CN103403442A - 用于照亮手术位置的外科手术灯和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于照亮布置于给定距离处的手术位置的外科手术灯（1），其包括灯体（2）中的光源，所述光源在手术位置上生成不同直径（d1、d2）的光场。由所述光场合成的光场（18）的预设相对照度所对应的直径（dx）可通过单独地控制所述光源的光强度来改变。灯体（2）与手术位置之间的距离被探测，且所述光源（5、6）被控制成：当灯体（2）与手术位置之间的距离被修改时，合成光场（18）的预设相对照度所对应的直径（dx）基本保持不变。

Description

用于照亮手术位置的外科手术灯和方法
技术领域
本发明涉及一种外科手术灯、尤其是用于提供光场的外科手术灯，所述光场的光场直径在工作距离变化时不变。
背景技术
除了其他因素之外，手术现场的良好照明对于使外科医生在良好的条件下进行手术是必需的。这通常可通过调节外科手术灯的各种参数来实现。因此，灯体的位置和方向、光柱到手术现场的聚焦、以及出射光线的光强度（即手术位置上的照度）通常是可调节的。改变位置和定向以及光场合并通常由外科医生自行实施，因此外科医生在附连至灯体的无菌把手处握住灯体并将其转至期望的位置和期望的方向。通过扭转无菌把手，通常可调节光场合并、即出射光束的交点与灯体的距离。
同时，存在这样一种外科手术灯，其中，灯体与手术位置之间的距离被测量，出射光线的光强度根据工作距离的变化而被修正，使得手术位置上的中心照度保持不变。因此，仅调节照度而不调节光场直径，因为这种***中的光源刚性地布置，且可部分地解决这种问题的平行聚光灯不能通过这种光学思想来实现。
发明内容
由此产生这样一种目的，即提供一种在工作距离变化时保持光场直径不变的外科手术灯。
该目的通过具有权利要求1或权利要求21的特征的主题、并通过一种具有权利要求16或权利要求34的特征的方法来实现。本发明的其他改进是从属权利要求的主题。
因此，用于照亮布置在给定距离处的手术位置的外科手术灯被设计成：根据一个方面，所述外科手术灯包括至少一个灯体和用于光源的控制装置，所述灯体包括至少一个第一光源和至少一个第二光源，其中，所述光源被构造成：能分别生成具有不同直径的第一光场和第二光场，所述第一光场和第二光场形成合成光场，所述合成光场是大致圆形的并具有符合外科手术灯标准的光强度分布，所述光强度分布在预定直径上具备符合所述标准的预设相对照度，所述控制装置被构造成：能单独地控制第一光源的光强度和第二光源的光强度，使得在所述预定直径上具备所述预设相对照度。所述光源的多个光强度被单独地控制成：当灯体与手术位置之间的预先给定的距离随后变化时，具备所述合成光场的预设相对照度的直径基本保持不变。
替代性地，由可倾斜光源生成的光场通过控制所述可倾斜光源的倾斜角度来移动，使得当灯体与手术位置之间的预先给定的距离随后变化时，具备合成光场的预设相对照度的直径保持不变。
附图说明
现在参照附图通过实施例来阐述本发明。
特别地：
图1示出了外科手术灯的第一实施例的透视图；
图2示出了从斜下方观看图1的外科手术灯的第一实施例的灯体的视图；
图3a示出了能产生具有小光场直径的光场的光源的光强度分布的图；
图3b示出了能产生具有大光场直径的光场的光源的光强度分布的图；
图3c示出了图3a和图3b的光场叠加时的光强度分布的图；
图3d示出了图3a和图3b的光场叠加、且光源具有不同的中心照度时的光强度分布的图；
图3e示出了图3c和图3d的光强度分布叠加后的图；
图4a示出了图2的灯体沿着图1中的剖面线A-A的剖视图，以及第一光源的光场的基本视图；
图4b示出了图2的灯体沿着图1中的剖面线A-A的另一剖视图，以及第二光源的光场的基本视图；
图4c示出了图2的灯体沿着图1中的剖面线A-A的又一剖视图，以及第一和第二光源的合成光场的基本视图；
图4d示出了图2的灯体沿着图1中的剖面线A-A的又一剖视图，以及第一、第二、第三和第四光源的合成光场在距离l1中的基本视图；
图4e示出了图2的灯体沿着图1中的剖面线A-A的又一剖视图，以及第一、第二、第三和第四光源的合成光场在距离l2中的基本视图；
图5示出了图2的灯体沿着图1中的剖面线A-A的又一剖视图，以及两个第一光源的光场的基本视图；
图6示出了手术灯的另一实施例以及第一和第三光源的剖视图，以及两个第一和第三光源的相应的光场的基本视图；
图7示出了具有附属模块的手术灯的一个实施例；
图8示出了外科手术灯的在把手保持器上的把手；以及
图9示出了外科手术灯的另一实施例，该外科手术灯的灯体不可移动地固定。
具体实施方式
图1示出了包括灯体2和承载***3的外科手术灯1的第一实施例，其中，仅示出了承载***3的所谓支持摇臂（Komfortbügel）和所谓的四分摇臂（Viertelbügels）的一部分。把手4布置在灯体2上、此处是在灯体2的中心。在替代性的实施例中，把手4也可布置在灯体上的其他位置处。第一光源5、第二光源6、第三光源7和第四光源8布置在灯体2中。另外，灯体2容纳了控制装置9，其中，所述控制装置9在替代性的实施例中可设置在单独的壳体中和/或在外科手术灯的其他位置处或外科手术灯的周边中。
除此之外，提供了用于触发光源的单独的光强度的改变的器件25，所述器件25例如是连接至控制装置9的运动传感器或加速度传感器，以便调节下述的合成光场。灯体2的移动通过运动传感器来探测，在移动完成后，相应的信号被发给控制装置9。替代性地，也可以以其他方式、例如通过分析处理距离测量装置的信号来探测移动。在移动完成后，控制装置9实施合成光场的调节。替代性地，所述触发也可例如通过操作或释放开关或传感器来手动地进行。
另外，灯体中提供了用于每个光源5、6、7、8以便控制它们的光强度的控制单元28。
承载***3使灯体2能够在预定的空间移动范围内定位在任意方向上的任意位置，以便尽可能最佳地照亮患者的手术位置。
光源5、6、7、8包括具有光学装置的LED，以便相应地使LED的光柱成束。具有不同的白色色调（暖白色和冷白色）的LED可用于实现合适的色温。因此，还可调节由外科手术灯1发出的光的色温。对于较大范围的调节，有色LED可用于替代性的外科手术灯中。替代性地，可使用发出具有相同色温的光线的光源。
此处，所述光学装置是透镜，其中，采用了两种不同类型的透镜，用于引导LED的出射光线以便生成光束。一种类型的透镜（此处是光源5、7中具有大直径的一类透镜）生成的光束产生具有小直径的光场，另一种类型的透镜（此处是光源6、8中具有小直径的一类透镜）生成的光束产生具有大光场直径的光场。替代性地，使用直径相同但光学特性不同的透镜是可行的。由不同透镜生成的光场由于透镜的不同的光学有效面和/或由于透镜的不同直径而具有不同的光强度分布和不同的光场直径。在其他替代性的实施例中，可想到应用其他器件、例如反射镜来生成能产生具有不同直径的光场的光束。
在第一实施例中，仅提供了刚性地附连在灯体2中的第一光源5和第二光源6。
在第二实施例中，光源5、6类似于稍后描述的光源7、8可倾斜地被支撑，且交替单独地、分组地或共同地设有驱动装置10。
如以下所述，可有益地但并非强制性地提供可倾斜地布置在灯体2中的另外的光源来附加于刚性固定的光源，以便在离灯体2的不同距离中生成不同的光场直径。因此，提供了光源7、8，其可相应地倾斜，且所述光源7、8设有用于交替单独地、分组地或共同地使光源7、8倾斜的驱动装置10。光源7除了能够倾斜之外与光源5一致，光源8除了能够倾斜之外与光源6一致。
光源5、6布置成：所有透镜的光线逸出表面都被布置在半径为1300mm的球面状表面中。在替代性的实施例中，光源还可布置成：所述光线逸出表面布置在非球面状的表面中或布置在具有其他半径的球面状表面中。
光源5、6、7、8经由控制单元28分别连接至控制装置9，且各个光源5、6、7、8的光强度通过控制装置9控制。用于使光源7、8倾斜的驱动装置10也连接至控制装置9，且通过控制装置9来控制驱动装置10将光源7、8调节成合适的倾斜角度。
图2示出了从斜下方观看第一实施例的没有把手的灯体2的视图。因此，应当看出，灯体2包括光线逸出表面29，且所述光线逸出表面29被划分为圆形的内区域I和绕着该内区域布置的外区域II。至少位于区域I中的光源5、6刚性地布置，而位于区域II中的、从而离灯体2的光轴（以后示出）距离较大的光源7、8可倾斜地固定在灯体2中。
图3a-3d中，阐述了通过不同地控制光源来改变光场直径的原理。
手术位置上被照亮的区域由光场表述。例如，图3a中，以图形示出了外科手术灯的光场中符合标准的光强度分布。该光场中的光强度分布根据目前有效的标准DIN EN60601-2-41:2010限定如下：光场具有100%的中心照度Ec。绕着光场中心、照度为中心照度Ec的10%的圆的直径为光场直径。该光场直径表示为“d10”。光场的另一特征值是照度为中心照度Ec的50%的圆的直径。该直径还表示为“d50”。根据所述标准，直径d50被确定成：它必须至少是光场直径d10的一半。在光线逸出表面与光场之间1000mm的距离处必须满足这些条件。
图3a中，以点划线示出了与实施例中的光源5基本上一致的光源的光强度分布。图3b中，以双点划线示出了与实施例中的光源6基本上一致的光源的光强度分布。光源5的光场直径d10（图3a）小于光源6的光场直径d10（图3b）。
图3a和图3b中，相应的光源的相对照度10%、50%和100%以虚横线列出。直径d50和光场直径d10通过虚横线与表示光强度分布线的交点显示出。从图形中可以看出，因为直径d50大于光场直径d10的一半，所以该光场在光强度分布方面满足所述标准的要求。
图3c中，以相同的线型将图3a和图3b的光强度分布转移过来，且以实线示出通过图3a和图3b的两个光源的光线叠加生成的合成光场中的光强度分布。通过所述叠加，在相同直径处的相应的光强度被相加。
在图3c所示的情况下，各个光源的中心照度Ec是相等的，因此分别是合成光场的中心照度Ec的50%。此处，合成光场的中心照度Ec的10%或50%或100%的照度以虚横线示出。借助于这些横线和合成光场的光强度分布线的交点，显示出照度为中心照度Ec的10%或50%的直径。
此外，图3c中标出了中心照度Ec的相对照度x%，所述相对照度x%可任意地预设作为出厂设置或设置成由用户来确定。因此，照度为合成光场的中心照度Ec的x%处的圆的直径dx产生自与合成光场的照度的线的交点。如以下所述，作为具备合成光场的任意的预设相对照度Ecx的直径，直径dx可保持不变。通常，光场直径d10被确定为应当在距离变化时保持不变的直径dx。
图3d示出了：当各个光源被控制成所述各个光源具备不同的中心照度Ec时的光强度分布。在这种情况下，与图3c中示出的情况相比，产生光场直径较小的光场（双点划线；图3b）的光源的中心照度Ec较小。与图3c中示出的情况相比，产生光场直径较大的光场（点划线；图3b）的光源的中心照度Ec较大。
从图3c和图3d的图形中可以看出，因为直径d50大于光场直径d10的一半，所以该合成光场在光强度分布方面满足所述标准的要求。
借助于图3e中示出的、图3c和图3d的合成光场的光场直径d10的比较，可以看出，当通过产生较小光场直径d10的光源增加照度、且当通过产生较大光场直径d10的光源降低照度时，降低了合成光场的光场直径d10。
基本上，当产生较小光场直径d10的光源的光强度增加和/或产生较大光场直径d10的光源的光强度降低时，产生较小的光场直径d10。
类似地，当产生较小光场直径d10的光源的光强度降低和/或产生较大光场直径d10的光源的光强度增加时，产生较大的光场直径d10。
为了保持合成光场的中心照度Ec不变，光源中的一个的中心照度Ec所降低的量可与另一光源的中心照度所增加的量相同，从而各个中心照度Ec的和保持不变。
图4a-4d中，基本上示出了如何通过叠加不同的光束来生成光场。不同光束的图示不应被理解成该图示表示精确的亮-暗界限。同样地，不同直径的图示也不表示精确的亮-暗界限，因为在直径作为光场直径d10（图4a、图4b、图3c）的定义中，等级小于中心照度Ec的10%的光线（散射光）可存在于该直径之外。
图4a中，示出了灯体2的沿着图1中的剖面线A-A的剖视图。灯体2具有光轴11，所生成的光场的中心定位于所述光轴11处。
多个光源5分别射出以点划线示出的光束12，其中，为清楚起见，仅示出了光束12中的一个。光束12具有轴线13，所述轴线13在灯体2的距离l1处与灯体2的光轴11相交。其他光源5以分散的方式布置在灯体2中，使得它们的光束的轴线与光源5的轴线13相比与光轴11相交于同一点，从而所有光源5生成光场14。
距离l1在该实施例中被确定成1300mm；然而，在其他实施例中，根据灯体的适用范围和尺寸，距离l1可被确定成另外的值。
在离灯体2的距离l1处，第一光场14在手术位置上生成。通过第一光源5的光束生成的第一光场14具有以d1表示的光场直径d10。
图4b中，也示出了灯体2的沿着图1中的剖面线A-A的剖视图。此处，灯体2也具有光轴11。
多个光源6分别射出以双点划线示出的光束15，其中，此处为清楚起见也仅示出了光束15中的一个。光束15具有轴线16，所述轴线16在灯体2的距离l1处与灯体2的光轴11相交。其他光源6以分散的方式布置在灯体2中，使得它们的光束的轴线与示出的光源6的轴线16相比与光轴11相交于同一点，从而所有光源6生成第二光场17。
此处，距离l1也被确定成1300mm；然而，在其他实施例中，根据灯体的适用范围和尺寸，距离l1可被确定成另外的值。
在离灯体2的距离l1处，第二光场17通过第二光源6的光束15在手术位置上生成。第二光场17具有以d2表示的光场直径d10。
由第二光源6生成的第二光场17的直径d2大于由第一光源5生成的第一光场14的直径d1（见图4a）。
图4c示出了图4a和图4b中描述的光束12、15的叠加。
通过光束12、15的叠加，以与图3c、图3d和图5中所述的相同的方式，第一光源5和第二光源6在手术位置上生成了位于离灯体2的距离l1处的合成光场18。因此，由光束12生成的具有较小的直径d1的光场和由光束15生成的具有较大的直径d2的光场被叠加。
图4d中，以三点划线示出了示例性的可选的第三光束19。第三光束19从第三光源7射出，其中，此处为清楚起见也仅示出了第三光束19中的一个。其他光源7在灯体2中布置成：使它们的光束的轴线与示出的光源7的轴线20相比与光轴11相交于同一点。以四点划线示出的示例性的可选的第四光束30由第四光源8射出，其中，此处为清楚起见也仅示出了第四光束30中的一个。其他第四光源8在灯体2中布置成：使得它们的光束的轴线与光源8的轴线31相比与光轴11相交于同一点。第三光束19具有轴线20，第四光束30具有轴线31，在第三和第四光源7、8的倾斜角度的这种设置下，与第一光源5的光束12的轴线13和第二光源6的光束15的轴线16相比，所述轴线20和所述轴线31与灯体2的光轴11相交于同一交点，此处在距离l1处。第三光束19生成具有较小直径的光场，第四光束30生成具有较大直径的光场，第三光束19和第四光束20连同第一光束12和第二光束15一起以图3c、图3d和图5中所述的方式生成了合成光场18。由光束12、19生成的具有较小直径的光场和由光束15、30生成的具有较大直径的光场由此被叠加。
图4e示出了生成光场的手术位置的距离较大、即l2的情况。因此，光场在距离l2处示出。
此时，所示出的第一光源5中的一个的光束12投射在第一光场14中，所述第一光场14不同心于光轴11，因为光束12的轴线13在距离l1处与光轴11相交，且轴线13在距离l2处与光轴11不相交。然而，通过将从绕着灯体2的圆周分散的光源5发出的多个光束12叠加，从第一光源5的光束12再次生成与光轴11同心的光场。
借助于用于控制驱动装置10的控制装置9使第三光源7和第四光源8倾斜，从而光束19、30的轴线20、31在距离l2处相交到光轴11上。通过移动灯体2改变距离后，通过驱动装置10使第三光源7和第四光源8倾斜，从而轴线20、31的交点相应地定位在手术位置离灯体2的实际距离处。
图5中示出了灯体2的剖视图以及由第一光源5中的两个生成的三个光场14、14'、14''的原理说明。从图5中可以看出，光场14生成在距离l1处的手术位置上，光场14'生成在距离l2处的手术位置上，光场14''生成在距离l3处的手术位置上。
此处灯体2也包括光轴11，所生成的光场的中心点定位于所述光轴11处。多个光源5分别射出光束12，其中，此处为清楚起见仅示出了光束12中的两个。光束12在此也分别具有轴线13，所述轴线13在离灯体2的距离l1处与灯体2的光轴11相交。其他光源5以分散的方式布置在灯体中，使得它们的光束的轴线与光源5的轴线13相比与光轴11相交于同一点，从而所有光源5生成在距离l1处的手术位置上的光场14。
从图5中基本上明显看出，根据光场14、14'、14''离灯体2的距离l1、l2和l3，直径D、D'、D''具有不同的尺寸。生成在轴线13与光轴11相交的距离l1处的手术位置上的光场14具有最小的直径D。通过将手术位置的距离例如改变成l2或l3，生成了具有较大的直径D'、D''的光场14'、14''。直径D、D'、D''仅基本地示出，且它们不强制性地描述光场直径d10或具备光场14、14'、14''的相对照度Ecx的直径dx。通过这些图示，只不过示出了：当灯体与手术位置之间的距离变化时，光场的直径基本上也变化。
如同光场14、14'、14''的基本地示出的直径D、D'、D''，光场直径d10以及具备相对照度Ecx的直径dx也随着距离的变化而变化。
在距离从l1变化至l2或l3时，为了防止光场直径d10或具备相对照度Ecx的直径dx扩大，需要控制能产生具有较小的光场直径d1的光场的光源5（图4a、图4c）使其光强度增加和/或控制能产生具有较大的光场直径d2的光场的光源6（图4b、图4c）使其光强度降低。
相反地，在距离从距离l2或l3变化至l1时，需要防止光场直径d10或具备相对照度Ecx的直径dx减小。因此，需要控制能产生具有较小的光场直径d1的光场的光源5（图4a、图4c）使其光强度减小和/或控制能产生具有较大的光场直径d2的光场的光源6（图4b、图4c）使其光强度增加。
在控制光源5、6以防止光场直径d10变化之后，根据具体情况，调整对光源的控制，从而再次形成先前的中心照度Ec。
图6示出了外科手术灯1的另一实施例。在该实施例中，提供了不可移动地容纳在灯体2中的第一光源5和以可倾斜的方式容纳在灯体2中的第三光源7。第三光源7可绕着倾斜轴线倾斜，所述倾斜轴线基本上与绕着光轴11的圆相切。因此，多个第三光源7固定至可借助于驱动装置10绕着倾斜轴线倾斜的保持器，或替代性地、多个第三光源7相对于灯体2以可单独倾斜的方式固定，并可借助于各自的驱动装置10单独绕着倾斜轴线倾斜。第一光源5唯一地或替代性地基本上布置在图2中示出的内区域I中。第三光源7唯一地或替代性地基本上布置在图2中示出的外区域II中。替代性地，此处与上述实施例中的一个类似的组合也是可行的。
在先前的实施例中，基本上具有相同直径和相似光强度分布的第一光场14和第三光场17通过第一光源5和第三光源7在手术位置上生成。此处为清楚起见也仅示出了：两个第一光源5的分别具有轴线13的光束12、和相应的第三光源7的分别具有轴线20、20'的光束19、19'中的朝向距离l3处的一个、以及具有轴线20'的光束19'中的朝向距离l2处的一个。
其他光源5或7以分散的方式布置在灯体2中，使得它们的光束12或19的轴线与示出的光源5或7的轴线13或20相比与光轴11相交于同一点，从而所有光源5或7生成光场14或17、17′。
同样在该实施例中，光场14和17、17′生成了合成光场18。根据应用场合，该光场的光强度分布须符合外科手术灯的标准。因此，在预定直径dx上具备预设相对照度Ecx。
在该实施例中，控制装置9被构造成：它可单独地控制第一光源5的和第三光源7的光强度，并可控制第三光源7的倾斜角度。因此，预设相对照度Ecx可在选定的距离处在预定直径dx上达到。
外科手术灯1被设计成：它们具有遵照标准要求的工作范围。通过该工作范围，灯体2与手术位置之间具有最小工作距离和最大工作距离。
为了防止预定直径dx在距离变化时扩大或缩小，控制装置9控制第三光源7的倾斜角度，使得第三光场17沿光轴11径向地移动。另外，也通过控制装置9控制第一光源5的和第三光源7的光强度。例如从合成光场18在较小距离l3处的物体上开始，将第三光源7倾斜，使得第三光源7的光束19的轴线20、20′此时从光轴11与该物体在距离l3处的的交点移动至例如光轴11与该物体在较大的距离l2处的交点，即沿着光轴11径向地向外移动。于是，合成光场18生成在距离l2处。然后，控制第一光源5的和第三光源7的光强度，使得预定直径dx基本保持不变。该过程在相反的方向上类似地进行。
这是用于保持不变的原理过程。实际上，不是绝对必要将所有光源5、7的轴线向着光轴11与所述物体在预定距离处的交点分别精确地引导。为了继续使用外科手术灯1进行手术，凭经验确定所有光源5、7的倾斜角度和光强度Ecx，以用于不同距离处的相应的预定直径dx。
为了可选地保持中心照度Ec不变，通过控制装置9适当地控制各个光源5、7的光强度以及倾斜角度。
为了能够在整个工作范围上保持最小预定直径dx不变，光源5、7被设计和布置成：在最大工作距离处的合成光场18的预定直径dx最大与最小的预定直径dx一样大。这意味着，在预定直径dx与光场直径d1相符的情况下，光源5、7被设计和布置成：在最大工作距离处的合成光场的光场直径d1最大与最小的可预订光场直径d1一样大。因此，在最大工作距离处的各个光场14、17的光场直径d1最大与最小的可预订预定光场直径d1一样大。
在一个替代性的实施例中，光源5、7还可被设计和布置成：在比最大距离更大的距离处的合成光场18的预定直径dx最大与最小的可预定直径dx一样大。这也意味着，在光场直径d1作为预定直径dx的示例中，在最大工作距离处的各个光场的光场直径d1最大与最小的可预定光场直径d1一样大。
图7示出了外科手术灯的另一实施例。此处，灯体2侧向地设有电接口和机械接口。在这些接口处，可附连附属模块25。所述接口可替代性地设置成标准接口，具有各种功能的附属模块25可附连在所述标准接口处。附属模块25设有光源5，其中，光源5仅在一个附属模块25中示出。在替代性的实施例中，也可设有另外的光源6、7、8。另外，在附属模块中还可替代性地设置其他光源，例如用于荧光激发的窄带光源或其他元件、例如传感器或摄像机。
图8中，示出了外科手术灯1的把手4。该把手被推装在把手保持器21上并借助于卡锁机构（未示出）固定。在把手保持器21处，提供了能够对外科手术灯1进行非接触操作的操作装置，所述操作装置具有作为输入器件的至少一个传感器22和分析处理单元23。
非接触在本文中是指，实际上操作装置本身、尤其是操作装置的传感器22不被触摸到，然而，灯体的无菌元件、此处比如用于覆盖操作装置的传感器的把手4可被触摸到。
通过所述操作装置，可设置期望直径dx和期望中心照度Ec。所述设置操作通过以下方式进行：例如通过客体（例如外科医生的手指）在把手4处沿着轴向方向移动以便设置例如直径dx、和沿着把手4的圆周移动以便例如设置中心照度Ec。
然而，在其他实施例中，还可提供其他设置元件，例如按压开关或旋转开关、具有无菌操作钮的控制盘等，借助于所述其他设置元件可设置期望直径dx或替代性地选择预设直径dx。因此，期望值被无级地设定或替代性地从预先设置的中心照度Ec中选择出。
另外，在把手保持器21中，提供了用于探测灯体2与手术位置之间的距离的装置24，此处，所述装置24成被设计成激光传感器的距离传感器的形式。通过该激光传感器，测量出的距离作为灯体2与待照亮的手术位置之间的工作距离。替代性地，可提供其他类型的距离测量装置，例如超声波传感器，或例如在承载***3中用于确定灯体2的位置的角度探测器。
根据期望直径dx（光场直径d10）、外科手术灯1的中心照度Ec和灯体2与待照亮的客体之间的工作距离，凭经验确定用于控制各个光源5、6、7、8的光强度的所需值和用于控制驱动装置10以便为第三和第四光源7、8调节倾斜角度的所需值，并将该所需值以组合特征曲线存储在控制装置9的存储部分中。所述值可以以如下方式确定：除了期望直径dx（光场直径d10）之外，还符合d50与d10的所需比值。替代性地，可储存各个值之间的关系。
光源5、6、7、8可一起分组成分别由控制单元28控制的组。用来分组的标准可以是：所生成的光场14、17的光场直径d10，或光源5、6、7、8离光轴11的距离、即到区域I或区域II的归属，其中，在所述区域内，其他分组、例如基于LED的色温的分组也是可行的。于是，光源5、6、7、8的各个组分别连接至控制单元28并且在其光强度方面可不同地被控制。
在使用中，激光传感器测量灯体2与待照亮的物体之间的距离，且外科手术灯1通过控制装置9为合成光场18的预设相对照度Ecx所对应的直径dx和为中心照度Ec设置初始目标值，以便生成合成光场18。
合成光场18的预设相对照度Ecx所对应的直径dx的和中心照度Ec的初始目标值可借助于操作装置改变或设置。
然后，控制装置控制光源5、（6、）7（、8）的光强度和可倾斜光源的驱动装置10，从而通过外科手术灯1生成期望的中心照度Ec和合成光场18的预设相对照度Ecx所对应的预定直径dx。根据用于中心照度Ec的目标值、用于具备合成光场18的预设相对照度Ecx的直径dx的目标值、和用于所测得的距离的目标值，所述值从存储部分检索出来并设置作为外科手术灯1的操作数据。
灯体2的位置的变化或其方位的变化、即工作距离的变化通过器件25探测，所述器件25（此处是运动传感器）用于触发光源的各个光强度的变化以便调节光场，完成该运动后，灯体2与待照亮的物体之间的距离通过激光传感器来测量或替代性地以其他方式来探测。借助于所探测的值，外科手术灯1的合成光场18的预设相对照度Ecx所对应的直径dx和中心照度Ec通过从控制装置9的存储部分检索当前相关的操作数据来修正，且各个组中的光源5、6、7、8通过控制装置9以电流强度的适当的混合比（mixingratio）来控制。而且，驱动装置10被控制，以调节预定的倾斜角度。通过该修正，在手术位置上合成光场18的直径dx以及可能合适设定的中心照度EC在运动之前和之后均保持不变。
作为所有光源5、6都布置在具有单个壳体的灯体2中的外科手术灯1（其中，可选地，提供了不可倾斜的附属模块）的替代，灯体2可设有被设计成模块的多个单独的壳体，其中，此时分别提供了多个刚性地布置的光源5、6，且所述光源5、6在不同的模块中布置在一起。在该实施例中，所述模块可相对于彼此倾斜，以使它们的轴线在灯体的光轴上相交在期望的点处。
在另一实施例中，外科手术灯1的灯体2不是强制性可移动的、而是优选刚性地设置。灯体2例如固定地附连至屋顶，如图9所示。替代性地，随后描述的灯体的实施例也适合用于可移动的灯体。在另一替代性的实施例中，光源和其他元件直接设置在此时充当灯体的屋顶上。
光轴28（其上生成了合成光场18并在前述实施例中固定地配给灯体2）与灯体不具有固定的关系。此处，光轴28与灯体2之间的角度通过来自第五光源26的光束限定，第五光源26生成具有可倾斜的光轴28的合成光束。
因此，与不可移动地容纳在灯体中的第一光源5不同，第五光源26可绕着容纳于灯体中的所有空间轴线倾斜。因此，合成光场18可照亮预定范围中的任意位置，例如手术台的区域。
通过操作任意的第五光源26，可改变可倾斜的光轴28在灯体处的位置。
除了第三光源7，还提供了也可绕着所有空间轴线倾斜的第六光源27。第六光源27由控制装置9控制成：与第三光源7相对于光轴11的倾斜移动相比，第六光源27相对于可倾斜的光轴28进行基本上相同的倾斜移动。
在预先选定的距离沿着可倾斜的光轴28随后变化时，为了保持合成光场的预定直径（dx）、且可选地为了保持中心照度不变，提供了用于探测灯体2与手术位置之间沿着可倾斜的光轴28的距离的装置。此时，基于对所述距离的探测，控制装置9控制第六光源27相对于可倾斜的光轴28的倾斜角度的变化，该变化基本上类似于前述实施例中的第三光源7相对于光轴11的倾斜角度的变化。

Claims (40)

1.一种外科手术灯（1），其用于照亮布置在选定距离处的手术位置，该外科手术灯（1）包括：
具有光轴（11）的灯体（2），所述灯体（2）包括至少一个第一光源（5）和至少一个第二光源（6），其中，第一光源（5）和第二光源（6）在手术位置上以相应的不同的直径（d1，d2）生成第一光场（14）和第二光场（17），且所述光场（14、17）形成合成光场（18），所述合成光场（18）是大致圆形的并具有符合外科手术灯标准的光分布（目前是DIN EN60601-2-41:2010），所述光分布在预定直径（dx）上具备符合所述标准的预设相对照度（Ecx），
用于所述光源（5、6）的控制装置（9），所述控制装置（9）被构造成：能单独地控制第一光源（5）的光强度和第二光源（6）的光强度，使得在选定距离处在预定直径（dx）上具备预设相对照度（Ecx），
用于探测灯体（2）与手术位置之间的距离的装置（24），
其特征在于，
所述控制装置（9）被构造成：能单独地控制各个所述光源（5、6）的光强度，使得当灯体（2）与手术位置之间的预先选定的距离随后变化时，在手术位置上合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）基本保持不变。
2.如权利要求1所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述外科手术灯（1）具有用于触发所述光源（5、6）的光强度的单独控制的改变的器件（25）。
3.如权利要求1或2所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述控制装置（9）被构造成：在距离变化时保持所述合成光场（18）的与所述标准相符的中心照度（Ec）不变。
4.如权利要求1-3中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述光源（5、6）中的至少一部分可倾斜地布置在灯体（2）中。
5.如权利要求1-3中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述外科手术灯（1）包括多个单独的模块，第一光源（5）中的至少一个和第二光源（6）中的至少一个分别相应地布置在所述模块中，其中，所述模块可相对于彼此倾斜。
6.如权利要求1-3中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，
灯体（2）的光线逸出表面（29）被划分为：大致圆形的内区域（I）和绕着所述内区域（I）布置的至少一个外区域（II），
其中，第一和第二光源（5、6）至少在所述内区域（I）中刚性地布置，以及
在所述至少一个外区域（II）中提供了能分别生成具有不同直径的光场的至少一个第三光源（7）和至少一个第四光源（8），以及
第三和第四光源（7、8）可倾斜地支撑在灯体（2）中，并包括通过控制装置（9）控制的驱动装置（10），所述驱动装置（10）用于使第三和第四光源（7、8）以一倾斜角度倾斜，其中，
所述控制装置（9）被构造成：能控制第三光源（7）的和第四光源（8）的光强度以及驱动装置（10），使得合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）基本保持不变。
7.如权利要求2和权利要求3-6中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，用于触发光强度的单独控制的改变的器件（25）是运动传感器，所述控制装置（9）被构造成：它能分析处理探测到的灯体（2）与手术位置之间的距离，并在通过所述运动传感器探测到的灯体（2）运动完成后适当地控制所述光源（5、6、7、8）。
8.如前面权利要求中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，第一光源（5）包括第一透镜，第二光源（6）包括第二透镜，第一透镜和第二透镜分别包括不同的光学有效表面，所述不同的光学有效表面被构造成：能使所生成的光场具有不同的光分布。
9.如前面权利要求中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，第一光源（5）包括第一透镜，第二光源（6）包括第二透镜，第一透镜和第二透镜分别具有不同的直径。
10.如前面权利要求中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述外科手术灯（1）包括与所述控制装置（9）连接的至少一个输入器件（22），所述输入器件（22）用于设置合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）。
11.如权利要求10所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述输入器件（22）是用于在预设相对照度（Ecx）所对应的不同的可选的预设直径（dx）中进行选择的器件。
12.如前面权利要求中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述光源（5、6、7、8）被按组分组，其中，用于分组的至少一个标准是由所述光源（5、6、7、8）生成的所述光场（14、17）的直径（d1，d2），另一标准是所述光源（5、6、7、8）离所述光轴（11）的距离，所述控制装置（9）被构造成：所述光源（5、6、7、8）在各个组中可分别类似地被控制，且所述组可单独地被控制。
13.如权利要求6和权利要求7-12中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，第三和第四光源（7、8）布置在所述外区域（II）中。
14.如权利要求12或13所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述控制装置（9）包括存储部分，且所述控制装置（9）被构造成：在所述存储部分中将各个组中的光源（5、6、7、8）的光强度作为电流强度以组合特征曲线的形式存储，且所述光强度可根据灯体（2）与手术位置之间的距离通过所述控制装置以混合比获取。
15.如权利要求6和14所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述控制装置（9）被构造成：所述倾斜角度根据灯体（2）与手术位置之间的距离存储在所述存储部分中，且可根据灯体（2）与手术位置之间的距离通过控制装置（9）获取。
16.一种用于操作如前面权利要求中任一所述的外科手术灯（1）的方法，具有以下步骤：
探测灯体（2）与手术位置之间的距离的变化，
改变所述至少一个第一光源（5）和所述至少一个第二光源（6）的相应的光强度，使得在距离变化之前预先设置的、预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）基本保持不变。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，
所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的期望直径（dx）被预先设置。
18.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，
所述合成光场（18）的期望中心照度（Ec）被预先设置。
19.如权利要求16-18中任一所述的方法，其特征在于，
对所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）的调整在距离变化完成后被触发。
20.如权利要求16-19中任一所述的方法，其特征在于，
为了防止所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）扩大，用于生成具有较小的直径（d1）的光场（14）的第一光源（5）被控制成：使所述第一光源（5）的光强度增加，和/或用于生成具有较大的直径（d2）的光场（17）的第二光源（6）被控制成：使所述第二光源（6）的光强度降低，以及
为了防止所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）减小，用于生成具有较小的直径（d1）的光场（14）的第一光源（5）被控制成：使所述第一光源（5）的光强度降低，和/或用于生成所述光场（17）的第二光源（6）被控制成：使所述第二光源（6）的光强度增加。
21.一种外科手术灯（1），其用于照亮沿着光轴（11）布置在选定距离处的手术位置，所述外科手术灯（1）包括：
具有光轴（11）的灯体（2），所述灯体（2）包括至少一个第一光源（5）和至少一个第三光源（7），其中，
所述第一光源不可移动地容纳在灯体（2）中，所述第三光源（7）可倾斜地容纳在灯体（2）中，
第一光源（5）生成第一光场（14），第三光源（7）生成第三光场（17、17′），所述第一光场（14）和所述第三光场（17、17′）在手术位置上具有基本相同的直径（d1）和基本相同的光分布，以及
所述光场（14、17）形成合成的、大致圆形的光场（18），所述合成的、大致圆形的光场（18）具有符合外科手术灯标准（目前是DIN EN60601-2-41:2010）的光分布，所述光分布在所述光轴（11）上在预定直径（dx）上具备符合所述标准的预设相对照度（Ecx）；
用于所述光源（5、7）的控制装置（9），所述控制装置（9）被构造成：能单独地控制第一光源（5）的和第三光源（7）的光强度以及第三光源（7）的倾斜角度，使得在选定距离处的预定直径（dx）上具备预设相对照度（Ecx）；以及
用于探测灯体（2）与手术位置之间沿着所述光轴（11）的距离的装置（24），
其特征在于，
所述控制装置（9）被构造成：能单独地控制各个所述光源（5、7）的光强度以及第三光源（7）的倾斜角度，使得当灯体（2）与手术位置之间的已经预先选定的距离随后变化时，在手术位置上合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的预定直径（dx）基本保持不变。
22.如权利要求21所述的外科手术灯（1），其特征在于，在与最大工作距离相等的距离处，所述合成光场（18）的所述预定直径（dx）最大与最小的可预定直径（dx）一样大。
23.如权利要求21所述的外科手术灯（1），其特征在于，在比最大工作距离大的距离处，所述合成光场（18）的所述预定直径（dx）最大与最小的可预定直径（dx）一样大。
24.如权利要求21-23中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述外科手术灯（1）具有用于触发所述光源（5、7）的光强度的单独控制的改变的、或第三光源（7）的倾斜角度的改变的器件（25）。
25.如权利要求21-24中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述控制装置（9）被构造成：当距离变化时，所述合成光场（18）的与所述标准相符的中心照度（Ec）保持不变。
26.如权利要求21-25中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述外科手术灯（1）包括单独的模块，其中，第一光源（5）中的至少一个和第三光源（7）中的至少一个布置在内模块中，且第三光源（7）布置在另外的模块中。
27.如权利要求21-26中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，
灯体（2）的或所述内模块的光线逸出表面（29）被划分为大致圆形的内区域（I）和绕着所述内区域（I）布置的至少一个外区域（II），
其中，所述至少一个第一光源（5）至少处于所述内区域（I）中，以及
所述至少一个第三光源（7）至少设置在所述至少一个外区域（II）中。
28.如权利要求24和权利要求25-27中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，用于触发光强度的单独控制的改变的或倾斜角度的改变的器件（25）是运动传感器，所述控制装置（9）被构造成：能分析处理探测到的灯体（2）与手术位置之间的距离，并在通过所述运动传感器探测到的灯体运动完成后相应地控制所述光源（5、7）。
29.如权利要求21-28中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述外科手术灯（1）包括与所述控制装置（9）连接的至少一个输入器件（22），所述输入器件（22）用于设置合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）。
30.如权利要求29所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述输入器件（22）是用于在预设相对照度（Ecx）所对应的不同的可选的预设直径（dx）中进行选择的器件。
31.如权利要求21-30中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述光源（5、7）被按组分组，其中，用于分组的至少一个标准是所述光源（5、7）的不可移动地或可倾斜地容纳，所述控制装置（9）被构造成：所述光源（5、7）在各个组中同样地被控制，且所述组可单独地被控制。
32.如权利要求31所述的外科手术灯（1），其特征在于，所述控制装置（9）包括存储部分，且所述控制装置（9）被构造成：在所述存储部分中将各个组中的光源（5、7）的光强度作为电流强度以组合特征曲线的形式存储，并将所述倾斜角度存储在所述存储部分中，且根据灯体（2）与手术位置之间的距离，所述光强度和所述倾斜角度可通过所述控制装置以混合比获取。
33.一种用于操作如权利要求21-32中任一所述的外科手术灯（1）的方法，具有以下步骤：
探测灯体（2）与手术位置之间的距离的变化，
改变所述至少一个第一光源（5）的和所述至少一个第三光源（7）的相应的光强度，并改变所述至少一个第三光源（7）的倾斜角度，使得在距离变化之前设置的直径基本保持不变。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，
所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的期望直径（dx）被预先设置。
35.如权利要求33或34所述的方法，其特征在于，
所述合成光场（18）的期望中心照度（Ec）被预先设置。
36.如权利要求33-35中任一所述的方法，其特征在于，
对所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）的设置在距离变化完成后被触发。
37.如权利要求34-36中任一所述的方法，其特征在于，
为了防止所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）扩大，第三光源（7）的倾斜角度被控制成：使第三光场（17）沿着所述光轴（11）的方向径向向内地移动，且生成第一光场（14）的第一光源（5）和生成第三光场的第三光源（7）被控制成：使相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）基本保持不变，以及
为了防止所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）减小，第三光源（7）的倾斜角度被控制成：使第三光场（17）沿着所述光轴（11）的方向径向远离地移动，且第一光源（5）和第三光源（7）被控制成：使相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）基本保持不变。
38.一种用如权利要求25以及权利要求21-24或26-32中任一所述的外科手术灯进行的如权利要求37所述的方法，其特征在于，
在防止所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）扩大的过程中，第三光源（7）的倾斜角度被控制成：使第三光场（17、17′）沿着所述光轴（11）的方向径向向内地移动，且生成第一光场（14）的第一光源（5）和生成第三光场（17、17′）的第三光源（7）被控制成：使中心照度（Ec）也基本保持不变，以及
在防止所述合成光场（18）的预设相对照度（Ecx）所对应的直径（dx）减小的过程中，第三光源（7）的倾斜角度被控制成：使第三光场（17）沿着所述光轴（11）的方向径向远离地移动，且第一光源（5）和第三光源（7）被控制成：使中心照度（Ec）也基本保持不变。
39.一种用于设计如权利要求21-32中任一所述的外科手术灯的光源（5、7）的方法，其特征在于，在比可选择为最大的距离大或替代性地相等的距离处，所述合成光场（18）的所述预定直径（dx）最大与最小的可预定直径（dx）一样大。
40.如权利要求21-32中任一所述的外科手术灯（1），其特征在于，
提供了可倾斜地容纳在灯体（2）中的第五光源（26）来代替不可移动地容纳在灯体（2）中的第一光源（5），
提供了可倾斜地容纳的第六光源（27）来代替可倾斜地容纳在灯体（2）中的第三光源（7），
各个第五光源的光束生成了合成光束，所述合成光束具有可倾斜的光轴（28）而不是灯体的光轴（11），
用于探测灯体（2）与手术位置之间的距离的装置（24）是用于探测灯体（2）与手术位置之间的沿着所述可倾斜的光轴（28）的距离的装置，以及
灯体（2）与手术位置之间的距离的随后变化是灯体（2）与手术位置之间的沿着所述可倾斜的光轴（28）的距离的变化。
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