ХИРУРГИЧЕСКИЙ СВЕТИЛЬНИК С РЕГУЛИРУЕМОЙ ЯРКОСТЬЮ
SURGICAL LAMP WITH ADJUSTABLE BRIGHTNESS

Настоящее изобретение относится к хирургическому светильнику для освещения области проведения операции, содержащему несколько отдельных ламп, формирующих во включенном состоянии соответствующий пучок световых лучей, проходящий по продольной оси и формирующий световое поле в плоскости освещения, при этом световые поля указанных отдельных ламп находятся рядом друг с другом и/или находятся по меньшей мере частично поверх друг друга (то есть с частичным перекрытием друг друга) в плоскости освещения с формированием результирующего светового поля (хирургического светильника), а хирургический светильник также содержит устройство для определения яркости, выполненное с возможностью определения фактического значения яркости в результирующем световом поле, и блок управления, воздействующий на указанные отдельные лампы с обеспечением возможности управления интенсивностью освещения в соответствии с фактическим значением яркости, определенным устройством для определения яркости (в пределах области измерения в результирующем световом поле).
Из уровня техники известны обычные хирургические светильники. Например, в патенте США №8,710,415 В2 раскрыто осветительное устройство, содержащее устройство регулирования яркости для регулирования яркости в зависимости от яркости освещаемого поля.
Однако было обнаружено, что известные хирургические светильники имеют недостаток, заключающийся в том, что в случае автоматического регулирования яркости их результирующие световые поля относительно сложно направить в индивидуальном порядке в конкретную область проведения операции на оперируемом теле. Этот недостаток приводит к тому, что во время проведения хирургической операции оказываются освещенными те области оперируемого тела, которые на самом деле не должны быть освещены. Такими областями тела являются, например, области тела с большей яркостью или большим коэффициентом отражения, такие как участки поверхности кожи, кости или жировая ткань. Освещение таких областей часто приводит к ослеплению оперирующего хирурга вследствие увеличения интенсивности освещения. Что касается других, более темных областей, таких как более темные органы тела или органы тела с более сильным кровоснабжением, которые поглощают много света и, следовательно, отражают относительно небольшое количество световых лучей, их необходимо более интенсивно освещать или освещать с большей интенсивностью освещения, чем более яркие области, поскольку оперирующему хирургу часто бывает относительно сложно рассмотреть такие темные области. Таким образом, известные хирургические светильники часто имеют недостаток, заключающийся в том, что область проведения операции освещена слишком ярко или слишком тускло, что может помешать оперирующему хирургу правильно распознать участки оперируемые области тела или привести к сильному ослеплению оперирующего хирурга. Кроме того, в случае, когда результирующее световое поле имеет чрезмерную яркость, области оперируемого тела будут относительно быстро высыхать.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в преодолении этих недостатков уровня техники, в частности в создании хирургического светильника, выполненного с возможностью регулирования степени освещенности в локальных местах в пределах области проведения операции.
В настоящем изобретении поставленная задача решена благодаря тому, что блок управления, присоединенный к отдельным лампам, и устройство для определения яркости выполнены с обеспечением возможности целенаправленного регулирования интенсивности освещения первой отдельной лампы в зависимости от фактического значения яркости для осветления или затемнения первого светового поля (формируемого первой отдельной лампой) вне зависимости от интенсивности освещения второй отдельной лампы.
Это позволяет управлять интенсивностью освещенности отдельных ламп в индивидуальном порядке или независимо друг от друга, что обеспечивает возможность осветления или затемнения результирующего светового поля хирургического светильника в различной степени. В частности, это помогает настраивать яркость только тех областей результирующего светового поля, для которых такая яркость является необходимой. Таким образом, области с большим коэффициентом отражения могут быть подсвечены в меньшей степени или вовсе не подсвечены, а темные области, поглощающие много света, могут подсвечены в значительно большей степени. Для оперирующего хирурга это существенно улучшает видимость области проведения операции.
Другие предпочтительные варианты реализации раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения и описаны ниже.
Отдельные лампы предпочтительно разделены на несколько групп ламп, при этом несколько (первых) отдельных ламп, относящихся к первой группе ламп, ориентированы и установлены по отношению друг к другу таким образом, что продольные оси их пучков световых лучей пересекаются (в первом общем месте пересечения) в первой общей фокальной плоскости.
Кроме того, в данном случае несколько (вторых) отдельных ламп, относящихся ко второй группе ламп, предпочтительно ориентированы и установлены по отношению друг к другу таким образом, что продольные оси их пучков световых лучей пересекаются (во втором общем месте пересечения) во второй общей фокальной плоскости, находящейся на расстоянии от первой фокальной плоскости. Следовательно, хирургический светильник также обеспечивает особенно подходящую глубину освещения.
Если блок управления электрически соединен с (первыми) обособленными лампами первой группы ламп и/или (вторыми) обособленными лампами второй группы ламп и/или присоединен к ним посредством линии или сети передачи данных, отдельными лампами в группе ламп можно в равной мере управлять независимо друг от друга с заданием интенсивности освещения. Кроме того, отдельными лампами разных групп можно управлять независимо друг от друга. Таким образом, реализован особенно универсальный способ управления интенсивностью освещения или яркостью, что позволяет освещать различные отдельные области проведения операции всегда в достаточно большой степени, но не в чрезмерной степени.
Кроме того, целесообразно, если устройство для определения яркости содержит по меньшей мере один датчик яркости, содержащий по меньшей мере один фототранзистор, по меньшей мере один фоторезистор и/или по меньшей мере один фотодиод. Это также помогает создать особенно недорогое устройство для определения яркости.
В данном случае указанный по меньшей мере один датчик яркости предпочтительно является частью камеры (фотоаппарата и/или видеокамеры) устройства для определения яркости, предпочтительно медицинской камеры. Таким образом, яркость можно определять в пределах диапазона измерений устройства для определения яркости особенно эффективным способом.
Кроме того, если устройство для определения яркости обнаруживает в результирующем световом поле по меньшей мере одну область измерения, площадь поверхности которой меньше площади поверхности результирующего светового поля, оно уже не сможет обнаружить нежелательные области за пределами соответствующей области проведения операции.
В этом варианте устройство для определения яркости предпочтительно определяет фактическое значение яркости во всей области измерения, в ее части или на ее участках (в "пятнах"). Это помогает определять фактические значения яркости с высокой степенью достоверности.
Кроме того, каждая из отдельных ламп во время работы хирургического светильника, то есть при включенном состоянии хирургического светильника, предпочтительно формирует такие световые поля, что они всегда перекрывают друг друга или накладываются друг на друга конкретной частью поверхности по меньшей мере с одной дополнительной или смежной областью светового поля, что в результате приводит к формированию результирующего светового поля, охватывающего или формирующего когерентную поверхность в некоторой плоскости. Таким образом, освещение может быть обеспечено особенно эффективным способом.
Если устройство для определения яркости дополнительно содержит камеру, то оно может иметь конструкцию с особенно низкой стоимостью.
Кроме того, в этом случае камера предпочтительно содержит объектив, имеющий фиксированное фокусное расстояние или фокусное расстояние, значение которого зафиксировано. Фокусное расстояние подбирают таким образом, чтобы результирующее световое поле находилось в плоскости фокуса объектива. В этом случае результирующее световое поле в плоскости фокуса объектива предпочтительно больше, чем область измерения, оптически регистрируемая камерой в указанной плоскости. Таким образом, яркость может быть определена особенно эффективным способом, при этом яркость может быть измерена даже при сильно засвеченных состояниях или областях, поскольку для этого необходимо только настроить длительность экспозиции.
В другой конфигурации для дальнейшего облегчения управления камерой задают ее число диафрагмы (то есть светопередающего отверстия в объективе, ведущего к датчику или датчику яркости камеры) или фиксируют его значение, в особенности в случае, когда может быть установлено значение длительности экспозиции камеры. Диафрагменное число камеры может быть также отрегулировано или изменено (в особенности при заданной или зафиксированной длительности экспозиции камеры). В частности, это упрощает автоматизацию процесса измерения яркости.
Таким образом, также полезно, если значение длительности экспозиции камеры зафиксировано или может быть зафиксировано, что позволяет улучшить эффективность измерения яркости.
Если устройство для определения яркости содержит измеритель яркости или выполнено в форме измерителя яркости, а вышеописанная камера в этом случае предпочтительно выполнена в форме измерителя яркости, яркость может быть определена с особой точностью.
Кроме того, также полезно, если устройство для определения яркости вставлено или встроено в плафон, вмещающий отдельные лампы, или вставлено или встроено в рукоятку, присоединяемую с возможностью отсоединения к плафону. Таким образом, не требуется дополнительное место для устройства для определения яркости, и дополнительного установочного места в конструкции хирургического светильника предусматривать не нужно.
В этом варианте каждая отдельная лампа предпочтительно установлена и/или выполнена в виде одной лампы, предпочтительно светодиодной лампы, встроенной в блок ламп или модуль ламп вместе с оптической системой линз. В частности, это позволяет упросить управление отдельными лампами.
Если устройство для определения яркости регистрирует фактическое значение яркости непрерывно и/или постоянно, через временные интервалы или после ручного ввода команды регистрации с использованием исполнительного блока, подсоединенного к блоку управления, яркость может быть настроена особенно гибким образом.
Устройство для определения яркости предпочтительно выполнено таким образом, что оно затемняет области на конкретном расстоянии от плафона, например на расстоянии не менее 50 см от плафона, с использованием методики измерений. Это будет всегда предотвращать непреднамеренное ошибочное освещение элемента, который напрямую не нарушает или не закрывает плоскость освещения.
Кроме того, настоящее изобретение также относится к способу управления таким хирургическим светильником согласно по меньшей мере одному из вышеописанных вариантов реализации для освещения области проведения операции, содержащим: несколько отдельных ламп, которые формируют во включенном состоянии соответствующий пучок световых лучей, проходящий по продольной оси и образующий световое поле в плоскости освещения, и световые поля которых находятся рядом друг с другом и/или находятся по меньшей мере частично поверх друг друга в плоскости освещения с формированием результирующего светового поля, устройство для определения яркости, выполненное с возможностью определения фактического значения яркости в результирующем световом поле, и блок управления, воздействующий на указанные отдельные лампы с обеспечением возможности управления интенсивностью освещения в соответствии с определенным фактическим значением яркости, при этом устройство для определения яркости и блок управления выполнены, таким образом, а блок управления присоединен к указанным отдельным лампам таким образом, что интенсивность освещения первой отдельной лампы целенаправленно задают в зависимости от указанного фактического значения яркости для осветления или затемнения первого светового поля вне зависимости от интенсивности освещения второй отдельной лампы.
Настоящее изобретение подробно описано ниже со ссылкой на чертежи, иллюстрирующие различные варианты реализации.
На фиг. 1 схематически показан вид хирургического светильника согласно настоящему изобретению, на котором плафон хирургического светильника показан в частичном разрезе, а  устройство для определения яркости хирургического светильника встроено в рукоятку, прикрепленную с возможностью открепления к плафону хирургического светильника.
На фиг. 2 схематически показан вид хирургического светильника по фиг. 1, на котором особенно хорошо видно разделение отдельных ламп, содержащихся в хирургическом светильнике, на разные группы ламп.
Прилагаемые чертежи являются по существу схематическими и предназначены исключительно для пояснения сущности настоящего изобретения. Одинаковые элементы снабжены одинаковыми ссылочными номерами.
На фиг. 2 схематически показана конструкция хирургического светильника 1 согласно настоящему изобретению. Хирургический светильник 1 обычно используют для освещения или подсвечивания области 2 оперирования субъекта, такого как человек, лежащий на процедурном столе.
Хирургический светильник 1 содержит несколько отдельных ламп, далее называемых отдельными лампами 3. Каждая отдельная лампа 3 состоит из одного осветительного модуля, т.е. физически сформирована обособленно или отдельно от других отдельных ламп 3. Осветительный модуль в свою очередь содержит светодиодную лампу, электрическую лампу и/или светодиод и соответствующую линзу и/или оптическую систему линз. Каждая из отдельных ламп 3 всегда содержит в своем осветительном модуле один единственный светодиод. Кроме того, каждый осветительный модуль содержит соответствующие отражатели и устройства для объединения в пучок света, излучаемого светодиодом, так что указанный свет выходит из осветительного модуля с линзовой стороны в форме пучка 4 световых лучей. Таким образом, каждая отдельная лампа 3 формирует пучок 4 световых лучей, проходящий по продольной оси 6, при ее включении или питании током. Другими словами, каждая отдельная лампа 3 и, соответственно, каждый осветительный модуль отдельной лампы 3 создает пучок 4 световых лучей.
На фиг. 2 для схематически показана ориентация отдельных ламп 3, для чего включены две первые отдельные лампы 3а, относящиеся к первой группе 11а ламп/линз. Кроме того, включены две вторые отдельные лампы 3b, относящиеся ко второй группе 11b ламп/линз.
В этой конфигурации первая группа 11а ламп может состоять не только из двух, но и из большего количества первых ламп 3а. Всего в первой группе 11а ламп содержатся двенадцать первых отдельных ламп 3а. В других конфигурациях количество первых отдельных ламп 3а первой группы 11а ламп также может составлять более двенадцати или менее двенадцати штук.
Первые отдельные лампы 3а первой группы 11а ламп расположены на кольцевой линии или круговой периферийной линии, далее называемой первой периферийной линией 18. Первая периферийная линия 18 центрирована по отношению к воображаемой центральной оси 19 хирургического светильника 1. Во время работы центральная ось 19 хирургического светильника 1 образует центральную ось 19 плафона 16 хирургического светильника 1, который для наглядности подробно не показан на фиг. 2, но схематически показан на фиг. 1. Плафон 16 представляет собой элемент, на котором размещены и/или закреплены несколько отдельных ламп 3 (в том числе первые отдельные лампы 3а и вторые отдельные лампы 3b). Таким образом, на плафоне 16 закреплены все отдельные лампы 3. Кроме того, центральная ось 19 также является осью, находящейся в центре плафона 16 хирургического светильника 1 и проходящей по существу вдоль рукоятки 17 хирургического светильника 1 (см. фиг. 1). В частности, центральная ось 19 являются осью, вдоль которой проходит нижеописанная захватываемая часть 21 рукоятки 17 в форме стержня, за которую может взяться оперирующий хирург.
Таким образом, первые отдельные лампы 3а первой группы 11а ламп размещены или установлены в ряд друг за другом (цепочкой). Все первые отдельные лампы 3а ориентированы под углом относительно центральной оси 19 таким образом, что все их продольные оси 6 (продольные оси 6 являются осями, по которым проходит пучок 4 световых лучей) пересекаются в общем месте пересечения, называемом в данном документе первым местом 22 пересечения, находящимся в общей первой фокальной плоскости 12. Таким образом, все продольные оси 6 первых отдельных ламп 3а проходят под одним и тем же углом к центральной оси 19. Таким образом, из осветительного модуля отдельных ламп 3а соответствующий пучок 4 световых лучей всегда проходит по отношению к центральной оси 19 таким образом, что в первой фокальной плоскости 6 образовано общее место фокусировки или пересечения, т.е. первое место 22 пересечения. Поскольку все первые отдельные лампы 3а первой группы ламп 11а во включенном состоянии пересекаются друг с другом, перекрывают друг друга или накладываются друг на друга в общем месте 22 пересечения, находящемся в первой фокальной плоскости 12, они обеспечивают формирование общего первого круглого фокального светового поля 23 в первой фокальной плоскости 12. Таким образом, отдельные первые световые поля 8а, сформированные каждой из первых отдельных ламп 3а, полностью перекрывают друг друга в первой фокальной плоскости 12 при формировании одного круглого или общего первого фокального светового поля 23. Первое фокальное световое поле 23 имеет наибольший первый диаметр, составляющий приблизительно 300 мм.
На фиг. 2 схематически показаны две первые отдельные лампы 3а, расположенные напротив друг друга по отношению к центральной оси 19 и включенные таким образом, что одна из первых отдельных ламп 3а создает первый пучок 4 световых лучей, проходящий по первой продольной оси 6а, а другая первая отдельная лампа 3а, расположенная на первой периферийной линии 10 со смещением приблизительно 180°, создает второй пучок 4b световых лучей, проходящий по второй продольной оси 6b. Два пучка 4а, 4b световых лучей сходятся до первого места 22 пересечения, а далее, со стороны первой фокальной плоскости 12, обращенной от хирургического светильника 1, расходятся, если смотреть под одним и тем же углом (применительно к величине угла) между соответствующей продольной осью 6а, 3b и центральной осью 19.
В плоскости освещения, расположенной на расстоянии от первой фокальной плоскости 12, в данном случае плоскости 7 освещения, каждый из пучков 4а и 4b световых лучей двух первых отдельных ламп 3а формирует или освещает индивидуальное световое поле 8.
Как показано на фиг. 2, помимо первой группы 11а ламп, образованной из первых отдельных ламп 3а, имеется вторая группа 11b ламп или линз, которая в свою очередь содержит несколько отдельных ламп 3, называемых далее вторыми отдельными лампами 3b. Вторые отдельные лампы 3b второй группы 11b ламп имеют такие же конструкцию и функциональное назначение, что и первые отдельные лампы 3а. Таким образом, каждая из ламп 3b содержит осветительный модуль, содержащий только один светодиод и одну линзу или оптическую систему линз, связанную с указанным светодиодом.
Вторые отдельные лампы 3b второй группы 11b ламп расположены радиально снаружи по отношению к первым отдельным лампам 3а первой группы 11а ламп, если смотреть по отношению к центральной оси 19. Вторые отдельные лампы 3b также расположены по кругу друг за другом по периферийной линии, называемой далее второй периферийной линией 24. Таким образом, вторые отдельные лампы 3b также расположены в периферийном направлении относительно центральной оси 19. Следовательно, вторая периферийная линия 24 имеет диаметр, превышающий диаметр первой периферийной линии 18.
Кроме того, во второй группе 11b ламп могут быть использованы не только две (вторые) отдельные лампы 3b, но и большее количество (вторых) отдельных ламп 2b. Всего вторая группа 11b ламп может содержать восемнадцать вторых отдельных ламп 2b, установленных цепочкой в ряд друг за другом на кольцевой второй периферийной линии 24. Однако в описанных далее конфигурациях во второй группе 3b ламп может быть использовано и иное количество вторых отдельных ламп 3b, например более восемнадцати или менее восемнадцати вторых отдельных ламп 3b. Кроме того, следует отметить, что отдельные лампы 3, 3а и 3b каждая не обязательно должны быть расположены по кругу, проходящему по кольцевой периферийной линии 18, 24. Отдельные лампы 3а, 3b групп 11а, 11b также могут быть расположены по отношению друг к другу и иным образом без выхода за пределы сущности настоящего изобретения.
Все остальные отдельные лампы 3b также ориентированы от плафона 16 по направлению к центральной оси 19. Все вторые отдельные лампы 3b в свою очередь образуют своими продольными осями 6 пучков 4 световых лучей угол с центральной осью 19. В этом случае продольные оси 6 всех вторых отдельных ламп 3b проходят под одним и тем же углом к центральной оси 19.
На фиг. 2 схематически также показаны две включенные вторые отдельные лампы 3b, которые по существу расположены напротив друг друга под углом 180° по отношению ко второй периферийной линии 24. Одна из двух ламп 3b создает пучок 4 световых лучей, называемый третьим пучком 4с световых лучей, который проходит по третьей продольной оси 6с. Другая из двух ламп 3b в свою очередь создает четвертый пучок 4d световых лучей, проходящий по четвертой продольной оси 6d. Две вторые отдельные лампы 3b установлены по отношению друг к другу таким образом, что их продольные оси 6с и 6d пересекаются в общей фокальной точке или общем месте пересечения, называемом далее вторым местом 25 пересечения. Второе место 25 пересечения находится во второй фокальной плоскости 13, расположенной на расстоянии от первой фокальной плоскости 12. Кроме того, не только продольные оси 6с, 6d включенных вторых отдельных ламп 3b, показанных на фиг. 2, но и продольные оси всех вторых отдельных ламп 3b, входящих во вторую группу 11b ламп, пересекаются своими продольными осями 6 в общем месте 25 пересечения во второй фокальной плоскости 13. Поскольку все вторые отдельные лампы 3b второй группы ламп 11b во включенном состоянии пересекаются друг с другом, перекрывают друг друга или накладываются друг на друга в общем месте 25 пересечения, они формируют во второй фокальной плоскости 13 общее второе круглое фокальное световое поле 26. Таким образом, отдельные вторые световые поля 8b, формируемые каждой из ламп 3b, полностью перекрывают друг друга во второй фокальной плоскости 13 при формировании одного круглого или общего второго фокального светового поля 26. Световое поле 26 может иметь наибольший второй диаметр, составляющий приблизительно 150 мм. В плоскости 7 освещения, расположенной на расстоянии от второй фокальной плоскости 12, каждый из пучков 4с и 4d световых лучей двух ламп 3b формирует отдельное световое поле 8b.
В этой конфигурации каждая фокальная плоскость 12 и 13 представляет собой плоскость, перпендикулярную к центральной оси 19, то есть центральная ось 19 перпендикулярна к обеим фокальным плоскостям 12, 13 (расположенным параллельно друг другу). Первая фокальная плоскость 12 расположена ближе к хирургическому светильнику 1, то есть к плафону 16 хирургического светильника 1, чем вторая фокальная плоскость 13, если смотреть вдоль центральной оси 19. Таким образом, первая фокальная плоскость 12 расположена на меньшем расстоянии по центральной оси 19 по отношению к хирургическому светильнику 1, чем вторая фокальная плоскость 13. В одном из предпочтительных вариантов реализации расстояние от хирургического светильника 1 или плафона 16 до первой фокальной плоскости 12 по центральной оси 19 составляет 1 м, а расстояние от хирургического светильника 1 или плафона до второй фокальной плоскости 13 по центральной оси 19 составляет 1,20 м, предпочтительно 1,40 м.
В этой конфигурации отдельные лампы 3а, 3b формируют эллиптические световые поля 8а, 8b. Еще в одном варианте реализации световые поля 8а, 8b частично расположены под углом, например в форме ромба.
В схематически показанной плоскости 7 освещения, расположенной в этом варианте реализации между двумя фокальными плоскостями 12, 13 (если смотреть в осевом направлении центральной оси 19), все отдельные лампы 3а, 3b обеих групп 11а, 11b формируют соответствующее световое поле 8 вследствие удаленности плоскости 7 освещения от фокальных плоскостей 12, 13. Две включенные первые отдельные лампы 3а, показанные на фиг. 2, формируют в плоскости 7 первое световое поле 8а, а каждая из включенных вторых ламп 3b в свою очередь формирует второе световое поле 8b. Световые поля 8а и 8b частично перекрывают друг друга. Например, второе световое поле 8b любой из ламп 3b покрывает все другие световые поля 8а, 8b последующих ламп 3а, 3b.
Таким образом, результирующее световое поле 5 отдельных ламп 3а, 3b, управляемых согласно фиг. 2, сформировано из комбинации отдельных световых полей 8а, 8b. Таким образом, в зависимости от питания током первых и/или вторых отдельных ламп 3а, 3b результирующее световое поле 5 может быть сформировано в виде различных матриц световых полей или геометрических форм светового поля, при этом в данном примере световое поле имеет прямолинейную форму (то есть геометрическая форма результирующего светового поля 5 является прямолинейной), при этом отдельные световые поля 8а, 8b отдельных ламп 3а, 3b расположены в ряд друг за другом (с обеспечением взаимного частичного перекрытия).
Отдельные лампы 3а и 3b первой группы 11а и второй группы 11b ламп, а также все последующие отдельные лампы 3, при наличии таковых, можно питать током, то есть ими можно электрически управлять или их можно включать независимо друг от друга в пределах группы 11а, 11b, а также между группами 11а, 11b, так что геометрическая форма создаваемого результирующего светового поля 5 может быть отрегулирована любым способом в плоскости 7 освещения. Под регулировкой геометрической формы 27 следует понимать изменение формы и, соответственно, относительных размеров результирующего светового поля 5 (то есть отдельных световых полей 8, 8а, 8b), а также изменение ориентации результирующего светового поля 5 (то есть геометрической формы 18 светового поля) в плоскости 7 освещения.
Для управления отдельными лампами 3, 3а, 3b в хирургический светильник 1, а именно в плафон 16 хирургического светильника 1, дополнительно встроен блок 10 управления. На фиг. 1 показана внутренняя конструкция хирургического светильника 1 и плафона 16. На фиг. 1 не показаны некоторые отдельные лампы 3а, 3b, однако они схематически представлены в упрощенной форме в виде прямоугольников. Кроме того, электрическое соединение между отдельными лампами 3а, 3b и блоком 10 управления показано по существу схематически с помощью двух электрических линий 28.
В этой конфигурации, хотя для наглядности это и не показано подробно, блок 10 управления электрически соединен с возможностью передачи данных с каждой группой 11а, 11b ламп, в частности с каждой отдельной лампой 3а, 3b групп 11а, 11b. Благодаря этому соединению блок 10 управления обеспечивает питание отдельных ламп 3а, 3b током в индивидуальном порядке и, соответственно, обеспечивает их включение и выключение по мере необходимости в ответ на генерирование управляющей команды. Блок 10 управления дополнительно присоединен к устройству 9 для определения яркости. Блок 10 управления присоединен к устройству 9 для определения яркости посредством линии 29 беспроводной передачи данных или линии 29 беспроводной связи в форме линии радиосвязи.
Устройство 9 для определения яркости представляет собой устройство, выполненное с возможностью измерения или для определения яркости в результирующем световом поле 5. Во время работы хирургического светильника 1 блок 10 управления присоединен к устройству 9 для определения яркости посредством линии 29 передачи данных с обеспечением возможности передачи данных. Значения яркости, определенные или измеренные устройством 9 для определения яркости в области 14 измерения результирующего светового поля 5 и далее называемые фактическими значениями яркости, в дальнейшем передают в блок 10 управления посредством линии 29 передачи данных. Блок 10 управления выполнен с таким образом, что при определении по меньшей мере одного фактического значения яркости устройством 9 для определения яркости он воздействует на соответствующие отдельные лампы 3а, 3b для управления ими, в частности для управления их интенсивностью освещения. Блок 10 управления воздействует на отдельные лампы 3а, 3b независимо от остальных отдельных ламп 3а, 3b. Таким образом, согласно настоящему изобретению, устройство 9 для определения яркости и блок 10 управления выполнены таким образом, что блок 10 управления присоединен к отдельным лампам 3 (то есть блок 10 управления воздействует на отдельные лампы 3 с обеспечением возможности управления ими) таким образом, что интенсивность освещения первой отдельной лампы 3а может быть целенаправленно задана в зависимости по меньшей мере от одного фактического значения яркости осветления или затемнения (то есть для изменения яркости) первого светового поля 8а вне зависимости от интенсивности освещения одной из вторых отдельных ламп 3b.
С этой целью устройство 9 для определения яркости ориентировано таким образом, что область 14 измерения, определяемая устройством 9 для определения яркости, всегда находится в пределах результирующего светового поля 5, что обеспечивает обнаружение только той области 14 измерения, которая имеет отношение к освещению в плоскости 7 освещения.
Устройство 9 для определения яркости содержит камеру 15 для измерения или регистрации области 14 измерения, далее называемую первой камерой 15. Камера 15 обычно содержит объектив или оптическую систему, а также измерительный датчик в форме датчика яркости или светочувствительного датчика, который для наглядности не показан на данном чертеже. Однако, как описано здесь, нет необходимости встраивать сам датчик яркости непосредственно в камеру 15. В других конфигурациях датчик яркости может быть выполнен таким образом, что он не содержит объектива, так что он выполнен в форме свободного датчика яркости, встроенного в плафон 16. В этой конфигурации датчик яркости содержит несколько фототранзисторов, при этом он также может представлять собой фоторезистор, фотодиод, группу фоторезисторов или группу фотодиодов.
Как показано на фиг. 1, ориентация камеры 15, в частности ее объектива, определяет положение области 14 измерения. В этой конструкции первая камера 15 установлена внутри рукоятки 17, то есть камера 15 встроена в рукоятку 17. Рукоятка 17 представляет собой элемент, жестко присоединенный к плафону 16 во время эксплуатации хирургического светильника 1. Установка отдельных ламп 3 с фиксированной ориентацией на плафоне 16 обеспечивает возможность настройки хирургического светильника 1, содержащего плафон 16 во время его работы или в рабочей фазе путем захвата рукоятки 17 с приложением к ней конкретного регулирующего усилия. Рукоятка 17, содержащая захватываемую часть 21, имеющую по существу трубчатую конструкцию, установлена с возможностью демонтажа на плафоне 16. Таким образом, это упрощает стерилизацию всей рукоятки 17. Камера 15 вставлена или размещена внутри трубчатой или полой захватываемой части 21 рукоятки. Захватываемая часть 21 рукоятки проходит по существу вдоль центральной оси 19, то есть перпендикулярно к воображаемой плоскости 20 крепления на плафоне 16. Захватываемая часть 21 рукоятки снабжена выемкой на стороне, обращенной от плафона 16, то есть имеет отверстие, так что камера 15 может обнаруживать, посредством своего объектива область 14 измерения на плоскости 7 освещения. Таким образом, камера 15 также ориентирована и вдоль центральной оси 19.
Кроме того, камера 15 выполнена таким образом, что она содержит фиксированный объектив или фиксированную оптическую систему, имеющую постоянное или зафиксированное фокусное расстояние. Длительность экспозиции первой камеры 15 может быть задана таким образом, что первая камера 15 всегда получает путем измерения достоверные фактические значения яркости в зависимости от общей яркости области 14 измерения. Как схематически показано на чертеже в виде отраженных лучей 30, происходит отражение конкретной части света, первоначально излученного (пучки 4 световых лучей) отдельными лампами 3а, 3b, с ее последующим измерением, определением, обнаружением или регистрацией камерой 15.
Кроме того, камера имеет постоянное или зафиксированное диафрагменное число, так что происходит автоматическая перенастройка, соответствующая значению длительности экспозиции, для непрерывного достижения установленного в фиксированное значение диафрагменного числа. В другой конфигурации камера 15 также может быть выполнена таким образом, что вместо зафиксированного диафрагменного числа она имеет переменное диафрагменное число, но постоянную длительность экспозиции, то есть зафиксированную длительность экспозиции. Таким образом, для измерения экспозиции приводят в действие автоматическую диафрагму камеры 15. Таким образом, для создания достоверного изображения области 14 измерения за один раз должен быть задан только один параметр камеры 15.
Путем оценки отдельных значений яркости пикселов, зарегистрированных блоком 10 управления, с использованием изображения области 14 измерения, полученного камерой 15, регистрируют или определяют несколько фактических значений яркости, связанных по меньшей мере с некоторой подобластью области 14 измерения и вносящих вклад в результирующее значение яркости области 14 измерения. В зависимости от яркости отдельных подобластей области 14 измерения настраивают или изменяют интенсивность освещения отдельной лампы 3а, 3b, освещающей соответствующую подобласть своим световым полем 8а, 8b.
Таким образом, в этой конфигурации камера 15 выполнена с возможностью обнаружения области 14 измерения с одновременным соотнесением нескольких фактических значений яркости (одного фактического значения яркости для каждой подобласти) с областью 14 измерения, областью изображения или изображением, разделенных на несколько подобластей или отдельные поверхности. Следовательно, область 14 измерения камеры 15 разделена на несколько диапазонов пятен, то есть пятен, по которым в дальнейшем определяют различные фактические значения яркости различных подобластей области 14 измерения. Однако в качестве альтернативы также можно обнаруживать область 14 измерения и вместе с этим определять одно единственное фактическое значение яркости на основании указанной области 14 измерения. В таком случае предпочтительно имеются несколько камер 15, каждая из которых регистрирует одну область 14 измерения и передает одно фактическое значение яркости на блок 10 управления.
В блоке управления 10 в свою очередь применены различные алгоритмы, согласно которым блок 10 управления воздействует на отдельные лампы 3а, 3b, которые своими пучками 4 световых лучей помогают сформировать результирующее световое поле 5 с обеспечением управления интенсивностью освещения в соответствии с определенными фактическими значениями яркости для регулировки их интенсивности освещения. Если, например, камера 15 регистрирует слишком большое фактическое значение яркости в подобласти области 14 измерения, осуществляют соответствующее уменьшение яркости отдельной лампы 3а, 3b или нескольких отдельных ламп 3а, 3b, которые помогают освещать подобласть области 14 измерения, то есть уменьшают их интенсивность освещения. Напротив, при слишком низком значении яркости блок 10 управления действует таким образом, что соответствующая подобласть области 14 измерения в дальнейшем поочередно увеличивает яркость отдельных ламп 3 независимо друг от друга, то есть увеличивает их интенсивность освещения.
В этом варианте реализации изобретения устройство 9 для определения яркости содержит не только первую камеру 15, но и вторую камеру 31, которая в свою очередь имеет такие же конструкцию и функциональное назначение, что и первая камера 15. Кроме того, вторая камера 31 присоединена к блоку 10 управления посредством линии 29 передачи данных. Однако вторая камера 31 не встроена в съемную рукоятку 17, но прикреплена к плафону 16 или закреплена в нем. В этой конструкции вторая камера 31 размещена на радиально внешней стороне плафона 16, если смотреть по отношению к центральной оси 19. Вторая камера 31 не ориентирована своим полем обзора параллельно первой камере 15 или аналогично первой камере 15, ориентированной соосно с центральной осью 19, однако она ориентирована таким образом, что ее объектив расположен под углом по отношению к центральной оси 19. Таким образом, вторая камера 31 регистрирует несколько большую (вторую) область 32 измерения по сравнению с первой камерой 15. В дальнейшем область измерения второй камеры будет называться второй областью 32 измерения. Обе камеры 15 и 31 ориентированы таким образом, что их области 14, 32 измерения находятся со смещением по отношению друг к другу. То есть обе области 14 и 32 измерения не совпадают друг с другом, а по существу смещены по отношению друг к другу. Это позволяет регистрировать второй камерой 31 дополнительную область 32 измерения, находящуюся независимо от первой области 14 измерения, но в пределах результирующего светового поля 5. Вторая камера 31 в свою очередь также регистрирует отражение 30.
Следует отметить, что обе камеры 15, 31 или по меньшей мере первая камера 15 или вторая камера 31 могут быть выполнены по-отдельности в форме измерителей яркости, что улучшает эффективность работы устройства 9 для определения яркости.
Кроме того, устройство 9 для определения яркости, а именно соответствующая камера 15, 31, непрерывно или постоянно регистрирует фактические значения яркости, то есть по несколько изображений в секунду. В качестве альтернативы первая камера 15 или вторая камера 31, или обе камеры 15 и 31 могут регистрировать свои области 14 и 32 измерения через временные интервалы, например через временные интервалы регистрации, составляющие несколько секунд или минут, между отдельными изображениями или в качестве еще одной альтернативы после ручного ввода команды регистрации в исполнительное устройство. Это улучшает эффективность работы камер 15, 31.
Другими словами, можно оценить апертурную функцию камеры 15, 31 и, таким образом, реализовать регулирующую функцию. Кроме того, могут быть использованы датчики и измерительные устройства, посредством которых также может быть измерена освещенность и, соответственно, яркость поверхности плоскости 7 освещения. Согласно настоящему изобретению, интенсивность света автоматически подстраивают под область или зону проведения операции, то есть под плоскость 7 освещения. Автоматическое регулирование интенсивности света или яркости оказывает слабое воздействие на область проведения операции, поскольку нежелательное излучение не попадает в область проведения операции, и предотвращено возникновение иссушающего эффекта вследствие нагрева. Кроме того, работа оперирующего хирурга не создает нагрузку на глаза и не вызывает усталости благодаря по существу отсутствию бликов и нежелательных высоких значений интенсивности освещения.
Соответственно оценивают информацию об изображениях с камеры 15, 31 или соответствующего датчика. Таким образом, благодаря автоматическому управлению диафрагмой (измерению экспозиции) камеры 15, 31, сфокусированной на области проведения операции, интенсивность света может быть перенастроена и может быть установлено соответствующее ее значение с использованием соответствующих электронных средств в лампе и хирургического светильника 1. Таким образом, возможно бесконтактное измерение яркости и, соответственно, отраженного излучения в области проведения операции. Яркость может быть задана с использованием измерителя яркости или датчика освещенности, фотодиода, фототранзистора или фоторезистора, измеряющего световое излучение, отраженное от освещенной поверхности объекта. В дальнейшем осуществляют перенастройку интенсивности света или степени освещенности, обеспечиваемых хирургическим светильником 1, с установкой подходящего значения. Кроме того, система может быть отрегулирована путем ручного задания максимальной интенсивности освещения, при которой не будет возникать бликов, например на белом фоне. При переходе на автоматизированную систему интенсивность освещения принимают за точку отсчета, при этом предотвращено появление бликов на различных фонах.
В случае, в котором хирургический светильник 1 оборудован медицинской камерой 15, 31 для регистрации изображений, диафрагменные числа могут быть автоматически считаны и использованы непосредственно для регулировки яркости. Диафрагменное число может быть определено в качестве пятна или интеграла. Кроме того, путем распознавания изображений определяют самое яркое пятно (блик), которое в дальнейшем оценивают для осуществления корректировки. С другой стороны, в случае, в котором хирургический светильник 1 не оборудован камерой 15, 31 для регистрации изображений, эту функцию может выполнять датчик или дешевая камера. Кроме того, эта функция может постоянно влиять на уменьшение яркости. Это может повлечь за собой проблемы, например, при использовании светлых хирургических перчаток, что может привести к постоянному изменению условий освещения. Таким образом, этого можно избежать путем осуществления регулировки через подходящие временные интервалы. Кроме того, процесс измерения можно активировать вручную, например, на центральной стерилизуемой ручке или рукоятке. Для этой задачи в идеальном случае необходимо обеспечить хорошую видимость области проведения операции для последующей активации процесса измерения. Соответственно, хирургический светильник 1 будет автоматически подстраивать свою яркость под текущие условия.
Ссылочные номера
1 хирургический светильник
2 область проведения операции
3 отдельная лампа
3а первая отдельная лампа
3b вторая отдельная лампа
4 пучок световых лучей
4а первый пучок световых лучей
4b второй пучок световых лучей
4с третий пучок световых лучей
4d четвертый пучок световых лучей
5 результирующее световое поле
6 продольная ось
6а первая продольная ось
6b вторая продольная ось
6с третья продольная ось
6d четвертая продольная ось
7 плоскость освещения
8 световое поле
8а первое световое поле
8b второе световое поле
9 устройство для определения яркости
10 блок управления
11а первая группа ламп
11b вторая группа ламп
12 первая фокальная плоскость
13 вторая фокальная плоскость
14 область измерения
15 камера или первая камера
16 плафон
17 рукоятка
18 первая периферийная линия
19 центральная ось
20 плоскость крепления
21 захватываемая часть рукоятки
22 первое место пересечения
23 первое фокальное световое поле
24 вторая периферийная линия
25 второе место пересечения
26 второе фокальное световое поле
27 геометрическая форма светового поля
28 линия
29 линия передачи данных
30 отраженный луч или отражение
31 вторая камера
32 вторая область измерения.