Lisätyn todellisuuden kuulokkeiden piirilevyjen valmistus optisille läpinäkyville AR-puettaville laitteille

Lisätyn todellisuuden virtuaalilasien piirilevy tukee digitaalista tietoa samalla, kun käyttäjä näkee todellisen ympäristön suoraan läpinäkyvän optiikan kautta. Tämä suunnittelutavoite pyrkii elektroniikkaan kohti kevyttä, vähän lämpöä tuottavaa ja ohutta, hajautettua pakkausta ohimoiden tai otsan ympärille. Tuotteesta riippuen virtuaalilaseissa voidaan käyttää micro-OLED- tai microLED-näyttölaitteita, aaltojohtimia, ulospäin suunnattuja kameroita, IMU-yksiköitä, katseenseurantaa, Wi-Fi/Bluetoothia, mikrofoneja ja isäntälinkkiä puhelimeen, tietokonekiekkoon tai tietokoneeseen.

Highleap Electronics valmistaa asiakaskohtaisesti suunnittelemia AR-lasien emolevyjä, näyttölevyjä, kameroiden taipuisia piirejä ja jäykkiä taipuisia kokoonpanoja. Valmistuksen painopiste on erilainen kuin täysin suljetuissa VR-laseissa: optisesti läpinäkyvässä AR:ssä on usein etuja hajautetusta prosessoinnista, erittäin pienistä piirilevyalueista ja joustavista liitännöistä. Optinen kohdistus, silmien turvallisuus, aaltojohtimien kalibrointi ja täydellinen AR-tuotesertifiointi jäävät alkuperäislaitevalmistajan valmiiseen järjestelmään.

AR-kuulokkeiden tuotetyypit ja hajautettu elektroniikka

AR-tuotteet vaihtelevat kevyistä katselulaitteista itsenäisiin spatiaaliseen laskentaan tarkoitettuihin kuulokkeisiin. Piirilevyn asettelu tulisi valita optisen arkkitehtuurin ja laskennan fyysisen sijainnin mukaan.

• Kytketty AR-katseluohjelma: Vastaanottaa renderöityä sisältöä ja virtaa puhelimesta tai ulkoisesta laskentayksiköstä, mikä vähentää paikallista lämpöä ja akun kokoa.
• Langattomat AR-älylasit: Käyttää lasiin asennettuja prosessoreita tai apuprosessoreita sekä Wi-Fi/Bluetooth-yhteyttä kommunikoidakseen puhelimen tai laskentayksikön kanssa.
• Yritystason AR-virtuaalilasit: Lisää kamerat, ääniohjauksen, viivakoodi-/tarkastustoiminnot ja kestävän kiinnityksen kenttä- tai tehdastyönkulkuja varten.
• Kiikarit aaltojohde AR-kuulokkeet: Vaatii synkronoituja vasemman/oikean näyttölaitteita ja tarkempaa optista/mekaanista ohjausta.
• AR-kuulokkeet silmänseurantatoiminnolla: Lisää NIR-valaistuksen, silmäkamerat ja katseenkäsittelylaitteiston optiikan lähelle.
• AR-kuulokkeet sisäänrakennetuilla kartoituksilla: Käyttää useampia kameroita, IMU:ta ja paikallista prosessointia spatiaalisiin ankkureihin, käden seurantaan tai ympäristön ymmärtämiseen.

Miksi hajautetulla prosessoinnilla on merkitystä piirilevysuunnittelussa?

Laskentapään siirtäminen puhelimeen tai ulkoiseen isäntään voi vähentää piirilevyn pinta-alaa ja lämpöä päähän, mutta se lisää riippuvuutta nopeista langattomista tai tether-liitännöistä. Oikea osio tulisi jäädyttää ennen flex-, akku- ja lämpösuunnittelun julkaisua.

Aaltoputken, mikronäytön ja optisen moottorin piirilevyintegraatio

Näyttöyksikkö ja optinen yhdistin ovat yleensä AR-virtuaalilaitteiden mekaanisesti herkimpiä osia. Piirilevyn ja taipuisan osan mittojen tulisi viitata optiseen lähtökohtaan eikä pelkästään ulkonäköön.

• Mikronäytön käyttöliittymä: Highleap voi koota näyttö PCB liitännät asiakkaan valitsemille micro-OLED-, microLED- tai muille näyttömoottoreille.
• Optiikkaan joustava: Ohut ohimo- ja otsajyrsintä voi käyttää joustava piirilevy älylaseissa prosessit yhteenliitäntöjen pitämiseksi kompakteina.
• Jäykkä-joustava: Jäykkä-flex PCB voi integroida pieniä jäykkiä komponenttisaarekkeita kaarevilla liitoksilla rungon ympärille.
• Optinen kohdistus: Liittimen, jäykisteen ja kiinnitysreikien toleranssit tulee sidota aaltojohdin/näyttökokoonpanoon.
• Näytön lämmönsäätö: Paikallinen lämmitys aaltojohteen lähellä voi muuttaa mukavuutta ja optista vakautta; virrantiheys ja lämmön leviäminen tulisi tarkistaa varhaisessa vaiheessa.

Pitäisikö AR-näyttökorttia käsitellä normaalina näytönohjaimen piirilevynä?

Ei. Sähköinen toiminto voi olla samanlainen, mutta silmää lähellä oleva optiikka tekee piirilevyn paksuudesta, liittimen sijainnista, taipumisesta ja lämpöasennosta paljon kriittisempiä kuin perinteisessä paneeliohjaimessa.

Kamerat, IMU ja havaintolaitteisto AR-seurantaan

AR-järjestelmät voivat käyttää kameroita ympäristön kartoittamiseen, käden seurantaan, kohteiden tunnistamiseen tai visuaaliseen inertiaaliseen paikannukseen. Kevyet katselulaitteet voivat käyttää vähemmän antureita, kun taas spatiaaliset AR-mallit voivat tukea useita samanaikaisia ​​kameroita.

• Kameramoduulit: Ulospäin suunnattujen moduulien tulisi käyttää ohjattuja kameran piirilevyjen valmistus ja liitin-/joustoprosessit.
• Kameran tehokkuuslaskenta: Kameran FPC voi siirtää antureita rungon paikkoihin, joihin pääpiirilevy ei yletä.
• IMU: Kiihtyvyysanturin/gyroskoopin akselien tulee vastata optista koordinaatistoa ja kuulokkeiden mekaanista datusjärjestelmää.
• synkronointi: Kameroiden ja IMU-laitteiden aikaleimojen tulisi pysyä deterministisinä, jos OEM-seurantapino on riippuvainen visuaalisesta inertiaalifuusiosta.
• Syvyyden tai läheisyyden tunnistus: Valinnaiset ToF- tai syvyysmoduulit lisäävät emitterejä, ajoitusta ja lämpörajoituksia, jotka tulee dokumentoida erikseen.

Nopea laskenta, muisti ja langaton yhteys

Kevyetkin AR-järjestelmät voivat yhdistää nopeita näyttöjä, kameroita ja langattomia yhteyksiä. Siksi laitteiden ja prosessorin kokoonpano tulisi suunnitella sekä kaistanleveyden että lasimaisen kotelon tiukan lämpöbudjetin mukaisesti.

• Suoritin/kiihdytin: Hienosävelaskeleen AR-prosessorit saattavat vaatia HDI piirilevyjen valmistus mikrorei'illä ja via-in-pad-aukoilla.
• Muisti: LPDDR:n ja tallennustilan tulisi käyttää nopea piirilevysuunnittelu säännöt ja hallitut laitteiden korvaamiset.
• Wi-Fi: Langattomat katselulaitteet voivat kuljettaa suuren kaistanleveyden renderöityjä kuvia tai anturidataa, joten antennin ja lämpökäyttäytymisen tulisi olla tarkistettu todellisen liikenteen aikana.
• Bluetooth: Lisävarusteet ja syöttölaitteet voivat käyttää julkaistua Bluetooth-piirilevy arkkitehtuuri.
• USB-C: Tethered AR -laitteet voivat käyttää USB-C liittimet tehoa, nopeaa tiedonsiirtoa tai näytön siirtoa varten.

Akunkesto-, lämpötila- ja painotasapainorajoitukset AR-laseissa

AR-laseissa on vähän tilaa kuumille pinnoille tai raskaille moduuleille nenän ja ohimoiden lähellä. Piirilevyn tehotiheydellä on suora vaikutus käyttömukavuuteen.

• Hajautettu akku: Kennot voidaan jakaa sankojen eri puolille tai siirtää taka-/ulkoiseen koteloon, mikä muuttaa kaapeli- ja suojausvaatimuksia.
• Akun valvonta: Lataus ja suojaus voivat seurata akun hallintapiirilevy harjoitukset valitulle paketille.
• Vähävirtaiset apuprosessorit: Anturi- ja silmänseurantatehtävien pitäminen vähän virtaa kuluttavissa laitteissa voi lyhentää pääprosessorin käyttöastetta.
• Lämpöreitti: Suorittimen, PMIC-piirin ja näytön lämmön tulisi levitä kehyksen alueille ihosta poispäin käyttämällä Piirilevyjen lämmönhallintatekniikat ja vapautunut kotelorakenne.
• Valmiustilan toiminta: Läsnäolotunnistus ja näytön lepotilat tulisi sisällyttää nykyisiin testeihin, koska lasien odotetaan usein pysyvän valmiina ilman täyden laskentakuorman suorittamista.

Prototyypistä tuotantoon -ohjaus hajautetulle AR-elektroniikalle

AR-lasit alkavat usein kehityspaketeista, joissa on erilliset piirilevyt, ja sitten ne yhdistetään pienempiin räätälöityihin elektroniikkalaitteisiin. Tuotantovaiheen tulisi hallita siirtymää, jotta optiset, radiotaajuus- ja lämpöominaisuudet eivät katoa, kun asettelua pienennetään.

• Kehityksestä räätälöityyn piirilevyyn: Suorittimen, muistin ja näytön liitäntöjen tulisi säilyttää referenssialustalla validoidut sähköiset vaatimukset.
• Joustava konsolidointi: Kaapelikokoonpanojen siirtäminen jäykkä-joustavaan tilaan voi vähentää liittimiä, mutta taivutusvyöhykkeet ja impedanssisiirtymät tulisi validoida uudelleen.
• Hienojakoiset paketit: Miniatyrisoiduissa versioissa voi olla WLCSP/0201-osia ja vastaavia 0201 SMD-komponentti kokoonpanon ohjaimet.
• Lämpötilan uudelleenvalidointi: Pienempi piirilevy voi keskittää lämpöä, vaikka pii olisi muuttumaton.
• Varianttien hallinta: Monokulaarisissa/binokulaarisissa, silmänseuranta- ja alueellisissa radiovarianteissa tulisi käyttää ohjattuja osaluetteloita ja laiteohjelmistomäärityksiä.

AR-lasien kokoonpano, optiset osakokoonpanot ja tarkastus

AR-elektroniikka voi olla jaettu useille pienille piirilevyille ja taipuisille päille. Kokoonpanon valvonnan tulisi keskittyä liittimien geometriaan, taipumisvenymään ja moduulien jäljitettävyyteen ennen lopullisten optisten osien liimausta.

• Hienojakoinen SMT: Highleap voi tarjota PCB -kokoonpano prosessoreille, muisteille, PMIC-piireille, kameroille ja langattomille laitteille.
• Kontrolloitu hankinta: Näyttöjen, kameroiden, prosessorien ja radioiden tulisi noudattaa komponenttien hankinta valvontaa.
• AOI: AOI PCBA:ssa voi tarkistaa näkyvät liitokset ja FPC-liittimet ennen rungon sulkeutumista.
• X-ray: BGA/LGA-pakkauksia voidaan tarkastaa Röntgentarkastus paketin ja laatusuunnitelman riskin mukaan.
• Optisen moduulin käsittely: Matkustajan tulee määrittää, mitkä optiset komponentit asennetaan uudelleensulatuksen jälkeen ja mitä puhdistusrajoituksia sovelletaan.

Toiminnalliset testi- ja tarjouspyyntötiedot lisätyn todellisuuden kuulokkeiden piirilevyjen tuotantoon

Levytason FCT:n tulisi varmistaa elektronisten rajapintojen toimivuus samalla, kun lopullinen optinen ja spatiaalinen kalibrointi pidetään erillisinä tuotetason vaiheina.

• Näyttö: Tarkista kuvakuvio, vasen/oikea kanava tarvittaessa ja kirkkauden säätö.
• Kamerat/IMU: Tarkista moduulien luettelointi, peruskuvanotto ja suuntavaste.
• Langaton/verkkoyhteydellä: Vahvista julkaistun arkkitehtuurin Wi-Fi/Bluetooth- tai USB-C-data- ja virrankäyttö.
• Silmänseuranta: Jos mukana, tarkista NIR-valaistus ja kameran kuvaus asiakkaan määrittämässä testitilassa.
• Virta-/lämpötarkistuspiste: Harjoita määriteltyä AR-työmäärää ja virransäästötilaa.
• FCT: Highleap voi toteuttaa toiminnallinen testaus sarjajäljitettävyydellä.