„Mixed-Reality schafft neue Arbeitswelten“

Als Partner Optical Architect gehört Bernard C. Kress bei Microsoft zu den Vordenkern der Mixed Reality Plattform HoloLens. Zudem ist er Mitglied des SPIE-Vorstands und Chairman der Digital Optical Technologies Conference, die vom 23. bis 27. Juni 2019 im Rahmen des World of Photonics Congress stattfindet. Im Interview erläutert Kress seine Visionen und die aktuelle Entwicklung der Mixed Reality – und spannt dabei den Bogen zur SPIE-Konferenz in München.

Herr Kress, was hat Sie als Optikingenieur zum Softwarekonzern Microsoft getrieben?

Bernhard C. Kress: Bei meinem Berufseinstieg im Telekombereich ging es vor 20 Jahren darum, die Bandweiten für die optische Datenübertragung im rasant wachsenden Internet zu erhöhen. Nachdem dann die Dotcom Blase geplatzt war, habe ich meinen Schwerpunkt auf Mikrooptiken, Holographie und diffraktive Optiken verlagert. Seinerzeit hätte Niemand gedacht, dass Firmen wie Microsoft einmal Interesse an Optikingenieuren haben würden. Doch heute hat Microsoft eine der größten Arbeitsgruppen im Bereich der optischen Technologien weltweit. Und auch Apple hat eine Gruppe, die von der Größe her mit Zeiss vergleichbar ist. Microsoft, Apple, Google und auch Facebook, Amazon und Intel rekrutieren an den wichtigsten optischen Fakultäten in den USA und weltweit – und haben enormen Bedarf an Experten. Denn wir befinden uns mitten im Boom der Augmented und Virtual Reality. Bei Microsoft sind wir überzeugt, dass Mixed Reality weit über die reinen Smart Glasses hinausgehen. Mixed Reality ist nach PC und Smartphones die neue Computerplattform.

Microsoft hat gerade die zweite Generation der Mixed Reality Brille HoloLens vorgestellt. An welche Kunden richtet sie sich?

Kress: HoloLens richtet sich klar an Unternehmen. Denn es gibt keinen Endverbrauchermarkt. Am Anfang wussten wir selbst nicht genau, auf welchen Einsatzgebieten sich HoloLens durchsetzen wird. Die erste Generation war quasi ein Testballon. Doch jetzt haben wir viel Feedback von den Nutzern. Auf dieser Basis konnten wir sie gezielt verbessern. Wir wissen nun, dass für die Unternehmen der größte Return on Investment aus Kostenvermeidung resultiert. Sie setzten die Brille im Remote Service, Training, Aus- und Weiterbildung ein. Auch komplexe Reparaturen sind mit Unterstützung von Augmented Reality deutlich schneller erledigt. HoloLens ist ein Ökosystem eingebettet, in den die Unternehmen, die sie nutzen ihre eigenen Inhalte schaffen. Sie entwickeln speziell für ihre Einsatzzwecke Killer Apps, die den jeweiligen Return on Investment schaffen.

Welche Rolle spielt Microsoft dabei?

Kress: HoloLens ist Teil der intelligenten Edge, über die Kunden auf unsere Cloud Services zugreifen. Das ist unser Kerngeschäft. Microsoft wird nicht zum Hardware-Anbieter. Doch jetzt, in der Frühphase des Marktes, entwickelt noch Niemand Hardware in einer Qualität, wie wir sie uns vorstellen. Darum investieren wir in eigene Lösungen. Wir hoffen, dass Lohnfertiger und andere Hersteller das weiterführen und künftig eigene exzellente Hardware produzieren werden. Ich erwarte, dass analog zur Entwicklung im CD-/DVD-Markt mehrere Hersteller kooperieren werden, um die Hardwarekosten schnell zu senken. Denn im AR/VR- und Mixed Reality Markt wird das Gros der Umsätze auf Software und Content entfallen. Prognosen zufolge werden die Umsätze nach 2020 auf über 100 Milliarden US-Dollar steigen. Und Ziel ist es, das Microsoft´s Mixed Reality Cloud Services künftig auf jeder Mixed Reality Brille weltweit zu finden sind, wobei sich der Markt vor allem in Asien entwickeln wird.

Welche Chancen bieten der Markt für Hersteller von Lasern, Optiken und Sensoren?

Kress: Wir brauchen Innovationen auf allen Ebenen, um den visuellen Komfort, Wearability, das Thermomanagement und vieles mehr zu verbessern. So gibt es Herausforderungen im Bereich der Lichtquellen, die auf LEDs, Lasern, so genannten Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSELs) oder anorganischen LED-Arrays und OLEDs basieren können. Viele Firmen und Forschungsinstitute aus der Photonik-Community arbeiten daran. Lösungen im Display-Bereich bleiben ebenfalls gefragt, wobei nicht entschieden ist, ob nicht-emittierende Technologien wie LCOS in Magic Leap One, DLP in den Smart Glasses von DigiLens oder Googles Ansatz mit HTPS LCF die Nase vorn haben werden, oder emittierende Displays die OLEDs in den Smart Glasses von ODG, innovative High-Brightness iLED Mikrodisplay-Panels oder Scan-Devices wie in unserer neuen HoloLens 2? Daneben brauchen wir bessere optische Combiner; optimal wären gebogene Wellenleiter auf Kunststoffbasis. Und nicht zuletzt Eye-tracking- und 3D-Sensorik.

Auf welchen Lösungen beruht die HoloLens2?

Kress: Die HoloLens2 verbindet Time-of-Flight-Sensoren und künstliche Intelligenz, um in Echtzeit eine semantische räumliche Abbildung durchzuführen. Das ist die Voraussetzung für eine präzise Interaktion von Hologrammen und Realität – also der Schlüssel zu eindrucksvollen Mixed-Reality-Erfahrungen. Vier zusätzliche schwarz-weiß-Kameras gewährleisten sechs Freiheitsgrade. Hinzu kommen HD-Video-Kameras, Gestenerkennungs-Sensorik sowie ein Raumklangsystem mit diversen Mikrophonen. Ich denke, das Hauptinteresse liegt aktuell auf der Weiterentwicklung der Wellenleiter und Eye-Tracking-Technologien. Diese folgen dem Blick, den Pupillen und der Augenbewegung (Vergenz), um beide Augen möglichst effektiv einzubinden. Zudem gewährleisten sie die Authentifikation per Iris-Scan. Das ist wichtig, um wechselnde Nutzern automatisch zu identifizieren und die optischen Eigenschaften an sie anzupassen. So können sie ungestört eintauchen, sich wohlzufühlen und ihren Workflows fortsetzen. Mixed Reality schafft neue Arbeitswelten. Wenn Nutzer an ihrem aktuellen Projekt weiterarbeiten wollen, führt HoloLens sie automatisch in die richtige Mixed Reality Umgebung, in der Kollegen in einem ganz anderen Teil der Welt möglicherweise in der Zwischenzeit schon weitergearbeitet haben.

Noch ist die Vielfalt an Hardware enorm. Haben Sie als Entwickler der ersten Stunde eine Einschätzung, welche Ideen sich durchsetzen werden?

Kress: Nein. Wir können nur lernen, indem wir die Marktentwicklung beobachten. Diverse Ideen sind bereits gescheitert. Wir glauben mit einigen anderen Unternehmen fest an die Wellenleiter-Technologie. Andere schwören auf Free Space Optics und eine dritte Gruppe favorisiert Ansätze mit Freiform-Prismen. Der Ausgang ist offen. Doch wenn man verfolgt, welche Ansätze von vielversprechenden, solide finanzierten Herstellern zuletzt gescheitert sind, dann führen wir uns in unserer Technologie-Roadmap bestärkt. Wellenleiter und blau bzw. grüne VCSEL´s können darin eine wichtige Rolle spielen – ich denke, dass schon bald gute Lösungen verfügbar sein werden. Es gibt zwei zentrale Erfolgsfaktoren: Komfort, also Wearability und visuelles Wohlfühlen. Und Immersion, also das Eintauchen in die VR.

Sie sind Chairman der SPIE-Konferenz Digital Optical Technologies. Inwieweit können digitale Methoden helfen, optische Herausforderungen im Mixed Reality Bereich zu lösen?

Kress: Wir suchen nach Ideen und richten diese Frage als SPIE im Rahmen der Optical Design Challenge direkt an die Photonik-Community. Unternehmen präsentieren vor Wissenschaftlern ihre aktuellen Herausforderungen. Es geht auch hier darum, Kräfte zu bündeln. Unsere Digital Optical Technologies Konferenz in München geht in dieselbe Richtung. Die Hälfte der Vorträge wird sich mit AR/VR oder Mixed Reality beschäftigen. Hier liegt aktuell der klare Schwerpunkt. Aber das kann sich ändern, etwa in Richtung der Sensorik für das Internet der Dinge oder der LiDAR-Technologie für das Autonome Fahren. Denn das Anwendungsgebiet der Digitalen Optik ist sehr breit. Aktuell geht es um die Optimierung der Displays für dreidimensionale Mixed Reality Erfahrungen. Doch es gibt auch eine Konferenz-Session zu schalbaren, durchstimmbaren und digital konfigurierbaren Optiken. Das ist äußerst spannend – und könnte für die Mixed Reality ebenfalls interessant werden. Letztlich sind Digitale Optiken in zweierlei Hinsicht digital: Erstens basiert ihre Herstellung auf digitalen Lithografie-Masken. Zweitens sind ihre Funktionen digital. Und oft kommen auch die Treiber für ihre Entwicklung aus digitalen Industrien – gerade bei den Wellenleitern. Und darüber hinaus entstehen die Designs solcher Optiken mit hochentwickelter Software. Umgesetzt werden solche digitalen Wellenleiter dann per Elektronenstrahl-Lithographie und IonenstrahlÄtzen, die auf Nano-lithographische Verfahren folgen. Darüber können Sie auf unserer Konferenz in München eine Menge erfahren!

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