Виробництво друкованих плат для гарнітури для відстеження погляду, фовейованого рендерингу та дослідницьких систем

Друкована плата гарнітури для відстеження погляду додає щільно синхронізовану оптичну систему зондування навколо очей користувача. Типові відеотрекери погляду використовують ближнє інфрачервоне освітлення, одну або кілька камер, спрямованих в очі, та обробку, яка ідентифікує відбиття зіниці та рогівки для оцінки напрямку погляду. У гарнітурі віртуальної реальності, доповненої реальності або дослідницькій гарнітурі ці компоненти повинні розміщуватися всередині області лінзи, не створюючи надмірного нагрівання, оптичних перешкод або об'єму кабелю.

Компанія Highleap Electronics виробляє плати для окулярів-камер, плати для освітлення в ближньому інфрачервоному діапазоні, материнські плати для гарнітур та гнучкі з'єднувачі, розроблені за індивідуальними замовленнями. Виробництво зосереджено на синхронізації камери, керуванні струмом світлодіодів, геометрії гнучкості, оптичній чистоті, тепловому розміщенні та відстежуваності калібрування. Алгоритми оцінки погляду, межі безпеки для очей, продуктивність фовеатованого рендерингу та клінічні/дослідницькі висновки залишаються предметом повної системної валідації виробником оригінального обладнання (OEM).

Типи продуктів та конфігурації обладнання гарнітури для відстеження погляду

Відстеження погляду можна інтегрувати в кілька категорій гарнітур, а апаратне забезпечення слід визначати відповідно до варіанту використання та оптичної схеми.

• VR-гарнітура з інтегрованим відстеженням очей: Використовує очні камери та випромінювачі NIR всередині непрозорої гарнітури для введення даних поглядом, фовеативного рендерингу, аналітики користувачів або соціальної присутності.
• Відстеження очей у гарнітурі AR/MR: Повинен співіснувати з прозорою оптикою, зовнішніми камерами та жорсткішими обмеженнями ваги/теплового режиму навколо рами.
• Дослідження гарнітури для відстеження погляду: Може пріоритезувати стабільну частоту кадрів, синхронізацію виходів та доступ до необроблених зображень/даних над мінімальним розміром.
• Гарнітура з функцією керування поглядом для людей з обмеженими можливостями: Зосереджений на надійній точці зору та калібруванні користувача, іноді з окремим дисплеєм або зовнішнім хостом.
• Додатковий модуль відстеження погляду: Використовує невеликі плати камери/освітлення та USB або високошвидкісне з'єднання з існуючою платформою HMD.
• Мультисенсорна гарнітура з відстеженням обличчя/очи: Додає камери, спрямовані всередину, для автентифікації повік, виразу обличчя або райдужної оболонки ока, збільшуючи кількість камер та пропускну здатність даних.

Чому відстеження погляду слід розглядати як окрему підсистему PCBA?

Очні камери та випромінювачі ближнього інфрачервоного діапазону розташовані поблизу оптики та мають унікальні механічні, теплові та калібрувальні обмеження. Зберігання їх як контрольованих вузлів може спростити компонування материнської плати гарнітури та зберегти оптичне вирівнювання між версіями продукту.

БІЧ-освітлення, очні камери та оптична геометрія

Відеотрекери для очей зазвичай освітлюють око ближнім інфрачервоним світлом і фіксують відбиття за допомогою камер, спрямованих в око. Друкована плата повинна утримувати ці оптичні елементи у повторюваній геометрії.

• Розміщення світлодіодів ближнього інфрачервоного діапазону: Випромінювачі слід розташовувати таким чином, щоб створювати бажаний малюнок відбиття рогівки, не блокуючи поле зору користувача та не створюючи неконтрольованих гарячих точок.
• Модулі камери для очей: Невеликі камери можна використовувати виробництво друкованих плат камери або спеціальні дочірні плати з контрольованою орієнтацією об'єктива та сенсора.
• Гнучкий кут нахилу камери: FPC камери дозволяє розташовувати датчики близько до об'єктива, тоді як процесор залишається в іншому місці гарнітури.
• Оптична чистота: Флюс, клей, пил або відбитки пальців навколо ока/об'єктива можуть погіршити контрастність зображення та повинні бути виправлені перед остаточним складанням.
• Механічна база: Плати камери та ближнього інфрачервоного діапазону повинні використовувати ту саму оптичну рамку, що використовується для об'єктивів та налаштування IPD.

Чи можна переміщувати випромінювачі ближнього інфрачервоного випромінювання під час розробки виробництва?

Не обійдеться без перевірки оптичних характеристик виробником оригінального обладнання. Невеликі зміни положення або кута можуть змінити геометрію відблиску, рівномірність освітлення та розрахунки безпеки для очей, навіть якщо електрична схема не змінилася.

Синхронізація камери, інтерфейс процесора та високошвидкісні канали передачі даних

Точність відстеження очей залежить від детермінованого захоплення зображення та позначення часу. Друкована плата повинна зберігати шляхи тактової частоти, синхронізації та передачі даних від камер ока до процесора.

• Дані камери: Слід дотримуватися посилання на MIPI CSI або інші високошвидкісні камери високошвидкісний дизайн друкованих плат принципи.
• Синхронізація: Камери для лівого/правого ока та стробоскопи NIR можуть потребувати спільних тригерів або точного часу, прив'язаного до кадрів відображення.
• Процесор/Провайдер: Деякі гарнітури обробляють зображення очей на основному XR SoC; інші використовують спеціалізований процесор або FPGA поблизу камер.
• Пропускна здатність пам'яті: Необроблені зображення очей або зображення з високою частотою кадрів можуть значно навантажувати основний процесор, особливо разом із зовнішніми відстежувальними камерами.
• Додаткові USB-модулі: Можна використовувати автономні дослідницькі або додаткові трекери очей роз'єми USB-C для даних та живлення, якщо інтерфейс розрахований на необхідну пропускну здатність.

Дисплей, IPD та механічна взаємодія з відстеженням очей

Очні камери встановлені навколо тієї ж оптичної області, що й дисплей та лінзи. Тому регулювання IPD або рух лінзи може змінити геометрію камери, якщо механічна система не спроектована як єдине ціле.

• Інтерфейс дисплея: Навколишня гарнітура може використовувати друкована плата дисплея елементи керування для лівої/правої панелей та їх FPC.
• Механізм ІПД: Якщо лінзи або дисплеї рухаються, камери ока можуть рухатися разом з ними, або калібрувальна модель повинна враховувати зміну геометрії.
• Полегшення очей: Поле зору камери повинно витримувати заданий діапазон форм обличчя та положення очей, не вимагаючи згинання друкованої плати під механічним навантаженням.
• Датчик наближення: Виявлення присутності може вимкнути ближнє інфрачервоне підсвічування, коли гарнітуру знято.
• Термічне розділення: Світлодіоди та процесори ближнього інфрачервоного випромінювання поблизу очей повинні використовувати визначені обмеження струму та температури, пов'язані з конструкцією оптичної безпеки.

Жорстко-гнучка, мініатюрна друкована плата та термоконструкція поблизу оптики

Плати відстеження погляду часто вузькі, вигнуті та розподілені по корпусу об'єктива. Гнучкі з'єднання можуть зменшити розмір, водночас зберігаючи чутливі камери та випромінювачі у фіксованих місцях.

• Гнучка друкована плата: Гнучка друкована плата може переносити випромінювачі ближнього інфрачервоного діапазону, камери або синхронізуючі сигнали по периметру об'єктива.
• Жорстко-гнучкий: Жорстка гнучка друкована плата може поєднувати жорсткі острови камер з тонкими вигнутими з'єднаннями.
• HDI: Можна використовувати компактні плати для обробки або камер HDI PCB коли для корпусів з дрібним кроком потрібні мікроперехідні отвори.
• Тепловий шлях: Тепло світлодіодів та процесора слід відводити від поверхні, що звернена до очей, за допомогою рамки гарнітури та Методи терморегуляції друкованих плат.
• Контроль деформації: Гнучкі складки та регулювання об'єктива не повинні механічно навантажувати паяні з'єднання камери.

Збірка друкованих плат, відстеження модулів та оптичний контроль

Апаратне забезпечення для відстеження погляду може пройти електричні випробування, але не пройти калібрування погляду через механічну несправність камери або випромінювача. Тому виробництво першої моделі повинно включати оптичні/механічні контрольні точки.

• монтаж: Highleap може забезпечити Складання друкованої плати для датчиків камер, драйверів світлодіодів, процесорів та роз'ємів FPC.
• Контрольоване постачання: Датчики камери, об'єктиви, світлодіоди ближнього інфрачервоного діапазону та процесори повинні відповідати вимогам, затвердженим замовником. джерело компонентів правила.
• AOI: Зона інтересів (AOI) у друкованій платі (PCBA) може перевірити орієнтацію компонентів та видимі з'єднання перед встановленням оптики.
• рентгенівський знімок: Пристрої обробки BGA/LGA можна перевірити за допомогою Рентгенологічне обстеження де потрібно.
• Простежуваність: Дані про редакцію та калібрування модуля камери повинні залишатися пов’язаними із серійним номером гарнітури або модуля відстеження погляду.

Пакет функціональних випробувань та запитів цінових пропозицій для виробництва друкованих плат гарнітури для відстеження погляду

Перед остаточним калібруванням моделі погляду виробничий FCT повинен перевірити освітлення, захоплення камери та час. Виробник оригінального обладнання (OEM) повинен визначити об'єктивне кріплення, а не покладатися на оператора-людину для оцінки якості відстеження.

• Випромінювачі ближнього інфрачервоного випромінювання: Перевірте струм каналу та час увімкнення/вимкнення за допомогою затвердженого оптичного/електричного приладу.
• Очні камери: Перевірте захоплення зображення ліворуч/праворуч, частоту кадрів та синхронізацію.
• Інтерфейс процесора: Підтвердьте передачу даних та стан прошивки/конфігурації.
• Механічна база: Перевірте положення камери/світлодіода відносно оптичної рамки.
• Струм/тепловий: Перевірте визначений стан безперервного відстеження погляду.
• FCT: Highleap може реалізувати визначені клієнтом функціональне тестування з серійними журналами.