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Marktreife2013

Karlsruhe, Darmstadt, Jena, Dresden,
Fraunhofer IOSB, IGD, IOF, IPMS –

Sie hatten die Ausmaße eines Ordnerrückens und waren fast ein Kilogramm schwer: Als vor einem Vierteljahrhundert in Deutschland die ersten Mobilfunktelefone ans Netz gingen, war dies dennoch ein Meilenstein der Technikentwicklung. Seitdem ist die Miniaturisierung der Elektronikkomponenten so weit vorangeschritten, dass die Größe mobiler Kommunikationsgeräte weniger vom Platzbedarf der Technik bestimmt wird als von den ergonomischen Bedürfnissen des Menschen: Display und Tastatur müssen eine Mindestgröße haben, um sie sinnvoll nutzen zu können. Wo dieser limitierende "Faktor“ jedoch entfällt, zeigen sich die Möglichkeiten künftiger Miniaturisierungen deutlich. Dies gilt beispielsweise für Brillen mit See-Through-Display. Sie ermöglichen es ihrem Träger, das Bild seiner Umgebung wahrzunehmen und außerdem zusätzliche Informationen »auf einen Blick« zu sehen. Miniaturisierung und Integration der elektronischen Komponenten müssen bei den aktuellen Systemen noch so weit entwickelt werden, dass der Tragekomfort der See-Through-Displays mit dem eines normalen Augenglases vergleichbar ist. Ein zweiter, noch nicht zufriedenstellend gelöster Aspekt für die Nutzung der für diese Brille verwendeten Displays ist die individuell gewünschte Ergänzung der Realität durch Video- oder Dateninformation. Noch muss die Steuerung über ein zusätzliches Eingabegerät erfolgen. Das wichtige Ziel einer "Hand-Free-Unterstützungsfunktion“ während des Tragens der Brille wird bei den derzeitigen Lösungen also nicht erreicht.

Den entscheidenden Innovationssprung, der die Datenbrillen als universell einsetzbare Schnittstelle zwischen Mensch- und Maschine marktfähig machen dürfte, erwarten Forscher und Systemanbieter von aktuellen Entwicklungserfolgen bei den organischen Leuchtdioden (OLED): In einer wirtschaftsorientierten strategischen Allianz (WISA) von Fraunhofer werden derzeit Basistechnologien und Demonstrationslösungen einer neuen Generation interaktiver See-Through-Augmented-Reality-Systeme (iSTAR) entwickelt. Technisches Kernstück der von Forschern der vier Fraunhofer Institute IOSB, IGD, IOF und IPMS erarbeiteten Lösung ist ein OLED-Mikrodisplay, mit dem künftige Datenbrillen ausgestattet werden sollen. Zwischen die nur wenige tausendstel Millimeter großen Leuchtdioden sind zusätzlich, ebenfalls nur Mikrometer große Photosensoren platziert, so dass zwei völlig unterschiedliche Strahlengänge parallel genutzt werden können: Ein optischer Pfad projiziert das Licht der OLEDs auf die Netzhaut des Benutzers. Der Träger der Datenbrille, zum Beispiel ein Servicemonteur in der Flugzeugwartung, schaut durch das Brillenglas auf das auszutauschende Fahrwerksteil. Über sein Augmented-Reality-Assistenzsystem erhält er Informationen zur Durchführung der Arbeiten in seinem Sichtfeld als virtuelle Überlagerung eingeblendet. Der zweite optische Pfad ermöglicht es, die Augenbewegungen des Monteurs über die Photosensoren mit zu verfolgen. Weil auf diese Weise ein bewusst gesetzter Blick vom System erkannt wird, verfügt die kombinierte Projektions- und Kameraeinheit über alle notwendigen Funktionen für einen praxistauglichen Einsatz zur Mensch-Maschine-Kommunikation: Fokussiert der Mitarbeiter beispielsweise einen am Rande seines Sichtfeldes eingeblendeten virtuellen Button, wechselt die Überblendung der Datenbrille zum nächsten Arbeitsschritt. Damit wird gar ein Scrollen und ein Vorund Zurückblättern in den virtuellen Informationen möglich, ohne dass die Hände benutzt werden müssen. Diese erstmals angewandte „Zwei-in-eins-Strategie“ ermöglicht es zudem, die gesamte Elektronik in einen Elektrochip zu integrieren, so dass der Tragekomfort dem einer normalen Brille entspricht. Die Forscher arbeiten aktuell daran, die interaktive Steuerung „auf einen Blick“ weiter zu verbessern: Zum einen entwickeln sie Verfahren, um die Interaktion über bewusste Augenbewegungen eindeutig zu erfassen und diese Steuerung auch im Alltag ergonomisch sinnvoll einsetzen zu können. Zum anderen sollen auch unbewusste Augenbewegungen ausgewertet werden, um den Brillenträger besser zu „verstehen“ und zu unterstützen: Assistenzsysteme der Zukunft sollen in die Lage versetzt werden, die „Wünsche“ des Trägers buchstäblich an dessen Augen abzulesen.

Einsatzszenarien der im Rahmen der Projektkooperation entwickelten Demonstrationsanwendungen sind neben der Assistenzfunktion für Servicemonteure bei der Inspektion von Flugzeugen auch Anwendungen im Tourismusbereich als tragbares Informationssystem. Zudem wird die Verwendung der Datenbrille im Bereich des Objektschutzes erprobt. Bei der Verfolgung einer verdächtigen Person erhält der Wachmann über das Datendisplay zusätzliche Informationen des Überwachungssystems im Gebäude angezeigt. Eine Lotsenfunktion führt ihn zielgerichtet zum vermuteten Aufenthaltsort der Person. Über Augensteuerung – und damit absolut geräuschlos – kann er quasi durch Türen und Mauern hindurchsehen, indem er sich die aktuellen Aufnahmen einer Überwachungskamera im geschlossenen Raum vor ihm am Brillendisplay einblenden lässt.