Wie Smart Glasses funktionieren

DIE TECHNIK VON MORGEN KENNENLERNEN

Wenn es eine Technologie gibt, die das Smartphone langfristig nutzlos machen könnte und gleichzeitig ein umwahrscheinlich hohes Wachstumspotenzial aufweist, dann reden wir über Smart Glass. Die intelligenten Brillen demonstrieren einen Blick in die Technologie der Zukunft: Das Verschmelzen von virtueller und realer Welt!

Wie funktioniert diese bemerkenswerte Technologie und wo liegen die Grenzen der Smart Glass? Folgend möchten wir einen Blick hinter die Kulissen werfen: Der Technologie. Diese schreitet in den letzten Jahren so stark fort, dass die Vorstellung einer Smart-Glass-Gesellschaft schon gar nicht mehr so irreal klingt!

Eine Frage der Realität: AR, VR oder MR!

Das Konzept von intelligenten Brillen beruht auf der alltäglichen Integration visueller Darstellungen. Ziel ist ein Verschmelzen der realen und virtuellen Welt. Je nach computergestützter und physischer Intensität wird dabei zwischen erweiterter Realität(Augmented Reality), virtueller Realität(Virtual Reality) und gemischter Realität(Mixed Reality) unterschieden. 

Ohne Zweifel ist Augmented Reality eines der gefragtesten Konzepte der Smart Glass im nächsten Jahrzehnt! Spätestens seit ‘Pokemon Go’ sollte sich jeder schon Einmal mit der  ‘erweiterten Realität’ vertraut haben. Diese definiert sich als computergestützte Erweiterung unserer Realitätswahrnehmung durch das Einblenden visueller Informationen. Als Beispiel dient die Ergebnisinfo eines Fußballspiels im TV. AR kennzeichnet zwar alle Sinnesorgane, lässt sich grundsätzlich aber auf das Sehen beschränken. Wer sich darunter immer noch wenig vorstellen kann, sollte sich mit diesem AR-Werbespot von Pepsi auseinandersetzen.

Gegenüber diesem steht die Mixed Reality. Diese schließt die AR zwar mit ein, unterscheidet sich grundsätzlich aber in der Darstellung. Eine gemischte Realität beschreibt primär holographische, virtuelle Prozesse in der echten Welt. Das heißt, wir schauen durch eine Brille – wie bei AR – in die reale Welt, in der allerdings visuelle 3D-Darstellungen überzeugend echt projiziert werden. Die Differenz bildet die Hardware, welche bei der Mixed Reality deutlich mehr Technik benötigt(Beispiels ‘Microsoft Hololens 2‘)!

Die korrekte Definition ist letztendlich strittig und wird selbst in der Fachwelt oft vertauscht. Wir sind überzeugt: Durch immer mehr und  immer bessere Technologie entwickeln sich AR- sowie MR-Brillen prognostizierend zu einer überzeugenden Intensität von Virtualität in einer einfachen, transparenten Smart Glass!

Technikdetails: Google legt vor, Amazon & Vuzix machen es besser!

Visuelle Darstellungen in der realen Umgebung allein mithilfe von Datenbrillen zu projizieren, ist technisch sehr anspruchsvoll. Dabei gab es schon vor Jahren verschiedene Ansätze, dieser Herausforderung entgegen zukommen. 

Die technische Revolution startet – wer auch sonst – Google: Mit der, mittlerweile eingestellten, Google Glass projiziert der Technikgigant visuelle Darstellungen direkt ins Auge. Das projizierte Licht wird dabei im 90-Grad-Winkel von einem Prisma direkt in unser Sichtfeld gesteuert

 Nachdem misslungenen Projekt der Google Glass erregten ‘einfache’, mit einem Display ausgestattete, Datenbrillen an Aufmerksamkeit. Darunter versteht man quasi eine normale Brille, welche an einem Auge mit einem klein gehaltenen Display ausgestattet ist. Dieses ist zwar nicht transparent, stellt allerdings mithilfe einer Kamera visuell ergänzte Echtzeit-Aufnahmen dar. 

Das Problem, ein schwarzer Display mitten auf dem Auge sieht nicht nur schlecht aus, sondern nervt total. Das dachte sich auch Unternehmen wie Vuzix oder Focals by North. Dies bauten quasi den Nachfolger der Google Glass. Und damit, meine Damen und Herren, haben wir die erste Generation von alltagstauglichen Smart Glasses. Im technischen Detail befassen sich diese AR-Brillen, wie Google Glass, mit einer modernisierten Wellenreiter(WaveGuide) Technologie. Wie die visuelle Darstellung letztendlich einen Platz in unserer Realität findet, möchten wir dir nachfolgend erläutern.

Die neue AR-Brille ‘Vuzix Blade’ ist eine der ersten Smart Glass der Wellenleiter-Technik. Mit diesem Überflieger rückt Vuzix der Technik von Morgen einen Schritt näher!

Die ‘Hololens 2’ von Microsoft ist aktuell eine der fortgeschrittensten Mixed-Reality Brillen. Keine andere Smart Glass projiziert ein besseres Hologramm.

Wellenleiter-Technologie: Das steckt in AR-Brillen

Physik kann entweder richtig langweilig, oder aber äußerst interessant sein! – Die Technologie hinter den neuen Smart Glass bezieht sich wohl eher auf Letzteres. Denn die Technologie hinter den neuen AR-Brillen ist bemerkenswert. 

Unter dem englischen Wort ‘Waveguides’ rückt der Aufbau der intelligenten Brillen in den Vordergrund. Obwohl das Thema Wellenleiter für Smart Glass-Interessenten nicht unbedingt neu sein sollte: Selbst Google projizierte 2012 mit der mittlerweile eingestellten Google Glass direkt ins menschliche Auge.

Im Vorfeld beschränkte sich die Produktion von AR-Brillen auf ein simples Display, welches mittig vor dem Auge platziert wird. Mit der Integration von Kamera und virtuellen Anwendungen entspricht das grundsätzlich einer Kamera mit Augmented-Reality-Content(Beispiel: AR-Filter in Snapchat). Folglich benutzt man Wellenleiter, und Projektoren, die das Licht obendrein um 180 Grad spiegeln.

Aufbau eines Wellenleiters mithilfe der WaveGuide Technologie von Digilens im Bild

Zunächst wird das projizierte Licht dabei von einem Projektor bzw. Sichtfeld auf das Eingabegitter projiziert. Die Technik entspricht im Allgemeinen der eines Glasfaserkabel: Durch Wellenleiter-Linsen wird eine unidirektionale(=einseitige) Lichtwelle von einem Wellenleiter zum anderen geleitet. Innerhalb dessen arbeitet man mit verschiedenen Konzepten, die das Licht leiten und reflektieren. Diese Konzepte unterschieden sich in der Optik der Linsen. Das Lichtbild wird durch sogenannte ‘micro-ridges’ zerteilt und vor dem Auge wieder zusammengesetzt. 

Hierbei gibt es diverse, patentierte Verfahren, die das Licht unterschiedlich reflektieren und teilen. Um Beispiels bei Mixed-Reality-Brillen holographische Wellenleiter zu erzeugen, wird mit Laserlicht belichtet, um mikroskopische Hologramme mit spiegelartiger Optik in einem Nanomaßstab einzubetten. Diese ersetzen die Rolle von Prismen im herkömmlichen Wellenleiter. Hier liegt oft ein großer Unterschied zwischen AR- und MR-Brille!

Durch die Integration der Wellenleiter im transparenten Display wird das Licht zum Ausgangsgitter übertragen und direkt in unser Sichtfeld projiziert.

Fazit

HoloLens2_RemoteAssist_woman

Abschließend muss nicht jeder einen exakten Überblick der technischen Details einer Smart Glass kennen. Wer gut informiert ist, dem fällt es prognostizierend deutlich leichter, die richtige Smart Glass zu finden und vor allem zu wissen, welches Unternehmen sich auf diesem neuen, innovativen Markt durchsetzten kann. 

Gerade der technologische Fortschritt und die Beliebtheit an Smart Glass nimmt immer stärker zu. Warum sollte die Smart Glass das Smartphone nicht in Zukunft ersetzen? Die Möglichkeiten der intelligenten Brille sind spektakulär und bilden den wesentlichen Bestandteil der technologischen Zukunft.

 

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