DE102022132693A1

DE102022132693A1 - Operationsleuchte mit Abschattungssensor

Info

Publication number: DE102022132693A1
Application number: DE102022132693.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Mager; Martin Krafczyk
Original assignee: Frowein EZH GmbH
Current assignee: Frowein EZH GmbH
Priority date: 2022-12-08
Filing date: 2022-12-08
Publication date: 2024-06-13
Also published as: WO2024120581A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Operationsleuchte (10) mit mindestens einer Lichtquelle (1) zur Beleuchtung eines Objekts, insbesondere eines Patienten, und einem Abschattungssensor (3) zur Ermittlung der Abschattung des zu beleuchtenden Objekts durch die Aussendung eines Signals und den Empfang eines reflektierten Signals, wobei eine im Signalgang angeordnete Blende (4) zur Trennung der ausgesandten und der einfallenden Signale vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Operationsleuchte mit mindestens einer Lichtquelle zur Beleuchtung eines Objekts, insbesondere eines Patienten, und einem Abschattungssensor zur Ermittlung der Abschattung des zu beleuchtenden Objekts durch die Aussendung eines Signals und den Empfang eines reflektierten Signals.
Entsprechende Operationsleuchten werden eingesetzt, um ein Operationsfeld bzw. einen Patienten zumindest abschnittsweise zu Behandlungszwecken zu beleuchten. Gerade bei medizinischen Operationen ist es erforderlich, dass der Patient möglichst gleichmäßig beleuchtet wird, um für den Operateur eine gleichbleibend gute Sicht zu ermöglichen.
Gerade wenn mehrere Personen eine Operation durchführen, kann es jedoch leicht zu Abschattungen kommen, bspw. wenn eine Person eine Hand oder einen Arm zwischen die Operationsleuchte und den zu beleuchtenden Patienten hält. Solche Abschattungen können sich negativ auf die Beleuchtung und damit auch auf die Sichtverhältnisse auswirken und damit im schlimmsten Fall sogar den Operationserfolg gefährden.
Um eine solche Abschattung zu detektieren, ist es bekannt, Abschattungssensoren einzusetzen, die erkennen, ob sich Störobjekte zwischen der bzw. den Lichtquellen und dem zu beleuchtenden Patienten befinden. Wenn entsprechende Störobjekte erkannt wurden, kann durch eine Regelung der Lichtquellen der Operationsleuchte ein zumindest teilweiser Ausgleich der Abschattung realisiert werden und dadurch ein möglichst konstantes Beleuchtungsfeld aufrechterhalten bleiben.
Zur Erkennung entsprechender Störobjekte sendet der Abschattungssensor Signale, wie bspw. elektromagnetische Strahlung, aus, die, wenn keine Abschattung vorliegt, von dem Patienten oder im Abschattungsfall von dem den Patienten abschattenden Störobjekt reflektiert werden. Das reflektierte Signal wird dann von dem Abschattungssensor empfangen und über eine Auswertung kann festgestellt werden, ob ein Abschattungszustand vorliegt und ggf. eine Regelung der Lichtquellen zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Beleuchtung erforderlich ist oder nicht.
Zwar hat sich eine Abschattungserkennung mit solchen Abschattungssensoren in der Praxis durchaus bewährt, allerdings ist die Präzision der Abschattungssensoren teilweise nicht ausreichend, so dass Störobjekte nicht immer ganz zuverlässig erkannt werden können. Dies geht damit einher, dass der Senderabschnitt, welcher die Signale aussendet und der Detektorabschnitt, welcher die reflektierten Signale empfängt und detektiert, oftmals sehr nah beieinander liegen und es deshalb zu einer gegenseitigen Beeinflussung bzw. zu Ungenauigkeiten bei der Detektion kommen kann.
Die Erfindung stellt sich davon ausgehend die Aufgabe, eine Operationsleute mit einem Abschattungssensor anzugeben, die sich durch eine zuverlässigere Abschattungserkennung auszeichnet.
Die Aufgabe wird bei einer Operationsleuchte der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine im Signalgang angeordnete Blende zur Abgrenzung der ausgesandten und der einfallenden Signale vorgesehen ist.
Durch die Abgrenzung der ausgesandten und der einfallenden Signale voneinander kann eine gegenseitige Beeinflussung des Senderabschnitts und des Detektorabschnitts verringert und somit die Präzision einer Störobjekterkennung verbessert werden. Die Gefahr, dass sich die einfallenden Signale und die ausgesandten Signale miteinander vermischen, wird insofern verringert. Vorteilhaft kann durch die Blende der Signalkegel der ausgesandten Signale und/oder der Signalkegel der einfallenden bzw. der einstrahlenden Signale begrenzt werden.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn nur eine einzige Blende im Strahlengang angeordnet, die den Signalkegel der ausgesandten Signale, nachfolgend auch als Abstrahlkegel bezeichnet, und/oder den Signalkegel der einfallenden Signale, nachfolgend auch als Einstrahlkegel bezeichnet, begrenzt. Die Blende kann insofern eine Doppelfunktion übernehmen und als einzelnes Bauteil eine konstruktiv einfache Begrenzung der Signalkegel erreichen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich durch die Blende die Signalschärfe erhöhen lässt. Die Blende kann insbesondere den äußeren Bereich des Signalkegels der ausgesandten und/oder der einfallenden Signale begrenzen bzw. absorbieren und abschneiden und insofern insgesamt die Signalschärfe erhöhen. Dadurch kann eine Verbesserung des Detaillierungsgrades erreicht werden, welche insofern zu einer präzisen Störobjekterkennung beiträgt.
Im Hinblick auf die Montage der Blende hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese lösbar auf dem Abschattungssensor montierbar ist. Die Blende und der Abschattungssensor können als zwei unterschiedliche Bauteile ausgestaltet sein, so dass sich der Abschattungssensor auch ohne die Blende verwenden lässt bzw. die Blende auch als Nachrüstlösung für Abschattungssensoren verwendet werden kann. Weiterhin vereinfacht eine lösbare Montage der Blende auch die Zugänglichkeit und damit auch die Wartbarkeit des Abschattungssensors. Denn zu Wartungszwecken kann die Blende einfach demontiert werden. Weiterhin ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Blende unmittelbar mit dem Abschattungssensor verbunden ist. Es ist möglich, dass sowohl die Blende als auch der Abschattungssensor auf einer gemeinsamen Basisplatte montiert sind und die Blende zwar auf dem Abschattungssensor aufsitzt, jedoch keine feste Verbindung zwischen dem Abschattungssensor und der Blende besteht.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Blende linsenfrei ausgestaltet ist. Zwar könnte eine Begrenzung der ausgesandten bzw. der einfallenden Signale bzw. der entsprechenden Signalkegel und eine damit einhergehende eine Erhöhung der Signalschärfe auch durch eine oder mehrere Linsen erreicht werden, eine derartige Ausgestaltung hat sich jedoch in wirtschaftlicher Hinsicht als negativ herausgestellt. Denn entsprechende Linsen bzw. Optiken, die Linsen aufweisen, sind im Vergleich zu einer entsprechenden Blende deutlich teurer. Durch die Blende kann insofern eine preisgünstige Alternative zu einer Linse bzw. einer Optik mit einer Linse bereitgestellt werden.
In konstruktiver Hinsicht hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Blende eine Grundplatte aufweist, über die sie auf dem Abschattungssensor oder auf einer Basisplatte montierbar ist. Die Grundplatte kann sich im Wesentlich parallel zu dem Abschattungssensor bzw. zu der Basisplatte erstrecken, so dass eine möglichst flächige Anordnung der Blende auf dem Abschattungssensor ermöglicht wird. Insofern wird erreicht, dass die von der Blende auf den Abschattungssensor ausgeübten Kräfte geringgehalten werden bzw. sich möglichst gleichmäßig auf eine große Fläche verteilen. Vorteilhaft ist die Grundplatte größer als der Abschattungssensor, so dass die Blende den Abschattungssensor komplett überdeckt. Insofern kann die Blende auch zur Montage des Abschattungssensors selbst verwendet werden und diesen beispielsweise auf einer gemeinsamen Basisplatte fixieren. Die Blende kann dafür mit der Basisplatte verbunden werden und der Abschattungssensor kann sich zwischen der Blende und der Basisplatte befinden und von der Blende mit einer gewissen Montagekraft auf die Basisplatte gedrückt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Grundplatte mindestens eine, insbesondere zwei, Befestigungsbohrungen aufweist, über welche die Blende lösbar auf dem Abschattungssensor oder auf der Basisplatte montierbar ist. Die Befestigungsbohrungen ermöglichen eine lösbare Befestigung mittels einer Schraubverbindung, die sich insofern durch eine sehr einfache Montage und Demontage auszeichnet. Die beiden Befestigungsbohrungen sind in vorteilhafter Weise auf gegenüberliegenden Seiten der Grundplatte angeordnet, so dass entsprechend zwei Schraubverbindungen vorgesehen sein können, die eine gleichmäßige Kraftverteilung bzw. einen gleichmäßigen Druck der Blende auf den Abschattungssensor bzw. auf die Basisplatte realisiert. Weiterhin können auch mehr als zwei Befestigungsbohrungen vorgesehen sein, um die Blende zu fixieren.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Grundplatte eine, insbesondere eine einzige, Ausnehmung aufweist, durch die von dem Abschattungssensor ausgesandte oder auf dem Abschattungssensor einfallende Signale durch die Blende hindurchtreten kann. In fertigungstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn anstatt einer Ausnehmung für die ausgesandten Signale und einer Ausnehmung für die einfallenden Stahlen nur eine einzige Ausnehmung sowohl für die ausgesandten als auch für die einfallenden Signale vorgesehen ist. Denn die Ausnehmung kann dann in einem einzigen Arbeitsschritt in die Blende eingebracht werden. Die Blende kann auf dem Abschattungssensor angeordnet sein und die Ausnehmung kann derart positioniert sein, dass sich diese oberhalb des Abschattungssensors befindet, so dass empfangene Signale durch die Ausnehmung auf den Abschattungssensor fallen und ausgesandte Signale von dem Abschattungssensor durch die Blende hindurchtreten können. Die Ausnehmung kann im Signalgang zwischen dem Abschattungssensor und dem Patienten bzw. dem zu erkennenden Störobjekt angeordnet sein. Die Ausnehmung kann geometrisch an die Form des Abschattungssensors angepasst sein, insbesondere kann der Abschattungssensor eine rechteckige Form und entsprechend auch die Ausnehmung eine rechteckige Form, insbesondere gleicher Größe, aufweisen.
Gemäß einer konstruktiven Weiterbildung der Blende wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung durch eine sich parallel zur Abstrahlrichtung der ausgesandten und/oder der Einstrahlrichtung der einfallenden Signale erstreckende Trennwand in zwei Teile getrennt ist. Die Trennwand kann insofern den Raum oberhalb der Ausnehmung bzw. des Abschattungssensors in zwei Teile teilen, nämlich ein Teil für die ausgesandten Signale und ein davon getrennter Teil für die einfallenden bzw. die reflektierten Signale. Die Trennwand kann ferner zu einer Trennung des Senderabschnitts und des Detektorabschnitts des Abschattungssensors führen, so dass ein Übersprechen zwischen dem Sende- und dem Detektorabschnitt durch die Trennwand zuverlässig verhindert wird. Die Trennwand kann sich senkrecht zur Ausnehmung und parallel zur Hauptabstrahlrichtung und zur Haupteinstrahlrichtung erstrecken. Die Hautabstrahlrichtung kann senkrecht auf dem Senderabschnitt und die Haupteinstrahlrichtung kann senkrecht auf dem Detektorabschnitt stehen. Bei der Hauptabstrahlrichtung kann es sich um die Längsachse des Abstrahlkegel und bei der Haupteinstrahlrichtung kann es sich entsprechend um die Längsachse des Einstrahlkegels handeln. Ferner können die Hauptabstrahlrichtung und die Haupteinstrahlrichtung einander entgegengesetzt ausgerichtet sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Position der Trennwand an die Ausgestaltung des Abschattungssensors angepasst ist und diese insofern möglichst genau in dem Bereich zwischen dem Senderabschnitt und dem Detektorabschnitt angeordnet ist. Dahingehend hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Trennwand die Ausnehmung in zwei unterschiedlich große Teile teilt, wobei die unterschiedlich großen Teile an die Größe des Sender- und des Detektorabschnitts angepasst sein können. Demnach kann die Größe der einen Ausnehmung der Größe des Senderabschnitts und die Größe der anderen Ausnehmung der Größe des Detektorabschnitts entsprechen. Es ist möglich, dass der Senderabschnitt und der Detektorabschnitt eine unterschiedliche Größe bzw. eine unterschiedliche flächige Ausdehnung aufweisen. Es ist möglich, dass der Senderabschnitt größer als der Detektorabschnitt ist. Insofern kann auch die Trennwand in Richtung des Detektorabschnitts verschoben sein, so dass sich zwei unterschiedlich große Ausnehmungsabschnitte ergeben, die an die Größe des Senderabschnitts bzw. des Detektorabschnitts angepasst sind.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Trennwand derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass ein Übersprechen der Signale verhindert bzw. diese zumindest verringert. Unter Übersprechen wird ein unerwünschter Kurzschluss zwischen Sender- und Detektorabschnitt bezeichnet, bei dem insofern Signale von Senderabschnitt zum Detektorabschnitt überspringen, ohne dass diese zuvor bspw. von dem Patienten, von dem Operationstisch oder von einem Störobjekt reflektiert worden wären. Ein solches Übersprechen kann die Präzision der Störobjekterkennung deutlich reduzieren, was insofern durch die Trennwand verhindert werden kann.
Im Hinblick auf die Trennwand hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese eine Höhe aufweist, die mindestens dem Doppelten, bevorzugt mindestens dem Dreifachen, besonders bevorzugt mindestens dem Vierfachen, der Breite der Ausnehmung entspricht. Die Trennwand kann insofern eine vergleichsweise große Höhe aufweisen, was zu einer zuverlässigen Trennung der Bereiche oberhalb des Senderabschnitts und des Detektorabschnitts führt. Insofern kann die Trennwand auch dafür sorgen, dass nur möglichst in Richtung der Haupteinstrahlrichtung einfallende Signale auf den Detektorabschnitt fallen und der Einfall von Quer- bzw. Streusignalen kann reduziert werden. Die Breite der Ausnehmung kann der geometrischen Ausdehnung in senkrechter Richtung zu den Seitenflächen der Trennwand entsprechen.
Im Hinblick auf die Blende hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese eine um die Ausnehmung herum angeordnete Abschattung zur Vermeidung von Streusignalen aufweist. Die Abschattung kann den Einfall von Streusignalen verhindern und gleichzeitig auch den Abstrahlkegel der ausgesandten Signale verringern. Die Abschattung kann senkrecht gegenüber der Grundplatte hervorstehen und sich insofern im Wesentlichen parallel zur Haupteinstrahlrichtung bzw. zur Hauptabstrahlrichtung angeordnet sein.
Gemäß einer konstruktiven Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Abschattung nach Art einer um die Ausnehmung herum angeordneten Wandung ausgestaltet ist. Durch diese Ausgestaltung kann eine zuverlässige Abschattung der Ausnehmung und dadurch auch der unter der Ausnehmung angeordneten Sender- und Detektionsabschnitte des Abschattungssensors erreicht werden. Die Abschattung kann podestförmig ausgestaltet bzw. podestförmig gegenüber der Grundplatte hervorstehen. Um die Handhabbarkeit der Blende zu vereinfachen, können die Ecken und Kanten der Abschattung abgerundet ausgestaltet sein. Die Trennwand kann sich von einem Ende der Abschattung zum gegenüberliegenden Ende erstrecken, so dass insofern keine Signale an der Trennwand vorbei vom Senderabschnitt zum Detektorabschnitt gelangen können.
Im Hinblick auf die Geometrie der Abschattung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Höhe der Abschattung mindestens der Breite der Ausnehmung, bevorzugt mindestens dem Doppelten der Breite der Ausnehmung, entspricht. Die Höhe der Abschattung kann insofern geringer als die Höhe der Trennwand sein, so dass diese gegenüber der Abschattung hervorsteht. Durch die Höhe der Abschattung kann die Beeinflussung der abgesandten und der einfallenden Signale beeinflusst werden. Je höher die Abschattung ist, desto geringer ist der Abstrahlwinkel bzw. -kegel der ausgesandten Signale und der Einfallwinkel bzw. -kegel der einfallenden Signale.
In konstruktiver Hinsicht hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Innenwand der Abschattung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Innenwand bezeichnet die der Ausnehmung und damit auch der Trennwand zugewandte Fläche der Abschattung. Es kann sich bei der Innenfläche um die Mantelfläche eines Zylinders handeln, so dass die Abschattung in jeder Raumrichtung eine gleichmäßige Winkelbegrenzung bereitstellen kann. Die Abschattung kann insofern zur Bildung der Innenwand eine Bohrung aufweisen, die sich bis zur Ausnehmung erstreckt und durch welche die Signale im Wesentlichen entweder in Richtung der Hauptabstrahlrichtung oder in Haupteinstrahlrichtung fallen können.
Im Hinblick auf die Innenwand hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese sich in Richtung der Ausnehmung konisch verjüngt. Der freie Querschnitt der Blende kann sich insofern in Richtung der Ausnehmung verkleinern. Die Innenwand kann am unteren Ende durch die Eckpunkte der Ausnehmung verlaufen, so dass die Blende insgesamt möglichst kompakt ausgestaltet sein kann.
Im Hinblick auf die Ausgestaltung der Blende hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Abschattung an einer Seite eine sich in Richtung parallel zur Abstrahl- und/oder Einstrahlrichtung erstreckenden Streusignalschutz aufweist. Der Streusignalschutz kann gegenüber der restlichen Abschattung hervorstehen und insofern einen einseitig größeren Schutz bieten. Die Blende kann derart ausgestaltet sein, dass der Streusignalschutz in die Richtung weist, aus der der größte Anteil von Streusignalen zu befürchten steht.
Im Hinblick auf die Ausrichtung des Streusignalschutzes hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser senkrecht zur Trennwand angeordnet ist. Der Streusignalschutz und die Trennwand können insofern T-förmig aneinander angrenzen. Der Streusignalschutz und die Trennwand können dieselbe Höhe aufweisen.
In konstruktiver Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Streusignalschutz keilförmig ausgestaltet ist. Der Streusignalschutz kann insofern nach oben in Richtung seines distalen Endes keilförmig zulaufen. Am unteren Ende kann sich der Streusignalschutz an die Größe der Abschattung angepasst sein und sich über die gesamte Breite der Abschattung erstrecken.
Im Hinblick auf die Blende hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese als Spritzgussteil ausgestaltet ist. Die Ausgestaltung als Spritzgussteil ermöglicht eine preiswerte Massenproduktion der Blende. Als Werkstoff kann beispielsweise ABS eingesetzt werden. Die Blende kann als einstückiges zusammenhängendes Bauteil ausgestaltet sein, welches ist insbesondere in einem Verfahrensschritt herstellen lässt. Dies vereinfacht die Handhabung der Blende sowie auch die Montage. Vorteilhaft ist das für die Blende verwendete Material für das Signal undurchlässig.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Abschattungssensor einen Senderabschnitt zur Aussendung von Signalen und einen Detektorabschnitt zur Detektion von reflektierten Signalen aufweist. Anhand eines Laufzeitenunterschieds zwischen der ausgesandten und der detektieren reflektierten Signale kann darauf geschlossen werden, ob sich zwischen der Operationsleuchte und dem Operationstisch bzw. dem zu beleuchtenden Patienten ein Störobjekt befindet oder nicht.
Im Hinblick auf den Abschattungssensor hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser als optischer Sensor, insbesondere als IR-Sensor, ausgestaltet ist. Die Ausgestaltung als IR-Sensor bietet insbesondere den Vorteil, dass die ausgesandten Signale für das menschliche Auge unsichtbar sind und insofern keine optische Beeinflussung des Patienten bzw. des beleuchteten Operationstisches nach sich ziehen. Wenn der Sensor als optischer Sensor ausgestaltet ist, kann es sich bei den ausgesandten und den empfangenden Signalen um elektromagnetische Strahlung handeln. Die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung kann dabei unterschiedlich sein.
Alternativ kann der Abschattungssensor aber auch als Ultraschallsensor ausgestaltet sein. Bei den Signalen kann es sich insofern um Druck- bzw. Schallwellen handeln.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Senderabschnitt und der Detektorabschnitt auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind. Vorteilhaft sind der Senderabschnitt und der Detektorabschnitt unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet, so dass der Abschattungssensor nur einen sehr geringen Bauraum erfordert. Die mit einer entsprechend baulich engen Anordnung einhergehenden Nachteile können, wie obenstehend erläutert, durch eine Blende verhindert bzw. abgemildert werden.
Im Hinblick auf die Ausgestaltung des Abschattungssensors hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser als Time-of-Flight-Sensor ausgestaltet ist. Über einen entsprechenden Time-of-Flight-Sensor kann die Zeit ermittelt werden, die die ausgesandten Signale benötigt, um zurück zum Detektorabschnitt reflektiert zu werden. Aus dem entsprechenden Zeitunterschied kann geschlossen werden, ob sich ein Störobjekt zwischen Operationsleuchte bzw. dem Abschattungssensor und dem Patienten befindet.
Gemäß einer Alternative kann der Abschattungssensor jedoch auch als Helligkeitssensor ausgestaltet sein, der die Helligkeit des Operationstisches bzw. des Patienten erfasst. Sobald sich ein Störobjekt zwischen der Operationslampe und dem Operationstisch befindet, kann sich die Helligkeit des Operationstisches bzw. des Patienten zumindest in einem gewissen Umfang ändern bzw. reduzieren und durch eine Regelung der Lichtquellen können nach der Detektion einer solchen Abschattung Gegenmaßnahmen getroffen werden.
Im Hinblick auf die Operationsleuchte hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Blende derart ausgerichtet ist, dass der Streusignalschutz nach außen zeigt. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass Streusignale, wie bspw. Streulicht, nicht oder nur in geringem Umfang auf den Abschattungssensor fallen können. Der Streusignalschutz kann insofern dem nächsten Rand der OP-Leuchte zugewandt sein, so dass von außen einfallende Streusignale nicht auf den Abschattungssensor fallen, sondern diese vom dem Streufinalschutz blockiert werden. Da die Trennwand senkrecht zum Streusignalschutz angeordnet sein kann, kann eine Verlängerung der Trennwand durch den Mittelpunkt der OP-Leuchte verlaufen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass mehrere Abschattungssensoren vorgesehen sind, wobei jedem Abschattungssensor eine Blende zugeordnet sein kann. Durch die Blende wird der durch einen Abschattungssensor detektierbare Bereich zwar verringert, gleichwohl kann jedoch die Präzision einer Detektion erhöht werden. Der geringere Detektionsbereich kann durch den Einsatz mehrerer Abschattungssensoren und entsprechend auch mehrerer Blenden ausgeglichen werden. Dadurch lässt sich die örtliche Auflösung einer Störobjektdetektion vergrößern.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Operationsleuchte mindestens eine mit den Abschattungssensoren gekoppelte Steuereinheit aufweist, wobei über die Steuereinheit in Abhängigkeit der ermittelten Abschattung die Helligkeit die Lichtquellen zum zumindest teilweisen Ausgleich der Abschattung individuell regelbar ist. Wenn insofern einer der Abschattungssensoren eine Abschattung erkannt hat, kann diese Abschattung und die damit einhergehende Beeinflussung des Lichtfeldes durch die übrigen Lichtquellen ausgeglichen werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Leuchtkraft einiger nicht abgeschatteter Lichtquellen zum Ausgleich der Abschattung und zur Gewährleistung eines möglichst konstanten Lichtfeldes erhöht wird.
Dahingehend hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Abschattungssensoren, insbesondere gleichmäßig, über die Basisplatte verteilt angeordnet sind. Bei der Basisplatte kann es sich um eine Grundplatte handeln, auf der sowohl die Lichtquellen als auch die Abschattungssensoren sowie die den Abschattungssensoren zugeordneten Blenden angeordnet sein können. Die Basisplatte kann eine im Wesentlichen runde Form aufweisen.
Die Abschattungssensoren können zwischen mehreren Lichtquellen angeordnet sein, so dass jeweils ein Abschattungssensor mehreren Lichtquellen zugeordnet ist. Wenn die Operationsleuchte bzw. die Basisplatte eine ring- bzw. kreisförmige Geometrie aufweist, können entsprechend auch die Abschattungssensoren ring- bzw. kreisförmig angeordnet sein. Die Abschattungssensoren bzw. die Blenden können dabei derart ausgestaltet sein, dass deren jeweiliger Streusignalschutz nach außen weist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen eines exemplarischen Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert werden. Darin zeigen:

1 eine Schnittansicht durch eine auf einem Abschattungssensor angeordnete Blende;
2 eine Seitenansicht einer auf einem Abschattungssensor angeordneten Blende;
3 eine Draufsicht auf die Blende gemäß der 1 und 2;
4 eine Ansicht auf die Unterseite der Blende gemäß der 3;
5 eine perspektivische 3D-Ansicht einer Blende;
6 eine Operationsleuchte mit einer Basisplatte sowie mehrerer auf der Basisplatte angeordneter Abschattungssensoren und Blenden.

Die Darstellung der 6 zeigt zunächst in einer Draufsicht eine Operationsleuchte 10, mit welcher sich ein Operationstisch bzw. eine auf einem Operationstisch befindliche Person beleuchten lässt. Die Operationsleuchte 10 weist eine Basisplatte 9 auf, auf welcher eine Vielzahl als Lichtpods ausgestaltete Lichtquellen 1 angeordnet sind, die das Operationsfeld zusammen möglichst homogen beleuchten.
Zwischen den Lichtquellen 1 sind teilweise Abschattungssensoren 3 vorgesehen, die Störobjekte, welche sich zwischen den Lichtquellen 1 und dem zu behandelnden Patienten befinden und insofern eine zumindest teilweise Abschattung des Patienten zur Folge haben, erkennen können. Über die in der Mitte der Basisplatte 9 angeordnete Steuereinheit 2 können die Lichtquellen 1 in Abhängigkeit der von den Abschattungssensoren 3 erkannten Störobjekte angesteuert werden, um eine aus einem Störobjekt resultierende Abschattung zu kompensieren. Werden beispielsweise in einem Bereich der Operationsleuchte 1 angeordnete Lichtquellen 1 durch einen Arm einer den Patienten behandelnden Person abgeschattet, können Lichtquellen 1, die in einem anderen, nicht abgeschatteten Bereich der Operationsleuchte 10 angeordnet sind, diese Abschattung zumindest teilweise kompensieren, so dass ein möglichst gleichbleibendes Lichtfest sichergestellt werden kann. Die Abschattungssensoren 3 sind dabei möglichst gleichmäßig über die Basisplatte 9 bzw. über die Operationsleuchte 10 verteilt angeordnet, so dass insofern auch eine zuverlässige Störobjekterkennung sichergestellt werden kann.
Bei den Abschattungssensoren 3 handelt es sich um flache, platinenartige Bauteile, die im Wesentlichen aus zwei Elementen bestehen, nämlich einem Senderabschnitt 3.1 und einem daneben angeordneten Detektorabschnitt 3.2. Die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigte Abschattungssensoren 3 greifen zur Erkennung potentieller Störobjekte auf ein Verfahren zurück, welches auf einer Detektion eines Laufzeitunterschieds basiert. Der Abschattungssensor 3 weist dafür einen Senderabschnitt 3.1 auf, der in einer Hauptabstrahlrichtung A Signale in Form von elektromagnetischer Strahlung aussendet, die dann, sofern keine Störung vorliegt, entweder von dem Operationstisch oder von einem Patienten oder, im Falle einer Störung, von einem Störobjekt reflektiert werden. Zur Detektion der reflektierten Strahlung weist der Abschattungssensor 3 einen Detektorabschnitt 3.2 auf, auf den die reflektierte Strahlung auftrifft und aus der Laufzeitanalyse kann dann ermittelt werden, ob die Strahlen vom Operationstisch, vom Patienten oder von einem sich vor dem Patienten befindlichen Störobjekt reflektiert wurden.
Die Ausgestaltung des Abschattungssensors 3 ist auch in der geschnittenen Ansicht gemäß 1 zu erkennen. Der Senderabschnitt 3.1 befindet sich dabei unmittelbar neben dem Detektorabschnitt 3.2 und die ausgesandten Strahlen werden in der Hauptabstrahlrichtung A ausgesandt und in der Haupteinstrahlrichtung E empfangen. Bei den dargestellten Haupteinstrahl- bzw. Hauptabstrahlrichtung A, E handelt es sich um Vereinfachungen. In der Realität werden die Strahlen A in einem gewissen Strahlungskegel ausgesendet und auch in einem gewissen Strahlungskegel wieder empfangen bzw. detektiert.
So wie dies in der Darstellung der 1 weiterhin zu erkennen ist, ist vor dem Abschattungssensor 3 eine Blende 4 angeordnet, deren konstruktiver Aufbau nachfolgend noch näher erläutert werden wird. Die Blende 4 sorgt dafür, dass die ausgesandte sowie auch die einfallende elektromagnetische Strahlung hinsichtlich deren Abstrahl- und Einstrahlkegeln begrenzt wird, was sich positiv auf die Präzision der Detektion eines Störobjekts auswirkt. Die Begrenzung der Abstrahl- und der Einstrahlwinkel führt jedoch insgesamt auch dazu, dass mehrere Abschattungssensoren 3 vorgesehen sind und insofern eine gute räumliche Auflösung gewährleistet wird.
Am besten dürfte die konstruktive Ausgestaltung der Blende 4 zunächst anhand der dreidimensionalen Ansicht der 5 ersichtlich werden. Die Blende 4 umfasst eine Grundplatte 4.1, die zwei Befestigungsbohrungen 4.11 aufweist. Über diese beiden Befestigungsbohrungen 4.11 kann die Blende 4 auf dem Abschattungssensor 3 montiert und mit der Basisplatte 9 verschraubt werden. Die Blende 4 liegt dann möglichst flächig auf dem Abschattungssensor 3 auf und ist lösbar mit der Basisplatte 9 verbunden. Die Position der Befestigungsbohrungen 4.11 ist auch in den 3 und 4, die die Blende 4 bzw. die Grundplatte 4.1 in einer Draufsicht und in einer Ansicht von unten, also aus Sicht des Abschattungssensors 3, zeigen, zu erkennen.
Die Blende 4 bzw. die Grundplatte 4.1 weist im mittleren Bereich eine Ausnehmung 4.2 auf, die in der 1 gut zu erkennen ist. Diese Ausnehmung 4.2 befindet sich oberhalb des Abschattungssensors 3, so dass sowohl die ausgesandte Strahlung als auch die einfallende Strahlung durch die Ausnehmung 4.2 der Blende 4 hindurchtreten kann.
Um die Ausnehmung 4.2 herum ist eine Abschattung 4.3 vorgesehen, die gemäß der Darstellung in der 1 eine podestförmige Geometrie aufweist und die verhindern soll, dass seitlich einfallende Querstrahlung auf den Detektorabschnitt 3.2 des Abschattungssensors 3 fällt. Die Abschattung 4.2 steht dabei gegenüber der Grundplatte 4.1 in Richtung der Hauptabstrahlrichtung A vor und umgibt die Ausnehmung 4.2 und damit auch den Abschattungssensor 3. Die Abschattung 4.3 sorgt somit für eine Begrenzung des Abstrahlwinkels bzw. des Abstrahlkegels der ausgesandten Strahlung, so wie man sich dies anhand der 1 gut vorstellen kann. Die der Ausnehmung 4.2 zugewandte Innenwand 4.51 der Abschattung 4.3 ist dabei konisch zulaufend ausgestaltet und diese verjüngt sich nach unten in Richtung der Ausnehmung 4.3, so wie dies in der Darstellung der 1 zu erkennen ist.
Die Abschattung 4.3 schließt auf einer Seite mit der Grundplatte 4.1 ab und erstreckt sich auf der gegenüberliegenden Seite nicht ganz bis ans Ende der Grundplatte 4.1. Auf der Seite, die der mit der Grundplatte 4.1 bündig abschließenden Seite gegenüberliegt, ist die Außenseite 4.52 der Abschattung 4.3 abgerundet, was die Handhabbarkeit verbessert und die Blende 4 insgesamt handlicher machen.
Weiterhin weist die Blende 4 eine Trennwand 4.4 auf, die nach oben gegenüber der Abschattung 4.3 hervorsteht. Diese Trennwand 4.4 teilt die Ausnehmung 4.2 in zwei Abschnitte, nämlich einen ersten Ausnehmungsabschnitt 4.21 und einen zweiten Ausnehmungsabschnitt 4.22. Der erste Ausnehmungsabschnitt 4.21 ist oberhalb des Senderabschnitts 3.1 angeordnet und der zweite Ausnehmungsabschnitt 4.22 ist oberhalb des Detektorabschnitts 3.2 angeordnet. Die von dem Senderabschnitt 3.1 ausgesandte Strahlung tritt somit durch den ersten Ausnehmungsabschnitt 4.21 und die reflektierte Strahlung tritt durch den zweiten Ausnehmungsabschnitt 4.22, bevor diese auf den Detektorabschnitt 3.2 fällt.
Die Trennwand 4.4 trennt somit sowohl den Senderabschnitt 3.1 vom Detektorabschnitt 3.2 als auch die Bereiche oberhalb des Senderabschnitts 3.1 und des Detektorabschnitts 3.2 voneinander. So wie dies anhand der 1 gut zu erkennen ist, ist es daher nicht möglich, dass die Strahlung im Rahmen eines Übersprechens direkt von dem Senderabschnitt 3.1 zum Detektorabschnitt 3.2 gelangen kann, sondern auch aufgrund der Trennwand 4.4 sind die ausgesandten und die einfallenden Strahlen recht strikt voneinander getrennt, was auch anhand der Hauptabstrahlrichtung A und der Haupteinstrahlrichtung E ersichtlich wird. Durch die Trennwand 4.4 kann insofern verhindert werden, dass es zu einem Übersprechen zwischen dem Senderabschnitt 3.1 und dem Detektorabschnitt 3.2 kommt.
Die Höhe H der Trennwand 4.4 entspricht in etwa dem drei- bis vierfachen der Breite B der Ausnehmung 4.2, was zu einer zuverlässigen Trennung führt. Weiterhin erstreckt sich die Trennwand 4.4 entlang der gesamten Ausnehmung 4.2, so dass verhindert wird, dass Strahlen seitlich an der Trennwand 4.4 vorbeigehen. Mit Blick auf die 3 ist weiterhin ersichtlich, dass die Trennwand 4.4 nicht direkt in der Mitte der Ausnehmung 4.2 angeordnet, sondern dass diese seitlich versetzt angeordnet ist, so dass auch die beiden Ausnehmungsabschnitte 4.21, 4.22 nicht genau dieselbe Größe haben. Die Trennwand 4.4 ist vielmehr in Richtung des Detektorabschnitts 3.2 versetzt angeordnet, was die einfallende Strahlung etwas mehr begrenzt als die ausgesandte Strahlung.
Weiterhin weist die Blende 4 einen Streusignalschutz 4.6 bzw. im Fall eines optischen Abschattungssensors 3 einen Streulichtschutz auf, der in der Darstellung der 2 und in der 5 zu erkennen ist. Der Streusignalschutz 4.6 sorgt dafür, dass von außen möglichst wenig Streusignale auf den Detektorabschnitt 3.2 fallen können, was die Zuverlässigkeit der Störobjektdetektion verbessert. In konstruktiver Hinsicht ist die Abschattung 4.3 zur Bildung des Streusignalschutzes 4.6 auf einer Seite, die senkrecht zur Trennwand 4.4 angeordnet ist, keilförmig nach oben in Richtung der Hauptabstrahlrichtung A verlängert, so dass Streusignale aus einer Richtung durch den Streusignalschutz 4.6 besonders zuverlässig geblockt werden können. Die Höhe des Streusignalschutzes 4.6 stimmt dabei mit der Höhe der Trennwand 4.4 überein und die beiden Elemente weisen aufgrund deren rechtwinkeliger Anordnung im Querschnitt eine T-förmige Gestalt auf.
Die Ausrichtung der Abschattungssensoren 3 sowie der Blenden 4 ist dabei derart, dass der Streusignalschutz 4.6 nach außen, also in Richtung der nächsten Kante des Basisplatte 9 weist, so wie dies anhand der 6 auch ersichtlich ist. Die jeweiligen Streusignalschutze 4.6 sorgen somit zuverlässige dafür, dass von außen, also aus radialer Richtung, einfallendes Licht bzw. einfallende Signale zuverlässig abgehalten und nicht bis zum Detektorabschnitt 3.2 vordringen können.
Durch die dargestellte Blende 4 können Störeinflüsse bei der Detektion von Störobjekten verringert werden und die Störobjekterkennung und damit auch die Regelung der Lichtquellen 1 der Operationsleuchte 10 kann zum Ausgleich etwaiger Abschattungen deutlich verbessert werden.
Bezugszeichen:

1: Lichtquelle
2: Steuereinheit
3: Abschattungssensor
3.1: Senderabschnitt
3.2: Detektorabschnitt
4: Blende
4.1: Grundplatte
4.11: Befestigungsbohrung
4.2: Ausnehmung
4.21: erster Ausnehmungsabschnitt
4.22: zweiter Ausnehmungsabschnitt
4.3: Abschattung
4.4: Trennwand
4.51: Innenwand
4.52: Außenwand
4.6: Streusignalschutz
9: Basisplatte
10: Operationsleuchte
A: Abstrahlrichtung
E: Einstrahlrichtung
B: Breite
H: Höhe

Claims

Operationsleuchte mit mindestens einer Lichtquelle (1) zur Beleuchtung eines Objekts, insbesondere eines Patienten, und einem Abschattungssensor (3) zur Ermittlung der Abschattung des zu beleuchtenden Objekts durch die Aussendung eines Signals und den Empfang eines reflektierten Signals, gekennzeichnet durch eine im Signalgang angeordnete Blende (4) zur Abgrenzung der ausgesandten und der einfallenden Signale.
Operationsleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) lösbar auf dem Abschattungssensor (3) montierbar ist.
Operationsleuchte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) linsenfrei ausgestaltet ist.
Operationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) eine Grundplatte (4.1) mit einer, insbesondere mit einer einzigen, Ausnehmung (4.2) aufweist, durch die von dem Abschattungssensor (3) ausgesandte oder auf den Abschattungssensor (3) einfallenden Signale durch die Blende (4) hindurchtreten können.
Operationsleuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4.2) durch eine sich parallel zur Abstrahlrichtung (A) der ausgesandten und/oder der Einstrahlrichtung (E) der einfallenden Signale erstreckende Trennwand (4.4) in zwei Teile getrennt ist.
Operationsleuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (4.4) die Ausnehmung (4.2) in zwei unterschiedlich große Teile teilt.
Operationsleuchte nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (4.4) eine Höhe (H) aufweist, die mindestens dem Doppelten, bevorzugt mindestens dem Dreifachen, besonders bevorzugt mindestens dem Vierfachen, der Breite (B) der Ausnehmung (4.2) entspricht.
Operationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) eine um die Ausnehmung (4.2) herum angeordnete Abschattung (4.3) zur Verminderung von Streusignalen aufweist, wobei die Höhe der Abschattung (4.3) mindestens der Breite (B) der Ausnehmung (4.2), bevorzugt mindestens dem Doppelten der Breite (B) der Ausnehmung (4.2) entspricht.
Operationsleuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (4.51) der Abschattung (4.3) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und sich in Richtung der Ausnehmung (4.2) konisch verjüngt.
Operationsleuchte nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschattung (4.3) an einer Seite einen sich in Richtung parallel zur Abstrahl- (A) und/oder Einstrahlrichtung (E) erstreckenden Streusignalschutz (4.6) aufweist.
Operationsleuchte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Streusignalschutz (4.6) senkrecht zur Trennwand (4.4) angeordnet ist.
Operationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschattungssensor (3) als optischer Sensor, insbesondere als IR-Sensor, ausgestaltet ist.
Operationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschattungssensor (3) als Time-of-Flight Sensor ausgestaltet ist.
Operationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Abschattungssensoren (3), wobei jedem Abschattungssensor eine Blende (4) zugeordnet ist.
Operationsleuchte nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch mindestens eine mit den Abschattungssensoren (3) gekoppelten Steuereinheit (2), wobei über die Steuereinheit (2) in Abhängigkeit der ermittelten Abschattung die Helligkeit der Lichtquellen (1) zum zumindest teilweisen Ausgleich der Abschattung individuell regelbar ist.