PCB-productie voor headsets met oogvolgsysteem voor blikvolging, foveale rendering en onderzoekssystemen.

Een printplaat voor een oogvolgsysteem voegt een nauwkeurig gesynchroniseerd optisch sensorsysteem toe rond de ogen van de gebruiker. Typische op video gebaseerde oogvolgsystemen gebruiken nabij-infraroodverlichting, een of meer camera's gericht op de ogen en verwerking die pupil- en hoornvliesreflecties identificeert om de kijkrichting te schatten. In een VR-, AR- of onderzoeksheadset moeten deze componenten binnen het lensgebied passen zonder overmatige warmteontwikkeling, optische obstructie of kabelwarboel te veroorzaken.

Highleap Electronics produceert op maat gemaakte oogcamera-printplaten, NIR-verlichtingsprintplaten, headset-hoofdprintplaten en flexibele interconnecties. De productie richt zich op cameratiming, LED-stroomregeling, flexibele geometrie, optische zuiverheid, thermische plaatsing en traceerbaarheid van de kalibratie. Algoritmen voor blikrichtingsbepaling, oogveiligheidslimieten, foveale renderingprestaties en klinische/onderzoeksconclusies vallen onder de volledige systeemvalidatie van de OEM.

Producttypen en hardwareconfiguraties van headsets met oogvolgsysteem

Oogvolging kan in verschillende soorten headsets worden geïntegreerd, en de hardware moet worden afgestemd op het gebruiksscenario en de optische configuratie.

• VR-headset met geïntegreerde oogvolging: Maakt gebruik van oogcamera's en NIR-zenders in een ondoorzichtige headset voor blikregistratie, foveale weergave, gebruikersanalyse of sociale aanwezigheid.
• Oogvolging met AR/MR-headset: Moet samengaan met transparante optiek, naar buiten gerichte camera's en strengere gewichts-/thermische limieten rondom het frame.
• Onderzoek naar headsets voor oogvolging: Een stabiele framesnelheid, gesynchroniseerde uitvoer en toegang tot onbewerkte beelden/gegevens kunnen prioriteit krijgen boven een minimale bestandsgrootte.
• Toegankelijke headset met oogbesturing: De focus ligt op betrouwbare kalibratie van het kijkpunt en de gebruiker, soms met behulp van een apart scherm of een externe host.
• Oogvolgmodule als add-on: Maakt gebruik van kleine camera-/verlichtingsmodules en een USB- of hogesnelheidsverbinding met een bestaand HMD-platform.
• Headset met meerdere sensoren voor gezichts- en oogtracking: Voegt naar binnen gerichte camera's toe voor authenticatie op basis van oogleden, gezichtsuitdrukkingen of iris, waardoor het aantal camera's en de databandbreedte toenemen.

Waarom zou oogvolging als een apart PCBA-subsysteem moeten worden beschouwd?

De oogcamera's en NIR-emitters bevinden zich dicht bij de optiek en hebben unieke mechanische, thermische en kalibratiebeperkingen. Door ze als afzonderlijke subassemblages te behouden, kan de lay-out van het moederbord van de headset worden vereenvoudigd en de optische uitlijning bij verschillende productrevisies worden gewaarborgd.

NIR-verlichting, oogcamera's en optische geometrie

Videogebaseerde oogvolgsystemen verlichten het oog doorgaans met nabij-infrarood licht en registreren reflecties met camera's die op het oog gericht zijn. De printplaat moet deze optische elementen in een herhaalbare geometrie kunnen bevatten.

• Plaatsing van de NIR-LED: De lichtbronnen moeten zo geplaatst worden dat het gewenste reflectiepatroon op het hoornvlies ontstaat, zonder het zicht van de gebruiker te belemmeren of ongecontroleerde lichtvlekken te veroorzaken.
• Oogcameramodules: Kleine camera's kunnen gebruikmaken van PCB-productie voor camera's of speciale dochterkaarten met gecontroleerde lens- en sensororiëntatie.
• Cameraflex: Camera FPC Hierdoor kunnen de sensoren dicht bij de lens geplaatst worden, terwijl de processor elders in de headset blijft.
• Optische reinheid: Vloeistof, lijmresten, stof of vingerafdrukken rond de camera/lens kunnen het beeldcontrast verminderen en moeten vóór de uiteindelijke montage worden verwijderd.
• Mechanische gegevens: De camera- en NIR-printplaten moeten hetzelfde optische referentiekader gebruiken als de lenzen en de IPD-aanpassing.

Kunnen de NIR-emitters tijdens de productie worden verplaatst?

Niet zonder een optische controle door de OEM. Kleine veranderingen in positie of hoek kunnen de reflectiegeometrie, de uniformiteit van de verlichting en de oogveiligheidsberekeningen beïnvloeden, zelfs als het elektrische circuit ongewijzigd blijft.

Camerasynchronisatie, processorinterface en snelle datapadverbindingen

De nauwkeurigheid van oogvolging is afhankelijk van deterministische beeldregistratie en tijdstempeling. De printplaat moet de klok-, synchronisatie- en datapadverbindingen van de oogcamera's naar de processor behouden.

• Cameragegevens: MIPI CSI- of andere hogesnelheidscamera-aansluitingen dienen te volgen. high-speed PCB-ontwerp principes.
• Synchronisatie: Camera's voor het linker- en rechteroog en NIR-flitsers hebben mogelijk gedeelde triggers of een nauwkeurige timing nodig die is gekoppeld aan de weergaveframes.
• Processor/ISP: Sommige headsets verwerken oogbeelden op de hoofd-XR-SoC; andere gebruiken een aparte processor of FPGA in de buurt van de camera's.
• Geheugenbandbreedte: Onbewerkte of hoogfrequente oogbeelden kunnen de hoofdprocessor aanzienlijk belasten, vooral in combinatie met camera's die de ogen naar buiten volgen.
• USB-uitbreidingsmodules: Op zichzelf staande onderzoeks- of accessoire-oogvolgsystemen kunnen gebruikmaken van USB-C-aansluitingen voor data en stroom, mits de interface is ontworpen voor de vereiste bandbreedte.

Weergave, IPD en oogvolgmechanische interactie

Oogcamera's zijn rond hetzelfde optische gebied gemonteerd als het scherm en de lenzen. Aanpassing van de IPD (interpupillaire afstand) of lensbeweging kan daarom de camerageometrie veranderen als het mechanische systeem niet als één geheel is ontworpen.

• Weergave-interface: De omringende headset kan gebruikmaken van display-PCB bedieningselementen voor linker/rechter panelen en hun FPC's.
• IPD-mechanisme: Als lenzen of beeldschermen bewegen, moeten de oogcamera's mogelijk meebewegen of moet het kalibratiemodel rekening houden met de verandering in de geometrie.
• Oogreliëf: Het gezichtsveld van de camera moet het beoogde bereik van gezichtsvormen en oogposities aankunnen zonder dat de printplaat onder mechanische belasting hoeft te buigen.
• Nabijheids sensor: Aanwezigheidsdetectie kan de NIR-verlichting uitschakelen wanneer de headset wordt verwijderd.
• Thermische scheiding: NIR-leds en -processoren in de buurt van de ogen moeten gebruikmaken van vastgestelde stroom- en temperatuurlimieten die gekoppeld zijn aan het ontwerp voor optische veiligheid.

Stijf-flexibele, miniatuur printplaat en thermisch ontwerp nabij de optische componenten

Oogvolgprintplaten zijn vaak smal, gebogen en rondom de lensbehuizing geplaatst. Flexibele verbindingsstukken kunnen het formaat verkleinen en tegelijkertijd gevoelige camera's en emitters op een vaste locatie houden.

• Flexibele printplaat: Flexibele PCB Kan NIR-zenders, camera's of synchronisatiesignalen rond de lensomtrek dragen.
• Stijf-flexibel: Stijve flexibele printplaat Kan stijve camera-eilanden combineren met dunne, gebogen verbindingsstukken.
• HDI-waarde: Compacte processor- of camerakaarten kunnen gebruikmaken van HDI PCB wanneer fijnmazige behuizingen microvias vereisen.
• Thermisch pad: De warmte van de LED en de processor moet via het frame van de headset van het oogoppervlak worden afgevoerd. Thermische beheertechnieken voor printplaten.
• Stamcontrole: Flexibele vouwen en lensverstelling mogen de soldeerverbindingen van de camera niet mechanisch belasten.

PCBA-assemblage, moduletraceerbaarheid en optische inspectie

Oogvolgsystemen kunnen de elektrische test doorstaan, maar de blikkalibratie niet, omdat een camera of zender mechanisch defect is. De productie van het eerste prototype moet daarom optische en mechanische controlepunten omvatten.

• Bijeenkomst: Highleap kan het volgende bieden PCB-montage voor camerasensoren, LED-drivers, processors en FPC-connectoren.
• Gecontroleerde inkoop: Camerasensoren, lenzen, NIR-leds en processors moeten voldoen aan de door de klant goedgekeurde normen. componenten sourcing component regels.
• AOI: AOI in PCBA Hiermee kunnen de oriëntatie van de componenten en de zichtbare verbindingen worden gecontroleerd voordat de optische elementen worden geïnstalleerd.
• X-ray: BGA/LGA-verwerkingsapparaten kunnen worden geïnspecteerd met X-ray inspectie waar nodig.
• traceerbaarheid: Revisie- en kalibratiegegevens van de cameramodule moeten gekoppeld blijven aan het serienummer van de headset of de oogvolgmodule.

Functionele test en offerteaanvraagpakket voor PCB-productie van oogvolgheadsets

De productie-FCT moet de belichting, cameraopname en timing controleren vóór de definitieve kalibratie van het blikrichtingsmodel. De OEM moet een objectief bevestigingspunt definiëren in plaats van te vertrouwen op een menselijke operator om de trackingkwaliteit te beoordelen.

• NIR-stralers: Controleer de kanaalstroom en de aan/uit-timing met de goedgekeurde optische/elektrische armatuur.
• Oogcamera's: Controleer de linker/rechter beeldopname, de framesnelheid en de synchronisatie.
• Processorinterface: Controleer de gegevensoverdracht en de firmware-/configuratiestatus.
• Mechanische gegevens: Controleer de positie van de camera/LED ten opzichte van het optische frame.
• Stroom/thermisch: Test de gedefinieerde continue oogvolgtoestand.
• FCT: Highleap kan door de klant gedefinieerde functionaliteiten implementeren. functioneel testen met seriële logboeken.