EP4629875A1 - Beleuchtungsvorrichtung, bildgebungsvorrichtung und verfahren zum betrieb dieser - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung, bildgebungsvorrichtung und verfahren zum betrieb dieser

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Publication number
EP4629875A1
EP4629875A1 EP23836735.3A EP23836735A EP4629875A1 EP 4629875 A1 EP4629875 A1 EP 4629875A1 EP 23836735 A EP23836735 A EP 23836735A EP 4629875 A1 EP4629875 A1 EP 4629875A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat sink
lighting
heat
sink section
lighting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23836735.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Glöggler
Thomas Hinding
Uwe Martin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Storz SE and Co KG
Original Assignee
Karl Storz SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Storz SE and Co KG filed Critical Karl Storz SE and Co KG
Publication of EP4629875A1 publication Critical patent/EP4629875A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661—Endoscope light sources
    • A61B1/0684—Endoscope light sources using light emitting diodes [LED]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0638—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements providing two or more wavelengths
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/12—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with cooling or rinsing arrangements
    • A61B1/128—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with cooling or rinsing arrangements provided with means for regulating temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/043—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for fluorescence imaging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/10—Arrangement of heat-generating components to reduce thermal damage, e.g. by distancing heat-generating components from other components to be protected

Definitions

  • Illumination device imaging device and method for operating the same
  • the present invention relates to a lighting device, in particular for providing illumination light for a medical imaging instrument such as an endoscope, an imaging device and a method for operating a lighting device and/or imaging device.
  • Imaging devices such as endoscopic or exoscopic devices that generate multispectral or hyperspectral images are known from the prior art.
  • multispectral or hyperspectral images In addition to two spatial dimensions, such as a conventional image from a camera, multispectral or hyperspectral images have a spectral dimension.
  • the spectral dimension includes several spectral bands (wavelength bands). Multispectral and hyperspectral images differ essentially in the number and width of their spectral bands.
  • DE 20 2014 010 558 U1 describes a device for recording a hyperspectral image of an examination area of a body.
  • the device has an input lens for generating an image in an image plane and a slit-shaped aperture in the image plane for masking out a slit-shaped area of the image.
  • the light passing through the aperture is fanned out by a dispersive element and recorded by a camera sensor.
  • the camera sensor can record a large number of spectra, each with an associated spatial coordinate, along the longitudinal direction of the slit-shaped aperture.
  • the device described is also designed to record further spectra along the longitudinal direction of the slit-shaped aperture in a direction different from the longitudinal direction of the slit-shaped aperture.
  • the method underlying this disclosure for generating multispectral or hyperspectral images is also known as the so-called pushbroom method.
  • whiskbroom method the area of investigation or object is scanned point by point and a spectrum is obtained for each point.
  • staring method several images are taken with the same spatial coordinates. Different spectral filters and/or lighting sources are used from image to image in order to resolve spectral information.
  • suitable optical elements such as optical slicers, lenses and prisms, a two-dimensional multi-color image is decomposed into several spectral frames that are simultaneously acquired on different detectors or detector areas. This is sometimes referred to as the snapshot approach.
  • multispectral and hyperspectral imaging devices are particularly suitable as endoscopic imaging devices.
  • multispectral and/or hyperspectral imaging is a fundamental field of application, for example for diagnostics and for assessing the success or quality of an intervention.
  • white light imaging is used, particularly in the medical imaging field. Observed tissue is illuminated with white light, and images of the tissue are generated using a camera or other image capture sensor, which can then be displayed to a user.
  • Fluorescence imaging is also used, especially in the field of medical imaging.
  • Tissue is specifically illuminated in a certain wavelength range in order to specifically excite fluorescent dye molecules introduced into certain entities, such as tissue areas.
  • the light emitted with a longer wavelength can then be observed through a suitably selected filter, which can be used to block out the excitation light.
  • Multimodal imaging devices allow white light images and/or multispectral images and/or fluorescence images and/or hyperspectral images to be recorded. Examples of such imaging devices are multimodal endoscopes and multimodal exoscopes. To implement different modes, illumination devices may be required that can be operated in different illumination modes in order to generate illumination light in different spectral ranges as required.
  • wavelength range of the emitted light of each of the light elements can, however, depend on the temperature of the respective light element and can shift when heated, for example. Heating the light element can cause the emitted light to change.
  • Wavelength range is shifted in such a way that it lies at least partially outside the desired wavelength range and/or at least partially outside a spectral selection range of a filter by means of which the targeted wavelength range is set.
  • a result of the multi- and hyperspectral imaging can change and/or become falsified by a shift in the emitted wavelength range. It can also happen that the emitted wavelength range shifts, for example while carrying out a diagnostic action and in particular after calibration of the lighting and/or imaging device. As a result, among other things, incorrect multi- and/or hyperspectral imaging can occur and/or such imaging may no longer be possible.
  • a further difficulty can arise from the provision of several lighting elements. If, for example, one of the lighting elements is operated and this lighting element generates waste heat, it can happen that another of the lighting elements is heated up by the waste heat. This can change the emission spectrum of the other lighting element.
  • the invention is based on the object of providing light reliably and with a high degree of spectral stability.
  • the present invention provides for a lighting device, in particular for providing lighting light for a medical imaging instrument such as an endoscope.
  • the lighting device comprises at least one heat sink, at least one first lighting element, at least one first heat sink section which is thermally coupled to the first lighting element and which is designed to absorb waste heat from the first lighting element, and at least one first waste heat path which thermally connects the first heat sink section to the heat sink so that the waste heat from the first lighting element can be dissipated via the first waste heat path.
  • the lighting device comprises at least one second lighting element, at least one second heat sink section which is thermally coupled to the second lighting element and which is designed to absorb waste heat from the second lighting element, at least one second waste heat path which thermally connects the second heat sink section to the heat sink so that the waste heat from the second lighting element can be dissipated via the second waste heat path, and at least one adjustment element which is arranged between the first heat sink section and the second heat sink section and which is configured to adjust a heat flow from the first heat sink section to the second heat sink section.
  • an imaging device comprising an illumination device according to the invention and an imaging instrument that can be connected to the illumination device.
  • the illumination device can comprise an optical interface to which the imaging instrument can be connected.
  • the first light element and/or the second light element can be maintained in a desired temperature range. This can ensure that an emitted wavelength range of the individual light elements remains essentially the same or is maintained in a desired range. In addition, it can be at least essentially prevented that an operation of, for example, the first light element, due to which it generates waste heat, heats the second light element beyond a target operating temperature. Consequently, both light elements can be operated in such a way that light can be maintained in a wavelength range that is essentially optimal for operation of the imaging device.
  • the adjustment element can ensure that the first light element and the second light element influence each other in such a way that light can be provided efficiently. This can be achieved in that the adjustment element ensures that both light elements can be maintained in a preferred temperature range. Furthermore, it can be prevented overall that the first light element and/or the second light element move away from the preferred temperature range. If, for example, multi- and/or hyperspectral imaging is carried out with the imaging device and conclusions are drawn about physiological tissue parameters, in particular based on multi- and/or hyperspectral image data, even slight deviations in the emitted wavelength range, for example 5 nm - 10 nm wavelength deviation, can distort the conclusions. This can be at least substantially prevented by the present invention or at least the extent of such deviations can be reduced.
  • the lighting device can efficiently combine light from several lighting elements, for example with minimal light losses, and/or combine it into a common optical path.
  • the lighting device can comprise at least one beam combiner.
  • the beam combiner can generally be an assembly that is designed to combine light from several lighting elements, each of which defines a beam path. Combining can in particular mean that the light is coupled into a common optical path.
  • the lighting elements can be designed to each provide light in a specific wavelength range or with specific spectral properties.
  • the light can expediently be coupled into the endoscope and/or an exoscope via a common optical path and in particular via only one optical path.
  • the lighting device comprises the optical interface.
  • the endoscope and/or other imaging instruments, in particular medical imaging instruments, can be coupled to the lighting device via the optical interface.
  • the optical interface can be designed such that light can be coupled into an imaging instrument preferably with low light losses and/or with at least essentially slight wavelength changes.
  • the lighting elements can be designed to emit light in different wavelength ranges.
  • the beam combiner can comprise at least one and in particular two partially transparent mirrors that reflect light in a narrow wavelength range, each of which is adapted to the wavelength range of one of the lighting elements. Furthermore, it can be provided that the mirror or mirrors redirect the light in a common direction or to the same side, in particular to an output side, of the beam combiner. It can be provided that light can only be combined in the two narrow wavelength ranges in which one of the two mirrors reflects light, coupled into the common optical path and/or redirected to the output side of the beam combiner.
  • the lighting elements can be provided to jointly cover at least a spectral range from 400 nm to 950 nm.
  • the lighting device can comprise two, three, four, five, six or seven lighting elements. In particular, each of the lighting elements can be provided to provide light in its own wavelength range.
  • the lighting elements can comprise single-colour and/or narrow-band emitting LEDs (light-emitting diodes) and/or laser diodes. Furthermore, at least one of the lighting elements can be a white light LED or another white light source or at least one broadband emitting lighting element. In some embodiments, the lighting unit comprises at least one blue lighting element, at least one red lighting element, at least one dark red lighting element and at least one near-IR lighting element (near-infrared lighting element), in particular LEDs or Laser diodes. In addition, the lighting unit can comprise at least one white light LED or another white light source.
  • the heat sink can be a body or a region that is designed to release thermal energy to an adjacent medium.
  • the heat sink can be understood to mean a cooling device.
  • the heat sink can be made of a material with a low thermal resistance, for example aluminum or copper.
  • the heat sink can be designed in such a way that the transfer of thermal energy is improved, for example by increasing the surface area of the heat sink.
  • the heat sink can be designed in several parts.
  • the lighting device can comprise further devices that improve a transfer of thermal energy.
  • convection can be improved by providing a ventilation device.
  • the ventilation device can be provided to improve a cooling effect of the heat sink, the first heat sink section and/or the second heat sink section.
  • the first heat sink section and/or the second heat sink section are preferably each arranged at a small spatial distance from the respective lighting element.
  • a heat sink section is provided to absorb, temporarily store and/or pass on waste heat from a lighting element.
  • the first lighting element is arranged on the first heat sink section.
  • Means can be provided to improve the heat transfer from the lighting element to the heat sink section.
  • a thermal paste and/or a deformable coating can be provided between the lighting element and the heat sink section in order to reduce an air gap between them.
  • the waste heat temporarily stored and/or absorbed by the heat sink section is dissipated to the heat sink via the waste heat path, for example via the first waste heat path in the case of the first heat sink section.
  • Various means can be provided to connect the heat sink section to the heat sink.
  • the heat sink section can, for example, be a section of the heat sink itself. Alternatively or additionally, at least one thermal connection element separate from the heat sink can be provided.
  • the adjustment element is particularly suitable for adjusting and/or influencing a heat flow.
  • it can comprise a recess and/or and adjust the heat flow by providing and/or enlarging an air gap.
  • It can also comprise a heat conducting element that preferentially conducts thermal energy in a certain temperature range.
  • the heat conducting element can have a first thermal conductivity in a first temperature range, for example, and a second thermal conductivity different from the first thermal conductivity in a second temperature range different from the first temperature range.
  • the adjusting element can be designed to conduct thermal energy up to a limit value and, in particular, to have a suddenly reduced thermal conductivity when the limit value is reached and/or exceeded and/or undershot.
  • Adjusting the heat flow can in particular mean regulating the heat flow.
  • heat can be dissipated to one of the first and/or second heat sink sections.
  • the first and/or second heat sink sections can thereby be heated in order to reach an operating temperature.
  • the adjustment element can be designed to limit the heat flow if the heat flow exceeds a limit value and/or at least one of the first heat sink section and/or the second heat sink section exceeds a critical temperature.
  • the critical temperature can be a temperature at which the emitted wavelength range of the corresponding light element differs significantly from a provided wavelength range and/or by more than a predetermined spectral offset, for example by more than 20 nm, more than 10 nm or more than 5 nm.
  • the heat flow from the first heat sink section to the second heat sink section can be adjusted by the adjustment element in such a way that the first heat sink section is largely thermally decoupled from the second heat sink section. This can ensure that the lighting elements do not influence each other when the lighting unit is in operation.
  • “largely thermally decoupled” can be understood in particular to mean that a temperature change of one of the affected heat sink sections by a first temperature amount causes at most a temperature change of the other of the affected heat sink sections by a second temperature amount, wherein the second temperature amount is at least a factor of 2, at least a factor of 3, at least a factor of 5, at least a factor of 10 or even at least a factor of 20 smaller than the first temperature amount, in particular when viewed over a period of at least 1 minute, at least 2 minutes, at least 5 minutes, at least 10 minutes or even at least 20 minutes.
  • “influence” can mean mutual heating. If, for example, one of the lighting elements is used preferentially, in particular for white light imaging, the thermal decoupling can ensure that the other lighting element is not heated above the critical temperature. Consequently, the reliability of the lighting unit is improved.
  • first heat sink section and the second heat sink section can be integrally formed.
  • first heat sink section and the second heat sink section can each be a section of a heat sink, in particular a central heat sink, of the lighting device. This can advantageously increase the efficiency of the lighting device.
  • the adjustment element can comprise a recess that separates the first heat sink section from the second heat sink section.
  • the dimensions of the recess can be adapted to the waste heat development of the corresponding lighting elements and/or the cooling effect of the heat sink sections and/or the heat sink.
  • the first waste heat path and/or the second waste heat path can be defined by the adjustment element. The design can advantageously be simplified and made more efficient.
  • the lighting device can comprise at least one third lighting element, at least one third heat sink section which is thermally coupled to the third lighting element and which is designed to absorb waste heat from the third lighting element, at least one third waste heat path which thermally connects the third heat sink section to the heat sink so that the waste heat from the third lighting element can be dissipated via the third waste heat path, and at least one further adjustment element which is arranged between the second heat sink section and the third heat sink section and which is designed to adjust a heat flow from the second heat sink section to the third heat sink section such that it differs from the heat flow between the first heat sink section and the second heat sink section.
  • the heat flow between the corresponding heat sink sections can be adjustable in connection with the operating properties of the lighting means associated with the heat sink sections.
  • the heat flow can be adjustable in accordance with the operating properties of the first and/or third lighting means.
  • the heat flow between the lighting means can be flexibly adjusted, whereby the heat flow can be adjusted depending on the operating state of the lighting device.
  • at least one of the adjustment elements can be designed to adjust the heat flow in relation to the heat development of one of the lighting elements during operation.
  • the further adjustment element can comprise a further recess which separates the second heat sink section from the third heat sink section, wherein a size of the recess differs from a size of the further recess.
  • the size of the recess can be adapted, for example, to the operating properties of the lighting means. If, for example, heat development of one of the lighting means is greater, the associated recess, for example the further one, can be enlarged accordingly.
  • Such a lighting device is characterized by high operational reliability and/or low production costs.
  • the lighting device can comprise a common heat sink, wherein the first heat sink section and the second heat sink section are part of the common heat sink. Furthermore, the third heat sink section can be part of the common heat sink.
  • the lighting device can comprise further lighting elements which are connected to a corresponding heat sink section in a similar way to the first, second and third lighting elements, wherein a waste heat path connects the corresponding heat sink section to the heat sink and wherein the lighting device comprises a further adjustment element for each further lighting element which is arranged between the corresponding heat sink section and an adjacent heat sink section. All heat sink sections can be part of the common heat sink.
  • the common heat sink can be part of the heat sink and, according to further embodiments, can be the heat sink.
  • the heat sink sections can be part of the heat sink.
  • the common heat sink can be connected to the heat sink.
  • a compact design of the lighting device can be achieved.
  • the common heat sink can define an inner region in which the first light element and the second light element are arranged.
  • the third light element and/or the further light elements can also be arranged in the inner region.
  • the lighting device can comprise a controller that is designed to activate at least one of the lighting elements to preheat in a preheating mode in order to use its waste heat to preheat another of the lighting elements to its operating temperature.
  • the accuracy, precision and/or reliability of light provision can be improved. It can be achieved that all of the lighting elements provided are always ready for use and that light can be provided almost immediately in a substantially constant wavelength range.
  • the control system can be set up to prevent operation in a normal operating mode until the operating temperature is reached by preheating. Advantageously, this can ensure that light can be provided reliably in a constant wavelength range.
  • an operating mode can be provided that has a high level of accuracy and/or precision. This operating mode can in particular be activated as required.
  • the heat flow set by the setting element can be changed.
  • the heat flow can be adjustable as required. For example, if one of the lighting elements is preheated, a high heat flow can be advantageous. However, if an operating temperature is reached, a lower heat flow can be sufficient to keep the lighting element at the operating temperature.
  • the heat flow can be adjustable in this regard so that the operating temperature can be maintained. For example, if a target temperature is detected to be exceeded, the heat flow can be reduced by the setting element.
  • the heat flow set by the setting element can depend on a temperature of the first heat sink section, the second heat sink section and/or the heat sink. This can achieve high efficiency and/or a compact design.
  • the setting element can define at least one first setting state below a first temperature in which a larger heat flow is set, and above a second temperature can define at least one second setting state in which a smaller heat flow is set.
  • the setting element can comprise a switching element.
  • the switching element can be designed to switch automatically at a switching temperature.
  • the switching can comprise a sudden switching between at least two different states that lead to different heat flows.
  • the setting element can comprise a temperature switching element, for example a bimetal element.
  • the setting element can be designed to be switchable by external means.
  • the setting element can in particular comprise a recess and a switching element.
  • the switching element can be designed to bridge the recess in order to set a heat flow. For example, the switching element can bridge the recess in a first state and open it in a second state.
  • the adjustment element can comprise at least one heat pipe.
  • the heat pipe can be a heat pipe.
  • the heat pipe is designed to generate a heat flow using the evaporation enthalpy of a medium.
  • the heat pipe preferably works passively. It can have an interior through which a steam flow can flow from a heating zone to a cooling zone, which comes from medium evaporated in the heating zone. The medium can condense in the cooling zone. A return flow to the heating zone can be based on capillary action.
  • the heat flow can be enabled and/or adjusted in an efficient manner. In particular, efficient can mean that a high heat flow can be achieved in relation to a required installation space.
  • the limit for the conduction of thermal energy can be adjusted as required, in particular depending on the relationship between the lighting devices.
  • the adjustment element can comprise at least one thermal bridge that can be selectively introduced between the first heat sink section and the second heat sink section.
  • Adjustment states can be defined by the arrangement of the adjustment element.
  • adjustment states can be continuously adjustable.
  • the adjustment element can bridge a recess.
  • the adjustment element can comprise the recess.
  • the lighting device and/or imaging device according to the invention can be part of a medical system.
  • the imaging device can be, for example, an endoscopic imaging device, specifically an endoscope device.
  • the imaging device could be an exoscopic, a microscopic or a macroscopic imaging device.
  • the imaging device can be a medical imaging device.
  • the imaging device can be provided, for example, for examining a cavity.
  • first, second, third object, etc. these serve to name and/or assign objects. Accordingly, for example, a first object and a third object, but not a second object However, a number and/or sequence of objects could also be derived from number words.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an imaging device with an illumination device
  • Fig. 2 is a schematic representation of the lighting device
  • Fig. 3 schematic transmission curves of mirrors of the lighting device
  • Fig. 4 is a schematic perspective view of another embodiment of the imaging device.
  • Fig. 5 schematic representation of spectral power distributions of an imaging device as a function of an operating time of light elements of the imaging device
  • Fig. 6 schematic relationship between a peak wavelength and a temperature of a luminous element
  • Fig. 7 shows a further embodiment of a lighting device comprising heat pipes
  • Fig. 8 shows a further embodiment of a lighting device comprising recesses
  • Fig. 9 shows a further embodiment of a lighting device comprising thermally largely decoupled heat sink sections
  • Fig. 10 shows a further embodiment of a lighting device comprising recesses of different sizes
  • Fig. 1 1 shows a further embodiment of a lighting device comprising a switching element
  • Fig. 12 shows a further embodiment of a lighting device comprising a thermal bridge
  • Fig. 13 shows another embodiment of a lighting device comprising a multi-part heat sink and several fans
  • Fig. 14 shows another embodiment of a lighting device comprising a multi-part heat sink and a fan.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an imaging device 10.
  • the imaging device 10 is an endoscopic imaging device, specifically an endoscope device.
  • the imaging device 10 could be an exoscopic, a microscopic or a macroscopic imaging device.
  • the imaging device 10 is shown as an example as a medical imaging device.
  • the imaging device 10 is intended, for example, for examining a cavity.
  • the imaging device 10 has a medical imaging instrument 14. In the case shown, this is an endoscope.
  • the imaging device 10 further comprises an illumination device 12 with an optical interface 16.
  • the imaging instrument 14 can be optically connected to the optical interface 16.
  • the optical interface 16 can be part of an optical-mechanical interface that can be optionally connected and detachable.
  • the imaging instrument 14 can optionally be decoupled from the illumination device 12.
  • the illumination device 12 is designed to supply illumination light to the optical interface 16. When imaging using the imaging instrument 14, the illumination device 12 can accordingly provide the required illumination light, which is guided to the illumination device 14 and from there coupled out onto an object to be imaged, such as a site.
  • the imaging device 10 further comprises a display unit 74 on which images can be displayed that are based on image data that were acquired by means of the imaging instrument 14. These can be video images, still images, overlays of different images, partial images, image sequences, etc.
  • the imaging device 10 is multimodal.
  • An example is the
  • Imaging device operable in three basic modes, a
  • the imaging device 10 can be operated in a hyperspectral mode in addition to or as an alternative to the multispectral mode.
  • the lighting device 12 is multimodal.
  • the lighting device 12 can be operated in different lighting modes in which it supplies light for different imaging modes.
  • the lighting device 12 can be operated in three basic modes, a multispectral mode, a fluorescence mode and a white light mode.
  • the imaging instrument 14 can also be operated in different operating modes, specifically also at least in a multispectral mode, a fluorescence mode and a white light mode. In the corresponding operating mode of the imaging device 10, the modes of the lighting device 12 are coordinated with one another.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the lighting device 12.
  • the lighting device 12 comprises a plurality of independently activatable lighting elements 20, 22, 24, 26, 28. These are designed to emit light according to different emission spectra in order to provide illumination light, i.e. the respective emission spectrum differs from lighting element to lighting element.
  • the light elements 20, 22, 24, 26, 28 are designed as LEDs.
  • a first light element 20 is designed as a red LED
  • a second light element 22 as a dark red LED
  • a third light element 24 as a blue LED
  • a fourth light element 26 as a near-IR LED.
  • the colored light elements 20, 22, 24, 26 each emit in a narrow band, for example with an emission peak at wavelengths of around 660 nm (first light element 20), 770 nm (second light element 22), 460 nm (third light element 24) and 940 nm (fourth light element 26).
  • a fifth light element 28 is provided, which in the present case is a white light element, for example a white light LED.
  • the fifth light element 28 emits, for example, in a spectral range of approximately 400 to 700 nm.
  • laser diodes can also be used, in particular as colored light elements.
  • a lighting element can be provided as the fifth lighting element 28 which emits illumination light in a part of the spectral range from 400 nm to 700 nm, in particular in a narrow-band part of the spectral range.
  • some of the lighting elements 20, 22, 24, 26, 28 are activated at least temporarily, whereas other lighting elements 20, 22, 24, 26, 28 may not be used in the lighting mode in question.
  • a first group comprises the first light element 20 and the fourth light element 26.
  • the first group can additionally comprise the light element 22 and/or the light element 24.
  • the first group is used for multispectral imaging, with the light elements 20, 26 and possibly 22 and 24 each serving as a support point.
  • multispectral mode for example, the first light element 20 is first illuminated and an image is taken.
  • the fourth light element 26 is then illuminated and an image is taken.
  • the images are each based on remission, i.e. the light scattered back from the object to be imaged is observed.
  • Spectral information about the object to be imaged can be obtained from the two different support points. For example, this can be used to assess certain types of tissue, a perfusion state, a tissue condition or the like.
  • a second group also includes the first light element 20, the second light element 22 and the third light element 24.
  • the second group is used for illumination in fluorescence imaging.
  • objects colored with suitably selected dyes can be viewed in a targeted manner. Different dyes can also be introduced into different types of tissue or the like, which are viewed at the same time.
  • By specifically exciting a certain dye it is excited to fluoresce.
  • the fluorescent light is then imaged.
  • the first light element 20 is suitable, for example, for exciting the dye cyanine 5.5 (Cy 5.5).
  • the second light element 22 is suitable for exciting the dye indocyanine green (ICG).
  • the third light element 24 is suitable for exciting the dye fluorescein.
  • a third group comprises the fifth light element 28.
  • the third group also comprises the first light element 20 and the third light element 24.
  • the third group serves to provide illumination light for white light imaging.
  • white light from the fifth light element 28 can be mixed with light from certain colored light elements, whereby spectral losses can be compensated and/or a color temperature can be set in a targeted manner.
  • some of the light elements 20, 22, 24, 26, 28 are assigned to several groups, for example the first light element 20 to all three groups and the third Lighting element 24 and, if applicable, also the second lighting element 22 of the second and third groups.
  • the imaging instrument 14 can comprise a pushbroom arrangement as a hyperspectral detector. In other embodiments, a whiskbroom arrangement, a staring arrangement and/or a snapshot arrangement is used.
  • the imaging instrument 14 can be a hyperspectral imaging instrument.
  • the lighting device 12 comprises two beam combiners 30, 32.
  • the function of the beam combiners 30, 32 is described in general in connection with Figures 1 to . Embodiments of the beam combiners are described in more detail in subsequent figures. It is understood that the beam combiners 30, 32 can be replaced by the beam combiners described below.
  • the beam combiners 30, 32 each comprise an output side 42, 44, an input side 37, 41 opposite the output side 42, 44 and two input sides 34, 36, 38, 40 opposite each other. All input sides 34, 36, 37, 38, 40, 41 guide incident illumination light at least partially to the corresponding output side 42, 44.
  • the output side 42 of a first beam combiner 30 faces an input side 41 of the second beam combiner 32.
  • the output side 44 of the second beam combiner 32 faces the optical interface 16.
  • the two beam combiners 30, 32 are preferably arranged coaxially to each other and/or to the optical interface.
  • the lighting device 12 can comprise suitable optical elements such as lenses and/or mirrors (not shown). Several lenses 78, 79, 80, 81, 82, 83 are shown as examples in Fig. 2. A lens 78 is associated with the optical interface 16 and couples from the output side 44 of the second Light coming from the beam combiner 32 enters the optical interface 16. Furthermore, each of the light elements 20, 22, 24, 26, 28 can be assigned a lens 79, 80, 81, 82, 83. A particularly high degree of compactness can be achieved in particular if the light elements 20, 22, 24, 26, 28 are each arranged without an intermediate mirror on the input sides 34, 36, 37, 38, 40 of the at least one beam combiner 30, 32. The light elements 20, 22, 24, 26, 28 can then be moved very close to the at least one crossed beam splitter 30, 32.
  • suitable optical elements such as lenses and/or mirrors (not shown).
  • Several lenses 78, 79, 80, 81, 82, 83 are shown as examples in Fig. 2.
  • a lens 78 is associated with the optical
  • the beam combiners 30, 32 each comprise two mirrors 90, 92, 94, 96. These can in principle be partially transparent, so that illumination light from all input sides 34, 36, 37, 38, 40, 41 is redirected to the respective output side 42, 44.
  • the mirrors 90, 92, 94, 96 are selectively transparent. This is illustrated with further reference to Fig. 3.
  • the mirrors 90, 92, 94, 96 can be filters that only reflect in a defined area, but otherwise have a high transmission.
  • Fig. 3 shows transmission curves 84, 85, 86, 87 of the mirrors 90, 92, 94, 96 of the two beam combiners 30, 32.
  • Each of the colored light elements 20, 22, 24, 26 or each of the opposite input sides 34, 36, 38, 40 is assigned one of the mirrors 90, 92, 94, 96.
  • the mirrors 90, 92, 94, 96 are selected in such a way that they each reflect in the wavelength range in which the associated light element 20, 22, 24, 26 emits, but also largely transmit.
  • notch filters can be used in the medium wavelength range, which can have, for example, the transmission spectra 85 and 86.
  • high-pass or low-pass filters can also be used instead of notch filters, see transmission spectra 84 and 87.
  • the illumination light of the fifth light element 28 is spectrally clipped. It can therefore be expedient to supplement the illumination light blocked by the beam combiners 30, 32 in a targeted manner using the light elements 20 and 24, possibly also 22 and/or 26. This allows illumination light to be supplemented specifically in those spectral ranges in which the beam combiners 30, 32 absorb and/or reflect illumination light of the fifth light element 28, but in any case do not transmit it to the optical interface 16.
  • the additionally used light elements 20, 24 and possibly 22 are preferably operated with reduced power or with adjusted power. The aim here can be to at least largely restore the original spectrum of the fifth light element 28.
  • the fifth light element 28 can alternatively be a green light element, or generally speaking, a colored light element that emits primarily in the spectral range that the at least one beam combiner 30, 32 transmits.
  • the fifth light element 26 in such embodiments can be an LED with an emission peak at about 530 nm.
  • a green laser diode can also be used for this. It can be provided that color mixing takes place in white light mode and in particular no individual white light source such as a white light LED is used, but rather white light from separate light elements is specifically mixed.
  • such a green light element can also be used in fluorescence mode. Alternatively or additionally, it could be used in multispectral mode.
  • the lighting device 12 defines a common optical path 54 into which emitted light from the lighting elements 20, 22, 24, 26, 28 can be coupled.
  • the common optical path 54 extends from the output side 44 of the second beam combiner 32 to the optical interface 16.
  • the common optical path 54 is arranged coaxially with the fifth lighting element 26.
  • the lighting elements 20, 26 of the first group are arranged such that illumination light emitted by the lighting elements 20, 26 travels through a light path of at least substantially the same length from the respective lighting element 20, 26 to the optical interface 16.
  • the lighting elements 20, 26 of the first group each have a light-emitting surface 56, 58.
  • the light-emitting surfaces 56, 62 are arranged equidistantly with respect to the common optical path 54. In the present case, this is achieved in that the two lighting elements 20, 26 are arranged at the same distance from the beam combiner 32 assigned to them (in the present case, the second beam combiner 32 by way of example), in particular from its opposite input sides 38, 40.
  • the light is coupled into the common optical path 54 by the beam combiner 32.
  • the beam combiners 30, 32 are in particular arranged such that light-emitting surfaces 56, 58, 60, 62, 64 of the lighting elements 20, 22, 24, 26, 28 are each arranged equidistantly with respect to their associated beam combiner 30, 32.
  • the Illumination device 12 has a high degree of compactness.
  • the equidistant arrangement ensures that no spectral shifts occur when the imaging instrument 14 or its light guide is rotated relative to the optical interface 16.
  • Fig. 4 shows a schematic perspective view of another embodiment of an imaging device 10'.
  • the reference numerals of this embodiment are provided with inverted commas for differentiation.
  • the imaging device 10' is designed as an exoscopic imaging device. It comprises an illumination device 12' and an imaging instrument 14'. Their basic functionality corresponds to that described above, but the imaging instrument 14' in this embodiment is designed as an exoscope.
  • Fig. 5 schematically shows a shift in an emitted wavelength range during operation of a lighting device.
  • the wavelength in nanometers (nm) is plotted on the abscissa 242 and the irradiance in watts per square meter per nanometer (W / m 2 / nm) is plotted on the ordinate 244.
  • Several partially overlapping curves 246 can be seen, each representing a spectral power distribution after different operating times of the lighting device at the same operating power.
  • the spectral power distribution has three local maxima 247, 248, 249. Each local maximum 247, 248, 249 corresponds to a maximum irradiance of a light element of the lighting device, which is assigned to a peak wavelength.
  • the peak wavelength shifts to a higher peak wavelength depending on the operating time.
  • the local maximum 249 of the spectral power distribution after 300 seconds of operating time increases by 8 nm in relation to the spectral power distribution after 0 s of operating time (curve 252).
  • the emitted wavelength range has therefore shifted by approximately 8 nm to a higher wavelength range after 300 s according to this example.
  • Fig. 6 shows the dependence 254 of a peak wavelength on a temperature of a lighting element. recognizes that the peak wavelength increases linearly depending on the temperature of the light element.
  • the relationship between peak wavelength and temperature is only to be understood as an example. A non-linear relationship can also exist. In particular, the relationship is specific to the light element.
  • the following figures show several embodiments of lighting devices. These can be provided in any way for operation with the imaging device 10 of Figs. 1-6. In particular, the lighting devices shown in the following figures can be further developments of the lighting device 12.
  • the first digit of each of the reference symbols used can in particular be assigned to an embodiment, while the other two digits can be assigned to an object.
  • the reference symbol 104 can be assigned to a heat sink of a first embodiment and 204 to a heat sink of a second embodiment.
  • the illumination devices described below comprise beam combiners 30, 32 and lenses 78, 79, 80, 81, 82, 83 according to Fig. 2.
  • Fig. 7 shows a lighting device 102 comprising a heat sink 104, a fan 172, a controller 131 and an optical interface 140.
  • the beam combiners 30, 32 and lenses 78, 79, 80, 81, 82, 83 are mentioned again with reference to Fig. 2, which are also included in the lighting device 102.
  • the lighting device 102 comprises a first lighting element 106 and a first heat sink section 108.
  • the first heat sink section 108 is thermally coupled to the first lighting element 106 and is designed to absorb waste heat from the first lighting element 106.
  • a first waste heat path 110 thermally connects the first heat sink section 108 to the heat sink 104, so that the waste heat of the first lighting element 106 can be dissipated via the first waste heat path 110.
  • the first waste heat path 110 comprises a heat pipe 134.
  • all heat pipes are provided with the reference number 134 below. It is understood, however, that these can be different components.
  • the lighting device 102 comprises a second lighting element 112 and a second heat sink section 114.
  • the second heat sink section 114 is thermally coupled to the second lighting element 112 and designed to absorb waste heat from the second lighting element 112.
  • a second waste heat path 116 thermally connects the second heat sink section 114 to the heat sink 104 so that the waste heat from the second lighting element 112 can be dissipated via the second waste heat path 116.
  • An adjustment element 118 is arranged between the first heat sink section 108 and the second heat sink section 114.
  • the adjustment element 118 is designed to adjust a heat flow from the first heat sink section 108 to the second heat sink section 114. This can also mean that the adjustment element 118 is designed to adjust a heat flow from the second heat sink section 114 to the first heat sink section 108. It is understood that heat is generally conducted from a warmer section to a colder section.
  • the adjustment element 118 comprises a heat pipe 134.
  • the heat flow can be adjustable. Furthermore, by appropriately selecting the heat pipe 134 between the first heat sink section 108 and the heat sink 104 or between the second heat sink section 114 and the heat sink 104, for example by selecting a suitable working medium for the heat pipe 134, the dissipation of the waste heat can be adjusted, in particular relative to the heat flow between the first heat sink section 108 and the second heat sink section 114. This makes it possible to adjust a temperature of the first heat sink section 108 or of the first light element 106, for example by operating the second light element 112.
  • the lighting device 102 also comprises a third lighting element 122 and a third heat sink section 124.
  • the third heat sink section 124 is thermally coupled to the third lighting element 122 and is designed to absorb waste heat from the third lighting element 122.
  • a third waste heat path 126 thermally connects the third heat sink section 124 to the heat sink 104 so that the waste heat from the third lighting element 122 can be dissipated via the third waste heat path 126.
  • the third waste heat path 126 comprises a heat pipe 134.
  • a further adjustment element 127 is arranged between the second heat sink section 114 and the third heat sink section 124.
  • the further setting element 127 is designed to set a heat flow from the second heat sink section 114 to the third heat sink section 124 in such a way that it differs from the heat flow between the first heat sink section 108 and the second heat sink section 114.
  • the heat flow can be set by the further setting element 127 for each lighting element.
  • the third lighting element 122 can have a different optimal operating temperature than the first Light element 106.
  • the light elements 106, 112, 122 emit light in a desired, in particular application-specific, spectral range and/or with a desired, in particular application-specific, peak wavelength.
  • the further adjustment element 127 also comprises a heat pipe 134. According to this embodiment, the heat flow can be adjusted by the suitable choice of the heat pipe between the second heat sink section 114 and the third heat sink section 124.
  • the lighting device 102 also comprises a fourth lighting element 156 and a fourth heat sink section 158.
  • the fourth heat sink section 158 is thermally coupled to the fourth lighting element 156 and is designed to absorb waste heat from the fourth lighting element 156.
  • a fourth waste heat path 160 thermally connects the fourth heat sink section 158 to the heat sink 104 so that the waste heat from the fourth lighting element 156 can be dissipated via the fourth waste heat path 160.
  • the fourth waste heat path 160 comprises a heat pipe 134.
  • a further adjustment element 162, which comprises a heat pipe 134, is arranged between the first heat sink section 108 and the fourth heat sink section 158. The further adjustment element 162 is configured to adjust a heat flow from the first heat sink section 108 to the fourth heat sink section 158 such that it differs from the heat flow between the remaining heat sink sections 108, 114, 124.
  • the lighting device 102 also includes a fifth lighting element 164 and a fifth heat sink section 166.
  • the fifth heat sink section 166 is thermally coupled to the fifth lighting element 164 and is designed to absorb waste heat from the fifth lighting element 164.
  • a fifth waste heat path 168 thermally connects the fifth heat sink section 166 to the heat sink 104 so that the waste heat from the fifth lighting element 164 can be dissipated via the fifth waste heat path 168.
  • the fifth waste heat path 168 includes a heat pipe 134.
  • a further adjustment element 170 which includes a heat pipe 134, is arranged between the third heat sink section 124 and the fifth heat sink section 166. The further adjustment element 170 is configured to adjust a heat flow from the third heat sink section 124 to the fifth heat sink section 166 such that it differs from the heat flow between the remaining heat sink sections 108, 114, 124, 158.
  • the controller 131 is configured to control the lighting elements 106, 112, 122, 156, 164. Furthermore, the controller 131 is configured to control the fan 172. The fan 172 is arranged in close proximity to the heat sink 104. In particular the fan 172 improves and/or influences heat transfer by convection. In addition, the controller 131 can be set up to regulate the fan 172 and/or the heat transfer by convection by controlling the fan 172. In particular, the controller 131 is set up to activate at least one of the lighting elements 106, 112, 122, 156, 164 to preheat in a preheating mode in order to use its waste heat to preheat at least one other of the lighting elements 106, 112, 122, 156, 164 to its operating temperature.
  • At least one of the lighting elements 106, 112, 122, 156, 164 can also individually preheat several of the lighting elements 106, 112, 122, 156, 164 to their operating temperature.
  • the adjustment elements 118, 127, 162, 170 are coordinated with one another and/or with the controller 131 such that each of the lighting elements 106, 112, 122, 156, 164 can be individually preheated to its operating temperature.
  • the controller 131 is designed to prevent operation in a normal operating mode until the operating temperature is reached by preheating. For example, the operation of each of the lighting elements 106, 112, 122, 156, 164 can be prevented until the operating temperature is reached.
  • one of the lighting elements 106, 112, 122, 156, 164 reacts more strongly to a temperature change with respect to the emitted spectrum.
  • the operation of the lighting device 102 can be prevented until the operating temperature of this lighting element 106, 112, 122, 156, 164 is reached by preheating.
  • the cooling capacity of the fan 172 can be controlled as required by the controller 131 in such a way that the heat sink 104 and/or the heat sink sections 108, 114, 124, 158, 166 can be cooled as required. If a temperature of the heat sink 104 exceeds a limit temperature, for example, the cooling capacity of the fan 172 can be increased.
  • Fig. 8 shows a further embodiment of a lighting device 202, wherein the lighting device 202 comprises a common heat sink 230.
  • the lighting device 202 has similar features to the lighting device 102.
  • the lighting device 202 comprises five lighting elements 206, 212, 222, 256, 264 and five heat sink sections 208, 214, 224, 258, 266, which are thermally coupled, as described in connection with Fig. 7, to one of the five lighting elements 206, 212, 222, 256, 264 and are designed to absorb waste heat from the corresponding lighting element 206, 212, 222, 256, 264.
  • the heat sink sections 208, 214, 224, 258, 266 are integrally formed.
  • the heat sink sections 208, 214, 224, 258, 266 are part of the common heat sink 230.
  • the lighting device 202 comprises adjustment elements 218, 227, 262, 270, each of which comprises a recess 220, 228 that separates the heat sink sections 208, 214, 224, 258, 266 from one another.
  • the heat sink sections 208, 214, 224, 258, 266 can be thermally decoupled from one another.
  • a size of the recess 220, 228 can be decisive. This can be provided such that the heat sink sections 208, 214, 224, 258, 266 are thermally decoupled.
  • the common heat sink 230 defines an inner region 232 in which the lighting elements 206, 212, 222, 256, 264 are arranged. Furthermore, the optical elements described in the previous embodiments are arranged in the inner region 232.
  • the lighting device 202 comprises a waste heat path 210, 216, 226, 260, 268, which thermally connects the corresponding heat sink section 208, 214, 224, 258, 266 to the heat sink 204, so that the waste heat of the lighting elements 206, 212, 222, 256, 264 can be dissipated via the waste heat paths 210, 216, 226, 260, 268.
  • the waste heat paths 210, 216, 226, 260, 268 extend at least partially along the common heat sink 230.
  • the common heat sink 230 is thermally connected to the heat sink 204 by means of a heat pipe 234.
  • the waste heat paths 210, 216, 226, 260, 268 therefore extend along the heat pipe 234 to the heat sink 204.
  • the lighting device 202 comprises a fan 272, an optical interface 240 and a controller 231.
  • the controller 231 of the fan 272 reference is made to the embodiment according to Fig. 7.
  • the features mentioned therein can be transferred analogously to the embodiment according to Fig. 8.
  • Fig. 9 shows a further embodiment of a lighting device 302.
  • the lighting device 302 is particularly similar to the lighting device 202 and also has an optical interface 340.
  • the lighting device 302 comprises a heat sink 304 which is formed integrally with a common heat sink 330. Consequently, waste heat paths 310, 316, 326, 360, 368 extend along the common heat sink 330.
  • a fan 372 which, as already explained, is a controller 331, a cooling capacity of the common heat sink 330 can be adjusted in particular by convection.
  • adjustment elements 318, 327, 362, 370 which in particular comprise recesses 320, 328, differ in size.
  • the heat flow adjusted by the adjustment elements 318, 327, 362, 370 can be changed.
  • the heat sink sections 308, 314, 324, 358, 366 are largely thermally decoupled from one another.
  • Fig. 10 shows a further embodiment of a lighting device 402 which is similar to the lighting devices 202, 302 in many features.
  • the lighting device 402 has an optical interface 440.
  • no fan 172 is provided in contrast to the previous lighting devices 202, 302, no fan 172 is provided.
  • the provision of a fan 172 is optional.
  • a fan 172 is not necessarily required in the embodiments shown so far either. It can be seen in Fig. 10 that adjustment elements 418, 427, 462, 470, which in particular comprise recesses 420, 428, differ in size.
  • a size of the recess 420 that separates the first heat sink section 408 from the second heat sink section 414 differs from a size of the further recess 428 that separates the second heat sink section 414 from the third heat sink section 424.
  • Each recess 420, 428 can have a size that is individually tailored to the five lighting elements 406, 412, 422, 456, 464 and/or heat sink sections 408, 414, 424, 458, 466.
  • the size of one of the recesses 420, 428 can be provided in such a way that the heat flow between two heat sink sections cannot be influenced or can only be influenced minimally.
  • the further recess 428 separating the third heat sink section 424 from the fifth heat sink section 466 is minimal, or the further recess 428 is not present.
  • a heat sink 504 is formed integrally with a common heat sink 530, as described with respect to the embodiment of Fig. 10.
  • the lighting device 502 comprises a further feature.
  • an adjustment element 562 is arranged, which comprises a switching element 574.
  • the heat flow set by the adjustment element 562 can be changed.
  • the heat flow set by the adjustment element 562 can depend on a temperature of the first heat sink section 508, the fourth Heat sink section 558 and/or heat sink 504.
  • the setting element 562 can define at least one first setting state below a first temperature, in which a larger heat flow is set, and above a second temperature, at least one second setting state in which a smaller heat flow is set. If, for example, the first heat sink section 508 reaches the second temperature, the setting element 562, in particular the switching element 574, switches to the second setting state, whereby a smaller heat flow can be set.
  • the first temperature and/or the second temperature can be defined, for example, as a switching temperature.
  • the switching element 574 is designed to switch automatically at the switching temperature. This is achieved in that, according to this embodiment, the switching element 574 comprises a temperature switching element, in particular a bimetal element.
  • the setting element 562 can be designed to be externally operated (not shown).
  • the controller 531 can be set up to switch the setting element 562.
  • the controller 531 can be set up to switch the setting element 562 when a switching temperature is reached, wherein the switching temperature is suitable for changing a heat flow such that, for example, a fourth lighting element 556 reaches and/or maintains an operating temperature.
  • Fig. 12 shows a further embodiment of a lighting device 602, which differs from the embodiment of Fig. 11 only by an adjustment element 662, which is arranged between a first heat sink section 608 and a fourth heat sink section 658.
  • the lighting device 602 has a common heat sink 630 and an optical interface 640.
  • the lighting device 602, in particular the adjustment element 662 comprises a thermal bridge 676, which can be optionally inserted between the first heat sink section 608 and the fourth heat sink section 658.
  • the lighting device 602 also comprises a controller 631, which is designed to control an insertion state of the thermal bridge 676.
  • the heat flow can be adjusted by the insertion state in such a way that an operating temperature of a fourth illuminant 656 can be adjusted and/or maintained in an application-specific manner.
  • the size of a recess 628, which separates the first heat sink section 608 from the fourth heat sink section 658, can be adjusted by the insertion state.
  • a thermal bridge functionally equivalent to the thermal bridge 676 may be combined with any embodiment of a lighting device described herein that includes a recess.
  • Fig. 13 shows a further embodiment of a lighting device 702 with an optical interface 740.
  • the lighting device 702 comprises a heat sink 704 which is designed in several parts.
  • the heat sink comprises one part or one section for each lighting element 706, 712, 722, 756, 764.
  • the heat sink 704 is designed in five parts.
  • the lighting device 702 comprises a fan 772.
  • the fans 772 are each assigned to a part of the heat sink 704 and are designed to thermally influence the assigned part of the heat sink 704.
  • a controller 731 is designed to control each of the fans 772 individually.
  • an operating temperature of each of the lighting elements 706, 712, 722, 756, 764 can be individually adjustable.
  • a temperature of each of the lighting elements 706, 712, 722, 756, 764 can be adjustable.
  • Fig. 14 shows a further embodiment of a lighting device 802, which differs only slightly from the lighting device 702.
  • the lighting device 802 comprises an optical interface 840.
  • the lighting device 802 comprises a heat sink 804, which is formed in five parts, and, in contrast to the lighting device 702, only one fan 872.
  • the fan 872 is provided for the thermal influence, in particular for the ventilation, of all parts of the heat sink 804.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 302; 402; 502; 602; 702; 802), umfassend: wenigstens eine Wärmesenke (104; 204; 304;504; 604; 704; 804); wenigstens ein erstes Leuchtelement (106; 206;406;706); wenigstens einen ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608), der thermisch an das erste Leuchtelement (106; 206;406;706) gekoppelt und der dazu eingerichtet ist, Abwärme des ersten Leuchtelements (106) aufzunehmen; wenigstens einen ersten Abwärmeweg (110; 210; 310), der den ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608) thermisch an die Wärmesenke (104; 204; 304;504; 604; 704; 804) anbindet, sodass die Abwärme des ersten Leuchtelements (106; 206;406;706) über den ersten Abwärmeweg (110; 210; 310) abführbar ist; wenigstens ein zweites Leuchtelement (112; 212; 412; 712); wenigstens einen zweiten Kühlkörperabschnitt (114; 214; 314; 414), der thermisch an das zweite Leuchtelement (112; 212; 412; 712) gekoppelt und der dazu eingerichtet ist, Abwärme des zweiten Leuchtelements (112; 212; 412; 712) aufzunehmen; wenigstens einen zweiten Abwärmeweg (116; 216; 316), der den zweiten Kühlkörperabschnitt (114; 214; 314; 414) thermisch an die Wärmesenke (104; 204; 304;504; 604; 704; 804) anbindet, sodass die Abwärme des zweiten Leuchtelements (112; 212; 412; 712) über den zweiten Abwärmeweg (116; 216; 316) abführbar ist; und wenigstens ein Einstellelement (118; 218; 318; 418), das zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608) und dem zweiten Kühlkörperabschnitt (114; 214; 314; 414) angeordnet und das dazu eingerichtet ist, einen Wärmefluss von dem ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608) zu dem zweiten Kühlkörperabschnitt (114; 214; 314; 414) einzustellen. Die Erfindung betrifft ferner eine Bildgebungsvorrichtung (10) mit einer Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 302; 402; 502; 602; 702; 802).

Description

Beleuchtungsvorrichtung, Bildgebungsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb dieser
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht für ein medizinisches Bildgebungsinstrument wie ein Endoskop, eine Bildgebungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung und/oder Bildgebungsvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind Bildgebungsvorrichtungen wie beispielsweise endoskopische oder exoskopische Vorrichtungen bekannt, die Multispektral- oder Hyperspektralbilder erzeugen. Multispektral- oder Hyperspektralbilder weisen neben zwei räumlichen Dimensionen, wie sie etwa ein herkömmliches Bild einer Kamera hat, eine spektrale Dimension auf. Die spektrale Dimension umfasst mehrere Spektralbänder (Wellenlängenbänder). Multispektrale und hyperspektrale Bilder unterscheiden sich im Wesentlichen in der Anzahl an und der Breite von ihren spektralen Bändern.
Es sind einige Bildgebungsvorrichtungen zur Erzeugung solcher Multispektral- oder Hyperspektralbilder, insbesondere im Kontext medizinischer Anwendungen, bekannt. In DE 20 2014 010 558 U1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Hyperspektralbilds eines Untersuchungsgebietes eines Körpers beschrieben. In der Vorrichtung sind ein Eingangsobjektiv zur Erzeugung eines Bilds in einer Bildebene sowie eine schlitzförmige Blende in der Bildebene zur Ausblendung eines schlitzförmigen Bereichs des Bilds angeordnet. Das durch die Blende hindurchtretende Licht wird mittels eines dispersiven Elements aufgefächert und mittels eines Kamerasensors aufgenommen. Dadurch kann von dem Kamerasensor eine Vielzahl von Spektren mit jeweils zugeordneter räumlicher Koordinate entlang der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende aufgenommen werden. Die beschriebene Vorrichtung ist weiterhin dazu eingerichtet, in einer von der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende verschiedenen Richtung weitere Spektren entlang der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende aufzunehmen. Das dieser Offenbarung zugrunde liegende Verfahren zur Erzeugung von Multispektral- oder Hyperspektralbildern ist auch als sogenanntes Pushbroom-Verfahren bekannt.
Neben dem Pushbroom-Verfahren gibt es weitere Verfahren zur Erzeugung von Multispektral- oder Hyperspektralbildern. Beim sogenannten Whiskbroom-Verfahren wird das Untersuchungsgebiet oder auch Objekt punktweise abgefahren und für jeden Punkt ein Spektrum gewonnen. Im Gegensatz dazu, werden bei dem Staring-Verfahren mehrere Bilder mit denselben räumlichen Koordinaten aufgenommen. Dabei werden von Bild zu Bild verschiedene Spektralfilter und/oder Beleuchtungsquellen verwendet, um spektrale Information aufzulösen. Ferner gibt es Verfahren, gemäß denen durch geeignete optische Elemente wie optische Slicer, Linsen und Prismen ein zweidimensionales Mehrfarbenbild in mehrere spektrale Einzelbilder zerlegt wird, die gleichzeitig auf unterschiedlichen Detektoren oder Detektorbereichen erfasst werden. Dies wird bisweilen als Schnappschuss-Ansatz bezeichnet.
Wie in DE 10 2020 105 458 A1 beschrieben, eignen sich multispektrale und hyperspektrale Bildgebungsvorrichtungen insbesondere als endoskopische Bildgebungsvorrichtung. In dem Zusammenhang ist multispektrale und/oder hyperspektrale Bildgebung ein fundamentales Einsatzfeld beispielsweise zur Diagnostik sowie zur Beurteilung eines Erfolgs bzw. einer Qualität eines Eingriffs.
Daneben wird insbesondere im medizinischen Bildgebungsbereich Weißlichtbildgebung eingesetzt. Beobachtetes Gewebe wird mit Weißlicht beleuchtet, und mittels einer Kamera oder anderer Bilderfassungssensorik werden Bilder des Gewebes erzeugt, die dann einem Benutzer angezeigt werden können.
Ferner wird Fluoreszenzbildgebung eingesetzt, im Speziellen im medizinischen Bildgebungsbereich. Gewebe wird dabei gezielt in einem bestimmten Wellenlängenbereich beleuchtet, um gezielt in bestimmte Entitäten wie beispielsweise Gewebebereiche eingebrachte fluoreszierende Farbstoffmoleküle anzuregen. Das daraufhin emittierte Licht mit größerer Wellenlänge kann durch einen geeignet gewählten Filter beobachtet werden, mittels dessen Anregungslicht ausgeblendet werden kann.
Multimodale Bildgebungsvorrichtungen gestatten es, wahlweise Weißlichtbilder und/oder Multispektralbilder und/oder Fluoreszenzbilder und/oder Hyperspektralbilder aufzunehmen. Beispiele für derartige Bildgebungsvorrichtungen sind multimodale Endoskope und multimodale Exoskope. Zur Realisierung unterschiedlicher Modi können Beleuchtungsvorrichtungen erforderlich sein, die in unterschiedlichen Beleuchtungsmodi betreibbar sind, um bedarfsweise Beleuchtungslicht in unterschiedlichen Spektralbereichen zu erzeugen.
Um gezielt Beleuchtungslicht in einem bestimmten Wellenlängenbereich bereitstellen zu können, kann es notwendig sein, eine Beleuchtungsvorrichtung mit mehreren Leuchtelementen vorzusehen, die jeweils Licht in einem eigenen geeigneten Wellenlängenbereich emittieren. Unterschiedliche Leuchtelemente emittieren dann Licht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. Der Wellenlängenbereich des emittierten Lichts jedes der Leuchtelemente kann jedoch von einer Temperatur des jeweiligen Leuchtelements abhängen und sich etwa bei einer Erwärmung verschieben. Durch die Erwärmung des Leuchtelements kann es vorkommen, dass sich der emittierte Wellenlängenbereich derart verschiebt, dass er zumindest teilweise außerhalb des gewünschten Wellenlängenbereiches liegt und/oder zumindest teilweise außerhalb eines spektralen Auswahlbereichs eines Filters liegt, mittels dessen der gezielte Wellenlängenbereich eingestellt wird. Weiterhin kann sich ein Ergebnis der multi- und hyperspektralen Bildgebung durch ein Verschieben des emittierten Wellenlängenbereiches verändern und/oder verfälschen. Außerdem kann es vorkommen, dass sich der emittierte Wellenlängenbereich beispielsweise während des Durchführens einer diagnostischen Aktion und insbesondere nach einer Kalibrierung der Beleuchtungs- und/oder Bildgebungseinrichtung verschiebt. In der Folge kann es unter anderem zu einer fehlerhaften Multi- und/oder Hyperspektralabbildung kommen und/oder eine solche nicht mehr möglich sein. Eine weitere Schwierigkeit kann durch das Vorsehen mehrerer Leuchtelemente entstehen. Wird beispielsweise eines der Leuchtelemente betrieben und erzeugt dieses Leuchtelement Abwärme, kann es vorkommen, dass durch die Abwärme ein anderes der Leuchtelemente erwärmt wird. Dadurch kann sich ein Emissionsspektrum des anderen Leuchtelements verändern.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Licht zuverlässig und mit einem hohen Grad an spektraler Stabilität bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Bildgebungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung und/oder Bildgebungsvorrichtung, wie sie hierin beschrieben und in den Ansprüchen definiert sind.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht für ein medizinisches Bildgebungsinstrument wie ein Endoskop, bereitzustellen. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst wenigstens eine Wärmesenke, wenigstens ein erstes Leuchtelement, wenigstens einen ersten Kühlkörperabschnitt, der thermisch an das erste Leuchtelement gekoppelt und der dazu eingerichtet ist, Abwärme des ersten Leuchtelements aufzunehmen, und wenigstens einen ersten Abwärmeweg, der den ersten Kühlkörperabschnitt thermisch an die Wärmesenke anbindet, sodass die Abwärme des ersten Leuchtelements über den ersten Abwärmeweg abführbar ist. Weiterhin umfasst die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens ein zweites Leuchtelement, wenigstens einen zweiten Kühlkörperabschnitt, der thermisch an das zweite Leuchtelement gekoppelt und der dazu eingerichtet ist, Abwärme des zweiten Leuchtelements aufzunehmen, wenigstens einen zweiten Abwärmeweg, der den zweiten Kühlkörperabschnitt thermisch an die Wärmesenke anbindet, sodass die Abwärme des zweiten Leuchtelements über den zweiten Abwärmeweg abführbar ist, und wenigstens ein Einstellelement, das zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt und dem zweiten Kühlkörperabschnitt angeordnet und das dazu eingerichtet ist, einen Wärmefluss von dem ersten Kühlkörperabschnitt zu dem zweiten Kühlkörperabschnitt einzustellen.
Zudem ist eine Bildgebungsvorrichtung vorgesehen, umfassend eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung und ein Bildgebungsinstrument, das mit der Beleuchtungsvorrichtung verbindbar ist. Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine optische Schnittstelle umfassen, mit der das Bildgebungsinstrument verbindbar sein kann.
Ferner ist ein Verfahren zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung und/oder zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung vorgesehen.
Die erfindungsgemäßen Merkmale ermöglichen es, Licht zuverlässig und mit einem hohen Grad an spektraler Stabilität bereitzustellen. Vorteilhafterweise kann das erste Leuchtelement und/oder das zweite Leuchtelement in einem gewünschten Temperaturbereich haltbar sein. Dadurch kann sichergestellt sein, dass sich ein emittierter Wellenlängenbereich der einzelnen Leuchtelemente im Wesentlichen gleichbleiben ist, bzw. in einem gewünschten Bereich haltbar ist. Zudem kann zumindest im Wesentlichen verhindert werden, dass ein Betrieb beispielsweise des ersten Leuchtelements, aufgrund dessen dieses Abwärme erzeugt, das zweite Leuchtelement über eine Sollbetriebstemperatur hinaus erwärmt. Folglich können beide Leuchtelemente derart betrieben werden, dass Licht in einem für einen Betrieb der Bildgebungsvorrichtung im Wesentlichen optimalen Wellenlängenbereich haltbar ist. Weiterhin kann durch das Einstellelement erreicht werden, dass sich das erste Leuchtelement und das zweite Leuchtelement derart gegenseitig beeinflussen, dass Licht effizient bereitstellbar ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass durch das Einstellelement beide Leuchtelemente in einem bevorzugten Temperaturbereich haltbar sind. Weiterhin kann insgesamt verhindert werden, dass sich das erste Leuchtelement und/oder das zweite Leuchtelement aus dem bevorzugten Temperaturbereich entfernen. Wird beispielsweise mit der Bildgebungsvorrichtung multi- und/oder hyperspektrale Bildgebung durchgeführt und werden insbesondere anhand multi- und/oder hyperspektraler Bilddaten Rückschlüsse auf physiologische Gewebeparameter gezogen, können bereits geringfügige Abweichung des emittierten Wellenlängenbereichs, beispielsweise 5 nm - 10 nm Wellenlängenabweichung, eine Verfälschung der Rückschlüsse bewirken. Dies kann durch die vorliegende Erfindung zumindest im Wesentlichen verhindert werden bzw. zumindest der Umfang derartiger Abweichungen kann reduziert werden.
Durch die Beleuchtungsvorrichtung kann Licht mehrerer Leuchtelemente effizient, beispielsweise mit geringen Lichtverlusten, kombiniert und/oder in einen gemeinsamen optischen Pfad einkoppelbar sein. Dazu kann die Beleuchtungsvorrichtung zumindest einen Strahlkombinierer umfassen. Der Strahlkombinierer kann generell eine Baugruppe sein, die dazu eingerichtet ist, Licht mehrerer Leuchtelemente, die jeweils einen Strahlengang definieren, zu kombinieren. Dabei kann kombinieren insbesondere heißen, dass das Licht in einen gemeinsamen optischen Pfad eingekoppelt wird. Die Leuchtelemente können dazu eingerichtet sein, jeweils Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich, bzw. mit bestimmten spektralen Eigenschaften, bereitzustellen. Das Licht ist zweckmäßigerweise über einen gemeinsamen optischen Pfad und insbesondere über nur einen optischen Pfad in das Endoskop und/oder ein Exoskop einkoppelbar. Dazu umfasst die Beleuchtungsvorrichtung die optische Schnittstelle. Das Endoskop und/oder andere Bildgebungsinstrumente, insbesondere medizinische Bildgebungsinstrumente, sind über die optische Schnittstelle an die Beleuchtungsvorrichtung ankoppelbar. Die optische Schnittstelle kann derart ausgebildet sein, dass Licht bevorzugt mit geringen Lichtverlusten und/oder mit zumindest im Wesentlichen geringfügiger Wellenlängenveränderung in ein Bildgebungsinstrument einkoppelbar ist.
Die Leuchtelemente können eingerichtet sein, Licht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen zu emittieren. Der Strahlkombinierer kann zumindest einen und insbesondere zwei teildurchlässige Spiegel, die Licht in einem schmalen Wellenlängenbereich reflektieren, umfassen, die jeweils an den Wellenlängenbereich eines der Leuchtelemente angepasst sind. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass der oder die Spiegel das Licht in eine gemeinsame Richtung, bzw. zu einer gleichen Seite, insbesondere zu einer Ausgangsseite, des Strahlkombinierers umlenkt bzw. umlenken. Es kann vorgesehen sein, dass Licht lediglich in den beiden schmalen Wellenlängenbereichen, in denen jeweils einer der beiden Spiegel Licht reflektiert, kombinierbar, in den gemeinsamen optischen Pfad einkoppelbar und/oder zu der Ausgangsseite des Strahlkombinierers umlenkbar ist. Die Leuchtelemente können dazu vorgesehen sein, gemeinsam zumindest einen Spektralbereich von 400 nm bis 950 nm abzudecken. Die Beleuchtungsvorrichtung kann zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sieben Leuchtelemente umfassen. Insbesondere kann jedes der Leuchtelemente dazu vorgesehen sein, Licht in einem eigenen Wellenlängenbereich bereitzustellen.
Die Leuchtelemente können einfarbige und/oder schmalbandig emittierende LEDs (Leuchtdioden) und/oder Laserdioden umfassen. Ferner kann zumindest eines der Leuchtelemente eine Weißlicht-LED oder eine andere Weißlichtquelle oder zumindest ein breitbandig emittierendes Leuchtelement sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Beleuchtungseinheit zumindest ein blaues Leuchtelement, zumindest ein rotes Leuchtelement, zumindest ein dunkelrotes Leuchtelement und zumindest ein Nah- IR-Leuchtelement (Nahinfrarot-Leuchtelement), insbesondere jeweils LEDs oder Laserdioden. Zusätzlich kann die Beleuchtungseinheit zumindest eine Weißlicht-LED oder eine andere Weißlichtquelle umfassen.
Die Wärmesenke kann ein Körper oder ein Bereich sein, der dazu eingerichtet ist, thermische Energie an ein angrenzendes Medium abzugeben. Insbesondere kann unter der Wärmesenke eine Kühleinrichtung verstanden werden. Beispielsweise kann die Wärmesenke aus einem Material mit einem geringen thermischen Widerstand, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, ausgebildet sein. Zudem kann die Wärmesenke derart ausgebildet sein, dass der Übergang thermischer Energie verbessert ist, beispielsweise indem eine Oberfläche der Wärmesenke vergrößert ist. Weiterhin kann die Wärmesenke mehrteilig ausgebildet sein.
Weiterhin kann die Beleuchtungsvorrichtung weitere Vorrichtungen umfassen, die einen Übergang thermischer Energie verbessern. Beispielsweise kann eine Konvektion durch das Vorsehen einer Belüftungseinrichtung verbessert werden. Die Belüftungseinrichtung kann dazu vorgesehen sein, eine Kühlwirkung der Wärmesenke, des ersten Kühlkörperabschnitts und/oder des zweiten Kühlkörperabschnitts zu verbessern.
Der erste Kühlkörperabschnitt und/oder der zweite Kühlkörperabschnitt sind bevorzugt jeweils mit geringer räumlicher Beabstandung zu dem jeweiligen Leuchtelement angeordnet. Generell ist ein Kühlkörperabschnitt dazu vorgesehen, Abwärme eines Leuchtelements aufzunehmen, zwischenzuspeichern und/oder weiterzuleiten. Vorzugsweise ist beispielsweise das erste Leuchtelement an dem ersten Kühlkörperabschnitt angeordnet. Es können Mittel vorgesehen sein, den Wärmeübergang von dem Leuchtelement zu dem Kühlkörperabschnitt zu verbessern. Beispielsweise kann eine Wärmepaste und/oder eine verformbare Beschichtung zwischen dem Leuchtelement und dem Kühlkörperabschnitt vorgesehen sein, um einen Luftspalt zwischen diesen zu verringern.
Die von dem Kühlkörperabschnitt zwischengespeicherte und/oder aufgenommene Abwärme wird über den Abwärmeweg, beispielsweise über den ersten Abwärmeweg im Falle des ersten Kühlkörperabschnitts, zu der Wärmesenke abgeführt. Es können verschiedene Mittel vorgesehen sein, um den Kühlkörperabschnitt an die Wärmesenke anzubinden. Der Kühlkörperabschnitt kann beispielsweise ein Abschnitt der Wärmesenke selbst sein. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein von der Wärmesenke separates thermisches Anbindungselement vorgesehen sein.
Das Einstellelement ist insbesondere dazu geeignet, einen Wärmefluss einzustellen und/oder zu beeinflussen. Beispielsweise kann es eine Ausnehmung umfassen und/oder sein und durch ein Vorsehen eines und/oder durch eine Vergrößerung eines Luftspalts den Wärmefluss einstellen. Weiterhin kann es ein Wärmeleitelement umfassen, das thermische Energie in einem bestimmten Temperaturbereich bevorzugt leitet. In einigen Ausführungsformen kann das Wärmeleitelement etwa in einem ersten Temperaturbereich eine erste Wärmeleitfähigkeit und in einem von dem ersten Temperaturbereich verschiedenen zweiten Temperaturbereich eine von der ersten Wärmeleitfähigkeit verschiedene zweite Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Weiterhin kann das Einstellelement dazu eingerichtet sein, thermische Energie bis zu einem Grenzwert zu leiten und insbesondere bei Erreichen und/oder Überschreiten und/oder Unterschreiten des Grenzwerts eine sprunghaft verringerte Wärmeleitfähigkeit aufzuweisen. Mit Wärmefluss einstellen kann insbesondere gemeint sein, den Wärmefluss zu regulieren. Außerdem kann Wärme zu einem des ersten und/oder zweiten Kühlkörperabschnitts hin ableitbar sein. Vorteilhafterweise kann dadurch der erste und/oder der zweite Kühlkörperabschnitt erwärmt werden, um eine Betriebstemperatur zu erreichen. Weiterhin kann das Einstellelement eingerichtet sein, den Wärmefluss zu begrenzen, sollte der Wärmefluss einen Grenzwert überschreiten und/oder zumindest einer von dem ersten Kühlkörperabschnitt und/oder dem zweiten Kühlkörperabschnitt eine kritische Temperatur überschreiten. Die kritische Temperatur kann eine Temperatur sein, bei der sich der emittierte Wellenlängenbereich des entsprechenden Leuchtelements von einem vorgesehenem Wellenlängenbereich maßgeblich und/oder um mehr als einen vorgegebene spektralen Versatz unterscheidet, beispielsweise um mehr als 20 nm, mehr als 10 nm oder mehr als 5 nm.
Ferner kann vorgesehen sein, dass durch das Einstellelement der Wärmefluss von dem ersten Kühlkörperabschnitt zu dem zweiten Kühlkörperabschnitt derart einstellbar ist, dass der erste Kühlkörperabschnitt von dem zweiten Kühlkörperabschnitt thermisch weitgehend entkoppelt ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich die Leuchtelemente beim Betrieb der Beleuchtungseinheit nicht gegenseitig beeinflussen. Unter „thermisch weitgehend entkoppelt“ kann in diesem Zusammenhang insbesondere zu verstehen sein, das eine Temperaturänderung eines der betroffenen Kühlkörperabschnitte um einen ersten Temperaturbetrag höchstens eine Temperaturänderung des anderen der betroffenen Kühlkörperabschnitte um einen zweiten Temperaturbetrag bewirkt, wobei der zweite Temperaturbetrag um wenigstens einen Faktor 2, wenigstens einen Faktor 3, wenigstens einen Faktor 5, wenigstens einen Faktor 10 oder sogar wenigstens einen Faktor 20 kleiner ist als der erste Temperaturbetrag, insbesondere betrachtet über einen Zeitraum von wenigstens 1 min, wenigstens 2 min, wenigstens 5 min, wenigstens 10 min oder sogar wenigstens 20 min. Insbesondere kann mit beeinflussen gegenseitig erwärmen gemeint sein. Wird beispielsweise eines der Leuchtelemente bevorzugt verwendet, insbesondere für Weißlichtbildgebung, kann durch die thermische Entkopplung sichergestellt sein, dass das andere Leuchtelement nicht über die kritische Temperatur hinaus erwärmt wird. Folglich ist die Zuverlässigkeit der Beleuchtungseinheit verbessert.
Außerdem können der erste Kühlkörperabschnitt und der zweite Kühlkörperabschnitt integral ausgebildet sein. Beispielsweise kann der erste Kühlkörperabschnitt und der zweite Kühlkörperabschnitt jeweils ein Abschnitt eines Kühlkörpers, insbesondere eines zentralen Kühlkörpers, der Beleuchtungsvorrichtung sein. Vorteilhafterweise kann dadurch die Effizienz der Beleuchtungsvorrichtung erhöht werden.
Zudem kann das Einstellelement eine Ausnehmung umfassen, die den ersten Kühlkörperabschnitt von dem zweiten Kühlkörperabschnitt trennt. Insbesondere kann die Bemaßung der Ausnehmung an die Abwärmeentwicklung der entsprechenden Leuchtelemente und/oder die Kühlwirkung der Kühlkörperabschnitte und/oder der Wärmesenke angepasst sein. Durch das Einstellelement kann der erste Abwärmeweg und/oder der zweite Abwärmeweg definiert sein. Vorteilhafterweise kann die Konstruktion vereinfacht und effizienter werden.
Ferner kann die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens ein drittes Leuchtelement, wenigstens einen dritten Kühlkörperabschnitt, der thermisch an das dritte Leuchtelement gekoppelt und der dazu eingerichtet ist, Abwärme des dritten Leuchtelements aufzunehmen, wenigstens einen dritten Abwärmeweg, der den dritten Kühlkörperabschnitt thermisch an die Wärmesenke anbindet, sodass die Abwärme des dritten Leuchtelements über den dritten Abwärmeweg abführbar ist, und wenigstens ein weiteres Einstellelement, das zwischen dem zweiten Kühlkörperabschnitt und dem dritten Kühlkörperabschnitt angeordnet und das dazu eingerichtet ist, einen Wärmefluss von dem zweiten Kühlkörperabschnitt zu dem dritten Kühlkörperabschnitt derart einzustellen, dass dieser sich von dem Wärmefluss zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt und dem zweiten Kühlkörperabschnitt unterscheidet, umfassen. Vorteilhafterweise kann der Wärmefluss zwischen den entsprechenden Kühlkörperabschnitten im Zusammenhang mit den Betriebseigenschaften der den Kühlkörperabschnitten zugeordneten Leuchtmittel einstellbar sein. Entwickelt beispielsweise das zweite Leuchtmittel mehr Abwärme und/oder ist länger im Betrieb als das erste und/oder dritte Leuchtmittel, kann der Wärmefluss entsprechend der Betriebseigenschaften des ersten und/oder dritten Leuchtmittels einstellbar sein. Vorteilhafterweise ist der Wärmefluss zwischen den Leuchtmitteln flexibel einstellbar, wobei je nach einem Betriebszustand der Beleuchtungsvorrichtung der Wärmefluss einstellbar ist. Beispielsweise kann zumindest eines der Einstellelemente dazu eingerichtet sein, auf eine Wärmeentwicklung einer der Leuchtelemente im Betrieb bezugnehmend den Wärmefluss einzustellen. Außerdem kann das weitere Einstellelement eine weitere Ausnehmung umfassen, die den zweiten Kühlkörperabschnitt von dem dritten Kühlkörperabschnitt trennt, wobei sich eine Größe der Ausnehmung von einer Größe der weiteren Ausnehmung unterscheidet. Die Größe der Ausnehmung kann beispielsweise an Betriebseigenschaften der Leuchtmittel angepasst sein. Ist etwa eine Wärmeentwicklung eines der Leuchtmittel größer, kann die zugeordnete, beispielsweise die weitere, Ausnehmung entsprechend vergrößert sein. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit und/oder geringe Fertigungskosten aus.
Ferner kann die Beleuchtungsvorrichtung einen gemeinsamen Kühlkörper umfassen, wobei der erste Kühlkörperabschnitt und der zweite Kühlkörperabschnitt Teil des gemeinsamen Kühlkörpers sind. Außerdem kann der dritte Kühlkörperabschnitt Teil des gemeinsamen Kühlkörpers sein. Die Beleuchtungsvorrichtung kann weitere Leuchtelemente umfassen, die analog zu dem ersten, zweiten und dritten Leuchtelement an einen entsprechenden Kühlkörperabschnitt angebunden sind, wobei jeweils ein Abwärmeweg den entsprechenden Kühlkörperabschnitt an die Wärmesenke anbindet und wobei die Beleuchtungsvorrichtung je weiterem Leuchtelement ein weiteres Einstellelement umfasst, das zwischen dem entsprechenden Kühlkörperabschnitt und einem benachbarten Kühlkörperabschnitt angeordnet ist. Alle Kühlkörperabschnitte können Teil des gemeinsamen Kühlkörpers sein. Außerdem kann der gemeinsame Kühlkörper Teil der Wärmesenke sein und gemäß weiteren Ausführungsformen die Wärmesenke sein. Beispielsweise können die Kühlkörperabschnitte Teil der Wärmesenke sein. Weiterhin kann der gemeinsame Kühlkörper an die Wärmesenke angebunden sein. Vorteilhafterweise kann eine kompakte Bauweise der Beleuchtungsvorrichtung erreicht werden.
Ferner kann der gemeinsame Kühlkörper einen Innenbereich definieren, in dem das erste Leuchtelement und das zweite Leuchtelement angeordnet sind. Das dritte Leuchtelement und/oder die weiteren Leuchtelemente können ebenfalls in dem Innenbereich angeordnet sein. Vorteilhafterweise wird eine kompakte Bauweise erreicht bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit und/oder effizienter Kühlung.
Außerdem kann die Beleuchtungsvorrichtung eine Steuerung umfassen, die dazu eingerichtet ist, in einem Vorwärmmodus zumindest eines der Leuchtelemente zu einem Vorwärmen zu aktivieren, um mittels dessen Abwärme ein anderes der Leuchtelemente auf dessen Betriebstemperatur vorzuwärmen. Die Genauigkeit, Präzision und/oder Zuverlässigkeit einer Lichtbereitstellung kann verbessert werden. Es kann erreicht werden, dass alle vorgesehenen Leuchtelemente stets einsatzbereit sind und nahezu unmittelbar Licht in einem im Wesentlichen gleichbleibendem Wellenlängenbereich bereitstellbar ist. Zudem kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, einen Betrieb in einem Normalbetriebsmodus zu verhindern, bis durch das Vorwärmen die Betriebstemperatur erreicht ist. Vorteilhafterweise kann erreicht werden, dass Licht zuverlässig in einem gleichbleibenden Wellenlängenbereich bereitstellbar ist. Es kann etwa ein Betriebsmodus vorgesehen sein, der eine hohe Genauigkeit und/oder Präzision aufweist. Dieser Betriebsmodus kann insbesondere bedarfsweise aktivierbar sein.
Ferner kann der durch das Einstellelement eingestellte Wärmefluss veränderbar sein. Vorteilhafterweise kann der Wärmefluss bedarfsweise einstellbar sein. Wird beispielsweise ein Vorwärmen eines der Leuchtelemente durchgeführt, kann ein hoher Wärmefluss vorteilhaft sein. Ist eine Betriebstemperatur erreicht, kann hingegen ein geringerer Wärmefluss ausreichend sein, um das Leuchtelement bei der Betriebstemperatur zu halten. Vorteilhafterweise kann der Wärmefluss diesbezüglich einstellbar sein, sodass die Betriebstemperatur haltbar ist. Wird beispielsweise ein Überschreiten einer Zieltemperatur festgestellt, kann durch das Einstellelement der Wärmefluss reduzierbar sein.
Außerdem kann der durch das Einstellelement eingestellte Wärmefluss von einer Temperatur des ersten Kühlkörperabschnitts, des zweiten Kühlkörperabschnitts und/oder der Wärmesenke abhängen. Dadurch kann eine hohe Effizienz und/oder eine kompakte Bauweise erreicht werden.
Zudem kann das Einstellelement unterhalb einer ersten Temperatur zumindest einen ersten Einstellzustand definieren, in dem ein größerer Wärmefluss eingestellt ist, und oberhalb einer zweiten Temperatur zumindest einen zweiten Einstellzustand definieren, in dem ein kleinerer Wärmefluss eingestellt ist. Insbesondere kann das Einstellelement ein Schaltelement umfassen. Das Schaltelement kann dazu eingerichtet sein, bei einer Schalttemperatur selbsttätig zu schalten. Das Schalten kann ein sprunghaftes Umschalten zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Zuständen umfassen, die zu unterschiedlich großen Wärmeflüssen führen. Insbesondere kann das Einstellelement ein Temperaturschaltelement umfassen, beispielsweise ein Bimetallelement. Alternativ oder zusätzlich kann das Einstellelement fremdbetätigt schaltbar ausgebildet sein. Das Einstellelement kann insbesondere eine Ausnehmung und ein Schaltelement umfassen. Das Schaltelement kann dazu eingerichtet sein, die Ausnehmung zu überbrücken, um einen Wärmefluss einzustellen. Beispielsweise kann das Schaltelement in einem ersten Zustand die Ausnehmung überbrücken und sie in einem zweiten Zustand öffnen.
Außerdem kann das Einstellelement zumindest eine Heatpipe umfassen. Die Heatpipe kann ein Wärmerohr sein. Insbesondere ist die Heatpipe dazu eingerichtet, unter Nutzung von Verdampfungsenthalpie eines Mediums einen Wärmestrom zu erzeugen. Die Heatpipe arbeitet vorzugsweise passiv. Sie kann einen Innenraum aufweisen, durch den ein Dampfstrom von einer Heizzone zu einer Kühlzone fließen kann, der von in der Heizzone verdampftem Medium herrührt. In der Kühlzone kann das Medium kondensieren. Ein Rückfluss zu der Heizzone kann auf Kapillarwirkung beruhen. Durch das Vorsehen der Heatpipe kann der Wärmefluss in effizienter Weise ermöglicht und/oder eingestellt werden. Insbesondere kann effizient bedeuten, dass ein hoher Wärmefluss erreicht werden kann in Bezug auf einen benötigten Bauraum. Weiterhin kann durch das Vorsehen der Heatpipe der Grenzwert für das Leiten thermischer Energie bedarfsweise, insbesondere in Abhängigkeit von den Leuchtmitteln zueinander, eingestellt werden.
Ferner kann das Einstellelement zumindest eine Wärmebrücke umfassen, die wahlweise zwischen den ersten Kühlkörperabschnitt und den zweiten Kühlkörperabschnitt einbringbar ist. Es können Einstellzustände durch die Anordnung des Einstellelements definiert sein. Insbesondere können Einstellzustände kontinuierlich einstellbar sein. Beispielsweise kann das Einstellelement eine Ausnehmung überbrücken. Das Einstellelement kann die Ausnehmung umfassen.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung und/oder Bildgebungsvorrichtung kann Teil eines medizinischen Systems sein. Die Bildgebungsvorrichtung kann beispielsweise eine endoskopische Bildgebungsvorrichtung, konkret eine Endoskopvorrichtung, sein. Alternativ könnte es sich bei der Bildgebungsvorrichtung um eine exoskopische, eine mikroskopische oder eine makroskopische Bildgebungsvorrichtung handeln. Insbesondere kann es sich bei der Bildgebungsvorrichtung um eine medizinische Bildgebungsvorrichtung handeln. Die Bildgebungsvorrichtung kann beispielsweise zu einer Untersuchung einer Kavität vorgesehen sein.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und im Rahmen der Ansprüche sinnvoll in Kombination verwenden.
Falls von einem bestimmten Objekt mehr als ein Exemplar vorhanden ist, ist ggf. nur eines davon in den Figuren und in der Beschreibung mit einem Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung dieses Exemplars kann entsprechend auf die anderen Exemplare von dem Objekt übertragen werden. Sind Objekte insbesondere mittels Zahlenwörtern, wie beispielsweise erstes, zweites, drittes Objekt etc. benannt, dienen diese der Benennung und/oder Zuordnung von Objekten. Demnach können beispielsweise ein erstes Objekt und ein drittes Objekt, jedoch kein zweites Objekt umfasst sein. Allerdings könnten anhand von Zahlenwörtern zusätzlich auch eine Anzahl und/oder eine Reihenfolge von Objekten ableitbar sein.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bildgebungsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 3 schematische Transmissionskurven von Spiegeln der Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung;
Fig. 5 schematische Darstellung spektraler Leistungsverteilungen einer Bildgebungsvorrichtung in Abhängigkeit einer Betriebsdauer von Leuchtelementen der Bildgebungsvorrichtung;
Fig. 6 schematischer Zusammenhang zwischen einer Spitzenwellenlänge und einer Temperatur eines Leuchtelements;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung umfassend Heatpipes;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung umfassend Ausnehmungen;
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung umfassend thermisch weitgehend entkoppelte Kühlkörperabschnitte;
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung umfassend unterschiedlich große Ausnehmungen;
Fig. 1 1 eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung umfassend ein Schaltelement;
Fig. 12 eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung umfassend eine Wärmebrücke; Fig. 13 eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung umfassend eine mehrteilige Wärmesenke und mehrere Lüfter; und
Fig. 14 eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung umfassend eine mehrteilige Wärmesenke und einen Lüfter.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildgebungsvorrichtung 10. Im exemplarisch dargestellten Fall ist die Bildgebungsvorrichtung 10 eine endoskopische Bildgebungsvorrichtung, konkret eine Endoskopvorrichtung. Alternativ könnte es sich bei der Bildgebungsvorrichtung 10 um eine exoskopische, eine mikroskopische oder eine makroskopische Bildgebungsvorrichtung handeln. Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist beispielhaft als medizinische Bildgebungsvorrichtung gezeigt. Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist beispielsweise zu einer Untersuchung einer Kavität vorgesehen.
Die Bildgebungsvorrichtung 10 weist ein medizinisches Bildgebungsinstrument 14 auf. Im dargestellten Fall handelt es sich hierbei um ein Endoskop.
Ferner umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10 eine Beleuchtungsvorrichtung 12 mit einer optischen Schnittstelle 16. Das Bildgebungsinstrument 14 ist optisch an die optische Schnittstelle 16 anbindbar. Die optische Schnittstelle 16 kann Teil einer optisch-mechanischen Schnittstelle sein, die wahlweise lösbar und verbindbar ist. Das Bildgebungsinstrument 14 kann wahlweise von der Beleuchtungsvorrichtung 12 abkoppelbar sein. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 ist dazu eingerichtet, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle 16 zu liefern. Bei einer Bildgebung mittels des Bildgebungsinstruments 14 kann entsprechend die Beleuchtungsvorrichtung 12 das erforderliche Beleuchtungslicht bereitstellen, das zum Beleuchtungsgerät 14 geführt und von dort auf ein abzubildendes Objekt wie beispielsweise einen Situs ausgekoppelt wird.
Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst im dargestellten Fall ferner eine Anzeigeeinheit 74, auf der Bilder angezeigt werden können, die auf Bilddaten beruhen, die mittels des Bildgebungsinstruments 14 erfasst wurden. Hierbei kann es sich um Videobilder, Standbilder, Überlagerungen unterschiedlicher Bilder, Teilbilder, Bildsequenzen etc. handeln.
Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist multimodal. Exemplarisch ist die
Bildgebungsvorrichtung in drei grundlegenden Modi betreibbar, einem
Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bildgebungsvorrichtung 10 zusätzlich oder alternativ zum Multispektralmodus in einem Hyperspektralmodus betreibbar ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung 12 ist multimodal. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 ist in unterschiedlichen Beleuchtungsmodi betreibbar, in denen sie Licht für unterschiedliche Bildgebungsmodi liefert. Vorliegend ist die Beleuchtungsvorrichtung 12 in drei grundlegenden Modi betreibbar, einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Ebenso ist das Bildgebungsinstrument 14 in unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar, konkret ebenfalls zumindest in einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Im entsprechenden Betriebsmodus der Bildgebungsvorrichtung 10 werden die Modi der Beleuchtungsvorrichtung 12 aufeinander abgestimmt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung 12. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 umfasst mehrere unabhängig voneinander aktivierbare Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28. Diese sind dazu eingerichtet, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um Beleuchtungslicht zu liefern, d. h. das jeweilige Emissionsspektrum unterscheidet sich von Leuchtelement zu Leuchtelement.
Beispielhaft sind die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 als LEDs ausgebildet. Konkret ist ein erstes Leuchtelement 20 als rote LED, ein zweites Leuchtelement 22 als dunkelrote LED, ein drittes Leuchtelement 24 als blaue LED und ein viertes Leuchtelement 26 als Nah-IR-LED ausgebildet. Die farbigen Leuchtelemente 20, 22, 24, 26 emittieren jeweils schmalbandig, beispielsweise mit Emissionspeak etwa bei den Wellenlängen 660 nm (erstes Leuchtelement 20), 770 nm (zweites Leuchtelement 22), 460 nm (drittes Leuchtelement 24) und 940 nm (viertes Leuchtelement 26).
Ferner ist ein fünftes Leuchtelement 28 vorgesehen, das vorliegend ein Weißlichtleuchtelement ist, etwa eine Weißlicht-LED. Das fünfte Leuchtelement 28 emittiert beispielsweise in einem Spektralbereich von etwa 400 bis 700 nm. In anderen Ausführungsformen können auch Laserdioden verwendet werden, insbesondere als farbige Leuchtelemente.
Alternativ kann als fünftes Leuchtelement 28 ein Leuchtelement vorgesehen sein, das Beleuchtungslicht in einem Teil des Spektralbereichs von 400 nm bis 700 nm, insbesondere in einem schmalbandigen Teil des Spektralbereichs, emittiert. Je nach Beleuchtungsmodus werden einige der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen ggf. andere Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 in dem betreffenden Beleuchtungsmodus nicht verwendet werden.
Vorliegend umfasst eine erste Gruppe erste Leuchtelement 20 und das vierte Leuchtelement 26. Die erste Gruppe kann zusätzlich das Leuchtelement 22 und/oder das Leuchtelement 24 umfassen. Die erste Gruppe wird zur Multispektralbildgebung verwendet, wobei die enthaltenen Leuchtelemente 20, 26 sowie ggf. 22 und 24 jeweils als Stützstelle dienen. Im Multispektralmodus wird beispielsweise zunächst mit dem ersten Leuchtelement 20 beleuchtet und ein Bild aufgenommen. Anschließend wird mit dem vierten Leuchtelement 26 beleuchtet und ein Bild aufgenommen. Die Bilder beruhen jeweils auf Remission, d. h. es wird das vom abzubildenden Objekt zurückgestreute Licht betrachtet. Durch die beiden unterschiedlichen Stützstellen kann spektrale Information über das abzubildende Objekt gewonnen werden. Beispielsweise können hierdurch bestimmte Gewebearten, ein Perfusionszustand, eine Gewebebeschaffenheit oder dergleichen beurteilt werden.
Ferner umfasst eine zweite Gruppe das erste Leuchtelement 20, das zweite Leuchtelement 22 und das dritte Leuchtelement 24. Die zweite Gruppe wird zur Beleuchtung bei Fluoreszenzbildgebung verwendet. Hierbei können zum Beispiel gezielt mit geeignet gewählten Farbstoffen eingefärbte Objekte betrachtet werden. Auch können unterschiedliche Farbstoffe in unterschiedliche Gewebearten oder dergleichen eingebracht werden, die gleichzeitig betrachtet werden. Durch gezielte Anregung eines bestimmten Farbstoffs wird dieser zur Fluoreszenz angeregt. Abgebildet wird dann das Fluoreszenzlicht. Das erste Leuchtelement 20 ist beispielsweise dazu geeignet, den Farbstoff Cyanin 5.5 (Cy 5.5) anzuregen. Das zweite Leuchtelement 22 ist dazu geeignet, den Farbstoff Indocyaningrün (ICG) anzuregen. Das dritte Leuchtelement 24 ist dazu geeignet, den Farbstoff Fluoreszin anzuregen.
Des Weiteren umfasst eine dritte Gruppe das fünfte Leuchtelement 28. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die dritte Gruppe zudem das erste Leuchtelement 20 und das dritte Leuchtelement 24. Die dritte Gruppe dient dazu, Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung bereitzustellen. Hierfür kann Weißlicht des fünften Leuchtelements 28 mit Licht bestimmter farbiger Leuchtelemente gemischt werden, wodurch spektrale Verluste ausgeglichen und/oder eine Farbtemperatur gezielt eingestellt werden kann.
Erkennbar sind einige der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 mehreren Gruppen zugeordnet, beispielhaft das erste Leuchtelement 20 allen drei Gruppen sowie das dritte Leuchtelement 24 und ggf. auch das zweite Leuchtelement 22 der zweiten und der dritten Gruppe.
Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass einige oder sämtliche der Leuchtelement 20, 22, 24, 26, 28 in einem Hyperspektralmodus eingesetzt werden. Es wird dann ein breites Anregungsspektrum erzeugt. In Kombination mit einem geeigneten Hyperspektraldetektor kann dann über das gesamte sichtbare und Nah-IR- Spektrum spektrale Information bzgl. des abzubildenden Objekt erfasst werden. Das Bildgebungsinstruments 14 kann zu diesem Zweck eine Pushbroom-Anordnung als Hyperspektraldetektor umfassen. In anderen Ausführungsformen wird eine Whiskbroom-Anordnung, eine Staring-Anordnung und/oder eine Schnappschuss- Anordnung verwendet. Das Bildgebungsinstrument 14 kann ein hyperspektrales Bildgebungsinstrument sein. Bezüglich unterschiedlicher Methoden einer hyperspektralen Bildgebung sowie hierfür erforderlicher Komponenten wird auf den Fachartikel „Review of spectral imaging technology in biomedical engineering: achievements and challenges“ von Quingli Li et al. Erschienen in Journal of Biomedical Optics 18(10), 100901 , Oktober 2013, sowie auf den Fachartikel „Medical hyperspectral imaging: a review“ von Guolan Lu und Baowei Fei, erschienen in Journal of Biomedical Optics 19(1), 010901 , Januar 2014, verwiesen.
Die Beleuchtungsvorrichtung 12 umfasst zwei Strahlkombinierer 30, 32. In dem Zusammenhang mit den Figuren 1 bis wird die Funktion der Strahlkombinierer 30, 32 allgemein beschrieben. Ausführungsformen der Strahlkombinierer werden in darauffolgenden Figuren näher beschrieben. Es versteht sich, dass die Strahlkombinierer 30, 32 durch die in weiterer Folge beschriebenen Strahlkombinierer ersetzt werden können. Die Strahlkombinierer 30, 32 umfassen jeweils eine Ausgangsseite 42, 44, jeweils eine der Ausgangsseite 42, 44 gegenüberliegende Eingangsseite 37, 41 und jeweils zwei einander gegenüberliegende Eingangsseiten 34, 36, 38, 40. Sämtliche Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40, 41 führen einfallendes Beleuchtungslicht zumindest teilweise zur entsprechenden Ausgangsseite 42, 44. Die Ausgangsseite 42 eines ersten Strahlkombinierers 30 ist eine Eingangsseite 41 des zweiten Strahlkombinierers 32 zugewandt. Die Ausgangsseite 44 des zweiten Strahlkombinierers 32 ist der optischen Schnittstelle 16 zugewandt. Die beiden Strahlkombinierer 30, 32 sind vorzugsweise zueinander und/oder zur optischen Schnittstelle koaxial angeordnet.
Die Beleuchtungsvorrichtung 12 kann geeignete optische Elemente wie Linsen und/oder nicht dargestellte Spiegel umfassen. Exemplarisch sind in Fig. 2 mehrere Linsen 78, 79, 80, 81 , 82, 83 dargestellt. Eine Linse 78 ist etwa der optischen Schnittstelle 16 zugeordnet und koppelt von der Ausgangsseite 44 des zweiten Strahlkombinierers 32 kommendes Licht in die optische Schnittstelle 16 ein. Ferner kann jedem der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils eine Linse 79, 80, 81 , 82, 83 zugeordnet sein. Ein besonders hoher Grad an Kompaktheit kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils ohne zwischengeordneten Spiegel an Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40 des zumindest einen Strahlkombinierers 30, 32 angeordnet sind. Die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 können dann sehr nah an den zumindest einen gekreuzten Strahlteiler 30, 32 herangerückt werden.
Die Strahlkombinierers 30, 32 umfassen jeweils zwei Spiegel 90, 92, 94, 96. Diese können grundsätzlich teildurchlässig sein, sodass Beleuchtungslicht von allen Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40, 41 zur jeweiligen Ausgangsseite 42, 44 umgelenkt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Spiegel 90, 92, 94, 96 selektiv lichtdurchlässig. Dies ist mit weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 veranschaulicht. Die Spiegel 90, 92, 94, 96 können Filter sein, die lediglich in einem definierten Bereich reflektieren, ansonsten aber eine hohe Transmission aufweisen. In Fig. 3 sind Transmissionskurven 84, 85, 86, 87 der Spiegel 90, 92, 94, 96 der beiden Strahlkombinierer 30, 32 dargestellt. Jedem der farbigen Leuchtelemente 20, 22, 24, 26 bzw. jeder der gegenüberliegenden Eingangsseiten 34, 36, 38, 40 ist einer der Spiegel 90, 92, 94, 96 zugeordnet. Die Spiegel 90, 92, 94, 96 sind dabei derart gewählt, dass diese jeweils in demjenigen Wellenlängenbereich reflektieren, in dem das zugeordnete Leuchtelement 20, 22, 24, 26 emittiert, daneben aber weitgehend transmittieren. Hierfür können im mittleren Wellenlängenbereich Kerbfilter verwendet werden, die beispielhaft die Transmissionsspektren 85 und 86 aufweisen können. An spektralen Rändern können anstelle von Kerbfiltern auch Hochpass- oder Tiefpass-Filter verwendet werden, vgl. Transmissionsspektren 84 und 87.
Aufgrund der spezifischen Transmissionsspektren 84, 85, 86 und 87 der Strahlkombinierer 30, 32 wird Beleuchtungslicht des fünften Leuchtelements 28 spektral beschnitten. Es kann daher zweckmäßig sein, das durch die Strahlkombinierer 30, 32 geblockte Beleuchtungslicht gezielt mittels der Leuchtelemente 20 und 24, ggf. auch 22 und/oder 26 zu ergänzen. Hierdurch kann Beleuchtungslicht speziell in denjenigen Spektralbereichen ergänzt werden, in denen die Strahlkombinierer 30, 32 Beleuchtungslicht des fünften Leuchtelements 28 absorbieren und/oder reflektieren, jedenfalls aber nicht zur optischen Schnittstelle 16 transmittieren. Die ergänzend eingesetzten Leuchtelemente 20, 24 und ggf. 22 werden dabei vorzugsweise mit verringerter Leistung bzw. mit angepasster Leistung betrieben. Hierbei kann darauf abgezielt werden, das ursprüngliche Spektrum des fünften Leuchtelements 28 zumindest weitgehend wiederherzustellen. In einigen Ausführungsformen kann das fünfte Leuchtelement 28 alternativ ein grünes Leuchtelement sein, bzw. allgemein ausgedrückt ein farbiges Leuchtelement, das vorrangig in demjenigen Spektralbereich emittiert, den der zumindest eine Strahlkombinierer 30, 32 transmittiert. Beispielsweise kann das fünfte Leuchtelement 26 in solchen Ausführungsformen eine LED mit einem Emissionspeak bei etwa 530 nm sein. Infrage kommt hierfür auch eine grüne Laserdiode. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Weißlichtmodus eine Farbmischung erfolgt und insbesondere keine individuelle Weißlichtquelle wie eine Weißlicht-LED zum Einsatz kommt, sondern Weißlicht aus separaten Leuchtelementen gezielt gemischt wird.
Es versteht sich, dass im Fall geeigneter Farbstoffe ein solches grünes Leuchtelement ebenfalls im Fluoreszenzmodus verwendbar sein kann. Alternativ oder zusätzlich könnte es im Multispektralmodus verwendbar sein.
Die Beleuchtungsvorrichtung 12 definiert einen gemeinsamen optischen Pfad 54, in den emittiertes Licht der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 einkoppelbar ist. Der gemeinsame optische Pfad 54 erstreckt sich ausgehend von der Ausgangsseite 44 des zweiten Strahlkombinierers 32 zur optischen Schnittstelle 16. Der gemeinsame optische Pfad 54 ist vorliegend koaxial mit dem fünften Leuchtelement 26 angeordnet.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Leuchtelemente 20, 26 der ersten Gruppe derart angeordnet, dass von den Leuchtelementen 20, 26 emittiertes Beleuchtungslicht ausgehend vom jeweiligen Leuchtelement 20, 26 bis zur optischen Schnittstelle 16 jeweils einen zumindest im Wesentlichen gleich langen Lichtweg durchläuft. Die Leuchtelemente 20, 26 der ersten Gruppe weisen jeweils eine lichtemittierende Fläche 56, 58 auf. Die lichtemittierenden Flächen 56, 62 sind bezüglich des gemeinsamen optischen Pfads 54 äquidistant angeordnet. Dies ist vorliegend dadurch erreicht, dass die beiden Leuchtelemente 20, 26 im gleichen Abstand von dem ihnen zugeordneten Strahlkombinierer 32 (vorliegend exemplarisch der zweite Strahlkombinierer 32), im Speziellen von dessen gegenüberliegenden Eingangsseiten 38, 40, angeordnet sind. Das Licht wird dabei vom Strahlkombinierer 32 in den gemeinsamen optischen Pfad 54 eingekoppelt.
Die Strahlkombinierer 30, 32 sind insbesondere derart angeordnet, dass lichtemittierende Flächen 56, 58, 60, 62, 64 der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils bezüglich ihres zugeordneten Strahlkombinierers 30, 32 äquidistant angeordnet sind.
Durch die Verwendung Strahlkombinierer 30, 32 und für unterschiedliche Modi gemeinsam verwendbarer Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 weist die Beleuchtungsvorrichtung 12 einen hohen Grad an Kompaktheit auf. Zudem kann durch die äquidistante Anordnung erreicht werden, dass keine spektralen Verschiebungen auftreten, wenn das Bildgebungsinstrument 14 bzw. dessen Lichtleiter relativ zu der optischen Schnittstelle 16 verdreht wird.
Es versteht sich, dass eine andere Anzahl von Leuchtelementen 20, 22, 24, 26, 28 und/oder eine andere Anzahl Strahlkombinierer 30, 32 verwendet werden kann.
Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Bildgebungsvorrichtung 10‘. Die Bezugszeichen dieser Ausführungsform sind zur Unterscheidung mit Hochkommata versehen. Die Bildgebungsvorrichtung 10‘ ist in dieser Ausführungsform als exoskopische Bildgebungsvorrichtung ausgebildet. Sie umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 12‘ und ein Bildgebungsinstrument 14‘. Deren grundlegende Funktionsweise entspricht der oben beschriebenen, allerdings ist das Bildgebungsinstrument 14‘ in dieser Ausführungsform als Exoskop ausgebildet.
Fig. 5 stellt schematisch ein Verschieben eines emittierten Wellenlängenbereichs während des Betriebs einer Beleuchtungsvorrichtung dar. Auf der Abszisse 242 ist die Wellenlänge in Nanometern (nm) und auf der Ordinate 244 die Bestrahlungsstärke in Watt pro Quadratmeter pro Nanometer (W / m2 / nm) aufgetragen. Man erkennt mehrere sich teilweise überlagernde Kurven 246, die jeweils eine spektrale Leistungsverteilung nach unterschiedlicher Betriebsdauer der Beleuchtungsvorrichtung bei jeweils gleicher Betriebsleistung darstellen. Die spektrale Leistungsverteilung weist drei lokale Maxima 247, 248, 249 auf. Jedes lokale Maximum 247, 248, 249 entspricht einer maximalen Bestrahlungsstärke eines Leuchtelements der Beleuchtungsvorrichtung, das jeweils einer Spitzenwellenlänge zugeordnet ist. Insbesondere bezugnehmend auf das lokale Maximum 249, das der größten Spitzenwellenlänge der drei lokalen Maxima 247, 248, 249 zugeordnet ist, erkennt man, dass sich die Spitzenwellenlänge in Abhängigkeit zu der Betriebsdauer zu einer höheren Spitzenwellenlänge verschiebt. Beispielsweise erhöht sich das lokale Maximum 249 der spektralen Leistungsverteilung nach 300 Sekunden Betriebsdauer (Kurve 250) um 8 nm im Verhältnis zu der spektralen Leistungsverteilung nach 0 s Betriebsdauer (Kurve 252). Der emittierte Wellenlängenbereich hat sich also nach 300 s gemäß diesem Beispiel um etwa 8 nm zu einem höheren Wellenlängenbereich verschoben.
Dieses Verhalten ist zumindest teilweise darauf zurückzuführen, dass sich die Leuchtelemente der Beleuchtungsvorrichtung während des Betriebs erwärmen. Dieser Sachverhalt ist nochmals in Fig. 6 veranschaulicht. In Fig. 6 ist die Abhängigkeit 254 einer Spitzenwellenlänge von einer Temperatur eines Leuchtelements dargestellt. Man erkennt, dass sich die Spitzenwellenlänge in Abhängigkeit von der Temperatur des Leuchtelementes linear erhöht. Das Verhältnis zwischen Spitzenwellenlänge und Temperatur ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Es kann ebenso ein nicht-lineares Verhältnis bestehen. Insbesondere ist das Verhältnis leuchtelementspezifisch.
Daraus, dass sich der emittierte Wellenlängenbereich in Abhängigkeit der Temperatur eines Leuchtelements verschiebt, können sich Schwierigkeiten insbesondere bei der Durchführung hyper- und/oder multispektraler Bildgebung ergeben.
In den folgenden Figuren werden mehrere Ausführungsformen von Beleuchtungsvorrichtungen gezeigt. Diese können in beliebiger Weise zum Betrieb mit der Bildgebungsvorrichtung 10 der Fig. 1-6 vorgesehen sein. Insbesondere können die in den folgenden Fig. gezeigten Beleuchtungsvorrichtungen Weiterbildungen der Beleuchtungsvorrichtung 12 sein. Die erste Ziffer jedes der verwendeten Bezugszeichens kann insbesondere einer Ausführungsform zuordenbar sein, während die weiteren beiden Ziffern einem Gegenstand zuordenbar sind. Beispielsweise ist das Bezugszeichen 104 einer Wärmesenke einer ersten Ausführungsform und 204 einer Wärmesenke einer zweiten Ausführungsform zuordenbar.
Bezüglich verwendeter optischer Elemente sei im Folgenden auf die in den Fig. 1 -6 beschriebenen Bildgebungsvorrichtung 10 und/oder Beleuchtungsvorrichtung 12 verwiesen. Beispielsweise umfassen die im Folgenden beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen Strahlkombinierer 30, 32 und Linsen 78, 79, 80, 81 , 82, 83 gemäß Fig. 2.
Fig. 7 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 102 umfassend eine Wärmesenke 104, einen Lüfter 172, eine Steuerung 131 und eine optische Schnittstelle 140. Lediglich beispielhaft seien nochmals die Strahlkombinierer 30, 32 und Linsen 78, 79, 80, 81 , 82, 83 bezugnehmend auf Fig. 2 erwähnt, die ebenfalls von der Beleuchtungsvorrichtung 102 umfasst sind. Weiterhin umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 102 ein erstes Leuchtelement 106 und einen ersten Kühlkörperabschnitt 108. Der erste Kühlkörperabschnitt 108 ist thermisch an das erste Leuchtelement 106 gekoppelt und dazu eingerichtet, Abwärme des ersten Leuchtelements 106 aufzunehmen. Ein erster Abwärmeweg 110 bindet den ersten Kühlkörperabschnitt 108 thermisch an die Wärmesenke 104 an, sodass die Abwärme des ersten Leuchtelements 106 über den ersten Abwärmeweg 1 10 abführbar ist. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der erste Abwärmeweg 110 eine Heatpipe 134. Der einfachen Erkennbarkeit halber sind im Folgenden sämtliche Heatpipes mit dem Bezugszeichen 134 versehen. Es versteht sich aber, dass es sich dabei um unterschiedliche Komponenten handeln kann. Außerdem umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 102 ein zweites Leuchtelement 1 12 und einen zweiten Kühlkörperabschnitt 1 14. Der zweite Kühlkörperabschnitt 114 ist thermisch an das zweite Leuchtelement 1 12 gekoppelt und dazu eingerichtet, Abwärme des zweiten Leuchtelements 1 12 aufzunehmen. Ein zweiter Abwärmeweg 1 16 bindet den zweiten Kühlkörperabschnitt 114 thermisch an die Wärmesenke 104 an, sodass die Abwärme des zweiten Leuchtelements 1 12 über den zweiten Abwärmeweg 1 16 abführbar ist. Zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt 108 und dem zweiten Kühlkörperabschnitt 114 ist ein Einstellelement 118 angeordnet. Das Einstellelement 118 ist dazu eingerichtet, einen Wärmefluss von dem ersten Kühlkörperabschnitt 108 zu dem zweiten Kühlkörperabschnitt 1 14 einzustellen. Damit kann auch gemeint sein, dass das Einstellelement 1 18 dazu eingerichtet ist, einen Wärmefluss von dem zweiten Kühlkörperabschnitt 114 zu dem ersten Kühlkörperabschnitt 108 einzustellen. Es versteht sich, dass generell Wärme von einem wärmeren Abschnitt zu einem kälteren Abschnitt geleitet wird. Das Einstellelement 118 umfasst gemäß dieser Ausführungsform eine Heatpipe 134. Durch eine geeignete Wahl der Heatpipe 134 zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt 108 und dem zweiten Kühlkörperabschnitt 1 14 kann der Wärmefluss einstellbar sein. Weiterhin kann durch eine geeignete Wahl der Heatpipe 134 zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt 108 und der Wärmesenke 104 bzw. zwischen dem zweiten Kühlkörperabschnitt 114 und der Wärmesenke 104, etwa durch Wahl eines geeigneten Arbeitsmediums der Heatpipe 134, das Abführen der Abwärme insbesondere relativ zu dem Wärmefluss zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt 108 und dem zweiten Kühlkörperabschnitt 1 14 eingestellt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass beispielsweise durch den Betrieb des zweiten Leuchtelements 1 12 eine Temperatur des ersten Kühlkörperabschnitts 108 bzw. des ersten Leuchtelements 106 einstellbar ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung 102 umfasst außerdem ein drittes Leuchtelement 122 und einen dritten Kühlkörperabschnitt 124. Der dritte Kühlkörperabschnitt 124 ist thermisch an das dritte Leuchtelement 122 gekoppelt und dazu eingerichtet, Abwärme des dritten Leuchtelements 122 aufzunehmen. Ein dritter Abwärmeweg 126 bindet den dritten Kühlkörperabschnitt 124 thermisch an die Wärmesenke 104 an, sodass die Abwärme des dritten Leuchtelements 122 über den dritten Abwärmeweg 126 abführbar ist. Der dritte Abwärmeweg 126 umfasst eine Heatpipe 134. Zwischen dem zweiten Kühlkörperabschnitt 114 und dem dritten Kühlkörperabschnitt 124 ist ein weiteres Einstellelement 127 angeordnet. Das weitere Einstellelement 127 ist dazu eingerichtet, einen Wärmefluss von dem zweiten Kühlkörperabschnitt 1 14 zu dem dritten Kühlkörperabschnitt 124 derart einzustellen, dass dieser sich von dem Wärmefluss zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt 108 und dem zweiten Kühlkörperabschnitt 114 unterscheidet. Insbesondere kann der Wärmefluss durch das weitere Einstellelement 127 leuchtelementspezifisch einstellbar sein. Beispielsweise kann das dritte Leuchtelement 122 eine andere optimale Betriebstemperatur als das erste Leuchtelements 106 haben. Bei der optimalen Betriebstemperatur emittieren die Leuchtelemente 106, 112, 122 Licht in einem gewünschten, insbesondere anwendungsspezifischen, Spektralbereich und/oder mit einer gewünschten, insbesondere anwendungsspezifischen, Spitzenwellenlänge. Das weitere Einstellelement 127 umfasst ebenfalls eine Heatpipe 134. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Wärmefluss durch die geeignete Wahl der Heatpipe zwischen dem zweiten Kühlkörperabschnitt 1 14 und dem dritten Kühlkörperabschnitt 124 einstellbar.
Die Beleuchtungsvorrichtung 102 umfasst außerdem ein viertes Leuchtelement 156 und einen vierten Kühlkörperabschnitt 158. Der vierte Kühlkörperabschnitt 158 ist thermisch an das vierte Leuchtelement 156 gekoppelt und dazu eingerichtet, Abwärme des vierten Leuchtelements 156 aufzunehmen. Ein vierter Abwärmeweg 160 bindet den vierten Kühlkörperabschnitt 158 thermisch an die Wärmesenke 104 an, sodass die Abwärme des vierten Leuchtelements 156 über den vierten Abwärmeweg 160 abführbar ist. Der vierter Abwärmeweg 160 umfasst eine Heatpipe 134. Zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt 108 und dem vierten Kühlkörperabschnitt 158 ist ein weiteres Einstellelement 162, das eine Heatpipe 134 umfasst, angeordnet. Das weitere Einstellelement 162 ist dazu eingerichtet, einen Wärmefluss von dem ersten Kühlkörperabschnitt 108 zu dem vierten Kühlkörperabschnitt 158 derart einzustellen, dass dieser sich von dem Wärmefluss zwischen den übrigen Kühlkörperabschnitten 108, 1 14, 124 unterscheidet.
Die Beleuchtungsvorrichtung 102 umfasst außerdem ein fünftes Leuchtelement 164 und einen fünften Kühlkörperabschnitt 166. Der fünfte Kühlkörperabschnitt 166 ist thermisch an das fünfte Leuchtelement 164 gekoppelt und dazu eingerichtet, Abwärme des fünften Leuchtelements 164 aufzunehmen. Ein fünfter Abwärmeweg 168 bindet den fünften Kühlkörperabschnitt 166 thermisch an die Wärmesenke 104 an, sodass die Abwärme des fünften Leuchtelements 164 über den fünften Abwärmeweg 168 abführbar ist. Der fünfte Abwärmeweg 168 umfasst eine Heatpipe 134. Zwischen dem dritten Kühlkörperabschnitt 124 und dem fünften Kühlkörperabschnitt 166 ist ein weiteres Einstellelement 170, das eine Heatpipe 134 umfasst, angeordnet. Das weitere Einstellelement 170 ist dazu eingerichtet, einen Wärmefluss von dem dritten Kühlkörperabschnitt 124 zu dem fünften Kühlkörperabschnitt 166 derart einzustellen, dass dieser sich von dem Wärmefluss zwischen den übrigen Kühlkörperabschnitten 108, 1 14, 124, 158 unterscheidet.
Die Steuerung 131 ist dazu eingerichtet, die Leuchtelemente 106, 1 12, 122, 156, 164 zu steuern. Ferner ist die Steuerung 131 dazu eingerichtet, den Lüfter 172 zu steuern. Der Lüfter 172 ist in einem Nahbereich zu der Wärmesenke 104 angeordnet. Insbesondere verbessert und/oder beeinflusst der Lüfter 172 einen Wärmeübergang durch Konvektion. Außerdem kann die Steuerung 131 dazu eingerichtet sein, den Lüfter 172 und/oder den Wärmeübergang durch Konvektion durch Ansteuern des Lüfters 172 zu regeln. Insbesondere ist die Steuerung 131 dazu eingerichtet, in einem Vorwärmmodus zumindest eines der Leuchtelemente 106, 112, 122, 156, 164 zu einem Vorwärmen zu aktivieren, um mittels dessen Abwärme zumindest ein anderes der Leuchtelemente 106, 112, 122, 156, 164 auf dessen Betriebstemperatur vorzuwärmen. In dem Vorwärmmodus kann zumindest eines der Leuchtelemente 106, 112, 122, 156, 164 auch mehrere der Leuchtelemente 106, 112, 122, 156, 164 auf deren Betriebstemperatur individuell vorwärmen. Insbesondere sind die Einstellelemente 118, 127, 162, 170 untereinander und/oder mit der Steuerung 131 derart abgestimmt, dass jedes der Leuchtelemente 106, 112, 122, 156, 164 auf deren Betriebstemperatur individuell vorwärmbar ist. Weiterhin ist die Steuerung 131 dazu eingerichtet, einen Betrieb in einem Normalbetriebsmodus zu verhindern, bis durch das Vorwärmen die Betriebstemperatur erreicht ist. Beispielsweise kann der Betrieb jedes der Leuchtelemente 106, 112, 122, 156, 164 verhindert sein, bis jeweils die Betriebstemperatur erreicht ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass eines der Leuchtelemente 106, 112, 122, 156, 164 stärker auf eine Temperaturänderung bezüglich des emittierten Spektrums reagiert. Der Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 102 kann verhindert sein, bis durch das Vorwärmen die Betriebstemperatur dieses Leuchtelements 106, 112, 122, 156, 164 erreicht ist.
Ferner kann durch die Steuerung 131 eine Kühlleistung des Lüfters 172 bedarfsweise derart gesteuert werden, dass die Wärmesenke 104 und/oder die Kühlkörperabschnitte 108, 114, 124, 158, 166 bedarfsweise kühlbar sind. Überschreitet eine Temperatur der Wärmesenke 104 beispielsweise eine Grenztemperatur, kann die Kühlleistung des Lüfters 172 erhöht werden.
Es versteht sich, dass gemäß nicht dargestellten Ausführungsformen lediglich zwei Leuchtelemente, insbesondere das erste Leuchtelement 108 und das zweite Leuchtelement 112, vorgesehen sein können.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 202, wobei die Beleuchtungsvorrichtung 202 einen gemeinsamen Kühlkörper 230 umfasst. Die Beleuchtungsvorrichtung 202 weist ähnliche Merkmale wie die Beleuchtungsvorrichtung 102 auf. Gleichermaßen umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 202 fünf Leuchtelemente 206, 212, 222, 256, 264 und fünf Kühlkörperabschnitte 208, 214, 224, 258, 266, die thermisch, wie im Zusammenhang mit der Fig. 7 beschrieben, jeweils an eines der fünf Leuchtelemente 206, 212, 222, 256, 264 gekoppelt sind dazu eingerichtet sind, Abwärme des entsprechenden Leuchtelements 206, 212, 222, 256, 264 aufzunehmen. Die Kühlkörperabschnitte 208, 214, 224, 258, 266 sind integral ausgebildet. Insbesondere sind die Kühlkörperabschnitte 208, 214, 224, 258, 266 Teil des gemeinsamen Kühlkörpers 230. Im Unterschied zu der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 202 Einstellelemente 218, 227, 262, 270, die jeweils eine Ausnehmung 220, 228 umfassen, die die Kühlkörperabschnitte 208, 214, 224, 258, 266 voneinander trennt. Insbesondere können die Kühlkörperabschnitte 208, 214, 224, 258, 266 untereinander thermisch entkoppelt sein. Diesbezüglich kann eine Größe der Ausnehmung 220, 228 maßgeblich sein. Diese kann derart vorgesehen sein, dass die Kühlkörperabschnitte 208, 214, 224, 258, 266 thermisch entkoppelt sind.
Der gemeinsame Kühlkörper 230 definiert einen Innenbereich 232, in dem die Leuchtelemente 206, 212, 222, 256, 264 angeordnet sind. Weiterhin sind die in den vorausgegangenen Ausführungsformen beschriebenen optischen Elemente in dem Innenbereich 232 angeordnet.
Je Kühlkörperabschnitt 208, 214, 224, 258, 266 umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 202 einen Abwärmeweg 210, 216, 226, 260, 268, der den entsprechenden Kühlkörperabschnitt 208, 214, 224, 258, 266 thermisch an die Wärmesenke 204 anbindet, sodass die Abwärme der Leuchtelemente 206, 212, 222, 256, 264 über die Abwärmewege 210, 216, 226, 260, 268 abführbar ist. Die Abwärmewege 210, 216, 226, 260, 268 erstrecken sich zumindest teilweise entlang des gemeinsamen Kühlkörpers 230. Der gemeinsame Kühlkörper 230 ist mittels einer Heatpipe 234 thermisch an die Wärmesenke 204 angebunden. Die Abwärmewege 210, 216, 226, 260, 268 erstrecken sich folglich entlang der Heatpipe 234 zu der Wärmesenke 204.
Weiterhin umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 202 einen Lüfter 272, eine optische Schnittstelle 240 und eine Steuerung 231. Bezüglich der Merkmale der Steuerung 231 des Lüfters 272 sei auf die Ausführungsform gemäß Fig. 7 verwiesen. Die darin genannten Merkmale lassen sich analog auf die Ausführungsform gemäß Fig. 8 übertragen.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 302. Die Beleuchtungsvorrichtung 302 ist insbesondere der Beleuchtungsvorrichtung 202 ähnlich und weist ebenso eine optische Schnittstelle 340 auf. Bezüglich im Folgenden nicht näher beschriebener Merkmale sei auf die Beschreibung im Zusammenhang mit Fig. 8 verwiesen. Im Unterschied umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 302 eine Wärmesenke 304, die integral mit einem gemeinsamen Kühlkörper 330 ausgebildet ist. Folglich erstrecken sich Abwärmewege 310, 316, 326, 360, 368 entlang des gemeinsamen Kühlkörpers 330. Durch einen Lüfter 372, der wie bereits erläutert von einer Steuerung 331 gesteuert wird, ist eine Kühlleistung des gemeinsamen Kühlkörpers 330 insbesondere durch Konvektion einstellbar. Weiterhin ist zu erkennen, dass sich Einstellelemente 318, 327, 362, 370, die insbesondere Ausnehmungen 320, 328 umfassen, in ihrer Größe unterscheiden. Durch das Vorsehen größerer Ausnehmungen 320, 328 im Vergleich zu den Ausnehmungen 220, 228 der Fig. 8 ist der durch die Einstellelemente 318, 327, 362, 370 eingestellte Wärmefluss veränderbar. Gemäß der Ausführungsform der Fig. 9 sind die Kühlkörperabschnitte 308, 314, 324, 358, 366 thermisch weitgehend voneinander entkoppelt.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 402 gezeigt, die den Beleuchtungsvorrichtungen 202, 302 in vielen Merkmalen ähnlich ist. Die Beleuchtungsvorrichtung 402 weist eine optische Schnittstelle 440 auf. Im Gegensatz zu den vorherigen Beleuchtungsvorrichtungen 202, 302 ist kein Lüfter 172 vorgesehen. Generell ist das Vorsehen eines Lüfters 172 optional. Auch in den bisher gezeigten Ausführungsformen ist ein Lüfter 172 nicht zwangsläufig notwendig. Man erkennt in Fig. 10, dass sich Einstellelemente 418, 427, 462, 470, die insbesondere Ausnehmungen 420, 428 umfassen, in ihrer Größe unterscheiden. Beispielsweise unterscheidet sich eine Größe der Ausnehmung 420, die den ersten Kühlkörperabschnitt 408 von dem zweiten Kühlkörperabschnitt 414 trennt, von einer Größe der weiteren Ausnehmung 428, die den zweiten Kühlkörperabschnitt 414 von dem dritten Kühlkörperabschnitt 424 trennt. Jede Ausnehmung 420, 428 kann eine individuell auf die fünf Leuchtelemente 406, 412, 422, 456, 464 und/oder Kühlkörperabschnitte 408, 414, 424, 458, 466 abgestimmte Größe haben. Beispielsweise kann die Größe einer der Ausnehmungen 420, 428 derart vorgesehen sein, dass der Wärmefluss zwischen zwei Kühlkörperabschnitten nicht oder nur minimal beeinflussbar ist. Beispielsweise ist in der Fig. 10 zu sehen, dass die weitere Ausnehmung 428, die den dritten Kühlkörperabschnitt 424 von dem fünften Kühlkörperabschnitt 466 trennt, minimal ist, bzw. die weitere Ausnehmung 428 nicht vorhanden ist.
Bezüglich der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 502 mit einer optischen Schnittstelle 540 sei insbesondere auf die Fig. 8 verwiesen. Die Ausführungsform der Fig. 1 1 ist dahingehend unterschiedlich, dass eine Wärmesenke 504 integral mit einem gemeinsamen Kühlkörper 530, wie bezüglich der Ausführungsform der Fig. 10 beschrieben, ausgebildet ist. Zudem umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 502 ein weiteres Merkmal. Zwischen dem vierten Kühlkörperabschnitt 558 und dem ersten Kühlkörperabschnitt 508 ist ein Einstellelement 562 angeordnet, das ein Schaltelement 574 umfasst. Mittels des Einstellelements 562 ist der durch das Einstellelement 562 eingestellte Wärmefluss veränderbar. Außerdem kann der durch das Einstellelement 562 eingestellte Wärmefluss von einer Temperatur des ersten Kühlkörperabschnitts 508, des vierten Kühlkörperabschnitts 558 und/oder der Wärmesenke 504 abhängen. Zudem kann das Einstellelement 562 unterhalb einer ersten Temperatur zumindest einen ersten Einstellzustand definieren, in dem ein größerer Wärmefluss eingestellt ist, und oberhalb einer zweiten Temperatur zumindest einen zweiten Einstellzustand definieren, in dem ein kleinerer Wärmefluss eingestellt ist. Erreicht beispielsweise der erste Kühlkörperabschnitt 508 die zweite Temperatur, schaltet das Einstellelement 562, insbesondere das Schaltelement 574, auf den zweiten Einstellzustand, wodurch ein kleinerer Wärmefluss einstellbar ist. Die erste Temperatur und/oder die zweite Temperatur kann beispielsweise als Schalttemperatur definiert sein. Das Schaltelement 574 ist dazu eingerichtet, bei der Schalttemperatur selbsttätig zu schalten. Dies ist dadurch erreicht, dass gemäß dieser Ausführungsform das Schaltelement 574 ein Temperaturschaltelement, insbesondere ein Bimetallelement, umfasst.
Alternativ oder zusätzlich kann das Einstellelement 562 fremdbetätigt schaltbar ausgebildet sein (nicht dargestellt). Die Steuerung 531 kann dazu eingerichtet sein, das Einstellelement 562 zu schalten. Insbesondere kann die Steuerung 531 dazu eingerichtet sein, das Einstellelement 562 bei dem Erreichen einer Schalttemperatur zu schalten, wobei die Schalttemperatur dazu geeignet ist, einen Wärmefluss derart zu verändern, dass beispielsweise ein viertes Leuchtelement 556 eine Betriebstemperatur erreicht und/oder hält.
Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 602, wobei diese sich lediglich durch ein Einstellelement 662, das zwischen einem ersten Kühlkörperabschnitt 608 und einem vierten Kühlkörperabschnitt 658 angeordnet ist, von der Ausführungsform der Fig. 1 1 unterscheidet. Beispielhaft weist die Beleuchtungsvorrichtung 602 einen gemeinsamen Kühlkörper 630 und eine optische Schnittstelle 640 auf. Die Beleuchtungsvorrichtung 602, insbesondere das Einstellelement 662, umfasst eine Wärmebrücke 676, die wahlweise zwischen den ersten Kühlkörperabschnitt 608 und den vierten Kühlkörperabschnitt 658 einbringbar ist. Dadurch ist der durch das Einstellelement 662 eingestellte Wärmefluss veränderbar. Zudem umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 602 eine Steuerung 631 , die dazu eingerichtet ist, einen Einbringzustand der Wärmebrücke 676 zu steuern. Beispielsweise kann durch den Einbringzustand der Wärmefluss derart einstellbar sein, dass eine Betriebstemperatur eines vierten Leuchtmittels 656 anwendungsspezifisch einstellbar und/oder haltbar ist. Durch den Einbringzustand ist insbesondere eine Größe einer Ausnehmung 628, die den ersten Kühlkörperabschnitt 608 von dem vierten Kühlkörperabschnitt 658 trennt, einstellbar. Eine der Wärmebrücke 676 in der Funktion gleiche Wärmebrücke kann mit jeder hierin beschriebenen Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Ausnehmung umfasst, kombiniert werden.
Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 702 mit einer optischen Schnittstelle 740. Diese weist eine große Ähnlichkeit zu der in der Fig. 7 gezeigten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 102 aus. Unterschiedlich ist, dass die Beleuchtungsvorrichtung 702 eine Wärmesenke 704 umfasst, die mehrteilig ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Wärmesenke je Leuchtelement 706, 712, 722, 756, 764 ein Teil, beziehungsweise einen Abschnitt. Dementsprechend ist die Wärmesenke 704 fünfteilig ausgebildet. Je Teil der Wärmesenke 704 umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 702 einen Lüfter 772. Die Lüfter 772 sind jeweils einem Teil der Wärmesenke 704 zugeordnet und dazu eingerichtet, den zugeordneten Teil der Wärmesenke 704 thermisch zu beeinflussen. Insbesondere ist eine Steuerung 731 dazu eingerichtet, jeden der Lüfter 772 individuell zu steuern. Dadurch kann eine Betriebstemperatur jedes der Leuchtelemente 706, 712, 722, 756, 764 individuell einstellbar sein. Insbesondere kann eine Temperatur jedes der Leuchtelemente 706, 712, 722, 756, 764 einstellbar sein.
Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 802, die sich lediglich geringfügig von der Beleuchtungsvorrichtung 702 unterscheidet. Die Beleuchtungsvorrichtung 802 umfasst im vorliegenden Fall eine optische Schnittstelle 840. Die Beleuchtungsvorrichtung 802 umfasst eine Wärmesenke 804, die fünfteilig ausgebildet ist, und im Unterschied zu der Beleuchtungsvorrichtung 702 lediglich einen Lüfter 872. Der Lüfter 872 ist für die thermische Beeinflussung, insbesondere für die Lüftung, aller Teile der Wärmesenke 804 vorgesehen.
Bezugszeichenliste
10 Bildgebungsvorrichtung
12 Beleuchtungsvorrichtung
14 Bildgebungsinstrument
16 optische Schnittstelle
20 Leuchtelement
22 Leuchtelement
24 Leuchtelement
26 Leuchtelement
28 Leuchtelement
30 Strahlkombinierer
32 Strahlkombinierer
34 Eingangsseite
36 Eingangsseite
37 Eingangsseite
38 Eingangsseite
40 Eingangsseite
41 Eingangsseite
42 Ausgangsseite
44 Ausgangsseite
54 gemeinsamer optischer Pfad
56 lichtemittierende Fläche
58 lichtemittierende Fläche
60 lichtemittierende Fläche
62 lichtemittierende Fläche
64 lichtemittierende Fläche
74 Anzeigeeinheit
78 Linse
79 Linse
80 Linse
81 Linse
82 Linse
83 Linse
84 Transmissionsspektrum
85 Transmissionsspektrum
86 Transmissionsspektrum
87 Transmissionsspektrum
90 Spiegel 2 Spiegel 4 Spiegel 6 Spiegel
102 Beleuchtungsvorrichtung
104 Wärmesenke
106 erstes Leuchtelement
108 erster Kühlkörperabschnitt
110 erster Abwärmeweg
112 zweites Leuchtelement
114 zweiter Kühlkörperabschnitt
116 zweiter Abwärmeweg
118 Einstellelement
122 drittes Leuchtelement
124 dritter Kühlkörperabschnitt
126 dritter Abwärmeweg
127 weiteres Einstellelement
131 Steuerung
134 Heatpipe
136 Wärmebrücke
140 optische Schnittstelle
156 viertes Leuchtelement
158 vierter Kühlkörperabschnitt
160 vierter Abwärmeweg
162 weiteres Einstellelement
164 fünftes Leuchtelement
166 fünfter Kühlkörperabschnitt
168 fünfter Abwärmeweg
170 weiteres Einstellelement
172 Lüfter
202 Beleuchtungsvorrichtung
204 Wärmesenke
206 Leuchtelement
208 Kühlkörperabschnitt
210 Abwärmeweg
212 Leuchtelement
214 Kühlkörperabschnitt
216 Abwärmeweg
218 Einstellelement
220 Ausnehmung 222 Leuchtelement
224 Kühlkörperabschnitt
226 Abwärmeweg
228 Ausnehmung
230 Kühlkörper
231 Steuerung
232 Innenbereich
234 Heatpipe
240 Schnittstelle
242 Abszisse
244 Ordinate
246 Kurve
247 Maxima
248 Maxima
249 Maxima
250 Kurve
252 Kurve
254 Abhängigkeit
256 Leuchtelement
258 Kühlkörperabschnitt
260 Abwärmeweg
262 Einstellelement
264 Leuchtelement
266 Kühlkörperabschnitt
268 Abwärmeweg
270 Einstellelement
272 Lüfter
302 Beleuchtungsvorrichtung
304 Wärmesenke
308 Kühlkörperabschnitt
310 Abwärmeweg
314 Kühlkörperabschnitt
316 Abwärmeweg
318 Einstellelement
320 Ausnehmung
324 Kühlkörperabschnitt
326 Abwärmeweg
327 Einstellelement
328 Ausnehmung
330 Kühlkörper 331 Steuerung
340 optische Schnittstelle
360 Abwärmeweg
362 Einstellelement
366 Kühlkörperabschnitt
368 Abwärmeweg
370 Einstellelement
372 Lüfter
402 Beleuchtungsvorrichtung
406 Leuchtelement
412 Leuchtelement
414 Kühlkörperabschnitt
418 Einstellelement
420 Ausnehmung
422 Leuchtelement
424 Kühlkörperabschnitt
427 Einstellelement
428 Ausnehmung
431 Steuerung
440 optische Schnittstelle
456 Leuchtelement
458 Kühlkörperabschnitt
462 Einstellelement
464 Leuchtelement
466 Kühlkörperabschnitt
470 Einstellelement
502 Beleuchtungsvorrichtung
504 Wärmesenke
508 Kühlkörperabschnitt
531 Steuerung
540 optische Schnittstelle
556 Leuchtelement
558 Kühlkörperabschnitt
562 Einstellelement
574 Schaltelement
602 Beleuchtungsvorrichtung
604 Wärmesenke
608 Kühlkörperabschnitt
630 Kühlkörper
631 Steuerung 640 optische Schnittstelle
656 Leuchtelement
662 Einstellelement
676 Wärmebrücke 702 Beleuchtungsvorrichtung
704 Wärmesenke
706 Leuchtelement
712 Leuchtelement
722 Leuchtelement 731 Steuerung
740 optische Schnittstelle
756 Leuchtelement
772 Lüfter
802 Beleuchtungsvorrichtung 804 Wärmesenke
840 optische Schnittstelle
872 Lüfter

Claims

Ansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 302; 402; 502; 602; 702; 802), insbesondere zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht für ein medizinisches Bildgebungsinstrument (14) wie ein Endoskop, umfassend: wenigstens eine Wärmesenke (104; 204; 304; 504; 604; 704; 804); wenigstens ein erstes Leuchtelement (106; 206; 406; 706); wenigstens einen ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608), der thermisch an das erste Leuchtelement (106; 206;406;706) gekoppelt und der dazu eingerichtet ist, Abwärme des ersten Leuchtelements (106) aufzunehmen; wenigstens einen ersten Abwärmeweg (1 10; 210; 310), der den ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608) thermisch an die Wärmesenke (104; 204; 304;504; 604; 704; 804) anbindet, sodass die Abwärme des ersten Leuchtelements (106; 206;406;706) über den ersten Abwärmeweg (110; 210; 310) abführbar ist; wenigstens ein zweites Leuchtelement (1 12; 212; 412; 712); wenigstens einen zweiten Kühlkörperabschnitt (114; 214; 314; 414), der thermisch an das zweite Leuchtelement (1 12; 212; 412; 712) gekoppelt und der dazu eingerichtet ist, Abwärme des zweiten Leuchtelements (112; 212; 412; 712) aufzunehmen; wenigstens einen zweiten Abwärmeweg (1 16; 216; 316), der den zweiten Kühlkörperabschnitt (1 14; 214; 314; 414) thermisch an die Wärmesenke (104; 204; 304;504; 604; 704; 804) anbindet, sodass die Abwärme des zweiten Leuchtelements (1 12; 212; 412; 712) über den zweiten Abwärmeweg (1 16; 216; 316) abführbar ist; und wenigstens ein Einstellelement (118; 218; 318; 418), das zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608) und dem zweiten Kühlkörperabschnitt (1 14; 214; 314; 414) angeordnet und das dazu eingerichtet ist, einen Wärmefluss von dem ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608) zu dem zweiten Kühlkörperabschnitt (1 14; 214; 314; 414) einzustellen.
2. Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 302; 402; 502; 602; 702; 802) nach Anspruch 1 , wobei das Einstellelement (1 18; 218; 318; 418) den Wärmefluss von dem ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608) zu dem zweiten Kühlkörperabschnitt (1 14; 214; 314; 414) derart einstellt, dass der erste Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608) von dem zweiten Kühlkörperabschnitt (114; 214; 314; 414) thermisch weitgehend entkoppelt ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 302; 402; 502; 602) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Kühlkörperabschnitt (108; 208; 308; 408; 508; 608) und der zweite Kühlkörperabschnitt (1 14; 214; 314; 414) integral ausgebildet sind.
4. Beleuchtungsvorrichtung (202; 302; 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einstellelement (218; 318; 418) eine Ausnehmung (220; 320; 420) umfasst, die den ersten Kühlkörperabschnitt (208; 308; 408) von dem zweiten Kühlkörperabschnitt (214; 314; 414) trennt.
5. Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: wenigstens ein drittes Leuchtelement (122; 222; 422); wenigstens einen dritten Kühlkörperabschnitt (124; 224; 424), der thermisch an das dritte Leuchtelement (122; 222; 422) gekoppelt und der dazu eingerichtet ist, Abwärme des dritten Leuchtelements (122; 222; 422) aufzunehmen; wenigstens einen dritten Abwärmeweg (126; 226), der den dritten Kühlkörperabschnitt (124; 224; 424) thermisch an die Wärmesenke (104; 204) anbindet, sodass die Abwärme des dritten Leuchtelements (122; 222; 422) über den dritten Abwärmeweg (126; 226) abführbar ist; und wenigstens ein weiteres Einstellelement (127; 227; 427), das zwischen dem zweiten Kühlkörperabschnitt (114; 214; 414) und dem dritten Kühlkörperabschnitt (124; 224; 424) angeordnet und das dazu eingerichtet ist, einen Wärmefluss von dem zweiten Kühlkörperabschnitt (114; 214; 414) zu dem dritten Kühlkörperabschnitt (124; 224; 424) derart einzustellen, dass dieser sich von dem Wärmefluss zwischen dem ersten Kühlkörperabschnitt (108; 208; 408) und dem zweiten Kühlkörperabschnitt (114; 214; 414) unterscheidet.
6. Beleuchtungsvorrichtung (202; 402) nach Anspruch 4 und 5, wobei das weitere Einstellelement (227; 427) eine weitere Ausnehmung (228; 428) umfasst, die den zweiten Kühlkörperabschnitt (214; 414) von dem dritten Kühlkörperabschnitt (224; 424) trennt, wobei sich eine Größe der Ausnehmung (220; 420) von einer Größe der weiteren Ausnehmung (228; 428) unterscheidet.
7. Beleuchtungsvorrichtung (202; 302) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen gemeinsamen Kühlkörper (230; 330), wobei der erste
Kühlkörperabschnitt (208; 308) und der zweite Kühlkörperabschnitt (216; 316) Teil des gemeinsamen Kühlkörpers (230; 330) sind.
8. Beleuchtungsvorrichtung (202) nach Anspruch 7, wobei der gemeinsame Kühlkörper (230) einen Innenbereich (232) definiert, in dem das erste Leuchtelement (206) und das zweite Leuchtelement (216) angeordnet sind.
9. Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 302; 402; 502; 602; 702; 802) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Steuerung (131 ), die dazu eingerichtet ist, in einem Vorwärmmodus zumindest eines der Leuchtelemente (106, 1 16, 122) zu einem Vorwärmen zu aktivieren, um mittels dessen Abwärme ein anderes der Leuchtelemente (106, 1 16, 122) auf dessen Betriebstemperatur vorzuwärmen.
10. Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 302; 402; 502; 602; 702; 802) nach Anspruch 9, wobei die Steuerung (131 ) dazu eingerichtet ist, einen Betrieb in einem Normalbetriebsmodus zu verhindern, bis durch das Vorwärmen die Betriebstemperatur erreicht ist.
11 . Beleuchtungsvorrichtung (102; 502; 602) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der durch das Einstellelement (118; 562; 662) eingestellte Wärmefluss veränderbar ist.
12. Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 302; 402; 502; 602; 702; 802) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der durch das Einstellelement (118; 218; 318; 418) eingestellte Wärmefluss von einer Temperatur des ersten Kühlkörperabschnitts (108; 208; 308; 408), des zweiten Kühlkörperabschnitts (1 14; 214; 314; 414) und/oder der Wärmesenke (104;
204; 304) abhängt.
13. Beleuchtungsvorrichtung (102; 502) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einstellelement (1 18; 562) unterhalb einer ersten Temperatur zumindest einen ersten Einstellzustand definiert, in dem ein größerer Wärmefluss eingestellt ist, und oberhalb einer zweiten Temperatur zumindest einen zweiten Einstellzustand definiert, in dem ein kleinerer Wärmefluss eingestellt ist.
14. Beleuchtungsvorrichtung (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einstellelement (1 18) zumindest eine Heatpipe (134) umfasst.
15. Beleuchtungsvorrichtung (602) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einstellelement (662) zumindest eine Wärmebrücke (676) umfasst, die wahlweise zwischen den ersten Kühlkörperabschnitt (608) und den zweiten Kühlkörperabschnitt (658) einbringbar ist.
16. Bildgebungsvorrichtung (10), umfassend: eine Beleuchtungsvorrichtung (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und ein Bildgebungsinstrument (14), das mit der Beleuchtungsvorrichtung (102) verbindbar ist.
17. Verfahren zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung (102; 202; 302; 402; 502;
602; 702; 802) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und/oder zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung (10) nach Anspruch 16.
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