(57)【要約】【課題】同一被写体を可視光と赤外光によって同時に撮影できるようにした可視光・赤外光撮影光学系において、赤外光領域の被写体光を複数の波長領域の被写体光に分解し、各波長領域の被写体光によって結像された被写体像を別々の撮像素子により撮像することによって、赤外光用カメラでの赤外映像の撮影に使用する赤外光の波長を簡易に変更できるようにすると共に、所望の波長以外の赤外光の影響を受けない赤外映像を得ることができる可視光・赤外光撮影光学系を提供する。【解決手段】本発明の撮影光学系は、可視光領域の被写体光が光分離プリズムＰ１を透過して可視光用カメラ１０の撮像素子３２に被写体像を結像させる。赤外光領域の被写体光は、光分離プリズムＰ１で反射し、赤外光用カメラ２０の光学系に入射する。赤外光用カメラ２０の光学系には、光分解プリズムＰ２が配置され、これによって、赤外光が３つの異なる波長領域の被写体光に分解され、各被写体光は、３つの撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに入射する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系に入射した被写体光のうち可視光領域の被写体光と赤外光領域の被写体光とに分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離される可視光領域の被写体光により可視光用の撮像手段の撮像面に被写体像を結像させる可視光用光学系と、前記色分離光学系により分離される赤外光領域の被写体光により赤外光用の撮像手段の撮像面に被写体像を結像させる赤外光用光学系とを備えた可視光・赤外光撮影光学系において、
前記赤外光用光学系は、赤外光領域の被写体光を複数の異なる波長領域の被写体光に分解する色分解光学系を備え、前記赤外光用の撮像手段は、前記色分解光学系により分解された各波長領域の被写体光ごとに各被写体光により結像される被写体像を撮像する複数の撮像素子を備えたことを特徴とする可視光・赤外光撮影光学系。
【請求項２】
前記複数の撮像素子の各撮像面は、各撮像素子の撮像面に被写体像を結像させる被写体光の波長に応じた結像位置に配置されることを特徴とする請求項１の可視光・赤外光撮影光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可視光・赤外光撮影光学系に係り、特に可視光と赤外光により同時に同一被写体を撮影することを可能にした可視光・赤外光撮影光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２には放送用又は業務用のテレビカメラに使用されるレンズ装置において同一被写体に対する可視光と赤外光での撮影を行うレンズシステムが提案されている。これによれば、撮影レンズに入射した被写体光が色分離プリズムによって可視光領域の被写体光と、赤外光領域の被写体光とに分離され、各々の被写体光による像が可視光用撮像素子と赤外光用撮像素子に結像されるようになっている。また、特許文献１によれば、赤外光領域の被写体光の結像位置を補正するための補正レンズを備えており、その補正レンズの位置を調整することによって赤外光の軸上色収差が補正されるようになっている。
【０００３】
また、実写映像とコンピュータで作成された映像とを合成する場合などに適用される映像合成の手法として、撮影映像のうち特定の色の領域の映像を他の映像で置き換えるクロマキーという手法が一般的に用いられている。例えば放送用の番組制作等においてこのクロマキー手法を用いた映像合成を行う場合、映像として取り込みたい出演者等の被写体（主要被写体）の背景部分に青や緑一色のスクリーンが配置される。そして、撮影映像のうちスクリーンの画像領域が色で判別されて主要被写体の領域と背景領域とを区別するキー信号が生成される。合成映像は、そのキー信号を利用して背景領域の映像をコンピュータ等で作成された別の映像で置き換えることによって生成される。
【０００４】
一方、このようなクロマキー手法では、スクリーンを一定の範囲の明度・彩度・色相とする必要があるため、主要被写体に対する照明設定の自由度が拘束される。また、主要被写体の衣装やアクセサリ等も背景のスクリーンと同色のものを使用することができないという制約があるなどの問題があった。
【０００５】
そこで、このような問題を解決する映像合成の手法として、赤外光用カメラにより撮影された赤外映像を用いてキー信号を生成する手法が提案されている。これによれば、入射した光を光源方向へ強く反射する性質を有する再帰性反射材で構成されたスクリーンが主要被写体の背景部分に配置される。そして、赤外光用カメラ側から主要被写体に向けて赤外光が照射され、赤外光による映像が赤外光用カメラで撮影される。このとき、主要被写体の表面では赤外光が拡散され、背景のスクリーンでは赤外光が光源方向に強く反射されるため、主要被写体が暗く、背景部分が明るい赤外映像が得られる。この明るさの違い（コントラスト）を検出することよって、主要被写体の領域と背景領域とを区別するキー信号が生成される。赤外光用カメラは、例えば特許文献１のようなレンズ装置に装着することによって可視光のカラー映像を撮影するカメラ（可視光用カメラ）と同一画角及び同一被写体距離となる赤外映像を撮影するように配置されるため、赤外光用カメラの赤外映像によりキー信号が生成されると、そのキー信号により、可視光用カメラで撮影されたカラー映像の主要被写体の領域と背景領域とが適切に区別される。これによって、可視光用カメラで撮影されたカラー映像の背景領域の映像のみを他の映像で置き換えることが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−４１８１号公報
【特許文献２】特開２００４−４５２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように赤外光用カメラの赤外映像を使用した映像合成の手法においてもいくつかの課題がある。即ち、主要被写体を複数台の可視光用カメラで撮影して、各可視光用カメラの撮影映像に対して映像合成を行う場合、各可視光用カメラに対してキー信号を生成するための赤外光用カメラが配置され、それらの赤外光用カメラの近傍に主要被写体に向けて赤外光を照射する照明光源が配置される。このとき、各照明光源から照射される赤外光によって、主要被写体における赤外光の反射光量が増大し、背景部分のスクリーンで反射する赤外光の反射光量との差が少なくなる。そのため、赤外光用カメラで撮影された映像において主要被写体と背景領域とのコントラストが不十分となり、適切なキー信号が生成できないという問題がある。
【０００７】
また、可視光用カメラの撮影映像に対して照明となる光の中にも撮影環境によって赤外光が含まれる場合があり、その赤外光の影響により赤外光用カメラの赤外映像における主要被写体の領域と背景領域とのコントラストが不十分となり、キー信号を適切に生成できない状況が生じる可能性がある。
【０００８】
そこで、赤外光用カメラでの赤外映像の撮影に使用する赤外光の波長を変更できるようにし、他の赤外光用カメラで使用している赤外光の波長と重複しないようにすること、または、好適な赤外映像が得られる波長にすることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、引用文献１、２のような従来のレンズシステムでは、照明光源から出射する赤外光の波長を変更することによって赤外映像の撮影に使用する赤外光の波長を変更することはできるが、その波長以外の赤外光の影響を除去することができない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、赤外光用カメラでの赤外映像の撮影に使用する赤外光の波長を簡易に変更できるようにすると共に、所望の波長以外の赤外光の影響を受けない赤外映像を得ることができる可視光・赤外光撮影光学系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】
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の可視光・赤外光撮影光学系によれば、撮影光学系に入射した被写体光のうち可視光領域の被写体光と赤外光領域の被写体光とに分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離される可視光領域の被写体光により可視光用の撮像手段の撮像面に被写体像を結像させる可視光用光学系と、前記色分離光学系により分離される赤外光領域の被写体光により赤外光用の撮像手段の撮像面に被写体像を結像させる赤外光用光学系とを備えた可視光・赤外光撮影光学系において、前記赤外光用光学系は、赤外光領域の被写体光を複数の異なる波長領域の被写体光に分解する色分解光学系を備え、前記赤外光用の撮像手段は、前記色分解光学系により分解された各波長領域の被写体光ごとに各被写体光により結像される被写体像を撮像する複数の撮像素子を備えたことを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、色分解光学系により被写体からの赤外光領域の被写体光が複数の異なる波長領域の被写体光に分解され、各々の波長領域の被写体光による被写体像が別々の撮像素子により撮像される。従って、各撮像素子により得られる赤外映像のうち有効とする赤外映像を変更すれば、赤外映像の撮影に使用する赤外光の波長を変更できる。この変更において物理的な動作が不要であるため迅速且つ簡易に最適な波長に変更することができる。また、各撮像素子には、決まった波長領域の赤外光のみしか入射しないため、所望の波長領域の赤外光を撮影に使用する場合に、他の波長領域の赤外光の影響を受けない。
【００１３】
請求項２に記載の可視光・赤外光撮影光学系は、請求項１に記載の発明において、前記複数の撮像素子の各撮像面は、各撮像素子の撮像面に被写体像を結像させる被写体光の波
長に応じた結像位置に配置されることを特徴としている。
【００１４】
本発明は、波長領域が異なると、軸上色収差によって結像する位置が異なるため、波長領域が異なる被写体光により結像される被写体像を撮像する各撮像素子の撮像面の位置も軸上色収差を考慮した位置に配置するものとしている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る可視光・赤外光撮影光学系によれば、赤外光用カメラでの赤外映像の撮影に使用する赤外光の波長を簡易に変更できると共に、所望の波長以外の赤外光の影響を受けない赤外映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下添付図面に従って本発明に係る可視光・赤外光撮影光学系を実施するための最良の形態について詳述する。
【００１７】
図１は、本発明に係る撮影光学系を使用した撮影システムの一実施の形態を示した全体構成図である。同図における撮影システムは、テレビ放送用の番組制作等において、例えば出演者等の主要被写体の映像と、その背景部分の映像としてコンピュータなどで作成した映像とを合成した合成映像を作成する場合の主要被写体を撮影する撮影システムを示している。
【００１８】
同図において本発明に係る撮影光学系が使用されたテレビカメラ１０の前方には、主要被写体となる人物１がおり、その背後には、入射した光を光源方向へ強く反射する性質を有する再帰性反射材で構成されたスクリーン２が配置されている。
【００１９】
人物１の前側上方には可視光での通常の撮影に使用される照明光源１２が設置されており、その照明光源１２からは可視光の波長領域（可視光領域）の照明光が被写体に向けて出射される。また、テレビカメラ１０の近傍には赤外光での撮影に使用される照明光源１４、１４が配置されており、その照明光源１４、１４からは赤外光の波長領域（赤外光領域）の照明光が被写体に向けて出射される。
【００２０】
テレビカメラ１０は、撮影レンズ１６と、可視光による被写体像を撮像する可視光用カメラ（本体）１８と、赤外光による被写体像を撮像する赤外光用カメラ（本体）２０等から構成されている。照明光源１２、１４、１４から人物１やスクリーン２に照射された可視光や赤外光は、人物１やスクリーン２の表面で拡散又は反射して撮影レンズ１６の鏡胴内の光学系に入射する。詳細は後述するが、撮影レンズ１６の光学系には、色分離プリズムＰ１が配置されており、撮影レンズ１６の光学系に入射した被写体光は、その色分離プリズムＰ１によって約７００ｎｍよりも短波長側にある可視光領域の被写体光と、約７００ｎｍ〜約１０００ｎｍの赤外光領域の被写体光に分離される。可視光領域の被写体光は、色分離プリズムＰ１を透過して可視光用カメラ１８に入射し、可視光用カメラ１８の撮像素子の撮像面に被写体像を結像させる。これによって、可視光による被写体の撮影映像（カラー映像）が可視光用カメラ１８により所定形式の映像信号として生成される。
【００２１】
一方、赤外光領域の被写体光は、色分離プリズムＰ１の反射面で反射し、進行方向を略直角方向に替えて赤外光用カメラ２０に入射し、赤外光用カメラ２０の撮像素子の撮像面に被写体像を結像させる。これによって、赤外光による被写体の撮影映像（赤外映像）が赤外光用カメラ２０で所定形式の映像信号として生成される。
【００２２】
尚、可視光用カメラ１８と赤外光用カメラ２０とは共役の位置関係にあり、可視光用カメラ１８で撮影されるカラー映像の画角及びピントが合う被写体までの距離（被写体距離
）と、赤外光用カメラ２０で撮影される赤外映像の画角及び被写体距離とが略一致するように撮影レンズ１６の光学系や可視光用カメラ１８及び赤外光用カメラ２０内の光学系が設計されている。
【００２３】
図示しない映像編集装置において、可視光用カメラ１８で生成された撮影映像の映像信号と、赤外光用カメラ２０で生成された赤外映像の映像信号とが取り込まれる。そして、赤外光用カメラ２０から取り込まれた赤外映像のコントラストに基づいて主要被写体となる人物１の領域と背景となるスクリーン２の領域とを区別するキー信号が生成される。スクリーン２の表面では再帰性反射材によって照明光源１４、１４からの赤外光が強い反射強度でその照明光源１４、１４の方向に反射し、照明光源１４、１４の近傍に配置されたテレビカメラ１０の撮影レンズ１６に入射する。これに対して、再帰性反射材等の特別な光学処理が施されていない主要被写体となる人物１の表面では照明光源１４、１４からの赤外光が拡散し、人物１の表面で反射して撮影レンズ１６に入射する赤外光の強度は強くない。従って、赤外光用カメラ２０から得られた赤外映像において人物１の領域とスクリーン２の領域との境界でのコントラストが高くなるため、赤外映像のコントラストの高い部分を検出することによってキー信号を生成することができる。
【００２４】
キー信号が生成されると、そのキー信号に基づいて可視光用カメラ１８から取り込まれた撮影映像の背景となるスクリーン２の領域の映像が、コンピュータ等で事前に作成された他の背景映像に置き換えられ、可視光用カメラ１８で撮影された主要被写体の人物１の映像と、コンピュータ等で事前に作成された背景映像とを合成した合成映像の映像信号が生成される。
【００２５】
図２は、上記テレビカメラ１０における撮影光学系の構成を示した構成図である。同図に示すように撮影光学系は、撮影レンズ１６の鏡胴内に配置された光学系と、鏡胴に着脱可能に装着される可視光用カメラ１８の内部に配置された光学系と、鏡胴に着脱可能に装着される赤外光用カメラ２０の内部に配置された光学系とから構成されている。これらの光学系により構成された撮影用光学系において、可視光領域の被写体光が通過する可視光用光路と、赤外光領域の被写体光が通過する赤外光用光路とが形成されている。
【００２６】
まず、可視光用光路を構成する光学系（以下、可視光用光学系という）の構成要素について説明すると、可視光用光学系の構成要素として、撮影レンズ１６の光学系には、光軸Ｏに沿って対物側から順にフォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズームレンズ（群）ＺＬ、絞り（絞り機構）Ｉが配置されると共に、リレー光学系を構成する前側リレーレンズ（群）ＲＡ及び後側リレーレンズ（群）ＲＢが配置されている。そして、前側リレーレンズＲＡと後側リレーレンズＲＢの間に色分離プリズムＰ１が配置されている。後側リレーレンズＲＢの後段には、可視光用カメラ１８の光学系が配置され、その光学系には、詳細な構成を省略した色分解光学系３０と可視光用の撮像素子（例えばＣＣＤ）３２が配置されている。
【００２７】
フォーカスレンズＦＬは、図示しないモータ又は手動力によって光軸Ｏ方向に前後動するようになっており、このフォーカスレンズＦＬの位置を変化させることによって可視光用光学系のフォーカス調整が行われる。即ち、フォーカスレンズＦＬの位置が変化すると、可視光領域の被写体光に対する可視光用光学系の結像作用により、可視光用の撮像素子３２の撮像面に対してピントが合う被写体位置（撮像面と共役の物体面）までの距離（被写体距離）が変化する。
【００２８】
ズームレンズＺＬは、図示しないモータ又は手動力によって光軸Ｏ方向に前後動するようになっており、このズームレンズＺＬの位置を変化させることによって可視光用光学系のズーム調整（焦点距離の調整）が行われる。即ち、ズームレンズＺＬの位置が変化する
と、可視光用の撮像素子３２によって撮像される映像の画角の大きさが変化する。
【００２９】
絞りＩは、図示しないモータ又は手動力によって開閉動作するようになっており、絞りＩの開口量を変化させることによって可視光用光学系の絞り調整（像の明るさ調整）が行われる。
【００３０】
前側リレーレンズＲＡ及び後側リレーレンズＲＢから成るリレー光学系は、可視光領域の被写体光を最終的に撮像素子３２の撮像面に結像させる。
【００３１】
色分離プリズムＰ１は、入射した被写体光をミラー面ＰＭで可視光領域の被写体光と赤外光領域の被写体光とに分光し、可視光領域の被写体光を透過させると共に、赤外光領域の被写体光を反射させる。例えば約７００ｎｍの波長を境にしてそれより短波長側にある可視光領域の被写体光は約９０パーセント前後の透過率で色分離プリズムＰ１を透過し、約７００ｎｍより長波長側にある赤外光領域の被写体光は約９０パーセントを超える反射率で色分離プリズムＰ１で反射する。従って、可視光領域の被写体光は光軸Ｏ方向にそのまま進行し、赤外光領域の被写体光は光軸Ｏに対してほぼ直角をなす光軸Ｏ´方向に進行する。尚、色分離プリズムＰ１の代わりにダイクロイックミラー等を用いて撮影レンズ１６に入射した被写体光を可視光撮影用の被写体光と赤外光撮影用の被写体光とに分離するようにしてもよい。
【００３２】
可視光用カメラ１８の色分解光学系３０は、例えば色分解プリズムであり、これにより、入射した可視光領域の被写体光がＲ、Ｇ、Ｂの各色の波長領域の被写体光に分解される。
【００３３】
可視光用カメラ１８の撮像素子３２は、図面上では１つの撮像素子を示しているが、実際には、色分解光学系３０によって分解される各色の波長領域の被写体光ごとに対応して設けられており、上記のように色分解光学系３０に入射した被写体光がＲ、Ｇ、Ｂの波長領域の被写体光に分解される場合、各被写体光が入射する位置にＲ、Ｇ、Ｂ用の３つの撮像素子が設けられている。
【００３４】
以上の如く構成された可視光用光学系によれば、撮影レンズ１６の光学系に入射した被写体光のうち、可視光領域の被写体光はフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、絞りＩ、前側リレーレンズＲＡ、色分離プリズムＰ１、後側リレーレンズＲＢ、色分解光学系３０を順に通過して可視光用の撮像素子３２の撮像面に被写体像を結像させる。撮像素子３２の撮像面に結像された被写体像は、撮像素子３２によって電気信号に変換された後、可視光用カメラ１８に搭載された信号処理回路によって各種信号処理が施され、被写体像のカラー映像を示す所定形式の映像信号が可視光用カメラ１８によって生成される。
【００３５】
続いて、赤外光用光路を構成する光学系（以下、赤外光用光学系という）の構成要素について説明すると、赤外光用光学系の構成要素として、撮影レンズ１６の光学系における上記フォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、絞りＩ、前側リレーレンズＲＡ、色分離プリズムＰ１が可視光用光路と共通に使用される。色分離プリズムＰ１から後段においては、赤外光用光学系の構成要素として、光軸Ｏに対してほぼ直交する方向に分岐された光軸Ｏ´に沿ってリレーレンズ（群）ＲＣ、全反射ミラー３４が配置されている。全反射ミラー３４の後段には、赤外光用カメラ２０の光学系が配置され、その光学系には色分解プリズムＰ２と３つの撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃが配置されている。
【００３６】
赤外光用光学系においてもフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬの位置が変化すると、可視光用光学系と同じように被写体距離と画角（焦点距離）が変化し、絞りＩの開口量が変化すると、可視光用光学系と同じように像の明るさが変化する。
【００３７】
色分離プリズムＰ１は、上記のように入射した被写体光のうち赤外光領域の被写体光のみをミラー面ＰＭで反射させ、赤外光領域の被写体光を光軸Ｏ′方向に進行させる。
【００３８】
リレーレンズＲＣは、可視光用光学系の後側リレーレンズＲＢと同様に赤外光領域の被写体光に対して作用し、前側リレーレンズＲＡとリレーレンズＲＣとにより赤外光領域の被写体光に対するリレー光学系を構成している。これによって、赤外光領域の被写体光が最終的に撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの撮像面に結像する。
【００３９】
全反射ミラー３４は、入射した赤外光領域の被写体光を全反射させ、被写体光の進行する向きを略９０度変化させる。ただし、全反射ミラー３４は必ずしも設けなくてもよい。
【００４０】
赤外光用カメラ２０の色分解プリズムＰ２は、入射した赤外光領域の被写体光を３つの波長領域の被写体光に分解するもので、第１プリズムＮ１、第２プリズムＮ２、第３プリズムＮ３から構成されている。そして、第１プリズムＮ１と第２プリズムＮ２の境界面と、第２プリズムＮ２と第３プリズムＮ３の境界面には、それぞれ特定の波長領域の光のみを全反射させるダイクロイック膜Ｄ１、Ｄ２が形成されている。
【００４１】
第１プリズムＮ１に入射した赤外光領域の被写体光は、まず、第１プリズムＮ１と第２プリズムＮ２の境界面におけるダイクロイック膜Ｄ１により、その波長領域のうちの一部の波長領域の被写体光のみが反射され、その反射した被写体光が第１プリズムＮ１の出射面Ｏ１から出射される。例えば、波長７５０ｎｍを中心とする波長領域の被写体光がダイクロイック膜Ｄ１で反射し、第１プリズムＮ１の出射面Ｏ１から出射される。
【００４２】
ダイクロイック膜Ｄ１を透過した波長領域の被写体光は続いて、第２プリズムＮ２と第３プリズムＮ３の境界面におけるダイクロイック膜Ｄ２により、その波長領域のうちの一部の波長領域の被写体光のみが反射される。その反射された被写体光は、第２プリズムＮ２の出射面Ｏ２から出射される。
【００４３】
例えば、波長８５０ｎｍを中心とする波長領域の被写体光がダイクロイック膜Ｄ２で反射し、第２プリズムＮ２の出射面Ｏ２から出射される。
【００４４】
ダイクロイック膜Ｄ２を透過した波長領域の被写体光は、第３プリズムＮ３の出射面Ｏ３から出射される。尚、この出射面Ｏ３から出射される被写体光の波長領域は、色分離プリズムＰ１によって反射した被写体光のうち、ダイクロイック膜Ｄ１、Ｄ２を透過した被写体光の波長領域であり、例えば波長９５０ｎｍを中心とする波長領域の被写体光が第３プリズムＮ３の出射面Ｏ３から出射される。
【００４５】
これによって、色分解プリズムＰ２に入射した赤外光領域の被写体光は、３つの波長領域（上述のように例えば７５０、８５０、９５０ｎｍ）の被写体光に分解される。
【００４６】
撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃは、色分解プリズムＰ２によって分解された各波長領域の被写体光ごとに対応して設けられており、それぞれ第１プリズムＮ１、第２プリズムＮ２、第３プリズムＮ３の出射面Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３に対向する位置に設けられている。
【００４７】
以上の如く構成された赤外光用光学系によれば、撮影レンズ１６の光学系に入射した被写体光のうち、赤外光領域の被写体光はフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、絞りＩ、前側リレーレンズＲＡを順に通過して色分離プリズムＰ１に入射し、色分離プリズムＰ１で反射する。そして、光軸Ｏ′上のリレーレンズＲＣを通過し、全反射ミラー３４で反射した後、色分解プリズムＰ２に入射する。色分解プリズムＰ２に入射した被写体光は、赤外光領域における３つの波長領域（例えば、中心波長７５０ｎｍ、８５０ｎｍ、９５０ｎｍ）の被写体光に分解され、各波長領域の被写体光は、各々の波長領域に対応して設けられた赤外光用の撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの撮像面に被写体像を結像させる。各撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに結像された被写体像は、電気信号に変換された後、赤外光用カメラ２０に搭載された信号処理回路によって各種信号処理が施され、被写体像の赤外映像を示す映像信号が赤外光用カメラ２０によって生成される。
【００４８】
尚、可視光用カメラ１８の撮像素子３２によって撮影される映像の画角（焦点距離）及び被写体距離と、赤外光用カメラ２０の撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃによって撮影される各映像の画角及び被写体距離とは略一致するように光学系が設計されている。
【００４９】
ここで、上記映像編集装置において、赤外映像からキー信号を生成する場合に、赤外映像は所定の波長領域の被写体光により得られた１つの赤外映像のみで十分であるため、撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃのうち、ユーザが指定したいずれか１つの撮像素子のみを有効に撮像動作させて、その撮像素子で撮像された赤外映像の映像信号のみを赤外光用カメラ２０で生成するようにしてもよい。または、全ての撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを有効に撮像動作させてそれらの撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃで撮像された赤外映像の映像信号を赤外光用カメラ２０で生成し、映像編集装置においてユーザが指定した赤外映像のみを選択してキー信号を生成するようにしてもよい。
【００５０】
また、各撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに入射する被写体光は波長領域が異なるため軸上色収差によって、同一被写体に対する結像位置が異なる。例えば、赤外用光学系において図３のように各波長に対する軸上色収差が生じるものとする。このとき、約５５０ｎｍ波長（緑色）の被写体光の結像位置に対して、波長が長くなるほど、各波長の被写体光の結像位置までの距離が長くなる。例えば、上記のように赤外光領域の被写体光を色分解プリズムＰ２によって中心波長７５０ｎｍ、８５０ｎｍ、９５０ｎｍの波長領域の被写体光に分割した場合、約５５０ｎｍの波長領域の被写体光が結像される結像位置よりも、各撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの各撮像面をそれぞれ距離ａ、ｂ、ｃだけ遠くした位置に配置する。これによって、どの撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃにおいても可視光用の撮像素子３２と同一被写体にピントがあった映像が得られる。
【００５１】
以上のように本発明に係る可視光・赤外光撮影光学系によれば、物理的な切替動作を行うことなく、赤外光領域における３つの波長領域の赤外光によって赤外映像を得ることができるため、撮影状況に応じて撮影に使用する赤外光の波長領域を迅速且つ簡易に変更することができる。また、単に照明光源１４、１４から出射する照明光の波長を変更することによって撮影に使用する波長領域を変更する場合となり、上記実施の形態の撮影システムにおいて各波長領域の赤外光によって撮影された赤外映像は、他の波長領域の赤外光の影響を受けない。従って、上記撮影システムにおけるテレビカメラ１０を複数台用いて撮影を行う場合に、各テレビカメラにおいて赤外映像の撮影に使用する赤外光の波長領域を異なるようにすれば、他のテレビカメラの照明光として使用される赤外光の影響を除去することができる。
【００５２】
また、可視光と赤外光を同時に撮影する点以外に、赤外光を多波長に分離したそれぞれを同時に撮影することができる。この場合には、赤外線を含む照明下の被写体、あるいはそのものが赤外線を放射する被写体を撮影対象としているならば、本発明の光学系により取得可能なカラー画像、赤外域の複数波長の画像は、コンピュータ・ビジョンをはじめとする画像解析処理を行う上で有益な情報となる。例えば、次のような使用例が考えられる。画像認識技術として撮影画像から特定の被写体を検索する場合、一般的な手法として、予め探索したい被写体の特徴を学習させ、これをよりどころに最も特徴の似通った領域をその被写体とする手法が知られている。しかしながら、この手法では、実際の撮影画像は撮影時に含まれるノイズや撮影条件が異なるために生じる画像上の歪み、他の被写体による影、照明条件などにより予め学習させた情報と完全に一致することはない。そのため、誤認識を生じる場合がある。
【００５３】
そこで、図１、図２に示したテレビカメラ１０を使用すると共に、撮影方向の壁や机などの認識したい被写体に赤外線のＬＥＤ（赤外ＬＥＤ）を埋め込んでおく。これによれば、テレビカメラ１０の赤外光用カメラ２０により撮影される赤外映像において、赤外ＬＥＤが輝点として撮影されるため、簡易な画像処理で容易に対象被写体を認識することが可能となる。赤外ＬＥＤは極めて小さい発光素子である上に、可視光は発しないため可視光用カメラ１８により撮影されるカラー映像上では目立たない。
【００５４】
また、被写体に埋め込む赤外ＬＥＤを３つ以上とし、撮影・コンピュータビジョン手法により解析することで、赤外ＬＥＤに対するテレビカメラ１０の相対的な移動（位置）・回転量を算出することも可能となる。各赤外ＬＥＤの識別には固有の赤外波長、あるいはそれらの組み合わせで表現可能である。例えば、図４に示すような被写体をテレビカメラ１０で撮影する場合に、テーブルの上に３つの赤外ＬＥＤ１００、１０２、１０４を設置しておく。このとき例えば、赤外ＬＥＤ１００には、７５０ｍｍの波長の赤外光を発光するもの、赤外ＬＥＤ１０２には、８５０ｍｍの波長の赤外光を発光するもの、赤外ＬＥＤ１０４には、７５０ｍｍと８５０ｍｍの波長を合わせた赤外光を発光するものを使用する。
【００５５】
これによって、テレビカメラ１０の赤外光用カメラ２０において、７５０ｍｍの波長領域用の撮像素子３６Ａと、８５０ｍｍの波長領域用の撮像素子３６Ｂにより撮影される赤外映像には、赤外ＬＥＤ１００、１０２、１０４が輝点として映る。これを利用することで、バーチャルリアリティあるいはオーギュメンテッドリアリティの分野あるいはテレビ番組制作で行われている実写とＣＧ（コンピュータグラフィックス）のカメラワークの一致した合成を実現できる。
【００５６】
例えば、図４においてテレビカメラ１０の赤外光用カメラ２０において撮像素子３６Ａと撮像素子３６Ｂにより撮影された赤外映像を映像処理装置に取り込み、画像処理を施す。これによって、赤外映像上での赤外ＬＥＤ１００、１０２、１０４の位置を検出し、それらの位置関係に基づいてテレビカメラ１０の位置や回転に関する情報を取得する。そして、その情報に基づき、テレビカメラ１０と一致したカメラワークで撮影されるＣＧを描画する。一方、テレビカメラ１０の可視光用カメラ１８で撮影されたカラー映像を映像処理装置に取り込み、そのカラー映像とＣＧの映像とを合成する。これによって、実写とＣＧのカメラワークの一致した合成映像が得られる。
【００５７】
尚、上記実施の形態では、色分解プリズムＰ２によって赤外光領域の被写体光を３つの波長領域の被写体光に分解したが、３つでなくても２つ又は４以上の波長領域の被写体光
に分解するようにしてもよい。また色分解プリズムＰ２の換わりにダイクロイックミラー等の他の手段により赤外光領域の被写体光を複数の波長領域の被写体光に分解できるようにしてもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態において、赤外光用カメラ２０の光学系（色分解プリズムＰ２及び撮像素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ）の全体又は一部は撮影レンズ１６の光学系として撮影レンズ１６の鏡胴内に組み込まれていてもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態において、図１の赤外光の照明光源１４、１４は、撮影に使用する波長領域のみの赤外光を照射させるようにしてもよいし、赤外光用カメラ２０で使用可能な波長領域全域を含む赤外光を照射させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明に係る撮影光学系を使用した撮影システムの一実施の形態を示した全体構成図である。
【図２】図２は、図１のテレビカメラにおける撮影光学系の構成を示した構成図である。
【図３】図３は、軸上色収差の一例を示した図である。
【図４】図４は、図１のテレビカメラを使用した撮影の説明に使用した説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…人物（主要被写体）、２…スクリーン、１０…テレビカメラ、１２、１４…照明光源、１６…撮影レンズ、１８…可視光用カメラ、２０…赤外光用カメラ、３２、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ…撮像素子、Ｐ１…色分離プリズム、Ｐ２…色分解プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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