Mičiganas Universitātes inženieri izstrādā attēlu sensoru, lai izveidotu autonomu kameru.

Saules baterijas pārvērš gaismu elektrībā, attēlu sensori arī pārvērš gaismu elektrībā. Mēģinot tās apvienot vienā mikroshēmā, tiek radīta pilnībā autonoma kamera. Mičiganas Universitātes inženieri Euisiks Juns un Sung-Juns Parks nesen izgudroja tieši tādu mikroskopisku sensoru, kas vienlaikus uztver attēlus un uzglabā enerģiju no krītošās gaismas. Tehnoloģija tika sīki izklāstīta pētījumā, kas publicēts IEEE Xplore.

Attēls: Mičiganas Universitāte

Šis nav pirmais mēģinājums izveidot šādu sensoru, tomēr pirmie prototipi bija darbietilpīgi un ar zemu efektivitāti. Viens no fotokameras ražošanas paņēmieniem paredzēja uz gaismjutīgās virsmas izvietot papildu fotodiodes, lai uzkrātu enerģiju, tādējādi samazinot attēla veidošanai izmantotās gaismas daudzumu.

Juna un Parka izstrādātais sensora prototips ir brīvs no visiem šiem trūkumiem. Turpinot pētījumus, inženieri pamanīja, ka daži fotoni paslīd cauri gaismas jutīgai diodei fotodetektorei , neradot lādiņa uzkrāšanos. Tāpēc zem šīs diodes tika ievietota papildu fotovoltaikas diode fotoelektriskā diode , kas izmanto izslīdējušos fotonus, lai uzkrātu enerģiju. “Tā nav atkārtota izmantošana, tā drīzāk ir atlikumu savākšana,” saka Juns, “patiesībā tā ir bezmaksas enerģija.”

Attēla kvalitāte pie 15 kadriem sekundē pa kreisi un pie 7 kadriem sekundē pa kreisi .5 kadri sekundē pa labi

Attēls: Mičiganas Universitāte.

Tā kā fotovoltaikas diodes slānis atrodas zem gaismjutīgā slāņa, gandrīz visa sensora platība tiek izmantota attēlveidošanai. Vienlaikus fotoelektriskais slānis uztver neizmantotos fotonus, pārvēršot tos elektrībā. Galīgā integrālā shēma, kas balstīta uz šo principu, ir 5 mikrometrus plata un nodrošina 998 pW /klx /mm2 jaudu. Intensīva dienas gaisma 60000 luksu, kas ir pietiekama, lai uzņemtu attēlus ar ātrumu 15 k/s. Starp 20 000 un 30 000 luksiem normālā dienas gaismā tas samazinās līdz 7 luksiem.5 kadri sekundē.

Sensors galvenokārt tika izstrādāts, lai apstiprinātu pašu koncepciju, un to var turpmāk optimizēt, lai palielinātu kadru uzņemšanas ātrumu vai uzlabotu veiktspēju vājā apgaismojumā. Turpinot šo projektu, nākotnē varētu izveidot autonomu kameru, kuras pamatā būtu uzlabots sensors, kas darbinātu mazu mikroprocesoru un bezvadu raidītāju.