DE1137703B

DE1137703B - Einstellbare Beleuchtungseinrichtung, insbesondere Operationsleuchte

Info

Publication number: DE1137703B
Application number: DEZ8649A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Joachim Reiber
Original assignee: Zeiss Ikon AG
Current assignee: Zeiss Ikon AG
Priority date: 1961-03-30
Filing date: 1961-03-30
Publication date: 1962-10-11
Also published as: CH422679A; US3375362A; GB1003416A; DE1201786B; CH395903A; GB1067536A; DK103066C; US3225184A

Description

Einstellbare Beleuchtungseinrichtung, insbesondere Operationsleuchte Die Erfindung geht von einer einstellbaren Beleuchtungseinrichtung, insbesondere einer Operationsleuchte, derjenigen Art aus, die in oder an der Decke eines Raumes ortsfest angebracht ist und die zur Beleuchtung begrenzter, innerhalb einer Beleuchtungsfläche wählbarer Beleuchtungsfelder mit mehreren gemeinsam schwenkbaren Einzelscheinwerfern versehen ist und deren aus praktisch parallelen Strahlen bestehende Scheinwerferlichtbündel sich stets im gleichen engen Beleuchtungsfeld treffen.
Es sind bereits mit mehreren Einzelscheinwerfern bestückte Operationskuppeln bekannt, deren Scheinwerfer ortsfest und starr an der Decke des Operationssaales angebracht und gruppenweise mit ihren Strahlengängen so eingestellt sind, daß mehrere, erfahrungsgemäß häufig in Betracht kommende Bereiche der Operationsebene bevorzugt beleuchtet werden. Der Nachteil dieser starr eingebauten Systeme besteht vor allem in ihrer ungenügenden, spezifischen Anpassung an die jeweils vorkommende Beleuchtungsaufgabe und in ihrem großen apparativen und räumlichen Aufwand, wenn dieser letztgenannte Mangel etwas gemildert werden soll.
Es sind auch Leuchten zur schattenfreien Beleuchtung, insbesondere eines Operationsfeldes, bekannt, die vorzugsweise gleiche Einzelscheinwerfer in kreissymmetrischer Anordnung innerhalb eines geschlossenen Gehäuses aufweisen, deren scharf gebündelte Lichtkegel sich angenähert in der Symmetrieachse der Leuchten treffen. Eine weitere Ausbildung dieser Leuchten besteht darin, die Einzellichtquellen in ihrem Reflektor radial in Richtung zur Symmetrieachse verschiebbar anzuordnen. Durch a11 diese Ausgestaltungen sollen Operationsleuchten mit Vorteilen versehen sein, die die besondere Anordnung mehrerer Einzelscheinwerfer mit sich bringen. Diese bekannten Operationsleuchten sind jedoch mit zahlreichen Unvollkommenheiten behaftet. Beispielsweise wird bei Operationen in schräg in den Patientenkörper einmündenden Körperhöhlen, wie dies z. B. in der Lungen- und gynäkologischen Chirurgie die Regel ist, mit der bekannten Leuchte nur dann eine Tiefenbeleuchtung erzielt, wenn diese tief herabgesenkt und stark gekippt wird. Dadurch wird aber das Umfeld um die Operationsfläche für den Chirurgen und sein Hilfspersonal eingeengt und außerdem die Sterilität durch Staubaufwirbelung sowie die Raumbelüftung beeinträchtigt. Als nachteilig hat es sich außerdem erwiesen, daß bei der vorbeschriebenen Stellungsänderung der .Leuchte zur Beleuchtungsfläche auch die Stellung der Einzelscheinwerfer zueinander verändert werden muß, um erneut eine Bündelung der Lichtstrahlen im Arbeitsfeld zu erreichen.
Diese und sonstige Nachteile der bisherigen Wanderfeldbeleuehtungseinrichtungen werden durch die Erfindung beseitigt.
Die Erfindung betrifft demgemäß eine eingangs beschriebene Beleuchtungseinrichtung, und sie besteht darin, daß jedem Einzelscheinwerfer eine in zwei vorzugsweise zueinander senkrechten Koordinaten wirkende gemeinsame Steuerung zugeordnet ist, die an Hebeln zum Schwenken der Scheinwerfer in zur Beleuchtungsfläche parallelen, verhältnisgleichen, d. h. flächenähnlichen gedachten Steuerflächen angreift, wobei die Steuerflächen aller Scheinwerfer unter sich gleich sind und alle Schwenkhebel auf identischen Bahnen wandern.
Dieses Steuerungsprinzip beruht auf der Erkenntnis, daß man unter Benutzung des Scheinwerferbrennpunktes eine zur Beleuchtungsfläche flächenähnliche, streckenproportionale Projektionsfläche konstruieren kann, in der jeder Flächenpunkt einem bestimmten Flächenpunkt der Beleuchtungsfläche zugeordnet ist. Es ist daher möglich, außerhalb und fernab von der Beleuchtungsfläche eine Arbeitsfläche für die Steuerorgane der Einzelscheinwerfer zu schaffen, obwohl die Projektionsschiefe der einzelnen Scheinwerfer je nach ihrer seitlichen Anordnung gegenüber der Beleuchtungsfläche ganz verschieden ist. Da erfindungsgemäß alle projektiven Arbeitsflächen unter sich gleich sind, können im einfachsten Fall die Steuerorgane der einzelnen Scheinwerfer sogar unter sich gleich sein. Die Steuerung erfolgt in an sich in der Steuerungstechnik bekannter Weise in zwei zueinander senkrechten Koordinaten. Steuerungstechnisch besonders einfache und daher günstige Verhältnisse ergeben sich dann, wenn, wie bereits erwähnt, jeder Schwenkhebel derart am zugehörigen Scheinwerfer angreift, daß dieser um den Brennpunkt seines optischen Strahlenrichtungssystems, im Fall eines Spiegelscheinwerfers also um den Spiegelbrennpunkt, schwenkt. Da die Einzelscheinwerfer bei der Nachführung hinter dem wandernden Beleuchtungsobjekt her räumlich gekippt werden müssen, werden sie vorzugsweise kardanisch aufgehängt.
Um die eingangs geschilderten Schwierigkeiten einer genügend ausreichenden Teilausleuchtung von schräg verlaufenden Körperhöhlen zu gewährleisten, liegt es im Sinne einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, daß zumindest ein Einzelscheinwerfer derart in bezug auf die Beleuchtungsfläche, im Spezialfall beispielsweise auf die Kopf-Fuß-Längsachse eines Operationstisches, ausgerichtet wird, daß er die Beleuchtungsfläche unter merklich flacherem Auftreffwinkel als andere Scheinwerfer beleuchtet.
Da die Erfindung die Möglichkeit schafft, allen Scheinwerfern unabhängig von der räumlichen Anordnung jedes einzelnen in bezug auf die Beleuchtungsfläche gleichartige Steuerorgane zuzuordnen, läßt sich eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung aus beliebig vielen, unter sich gleichartigen Scheinwerferaggregaten zusammenbauen. Es ist daher nicht wie bei bekannten Operationsleuchten unbedingt .erforderlich, alle Scheinwerfer in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen. Man kann vielmehr die einzelnen Aggregate an den für den jeweiligen Anwendungsfall günstigsten Orten anordnen und die Steuerorgane der einzelnen Scheinwerfer entweder durch direkt angreifende, beispielsweise mechanische Mittel, oder durch Fernbedienungsmittel pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer, an sich bekannter Natur gemeinsam betreiben.
Bei einer Operationsbeleuchtung wird man beispielsweise das Abstands- bzw. Flächenverhältnis von Operationsebene und Steuerfläche im Verhältnis 10: 1 wählen. Dann hat eine Bewegung der Steuergestänge der einzelnen Scheinwerfer beispielsweise in einer Richtung um 100 mm auf der Steuerfläche eine gegenläufige Bewegung der sich überdeckenden Beleuchtungsfelder der Einzelscheinwerfer auf der Operationsebene um 1000 mm zur Folge. Die Steuerung kann zweckmäßigerweise über elektromotorisch angetriebene Untersetzungsgetriebe erfolgen, die mittels Druckknopfsteuerung von einer beliebig angeordneten Kommandostelle, beispielsweise im Operationssaal, bedient werden können. Ersichtlicherweise besteht aber auch die Möglichkeit, durch mechanische Mittel, nämlich über Handräder oder Seilzüge, die gewünschte Wanderung des Beleuchtungsfeldes zu erzielen. An Stelle körperlicher Übertragungsmittel kann auch Strahlung verwendet werden. Beispielsweise kann eine Photozelle als Befehlsempfänger benutzt werden, der das Beleuchtungsfeld selbsttätig nachfolgt. Strahlungsempfindliche, insbesondere photoelektrische Nachsteuerungen sind aus der Kybernetik an sich bekannt.
Im Sinne der Erfindung liegt es, unter bestimmten Bedingungen eine Korrektur der Strahlenbündelung, insbesondere im Sinne einer schwachen Divergenz zuzulassen. Hierfür kann beispielsweise, wie an sich bekannt, eine Zweifadenglühlampe verwendet werden; auch eine verschiebbare Anordnung einer Einfadenglühlampe in Richtung der optischen Achse des Scheinwerfers ist denkbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ermöglicht es, daß die Stärke des abgestrahlten Lichtstromes der Einzelscheinwerfer gemeinsam oder untereinander verschieden, den spezifischen Erfordernissen entsprechend, verändert werden kann.
Eine besondere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß ein Foto-, Film-, Fernsehaufnahme- oder Röntgengerät in. der gleichen Weise wie die Einzelscheinwerfer mit dem Steuergestänge gekuppelt ist und somit die optische Achse des Zusatzgerätes stets durch den Mittelpunkt des Beleuchtungsfeldes geht.
Sowohl für Außen- als auch für Innenleuchten ist es von Vorteil, sie in einem - an sich bekannten -spritzwassergeschützten Gehäuse unterzubringen, um sie von Staub usw. befreien oder bei chirurgischer Anwendung in die Raumsterilisation einschalten zu können.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Teil schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung, von unten her gesehen, Fig. 2 einen lotrechten Schnitt längs der Linie II-11 der Fig. 1, Fig.3 einen lotrechten Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 einen lotrechten Schnitt durch einen Einzelscheinwerfer der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung, Fig. 5 eine Aufsicht auf einen Einzelscheinwerfer mit zugehörigem Teil des Steuergestänges, Fig. 6 eine Aufsicht auf die Beleuchtungseinrichtung gemäß Fig. 1 von oben, Fig. 7 eine Stirnansicht auf das Steuergestänge der Beleuchtungseinrichtung nach Fig. 1.
Die zeichnerisch dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besteht aus sieben etwa im Kreuz angeordneten Einzelscheinwerfern 11 bis 17 mit aneinandergrenzenden Lichtaustrittsfenstern, die man sich an der Decke eines Operationssaales angebracht vorstellen muß.
Die Einzelscheinwerfer 11 bis 17 sind innerhalb eines spritzwassergeschützten Leuchtengehäuses 18 schwenkbar gelagert und durch ein gemeinsames Steuergestänge 19 miteinander verbunden. Das Leuchtengehäuse 18 ist nach unten durch abklappbare durchsichtige oder durchscheinende Scheiben 20 abgeschlossen.
Die optischen Achsen 11' bis 17 der Einzelscheinwerfer 11 bis 17 schneiden sich auf der in etwa 20 cm Abstand oberhalb eines Operationstisches 21 liegenden Operationsebene 22 im Punkt 23.
Das Gestänge 19 besteht aus je zwei sich kreuzenden Schienen 24, an denen sieben Kreuzgelenke 25, die mit Hebeln 26 der Einzelscheinwerfer 11 bis 17 zusammenwirken, angelenkt sind. Das Gestänge 19 wird in Lagerböcken 27 durch Rollen 28 geführt. Durch Prismenrollen 29 lassen sich die paarweise mittels Schienen 30 verbundenen Lagerböcke 27 in Pfeilrichtung auf Führungsstangen 31 verschieben.
Der Antrieb in Richtung der Verschiebung erfolgt durch endständige Motoren 32 und 33.
Die Einzelscheinwerfer 11 bis 17 bestehen je aus einem Paralbolreflektor 34 und der in seinem Brennpunkt 35 angeordneten, halbverspiegelten Glühlampe 36. In rückwärtiger Verlängerung der optischen Achse befindet sich der Hebel 26. Unterhalb des Reflektors 34 ist ein Wärmeschutzfilter 37 angeordnet.
Die kardanische Aufhängung der Einzelscheinwerfer 11 bis 17 besteht aus Bügeln 38 und 39 und dem Rahmen 40. Die Mittellinien der Drehpunkte 40' und 40" kreuzen sich unter 90°. Ihr Schnittpunkt liegt im Brennpunkt 35 des Reflektors 34.
Der Antrieb des Gestänges 19 erfolgt durch die Motore 32 und 33, die über ein Getriebe mit Ritzel auf die Zahnstangen 42' und 42" und die mit ihnen fest verbundenen Schienen 30 einwirken. Die Drehrichtung der Motore 32 und 33 läßt sich umkehren, so daß eine Vor- und Zurückbewegung des Gestänges 19 erfolgen kann.
Der Antrieb des Gestänges 19 kann sowohl einzeln in jeweils einer Koordinate durch einen Motor 32 oder 33 als auch gleichzeitig durch beide Motore erfolgen.
Eine Bewegung des Gestänges 19 hat eine gleichsinnige Bewegung aller Kreuzgelenke zur Folge. Mit ihnen verschwenken sich alle Einzelscheinwerfer 11 bis 17 um ihre Drehpunkte 40' und 40", und dabei gleiten die Führungsstücke 41 der Kreuzgelenke 25 auf den Hebeln 26.
Entsprechend den weiter oben erläuterten Gesetzmäßigkeiten verschwenken bei einer Betätigung des Verstellgestänges gleichzeitig sämtliche Einzelscheinwerfer 11 bis 17 in dem Sinne, daß die optischenAchsenll' bis 17' allerStrahlenbündel ihrengemeinsamen Schnittpunkt 23 (Beleuchtungsfeld) beibehalten, dieser sich jedoch je nach Steuerbefehl auf der Beleuchtungsfläche, d. h. im vorliegenden Anwendungsfall in einer Ebene 22 verlagert, die sich parallel und etwas oberhalb der Auflagefläche 21 des Operationstisches befindet.
Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen nur Beispiele für die Verwirklichung der Erfindung, und diese ist nicht darauf beschränkt, viehmehr sind im Rahmen der Erfindung noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich.
So treten beispielsweise ;in der Beleuchtungstechnik bei Schaustellungen, z. B. im Theater, bei Hallensportveranstaltungen, z. B. Eisrevuen usw., Beleuchtungsprobleme auf, die ebenfalls darin bestehen, die Beleuchtungseinrichtung möglichst in ausreichender Entfernung von der Beleuchtungsfläche anzuordnen und derart auszugestalten, daß zumindest ein Teil der Lichtbündel unter vergleichsweise flachen Auftreffwinkeln eingestrahlt wird. Außerdem sollen sich bei einer Verlagerung des Beleuchtungsfeldes innerhalb des Bereichs der Beleuchtungsfläche Ausmaße und Helligkeit des Beleuchtungsfeldes, wenn überhaupt, nur unwesentlich verändern. So ist es auf dem Gebiet der Schaustellungsbeleuchtung zur Erzielung von wandernden Beleuchtungsflecken bisher erforderlich, bei auf dem Schnürboden oder außerhalb des Aufnahmeraumes einer Film- oder Fernsehaufnahmekamera angebrachten Kleinfeldscheinwerfer (Spotlights) jedem dieser Scheinwerfer einen Beleuchter zuzuordnen, was ein sehr genaues Zusammenarbeiten aller Bedienungsleute erfordert, um insbesondere bei der Farbgebung unterschiedlicher Leuchten keine einfarbigen Randsäume sichtbar werden zu lassen. Diese Mängel werden durch die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ebenfalls beseitigt. Auch kann die weiter oben erwähnte Fernsteuerung derEinzelscheinwerfer gerade hier von großem Nutzen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. In oder an der Decke eines Raumes ortsfest angebrachte, einstellbare Beleuchtungseinrichtung, insbesondere Operationsleuchte, die zur Beleuchtung begrenzter, innerhalb einer Beleuchtungsfläche wählbarer Beleuchtungsfelder mit mehreren gemeinsam schwenkbaren Einzelscheinwerfern versehen ist und deren praktisch aus parallelen Strahlen bestehende Scheinwerferlichtbündel sich im Beleuchtungsfeld treffen, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Einzelscheinwerfer eine in zwei vorzugsweise zueinander senkrechten Koordinaten wirkende gemeinsame Steuerung zugeordnet ist, die an Hebeln zum Schwenken der Scheinwerfer in zur Beleuchtungsfläche parallelen, verhältnisgleichen, d. h. flächenähnlichen gedachten Steuerflächen angreift, wobei die Steuerflächen aller Scheinwerfer unter sich gleich sind und alle Schwenkhebel auf identischen Bahnen wandern. z. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwenkhebel derart am zugehörigen Scheinwerfer angreift, daß dieser um seinen Brennpunkt schwenkt. 3. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelscheinwerfer kardanisch aufgehängt sind. 4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Einzelscheinwerfer derart in bezug auf die Beleuchtungsfläche angeordnet ist. daß er diese unter merklich flacherem Auftreffwinkel als die anderen Scheinwerfer beleuchtet. 5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des abgestrahlten Lichtstromes der Einzelscheinwerfer gemeinsam oder untereinander verschieden verändert werden kann. 6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Foto-, Film-, Fernsehaufnahme-oder Röntgengerät in der gleichen Weise wie die Einzelscheinwerfer mit dem Steuergestänge gekuppelt ist und somit die optische Achse des Zusatzgerätes stets durch den Mittelpunkt des Beleuchtungsfeldes geht.