Inženýři Michiganské univerzity vyvinuli obrazový snímač pro vytvoření autonomní kamery.

Solární panely přeměňují světlo na elektřinu, obrazové snímače rovněž přeměňují světlo na elektřinu. Kdybyste se pokusili spojit obě tyto funkce v jednom čipu, vznikla by plně autonomní kamera. Inženýři Euisik Yoon a Sung-Yun Park z Michiganské univerzity nedávno přišli právě s tímto řešením – mikroskopickým senzorem, který současně zachycuje obraz a ukládá energii z dopadajícího světla. Tato technologie byla podrobně popsána ve studii zveřejněné v časopise IEEE Xplore.

Obrázek: Michiganská univerzita

Nejedná se o první pokus o vytvoření takového senzoru, nicméně první prototypy byly pracné a málo účinné. Jedna z výrobních technologií spočívala v umístění dalších fotodiod na světlocitlivý povrch, které ukládaly energii, a tím snižovaly množství světla použitého k vytvoření obrazu.

Prototyp senzoru vytvořený Yoonem a Parkem všechny tyto nedostatky postrádá. Při pokračujícím výzkumu si inženýři všimli, že některé fotony proklouznou světlocitlivou diodou fotodetekční dioda , aniž by způsobily nárůst náboje. Proto pod ni umístili další fotoelektrickou diodu fotovoltaickou diodu , která využívá prokluzující fotony k ukládání energie. „Nejde o opětovné využití, ale spíše o sběr zbytků,“ říká Yoon, „je to vlastně energie zdarma.“

Kvalita obrazu při 15 fps vlevo a 7.5 fps vpravo

Obrázek: Michiganská univerzita.

Vzhledem k tomu, že vrstva fotoelektrických diod se nachází pod světlocitlivou vrstvou, je pro tvorbu obrazu využita téměř celá plocha snímače. Fotoelektrická vrstva zároveň zachycuje nevyužité fotony a přeměňuje je na elektřinu. Výsledný čip je široký 5 mikrometrů a poskytuje výkon 998 pW /klx /mm2. Při intenzivním denním světle 60000 luxů to stačí k pořízení snímků rychlostí 15 k/s. Za normálního denního světla mezi 20 000 a 30 000 luxů klesá hodnota na 7.5 fps.

Snímač byl primárně vyroben pro ověření samotného konceptu a může být dále optimalizován pro vyšší snímkovou frekvenci nebo lepší výkon za zhoršených světelných podmínek. Pokračování projektu by v budoucnu mohlo vést k vytvoření samostatné kamery založené na pokročilém senzoru, který by napájel malý mikroprocesor a bezdrátový vysílač.