DE69922694T2

DE69922694T2 - Optimalisierung der bildbelichtung

Info

Publication number: DE69922694T2
Application number: DE69922694T
Authority: DE
Inventors: Michael Burnett; Todd Plevinsky; Gary Womack
Original assignee: Smith and Nephew Inc
Current assignee: Smith and Nephew Inc
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2019-10-19
Also published as: EP1131952A1; CA2347292A1; ATE285155T1; DE69922694D1; AU6520799A; JP2002528206A; EP1131952B1; US7136098B1; WO2000025513A1; AU773992B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Anzeigen von Bildern, die von einer Kamera erzeugt werden und insbesondere auf Bilder, die von einer an einem medizinischen Betrachtungsinstrument angebrachten elektronischen Kamera erzeugt werden.
Im Allgemeinen werden medizinische Betrachtungsinstrumente, wie beispielsweise Endoskope, Instrumente zum Betrachten des Inneren eines Objekts, wie beispielsweise des menschlichen Körpers, verwendet. Zum Beispiel wird während eines chirurgischen Vorgangs ein Endoskop in den Körper eingeführt, um ein inneres Organ oder einen anatomischen Körperkanal, wie beispielsweise den Darm, zu betrachten.
Ein typisches Endoskop umfasst ein verlängertes Außenrohr, in dem an einem distalen Ende ein Linsensystem angeordnet ist. Licht, das von dem betrachteten Objekt reflektiert wird, geht durch das Linsensystem und tritt an einem proximalen Ende des Rohrs aus, damit ein Benutzer es entweder direkt oder über eine Bildeinrichtung, wie beispielsweise einer elektronischen Kamera, die eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD) aufweist, betrachten kann. Die Kamera erzeugt ein Videosignal, das das optische mit dem Endoskop betrachtete Bild des Objekts darstellt. Das von der Kamera erzeugte Videosignal wird auf einer Anzeigeeinrichtung, wie beispielsweise einem Kathodenstrahlröhren-(CRT)Monitor, verarbeitet und angezeigt.
Die elektronische Steuerung der Verschlussreaktion wurde zuvor vorgeschlagen, zum Beispiel beschreibt US 5,614,949 (Suzuki et al.) ein Belichtungssteuergerät für ein elektronisches Endoskop, in dem ein Prozessor ein Steuersignal für die Verschlussreaktion auf der Basis der Bildhelligkeit hinsichtlich eines vorbestimmten Grads erzeugt. Ähnliche Systeme werden in US 5,475,420 (Buchin) und in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 94307239.7 (Cooper) benutzt. Der Nachteil derartiger Systeme ist, dass herkömmliche endoskopische Kamerasysteme, die einen elektronischen Verschluss aufweisen, der auf der Basis eines einzelnen einheitlichen Verschlussreaktionsbereichs gesteuert wird, d. h. der Gesamtbildbereich, anstatt der tatsächliche Bildbereich ruft VDT-Bilder hervor, die dazu tendieren, schwach „verwaschen" oder grell scheinend zu sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kamerasteuersystem gemäß Anspruch 1, ein medizinisches Instrumentensystem gemäß Anspruch 5 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9, das diese Probleme beseitigt, bereitgestellt.
In Anwendungen, in denen eine Kamera verwendet wird, kann ein Koppler mit einer Varioobjektivanordnung zwischen dem Endoskop und der Kamera positioniert werden. Die Endoskop-/Kopplerkombination stellt im Wesentlichen ein Endoskop mit Zoomfähigkeit bereit.
Die Erfindung beinhaltet das Steuern der Helligkeit eines tatsächlichen von einem Bildsensor (z. B. CCD) produzierten Bilds einer elektronischen Kamera als Reaktion auf den tatsächlichen Bildbereich des tatsächlichen Bilds, das einen Gesamtbereich des Bildsensors einnimmt. Insbesondere werden elektrische Signale, die von der elektronischen Kamera erzeugt werden und charakteristisch für die Größe des tatsächlichen Bildbereichs sind, verwendet, um einen der Kamera zugehörigen elektronischen Verschluss zu steuern. Der elektronische Verschluss ist im Allgemeinen der Art, die verwendet wird, um die Zeitspanne, die der Bildsensor auf einfallendes Licht auf dem Bildsensor reagiert, zu steuern.
In einem allgemeinen Aspekt der Erfindung umfasst ein Gerät Schaltungen zur Bildgrößenerfassung, die auf von der elektronischen Kamera empfangene elektrische Signale reagiert. Auf der Basis der Signale ermitteln die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung einen tatsächlichen Bildbereich innerhalb eines Gesamtbildbereichs des Bildsensors und erzeugen ein Steuersignal auf der Basis des tatsächlichen Bildbereichs zum Steuern des elektronischen Verschlusses.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die oben beschriebenen Schaltungen zur Bildgrößenerfassung Teil eines medizinischen Instrumentensystems, das ein medizinisches Betrachtungsinstrument (z. B. ein Endoskop) und die elektronische Kamera, die optisch an das medizinische Betrachtungsinstrument gekoppelt ist, umfasst. Das medizinische Betrachtungsinstrument wird verwendet, um ein Objekt unter Beobachtung zu betrachten. Die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung werden verwendet, um den tatsächlichen Bildbereich innerhalb des Gesamtbildbereichs des Bildsensors zu ermitteln und um ein Steuersignal auf der Basis des tatsächlichen Bildbereichs zu erzeugen, um den elektronischen Verschluss zu steuern.
In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren des Steuerns eines elektronischen Verschlusses mit einem Bildsensor einer elektronischen Kamera die folgenden Schritte. Elektrische Signale werden von der elektronischen Kamera empfangen. Als Reaktion auf die elektrischen Signale wird ein tatsächlicher Bildbereich innerhalb eines Gesamtbildbereichs des Bildsensors ermittelt. Auf der Basis des ermittelten tatsächlichen Bildbereichs wird ein Steuersignal zum Steuern des elektronischen Verschlusses erzeugt.
Das Steuern des elektronischen Verschlusses auf der Basis des tatsächlichen Bildbereichs anstatt des Gesamtbildbereichs weist viele Vorteile auf. Insbesondere reagiert der Verschluss nur auf einfallendes Licht auf einem Bereich des Bildsensors, der mehr dem Bereich des tatsächlichen Bilds entspricht. Mit diesem Ansatz wird die Mitwirkung von verdunkelten Grenzbereichen (d. h. nicht aktiven Bereichen) des Bildsensors, der den aktiven Bildbereich umgibt, minimiert. Wenn das tatsächliche Bild auf einem Monitor angezeigt wird, wird daher die Wahrscheinlichkeit, dass das Bild „verwaschen" oder grell scheinend ist, bedeutend reduziert.
Da der tatsächliche Bildbereich auf der Basis der elektrischen Signale, die von der elektronischen Kamera selbst bereitgestellt werden, ermittelt wird, kann ferner die Steuerung des elektronischen Verschlusses automatisch und in Echtzeit ausgeführt werden. Die Fähigkeit, den Verschluss auf diese Art und Weise zu steuern, ermöglicht der elektronischen Kamera und dem Bildsensor auch, mit einer größeren Vielfalt von Betrachtungsinstrumenten, insbesondere medizinischen Instrumenten (z. B. Endoskope, Industrieendoskope, Kolonoskope) verwendet zu werden.
Ausführungsformen dieser Aspekte der Erfindung können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen.
Die elektronische Kamera umfasst eine Vielzahl von vorbestimmten elektronischen Verschlussreaktionsbereichen, wobei jeder elektronische Verschlussreaktionsbereich verschiedene Abschnitte des Gesamtbildbereichs des Bildsensors definiert. Das durch die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung erzeugte Steuersignal wählt einen der elektronischen Verschlussreaktionsbereiche. Im Wesentlichen werden die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung verwendet, um einen der verschiedenen vorbestimmten elektronischen Verschlussreaktionsbereiche der elektronischen Kamera zu wählen, der der Größe des tatsächlichen Bilds am nächsten kommt. Die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung werden mit einem Prozessor und einem Speicher zum Speichern von Daten, die den vorbestimmten elektronischen Verschlussreaktionsbereichen der elektronischen Kamera zugehören, verwendet.
Die elektrischen Signale umfassen eine von den Schaltungen zur Bildgrößenerfassung empfangene Luminanzkomponente, um den Abschnitt des Gesamtbildbereichs des Bildsensors, der das tatsächliche Bild enthält, zu ermitteln. Die Luminanzkomponente der elektrischen Signale von der elektronischen Kamera stellt ein verlässliches Anzeichen des Grads des einfallenden Lichts auf jedem Abschnitt des Gesamtbildbereichs des Bildsensors bereit.
Die Schaltungen zur Bilderfassung umfassen einen Komparator, einen Integrator und einen Analog-Digital-Konverter. Der Komparator empfängt die Luminanzkomponente der Videosignale und erzeugt ein erstes Ausgabesignal, das für einen Abschnitt des Gesambildbereichs charakteristisch ist. Das heißt, das erste Ausgabesignal zeigt das Vorhandensein eines Abschnitts eines tatsächlichen Bilds an. Der Integrator empfängt das erste Ausgabesignal vom Komparator und erzeugt ein zweites Ausgabesignal, das für den tatsächlichen Bildbereich charakteristisch ist. Der Analog-Digital-Konverter empfängt das zweite Ausgabesignal vom Integrator und erzeugt ein digitales Signal, das für den tatsächlichen Bildbereich zum Wählen von Daten, die einer der Vielzahl von im Speicher gespeicherten vorbestimmten elektronischen Verschlussreaktionsbereichen zugehören, charakteristisch ist.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform und aus den Ansprüchen ersichtlich.
1 ist eine schematische Darstellung eines medizinischen Instrumentensystems, das zum Steuern der Helligkeit eines von einer CCD in einer Kamera produzierten Bilds geeignet ist;
2 ist eine schematische Darstellung des Systems aus 1, die die Kamera und die Kamerasteuereinheit in Blockdiagrammform zeigt;
3a–3c stellen jeweils mittlere, kleine und große elektronische Verschlussreaktionsbereiche der CCD bereit;
3d stellt einen zentralen elektronischen Verschlussreaktionsbereich und ein Verschlussreaktionsmuster, das einen Gesamtbildbereich der CCD umgibt, bereit;
4 ist eine Blockdiagrammdarstellung von Schaltungen zur Bildgrößenerfassung, die in dem System aus 2 verwendet werden; und
5 ist ein Flussdiagramm für die Betätigung der Schaltungen zur Bildgrößenerfassung aus 4.
Bezugnehmend auf 1 wird ein medizinisches Instrumentensystem 10 zum Erzeugen von visuellen Bildern aus Licht, das durch ein medizinisches Betrachtungsinstrument, zum Beispiel ein Endoskop 20, empfangen wird, und neben anderen Funktionen das Steuern der Helligkeit der visuellen Bilder, gezeigt. Das Endoskop 20 ist von der Art, die ein längliches, hohles Einführungsrohr 26 aufweist, das sich vom Griffabschnitt 30 zu einer distalen Spitze 28 (2) des Endoskops 20 erstreckt. Das Einführungsrohr 26 wird hier durch einen Einschnitt 48 innerhalb eines Beins 46 eines Patienten eingeführt gezeigt, um visuelle Bilder einer Beobachtung oder eine chirurgische Stelle an einen elektronischen Kamerakopf 44, der an den Griffabschnitt 30 des Endoskops 20 über einen Varioobjektivkoppler 24 optisch gekoppelt ist, zu übermitteln. Eine Lichtquelle 22 zum Beleuchten der Beobachtungsstelle wird an das Endoskop 20 durch ein Lichtkabel 34 verbunden. Das Licht von der Lichtquelle 22 geht durch einen Glasfaser-Kabelbaum (nicht gezeigt), der sich entlang der inneren Wand des Einführungsteilabschnitts 26 erstreckt. Das Licht beleuchtet das Objekt (nicht gezeigt) unter Beobachtung innerhalb des Beins 46. Das vom Objekt reflektierte Licht wird von einer Linsenanordnung innerhalb des Einführungsteilabschnitts 26 des Endoskops 20 empfangen. Um die Helligkeit der empfangenen visuellen Bilder zu steuern, reguliert das System 10 die Belichtung eines Bildsensors an Licht vom Endoskop 20.
Der elektronische Kamerakopf 44 empfängt das reflektierte Licht vom Endoskop 20 durch den Varioobjektivkoppler 24, der von dem Arzt verwendet wird, um vergrößerte Bilder der Beobachtungsstelle bereitzustellen. Der Varioobjektivkoppler 24 umfasst ein Gehäuse 38, das mit einem proximalen Ende 32 eines Endoskops 20 und Linseneinstellknöpfen 40, 42 verbunden ist. Jeder Knopf 40, 42 dreht sich unabhängig, um die Linsenelemente einer Varioobjektivanordnung 36 (2) zu bewegen. Ein Beispiel einer Varioobjektivanordnung, die zur Verwendung in Instrumentensystemen 10 geeignet ist, wird in einer gleichzeitig anhängigen Anmeldung Eingangsnummer 08/741,027 mit dem Titel "Optical Coupler" beschrieben.
Der Kamerakopf 44 umfasst einen Bildsensor, zum Beispiel eine ladungsgekoppelte Einrichtung oder CCD 74 (2), die Videosignale erzeugt, die für die von der CCD 74 empfangenen Bilder charakteristisch sind. Die Signale werden über ein Kabel 54 an eine Kamerasteuereinheit 16, in der sie verarbeitet werden, übermittelt und, wie unten genauer beschrieben werden wird, verwendet, um die Helligkeit des von der CCD 74 produzierten Bilds zu steuern. Es ist wichtig zu beachten, dass durch die Kamerasteuereinheit 16 empfangene Signale „roh" oder nicht vollständig verarbeitet sind, d. h. das Videosignal ist nicht in einem Format, das mit dem Monitor 18 kompatibel ist.
Bezugnehmend auf 2 umfasst der Kamerakopf 44 auch eine flache Glaslinse 70, durch die reflektiertes Licht zur CCD 74 geht, ohne das reflektierte Licht zu vergrößern oder zu fokussieren. Die CCD 74 umfasst eine Gruppierung von photoelektrischen Zellen (nicht gezeigt), die das reflektierte Licht in individuelle elektrische Signale, die die Kamerasteuereinheit 16 empfängt und verwendet, um ein Standardvideosignal zu erzeugen, umsetzen.
Die Kamerasteuereinheit 16 umfasst einen Prozessor 82, der neben anderen Funktionen, einen elektronischen Verschluss 72 betätigt und der auch Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung umfasst, die dem Prozessor 82 ein Steuersignal bereitstellen, was dem elektronischen Verschluss 72 ermöglicht, ein visuelles Bild mit optimierter Helligkeit zu produzieren, bereitstellen. Es ist wichtig zu beachten, dass in dieser Ausführungsform der elektronische Verschluss 72 keine mechanische Einrichtung ist, die zwischen der CCD 74 und der Lichtquelle zum Steuern der Menge einfallenden Lichts auf der CCD positioniert ist. Stattdessen ist der elektronische Verschluss 72 eine elektronische Implementierung (z. B. Hardware, Software oder beides), die die Zeitspanne, in der die photoelektrischen Zellen der CCD 74 auf das einfallende Licht auf der CCD reagieren, steuert.
Der Prozessor 82 verarbeitet zusätzlich die von der CCD 74 empfangenen Signale in verschiedene separate Videosignalkomponenten, wie beispielsweise Luminanz und Chrominanz. Diese separaten Videosignalkomponenten werden verarbeitet und dann wieder kombiniert, um das vollständig verarbeitete Videosignal zu bilden, das dann durch das Kabel 52 zum Anzeigen auf dem Monitor 18 zum Monitor 18 gesendet wird.
Der elektronische Verschluss 72 dient als ein Lichtregulator zum Steuern der Helligkeit eines auf dem Monitor 18 angezeigten visuellen Bilds 56. Das visuelle Bild 56 kann den Gesamtbildanzeigebereich 58 einnehmen oder kann, wie gezeigt, nur einen Abschnitt des Bildanzeigebereichs 58 einnehmen. Der elektronische Verschluss 72 ist der Abschnitt des Prozessors 82, der die Lichtmenge, die von der CCD 74 aufgenommen wird, elektronisch reguliert. Insbesondere steuert der elektronische Verschluss 72 die Belichtung der CCD 74 durch Steuern der Lichtintegrationszeit der photoelektrischen Zellen der CCD. Daher steuert der elektronische Verschluss 72 das Bild 56, so dass das Bild ausreichend hell ist, aber nicht so hell, dass es verwaschen oder grell scheinend erscheint.
Bei normaler Verwendung ist das optische System des Endoskops 20 aufgebaut, um Bilder von Objekten am distalen Ende 28 an einer fixierten Bildebene am proximalen Ende 32, wo die Bilder betrachtet werden (d. h. das Okular oder die Fassung), zu übermitteln. Wenn jedoch die Varioobjektivanordnung 24 an das Endoskop 20 angebracht ist, um die Bilder zu vergrößern, variiert die Größe des von der CCD 74 empfangenen Bilds. Insbesondere, wenn die Vergrößerung am minimalsten ist (zum Beispiel, wenn die Varioobjektivanordnung 36 „herausgezoomt" ist), kann das von der CCD 74 empfangene Bild einen kleinen Abschnitt des Gesamtbildbereichs 94 der CCD einnehmen. Auf der anderen Seite kann bei maximaler Vergrößerung (zum Beispiel, wenn die Varioobjektivanordnung 36 „herangezoomt" ist), das Bild größer als der Gesamtbildbereich 94 der CCD sein. Die photoelektrischen Zellen der CCD 74 bilden einen Gesamtbildbereich 94, der zwei Unterbereiche enthält: einen kreisförmigen aktiven Bildbereich 96 und einen angrenzenden nicht aktiven Bildbereich 98. Der Bereich der CCD 74, auf dem das Bild einfällt, ist der aktive Bildbereich. Der Bereich der CCD 74, auf dem das Bild nicht einfällt, ist der nicht aktive Bildbereich 98. Zum Beispiel nimmt der aktive Bildbereich 96 der CCD 74, wie in 2 gezeigt, nur einen Abschnitt des Gesamtbildbereichs 94 der CCD ein und der nicht aktive Bildbereich 98 nimmt den Rest des Gesamtbildbereichs 94 der CCD 74 ein.
Auf der Basis der auf dem Gesamtbildbereich 94 einfallenden Bilder produziert die CCD 74 elektronische Signale, die von dem Prozessor 82 in ein Videobild auf dem Monitor 18 umgewandelt werden. Wenn die Signale umgewandelt sind, entspricht der Gesamtbildbereich 94 der CCD 74, der typischerweise im Vergleich zur Größe des Monitors 18 klein ist, proportional dem Bildbereich 58 des Monitors 18. Der aktive Bildbereich 96 der CCD 74 entspricht einem angezeigten Bildbereich 60 des Monitors 18, und beide Bereiche 60, 96 stellen den tatsächlichen Bildbereich dar, der von dem Endoskop 20 produziert wird. Auf ähnliche Art und Weise entspricht der nicht aktive Bildbereich 98 einem verdunkelten Grenzbereich 62 des Monitors 18, und beide nicht aktiven Bildbereiche 62, 98 stellen Bildbereiche dar, die außerhalb des tatsächlichen Bildbereichs liegen, der von dem Endoskop 20 produziert wird.
Bei typischen Monitoren entspricht der Gesamtbildbereich 94 der CCD 74 annähernd dem Gesamtbildbereich 58 des Monitors, aber das Verhältnis ist nicht genau. Der Abschnitt des Gesamtbildbereichs 94 der CCD 74, der tatsächlich innerhalb des Gesamtbildbereichs 58 des Monitors angezeigt wird, ist für verschiedene Arten von Monitoren verschieden. Zum Beispiel umfasst der Gesamtbildbereich eines typischen Monitors etwas mehr als der Gesamtbildbereich 94 der CCD 74. Viele gegenwärtig erhältliche Monitore enthalten ein „Underscan"-Merkmal, dass, wenn gewählt, einen größeren Bereich als den Gesamtbildbereich 94 der CCD 74 in den Gesamtbildbereich des Monitors inkorporiert. Als Beispiel genommen, zeigt der Gesamtbildbereich 58 des Monitors 18 jedoch genau den kompletten Gesamtbildbereich 94 der CCD 74 an.
Das ganze Bild des Gesamtbildbereichs 94 der CCD 74, d. h. sowohl der tatsächliche Bildbereich des aktiven Bilds 96 als auch der dunkle Bereich des nicht aktiven Bildbereichs 98 ist in dem vollständig verarbeiteten Videosignal inkorporiert. Die durch die photoelektrischen Zellen erzeugten elektrischen Signale außerhalb des aktiven Bildbereichs 96 weisen einen relativ niedrigen Signalpegel auf. Auf der anderen Seite weisen die durch die photoelektrischen Zellen erzeugten elektrischen Signale innerhalb des aktiven Bildbereichs 96, wo Licht auf die Zellen einfällt, einen relativ größeren Signalpegel auf. Der Prozessor 82 inkorporiert die verschiedenen Signalpegel in das vollständig verarbeitete Videosignal.
Wenn sich der Prozessor 82 allein in Betrieb befindet, kann er jedoch die Helligkeit des visuellen Bilds 56 ohne zusätzliche Steuerungen, wie beispielsweise automatisierte Steuersignale von den Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung oder manuelle Eingabe von einem Bediener, nicht richtig steuern. Wenn die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung, die ein automatisiertes Steuersignal bereitstellen, im System 10 nicht vorhanden sind, kann der angezeigte Bildbereich 60 verwaschen oder grell scheinend sein. Dies kommt vor, da der elektronische Verschluss 72 im Allgemeinen auf die durch die „ganze" CCD bereitgestellten elektrischen Signale (d. h. alle photoelektrischen Zellen auf dem Gesamtbildbereich 94) reagiert. Der nicht aktive Bereich 98 kann bewirken, dass der elektronische Verschluss 72 in gewisser Hinsicht unangemessen reagiert, so dass die Belichtung der CCD 74 zu groß ist. Als Ergebnis können die im aktiven Bildbereich 60 des Monitors 18 angezeigten Bilder verwaschen oder grell scheinend sein. Wenn der nicht aktive Bereich 94 relativ größer wird, zum Beispiel wenn die Varioobjektivanordnung 36 herausgezoomt ist, ist es wahrscheinlicher, dass der aktive Bildbereich 60 verwaschen oder grell scheinend ist.
Wenn der Arzt den Varioobjektivkoppler 24 betätigt, wird, wie oben erläutert, der aktive Bildbereich 96 größer oder kleiner. Die Proportion des aktiven Bildbereichs 96 verändert sich relativ gegenüber dem nicht aktiven Bereich 98, da sich die Größe des aktiven Bildbereichs relativ zum Gesamtbildbereich 94 verändert. Deshalb kann der elektronische Verschluss 72 anders auf die Erhöhung oder Verminderung der Größe des nicht aktiven Bildbereichs 98 reagieren, selbst wenn sich die Helligkeit des aktiven Bildbereichs 96 nicht verändert hat. Obwohl der elektronische Verschluss 72 unangemessen auf ein von einem beliebigen medizinischen Betrachtungsinstrument produziertes Bild reagieren könnte, kann daher der Zoomkoppler 24 das Problem der übermäßigen Helligkeit hervorheben.
Einige vorhandene Kameras können teilweise die unzureichende elektronische Verschlussreaktion ausgleichen, indem sie einem Bediener ermöglichen, einen elektronischen Verschlussreaktionsbereich zu wählen, der im Wesentlichen das meiste vom oder den ganzen nicht aktiven Bildbereich vom elektronischen Verschluss verdeckt. Derartige Kameras passen sich jedoch nicht dynamisch an Veränderungen der Größe des tatsächlichen Bilds an. Wenn das gewählte Verschlussreaktionsmuster zu klein ist und den elektronischen Verschluss leitet, um nur auf einen kleinen Abschnitt des tatsächlichen Bilds zu reagieren, können zusätzlich Veränderungen in dem kleinen Abschnitt die Helligkeit des tatsächlichen Gesamtbilds beeinflussen, selbst wenn die Helligkeit des Rests des tatsächlichen Bilds ausreichend ist. Wenn der kleine Abschnitt heller wird, während der Rest des tatsächlichen Bilds auf einem ungefähr gleichen Helligkeitsniveau bleibt, kann zum Beispiel das Gesamtbild zu dunkel erscheinen, wenn der elektronische Verschluss versucht, die Helligkeit des kleinen Abschnitts des tatsächlichen Bilds zu reduzieren. Wenn der kleine Abschnitt dunkler wird, während der Rest des tatsächlichen Bilds auf einem ungefähr gleichen Helligkeitsniveau bleibt, kann auf der anderen Seite das Gesamtbild zu hell erscheinen, wenn der elektronische Verschluss versucht, die Helligkeit des kleinen Abschnitts des tatsächlichen Bilds zu reduzieren.
Um den Effekt des verdunkelten Bildbereichs 98 auf einem elektronischen Verschluss 72 zu beseitigen und dem elektronischen Verschluss zu ermöglichen, angemessen auf das ganze Bild zu reagieren, erkennen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung, dass nur ein Abschnitt des Bildbereichs 94 von dem aktiven Bildbereich 96 eingenommen werden kann. Insbesondere ermitteln die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung die ungefähre Größe des aktiven Bildbereichs 96, so dass der elektronische Verschluss 72 vorwiegend auf das Helligkeitsniveau des aktiven Bildbereichs 96 reagieren kann, während der nicht aktive Bildbereich 98 nicht berücksichtigt wird.
Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung verwenden die vom Prozessor 82 bereitgestellte Luminanzvideosignalkomponente, um elektronische Steuersignale, die dem elektronischen Verschluss 72 ermöglichen, die Helligkeit des visuellen Bilds 56 besser zu steuern, zu erzeugen. Die Luminanzvideosignalkomponente wird vom Prozessor 82 durch die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung entlang der analogen Signalleitung 76 empfangen. Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung und der Prozessor 82 sind in einer Rückkopplungsanordnung verbunden, in der die Luminanzvideosignalkomponente vom Prozessor 82 zu den Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung übertragen wird. Als Reaktion auf die waagerechte Bilddauer der Luminanzvideosignalkomponente erzeugen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung elektronische Steuersignale (z. B. digitale Wörter), um den elektronischen Verschluss 72 zu steuern.
Als Reaktion auf das Videosignal von der CCD 74 wählen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung bezugnehmend auf 3a–3d einen von fünf vorbestimmten elektronischen Verschlussreaktionsbereichen 64a–64e, die im Prozessor 82 gespeichert sind: einen mittleren elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64a, einen kleinen elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64b, einen großen elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64c, einen zentralen elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64d und einen gesamten elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64e (d. h. den ganzen Gesamtbildbereich 94). Jeder der elektronischen Verschlussreaktionsbereiche 64a–64e entspricht einer Auswahl von tatsächlichen Bildbereichen. Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung wählen einen der elektronischen Verschlussreaktionsbereiche 64a–64e als eine Annäherung eines vorgegebenen aktiven Bildbereichs 96 der CCD 74. Der gewählte elektronische Verschlussreaktionsbereich 64a–64e definiert den Abschnitt des Gesamtbildbereichs 94, auf den der elektronische Verschluss 72 reagieren wird, wenn das Helligkeitsniveau des aktiven Bildbereichs 96 reguliert wird.
Wenn die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung zum Beispiel ermitteln, dass der aktive Bildbereich 96a (in 3a gezeigt) der tatsächliche Bildbereich ist, wählen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung einen vorbestimmten mittleren elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64a. Der mittlere elektronische Verschlussreaktionsbereich 64a ist der Bereich des Gesamtbildbereichs 94, auf den der elektronische Verschluss 72 reagieren wird, wenn die Belichtung des aktiven Bildbereichs 96a eingestellt wird. Wenn die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung ermitteln, dass der aktive Bildbereich 96b (in 3b gezeigt) der tatsächliche Bildbereich ist, wählen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung auf ähnliche Art und Weise einen vorbestimmten kleinen elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64b. Der kleine elektronische Verschlussreaktionsbereich 64b ist der Bereich des Gesamtbildbereichs 94, auf den der elektronische Verschluss 72 reagieren wird, wenn die Belichtung des Bildbereichs 96b eingestellt wird. Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung folgen einem ähnlichen Vorgang, um große, zentrale und alle elektronischen Verschlussreaktionsbereiche 64c–64d zu wählen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das im Allgemeinen vom Endoskop 20 und Zoomkoppler 24 empfangene tatsächliche Bild ein kreisförmiges einfallendes Bild auf der CCD 74. Deshalb werden die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung mit der Annahme aufgebaut, dass die Form des aktiven Bildbereichs 96 eine kreisförmige Form aufweist und dass sich die Position des Ursprungs des aktiven Bildbereichs 96 am Zentrum des Gesamtbildbereichs 94 befindet. Auf der Basis dieser Annahme müssen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung nur den Bereich des aktiven Bildbereichs 96 ermitteln. Dazu prüfen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung die Luminanzvideosignalkomponente, um einen kombinierten Durchschnitt der waagerechten Bilddauer über eine vorbestimmte Zeitspanne zu ermitteln. Die Luminanzvideosignalkomponente weist eine größere waagerechte Bilddauer für größere aktive Bildbereiche auf als für kleinere aktive Bildbereiche. Mit anderen Worten wird die Dauer der Luminanzvideosignalkomponente für einen Vollbildschirm größer für größere aktive Bilder sein und die Dauer der Luminanzvideosignalkomponente für einen Vollbildschirm wird kleiner für kleinere Bildbereiche sein. Die waagerechte Bilddauer in der Luminanzvideosignalkomponente für jeden Vollbildschirm des Videobilds ist proportional zur Größe des aktiven Bildbereichs 94. Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung benutzen dieses proportionale Verhältnis, um die Größe des aktiven Bildbereichs 96 zu ermitteln.
Bezugnehmend auf 4 umfassen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung einen Komparator 84, einen Integrator 86, einen Analog-Digital-Konverter (A/D-Konverter) 88 und eine Verweistabelle 90. Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung benutzen auch einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 92, der sich physisch im Prozessor 92 befindet. Der Komparator 84 empfängt die Luminanzvideosignalkomponente vom Prozessor 82 und erzeugt eine Reihe von Impulsen, wenn der Signalpegel der Luminanzsignalkomponente größer als eine vorbestimmte Schwelle ist. Die Impulse stellen die Länge eines auf jeder waagerechten Leitung des Gesamtbildbereichs 94 vorhandenen aktiven Bilds dar. Wenn der Komparator 84 zum Beispiel ein elektronisches Signal verarbeitet, das eine waagerechte Leitung, die sich nur durch den nicht aktiven Bildbereich 98 erstreckt, z. B. die obere Leitung des Gesamtbildbereichs 94, darstellt, gibt der Komparator eine logische „0" für die gesamte Zeitspanne, in der die waagerechte Leitung verarbeitet wird, aus. Wenn der Komparator 84 jedoch eine elektrisches Signal verarbeitet, das eine andere waagerechte Leitung, die sich durch sowohl den nicht aktiven Bildbereich 98 als auch den aktiven Bildbereich 96 erstreckt, z. B. die zentrale Leitung des Gesamtbildbereichs 94 darstellt, leitet der Komparator von einer logischen „0" zu einer logischen "1" an der vorderen Kante des aktiven Bildbereichs 96 über und leitet an der hinteren Kante des aktiven Bildbereichs 98 zurück zu einer logischen „0".
Der Integrator 86 empfängt die Reihe von Impulsen vom Komparator 86 und integriert die Impulse, um einen Gleichstromspannung-Ausgabepegel zu produzieren. Der Gleichstromspannungspegel ist proportional zu der Gesamtdauer der positiven Impulse vom Komparator 84. Im Wesentlichen stellt die Ausgabe des Integrators 86 den Bereich des in einem Videobildschirm vorhandenen tatsächlichen Bilds, d. h. eine Momentaufnahme des tatsächlichen Bildbereichs innerhalb des Gesamtbildbereichs 94 dar.
Der AID-Konverter 88 empfängt die Gleichstromspannungsausgabe vom Integrator 86 und wandelt die Gleichstromspannungsausgabe in ein von der Verweistabelle 90 empfangenes digitales Wort um. Die Verweistabelle 90 wandelt eine Auswahl von digigalen Eingabewörtern in ein entsprechendes von fünf digitalen Ausgabewörtern um, zum Beispiel 00 hex in 04 hex. Daher entspricht eine kontinuierliche Auswahl an Spannungspegeln vom Integrator 86 einem der digitalen Ausgabewörter, z. B. „00" hex, und die nächste kontinuierliche Auswahl von Videoausgabesignalpegeln entspricht dem nächsten konsekutiven digitalen Ausgabewort, z. B. „01" hex, usw..
Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung übertragen die gewählten digitalen Ausgabewörter an eine photometrische Bereichsadresse im RAM 92, die der Prozessor 82 periodisch und regelmäßig prüft, so dass der Prozessor das gewählte elektronische Verschlussreaktionsmuster 64a–64e wiedergewinnt. Es ist wichtig zu beachten, dass die Ermittlung der Bildgröße kontinuierlich anstatt periodisch oder auf deutliche Videoeinzelbilder synchronisiert ist. Daher können die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung auf der Basis von sowohl elektronischen Signalen, die einen letzteren Abschnitt eines Videobildschirms darstellen als auch elektronischen Signalen, die einen Anfangsabschnitt eines folgenden Videobildschirms darstellen, Daten an die photometrische Bereichsadresse des Prozessors 82 senden.
Jeder elektronische Verschlussreaktionsbereich 64a–64e ist eine Annäherung des aktiven Bildbereichs 96, der den ganzen oder das meiste vom nicht aktiven Bildbereich 98 vom elektronischen Verschluss 72 elektronisch verdeckt. Deshalb optimiert der elektronische Verschluss 72 die Helligkeit des aktiven Bildbereichs 96, indem er vorwiegend auf den aktiven Bildbereich 96 reagiert.
Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung funktionieren in Echtzeit, um auf der Basis des vom Kamerakopf 44 empfangenen analogen Videosignals dynamisch und automatisch einen geeigneten elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64a–64e zu wählen. Insbesondere ermitteln die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung den Abschnitt des Gesamtbildbereichs 94 der CCD 74, die das vom Endoskop 20 bereitgestellte tatsächliche Bild empfängt (d. h. den aktiven Bildbereich 96). Auf der Basis der Ermittlung wählen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung einen elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64a–64e, der ungefähr der Größe des tatsächlichen Bilds entspricht. Da sich die Größe des aktiven Bildbereichs 96 ändert, ermitteln die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung, die kontinuierlich die Größe des aktiven Bildbereichs 96 ermitteln, die neue Größe des Bilds und wählen automatisch die geeignete Verschlussreaktion 64a–64e gemäß des vorbestimmten Algorithmus.
Ebenfalls auf 5 bezugnehmend, funktionieren die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung kontinuierlich gemäß einem Algorithmus 100, der eine der fünf im RAM-Bereich 92 im Prozessor 82 gespeicherten Verschlussreaktionsbereiche wählt. Wenn der tatsächliche Bildbereich relativ klein ist, wählen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung einen relativ kleinen Verschlussreaktionsbereich aus den fünf vorgespeicherten elektronischen Verschlussreaktionsmustern 64a–64e im RAM 92. Wenn der tatsächliche Bildbereich groß ist, wählen die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung einen relativ großen Verschlussreaktionsbereich aus den fünf vorgespeicherten elektronischen Verschlussreaktionsmustern 64a–64e im RAM 92. Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung gehen sequentiell durch die Schritte 102, 106, 110, 114 und 118 des Algorithmus 100 weiter, um, gemäß der entsprechenden Schritte 104, 108, 112, 116 und 120, den am besten geeigneten elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64a–64e für ein bestimmtes tatsächliches Bild zu wählen. Jeder aufeinanderfolgende Schritt 102, 106, 110, 114 und 118 entspricht zunehmend größeren tatsächlichen Bildbereichen.
Wenn die Größe eines bestimmten tatsächlichen Bildbereichs zum Beispiel einer vorbestimmten Auswahl an durch den A/D-Konverter 88 produzierten digitalen Eingabewörtern entspricht, z. B. „5E" hex–„7C" hex wie in Schritt 106, senden die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung Daten, z. B. „02" hex, die den geeigneten elektronischen Verschlussreaktionsbereich, z. B. den mittleren elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64a darstellen, an die photometrische Bereichsadresse des RAM 92. Wenn die Größe des bestimmten tatsächlichen Bildbereichs nicht der Auswahl der digitalisierten Eingabewörter entspricht, gehen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung zum nächsten sequentiellen Schritt des Algorithmus 100 weiter.
Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung produzieren ein einigermaßen genaues Maß der Größe des aktiven Bildbereichs 96, aber das Maß ist nicht exakt. Die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung ermitteln jedoch schnell und genau die Größe des aktiven Bildbereichs 96 durch das Integrieren eines Durchschnitts der gesamten Zeitmenge innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens, der das Signal für jeden Gesamtbildbereich 94 als ein tatsächliches Bild darstellt. Daher ermöglichen die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung dem System 10 Systemverzögerungen zu minimieren und zu inkorporieren und mit vorhandenen Standardkomponenten kompatibel zu sein. Als Alternative dazu können die Schaltungen 75 zur Bildgrößenerfassung die Leistung des elektronischen Verschlusses 72 durch Wählen von mehr (oder weniger) genauen Annäherungen des aktiven Bildbereichs 96 oder durch geringere (oder größere) Verzögerungsmengen im System 10 weiter verbessern (oder herabsetzen).
Andere Ausführungsformen liegen jedoch im Bereich der Erfindung.
Zum Beispiel nähert die oben beschriebene Ausführungsform die Größe des aktiven Bildbereichs 96 an und setzt voraus, dass sich das Bild in dem Zentrum des Gesamtbildbereichs 94 befindet. Andere Ausführungsformen könnten jedoch die Größe und die Form oder die Position des aktiven Bildbereichs 96 genau messen. Zusätzlich könnten derartige Ausführungsformen die Positions- und die Größenmaße kombinieren und einen geeigneten elektronischen Verschlussreaktionsbereich 64a–64e mit einer Position, die sich versetzt befindet, wählen, um die Helligkeit des aktiven Bildbereichs 96 optimal zu steuern. Derartige Ausführungsformen können zusätzliche Logik erfordern, die die Verzögerung in dem System erhöhen könnte oder die zusätzliche Komponenten fordern könnte, um die Systemleistung, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, der ausreichende Geschwindigkeit und Speicher aufweist, zu erhalten.
In anderen Ausführungsformen könnten die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung die Größe und Position des aktiven Bildbereichs 96 berechnen und den aktiven Bildbereich 96 verwenden, um einen exakten elektronischen Verschlussreaktionsbereich zu formulieren, anstatt das Wählen eines vorbestimmten elektronischen Verschlussreaktionsbereichs 64a–64e. Die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung und der Prozessor könnten eine integrierte Einheit sein oder eine Einrichtung könnte aus einer Anzahl von verschiedenen Komponenten konstruiert sein. Der RAM-Bereich könnte sich physisch innerhalb der Schaltungen zur Bildgrößenerfassung befinden. Die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung könnten implementiert werden, indem ein Mikroprozessor, integrierte Schaltungen, analoge Komponenten, Software, Firmware oder eine Kombination dieser oder anderer Implementationen verwendet werden. Die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung könnten das vollständig verarbeitete Videoeingangssignal verarbeiten. Die Schaltungen zur Bildgrößenerfassung könnten zusätzliche elektronische Verschlussreaktionsbereiche oder einen vollkommen anderen Satz elektronischer im RAM-Bereich gespeicherter Verschlussreaktionsbereiche inkorporieren.
Eine Kamera, die einem Bediener ermöglicht, vorbestimmte elektronische Verschlussreaktionsbereiche in dem RAM-Bereich der Kamera zu erschaffen und zu speichern, könnte verwendet werden. Zusätzlich könnten Verschlussreaktionsmuster in Echtzeit erschaffen werden, um spezielle Anwendungen, zum Beispiel eine einzelne Anzeige mit mehrfachen tatsächlichen Bildern und einen verschiedenartigen elektronischen Verschlussreaktionsbereich, der jedem Bild zugehörig ist, zu ermöglichen.
Das System kann optische Koppler, Endoskope und Kameras, die keine Varioobjektivanordnung aufweisen, oder jede andere Zoomfähigkeit umfassen. Das System kann viele verschiedene medizinische Betrachtungsinstrumente, z. B. Kolonoskope oder Industrieendoskope und viele verschiedene Kopplerkombinationen, einschließlich kein Koppeln, kein Zoomkoppeln oder ein medizinisches Betrachtungsinstrument mit einem integrierten Koppler umfassen. Das System kann verschiedene Arten von Verschlüssen, wie beispielsweise Verschlüsse mit einstellbaren Öffnungen oder drehenden Trommelverschlüssen umfassen. Das System kann verschiedene Arten von Bildsensoren, zum Beispiel CMOS-Bildsensoren umfassen.
Es wird vom Fachmann verstanden werden, dass viele zusätzliche und verschiedenartige Komponenten und viele zusätzliche und verschiedene Konfigurationen, außer den hier beschriebenen, verwendet werden könnten, ohne vom Bereich der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

Eine Kamerasteuereinheit (16), die Folgendes beinhaltet: a. einen elektronischen Verschluss (72) zum Steuern des Bildsensors (74) einer zugehörigen elektronischen Kamera (44), wobei der Sensor eine Vielzahl von vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen (64a–64e) aufweist, wobei jeder Verschlussreaktionsbereich einen anderen Abschnitt des Gesamtbildbereichs des Bildsensors definiert, b. Schaltungen (75) zur Bildgrößenerfassung zum Steuern des elektronischen Verschlusses (72), der auf von der Kamera (44) empfangene elektrische Signale reagiert, um den tatsächlichen Bildbereich (96) innerhalb des Bildsensors (74) zu ermitteln und auf der Basis des tatsächlichen Bildbereichs (96) ein Steuersignal zum Wählen einer der vorbestimmten Verschlussreaktionsbereiche (64a–64e) zu erzeugen und c. einen Prozessor (82) und Speicher zum Speichern von Daten, die einer Vielzahl von vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen (64a–64e) zugehören.
Kamerasteuereinheit (16) gemäß Anspruch 1, wobei die elektrischen Signale eine Luminanzkomponente umfassen, die durch die Schaltungen (75) zur Bildgrößenerfassung verwendet werden, um den Abschnitt des Gesamtbildbereichs (94) des Bildsensors, der das tatsächliche Bild enthält, zu ermitteln.
Gerät gemäß Anspruch 2, wobei die Schaltungen (75) zur Bilderfassung Folgendes umfassen: einen Komparator (84), der konfiguriert ist, um die Luminanzkomponente der elektrischen Signale zu empfangen und ein erstes Ausgabesignal, das für einen Abschnitt des Gesamtbildbereichs (94) charakteristisch ist, zu erzeugen; einen Integrator (86), der an den Komparator (84) angeschlossen ist, zum Empfangen des ersten Ausgabesignals vom Komparator (84) und zum Erzeugen eines zweiten Ausgabesignals, das für den tatsächlichen Bildbereich (96) charakteristisch ist; und einen Analog-Digital-Konverter (88), der das zweite Ausgabesignal vom Integrator (86) empfängt und ein digitales Signal, das für den tatsächlichen Bildbereich (96) charakteristisch ist, zum Wählen von Daten, die einem der Vielzahl von vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen (64a–64e), die in dem Speicher gespeichert sind, zugehören.
Gerät gemäß Anspruch 1, wobei der Bildsensor (74) eine ladungsgekoppelte Einrichtung mit einer Gruppierung photoelektrischer Zellen umfasst.
Ein medizinisches Instrumentensystem (10), das Folgendes beinhaltet: a. ein medizinisches Betrachtungsinstrument (20) zum Betrachten eines Objekts unter Beobachtung, b. eine elektronische Kamera (44), die an das medizinische Betrachtungsinstrument (20) zum Erzeugen elektrischer Signale, die für ein von der elektronischen Kamera (44) betrachtetes tatsächliches Bild charakteristisch sind, optisch gekoppelt ist; wobei die Kamera an Folgendes angeschlossen ist: c. eine Kamerasteuereinheit (16), die einen elektronischen Verschluss (72) zum Steuern des Bildsensors (74) einer zugehörigen elektronischen Kamera (44), wobei der Sensor eine Vielzahl von vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen (64a–64e) aufweist, wobei jeder Verschlussreaktionsbereich einen anderen Abschnitt des Gesamtbildbereichs des Bildsensors definiert, Schaltungen (75) zur Bildgrößenerfassung zum Steuern des elektronischen Verschlusses (72), der auf elektrische Signale, die von der Kamera (44) empfangen werden, reagiert, um den tatsächlichen Bildbereich (96) innerhalb des Bildsensors (74) zu ermitteln und auf der Basis des tatsächlichen Bildbereichs (96) ein Steuersignal zum Wählen eines der vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen (64a–64e) zu erzeugen, und einen Prozessor (82) und Speicher zum Speichern von Daten, die einer Vielzahl von vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen (64a–64e) zugehören, beinhaltet.
Medizinisches Instrumentensystem (10) gemäß Anspruch 7, wobei die elektrischen Signale eine Luminanzkomponente umfassen, die durch die Schaltungen (75) zur Bildgrößenerfassung verwendet wird, um den Abschnitt des Gesamtbildbereichs (94) des Bildsensors, der das tatsächliche Bild enthält, zu ermitteln.
Medizinisches Instrumentensystem gemäß Anspruch 6, wobei die Schaltungen (75) zur Bilderfassung Folgendes umfassen: einen Komparator (84), der konfiguriert ist, um die Luminanzkomponente der elektrischen Signale zu empfangen und ein erstes Ausgabesignal, das für einen Abschnitt des Gesamtbildbereichs (94) charakteristisch ist, zu erzeugen, einen Integrator (86), der an den Komparator (84) angeschlossen ist, zum Empfangen des ersten Ausgabesignals vom Komparator und zum Erzeugen eines zweiten Ausgabesignals, das für den tatsächlichen Bildbereich (96) charakteristisch ist; und einen Analog-Digital-Konverter (88), der ein digitales Signal erzeugt, das für den tatsächlichen Bildbereich (96) charakteristisch ist, zum Wählen von Daten, die einem der Vielzahl von vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen (64a–64e) zugehören.
Medizinisches Instrumentensystem gemäß Anspruch 5, wobei der Bildsensor eine ladungsgekoppelte Einrichtung mit einer Gruppierung photoelektrischer Zellen umfasst.
Ein Verfahren zum Steuern eines elektronischen Verschlusses (72), der mit einem Bildsensor (74) einer elektronischen Kamera (44) verwendet wird, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Empfangen elektrischer Signale von der elektronischen Kamera (44), Ermitteln eines tatsächlichen Bildbereichs (96) innerhalb eines Gesamtbildbereichs (94) des Bildsensors als Reaktion auf die elektrischen Signale; und Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern des elektronischen Verschlusses (72), auf der Basis des ermittelten tatsächlichen Bildbereichs, durch Wählen eines einer Vielzahl von vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen, wobei jeder Verschlussreaktionsbereich einen anderen Abschnitt des Gesamtbildbereichs des Bildsensors definiert.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die elektronische Kamera (44) eine Vielzahl von vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen (64a–64e) aufweist, wobei jeder Verschlussreaktionsbereich (94) verschiedene Abschnitte des Gesamtbildbereichs des Bildsensors (74) definiert und das Steuern des elektronischen Verschlusses (72) ferner das Wählen eines der Verschlussreaktionsbereiche (64a–64e) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die elektrischen Signale eine Luminanzkomponente zum Ermitteln des Abschnitts des Gesamtbildbereichs (94) des Bildsensors (74), der das tatsächliche Bild enthält, umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Ermitteln eines tatsächlichen Bildbereichs (96), der einen Gesamtbildbereich (94) des Bildsensors (74) einnimmt, Folgendes umfasst: Vergleichen der Luminanzkomponente der elektrischen Signale mit einem vorbestimmten Schwellenwert und Erzeugen eines ersten analogen Ausgabesignals, das für einen Abschnitt des tatsächlichen Bildbereichs (96), der den Gesamtbildbereich (94) einnimmt, charakteristisch ist; Integrieren des ersten Ausgabesignals und Erzeugen eines zweiten analogen Ausgabesignals, das für den tatsächlichen Bildbereich charakteristisch ist; und Umwandeln des zweiten analogen Signals in ein digitales Signal, das für den tatsächlichen Bildbereich charakteristisch ist, zum Wählen von Daten, die einem der Vielzahl von vorbestimmten Verschlussreaktionsbereichen zugehören (64a–64e).
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Bildsensor (74) eine ladungsgekoppelte Einrichtung (74) mit einer Gruppierung photoelektrischer Zellen umfasst.