DE2355200A1 - Geraet zur tonaufzeichnung auf mikrofilmkarten - Google Patents

Description

Seit Jahren sind optische Tonaufzeichnungsvorrichtungen bekannt, die dazu dienert, die Tonspur auf Kinofilm auf zuzeich- nen. Diese Tonspuren vermitteln -"jedoch", nicht die Hi- Fi Qualität, die mit Magnetbändern erhalten wird, und sind daher in ihrer "■ Anwendungsmöglichkeit beschränkt. Weiterhin ist die-bekannte optische Tonaufzeichnung bisher nur für Spülenfilm benutzt worden. _;

Magnetbänder werden ebenfalls nur von Spule zu Spule an einem Kopf vorbeibewegt. Der Gebrauch von Bändern stellt für Benutzer mit einer großen Sammlung ein Lagerungsproblern dar. Wichtig . ist außerdem die Tatsache, daß der Gebrauch relativ preiswerter

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Aufzeichnungsanlagen es für viele Leute zu leicht gemacht ' hat, ihre eigenen Magnetbandaufzeichnungen von Radioprogrammen oder durch Überspielung von einem anderen Band herzustellen, wobei in vielen Fällen die Rechte der Copyrightbesitzer durch Herstellung unerlaubter Kopien ohne Lizenz verletzt werden. Zudem werden die Komponisten, die produzierenden Künstler und die Verlage um die ihnen zustehenden Gebühren betrogen.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung liegt im Gebrauch einer hochentwickelten optischen Tonanlage zur Reduzierung von Tonmustern auf Mikrogröße, so daß sie aufgezeichnet und abgespielt werden können auf einem Film in Mikrogröße. Dadurch werden unerlaubte Reproduktionen außerordentlich erschwert, und es ergeben sich Vorteile für den Besitzer einer Wiedergabeanlage dadurch, daß die Lagerungsprobleme bei Musikbibliotheken .verringert werden und daß hochwertigere und langlebigere Aufnahmen möglich sind.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, größere Mengen von Mikrofilmkarten relativ preiswert und schnell abzuspielen, wenn die einmalige Investition für eine Anlage vorgenommen worden ist.

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Ein weiteres Merkmal des vorliegenden AufZeichnungsgerätes ist es, daß die Rechte der Autoren besser gewahrt werden.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, daß das vorliegende System mit .bekannten Aufzeichnungssystemen kompatibel ist, daß es ferner mehrere Tonspuren auf der Mikrofilmkarte wiedergeben kann und daß es die meisten Komponenten schon existierender Anlagen benutzt.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Tönaufzeichnung auf Mikrofilmkarten durch den Gebrauch fotografischer Gradationen von auf Mikrogröße reduziertem Licht.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Aufzeichnungssystem bekannten Au-fzeichnungssystemen in der Güte gleich oder überlegen ist, daß es Aufnähmen auf Mikrofilmkarten herstellt, die dann in relativ preiswerten Wiedergabegeräten benutzt werden können, die in der Qualität Hi-Fi Magnetbandgeräten bei niedrigeren Kosten gleich oder überlegen sind.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es- zeigen:

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Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsgerätes ,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des zur Wiedergabe der mit dem Gerät gemäß Fig. 1 hergestellten Aufzeichnungen
benutzten Wiedergabegerätes, welches in der amerikanischen Patentanmeldung Serial No. 246 354 vom
21. 4. 1972 beschrieben ist,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Gerätes der

vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil des Gerätes zur besseren Darstellung seines Inneren herausgezeichnet und um 90° gedreht ist (die strichpunktierte Linie kennzeichnet den korrekten Zusammenhang der beiden getrennt dargestellten Teile),

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der Vorrichtung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Mikrofilmkarte mit Darstellung des zur Aufzeichnung benutzten Formates,

Fig. 6 einen stark vergrößerten Teil der Mikrofilmkarte gemäß Linie 6-6 aus Fig. 5,

Fig. 7 das Blockschaltbild eines ExtinktionsSteuersystems und

Fig. 8 einen stark vergrößerten Teil der optischen Fibern gemäß Linie 8 - 8 in Fig. 4.

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Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsgerät besitzt eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Strahles 2 kohärenter elektromagnetischer Strahlung, eine Vorrichtung 3· zur Erzeugung des aufzuzeichnenden Signales, eine ModtilationsTrorrichtuhg 4, die den Strahl kohärenter elektromagnetischer Strahlung und das aufzuzeichnende Signal empfängt und das Optische Bild erzeugt, eine Extinktionssteuervorrichtung 6, welche mit der Modulations vorrichtung zum Betrieb verbunden ist und das Wandern der Amplitudenmodulation verhindert,, Die Verbesserung besteht hierbei in folgendem: Ein Glied 7 besitzt einen Schlitz 5, durch den der modulierte Strahl kohärenter-elektromagnetischer Strahlung verläuft.. Eine Vielzahl optischer Fibern sind mit ihren ersten Enden 9 in einem geschlossenen Kurvehzug 11 angeordnet, während ihre zweiten Enden 12 in einer offenen Linie 13 angeordnet sind. Eine optische Vorrichtung ,14 ist in der Nähe des Schlitzes angeordnet und projiziert den Strahl nacheinander auf jedes der ersten Enden der Fiberoptik. Ein längliches Aufzeichnungsglied 16 ist in der Nähe der zweiten Enden der Fibern beweglich angeordnet und empfängt und speichert das Bild. Eine Vorrichtung -17 bewegt das; Auf zeichnungs glied während des Aufzeichnungsvorganges. ■'-_. ; >

Die Lichtquelle zur Erzeugung desStrahles kohärentex elektro-

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magnetischer Strahlung besteht aus einem monochromatischen Laser. Ein kontinuierlicher Gaslaser, wie beispielsweise ein 100 Milliwatt Helium-Neongaslaser, ist hierzu geeignet.

Die Modulationsvorrichtung 4 verändert die Orientierung der Polarisationsebene des vom Laser 1 ausgesandten Lichtes mittels eines Polarisators 18 in Abhängigkeit von einem Modulationssignal, beispielsweise einem Sgnal 19, welches von einer Quelle, beispielsweise einem Magnetbandgerät oder einem Plattenspieler 3 an den Lichtmodulator 4 angelegt wird.

Die Extinktionssteuervorrichtung 6 ist zum Betrieb mit dem Lichtmodulator verbunden. Ein Beispiel einer solchen Extinktionssteuervorrichtung ist in der US-PS 3 56 2 42 2 besdirieben. Die wesentlichen Teile dieser Konstruktion sind in Fig. 7 dargestellt. Die Vorrichtung besitzt einen Analysator 21, einen halbdurchlassigen Spiegel 22, eine Fotomultiplierröhre 23, eine Torschaltung 24, einen Phasendetektor 25, einen Verstärker 26 und einen Motor 27.

Von dem halbdurchlassigen Spiegel verläuft der modulierte Strahl 28 durch den Schlitz 5 und wird mit'einem Spiegel 29 zu einer Linse 31 abgelenkt. Der Spiegel 29 kann auf dem Ende

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einer rotierenden Welle ausgebildet oder an diesem Ende befestigt sein. Die optische Vorrichtung (siehe Fig. 3) kann auch aus einem Prisma oder einer anderen Vorrichtung bestehen, · die den Strahl zum Eintritt in die optischen Fibern umlenkt. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Spiegel 29 unter einem Winkel befestigt, so daß der Strahl 2 8 unter einem Winkel in die Linse 31 reflektiert wird. Der umgelenkte Strahl wird dann auf die Enden der optischen Fibern mittels einer Linse fokussiert, welche das Bild um das Zehnfache oder mehr reduziert Die Linse kann durch einen Arm 33 direkt mit der Welle 32 zur gemeinsamen Rotation verbunden sein. Der reflektierte und reduzierte, modulierte Strahl 34 wird auf die ersten Enden 9 der optischen Fibern fokussiert. Wie in den Zeichnungen dargestellt, bestehen die Enden aus polierten ebenen Flächen, die unter einem Winkel gegenüber den Fiberachsen angeordnet sind. Während die Fiberachsen parallel zur Welle 32 verlaufen, sind die Flächen unter einem Winkel von 45° ausgebildet.

Das projezierte Bild des Schlitzes wird durch die kohärente Fiberoptik-Charakteristik des in den Fig. 3 und 4 dargestellten Zirkular-Linearabtasters 8 übertragen. Das Licht gelangt z.B. in das Fiberende 37 und verläßt das Fiberende 38. In ent-

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sprechender Weise gelangt das Licht in die Enden 39, 40 und um den Kreis herum bis in die Enden 41, 42 und tritt entsprechend aus an den Enden 43, 44 und über die Linie hin an den Enden 45 und 46. Das Bild des Schlitzes gelangt auf das Aufzeichnungsglied 16 als kleiner Lichtbalken, der von rechts nach links entsprechend Pfeil 47 in Fig. 4 mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die proportional zur Spiegelrotation ist. Es tritt keine Wiederkehrzeit auf. Wenn das Licht am Ende 46 verschwindet, erscheint es am Ende 38. Fig. 5 zeigt das Aufzeichnungsglied' 16, im folgenden als Mikroplatte bezeichnet. Fig. 6 zeigt einen stark vergrößerten Teil des aufgezeichneten Bildes. Teile zweier Zeilen 48 und 49 sind dargestellt. Die Breite der Aufzeichnungszeilen hängt nur von der Schlitzgröße, der Verstärkung des Mikroskopobjektives, der Größe der optischen Fibern und der Auflösung des Filmes ab und stellt die Frequnzauflösungsfähigkeit des Systemes dar.

Die Mikroplatte 16 wird in Richtung des Pfeiles 50 in Fig. 3 durch die Vorrichtung 17 bewegt. Beispielsweise dreht ein auf einem Arm 52 befestigter Elektromotor 51 eine Gewindestange mittels eines Schneckengetriebes 54, welches außerdem einen Winkeltrieb darstellt, der eine Welle 55 dreht. Diese dreht, wiederum über einen Winkeltrieb 56 die Welle 32 in Richtung

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des Pfeiles 57, wodurch der Spiegel 29 und die Linse. 31 gedreht werden. Daher ist die Drehung des; Spiegels 29 mit der Bewegung der Mikroplatte 16 synchronisiert. -..-"■

Wie in Fig. 6 dargestellt, erscheint' das Bild des modulierten Strahles auf der Mikroplatte als Serie schattierter Linien 58, welche unterschiedliche Abstände untereinander aufweisen. Die Linienserien sind durch Abstände 6T und 62 voneinander getrennt. . .

Die Fähigkeit des Gerätes zur Aufzeichnung einer Serie von Linien auf einer ebenen Fläche ohne·Unterbrechung der Aufzeichnung kann an Hand der Fig. 3, 4 und 5 erklärt werden. Wenn die Mikroplatte sich langsam in Richtung des· Pfeiles 50 bewegt, ,erzeugt der in Richtung des Pfeiles 47 über die Enden des Abtasters verlaufende Lichtbalken eine Serie von Zeilen, .-wie beispielsweise die Zeilen 48 und 49, die in einem Winkel gegenüber den Kanten der Mikroplatte verlaufen. Daher kehrt das Licht nach. VeiLassen der Zeile 48 an deren Ende 6-3 sofort

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am Zeilenanfang/der Zeile 49 wieder. -Der von der Mikroplatte zurückgelegtw Weg ist gleich der. doppelten Länge des Schlitzbildes 58 auf-der Mikroplatte. Daher kann die nächste Abtastung sofort unterhalb der vorhergehenden Zeile; erfolgen.

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Die auf mikrofotografie ehe Bilder verkleinerten Lichtmuster, werden auf hochauflösendem Film aufgezeichnet. Beispielsweise sollte der Film' 1000 Linien pro Millimeter auflösen. Eine solche Auflösung ergibt Tonaufzeichnungen mit niedrigem Klirrfaktor und einer Hi-Fi Charakteristik, die dem Stand der Aufzeichnungstechnikj der gegenwärtig mit Schallplatten oder Magnetaufzeichnungsverfahren erreicht ist, gleichwertig oder überlegen ist.

Die Mikroplatte kann von beliebiger Form sein, wenn das Ende des Abtasters in entsprechender Anordnung ausgebildet ist. Die einfachste Form und sicherlich die einfachste vom Standpunkt der Lagerung ist die Form einer Mikrofilmkarte mit einer ebenen Fläche von etwa 10 χ 15 cm. Daher sind die zweiten Enden der optischen Fibern in einer Ebene parallel zur Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsgliedes angeordnet. ^:

Nach Fertigstellung der Aufzeichnung wird die Mikroplatte entwickelt und in Kontaktvervielfältigung auf hochauflösende Mikrofilmblätter, bekannt als Mikrofilmkarten (englische Bezeichnung: microfiche) übertragen.

Das Wiedergabegerät ist in der US-Patentanmeldung Serial No.

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246 354 desselben Anmelders vom 21ί April 1972 beschrieben.: Das Gerät ist in Fig. 2 dargestellt undbesitzteine Licht- quelle 66, die einen Lichtstrahl erzeugt, welcher durch einen Schlitz 67 gelangt, der auf einen Zirkular-Linearabtaster 68 projiziert wird. Der' Lichtstrahl wandert als Lichtbalken über die Mikrofilmkarte 69. Das Lichtmuster des Films wird durch einen Linear-Zirkülarkondensor·' 70 übertragen, mit einer. Optik 71 fokussiert und von einem Fotodetektor' 72-aufgenommen, der ein Verstärkersystem' 73 aktiviert. Der Ton erklingt aus Lautsprecher^ 74 und^: 75. ^v ;

Um kommerziell anwendbar- zu sein, sollte die Spielzeit der Aufzeichnung wenigstens .30 Minuten betragen. Dieser Wert wird mit dem Mikrofilmkartenformafc leicht erreicht. Bei einer Zeilenlänge von 15 cm, einer Schlitzgröße, von 0,0025. cm χ 0,050 cm, einer zehnfachen Ob j ektivvergröße.rung, einem. Fiberdurchmesser von 0,00025 cm und einer Plattenauflösung von 500 Linien pro Millimeter,entsprechend einer Zeilenbreite von 0,0.002 cm, beträgt die Frequehzmodulationsfähigkeit 60000 Schwingungen pro 15 cm-Zeile. Bei einer Abtastgeschwindigkeit von .60 Zeilen pro Minute entspricht dies einer Frequenz von 60000 Schwingungen pro Sekunde. Die Schlitzlänge von 0,05 cm ergibt, die Fähigkeit zur Aufzeichnung von 2000 Zeilen auf .10 cm, entsprechend einer

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Abtastfrequenz von einer Zeile pro Sekunde, so daß sich eine Gesamtaufzeichnungszeit von 33 Minuten ergibt.

Die Auflösungsanforderungen an den Film der Mikrofilmkarte können wie folgt bestimmt werden: Angenommen, die Mikrofilmkarte hat eine Größe von 10 cm χ 15 cm, wobei die Aufzeichnung über die. 15 cm-Länge erfolgt, und es soll eine maximale Frequenz von 30000 Schwingungen über die 15 cm und eine Spielzeit von 20 Minuten bei einer Zeile pro Sekunde aufgezeichnet werden, so wird die Schwingungsbreite bei 30000 Schwingungen wie folgt kalkuliert. Die Zeilenlänge von 15 cm wird geteilt durch 30000 Schwingungen, woraus sich eine Schwingungsbreite von 5 χ 10 cm ergibt. Die Auflösungsanforderung kann nun kalkuliert werden durch Division von 1 cm durch die Schwingungsbreite von 5 χ 10" und den Umwandlungsfaktor von 10, woraus sich ca. 200 Linien pro Millimeter ergeben. Dies liegt gut innerhalb der Auflösung von Mikrofilmkarten, die zur Zeit etwa bei 300 Linien pro Millimeter liegt.

Die Zeilenbreite bei einer Spielzeit von 20 Minuten, unter der Annahme, daß jede Zeile in einer Sekunde abgespielt wird, ergibt sich durch Division der Länge der Karte von 10 cm durch 20 Minuten χ 60 Sekunden pro Minute, entsprechend einer Zeilenbreite von 8,5 χ 10 cm. Die geforderte Auflösung der Zeilen-

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" -3 breite ergibt sich durch Division von 1 ei durch 8,5 χ 10 χ (Umrechnungs faktor) .Hieraus ergibt sich ein Auflösungsfaktor von 12 Zeilen pro Millimeter.

Die Größe der optischen Fibern von 5 χ 10 mm ergibt sich wie folgt. Bei einem Klirrfaktor von 3 % bei 10000 Schwingungen muß die Schlitzbreite .1/30 der Schwingungsbreite bei dieser Frequenz betragen. Die Schwingungsbreite bei 10000 Hertz ergibt sich durch. Division von 15 dirch T χ 10 , woraus sich eine Schwingungsbreite von 1,5 χ 10 cm ergibt. Die Schlitzbreite für einen Klirrfaktor von 3 % wird erhalten durch Division von

1,5 χ 10 durch 3 χ 10, so daß sich eine Schlitzbreite von 5 χ 10 cm ergibt. Die Größe der Fiber ergibt sich aus der Schlitzbreite» Diese erhält man durch Multiplikation der

Schlitzbreite von 5x10 mit dem Umrechnungsfaktor 10^ woraus sich eine Größe der Fiber von 5 χ 10 mm Durchmesser ergibt.

Die Vorschubgeschwindigkeit des Filmes erhält man aus der obigen Kalkulation, worin die Abtastgeschwindigkeit eine Zeile pro Sekunde mit einer Zeilenbreite für eine 20 Minuten-Aufzeichnung von 8',5 x' 10 cm beträgt. Die Vorschubgeschwindigkeit

-3 erhält man durch Multiplikation der Zeilenbreite von 8,5 χ mit 60 zu ca. 0,5 cm pro Minute.

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Die Geschwindigkeit, mit der sich der Spiegel dreht, beträgt 60 Umdrehungen pro Minute. Dies ergibt sich aus der Annahme, daß die Abtastzeit für jede Zeile 1 Sekunde beträgt.

In Fig. 8 ist ein Teil der Enden der Fiberoptik 8 des Zirkular-Linearabtasters stark vergrößert dargestellt. Jede einzelne Fiber besitzt einen Durchmesser von etwa 0,004 mm. Die Fibern sind in Reihen zu je 10 Fibern dicht nebeneinander angeordnet und ergeben eine Endbreite von 0,04 mm.

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Claims (7)

1. einer Vorrichtung'- zur Erzeugung eines Strahles kohärenter elektromagnetischer Strahlung, ^: ._:

   einer Vorrichtung^: zur Erzeugung eines aufzuzeichnenden . Signales, .".-"

   einer Modulationsvorrichtung, die den Strahl kohärenter elektromagnetischer Strahlung und das aufzuzeichnende Signal empfängt und ein optisches Bild erzeugt, und ί

   einer Extinktionssteuervorrichtung, die zum Betrieb mit der Modulationsvorrichtung Verbunden ist und die Drift der .."".." Amplitudenmodulation verhindert, g'e'kennz'e'ichriet durch:

   ein Glied mit einem darin vorgesehenen Schlitz, durch den der modulierte Strahl kohärenter elektromagnetischer Strahlung verläuft, _: ; ; :.-

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   mehrere optische Fibern, die mit ihren ersten Enden in einem geschlossenen Kurvenzug und mit ihren zweiten Enden in einer offenen Linie angeordnet sind,

   eine in der Nähe des Schlitzes angeordnete optische Vorrichtung zur nacheinanderfolgenden Projektion des Strahles auf jedes der ersten Enden der Fiberoptik,

   ein längliches Aufzeichnungsglied, das beweglich in der Nähe der zweiten Enden der Fibern zum Empfang und zur Speicherung des Bildes angeordnet ist, und

   eine Vorrichtung, die das Aufzeichnungsglied während des Aufzeichnungsvorganges bewegt.
2. 2. Tonaufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung einen drehbar gelagerten Spiegel besitzt, der den modulierten Strahl empfängt und nacheinander auf die ersten Enden der Fiberoptik reflektiert.
3. 3. Tonaufzeichnungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung eine mit dem Spiegel verbundene rotierende Welle besitzt.
4. 4. Tonaufzeichnungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

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   draßi mit. dier Welle eine mit diieser r©/tielende Linse "vrerbTaneten ist „ diie dien /vron. dtem Spiegel reflektiertem Strainl empfängt, redtaziert * £o3fcrassiert Bad* naelieiBamdier-= smf die erstem Iriea ier Fiberoptik pr
5. 5. TQ'iiaBfeeic&miBDigsgerä't iiiacli -ÄaspirTaiefe 1 g? dtadprcii gefeimzeiclmet, diaß» diie ersten BaJem dser lifeercepstil: SiTseseBtIi einen arf einem Kreis amgesarteet simd* .md iaÄ diie Eadem dear· Fiber-optife ebene Fläcluem. aiuifweiseiii;,, diie; lanter einem Minlsrel Längsaciise dier optiscfeieiE Fifeem ^e
6. 6. TonaBifzeicnBiangsgerät. naefii dien ünspruclsen ί bis 5, diadhanrclk geRennseiGltsuetj,, dlaßi diie Elaeiie dies Späegels; iitnter einem Winfcel zmt Kängsacnse dier Welle angeoardsmet ist», *
7. 7.. TTonaiafzeiclinTangsgerat nacin itespriaicii: 4;, diadhurcii; gelfeennzeiclinet, ßai& diie ¥oarriclitTang^; starr^ lemegiaiaig_.dtesi getrieblicl. mit .dier Welle dier; aptiselen f tendlen ist_Ä so- diaßj diie Bewegungen: "vrop Sjpiegel,, linse imdi

   miteinan.dler Sfncmronisiert sind!«

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