特許 7127590 虚像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-22

(45)【発行日】2022-08-30

(54)【発明の名称】虚像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20220823BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20220823BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/00 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019057824

(22)【出願日】2019-03-26

(65)【公開番号】P2020160205

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2021-06-30

(73)【特許権者】

【識別番号】308036402

【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】大山 実

【審査官】近藤 幸浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０７２５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３００６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０５３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９７８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０４７００９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１８８２７６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｂ６０Ｋ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される虚像表示装置であって、
第１方向に直線偏光された第１投射光と、前記第１方向と直交する第２方向に直線偏光された第２投射光とを選択的にウィンドシールドに向けて投射し、前記ウィンドシールドにて反射される前記第１投射光または前記第２投射光に基づく虚像をユーザに提示する画像投射部と、
前記第１投射光および前記第２投射光が投射される光路に沿って前記ウィンドシールドから前記画像投射部に向けて入射する光の強度を測定する反射光測定部と、
前記第１投射光の投射時に前記反射光測定部が測定する第１光強度と、前記第２投射光の投射時に前記反射光測定部が測定する第２光強度とに基づいて、前記第１方向の直線偏光成分を遮蔽する偏光サングラスを前記ユーザが着用しているか否かを判定する判定部と、
前記判定部が前記偏光サングラスを着用していないと判定した場合に前記画像投射部に前記第１投射光を投射させ、前記判定部が前記偏光サングラスを着用していると判定した場合に前記画像投射部に前記第２投射光を投射させる表示制御部と、を備え、
前記第１方向は、前記光路と前記車両の上下方向の双方に直交する方向であり、
前記第２方向は、前記光路と前記第１方向の双方に直交する方向であることを特徴とする虚像表示装置。

【請求項2】

前記ユーザは、前記車両の運転者であることを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。

【請求項3】

前記画像投射部は、前記第１方向に直線偏光された第１レーザ光を生成する第１光源と、前記第２方向に直線偏光された第２レーザ光を生成する第２光源と、前記第１レーザ光をラスタースキャンして前記第１投射光を生成し、前記第２レーザ光をラスタースキャンして前記第２投射光を生成するスキャン部と、を有し、
前記判定部は、前記第１投射光を生成するラスタースキャンの周期にわたって前記反射光測定部が測定する前記第１光強度の時間積分値と、前記第２投射光を生成するラスタースキャンの周期にわたって前記反射光測定部が測定する前記第２光強度の時間積分値とに基づいて、前記偏光サングラスを着用しているか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の虚像表示装置。

【請求項4】

前記画像投射部は、前記第１投射光として、前記第１方向に直線偏光された第１照明光と、表示用画像を提示するための前記第１方向に直線偏光された第１表示光とを投射可能であり、
前記画像投射部は、前記第２投射光として、前記第２方向に直線偏光された第２照明光と、前記表示用画像を提示するための前記第２方向に直線偏光された第２表示光とを投射可能であり、
前記表示制御部は、前記第１照明光が投射される第１期間と、前記第２照明光が投射される第２期間と、前記第１表示光または前記第２表示光が投射される第３期間とを切り替え、
前記判定部は、前記第１期間に前記反射光測定部が測定する第１光強度と、前記第２期間に前記反射光測定部が測定する第２光強度とに基づいて、前記偏光サングラスを着用しているか否かを判定し、
前記表示制御部は、前記判定部が前記偏光サングラスを着用していないと判定した場合に前記第３期間において前記画像投射部に前記第１表示光を投射させ、前記判定部が前記偏光サングラスを着用していると判定した場合に前記第３期間において前記画像投射部に前記第２表示光を投射させ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虚像表示装置。

【請求項5】

前記表示制御部は、前記第１期間と、前記第２期間と、前記第３期間とを周期的に切り替え、
前記判定部は、複数回の前記第１期間に前記反射光測定部が測定する複数の第１光強度と、複数回の前記第２期間に前記反射光測定部が測定する複数の第２光強度とに基づいて、前記偏光サングラスを着用しているか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の虚像表示装置。

【請求項6】

前記判定部は、前記ウィンドシールドにおける前記第１投射光の第１反射率と、前記ウィンドシールドにおける前記第２投射光の第２反射率とにさらに基づいて、前記偏光サングラスを着用しているか否かを判定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虚像表示装置。

【請求項7】

前記判定部は、前記第１投射光および前記第２投射光のいずれも投射されない非表示期間に前記反射光測定部により測定される背景光強度にさらに基づいて、前記偏光サングラスを着用しているか否かを判定する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虚像表示装置。

【請求項8】

前記反射光測定部は、前記光路に沿って前記ウィンドシールドから前記画像投射部に向けて入射する光の強度に基づく画像を撮像する撮像素子を含み、前記第１投射光の投射時に前記第１光強度に対応する第１測定画像を撮像し、前記第２投射光の投射時に前記第２光強度に対応する第２測定画像を撮像するよう構成され、
前記判定部は、前記第１測定画像および前記第２測定画像に基づいて、前記第１方向の直線偏光成分を遮蔽する偏光サングラスを前記ユーザが着用しているか否かを判定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虚像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、虚像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、画像表示光を車両のウィンドシールドなどに投射し、画像表示光に基づく虚像を車外の風景に重畳して表示するヘッドアップディスプレイが使用されている。運転者等のユーザは、ウィンドシールドに反射された画像表示光を視認する。ガラスなどで構成される一般的なウィンドシールドの反射率には偏光依存性があり、Ｓ偏光成分に比べてＰ偏光成分が反射されにくいことが知られている。ユーザが偏光サングラスを使用している場合、ウィンドシールドで反射されやすいＳ偏光成分が偏光サングラスにより遮蔽されるため、画像表示光が視認しにくくなる。偏光サングラスの使用時にも画像表示光が視認しやすくなるようにした表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－５７８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ウィンドシールドにて反射されにくいＰ偏光成分を主に用いると、偏光サングラスを使用していないユーザにとっては画像表示光が暗くなってしまう。偏光サングラスの使用有無に応じて適切な画像表示光を提供できることが好ましい。

【0005】

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、偏光サングラスの使用有無に応じて画像表示光を切り替える技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様の虚像表示装置は、第１方向に直線偏光された第１投射光と、第１方向と直交する第２方向に直線偏光された第２投射光とを選択的にウィンドシールドに向けて投射し、ウィンドシールドにて反射される第１投射光または第２投射光に基づく虚像をユーザに提示する画像投射部と、第１投射光および第２投射光が投射される光路に沿ってウィンドシールドから画像投射部に向けて入射する光の強度を測定する反射光測定部と、第１投射光の投射時に反射光測定部が測定する第１光強度と、第２投射光の投射時に反射光測定部が測定する第２光強度とに基づいて、第１方向の直線偏光成分を遮蔽する偏光サングラスをユーザが着用しているか否かを判定する判定部と、判定部が偏光サングラスを着用していないと判定した場合に画像投射部に第１投射光を投射させ、判定部が偏光サングラスを着用していると判定した場合に画像投射部に第２投射光を投射させる表示制御部と、を備える。

【0007】

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、偏光サングラスの使用有無に応じて画像表示光を切替できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態に係る虚像表示装置の設置例を模式的に示す図である。

【図2】ウィンドシールドの反射率を示すグラフである。

【図3】偏光サングラスの判定方法を模式的に示す図である。

【図4】実施の形態に係る画像投射部の構成を模式的に示す図である。

【図5】実施の形態に係る制御装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。

【図6】画像投射部の動作を模式的に示すタイミングチャートである。

【図7】別の実施の形態に係る虚像表示装置の設置例を模式的に示す図である。

【図8】別の実施の形態に係る偏光サングラスの判定方法を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施の形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0011】

図１は、実施の形態に係る虚像表示装置１０の設置例を模式的に示す図である。本実施の形態では、移動体の一例である車両６０に虚像表示装置１０が設置される。虚像表示装置１０は、いわゆるヘッドアップディスプレイであり、ウィンドシールド６２に投射光５２を投射し、車両６０の進行方向（図１の右方向）の前方に虚像５０を提示する。ユーザである運転者７０は、ウィンドシールド６２を介して現実の風景に重畳される虚像５０を視認する。図１において、車両６０の進行方向（前後方向）をｚ方向、車両６０の天地方向（上下方向）をｙ方向、車両６０の左右方向をｘ方向としている。

【0012】

虚像表示装置１０は、画像投射部１２と、中間像スクリーン１４と、投射鏡１６と、角度調整機構１８と、制御装置２０とを備える。虚像表示装置１０は、車両６０に搭載される外部装置６４と接続されている。

【0013】

外部装置６４は、虚像５０として表示される表示用画像の元データを生成する装置である。外部装置６４は、例えば、車両６０の電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）や、ナビゲーション装置、携帯電話やスマートフォン、タブレットといったモバイル装置などである。外部装置６４は、虚像５０の表示に必要な画像データ、画像データの内容や種別を示す情報、車両６０の速度や現在位置といった車両６０に関する情報を制御装置２０に送信する。

【0014】

画像投射部１２は、虚像５０を提示するための投射光５２を生成し、中間像スクリーン１４に向けて投射光５２を出射する。中間像スクリーン１４は、光拡散板などで構成され、投射光５２に基づく中間像（実像）を形成する。投射鏡１６は、中間像スクリーン１４を透過した投射光５２をウィンドシールド６２に向けて投射する。角度調整機構１８は、運転者７０の目の高さ位置に応じて投射鏡１６の角度を調整し、運転者７０が虚像５０を視認可能となるアイボックス領域７６に向けて投射光５２が投射されるようにする。アイボックス領域７６は、運転者７０の両目を包含する略長方形の領域であり、例えば、左右方向（ｘ方向）が長く、上下方向が短く設定される。

【0015】

本実施の形態に係る虚像表示装置１０は、運転者７０が着用するサングラス７２が偏光サングラスであるか否かを判定可能となるよう構成される。ここで、偏光サングラスとは、水面での反射光を遮蔽または低減可能なサングラスであり、Ｓ偏光成分を遮蔽または低減し、Ｐ偏光成分を透過させる直線偏光子を含む。一方、通常のサングラスには直線偏光子が含まれず、入射する光の強度を減衰させるＮＤ（Neutral Density）フィルタを含む。偏光サングラスの検出が必要となる背景として、ウィンドシールド６２における投射光５２の反射率の偏光依存性が挙げられる。

【0016】

図２は、ウィンドシールド６２の反射率を示すグラフである。ガラスなどで構成される一般的なウィンドシールド６２の反射率には偏光依存性があり、Ｓ偏光成分の反射率Ｒｓに比べてＰ偏光成分の反射率Ｒｐが低いことが知られている。したがって、図１に示す投射光５２のうち、Ｓ偏光成分の第１投射光５２ｓの反射率が相対的に高く、Ｐ偏光成分の第２投射光５２ｐの反射率が相対的に低い。特にブリュースター角θ_Ｂといわれる入射角（例えば５３度）ではＰ偏光成分の反射率Ｒｐが０になる。図１に示されるように、虚像表示装置１０から投射される投射光５２は、ウィンドシールド６２に対して斜めに入反射し、ウィンドシールド６２での入反射角φがブリュースター角θ_Ｂの近い値を取りうる。その結果、Ｓ偏光成分の第１投射光５２ｓは運転者７０の目に到達しやすく、Ｐ偏光成分の第２投射光５２ｐは運転者７０の目に到達しにくい。

【0017】

このとき、運転者７０が偏光サングラスを着用していたとすると、Ｓ偏光成分の第１投射光５２ｓが偏光サングラスによって遮蔽または低減されてしまう。その結果、運転者７０に投射光５２を視認させるためにはＰ偏光成分の第２投射光５２ｐを利用しなければならない。一方、運転者７０が偏光サングラスを着用していない場合、Ｓ偏光成分の第１投射光５２ｓを利用した方がより明るくて視認性の高い虚像５０を提供できる。そこで、本実施の形態では、偏光サングラスの着用有無を自動判定し、偏光サングラスの着用有無に応じてより適切な偏光成分を有する投射光５２を提供できるようにする。

【0018】

なお、図１の構成におけるＳ偏光成分は、ウィンドシールド６２における投射光５２の入射方向と反射方向の双方に直交する第１方向に直線偏光された光成分であり、車両６０の左右方向（ｘ方向）に直線偏光された光成分に相当する。一方、Ｐ偏光成分は、第１方向と直交する第２方向に直線偏光された光成分であり、車両６０の上下方向（ｙ方向）および前後方向（ｚ方向）で規定されるｙｚ平面に沿う方向に直線偏光された光成分に相当する。

【0019】

図３は、偏光サングラスの判定方法を模式的に示す図である。図３では、（ａ）サングラスを着用していない裸眼時、（ｂ）偏光サングラスではない通常サングラスの着用時、および（ｃ）偏光サングラスの着用時の三つの場合を示している。（ｉ）第１画像は、運転者７０の顔面にＳ偏光成分のみの照明光（Ｓ偏光照明）を照射して撮像したときの見え方を模式的に示し、（ｉｉ）第２画像は、運転者７０の顔面をＰ偏光成分のみの照明光（Ｐ偏光照明）を照射して撮像したときの見え方を模式的に示している。

【0020】

（ａ）の裸眼時では、Ｓ偏光照明で撮像した第１画像とＰ偏光照明で撮像した第２画像がほぼ同じとなる。（ｂ）の通常サングラスの着用時も同様であり、Ｓ偏光照明で撮像した第１画像とＰ偏光照明で撮像した第２画像がほぼ同じとなる。一方、（ｃ）の偏光サングラスの着用時では、Ｓ偏光照明で撮像した第１画像とＰ偏光照明で撮像した第２画像とで偏光サングラスの見え方が異なる。偏光サングラスはＳ偏光成分を遮蔽するため、Ｓ偏光照明で撮像した第１画像では偏光サングラスが黒く写る。一方、偏光サングラスはＰ偏光成分を透過するため、Ｐ偏光照明で撮像した第２画像では偏光サングラスが透けて写る。このようにして、Ｓ偏光照明で撮像した第１画像とＰ偏光照明で撮像した第２画像を比較することで、偏光サングラスの着用有無を検出できる。

【0021】

なお、本実施の形態では、運転者７０の顔面を撮像するのではなく、サングラス７２にて反射された投射光５２の光強度に基づいて偏光サングラスの着用有無を検出する。図１において、虚像表示装置１０は、運転者７０の目に向けて第１投射光５２ｓと第２投射光５２ｐとを選択的に投射する。虚像表示装置１０は、第１投射光５２ｓおよび第２投射光５２ｐが投射される光路５６に沿って、虚像表示装置１０に戻ってくる第１投射光５２ｓおよび第２投射光５２ｐの反射光の光強度を測定する。偏光サングラスの着用時にはアイボックス領域７６におけるＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射率が顕著に異なるため、第１投射光５２ｓの反射光強度と、第２投射光５２ｐの反射光強度とを比較することで、運転者７０が偏光サングラスを着用しているか否かを判定できる。

【0022】

第１投射光５２ｓの投射時に光路５６に沿って虚像表示装置１０に入射する光の強度（第１光強度Ｉ_１ともいう）は、次式（１）のように記述できる。
Ｉ_１＝Ｉｓ・Ｒｓ・Ｒ_１・Ｒｓ＋Ｉｏ …（１）
ここで、Ｉｓは虚像表示装置１０から出射される第１投射光５２ｓの光強度であり、Ｒｓはウィンドシールド６２のＳ偏光成分の反射率であり、Ｒ_１はアイボックス領域７６におけるＳ偏光成分の反射率であり、Ｉｏはウィンドシールド６２の上方（車外）から光路５６に入射する外部光５８などの光強度（背景光強度ともいう）である。ウィンドシールド６２の反射率Ｒｓが２回乗算されるのは、行きと帰りでウィンドシールド６２にて２回反射されるためである。

【0023】

同様に、第２投射光５２ｐの投射時に光路５６に沿って虚像表示装置１０に入射する光の強度（第２光強度Ｉ_２ともいう）は、次式（２）のように記述できる。
Ｉ_２＝Ｉｐ・Ｒｐ・Ｒ_２・Ｒｐ＋Ｉｏ …（２）
ここで、Ｉｐは虚像表示装置１０から出射される第２投射光５２ｐの光強度であり、Ｒｐはウィンドシールド６２のＰ偏光成分の反射率であり、Ｒ_２はアイボックス領域７６におけるＰ偏光成分の反射率である。ウィンドシールド６２の反射率Ｒｐが２回乗算されるのは、行きと帰りでウィンドシールド６２にて２回反射されるためである。

【0024】

上記式（１）、（２）から、アイボックス領域７６におけるＳ偏光成分の反射率Ｒ_１とＰ偏光成分の反射率Ｒ_２の比は、次式（３）のように記述できる。
Ｒ_２／Ｒ_１＝［（Ｉ_２－Ｉｏ）・Ｉｓ・Ｒｓ^２］／［（Ｉ_１－Ｉｏ）・Ｉｐ・Ｒｐ^２］…（３）
ここで、Ｉｓ、Ｉｐ，Ｒｓ、Ｒｐは既知の値であり、背景光強度Ｉｏは、投射光５２を投射していないときに光路５６に沿って虚像表示装置１０に入射する光強度に相当する。したがって、Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉｏを測定することで、アイボックス領域７６の反射率比Ｒ_２／Ｒ_１を算出できる。偏光サングラスの着用時には、反射率比Ｒ_２／Ｒ_１が所定値（例えば、１、５、１０、１００）以上となるため、算出した反射率比Ｒ_２／Ｒ_１の値に基づいて偏光サングラスの着用有無を判定できる。

【0025】

図４は、実施の形態に係る画像投射部１２の構成を模式的に示す図である。画像投射部１２は、光源部２２と、スキャン部２４とを含む。光源部２２は、投射光５２の元となるレーザ光を生成する。スキャン部２４は、レーザ光をラスタースキャンすることで所望の表示用画像を提示するための投射光５２を生成する。

【0026】

光源部２２は、第１緑光源３０Ｇｓと、第２緑光源３０Ｇｐと、赤光源３０Ｒと、青光源３０Ｂと、光源駆動部３１と、偏光ビームスプリッタ３２と、第１ダイクロイックミラー３３ａと、第２ダイクロイックミラー３３ｂと、アクティブミラー３４と、光源光測定部３５と、反射光測定部３６とを有する。

【0027】

第１緑光源３０Ｇｓは、直線偏光の発振モードを有する緑色のレーザ光源であり、Ｓ偏光の第１緑色レーザ光を出射するように配置される。第２緑光源３０Ｇｐは、直線偏光の発振モードを有する緑色のレーザ光源であり、Ｐ偏光の第２緑色レーザ光を出射するよう配置される。赤光源３０Ｒは、直線偏光の発振モードを有する赤色のレーザ光源である。赤光源３０Ｒは、例えば、Ｓ偏光方向に対して４５度回転させた偏光方向となるように配置され、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の双方を含む赤色レーザ光を出射する。青光源３０Ｂは、直線偏光の発振モードを有する青色のレーザ光源である。青光源３０Ｂは、例えば、Ｓ偏光方向に対して４５度回転させた偏光方向となるように配置され、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の双方を含む青色レーザ光を出射するよう構成される。

【0028】

現在実用化されている赤色、緑色、青色の半導体レーザ光源は、赤色や青色に比べて緑色の高出力化が難しく、高輝度のカラー画像を生成するためには、緑色の光強度が不足しがちである。そこで、本実施の形態では、Ｓ偏光用の第１緑光源３０ＧｓとＰ偏光用の第２緑光源３０Ｇｐとを別々に用意し、それぞれから出射される緑色レーザ光を合波することで、高輝度の緑色レーザ光が得られるようにしている。なお、変形例においては、赤色および青色の少なくとも一方についてもＳ偏光用とＰ偏光用のレーザ光源を別々に用意し、両者を合波して赤色レーザ光や青色レーザ光を得るようにしてもよい。

【0029】

光源駆動部３１は、４つのレーザ光源３０Ｇｓ，３０Ｇｐ，３０Ｒ，３０Ｂを駆動する。光源駆動部３１は、スキャン部２４のラスタースキャンの周期に合わせて、各レーザ光源３０Ｇｓ，３０Ｇｐ，３０Ｒ，３０Ｂの発光強度を変化させ、表示用画像の各画素の輝度値に対応した光強度を有する投射光５２が生成されるようにする。

【0030】

光源駆動部３１は、第１投射光５２ｓに基づく虚像５０の色調と、第２投射光５２ｐに基づく虚像５０の色調とが整合するように、各レーザ光源の３０Ｇｓ，３０Ｇｐ，３０Ｒ，３０Ｂの発光強度の比率（ホワイトバランス）を調整する。光源駆動部３１は、例えば、第１投射光５２ｓの生成時に用いる第１ホワイトバランスと、第２投射光５２ｐの生成時に用いる第２ホワイトバランスとを有する。第１ホワイトバランスは、第１投射光５２ｓの生成時における赤光源３０Ｒおよび青光源３０Ｂの発光強度に対する第１緑光源３０Ｇｓの発光強度の比率である。また、第２ホワイトバランスは、第２投射光５２ｐの生成時における赤光源３０Ｒおよび青光源３０Ｂの発光強度に対する第２緑光源３０Ｇｐの発光強度の比率に相当する。

【0031】

第１ホワイトバランスおよび第２ホワイトバランスの値は、例えば、ウィンドシールド６２のＳ偏光成分の反射率ＲｓとＰ偏光成分の反射率Ｒｐに応じて定められる。例えば、第１投射光５２ｓを生成するための赤光源３０Ｒの発光強度と、第２投射光５２ｐを生成するための赤光源３０Ｒの発光強度とを同じにした場合、運転者７０の目に到達する赤色光の明るさは同じである。青光源３０Ｂについても同様である。一方、第１投射光５２ｓを生成するための第１緑光源３０Ｇｓの発光強度と、第２投射光５２ｐを生成するための第２緑光源３０Ｇｐの発光強度とを同じにした場合、ウィンドシールド６２におけるＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射率の違いにより、運転者７０の目に到達する緑色光の明るさは同じにはならない。そのため、第１投射光５２ｓの色調と第２投射光５２ｐの色調とが一致しなくなる。このとき、運転者７０の目に到達する緑色光の明るさを同じにするためには、例えば、第１緑光源３０Ｇｓの発光強度を１とした場合に、第２緑光源３０Ｇｐの発光強度を（Ｒｓ／Ｒｐ）とすればよい。その結果、第１ホワイトバランスの値を１とした場合、第２ホワイトバランスの値は（Ｒｓ／Ｒｐ）となる。このようにして、第１ホワイトバランスと第２ホワイトバランスの値を異ならせることにより、第１投射光５２ｓに基づく虚像５０の色調と第２投射光５２ｐに基づく虚像５０の色調を整合させることができる。

【0032】

偏光ビームスプリッタ３２は、第１緑光源３０Ｇｓから出射されるＳ偏光の第１緑色レーザ光と、第２緑光源３０Ｇｐから出射されるＰ偏光の第２緑色レーザ光を合波し、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の双方を含む緑色レーザ光を生成する。第１ダイクロイックミラー３３ａは、赤光源３０Ｒから出射される赤色レーザ光と、偏光ビームスプリッタ３２から出射される緑色レーザ光を合波する。第２ダイクロイックミラー３３ｂは、青光源３０Ｂから出射される青色レーザ光と、第１ダイクロイックミラー３３ａから出射される緑色および赤色のレーザ光とを合波する。第２ダイクロイックミラー３３ｂから出射される赤色、緑色および青色のレーザ光は、アクティブミラー３４を通過してスキャン部２４に向かう。

【0033】

光源光測定部３５は、第２ダイクロイックミラー３３ｂを透過または反射するレーザ光の光強度を測定し、各レーザ光源３０Ｇｓ，３０Ｇｐ，３０Ｒ，３０Ｂの発光強度をモニタする。反射光測定部３６は、投射光５２が投射される光路５６（図１参照）に沿って画像投射部１２の外部から入射し、アクティブミラー３４にて反射される戻り光５４の光強度を測定する。反射光測定部３６は、偏光サングラスの着用有無の判定に用いる第１光強度Ｉ_１、第２光強度Ｉ_２および背景光強度Ｉｏを測定するよう構成される。光源光測定部３５および反射光測定部３６は、例えばフォトダイオードなどで構成される。

【0034】

アクティブミラー３４は、透過率および反射率が可変となるよう構成されるアクティブ光学素子である。アクティブミラー３４は、透過率および反射率が５０％程度となるオン状態と、透過率がほぼ１００％（つまり反射率がほぼ０％）となるオフ状態とを切替可能となるよう構成される。アクティブミラー３４は、第１光強度Ｉ_１、第２光強度Ｉ_２および背景光強度Ｉｏの測定時にオン状態とされ、アクティブミラー３４に入射する戻り光５４の少なくとも一部が反射光測定部３６へ入射するようにする。アクティブミラー３４は、表示用画像を提示するための投射光５２の生成時にオフ状態とされ、アクティブミラー３４の挿入によって表示用画像が暗くなることを抑制する。

【0035】

スキャン部２４は、第１スキャンミラー３７と、第２スキャンミラー３８と、スキャン駆動部３９とを有する。第１スキャンミラー３７は、中間像スクリーン１４においてレーザ光を横方向にスキャンするよう回動し、第２スキャンミラー３８は、中間像スクリーン１４においてレーザ光を縦方向にスキャンするよう回動する。スキャン駆動部３９は、第１スキャンミラー３７および第２スキャンミラー３８の回動を制御し、中間像スクリーン１４においてレーザ光がラスタースキャンされるようにする。スキャン部２４によるレーザ光のラスタースキャンにより、中間像スクリーン１４に表示用画像が描画される。

【0036】

中間像スクリーン１４に描画される表示用画像は、虚像５０として運転者７０に視認される。中間像スクリーン１４は、スキャン部２４から出射される投射光５２を拡散して均質化するよう構成される。中間像スクリーン１４は、中間像スクリーン１４の入射前後で偏光方向が保存される偏光保存型であることが好ましい。

【0037】

画像投射部１２は、表示用画像を提示するための２種類の画像表示光を生成する。画像投射部１２は、偏光サングラスを着用していない場合に投射する第１表示光と、偏光サングラスを着用している場合に投射する第２表示光とを選択的に生成する。第１表示光は、第１方向に直線偏光されたＳ偏光成分で構成される画像表示光であり、第１緑光源３０Ｇｓ、赤光源３０Ｒおよび青光源３０Ｂから出射されるレーザ光を用いて生成される。したがって、第１表示光の生成時には、第２緑光源３０Ｇｐがオフとなる。第２表示光は、第２方向に直線偏光されたＰ偏光成分で構成される画像表示光であり、第２緑光源３０Ｇｐ、赤光源３０Ｒおよび青光源３０Ｂから出射されるレーザ光を用いて生成される。したがって、第２表示光の生成には、第１緑光源３０Ｇｓがオフとなる。

【0038】

画像投射部１２は、偏光サングラスの着用有無の判定に用いる第１光強度Ｉ_１および第２光強度Ｉ_２の測定用に２種類の照明光（照明用投射光）を生成する。照明用投射光は、アイボックス領域７６に均一な光強度分布の照明光を投射するために用いられ、運転者７０に表示用画像を提示するための画像表示光とは性質が異なる。その一方で、照明用投射光が投射される場合には、画像全体が同一輝度である測定用画像が虚像５０として提示されるため、測定用画像を提示する投射光（または画像表示光）が照明用投射光であるということもできる。画像投射部１２は、第１光強度Ｉ_１を測定するための第１照明光と、第２光強度Ｉ_２を測定するための第２照明光とを選択的に生成する。第１照明光は、第１方向に直線偏光されたＳ偏光成分のみで構成され、第１緑光源３０Ｇｓから出射される第１緑色レーザ光のみを用いて生成される。第２照明光は、第２方向に直線偏光されたＰ偏光成分のみで構成され、第２緑光源３０Ｇｐから出射される第２緑色レーザ光のみを用いて生成される。したがって、照明用投射光の生成時には、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の双方を含むレーザ光を出射する赤光源３０Ｒおよび青光源３０Ｂはオフとなる。

【0039】

図５は、実施の形態に係る制御装置２０の機能構成を模式的に示すブロック図である。制御装置２０は、投射制御部４０と、表示制御部４２と、測定制御部４４と、判定部４６とを備える。図示する各機能ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

【0040】

投射制御部４０は、角度調整機構１８の動作を制御して投射鏡１６の角度を変化させ、投射光５２の光路５６を調整する。投射制御部４０は、運転者７０の目の高さ位置に応じたアイボックス領域７６に投射光５２が投射されるように光路５６を調整する。投射制御部４０は、例えば、運転者７０からの入力操作に基づいて角度調整機構１８を動作させる。

【0041】

表示制御部４２は、画像投射部１２の動作を制御して画像表示光および照明用投射光が生成されるようにする。表示制御部４２は、外部装置６４から表示用画像データを取得し、表示用画像データに基づいて光源駆動部３１の動作を制御することで画像表示光を生成させる。表示制御部４２は、スキャン部２４のラスタースキャンの周期に合わせて、表示用画像の各画素の赤色、緑色、青色の輝度値に対応した光強度のレーザ光が出射されるように光源駆動部３１の動作を制御する。表示制御部４２は、第１緑光源３０Ｇｓまたは第２緑光源３０Ｇｐの発光強度を一定にしたままレーザ光をラスタースキャンさせることにより、画像全体が同一輝度となる照明用投射光が生成されるようにする。

【0042】

測定制御部４４は、アクティブミラー３４の動作を制御し、偏光サングラスの着用有無の判定に用いる第１光強度Ｉ_１、第２光強度Ｉ_２および背景光強度Ｉｏが測定可能となるようにする。測定制御部４４は、第１照明光の投射時にアクティブミラー３４をオンにすることで、反射光測定部３６に第１光強度Ｉ_１を測定させる。測定制御部４４は、第２照明光の投射時にアクティブミラー３４をオンにすることで、反射光測定部３６に第２光強度Ｉ_２を測定させる。測定制御部４４は、画像投射部１２から投射光５２が投射されていないときにアクティブミラー３４をオンにすることで、反射光測定部３６に背景光強度Ｉｏを測定させる。測定制御部４４は、第１表示光または第２表示光の投射時にアクティブミラー３４をオフにすることで、より高輝度の表示用画像が提示されるようにする。

【0043】

判定部４６は、光源光測定部３５および反射光測定部３６の測定結果に基づいて、運転者７０が偏光サングラスを着用しているか否かを判定する。判定部４６は、第１照明光の投射時に、光源光測定部３５により測定される第１緑レーザ光の光強度Ｉｓと、反射光測定部３６により測定される第１光強度Ｉ_１とを取得する。判定部４６は、第２照明光の投射時に、光源光測定部３５により測定される第２緑レーザ光の光強度Ｉｐと、反射光測定部３６により測定される第２光強度Ｉ_２とを取得する。判定部４６は、投射光５２が投射されていないときに反射光測定部３６により測定される背景光強度Ｉｏを取得する。判定部４６は、取得したＩｓ，Ｉｐ，Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉｏの値を上記式（３）に代入し、アイボックス領域７６のＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射率比Ｒ_２／Ｒ_１を算出する。判定部４６は、算出した反射率比Ｒ_２／Ｒ_１が所定値以上である場合、偏光サングラスを着用していると判定し、算出した反射率比Ｒ_２／Ｒ_１が所定値未満である場合、偏光サングラスを着用していないと判定する。

【0044】

判定部４６は、Ｉｓ，Ｉｐ，Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉｏの一部のみに基づいて偏光サングラスの着用有無を判定してもよい。例えば、第１照明光と第２照明光の光強度Ｉｓ，Ｉｐが同等である場合には、光源光測定部３５の測定結果を用いずに上記式（３）においてＩｓ＝Ｉｐとみなしてもよい。また、背景光強度Ｉｏが第１光強度Ｉ_１や第２光強度Ｉ_２に比べて十分に小さいとみなせる場合等には、背景光強度Ｉｏを測定せずに上記式（３）においてＩｏ＝０とみなしてもよい。判定部４６は、例えば、第１光強度Ｉ_１および第２光強度Ｉ_２の測定結果のみに基づいて偏光サングラスの着用有無を判定してもよい。

【0045】

判定部４６は、ウィンドシールド６２のＳ偏光成分およびＰ偏光成分の反射率Ｒｓ，Ｒｐを固定値として保持してもよいし、ウィンドシールド６２における投射光５２の入射角φに応じて変化する可変値として保持してもよい。判定部４６は、投射鏡１６の角度に基づいてウィンドシールド６２の投射光５２の入射角φを特定し、図２に示されるグラフを用いて入射角φに対応する反射率Ｒｓ，Ｒｐを決定してもよい。

【0046】

表示制御部４２は、反射光測定部３６が測定する第１照明光と第２照明光の明るさが同じとなるように第１緑光源３０Ｇｓと第２緑光源３０Ｇｐの発光強度を調整してもよい。第１照明光および第２照明光は、ウィンドシールド６２にて反射されてから運転者７０の顔面に投射され、ウィンドシールド６２にて再度反射されてから反射光測定部３６に到達する。そのため、反射光測定部３６に到達する第１照明光と第２照明光の明るさは、ウィンドシールド６２のＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射率Ｒｓ，Ｒｐの二乗値の影響を受ける。例えば、第１照明光の生成時の第１緑光源３０Ｇｓの発光強度を１とした場合、第２照明光の生成時の第２緑光源３０Ｇｐの発光強度を（Ｒｓ／Ｒｐ）^２とすることで、反射光測定部３６から見たときの第１照明光と第２照明光の明るさを同じにすることができる。なお、第１照明光と第２照明光の光強度Ｉｓ，Ｉｐは、ウィンドシールド６２のＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射率Ｒｓ，Ｒｐに依らずに決定されてもよい。例えば、第２照明光の光強度Ｉｐは、第１照明光の光強度Ｉｓよりも相対的に大きく（例えば、２倍、３倍、５倍などの値に）なるように設定されてもよい。

【0047】

表示制御部４２は、判定部４６が偏光サングラスを着用していないと判定する場合、画像投射部１２にＳ偏光成分で構成される第１表示光を投射させる。Ｓ偏光成分はＰ偏光成分に比べてウィンドシールド６２での反射率が大きいため、第１表示光を用いることでより高輝度の表示用画像を運転者７０に提示できる。一方、判定部４６が偏光サングラスを着用していると判定する場合、表示制御部４２は、画像投射部１２にＰ偏光成分で構成される第２表示光を投射させる。Ｐ偏光成分の第２表示光を投射することで、偏光サングラス越しに表示用画像を運転者７０に提示できる。

【0048】

図６は、画像投射部１２の動作を模式的に示すタイミングチャートである。画像投射部１２は、非表示期間Ｔ０、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２および第３期間Ｔ３を周期的に切り替えて動作する。非表示期間Ｔ０は、全ての光源がオフになる期間である。第１期間Ｔ１は、第１緑光源３０Ｇｓのみがオンとなって第１照明光が投射される期間である。第２期間Ｔ２は、第２緑光源３０Ｇｐのみがオンとなって第２照明光が投射される期間である。非表示期間Ｔ０、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２では、アクティブミラー３４がオンとなり、偏光サングラスの着用有無の判定に必要となる光強度Ｉｏ，Ｉ_１，Ｉ_２が反射光測定部３６により測定される。

【0049】

第３期間Ｔ３は、画像表示光が投射されて運転者７０に表示用画像が提示される期間である。第３期間Ｔ３では、画像表示光の生成に用いる各光源がオンとなる。なお、図６では、偏光サングラスを着用していないと判定され、第３期間Ｔ３において第１緑光源３０Ｇｓを用いてＳ偏光成分の第１表示光が投射される場合を示している。偏光サングラスを着用していると判定される場合には、第３期間Ｔ３において第２緑光源３０Ｇｐを用いてＰ偏光成分の第２表示光が投射される。

【0050】

表示制御部４２は、非表示期間Ｔ０、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２および第３期間Ｔ３を周期的に切り替えることにより、偏光サングラスを検出するための測定を間欠的に実行しつつ、運転者７０に提示すべき表示用画像を提示する。表示制御部４２は、スキャン部２４のラスタースキャンの周期に同期して各期間Ｔ０～Ｔ３を切り替える。非表示期間Ｔ０、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２のそれぞれの長さは、１枚の画像全体を描画するための１回のラスタースキャンの周期時間に対応し、例えば、１／６０秒や１／３０秒などである。一方、第３期間Ｔ３は、他の期間よりも長い時間が設定され、例えば、１秒、５秒、１０秒、３０秒、１分、５分などである。

【0051】

表示制御部４２は、非表示期間Ｔ０、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２が互いに時間的に連続するようにしている。これにより、非表示期間Ｔ０、第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２のそれぞれでの測定条件の変化を最小化し、投射する照明用投射光以外の要素で反射光測定部３６により測定される光強度Ｉｏ，Ｉ_１，Ｉ_２に差が生じるのを防ぐことができる。例えば、画像投射部１２に入射する外部光５８の変化や、運転者７０の姿勢変化などに起因して測定誤差が生じることを防ぐことができる。

【0052】

反射光測定部３６は、１回のラスタースキャンの周期時間に対応する第１期間Ｔ１にわたって第１光強度Ｉ_１を測定し、第１期間Ｔ１における第１光強度Ｉ_１の時間積分値を算出可能にする。同様に、反射光測定部３６は、１回のラスタースキャンの周期時間に対応する第２期間Ｔ２にわたって第２光強度Ｉ_２を測定し、第２期間Ｔ２における第２光強度Ｉ_２の時間積分値を算出可能にする。スキャン部２４により第１照明光および第２照明光がスキャンされる範囲は、サングラス７２が存在しうるアイボックス領域７６に対応する。そのため、１回のラスタースキャンの周期にわたって戻り光５４の強度を測定することで、アイボックス領域７６の全体をスキャンするように測定できる。偏光サングラスを着用している場合、アイボックス領域７６の大半を偏光サングラスが占めることが想定されるため、アイボックス領域７６の全体をスキャンして測定値を積分することで、偏光サングラス全体をスキャンするように測定できる。その結果、偏光サングラスのＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射率の違いに起因する第１光強度Ｉ_１と第２光強度Ｉ_２の測定値の差を際立たせることができ、偏光サングラスの着用有無の判定精度を高めることができる。

【0053】

判定部４６は、例えば、１回の非表示期間Ｔ０で測定される背景光強度Ｉｏと、１回の第１期間Ｔ１で測定される第１光強度Ｉ_１と、１回の第２期間Ｔ２で測定される第２光強度Ｉ_２とに基づいて偏光サングラスの着用有無を判定する。判定部４６は、複数回の非表示期間Ｔ０で測定される複数の背景光強度Ｉｏと、複数回の第１期間Ｔ１で測定される複数の第１光強度Ｉ_１と、複数回の第２期間Ｔ２で測定される複数の第２光強度Ｉ_２とに基づいて偏光サングラスの着用有無を判定してもよい。判定部４６は、例えば、複数の光強度Ｉｏ，Ｉ_１，Ｉ_２の平均値や最頻値に基づいて偏光サングラスの着用有無を判定してもよい。

【0054】

本実施の形態によれば、虚像表示装置１０を用いて運転者７０が偏光サングラスを着用しているか否かを自動判定できる。これにより、虚像表示装置１０は、偏光サングラスの着用有無に応じて適切な画像表示光を生成できる。例えば、偏光サングラスを着用していない場合にはウィンドシールド６２での反射されやすいＳ偏光の第１投射光５２ｓを生成するようにし、偏光サングラスを着用している場合には偏光サングラス越しに視認可能なＰ偏光の第２投射光５２ｐを生成するようにできる。その結果、偏光サングラスの着用有無に拘わらずに第１投射光５２ｓおよび第２投射光５２ｐの双方を生成する場合に比べて虚像表示装置１０の消費電力を低減することができる。また、第１投射光５２ｓおよび第２投射光５２ｐの双方を生成するために第１緑光源３０Ｇｓおよび第２緑光源３０Ｇｐを同時点灯させる必要がなくなるため、複数光源の同時点灯による動作温度の上昇を防ぐことができ、光源の長寿命化を実現できる。

【0055】

本実施の形態によれば、運転者７０の顔面をカメラなどで撮像するのではなく、運転者７０の顔面（アイボックス領域７６）からの戻り光５４の光強度をフォトダイオードなどで測定すればよいため、カメラを用いる場合よりも簡易に偏光サングラスの着用有無を判定できる。具体的には、撮像装置を設けたり、撮像した画像を解析するための高性能なＣＰＵを設けたりする必要がないため、偏光サングラスを判定する機能を追加するためのコストを低減できる。

【0056】

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、各表示例に示す構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。

【0057】

上述の実施の形態では、フォトダイオードなどで構成される反射光測定部３６の測定結果を用いて偏光サングラスの着用有無を判定する場合について説明した。別の実施の形態では、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサといった撮像素子を用いてアイボックス領域７６から画像投射部に向けて戻ってくる光を撮像し、撮像画像に基づいて偏光サングラスの着用有無を判定してもよい。

【0058】

図７は、別の実施の形態に係る虚像表示装置１１０の設置例を模式的に示す図である。本実施の形態では、中間像スクリーン１４と投射鏡１６の間にアクティブミラー１３４が設けられ、アクティブミラー１３４にて反射される光を反射光測定部１３６で測定するよう構成される。反射光測定部１３６は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を含み、アクティブミラー１３４にて反射される反射光１５４に基づく画像を撮像する。アクティブミラー１３４は、アイボックス領域７６から投射光５２の光路５６を通って中間像スクリーン１４に向けて戻ってくる反射光１５４を反射光測定部１３６に向けて反射させる。画像投射部１１２は、画像投射部１２の内部に設けられるアクティブミラー３４および反射光測定部３６を有しない点を除いて、上述の実施の形態に係る画像投射部１２と同様に構成される。

【0059】

測定制御部４４は、アクティブミラー１３４の動作を制御し、偏光サングラスの着用有無の判定に用いる第１測定画像、第２測定画像および背景光画像を反射光測定部１３６が撮像可能となるようにする。測定制御部４４は、第１照明光の投射時にアクティブミラー１３４をオンにすることで、反射光測定部１３６に第１測定画像を撮像させる。測定制御部４４は、第２照明光の投射時にアクティブミラー１３４をオンにすることで、反射光測定部１３６に第２測定画像を撮像させる。測定制御部４４は、画像投射部１２から投射光５２が投射されていないときにアクティブミラー３４をオンにすることで、反射光測定部１３６に背景光画像を測定させる。測定制御部４４は、第１表示光または第２表示光の投射時にアクティブミラー１３４をオフにすることで、より高輝度の表示用画像が提示されるようにする。

【0060】

判定部４６は、反射光測定部１３６が撮像する第１測定画像、第２測定画像および背景光画像に基づいて差分画像を生成し、差分画像に基づいて偏光サングラスの着用有無を判定する。ここで「差分画像」とは、上述の図３に示した（ｉ）第１画像を構成する各画素の輝度値（第１輝度値ともいう）から（ｉｉ）第２画像を構成する各画素の輝度値（第２輝度値ともいう）を減算した差分値（＝第１輝度値－第２輝度値）により各画素の輝度値が構成される画像のことである。第１画像は、各画素の輝度値がアイボックス領域７６におけるＳ偏光成分の反射率Ｒ_１に相当する。第２画像は、各画素の輝度値がアイボックス領域７６におけるＰ偏光成分の反射率Ｒ_２に相当する。したがって、差分画像は、各画素の輝度値がアイボックス領域７６におけるＳ偏光成分の反射率Ｒ_１とＰ偏光成分の反射率Ｒ_２の差（Ｒ_１－Ｒ_２）に相当する。

【0061】

判定部４６は、例えば、次式（４）を用いて、（ｉｉｉ）差分画像の各画素の輝度値に相当する反射率の差（Ｒ_１－Ｒ_２）を算出する。
Ｒ_１－Ｒ_２＝［（Ｉ_１－Ｉｏ）／Ｉｓ／Ｒｓ^２］－［（Ｉ_２－Ｉｏ）／Ｉｐ／Ｒｐ^２］…（４）
ここで、Ｉ_１は第１測定画像の各画素の輝度値であり、Ｉ_２は第２測定画像の各画素の輝度値であり、Ｉｏは背景光画像の各画素の輝度値であり、Ｉｓは第１照明光の光強度であり、Ｉｐは第２照明光の光強度であり、Ｒｓはウィンドシールド６２のＳ偏光成分の反射率であり、Ｒｐはウィンドシールド６２のＰ偏光成分の反射率である。なお、第１測定画像の各画素の輝度値は、上述の式（１）で示した第１光強度Ｉ_１に対応し、第２測定画像の各画素の輝度値は、上述の式（２）で示した第２光強度Ｉ_２に対応する。また、背景光画像の各画素の輝度値は、上述の背景光強度Ｉｏに対応する。

【0062】

図８は、別の実施の形態に係る偏光サングラスの判定方法を模式的に示す図であり、上述の図３に対応する（ｉ）第１画像および（ｉｉ）第２画像に加えて、第１画像と第２画像の差分に対応する（ｉｉｉ）差分画像および（ｉｖ）差分画像のヒストグラムも示している。第１画像および第２画像は、背景光画像に含まれる背景光成分やウィンドシールド６２の反射率Ｒｓ，Ｒｐに起因する光強度の減衰の寄与が除外されている点で、第１測定画像および第２測定画像とは異なる。つまり、第１画像および第２画像は、ウィンドシールド６２の反射を利用して撮像した画像ではなく、運転者７０の顔面を直接的に撮像した画像に相当する点で第１測定画像および第２測定画像とは異なる。また、ヒストグラムは、画像を構成する各画素の輝度値の分布をグラフ化したものであり、横軸を輝度値とし、縦軸を画素数としたグラフである。

【0063】

（ａ）の裸眼時では、第１画像と第２画像がほぼ同じとなるため、差分画像の輝度値がほぼゼロとなり、差分画像にほぼ何も写らない状態となる。その結果、差分画像のヒストグラムでは、輝度値がゼロとなる近傍にのみピーク７４が検出される。（ｂ）の通常サングラスの使用時も同様であり、第１画像と第２画像がほぼ同じとなるため、差分画像にほぼ何も写らない状態となり、差分画像のヒストグラムにおいても輝度値がゼロとなる近傍にのみピーク７４が検出される。（ｃ）の偏光サングラスの使用時では、第１画像と第２画像とで偏光サングラスの見え方が異なる。偏光サングラスはＳ偏光成分を遮蔽するため、Ｓ偏光照明の第１画像では偏光サングラスが黒く写る。一方、偏光サングラスはＰ偏光成分を透過するため、Ｐ偏光照明の第２画像では偏光サングラスが透けて写る。その結果、差分画像では偏光サングラスの領域の輝度値の絶対値が大きくなり、偏光サングラスが強調されて見える。第１画像における偏光サングラスの領域の第１輝度値は相対的に小さく（つまり暗く）、第２画像における偏光サングラスの領域の第２輝度値は相対的に大きい（つまり明るい）ため、差分画像における偏光サングラスの領域の輝度値は負の値（例えば－ｎ）となる。その結果、差分画像のヒストグラムでは、輝度値がゼロとなる近傍に第１ピーク７４ａが検出されるとともに、輝度値が－ｎとなる近傍に第２ピーク７４ｂが検出される。判定部４６は、このようにして差分画像のヒストグラムを解析することで、偏光サングラスの使用有無を検出できる。つまり、判定部４６は、式（４）に基づいて（ｉｉｉ）差分画像を生成し、（ｉｖ）差分画像のヒストグラムを解析することで、偏光サングラスの使用有無を検出できる。

【0064】

判定部４６は、第１照明光および第２照明光の光強度Ｉｓ，Ｉｐと、第１測定画像と、第２測定画像と、背景光画像の一部のみに基づいて偏光サングラスの着用有無を判定してもよい。例えば、第１照明光と第２照明光の光強度Ｉｓ，Ｉｐが同等である場合には、光源光測定部３５の測定結果を用いずに上記式（４）においてＩｓ＝Ｉｐとみなしてもよい。また、背景光画像の各画素の輝度値が第１測定画像や第２測定画像の各画素の輝度値に比べて十分に小さいとみなせる場合等には、背景光画像を撮像せずに上記式（４）においてＩｏ＝０とみなしてもよい。

【0065】

表示制御部４２は、反射光測定部１３６が撮像する第１照明光と第２照明光の明るさが同じとなるように第１緑光源３０Ｇｓと第２緑光源３０Ｇｐの発光強度を調整してもよい。第１照明光および第２照明光は、ウィンドシールド６２にて反射されてから運転者７０の顔面に投射され、ウィンドシールド６２にて再度反射されてから反射光測定部１３６に到達する。そのため、反射光測定部１３６に到達する第１照明光と第２照明光の明るさは、ウィンドシールド６２のＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射率Ｒｓ，Ｒｐの二乗値の影響を受ける。例えば、第１照明光の生成時の第１緑光源３０Ｇｓの発光強度を１とした場合、第２照明光の生成時の第２緑光源３０Ｇｐの発光強度を（Ｒｓ／Ｒｐ）^２とすることで、反射光測定部１３６から見たときの第１照明光と第２照明光の明るさを同じにすることができる。このようにして照明光の明るさが補正される場合、判定部４６は、第１測定画像と第２測定画像の差分画像に基づいて偏光サングラスの着用有無を判定してもよい。

【0066】

本実施の形態においても、反射光測定部１３６が撮像する第１測定画像、第２測定画像および背景光画像を用いて運転者７０が偏光サングラスを着用しているか否かを自動判定できる。

【符号の説明】

【0067】

１０…虚像表示装置、１２…画像投射部、１４…中間像スクリーン、１６…投射鏡、２０…制御装置、２２…光源部、２４…スキャン部、３０Ｇｓ…第１緑光源、３０Ｇｐ…第２緑光源、３０Ｒ…赤光源、３０Ｂ…青光源、３４…アクティブミラー、３５…光源光測定部、３６…反射光測定部、４２…表示制御部、４６…判定部、５０…虚像、５２…投射光、５２ｓ…第１投射光、５２ｐ…第２投射光、５６…光路、７０…運転者、７２…サングラス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】