图5示出用于校准近眼显示设备的示例方法500。
在510，方法500包括命令选择性反射成像装置以预定的反射率操作。所述预定反射率可以是相对于一个或多个光电二极管的反射率。换句话说，基于每个光电二极管的相对定位，可以命令所述选择性反射成像装置的第一预定反射率，以便将光反射出所述光电二极管。
在520，方法500包括在选择性反射成像装置以预定反射率操作时命令光源发射光脉冲。在530，在选择性反射成像装置以预定反射率操作时读出一个或多个光电二极管。
在540处，调整一个或多个光源和基于一个或多个光电二极管的读出的选择性反射成像装置的性能配置文件。例如，可以调整光源的驱动功率。通过这种方式，可以校准光源的指定波长和强度。另外或可选地，可以调整所述选择性反射图像形成装置的驱动信号和/或一个或多个附加操作参数。
任选地在550，当每个光源被命令发射光脉冲时，基于一个或多个传感器的读数确定每个光源的波长。例如，一个或多个温度传感器可位于光源簇内或近端。控制器可以进一步配置为在命令每个光源发射光脉冲时，基于一个或多个温度传感器的读数来估计、推断和/或确定每个光源的波长。
图7示意性地示出用于至少基于光电二极管的读数来确定LED波长的工作流程700。
白平衡模型705可以包括LED电压预测器720，其配置为基于LED驱动电流710和光源簇温度712近似LED的电压。
光电二极管读出器708可用作光电二极管计数到optical power计算器723的输入。723可以通过任何合适的方法直接从光电二极管读出708确定optical power。然后可以将计算的optical power输出为LED optical power714。
然后可以将所述LEDoptical power、所述确定的LED电功率和所述光源簇温度712用作LED效率计算器724的输入。LEDoptical power可以允许精确地确定LED效率计算器724，而不是通过基于先前计算的估计来确定，因为热功率等于电功率减去optical power。然后可使用LED效率来确定LED热功率和LEDoptical power。
可以输出确定的optical power。然后可以将所确定的LED热功率和光源簇温度712用作LED外壳温度预测器726的输入。外壳温度可以通过任何合适的方法来确定，例如使用福斯特热模型来模拟通过半导体的热传递。
然后可以将预测的LED外壳温度和LED热功率用作结温计算器728的输入。这种结温可以根据经验确定每种LED类型，并包含在LED的规格数据表中。结温可以存储在查找表中。然后可以将所确定的LED结温用作主导波长移位计算器730的输入。
接下来，主导波长位移计算器730可以确定LED的主导波长，例如通过对先前测量的数据进行回归。确定的波长可作为主导LED波长716输出。
图8示出用于校准一个或多个LED的optical power的方法800。通过精确校准每个LED，可以在显示器显示更准确的颜色。
方法800可由控制器执行。方法800可响应于执行第一校准步骤的指示而执行。例如，执行第一校准步骤的指示可包括在近眼显示设备的预热阶段执行第一校准步骤的指示。可选地，执行第一校准步骤的指示可包括在近眼显示设备的操作阶段响应环境温度的阈值变化执行第一校准步骤的指示。
另外，执行第一校准步骤的指示包括响应于近眼显示设备操作期间超过阈值运行时间而执行第一校准步骤的指令。这样，由于外部温度、环境温度、电池充电、定期维护等因素的变化，LED电源可以实现校准。
在810，命令LCOS面板显示黑色帧，LCOS面板位于光学成像路径内。例如，LCOS面板可能会在预先确定的持续时间内关闭电源，例如显示内容的单个帧。在关闭构造中，LCOS面板可以将大部分光反射回照明光束路径，很少光会指向近眼显示的投影光学。
因此，当用户正在查看虚拟图像时，可以命令LCOS面板显示黑色帧，而这对用户体验的影响不大。由于图像光可以集成在数帧上，用户可能只感知到短暂的轻微显示变暗，而不是长时间的黑色图像。
在820，命令一个或多个LED发出光脉冲，同时命令LCOS面板显示黑色帧，LED位于配置为产生LCOS面板的均匀照明的照明光束路径内。通过这种方式，可以直接测量从LCOS面板反射回照明光束路径的LED功率，从而测量入射到LCOS面板的光量。
在830，读出一个或多个光电二极管，以便捕获从LCOS面板反射的光。由于LED结温随环境温度、LED电流或LED占空比的变化，LED的波长可以在任何方向上移动几纳米。然而，光电二极管的响应可以设置为有效地独立于LED输出波长在几个纳米的位移。因此，光电二极管可以高精度地测量实际optical power。
在840，当命令LCOS面板显示黑色帧时，基于一个或多个光电二极管的读出，确定一个或多个LED的optical power。optical power可以通过经验和/或通过光电二极管读数和环境条件的查找表来确定。这种用于LED功率确定的方法直接基于入射光的数量，从而反射出LCOS面板，因此与显示校准高度相关。
在850，方法800包括根据所确定的optical power调整LED的输出功率。例如，可以增加或减少一个或多个LED的输出功率，以平衡光团的输出，从而按要求生成显示图像的亮度和着色。
所述校准程序可用于不同的LED占空比设置，例如范围或占空比设置或跨两个或多个离散的占空比设置。例如，可以命令光源在占空比模式上发射光脉冲。
在占空比模式下，每个占空比可以读出一个或多个光电二极管。光源的输出功率可以根据在占空比模式中每个占空比的一个或多个光电二极管的读出来调整。在校准阶段之间，可以利用输出功率和占空比的梯度来调整一个或多个LED的输出功率。
图9示出了当选择性反射成像设备332关闭时用于显示引擎300的示例场景900。
从一个或多个光源发射的光在光束组合器314中组合，然后通过微透镜阵列322定向到棱镜324。如箭头902所示，棱镜324发出的光经透镜326和预偏振器327定向到偏振分束器336，预偏振器327反射到选择性反射成像装置332，如箭头904所示。
当选择性反射成像装置332关闭时，光不会重新极化。相反，它反射回偏振分束器336，如箭头906所示。光不是通过偏振分束器336，而是反射回照明光束路径，如箭头908所示。因此，光电二极管350处于检测这种反射光的位置。然后，光电二极管350的读数可用于评估optical power，反射率和/或其他参数。
如上所述，当选择性反射成像装置关闭电源时所进行的测量可以与当选择性反射成像装置通电时所进行的测量相结合，以确定显示引擎性能的更完整的图像。
