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: Víme o dalších novinkách, které se ve Windows 10 objeví na podzim. Vylepšují práci s okny a nastavení

Témata článku: Věda, Výzkum, Kamera, IoT, Fotovoltaika, Světlo, Prototyp, Solární energie, Stejná velikost, Elektrický signál, Plynulé video, Efektivní konstrukce, Čip, Externí napájení, Externí baterie, Slunečný den, Skutečný produkt, Obrovské množství, Reálný čas, Standardní technologie, Chytré řešení, Nové řešení, Milimetr, Špatné osvětlení, Článek, Nejprodávanější kamery na Mall.cz


Určitě si přečtěte

10 míst na mapách Googlu, která nesmíte vidět. Nahradily je čtverečky

10 míst na mapách Googlu, která nesmíte vidět. Nahradily je čtverečky

** Deset míst, které nesmíte vidět ve webových mapách ** Jsou to letiště, základny i elektrárny ** Nejvíce míst tají Francie

Jakub Čížek | 21

Jakub Čížek
Mapy GoogleMapy
Má to smysl, pípla nám eRouška. Moc informací ale z upozornění nevyčtete
Vladislav Kluska
KoronavirusMobilní aplikaceSoftware
Teď už Chromium ovládne Windows 10 úplně. Microsoft dokončil WebView2

Teď už Chromium ovládne Windows 10 úplně. Microsoft dokončil WebView2

** Před dvěma lety se Microsoft zasnoubil s Chromem ** Nový Edge není zdaleka jejich jediné dítě ** Ještě důležitější je komponenta WebView2

Jakub Čížek | 50

Jakub Čížek
Windows 10ChromeSoftware
Jak sestavit rodokmen. Z informací, které jsou na internetu

Jak sestavit rodokmen. Z informací, které jsou na internetu

Podrobný návod, jak hledat ve starých matrikách informace o předcích a nemuset při tom ani vstát od počítače. Základy internetové genealogie.

Marek Lutonský | 59

Marek Lutonský
Rodokmen
Velký den pro Apple: Uvedl tři nové Macy s vlastním procesorem M1
Lukáš Václavík
PočítačeApple
DeOldify: Téměř zázračná technologie, která obarvuje 2. světovou válku, nebo vaše fotky z dětství

DeOldify: Téměř zázračná technologie, která obarvuje 2. světovou válku, nebo vaše fotky z dětství

** Neuronová síť DeOldify obarvuje fotky ** Můžete si ji vyzkoušet sami i bez superpočítače ** YouTube je plný obarvených ikonických videí

Jakub Čížek | 21

Jakub Čížek
PythonHistorieProgramování
Nejlepší notebooky do 10 000 korun: Co má ještě smysl kupovat. A co ne?

Nejlepší notebooky do 10 000 korun: Co má ještě smysl kupovat. A co ne?

** Notebooky s cenou do deseti tisíc korun jsou plné kompromisů ** Existuje několik modelů dobře použitelných pro nenáročné použití ** Vhodnou alternativou jsou tablety nebo repasované počítače

David Polesný | 59

David Polesný
Jak vybrat notebookNotebooky