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CN111919514B - 基于图像控制的自适应照明阵列 - Google Patents

基于图像控制的自适应照明阵列 Download PDF

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CN111919514B
CN111919514B CN201980022272.2A CN201980022272A CN111919514B CN 111919514 B CN111919514 B CN 111919514B CN 201980022272 A CN201980022272 A CN 201980022272A CN 111919514 B CN111919514 B CN 111919514B
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J·米勒
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Abstract

本发明提供了一种光组件，所述光组件被构造成选择性地照射手术房间中的操作区。所述组件包括多个照明模块，所述多个照明模块包括被构造成发射光的多个光源。所述组件还包括至少一个成像器，所述至少一个成像器被配置成捕获设置在所述照明模块中的至少一个照明模块中的图像数据。铰接头组件被构造成支撑每个照明模块。所述铰接头组件包括多个致动器，所述多个致动器被配置成使每个照明模块围绕第一轴线和第二轴线旋转。所述组件还包括控制器。所述控制器被配置成扫描包括阴影区和污染区中的至少一者的至少一个感兴趣区域的图像数据。

Description

基于图像控制的自适应照明阵列
技术领域
本公开大体上涉及照明系统，并且更具体地涉及手术室和手术房间照明系统。
背景技术
手术室和手术房间中提供的人工照明可能存在关于定位、阴影、光度和眩光的许多问题。通常，由于人员和仪器在整个手术过程中的移位，医疗专业人员并不是静止的，并且照明需要是动态的。此外，人员身体尺寸的差异可能使得定位光源具有挑战性。因此，用于手术房间的新照明系统可能是有利的。
发明内容
根据此公开的一个方面，光组件被构造成选择性地照射手术房间中的操作区。所述组件包括多个照明模块，所述多个照明模块包括被构造成发射光的多个光源。所述组件还包括至少一个成像器，所述至少一个成像器被配置成捕获设置在所述照明模块中的至少一个照明模块中的图像数据。铰接头组件被构造成支撑每个照明模块。所述铰接头组件包括多个致动器，所述多个致动器被配置成使每个照明模块围绕第一轴线和第二轴线旋转。所述组件还包括控制器。所述控制器被配置成扫描包括阴影区和污染区中的至少一者的至少一个感兴趣区域的图像数据。控制器还被配置成控制所述多个致动器以将来自一个或多个照明模块的光引导至感兴趣区域。
根据此公开的另一方面，公开了一种用于控制照明组件的方法。所述方法包括控制来自多个照明模块的多个光发射的多个发射方向。所述照明组件中的每个照明组件包括铰接头组件，所述铰接头组件被构造成控制围绕多个旋转轴线的发射方向。所述方法还包括：用所述多个光发射照射操作区；以及捕获在至少一个摄像头的视场中的图像数据，所述图像数据包括从所述多个发射反射的光。所述方法还包括：识别所述图像数据中的照明变化；以及控制所述多个照明模块以限制所述图像数据中的照明变化。
根据此公开的又一方面，公开了一种被配置成照射操作区的系统。所述系统包括多个照明组件。所述多个照明组件包括多个照明模块，所述多个照明模块包括多个光源和铰接头组件。所述铰接头组件与所述照明模块中的每个照明模块连接。所述铰接头组件被构造成支撑所述照明模块中的每个照明模块并且使所述照明模块中的每个照明模块围绕第一轴线和第二轴线旋转。所述系统还包括至少一个成像器，所述至少一个成像器被配置成捕获包括从所述操作区中的光源反射的光的图像数据。控制器被配置成控制所述多个致动器以将来自所述照明模块中的一个或多个照明模块的光引导至感兴趣区域。
在研究了下面的说明书、权利要求书和附图之后，本领域技术人员将理解和了解本公开的这些和其它方面、目标和特征。还将理解，本文公开的每个示例的特征可以结合其它示例的特征使用或作为后者的替代。
附图说明
以下是对附图中的图式的描述。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚，附图的某些特征和某些视图可以按比例放大示出或以示意图示出。
在附图中：
图1是利用照明系统的手术房间的示意图；
图2是包括被配置成用于自适应照明的照明系统的手术房间的示意图；
图3是照明系统的照明模块的示意图；
图4是包括照明系统的手术房间的示意图，该照明系统包括被构造成用于自适应照明的铰接头组件；
图5是包括具有照明模块阵列的铰接头组件的照明系统的示意图；
图6是包括铰接头组件阵列的照明系统的示意图，每个铰接头组件包括照明模块阵列；以及
图7是根据本公开的照明系统的框图。
具体实施方式
将在下面的详细描述中阐明本发明的其他特征和优点，且本领域的技术人员将从说明书中显而易见或者通过实践如以下描述中以及权利要求书和附图中所描述的本发明而认识到这些特征和优点。
如本文中所使用，在用于具有两个或更多个项目的列表中时，术语“和/或”意指所列项目中的任一个自身可以单独使用，或者可以使用所列项目中的两个或更多个的任何组合。举例来说，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，那么所述组合物可含有：仅A；仅B；仅C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。
在此文档中，例如，第一和第二、顶部和底部等关系术语仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不必需要或意指此类实体或动作之间的任何实际此类关系或次序。术语“包括(comprises、comprising)”或其任何其它变化形式意图涵盖非排他性的包含物，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或设备并不仅仅包含那些要素，而是可以包含并未明确列出的或并非此类过程、方法、物品或设备固有的其它要素。在没有更多约束的情况下，前面是“包括……”的要素并不排除包括所述要素的过程、方法、物品或设备中存在额外的相同要素。
参考图1，示出了利用照明系统10的手术房间的示意图。照明系统10描绘在手术房间14中，并包括一个或多个光组件18。光组件18可包括一个或多个光源20。照明系统10可包括一个或多个成像器22，所述一个或多个成像器被描绘为辅助照明系统10的使用。成像器22可定位在光组件18(例如，在手柄或主体中)、台26、可穿戴装置28中或与它们联接，和/或定位在手术房间14周围。成像器22可以是电荷耦合装置(CCD)成像器、互补金属氧化物半导体(CMOS)成像器、其它类型的成像器和/或其组合。根据各种示例，成像器22可包括一个或多个透镜以准直和/或聚焦由患者、台26或手术房间14的其它特征反射的光。
台26可以至少部分地限定术野(surgical field)30。出于本公开的目的，术野30可以是操作区，其可以是执行手术的隔离区。术野30中的所有器具和设备都可以用无菌帘覆盖。可以用于各种程序的一个或多个仪器34或工具可以位于手术房间14内。尽管结合手术房间14进行了描述，但是应当理解，本公开的照明系统10可以用于多种环境。例如，照明系统10可以用于汽车维修区、医生办公室、牙科、摄影工作室、制造场所，以及动态照明解决方案可能有利的其它区域。
台26可被构造成在手术程序期间支撑患者。根据各种示例，台26可具有正方形、矩形和/或椭圆形构造。台26可由金属(例如，不锈钢)、聚合物和/或其组合构成。根据各种示例，无菌覆盖物(例如，布或纸)可以跨越台26的表面定位。台26可以被构造成倾斜、旋转和/或升高或降低。台26的倾斜在允许位于台26周围的使用者(例如，医务人员)更容易地接近患者和/或术野30方面可能是有利的。除倾斜之外，应理解，台26可以被构造成升高或降低、旋转和/或围绕X-Y平面滑动。
如本公开的各种实施例所提供的，照明系统10可提供自适应照明，所述自适应照明被配置成检测手术房间14中的照明水平。例如，一个或多个仪器34和/或医务人员36的位置可以使得形成一个或多个阴影38。系统10的一个或多个成像器22可被配置成捕获展示阴影38的图像数据。图像数据可以被提供至控制器40，该控制器可以识别阴影38在手术房间14和/或术野30中的位置。响应于识别阴影38，控制器40可被配置成控制光组件18以改变从光组件18发射的光的强度、焦点和/或起点以照射阴影38。例如，如果另一光源20被阻挡或开始产生阴影，光控制例程可自动调节光源20中的一个或多个的强度。
在一些实施例中，本公开还可以提供检测和/或处理手术房间14和/或术野30的潜在污染区42。污染区42可以对应于手术房间14中可以存放污垢、生物材料和/或体液(例如，粘液、血液、唾液、尿液等)的区域。这些材料可以由于一种或多种程序或手术房间14中的患者或人员散落的异物污染物而存放。在这样的实施例中，系统10可以被配置成选择性地照射手术房间14中的各个区域，其中光的检测发射范围从约25nm到600nm。响应于接收到检测发射，污染区42可以吸收检测发射中的一个或多个波长带。基于不同的吸收水平，一个或多个成像器22可以被配置成识别污染区42。
除了识别污染区42之外，系统10还可以提供对污染区42的消毒。例如，在一些实施例中，光组件18的光源20中的一个或多个光源可以被构造成发射杀菌光的波长。因此，响应于识别手术房间14中的污染区42，控制器40可以激活杀菌光的杀菌发射，以对可能占据污染区42的细菌进行灭菌。如本文所讨论的，可以通过选择性地激活光源20并调整发射杀菌发射的强度、焦点和/或起点，来照射手术房间14的选择性照射区域(污染区42位于其中)。杀菌发射可包括范围从约260nm到270nm的光波长。这样的波长可以从光源20中的一个或多个光源发射，所述光源可以包括汞基(Mercury-based)灯、紫外光发光二极管(UV-C LED)灯和/或脉冲氙灯。
光组件18可以采取各种构造。光组件可包括一个或多个光源20。在第一示例中，光组件18可以是模块化的，并且被互连并由轨道系统支撑。例如，光组件18可具有圆形、卵形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、五边形或更高阶多边形形状。要理解，不同的光组件18可以采取不同的形状，并且照明系统可包括各种光组件18。光组件18的轨道系统可以允许一个或多个光组件18相对于其它光组件18移动。光组件18的形状可以被构造成允许光组件18沿着光组件18的边缘“适配”或配合在一起。例如，正方形或三角形光组件18可以彼此接触分组或分开以形成较大形状(例如，十字形、五边形、自由形式等)。根据各种示例，光组件18可以被构造成卡接在一起，或者另外以电和/或机械方式彼此连接。例如，光组件18可以在连接后彼此共享电功率。
在各种实施例中，照明系统10的光组件18可独立地操作且还可相互结合操作。例如，每个光组件可以包括控制器40和/或与控制器40通信。因此，控制器40可以选择性地激活光组件18的一个或多个光源20，从而提供将由光组件18中的每一个形成的可扩展系统，所述光组件被控制器40一致控制。以此方式，根据本公开，照明系统10可以在各种永久性或永久性装置中扩展和灵活地实施。
在又一示例中，光组件18可以被构造成与镜子41结合操作。镜子41可以定位在台26上方。在所描绘的示例中，镜子41与手术房间14的天花板一起定位，但应当理解，镜子41可以另外或替代地悬挂在台26上方。根据各种示例，镜子41可以是凹形的，使得由光组件18发射的光可以被准直并且朝台26和/或患者反射。在此示例中，光组件18可包括一个或多个光源20，所述一个或多个光源定位成环并被构造成朝镜子41发射光。光源20可以靠近镜子41的周边和/或靠近台26定位。光组件18的此示例在允许光源20和/或光组件18定位在远离手术房间14的天花板的非常规位置中可能是有利的。
如上所解释的，光组件18可包括一个或多个光源20，所述一个或多个光源被构造成发射可见光和/或不可见光。例如，光源20可以被构造成发射可见光、红外光(例如，近红外和/或远红外)和/或紫外光。在一些示例中，光源20可以在受控频率下被选通。来自光源20的光的可见光示例可以具有约1,700K到约27,000K的色温。光源20中的一个或多个的色温可以在色温范围上可变。在被构造成发射红外光的光源20的示例中，红外光可以与一个或多个导向系统(例如，扫描和控制系统)一起使用，如下文更详细地描述的。在光源20发射紫外光的示例中，紫外光单独或与其它特征(例如，TiO2涂层、膜和/或涂料)结合可以被构造成提供表面(例如，台26、仪器34、光组件18和/或手术房间14的其它部分)的清洁、卫生和/或灭菌。例如，紫外光可用于光催化工艺以杀死细菌、病毒和/或消除污垢和尘垢。
光源20可以是发光二极管、白炽灯泡和其它发光源。光源20还可以被构造成发射激发荧光染料的光。在此类示例中，光可被称为激励发射。激励发射可为红外、可见和/或紫外光。在此示例中，荧光染料可以施加在患者的手术部位(例如，切口或开放腔)内，使得将激励发射施加到患者导致手术部位发出可见光中的荧光。此外，可生物降解粉末可以施加到患者的手术部位，所述粉末可以携带荧光染料和/或被构造成通过散射湿润表面的光来减少眩光。在此示例中，可生物降解粉末可以是透明的，使得下面的组织仍然可见，但是改变光的反射，使得光不被镜面反射并且不被感知为眩光。
根据各种示例，光源20中的一个或多个光源是能够产生一种旋向的非偏振和/或偏振光的光引擎，包括但不限于：某些液晶显示器(LCD)、激光二极管、发光二极管(LED)、白炽光源、卤素光源和/或有机发光二极管(OLED)。在光源20的偏振光示例中，光源20被构造成发射第一旋向偏振光。根据各种示例，第一旋向偏振光可具有圆偏振和/或椭圆偏振。在电动力学中，圆偏振光是一种偏振状态，在该状态下，在每个点处，光波的电场具有恒定量值，但其方向在垂直于所述波的方向的平面中以稳定速率随时间旋转。圆偏振波可以处于两种可能状态中的一种，即右旋向圆偏振和左旋向圆偏振，在右旋向圆偏振中，电场矢量相对于传播方向在右手意义上旋转，在左旋向圆偏振中，矢量在左手意义上旋转。利用旋向惯例，通过对照传播方向将左或右大拇指指向源，然后将手指的弯曲与场的暂时旋转匹配来确定左旋向或右旋向。椭圆偏振光还可被描述为具有与圆偏振示例大体上类似的方式的旋向，但电矢量在旋转期间量值变化。当来自光源20的线性偏振光通过整体或单独的四分之一波片时可以实现圆偏振光。另外或替代地，可利用反射偏振器。如果在光源20上使用反射偏振器，那么与吸收偏振器相反，由光源20发射的为“错误”偏振的光(例如，第二旋向偏振光)被反射回光源20，在所述光源中，其可被“去偏振”并反射回偏振器。
在光源20的偏振示例中，由于患者的手术部位由来自光源20的第一旋向偏振光照亮，因此患者体内存在的水分或水可能倾向于将第一旋向偏振光镜面反射为第二旋向偏振光。如上文所解释，第一旋向偏振在从患者镜面反射离开时旋向可反转以形成第二旋向偏振光，并被人和/或机器(例如，成像器22)观察者感知为眩光。一般来说，眩光是由从光滑表面(诸如水的表面膜)反射离开的光的镜面反射引起的效果。这种眩光可以在视觉上掩蔽反射表面下面的物体的细节，并且可能使周围物体变模糊，因为“眩光”图像看起来比周围物体更亮。反射的第二旋向偏振光可以与第一旋向偏振光相反。在第一旋向偏振光为圆偏振的示例中，第一偏振光和第二偏振光是彼此相反的圆偏振。换句话说，第一偏振光和第二偏振光可具有相反的旋向(例如，左旋向和右旋向)。如下文将更详细地解释的，光学滤波器可以并入到可穿戴装置28中，并入位于使用者与患者之间的滤波器、成像器22中和/或并入光组件18的可移动屏幕示例中。
光源20可以是发光二极管、白炽灯泡和其它发光源。光源20还可以被构造成发射激发荧光染料的光。在此类示例中，光可被称为激励发射。激励发射可为红外、可见和/或紫外光。在此示例中，荧光染料可以施加在患者的手术部位(例如，切口或开放腔)内，使得将激励发射施加到患者导致手术部位发出可见光中的荧光。此外，可生物降解粉末可以施加到患者的手术部位，所述粉末可以携带荧光染料和/或被构造成通过散射湿润表面的光来减少眩光。在此示例中，可生物降解粉末可以是透明的，使得下面的组织仍然可见，但是改变光的反射，使得光不被镜面反射并且不被感知为眩光。
图2展示了包括照明系统的手术房间的示意图，该照明系统被配置成用于自适应照明。现在参考图1和图2，照明系统10可以包括一个或多个成像器22。成像器22可以被配置成捕获视场50中的捕获手术房间14的至少一部分和/或来自术野30的图像数据。成像器22可以被配置成将视觉信息中继到照明系统10的控制器40。控制器40可以包括存储器和处理器。存储器可存储由处理器控制的计算机可执行命令(例如，例程)。根据各种示例，存储器可包括光控制例程和/或图像分析例程。图像分析例程被配置成处理来自成像器22的数据。例如，图像分析例程可以被配置成识别术野30的阴影和光度、来自导向系统的光、感兴趣点(例如，台26周围的使用者、可穿戴装置28)的位置和/或来自使用者的手势。参考图7进一步论述控制器40，该图示出了系统10的示例性框图。
根据各种示例，图像分析例程还可以被配置成识别图像内多个标记42的位置。标记42可以是指示图像中感兴趣点的符号、计算机可读代码和/或图案。例如，多个标记42可以定位在术野30周围，使得图像分析例程可以确定术野30的周界。此外，一个或多个标记42可以定位在仪器34、使用者、手术房间14中的感兴趣点和/或患者上。图像分析软件可以跟踪或可以不跟踪由标记42和/或术野30指示的周边外部的导向系统的光。
一旦图像分析例程已经处理了来自成像器22的数据，光控制例程就可以控制光组件18的操作方式。例如，光控制例程可以被配置成移动、操纵、激活或以其它方式影响光组件18，以在使用者正在注视或工作(例如，从导向系统测得)之处发射光。在此类实施例中，系统10可包括一个或多个定位装置54(例如，电动机、致动器等)，所述定位装置可对应于被配置成调整光源20中的一个或多个光源的位置和/或投影方向56的机电系统。在静态或固定光源20的示例中，可分配光源20以聚焦于各种预定点上(例如，患者身上，和/或台26上)。
在一些实施例中，控制器40可处理和控制系统10以完成光控制例程。光控制例程可基于阴影38或手术房间14中照明的变化选择性地激活和/或操纵来自光源20的光发射58，以调整光发射的取向、位置和/或起点的位置。光控制例程可逐渐调整照明发射58的位置或取向，以最小化不舒适的快速照明切换。以此方式，系统10可以提供手术房间的各部分的检测和选择性照射。
要理解，结合光源20描述的任何和所有特征可以应用于光组件18的任何和所有示例。例如，原位光组件18可以包括像素化和/或独立的可移动光源20，而可移动光组件18可以发射偏振光。此外，光源20的可操纵示例可以应用于任何光组件18示例。
根据各种示例，位于手术房间14内的一个或多个使用者可以包括可穿戴装置28。可穿戴装置28可以是眼镜(例如，护目镜、眼镜)、头饰(例如，面罩、头盔、帽檐等)、衣服和/或其组合。在眼镜示例中，可穿戴装置28可以被构造成增强(例如，通过增加透射)或消除光的一个或多个波长或波长带。例如，当使用上文所解释的荧光染料时，可穿戴装置28可以允许从荧光染料发射的所有波长的光通过可穿戴装置28。此特征在允许荧光染料有更大的可见性方面可能是有利的，这可导致手术部位的更高感知亮度。
在另一个示例中，可穿戴装置28可以被构造成消除光的一种或多种偏振。如上文所解释的，镜面反射圆偏振光的旋向可以反转。可穿戴装置28可以被构造成允许第一旋向偏振光通过，同时消除第二旋向偏振光以最小化眩光。根据各种示例，偏振滤波可以通过可穿戴装置28内的光学滤波器来实现。光学滤波器被构造成反射和/或吸收第二旋向偏振光。光学滤波器可包括一个或多个反射式偏振器和/或吸收式偏振器。在此类示例中，光学滤波器可被称为偏振器。反射式偏振器示例可包括线栅偏振器加上四分之一波片或光学延迟器、多层塑料膜，例如具有四分之一波片的双亮度增强膜(DBEF)偏振器、光学延迟器和/或液晶材料。光学膜的DBEF膜或吸收式偏振器示例可具有入射到光学滤波器上的环境光和/或第一旋向偏振光的约5％、10％、20％、30％、40％、45％、49％、50％、60％、70％、80％、90％或大于约99％的透光率。此外，光学滤波器可反射和/或吸收第二旋向偏振光的约5％、10％、20％、30％、40％、45％、49％、50％、60％、70％、80％、99％或更大。去除第二旋向偏振光可以减少和/或消除从手术部位感知的眩光。穿过光学滤波器的第一旋向偏振光的颜色可以是相当中性的灰色以避免影响自然可见颜色。
根据各种示例，可穿戴装置28可以装快门并链接到一个或多个光组件18和照明系统10，以为不同使用者提供不同的照明。例如，在光源20的选通示例中，不同的可穿戴装置28可以提供不同的快门速度(shutter speed)和延迟，使得对于不同使用者感知的光的强度是不同的。此特征可以被编程到可穿戴装置28中，或者可以在手术期间被动态调节。
根据各种示例，可穿戴装置28可以被构造成反射和/或发射光。在反射示例中，可穿戴装置28可包括镜子41或其他反射表面，所述镜子或其他反射表面被构造成收集、反射、重新引导和/或准直来自光组件18中的一个或多个光组件的光。例如，可穿戴装置28的反射元件可包括一个或多个检流计和/或陀螺仪，所述检流计和/或陀螺仪改变反射性元件的反射轴线以将来自光组件18的光重新引导到穿戴者正在注视的地方。另外或替代地，可穿戴装置28可包括一个或多个光源20。可以通过基于穿戴者是否正注视术野30来打开和关闭光源20，仅打开指向术野30的光源20(例如，同时关闭指向远处的光源20)和/或通过基于测得的使用者正在注视的区域的照明和/或阴影来调节光的强度，来提高光源20的效率。根据各种示例，与常规照明系统相比，可穿戴装置28可以更轻和/或具有增加的电池时间。此外，可穿戴装置28可以是无绳的。另外，眼镜示例中的可穿戴装置28可提供光的放大。
根据各种示例，可穿戴装置28可包括一个或多个导向系统。导向系统可包括指示穿戴者正在注视和/或工作之处的特征。例如，导向系统可包括激光，所述激光发射可见光和/或不可见(例如，红外)光。从导向系统发射的光可被成像器22跟踪并且中继到照明系统10。从导向系统发射的光的这种跟踪可以允许照明系统10从使用者正在注视之处的光组件18发射光。
如上面解释的，照明系统10可包括一个或多个成像器22，所述一个或多个成像器捕获来自手术房间14和/或来自术野30的图像数据。成像器22可以被配置成将视觉信息中继到照明系统10的控制器。控制器40可以包括存储器和处理器。存储器可存储由处理器控制的计算机可执行命令(例如，例程)。根据各种示例，存储器可包括光控制例程和/或图像分析例程。图像分析例程被配置成处理来自成像器22的数据。例如，图像分析例程可以被配置成识别术野30的阴影和光度、来自导向系统的光、感兴趣点(例如，台26周围的使用者、可穿戴装置28)的位置和/或来自使用者的手势。根据各种示例，图像分析例程还可以被配置成识别图像内多个标记42的位置。标记42可以是指示图像中感兴趣点的符号、计算机可读代码和/或图案。例如，多个标记42可以定位在术野30周围，使得图像分析例程可以确定术野30的周界。此外，一个或多个标记42可以定位在仪器34、使用者、手术房间14中的感兴趣点和/或患者上。图像分析软件可以跟踪或可以不跟踪由标记42和/或术野30指示的周边外部的导向系统的光。
一旦图像分析例程已经处理了来自成像器22的数据，光控制例程就可以控制光组件18的操作方式。例如，光控制例程可以被配置成移动、操纵、激活或以其它方式影响光组件18，以在使用者正在注视或工作(例如，从导向系统测得)之处发射光。在第一示例中，光控制例程可以操纵或以其它方式移动从光源20发射的光，以跟踪使用者正注视之处和/或手和仪器34所定位之处。光控制例程可相对于使用者凝视的移动减慢光的移动速度，以最小化不舒适的快速照明切换。在第二示例中，当在术野30外检测到使用者的凝视时，光组件18可以被构造成朝最后已知的凝视位置发射光。此外，光控制例程可以被配置为关闭定位在可穿戴装置28上的一个或多个光源20，以节省其功率。第三，光控制例程可以基于手势控制来控制照明组件18中的一个或多个。例如，可以用手势指示来自不同照明组件18的光指向的位置(例如，在第一光源20应照耀的点处显示单个手指，并在第二光源20应照耀的定位处显示两个手指)。光控制例程可以响应的其它示范性手势可包括收缩以扩大或收缩光束。可以通过以上概述的方法中的任一种来实现对来自光源20的光的操纵。在第三示例中，光控制例程可响应定位在使用者(例如，头部或手/手套)上的标记的位置和取向。
例如，来自光组件18的照明可以基于使用者的头部和/或手定向来移动或更改。此外，光控制例程可以被配置成将来自光源20中的一个或多个的光引导或操纵到可穿戴装置28的反射器。例如，通过监测使用者和标记的移动，图像分析例程可以确定反射器在何处并且以适当角度朝其发射光以照射手术部位。在第四示例中，成像器22中的一个或多个可以是可见光照相机，其可以检测阴影，并且光控制例程可以相应地更改照明。例如，如果另一光源20被阻挡或开始产生阴影，光控制例程可自动调节光源20中的一个或多个的强度。要理解，在不脱离本文所提供的教示的情况下，光控制例程也可经由语音或机械输入(例如，脚)控制。在第五示例中，光控制例程可以被配置成自动关闭一个或多个光。例如，如果光控制例程检测到光源20将照耀使用者的眼睛或由于光的角度和使用者的定位将产生眩光，光控制例程将自动关闭问题光源，并通过激活其它光源20和/或提高其它光源的亮度来进行补偿。
仍参考图2，在一些实施例中，成像器22可与一个或多个红外发射器60结合使用。尽管在图2中展示为单一红外发射器，但系统10可包括遍及光组件18分布的多个红外发射器。在操作中，红外发射器60可以将包括红外点64的场的红外发射62投射到手术房间14中。红外点64可由控制器40的一个或多个图像处理器基于由成像器22捕获的展示视场50的图像数据来检测。响应于检测，控制器40可识别红外点64的相对位置并控制光源20和定位装置54中的一个或多个以引导照明发射58从而照射手术房间14中的所需位置。
控制器40可以通过应用一个或多个图像分析例程和手术房间14的三维地图来识别红外点64在手术房间14中的位置。使用三维地图，可以执行上述光控制例程操作中的任一个操作。另外，为了引导照明发射58(或本文中论述的各种电磁发射)，光源20中的每一个光源的位置和投影方向56的任何运动范围可以被校准到控制器40。因此，一旦阴影38或任何感兴趣点的位置由控制器40基于红外点64识别，控制器40就可选择性地引导照明发射58中的一个或多个照明发射以照射阴影38。这样，控制器40可以控制光源20的激活、取向和/或起点以照射手术房间14的所需区域或部分。
控制器40还可以被配置成通过应用一种或多种图像识别技术来识别阴影38或各种其它感兴趣点(例如，污染区42)的位置或手术房间的任何各种部分或区域。例如，照明系统10可以被配置成跟踪仪器34的位置和使用。例如，仪器34可包括能够由成像器22看到(例如，红外反射和/或荧光)的涂料、标记和/或指示符。另外，控制器40可被配置成检测人员36、台26、患者的一个或多个部分或在视场50中的图像数据中捕获的各种形状或字符。仪器34可以基于类型(例如，消耗性工具对非消耗品)和/或由使用或放置它们的操作者编码。当仪器34进入和离开术野30时，通过将其呈现给成像器22可以跟踪所述仪器。在一些示例中，仪器34中的一个或多个仪器可包括射频识别跟踪装置，所述射频识别跟踪装置可由控制器40识别以用于存在检测且基于三角测量或其它方法来定位。
仍参考图2，系统10还可以被配置成检测手术房间14和/或术野30的潜在污染区42和/或对其进行灭菌。污染区42可以对应于手术房间14中可以存放污垢、生物材料和/或体液(例如，粘液、血液、唾液、尿液等)的区域。这些材料可以由于一种或多种程序或手术房间14中的患者或人员散落的异物污染物而存放。在这样的实施例中，系统10可包括一个或多个检测发射器70，所述一个或多个检测发射器被配置成用检测发射72选择性地照射手术房间14中的各个区域。检测发射72可由范围在约25nm到600nm的光组成。响应于接收到检测发射，污染区42可以吸收检测发射72中的一个或多个波长带。基于不同的吸收水平，一个或多个成像器22可以被配置成识别污染区42。成像器22可以包括可以加强或改进污染区42的检测的一个或多个彩色滤光片或彩色透镜(例如，黄色或橙色透镜)。
除了识别污染区42之外，系统10还可以提供对污染区42的消毒。例如，在一些实施例中，光组件18的光源20可以包括被构造成发射包括杀菌光的波长的灭菌发射82的一个或多个灭菌发射器80。因此，响应于识别手术房间14中的污染区42，控制器40可以激活杀菌光的灭菌发射82，使得发射82入射到污染区42以进行灭菌。灭菌发射82可以包括范围在约250nm到290nm的光波长。这些波长可以从光源20中的一个或多个光源发射，所述光源可以包括汞基灯、紫外光发光二极管(UV-C LED)灯和/或脉冲氙灯。
参考图3，展示了照明组件的示例性实施例的照明模块的示意图，并且该照明模块将被称为照明模块90。照明模块90可以包括设置在外壳91或壳体中的多个光源20。外壳91可被构造成容纳光源20、一个或多个成像器22，且可被构造成悬挂或以其它方式安装到定位装置54中的一个或多个定位装置。在该配置中，照明模块90可以提供可用于多种应用中的模块化组件。
照明模块90的光源可以包括多个可见光源92。可见光源92可以包括两个或更多个不同光源，所述两个或更多个不同光源被构造成发射光的不同色温。例如，第一可见光源92a可以被构造成发射暖光发射94a(例如，大约4000K的色温)。另外，第二可见光源92b可以被构造成发射冷光发射94b(例如，大约6500K的色温)。发射94a和94b中的每一个可不限于本文所讨论的特定色温。因此，术语暖和冷可指在示例性实施例中发射94a和94b的相对色温。因此，控制器40可以选择性地激活光源92a和92b中的每一个以发出发射94a和94b。这样，系统10可以提供可操作以控制所需的照明强度、光束广度或范围和色温以提供动态照明的照明模块。
光源20还可以包括红外发射器60、检测发射器70和/或灭菌发射器80中的一者或多者。如前所述，红外发射器60可以将包括红外点64的场的红外发射62投射到手术房间14中。检测发射器70可以被配置成将检测发射72发射到手术房间14中，以选择性地照射一个或多个污染区42以进行灭菌。灭菌发射器80被配置成发射灭菌发射82以对手术房间14，包括由控制器40识别的一个或多个特定位置(污染区42在此被识别)进行灭菌。因此，在各种实施例中，本公开提供了可在手术房间14或多种类似应用中实施的多用途智能自适应照明系统。
图4是包括照明系统10的手术房间14的示意图，所述照明系统并入铰接头组件100。参考图3和图4，铰接头组件100可以用作根据本公开的一个或多个定位装置54的示例性实施例。如图4所示，多个照明模块90示出为由头组件100从手术房间14的天花板悬挂。头组件100可以与照明模块90的外壳91连接在一起。头组件100可以包括第一致动器102a，该第一致动器被配置成使照明模块90围绕第一轴线104a(例如，Y轴)旋转。头组件100还可以包括第二致动器102b，该第二致动器被配置成使照明模块90围绕第二轴线104b(例如，X轴)旋转。在该构造中，照明模块90可以悬挂在手术房间14中的台26上方，并且控制器40可以被配置成控制致动器102a、102b，以在整个手术房间中瞄准或引导每个发射(例如，60、70、80、94a和/或94b)以及成像器22的视场50。
头组件100可包括一个或多个万向臂，所述一个或多个万向臂可响应于致动器102a、102b的移动(例如，旋转致动)而被操纵或调节。在该配置中，控制器40可以被配置成通过控制照明模块90围绕第一轴线104a和第二轴线104b的旋转，来控制致动器102a、102b中的每一个以操纵照明模块90在头组件100上的取向。这样操纵照明模块90可以使得控制器40能够引导光源20和成像器22以照射、灭菌和/或检测手术房间14的整个地板表面106。以此方式，如本文中讨论的，系统10可以为光组件18中的一个或多个光组件提供增加的运动范围和增加的操作区。
如本文中所论述的，定位装置54和致动器102a、102b可对应于一个或多个电机(例如，伺服电机、步进电机等)。因此，定位装置54(例如，致动器102)中的每一个可以被配置成使照明模块旋转360度或在头组件100或可以支撑光组件18的其它支撑结构的边界约束内旋转。控制器40可以控制定位装置54以引导光源20的发射(例如，60、70、80、94a和/或94b)中的每一个发射以及成像器22的视场50，从而瞄准手术房间14中的期望位置。为了准确地引导照明模块90以瞄准期望位置，控制器40可以被校准以控制照明模块90的位置，从而瞄准手术房间14的网格或工作包络中的位置。由于定位装置54和致动器102a、102b的操作可能随时间发生变化，校准这种系统可能需要以校准更新或补偿的形式进行维护。
在一些实施例中，光组件18还可以定位在轨道组件上。在这样的实施例中，光组件18还可以被构造成沿着第一轴线104a和第二轴线104b平移。照明系统10的这种配置可以提供更大的移动范围，使得控制器40可以到达手术房间14的可能被光源20的发射(例如，60、70、80、94a和/或94b)以及成像器22的视场50堵塞或另外不可达到的区域。
现在参考图5，示出了包括铰接头组件110的照明系统10的示意图，该铰接头组件包括照明模块90的照明模块阵列112。类似于铰接头组件100，铰接头组件110可以用作根据本公开的一个或多个定位装置54的示例性实施例。在示出的示例性实施例中，铰接头组件110包括五个照明模块90。照明模块90可以从中心控制臂114悬挂，该中心控制臂包括多个支撑臂116。从每个支撑臂116延伸的横向支撑梁118a、118b或翼片可以从臂116中的每一个在相反方向上横向向外延伸。在此构造中，照明模块90由中心控制臂114以分布式布置支撑。
中心控制臂114可以沿着第一轴线122a(例如，Y轴)从支撑壳体120悬挂。支撑壳体120可以包括控制器40和第一致动器124a，该第一致动器被配置成使中心控制臂114围绕第一轴线旋转。第一照明模块90a可以沿着在支撑臂116之间延伸的第二轴线122b(例如，X轴)悬挂。第二致动器124b可以与支撑臂116和第一照明模块90a连接。第二致动器124b可以被配置成使第一照明组件124a围绕第二轴线122b旋转。在该构造中，控制器40可以控制第一照明模块90a的发射方向，以围绕第一轴线122a和第二轴线122b旋转大约360度。
每个横向支撑梁118可以支撑一对照明模块90。也就是说，第一支撑梁118a可以将第二照明模块90b支撑在第一侧126上，并且将第三照明模块90c支撑在第二侧128上。第一支撑梁118a的第一侧126和第二侧128可沿着第三轴线122c从第一支撑梁118在相反方向上延伸。第二支撑梁118b可以将第四照明模块90d支撑在第一侧126上，并且将第五照明模块90e支撑在第二侧128上。第二支撑梁118b的第一侧126和第二侧128可沿着第四轴线122d从第一支撑梁118在相反方向上延伸。第三轴线122c和第四轴线122d可以垂直于第二轴线122b延伸。
第一支撑梁118a和第二支撑梁118b中的每一个可以连接到支撑臂116中的每一个并且与第一照明模块90a一起围绕第二轴线122b旋转。另外，横向支撑梁118a、118b中的每一个可以包括至少一个致动器，所述至少一个致动器被配置成使照明模块90b、90c、90d和90e围绕第三轴线122c和第四轴线122d旋转。例如，第一支撑梁118a可以包括沿着第三轴线122c与第二照明模块90b和第三照明模块90c连接的第三致动器124c。第二支撑梁118b可以包括沿着第四轴线122d与第四照明模块90d和第五照明模块90e连接的第四致动器124d。在此构造中，控制器40可以控制第二致动器124b以使照明模块90b、90c、90d和90e中的每一个围绕第二轴线122b旋转。另外，控制器40可以控制第三致动器124c以使第二照明模块90b和第三照明模块90c围绕第三轴线122c旋转。最后，控制器40可以控制第四致动器124d以使第四照明模块90d和第五照明模块90e围绕第四轴线122d旋转。
如先前所论述的，照明模块90中的每一个可以包括成像器22。在一些实施例中，铰接头组件110可以包括单个成像器22或成像器阵列126。例如，成像器阵列126可以如下形成：第一照明模块90a可以包括第一成像器22a，第二照明模块90b可以包括第二成像器22b，第三照明模块90c可以包括第三成像器22c，第四照明模块90d可以包括第四成像器22d，和/或第五照明模块90e可以包括第五成像器22e。成像器22中的每一个可以被配置成捕获对应视场50a、50b、50c、50d和50e(为了清楚起见未示出)中的图像数据。控制器40可以处理来自每个成像器22的图像数据以识别感兴趣区域，所述感兴趣区域可包括阴影38或污染区42。因此，控制器40可以扫描来自每个成像器22的图像数据，并且调整照明模块90中的每一个的定向以动态地控制手术房间14中的光。
尽管成像器22被讨论为并入每个照明模块90上，但系统10可以被配置成捕获来自手术房间14中的任何位置的图像数据。如参照图6进一步讨论的，多个铰接头组件110可以由与控制器40中的每一个通信的中央控制器控制。在此类实施例中，中央控制器可以被配置成处理来自一个或多个成像器22的图像数据，并且传送用于铰接头组件110的多个照明模块90和致动器124a、124b、124c、124d中的每一个的控制信号。因此，在不脱离本公开的精神的情况下，系统10可在多种有益的实施例中实施。
图6是包括由多个铰接头组件110形成的头组件阵列的照明系统10的示意图。铰接头组件110中的每一个可以包括照明模块阵列112。如图所示，头组件阵列130包括第一头组件110a、第二头组件110b、第三组件110c和第四头组件110d。头组件110中的每一个包括对应的照明模块阵列112。例如，第一头组件110a包括第一照明模块阵列112a，第二头组件110b包括第二照明模块阵列112b，第三头组件110c包括第三照明模块阵列112c，并且第四头组件110d包括第四照明模块阵列112d。
头组件阵列130的每个头组件110可以包括控制器40(例如，第一控制器40a、第二控制器40b、第三控制器40c和第四控制器40d)。控制器40可被配置成独立地控制如参考图5论述的每个致动器124。另外，控制器40可通过并入每个控制器40中的中央控制系统或分布式控制系统进行通信。在此配置中，每一个控制器40可被配置成识别致动器124的定向和照明模块90的对应位置。基于此信息，系统10可以被配置成映射可以从照明模块90的光源20发射的每个发射的组合照明模式或照明覆盖。如先前所论述的，组合照明模块90的组合照明或发射覆盖的映射可通过一种或多种校准方法编程到系统10的控制器40中。以此方式，系统10可以一致地控制头组件110的每个照明模块90，以便提供可操作以发射如本文所讨论的各种光发射的可扩展的动态照明系统。
如先前所论述的，系统10可包括一个或多个成像器22。在示例性实施例中，控制器40a、40b、40c和40d与中央控制器131通信。中央控制器131可以包括一个或多个成像器22或与所述一个多个成像器通信。在这样的实施例中，中央控制器131的成像器22可以被配置成识别感兴趣区域132中的一个或多个障碍物。感兴趣区域132可通过手势识别，经由用户界面输入，由射频识别跟踪装置识别，或者相对于特定程序编程到中央控制器131中。尽管参考中央控制器131进行了讨论，但头组件110的每个控制器40可以替代地具有单个成像器或多个成像器。在这样的实施例中，每个头组件110的控制器40可以被配置成检测障碍物并且彼此通信以识别最佳响应，从而调整照明模块90以照射感兴趣区域132。
一个或多个障碍物136的识别可基于对图像数据中的对象的检测。可以响应于检测到从照明模块90发射的一个或多个脉动红外发射62来识别障碍物136。例如，中央控制器131可以被校准，使得在编程中指示每个红外发射器60的位置。因此，通过循环通过每个照明模块(90a、90b、90c……90m)的红外发射器60，控制器40可基于对每个红外发射62的定时检测来识别障碍物136的位置。以此方式，中央控制器131可以检测障碍物136相对于每个红外发射器62的投射轨迹的位置，以识别畅通或未受阻挡的轨迹134。一旦识别出未受阻挡的轨迹134，中央控制器131就可以控制一个或多个光源20以照射感兴趣区域132。
在一些实施例中，可基于成像器22可以在立体构造中捕获的深度图像数据来类似地识别障碍物136。如先前论述的，成像器22可并入一个或多个照明模块90和/或系统10的各种部件中。基于深度图像数据，系统10可以被配置成识别从照明模块90中的一个或多个发射的光是从障碍物136反射的，并且在深度图像数据中以与其它照明模块90中的一个或多个不同的深度反射回来。基于深度差异，系统10的控制器40可以被配置成识别来自照明模块90的光源20的发射中的一个或多个被障碍物136阻挡。响应于此检测，控制器40可以激活附加的或替代的照明模块90以照射感兴趣区域132，这可以通过照射在深度图像数据中相对于障碍物136具有更大深度的区域132来确认。
在一些实施例中，控制器40可在系统10内进行通信以识别成像器22中的两个或更多个之间的感兴趣区域132，所述成像器可并入两个或更多个照明模块90中。也就是说，两个或更多个照明模块90(其图像数据被处理以识别感兴趣区域132)可并入单个头组件110中，或者由在两个或更多个头组件110(例如，110a和110b)中的成像器22捕获。以此方式，系统10可以作为分布式扫描和照明系统操作，所述分布式扫描和照明系统由头组件110形成并且通过控制器40和/或中央控制器之间的通信被控制为作为统一系统操作。
一般来说，中央控制器131或控制器40可以被配置成识别照明组件或照明模块90的不受一个或多个障碍物136干扰的视线或投射轨迹134与感兴趣区域132对准的一个或多个光源20。在识别一个或多个头组件110中具有畅通投射轨迹134的至少一个照明组件18或照明模块90时，中央控制器131可以通过控制控制器40中的一个或多个来定位至少一个照明组件18以将发射引导至感兴趣区域132来进行响应。在该构造中，头组件阵列130甚至可以在任务是照射随时间变化的被阻挡区域时提供有效的照明。
作为系统10的控制序列的示例，系统10可以一开始通过第二头组件110b的照明模块发射可见光的第二发射138来照射台26。在系统10的初始操作之后，成像器22可检测视场50中的可在感兴趣区域132中产生一个或多个阴影38的障碍物136。响应于识别到障碍物136，中央控制器131可以控制控制器40a和40b，经由激活可见光的第一发射140，激活可以具有畅通投射轨迹134的第一头组件110a的照明模块。一旦激活第一发射140，系统10就可继续监测图像数据以验证第一发射140保持不受阻挡。这样，头组件阵列130可以被构造成通过组合控制多个头组件110来照射感兴趣区域132。
尽管具体提到从图像数据识别阻挡物136的位置和畅通投射轨迹134，但系统10可利用被配置成通过预测或实验算法识别光并将光投射到感兴趣区域132的一个或多个算法。这样的算法可以应用各种推断以及试错法，以逐渐移动头组件110中的一个或多个并逐渐激活光源20以照射感兴趣区域132。在这些方法以及本文所论述的其它方法中，系统可以一致地监测一个或若干感兴趣区域132的照明的变化或改善。以此方式，系统10可被配置成继续定位改进如由来自成像器22的图像数据指示的光的投射轨迹的操作。这种例程可单独地或与本文所论述的基于位置检测的控制结合应用。
参考图7，示出了照明系统10的框图。如本文所讨论的，照明系统10可包括一个或多个成像器22，所述一个或多个成像器被配置成捕获来自手术房间14和/或来自术野30的图像数据。成像器22可以被配置成将视觉信息中继到照明系统10的控制器40。控制器可包括存储器150和处理器152。存储器150可存储由处理器152控制的计算机可执行命令(例如，例程)。根据各种示例，存储器150可包括光控制例程和/或图像分析例程。
一旦图像分析例程已经处理来自成像器22的图像数据，控制器40可将一个或多个控制指令传达到电动机或致动器控制器154。响应于控制信号，电机控制器154可控制致动器102、124或定位装置54以移动、操纵或以其它方式调整光组件18的定向。这样，控制器40可以引导照明组件18发射光和/或将视场50引导至期望位置。系统10可以另外包括一个或多个电源156。电源156可为照明组件18的各种部件以及致动器104或定位装置54提供一个或多个电源或镇流器。
在一些实施例中，系统10还可包括可与处理器152通信的一个或多个通信电路158。通信电路158可以被配置成将用于操作系统10的数据和控制信息传送到显示器或用户界面160。界面160可包括一个或多个输入或操作元件，所述一个或多个输入或操作元件被配置成控制系统10并传送由量规系统10识别的数据。通信电路158还可与附加照明组件18通信，该附加照明组件可作为照明组件的阵列组合操作。通信电路158可以被配置成通过各种通信协议通信。例如，通信协议可以对应于过程自动化协议、工业系统协议、车辆协议总线、消费者通信协议等。附加协议可包括MODBUS、PROFIBUS、CAN总线、DATA HIGHWAY、DeviceNet、数字多路复用(DMX512)或各种形式的通信标准。
在各种实施例中，系统10可包括多种附加电路、外围装置，和/或附件，其可并入到系统10中以提供各种功能。例如，在一些实施例中，系统10可包括被配置成与移动装置164通信的无线收发器162。在此类实施例中，无线收发器162可类似于通信电路158操作，且将用于操作系统10的数据和控制信息传送到移动装置164的显示器或用户界面160。无线收发器162可以通过一种或多种无线协议(例如，Wi-Fi(802.11a、b、g、n等)、和/>等)与移动装置164通信。在这样的实施例中，移动装置164可以对应于智能手机、平板电脑、个人数据助理(PDA)、膝上型计算机等。
在各种实施例中，光源20可以被构造成产生一种旋向的非偏振和/或偏振光，包括但不限于，某些液晶显示器(LCD)、激光二极管、发光二极管(LED)、白炽光源、气体放电灯(例如，氙气、氖气、汞)、卤素光源，和/或有机发光二极管(OLED)。在光源20的偏振光示例中，光源20被构造成发射第一旋向偏振光。根据各种示例，第一旋向偏振光可具有圆偏振和/或椭圆偏振。在电动力学中，圆偏振光是一种偏振状态，在该状态下，在每个点处，光波的电场具有恒定量值，但其方向在垂直于所述波的方向的平面中以稳定速率随时间旋转。
如所讨论的，光组件18可包括光源20中的一个或多个。在包括多个光源20的示例中，光源20可以布置成阵列。例如，光源20的阵列可包括从约1x2到约100x100的阵列以及其间的所有变化。这样，包括光源20的阵列的光组件18可以被称为像素化光组件18。任何光组件18的光源20可以是固定的或单独铰接的。光源20全部可以是铰接的，一部分可以是铰接的，或者没有一个可以是铰接的。光源20可以机电方式(例如，电动机)和/或手动方式(例如，由使用者)铰接。在静态或固定光源20的示例中，可分配光源20以聚焦于各种预定点上(例如，患者身上，和/或台26上)。
本领域的技术人员以及制作或使用本公开的技术人员将想到对本公开的修改。因此，应理解，在附图中示出且在上文描述的实施例仅用于说明的目的，且并非旨在限制本公开的范围，本公开的范围由根据包含等同原则的专利法的原理解释的所附权利要求定义。
本领域一般技术人员应理解，所描述的公开内容和其它部件的构造不限于任何具体材料。除非在本文中另外描述，否则本文中所公开的公开内容的其它示例性实施例可以由多种材料形成。
出于本公开的目的，术语“连接(coupled)”(以其所有形式：couple、coupling、coupled等)通常意味着两个(电的或机械的)部件彼此直接或间接接合。此类接合在本质上可以是静止的或在本质上可移动的。此类接合可以通过两个(电气的或机械的)部件以及彼此或与所述两个部件一体地形成为单一本体的任何额外中间构件来实现。除非另外说明，否则此类接合本质上可以是永久性的，或本质上可以是可移除的或可释放的。
还值得注意的是，如在示例性实施例中示出的本公开的元件的构造和布置仅仅是说明性的。尽管已在本公开中详细地描述了本创新的仅仅几个实施例，但查阅本公开的本领域技术人员将容易了解，在不实质性地脱离所述主题的新颖教示和优点的情况下，可能有许多修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、色彩、定向等的变化)。例如，示出为一体地形成的元件可以由多个部分构造而成，或示出为多个部分的元件可以一体地形成，可以颠倒或以其它方式改变接口的操作，可以改变结构的长度或宽度和/或系统的构件或连接器或其它元件，可以改变在元件之间提供的调节位置的性质或数目。应注意，系统的元件和/或组件可以由提供足够强度或耐久性的广泛多种材料中的任一个构成，且可以呈广泛多种色彩、纹理和组合中的任一个。因此，所有这些修改预期包含在本创新的范围内。可以在不脱离本创新的精神的情况下在所要和其它示范性实施例的设计、操作条件和布置方面进行其它替代、修改、改变和省略。
应理解，任何所描述的过程或所描述过程内的步骤可以与公开的其它过程或步骤组合以形成在本公开的范围内的结构。本文所公开的示范性结构和过程用于说明性目的，而不应理解为具有限制性。
还应理解，在不脱离本公开的概念的情况下，可以对上述结构和方法做出变化和修改，且另外应理解，此类概念预期由以下权利要求涵盖，除非这些权利要求的措辞明确说明并非如此。此外，下文所阐述的权利要求书并入到此具体实施方式中并且构成此具体实施方式的部分。
如本文所使用的，术语“约”意指量、尺寸、配方、参数和其它数量和特征不是准确的且无需为准确的，但可以是近似的和/或按需要更大或更小，反映公差、换算系数、舍入、测量误差等和本领域的技术人员已知的其它因素。当术语“约”用于描述范围的值或端点时，本公开应理解为包含参考的具体值或端点。无论说明书中的范围的数值或端点是否引用“约”，范围的数值或端点预期包含两个实施例：一个由“约”修饰，一个不由“约”修饰。将进一步理解，无论与另一个端点相关还是与另一个端点不相关，每一个范围的端点都是有意义的。
本文使用的术语“基本上(substantial/substantially)”以及其变型预期指示所描述特征等于或大致等于值或描述。例如，“基本上平面”表面预期表示平面的或大致平面的表面。此外，“基本上”预期表示两个值相等或大致相等。在一些实施例中，“基本上”可以表示彼此的约10％内的值，例如，在彼此的约5％内，或在彼此的约2％内。

Claims (13)

1.一种照明组件，所述照明组件被构造成选择性地照射手术房间中的操作区，所述组件包括：
多个照明模块，所述多个照明模块包括被构造成发射光的多个光源；
至少一个成像器，所述至少一个成像器被配置成捕获设置在所述照明模块中的至少一个照明模块中的图像数据；
铰接头组件，所述铰接头组件被构造成支撑所述照明模块中的每个照明模块，其中，所述铰接头组件包括多个致动器，所述致动器被配置成使所述照明模块中的每个照明模块围绕第一轴线和第二轴线旋转；
控制器，所述控制器被配置成控制所述多个致动器以将来自所述照明模块中的一个或多个照明模块的光引导至感兴趣区域；以及
一个或多个导向系统，所述一个或多个导向系统被包括在可穿戴装置中，并且所述一个或多个导向系统包括用于指示穿戴所述可穿戴装置的使用者正在注视之处的特征，其中从所述一个或多个导向系统发射的光被所述至少一个成像器跟踪，以允许所述照明组件从使用者正在注视之处的照明模块发射光，其中所述可穿戴装置被构造成通过所述可穿戴装置内的光学滤波器来允许第一旋向偏振光通过，同时消除第二旋向偏振光，其中穿过所述光学滤波器的所述第一旋向偏振光的颜色是中性的灰色，且其中所述第一旋向偏振光来自所述多个光源，所述第二旋向偏振光是所述第一旋向偏振光在从患者镜面反射离开时旋向反转以形成的；
其中所述照明模块形成经由中心控制臂与所述铰接头组件连接的阵列，其中所述铰接头组件包括限定第一轴线的中心控制臂，所述中心控制臂与第一致动器连接，所述第一致动器被配置成使所述多个照明模块围绕所述第一轴线旋转；
其中所述铰接头组件还包括从中心支撑臂延伸的多个二级支撑臂，其中所述多个二级支撑臂限定第二轴线，所述二级支撑臂与第二致动器连接，所述第二致动器被配置成使所述多个照明模块围绕所述第二轴线旋转，其中所述第二轴线基本上垂直于所述第一轴线；
其中所述照明组件还包括侧向支撑结构，所述侧向支撑结构被构造成支撑一对照明模块，所述侧向支撑结构将第一照明模块支撑在第一侧上且将第二照明模块支撑在第二侧上，所述侧向支撑结构的第一侧和第二侧沿着第三轴线从所述侧向支撑结构在相反方向上延伸，所述第三轴线垂直于所述第二轴线延伸，其中所述多个照明模块中的至少一个照明模块经由第三致动器与所述侧向支撑结构连接。
2.根据权利要求1所述的照明组件，其中，所述第三致动器被配置成使所述多个照明模块中的至少一个照明模块相对于所述多个照明模块旋转。
3.根据权利要求2所述的照明组件，其中，所述至少一个照明模块的旋转调整所述多个照明模块的照射区域。
4.一种用于控制照明组件的方法，所述方法包括：
控制来自多个照明模块的多个光发射的多个发射方向，其中，所述照明组件中的每个照明组件包括：铰接头组件，所述铰接头组件被构造成控制围绕多个旋转轴线的发射方向；多个照明模块，所述多个照明模块包括被构造成发射光的多个光源；至少一个成像器，所述至少一个成像器被配置成捕获设置在所述照明模块中的至少一个照明模块中的图像数据；控制器，所述控制器被配置成控制所述铰接头组件以将来自所述照明模块中的一个或多个照明模块的光引导至感兴趣区域；以及，一个或多个导向系统，所述一个或多个导向系统被包括在可穿戴装置中，并且所述一个或多个导向系统包括用于指示穿戴所述可穿戴装置的使用者正在注视之处的特征，其中从所述一个或多个导向系统发射的光被所述至少一个成像器跟踪，以允许所述照明组件从使用者正在注视之处的照明模块发射光，其中所述可穿戴装置被构造成通过所述可穿戴装置内的光学滤波器来允许第一旋向偏振光通过，同时消除第二旋向偏振光，其中穿过所述光学滤波器的所述第一旋向偏振光的颜色是中性的灰色，且其中所述第一旋向偏振光来自所述多个光源，所述第二旋向偏振光是所述第一旋向偏振光在从患者镜面反射离开时旋向反转以形成的；
其中所述照明模块形成经由中心控制臂与所述铰接头组件连接的阵列，其中所述铰接头组件包括限定第一轴线的中心控制臂，所述中心控制臂与第一致动器连接，所述第一致动器被配置成使所述多个照明模块围绕所述第一轴线旋转；
其中所述铰接头组件还包括从中心支撑臂延伸的多个二级支撑臂，其中所述多个二级支撑臂限定第二轴线，所述二级支撑臂与第二致动器连接，所述第二致动器被配置成使所述多个照明模块围绕所述第二轴线旋转，其中所述第二轴线基本上垂直于所述第一轴线；
其中所述照明组件还包括侧向支撑结构，所述侧向支撑结构被构造成支撑一对照明模块，所述侧向支撑结构将第一照明模块支撑在第一侧上且将第二照明模块支撑在第二侧上，所述侧向支撑结构的第一侧和第二侧沿着第三轴线从所述侧向支撑结构在相反方向上延伸，所述第三轴线垂直于所述第二轴线延伸，其中所述多个照明模块中的至少一个照明模块经由第三致动器与所述侧向支撑结构连接。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
从第一起点控制第一照明模块的第一铰接头组件，并且从第二起点控制第二照明模块的第二铰接头组件。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二起点在空间上与所述第一起点分开。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
将所述图像数据中的照明变化识别为遮挡区，其中所述遮挡区包括被阻挡第一发射的传输的位置。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
用第二发射照射所述遮挡区。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二起点相对于所述第一起点的空间分离使得用所述第二发射对所述遮挡区的照射。
10.一种被配置成照射操作区的系统，所述系统包括：
多个照明组件，所述多个照明组件包括：
多个照明模块，所述多个照明模块包括多个光源；以及
与所述照明模块中的每个照明模块连接的铰接头组件，所述铰接头组件被构造成支撑所述照明模块中的每个照明模块并且使所述照明模块中的每个照明模块围绕第一轴线和第二轴线旋转；
至少一个成像器，所述至少一个成像器被配置成捕获包括从所述操作区中的光源反射的光的图像数据；
控制器，所述控制器被配置成控制多个致动器以将来自所述照明模块中的一个或多个照明模块的光引导至感兴趣区域；以及
一个或多个导向系统，所述一个或多个导向系统被包括在可穿戴装置中，并且所述一个或多个导向系统包括用于指示穿戴所述可穿戴装置的使用者正在注视之处的特征，其中从所述一个或多个导向系统发射的光被所述至少一个成像器跟踪，以允许所述照明组件从使用者正在注视之处的照明模块发射光，其中所述可穿戴装置被构造成通过所述可穿戴装置内的光学滤波器来允许第一旋向偏振光通过，同时消除第二旋向偏振光，其中穿过所述光学滤波器的所述第一旋向偏振光的颜色是中性的灰色，且其中所述第一旋向偏振光来自所述多个光源，所述第二旋向偏振光是所述第一旋向偏振光在从患者镜面反射离开时旋向反转以形成的；
其中所述照明模块形成经由中心控制臂与所述铰接头组件连接的阵列，其中所述铰接头组件包括限定第一轴线的中心控制臂，所述中心控制臂与第一致动器连接，所述第一致动器被配置成使所述多个照明模块围绕所述第一轴线旋转；
其中所述铰接头组件还包括从中心支撑臂延伸的多个二级支撑臂，其中所述多个二级支撑臂限定第二轴线，所述二级支撑臂与第二致动器连接，所述第二致动器被配置成使所述多个照明模块围绕所述第二轴线旋转，其中所述第二轴线基本上垂直于所述第一轴线；
其中所述照明组件还包括侧向支撑结构，所述侧向支撑结构被构造成支撑一对照明模块，所述侧向支撑结构将第一照明模块支撑在第一侧上且将第二照明模块支撑在第二侧上，所述侧向支撑结构的第一侧和第二侧沿着第三轴线从所述侧向支撑结构在相反方向上延伸，所述第三轴线垂直于所述第二轴线延伸，其中所述多个照明模块中的至少一个照明模块经由第三致动器与所述侧向支撑结构连接。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述多个照明组件包括：第一照明组件，所述第一照明组件被构造成从第一照明模块发射第一发射；以及第二照明组件，所述第二照明组件被构造成从第二照明模块发射第二发射。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第二发射的第二起点在空间上与所述第一发射的第一起点分开。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器还被配置成：
将所述图像数据中的照明变化识别为遮挡区，其中所述遮挡区包括被阻挡所述第一发射的传输的位置；以及
引导所述第二发射以照射所述遮挡区。
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