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, Solární energie, Prototyp, Fotovoltaika, Světlo, Miniaturní kamera, Slušná hodnota, Špatné osvětlení, Plynulé video, Nasnímaný obraz, Zbytečné plýtvání, Skutečný produkt, Vědec, Současný prototyp, Vyrobený prototyp, Oficiální materiál, Nové řešení, Bezdrátový přenos, Elektrický signál, Slunečný den, Článek, Reálný čas


Určitě si přečtěte

Apple dal do MacBooku procesor Core i9 a 4TB SSD. Ani se neptejte, co za to chce...

Apple dal do MacBooku procesor Core i9 a 4TB SSD. Ani se neptejte, co za to chce...

** Apple aktualizoval notebooky MacBook Pro, dostaly nový hardware ** Těšit se můžete na nové procesory a větší paměť ** Cena nejvybavenějšího modelu překročí 200 tisíc korun

Martin Miksa | 99

Rekordy počasí: V Česku to ještě jde, skutečné extrémy zažívají jinde

Rekordy počasí: V Česku to ještě jde, skutečné extrémy zažívají jinde

** Teplotní extrémy dokážou překvapit. Seznamte se s rekordy v Česku i ve světě ** Rekordní hodnoty jsou mnohdy až k neuvěření ** Zjistěte, kdy ke bylo největší horko, zima, déšť či vítr

Karel Kilián | 7

Portál občana už funguje. Na státní web vypadá až překvapivě použitelně

Portál občana už funguje. Na státní web vypadá až překvapivě použitelně

** Portál občana už funguje, vyřídíte na něm první požadavky ** Funkce se budou postupně rozšiřovat ** Web je docela moderní a přehledný

David Polesný | 65

Alan Turing: Genius, který matematicky stvořil počítač

Alan Turing: Genius, který matematicky stvořil počítač

Řešením matematického problému se dostal k modelu teoretického stroje, který nese jeho jméno a je základem logiky univerzálních počítačů.

Pavel Tronner | 57

Budoucnost elektroniky: čeští vědci stojí za revolučním čipem, který nemá ve světě obdoby

Budoucnost elektroniky: čeští vědci stojí za revolučním čipem, který nemá ve světě obdoby

** Čeští vědci pod vedením Tomáše Jungwirtha vyvíjí nový typ revolučního paměťového čipu ** Zatímco v současnosti elektronika pracuje s elektrony, v budoucnu to budou spiny elektronů ** Čipy budou moci být klidně i 1 000x rychlejší a úspornější

Karel Javůrek | 32

Šmírovačka kamerami Googlu: Koukněte se, co nového zachytily na Street View

Šmírovačka kamerami Googlu: Koukněte se, co nového zachytily na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce | 44