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JP6124359B2 - プロジェクタおよびその制御方法 - Google Patents
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Description

本発明は、プロジェクタおよびその制御方法に関する。
近年、映像信号に基づいて映像光を投射するプロジェクタにおいて、投射時の消費電力の低減が重要な課題となっている。
そこで、特許文献1(特開平11−65528号公報)には、ランプと、ランプから出射された光を映像信号に応じて減衰させて、映像光として出射する表示素子とを有し、所定期間における映像信号の振幅の最大値(ピークレベル)が低いほど、ランプ電力を下げるとともに、映像信号を補正するプロジェクタが開示されている。このプロジェクタによれば、ランプ電力を下げた場合に、映像光の光量が、ランプ電力を下げずに投射する場合と同じになるように映像信号を補正することで、同じ明るさの映像光をより少ない消費電力で投射することができる。
特開平11−65528号公報
ところで、一般的に、プロジェクタのランプとしては放電灯が用いられる。このランプの点灯中には、ランプの電極間の放電に伴い電極から蒸発した電極物質が、ランプの発光管内に封入されたハロゲンガスの作用により、再び電極に付着するというハロゲンサイクルが生じる。このハロゲンサイクルを適切に制御することで、ランプの寿命低下やフリッカの発生を抑制することができる。ここで、ハロゲンサイクルを適切に制御するためには、ランプ電力およびランプ温度の制御が重要である。
一般に、ランプ温度は、ファンを用いてランプを冷却することで制御される。ここで、ランプ電力を急激に変化させると、ランプ温度も急激に変化し、ファンを用いた冷却が間に合わず、ランプ温度を適切な状態に保つことが困難となる。
特許文献1に開示されるプロジェクタにおいては、ランプ温度の制御を考慮せずにランプ電力を変化させるので、ランプ電力の変化により、ランプ温度を適切な状態に保つことが困難となる。ランプ温度が適切な状態に保たれないと、ランプの特性が劣化し、寿命低下やフリッカの発生といった問題が生じる。
本発明の目的は、上述した課題を解決することができるプロジェクタおよびその制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明のプロジェクタは、
外部から与えられた外部映像信号に対応する映像信号に基づいて映像光を投射するプロジェクタであって、
ランプと、
前記ランプから出射された光を前記映像信号の振幅に応じて変調させて、前記映像光として出射する表示素子と、
前記外部映像信号に応じて、前記ランプを駆動するランプ電力の電力値を特定し、特定した電力値まで徐々に前記ランプ電力を変化させる電力制御信号を生成するとともに、前記特定した電力値にランプ電力を変化させた場合に投射される前記映像光の光量が、ランプ電力を変化させずに投射した場合の前記映像光の光量と実質的に同じになる前記映像信号の振幅値を特定し、特定した振幅値まで徐々に前記映像信号の振幅を変化させる振幅制御信号を生成する制御部と、
前記制御部により生成された前記電力制御信号に応じたランプ電力を前記ランプに供給するランプ駆動部と、
前記制御部により生成された前記振幅制御信号に応じて、前記映像信号の振幅を調整し、該振幅を調整した映像信号に応じて、前記表示素子を駆動させる振幅変調部と、を有し、
前記制御部は、前記外部映像信号の振幅が小さくなると前記ランプ電力を下げ、前記外部映像信号の振幅が大きくなると前記ランプ電力を上げ、前記ランプ電力を上げる前記電力制御信号を出力しているときに前記外部映像信号の振幅が小さくなっても、前記外部映像信号の振幅が小さくなる前に特定した前記電力値になるまで前記ランプ電力を上げる制御を行う構成である。
上記目的を達成するために本発明のプロジェクタの制御方法は、
ランプと、前記ランプから出射された光を外部から与えられた外部映像信号に対応する映像信号の振幅に応じて変調させて、映像光として出射する表示素子と、を有するプロジェクタの制御方法であって、
制御部が、前記外部映像信号に応じて、前記ランプを駆動するランプ電力の電力値を特定し、特定した電力値まで徐々に前記ランプ電力を変化させる電力制御信号を生成するとともに、前記特定した電力値にランプ電力を変化させた場合に投射される前記映像光の光量が、ランプ電力を変化させずに投射した場合の前記映像光の光量と実質的に同じになる前記映像信号の振幅値を特定し、特定した振幅値まで徐々に前記映像信号の振幅を変化させる振幅制御信号を生成し、
ランプ駆動部が、前記制御部により生成された前記電力制御信号に応じたランプ電力を前記ランプに供給し、
振幅変調部が、前記制御部により生成された前記振幅制御信号に応じて、前記映像信号の振幅を調整し、該振幅を調整した映像信号に応じて、前記表示素子を駆動させ、
前記制御部が、前記外部映像信号の振幅が小さくなると前記ランプ電力を下げ、前記外部映像信号の振幅が大きくなると前記ランプ電力を上げ、前記ランプ電力を上げる前記電力制御信号を出力しているときに前記外部映像信号の振幅が小さくなっても、前記外部映像信号の振幅が小さくなる前に特定した前記電力値になるまで前記ランプ電力を上げる制御を行うものである。
本発明によれば、プロジェクタは、同じ光量の映像光をより少ない消費電力で投射することができるとともに、ランプ温度の変化を抑制し、ランプの特性劣化を低減することができる。
本発明の一実施形態のプロジェクタの構成を示す図である。 映像信号のピークレベルに対するランプ電力値および映像信号の振幅値の関係を示す図である。 図1に示すプロジェクタの動作を説明するための図である。 図1に示すプロジェクタの他の動作を説明するための図である。
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て説明する。
図1は、本発明の一実施形態のプロジェクタ10の構成を示す図である。
図1に示すプロジェクタ10は、ピークレベル検出部11と、ゲイン算出部12と、ランプ駆動部13と、ランプ14と、温度制御部15と、振幅変調部16と、表示素子駆動部17と、表示素子18と、を有する。なお、図1において、白抜き矢印は光束を示す。また、ゲイン算出部12は、制御部の一例である。
外部から与えられる映像信号は、ピークレベル検出部11と振幅変調部16とに入力される。
ピークレベル検出部11は、入力された映像信号の所定期間におけるピークレベルを検出し、ピークレベル検出値をゲイン算出部12に出力する。
ゲイン算出部12は、ピークレベル検出部11から入力されたピークレベル検出値に応じて、ランプ電力の電力値Pと映像信号の振幅値Aとを特定する。なお、ゲイン算出部12は、例えば、以下のようにして、電力値Pと振幅値Aとを特定する。
まず、ゲイン算出部12は、ゲインG=V1/V0を算出する。なお、V1は、ピークレベル検出値であり、V0は、映像信号の標準的なピークレベルとして予め設定された所定値である。以下では、V0を基準ピークレベルと称する。
次に、ゲイン算出部12は、電力値P=P0・Gから電力値Pを特定する。なお、P0は、標準的なランプ電力値として予め設定された所定値である。以下では、P0を基準ランプ電力値と称する。
また、ゲイン算出部12は、振幅値A=A0/Gから振幅値Aを特定する。なお、A0は、外部から入力された元の映像信号の振幅値である。
図2は、ピークレベル検出値とそのピークレベル検出値に応じて特定される電力値Pおよび振幅値Aとの関係を示す図である。なお、図2において、横軸はピークレベル検出値を示しており、右側にいくほどピークレベル検出値が大きいことを示す。また、図2において、実線は電力値Pを示し、点線は振幅値Aを示す。
図2に示すように、電力値Pは、ピークレベル検出値に比例し、振幅値Aは、ピークレベル検出値に反比例する。
電力値Pと振幅値Aとを特定すると、ゲイン算出部12は、電力値Pまで徐々にランプ電力を変化させる電力制御信号を生成し、ランプ駆動部13に出力する。また、ゲイン算出部12は、振幅値Aまで徐々に映像信号の振幅を変化させる振幅制御信号を生成し、振幅変調部16に出力する。
ランプ駆動部13は、ゲイン算出部12から入力された電力制御信号に応じたランプ電力をランプ14に供給する。
ランプ14は、ランプ駆動部13から供給されるランプ電力により駆動され、表示素子18を照明する光を出射する。
温度制御部15は、例えば、ファンを用いて、ランプ14のランプ温度を制御する。
振幅変調部16は、ゲイン算出部12から入力された振幅制御信号に応じて、元の映像信号の振幅を調整し、その振幅を調整した映像信号を表示素子駆動部17に出力する。
表示素子駆動部17は、振幅変調部16から入力された映像信号に応じて、表示素子18を駆動する。
表示素子18は、表示素子駆動部17により駆動され、ランプ14から出射された光を、映像信号の振幅に応じて変調して、映像光として出射する。ここで、ランプ14から出射された光は、映像信号の振幅が小さいほど大きく、映像信号の振幅が大きいほど小さく減衰されるものとする。換言すると、映像光は、映像信号の振幅が小さいほど暗く、映像信号の振幅が大きいほど明るくなる。
次に、プロジェクタ10の動作について図3を参照して説明する。
なお、図3(a)は、ピークレベル検出値のタイミングチャートを示し、図3(b)は、ランプ電力値のタイミングチャートを示し、図3(c)は、映像信号の振幅値のタイミングチャートを示す。
ピークレベル検出部11は、外部から与えられた映像信号のピークレベルを検出し、ピークレベル検出値をゲイン算出部12に出力する。
時刻t1において、映像信号のピークレベル検出値が基準ピークレベルV0の80%に下がったとする。この場合、ゲイン算出部12は、G=0.8と算出し、電力値Pを基準ランプ電力値P0の0.8倍、すなわち、80%とするとともに、振幅値Aを元の映像信号の振幅の1/0.8倍、すなわち、125%とする。
次に、ゲイン算出部12は、電力値Pまで徐々にランプ電力を下げる電力制御信号をランプ駆動部13に出力し、また、振幅値Aまで徐々に映像信号の振幅を大きくする振幅制御信号を振幅変調部16に出力する。
ランプ駆動部13は、電力制御信号に応じて、図3(b)に示すように、時刻t1から時刻t2までの間、ランプ電力を電力値Pまで徐々に下げる。なお、時刻t1から時刻t2までの時間は、おおむね、数秒から十数秒程度である。
振幅変調部16は、振幅制御信号に応じて、図3(c)に示すように、時刻t1から時刻t2までの間、映像信号の振幅を振幅値Aまで徐々に大きくする。
時刻t4において、ピークレベル検出値が基準ピークレベルV0に上がったとする。この場合、ゲイン算出部12は、G=1.0と算出し、電力値Pを基準ランプ電力値P0の1.0倍、すなわち、100%とするとともに、振幅値Aを元の映像信号の振幅の1.0倍、すなわち、100%とする。
次に、ゲイン算出部12は、電力値Pまで徐々にランプ電力を上げる電力制御信号をランプ駆動部13に出力し、また、振幅値Aまで徐々に映像信号の振幅を小さくする振幅制御信号を振幅変調部16に出力する。
ランプ駆動部13は、電力制御信号に応じて、図3(b)に示すように、時刻t4から時刻t6までの間、ランプ電力を電力値Pまで徐々に上げる。
振幅変調部16は、振幅制御信号に応じて、図3(c)に示すように、時刻t4から時刻t6までの間、映像信号の振幅を振幅値Aまで徐々に小さくする。
ランプ電力を下げると、ランプ14の光量も下がるが、ランプ電力の低下に応じて、映像信号の振幅を大きくし、表示素子18によるランプ14から出射された光が小さく減衰されるようにすることで、ランプ電力を低下させない場合と同じ明るさの映像光をより少ない消費電力で投射することができる。また、ランプ電力を徐々に変化させるので、ランプ温度が急激に変化せず、温度制御部15は、ランプ温度を適切な状態に保つことができる。
なお、表示素子18により表現できる映像信号の最大振幅は限られているので、映像信号の振幅を大きくしすぎると、映像信号が飽和し、明るい階調の再現ができないという不具合が投射映像に生じる。
そこで、以下では、投射映像の不具合を軽減するために、図3(c)に示したものとは異なる映像信号の振幅値の制御方法について説明する。
図3(d)は、その異なる映像信号の振幅値のタイミングチャートの一例を示す。
まず、時刻t4において、映像信号のピークレベルが上がった場合について説明する。
ゲイン算出部12は、電力値Pと振幅値Aとを特定すると、電力制御信号をランプ駆動部13に、振幅制御信号を振幅変調部16に出力する。
ここで、ゲイン算出部12は、映像信号の振幅を振幅値Aまで変化させる時間である振幅制御時間を、ランプ電力を電力値Pまで変化させる時間である電力制御時間よりも短くする振幅制御信号を振幅変調部16に出力する。
振幅変調部16は、振幅制御信号に応じて、映像信号の振幅を変化させる。具体的には、振幅変調部16は、図3(d)に示すように、時刻t4から、ランプ電力が電力値Pとなる時刻t6よりも早い時刻t5までの間で映像信号の振幅を振幅値Aまで小さくする。
時刻t3以降、映像信号の振幅は元の映像信号の振幅の125%になっている。この振幅が表示素子18で表現することができる映像信号の最大振幅であるとすると、この状態で、映像信号のピークレベルが基準ピークレベルV0の80%から100%に上がると、振幅値が80%から100%までの間の階調の映像信号が飽和し、明るい階調の再現ができなくなる。
しかし、図3(d)に示すように、ランプ電力が電力値Pとなるのを待たずに映像信号の振幅を振幅値Aとすることで、映像信号が飽和している時間を短くすることができる。振幅制御時間と電力制御時間とが一致していない場合、投射映像の明るさが一時的に変わってしまうが、映像信号が飽和していることに比べて、明るさの変化は視認されにくく、投射映像の不具合を低減することができる。また、ランプ電力や映像信号の振幅を、段階的にではなく連続的に変化させることで、より明るさの変化が視認されにくくすることができる。
次に、時刻t1において、映像信号のピークレベルが下がった場合について説明する。
ゲイン算出部12は、電力値Pおよび振幅値Aを特定すると、電力制御信号をランプ駆動部13に出力し、振幅制御信号を振幅変調部16に出力する。
ここで、ゲイン算出部12は、振幅制御時間を電力制御時間よりも長くする振幅制御信号を振幅変調部16に出力する。
振幅変調部16は、振幅制御信号に応じて、映像信号の振幅を調整する。具体的には、振幅変調部16は、図3(d)に示すように、時刻t1から、ランプ電力が電力値Pとなる時刻t2よりも遅い時刻t3までの間で映像信号の振幅を振幅値Aまで大きくする。
時刻t1以前には、ランプ電力は基準ランプ電力値P0の100%に、映像信号の振幅は元の映像信号の振幅の100%になっている。この状態で、映像信号のピークレベルが基準ピークレベルV0の80%になっても、映像信号が飽和することはない。従って、図3(c)に示すように、映像信号の振幅制御とランプ電力の制御とを同時にしてよい。しかし、映像信号の振幅やランプ電力の制御中に映像信号のピークレベルが変わると、その時点で映像信号が飽和する可能性がある。そこで、映像信号の振幅制御にかける時間をランプ電力の制御にかける時間よりも遅くすることで、映像信号が飽和する可能性を低減することができる。換言すると、振幅制御時間を電力制御時間よりも長くすることで映像信号の飽和を防止している。
ランプ電力の変化中に映像信号のピークレベルが変わった場合の動作について図4を参照して説明する。なお、図4(a)は、ピークレベル検出値のタイミングチャートを示し、図4(b)は、ランプ電力のタイミングチャートを示し、図4(c)は、映像信号の振幅値のタイミングチャートを示す。また、図4において、図3と同時刻については同じ符号を付す。
時刻t1において、ピークレベル検出値が下がると、ゲイン算出部12は、電力値Pと振幅値Aとを特定し、電力制御信号をランプ駆動部13に、振幅制御信号を振幅変調部16に出力する。
ランプ駆動部13は、電力制御信号に応じて、図4(b)に示すように、ランプ電力を下げ、また、振幅変調部16は、振幅制御信号に応じて、図4(c)に示すように、映像信号の振幅を大きくする。ここで、ランプ電力が電力値Pとなる前の時刻t11において、映像信号のピークレベルが基準ピークレベルV0に上がったとする。
この場合、映像信号が飽和する可能性があるので、ゲイン算出部12は、ランプ電力を上げる電力制御信号をランプ駆動部13に出力し、振幅制御時間を電力制御時間よりも短くする振幅制御信号を振幅変調部16に出力する。
振幅変調部16は、振幅制御信号に応じて、図4(c)に示すように、時刻t11から時刻t12までの間で映像信号の振幅を変化させる。また、ランプ駆動部13は、電力制御信号に応じて、図4(b)に示すように、時刻t11から時刻t13まで間でランプ電力を変化させる。
次に、時刻t4において、ピークレベル検出値が上がると、ゲイン算出部12は、電力値Pおよび振幅値Aを特定し、電力制御信号をランプ駆動部13に、振幅制御信号を振幅変調部16に出力する。
ランプ駆動部13は、電力制御信号に応じて、図4(b)に示すように、時刻t4からランプ電力を上げ、また、振幅変調部16は、振幅制御信号に応じて、図4(c)に示すように、時刻t4から時刻t14までの時間で映像信号の振幅を小さくする。
ランプ電力が電力値Pとなる前の時刻t15において、映像信号のピークレベルが下がったとする。
この場合、映像信号が飽和する可能性はないので、ゲイン算出部12は、そのままランプ電力を上げる電力制御信号をランプ駆動部13に出力する。ランプ電力の変化の方向が一定のままなので、温度制御部15によるランプ温度の制御が容易になる。
なお、時刻t13の後、ピークレベル検出値が下がった際のランプ駆動部13の動作は、図3(b)の時刻t1から時刻t3までの動作と同様であり、また、振幅変調部16の動作は、図3(d)の時刻t1から時刻t3までの動作と同様であるので、説明を省略する。
このように本実施形態のプロジェクタ10によれば、映像信号のピークレベルに応じて、ランプ電力の電力値を特定し、その電力値まで徐々にランプ電力を変化させるとともに、ランプ電力の変化に応じて映像光の光量が一定となる映像信号の振幅値を特定し、その振幅値まで徐々に映像信号の振幅を変化させる。
そのため、ランプ電力を下げない場合と同じ明るさの映像光を、より少ない消費電力で投射することができるとともに、ランプ電力を徐々に変化させ、ランプ温度が急激に変化しないようにするので、ランプ温度を適切な状態に保ち、ランプの特性劣化を低減することができる。
なお、本実施形態においては、映像信号のピークレベルを検出する例を用いて説明したが、非常に小さい領域についてまでピークレベルを検出すると、必要以上にピークレベルが大きくなってしまう可能性がある。そこで、映像信号のピークレベルの代わりに、映像信号に示される複数の階調それぞれの発生頻度を示すヒストグラムを用いてもよい。このようなヒストグラムを用いることで、映像全体の明るさに応じたランプ電力などの制御を説明した実施形態と同様に行うことができる。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

Claims (6)

  1. 外部から与えられた外部映像信号に対応する映像信号に基づいて映像光を投射するプロジェクタであって、
    ランプと、
    前記ランプから出射された光を前記映像信号の振幅に応じて変調させて、前記映像光として出射する表示素子と、
    前記外部映像信号に応じて、前記ランプを駆動するランプ電力の電力値を特定し、特定した電力値まで徐々に前記ランプ電力を変化させる電力制御信号を生成するとともに、前記特定した電力値にランプ電力を変化させた場合に投射される前記映像光の光量が、ランプ電力を変化させずに投射した場合の前記映像光の光量と実質的に同じになる前記映像信号の振幅値を特定し、特定した振幅値まで徐々に前記映像信号の振幅を変化させる振幅制御信号を生成する制御部と、
    前記制御部により生成された前記電力制御信号に応じたランプ電力を前記ランプに供給するランプ駆動部と、
    前記制御部により生成された前記振幅制御信号に応じて、前記映像信号の振幅を調整し、該振幅を調整した映像信号に応じて、前記表示素子を駆動させる振幅変調部と、を有し、
    前記制御部は、前記外部映像信号の振幅が小さくなると前記ランプ電力を下げ、前記外部映像信号の振幅が大きくなると前記ランプ電力を上げ、前記ランプ電力を上げる前記電力制御信号を出力しているときに前記外部映像信号の振幅が小さくなっても、前記外部映像信号の振幅が小さくなる前に特定した前記電力値になるまで前記ランプ電力を上げる制御を行う、プロジェクタ。
  2. 請求項1記載のプロジェクタにおいて、
    前記制御部は、前記ランプ電力を下げる前記電力制御信号を出力しているときに前記外部映像信号の振幅が大きくなると、前記外部映像信号の振幅が大きくなる前に特定した前記電力値になる前に前記ランプ電力を上げる制御を行う、プロジェクタ。
  3. 請求項1または2記載のプロジェクタにおいて、
    前記制御部は、前記ランプ電力を上げるとき、前記映像信号の振幅を前記外部映像信号に応じて特定した振幅値まで変化させる時間である振幅制御時間を、前記ランプ電力を前記外部映像信号に応じて特定した電力値まで変化させる時間である電力制御時間より短くする前記振幅制御信号を生成する、プロジェクタ。
  4. ランプと、前記ランプから出射された光を外部から与えられた外部映像信号に対応する映像信号の振幅に応じて変調させて、映像光として出射する表示素子と、を有するプロジェクタの制御方法であって、
    制御部が、前記外部映像信号に応じて、前記ランプを駆動するランプ電力の電力値を特定し、特定した電力値まで徐々に前記ランプ電力を変化させる電力制御信号を生成するとともに、前記特定した電力値にランプ電力を変化させた場合に投射される前記映像光の光量が、ランプ電力を変化させずに投射した場合の前記映像光の光量と実質的に同じになる前記映像信号の振幅値を特定し、特定した振幅値まで徐々に前記映像信号の振幅を変化させる振幅制御信号を生成し、
    ランプ駆動部が、前記制御部により生成された前記電力制御信号に応じたランプ電力を前記ランプに供給し、
    振幅変調部が、前記制御部により生成された前記振幅制御信号に応じて、前記映像信号の振幅を調整し、該振幅を調整した映像信号に応じて、前記表示素子を駆動させ、
    前記制御部が、前記外部映像信号の振幅が小さくなると前記ランプ電力を下げ、前記外部映像信号の振幅が大きくなると前記ランプ電力を上げ、前記ランプ電力を上げる前記電力制御信号を出力しているときに前記外部映像信号の振幅が小さくなっても、前記外部映像信号の振幅が小さくなる前に特定した前記電力値になるまで前記ランプ電力を上げる制御を行う、プロジェクタの制御方法。
  5. 請求項4記載のプロジェクタの制御方法において、
    前記制御部が、前記ランプ電力を下げる前記電力制御信号を出力しているときに前記外部映像信号の振幅が大きくなると、前記外部映像信号の振幅が大きくなる前に特定した前記電力値になる前に前記ランプ電力を上げる制御を行う、プロジェクタの制御方法。
  6. 請求項4または5記載のプロジェクタの制御方法において、
    前記制御部が、前記ランプ電力を上げるとき、前記映像信号の振幅を前記外部映像信号に応じて特定した振幅値まで変化させる時間である振幅制御時間を、前記ランプ電力を前記外部映像信号に応じて特定した電力値まで変化させる時間である電力制御時間より短くする前記振幅制御信号を生成する、プロジェクタの制御方法。
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