DE2747615A1 - Am kopf tragbare beleuchtungs- und fernsehaufnahmeeinrichtung - Google Patents

Am kopf tragbare beleuchtungs- und fernsehaufnahmeeinrichtung

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Description

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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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Claims (4)

i I.: ';:■ ι χ inc. 21. OkI. 1977 Honeywell Plaza Minneapolis, Minn., USA 1006719 Ge Am Kopf tragbare Beleuchtungs- und Fernschaufnahnieeinrichtung Patentansprüche:
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
DE19772747615 1976-10-27 1977-10-24 Am kopf tragbare beleuchtungs- und fernsehaufnahmeeinrichtung Withdrawn DE2747615A1 (de)

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