JP2019128590A - 画像投射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源の劣化にかかわらず投射画像の視認性を確保する。【解決手段】画像投射装置100は、光源6からの光を用いて画像を投射する。該装置は、光源に供給する電力を制御する制御手段20と、光源の状態を表す光源状態情報を取得する光源状態取得手段14を有する。制御手段は、画像の明るさに関する情報に基づいて画像を暗くするために電力を減少させる際に、該電力の減少の前または後に取得された光源状態情報を用いて、光源の光量が所定の光量を下回らないように電力を制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、光源からの光を用いて画像を投射する画像投射装置(以下、プロジェクタという)に関する。
プロジェクタには、LEDやレーザダイオード(LD)等の固体光源を用いるものがある。特許文献1には、LDの点灯と消灯の時間比の制御(PWM制御)による光量調整とLDの駆動電流の制御による光量調整とを組み合わせて行うことで、投射画像の明るさを広範囲で精度良く調整できるプロジェクタが開示されている。
投射画像のコントラストの調整や光源の寿命を延ばすために投射画像の明るさを低下させる場合がある。一方、投射画像の視認性を確保するためにはある程度以上の明るさは必要である。このため、投射画像の明るさ調整においてユーザが設定できる下限を設けることが望ましい。光源の駆動条件は、明るさ調整の設定に基づいて設定されるが、光源は、その劣化によって同じ駆動条件でも光量が低下する。このため、ユーザが投射画像の明るさを下限に設定した場合に、光源の劣化によって光量が低下すると、視認性を確保するための明るさを得ることができなくなる。
本発明は、光源の劣化にかかわらず投射画像の視認性を確保できるようにした画像投射装置を提供する。
本発明の一側面としての画像投射装置は、光源からの光を用いて画像を投射する。該画像投射装置は、光源に供給する電力を制御する制御手段と、光源の状態を表す光源状態情報を取得する光源状態取得手段とを有する。制御手段は、画像の明るさに関する情報に基づいて画像を暗くするために電力を減少させる際に、該電力の減少の前または後に取得された光源状態情報を用いて、光源の光量が所定の光量を下回らないように電力を制御することを特徴とする。
また、本発明の他の一側面としての制御方法は、光源からの光を用いて画像を投射する画像投射装置において、光源に供給される電力を制御する制御方法である。該制御方法は、光源の状態を表す光源状態情報を取得するステップと、画像の明るさに関する情報に応じて画像を暗くするために電力を減少させる際に、該電力の減少の前または後に取得された光源状態情報を用いて、光源の光量が所定の光量を下回らないように電力を制御するステップとを有することを特徴とする。
なお、画像投射装置のコンピュータに、上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。
本発明によれば、光源の劣化にかかわらず、投射画像の視認性を確保するための光源の光量を維持することができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施例1である画像投射装置としてのプロジェクタ100の構成を示している。パーソナルコンピュータ等の外部機器から出力された映像信号は、映像信号入力部1に入力される。映像信号入力部1は、VGAやVideo信号等のアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換器およびHDMI(登録商標)やDVI等のデジタル信号を所定のデジタル信号フォーマットに変換するレシーバを備えている。映像信号入力部1にて変換されたデジタル映像信号は、映像信号処理部2に送られる。
映像信号処理部2は、映像信号処理専用のDSP等により構成され、入力されるデジタル映像信号の解像度を読み取って内部での処理に必要な解像度の映像信号に変換するスケーリング処理およびボタン操作時のメニュー表示や台形補正(キーストン補正)処理等を行う。映像信号処理部2で処理されたデジタル映像信号は、液晶駆動部3に送られ、ここで光学ユニット9内の液晶パネル(これについては後述する)を駆動する液晶駆動信号に変換される。
電源部4は、外部から入力されるAC電源をDC電源に変換し、光源駆動部5やプロジェクタ100内の各部に電源を供給する。光源駆動部5は、光源6を点灯(発光)させるための駆動回路であり、DC/DCコンバータ等の電源回路によって構成される。光源駆動部5は、制御部20からの光源制御信号に応じて、光源6を点灯および消灯させたり光源6に供給する駆動電力を増減したりする。
光源6は1または複数のLDにより構成される。光源6から発せられた光は励起光として蛍光体7に照射される。蛍光体7は、励起光の一部を蛍光光に変換する。蛍光体7は円盤(ホイール)に環状に蛍光材料を塗布して構成されており、モータ8により回転される。モータ駆動部13は、モータ8の回転と停止の制御や回転速度制御を行う。
蛍光体7から出射した励起光(非変換光)と蛍光光との混合光としての白色照明光は光学ユニット9に入射する。光学ユニット9は、照明光を均一化する照明光学系、照明光をRGBの3つの色光に分離する色分離光学系、3つの色光をそれぞれ画像変調する3つの液晶パネルおよび画像変調された3つの色光を合成する色合成光学系を含む。液晶パネルは、透過型でも反射型でもよい。また、3つの液晶パネルに代えて1つ又は3つのデジタルマイクロミラーデバイスを用いてもよい。色合成光学系で合成された映像光は、投射レンズ10によってスクリーン等の被投射面に拡大投射される。これにより、フルカラー投射画像(映像)が表示される。
マイクロコンピュータ(CPU)により構成される制御部20は、プロジェクタ100全体の制御を行う。例えば、光源駆動部5に光源制御信号を出力することで、光源6を点灯および消灯させたり光源6に供給する駆動電力を制御して光源6の光量を増減させたりする。
操作部11は、プロジェクタ100の電源のON/OFF等の操作を行うためのボタンや、リモコンからの操作光を受光する受光センサ等を含む。制御部20は、操作部11の操作(リモコンからの操作光の受光を含む)を検出すると、その操作に応じた制御を行う。
光量センサ(光源状態取得手段)14は、光源6の状態の1つである光源6の光量を検出する。光量センサ14は、光源6から発せられる光量自体を検出してもよいし、光源6から投射レンズ10までのいずれかの位置での光量を検出してもよい。また、被投射面に投射される光量を検出してもよい。
次に、図2のフローチャートと図3および図4を用いて、本実施例のプロジェクタ100(制御部20)が行う光源制御処理について説明する。図3は、光源6の積算点灯時間に対する光源6が発する光量(以下、光源光量という)の変化、つまりは光源6の劣化を示している。図4は、積算点灯時間に対する光源6に供給される駆動電力(ここでは駆動電流とする)の変化を示している。制御部20は、記憶部12に記憶されたコンピュータプログラムに従って本処理を実行する。
ユーザは、投射画像の明るさを変更する際に操作部11の操作によって被投射面にメニュー(以下、OSD)を投射表示させ、OSD内の明るさを示す数値またはゲージを変更することで投射画像の明るさを変更することができる。操作部11およびOSDにより明るさ設定手段が構成される。投射画像の明るさを変更(調整)することを、以下、調光という。本実施例では、ユーザが投射画像の明るさをその可変範囲において明るい側(ここでは最も明るい調光上限レベルとする)から最も暗い調光下限レベルへの調光を行う場合について説明する。
調光が開始されると、制御部20は、ステップS101において、ユーザによるOSD上での明るさ設定(ユーザ設定、画像の明るさに関する情報)に対応する調光レベルを取得する。前述したように、ここではユーザは調光レベルの可変範囲のうち調光下限レベルを設定したものとする。
次にステップS102において、制御部20は、ステップS101で取得した調光レベルから光源6に供給する駆動電流を算出する。図4において、投射画像が最も明るくなる調光上限レベルでの駆動電流を100%とし、投射画像が最も暗くなる調光下限レベルでの駆動電流を30%とする。ステップS101においてユーザが調光下限レベルを設定したので、制御部20は減少させる目標電流(目標電力)としての30%の駆動電流を算出する。ただし、制御部20は、この時点では30%の駆動電流を仮に設定するだけで、光源駆動部5に駆動電流を30%に低下させる制御を行わない。
次にステップS103において、制御部20は、光量センサ14を通じて光源光量の情報(光源状態情報)を取得する。光源6が劣化していない初期状態において調光上限レベルが設定されている場合は最も光源光量が多い状態であり、積算点灯時間の増加(すなわち劣化)に応じて光源光量は低下していく。光源6に同じ100%の駆動電流を供給しても、劣化によって光源光量は低下していくため、本ステップにおいて現状の光源光量を確認する。
次にステップS104では、制御部20は、ステップS103で取得した現状の駆動電流(ここでは駆動電流100%)における光源光量と、ステップS102で算出した変更後の駆動電流とから、変更後の光源光量である予測光量を算出する。
図3において光源6の積算点灯時間がT1である場合、変更前の駆動電流100%での光量センサ14から取得する光源光量はX1となる。この状態から駆動電流を100%から30%に変更すると、光源光量X1と駆動電流の変更量とに応じて変更後の予測光量Y1が算出される。この算出された光量がT1の時点での駆動電流30%に対する予測光量となる。積算点灯時間がさらに長くなったT2の時点では、駆動電流100%での光量はX2であり、そこから算出される駆動電流30%での予測光量Y2が算出される。
次にステップS105では、制御部20は、ステップS104で算出した予測光量が所定の下限閾値(所定の光量)以上か否かを判定する。光源6の劣化によって予測光量が下限閾値を下回った場合に駆動電流を変更するとユーザの想定よりも投射画像が暗くなるため、駆動電流を変更する前に本ステップの判定を行う。下限閾値は、特定の投射条件において投射画像の視認性が確保できる最低限の明るさや製品仕様上の最低の明るさ等に応じて設定される。
積算点灯時間T1にて算出される予測光量Y1は下限閾値以上である。このため、制御部20は、ステップS106において光源駆動部5に駆動電流をステップS102で算出した駆動電流30%に変更させる。その後、本処理を終了する。
一方、積算点灯時間T2にて算出される予測光量Y2は下限閾値を下回る。このため、制御部20は、ステップS107において、光源光量が下限閾値以上となるように、図4に示すように駆動電流30%をそれよりも多い駆動電流Aに補正する。そして、制御部20は、ステップS108において、光源駆動部5に光源6に対して駆動電流Aを供給させる。その後、本処理を終了する。
本実施例によれば、光源が劣化した状態でユーザが調光下限レベルを選択した場合でも、投射画像の視認性を確保するために必要な光量を光源6に発光させることができる。
次に、本発明の実施例2について説明する。実施例1では、調光において駆動電流変更後の予測光量を算出し、その予測光量が下限閾値以上か否かを判定した。しかし、予測光量はあくまで予測値であり、光源駆動部5の駆動電流の設定精度等によっては変更後の光源光量が下限閾値を下回ることも考えられる。このため、本実施例では、予測光量を算出せずに、駆動電流変更後の光源光量を実際に測定して駆動電流を補正する。本実施例のプロジェクタの構成は図1に示した実施例1のプロジェクタ100の構成と同じであり、共通する構成要素には実施例1と同符号を付す。
図5のフローチャートを用いて、本実施例のプロジェクタ100(制御部20)が行う光源制御処理について説明する。実施例1(図2)と共通するステップには、同じステップ番号を付す。本実施例でも、ユーザが調光上限レベル(駆動電流100%)から調光下限レベル(駆動電流30%)への調光を行う場合について説明する。
調光が開始されると、実施例1と同様に、制御部20は、ユーザ設定に対応した調光レベルを取得し(ステップS101)、変更後の駆動電流30%を算出する(ステップS102)。
次にステップS201において、制御部20は、光源駆動部5に変更後の駆動電流30%を光源6に対して供給させる。これにより、光源光量が低下する。続いてステップS202において、制御部20は、光量センサ14を通じて光源光量(光源状態情報)を取得する。
次にステップS203において、制御部20は、ステップS202で取得した光源光量が下限閾値以上か否かを判定する。図3において、光源6の積算点灯時間がT1であるの場合は駆動電流変更後の光源光量Y1が得られる。光源光量Y1は下限閾値以上であるため、制御部20はそのまま本処理を終了する。
一方、積算点灯時間がT2である場合は駆動電流変更後の光源光量Y2が得られるが、光源光量Y2は下限閾値を下回っている。このため、制御部20は、ステップS204において、光源光量が下限閾値以上となるように、図4に示すように駆動電流30%をそれよりも多い駆動電流Aに補正する。そして、制御部20は、ステップS201において、光源駆動部5に光源6に対して駆動電流Aを供給させる。
その後、制御部20は、ステップS202において再び光量センサ14を通じて光源光量を取得する。続いてステップS203において、制御部20は、光源光量が下限閾値以上と判定すればそのまま本処理を終了し、まだ下限閾値を下回っていると判定したときはステップS204で駆動電流Aをさらにそれよりも多い駆動電流に補正する。本実施例では、駆動電流の1回の変更量(補正量)を予め決めておき、1回の駆動電流の補正で下限閾値以上の光源光量が得られなければ、再度、駆動電流の補正を行う。こうして光源光量が下限閾値以上となるまでステップS201からS204の処理を繰り返す。
本実施例においても、光源が劣化した状態でユーザが調光下限レベルを選択した場合でも、投射画像の視認性を確保するために必要な光量を光源6に発光させることができる。
次に、本発明の実施例3について説明する。実施例1および実施例2では、ユーザが操作を行って調光する場合において、光量が下限閾値以下とならないように光源6を発光させる制御について説明した。しかしながら、ユーザが操作しない場合でも光量を変更させる制御を行う場合には、同様の制御を行う必要がある。例えば、投射する映像(入力された映像信号)に応じて光源の光量を変化させてコントラストを向上させるダイナミックコントラスト制御がある。映像に応じて光量を下げる場合に、光量が下限閾値を下回ることも考えられる。このため、本実施例ではダイナミックコントラスト制御時に、光量が下限閾値を下回らないようにする制御について説明する。
本実施例のプロジェクタの構成は図1に示した実施例1のプロジェクタ100の構成と同じであり、共通する構成要素には実施例1と同符号を付す。
映像信号処理部2は、映像信号入力部1から送られたデジタル映像信号を解析(取得)する。デジタル映像信号の解析は、具体的には、デジタル映像信号の1フレームごとのAPL値(Average Picture Level、画像の明るさに関する情報)を取得する。APL値は、信号レベル(画像の輝度)の平均値(つまりは平均階調レベルまたは平均輝度レベル)である。デジタル映像信号が明るい(高階調である)場合は信号レベルが高くなるので大きな値となり、デジタル映像信号が暗い(低階調である)場合は信号レベルが低くなるので小さな値となる。
例えば入力されたデジタル映像信号が昼間のような明るい映像の場合は、APL値が大きくなり、夜景のような暗い映像の場合は、APL値が小さくなる。このAPL値を用いて、APL値が高いときは投射する映像を明るくするため基準光量から光量を増やし、APL値が小さいときは投射する映像を暗くするため基準光量から光量を減らす、などの演算を行い調光レベル(光量)の算出を行う。調光レベルは、投射する映像を最も明るく投射する(調光上限レベル)場合を100%、最も暗く投射する(調光下限レベル)場合を30%として算出を行うものとする。算出した調光レベルは制御部10に通知するとともに、デジタル映像信号を液晶駆動部3へ送信する。
なお、本実施例においては、入力されたデジタル画像信号のAPL値を検出するものとして説明したが、デジタル映像信号レベルの分布を示すヒストグラム(階調ヒストグラム)や最大階調値であるWP値(White Peak)を検出するようにしてもよい。また、調光レベルは調光上限レベル、調光下限レベルで規格化されていればよく、調光上限レベルを1.0、調光下限レベルを0.0としてもよい。
次に図6のフローチャートを用いて、本実施例のプロジェクタ100(制御部20、映像信号処理部2)が行う光源制御処理について説明する。実施例1(図2)と共通するステップには、同じステップ番号を付す。制御部20は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。
ダイナミックコントラストモードが開始されると、映像信号処理部2は、ステップ301において、入力されたデジタル映像信号を解析し、調光レベルを算出する。調光レベルは、映像信号処理部2が制御部20に通知する。
ステップS102において、制御部20は、ステップS301で取得した調光レベルから光源6に供給する駆動電流を算出する。図4において、ステップS301で取得した調光レベルが調光上限レベルの場合には駆動電流を100%とし、調光下限レベルの場合には駆動電流を30%とする。
ステップS302において、ステップS102で算出された駆動電流が現在の駆動電流よりも減少するか否かの判断を行う。駆動電流が減少しない場合、ステップ106に遷移し、ステップS102で算出した駆動電流で光源を駆動する。一方、駆動電流が減少する場合、ステップS104に遷移する。
ステップS302でダイナミックコントラスト制御が継続されているかを確認する。継続されている場合、ステップS301に戻り、継続しない場合は、ダイナミックコントラストモードが開始される前の調光レベルにより光源を駆動し、本処理を終了する。
本実施例によれば、光源が劣化した状態でダイナミックコントラスト制御を行っても、投射画像の視認性を確保するために必要な光量を光源6に発光させることができる。
なお、実施例1および実施例2では下限閾値が固定値である場合について説明したが、プロジェクタ100の投射モードに応じて下限閾値を変更してもよい。例えば、コントラストを優先する投射モードでは、他の投射モードよりも下限閾値を下げる。また、設定可能な複数の投射モードのうち特定の投射モードでは上述した光源制御処理を行わず、下限閾値より少ない光源光量を設定できるようにしてもよい。
さらに被投射面の明るさやプロジェクタ100を設置する環境(室内等)の明るさをプロジェクタ100の外部の明るさとして図1に括弧書きで示す外光検出手段としての外光センサ30により検出し、その検出した外部の明るさに応じて下限閾値を変更してもよい。また、検出した外部の明るさが所定範囲にあるときに、上述した光源制御処理を行わず、下限閾値より少ない光源光量を設定できるようにしてもよい。
実施例1および実施例2で用いた光量センサ14に代わる光源状態取得手段として電圧計や温度センサを設け、光源6の状態として光源6に印加される電圧や光源6の温度を検出してもよい。光源6の劣化が進むと光源6の駆動に必要な電圧が上昇したり、その結果として光源6の温度が上昇したりすることから、電圧や温度を通じて光源6の劣化を検出することが可能である。
また、表示手段としてのОSDに光源の光量可変範囲を表示してもよい。この場合に、上記光源制御処理により光源光量が下限光量を下回らないように駆動電流を制御するときは、表示される光量可変範囲を変更することが望ましい。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
5 光源駆動部
6 光源
20 制御部
6 光源
20 制御部
Claims (14)
- 光源からの光を用いて画像を投射する画像投射装置であって、
前記光源に供給する電力を制御する制御手段と、
前記光源の状態を表す光源状態情報を取得する光源状態取得手段と、を有し、
前記制御手段は、前記画像の明るさに関する情報に基づいて前記画像を暗くするために前記電力を減少させる際に、該電力の減少の前または後に取得された前記光源状態情報を用いて、前記光源の光量が所定の光量を下回らないように前記電力を制御することを特徴とする画像投射装置。 - 前記制御手段は、
前記画像の明るさに関する情報に応じて、前記電力を減少させる目標電力を算出し、
前記目標電力と前記光源状態情報とを用いて前記目標電力に対応する前記光源の予測光量を算出し、
前記予測光量が前記所定の光量を下回る場合に、前記目標電力より高い前記電力を前記光源に供給するように前記電力を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像投射装置。 - 前記制御手段は、前記電力が減少された後に取得された前記光源状態情報を用いて取得された前記光源の光量が前記所定の光量を下回っている場合に前記電力を増加させることを特徴とする請求項1または2に記載の画像投射装置。
- 前記制御手段は、前記画像投射装置において設定された投射モードに応じて前記所定の光量を変更することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の画像投射装置。
- 前記制御手段は、前記画像投射装置において設定可能な複数の投射モードのうち特定の投射モードでは前記光源の光量が前記所定の光量を下回らないようにするための前記電力の制御を行わないことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の画像投射装置。
- 前記画像投射装置の外部の明るさを検出する外光検出手段を有し、
前記制御手段は、前記外部の明るさに応じて前記所定の光量を変更することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の画像投射装置。 - 前記画像投射装置の外部の明るさを検出する外光検出手段を有し、
前記制御手段は、前記外部の明るさが所定範囲の明るさであるときは前記光源の光量が前記所定の光量を下回らないようにするための前記電力の制御を行わないことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の画像投射装置。 - 前記画像の明るさに対するユーザ設定が可能な明るさ設定手段を有し、
前記制御手段は、前記画像の明るさに関する情報として、前記ユーザ設定を取得することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の画像投射装置。 - 前記ユーザ設定に応じた前記光源の光量可変範囲を表示する表示手段を有し、
前記制御手段は、前記光源の光量が前記所定の光量を下回らないように前記電力を制御するときは、表示される前記光量可変範囲を変更することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の画像投射装置。 - 前記制御手段は、前記画像の明るさに関する情報として、前記画像の輝度を取得することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の画像投射装置。
- 前記画像の輝度を示す情報は、平均階調レベル、階調ヒストグラムおよび最大階調値のうちいずれかであることを特徴とする請求項10に記載の画像投射装置。
- 前記光源状態取得手段は、前記光源状態情報として前記光源の光量を取得する光量センサを有することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の画像投射装置。
- 光源からの光を用いて画像を投射する画像投射装置において、前記光源に対して供給される電力を制御する制御方法であって、
前記光源の状態を表す光源状態情報を取得するステップと、
前記画像の明るさに関する情報に基づいて前記画像を暗くするために前記電力を減少させる際に、該電力の減少の前または後に取得された前記光源状態情報を用いて、前記光源の光量が所定の光量を下回らないように前記電力を制御するステップとを有することを特徴とする画像投射装置の制御方法。 - 光源からの光を用いて画像を投射する画像投射装置のコンピュータに、請求項13に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018010266 | 2018-01-25 | ||
JP2018010266 | 2018-01-25 |
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