JP3531035B2 - 画像撮影記録装置 - Google Patents

画像撮影記録装置

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JP3531035B2
JP3531035B2 JP2001182987A JP2001182987A JP3531035B2 JP 3531035 B2 JP3531035 B2 JP 3531035B2 JP 2001182987 A JP2001182987 A JP 2001182987A JP 2001182987 A JP2001182987 A JP 2001182987A JP 3531035 B2 JP3531035 B2 JP 3531035B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、静止画と動画を撮影
記録することができる撮影記録装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の各技術をシャッタチャンスと画質
の点で比較する。
【0003】銀塩フィルムを用いた写真は、画質は非常
に良いが、特定の瞬間を撮影するものであるので、後で
現像して見てみると写したい瞬間を逃していることが多
い。例えば、子供の笑顔の瞬間を撮ったつもりが現像し
てみると、タイムラグで笑顔ではなかったというような
場合がある。
【0004】また、銀塩写真を用いて画像処理を行い、
例えば被写体の人物の表情を変えるというようなことも
行われているが、人物の筋肉の動きをシミュレーション
して各部の変化を予測しなければならないので、処理が
非常に複雑になり、容易に完全なシミュレーションがで
きないので不自然な表情になる。
【0005】ビデオカメラを用いて撮影を行うと、1/6
0秒毎に撮影を行っているので、希望するシャッターチ
ャンスで撮影された画像がその中の何れかに入っている
ことが多い。但し、一般にビデオカメラの画像は銀塩フ
ィルムの写真と比較して解像度が劣るので、シャッター
チャンスは希望通りでも画質は不満足なことが多い。
【0006】ハイビジョンビデオカメラでは高解像度の
画像を1/60秒毎に撮影しているので、希望するシャッ
ターチャンスで高解像度の画像を得ることができるが、
ハイビジョンビデオカメラやハイビジョンビデオレコー
ダーは非常に高価で一般の人が使用することは難しい。
また、高解像度といっても銀塩フィルムの写真と比較す
れば大きく劣る。
【0007】それ故、被写体や撮影時の状況等に応じ
て、高解像度である銀塩フィルムを用いたカメラと低解
像度のビデオカメラの両者を使用出来ることが望ましい
が、特開平2-61626や特開平1-107267で開示されている
撮影装置は、両者を単に寄せ集めて一体化しただけであ
るため、複数の光学系を備えているために光学系の違い
による誤差(ディストーション等)が新たな問題とな
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来技術
の問題を解決し、静止画及び動画を撮影記録できる画像
撮影記録装置の光学系を簡単なものにし、光学系の違い
による誤差を気にしなくて済むようにする。
【0009】
【課題を解決するための手段】撮像素子から得られた信
号に基づいて、低画質の動画と高画質の静止画を撮影
画像撮影記録装置において、撮影された動画像の中の
所望のタイミングの動画像に対し、前記タイミングと同
じタイミングで撮影された静止画像がない場合、前記タ
イミングの近くで撮影された静止画像を特定し、特定し
た静止画像の一部の画素を用いて、所望のタイミングの
動画像の画素を捕間することにより高画質な画像を得る
ことを特徴とする画像撮影記録装置。また、特定した静
止画像の一部の画素は、画像の中のエッジを検出し特定
された画素、ユーザーが指定した画素、ユーザーが指定
した画素から推測されたされた近くの画素のいずれかで
あることを特徴とする画像撮影記録装置。
【0010】
【0011】静止画の画素と動画の画素の対応を正確に
取るためには、同じ撮像素子を用いるのが楽である。静
止画のためには全画素を読み出し、動画のためには画素
を間引くか複数画素を加算することによって読み出し画
素数を少なくする。これにより静止画の高画質と動画時
の低消費電力が両立できる。
【0012】
【実施例】本願発明の実施例を以下説明する。
【0013】先ず、本願発明に対する画像撮影記録装置
の比較例を図1乃至図10に基づき説明する。
【0014】この比較例の画像撮影記録装置は、図1乃
至図3に示すように銀塩フィルムに静止画を露光するカ
メラとCCDに動画を露光するカメラを一体化したもので
あり、図1はロータリーシャッタを用いた画像撮影記録
装置、図2はフォーカルプレーンシャッタを用いた画像
撮影記録装置、図3は図2よりミラーを省いた画像撮影
記録装置の図である。
【0015】各図において、1は撮影レンズ、2は銀塩
フィルム(以下フィルムと称す)、3はCCDである。4
はフィルム2とCCD3に光を分配するハーフミラーであ
り、分配の比率はCCDの感度とフィルムの感度の比率に
よる。例えばCCD感度がISO100相当でフィルムも主にISO
100のものを使用するとしたら1:1に分配する。この
場合フィルムにISO400のものを使った時はCCDのゲイン
を4倍にして用いる。ISO400のフィルムを主に使うと想
定した場合は、CCDへ行く光とフィルムへ行く光を4:
1とする。フィルムの感度がISO100の時はCCDのゲイン
を1/4に、フィルムの感度がISO1600の時はCCDのゲイ
ンを4倍にして用いる。5は露光サイズの異なるCCD3
へ合焦させる中間レンズである。
【0016】露光方法はフィルム用カメラ部とCCD用カ
メラ部の両方をメカシャッターで制御する方法とCCD用
カメラ部は電子シャッターで制御する方法が考えられ
る。両方をメカシャッターで行う方法として、図1の如
くハーフミラー4の手前にロータリーシャッター7を置
く方法が考えられる。即ち、CCD用カメラ部は動画を撮
影するので繰り返し露光を行わなければならないので、
通常のシャッターを用いることはできず、ロータリーシ
ャッターを用いることとなる。しかし、フィルム2は繰
り返し露光されてはならないので、フィルム2の前には
ロータリーシャッター7とは別のシャッター8が必要に
なる。但し、露光時間の制御はロータリーシャッター7
が行うので、シャッター8の動作は精度は要求されな
い。この方法では光路を分割する前で露光制御をしてい
るので、フィルム2とCCD3の露光時間は完全に等し
く、そのタイミングも完全に一致する。
【0017】図2及び図3はCCDカメラ部を電子シャッ
ターで制御する画像撮影記録装置の図であり、図3は図
2に対してミラー6を省いた図であり、9はフォーカル
プレーンシャッタである。
【0018】なお、静止画を記録する記録媒体をフィル
ムに限定する必要はなく、スチルビデオカメラを搭載し
てCCDを用いて記録してもよい。
【0019】CCDカメラ部の電子シャッターとフォーカ
ルプレーンシャッタ9は独立に動作するので、それらの
露光量やタイミングを一致させる工夫が必要である。図
4はフォーカルプレーンシャッタの斜視図、図5はCCD
カメラ部の電子シャッタのタイミングチャートである。
図4において、11は先行幕、12は後行幕であり、13はフ
ォーカルプレーンシャッタの走行を検出するセンサーで
あり、先幕11の走行を検出したときに、電子シャッター
でCCDカメラの露光を開始し、後幕の走行を検出した時
に電子シャッターでCCDカメラの露光を終了する。これ
によりCCDの露光量とフィルムの露光量は一致し、露光
タイミングもほぼ一致する。ただし、フォーカルプレー
ンシャッターの場合は画面の位置によって露光タイミン
グが異なるので、露光タイミングが一致するのはフィル
ムの画面の中のセンサーがある位置とCCDカメラの画面
全体である。
【0020】以上述べた方法で静止画を撮影するときに
その静止画と同じタイミングで動画も撮影されることに
なるが、そのようにして撮影された画像が動画の中のど
れであるかは、画像を比較すれば識別することは可能で
あるが手間がかかる。従って、撮影の時に識別のための
符号若しくはデータを記録しておくと便利である。静止
画がフィルムの場合にデータを記録する方法としては色
々な方法が提案されている。例えば、フィルムの上の画
面外にフィルム送りに同期させてLEDを点滅させること
により光学的に記録する、画面外に磁性層を塗布して磁
気的に記録する、画面全体に透明磁性層を塗布して磁気
的に記録する、等がある。これらのどの方法でも構わな
いし、他の方法でもよい。静止画がスチルビデオカメラ
の場合、DPSK方式でデジタル信号を画像信号に重畳
して記録することができるので、ここに記録すればよ
い。デジタルスチルカメラの場合は、画像信号のヘッダ
等に関連データを記録するエリアがあるので、そこに記
録すればよい。記録するデータとしては、動画の中のど
の画像であるかを示す記号・ナンバーになる。そのため
には動画の側にも予め1画面毎に記号やナンバーを記録
しておく必要がある。VHS等のアナログVTRを用いた場
合、コントロールトラックに記録すればよい。MOや半導
体メモリを用いたデジタル記録の場合は、画像データの
ヘッダーに記録したり、別のファイルとして記録すれば
よい。
【0021】フィルム送りには機械的なバラツキや変動
があるので、フィルム上の同一位置に常に露光できるわ
けではない。CCDカメラは光学系に撮像素子が固定され
ているので露光の位置関係は常に一定である。そこでCC
Dカメラの画像とフィルムの画像の正確な位置関係を知
るためには、フィルムに目印を記録しておく必要があ
る。例えば、図6の如く、画面の四隅で通常のプリント
では画面の中には入らないような位置にLEDを設け、撮
影の時にこのLEDを発光して同時に露光してしまう。こ
のLEDとCCDはカメラの中で固定されているため、これら
の光学的な位置関係は一定である。製造のバラツキはあ
っても、1台ずつ測定すれば正確な位置関係が分かり、
それは保たれる。そこで、そのデータをカメラにROMの
形で記録しておき、CCDカメラ部で画像と一緒に記録す
れば、後でCCDカメラ部の画像とフィルムの画像との正
確な位置関係が分かる。
【0022】目印として使うものの一つとしてオートデ
ートの数字を使うことも考えられる。オートデートの数
字を書き込むためにはLEDまたは液晶とランプの組み合
わせを使う。これはカメラに固定されているものなの
で、これによって書き込まれた数字の位置に対応するCC
Dカメラの画面の中の位置は正確に求めることができる
ので、上で述べた四隅の目印のひとつにこれを使うこと
ができる。
【0023】図7は位置の対応を行う図であり、図7
(a)はフィルムの図、図7(b)はCCDの画素の図で
ある。撮影済みのフィルム上の四隅の点で四角形を作
り、それぞれの辺をCCDカメラの画素数に応じて分割す
る。各分割点を格子状に結べば、各格子点がCCDの各画
素に対応することになり、例えばフィルム上のa〜c間
のbは画素A〜C間のBに対応する。
【0024】フィルムとCCDでは画面サイズが異なるた
め、光路を分割した後の光学系が異なる。それら光学系
のディストーションが異なるため、四隅の目印だけでは
厳密には位置の対応は求められない。例えば四角形の各
辺を四分割する点を追加し、図8のような格子を作っ
て、CCDの各画素に対応する点を求める。この場合、左
右端の画素はCCDの画面の範囲外なので内挿する必要が
ある。
【0025】逆にあまり精度を要求されない場合、ある
いは画像再生・合成時に画像処理によって補うことがで
きる場合は目印の点を4点ではなく、2または3点にす
ることも可能である。図9は3点の場合の図であり、図
9(a)はフィルムの図、図9(b)はCCDの画素の図
である。3点の場合は、各辺a〜b及びa〜cを分割し
た後、各分割点から他方の辺に平行に線を引いて格子を
作れば任意のdに対応するDが求められる。2点の場合
はその辺を分割し、且つ分割点からその辺に垂直に線を
引き、その線をCCDの画素の配列に応じた率で分割す
る。正方配列であれば最初に分割した各分割点の距離と
同じ距離でその線を分割すれば良い。
【0026】2点または3点の方法を応用すれば、オー
トデートの数字だけで画素の対応を求めることも可能で
ある。図10のようなデートのa,b,cの各点がCCDの
どの画素に対応するかが分かっていれば、それを基に2
次元の座標を作り、CCDの他の画素がフィルム画面上の
どの画素に対応するかを求めることができる。この場
合、オートデートの数字から遠い位置にある画素では誤
差が生じることがある。それを画像の再生・合成時に補
正することは可能である。それについては後述する。
【0027】次に本願発明の画像撮影記録装置の実施例
について図11に基づき説明する。本願発明の実施例は、
静止画撮影部と動画撮影部とに同じ撮像装置を用いた画
像撮影記録装置である。図11(a)は静止画のCCDの構
成及び画素の転送の図で、2本の水平転送CCDに信号を
1画素おきに振り分けて転送している動作を示してい
る。図11()は静止画の水平転送CCDの動きを示す図
で、各画素の信号が独立して転送されていく様子を示し
ている。図11()は動画のCCDの構成及び画素の転送
の図で、全ての画素が1本の水平転送CCDに送られる動
作を示している。図11(d)は動画の水平転送CCDの動
きを示す図で、このような動作のとき、隣合った2画素
ずつの信号が混合された上で転送されていく様子を示し
ている。図11(e)は動画の垂直転送クロックと水平転
送クロックの図であり、水平転送を行う前の垂直転送ク
ロックが2発ずつあるので、最初の垂直転送した信号が
水平方向に送られる前に次の走査線の信号が垂直転送さ
れてくることになる。従って、水平転送CCD上で垂直方
向の2画素ずつが混合される。水平転送CCD上で隣り合
った2画素が混合されるので、結局4画素の信号が混合
されることになる。
【0028】図11のような構成のCCDにし、動画撮影状
態では4画素ずつ信号をミックスして読み出し、静止画
撮影状態では全ての画素を独立して読み出すことによ
り、静止画の画素数を多くすると共に、動画撮影状態で
の画素の読みだしレートを低くして消費電力を節約する
ことができる。水平転送CCDを動かさずに2ライン分の
信号を送ってしまえば水平転送CCD上で2画素がミック
スされる。更に、水平転送CCDの出力部で加算すれば4
画素のミックスとなる。転送する電極数は同じであるが
時間が2ライン分の時間なので、読み出しレートは1/
2になる。また水平転送CCDを片方のみ動かし、そちら
で全画素を転送するとすると、4画素がミックスされて
読み出されることになる。読みだしレートが1/2で、
動く水平転送CCDが一つなので、消費電力は1/4近くな
る。
【0029】撮像素子が一つだけなので、光学系は簡単
ですみ、2つの撮像素子への光学系の違いによる誤差
(ディストーション等)を気にしなくて良い。また動画
の各画素は静止画の各画素の4つを加算したものである
ので、静止画と動画の間の画素の対応はあきらかであ
り、後で動画の画素の補間をする場合もやり易い。
【0030】静止画と同タイミングで撮影された画像と
して、動画の中に入れる画像としては、静止画データを
4画素ずつ加算して作ればよい。なお、加算はCPUを用
いソフト的に、又は加算器でハード的に行う。
【0031】読み出しレートを早くできないCCDでも使
うことができる。4画素を加算して読み出すときのレー
トのままで水平転送CCDを2本使っても、全画素を独立
に読み出すには動画の1画面の時間の2倍かかる。その
間、次の撮像・読み出しはできないので、静止画として
読み出したこの画像を4画素ずつ加算したもので、動画
の中の2画面とすることになる。一瞬動きが止まること
になるが、1/60秒だけのことであり、ほんの一瞬である
から動画を見ている分にはほとんど問題にならない。
【0032】4画素を加算すると信号量が大きくなるた
め、撮像部としての感度が高くなる。静止画撮影時と動
画撮影時とで感度が異なるのであるから、両方で正常な
画像を撮影するためにはそれぞれの場合で露光量を変え
るか、アンプのゲインを変える必要がある。露光量を変
えるのに、絞りのように機械的なものを高速で動かすの
は難しいので、CCD電子シャッタにより露光時間を変え
ることになる。アンプのゲインを変えるのは、電気的な
ものであるから高速に変えることができるような構成も
可能であるが、ゲインを変えると画像のSN比は大きく
変わる。後で画像データを扱うときは、各画像データは
できるだけ同じ条件で撮影されていた方が扱い易い。従
って、露光時間やSN比が変わることは望ましくない。
そのためには、加算でなく、間引きという方法が有効で
ある。CCDの構成としては各水平転送CCDの脇に電荷掃き
出し用のドレインを持ったものを使う。そして、あるラ
インの信号は図11(a)のように転送し、その信号は全
てドレインへ掃き出す。次のラインも同様に水平転送CC
Dへ転送するが、今度は片方の水平転送CCDの信号のみ掃
き出し、他のCCDの信号は通常の水平転送CCDの動作によ
って転送して読み出す。これを交互に繰り返す。このよ
うにすれば4画素の内1画素だけが読み出されることに
なるので、全画素を独立に読み出す場合と感度は変わら
ない。従って、静止画の場合も動画の場合も同じ条件で
撮影できる。
【0033】本願発明の実施例に対して用いることがで
きる再生装置を図12乃至図14に基づき説明する。
【0034】再生装置は静止画データ入力部と動画デー
タ入力部、処理部、出力部からなる。静止画と動画が同
じ媒体にフォーマットだけ異ならせて記録してある場合
は、静止画データ入力部と動画データ入力部は兼用でき
ることになる。また、静止画がフィルムまたは印画紙の
形の場合はデータはスキャナで読みとったり、フォトC
Dのようにスキャナで読みとったデータを何らかの媒体
に記録して供給されることになる。従ってこの場合は静
止画データ入力部はスキャナやCD-ROMドライブとのイン
ターフェースとなる。
【0035】静止画データ及び動画データには動画デー
タの中のどの画像がどの静止画と同じタイミングで露光
されているか、それらの画像の画素はどのように対応す
るかについてのデータが記録されている。以下は画像の
対応、画素の対応が分かった後の処理について述べる。
先ず、画素の対応の補正についてである。画素の対応の
ための目印がついていても、その目印から遠い点ではレ
ンズの特性等に起因して画素の対応がずれることがあ
る。高画質な画像を実現するためにはそれを補正する必
要がある。図12はその補正の図であり、図12(a)はフ
ィルム画面の図、図12(b)はCCD画面の図である。例
えば、水平方向に関して画像信号を見て行って、その信
号レベルが極端に変化した部分(エッジ)を検出し、そ
れが異なっていたらそれが一致するように画素を水平方
向にずらして補正する。元々の画素の対応ではaの対応
点がAであったとしても、この場合Aはエッジがないの
で、L2上のエッジの点をaの対応点とするように補正
を行う。同様に垂直方向にも画像信号を見て、エッジを
検出したらその部分で画素を垂直方向にずらして補正を
する。エッジを用いて処理を行うとノイズに弱くなるの
で、それを防ぐ注意が必要である。例えば次のようなも
のである。
【0036】複数のラインを参照し、そのラインだけで
なくその前後のラインにも同じような位置に同じような
エッジがある場合のみエッジと見なし(l1,l2,l3
全てにエッジがあり、L1,L2,L3全てにもエッジが
ある。)、対応する画像の両方の、ある範囲内にエッジ
がある場合のみエッジと見なす(Aの近くにaのエッジ
と同じエッジがある。)。
【0037】また、図13のように低画素数の動画のエッ
ジの位置は、エッジが1画素ずれたラインと、次に1画
素ずれたラインとの中央のラインの、画素の中央である
と見なす。
【0038】このようにしてエッジがある部分で画素の
対応が求められたら、今度はそれを新たな画素対応の目
印として、それらを直線で結ぶ形でそれらの中間の画素
の補正をおこなう。なお、これらは同一CCDから動画時
のみミックス読みだしをする方式の場合は関係ない。
【0039】以上のようにして画素の対応付けができる
と、次は動画の中の異なるタイミングの画像の間の画素
の対応である。つまり、動画の中のあるタイミングの画
像が欲しい画像であるがそれと同じタイミングで撮影さ
れた静止画がない場合に、動画の中での異なる画像間で
の画素対応を用いて画素をたどって行き、静止画と同じ
タイミングで撮影した画像まで行き着いたら、それと静
止画との画素の対応から補間に用いる信号を求め、それ
を用いて元々の必要な画像の補間を行おうというもので
ある。
【0040】図14は希望する画像を求める図であり、図
14(a)、図14(b)、図14(c)はそれぞれ動画であ
り、撮影は(c)から(a)へ行われている。図14
(d)は静止画であり、図14(c)の状態の撮影を希望
したが、シャッタタイミングがずれて図14(a)と同一
の画像になった図である。(c)のタイミングの画像が
欲しい場合、(c)と同タイミングで撮影された高画質
の静止画はないので、このままでは高画質な画像を得る
ことはできない。しかし(c)と画像何枚分かずれたタ
イミングの(a)には同タイミングで撮影された静止画
(d)があるので、これを用いるのである。つまり、
(c)と(b)はタイミングは1/60(または1/50)
秒しかずれていないので被写体が動いていてもその動き
はわずかであり、その動きを追うことができる。例え
ば、画像の中のエッジを検出し、2枚の画像の中の似た
ような位置に似たようなつながり、似たような信号レベ
ルのエッジがあった場合、それは同一の被写体が動いた
ものと見なすというような方法である。似たようなとい
うのは曖昧な表現であるが、その基準は各カメラの信号
レベルやノイズレベル等に応じて最適化を図ることにな
る。また,対応する画素をユーザーが入力して指定する
という方法でも良い。全ての画素を指定しなくても、何
点か指定すればその近くの画素はそれらから推測するこ
ともできるので、それほど煩わしい作業にはならない。
【0041】このようにして(c)と(b)、(b)と
(a)の間の画素の対応がわかれば、(c)の画像の1
〜5の画素と(a)の画像の1〜5の画素の対応がわか
り、(a)と(d)と画素の対応は元々分かっているの
で、1〜5の画素の間は6〜9の画素で補間すればよい
ことが分かる。そこで、(c)の画像の1〜5の画素を
(d)の6〜9の画素で補間することになる。これによ
り(c)の画像を補間して高画質にすることができる。
【0042】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願発明によ
れば、画像撮影記録装置の光学系が簡単なものになり、
光学系の違いによる誤差を気にしなくて済むように
る。しかも同じ撮像素子を用いるため、静止画の画素と
動画の画素の対応を正確に取ることができ、静止画のた
めには全画素を読み出し、動画のためには画素を間引く
か複数画素を加算することによって読み出し画素数を少
なくする。これにより静止画の高画質と動画時の低消費
電力が両立できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ロータリーシャッタを用いた画像撮影記録装置
(比較例)の図である。
【図2】フォーカルプレーンシャッタを用いた画像撮影
記録装置(比較例)の図である。
【図3】図2よりミラーを省いた図である。
【図4】フォーカルプレーンシャッタの斜視図である。
【図5】CCDカメラ部の電子シャッタのタイミングチャ
ートである。
【図6】フィルムに目印を記録した図である。
【図7】四隅で画素の対応を行う図である。
【図8】各辺を四分割して画素の対応を行う図である。
【図9】3点で画素の対応を行う図である。
【図10】オートデートの数字で画素の対応を行う図で
ある。
【図11】CCDの画素の転送を行う図である。
【図12】ずれた画素を補正する図である。
【図13】動画のエッジの位置を判別する図である。
【図14】希望する高画質の画像を求める図である。
【符号の説明】
1 撮影レンズ 2 フィルム 3 CCD 9 フォーカルプレーンシャッタ 13 センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−369190(JP,A) 特開 平5−37896(JP,A) 特開 平5−75902(JP,A) 特開 平4−323973(JP,A) 特開 平4−88773(JP,A) 特開 昭62−84681(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/76 - 5/956 H04N 5/225 - 5/243

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像素子から得られた信号に基づいて
    低画質の動画と高画質の静止画を撮影する画像撮影記録
    装置において、撮影された動画像の中の所望のタイミングの動画像に対
    し、前記タイミングと同じタイミングで撮影された静止
    画像がない場合、 前記タイミングの近くで撮影された静止画像を特定し、
    特定した静止画像の一部の画素を用いて、所望のタイミ
    ングの動画像の画素を捕間することにより高画質な画像
    を得る ことを特徴とする画像撮影記録装置。
  2. 【請求項2】 特定した静止画像の一部の画素は、画像
    の中のエッジを検出し特定された画素、ユーザーが指定
    した画素、ユーザーが指定した画素から推測されたされ
    た近くの画素のいずれかであることを特徴とする請求項
    1記載の画像撮影記録装置。
JP2001182987A 2001-06-18 2001-06-18 画像撮影記録装置 Expired - Fee Related JP3531035B2 (ja)

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