1957 - Ein ganz früher Bericht über den Saba scharz/weiß Fernseh-Projektor "Telerama"
SABA hatte diesen neuen Fernsehprojektor im späten Herbst 1956 auf der Funkausstellung vorgestellt und die voraussichtliche Lieferung für den Januar 1957 angekündigt. - Der Kinotechniker Gerhard Redlich bekam von der UFA in Frankfurt solch einen SABA Telerama Projektor samt Spezial-Bildwand zur temporären Aufstellung in den Dorfkinos während großer Fußballereignisse übergeben. Dieser Telerama stand dann bei uns (den Redlichs) zuhause und wir Buben konnten - damals absolut illegal - "Fernsehen" sehen.
Die Erstausgabe des SABA "Telerama" Projektors hieß SABA "Schauinsland". So hießen aber auch fast alle Saba Fernseher und damit war der Unterschied nicht drastisch genug klargestellt. Im Heft 3 der FUNKSCHAU von 1957 ist eine detaillierte Beschreibung dieses Gerätes mit der damals wichtigen maximalen Lichtausbeute enthalten. Es war der erste für die gehobene Mittelklasse erschwingliche Großbild- Fernseh- projektor überhaupt.
Es gab zwar auch ein Tischgrät von Philips, denn die ganze Optik mit der Projektions-Röhre kam ja von Philips, aber den kannte hier bei uns niemand. Im Ossiland wurde etwa 1958 auf der gleichen Basis dieser Schmidt-Optik und Strahl-Röhre von Philips auch solch ein Projektions-Gerät entwickelt und in vermutlich ganz kleinen Stückzahlen gebaut, um die Kolchosen gemeinschaftlich auf Linie zu bringen. Bei uns hier im Westen war auch dieses Gerät völlig unbekannt.
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FUNKSCHAU 1957/Heft 3 - Probleme der Fernseh-Heimprojektion
Der Saba-Fernseh-Heimprojektor „Schauinsland"
Von Artur Scholz im Januar 1957
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Die Entwicklung der letzten Jahre läßt eindeutig die Tendenz zum immer größeren Bildformat erkennen. Der zunächst als Standard geltende 36cm-Empfänger wurde sehr bald durch das 43cm-Gerät verdrängt, und auch der 53cm-Empfänger setzt sich immer stärker durch.
Der Bildgröße von Direktsichtsempfängern (so nannte man die Empfänger, bei denen man direkt auf die Bildröhre sah) sind jedoch Grenzen gesetzt, weil die Fertigung von sehr großen Bildröhren technologische Schwierigkeiten bereitet (Anmerkung: wir sind zeitlich im Jahr 1957 !!!) und ihr Preis zu hoch wird. Außerdem führt die Verwendung sehr großer Bildröhren zu unförmigen Gehäusen.
Ein Projektionsverfahren
Diese Schwierigkeiten entfallen beim Projektionsverfahren. Durch die räumliche Trennung von Bildfläche und Empfangsgerät wird die Verwendung kleiner, billiger Bildröhren möglich. Weitere Vorteile der Projektion sind die flimmerfreie Bildwiedergabe und die allgemein günstige Wirkung eines großen und hellen Bildes. Daher ist es nur folgerichtig, das Fernseh-Projektionsverfahren erneut auf seine Anwendungsmöglichkeit zu überprüfen.
Die in Deutschland vorliegenden reichen technischen Erfahrungen aus der Vorkriegszeit sollten hierzu ermutigen. Um einen großen Interessentenkreis anzusprechen, darf die Fernseh-Projektion allerdings nicht auf die Verwendung in größeren Sälen beschränkt bleiben, sondern sie muß auch Eingang in die Wohnung finden; dann wird sie dazu beitragen, die weitere Verbreitung des Fernsehens zu fördern.
Was muß ein Fernseh-Heimprojektor "können" ?
Von diesen Voraussetzungen ausgehend schuf Saba den Fernseh-Heimprojektor „Schauinsland". Der Name des Gerätes weist auf seinen hauptsächlichen Verwendungszweck hin.
Die sich daraus ergebenden Forderungen wurden in der elektrischen und optischen Ausstattung sowie bei der Formgebung berücksichtigt:
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- 1. Die Bildwiedergabe ist hinsichtlich Schärfe, Kontrast und Gradation einem Direktsichtsempfänger vergleichbar. Die Bedienung ist einfach und übersichtlich. Die Stromaufnahme bleibt in mäßigen Grenzen und Netzspannungsschwankungen haben keinen störenden Einfluß auf die Bildqualität. Die Linearität des Bildes wird besonders hohen Anforderungen gerecht. Das Gerät ist mit einer Fernbedienung mit sechs Funktionen ausgestattet.
- 2. Der Empfänger ist in optischer Hinsicht für verschiedenartige Räumlichkeiten geeignet, und der Bildkontrast bleibt bei zusätzlicher Raumbeleuchtung weitgehend erhalten.
- 3. Die Gehäuseform ist der „Wohnraum-Atmosphäre" angeglichen. Der Platzbedarf entspricht etwa dem eines 43cm-Standgerätes, die Bildfläche ist jedoch fünfzehn Mal größer. Das Gerät hat Truhenform und besitzt verschließbare Stabrolltüren. Die 160cm-Bildwand befindet sich in einem Zierrahmen und kann am Tage durch ein Bildrollo verdeckt werden (Bild 1).
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Probleme der Fernseh-Projektion
Bei der Fernseh-Projektion wird das auf dem Leuchtschirm der Bildröhre erscheinende Bild mit Hilfe eines optischen Systems vergrößert auf eine in geeignetem Abstand befindliche Bildwand projiziert. Hierfür gibt es Bildröhren mit speziellen Leuchtschirmen, die sich durch guten Wirkungsgrad und hohe Belastungsfähigkeit auszeichnen; sie werden mit Anodenspannungen von 25 bis 50 Kilovolt betrieben, um die erforderliche Lichtleistung mit verhältnismäßig kleinen Strahlströmen zu erreichen. Das Elektronenbündel wird schlank und der Fleckdurchmesser klein.
Wichtig : Die Zeilenzahl
Mit abnehmendem Fleckdurchmesser steigt das Auflösungsvermögen der Bildröhre, und die noch trennbare Zeilenzahl nimmt zu. Folglich kann mit relativ kleiner Bildröhre gearbeitet werden, die die Verwendung einer preiswerten Optik ermöglicht. Besonders günstig ist die nach ihrem Erfinder benannte Schmidt-Optik, die aus einem sphärischen Hohlspiegel und einer in dessen Krümmungsmittelpunkt befindlichen, kreisförmigen Blende mit Korrektionslinse besteht.
Bei Oberflächenspiegeln entfällt die chromatische Aberration *1). Ihre sphärische Aberration *2) beträgt nur einen Bruchteil von der einer Linse gleichen Durchmessers und gleicher Brennweite. Außerdem ist ein Hohlspiegel billiger herstellbar als eine gleichwertige Linse, denn der Spiegel besitzt nur eine bearbeitete Oberfläche und benötigt kein teures Rohmaterial.
*1) und *2) Abberation = optischer Abbildungsfehler, vgl. FUNKSCHAU-Lexikon, FUNKSCHAU 1957. Heft 2
Weiterhin wird durch die Anordnung der vorgenannten Blende das Auftreten von Koma und Astigmatismus *3) vermieden. Die Korrektionslinse beseitigt die restliche sphärische Aberration und die Bildfeldwölbung wird durch die Formgebung des Leuchtschirmes der Bildröhre kompensiert.
*3) Mit Koma wird ein Abbildungsfehler bezeichnet, bei dem statt eines Punktes eine etwa dreieckige Figur erscheint, während beim Astigmatismus ein Punkt zu einer Ellipse wird.
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Die Projektionsröhre
In Verbindung mit der speziellen Bildröhre steht somit ein preiswerter und nahezu fehlerfreier Projektor großer Lichtausbeute für eine hochwertige Bildwiedergabe zur Verfügung. Wollte man die Lichtleistung des Projektors weiter erhöhen, wäre ein erheblicher, wirtschaftlich untragbarer Mehraufwand die Folge. Es ist deshalb naheliegend, die bei der Projektion benutzte Bildwand lichttechnisch so günstig wie irgend möglich zu gestalten. Auf diesem Wege läßt sich ein weiterer Lichtgewinn erzielen.
Die Projektionswand
In den Fernseh-Großbildstellen der Deutschen Reichspost wurden früher speziell für diesen Zweck konstruierte Projektionswände benutzt, die den räumlichen Verhältnissen genau angepaßt waren und die die Lichtausbeute einer weißen Fläche (die diffus nach allen Richtungen strahlt) innerhalb des vorbestimmten Raumwinkels um ein Vielfaches übertrafen. Besonders große Bildhelligkeit wurde mit sphärisch gekrümmten Linsenrasterschirmen *4) erreicht, deren Herstellung jedoch kompliziert und teuer war. Zudem hatten sie ein erhebliches Gewicht; sie benötigten zur Sicherung der Krümmungsradien eine schwere rückseitige Halterung. Für die Heimprojektion kommen sie nicht in Betracht.
*4) R. Möller: Der Linsenrasterschirm. Hausmitteilungen der Fernseh AG, 1940, Nr. 1, S. 72
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Perlwände dafür nicht geeignet
In neuerer Zeit benutzt man bei der Schmalfilm-Projektion die unter der Bezeichnung „Perlwände" bekanntgewordenen Bildschirme. Sie besitzen eine starke Richtwirkung und erzeugen innerhalb ihres Streukegels eine erhöhte Bildhelligkeit. Ihre Verwendung für Fernseh-Heimprojektion erscheint zunächst zweckmäßig; sie erweisen sich jedoch bei näherer Betrachtung als weniger geeignet.
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Perlwände haben nämlich die Eigenschaft, auftretende Lichtstrahlen bevorzugt in ihre Einfallrichtung zu reflektieren, sie bewirken also keine „Strahlenablenkung" im Sinne eines Spiegels. Aus optischen und lichttechnischen Gründen werden Fernseh-Projektoren im Raum zwischen der Bildwand und den Zuschauern plaziert. Damit die Zuschauer von allen Plätzen freie Sicht haben, muß die Höhe des Projektors begrenzt sein. Die Projektion wird deshalb im allgemeinen schräg aufwärts erfolgen müssen.
Weil die Hauptreflexion einer Perlwand praktisch mit der optischen Achse des Projektors zusammenfällt, wird das Licht anstatt in die Blickrichtung vornehmlich zurück zur Optik und damit zum Fußboden abgestrahlt. Der Lichtverlust ist erheblich und kann auch durch Neigen oder Aufrichten der Bildwand auf Grund ihrer vorgenannten Eigenschaft nicht beseitigt werden (Bild 2).
Die Reflexionskeule
Die Reflexionskeule einer Perlwand ist rotationssymmetrisch (Bild 3) und läßt außerdem ungerichtete diffuse Streuung erkennen. Bei eingeschalteter Raumbeleuchtung bewirkt die ungerichtete Streuung starke Kontrastminderung, so daß die Projektionsfläche auch in den dunklen Bildpartien verhältnismäßig stark aufgehellt wird.
Außerdem ist die rotationssymmetrische Form der Reflexionskeule nach Bild 4a nicht ideal, denn man wird in der Regel nach Bild 4b einen möglichst großen horizontalen Streuwinkel anstreben, damit auch die seitlich sitzenden Zuschauer ein ausreichend helles Bild sehen. In vertikaler Richtung genügt ein kleinerer Winkel, um die Augen der vorn und hinten sitzenden Zuschauer im Streubereich zu halten.
Welche Lösung ist besser ?
Die Perlwand bietet also keine besondere Eignung für die in Frage kommenden Betriebsbedingungen; es war daher zu untersuchen, ob eine zweckmäßigere Lösung gefunden werden kann.
Dabei sind fünf Forderungen zu erfüllen:
- 1. Die Projektionswand soll möglichst das gesamte, einfallende Licht derart in den Zuschauerraum reflektieren, daß der Streukegel nur den Bereich ausfüllt, in dem sich die Köpfe der Zuschauer befinden.
- 2. Diese Bedingung gilt auch für unterschiedliche Anbringungshöhen der Bildwand.
- 3. Die Zusatzbeleuchtung darf keine störende Kontrastminderung verursachen.
- 4. Die Projektionswand soll leicht und handlich sein.
- 5. Der Preis muß niedrig sein.
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Die Theorie des Metallspiegels
Ein Teil der Forderungen kann durch einen Metallspiegel erfüllt werden, dessen Oberfläche zur Vermeidung störender Blendwirkung und zum Einhalten der gewünschten Richtcharakteristik einen bestimmten Mattierungsgrad erhält. Die Glühlampen der Raumbeleuchtung enthalten in ihren Spektren einen starken Rotanteil, Fernsehbildröhren strahlen hingegen die Blaukomponente bevorzugt ab, so daß es günstig ist, ein Spiegelmaterial zu wählen, dessen Reflexionsvermögen für den Blauanteil besonders hoch ist. Hierdurch läßt sich die unerwünschte Kontrastminderung bei Zusatzbeleuchtung reduzieren.
Fremdlicht und der Kontrast
Außerdem besteht bei zweckmäßiger Anordnung der Zusatzlichtquelle infolge der „Spiegeleigenschaft" solcher Projektionsflächen eine Möglichkeit, die Reflexionsrichtung des von der Raumbeleuchtung auftreffenden Fremdlichtes zu beeinflussen und es nach Bild 5 von den Augen der Zuschauer fernzuhalten. Die Kontrastminderung wird dadurch noch weniger spürbar.
Zur Vermeidung von Lichtverlusten ist der rotationssymmetrische Streukegel einer solchen Projektionsfläche in die gewünschte flache und breitere Form zu bringen.
Zu diesem Zweck wird die Schirmoberfläche mit einem Spiegelraster bedeckt, dessen einzelne Hohlspiegel in der Horizontalen einen größeren Öffnungswinkel aufweisen als in der Senkrechten. In Abhängigkeit vom Verhältnis der gewählten Radien läßt sich der Streubereich in seiner Höhe und Breite der gewünschten Form angleichen.
2000 Spiegelelemente vertikal zu teuer
Bei der 625 Zeilen-Norm ist ein sehr hohes Auflösungsvermögen erforderlich, andernfalls leidet die Abbildungsschärfe. Wenn man drei Spiegelelemente pro Zeile rechnet, sind vertikal ungefähr 2.000 Elemente nötig. Man erkennt bereits die zu erwartenden Fertigungsschwierigkeiten!
Sie werden durch die Bedingung, daß für sämtliche Elemente des Spiegelrasters gleiche Radien von bestimmtem Verhältnis in horizontaler und vertikaler Richtung vorgeschrieben sind, nicht kleiner. Es muß also nach einer einfacheren Lösung gesucht werden, selbst auf die Gefahr hin, daß damit ein gewisser Lichtverlust verbunden ist.
Eine neue Projektionswand
Bei der Metallverarbeitung treten in Abhängigkeit vom Material und dessen Bearbeitungsverfahren bestimmte Oberflächenstrukturen auf. Auch bei der spanlosen Formung läßt sich diese Beobachtung machen. Bei der Herstellung von Metallfolien kann man feststellen, daß in Abhängigkeit von der Art des Walzvorganges bei der Verarbeitung von bestimmten Legierungen Oberflächenstrukturen auftreten, die, unter der Lupe betrachtet, „löffelartige" Vertiefungen erkennen lassen.
Ihre Lage zueinander ist geordnet und hängt von der Walzrichtung ab. Durch die Art der Legierung und durch entsprechende Walzverfahren läßt sich eine Oberflächenstruktur erreichen, die nahezu die Eigenschaften des vorgenannten Spiegelrasters aufweist und den größeren Streubereich in Richtung des Walzvorganges ergibt.
Die Rasterung der Folienoberfläche ist außerordentlich fein und garantiert höchste Abbildungsschärfe. Die Brechkraft der einzelnen Rasterelemente ist für den vorliegenden Verwendungszweck jedoch noch nicht ausreichend; das hat einen zu kleinen Streubereich zur Folge.
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Mehr über dieTheorie der Reflexion
Bild 6 zeigt einen Querschnitt der Projektionsfläche in vergrößerter und idealisierter Darstellung.
Von den im Schnitt dargestellten „Spiegelsegmenten" der Folie sei das zweite und dritte ganz oder teilweise mit einem Medium gefüllt, dessen Brechungsindex n > 1 ist, wodurch die Brennweite des „Spiegels" verringert und der Streubereich vergrößert wird.
Es besteht somit die Möglichkeit, durch Auswahl von Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex oder durch unterschiedliche Dicke des Überzuges den Streubereich der Raster-Oberfläche bestimmten Wünschen anzupassen.
Gleichzeitig ergibt sich eine willkommene Möglichkeit, die empfindliche Rasterfläche gegen mechanische Einwirkung und gegen Feuchtigkeitseinflüsse zu schützen. Der Überzug kann durch Beimischung von Farbstoffen gleichzeitig als Farbfilter dienen.
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Die Bildwand muß gekrümmt sein
Weil sich nun der Projektor im Verhältnis zur Bilddiagonale in einem relativ geringen Abstand von der Bildwand befindet, ist ein großer Öffnungswinkel der Projektionsoptik erforderlich. Hierdurch werden die am Bildrand auftreffenden Lichtstrahlen stärker nach außen reflektiert als es aus ökonomischen Gründen zweckmäßig ist. In der Praxis würde dieser Effekt ein Abnehmen der Helligkeit in Richtung der Bildränder verursachen. Durch hohlspiegelähnliche Krümmung der Bildwand nach Bild 7 läßt sich dieser Mangel beseitigen, und die Bildfläche zeigt dann eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung.
Auch der Rahmen muß stabil sein
Eine zweckmäßige Halterung der Projektionsflächen muß deren Formbeständigkeit bei verschiedener Luftfeuchtigkeit und bei Temperaturänderungen sicherstellen. Als Trägermaterial für die Projektionsfolie dient eine Kunststoffplatte, deren Rückseite ebenfalls eine Metallfolie erhält. Die so entstandene Projektionswand wird einer Wärmebehandlung unterzogen und dann in einen Rahmen gesetzt, der durch entsprechend ausgebildete Nuten für formbeständige Halterung sorgt. Der Rahmen läßt sich einseitig öffnen und gestattet schnelles und bequemes Auswechseln der Projektionsfläche, so daß die Lichtverteilung in besonders gelagerten Fällen den räumlichen Verhältnissen angeglichen werden kann.
Die „Saba-Spezial-Projektionswand"
Die nach diesen Gesichtspunkten konstruierte „Saba-Spezial-Projektionswand" garantiert helle und kontrastreiche Bildwiedergabe sowie hohes Auflösungsvermögen *5).
Bild 8 zeigt ihre Richtkennlinie im Vergleich zu derjenigen einer Perlwand. Die Messung erfolgte bei senkrechtem Lichteinfall auf einem Kreisbogen von 6 m Radius. Als Lichtquelle diente ein Kleinbild-Projektor in 2,90 m Abstand.
Die Projektionswand wird in einem zusätzlichen Zierrahmen geliefert.
Um unterschiedliche Anbringungshöhen der Bildwand zu ermöglichen, ist die Optik des Fernseh-Heimprojektor „Schauinsland" vertikal schwenkbar. Die entstehenden trapezförmigen Bildverzeichnungen können mit Hilfe einer regelbaren elektronischen Trapez-Vorentzerrung kompensiert werden. Weiterhin sind Regler für die Bildlinearität in vertikaler und horizontaler Richtung vorhanden. Die Optik ist auch horizontal schwenkbar, so daß Unebenheiten des Fußbodens ausgeglichen werden und unter allen Umständen ein senkrecht stehendes, verzeichnungsfreies Bild gewährleistet wird.
Ein besonders konstruierter Empfänger
Damit die hochwertige optische Ausstattung des Gerätes voll zur Geltung kommt, ist eine besonders hohe Bildqualität am Entstehungsort, d. h. auf dem Leuchtschirm der Bildröhre, Voraussetzung. Dieser Bedingung wurde durch spezielle Schaltungsmaßnahmen im elektrischen Aufbau des Gerätes Rechnung getragen.
Zunächst verfügt der Empfänger, dessen Blockschaltung in Bild 9 dargestellt ist, über eine beträchtliche Kontrastreserve, um auch bei stärkerer Zusatzbeleuchtung eine befriedigende Bildwiedergabe zu ermöglichen. Die dadurch verstärkt auftretenden Strahlstromänderungen der Bildröhre dürfen keine Anodenspannungsschwankungen zur Folge haben; anderenfalls leidet die Strahlschärfe und es treten starke Änderungen in der Flächenbelastung des Leuchtschirmes auf.
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Letztere führen zu „Farbumschlägen" in den hellen Bildpartien. Dadurch ergeben sich erhöhte Anforderungen an die Konstanz der Anodenspannungsquelle der Bildröhre; sie konnten durch Einfügen einer gemischten Vorwärts- und Rückwärtsregelung erfüllt werden. Weiterhin sorgt eine elektronische Nachfokussierung für optimale Bildschärfe. Bei Ausfall der Strahlablenkung oder bei zu geringer Raster-Amplitude vermeidet eine schnell ansprechende Schutzschaltung Überlastungen des Leuchtschirmes, und eine automatische Leuchtfleckunterdrückung bietet beim Ausschalten des Gerätes weiteren Schutz gegen Bildröhrenschäden.
Eine sehr wirksame, getastete Verstärkungsregelung sorgt bei Änderung der Antenneneingangsspannung für automatischen Kontrastausgleich. Die Grundhelligkeit wird bei Betätigung des Kontrastreglers ebenfalls automatisch nachgeregelt, sie wird somit unabhängig von der jeweiligen Kontrasteinstellung im richtigen Verhältnis übertragen.
Der Bildverstärker vereint große Bandbreite mit günstigem Phasengang. Eine Störbegrenzung sorgt für einwandfreie Synchronisierung. Der zweistufige Ton-Zf-Verstärker sichert störungsfreie Tonwiedergabe, die durch zwei eingebaute Konzert-Lautsprecher erfolgt.
Auch für die Landbevölkerung geeignet
Das Gerät ist mit einem Netzspannungsstabilisator mit Oberwellenunterdrückung zur Umschaltung auf 220 V oder 110 bis 125 V Wechselspannung ausgestattet.
Die Wünsche des Service wurden bei der Konstruktion in jeder Hinsicht berücksichtigt. Nach Entfernen der Deckplatte und Ausschwenken des Chassis sind alle Teile frei zugänglich (Bild 10); das Gerät bleibt auch in diesem Zustand voll betriebsfähig. Zur Demontage des Chassis bzw. der Bildröhre sind lediglich Steckverbindungen zu lösen, und nach Entfernen der Rückwand liegt der Projektionskopf frei.
Die Optik muß stimmen
Die äußere Form des Gerätes fügt sich vorteilhaft dem modernen Wohnraum ein, und die Bedienungseinrichtungen kommen dem begrenzten technischen Verständnis des Käufers entgegen. Zur Inbetriebnahme wird die Bildwand geöffnet, die Truhe bis auf ca. 2,90 m Abstand vor die Projektionsfläche gerollt und die Netzspannung eingeschaltet. Durch Einknopf-Arretierung wird das Gerät gegen unbeabsichtigtes Verschieben gesichert.
Die Fernbedienung ruht im Bodenfach, sie gestattet die Einstellung von Lautstärke, Kontrast, Helligkeit und Schärfe sowie Klangumschaltung für Sprache und Musik. Durch Betätigen eines Druckknopfes wird die Lüfterklappe geöffnet, wodurch sich gleichzeitig der Strahlstrom einschaltet und das Bild erscheint.
Die Zuschauer können unmittelbar hinter dem Gerät nebeneinander Platz nehmen, denn die Projektionsfläche ist als Weitwinkelschirm ausgebildet, der auch seitlich sitzenden Zuschauern ein helles Bild vermittelt. Der Betrachtungsabstand darf somit 4m und mehr betragen.
Anmerkungen im Fußtext :FUNKSCHAU 1957/Heft 3
*1) und *2) Abberation = optischer Abbildungsfehler, vgl. FUNKSCHAU-Lexikon, FUNKSCHAU 1957. Heft 2
*3) Mit Koma wird ein Abbildungsfehler bezeichnet, bei dem statt eines Punktes eine etwa dreieckige Figur erscheint, während beim Astigmatismus ein Punkt zu einer Ellipse wird.
*4) R. Möller: Der Linsenrasterschirm. Hausmitteilungen der Fernseh AG, 1940, Nr. 1, S. 72
*5) Die Bildwand ist ebensogut für Schmalfilmwiedergabe und Dia-Projektion geeignet.
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