Päähän kiinnitettävien näyttöjen piirilevyjen valmistus teollisille HMD-laitteille ja puettaville näyttöjärjestelmille

Päähän kiinnitettävän näytön piirilevy on elektroninen ydin monokulaarisissa teollisuusnäytöissä, avustetun todellisuuden puettavissa laitteissa, kypärään kiinnitettävissä näyttöissä ja kompakteissa lähikatselulaitteissa. Piirilevy voi yhdistää mikronäytön, sovellusprosessorin, muistin, kameran, Wi-Fi/Bluetoothin, IMU:n, mikrofonit, kaiuttimen, USB-C:n ja akkutoiminnot samalla, kun se reitittää signaalit puomin, sankamoduulin tai pantaosan kautta. Toisin kuin pöytätietokoneen näytön ohjaimessa, HMD-elektroniikan on oltava riittävän kevyt päähän, mekaanisesti tasapainotettu ja kestävä jatkuvassa liikkeessä.

Highleap Electronics valmistaa asiakaskohtaisesti suunnittelemiaan HMD-emolevyjä, näyttöliitäntäkortteja, kameroiden taipuisapiirejä ja niihin liittyviä piirilevyjä. Valmistuksen painopisteinä ovat nopeat näyttö-/kameralinkit, kompakti HDI- tai jäykkä-taipuisa rakenne, radiotaajuusyhteistyö, lämmönsäätö ja toistettavat optiset/mekaaniset rajapinnat. Lopullinen silmäkotelon geometria, optinen turvallisuus, käyttömukavuus ja tuotetason vaatimustenmukaisuus kuuluvat edelleen OEM-valmistajien täydelliseen kuulokeohjelmaan.

Päähän kiinnitettävien näyttöjen tuoteluokat ja piirilevyjen osiointi

Päähän kiinnitettävät näytöt kattavat useita arkkitehtuureja, ja jokainen niistä ohjaa eri piirilevyosiota. Elektroniikan tulisi määritellä optisen järjestelmän ja käyttötapauksen, ei pelkästään kotelon, perusteella.

• Monokulaarinen teollisuuskäyttöön tarkoitettu HMD: Käyttää pientä, silmän lähellä olevaa näyttöä, joka on sijoitettu käyttäjän näkökentän toiselle puolelle, työohjeiden, etätuen tai tarkastustietojen näyttämiseen.
• Kiikarien puettava näyttö: Käyttää kahta optista kanavaa tai leveämpää yksittäistä optista moduulia ja vaatii tyypillisesti enemmän näytön kaistanleveyttä ja tiukempaa synkronointia.
• Avustetun todellisuuden kuulokkeet: Esittää tietoa korvaamatta täysin käyttäjän näkemystä todellisesta ympäristöstä; kestävät teollisuustuotteet voivat yhdistää kameran, ääniohjauksen ja ulkona luettavaan optiikkaan.
• Kypärään kiinnitettävä näyttömoduuli: Kiinnittää näyttöelektroniikan turvakypärään tai taktiseen kypärään ja käyttää usein erillisiä emolevyjä, Flex- ja optisia kortteja.
• Kytketty katseluohjelma: Siirtää suurimman osan laskennasta puhelimeen, tietokoneeseen tai ulkoiseen laitteeseen, jolloin päässä pidettävä kortti voi keskittyä näyttöön, antureihin, USB/nopeaan I/O:hon ja virranmuunnokseen.
• Itsenäinen puettava tietokone: Yhdistää prosessorin, muistin, tallennustilan, langattoman yhteyden ja akun samaan päähän, mikä lisää lämpötiheyttä ja tehotiheyttä.

Miksi pääprosessori ja optinen moduuli pitäisi erottaa joissakin HMD-näytöissä?

Laskentamoduulin erottaminen optisesta suorittimesta voi parantaa painonjakoa ja huollettavuutta. Pieni näyttölevy tai joustolevy voi pysyä linjassa optiikan kanssa, kun taas kuumempi prosessori ja akku sijaitsevat paikoissa, joissa on enemmän tilaa jäähdytykselle.

Mikronäyttö, kamera ja nopea signaalin reititys

HMD voi sisältää useita liitäntöjä, jotka ovat herkkiä häviöille, vinoumille ja liitinsiirtymille. Vapautettua pinoa ja yhteenliitäntää tulisi käsitellä osana näyttö-/kamerakanavaa pikemminkin kuin yleisenä monikerroksisena piirilevynä.

• Mikronäytön käyttöliittymä: OLED-, LCoS- tai muut näyttömoottorit voivat käyttää MIPI-, RGB-, LVDS- tai muita suljetun piirin rajapintoja. Highleap voi koota rajapinnan käyttämällä näyttö PCB valmistuksen valvonta.
• Kameran reitti: Etäavustus- tai tarkastuskäyttöön tarkoitetuissa HMD-laitteissa on usein korkearesoluutioinen kamera. Kameramoduuli voi muodostaa yhteyden kameran FPC tai erillinen taulu.
• Nopea reititys: Näytön, kameran, USB:n ja muistin kanavien tulisi seurata perässä nopea PCB ja kontrolloidun impedanssin vaatimukset.
• USB-C: Kytketyt katseluohjelmat tai palveluportit voivat käyttää USB-C liittimet virransyöttöä, dataa tai vaihtoehtoisen tilan näyttötoimintoja varten.
• Liittimen siirtymät: Piirilevyjen välisten ja FPC-liittimien tulisi säilyttää referenssitasot ja välttää pitkiä tynkiä herkissä linkeissä.

Mikä ratkaisee, tarvitseeko HMD HDI:tä?

Suorittimen kotelon väli, kamera-/näyttökaistojen määrä, piirilevyn leveys ja liittimien tiheys ovat tärkeimmät tekijät. Kompakti BGA-prosessori useilla nopeilla liitännöillä voi perustella mikroläpiviennit, vaikka kuulokkeiden kokonaiskoko olisi fyysisesti suuri.

IMU, pään seuranta ja anturifuusio

Päähän kiinnitettävissä laitteissa käytetään yleisesti kiihtyvyysantureita ja gyroskooppeja suunnistuksen, heräämis-/nukkumiskäyttäytymisen tai liikkeen vakauttamiseen. Kehittyneemmissä tuotteissa on magnetometrejä, barometrejä, läheisyysantureita tai kameroita tilan seurantaan. Siinä missä virtuaalitodellisuuslasit perustuvat ulkoiseen seurantaan, VR-seurantatukiaseman elektroniikka tarvitsee omat tarkistuksensa ajoitusreferenssien, optisten tai infrapunakomponenttien ja synkronointiliitäntöjen osalta.

• IMU-orientaatio: Anturin akselit tulisi sitoa optiseen ja mekaaniseen koordinaatistoon, jotta laiteohjelmisto tulkitsee pään liikkeen oikein.
• Vähälatenssinen datapolku: Liikedatan tulisi saavuttaa prosessori ilman vältettävissä olevaa väyläkilpailua tai kellokohinaa.
• Kameran/IMU:n synkronointi: Visuaalinen inertiaalinen seuranta riippuu kuvaruutujen ja liikenäytteiden välisestä deterministisestä ajoituksesta.
• Anturifuusiopiirilevyn eheys: Nopeaa anturi- ja prosessorireititystä voidaan tarkastella periaatteiden avulla nopea anturifuusio piirilevyjen varmennus missä käytettävissä.
• Magneettinen ympäristö: Jos käytetään magnetometriä, kalibrointiympäristöön tulee sisällyttää kaiutinmagneetit, haptiset toimilaitteet ja metalliset kiinnikkeet.

Langaton yhteys, ääni- ja ääniohjauslaitteisto

Teollisuuden HMD-laitteet yhdistävät usein Wi-Fin ja Bluetoothin mikrofoneihin ja kaiuttimeen. Radio- ja akustisten alijärjestelmien on toimittava rinnakkain näyttökellojen ja prosessorin kytkentääänen kanssa hyvin pienessä kotelossa.

• Wi-Fi: Videoiden suoratoisto ja etäyhteistyö voivat aiheuttaa jatkuvaa radio- ja prosessorikuormaa, joten antennin sijoittelu ja lämpötilan tila tulisi validoida yhdessä.
• Bluetooth: Lisävarusteissa ja äänilinkeissä voidaan käyttää vapautettua Bluetooth-piirilevy arkkitehtuuri, jossa on kontrolloidut ulkopuolelle jäämisen estäjät.
• RF-asettelu: Antennien syötöt, sovitus ja suojaus voivat seurata langaton ja RF-ratkaisu valmistuskäytännöt.
• Mikrofoniryhmä: Ääniohjaustuotteissa voidaan käyttää useita digitaalisia mikrofoneja; porttien sijainti ja akustiset kalvot on säilytettävä koteloinnin avulla.
• Kaiuttimen lähtö: Vahvistin ja kaiutinpolku tulisi sijoittaa mahdollisuuksien mukaan kauas herkistä RF/IMU-alueista.

HDI, jäykkä-joustava ja lämpösuunnittelu päässä pidettävälle elektroniikalle

Paino ja kotelon paksuus tekevät piirilevyarkkitehtuurista keskeisen HMD-käyttömukavuuden kannalta. Perinteinen jäykkä piirilevy voi toimia kestävänä monokulaariyksikkönä, kun taas kompaktit tai kaarevat mallit hyötyvät usein HDI:stä ja joustavista yhteyksistä.

• HDI-emolevy: HDI piirilevyjen valmistus voi tukea hienojakoisia prosessoreita, muistia ja tiheitä liitinkenttiä.
• Jäykkä-joustava: Jäykkä-flex PCB voi reitittää signaaleja sankojen varsien tai puomikokoonpanojen kautta, joissa on vähemmän kaapeliliittimiä.
• Älylasit joustavat: Ohuissa optisissa haaroissa voidaan käyttää samaa prosessikuria kuin joustava piirilevy älylaseissa.
• Terminen leviäminen: Prosessorin, PMIC:n ja radion lämpö tulee siirtää pois iholta ja optisilta pinnoilta määriteltyjä kupari- ja kotelointireittejä pitkin.
• Akun sijoittelu: Headset Balance voi sijoittaa akun takaosaan tai ulkoiseen pakkaukseen, mikä muuttaa kaapeli- ja virranjakeluvaatimuksia.

HMD-piirilevyjen kokoonpano, ohjelmointi ja tarkastus

Lähisilmätuotteista on usein vaikea tehdä jälkityötä optisten moduulien ja joustavien piirien asennuksen jälkeen. Tuotantoprosessin tulisi suorittaa loppuun ohjelmointi ja piirilevytason tarkastus ennen lopullista optista kohdistusta.

• Hienojakoinen kokoonpano: Highleap voi tarjota PCB -kokoonpano prosessoreille, muisteille, PMIC-piireille, kameroille ja RF-laitteille.
• Komponenttien hankinta: Näyttömoduulien, kameroiden, muistien ja radioiden tulee noudattaa ohjattuja komponenttien hankinta sääntöjä.
• AOI: AOI PCBA:ssa voi tarkastaa liittimet, pienet passiivit ja laitteen suunnan ennen mekaanisen pinon sulkeutumista.
• X-ray: BGA/LGA-piiloliitokset voidaan tarkistaa Röntgentarkastus missä vaaditaan.
• Ohjelmointi: Käynnistyslataimen, käyttökuvan, kalibrointitietojen ja sarjanumeron tulisi pysyä sidottuina tarkkaan piirilevyn/osaluettelon versioon.

Toiminnallinen testi- ja tarjouspyyntöpaketti päähän kiinnitettävälle näyttöpiirilevylle

Tehtaan hyväksynnän tulisi erottaa elektroninen toiminto lopullisesta optisesta kohdistuksesta. Levy voidaan validoida näyttötietojen, kamerakuvan, anturien, radion ja virran osalta ennen kuin koko HMD asennetaan optiseen kokoonpanoon.

• Näyttökuvio: Tarkista kuvan muodostuminen, kirkkauden säätö ja käyttöliittymän vakaus.
• Kamera: Vahvista kuvaus-, automaattitarkennus- tai hyväksytyt testitilan toiminnot.
• IMU: Tarkista anturin tunnistetiedot ja suuntausvaste.
• Langaton/ääni: Tarkista Wi-Fi/Bluetooth-yhteydet ja mikrofoni-/kaiutinreitit, jos ne ovat mukana.
• Teho: Mittaa määritellyt aktiiviset ja pienitehoiset virtatilat.
• FCT: Highleap voi toteuttaa asiakkaan määrittelemiä toiminnallinen testaus ohjelmoidulla laiteohjelmistolla ja jäljitettävillä tuloksilla.

Aiheeseen liittyviä tuoteohjelmia voivat olla monokulaariset teollisuuskäyttöön tarkoitetut HMD-piirilevyt, kypärään kiinnitettävät näyttötaulut, avustetun todellisuuden kuulokkeet, puettavat kamera-/näyttömoduulit ja älylasien joustavat kokoonpanot, joista jokainen julkaistaan ​​omalla optisella ja mekaanisella kokoonpanollaan.