Výroba desek plošných spojů pro headsety s rozšířenou realitou pro optické průhledné nositelné AR zařízení

Deska plošných spojů (PCB) headsetu s rozšířenou realitou podporuje digitální informace, zatímco uživatel nadále vidí skutečné prostředí přímo skrze průhlednou optiku. Tento konstrukční cíl posouvá elektroniku směrem k nízké hmotnosti, nízkému zahřívání a tenkému rozloženému obalu kolem spánků nebo obočí. V závislosti na produktu může headset využívat zobrazovací procesory micro-OLED nebo microLED, vlnovody, kamery směřující ven, IMU, sledování očí, Wi-Fi/Bluetooth, mikrofony a hostitelské připojení k telefonu, výpočetní jednotce nebo počítači.

Společnost Highleap Electronics vyrábí základní desky, zobrazovací desky, flexibilní obvody pro kamery a pevné a flexibilní sestavy pro AR headsety navržené zákazníky. Důraz na výrobu se liší od plně uzavřeného VR headsetu: opticky průhledná AR často těží z distribuovaného zpracování, extrémně malých ploch plošných spojů a flexibilních propojení. Optické zarovnání, bezpečnost očí, kalibrace vlnovodu a kompletní certifikace AR produktů zůstávají součástí hotového systému výrobce originálního vybavení (OEM).

Typy produktů AR headsetů a distribuovaná elektronika

Produkty pro rozšířenou realitu (AR) sahají od lehkých prohlížečů až po samostatné headsety pro prostorové výpočty. Rozvržení desky by mělo být vybráno s ohledem na optickou architekturu a fyzické umístění výpočetního zařízení.

• Prohlížeč AR s připojením k internetu: Přijímá vykreslený obsah a napájení z telefonu nebo externí výpočetní jednotky, čímž snižuje lokální zahřívání a velikost baterie.
• Bezdrátové AR chytré brýle: Používá procesory nebo koprocesory integrované do skla a Wi-Fi/Bluetooth pro komunikaci s telefonem nebo počítačovým hostitelem.
• Podniková AR náhlavní souprava: Přidává kamery, hlasové ovládání, funkce čárových kódů/inspekce a robustní montáž pro pracovní postupy v terénu nebo ve výrobě.
• Binokulární vlnovodová AR náhlavní souprava: Vyžaduje synchronizované zobrazovací moduly vlevo/vpravo a přesnější optické/mechanické ovládání.
• AR headset se sledováním očí: Přidává NIR osvětlení, oční kamery a hardware pro zpracování pohledu poblíž optiky.
• AR headset s integrovaným mapováním: Využívá více kamer, IMU a lokální zpracování pro prostorové kotvy, sledování ruky nebo pochopení prostředí.

Proč je distribuované zpracování důležité pro návrh desek plošných spojů?

Přesunutí části výpočetní techniky na telefon nebo externí hostitel může zmenšit plochu desky a zahřívání hlavy, ale zvyšuje závislost na vysokorychlostních bezdrátových nebo tether rozhraních. Před vydáním informací o flexibilitě, baterii a tepelném designu by měl být zmrazen správný oddíl.

Integrace vlnovodu, mikrodispleje a optického enginu s plošnými spoji

Zobrazovací engine a optický slučovač jsou obvykle mechanicky nejcitlivějšími částmi AR headsetu. Rozměry desky plošných spojů a ohebných prvků by se měly vztahovat k optickému prvku, nikoli pouze k kosmetickému rámečku.

• Rozhraní mikrodispleje: Highleap se dá sestavit PCB displeje rozhraní pro zákazníkem vybrané micro-OLED, microLED nebo jiné zobrazovací procesory.
• Ohebný k optice: Tenké frézování spánků a obočí lze použít flexibilní deska plošných spojů v chytrých brýlích procesy pro udržení kompaktnosti propojení.
• Tuhý-flexibilní: Pevná ohebná deska plošných spojů lze integrovat malé ostrůvky pevných komponent se zakřivenými propojeními kolem rámu.
• Optické zarovnání: Tolerance konektorů, výztuh a montážních otvorů by měly být svázány s sestavou vlnovodu/displeje.
• Tepelná regulace displeje: Lokální ohřev v blízkosti vlnovodu může změnit komfort a optickou stabilitu; hustota proudu a rozložení tepla by měly být včas zkontrolovány.

Měla by být deska AR displeje považována za normální desku plošných spojů řadiče displeje?

Ne. Elektrická funkce může být podobná, ale optika blízko oka klade důraz na tloušťku desky, polohu konektoru, ohyb a tepelné umístění mnohem důležitější než u konvenčního panelového řadiče.

Kamery, IMU a percepční hardware pro sledování v rozšířené realitě

Systémy AR mohou používat kamery pro mapování prostředí, sledování rukou, rozpoznávání objektů nebo vizuální inerciální lokalizaci. Lehké prohlížeče mohou používat méně senzorů, zatímco prostorové AR systémy mohou podporovat několik souběžných kamer.

• Moduly kamery: Moduly směřující ven by měly používat řízené výroba plošných spojů pro kamery a procesy konektorů/flexibility.
• Fíkusová karta kamery: FPC kamery dokáže přesunout senzory na místa v rámu, kam hlavní deska plošných spojů nedosáhne.
• IMU: Osy akcelerometru/gyroskopu by měly odpovídat optickému souřadnicovému systému a mechanickému vztažnému bodu náhlavní soupravy.
• Synchronizace: Časová razítka kamery a IMU by měla zůstat deterministická, pokud sledovací zásobník OEM závisí na vizuální inerciální fúzi.
• Snímání hloubky nebo přiblížení: Volitelné ToF nebo hloubkové moduly přidávají emitory, časování a tepelná omezení, která by měla být zdokumentována samostatně.

Vysokorychlostní výpočetní výkon, paměť a bezdrátové připojení

I lehké AR systémy mohou kombinovat vysokorychlostní displeje, kamery a bezdrátová připojení. Sestava stohovaných procesorů a konfigurace by proto měla být plánována s ohledem na šířku pásma a přísný tepelný rozpočet krytu podobného brýlím.

• Procesor/akcelerátor: Procesory AR s jemným roztečem mohou vyžadovat Výroba HDI PCB s mikroprůchodkami a vstupní ploškou.
• Paměť: LPDDR a úložiště by měly používat vysokorychlostní návrh desek plošných spojů pravidla a řízené substituce zařízení.
• Wi-Fi: Bezdrátové prohlížeče mohou přenášet snímky s vysokou šířkou pásma nebo data ze senzorů, takže chování antény a teploty by mělo být kontrolováno za reálného provozu.
• Bluetooth: Příslušenství a vstupní zařízení mohou používat vydaný PCB Bluetooth architektura.
• USB-C: Zařízení pro AR s propojením mohou používat USB-C konektory pro napájení, vysokorychlostní přenos dat nebo přenos displeje.

Omezení baterie, teploty a vyvážení hmotnosti v AR headsetech

AR headsety mají málo místa pro horké povrchy nebo těžké moduly v blízkosti nosu a spánků. Hustota výkonu desek plošných spojů má přímý vliv na pohodlí.

• Distribuovaná baterie: Články lze rozdělit napříč spánky nebo přesunout do zadního/externího balíčku, čímž se změní požadavky na kabely a ochranu.
• Dohled nad baterií: Nabíjení a ochrana mohou následovat PCB pro správu baterie postupy pro vybraný balíček.
• Nízkoenergetické koprocesory: Ponechání úloh senzorů a sledování očí na zařízeních s nižší spotřebou energie může snížit pracovní cyklus hlavního procesoru.
• Tepelná cesta: Teplo z procesoru, PMIC a displeje by se mělo rozvádět do oblastí rámu směrem od pokožky pomocí Techniky tepelného řízení PCB a uvolněnou konstrukci krytu.
• Chování v pohotovostním režimu: Snímání přítomnosti a stavy spánku displeje by měly být součástí současného testování, protože se od brýlí často očekává, že zůstanou připravené, aniž by byly spuštěny plné výpočetní zátěže.

Řízení od prototypu po výrobu pro distribuovanou AR elektroniku

AR headsety často začínají jako vývojové sady se samostatnými deskami a poté se konsolidují do menších zakázkových elektronických zařízení. Uvedení do výroby by mělo řídit přechod, aby se při miniaturizaci rozvržení neztratily optické, rádiové a tepelné předpoklady.

• Vývoj desky na míru: Rozhraní procesoru, paměti a displeje by si měla zachovat elektrické požadavky ověřené na referenční platformě.
• Flexibilní konsolidace: Přesunutí kabelových sestav do pevně-flexibilního provedení může snížit počet konektorů, ale měly by být znovu validovány ohybové zóny a impedanční přechody.
• Balíčky s jemným roztečem tónů: Miniaturizované verze mohou obsahovat díly WLCSP/0201 a odpovídající 0201 SMD součástka ovládací prvky montáže.
• Tepelná revalidace: Menší deska plošných spojů může koncentrovat teplo, i když křemík zůstane nezměněn.
• Správa variant: Monokulární/binokulární, oční a regionální rádiové varianty by měly používat řízené mapování kusovníku a firmwaru.

Sestava AR headsetu, optické podsestavy a kontrola

Elektronika AR může být rozdělena na několik malých desek a flexibilních konektorů. Kontrola montáže by se měla zaměřit na geometrii konektoru, ohybové napětí a sledovatelnost modulů před finálním spojením optiky.

• Jemná povrchová montáž (SMT): Highleap může poskytnout Sestava DPS pro procesory, paměti, PMIC, kamery a bezdrátová zařízení.
• Kontrolované získávání: Zobrazovací procesory, kamery, procesory a rádia by měly následovat získávání komponent řízení.
• AOI: AOI v deskách plošných spojů (PCBA) může ověřit viditelné spoje a FPC konektory před uzavřením rámu.
• Rentgen: Pouzdra BGA/LGA lze kontrolovat pomocí Rentgenová kontrola podle rizika balíčku a plánu kvality.
• Manipulace s optickým modulem: Cestující by měl definovat, které optické komponenty jsou instalovány po přetavení a jaká omezení čištění platí.

Funkční testy a data z poptávky pro výrobu desek plošných spojů pro headsety s rozšířenou realitou

FCT na úrovni desek by mělo ověřovat elektronická rozhraní a zároveň zachovat finální optickou a prostorovou kalibraci jako samostatné kroky na úrovni produktu.

• Displej: Ověřte vzor obrazu, levý/pravý kanál, kde je to relevantní, a ovládání jasu.
• Kamery/IMU: Zkontrolujte výčet modulů, základní snímání obrazu a orientační odezvu.
• Bezdrátové připojení/tethering: Potvrďte, že pro vydanou architekturu je k dispozici datové připojení a napájení přes Wi-Fi/Bluetooth nebo USB-C.
• Sledování očí: Pokud je součástí dodávky, ověřte osvětlení v blízkém infračerveném spektru a snímání z kamery v zákaznicky definovaném testovacím režimu.
• Kontrolní bod proudu/teploty: Procvičte si definované zatížení AR a stav nízké spotřeby.
• FCT: Highleap může implementovat funkční testování s sledovatelností sériového čísla.