DE2747615A1 - Am kopf tragbare beleuchtungs- und fernsehaufnahmeeinrichtung - Google Patents
Am kopf tragbare beleuchtungs- und fernsehaufnahmeeinrichtungInfo
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Description
27/.- "-:"i "ι F
Bei einer aus der US-PS 3.919.-17 5 bekannten Einrichtung der im
Gattungsbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art ist die Ausrichtung
und Fokussierung der das aufzunehmende Bildfeld beleuchtenden
Beleuchtungseinrichtung mit der Ausrichtung und Fokussierung
der Fernsehaufnahmeeinrichtung synchronisiert, so daß Beleuchtungseinrichtung
und Aufnahineeinrichtung stets auf das gleiche Bildfeld
ausgerichtet sind. Die Steuerung der I.'oleuchtungs- und der Fernseh·-
aufnahmeeinrichtung erfolgt synchron von einem nut einem Monitor
ausgestatteten Fernbedienungspult aus. Als Lichtquellen dienen
im Bedienungspult oder in einem besonderen Gehäuse untergebrachte Halogenlampen, deren Licht über optische Faserkabel der
am Kopf tragbaren Beleuchtungseinrichtung zugeführt v/ird, v/o die
Lichtaustrittsflachen einem das Licht in das Blickfeld dor Kamera
werfenden Spiegel gegenüberstehen. Es ist dies der gleiche Spiegel, v/clcher das aufzunehmende Bild über weitere Spiegel der
Kamera zuleitet, /iuf diese VJeise wird mit der Ausrichtung des Kämerablickwinkels
zugleich die Ausrichtung der Beleuchtung gesteuert.
Eine solche Einrichtung wird beispielsweise in der Chirurgie verwendet
,um das vom Operateur gesehe Bild anderen Personen, z.B. Studenten,
sichtbar zu machen oder nach einem der bekannten Fernsehauf zeichnungsverfahren aufzuzeichnen und so für eine spätere Wiedergabe
festzuhalten. Dieses System hat sich in der Praxis bewährt
und zur Aufnahme gutausgeleuchteter und scharfer Bilder geführt. Die synchrone Ausrichtung der Beleuchtung mit der Ausrichtung und
Fokussierung der Kamera ist zwar für den die KaiiTera vom Fernbedienungspult
aus steuernden Techniker sehr vorteilhaft, bereitet jedoch dem Chirurgen dann Schwierigkeiten, wenn er während der Operation
seinen Blick und vorzugsweise damit auch die Beleuchtung auf eine Stelle richten möchte, die nicht im Blickwinkel der Kamera
liegt. Ein an die Verwendung einer am Kopf befestigten Lichtquelle gev/öhnter Chirurg richtet diese Lichtquelle durch Drehen des Kopfes
auf die ihn gerade besonders interessierende Stelle. Gleichzeitig versucht aber der die Kamera fernsteuernde Techniker das iiildfeld der
Kamera und damit zusammen das ausgeleuchtete Bildfeld im Hinblick
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auf cine möglichst gute BildcUirstellung zu steuern. Dabei kann es
aber vorkommen, daß Chirurg und Techniker die am Kopf des Chirurgen
befestigte Beleuchtungseinrichtung auf unterschiedliche Stellen richten möchten.Der Chirurg, der sich um die Ausrichtung der
Kamera nicht kümmern kann, zentriert durch Bewegung seines Kopf er;
den Leuchtwinkel auf das ihn interessierende Gebiet. Da er hiermit den Blickwinkel der Kamera verstellt, versucht der Techniker
die Kameraausrichtung entsprechend zu ändern und ändert dabei gleichzeitig aber auch die Ausrichtung der Beleuchtung.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu beseitigen.
Sie wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Damit hat der Wunsch des Chirurgen, eine bestimmte Stelle
durch die an seinem Kopf befestigte Beleuchtungseinrichtung auszuleuchten, Vorrang gegenüber dem Wunsch des Technikers, die von der
Fernsehkamera erfaßte Bildfläche möglichst gut zu beleuchten. In den Unteransprüchen gekennzeichnete Ausgestaltungen der Erfindung
ermöglichen es dem Chirurgen darüberhinaus, die Ausrichtung der Lichtquelle und deren Fokussierung manuell seinen Bedürfnissen anzupassen.
Während der Techniker damit nicht mehr unmittelbar den Beleuchtungswinkel beeinflußt, steuert er weiterhin Gesichtsfeld
und Fokussierung der TV-Aufnahmeeinrichtung.
Die Fernsehaufnahmeeinrichtung umfaßt im wesentlichen die am Kopf zu tragende Aufnahmeeinheit, ein im Operationsraum befindliches
Anschlußgerät sowie das an einer beliebigen Stelle aufgestellte Fernbedienungspult mit Monitor. Am Kopf befestigt ist eine Miniatur-Farbfernsehkamera
mit zugehörigen Bild- und Tonübertragungsschaltungen, ein optisches System zur übertragung des aufgenommenen
Bildes auf die lichtempfindliche Schicht der Kamera sowie eine
Beleuchtungseinrichtung, wobei dafür Sorge zu tragen ist, daß diese Teile das Blickfeld des Chirurgen nicht beeinträchtigen. Das Anschlußgerät
enthält die Lichtquellen, beispielsweise Halogenlampen, welche über Lichtleitkabel mit der am Kopf des Chirurgen befestigbaren
Beleuchtungseinrichtung verbunden sind. Darüber hinaus können im Anschlußgerät diejenigen zur Versorgung der Kamera er-
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forderlichen Schaltungen untergebracht werden, die sich nicht
in unmittelbarer Nähe der Aufnahmeröhre befinden müssen. Über das
Anschlußgerät ist auch das Fernbedienungspult mit der Aufnahmeeinrichtung
verbunden. Gegebenenfalls ist auch eine Sprechverbindung
zwischen Chirurg und Bedienungspult vorhanden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen
Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 die Seitenansicht der am Kopf zu tragenden Einrichtung ohne das diese sonst abdeckende Gehäuse
Fig. 2a in vergrößerter Darstellung die Befestigung der Beleuchtungseinrichtung von der Seite gesehen;
Fig. 2b eine entsprechende Vorderansicht;
Fig. 3 verschiedene Einzeldarstellungen der Lagerung des Lichtspiegels für die Kamera;
Fig. 4a eine vereinfachte Darstellung der Beleuchtungseinrichtung mit zugehöriger Optik gemäß dem Stand
der Technik;
Fig. 4b eine entsprechende Darstellung der Beleuchtungseinrichtung
gemäß der Erfindung; und
Fig. 5 in perspektivischer Darstellung das mit dem Anschlußgerät verbundene Bedienungspult.
In Fig. 1 ist die aus Fernsehaufnahmeeinrichtung und Beleuchtungseinrichtung
bestehende Einrichtung 10 mittels eines Kopfbandes 12 am Kopf 11 des Chirurgen oder einer sonstigen Person befestigt. Normalerweise
ist die Einrichtung nach außen hin durch eine Kappe abgedeckt. Anstatt der Befestigung mittels Kopfband 12 kann die Einrichtung
auch in einer Art Helm untergebracht sein. Die Fernsehaufnahmeeinrichtung umfaßt eine Aufnahmeröhre 13 sowie, dieser vorgeschaltet,
mehrere Spiegel 20, 21 und 22 sowie eine Optik 23 (siehe Fig. 4). Die Rohrstücke 24 und 25 bilden einen geschlossenen optischen
Kanal zwischen dem Eintrittsspiegel 21 und der Kamera 13.Die Spiegel 21 und 22 sind fest angeordnet und derart ausgerichtet, daß
das vom Spiegel 20 auf den Spiegel 21 reflektierte Bild über den Spiegel 22 auf die lichtempfindliche Schicht der Kamera geworfen
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wird. Der Spiegel 20 kann um eine Vertikalachse 26 sowie um eine
Horizontalachse 27 ( Siehe Fig. 3 ) geschwenkt werden. Auf diese Weise läßt sich das von der Kamera erfaßte Blickfeld in bezug auf
die Kamera und die sonstige Aufnahmeeinrichtung selbst nach der Höhe und Seite schwenken.
Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab Einzelheiten der hierfür vorgesehenen
Lagerung. Der Spiegel 20 ist mittels zweier Zapfen 28 um eine vertikale Achse drehbar, wobei an einer öse 30 des Spiegels
ein Draht 29 eingreift, der mit seinem anderen Ende ( siehe Fig. 1 ) an einem elektromechanischen Betätiger 31 befestigt ist. An wenigstens
einem der Lagerzapfen 28 ist eine Rückstellfeder 32 vorgesehen, deren Kraft der Zugspannung des Drahtes 29 entgegenwirkt. In
entsprechender Weise ist der Spiegel 20 mittels zweier Lagerarme und 35 um zwei Lagerzapfen 27 und damit um eine horizontale Achse
schwenkbar, wozu ein weiterer Draht 29 am Gelenk 33 angreift und von einem ähnlichen elektromechanischen Betätiger 31 gegen die Kraft
einer Rückstellfeder 36 verstellbar ist. Durch elektrische Fernsteuerung der Servomotoren in den beiden Betätigern 31 wird deren
Kniehebel 37/38 verstellt, wodurch die Drähte 29 die Verstellung des Spiegels 20 um die horizontale und die vertikale Achse bewirken.
Ein ähnliches elektronrechanisches Servosystem dient der Einstellung des Objektivs 23 für die TV-Kamera. Als Servosysteme können
beispielsweise Antriebe vom Typ CPS-12 der Firma Kraft Systems
Inc., Vista, Californien eingesetzt werden. Mit den bisher beschriebenen
Mitteln erfolgt also die Einstellung des Gesichtsfeldes der Fernsehaufnahmeeinrichtung.
Einzelheiten der Beleuchtungseinrichtung werden am besten aus den Figuren 2a und 2b ersichtlich. Sie umfaßt zwei getrennte Lichtquellen
41 und 42, welche mit einem Kragen 44 in je einem Haltebügel 43 befestigt sind, der seinerseits mittels einer Schraube 4
am Rohr 34 gehalten ist. Ein Schwenken der Lichtquellen· 41 und 4 2 um eine horizontale Achse ist durch Schwenken des Bügels 43 um die
Befestigungsschrauben 45 und anschließendes Anziehen der Schrauben ermöglicht. Die beiden Lichtquellen 41 und 42 sind durch Kragen 4G
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miteinander verbunden, die ihrerseits auf einer gemeinsamen Konvergenzeinstellspindel
47 verstellt werden können. Auf dieser sitzt ein Rändelrad 48, mit dessen Hilfe die Spindel 47 gedreht und damit
die Position der Gewindeteile der Kragen 46 verändert werden kann. Die Haltearme 43 sind in Richtung der Konvergenzspindel 47
flexibel, so daß beim Drehen des Rändelrades 48 die Kaltebügel verbogen v/erden und die Konvergenz oder Divergenz der von den beiden
Lichtquellen 41 und 42 ausgehenden Strahlung einstellbar ist. Die Befestigung des Beleuchtungssystems ist derart, daß es jeglichen
Bewegungen des Kopfel folgt. Somit kann der Chirurg zunächst durch
Betätigen des Rändelrades die Fokussierung der beiden Lichtquellen einstellen, um auf diese Weise Schatten im Gesichtsfeld zu vermeiden.
Der Unterschied zwischen der neuen Beleuchtungseinrichtung und derjenigen
nach dem Stand der Technik wird am besten aus den Fig. 4a und 4b ersichtlich. Im bekannten System nach Fig. 4a wurde das
Licht der Lichtquellen 41a und 42a stets vom gleichen Spiegel 20a in das Gesichtsfeld eingespiegelt, der auch der übertragung des
Bildes zur Kamera hin dient. Und zwar wird das Licht der beiden Lichtquellen 41a und 42a auf den Spiegel 20a und von dort zu dem
zu beleuchtenden Objekt 4 9 geworfen, während das Bild dieses Objekts 49 über die Spiegel 20a, 21a und 22 sowie das Objektiv 23
zur Kamera gelangt. Auf diese Weise ist ständig eine Übereinstimmung zwischen dem Blickwinkel der Kamera und dem beleuchteten Bildausschnitt
gewährleistet. Der Spiegel 20 wird vom Techniker durch Fernsteuerung entsprechend dem Wiedergabebild auf dem Monitor gesteuert,
wobei gleichzeitig auch die Ausrichtung der Lichtquellen mitgeführt wird. Der Chirurg ist bei diesem System ständig den
Vorstellungen des Technikers hinsichtlich des aufzunehmenden und
damit gleichzeitig zu beleuchtenden Bildausschnitts unterworfen.
Demgegenüber zeigt Fig. 4b die Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung. Hier ist die Lage des Gesichtsfeldes 50 der Beleuchtungseinrichtung
unabhängig von dem Blickwinkel 51 der Kamera. Letzterer
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wird wiederum durch Fernsteuerung mit Hilfe des Spiegels 20 vom Techniker aus eingestellt. Diese Einstellung beeinflußt jedoch die
Ausrichtung der Lichtquellen nicht. Diese folgen vielmehr exakt den Kopfbewegungen des Chirurgen, wobei dieser die Konvergenz oder Divergenz
der beiden Lichtquellen mit Hilfe des Rändelrades 48 und die vertikale Neigung gegenüber seiner Blickrichtung durch Verstellen
der Bügel 34 beliebig einstellen kann.
Als Lichtquelle dienen vorzugsweise Niedervolt-Halogenlampen, welche
über Lichtleitkabel mit der Beleuchtungsoptik 41 bzw. 42 verbunden sind. Als geeignet haben sich beispielsweise 150V;-Quarz-IIalo~
genlampen der Firma General Electric Company, Schenectady, New York,
in Verbindung mit Lichtleitfaserbündeln der American Optical Company in Sturbridge, Massachusetts bewährt. Eine solche Beleuchtung
mit kaltem Licht ist für den Chirurgen günstiger, als wenn die zugleich,
auch Wärme abgebenden Lichtquellen mit an der die Kamera haltenden Tragvorrichtung befestigt sind.
Es hat sich gezeigt, daß für die beiden Lichtquellen 41 und 42 zwar
keine spezielle Brennpunktgröße notwendig, es jedoch günstig ist, wenn sie ein wenig defokussiert werden, wodurch eine schattenfreie
Beleuchtung erreicht wird. Während die synchron mit der Kamera ausgerichteten
Lichtquellen gemäß dem Stand der Technik für die Farbfernsehaufnähme
und die Ausrichtung der Kamera günstig sind, haben sie dem Chirurgen die erwähnten Schwierigkeiten bereitet. In manchen
Fällen traten diese nicht in Erscheinung, weil eine intensive Zusatzbeleuchtung vorhanden war. Jedoch bei Hals-, Nasen- und Ohrenoperationen
ist der Chirurg in erster Linie auf seine Kopfleuchte angewiesen, und er möchte die Möglichkeit haben, die Leuchtfleckgröße
sowie die Konvergenz der beiden Lichtstrahlen einstellen zu können. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die beiden Lichtstrahlen
zusammen im Arbeitsabstand von 46 cm eine Leuchtfläche
von etwa 10,2 cm 0 erzeugen. Dies läßt sich von Hand einstellen.
Als Farbfernsehkamera eignen sich beispielsweise Vidicons vom Typ
CV-400 der Firma Magnavox Corp. bzw. Typ 12120 der Firma Cohu Corp.
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Die genannten Kameratypen sind kloin und leicht und umfassen nusser
dem Vidicon und der Ablenkeinheit einen Videovorverstärker sowie ein Kondensatormikrophon. Ein Miniatur] autsprecher kann für
Gegensprcchzwecke angebracht werden. Da der Ablenkverstärker und
einige andere Vidiconsteuerschaltungen in unmittelbarer Nähe der Kamera angebracht werden müssen, ist das Versorgungsgerät 54 über
ein kurzes flexibles Kabel 55 mit der am Kopf zu tragenden Einrichtung verbunden. Der größte Teil der elektronischen Einrichtungen
für die Kamera ist jedoch in einem Schaltpult 5G untergebracht, welches ebenso wie der das Versorgungsgerät 54 und das die
Lichtquellen aufweisende Gerät 52 vorzugsweise fahrbar ist. Dieses Bedienungspult kann gegebenenfalls in einem besonderen Raum untergebracht
sein. Von hier aus erfolgt an Hand der Bilddarstellung auf dem Monitor 57 die Fernsteuerung der Kamera. Das Bedienungspult
kann weiterhin Aufzeichnungsgeräte, beispielsweise ein Bildaufzeichnungsmagnetbandgerät
umfassen. Kabel 58 und 59 verbinden den Monitor 57 sov/ie das Bedienungspult 56 mit dem die Lampen aufweisenden
Gerät 52 und dem Kameraversorgungsgerät 54. Die Lichtübertragung zwischen dem die Lampen enthaltenden Gerät 52 und den
Lichtaustrittsöffnungen 41, 4 2 der am Kopf des Chirurgen zu befestigenden Beleuchtungseinrichtung erfolgt mittels der optischen Faserkabel
53. Der Techniker steuert vom Bedienungspult 56 aus rriit Hilfe eines Steuergriffes 60 die Ausrichtung der Kamera und mit
Hilfe eines zweiten Einstellgriffes 61 deren Fokussierung. Zusätzlich
zu dem hier beschriebenen beweglichen Aufnahmesystem können
selbstverständlich in bekannter Weise stationäre oder an' einem Kameralift befestigte Fernsehkameras eingesetzt werden. In diesem
Fall ist das Bedienungspult 56 vorzugsweise mit weiteren Bildschirmen 57 ausgestattet. Bei Verwendung von Aufnahmekameras mit
Festkörperverstärkern kann unter Umständen ein besonderes Versorgungsgerät 54 entfallen und die erforderlichen Ablenk- und EiIdverstärker
unmittelbar am Kameragehäuse befestigt sein. Setzt man Miniaturquarz-llalogenlampen ein, so ist es möglich, diese ebenfalls
unmittelbar an der am Kopf des Chirurgen zu befestigenden Baugruppe anzubringen, da diese leicht sind und wenig Wärir.c entwickeln.
Dann entfallt ein besonderes Licht.quellcngcrät 52.
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OWGINAL INSPECTED
Claims (4)
1. Am Kopf tragbare Beleuchtungs- und Fernsehaufnahmeeinrichtung
mit ferneinstellbarer Ausrichtung des Blickwinkels und der Fokussierung der TV-Aufnahmeeinrichtung in Verbindung mit einem das
aufgenommene Bild v/iedergebenden TV-Monitor, dadurch
gekennzeichnet , daß die Ausrichtung der im wesentlichen in Blickrichtung des Trägers (10) der Einrichtung (10)
strahlenden Beleuchtungseinrichtung (41,42) vom Blickwinkel und der Fokussierung der TV-Aufnahmeeinrichtung (20,22,13) unabhängig
und durch die Ausrichtung des Kopfes (11) bestimmt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet
, daß die Beleuchtungseinrichtung aus zwei aus verschiedenen Winkeln ein gemeinsames Leuchtfeld (507 bestrahlenden
Lichtquellen (41,42) besteht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (47) zum manuellen Einstellen der
Konvergenz der Strahlung der beiden Lichtquellen (41,42).
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet
durch eine Vorrichtung (43) zum manuellen Einstellen der Ausrichtung der Beleuchtungseinrichtung (41,42)
in bezug auf einen gemeinsamen Träger für die Fernsehaufnahme- und die Beleuchtungseinrichtung.
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ORIGINAL INSPECTED
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