DE102008019191A1

DE102008019191A1 - Vorrichtung und Verfahren zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Operationsfeldes

Info

Publication number: DE102008019191A1
Application number: DE102008019191A
Authority: DE
Inventors: Livio Dr. Fornasiero
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-18
Also published as: FR2934063A1; DE102008019191B4; US8050547B2; FR2934063B1; US20090261759A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Operationsfeldes, mit Hilfe einer Leuchteinheit (3) die Ausleuchtung eines Operationsfeldes (2) einer Liegefläche (30) in der Art vorzunehmen, ein ausgewähltes Beleuchtungsfeld (13) gleichmäßig auszuleuchten. Dabei werden die Bildsignale einer Kamera (7) einer Bildverarbeitungseinheit (17) zugeführt, worin eine Bewertung der Bildsignale vorgenommen wird und über die Steuerungseinheit (18) die einzelnen Leuchtelemente (6) geschaltet werden. Im Verfahren zur Initialisierung und zum Betrieb dieses Beleuchtungssystems wird eine Ausleuchtsituation erfasst und ein interessierendes Beleuchtungsfeld (13) ausgewählt. Im Betrieb werden die Bildsignale ausgewertet und der Steuerungseinheit (18) zugeführt, um die Leuchtelemente (6) so zu schalten, dass sich eine gleichmäßige Ausleuchtung im ersten Beleuchtungsfeld (13) ergibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung aus einer Operationsleuchte mit einer Leuchteinheit, in der eine Vielzahl von Leuchtelementen mit mindestens einer Lichtquelle angeordnet sind, einer Kamera zur Bilderfassung, einem Bildverarbeitungssystem, einer Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Leuchtelemente, einer Anzeigeeinheit und einer Bedieneinheit.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausleuchtung vorgewählter Ausleuchtfelder eines Operationsfeldes.
Aus der DE 20 2005 021 111 U1 ist eine Kombination von Bilderfassungssystem, Bildverarbeitungssystem und Operationsleuchte bekannt.
Die EP 1785665 A1 beschreibt eine Operationsleuchte mit einer Ansteuerung von Gruppen von Leuchtmitteln, wobei die Leuchtmittel in mehreren Zonen getrennt voneinander in der Lichtintensität gesteuert werden können.
Die EP 1433998 B1 beschreibt eine Operationsleuchte mit Steuereinheit, Bilderfassung und Verarbeitungssystem, bei der durch eine Bilderfassung und durch eine Auswertung eine Ermittlung von Schattenzonen oberhalb eines Operationsfeldes möglich ist. Nach der Ermittlung der Schattenzone wird über die Steuerungseinheit die Lichtverteilung verändert, um die Schattenwirkung zu vermindern.
Nachteilig an dieser Anordnung von Kameras und Operationsleuchten ist es, dass eine Aufteilung des beleuchteten Operationsfeld in schachbrettartige Teilbereiche notwendig ist und dass jedem dieser Teilbereiche eine bestimmte definierte und bekannte Gruppe einer Anzahl von Leuchtmitteln fest zugeordnet ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung mit einer Operationsleuchte und ein Verfahren zum Betrieb derselben anzugeben, so dass eine gleichmäßige Ausleuchtung des Operationsfeldes gegeben ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Für das Verfahren erfolgt die Lösung der Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10 und 12 bis 20.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Operationsleuchte als Leuchtmittel, das aus einer Vielzahl einzelner Leuchtelemente besteht. In bevorzugter Form handelt es sich dabei um LED-Leuchtelemente.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin mindestens eine stationär zum Operationsfeld ausgerichtete Kamera, mindestens eine zentrale Leuchteinheit oder eine Gruppe von zentral positionierten Leuchteinheiten, ein Bildverarbeitungssystem, eine Anzeigeeinheit, eine Bedieneinheit und eine Steuerungseinheit zur Steuerung der Vielzahl von Leuchtelementen. Die Kamera ist in einer festen Relation zu einem zugehörigen Operationsfeld angeordnet, welches sich im Erfassungsbereich der Kamera befindet. Die Leuchteinheit ist mit einer Vielzahl von Leuchtelementen so ausgestaltet, dass das Operationsfeld in mehreren Ausleuchtzonen beleuchtet werden kann.
Das Verfahren zum Betrieb eines Beleuchtungssystems zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes beginnt mit dem Einschalten der Vielzahl von Leuchtelementen in einer Abfolge nacheinander und mit der Erfassung eines Bildes durch mindestens eine erste Kamera, wobei zu jedem einzelnen Einschaltereignis eines jeden einzelnen Leuchtelementes ein Bild erfasst wird, aufgezeichnet wird und in einem ersten Datenfeld gespeichert wird.
Anschließend wird in laufender Folge das von der mindestens ersten Kamera erfasste Datenbild analysiert, mit dem ersten Datenfeld verglichen. Daraufhin werden die Ansteuerungsparameter eines ersten Parameterfelds angepasst und die Steuerungseinheit steuert die einzelnen Leuchtelemente der Leuchteinheit gemäß dem ersten Parameterfeld fortlaufend an.
Eine Abfolge von elf Schritten veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Beleuchtungssystems zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes im Einzelnen:
Das Verfahren hat folgenden Ablauf, dass

a) in einem ersten Schritt gleichzeitig alle Leuchtelemente der Leuchteinheit durch die Steuerungseinheit eingeschaltet werden,
b) in einem zweiten Schritt von mindestens einer ersten Kamera ein Bild des Operationsfeldes in mindestens einem ersten Erfassungsbereich erfasst wird und auf der Anzeigeeinheit dargestellt wird,
c) in einem dritten Schritt über die Bedieneinheit mindestens ein erstes interessierendes Beleuchtungsfeld mit einer zugehörigen definierten Helligkeitsverteilung festgelegt wird,
d) in einem vierten Schritt alle Leuchtelemente der Leuchteinheit durch die Steuerungseinheit ausgeschaltet werden und nacheinander in einer Abfolge jedes einzelne der Vielzahl von Leuchtelementen eingeschaltet wird und zu jedem einzelnen Einschaltereignis eines einzelnen Leuchtelementes durch mindestens eine erste Kamera ein Bild erfasst wird, aufgezeichnet und in einem ersten Datenfeld gespeichert werden,
e) in einem fünften Schritt das erste Datenfeld analysiert wird, ob eine Verdeckung der mindestens ersten Kamera bei der Bilderfassung gegeben war,
f) in einem sechsten Schritt das erste Datenfeld analysiert wird und die Parameter zur Ansteuerung der Vielzahl der Leuchtelemente ermittelt wird und in einem ersten Parameterfeld abgespeichert wird,
g) in einem siebten Schritt mittels der Steuerungseinheit die einzelnen Leuchtelemente geschaltet werden und eine Kontrollansicht der Ausleuchtung auf die Anzeigeeinheit ausgegeben wird,
h) in einem achten Schritt die Ansteuerung der Vielzahl der Leuchtelemente über die Bedieneinheit bestätigt, die Initialisierung beendet und der Betrieb gestartet wird,
i) in einem neunten Schritt eine Abfrage zur Ausführung des ersten Betriebsmodus zur gleichmäßigen Ausleuchtung durchgeführt und der erste Betriebsmodus fortgeführt wird,
j) dass in einem zehnten Schritt in laufender Folge das von der mindestens ersten Kamera erfasste Datenbild analysiert wird und mit dem ersten Datenfeld verglichen wird und die Ansteuerungsparameter des ersten Parameterfelds angepasst werden,
k) dass in einem elften Schritt die Ansteuerung der einzelnen Leuchtelemente der Leuchteinheit gemäß dem ersten Parameterfeld vorgenommen wird und der erste Betriebsmodus mit Rücksprung in den neunten Schritt ununterbrochen fortgesetzt wird.

In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens ist im neunten Schritt eine Abfrage zur Beendigung des ersten Betriebsmodus mit gleichmäßiger Ausleuchtung vorgesehen, sowie eine Abfrage zur Umschaltung in einen mindestens zweiten Betriebsmodus vorgesehen, wobei der zweite Betriebsmodus als ein Modus mit maximaler Leuchtstärke aller Leuchtelemente, als ein Modus auf Basis einer durchschnittlichen Helligkeitsverteilung aller Leuchtelemente nach dem ersten Parameterfeld oder als ein Modus manueller voreingestellter Leuchtstärke aller Leuchtelemente ausgebildet sein kann.
In einer weiter bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird im dritten Schritt über die Bedieneinheit ein interessierendes erstes Beleuchtungsfeld und mindestens ein zweites Beleuchtungsfeld festgelegt.
In einer erweiterten Ausgestaltung des Verfahrens kann im Anschluss an den fünften Schritt, im Falle einer Verdeckung der mindestens ersten Kamera als Ergebnis der Analyse der Daten im ersten Datenfeld, ein Rücksprung in den ersten Schritt und damit ein Neustart der Initialisierung erfolgen, wobei dem Anwender der Grund des Rücksprungs in Form einer Meldung mitgeteilt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst eine Anordnung von mindestens einer Leuchteinheit zur Ausleuchtung eines Operationsfeldes, wobei jede Leuchteinheit aus einer Vielzahl von Leuchtelementen besteht, und umfasst eine Bildaufnahme der Beleuchtungssituation mit Hilfe mindestens einer stationär angebrachten ersten Kamera. Die Beleuchtungssituation wird dem Anwender auf einer Anzeigeeinheit dargestellt. Der Anwender definiert mit Hilfe einer Bedieneinheit diejenigen Beleuchtungsfelder im Operationsfeld, bei denen eine gleichmäßige Ausleuchtung gegeben sein soll. Die geometrische Form der Beleuchtungsfelder kann dabei beliebig sein, wobei das Beleuchtungsfeld in seiner Ausdehnung kleiner als das Operationsfeld ist.
Beispielhafte Formen des Beleuchtungsfeldes sind, Kreise, Ellipsen, quadratische-, trapez- und rechteckförmige Viereckformen, wabenförmige Formen mit fünf, sechs oder sieben Ecken. Im folgenden Schritt wird durch die Ansteuereinheit eine sequentielle Einschaltung aller Leuchtelemente durchgeführt, wobei zu jedem Einschaltereignis jedes einzelnen Leuchtelementes durch die Kamera ein Bild aufgenommen wird.
Die Aufnahmen der Kamera werden in einem ersten Datensatz gespeichert. Im nächsten Schritt wird berechnet, welchen Anteil ein einzelnes Leuchtelement an einem Abbildungssegment des Operationsfeldes und des definierten Beleuchtungsfeldes hat. Daraus ergibt sich ein zweidimensionales Datenfeld aus Ausleuchtwerten des Operationsfeldes mit der Untermenge eines Datenfeldes, das das definierte Beleuchtungsfeld beschreibt.
Nach dieser Initialisierung steuert die Steuerungseinheit einzelne Leuchtelemente gleichzeitig so an, so dass eine gleichmäßige Ausleuchtung des vom Anwender definierten Beleuchtungsfeldes gegeben ist.
Die Kamera erfasst die Beleuchtungssituation des Operationsfeldes und des definierten Beleuchtungsfeldes. Die Bildsignale werden der Bildverarbeitungseinheit zugeführt, welche die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung analysiert. Die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung kann durch einen Vergleich mit einem vorbestimmten Grenzwert bestimmt werden. Mathematische Methoden ermöglichen zusätzlich eine Ermittlung der Verhältnisse der Ausleuchtintensitäten zueinander, zu einem vorbestimmten Grenzwert oder einem Mittelwert der Ausleuchtintensitäten. So wird bei der Analyse mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate die Abweichung der Helligkeitsverteilung einer Gruppe von Messwerten in Bezug auf die hinterlegten oder vorgewählten Sollwerte oder auch der Helligkeitsverteilung der Messwerte innerhalb der Gruppe von Messwerten zueinander ermittelt.
Die Anwendung der Methode der kleinsten Quadrate steht hier für ein bekanntes Verfahren der Bildauswertung, andere Verfahren der Bildauswertung, wie eine Analyse der Frequenzanteile in Form einer Verteilungsauswertung (Histogramm-Analyse) mit vorhergehender Frequenztransformation (FFT), die gezielte Auswertung bestimmter Punktmarkierungen im ersten Beleuchtungsfeld stellen alternative und zusätzlich anwendbare Methoden zur Bildauswertung dar.
Eine Einbeziehung vergangener Bilddaten für eine Trendanalyse der Helligkeitsänderung und auch einer Helligkeitsverschiebung von einer Gruppe von Bildsegmenten zu einer anderen Gruppe von Bildsegmenten ermöglicht in einer besonderen Ausführungsform eine Möglichkeit, sowohl eine temporäre Abschattung einzelner Gebiete des ersten Beleuchtungsfeldes, als auch durch Bewegung verursachte dynamische Schattenvorgänge zu erkennen.
Die Ergebnisse der Analyse werden in einem ersten Parameterfeld abgespeichert und im Regelkreis mit der Steuerungseinheit wird die Beleuchtungsstärke einzelner Leuchtelemente so gesteuert, dass innerhalb des Beleuchtungsfeldes eine geringste mögliche relative Abweichung der Helligkeitsverteilung der mit der Kamera erfassten Ausleuchtung in Bezug auf hinterlegte oder vorgewählte Sollwerte der Helligkeitsverteilung oder auch innerhalb einer Gruppe von Bildsegmenten im Beleuchtungsfeld verbleibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind Mittel zur pulsartigen Umschaltung vorgesehen und die Leuchtelemente so ausgebildet, dass eine Umschaltung der Leuchtelemente mit einer Umschaltfrequenz oberhalb der Flimmerfusionsfrequenz von 80 Hz so schnell erfolgen kann, dass die Umschaltvorgänge in der Helligkeit des ausgestrahlten Lichts vom menschlichen Auge nicht störend wahrgenommen werden können. Geeignete Leuchtelemente zu einer schnellen Umschaltung sind Leuchtdioden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Kameras vorhanden, deren Erfassungsbereiche sich überdecken und die in einer festen Relation zum Operationsfeld angeordnet sind.
In einer alternativen Variante ist die Steuereinheit ausgebildet, eine Anzahl von mindestens zwei Leuchteinheiten auf Basis der Bildauswertung zu steuern.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist in die erste und/oder die zweite Kamera ein Bestandteil einer zentralen Leuchteinheit.
In einer besonderen Ausführung ist die mit der Kamera verbundene Leuchteinheit ortsfest an der Decke des Operationssaales direkt zentral über dem Operationsfeld angeordnet, während weitere zusätzliche Leuchteinheiten beweglich und schwenkbar um die zentrale Leuchteinheit angeordnet sind, wobei diese zusätzlichen Leuchteinheiten in die Beleuchtungssteuerung mit einbezogen sind.
Eine spezielle Ausprägung des Verfahrens ist so ausgeführt, dass ein besonderer Betriebsmodus vorgesehen ist, bei dem zugunsten einer größten Intensität der Ausleuchtung des Operationsfeldes eine geringe Priorität für die gleichmäßige Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes einstellbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine Anordnung bestehend aus einem Operationsfeld, einer Leuchteinheit, einer Anzeige-, einer Bedien- und einer Steuerungseinheit und einer ersten Kamera.
2 Die Aufteilung der Abbildung des Operationsfeldes in Bildsegmente und einen ersten Erfassungsbereich einer ersten Kamera
3 Die Aufteilung des Operationsfeldes in Verbindung mit einem definierten Beleuchtungsfeld
4 Eine Anordnung bestehend aus einem Operationsfeld, einer Leuchteinheit, einer Anzeige-, einer Bedien- und einer Steuerungseinheit und zwei Kameras mit zwei überlappenden Erfassungsbereichen
5 Die Aufteilung der Abbildung des Operationsfeldes in Bildsegmente und einen ersten und zweiten Erfassungsbereich zweier Kameras
6 Die Aufteilung des Operationsfeldes in Verbindung mit zwei definierten Beleuchtungsfeldern
7 Die Aufteilung der Abbildung des Operationsfeldes in Bildsegmente in Zusammenschau mit den Ausleuchtzonen einzelner Leuchtelemente
8 Einen Ablaufplan zur Initialisierung und zur Aktivierung eines Betriebsmodus zur gleichmäßigen Ausleuchtung
In 1 ist eine erfindungsgemäße erste Leuchteinheit 3, wie sie beispielsweise in Operationssälen von Krankenhäusern ihren Einsatz findet, bestehend aus einem Leuchtengehäuse 1, mit einer Vielzahl von Leuchtelementen 6 dargestellt. Das Leuchtengehäuse 1 ist über eine Aufhängung 9 an einer nicht dargestellten Decke des Operationssaals befestigt. Weiter dargestellt ist eine erste Kamera 7 mit einem ersten Erfassungsbereich 10. Dieser erste Erfassungsbereich 10 ist geeignet ausgebildet, das Operationsfeld 2 einer Liegefläche 30 abzudecken. Die erste Leuchteinheit 3 ist über eine erste Steuerleitung 22 mit einer ersten Steuerungseinheit 18 verbunden.
Die als Feld aus Bildsegmenten 26 von Kamera 7 erfassten Daten werden über eine erste Signal- und Schaltleitung 20 einer Bildverarbeitungseinheit 17 zugeführt. Die Bildverarbeitungseinheit 17 ist mittels einer zweiten Steuerleitung 23 mit einer Bedieneinheit 16 und mittels einer dritten Steuerleitung 24 mit einer Anzeigeeinheit 19 und ist mittels einer vierten Steuerleitung 25 mit der Steuerungseinheit 18 verbunden.
Die Steuerungseinheit 18 ist ausgebildet, die einzelnen Leuchtelemente 6 individuell in ihrer Lichtstärke zu steuern.
In 2 ist ein Bild des Operationsfelds 2 mit von der ersten Kamera 7 erfassten Bildsegmenten 26 eines ersten Erfassungsbereiches 10 der ersten Kamera 7 dargestellt. Die Bildsegmente 26 sind in einer Ausrichtung über die Variable i von 1 bis n, in einer dazu senkrecht stehenden Ausrichtung über die Variable j von 1 bis m in einem ersten Datenfeld 57 (siehe 8) indiziert. Die durch die Indices des ersten Datenfeldes 57 bestimmten Bildsegmente ergeben eine horizontale und vertikale Auflösung eines Kamerabildes, wobei das Produkt aus horizontaler und vertikaler Auflösung bei einer Beschreibung der technischen Merkmale einer digital aufzeichnenden Kamera üblicherweise als Auflösung in Pixeln angegeben wird.
In 3 ist ein Bild des Operationsfelds 2 mit den Bildsegmenten 26 und einem ersten Erfassungsbereich 10 der ersten Kamera 7 dargestellt. In dem Bild des Operationsfelds 2 ist ein erstes Beleuchtungsfeld 13 mit der zugehörigen Untermenge einer ersten Gruppe von Bildsegmenten 26 dargestellt, das in Position und Größe im Operationsfeld 2 mit einem ersten Koordinatensatz 27 über die Feldindices i = 60 bis 200 und j = 30 bis 80 beschrieben wird.
In 4 sind neben den Komponenten aus 1 eine zweite Kamera 8 mit einem zweiten Erfassungsbereich 11 dargestellt. Die zweite Kamera 8 ist mittels einer zweiten Signal- und Schaltleitung 21 an die Bildverarbeitungseinheit 17 angeschlossen. Gleiche Komponenten wie in 1 sind dabei mit der gleichen Bezifferung versehen.
In 5 ist ein Bild des Operationsfelds 2 mit den indizierten Bildsegmenten 26 und einem zweiten Erfassungsbereich 11 der zweiten Kamera 8, sowie einem alternativen ersten Erfassungsbereich 10 der ersten Kamera 7 dargestellt.
In 6 ist ein Bild des Operationsfelds 2 mit den Bildsegmenten 26 und einem zweiten Erfassungsbereich 11 der zweiten Kamera 8 sowie einem alternativen ersten Erfassungsbereich 10 der ersten Kamera 7 dargestellt.
In dem Operationsfeld 2 ist ein zweites Beleuchtungsfeld 14 mit der zugehörigen Untermenge einer zweiten Gruppe von Bildsegmenten 26 dargestellt, das in seiner Position und Größe im Operationsfeld 2 mit einem zweiten Koordinatensatz 28 über die Feldindices i = 60 bis 140 und j = 30 bis 80 beschrieben wird. Ein drittes Beleuchtungsfeld 15 wird mit einem dritten Koordinatensatz 29 den Feldindices i = 200 bis 250 und j = 40 bis 70 beschrieben.
In 7 ist ein Bild des Operationsfelds 2 nach 2 mit den Bildsegmenten 26 und einer beispielhaften Anzahl von dargestellten zehn Ausleuchtzonen 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 dargestellt. Die Ausleuchtzonen ergeben sich aus einer Anzahl von zehn eingeschalteten Leuchtelementen 6 der ersten Leuchteinheit 3 im Leuchtengehäuse 1.
Das Verfahren zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes ist in 8 als Ablaufplan dargestellt und beginnt nach dem Start 50 in einem ersten Schritt 51 mit der gleichzeitigen Einschaltung aller Leuchtelemente 6 in der ersten Leuchteinheit 3 durch die Steuerungseinheit 18, wobei die Leuchtelemente 6 der ersten Leuchteinheit 3 das Licht in die Ausleuchtzonen 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 49, 40 abstrahlen. In einem zweiten Schritt 52 wird von der ersten Kamera ein Bild des Operationsfeldes 2 erfasst und auf der Anzeige 19 als erste Beleuchtungsansicht 53 dargestellt. In einem dritten Schritt 54 legt der Anwender in einer ersten Bedienung 55 über die Bedieneinheit 16 das interessierende erste Beleuchtungsfeld 13 mit einer zugehörigen definierten Helligkeitsverteilung fest. In einem vierten Schritt 56 werden zuerst alle Leuchtelemente 6 ausgeschaltet und in einer Initialisierungsroutine wird nacheinander folgend jedes einzelne der Vielzahl von Leuchtelementen 6 eingeschaltet und zu jedem einzelnen Einschaltereignis 58 eines einzelnen Leuchtelementes 6 wird durch die erste Kamera 7 ein Bild erfasst, aufgezeichnet und in einem ersten Datenfeld 57 gespeichert. In einem fünften Schritt 59 wird das erste Datenfeld 57 mit Hilfe der Bildverarbeitungseinheit 17 analysiert, ob eine Verdeckung der ersten Kamera 7 bei der Bildverarbeitung gegeben war. Im Falle einer Verdeckung der ersten Kamera 7 wird an den Anfang der Initialisierung in den ersten Schritt 51 zurückgesprungen und der Anwender wird über die nicht erfolgreiche Initialisierung über die Anzeigeeinheit 19 informiert. In einem sechsten Schritt 61 wird das erste Datenfeld 57 mit Hilfe der Bildverarbeitungseinheit 17 analysiert und die Ansteuerungs-Parameter zur Ansteuerung der Vielzahl der Leuchtelemente 6 zur Erzielung einer gleichmäßigen Ausleuchtung im ersten Beleuchtungsfeld 13 ermittelt und in einem ersten Parameterfeld 60 abgespeichert. Mittels der Steuereinheit 18 werden in einem siebten Schritt 64 die einzelnen Leuchtelemente 6 entsprechend der ermittelten Ansteuerungsparameter des ersten Parameterfelds 60 geschaltet, wobei die geschalteten Ausleuchtzonen 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 eine gleichmäßige Ausleuchtung im ersten Beleuchtungsfeld 13 bewirken. Weiterhin wird in diesem siebten Schritt 64 eine Kontrollansicht 62 der Ausleuchtung auf die Anzeigeeinheit 19 ausgegeben.
Mit einer zweiten Bedienung 63 als Bestätigung der dargestellten Kontrollansicht 62 der Ausleuchtung durch den Anwender in einem achten Schritt 67 ist die Initialisierung abgeschlossen und zu Ende 65 geführt.
Danach wird das Verfahren zur gleichmäßigen Ausleuchtung mit dem Start 66 fortgesetzt. In einem neunten Schritt 69 findet eine Abfrage an den Anwender statt, ob er den ersten Betriebsmodus 71 zur gleichmäßigen Ausleuchtung des ersten Beleuchtungsfeldes 13 aktivieren oder einen zweiten Betriebsmodus 72 zur Ausleuchtung aktivieren möchte. Wählt in einer dritten Bedienung 68 der Anwender mittels der Bedieneinheit 16 den ersten Betriebsmodus zur gleichmäßigen Ausleuchtung 71 des ersten Beleuchtungsfeldes 13, so werden im zehnten Schritt 70 in laufender Folge die von der ersten Kamera 7 aktuell erfassten Bilddaten 74 analysiert und mit dem ersten Datenfeld 57 verglichen und die Ansteuerungsparameter des ersten Parameterfelds 60 werden angepasst.
In einem elften Schritt 75 erfolgt die Ansteuerung der einzelnen Leuchtelemente 6 der ersten Leuchteinheit 3 entsprechend der ermittelten Ansteuerungsparameter des ersten Parameterfeldes 60. Nach dem elften Schritt 75 kehrt der Ablauf zum neunten Schritt 69 zurück und verbleibt in einer sich wiederholenden Dauerschleife, die bei Einsprung in den neunten Schritt 69 vom Anwender zum Ende 73 geführt werden kann. In der dritten Bedienung 68 hat der Anwender zum ersten Betriebsmodus 71 alternativ die Wahl, den ersten Betriebsmodus 71 abzuschalten und in einen zweiten Betriebsmodus 72 zur Ausleuchtung des ersten Operationsfeldes 2 umzuschalten. Der zweite Betriebsmodus 72 kann dabei ein Modus mit maximaler Leuchtstärke aller Leuchtelemente 6 oder ein Modus auf Basis einer durchschnittlichen Helligkeitsverteilung aller Leuchtelemente 6 nach dem ersten Parameterfeld 60 oder als ein Modus manuell voreingestellter Leuchtstärken aller Leuchtelemente 6 sein.

1: Leuchtengehäuse
2: Operationsfeld
3: Erste Leuchteinheit
4: Zweite Leuchteinheit
5: Dritte Leuchteinheit
6: Leuchtelemente
7: Erste Kamera
8: Zweite Kamera
9: Aufhängung
10: Erster Erfassungsbereich
11: Zweiter Erfassungsbereich
13: Erstes Beleuchtungsfeld
14: Zweites Beleuchtungsfeld
15: Drittes Beleuchtungsfeld
16: Bedieneinheit
17: Bildverarbeitungseinheit
18: Steuerungseinheit
19: Anzeigeeinheit
20: Erste Signal- und Schaltleitung
21: Zweite Signal- und Schaltleitung
22: Erste Steuerleitung
23: Zweite Steuerleitung
24: Dritte Steuerleitung
25: Vierte Steuerleitung
26: Bildsegmente
27: Erster Koordinatensatz
28: Zweiter Koordinatensatz
29: Dritter Koordinatensatz
30: Liegefläche
31–40: Ausleuchtzonen
50: Start 1
51: Erster Schritt
52: Zweiter Schritt
53: Erste Beleuchtungsansicht
54: Dritter Schritt
55: Erste Bedienung
56: Vierter Schritt
57: Erstes Datenfeld
58: Einschaltereignis
59: Fünfter Schritt
60: Erstes Parameterfeld
61: Sechster Schritt
62: Kontrollansicht
63: Zweite Bedienung
64: Siebter Schritt
65: Stop 1
66: Start 2
67: Achter Schritt
68: Dritte Bedienung
69: Neunter Schritt
70: Zehnter Schritt
71: Erster Betriebsmodus
72: Zweiter Betriebsmodus
73: Stop 2
74: Bilddaten
75: Elfter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202005021111 U1 [0003]
- EP 1785665 A1 [0004]
- EP 1433998 B1 [0005]

Claims

Vorrichtung zur gleichmäßigen Ausleuchtung mindestens eines ersten Beleuchtungsfeldes (13), wobei in einem Leuchtengehäuse (1) eine Leuchteinheit (3) mit einer Vielzahl von Leuchtelementen (6) untergebracht ist, deren Ansteuerung über eine Steuerungseinheit (18) mit von einer ersten Kamera (7) in einem ersten Erfassungsbereich (10) als Bildsegmente (26) erfassten Daten und mit von einer Bildverarbeitungseinheit (17) ermittelten Parametern (60) zu einer Ausleuchtung des mindestens ersten Beleuchtungsfeldes (13) vorgenommen wird, wobei die Steuerungseinheit (18) ausgebildet ist, die Ansteuersignale zur Verminderung der Unterschiede in den Ausleuchtintensitäten der Bildsegmente (26) für die Vielzahl von Leuchtelementen (6) anzupassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl von mindestens zwei Kameras (7, 8) mit der Bildverarbeitungseinheit (17) verbunden ist und wobei sich die Erfassungsbereiche (10, 11) dieser mindestens zwei Kameras (7, 8) auf dem Operationsfeld (2) überlappen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, wobei eine Anzahl von mindestens zwei Beleuchtungsfeldern (14, 15) durch die Steuerungseinheit (18) über eine Steuerleitung (22) angesteuert werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, wobei die erste und/oder zweite Kamera (7, 8) in das Leuchtengehäuse (1) integriert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, wobei die erste und/oder zweite Kamera (7, 8) in Relation zum Operationsfeld (2) stationär ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, wobei zusätzlich zu einer ersten Leuchteinheit (3) mindestens eine zweite Leuchteinheit (4) mit der Steuerungseinheit (16) verbunden ist und auf Grundlage der Parameter der Bildverarbeitungseinheit (17) gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die mindestens zweite Leuchteinheit (4) beweglich und schwenkbar ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leuchtelemente (6) als Leuchtdioden ausgebildet sind
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei Mittel zur pulsartigen Umschaltung der Leuchtelemente (6) vorgesehen sind
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit (18) die Ansteuersignale einer Steuerleitung (22) für die Leuchtelemente (6) derart anpasst, dass die Unterschiede zwischen den Ausleuchtintensitäten der Bildsegmente (26) des mindestens ersten Beleuchtungsfeldes (13) unter einem vorbestimmten Grenzwert liegen.
Verfahren zum Betrieb eines Beleuchtungssystems zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, wobei nacheinander in einer Abfolge jedes einzelne einer Vielzahl von Leuchtelementen (6) eingeschaltet wird und zu jedem einzelnen Einschaltereignis (58) eines jeden einzelnen Leuchtelementes (6) durch mindestens eine erste Kamera (7) ein Bild erfasst und in einem ersten Datenfeld (57) gespeichert wird, wobei anschließend in laufender Folge das von der mindestens ersten Kamera (7) erfasste Datenbild (74) analysiert und mit dem ersten Datenfeld (57) verglichen wird und daraufhin die Ansteuerungsparameter des ersten Parameterfelds (60) fortlaufend angepasst werden und die Steuerungseinheit (18) die einzelnen Leuchtelemente (6) der Leuchteinheit (3) fortlaufend gemäß dem ersten Parameterfeld (60) ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei a) in einem ersten Schritt (51) gleichzeitig alle Leuchtelemente (6) der Leuchteinheit (3) durch die Steuerungseinheit (18) eingeschaltet werden, b) in einem zweiten Schritt (52) von mindestens einer ersten Kamera (7) ein Bild des Operationsfeldes (2) in mindestens einem ersten Erfassungsbereich (10) erfasst wird und auf der Anzeigeeinheit (19) dargestellt wird, c) in einem dritten Schritt (54) über die Bedieneinheit (16) mindestens ein erstes interessierendes Beleuchtungsfeld (13) mit einer zugehörigen Helligkeitsverteilung festgelegt wird, d) in einem vierten Schritt (56) alle Leuchtelemente (6) ausgeschaltet werden und nacheinander in einer Abfolge jedes einzelne der Vielzahl von Leuchtelementen (6) eingeschaltet wird und zu jedem einzelnen Einschaltereignis (58) eines einzelnen Leuchtelementes (6) durch mindestens eine erste Kamera (7) ein Bild erfasst wird und in einem ersten Datenfeld (57) gespeichert wird, e) in einem fünften Schritt (59) das erste Datenfeld (57) hinsichtlich einer Verdeckung der mindestens ersten Kamera (7) analysiert wird, f) in einem sechsten Schritt (61) das erste Datenfeld (57) analysiert wird und die Parameter zur Ansteuerung der Vielzahl der Leuchtelemente (6) ermittelt werden und in einem ersten Parameterfeld (60) abgespeichert werden, g) in einem siebten Schritt (64) mittels der Steuerungseinheit (18) die einzelnen Leuchtelemente (6) geschaltet werden und eine Kontrollansicht (62) der Ausleuchtung auf die Anzeigeeinheit (17) ausgegeben wird, h) in einem achten Schritt (67) die Ansteuerung der Vielzahl der Leuchtelemente (6) über die Bedieneinheit (16) bestätigt wird, die Initialisierung beendet (65) wird und der Betrieb gestartet (66) wird, i) in einem neunten Schritt (69) eine Abfrage zur Ausführung des ersten Betriebsmodus (71) zur gleichmäßigen Ausleuchtung durchgeführt wird und der erste Betriebsmodus (71) fortgeführt wird, j) in einem zehnten Schritt (70) in laufender Folge das von der mindestens ersten Kamera (7) erfasste Datenbild (74) analysiert wird und mit dem ersten Datenfeld (57) verglichen wird und die Ansteuerungsparameter des ersten Parameterfelds (60) angepasst werden, k) in einem elften Schritt (75) die Ansteuerung durch die Steuerungseinheit (18) der einzelnen Leuchtelemente (6) der Leuchteinheit (3) gemäß dem ersten Parameterfeld (60) vorgenommen wird und der erste Betriebsmodus (71) mit Rücksprung in den neunten Schritt (69) ununterbrochen fortgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei im neunten Schritt (69) eine Abfrage zur Beendigung des ersten Betriebsmodus (71) mit gleichmäßiger Ausleuchtung vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei im neunten Schritt (69) eine Abfrage zur Umschaltung in einen zweiten Betriebsmodus (72) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Ansteuerung der einzelnen Leuchtelemente (6) der Leuchteinheit (3) gemäß dem zweiten Betriebsmodus (72) vorgenommen wird
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der zweite Betriebsmodus (72) ein Modus mit Einschaltung der maximalen Leuchtstärke aller Leuchtelemente (6) ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der zweite Betriebsmodus (72) ein Modus auf Basis einer durchschnittlichen Helligkeitsverteilung aller Leuchtelemente (6) nach dem ersten Parameterfeld (60) ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der zweite Betriebsmodus (72) ein Modus manuell voreingestellter Leuchtstärke aller Leuchtelemente (6) ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei im dritten Schritt (54) über die Bedieneinheit (16) ein interessierendes erstes Beleuchtungsfeld (13) und mindestens ein interessierendes zweites Beleuchtungsfeld (14, 15) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Umschaltung der einzelnen Leuchtelemente (6) pulsartig erfolgt.