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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur blendfreien Ausleuchtung zumindest einer Person innerhalb eines definierten Bereichs sowie ein Verfahren zur blendfreien Ausleuchtung eines Zielbereichs einer nicht beweglichen Person oder eines statischen Objekts innerhalb eines definierten Bereichs. In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zudem ein System zur blendfreien Ausleuchtung.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungssystemen, wie sie zur Beleuchtung von schwer zugänglichen Bereichen, medizinischen Behandlungsbereichen, von Konzert- und/oder Theaterbühnen etc. verwendet werden, müssen diese immer manuell eingestellt und ausgerichtet werden, was oftmals sehr aufwendig ist. Ein weiterer Nachteil dieser Beleuchtungssysteme besteht darin, dass diese die im Lichtkegel befindlichen Personen blenden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren sowie ein System bereitzustellen, mit welchen die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
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Beschreibung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 sowie einem System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur blendfreien Ausleuchtung von zumindest einer Person innerhalb eines definierten Bereichs vorgesehen und umfasst die Schritte:
- a) Erfassen der zumindest einen Person sowie des Standorts der zumindest einen Person innerhalb des definierten Bereichs mittels einer Erfassungseinheit,
- b) Ermitteln eines zu beleuchtenden Bereichs sowie eines nicht zu beleuchtenden Bereichs der zumindest einen Person mittels einer Rechnereinheit, und
- c) Ausleuchten des zu beleuchtenden Bereichs der zumindest einen Person mittels einer Beleuchtungseinheit, derart, dass die zumindest eine Person von der Beleuchtungseinheit nicht geblendet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine optimale und blendfreie Direktbeleuchtung bestimmter Bereiche bei einer Person. Die Person kann beispielsweise ein Patient, insbesondere ein Zahnarztpatient, oder eine sich schminkende Person sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird daher gemäß Schritt a) der Kopfbereich der zumindest einen Person erfasst.
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Die Erfassungseinheit kann beispielsweise in Form einer Kamera, insbesondere einer CCD-Kamera ausgebildet sein, die die Informationen an die Rechnereinheit sendet.
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Als zu beleuchtender Bereich wird vorzugsweise der gesamte Gesichtsbereich, beispielsweise bei einer schminkenden Person, oder der Mundbereich, beispielsweise bei einem Zahnarztpatient, der Person ermittelt. Als nicht zu beleuchtender Bereich wird vorteilhaft der gesamte Augenbereich oder es werden die Augenpupillen ermittelt.
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Hierzu weist die Rechnereinheit ein entsprechendes Personen- und/oder Gesichtserkennungsprogramm auf, welches dazu geeignet ist, die jeweiligen Bereiche auf Basis der von der Erfassungseinheit gesammelten Informationen zu ermitteln. Auf dieser Basis wird von der Rechnereinheit ein Schablonenbild generiert, das an die Beleuchtungseinheit übertragen und von dieser ausgegeben wird. Die Beleuchtungseinheit kann beispielsweise in Form eines handelsüblichen Beamers, eines Projektors und/oder als ein Gimballicht ausgebildet sein.
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Bevorzugt erfolgen die Schritte a) bis c) kontinuierlich, so dass der gesamte Prozess dynamisch ausgelegt ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass keine manuellen Einstellungen oder Nachjustierungen an dem System umfassend die Erfassungseinheit, die Rechnereinheit sowie die Beleuchtungseinheit erforderlich sind. Hierdurch können beispielsweise spezifische Hygienevorschriften eingehalten werden.
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Das in einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung offenbarte System zur blendfreien Ausleuchtung, umfassend die Erfassungseinheit, die Rechnereinheit, sowie die Beleuchtungseinheit kann derart ausgebildet sein, dass die drei Einheiten vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Verbund bzw. in einem gemeinsamen Gerät ausgebildet sind. Das Gerät kann statisch oder mobil ausgebildet sein, beispielsweise indem es auf einem Rollenwagen angeordnet wird.
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In einer weiteren Alternative können die drei Einheiten des erfindungsgemäßen Systems als untereinander, vorzugsweise drahtlos, kommunizierende Einzelkomponenten ausgebildet sein, die innerhalb eines Raums freiverteilt anordenbar sind.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Erfassungseinheit in der Rechnereinheit integriert sein, wobei ein derart ausgebildetes Gerät in seiner einfachsten Form als Smartphone oder als Notebook ausgebildet ist.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung zudem ein Verfahren zur blendfreien Ausleuchtung eines Zielbereichs einer nicht beweglichen Person oder eines statischen Objekts innerhalb eines definierten Bereichs, umfassend die Schritte:
- a) Ausleuchten des Zielbereichs der nicht beweglichen Person oder des statischen Objekts mittels einer Beleuchtungseinheit,
- b) Ermitteln einer beweglichen Person sowie des Standorts der beweglichen Person innerhalb des definierten Bereichs mittels einer Erfassungseinheit,
- c) ggf. ermitteln eines nicht zu beleuchtenden Bereichs der beweglichen Person mittels einer Rechnereinheit und anpassen des beleuchtenden Zielbereichs, derart, dass die bewegliche Person von der Beleuchtungseinheit nicht geblendet wird.
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Das gemäß dieser Ausführungsvariante ausgebildete Verfahren erlaubt eine optimale und blendfreie Direktbeleuchtung eines Zielbereichs einer nicht beweglichen Person oder eines statischen Objekts. Eine nicht bewegliche Person kann beispielsweise ein Patient sein, bei dem ein chirurgischer Eingriff durchgeführt wird.
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Der Zielbereich der nicht beweglichen Person ist daher vorzugsweise eine auszuleuchtende, ggf. zu behandelnde, Körperpartie der Person. Der Zielbereich des statischen Objekts kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Reihe umfassend eine Projektionswand, ein Kunstwerk, eine Konzert- und/oder Theaterbühne, ein Ausstellungsbereich und/oder einen Arbeitsbereich.
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Als nicht zu beleuchtender Bereich der beweglichen Person, die sich im direkten Umfeld der nicht beweglichen Person oder des statischen Objekts befindet, wird der gesamte Augenbereich oder es werden lediglich die Augenpupillen ermittelt.
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Die Schritte a) bis c) des Verfahrens werden vorteilhafterweise kontinuierlich von dem System durchgeführt, so dass der gesamte Prozess dynamisch ausgelegt ist. Manuellen Einstellungen oder Nachjustierungen sind demnach nicht erforderlich.
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Figurenliste
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsvariante,
- 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsvariante, und
- 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsvariante.
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Anhand 1 wird eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur blendfreien Ausleuchtung erläutert. Gemäß dieser Ausführungsvariante wird das Verfahren zur blendfreien Ausleuchtung von zumindest einer Person 1 eingesetzt, die sich innerhalb eines definierten Bereichs 2 befindet. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Zahnarztpatienten handeln, der sich in einem zahnärztlichen Behandlungsstuhl befindet. Zur Durchführung des Verfahrens wird vorliegend ein System 3 eingesetzt, das eine Erfassungseinheit 4, eine Rechnereinheit 6 sowie eine Beleuchtungseinheit 5 umfasst.
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Die drei Einheiten 4, 5, 6 können in einem gemeinsamen Verbund bzw. in einem gemeinsamen Gerät 7 ausgebildet sein, welches in einem Raum 8 ortsfest angeordnet ist. Das Gerät 7 kann beispielsweise an einer Decke des Raums 8 montiert sein oder das Beleuchtungselement des zahnärztlichen Behandlungsstuhls ersetzen oder ergänzen. Alternativ kann das Gerät 7 beweglich und somit mobil ausgebildet sein, beispielsweise indem es auf einem Rollenwagen (nicht dargestellt) angeordnet wird und innerhalb des Raums 8 an unterschiedlichen Positionen eingesetzt werden kann.
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In einer weiteren Alternative können die drei Einheiten 4, 5, 6 als Einzelkomponenten ausgebildet sein, wie dies in 1 dargestellt ist, und innerhalb des Raums 8 ortsfest oder beweglich angeordnet sein. Die drei einzelnen Einheiten 4, 5, 6 müssen dabei nicht zwingend in Form eines Verbunds an einer Stelle des Raums 8 positioniert sein, sondern können auch innerhalb des Raums 8 freiverteilt angeordnet werden.
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In einem ersten Schritt wird mittels der Erfassungseinheit 4 des Systems 3 die zumindest eine Person 1, im vorliegenden Fall ein Kopfbereich 9 der Person 1, sowie der Standort, der zumindest einen Person 1, innerhalb des definierten Bereichs 2 erfasst. Die Erfassungseinheit 4 ist in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante in Form einer Kamera, insbesondere einer CCD-Kamera ausgebildet, die ihre Informationen an die Rechnereinheit 6 sendet. In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann die Erfassungseinheit 4 und die Rechnereinheit 6 in Form eines Geräts 7.1 ausgebildet sein. Ein derartiges Gerät 7.1 kann beispielsweise ein Smartphone sein.
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In einem nächsten Schritt wird mittels der Rechnereinheit 6 ein zu beleuchtender Bereich 10 sowie ein nicht zu beleuchtender Bereich 11 der zumindest einen Person 1 ermittelt. Hierzu weist die Rechnereinheit 6 ein entsprechendes Personen- und/oder Gesichtserkennungsprogramm auf, welches dazu geeignet ist, die vom Anwender eingestellten Bereiche 10, 11 auf Basis der von der Erfassungseinheit 4 gesammelten Informationen zu ermitteln. Als zu beleuchtender Bereich 10 wurde vorliegend ein Mundbereich 12 ausgewählt. Auf dieser Basis wird von der Rechnereinheit 6 ein Schablonenbild generiert, das an die Beleuchtungseinheit 5 übertragen und von dieser ausgegeben wird. Die Beleuchtungseinheit 5, die vorliegend in Form eines handelsüblichen Beamers ausgebildet ist, projiziert das von der Rechnereinheit 6 übertragene Schablonenbild auf den Kopfbereich 9, wobei lediglich der zu beleuchtende Bereich 10 bzw. der Mundbereich 12 der Person 1 gezielt ausgeleuchtet wird. Der den Mundbereich 12 umgebenden übrige Bereich 11 wird somit von der Beleuchtungseinheit 5 ausgeblendet, so dass die Person 1 von der Beleuchtungseinheit 5 nicht geblendet wird.
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Dadurch, dass die Person 1 bzw. der zahnärztlich behandelnde Patient über die gesamte Behandlungsdauer mehrfach seine Position ändert, ist der gesamte Prozess dynamisch ausgelegt. Die einzelnen Schritte des Verfahrens wiederholen sich somit kontinuierlich. Solange die Person 1 sich innerhalb des definierten Bereichs 2 befindet, werden die beiden Bereiche 10, 11 von dem System 3 kontinuierlich nachjustiert und verfolgen demnach das eingestellte Ziel, im vorliegenden Fall der Mundbereich 12, selbstständig.
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Anhand der 2 wird eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur blendfreien Ausleuchtung von zumindest einer Person 1 erläutert, die sich ebenfalls innerhalb des definierten Bereichs 2 befindet. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine Person 1, die sich vor einem Schminkspiegel 13 befindet. Der Schminkspiegel 13 weist rückseitig das System 3 zur blendfreien Ausleuchtung auf und kann dabei ortsfest an einer Wand montiert sein oder einen Teil eines feststehenden oder eines verfahrbaren bzw. mobilen Schminktisches (nicht dargestellt) ausbilden.
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In Analogie zu der vorhergehenden Ausführungsvariante wird zunächst mittels der, in Form einer Kamera ausgebildeten, Erfassungseinheit 4 des Systems 3 die zumindest eine Person 1, im vorliegenden Fall der Kopfbereich 9 der Person 1, sowie der Standort der Person 1 innerhalb des definierten Bereichs 2 erfasst. Die von der Erfassungseinheit 4 ermittelten Informationen werden an die Rechnereinheit 6 übertragen, wobei auf Basis dieser sodann der zu beleuchtende Bereich 10 sowie ein nicht zu beleuchtender Bereich 11 der Person 1 ermittelt wird. In der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante umfasst der zu beleuchtende Bereich 10 den gesamten Kopfbereich 9 bzw. den gesamten Gesichtsbereich, um eine optimale Ausleuchtung beim Schminken zu erzielen. Als nicht zu beleuchtender Bereich 11 wird vorliegend der gesamte Augenbereich, insbesondere die beiden einzelnen Augenpupillen, ermittelt. Auf dieser Basis wird von der Rechnereinheit 6 ein Schablonenbild generiert, das an die, in Form eines Beamers ausgebildete, Beleuchtungseinheit 5 übertragen und von dieser ausgegeben wird. Die Beleuchtungseinheit 5 projiziert das von der Rechnereinheit 6 übertragene Schablonenbild auf den Kopfbereich 9, so dass lediglich der zu beleuchtende Bereich 10 der Person 1 gezielt ausgeleuchtet wird. Der Bereich 11 um die Augenpupillen der Person 1 wird von der Beleuchtungseinheit 5 ausgeblendet, so dass diese sich, ohne dabei geblendet zu werden, schminken kann.
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Gemäß 3 wird eine dritte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur blendfreien Ausleuchtung erläutert. Gemäß dieser Ausführungsvariante wird das Verfahren zur blendfreien Ausleuchtung eines statischen Objekts 14, insbesondere einer Projektions- oder Präsentationswand 15, innerhalb des definierten Bereichs 2 eingesetzt.
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In einem ersten Schritt wird zunächst das statische Objekt 14 bzw. die Präsentationswand 15 mittels der in Form eines Beamers ausgebildeten Beleuchtungseinheit 5 ausgeleuchtet. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Präsentation handeln, die einem Publikum (nicht dargestellt) vorgestellt wird. Die Präsentation wird vorliegend durch einen Schriftzug 16 symbolisiert dargestellt.
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In einem nächsten Schritt wird die bewegliche Person 1 sowie der Standort der beweglichen Person 1 innerhalb des definierten Bereichs 2 mittels der in Form einer Kamera ausgebildeten Erfassungseinheit 4 ermittelt. Mittels der Rechnereinheit 6 wird hierbei analysiert, ob ggf. ein nicht zu beleuchtender Bereich 11 der beweglichen Person 1 zu ermitteln ist. Da sich die vortragende Person 1 in dem Raum 8 üblicherweise außerhalb des vom Beamer 5 erzeugtem Lichtkegels 17 bewegt, wie dies anhand der rechts in 3 gezeigten Person 1 dargestellt ist, wird diese von der Beleuchtungseinheit 5 zunächst nicht geblendet.
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Sofern sich die Person 1 jedoch zu der Präsentationswand 14 hinbewegt, wie dies anhand des Pfeils 18 verdeutlicht ist, und in den Lichtkegel 17 eintritt, wird diese von der Beleuchtungseinheit bzw. dem Beamer 5 geblendet. Diese Bewegung wird von der Erfassungseinheit 4 registriert, so dass in einem nachfolgenden Schritt der nicht zu beleuchtende Bereich 11, der vorliegend den Augenbereich umfasst, mittels der Rechnereinheit 6 ermittelt wird. Hierzu weist die Rechnereinheit 6 ein entsprechendes Personen- und/oder Gesichtserkennungsprogramm auf. Auf dieser Basis wird von der Rechnereinheit 6 ein Schablonenbild generiert, welches sodann an die Beleuchtungseinheit 5 übertragen und der zu beleuchtende Bereich 10 entsprechend angepasst wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal der unabhängigen Ansprüche weggelassen bzw. durch mindestens eines an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der unabhängige Anspruch lediglich als ein erster Formulierungsversuch für die vorliegende Erfindung zu verstehen.
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So kann in einer alternativen, vorliegend nicht dargestellten, Ausführungsvariante das statische Objekt einen Zielbereich einer nicht beweglichen Person darstellen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen zu operierenden Bereich eines Patienten handeln. Somit wird in einem ersten Schritt zunächst der Zielbereich des auf einem Operationstisch befindlichen Patienten mittels der Beleuchtungseinheit ausgeleuchtet. In einem nächsten Schritt wird sodann die bewegliche Person, die ein Operateur sein kann, sowie deren Standort innerhalb des definierten Bereichs mittels der Erfassungseinheit ermittelt. Mittels der Rechnereinheit wird analysiert, ob ggf. ein nicht zu beleuchtender Bereich des Operateurs zu ermitteln ist. Sofern die Erfassungseinheit den Operateur in dem Lichtkegel der Beleuchtungseinheit registriert, wird in einem nachfolgenden Schritt der nicht zu beleuchtende Bereich, der den Augenbereich umfasst, mittels der Rechnereinheit ermittelt und der zu beleuchtende Zielbereich entsprechend angepasst, so dass der Operateur nicht geblendet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Person
- 2
- definierter Bereich
- 3
- System
- 4
- Erfassungseinheit / Kamera
- 5
- Beleuchtungseinheit / Beamer
- 6
- Rechnereinheit
- 7
- Gerät
- 7.1
- Gerät
- 8
- Raum
- 9
- Kopfbereich
- 10
- zu beleuchtende Bereich
- 11
- nicht zu beleuchtende Bereich
- 12
- Mundbereich
- 13
- Schminkspiegel
- 14
- statischen Objekts
- 15
- Projektionswand / Präsentationswand
- 16
- Schriftzug
- 17
- Lichtkegel
- 18
- Pfeil
