Fremstilling af printkort til øjensporingsheadset til bliksporing, foveated rendering og forskningssystemer

Et printkort til et øjensporingsheadset tilføjer et tæt synkroniseret optisk sensorsystem omkring brugerens øjne. Typiske videobaserede øjensporere bruger nær-infrarød belysning, et eller flere øjevendte kameraer og processering, der identificerer pupil- og hornhinderefleksioner for at estimere blikretningen. I et VR-, AR- eller forskningsheadset skal disse komponenter passe ind i linseområdet uden at skabe overdreven varme, optisk blokering eller kabelvolumen.

Highleap Electronics fremstiller kundedesignede øjekamera-kort, NIR-belysningskort, headset-bundkort og fleksible forbindelser. Produktionsfokus er på kameratiming, LED-strømstyring, fleksgeometri, optisk renhed, termisk placering og kalibreringssporbarhed. Algoritmer til blikestimering, øjensikkerhedsgrænser, foveat-gengivelsesydelse og kliniske/forskningsmæssige konklusioner er fortsat under OEM'ens komplette systemvalidering.

Produkttyper og hardwarekonfigurationer til øjensporingsheadset

Øjensporing kan integreres i flere headsetkategorier, og hardwaren bør defineres omkring use case og optisk arrangement.

• VR-headset med integreret øjensporing: Bruger øjenkameraer og NIR-emittere i et uigennemsigtigt headset til blikinput, foveated rendering, brugeranalyse eller social tilstedeværelse.
• AR/MR-headset øjensporing: Skal sameksistere med transparent optik, udadvendte kameraer og strammere vægt-/termiske grænser omkring rammen.
• Undersøg eye tracking headset: Kan prioritere stabil billedhastighed, synkroniseringsoutput og adgang til rå billeder/data frem for minimumsstørrelse.
• Tilgængelighedsheadset med blikstyring: Fokuserer på pålideligt blikpunkt og brugerkalibrering, nogle gange med en separat skærm eller ekstern vært.
• Tilføjelsesmodul til øjensporing: Bruger små kamera-/belysningskort og en USB- eller højhastighedsforbindelse til en eksisterende HMD-platform.
• Multisensor-headset med ansigts-/øjensporing: Tilføjer indadvendte kameraer til godkendelse af øjenlåg, ansigtsudtryk eller iris, hvilket øger antallet af kameraer og databåndbredden.

Hvorfor skal øjensporing behandles som et selvstændigt PCBA-undersystem?

Øjekameraerne og NIR-emitterne sidder tæt på optikken og har unikke mekaniske, termiske og kalibreringsbegrænsninger. Ved at beholde dem som kontrollerede underenheder kan man forenkle headsettets bundkortlayout og bevare den optiske justering på tværs af produktrevisioner.

NIR-belysning, øjenkameraer og optisk geometri

Videobaserede øjentrackere belyser almindeligvis øjet med nær-infrarødt lys og opfanger refleksioner med kameraer, der vender mod øjet. PCB'en skal holde disse optiske elementer i en gentagelig geometri.

• Placering af NIR LED: Emittere bør placeres, så de skaber det tilsigtede hornhinderefleksionsmønster uden at blokere brugerens udsyn eller producere ukontrollerede hotspots.
• Øjekameramoduler: Små kameraer kan bruge fremstilling af kamera-PCB eller dedikerede datterkort med kontrolleret linse- og sensororientering.
• Kamerafleks: Kamera FPC tillader sensorer at sidde tæt på linsen, mens processoren forbliver et andet sted i headsettet.
• Optisk renhed: Flusmiddel, klæbemiddel, støv eller fingeraftryk omkring øjekameraet/objektivet kan forringe billedkontrasten og bør kontrolleres før den endelige samling.
• Mekanisk datapunkt: Kamera- og NIR-kort skal referere til den samme optiske ramme, der bruges til linser og IPD-justering.

Kan NIR-emitterne flyttes under produktionsteknikken?

Ikke uden optisk gennemgang fra OEM. Små ændringer i position eller vinkel kan ændre glimtgeometri, belysningensartethed og beregninger af øjensikkerhed, selvom det elektriske kredsløb er uændret.

Kamerasynkronisering, processorgrænseflade og højhastighedsdatastier

Nøjagtigheden af ​​øjensporing afhænger af deterministisk billedoptagelse og tidsstempling. PCB'en skal bevare ur, synkronisering og datastier fra øjenkameraerne til processoren.

• Kameradata: MIPI CSI eller andre højhastighedskameralinks bør følge højhastigheds-PCB-design principper.
• Synkronisering: Venstre/højre øje-kameraer og NIR-blitzer kan have brug for fælles udløsere eller præcis timing knyttet til visningsbilleder.
• Processor/internetudbyder: Nogle headsets behandler øjenbilleder på den primære XR SoC; andre bruger en dedikeret processor eller FPGA i nærheden af ​​kameraerne.
• Hukommelsesbåndbredde: Råbilleder eller øjenbilleder med høj billedhastighed kan tilføje betydelig trafik til hovedprocessoren, især sammen med udadgående sporingskameraer.
• USB-tilføjelsesmoduler: Selvstændig forskning eller tilbehør til øjentrackere kan bruge USB-C stik for data og strøm, hvis grænsefladen er designet til den nødvendige båndbredde.

Display, IPD og mekanisk interaktion med øjensporing

Øjekameraer er monteret omkring det samme optiske område som displayet og linserne. IPD-justering eller linsebevægelse kan derfor ændre kameraets geometri, hvis det mekaniske system ikke er designet som én enhed.

• Skærmgrænseflade: Det omgivende headset kan bruge skærmprintplade Betjeningselementer til venstre/højre paneler og deres FPC'er.
• IPD-mekanisme: Hvis linser eller skærme bevæger sig, kan det være nødvendigt at øjekameraer bevæger sig med dem, eller kalibreringsmodellen skal tage højde for geometriændringen.
• Øjenlindring: Kameraets synsfelt skal tolerere det tilsigtede udvalg af ansigtsformer og øjenpositioner uden at kræve, at printkortet bøjer under mekanisk belastning.
• Nærhedssensor: Tilstedeværelsesdetektion kan deaktivere NIR-belysning, når headsettet fjernes.
• Termisk separation: NIR LED'er og processorer i nærheden af ​​øjnene bør bruge definerede strøm- og temperaturgrænser knyttet til det optiske sikkerhedsdesign.

Rigid-Flex, miniature-PCB og termisk design nær optikken

Øjensporingsbrætter er ofte smalle, buede og fordelt rundt om objektivhuset. Fleksible forbindelser kan reducere volumen, samtidig med at følsomme kameraer og sendere holdes på faste steder.

• Fleksibel PCB: Fleksibelt PCB kan bære NIR-emittere, kameraer eller synkroniseringssignaler rundt om linsens omkreds.
• Stiv-fleksibel: Rigid-flex PCB kan kombinere stive kameraøer med tynde, buede forbindelser.
• HDI: Kompakte processorer eller kamerakort kan bruge HDI PCB når fine-pitch-pakker kræver mikrovias.
• Termisk sti: LED- og processorvarme bør fjernes fra den øjenvendte overflade ved hjælp af headsetrammen og Teknikker til termisk styring af printkort.
• Belastningskontrol: Fleksible folder og objektivjustering bør ikke belaste kameraets loddeforbindelser mekanisk.

PCBA-samling, modulsporbarhed og optisk inspektion

Øjensporingshardware kan bestå en elektrisk test, men fejle ved blikkalibrering, fordi et kamera eller en sender er mekanisk forkert. Produktion af førstegangsprodukter bør derfor omfatte optiske/mekaniske kontrolpunkter.

• Montage: Highleap kan tilbyde PCB -samling til kamerasensorer, LED-drivere, processorer og FPC-stik.
• Kontrolleret sourcing: Kamerasensorer, linser, NIR-LED'er og processorer skal følge kundens godkendelser. komponent sourcing regler.
• AOI: AOI i PCBA kan verificere komponenternes orientering og synlige samlinger, før optikken installeres.
• Røntgen: BGA/LGA-behandlingsenheder kan inspiceres med Røntgeninspektion hvor det er nødvendigt.
• Sporbarhed: Revisions- og kalibreringsdata for kameramodulet skal forblive knyttet til headsettets eller øjensporingsmodulets serienummer.

Funktionel test- og RFQ-pakke til produktion af PCB-kort til øjentracking-headset

Produktions-FCT'en bør verificere belysning, kameraoptagelse og timing før den endelige kalibrering af blikmodellen. OEM'en bør definere en objektivopsætning i stedet for at stole på en menneskelig operatør til at bedømme sporingskvaliteten.

• NIR-emittere: Kontrollér kanalstrøm og tænd/sluk-timing med det godkendte optiske/elektriske armatur.
• Øjekameraer: Bekræft venstre/højre billedoptagelse, billedhastighed og synkronisering.
• Processorgrænseflade: Bekræft dataoverførsel og firmware-/konfigurationsstatus.
• Mekanisk datapunkt: Undersøg kameraets/LED'ens position i forhold til den optiske ramme.
• Strøm/termisk: Test den definerede kontinuerlige øjensporingstilstand.
• FCT: Highleap kan implementere kundedefinerede funktionstest med serielle logfiler.