DE3114237A1 - "anordnung zur regelung der auflagekraft des signalabnehmers auf einem aufzeichnungsmedium" - Google Patents

Description

EGA 72 486

U.S. Serial No: 138,882

Filed: April 10, 1980

ECA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

Anordnung zur Regelung der Auflagekraft dee Signalabnehmers auf

einem Aufzeichnungsmedium

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Abspielen von Aufzeichnungen und betrifft speziell eine Anordnung zur Eegelung der Auflagekraft des Signalabnehmers auf dem Aufzeichnungsmedium, Bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Abspielgeräte für Bildplatten, worin der Signalabnehmer eine mit den Aufzeichnungsspuren der Bildplatte zusammenwirkende Abtastnadel enthält.

Bei verfeinerten Bildplattensystemen zur Wiedergabe von Ton- und Bildinformation ist die Dichte der aufgezeichneten Information auf der Bildplatte äußerst hoch. Zur Eealisierung dieser hohen Informationsdichte ist die Information als geometrische Änderung in konzentrischen oder spiraligen Spuren mit einer hohen Spurdichte von z.B. 240 bis 400 Spuren je mm (etwa 6000 bis 10 000 Spuren je Zoll) aufgezeichnet. Bei solch hohen Spurdichten ist die Spurbreite zwangsläufig sehr schmal, so daß die Abtastnadel sehr klein sein muß. Je kleiner die Nadel ist, desto größer ist die Gefahr ihres Verschleißes und desto härter muß demnach ihr Material sein. Man verwendet daher besonders harte. Materialien wie z.B. Diamant.

Typischerweise wird die Nadel mechanisch durch eine Kompressionsfeder gegen die Platte gedrückt, um einen nominellen Auflage-

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druck zu bekommen, der eine nominelle Signal stärke über einen weiten Bereich unterschiedlicher Zustände und Bedingungen an der Platte garantiert. Infolgedessen wird der Auflagedruck zwisehen Nadel und Platte während eines beträchtlichen Teils der Abspielzeit höher sein, als es zur Wiedergewinnung einer annehmbaren Signalstärke eigentlich notwendig ist. Hierdurch wird die Nadel unnötig verschlissen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen unnötigen Verschleiß des Signalabnehmers zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung wird der Auflagedruck zwischen Signalabnehmer und Aufzeichnungemedium gemäß den jeweiligen Erfordernissen geregelt, um die Lebensdauer des Abnehmers zu erhöhen oder die Verwendung eines weniger harten und weniger teuren Materials für den Abnehmer zu erlauben. Bei einer Ausführungsform der Erfindung für einen Bildplattenspieler ist der die Abtastnadel haltende Nadelarm mit einem Servosystem integriert, das einen Wandler enthält, um den Auflagedruck zwischen Nadel und Platte abhängig vom zeitlichen Mittel der Stärke des Signals zu regeln, das durch Zusammenwirken von Nadel und Platte gewonnen wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Pig. 1 zeigt teilweise in Einzelheiten und teilweise in Blockform einen Nadelarm in Verbindung mit einer Bildplatte und zugehörige elektrische Einrichtungen gemäß einer Ausführungsform einer Erfindung;

Figuren 2 und 3 zeigen schematisch verschiedene Varianten der aus Nadelarm und Wandler bestehenden Anordnung;

Pig. 4 zeigt schematisch einen piezoelektrischen Wandler.

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In der Pig. 1 ist eine Abtastnadel 14- dargestellt, die in eine Bildplatte 16 greift. Nadel und Platte werden mit einer Relativgeschwindigkeit zueinander bewegt, die durch den Pfeil V symbolisiert ist. Die Abtastnadel ist an einer kombinierten Vorrichtung befestigt, die einen elektromechanischen Wandler 13 und einen im allgemeinen starren Nadelarm 10 aufweist. Am Nadelarm befindet sich ein Abstützelement 12, das auf einer Oberfläche der Platte 16 gleitet, um einen Teil des Gewichts der kombinierten Vorrichtung zu stützen. Der Nadelarm 10 ist über eine nachgiebige Kupplung 11 mit einem Schlitten 18 (nur teilweise dargestellt) verbunden, um den Nadelarm mit der Nadel in einer Richtung radial über die Aufzeichnungsplatte zu verschieben, d.h. in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene. Die Abtastnadel 14 ist mit einer vorverarbeitenden Abnehmerschaltung 20 über eine Drahtleitung 17 elektrisch verbunden. Die Abnehmerschaltung 20 wirkt mit der Abtastnadel zusammen, um die aufgezeichnete Information von der Platte wiederzugewinnen. Die von der Abnehmerschaltung 20 bereitgestellten Signale werden auf eine Video-Verarbeitungsschaltung 24 gegeben, worin sie aufbereitet und in ein bestimmtes Format gebracht werden, um sie den Antennenanschlüssen eines herkömmlichen Fernsehempfängers 25 zuführen zu können.

Der Wandler 13 ist so beschaffen, daß er beim Anlegen einer Spannung ein Biegemoment (in der Zeichnung mit "H" dargestellt) zwischen seinen Enden erzeugt. Ein Beispiel für einen solchen Wandler ist ein mehrschichtiger piezoelektrischer Kristall. Das eine Ende des Wandlers ist fest mit dem Nadelarm 10 an einem Punkt P1 verbunden. Das andere Ende P2 trägt die Abtastnadel und kann sich im wesentlichen frei bewegen. Wird über eine Leitung 19 eine Spannung an den Wandler 13 gelegt, dann biegt sich der Wandler, so daß der Punkt P2 um den Punkt P1 nach oben in allgemein vertikaler Richtung geschwenkt wird. Wenn der Punkt P2 vertikal nach oben schwenkt, wird ein weniger großer Anteil des Gesamtgewichts der Vorrichtung von der Abtastnadel und ein größerer Teil von der Stütze 12 getragen. Wenn umgekehrt der Punkt P2 nach unten schwenkt, wird ein größerer Teil des Gewichts von der Abtastnadel und ein

weniger großer Teil von der Stütze getragen. Auf diese Weise kann der Auflagedruck zwischen Nadel und Platte dynamisch geregelt werden.

Sowohl "bei den mit Druekabtastung arbeitenden Bildplattensystemen als auch bei kapazitiv abtastenden Systemen hängt die Signalstärke vom Druck zwischen Nadel und Platte ab. Somit kann die Signalstärke als Steuerparameter herangezogen werden, um den Nadeldruek zur Erzielung der gewünschten Signalstärke zu justieren. Es sei erwähnt, daß bei den druckempfindlichen Abtastsystemen nicht nur die Signalstärke sondern auch der Frequenzgang durch den Nadel druck beeinflußt wird, so daß man in diesem Pail auch den Frequenzgang als Kriterium für die Steuerung des Wandlers heranziehen kann.

Als Beispiel sei ein System betrachtet, bei welchem die aufgezeichnete Information als Frequenzmodulation (FH) vorliegt. Im Idealfall ist die Amplitude eines FM-Signals konstant, insbesondere wenn das übertragungsmedium eine hartverdrahtete Schaltung ist. Die Grenzfläche zwischen Nadel und Platte ist praktisch der einzige Systemparameter in der Wiedergewinnungsschaltung, der sich in einer Weise ändern kann, bei welcher die Amplitude des FM-Signals wesentlich beeinflußt wird. So kann z.B. angesammeltes Fremdmaterial an der Nadel dazu führen, daß der Abstand zwischen Nadel und Platte größer und damit die elektrische Kapazität zwischen diesen beiden Teilen geringer wird. Die Amplitude (Stärke) des FM-Signals ist eine Anzeige für die Bedingungen an der Grenzstelle zwischen Nadel und Platte und kann daher einen dynamischen Heiz für Korrekturmaßnahmen wie z.B. die Änderung des Auflagedrucks zwischen Nadel und Platte abgeben.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird das von der Schaltung 20 zur Verfügung gestellte FM-Signal auf eine Detektorschaltung 21 gegeben, welche die Amplitude des FM-Signals fühlt, um ein Signal zu erzeugen, dessen Amplitude proportional zur Stärke des FM-Signals moduliert ist. Dieses amplitudenmodulierte Signal wird

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in einer Schaltung 22 integriert oder gemittelt, um eine Grenze hinsichtlich des irequenzgangs des Wandlersysterns zu setzen. Das integrierte Signal Vg wird einem Steuersignalgeber 23 zugeführt,der ein Steuersignal zweier möglicher Polaritäten erzeugt, welches über die Leitung 19 auf den Wandler 13 gegeben wird. Im einzelnen vergleicht der Steuersignalgeber 23 das integrierte Signal Vg mit einem Eeferenzwert V^ und erzeugt ein der Differenz (^g-Vn) proportionales Ausgangs signal einer ersten Polarität (+ oder -), wenn Vg größer ist als V_R. Wenn V_g kleiner ist als V_ß, dann liefert der Steuersignalgeber 23 ein der Differenz (Vg-Vg) proportionales Steuersignal einer zweiten Polarität (- oder.+). Das Maß der Druckregelung zwischen Nadel und Platte ist proportional der Abweichung des amplitudenmodulierten Signals vom Eeferenzwert, und der Referenzwert ist typischerweise entsprechend einer Signalstärke des wiedergewonnenen Signals eingestellt, die nahe dem kleinsten noch annehmbaren Wert liegt, um einen Verschleiß der Nadel zu verhindern.

Elektromechanische Wandler des piezoelektrischen Typs haben typischerweise zwei Steuerelektroden zum Anlegen von Steuersignalen. Diese Elektroden sind an den äußeren Oberflächen der gegenüberliegenden· Seiten des Eristallaufbaus angebracht und leicht zugänglich. TJm eine Bewegung in beiden Eichtungen zu ermöglichen, wird der einen Elektrode ein konstantes Potential angelegt, und die andere Elektrode wird mit einem Steuerpotential beaufschlagt, das sich um dieses konstante Potential herum ändert. Das an der Abtastnadel erscheinende Potential kann eine !Frequenz haben, die wesentlich höher ist als die Biegeansprechfrequenz des Wandlers. In diesem Fall kann das Steuersignal dem wiedergewonnenen Signal überlagert und der einen Elektrode des Wandlers über die Signalabnehmer-Leitung 17 und eine elektrische Verbindung zwischen der Abtastnadel 14· und der Wandler elektrode angelegt werden. Wenn der Nadelarm 10 aus leitendem Material besteht, kann die zweite Wandlefelektrode mit dem Nadelarm verbunden werden und die weitere Zuleitung dann an der am bequemsten zugänglichen Stelle angebracht werden.

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Die körperliche Länge des Wandlers zwischen den Punkten P1 und P2 ist "begrenzt durch das Biege-Ansprechverhalten des Systems und die zu erwartenden VerZiehungen der Platte. Diese Länge muß kurz genug sein, damit die Nadel, wenn sie über einen erhöhten Bereich der verzogenen Platte fährt, nicht von der Platte weggehoben wird, bevor das Wandlersystem ansprechen kann. Das Stützelement 12 sollte so angelegt sein, daß eine Biegung des Wandlers nach unten den gewünschten maximalen Nadeldruck bewirkt. Bei der dargestellten Anordnung kann es hierzu erforderlich sein, dem Nadelarm "IO eine gewisse zusätzliche Masse hinzuzufügen oder den Arm 10 z.B. mittels einer Blattfeder etwas nach unten zu drücken.

Das Stützelement 12 besteht aus einem Material, das ohne Beschädigung der Platte gleitend auf der Platte aufliegt und einen Teil des Gewichts des kombinierten Armaufbaus trägt. Das Element 12 kann ein Textilstück mit vorstehenden Borsten oder lasern wie beispielsweise ein Samtkissen (z.B. "Politex Supreme" der Firma GeoScience Instrument Co., Stamford, Connecticut) sein oder ein einfacher Kunststoffblock. Ein Fasermaterial hat jedoch den Vorteil, daß es die Platte teilweise reinigt und dadurch zur Verbesserung des wiedergewonnenen Signals beiträgt, und wenn der Durchmesser der Fasern kleiner ist als die Breite der Plattenrille (oder wenn die Fasern Vorsprünge haben, die schmäler sind als die Eillenbreite), so daß sie in die Rillen eingreifen, dann wird das Element 12 auch dabei helfen, die Abtastnadel zur Spurhaltung in der Plattenrille zu führen. Wenn außerdem das Element eine Nachgiebigkeit in der vertikalen Richtung hat, dann erlaubt eine durch eine gesteuerte Biegung des Wandlers bewirkte LastverSchiebung zwischen der Abtastnadel und der Stütze einen weiteren Bereich für die Druckregelung.

In der Fig. 2 ist als Alternative ein Stützelement 29 in Form einer zusätzlichen oder Hilfsnadel 29 dargestellt. Typischerweise hat diese Hilfsnadel eine Auflagefläche, die in einer Sichtung längs der Plattenrille langgestreckt ist, um zu verhindern, daß sie durch die Abstützung des Gewichts des Nadel—

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arms übermäßig verschleißt. Da die Hilfsnadel in eine Rille greift und ihr. folgt und dadurch die Rille teilweise reinigt, ist es vorteilhaft, diese Nadel so anzuordnen, daß sie vor der Abtastnadel durch die Rille fährt. Anstatt einer Hilfsnadel, die in einer einzigen Rille fährt, kann das Element 29 auch eine Nadel mit einer derart konturierten Auflagefläche sein, daß sie gleichzeitig in mehrere Windungen der Rille greift und ihnen folgt. Eine solche Nadel wird ebenfalls eine Reinigung der Platte vor dem Abspielen bewirken und eine Spurverfolgungshilfe darstellen und sorgt außerdem für eine genügend große Auflagefläche zwischen Hilfsnadel und Platte, so.daß kein übermäßig hoher Druck auf eine kleine Fläche der Platte ausgeübt und dadurch ein schneller Verschleiß der Hilfsnadel verhindert wird.

Die Fig. 3 veranschaulicht ein Wandlersystem für die Servosteuerung des Nadelarms, bei welchem der elektromechanische Wandler aus einem Elektromagneten 40 besteht, der am Schlitten befestigt ist und sich in der Nähe eines aus magnetischem Material beste-• henden oder mit magnetischem Material durchsetzten Teils 41 des Nadelarmaufbaus befindet. Bei dieser Anordnung wird dem Elektromagneten ein Strom zugeführt, um ein Magnetfeld zu bilden, das eine vertikale Kraft auf das magnetische Element 41 ausübt, um den von der Abtastnadel abgestützen Anteil der Last zu vermindern oder zu erhöhen. Diese Anordnung benötigt kein gesondertes Stützelement und keine zusätzlichen elektrischen Anschlüsse am Nadelarmaufbau. Wenn jedoch das magnetische Element sehr leicht biegsam in vertikaler Richtung (d.h. senkrecht zur Plattenoberfläche) ist, dann wird es günstig sein, eine gesonderte Stütze wie z.B. das Stützelement 12 oder 29 vorzusehen.

In der Fig. 4 ist eine Ausfuhrungsform eines mehrschichtigen piezoelektrischen Wandlers dargestellt, die sich zur Verwendung im Servosystem für den Nadelarm eignet. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszahlen 31 und 32 zwei piezoelektrische Kristalle (z.B. Blei-Titanat-Zirkonat) oder piezoelektrische polymere Filme (z.B. Polyvinylidinfluorid), und mit den Bezugszahlen 30

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und 33 sind leitende Elektroden bezeichnet. Die Kristalle (Filme) sind so angeordnet, daß ihre Polarisationsvektoren in entgegengesetzte Richtungen weisen. Beim Anlegen einer Spannung aus einer Quelle 34- an die gegenüberliegenden Elektroden 30 und 33 wird in den Kristallen 31 "und 32 ein elektrisches Feld in einer Richtung parallel zu den Kristall-Polarisationsvektoren P erzeugt. Derjenige Kristall, dessen Polarisationsvektor die gleiche Richtung wie das elektrische Feld hat, dehnt sich in Längsrichtung aus, während sich'der Kristall mit dem entgegengesetzt zum elektrischen Feld gerichteten Polarisationsvektor in der Längsrichtung zusammenzieht. Dies führt dazu, daß sich der zusammengeschichtete Kristall um eine zentral durch den Aufbau gehende Achse A-A biegt, ähnlich wie es ein Bimetallstreifen bei Wärmeänderung tut. Wenn das eine Ende des Kristallaufbaus festgehalten ist, dann biegt sich das andere Ende in einer vorhersagbaren Relation gegenüber dem festgehaltenen Ende ab, um eine genaue Steuerung der Position des freien Endes zu erlauben.

Leerseite

Claims (7)

1. -- . · ς 1 1 /. T^ 7

   PATENTANWÄLTE- " ^; DR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

   MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86 06 68

   D-8OOO MUENCHEN 86

   ECA 72 486 WRi " ^TELEF°^{N W}'ZHZ

   U.S. Serial No: 138,882 ab sept. ΐ9βο= 4706006

   Filed: April 10, I98O TELEXs₂₂₆₃₈

   . . TELEGRAMM SOMBEZ

   ECA Corporation
   New York, N.T., V.St.v.A.

   Anordnung zur Regel trag der Auflagekraft des Signalabnehmers auf

   einem Aufzeichnungsmedium

   Patentansprüche

   Anordnung in einem Abspielgerät, das aufgezeichnete Information von einem Aufzeichnungsmedium mittels eines an diesem Medium angreifenden Signalabnehmers wiedergewinnt, gekennzeichnet durch:

   eine mit. dem Signalabnehmer (14) verbundene erste Einrichtung (21, 22) zur Erzeugung eines ersten Signals, dessen Amplitude von der Amplitude des wiedergewonnenen Signals abhängt;

   eine auf das erste Signal ansprechende zweite Einrichtung (23) zur Erzeugung eines Steuersignals;

   einen auf das Steuersignal ansprechenden Wandler (13), der mit dem Signalabnehmer zusammenwirkt, um den Auflagedruck zwischen dem Signalabnehmer und dem Aufzeichnungsmedium (16) abhängig von der Amplitude des vom Aufzeichnungsmedium wiedergewonnenen Signals zu steuern.

   ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT · PROFESSIONAL REPRtSHNTATIVCS BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

   POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 6 91 48- 800 · BANKKONTO HYPOBANK MÜNCHEN (BLZ 7OO 200 40) KTO. 60 60 25 73 78 SWIFT HYPO DE MM
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1 für einen Bildplattenspieler, der eine Abtastnadel enthält, die an einer Aufzeichnungsplatte zur Wiedergewinnung der auf der Platte aufgezeichneten Informationssignale angreift und die nahe einem ersten Ende eines Nadelarms befestigt ist, dessen zweites Ende nachgiebig mit einem Schlitten verbunden ist, um die Abtastnadel in einer Eichtung radial über die Platte zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Ende (P1) des Nadelarms (10) und der Abzastnadel (14) ein elektromechanischer Wandler (13) angeordnet ist, der abhängig von einem ihm angelegten Steuersignal eine Bewegung der Abtastnadel in einer Eichtung senkrecht zur Aufzeichnungsplatte (16) bewirkt, und daß in der Nähe des ersten Endes des Nadelarms eine Stütze (12) vorgesehen ist, die gleitend auf der Aufzeichnungsplatte aufliegt, um einen Teil des Gewichts des Nadelarms zu tragen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (21, 22) auf die wiedergewonnenen Informationssignale anspricht", um ein weiteres Signal zu erzeugen, das proportional dem über eine vorgeschriebene Dauer gebildeten Mittelwert der Signalstärke des wiedergewonnenen Signals ist, und daß die zweite Einrichtung (23) auf dieses weitere Signal anspricht, um ein Steuersignal zu erzeugen, das eine erste Polarität hat, wenn die Amplitude des weiteren Signals höher ist als die Amplitude eines vorgeschriebenen Eeferenzsignals, und das eine zweite Polarität hat, wenn die Amplitude des weiteren Signals niedriger ist als die Amplitude des Eeferenzsignals.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (29) durch eine weitere Nadel gebildet ist, deren Auflagefläche auf der Aufzeichnungsplatte (16) größer ist als die Auflagefläche der Abtastnadel (
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß die

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   Stütze ein Kissen (12) mit einer Vielzahl vorstehender Borsten ist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanische Wandler (13) ein langgestreckter rechteckiger Körper aus piezoelektrischem Material (31* 32) ist, der im wesentlichen koaxial mit dem Nadelarm (10) ausgerichtet ist und Steueranschlüsse (30, 33) zum Empfang des Steuersignals aufweist und so angeordnet ist, daß sich beim Anlegen des Steuersignals der Druck zwischen Abtastnadel (14) und Platte (16) in einer gewünschten Richtung ändert.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signal abnehmer (14) an einem Arm (10, 41) hängt, der ein magnetisches Material (41) enthält und daß der Wandler einen Elektromagneten (40) enthält, um abhängig vom Steuersignal eine auf den den Signalabnehmer haltenden Arm wirkende vertikale Kraft zu erzeugen.