von H. J E N S E N , Deutsche Philips GmbH, aus KINO-TECHNIK Nr. 4/1961

Für manche Anwendungsgebiete ist die Farbe der Objekte so bedeutsam, daß eine Schwarzweiß-Fernsehübertragung eine unzulässige Einbuße an Information wäre. So kann das Farbfernsehen im Kurzschlußbetrieb heute schon eine recht bedeutsame Rolle spielen, obwohl die Einführung der Farbe in das Unterhaltungsfernsehen sicherlich noch etliche Jahre auf sich warten lassen wird. In dem folgenden Beitrag wird der grundsätzliche Aufbau von Farbfernsehanlagen für den Kurzschlußbetrieb geschildert und über solche Anlagen berichtet, die der medizinischen Lehre dienen.

• Anmerkung : Unter Kurzschlußbetrieb versteht der Fernsehmensch die direkte Verbindung vom Aufnahmegerät (der Kamera) zum Sichtgerät (dem Monitor oder dem Projektor/Beamer)

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In aller Kürze und mit nur wenigen Worten soll mit diesen Zeilen ein Einblick in die Technik der Farbfernsehanlage gegeben werden *1). Weit bekannt ist die Anwendung von Fernseheinrichtungen für die Unterhaltung und für die Information. Aber das Fernsehen erschließt sich ständig neue Aufgabengebiete.

Überall, "wo" es um die Übertragung von Bildern und bildlichen Vorgängen auf nicht mehr direkt überschaubare Entfernungen geht oder "wo" die Beobachter sich nicht unmittelbar am Ort des Geschehens aufhalten können, vermag das Fernsehen helfend einzugreifen - so zum Beispiel bei der Übertragung aus dem Operationssaal in den Hörsaal *2).

*1) Dieser Aufsatz entspricht bis auf einige kleine Ergänzungen dem technischen Vortrag, der anläßlich der Einweihungsfeier der Farbfernsehanlage in der Chirurgischen Klinik in Frankfurt am Main am 14. Dezember 1960 gehalten wurde.
*2) Vgl. Kino-Technik 1961 Nr.3, S. 71+72
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Um die unterschiedlichen Möglichkeiten der Kamera-Anordnung anzudeuten, sei zunächst die Schwarzweiß-Fernsehanlage der Orthopädischen Klinik in Rom gezeigt, in der die Kamera auf einem fahrbaren Podiumgestell aufgebaut und daher vollkommen frei im Raum beweglich ist (Bild 1). Diese Anordnung erfordert im allgemeinen eine eigene Bedienung urch einen Arzt als Kameramann.

Die Kamera ist mit einem elektronischen Sucher ausgerüstet, an dem der Kameramann unmittelbar das Bild beobachten kann. Bei der Farbfensehanlage in der Medizinischen und Pharmazeutischen Fakultät der Universität Marseille dagegen ist die Kamera seitlich an der Operationsleuchte befestigt (Bild 2).

Über einen vor der Leuchte angebrachten Planspiegel blickt die Kamera auf das Operationsfeld. Über ein mechanisches Getriebe zwischen Spiegel und Leuchtenhalterung wird der Spiegel bei Kippbewegungen der Leuchte so nachgeführt, daß die Blickrichtung der Kamera stets auf das Zentrum des beleuchteten Feldes ausgerichtet bleibt.

Damit trotzdem bei der Wiedergabe kein Spiegelbild, sondern ein rechtwendiges Bild entsteht, erfolgt die Bildabtastung an den Aufnahmeröhren entgegengesetzt zur sonst üblichen Richtung. Nach diesem Prinzip ist übrigens auch die Kamerabefestigung an der Frankfurter Anlage vorgenommen worden.

Welche Anbringungsart man im einzelnen Falle wählt, hängt teilweise von Art, Größe und Gewicht der Kamera, andererseits aber auch von der Aufgabenstellung der jeweiligen Anwendung ab.

Im praktischen Betrieb muß man an der Fernsehkamera genau wie beim Photographieren verschiedene Einstellungen vornehmen. Die Bledengröße im Objektiv muß entsprechend den Beleuchtungsverhältnissen und dem Reflexionsgrad der Objekte gewählt werden.

Weiterhin muß am Objektiv an Hand der Entfernungsskala die Bildschärfe richtig eingestellt werden. Beide Aufgaben brauchen nicht an der Kamera direkt vorgenommen zu werden, sondern können über eine Fernbedienung erfolgen, deren Bedienungskästchen zweckmäßigerweise seinen Platz in der technischen Zentrale oder beim Projektionsgerät hat.

Das Operationsfeld hat von Fall zu Fall verschiedene Größe. Um stets das ganze verfügbare Feld richtig zu erfassen, benötigt man verschiedene Brennweiten. An Stelle auswechselbarer Objektive verwendet man in der Fernsehtechnik vorzugsweise eine sogenannte Vario-Optik oder Gummilinse, deren Brennweite sich durch Verschieben einzelner Linsenglieer im Systeminneren kontinuierlich ändern läßt. Auch diese Brennweitenänderung läßt sich fernbedient vornehmen.
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Auf vielen Gebieten - wie in der Medizin - spielt die Farbe eine so entscheidende Rolle, daß die Bildwiedergabe allein nach den Helligkeitswerten seiner Farben, wie es beim Schwarzweiß-Fernsehen geschieht, nicht ausreicht.

Das gilt beispielsweise für viele ärztliche Diagnosen oder für chemische Reaktionen. Für solche Fälle muß das Fernsehbild unbedingt farbig sein. Vom rein technischen Standpunkt aus ist bereits heute das Farbfernsehen durchaus befriedigend möglich, wie es beispielsweise die neue Fernsehanlage in der Frankfurter Klinik zeigt.

Wenn es in der Öffentlichkeit bisher noch keine Rolle spielt und auch in den nächsten Jahren nicht spielen wird (Vermutung aus 1961), so liegt das an verschiedenen Nebenbedingungen, die sich vor allem auf die Normen der Hochfrequenzübertragung beziehen. Zum anderen darf man auch die Kosten nicht außer Betracht lassen.

Beim Farbfernsehen geht man von der Tatsache aus, daß man jede beliebige Farbe nach Farbton und Helligkeit durch Mischen von nur drei Grundfarben in bestimmtem Verhältnis und mit bestimmten Leuchtdichten herstellen kann.

Man kann alle Farben nach ihrem Farbwert oder Farbton - wenn man also von ihrer Helligkeit oder Leuchtdichte absieht - in einem Dreieck darstellen, dem Farbdreieck (Bild 3). Darin bilden die Spektralfarben einen Kurvenzug, der sich den Seiten des Dreiecks teilweise ganz eng anschließt.

Etwa in der Mitte des Dreiecks liegt der Weiß-Punkt, und am Rande des Dreiecks liegen die stark gesättigten Farben. Zwischen irgendeinem Randpunkt und dem Weiß-Punkt liegen die dem Randpunkt entsprechenden Farben abnehmender Sättigung.

Denkt man sich nun zwei farbige Lichtquellen, deren Farben durch die Punkte P und Q im Farbdreieck dargestellt sind. und beleuchtet man damit eine weiße Fläche, so entstehen Farbmischungen, die sich im Farbdreieck irgendwo auf der Verbindungslinie der Punkte P und Q darstellen lassen, zum Beispiel in S.

Ist die Beleuchtungsstärke mit der Lichtquelle P höher als die mit Q, so liegt der Punkt der Mischfarbe näher an P als an Q. Da die beiden Farblichter sich für den Beobachter summieren, spricht man von „additiver Mischung" im Gegensatz zu einer „subtraktiven Mischung", bei der man eine ähnliche Überlegung unter Benutzung der Absorptionseigenschaften der verwendeten Farbstoffe anzustellen hat.
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In entsprechender Weise kann man durch Mischen von drei nicht auf einer geraden Linie dargestellten Farben alle Mischfarben herstellen, die in dem durch diese drei Punkte gebildeten Dreieck liegen.

Es ist einleuchtend, daß man um so mehr Mischfarben darstellen kann, je weiter die drei Grundfarben auseinanderliegen. Es ist aber ebenso einleuchtend, daß man in der Technik niemals die den Ecken des Farbdreiecks entsprechenden Farben, ja im allgemeinen noch nicht einmal Grundfarben von der Sättigung der Spektralfarben verwenden kann.

Als Grundfarben der additiven Mischung beim Farbfernsehen wählt man zweckmäßigerweise Blau, Grün und Rot.
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Diese Grundfarben muß man für das Farbfernsehen so auswählen, daß man sie möglichst durch bekannte Leuchtstoffe praktisch darstellen kann. So ist man in den USA auf die im Bild 4 mit R, G und B bezeichneten Farben gekommen und kann dann alle im Dreieck RGB liegenden Farben darstellen.

Vergleicht man dieses Dreieck mit dem Kurvenzug 1, innerhalb dessen alle Reflexionsfarben von natürlichen Gegenständen, von Farbstoffen und Druckfarben liegen, so erkennt man, daß sich bei dieser Wahl der Grundfarben ziemlich alle natürlichen Körperfarben darstellen lassen. Demnach muß man beim Farbfernsehen Farbauszüge des farbigen Bildes in drei Grundfarben übertragen.
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Dazu teilt man hinter dem Objektiv der Fernsehkamera das mit weißem Licht erzeugte Bild durch ein System von farbig reflektierenden und teildurchlässigen Spiegeln in drei verschieden gefärbte Teilbilder auf, in den blauen, den grünen und den roten Farbauszug (Bild 5).

Jeder Farbauszug des Bildes gelangt auf eine eigene Aufnahmeröhre, so daß man drei verschiedene Bildsignale erhält, die man beim Kurzschlußverfahren getrennt auf die Wiedergabegeräte / Sichtgeräte leitet.

Bei hochfrequenter Übertragung werden diese drei Farbsignale vorher nach bestimmten Regeln gemischt und zu einem einzigen Signal kombiniert, aus dem das Wiedergabegerät nachher die drei einzelnen Signale wieder ableitet / auftrennt, um sie der Wiedergaberöhre zuzuführen.
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Die Farb-Sichtgeräte arbeiten im großen und ganzen ebenso wie die üblichen Schwarzweiß-Fernsehempfänger.

Die bekannteste und gebräuchlichste Farb-Bildröhre für Sichtgeräte arbeitet mit der sogenannten Schattenmaske (Bild 6). Dabei wird das Bildfeld durch eine Metallmaske, die etwa 10mm vor der Leuchtstoffschicht liegt, in eine große Anzahl von „Punkten" aufgeteilt.

Diese Maske hat entlang den Zeilen zahlreiche runde Löcher von knapp 0,5mm Durchmesser. Im Hals der Röhre befinden sich nebeneinander drei Elektronenstrahlsysteme, von denen je eines für das blaue, das grüne und das rote Farbsignal arbeitet.

Ihre drei Elektronenstrahlen durchsetzen jedes Loch der Maske mit etwas verschiedener Richtung. Sie treffen also immer auf drei verschiedene, dicht
nebeneinanderliegende Stellen der Bildschirmfläche, die mit verschiedenfarbig leuchtendem Leuchtstoff belegt sind. Die eine Stelle leuchtet blau, die andere grün, die dritte rot.

Aus dem gebräuchlichen Betrachtungsabstand sind die drei Einzelflecke (Anmerkung : fast) nicht getrennt wahrnehmbar, und ihr Leuchten vermischt sich daher für das betrachtende Auge zu der gewollten Mischfarbe dieses Bildpunktes.

Das gesamte Bild wird aus rund einer Million einzelner Farbpunkte aufgebaut. Mit solche einer Bildröhre arbeitet die im Dezember 1960 in Frankfurt aufgestellte Farbfernsehanlage, die für die Übertragung vom Operationssaal in den Hörsaal verwendet wird.
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Bei der Projektion farbiger Fernsehbilder verwendet man drei getrennte Projektionsblldröhren. Jede Röhre hat ihre eigene Projektionsoptik. Das eine System liefert den blauen, das zweite den grünen und das dritte den roten Farbauszug des Bildes.

Diese drei Teilbilder werden möglichst genau übereinanderliegend auf die Bildwand projiziert (Bild 7). Mit elektronischen Mitteln müssen die drei Teilbilder auf gleichen Abbildungsmaßstab gebracht und außerdem wegen Trapezverzerrung, die infolge der etwas verschiedenen Projektionsrichtungen der drei nebeneinanderliegenden Bildröhren und Optiken entsteht, korrigiert werden.

Eine solche Philips-Farbprojektionsanlage wurde im Oktober 1958 in der Medizinischen und Pharmazeutischen Fakultät der Universität Marseille installiert (Bild 8). Eine gleiche Anlage arbeitet auch in den Vereinigten Staaten (Bild 9) und eine weitere in Japan.
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Im höchsten Teil des Gerätes liegen die drei Bildröhren und ihre optischen Systeme, die nach dem Prinzip des Schmidtschen Spiegelteleskops aus einem Hohlspiegel und einer Korrektionslinse aufgebaut sind.

Darunter liegt der Hochspannungsgenerator, der die Anodenspannung der Bildröhren mit 50.000 Volt liefert. Im Pultteil, an dem der Vorführer sitzt, befinden sich die Bedienungselemente für den Projektor.

Im Hörsaal der alten Frankfurter Chirurgischen Klinik wurde der Philips-Farbfernsehprojektor für die Einweihungsfeier der dort im Dezember 1960 eingebauten Farbfernsehanlage provisorisch installiert (Bild 10).

Der Raum ist für die ordnungsmäßige Aufstellung des Farbfernsehprojektors zu knapp, so daß das Gerät reichlich nahe an der Bildwand stand und man mit einer Bildbreite von nur 2,50m vorlieb nehmen mußte.

Aus dem gleichen Grund konnte der Projektor nicht vollkommen ordnungsmäßig zusammengebaut werden, sondern seine einzelnen Bauelemente mußten ein wenig provisorisch nebeneinandergestellt und miteinander verkabelt werden. Die baulichen Behinderungen sind auch der Grund, in diesem Hörsaal vorerst keine Projektionsanlage fest zu installieren, sondern mit Direktsichtgeräten zu arbeiten.

Für den geplanten Neubau der Klinik ist jedoch die Ergänzung der Anlage durch einen Farbfernsehprojektor in Aussicht genommen.
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Bildunterschriften

Bild 1. Fernsehkamera, die auf einem fahrbaren Podium aufgebaut ist, so daß sie an jeder beiebigen Stelle des Raumes eingesetzt werden kann (in der Orthopädischen Klinik in Rom)

Bild 2. Operationsleuchte mit seitlich montierter Fernsehkamera, deren Blickrichtung über einen unterhalb der Leuchte befestigten Planspiegel in die Beleuclltungs-richtung umgelenkt wird (Aufnahme- aus der Medizinischen und Pharmazeutischen Fakultät der Universität Marseiile)

Bild 3. Das Farbdreieck mit dem Weißpunkt der Kurve der Spektralfarben (Wellenlängen in nm) und einem Beispiel für Mischung von zwei Farben P und Q zu einer Mischfarbe S auf der Strecke P Q

Bild 4. Das Farbdreieck mit dem Punkt des „Normweiß C" mit den genormten Grundfarben R, G und ß für das Farbfernsehen und dem Gebiet der Farben aller natürlichen Körper sowie Farbstoffe und Druckfarben

Bild 5. Aufteilung des weißen Lichtes durch ein System von teildurch-lässtgen und farbteilen-den Spiegeln im Abbildungsstrahlergang vor den Aufnahmeröhren

Bild 6. Prinzip und Aufbau einer Farbbildrohre mit Schattenmaske

Bild 7. Vereinigung der drei von verschiedenen Bildröhren und Projektronsoptiken gelieferten Farbauszüge des Bitdes auf der Bildwand bei Übereinander Projektion


Bild 8. Farbfernseh-Großbildprojektor von Philips in einem Hörsaal der Medizinischen und Pharmazeutischen Fakultät der Universität Marseille

Bild 9. Vorführung mit einem Farbfernseh-Großbildprojektor von Philips durch
Smith, Kline & French Laboratories, Philadelphia, auf einer Tagung der American Medical Associalion in Atlantic City

Bild 10. Die Festversammlung im Hörsaal der Chirurgischen Klinik in Frankfurt während der Feier zur Einweihung der Farbfernsehanlage. Im Vordergrund des Bildes der vorübergehend installierte Philips-Farbfernsehprojektor
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