JP4192986B2 - 温度制御装置および方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、温度制御装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、光学部品の種類によらず、その温度制御が適切にできるようになった、温度制御装置および方法、並びにプログラムに関する。

近年、プリズムや液晶パネル等、光を受けて動作する部品（以下、光学部品と称する）を搭載する装置（例えば特許文献１に記載の装置等）が広く利用されるようになっている。

このような光学部品は、主として光が熱に変わることから生じる熱負荷にさらされる。従って、光学部品は、熱負荷により劣化する、という特徴を有している。

一方、光学部品は、性能の観点からはある一定以上の温度に保つ必要がある、即ち、低温で使用した場合には、その光学性能は十分に発揮されない、という特徴も有している。

以上の２つの特徴から、光学部品は、最適な温度に保つ必要がある。このため、従来から、光学部品に対する温度制御が行われる場合があった。

例えば、図１は、光学部品に対する温度制御を行うための従来の温度制御システム（以下、従来のシステムと称する）の構成例を示している。

図１の従来のシステムは、光学部品１１乃至温度調整機１５を含むように構成されている。

光学部品１１は、光源１２からの入射光２１を受けて動作する。この入射光２１が熱源となって、光学部品１１の温度は上昇する。

従って、図１の従来のシステムには、温度センサ１３、制御機１４、および温度調整機１５によって、光学部品１１の温度制御が行われる制御系（以下、従来の温度制御系と称する）が形成されている。

温度センサ１３は、光学部品１１に密着してまたはその周囲に設置され、その設置場所の温度を検出する。

制御機１４は、この温度センサ１３の検出温度を用いて、温度調整機１５に対する指令値を生成する。例えば、制御機１４は、制御目標値に対する検出温度の誤差（温度差）に応じた値を、指令値として生成する。

温度調整機１５は、制御機１４からの指令値に応じて、光学部品１１の温度を上昇させる動作（以下、加熱動作と称する）、または、光学部品１１の温度を下降させる動作（以下、冷却動作と称する）を実行する。

なお、本明細書において、「加熱」とは、対象物（ここでは光学部品１１）に対して熱を積極的に加えることのみならず、例えば対象物が周囲温度よりも低い場合において、熱を加えないことで対象物の温度を周囲温度まで上昇させること等も含む広義な概念である。即ち、「加熱」とは、単に、対象物の温度を上昇させる要因の提供を意味する。同様に、「冷却」とは、「加熱」に対する反対語、即ち、単に、対象物の温度を下降させる要因の提供を意味する。

このような従来の温度制御系では、温度センサ１３の検出温度がフィードバック値として用いられ、制御目標値に対する検出温度の誤差（温度差）が解消されるように、即ち、検出温度が制御目標値と一致するように、いわゆるフィードバック制御が行われる。具体的には例えば、誤差がプラス値の場合、即ち、制御目標値に対して検出温度が低い場合、加熱動作を指令する値（例えばプラス値）が指令値として温度調整機１５に与えられ、温度調整機１５により加熱動作が行われる。これに対して、誤差がマイナス値の場合、即ち、制御目標値に対して検出温度が高い場合、冷却動作を指令する値（例えばマイナス値）が指令値として温度調整機１５に与えられ、温度調整機１５により冷却動作が行われる。そして、誤差がゼロと判断できるようになると、即ち、検出温度が制御目標値と一致すると判断できるようになると、例えばゼロが指令値として温度調整機１５に与えられ、温度調整機１５による冷却／加熱動作が停止する。これにより、従来の温度制御系の状態が安定状態になる。

このように、従来の温度制御系では、温度センサ１３の検出温度を光学部品１１の温度とみなし、光学部品１１の最適温度を制御目標値として設定して、検出温度と制御目標値とが一致するように制御することで、光学部品１１の温度制御が行われる。
特開２００５−２５０２４９号公報

しかしながら、温度制御をすべき制御対象は、本来、温度センサ１３の設置場所ではなく、即ち、光学部品１１の外部面やその周囲ではなく、温度センサ１３の設置が実質上不可能な光学部品１１の内部、特に、光量が集中する内部の部分である。

ここで、光学部品１１の内部の部分の温度（以下、内部温度と称する）と、温度センサ１３の設置場所の温度（以下、外部温度と称する）との相関が事前に把握できていると仮定すれば、その相関に基づいて最適な内部温度から最適な外部温度を逆算し、その最適な外部温度を制御目標値として予め設定することができる。この場合、その制御目標値と温度センサ１３の検出温度（検出時点の外部温度）とを一致させるような制御を行うことで、内部温度をほぼ最適温度に保つことができるようになる。即ち、この仮定の下では、従来の温度制御系でも、適切な温度制御が可能になる。

ところが、光学部品１１の種類によっては、このような仮定が成立しない場合がある。

例えば高輝度プロジェクタに使用されるプリズム等、内部温度と外部温度との温度差が大きい部品で光学部品１１が構成される場合がある。このような場合には、内部温度と外部温度との相関を事前に把握することは非常に困難である。その結果、最適な内部温度から最適な外部温度を逆算することは実質上不可能であり、適当な温度を制御目標値として設定せざるを得ない。従って、たとえ、その制御目標値と温度センサ１３の検出温度（検出時点の外部温度）とを一致させるような制御を行ったとしても、内部温度が最適温度に保たれている保障はなく、内部温度が最適温度を超えて過大な熱負荷にさらされてしまうおそれもある。即ち、光学部品１１の種類によっては、従来の温度制御系では、適切な温度制御ができないことになる。

さらに、例えば光が透過する部品、具体的には例えば透過型液晶デバイスやＰＳ変換素子等で光学部品１１が構成される場合には、温度センサ１３を取り付けることも、また、サーモグラフィー等による非接触での温度計測もできない。即ち、光学部品１１の種類によっては、従来の温度制御系の形成自体ができず、その結果、温度制御が全くできないことになる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、光学部品の種類によらず、その温度制御が適切にできるようにするものである。

本発明の一側面の温度制御装置は、光源からの光を受けて動作する光学部品の温度を制御する温度制御装置であって、前記光源に発生する不要光の光量または、前記光源からの光が入射された前記光学部品からの漏洩光の光量を検出する光量検出機と、前記光量検出機により検出された前記光量から、前記光学部品の温度を制御する制御指令を生成する制御機と、前記制御機により生成された前記制御指令に従って、前記光学部品の温度を調整する調整動作を行う温度調整機とを備える。

本発明の一側面の温度制御方法は、光源からの光を受けて動作する光学部品の温度を制御する温度制御装置の温度制御方法であって、前記光源に発生する不要光の光量または、前記光源からの光が入射された前記光学部品からの漏洩光の光量を検出し、前記光量検出機により検出された前記光量から、前記光学部品の温度を制御する制御指令を生成し、前記制御機により生成された前記制御指令に従って、前記光学部品の温度を調整する調整動作を行うステップを含み、前記制御指令を生成するステップとして、前記不要光または前記漏洩光の光量と前記光学部品の光量との関係、および、前記光学部品の光量を実際に変化させた場合の前記光学部品の温度と前記温度調整機による調整動作との関係に基づく制御則に従って、前記制御指令を生成するステップを含む。

本発明の一側面のプログラムは、光源からの光を受けて動作する光学部品の温度を調整する調整動作を行う温度調整機に対する制御を行うコンピュータが、実行するプログラムであって、前記光源に発生する不要光の光量または、前記光源からの光が入射された前記光学部品からの漏洩光の光量を検出する光量検出機の検出光量を取得し、取得された前記検出光量から、前記光学部品の温度を制御する制御指令を生成し、前記制御機により生成された前記制御指令に従って、前記温度調整期の前記調整動作を制御するステップを含み、前記制御指令を生成するステップとして、前記不要光または前記漏洩光の光量と前記光学部品の光量との関係、および、前記光学部品の光量を実際に変化させた場合の前記光学部品の温度と前記温度調整機による調整動作との関係に基づく制御則に従って、前記制御指令を生成するステップを含む。

本発明の温度制御装置および方法、並びにプログラムにおいては、光源からの光を受けて動作する光学部品の温度が制御される場合、前記光源に発生する不要光の光量または、前記光源からの光が入射された前記光学部品からの漏洩光の光量が検出され、検出された前記光量から、前記光学部品の温度を制御する制御指令が生成され、前記制御機により生成された前記制御指令に従って、前記温度調整期の前記調整動作を制御される。前記制御指令は、次のようにして生成される。前記不要光または前記漏洩光の光量と前記光学部品の光量との関係、および、前記光学部品の光量を実際に変化させた場合の前記光学部品の温度と前記温度調整機による調整動作との関係に基づく制御則に従って、前記制御指令が生成される。

以上のごとく、本発明によれば、光源からの光を受けて動作する光学部品の温度制御を実現できる。特に、光学部品の種類によらず、その温度制御が適切にできるようになる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、明細書または図面における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、明細書または図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書または図面中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、明細書または図面に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書または図面に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。

本発明の一側面の温度制御装置（例えば図２や図４の温度制御装置（システム））は、
光源（例えば図２や図４の光源１２）からの光を受けて動作する光学部品（例えば図２や図４の光学部品１１）の温度を制御する温度制御装置であって、
前記光源に基づく光の光量を検出する光量検出機（例えば図２や図４の光量センサ３１）と、
前記光量検出機により検出された前記光量に基づいて、前記光学部品の温度を調整する調整動作を行う温度調整機（例えば図２や図４の温度調整機１５）と
を備える。

前記光量検出機は、前記光源に基づく光の光量として、前記光源に発生する不要光（例えば図２や図３の不要光２２）の光量を検出する。

前記光量検出機は、前記光源に基づく光の光量として、前記光源からの光が入射された前記光学部品からの漏洩光（例えば図４や図５の漏洩光２３）の光量を検出する。

前記光源に基づく光の光量を用いる所定の制御則に従って、前記光量検出機により検出された前記光量から、前記温度調整機に対する制御指令を生成する制御機（例えば図２や図４の制御機３２）をさらに備え、
前記温度調整機は、前記制御機から発行された前記制御指令に従って、前記調整動作を行う。

本発明の一側面の温度制御方法は、
光源（例えば図２や図４の光源１２）からの光を受けて動作する光学部品（例えば図２や図４の光学部品１１）の温度を制御する温度制御装置（例えば図２や図４の温度制御装置（システム））の温度制御方法であって、
前記光源に基づく光の光量を検出し、
検出された前記光量に基づいて、前記光学部品の温度を調整する
ステップ（例えば図６の温度制御系の処理）を含む。

本発明の一側面のプログラムは、上述した本発明の一側面の温度制御方法に対応するプログラムであって、例えば図７のコンピュータにより実行される。

ここで、本発明の実施の形態を説明する前に、本発明が適用される手法（以下、本発明の手法と称する）について説明する。

即ち、光学部品の温度制御を行う場合、温度制御をすべき制御対象は、上述したように、温度センサが設置可能な光学部品の外部面やその周囲ではなく、その内部、特に、光量が集中する内部の部分である。

そして、この内部の部分の温度を上昇させる要因、即ち、熱源は、上述したように、光源から光学部品への入射光であり、また、その温度の上昇度合いは、入射光の光量の多少による。即ち、入射光の光量が多いほど、その内部の部分の温度の上昇度合いは高くなる。

そこで、本発明人は、光学部品（より正確には、その内部の部分）の温度制御に利用する検出量（観測量）として、温度センサ等による検出温度を用いるではなく、光学部品の温度上昇の直接的要因となる光源に基づく光の光量を利用する、という手法を発明した。

ここに、光源に基づく光とは、光学部品への入射光のみならず、光源に発生する不要光や、入射光が入射された光学部品からの漏洩光も含む広義な概念である。

図２は、かかる本発明の手法が適用された温度制御システムの一実施の形態の構成を示している。

ここに、システムとは、複数の処理装置や処理部により構成される装置全体を表すものである。換言すると、図２の例の温度制御システムは、１つの温度制御装置と把握することもできる。このことは、後述する図４の例等、本発明が適用される別の温度制御システムにも当てはまることである。

図２の例の温度制御システムにおいて、図１の従来のシステムと対応する箇所については、同様の符号を付している。従って、かかる箇所については［背景技術］等で説明済みであるので、説明は適宜省略する。

図２の例の温度制御システムには、図１の従来のシステムと同様に、光学部品１１、光源１２、および温度調整機１５が設けられている。そして、図２の例の温度制御システムには、図１の従来のシステムにおける温度センサ１３と制御機１４との代わりに、光量センサ３１と制御機３２とが設けられている。

図２の例の温度制御システムでは、本発明の手法が適用されているので、従来のような温度測定は不要となる。従って、制御対象となる光学部品１１としては、図１の従来のシステムでは不適であった種々の光学部品、例えば、反射型液晶デバイス、透過型液晶デバイス、光学プリズム等を含めることができる。即ち、光学部品１１の種類は特に限定されない。

光量センサ３１は、例えばフォトセンサ等により構成され、光源１２に基づく光の光量を検出する。

図２の例では、光源１２に基づく光として、光源１２からの不要光２２が採用されている。換言すると、図２の例の光量センサ３１は、不要光２２の光量を検出可能な場所、例えば、光源１２から光学部品１１までの入射光２１の光路の周辺に設置される。具体的には例えば、図３に示されるように、入射光２１が、光源１２から射出され、反射板４１により反射されて、光学部品１１に入射される場合、即ち、光源１２、反射板４１、光学部品１１が入射光２１の光路である場合、光源１２と反射板４１との間であって、入射光２１を遮らない位置に光量センサ３１を設置することで、光量センサ３１は、不要光２２を検出することが可能になる。

図２に戻り、制御機３２は、例えば専用のハードウエア機器やコンピュータ等により構成される。制御機３２は、所定の制御則に従って、この検出光量から、温度調整機１５に対する制御指令を生成する。

ここでいう所定の制御則とは、光源１２に基づく光（図２の例では不要光２２であり、後述する図４の例では漏洩光２３である）の光量を利用する規則であれば、特に限定されない。具体的には例えば本実施の形態では、制御機３２には、光源１２に基づく光の各光量と、各制御指令との対応関係（相関）が予め保持されており、かかる対応関係に従って、検出光量に対応する制御指令を出力する、という制御則が採用されているとする。

この場合、不要光２２の各光量と各制御指令との対応関係（相関）は、例えば、次のようにして予め容易に把握することができる。即ち、光学部品１１の熱源である入射光２１の光量と、不要光２２の光量との相関は容易に得られる。また、入射光２１が所定光量であるときに光学部品１１を最適な温度に保つために、温度調整機１５は如何なる冷却／加熱動作を行えばよいのかについて、事前に試験を行うことも容易である。従って、入射光２１の光量を変化させて事前試験をそれぞれ行い、それらの各事前試験結果と、入射光２１の光量と不要光２２との光量の相関とを用いることで、不要光２２の各光量と各制御指令との対応関係も容易に把握することができる。このことは、不要光２２以外の光、例えば後述する図４等の漏洩光２３が、光源１２に基づく光として採用された場合にも同様である。

ここで、制御機３２の出力を、従来の制御機１４（図１）のように指令値とせずに、制御指令とした理由は、制御機３２は、同一検出光量が与えられている場合にも、単なる同一値を指令値として出力するとは限らないからである。

例えば、入射光２１の光量が所定光量のときには所定の制御パターンで温度制御した方が好適であるという事前試験結果が得られたとする。より具体的には例えば、この事前試験結果で得られた制御パターンが、最初は強い冷却動作とするが、一定時間経過後は弱い冷却動作とする、といった制御パターンであったとする。この場合、所定光量が検出光量として与えられているときには、制御機３２は、一定時間経過するまでの間は、弱い冷却動作を指令する第１の値を指令値として温度調整機１５に出力し、一定時間経過後は、強い冷却動作を指令する第２の値を指令値として温度調整機１５に出力することもできる。或いはまた、制御パターンに従った冷却／加熱動作を行う機能が温度調整機１５に搭載されている場合には、制御機３２は、制御パターンそのものを温度調整機１５に出力することもできる。このように、制御機３２は、同一検出光量が与えられている場合であっても、単なる同一値を指令値として出力するのみならず、時間的にみて指令値を変化させて出力することもできるし、様々な形態の指令（上述した例では制御パターン）を出力することもできるので、これらの出力をまとめて制御指令の出力としているのである。

温度調整機１５は、制御機１４から与えられた制御指令に従って、加熱／冷却動作（停止動作含む）を実行する。

ここで、停止動作含むとしたのは、制御指令として、動作の停止指令が含まれている可能性があり、この場合には、温度調整機１５は、これまで行っていた加熱動作または冷却動作を停止する必要があるからである。

この温度調整機１５は、このように制御指令に従った加熱／冷却動作（停止動作含む）を行う機能を有していれば足り、その機能の実現形態は特に限定されない。即ち、温度調整機１５の構成は特に限定されない。例えば、温度調整機１５は、冷却ファン、液冷システム、ヒーター等を含むように構成することができる。

ここで、「含むように」と記述したのは、次の理由による。

即ち、光源１２からの入射光２１は熱源となることから、光学部品１１に対して冷却動作を施さないと、その光学部品１１の温度は上昇することになる。従って、加熱動作としては、入射光２１以外の熱源を光学部品１１に対して積極的に与えずに、単に、温度調整機１５の冷却動作を停止すれば足りる場合がある。即ち、温度調整機１５の単なる停止動作が、加熱動作として採用可能な場合がある。このような場合には、冷却機能のみを有する冷却ファン等単体で温度調整機１５を構成することができる。

これに対して、光学部品１１の温度上昇の度合いをより一段と高めたり、温度上昇の時間を早める目的で、加熱動作として、入射光２１以外からの熱源も光学部品１１に対して積極的に与える動作が必要になる場合もある。この場合、温度調整機１５を構成するためには、冷却機能のみを有する冷却ファン等単体では足りない。そこで、この場合、さらに例えば、冷却ファン等に対して熱風を送れる機器（以下、熱風送風機）等を温度調整機１５の一構成要素として付加すればよい。即ち、この場合、冷却動作を行うときには、冷却ファン等のみを動作させて、熱風機器等の動作は停止させる一方、加熱動作を行うときには、冷却ファン等と熱風機器等との両者を動作させればよい。このような場合を考慮して、「含むように」と記述したのである。

また例えば、温度調整機１５は、加熱と冷却との両機能を有するもの、例えばペルチェ素子等で構成することもできる。

ペルチェ素子は、ペルチェ効果を有する素子である。ペルチェ効果は、異なる導体、たとえば、ｐ型とｎ型の半導体の接合に対して電流を流した場合に、その接合部で熱の吸収が発生する現象である。ペルチェ素子は、一対の基板の対向面側に、ｐ型とｎ型との半導体が導体を介して交互に複数が接合されている。ペルチェ素子は、電流が通電されると、即ち、所定のプラス電圧値が駆動電圧として与えられると、一方の基板面（以下、Ａ面と称する）が吸熱面になり、他方の基板面（以下、Ｂ面と称する）が発熱面になる。一方、極性が反転した駆動電圧、即ち、所定のマイナス電圧値が駆動電圧として与えられると、Ａ面が発熱面になり、Ｂ面が吸熱面になる。

従って、例えば、ペルチェ素子のＡ面側に光学部品１１を配置させ、制御機３２が制御指令としてプラスまたはマイナスの電圧値を与えることができれば、温度調整機１５は、そのペルチェ素子で構成することができる。この場合、制御指令として、プラスの電圧値がペルチェ素子に与えられれば、そのＡ面は吸熱面として機能し、光学部品１１の熱を吸収するので、冷却動作が行われることになる。一方、制御指令として、マイナスの電圧値がペルチェ素子に与えられれば、今度は、Ａ面は発熱面として機能し、そのＡ面が光学部品１１に対する熱源となるので、加熱動作が行われることになる。この場合、ペルチェ素子のＡ面とＢ面との温度差は、その駆動電圧（制御指令の電圧値）の大きさに応じて変化するので、制御指令のプラスまたはマイナスの電圧値（絶対値）を可変することで、冷却／加熱動作の度合いを変化させること、即ち、冷却／加熱の効果を強めたり、弱めたりすることが可能になる。

このような図２の例とは別の例の温度制御システムの構成例が、図４に示されている。即ち、図４は、本発明の手法が適用される温度制御システムの一実施の形態であって、図２の例とは別の例の構成を示している。

上述したように、複数の処理装置や処理部により構成される装置全体を表すものがシステムであるという定義の下では、図４の例の温度制御システムもまた、１つの温度制御装置であると把握することもできる。

ただし、図４の例の温度制御システムは、図２の例とは別の実施の形態といっても、構成要素自体は図２の例と同様であり、図２の例との差異は、光量センサ３１の検出対象光だけである。

即ち、図４の例では、光源１２に基づく光としては、入射光２１が入射された光学部品１１からの漏洩光２３が採用されている。換言すると、図４の例の光量センサ３１は、漏洩光２３の光量を検出可能な場所に設置される。

具体的には例えば、光学部品１１として、図５に示されるように、デジタルシネマ用のプロジェクタの光学部品が採用されていたとする。ただし、説明の簡略上、図５の例では、光の３原色の各光（以下、それぞれＲ光，Ｇ光，Ｂ光と称する）のうちの、Ｒ光についての部品が主に図示されており、それ以外のＧ光，Ｂ光についての部品の図示は省略されている。そこで、以下、Ｒ光の光路に着目して、説明を行う。即ち、Ｒ光の光路は、反射板５１、反射板５２Ｒ、プリズム５３Ｒ、反射型液晶デバイス５４Ｒ、プリズム５３Ｒ、プリズム５５、およびレンズ５６により形成されている。即ち、かかるＲ光の光路に沿って、入射光２１が伝播されていき、Ｒ光としてレンズ５６に入射される。この場合、例えば、このＲ光の光路周辺の位置、具体的には例えば、プリズム５３Ｒと反射型液晶デバイス５４Ｒの周辺位置であって、入射光２１（Ｒ光）を遮らない位置に光量センサ３１を設置することで、光量センサ３１は、プリズム５３Ｒ等からの漏洩光２３を検出することが可能になる。

以上、本発明が適用される温度制御システムの実施の形態の構成例として、２つの例、即ち、図２の例と図４の例とについて説明した。

次に、図６のフローチャートを参照して、このような図２や図４の構成を取る温度制御システムの温度制御系の処理例について説明する。

ステップＳ１において、制御機３２は、光量センサ３１の検出光量を取得する。ステップＳ２において、制御機３２は、その検出光量に基づいて、制御指令を生成する。そして、ステップＳ３において、制御機３２は、その制御指令を温度調整機１５に出力する。

ステップＳ４において、温度調整機１５は、その制御指令に従って、冷却／加熱動作（停止動作含む）を開始する。

ステップＳ５において、制御機３２は、所定時間が経過したか否かを判定する。

所定時間が経過していないと判定された場合、ステップＳ５においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ６に進む。ステップＳ６において、制御機３２は、処理の終了が指示されたか否かを判定する。

ステップＳ６において、処理の終了が指示されたと判定された場合、この温度制御系の処理は終了となる。

これに対して、ステップＳ６において、処理の終了がまだ指示されていないと判定された場合、処理はステップＳ５に戻され、所定時間が経過したか否かが再度判定される。即ち、処理の終了が指示されない限り、所定時間が経過するまでの間、制御機３２は、ステップＳ５，Ｓ６のループ処理を繰り返す。この間、温度調整機１５は、ステップＳ４の処理で開始した冷却／加熱動作（停止動作含む）の実行を維持する。

そして、所定時間が経過すると、ステップＳ５の処理でＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。即ち、所定時間が経過する毎に、光量センサ３１からの検出光量（その時点の光源１２に基づく光の光量）が新たに取得され、その検出光量に応じて温度調整機１５の調整動作がその都度更新されていく（現状の動作状態の維持も含む）ことになる。

なお、所定時間は、特に限定されず、設計者等が任意の時間を設定できる。例えば、リアルタイム制御を行うべく１クロックの時間等を所定時間として設定することもできる。ただし、光学部品１１に液晶デバイス等が含まれている場合、急激な温度変化が起こると、その液晶デバイス等により生成される画像が劣化することがあるため、あまりに短い時間を所定時間として設定することは不適である。即ち、このような場合、例えば、秒や分単位の時間等を所定時間として設定すると好適である。また、上述したように、単一の指令値ではなく、指令値が時間とともに可変するような制御パターン等も制御指令として採用することが可能であり、このような場合には、その制御パターンによる制御時間（開始から終了までの予定時間）を所定時間として採用することもできる。

ところで、上述した一連の処理、例えば図６の例の処理等は、ハードウエアにより実行させることもできるが、ソフトウエアにより実行させることができる。

この場合、制御機３２や温度調整機１５等の少なくとも一部として、例えば、図７に示されるコンピュータを採用することもできる。

図７において、CPU（Central Processing Unit）１０１は、ROM（Read Only Memory）１０２に記録されているプログラム、または記憶部１０８からRAM（Random Access Memory）１０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM１０３にはまた、CPU１０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。

CPU１０１、ROM１０２、およびRAM１０３は、バス１０４を介して相互に接続されている。このバス１０４にはまた、入出力インタフェース１０５も接続されている。

入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部１０６、ディスプレイなどよりなる出力部１０７、ハードディスクなどより構成される記憶部１０８、および、モデム、ターミナルアダプタなどより構成される通信部１０９が接続されている。通信部１０９は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置（図示せず）との間で行う通信を制御する。

入出力インタフェース１０５にはまた、必要に応じてドライブ１１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア１１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部１０８にインストールされる。

一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。

このようなプログラムを含む記録媒体は、図７に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア（パッケージメディア）１１１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM１０２や、記憶部１０８に含まれるハードディスクなどで構成される。

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

以上説明したように、本発明によれば、プロジェクタ等に用いられる光学部品の温度制御を行う場合、その光学部品の光源に基づく光の光量を検出値として用いることができる。

この場合、光源に基づく光としては、その光学部品からの漏洩光や、光源に発生する不要光などを採用できるので、その光量の検出が容易にできる。即ち、温度測定が困難であった透過型液晶デバイスやＰＳ変換素子等が含まれる光学部品が制御対象であっても、光源に基づく光の光量の検出が容易にできるので、それらの制御対象の温度制御も可能になる。

また、光学部品にプリズム等の硝材部品が含まれている場合には、上述したように、光量が集中する中央付近と温度検出が可能な周辺部分との温度差が大きいため、これらの光学部品を制御対象とすることは、検出温度を用いる従来の温度制御では不適であった。これに対して、本発明では、その中央付近に集中する光量自身またはそれと密接に相関する光量を検出し、その検出光量を用いて温度制御ができるので、プリズム等の硝材部品が含まれる光学部品を制御対象とすることも好適である。

このように、本発明を適用することで、光学部品の種類によらず、その温度制御が適切にできるようになる。

さらにまた、光学部品の温度変化は主として入射光が熱に変わることによって生じ、その入射光の光量によって温度変化の度合いが異なるが、本発明では、その原因である光量を検出値としているため、より直接的な温度制御系の構築、ひいては熱の発生を事前に抑えるような温度制御系の構築も可能である。

ここに、熱の発生を事前に抑えるような温度制御系とは、次のような制御系をいう。

即ち、上述したように、光学部品に対して何の温度制御も施さないと、入射光が熱源となって光学部品内で熱が発生して、光学部品の温度は、最適温度を超過してしまう。基本的に、光学部品の熱の発生は、寿命劣化につながる。即ち、高温になればなるほど、また、高温の時間が長ければ長いほど、光学部品の寿命が短縮してしまうことになる。このため、光学部品については、その性能を一定以上に保ちつつ、かつその寿命も一定以上に保つためには、その動作中においては、即ち、入射光が入射されている最中においては、可能な限り長い時間、その内部の温度を最適温度で保つ必要がある。

従って、光学部品に対して温度制御を施すことが必要であり、温度制御自体は従来から行われていた。ただし、図１を用いて説明したように、従来の温度制御系としては、光学部品の実温度とは異なる温度センサの検出温度をフィードバック値として用いるフィードバック制御系が採用されていた。

このフィードバック制御系では、制御目標値に対する検出温度の誤差（温度差）が大きい場合、その誤差の大きさに応じた度合いで加熱／冷却動作が行われることになる。即ち、誤差が大きければ、その分だけ強い加熱／冷却動作が行われ、また、誤差が小さければ、その分だけ弱い加熱／冷却動作が行われることになる。例えば、光源から光学部品に入射光が入射されはじめた当初は、光学部品の温度は低いため、誤差も大きくなり、その結果、強い加熱動作が行われることになる。この場合、入射光も含めた熱源により光学部品に熱が発生することになるので、光学部品の温度はどんどん上昇していく。

ここで、制御の応答が速く（例えば指令値の更新頻度が早く、その更新後の加熱／冷却動作の変化度合いも早く）、かつ、適切なゲイン設定等ができ、その結果、いわゆる一次遅れ制御ができる温度制御系が設計できると仮定する。この仮定の下に設計された温度制御系では、誤差の変化に応じた適切な制御修正が逐次なされていくので、オーバーシュートを発生させることなく安定状態とすることができる。即ち、検出温度は、制御目標値に次第に近づいていき、制御目標値を超えることなく、その制御目標値に到達して、その後、その制御目標値でほぼ維持されていくことになる。

しかしながら、上述したように、液晶デバイス等の光学部品に対しては、応答があまりに速い温度制御を施すと画質劣化が発生してしまうので、ある程度応答の遅い温度制御を施す必要がある。この場合、誤差の変化に応じた制御修正は遅れ、結果として、大幅なオーバーシュートが発生した後に、即ち、検出温度が制御目標値を大幅に超えた後に、制御修正がなされることになる。このときの誤差は逆方向に大きくなっているので、強い冷却動作を行うように制御修正がなされることになり、その結果、今度は、大幅なアンダーシュートが発生してしまう。即ち、検出温度が制御目標値を大幅に下回ってしまう。その後も、このような制御修正が繰り返し行われていき、その結果、オーバーシュートとアンダーシュートとを交互に繰り返しながら、検出温度が制御目標値に近づいていくことになる。即ち、その応答波形は、いわゆる高次遅れ制御がなされたと等価な振動的な波形となる。なお、場合によっては、振動が大きくなり、最終的には発散してしまい、制御不能状態となることもある。

ここで、オーバーシュートが発生している状態とは、入射光も含めた熱源により光学部品に熱が発生して、光学部品の温度が最適温度を超過している状態である。このようなオーバーシュートが発生した状態が続くと、その時間分だけ、また、そのオーバーシュート量の大きさ分だけ、光学部品の寿命が短縮してしまうことになる。

さらに、従来の温度制御系では、温度センサの検出温度が制御目標値に保たれると安定状態となるが、上述したように、検出温度（外部温度）と、温度制御すべき光学部品の内部の温度（内部温度）との相関が取れていない場合が多々あり、このような場合には、たとえ制御的に安定状態となっていたとしても、光学部品の内部は最適温度に保たれている保障はない。即ち、従来の温度制御系では、制御的には安定状態となっていても、実際問題として、光学部品の内部においては、入射光を熱源とする熱の発生により、最適温度を超過して温度上昇を続けていたり、たとえ一定温度に保たれていてもその一定温度は最適温度を超過した高温となってしまっている、といったことが発生するおそれがある。このようなおそれが発生した場合も、光学部品の寿命が短縮してしまうことになる。

このように、従来の温度制御系では、光学部品の寿命短縮につながる熱の発生を事前に抑えることは非常に困難である。

これに対して、本発明の温度制御系では、光学部品の熱の発生要因である光量を直接検出し、この検出光量を光学部品の温度制御に用いることができる。また、上述した事前試験等を行うことで、入射光の光量毎に、適切な一次遅れ制御を行うために必要な各種条件等をそれぞれ容易に把握できる。適切な一次遅れ制御とは、オーバーシュートが発生しない温度制御、即ち、検出光量が制御目標値を上回らない制御をいう。また、この検出光量は光学部品の内部の温度と密接に相関していることを考慮すると、検出光量が制御目標値を上回らなければ、光学部品の内部もまた最適温度を上回らないようにすること、換言すると、光学部品の内部が最適温度を上回らないような制御目標値を設計することは容易である。そして、このような温度制御を実現するためには、これらの各種条件等と、入射光に基づく光の光量との相関を把握し、その相関に基づいて制御指令を生成できるように、本発明の温度制御系の構築を行うだけでよい。

即ち、このように構築された本発明の温度制御系は、光学部品の内部が最適温度を超えた状態となってしまう要因となる熱の発生を事前に抑えた温度制御ができ、その結果、光学部品の寿命短縮を防止できるようになる。このように、かかる温度制御系こそが、熱の発生を事前に抑えるような温度制御系であって、本発明が適用される温度制御系の一実施の形態である。

従来の温度制御システムの構成例を示すブロック図である。 本発明が適用される温度制御システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 図２の光量センサの配置位置の例を示す図である。 本発明が適用される温度制御システムの一実施の形態であって、図２の例とは異なる実施の形態の構成例を示すブロック図である。 図４の光量センサの配置位置の例を示す図である。 図２や図４の温度制御システムの温度制御系の処理例を説明するフローチャートである。 本発明が適用される処理をソフトウエアで実行させる場合のコンピュータの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１１ 光学部品， １２ 光源， ２１ 入射光， ２２ 不要光， ３１ 光量センサ， ３２ 制御機， １０１ ＣＰＵ， １０２ ＲＯＭ， １０３ ＲＡＭ， １０８ 記憶部， １１１ リムーバブルメディア

Claims (3)

1. 光源からの光を受けて動作する光学部品の温度を制御する温度制御装置において、
   前記光源に発生する不要光の光量または、前記光源からの光が入射された前記光学部品からの漏洩光の光量を検出する光量検出機と、
   前記光量検出機により検出された前記光量から、前記光学部品の温度を制御する制御指令を生成する制御機と、
   前記制御機により生成された前記制御指令に従って、前記光学部品の温度を調整する調整動作を行う温度調整機と
   を備え、
   前記制御機は、前記不要光または前記漏洩光の光量と前記光学部品の光量との関係、および、前記光学部品の光量を実際に変化させた場合の前記光学部品の温度と前記温度調整機による調整動作との関係に基づく制御則に従って、前記制御指令を生成する
   温度制御装置。
2. 光源からの光を受けて動作する光学部品の温度を制御する温度制御装置の温度制御方法において、
   前記光源に発生する不要光の光量または、前記光源からの光が入射された前記光学部品からの漏洩光の光量を検出し、
   前記光量検出機により検出された前記光量から、前記光学部品の温度を制御する制御指令を生成し、
   前記制御機により生成された前記制御指令に従って、前記光学部品の温度を調整する調整動作を行う
   ステップを含み、
   前記制御指令を生成するステップとして、前記不要光または前記漏洩光の光量と前記光学部品の光量との関係、および、前記光学部品の光量を実際に変化させた場合の前記光学部品の温度と前記温度調整機による調整動作との関係に基づく制御則に従って、前記制御指令を生成する
   ステップを含む温度制御方法。
3. 光源からの光を受けて動作する光学部品の温度を調整する調整動作を行う温度調整機に対する制御を行うコンピュータが実行するプログラムであって、
   前記光源に発生する不要光の光量または、前記光源からの光が入射された前記光学部品からの漏洩光の光量を検出する光量検出機の検出光量を取得し、
   取得された前記検出光量から、前記光学部品の温度を制御する制御指令を生成し、
   前記制御機により生成された前記制御指令に従って、前記温度調整期の前記調整動作を制御する
   ステップを含み、
   前記制御指令を生成するステップとして、前記不要光または前記漏洩光の光量と前記光学部品の光量との関係、および、前記光学部品の光量を実際に変化させた場合の前記光学部品の温度と前記温度調整機による調整動作との関係に基づく制御則に従って、前記制御指令を生成する
   ステップを含むプログラム。

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