JP2004207237A - 照明装置及びその使用方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、重複ゾーンにおける縮小された照明のゾーンを検出するように構成された検出器手段；及び検出器手段が縮小された照明のゾーンを検出したときに第２の照明モジュールからの光束を増大するように構成された制御手段を含む照明装置を提供することをその課題とする。
【解決手段】 照光フィールド（４）を照明する照明装置は、第１及び第２の照明モジュール（１６）を有している光源（１２）を備える。照明モジュール（１６）は、照光フィールドの照光ドメイン（３０）を照明するように構成される。照光ドメイン（３０）は、重複ゾーン（３２）を形成し、かつ各照明モジュール（１６）は、重複ボリューム（４２）を規定する。装置は、重複ゾーン（３２）における縮小された照明のゾーンを検出するように構成された検出器手段（２４）と、検出器手段（２４）が縮小された照明のゾーンを検出したときに第２の照明モジュール（１６）からの光束を増加するように構成された制御手段（１８、２２）とを含む。本発明は、手術室で用いられる照明装置に適用可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照光フィールド、特に、医師のための手術フィールドを照明するための照明装置に関し、装置は、第１及び第２の照明モジュールを有する光源を備えている種類のものであり、該照明モジュールは、照光フィールドの対応する第１及び第２の照光ドメインを照明するように構成され、該照光ドメインは、重複ゾーンを形成するように少なくとも部分的に重複し、かつ各照明モジュールは、重複ゾーンと重複ゾーンに向けて光を照射する発光モジュールの表面との間に拡がっている重複ボリュームを規定する。
それは、手術室における手術フィールドを照明する装置に特に適用される。
手術室における照明装置は、既知である。係る装置は、その光ビームが手術フィールドの方向に指向される光源を備えている。
外科医の頭のような、障害物が光源から照光フィールドまでの光の経路を妨げるときに、影が発生して、それによって照明の質を低減し、それはエルゴノミクではない。
本発明の目的は、その欠点を軽減しかつよりエルゴノミクな照明装置を提案することにある。
この目的に対して、本発明は、重複ゾーンにおける縮小された照明のゾーンを検出するように構成された検出器手段；及び検出器手段が縮小された照明のゾーンを検出したときに第２の照明モジュールからの光束を増大するように構成された制御手段を含むことを特徴とする、上記した種類の照明装置を提供する。
他の実施形態では、本発明は、以下の特徴の一つ以上を含む。
光源は、照明の決定レベルで重複ゾーンを照明するように構成され、かつ制御手段は、重複ゾーンの照明のレベルが決定レベルに等しくなるように前記第２の照明モジュールからの光束を増大するように構成される。
検出器手段は、第１の照明モジュールの重複ボリュームにおける障害物によって生成されかつ重複ゾーン内に少なくとも部分的に配置される影ゾーンを検出するように構成され、制御手段は、決定された比によって第２の照明モジュールからの光束を増大するように構成され、決定された比は、重複ゾーンの領域に対する影ゾーンの領域の比に等しい。
制御手段は、光を減少する手段を備え、かつ検出器手段が縮小された照明のゾーンを検出したときに第１の照明モジュールからの光束を減少するように構成される。
第１及び第２の照明モジュールは、それぞれ同一のスペクトル成分を有している光を照射するように構成される。
照明モジュールの少なくとも一つは、発光ダイオードを備えている。
照明モジュールの少なくとも一つは、異なる色の光を照射するように構成されている少なくとも二つの発光ダイオードを有する複数の発光ダイオードを備え、かつ制御手段は、各照明モジュールに関連付けられた制御部を備え、制御部は、色及び強度を表わしている所与の参照値の関数として照明モジュールの発光ダイオードのそれぞれによって照射された個々の光束レベルを調整するように構成される。
光源は、それぞれが複数の発光ダイオードを備えている複数の照明モジュールを備え、制御手段は、照明モジュールのそれぞれに対する光の色及び強度を表わしている個々の参照値を生成するように構成された中央部を備え、かつ各制御部は、色及び強度に対する前記参照値を受け取ることができるように前記中央部に接続される。
少なくとも一つの照明モジュールは、欠陥発光ダイオードを検出する検出器手段を備え、かつ装置は、欠陥発光ダイオードの欠陥を補償する手段を更に備える。
補償手段は、欠陥発光ダイオードの色以外の色の光を照射する発光ダイオードからの光束を減少するように構成された手段を備える；
照明モジュールは、欠陥発光ダイオードの色に等しい色の少なくとも一つの他の発光ダイオードを備え、かつ補償手段は、欠陥発光ダイオードと同じ色を有している発光ダイオードからの光束を増大するように構成される。
光源の演色評価数（ＣＲＩ）は、少なくとも９０である。
本発明は、医者が処置を行うフィールドを照明するために上記で特定したような装置の使用を提供する。
図１は、全体的参照番号２を想定して、本発明の照明設備を示す。
設備は、水平照光面Ｐ-Ｐに拡張している照光フィールド４を照明するように設計される。特に、照光フィールド４は、医者６が手術室で患者８を処置するフィールドである。
設備２は、複数の照明素子１４によって構成された光源１２を含んでいる筐体１０を備えている。本実施例では、設備１２は、図２に示すように、それぞれが４行からなる５列に配列された２０個の照明素子１４のマトリックスを備えている。第１の行の５つの照明素子１４を図１に見ることができる。
各照明素子１４は、照明モジュール１６、照明モジュール１６に関連付けられた制御部１８、及び光素子２０を備えている。
また、設備２は、中央部２２、障害物を検出する手段２４及び電源２６を備えている。
図３に示すように、各照明モジュール１６は、３×３マトリックスに配置された９個の発光ダイオード（ＬＥＤｓ）２８を備えている。照明モジュール１６は、平面Ｐ-Ｐに並行な平面Ｅ-Ｅに配置される。各ＬＥＤの光照射方向は、平面Ｅ-Ｅに垂直である。各照明モジュール１６は、少なくとも赤ＬＥＤ（Ｒ）、緑ＬＥＤ（Ｇ）、橙ＬＥＤ（Ｏ）、及び白ＬＥＤ（Ｗ）を備えている。図示した例では、各照明モジュール１６は、３個の赤ＬＥＤｓ２８、２個の緑ＬＥＤｓ２８、１個の橙ＬＥＤ２８、及び３個の白ＬＥＤｓ２８を備えている。それゆえに、赤ＬＥＤ対緑ＬＥＤ対橙ＬＥＤ対白ＬＥＤの比は、３：２：１：３である。
ＬＥＤｓ２８のそれぞれの照射スペクトル最大は、以下の範囲の一つに存在するのが好ましい：
赤ＬＥＤ：６４５ナノメートル（ｎｍ）〜６６０ｎｍ
緑ＬＥＤ：５１３ｎｍ〜５２８ｎｍ
橙ＬＥＤ：５９２ｎｍ〜５９７ｎｍ
白ＬＥＤ：４６０ｎｍ〜４７０ｎｍ。
照明モジュール１６は、全て同一であるのが好ましい。照明モジュールのＬＥＤｓ２８は、照明モジュール１６の演色評価数（ＣＲＩ）が９０よりも大きいように選択され、それにより患者組織の色が実体に近いように表わされることを確実にする。
各照明モジュールは、照光フィールド４内に配置されかつ照光フィールド４の領域の部分によって構成される、所定の照光ドメイン３０を照明するように構成される。
照明モジュール１６は、重複ゾーン３２（図４参照）を形成するように二つの隣接する照明モジュール１６の照光ドメイン３０が部分的に重複するように配列される。二つの隣接する照光ドメイン３０は、照光フィールド１４の各位置が、照光ドメイン３０（図１参照）の大きさの半分の幅を有する照光フィールドのマージナル・ゾーン３４の例外を伴って、二つの照明モジュール１６から光を受け取るように、それらの各領域の半分以上で重複する。
例として、図４は、重複ゾーン３２を形成している２つの照明モジュール１６の照光ドメイン３０を示す。
また、図４は、医者６の頭によって生成された影ドメイン３６も示す。影ドメイン３６は、重複ゾーン３２の中に拡張し、その中に影ゾーン３８を形成する。
各照明モジュール１６は、光のボリューム４０（図１参照）、特にこの場合には、照光ドメインの方向に光を照射している照明モジュール１６の光照射面と、対応している照光ドメイン３０との間に拡張している、光の切頭角錐を照射するように構成される。また、各光ボリューム４０は、重複ゾーンの方向に光を照射する照明モジュール１６の光照射面と対応する重複ゾーン３２との間に拡張している少なくとも一つの重複ボリューム４２を画定する。
光素子２０は、各照明モジュール１６からの光線の経路に配置される。例として、これらの光素子２０は、レンズであり、かつそれらは、各照明モジュール１６によって照射された光が平面Ｐ-Ｐにおいて一様なスペクトル成分を有するように、照光平面Ｐ-Ｐの方向に照射された光を集束させるように構成される。
図３に示すように、制御部２８のそれぞれは、９つの電源回線５２により関連照明モジュール１６のＬＥＤｓ２８のそれぞれに個別に接続される電流調整器５０を備えている。電流調整器５０は、電源回線５４によって電源２６に接続される。電流調整器５０によって運ばれた入力５６は、ＬＥＤｓ２８のそれぞれを通過する電流を個別に調整できるようにし、それによりＬＥＤｓ２８のそれぞれによって照射された光束のレベルを決定する。
また、制御部１８は、例えば、照明モジュール１６によって照射される光に対する参照色及び強度値を受け取るための色及び強度入力６０を有している、マイクロコントローラによって構成されうる、計算部５８を備えている。計算部５８からの出力６２は、接続回線によって電流調整器５０の入力５６に接続される。計算部５８は、照明モジュール１６のＬＥＤｓ２８のそれぞれに対する参照電流を計算するために参照値に応答しかつ電流調整器５０に個別にこれらの電流の値を供給するように構成されている。
入力６０は、中央部２２に接続回線６６によって接続される。制御部１８のそれぞれは、それゆえに中央部２２によって送られたデータの関数として関連照明モジュールの９つのＬＥＤｓ２８から照射された光における光束を調整するように構成される。
また、照明素子１４は、関連照明モジュール１６における欠陥ＬＥＤ２８を検出するように構成された、故障を検出する手段７０を含む。これらの手段７０は、例えば、ＬＥＤｓ２８のそれぞれを実際に通過する電流を検出するように構成されかつ接続回線７６を介して計算部２８の入力７４に接続された電流センサのブロック７２によって構成される。
また、計算部５８は、接続回線８０によって中央部２２に接続された出力７８を有する。中央部２２は、プロセッサ８２、及びオペレーティング・パラメータと一緒に、照明設備２を動作するためのソフトウェアを記憶するメモリ８４を備えているコンピュータによって構成される。コンピュータは、画面の形式のディスプレイ手段８６、及び、例えば、キーボードの形式のデータ入力手段８８に接続される。
入力手段８８は、ユーザが（照明の）光の全体的な色（総合色）及び光の全体的な強度（総合強度）を表わしているか、または色の温度を表わしている参照値を入力できるようにする。
障害物を検出する手段２４は、接続回線９２を介してコンピュータに接続される電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ９０を備えている。変形において、障害物の存在を検出するあらゆる他の手段、例えば、近接検出器を用いることができる。ＣＣＤカメラ９０の視界は、照光フィールド４の方向に指向され、かつそれは、その画像をピックアップできる。接続回線９２は、コンピュータにピックアップされたときに画像を送信するように構成される。
本発明の設備は、以下のように動作する。
最初に、ユーザは、光に対する所望の色及び強度を表わしている値をキー・インするためにキーボードを使用する。これらの値は、強度に対する全体的な参照値（総合参照値）及び色に対する全体的な参照値（総合参照値）としてプロセッサ８２によってメモリ８４に記憶される。
照明ボリューム４０において障害物が見出されないときには、個々の参照値は、変調なしで制御部のそれぞれに送信される。換言すると、照明素子１４のそれぞれは、色温度、強度に対して同じ参照値を受け取り、かつＬＥＤｓ２８のそれぞれに対して相対強度分布を受け取る。
次いで、色及び強度参照値は、計算部５８によってＬＥＤｓ２８のそれぞれに対する電流値に変換される。
参照値が照明素子１４のそれぞれに対して同一であると仮定すると、これらの素子１４のそれぞれは、同一の光束を照射する。それゆえに、照光フィ−ルド１４は、一様に照明される。
次いで、ＣＣＤカメラ９０によってピックアップされた画像は、実質的に一様な強度を表わす。
ＣＣＤカメラの代わりに近接検出器が用いられるならば、検出器は、障害物の領域を評価する。
医者６の頭のような、障害物が照明モジュール１６の一つの重複ボリューム４２に入るときには、それは、照光フィールド４の影ゾーン３８の原因となり、照明の質を低下させる。
従って、ＣＣＤカメラ９０によってピックアップされた画像は、影ゾーン３８に対応するゾーンで強度が減少する。中央部２８は、ＣＣＤカメラ９０によってピックアップされた画像を評価しかつ強度におけるこの減少を観察する。従って、中央部は、どのモジュール１６が、影ゾーン３８が配置される重複ゾーンを照明することに寄与しているかを決定しかつまたどの照明モジュール１６がその照明ボリューム４０に配置された障害物を有するかを決定する。
この目的に対して、ＣＣＤカメラ９０によってピックアップされた画像は、それぞれが照明モジュール１６に対応する、多数の画像素子に更に細分される。
一度障害物が観察されたならば、中央部２２は、それらの照明ボリューム４０に配置された障害物を有している照明モジュール１６を除いて、より暗くなった重複ゾーン３２を照明することに寄与する照明モジュールに対する強度参照値を漸進的に増大する。この増大は、影ゾーン３２における光強度が強度に対する参照値に一致する強度に対応する値に達するまで光束が十分になるまで継続される。
変形において、強度参照値は、決定比によって増大され、この決定比は、重複ゾーン３２の領域に対する影ゾーン３８の領域の比に等しいものである。
それゆえに、影ゾーンの光強度が増大されかつ可視性が改善される。
照明モジュール１６のＬＥＤｓ２８の一つが欠陥である場合には、制御部１８は、センサ７２によりこの欠陥を観察し、かつそれは、照明モジュール１６によって照射されるその色の光束における減少を補償するように、同じモジュールで同じ色を有している他のＬＥＤｓ２８によって運ばれる電流を増大する。
変形では、制御部１８は、モジュールによって照射された光の色が参照色に対応するように、欠陥ＬＥＤｓ２８の色以外の色であるＬＥＤｓ２８によって照射された光強度を減少する。それゆえに、照明色に対する局所変調による照明における外乱が回避される。
変形では、中央部２２は、また、その重複ボリューム４２に配置された障害物を有している照明素子１４に対する強度参照値を減少する。これは、設備のエネルギー消費を低減する。
図示していない変形では、共通重複ゾーン３２を照明するように構成される二つの照明モジュール１６は、別の重複ゾーン３２を照明するように構成された少なくとも一つの照明モジュール１６によって互いに分離される。それゆえに、二つのモジュール１６は、それらの照明ボリューム３２が少しだけ重複するように離間される。それゆえに、照明モジュール１６の一つの重複ボリューム４２に入ってくる障害物は、他の照明モジュール１６の照明ボリューム４０にほとんど入り込まない。それゆえに、この他のモジュール１６は、重複ゾーン３２における照明を維持するためによりよく配置される。
図１は、本発明の照明設備の概略側面図である。 図１のＩＩ-ＩＩに沿った視点から見た一組の照明素子の図である。 本発明の照明素子の図である。 図１のＩＶ-ＩＶに沿った視点から見た照光フィールドの部分の図である。
符号の説明
２ 照明設備
４ 照光フィールド
６ 医者
８ 患者
１０ 筐体
１２ 光源
１４ 照明素子
１６ 照明モジュール
１８ 制御手段
２０ 光素子
２２ 中央部
２４ 検出器手段
２６ 電源
３０ 照光ドメイン
３２ 重複ゾーン
３４ マージナル・ゾーン
４０ 光ボリューム
４２ 重複ボリューム
６６ 接続回線
８０ 接続回線
８２ プロセッサ
８４ メモリ
８６ ディスプレイ手段
８８ データ入力手段
９０ ＣＣＤカメラ
９２ 接続回線

Claims (13)

  1. 照光フィールド、特に医者のための手術フィールドを照明する照明装置であり、該装置は、第１及び第２の照明モジュールを有する光源を備えている種類のものであり、該照明モジュールは、前記照光フィールドの対応する第１及び第２の照光ドメインを照明するように構成され、該照光ドメインは、重複ゾーンを形成するように少なくとも部分的に重複し、かつ各照明モジュールは、重複ゾーンと該重複ゾーンの方向に光を照射する発光モジュールの表面との間に拡張している重複ボリュームを規定する、該照明装置であって、
    重複ゾーンの縮小された照明のゾーンを検出するように構成された検出器手段と、及び
    前記検出器手段が縮小された照明のゾーンを検出したときに前記第２の照明モジュールからの光束を増大するように構成された制御手段と
    を含むことを特徴とする。
  2. 前記光源は、所定レベルの照明で前記重複ゾーンを照明するように構成されることを特徴とし、かつ前記制御手段は、ように前記重複ゾーンの照明のレベルが前記決定されたレベルに等しいように前記第２の照明モジュールからの前記光束を増大するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記検出器手段は、前記第１の照明モジュールの前記重複ボリュームにおける障害物によって生成されかつ前記重複ゾーン内に少なくとも部分的に配置される影ゾーンを検出するように構成されることを特徴とし、前記制御手段は、決定された比によって前記第２の照明モジュールからの前記光束を増大するように構成されることを特徴とし、かつ前記決定された比は、前記重複ゾーンの領域に対する前記影ゾーンの領域の比に等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
  4. 前記制御手段は、光を減少する手段を備え、かつ前記検出器手段が縮小された照明のゾーンを検出したときに前記第１の照明モジュールからの前記光束を減少するように構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
  5. 前記第１及び第２の照明モジュールは、それぞれ同一のスペクトル成分を有している光を照射するように構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
  6. 前記照明モジュールの少なくとも一つは、発光ダイオードを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
  7. 前記照明モジュールの少なくとも一つは、異なる色の光を照射するように構成されている少なくとも二つの発光ダイオードを有する複数の発光ダイオードを備えることを特徴とし、かつ前記制御手段は、各照明モジュールに関連付けられた制御部を備え、前記制御部は、色及び強度を表わしている所与の参照値の関数として照明モジュールの発光ダイオードのそれぞれによって照射された個々の光束レベルを調整するように構成されることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
  8. 前記光源は、それぞれが複数の発光ダイオードを備えている複数の照明モジュールを備えることを特徴とし、前記制御手段は、照明モジュールのそれぞれに対する光の色及び強度を表わしている個々の参照値を生成するように構成された中央部を備えることを特徴とし、かつ各制御部は、色及び強度に対する前記参照値を受け取ることができるように前記中央部に接続されることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
  9. 少なくとも一つの照明モジュールは、欠陥発光ダイオードを検出する検出器手段を備えることを特徴とし、かつ前記装置は、欠陥発光ダイオードの欠陥を補償する手段を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
  10. 前記補償手段は、前記欠陥発光ダイオードの色以外の色の光を照射する前記発光ダイオードからの前記光束を減少するように構成された手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
  11. 前記照明モジュールは、前記欠陥発光ダイオードの色に等しい色の少なくとも一つの他の発光ダイオードを備えることを特徴とし、かつ前記補償手段は、前記欠陥発光ダイオードと同じ色を有している前記発光ダイオードからの前記光束を増大するように構成されることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
  12. 前記光源の演色評価数（ＣＲＩ）は、少なくとも９０であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の照明装置。
  13. 医者の介在のフィールドを照明するために請求項１〜１２のいずれか一項に記載の照明装置の使用。
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