Autofocusing reading glasses of the future | Nitish Padmanaban

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TED


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00:00
Transcriber: Leslie Gauthier Reviewer: Joanna Pietrulewicz
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7000
Übersetzung: Emma Dierlamm
00:12
Every single one of us will lose
1
12875
1934
Jeder von uns wird etwas verlieren
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or has already lost something we rely on every single day.
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14833
3851
oder hat schon etwas verloren, auf das wir uns jeden Tag verlassen.
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I am of course talking about our keys.
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18708
2810
Ich spreche natürlich über Schlüssel.
00:21
(Laughter)
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21542
1642
(Lachen)
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Just kidding.
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1268
Das war nur ein Witz.
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What I actually want to talk about is one of our most important senses: vision.
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24500
3809
Eigentlich möchte ich über unseren Sehsinn sprechen.
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Every single day we each lose a little bit of our ability
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28333
2810
Jeden Tag fällt es uns ein bisschen schwerer,
00:31
to refocus our eyes
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31167
1309
unsere Augen neu zu fokussieren,
00:32
until we can't refocus at all.
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32500
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bis wir es überhaupt nicht mehr können.
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We call this condition presbyopia,
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34833
1976
Diese Krankheit heißt Presbyopie.
00:36
and it affects two billion people worldwide.
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36833
2518
Weltweit leiden zwei Milliarden Menschen darunter.
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That's right, I said billion.
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39375
2143
Genau, Milliarden.
00:41
If you haven't heard of presbyopia,
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41542
1726
Wenn ihr Presbyopie nicht kennt
00:43
and you're wondering, "Where are these two billion people?"
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43292
2809
und euch fragt: "Wo sind diese Menschen?",
hier ein Hinweis, bevor ich ins Detail gehe.
00:46
here's a hint before I get into the details.
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46125
2101
00:48
It's the reason why people wear reading glasses or bifocal lenses.
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48250
3268
Deswegen trägt man Lese- oder Mehrstärkenbrillen.
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I'll get started by describing the loss in refocusing ability
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51542
2858
Zuerst gehe ich auf den Verlust der Nahanpassungsfähigkeit ein,
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leading up to presbyopia.
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54424
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der zur Presbyopie führt.
00:55
As a newborn, you would have been able to focus
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55958
2226
Als Neugeborenes konntet ihr bis zu sechseinhalb Zentimeter scharfstellen,
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as close as six and a half centimeters,
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58208
2143
wenn ihr es wolltet.
01:00
if you wished to.
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60375
1268
01:01
By your mid-20s, you have about half of that focusing power left.
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61667
3142
Als Mittzwanziger hatet ihr noch etwa die Hälfte dieser Fähigkeit.
01:04
10 centimeters or so,
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64833
1268
10 Zentimeter oder so,
aber nahe genug, dass man den Unterschied nie bemerkt.
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but close enough that you never notice the difference.
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66125
2559
01:08
By your late 40s though,
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68708
1268
Als Endvierziger
kann man jedoch nicht näher als ca. 25 cm fokussieren,
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the closest you can focus is about 25 centimeters,
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70000
2351
oder sogar noch weniger.
01:12
maybe even farther.
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72375
1268
01:13
Losses in focusing ability beyond this point
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73667
2101
Verluste über diesen Punkt hinaus,
01:15
start affecting near-vision tasks like reading,
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75792
2226
beeinflussen Tätigkeiten im Nahbereich wie Lesen
und wenn ihr 60 Jahre alt sind,
01:18
and by the time you reach age 60,
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78042
1601
01:19
nothing within a meter radius of you is clear.
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79667
2351
könnt ihr nichts im Umkreis von 1 m klar sehen.
Jetzt denken einige von euch wahrscheinlich:
01:22
Right now some of you are probably thinking,
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82042
2267
"Das klingt schlecht, aber er meint euch im übertragenen Sinne,
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that sounds bad but he means you in a figurative sense,
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84333
3310
01:27
only for the people that actually end up with presbyopia.
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87667
3434
nur die Menschen, die tatsächlich Presbyopie haben".
01:31
But no, when I say you, I literally mean that every single one of you
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91125
4434
Aber nein, wenn ich euch sage, meine ich, jeder einzelne von euch
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will someday be presbyopic if you aren't already.
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95583
3226
wird eines Tages Presbyopie haben, wenn ihr es noch nicht habt.
01:38
That sounds a bit troubling.
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98833
1393
Das klingt beunruhigend.
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I want to remind you that presbyopia has been with us for all of human history
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100250
3684
Ich erinnere euch daran, dass Presbyopie uns schon immer begleitet hat
01:43
and we've done a lot of different things to try and fix it.
39
103958
2810
und wir viel getan haben, um das Problem zu lösen.
01:46
So to start, let's imagine that you're sitting at a desk, reading.
40
106792
3892
Stellen wir uns einmal vor, ihr sitzt am Schreibtisch und lest.
01:50
If you were presbyopic,
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110708
1351
Wenn ihr presbyopisch wärt,
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it might look a little something like this.
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112083
2060
könnte es vielleicht so aussehen.
Alles in der Nähe, wie das Magazin, wird unscharf sein.
01:54
Anything close by, like the magazine, will be blurry.
43
114167
2892
01:57
Moving on to solutions.
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117083
1351
Weiter zu den Lösungen:
01:58
First, reading glasses.
45
118458
1643
Zuerst, die Lesebrille.
02:00
These have lenses with a single focal power
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120125
2059
Die haben Linsen mit einer eingestellten Brennweite,
02:02
tuned so that near objects come into focus.
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122208
2393
sodass nahe Objekte fokussiert werden.
02:04
But far objects necessarily go out of focus,
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124625
2601
Weit entfernte Objekte sind aber zwangsläufig unscharf.
02:07
meaning you have to constantly switch back and forth
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127250
2476
Man muss die Lesebrille also
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between wearing and not wearing them.
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129750
1768
ständig auf- und absetzen.
02:11
To solve this problem
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1267
Benjamin Franklin erfand die Bifokalbrille,
02:12
Benjamin Franklin invented what he called "double spectacles."
52
132833
3268
um dieses Problem zu lösen.
Mit dieser Brille
02:16
Today we call those bifocals,
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136125
2101
konnte er in die Ferne sehen, wenn er aufschaute
02:18
and what they let him do was see far when he looked up
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138250
3434
und in der Nähe sehen, wenn er herunter schaute.
02:21
and see near when he looked down.
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141708
1726
02:23
Today we also have progressive lenses which get rid of the line
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143458
2976
Heute gibt es außerdem Gleitsichtgläser, bei welchen die Brechwerte
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by smoothly varying the focal power from top to bottom.
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146458
2601
stufenlos ineinander übergehen.
Der Nachteil von beiden Optionen ist,
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The downside to both of these
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149083
1435
02:30
is that you lose field of vision at any given distance,
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150542
2601
dass man bei jeder Distanz Sehbereich verliert,
02:33
because it gets split up from top to bottom like this.
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153167
2601
da er so von oben nach unten aufgeteilt wird.
02:35
To see why that's a problem,
61
155792
1392
Warum ist das ein Problem?
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imagine that you're climbing down a ladder or stairs.
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157208
2851
Stell euch vor, ihr klettert eine Leiter herunter.
Ihr schaut zu euren Füßen und seht unscharf.
02:40
You look down to get your footing but it's blurry.
63
160083
3601
02:43
Why would it be blurry?
64
163708
1393
Warum ist das so?
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Well, you look down and that's the near part of the lens,
65
165125
3434
Ihr schaut runter, das ist der Nahbereich der Linse,
02:48
but the next step was past arm's reach,
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168583
2560
die nächste Sprosse war aber weiter entfernt
02:51
which for your eyes counts as far.
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171167
2101
und für eure Augen ist das der Fernbereich.
02:53
The next solution I want to point out is a little less common
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173292
2892
Die nächste Lösung, die ich vorstelle, ist weniger häufig,
02:56
but comes up in contact lenses or LASIK surgeries,
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176208
2393
wird aber bei Kontaktlinsen
oder LASIK-Operationen verwendet
02:58
and it's called monovision.
70
178625
1351
und heißt Monovision.
Dabei fokussiert das dominante Auge in die Ferne
03:00
It works by setting up the dominant eye to focus far
71
180000
2518
03:02
and the other eye to focus near.
72
182542
1601
und das andere Auge in die Nähe.
03:04
Your brain does the work of intelligently putting together
73
184167
2809
Das Gehirn verbindet
die schärfsten Bereiche von beiden Augen.
03:07
the sharpest parts from each eye's view,
74
187000
1976
Was die Augen sehen unterscheidet sich aber ein bisschen
03:09
but the two eyes see slightly different things,
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189000
2268
und deshalb ist es schwieriger, Abstände beidäugig einzuschätzen.
03:11
and that makes it harder to judge distances binocularly.
76
191292
2642
03:13
So where does that leave us?
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193958
1393
Was bedeutet das alles?
03:15
We've come up with a lot of solutions
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195375
1851
Wir haben viele Lösung entwickelt,
03:17
but none of them quite restore natural refocusing.
79
197250
2601
aber keine davon stellt die natürliche Nahanpassung wieder her.
03:19
None of them let you just look at something
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199875
2059
Keine garantiert, dass jedes Objekt
03:21
and expect it to be in focus.
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201958
1476
auch scharf gesehen wird.
03:23
But why?
82
203458
1351
Aber warum?
03:24
Well, to explain that
83
204833
1268
Damit wir das verstehen können,
03:26
we'll want to take a look at the anatomy of the human eye.
84
206125
2726
müssen wir uns die Anatomie des menschlichen Auges anschauen.
03:28
The part of the eye that allows us to refocus to different distances
85
208875
3226
Die Augenlinse ermöglicht es,
den Blick auf verschiedene Abstände scharfzustellen.
03:32
is called the crystalline lens.
86
212125
1559
03:33
There are muscles surrounding the lens that can deform it into different shapes,
87
213708
3851
Um die Linse herum sind Muskeln, die sie verformen können,
03:37
which in turn changes its focusing power.
88
217583
2101
wodurch sich die Fokussierungsstärke verändert.
03:39
What happens when someone becomes presbyopic?
89
219708
2476
Was passiert bei Presbyonpie?
Die Augenlinse versteift,
03:42
It turns out that the crystalline lens stiffens
90
222208
2226
03:44
to the point that it doesn't really change shape anymore.
91
224458
2685
bis sie ihre Form irgendwann nicht mehr verändern kann.
03:47
Now, thinking back on all the solutions I listed earlier,
92
227167
3726
Die Lösungen, die ich vorhin aufgelistet habe,
haben untereinander alle etwas gemeinsam,
03:50
we can see that they all have something in common with the others
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230917
3726
das sie aber von den Augen unterscheidet:
03:54
but not with our eyes,
94
234667
1476
03:56
and that is that they're all static.
95
236167
2017
Sie sind feststehend.
Sie sind wie das Holzbein eines Piraten.
03:58
It's like the optical equivalent of a pirate with a peg leg.
96
238208
2893
Wie sähe dann die Augenversion der modernen Beinprothese aus?
04:01
What is the optical equivalent of a modern prosthetic leg?
97
241125
3143
04:04
The last several decades have seen the creation and rapid development
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244292
3267
In den vergangenen Jahrzehnten
wurden sogenannte "focus-tunable lenses" entwickelt.
04:07
of what are called "focus-tunable lenses."
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247583
2685
04:10
There are several different types.
100
250292
1684
Es gibt verschiedene Typen:
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Mechanically-shifted Alvarez lenses,
101
252000
1809
Mechanisch verstellbare Alvarez-Linsen,
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deformable liquid lenses
102
253833
1435
verformbare Flüssiglinsen
04:15
and electronically-switched, liquid crystal lenses.
103
255292
2559
und elektronisch geschaltete Flüssigkristalllinsen.
04:17
Now these have their own trade-offs,
104
257875
1809
Auch sie haben Nachteile,
04:19
but what they don't skimp on is the visual experience.
105
259708
2601
aber machen keine Abstriche bei den visuellen Aspekten.
04:22
Full-field-of-view vision that can be sharp at any desired distance.
106
262333
3268
Vollbild-Sicht kann scharf auf jede Entfernung sein.
04:25
OK, great. The lenses we need already exist.
107
265625
2143
Die benötigten Linsen gibt es also bereits.
04:27
Problem solved, right?
108
267792
1892
Problem gelöst, oder?
04:29
Not so fast.
109
269708
1435
Nicht so schnell.
04:31
Focus-tunable lenses add a bit of complexity to the equation.
110
271167
2976
Fokusabstimmbare Linsen machen die Gleichung komplizierter.
04:34
The lenses don't have any way of knowing what distance they should be focused to.
111
274167
3851
Linsen können nicht die Entfernung wissen, auf die sie scharf stellen sollen.
04:38
What we need are glasses
112
278042
1309
Wir brauchen Brillen,
04:39
that, when you're looking far, far objects are sharp,
113
279375
2559
die ferne Objekte scharf stellen,
04:41
and when you look near,
114
281958
1310
und wenn man nah schaut,
04:43
near objects come into focus in your field of view,
115
283292
2434
nahe Objekte in den Fokus rücken,
04:45
without you having to think about it.
116
285750
1851
ohne das man darüber nachdenken muss.
04:47
What I've worked on these last few years at Stanford
117
287625
2518
Über die letzten Jahre habe ich an Stanford,
04:50
is building that exact intelligence around the lenses.
118
290167
2601
genau an dieser Intelligenz für Linsen gearbeitet.
04:52
Our prototype borrows technology from virtual and augmented reality systems
119
292792
3601
Unser Prototyp nutzt Technologie von virtuellen Augmented-Reality-Systemen,
04:56
to estimate focusing distance.
120
296417
1517
um Entfernungen abzuschätzen.
04:57
We have an eye tracker that can tell what direction our eyes are focused in.
121
297958
3643
Mit dem Augen-Trecker sehen wir, in welche Richtung die Augen fokussieren.
05:01
Using two of these, we can triangulate your gaze direction
122
301625
2809
Mit zwei davon können wir die Blickrichtung bestimmen,
05:04
to get a focus estimate.
123
304458
1310
für eine Fokusschätzung.
05:05
Just in case though, to increase reliability,
124
305792
2184
Für alle Fälle und für höhere Zuverlässigkeit,
05:08
we also added a distance sensor.
125
308000
1559
nutzen wir einen Abstandssensor.
05:09
The sensor is a camera that looks out at the world
126
309583
2393
Der Sensor ist eine Kamera, die in die Welt schaut,
05:12
and reports distances to objects.
127
312000
1601
und Entfernungen bestimmt.
05:13
We can again use your gaze direction to get a distance estimate
128
313625
2976
Wir können unsere Blickrichtung ein zweites Mal
für Abstansschätzung nutzen,
05:16
for a second time.
129
316625
1268
05:17
We then fuse those two distance estimates
130
317917
1976
Wir kombinieren beide Abstansschätzungen
05:19
and update the focus-tunable lens power accordingly.
131
319917
2476
und aktualisieren die einstellbare Objektivstärke.
05:22
The next step for us was to test our device on actual people.
132
322417
2934
Als nächstes testeten wir unser Gerät an echten Menschen.
05:25
So we recruited about 100 presbyopes and had them test our device
133
325375
3143
Wir haben gut 100 Presbyope gefragt, unser Gerät zu testen,
05:28
while we measured their performance.
134
328542
1809
während wir ihre Leitung messen.
05:30
What we saw convinced us right then that autofocals were the future.
135
330375
3268
Die Ergebnisse überzeugten uns, dass Autofokale die Zukunft sind.
05:33
Our participants could see more clearly, they could focus more quickly
136
333667
3351
Unsere Teilnehmer konnten deutlicher sehen und schneller fokussieren
05:37
and they thought it was an easier and better focusing experience
137
337042
3017
und sie empfanden das Fokussieren einfacher und besser,
als ihre gegenwärtige Brille.
05:40
than their current correction.
138
340083
1476
05:41
To put it simply, when it comes to vision,
139
341583
2060
Kurz gesagt, bezogen auf Sehen,
05:43
autofocals don't compromise like static corrections in use today do.
140
343667
3226
machen Autofokale keine Kompromisse, wie statische Korrektoren.
05:46
But I don't want to get ahead of myself.
141
346917
1934
Aber ich will nichts versprechen.
05:48
There's a lot of work for my colleagues and me left to do.
142
348875
2726
Es gibt noch viel zu tun für meine Kollegen und mich.
05:51
For example, our glasses are a bit --
143
351625
2268
Zum Beispiel, unsere Brillen sind etwas,
05:53
(Laughter)
144
353917
1017
(Lachen)
05:54
bulky, maybe?
145
354958
1351
sperrig, vielleicht?
05:56
And one reason for this is that we used bulkier components
146
356333
3351
Das ist wegen der sperrigeren Teile, die wir benutzen,
05:59
that are often intended for research use or industrial use.
147
359708
2810
die oft für Forschungszwecke oder industrielle Nutzung sind.
06:02
Another is that we need to strap everything down
148
362542
2267
Außerdem brauchen wir mehr Stabilität,
06:04
because current eye-tracking algorithms don't have the robustness that we need.
149
364833
3810
weil aktuelle Eye-Tracking-Algorithmen nicht robust genug sind.
06:08
So moving forward,
150
368667
1309
Für die Zukunft,
06:10
as we move from a research setting into a start-up,
151
370000
2476
wenn wir von Forschung zum Start-Up kommen,
06:12
we plan to make future autofocals
152
372500
1934
planen wir Autofokal herzustellen,
06:14
eventually look a little bit more like normal glasses.
153
374458
2560
die etwas mehr wie normale Brillen aussehen.
06:17
For this to happen, we'll need to significantly improve
154
377042
3351
Dafür müssen wir deutlich
die Robustheit unseres Produkts verbessern.
06:20
the robustness of our eye-tracking solution.
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2142
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We'll also need to incorporate smaller and more efficient electronics and lenses.
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Wir müssen auch kleinere und effektivere Elektronik und Linsen nutzen.
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That said, even with our current prototype,
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Somit, sogar mit unserem aktuellen Prototypen,
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we've shown that today's focus-tunable lens technology
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haben wir gezeigt, dass fokussierbare Objektivtechnologie
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is capable of outperforming traditional forms of static correction.
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besser sein kann als traditionelle Brillen.
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So it's only a matter of time.
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Es ist nur eine Frage der Zeit.
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It's pretty clear that in the near future,
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Es ist klar, dass in naher Zukunft,
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instead of worrying about which pair of glasses to use and when,
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anstatt sich über das richtige Paar Brillen Gedanken zu machen,
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we'll be able to just focus on the important things.
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wir uns auf die wichtigen Dinge fokussieren können.
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Thank you.
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Danke.
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(Applause)
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(Applaus)
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