A napelemek a fényt elektromossággá alakítják, a képérzékelők szintén elektromossággá alakítják a fényt. Ha megpróbáljuk őket egy chipen kombinálni, akkor egy teljesen autonóm kamera jön létre. A Michigani Egyetem mérnökei, Euisik Yoon és Sung-Yun Park nemrégiben egy olyan mikroszkopikus érzékelővel álltak elő, amely egyszerre rögzíti a képeket és tárolja a beeső fény energiáját. A technológiát az IEEE Xplore című szaklapban közzétett tanulmányban részletezték.
Kép: University of Michigan
Nem ez az első kísérlet hasonló érzékelőre, de az első prototípusok munkaigényesek és alacsony hatékonyságúak voltak. Az egyik gyártási technika során a fényérzékeny felületen további fotodiódákat helyeztek el az energia tárolására, ami csökkentette a kép kialakításához felhasznált fény mennyiségét.
A Yoon és Park által kifejlesztett érzékelő prototípusa mentes mindezen hátrányoktól. További kutatásaik során a mérnökök észrevették, hogy néhány foton átcsúszik a fényérzékeny diódán fotoérzékelő dióda anélkül, hogy töltésfelhalmozódást okozna. E dióda alatt egy további fotoelektromos diódát foto-voltaikus dióda helyeztek el, amely a csúszó fotonokat használja fel az energia tárolására. „Ez nem újrafelhasználás, inkább a maradékok betakarítása” – mondja Yoon
Képminőség 15 fps balra és 7 fps balra sebességgel.5 fps jobbra
Kép: University of Michigan.
Mivel a fényelektromos diódák rétege a fényérzékeny réteg alatt van, az érzékelő szinte teljes területe képalkotásra szolgál. Ugyanakkor a fotoelektromos réteg befogja a fel nem használt fotonokat, és elektromossággá alakítja őket. Az így kapott mikrochip 5 mikrométer széles, és 998 pW/klx/mm2 teljesítményt biztosít. Intenzív nappali fényben 60000 lux, ez elég ahhoz, hogy 15k/s sebességgel rögzítsen képeket. Normál nappali fényben 20 000 és 30 000 lux között ez az érték 7-re csökken.5 fps.
Az érzékelő elsősorban a koncepció validálására készült, és tovább optimalizálható a nagyobb képkocka sebesség vagy a jobb gyenge fényviszonyok elérése érdekében. A projekt folytatása a jövőben egy fejlett érzékelőn alapuló autonóm kamerához vezethet, amely egy apró mikroprocesszort és egy vezeték nélküli adó-vevőt működtet.
Milyen tulajdonságokkal rendelkezik ez a képérzékelő? Mennyire hatékony és fokozottan biztonságos lesz az önálló kamera? Milyen területeken alkalmazható majd ez a fejlesztés?