CN110244461B - 增强现实显示系统及其显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增强现实显示系统，包括输入单元、运算处理单元以及输出单元。输入单元用以取得环境信息。运算处理单元用以运算以及处理输入单元所提供的环境信息而产生输出信息。输出单元用以将运算处理单元所提供的输出信息传递至使用者。输出单元包括至少一显示模块。至少一显示模块由显示侧至目侧依序包括透明显示器、具负屈光度的第一透镜、具负屈光度的第二透镜以及具正屈光度的第三透镜。一种增强现实显示方法也被提出。

Description

增强现实显示系统及其显示方法
技术领域
本发明是有关于一种显示系统及其显示方法，且特别是有关于一种增强现实显示系统及其显示方法。
背景技术
由于科技的进步，使得人们于行车时可透过移动装置或导航装置来取得行车信息，例如道路警告信息、路口号志信息或导航信息。然而，若将移动装置或导航装置设置于视野中则会影响行车安全。反之，若将移动装置或导航装置设置于视野范围外，例如是座位上，则于低头查看信息时反而会带来更大的行车危险。
此外，抬头显示器利用投影的方式将车辆时速、引擎转速、道路警告信息、路口号志信息或导航信息投射至车辆的前挡风玻璃上，因此可减少上述移动装置或导航装置所衍生的行车危险。然而，若抬头显示器所投射的影像太暗，则对于使用者来说会难以辨识。反之，若抬头显示器所投射的影像太亮，则会有遮蔽行车视野的疑虑。
再者，上述移动装置、导航装置或抬头显示器都没有进一步将车联网的信息整合进导航系统。因此，使用者即使利用移动装置、导航装置或抬头显示器来取得行车信息仍无法得知行车路线上的其他车辆的状况。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种增强现实显示系统及其显示方法，其可进一步降低遮蔽使用者视野而将环境信息提供给使用者，且使用者可透过增强现实显示系统来取得车联网的信息。
具体地说，本发明的一实施例的增强现实显示系统包括输入单元、运算处理单元以及输出单元。输入单元用以取得环境信息。运算处理单元用以运算以及处理所述输入单元所提供的所述环境信息而产生输出信息，其中所述运算处理单元依据重要性权重来决定所述输出信息的显示顺序、显示大小、显示亮度以及显示颜色。输出单元用以将所述运算处理单元所提供的所述输出信息传递至使用者。所述输出单元包括至少一显示模块。至少一显示模块由显示侧至目侧依序包括透明显示器、具负屈光度的第一透镜、具负屈光度的第二透镜以及具正屈光度的第三透镜。所述至少一显示模块的所述透明显示器用以发出光束，且所述光束依序经由所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜射入位于所述目侧的所述使用者的眼睛，以使所述眼睛观看到位于所述显示侧的增强现实影像。
在本发明的一实施例中，上述的输入单元包括信号接收模块、内建数据库、检测模块或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的输出单元还包括信息发送模块，用以将所述输出信息以提供给其他车辆。
在本发明的一实施例中，上述的第一透镜、上述的第二透镜或上述的第三透镜为菲涅耳透镜。
在本发明的一实施例中，上述的至少一显示模块具有柔性。
在本发明的一实施例中，上述的输入单元以及上述的运算处理单元设置在交通载具上。
在本发明的一实施例中，上述的输入单元以及上述的运算处理单元设置在移动装置上。
在本发明的一实施例中，上述的输出单元设置于机车安全帽上，且上述的输出信息包括车辆靠近警告信息、道路警告信息、路口号志信息、车辆时速、引擎转速、导航信息、车联网的车间通讯警告路况与车况信息、气象信息、时间信息、来电与邮件显示、物联网信息、智能城市共享信息或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的输出单元设置于运动安全帽上，且上述的输出信息包括所述使用者的生理数据、全球定位系统地图信息、运动信息、气象信息、时间信息、来电与邮件显示、物联网信息或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的输出单元设置于工业安全帽上，且上述的输出信息包括工作机台监控数据、工作环境监控信息、时间信息、来电与邮件显示、工业互联网信息或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的输出单元设置于望远镜上，且上述的输出信息包括全球定位系统地图信息、时间信息或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的输出单元还包括框架，以使所述透明显示器、所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜沿着排列方向设置于所述框架内。
在本发明的一实施例中，上述的增强现实显示系统还包括第一连接体以及第二连接体。所述第一连接体的第一端与所述第二连接体的第二端分别透过第一接头以及第二接头可转动地连接于所述框架的相对两端，且所述第一连接体的第三端与所述第二连接体的第四端分别透过第三接头以及第四接头可转动地连接于第一吸附体与第二吸附体，其中所述框架透过所述第一吸附体与所述第二吸附体吸附于载具的表面上。
在本发明的一实施例中，上述的第一吸附体与上述的第二吸附体为磁性元件或真空吸盘。
在本发明的一实施例中，上述的第一接头、上述的第二接头、上述的第三接头以及上述的第四接头为球形接头。
在本发明的一实施例中，上述的增强现实显示系统还包括弹性元件，其中所述框架具有卡扣部，所述框架透过所述卡扣部与载具的收纳部上的滑道，以使所述框架的所述卡扣部沿着所述滑道而卡扣于所述滑道的侧上的至少一卡扣空间内，且所述框架透过位于所述收纳部内的所述弹性元件的弹性形变力使得所述卡扣部抵接在所述至少一卡扣空间内。
本发明还公开了一种增强现实显示方法，其中步骤包括：透过输入单元取得环境信息；传送所述环境信息至运算处理单元；运算以及处理所述环境信息而产生输出信息，其中所述运算处理单元依据重要性权重来决定所述输出信息的显示顺序、显示大小、显示亮度以及显示颜色；传送所述输出信息至输出单元；以及提供所述输出信息给使用者，其中所述输出单元透过透明显示器以提供对应于所述输出信息的光束，且所述输出单元透过具负屈光度的第一透镜、具负屈光度的第二透镜以及具正屈光度的第三透镜使所述光束传递至所述使用者的眼睛而产生增强现实影像，其中所述透明显示器、所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜由显示侧至目侧依序排列。
在本发明的一实施例中，上述的取得所述环境信息的步骤包括：透过信号接收模块取得接收信息；透过检测模块取得检测信号；以及将所述接收信息以及所述检测信号汇入内建数据库做比对而取得所述环境信息。
在本发明的一实施例中，上述的运算以及处理所述环境信息而产生所述输出信息的步骤包括：判断所述环境信息是否需提供给所述使用者，若为是，则对所述输出信息进行重要性判断，并依据所述重要性权重来决定所述输出信息的显示顺序、显示大小、显示亮度以及显示颜色，并透过所述输出单元将所述环境信息回传至车联网，若为否，则不提供所述环境信息给所述使用者。
在本发明的一实施例中，上述的输出单元透过信息发送模块将所述环境信息回传至所述车联网。
基于上述，本发明实施例的输出单元透过具负屈光度的第一透镜、具负屈光度的第二透镜以及具正屈光度的第三透镜使光束传递至使用者的眼睛而产生增强现实影像。因此，本发明实施例的增强现实显示系统可进一步降低遮蔽使用者视野而将环境信息提供给使用者。再者，增强现实显示系统可透过输入单元取得环境信息。因此，使用者可获知包括车联网的环境信息。
附图说明
图1是依据本发明实施例的一种增强现实显示系统的示意图；
图2是依据本发明实施例的增强现实显示系统的输出单元的一种示例图；
图3A是依据本发明实施例的增强现实显示系统的输出单元的另一种示例图；
图3B是依据本发明实施例的增强现实显示系统的输出单元的再一种示例图；
图4A是依据本发明实施例的一种增强现实显示方法的部分流程图；
图4B是依据本发明实施例的一种增强现实显示方法的另一部分流程图；
图5是本发明实施例的输入单元以及运算处理单元设置在交通载具上的一种示例图；
图6是本发明实施例的输入单元以及运算处理单元设置在移动装置上的一种示例图；
图7A是本发明实施例的输出单元设置于机车安全帽上的一种示例图；
图7B至图7F分别是本发明实施例的输出单元产生车辆靠近警告信息、道路警告信息、车辆时速、引擎转速以及导航信息的增强现实影像的一种示例图；
图8是本发明实施例的输出单元设置于运动安全帽上的一种示例图；
图9A是本发明实施例的输出单元设置于工业安全帽上的一种示例图；
图9B是本发明实施例的输出单元设置于工业安全帽上的另一种示例图；
图10是本发明实施例的输出单元设置于望远镜上的一种示例图；
图11是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第一情境的示例性的流程图；
图12是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第二情境的示例性的流程图；
图13是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第三情境的示例性的流程图；
图14是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第四情境的示例性的流程图；
图15是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第五情境的示例性的流程图；
图16A是依据本发明实施例的一种框架的俯视立体图；
图16B至图16D分别为图16A的前视图、右侧视图以及上视图；
图16E是图16D的第一连接体与第二连接体透过第一接头与第二接头转动后的一种示例图；
图17A是依据本发明实施例的另一种框架的俯视立体图；
图17B是图17A的右侧视图；
图17C是依照本发明实施例的载具设有收纳部的示意图；
图17D是图17A的框架卡扣于图17C的载具的示意图。
符号说明：
100：增强现实显示系统
102：显示侧
103：目侧
110：输入单元
111：信号接收模块
112：内建数据库
113：检测模块
120：运算处理单元
121：可程序化逻辑装置
122：中央处理单元
123：存储单元
130：输出单元
140：显示模块
141：透明显示器
142a、142b、142c：第一透镜
143a、143b、143c：第二透镜
144a、144b、144c：第三透镜
145：增强现实影像
146：环形齿
147：条状齿
150：扩音装置
160：振动装置
170：信息发送模块
180、1600、1700：框架
400：增强现实显示方法
500：交通载具
600：移动装置
700、700’：机车安全帽
710、810：表面
800：运动安全帽
900：工业安全帽
1000：望远镜
1600a、1600b：端
1610：第一连接体
1610a：第一端
1610b：第三端
1610c：第一接头
1620：第二连接体
1620a：第二端
1620b：第四端
1620c：第二接头
1630：第一吸附体
1630c：第三接头
1640：第二吸附体
1640c：第四接头
1710：卡扣部
1720：弹性元件
1730：收纳部
1740：滑道
1741：卡扣空间
B：光束
D1：延伸方向
D2：排列方向
D3、D4、D5：转动方向
E：眼睛
S410、S411、S412、S413、S420、S430、S431、S432、S433、S440、S450、S451、S452、S1110、S1111、S1112、S1120、S1130、S1131、S1132、S1210、S1211、S1213、S1220、S1230、S1231、S1232、S1310、S1311、S1312、S1320、S1330、S1331、S1332、S1410、S1411、S1420、S1430、S1431、S1510、S1511、S1512、S1520、S1530、S1531、S1532：步骤
具体实施方式
为让本发明的上述特征和效果能阐述的更明确易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。
图1是依据本发明实施例的一种增强现实显示系统的示意图，其中实线箭头为数据传输线且虚线箭头为控制线。图2是依据本发明实施例的增强现实显示系统的输出单元的一种示例。
请参照图1与图2，本实施例的增强现实显示系统100包括输入单元110、运算处理单元120以及输出单元130。输入单元110用以取得环境信息。在本实施例中，输入单元110例如是包括信号接收模块111、内建数据库112、检测模块113或其组合。
在本实施例中，信号接收模块111可接收的信息例如是全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)地图信息、车联网信息、云端数据库或其组合。内建数据库112例如是电子地图。检测模块113例如是陀螺仪、深度传感器、湿度传感器、温度传感器、亮度传感器、影像采集器、电子罗盘、麦克风或其组合。
再者，运算处理单元120用以运算以及处理输入单元110所提供的环境信息而产生输出信息，其中运算处理单元120依据重要性权重来决定输出信息的显示顺序、显示大小、显示亮度以及显示颜色。
图1的运算处理单元120为运算处理单元的一种示意。但本发明不以此为限，在一实施例中，运算处理单元120例如是包括中央处理单元(central processing unit,CPU)122、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signalprocessor,DSP)、可程序化控制器、可程序化逻辑装置(programmable logic device,PLD)121或其他类似装置或这些装置的组合，本发明并不加以限制。此外，在一实施例中，运算处理单元120的各功能可被实作为多个程序码。这些程序码会被储存在一个存储单元123中，由运算处理单元120来执行这些程序码。或者，在一实施例中，运算处理单元120的各功能可被实作为一或多个电路。本发明并不限制用软件或硬件的方式来实作运算处理单元120的各功能。
此外，输出单元130用以将运算处理单元120所提供的输出信息传递至使用者(例如图2的使用者的眼睛E)。输出单元130包括至少一显示模块140。至少一显示模块140由显示侧102至目侧103依序包括透明显示器141、具负屈光度的第一透镜142a、具负屈光度的第二透镜143a以及具正屈光度的第三透镜144a。至少一显示模块140的透明显示器141用以发出光束B，且光束B依序经由第一透镜142a、第二透镜143a以及第三透镜144a射入位于目侧103的使用者的眼睛E，以使眼睛E观看到位于显示侧102的增强现实影像145。
在本实施例中，透明显示器141是指使用者可透过显示器同时看到显示器后的背景影像以及显示器的显示影像。也就是说，使用者可透过透明显示器141同时看到在增强现实显示系统100的显示侧102的背景影像以及增强现实影像145。透明显示器141例如是有机发光二极管显示器、液晶显示器或其他适当的显示器，且透明显示器141的形式不限于如图中所绘示的7段显示器，其亦可以是一般具有矩形画素阵列的平面显示器而可以显示一整面的影像。
在图2中，透明显示器141、具负屈光度的第一透镜142a、具负屈光度的第二透镜143a以及具正屈光度的第三透镜144a沿着排列方向D2依序排列，其中排列方向D2为显示侧102朝向目侧103的方向。此外，增强现实影像145为放大虚像。
在本实施例中，输出单元130还包括扩音装置150、振动装置160、信息发送模块170或其组合。例如输出单元130透过扩音装置以声音的方式将输出信息提供使用者。例如输出单元透过振动装置160以振动的方式提醒使用者。再者，输出单元可透过信息发送模块170将环境信息回传至车联网，用以将输入单元110所取得的环境信息转换为输出信息再提供给其他车辆。此外，信息发送模块例如是蓝芽模块单元、WiFi(Wireless Fidelity)模块单元、无线网络模块单元(例如3G或4G信号)或其组合。
图3A是依据本发明实施例的增强现实显示系统的输出单元的另一种示例。图3B是依据本发明实施例的增强现实显示系统的输出单元的再一种示例。请同时参照图2、图3A与图3B，在本实施例中，第一透镜142a、142b、142c、第二透镜143a、143b、143c或第三透镜144a、144b、144c可为具有连续曲面的透镜或菲涅耳透镜(Fresnel lens)，但本发明不以此为限。例如，图2的第一透镜142a、第二透镜143a以及第三透镜144a为圆形菲涅耳透镜，其菲涅耳表面具有多个同心环形齿146。例如，图3A的第一透镜142b与第二透镜143b为柱状菲涅耳透镜，其菲涅耳表面具有多个条状齿147。而且，图3A的第三透镜144b为柱状透镜。
在图2中，第一透镜142a、第二透镜143a以及第三透镜144a分别是沿着排列方向D2设置的单一圆形菲涅耳透镜，但本发明不以此为限。在一实施例中，第一透镜142a、第二透镜143a以及第三透镜144a的数量可依设计需求设置。例如是排列成线形菲涅耳透镜阵列、面形菲涅耳透镜阵列或其组合。
举例来说，在图3A中，第一透镜142b以及第二透镜143b为单一柱状菲涅耳透镜，且第三透镜144b为单一柱状透镜。也就是说，至少一显示模块140为一个显示模块140。在一实施例中，第一透镜142b以及第二透镜143b可分别为沿着延伸方向D1拼接的四片柱状菲涅耳透镜，且第三透镜144b可为沿着延伸方向D1拼接的四片柱状透镜。而且，透明显示器141可为沿着延伸方向D1拼接的四个透明显示器141，或是透明显示器141具有四个显示区域。也就是说，至少一显示模块140可为四个显示模块140。每一个显示模块140中的透明显示器141或显示区域在排列方向D2上都对应第一透镜142b中的其中一片柱状菲涅耳透镜以及第二透镜143b中的其中一片柱状菲涅耳透镜，且在排列方向D2上对应第三透镜144b中的其中一片柱状透镜。
例如，在图3B中，第一透镜142c以及第二透镜143c为沿着延伸方向D1拼接的四片圆形菲涅耳透镜，且第三透镜144c为一片具有连续曲面的透镜。也就是说，至少一显示模块140为一个显示模块140。在一实施例中，第三透镜144c可为沿着延伸方向D1拼接的四片具有连续曲面的透镜。而且，透明显示器141可为沿着延伸方向D1拼接的四个透明显示器141，或是透明显示器141具有四个显示区域。也就是说，至少一显示模块140可为四个显示模块140。每一个显示模块140中的透明显示器141或显示区域在排列方向D2上都对应第一透镜142c中的其中一片圆形菲涅耳透镜以及第二透镜143c中的其中一片圆形菲涅耳透镜，且在排列方向D2上对应第三透镜144c中的其中一片透镜。
值得一提的是，在本发明实施例中，为了便于使用输出单元130的显示模块140，显示模块140可设置于框架180内。例如，在图3A中的透明显示器141、第一透镜142b、第二透镜143b与第三透镜144b以及在图3B中的透明显示器141、第一透镜142c、第二透镜143c与第三透镜144c皆可各自分别设置于框架180内，但本发明不以此为限。在一实施例中，透镜与透镜或透镜与显示器之间可透过胶合而形成至少一胶合光学组件再设置于框架180内。例如透明显示器141可与第一透镜142c胶合成光学组件，且第二透镜143c与第三透镜144c再胶合成另一光学组件。这两个胶合的光学组件再分别设置于框架180内。
再者，上述实施例中的透明显示器141皆是设置在增强现实影像145与第一透镜142a、142b、142c之间，但本发明不此以为限。在一实施例中，透明显示器141可设置在增强现实影像145与使用者的眼睛E之间。例如，透明显示器141可设置在第一透镜142a、142b、142c与第二透镜143a、143b、143c之间。
图4A是依据本发明实施例的一种增强现实显示方法的部分流程图。图4B是依据本发明实施例的一种增强现实显示方法的另一部分流程图。请参照图4A与图4B，使用上述本发明实施例的增强现实显示系统100的增强现实显示方法400包括步骤S410、步骤S420、步骤S430、步骤S440以及步骤S450。
在步骤S410中，增强现实显示系统100透过输入单元110取得环境信息，其包括步骤S411、步骤S412以及步骤S413。详细来说，输入单元110分别透过信号接收模块111取得接收信息以及透过检测模块113取得检测信号，输入单元110再将接收信息以及检测信号汇入内建数据库112做比对而取得环境信息。
在步骤S420中，输入单元110将传送环境信息至运算处理单元120。
接着，在步骤S430中，运算处理单元120运算以及处理环境信息而产生输出信息，其包括步骤S431、步骤S432以及步骤S433。具体来说，运算处理单元120先判断环境信息是否需提供给使用者。若为是，则透过输出单元130将环境信息回传至车联网(即为步骤S452)，并对输出信息进行重要性判断(步骤S432)，其中运算处理单元120依据重要性权重来决定输出信息的显示顺序、显示大小、显示亮度以及显示颜色(步骤S433)。若为否，则不提供环境信息给使用者(即为步骤S451)。
再者，在步骤S440中，运算处理单元120依据上述步骤S432以及步骤S433传送输出信息至输出单元130。在步骤S450中，输出单元130再提供输出信息给使用者。
值得注意的是，上述输入单元110、运算处理单元120或输出单元130之间以无线传输的方式互相传递信息，或者是输入单元110、运算处理单元120以及输出单元130之间以有线传输的方式互相传递信息。但本发明不以此为限，输入单元110、运算处理单元120以及输出单元130之间可同时以无线传输或有线传输的方式互相传递信息。例如是运算处理单元120为移动装置，输出单元130的扩音装置150为蓝芽耳机，且输出单元130具有振动装置160。因此，运算处理单元120与输出单元130以无线传输互相传递信息，并将输出信息透过蓝芽耳机提供给使用者，且运算处理单元120与输出单元130可同时以有线传输的方式互相传递信息，并将输出信息透过振动装置160提醒使用者。
举例来说，图5是本发明实施例的输入单元以及运算处理单元设置在交通载具上的一种示例。图6是本发明实施例的输入单元以及运算处理单元设置在移动装置上的一种示例。请同时参照图5与图6，本发明实施例的输入单元110以及运算处理单元120可设置在交通载具500上或设置在移动装置600上，其中移动装置600例如手机、平板计算机、个人数字助理或车用电脑。因此，输入单元110以及运算处理单元120可依实际需要而以无线传输或有线传输的方式互相传递信息。
再者，图7A是本发明实施例的输出单元设置于机车安全帽上的一种示例。图7B至图7F分别是本发明实施例的输出单元产生车辆靠近警告信息、道路警告信息、车辆时速、引擎转速以及导航信息的增强现实影像的一种示例。请参照图7A至图7F，本发明实施例的输出单元130的显示模块140可透过框架180设置于机车安全帽700的面罩表面710上。因此，上述设置于交通载具500上或移动装置600上的输入单元110以及运算处理单元120可以无线传输的方式将输出信息传送至设置于机车安全帽700上的输出单元130。
此外，输出信息包括车辆靠近警告信息(例如图7B)、道路警告信息(例如图7C)、引擎转速(例如图7D)、路口号志信息(例如是前方路口的红绿灯)、车辆时速(例如图7E)、导航信息(例如图7F)、车联网的车间通讯警告路况与车况信息、气象信息、时间信息、来电与邮件显示、物联网信息、智能城市共享信息(例如在重要路口的电线杆或红绿灯的宣传)或其组合。
图8是本发明实施例的输出单元设置于运动安全帽上的一种示例。请参照图8，本发明实施例的输出单元130的显示模块140可透过框架180设置于运动安全帽800的面罩表面810上，且输出信息包括使用者的生理数据、全球定位系统地图信息、运动信息、气象信息、时间信息、来电与邮件显示、物联网信息或其组合。
值得一提的是，上述输出单元130的显示模块140设置于运动安全帽800上，则输入单元110以及运算处理单元120可设置在移动装置600、智能手表、智能衣或其组合上。
此外，上述输出单元130的显示模块140设置于机车安全帽700或运动安全帽800上，则至少一显示模块140可具有柔性。因此，输出单元130的显示模块140可配合机车安全帽700或运动安全帽800的面罩上的曲率而弯曲地设置在其面罩上。
图9A是本发明实施例的输出单元设置于工业安全帽上的一种示例。图9B是本发明实施例的输出单元设置于工业安全帽上的另一种示例。请参照图9A与图9B，本发明实施例的输出单元130的显示模块140可透过框架180设置于工业安全帽900上，则输入单元110以及运算处理单元120可设置在移动装置600上、智能手表、智能衣上、工厂的中央服务器或其组合。因此，输出信息可包括工作机台监控数据、工作环境监控信息(例如是温度、湿度、空气压力、空气中化学成分、电磁波强度或辐射剂量等信息)、时间信息、来电与邮件显示、工业互联网信息或其组合。
图10是本发明实施例的输出单元设置于望远镜上的一种示例。请参照图10，本发明实施例的输出单元130的显示模块140可透过框架180设置于望远镜1000上，且输出信息包括全球定位系统地图信息、时间信息或其组合。此外，图10的望远镜1000为行动式望远镜，但本发明不以此为限，输出单元130的显示模块140可设置于例如是观景台上的固定式的望远镜。
再者，本发明实施例的增强现实显示系统100以及增强现实显示方法400更可应用在增强现实眼镜、增强现实头戴显示器、电竞显示器、抬头显示器或其他合适的增强现实装置，本发明并不加以限制。
基于上述，本发明实施例的增强现实显示系统100以及增强现实显示方法400的透明显示器141可提供对应于输出信息的光束B，并透过第一透镜142a、第二透镜143a以及第三透镜144a使光束B传递至使用者的眼睛E而产生增强现实影像145。因此，本发明实施例的增强现实显示系统100以及增强现实显示方法400可降低遮蔽使用者视野而将环境信息提供给使用者。此外，除了输入单元110所取得的环境信息包括车联网信息，输出单元130更可将环境信息回传至车联网。因此，使用者之间可实时获知最新的车联网信息。而且，输出单元130的至少一显示模块140具有柔性，以适于配合载具的曲率而设置在其表面上。因此，本发明实施例的增强现实显示系统100以及增强现实显示方法400可降低使用者使用上的异物感。
基于上述本发明实施例的增强现实显示系统100以及增强现实显示方法400的说明，以下再以五种情境示例性地说明如何应用本发明实施例的增强现实显示系统100以及增强现实显示方法400。但本发明不以此五种情境为限，增强现实显示系统100以及增强现实显示方法400可依据实际需求而设计，例如是针对道路上交通号志设置或交通法规的改变而调整运算处理单元120如何处理信息重要性判断。
图11是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第一情境的示例性的流程图。请参照图11，例如是增强现实显示系统100如何判断行车路线是否有突发性气候变化的情境。输入单元110可依据检测模块113检测温度与湿度、及天气状况(步骤S1110)，或依据信号接收模块111或内建数据库112所取得的固定式智能城市信息(步骤S1111)，或信号接收模块111透过车联网取得附近天气信息(步骤S1112)而取得环境信息。运算处理单元120判断行车路线是否有突发性气候变化，再判断环境信息是否需提供给使用者(步骤S1120)。若为是，则将判断结果透过输出单元130警告使用者(步骤S1131)，并将辨识结果回传至车联网(步骤S1130)。若为否，则取消判断结果，且不告知使用者(步骤S1132)。
图12是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第二情境的示例性的流程图。请参照图12，例如是增强现实显示系统100可辨识前车是否有要改变行车路线或速度的情境，其中输入单元110可利用影像采集器得到前车行车轨迹以及速度(步骤S1210)、利用深度传感器辨识前车距离(步骤S1211)以及透过车联网取得前方车辆行车信息(步骤S1213)。接着，透过运算处理单元120辨识前车是否有要改变行车路线或速度，再判断环境信息是否需提供给使用者(步骤S1220)。若为是，则将辨识结果透过(通过)输出单元130警告使用者(步骤S1231)，并将辨识结果回传至车联网(步骤S1230)。若为否，则取消辨识结果，且不告知使用者(步骤S1232)。
图13是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第三情境的示例性的流程图。请参照图13，增强现实显示系统100可预先判断例如是路边停车的车辆可能会开启车门而需要调整行车速度或改变行车路线的情境，其中输入单元110可利用影像采集器得到前车行车轨迹以及速度(步骤S1310)、利用深度传感器辨识前车距离(步骤S1311)以及透过车联网取得前方车辆是否刚停车(步骤S1312)。接着，透过运算处理单元120辨识前车是否有要改变行车路线或速度，再判断环境信息是否需提供给使用者(步骤S1320)。若为是，则将辨识结果透过输出单元130警告使用者(步骤S1331)，并将辨识结果回传至车联网(步骤S1330)。若为否，则取消辨识结果，且不告知使用者(步骤S1332)。
图14是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第四情境的示例性的流程图。请参照图14，例如是增强现实显示系统100可在前方道路施工或道路状况不佳的情境下，透过运算处理单元120来判断输出单元130是否需要进一步提醒使用者。输入单元110可依据信号接收模块111或内建数据库112所取得的固定式智能城市信息(步骤S1410)，或透过车联网取得前方路口或附近车辆的行车信息(步骤S1411)。接着，透过运算处理单元120判断是否会造成行车安全问题(步骤S1420)。若为是，则将辨识结果透过输出单元130警告使用者(步骤S1430)。若为否，则取消判断结果，且不告知使用者(步骤S1431)。
图15是应用本发明实施例的增强现实显示系统于第五情境的示例性的流程图。请参照图15，例如是增强现实显示系统100可透过运算处理单元120来判断行车路线上的遮蔽物以及其他车辆影响视野而可造成后续的行车意外。因此，输入单元110可从影像采集器得到驾驶前方影像(步骤S1510)、可依据信号接收模块111或内建数据库112取得固定式智能城市信息(步骤S1511)或透过车联网取得前方路口或附近车辆的行车信息(步骤S1512)。接着，运算处理单元120判断是否会造成行车安全，再判断环境信息是否需提供给使用者(步骤S1520)。若为是，则将判断结果透过输出单元130警告使用者(步骤S1531)，并将判断结果回传至车联网(步骤S1530)。若为否，则取消判断结果，且不告知使用者(步骤S1532)。
此外，为了便于使用本发明实施例的输出单元130的显示模块140，在上述本发明实施例中将显示模块140设置于框架180内(例如图3A与图3B)，且显示模块140透过框架180而设置于例如是图7A的机车安全帽700或图8的运动安全帽800的载具的面罩表面710或810上。以下将详述依据本发明实施例的框架设置于载具上的具体实施方式。
图16A是依据本发明实施例的一种框架的俯视立体图。图16B至图16D分别为图16A的前视图、右侧视图以及上视图。图16E是图16D的第一连接体与第二连接体透过第一接头与第二接头转动后的一种示例。
请参照图16A至图16E，在本实施例中，输出单元130的显示模块140还包括框架1600，以使透明显示器141、第一透镜142a、第二透镜143a以及第三透镜144a沿着排列方向D2设置于框架1600内。
在本实施例中，显示模块140还包括第一连接体1610以及第二连接体1620。第一连接体1610的第一端1610a与第二连接体1620的第二端1620a分别透过第一接头1610c以及第二接头1620c可转动地连接于框架1600的相对两端1600a与1600b，且第一连接体1610的第三端1610b与第二连接体1620的第四端1620b分别透过第三接头1630c以及第四接头1640c可转动地连接于第一吸附体1630与第二吸附体1640。框架1600透过第一吸附体1630与第二吸附体1640吸附于载具的表面上。载具例如是图7A的机车安全帽700或图8的运动安全帽800。
在本实施例中，第一吸附体1630与第二吸附体1640为磁性元件或真空吸盘。
在本实施例中，第一接头1610c、第二接头1620c、第三接头1630c以及第四接头1640c例如是球形接头。
值得一提的是，在图16D中，第一接头1610c、第二接头1620c第三接头1630c以及第四接头1640c可转动的方向仅示意地标示转动方向D3，其中转动方向D3的轴心为垂直于延伸方向D1与排列方向D2。但本发明不以此为限，第一接头1610c、第二接头1620c第三接头1630c以及第四接头1640c更可以延伸方向D1或排列方向D2为轴心做转动。例如图16B所示的转动方向D4的轴心为排列方向D2，或是图16C所示的转动方向D5的轴心为延伸方向D1。
图17A是依据本发明实施例的另一种框架的俯视立体图。图17B是图17A的右侧视图。图17C是依照本发明实施例的载具设有收纳部的示意图。图17D是图17A的框架卡扣于图17C的载具的示意图。
请参照图17A至图17D，在本实施例中，增强现实显示系统100还包括弹性元件1720。框架1700具有卡扣部1710，框架1700透过卡扣部1710与载具700’的收纳部1730上的滑道1740，以使框架1700的卡扣部1710沿着滑道1740而卡扣于滑道1740的一侧上的至少一卡扣空间1741内。框架1700透过位于收纳部1730内的弹性元件1720的弹性形变力使得卡扣部1710抵接在至少一卡扣空间1741内。举例而言，弹性元件1720的下端可抵靠收纳部1730的下壁，弹性元件1720的上端可抵靠框架1700的底部，因此弹性元件1720的弹性形变力使得卡扣部1710压迫卡扣空间1741的上壁，以达到固定的效果。
在图17C中，收纳部1730具有两个卡扣空间1741而形成F形滑道。但本发明不以此为限，可仅简单地设置一个卡扣空间1741，或依其他设计需求而设置多个卡扣空间1741。
综上所述，本发明实施例的增强现实显示系统以及增强现实显示方法的透明显示器可提供对应于输出信息的光束，并透过第一透镜、第二透镜以及第三透镜使光束传递至使用者的眼睛而产生增强现实影像。因此，本发明实施例的增强现实显示系统以及增强现实显示方法可降低遮蔽使用者视野而将环境信息提供给使用者。再者，除了输入单元所取得的环境信息包括车联网信息，输出单元更可将环境信息回传至车联网。因此，使用者之间可实时获知最新的车联网信息。
除此之外，本发明实施例的增强现实显示系统以及增强现实显示方法更可将透明显示器、第一透镜、第二透镜以及第三透镜设置于框架内。使用者可简单地透过第一接头、第二接头、第三接头与第四接头的可转动性以及第一吸附体与第二吸附体的吸附性将框架吸附于载具的任一表面上。再者，至少一显示模块具有柔性，以适于配合载具的曲率而设置在其表面上。因此，本发明实施例的增强现实显示系统以及增强现实显示方法可降低使用者在使用上的异物感。而且，本发明实施例的增强现实显示系统以及增强现实显示方法更可透过载具上的滑道而使框架透过卡扣部卡扣于载具上。因此，可进一步减少框架的体积。
虽然本发明以上述实施例公开，但具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，可作一些的变更和完善，故本发明的权利保护范围以权利要求书及其均等范围者为准。

Claims (19)

1.一种增强现实显示系统，其特征在于，包括：
输入单元，用以取得环境信息；
运算处理单元，用以运算以及处理所述输入单元所提供的所述环境信息而产生输出信息，其中所述运算处理单元依据重要性权重来决定所述输出信息的显示顺序、显示大小、显示亮度以及显示颜色；以及
输出单元，用以将所述运算处理单元所提供的所述输出信息传递至使用者，所述输出单元包括：
至少一显示模块，由显示侧至目侧依序包括透明显示器、具负屈光度的第一透镜、具负屈光度的第二透镜以及具正屈光度的第三透镜；以及
框架，以使所述透明显示器、所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜沿着排列方向设置于所述框架内，
所述至少一显示模块的所述透明显示器用以发出光束，且所述光束依序经由所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜射入位于所述目侧的所述使用者的眼睛，以使所述眼睛观看到位于所述显示侧的增强现实影像；
来自背景的光依序经由所述透明显示器、所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜射入位于所述目侧的使用者的眼睛，以使所述眼睛观看到位于所述显示侧的背景影像。
2.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述输入单元包括信号接收模块、内建数据库、检测模块或其组合。
3.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述输出单元还包括信息发送模块，用以将所述输出信息提供给其他车辆。
4.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜或所述第三透镜为菲涅耳透镜。
5.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述至少一显示模块具有柔性。
6.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述输入单元以及所述运算处理单元设置在交通载具上。
7.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述输入单元以及所述运算处理单元设置在移动装置上。
8.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述输出单元设置于机车安全帽上，且所述输出信息包括车辆靠近警告信息、道路警告信息、路口号志信息、车辆时速、引擎转速、导航信息、车联网的车间通讯警告路况与车况信息、气象信息、时间信息、来电与邮件显示、物联网信息、智能城市共享信息或其组合。
9.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述输出单元设置于运动安全帽上，且所述输出信息包括所述使用者的生理数据、全球定位系统地图信息、运动信息、气象信息、时间信息、来电与邮件显示、物联网信息或其组合。
10.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述输出单元设置于工业安全帽上，且所述输出信息包括工作机台监控数据、工作环境监控信息、时间信息、来电与邮件显示、工业互联网信息或其组合。
11.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述输出单元设置于望远镜上，且所述输出信息包括全球定位系统地图信息、时间信息或其组合。
12.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，还包括：
第一连接体；以及
第二连接体，其中所述第一连接体的第一端与所述第二连接体的第二端分别透过第一接头以及第二接头可转动地连接于所述框架的相对两端，且所述第一连接体的第三端与所述第二连接体的第四端分别透过第三接头以及第四接头可转动地连接于第一吸附体与第二吸附体，其中所述框架透过所述第一吸附体与所述第二吸附体吸附于载具的表面上。
13.如权利要求12所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述第一吸附体与所述第二吸附体为磁性元件或真空吸盘。
14.如权利要求12所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述第一接头、所述第二接头、所述第三接头以及所述第四接头为球形接头。
15.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，还包括弹性元件，其中所述框架具有卡扣部，所述框架透过所述卡扣部与载具的收纳部上的滑道，以使所述框架的所述卡扣部沿着所述滑道而卡扣于所述滑道的侧上的至少一卡扣空间内，且所述框架透过位于所述收纳部内的所述弹性元件的弹性形变力使得所述卡扣部抵接在所述至少一卡扣空间内。
16.一种增强现实显示方法，其特征在于，步骤包括：
透过输入单元取得环境信息；
传送所述环境信息至运算处理单元；
运算以及处理所述环境信息而产生输出信息，其中所述运算处理单元依据重要性权重来决定所述输出信息的显示顺序、显示大小、显示亮度以及显示颜色；
传送所述输出信息至输出单元；以及
提供所述输出信息给使用者，其中所述输出单元透过透明显示器以提供对应于所述输出信息的光束，且所述输出单元透过具负屈光度的第一透镜、具负屈光度的第二透镜以及具正屈光度的第三透镜使所述光束传递至所述使用者的眼睛而产生增强现实影像，其中所述透明显示器、所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜由显示侧至目侧依序排列，所述输出单元包括框架，以使所述透明显示器、所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜沿着排列方向设置于所述框架内；
来自背景的光依序经由所述透明显示器、所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜射入位于所述目侧的使用者的眼睛，以使所述眼睛观看到位于所述显示侧的背景影像。
17.如权利要求16所述的增强现实显示方法，其特征在于，取得所述环境信息的步骤包括：
透过信号接收模块取得接收信息；
透过检测模块取得检测信号；以及
将所述接收信息以及所述检测信号汇入内建数据库做比对而取得所述环境信息。
18.如权利要求16所述的增强现实显示方法，其特征在于，运算以及处理所述环境信息而产生所述输出信息的步骤包括：
判断所述环境信息是否需提供给所述使用者，
若为是，则对所述输出信息进行重要性判断，并依据所述重要性权重来决定所述输出信息的显示顺序、显示大小、显示亮度以及显示颜色，并透过所述输出单元将所述环境信息回传至车联网，
若为否，则不提供所述环境信息给所述使用者。
19.如权利要求18所述的增强现实显示方法，其特征在于，所述输出单元透过信息发送模块将所述环境信息回传至所述车联网。
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