手術(shù)照明設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種手術(shù)照明設(shè)備，具有分布在區(qū)域內(nèi)的照明裝置以及具有至少三個(gè)光通道的立體圖像采集設(shè)備，至少三個(gè)光通道的每一個(gè)被配備用于生成被照明設(shè)備照明的物體的單視場(chǎng)圖像，至少三個(gè)光通道分別布置為它們的物體側(cè)通道端在區(qū)域內(nèi)，其中存在至少三個(gè)光通道，至少三個(gè)光通道的每一個(gè)布置為它的物體側(cè)通道端在區(qū)域內(nèi)且在區(qū)域的邊緣處，兩個(gè)物體側(cè)通道端布置為與至少一個(gè)其他通道端的距離相同，手術(shù)照明設(shè)備包括圖像監(jiān)控單元，圖像監(jiān)控單元被配備為如果與兩個(gè)物體側(cè)通道端相關(guān)的光通道的一個(gè)不再提供單視場(chǎng)圖像，使用與兩個(gè)物體側(cè)通道端相關(guān)的光通道的另一個(gè)生成立體圖像。
【專利說明】手術(shù)照明設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種手術(shù)照明設(shè)備和一種立體圖像采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代手術(shù)室中，手術(shù)照明設(shè)備不僅具有最佳地照明將進(jìn)行手術(shù)的患者的區(qū)域的任務(wù)。除了照明裝置之外，現(xiàn)代手術(shù)照明設(shè)備還經(jīng)常包括攝像機(jī)以便記錄手術(shù)。這些攝像機(jī)可以配備為采集手術(shù)的立體圖像的立體圖像采集設(shè)備。
[0003]例如，采集的立體圖像可以發(fā)送至3D屏幕，助手或?qū)W生可以在非常近的范圍追蹤手術(shù)和外科醫(yī)生的個(gè)體運(yùn)動(dòng)或手動(dòng)操作。這個(gè)原理不僅在手術(shù)中深受歡迎，也在例如牙科學(xué)或病理學(xué)中深受歡迎。
[0004]以節(jié)省空間的方式布置在照明設(shè)備的中心處的常規(guī)立體圖像采集設(shè)備經(jīng)常用于這種照明設(shè)備。立體圖像采集設(shè)備包括兩個(gè)光通道，這兩個(gè)光通道的物體側(cè)通道端布置成彼此接近。
[0005]這一方面導(dǎo)致立體基線非常小的問題，這是因?yàn)槲矬w側(cè)通道端彼此非常接近。由此，立體角也非常小，并且在采集的立體圖像中僅僅產(chǎn)生小的立體效果，即小的空間深度效
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[0006]另一方面，存在這樣的問題:外科醫(yī)生或助手可以來到立體成像設(shè)備和將要進(jìn)行手術(shù)的患者的區(qū)域之間。然后，將要進(jìn)行手術(shù)的區(qū)域被遮擋，并不再能夠被立體圖像采集設(shè)備成像。
[0007]因此，需要提供一種克服上述缺點(diǎn)的用于物體的立體成像的方法和設(shè)備。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]根據(jù)本發(fā)明，提出一種手術(shù)照明設(shè)備，具有分布在區(qū)域內(nèi)的照明裝置以及具有至少三個(gè)光通道的立體圖像采集設(shè)備，所述至少三個(gè)光通道的每一個(gè)被配備用于生成被所述照明設(shè)備照明的物體的單視場(chǎng)圖像，且所述至少三個(gè)光通道分別布置為它們的物體側(cè)通道端在所述區(qū)域內(nèi)，其中存在至少三個(gè)光通道，所述至少三個(gè)光通道的每一個(gè)布置為它的物體側(cè)通道端在所述區(qū)域內(nèi)且在所述區(qū)域的邊緣處，兩個(gè)物體側(cè)通道端布置為與至少一個(gè)其他通道端的距離相同；以及其中手術(shù)照明設(shè)備包括圖像監(jiān)控單元，所述圖像監(jiān)控單元被配備為如果與所述兩個(gè)物體側(cè)通道端相關(guān)的所述光通道的一個(gè)不再提供單視場(chǎng)圖像，使用與所述兩個(gè)物體側(cè)通道端相關(guān)的所述光通道的另一個(gè)生成立體圖像。
[0009]在一些實(shí)施例中，兩個(gè)物體側(cè)通道端布置為與所述其他通道端的每一個(gè)的距離相同。
[0010]在一些實(shí)施例中，存在四個(gè)光通道，所述四個(gè)光通道均布置為它們的物體側(cè)通道端在所述區(qū)域的所述邊緣處。
[0011]在一些實(shí)施例中，每個(gè)光通道包括無焦透鏡系統(tǒng)和自動(dòng)聚焦設(shè)備，所述自動(dòng)聚焦設(shè)備對(duì)所述無焦透鏡系統(tǒng)施加控制。[0012]在一些實(shí)施例中，每個(gè)光通道包括單獨(dú)可控的放大系統(tǒng)。
[0013]在一些實(shí)施例中，每個(gè)光通道包括圖像采集芯片。
[0014]在一些實(shí)施例中，所述立體圖像采集設(shè)備包括一個(gè)用于所有光通道的共用圖像采集芯片。
[0015]在一些實(shí)施例中，每個(gè)光通道包括主物鏡的段，各個(gè)光通道的所述主物鏡的所有段能夠組合生成所述主物鏡。
[0016]本發(fā)明還提供了一種使用至少三個(gè)光通道的立體圖像采集方法，所述至少三個(gè)光通道的每一個(gè)采集物體的單視場(chǎng)圖像，其中選擇第一光通道和第二光通道，并將所述第一光通道和所述第二光通道的單視場(chǎng)圖像組合以生成所述物體的立體圖像，如果所述兩個(gè)選擇的通道的一個(gè)不再采集所述物體的單視場(chǎng)圖像，選擇第三光通道并將分別采集所述物體的單視場(chǎng)圖像的所述第三光通道和另一光通道的單視場(chǎng)圖像組合以生成所述物體的立體圖像。
[0017]在一些實(shí)施例中，以這樣的方式選擇所述第一光通道和所述第二光通道:所述第一光通道和所述第二光通道的物體側(cè)通道端之間具有最大可能間隔。
[0018]在一些實(shí)施例中，以這樣的方式選擇所述第三光通道:所述第三光通道的物體側(cè)通道端與采集所述物體的單視場(chǎng)圖像的所述另一光通道的物體側(cè)通道端之間具有最大可能間隔。
[0019]在一些實(shí)施例中，以這樣的方式選擇所述第三光通道:所述第三光通道的所述物體側(cè)通道端與不再提供所述物體的單視場(chǎng)圖像的所述光通道的所述物體側(cè)通道端之間具有最大可能間隔。
[0020]在一些實(shí)施例中，所述光通道的所述物體側(cè)通道端布置成星形。
[0021]在一些實(shí)施例中，所述光通道的所述物體側(cè)通道端布置在圓形軌跡上。
[0022]本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例從說明書和附圖中變得明顯。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)照明設(shè)備具有照明裝置分布在其中的區(qū)域。此外，手術(shù)照明設(shè)備包括具有兩個(gè)光通道的立體圖像采集設(shè)備，兩個(gè)光通道的每一個(gè)被配備用于生成被照明裝置照明的物體的單視場(chǎng)圖像。光通道各自布置為它們的物體側(cè)通道端在該區(qū)域內(nèi)。存在至少三個(gè)光通道，至少三個(gè)光通道的每一個(gè)布置為它的物體側(cè)通道端在區(qū)域的邊緣處且在該區(qū)域內(nèi)。兩個(gè)物體側(cè)通道端布置為關(guān)于至少一個(gè)通道端的距離(立體基線)相同。手術(shù)照明設(shè)備進(jìn)一步包括圖像監(jiān)控單元，所述圖像監(jiān)控單元被配備為如果與兩個(gè)物體側(cè)通道端相關(guān)的光通道的一個(gè)不再提供單視場(chǎng)圖像，使用與兩個(gè)其他物體側(cè)通道端相關(guān)的光通道的另一個(gè)生成立體圖像。
[0024]此外，本發(fā)明的主題是一種使用至少三個(gè)光通道的立體圖像采集方法。該立體圖像采集方法特別地適用于根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)照明設(shè)備。
[0025]此處應(yīng)注意的是，說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語“單視場(chǎng)圖像”和“立體圖像”應(yīng)包含單視場(chǎng)個(gè)體圖像和立體個(gè)體圖像，以及組合起來分別形成單視場(chǎng)視頻和立體視頻的個(gè)體圖像。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0027]區(qū)域的邊界使用最小可能的圓周圍繞照明裝置；特別地，所述區(qū)域表示面朝待照明的物體的照明設(shè)備的實(shí)際范圍。特別地，區(qū)域可以配備成圓形，盡管其他形狀也是可想到的，特別是正方形、矩形、橢圓形或星形。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)可以安裝多個(gè)照明裝置，例如LED或鹵素?zé)簟?br>
[0028]所述區(qū)域可以配置有反射涂層或各種不同的反射結(jié)構(gòu)。由此，可以進(jìn)一步增強(qiáng)照明裝置的光。另外，通過照明裝置和反射表面的組合可以生成最大限度的均勻面光源(areal light source)。
[0029]所述區(qū)域不必須具有平坦的二維范圍。所述區(qū)域還可以是例如凸形彎曲的或凹形彎曲的。凸形彎曲特別地適合于進(jìn)一步增強(qiáng)照明裝置的光以及進(jìn)一步增大面光源的均勻性。
[0030]此外，在所述區(qū)域內(nèi)布置有立體圖像采集設(shè)備的物體側(cè)通道端。例如，在所述區(qū)域內(nèi)可以布置有一個(gè)單獨(dú)的物鏡或一個(gè)透鏡作為物體側(cè)通道端。光通道可以包括從物體側(cè)看位于所述區(qū)域后且位于圖像側(cè)上的由透鏡、鏡子和其他光學(xué)元件組成的系統(tǒng)以及圖像采集
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[0031]例如，可以使用微鏡致動(dòng)器(數(shù)字微鏡設(shè)備，DMD )、微鏡陣列(MMA )、微機(jī)電系統(tǒng)(MEM),電活性聚合物(EAP)、空間光調(diào)制器(SLM)作為光通道中的光學(xué)元件。
[0032]特別合適的是，將所有光通道配置為相同的，每個(gè)光通道具有各自具有相同的相互間隔和方向的相同光學(xué)元件。光通道的光學(xué)元件可以集成在照明設(shè)備中。例如，所有光學(xué)元件以及例如用于照明裝置的線纜連接可以布置在照明設(shè)備的殼體內(nèi)。
[0033]從存在的光通道中選擇兩個(gè)并將它們的單視場(chǎng)圖像組合以生成圖像的立體圖像。根據(jù)本發(fā)明，光通道的物體側(cè)通道端布置在所述區(qū)域的邊緣處，即接近照明設(shè)備的邊緣。由此，可以實(shí)現(xiàn)物體的立體圖像的更大可能的立體效果。
[0034]還可以防止所有光通道同時(shí)被遮擋從而無法采集物體的單視場(chǎng)圖像。例如，照明設(shè)備的使用者可能來到物體和光通道的一個(gè)之間。光通道的物體側(cè)通道端彼此之間的距離越近，所有光通道都被遮擋從而不再能夠采集到物體的圖像的風(fēng)險(xiǎn)越大。如果物體側(cè)通道端的至少一個(gè)位于所述區(qū)域的邊緣處，所有光通道同時(shí)被遮擋的風(fēng)險(xiǎn)將是非常小的。
[0035]有利地，在根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)照明設(shè)備中，兩個(gè)物體側(cè)通道端布置為與各個(gè)其他通道端的每一個(gè)的距離(立體基線)相同。
[0036]手術(shù)照明設(shè)備優(yōu)選地恰好包括四個(gè)光通道，所有四個(gè)光通道均布置為它們的物體側(cè)通道端在區(qū)域(A)的邊緣處。特別合適的是，待選擇的物體側(cè)通道端之間的相互間隔盡可能地大。為此，四個(gè)物體側(cè)通道端特別地可以構(gòu)成正方形或矩形的頂點(diǎn)，正方形或矩形的中心點(diǎn)與所述區(qū)域的中心點(diǎn)或質(zhì)心重合。
[0037]在這個(gè)實(shí)施例中，假如沒有擋住照明設(shè)備的所有光通道，不僅可以保證始終采集物體的至少一個(gè)單視場(chǎng)圖像，還可以保證始終采集在相同立體基線下的物體的立體圖像。即使光通道的一個(gè)被遮擋，其他三個(gè)光通道仍是存在的，可以使用其中兩個(gè)生成物體的立體圖像。
[0038]圖像監(jiān)控單元從光通道中選擇兩個(gè)并將這兩個(gè)光通道的單視場(chǎng)圖像組合以生成物體的立體圖像。然后，如果兩個(gè)選擇的光通道中的一個(gè)不再提供物體的圖像，例如因?yàn)槭褂谜呶挥谖矬w和光通道之間或者因?yàn)楣馔ǖ乐写嬖诩夹g(shù)缺陷，圖像監(jiān)控單元從其他光通道中選擇兩個(gè)。圖像監(jiān)控單元可以選擇兩個(gè)新的光通道，或者圖像監(jiān)控單元僅僅選擇一個(gè)新的光通道并繼續(xù)使用之前選擇的仍然提供物體的圖像的光通道。[0039]為了檢測(cè)是否選擇的光通道中的一個(gè)不再提供物體的圖像，特別地，可以在圖像監(jiān)控單元中執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序或算法。例如，可以監(jiān)控每個(gè)光通道的單視場(chǎng)圖像。如果單視場(chǎng)圖像的亮度和/或強(qiáng)度和/或?qū)Ρ榷纫灶A(yù)定因子改變，這是光通道不再對(duì)物體進(jìn)行成像的跡象。
[0040]可選地或額外地，還可以將兩個(gè)選擇的光通道的圖像進(jìn)行相互比較。如果圖像彼此偏離很多，圖像監(jiān)控單元選擇兩個(gè)不同的光通道。圖像監(jiān)控單元還可以連續(xù)地監(jiān)控所有的光通道。然后，圖像監(jiān)控單元可以選擇圖像彼此偏離不多的兩個(gè)(任選地，新的)光通道。由此，可以防止選擇新的也是被遮擋的光通道。
[0041]還可想到的是，在平面照明設(shè)備外存在額外的單視場(chǎng)或立體的外部圖像采集設(shè)備。例如，這個(gè)外部圖像采集設(shè)備可以對(duì)被照明設(shè)備照明的物體進(jìn)行成像，并用作立體圖像采集設(shè)備的光通道的圖像的參考圖像。如果一個(gè)光通道的單視場(chǎng)圖像與參考圖像偏離，可以將這個(gè)光通道從圖像生成中排除。
[0042]優(yōu)選地，光通道的每一個(gè)包括無焦透鏡系統(tǒng)和自動(dòng)聚焦設(shè)備，自動(dòng)聚焦設(shè)備對(duì)無焦透鏡系統(tǒng)施加控制。透鏡系統(tǒng)的光路可以分別配備為伽利略光路。特別地，來自物體的有限光路首先被透鏡或透鏡系統(tǒng)成像成無限光路。最后，通過其他透鏡或另一透鏡系統(tǒng)將無限光路再成像成有限光路。特別地，自動(dòng)聚焦設(shè)備對(duì)所有光通道的透鏡系統(tǒng)一起施加控制。這保證所有光通道的光學(xué)性能是相同的，從而獲得有用的立體圖像。
[0043]有利地，為了大的立體基線，光通道中的每一個(gè)包括單獨(dú)可控的放大系統(tǒng)。例如，放大系統(tǒng)可以配備為變焦物鏡、物鏡轉(zhuǎn)換器或放大倍數(shù)轉(zhuǎn)換器。特別地，放大系統(tǒng)配備為具有伽利略光路的無焦透鏡系統(tǒng)。因此，各個(gè)光通道的放大系統(tǒng)配備為共同可控的，以便保證每個(gè)光通道的相同放大倍數(shù)。
[0044]優(yōu)選地，光通道中的每一個(gè)包括圖像采集芯片。例如，圖像采集芯片可以配備為CXD芯片或CMOS傳感器。特別地，通過圖像監(jiān)控單元將各個(gè)圖像采集芯片采集的圖像組合以生成立體圖像。
[0045]可選地，例如，還可以僅存在兩個(gè)圖像采集芯片。一個(gè)圖像采集芯片用于生成左圖像，另一個(gè)圖像采集芯片用于生成立體圖像的右圖像。
[0046]可選地，立體圖像采集設(shè)備包括一個(gè)用于所有光通道的包括用于左圖像和右圖像的不同區(qū)域的共用圖像采集芯片。
[0047]在可選實(shí)施例中，每個(gè)光通道包括主透鏡的段或部分。所有光通道的主物鏡的部分可以組合生成主物鏡。例如，沿包含光軸的截面將主物鏡分成每個(gè)相同尺寸的且具有相同形狀和大小的部分。這些部分中的每一個(gè)形成主物鏡的一個(gè)部分。由此，立體圖像采集設(shè)備可以實(shí)施為具有兩個(gè)平行光通道的望遠(yuǎn)鏡形式，兩個(gè)平行光通道具有一個(gè)共用主物鏡。
[0048]特別地，立體圖像采集設(shè)備對(duì)將執(zhí)行手術(shù)的患者或患者的部分進(jìn)行立體成像。例如，通過頭戴儀器可以將立體圖像直接發(fā)送至外科醫(yī)生。例如，還可以將立體圖像發(fā)送至立體屏幕(例如，3D電視單元)，以便助手或醫(yī)科學(xué)生也可以追蹤手術(shù)。
[0049]本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種特別適合于上面詳細(xì)描述的根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)照明設(shè)備的使用至少三個(gè)光通道的立體圖像采集方法。與面照明設(shè)備及其實(shí)施例相關(guān)的所有陳述以相同的方式應(yīng)用至根據(jù)本發(fā)明的方法，為此，不需要單獨(dú)的說明。因此，下面的方法的描述及其實(shí)施例將限于其所需的方法步驟。[0050]特別地，光通道的物體側(cè)通道端可以布置在面照明設(shè)備的區(qū)域內(nèi)，在這個(gè)情況下，隨意地分布在區(qū)域內(nèi)。例如，如果區(qū)域配置成圓形，物體側(cè)通道端可以位于與所述區(qū)域同心且具有適當(dāng)半徑的圓上。
[0051]至少三個(gè)光通道的每一個(gè)采集物體的單視場(chǎng)圖像。在第一方法步驟中，選擇第一光通道和第二光通道，并將第一光通道和第二光通道的單視場(chǎng)圖像組合以生成物體的立體圖像。
[0052]如果選擇的兩個(gè)通道的一個(gè)不再采集物體的單視場(chǎng)圖像，例如因?yàn)楣馔ǖ辣皇褂谜哒趽趸蛘咭驗(yàn)楣馔ǖ谰哂屑夹g(shù)缺陷，在第二方法步驟中，選擇第三光通道。將分別采集物體的單視場(chǎng)圖像的第三光通道和另一光通道的單視場(chǎng)圖像組合以在相同的立體基線下生成物體的立體圖像。(仍然)提供圖像的另一光通道可以是上述的第一光通道或第二光通道，或者在四個(gè)或更多個(gè)光通道的情況下，還可以是另一個(gè)不同的通道?？梢愿鶕?jù)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)各個(gè)光通道的選擇。
[0053]有利地，以這樣的方式選擇第一光通道和第二光通道:第一光通道和第二光通道的物體側(cè)通道端之間具有最大可能間隔。根據(jù)應(yīng)用，可以期望物體的圖像的最大可能立體效果。為此，第一光通道和第二光通道的物體側(cè)通道端之間具有最大可能間隔是合適的。
[0054]可選地，還可以期望的是，物體側(cè)通道之間的間隔在預(yù)定范圍內(nèi)。特別地，可以預(yù)定義特定參考間隔。例如，可以以這樣的方式選擇這個(gè)參考間隔:產(chǎn)生的立體圖像的空間深度符合人眼的空間視覺感知。在這種情況下，以這樣的方式選擇第一光通道和第二光通道:第一光通道和第二光通道的物體側(cè)通道端之間的間隔與參考間隔盡可能地接近。
[0055]優(yōu)選地，以這樣的方式選擇第三光通道:第三光通道的物體側(cè)通道端與同樣采集物體的單視場(chǎng)圖像的光通道的物體側(cè)通道端之間具有最大可能間隔。由此，可以繼續(xù)保證立體圖像的最大可能立體效果。
[0056]在可選實(shí)施例中，還可以以這樣的方式選擇第三光通道:第三光通道的物體側(cè)通道端與不再提供物體的單視場(chǎng)圖像的光通道的物體側(cè)通道端之間具有最大可能間隔。由此，可以保證第三光通道也不被遮擋，以及選擇同樣地不提供物體的單視場(chǎng)圖像的通道。
[0057]可選地，以這樣的方式選擇第三光通道:第三光通道的物體側(cè)通道端與不再提供物體的單視場(chǎng)圖像的光通道的物體側(cè)通道端之間具有最小可能間隔。由此，可以最大程度地保證第三光通道與不再提供單視場(chǎng)圖像的光通道對(duì)物體的相同區(qū)域進(jìn)行成像。因此，盡可能不引人注目地進(jìn)行第一光通道和第二光通道的立體圖像與第三光通道和另一光通道的立體圖像之間的轉(zhuǎn)變。使用者幾乎不能注意到這種轉(zhuǎn)變。為了防止選擇其物體側(cè)通道端同樣被擋住的光通道作為第三通道，例如可以監(jiān)控所有的光通道。在這種情況下，檢查具有最小可能間隔的光通道是否被遮擋。如果是，檢查具有第二最小可能間隔的光通道。如果同樣被擋住，檢查具有第三最小可能間隔的光通道，依此類推。
[0058]可以根據(jù)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，或者可以即時(shí)地、也可以連續(xù)地進(jìn)行最佳可能選擇，直至獲得最佳可能圖像。
[0059]優(yōu)選地，如果第一光通道和第二光通道的一個(gè)不能傳送單視場(chǎng)圖像，以這樣的方式選擇第三光通道:第三光通道和仍然提供圖像的光通道具有與第一光通道和第二光通道相同的立體基線。可選地，在這種情況下，可以以這樣的方式選擇第三光通道和第四光通道:第三光通道和第四光通道具有與第一光通道和第二光通道相同的立體基線。[0060]優(yōu)選地，光通道的物體側(cè)通道端布置成星形或布置在圓形軌跡上。可選地或額外地，光通道端還可以位于圓形軌跡的中心點(diǎn)或星形的質(zhì)心。
[0061]應(yīng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，以上所列舉的特征和以下將被說明的特征可以不僅被使用在所指示的各個(gè)組合中，而且可以被使用在其他組合中或者獨(dú)立地被使用。
[0062]在基于示例性實(shí)施例的附圖中示意性地示出本發(fā)明，且下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0063]圖1示意性地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有立體圖像采集設(shè)備的手術(shù)照明設(shè)備；
[0064]圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)照明設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例；
[0065]圖3為根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)照明設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的示意性橫截面圖；
[0066]圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)照明設(shè)備的四個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
[0067]部件列表:
[0068]I 手術(shù)照明設(shè)備
[0069]Ia手術(shù)照明設(shè)備的殼體
[0070]A 手術(shù)照明設(shè)備的區(qū)域
[0071]2 LED，照明裝置
[0072]3 反射層
[0073]4 物鏡
[0074]5 物鏡
[0075]6 物體
[0076]10立體圖像采集設(shè)備
[0077]10a、b 光通道
[0078]11a,b主物鏡段
[0079]12a、b變焦光學(xué)部件
[0080]13a、b 偏轉(zhuǎn)鏡
[0081]14a、b攝像機(jī)鏡頭
[0082]15a、b 偏轉(zhuǎn)鏡
[0083]16a、b CCD 芯片
[0084]20圖像監(jiān)控單元
[0085]21線纜連接
[0086]22 屏幕
[0087]M 區(qū)域A的中心點(diǎn)
[0088]Al 軸線
[0089]L 物體側(cè)通道端
[0090]R 物體側(cè)通道端
[0091]BI 軸線
[0092]B2 軸線[0093]OL物體側(cè)通道端
[0094]OR物體側(cè)通道端
[0095]UL物體側(cè)通道端
[0096]UR物體側(cè)通道端
[0097]C星形的軸線
[0098]Cl物體側(cè)通道端
[0099]C2物體側(cè)通道端
[0100]C3物體側(cè)通道端
[0101]C4物體側(cè)通道端
[0102]C5物體側(cè)通道端
[0103]D三角形的軸線
[0104]Dl物體側(cè)通道端
[0105]D2物體側(cè)通道端
[0106]D3物體側(cè)通道端
【具體實(shí)施方式】
[0107]彼此對(duì)應(yīng)的元件標(biāo)記有相同的附圖標(biāo)記。為了清楚起見，不再重復(fù)說明。
[0108]圖1示意性地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有立體圖像采集設(shè)備的手術(shù)照明設(shè)備。手術(shù)照明設(shè)備包括多個(gè)LED2。在手術(shù)照明設(shè)備的中心點(diǎn)附近布置有彼此接近的兩個(gè)物鏡5，兩個(gè)物鏡5構(gòu)成立體圖像采集設(shè)備的光通道的物體側(cè)通道端。
[0109]手術(shù)照明設(shè)備與使用立體圖像采集設(shè)備進(jìn)行成像的物體之間的間隔是可變的。因此，立體角是可變的。但是，因?yàn)榱Ⅲw基線(即，兩個(gè)物鏡5之間的間隔)是小的，立體角及立體圖像的立體效果是小的。仍然存在兩個(gè)光通道可能同時(shí)被擋住從而無法采集物體的圖像的風(fēng)險(xiǎn)。
[0110]圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的面照明設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例。
[0111]在這個(gè)特定實(shí)施例中，面照明設(shè)備配備為手術(shù)照明設(shè)備I且具有圓形形狀。這個(gè)圓形的區(qū)域標(biāo)記為A。在區(qū)域內(nèi)布置多個(gè)配備為L(zhǎng)ED的照明裝置2。各個(gè)LED發(fā)射高強(qiáng)度的白光。手術(shù)照明設(shè)備I用作面光源。
[0112]物鏡4在區(qū)域A中布置在區(qū)域A的邊緣處。物鏡4構(gòu)成立體圖像采集設(shè)備的光通道的物體側(cè)通道端。光通道在區(qū)域A后面延伸并在描述圖3時(shí)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0113]圖3為示出實(shí)施為手術(shù)照明設(shè)備I的實(shí)施例的橫截面圖。與圖2類似，手術(shù)照明設(shè)備I具有圓形區(qū)域A和配備為L(zhǎng)ED的照明裝置2。
[0114]手術(shù)照明設(shè)備I的殼體Ia布置在區(qū)域A上。殼體Ia內(nèi)存在用于為L(zhǎng)ED供電的用于LED的線纜連接等。為了清楚起見，圖3中未示出線纜連接。
[0115] 在圖3中，主物鏡的兩段或部分Ila和Ilb布置在手術(shù)照明設(shè)備I的區(qū)域A中。主物鏡的段Ila和Ilb表示立體圖像采集設(shè)備的兩個(gè)光通道IOa和IOb的物體側(cè)通道端。已經(jīng)在其中心處沿光軸切割配備為透鏡的主物鏡，從而獲得兩個(gè)段Ila和lib。由此，立體圖像采集設(shè)備實(shí)施為望遠(yuǎn)鏡形式。代替段Ila和11b，還可以使用與棱鏡結(jié)合的常規(guī)物鏡4作為物體側(cè)通道端。[0116]為了清楚起見，圖3中僅示出兩個(gè)光通道。下面的描述不限于兩個(gè)光通道，而是對(duì)于任何有用數(shù)量的光通道也是有效的。另外，光通道IOa和IOb僅僅是為了清楚起見而示意性地示出的，還可以比圖3中所示出的包括更多的透鏡、棱鏡和鏡子。
[0117]光通道IOa和IOb是立體圖像采集設(shè)備10的部分，并各自將物體6的單視場(chǎng)圖像成像在配備為各個(gè)CXD芯片16a、16b的圖像采集芯片上。在這個(gè)示例中，假設(shè)物體6是待進(jìn)行手術(shù)的患者的區(qū)域。
[0118]光通道IOa和IOb各自包括無焦透鏡系統(tǒng)。無焦透鏡系統(tǒng)各自包括主物鏡的各個(gè)段11a、11b，配備為各個(gè)變焦光學(xué)部件12a、12b的放大系統(tǒng)和各個(gè)攝像機(jī)鏡頭14a、14b。從物體6，有限光路照到段lla、llb。段IlaUlb將這個(gè)有限光路成像成無限光路。無限光路經(jīng)過變焦光學(xué)部件12a、12b并被各個(gè)攝像機(jī)鏡頭14a、14b成像成有限光路，這個(gè)有限光路最終成像到各個(gè)CXD芯片16a、16b上。
[0119]此外，光通道IOa和IOb各自包括兩個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡13a、13b和15a、15b。CCD芯片16a和16b與圖像監(jiān)控單元20連接。
[0120]圖像監(jiān)控單元20—方面用作自動(dòng)聚焦設(shè)備以便一起控制光通道IOa和IOb以及另外的光通道(此處未示出)的焦距和放大倍數(shù)。圖像監(jiān)控單元20可以控制用于各個(gè)光通道10a、IOb的各個(gè)變焦光學(xué)部件12a、12b和各個(gè)攝像機(jī)鏡頭14a、14b的位置。
[0121]圖像監(jiān)控單元20另一方面設(shè)置為用于執(zhí)行將在描述圖4的過程中詳細(xì)說明的根據(jù)本發(fā)明的立體圖像采集方法的優(yōu)選實(shí)施例。
[0122]圖像監(jiān)控單元20將通過兩個(gè)光通道IOa和IOb采集的單視場(chǎng)圖像傳輸?shù)狡聊?2。例如，可以通過線纜連接21進(jìn)行傳輸。還可以想到通過無線連接的方式進(jìn)行傳輸。
[0123]在屏幕22上輸出兩個(gè)單視場(chǎng)圖像，使用者可以使用適當(dāng)?shù)难b置將單視場(chǎng)圖像感知成物體6的立體圖像。例如，可以使用3D眼鏡用于立體圖像的立體感知，或者屏幕22可以配備為自動(dòng)立體顯示器或者全息顯示器。
[0124]圖4示意性地示出根據(jù)圖2和圖3的手術(shù)照明設(shè)備I的區(qū)域A內(nèi)的物體側(cè)通道端的優(yōu)選布置。為了清楚起見，圖4中未示出LED。
[0125]在圖4a中，手術(shù)照明設(shè)備I示出兩個(gè)示例性的光通道。相關(guān)聯(lián)的物體側(cè)通道端L和R位于延伸穿過區(qū)域A的中心點(diǎn)M的(虛)軸Al上。兩個(gè)物體側(cè)通道端L和R均布置在區(qū)域A的邊緣處。
[0126]由于物體側(cè)通道端L和R的間隔卿，立體基線)比現(xiàn)有技術(shù)中的大數(shù)倍，因此可以實(shí)現(xiàn)大的立體效果和生成物體6的高空間分辨率的立體圖像。還可以排除物體側(cè)通道端L和R同時(shí)被使用者遮擋的可能性。
[0127]由此，可以保證始終采集到物體6的至少一個(gè)單視場(chǎng)圖像。
[0128]在圖4b中，手術(shù)照明設(shè)備I包括四個(gè)光通道(參見圖2)。四個(gè)相關(guān)聯(lián)的物體側(cè)通道端0L、0R、UL和UR位于與區(qū)域A的中心點(diǎn)M同心的圓形軌跡上。同時(shí)，四個(gè)物體側(cè)通道端0L、0R、UL和UR構(gòu)成位于所述圓形軌跡中的正方形的頂點(diǎn)。上物體側(cè)通道端OL和OR位于軸線BI上；下物體側(cè)通道端UL和UR位于軸線B2上。軸線BI和B2彼此平行地延伸。所有四個(gè)物體側(cè)通道端0L、OR、UL和UR均布置在區(qū)域A的邊緣處。
[0129]根據(jù)圖4b的手術(shù)照明設(shè)備I適合于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的立體圖像采集方法的優(yōu)選實(shí)施例。通過圖像監(jiān)控單元20執(zhí)行立體圖像采集方法。圖像監(jiān)控單元20首先從四個(gè)光通道中選擇兩個(gè)作為第一光通道和第二光通道，例如具有下物體側(cè)通道端UL和UR的光通道。
[0130]如果兩個(gè)光通道的一個(gè)(例如與UR相關(guān)聯(lián)的第二光通道)被使用者擋住，圖像監(jiān)控單元20從剩余光通道中選擇一個(gè)作為第三光通道。例如，以這樣的方式進(jìn)行選擇:第三光通道的物體側(cè)通道端位于與不再生成物體6的單視場(chǎng)圖像的光通道端UR盡可能遠(yuǎn)的位置。由此，圖像監(jiān)控單元20選擇光通道OL作為第三光通道，并將與UL相關(guān)聯(lián)的第一光通道的圖像和與OL相關(guān)聯(lián)的第三光通道的圖像組合以在相同的立體基線下生成物體6的立體圖像。
[0131]可選地，圖像監(jiān)控單元20可以選擇光通道OL和OR作為兩個(gè)(新的)光通道，假如光通道OL和OR仍然生成物體6的單視場(chǎng)圖像。由于OL和OR之間的立體基線與UL和UR之間的立體基線相同，因此圖像監(jiān)控單元20在相同的立體基線下傳送物體6的立體圖像。
[0132]在圖4c中，手術(shù)照明設(shè)備I包括五個(gè)光通道。五個(gè)相關(guān)聯(lián)的物體側(cè)通道端C1、C2、C3、C4和C5布置成星形。通過軸線C標(biāo)示星形。所有五個(gè)物體側(cè)通道端C1、C2、C3、C4和C5均布置在區(qū)域A的邊緣處。
[0133]從每個(gè)物體側(cè)通道端發(fā)出兩個(gè)(虛)軸。由此，參考星形，通過軸線將每個(gè)物體側(cè)通道端連接至其他兩個(gè)物體側(cè)通道端。
[0134]可以使用星形用于選擇圖像監(jiān)控單元20的光通道。例如，首先可以以這樣的方式選擇第一光通道和第二光通道:相關(guān)聯(lián)的物體側(cè)通道端位于星形的一個(gè)軸線C上，例如，與物體側(cè)通道端Cl和C3相關(guān)聯(lián)的光通道。類似地，也可以使用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)選擇第三光通道。例如，如果與C3相關(guān)聯(lián)的光通道不再提供物體6的單視場(chǎng)圖像，選擇與C4相關(guān)聯(lián)的光通道作為第三光通道。第三光通道與仍然提供物體6的單視場(chǎng)圖像的光通道的物體側(cè)通道端同樣位于星形的軸線C上，由此在相同的立體基線下。
[0135]在圖4d中，手術(shù)照明設(shè)備I包括三個(gè)光通道。三個(gè)相關(guān)聯(lián)的物體側(cè)通道端D1、D2和D3構(gòu)成等邊三角形D的頂點(diǎn)。首先，選擇光通道Dl和D2。如果兩個(gè)光通道的一個(gè)(例如Dl)被擋住，自動(dòng)地使用兩個(gè)剩下的光通道D2和D3。
【權(quán)利要求】
1.一種手術(shù)照明設(shè)備(1)，具有分布在區(qū)域(A)內(nèi)的照明裝置(2)以及具有至少三個(gè)光通道(10a、IOb)的立體圖像采集設(shè)備(10)，所述至少三個(gè)光通道(10a、10b)的每一個(gè)被配備用于生成被所述照明設(shè)備(I)照明的物體(6)的單視場(chǎng)圖像，且所述至少三個(gè)光通道(10a、10b)分別布置為它們的物體側(cè)通道端(4)在所述區(qū)域(A)內(nèi)， 其中存在至少三個(gè)光通道，所述至少三個(gè)光通道的每一個(gè)布置為它的物體側(cè)通道端(D1、D2、D3 ;C1、C2、C3、C4、C5 ;OL、OR、UL、UR)在所述區(qū)域(A)內(nèi)且在所述區(qū)域(A)的邊緣處，兩個(gè)物體側(cè)通道端布置為與至少一個(gè)其他通道端的距離相同，以及 其中所述手術(shù)照明設(shè)備包括圖像監(jiān)控單元(20)，所述圖像監(jiān)控單元(20)被配備為如果與所述兩個(gè)物體側(cè)通道端(D2、D3 ;C3、C4 ;0L、UR)相關(guān)的所述光通道的一個(gè)(D2 ；C3 ；UR)不再提供單視場(chǎng)圖像，使用與所述兩個(gè)物體側(cè)通道端相關(guān)的所述光通道的另一個(gè)(D3 ；C4 ；OL)生成立體圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)照明設(shè)備(1)，其中兩個(gè)物體側(cè)通道端布置為與所述其他通道端(D1、D2、D3 ;C1、C2、C3、C4、C5 ;0L、OR、UL、UR)的每一個(gè)的距離相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的手術(shù)照明設(shè)備(1)，其中存在四個(gè)光通道(0L、OR、UL、UR)，所述四個(gè)光通道(0L、OR、UL、UR)均布置為它們的物體側(cè)通道端(0L、OR、UL、UR)在所述區(qū)域(A)的所述邊緣處。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的手術(shù)照明設(shè)備(1)，每個(gè)光通道(IOaUOb)包括無焦透鏡系統(tǒng)和自動(dòng) 聚焦設(shè)備(20 )，所述自動(dòng)聚焦設(shè)備(20 )對(duì)所述無焦透鏡系統(tǒng)施加控制。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的手術(shù)照明設(shè)備(1)，每個(gè)光通道(IOaUOb)包括單獨(dú)可控的放大系統(tǒng)(12a、12b)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的手術(shù)照明設(shè)備(1)，每個(gè)光通道(10a、10b)包括圖像采集芯片(16a、16b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的手術(shù)照明設(shè)備(1)，所述立體圖像采集設(shè)備(10)包括一個(gè)用于所有光通道的共用圖像采集芯片。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的手術(shù)照明設(shè)備(1)，每個(gè)光通道(IOaUOb)包括主物鏡的段(11&、1113)，各個(gè)光通道(10&、1013)的所述主物鏡的所有段(11&、1113)能夠組合生成所述主物鏡。
9.一種使用至少三個(gè)光通道(UL、UR、0L)的立體圖像采集方法，所述至少三個(gè)光通道(D1、D2、D3)的每一個(gè)采集物體(6)的單視場(chǎng)圖像，其中 選擇第一光通道(UL)和第二光通道(UR)，并將所述第一光通道(UL)和所述第二光通道(UR)的單視場(chǎng)圖像組合以生成所述物體(6)的立體圖像， 如果所述兩個(gè)選擇的通道(UL、UR)的一個(gè)(UR)不再采集所述物體(6)的單視場(chǎng)圖像，選擇第三光通道(OL)并將分別采集所述物體(6)的單視場(chǎng)圖像的所述第三光通道(OL)和另一光通道(UL)的單視場(chǎng)圖像組合以生成所述物體(6)的立體圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的立體圖像采集方法，以這樣的方式選擇所述第一光通道(UL)和所述第二光通道(UR):所述第一光通道和所述第二光通道的物體側(cè)通道端之間具有最大可能間隔。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的立體圖像采集方法，以這樣的方式選擇所述第三光通道(0L):所述第三光通道的物體側(cè)通道端與采集所述物體的單視場(chǎng)圖像的所述另一光通道的物體側(cè)通道端(UL)之間具有最大可能間隔。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的立體圖像采集方法，以這樣的方式選擇所述第三光通道:所述第三光通道的所述物體側(cè)通道端(OL)與不再提供所述物體的單視場(chǎng)圖像的所述光通道的所述物體側(cè)通道端(UR)之間具有最大可能間隔。
13.根據(jù)權(quán)利 要求9至12中任一項(xiàng)所述的立體圖像采集方法，所述光通道的所述物體側(cè)通道端(Cl、C2、C3、C4和C5)布置成星形。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的立體圖像采集方法，所述光通道的所述物體側(cè)通道端(0L、OR、UL、UR)布置在圓形軌跡上。
【文檔編號(hào)】F21V33/00GK103994418SQ201410054970
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月18日
【發(fā)明者】烏爾里克·桑德 申請(qǐng)人:徠卡顯微系統(tǒng)(瑞士)股份公司