Selbstbau einer Taucherlupe

von Dr. Wolfgang Strickling

English translation by Google


Keine Großfische im Baggersee?
Spaß an Kleinigkeiten wie im Bild rechts?
Lust auf Basteln?
    => dann braucht Ihr eine Taucherlupe!

Es gibt zwar solche Teile aus Holland fertig zu kaufen, aber die Kosten sind nicht gerade bescheiden, und die Größe kann für den einen oder anderen Taucher schon ein wenig unhandlich werden. Dabei ist ein Selbstbau durchaus möglich.

Das Problem bei Optiken unter Wasser ist: Die Brechungsindizes von Glas und Wasser sind so ähnlich, dass eine konventionelle Lupe praktisch ihre gesamte Vergrößerungsleistung unter Wasser verliert. Man kann dem Dilemma auf zwei Arten begegnen:

Taucherlupe mit
      Taucher 1. Man verwendet eine herkömmliche Lupe, aber nimmt ein hochbrechendes Glas.
Solche hochbrechenden Gläser gibt es zwar, aber die Kosten einer derartigen Sonderanfertigung dürften ein normales Taucherbudget weit übersteigen...

 2. Man nimmt als brechendes Medium kein Glas, sondern Luft.
Hierbei darf die Luftblase nicht konvex sein, sondern sie muss konkav geformt sein, dann bricht sie unter Wasser das Licht wie eine Sammellinse. Diese Prinzip wird auch "Luftlupe" genannt, siehe Bild unten links. Das Luftvolumen könnte man einfach zwischen zwei Uhrgläser in einer wasserdichten Fassung einsperren. Problem wird sein, entsprechend geformte Uhrgläser (in der Optik auch "Meniskuslinsen" genannt) zu finden.

Luftlupe Taucherlupe Aplanat
 Alternativ bietet sich an, die Luft zwischen zwei plankonvexe Linsen in einer wasserdichten Fassung einzusperren. Damit hat man mehrere Vorteile:
1. Die Lupe vergrößert nicht nur unter Wasser, sondern auch an Land.
2. Dieses Lupendesign aus zwei plankonvexen Linsen, deren gewölbte Flächen sich gegenüber stehen, wird in der Optik "aplanatische Lupe" genannt. Sie zeichnet sich durch eine erheblich bessere Bildqualität aus als die einer herkömmlichen billigen Lupe, die aus einer einzigen Bikonvexlinse besteht. Da zwischen Wasser und den planen Außenflächen der Lupe das Licht kaum gebrochen wird, kann man erwarten, dass die Lupe ihre hervorragenden Abbildungseigenschaften auch unter Wasser behält.
Vergleich
      Bikonvexlupe und AplanatIm linken Bild seht Ihr einen Vergleich zwischen einer einfachen Bikonvexlupe (links) und einer zweilinsigen aplanatischen Lupe (rechts):
Man erkennt, dass die bikonvexe Lupe am Rand sehr stark verzeichnet und außerdem erheblich unschärfer abbildet. Übrigens: Wer eine noch bessere Abbildungsqualität haben möchte, muss  zu sündhaft teuren achromatischen und asphärischen Linsen greifen.

Abbildung unter
      WasserIm Bild links ein Foto vom Schwimmbadtest unter Wasser. Man erkennt, dass die gute Abbildungsleistung erhalten bleibt. Nur bei der Verwendung als Vorsatzlinse für Unterwasserkameras dürfte die fehlende chromatische Korrektur die Bildqualität schmälern, denn vor allem am Rand werden leichte Farbsäume in Erscheinung treten.

Konstruktionszeichnung Zwei Linsen alleine geben aber noch keine Lupe, es muss noch eine Fassung her. Diese kann aus Aluminium oder eventuell einem robustem Kunststoff in einer entsprechend ausgestatteten Werkstatt angefertigt werden.
Rechts eine Konstruktionszeichnung (auf das Bild klicken für eine vollständige und hochaufgelöste Ansicht):

Stückliste der benötigten Teile:
  1. 2 plankovexe Linsen mit ca. 25 cm Brennweite.
    Gut geeignet sind +4 Dioptrien Nahlinsen (Close-Up-Linsen) für die Fotografie, die es schon für ca. 10 Euro bei Ebay oder in Photostores (Beispiel Link: 77mm und 72 mm) gibt. Gängige Durchmesser der Nahlinsen mit Fassung sind 72, 77 und 82 mm, der Linsendurchmesser ohne Fassung ist ca. 2-4mm weniger. Man sollte sich vor dem Kauf unbedingt versichern, dass die Linse eine annähernd plane Rückseite hat, dass es also eine plankonvexe Linse ist! Es gibt nämlich auch solche mit stark gewölbter Rückseite für Weitwinkelobjektive, die für unsere Zwecke aber nicht geeignet sind. Die von mir verwendete Linse ist die Edmund-Optics No. NT 20-553, Brennweite 234mm, Durchmesser 69 mm, die aber leider nicht mehr lieferbar ist.
    Für andere Linsen sind natürlich die untenstehende Maße und Abmessungen aus der Zeichnung entsprechend anzupassen.
  2. 1 Distanzring Durchmesser 69, Wanddicke 4mm, Höhe 9.2 mm, z. B. aus Aluminium.
  3. 2 Gehäusedeckel, z. B. aus Aluminium (Aluminium-Rohlinge beziehbar z. B. bei alu-verkauf.de)
  4. 3 M 2.5 x 10 V2A- oder Messing-Schrauben zum Verschrauben der beiden Gehäusehälften.
  5. 4 O-Ringe 62 x 2mm zum Abdichten der Linse am Distanzring und zur Lagerung in den Gehäusehälften.
    (Bezugsquelle z. B: ir-dichtungstechnik.de, dort gibt es auch alle möglichen O-Ringe als Ersatzteile für die Taucher-Notfallkiste, Tauchcomputer und Uhren)
Kostenpunkt für das Material ca. 60-80 Euro für zwei Lupen ohne Halterung.
Wer keine Drehbank sein Eigen nennt und auch keinen guten Bekannten oder entsprechend befähigten Clubfreund hat, muss noch etwas an Arbeitslohn für die Anfertigung der Drehteile einkalkulieren. Mit entsprechenden Werkzeugmaschinen kann man die Fassungshälften auch ohne separate Schrauben mit einem Gewinde versehen und direkt verschrauben. Das spart einiges an Gewicht.
Um den Reflexe vor allem bei Sonnenlicht zu verringern, ist es zudem ratsam, die Linsenkanten und die Innenteile der Fassung schwarz zu lackieren.

Taucherlupe an Kamera
      montiertDie Vergrößerung V  berechnet sich aus der Brennweite f nach folgender Formel:
  V = 1 +200mm/f  

Eingesetzt mit den Werten meiner Linse ergibt sich:
  V = 1 +200mm /(234mm / 2)  = 2.7fach

bei einer 4x Nahlinse (250 mm Brennweite) kommt man auf:
  V = 1 +200mm /(250mm / 2)  = 2.6fach

Unter Wasser verlängert sich die Brennweite zwar um die berühmten 30% Verzerrung. Damit sinkt theoretisch auch die nominelle Vergrößerungsleistung. Aber wegen der dieser 30%, um die uns alle Objekte unter Wasser näher erscheinen, liegt auch die Naheinstellgrenze der meisten Taucher deutlich jenseits von 200mm, vor allen der Taucher im besten Alter ;-)

Man kann die fertige Lupe wie das holländische Exemplar auf einen Griff mit Schlaufe schrauben. Als Fotograf bevorzuge ich jedoch eine Montage mittels einer Schiene an meiner Unterwasserkamera. Dann habe ich immer alle empfindlichen optischen Teile griffbereit in einer Hand.



Tauchlupe an einem DSLR-GehäuseLinks: Die Lupe an einem DSLR-Gehäuse (Dive Ross) im harten Baggersee-Einsatz.

Als Schutz bei harten Riffeinsätzen habe ich die Lupe noch mit einer klappbaren Aluminiumhülle versehen.


© Dr. Wolfgang Strickling, Drususstr. 15, 45721 Haltern am See. Tel: (0 23 64) 16 76 91

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Das letzte Update dieser Seite war am 18.09.2014
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