Solárne články premieňajú svetlo na elektrinu, snímače obrazu tiež premieňajú svetlo na elektrinu. Pokus o spojenie týchto dvoch prvkov do jedného čipu by vytvoril plne autonómnu kameru. Inžinieri Euisik Yoon a Sung-Yun Park z Michiganskej univerzity nedávno prišli práve s takýmto mikroskopickým senzorom, ktorý zachytáva obraz a zároveň ukladá energiu zo svetla, ktoré naň dopadá. Táto technológia bola podrobne opísaná v štúdii uverejnenej v časopise IEEE Xplore.
Obrázok: Michiganská univerzita
Nie je to prvý pokus o takýto senzor, ale prvé prototypy boli náročné na prácu a mali nízku účinnosť. Jedna z výrobných techník zahŕňala umiestnenie ďalších fotodiód na svetlocitlivý povrch, aby sa uložila energia, čím sa znížilo množstvo svetla použitého na vytvorenie obrazu.
Prototyp senzora, ktorý vytvorili Yoon a Park, je zbavený všetkých týchto nevýhod. Pokračujúc vo výskume si inžinieri všimli, že niektoré fotóny prechádzajú cez svetlocitlivú diódu fotodetekčnú diódu bez toho, aby spôsobili nárast náboja. Preto pod ňu umiestnili ďalšiu fotovoltaickú diódu Photo-Voltaic diode , ktorá využíva skĺzavajúce fotóny na ukladanie energie. „Nie je to opätovné použitie, skôr zber zvyškov,“ hovorí Yoon, „je to vlastne bezplatná energia
Kvalita obrazu pri 15 fps vľavo a 7.5 fps vpravo
Obrázok: Michiganská univerzita.
Keďže vrstva fotoelektrických diód sa nachádza pod vrstvou citlivou na svetlo, takmer celá plocha snímača sa využíva na generovanie obrazu. Fotovoltaická vrstva zároveň zachytáva nevyužité fotóny a premieňa ich na elektrinu. Konečný čip založený na tomto princípe má šírku 5 mikrometrov a poskytuje výkon 998 pW/klx/mm2. Pri intenzívnom dennom svetle 60 000 luxov to stačí na dosiahnutie rýchlosti snímania 15 snímok za sekundu. Pri normálnom dennom svetle 20 000 až 30 000 luxov klesne táto hodnota na 7.5 fps.
Snímač bol vyrobený predovšetkým na overenie samotnej koncepcie a mohol by sa ďalej optimalizovať na dosiahnutie vyššej snímkovej frekvencie alebo lepšieho výkonu pri slabom osvetlení. Pokračovanie projektu by v budúcnosti mohlo viesť k samostatnej kamere založenej na modernom senzore, ktorý by poháňal malý mikroprocesor a bezdrôtový vysielač.
Ako by sa tento nový obrazový snímač mohol využiť v praxi a aké výhody by priniesol oproti tradičným kamerám? Je jeho vyvinutie plánované aj pre laického užívateľa alebo je určený len pre špecializované oblasti? Aké sú hlavné technické špecifikácie tohto snímača a ako sa porovnáva s existujúcimi riešeniami?