書画カメラ

ドキュメントカメラは、ビジュアルプレゼンター、ビジュアライザー、デジタルオーバーヘッド、ドキュカムとも呼ばれ、教室や講堂などで大勢の聴衆に物体を表示するために使用される高解像度のリアルタイム画像キャプチャデバイスです。また、画像スキャナーの代わりとしても使用できます。不透明プロジェクターと同様に、ドキュメントカメラは実際の3次元物体や透明フィルムの画像を拡大して投影できます。^[1]

書画カメラを操作するには、ウェブカメラをアームに取り付け、ページの上に配置します。カメラをプロジェクターまたは同様のビデオ ストリーミング システムに接続すると、プレゼンターは紙に書き込んだり、聴衆が見ている間に 2 次元または 3 次元のオブジェクトを表示したりできます。たとえば、大きなオブジェクトをカメラの前に配置し、必要に応じて回転させることができます。または、天井に取り付けられた書画カメラを使用すると、作業領域を広くすることができます。

一般的な用途は次のとおりです。

• 講堂や教室で
• 会議、ミーティング、研修会での資料のプレゼンテーション
• ビデオ会議とテレプレゼンス
• 法廷での証拠の提示
• さまざまな医療アプリケーション（遠隔医療、遠隔病理学、放射線画像の表示）

書画カメラは、かつてこの目的で使用されていたエピディアスコープやオーバーヘッドプロジェクターに取って代わった。ズーム機能により、書画カメラは本の小さな文字を拡大し、印刷されたページを従来の透明フィルムのように投影することができる。オーバーヘッドプロジェクターでは視認性を確保するために照明を暗くする必要があるが、書画カメラではその必要がない。^{[1]ほとんどの書画カメラは、} USBケーブルを介してビデオ信号をコンピューターに送信することもできます。一部の書画カメラは、標準スクリーンではなく インタラクティブホワイトボードに接続されます。

ドキュメントカメラは、オーバーヘッドプロジェクターを使ったプレゼンテーションで事前準備をする必要がなく、オリジナルの文書、計画、図面、オブジェクトを直接投影して提示する機能に対する需要の高まりに応えるために開発されました。ビジュアライザーとしても知られる最初のドキュメントカメラは、WolfVisionとElmoによって開発され、1988年のPhotokina見本市で発表されました。 ^{[2] [3]}

会議室ではコンピューター、プロジェクター、Microsoft PowerPointなどの一般的なプレゼンテーション プログラムが広く使用されるようになり、オーバーヘッド プロジェクターが使用される頻度は低下しました。

初期のプロトタイプは、コピースタンドに取り付けられた単純なビデオカメラでした。1970 年代半ばに、これらは組み立てられ、投影された画像の一貫した品質を提供し、暗い部屋でも使用できるようにするために追加の照明が装備されました。

1990 年代の終わり頃には、プログレッシブ スキャンカメラが導入されました。現在市販されているビジュアライザーの多くは、少なくとも 1 秒あたり 30 フレームの出力が可能です。

ドキュメント カメラの設計と仕様は、さまざまな技術を組み合わせています。画質は、光学系、カメラ、照明、適切なファームウェア (ソフトウェア) を搭載したマザーボードなど、主要なコンポーネントによって決まります。完成品は、個々のメーカーがさまざまな機械設計を製造して実現します。一部のドキュメント カメラは、 HDMI出力、オーディオ/ビデオ録画、Wi-Fi接続を備えています。

光学系は画像の品質にとって非常に重要であり、デバイスのコストに応じて異なります。単純な光学系または非常に複雑な光学系を使用でき、品質とサイズが大幅に異なる場合があります。アイリスまたは絞りは光学系のもう 1 つの重要なコンポーネントです。アイリスは、レンズを通過して画像センサーに到達する光の量を制御および調整します。レンズは物体の一点に焦点を合わせ、それをセンサーに投影します。ただし、焦点の前後にも、人間の目には焦点が合っていると認識される領域があります。これは被写界深度と呼ばれ、アイリスまたは絞りのサイズによって異なります。絞りが小さいほど被写界深度が深くなり、画像のより多くの部分が鮮明に焦点を合わせられます。

プログレッシブ スキャンカメラは、 CCD センサーまたはCMOS センサーを使用します。プログレッシブ スキャンがインターレース方式よりも一般的に優れている点は、解像度がはるかに高いことです。プログレッシブ スキャン カメラはすべてのスキャン ラインを同時にキャプチャしますが、インターレース カメラはラインのセットを交互に使用します。

イメージセンサーはモノクロ画像のみを提供します。1 チップ カメラでは、各ピクセルにカラー フィルターを使用することで色情報を取得できます。1 チップ カメラでは、ベイヤー フィルターが広く使用されています。赤、緑、青のフィルターがパターンに配置され、緑のピクセルの数は青や赤のピクセルの 2 倍です。これにより、人間の目の感度と解像度が再現されます。カラー画像を取得するには、さまざまなアルゴリズムを使用して、不足している色情報を補間します。

3CCD カメラモジュールは、カラー画像を生成するもう 1 つの方法です。プリズムを使用して白色光を赤、緑、青の成分に分割し、各色ごとに個別のセンサーを使用します。この複雑なカメラ技術は 3 チップ カメラで使用され、非常に高い解像度で優れた色再現を実現します。

ドキュメント カメラで使用される最新のカメラ システムは、1 秒あたり 30 フレームの高解像度カラー画像を提供できます。3 チップ カメラでは、測定解像度は最大 1,500 ラインになります。さらに、画像は一般的なディスプレイ アスペクト比である 4:3、16:9、16:10 に合わせて調整できます。

照明はドキュメント カメラの重要な要素です。良好な色再現を確保するには、画像キャプチャ領域を照らす照明システムが均一である必要があります。

• 光の強度が高ければ高いほど、ドキュメント カメラは周囲の光源から独立します。
• 強力な照明システムを使用すると、より小さな絞りを使用できるようになるため、ドキュメント カメラで実現できる被写界深度が大幅に増加します。
• また、光源の品質が高ければ高いほど、カメラセンサーに到達する光が多くなり、ノイズが目立たなくなるため、画像の品質が低下しません。

一部のドキュメント カメラ モデルでは、照明システムに、照明された画像キャプチャ領域またはレーザー マーカーによって、レンズのズームインまたはズームアウトと同時に調整されるイメージング領域のサイズと位置を常にユーザーに示す同期ライト フィールドなどの追加機能が統合されています。

マザーボードは画像処理において重要な役割を果たし、最終的に生成される画像の品質に大きな影響を与えます。解像度がますます高くなり、リフレッシュ レートが高くなると、リアルタイムで処理する必要がある大量のデータが生成されます。

ドキュメント カメラには、使いやすさを向上させ、機能性と画質を向上させるために設計されたさまざまな高度な自動化システムが装備されています。たとえば、永続的な自動フォーカス検出機能により、新しいオブジェクトが表示されるたびにフォーカス設定が自動的に調整されるため、手動で調整する必要がありません。その他の主な機能には、自動絞り調整、自動露出、ホワイト バランス、自動ゲイン制御などがあります。

現代のマザーボードには、使用の柔軟性を確保するためのさまざまな接続があります。ディスプレイ（プロジェクター、モニター、ビデオ会議システム）に接続するためのHDMI、DVI、VGAポートに加えて、コンピューターやインタラクティブ ホワイトボードへの接続を容易にするためのインターフェイスもいくつか用意されています。これらのインターフェイスは、最も一般的なものとしては、USB、ネットワーク（LAN）、およびシリアルがあります。

さらに、外部の PC またはラップトップをドキュメント カメラに接続して、 PowerPointプレゼンテーションとライブ デモンストレーションを切り替えることができます。一部のモデルでは、外部ストレージ デバイスも処理でき、 USB フラッシュ ドライブから直接ファイルを再生したり、プレゼンテーション中に撮影した画像をそこに保存したり できます。

一部のドキュメント カメラ メーカーでは、定期的なファームウェアアップグレードも提供しています。

ドキュメントカメラは一般的に次の 3 つのグループに分けられます。

• ポータブル: 小型で軽量なモデル
• デスクトップ: より大きく、より頑丈で、より安定したユニット
• ビジュアライザー: テーブルまたは演壇の上の天井に取り付けます

ポータブル モデルとデスクトップ モデルでは、オーバーヘッド プロジェクターと同様の作業環境が実現します。多くのドキュメント カメラ ユーザーは、視聴者に表示できるさまざまなオブジェクトに関する柔軟性の向上を高く評価しています。ポータブル デバイスは、事前のインストールを必要とせずに複数の場所で使用できます。

天井に取り付けるドキュメント カメラ/ビジュアライザーは、従来のデスクトップ モデルとは異なり、より大きなオブジェクトを表示できます。テクノロジは天井に目立たないように取り付けられているため、講演者や聴衆の視界を制限するデスクトップ技術機器はありません。天井モデルは、ビデオ会議やテレプレゼンスシステムをサポートするためによく使用され、参加者の没入感をさらに高めます。

ドキュメントカメラは、画像スキャナの代替としても使用されています。^[4]ドキュメントカメラで画像をキャプチャする方法は、オブジェクトをスキャンするために必要な可動部品がない点で、フラットベッドスキャナや自動ドキュメントフィーダスキャナとは異なります。従来、画像全体のスキャンを生成するには、スキャナ内の照明/反射ロッドを文書上で移動させるか (フラットベッドスキャナの場合など)、ドキュメントをロッド上に通過させる必要があります (フィーダスキャナの場合など)。ドキュメントカメラは、ドキュメントまたはオブジェクト全体を 1 ステップで、通常は瞬時にキャプチャします。通常、ドキュメントは、ドキュメントカメラのキャプチャ領域の下にある平らな表面 (通常はオフィスデスク) に置かれます。表面全体を一度にキャプチャするプロセスには、スキャンのワークフローの反応時間を長くするという利点があります。キャプチャされた後、画像は通常、画像を強化したり、自動的に回転、トリミング、まっすぐにするなどのタスクを実行したりするソフトウェアによって処理されます。^[5]

スキャンする文書やオブジェクトは、ドキュメント カメラに接触する必要がないため、チェックできる文書の種類の柔軟性が向上します。従来のスキャナではこれまでスキャンが困難だったオブジェクトも、1 つのデバイスでスキャンできるようになりました。これには特に、フィード スキャナで詰まる可能性のある、さまざまなサイズや形状の文書、ホッチキス留めの文書、フォルダーに入れられた文書、曲がった文書、くしゃくしゃの文書が含まれます。その他のオブジェクトには、書籍、雑誌、領収書、手紙、チケットなどがあります。可動部品がないため、メンテナンスの必要もありません。これは、スキャナの継続的な運用コストを含む総所有コストの考慮事項です。

スキャン中の反応時間が長くなると、コンテキストスキャンの分野でもメリットがあります。ADF スキャナは、バッチスキャンに非常に高速で優れていますが、文書の前後処理も必要です。文書カメラは、たとえば銀行の窓口係などのワークフローやプロセスに直接統合できます。文書は、顧客のコンテキストで直接スキャンされ、そのコンテキストで配置または使用されます。このような状況では、反応時間が長くなることが利点となります。文書カメラは通常、必要なスペースも少なく、持ち運び可能な場合が多いです。^[6]

ドキュメント カメラによるスキャンは反応時間が速いかもしれませんが、均一でホチキス留めされていない文書の大量バッチ スキャンは ADF スキャナーの方が効率的です。この種のテクノロジでは、スキャン結果に影響を及ぼす可能性のある外部要因 (照明など) に関する課題に直面します。これらの問題がどのように解決されるかは、製品の洗練度と、これらの問題への対処方法に大きく依存します。

• 惑星スキャナー