專利名稱：特別用于醫(yī)學用途的頭燈/攝影單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及特別用于醫(yī)學用途的頭燈/攝影單元。
背景技術：
在許多領域中都使用頭燈，它可以被戴在前額束帶或帽子或頭盔上。舉例的話，則要提到在采礦業(yè)以及醫(yī)學，特別是外科方面的應用。此外這樣的頭燈還可以在裝配工作中得到應用。上邊的列舉當然是不完全的。
頭燈有以下的優(yōu)點，它可照亮佩帶者觀看的區(qū)域，如果沒有頭燈就需要靜止的聚光燈或手中持執(zhí)的燈。
另一方面，在醫(yī)學技術中-也在其他領域中-一段時間以來采用了加強的文件匯編系統(tǒng)。這種系統(tǒng)用于可能需要擔保的情況下的文件匯編以及其他的ISO-證明。在手術時，就這樣的文件匯編系統(tǒng)來說，通常使用攝像機，用攝像機借助錄像帶把手術過程錄下來。根據現(xiàn)有技術，這種攝像機被安置在例如手術照明的中心或手術臺上方的其他位置。這樣安置攝像機不利的是，真正的手術操作區(qū)域經常被做手術的醫(yī)生或輔助人員遮擋。
當攝像機不是處在手術燈的中心旁邊或中心位置時。由于在圖像范圍內有手術人員等造成的陰影而產生問題。
類似的問題也會產生在使用固定攝像機的其他的使用場合。
另一方面，使用活動攝像機的操作費用是昂貴的，并且通常需要一個專門負責攝像的操作人員。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種攝像機的設置方案，這種設置方案把對作業(yè)區(qū)域和特別是手術范圍的遮擋、以及陰影的形成和/或拍攝到不希望的其他區(qū)域，在幾乎所有的使用場合排除掉。
此外還應提供頭燈/攝影單元，該單元使所攝圖像的直接轉播和與其它工作地點的通訊成為可能。
在本發(fā)明進一步的設計中，多角度的攝像和特別是立體攝像應該是可能的。
本發(fā)明的解決方案在獨立權利要求中給出。本發(fā)明的進一步設計則是各從屬權利要求的主題。
本發(fā)明提出，對作業(yè)區(qū)域和特別是在醫(yī)學應用中的手術范圍的遮擋通過下述方式就可能被排除掉攝影機，特別是電子攝影機如攝像機，被安裝在施行工作的人員，例如做手術的醫(yī)生的頭上。該人員已經基于這樣的事實，即，他想有一個無阻的視覺范圍，注意到，在他的頭和他要作業(yè)的區(qū)域例如手術范圍之間不存在有任何物體或其他人員。
因此根據本發(fā)明提供一種頭燈/攝影單元，它至少具有一個發(fā)光器和一個特別是電子的攝影機，該單元被裝配在一個支承裝置上，借助這個支承裝置所述至少一個發(fā)光器和一個攝影機被固定在一個人員的頭上。這個支承裝置可以有一個前額束帶或一個帽子或一個頭盔。
另外，本發(fā)明還提出，把攝影機安置在頭上特別是安置在操作人員的前額上也不一定就保證主要的感興趣的位置處于圖像范圍的中心。因此根據本發(fā)明設計了一個光學瞄準裝置，它把至少一個標志投射到被發(fā)光器照亮的攝影機的圖像范圍內。
從而，頭上帶著攝影機的操作人員可以隨時檢查是否感興趣的區(qū)域處于攝影機拍攝區(qū)域的中心。如果在個別情況下打算使這個區(qū)域處于中心之外，或者出于文件匯編的目的需要在一些連續(xù)鏡頭中攝取周圍環(huán)境，操作人員通過相應的頭的移動就能容易地實現(xiàn)。
換言之，帶有攝影機的操作人員用瞄準裝置可以實現(xiàn)瞄準一定的情景進行攝錄，而為此操作人員并不非得觀察監(jiān)視器或類似裝置。
為了圖像區(qū)域的特別有效的照明，首先要使發(fā)光器的光投射面圍繞著攝影機的目標。
對于瞄準裝置的構成存在著各種不同的可能性例如，瞄準裝置可以把標志投射到攝影機攝錄的圖像區(qū)域的中心。操作人員因此就隨時知道，那個位置處于被攝錄的圖像的中心。這種構成具有只需要投射一個標志的好處。
光學瞄準裝置可以選擇地或附加地投射多個標志這樣，就可以用這些標志確定圖像區(qū)域的界限。這種構成有以下好處，即，操作人員隨時被告知被攝錄區(qū)域的界限。
在本發(fā)明的另一實施例中，如果標志著落的地點處于攝影機的焦點區(qū)域，這些標志就會合到一點。這種構成有以下的好處如果攝影機沒有使用自動對焦，操作人員總是被告知是否被攝錄的區(qū)域處于攝影機的聚焦區(qū)域。
對于光學瞄準裝置的構成可能有不同的實施方案，例如，光學瞄準裝置可以至少有一個激光指針。
如果用作操作人員大致定位的標志干擾了對被攝錄的圖像的觀察，則可以使在攝影單元的圖像里的標志用電子的或光學的方法消隱。
作為照明裝置，可以使用類似于例如像在內窺鏡中使用的裝置。當然在使用高功率的燈泡時可以使用IR-抑止濾波器等。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選設計中，照明裝置至少有一根光導纖維，照明光被耦合到光導纖維中，并且在光的出口端裝有一個透鏡，透鏡使一個射出的光錐照射到圖像區(qū)域上。其中特別優(yōu)選的是有許多光導纖維，并且每根光導纖維都裝有這樣的透鏡，各個光導纖維的光束重疊在攝影機的圖像區(qū)域。
如果每根光導纖維的直徑大約是0.5mm，是特別有利的。從這樣的纖維出來的光可以用裝在光導纖維出口端的附近的小的透鏡在通常60至80厘米的工作間距下容易地放大到100mm和更大的直徑。透鏡甚至可以是光導纖維的出口端的一部分，并且通過適當地融化末端來制造。
若使用大約100根纖維，就可使射出的光成環(huán)形地圍繞攝影機的目標排列，并且把大于100瓦的照明裝置的光引到攝影機的圖像區(qū)域。照明裝置一般有至少一個燈泡，特別是有一個氣體放電燈泡，它的光被耦合到光導纖維中。
或者，照明裝置至少可以有一個發(fā)光二極管。這個發(fā)光二極管可以裝在遠端(distal)，直接構成發(fā)光器。作為發(fā)光二極管可以使用發(fā)白光的二極管或在紫外光或紅外光區(qū)域(UV-oder IR-Bereich)發(fā)光的二極管。發(fā)光二極管自然也可以“近身體中心地(proximal)”配置并且把它的光耦合到纖維束中。
根據本發(fā)明的構造產生如此之亮的光斑，甚至在手術燈下也能看見。從而有可能棄用帶有自己光源的分離的光學瞄準裝置如激光指針。通過各個纖維的光的重疊產生的亮的光斑也可以用于在亮的環(huán)境照明時的目標標志。
作為攝影機，可以使用各種不同的攝影機，例如電子的或傳統(tǒng)的靜止攝影機。特別優(yōu)選的是，攝影機是帶有自動聚焦裝置的攝像機。
支承裝置，如前額束帶或帽子由于經常使用以及特別是在醫(yī)學上的使用而為所知。同樣，包括控制和選擇單元以及照明裝置的適用的微型攝影機也是已知的。環(huán)形照明也是可以得到的，可以圍繞攝影機的物鏡環(huán)形排列，當攝影機使用變焦物鏡和/或可更換的物鏡時，也可以照亮攝影機的圖像區(qū)域。
作為選擇，并且優(yōu)選的是被照明裝置照亮的地方適配所使用的物鏡的圖像區(qū)域或所設定的變焦物鏡焦距。
在本發(fā)明的另外一個實施例中，支承裝置有一個剛性部件，該剛性部件用于建立攝影機和至少一個另外的固定在前額束帶或帽子上的單元之間的固定的位置關系，攝影機和另外的單元固定在這個剛性部件上。
這個剛性部件可以固定在前額束帶或帽子上。作為選擇方案剛性部件可以是剛性環(huán)，它是前額束帶或帽子的組成部分。
與柔性的前額束帶不同，剛性環(huán)不能適配佩帶者的頭的形狀，最好在剛性環(huán)的內側至少裝一個能充氣的墊，用于與佩帶者的頭部形狀匹配。
對于所述另外的單元，原則上可以是各種不同的單元，例如作業(yè)激光器。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的改進中，這個另外的單元同樣也是一個攝像機。從而可以進行不同視角的攝像或立體攝像。
為照明和攝影單元供電的單元最好與前額單元分開設置，并且與根據本發(fā)明的單元通過至少一條電纜連接。這條電纜最好具有許多根光導纖維，把從至少一個燈泡發(fā)出的光引導到發(fā)光器。
特別是這條電纜可以具有許多根光導纖維，這些光導纖維把至少從一個光源發(fā)出的光引導到發(fā)光器。
為使對前額-單元佩帶者的干擾保持盡可能小，最好使照明裝置和攝影機-控制及供電單元通過唯一的一條電纜與攝影機和發(fā)光器連接。
在此提供一種特別簡單的結構，其中，照明裝置和攝影機-控制及供電單元作為模塊裝在一個唯一的殼體中，并且為有關電纜只設一個組合插頭，該組合插頭將用于各種不同功能例如連接光纜、驅動激光模塊及攝像模塊等的許多系列插頭都整合在一個組合插頭殼體中，這樣，所有的系列插頭都可以一起插在各個模塊的相應的插孔中。
根據本發(fā)明的單元不僅適用于過程的文件匯編，而且也適用于向其它工作地點的“在線傳輸”。
為了使前額-單元的佩帶者能與第三方通訊，此外最好還設有音頻模塊，該音頻模塊使單元的佩帶者和遠處的“工作地點”之間的特別是雙向通訊成為可能。從而在其它工作地點的人員可以在單元佩帶者工作時給他指示和/或幫助。
如果設有視頻模塊，該視頻模塊能夠使攝錄的圖像傳輸到遠處的“工作地點”，則特別有利。
任何情況下，實現(xiàn)無線的音頻-和/或視頻信號的傳輸總是優(yōu)選的。如果視頻信號例如按照MPEG IV被壓縮后傳輸，則能特別簡單地實現(xiàn)視頻信號的傳輸。
為了使前額-單元佩帶者的負荷盡可能小，最好使模塊與前額-單元分開設置。
如果單元具有頭上-顯示器，則前額單元佩帶者和第三方之間的通訊進一步得以改善。下述功能可以作為選擇或者附加在遠處工作地點的操作人員可以控制光學瞄準裝置，并且可以特別對準一個該操作人員識別的目標。從而，在遠處工作地點的操作人員可以通過該瞄準裝置直接指導前額-單元佩帶者。
如上所述，如果模塊不安裝在支承裝置上，則是有利的。為了使前額-單元佩帶者的運動自由不受到妨礙，如果設有攜帶式控制及供電單元，則特別有利。該控制及供電單元可以被安置在背包中。
為了能長久地工作，控制及供電單元具有帶液態(tài)氣體儲罐的燃料電池，這特別有利。
另外還可以設有存檔系統(tǒng)(Archivierungssystem)、圖像加工單元和/或顯示單元。
根據以上說明，本領域技術人員已然可以實施按照本發(fā)明的頭燈/攝影-單元，從而可以不用再借助附圖
對實施例進行說明。
權利要求
1.特別用于醫(yī)學用途的頭燈/攝影單元，具有一個特別是電子的攝影機，如攝像機，一個照明裝置，帶有至少一個從其光線射出面射出用于照亮攝影機圖像區(qū)域的光的發(fā)光器，以及一個支承裝置，它把所述至少一個發(fā)光器和所述攝影機固定在人的頭上，其特征在于，設有一個光學瞄準裝置，此瞄準裝置把至少一個標志投射到被發(fā)光器照亮的攝影機圖像區(qū)域。
2.按照權利要求1所述的單元，其特征在于，所述瞄準裝置把標志投射到被攝影機攝錄的圖像區(qū)域的中心。
3.按照權利要求1所述的單元，其特征在于，所述光學瞄準裝置投射多個標志。
4.按照權利要求3所述的單元，其特征在于，所述標志確定圖像區(qū)域的界限。
5.按照權利要求3所述的單元，其特征在于，如果所述標志著落的地點位于攝影機的焦點區(qū)域之內，所述標志就會合到一點。
6.按照權利要求1至5之一所述的單元，其特征在于，所述光學瞄準裝置至少具有一個激光指針。
7.按照權利要求1至6之一所述的單元，其特征在于，在攝影機單元圖像中的標志被電子地或光學地消隱。
8.按照權利要求1至7之一所述的單元，其特征在于，所述照明裝置至少有一條光導纖維，照明光被耦合于所述光導纖維中，在光射出端有一個透鏡，所述透鏡形成照射到攝影機圖像區(qū)域的光錐，所述透鏡形成發(fā)光器的光線射出面。
9.按照權利要求8所述的單元，其特征在于，設有許多根光導纖維，并且每根光導纖維都配備有一個透鏡，以使各個光導纖維的光束重疊在攝影機的圖像區(qū)域內。
10.按照權利要求9所述的單元，其特征在于，每根光導纖維的直徑大約為0.5mm。
11.按照權利要求8至10之一所述的單元，其特征在于，通過各個纖維的光的重疊產生的亮斑即使在較亮的環(huán)境照明下也能作為目標標志。
12.按照權利要求8至11之一所述的單元，其特征在于，所述照明裝置至少有一個燈泡，特別是一個氣體放電燈泡，其光被耦合到光導纖維中。
13.按照權利要求1至11之一所述的單元，其特征在于，所述照明裝置至少有一個發(fā)光二極管。
14.按照權利要求13所述的單元，其特征在于，所述至少一個發(fā)光二極管安裝在遠端，并且構成所述發(fā)光器。
15.按照權利要求13或14所述的單元，其特征在于，所述發(fā)光二極管是白光二極管或在紫外光或紅外光范圍的發(fā)光二極管。
16.按照權利要求1至15之一所述的單元，其特征在于，所述發(fā)光器或發(fā)光器的光線發(fā)射面圍繞著攝影機的物鏡。
17.按照權利要求1至16之一所述的單元，其特征在于，所述攝影機是攝像機，尤其是帶有自動調焦裝置的攝像機。
18.按照權利要求17所述的單元，其特征在于，所述攝像機具有變焦物鏡和/或可更換的物鏡。
19.按照權利要求18所述的單元，其特征在于，被發(fā)光器照亮的地點適配于所使用的物鏡或所調準的變焦物鏡焦距的圖像區(qū)域。
20.按照權利要求1至19之一所述的單元，其特征在于，所述支承裝置具有一個前額束帶或者一個帽子。
21.特別用于醫(yī)學用途的頭燈/攝影單元，具有一個特別是電子的攝影機，如攝像機，一個照明裝置，帶有至少一個從其光線射出面射出用于照亮攝影機圖像區(qū)域的光的發(fā)光器，以及一個支承裝置，它把所述至少一個發(fā)光器和所述攝影機固定在人的頭上，或者是按照權利要求1至20之一所述的單元，其特征在于，為了在攝影機和至少一個另外的固定在前額束帶或帽子上的單元之間建立固定的位置關系，所述支承裝置有一個剛性部件，所述攝影機和所述另外的單元被固定在這個剛性部件上。
22.按照權利要求21所述的單元，其特征在于，所述剛性部件被固定在前額束帶或帽子上。
23.按照權利要求21所述的單元，其特征在于，所述剛性部件是一個剛性環(huán)，是前額束帶或帽子的組成部分。
24.按照權利要求23所述的單元，其特征在于，所述剛性環(huán)的內側至少裝有一個能充氣的墊，該墊用于與佩帶者的頭形匹配。
25.按照權利要求21至24之一所述的單元，其特征在于，所述另外的單元也是一攝像機。
26.按照權利要求25所述的單元，其特征在于，兩個攝像機可實現(xiàn)立體攝像。
27.按照權利要求1至26之一所述的單元，其特征在于，所述照明裝置和一個攝影-控制及供電單元與前額-單元分開地安置，并且與發(fā)光器和攝影機通過至少一條電纜連接。
28.按照權利要求27所述的單元，其特征在于，所述電纜具有許多根光導纖維，這些光導纖維把光從至少一個光源引導到發(fā)光器。
29.按照權利要求27或28所述的單元，其特征在于，所述照明裝置和所述攝影-控制及供電單元通過唯一的一條電纜與發(fā)光器和攝影機連接。
30.按照權利要求29所述的或按照權利要求1前序部分所述的單元，其特征在于，所述照明裝置和攝影-控制及供電單元作為模塊安裝在一個唯一的殼體中，并且為有關電纜設置一個組合插頭，該組合插頭將用于各種不同功能例如連接光纜、驅動激光模塊及攝像模塊等的許多系列插頭都整合在一個組合插頭殼體中，這樣，所有的系列插頭可以一起插接。
31.按照權利要求1前序部分所述的或按照權利要求1至30之一所述的單元，其特征在于，設有一個音頻模塊，此音頻模塊使單元佩帶者和遠處的“工作地點”之間可以實現(xiàn)特別是雙向通訊。
32.按照權利要求1前序部分所述的或按照權利要求1至30之一所述的單元，其特征在于，設有一個視頻模塊，此視頻模塊可以實現(xiàn)把攝錄下的圖像傳輸到遠處的“工作地點”。
33.按照權利要求31或32所述的單元，其特征在于，實現(xiàn)音頻和/或視頻信號的無線傳輸。
34.按照權利要求33所述的單元，其特征在于，視頻信號例如按照MPEG IV被壓縮后傳輸。
35.按照權利要求31至34之一所述的單元，其特征在于，模塊與前額-單元分開安置。
36.按照權利要求1前序部分所述的或按照權利要求1至34之一所述的單元，其特征在于，設有一個模塊，此模塊可以實現(xiàn)單元與“遠處工作地點”之間的雙向通訊。
37.按照權利要求36所述的單元，其特征在于，在遠處工作地點的操作人員可以向單元佩帶者轉送信息。
38.按照權利要求37所述的單元，其特征在于，所述單元為此有一個頭上-顯示器。
39.按照權利要求37或38所述的單元，其特征在于，在遠處工作地點的操作人員能控制光學瞄準裝置，并特別能對準由這個操作人員識別的目標。
40.按照權利要求1前序部分所述的或按照權利要求1至30之一所述的單元，其特征在于，設有一個攜帶式的控制及供電單元。
41.按照權利要求40所述的單元，其特征在于，所述控制及供電單元被安置在一個背包中。
42.按照權利要求40或41所述的單元，其特征在于，所述控制及供電單元具有一個帶有液態(tài)氣體儲罐的燃料電池。
43.按照權利要求1至42之一所述的單元，其特征在于，設有一個存檔系統(tǒng)。
全文摘要
特別用于醫(yī)學用途的頭燈/攝影單元，至少具有一個照明燈，一個特別是電子的攝影機，一個支承裝置，這個支承裝置把所述至少一個照明燈和所述攝影機支承在人的頭上，以及具有一個光學瞄準裝置，這個光學瞄準裝置至少把一個標志投射到被照明燈照亮的攝影機的圖像區(qū)域。
文檔編號F21V21/084GK1483120SQ01821432
公開日2004年3月17日 申請日期2001年11月29日 優(yōu)先權日2000年11月29日
發(fā)明者沃爾弗勒姆·亨寧, 卡爾·梅爾德, 弗蘭克·許雷, 許雷, 梅爾德, 沃爾弗勒姆 亨寧 申請人:沃爾弗勒姆·亨寧, 卡爾·梅爾德, 弗蘭克·許雷, 沃爾弗勒姆 亨寧