Věda | Kamera | Solární energie

Vědci vytvořili novou kameru, která se sama napájí ze světla a je menší než jeden milimetr. Může být kdekoli

  • Nový typ kamery nepotřebuje externí napájení
  • Snímací čip zároveň fotí a přeměňuje světlo na napájení
  • Velikost současného prototypu je méně než jeden milimetr
Vědci vytvořili novou kameru, která se sama napájí ze světla a je menší než jeden milimetr. Může být kdekoli

Vědci z Michiganské univerzity představili nové řešení miniaturní kamery, která dokáže nejen snímat fotografie, respektive video, ale také nepotřebuje žádné externí napájení. Samotný snímací čip totiž zároveň funguje podobně jako solární článek, takže se postará o to, aby kamera zároveň měla energii na samotnou funkčnost snímání obrazu.

Kamery jsou dnes běžnou součástí všech moderních telefonů a i v rámci internetu věcí jsou miniaturní modely dostupné za nízkou cenu. Problém ale je, že v případě IoT stále potřebují napájení, které musí být řešené externí baterií s omezenou dobou výdrže nebo externím solárním článkem. Vědcům se ale podařilo vytvořit efektivní konstrukci, která řeší vše v jednom.

Elektřina ze světla

Co si možná neuvědomujeme, že kamera, respektive snímací čip dělá více méně to samé, co solární článek – převádí světlo na elektřinu. V případě snímacího čipu jsou tyto elektrické signály následně reprezentovány do digitálního formátu, který se posléze uloží do nějaké paměti a výsledkem je fotografie či video. V případě solárního článku dochází rovněž k přeměně světla na elektřinu, ale ta je využita pro napájení.

Klepněte pro větší obrázek
Detail vytvořené hybridního čipu

I když by bylo možné vyrobit kameru se snímacím čipem, která by uvnitř obsahovala i malé solární články, znamenalo by to poměrně zbytečné plýtvání místa a materiálu, nebo by to omezilo možnosti jedné či druhé technologie na stejné velikosti. Další možností je vytvořit snímací čip, jehož jednotlivé pixely by mohly fungovat zároveň jako detektor záření a solární článek. Mezi oběma stavy by mohlo jít efektivně přepínat a zajistit tak obě funkce v jednom. Takové řešení by ale dle vyjádření bylo příliš komplexní a docházelo by k omezování kvality snímání. Vědci ale vymysleli mnohem chytřejší a efektivnější řešení.

Zbytkové světlo

Vyvinutá konstrukce postavená na standardní technologii CMOS totiž využívá dvou vrstev. První přední vrstvu tvoří pixely detektoru záření, které zachycují světlo pro vytvoření obrazu. Skrze tuto vrstvu diod ale prochází zbytkové světlo, které dopadá na solární články. Množství světla, které nakonec projde, je sice opravdu málo, ale bez problémů to stačí na napájení samotné snímací části v reálném čase.

Prototyp je schopen s vytvořenými 5mikrometrovými pixely získat energii 998 pikowattů/lux na jeden čtvereční milimetr. Při běžném slunečném dni (60 tisíc lux) je vyrobený prototyp schopný fungovat a snímat obraz rychlostí až 15 snímků za sekundu, v případě průměrných světelných podmínek (20 tisíc až 30 tisíc lux) se pak maximální snímkovací frekvence sníží na 7,5 fps. I když se tak nejedná o plynulé video, 15 fps už je celkem slušná hodnota pro „přehrávání“.

Klepněte pro větší obrázek
Ukázka nasnímaného obrazu. Vlevo je výsledek kvality v režimu 7,5 fps při horším osvětlení a vpravo pak s 15 fps při slunečném dni

Jak je možné vidět na fotografii, rozlišení a schopnosti kamery jsou zatím velmi omezené, ale musíme myslet na to, že se jedná o první prototyp, který je spíše vyzkoušením dané konstrukce než skutečným produktem. Když mají nyní vědci ověřeno, že konstrukce a řešení funguje, mohou se pustit do vylepšování a optimalizace, která zlepší spotřebu, zvýší počet snímků za sekundu, zvětší barevnou škálu a další parametry.

Co je na této kameře ale zajímavé, je také mikroskopická velikost, která znamená možnost integrace tam, kde jsme si kamery dříve nedokázali představit a hlavně také nízkou cenu, protože se jich na wafer potenciálně vejde obrovské množství.

Pochopitelně zbývá dořešit další technologie, které zajistí například bezdrátový přenos dat do nějakého úložiště nebo internetu, ale i v těchto oblastech už se vyvíjí podobné systémy, které si vystačí s energií ze světla, změn teplot a podobně.

Oficiální materiály k výzkumu naleznete na stránkách IEEE Xplore.

Diskuze (5) Další článek: Tragický osud „nepotopitelné“ lodi: Připomeňte si ztroskotání Titanicu

Témata článku: Věda, Výzkum, IoT, Kamera, Světlo, Solární energie, Prototyp, Fotovoltaika, Nízká cena, Snímací čip, Omezená doba, Nové řešení, Čtvereční milimetr, Nasnímaný obraz, Digitální formát, Obrovské množství, Bezdrátový přenos, Chytré řešení, Článek, Vědec, Běžná součást, Plynulé video, Milimetr, Michiganská univerzita, Moderní telefon, Nejprodávanější kamery na Mall.cz


Určitě si přečtěte

Že by konečně revoluce? Nové chytré hodinky od Garminu mají průhledný solární panel

Že by konečně revoluce? Nové chytré hodinky od Garminu mají průhledný solární panel

** Chytré hodinky mají relativně malou výdrž ** Sportovní fénixy od Garminu jsou na tom ale lépe ** Poslední verze nabízí dokonce transparentní solární panel

Jakub Čížek | 56

Nové iPhony, hodinky a další novinky Applu: Zase bude za co utrácet

Nové iPhony, hodinky a další novinky Applu: Zase bude za co utrácet

Dnes proběhla další velká prezentační akce Applu, na které došlo k odhalení nových iPhonů a dalších novinek. Událost jsme sledovali online, a tak se můžete podívat na chronologický zápis těch nejdůležitějších informací.

David Polesný | 136

Windows 10 podle našich čtenářů: Poslali jste nám skoro 300 nápadů, jak je vylepšit

Windows 10 podle našich čtenářů: Poslali jste nám skoro 300 nápadů, jak je vylepšit

** Microsoft aktualizuje Windows 10 dvakrát ročně ** Jenže praktických novinek už není tolik jako dříve ** Poslali jste nám skoro 300 tipů, co by se měly Desítky ještě naučit

Jakub Čížek | 139

Bývalý zaměstnanec Nokie vysvětluje, proč telefony s Windows Phone neuspěly

Bývalý zaměstnanec Nokie vysvětluje, proč telefony s Windows Phone neuspěly

** Za neúspěchem Microsoftu v mobilech stojí i Windows 8 ** Microsoft pozdě naskočil do rozjetého vlaku ** Uživatelé neměli zásadní důvody, proč přejít

Karel Kilián | 136

10 novinek Androidu 10, které vás budou bavit

10 novinek Androidu 10, které vás budou bavit

Jan Láska, Vladislav Kluska | 27

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

** Domácí 3D tisk je dnes už finančně dostupný prakticky všem ** Lacinou tiskárnu pořídíte za pár tisíc korun ** Jak vlastně tisk probíhá a jak navrhnout, co vytisknout

Jakub Čížek | 66