(57)【要約】【課題】電子先幕によるボケ像のケラレを低減すること。【解決手段】第１の方向に走行する第１羽根群と、第１の方向とは逆の方向に走行する第２羽根群を有するフォーカルプレーンシャッタと、第１の第一の方向に撮像素子の画素を順次リセットする第１の電子先幕手段と、第２の方向に撮像素子の画素を順次リセットする第２の電子先幕手段と、画像データを生成する信号処理回路と、メモリ部と、画像合成手段と、を備え、撮影開始信号にともない第２の電子先幕手段を作動させ、所定時間後に、第２羽根群を作動させ、信号処理回路が第２の画像データを生成し、第２の画像データをメモリ部に保持させ、次に第１の電子先幕手段を作動させ、所定時間後に、第１羽根群を作動させ、信号処理回路が第１の画像データを生成し、画像合成手段が第１の画像データとメモリ内の第２の画像データを合成することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素からなる撮像素子と、
開口を有し、前記撮像素子へ入射する光を遮光するように、開口を第１の方向に走行する第１羽根群と、開口を前記第１の方向とは逆の方向に走行する第２羽根群を有するフォーカルプレーンシャッタと、
前記第１羽根群による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記第１の第一の方向に前記撮像素子の画素を順次リセットする第１の電子先幕手段と、
前記第２羽根群による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記第２の第２の方向に前記撮像素子の画素を順次リセットする第２の電子先幕手段と、
撮像素子から読み出された信号に対して所定の処理を施すことにより画像データを生成する信号処理回路と、
画像データを保持するメモリ部と、
上記メモリ部の画像データと信号処理回路が生成した画像データを合成する画像合成手段と、
を備え、撮影開始信号にともない前記第２の電子先幕手段を作動させ、所定時間後に、前記第２羽根群を作動させ、前記信号処理回路が第２の画像データを生成して当該第２の画像データを前記メモリ部に保持させ、
次に、前記第１の電子先幕手段を作動させ、所定時間後に、第１羽根群を作動させ  前記信号処理回路が第１の画像データを生成して、前記画像合成手段が前記第１の画像データと前記メモリ内の第２の画像データを合成することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に電子先幕方式による撮影を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子先幕方式による撮影を行う撮像装置に関して、ボケ像がケラレる問題点があった。上記問題点の対策として、特許文献１には、ボケ像が発生する条件においては、絞りの値を変更しボケ像ケラレを低減すること及び画像補正によりボケ効果を追加することが開示されている。また、特許文献２には、同一シーンの複数回の撮影画像より異物の写りこみを補正することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３２９８６号公報
【特許文献２】特開２００７−２８６８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された絞りの値を変更してしまう手段によると撮影者の意図が反映されなくなり、また画像補正によりボケ効果を追加しても、ケラレた形状にボケを追加するためにボケ効果はケラレた形状になり正しい形状ではない問題がある。特許文献２に開示された手段では複数回の撮影画像で異物が写りこまない画像を使用しているが、電子先幕によるボケ像のケラレは全ての画像に発生しており適用することができない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、電子先幕によるボケ像のケラレを低減することを可能にした撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
複数の画素からなる撮像素子と、開口を有し、前記撮像素子へ入射する光を遮光するように、開口を第１の方向に走行する第１羽根群と、開口を前記第１の方向とは逆の方向に走行する第２羽根群を有するフォーカルプレーンシャッタと、前記第１羽根群による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記第１の第一の方向に前記撮像素子の画素を順次リセットする第１の電子先幕手段と、前記第２羽根群による前記撮像素子の遮光の開始に先だって、前記第２の第２の方向に前記撮像素子の画素を順次リセットする第２の電子先幕手段と、撮像素子から読み出された信号に対して所定の処理を施すことにより画像データを生成する信号処理回路と、画像データを保持するメモリ部と、上記メモリ部の画像データと信号処理回路が生成した画像データを合成する画像合成手段と、を備え、撮影開始信号にともない前記第２の電子先幕手段を作動させ、所定時間後に、前記第２羽根群を作動させ、前記信号処理回路が第２の画像データを生成して当該第２の画像データを前記メモリ部に保持させ、次に、前記第１の電子先幕手段を作動させ、所定時間後に、第１羽根群を作動させ  前記信号処理回路が第１の画像データを生成して、前記画像合成手段が前記第１の画像データと前記メモリ内の第２の画像データを合成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る撮像装置によれば、電子先幕によるボケ像のケラレを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】撮像装置２００のブロック図
【図２（ａ）】フォーカルプレンシャッタの分解斜視図である。
【図２（ｂ）】フォーカルプレンシャッタの分解斜視図である。
【図３】本発明の撮像装置の第一羽根群と第二羽根群による１コマ目と２コマ目撮影時の信号と構成部品の作動タイミングを示す図である。
【図４（ａ）】電子先幕と羽根群の関係を示す正面図である。
【図４（ｂ）】電子先幕と羽根群の関係を示す正面図である。
【図５】第一羽根群および第二羽根群の走行パターンと電子先幕の走査パターンを示す図である。
【図６（ａ）】ボケ像のケラレの説明図
【図６（ｂ）】ボケ像のケラレの説明図
【図６（ｃ）】ボケ像のケラレの説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、撮像装置２００のブロック図である。撮像レンズ２０１（光学系）からの被写体光は撮像素子２０３に向かう。撮像素子２０３は、ＣＭＯＳイメージセンサ等が使用され、撮像レンズ２０１により結像された被写体像を光電変換する。
【００１１】
撮像素子２０３に対して物体側に配置されたフォーカルプレンシャッタ（以下、シャッタという）２０２は、第一羽根群４と第二羽根群５を備え、ＣＰＵ２０４によりシャッタ駆動回路２０５を介して駆動を制御される。２０５はシャッタ駆動回路であり、ＣＰＵ２０４の信号により、シャッタを駆動する。シャッタ駆動回路２０５には、不図示の第一コンデンサ１０４及び第二コンデンサ１０５が備えられている。
【００１２】
第１スイッチ２１０は撮影準備を開始するスイッチであり、第２スイッチ２１１は撮影を開始するスイッチである。第１スイッチ２１０と第２スイッチ２１１は、２段スイッチで形成されており、第１ストロークで第１スイッチ２１０がＯＮし、第２ストロークで第２スイッチ２１１がＯＮする。レンズ制御手段２１５は、撮像レンズ２０１の焦点距離、絞り径、射出瞳径、射出瞳と撮像素子２０３との距離等のレンズ情報をＣＰＵ２０４に出力するとともに、ＣＰＵ２０４からの制御に応じて絞り、レンズ等を駆動する。
ＣＰＵ２０４は、信号処理回路２０９、垂直駆動変調回路２０８、シャッタ駆動回路２０５、レンズ制御手段２１５、画像合成手段２１６、の制御および演算を行う。ＣＰＵ２０４は、パルス発生回路２０７から走査クロック（水平駆動パルス）や所定の制御パルスを撮像素子２０３へ供給する。パルス発生回路２０７で発生した走査クロックのうち垂直走査用のクロックは、垂直駆動変調回路２０８によって所定のクロック周波数に変調されて、撮像素子２０３に入力される。この垂直駆動変調回路２０８によって電子先幕としてのリセット走査の走査パターンが決定される。また、パルス発生回路２０７は、信号処理回路２０９にもクロック信号を出力する。信号処理回路２０９は、撮像素子２０３から読み出された信号に対して所定の処理（色処理やガンマ補正等）を施すことにより画像データを生成する。
【００１３】
記録媒体２１２は、信号処理回路２０９により処理された画像データを記録する。表示部２１３は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等が使用され、撮影した画像や各種メニュー画面などを表示する。メモリ部であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２１４は、信号処理回路２０９に接続され、画像データなどを一時的に記憶する。２１６は信号処理回路２０９が生成した画像データとＲＡＭ２１４に保存された画像を合成する画像合成手段である。
【００１４】
次に、本実施例のフォーカルプレーンシャッタ２０２について図２を用いて説明する。フォーカルプレーンシャッタ２０２は、羽根部、駆動部に分けられる。
【００１５】
まず、羽根部について説明する。図２（ａ）は、フォーカルプレーンシャッタ２０２を撮像素子２０３側から見た分解斜視図である。シャッタ地板１、仕切り板２、およびカバー板３の３つの板部材にはそれぞれ、類似した形状のアパチャ１ａ，２ａ，３ａが形成されており、これら３つのアパチャを重ね合わせた長方形の露光開口がシャッタを通過する光束を規定している。シャッタ地板１とカバー板３の間に仕切り板２を設けることで２つの羽根室を形成し、各羽根室内に第一羽根群４と第二羽根群５が配置される。第一羽根群４と第二羽根群５によって、露光開口が開閉される。
【００１６】
第一羽根群４は、２組の羽根アーム４ａ，４ｂと、４組の遮光羽根４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇで構成される。羽根アーム４ａ，４ｂの第１端は、補助地板７の軸７ｋ，７ｌに枢着されている。また、羽根アーム４ａ，４ｂは、軸支６を介して、第２端から順次、遮光羽根４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇに枢支されている。羽根アーム４ａには長孔４ｃが形成され、第一駆動部材８の駆動ピン８ｂは長孔４ｃと係合する。露光時、第一羽根群４は露光開口を開く方向へ走行する。
【００１７】
第二羽根群５は、２組の羽根アーム５ａ，５ｂと、４組の遮光羽根５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇで構成されている。羽根アーム５ａ，５ｂの第１端は、補助地板７の軸７ｍ，７ｎに枢着されている。また、羽根アーム５ａ，５ｂは、軸支６を介して、第２端から順次、遮光羽根５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇに枢支されている。羽根アーム５ａには長孔５ｃが形成され、第二駆動部材９の駆動ピン９ｂは長孔５ｃと係合する。露光時、第二羽根群５は露光開口を閉じる方向へ走行する。
【００１８】
次に、駆動部について説明する。図２（ｂ）は、フォーカルプレーンシャッタ２０２を被写体側から見た分解斜視図である。補助地板７は、シャッタ地板１にビスによって締結されている。補助地板７には、被写体側に複数の軸７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆが設けられている。
【００１９】
第一駆動部材８は、軸７ａに回転可能に取り付けられている。円形の永久磁石である第一マグネット３２は、第一駆動部材８の先端付近に固定され、第一ヨーク３６と光軸方向において同一の位置に配置される。第一駆動部材８に設けられた第一駆動ピン８ｂは、シャッタ地板１と補助地板７とカバー板３の３組の長孔３ｂ，１ｅ，７ｈを貫通しつつ、羽根アーム４ａの長孔４ｃと係合する。
【００２０】
第二駆動部材９は、軸７ｂに回転可能に取り付けられている。円形の永久磁石である第二マグネット４２は、第二駆動部材９の先端付近に固定され、第二ヨークと光軸方向において同一の位置に配置される。第二駆動部材９に設けられた第二駆動ピン９ｂは、シャッタ地板１と補助地板７とカバー板３の３組の長孔３ｃ、１ｆ、７ｉを貫通しつつ、羽根アーム５ａの長孔５ｃと係合する。
【００２１】
ＭＧ地板３０は、補助地板７の軸７ａ、７ｂの先端に係合され、また、締結部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄにおいて補助地板７の軸７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆに取り付けられる。
【００２２】
第一マグネット３２、第一ヨーク３６、および第一コイルユニット３７は、本実施例の第１の制御部材を構成する。第一ヨーク３６は、第一マグネット３２の直径より大きい穴３６ａを有する。第一コイルユニット３７は、ボビン３７ａとその外周に巻かれたコイル３７ｂにて構成され、第一ヨーク３６に取り付けられる。コイル３７ｂは、フレキシブル基板（不図示）を介して撮像装置２００に接続される。第一ヨーク圧着板３８は、圧着部３８ａにて第一ヨーク３６をＭＧ地板３０に光軸方向へ押して組み付け、押圧３８ｂにて第一ヨーク３６の側面を押すことでＭＧ地板３０の第一ヨーク当接部（不図示）に押して組み付けている。
【００２３】
第一コイルユニット３７には不図示の第一コンデンサ１０４が接続されている。第二マグネット４２、第二ヨーク４６、および第二コイルユニット４７は、本実施例の制御部材を構成する第二ヨーク４６は、第二マグネット４２の直径より大きい穴４６ａを有する。第二コイルユニット４７は、ボビン４７ａとその外周に巻かれたコイル４７ｂにて構成され、第二ヨーク４６に取り付けられる。コイル４７ｂは、フレキシブル基板（不図示）を介して撮像装置２００に接続される。第二ヨーク圧着板４８は、圧着部４８ａにて第二ヨーク４６をＭＧ地板３０に光軸方向へ押して組み付け、押圧部４８ｂにて第二ヨーク４６の側面を押すことでＭＧ地板３０の第二ヨーク当接部（不図示）に押して組み付けている。第二コイルユニット４７には不図示の第二コンデンサ１０５が接続されている。ここで、第一マグネット３２と第一ヨーク３６、第二マグネット４２と第二ヨーク４６は、駆動軸７ａと駆動軸７ｂの中間点を対照に配置される。
【００２４】
本実施形態の撮像装置は、一般的なメカ先幕に代えて電子先幕を採用し、電子先幕と一般的なメカ後幕を用いて本撮影を行う構成となっている。本実施形態では、メカ後幕として、前述の第一羽根群もしくは第二羽根群を用いる。
【００２５】
本実施形態の電子先幕による撮像について説明する。図４は、撮像素子および羽根群をレンズ側から光軸方向に沿って観察した様子を示す図である。
【００２６】
図４において、３００は、撮像素子２０３の撮像面を示している。３００ａは、撮像素子２０３におけるリセット走査を行っているライン（リセットライン）を示す。リセット走査はリセットライン３００ａ上の画素の蓄積電荷量をゼロにするものであり、リセットライン３００ａは電子先幕の先端に相当する。
【００２７】
図５（ａ）は電子先幕のリセット走査および第二羽根群５のシャッタ走行が途中にあるときの状態を示している。リセットライン３００ａと第二羽根群５の先端部５００との間のスリットによって形成される領域３０４は、撮像素子２０３において露光による電荷蓄積が行われている領域（電荷蓄積領域）である。第二羽根群５が走行するとき、リセットライン３００ａは矢印Ａの方向へ走行する。電荷蓄積領域は電子先幕と第二羽根群５の走行に従って、矢印Ａの方向へ移動していくことになる。
【００２８】
図５（ｂ）は、電子先幕のリセット走査および第一羽根群４のシャッタ走行が途中にあるときの状態を示している。リセットライン３００ａと第一羽根群４の先端部４００との間のスリットによって形成される領域３０４は、撮像素子２０３において露光による電荷蓄積が行われている領域（電荷蓄積領域）である。第一羽根群４が走行するとき、リセットライン３００ａは矢印Ｂの方向へ走行する。電荷蓄積領域は電子先幕と第一羽根群４の走行に従って、矢印Ｂの方向へ移動していくことになる。
【００２９】
撮像素子２０３内の画素において、リセットライン３００ａが通過してから、すなわち、リセット動作が開始されてから、第一羽根群４または第二羽根群５によって遮光状態となるまでの時間は、当該画素の露光による電荷蓄積時間となる。
【００３０】
撮像面２のリセットライン３００ａの移動は、垂直駆動変調回路２０８により制御される。このリセットライン３００ａの移動は図５や図６で後述するように制御され、このリセットライン３００ａの移動パターンを走査パターンと称する。この走査パターンは、撮像素子の領域（ライン）別にリセット走査が行われるタイミングを示したものということができる。
【００３１】
図５は、シャッタ制御における電子先幕のリセット走査の走査パターンと第二羽根群および第一羽根群の走行パターンとの関係を示す図である。図５において、横軸は時間、縦軸は撮像素子の垂直上での位置をあらわしている。走査パターン３２１と第二羽根群の走行パターン３２２、走査パターン３３１と第一羽根群の走行パターン３３２は同一形状のカーブが描かれ、全ての撮像素子垂直位置にて適正な露光が得られる。図５において、第一羽根群４と第二羽根群５の走行パターンは、光軸を中心に反転させて略同一であり、電子先幕の走査パターンもそれぞれ光軸を中心に反転させて同一である。
【００３２】
次に本発明による撮像の動作について説明する。図３は、本発明の撮像装置のタイムチャートである。
【００３３】
ステップＡでの撮像装置の待機状態において、第一駆動部材８と第二駆動部材９は走行前位置で保持しており、第一羽根群４が開口を締めた状態（閉）第二羽根群が開口を開いた状態（開）である。このとき、第一コンデンサ１０４と第二コンデンサ１０５は充電されている。
【００３４】
ステップＢでは、ユーザによるレリーズ動作として第２スイッチ２１１がＯＮされると、ＣＰＵ２０４から第一コンデンサ１０４を放電させるための信号が出力されることで、第一コンデンサ１０４が所定の間放電する。この間、第一ヨーク３６に磁界が発生することで第一マグネット３２が作動し、第一駆動部材８が駆動される。そして、第一駆動ピン８ｂと係合している第一羽根群４が閉から開の方向に走行する。第一羽根群４は、第一駆動部材８が緩衝部材（不図示）に接触することで走行を停止する。これにより、露光開口が開けられ、撮像レンズ２０１からの光束が撮像素子２０３に到達する状態になる。
【００３５】
ステップＣでは第一コンデンサ１０４は放電を停止し再度充電される。
【００３６】
ステップＤでは、撮像素子２０３の第二羽根群５の走行方向に合わせた電子先幕走査を行うことで、１コマ目の露光が開始される。このときの電子先幕の走査パターンについては後述する。ステップＤから所定時間の後にステップＥに移る。この所定時間は撮像装置に設定された露光時間と略等しい。
【００３７】
ステップＥでは、ＣＰＵ２０４から第二コンデンサ１０５を放電させるための信号が出力され、第二コンデンサ１０５が所定の間放電する。この間、第二ヨーク４６に磁界が発生することで第二マグネット４２が作動し、第二駆動部材９が駆動される。そして、第二駆動ピン９ｂと係合している第二羽根群５が開から閉の方向に走行する。第二羽根群５は、第二駆動部材９が緩衝部材（不図示）に接触することで走行を停止する。
【００３８】
ステップＦでは、撮像素子２０３の電子先幕走査が完了し、全ての画素が電荷蓄積となる。
【００３９】
ステップＧでは、第二羽根群５の走行が完了し、露光開口が閉められ、撮像レンズ２０１からの光束は撮像素子２０３に到達できない状態になる。
【００４０】
ステップＨでは、第二コンデンサ１０５は、放電を停止し、再度充電される。また、ＣＰＵ２０４は、撮像素子２０３の電荷蓄積を停止する。その後、ＣＰＵ２０４は撮像素子２０３の読みだしを開始し、信号処理回路２０９は撮像素子２０３の出力した画像信号に所定の処理を施し第二の画像データを生成し、ＲＡＭ２１４に一時的に保存する。
【００４１】
ステップＩでは、２コマ目の撮影が開始される。シャッタ駆動回路２０５は電圧の印加方向をステップＥと逆にし、第二コンデンサ１０５が所定の間放電する第二ヨーク４６に磁界を発生させて第二マグネット３４２をステップＥでの回転方向と逆に作動させる。第二羽根群５は、ステップＡの撮像装置の待機状態と同様の位置まで閉から開の方向に移動される。これにより、露光開口が開けられ、撮像レンズ２０１からの光束が撮像素子２０３に到達する状態になる。
【００４２】
ステップＪでは第二コンデンサ１０５は放電を停止し再度充電される。
【００４３】
ステップＫでは、撮像素子２０３の第一羽根群４の走行方向に合わせた電子先幕走査を行うことで、２コマ目の露光が開始される。このときの電子先幕の走査パターンについては後述する。ステップＫから所定時間の後にステップＬに移る。この所定時間は撮像装置に設定された露光時間と略等しい。
【００４４】
ステップＬでは、シャッタ駆動回路２０５は電圧の印加方向をステップＢと逆にし、第一コンデンサ１０４が所定の間放電する。この間、第一ヨーク３６に磁界が発生することで第一マグネット３２をステップＢでの回転方向と逆に作動させ、第一駆動部材８が駆動される。そして、第一駆動ピン８ｂと係合している第一羽根群４が開から閉の方向に走行する。第一羽根群４は、第一駆動部材８が緩衝部材（不図示）に接触することで走行を停止する。このように第一羽根群４も第二羽根群５も、露光の際の走行は開から閉へと移動される。また、第一マグネット３２と第一ヨーク３６、第二マグネット４２と第二ヨーク４６は、駆動軸７ａと駆動軸７ｂの中間点を対照に配置されている。これにより、本ステップＬでの第一羽根群４とステップＥでの第二羽根群５の走行パターンは、光軸を中心に反転させると略同一になる。
【００４５】
ステップＭでは、撮像素子２０３の電子先幕走査が完了し、全ての画素が電荷蓄積となる。
【００４６】
ステップＮでは、第一羽根群４の走行が完了し、露光開口が閉められ、撮像レンズ２０１からの光束は撮像素子２０３に到達できない状態になる。
【００４７】
ステップＯでは、第一コンデンサ１０４は、放電を停止し、再度充電される。また、ＣＰＵ２０４は、撮像素子２０３の電荷蓄積を停止する。その後、ＣＰＵ２０４は撮像素子２０３の読みだしを開始し、信号処理回路２０９は撮像素子２０３の出力した画像信号に所定の処理を施し第一の画像データを生成する。画像合成手段２１６は、ＲＡＭ２１４に保存されていた第二の画像データと信号処理回路が作成した第二の画像データを公知の方法で合成する。そして、信号処理手段２０９は、上記の合成した画像データを記録媒体２１２に保存する。
【００４８】
以上で撮影が完了となり、ステップＡの撮像装置の待機状態と同一になる。
次に本撮像装置の画像について説明する。図６（ａ）は第二の画像データの画像、図６（ｂ）は第一の画像データの画像、図６（ｃ）の合成した画像データの画像を示す。図の画像は近景のボケ像である。
【００４９】
図６（ａ）は図４（ａ）に示すように、第二羽根群が上から下に走っている時の近景のボケ像である。そのため、ボケ像の上がケラレている。図６（ｂ）は図４（ｂ）に示すように、第一羽根群が下から上に走っている時の近景のボケ像である。そのため、ボケ像の上がケラレている。図６（ｃ）は図４（ａ）の画像と図４（ｂ）の画像を合成した画像である。お互いのケラレた部分を補完し、ケラレが軽減された画像になっている。
【符号の説明】
【００５０】
１  シャッタ地板、１ａ  アパチャ、４  第１羽根群、５  第２羽根群、
２０１  撮像レンズ、２０２  フォーカルプレーンシャッタ、
２０３  撮像素子、２０４  ＣＰＵ、２０７  パルス発生回路
【図１】
2020031287.tif 000003
【図２（ａ）】
2020031287.tif 000004
【図２（ｂ）】
2020031287.tif 000005
【図３】
2020031287.tif 000006
【図４（ａ）】
2020031287.tif 000007
【図４（ｂ）】
2020031287.tif 000008
【図５】
2020031287.tif 000009
【図６（ａ）】
2020031287.tif 000010
【図６（ｂ）】
2020031287.tif 000011
【図６（ｃ）】
2020031287.tif 000012