DE102004018439A1

DE102004018439A1 - Leuchte für eine Unterwasserkamera

Info

Publication number: DE102004018439A1
Application number: DE102004018439A
Authority: DE
Inventors: Arnold Upmeyer
Original assignee: Upmeyer Arnold Prof Dr
Current assignee: Upmeyer Arnold Prof Dr
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2005-10-27
Also published as: US20060018113A1; US7226178B2

Abstract

Eine Unterwasserkamera zum Fotografieren oder Filmen im Makrobereich weist eine Leuchte aus mindestens drei konzentrisch zur optischen Achse (14) und in Umfangsrichtung in gleichem Abstand angeordneten, weißes Licht erzeugenden LED-Lampen (1) auf, die zur optischen Achse hin in einem bestimmten Winkel geneigt sind. Die LED-Lampen sind an oder in einem ringförmigen Lampenträger (12) angebracht oder unmittelbar in das Kameragehäuse integriert. Mit einer derart ausgebildeten Unterwasserkamera sind Aufnahmen in hoher Schärfe und Farbqualität möglich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für eine Unterwasserkamera zum Beleuchten und Fotografieren und Filmen im Makrobereich.
Bedingt durch eine natürliche Trübung infolge im Wasser gelöster oder schwebender Teilchen und Kleinstlebewesen ist es vielfach nur mit großem Aufwand möglich, im Unterwasserbereich qualitativ hochwertige fotografische Aufnahmen oder Filmaufnahmen zu machen. Die im Wasser gelösten und schwebenden Partikel befinden sich in einer derart hohen Dichte im Wasser, dass selbst bei sehr großer Nähe zum aufzunehmenden Objekt, beispielsweise zum Fotografieren von Tieren im Makrobereich mit einer Entfernung zum Objekt von bis zu etwa 30 Zentimetern, die Anfertigung von farbgenauen, ausreichend scharfen Aufnahmen erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
Es sind verschiedene Vorschläge unterbreitet worden, um durch Zuführung von klarem Wasser in den vor der Kamera befindlichen Bereich die durch die Wassertrübung bedingten Nachteile zu vermeiden und möglichst scharfe, farbgetreue Aufnahmen machen zu können. Eine auf diesem Prinzip beruhende technische Lösung wird beispielsweise in der DE 41 42 223 oder der DE 17 37 670 beschrieben. Der apparative Aufwand für derart ausgebildete, insbesondere für technische Unterwasseraufnahmen vorgesehene Unterwasserkameras ist jedoch erheblich. Für Sporttaucher, die unter Wasser im Makrobereich Aufnahmen von Lebewesen machen wollen, sind derart kompliziert ausgebildete und zudem teuere Kameras nicht geeignet.
Vielfach werden zum Filmen und Fotografieren unter Wasser auch als Handlampen ausgebildete Unterwasserleuchten mit mindestens einer als Halogenlampe ausgebildeten Lichtquelle, wie beispielsweise in der DE 198 27 102 beschrieben, eingesetzt, um durch das Licht der durch die Blaustichigkeit des Wassers bedingten Farbverfälschung der Objekte, die fotografiert oder gefilmt werden sollen, zu begegnen. Derartige Unterwasserleuchten sind insofern nachteilig, als sie zum einen unhandlich und schwer sind bzw. nicht über die erforderliche Beleuchtungsstärke verfügen. Zum anderen sind die Aufnahmen, die mit Hilfe der Beleuchtung des Objektes mit einer Halogenlampe gemacht werden, aufgrund des von der Unterwasserleuchte erzeugten Schlagschattens und des von den im Wasser befindlichen Partikeln und Kleinstlebewesen reflektierten Lichts unscharf. Beispielsweise verfügt die aus der oben erwähnten DE 41 42 223 bekannte, in einem Gehäuse mit Fenster untergebrachte Unterwasserkamera über zwei seitlich des Fensters am Gehäuse angebrachte, in der Richtung einstellbare Beleuchtungsmittel zum Ausleuchten des zu fotografierenden Objektes. Die so ausgebildete Unterwasserkamera ist groß, unhandlich und teuer. Der Stromverbrauch ist hoch und die reflexionsfreie Ausleuchtung des Objekts zur Erzeugung scharfer, farbgetreuer Aufnahmen ist nur aufgrund der aufwendigen Klarwasserspülung möglich. In Verbindung mit dem Filmen und Fotografieren von Tieren im Makrobereich ist die Verwendung der herkömmlichen Unterwasserleuchten noch insofern nachteilig, als manche Tiere beim Anschalten des Lichtes fliehen und somit Aufnahmen im Makrobereich nur schwer zu realisieren sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leuchte für eine Unterwasserkamera anzugeben, die bei geringer Baugröße und geringem Energiebedarf die Bereitstellung scharfer und farbgenauer Foto- oder Filmaufnahmen im Makrobereich unter Wasser gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Leuchte für eine Unterwasserkamera gelöst. Aus den Unteransprüchen ergeben sich weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht mit anderen Worten darin, dass konzentrisch um die optische Achse der Kamera mindestens drei LED-Lampen in gleichem Abstand voneinander und mit einer bestimmten Neigung zur optischen Achse hin angeordnet sind. Die LED-Lampen, die weißes Licht erzeugen, sind an oder in einem ringförmigen Lampenträger angebracht, so dass die Leuchte, beispielsweise mit einer Klemmvorrichtung, als separates Zusatzgerät um die Frontscheibe des Kameragehäuses herum mit der Kamera verbunden werden kann. Es ist aber auch denkbar, die LED-Lampen unmittelbar in das Kameragehäuse zu integrieren.
Mit einer derart ausgebildeten Leuchte kann farbneutrales Tageslicht mit einer Farbtemperatur von etwa 5500°K erzeugt werden. Aufgrund der Neigung der LED-Lampen zur optischen Achse hin wird zum einen das Lichtvolumen auf den Makrobereich konzentriert, so dass sich die Tiefenschärfe der Aufnahmen verbessert, und zum anderen die Reflexion des ausgestrahlten Lichts an im Wasser befindlichen Partikeln vermindert, so dass sich die Schärfe und die Farbqualität der Aufnahmen deutlich erhöht. Da die Abmessungen der Leuchte aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung sehr klein sind, kann in einem begrenzten Beleuchtungsraum eine hohe Beleuchtungsdichte erzielt werden. Der große Leuchtwinkel der LED-Lampen und die dadurch bewirkte gleichmäßige Durchmischung des ausgestrahlten Lichts ermöglichen eine praktisch schattenfreie Beleuchtung der im Makrobereich aufzunehmenden Objekte. Die geringen Abmessungen erlauben schließlich auch den Einsatz der mit der erfindungsgemäßen Leuchte kombinierten Unterwasserkamera in begrenzten Räumen, zum Beispiel unter Wasser in engen Spalten und kleinen Höhlen. Weitere Vorteile bestehen in dem geringen Energieverbrauch und der damit verbundenen langen Betriebsdauer sowie der stoßsicheren Ausbildung und der bequemen Handhabung. Vorhandene Kameras können auf einfache Weise mit der erfindungsgemäßen Leuchte nachgerüstet werden. Auch eine von der Leuchte getrennte Nutzung der Kamera ist möglich. Beim Filmen oder Fotografieren von Tieren unter Wasser besteht eine weitere vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Leuchte noch darin, dass die Tiere nach dem Einschalten der Leuchte in dem von dieser gebildeten Lichtdom verbleiben, da sie naturgemäß vor dem hellen Licht ins Dunkle fliehen, sich in diesem Fall aber in Richtung der dunklen Frontscheibe bewegen. Die Leuchte fängt das Tier gleichsam ein und ermöglicht Aufnahmen in hoher Qualität über einen längeren Zeitraum. Die erfindungsgemäße Leuchte wurde bisher in Verbindung mit Unterwasserkameras beschrieben. Grundsätzlich ist deren Betrieb auch mit herkömmlichen Kameras möglich.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die LED-Lampen am oder im ringförmigen Lampenträger (Haltering) in einem Winkel von etwa 45° zur optischen Achse angeordnet. Der maximale Leuchtwinkel einer LED-Lampe beträgt 140°. Die Anzahl der LED-Lampen liegt vorzugsweise zwischen drei und acht.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Leuchtdioden für die LED-Lampen auf einem Kühlelement, vorzugsweise auf einer mit einem wärmeleitfähigen Gehäuseteil verbundenen Kühlplatte angeordnet. Dieses Gehäuseteil kann ein Lampenkörper aus Aluminium sein, der an der Außenseite eines Halteringes befestigt ist. Zwischen Kühlplatte und Gehäuseteil kann eine Kühlpaste aufgebracht sein.
Gemäß einem noch anderen Merkmal der Erfindung ist der ringförmige Lampenträger als hohler Haltering ausgebildet, in den die LED-Lampen integriert sind. In diesem Fall ist das Kühlelement zur weiteren Ableitung der Wärme mit einem Deckel aus wärmeleitendem Material verbunden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann an den ringförmigen Lampenträger mit außen oder innen angebrachten LED-Lampen eine einzelne weitstrahlende LED-Lampe, in der Mittel zum Bündeln des abgestrahlten Lichts enthalten sind, angeschlossen sein.
In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die LED-Lampen an eine Dimmvorrichtung angeschlossen und werden über eine Konstantstromquelle mit Energie versorgt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Teilansicht einer Makro-LED-Unterwasserleuchte im Schnitt, die einen an der Vorderseite eines Kameragehäuses angebrachten Hohlring mit in diesen integrierten LED-Lampen umfasst;
2 eine vollständige Schnittansicht der Unterwasserleuchte nach 1;
3 eine Teilansicht der für die Beleuchtung im Makrobereich vorgesehenen Unterwasserleuchte nach 1 und 2, jedoch mit einer zusätzlich angebrachten weitstrahlenden LED-Lampe;
4 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Unterwasserleuchte, die als separates Bauteil an einer Unterwasserkamera montiert ist, und
5 eine Schnittansicht einer einzelnen LED-Lampe.
Die in 5 gezeigte LED-Lampe 1, wobei mindestens drei dieser Lampen eine Unterwasserleuchte für Aufnahmen im Makrobereich bilden, besteht aus einem napfartigen Lampenkörper 2, dessen offene Seite mit einem Fenster 3 abgedeckt ist. Die Abdichtung zwischen Lampenkörper 2 und Fenster 3 erfolgt mit einem O-Ring 4. Als Lichtquelle dient eine weißes Licht erzeugende Leuchtdiode 5, die gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Leistung von einem Watt hat. Da die Leuchtdioden 5 nicht ausgewechselt werden müssen, kann die LED-Lampe 1 auch durch Schweißen abgedichtet werden. Die Leuchtdiode 5 ist auf einer Kühlplatte 6 angebracht, die den Lampenkörper 2 über eine Kühlpaste 7 kontaktiert. Dadurch ist eine schnelle Wärmeabfuhr von der Leuchtdiode 5 in den vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Lampenkörper 2 möglich. Die Leuchtdiode 5 ist von einem Reflektor 8 umgeben. In dem Lampenkörper 2 befindet sich eine Gewindebohrung 9 zur Befestigung der LED-Lampe 1 an der Außenseite eines Halteringes 24 (4), der lösbar mit der Vorderseite des Gehäuses einer Unterwasserkamera 25 verbunden werden kann und konzentrisch um die Frontscheibe 13 bzw. die optische Achse 14 der Unterwasserkamera angeordnet wird. Auf dem Haltering gemäß der Ausführungsform in 4 sind sechs – mindestens jedoch drei und maximal acht – LED-Lampen 1 in Umfangsrichtung in gleichmäßigem Abstand zueinander befestigt. Die LED-Lampen 1 können selbstverständlich auch unmittelbar mit dem Gehäuse der Unterwasserkamera verbunden sein oder auch, wie die in den 1 und 2 beispielhaft wiedergegebenen Ausführungsformen zeigen, in einen hohlen Haltering 12 integriert sein.
Wichtig ist jedoch, dass die LED-Lampen 1, wie 4 zeigt, konzentrisch um die optische Achse 14 und in Umfangsrichtung in gleichem Abstand zueinander sowie mit einer Neigung von etwa 45° zur optischen Achse des Kameraobjektivs hin angeordnet sind. Die Energiezufuhr zu jeder einzelnen LED-Lampe erfolgt über ein Kabel 10 (in 4 nicht dargestellt), das über einen Stutzen 11 in den Lampenkörper 2 eingebunden ist.
1 gibt in einer schematischen Darstellung einen Schnitt durch ein Teilstück eines als Hohlkörper ausgebildeten Halteringes 12, in welchem Teilstück sich eine in den Haltering 12 integrierte LED-Lampe 1 befindet, wieder. 2 zeigt den hohlen Haltering 12 in einer vollständigen Schnittansicht in Verbindung mit einer strichliert dargestellten Unterwasserkamera. Der hohle Haltering 12 wird in geeigneter Weise, beispielsweise mittels einer Klemmvorrichtung (nicht dargestellt) am Kameragehäuse befestigt. Die vordere Stirnwand 12a des konzentrisch um die Frontscheibe 13 (Port) des Kameragehäuses angeordneten hohlen Halteringes 12 ist zur optischen Achse 14 des Kameragehäuses in einem Winkel von etwa 45° geneigt angeordnet, so dass die an der Stirnwand 12a kreisförmig in gleichem Abstand voneinander angeordneten LED-Lampen 1 einen Lichtdom bilden und in Verbindung mit der aufgrund der seitlichen Lichtabstrahlung und des großen Leuchtwinkels der LED-Lampen 1 gleichmäßigen Durchmischung des Lichts der einzelnen LED-Lampen 1 einen begrenzten Raum mit hoher Beleuchtungsdichte ausleuchten. Der Leuchtwinkel der von den LED-Lampen 1 erzeugten Lichtstrahlen 15 beträgt maximal 140°. Mit dieser spezifischen Anordnung von LED-Lampen mit weißen Leuchtdioden ist es möglich, die durch Lichtreflexion von den im Wasser befindlichen Partikeln bedingten Nachteile zu minimieren und die zu fotografierenden Objekte im Tageslichtbereich bei einer Farbtemperatur von etwa 5500°K farb neutral und im Wesentlichen schattenfrei zu beleuchten. Sofern anstelle des weißen Lichts eine andere Farbtemperatur erwünscht ist, können entsprechende Filter (nicht dargestellt) auf das Objektiv der Kamera oder die LED-Lampen 1 aufgesetzt werden. Die oben erwähnte Ausbildung eines von den zur optischen Achse geneigt angeordneten LED-Lampen 1 erzeugten Lichtdoms ist insofern vorteilhaft, als Tiere unter Wasser bevorzugt in dunkle Bereiche fliehen und sich somit beim Anschalten der konzentrisch um die Frontscheibe der Kamera angeordneten Unterwasserleuchte in Richtung der dunklen Frontscheibe zurückziehen. Damit steht genügend Zeit für Aufnahmen aus unmittelbarer Nähe zur Verfügung. In der Darstellung der Unterwasserleuchte gemäß 5, die lediglich die Anordnung der Leuchte in Bezug auf die Kamera verdeutlichen soll, sind Zusatzeinrichtungen wie Stromquelle, Dimmvorrichtung oder Stromkabel nicht gezeichnet.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform besteht der hohl ausgebildete Haltering 12 aus Kunststoff und ist an der Rückseite durch einen Deckel 16 aus Aluminium mittels Schraubverbindungen 17 und Dichtungsringen 18 verschlossen. Die LED-Lampe 1 ist mittels einer durch Schraubverbindungen 19 befestigen Aluminiumplatte 20 in einer Öffnung der Stirnseite des Halteringes 12 angebracht. Zur Wärmeableitung von der Aluminiumplatte 20 ist diese über ein Wärmeleitelement mit dem Deckel 16 verbunden. In dem Hohlraum des Halteringes 12 ist eine Konstantstromquelle 21, bestehend aus einem Akku und einer Schaltungsanordnung, die die LED-Lampe 1 unabhängig von der Betriebsspannung und der eingesetzten Last immer mit einem konstanten Strom versorgt, angeordnet. Dadurch ist eine gleichbleibende Farbtemperatur gewährleistet. In dem hohlen Haltering 12 sind außerdem die erforderlichen Stromkabel und insbesondere auch eine Dimmvorrichtung (nicht dargestellt) untergebracht.
Die in 3 gezeigte Ausführungsvariante einer Unterwasserleuchte unterscheidet sich im Wesentlichen insofern von der Ausführungsform nach 1 und 2, als auf den Haltering 12 noch eine weitstrahlende LED-Lampe 22 mit Akku 23 montiert ist und somit über den etwa bis 30 cm reichenden Makrobereich hinaus auch Aufnahmen in größerer Entfernung möglich sind.
In der vorliegenden Ausführungsform gemäß 5 weist die Unterwasserleuchte sechs LED-Lampen 1 mit einer Leistung von jeweils 1 Watt auf. Die Leuchte kann mit acht aufladbaren 1,5 Amperestunden AA Mignonzellen betrieben werden, wobei die volle Leuchtstärke länger als eine Stunde zur Verfügung steht und die Farbtemperatur im Gegensatz zu Halogenlampen praktisch konstant bleibt. Auch nach zwei Stunden ist die Beleuchtungsstärke noch ausreichend groß, um nachts Instrumente anleuchten und ablesen zu können. Ein Sicherheitsvorteil beim Nachttauchen besteht darin, dass die Beleuchtungsstärke nur allmählich abnimmt.

1: LED-Lampe
2: Lampenkörper
3: Fenster
4: O-Ring
5: Leuchtdiode (weißes Licht)
6: Kühlplatte
7: Kühlpaste
8: Reflektor
9: Gewindebohrung
10: Kabel
11: Stutzen
12: hohler Haltering, ringförmiger Lampenträger
: 12a Stirnwand v. 12
13: Frontscheibe
14: Optische Achse
15: Lichtstrahlen
16: Deckel
17: Schraubverbindung
18: Dichtungsring
19: Schraubverbindung
20: Aluminiumplatte
21: Konstantstromquelle
22: weitstrahlende LED-Lampe
23: Akku
24: Haltering (massiv) (ringförmiger Lampenträger)
25: Unterwasserkamera

Claims

Leuchte für eine Unterwasserkamera zum Beleuchten und Fotografieren oder Filmen von Objekten im Makrobereich, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterwasserkamera (25) konzentrisch zu deren optischer Achse (14) und mit in Umfangsrichtung zueinander gleichem Abstand sowie in einem bestimmten Winkel zur optischen Achse (14) hin geneigt mindestens drei weißes Licht erzeugende LED-Lampen (1) entweder mittels eines ringförmigen Lampenträgers (12, 24) oder unmittelbar in das Kameragehäuse integriert angeordnet sind.
Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lampen (1) an oder in dem mit der Unterwasserkamera verbundenen ringförmigen Lampenträger (12, 24) oder unmittelbar im Kameragehäuse mit einem Neigungswinkel der LED-Lampen zur optischen Achse (14) von etwa 45° angebracht sind.
Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige LED-Lampe (1) eine in einem Gehäuse (2, 3 bzw. 3, 12, 16) gegen Wasser abdichtend angeordnete Leuchtdiode (5) zur Erzeugung weißen Lichts mit einem maximalen Leuchtwinkel von 140° ist, wobei die Leuchtdiode (5) auf einer Kühlplatte (6) angebracht ist, die mit einem Gehäuseteil (2 bzw. 20, 16) aus wärmeleitendem Material in Verbindung steht.
Leuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Kühlplatte (6) und dem wärmeleitenden Material des Gehäuseteils (2 bzw. 20) eine Kühlpaste (7) befindet.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lampen (1) einen Lampenkörper (2) als Gehäuse aus wärmeleitendem Material umfassen, das über einen O-Ring (4) mit einem Fenster (3) abgedeckt ist und das in geneigter Lage mit der Außenfläche eines lösbar an der Unterwasserkamera (25) angebrachten Halteringes (24) verbunden ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lampen (1) in geneigter Position in einen hohl ausgebildeten, mit der Unterwasserkamera verbundenen Haltering (12) integriert sind.
Leuchte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Haltering (12) ein Kunststoffgehäuse umfasst, in dessen vorderer, nach innen geneigter Stirnwand (12a) in einer nach außen mit einem Fenster (3) abdichtend verschlossenen Bohrung die LED-Lampen (1) untergebracht sind, wobei die offene Seite des Halteringes (12) und die diesem gegenüberliegenden Bohrungen jeweils mit einem Deckel (16, 20) aus wärmeleitendem Material abgedeckt sind.
Leuchte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Deckel (16, 20) mit einem Wärmeleitelement (26) wärmeleitend verbunden sind.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Haltering (12, 24) eine weit strahlende LED-Lampe (22) mit auf einem Kühlelement (6, 7) angebrachter LED-Leuchte (5) befestigt ist, wobei die LED-Lampe (22) Mittel zur Bündelung des von dieser abgestrahlten Lichts umfasst.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass den LED-Lampen (1) zur Energieversorgung ein Akku mit Konstantstromquelle (21) zugeordnet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass den LED-Lampen (1) eine Dimmvorrichtung zugeordnet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass den LED-Lampen und/oder der Unterwasserkamera Farbfilter zugeordnet sind.