帽子型虚拟现实图像显示系统的制作方法

该申请根据35U.S.C.§119(a)要求在2015年11月12日递交的韩国专利申请No.10-2015-0158972的利益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种帽子型虚拟现实图像显示系统，更特别地涉及一种设置在具有帽檐的诸如安全头盔、工作帽(fatigue cap)、运动帽、户外帽等的帽子上的帽子型虚拟现实图像显示系统，其中，帽檐的上表面和下表面上设置有2D、3D图像系统、诸如陀螺仪和半母镜(semi-parent mirror)的定位设备的传感器，以便可以同时观看2D、3D图像、虚拟现实图像和外部图像。

背景技术：

作为背景技术，提供US20020128541Al、US5,347,400、US20020128541Al、EPO772790 B1、KR10-2014-0195140和KR10-2015-0009811的公开内容。

进一步地，在使用头戴式显示器(HMD)时可能由外部封闭造成的头戴式显示器的安全问题需要予以解决。医学专家称，通常情况下当头戴式显示器的重心落到眼睛前部时，5倍或更高的载荷将聚集在颈骨上。

相应地，需要通过分散头戴式显示器的重量来降低聚集在颈骨上的载荷。

诸如用作眼镜方法的用于虚拟现实的头戴式法的传统的显示方法，完全阻挡了观看者的左右视野，因此，会对执行机械操作、驱动和移动设备、以及使用虚拟现实图片造成不便，并且设备的使用受限。进一步地，虽然外部图像可视，但由于图片提供的视野受限，图像的图片非常小。

同时，眼镜式显示方法的图片非常小，因而，其实用性受限。也就是说，由于设备的重量和眼睛与眼镜镜片之间较窄的间隔，眼镜型方法中的单眼式显示设备具有非常小的图片，因此，其实用性极度受限。

特别地，头戴式显示结构设置于观看者眼部前方，以致需要关注颈部可能会由于设备的重量和体积而受到损伤。

以上所描述的设备已经用于各种目的，例如，通过使用称作智能电话的手机和平板电脑的各种应用进行的虚拟现实、交通引导、游戏等；但是，由于观看图片时周边环境的可视信息受限，会产生安全问题。

相应地，需要一种图像显示设备，通过该图像显示设备，观看者可以在移动时使用智能电话和图像显示设备观看虚拟现实、虚拟现实游戏，且可以在观察周边环境时避免颈部受伤。

专利文献：

US 20020128541Al

US 5.347.400

US 20020128541Al

EPO 772790B1

KR 10-2014-0195140

KR 10-2015-0009811

技术实现要素：

本发明旨在提供一种帽子型虚拟现实图像显示系统，其中：

观看者可在移动时观看计算机图片，以便在其移动时进行虚拟现实训练。也就是说，如有需要，观看者可以同时观看图像显示器图片和移动位置的周边景象；

系统提供的图片必需移动到与观看者移动的位置以及观看者的头部旋转方向相同的方向，并且需要空出观看者的双手；

观看者在观看虚拟现实时，能够同时观看真实外部环境和图像信息；并且

该系统中需要利用具有薄层结构的个人图像显示设备，例如现有智能电话或平板电脑。

如图1-15所示，根据本发明的帽子型虚拟现实图像显示系统可包括：具有帽檐的帽子的帽檐；穿过该帽檐一个表面形成的图像窗口；所述图像窗口上表面上设置的安装孔；安装孔内的图像显示器；半透射反射镜，其设置于图像窗口下表面并以一定斜角反射从图像显示器入射的图像，并且透射从前方入射的外部图像；和诸如GPS、陀螺仪、加速度计和红外传感器的定位设备，该定位设备设置于所述帽子、所述帽檐和所述图像显示器的一侧，其中，观看者同时观看由所述定位设备在所述半透射反射镜处检测的来自所述图像显示器的所述图像和通过所述半透射反射镜透射的外景。

帽子型虚拟现实图像显示系统还可包括目镜，该目镜水平设置于所述图像窗口，即在所述图像显示器和所述半透射反射镜之间。

所述帽檐上表面处的所述安装孔的一侧可设置有可插-可拆槽，包括智能电话或平板电脑的所述图像显示器插入至所述可插-可拆槽中，诸如GPS、陀螺仪、加速度计和红外传感器的所述定位设备连接到所述图像显示器。

所述图像显示器可包括小型投影仪和设置于所述小型投影仪前方的投影反射屏。

帽子型虚拟现实图像显示系统可进一步包括包含伸缩式相机或红外相机的照相设备，该照相设备设置在所述安装孔的一侧。

所述帽檐可与诸如头盔和工作帽的现有帽子连接或拆分。

附图说明

现在将参照附图所例示的其某些示例性实施例详细地描述本发明的以上及其它特征，附图在下文中仅通过例示的方式给出，因此不限制本发明，附图中：

图1为根据本发明的帽子型虚拟现实图像显示系统的透视示意图；

图2为根据本发明的帽子型虚拟现实图像显示系统的前视剖视示意图及该系统使用时的视图；

图3为根据本发明的帽子型虚拟现实图像显示系统在设置有智能电话或平板电脑时的透视示意图；

图4为根据本发明第一实施例的帽子型虚拟现实图像显示系统应用时的透视示意图；

图5为根据本发明第二实施例的帽子型虚拟现实图像显示系统应用时的透视示意图；

图6为根据本发明的帽子型虚拟现实3D图像显示系统的透视示意图；

图7为根据本发明的由小型投影仪和球形屏构成的帽子型虚拟现实图像显示系统的透视示意图；

图8为图7的光学结构图；

图9为根据本发明的由小型投影仪和球形屏构成的帽子型虚拟现实3D图像显示系统的透视示意图；

图10为图9的3D光学结构图；

图11为根据本发明的帽子型虚拟现实图像显示系统应用于红外图像相机时的透视示意图；

图12为根据本发明第一实施例的帽子型虚拟现实图像显示系统的透视示意图，其中，基于视角确保了最短视距；

图13为根据本发明第二实施例的帽子型虚拟现实图像显示系统的透视示意图，其中，基于视角确保了最短视距；

图14为根据本发明第三实施例的帽子型虚拟现实图像显示系统的透视示意图，其中，基于视角确保了最短视距；

图15为根据本发明第四实施例的帽子型虚拟现实图像显示系统的透视示意图，其中，基于视角确保了最短视距。

应当理解，附图没有必要按比例绘制，对例示本发明的基本原理的各个优选特征进行了稍微简化的表示。包括例如特定尺寸、方向、位置和形状的在此公开的本发明的特定设计特征将部分地由特定预期应用及使用环境决定。

在图中，附图标记在附图的几幅图中指示本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

以下将详细参照本发明的各实施例，其示例在附图中例示并在下文予以描述。虽然本发明将结合示例性实施例进行描述，但是将理解，本说明并非旨在将本发明限制到那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，也涵盖各种替代方式、修改、等同方式和其它实施例，其可包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围之内。

以下，将参照例示本发明实施例的附图对本发明进行更详细的描述。

图1为根据本发明的帽子型虚拟现实图像显示系统的透视示意图，图2为根据本发明的帽子型虚拟现实图像显示系统的前视剖视示意图及该系统使用时的视图。

如图1和图2所示，具有帽檐的帽子1的帽檐2上设有安装孔4，该安装孔4的内上端上设有诸如LCD的图像显示器3b，帽檐2的与安装孔4下部接触的部分打开，以形成图像窗口2a，通过该窗口2a观看图像。

反射镜3设置于图像窗口2a的下部与观察者100视野交叉的位置，反射镜可旋转，但其使用时可以以斜角固定。

进一步地，帽子1或帽檐2的一侧连接有定位设备5，例如GPS、陀螺仪传感器、加速度传感器(acceleration speed sensor)等，并且在帽檐2或具有帽檐的帽子1的一侧设置要连接到图像显示器3b的插孔8a，以便连接到外部智能电话或小型电脑8。

根据以上配置的帽子型虚拟现实图像显示系统，来自智能电话或小型电脑8的图像信号在设置在帽檐2上的安装孔4的内上端上的图像显示器3b上显示，该图像随后经由安装孔4的内下端上的图像窗口2a上设置的目镜6放大，并通过反射镜3被观看者100的眼睛观看。

此处，反射镜3可以由半透射反射镜3c代替，通过该半透射反射镜3c 10％-90％的图像被透射，90％-10％的图像被反射，即一部分图像被透射，且余下部分被反射。当透射率为10％时，反射率为90％，当反射率是90％时，透射率是10％。

如果反射镜的反射率为90％或更高，其几乎用作普通反射镜，而当透射率是90％或更高时，反射率小于10％，因此，反射作用变得微乎其微。

相应地，反射镜的透射率和反射率并不限定在透射率90％-10％或者反射率10％-90％，而是，其可以根据实用性可变地基于50％透射率和50％反射率。

即，根据本发明的半透射反射镜3c可以以各种半透镜类型形成，例如凹球面镜类型、平面镜类型、曲面镜类型等。

根据本发明，半透射反射镜可以形成为具有50％的透射率和50％的反射率；但其不局限于此。

根据相关技术，虚拟现实图像系统被配置为遮挡观看者视野，因此，观看者100的移动受到限制，其暴露于各种风险中。

但是，根据本发明，半透射反射镜3c设置于反射镜3的位置，以使观看者可以同时观看从安装孔4的内上端上的半透射反射镜3c反射的图像以及通过半透射反射镜3c透射的外部图像，因此，观看者可以在享受虚拟游戏、使用交通信息和移动时观看道路和周围环境。

进一步地，当以球面镜类型半透射反射镜3d代替反射镜3时，可以获得与半透射反射镜3c同样的效果，同时来自图像显示器3b的图像被在其球形表面上反射和放大。

根据本发明，可以去除图像窗口2a的位置上的目镜6。目镜可以控制观看者100的焦距并扩大其视角。

由于瞳孔焦距的差异，观看者无法通过目镜6在人类平均最短视距25cm以内的最近距离处正确观看图像。

相应地，观看者可以通过调整目镜6的位置观看由反射镜3和半透射反射镜3c反射的、来自图像显示器3b的图像。

目镜6的位置可以设置在图像显示器3b的前端或半透射反射镜3c上；但其可以改变，且目镜可以去除。

同时，根据本发明，诸如GPS的定位设备5可以附接在帽子1的一个表面或者帽檐2的一侧上。在此情况下，当观看者在观看来自图像显示器3b的图像的同时根据位置信息移动时，其可以接收发现的地址或发现的位置的图像信息。

进一步地，根据本发明，通过设置于帽檐2或具有帽檐2的帽子1或智能电话或小型计算机一侧的GPS、红外传感设备、陀螺仪、加速度计等提供的有关所有位置改变、位置移动及位置方向的信息被输入到计算机(未示出)或图像显示器3b中，因而提供上下左右变化的虚拟现实信息。

用于本发明的帽子1可以包括头盔、运动帽、带式帽等，其具有帽檐2或可适用于普通帽子的帽檐。

即，如图2-5、图7、图9以及图11-15所示，带式帽1可以包括士兵使用的工作帽、工地用的安全头盔、运动帽，并且如果在帽子1的帽檐2的上下表面上设置图像设备，则帽子类型或其实用性不受限制。

图3和图4所示的结构相同。

即，图像显示器3d可以由与陀螺仪传感器、定位传感器、GPS传感器等连接的智能电话或小型平板个人电脑代替。

即，在图1和图2的结构中的安装孔4的上端水平设置有可插-可拆槽3g，诸如智能电话或小型平板个人电脑的平面图像设备可以与该可插-可拆槽3g附接和拆离。

当诸如智能电话的薄层型平面图像设备插入到可插-可拆槽3g中时，其用作与图2相同的作用。

图4为帽子型虚拟现实图像显示系统的结构视图，其中，可插-可拆槽3g竖直设置，以便诸如智能电话的平面图像显示设备竖直安装。

按上文描述配置的平面图像由以一定斜角设置于其前端的反射镜3c向下反射，且通过目镜6、反射镜3和半透射反射镜3c或球形半透射反射镜3d进入观看者100的眼睛。

在此，反射镜3、半透射反射镜3c或者球形半透射反射镜3d为相同配置，因此，可以根据目的和实用性选择其一。相应地，反射镜3、半透射反射镜3c或球形半透射反射镜3d的原理相同。

但是，当提供反射镜3时，使用者的视角必需被打开，由此，反射镜3需要被上下旋转，以便在观看图像时，反射镜3被旋转从而以一定斜角固定，且在未观看该图像时，反射镜3折叠至帽檐2以确保视野。

半透射反射镜3c或球形半透射反射镜3d可以基于同样的原理配置。

图5为与图2-4相同的帽子型虚拟现实图像显示系统的视图，其中，图像显示器设置于帽檐2的上下表面。但是，帽子被配置为简单的带式，其可以与现有安全帽、士兵用头盔等连接或分离。帽子的结构可以应用到本发明的所有结构。

同时，图2-5所示的图像显示器3b可由图像显示屏(monitor)代替，其一个表面形成有透镜(lenticular)结构或屏障(barrier)式结构，并且通过其可以在不戴眼镜的情况下观看3D图像。

图6为3D图像显示结构的视图，其中，图2-5、图7、图9和图12-15所示的图像显示器3b形成有偏光(polarization)3D图片。

对于这种结构，提供了用于接收和显示用于3D图像的左眼和右眼图像的左右两个图像显示器3b，对称地具有左右偏光角的偏光膜3h在左右图像显示器下方分别左右设置，目镜6分别在偏光膜的下方左右设置，并且反射镜3或半透射反射镜3c设置于帽檐2的下部。进一步地，反射镜3的前表面设置偏光镜，其具有左右对称的偏光角。

根据本发明的结构，如图6所示，针对左眼和右眼的图像R、L分别由左右偏光膜3h偏振，并经目镜6放大，被反射镜3或半透射反射镜3c所反射，随后分别通过偏光镜3i的左右偏光板作为针对左眼的图像L进入观看者100的左眼，并作为针对右眼的图像R进入其右眼，因此，可以观看到3D图像。

在此情况下，当为半透射反射镜3c提供具有球形反射结构的球形反射镜3d时，可以同时观看放大的3D图像以及经由半透射反射镜3c透射的外景。

图7为图像显示系统的视图，其中，包括微型投影仪3e、投影反射屏及半透射反射镜3d。

如图7所示，帽檐2的上表面设置有安装孔4，图像窗口2a设置在帽檐2的作为安装孔4底面的一部分上，小型投影仪3e设置在安装孔4的前方，具有高反射率的投影反射屏3f设于小型投影仪的前方。

进一步地，球形半透射反射镜3d设置在投影反射屏3f的前表面，即帽檐2的下表面，如有必要，可以在投影反射屏3f的下部位置设置目镜6。

在图7所示的结构下，反射屏3f的弯曲部分(curvature)的焦距与小型投影仪3e的投影距离A相同,并且如图8所示，投影反射屏3f被在球形半透射反射镜3d的弯曲部分的焦距B上移动。

根据如上所述的结构，来自在投影反射屏3f的焦距上移动的小型投影仪3e的图像被直线反射，故即使投影反射屏3f的表面反射率很高，也可以得到没有热点的图像，由此，具有80％的高反射率的表面在投影反射屏的表面上形成，因此，可以获得相当于具有1％的反射率的普通屏80倍亮度的高亮图像。

此外，球形半透射反射镜3d放大来自在其焦距上移动的投影反射屏3f的图像，因此，可以在该球面提供两倍或更高亮度的图像，且可同时透射外景，从而观看者可以同时观看来自投影反射屏3f的图像和外景。

图7和图8所示的结构可以配置为观看偏光3D图像，如图9和图10所示。

即，安装孔4设置于帽檐2的上表面，帽檐2下部打开以形成图像窗口2a，两个小型投影仪3e设置在安装孔上端的前表面左右两侧，偏光板3h分别以左右对称偏光角设置在小型投影仪3e的前表面，并且投影反射屏3f设于偏光板3h的前表面。

进一步地，球形半透射反射镜3d设置在投影反射屏3f的前表面，即帽檐2的下表面，且偏光镜3i设置于观看者100的前方。

根据以上描述的结构，由左右投影仪3e投影的左右眼3D图像透过左右偏光板3h，以在投影反射屏3f上形成图像，在该投影反射屏上形成的图像经球形半透射反射镜3d放大并反射，随后由偏光镜3i放大并反射，以便分离并分别进入观看者100的左右眼图像。

当然，在此情况下，可以同时观看来自球形半透射反射镜3d的3D图像以及外景。

图2-5、图7、图9以及图11-15所示的结构可按相同原理应用。

但是，根据本发明的帽檐2的结构可以应用于现有帽子，比如头盔和安全帽。

图11为帽子型虚拟现实图像显示系统的视图，其中，观看者可以通过设置在安装孔4的一部分上的伸缩式镜头进行远距离观看，且伸缩式相机或红外传感器所连接的红外相机3j可以相同方法形成。

伸缩式相机和红外相机结构可以用做相机。在此，伸缩式相机3j通常用于播报体育、旅游点和演出，红外相机3j通常用于有雾的环境、下雾路段、无灯洞穴、夜间登山和夜间作战，其中，它们可以与诸如头盔、安全帽等的现有帽子连接。在伸缩式相机和红外相机3j中的远距离图像和下雾或夜间图像通过伸缩式相机镜头和红外相机镜头拍摄并通过图像显示器3b可见，并且由以一定斜角设置于帽檐2的下表面的半透射反射镜3c反射，以由观看者100观看。

观看者可以同时观看来自伸缩式相机或红外相机的图像和由半透射反射镜3c透射的外部图像，因此，其可以非常有效地用于观看在体育馆的比赛、在旅游点的远距离图像，进行雾天行车以及夜间作战。

进一步地，本发明的图像显示系统可以简单地与现有头盔、安全帽等连接及分离。

图7中位于显示器处的小型投影仪3e、投影反射屏3f及球形半透射反射镜3d可以伸缩式相机或红外相机3j代替。

根据本发明，诸如GPS的定位设备5可设于帽子1的一个表面，如有必要，可设置扬声器7。

本发明的帽子型虚拟现实图像显示系统可以连接到小型计算机，例如，平板电脑或者移动设备，该移动设备包括具有PC功能的智能电话。在此情况下，来自小型计算机的图像显示于图像显示器3b，并被反射镜3或半透射反射镜3c反射，以由观看者100观看。

根据以上描述的结构，由观看者100移动时的位置决定的位置信息变化可以由附接在帽子1一侧的定位设备提供。

图12为帽子型虚拟现实图像显示系统的视图，其中，安装孔4的一部分竖直设置在帽子1的帽檐2的上表面，且其余部分在帽子1上方以直角水平延伸到帽子1的后端。

在安装孔4的后端形成可插-可拆槽3g，薄层结构的智能电话或小型平板电脑可插入该可插-可拆槽3g中或从该可插-可拆槽3g分离，或者其中可以设置3D显示屏3a或图像显示器3b。

进一步地，在安装孔内以45°斜角设置反射镜3，即帽子1上部的一部分在帽檐2上方弯折90°。

如有需要，可以在反射镜3下部的适当位置设置放大镜6a，且放大镜6a的位置可以根据视野垂直变化。

反射镜3、半透射反射镜3c和球形半透射反射镜3d中的一个可以设置于帽檐2下部，即图像窗口2a下方与使用者视野相交的位置。

根据以上描述的结构，从图像显示器3b到位于安装孔4上方的反射镜3的距离A加上从该反射镜3到下方反射镜3的距离B大约为25-30厘米，在该距离处，观看者可以在没有目镜的情况下观看图像。

相应地，可以确保最短的观看距离在A+B以内，因此，观看者可以在没有单独目镜的情况下，通过下方反射镜3观看智能电话上的图像，其中，智能电话插入至位于上方反射镜3处安装孔4的后端的图像显示器或可插-可拆槽3g。

进一步地，当使用位于帽檐2下方的半透射反射镜3c或球形半透射反射镜3d时，观看者可以同时观看从半透射反射镜3c反射的图像显示器上的图像以及由半透射反射镜3d透射的外景。

图13为图像显示器3b的视图，图像显示器3b配置为使得安装孔4设置在帽檐2的上表面，反射镜3以一定斜角设置在前部，即在图像窗口2a的帽檐形成且智能电话或小型平板电脑与该前部安装及分离的上表面上，即安装孔4的后端，与图12类似。

反射镜3、半透射反射镜3c和球形半透射反射镜3d之一设置在帽檐2前方图像窗口2a的下表面。

根据如以上描述配置的结构，观看者100最短的观看距离可由距离A+B+C之和确保为25厘米或者更大，其中，C是从观看者的眼睛10到位于帽檐2下部的反射镜3的距离，B是从该反射镜3到位于帽檐2上部的反射镜3的距离，以及A是从帽檐2上部的反射镜3到位于安装孔4后端的图像显示器3b的距离，因此，观看者可以在没有单独目镜的情况下，观看来自图像显示器3b的图像。

如图14和图15所示，设置于帽檐2上表面的安装孔4的前方形成有可插-可拆槽3g，图像显示器3b或诸如薄层结构的智能电话的小型图像显示器可插入并附接到该可插-可拆槽3g，反射镜3以一定斜角设置于图像显示器3b的前方，且反射镜3、半透射反射镜3c和球形半透射反射镜3d中前后旋转的一个设置于帽檐2的下前方。

在图14和图15的情况下，相机镜头被3D传感器、相机设备、红外拍摄设备、伸缩式设备等朝向安装孔4的前方引导以拍摄照片。

根据本实施例，当图像显示器3b设置在帽檐2上部的可插-可拆槽3g中或诸如智能电话的图像显示器插入可插-可拆槽3g时，图像由在其前方的反射镜3b反射，以穿过图像窗口2a，从而由位于帽檐2下方的反射镜或半透射反射镜3c反射，进而由观看者100的眼睛观看。此时，观看者可同时观看通过反射镜3的图像和通过半透射反射镜3d的图像和外景。

进一步地，根据以上描述的结构，由于图像被在从图像显示器3a，3b与反射镜3之间的间隔A到反射镜3与半透射反射镜3d之间的间隔B间隔的距离处观看，因此，观看者可以在没有单独目镜的情况下观看图像。

相应地，本发明的特征可理解为图2-5、图7、图9及图11-15所示的设有图像显示设备的帽子1。其中，帽子1具有位于前方的帽檐2，帽檐2的上表面设有安装孔4，图像显示器3b设置于安装孔4的一侧，图像窗口2a设置于帽檐2的一个表面，且反射镜3以一定斜角设置于图像窗口2a的上表面。

进一步地，图像显示器3b设置于反射镜3的前方，即帽檐2的前端，并且反射镜3a、半透射反射镜3d以及球形半透射反射镜3c中的一个设置于图像窗口2a的下表面。

在此，可以在图像显示器3b的位置设置可插-可拆槽3g，智能电话或平板电脑可以插入槽中。

在这种结构下，来自设置于帽檐上端的图像显示器的图像由前方反射镜以一定斜角向下反射，随后由设置于帽檐2下方的反射镜3a、半透射反射镜3d以及球形半透射反射镜3c中的一个反射，以进入观看者100的眼睛。

图2-5、图7、图9和图11-15所示的结构可以将其自身应用于现有的工作帽、头盔等，可以应用于图6所示的结构，可以应用于3D图像并且可以应用于如图10所示的结构。

即，设有本发明图像显示系统的具有帽檐的帽子或仅帽檐可以与所有现有头盔、工作帽、运动帽等连接或分离。

进一步地，如有需要，本发明的图像显示系统可以针对单眼配置，在此情况下，观看者在移动时，可以一只眼观看图像信息，另一只眼观看外景，由此，观看者可以在移动时同时观看图像信息和外景信息。

本发明的帽子1的结构可以应用于各种类型的帽子，例如具有帽檐的士兵用头盔、运动帽、安全帽、驾驶交通工具时的穿戴式头盔等。特别地，帽檐2的后部配置为带，如图11和图13所示，其可以戴在头上或者连接到现有帽子1。

图2-5、图7、图9以及图11-15所示的图像显示器可以共同用于双眼或单眼。

进一步地，插入到可插-可拆槽3g的图2-5、图7、图9以及图11-15所示的图像显示器3b或智能电话、小型平板电脑或无玻璃3D显示屏可以具有与图像显示器3b相同的原理。

相应地，本发明的结构特征如下。

帽子1的帽檐2上部设有安装孔4和其中插入有图像显示器3b或小型智能电话的可插-可拆槽3g，帽檐2的一部分被打开，图像窗口2a穿过该打开部分设置，偏光板3h或目镜6被设置，且在帽檐2的下部设置旋转的反射镜3、半透射反射镜3c和球形半透射反射镜3d中的一个反射镜，通过该反射镜一部分图像被反射，其余部分图像被透射。

定位设备5和连接有耳机的扬声器设置于帽子1或帽檐2的一侧，连接有便携式计算机、智能电话或平板电脑的小型计算机连接到图像显示器3b，且诸如智能电话和平板电脑的薄层无玻璃小型图像显示器可以与该小型计算机插接或拆分。

如上所述，根据本发明，在帽檐2的一个表面打孔以形成图像窗口2a，其中设置有图像显示器3b的安装孔4设置在该图像窗口2a的上表面，即，可以根据光路在帽檐上表面所需位置设置反射镜3和目镜6。

进一步地，反射镜3、半透射反射镜3c和球形半透射反射镜3d中的一个可以设置在帽檐2的下部，即设置在观看者100的眼睛前方。

此外，该图像显示系统可以应用于所有2D和3D图像。

根据本发明的图像显示系统，图像设备设置于帽檐2的上下表面，由此观看者100可以允许其双手空出，并且由此观看者在观看图像时可以做各种工作或操作计算机，且进一步地，观看者可以同时观看按需要提供的2D和3D图像以及外景，进而在移动时确保安全及设备的操作。

此外，据显示，由于载荷在整个头部分散，传统头戴式设备(其载荷落在眼部，进而可使载荷加速向颈骨传递)的1/5或更少的重量施加于颈骨，由此可以防止对颈骨的损伤。

此外，帽檐2的图像显示系统被在观看者100眼部前方移动，以便图像的视角对应于观看者的视角。

在设置有图像显示系统的帽子1的情况下，使用者可使用其空出的双手玩虚拟现实游戏、进行虚拟驾驶训练等。

同时，在移动过程中可以确保安全。即，通过配置反射镜3使其可旋转，或通过半透射反射镜3c同时观看显示器图像及外景，与传统显示器相比使用者的视野不会受到遮挡，以确保安全，并且同时观看两者极大地增加了实用性。

进一步地，便携式计算机、智能电话或平板电脑可以自己安装和分离，且伸缩式相机和红外相机可被连接，即普通小型相机可被连接，进而增加实用性。

根据本发明，如图1-15所示，来自位于具有帽檐的帽子或帽檐2的上方的安装孔4上端的小型图像显示器3b的图像被反射至帽檐2下侧，并经帽檐2下方的反射镜3或半透射反射镜3c被反射到观看者的眼睛。

观看者可以同时观看从反射镜3反射的图像或由反射镜3c反射的、显示在位于帽檐2上端的显示屏上的计算机图像，以及由半透射反射镜3c透射的外景。

进一步地，可以通过目镜6调整显示屏图像和观看者100的焦距来清晰地观看近距离图像显示器3b的显示屏图像。相应地，观看者100可以同时观看来自图像显示器3b的图像及外景，并且可以在观看计算机图像时移动。

图像显示器3b设置在帽子本身上，以便图像显示器3b的位置和方向可以根据来自诸如GPS的定位设备的信号而追随观看者100本人。

更详细地，在帽子一侧设置公开的定位设备，例如陀螺仪、加速度传感器和红外传感器，以确定空间位置，并且根据来自定位设备的定位信号，图像的位置和方向依赖观看者本人同时移动。

进一步地，在观看图片时有关周围环境的视觉信息不会受到限制，由此不会产生安全问题。

同时，使用者可以在其移动时使用虚拟现实和玩虚拟现实游戏，并且，进一步地，由于载荷通过帽子结构分布，所以载荷没有集中在颈部上，由此，相比于传统头戴式显示器，可以防止颈部损伤。

此外，图像显示系统被配置为帽子式，图像显示器根据视野、观看者的方向和位置而同时移动，完全不需要使用双手，因此，观看者可以利用该系统进行虚拟现实和驾驶导航。

个人用智能电话或平板电脑可以插入到该显示器系统或与该显示器系统拆分，因此，极大地增加了实用性。

诸如红外相机的相机设备3j设置在安装孔4的内侧和外侧之一上，以连接到图像显示器3b，以便观看者100可以同时观看由半透射反射镜3c反射的图像显示器3b的红外图像以及通过半透射反射镜3c透射的外景。相应地，观看者可以在黑暗中或下雾时察觉物体，且处于相同视野方位的观看者的位置和图片可根据与定位设备(例如GPS)相关的头部前后及左右移动而变化。

本发明参照其优选实施例进行了详细描述。然而，本领域技术人员将理解，可以在不偏离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行改变，本发明的范围由所附权利要求及其等价替换限定。