nachlaufende dazu neigen, sich aufzuheben, neigt die Koordinate y1,1 am Mittelpunkt 51 dazu, der Durchschnitt aller vorlaufenden und zurückbleibenden Koordinaten zu sein. Aus diesem Grund kann der vertikale Schneidewinkel unberücksichtigt bleiben.

Vertiefungen und Kratzer

In Fig. 17 ist der einfallende Lichtfleck 50 von den Lichtstrahlen 31-1 auf den Bereich der linken Wand 25 des Rillenabschnittes 21 gezeigt. Der Fleck 50 verändert sich oberhalb der Stelle, an der typischerweise Vertiefungen und Kratzer 46 in der Rille und längs der Wand 25 vorhanden sind. Die Vertiefungen und Kratzer sind das Ergebnis von Abnutzung, die durch die Verwendung einer mechanischen Nadel hervorgerufen wurden und/ oder durch in dem Boden der Rille als ein Ergebnis des Herstellungsvorganges zurückgelassenen Reste hervorgerufen wurden. Da der Fleck 50 im allgemeinen oberhalb der Vertiefungen und Kratzer einfällt, ist die vorliegende Erfindung gegenüber irgendwelcher nachteiliger Wirkungen unempfindlich, die sie hervorrufen würden, wenn eine mechanische Tonabnehmernadel verwendet wird.

Seitliche Spurverfolgung (Fig. 18-23)

Die Seiten-Spurverfolgungseinheit 30 der Fig. 1 verwendet die Erfassungseinrichtung 13-1 für die linke Wand und die Erfassungseinrichtung 13-2 für die rechte Wand in Kombination zum Erfassen der Position und zur dynamischen Positionierung der Einrichtung 9 der Fig. 1 in Richtung der Y-Achsen. Die Einheit 30 verfolgt eine Rille, deren Weite gw sich um einen Faktor 10 (25 Mikrometer bis 250 Mikrometer) ändert und über den vollen Radius Ry(t) der Schallplatte 10 verläuft.
In Fig. 18 ist der Rillenabschnitt 21 mit der linken Seitenwand 25 und der rechten Seitenwand 26 gezeigt. Die einfallenden Strahlen 31-1 besitzen eine Querschnittsabmessung I&sub1;, die den Fleck 50 eines gegebenen Bereiches der linken Wand 25 bildet. Der Einfallswinkel der Strahlen 31-1 ist 60º, so daß die reflektierten Strahlen 31-2 teilweise von der Kante 59 gesperrt werden, die durch den Schnitt des Flachbereiches 37 und der rechten Wand 26 gebildet wird. Wenn die linke Wand 25 in Richtung der positiven Y-Achse verschoben wird, dann wird weniger von der linken Wand 25 reflektiertes Licht durch die Kante 59 gesperrt und umgekehrt. Die Querschnittsabmessung R&sub1; stellt die nichtgesperrte Komponente der reflektierten Strahlen 31-2 dar, die durch die Kante 59 nicht gesperrt wird und deshalb auf den Meßfühler 40-1 auftrifft.
In einer ähnlichen Weise besitzen die einfallenden Strahlen 32-1, die auf die rechte Wand 26 auftreffen, eine Querschnittsabmessung Ir. Die nichtgesperrte Komponente der reflektierten Strahlen 32-2 weisen eine Querschnittsabmessung Rr auf dem Meßfühler 40-2 als eine Funktion der Menge der Strahlen auf, die von der Kante 58 nicht gesperrt werden, die zwischen dem Flachbereich 37 und der linken Wand 25 gebildet wird.
In Fig. 19 ist eine XY-60z Ansicht für die linke Wand und eine XY+60z Ansicht für die rechte Wand der Bilder für die Flecken gezeigt, die von den nichtgesperrten Anteilen der reflektierten Strahlen 31-2 und 32-2 der Fig. 18 gebildet sind. Da die linke Wand 25 und die rechte Wand 26 symmetrisch in bezug auf die Lichtquellenachse 57 zwischen den einfallenden Strahlen 31-1 und 32-1 angeordnet ist, sind die Höhen und Flächen der Flecken 50&sub1; und 50r gleich. Das heißt R&sub1; und Rr sind gleich.
In Fig. 20 ist die Rille 21 und ihre Mittelachse 47 in Richtung der positiven Y-Achse in bezug auf die Lichtquellenachse 57 verschoben worden, während die einfallenden Strahlen 31-1 und 32-1 die gleichen wie in Fig. 18 sind. In Fig. 20 beträgt die Querschnittsabmessung der linkswandigen, nichtgesperrten Komponente der reflektierten Strahlen 31-2 gleich R&sub1; und ist größer als die Querschnittsabmessung Rr der nichtgesperrten Komponente der reflektierten Strahlen 32-2, weil ein größerer Anteil der einfallenden Strahlen 32-1 durch die Kante 58 gesperrt wird. Die Lage der Lichtquellenachse 57 ist mit Pc(t)y bezeichnet und die Lage der Rillenachse 47 ist mit Pg(t)y bezeichnet.
In Fig. 21 sind die unterschiedlichen Abmessungen R&sub1; und Rr für die reflektierten Strahlen der Fig. 20 gezeigt.
In Fig. 22 sind die Rille 21 und die Achse 47 in Richtung der negativen Y-Achse in bezug auf die Lichtquellenachse 57 und die Lage in Fig. 18 verschoben worden. Mit dieser Verschiebung ist Rr viel größer als R&sub1;.
In Fig. 23 sind die unterschiedlichen Abmessungen R&sub1; und Rr für die reflektierten Flecken 50&sub1; und 50r der Fig. 22 gezeigt.
Bezug nehmend auf die Fig. 18 bis 23 ist es offensichtlich, daß die relative Größe der Abmessungen R&sub1; und Rr der nichtgesperrten, reflektierten Flecken ein Maß für die Zentrierung des Rillenabschnittes 21 ist, der durch die Achse 47 bezeichnet, in bezug auf die Mittelachse 57 der einfallenden Strahlen 31-1 und 32-1 ist. Der Meßfühler 40-1 liefert Signale auf den Leitungen 54, die der Querschnittsfläche der einfallenden Eingangsstrahlen proportional sind. In einer ähnlichen Weise liefert der Meßfühler 40-2 auf den Leitungen 53 Signale, die der Querschnittsfläche der einfallenden Strahlen 32-2 proportional sind. Deshalb sind die Signale auf den Leitungen 53 und 54 den Abmessungen Rr und R&sub1; proportional.

Seiten-Spurverfolgungseinrichtung (Fig. 24 und 27)

In Fig. 24 sind weitere Einzelheiten der Seiteneinheit 30 der Fig. 1 gezeigt. Die Einheit 30 schließt eine Spurverfolgungseinheit 81 ein, die fest an dem Rahmen 7 angebracht ist. Die Spurverfolgungseinheit 81 trägt einen Gleitschlitten 86, der fest an der ersten, optischen Einrichtung 79 so angebracht ist, daß sich der Schlitten 86 und die Einrichtung 79 in Richtung der Y-Achse verschieben können. Die optische Einrichtung 79 und der Schlitten 86 sind durch zwei Schienen 201 und 202 (siehe Fig. 27) befestigt. Der Schlitten 86 wird in Richtung der Y-Achse mittels des Antriebskabels 83 verschoben. Das Kabel 83 ist mit dem Schlitten 86 verbunden, erstreckt sich um die Rolle 82 herum und wird durch den Motor 78 angetrieben. Der Motor 78, typischerweise ein digital gesteuerter Schrittmotor empfängt zu beliebiger Zeit t einen Y-Achse-Schlittenpositionierungsbefehl Vc(t)y auf den Leitungen 75 von der elektronischen Einheit 72. Die Befehle von der elektronischen Einheit 72 geben eine Position Pc(t)y für die Y-Achse längs der Achse 57 für den Schlitten 86 an und versuchen, die Achse 57 über der Mitte des Rillenabschnittes Pg(t)y längs der Achse 47 zu positionieren, wie es in den Fig. 18 bis 24 gezeigt ist.
In Fig. 24 liefert die elektronische Einheit 72 auch Steuersignale auf den Leitungen 76 und 77 zum Steuern der Abtasteinrichtungen für die X-Achse und die Y-Achse innerhalb der optischen Einrichtung 79. Die Einrichtung 79 bewegt sich nur in Richtung der Y-Achse und ist in Richtung der Z-Achse festgelegt. Die zweite, optische Einrichtung 80 ist an der ersten, optischen Einrichtung 79 durch bewegbare Schäfte 85 (siehe Fig. 27) so befestigt, daß sich die Einrichtungen 79 und 80 zusammen in Richtung der Y-Achse durch Bewegung des Schlittens 86 verschieben. Die zweite Einrichtung 80 ist in Richtung der Z-Achse durch die Solenoidschäfte 85 bewegbar. Licht von der ersten, optischen Einrichtung 79, das durch die Strahlen 38-1 bezeichnet ist, wird von einem Spiegel 135-1 reflektiert, um den linkswandigen einfallenden Strahl 31-1 zu bilden. In ähnlicher Weise werden die einfallenden Strahlen 38-2 durch einen Spiegel 135-2 reflektiert, um die rechtwandigen einfallenden Strahlen 32-1 zu bilden. Die einfallenden Strahlen 31-1 werden als die Strahlen 31-2 zu dem Meßfühler 40-1 reflektiert. In ähnlicher Weise werden die einfallenden Strahlen 32-1 als die Strahlen 32-2 zu dem Meßfühler 40-2 reflektiert. Die Meßfühler 40-1 und 40-2 liefern die Ausgangssignale auf den Leitungen 54 bzw. 53, die ihrerseits als Eingänge zu der elektronischen Einheit 72 vorgesehen werden.
Der Schrittmotor 78, die Meßfühler 40-1 und 40-2, der Schlitten 86, die optische Einheit unter Einschluß der optischen Einrichtungen 79 und 80 und die elektronische Einheit 72 schaffen eine Schlitten-Servoschleife zum Verschieben des Schlittens 86 in die Y-Achse-Position (die Einfallslichtposition Pc(t)y längs der Achse 57), wobei durch die elektronische Einheit 72 gesteuert wird. Irgendeine Differenz zwischen der befohlenen Position Pc(t)y und der Rillenposition Pg(t)y wird durch den linkswandigen und den rechtswandigen Meßfühler 40-1 und 40-2 in der in Verbindung mit den Fig. 18 bis 23 beschriebenen Weise erfaßt.
Ein Unterschied zwischen der Schlittenposition Pc(t)y und der Rillenabschnittsposition Pg(t)y ergibt ein Y-Achse-Fehlersignal Verr(t)y in der elektronischen Einheit 72. Das Fehlersignal Verr(t)y ist der Differenz zwischen den Positionen Pc(t)y und Pg(t)y proportional.

Elektronische Einheit (Fig. 25)

In Fig. 25 sind weitere Einzelheiten der elektronischen Einheit 72 der Fig. 24 gezeigt. Die Eingangsleitungen 52 sind die zwei Leitungen von der rechtswandigen Erfassungseinrichtung 40-2 der Fig. 24 und sind mit Strom/Spannungswandlern 166-1 und 166-2 verbunden. Von dem Umwandler 166-1 ist eine Leitung 153-1 als der Plus-Eingang mit einem Differenzbildungskreis 89 und als der Plus-Eingang mit einem Addierkreis 90 verbunden. Die andere der Leitungen 153-2 ist mit dem negativen Eingang des Differenzbildungskreises 89 und dem anderen positiven Eingang des Addierkreises 90 verbunden. Die Kreise 89 und 90 sind übliche Summier- und Differenzbildungskreise für Analogsignale. Das Ausgangssignal VR1 von dem Summierkreis 90 ist der Intensität (und R&sub1;) des einfallenden Strahles 31-2 auf den linkswandigen Meßfühler 40-1 proportional. Das Ausgangssignal von dem Differenzbildungskreis 89 ist der Position der Mitte 39 des einfallenden Strahles 31-2, wenn längs der X-Achse in Fig. 9(A) gemessen, proportional und hängt von der Intensität (Fläche) ab.
Das Summensignal S von dem Addierkreis 90 und das Differenzsignal T von dem Differenzbildungskreis 89 werden einer Analogteilungseinrichtung 98 eingegeben. Die Teilungseinrichtung 98 dividiert das Differenzsignal durch das Summensignal, wobei ein rechtswandiges Ausgangsdatensignal Vr(t) geliefert wird, das der Modulation der rechten Wand proportional ist. Der Zweck der Teilungseinrichtung 98 ist, das Differenzsignal so zu normalisieren, das das Ausgangsdatensignal unabhängig von Intensitätsänderungen der nichtgesperrten Komponente des reflektierten Strahles gemacht wird. Das Ausgangsdatensignal von der Teilungseinrichtung 98 ist durch die Gl.(11) gegeben, das für die rechte Wand mit Vr(t) bezeichnet ist.
Das Datensignal für die rechte Wand schließt eine Größe Vr(t) ein, die, wie es in Gl. (2) angegeben ist, der radialen Position Ry(t) proportional ist. Die Multiplikationseinrichtung 94 multipliziert das Datensignal Vr(t) mit Ry(t), um das Datensignal Vr(t)R auf der Leitung 145 zu bilden, das von dem Radius Ry(t) unabhängig ist, auf dem die Spurverfolgungseinrichtung gemäß Gl. (12) positioniert ist. Das Datensignal auf Leitung 145 ist der Geschwindigkeit der rechten Wand in Richtung der Y-45z-Achse proportional.
Das Datensignal auf Leitung 145 von der Multiplikationseinrichtung 94 ist mit dem RIAA-Entzerrerkreis 103 verbunden und stellt das rechtswandige Audiosignal Vr(t)A auf der Leitung 115 bereit.
In Fig. 25 sind die linkswandigen Signale auf den Leitungen 54-1 und 54-2 über Umwandler 165-1 und 165-2 verbunden. Der Umwandler 165-1 besitzt eine Leitung 154-1, die als der positive Eingang mit dem Differenzbildungskreis 87 und als ein positiver Eingang mit dem Summierkreis 88 verbunden ist. Das andere Signal von dem Umwandler 165-2 auf der Leitung 154-2 ist als negativer Eingang mit dem Differenzbildungskreis 87 und dem anderen positiven Eingang des Summierkreises 88 verbunden. Das Differenzsignal von dem Kreis 87 ist als ein Eingang mit der Analogteilungseinrichtung 87 verbunden. Das Summensignal VRr von dem Kreis 88 ist zu der Intensität (und Rr) der rechten Wand proportional und ist als anderer Eingang mit der Analogteilungseinrichtung 97 verbunden. Die Analogteilungseinrichtung 97 dividiert das Summensignal durch das Differenzsignal, wobei ein intensitätsnormalisiertes, linkswandiges Ausgangsdatensignal V&sub1;(t) geliefert wird, das der Modulation der linken Wand proportional ist. Der Multiplikationskreis 93 multipliziert das Datensignal von der Teilungseinrichtung 97 mit Ry(t), um auf der Leitung 154 das radiusunabhängige, linkswandige Datensignal V&sub1;(t)R bereitzustellen. Das Datensignal auf Leitung 144 ist der Geschwindigkeit der linken Wand in Richtung der Y+45z-Achse proportional. Das linkswandige Datensignal auf der Leitung 144 wird in dem Kreis 102 RIAA-entzerrt, um auf der Leitung 114 das linkswandige Audiosignal V&sub1;(t)A bereitzustellen.
In Fig. 25 wird das Summensignal VR1 von dem linkswandigen Summierkreis 88 und das Summensignal VRr von dem rechtswandigen Summierkreis 90 jeweils dem Summierkreis 92 und dem Differenzbildungskreis 91 eingegeben. Das Summensignal von dem Kreis 92 und das Differenzsignal von dem Kreis 91 werden der Analogteilungseinrichtung 99 eingegeben. Die Analogteilungseinrichtung 99 dividiert die Differenz (VRr-VR1) durch die Summe (VRr + VR1), um das amplitudennormalisierte Positionsfehlersignal Verr(t)y auf der Leitung 156 bereitzustellen, das gleich (VRr-VR1)/(VRr + VR1) ist.
Das Fehlersignal auf der Leitung 156 ist mit dem Frequenzentzerrer 108 verbunden, der das entzerrte Signal auf der Leitung 170 liefert. Ein Tiefpaßfilter 107 filtert das Fehlersignal auf der Leitung 170, um das Tiefpaß-Fehlersignal auf der Leitung 171 bereitzustellen. Der Analog/Digital- Umwandler 110 stellt ein digitales Fehlersignal für den digitalen Prozessor 113 bereit. Der digitale Prozessor 113 stellt in Antwort auf das Fehlersignal ein Positionsbefehlssignal Vc(t)y auf der Leitung 75 bereit. Der Umwandler 110 und der Prozessor 113 sind geeignet, wenn der Motor 78 (Fig. 24) ein digitaler ist, aber gleichwertige Analogkomponenten können verwendet werden. Das Positionsbefehlssignal auf der Leitung 75 steuert den Schrittmotor 78 und den Schlitten 86 in Fig. 24 in die erwünschte Y-Achse-Position Pc(t)y. Diese Y-Achse-Position ist diejenige, die bestrebt ist, den Schlitten und die Lichtquellen 43-1 und 43-2 (siehe Fig. 18 und 19) so zu zentrieren, daß die Mittelachse 47 der linken und der rechten Wand 25 und 26 mit der Mittelachse 57 des Schlittens kollinear ist. In dem Maße, indem die Achsen 47 und 57 nicht kollinear sind, wie es in Fig. 21 und 23 gezeigt ist, besitzt das Fehlersignal Verr(t)y der Analogteilungseinrichtung 99 der Fig. 25 einen von Null verschiedenen Wert, der verarbeitet und dem digitalen Prozessor 113 eingegeben wird, damit eine Bewegung in Richtung der Y-Achse befohlen wird. Eine solche Bewegung und ein solcher Vorgang neigen, zu einer Servosteuerung des Schlittens 86 der Fig. 24 derart, daß der Rillenabschnitt unter dem Erfassungsbereich 15 symmetrisch angeordnet wird, wie es in den Fig. 18 und 19 gezeigt ist, und das Fehlersignal Verr(t)y wird zu einem Nullwert.
Der digitale Prozessor 113 liefert auf der Leitung 158 auch eine digitale Darstellung des Radius Ry(t), die dem Digital/Analog-Umwandler 111 eingegeben wird. Der Prozessor 113 stellt den Wert Ry(t) her, indem auf eine bekannte Position (die beispielsweise durch einen nicht gezeigten Grenzschalter hergestellt wird) zurückgesetzt und für jeden Schritt erhöht wird. Der Umwandler 111 stellt den Analogwert Ry(t) als Eingänge zu den Multiplikationseinrichtungen 93 und 94 bereit.
Der digitale Prozessor 113 stellt auch auf der Leitung 159 ein X-Achse-Positionssignal für den Digital/Analog-Umwandler 112 bereit. Der Umwandler 112 liefert auf der Leitung 76 ein Analogsignal Vs(t)x, das den X-Achse-Abtaster 158 in Fig. 26 steuert, um tangentiale Geschwindigkeitsänderungen wegen einer Exzentrizität des Schallplattenloches und/oder einer Elliptizität zu korrigieren. Der Prozessor 113 erfaßt das X- Achse-Auslaufen über eine oder mehrere Umdrehungen und verwendet das derart bei solchen Umdrehungen bestimmte Auslaufen, um Vs(t)x zu erzeugen, um die Wirkungen des Auslaufens bei der nächsten Umdrehung auf Null zu bringen.
In Fig. 25 werden die Datensignale auf den Leitungen 154 und 144, die die Wandgeschwindigkeiten der Y+45z- und Y-45z-Achse darstellen, dem Addierkreis 95 eingegeben und liefern ein Y- Achse-Rillengeschwindigkeitssignal Vg(t)y. Da die Seitenbewegungen der linken und der rechten Wand in Phase sind, ergibt das Aufsummieren der linken und rechten Y+45z- und Y -45z-Datensignale die seitliche Y-Achse-Komponente Vg(t)y, da die vertikalen, sich außer Phase befindenden Z-Achse-Komponenten dazu neigen, sich aufzuheben. In ähnlicher Weise ergibt der Differenzbildungskreis 96 die vertikale (Z-Achse) Komponente Vg(t)z (bei der beschriebenen Ausführungsform nicht verwendet), da die seitlichen, sich in Phase befindenden Komponenten der Y+45z- und Y-45z-Datensignale dazu neigen, sich aufzuheben.
Das seitliche Geschwindigkeitssignal Vg(t)y auf der Leitung 160 wird in dem Zuführvorwärtsfilter 104 (wechselstromgekoppelter Integrationskreis) verarbeitet und über einen Schalter 105 mit dem Summierkreis 107 verbunden. Der Summierkreis 107 summiert das integrierte Geschwindigkeitssignal von dem Filter 104 mit dem entzerrten Fehlersignal von dem Entzerrer 108 und verbindet den Summenausgang über den Schalter 106 als das Abtastersignal Vx(t)y auf der Leitung 77 für eine Abtasteinrichtung in Fig. 26.
Wegen der Verwendung eines Mikroprozessors 113 in der Rillenverfolgungs-Servoschleife kann eine besondere zusätzliche Verarbeitung der Spurverfolgungsdaten eingebaut werden, um die Empfindlichkeit gegenüber Rillenanomalien zu verringern. Indem beispielsweise unübliche, seitliche (Y-Achse) Beschleunigungskomponenten begrenzt werden, kann eine Antikratz-Unempfindlichkeit bereitgestellt werden. Eine optimale Rillenverfolgung kann bereitgestellt werden, indem der vorhergehende Spurverfolgungsablauf verwendet wird, der in dem Prozessor 113 gespeichert werden kann. Programmierbarkeit und Lied-Cueing werden ohne weiteres durchgeführt, indem nach dem breiten Flachbereich 37 zwischen Liedern gesucht wird.
Die Elektronik der Fig. 25 und 26 kann in mehreren unterschiedlichen Betriebsarten arbeiten. Bei einer ersten Art ist der Schalter 106 offen, so daß eine einzelne Y-Achse- Servoschleife besteht. Die einzelne Y-Achse-Servoschleife, die die Schlitten-Servoschleife genannt wird, besteht aus der Differenzbildungseinrichtung 91 und dem Addierer 92, der Teilungseinrichtung 99, dem Frequenzentzerrer 108, dem Filter 109, dem Analog/Digital-Umwandler 110, dem digitalen Prozessor 113, dem Motorantrieb 160 in Fig. 25 und dem Motor 78, dem Gleitschlitten 86 zusammen mit den optischen Einrichtungen 79 und 80 der Fig. 24.
Das Servosystem in der ersten Betriebsart (Schalter 106 offen) kann ohne weiteres einer Rille über ihren ungefähr 4 Zoll (100 mm) seitlichen Y-Achse-Verlauf folgen. Die erzeugte Audioqualität hängt aber von dem Maß der seitlichen Rillenmodulation in bezug auf die Spurverfolgungsbandbreite bei geschlossener Schleife des Schlittenservos und von der Erfassungsgeometrie ab. Eine stark modulierte Rille kann beispielsweise 3 mils (3·10&supmin;³ Zoll) weit sein und sich 10 mils (10&supmin;² Zoll) von Spitze zu Spitze bei einer Geschwindigkeit von 400 Hz bewegen. Eine solche Rillenmodulation kann mit einer so geringen Bandbreite wie 20 Hz verfolgt werden, obgleich die Audioqualität wegen des Abschneidens der reflektierten Strahlen durch den Rillenflachbereich während der Zeiten starker Seitenmodulationen leiden wird. Um eine Verzerrung zu vermeiden, muß eine hohe Servobandbreite, die mit den Anforderungen der Modulationsspurverfolgung übereinstimmt, vorgesehen werden. Bei der ersten Betriebsart liefert der Seiten-Spurverfolgungsservo hoher Bandbreite eine hochqualitative Audiowiedergabe, indem die elektromechanische Schlitten-Servoschleife sorgfältig entworfen wird. Diese Aufgabe wird schwieriger, wenn die Masse des Schlittens 86 (unter Einschluß der optischen Einrichtungen 79 und 80) wegen der Leistungsanforderungen und mechanischen Resonanzen zunimmt. Bei einem Beispiel der ersten Betriebsart weist der Frequenzentzerrer 108 über alle in Frage kommenden Frequenzen eine konstante Verstärkung auf und das Tiefpaßfilter 109 besitzt eine Abschneidefrequenz von 100 Hz.
Um die Auslegungsanforderungen des Schlittenservo gegenüber dem, was bei der ersten Betriebsart gefordert wird, zu vereinfachen, wird eine zweite Betriebsart vorgesehen. Bei der zweiten Betriebsart ist der Schalter 106 geschlossen und eine Galvanometer-Abtasteinrichtung 158 mit einem kleinen bewegbaren Spiegel geringer Trägheit in Fig. 26 wird verwendet, die in der optischen Einrichtung 79 der Fig. 24 eingebaut ist. Die Y-Achse-Abtasteinrichtung 158 weist einen begrenzten Bereich auf, der eine kleine seitliche Verschiebung, ± Ys in Fig. 26, der einfallenden Strahlen 31-1 und 32-1 um den Punkt 51 herum in Antwort auf einen an die Spule 124 angelegten Strom bewirkt. Eine Abtaster-Servoschleife ist vorgesehen, wie es in Fig. 26 gezeigt ist, wobei eine Abtasteinrichtung 158, der Meßfühler 132, der Differenzbildungskreis 117, der Entzerrer 120 und der Verstärker 122 eingeschlossen sind. Das Einbetten der Abtasteinrichtung 158 in die Servoschleife erlaubt mehr Steuerung über die Abtasteinrichtung, aber ein zufriedenstellender Betrieb kann bei niedereren Kosten erzielt werden, wenn die Abtasteinrichtung alleine verwendet wird.
Die zweite Betriebsartausgestaltung einer seitlichen Y-Achse-Abtasteinrichtung besitzt mehrere praktische Vorteile gegenüber der alleinigen Verwendung des Schlittenservo der ersten Betriebsart. Insbesondere ist die Rillenspurverfolgungsgenauigkeit nicht länger von den mechanischen Eigenschaften des Schlittenservo abhängig, sondern wird durch die Abtaster-Servodynamik bestimmt, die ohne weiteres eine Bandbreite von mehreren Kilohertz (sogar bis zu 20 KHz) haben kann. Bei dieser zweiten Betriebsart wird die Schlitten-Servoschleife der ersten Betriebsart eine Servoregelschleife, die versucht, Vs(t)y auf 0 zu halten, und wobei sie den Abtastspiegel 129 in der Abtasteinrichtung 158 so zentriert hält, das die einfallenden Strahlen in einer Mittelposition an dem Punkt 51 zwischen +Ys und -Ys verbleiben.
Bei der zweiten Betriebsart wird die Rillenverfolgungsgenauigkeit durch die gesamte Seiten-Servocharakteristik und insbesondere den Frequenzentzerrer 108 und die Abtasteinrichtung allein oder wenn verwendet, die Abtasteinrichtungs- Servocharakteristik bestimmt. Der Entzerrer 108 bei der zweiten Betriebsart ist ausgelegt, um entweder die Abtasteinrichtung allein oder die dynamischen Eigenschaften des Abtasteinrichtungsservo für die beste Spurverfolgungsleistung frequenzmäßig auszugleichen. Bei den beiden zweiten Betriebsarten besitzt die Übertragungsfunktion der offenen Schleife von Verr(t)y zu Pc(t)y die Eigenschaft einer hohen Verstärkung bei niederen Frequenzen und niederer Verstärkung oberhalb der erwünschten Bandbreite bei geschlossener Schleife. Das Vorhandensein einer hohen Verstärkung bewirkt, daß Verr(t)y in Antwort auf die Rillenbewegung klein bleibt.
Der Schlitten 86 bei der zweiten Betriebsart kann groß und schwer sein, um als eine stabile Basis für die Abtasteinrichtung, die Meßfühler und andere Bauteile zu dienen. Die Abtasteinrichtung macht es auch einfach, den Schlittenservo zu entwerfen, indem irgendeine Abhängigkeit von Meßfühlerverstärkungsschwankungen ausgeschlossen werden. Dieses Ergebnis ist möglich, weil die Abtasteinrichtungsausgangsposition Ps(t)y unmittelbar durch den Abtasteinrichtungseingang Vs(t)y über den Frequenzbereich bestimmt wird, auf den der Schlitten 86 antworten muß.
Bei einer dritten Betriebsart wird eine indirekte Messung der Rillengeschwindigkeit unter Verwendung des gefilterten Signales Vg(t)y verwendet, indem beide Schalter 105 und 106 geschlossen sind. Das Signal Vg(t)y wird von den Meßfühlern abgeleitet und gleicht der Summe den normalisierten Y±45z Rillengeschwindigkeiten der linken und rechten Wand und gleicht deshalb der seitlichen Y-Achse-Rillengeschwindigkeit. Das Signal Vg(t)y wird in dem Filter 104 integriert und wechselstromgekoppelt, um Gleichstromfehler auszuschließen, damit ein Signal auf der Leitung 172 gebildet wird, das eine seitliche Positionsspur darstellt. Das Seitenpositions-Spursignal wird verwendet, um die Wechselstromkomponente des Rillenfehlers beträchtlich zu verringern, wenn der Abtasteinrichtungsservo so ausgelegt ist, daß die Änderung bei der Abtasteinrichtungsposition Ps(t)y proportional der Änderung bei Vs(t)y über den erwünschten Bereich der Frequenzen und Bewegung ist. Wenn der Abtasteinrichtungsservo diese Eigenschaft hat, zwingt das Anlegen von Vs(t)y den Spiegel 129, genau der Wechselstromkomponente der Rille zu folgen. Dieser Vorgang hat eine starke Auswirkung auf die gesamte Seiten- Servoleistung, weil nun der Seitenservo für den Schlitten nur den Unterschied zwischen der Position, die durch das Rillenspursignal Vs(t)y festgelegt ist, und der gegenwärtigen Rillenposition Pg(t)y verfolgen muß. Dieser Vorgang ist wünschenswert, weil nun die Schlitten-Servobandbreite für dieselbe Spurverfolgungsleistung verringert werden kann, wodurch die Empfindlichkeit auf Rauschstörungen minimiert wird, die das Fehlersignal Verr(t)y zeigt. Solche Rauschstörungen können aufgrund einer Beschädigung der Grenze zwischen dem Flachbereich und der Rille auf Schallplatten auftreten. Diese gleichen Rauschstörungen beeinträchtigen Vs(t)y nicht, welches amplitudenunempfindlich ist.
Die Position Pc(t)y der einfallenden Lichtstrahlen (Achse 57 in den Fig. 18, 20, 22 und 26) wird durch die Abtasteinrichtung-Positionskomponente Ps(t)y (bestimmt durch die Abtasteinrichtung 158 und den Spiegel 159 der Fig. 26) bestimmt und durch die Schlitten-Positionskomponente Pcar(t)y (bestimmt durch den Schlitten 86 in Fig. 24) wie folgt:
Gl.(17) Pc(t)y = Ps(t)y + Pcar(t)y
Der Positionsfehler Perr(t)y ist die Differenz zwischen der Einfallslichtstrahlenposition Pc(t)y und der Rillenposition Pg(t)y wie folgt:
Gl.(18) Perr(t)y = Pg(t)y-Pc(t)y
Verwenden von Gl.(17) in Gl.(18) ergibt
Gl.(19) Perr(t)y = Pg(t)y-[Ps(t)y + Pcar(t)y]
Aus Gl.(19) verfolgt die Abtasteinrichtung (mit größerer Bandbreite) die Rillenposition Pg(t)y, so daß die Schlittenposition Pcar(t)y nur die Differenz [Pg(t)y-Ps(t)y] verfolgen muß. Die Differenz [Pg(t)y-Ps(t)y] ändert sich viel langsamerer (geringere Bandbreite) als es Pg(t)y tut, wenn gemäß der dritten Betriebsart gearbeitet wird. Im Gegensatz muß in der ersten Betriebsart mit keinem Abtasteinrichtungsbetrieb Pcar(t)y Änderungen bei der Rillenposition Pg(t)y unmittelbar verfolgen, da Ps(t)y eine Konstante ist. In Fig. 25 ist das Signal Verr(t)y proportional zu Perr(t)y.
Bei der beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform wurden die Seiten-Spurverfolgungssignale von den Erfassungseinrichtungen der linken und rechten Wand abgeleitet, wobei Abschneiden der reflektierten Strahlen verwendet wurde. Jedoch können andere Spurverfolgungsverfahren, ohne das Abschneiden der reflektierten Strahlen zu verlangen, bei dem optischen Plattentellersystem verwendet werden. Beispielsweise kann die Spurverfolgung mit einer herkömmlichen mechanischen Tonabnehmernadel durchgeführt werden, wobei die Datengewinnung in der vorhergehend beschriebenen Weise durchgeführt wird. Da ein solcher Einbau einer Tonabnehmernadel der Spurverfolgung dazu neigt, eine Plattenabnützung zu bewirken, liegt diese Abnützung im allgemeinen außerhalb des Einfallsfleckes und beeinträchtigt die Datenerfassung nicht.

Vertikale Spurverfolgung (Fig. 27-30)

In Fig. 27 ist eine Ansicht in der XZ-Ebene der Einrichtung 9 der Fig. 24 gezeigt. Die zweite, optische Einrichtung 80 ist in Richtung der Z-Achse relativ der ersten, optischen Einrichtung 79 bewegbar. Die optische Einrichtung 80 ist mit den Schwingspulenschäften 85-1 und 85-2 verbunden. Die Schäfte 85-1 und 85-2 sind als nichtmagnetische Kerne gebildet, die elektrische Windungen 168-1 bzw. 168-2 haben, die von dem Verstärker 68 betrieben werden. Die Schäfte 85-1 und 85-2 sind innerhalb von Permanentmagneten 84-1 und 84-2 positioniert, die fest an dem Schlitten 86 und der optischen Einrichtung 79 angebracht sind. Die optischen Strahlen 36 von der optischen Einrichtung 79 werden von dem Spiegel 141 so reflektiert, daß die Strahlen 33-1 in dem interessierenden Bereich 15 auf die Schallplatte 10 auffallen. Die reflektierten Strahlen 33-2 fallen auf den Meßfühler 12-2. Der Meßfühler 12-2 liefert einen Ausgang auf den Leitungen 145, die mit dem Entzerrer 69 verbunden sind. Die Leitung 66 verbindet den Ausgang des Entzerrers 69 mit dem Verstärker 68.
Die Höhe H(t)z der bewegbaren, optischen Einrichtung 80 oberhalb der Schallplatte 10 wird durch die Höhenservoschleife gesteuert, die aus dem Meßfühler 12-2, dem Entzerrer 69, dem Verstärker 68, den Schwingspulen 67-1 und 67-2, der ersten, optischen Einrichtung 79 und der zweiten, optischen Einrichtung 80 besteht. Die Aufgabe der Höhenservoschleife ist, die Höhe des zweiten, optischen Systems 80 auf einem konstanten Wert, ungefähr 2 mm bei einem Beispiel, oberhalb der Oberfläche 14 der Schallplatte 10 zu halten.
Es wird auf die Fig. 28 Bezug genommen, wobei die Höhe H(t)z der Schallplattenoberfläche 14 in der Nähe des Erfassungsbereiches 15 von der Ebene 5 (parallel zu der XY-Ebene) der Spurverfolgungseinrichtung 9 erfaßt wird, indem ein kleiner Lichtfleck S schräg auf die Oberfläche 14 einer Schallplatte 10 in einen Bereich projiziert wird, der eine größere Größe als ein einzelner Rillenabschnitt hat und in der Nachbarschaft des in Frage stehenden Rillenabschnittes ist. Der in Frage stehende Rillenabschnitt schließt wenigstens die Bereiche ein, wo sich die Flecken 50 und 50' befinden, wie es in Verbindung mit den Fig. 18 bis 23 beschrieben worden ist.
In Fig. 28 ist die Höhenerfassungseinrichtung 12 schematisch gezeigt und schließt eine Lichtquelle 12-1 und einen Lichtmeßfühler 12-2 ein. Die Lichtquelle 12-1 schließt ein Licht 60, wie einen Laser, ein, das durch eine Zylinderlinse 61 fokussiert wird, um einen Fleck S&sub1;' auf der Oberfläche 14 der Schallplatte 10 zu bilden. Wie es in Fig. 29 angezeigt ist, besitzt der Fleck S' eine Abmessung F in Richtung der Y- Achse, die sich über die Weite vieler Rillenabschnitte erstreckt, wobei die Abschnitte 21 und 22 eingeschlossen sind. Die Abmessung G des Fleckes S' in Richtung der X-Achse ist typischerweise 30 bis 100-mal kleiner als die Y-Achse-Abmessung F, so daß Höhenänderung in Richtung des Datensignales, die Richtung der X-Achse, antwortend erfaßt werden. Der Fleck S' ist in der Form eines schmalen Streifens, dessen Weite G viel schmaler als die Wellenlänge λ des Rillenwandsignales ist, so daß das Höhensignal H(t)z nicht durch die Rillenwandmodulation zerstört wird.
Der Gegenstand S bei der Lichtquelle 60 bildet das Bild S&sub1;' auf der Oberfläche 14. Die Position des Lichtfleckes S&sub1;' wird durch den Meßfühler 12-2 erfaßt, der die Linse 62 und den Fleckpositionsmeßfühler 63 einschließt. Der Lichtfleck S&sub1;' wird durch den optischen Reflexionsweg auf eine kleine Positionserfassungseinrichtung 63 an der Stelle S&sub1;'' abgebildet. Der Zweck der Linse 62 besteht darin, die Empfindlichkeit der Erfassungseinrichtung 63 auf winkelmäßige Konturen der Oberfläche 14 innerhalb des Erfassungsbereiches 15 und in Richtung der Y-Achse zu verringern, indem die Schallplatte auf den Meßfühler 63 abgebildet wird. Wegen der Reflexionseigenschaften der Schallplattenoberfläche ändert sich, wenn sich die Oberflächenposition bewegt, die reflektierte Bildposition, wie es entsprechend durch Tanwar, L.S. und Kunzman, H. "An Electro-Optical Sensor for Microdisplacement Measurement and Control", Journal of Physics E, Vol. 17, 1984 erklärt wird.
Der mittlere Winkel des einfallenden Lichtstrahl 33-1 von der Quelle 60 in der XZ-Ebene sei τ. Die Bildverschiebung E in der Meßfühlerebene 64 des Meßfühlers 63 aufgrund einer normalen Verschiebung B in Richtung der Z-Achse der Schallplattenoberfläche 14 in dem Erfassungsbereich 15 ist wie folgt gegeben:
(Gl.20) E = m*2B sin τ
mit:
m = Vergrößerung der Reflexionsweg-Abbildungslinse 62.
Der Lichtfleck S&sub2;' wird durch den optischen Reflexionsweg auf eine kleine Positionserfassungseinrichtung 63 an der Bildstelle S&sub2;'' abgebildet. Der Positionsunterschied zwischen S&sub1;'' und S&sub2;'' in der Bildebene 64 der Erfassungseinrichtung 63 ist die Bildverschiebung E. Die Erfassungseinrichtung 63 ist eine Positionsmeßfühlereinrichtung (PSD), wie ein PSD-Chip, die ein zu E proportionales, elektrisches Signal auf den Leitungen 145 bereitstellt. Das Signal auf den Leitungen 145 von dem Höhenmeßfühler 63 der Fig. 28 wird verwendet, eine Höhenservoschleife zu schließen, die den vertikalen Positionierungsmotor steuert, wie es in Fig. 27 angegeben ist.
In Fig. 30 sind weitere Einzelheiten des Meßfühlers 63 und des Entzerrers 69 für die Höhenpositionierungseinheit der Fig. 27 gezeigt. Die reflektierten Strahlen 32-2 fallen mit einem Fleck 148 (Fleck S''&sub1; der Fig. 28) auf den Meßfühler 63 mit geteilter Zelle auf. Der Meßfühler 63 schließt eine erste Zelle 146-1 ein, die durch einen kleinen Spalt 156 (10&supmin;&sup5; Zoll) von einer zweiten Zelle 146-2 getrennt ist. Der Einfallsfleck 148 übergreift den Spalt 156 zwischen der Zelle 146-1 und der Zelle 146-2. Der Ausgang auf der Leitung 145-1 von der Zelle 146-1 ist der Größe des Fleckes 148 proportional, der auf die Zelle 146-1 auffällt. In ähnlicher Weise ist der Ausgang auf der Leitung 145-2 der Größe des Einfallsfleckes auf die Zelle 146-2 proportional. Eine Bewegung des Fleckes 148 in die positive Z-45x Richtung in Fig. 30 ist der Bewegung des Fleckes S''&sub1; zu dem Fleck S''&sub2; in Fig. 28 äquivalent.
Die Ausgänge von den Zellen 146-1 und 146-2 auf den Leitungen 145-1 und 145-2 sind als Eingänge mit den Strom-zu-Spannung-Verstärkern 149 und 150 verbunden. Der Ausgang von dem Verstärker 149 ist als der negative Eingang mit dem Differenzbildungskreis 151 und dem positiven Eingang des Summierkreises 152 verbunden. Der Ausgang von dem Verstärker 150 ist als der positive Eingang mit dem Differenzbildungskreis 151 und als ein positiver Eingang mit dem Summierkreis 152 verbunden. Der Differenzsignalausgang von dem Differenzbildungskreis 151 ist als ein Eingang mit der Analogteilungseinrichtung 148 verbunden. In ähnlicher Weise ist der Ausgang von dem Summierkreis 152 als ein Eingang mit der Analogteilungseinrichtung 148 verbunden. Die Analogteilungseinrichtung 148 teilt das Differenzsignal durch das Summensignal, um das Höhenfehlersignal Verr(t)z auf der Leitung 66 bereitzustellen.
Das Höhenfehlersignal auf der Leitung 66 neigt dazu, ein Nullwert immer dann zu sein, wenn der Fleck 148 über beiden Zellen 146-1 und 146-2 gleich positioniert ist. Wenn immer der Fleck 148 dazu neigt, mehr über einer der Zellen 146-1 oder 146-2 positioniert zu sein, erscheint auf der Leitung 66 ein Fehlersignal, das der Versetzung von dem Nullwert proportional ist. Dieses Fehlersignal, in der Fig. 27 die Höhenservoschleife, ist bestrebt, die Schwingspulen 67-1 und 67-2 in einer Richtung anzutreiben, die die Position des Fleckes 148 so korrigiert, daß er gleichförmig auf jede der Zellen 146-1 und 146-2 auffällt.
Auf der Grundlage der Höhendynamik wurde das Servosystem mit geschlossener Schleife der Fig. 26 entworfen und gebaut, eine Höhengenauigkeit über dem in Frage stehenden Rillenabschnitt von besser als 3 Mikrometer aufrechtzuerhalten. Dieser Servo besitzt eine Schleifenbandbreite von 40-50 Hz und eine Spitze-zu-Spitze-Höhenverschiebung H(t)z von ungefähr 5 mm. Um diese Bandbreite zu erzielen, ist der Entzerrer 69 in Fig. 27 ein Tiefpaßfilter mit einer Abschneidefrequenz von 50 Hz.

Quellen von Spurverfolgungsfehlern

Da die Vinylschallplatte ein Medium mit schwierigen, physikalischen Eigenschaften ist, gibt es verschiedene Fehlerquellen, die für eine richtige Spurverfolgung abgeschätzt werden müssen. Eingeschlossen sind solche Faktoren, wie eine Schallplattenexzentrizität, eine Schallplattenelliptizität und Ausfälle von Flachbereichen.

Schallplattenexzentrizität

Die Hauptquelle von Tonhöhenschwankungen (Geschwindigkeitsänderungen) der Schallplatte ist die falsche Position (und/oder) Größe des Schallplattenloches. Es ist nicht ungewöhnlich, einen Versetzungsfehler von 0,5 bis 1 mm anzutreffen, der einen Tangentialfehler aus der sich ergebenden Geschwindigkeitsungenauigkeit von 1% oder so erzeugt. Dieser Tangentialfehler zeigt sich als eine Tonänderung der Musik, wenn er nicht ausgeglichen wird.
Ferner ist die Wirkung dieser Exzentrizität eine Forderung, die seitliche Positionsverschiebung in zwei Richtungen zu verfolgen. Statt einer radialen Spurverfolgungsanforderung in eine Richtung für eine perfekte Spirale, verlangt die Exzentrizität Richtungsumkehrungen für eine Spurverfolgung in zwei Richtungen.

Schallplattenelliptizität

Unglücklicherweise können die Fortschritte der Zweirichtungs-Spurverfolgung nicht wegen einer zweiten Zweirichtungs-Spurverfolgungsanforderung angewendet werden. Wegen des ungleichförmigen Abkühlens beim Preßvorgang und dem Langzeitfließen von Vinyl gibt es eine allgemeine ovale Form von Schallplatten, die sich als eine wesentliche Zweimalherum-Anforderung für die Spurverfolgungsumkehrung darstellt.
Eine typische Elliptizitätsmessung einer Schallplatte beträgt nur 50 bis 200 Mikrometer; jedoch ist dieser Wert ausreichend, eine Zweirichtungsbewegung notwendig zu machen.

Ausfälle von Flachbereichen

Bei Liedern auf vielen Schallplatten scheint der Flachbereich zwischen Liedern auszufallen [siehe Fig. 9(A)]. Dieses Ausfallen ist typischerweise wegen großer Seitenmodulationsauslenkungen und deshalb vorübergehend. Solche Flachbereich-Ausfälle besitzen keine Wirkung auf die bevorzugten Spurverfolgungsverfahren der beschriebenen Ausführungsformen.

Tangentiale Spurverfolgung (Fig. 25-26)

Die Tangentialeinheit 34 der Fig. 1 schließt einen Abschnitt der elektronischen Einheit 27 der Fig. 25 ein und schließt den Differenzbildungskreis 116, den Entzerrer 119, den Verstärker 121 und die Abtasteinrichtung 159 der Fig. 26 ein. Der Zweck der Tangential-(X-Achse)-Einheit 34 ist, zu bewirken, daß die Spurverfolgungseinrichtung 9 jede tangentiale Bewegung der Schallplattenrille verfolgt, wodurch Tonhöhenschwankungen verringert werden. Wenn die Spurverfolgungseinrichtung 9 ohne Tangentialfehler verfolgt, folgt die tangentiale Rillengeschwindigkeit VT(t) an dem Erfassungspunkt 51 der Beziehung VT = 2πRyt(t)/T, wobei T die Umdrehungszeit der Schallplatte ist und der Ursprung von Ryt(t) die wahre Mitte der Spiralrille 20 ist. Wenn sich der gegenwärtige Rillenmittenradius Ry(t) während des Abspielens ändern kann, weil die Schallplatte (oder das Schallplattenloch) exzentrisch ist, wodurch sich eine Tonhöhenschwankung (einmal pro Umdrehungsfehler) ergibt, oder wegen der Schallplattenelliptizität, die ein Jaulen (zweimal pro Umdrehungsfehler) ergibt, dann wird das Audiosignal frequenzmoduliert, was eine niederfrequente Audiomodulation ergibt, das heißt eine Tonhöhenschwankung ergibt.
Die unerwünschte Niederfrequenzänderung bei der Frequenz dfs ist durch die folgende Gl.(21) gegeben:
Gl.(21) dfs = (2π) [dRyt(t)]/(Tλ)
mit
λ = räumliche Wellenlänge des Signales auf der Schallplatte = VT(t)/fs
Die Schallplattenantriebseinrichtung 11 stellt sicher, daß T konstant gehalten wird, wodurch durch T hervorgerufene, unerwünschte Änderungen von VT(t) ausgeschlossen werden. Die Tangentialeinheit 34 verhindert Niederfrequenzfehler bei dem Audioausgangssignal aufgrund von dfs an ihrem Auftreten, indem der Rillenwinkel-Erfassungspunkt in der Tangential-(X- Achse)-ichtung einfach geservot wird, um den gegenwärtigen Radius Ry(t) gleich dem fehlerfreien Mittenradius Ryt(t) zu halten. Dieser Servobetrieb wird mit einer tangentialen Servoeinheit durchgeführt, die die Spurverfolgungs-Abtasteinrichtung 159 in Fig. 26 einschließt, die eine der Seiten- Abtasteinrichtungen 158 ähnliche Kennlinie aufweist. Die Tangential-Abtasteinrichtung 159 ist in dem Lichtweg angeordnet, um Strahlen 160 vor (oder nach) der Abtasteinrichtung 158 zu empfangen und ist so ausgerichtet, wie es in Fig. 26 gezeigt ist. Dieser Tangential-(X-Achse)-Servo wird mit offener Schleife dahingehend betrieben, daß sein Befehlssignal Vs(t)x von der niederfrequenten Bewegung des Schlittens 86 abgeleitet wird. Die niederfrequente Bewegung der Schallplatte entspricht den Frequenzkomponenten für einmal pro Umdrehung und zweimal pro Umdrehung, die durch den Prozessor 113 gewonnen werden. Der Ausgang des Prozesses 113 ist durch den Digital/Analog-Umwandler 112 verbunden, um das Tangentialsignal Vs(t)x zu bilden, das die Tangential-Abtasteinrichtung antreibt. Die Tangential-Servoschleife schließt den Differenzbildungskreis 116, den Frequenzentzerrer 119, den Verstärker 121 und das Galvanometer 159 mit dem trägheitsarmen, bewegbaren Spiegel (durch die Spule 128 angetrieben) ein.

Optische Einrichtungen (Fig. 31-34)

In den Fig. 31 bis 34 sind weitere Einzelheiten der optischen Einrichtungen 79 und 80 der Fig. 24 und 25 gezeigt. Die einzelnen, optischen Elemente für die Erfassungseinrichtungen für die linke und die rechte Wand sind in TABELLE 1 angegeben.

TABELLE 1

Z-Achse festgelegt (Einrichtung 79):
126 - Laserdiode
127 - Kollimationslinse
128 - dielektrischer Spiegel
129 - dielektrischer Spiegel
130 - Strahlteilerplatte
131 - plankonvexe, sphärische Linse
132 - Quad-Zelle
133-1 - Strahlteilerplatte
133-2 - dielektrischer Spiegel
Z-Achse bewegbar (Einrichtung 80):
134-1 - sphärische, achromatische Linse
134-2 - sphärische, achromatische Linse
135-1 - dielektrischer Spiegel
135-2 - dielektrischer Spiegel
40-1 - lineare Positionsfühlereinrichtung (PSD)
40-2 - lineare Positionsfühlereinrichtung (PSD)
Die einzelnen optischen Elemente für die Höhenerfassungseinrichtung sind in TABELLE 2 angegeben.

TABELLE 2

Z-Achse festgelegt (Einrichtung 79):
136 - Höhenverfolgungs-Laserdiode
157 - Kollimationslinse
137 - neutrales Dichtefilter
138 - Halbwellenlängeplatte
61 - plankonvexe Zylinderlinse
140 - Strahlteilerplatte
Z-Achse bewegbar (Einrichtung 80):
141 - dielektrischer Spiegel
142 - sphärische, achromatische Linse
143 - sphärische, achromatische Linse
63 - Doppelzelle PSD

Systemleistung und Vorteile

Das optische System der vorliegenden Erfindung besitzt bedeutende Leistungsvorteile verglichen mit mechanischen Tonnadelsystemen. Diese Vorteile leiten sich teilweise von der berührungsfreien Art eines optischen Systems ab.

Keine Abnutzung

Eine Datengewinnung über einen Laser benötigt keine Berührung zwischen den optischen Erfassungseinrichtungen und der Schallplatte, was ein abnutzungsfreies Plattentellersystem ergibt. Ein abnutzungsfreies Plattentellersystem erlaubt ein unbegrenztes Abspielen herkömmlicher Schallplatten ohne Tonverschlechterung im Gegensatz zu herkömmlichen Plattentellern.

Wiederbelebung abgenutzter Schallplatten

Das optische Datengewinnungsverfahren erfaßt von einem unterschiedlichen Teil der Aufzeichnungsrille als es eine Tonabnehmernadel macht. Deshalb wird der Bereich der Rille, der durch die Tonabnehmernadel "eingedrückt" wird, ignoriert oder minimiert (siehe Fig. 17). Im wesentlichen gestattet dies eingedrückte oder abgenützte Schallplatten "wiederzubeleben".

Kein Tonabnehmernadelaustausch

Es wird angenommen, daß der Laser weit über 10.000 Benutzungsstunden hält.

Verbesserte Tonqualität

Das optische Plattentellersystem liefert eine zehnfache Verringerung bei der gesamten harmonischen Verzerrung in bezug auf die besten mechanischen Systeme. Viele unabhängige Faktoren tragen zu dieser Verringerung bei.
Ein Faktor ist das gesamte Signal/Rausch-Verhältnis (SNR). Das optische Plattentellersystem ergibt beständig ein besseres Signal/Rausch-Verhältnis als 76 dB. Dieses Signal/ Rausch-Verhältnis ist typischerweise 15 bis 20 dB besser als das Aufzeichnungsmaterial und 30 bis 40 dB besser als mechanische Tonabnehmernadeln. Ein weiterer Faktor ist die Frequenzkennlinie. Die Frequenzkennlinie des optischen Plattentellersystems ist von 20 Hz bis 16 KHz (-4 dB bei 20 KHz) ohne Vertiefung oder Spitzen dazwischen flach. Eine Tonabnehmernadel ist jedoch ein mechanischer Balken, der oberhalb von 1 KHz mit Verlust belastet ist und mehrere Resonanzen bis 20 KHz aufweist.
Wenn die Schallplatte unendlich steif und die effektive Tonnadelspitzenimpedanz Null wäre, dann würde die Tonabnehmernadelbewegung bei jeder Rillenwand für eine Rechteckwelle von 1 KHz als eine Reihe von V-förmigen Abschnitten projiziert werden, die oben einen Bogen mit einem Radius gleich dem Radius Rs der Tonabnehmernadel hätten. Die normale Beschleunigung A des bogenförmigen Abschnittes wird beschrieben durch:
Gl.(22) A = Vg/Rs
mit:
Vg = lineare Rillengeschwindigkeit (cm/sec)
Rs = Radius der Tonabnehmernadelspitze (cm)
Für typische Werte für Vg und Rs von 50 cm/sec und 0,00178 cm, tritt eine Beschleunigung in der Größenordnung von 1,4· 106 cm/sec² (1.400 G Einheiten äquivalent) auf gemäß den CBS Laboratories, Square Wave Tracking and Intermodulation Test Record, STR 112, (Rückseite) and White, James V., "Mechanical Playback Losses and the Design of Wideband Phonographic Pickups", AES Convention Proceedings, 7. Okt. 1971, veröffentlicht in AES Anthology #1, S. 233.
Die Beschleunigung am Boden des V-förmigen Abschnittes der Rille wäre unendlich. Im praktischen Fall verformt eine mechanische Tonabnehmernadel die elastische Rillenwand (über 22.000 PSI) und folgt einem Beschleunigungsprofil, das vom Verzerren der Rillenwand abhängt.
Die plötzlichen Änderungen beim Anstieg neigen dazu, Schwingungen des Wiedergabesystems zu bewirken, die sich beispielsweise aus der Rillencompliance der Tonabnehmernadeleinrichtung ergibt. Da der optische Strahl bei dem optischen Plattentellersystem keine Trägheit besitzt, kann eine praktisch perfekte Wellenwiedergabe verwirklicht werden.

Claims

1. Ein optisches Plattentellersystem zum Abspielen einer phonographischen Aufzeichnung (10) mit einem aufgezeichneten Signal in einer Rille (20), wobei die Rille durch eine erste Wand (25) mit einer durch ein aufgezeichnetes Signal modulierten Position und eine die erste Wand (25) unter einem Winkel schneidende zweite Wand (26) mit einer durch ein zweites aufgezeichnetes Signal modulierten Position gebildet ist, wobei sich jede der Wände unter einem Winkel in bezug auf eine durch die Oberfläche der Aufzeichnung gebildete Ebene erstreckt, und wobei das System umfaßt:

eine optische Einheit (9), welche eine optische Quelle (43), die einen ersten einfallenden Lichtstrahl (16), der einen Einfallslichtfleck (50) auf der ersten Wand (25) und einen von der Wand ausgehenden reflektierten Lichtstrahl (17), der einen Reflexionslichtfleck an einer Lichtfleckposition (51) proportional zu dem aufgezeichneten Signal bildet, bereitstellt, einen optischen Sensor (13) zum Erfassen der Lichtfleckposition des Reflexionslichtflecks, um ein dem aufgezeichneten Signal proportionales Ausgangssignal zu liefern, eine Spurverfolgungseinrichtung (30, 34), um zu bewirken, daß der Lichtstrahl entlang der Rille geführt wird, wenn sich die Aufzeichnung dreht, und eine Antriebseinrichtung (11) zum Bewegen der Aufzeichnung relativ zu der optischen Einheit enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurverfolgungseinrichtung eine tangentiale Einheit (34) mit einer Tangentialdetektoreinrichtung (40) zum Erfassen der Änderung der Richtung einer Tangente an die Rille und zum Bereitstellen eines Tangentialfehlersignals als eine Funktion der genannten Änderung und mit einer Tangentialservoeinrichtung, die auf das Tangentialfehlersignal reagiert, um dadurch den Lichtstrahl senkrecht zu der Tangente an die Rille in der Spur zu führen.

2. Das System nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Wand sich unter einem Winkel von ungefähr 90º schneiden, und wobei jede der Wände sich unter einem Winkel von ungefähr 45º in bezug auf eine durch die Oberfläche der Aufzeichnung gebildete Ebene erstreckt, und wobei die optische Quelle (43) den Lichtstrahl (16) derart bereitstellt, daß er auf die erste Wand (25) unter einem Winkel im Bereich von 10 bis 240 in bezug auf eine Achse senkrecht zu der Ebene der ersten Wand an dem Punkt (50) des Einfalls des ersten Strahls auf die erste Wand (25) einfällt.

3. Das System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spurführungseinrichtung eine seitliche Einheit (30) mit einer Seitendetektoreinrichtung zum Erfassen der Seitenposition der Rille (20) und zum Bereitstellen eines Seitenfehlersignals als eine Funktion der seitlichen Verschiebung des Lichtstrahls relativ zu der Rille und mit einer Seitenservoeinrichtung, die auf das Seitenfehlersignal reagiert, zum Führen des Lichtstrahls in der Spur der Rille umfaßt.

4. Das System nach Anspruch 3, wobei die Seitendetektoreinrichtung einen ersten Detektor zum Bereitstellen eines ersten Detektorsignals zum Anzeigen der Seitenposition der ersten Wand und einen zweiten Detektor zum Bereitstellen eines zweiten Detektorsignals, das die Seitenposition der zweiten Wand anzeigt, enthält, wobei die Seitendetektoreinrichtung eine elektronische Einrichtung zum Verarbeiten des ersten Detektorsignals und des zweiten Detektorsignals, um das Seitenfehlersignal bereitzustellen, enthält.

5. Das System nach Anspruch 4, wobei der erste Detektor eine erste Quelle zum Bereitstellen eines ersten Einfallslichtstrahls auf die erste Wand, wodurch ein erster reflektierter Lichtstrahl von der ersten Wand reflektiert wird, und einen ersten Sensor zum Erfassen des ersten reflektierten Lichtstrahls enthält, wobei der Sensor das erste Detektorsignal liefert, und

wobei der zweite Detektor eine zweite Quelle zum Bereitstellen eines zweiten Einfallichtstrahls auf die zweite Wand, wodurch ein zweiter reflektierter Lichtstrahl von der zweiten Wand reflektiert wird, und einen zweiten Sensor zum Erfassen des zweiten reflektierten Lichtstrahls, wobei der zweite Sensor das zweite Detektorsignal liefert, enthält.

6. Das System nach Anspruch 5, wobei die erste Quelle und der erste Sensor relativ zu der ersten Wand derart angeordnet sind, daß eine Komponente des ersten reflektierten Strahls durch die zweite Wand blockiert wird, und derart, daß eine zweite Komponente des ersten reflektierten Strahls durch die zweite Wand nicht blockiert wird, wodurch das erste Detektorsignal proportional zu der zweiten Komponente des reflektierten Strahls ist,

und wobei die zweite Quelle und der zweite Sensor relativ zu der zweiten Wand derart angeordnet sind, daß eine Komponente des zweiten reflektierten Strahls durch die erste Wand blockiert wird, und derart, daß eine zweite Komponente des zweiten reflektierten Strahls nicht durch die erste Wand blockiert wird, wodurch das zweite Detektorsignal proportional zu der zweiten Komponente des zweiten reflektierten Strahls ist.

7. Das System nach Anspruch 6, wobei die Spurführungseinrichtung eine elektronische Einrichtung zum Verarbeiten des ersten und zweiten Detektorsignals, um das Seitenfehlersignal zu bilden, enthält, und die elektronische Einrichtung eine Differenzbildungseinrichtung zum Subtrahieren des ersten Detektorsignals von dem zweiten Detektorsignal, um ein Differenzsignal und dadurch das Seitenfehlersignal zu bilden, enthält.

8. Das System nach Anspruch 1, wobei die Spurführungseinrichtung eine Detektoreinrichtung zum Erfassen der Position der Rille und zum Bereitstellen eines Fehlersignals als eine Funktion der Verschiebung des Lichtstrahls relativ zu der Rille enthält und eine auf das Fehlersignal reagierende Servoeinrichtung zum Führen des Lichtstrahls in der Spur der Rille aufweist.

9. Das System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer vertikalen Einheit (29) zum Positionieren der optischen Einheit (9) in einer vorbestimmten Höhe von der Aufzeichnung (10) entfernt.

10. Das System nach Anspruch 9, wobei die vertikale Einheit einen Vertikaldetektor (12) zum Erfassen der vorbestimmten Höhe und zum Bereitstellen eines Vertikalfehlersignals als eine Funktion der Vertikalverschiebung der optischen Einheit (9) von der vorbestimmten Höhe und eine auf das Vertikalfehlersignal reagierende Vertikalservoeinrichtung zum Halten der optischen Einheit in der vorbestimmten Höhe enthält.

11. Das System nach Anspruch 1, wobei die optische Einheit eine erste Detektoreinrichtung (40-1) zum Bereitstellen erster Detektorsignale zum Anzeigen der Modulation der ersten Wand (25) und eine zweite Detektoreinrichtung (40-2) zum Bereitstellen zweiter Detektorsignale zum Anzeigen der Modulation der zweiten Wand (25) enthält, und eine elektronische Einrichtung zum Verarbeiten der ersten Detektorsignale und der zweiten Detektorsignale, um erste und zweite Datensignale bereitzustellen, enthält.

12. Das System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Quelle den ersten Lichtstrahl derart bereitstellt, daß der Einfallichtfleck eine Abmessung im Bereich von 3 bis 12 um aufweist.