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Smarte Kontaktlinse mit Bewegungssensor

Auf der Konferenz Hot Chips 33 präsentierte eine US-Firma den Entwicklungsstand ihrer smarten Kontaktlinse. Mit einem Projektor in Sandkorngröße stellt sie bisherige Konzepte für AR-Brillen in den Schatten.

Die Mojo Lens besteht aus einem Kontaktlinsenträger mit separaten Bausteinen. Außen sind Bild- und Bewegungssensoren (CMOS Imager, Motion Sensors), Funkchip (Wireless SoC) und Power-Controller (PMIC) angebracht, das Mikro-Display mittig.

Bild: Mojo Vision

Die für Augmented Reality gedachte Kontaktlinse Mojo Lens der Firma Mojo Vision enthält eine Steuereinheit inklusive lokaler Bildverarbeitung, ein hochauflösendes MicroLED-Display nebst Projektor, dazu Bild- und Bewegungssensoren, Funkeinheit zur Smartphone-Anbindung sowie einen schichtförmig auf der Linse angebrachten Akku zur Stromversorgung. Dieser soll Energie für einen Tag liefern. Das Display ist nur etwa 0,45 Millimeter breit. Es weist mit einem Pixelabstand von 1,87 Mikrometern und 14.000 Pixeln pro Zoll die höchste Dichte unter seinesgleichen auf.

Die Bauteile sind zwar winzig, aber nicht durchsichtig. Wie positioniert man also das Display so, dass es die AR-Informationen möglichst ohne Abschattung der Retina die AR-Inhalte auf die Retina projiziert? Mojo glaubt, ein bisschen Abschattung sei akzeptabel und stellt es zentral vor die Pupille. Weil es derart klein ist, sei Abschattung vertretbar. Dazu nennt die Firma Beispiele: Ein Gegenstand von 1 Millimeter Durchmesser führt bei einem Pupillendurchmesser von 3 Millimetern zu einem Helligkeitsverlust von 11 Prozent. Bei einem Pupillendurchmesser von 4 Millimetern beträgt der Verlust 6 Prozent, bei 5 Millimetern nur 4 Prozent. Die Pupille schrumpft und dehnt sich entsprechend den Lichtverhältnissen; typisch sind 2 Millimeter bei viel Licht und 8 Millimeter bei wenig Licht. Bei unbeschichteten Brillengläsern beträgt der Verlust laut Mojo 8 Prozent.

Eine interessante Lösung hat Mojo auch für die Nachführung der AR-Informationen: Die Firma detektiert Kopf- und Augenbewegungen mit Beschleunigungssensoren und der Projektor führt passende Gegenbewegungen aus, sodass die projizierten AR-Informationen auf dem beabsichtigten Gegenstand einrasten. Wenn die smarte Linse in einigen Jahren marktreif ist, sollen zunächst Personen mit Sehschwächen davon profitieren. Die AR-Überblendung könne dann Kontraste oder Kanten verstärken. Aktuell läuft eine Studie zur Untersuchung der Verträglichkeit. (dz@ct.de)

Satellitengestützte Bewässerung

Eine auf Satelliten installierte Kamera liefert Wärmebilder, aus denen Algorithmen Temperaturen von Blättern ermitteln. Rot steht für hohe Temperaturen und Trockenstress.

Bild: Fraunhofer EMI

Max Gulde und Marius Bierdel haben eine satellitengestützte Methode entwickelt, um den Trockenstress von Pflanzen zu messen. Bisher dient der Gehalt des Pflanzenfarbstoffs Chlorophyll als Indikator für Wassermangel (gemessen im Nah-Infrarotbereich), denn unter Trockenstress wird Chlorophyll abgebaut. „Dann ist es aber bereits zu spät“, sagt Gulde.

Die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik (Ernst-Mach-Institut) nehmen stattdessen Wärmebilder auf, denn bei Wassermangel verringert sich die Verdunstung über die Blätter und die Temperatur an der Blattoberfläche steigt. „Innerhalb von zwei Stunden kann sich die Temperatur um zwei bis drei Grad Celsius verändern“, sagt Gulde. „Unser Verfahren misst auf ein Zehntelgrad genau und löst die Temperatur-Differenzen sehr fein auf.“ Technisch gesehen misst der Sensor die von den Pflanzen abgestrahlte Energiemenge. Eine Herausforderung bestand darin, Störsignale der Atmosphäre, der Erde und des Satelliten herauszurechnen. Dafür hat das Team eigene Algorithmen entwickelt.

Das erste Sensorsystem startet Anfang 2022 in den Orbit. Von dort werden Messdaten zur Verarbeitung in Rechenzentren auf der Erde geschickt, bevor sie auf einer App für Landwirte landen. Diese können anhand der Daten Äcker oder Pflanzen gezielt wässern. Das hilft, Wasser zu sparen und genauere Ernteprognosen zu erstellen. Ende 2022 werden die beiden Experten die Fraunhofer-Gesellschaft verlassen und das Know-how in ihre Ausgründung ConstellR einbringen. (dz@ct.de)