Neuartige elektrooptische Technologien für mobile virtuelle Realität - VIVA

Abstract

Das Projekt VIVA untersucht in einem europäischen Konsortium Aufbau und Anwendung miniaturisierter Eye-Tracking Systeme. Diese nutzen die Technologie der vertikal emittierenden Oberflächenlaser (VCSEL) mit integrierter Photodiode (PD). Eine solche Komponente (VIP) ermöglicht eine extreme Miniaturisierung, wie sie in der Anwendung in einer Brille erwünscht ist. Außerdem ist diese Komponente besonders gut geeignet für den Einsatz in der Laser-Feedback-Interferometrie (LFI, oder auch SMI für „self-mixing interference“). Einzigartige Vorteile der Kombination von VIP mit LFI sind die extrem geringe Latenz (Messfrequenz mit >1KHz), die Unempfindlichkeit gegen jegliches Störlicht und die Miniaturisierung durch die Integration von Sender, Detektor und Demodulator in einer einzigen Halbleiterkomponente von 200µm Kantenlänge. Basierend auf jahrzehntelanger Vorerfahrung führte TRUMPF Photonic Components diese Technologie im Konsortium ein und versorgte die Partner mit Bauteilen. Die Anfangs verwendeten VCSEL mit einer Wellenlänge von 850nm wurden im Laufe des Projekts durch neuartige 940nm VCSEL ersetzt, welche eine um fast zwei Größenordnungen reduzierte Sichtbarkeit aufweisen und damit zu weniger Irritationen im Auge führen. Eine in den 940nm Bauteilen eingesetzte, modifizierte Photodiode ermöglicht trotz der längeren Wellenlänge sehr gute Resultate und hohe Ausbeute. Die Bauteile bei 940nm und 850nm sind mechanisch und elektrisch ähnlich genug, dass ein Austausch in den geplanten Demonstratoren problemlos möglich ist. Mehr als 100,000 Bauteile wurden elektrisch und optisch bei Umgebungstemperaturen zwischen -10°C und +80°C charakterisiert und dem Konsortium übergeben. Damit sind alle Voraussetzungen zum Einsatz der VIP-Technologie in Eye-Tracking Systemen geschaffen. Unter Verwendung dieser Bauteile wurden Algorithmen zum Eye-Tracking entwickelt und erste funktionsfähige Demonstratoren gezeigt.