Para ilmuwan telah menciptakan kamera yang lebih kecil dari satu milimeter dan tidak membutuhkan baterai

Sekelompok insinyur yang dipimpin oleh Yu Sik Yong dari University of Michigan, AS menciptakan photosensor, di mana hampir seluruh area pixel ditempati oleh area yang secara bersamaan dapat menghasilkan energi dan membentuk gambar. Ini memungkinkan Anda membuat kamera mandiri dengan luas kurang dari satu milimeter persegi. Pada saat yang sama, ia mampu memotret kualitas yang layak pada frekuensi 15 frame per detik. Para pengembang menerbitkan karya mereka dalam jurnal IEEE Electron Device Letters.

Foto-foto yang mengubah cahaya menjadi arus listrik adalah dasar dari kamera dan panel surya. Mereka sangat mirip, hanya satu menyimpan insiden energi di atasnya, dan yang lainnya - mencatat berapa banyak jatuh. Oleh karena itu, para insinyur telah berusaha selama bertahun-tahun untuk menggabungkan kemampuan panel dan kamera, membuat matriks yang dapat mengambil gambar, dan pada saat yang sama memberi makan diri mereka sendiri (yang berarti mereka tidak memerlukan baterai yang besar).

Ada dua pendekatan untuk menyelesaikan masalah ini. Yang pertama adalah mencoba membuat matriks di mana ruang yang sama digunakan untuk pemotretan dan untuk menghasilkan energi. Maka perangkat akan keluar kecil, yang merupakan nilai tambah. Tetapi kekurangannya adalah harus beralih di antara dua mode (pemotretan dan menyalakan), yang menghabiskan sebagian energi, dan photomatrix tidak dapat dihapus tanpa gangguan, dan ia memiliki frame rate yang rendah.

Pendekatan kedua adalah membuat dua zona terpisah dalam photomatrix. Salah satunya akan lepas landas, yang kedua - untuk menghasilkan energi untuk ini. Mereka akan dapat bekerja pada saat yang sama, tetapi bagian penting dari setiap piksel dalam hal ini adalah panel surya. Fotosel akan menjadi lebih tebal, dan jumlah cahaya yang digunakan untuk pemotretan akan berkurang secara signifikan.

Pencapaian para ilmuwan dari University of Michigan - untuk pertama kalinya, fotosensor mereka mampu menghasilkan energi dan pemotretan secara bersamaan (dengan frekuensi hingga 15 frame / detik). Pekerjaan mereka disebut - "Pencitraan Simultan dan Pemanenan Energi dalam CMOS Image Sensor Pixels" ("Pengambilan dan pengumpulan energi secara simultan dalam piksel CMOS aktif"). Hampir seluruh area pixel di photocell mereka berupaya dengan dua tugas sekaligus.

Yu Sik Yun, Sang Yoon Pak dan tim mereka memperhatikan bahwa dioda peka cahaya pada kamera pada tingkat mikroskopis cukup transparan. Sebagian besar cahaya melewati elemen aktifnya. Jadi jika Anda menempatkan "panel surya" di bawah fotosensor seperti itu, ia masih akan menerima bagian dari energi.

Itulah idenya. Fotosel baru terdiri dari dua fotodioda yang terletak satu di bawah yang lain. Yang atas mengumpulkan bagian dari lubang (pembawa muatan terbentuk setelah foton merobohkan elektron dari posisi mereka), dan dengan demikian menerima sinyal untuk membentuk gambar. Dan yang lebih rendah mengambil foton yang tersisa, dan menggunakannya untuk menghasilkan energi.

Ternyata jenis kamera baru, mikroskopis dan swasembada, mampu bekerja dalam kondisi di mana ada pencahayaan, tanpa henti dan tanpa perlu mengisi ulang atau mengganti baterai. Perangkat yang ideal untuk mata-mata atau pemerintah yang ingin mengontrol aktivitas warganya. Kami mengharapkan lonjakan penjualan foil pada topi.

Dilihat oleh tes tim dari University of Michigan, dioda atas yang membentuk sinyal menyumbang 26% dari total arus lubang, dan sel fotovoltaik yang mengumpulkan energi - 74%. Pada sensor lain, energi ini sama sekali tidak digunakan.

Berdasarkan perkembangan mereka, para insinyur membuat fotomatrix prototipe dengan resolusi 100x90 piksel dan area aktif 0,86x0,66 mm. Ini dapat menghasilkan 30 μW energi di bawah iluminasi 120 kilo lux (hari yang cerah). Pada saat yang sama, memotret pada frekuensi 15 frame / detik hanya mengkonsumsi 10 μW energi - walaupun gambar, tentu saja, tidak terlalu jelas. Pada frekuensi ini, sensor baru dalam teori mampu memotret secara terus-menerus tanpa mengisi ulang bahkan pada 60 kilo-lux (paparan sinar matahari langsung normal). Pembuat photomatrix mencatat bahwa ia memiliki kerapatan daya tertinggi di antara semua yang ada.

Dalam artikel mereka untuk IEEE, para insinyur mencatat bahwa sensor mereka dapat dengan mudah membuat gambar berkualitas lebih tinggi jika "dirusak". Konsumsi daya dalam chip juga tidak dioptimalkan. Secara potensial, kamera akan dapat bekerja pada frame rate yang lebih tinggi dan dalam cahaya yang lebih sedikit.

Yu Sik Yun mengatakan perkembangan mereka paling cocok untuk internet. Sensor cerdas adalah komponen penting dari platform IoT, dan fotosensor baru dapat beroperasi dalam faktor bentuk terkecil dan tanpa konsumsi energi.

Benar, juga tidak ada yang mencegah penggunaan kamera untuk spionase atau pemotretan rahasia. Sensor milimeter, pada kenyataannya, tidak terlihat, dan bekerja untuk waktu yang tidak terbatas tanpa perlu diisi ulang. Tentu saja, dalam hal ini, perangkat tidak hanya membutuhkan fotosel, tetapi juga sarana untuk menyimpan dan mentransmisikan gambar yang diterima. Versi mikroskopis komponen semacam itu masih dalam pengembangan .

P. S. Pochtoy.com mengirimkan gadget dari AS. Dari $ 8,99 per pon. Mereka yang mendaftar dengan kode Geektimes mendapatkan $ 7 per akun.