CN117991438A - 一种光波导结构、光学模组和头戴显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种光波导结构、光学模组和头戴显示设备。所述光波导结构包括波导体和光线处理元件；所述波导体包括耦入区和耦出区，所述波导体被配置为：将所述耦入区耦入的光线通过所述耦出区耦出至波导体外；所述光线处理元件位于所述波导体的耦出区一侧，所述光线处理元件用于接收从所述耦出区耦出的光线，并对所述光线进行调制，使得光线具有第一调制状态和第二调制状态；所述光线被调制为第一调制状态，所述光波导结构投射出第一虚像面；所述光线被调制为第二调制状态，所述光波导结构投射出第二虚像面，所述第一虚像面和所述第二虚像面对应于不同的视场，所述第一虚像面对应的视场角大于所述第二虚像面对应的视场角。

Description

一种光波导结构、光学模组和头戴显示设备

技术领域

本申请实施例涉及增强现实技术领域，更具体地，本申请实施例涉及一种光波导结构、光学模组和头戴显示设备。

背景技术

在AR(Augmented Reality，增强现实)显示中，如AR头戴显示设备通常采用光波导作为核心元件，入射的光线可以在光波导内依据全反射原理进行传输。其中，在光波导的表面设置有衍射光栅，衍射光栅用于将光线耦合进入光波导内部，或者将光线耦出光波导显示成像。

随着AR显示技术的不断迭代和升级，AR头戴显示设备能提供的视场越来越大，为了保证所成图像的清晰，所需要的像源的像素数量也应变多。在保证光机像源小尺寸的同时，增加像素数量将会大幅提升其制造难度及制造成本。

发明内容

本申请的目的在于提供一种光波导结构、光学模组和头戴显示设备的新技术方案。

第一方面，本申请提供了一种所述光波导结构。所述光波导结构包括波导体和光线处理元件；

所述波导体包括耦入区和耦出区，所述波导体被配置为：将所述耦入区耦入的光线通过所述耦出区耦出至波导体外；

所述光线处理元件位于所述波导体的耦出区一侧，所述光线处理元件用于接收从所述耦出区耦出的光线，并对所述光线进行调制，使得光线具有第一调制状态和第二调制状态；

所述光线被调制为第一调制状态，所述光波导结构形成第一虚像面；所述光线被调制为第二调制状态，所述光波导结构形成第二虚像面，所述第一虚像面对应的视场角大于所述第二虚像面对应的视场角。

可选地，所述波导体的耦出区设置有光栅层，所述光栅层被配置为将所述耦入区耦入的光线衍射至波导体外。

可选地，所述光线处理元件包括液晶透射元件，所述液晶透射元件具有负光焦度；

在光线被调制为第一调制状态下，从所述耦出区耦出的光线一次透过所述液晶透射元件后，形成第一虚像面；

在光线被调制为第二调制状态下，从所述耦出区耦出的光线至少两次透过所述液晶透射元件后，形成第二虚像面。

可选地，所述光线处理元件还包括透明基体和可调波片；

其中所述液晶透射元件设置在所述透明基体靠近所述波导体的一侧；

所述可调波片设置在所述透明基体背离所述波导体的的一侧；

所述可调波片具有第一状态和第二状态；

在所述可调波片处于第一状态下，所述光线被调制为第一调制状态；

在所述可调波片处于第二状态下，所述光线被调制为第二调制状态。

可选地，所述液晶透射元件为液晶透镜。

可选地，所述光波导结构还包括分光元件、偏振片和液晶反射元件；

其中所述分光元件设置在所述波导体背离所述光线处理元件的表面上；

所述偏振片设置在所述液晶透射元件背离所述透明基体的表面上；

所述液晶反射元件设置在所述可调波片背离所述透明基体的表面上。

可选地，所述偏振片为圆偏振片。

可选地，所述第一虚像面的分辨率，小于所述第二虚像面的分辨率。

可选地，所述第一虚像面为边缘视场虚像，所述第二虚像面为中心视场虚像。

第二方面，提供了一种光学模组。光学模组包括第一光波导结构和第二光波导结构，所述第一光波导结构与左眼对应，所述第二光波导结构与右眼对应，其中，所述第一光波导结构和所述第二光波导结构均为第一方面所述的光波导结构；

经所述第一光波导结构形成的第一虚像面进入所述左眼，经所述第二光波导结构形成的第二虚像面进入所述右眼，将第一虚像面和第二虚像面进行叠加，形成完整的视场。

可选地，在完整的视场中，其中中心视场范围为≥60°。

第三方面，提供了一种头戴显示设备。包括：

壳体；以及

如第二方面所述的光学模组，所述光学模组设置于所述壳体。

根据本申请的实施例，提供了一种光波导结构。光波导结构包括波导体和位于波导体耦出区一侧的光线处理元件，通过光线处理元件对光线的调制，使得第一虚像面和第二虚像面以不同的视场进入人眼，另外通过对光线的调制，第一虚像面和第二虚像面覆盖的视场角不同，第一虚像面的视场角大于第二虚像面的视场角，使得第一虚像面和第二虚像面不同的分辨率进行人眼，以最终确保人眼观察到的完整画面的清晰度和分辨率。

通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。

图1所示为光波导结构的结构示意图。

图2所示为光波导结构的一种工作状态的示意图。

图3所示为光波导结构的另外一种工作状态的示意图。

图4所示为液晶反射元件的结构示意图。

图5所示为液晶透射元件的结构示意图。

附图标记说明：

1、波导体；10、波导基体；11、光栅层；12、分光元件；

2、光线处理元件；20、透明基体；21、偏振片；22、液晶透射元件；23、可调波片；24、液晶反射元件；

3、第一虚像面；4、第二虚像面；5、液晶分子；6、配向层。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本申请实施提供了一种光波导结构。参照图1-图5，所述光波导结构包括：所述光波导结构包括波导体1和光线处理元件2；

所述波导体1包括耦入区和耦出区，所述波导体1被配置为：将所述耦入区耦入的光线通过所述耦出区耦出至波导体1外；

所述光线处理元件2位于所述波导体1的耦出区一侧，所述光线处理元件2用于接收从所述耦出区耦出的光线，并对所述光线进行调制，使得光线具有第一调制状态和第二调制状态；

所述光线被调制为第一调制状态，所述光波导结构投射出第一虚像面3；所述光线被调制为第二调制状态，所述光波导结构投射出第二虚像面4，所述第一虚像面3和所述第二虚像面4对应于不同视场，且所述第一虚像面3对应的视场角大于所述第二虚像面4对应的视场角。

在该实施例中，对光波导结构的结构进行改进，光波导结构包括波导体1和光线处理元件2，通过光线处理元件2对光线进行调制，形成第一虚像面3和第二虚像面4，其中第一虚像面3和第二虚像面4进入人眼进行叠加，共同组成了完整的画面。其中在通过光学处理元件对光线的调制过程中，第一虚像面3和第二虚像面4所对应的视场角不同，第一虚像面3对应的视场角大于第二虚像面4对应的视场角，使得第一虚像面3和第二虚像面4叠加之后，形成的分辨率较大的第二虚像面4和分辨率较低的第一虚像面3，以确保最终画面的清晰度。因此在该实施例中，通过对光线的调制，使得第一虚像面3和第二虚像面4以不同的视场角进入人眼，以最终确保人眼观察到的完整画面的清晰度。

具体地，光波导结构包括波导体1，波导体1包括耦入区和耦出区，其中耦入区用于将外部光线耦入至波导体1内，并在波导体1内传输至耦出区，其中耦出区用于将光线耦出至波导体1外。

其中在该实施例中，在波导体1的耦出区一侧设置光线处理元件2，因此使得从耦出区耦出至波导体1外的光线可以进入光线处理元件2，并经过光线处理元件2的调制，最终将调制后的光线传输后射入人眼。

在该实施例中，通过光线处理元件2对耦出区耦出的光线进行调制，使得光线具有第一调制状态和第二调制状态，其中光线在第一调制状态和第二调制状态下，光线的传输路径和光线的偏振态是不同的，即光线处理元件2通过对光线的偏振态进行调制，以改变光线的传输路径，使得形成的第一虚像面3对应的视场角和第二虚像面4所对应的视场角不同。

具体地，通过对光线的调制，使用户在通过光波导结构进行观察时，能够通过波导体1的光线在光线处理元件2内传输，并形成两个虚像面，其中两个虚像面对应于完整画面的不同视场，并且两个独立的虚像面所覆盖的视场角不同，将对应于完整画面的不同视场，以及所覆盖的视场角不同的虚像面叠加在一起形成完整视场(完整画面)，以最终确保人眼观察到的完整画面的清晰度。

例如将光波导结构应用于增强显示设备中，通过将第一虚像面3和第二虚像面4依次(时间小于人眼视觉暂留时间)传输至人眼或者将第一虚像面3和第二虚像面4同时传输至人眼，其中第一虚像面3和第二虚像面4对应于完整画面的不同视场，将第一虚像面3和第二虚像面4叠加在一起，人眼可以观察到一副完整的画面，其中形成的第一虚像面3对应的视场角和第二虚像面4对应的视场角不同，将第一虚像面3和第二虚像面4叠加在一起，人眼可以观察画面清晰度较高的一副完整画面。

因此在本申请实施例中，光波导结构包括波导体1和位于波导体1耦出区一侧的光线处理元件2，通过光线处理元件2对光线的调制，使得第一虚像面3和第二虚像面4以不同的视场进入人眼，另外通过对光线的调制，第一虚像面3和第二虚像面4覆盖的视场角不同，第一虚像面3的视场角大于第二虚像面4的视场角，使得第一虚像面3和第二虚像面4不同的分辨率进行人眼，以最终确保人眼观察到的完整画面的清晰度。

在一个实施中，参照图1-图3所示，所述波导体1的耦出区设置有光栅层11，所述光栅层11被配置为将所述耦入区耦入的光线衍射至波导体1外。

在该实施例中，限定了波导体1的结构，其中波导体1的耦出区设置有光栅层11，其中光栅层11可以为一维光栅或者二维光栅，只要能够使得将耦入区耦入的光栅传输至波导体1外即可。

一般情况下，波导体1还包括波导基体10和设置在耦入区的光栅，其中外部光线通过耦入区的光栅耦入波导基体10内，光线在波导基体10内传输，通过耦出区的光栅层11耦出。

在一个实施例中，参照图1-图3和图5所示，所述光线处理元件2包括液晶透射元件22，所述液晶透射元件22具有负光焦度；

在光线被调制为第一调制状态下，从所述耦出区耦出的光线一次透过所述液晶透射元件22后，形成第一虚像面3；

在光线被调制为第二调制状态下，从所述耦出区耦出的光线至少两次透过所述液晶透射元件22后，形成第二虚像面4。

在该实施例中，光线处理元件2包括液晶透射元件22，且液晶透射元件22具有负光焦度，光线通过液晶透射元件22可以转化光线的偏振态，且带有一定的负光焦度，以提供虚像距。在该实施例中，通过改变液晶透射元件22改变第一虚像面3和第二虚像面4的虚像距，以改变用户观看的画面视场，例如虚像距更远，用户观看到的画面视场更大。

具体地，在光线被光线处理元件2调制为第一调制状态下，从耦出区耦出的光线经过一次液晶透射元件22，就将被调制的光线投射至人眼。

而在光线被光线处理元件2调制为第二调制状态下，光线在波导体1和光线处理元件2之间折返(即形成折叠光路)，从耦出区耦出的光线在折返过程中可以经过至少两次液晶透射元件22，才将被调制的光线投射至人眼。

由此可见，第二虚像面4附加了液晶透射元件22的至少两次负光焦度才出射，在这个过程中，第二虚像面4附加的负光焦度，相较于第一虚像面3附加的负光焦度更多，使得第一虚像面3的虚像距大于第一虚像面3的虚像距，第一虚像面3能够覆盖的视场角越大，虚像面尺寸越大，此时第二虚像面4覆盖的视场角较小，分辨率相对比较高。其中虚像距是“虚像到人眼的距离”。

因此在该实施例中，通过改变液晶透射元件22改变第一虚像面3和第二虚像面4的虚像距，以改变用户观看的画面视场大小，用户观看的画面视场越大，画面分辨率较低，用户观看到的画面视场越小，画面分辨率较高，将两种分辨率不同的虚像面叠加在一起，以确保用户观看的整体画面的分辨率。

在一个具体的实施例中，参照图5所示，液晶透射元件22包含了配向层6和液晶层，配向层6提供了取向态，这里的液晶分子5在纵向没有扭转，整列的液晶分子5与配向层6的取向态保持一致。横向扭转每180°的距离为一个周期，该类液晶元件可以作为透射元件使用。

在一个实施例中，参照图1-图3，所述光线处理元件2还包括透明基体20和可调波片23；

其中所述液晶透射元件22设置在所述透明基体20靠近所述波导体1的一侧；

所述可调波片23设置在所述透明基体20背离所述波导体1的的一侧；

所述可调波片23具有第一状态和第二状态；

在所述可调波片23处于第一状态下，所述光线被调制为第一调制状态；

在所述可调波片23处于第二状态下，所述光线被调制为第二调制状态。

在该实施例中，光线处理元件2还包括了透明基体20和可调波片23，其中可调波片23为波片状态可切换的波片，例如通过电控方式控制波片的状态，使得波片处理开启状态和关闭状态，其中波片处于关闭状态，波片对光线不起作用，波片处于开启状态，波片对光线起作用，可以改变光线的偏振态。

在一个具体的实施例中，在可调波片23处于第一状态下，可调波片23处于关闭状态，此时可调波片23对光线的偏振态不起作用，此时光线被调制为处于第一调制状态，当耦出区耦出的光线经过液晶透射元件22和透明基体20后，可以直接从光线处理元件2出射形成第一虚像面3。

在一个具体的实施例中，在可调波片23处于第二状态下，可调波片23处于开启状态，此时可调波片23会改变光线的偏振态。当耦出区耦出的光线经过液晶透射元件22和透明基体20后，经过可调波片23的调制后，光线并不会直接从光线处理元件2出射，而是再次经过液晶透射元件22，并且添加上一定的负焦距，实现在可调波片23处于第二状态下，光线被调制为第二调制状态，光线可以至少两次经过液晶透射元件22，增加光线经过具有负光焦度的液晶透射元件22的次数，以改变第二虚像面4与人眼之间的虚像距，进而调整第二虚像面4所覆盖的视场角和第二虚像面4的分辨率。

因此在该实施例中，通过改变可调波片23的状态，以调整光线的传输路径，进而改变光线经过液晶透射元件22的次数。因此在该实施例中，利用液晶透射元件22的偏振选择性，通过光波导结构增强第二虚像面4的分辨率，第一虚像面3相对于第二虚像面4的分辨率较低，当两个分辨率不一致的虚像面叠加在一起后，以确保了人眼观察到的完整画面的清晰度。

在一个可选的实施例中，透镜基体可以是透明盖板或者波导基体10等，能够实现对光线的传输即可。

在一个可选的实施例中，可调波片23为可调半波片。

在一个实施例中，所述液晶透射元件22为液晶透镜。

在该实施例中，限定液晶透射元件22为液晶透镜，其中液晶透镜中的液晶分子5为透射式液晶分子5。液晶透镜可以具有一定的负光焦度，另外还可以通过液晶分子5的取向调制光线的偏振态。

在一个实施例中，参照图1-图3，所述光波导结构还包括分光元件12、偏振片21和液晶反射元件24；

其中所述分光元件12设置在所述波导体1背离所述光线处理元件2的表面上；

所述偏振片21设置在所述液晶透射元件22背离所述透明基体20的表面上；

所述液晶反射元件24设置在所述可调波片23背离所述透明基体20的表面上。

在该实施例中，光波导结构还包括了分光元件12、偏振片21和液晶反射元件24，其中分光元件12、偏振片21和液晶反射元件24，在改变光线的偏振态的情况下，改变了光线的传输方向。

例如分光元件12可以是半透半反膜。在一个实施例中，所述偏振片21可为为圆偏振片21。

在一个实施例中，所述第一虚像面3为边缘视场虚像，所述第二虚像面4为中心视场虚像。在一个实施例中，所述第一虚像面3的分辨率，小于所述第二虚像面4的分辨率。

因此通过光波导结构增强人眼视觉中心视场范围内图像的分辨率，降低了人眼视觉边缘视场范围的分辨率，以最终确保了人眼观察到的画面的清晰度。

具体地，分光元件12设置在波导体1背离光线处理元件2的表面上，即分光元件12的光栅层11是相背设置的。

偏振片21设置在液晶透射元件22背离透明基体20的表面上，即偏振片21和液晶透射元件22均设置在透明基体20背离人眼的表面上，同时偏振片21相对于液晶透射元件22更靠近波导体1设置。

液晶反射元件24设置在可调波片23背离所述透明基体20的表面上，即液晶反射元件24和可调波片23均设置在透明基体20靠近人眼的表面上，同时液晶反射元件24相对于可调波片23更远离透明基体20设置。

在一个具体的实施例中，参照图2所示，光线在波导基体10中传播，在遇到光栅层11时被衍射出波导基体10，光线朝人眼方向出射，即光线会投射至光线处理元件2内；在光线遇到圆偏振片21时，光线由其他偏振态(随机态)转变为第一圆偏振态，通过液晶透镜后由一开始的第一圆偏振态转变为第二圆偏振态，且带有一定的负光焦度，之后通过可调半波片，此时，可调半波片处于关闭的状态，第二圆偏振态保持不变，且此时的第二圆偏振态光线透过液晶反射元件24。此时所成的第一虚像面3为周围视场虚像，由于此时第一虚像面3覆盖的视场角较大，所以周围视场虚像的分辨率不是非常高。

因此参照图2，光线被调制为第一调制状态，光线在第一调制状态下，经过圆偏振片21和液晶透镜对光线的偏振态进行转变，使得偏振态转变后的光线能够直接透过液晶反射元件24。因此在该实施例中，光线经过透射，经过一次液晶透镜，形成的第一虚像面3与人眼之间的距离较远，第一虚像面3覆盖的视场角较大，分辨率较低。

在另一个具体的实施例中，参照图3所示，光线在波导基体10中传播，在遇到光栅层11时被衍射出波导基体10，光线朝人眼方向出射，即光线会投射至光线处理元件2；在光线遇到圆偏振片21时，光线由其他偏振态(随机态)转变为第一圆偏振态，通过液晶透镜后由一开始的第一圆偏振态转变为第二圆偏振态，且带有一定的负光焦度，之后通过可调半波片，此时，可调半波片处于开启的状态，光线透过可调半波片，由第二圆偏振态变为第一圆偏振态，且此时的第一圆偏振态光线被液晶反射元件24反射且第一圆偏振态保持不变，光线再次经过可调半波片，偏振态由第一圆偏振态变为第二圆偏振态，第二圆偏振态的光线再次经过液晶透镜，并且添加上一定的负焦距。然后光线再经过圆偏振片21变为线偏振光，经分光元件12反射回来后，再一次经过圆偏振片21、液晶透镜和可调半波片、液晶反射元件24，这个过程和图2中所述的过程一样，最终光线附加了液晶透镜的三次负光焦度出射，相比图2中的过程，这个过程附加的负光焦度更多，图片被缩小的更明显。即此时所成的第二虚像面4为中心视场虚像，由于此时第二虚像面4覆盖的视场角较小，所以中心视场虚像的分辨率相对比较高。

因此参照图2，光线被调制为第二调制状态，光线在第二调制状态下，经过圆偏振片21、液晶透镜和可调半波片对光线的偏振态进行转变，使得偏振态转变后的光线不能够直接透过液晶反射元件24。因此在该实施例中，光线经过在波导体1和光线处理元件2之间折返，光线经过三次液晶透镜，形成的第二虚像面4与人眼之间的距离较近，第二虚像面4覆盖的视场角较小，分辨率较高。

在光波导结构应用到增强现实设备中，第一虚像面3和第二虚像面4叠加在一起的画面共同组成了一幅最终的画面，这一幅虚像的构成包括了分辨率相对低的周围视场图像和分辨率非常高的中心视场图像，因此通过光波导结构增强人眼视觉中心视场范围内图像的分辨率，降低了人眼视觉边缘视场范围的分辨率，以最终确保了人眼观察到的画面的清晰度。

在一个具体的实施例中，参照图1所示，液晶元件包含了配向层6和液晶层组成，配向层6提供了取向态，图1中给出的是一种均一取向，取向态还可以是随空间位置变化的，各个位置的取向按照设计要求做改变，这里仅方便说明。液晶分子5和取向态接触，且接触配向层6的液晶分子5将按照取向态排列，上层的液晶分子5依次扭转，每扭转180°的距离即为一个周期，该类液晶元件多用做反射元件。因此液晶反射元件24的结构如图1液晶元件的结构。

第二方面，提供了一种光学模组。光学模组包括第一光波导结构和第二光波导结构，所述第一光波导结构与左眼对应，所述第二光波导结构与右眼对应，其中，所述第一光波导结构和所述第二光波导结构均为上述所述的光波导结构；

经所述第一光波导结构形成的第一虚像面3进入所述左眼，经所述第二光波导结构形成的第二虚像面4进入所述右眼，将第一虚像面3和第二虚像面4进行叠加，形成完整的视场。

本申请实施例提供的光学模组，每个光波导结构可以耦出不同视场的光线以进入人眼，具体地，通过对光线的偏振态的调制，使得第一光波导结构可以投射出边缘视场的光线，使得第二光波导结构可以投射出中心视场的光线，通过边缘视场光线和中心视场光线的叠加，使得用户观察到完全的视场。其中在对光线的偏振态调制过程中，第一光波导结构投射出的边缘视场的光线的分辨率较低，第二光波导结构投射出的中心视场的光线的分辨率较高，将两个分辨率不同的虚像叠加在一起，以确保用户观察到的完全视场的清晰度。

在一个实施例中，在完整的视场中，其中中心视场范围为≥60°。

在该实施例中，其中关于中心视场和边缘视场分配原则满足中心视场大于边缘视场，例如总视场100°，中心视场占据60°边缘视场占据40°，或者，这个视场分配可以是总视场90°，中心视场占据60°边缘视场占据30°。当中心视场是大于或者等于60°时可以很好的满足人眼观看时对高分辨的追求。一个可选的实施例中，中心视场范围等于60°。

第三方面，提供了一种头戴显示设备。头戴显示设备包括：

壳体；以及

如第二方面所述的光学模组，所述光学模组设置于所述壳体内。

所述壳体用于形成安装空间，所述光学模组及光机组等设置于安装空间内，所述壳体用于保护和支撑所述光波导结构。同时，安装空间还用于安装各种其他器件，例如电源等。

在本申请的一些示例中，所述头戴显示设备可以为增强现实智能眼镜，此时，所述壳体可以为镜框。所述第一光波导结构和所述第二光波导结构均设置于所述镜框上。

本申请实施例的头戴显示设备具体实施方式可以参照上述光波导结构各实施例，在此不再赘述。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种光波导结构，其特征在于，所述光波导结构包括波导体(1)和光线处理元件(2)；

所述波导体(1)包括耦入区和耦出区，所述波导体(1)被配置为：将所述耦入区耦入的光线通过所述耦出区耦出至波导体(1)外；

所述光线处理元件(2)位于所述波导体(1)的耦出区一侧，所述光线处理元件(2)用于接收从所述耦出区耦出的光线，并对所述光线进行调制，使得光线具有第一调制状态和第二调制状态；

所述光线被调制为第一调制状态，所述光波导结构投射出第一虚像面(3)；所述光线被调制为第二调制状态，所述光波导结构投射出第二虚像面(4)，所述第一虚像面(3)和所述第二虚像面(4)对应于不同的视场，所述第一虚像面(3)对应的视场角大于所述第二虚像面(4)对应的视场角。

2.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述波导体(1)的耦出区设置有光栅层(11)，所述光栅层(11)被配置为将所述耦入区耦入的光线衍射至波导体(1)外。

3.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述光线处理元件(2)包括液晶透射元件(22)，所述液晶透射元件(22)具有负光焦度；

在光线被调制为第一调制状态下，从所述耦出区耦出的光线一次透过所述液晶透射元件(22)后，形成第一虚像面(3)；

在光线被调制为第二调制状态下，从所述耦出区耦出的光线至少两次透过所述液晶透射元件(22)后，形成第二虚像面(4)。

4.根据权利要求3所述的光波导结构，其特征在于，所述光线处理元件(2)还包括透明基体(20)和可调波片(23)；

其中所述液晶透射元件(22)设置在所述透明基体(20)靠近所述波导体(1)的一侧；

所述可调波片(23)设置在所述透明基体(20)背离所述波导体(1)的一侧；

所述可调波片(23)具有第一状态和第二状态；

在所述可调波片(23)处于第一状态下，所述光线被调制为第一调制状态；

在所述可调波片(23)处于第二状态下，所述光线被调制为第二调制状态。

5.根据权利要求3或4所述的光波导结构，其特征在于，所述液晶透射元件(22)为液晶透镜。

6.根据权利要求4所述的光波导结构，其特征在于，所述光波导结构还包括分光元件(12)、偏振片(21)和液晶反射元件(24)；

其中所述分光元件(12)设置在所述波导体(1)背离所述光线处理元件(2)的表面上；

所述偏振片(21)设置在所述液晶透射元件(22)背离所述透明基体(20)的表面上；

所述液晶反射元件(24)设置在所述可调波片(23)背离所述透明基体(20)的表面上。

7.根据权利要求6所述的光波导结构，其特征在于，所述偏振片(21)为圆偏振片。

8.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述第一虚像面(3)的分辨率，小于所述第二虚像面(4)的分辨率。

9.根据权利要求8所述的光波导结构，其特征在于，所述第一虚像面(3)为边缘视场虚像，所述第二虚像面(4)为中心视场虚像。

10.一种光学模组，其特征在于，包括第一光波导结构和第二光波导结构，所述第一光波导结构与左眼对应，所述第二光波导结构与右眼对应，其中，所述第一光波导结构和所述第二光波导结构均为权利要求1-9中任意一项所述的光波导结构；

经所述第一光波导结构形成的第一虚像面(3)进入所述左眼，经所述第二光波导结构形成的第二虚像面(4)进入所述右眼，将第一虚像面(3)和第二虚像面(4)进行叠加，形成完整的视场。

11.根据权利要求10所述的光学模组，其特征在于，在完整的视场中，其中中心视场范围为≥60°。

12.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：

壳体；以及

如权利要求10或11所述的光学模组，所述光学模组设置于所述壳体。