<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Abtastung eines plattenförmigen Trägers für Informationen hoher Informationsdichte mit einem elektrisch leitenden Abtastelement.
Bei einem aus der US-PS Nr. 3, 081, 383 bekannten Sensor erfolgt die Abtastung der im Träger gespeicherten Information, durch Erfassung eines sich ändernden elektrischen Widerstandes, wozu der Sensor mit der Rillenkonfiguration der Platte in elektrisch leitender Berührung steht.
Demgegenüber zielt die Erfindung auf einen Sensor zur berührungslosen Abtastung der auf einem plattenförmigen Träger gespeicherten Information.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss bei einem Sensor der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der Sensor eine auf den Seitenwänden der Plattenrillen anliegende Halterung aus Isoliermaterial umfasst, und das elektrisch leitende Abtastelement durch eine im Spitzenbereich der Halterung vorgesehene Elektrode gebildet ist, die einen im Grund der Sensorspitze freiliegenden Bereich aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Dicke der Elektrode quer zu den an den Seitenwänden der Plattenrille anliegenden Wänden der Halterung kleiner als der Abstand zwischen den Seitenwänden der Plattenrille ist.
Nachstehend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigt : Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch Rille und erfindungsgemässen Sensor mit an den Seitenwänden der Rille anliegender Nadelspitze ; Fig. 2 eine Längsschnittansicht von Rille und Sensor, wobei sich die Nadelspitze in Widergabestellung befindet ; Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Wiedergabegerät mit Platte und Sensor gemäss Fig. 1 und 2 und Fig. 4 eine Schaltung, teilweise in Blockform, zur Umsetzung der mit dem erfindungsgemässen Sensor erfassten Kapazitätsschwankungen.
Gemäss Fig. 1 ist die Spitze der Abnehmernadel --10--, welche ein eingebettetes leitendes Element - enthält, in einer Rille --15-- eines Aufnahmemediums --30-- geführt, wobei in Fig. 1 ein Teil einer spiralförmigen Rille aufweisenden Platte gezeigt ist.
Die relative Bewegung der Rille-15-- in bezug auf die Nadel --10-- während der Wiedergabe ist senkrecht zur Ebene der Zeichnungen. Es ist ersichtlich, dass die Nadelspitze durch die Seitenwände --12 und 14-der der Rille --15-- getragen wird. Die Stege --50 bzw. 60-- bilden die Grenze der dargestellten Rille gegenüber den benachbarten Rillen. Die Elektrode --20-- ist so ausgerichtet, dass diese in der Mitte der Informationsspur --75-- im Boden der Rille-15-- zu liegen kommt.
Die durch den Rillenboden vorgesehene Informationsspur --25-- schwankt in der Tiefe in Längsrichtung der Rille-15-, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, was zur Folge hat, dass komplimentäre Schwankungen der Grösse des Luftspaltes --40-- zwischen der Elektrode --20-- und der Spur --75-auftreten. Die dargestellte Breite der Elektrode --20-- (Fig. 1) ist im wesentlichen gleich der Breite der Informationsspur --75-- in der Rille-15-. Die Dicke (Fig. 2) der Elektrode --20-- an der freiliegenden Spitze ist noch kleiner u. zw. entsprechend dem Auflösungsvermögen der kleinsten benötigten Informationsspurschwankung.
EMI1.1
ein Durchlaufen der Elemente der Informationsspur --75-- unterhalb der Spitze der Nadel --10-- keinerlei mechanische Beanspruchung der Nadelspitze bewirkt.
Beim Durchgang des Informationsspurelementes tritt jedoch eine Kapazitätsschwankung zwischen der Elektrode --20-- und einer leitfähigen Bezugsfläche auf, welche sich beispielsweise unterhalb der Platte --30-- befindet. Der Bezugsleiter kann etwa eine leitende Fläche eines Plattentellers sein, welcher die Platte --30-- in Drehung versetzt.
Beispielsweise Abmessungen der Nadelelektrode --20-- und der spiralförmig verlaufenden Plattenrille - sind wie folgt : Breite der Elektrode --20-- 5 pm, Dicke der Elektrode --20-- 1 pm bei 787 Rillen pro cm. Solche Abmessungen sind beispielsweise einer Umdrehgeschwindigkeit der Platte von 600 Umdr/m zugeordnet, wobei man Signalfrequenzen von etwa 4 MHz rückgewinnen kann. Die Spieldauer einer Seite beträgt etwa 10 min bei einem Plattendurchmesser von 31, 3 cm, wobei die grösste Frequenzschwankung 2, 5 um der Rillenlänge pro Schwankung der Wellenlänge einnimmt.
Es können auch andere Parameter verwendet werden, beispielsweise dann, wenn etwa eine kleine Plattengeschwindigkeit erwünscht ist.
In der nicht vorveröffentlichten US-PS Nr. 3, 842, 194 sind Abänderungen und Verbesserungen des hierin beschriebenen Aufnahme- und Wiedergabegerätes ausführlich beschrieben. Es sei insbesondere Bezug genommen auf das Aufnahmeschneidverfahren, welches zur Erzeugung einer Pressmatrize für die Massenherstellung der Platte --30-- verwendet wird, wie etwa die Matrizenherstellung der Platte --30--
<Desc/Clms Page number 2>
verwendet wird, wie etwa die Matrizenherstellung gemäss den Fig. 9A bis 9F dieser Patentschrift oder das Abtastelektronenmikroskopverfahren zur Erzeugung der Informationsspur im Rillenboden. Es sei noch auf das in dieser Patentschrift beschriebene Verfahren zur Herstellung der Nadel --10-- hingewiesen.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf ein Abspielgerät, welches beispielsweise bei der Wiedergabe der Platte --30-- gemäss den Fig. 1 und 2 Verwendung finden kann. Das Gerät besitzt eine Befestigungsplatte --102--, einen Antriebsmotor und einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) zur Drehung des Plattentellers--31-- (nur teilweise gezeigt). Eine Abschirmhülle --104-- umgibt einen Nadelarm --106--, welcher auf einer Stütze --107-- ruht, wenn das Gerät ausser Betrieb ist. Die Nadel --10-- ist am Nadelarm --106-- mittels einer Kappe --108-- befestigt. Durch eine Öffnung --109-- in der Abschirmhülle - -104-- tritt die Nadel --10-- mit der Platte --30-- in Berührung.
Die elektrische Verbindung mit der in der Nadel eingebetteten Elektrode wird mittels eines flexiblen Leiters --110-- hergestellt, welcher beispielsweise aus Berylliumkupfer hergestellt sein kann. Der Nadelarm --116-- wird an eine die Rillengeschwindigkeitsfehler aussteuernden Mechanismus --125-- durch eine flexible Drehverbindung - verbunden, durch welche der Nadelarm --106-- sowohl seitlich als auch in vertikaler Richtung während des Betriebes bewegt werden kann. Die flexible Drehverbindung --120-- ist ausführlich in der US-PS Nr. 3, 842, 194 beschrieben.
Die Abschirmhülle-104-und der Nadelarm --106-- werden so gesteuert, dass die Nadel --10-- der Spur der Rille-15-- mittels einer Antriebswelle --130-- folgt, die mit einer Einrichtung --135-- mit der Abschirmhülle mittels einer Abschirmhüllenhalterung --136-- verbunden ist. Die Antriebswelle --130-- ist an einen geeigneten Antriebsmechanismus gekuppelt, wie dies etwa in der oben erwähnten US-PS Nr. 3, 842, 194 detailliert dargestellt ist.
EMI2.1
werden. Die flexible Drehverbindung --120-- als auch der flexible Leiter --110-- ermöglichen es dem Nadelarm --160-- über die Platte --30-- zu schweben, so dass die Nadel --10-- auch Verwerfungen der Platte folgen kann.
Der Mechanismus -- 125-- wird von der in Fig. 4 gezeigten Schaltung gesteuert, um
Geschwindigkeitsfehler auf Grnd von Geschwindigkeitsschwankungen des Plattentellers von Aufnahmeexzentrizität oder anderer Geschwindigkeitsfehler zum kompensieren. Die Arbeitsweise des Mechanismus --125-- ist ausführlich in der nicht vorveröffentlichten US-PS Nr. 3, 711, 641 beschrieben. Es sei angeführt, dass der Nadelarm-106-die Abschirmhülle-104-und der Antriebsmechanismus--130 bis 136-- bei einigen Ausführungsformen durch einen relativ sehr leichten Abnahmearm ersetzt werden können, welcher über dem Plattenteller wie ein Tonarm geschwenkt werden kann.
Die Abschirmhülle --104-- kann die elektrische Schaltung gemäss Fig. 4 aufnehmen. Beispielsweise kann eine Spule --145-- an welche das Element --20-- angekoppelt ist, auf einer Schalttafel befestigt sein. Andere Schaltungselemente können auf der Schalttafel --140-- befestigt werden, ohne dass dadurch das Gewicht der Nadel --10-- beeinflusst wird, da der Nadelarm --106-- unabhängig von der Abschirmhülle - frei gleitet. Das Gewicht der Nadel beträgt üblicherweise weniger als 1 g.
Fig. 4 zeigt teilweise in Form eines Blockschaltbildes eine elektrische Schaltung zur Umsetzung der Kapazitätsschwankungen zwischen dem Element --20-- und einem Bezugsleiter, die bei Abspielung der Platte --30-- auftreten, um entsprechende Ausgangssignale zu erzeugen. Die Schaltung kann beispielsweise verwendet werden, um amplitudenmodulierte Trägersignale zu erzeugen, welche an die Antennenklemmen eines Fernsehempfängers zur Wiedergabe eines Fernsehbildes angelegt werden.
In Fig. 4 stellt der Regelkondensator-200-- die Kapazität zwischen der Nadelelektrode --20-- und dem Bezugsleiter (gebildet durch den leitenden und entsprechend geerdeten Plattenteller-31--) während der Plattenwiedergabe dar. Das Element --20-- ist durch einen elektrischen Leiter --110-- (s. auch Fig. 3) an eine Spule --145-- angeschlossen. Eine Spitzendetektorschaltung --155-- ist an einen Abgriff --149-der Spule --145-- angeschlossen. Die Schaltung --155-- besitzt eine Diode --157-- und eine Parallelverbindung eines Widerstandes --156-- und einer Kapazität --158-- zwischen einer Klemme auf der Diode (abseits von ihrer Verbindung mit der Spule --145--) und Masse.
Die Kapazität --158-- wird gebildet aus der Summe der Streukapazität der Leitungen und der Eingangskapazität eines Vorverstärkers --160--. Ein zweiter Abgriff --147-- der Spule --145-- ist mit Masse verbunden.
Ein HF-Oszillator --150-- legt HF-Signale an die Spule --145--. Ein Vorverstärker --160-- ist an den Spitzendetektor --155-- gelegt und liefert verstärkte Videosignale an seinem Ausgang.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Schaltungselemente-145, 155 und 160-- können auf der Absehirmhülle-104-befestigt sein, wobei diese vorzugsweise in der Nähe der Abnahmeelektroden angeordnet sein sollen, um die Streu- reaktanzen zu vermindern. Dies ist in den Zeichnungen durch strichlierte Linien, die diese Schaltungs- komponenten umgeben, angedeutet. Der Ausgang des Vorverstärkers --160-- ist an einen Verstärker - angeschlossen, welcher die demodulierten Signale weiter verstärkt. Der Ausgang des Verstärkers --170-- ist an einen AM-Modulator --180-- und eine Synchronsignaltrenneinheit --190-- angeschlossen. Der
Ausgang der Synchronsignaltrenneinheit --190-- ist an eine Diskriminatorschaltung --210-- gelegt.
Der
Ausgang der Diskriminatorschaltung --210-- ist mit der Rillen-Korrekturschaltung --125-- in Fig. 3 verbunden. Eine Oszillatorschaltung --220-- erzeugt ein Trägersignal, welches dem AM-Modulator --180-- zugeführt und durch eine Signalinformation vom Verstärker --170-- moduliert wird. Das amplituden- modulierte Trägersignal vom Modulator --180-- kann beispielsweise an den Antennenklemmen eines
Fernsehempfängers gelegt werden.
Im Betrieb liefert der HF-Oszillator --150-- eine Erregerspannung an einem Resonanzkreis, welcher aus dem Kondensator --200--, der Spule --145--, der Kapazität der Diode --157-- und der Streukapazität - besteht. Das Spulensegment zwischen dem HF-Oszillator --150-- und der Klemme --147-- arbeitet als Autotransformator um das HF-Erregersignal an den Resonanzkreis zu legen. Wird die Resonanzfrequenz der Schaltung aufgrund der Schwankungen der Kapazität --200-- geändert, verändert sich auch die
Amplitude der Erregerspannung am Eingang der Diode.
Die Güte --Q-- des Resonanzkreises wird so gewählt, dass eine genügend steile Spannung-Frequenzkurve erhalten wird, um entsprechende Signal- amplitudenschwankungen am Abgriff --149-- der Spule --145-- zur Demodulation durch den Spitzen- detektor --152-- vorzusehen. Die Güte --Q-- sollte jedoch so gewählt werden, dass der Resonanzkreis gleichzeitig eine entsprechende Bandbreite besitzt. Die Frequenz des Oszillators --150-- ist vorzugsweise so gewählt, dass sie an einer Seite der Frequenzgangkurve des Resonanzkreises zu liegen kommt und, wenn die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises sich auf Grund der Signalinformation ändert, auf dieser
Neigung des verschiebenden Frequenzganges des Resonanzkreises während sämtlicher Signalbedingungen verbleibt.
Wenn das Element --20-- der Rille --15-- folgt, ändert sich die Kapazität --200-- in Übereinstimmung mit der aufgenommenen Information. Die sich ändernde Kapazität verschiebt die
Resonanzfrequenz des Resonanzkreises. Da ein Vorspannungssignal konstanter Frequenz vom Oszillator --150-- an die Schaltung gelegt wird, wenn sich die Resonanzfrequenz ändert, ändert sich der Frequenzgang der Schaltung auf die Frequenz der Vorspannung als eine Funktion der aufgenommenen Information, wobei ein amplitudenmoduliertes Ausgangssignal an der Klemme --149-- erhalten wird. Der Spitzendetektor --155-- demoduliert diese Amplitudenschwankungen durch die Diode --157-- und das Filternetzwerk mit dem Kondensator --158-- unterdrückt Frequenzkomponenten oberhalb der Frequenz der Signalinformation.
Die Signale vom Detektor --155-- werden dem Vorverstärker --160-- zugeführt, welcher ebenfalls auf der Abschirmhülle --104-- angeordnet ist, um das Rauschen im Signal zu vermindern. Das Ausgangssignal vom Verstärker --160-- wird dann einem zweiten Verstärker --170-- zwecks weiterer Verstärkung zugeführt. Eine Synchronsignaltrenneinheit --190-- trennt die Horizontalsynchronisierimpulse vom zusammengesetzten Ausgangssignal des Verstärkers --170-- und koppelt diese an eine Diskriminatorschaltung --210--. Der Diskriminator liefert eine Regelspannung, wenn die Synchronisiersignale von der Trenneinheit --190-- von der Nennhorizontalsynchronisierfrequenz auf Grund von Änderungen der Rillengeschwindigkeit schwanken.
Daraus ist ersichtlich, dass die Synchronisiersignalfrequenz einen Pilotton liefert, welcher auf der Platte aufgenommen ist und welcher durch einen Diskriminator --210-demoduliert werden kann, um eine Regelspannung zu erzeugen, die Abweichungen von der AufnahmeSynchronisiersignalfrequenz vom richtigen Wert auf Grund einer falschen Rillengeschwindigkeit anzeigt.
Das Regelsignal vom Diskriminator --210-- wird an den Mechanismus --125-- (Fig.3) angelegt, um eine korrigierende Längsbewegung zum Nadelarm --106-- in einer Richtung zu erzielen, bei welcher der relative Rillengeschwindigkeitsfehler aufgehoben wird. Die Arbeitsweise einer solchen Korrekturvorrichtung und einer Demodulatorschaltung ist ausführlich in der nicht vorveröffentlichten US-PS Nr. 3, 711, 641 beschrieben.
Das zusammengesetzte Signal vom Verstärker --170-- wird auch an eine Amplitudenmodulatorschaltung - angelegt. Der Oszillator --220-- hat eine solche Frequenz, welche mit jener eines UHF- oder VHK-Kanals eines Fernsehempfängers übereinstimmt und liefert eine Trägerwelle an den Modulator, welcher durch Videosynchronisiersignale vom Verstärker --170-- moduliert wird. Das amplitudenmodulierte
<Desc/Clms Page number 4>
Signal von der Stufe --180-- kann zwecks Wiedergabe direkt an die Antennenklemmen eines Standardfernsehempfängers geschaltet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sensor zur Abtastung eines plattenförmigen Trägers für Informationen hoher Informationsdichte mit einem elektrisch leitenden Abtastelement, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sensor (10) eine auf den Seitenwänden der Plattenrille anliegende Halterung aus Isoliermaterial umfasst, und das elektrisch leitende Abtastelement durch eine im Spitzenbereich der Halterung vorgesehene Elektrode (20) gebildet ist, die einen im Grund der Sensorspitze freiliegenden Bereich aufweist.