CN1483120A - 特别用于医学用途的头灯/摄影单元 - Google Patents
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Abstract
特别用于医学用途的头灯/摄影单元，至少具有一个照明灯，一个特别是电子的摄影机，一个支承装置，这个支承装置把所述至少一个照明灯和所述摄影机支承在人的头上，以及具有一个光学瞄准装置，这个光学瞄准装置至少把一个标志投射到被照明灯照亮的摄影机的图像区域。
Description
技术领域
本发明涉及特别用于医学用途的头灯/摄影单元。
背景技术
在许多领域中都使用头灯，它可以被戴在前额束带或帽子或头盔上。举例的话，则要提到在采矿业以及医学，特别是外科方面的应用。此外这样的头灯还可以在装配工作中得到应用。上边的列举当然是不完全的。
头灯有以下的优点，它可照亮佩带者观看的区域，如果没有头灯就需要静止的聚光灯或手中持执的灯。
另一方面，在医学技术中-也在其他领域中-一段时间以来采用了加强的文件汇编系统。这种系统用于可能需要担保的情况下的文件汇编以及其他的ISO-证明。在手术时，就这样的文件汇编系统来说，通常使用摄像机，用摄像机借助录像带把手术过程录下来。根据现有技术，这种摄像机被安置在例如手术照明的中心或手术台上方的其他位置。这样安置摄像机不利的是，真正的手术操作区域经常被做手术的医生或辅助人员遮挡。
当摄像机不是处在手术灯的中心旁边或中心位置时。由于在图像范围内有手术人员等造成的阴影而产生问题。
类似的问题也会产生在使用固定摄像机的其他的使用场合。
另一方面，使用活动摄像机的操作费用是昂贵的，并且通常需要一个专门负责摄像的操作人员。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种摄像机的设置方案，这种设置方案把对作业区域和特别是手术范围的遮挡、以及阴影的形成和/或拍摄到不希望的其他区域，在几乎所有的使用场合排除掉。
此外还应提供头灯/摄影单元，该单元使所摄图像的直接转播和与其它工作地点的通讯成为可能。
在本发明进一步的设计中，多角度的摄像和特别是立体摄像应该是可能的。
本发明的解决方案在独立权利要求中给出。本发明的进一步设计则是各从属权利要求的主题。
本发明提出，对作业区域和特别是在医学应用中的手术范围的遮挡通过下述方式就可能被排除掉：摄影机，特别是电子摄影机如摄像机，被安装在施行工作的人员，例如做手术的医生的头上。该人员已经基于这样的事实，即，他想有一个无阻的视觉范围，注意到，在他的头和他要作业的区域例如手术范围之间不存在有任何物体或其他人员。
因此根据本发明提供一种头灯/摄影单元，它至少具有一个发光器和一个特别是电子的摄影机，该单元被装配在一个支承装置上，借助这个支承装置所述至少一个发光器和一个摄影机被固定在一个人员的头上。这个支承装置可以有一个前额束带或一个帽子或一个头盔。
另外，本发明还提出，把摄影机安置在头上特别是安置在操作人员的前额上也不一定就保证：主要的感兴趣的位置处于图像范围的中心。因此根据本发明设计了一个光学瞄准装置，它把至少一个标志投射到被发光器照亮的摄影机的图像范围内。
从而，头上带着摄影机的操作人员可以随时检查是否感兴趣的区域处于摄影机拍摄区域的中心。如果在个别情况下打算使这个区域处于中心之外，或者出于文件汇编的目的需要在一些连续镜头中摄取周围环境，操作人员通过相应的头的移动就能容易地实现。
换言之，带有摄影机的操作人员用瞄准装置可以实现瞄准一定的情景进行摄录，而为此操作人员并不非得观察监视器或类似装置。
为了图像区域的特别有效的照明，首先要使发光器的光投射面围绕着摄影机的目标。
对于瞄准装置的构成存在着各种不同的可能性：
例如，瞄准装置可以把标志投射到摄影机摄录的图像区域的中心。操作人员因此就随时知道，那个位置处于被摄录的图像的中心。这种构成具有只需要投射一个标志的好处。
光学瞄准装置可以选择地或附加地投射多个标志：
这样，就可以用这些标志确定图像区域的界限。这种构成有以下好处，即，操作人员随时被告知被摄录区域的界限。
在本发明的另一实施例中，如果标志着落的地点处于摄影机的焦点区域，这些标志就会合到一点。这种构成有以下的好处：如果摄影机没有使用自动对焦，操作人员总是被告知是否被摄录的区域处于摄影机的聚焦区域。
对于光学瞄准装置的构成可能有不同的实施方案，例如，光学瞄准装置可以至少有一个激光指针。
如果用作操作人员大致定位的标志干扰了对被摄录的图像的观察，则可以使在摄影单元的图像里的标志用电子的或光学的方法消隐。
作为照明装置，可以使用类似于例如像在内窥镜中使用的装置。当然在使用高功率的灯泡时可以使用IR-抑止滤波器等。
在本发明的一种优选设计中，照明装置至少有一根光导纤维，照明光被耦合到光导纤维中，并且在光的出口端装有一个透镜，透镜使一个射出的光锥照射到图像区域上。其中特别优选的是：有许多光导纤维，并且每根光导纤维都装有这样的透镜，各个光导纤维的光束重叠在摄影机的图像区域。
如果每根光导纤维的直径大约是0.5mm，是特别有利的。从这样的纤维出来的光可以用装在光导纤维出口端的附近的小的透镜在通常60至80厘米的工作间距下容易地放大到100mm和更大的直径。透镜甚至可以是光导纤维的出口端的一部分，并且通过适当地融化末端来制造。
若使用大约100根纤维，就可使射出的光成环形地围绕摄影机的目标排列，并且把大于100瓦的照明装置的光引到摄影机的图像区域。照明装置一般有至少一个灯泡，特别是有一个气体放电灯泡，它的光被耦合到光导纤维中。
或者，照明装置至少可以有一个发光二极管。这个发光二极管可以装在远端(distal)，直接构成发光器。作为发光二极管可以使用发白光的二极管或在紫外光或红外光区域(UV-oder IR-Bereich)发光的二极管。发光二极管自然也可以“近身体中心地(proximal)”配置并且把它的光耦合到纤维束中。
根据本发明的构造产生如此之亮的光斑，甚至在手术灯下也能看见。从而有可能弃用带有自己光源的分离的光学瞄准装置如激光指针。通过各个纤维的光的重叠产生的亮的光斑也可以用于在亮的环境照明时的目标标志。
作为摄影机，可以使用各种不同的摄影机，例如电子的或传统的静止摄影机。特别优选的是，摄影机是带有自动聚焦装置的摄像机。
支承装置，如前额束带或帽子由于经常使用以及特别是在医学上的使用而为所知。同样，包括控制和选择单元以及照明装置的适用的微型摄影机也是已知的。环形照明也是可以得到的，可以围绕摄影机的物镜环形排列，当摄影机使用变焦物镜和/或可更换的物镜时，也可以照亮摄影机的图像区域。
作为选择，并且优选的是：被照明装置照亮的地方适配所使用的物镜的图像区域或所设定的变焦物镜焦距。
在本发明的另外一个实施例中，支承装置有一个刚性部件，该刚性部件用于建立摄影机和至少一个另外的固定在前额束带或帽子上的单元之间的固定的位置关系，摄影机和另外的单元固定在这个刚性部件上。
这个刚性部件可以固定在前额束带或帽子上。作为选择方案刚性部件可以是刚性环，它是前额束带或帽子的组成部分。
与柔性的前额束带不同，刚性环不能适配佩带者的头的形状，最好在刚性环的内侧至少装一个能充气的垫，用于与佩带者的头部形状匹配。
对于所述另外的单元，原则上可以是各种不同的单元，例如作业激光器。在本发明的一个优选的改进中，这个另外的单元同样也是一个摄像机。从而可以进行不同视角的摄像或立体摄像。
为照明和摄影单元供电的单元最好与前额单元分开设置，并且与根据本发明的单元通过至少一条电缆连接。这条电缆最好具有许多根光导纤维，把从至少一个灯泡发出的光引导到发光器。
特别是这条电缆可以具有许多根光导纤维，这些光导纤维把至少从一个光源发出的光引导到发光器。
为使对前额-单元佩带者的干扰保持尽可能小，最好使照明装置和摄影机-控制及供电单元通过唯一的一条电缆与摄影机和发光器连接。
在此提供一种特别简单的结构，其中，照明装置和摄影机-控制及供电单元作为模块装在一个唯一的壳体中，并且为有关电缆只设一个组合插头，该组合插头将用于各种不同功能例如连接光缆、驱动激光模块及摄像模块等的许多系列插头都整合在一个组合插头壳体中，这样，所有的系列插头都可以一起插在各个模块的相应的插孔中。
根据本发明的单元不仅适用于过程的文件汇编，而且也适用于向其它工作地点的“在线传输”。
为了使前额-单元的佩带者能与第三方通讯，此外最好还设有音频模块，该音频模块使单元的佩带者和远处的“工作地点”之间的特别是双向通讯成为可能。从而在其它工作地点的人员可以在单元佩带者工作时给他指示和/或帮助。
如果设有视频模块，该视频模块能够使摄录的图像传输到远处的“工作地点”，则特别有利。
任何情况下，实现无线的音频-和/或视频信号的传输总是优选的。如果视频信号例如按照MPEG IV被压缩后传输，则能特别简单地实现视频信号的传输。
为了使前额-单元佩带者的负荷尽可能小，最好使模块与前额-单元分开设置。
如果单元具有头上-显示器，则前额单元佩带者和第三方之间的通讯进一步得以改善。下述功能可以作为选择或者附加：在远处工作地点的操作人员可以控制光学瞄准装置，并且可以特别对准一个该操作人员识别的目标。从而，在远处工作地点的操作人员可以通过该瞄准装置直接指导前额-单元佩带者。
如上所述，如果模块不安装在支承装置上，则是有利的。为了使前额-单元佩带者的运动自由不受到妨碍，如果设有携带式控制及供电单元，则特别有利。该控制及供电单元可以被安置在背包中。
为了能长久地工作，控制及供电单元具有带液态气体储罐的燃料电池，这特别有利。
另外还可以设有存档系统(Archivierungssystem)、图像加工单元和/或显示单元。
根据以上说明，本领域技术人员已然可以实施按照本发明的头灯/摄影-单元，从而可以不用再借助附图对实施例进行说明。
Claims (43)
1.特别用于医学用途的头灯/摄影单元，具有
一个特别是电子的摄影机，如摄像机，
一个照明装置，带有至少一个从其光线射出面射出用于照亮摄影机图像区域的光的发光器，以及
一个支承装置，它把所述至少一个发光器和所述摄影机固定在人的头上，
其特征在于，设有一个光学瞄准装置，此瞄准装置把至少一个标志投射到被发光器照亮的摄影机图像区域。
2.按照权利要求1所述的单元，其特征在于，所述瞄准装置把标志投射到被摄影机摄录的图像区域的中心。
3.按照权利要求1所述的单元，其特征在于，所述光学瞄准装置投射多个标志。
4.按照权利要求3所述的单元，其特征在于，所述标志确定图像区域的界限。
5.按照权利要求3所述的单元，其特征在于，如果所述标志着落的地点位于摄影机的焦点区域之内，所述标志就会合到一点。
6.按照权利要求1至5之一所述的单元，其特征在于，所述光学瞄准装置至少具有一个激光指针。
7.按照权利要求1至6之一所述的单元，其特征在于，在摄影机单元图像中的标志被电子地或光学地消隐。
8.按照权利要求1至7之一所述的单元，其特征在于，所述照明装置至少有一条光导纤维，照明光被耦合于所述光导纤维中，在光射出端有一个透镜，所述透镜形成照射到摄影机图像区域的光锥，所述透镜形成发光器的光线射出面。
9.按照权利要求8所述的单元，其特征在于，设有许多根光导纤维，并且每根光导纤维都配备有一个透镜，以使各个光导纤维的光束重叠在摄影机的图像区域内。
10.按照权利要求9所述的单元，其特征在于，每根光导纤维的直径大约为0.5mm。
11.按照权利要求8至10之一所述的单元，其特征在于，通过各个纤维的光的重叠产生的亮斑即使在较亮的环境照明下也能作为目标标志。
12.按照权利要求8至11之一所述的单元，其特征在于，所述照明装置至少有一个灯泡，特别是一个气体放电灯泡，其光被耦合到光导纤维中。
13.按照权利要求1至11之一所述的单元，其特征在于，所述照明装置至少有一个发光二极管。
14.按照权利要求13所述的单元，其特征在于，所述至少一个发光二极管安装在远端，并且构成所述发光器。
15.按照权利要求13或14所述的单元，其特征在于，所述发光二极管是白光二极管或在紫外光或红外光范围的发光二极管。
16.按照权利要求1至15之一所述的单元，其特征在于，所述发光器或发光器的光线发射面围绕着摄影机的物镜。
17.按照权利要求1至16之一所述的单元，其特征在于，所述摄影机是摄像机，尤其是带有自动调焦装置的摄像机。
18.按照权利要求17所述的单元，其特征在于，所述摄像机具有变焦物镜和/或可更换的物镜。
19.按照权利要求18所述的单元，其特征在于，被发光器照亮的地点适配于所使用的物镜或所调准的变焦物镜焦距的图像区域。
20.按照权利要求1至19之一所述的单元，其特征在于，所述支承装置具有一个前额束带或者一个帽子。
21.特别用于医学用途的头灯/摄影单元，具有
一个特别是电子的摄影机，如摄像机，
一个照明装置，带有至少一个从其光线射出面射出用于照亮摄影机图像区域的光的发光器，以及
一个支承装置，它把所述至少一个发光器和所述摄影机固定在人的头上，
或者是按照权利要求1至20之一所述的单元，其特征在于，为了在摄影机和至少一个另外的固定在前额束带或帽子上的单元之间建立固定的位置关系，所述支承装置有一个刚性部件，所述摄影机和所述另外的单元被固定在这个刚性部件上。
22.按照权利要求21所述的单元，其特征在于，所述刚性部件被固定在前额束带或帽子上。
23.按照权利要求21所述的单元，其特征在于，所述刚性部件是一个刚性环，是前额束带或帽子的组成部分。
24.按照权利要求23所述的单元，其特征在于，所述刚性环的内侧至少装有一个能充气的垫，该垫用于与佩带者的头形匹配。
25.按照权利要求21至24之一所述的单元，其特征在于，所述另外的单元也是一摄像机。
26.按照权利要求25所述的单元，其特征在于，两个摄像机可实现立体摄像。
27.按照权利要求1至26之一所述的单元，其特征在于，所述照明装置和一个摄影-控制及供电单元与前额-单元分开地安置，并且与发光器和摄影机通过至少一条电缆连接。
28.按照权利要求27所述的单元，其特征在于，所述电缆具有许多根光导纤维，这些光导纤维把光从至少一个光源引导到发光器。
29.按照权利要求27或28所述的单元，其特征在于，所述照明装置和所述摄影-控制及供电单元通过唯一的一条电缆与发光器和摄影机连接。
30.按照权利要求29所述的或按照权利要求1前序部分所述的单元，其特征在于，所述照明装置和摄影-控制及供电单元作为模块安装在一个唯一的壳体中，并且为有关电缆设置一个组合插头，该组合插头将用于各种不同功能例如连接光缆、驱动激光模块及摄像模块等的许多系列插头都整合在一个组合插头壳体中，这样，所有的系列插头可以一起插接。
31.按照权利要求1前序部分所述的或按照权利要求1至30之一所述的单元，其特征在于，设有一个音频模块，此音频模块使单元佩带者和远处的“工作地点”之间可以实现特别是双向通讯。
32.按照权利要求1前序部分所述的或按照权利要求1至30之一所述的单元，其特征在于，设有一个视频模块，此视频模块可以实现把摄录下的图像传输到远处的“工作地点”。
33.按照权利要求31或32所述的单元，其特征在于，实现音频和/或视频信号的无线传输。
34.按照权利要求33所述的单元，其特征在于，视频信号例如按照MPEG IV被压缩后传输。
35.按照权利要求31至34之一所述的单元，其特征在于，模块与前额-单元分开安置。
36.按照权利要求1前序部分所述的或按照权利要求1至34之一所述的单元，其特征在于，设有一个模块，此模块可以实现单元与“远处工作地点”之间的双向通讯。
37.按照权利要求36所述的单元，其特征在于，在远处工作地点的操作人员可以向单元佩带者转送信息。
38.按照权利要求37所述的单元，其特征在于，所述单元为此有一个头上-显示器。
39.按照权利要求37或38所述的单元，其特征在于，在远处工作地点的操作人员能控制光学瞄准装置，并特别能对准由这个操作人员识别的目标。
40.按照权利要求1前序部分所述的或按照权利要求1至30之一所述的单元，其特征在于，设有一个携带式的控制及供电单元。
41.按照权利要求40所述的单元，其特征在于，所述控制及供电单元被安置在一个背包中。
42.按照权利要求40或41所述的单元，其特征在于，所述控制及供电单元具有一个带有液态气体储罐的燃料电池。
43.按照权利要求1至42之一所述的单元，其特征在于，设有一个存档系统。
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