Fabrication de circuits imprimés pour casques de réalité virtuelle destinés aux systèmes VR autonomes et filaires

La carte de circuit imprimé d'un casque de réalité virtuelle est optimisée pour un affichage totalement immersif, et non pour la transparence optique. L'électronique doit gérer des écrans haute résolution à fréquence de rafraîchissement élevée tout en assurant le suivi des mouvements de la tête, le fonctionnement des caméras internes et externes, la liaison des contrôleurs, l'audio et les interfaces utilisateur avec une faible latence. Les casques VR autonomes intègrent un SoC XR, de la mémoire LPDDR, du stockage, le Wi-Fi/Bluetooth et une batterie, tandis que les casques connectés à un PC permettent de réduire la puissance de calcul locale, mais augmentent les exigences en matière d'affichage, de connexion et de suivi.

Highleap Electronics fabrique des cartes mères pour casques de réalité virtuelle, des circuits flexibles pour caméras de suivi, des cartes d'interface d'affichage et des cartes PCBA associées, conçues sur mesure. La production est axée sur le routage haute vitesse des processeurs, de la mémoire et de l'affichage, la synchronisation des caméras, l'assemblage HDI/BGA, la dissipation thermique et le placement reproductible des modules. La validation du système par le fabricant d'équipement d'origine (OEM) reste à la charge de ce dernier, notamment en ce qui concerne la conversion du mouvement en photons, l'étalonnage optique, le logiciel de contenu et la sécurité finale du casque.

Architectures de casques VR autonomes, connectés à un PC et d'entreprise

Les produits de réalité virtuelle peuvent partager des systèmes optiques similaires, mais utiliser des systèmes électroniques très différents selon l'endroit où s'effectuent le rendu et le calcul du suivi.

• Casque VR autonome : Intègre un processeur XR, de la mémoire, du stockage, des caméras, une connectivité sans fil, une batterie et un système audio pour un fonctionnement sans fil.
• Casque de réalité virtuelle connecté à un PC : Reçoit la vidéo rendue et l'alimentation/les données d'un PC, souvent à l'aide d'un câble haut débit, tout en conservant le matériel de suivi et de synchronisation d'affichage local.
• Formation en entreprise HMD : Peut privilégier des bracelets robustes, des interfaces frontales réparables, la gestion des appareils et un étalonnage reproductible plutôt qu'un poids minimal pour l'utilisateur.
• Casque de simulation haute résolution : Utilise une bande passante d'affichage plus élevée, une plus grande marge thermique et souvent une connexion PC/station de travail.
• Casque de réalité virtuelle avec suivi des yeux et du visage : Ajoute des caméras NIR supplémentaires, des émetteurs et un traitement local.
• Casque de réalité virtuelle avec transmission de réalité mixte : Ajoute des caméras couleur et un chemin vidéo à faible latence ; une fois que le mode passthrough devient une expérience principale, l’électronique commence à fortement chevaucher celle des plateformes de réalité mixte.

SoC XR, LPDDR et bande passante d'affichage sur la carte mère VR

La VR autonome combine un rendu similaire à celui des consoles avec les contraintes thermiques d'un casque porté sur la tête. Le processeur, la mémoire et les lignes d'affichage figurent donc parmi les composants les plus gourmands en ressources du circuit imprimé.

• Processeur XR : Les SoC BGA à pas fin justifient généralement PCB HDI pour l'évacuation et la distribution d'énergie compacte.
• LPDDR : La topologie de la mémoire doit suivre conception de circuits imprimés à grande vitesse et les exigences d'acheminement des fournisseurs.
• Afficher les liens : Les panneaux doubles ou à taux de rafraîchissement élevé nécessitent des chemins à faible perte et à haute vitesse contrôlés, ainsi qu'une géométrie précise des connecteurs/FPC.
• Empiler: Le dossier de fabrication doit préserver les éléments validés empilement de PCB haute vitesse et les cibles d'impédance.
• Intégrité de l'alimentation : La charge du GPU/CPU peut varier rapidement ; le placement et le découplage du PMIC doivent être validés en fonction de la charge de travail de rendu, et pas seulement du courant de démarrage.

Pourquoi un casque de réalité virtuelle peut-il tomber en panne uniquement à un taux de rafraîchissement élevé ?

Un taux de rafraîchissement et une résolution plus élevés augmentent le débit de données d'affichage, la charge du processeur et la consommation d'énergie. Des problèmes mineurs de routage différentiel, de perte de connexion, de limitation thermique ou de chute de tension peuvent rester imperceptibles en modes inférieurs.

Caméras de suivi Inside-Out, IMU et connectivité du contrôleur

Le suivi en réalité virtuelle combine généralement des données inertielles avec des caméras ou des systèmes de suivi externes. Le positionnement physique et la synchronisation des capteurs de suivi sont aussi importants que leurs connexions électriques.

• Caméras de suivi : Plusieurs capteurs grand angle peuvent être utilisés fabrication de circuits imprimés pour appareils photo et des processus flexibles contrôlés.
• Flexion de l'appareil photo : Caméra FPC Les modules permettent de positionner les capteurs autour de la coque du casque tandis que la carte mère reste près du processeur.
• IMU: Les axes du gyroscope/accéléromètre doivent correspondre au système de coordonnées mécaniques du casque et être isolés mécaniquement des contraintes de la carte lorsque cela est possible.
• Radio de contrôle : Les liaisons Bluetooth ou propriétaires 2.4 GHz devraient coexister avec le Wi-Fi et les caméras de suivi sans interférence évitable.
• Variantes de suivi externe : Les capteurs de réception optiques/de station de base ou tout autre matériel de suivi doivent être traités comme un sous-ensemble contrôlé distinct.

Écran VR, optique, IPD et électronique de suivi oculaire

Les panneaux d'affichage sont situés à proximité des lentilles et utilisent souvent des interconnexions flexibles courtes. La production doit garantir la propreté optique tout en préservant l'alignement des panneaux et tout mécanisme IPD motorisé ou à capteurs.

• Interface d'affichage: Highleap peut assembler les éléments publiés PCB d'affichage Alimentation et chemin de données pour panneaux LCD, OLED ou micro-OLED.
• Synchronisation double affichage : Les panneaux gauche et droit doivent utiliser une synchronisation et un séquencement d'alimentation contrôlés.
• Détection/actionnement IPD : Les produits à réglage mécanique peuvent inclure des capteurs à effet Hall, des codeurs ou des moteurs qui nécessitent un étalonnage régulier.
• Suivi oculaire : Les émetteurs et caméras NIR nécessitent un positionnement contrôlé à proximité des lentilles et doivent être reliés au référentiel optique mécanique.
• Capteur de proximité: La détection du visage ou du casque peut contrôler la mise en veille de l'écran et le comportement de réveil du système.

Gestion sans fil, audio, batterie et thermique

La réalité virtuelle autonome peut fonctionner à haute puissance de manière continue lorsqu'elle est portée contre le visage. La carte mère et le dissipateur thermique mécanique doivent être conçus comme un seul système de refroidissement.

• Wi-Fi: Les modes de diffusion en continu, multijoueur et connexion PC peuvent générer un débit radio élevé ; le placement de l’antenne doit être validé en présence de l’interface utilisateur et de la tête.
• Bluetooth: Les accessoires et certaines manettes peuvent utiliser une version publiée PCB Bluetooth architecture.
• Audio: Les haut-parleurs, les microphones et les codecs doivent être acheminés de manière à réduire les interférences de commutation et le bruit RF.
• Batterie: La charge, la protection de la batterie et la mesure du carburant peuvent suivre PCB de gestion de batterie pratiques.
• Diffusion thermique : La chaleur du SoC, de la mémoire, du PMIC et de la radio peut être gérée avec techniques de gestion thermique des PCB et la conception du caloduc/réflecteur/ventilateur du fabricant d'origine.

Assemblage de cartes de circuits imprimés pour casques de réalité virtuelle, inspection des BGA et contrôle des variantes

Les cartes mères VR peuvent contenir de gros BGA, de nombreux connecteurs FPC et plusieurs variantes de produits partageant un même circuit imprimé. Les contrôles de production doivent empêcher les incompatibilités logicielles ou de modules.

• Procédé BGA : Highleap peut fournir Assemblage de circuits imprimés BGA pour les processeurs XR, les périphériques de mémoire et de stockage.
• Sourcing: Le processeur, les modules d'affichage, les caméras, la mémoire et les radios doivent utiliser des composants approuvés par le client. sourcing de composants règles.
• Zone d'intérêt : AOI dans PCBA vérifie les connecteurs et les composants visibles avant l'assemblage optique.
• Radiographie: Inspection aux rayons X peut évaluer les joints cachés BGA/LGA conformément au plan qualité.
• Contrôle des variantes : La capacité de stockage, le système de caméras, la population de suivi oculaire et les modules radio spécifiques à la région doivent être liés au micrologiciel et à l'identité sérielle.

Dossier de test fonctionnel et de demande de devis pour la fabrication de circuits imprimés de casques de réalité virtuelle

Les tests en usine doivent détecter les défauts des cartes et des modules avant que le casque n'atteigne l'étalonnage optique final ou la validation du système de mouvement.

• Démarrage/mémoire : Vérifier l'image, la RAM/le stockage et le comportement actuel.
• affiche: Vérifiez la sortie gauche/droite en mode défini pour la production.
• Caméras de suivi/IMU : Vérifiez que chaque module est correctement énuméré et que les axes des capteurs répondent correctement.
• Télécommandes sans fil : Vérifiez la communication du contrôleur approuvé et les fonctions Wi-Fi/Bluetooth.
• Audio: Vérifiez les microphones et les haut-parleurs.
• État de stress : Exécutez une charge de travail définie à haute fréquence de rafraîchissement/rendu pour le contrôle de la température et de la fréquence d'affichage.
• FCT : Highleap peut implémenter test fonctionel avec des journaux et une traçabilité sérielle.