JP2010252027A - Video camera with turntable - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば撮像素子にCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを使用したビデオカメラとビデオカメラを回転させる回転台とを制御して歪みのない映像信号を出力する回転台付きビデオカメラに関するものである。 The present invention relates to a video camera with a turntable that outputs a video signal without distortion by controlling, for example, a video camera using a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor as an image sensor and a turntable for rotating the video camera. It is.
CMOSイメージセンサを用いたビデオカメラは、一般的に、高照度の明るい被写体に対してシャッタ速度を高速にして受光量を減らすことで輝度を下げ、低照度の被写体に対してシャッタ速度を低速にして受光量を増やすことで輝度を上げ、常時、視認性の高い映像を出力するように動作している。 In general, a video camera using a CMOS image sensor reduces brightness by reducing the amount of light received by increasing the shutter speed for a bright subject with high illuminance, and lowering the shutter speed for a subject with low illuminance. By increasing the amount of received light, the brightness is increased, and the operation is always performed to output a video with high visibility.
しかし、CMOSイメージセンサのシャッタ速度により、移動する撮像対象の歪み量が変化する。CMOSイメージセンサは、一般的にライン露光(ローリングシャッタ)を採用しているため、シャッタ速度が低速であるほど時間軸方向のずれが大きくなり、出力画像の歪みが大きくなる。 However, the amount of distortion of the moving imaging object changes depending on the shutter speed of the CMOS image sensor. Since a CMOS image sensor generally employs line exposure (rolling shutter), the lower the shutter speed, the greater the shift in the time axis direction and the greater the distortion of the output image.
特許文献1には、撮像素子としてCMOSイメージセンサを用いたビデオカメラにおいて、パン、チルトなど撮像方向を上下左右に移動させて撮影する際、画像の移動方向における倍率(例えば、水平方向に移動する被写体に対しては、画像の撮像素子水平方向における倍率)を変更することで画像の歪みを補正する技術が開示されている。 In Patent Document 1, in a video camera using a CMOS image sensor as an image pickup device, when shooting is performed by moving the image pickup direction up and down, left and right, such as pan and tilt, the magnification in the moving direction of the image (for example, moving in the horizontal direction). For a subject, a technique for correcting image distortion by changing the magnification of the image in the horizontal direction of the image sensor is disclosed.
しかしながら、特許文献1をはじめとする従来の技術は、撮像時に発生してしまった水平方向の映像歪みに対して、画像の切り出し倍率を変更することで映像を補正するものであるため、被写体の移動速度と露光時間に比例して画像の歪み量や残像が大きくなるという課題があった。例えば、水平方向に被写体が移動する場合には被写体が斜めに歪み、移動方向の後方に露光時間に比例した残像が多くなる現象が発生していた。 However, since the conventional techniques including Patent Document 1 correct the video by changing the image cut-out magnification with respect to the horizontal video distortion that has occurred at the time of imaging, There has been a problem that an image distortion amount and an afterimage increase in proportion to the moving speed and the exposure time. For example, when the subject moves in the horizontal direction, the subject is distorted obliquely, and a phenomenon in which an afterimage proportional to the exposure time increases behind the moving direction has occurred.
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、映像歪みや残像の発生を抑制する回転台付きビデオカメラを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a video camera with a turntable that suppresses the occurrence of image distortion and afterimages.
この発明に係る回転台付きビデオカメラは、ビデオカメラを回転可能に支持する回転台を備えた回転台付きビデオカメラにおいて、ビデオカメラは、映像対象の照度に応じて、映像取り込み時のシャッタ時間を変化させることで輝度を制御し、映像取り込み時のシャッタ時間を出力する撮像部と、回転方向と回転速度を外部より入力して回転台に指示するとともに、撮像部から取得したシャッタ時間に応じて回転台の回転速度を制御する制御部とを備えたものである。 The video camera with a turntable according to the present invention is a video camera with a turntable provided with a turntable for rotatably supporting the video camera. The video camera has a shutter time at the time of capturing an image according to the illuminance of the image target. An image pickup unit that controls brightness by changing and outputs a shutter time at the time of video capture, and inputs a rotation direction and a rotation speed from the outside to instruct the turntable, and according to the shutter time acquired from the image pickup unit And a control unit for controlling the rotation speed of the turntable.
この発明に係る回転台付きビデオカメラによれば、制御部が、撮像部のシャッタ時間を取得し、取得したシャッタ時間と回転台の回転速度との相関に基づいて回転台の回転速度を制御するように構成したので、映像歪みや残像の発生しない回転速度で回転台を回転させることができる。その結果、視認性の高い映像を出力することができる。 According to the video camera with a turntable according to the present invention, the control unit acquires the shutter time of the imaging unit, and controls the rotation speed of the turntable based on the correlation between the acquired shutter time and the rotation speed of the turntable. With this configuration, the turntable can be rotated at a rotation speed that does not cause image distortion or afterimage. As a result, an image with high visibility can be output.
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1の回転台付きビデオカメラの機能的な構成を示すブロック図である。
回転台付きビデオカメラは、図1に示すように、ビデオカメラ20、回転台30から構成されており、ビデオカメラ20を回転台30が回転可能に支持しているものである。ビデオカメラ20は、制御部21、CMOSイメージセンサ(撮像部)23、信号処理部25及び図示しないレンズ等から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a video camera with a turntable according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the video camera with a turntable includes a
制御部21は、例えばCPUであり、操作者から、図示しない操作部を介して入力された撮影開始指示、回転台30の回転方向及び回転速度を含む指示信号200に基づき、CMOSイメージセンサ23と回転台30とを制御するものである。例えば、制御部21は、CMOSイメージセンサ23へ撮像指示信号200aを出力してCMOSイメージセンサ23に撮像開始させ、回転台30へ回転指示信号200bを出力して回転方向と回転速度を指示している。また、制御部21は、CMOSイメージセンサ23からシャッタ時間(シャッタ速度)202を取得し、取得したシャッタ時間202に応じて回転速度制御信号203を回転台30に出力して、回転台30の回転速度を制御している。
The
CMOSイメージセンサ23は、撮像素子であり、制御部21からの撮像指示信号200aに基づき、図示しないレンズから入った光を所定の時間蓄積して電気信号に変換し、撮像信号101として出力する。また、CMOSイメージセンサ23は、撮像対象の照度に応じて、内部の映像アンプのゲイン及び映像取り込み時のシャッタ時間(シャッタ速度)を変化させることで輝度を制御し、視認性を確保した適切な撮像信号101を出力するように構成されており、映像取り込み時のシャッタ時間202を制御部21へ出力する。
なお、輝度の制御については、CMOSイメージセンサ23の外部回路で実現するような構成のビデオカメラ20であってもよい。
The
Note that the brightness control may be performed by the
信号処理部25は、CMOSイメージセンサ23から受信した撮像信号101を演算処理して、映像出力用のフォーマットにして映像信号102を出力する。
The
回転台30は、例えばビデオカメラ20を載置するなどして回転可能に支持しており、ビデオカメラ20の撮影方向を変更するように回転させるモータ等から構成されている。
The
次に、CMOSイメージセンサ23のシャッタ時間と回転台30の回転速度との相関について説明する。
一般的にはシャッタ時間が長いほど明るい映像を撮像することができ、低照度被写体に対してはシャッタ時間を低速にして視認性の高い映像を確保するように構成されている。ただし、シャッタ時間が長いほど(シャッタ速度が低速なほど)、移動被写体を撮像した際の映像歪みや残像が大きくなるという問題がある。
Next, the correlation between the shutter time of the
In general, the longer the shutter time, the brighter the image that can be taken, and the low-illuminance subject is configured to ensure a highly visible image by reducing the shutter time. However, there is a problem that the longer the shutter time (the lower the shutter speed), the larger the image distortion and afterimage when a moving subject is imaged.
そこで、回転台30の回転速度を制御部21で制御する際に、CMOSイメージセンサ23から取得したシャッタ時間の情報を使用している。具体的には、CMOSイメージセンサ23のシャッタ時間が短ければ(シャッタ速度が高速である場合には)、回転台30の回転速度が高速になっても映像歪みや残像の少ない映像が確保できるため、例えば、CMOSイメージセンサ23のシャッタ時間をTsと示し、回転台30の回転最大速度をVr_maxと示して下式のような相関を規定する。
Vr_max = (K/Ts) ・・・(1)
ただし、Kは定数。
Therefore, when the rotation speed of the
Vr_max = (K / Ts) (1)
K is a constant.
式(1)のように、回転最大速度Vr_maxをCMOSイメージセンサ23のシャッタ時間Tsに反比例させることで、シャッタ時間Tsが長い(シャッタ速度Vsが低速である)場合には回転台30の回転速度Vrを抑えることで映像信号102の歪み量と残像を低減させることができる。
As shown in the equation (1), when the maximum rotation speed Vr_max is inversely proportional to the shutter time Ts of the
以下に、実施の形態1の回転台付きビデオカメラの制御動作について説明する。
図2は、実施の形態1の回転台付きビデオカメラの制御を説明するためのフローチャートである。
The control operation of the video camera with a turntable according to the first embodiment will be described below.
FIG. 2 is a flowchart for explaining control of the video camera with a turntable according to the first embodiment.
制御部21は、前述したように操作部からの指示信号200に従って、CMOSイメージセンサ23へ撮像指示信号200aを送信し、回転台30へ回転方向と回転速度を指示する回転指示信号200bを送信する(ステップST11)。
As described above, the
CMOSイメージセンサ23は、撮像指示信号200aに従って撮像を開始すると、撮像信号101を信号処理部25へ送信するとともに、撮像対象の照度に応じて制御されたシャッタ時間202を制御部21へ送信する。制御部21は、CMOSイメージセンサ23からシャッタ時間202を受信する(ステップST12)。
When the imaging starts in accordance with the
制御部21は、受信したシャッタ時間202とあらかじめ記憶された式(1)に基づいて回転最大速度Vr_maxを算出する(ステップST13)と、回転速度が最大回転速度Vr_max以下となるように制限する回転速度制御信号203を回転台30へ送信する(ステップST14)。回転台30は回転速度制御信号203に基づいて回転速度を最大回転速度Vr_max以下にして回転する。
When the
すなわち、操作者からの指示が最大回転速度Vr_max以上となっていても、回転速度VrがVr_max以下に抑制される。また、撮像対象の照度が変化して最大回転速度Vr_maxが変化した際に、回転台30が新たな最大回転速度Vr_max以上で回転している場合、回転速度制御信号203により回転速度が新たな最大回転速度Vr_max以下に抑制される。
That is, even if the instruction from the operator is equal to or higher than the maximum rotation speed Vr_max, the rotation speed Vr is suppressed to Vr_max or less. When the illuminance of the imaging target changes and the maximum rotation speed Vr_max changes, if the
制御部21は、図示しない操作部から停止指示を受信すると、COMSイメージセンサ23及び回転台30の動作を停止させる(ステップST15)。
When receiving a stop instruction from an operation unit (not shown), the
上述のように、実施の形態1によれば、制御部21が、CMOSイメージセンサ23からシャッタ時間202を取得し、取得したシャッタ時間202に応じて回転速度制御信号203を回転台30に出力して、回転台30の回転速度を制御することにより、映像歪みや残像の発生を抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
実施の形態2.
実施の形態1では、操作部を介して、操作者から回転台30の回転方向及び回転速度を指示される構成について説明したが、実施の形態2は、自動運転される回転台付きビデオカメラの形態について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the configuration in which the operator instructs the rotation direction and the rotation speed of the
図3は、実施の形態2に係る回転台付きビデオカメラの機能的な構成を示すブロック図である。図3は、図1の回転台付きビデオカメラからの映像出力を記憶する録画装置28を設けたものであり、図1と同じ構成については同一の符号を付し、同様の説明については省略する。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the video camera with a turntable according to the second embodiment. 3 is provided with a
本発明の回転台付きビデオカメラが防犯を目的とする監視カメラとして運用される場合には、例えば、決められた2点間を往復する制御プログラム等が予め記憶されており、自動で運用される場合が多い。これは一般的にオートパンないしはオートチルト機能と呼ばれる。 When the video camera with a turntable of the present invention is operated as a surveillance camera for the purpose of crime prevention, for example, a control program for reciprocating between two predetermined points is stored in advance and is operated automatically. There are many cases. This is generally called an auto pan or auto tilt function.
オートパンないしオートチルト機能を用いる際は、CMOSイメージセンサ23により撮像され、信号処理部25により演算処理された映像信号を図3に示すような録画装置28に記憶するようにしている。しかし、自動運用で操作者が不在であり、運用中には映像歪みや残像に起因する映像ぶれの状況確認ができない。
When using the auto pan or auto tilt function, the video signal captured by the
そこで、実施の形態1と同様の構成を採用することで、録画装置28へ映像歪みや残像のない映像信号102を送信するようにしている。
Therefore, by adopting the same configuration as in the first embodiment, the video signal 102 without video distortion and afterimage is transmitted to the
回転台付きビデオカメラは、実施の形態1と同様にビデオカメラ20、回転台30から構成されており、ビデオカメラ20を回転台30が回転可能に支持している。ビデオカメラ20は、CMOSイメージセンサ23、信号処理部25、制御部27、録画装置28及び図示しないレンズ等から構成されており、CMOSイメージセンサ23、信号処理部25については実施の形態1と同一の構成である。
The video camera with a turntable includes a
制御部27は、操作者から、図示しない操作部を介して入力された自動撮影開始指示、回転台30の自動回転方向及び自動回転速度、録画装置28の録画開始指示を含む指示信号201と予め記憶されたプログラム等に基づき、CMOSイメージセンサ23と回転台30と録画装置28とを自動で動作させるように制御する。
The
例えば、制御部27は、操作部から指示信号201を受信すると、CMOSイメージセンサ23へ自動撮像指示信号201aを出力してCMOSイメージセンサ23に撮像を開始させ、回転台30へ自動回転指示信号201bを出力し、所定の間隔で繰り返し変化する回転方向と回転速度とを指示している。制御部27は、CMOSイメージセンサ23からシャッタ時間202を取得し、取得したシャッタ時間202に応じて回転速度制御信号203を回転台30に出力して、回転台30の回転速度を制御している。また、制御部27は、録画装置28へ録画指示信号204を出力して録画装置28に録画を開始させる。
For example, when the
録画装置28は、制御部27から録画指示信号204を受信すると、CMOSイメージセンサ23で撮像され信号処理部25で演算処理された映像信号102を記憶する。
When receiving the
動作について説明する。
図4は、実施の形態2の回転台付きビデオカメラの動作制御を説明するフローチャートである。
制御部27は、操作部からの指示信号201に従って、CMOSイメージセンサ23へ自動撮像指示信号201aを送信し、回転台30へ回転方向と回転速度を指示する自動回転指示信号201bを送信し、録画装置28に録画指示信号204を送信する(ステップST21)。
The operation will be described.
FIG. 4 is a flowchart for explaining operation control of the video camera with a turntable according to the second embodiment.
The
CMOSイメージセンサ23は、自動撮像指示信号201aに従って撮像を開始すると、撮像信号101を信号処理部25へ送信するとともに、撮像対象の照度に応じて制御されたシャッタ時間202を制御部27へ送信する。制御部27は、CMOSイメージセンサ23からシャッタ時間202を受信する(ステップST12)。
When imaging starts in accordance with the automatic
制御部27は、実施の形態1と同様に、受信したシャッタ時間202と予め記憶された式(1)に基づいて回転最大速度Vr_maxを算出する(ステップST13)と、回転速度が最大回転速度Vr_max以下となるように制限する回転速度制御信号203を回転台30へ送信する(ステップST14)。回転台30は回転速度制御信号203に基づいて回転速度を最大回転速度Vr_max以下にして回転する。
As in the first embodiment, the
すなわち、自動撮像及び自動回転により、撮像対象の照度が変化して最大回転速度Vr_maxが変化した際に、回転台30が新たな最大回転速度Vr_max以上で回転している場合、回転速度制御信号203により回転速度が新たな最大回転速度Vr_max以下に抑制される。
That is, when the illuminance of the imaging target changes due to automatic imaging and automatic rotation and the maximum rotation speed Vr_max changes, the rotation
CMOSイメージセンサ23から出力された撮像信号101を信号処理部25が受信し、撮像信号101に対して演算処理を行い映像信号102として出力する。
録画装置28は、制御部27からの録画指示信号204に従って録画を開始し、信号処理部25からの映像信号102を受信して記憶する。
The
The
制御部29は、操作部から停止指示があった場合(ステップST25“YES”)は、CMOSイメージセンサ23の撮像動作を停止するとともに回転台30の回転動作を停止する。また、録画装置28の録画も停止する(ステップST26)。
操作部から撮像停止指示がない場合(ステップST25“NO”)は、ステップST12からステップST14までの動作を繰り返す。
When there is a stop instruction from the operation unit (step ST25 “YES”), the
When there is no imaging stop instruction from the operation unit ("NO" in step ST25), the operations from step ST12 to step ST14 are repeated.
上述のように、実施の形態2によれば、制御部27が、CMOSイメージセンサ23からシャッタ時間202を取得し、取得したシャッタ時間202に応じて回転速度制御信号203を回転台30に出力して、回転台30の回転速度を制御することにより、映像歪みや残像の発生を抑制することができる。その結果、録画装置28が映像歪みや残像の発生していない映像信号102を記憶することができる。
As described above, according to the second embodiment, the
実施の形態3.
実施の形態1では、CMOSイメージセンサ23のシャッタ時間に応じて回転台30の回転速度を制御する構成について説明したが、実施の形態3は、回転台30の回転速度を優先して確保した上で、映像歪みや残像を抑制する構成について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the configuration in which the rotation speed of the
図5は、実施の形態3に係る回転台付きビデオカメラの機能的な構成を示すブロック図である。図5は、CMOSイメージセンサ23と制御部29との間の通信を双方向で行うようにしたもので、図1の回転台付きビデオカメラと同じ構成については同一の符号を付し同じ機能については説明を省略する。
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of a video camera with a turntable according to the third embodiment. FIG. 5 is a diagram in which communication between the
制御部29は、実施の形態1と同様に、図示しない操作部からの指示信号200を受信すると、CMOSイメージセンサ23へ撮像指示信号200aを出力し、回転台30へ回転方向と回転速度を含む回転指示信号200bを出力する。制御部29は、CMOSイメージセンサ23からシャッタ時間(シャッタ速度)202を取得し、取得したシャッタ時間202に応じて回転速度制御信号203を回転台30に出力して、回転台30の回転速度を制御している。
Similarly to the first embodiment, when receiving an
また、図示しない操作部から回転台30の回転速度を固定して優先する優先指示信号205を受信すると、回転台30の回転速度を固定し最長シャッタ時間を決める。例えば、優先指示信号205で指示された回転台30の回転速度をVr´、最長シャッタ時間をTs_maxと示し、以下の式(2)により算出する。
Ts_max = (K/Vr´) ・・・(2)
ただし、Kは定数。
制御部29は、算出した最長シャッタ時間Ts_maxに基づいて、CMOSイメージセンサ23のシャッタ時間を最長シャッタ時間Ts_max以内に制限するようにシャッタ時間制限信号206を送信する。
In addition, when the
Ts_max = (K / Vr ′) (2)
K is a constant.
Based on the calculated longest shutter time Ts_max, the
次に動作について説明する。
図6は、実施の形態3の回転台付きビデオカメラの動作を説明するためのフローチャートである。図6において、ステップST11からST14までは、図1と同様のため説明を省略している。
Next, the operation will be described.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the video camera with a turntable according to the third embodiment. In FIG. 6, steps ST11 to ST14 are the same as those in FIG.
制御部29は、ステップST14において、回転台30の回転速度を最大回転速度Vr_max以下となるように制御する。次に操作部から優先指示信号205を受信するまでステップST12からステップST14を繰り返し(ステップST31“NO”)、回転速度Vr´で優先する優先指示信号205を受信すると(ステップST31“YES”)、回転速度をVr´で固定し、上記の式(2)により回転速度Vr´に応じた最長シャッタ時間Ts_maxを算出(ステップST32)し、算出した最長シャッタ時間Ts_max以内になるようにCMOSイメージセンサ23のシャッタ時間を制御するシャッタ時間制限信号206を送信する(ステップST33)。CMOSイメージセンサ23は、シャッタ時間制限信号206を受信すると、時間Ts_max以内のシャッタ時間で撮像する。
In step ST14, the
例えば、回転台30の回転速度が速い場合には、CMOSイメージセンサ23のシャッタ時間をある一定の短時間以内に制限する(すなわち、シャッタ速度をある一定の高速度以上に制限する)ことで映像ぶれを最小限にすることができる。逆に回転速度が遅い場合には、CMOSイメージセンサ23のシャッタ時間を長い時間まで許可する(すなわち、シャッタ速度をある一定の低速度まで許可する)ことにより、映像歪みや残像を許容量にした上で映像の明るさを確保することができる。
For example, when the rotation speed of the
上述のように、実施の形態3によれば、制御部29が、固定した回転速度に応じたシャッタ時間制限信号206をCMOSイメージセンサ23に出力して、CMOSイメージセンサ23のシャッタ速度を制御することにより、回転台30の回転速度を優先することができるとともに、映像歪みや残像の発生を抑制することができる。
As described above, according to the third embodiment, the
本発明は、制御部21が、CMOSイメージセンサ23からシャッタ時間202を受信し、シャッタ時間202に応じた回転速度で回転台30を回転させるように構成したことにより、例えばシャッタ時間が長い場合では出力される映像の歪みが大きくなることから回転台30の回転速度を遅くし(一定以下とし)、視認性の高い映像を提供する。また、シャッタ時間が短い場合は歪みが小さくなる方向であることから、回転台30の回転速度を優先することで動作の快適性を確保することができる。その結果、特に防犯を目的とする監視カメラシステムに採用されることで、照度を問わず視認性を高めることができ、防犯目的をさらに効果的なものとすることができる。
In the present invention, the
20 ビデオカメラ、21,27,29 制御部、23 CMOSイメージセンサ(撮像部)、25 信号処理部、28 録画装置、30 回転台、101 撮像信号、102 映像信号、200,201 指示信号、200a 撮像指示信号、200b 回転指示信号、201a 自動撮像指示信号、201b 自動回転指示信号、202 シャッタ時間、203 回転速度制御信号、204 録画指示信号、205 優先指示信号、206 シャッタ時間制限信号。 20 video camera, 21, 27, 29 control unit, 23 CMOS image sensor (imaging unit), 25 signal processing unit, 28 recording device, 30 turntable, 101 imaging signal, 102 video signal, 200, 201 instruction signal, 200a imaging Instruction signal, 200b Rotation instruction signal, 201a Automatic imaging instruction signal, 201b Automatic rotation instruction signal, 202 Shutter time, 203 Rotational speed control signal, 204 Recording instruction signal, 205 Priority instruction signal, 206 Shutter time limit signal
Claims (3)
上記ビデオカメラは、
映像対象の照度に応じて、映像取り込み時のシャッタ時間を変化させることで輝度を制御し、映像取り込み時のシャッタ時間を出力する撮像部と、
回転方向と回転速度を外部より入力して上記回転台に指示するとともに、上記撮像部から取得したシャッタ時間に応じて上記回転台の回転速度を制御する制御部とを備えたことを特徴とする回転台付きビデオカメラ。 In a video camera with a turntable having a turntable that rotatably supports the video camera,
The above video camera
An imaging unit that controls the brightness by changing the shutter time at the time of video capture according to the illuminance of the video target, and outputs the shutter time at the time of video capture;
And a control unit that inputs the rotation direction and the rotation speed from outside and instructs the rotation table, and controls the rotation speed of the rotation table in accordance with the shutter time acquired from the imaging unit. A video camera with a turntable.
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JP2014519232A (en) * | 2011-05-05 | 2014-08-07 | パノノ ゲーエムベーハー | CAMERA SYSTEM FOR IMAGE CAPTURE AND IMAGE CAPTURE METHOD THEREOF |
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