Le celle solari convertono l'energia luminosa in energia elettrica e il principio dei sensori di imaging è convertire la luce in segnali elettronici.Se è possibile combinare i due in uno, è possibile ottenere un sensore di imaging con le proprie capacità di ricarica solare. Hanno già realizzato questo sensore: il sensore può scattare 15 fotogrammi al secondo con la sola luce solare diurna.
Il capo del gruppo di ricerca, Euisik Yoon, professore di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università del Michigan, ha affermato che quando combinato con un microprocessore e un sistema di ricetrasmissione wireless, questo sensore può creare una fotocamera compatta in grado di trasmettere immagini.
I precedenti sensori di imaging ad alimentazione leggera possono essere suddivisi in due categorie: la prima consiste nel sostituire alcuni dei pixel del sensore con le celle fotovoltaiche.Questo metodo non è teoricamente un problema, ma l'aumento del numero di celle fotovoltaiche deve ridurre il numero di pixel. e viceversa La seconda categoria consiste nel far passare il pixel tra lo stato di imaging e lo stato di generazione di energia, in linea di principio anche fattibile, ma il sistema sarà più complesso e inevitabilmente limiterà il numero massimo di fotogrammi al secondo del sensore.
Il professor Yoon e il postdoctoral Sung-Yun Park hanno creato il terzo metodo: hanno notato che molti fotoni sono arrivati alla telecamera, ma non sono stati convertiti in elettricità dai fotodiodi, ma hanno attraversato il divario tra i fotodiodi e trasmesso l'energia a Il substrato, quindi, due persone hanno posizionato un secondo strato di diodo dietro il fotodiodo come uno strato fotovoltaico per convertire questi elettroni in energia elettrica, quindi l'energia del fotone che raggiunge il sensore è stata utilizzata in modo più completo.
Poiché i diodi fotovoltaici sono in uso da molto tempo, non sono mai stati sfruttati per generare elettricità perdendo energia fotonica, pertanto non occupano un prezioso spazio pixel di imaging e non richiedono operazioni di commutazione complesse.
Il sensore viene realizzato utilizzando un processo CMOS standard, ma la struttura dei pixel e le caratteristiche elettriche sono molto diverse dai sensori convenzionali: in primo luogo, i pixel del nuovo sistema contengono una giunzione PN e un diodo generatore di potenza sotto il fotodiodo. I pixel tradizionali utilizzano elettroni caricati negativamente come corrieri per la carica, mentre il nuovo sistema utilizza fori caricati positivamente come portatori di carica sia per l'imaging che per la generazione di energia: i fori si muovono più velocemente degli elettroni, ma non influenzano l'imaging.
A sinistra un'immagine presa a 7,5 fotogrammi al secondo e a destra un'immagine presa a 15 fotogrammi al secondo.
La nuova dimensione dei pixel del sensore di 5 micron, la capacità di generazione di 998 millimetri per lux per quadrato Piva, supera di gran lunga tutto l'autogenerantesi luminanza sensore luminoso sole a 60.000 lux, è sufficiente lasciare che la velocità del sistema a 15 fotogrammi al secondo sparare condizioni di illuminazione normali di 20.000-30.000 lux, il sistema corrispondente massima velocità di scatto di 7,5 fotogrammi al secondo. frame rate video standard è di 30 frame al secondo, ma questo non è necessario.
Inoltre, il gruppo di ricerca rappresenta, nonché consumi ridotti dello spazio sistema. Squadra ha testato una varietà di tecnologie a basso consumo, comprese le tecniche di regolazione automatica secondo il frame rate della luce, al fine di consentire al sistema per fornire una maggiore illuminazione allo stesso telaio tasso.
Il prossimo obiettivo del progetto sarà una pratica telecamera di trasmissione senza fili autoportante.