Productie van printplaten voor head-mounted displays (HMD's) voor industriële HMD's en draagbare displaysystemen.

Een printplaat voor een head-mounted display (HMD) vormt de elektronische kern van monoculaire industriële displays, wearables voor ondersteunde realiteit, displays voor helmen en compacte near-eye viewers. De printplaat kan een microdisplay, applicatieprocessor, geheugen, camera, wifi/bluetooth, IMU, microfoons, luidspreker, USB-C-aansluiting en batterijfuncties combineren, terwijl signalen worden doorgestuurd via een microfoonarm, slaapmodule of hoofdband. In tegenstelling tot een desktopdisplaycontroller moet de elektronica van een HMD licht genoeg zijn voor het hoofd, mechanisch in balans zijn en bestand zijn tegen continue beweging.

Highleap Electronics produceert op maat gemaakte HMD-moederborden, display-interfacekaarten, flexibele cameracircuits en bijbehorende printplaten. De focus ligt op snelle display/camera-verbindingen, compacte HDI- of rigid-flex-constructies, RF-coëxistentie, thermische controle en reproduceerbare optische/mechanische interfaces. De uiteindelijke oogboxgeometrie, optische veiligheid, gebruikerscomfort en productconformiteit blijven onderdeel van het volledige headsetprogramma van de OEM.

Productklassen en PCB-partitionering van head-mounted displays

Head-mounted displays zijn er in verschillende architecturen, en elke architectuur maakt gebruik van een ander deel van de printplaat. De elektronica moet worden bepaald door het optische systeem en de toepassing, en niet alleen door de behuizing.

• Monoculaire industriële HMD: Maakt gebruik van een klein schermpje vlakbij het oog, aan één kant van het gezichtsveld van de gebruiker, voor werkinstructies, hulp op afstand of inspectiegegevens.
• Verrekijker draagbaar scherm: Maakt gebruik van twee optische kanalen of een bredere optische module en vereist doorgaans een grotere bandbreedte voor het beeldscherm en een nauwere synchronisatie.
• headset voor ondersteunde realiteit: Geeft informatie weer zonder het zicht van de gebruiker op de werkelijke omgeving volledig te vervangen; robuuste industriële producten kunnen een camera, spraakbesturing en buitenleesbare optiek combineren.
• Op de helm gemonteerde displaymodule: Deze displays worden op een veiligheidshelm of tactische helm gemonteerd en maken vaak gebruik van aparte moederborden, flexibele printplaten en optische printplaten.
• Aangesloten kijker: Het grootste deel van de rekenkracht wordt verplaatst naar een telefoon, pc of extern pakket, waardoor het op het hoofd gedragen bord zich kan concentreren op het scherm, de sensoren, USB/snelle I/O en stroomconversie.
• Zelfstandig werkende draagbare computer: Integreert processor, geheugen, opslag, draadloze verbinding en batterij in de behuizing, waardoor de warmte- en energiedichtheid toenemen.

Waarom zijn de hoofdprocessor en de optische module in sommige HMD's gescheiden?

Door de rekenkracht te scheiden van de optische module kan de gewichtsverdeling en het onderhoudsgemak verbeterd worden. Een kleine flexibele printplaat of beeldscherm kan uitgelijnd blijven met de optiek, terwijl de warmer wordende processor en batterij zich bevinden op een plek met meer koelingsoppervlak.

Microdisplay, camera en snelle signaalroutering

Een HMD kan meerdere interfaces bevatten die gevoelig zijn voor verlies, vervorming en overgangen tussen connectoren. De vrijgegeven printplaat en interconnectie moeten worden beschouwd als onderdeel van het display-/camerakanaal in plaats van een generieke meerlaagse printplaat.

• Microdisplay-interface: OLED-, LCoS- of andere beeldschermengines kunnen gebruikmaken van MIPI-, RGB-, LVDS- of eigen interfaces. Highleap kan de interface samenstellen met behulp van display-PCB productiecontrole.
• Camerapad: HMD's voor assistentie op afstand of inspectie bevatten vaak een camera met hoge resolutie. De cameramodule kan via een kabel worden aangesloten. camera FPC of een speciaal daarvoor bestemd bord.
• Hogesnelheidsroutering: De kanalen voor beeldscherm, camera, USB en geheugen moeten als volgt worden gevolgd: snelle printplaat en eisen met betrekking tot gecontroleerde impedantie.
• USB-C: Aangesloten kijkers of servicepoorten kunnen gebruikmaken van USB-C-aansluitingen voor stroom-, data- of alternatieve weergavefuncties.
• Verbindingsovergangen: Bij het verbinden van printplaten en flexibele printplaten (FPC's) moeten referentievlakken behouden blijven en lange stubs op gevoelige verbindingen vermeden worden.

Wat bepaalt of een HMD HDI nodig heeft?

De chipafstand van de processor, het aantal camera-/displaykanalen, de breedte van de printplaat en de connectordichtheid zijn de belangrijkste factoren. Een compacte BGA-processor met meerdere snelle interfaces kan het gebruik van microvias rechtvaardigen, zelfs als de headset als geheel fysiek groot is.

IMU, hoofdvolging en sensorfusie

Hoofdgedragen apparaten gebruiken doorgaans accelerometers en gyroscopen voor oriëntatie, slaap-waakgedrag of bewegingsstabilisatie. Geavanceerdere producten voegen magnetometers, barometers, nabijheidssensoren of camera's toe voor ruimtelijke tracking. Wanneer de headset afhankelijk is van externe tracking, vereist de elektronica van het VR-trackingbasisstation een eigen beoordeling van timingreferenties, optische of infraroodcomponenten en synchronisatie-interfaces.

• IMU-oriëntatie: De sensorassen moeten gekoppeld zijn aan het optische en mechanische coördinatensysteem, zodat de firmware hoofdbewegingen correct interpreteert.
• Datapad met lage latentie: Bewegingsgegevens moeten de processor bereiken zonder vermijdbare busconflicten of klokruis.
• Synchronisatie van camera en IMU: Visueel-inertiële tracking is afhankelijk van een deterministische timing tussen beeldkaders en bewegingsmetingen.
• Integriteit van de sensorfusie-PCB: Snelle sensor- en processorroutering kan worden geëvalueerd aan de hand van de principes in PCB-verificatie met snelle sensorfusie waar van toepassing.
• Magnetische omgeving: Als er een magnetometer wordt gebruikt, moeten luidsprekermagneten, haptische actuatoren en metalen bevestigingen in de kalibratieomgeving worden opgenomen.

Draadloze connectiviteit, audio- en spraakbesturingshardware

Industriële HMD's combineren vaak Wi-Fi en Bluetooth met microfoons en een luidspreker. De radio- en akoestische subsystemen moeten samenwerken met de kloksignalen van het scherm en de schakelruis van de processor in een zeer kleine behuizing.

• Wi-Fi: Videostreaming en samenwerking op afstand kunnen een constante belasting van de radio en processor veroorzaken. Daarom moeten de antenneplaatsing en de thermische toestand gezamenlijk worden gecontroleerd.
• Bluetooth: Accessoires en audioverbindingen kunnen gebruikmaken van een vrijgegeven versie. Bluetooth-printplaat Architectuur met gecontroleerde uitsluitingszones.
• RF-lay-out: Antennevoeding, aanpassing en afscherming kunnen hierna volgen. draadloze en RF-oplossing fabricagemethoden.
• Microfoonarray: Spraakgestuurde producten kunnen meerdere digitale microfoons gebruiken; de locatie van de poorten en de akoestische membranen moeten tijdens de montage van de behuizing behouden blijven.
• Luidsprekeruitgang: De versterker en luidspreker moeten, indien mogelijk, uit de buurt van gevoelige RF/IMU-gebieden worden geplaatst.

HDI, stijf-flexibel en thermisch ontwerp voor op het hoofd gedragen elektronica

Gewicht en behuizingsdikte maken de PCB-architectuur cruciaal voor het draagcomfort van een HMD. Een conventionele, stijve printplaat is geschikt voor een robuust monoculair apparaat, terwijl compacte of gebogen ontwerpen vaak baat hebben bij HDI en flexibele interconnecties.

• HDI-moederbord: HDI-PCB-productie Kan processoren met een fijne pitch, geheugen en een dicht netwerk van connectoren ondersteunen.
• Stijf-flexibel: Stijve flexibele printplaat Kan signalen via mastarmen of boomconstructies leiden met minder kabelaansluitingen.
• Slimme brillen doen hun werk: Dunne optische takken kunnen dezelfde procesdiscipline gebruiken als die welke wordt toegepast op Flexibele printplaat in slimme brillen.
• Thermische spreiding: De warmte die vrijkomt bij de processor, PMIC en radioapparatuur moet via speciaal daarvoor bestemde koperen leidingen en behuizingen van de behuizing en de huid worden afgevoerd.
• Batterijplaatsing: Bij het balanceren van de headset kan de batterij zich aan de achterkant bevinden of in een externe behuizing, wat de eisen aan de bekabeling en stroomvoorziening verandert.

Assemblage, programmering en inspectie van HMD-printplaten.

Producten die dicht bij het oog worden gedragen, zijn vaak lastig te herwerken nadat optische modules en flexibele printplaten zijn geïnstalleerd. Het productieproces moet de programmering en inspectie op printplaatniveau voltooien voordat de uiteindelijke optische uitlijning plaatsvindt.

• Fijnmazige montage: Highleap kan het volgende bieden PCB-montage voor processoren, geheugen, PMIC's, camera's en RF-apparaten.
• Componenten sourcing: Beeldschermmodules, camera's, geheugen en radio's moeten onder gecontroleerde omstandigheden werken. componenten sourcing component regels.
• AOI: AOI in PCBA Connectoren, kleine passieve componenten en de oriëntatie van de apparaten kunnen worden gecontroleerd voordat de mechanische stapel sluit.
• X-ray: BGA/LGA-verborgen verbindingen kunnen worden gecontroleerd met X-ray inspectie waar nodig.
• Programmering: De bootloader, het besturingssysteem, de kalibratiegegevens en de seriële identificatie moeten gekoppeld blijven aan de exacte PCB/BOM-revisie.

Functionele test en offerteaanvraagpakket voor een printplaat voor een head-mounted display

Fabrieksacceptatie moet de elektronische functionaliteit scheiden van de uiteindelijke optische uitlijning. De printplaat kan worden gevalideerd op weergavegegevens, cameraopname, sensoren, radio en stroom voordat de complete HMD op de optische assemblage wordt gemonteerd.

• Weergavepatroon: Controleer de beeldgeneratie, de helderheidsregeling en de stabiliteit van de interface.
• Camera: Bevestig de opname-, autofocus- of goedgekeurde testmodusfuncties.
• IMU: Controleer de sensoridentiteit en de oriëntatiereactie.
• Draadloos/audio: Controleer de wifi-/bluetooth- en microfoon-/luidsprekerverbindingen indien aanwezig.
• Vermogen: Meet de gedefinieerde actieve en energiezuinige stroomtoestanden.
• FCT: Highleap kan door de klant gedefinieerde functionaliteiten implementeren. functioneel testen met geprogrammeerde firmware en traceerbare resultaten.

Gerelateerde productprogramma's kunnen onder meer printplaten voor monoculaire industriële HMD's, displayboards voor helmen, reality-headsets, draagbare camera-/displaymodules en flexibele assemblages voor smartbrillen omvatten, die elk met hun eigen optische en mechanische configuratie worden uitgebracht.