DE102007014058B4

DE102007014058B4 - Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Bestrahlung eines Bestrahlungsfeldes

Info

Publication number: DE102007014058B4
Application number: DE200710014058
Authority: DE
Inventors: Reiner Hommel; Karl Klamann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: DE102007014058A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung, umfassend die folgenden Schritte:
– Bereitstellen einer Vorrichtung zur gesteuerten Bestrahlung eines Bestrahlungsfeldes mit
– einem tragbaren, manuell beweglichen Applikator-Kopf (1),
– mindestens einer im Applikator-Kopf (1) angeordneten Licht-Quelle (27) zur Abgabe von Licht durch mindestens eine Licht-Austritts-Öffnung (15),
– mindestens einem im Applikator-Kopf (1) angeordneten Licht-Sensor (18) zur Aufnahme von Licht durch mindestens eine Licht-Eintritts-Öffnung (15),
– einer Energie-Versorgungs-Einrichtung (3) zur Versorgung der mindestens einen Licht-Quelle (27),
– einer Daten-Verarbeitungs-Einrichtung (4), die in datenübertragender Weise zumindest mit dem Licht-Sensor (18) verbunden ist, und
– einer Steuereinheit (2), mittels welcher die Aktivierung der mindestens einen Licht-Quelle (27) gesteuert ist, und
– Aufnahme von durch die Licht-Eintritts-Öffnung (15) eintretendem Licht mittels des Licht-Sensors (18) im Applikator-Kopf (1),
– Auswertung der vom Licht-Sensor (18) erfassten Daten mittels der Daten-Verarbeitungs-Einrichtung (4),
– Vergleich der vom Licht-Sensor (18) erfassten...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Bestrahlung eines Bestrahlungsfeldes mit einem tragbaren, manuell beweglichen Applikator-Kopf.
Geräte zur Bestrahlung einer Oberfläche mit Licht sind ebenso bekannt wie Geräte zur Bilderfassung dieser Oberfläche. Für eine gleichzeitige optische Aufnahme der Oberfläche und eine Bestrahlung derselben sind üblicherweise zwei Geräte notwendig.
Aus der WO 02/090952 A1 ist eine Vorrichtung zur Untersuchung einer Oberfläche bekannt, die einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit enthält, mittels derer die Bestrahlung einer Oberfläche sowie die Auswertung der von einem Licht-Sensor erfassten Daten möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches sowohl die Erfassung der optischen Eigenschaften einer Oberfläche als auch die gesteuerte Bestrahlung dieser Oberfläche mit Licht ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, in einem tragbaren, handlichen Gehäuse sowohl eine Licht-Quelle als auch einen Licht-Sensor anzuordnen, wobei zumindest der Licht-Sensor mit einer Daten-Verarbeitungs-Einrichtung verbunden ist, um in einem Verfahren die Regelung mindestens eines physikalischen Parameters zu ermöglichen.
Die gesteuerte Aktivierung der Licht-Quellen durch eine Steuereinheit ermöglicht eine präzise Anpassung der physikalischen Parameter des zur Be strahlung eines Bestrahlungsfeldes vom Applikator-Kopf abgegebenen Lichtes.
Insbesondere ermöglicht die Koppelung der mit dem Licht-Sensor verbundenen Daten-Verarbeitungs-Einrichtung an die mit den Licht-Quellen ver bundene Steuereinheit eine flexible Anpassung der Bestrahlungsparameter an die optischen Eigenschaften des Bestrahlungsfeldes.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 einen Applikaktor-Kopf mit abgenommener Front-Kappe,
2 einen Längsschnitt durch den Applikator-Kopf gemäß 1,
3 einen Schnitt des Applikator-Kopfes entlang der Linie III-III und
4 ein schematisches Diagramm der Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Vorrichtung umfasst einen Applikator-Kopf 1, eine mit diesem verbundene Steuereinheit 2, eine Energie-Versorgungs-Einrichtung 3, eine Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 sowie eine als PC 5 ausgebildete Auswerte- und Bedien-Einrichtung. Die Anordnung der einzelnen Bestandteile der Vorrichtung gemäß 4 ist lediglich schematisch und gibt nicht notwendigerweise deren tatsächliche Anordnung, d. h. deren geometrische Beziehung zueinander wieder. Beispielsweise kann die Energie-Versorgungs-Einrichtung 3 als Stromleitung, insbesondere als Netzkabel, oder auch als im Applikator-Kopf 1 angeordnete Batterie ausgebildet sein. Sowohl die Steuereinheit 2 als auch die Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 sind in einer besonders vorteilhaften Aus führungsform im Applikator-Kopf 1 angeordnet. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Steuereinheit 2 und/oder die Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 außerhalb des Applikator-Kopfes 1 in einem separaten Gehäuse anzuordnen.
Im Folgenden wird der Aufbau des Applikator-Kopfes 1 beschrieben. Der Applikator-Kopf 1 weist ein zylinderförmiges Gehäuse 6 mit einer sich entlang einer Längsrichtung LR erstreckenden Mittel-Längsachse 7 auf. An einer ersten Stirnseite 8 ist eine Abdeck-Kappe 9 in das Gehäuse 6 eingesteckt. Die Abdeck-Kappe 9 kann auch mit dem Gehäuse 6 verschraubt sein. Die Abdeck-Kappe 9 weist einen ringförmigen Einsteck-Rand 10 auf, dessen äußere Abmessungen den inneren Abmessungen einer Einsteck-Aufnahme 11 an der ersten Stirnseite 8 des Gehäuses 6 entsprechen. An den Einsteck-Rand 10 schließt sich eine konisch zulaufende, an ihrer dem Einsteck-Rand 10 gegenüberliegenden Vorderseite abgeflachte Abdeck-Kappen-Wand 12 an. Dabei steht die Abdeck-Kappen-Wand 12 in Richtung radial zur Mittel-Mittel-Langsachse 7 nach außen über den Einsteck-Rand 10 über und bildet dadurch einen Anschlag 13, an welchem eine Vorderkante 14 der Einsteck-Aufnahme 11 im eingesteckten Zustand der Abdeck-Kappe 9 in das Gehäuse 6 anliegt. Im abgeflachten Vorderbereich der Abdeck-Kappe 9 ist eine zentral angeordnete, kreisförmige Öffnung 15 vorgesehen, in welche eine erste Linsenfassung 16 mit einer ersten Linse 17 eingesetzt ist. Die erste Linse 17 kann eine Sammellinse oder eine Zerstreuungslinse sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die erste Linse 17 auch vollständig fehlen oder durch eine Anordnung mehrerer Linsen ersetzt sein. Die erste Linsenfassung 16 weist ein Außengewinde auf, welches mit einem Innengewinde in der Öffnung 15 zusammenwirkt, sodass die relative Lage der ersten Linsenfassung 16 in Bezug auf die Abdeck-Kappe 9 und das Gehäuse 6 entlang der Mittel-Längsachse 7 verstellbar ist.
Die Abdeck-Kappen-Wand 12 schließt mit der Mittel-Längsachse 7 einen Winkel b ein, für den gilt 30° ≤ b ≤ 80°. Die Abdeck-Kappe 9 ist aus einem lichtundurchlässigen Material, insbesondere Kunststoff oder Metall. Sie ist auf ihrer dem Gehäuse 6 zugewandten Innenseite verspiegelt. Zusätzlich zur zentralen Öffnung 15 können noch weitere Öffnungen in der Abdeck-Kappen-Wand 12 vorgesehen sein.
Im Inneren des Gehäuses 6 ist ein Licht-Sensor angeordnet. Als Licht-Sensor ist insbesondere eine Kamera 18 vorgesehen. Die Kamera 18 erfasst Licht aus einem weiten Wellenlängen-Bereich, der insbesondere vom Infrarot-Bereich bis zum Ultraviolett-Bereich reicht. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kamera 18, beispielsweise auch durch Vorschaltung geeigneter Bandpass-Filter, nur Licht aus einem eng begrenzten Wellenlängen-Bereich erfasst. Die Kamera 18 ist bezüglich der Mittel-Längsachse 7 zentral im Gehäuse 6 angeordnet. Ihre optische Achse fällt insbesondere mit der Mittel-Längsachse 7 zusammen. Die Kamera 18 ist mit der Energie-Versorgungs-Einrichtung 3 verbunden. Die Kamera 18 ist in datenübertragender Weise mit der Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 verbunden. Hierfür ist ein Verbindungskabel vorgesehen. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 direkt bei der Kamera 18 im Gehäuse 6 anzuordnen. In einer weiteren Ausführungsform ist eine drahtlose Datenübertragung zwischen der Kamera 18 und der Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 vorgesehen. Bei der Kamera 18 handelt es sich insbesondere um eine Digitalkamera mit einem CCD-Sensor. Die Kamera 18 hat hierbei eine Taktfrequenz von mindestens 30 Hz. Zwischen der Kamera 18 und der ersten Linse 17 ist eine zweite Linsenfassung 19 mit einer zweiten Linse 20 in Längsrichtung LR justierbar angeordnet. Anstelle der zweiten Linse 20 kann auch eine Anordnung von mehreren Linsen vorgesehen sein. Hierbei ist die zweite Linsenfassung 19 in einer zy lindrischen Aussparung 21 in einem Reflektor 22 angeordnet. Die zylindrische Aussparung 21 reicht in Längsrichtung LR vollständig durch den Reflektor 22. Der Reflektor 22 ist mittels eines ringförmigen Stütz-Abschnitts 23 gegenüber der Innenwand des Gehäuses 6 abgestützt. Mit dem ringförmigen Stütz-Abschnitt 23 ist einteilig ein kegelförmiger Reflektor-Abschnitt 24 mit einer Grundfläche 25 und einer reflektierenden Mantelfläche 26 verbunden. Die Grundfläche 25 und die Mantelfläche 26 schließen hierbei einen Winkel c ein, für den gilt: 10° ≤ c ≤ 60°, insbesondere 20° ≤ c ≤ 40°. Insbesondere gilt c < 90° – b. Die Grundfläche 25 ist senkrecht zur Mittel-Längsachse 7 angeordnet. Auf der Grundfläche 25 weist der Reflektor 22 eine zentrale, zylindrische Vertiefung auf, in welche die Kamera 18 bündig eingesteckt ist. Es ist ebenso möglich, dass in der zylindrischen Vertiefung ein Innengewinde vorgesehen ist, mittels welchem der Reflektor 22 mit der Kamera 18 verschraubt ist. Die Mantelfläche 26 ist auf der der Kamera 18 abgewandten Seite des Reflektor-Abschnitts 24 angeordnet. Die Mantelfläche 26 ist verspiegelt.
Im Bereich zwischen dem Reflektor 22 und der Abdeck-Kappe 9 ist im Inneren des Gehäuses 6 mindestens eine Licht-Quelle 27 angeordnet. Gemäß dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, eine Vielzahl von Licht-Quellen 27 kreisförmig, rotationssymmetrisch zur Mittel-Längsachse 7 anzuordnen. Weiterhin ist vorgesehen, Laserdioden mit einer eng begrenzten Bandbreite als Licht-Quelle 27 zu verwenden. Diese weisen außerdem den Vorteil eines eng gebündelten Strahles mit einem Öffnungswinkel von weniger als 5°, insbesondere weniger als 2°, auf. Als Licht-Quelle 27 sind insbesondere zwei Arten von Laserdioden vorgesehen, welche sich durch den Wellenlängen-Bereich des von ihnen ausgestrahlten Lichtes unterscheiden. Vorzugsweise sind die Wellenlängen-Bereiche überlappungsfrei. Beispielsweise erzeugt die eine Art der Laserdioden Licht einer Wellenlänge von 804 nm während die andere Licht im grünen Wellenlängenbereich ausstrahlt. Die Intensität des Bestrahlungslichtes beträgt beispielsweise > 1 mW/cm². Diese Angaben sind als rein beispielhaft zu verstehen. Es können ebenso gut Licht-Quellen 27 anderer Wellenlängen, anderer Wellenlängenbereichen oder überhaupt anderer Typen wie beispielsweise LEDs oder Kaltlichtlampen verwendet werden. Außerdem ist es möglich, lediglich eine Art oder aber auch mehr als zwei verschiedene Arten von Licht-Quellen 27 vorzusehen. Unter dem Begriff Licht-Quelle sei in diesem Zusammenhang auch die Ausgangsseite eines faseroptischen Lichtleiters verstanden. Die einzelnen Licht-Quellen 27 sind mit der Energie-Versorgungs-Einrichtung 3 verbunden und unabhängig voneinander von der Steuereinheit 2 aktivierbar. Es ist auch denkbar, dass die Licht-Quellen 27 mit einer zusätzlichen, separaten Energie-Versorgungs-Einrichtung 3 verbunden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 in datenübertragender Weise mit der Steuereinheit 2 verbunden. Somit sind die Licht-Quellen 27 indirekt über die Steuereinheit 2 und die Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 an die Kamera 18 gekoppelt.
Zwischen den Licht-Quellen 27 und der Abdeck-Kappe 9 ist weiterhin eine Streuscheibe 28 vorgesehen. Die Streuscheibe 28 erstreckt sich mit Ausnahme einer zentralen, in Fortsetzung zur zylindrischen Aussparung 21 angeordneten Lichtdurchgangs-Öffnung 29 über die gesamte freie innere Fläche des Gehäuse-Querschnitts senkrecht zur Mittel-Längsachse 7. Auf der dem Reflektor 22 zugewandten Seite der Streuscheibe 28 weist diese eine ringförmige Nut 30 auf, in welche ein dazu passender Fortsatz 31 des Reflektors 22 eingreift. Dadurch ist die Streuscheibe 28 sicher mit dem Reflektor 22 verbunden. Beispielsweise kann die Streuscheibe 28 auch auf den Fortsatz 31 des Reflektors 22 aufgeschraubt sein.
Im Folgenden wird die Funktion der Vorrichtung beschrieben. Beim Betrieb der Vorrichtung tritt Licht durch die Öffnung 15, die somit als Licht-Eintritts-Öffnung wirkt, in das Gehäuse 6 ein. Dieses einfallende Licht gelangt durch die zweite Linse 20 zur Kamera 18. Die zweite Linse 20 dient hierbei zur Fokusierung des einfallenden Lichtes auf die Aufnahme-Ebene der Kamera 18, wo ein in den Figuren nicht dargestellter digitaler Bildwandler angeordnet ist.
Die Kamera 18 nimmt das durch die Licht-Eintritts-Öffnung einfallende Licht räumlich aufgelöst sowie im Wesentlichen in Echtzeit auf.
Die von der Kamera 18 aufgenommenen Daten werden ohne wesentliche Zeitverzögerung zur Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 weitergeleitet.
In der Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 werden die von der Kamera 18 aufgenommenen Daten auf vorher festgelegte Bedingungen überprüft. Vorteilhafterweise ist ein Satz von Standard-Bedingungen zur Auswahl fertig in einem Speicher der Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 gespeichert. Insbesondere sind die gespeicherten Bedingungen individuell vom Benutzer an seine jeweiligen Bedürfnisse anpassbar. In einer alternativen Ausführungsform werden die Bedingungen Software-unterstützt am PC 5 eingestellt und von dort an die Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 weitergeleitet.
In einer besonders einfachen Ausführungsform wird das Erreichen der vorher festgelegten Bedingungen von der Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 durch ein optisches und/oder akustisches Signal angezeigt. In einer bevorzugten Ausführungsform steht die Daten-Verarbeitung-Einrichtung 4 mit der Steuereinheit 2 in datenübertragender Weise in Verbindung. Die Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 ermittelt aus den von der Kamera 18 aufgenommenen Daten ein Signal, welches sie an die Steuereinheit 2 weiterleitet.
Abhängig vom Signal, welches die Steuereinheit 2 von der Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 erhält, steuert die Steuereinheit 2 dynamisch, ohne wesentliche Verzögerung, d. h. in Echtzeit, die Aktivierung der einzelnen Licht-Quellen 27. Die Steuereinheit 2 regelt hierbei alle wesentlichen Parameter der Aktivierung der Licht-Quellen 27, insbesondere deren Intensität, Einschalt- und Dunkel-Intervall-Länge und damit die Aktivierungs-Frequenz. Die Steuerung der Aktivierungs-Parameter der Licht-Quellen 27 erfolgt hierbei gleichzeitig zur Licht-Aufnahme durch die Kamera 18.
Das von den aktivierten Licht-Quellen abgegebene Licht tritt durch die als Licht-Austritts-Öffnung wirkende Öffnung 15 aus dem Gehäuse 6 aus. Hierbei dient die erste Linse 17 zur Einstellung der Strahlweite und damit der Größe des Bestrahlungsfeldes. Der Reflektor 22 und die Streuscheibe 28 dienen ebenfalls der Einstellung der Strahlweite.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung führt zu einer verbesserten Steuerung der Aktivierung lichtempfindlicher Substanzen. Einerseits wird über die verschiedenen Licht-Quellen 27 gezielt Licht einer bestimmten Wellenlänge bzw. eines bestimmten Wellenlängen-Bereiches mit einer vorher festgelegten, einstellbaren Intensität und Bündelung vom Applikator-Kopf 1 in einer bestimmten Richtung abgegeben. Andererseits ermöglicht die Kamera 18 eine gleichzeitige Überwachung des Bestrahlungsfeldes. Durch die Koppelung der Kamera 18 über die Daten-Verarbeitungs-Einrichtung 4 und die Steuereinheit 2 an die Licht-Quellen 27 wird eine gezielte, automatische Anpassung der physikalischen Parameter des aus dem Applikator-Kopf 1 austretenden Lichtes in Abhängigkeit der von der Kamera 18 erfassten Bild-Informationen ermöglicht. Insbesondere kann durch eine derartige Rückkopplung das zur Bestrahlung verwendete Licht in Echtzeit, dynamisch an mögliche Veränderungen der optischen Eigenschaften des Bildausschnittes, beispielsweise aufgrund einer Aktivierung oder eines Zerfalls von lichtempfindlichen Substanzen, flexibel angepasst werden.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer Vorrichtung zur gesteuerten Bestrahlung eines Bestrahlungsfeldes mit – einem tragbaren, manuell beweglichen Applikator-Kopf (1), – mindestens einer im Applikator-Kopf (1) angeordneten Licht-Quelle (27) zur Abgabe von Licht durch mindestens eine Licht-Austritts-Öffnung (15), – mindestens einem im Applikator-Kopf (1) angeordneten Licht-Sensor (18) zur Aufnahme von Licht durch mindestens eine Licht-Eintritts-Öffnung (15), – einer Energie-Versorgungs-Einrichtung (3) zur Versorgung der mindestens einen Licht-Quelle (27), – einer Daten-Verarbeitungs-Einrichtung (4), die in datenübertragender Weise zumindest mit dem Licht-Sensor (18) verbunden ist, und – einer Steuereinheit (2), mittels welcher die Aktivierung der mindestens einen Licht-Quelle (27) gesteuert ist, und – Aufnahme von durch die Licht-Eintritts-Öffnung (15) eintretendem Licht mittels des Licht-Sensors (18) im Applikator-Kopf (1), – Auswertung der vom Licht-Sensor (18) erfassten Daten mittels der Daten-Verarbeitungs-Einrichtung (4), – Vergleich der vom Licht-Sensor (18) erfassten Daten mit mindestens einer individuell festlegbaren Bedingung durch die Daten-Verarbeitungs-Einrichtung (4) und – Regelung mindestens eines physikalischen Parameters des von der mindestens einen Licht-Quelle (27) abgegebenen Lichtes durch die Steuereinheit (2).
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der mindestens einen Licht-Quelle (27) durch die Steuereinheit (2) abhängig von den vom Licht-Sensor (18) erfassten Daten ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht-Aufnahme durch den Licht-Sensor (18) und die Regelung des abgegebenen Lichtes durch die Steuereinheit (2) gleichzeitig erfolgen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des von der mindestens einen Licht-Quelle (27) abgegebenen Lichtes durch die Steuereinheit (2) dynamisch, insbesondere in Echtzeit, erfolgt.