JP3486575B2 - 複合現実感提示装置およびその方法並びに記憶媒体 - Google Patents
複合現実感提示装置およびその方法並びに記憶媒体Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明条件変更可能な
複合現実感提示装置及びその方法に関し、現実の照明の
条件をリアルタイムに変化させて、その条件変更に応じ
て複合現実画像を生成する複合現実感提示装置等に関す
る。
複合現実感提示装置及びその方法に関し、現実の照明の
条件をリアルタイムに変化させて、その条件変更に応じ
て複合現実画像を生成する複合現実感提示装置等に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】複合現実空間は、現実空間と仮想空間と
を融合することを目的とする。そのために、画像生成に
関して現実空間単独或いは仮想空間単独では容易であっ
たことが困難であることが多い。
を融合することを目的とする。そのために、画像生成に
関して現実空間単独或いは仮想空間単独では容易であっ
たことが困難であることが多い。
【０００３】 困難であることの１つに現実の照明の照
明条件を変更させ、その変更に応じてリアルタイムに仮
想画像を現実空間に融合させることがある。
明条件を変更させ、その変更に応じてリアルタイムに仮
想画像を現実空間に融合させることがある。
【０００４】従来では、現実空間の明るさをバッチ方式
で測定し、検出した照明条件を複合現実空間に反映させ
ることを行っていた。
で測定し、検出した照明条件を複合現実空間に反映させ
ることを行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は、現
実の照明の照明条件を変化させたときに、その変更にリ
アルタイム応答して複合現実空間を構築する複合現実感
提示装置を提案するものである。
実の照明の照明条件を変化させたときに、その変更にリ
アルタイム応答して複合現実空間を構築する複合現実感
提示装置を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の、本発明による複合現実感提示装置は、現実の照明装
置によって照明された現実空間に仮想空間を融合する複
合現実感提示装置であって、現実空間を照明する照明装
置の照明条件を変更する変更手段と、前記変更された照
明条件に基づき前記現実空間を照明する照明手段と、前
記現実空間の画像を入力する入力手段と、前記変更され
た照明条件の値に対応した照明条件パラメータの値を設
定する設定手段と、前記設定された照明条件パラメータ
を用いて仮想画像を生成する生成手段と、前記生成され
た仮想画像と前記入力された現実空間の画像とを合成す
る合成手段とを備える。
の、本発明による複合現実感提示装置は、現実の照明装
置によって照明された現実空間に仮想空間を融合する複
合現実感提示装置であって、現実空間を照明する照明装
置の照明条件を変更する変更手段と、前記変更された照
明条件に基づき前記現実空間を照明する照明手段と、前
記現実空間の画像を入力する入力手段と、前記変更され
た照明条件の値に対応した照明条件パラメータの値を設
定する設定手段と、前記設定された照明条件パラメータ
を用いて仮想画像を生成する生成手段と、前記生成され
た仮想画像と前記入力された現実空間の画像とを合成す
る合成手段とを備える。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】本発明の好適な一態様である請求項２に拠
れば、前記照明条件は、照度、色、照明方向のいずれか
である。
れば、前記照明条件は、照度、色、照明方向のいずれか
である。
【００１２】複合現実空間ではユーザインタフェースが
重要である。そこで、請求項３によれば、前記変更手段
は、ユーザにより操作されるGUI手段であって、前記照
明装置の照度、色、照明方向をグラフィカルに変更する
コントロールボタンを表示画面に表示する。
重要である。そこで、請求項３によれば、前記変更手段
は、ユーザにより操作されるGUI手段であって、前記照
明装置の照度、色、照明方向をグラフィカルに変更する
コントロールボタンを表示画面に表示する。
【００１３】 上記課題は、上記装置に組み込まれた例
えば請求項５の複合現実感提示方法、更には記憶媒体に
よっても達成可能である。
えば請求項５の複合現実感提示方法、更には記憶媒体に
よっても達成可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の好適に実施形態に関わる複合現実感提示装置を
詳細に説明する。
本発明の好適に実施形態に関わる複合現実感提示装置を
詳細に説明する。
【００１５】第１図は、実施形態の複合現実感提示シス
テムの全体構成を示すブロック図である。
テムの全体構成を示すブロック図である。
【００１６】同図において、１０６はユーザの視点位置
及び視線方向を計測するセンサである。このセンサは、
ユーザの外部に設けた磁気センサや光学的センサ、或い
はユーザのＨＭＤ(Head Mounted Display)に装着された
センサであってもよい。計測された視点位置及び姿勢は
画像生成モジュール１０３に送られる。画像生成モジュ
ール１０３は、ユーザの視点位置及び視線を考慮したＣ
Ｇ画像を生成する。
及び視線方向を計測するセンサである。このセンサは、
ユーザの外部に設けた磁気センサや光学的センサ、或い
はユーザのＨＭＤ(Head Mounted Display)に装着された
センサであってもよい。計測された視点位置及び姿勢は
画像生成モジュール１０３に送られる。画像生成モジュ
ール１０３は、ユーザの視点位置及び視線を考慮したＣ
Ｇ画像を生成する。
【００１７】一方、撮影装置１０５は、現実空間を撮影
するビデオカメラ等の撮影装置である。この撮影装置１
０５はユーザの頭部に装着するのが、ユーザの視点位置
及び視線方向が変化する場合に好ましい。画像入力モジ
ュール１０４は、撮影装置１０４が撮影した画像をオブ
ジェクト化すると共に、その画像中の物体の奥行き値を
も生成して画像合成モジュール１０２に渡す。
するビデオカメラ等の撮影装置である。この撮影装置１
０５はユーザの頭部に装着するのが、ユーザの視点位置
及び視線方向が変化する場合に好ましい。画像入力モジ
ュール１０４は、撮影装置１０４が撮影した画像をオブ
ジェクト化すると共に、その画像中の物体の奥行き値を
も生成して画像合成モジュール１０２に渡す。
【００１８】 画像合成モジュール１０２は、画像生成
モジュール１０３が生成したＣＧ画像と、画像入力モジ
ュール１０４からのビデオ画像とを合成する。この合成
は周知のように、ＣＧ画像の奥行き値とビデオ画像との
奥行き値とを比較することにより前後判定を行い、後方
にある物体の隠れる部分に相当するマスクを生成して、
これらビデオ画像とＣＧ画像とを融合する。
モジュール１０３が生成したＣＧ画像と、画像入力モジ
ュール１０４からのビデオ画像とを合成する。この合成
は周知のように、ＣＧ画像の奥行き値とビデオ画像との
奥行き値とを比較することにより前後判定を行い、後方
にある物体の隠れる部分に相当するマスクを生成して、
これらビデオ画像とＣＧ画像とを融合する。
【００１９】 尚、画像生成モジュール１０３は、複合
現実空間管理モジュール１０８から照明条件についての
情報を貰う。即ち、画像生成モジュール１０３は、この
照明条件に応じた陰影を有するＣＧを生成する。
現実空間管理モジュール１０８から照明条件についての
情報を貰う。即ち、画像生成モジュール１０３は、この
照明条件に応じた陰影を有するＣＧを生成する。
【００２０】 本実施形態では、照明は現実の照明装置
１０７を用いる。管理モジュール１０７は、照明装置の
照度・照射方向等を変えることができる。管理モジュー
ル１０７は、照明装置１０７の変更条件を、所定のパラ
メータ値に変更して画像生成モジュール１０３に渡す。
１０７を用いる。管理モジュール１０７は、照明装置の
照度・照射方向等を変えることができる。管理モジュー
ル１０７は、照明装置１０７の変更条件を、所定のパラ
メータ値に変更して画像生成モジュール１０３に渡す。
【００２１】 第２図は、照明装置１０７の一例を示
す。この照明装置は調光ユニット２０６を有し、調光ユ
ニット２０６は不図示のジョイントを介してブーム２０
５に回動可能に支持されている。ブーム２０５はジョイ
ント２０４を介して支持軸柱２０２に固定されている。
その支持軸２０２は、回転ステージ２０３上に回動自在
に固定され、回転ステージ２０３はスライド台２０１上
に摺動可能に載置されている。従って、調光ユニット
は、スライド動作、パニング動作、チルト動作、ローテ
ート動作が可能である。しかも、ジョイント部や回転ス
テージなどはモータにより駆動されるので、複合現実空
間管理モジュール１０８からの信号により制御可能であ
る。また、調光ユニットに加える電圧・電流を制御する
ことにより光量を制御することが可能である。また、モ
ータにはロータリエンコーダが、ジョイント部にはゴニ
オメータが、スライド台にはリニア距離センサが設けら
れ、調光ユニットには照度センサが設けられているの
で、夫々の位置や姿勢情報を取得することができる。
す。この照明装置は調光ユニット２０６を有し、調光ユ
ニット２０６は不図示のジョイントを介してブーム２０
５に回動可能に支持されている。ブーム２０５はジョイ
ント２０４を介して支持軸柱２０２に固定されている。
その支持軸２０２は、回転ステージ２０３上に回動自在
に固定され、回転ステージ２０３はスライド台２０１上
に摺動可能に載置されている。従って、調光ユニット
は、スライド動作、パニング動作、チルト動作、ローテ
ート動作が可能である。しかも、ジョイント部や回転ス
テージなどはモータにより駆動されるので、複合現実空
間管理モジュール１０８からの信号により制御可能であ
る。また、調光ユニットに加える電圧・電流を制御する
ことにより光量を制御することが可能である。また、モ
ータにはロータリエンコーダが、ジョイント部にはゴニ
オメータが、スライド台にはリニア距離センサが設けら
れ、調光ユニットには照度センサが設けられているの
で、夫々の位置や姿勢情報を取得することができる。
【００２２】 第３図は、照明装置１０７と、複合現実
空間管理モジュール１０８と、画像生成モジュール１０
３との関係を説明する。
空間管理モジュール１０８と、画像生成モジュール１０
３との関係を説明する。
【００２３】 GUI１２０は、複合現実空間管理モジュ
ール１０８が表示装置に表示する照明条件を変更するた
めのグラフィックユーザインタフェースである。GUIの
具体例を第４図に示す。同図で、矢印は、マウスなどに
よって変更可能なコントロールボタンである。例えば、
照明ユニットを横にスライドさせたいときには、左右の
いずれかの矢印をマウスでクリックし、その矢印を目的
の方向に移動する。角度を調整したいときには、その変
更部分の矢印をマウスでクリックして選択し、ジョイス
ティックなどで回転する。このGUIを用いれば、第２図
の照明ユニットの各部の操作角度、照明の明るさ、色な
どをキーボード若しくはジョイスティックなどを用いて
変更することができる。
ール１０８が表示装置に表示する照明条件を変更するた
めのグラフィックユーザインタフェースである。GUIの
具体例を第４図に示す。同図で、矢印は、マウスなどに
よって変更可能なコントロールボタンである。例えば、
照明ユニットを横にスライドさせたいときには、左右の
いずれかの矢印をマウスでクリックし、その矢印を目的
の方向に移動する。角度を調整したいときには、その変
更部分の矢印をマウスでクリックして選択し、ジョイス
ティックなどで回転する。このGUIを用いれば、第２図
の照明ユニットの各部の操作角度、照明の明るさ、色な
どをキーボード若しくはジョイスティックなどを用いて
変更することができる。
【００２４】ユーザがこのGUIを介して設定した照明条
件は、照明装置のコントローラに送られる。コントロー
ラは、この照明条件を、第２図の照明ユニットのモータ
の駆動量等に変換して送る。こうして、照明ユニットは
ユーザがGUIを介して設定した照度などに設定される。
件は、照明装置のコントローラに送られる。コントロー
ラは、この照明条件を、第２図の照明ユニットのモータ
の駆動量等に変換して送る。こうして、照明ユニットは
ユーザがGUIを介して設定した照度などに設定される。
【００２５】 一方、GUIによって設定された照明条件
は複合現実空間管理モジュール１０８により、画像生成
モジュール１０３が用いる空間言語によって規定されて
いる照明条件パラメータ、例えば、angle, specular, a
mbient, position, diffusion等に変換される。但し、
これらのパラメータ値は、種々の照明条件下での実験に
基づいて前もって決められている。画像生成モジュール
１０３は、受け取ったパラメータ値を描画ルーチンに設
定する。
は複合現実空間管理モジュール１０８により、画像生成
モジュール１０３が用いる空間言語によって規定されて
いる照明条件パラメータ、例えば、angle, specular, a
mbient, position, diffusion等に変換される。但し、
これらのパラメータ値は、種々の照明条件下での実験に
基づいて前もって決められている。画像生成モジュール
１０３は、受け取ったパラメータ値を描画ルーチンに設
定する。
【００２６】 第５図は複合現実空間管理モジュール１
０８の制御手順を、第６図は画像生成モジュール１０３
の制御手順を、夫々示す。複合現実空間管理モジュール
１０８と画像生成モジュール１０３とは共にプログラム
モジュールであるが、その間は所定のプロトコルのAPI
(Application Program Interface)によって通信され
る。即ち、複合現実空間管理モジュールでは、ステップ
Ｓ１０２において、ユーザがGUIを用いて照明条件を変
更したかを監視している。条件が変更されたならばステ
ップＳ１０４で、照明ユニットのための各種制御量を演
算し、ステップＳ１０６でコントローラ１０７ｂに送
る。ステップＳ１０８では、angle等の照明パラメータ
を生成してAPIを介して画像生成モジュール１０３に送
る。ステップＳ１１２ではイベントを発生させて、画像
生成モジュール１０３に知らせる。
０８の制御手順を、第６図は画像生成モジュール１０３
の制御手順を、夫々示す。複合現実空間管理モジュール
１０８と画像生成モジュール１０３とは共にプログラム
モジュールであるが、その間は所定のプロトコルのAPI
(Application Program Interface)によって通信され
る。即ち、複合現実空間管理モジュールでは、ステップ
Ｓ１０２において、ユーザがGUIを用いて照明条件を変
更したかを監視している。条件が変更されたならばステ
ップＳ１０４で、照明ユニットのための各種制御量を演
算し、ステップＳ１０６でコントローラ１０７ｂに送
る。ステップＳ１０８では、angle等の照明パラメータ
を生成してAPIを介して画像生成モジュール１０３に送
る。ステップＳ１１２ではイベントを発生させて、画像
生成モジュール１０３に知らせる。
【００２７】 第６図のフローチャートで、画像生成モ
ジュール１０３は、イベント発生を待っている。イベン
トの発生があったならば、ステップＳ２０４で、そのイ
ベントが照明条件変更イベントであることを確認して、
ステップＳ２０６で、APIを介して照明パラメータを受
信する。ステップＳ２０８では、描画ルーチン内のパラ
メータ部分を受信したパラメータで置き換える。ステッ
プＳ２１０では、受信したパラメータに従ってＣＧ画像
を描画する。描画されたＣＧ画像は変更された照明条件
に従って陰影などが変化されている。
ジュール１０３は、イベント発生を待っている。イベン
トの発生があったならば、ステップＳ２０４で、そのイ
ベントが照明条件変更イベントであることを確認して、
ステップＳ２０６で、APIを介して照明パラメータを受
信する。ステップＳ２０８では、描画ルーチン内のパラ
メータ部分を受信したパラメータで置き換える。ステッ
プＳ２１０では、受信したパラメータに従ってＣＧ画像
を描画する。描画されたＣＧ画像は変更された照明条件
に従って陰影などが変化されている。
【００２８】上記実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない
範囲内で種々変形が可能である。
範囲内で種々変形が可能である。
【００２９】第７図は、照明ユニット１０７ａの変形例
を説明する。この例では、調光ユニット２０６は、チル
ト可能に軸支されたチルトユニット３０１に支持されて
いる。チルトユニット３０１は上下動可能である。支持
シャフト３０４はモータ３０３に接続されており、支持
シャフトを回転させることにより調光ユニットをパン回
転させることにより、調光ユニットをパン回転させるこ
とができる。支持シャフト３０４はスライド台３０２上
を平行に移動可能である。また、そのスライド台３０２
は、シャフト３０２の移動方向と垂直な方向と平行に移
動可能である。
を説明する。この例では、調光ユニット２０６は、チル
ト可能に軸支されたチルトユニット３０１に支持されて
いる。チルトユニット３０１は上下動可能である。支持
シャフト３０４はモータ３０３に接続されており、支持
シャフトを回転させることにより調光ユニットをパン回
転させることにより、調光ユニットをパン回転させるこ
とができる。支持シャフト３０４はスライド台３０２上
を平行に移動可能である。また、そのスライド台３０２
は、シャフト３０２の移動方向と垂直な方向と平行に移
動可能である。
【００３０】また上記実施形態では、照明条件の変更は
GUIを用いていたが、ボリュームやスライドスイッチ、
ジョイスティックなどのハードデバイスを用いてもよ
い。このようなハードデバイスを用いる場合には、その
デバイスの出力信号を管理モジュールを有する装置に通
信する必要があろう。
GUIを用いていたが、ボリュームやスライドスイッチ、
ジョイスティックなどのハードデバイスを用いてもよ
い。このようなハードデバイスを用いる場合には、その
デバイスの出力信号を管理モジュールを有する装置に通
信する必要があろう。
【００３１】前記実施形態装置では、照明条件の変更を
コンピュータコントロールとしていたが、本発明はその
ようなものに限定されず、例えば、手動による変更にも
適用可能である。また、GUI１２０による条件変更値を
ソフト的にコントローラ１０７ｂが読み取るように変形
することもできる。この変形例では、上記実施形態のロ
ータリエンコーダを不要にすることができる。但し、照
明条件がどのように変更されたかを検知するために、照
度センサや照明方向を検知するセンサなどを設け、これ
らのセンサ出力を管理モジュールに導くようにする。
コンピュータコントロールとしていたが、本発明はその
ようなものに限定されず、例えば、手動による変更にも
適用可能である。また、GUI１２０による条件変更値を
ソフト的にコントローラ１０７ｂが読み取るように変形
することもできる。この変形例では、上記実施形態のロ
ータリエンコーダを不要にすることができる。但し、照
明条件がどのように変更されたかを検知するために、照
度センサや照明方向を検知するセンサなどを設け、これ
らのセンサ出力を管理モジュールに導くようにする。
【００３２】また、上記実施形態では、照明用のプログ
ラムパラメータは前もって所定のメモリ１２１に記憶す
るようにしていたが、パラメータを、検出された照度や
照明の方向などに基づいてリアルタイムで演算するよう
にしてもよい。このためには、照明条件の検出値からパ
ラメータ値を導出するための演算用の変換式を前もって
メモリに記憶し、この変換式を用いてリアルタイムにパ
ラメータを導出するようにしてもよい。
ラムパラメータは前もって所定のメモリ１２１に記憶す
るようにしていたが、パラメータを、検出された照度や
照明の方向などに基づいてリアルタイムで演算するよう
にしてもよい。このためには、照明条件の検出値からパ
ラメータ値を導出するための演算用の変換式を前もって
メモリに記憶し、この変換式を用いてリアルタイムにパ
ラメータを導出するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
仮想画像の照明条件が、現実の照明の変更に応じてリア
ルタイムに修正される。このために、現実画像と仮想画
像との間の照明条件の構造に起因する画質的ズレが軽減
される。
仮想画像の照明条件が、現実の照明の変更に応じてリア
ルタイムに修正される。このために、現実画像と仮想画
像との間の照明条件の構造に起因する画質的ズレが軽減
される。
【図１】 実施形態に関わる複合現実感提示装置の構成
を説明する図。
を説明する図。
【図２】 実施形態の装置に用いられる照明ユニットの
構成を説明する図。
構成を説明する図。
【図３】 複合現実感提示装置の主要部分における動作
を機能的に表したブロック図。
を機能的に表したブロック図。
【図４】 照明条件を変更するためのGUIを説明する
図。
図。
【図５】 複合現実空間管理モジュールの制御手順を示
すフローチャート。
すフローチャート。
【図６】 ＣＧ画像生成モジュールの制御手順を示すフ
ローチャート。
ローチャート。
【図７】 照明装置の変形例の構成を示す図。
Claims (6)
- 【請求項１】 現実の照明装置によって照明された現実
空間に仮想空間を融合する複合現実感提示装置であっ
て、現実空間を照明する 照明装置の照明条件を変更する変更
手段と、前記変更された照明条件に基づき前記現実空間を照明す
る照明手段と、 前記現実空間の画像を入力する入力手段と、 前記 変更された照明条件の値に対応した照明条件パラメ
ータの値を設定する設定手段と、前記設定された照明条件 パラメータを用いて仮想画像を
生成する生成手段と、 前記生成された仮想画像と前記入力された現実空間の画
像とを合成する合成手段とを備える ことを特徴とする複
合現実感提示装置。 - 【請求項２】 前記照明条件は、照度、色、照明方向の
いずれかであることを特徴とする請求項１に記載の複合
現実感提示装置。 - 【請求項３】 前記変更手段は、ユーザにより操作され
るGUI手段であって、前記照明装置の照度、色、照明方
向をグラフィカルに変更するコントロールボタンを表示
画面に表示することを特徴とする請求項１に記載の複合
現実感提示装置。 - 【請求項４】 前記合成手段は、前記現実空間の画像の
奥行き値と、前記仮想画像の奥行き値とを比較すること
により前後判定を行い、該前後判定の結果に応じて前記
現実空間の画像と前記仮想画像とを合成することを特徴
とする請求項１乃至３のいずれかに記載の複合現実感提
示装置。 - 【請求項５】 現実の照明装置によって照明された現実
空間に仮想空間を融合する画像処理方法であって、現実空間を照明する 照明装置の照明条件を変更する変更
工程と、前記照明装置によって照明された現実空間の画像を入力
する入力工程と、 前記 変更された照明条件の値に対応した照明条件パラメ
ータの値を設定する設定工程と、前記設定された照明条件 パラメータを用いて仮想画像を
生成する生成工程と、前記生成された仮想画像と前記入力された現実空間の画
像とを合成する合成工程とを備える ことを特徴とする画
像処理方法。 - 【請求項６】 請求項５の方法を実行するコンピュータ
プログラムを記憶する記憶媒体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24677099A JP3486575B2 (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 複合現実感提示装置およびその方法並びに記憶媒体 |
| EP00103803A EP1074943A3 (en) | 1999-08-06 | 2000-02-23 | Image processing method and apparatus |
| US09/512,836 US6930685B1 (en) | 1999-08-06 | 2000-02-25 | Image processing method and apparatus |
| US11/115,162 US20050190181A1 (en) | 1999-08-06 | 2005-04-27 | Image processing method and apparatus |
| US11/115,344 US20050195332A1 (en) | 1999-08-06 | 2005-04-27 | Image processing method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24677099A JP3486575B2 (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 複合現実感提示装置およびその方法並びに記憶媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001078230A JP2001078230A (ja) | 2001-03-23 |
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ID=17153418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24677099A Expired - Fee Related JP3486575B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-31 | 複合現実感提示装置およびその方法並びに記憶媒体 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2004047426A2 (en) * | 2002-11-15 | 2004-06-03 | Esc Entertainment, A California Corporation | Reality-based light environment for digital imaging in motion pictures |
| WO2006040200A1 (de) * | 2004-10-13 | 2006-04-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur beleuchtungs- und schattensimulation in einem augmented-reality-system |
| JP4804256B2 (ja) * | 2006-07-27 | 2011-11-02 | キヤノン株式会社 | 情報処理方法 |
| JP2013250773A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Sega Corp | ステージ装置及びステージ施設 |
-
1999
- 1999-08-31 JP JP24677099A patent/JP3486575B2/ja not_active Expired - Fee Related
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