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Kamera wandelt Licht über Sensor in Energie um

Ein Projekt der Columbia University könnte Akkus in Kameras künftig überflüssig machen. Der Sensor-Prototyp der Forscher wandelt einen Teil des einfallenden Lichts in elektrische Energie um.

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Kamera wandelt Licht über Sensor in Energie um

S. K. Nayar, D. C. Sims, M. Fridberg

(Bild: cs.columbia.edu)

Ein Forscherteam der Columbia Universität um Professor Shree Nayar hat eine autarke Videokamera entwickelt. Der Prototyp benötigt weder einen Akku noch eine externe Stromversorgung, um die für seinen Betrieb notwendige Energie zu erhalten, schreiben sie. Den Strom erzeugt den Bildsensor kurzerhand selbst.

Der Bildsensor...

(Bild: S. K. Nayar, D. C. Sims, M. Fridberg)

Realisiert werde das Konzept über einen einfachen Pixel-Stromkreis, wobei die Photodioden der Pixel nicht nur zum Messen des Lichteinfalls genutzt werden, sondern das einfallende Licht auch in elektrische Energie umwandeln. Eine eigens entwickelte Sensor-Architektur schalte die einzelnen Zellen ständig zwischen Bildsensor-Funktion und Stromumwandlung um. Erst werde ein Bild aufgenommen und ausgelesen, anschließend wird das auftreffende Licht über die Photodioden in Energie umgewandelt, die wiederum den Sensor antreibt.

... und die Kamera

(Bild: S. K. Nayar, D. C. Sims, M. Fridberg)

Zu Beginn des Forschungsprojekts entwickelte das Team um Professor Nayar nach eigener Aussage ein einzelnes Pixel, im weiteren Verlauf entstand eine Kamera mit einer Auflösung von 30 x 40 Pixeln, die unabhängig von Akkus oder externer Stromversorgung funktioniert. Für die Aufnahme und die Abgabe der nötigen Energie sorge ein Superkondensator. Bei einer Szene mit 300 Lux reiche dessen Spannung aus, um ein unendlich langes Video mit einem Bild pro Sekunde zu erzeugen. Für Szenen mit schwankender Helligkeit haben die Forscher demnach einen adaptiven Algorithmus entwickelt, der die Framerate der Kamera abhängig von der Spannung am Superkondensator und den vorherrschenden Lichtbedingungen anpasst.

Die Ergebnisse ihres Projekts erklären die Forscher der Columbia Universität in ihrem wissenschaftlichen Papier "Towards Self-Powered Cameras". Nach Ansicht von Professor Nayar könnte die Technik autarke Kamera-Sensoren ermöglichen, die beispielsweise in der Medizin oder in Überwachungskameras zum Einsatz kommen könnten. (mho)

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