.

aus KINOTECHNIK 1939 - Heft 4 / April - Zeitschrift für die Technik im Film

Von Dr. H. Naumann, DKG, Rathenow Vortrag auf der DKG-Sitzung am 23. Februar 1939

Es ist bekannt, daß die elektrische Entladung in Quecksilberdampf sehr hohen Druckes eine Leuchtdichte aufweist, die diejenige des Reinkohlebogens erheblich übertrifft und der des Becklichts etwa entspricht.

So liegt der Gedanke nahe, diese Erscheinung in einer geeigneten Lichtquelle u. a. für die Kinoprojektion nutzbar zu machen, und seitdem Quecksilberdampflampen für sehr hohe Drucke zur Verfügung stehen, sind Versuche in dieser Art unternommen worden.

Mehrere Stellen im In- und Auslande haben sich damit beschäftigt; zum Teil sind sehr große Hoffnungen und hochgespannte Erwartungen an diese Versuche geknüpft worden. Andererseits sind aber Enttäuschungen nicht ausgeblieben, und so enthält die gesamte Filmpresse der Welt über die Verwendung von Quecksilberdampflampen zur Kinoprojektion eine Menge Veröffentlichungen, die jede Meinungsäußerung von begeisterter Zustimmung bis zur eindeutigen Ablehnung enthalten, aber fast in keinem Falle Positives über die wirklich erreichbaren Lichtströme und über andere wesentliche Eigenschaften enthalten.
.

Der Vortrag des Herrn Dipl.-Ing. Hegmann *1) vor der Jahrestagung der DKG im Oktober v. J. hat das Problem insbesondere durch die dabei gezeigte Projektion besonders nahegebracht, und es ist von Interesse, zu erfahren, welche Hilfsmittel von Seiten der geometrischen Optik jetzt bereits zur Verfügung stehen und welche Möglichkeiten sich noch eröffnen.

Heute verfügt man über zwei Arten von Quecksilberlampen, die beide für den Zweck der Kinoprojektion brauchbar sind, und zwar erstens die im wesentlichen von Philips entwickelte Kapillarlampe, in der ein Lichtbogen von 1 bis 2mm Durchmesser und, je nach Größe der Lampe, 10 bis 25mm Länge brennt.

Es handelt sich also um eine stabförmige Lichtquelle, deren Dimensionen für die Ausleuchtung eines Filmfensters ziemlich unzweckmäßig sind.

Entweder bildet man die Lichtquelle im Objektiv ab, dann wird nur ein schmaler Streifen desselben ausgenutzt; oder man projiziert, wie das jetzt bei Spiegelbogenlampen üblich ist, die Lichtquelle ins Filmfenster, dann muß man eine sehr hohe Vergrößerung anwenden, um mit dem dünnen Lichtfaden das Fenster auszuleuchten, und die Apertur und damit der Lichtstrom ist ziemlich bescheiden.

Es hat nicht an Versuchen und Vorschlägen gefehlt, die Lichtausbeute bei Verwendung solcher Stabstrahler zu steigern; je nach dem Geschick des Experimentators ergab sich ein unbefriedigender oder recht beachtlicher Lichtstrom.

Wir haben bei der Emil Busch AG in einer laboratoriumsmäßig aufgebauten Anordnung mit einer heute veralteten 800 Watt-Kapillarlampe etwa 1.800 Lumen bei laufender Blende erreicht, ein Ergebnis, das angesichts der Kleinheit der Lampe zunächst besticht, einer weiteren Steigerung aber durchaus fähig ist.
.
*1) Siehe Kinotechnik 21, S. 43. 1939.
*2) Philips' technische Rundschau 4, S. 3. 1939.
.

Bild 1 zeigt zwei derartige Lampen von Philips, von denen die eine, die gänzlich aus Glas besteht, zu den eben beschriebenen Versuchen benutzt wurde. Ihr Lichtstrom kann nach allen Seiten hin austreten und ausgenutzt werden; eine andere Bauart in Metallgehäuse erscheint zunächst weniger zweckmäßig.

Bild 1. Quecksilberdampf-Kapillarlampen von Philips. Rechts 800 Watt Lampe aus Glas, links 500 Watt-Lampe in MetaTTgehäuse

Die Firma Philips baut diese Lampe aber in einen neuen Projektor ein, der ganz auf die neue Lichtquelle zugeschnitten ist *2). Die Lampe samt Reservestück verschwindet praktisch gegenüber dem Mechanismus für den Filmtransport und für die Tonabtastung; Rauchabzüge sind nicht erforderlich.

Die beiden Filmbehälter befinden sich nicht über und unter dem Projektor, sondern als viereckige Kästen dahinter, so daß es möglich wurde, zwei Projektoren für pausenlosen Betrieb übereinander aufzustellen. Das Ganze sieht dann einschließlich des unten angebrachten elektrischen Zubehörs eher einem großen Verstärker als einem Kinoprojektor ähnlich.

Nach den Angaben der Firma soll diese Anordnung bei laufender Blende mit einer 60.000-Lumen- 1.000 Wattlampe 2.500 Schirmlumen liefern.
.

Bekanntlich müssen die Kapillarlampen mit Wasserkühlung benutzt werden, was einen Nachteil bedeutet, der jedoch von interessierter Seite u. a. damit abgetan wird, daß man heute sowieso Projektoren mit Wasserkühlung habe, in deren Wasserlauf die Lampe ohne weiteres eingeschaltet werden kann.

Das ist an sich richtig, aber bei einem Schirmlichtstrom von 2.500 Lumen verwendet man kaum einen Riesenprojektor mit Wasserkühlung. Weiterhin ist nachteilig, daß die Lampen eine Klemmenspannung von etwa 600 Volt führen, was den Sicherheitsvorschriften für Kinotheater in manchen Ländern widerspricht.

Als Vorteil ist jedoch zu verbuchen, daß diese Kapillarlampen nach dem Anlegen der Spannung binnen weniger Sekunden ihre volle Leuchtdichte erreichen. Die Vorführung wird also kaum unterbrochen, falls sich das Auswechseln der Lampen einmal erforderlich machen sollte.
.

Dies ist der einzige Vorteil, den die nun zu besprechenden Kugellampen nicht besitzen. Diese Bauart ist von Osram entwickelt worden und liegt allen folgenden Ausführungen zugrunde.

Der Bogen von etwa 4mm Länge und 2mm Dicke brennt frei in einem gut walnußgroßen Quarzgefäß zwischen Wolframelektroden. Die Bogenspannung liegt um 80 Volt herum, also in der Nähe der jetzt üblichen Bogenlampen, so daß durch eine höhere Spannung keine zusätzliche Gefährdung eintritt; Wasserkühlung fällt weg, indessen beträgt die Einbrennzeit (Anmerkung : die Startzeit nach dem Zünden) der Lampen immerhin einige Minuten.

Bis jetzt sind zwei Größen erhältlich: eine kleinere mit 500 Watt und einem Bogen und eine größere Type mit zwei Bögen und 1000 Watt Leistungsaufnahme *3).

Da die Bögen wesentlich kürzer und dicker sind als bei der Kapillarlampe, ist es leichter, einen großen Lichtstrom durch die Optik des Kinoprojektors hindurchzuführen. Es liegt zunächst nahe, dieselbe Anlage der Optik zu benutzen, wie sie für Spiegelbogenlampen bekannt ist, indem man den Lichtbogen im Filmfenster abbildet.

Dies würde eine sehr gute Lichtausbeute geben; unter der schematischen Annahme, daß die 1.000 Watt Lampe 50.000 Lumen liefert und die Hälfte ihres Lichtstroms von einem geeigneten Kondensor oder Spiegel abgefangen wird, daß ferner die beiden Bögen in geeignetem Maßstabe auf dem Filmfenster so abgebildet werden, daß dort keine Verluste eintreten, ist bei stehender Blende ein rechnungsmäßiger Lichtstrom von 12.000 Lumen zu erwarten.
.

Nun stellen die Bögen keine hinreichend gleichmäßige Lichtquelle dar, die verlustlos im Filmfenster abgebildet werden kann; vielmehr ist die Leuchtdichte ziemlich ungleichmäßig verteilt, und um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Filmfensters zu erreichen, muß zu demselben Mittel gegriffen werden, das auch für Bogenlampen benutzt wird, nämlich die abbildende Optik muß sphärische Aberration besitzen, die derartige Streukreise im Filmfenster erzeugt, daß die gleichmäßige Beleuchtung in mindestens hinreichendem Maße erzielt wird.

Dies hat aber unweigerlich Lichtverluste zur Folge, weil ein erheblicher Anteil der Gesamtstrahlung dann vom Filmfenster nicht mehr aufgenommen wird, und so sinkt der Nutzlichtstrom eines Projektors mit einer solchen Lampe auf weniger als die Hälfte des genannten Wertes schon auf Grund geometrischer Überlegungen.

In der Tat zeigt auch der praktische Versuch, daß Lichtströme von 5.000 Lumen bei stehender Blende erreichbar sind, solange man die jetzt zur Verfügung stehenden Lampen in Betracht zieht.

Die Tatsache der ungleichmäßigen Leuchtdichteverteilung legt die Idee nahe, den Bogen nicht im Filmfenster, sondern im Objektiv abzubilden.

Aus Dimensionsgründen, die hier weiter nicht erörtert werden sollen, ist dabei eine Zwischenabbildung erforderlich, so daß der Aufwand an optischen Mitteln recht beträchtlich wird. Außerdem kann man hierbei nicht mit einem Spiegel als erstes auf die Lampe folgendes Element arbeiten, sondern muß einen Linsenkondensor benutzen, weil dieses Element ja im Filmfenster wiederum abgebildet wird und deshalb vollkommen gleichmäßig beleuchtet erscheinen muß.

Die beschränkte Apertur von Linsenkondensoren, die Häufung der optischen Mittel und schließlich das Beschneiden des runden Kondensorbildes durch das rechteckige Filmfenster führen zu so erheblichen Verlusten, daß der Wirkungsgrad einer solchen Anordnung noch kleiner ist als der eines Spiegels mit Aberrationen.
.

Auf Grund dieser Erkenntnisse wurde bei der Emil Busch AG in gemeinschaftlicher Arbeit des für asphärische Rechnungen maßgebenden Rechenbüros und des Projektionslaboratoriums ein Neospiegel entwickelt, der die Eigenart hat, die Lampe weitgehend zu umschließen, so daß der ausgenutzte Winkel etwa 240° beträgt.

Der Spiegel hat bei 240mm Durchmesser eine Brennweite von 45mm und liefert zusammen mit einer Zwischenlinse bei der 1.000 Wattlampe mit laufender Blende etwa 2.500 Lumen, bei der 500 Wattlampe 1.400 Lumen bei durchaus gleichmäßiger Ausleuchtung des Filmfensters.

Die in den Strahlengang geschaltete Linse ist zylindrisch und paßt das senkrecht stehende Bogenbild weitgehend an das querliegende Rechteck des Filmfensters an, so daß ein wesentlicher Teil des Nutzlichtstromes ihr zu verdanken ist (Bild 2).

Nach dieser Besprechung der Beleuchtungsoptik ist auf die Wiedergabeoptik einzugehen, weil die spektrale Zusammensetzung des Quecksilberlichts von der des üblicherweise benutzten Bogenlichts erheblich abweicht.

In erster Annäherung strahlt die Reinkohle wie ein schwarzer Körper, und für das Becklicht gilt im großen und ganzen dasselbe. Es sind jedenfalls Strahlen aller Wellenlängen in diesen beiden jetzt allgemein benutzten Lichtarten vorhanden.
.

Die für die Projektion benutzten Objektive sind hinsichtlich des Farbfehlers in üblicher Weise otpisch korrigiert, d. h. die Brennweiten und damit die Bildgrößen sind gleich für das rote Licht und das grünlich blaue Licht (X = 486 m/n). Für das dazwischenliegende gelbe und grüne Gebiet ist die Brennweite der Objektive um ein knappes Promille kürzer, für das äußerste Rot und das Violett um größere Beträge länger (Bild 3).

Indessen spielt die letztere Tatsache keine große Rolle, weil dieses Rot und Violett nur geringe Helligkeitsbeträge zum Bild beisteuern. Für die beiden Linien C undF ist die Spektralhelligkeit des benutzten Lichtes gleich und nicht sehr erheblich; dominierend ist nach wie vor für den Helligkeitseindruck das grüne Gebiet und damit das Bereich der kürzesten Objektivbrennweiten.

*2) Abgebildet sind die Lampen u. a. in Kinotechnik 20, S. 149. 1938, oder 21, S. 44. 1939.

Bild 2. Busch-Optik für Osram-Quecksilber-Hochstdrucklampen 1000 Watt und 500 Watt, bestehend aus Neo-Spiegel 240/45 und Zylinderlinse
Bild. 3. Darstellung der Helligkeit des Quecksilberlichts und einer dem Becklicht ähnlichen Lichtquelle; dazu Abhängigkeit der Brennweite achromatischer Objektive von der Art der achromatischen Korrektion
.

Anders beim Quecksilberlicht, das eine gelbe Doppellinie (A = 577/9um) und eine grüne Linie (= 546um) in enger Nachbarschaft in dem Gebiet der größten spektralen Helligkeit enthält und drittens eine sehr intensive blaue Linie ( 435um), die zur Helligkeit des Bildes zwar wenig beiträgt, den Farbton des Lichtes aber sehr beeinflußt, denn dieses blaue Licht ist etwa komplementär zur gelben Doppellinie und ergänzt deren Licht ungefähr zu weiß.

Die gelbgrüne Linie liefert den größten Anteil der Helligkeit, da sie nahe dem Helligkeitsmaximum liegt; ihr verdankt das Quecksilberlicht den grünen Stich, der insbesondere bei niedrigeren Dampfdrücken sehr auffällig ist.

Dazu kommt bei den Höchstdrucklampen ein kontinuierlicher Grund, der sämtliche Spektralfarben enthält und den Weißeindruck verstärkt, und von dem später noch einmal gesprochen wird. Wesentlich ist hier, daß die grüne und gelbe Linie zwar im Gebiet der kürzesten Objektivbrennweite liegen, daß aber die Brennweite für die blaue Linie um etwa zwei Tausendstel länger ist.

Es ergibt sich also, daß für das blaue Licht die Bilder merklich kleiner als für gelb und grün sind, und da mangels anderer Strahlen Übergänge fast fehlen, die die Erscheinung weißlicher werden und als Unscharfe aus anderen Ursachen erscheinen lassen, treten die blauen Ränder in den Bildkonturen deutlich und kräftig hervor.

Es ist also notwendig, die Bildgrößen und damit die Brennweiten für die gelben und grünen Strahlen einerseits und für die blauen Strahlen andererseits gleichzumachen, was praktisch darauf hinausläuft, in die Objektive diejenige Art der Achromasie einzuführen, die man seit Jahrzehnten als „photographisch" bezeichnet, indem man etwa die Linie d und G zusammenlegt. Tut man dies, dann sind die Bildgrößen für die wesentlichsten Strahlen der Quecksilberlampe gleich und die farbigen Ränder auf dem Schirm verschwunden.
.

Es ist nun aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich, die im Handel befindlichen etwa 80 verschiedenen Kinoobjektive aller Durchmesser und Brennweiten durch eine zweite solche Serie zu vermehren, die für Quecksilberlicht achromatisiert ist.

Vielmehr ist hier der Ausweg möglich, den vorhandenen Objektiven eine „Schrödersche chromatische Platte" vorzusetzen, die die otpische Achromasie der normalen Objektive in die hier erforderliche „Quecksilberachromasie" verwandelt. In der Tat bringt eine im Rechenbüro der Emil Busch AG errechnete, den Neokinoobjektiven angepaßte solche Platte vollen Erfolg, die Farbenränder verschwinden auf dem Schirm.
.

Es ist ausdrücklich zu betonen: Auf dem Schirm. Denn ebenso, wie infolge der Zusammensetzung des Quecksilberlichts bei üblicher Achromatisierung der Optik Farbränder auf dem Schirm auftreten, können auch durch restliche Farbfehler des menschlichen Auges farbige Ränder im Netzhautbild entstehen, und das ist dann der Fall, wenn das Auge fehlsichtig ist. Wer rechtsichtig ist oder eine gut passende Brille trägt, sieht keine Farbränder oder nur geringe Andeutungen hiervon, die nicht stören, es sei denn, die benutzte Brille ist so „stark", daß sie zusätzliche Farbenfehler einführt. Wer aber nicht voll auskorrigiert ist, wird gelbgrüne oder blaue Farbränder trotz der Tatsache sehen, daß diese Ränder objektiv auf dem Schirm nicht vorhanden sind.

Diese Erscheinung ist recht deutlich, und es ist sogar von Ridgeway vor vielen Jahrzehnten, neuerdings wieder von dem Augenarzt Rößler vorgeschlagen worden, sie zur Bestimmung der Fehlsichtigkeit zu benutzen.

Ridgeway nahm eine „punktförmige" Lichtquelle, etwa eine Glühlampe in klarem Kolben, und ließ sie durch ein Violettfilter (Kobaltglas) betrachten, das nur die roten und blauen Strahlen mit einigermaßen gleicher Helligkeit durchläßt.

Das rechtsichtige Auge sieht die Lichtquelle violett, das fehlsichtige Auge entweder rot mit blauem Rand oder umgekehrt, je nachdem, ob es kurzsichtig oder weitsichtig ist. Die Methode ist ziemlich empfindlich, aber nur für farbtüchtige Benutzer zu brauchen, außerdem erfordert sie ein wenig Beobachtungsgeschick und die Fähigkeit, das Gesehene klar zu beschreiben, so daß sie sich in der praktischen Brillenkunde nicht eingeführt hat.

Immerhin muß der Rechtsichtigkeit der Betrachter bei der Projektion mit Quecksilberlicht Aufmerksamkeit geschenkt werden, und es empfiehlt sich, beim Besuch eines Theaters, das mit Quecksilberlicht projiziert, eine mindestens einigermaßen passende Brille aufzusetzen.
.

Bei der Wiedergabe eines Schwarz-Weiß-Films erscheint das Quecksilberlicht trotz seines stark grünlichen Stiches als rein weiß, und die Farbigkeit des Lichtes kommt dem Betrachter schon nach wenigen Augenblicken kaum mehr zum Bewußtsein, wenn er nicht gleichzeitig andere Lichtquellen im Gesichtsfeld hat oder aber im Scheine des Quecksilberlichts Gegenstände, deren Farbe ihm vertraut ist, sieht, z. B. die Hautfarbe.

Vor allem erscheinen mit Quecksilberlicht projizierte Filme kontrastreicher, eine Tatsache, deren Grund nicht ohne weiteres einzusehen ist; wahrscheinlich ist die Abbildung infolge des praktisch monochromatischen Lichtes auf dem Schirm und weiterhin auf der Netzhaut schärfer, so daß verhältnismäßig mehr Einzelheiten erkannt werden, und dieser Gewinn wird aus irgendwelchen Gründen als Erhöhung des Hellig-keitsumfanges empfunden.

Diese Erhöhung des Kontrastumfanges bei gleicher Schirmleuchtdichte kann aber nur ein Vorteil sein.
.

Die Möglichkeit, Farbenfilme wiedergeben zu können, - zunächst kommen nur subtraktive Filme in Frage - ist zeitweise bestritten worden, aber bei genauer Würdigung aller Umstände möglich. Dies zeigt einmal schon die Tatsache, daß in einem mit dem erwähnten Philipsprojektor ausgestatteten Theater Farbenfilme - allerdings Trick- und Werbefilme - gezeigt wurden, die nach dem Urteil von manchen Fachkundigen befriedigend wiedergegeben wurden. Bei Naturaufnahmen dürfte das kaum der Fall sein.

Im übrigen wird dem Quecksilberlicht das Fehlen von roten und weiterhin von blaugrünen Strahlen vorgeworfen. Dies ist richtig für das Licht von Niederdrucklampen, trifft aber nicht mehr durchweg für die hier allein in Frage kommenden Höchstdrucklampen zu, bei denen außer den Linien über das ganze Spektrum hinweg ein kontinuierlicher Grund vorhanden ist, der also auch rote und blaugrüne Strahlen enthält und eine Vorführung von Farbenfilmen grundsätzlich ermöglicht.

Es ist natürlich erforderlich, daß die hierfür verwendeten Kopien auf Quecksilberlicht abgestimmt werden, genau so, wie man für Reinkohlenlicht oder Becklicht verschiedene Kopien benutzt. Die Erfahrung zeigt, daß beispielsweise eine für Becklicht abgestimmte Kopie, mit Quecksilberlicht vorgeführt, immer noch besser erscheint als bei der Vorführung mit Reinkohlenlicht; und es bedarf keines Wortes darüber, daß eine für Reinkohlenlicht oder gar für Glühlampen bestimmte Kopie mit Quecksilberlicht ein vollkommen unbrauchbares Ergebnis liefert. Indessen wird man auf diesem Gebiet weitere Versuche und Arbeiten anstellen müssen.
.

Herr Dr. Rahts: Es ist selbstverständlich, daß Farbfilmkopien auf das Quecksilberlicht abgestimmt sein müssen.

Herr Warncke hatte Gelegenheit, in Stockholm einer Theatervorführung mit einer Philipslampe beizuwohnen. Die Philipslampe wirkt bei Projektion von Schwarz-Weißfilmen etwas bläulicher als die Osramlampe, deren Licht mehr grünlich erscheint. Bei der Projektion von Farbfilmen ergibt sich eine sehr grobe Verfälschung. Bei Schwarz-Weißfilm hat er bei allen Projektionen mit Quecksilberlampen bemerkt, daß ein gewisser Mondscheincharakter sich nicht vermeiden läßt. Der mondscheinartige Farbstich wird von Philips durch ein Gelbfilter behoben.

Herr Prof. Joachim hat farbige Nachbilder bemerkt, die deutlicher als bei Bogenlicht auftraten; der Vortragende erwiderte hierauf, daß dies mit der spektralen Zusammensetzung des Lichtes zusammenhängt. Erfahrungsgemäß sind farbige Nachbilder und entoptische Flecke bei sogenanntem unechten Weiß, das nicht alle Wellenlängen enthält, viel deutlicher als bei Licht mit kontinuierlichem Spektrum.

Eine Frage wegen der Normung der Kopiendichte von Schwarz-Weißfilmen wurde dahingehend beantwortet, daß die Kontraste bei Quecksilberlicht aus noch nicht geklärten Gründen erhöht erscheinen; das bedeutet aber nur einen Vorteil, wenn bei gleichem Lichtaufwand eine größere Anzahl von Helligkeitsstufen erkennbar ist.

Auf mehrfachen Wunsch wurde der vorher mit Quecksilberlicht gezeigte Film nochmals mit Becklicht vorgeführt, so daß ein einigermaßen guter Vergleich möglich war.

Herr Höpcke fand die Wiedergabe mit Quecksilberlicht plastischer. Einige Brillenträger äußerten sich in verschiedenem Sinne über die von ihnen bemerkten Farbenränder. Vollkommene Klärung war nicht in jedem Falle möglich.

Auf eine Anfrage nach der Erwärmung des Filmfensters antwortete der Vortragende, daß sie gringer als bei Bogenlicht oder gar bei Glühlicht sei, aber den Projektor mit „kaltem" Licht noch nicht zu bauen gestatte. Philips schätzt die mitgeführte Wärme auf ein Drittel der üblichen, der Vortragende eher auf mehr als noch weniger.

Herr Prof. Joachim wies darauf hin, daß für den Farbenfilm das Quecksilberlicht noch keineswegs brauchbar sei und daß seine Einführung mit Vorsicht betrieben werden müsse, da die neuen Normvorschläge der DKG auch die Lichtfarbe auf der Bildwand umfassen. Doch ist zweifellos die Entwicklung auf diesem Gebiete sehr interessant und für die Zukunft vielversprechend.
.