DE102015004970A1

DE102015004970A1 - Beleuchtungssystem mit einer Kamera

Info

Publication number: DE102015004970A1
Application number: DE102015004970.4A
Authority: DE
Inventors: Christian ELSENBACH; Robert Elfring; Hanno KRETSCHMANN; Christian Vry
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem (1) mit einer in das Beleuchtungssystem (1) integrierten opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5). Die Integration der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) ist derart ausgeführt, dass mittels eines in dem Beleuchtungssystem (1) angeordneten optischen Umlenkelements (9) ein Abbild eines Bilderfassungsbereich (24) einer außerhalb des Beleuchtungssystems (1) angeordneten Liegefläche (21) zu der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) umgelenkt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem mit einer in das Beleuchtungssystem integrierten Einheit zur Bilderfassung.
Beleuchtungssysteme werden in vielen Situationen und Einsatzbereichen des täglichen Lebens, insbesondere auch im Chirurgisch-medizinischen oder Dental-medizinischen Umfeld, beispielsweise als Beleuchtung im klinischen Operationssaal zur Ausleuchtung und Beleuchtung der Arbeitsumgebung und des Patienten, eingesetzt. Beleuchtungssysteme mit einer in das Beleuchtungssystem integrierten Kamera zur Bilderfassung sind aus verschiedenen Einsatzgebieten bekannt. In der Objektüberwachung und auch in der Produktionsüberwachung werden Kombinationen von Kamerasystemen und Beleuchtungssystemen eingesetzt, um Objekte oder Gebäude gegen unerlaubten Zutritt zu sichern oder um Fehler in Fertigungsabläufen zu erkennen und zu dokumentieren. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Labortechnik, wo im Bereich der Mikroskopie Kameras mit Lichtquellen und Mikroskopen zur Videomikroskopie kombiniert sind.
Untersuchungen von Hohlräumen sind mit besonderen Endoskopen möglich, welche als eine Kombination von Kamera und Lichtquelle ausgeführt sind. Weitere Einsatzfelder sind Verkehrsüberwachungs- und Leitsysteme, bei denen Kameras mit Infrarotlichtstrahlern, beispielsweise zu einer Erfassung von KFZ-Kennzeichen zum Zwecke einer Zugangskontrolle oder Verkehrssteuerung, – oftmals auch in Kombination mit Lichtsignalanlagen (Ampeln) –, eingesetzt werden. Aus dem Bereich der Medizintechnik sind verschiedene Anwendungsfelder zu nennen.
So sind beispielsweise aus der Biomechanik Messsysteme mit Kameras in Verbindung mit einer Beleuchtung für Bewegungs- oder Ganganalysen von Personen bekannt, welche vielfach zu einer Dokumentation von Behandlungsverläufen eingesetzt werden. Aus dem Bereich der endoskopischen Chirurgie sind Kombinationen aus Kamerasystemen und Lichtquellen als Stand der Technik bekannt. In der EP 0 501 088 B1 wird beispielsweise ein Endoskop mit einem angekoppelten Kameraobjektiv beschrieben. In der WO1999/009878 A1 ist ein chirurgisches Endoskop mit einer Kamera beschrieben. Eine Dentalkamera zu Untersuchungen mit Bilderfassung im Mundraum mit einem Spiegel zur Bildumlenkung ist beispielsweise aus der US 4,915,626 bekannt. Im Bereich der Beleuchtungsausstattung von medizinischen Operationsräumen sind Operationsleuchten mit einer Kamera als der vorliegenden Erfindung nächstkommender Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die EP 2 169 965 B1 eine Operationsleuchte mit Leuchtdioden als Lichtquelle und mit einer Kamera. Die Kamera dient gemäß der EP 2 169 965 B1 zu einer Erfassung einer Farbtemperatur des von den Leuchtdioden abgestrahlten Lichts. Die US2011/0037840 beschreibt eine Operationsleuchte mit einer Kamera, welche ein Bild eines Operationsfeldes erfasst und daraus ein Bildsignal erzeugt. Das Bildsignal kann anschließend zu einer Dokumentation von Tätigkeiten unterhalb einer Operation, beispielsweise der Dokumentation eines chirurgischen Eingriffs, verwendet werden.
Ergonomisch vorteilhaft für die Anwendung eines Beleuchtungssystems mit Bilderfassung zur Dokumentation ist es, wenn bei Veränderungen der räumlichen Lage des Beleuchtungssystems, bzw. der Operationsleuchte bei Bedienung der Operationsleuchte durch einen Anwender und damit der räumlichen Ausrichtung des vom Beleuchtungssystems abgestrahlten Lichtes, die Ausrichtung der Bilderfassung vom Anwender nicht in einer von der Lagebedienung unabhängigen weiteren Bedienung zur Bilderfassung bedient werden muss.
Eine technische Lösung, bei der die Ausrichtung der Bilderfassung der räumlichen Ausrichtung des vom Beleuchtungssystem abgestrahlten Lichtes gleichsam automatisch folgt, ergibt sich dann, wenn die Elemente zur Bilderfassung, beispielsweise eine Kamera, zentral an der Operationsleuchte mit Ausrichtung nach außerhalb, vorzugsweise unterhalb der Operationsleuchte, vorzugsweise in einem mittig aus der Operationsleuchte herausragend angeordneten Griffelement (Handgriff), angeordnet sind. Wird dort zur Bilderfassung eine Kamera verwendet, welche einen großen Einstellbereich hinsichtlich der Vergrößerung aufweist, so ergibt sich eine fest vorgegebene Baugröße, bzw. Baulänge der Kamera für die Randbedingungen der Konstruktion und Abmessungen der Operationsleuchte.
Eine Anordnung einer Kamera mit einer großen Baulänge unterhalb der Operationsleuchte, beispielweise zentral und mittig im Griffelement angeordnet und zu einer Bedienung der Operationsleuchte ausgestaltet, kann bei Verwendung der Operationsleuchte während der Durchführung einer Operation unter ergonomischen Gesichtspunkten störend sein. Insbesondere kann bei einer Verschwenkung Kamera der dann, bedingt durch die Baugröße der Kamera, das sehr große mittig angeordnete Griffelement nachteilig für die Arbeit des Anwenders, sein, da speziell im Kopfbereich dieser Griff die Tätigkeiten des Anwenders über dem Patienten sehr erschweren kann. Daher wäre es aus ergonomischer Sicht vorteilhaft, wenn die Bedienelemente und die Ausgestaltungen zur Bilderfassung den Anwender bei der Verwendung der Operationsleuchte, beispielsweise als Beleuchtungsquelle über einem Operationstisch, so gering als möglich in seinen Tätigkeiten während der Durchführung von chirurgischen, mikrochirurgischen, orthopädischen Eingriffen oder endoskopischen Untersuchungen behindern. Neben den ergonomischen Aspekten, insbesondere bei der Gestaltung einer Operationsleuchte mit einem Bilderfassungssystem für den klinischen Einsatz noch die Randbedingungen der Verwendung von Operationsleuchten im klinischen, medizinischen, wie auch zahnmedizinischen Umfeld sind Fragestellungen hinsichtlich hygienischer Aufbereitung, wie Desinfektion oder Sterilisation. von sehr großer Bedeutung.
Falls beispielsweise eine Sterilisation von Bedienungs- oder Griffelementen bei Operationsleuchten aufgrund der hygienischen Anforderungen im Bereich der Chirurgie unvermeidbar ist, ist die zuvor beschriebene Anordnung der Kamera im Griffelement nur mit hoher technischer Komplexität zu erreichen, denn eine erfolgreiche Sterilisation von Oberflächen bedeutet, dass eine Inaktivierung aller auf diesen Oberflächen vorhandenen Mikroorganismen (Viren) zu erfolgen hat.
Eine Desinfektion von Oberflächen oder Gegenständen bedeutet, dass eine gezielte Verminderung von Keimzahlen auf diesen Oberflächen oder Gegenständen zu erfolgen hat. Typische Verfahren zur Desinfektion sind beispielsweise die Wischdesinfektion mit Alkohollösungen (Propylalkohol, Aethylalkohol) oder Per-Essigsäure. Ein typisches Verfahren zur Sterilisation ist beispielsweise die Dampfsterilisation mit Heißdampf bei einer vorgegebenen Temperatur von (z. B. 134°C) und vorgegebenen Druck (z. B. 2 bar) für eine festgelegte Zeitdauer mit Hilfe eines sogenannten Autoklaven. Daraus ergeben sich Anforderungen an Form und/oder Material der Oberflächen des Griffelementes, wie auch an den konstruktiven Einbau der Kamera in das Griffelement und die Anordnung des Griffelements an der Operationsleuchte Eine Anordnung einer Kamera in einem mittig angeordneten Griffelement verursacht daher aufwändige konstruktive- und damit auch finanziell aufwändige-Maßnahmen, um im klinischen Betrieb sicherzustellen, dass die Oberflächen des Beleuchtungssystems, insbesondere das Griffelement hygienisch aufbereitet werden können. Gelöst werden kann diese Problematik beispielsweise mit einem zusätzlichen, während der Durchführung der Operation anzuwendenden Bauteil, welches sterilisierfähig das Griffelement und die Kamera im Einsatz hygienisch dicht abdeckt oder beispielsweise auch durch eine spezielle Ausgestaltung einer nach der Verwendung abnehmbaren sterilisierfähigen Griffelement-Kamera-Kombination mit besonderer Verbindungs- und Befestigungstechnik.
Angeregt durch die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Beleuchtungssystem, insbesondere eine Operationsleuchte, mit einem integrierten Bilderfassungssystem anzugeben.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der Ergonomie für eine Verwendung des Beleuchtungssystems mit integriertem Bilderfassungssystem als Operationsleuchte, insbesondere hinsichtlich der Ergonomie im Kopfbereich eines Anwenders.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Möglichkeiten zu einer hygienischen Aufbereitung des Beleuchtungssystems in Verwendung als Operationsleuchte im Chirurgisch-medizinischen oder Dental-medizinischen Umfeld zu verbessern.
Diese und weitere Aufgaben werden mit einem Beleuchtungssystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweise Bezugnahme der Figuren näher erläutert.
Ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem weist als wesentliche Elemente

– mindestens ein Beleuchtungselement,
– ein opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung mit einem optischen Element zur Lichtführung als eine Bildeintrittsöffnung,
– eine optisches Umlenkelement,
– eine Bildverarbeitungseinheit

Erfindungsgemäß sind das mindestens eine Beleuchtungselement, die optoelektronische Einheit zur Bilderfassung, das optische Umlenkelement und die Bildverarbeitungseinheit in einem gemeinsamen Gehäuse des Beleuchtungssystems angeordnet. Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem ist insbesondere als eine Operationsleuchte für klinische oder medizinische sowie zahnmedizinische Einsatzbereiche ausgestaltet.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem, insbesondere in einer Ausgestaltung als Operationsleuchte weist mindestens ein Beleuchtungselement auf. Üblicherweise und vorzugsweise sind mehrere Beleuchtungselemente, beispielsweise ausgeführt als Licht-emittierende Dioden (LED) in dem Gehäuse angeordnet und bewirken eine Ausleuchtung eines außerhalb, insbesondere unterhalb oder, – in besonderen Situationen operativer Eingriffe auch oberhalb –, des Beleuchtungssystems befindlichen Ausleuchtbereiches. Der Ausleuchtbereich ist in Richtung einer vertikalen Mittelachse des Beleuchtungssystems des Beleuchtungssystems ausgerichtet. Der Ausleuchtbereich wird mit einem von dem mindestens einen Beleuchtungselement erzeugten Lichtbündel in Richtung einer vertikalen Mittelachse des Beleuchtungssystems ausgeleuchtet.
Ebenfalls außerhalb, vorzugsweise im Wesentlichen unterhalb oder oberhalb des Beleuchtungssystems befindet sich ein Bilderfassungsbereich.
Der Bilderfassungsbereich ist in Richtung der vertikalen Mittelachse des Beleuchtungssystems des Beleuchtungssystems ausgerichtet.
In einer Anwendung des Beleuchtungssystems als Operationsleuchte befindet sich in einer üblichen Einsatzkonstellation unterhalb der Operationsleuchte eine Liegefläche, ein Operationstisch oder ein dental-medizinischer Untersuchungsstuhl zu einer Aufnahme, bzw. Lagerung eines Patienten, welche als Ausleuchtbereich von der Operationsleuchte mit dem Lichtbündel beleuchtet werden. Auf einem solchen Operationstisch oder Untersuchungsstuhl werden beispielsweise medizinische Untersuchungen oder operative Eingriffe (Chirurgie, Endoskopie, Orthopädie) oder zahnmedizinische Behandlungen vorgenommen.
Die Operationsleuchte ist im Einsatz dabei derart ausgerichtet, dass das Lichtbündel den Ausleuchtbereich, d. h. die Liegefläche, den Operationstisch oder den dental-medizinischen Untersuchungsstuhl teilweise oder vollständig beleuchtet. Zusätzlich zum Ausleuchtbereich ergibt sich auf der Liegefläche, dem Operationstisch oder dem dental-medizinischen Untersuchungsstuhl ein Bilderfassungsbereich. Der Bilderfassungsbereich ist ein Bereich oder Teilbereich des Ausleuchtbereiches oder ein mit dem Ausleuchtbereich überlappender Bereich oder ein Teilbereich, der für eine Bilderfassung und/oder Bildaufzeichnung, beispielsweise zu Visualisierungs- oder Dokumentationszwecken während der Durchführung eines operativen Eingriffs von Interesse ist.
Die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung ist in dem Beleuchtungssystem mit der Bildeintrittsöffnung außerhalb der vertikalen Mittelachse ausgerichtet.
Damit die Bildinformationen aus dem Bilderfassungsbereich zu der im Gehäuse des Beleuchtungssystems, bzw. im Gehäuse der Operationsleuchte angeordneten opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung gelangen können, ist das optische Umlenkelement in dem Gehäuse des Beleuchtungssystems derart ausgerichtet, ein Abbild des Bilderfassungsbereiches zu der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung umzulenken.
Die Umlenkung des Abbildes des Bilderfassungsbereiches mittels des optischen Umlenkelementes auf die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung erfolgt dabei vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig.
Die Umlenkung des Abbildes des Bilderfassungsbereiches wird durch das optische Umlenkelement derart erreicht, dass das optische Umlenkelement eine zu der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung hinweisende verspiegelte Oberfläche ausgerichtete aufweist oder als ein Spiegel ausgebildet ist, der mit der verspiegelten Oberfläche zu der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung hin ausgerichtet ist.
Die verspiegelten Oberflächen oder der Spiegel können dabei planar oder gewölbt ausgebildet sein. In einer solchen, bevorzugten Ausführungsform des optischen Umlenkelementes sind die Spiegelflächen konkav- oder konvex-gewölbten Spiegelflächen dazu ausgebildet und vorgesehen, Anpassungen eines Bildausschnittes des Bilderfassungsbereiches in Dimension oder Lage, wie beispielsweise eine Wahl einer Ausdehnung des Bilderfassungsbereiches zu ermöglichen. Weitere Ausgestaltungen des optischen Umlenkelementes sind Ausgestaltungen als ein Prisma oder ein asphärisches, wie auch sphärisches optisches Element.
In einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Einstellung einer Oberflächenform oder einer Ausgestaltung der Wölbung mittels mechanischer, piezoelektrischer oder elektromotorischer Elemente vorgesehen ist, um das optische Umlenkelement im Einsatz der Operationsleuchte zu Anpassungen eines Bildausschnittes im Bilderfassungsbereich auch während des Betriebes der Operationsleuchte einzustellen.
Die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung ist beispielweise als eine Kamera mit einem opto-elektronischen Halbleitersensor, bevorzugt als eine Foto- oder eine Video Kamera mit hoher Bildauflösung (High Definition Video, HD: 800 mal 720 Pixel, Full-HD: 1920 mal 1080 Pixel) und einem großen Vergrößerungsbereich.
Der große Vergrößerungsbereich (Zoom) wird beispielsweise mit einer einstellbaren Vergrößerung von 0,1-fach bis 200-fach ausgebildet, welche üblicherweise aus einer Kombination einer optischen Vergrößerung im Bereich 0,1-fach bis 10-fach mit einer mittels digitaler Bildverarbeitung bewirkten sogenannten digitalen Vergrößerung im Bereich von 1-fach bis 30-fach in Kamerasystemen realisiert wird.
Die Ausrichtung der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung in dem Beleuchtungssystem außerhalb der vertikalen Mittelachse ist in einer bevorzugten Ausführungsform als eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Bildeintrittsöffnung der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung zu einer horizontalen Bezugsebene des Beleuchtungssystems ausgestaltet.
Die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung weist ein optisches Element zur Lichtführung, beispielsweise ausgebildet in Form eines Objektives, als Ausgestaltung der Bildeintrittsöffnung auf. Ein solches Objektiv dient dabei sowohl zu einer Entfernungseinstellung bei der Bilderfassung im Bilderfassungsbereich, wie auch zu einer Bereichsauswahl (Zoom) mittels der einstellbaren Vergrößerung.
Die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung ist zu einer Erfassung des umgelenkten Abbildes als ein projiziertes Abbild des Bilderfassungsbereiches ausgebildet, welches mittels der Umlenkung mittels des optischen Umlenkelementes, vorzugsweise im Wesentlichen horizontal, in dem Beleuchtungssystem zur opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung gelangt.
Die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung weist einen opto-elektronischen Sensor, welcher in üblicher Fachsprache auch Fotochip genannt wird, auf. Der opto-elektronischen Sensor ist ausgestaltet und dazu vorgesehen, die Bildinformationen des umgelenkten Abbildes des Bilderfassungsbereiches in eine Form von digitalen Signalen umzuwandeln und der Bildverarbeitungseinheit bereitzustellen, welche Farb- und/oder Graustufen- und/oder Helligkeitsinformationen des auf den opto-elektronischen Sensor projizierten Abbildes des Bilderfassungsbereiches repräsentieren.
Die Bildverarbeitungseinheit ist ausgebildet, die bereitgestellten digitalen Signale der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung weiter zu verarbeiten und dabei Veränderungen in einer horizontalen und vertikalen Bild-Perspektive des projizierten Abbildes des Bilderfassungsbereiches, welche durch das optische Umlenkelement bedingt sind, zu korrigieren und ein korrigiertes Abbild zu erstellen, welches hinsichtlich der Bild-Perspektive ein im Wesentlichen identisches Abbild des Bilderfassungsbereiches repräsentiert und ein Ausgangssignal bereitzustellen, welches das korrigierte Abbild repräsentiert.
Veränderungen in der horizontalen und vertikalen Bild-Perspektive des Abbildes des Bilderfassungsbereiches sind im Sinne der vorliegenden Erfindung durch Spiegelung an einer vertikalen Symmetrieachse bedingte Veränderungen des Abbildes hinsichtlich einer Vertauschung linksseitiger und rechtsseitiger Bildelemente miteinander oder durch Spiegelung an einer horizontalen Symmetrieachse bedingte Veränderungen des Abbildes hinsichtlich einer Vertauschung oberseitiger und unterseitiger Bildelemente miteinander.
Weitere Veränderungen in der horizontalen und vertikalen Bild-Perspektive des Abbildes des Bilderfassungsbereiches sind im Sinne der vorliegenden Erfindung durch besondere Ausgestaltungen des optischen Umlenkelementen bedingte Bild-Verzerrungen, welche sich beispielsweise bei Ausgestaltungen des optische Umlenkelementes als asphärische, sphärische konkav- oder konvex-gewölbte Spiegelflächen ergeben.
Ausgestaltungen des optischen Umlenkelementes mit konkav- oder konvex-gewölbten Spiegelflächen oder asphärischen oder sphärischen Flächen sind in einer bevorzugten Ausführungsform derart vorgesehen, dass damit Anpassungen in Dimensionen oder Lage eines Bildausschnittes des Bilderfassungsbereiches oder der Lage des Bilderfassungsbereiches ermöglicht sind.
Die Bildverarbeitungseinheit kann sowohl als eine separate Einheit in dem Beleuchtungssystem angeordnet sein, die Bildverarbeitungseinheit kann aber auch als Element oder Teilkomponente der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung ausgebildet und in dieser angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in oder vor der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung vor dem optischen Element zur Lichtführung eine Störlichtblende derart angeordnet ist, dass kein Streulicht, welches von dem mindestens einem Beleuchtungselement hervorgerufen wird, zu dem optischen Element zur Lichtführung-, und damit in die opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung hinein-, gelangen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das optische Umlenkelement zu einer Einstellung eines Mittelpunktes des Bilderfassungsbereiches in Relation zu einem Mittelpunkt des Ausleuchtbereiches beweglich und einstellbar ausgebildet. Das optische Umlenkelement kann dabei mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie Anordnungen von Scharnieren, Winkeln, Schrauben, Bolzen und Justagemitteln, wie Stell- oder Einstellschrauben in einem Winkel geneigt oder gekippt werden, sodass eine Lage des Bilderfassungsbereiches auf der unterhalb des Beleuchtungssystems angeordneten Liegefläche eingestellt werden kann. In einer besonderen Ausgestaltung dieser bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein oder mehrere elektromotorische Elemente mit zugehörigen Elementen zu einer Steuerung und einem Betrieb des der elektromotorischen Elementes oder der elektromotorischen Elemente vorgesehen sind, um das optische Umlenkelement im Einsatz der Operationsleuchte in Relation zu dem Mittelpunkt des Ausleuchtbereiches einzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das optische Umlenkelement im Wesentlichen zentriert auf der vertikalen Mittelachse der Operationsleuchte in dem Gehäuse der Operationsleuchte angeordnet. Das Umlenkelement ist dabei in einem Winkel von 45° zur vertikalen Mittelachse der Operationsleuchte angeordnet und dabei ausgerichtet, Bildinformationen aus dem Bilderfassungsbereich zu einer Projektion auf den in der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung angeordneten opto-elektronischen Halbleitersensor umzulenken.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind das optische Umlenkelement und die opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung im Wesentlichen nicht zentriert auf der vertikalen Mittelachse der Operationsleuchte in dem Gehäuse der Operationsleuchte angeordnet. Dadurch wird eine konstruktive Gestaltung der Operationsleuchte ermöglicht, bei der die Mittelachse der Operationsleuchte für eine Anordnung anderer oder weiterer Komponenten, beispielsweise für eine Anordnung eines zentralen und mittigen Handgriffs zur Bedienung der Operationsleuchte, beispielsweise ausgestaltet mit Bedienungselementen zur Beleuchtungs-Steuerung der Operationsleuchte, wie Hell/Dunkel-Einstellungen oder Fokus-Einstellungen für den Ausleuchtbereich reserviert bleibt.
In einer ersten Variante dieser weiter bevorzugten Ausführungsform sind das optische Umlenkelement und die opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung auf gleicher Seite außerhalb der vertikalen Mittelachse der Operationsleuchte in dem Gehäuse der Operationsleuchte angeordnet und das optische Umlenkelement in einem Winkel < 45°, vorzugsweise in einem Bereich von 30° bis 43° zur vertikalen Mittelachse der Operationsleuchte angeordnet und ausgerichtet, Bildinformationen aus dem Bilderfassungsbereich zu einer Projektion auf den in der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung angeordneten opto-elektronischen Halbleitersensor umzulenken.
In einer zweiten Variante dieser weiter bevorzugten Ausführungsform sind das optische Umlenkelement und die opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung auf verschiedenen Seiten außerhalb der vertikalen Mittelachse der Operationsleuchte in dem Gehäuse der Operationsleuchte angeordnet ist und das optische Umlenkelement ist in einem Winkel > 45°, vorzugsweise in einem Bereich 47° bis 60°, zur vertikalen Mittelachse der Operationsleuchte angeordnet und ausgerichtet, Bildinformationen aus dem Bilderfassungsbereich zu einer Projektion auf den in der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung angeordneten opto-elektronischen Halbleitersensor umzulenken.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die Operationsleuchte unterseitig mindestens ein lichtdurchlässiges Element auf, welches im Wesentlichen als eine geschlossene Fläche ausgebildet ist und das Gehäuse der Operationsleuchte im Wesentlichen vollständig abschließt. Dies lichtdurchlässige Element ist vorzugsweise als eine im Wesentlichen planare lichtdurchlässige Scheibe oder eine Anordnung von im Wesentlichen planaren lichtdurchlässigen Scheibenelemente, beispielsweise als eine Glas-, Mineralglas oder eine Kunststoffscheibe (Acrylglas, Plexiglas) ausgeführt.
Das lichtdurchlässige Element schließt dabei das mindestens eine Beleuchtungselement, die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung und das optische Umlenkelement innerhalb des Gehäuses nach Außen ab.
Dadurch ergibt sich als ein Vorteil, dass das mindestens eine Beleuchtungselement, die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung und das optische Umlenkelement von äußeren Beeinflussungen, wie Staub, Feuchtigkeit, weiteren Umwelteinflüssen, Infizierung mit Keimen, Krankheitserregern, Viren und somit einer Keimbelastung weitgehend verschont sind. Daraus resultiert als weiterer Vorteil, dass das mindestens eine Beleuchtungselement, die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung und das optische Umlenkelement hinsichtlich Material und Konstruktion nicht derart ausgestaltet werden müssen, dass sie einer hygienischen Aufbereitung mittels Sterilisation oder Desinfektion standhalten müssen. Die im Wesentlichen als geschlossene Fläche des mindestens einen lichtdurchlässigen Elementes lässt sich im Unterschied dazu in vorteilhafter Weise jedoch relativ einfach reinigen und hygienisch aufbereiten.
Durch das lichtdurchlässige Element hindurch treten die von dem mindestens einen Beleuchtungselement erzeugten Lichtbündel aus dem Beleuchtungssystem nach außerhalb zur Ausleuchtung des unterhalb des Beleuchtungssystems befindlichen Ausleuchtbereiches aus. Durch das lichtdurchlässige Element hindurch treten die Bildinformationen aus dem Bilderfassungsbereich in das Gehäuse der Operationsleuchte auf das optische Umlenkelement in das Gehäuse der Operationsleuchte ein.
In einer besonderen Ausgestaltung dieser weiter bevorzugten Ausführungsform ist das lichtdurchlässige Element als eine Anordnung mehrerer um die vertikale Mittelachse der Operationsleuchte angeordneter lichtdurchlässiger Segmente ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist unterseitig an der Operationsleuchte in oder an dem lichtdurchlässigen Element, symmetrisch zur vertikalen Mittelachse ein Handgriff auf einem für eine Befestigung des Handgriffs ausgebildeten Befestigungssockel angeordnet. Der Befestigungssockel ermöglicht eine Trennbarkeit des Handgriffs von der Operationsleuchte. Dies ergibt den Vorteil, dass der Handgriff und das lichtdurchlässige Element, beispielsweise nach einer Verwendung der Operationsleuchte während eines operativen Eingriffs, unabhängig voneinander einer unterschiedlichen hygienischen Aufbereitung unterzogen werden können. So kann der Handgriff beispielsweise einer Dampf-Sterilisation im Autoklaven unterzogen werden, während das lichtdurchlässige Element, insbesondere in einer Ausgestaltung als geschlossene und planare Glas- oder Kunststoffscheibe einer Wisch-Desinfektion mit einer Reinigungsflüssigkeit unterzogen werden kann.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das lichtdurchlässige Element als ein um die vertikale Mittelachse der Operationsleuchte angeordneter lichtdurchlässiger Kreisring oder eine Mehrzahl von lichtdurchlässigen Kreisringsegmenten. ausgebildet ist, der/die mit einem äußeren Dichtungselement gegen das Gehäuse der Operationsleuchte abgedichtet ist und mit einem inneren Dichtungselement gegen den Befestigungssockel abgedichtet ist/sind.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Hilfe einer schematischen Darstellung eines Beleuchtungssystems mit Hilfe folgender Figuren und der zugehörigen Figurenbeschreibungen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert.
Es zeigen:
1a eine schematische Ansicht eines Beleuchtungssystems in einer schematischen Ansicht in einer ersten Einsatzposition,
1b eine schematische Ansicht eines Beleuchtungssystems in einer schematischen Ansicht in einer weiteren Einsatzposition,
2 eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer Bilderfassung in dem Beleuchtungssystem bezogen auf die schematische Ansicht nach 1a.
Die 1a und 1b zeigen ein Beleuchtungssystem 1.
Die 1a und 1b zeigen das Beleuchtungssystem 1 in einer ersten und in einer weiteren Einsatzposition. Die 1a und 1b werden in einer gemeinsamen Figurenbeschreibung näher erläutert. Die Darstellungen nach den 1a und 1b sind nicht maßstäblich, Elemente, welche in den1a und 1b identisch oder gleichartig ausgebildet sind, werden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
In der 1a ist ein Beleuchtungssystem 1 gezeigt, welches eine Vielzahl von Leuchtelementen 3, welche vorzugsweise als LEDs ausgebildet sind, aufweist.
Das Beleuchtungssystem 1 weist ein Gehäuse 10 auf, sodass sich aus Gehäuse 10 und den Leuchtelementen 3 eine Operationsleuchte 11 ergibt. In dem Gehäuse 10 der Operationsleuchte 11 ist eine als Kamera ausgebildete opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung 5 angeordnet. Weiterhin ist ein optisches Umlenkelement 9, welches als ein Spiegel, als ein Prisma oder ein sphärisches oder asphärisches optisches Element oder als ein zumindest einseitig verspiegeltes, flächiges Element ausgebildet ist, im optischen Strahlengang in der Nähe der Kamera 5 angeordnet.
In dieser Ausführungsform nach den 1a und 1b ist die Operationsleuchte 11 im Wesentlichen mit einem halbkreisförmiges Gehäuse 10 mit einer Unterseite 12 ausgestaltet. Damit ergibt sich eine im Wesentlichen halbkugelförmige Außenkontur der Operationsleuchte 11. An der Unterseite 12 der Operationsleuchte 11, bzw. der Unterkante 12 der Operationsleuchte 11 ist ein lichtdurchlässiges Konstruktionselement 13 angeordnet. Dies lichtdurchlässige Konstruktionselement 13 ist als eine Scheibe, beispielsweise als eine Glas-, Mineralglas oder eine Kunststoffscheibe (Acrylglas, Plexiglas) ausgestaltet, sodass einerseits das Licht der Leuchtelemente 3 aus der Operationsleuchte 11 nach außen dringen kann, sowie andererseits Licht bzw. Bildinformationen von außen zu dem optischen Umlenkelement 9 gelangen können. Das optische Umlenkelement 9 ist ausgebildet, Bildinformationen, die von Seiten der Unterkante 12 durch das lichtdurchlässige Konstruktionselement 13 in die Operationsleuchte 11 hineingelangen auf die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung 5 (Kamera) umzulenken.
Mittig in dem lichtdurchlässigen Konstruktionselement 13 ist ein Befestigungssockel 8 für einen Handgriff 7 angeordnet. Dieser Befestigungssockel 8 dient der Aufnahme des Handgriffs 7. Über diesen Handgriff 7 kann die Operationsleuchte 11 im Raum bewegt werden.
Folgende Bewegungen im Raum sind typischer Weise bei einer Operationsleuchte 11 dieser Art, wie in 1a und 1b gezeigt möglich:

– Eine Anhebung und/oder eine Absenkung der Operationsleuchte 11 parallel zu einer horizontalen Ebene 60, beispielsweise einem Fußboden in einem Operationsraum,
– eine seitliche, parallele Verschiebung der Operationsleuchte 11 im Raum,
– eine Verschwenkung/Verkippung der Operationsleuchte 11 im Raum, sodass sich eine Anordnung 120, 77' der Operationsleuchte 11 im Raum, wie in der 1b gezeigt, ergibt.

Die für die Halterung der Operationsleuchte 11 an einer Decke oder an einem Stativ erforderlichen Elemente, sowie konstruktive Elemente zur Drehung, Anhebung, Absenkung oder Verschiebung der Operationsleuchte 11, wie beispielsweise Sockelelemente, Rohrelemente, Bügel, Gelenke, Schrauben, Bolzen und dergleichen, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in dieser 1a, sowie in der 1b, nicht mit gezeigt.
In der 1a ist die Operationsleuchte 11 mit der Unterkante 12 der horizontalen Bezugsebene des Beleuchtungssystems 120 parallel ausgerichtet und zur horizontalen Ebene 60 (Fußboden), sowie weiteren in den 1a und 1b eingezeichneten horizontalen Bezugsebenen 61, 62, 63 ausgerichtet, gezeigt. In dieser 1a ist die Operationsleuchte 11 in vertikaler Lage im Raum mit der vertikalen Mittelachse 77 mit identischer Achslage mit der vertikalen Raumachse 71 gezeigt. Die vertikale Raumachse 71 bildet mit der horizontalen Ebene 60 (Fußboden) einen rechten Winkel aus.
Die 1b zeigt die identische Operationsleuchte 11, – wie in 1a in waagerechter Ausrichtung 100 gezeigt –, in einer gekippten, bzw. schräg gestellten Ausrichtung 100'.
Die Operationsleuchte 11 umfasst neben der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (Kamera), dem optischen Umlenkelement 9 und den Leuchtelementen 3 im Inneren des Gehäuses 10 als weitere Komponenten eine Bildverarbeitungseinheit 52, eine Bild- und Ausgabeeinheit 55, eine optionale Antenne 56 und eine Energieversorgungseinheit 53 zur Versorgung der Leuchtelemente 3, bzw. der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung 5, der Bildverarbeitungseinheit 52 und der Bild- und Ausgabeeinheit 55.
Die Elemente 52, 53, 55, 56 sind lediglich in der 1a gezeigt, in der 1b sind die Elemente 52, 53, 55, 56 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit gezeigt.
Üblicherweise in einer Operationsleuchte 11 zusätzlich vorhandene Elemente und zur Bedienung der Leuchtelemente 3, sowie der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung 5, erforderliche Komponenten, wie beispielsweise Taster, Schalter oder Anzeigeelemente sind in den 1a und 1baus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit dargestellt. In den 1a und 1b ist unterhalb der Operationsleuchte 11 ein Operationstisch 20 als eine Liegefläche 21 gezeigt.
Die Liegefläche 21 ist im Wesentlichen parallel zur horizontalen Ebene 60 (Fußboden) mit Stützelementen 22 gezeigt. Die Oberfläche der Liegefläche 21 bildet mit der zweiten horizontalen Bezugsebene 62, welche parallel zur horizontalen Ebene 60 (Fußboden) ausgerichtet ist, eine gemeinsame Ebene aus.
Die Liegefläche 21 weist eine Oberseite 210, als ein Kopfteil der Liegefläche 21, und weist eine Unterseite 211, als ein Fußteil der Liegefläche 21, auf. Sind in der Operationsleuchte 11 die Leuchtelemente 3 in der Funktion aktiviert und erzeugen ein Licht, so ergibt sich auf der Liegefläche 21 ein Ausleuchtbereich S1, 23 in der 1a, bzw. ein Ausleuchtbereich S1', 25 in der 1b. Der Ausleuchtbereich S1, 23 bzw. S1', 25 werden in diesen 1a und 1b durch gestrichelte Linien als seitliche Begrenzungen des Ausleuchtbereiches 88, bzw. 88', sowie durch einen Mittelpunkt des Ausleuchtbereiches 80, bzw. 80' auf der Liegefläche 21 schematisch dargestellt. Der Ausleuchtbereich S1, 23, bzw. S1', 25 stellt einen Bereich auf der Liegefläche 21 dar, dessen Beobachtung bzw. Erfassung durch eine opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung 5 (Kamera) im Laufe der Durchführung einer Operation, beispielsweise zu Dokumentationszwecken, von Interesse ist. Damit ergibt sich auf der Liegefläche 21 in den 1a und 1b als Teilmenge des Ausleuchtbereiches S1, 23, bzw. S1', 25 ein Bilderfassungsbereich S2, 24, bzw. ein Bilderfassungsbereich S2', 26. In der Darstellung nach 1a sind ein Mittelpunkt 90 des Bilderfassungsbereichs S2, 24 mit dem Mittelpunkt 80 des Ausleuchtbereichs auf der Liegefläche 21 übereinstimmend. In der 1b ergibt sich bedingt durch die Verkippung/Verschwenkung der Operationsleuchte 11 für einen Mittelpunkt des Bilderfassungsbereichs 90' eine vom Mittelpunkt des Ausleuchtbereichs 80' abweichende Lage auf der Liegefläche 21.
In den 1a und 1b ist an den Mittelpunkt des Bilderfassungsbereichs 90, 90' jeweils eine Mittelachse des Bilderfassungsbereichs 91, bzw. 91' dargestellt, die von der Liegefläche 21 zur Unterkante 12 der Operationsleuchte 11 in die Operationsleuchte 11 hinein nahezu mittig auf das des optische Umlenkelement 9 gerichtet ist. Weiterhin sind Begrenzungen des Bilderfassungsbereichs S2, bzw. S2' in gestrichelten Linien 93, 95 bzw. 93', 95' in den 1a und 1b dargestellt. Damit ergeben sich eine obere Begrenzung des Bilderfassungsbereichs S2, bzw. S2' mit den Strichlinien 93, bzw. 93' und eine untere Begrenzung des Bilderfassungsbereichs S2, bzw. S2' mit den Strichlinien 95, bzw. 95' auf der Liegefläche 21. Für die von der Liegefläche 21 zum Umlenkelement 9 gezeigte und ausgerichtete Mittelachse des Bilderfassungsbereichs 91, bzw. 91' ist auf dem Umlenkelement 9 eine im rechten Winkel zur Mittelachse 91, 91' des Bilderfassungsbereichs verlaufende mittlere Projektionsachse 99 gezeigt. Die mittlere Projektionsachse 99 symbolisiert den Eintritt von Bildinformationen vom Umlenkelement 9 über eine Störlichtblende 51 hinein in die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung 5 (Kamera). Die Störlichtblende 51 verhindert eine Beeinflussung der Bilderfassung durch möglicherweise vorhandenes Streu- oder Störlicht, welches von der Leuchtelementen 3 im Innern der Operationsleuchte 11 verursacht sein könnte.
Für eine genaue Darstellung der Zusammenhänge der Bilderfassungsbereiche S2, 24 und S2', 26 mit Erzeugung des Abbildes S2'' 28 (2), Bildgebung und Bilderfassung mit der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung 5 wird an dieser Stelle auf die Detailzeichnungen mit Ausführungen dazu in der 2 verwiesen.
An dieser Stelle sei in der Beschreibung zu den 1a und 1b dazu nur insoweit ausgeführt, dass die Bildverarbeitungseinheit 52 eine sich am Objektiv 58 (2) der Kamera 5 durch das Umlenkelement 9 bedingte Spiegelung des Abbildes S2'' 28 (2) ausgleicht und mittels der Bild- und Ausgabeeinheit 55 ein seitenkorrektes und hinsichtlich der Ausrichtung von Fußteil 211 und Kopfteil 210 der Liegefläche 21 korrektes Abbild bereitgestellt wird. Zusammenfassend ergibt sich damit, dass die Operationsleuchte 11 sowohl in der waagrechten Ausrichtung 100, sowie auch in der gekippten/geschwenkten Ausrichtung 100' eine Erfassung des Bilderfassungsbereiches S2, 24 bzw. S2', 26 ermöglicht, welcher sich bei einer Veränderung der Lage der Operationsleuchte 11 im Raum mit dem Ausleuchtbereich S1, 23 bzw. S1', 25 synchron auf der Liegefläche 21 mitbewegt, wenn Veränderungen der Lage der Operationsleuchte 11 im Raum, wie eine Verkippung/Verschwenkung, eine Absenkung oder Anhebung der Operationsleuchte in vertikaler Achsausrichtung 71 oder eine seitliche Verschiebung der Operationsleuchte 11 über der Liegefläche 21 vorgenommen wird. Vorteilhaft dabei ist, dass die Lageänderung mit Änderung der Lage des Ausleuchtbereiches S 23, S1' 26, insbesondere bei Verkippung/Verschwenkung in den zwei Achsausrichtungen 77, 120 der Operationsleuchte 11 relativ zu den zwei Raumachsen 71, 60, 51, 62, 63 lediglich durch nur einen, mittig unterhalb der Operationsleuchte 11 an der Unterseite der Operationsleuchte 12 angeordneten, Handgriff 7 erfolgen kann, was wesentliche Vorteile hinsichtlich der Ergonomie im Verlauf einer Operation aufweist. Diese ergonomischen Vorteile ergeben sich insbesondere dadurch, dass der Handgriff 7 gleichsam wie eine Art „Zeiger” (Pointer/Zeigefinger) automatisch mit seiner Unterkante bei jeder Bewegung der Operationsleuchte 11 auch auf den Mittelpunkt 80, 80' des Ausleuchtbereiches S1 23, bzw. S1' 25 weist. Vorzugsweise ist in den Handgriff 7 eine, in den 1a und 1b nicht gezeigte, punktförmige Lichtquelle (Laserpointer) anordenbar, um eine verbesserte Wirkung des Handgriffs 7 als „Zeiger” zu erzielen.
Die Anordnung der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung 5 (Kamera) in der Operationsleuchte 11 schränkt damit die Handhabung der Operationsleuchte 11 in keiner Weise ein, wie es beispielsweise der Fall sein würde, wenn die Kamera 5 mittig anstatt des Handgriffs 7 unterseitig an der Operationsleuchte 12 angeordnet sein würde. Durch die Lage der Kamera 5 seitlich in Verbindung mit der Mittelachse 77, 77' der Operationsleuchte 11 dem optischen Umlenkelement 9 (Spiegel) wird eine Möglichkeit geschaffen, die ergonomischem Vorteile der mittigen Handhabungsführung mit dem Handgriff 7 zu erhalten und dabei den Mittelpunkt des Ausleuchtbereiches 80, bzw. 80' nahezu identisch mit dem Mittelpunkt des Bilderfassungsbereiches 90, bzw. 90' auf der Liegefläche 21 zu ermöglichen. Als weiterer Vorteil der Anordnung aus optischem Umlenkelement 9 (Spiegel) und einer waagrecht zur Unterkante 12 der Operationsleuchte 11 angeordneten, oberhalb der Unterkante 12 der Operationsleuchte angeordneten Kamera 5 in Verbindung mit dem optischen Umlenkelement 9 ergibt sich daraus, dass die Bauform (Länge, Durchmesser) bei der äußeren Gestaltgebung unterhalb der Operationsleuchte 11 mit dem Handgriff 7 keine Berücksichtigung finden muss. So ist beispielsweise ermöglicht, eine Kamera 5 mit großer Bauform, welches sich beispielsweise durch Anforderungen an die optischen Eigenschaften (Vergrößerungsbereich, Zoom, Naheinstellbereich, Lichtstärke) ergibt, im Inneren des Gehäuses 10 des Beleuchtungssystems 1 in der Operationsleuchte 11 zu realisieren.
Die 2 zeigt das Beleuchtungssystem 1, wie bereits in den 1a und 1b dargestellt, mit einer Hervorhebung der Funktionsweise der Bilderfassung mit der Kamera 5 und der Bildumlenkung mittels des optischen Umlenkelementes 9.
Gleiche Elemente in der 2 und in den 1a, 1b sind in der 2 mit den gleichen Bezugsziffern wie in den 1a, 1b bezeichnet. Es wird in der 2 in einer schematischen Darstellung die Wirkungsweise der mittels des optischen Umlenkelementes 9 hervorgerufenen Bildumlenkung gezeigt. Die Darstellung erfolgt bezogen auf die erste Einsatzposition mit waagerechter Ausrichtung 100 der Operationsleuchte 11, wie in der 1a gezeigt. Die 2 zeigt damit die Operationsleuchte 11 mit dem Gehäuse 10 mit schematischen Elementen der optoelektronischen Einheit zur Bilderfassung 5 (Kamera) in der waagerechten Ausrichtung 100 der Operationsleuchte 11 gemäß der 1a. Die Darstellung nach der 2 ist nicht maßstäblich und in der Darstellung der Komponenten im Maßstab auch nicht mit der 1a identisch oder vergleichbar.
Die Operationsleuchte 11 befindet sich in dieser Darstellung 100 nach dieser 2 in räumlicher Ausrichtung parallel mit der Unterkante 12 zur horizontalen Ebene 60 (Fußboden) mit der ersten horizontalen Bezugsebene 61 in der dritten horizontalen Bezugsebene 63. Als wesentliche optische und elektronische Bestandteile der Kamera 5 sind lediglich ein Objektiv 58, ausgeführt als eine Linse mit Wirkung als ein optisches Element zur Lichtführung, ein optoelektronischer Halbleitersensor, oftmals auch als Fotochip 59 bezeichnet, schematisch im Gehäuse 10 des Beleuchtungssystems 1 dargestellt. Weitere Elemente zur mechanischen Fixierung oder Steuerung der Kamera 5 sind nicht mit gezeigt, ebenso wenig wie optische Elemente oder zur Einstellung der Vergrößerung. Die Leuchtelemente 3 sind in dieser 2 lediglich angedeutet.
Die Bildverarbeitungseinheit 52 ist schematisch gezeigt, die Energieversorgungseinheit 53 (1a, 1b) und Bild- und Datenausgabeeinheit 55 (1a, 1b) sind aus Gründen der Übersichtlichkeit, ebenso wie der Befestigungssockel 8 (1a, 1b) für den Handgriff 7, wie der Handgriff 7 (1a, 1b) selbst, nicht gezeigt. Es ist schematisch die Liegefläche 21 wie in den 1a und 1b, allerdings ohne die Stützelemente 22 (1a, 1b) gezeigt. Die Liegefläche 21 befindet sich in räumlicher Ausrichtung parallel zur horizontalen Ebene 60 (Fußboden) mit der ersten horizontalen Bezugsebene 61 in der zweiten horizontalen Bezugsebene 62.
Die Liegefläche 21 weist eine Oberseite 210 als ein Kopfteil der Liegefläche 21 und eine Unterseite 211 als ein Fußteil der Liegefläche 21 auf. Kopfteil 210 und Fußteil 211 der Liegefläche 21 entsprechen hierbei der Situation im Operationssaal, wo an einem Teil der Liegefläche 21 ein Patient mit Kopf und Oberkörper liegend, beispielsweise für einen chirurgischen Eingriff während einer Operation vorbereitet wird. Ebenso wie die Leuchtelemente 3 in dieser 2 nur andeutungsweise gezeigt sind, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit und zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung in dieser 2 der Ausleuchtbereich S1 23 (1a), sowie die zugehörigen seitlichen Begrenzungen 88 und der Mittelpunkt des Ausleuchtbereichs 80, nicht mit dargestellt. Das optische Umlenkelement 9 ist in einem Winkel β 97 zur vertikalen Mittelachse 77 der Operationsleuchte 11 und in einem Winkel α 96 zur horizontalen Bezugsebene 120 des Beleuchtungssystems 1, parallel zur Unterseite 12 der Operationsleuchte 11 angeordnet. Bei einer Anordnung des optischen Umlenkelements 9 in der vertikalen Mittelachse 77 der Operationsleuchte 11 würde sich sowohl für den Winkel α 96, wie auch für den Winkel β 97 jeweils ein Winkel von 45° ergeben, da dabei die Bildumlenkung des Bilderfassungsbereichs S2 24 zum optoelektronischen Halbleitersensor 59 (Fotochip) zueinander nahezu rechtwinklig wäre.
In der Anordnung von Umlenkelement 9 und Kamera 5 gemäß der vorliegenden Erfindung, gezeigt in den 1a, 1b, und 2 ergeben sich die Winkel α 96, bzw. β 97 abweichend von jeweils 45° dadurch, dass der Bildeintritt in die Unterkante 12 der Operationsleuchte 11 außermittig zur Mittelachse 77 der Operationsleuchte 11 und auch das Umlenkelement 9 außermittig zur Mittelachse 77 der Operationsleuchte 11 angeordnet sind, der Mittelpunkt des Bilderfassungsbereiches S2 24 aber mittig auf dem optoelektronischen Halbleitersensor 59 (Fotochip) abgebildet werden soll. Die außermittige Lage des Umlenkelements 9 in der Operationsleuchte 11 bedingt eine Verkippung des optischen Umlenkelements 9 in der Gestalt, dass der Winkel α 96 zur horizontalen Bezugsebene 120 einen Winkelbereich von typischerweise 30° bis 43°, d. h. α < 45° aufweist und der Winkel β 97 zur vertikalen Mittelachse 77 einen Winkelbereich von typischerweise 47° bis 60°, d. h. β > 45° aufweist. Die jeweiligen Winkel α 96 und β 97 ergeben sich dabei konstruktiv je nach Abstand zwischen Umlenkelement 9 und Kamera 5, dem Abstand des Umlenkelementes 9 von der Mittelachse 77 der Operationsleuchte 11, sowie den im Einsatz des Beleuchtungssystems 1 als Normalsituation angenommen Abstand zwischen Operationsleuchte 11 und Liegefläche 21. Auf der Liegefläche 21 sind Bilderfassungspunkte A 41 und B 43, gezeigt. Weiterhin ist auf der Liegefläche 21 der Mittelpunkt 90 des Bilderfassungsbereichs auf der Liegefläche 21 in nahezu mittiger Lage zwischen den Bilderfassungspunkten A 41 und B 43 dargestellt.
Es ist veranschaulicht, wie der Bilderfassungspunkt A 41 umgelenkt mittels des optischen Umlenkelements 9 durch das Objektiv 58 hindurch als Bildprojektionspunkte A' 45 auf den optoelektronischen Halbleitersensor 59 gelangt. Desgleichen ist veranschaulicht, wie der Bilderfassungspunkt B 43, umgelenkt mittels des optischen Umlenkelementes 9 durch das Objektiv 58 als bildprojektionspunkt B' 47 ebenfalls auf den optoelektronischen Halbleitersensor 59 gelangt.
Auf dem optoelektronischen Halbleitersensor 59 ergibt sich damit eine Projektion des Bilderfassungsbereichs S2'' 28. Diese Projektion des Bilderfassungsbereichs S2'' 28 ist gegenüber dem Bilderfassungsbereich S2 24 spiegelverkehrt. Im unteren Teil der 2 sind zwei schematische Gesichter, – ausgeführt als Piratengesichter mit Augenklappe –, gezeigt, welche den Bilderfassungsbereich S2 24, und die Projektion des Bilderfassungsbereichs S2'' 28 auf den Fotochip 59 schematisch andeuten sollen. Der Bilderfassungspunkt A 41, sowie der Bildprojektionspunkt A' 45 werden durch einen dargestellten Mundbereich 37 veranschaulicht. Der Bilderfassungspunkt B 43, wie auch der Bildprojektionspunkt B' 47 werden durch ein Auge, welches mit einer Augenklappe 35 abgedeckt ist, veranschaulicht. Damit ergibt sich eine beispielhafte Ansicht 31 für den Bilderfassungsbereich S2 24, welche einer Lagerung eines Patienten auf der Liegefläche 21 im Bilderfassungsbereich S2 24 nahekommt. Dazu ergibt sich dann die zugehörige, mit dem optischen Umlenkelement 9 gespiegelte Ansicht auf dem optoelektronischen Halbleitersensor 59 als beispielhafte Ansicht 33 für eine Projektion 28 des Bilderfassungsbereichs S2 24. Die in dieser 2 als Teil der Operationsleuchte gezeigte und in dem Beleuchtungssystem 1 angeordnete Bildverarbeitungseinheit 52 ist dazu ausgestaltet, aus einem Signal 528, welches von dem opto-elektronischen Halbleitersensor 59 erzeugt und bereitgestellt wird und welches die Projektion des Bilderfassungsbereichs S2'' repräsentiert, ein Signal 529 für ein korrigiertes Bild S2'' 29 der Projektion des Bilderfassungsbereichs S2 24 zu erzeugen und für eine weitere Bearbeitung in der Bild- und Datenausgabeeinheit 55 (1a, 1b) bereitzustellen.
Die beispielhaften Ansichten 31, 33 zeigen deutlich, dass die Projektion an einer Spiegelachse 70 im Bilderfassungsbereich S2 24 derart gespiegelt ist, dass sich ein auf dem Kopf stehendes Spiegelbild auf dem optoelektronischen Halbleitersensor 59 ergibt. Die Spiegelachse 70 verläuft dabei durch den Mittelpunkt 90 des Bilderfassungsbereichs S2 24 auf der Liegefläche 21. In der 2 sind zur Orientierung an den 1a und 1b ebenfalls die horizontale Ebene 60 (Fußboden), sowie die horizontalen Bezugsebenen 61, 62, 63, wie auch die vertikale Raumachse 71 und die vertikale Mittelachse 77 der Operationsleuchte 11 eingezeichnet. Die in dieser 2 nicht näher im Detail beschriebenen Komponenten, wie sie sich in den 1a und 1b wiederfinden lassen, sind in dieser 2 identisch angeordnet, wie in der 1a mit der Darstellung der waagerechten Ausrichtung 100 der Operationsleuchte 11.
Bezugszeichenliste

1: Beleuchtungssystem
3: Leuchtelemente, LED's
5: opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung, Kamera
7: Handgriff
8: Befestigungssockel
9: Optisches Umlenkelement
10: Gehäuse des Beleuchtungssystems
11: Operationsleuchte
12: Unterkante, Unterseite der Operationsleuchte 11
13: Licht durchlässiges Element
20: Operationstisch
21: Liegefläche
22: Stützelemente der Liegefläche
23: Ausleuchtbereich S1
24: Bilderfassungsbereich S2, Teilbereich des Ausleuchtbereichs S1 23
25: Ausleuchtbereich S1'
26: Bilderfassungsbereich S2', Teilbereich des Beleuchtungsbereichs S1' 25
28: Projektion des Bilderfassungsbereiches S2'',
29: Korrigiertes Bild S2''' der Projektion des Bilderfassungsbereiches S2''
31: Beispielhafte Ansicht für einen Bilderfassungsbereich S2 24
33: Beispielhafte Ansicht für eine Projektion 28 des Bilderfassungsbereich S2
41: Bilderfassungspunkt A
43: Bilderfassungspunkt B
45: Bildprojektionspunkt A''
47: Bildprojektionspunkt B''
51: Störlichtblende
52: Bildverarbeitungseinheit
53: Energieversorgungseinheit
55: Bild- und Datenausgabeeinheit
56: Antenne
58: optisches Element zur Lichtführung, Linse, Objektiv, Bildeintrittsöffnung
59: opto-elektronischer Halbleitersensor, Fotochip
60: horizontale Ebene, Fußboden
61: erste horizontale Bezugsebene
62: zweite horizontale Bezugsebene
63: dritte horizontale Bezugsebene
70: Spiegelachse der beispielhaften Ansicht im Bilderfassungsbereich S2 24
71: vertikale Raumachse, vertikale Bezugsebene
77, 77': vertikale Mittelachse der Operationsleuchte 11
80, 80': Mittelpunkt des Ausleuchtbereichs auf der Liegefläche 21
88, 88': seitliche Begrenzungen des Ausleuchtbereichs S1, bzw. S1'
90, 90': Mittelpunkt des Bilderfassungsbereichs auf der Liegefläche 21
91, 91': Mittelachse des Bilderfassungsbereichs
93, 93': obere Begrenzung des Bilderfassungsbereichs S2
95, 95': untere Begrenzung des Bilderfassungsbereichs S2'
96: Winkel α gegen die Horizontale Bezugsebene des Beleuchtungssystems
97: Winkel β gegen die vertikale Mittelachse der Operationsleuchte 11
99: Mittlere Projektionsachse des Abbildes des Bilderfassungsbereiches S2,
100: waagerechte Ausrichtung der Operationsleuchte 11
100': gekippte Ausrichtung der Operationsleuchte 11
993: obere Projektionsgrenze des Abbildes des Bilderfassungsbereiches S2
995: untere Projektionsgrenze des Abbildes des Bilderfassungsbereiches S2
120: Horizontale Bezugsebene des Beleuchtungssystems, parallel zur Unterseite 12 der Operationsleuchte 11
210: Oberseite, Kopfteil der Liegefläche 21
211: Unterseite, Fußteil der Liegefläche 21
528: Signal des opto-elektronischen Halbleitersensors 59
529: Signal eines korrigierten Bild S2''

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0501088 B1 [0004]
WO 1999/009878 A1 [0004]
US 4915626 [0004]
EP 2169965 B1 [0004, 0004]
US 2011/0037840 [0004]

Claims

Beleuchtungssystem (1), insbesondere Operationsleuchte (11), mit – mindestens einem Beleuchtungselement (3) zu einer Ausleuchtung eines außerhalb des Beleuchtungssystems (1) in Richtung einer vertikalen Mittelachse (77, 77') des Beleuchtungssystems (1) ausgerichteten und befindlichen Ausleuchtbereiches (23, 25) mit einem von dem mindestens einen Beleuchtungselement (3) erzeugten Lichtbündel (80, 80', 88, 88'), – einem optischen Umlenkelement (9) zur Umlenkung eines Abbildes (28, 45, 47) eines außerhalb des Beleuchtungssystems (1) in Richtung der vertikalen Mittelachse (77, 77') des Beleuchtungssystems (1) ausgerichteten Bilderfassungsbereiches (24, 26, 41, 43), – einer opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) mit einem optischen Element (58) zur Lichtführung als eine Bildeintrittsöffnung, – einer Bildverarbeitungseinheit (52), wobei – die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung (5) und das optische Umlenkelement (9) in einem gemeinsamen Gehäuse (10) in dem Beleuchtungssystem (1) angeordnet sind, – die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung (5) mit der Bildeintrittsöffnung (58) in dem Beleuchtungssystem (1) außerhalb der vertikalen Mittelachse (77, 77) ausgerichtet ist, – das optische Umlenkelement (9) derart in dem Beleuchtungssystem (1) ausgerichtet ist, dass das optische Umlenkelement (9) eine Umlenkung des Abbildes (28, 45, 47) des Bilderfassungsbereiches (24, 26, 41, 43) auf die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung (5) bewirkt, – die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung (5) zu einer Erfassung des umgelenkten Abbildes (28, 45, 47) des Bilderfassungsbereiches (24, 26, 41, 43) ausgebildet ist, welches im Wesentlichen horizontal in dem Beleuchtungssystem (1) zur opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) gelangt, – die Bildverarbeitungseinheit (52) ausgebildet ist, Veränderungen (45, 47) (Manipulationen, Verfremdungen) in einer horizontalen und vertikalen Bild-Perspektive des Abbildes (28, 45, 47) des Bilderfassungsbereiches (24, 26, 41, 43), welche durch das optische Umlenkelement (9) bedingt sind, zu korrigieren und ein korrigiertes Abbild (29) zu erstellen, welches hinsichtlich der Bild-Perspektive ein im Wesentlichen identisches Abbild (29) des Bilderfassungsbereiches (24, 26, 41, 43) repräsentiert und ein Ausgangssignal (529) bereitzustellen, welches das korrigierte Abbild (29) repräsentiert.
Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Ausrichtung der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) in dem Beleuchtungssystem (1) außerhalb der vertikalen Mittelachse (77, 77') als eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Bildeintrittsöffnung (58) opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) zu einer horizontalen Bezugsebene (120) des Beleuchtungssystems (1) ausgestaltet ist.
Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei an, in oder vor der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) vor dem optischen Element (58) zur Lichtführung eine Störlichtblende (51) derart angeordnet ist, dass kein Streulicht, welches von dem mindestens einem Beleuchtungselement (3) hervorgerufen wird, zu dem optischen Element (58) zur Lichtführung gelangen kann.
Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei das optische Umlenkelement (9) zu einer Einstellung eines Mittelpunktes (90, 90') des Bilderfassungsbereiches (24, 26, 41, 43) in Relation zu einem Mittelpunkt (80, 80') des Ausleuchtbereiches (23, 25) beweglich und einstellbar ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Umlenkelement (9) im Wesentlichen zentriert auf der vertikalen Mittelachse (77, 77') der Operationsleuchte (11) in dem Gehäuse (10) der Operationsleuchte (11) angeordnet ist und das optische Umlenkelement (9) in einem Winkel (97) von 45° zur vertikalen Mittelachse (77, 77') der Operationsleuchte (11) angeordnet und ausgerichtet ist, Bildinformationen (90, 90', 41, 43) aus dem Bilderfassungsbereich (24, 26, 41, 43) zu einer Projektion (28, 45, 47) auf einen in der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) angeordneten Halbleitersensor (59) umzulenken.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Umlenkelement (9) und die opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) auf gleicher Seite außerhalb der vertikalen Mittelachse (77, 77') der Operationsleuchte (11) in dem Gehäuse (10) der Operationsleuchte (11) angeordnet ist und das optische Umlenkelement (9) in einem Winkel β (97) < 45°, vorzugsweise in einem Bereich von 30° bis 43°, zur vertikalen Mittelachse (77, 77') der Operationsleuchte (11) angeordnet und ausgerichtet ist, Bildinformationen (90, 90', 41, 43) aus dem Bilderfassungsbereich (24, 26, 41, 43) zu einer Projektion (28, 45, 47) auf einen in der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) angeordneten Halbleitersensor (59) umzulenken.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei das optische Umlenkelement (9) und die opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) auf verschiedenen Seiten außerhalb der vertikalen Mittelachse (77, 77') der Operationsleuchte (11) in dem Gehäuse (10) der Operationsleuchte (11) angeordnet ist und das optische Umlenkelement (9) in einem Winkel β (97) > 45°, vorzugsweise in einem Bereich von 47° bis 60°, zur vertikalen Mittelachse (77, 77') der Operationsleuchte (11) angeordnet und ausgerichtet ist, Bildinformationen (90, 90', 41, 43) aus dem Bilderfassungsbereich (24, 26, 41, 43) zu einer Projektion (28, 45, 47) auf einen in der opto-elektronischen Einheit zur Bilderfassung (5) angeordneten Halbleitersensor (59) umzulenken.
Beleuchtungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Operationsleuchte (11) unterseitig (12) mindestens ein lichtdurchlässiges Element (13) aufweist, welches im Wesentlichen als eine geschlossene Fläche ausgebildet ist und das Gehäuse (10) der Operationsleuchte (11) im Wesentlichen vollständig abschließt und wobei damit das lichtdurchlässiges Element (13) das mindestens eine Beleuchtungselement (3), die opto-elektronische Einheit zur Bilderfassung (5) und das optische Umlenkelement (9) im Gehäuse nach Außen abschließt, wobei durch das lichtdurchlässige Element (13) hindurch die von dem mindestens einen Beleuchtungselement (3) erzeugten Lichtbündel (80, 80', 88, 88') aus dem Beleuchtungssystem (1) zur Ausleuchtung des Ausleuchtbereiches (23, 25) austreten und wobei die Bildinformationen (90, 90', 41, 43) aus dem Bilderfassungsbereich (24, 26, 41, 43) in das Gehäuse (10) der Operationsleuchte (11) auf das optische Umlenkelement (9) in das Gehäuse (10) der Operationsleuchte (11) eintreten.
Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 8, wobei das lichtdurchlässige Element (13) als eine im Wesentlichen planare lichtdurchlässige Scheibe, als eine Anordnung von im Wesentlichen planaren lichtdurchässigen Scheibenelementen oder als eine Anordnung mehrerer um die vertikale Mittelachse (77, 77') der Operationsleuchte (11) angeordneter lichtdurchlässiger Segmente ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei unterseitig (12) an der Operationsleuchte (11) in oder an dem lichtdurchlässigen Element (13), symmetrisch zur vertikalen Mittelachse (77, 77'), ein Handgriff (7) auf einem für eine Befestigung des Handgriffs (7) ausgebildeten Befestigungssockel (8) angeordnet ist.
Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 9, wobei das lichtdurchlässige Element (13) als ein um die vertikale Mittelachse (77, 77') der Operationsleuchte (11) angeordneter lichtdurchlässiger Kreisring oder eine Mehrzahl von lichtdurchlässigen Kreisringsegmenten ausgebildet ist, der/die mit einem äußeren Dichtungselement gegen das Gehäuse (10) der Operationsleuchte (11) abgedichtet ist und mit einem inneren Dichtungselement gegen den Befestigungssockel (8) abgedichtet ist/sind.