(57)【要約】【課題】３Ｄ画像を撮影するための撮影部とは別の２Ｄ画像を撮影するための撮影部を設けることなく、また、撮影部の大型化を招くことなく、ズーム倍率の変更が可能な３Ｄ画像を撮影することができると共に、広い視野範囲の２Ｄ画像を撮影することができる立体内視鏡装置を提供する。【解決手段】立体内視鏡の先端部に配置された左右一対の視差画像を取得する撮影部５０は、撮影光学系６０として４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズに基づいて構成された第１レンズ群３１２〜第３レンズ群３１６からなるズーム部３０１と、その後段に配置された結像系の左右一対の第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌとを有する。標準ズーム時には、第２レンズ群３１４と第３レンズ群３１６が制御されてズーム倍率が変更され、画像シフト時には、第３レンズ群３１６と第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌが制御されて撮影部５０の全体の視野範囲が左右方向に拡大される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光軸方向に沿って移動可能に構成された変倍系レンズ群及び補正系レンズ群を含み、広角端から拡大端まで変倍可能なズーム光学系と、前記ズーム光学系の被写体側とは反対側に配置された左右一対の撮像素子との間にそれぞれ配置され、撮像素子にそれぞれ被写体像を結像させる左右一対の結像光学系とを備え、前記左右一対の撮像素子により立体視用の左右一対の視差画像を取得する立体内視鏡装置であって、
前記変倍系レンズ群の移動に伴う焦点位置の変化を補正するために前記補正系レンズ群を移動させる手段であって、前記変倍系レンズ群が広角端にあるときの前記補正系レンズ群の本来の位置よりも光軸方向にシフトさせて視野範囲を左右方向に拡大させる第１の移動手段と、
前記補正系レンズ群が本来の位置よりもシフトされたことに伴う焦点位置のずれを補正するために前記左右一対の結像光学系を光軸方向に移動させる第２の移動手段と、
を備えた立体内視鏡装置。
【請求項２】
前記第１の移動手段は、前記補正系レンズ群の本来の位置に対するシフト量を可変するシフト量変更手段を有する請求項１に記載の立体内視鏡装置。
【請求項３】
前記第１の移動手段は、前記補正系レンズ群の本来の位置に対するシフト量を予め決められた固定値とする請求項１に記載の立体内視鏡装置。
【請求項４】
前記ズーム光学系は、４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズにおける無焦点系のズーム光学系である請求項１、２、又は３に記載の立体内視鏡装置。
【請求項５】
輻輳角を設定する前置レンズを前記ズーム光学系の被写体側に備えた請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の立体内視鏡装置。
【請求項６】
前記左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を立体視用の３Ｄ画像として生成するとともに、視野範囲が重ならない領域の画像を前記３Ｄ画像の左右両側を拡張する平面視用の２Ｄ画像として生成する３Ｄ画像生成手段を備えた請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の立体内視鏡装置。
【請求項７】
前記３Ｄ画像生成手段は、前記３Ｄ画像における前記２Ｄ画像との境界領域の画像の鮮明度を低下させる請求項６に記載の立体内視鏡装置。
【請求項８】
前記左右一対の視差画像の全体の視野範囲の画像を平面視用の２Ｄ画像として生成する２Ｄ画像生成手段を備えた請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の立体内視鏡装置。
【請求項９】
前記２Ｄ画像生成手段は、前記左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を間引き処理によって立体視不能な３Ｄ画像として生成する請求項８に記載の立体内視鏡装置。
【請求項１０】
前記２Ｄ画像生成手段は、前記左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を合成処理によって２Ｄ画像として生成する請求項８に記載の立体内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体内視鏡装置に係り、特に体腔内に挿入される挿入部の先端部に設けられた撮影部によって視差画像を撮影し、体腔内の被観察部位の立体視画像（３Ｄ画像）を表示できるようにした立体内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体内視鏡装置は、体腔内に挿入される内視鏡装置の挿入部の先端部に撮影光学系及び固体撮像素子を含む左右一対の撮影部（撮像手段）を備えており、それらの撮影部によって、被観察部位が撮影され、左右の視差画像が立体視用の立体画像（３Ｄ画像）として得られるようになっている。そして、その３Ｄ画像は、３Ｄ表示装置により３Ｄ表示されて観察者の右眼で右眼用の画像が観察され、観察者の左眼で左眼用の画像が観察されることによって、被観察部位が立体的に観察されるようになっている。
【０００３】
このような立体内視鏡装置において、特許文献１には、３Ｄ画像による被観察部位の観察のみでは、その周辺部の状況確認や処置具の位置確認等ができないことから、３Ｄ画像を撮影するための撮影部（ここでは３Ｄ撮影部という）の他に平面視用の広角の２Ｄ画像を撮影するための撮影部（ここでは２Ｄ撮影部という）を備えたものが開示されている。
【０００４】
また、特許文献１、２には、３Ｄ撮影部にズーム機能を備えたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３４１６０号公報
【特許文献２】特開２００１−６６５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、病変部位の観察時や処置具による処置部位の処置時などに適した３Ｄ画像による精緻な観察と、内視鏡や処置具を処置部位等に誘導する際のオリエーティング時や処置状況の把握時などに適した２Ｄ画像による広い視野範囲での観察とが可能となる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、３Ｄ撮影部とは別に２Ｄ撮影部を設けているため、構成部品数の多さ、組立ての難易度、精度管理等の点で多くの問題を有している。また、多くの光学要素を介しているため、画面が暗いなどの問題もある。
【０００８】
また、３Ｄ撮影部と２Ｄ撮影部とは、異なる視軸となるため、３Ｄ画像と２Ｄ画像とでは相互に視野中心のずれ、前後関係のずれが生じ、的確な位置関係を表示することができない。そのため、３Ｄ画像と２Ｄ画像を切り替えて表示する場合に感覚的に画面中心が移動するという不具合があり、判断ミスに繋がる可能性があった。
【０００９】
更に、従来のズーム機能を有する立体内視鏡装置では、一般に３Ｄ撮影部の左右個別のズーム光学系によって左右のズーム倍率を変更するようにしており、左右のズーム倍率に差が生じ易いなどの問題があった。
【００１０】
その点に関して、特許文献２では、左右の３Ｄ撮影部に共用される１つのズーム光学系を配置し、そのズーム光学系によって左右の３Ｄ撮影部のズーム倍率を同時に変更する構成が開示されている。
【００１１】
しかしながら、ズーム光学系によるズーム倍率の変更のみでは、より広い視野範囲の撮影に関する要望、特に、水平方向に単純に観察視野を移動させ、視野範囲を拡大したいという意図に対しては、ズーム光学系の倍率変化を大きくすることで対処するしかなく、そのために、ズーム光学系の大型化を招く。その一方で、内視鏡には大きさの制約があるため、ズーム光学系の倍率変化を大きくすることは困難であり、視野範囲を広くすることは容易ではない。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、３Ｄ画像を撮影するための撮影部とは別の２Ｄ画像を撮影するための撮影部を設けることなく、また、撮影部の大型化を招くことなく、ズーム倍率の変更が可能な３Ｄ画像を撮影することができると共に、広い視野範囲の２Ｄ画像を撮影することができる立体内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明の一の態様に係る立体内視鏡装置は、少なくとも光軸方向に沿って移動可能に構成された変倍系レンズ群及び補正系レンズ群を含み、広角端から拡大端まで変倍可能なズーム光学系と、ズーム光学系の被写体側とは反対側に配置された左右一対の撮像素子との間にそれぞれ配置され、撮像素子にそれぞれ被写体像を結像させる左右一対の結像光学系とを備え、左右一対の撮像素子により立体視用の左右一対の視差画像を取得する立体内視鏡装置であって、変倍系レンズ群の移動に伴う焦点位置の変化を補正するために補正系レンズ群を移動させる手段であって、変倍系レンズ群が広角端にあるときの補正系レンズ群の本来の位置よりも光軸方向にシフトさせて視野範囲を左右方向に拡大させる第１の移動手段と、補正系レンズ群が本来の位置よりもシフトされたことに伴う焦点位置のずれを補正するために左右一対の結像光学系を光軸方向に移動させる第２の移動手段と、を備えている。
【００１４】
本態様によれば、ズーム光学系の変倍系レンズ群と補正系レンズ群によってズーム倍率の変更が可能な３Ｄ画像を撮影することができ、補正系レンズ群の本来の位置からのシフトによって左右一対の視差画像の各々の視野範囲を左右方向のシフトさせて全体の視野範囲を左右方向に拡大することができる。その際、左右一対の視差画像の視野範囲が重ならない領域の画像は広角の２Ｄ画像として撮影することができ、例えば、視野範囲が重なる領域の３Ｄ画像の左右両横に拡張して２Ｄ画像を表示することができる。
【００１５】
また、本態様によれば、３Ｄ画像を撮影するための撮影部とは別の広角の２Ｄ画像を撮影するための撮影部を設ける必要がないため、撮影部の大型化の生じない。
【００１６】
本発明の他の態様に係る立体内視鏡装置において、第１の移動手段は、補正系レンズ群の本来の位置に対するシフト量を可変するシフト量変更手段を有する態様とすることができる。本態様によれば、左右一対の視差画像の全体の視野範囲を左右方向に拡大させる程度を調整することができ、これ伴い、左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域、即ち、３Ｄ画像として表示できる視野範囲の大きさと、視野範囲が重ならない領域、即ち、２Ｄ画像として表示できる視野範囲の大きさを、状況に応じて調整することができる。
【００１７】
本発明の更に他の態様に係る立体内視鏡装置において、第１の移動手段は、補正系レンズ群の本来の位置に対するシフト量を予め決められた固定値とする態様とすることができる。本態様のようにシフト量を可変できないようにした態様も可能である。
【００１８】
本発明の更に他の態様に係る立体内視鏡装置において、ズーム光学系は、４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズにおける無焦点系のズーム光学系とすることができる。本態様において４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズにおける第１レンズ群〜第４レンズ群のうち、第１レンズ群〜第３レンズ群が無焦点系のズーム光学系を構成しており、そのうち、第２レンズ群と第３レンズ群が上記の変倍系レンズ群と補正系レンズ群に相当している。
【００１９】
本発明の更に他の態様に係る立体内視鏡装置において、輻輳角を設定する前置レンズをズーム光学系の被写体側に備えた態様とすることができる。
【００２０】
本態様によれば、前置レンズにより輻輳角を設定するため、前置レンズより後段の左右の光学系の光軸を傾けて輻輳角を設定することが不要であり、内視鏡の狭い空間内に光学系を構成する上で有利となる。
【００２１】
本発明の更に他の態様に係る立体内視鏡装置において、左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を立体視用の３Ｄ画像として生成するとともに、視野範囲が重ならない領域の画像を３Ｄ画像の左右両側を拡張する平面視用の２Ｄ画像として生成する３Ｄ画像生成手段を備えた態様とすることができる。
【００２２】
本態様によれば、３Ｄ画像と２Ｄ画像とを同時に表示することが可能となり、３Ｄ画像による精緻な観察と２Ｄ画像による広い視野範囲の観察が可能となる。
【００２３】
本発明の更に他の態様に係る立体内視鏡装置において、３Ｄ画像生成手段は、３Ｄ画像における２Ｄ画像との境界領域の画像の鮮明度を低下させる形態とすることができる。
【００２４】
本態様によれば、３Ｄ画像の左右両側を拡張して２Ｄ画像を表示した場合の３Ｄ画像と２Ｄ画像に境界領域における立体認識の破綻による違和感を低減することができる。
【００２５】
本発明の更に他の態様に係る立体内視鏡装置において、左右一対の視差画像の全体の視野範囲の画像を平面視用の２Ｄ画像として生成する２Ｄ画像生成手段を備えた態様とすることができる。
【００２６】
本態様のように左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像も２Ｄ画像として表示できるようにし、左右一対の視差画像の全体の視野範囲を２Ｄ画像としても表示できると有益である。
【００２７】
本発明の更に他の態様に係る立体内視鏡装置において、２Ｄ画像生成手段は、左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を間引き処理によって立体視不能な３Ｄ画像として生成する態様とすることができる。
【００２８】
本態様は、左右一対の視差画像の全体の視野範囲を２Ｄ画像として表示する場合に、視野範囲が重なる領域の画像を２Ｄ画像として表示するための一形態であり、３Ｄ画像を表示する場合と変わりなく２Ｄ画像を表示することができる。
【００２９】
本発明の更に他の態様に係る立体内視鏡装置において、２Ｄ画像生成手段は、左右一対の視差画像の視野範囲が重なる領域の画像を合成処理によって２Ｄ画像として生成する態様とすることができる。
【００３０】
本態様は、左右一対の視差画像の全体の視野範囲を２Ｄ画像として表示する場合に、視野範囲が重なる領域の画像を２Ｄ画像として表示するための他の態様であり、上記態様と異なり、左右一対の視差画像を合成（又は融合）して２Ｄ画像を生成することもできる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、３Ｄ画像を撮影するための撮影部とは別の２Ｄ画像を撮影するための撮影部を設けることなく、また、撮影部の大型化を招くことなく、ズーム倍率の変更が可能な３Ｄ画像を撮影することができると共に、広い視野範囲の２Ｄ画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明が適用される立体内視鏡システムの外観の概略を示した全体構成図
【図２】立体内視鏡システムにおいて、内視鏡画像として３Ｄ画像や広角２Ｄ画像を表示する処理部に関連する構成を示したブロック図
【図３】内視鏡の先端部を先端面側から示した正面図
【図４】撮影部の視野範囲に関する説明に使用した図
【図５】撮影部により取得される視差画像とその表示形態を示した図
【図６】撮影部の撮影光学系の第１の実施の形態の構成を示したレンズ断面図
【図７】撮影光学系の第４レンズ群を基準位置に固定して状態において、ズームを広角端と拡大端に設定した場合の視野範囲の変化を示した図
【図８】撮影光学系の画像シフト時の状態を示したレンズ断面図
【図９】撮影光学系の画像シフト時の視野範囲を示した図
【図１０】撮影光学系の制御する制御系の構成を示した図
【図１１】撮影部の撮影光学系の第２の実施の形態の構成を示したレンズ断面図
【図１２】第２の実施の形態の撮影光学系の画像シフト時の視野範囲を示した図
【図１３】３Ｄ画像と２Ｄ画像の境界領域の鮮明度を低くする場合の処理の説明に使用した図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３４】
図１は、本発明が適用される立体内視鏡システム（立体内視鏡装置）の外観の概略を示した全体構成図である。同図に示す立体内視鏡システム１０は、立体視用の立体画像（３Ｄ画像）を撮影して表示することが可能なシステムである。撮影に関する構成及び処理以外については、３Ｄ画像ではなく通常の２Ｄ画像（平面視用の画像）を撮影し、表示する周知の内視鏡システムと大きく相違しない。以下では、主として撮影に関連する構成、処理について説明し、その他の構成、処理については周知の任意の内視鏡システムと同様に構成することが可能であるものとする。
【００３５】
同図に示すように本実施の形態の立体内視鏡システム１０は、立体内視鏡１２（以下、内視鏡１２という。）、内視鏡１２が接続されたプロセッサ装置１４及び光源装置１６と、プロセッサ装置１４に接続された３Ｄ表示装置１８などから構成される。
【００３６】
患者の体腔内には内視鏡１２が挿入され、所望の被観察部位の３Ｄ画像を表示するための左右一対の視差画像（右画像及び左画像）が内視鏡１２により撮影されるようになっている。被観察部位には、光源装置１６から内視鏡１２に供給される照明光が照射される。また、それらの視差画像は３Ｄ画像だけでなく広角の２Ｄ画像を表示するための画像としても使用される。
【００３７】
内視鏡１２により撮影された視差画像は、プロセッサ装置１４に取り込まれ、所要の処理が施されて、３Ｄ画像や２Ｄ画像を表示するための表示画像に成形される。そして、その表示画像が３Ｄ表示装置１８に出力され、３Ｄ表示装置１８に３Ｄ画像や２Ｄ画像が内視鏡画像として表示されるようになっている。施術者は３Ｄ表示装置１８に表示された内視鏡画像を観察することによって、体腔内の被観察部位を立体的又は平面的に観察することができる。
【００３８】
図２は、上記立体内視鏡システム１０において、内視鏡１２により撮影した視差画像を３Ｄ表示装置１８に内視鏡画像として表示するまでの処理部に関連する構成を示したブロック図である。
【００３９】
同図に示すように、内視鏡１２は被観察部位を撮影して被観察部位の左右一対の視差画像を取り込む撮影部５０を備え、その撮影部５０は詳細を後述する左右一対の右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌを備えている。それらの右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌの各々は、不図示の撮影光学系、イメージセンサ７０Ｒ、７０Ｌ、アナログ信号処理部（ＡＦＥ）８０Ｒ、８０Ｌ、送信部８２Ｒ、８２Ｌ等を備えている。
【００４０】
撮影部５０により撮影される被観察部位からの被写体光は、右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌの各々の不図示の撮影光学系を介してイメージセンサ７０Ｒ、７０Ｌの受光面に光像（被写体像）として結像される。そして、それらの被写体像は左右一対の視差画像としてイメージセンサ７０Ｒ、７０Ｌにより撮像（光電変換）されて、撮像信号としてイメージセンサ７０Ｒ、７０Ｌの各々からアナログ信号処理部（ＡＦＥ）８０Ｒ、８０Ｌに出力される。なお、右撮影部５０Ｒにより取り込まれる視差画像を右画像、左撮影部５０Ｌにより取り込まれる視差画像を左画像というものとする。
【００４１】
アナログ信号処理部（ＡＦＥ）８０Ｒ、８０Ｌに入力された撮像信号は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）、自動ゲイン（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ）等のアナログ信号処理が施された後、パラレルのデジタル信号としてＡＦＥ８０Ｒ、８０Ｌから送信部８２Ｒ、８２Ｌに出力される。
【００４２】
送信部８２Ｒ、８２Ｌに入力された撮像信号は、パラレル／シリアル変換処理等が施され、シリアルのデジタル信号として撮影部５０Ｒ、５０Ｌに接続されたケーブル（信号線）に送出される。そのケーブルは、挿入部２０、操作部２２、及び、ユニバーサルコード２４の内部を挿通してプロセッサ装置１４の受信部１００に接続されており、ケーブルに送出された撮像信号は受信部１００で受信される。
【００４３】
ここで、本実施の形態では、３Ｄ表示装置１８に内視鏡画像を動画として表示するものとすると、イメージセンサ７０Ｒ、７０Ｌの各々において動画を構成するフレーム画像として右画像と左画像が連続的に撮像され、フレーム画像として順次撮像された右画像と左画像の撮像信号が、フレーム画像ごとにシリアルのデジタル信号として送信部８２Ｒ、８２Ｌの各々から受信部１００に順次伝送される。３Ｄ表示装置１８に内視鏡画像を静止画として表示する場合には、内視鏡１２の操作部２２又はプロセッサ装置１４の操作部（不図示）における操作者のシャッタレリーズ操作に同期して静止画を構成する１フレーム分（１コマ分）の右画像と左画像が撮像され、それらの右画像と左画像の撮像信号が、シリアルのデジタル信号として送信部８２Ｒ、８２Ｌの各々から受信部１００に伝送される。
【００４４】
なお、送信部８２Ｒ、８２Ｌから受信部１００への撮像信号の伝送には、例えば、低電圧作動信号（ＬＶＤＳ）等によりデータ伝送を行う高速デジタル伝送技術を用いることが望ましい。また、右画像と左画像の撮像信号は異なる信号線により並列に伝送するようにしてもよいし、共通の信号線により交互に送信するようにしてもよい。
【００４５】
プロセッサ装置１４は、内視鏡画像を表示するための処理部として、受信部１００、画像処理部１０２、表示画像生成部１０４、表示制御部１０６等を備えている。
【００４６】
上記のように内視鏡１２の撮影部５０の送信部８２Ｒ、８２Ｌからシリアルのデジタル信号として伝送され、プロセッサ装置１４の受信部１００で受信された右画像と左画像の各々の撮像信号は、シリアル／パラレル変換処理等が施される。これによって、撮像信号が、送信部８２Ｒ、８２Ｌにおいて変換される前のパラレルのデジタル信号に復元されて受信部１００から画像処理部１０２に出力される。
【００４７】
画像処理部１０２に入力された撮像信号は、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、輪郭強調処理、明度の調整処理などのデジタル画像処理が施される。これによって、右画像と左画像の各々の撮像信号が、表示等に適した画像データとして生成され、その画像データが画像処理部１０２から表示画像生成部１０４に取り込まれる。
【００４８】
なお、画像処理部１０２では、右画像と左画像の画像データが順次生成されて、その画像データが不図示のメモリに一次的に記憶されると共に最新の画像データに順次更新される。表示画像生成部１０４には、そのメモリから最新の画像データが順次取り込まれるようになっている。このようにして生成された右画像と左画像の画像データは３Ｄ表示装置１８への表示に用いるだけでなく、ハードディスク、リムーバブルメディア等の記録媒体への記録等に用いることもできる。
【００４９】
表示画像生成部１０４は、画像処理部１０２により生成された右画像と左画像の画像データを取り込み、それらの画像データを用いて、３Ｄ表示装置１８の画面上に内視鏡画像を表示する際の右眼用表示画像と左眼用表示画像の画像データを生成する。
【００５０】
右眼用表示画像と左眼用表示画像は、３Ｄ表示装置１８の画面全体に表示される画像であり、各々、３Ｄ表示装置１８の画面を観察する観察者が右眼のみで視認する画像と左眼のみで視認する画像を示す。画像処理部１０２から取得された右画像は、右眼用表示画像において、画面内での表示位置や大きさに対応した領域の画像を構成し、左画像は、左眼用表示画像において、画面内での表示位置や大きさに対応した領域の画像を構成する。また、右眼用表示画像と左眼用表示画像には患者情報や内視鏡１２の状態情報等の他の情報（画像データや文字データ）も付加することができる。
【００５１】
表示画像生成部１０４により生成された右眼用表示画像と左眼用表示画像の画像データは、右画像と左画像の画像データの更新等と共に順次更新されて表示制御部１０６に出力される。
【００５２】
表示制御部１０６に入力された右眼用表示画像と左眼用表示画像の画像データは、右眼用表示画像と左眼用表示画像を３Ｄ表示装置１８に表示させるための映像信号に成形され、その映像信号が表示制御部１０６から３Ｄ表示装置１８に出力される。
【００５３】
これによって、３Ｄ表示装置１８の画面には、表示制御部１０６からの映像信号にしたがった画像（映像）が表示され、表示画像生成部１０４により生成された右眼用表示画像が観察者の右眼によって、左眼用表示画像が観察者の左眼によって視認されるように表示される。そして、右眼用表示画像と左眼用表示画像の各々に含まれる右画像と左画像とによる内視鏡画像の表示とその更新によって、内視鏡画像が動画として表示されると共に、被観察部位の被写体の３Ｄ画像や２Ｄ画像が表示されるようになっている。
【００５４】
なお、３Ｄ表示装置１８は、内視鏡１２により取り込まれた右画像と左画像のうち、右画像を観察者の右眼のみで視認される右眼用表示画像内の画像として表示し、左画像を観察者の左眼のみで視認される左眼用表示画像内の画像として表示することによって、内視鏡１２により撮影される被観察部位の被写体を３Ｄ画像として表示（３Ｄ表示）するものである。また、右画像と左画像のうちの一方のみに含まれる被写体の画像を例えば３Ｄ画像と同様に表示することによって、その被写体の画像は２Ｄ画像として表示される。
【００５５】
本実施の形態の３Ｄ表示装置１８として、任意の３Ｄ表示装置を用いることができ、周知のものとして、例えば、１台のモニタの画面に右眼用表示画像と左眼用表示画像とを交互に表示し、これに同期して左右交互に開閉するシャッターメガネを介して右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察する方式（フレームシーケンシャル方式）のものや、１台のモニタの画面に右眼用表示画像と左眼用表示画像とを例えば走査線単位で交互に表示し、左右で偏光方向の異なる偏光フィルターメガネを介して右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察する方式（偏光方式）のものや、１台のモニタの画面に微細なレンズを並べて画面を見る角度によって異なる画像を表示できるようにしたものに右眼用表示画像と左眼用表示画像を表示し、裸眼でも右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察できるようにした方式（インテグラルイメージング方式）のものや、１台のモニタの画面に微細な縦縞状の遮光物を配置して画面を見る角度によって異なる画像を表示できるようにしたものに右眼用表示画像と左眼用表示画像を表示し、裸眼でも右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察できるようにした方式（視差バリア方式）のものを用いることができる。また、ヘッドマウントディスプレイのように右眼用と左眼用の２台のモニタの各々に右眼用表示画像と左眼用表示画像とを表示し、右眼で右眼用表示画像を観察し左眼で左眼用表示画像を観察する方式のもの等も用いることができる。更に、３Ｄ表示装置１８として３Ｄ画像を表示するモニタとは別に２Ｄ画像を表示するモニタを備えていても良い。なお、本実施の形態では、１台のモニタを使用する３Ｄ表示装置１８を想定する。
【００５６】
次に、図１の内視鏡１２の構成について説明する。
【００５７】
内視鏡１２は、患者（被検体）の体腔内に挿入可能な挿入部２０と、施術者が把持して各種操作を行う操作部２２と、内視鏡１２をプロセッサ装置１４及び光源装置１６に接続するユニバーサルコード２４とを備えている。
【００５８】
挿入部２０は、長手方向の長手軸２０ａを中心軸として長尺状に形成され、長手軸２０ａに直交する断面において略円形となる外周面を有している。挿入部２０は、先端部３０、湾曲部３２、及び軟性部３４により構成されている。
【００５９】
先端部３０は、挿入部２０の先端に設けられており、長手軸２０ａに略直交する先端面３０ａを有している。この先端部３０には、詳細を後述するように先端面３０ａに対して正面側に位置する体腔内の被観察部位を撮影する上述の撮影部５０の構成部材や、撮影部５０で撮影する被観察部位に光源装置１６からの照明光を出射する照明部の構成部材等が硬質部材に収容されて保持されている。
【００６０】
湾曲部３２は、先端部３０の基端側に連設され、操作部２２のアングルノブ４０の回動操作によって上下左右方向に能動的に湾曲させることができるようになっている。この湾曲部３２に対する湾曲操作によって体腔内での先端部３０の向きを変更して先端部３０の撮影部５０で撮影等を行う被観察部位の方向を調整することができる。
【００６１】
軟性部３４は、湾曲部３２の基端側に連設されると共に操作部２２の先端に連設され、湾曲部３２の基端から操作部２２の先端までの間を連結している。軟性部３４は軟性で可撓性を有しており、この軟性部３４が体腔内への挿入経路の形状等に応じて受動的に湾曲することによって、先端部３０を体腔内の所期の位置に挿入配置することができるようになっている。軟性部３４及び湾曲部３２の内部には、先端部３０の撮影部５０や照明部に接続されるケーブル、ライトガイド等が挿通配置されている。
【００６２】
操作部２２は、挿入部２０の基端側に連設されており、操作部２２には、上記のアングルノブ４０や、送気・送水ボタン４２等の内視鏡１２の操作部材が設けられている。施術者は操作部２２を把持して操作部２２に設けられた操作部材を操作することによって内視鏡１２の各種操作を行うことができるようになっている。
【００６３】
また、操作部２２の先端側には、処置具挿入口４４が設けられている。この処置具挿入口４４は、挿入部２０の内部を挿通する処置具チャンネル（管路）を通じて先端部３０（後述の処置具導出口５４）に連通している。したがって、処置具挿入口４４から所望の処置具を挿入することによって、その処置具を先端部３０の処置具導出口５４から導出し、処置具の種類に対応した処置を体腔内の処置部位に施すことができるようになっている。
【００６４】
ユニバーサルコード２４は、操作部２２から延出されており、端部には複合タイプのコネクタ２６が設けられている。ユニバーサルコード２４は、そのコネクタ２６によりプロセッサ装置１４及び光源装置１６に接続されるようになっている。
【００６５】
このユニバーサルコード２４の内部には、先端部３０の撮影部５０や照明部から挿入部２０及び操作部２２の内部を挿通したケーブルやライトガイド等が挿通配置されており、撮影部５０に接続されたケーブル（信号線）はコネクタ２６を介してプロセッサ装置１４に接続され、照明部に接続されたライトガイドはコネクタ２６を介して光源装置１６に接続されるようになっている。
【００６６】
これによって、上述のように先端部３０の撮影部５０で撮影された視差画像（右画像及び左画像）の撮像信号がケーブルを伝送してプロセッサ装置１４に取り込まれると共に、光源装置１６から出射された照明光がライトガイドを伝送して先端部３０の照明部から出射されるようになっている。
【００６７】
図３は、内視鏡１２の先端部３０を先端面３０ａ側から示した正面図である。同図に示すように、先端部３０には、先端面３０ａの正面側の被観察部位を撮影する上述の撮影部５０と、被観察部位を照明する照明光を出射する照明部５２とが配設されている。
【００６８】
撮影部５０は、左右に並設された一対の右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌとを有し、これらの右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌによって、体腔内の同一の被観察部位の被写体を異なる位置から撮影した視差を有する左右一対の右画像と左画像が撮影されるようになっている。
【００６９】
先端面３０ａには、右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌの各々に被観察部位の被写体からの光を取り込む前置レンズ３１０が配設され、照明部５２から被観察部位に照明光を出射する照明窓９４が配設されている。また、先端面３０ａには、挿入部２０の処置具挿入口４４から挿入されて処置具チャンネルを挿通した処置具を先端面３０ａから導出する処置具導出口５４や、操作部２２の送気・送水ボタン４２の操作によって洗浄水や空気を前置レンズ３１０に向けて噴射する送気・送水ノズル５６が設けられている。
【００７０】
次に、内視鏡１２の撮影部５０の視野範囲に関して説明する。
【００７１】
図４は、撮影部５０の概略構成を用いて撮影部５０の視野範囲に関して示した概念図である。
【００７２】
同図における撮影部５０の構成は簡略化して示しており、紙面に垂直な中心面５０ａを対称面として左右対称に配置された右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌを有し、右撮影部５０Ｒが、撮影光学系６０Ｒとイメージセンサ７０Ｒとから構成され、左撮影部５０Ｌが撮影光学系６０Ｌとイメージセンサ７０Ｌとから構成された形態が示されている。なお、撮影部５０の撮影光学系の構成については後述する。
【００７３】
同図において、右撮影部５０Ｒが被写体を撮影する視野範囲がＶＦＲ、左撮影部５０Ｌが被写体を撮影する視野範囲がＶＦＬで示されている。これらの視野範囲ＶＦＲと視野範囲ＶＦＬは上記中心面５０ａに対して左右対称であり、中央部分において重なるようになっている。
【００７４】
視野範囲ＶＦＲと視野範囲ＶＦＬとを合わせた視野範囲ＶＦ、即ち、視野範囲ＶＦＲの右端から視野範囲ＶＦＬの左端までの視野範囲ＶＦは、右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌのうちの少なくとも一方で撮影される撮影部５０の全視野範囲ＶＦを示している。
【００７５】
同図の基準面（観察設定面）ＲＰは、上記中心面５０ａに対して直交する平面であり、例えば挿入部２０の長手軸２０ａに対して直交している。そして、先端部３０の先端面３０ａから所定距離Ｌの位置であって、右撮影部５０Ｒ及び左撮影部５０Ｌによりピントが合う距離に想定されている。
【００７６】
この基準面ＲＰは、右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌの各々により撮像された右画像と左画像を３Ｄ表示装置１８の画面に３Ｄ画像として表示した場合において、画面上の位置に存在すると認識される物点の位置を示している。即ち、基準面ＲＰ上の物点は、３Ｄ画像において画面上に存在するように表示される。なお、基準面ＲＰの先端面３０ａからの距離Ｌは、一般的な内視鏡においてピント位置となる８ｃｍ〜１０ｃｍであることが望ましい。また、その基準面ＲＰの前後１ｃｍ程度は被写界深度の範囲としてピントが合うことが望ましい。
【００７７】
その基準面ＲＰにおいて、視野範囲ＶＦＲと視野範囲ＶＦＬとが重なる領域は、視野範囲ＶＦＲの左端からの視野範囲３ＤＲと、視野範囲ＶＦＬの右端からの視野範囲３ＤＬで示されている。また、基準面ＲＰにおいて、視野範囲ＶＦＲと視野範囲ＶＦＬとが重ならない領域のうち、視野範囲ＶＦＲのみの領域は視野範囲ＶＦＲの右端からの視野範囲２ＤＲで示され、視野範囲ＶＦＬのみの領域は視野範囲ＶＦＬの左端からの視野範囲２ＤＬで示されている。
【００７８】
なお、以下において、視野範囲ＶＦＲを右全視野範囲ＶＦＲ、視野範囲ＶＦＬを左全視野範囲ＶＦＬ、視野範囲３ＤＲを右３Ｄ視野範囲３ＤＲ、視野範囲３ＤＬを左３Ｄ視野範囲３ＤＬというものとし、基準面ＲＰにおいて右全視野範囲ＶＦＲと左全視野範囲ＶＦＬが重なる視野範囲（即ち、右３Ｄ視野範囲３ＤＲと左３Ｄ視野範囲３ＤＬとを合せた視野範囲）を３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬというものとする。また、視野範囲２ＤＲを右２Ｄ視野範囲２ＤＲ、視野範囲２ＤＬを左２Ｄ視野範囲２ＤＬというものとする。
【００７９】
次に上記のように構成される撮影部５０の視野範囲に対する視差画像（右画像及び左画像）の表示に関して説明する。
【００８０】
図５（Ａ）、（Ｂ）は、右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌの各々により取り込まれる右画像ＩＲと左画像ＩＬの画像領域を示す。
【００８１】
同図（Ａ）において、右撮影部５０Ｒにより取り込まれる右画像ＩＲの画像領域のうち、右３Ｄ視野範囲ＶＦＲの被写体が映り込む画像領域が右３Ｄ画像領域３６０Ｒとして示され、右２Ｄ視野範囲２ＤＲの被写体が映り込む画像領域が右２Ｄ画像領域３６２Ｒとして示されている。
【００８２】
同様に同図（Ｂ）において、左撮影部５０Ｌにより取り込まれる左画像ＩＬの画像領域のうち、左３Ｄ視野範囲ＶＦＬの被写体が映り込む画像領域が左３Ｄ画像領域３６０Ｌとして示され、左２Ｄ視野範囲２ＤＬの被写体が映り込む画像領域が左２Ｄ画像領域３６２Ｌとして示されている。
【００８３】
これらの右画像ＩＲ、左画像ＩＬは、図２で示したようにプロセッサ装置１４に画像データとして取り込まれ、プロセッサ装置１４の表示画像生成部１０４により、右画像ＩＲを含む右眼用表示画像と左画像ＩＬを含む左眼用が像が生成され、それらの右眼用表示画像と左眼用表示画像が表示制御部１０６を介して３Ｄ表示装置１８に出力される。
【００８４】
これによって、３Ｄ表示装置１８には、内視鏡画像として、右撮影部５０Ｒの右全視野範囲ＶＦＲの右画像ＩＲが観察者の右眼のみで視認されるように表示され、左撮影部５０Ｌの左全視野範囲ＶＦＬの左画像ＩＬが左眼のみで視認されるように表示される。
【００８５】
また、表示画像生成部１０４において、右眼用表示画像内（３Ｄ表示装置１８の画面内）における右画像ＩＲの位置及び大きさと、左眼用表示画像内（３Ｄ表示装置１８の画面内）における左画像ＩＬの位置及び大きさとが調整され、図５（Ｃ）の内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬのように、右画像ＩＲにおける右３Ｄ視野範囲３ＤＲの画像（右３Ｄ画像領域３６０Ｒの画像）と、左画像ＩＬにおける左３Ｄ視野範囲３ＤＬの画像（左３Ｄ画像領域３６０Ｌの画像）とが３Ｄ表示装置１８の画面上において重なるように（重なる位置に視認されるように）表示される。
【００８６】
これによれば、内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬは、３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬの被写体が映り込む３Ｄ画像領域３６０（右画像領域３６０Ｒ及び左画像領域３６０Ｌ）の画像と、右２Ｄ視野範囲２ＤＲの被写体が映り込む右２Ｄ画像領域３６２Ｒの画像と、左２Ｄ視野範囲２ＤＬの被写体が映り込む左２Ｄ画像領域３６２Ｌの画像とから構成される。
【００８７】
そして、内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬの全体の画像領域のうち、３Ｄ画像領域３６０に映り込む被写体の画像、即ち、３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬ（右３Ｄ視野範囲３ＤＲと左３Ｄ視野範囲３ＤＬの両方の視野範囲）に存在する被写体の画像は、観察者が立体視することができる３Ｄ画像として表示される。
【００８８】
即ち、３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬに存在する被写体のうち、基準面ＲＰ上に存在する被写体は、３Ｄ表示装置１８の画面上に存在する被写体として認識され、基準面ＲＰよりも近い位置に存在する被写体は３Ｄ表示装置１８の画面よりも近い位置に存在する被写体として認識され、基準面ＲＰよりも遠い位置に存在する被写体は３Ｄ表示装置１８の画面よりも遠い位置に存在する被写体として認識される。
【００８９】
一方、内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬの全体の画像領域のうち、右２Ｄ画像領域３６２Ｒと左２Ｄ画像領域３６２Ｌに映り込む画像、即ち、右２Ｄ視野範囲２ＤＲ又は左２Ｄ視野範囲２ＤＬに存在する被写体の画像は、観察者が右眼又は左眼のみで視認可能な２Ｄ画像として表示される。
【００９０】
これらの右２Ｄ画像領域３６２Ｒと左２Ｄ画像領域３６２Ｌの画像によって３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬの３Ｄ画像よりも水平方向（左右方向）に広い視野範囲の被観察部位の様子を観察することができる。
【００９１】
次に、図５に示したように３Ｄ画像と２Ｄ画像とを融合した内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬを生成することが可能で、かつ、ズーム機能を有する撮影部５０（右撮影部５０Ｒ及び左撮影部５０Ｌ）の具体的構成について説明する。図６は、撮影部５０の撮影光学系の第１の実施の形態の構成を示したレンズ断面図である。
【００９２】
同図に示す撮影光学系６０は、右撮影部５０Ｒの撮影光学系６０Ｒ（右撮影光学系６０Ｒという）と左撮影部５０Ｌの撮影光学系６０Ｌ（左撮影光学系６０Ｌという）の両方を含む光学系を示し、全体として一眼における４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズに基づいて構成されている。
【００９３】
同図において、撮影光学系６０を左右対称に分ける中心面５０ａ（図４の中心面５０ａに相当）よりも図中上側（撮影光学系６０の右側）の断面（上側断面）にズームを広角端に設定した状態、図中下側（撮影光学系６０の左側）の断面（下側断面）にズームを望遠端（拡大端）に設定した状態が示されている。なお、撮影光学系６０を上下対称に分ける対称面（紙面）と中心面５０ａとの交線を撮影光学系６０の中心軸６０ａ（観察方向を示す観察軸）とする。
【００９４】
同図に示すように、撮影光学系６０は、右撮影光学系６０Ｒと左撮影光学系６０Ｌとに共用される共用部３００と、右撮影光学系６０Ｒと左撮影光学系６０Ｌとに個別に設けられる分離部３０２とから構成されている。
【００９５】
共用部３００は、４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズを構成する第１〜第４レンズ群のうちの第１レンズ群３１２、第２レンズ群３１４、及び、第３レンズ群３１６を有すると共に、第１レンズ群３１２よりも対物側となる位置に配置された前置レンズ３１０とを有している。
【００９６】
前置レンズ３１０は、撮影光学系６０の最前部に配置されると共に、図２に示したように内視鏡１２の先端部３０の先端面３０ａに配置されており、被観察部位からの被写体光を先端部３０内に取り込む先端面３０ａの開口を遮蔽している。
【００９７】
また、前置レンズ３１０は、凸レンズ（正の屈折力を有するレンズ）としての作用を有しており、右撮影部５０Ｒの視野範囲（右全視野範囲ＶＦＲ）の中心軸となる視軸（右視軸）３０４Ｒと、左撮影部５０Ｌの視野範囲（左全視野範囲ＶＦＬ）の中心軸となる視軸（左視軸）３０４Ｌとが交差するクロスポイント（交差点）が、観察面として設定した図４の基準面ＲＰ上の位置（基準面ＲＰと中心軸６０ａとの交点の位置）となるように輻輳角（右視軸３０４Ｒと左視軸３０４Ｌとのなす角）を創生している。
【００９８】
ここで、前置レンズ３１０を配置しない場合には、左右の撮影光学系の光軸（視軸）を輻輳角に合せる必要がある。つまり、それらの撮影光学系の光軸を輻輳角に合せて傾け、更にそれらの光軸間の距離として必要な距離を確保して構成する必要がある。
【００９９】
一方、本実施の形態のように前置レンズ３１０を配置する場合には、輻輳角は前置レンズ３１０の設計によって決めることができる。そして、前置レンズ３１０の後段の左右の撮影光学系は、光軸間の距離のみを確保して例えば平行に配置することができる。
【０１００】
したがって、内視鏡１２の挿入部２０の先端部３０のように狭い空間内に撮影光学系を構成する上で、左右の撮影光学系の光軸間の距離だけを保って設計し、輻輳角は前置レンズで設定することができるので非常に有利である。
【０１０１】
第１レンズ群３１２は、正の屈折力を有する凸レンズであり、前置レンズ３１０の後部において、中心軸６０ａに沿った方向（前後方向）に移動可能に配置されている。なお、第１レンズ群３１２の光軸と中心軸６０ａとは一致しており、第１レンズ群３１２は光軸方向に移動する。
【０１０２】
この第１レンズ群３１２は焦点系のレンズ群（フォーカスシングレンズ）であり、第１レンズ群３１２が前後方向に移動することによって焦点調整（フォーカシング）が行われるようになっている。
【０１０３】
なお、第１レンズ群３１２は、同図では１枚の単体レンズとして示されているが、１枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。第２レンズ群３１４、及び第３レンズ群３１６についても同様に１枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。
【０１０４】
第２レンズ群３１４は、負の屈折力を有する凹レンズであり、第１レンズ群３１２の後部において、前後方向に移動可能に配置されている。なお、第２レンズ群３１４の光軸と中心軸６０ａとは一致しており、第２レンズ群３１４は光軸方向に移動する。
【０１０５】
この第２レンズ群３１４は、この第２レンズ群３１４は変倍系（バリエータ）のレンズ群（変倍系レンズ群）であり、第２レンズ群３１４が前後方向に移動することによって撮影光学系６０Ｒ、６０Ｌの焦点距離（ズーム倍率）が変更されるようになっている。
【０１０６】
同図において、上側断面に示される広角端設定時の状態と、下側断面に示される拡大端設定時の状態とを比較して分るように、ズーム倍率を低くした（焦点距離を短くした）広角時ほど第２レンズ群３１４が前方の位置に設定されるようになっている。
【０１０７】
第３レンズ群３１６は、正の屈折力を有する凸レンズであり、第２レンズ群３１４の後部において、前後方向に移動可能に配置されている。なお、第３レンズ群３１６の光軸と中心軸６０ａとは一致しており、第３レンズ群３１６は光軸方向に移動する。
【０１０８】
この第３レンズ群３１６は補正系（コンペンセータ）のレンズ群（補正系レンズ群）であり、第２レンズ群３１４と所定の位置関係を有して第３レンズ群３１６が移動することによって第２レンズ群３１４の移動に伴う焦点位置の変化（ずれ）が補正されるようになっている。この第３レンズ群３１６は、第２レンズ群３１４の位置に応じて事前に決められた位置に非線形的に移動する。
【０１０９】
これらの第１レンズ群３１２、第２レンズ群３１４、及び第３レンズ群３１６は、焦点を結ばない無焦点系（アフォーカル）のズーム光学系を構成し、そのアフォーカル倍率を変化させることで全体の焦点距離（ズーム倍率）を変化させる構成となっている。ここで、第１レンズ群３１２、第２レンズ群３１４、及び第３レンズ群３１６をズーム部３０１というものとする。
【０１１０】
分離部３０２は、４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズを構成する第１〜第４レンズ群のうちの第４群レンズ群に相当する部分であり、第３レンズ群３１６の後部において並列に配置された左右一対の第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌを有している。なお、これらの第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌを個別に言う場合には、右撮影光学系６０Ｒを構成する第４レンズ群３１８Ｒを右第４レンズ群３１８Ｒといい、左撮影光学系６０Ｌを構成する第４レンズ群３１８Ｌを左第４レンズ群３１８Ｌというものとする。また、これらの第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌの各々は、同図では１枚の単体レンズとして示されているが、１枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。
【０１１１】
右第４レンズ群３１８Ｒと左第４レンズ群３１８Ｌは、結像系（マスターレンズ）のレンズ群（結像光学系）であり、正の屈折力を有している。また、右第４レンズ群３１８Ｒと左第４レンズ群３１８Ｌの特性は一致している。
【０１１２】
これらの第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌによって、ズーム部３０１（第１レンズ群３１２、第２レンズ群３１４、及び第３レンズ群３１６）により形成された虚像が実像として、各々、右撮影部５０Ｒのイメージセンサ７０Ｒの受光面（撮像面）７１Ｒと左撮影部５０Ｌのイメージセンサ７０Ｌの受光面７１Ｌに結像されるようになっている。
【０１１３】
また、ある物点を着目点として着目した場合に、その着目点から拡散されて前置レンズ３１０に入射した光線のうち、着目点からみて左側の角度範囲に拡散された光線が右第４レンズ群３１８Ｒを通過してその着目点の像点がイメージセンサ７０Ｒの受光面７１Ｒ上に形成される。一方、着目点から見て右側の角度範囲に拡散された光線が左第４レンズ群３１８Ｌを通過してその着目点の像点がイメージセンサ７０Ｌの受光面７１Ｌ上に形成されるようになっている。
【０１１４】
したがって、被写体を左右両眼で観察した場合の各々の像がイメージセンサ７０Ｒ、７０Ｌの受光面７１Ｒ、７１Ｌに形成され、左右一対の視差画像がイメージセンサ７０Ｒ、７０Ｌにより撮像されるようになっている。
【０１１５】
さらに、一般的な４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズでは、第４レンズ群は所定の基準位置に固定されているが、本実施の形態の第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌは前後方向に移動可能に配置されている。なお、第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌの各々の光軸は中心軸６０ａと平行であり、光軸方向に移動する。
【０１１６】
詳細は後述するが、広角端設定時の状態において、第３レンズ群３１６をそのときの位置よりも前方の位置に設定することによって、右視軸３０４Ｒと左視軸３０４Ｌの交点であるクロスポイントの位置が基準面ＲＰよりも遠い位置に変化する。これに伴い、右撮影部５０Ｒの右全視野範囲ＶＦＲが左右方向の右側にシフトし、左撮影部５０Ｌの左全視野範囲ＶＦＬが左右方向の左側にシフトする。即ち、右全視野範囲ＶＦＲと左全視野範囲ＶＦＬを合せた撮影部５０の全視野範囲ＶＦが左右方向に拡大され、図４に示したように３Ｄ画像が撮影される３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬの左右両横に広角の２Ｄ画像が撮影される右２Ｄ視野範囲２ＤＲと左２Ｄ視野範囲２ＤＬが形成される。
【０１１７】
一方、第３レンズ群３１６を広角端設定時の位置よりも前方の位置に設定すると、焦点位置にずれが生じるが、その焦点位置のずれは、第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌを移動させることによって補正する。
【０１１８】
ここで、右第４レンズ群３１８Ｒと左第４レンズ群３１８Ｌとは、それらの光軸が左右に平行となるように配置されており、右第４レンズ群３１８Ｒの光軸上を通過する光線が、物点から前置レンズ３１０、第１レンズ群３１２、第２レンズ群３１４、及び、第３レンズ群３１６を通過する経路を右撮影部５０Ｒの視野範囲（全視野範囲ＶＦＲ）の中心となる右視軸３０４Ｒ（右撮影光学系６０Ｒの光軸）とし、左第４レンズ群３１８Ｌの光軸上を通過する光線が、物点から前置レンズ、第１レンズ群３１２、第２レンズ群３１４、及び、第３レンズ群３１６を通過する経路を左撮影部５０Ｌの視野範囲（全視野範囲ＶＦＬ）の中心となる左視軸３０４Ｌ（左撮影光学系６０Ｌの光軸）としている。
【０１１９】
このとき、第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌを基準位置に設定した状態において、右視軸３０４Ｒと左視軸３０４Ｌとが、観察面とする基準面ＲＰ上の位置で交差するように（クロスポイントが基準面ＲＰ上となるように）、それらのなす角である輻輳角が前置レンズ３１０によって調整されている。
【０１２０】
また、イメージセンサ７０Ｒ、７０Ｌの各々は、受光面７１Ｒ、７１Ｌの中心が右視軸３０４Ｒと左視軸３０４Ｌと交差する位置に配置されている。
【０１２１】
図７は、撮影光学系６０の第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌを基準位置に固定して状態において、ズームを広角端と拡大端に設定した場合の撮影部５０の視野範囲の変化を示した図であり、図６と同様に撮影光学系６０の上側断面に広角端設定時の状態、下側断面に拡大端設定時の状態が示されている。
【０１２２】
同図において撮影光学系６０の上側断面に示す広角端設定時の状態では、右撮影部５０Ｒ（右撮影光学系６０Ｒ）の視野範囲、即ち、右全視野範囲ＶＦＲは、ＶＦＲ−Ｗとなる。左撮影部５０Ｌ（左撮影光学系６０Ｌ)の視野範囲、即ち、左全視野範囲ＶＦＬは、中心面５０ａ（中心軸６０ａ）に対して右全視野範囲ＶＦＲ―Ｗと対称となるＶＦＬ―Ｗとなる。これらの右全視野範囲ＶＦＲ―Ｗと左視野範囲ＶＦＬ―Ｗは、クロスポイントＣＰが存在する基準面ＲＰにおいて一致し、基準面ＲＰにおけるそれらの視野範囲が撮影部５０の全視野範囲ＶＦ−Ｗとして示されている。
【０１２３】
また、同図において、広角端設定時のときの右視軸３０４Ｒと左視軸３０４Ｌとのなす角である輻輳角が角度αＷで示されている。なお、クロスポイントＣＰは、基準面ＲＰと中心軸６０ａとの交点の位置に存在する。
【０１２４】
一方、同図において撮影光学系６０の下側断面に示す拡大端設定時の状態では、左撮影部５０Ｌの左全視野範囲ＶＦＬは、ＶＦＬ―Ｗよりも角度範囲が狭いＶＦＬ−Ｔとなる。右撮影部５０Ｒの右全視野範囲ＶＦＲは、中心面５０ａ（中心軸６０ａ）に対して左全視野範囲ＶＦＬ―Ｔと対称となるＶＦＲ―Ｔとなる。これらの右全視野範囲ＶＦＲ―Ｔと左視野範囲ＶＦＬ―Ｔは、クロスポイントＣＰが存在する基準面ＲＰにおいて一致し、基準面ＲＰにおけるそれらの視野範囲が撮影部５０の全視野範囲ＶＦ−Ｔとして示されている。
【０１２５】
また、同図において、拡大端設定時のときの輻輳角が角度αＴで示されており、拡大端設定時のときの輻輳角αＴは、広角端設定時のときの輻輳角αＷよりも大きい角度となる。
【０１２６】
これによれば、第２レンズ群３１４を移動させてズームを広角端から拡大端まで移動させると共に、これに伴う焦点位置のずれを補正するように第３レンズ群３１６を移動させると、右全視野範囲ＶＦＲと左全視野範囲ＶＦＬが各々、視野範囲ＶＦＲーＷ、ＶＦＬ―Ｗから視野範囲ＶＦＲ―Ｔ、ＶＦＬ―Ｔまで徐々に狭くなる。即ち、撮影部５０の全視野範囲ＶＦが、全視野範囲ＶＦ−Ｗから全視野範囲ＶＦ−Ｔまで徐々に狭くなる。
【０１２７】
このとき、右全視野範囲ＶＦＲと左全視野範囲ＶＦＬとは基準面ＲＰにおいて同じ範囲で重なっているため、右全視野範囲ＶＦＲ全体が図４に示した右３Ｄ視野範囲３ＤＲに相当し、左全視野範囲ＶＦＬ全体が左３Ｄ視野範囲３ＤＬに相当する。
【０１２８】
したがって、撮影光学系６０の第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌを基準位置に固定して状態においては、右撮影部５０Ｒにより取得される右画像ＩＲの画像領域全体が図５（Ａ）に示した右３Ｄ画像領域３６０Ｒとなり、左撮影部５０Ｌにより取得される左画像ＩＬの画像領域全体が図５（Ｂ）に示した左３Ｄ画像領域３６０Ｌとなる。
【０１２９】
そして、それらの右画像ＩＲと左画像ＩＬとを用いて、図５（Ｃ）の内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬと同様に、右画像ＩＲにおける右３Ｄ視野範囲３ＤＲの画像（右３Ｄ画像領域３６０Ｒの画像）と、左画像ＩＬにおける左３Ｄ視野範囲３ＤＬの画像（左３Ｄ画像領域３６０Ｌの画像）とが３Ｄ表示装置１８の画面上において重なるように表示することによって、右画像ＩＲと左画像ＩＬの画像全体が３Ｄ画像として表示される。
【０１３０】
また、そのときの３Ｄ画像の画角がズーム倍率に応じて変化する。
【０１３１】
このように、第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌを基準位置に固定した状態において、撮影光学系６０の第２レンズ群３１４及び第３レンズ群３１６を移動させてズーム倍率を変化させる場合の通常のズームを“標準ズーム”というものとする。
【０１３２】
一方、図８は、第３レンズ群３１６を標準ズームでの広角端設定時の位置から移動させることによって、撮影部５０の全視野範囲ＶＦを左右方向に拡大する画像シフト時の状態を示し、撮影光学系６０の上側断面に画像シフト時の状態、下側断面に標準ズームでの広角端設定時の状態が示されている。
【０１３３】
同図において下側断面に示す標準ズームでの広角端設定時の状態と比較して分るように、上側断面に示す画像シフト時の状態では、第２レンズ群３１４が、標準ズームでの広角端設定時の位置に設定される。
【０１３４】
これに対して第３レンズ群３１６は、画像シフト時では標準ズームでの広角端設定時の位置よりも移動量Ｘａ分だけ前方の位置に設定される。また、その第３レンズ群３１６の移動によって生じた焦点位置のずれを補正するように第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌも基準位置よりも移動量Ｘｂ分だけ前方の位置に設定される。
【０１３５】
図９は、画像シフト時の撮影部５０の視野範囲を示した図であり、図８と同様に撮影光学系６０の上側断面に画像シフト時の状態、下側断面に標準ズームでの広角端設定時の状態が示されている。
【０１３６】
同図において撮影光学系６０の下側断面に示す標準ズームでの広角端設定時の状態では、左撮影部５０Ｌ（左撮影光学系６０Ｌ）の左全視野範囲ＶＦＬは、図７に示したのと同様に、ＶＦＬ−Ｗとなる。右撮影部５０Ｒ（右撮影光学系６０Ｒ）の右全視野範囲ＶＦＲは、図７に示したのと同様に、中心面５０ａ（中心軸６０ａ）に対して左全視野範囲ＶＦＬ―Ｗと対称となるＶＦＲ―Ｗとなる。このときの基準面ＲＰにおける撮影部５０の全視野範囲ＶＦがＶＦ−Ｗで示され、輻輳角が角度αＷで示されている。
【０１３７】
一方、同図において撮影光学系６０の上側断面に示す画像シフト時の状態では、右撮影部５０Ｒの右全視野範囲ＶＦＲは、ＶＦＲ−Ｓとなる。左撮影部５０Ｌの左全視野範囲ＶＦＬは、中心面５０ａ（中心軸６０ａ）に対して右全視野範囲ＶＦＲ―Ｓと対称となるＶＦＬ―Ｓとなる。
【０１３８】
これによれば、右全視野範囲ＶＦＲ−Ｓは、右全視野範囲ＶＦＲ―Ｗに対して全体的に右側（図中上側）にシフトしている。即ち、同図においては、第３レンズ群３１６を標準ズームでの広角端設定時の位置から画像シフト時の位置に移動させたことによって、右撮影部５０Ｒの右視軸３０４Ｒの方向が中心軸６０ａと平行となる方向に変化している。その結果、右全視野範囲ＶＦＲ−Ｓも全体的に右側にシフトしている。
【０１３９】
同様に、左全視野範囲ＶＦＬ−Ｓは、左全視野範囲ＶＦＬ−Ｗに対して全体的に左側（図中下側）にシフトしている。即ち、同図においては、第３レンズ群３１６を標準ズームでの広角端設定時の位置から画像シフト時の位置に移動させたことによって、左撮影部５０Ｌの左視軸３０４Ｌの方向が中心軸６０ａと平行となる方向に変化している。これは、右撮影部５０Ｒの右視軸３０４Ｒとも平行となり、輻輳角が０度となることを意味する。その結果、左全視野範囲ＶＦＬーＳも全体的に左側にシフトしている。
【０１４０】
このように右全視野範囲ＶＦＲ―Ｓと左全視野範囲ＶＦＬ―Ｓが左右方向の互いに離間する方向にシフトすることによって、右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌによって撮影される基準面ＲＰにおける撮影部５０の全視野範囲ＶＦがＶＦ−Ｓとなり、標準ズームでの広角端設定時の撮影部５０の全視野範囲ＶＦ−Ｗよりも左右方向に拡大される。
【０１４１】
そして、図４に示した視野範囲と同様に、右全視野範囲ＶＦＲ−Ｓと左全視野範囲ＶＦＬ−Ｓとが重なる右３Ｄ視野範囲３ＤＲ−Ｓと左３Ｄ視野範囲３ＤＬ−Ｓ（３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬ−Ｓ）が形成され、右全視野範囲ＶＦＲ−Ｓと左全視野範囲ＶＦＬ−Ｓとが重ならない右２Ｄ視野範囲２ＤＲ−Ｓと左２Ｄ視野範囲２ＤＬ−Ｓとが形成される。
【０１４２】
したがって、画角シフト時においては、右撮影部５０Ｒにより取得される右画像ＩＲの画像領域が、図５（Ａ）に示したように右３Ｄ視野範囲３ＤＲ−Ｓの被写体が映り込む右３Ｄ画像領域３６０Ｒと右２Ｄ視野範囲２ＤＲ−Ｓの被写体が映り込む右２Ｄ画像領域３６２Ｒとにより構成されるようになる。また、左撮影部５０Ｌにより取得される左画像ＩＬの画像領域が、図５（Ｂ）に示したように左３Ｄ視野範囲３ＤＬ−Ｓの被写体が映り込む左３Ｄ画像領域３６０Ｌと左２Ｄ視野範囲２ＤＬ−Ｓの被写体が映り込む左２Ｄ画像領域３６２Ｌとにより構成されるようになる。
【０１４３】
そして、それらの右画像ＩＲと左画像ＩＬとを用いて、図５（Ｃ）の内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬと同様に、右画像ＩＲにおける右３Ｄ画像領域３６０Ｒの画像と、左画像ＩＬにおける左３Ｄ画像領域３６０Ｌの画像とが３Ｄ表示装置１８の画面上において重なるように右画像ＩＲ及び左画像ＩＬを表示することによって、３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬ−Ｓの３Ｄ画像と、右２Ｄ視野範囲２ＤＲ−Ｓ及び左２Ｄ視野範囲２ＤＬ−Ｓの２Ｄ画像を融合した内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬが表示される。これによって、標準ズーム時の広角端設定時よりも更に左右方向に広い視野範囲を観察することができるようになる。
【０１４４】
なお、右全視野範囲ＶＦＲ―Ｓと左全視野範囲ＶＦＬ―Ｓの左右方向へのシフト量は、第３レンズ群３１６の標準ズームでの広角端設定時の位置からの移動量Ｘａの大きさによって変化させることができる。傾向として移動量Ｘａを大きくするほど、シフト量を大きくすることができる。
【０１４５】
即ち、移動量Ｘａを大きくする程、基準面ＲＰにおいて右視野範囲ＶＦＲ（ＶＦＲ−Ｓ）と左視野範囲ＶＦＬ（ＶＦＬ−Ｓ）とが重なる３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬを減少させ、右視野範囲ＶＦＲ（ＶＦＲ−Ｓ）と左視野範囲ＶＦＬ（ＶＦＬ−Ｓ）とが重ならない右２Ｄ視野範囲２ＤＲと左２Ｄ視野範囲２ＤＬを大きくし、撮影部５０の全視野範囲ＶＦを左右方向に広くすることができる。
【０１４６】
このときの第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌの移動量Ｘｂは、第３レンズ群３１６の移動量Ｘａの大きさに応じて変更される。
【０１４７】
次に、上記撮影光学系６０を制御する制御系の構成について図１０を用いて説明する。
【０１４８】
同図において、内視鏡１２の先端部３０に搭載された撮影部５０には、上記の撮影光学系６０が設けられている。同図には撮影光学系６０の中心軸６０ａ方向に移動可能に配置された第１レンズ群３１２、第２レンズ群３１４、第３レンズ群３１６、及び、第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌが示されており、各々、各モータ５５２、５５４、５５６、５５８Ｒ、５５８Ｌに不図示の動力伝達機構によって連結されている。これによって、第１レンズ群３１２、第２レンズ群３１４、第３レンズ群３１６、及び、第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌが各モータ５５２、５５４、５５６、５５８Ｒ、５５８Ｌの動力によって電動で中心軸６０ａ方向に移動するようになっている。各モータ５５２、５５４、５５６、５５８Ｒ、５５８Ｌは、先端部３０に搭載された駆動部５６０から与えられる電圧信号によって駆動されるようになっている。
【０１４９】
一方、プロセッサ装置１４は、操作者が各種情報を入力する操作部５６２（プロセッサ装置１４に接続されるキーボード等の入力装置も含む）を備えており、その操作部５６２によって、操作者が、撮影光学系６０の焦点（フォーカス）位置を指定する指示情報、標準ズームのモードか画像シフトのモードかを指定する指示情報、標準ズームにおけるズーム倍率を指定する指示情報、画像シフトにおけるシフト量を指定する指示情報等の入力を行うことができるようになっている。なお、このような指示情報の入力は、プロセッサ装置１４においてではなく、内視鏡１２の操作部２２において行えるようにしてもよい。
【０１５０】
操作部５６２から入力された指示情報は、プロセッサ装置１４の制御部５６４によって読み取られ、その指示情報に基づいて第１レンズ群３１２〜第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌの各々を設定すべき指示位置が決定され、決定された指示位置への移動を指示する制御信号が制御部５６４から内視鏡１２の上記駆動部５６０に送信されるようになっている。
【０１５１】
駆動部５６０は、制御部５６４から与えられた制御信号に基づいて、第１レンズ群３１２〜第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌが指示位置に移動するように各モータ５５２、５５４、５５６、５５８Ｒ、５５８Ｌを駆動する。
【０１５２】
これによって、第１レンズ群３１２は、操作者によって指定された焦点位置に対応する位置となるように制御される。
【０１５３】
第２レンズ群３１４〜第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌは、操作者によって指定されて設定されたモードが標準ズームと画像シフトのいずれのモードかによって異なる制御が行われる。
【０１５４】
標準ズームのモード時では、第２レンズ群３１４は、操作者によって指定されたズーム倍率に対応する位置となるように制御され、第３レンズ群３１６は、第２レンズ群３１４の位置に対応して事前に決められた位置（焦点位置のずれを補正する位置）となるように制御される。第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌは、事前に決められた基準位置に設定される。
【０１５５】
一方、画像シフトのモード時においては、第２レンズ群３１４は、標準ズームでの広角端設定時の位置となるように制御され、第３レンズ群３１６は、操作者によって指定されたシフト量に対応した移動量Ｘａ分だけ標準ズームでの広角端設定時の位置よりも前方の位置となるように制御される。
【０１５６】
第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌは、第３レンズ群３１６の移動量Ｘａに対応して事前に決められた移動量Ｘｂ分だけ基準位置（標準ズームでの固定位置）よりも前方の位置となるように制御される。
【０１５７】
以上により、撮影光学系６０の標準ズームの制御と画像シフトの制御とが操作者の操作にしたがって行われるようになる。
【０１５８】
なお、画像シフトのモード時において、図５（Ａ）のように右撮影部５０Ｒによって得られた右画像ＩＲにおける右３Ｄ画像領域３６０Ｒと図５（Ｂ）のように左撮影部５０Ｌによって得られた左画像ＩＬにおける左３Ｄ画像領域３６０Ｌの大きさが、第３レンズ群３１６の移動量Ｘａの大きさによって変動する。
【０１５９】
したがって、右画像ＩＲと左画像ＩＬとを用いて３Ｄ表示装置１８に図５（Ｃ）のように内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬを表示する場合に、３Ｄ画像として表示する３Ｄ画像領域３６０の大きさ（幅）、即ち、右画像ＩＲの右画像領域３６０Ｒと左画像ＩＬの左画像領域３６０Ｌとして認識する画像領域の大きさ（横幅）を第３レンズ群３１６の移動量Ｘａの大きさによって変更する必要がある。
【０１６０】
そこで、第３レンズ群３１６の移動量Ｘａに対する右３Ｄ画像領域３６０Ｒ及び左３Ｄ画像領域３６０Ｌの大きさ（横幅）に関するデータを事前に生成し、内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬを生成する表示画像生成部１０４（図２参照）において、そのデータを参照できるように記憶手段に記憶させておく。その記憶手段は、プロセッサ装置１４に内蔵された記憶媒体であってもよいし、プロセッサ装置１４に着脱可能な記憶媒体であってもよい。また、内視鏡１２に内蔵された記憶媒体であってもよい。
【０１６１】
そして、表示画像生成部１０４において内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬを生成する際に、第３レンズ群３１６の移動量Ｘａの情報を取得すると共に、記憶手段に記憶されたデータを参照するようにし、第３レンズ群３１６の移動量Ｘａに応じて右画像ＩＲにおける右３Ｄ画像領域３６０Ｒと左画像ＩＬにおける左３Ｄ画像領域３６０Ｌとして認識する画像領域の大きさ（横幅）を変更するものとすればよい。第３レンズ群３１６の移動量Ｘａの情報の取得は、第３レンズ群３１６の移動量Ｘａを検出する位置検出手段からの情報、図１０における制御部５６４からの情報（第３レンズ群３１６を制御している位置の情報）、又は、操作部５６２から入力された指示情報（第３レンズ群３１６の位置を指示する情報）等の取得によって行うことができる。
【０１６２】
また、画像シフトのモード時において、第３レンズ群３１６の移動量Ｘａは、連続的な値に変更できるようにしてもよいし、離散的な値に変更できるようにしてもよい。また、第３レンズ群３１６の移動量Ｘａは上記のように変更できるものではなく、１つの値（固定値）のみ取り得るものとし、画像シフトのモードが選択されたときに移動量Ｘａがその固定値となる位置に第３レンズ群３１６を設定し、第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌを、その移動量Ｘａに対応する移動量Ｘｂとなる位置に設定するようにしてもよい。
【０１６３】
また、画像シフトのモード時において、第２レンズ群３１４を標準ズームでの広角端設定時（ズーム倍率が最小の時）の位置に設定し、第３レンズ群３１６を標準ズームでの広角端設定時の位置を基準位置として、その基準位置から移動量Ｘａ分だけ移動させるようにしたが、画像シフトのモード時における第２レンズ群３１４の設定位置と、第３レンズ群３１６の基準位置は、必ずしも広角端設定時の位置でなくてもよく、他のズーム倍率の設定時の位置としてもよい。
【０１６４】
以上、図６等に示した第１の実施の形態の撮影光学系６０は、ズーム部３０１の第１レンズ群３１２、第２レンズ群３１４、及び、第３レンズ群３１６を、凸型（正の屈折力）のレンズ群、凹型（負の屈折力）のレンズ群、凸型（正の屈折力）のレンズ群により構成した４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズに基づくものとしている。しかしながら、これに限らず、同様の４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズに基づく撮影光学系６０の第２の実施の形態として、ズーム部の第１レンズ群、第２レンズ群、及び、第３レンズ群を、凹型のレンズ群、凸型のレンズ群、凹型のレンズ群により構成したものであってもよい。
【０１６５】
図１１は、撮影部５０の撮影光学系６０の第２の実施の形態の構成を示したレンズ断面図である。なお、本第２の実施の形態については、ズーム部の第１レンズ群、第２レンズ群、及び、第３レンズ群が凹型か凸型かで相違する点以外は、図６に示した第１の実施の形態と同様の構成を有し、また、上述の標準ズームと画像シフトに関する駆動や制御も第１の実施の形態と同様に行われるため、説明を一部省略する。
【０１６６】
同図において、中心面５０ａよりも下側断面に標準ズーム時においてズームを広角端に設定した状態、上側断面に画像シフト時の状態が示されている。
【０１６７】
同図に示すように、撮影光学系６０は、右撮影光学系６０Ｒと左撮影光学系６０Ｌとに共用される共用部４００と、右撮影光学系６０Ｒと左撮影光学系６０Ｌとに個別に設けられる分離部４０２とから構成されている。
【０１６８】
共用部４００は、４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズを構成する第１〜第４レンズ群のうちのズーム部４０１を構成する第１レンズ群４１２、第２レンズ群４１４、及び、第３レンズ群４１６を有すると共に、第１レンズ群４１２よりも対物側となる位置に配置された前置レンズ４１０とを有している。
【０１６９】
前置レンズ４１０は、第１の実施の形態の前置レンズ３１０と同様の構成、作用を有しており、右撮影部５０Ｒの右全視野範囲ＶＦＲの中心軸となる右視軸４０４Ｒと、左撮影部５０Ｌの左全視野範囲ＶＦＬの中心軸となる左視軸３０４Ｌとがなす輻輳角を創生している。
【０１７０】
第１レンズ群４１２は、焦点系のレンズ群（フォーカスシングレンズ）であり、負の屈折力を有する凹レンズとして構成されている。この第１レンズ群４１２が前後方向に移動することによって焦点調整（フォーカシング）が行われる。なお、第１レンズ群４１２は、同図では１枚の単体レンズとして示されているが、１枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。第２レンズ群４１４、及び第３レンズ群４１６についても同様に１枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。
【０１７１】
第２レンズ群４１４は、変倍系（バリエータ）のレンズ群であり、負の屈折力を有する凹レンズとして構成されている。この第２レンズ群３１４は第２レンズ群３１４が前後方向に移動することによって撮影光学系６０Ｒ、６０Ｌの焦点距離（ズーム倍率）が変更される。標準ズームでのズーム倍率を低くした（焦点距離を短くした）広角時ほど第２レンズ群４１４が後方の位置に設定される。
【０１７２】
第３レンズ群４１６は、補正系（コンペンセータ）のレンズ群であり、正の屈折力を有する凸レンズである。この第３レンズ群４１６は第２レンズ群４１４と所定の位置関係を有して第３レンズ群４１６が移動することによって第２レンズ群４１４の移動に伴う焦点位置のずれが補正される。
【０１７３】
分離部４０２には、第１の実施の形態と同様に左右一対の右第４レンズ群４１８Ｒと左第４レンズ群４１８Ｌが配置されている。これらの第４レンズ群４１８Ｒ、４１８Ｌの各々は、同図では１枚の単体レンズとして示されているが、１枚又は複数枚の単体レンズを組み合わせて構成されたレンズ群を示す。
【０１７４】
第４レンズ群４１８Ｒ、４１８Ｌは、結像系（マスターレンズ）のレンズ群であり、正の屈折力を有した凸レンズとして構成されている。また、右第４レンズ群４１８Ｒと左第４レンズ群４１８Ｌの特性は一致している。これらの第４レンズ群３１８Ｒ、３１８Ｌによって、ズーム部４０１（第１レンズ群４１２、第２レンズ群４１４、及び第３レンズ群４１６からなるズーム光学系）により形成された虚像が実像として、各々、右撮影部５０Ｒのイメージセンサ７０Ｒの受光面７１Ｒと左撮影部５０Ｌのイメージセンサ７０Ｌの受光面７１Ｌに結像される。
【０１７５】
標準ズーム時では、図６の第１の実施の形態と同様に、同図の上側断面のように第４レンズ群４１８Ｒ、４１８Ｌが所定の基準位置に固定される。そして、第２レンズ群４１４が中心軸６０ａ方向に移動することによってズーム倍率が変更され、第２レンズ群４１４が移動することによって生じる焦点位置のずれが第３レンズ群４１６が移動することによって補正される。
【０１７６】
一方、画像シフト時では、第１の実施の形態と同様に、同図の上側断面のように第３レンズ群４１６が標準ズームでの広角端設定時の位置よりも前方の位置に設定され、第４レンズ群４１８Ｒ、４１８Ｌが基準位置よりも前方の位置に設定される。第２レンズ群４１４は広角端の位置に設定される。
【０１７７】
これによって、右視軸４０４Ｒと左視軸４０４Ｌの方向が中心軸６０ａと平行となる方向に変化して右撮影部５０Ｒの視野範囲（右全視野範囲ＶＦＲ）と左撮影部５０Ｌの視野範囲（左全視野範囲ＶＦＬ）が左右方向の互いに離間する方向にシフトする。したがって、右全視野範囲ＶＦＲと左全視野範囲ＶＦＬを合せた撮影部５０の全視野範囲ＶＦが、標準ズームでの広角端設定時よりも左右方向に拡大される。
【０１７８】
図１２は、第２の実施の形態の撮影光学系６０における画像シフト時の視野範囲を示した図であり、図１１と同様に撮影光学系６０の上側断面に画像シフト時の状態、下側断面に標準ズームでの広角端設定時の状態が示されている。
【０１７９】
同図において撮影光学系６０の下側断面に示す標準ズームでの広角端設定時の状態では、左撮影部５０Ｌ（左撮影光学系６０Ｌ）の左全視野範囲ＶＦＬは、ＶＦＬ−Ｗとなる。右撮影部５０Ｒ（右撮影光学系６０Ｒ）の右全視野範囲ＶＦＲは、図７に示したのと同様に、中心面５０ａ（中心軸６０ａ）に対して左全視野範囲ＶＦＬ―Ｗと対称となるＶＦＲ―Ｗとなる。このときの基準面ＲＰにおける撮影部５０の全視野範囲ＶＦがＶＦ−Ｗで示され、輻輳角が角度αＷで示されている。なお、標準ズーム時においてズーム倍率を変更した場合には、第１の実施の形態と同様に基準面ＲＰにおいて右全視野範囲ＶＦＲと左全視野範囲ＶＦＬが略一致した範囲でその大きさが変化する。
【０１８０】
一方、同図において撮影光学系６０の上側断面に示す画像シフト時の状態では、右撮影部５０Ｒの右全視野範囲ＶＦＲは、ＶＦＲ−Ｓとなる。左撮影部５０Ｌの左全視野範囲ＶＦＬは、中心面５０ａ（中心軸６０ａ）に対して右全視野範囲ＶＦＲ―Ｓと対称となるＶＦＬ―Ｓとなる。
【０１８１】
これによれば、標準ズーム時及び画像シフト時における撮影部５０の視野範囲の構成は図９に示した第１の実施の形態における撮影部５０の視野範囲と一致している。したがって、第１の実施の形態と同様に、画像シフト時には、右撮影部５０Ｒと左撮影部５０Ｌによって撮影される撮影部５０の全視野範囲ＶＦ（ＶＦ−Ｓ）が標準ズームでの広角端設定時の撮影部５０の全視野範囲ＶＦ−Ｗよりも左右方向に拡大される。
【０１８２】
そして、右全視野範囲ＶＦＲ−Ｓと左全視野範囲ＶＦＬ−Ｓとが重なる右３Ｄ視野範囲３ＤＲ−Ｓと左３Ｄ視野範囲３ＤＬ−Ｓ（３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬ−Ｓ）が形成され、右全視野範囲ＶＦＲ−Ｓと左全視野範囲ＶＦＬ−Ｓとが重ならない右２Ｄ視野範囲２ＤＲ−Ｓと左２Ｄ視野範囲２ＤＬ−Ｓとが形成される。
【０１８３】
したがって、第１の実施の形態と同様に、画像シフト時には、図５（Ｃ）の内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬのように３Ｄ画像と２Ｄ画像とを融合して視野範囲を左右方向に拡大した内視鏡画像を３Ｄ表示装置１８に表示することができる。
【０１８４】
以上の撮影光学系６０の第１の実施の形態及び第２の実施の形態は、いずれも４群ズーム方式の機械補正式ズームレンズを基本的構成とするものであるが、同様の構成の光学補正式ズームレンズを基本的構成として撮影光学系６０を構成することもできる。
【０１８５】
光学補正式ズームレンズを基本的構成として撮影光学系６０を構成した場合、標準ズーム時（標準ズームのモード時）では、補正系の第３レンズ群の位置を固定して、変倍系の第２レンズ群のみを移動させ、焦点位置のずれが許容できる位置に第２レンズ群を設定してズーム倍率を変更する。例えば、焦点位置のずれが生じない広角端の位置と拡大端の位置との２位置のみで第２レンズ群を設定できるものとしても良い。
【０１８６】
一方、画像シフト時には、機械補正式ズームレンズを基本的構成とする図６や図１１に示した実施の形態と同様に、第２レンズ群を広角端の位置に設定し、第３レンズ群と第４レンズ群（右第４レンズ群及び左第４レンズ群）を移動させることで、撮影部５０の全視野範囲ＶＦを標準ズームでの広角端設定時よりも左右方向に拡大することができる。
【０１８７】
以上、上記第１及び第２の実施の形態では、画像シフト時において第３レンズ群（図６の第３レンズ群３１６、図１１の第３レンズ群４１６）の全体を移動させるようにしたが、第３レンズ群を構成する光学要素の一部のみを移動させるようにしてもよい。また、上記第１及び第２の実施の形態のズーム部（図６のズーム部３０１、図１１のズーム部４０１）の構成、即ち、ズーム光学系の構成として、標準ズームのみで使用する場合（通常のズームレンズとして使用する場合）に一体として移動するレンズ群の数が３つ（第１レンズ群〜第３レンズ群）のものを示したが、ズーム部の構成はこれに限らず、本発明は、任意の数のレンズ群により構成される例えば無焦点系（アフォーカル）のズーム光学系に対して適用できる。
【０１８８】
ズーム部が任意の数のレンズ群で構成されているとした場合に、標準ズーム時には、通常のズームレンズとして使用する場合と同様に所定（１又は複数）のレンズ群を移動させてズーム倍率を変更する。
【０１８９】
画像シフト時には、ズーム部に含まれるレンズ群を所定のズーム倍率に設定した状態（例えばズーム倍率が最小となる状態）に設定すると共に、例えば、被写体光が射出されるズーム部の射出部の近傍の光学要素、即ち、ズーム部の最後段のレンズ群の全体又は一部の光学要素を、そのときの設定位置を基準位置として基準位置から所定移動量分だけ光軸方向に移動させた位置に設定する。これによって、撮影部の左右一対の右全視野範囲ＶＦＲと左全視野範囲ＶＦＬを左右方向の互いに反対向きとなる方向にシフトさせる。
【０１９０】
そして、その光学要素の移動による焦点位置のずれを上記実施の形態と同様に第４レンズ群を基準位置から所定移動量分だけ光軸方向に移動させた位置に設定することによって補正するように制御すればよい。
【０１９１】
また、上記実施の形態の撮影光学系６０では、最前部に前置レンズを備えた構成としたが、前置レンズは必ずしも必要ではない。前置レンズの代りに焦点系の第１レンズ群を移動させて基準面ＲＰに合焦させることで、前置レンズの機能を第１レンズ群が代替できる。
【０１９２】
また、上記実施の形態における内視鏡画像の表示形態では、画像シフト時において、撮影部５０により取り込んだ右画像ＩＲと左画像ＩＬとを用いて図５（Ｃ）のように３Ｄ画像と２Ｄ画像とを融合した内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬを表示するものとしたが、内視鏡画像の表示形態はこれに限らない。以下に示す内視鏡画像の表示形態に関する処理は、図２に示したプロセッサ装置１４における表示画像生成部１０４の処理によって対応することができる。
【０１９３】
例えば、図５（Ｃ）において３Ｄ画像領域３６０（３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬ）のみの画像（右画像ＩＲの右３Ｄ画像領域３６０Ｒと左画像ＩＬの左３Ｄ画像領域３６０Ｌの画像）を３Ｄ表示装置１８に３Ｄ画像のみの内視鏡画像として表示してもよい。
【０１９４】
そして、３Ｄ表示装置１８の画面において、その３Ｄ画像のみの内視鏡画像（又は３Ｄ画像と２Ｄ画像を融合した内視鏡画像）に対して、所定の操作により切り替え可能に、又は、並列して、３Ｄ画像領域３６０（３Ｄ視野範囲３ＤＲ＆３ＤＬ）の画像とその両横の右２Ｄ画像領域３６２Ｒ（右２Ｄ視野範囲２ＤＲ）の画像と左２Ｄ画像領域３６２Ｌ（左２Ｄ視野範囲２ＤＬ）の画像とを含めた全体画像（内視鏡１２の全視野範囲ＶＦの全体画像）を２Ｄ画像のみの内視鏡画像として表示してもよい。
【０１９５】
３Ｄ画像領域３６０の３Ｄ画像を２Ｄ画像として表示する形態として、右画像ＩＲの右３Ｄ画像領域３６０Ｒの画像と左画像ＩＬの左３Ｄ画像領域３６０Ｌの画像を間引き処理して解像度を低下させて３Ｄ画像として認識できないようにする（立体視不能な３Ｄ画像とする）形態や、右３Ｄ画像領域３６０Ｒの画像と左３Ｄ画像領域３６０Ｌの画像のうちのいずれか一方の画像のみを３Ｄ画像領域３６０の画像として表示する形態や、右３Ｄ画像領域３６０Ｒの画像と左３Ｄ画像領域３６０Ｌの画像とを合成、又は、融合した２Ｄ画像（合成処理した２Ｄ画像）を生成して３Ｄ画像領域３６０の画像として表示する形態などを採用することができる。右３Ｄ画像領域３６０Ｒの画像と左３Ｄ画像領域３６０Ｌの画像とを合成（融合）した２Ｄ画像として、例えば、それらの画像を重ね合わせた画像（平均した画像）を生成する形態が考えられる。
【０１９６】
なお、３Ｄ表示装置１８に２Ｄ画像を表示する場合に、右眼用表示画像と左眼用表示画像の両方に同一の２Ｄ画像を表示してもよいし、いずれか一方のみに２Ｄ画像を表示してもよい。内視鏡１２の全視野範囲ＶＦの全体画像を２Ｄ画像のみの内視鏡画像として表示する場合における右画像ＩＲの右２Ｄ画像領域３６２Ｒの２Ｄ画像と左画像ＩＬの左２Ｄ画像領域３６２Ｌの２Ｄ画像についても同様である。また図５（Ｃ）のように３Ｄ画像と２Ｄ画像とを融合した内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬを表示する場合についても同様である。また、２Ｄ画像のみの内視鏡画像は、３Ｄ画像を表示するモニタとは別の２Ｄ表示用のモニタに表示するようにしてもよい。
【０１９７】
また、図５（Ｃ）等のように３Ｄ画像と２Ｄ画像とを融合した内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬや、上記のように３Ｄ画像のみの内視鏡画像や２Ｄ画像のみの内視鏡画像を表示する場合に、それらの全体を画面内に表示するのではなく、一部の領域の画像のみを切り出して表示するようにしてもよい。例えば、画面上において内視鏡画像を表示する表示エリアの縦横比（横幅／縦幅の値とする）が、内視鏡画像よりも大きい場合、表示エリアの横幅と内視鏡画像の横幅が一致するようにし、表示エリア外となる内視鏡画像の上下の一部の領域の画像を非表示とするようにしてもよい。
【０１９８】
さらに、内視鏡１２の操作部２２やプロセッサ装置１４の操作部５６２での所定の操作によって観察者等が画面に表示する内視鏡画像を拡大、縮小できるようにしてもよく、その場合に内視鏡画像の一部が表示エリア外となる場合には、内視鏡画像の一部の領域の画像を切り出して表示エリアに表示させるようにすればよい。このとき内視鏡画像から切り出して表示エリアに表示する画像領域を操作者がスクロール操作等によって変更できるようにしてもよい。
【０１９９】
また、図５（Ｃ）等のように３Ｄ画像と２Ｄ画像とを融合した内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬを表示する場合に、３Ｄ画像領域３６０と右２Ｄ画像領域３６２Ｒとの境界領域、及び、３Ｄ画像領域３６０と左２Ｄ画像領域３６２Ｌとの境界領域において、立体認識の破綻が生じる。この破綻を低減するため、それらの境界領域の画像に間引き処理などを施し、３Ｄ画像から２Ｄ画像への急激な飛躍を軽減するようにすると好適である。
【０２００】
たとえば、図１３（Ａ）に示すよう右画像ＩＲの右３Ｄ画像領域３６０Ｒの左端側の境界領域６２０Ｒと、同図（Ｂ）に示すように左画像ＩＬの左３Ｄ画像領域３６０Ｌの右端側の境界領域６２０Ｌの画像に対して間引き処理又はぼかし処理などを施して境界領域６２０Ｒ、６２０Ｌの画像の鮮明度を低下させる処理を施して、同図（Ｃ）のように内視鏡画像ＩＲ＆ＩＬを表示する。その場合に、右画像ＩＲの境界領域６２０Ｒと左画像ＩＬの境界領域６２０Ｌの画像に対して間引き処理やぼかし処理などにより鮮明度を低下させる効果を一様に与えるようにしてもよいし、境界に近づく程（右画像ＩＲの境界領域６２０Ｒの画像に対しては左端に近づく程、左画像ＩＬの境界領域６２０Ｌの画像に対しては右端に近づく程）、間引き処理やぼかし処理などによる鮮明度を低下させる効果を徐々に強くするようにしてもよい。
【０２０１】
なお、右画像ＩＲの境界領域６２０Ｒと共に、または、その境界領域６２０Ｒの代わりに、左画像ＩＬの左３Ｄ画像領域３６０Ｌの左端側の境界領域に鮮明度を低下させる処理を施し、左画像ＩＬの境界領域６２０Ｌと共に、または、その境界領域６２０Ｌの代りに、右画像ＩＲの右３Ｄ画像領域３６０Ｒの右端側の境界領域に鮮明度を低下させる処理を施してもよい。また、本処理は、３Ｄ画像のみの内視鏡画像を表示する場合にも同様に適用することができる。
【０２０２】
また、上記実施の形態では、軟性の内視鏡１２に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、硬性の内視鏡等のように内視鏡の種類にかかわらずに適用できる。
【符号の説明】
【０２０３】
１０…立体内視鏡システム、１２…立体内視鏡（内視鏡）、１４…プロセッサ装置、１６…光源、１８…３Ｄ表示装置、２０…挿入部、２２…操作部、２４…ユニバーサルコード、３０…先端部、３０ａ…先端面、３２…湾曲部、３４…軟性部、５０…撮影部、５０Ｒ…右撮影部、５０Ｌ…左撮影部、５２…照明部、６０…撮影光学系、６０ａ…中心軸、６０Ｒ…右撮影光学系、６０Ｌ…左撮影光学系、７０Ｒ、７０Ｌ…イメージセンサ、７１Ｒ、７１Ｌ…受光面（撮像面）、８０Ｒ、８０Ｌ…アナログ信号処理部（ＡＦＥ）、８２Ｒ、８２Ｌ…送信部、１００…受信部、１０２…画像処理部、１０４…表示画像生成部、１０６…表示制御部、１５０…３Ｄ画像＆広角２Ｄ画像表示エリア、１６０…３Ｄ画像表示エリア、１７０…広角２Ｄ画像表示エリア、２００Ｒ、２００Ｌ…処理部、２０２Ｒ、２０２Ｌ…駆動部、３００、４００…共用部、３０１、４０１…ズーム部、３０２、４０２…分離部、３０４Ｒ、４０４Ｒ…右視軸、３０４Ｌ、４０４Ｌ…左視軸、３１０、４１０…前置レンズ、３１２、４１２…第１レンズ群、３１４、４１４…第２レンズ群、３１６、４１６…第３レンズ群、３１８Ｒ、４１８Ｒ…右第４レンズ群、３１８Ｌ、４１８Ｌ…左第４レンズ群、５６０…駆動部、５６２…操作部、５６４…制御部、ＲＰ…基準面、ＶＦ…全視野範囲、ＶＦＲ…右全視野範囲、ＶＦＬ…左全視野範囲、３ＤＲ…右３Ｄ視野範囲、３ＤＬ…左３Ｄ視野範囲、３ＤＲ＆３ＤＬ…３Ｄ視野範囲、２ＤＲ…右２Ｄ視野範囲、２ＤＬ…左２Ｄ視野範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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