DE2650524B1 - Unterwasserkamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasserkamera, mit einem druckfesten Gehäuse, in dem sich eine Kamera befindet, und mit einer Auslösevorrichtung, die bei Annäherung der Unterwasserkamera an den Meeresboden in einer vorbestimmten Entfernung anspricht und den Verschluß der Kamera auslöst.

Durch die US-PS 32 61 274 ist eine Unterwasserkamera bekannt, die an einem Greifer zur Entnahme von Proben des Meeresbodens befestigt ist und den Meeresboden, von dem die Probe entnommen wird, vor der Probennahme fotografieren soll. Die Auslösevorrichtung besteht aus einer schweren Kugel, die über eine längere Schnur mit einem Schalter verbunden ist, der sich außerhalb des druckfesten Gehäuses der Kamera befindet und durch das Gewicht der hängenden Kugel in geöffnetem Zustand gehalten wird. Bei Absenken des Greifers stößt die Kugel in der durch die Länge der Schnur bestimmten Entfernung auf den Meeresboden auf, wodurch die Schnur entlastet und der elektrische Schalter geschlossen und die Kamera ausgelöst wird. Ein großer Nachteil einer derartigen Auslösevorrichtung besteht darin, daß die auf den Meeresboden auftreffende Kugel je nach Beschaffenheit des Meeresbodens verschieden stark die Oberfläche des Meeresbodens aufwirbelt und damit zerstört. Gleichzeitig wird das aufgenommene Bild getrübt. Außerdem läßt sich der Punkt der Auslösung nicht genau definieren, da z. B. bei weichem Meeresboden (Schlick) die Kugel erst eine größere Wegstrecke in den Boden eindringt, ehe die Schnur so weit entlastet ist, daß eine Auslösung erfolgt. Dadurch stimmt die Entfernung, aus der die fotografische Aufnahme gemacht wird, nicht mehr mit der Entfernungseinstellung des Objektivs überein, so daß unscharfe Bilder entstehen. Eine vorherige Berücksichtigung des Eindringens der Kugel in den Meeresboden kann nicht erfolgen, da die Eindringtiefe nicht vorbekannt ist. Außerdem ergeben sich Zeitverzögerungen durch die Schnurführung, die noch durch Verunreinigungen wie Sand oder Schlick beeinträchtigt sein kann. Diese Verzögerungen sind keine feste Größe, so daß dadurch eine weitere Gefahr einer Auslösung in falscher Entfernung gegeben ist.

Die konstruktive Ausbildung der Auslösevorrichtung ist verhältnismäßig kompliziert. Darüber hinaus ist die Handhabung schwierig. Die lange Schnur mit dem leicht in Pendelschwingungen geratenden Gewicht kann sich an Bord eines Schiffes verfangen und sogar zu Fehlauslösungen führen. Außerdem kann das Gewicht das Schließen des Greifers am Meeresboden beeinträchtigen, da es praktisch unmöglich ist, das Gewicht von dem Greifer freizuhalten.

Ein ganz wesentlicher Nachteil dieser bekannten Auslösevorrichtung besteht jedoch in dem hohen Gewicht der zur Auslösung dienenden Kugel. Dieses Gewicht muß so groß sein, das es Fehlauslösungen aufgrund des Strömungswiderstandes der Kugel im Wasser beim Absinken ausschließt und darüber hinaus sicher die Reibungskräfte in der Zugübertragung durch

die Schnur und im auslösenden Schalter überwindet. Bei einem frei fallenden Greifer, der mit einem Auftriebskörper und Zusatzgewichten versehen ist, die am Meeresboden abgeworfen werden, erhöht sich dadurch beträchtlich das tote Gewicht, so daß sich entsprechend die Nutzlast erniedrigt. Dies gilt auch bei einer Kamera, die nicht gleichzeitig in Verbindung mit einem Greifer, jedoch bei einer frei fallenden Vorrichtung verwendet wird.

Durch die DT-AS 19 11782 ist eine frei fallende Vorrichtung zum Entnehmen von Bodenproben bekannt, die als Auftriebskörper Glaskugeln aufweist, in deren oberster sich eine Kamera befindet. Die Auslösung der Kamera erfolgt über eine Schnur, die straff zu einer Greiferhälfte gespannt ist und bei Schließen des Greifers zerreißt. Dadurch bewegt sich ein außerhalb der Kugel mit der Kamera angeordneter Magnet in den Bereich magnetisch betätigter Kontakte, die so geschlossen werden und über einen Elektromagneten den Kameraverschluß betätigen.

Bei dieser bekannten Auslösevorrichtung, die einige Jahre nach der zuvor geschilderten Vorrichtung bekanntgeworden ist, ist zwar der Nachteil des toten Gewichts einer Auslösekugel vermieden, jedoch werden dadurch viel größere Nachteile geschaffen. Eine Auslösung der Kamera ist nämlich immer erst dann möglich, wenn der Greifer auf dem Meeresboden aufgestoßen ist und sich zu schließen beginnt. Beim Annähern des Greifers an den Meeresboden wird jedoch dessen Oberfläche durch die Wasserströmung, die durch den absinkenden Greifer bewirkt wird, beträchtlich aufgewirbelt und zerstört. Außerdem erfolgt die Auslösung immer erst dann, wenn schon die Greiferhälften in Tätigkeit getreten sind, wodurch ebenfalls eine Zerstörung der Oberfläche des Meeresbodens erfolgt. Es lassen sich also keine unbeeinträchtigten Bilder der Stelle des Meeresbodens machen, aus der die Probe entnommen wird. Dieser Nachteil läßt sich auch nicht dadurch vermeiden, daß wie bei dieser bekannten Einrichtung die Kamera auf einen Bereich seitlich neben dem Greifer gerichtet wird; denn auch dort ergeben sich Aufwirbelungen durch den auftreffenden Greifer, und darüber hinaus wird nicht der Teil des Meeresbodens aufgenommen, von dem die Probe entnommen wird. Schließlich läßt sich auch bei schräggerichteter Kamera keine Schärfe in allen Bildbereichen erzielen, da der Abstand der aufgenommenen Teile zur Kamera sehr unterschiedlich ist.

Schließlich besteht auch ein Nachteil darin, daß bei weichem, schlickigem Meeresboden der Auslösepunkt so nicht genau bestimmbar ist, da er von dem Grad des Einsinkens des Greifers in den Schlick abhängt. Damit lassen sich keine scharfen Bilder des Meeresbodens machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auslösevorrichtung für eine Unterwasserkamera zu schaffen, die ein möglichst geringes Gewicht hat, exakte Auslösungen auch bei weichem Meeresboden ermöglicht, einfach zu handhaben ist und bei Verwendung an einem insbesondere frei fallenden Greifer die Aufnahme genau des Teiles des Meeresbodens ermöglicht, von dem die Bodenprobe entnommen wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Auslösevorrichtung eine in dem druckfesten Gehäuse angeordnete, mit Ultraschall arbeitende Meßvorrichtung ist, die über druckfeste elektrische Durchführungen in dem Gehäuse mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten, elektroakustischen Wandler zur Aussendung und zum Empfang der vom Meeresboden reflektierten Ultraschallsignale verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet irgendwelche beweglichen Teile außerhalb des Kameragehäuses. Damit entfallen alle die Nachteile, die durch außerhalb der Kamera liegende Teile bei den bekannten Vorrichtungen auftreten. Eine an einem Faden hängende Kugel zur Abtastung des Meeresboden entfällt, so daß sich ein beträchtlich geringeres Gewicht ergibt und keine Zerstörung des aufzunehmenden Meeresbodens erfolgt. Auch vereinfacht sich die Handhabung und Konstruktion beträchtlich. Da ein Ultraschallsignal auch bei weichem Meeresboden genau auf dessen Oberfläche anspricht, lassen sich immer exakte und scharfe Bilder machen, da der Auslöseabstand genau vorherbestimmbar ist. Dies führt auch zu dem Vorteil, daß bei genau bekanntem Abstand die Größe und Lage der fotografierten Objekte genau bestimmbar sind. Durch den Wegfall der Kugel verringert sich darüber hinaus das Gewicht beträchtlich, so daß im Fall der Verwendung bei einer frei fallenden Vorrichtung der Auftrieb geringer oder die Nutzlast größer sein kann. Dieser Vorteil ist beträchtlich, wenn es sich um eine Unterwasserkamera handelt, die in großen Tiefen von z. B. 8000 m verwendet werden soll.

Der elektroakustische Wandler ist zweckmäßigerweise in einer außenliegenden Ausnehmung des Gehäuses angeordnet, so daß er zwar hinsichtlich des Schalls mit der Umgebung in Verbindung steht, jedoch mechanisch vollkommen geschützt liegt. Bei einer Unterwasserkamera für große Tiefen bereitet die Ausbildung einer Ausnehmung in dem Gehäuse aus Festigkeitsgründen Schwierigkeiten. Es ist daher zweckmäßig, die Ausnehmung für den elektroakustischen Wandler in einem Deckel zum Verschließen des Gehäuses anzuordnen und ihr insbesondere die Form einer radialen Bohrung in einem runden Deckel zu geben.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die mit Ultraschall arbeitende Entfernungsmeßvorrichtung periodisch wiederkehrend Impulse erzeugt, die jeweils einen Schalter zur Aussendung der Ultraschallsignale betätigen und gleichzeitig ein Zeitglied anstoßen, das bei Ablauf seiner eingeprägten Zeit einen Schalter betätigt, der dann den Kanal für das reflektierte Echosignal von dem elektroakustischen Wandler zu Mitteln zur Betätigung des Auslösers der Kamera unterbricht. Durch diese Lehre wird auf einfache Weise erreicht, daß das Echosignal unmittelbar zur Auslösung verwendet werden kann, da es erst dann seinen Übertragungskanal in der Vorrichtung durchlaufen und die Auslösung bewirken kann, wenn es erscheint, bevor der Kanal unterbrochen ist.

Eine Weiterbildung dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Impulse gleichzeitig ein weiteres Zeitglied anstoßen, dessen eingeprägte Zeit etwas geringer ist als die des ersten Zeitgliedes und daß nach Ablauf seiner eingeprägten Zeit einen Schalter betätigt, der den Kanal für das reflektierte Echosignal öffnet. Durch diese Lehre ist der Übertragungskanal für das Echo im wesentlichen nur zu der Zeit geöffnet, innerhalb der das Echosignal ankommen muß, wenn es den Meeresboden in der voreingestellten Entfernung abgetastet hat. Es ist also praktisch ein zeitliches Fenster gebildet, durch das das Echosignal hindurchtreten muß, um wirksam werden zu können. Echosignale, die zeitlich vor oder hinter dem Fenster liegen, können sich nicht auswirken. Dadurch ist die Gefahr von Fehlauslösungen geringgehalten.

Zur zeitlichen Verschiebung des Fensters ist es zweckmäßig, daß die Zeitglieder einstellbar sind, wobei es gleichzeitig zweckmäßig ist, daß die Zeitglieder durch ein gemeinsames Betätigungsmittel gleichsinnig einstellbar sind, derart, daß die durch die Differenz der eingeprägten Zeiten der beiden Zeitglieder bestimmte Öffnungszeit des Kanals für das Echosignal bei Verstellung der Zeiten im wesentlichen konstant bleibt. Durch das gemeinsame Betätigungsmittel läßt sich also die Ansprechentfernung ohne Schwierigkeiten einstellen.

Ein Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das reflektierte Echosignal einen Elektromagneten zur öffnung der Blende der Kamera betätigt und gleichzeitig ein Zeitglied anstößt, das nach Ablauf der eingeprägten Zeit, die der erforderlichen Öffnungszeit der Blende entspricht, einen Elektromagneten zum Schließen der Blende betätigt. Auf diese Weise läßt sich einfach die öffnung der Blende bewirken, wobei natürlich die Öffnungszeit grundsätzlich einstellbar sein kann.

Schließlich besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß das von dem Echosignal angestoßene Zeitglied zusammen mit den Zeitgliedern für die Unterbrechung und öffnung des Kanals für das Echosignal verstellbar ist, derart, daß mit zunehmender Ansprechentfernung die eingeprägte Zeit des Zeitgliedes für das Schließen der Blende vergrößert und so die Belichtungszeit verlängert wird. Bei dieser Ausführungsform wird erreicht, daß die Öffnungszeit von der Ansprechentfernung abhängig ist, so daß die Belichtungszeit der zu erwartenden Bildhelligkeit angepaßt ist.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Unterwasserkamera gemäß der Erfindung,

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild des elektronischen Teils der Auslösevorrichtung,

In Fig. 1 ist eine Unterwasserkamera im Schnitt und geöffnet gezeigt. In einem Gehäuse 1 befindet sich eine fotografische Kamera 2, vor der sich in dem Gehäuse 1 ein optisches Fenster 3 befindet. Auf der einen Seite ist das Gehäuse 1 durch eine lichtdurchlässige Kappe 4 geschlossen, in der sich eine Blitzbirne 5 befindet, die zusammen mit der Kamera 2 ausgelöst wird.

Auf der anderen Seite ist das Gehäuse 1 durch einen Deckel 6 verschlossen, in dem sich eine radiale Bohrung 7 befindet, in der sich ein elektroakustischer Wandler 8 befindet, der über elektrische Durchführungen 9 mit einem elektronischen Teil 10 der Auslösevorrichtung verbunden ist. Der elektroakustische Wandler 8 weist in die gleiche Richtung wie die fotografische Kamera 2 durch das Fenster 3, so daß Gegenstände, insbesondere der Meeresboden, abtastbar sind, die sich in einer bestimmten Entfernung vor der Kamera 2 befinden.

Im Deckel 6 ist außerdem ein abgedichteter Kolben 11 in einer Bohrung 12verschieblich gelagert, er bewegt sich mit zunehmendem Wasserdruck entgegen der Kraft einer Feder 13 nach innen und betätigt dort einen Schalter 14, mit dem die gesamte Auslösevorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird. Durch die Kraft der Feder 13 läßt sich somit vorbestimmen, in welcher Tiefe die Auslösevorrichtung aktiviert wird.

F i g. 2 zeigt die im wesentlichen als Blockschaltbild dargestellte Auslösevorrichtung. Sie weist einen Oszillator 15 für die Ultraschallsignale auf, die über eine Leitung 16 in einen Schalter 17 gelangen. Außerdem gelangen diese Signale in einen Frequenzteiler 18, der von der Ultraschallfrequenz von 16OkHz eine Schaltfrequenz von 80 Hz ableitet, die in einem Impulsformer 19 in Impulse 20 umgeformt werden, die zum Durchschalten der Ultraschallfrequenz in dem Schalter 17 dienen. Am Ausgang des Schalters 17 stehen somit kurze Ultraschallimpulse, deren Länge durch die Impulse 20 bestimmt ist. Diese Abtastsignale werden in einem Verstärker 21 verstärkt und von dem elektroakustischen Wandler 8, der ein Piezoschwinger ist, abgestrahlt.

Die abgestrahlten Echoimpulse werden als Echosignale, wenn solche durch Hindernisse entstehen, empfangen und über eine Leitung 22 einem Verstärker 23 zugeführt. Die verstärkten Echosignale gelangen dann über Leitung 24 in einen Schalter 25. Dieser Schalter wird durch einen Impuls 26 geöffnet und geschlossen, der genau eine Zeit nach Aussendung des Ultraschallimpulses erscheint, die der Laufzeit des Ultraschallimpulses über die voreingestellte Auslöseentfernung entspricht. Der Impuls 26 bildet somit ein zeitliches Fenster, durch das das Echosignal genau hindurchtreten muß, wenn es die Auslösung bewirken soll.

Der Impuls 26 wird von den 80 Hz-Impulsen 27 am Ausgang des Frequenzteilers 18 abgeleitet. Diese Impulse 27 gelangen einmal in ein einstellbares Zeitglied 28 und außerdem in ein Zeitglied 29. Das Zeitglied 28 bestimmt die Vorderkante des Impulses 26, während das Glied 29 die Rückkante des Impulses 26 bestimmt. Die Ausgänge der Zeitglieder 28 und 29 sind in der dargestellten Weise mit NICHT-/UND-Gattern 30,31, 32 und 33 verbunden, die die Bildung des Impulses 26 bewirken.

Gelangt während der Anwesenheit des Impulses 26 an den Schalter 25 ein Echoimpuls über die Leitung 24 an den Schalter 25, so erscheint dieser Echoimpuls 34 über einen Impedanzwandler 35 und eine Leitung 36 an den Eingängen zweier Zeitglieder 37 und 38. Das Zeitglied 37 bildet aus dem Echosignal 34 einen Schaltimpuls 39 ausreichenden Dauer, der über einen Verstärker 40 einen Elektromagneten 41 zur öffnung der Blende speist.

Der Echoimpuls 34 wird in dem Zeitglied 38 entsprechend der gewünschten Belichtungszeit verzögert und dann in einem Zeitglied 42 in einen Schaltimpuls 43 umgewandelt, der nach Verstärkung in einem Verstärker 44 einen Elektromagneten zum Schließen der Blende der Kamera speist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Unterwasserkamera, mit einem druckfesten Gehäuse, in dem sich eine Kamera befindet, und mit einer Auslösevorrichtung, die bei Annäherung der Unterwasserkamera an den Meeresboden in einer vorbestimmten Entfernung anspricht und den Verschluß der Kamera auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösevorrichtung eine in dem druckfesten Gehäuse (1) angeordnete, mit Ultraschall arbeitende Meßvorrichtung ist, die über druckfeste elektrische Führungen (9) in dem Gehäuse (1) mit einem außerhalb des Gehäuses (1) angeordneten, elektroakustischen Wandler (8) zur Aussendung und zum Empfang der vom Meeresboden reflektierten Ultraschallsignale verbunden ist.

2. Unterwasserkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektroakustische Wandler (8) in einer außenliegenden Ausnehmung des Gehäuses (1) angeordnet ist.

3. Unterwasserkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung in einem Deckel (6) zum Verschließen des Gehäuses (1) angeordnet ist.

4. Unterwasserkamera nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung die Form einer radialen Bohrung (7) in einem runden Deckel (6) hat.

5. Unterwasserkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ultraschall arbeitende Entfernungsmeßvorrichtung periodisch wiederkehrend Impulse (27) erzeugt, die jeweils einen Schalter (17) zur Aussendung der Ultraschallsignale betätigen und gleichzeitig ein Zeitglied (28) anstoßen, das bei Ablauf seiner eingeprägten Zeit einen Schalter (25) betätigt, der dann den Kanal für das reflektierte Echosignal von dem elektroakustischen Wandler (8) zu Mitteln (41,47) zur Betätigung des Auslösers der Kamera (2) unterbricht.

6. Unterwasserkamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse (27) gleichzeitig ein weiteres Zeitglied (29) anstoßen, dessen eingeprägte Zeit etwas geringer ist als die des ersten Zeitgliedes (28) und das nach Ablauf seiner eingeprägten Zeit einen Schalter (30—33, 25) betätigt, der den Kanal für das reflektierte Echosignal öffnet.

7. Unterwasserkamera nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitglieder (28,29) einstellbar sind.

8. Unterwasserkamera nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitglieder (28, 29) durch ein gemeinsames Betätigungsmittel gleichsinnig einstellbar sind, derart, daß die durch die Differenz der eingeprägten Zeiten der beiden Zeitglieder (28, 29) bestimmte Öffnungszeit des Kanals für das Echosignal bei Verstellung der Zeiten im wesentlichen konstant bleibt.

9. Unterwasserkamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierte Echosignal einen Elektromagneten (41) zur Öffnung der Blende der Kamera (2) betätigt und gleichzeitig ein Zeitglied (38) anstößt, das nach Ablauf der eingeprägten Zeit, die der erforderlichen Öffnungszeit der Blende entspricht, einen Elektromagneten (45) zum Schließen der Blende betätigt.

10. Unterwasserkamera nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Echosignal angestoßene Zeitglied (38) zusammen mit den Zeitgliedern (28, 29) für die Unterbrechung und Öffnung des Kanals für das Echosignal verstellbar ist, derart, daß mit zunehmender Ansprechentfernung die eingeprägte Zeit des Zeitgliedes (38) für das Schließen der Blende vergrößert und so die Belichtungszeit verlängert wird.