von Dr.-Ing. Wolfgang Dillenburger (von 1954)

In Fernsehstudios werden heute Aufnahmekameras mit drei verschiedenen Typen von Aufnahmeröhren verwendet:
-

1. Das Superikonoskop (korrekt: das Supericonoscope)
2. Das Superorthikon (korrekt: das Superorthicon)
3. Das Orthikon (korrekt: das Orthicon)

-
In Deutschland werden zur Zeit (es ist 1954) nur die beiden erstgenannten Arten verwendet. Diese wurden in den letzten Jahren von der FERNSEH GMBH zu hochwertigen Geräten entwickelt. Sowohl die Kameras mit Superorthikon als auch Superikonoskop haben ihre Vorzüge und Nachteile.

Während des vergangenen Krieges wurde das Superikonoskop bei der FERNSEH GMBH so weit konstruktiv verbessert, daß es in großen Serien hergestellt werden konnte. Von diesen Aufnahmeröhren standen bei Wiederbeginn der Arbeit auf dem Fernsehgebiet im Jahre 1949 einige Exemplare zur Verfügung.

Es war daher sehr naheliegend, daß im Anschluß an die vergangene Entwicklung die Arbeit wieder aufgenommen wurde, um eine zunächst für den Gebrauch im Studio gedachte Fernsehkamera zu schaffen. Die wieder entstehende neue Fernsehtechnik in Deutschland war bekanntlich auch an eine neue Norm gebunden.

Die Anforderungen an die Kamera waren von vornherein wesentlich größer als vor dem Kriege. Trotz der zunächst beschränkten Mittel gelang es, bereits im Jahre 1950 die erste Kamera an den Nordwestdeutschen Rundfunk zu liefern. Dieser Kameratyp wurde in den folgenden Jahren weiter vervollkommnet und liefert Studiobilder, deren Qualität bisher nicht übertroffen wurde.

In Amerika wurde in dieser Zeit die Kamera mit Superorthikon zur notwendigen Reife für den allgemeinen Einsatz entwickelt. Man begnügte sich damit, für alle Zwecke der Fernsehübertragung das Superorthikon anzuwenden. Über das Für und Wider wurde in den letzten Jahren in Deutschland sehr viel diskutiert. Es war die Frage, ob man das Superorthikon überhaupt braucht, was heute außer Zweifel steht, oder ob man sogar das Superikonoskop durch das Superorthikon ganz allgemein ersetzen soll.

Die Entwicklung einer Kamera mit Superorthikon wurde bei der FERNSEH GMBH 1952 in Angriff genommen. Als Röhren werden solche der RCA verwendet. An eine eigene Entwicklung dieser sehr komplizierten Röhre war zunächst nicht zu denken. Es standen nun beide Arten von Kameras zur Verfügung, so daß der deutsche Fernsehrundfunk, insbesondere der Nordwestdeutsche Rundfunk, Erfahrungen sammeln konnte und auch in der Lage war, einen Vergleich der beiden Kamera-Arten durchzuführen.

Die Eigenschaften, d. h. die Vor- und Nachteile, des einen oder anderen Typs wurden bald erkannt. Sie sollen im Folgenden näher erörtert werden.

1. Die Lichtempfindlichkeit
Die Lichtempfindlichkeit ist zweifellos ein oft ausschlaggebender Punkt für die Wahl des zu verwendenden Kameratyps. Wenn man die beiden Kameras in der Empfindlichkeit vergleicht, muß man selbstverständlich Bilder mit gleicher Tiefenschärfe bei gleichem Bildwinkel der Optik vergleichen und nicht die Lichtwerte, die bei gleicher Blendenöffnung notwendig sind, um die Kameraröhre auszusteuern.

Macht man diese Voraussetzung, so ergibt sich der entscheidende Vorteil des Superorthikons, daß der notwendige Lichtstrom, der durch das Objektiv gehen muß, wenn er beim Superikonoskop mit 1 bezeichnet wird, für das Superorthikon nur 1/50 dieses Wertes ist. Dies ist jedoch noch kein Maßstab für die notwendige Szenenbeleuchtung.

Wenn man eine vorgegebene Szene hat, so kann man, wenn diese so ausgeleuchtet ist, daß mit dem Superikonoskop ein gutes, möglichst naturwahres Bild entsteht, nicht ohne weiteres beim Übergang auf das Superorthikon den Wert für die Szenenbeleuchtung auf 1/50 des vorher notwendigen Wertes reduzieren. Man würde dann ein recht unbefriedigendes Bild bekommen. Das liegt in der verschiedenen Natur der beiden Aufnahmeröhren. Es ist außerdem eine Angabe über den Kontrast des aufzunehmenden Objektes erforderlich, den man einhalten muß, um ein gutes Bild zu erzielen.

2. Die Schärfe
Die Schärfe spielt im Fernsehbild durchaus nicht die ausschlaggebende Rolle. Eine gute Gradation ist sicherlich für den guten Bildeindruck wichtiger als eine sehr hohe Schärfe. Das bestätigt sich im praktischen Fernsehrundfunk immer wieder.

Das Superikonoskop läßt sich verhältnismäßig gut reproduzieren. Es läßt sich leicht eine von Exemplar zu Exemplar annähernd gleichbleibende Schärfe und auch gleichmäßige Schärfe über das ganze Bildfeld erzielen. Die natürliche Durchmodulation beträgt für das Superikonoskop der FERNSEH GMBH, praktisch unabhängig davon, wo man sich auf der Kennlinie befindet, etwa 40 ... 50 % bei 5 MHz.

Sie kann jedoch ohne Schwierigkeiten auf 100 % gebracht werden (Verbesserung des Strahlsystems, Anwendung eines Differentialquotienten-Entzerrers). Das Superorthikon hat zumindest im Durchschnitt eine geringere Schärfe besonders in den Ecken des Bildes. Außerdem ist die erzielbare Schärfe sehr stark von der Aussteuerung der Kennlinie abhängig.

Eine gute Schärfe zeigt es nur dann, wenn mit den Lichtern im oberen Kennlinienknick gearbeitet wird. Diese Einstellung während einer Sendung zu halten, erfordert sehr große Aufmerksamkeit des bedienenden Technikers oder eine äußerst gleichmäßige Szenenausleuchtung. Das letztere kann jedoch nur im Studio nach vorheriger Probe gegeben sein. Da gerade das Superorthikon wegen seiner hohen Lichtempfindlichkeit in Deutschland hauptsächlich zu Reportagezwecken verwendet wird, ist die gestellte Bedingung praktisch nicht immer einzuhalten.

An einer Reihe von Röhren der RCA wurden Durchmodulationsmessungen sowohl an inländischen als auch an ausländischen Kameras vorgenommen. Die durchschnittliche Durchmodulation beträgt bei 5 MHz und günstigster Aussteuerung in Bildmitte etwa 40%, am Bildrand bis herab zu 10% und in den Ecken des Bildes trotz sorgfältigster Einstellung zuweilen 0.

3. Gradation
Das Superikonoskop hat eine lange Kennlinie und gestattet ohne weiteres einen Kontrast von 1:100 und auch noch mehr zu verarbeiten. Die Kennlinie ist gekrümmt und in einem großen Teil etwa quadratisch. Die Gradation im übertragenen Bild kommt dabei der Abstufung der Helligkeitswerte im aufgenommenen Objekt außerordentlich nahe. Das Superorthikon hat, wie aus nachfolgendem Diagramm ersichtlich, eine zum größten Teil lineare, oben abgeknickte Kennlinie.

Wenn man damit einigermaßen gute Bilder erzeugen will, darf der Kontrast im aufgenom­menen Objekt höchstens 1:30 betragen. Der durch die Optik gehende Lichtstrom ist dabei so einzustellen, daß die Röhre gerade bis in den Knick der Kennlinie ausgesteuert wird. Die gleiche Gradation, wie man sie beim Superikonoskop bei einem Kontrast von 1:100 etwa erhält, läßt sich mit dem Superorthikon erst bei dem geringen Kontrast von 1:10 verwirklichen.

Diese Forderung ist jedoch im Studio nicht gut zu erfüllen. Zumindest würde bei einem Ver­such der Technik, das zu tun, sich der Künstler dagegen wehren. Außerdem würde der Stör­abstand im wiedergegebenen Bild zu klein werden. Benutzt man das Superorthikon zur Abtastung von Fernsehbildern im Studio, so läßt sich die Kontrastforderung von 1:30 im zu übertragenden Bild verhältnismäßig leicht verwirklichen.

Bekanntlich hat die Bildröhre ein Gamma von etwa 2, das durch ein Gamma von 0,5 der Aufnahmeapparatur kompensiert werden muß, wenn die Helligkeitswerte des aufgenommenen Bildes richtig wiedergegeben werden sollen. Diese Bedingung erfüllt das Ikonoskop im wesentlichsten Teil seiner Kennlinie, während das Gamma des Superorthikons bei 1 liegt. Üblicherweise wird dann, wenn die Abtaströhre selbst ein Gamma von 1 hat, versucht, den notwendigen Gammawert im Verstärker herzustellen. Leider jedoch läßt sich dies bei dem Superorthikon nicht durchführen, da die notwendige Gradationsentzerrung im Verstärker den Störabstand in den Schatten sehr stark verringern würde.

In den Lichtern würde zwar dadurch der Störabstand etwas ver­größert, verkleinert wird er jedoch gerade da, wo er auch visuell am geringsten ist. Im ganzen wäre dann der Unterschied im Störabstand zwischen den beiden Kameraröhren noch viel größer, wenn man sie auf gleiche Gradation bringen würde. Man versucht daher, die Gradation bei Verwendung des Superorthikons unter Ausnutzung des oberen Kennlinienknicks so gut wie mög­lich einzustellen. Bei genügender Beleuchtung der Photokathode bleibt der Weißwert des Bildes bei Regelung des Lichtstromes konstant.

Die Schatten werden jedoch auf der Kennlinie je nach Größe des zugeführten Lichtstromes auf und ab wandern. Dadurch läßt sich die an sich durch die fehlende Gammaentzerrung un­befriedigende Gradation günstig beeinflussen.

Allerdings sind auch hier Grenzen gesetzt, da bei zu großem Lichtstrom unangenehme Haloerscheinungen auftreten. Es hängt also immer von der Aufmerksamkeit des Kameraingenieurs ab, ob eine gute oder schlechte Bildwirkung erzielt wird. Die Einstellung des Lichtstroms ist sehr kritisch ganz im Gegensatz zum Superikonoskop.

Die richtige Wiedergabe der Helligkeitswerte des Objekts erfordert ein definiertes Poten­tial für Schwarz. In dieser Beziehung hat das Superorthikon den Vorteil, daß es während des Strahlrücklaufs ein definiertes Potential liefert. Beim Superikonoskop ist es jedoch schwieriger, einen Bezugswert für den Licht­strom Null elektrisch festzuhalten. Aber auch dieses Problem wurde schaltungstechnisch gelöst.

4. Der Störabstand
Der visuelle Störabstand ist beim Super­ikonoskop bekanntlich verhältnismäßig groß. Der Störabstand im Steuersignal der Bild­röhre beträgt etwa 23 db, wenn man als Störabstand das Größenverhältnis Schwarz-Weiß-Sprung zur Schrotspannung von Spitze zu Spitze bei einer Bandbegrenzung von 5 MHz definiert.

Infolge der Feinkörnigkeit des Schrots ist jedoch der visuelle Störabstand viel größer. Der Schrot des Superorthikons hat eine über das Frequenzband gleich­mäßige spektrale Verteilung und daher weit gröbere Struktur. Der Störabstand beträgt im Steuersignal der Bildröhre etwa 20 db.

Der visuelle Störabstand ist jedoch infolge der gröberen Schrotstruktur viel kleiner als bei dem Superikonoskop. Mit Rücksicht auf den großen visuellen Störabstand läßt sich bei dem Superikonoskop eine Aperturblenden­korrektur im Verstärker (Anwendung eines Differentialquotienten - Entzerrers) durchfüh­ren. Bei der Superorthikon-Kamera wird der visuelle Störabstand wegen der feinen Struk­tur des durch die Entzerrung entstehenden zu­sätzlichen Schrots praktisch nicht verkleinert.

Durch Anwendung des Superikonoskops mit Potentialstabilisierung durch Elektronen geringer Geschwindig­keit bei den Röhren der FERNSEH GMBH wird das bekannte Störsignal so weit vermindert, daß bei ein­maliger Einstellung der gesamten Elektronenoptik innerhalb der Kameraröhre eine einstellbare Kompen­sation bei wechselndem Bildinhalt bzw. bei wechselnden Lichtverhältnissen nicht mehr notwendig ist, so daß dieser ursprüngliche Nachteil gegenüber dem Superorthikon heute überwunden ist.

Die ersten Kameras der FERNSEH GMBH, die beim NWDR heute noch (wir sind in 1954) in Betrieb sind, wurden mit optischem Sucher ausgerüstet. Dadurch ergibt sich geringes Gewicht der Kamera und ein insgesamt verhältnismäßig kleiner Aufwand an Schaltmitteln.

Diese Kamera enthält einen Revolverkopf mit 2 X 2 Objektiven, wobei jeweils ein Objektiv für die Kamera und eines für den Sucher benötigt wird. Wegen der Versetzung der beiden Objektive wird ein dadurch notwendig gewordener Parallaxenausgleich eingebaut.

Der Kamerakopf enthält den Vorverstärker, die Ablenkgeräte und die zur Austastung des Strahls notwendigen Röhren. Weiter­hin ist noch eine Strahlsperre für den Fall eingebaut, daß eines der Ablenkgeräte aussetzt. Die Kamera mit Superikonoskop enthält außerdem ein Instrument, das den mittleren Strom der Photokathode anzeigt. Dies ist besonders wertvoll, wenn man sicher sein will, daß man auf der Kennlinie richtig liegt, was für eine gute Gradation wichtig ist.

Die Kamera mit Superorthikon (und elektronschem Sucher) enthält einen Objektivrevolver, der 5 Objektive aufnehmen kann. Eine Objektiv­fassung enthält geeignete Stromzuführungen, so daß ein in diese Fassung hineingeschraubter Prüfprojektor zur Kontrolle der Geometrie und Schärfe des Bildes betrieben werden kann.

In der Erkenntnis, daß die Ein­stellung des Lichtstroms, wie oben ausgeführt, kritisch ist, wurde im Gegensatz zu allen ausländischen Kameras für den Betrieb des Superorthikons ein Lichtstromregler entwickelt. Er gestattet den durch das Objektiv gehen­den Lichtstrom unabhängig von der Tiefenschärfe in Grenzen zwischen dem einfachen und tausendfachen Wert einzustellen.

Der Kameramann kann sich also die Tiefenschärfe durch Einstellung der Irisblende des jeweils benutzten Objektivs so wählen, wie er sie haben möchte. Das Superorthikon kann jedoch durch Be­tätigung des Lichtstromreglers jederzeit richtig ausgesteuert werden. Die Steuerung der Regeleinrichtung erfolgt über einen Motor vom Bedienungspult des Kamerakoffers aus.

Die Regelung über einen Lichtstrombereich von 1:1000 erfolgt in etwa 20 sec, (etwa 7 sec je Zehnerpotenz). Um auch stärkere Lichtschwankungen schnell aus­gleichen zu können, ist ein Schnellauf mit 7 sec vorgesehen. Der Objektivwechsel erfolgt von Hand an der Kamera. Die jeweils eingestellte Brennweite wird am Regiepult angezeigt.

Die Kamera enthält bereits einen elektronischen Sucher. Dies ist wegen ihrer hohen Lichtempfindlichkeit notwendig, damit der Kameramann stets ein helles Sucherbild, nach dem er sich gut orientieren kann, vor Augen hat.

Das Sucherbild ist verhältnismäßig groß (125 x 94 mm) und kann in seiner Helligkeit jederzeit dem Adaptationszustand des Auges auch bei starker Sonnenbeleuchtung z. B. bei Sportveranstaltungen angepaßt werden.

Signaleinrichtungen und Sprechverbindungen werden jeweils nach Wunsch geliefert. Die Mikrophone der Sprechverbindung sind abschaltbar, die Lautstärke einstellbar.

Seit kurzer Zeit wird eine Kamera mit Superikonoskop in gleicher Ausführung geliefert. Sie enthält jedoch mit Rücksicht auf die geringe Empfindlichkeit des Superikonoskops keine Lichtstromregelung in Gestalt eines veränderlichen Graufilters. Die Irisblenden der Objektive werden durch einen Motor angetrieben, der auch wieder vom Kamerapult aus gesteuert werden kann. Wesentlich dabei ist, daß alle Objektive jeweils auf dem gleichen Blendenwert stehen, so daß auch bei Objektivwechsel immer der gleiche Blendenwert garantiert wird. Die Blende braucht also nicht nach jedem Objektivwechsel getrennt eingestellt zu werden.

Dieser erfolgt wie bei der Kamera mit Superorthikon von Hand mittels einer seitlich angebrachten Kurbel.
Die Bilder zeigen Kameras mit Superikonoskop, wie sie für den Bayerischen Rundfunk und den Südwestfunk gebaut wurden, sowie Kameras mit Superorthikon. Äußerlich unterscheiden sich die Kameraköpfe mit elektronischem Sucher wenig voneinander. Aus den Bildern ist die leichte Zugänglichkeit aller Teile gut zu erkennen.

Zu jeder Kamera gehören eine Verstärkereinheit und eine Kontrolleinheit. Diese werden für das Superikonoskop in Form eines Schrankes, der in diesem Fall beide Einheiten enthält, geliefert. Die Schaltung der Verstärkereinheit ist für beide Kamera- Arten heute weitgehend identisch.

Die Verstärker sind so reichlich dimensioniert, daß Übersteuerungen, die in älteren Geräten oft ein Nachziehen zur Folge haben, unbedingt vermieden werden. Innerhalb eines Frequenzbandes von 7 MHz ist die Verstärkung bis auf ± 1 db konstant.

Der Verstärkerkoffer für den Betrieb des Kamerakopfes mit Superorthikon hat ein kleines Bedienpult, auf dem alle Regelorgane untergebracht sind. Die Temperatur der Kameraröhre, die für das gute Funktionieren der Kamera wichtig ist, kann an einem Instrument abgelesen werden. Ferner wird die Stellung des Lichtstromreglers angezeigt. Im Kamerapult für das Superikonoskop ist eine Blenden- sowie Photokathodenstrom- Anzeige eingebaut.

Die Kontrolleinheit zeigt ein helles Oszillogramm von 5 cm Höhe. Die Bildröhre des Koffers ist rechteckig mit einer Diagonale von 25 cm, die Bildgröße bei der Schrankausführung 22,5X16,8 cm2.

Aus den vorstehenden Erörterungen geht hervor, daß die beiden Aufnahmeröhren grundsätzlich ganz verschiedene Eigenschaften haben und auch ganz verschiedene Rücksichtnahmen seitens des Künstlers auf die Möglichkeiten der Technik erfordern. Für eine hochwertige Bildwiedergabe sind daher beide Kamera-Arten notwendig, und die eine oder andere ist je nach den gegebenen Verhältnissen einzusetzen.

Im deutschen Fernsehrundfunk hat man dies erkannt und setzt überall an den Stellen, an denen man hohe künstlerische Wirkung erzielen will, das Superikonoskop ein und im wesentlichen für Reportagen, an denen man mit dem Licht beschränkt ist, das Superorthikon.

Erfreulicherweise hat sich neuerdings wieder eine ausländische Rundfunkgesellschaft, die von der FERNSEH GMBH mit beiden Kamera-Arten beliefert wird, dieser Auffassung angeschlossen.

Die vorbeschriebenen Kameraanlagen haben sich in mehreren Ländern bewährt und ermöglichen in allen praktisch vorkommenden Fällen unter den verschiedensten Bedingungen einwandfreie Bildübertragungen für den Fernsehrundfunk.