Изготовление печатных плат для гарнитур с функцией отслеживания взгляда, фовеальной визуализации и исследовательских систем.

В печатной плате гарнитуры с функцией отслеживания взгляда добавляется точно синхронизированная оптическая система датчиков вокруг глаз пользователя. Типичные видеосистемы отслеживания взгляда используют ближнее инфракрасное излучение, одну или несколько камер, направленных на глаза, и обработку, которая определяет отражения от зрачка и роговицы для оценки направления взгляда. В гарнитурах виртуальной, дополненной реальности или исследовательских гарнитурах эти компоненты должны помещаться внутри области линз, не создавая чрезмерного нагрева, оптических препятствий или громоздкости кабелей.

Компания Highleap Electronics производит платы для окулярных камер, платы для ИК-подсветки, материнские платы для гарнитур и гибкие межсоединения по индивидуальному заказу. В производстве особое внимание уделяется синхронизации камеры, управлению током светодиодов, геометрии гибких кабелей, оптической чистоте, теплоотводу и прослеживаемости калибровки. Алгоритмы оценки направления взгляда, пределы безопасности для глаз, производительность фовеального рендеринга и клинические/исследовательские выводы остаются в рамках полной системной валидации OEM-производителя.

Типы и аппаратные конфигурации гарнитур с функцией отслеживания взгляда.

Технология отслеживания взгляда может быть интегрирована в несколько категорий гарнитур, при этом аппаратное обеспечение должно определяться с учетом сценария использования и оптической схемы.

• VR-гарнитура со встроенной системой отслеживания взгляда: Использует камеры, расположенные внутри непрозрачной гарнитуры, и излучатели ближнего инфракрасного диапазона для ввода взгляда, фовеального рендеринга, анализа пользовательского опыта или отслеживания присутствия в социальных сетях.
• Отслеживание взгляда в гарнитуре дополненной/смешанной реальности: Необходимо обеспечить совместимость с прозрачной оптикой, внешними камерами и более жесткими ограничениями по весу/температуре в области рамы.
• Исследование гарнитуры для отслеживания движений глаз: Может отдавать приоритет стабильной частоте кадров, синхронизации выходных данных и доступу к необработанным изображениям/данным, а не минимальному размеру.
• Гарнитура с управлением взглядом для людей с ограниченными возможностями: Основное внимание уделяется надежной калибровке точки взгляда и пользователя, иногда с использованием отдельного дисплея или внешнего устройства.
• Дополнительный модуль отслеживания взгляда: Использует небольшие платы камеры/освещения и USB-соединение или высокоскоростную связь с существующей платформой HMD.
• Многосенсорная гарнитура для отслеживания лица и глаз: Добавляет камеры, направленные внутрь, для аутентификации по векам, выражению лица или радужной оболочке глаза, увеличивая количество камер и пропускную способность сети.

Почему отслеживание взгляда следует рассматривать как отдельную подсистему печатной платы?

Камеры, расположенные непосредственно перед глазами, и излучатели ближнего инфракрасного диапазона находятся рядом с оптикой и имеют уникальные механические, тепловые и калибровочные ограничения. Сохранение их в виде контролируемых узлов может упростить компоновку материнской платы гарнитуры и обеспечить выравнивание оптики при различных версиях продукта.

Освещение в ближнем инфракрасном диапазоне, камеры, устанавливаемые на глаз, и оптическая геометрия.

В системах слежения за движением глаз на основе видео обычно используется освещение глаза ближним инфракрасным светом, а отражения фиксируются камерами, направленными на глаз. Печатная плата должна удерживать эти оптические элементы в повторяемой геометрии.

• Размещение ИК-светодиодов: Излучатели следует располагать таким образом, чтобы создавать желаемый рисунок отражения от роговицы, не загораживая обзор пользователю и не образуя неконтролируемых зон перегрева.
• Модули камер Eye: Небольшие камеры могут использовать производство печатных плат для камер или специализированные дочерние платы с контролируемой ориентацией линз и датчиков.
• Ремень камеры: Камера FPC позволяет размещать датчики близко к объективу, в то время как процессор остается в другом месте гарнитуры.
• Оптическая чистота: Попадание флюса, клея, пыли или отпечатков пальцев вокруг объектива камеры/глаза может ухудшить контрастность изображения, поэтому это следует предотвратить перед окончательной сборкой.
• Механическая база: Платы камеры и ИК-датчика должны использовать одну и ту же оптическую рамку, что и для линз и регулировки межзрачкового расстояния.

Можно ли перемещать излучатели ближнего инфракрасного диапазона во время производственного проектирования?

Без проверки оптическими параметрами производителем это невозможно. Небольшие изменения положения или угла могут повлиять на геометрию бликов, равномерность освещения и расчеты безопасности для глаз, даже если электрическая цепь остается неизменной.

Синхронизация камер, интерфейс процессора и высокоскоростные каналы передачи данных.

Точность отслеживания взгляда зависит от детерминированного захвата изображения и временной метки. Печатная плата должна сохранять тактовую частоту, синхронизацию и пути передачи данных от камер, отслеживающих взгляд, к процессору.

• Данные камеры: Следует использовать интерфейс MIPI CSI или другие высокоскоростные каналы связи с камерами. конструкция высокоскоростной печатной платы принципы.
• Синхронизация: Для камер, предназначенных для левого и правого глаза, а также для ИК-вспышек может потребоваться использование общих триггеров или точная синхронизация, привязанная к кадрам дисплея.
• Процессор/ISP: В некоторых гарнитурах обработка изображений глаз осуществляется на основном процессоре XR SoC; в других используется выделенный процессор или FPGA, расположенные рядом с камерами.
• Пропускная способность памяти: Получение необработанных изображений глаз или изображений с высокой частотой кадров может существенно увеличить нагрузку на основной процессор, особенно при использовании камер слежения за объектом.
• Дополнительные USB-модули: Автономные исследовательские устройства или дополнительные устройства для отслеживания движений глаз могут использовать разъемы USB-C для передачи данных и питания, если интерфейс рассчитан на требуемую пропускную способность.

Взаимодействие дисплея, межзрачкового расстояния и отслеживания взгляда.

Камеры, расположенные в области вокруг глаза, установлены в том же оптическом диапазоне, что и дисплей и линзы. Поэтому регулировка межзрачкового расстояния или перемещение линз могут изменить геометрию камеры, если механическая система не спроектирована как единое целое.

• Интерфейс дисплея: Окружающие наушники могут использовать дисплей печатной платы элементы управления левой/правой панелями и их гибкими печатными платами.
• Механизм ИПД: Если линзы или дисплеи перемещаются, то и камеры, управляемые глазом, могут перемещаться вместе с ними, или же калибровочная модель должна учитывать изменение геометрии.
• Облегчение глаз: Поле зрения камеры должно допускать допустимый диапазон форм лица и положений глаз без необходимости изгиба печатной платы под механической нагрузкой.
• Датчик приближения: Функция обнаружения присутствия может отключать ИК-подсветку при снятии гарнитуры.
• Термическая сепарация: Светодиоды ближнего инфракрасного диапазона и процессоры, расположенные вблизи глаз, должны использовать определенные пределы тока и температуры, связанные с конструкцией оптической безопасности.

Жестко-гибкая, миниатюрная печатная плата и система охлаждения вблизи оптического элемента.

Платы для отслеживания взгляда часто имеют узкую, изогнутую форму и расположены вокруг корпуса объектива. Гибкие соединительные элементы позволяют уменьшить габариты, сохраняя при этом чувствительные камеры и излучатели в фиксированных местах.

• Гибкая печатная плата: Гибкая печатная плата может нести излучатели ближнего инфракрасного диапазона, камеры или синхронизирующие сигналы по периметру объектива.
• Жестко-гибкий: Жесткая гибкая печатная плата можно комбинировать жесткие модули камер с тонкими изогнутыми соединительными кабелями.
• ИРЧП: Для компактных процессоров или плат камер можно использовать HDI Печатные платы когда для корпусов с малым шагом выводов требуются микропереходы.
• Тепловой путь: Тепло от светодиодов и процессора следует отводить от поверхности, обращенной к глазам, с помощью оправы гарнитуры. методы управления тепловым режимом печатных плат.
• Контроль деформации: Изгибы и регулировка объектива не должны создавать механическую нагрузку на паяные соединения камеры.

Сборка печатных плат, отслеживание модулей и оптический контроль.

Аппаратное обеспечение для отслеживания взгляда может пройти электрические испытания, но не пройти калибровку направления взгляда из-за механической неисправности камеры или излучателя. Поэтому при производстве первого образца следует предусмотреть оптические/механические контрольные точки.

• Сборка: Компания Highleap может предоставить Сборка печатной платы для датчиков камер, драйверов светодиодов, процессоров и разъемов FPC.
• Контролируемый выбор поставщиков: Датчики изображения, объективы, ИК-светодиоды и процессоры должны соответствовать требованиям заказчика. компонентный источник правила.
• АОИ: АОИ в PCBA позволяет проверить ориентацию компонентов и видимые соединения до установки оптики.
• Рентген: Устройства обработки BGA/LGA можно проверять с помощью Рентгеновское обследование где требуется.
• прослеживаемости: Данные о проверке и калибровке модуля камеры должны оставаться привязанными к серийному номеру гарнитуры или модуля отслеживания взгляда.

Пакет для функционального тестирования и запроса предложений (RFQ) по производству печатных плат для гарнитуры с функцией отслеживания взгляда.

Перед окончательной калибровкой модели взгляда производственный FCT должен проверить освещение, захват изображения камерой и синхронизацию. Производитель оборудования должен определить объективное приспособление, а не полагаться на оценку качества отслеживания оператором.

• Излучатели ближнего инфракрасного диапазона: Проверьте текущее состояние канала и время включения/выключения с помощью утвержденного оптического/электрического прибора.
• Камеры глаз: Проверьте захват изображения слева/справа, частоту кадров и синхронизацию.
• Интерфейс процессора: Подтвердите передачу данных и состояние прошивки/конфигурации.
• Механическая база: Проверьте положение камеры/светодиода относительно оптической рамки.
• Текущий/тепловой: Проверьте заданное состояние непрерывного отслеживания взгляда.
• ПКТ: Highleap может реализовывать определяемые пользователем параметры. функциональное тестирование с использованием последовательных логов.