ساخت دوربینی با قابلیت تأمین انرژی از طریق نور دریافتی

ساخت دوربینی با قابلیت تأمین انرژی از طریق نور دریافتی

یوشیک یون و سانگ یون پارک، مهندسان دانشگاه میشیگان، سنسور دوربین میکروسکوپی طراحی کرده‌اند که تقریبا به منبع انرژی خارجی نیاز ندارد. این سنسور که سایز آن کمتر از یک میلی‌متر است، می‌تواند به واسطه‌ی سایز کوچک در هر جایی مورد استفاده قرار گیرد؛ به شرطی که منبع نور مناسب برای کسب انرژی در دسترس باشد. جزئیات این تکنولوژی در IEEE Xplore منتشر شده است.

این سنسور نخستین تکنولوژی برای ساخت سنسورهایی با قابلیت تأمین انرژی از طریق نور نیست؛ اما فاقد محدودیت‌هایی است که نمونه‌های پیشین داشتند. به‌عنوان مثال، در طرح‌های قبلی، مواد فتوولتائیک برای تولید انرژی در سنسور قرار می‌گرفت و این کار باعث می‌شد با وجود استفاده از نور برای تولید انرژی، سنسور قادر به دریافت نور کافی برای ثبت تصویر نباشد.

در عوض در طرح اولیه یون و پارک، دریافت نور کافی برای تصویر و تولید انرژی به‌طور همزمان و بدون کاهش دریافت نور در سطح سنسور انجام می‌شود. دو مهندس دانشگاه میشیگان با قرار دادن دیود دوم به‌عنوان فتوولتائیک در زیر دیود دریافت‌کننده‌ی نور، چنین امکانی فراهم آوردند. هنگامی که دوربین در معرض نور قرار گیرد، برخی از فوتون‌ها از دیود اولیه عبور می‌کنند و به دیود دوم می‌رسند و اینجا است که به انرژی برقی مورد نیاز سنسور تبدیل می‌شوند.

در این لایه‌بندی، سطح پیکسلی سنسور به‌طور کامل از فوتون‌ها برای گرفتن تصویر استفاده می‌کند و شماری از فوتون‌ها که توسط دیود اول مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، با عبور از این دیود، توسط دیود دوم جذب می‌شوند و برای تولید انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در هنگام آزمایش، سنسور نوری توانست 15 عکس در ثانیه با کیفیت مشایه تصویر زیر بگیرد.

تعداد فریم‌هایی که در هر ثانیه گرفته می‌شود، به مقدار نور در دسترس بستگی دارد. در یک روز آفتابی با نور کامل (حدود 60 هزار لوکس)، انرژی تولیدی برای ثبت 15 فریم در هر ثانیه کافی است. در نور معمولی روز با حدود 20 تا 30 هزار لوکس، می‌توان 7.5 فریم در هر ثانیه عکس گرفت.

نمونه اولیه این سنسور می‌تواند بیش از پیش بهبود یابد تا با افزایش بهره‌وری آن در محیط‌های کم‌نور به‌راحتی اقدام به ثبت تصاویر مورد نظر کرد. مهندسان همچنین می‌توانند قابلیت‌های دیگری به آن اضافه کنند؛ مثلا یک فرستنده/گیرنده کوچک بی‌سیم می‌تواند قابلیت قرار دادن این دوربین را برای ثبت تصاویر در هر جایی ممکن کند، چراکه چنین دوربینی قادر است تنها با کسب نور، انرژی مورد نیازش را دریافت کند.