无电池视频摄像头从同一光源获取像素和电力

微型摄像头可以在智能手机和监控设备中实现自给自足

加入我们的科学爱好者社区!


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。 通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。


视频非常简单。一个男人在一段剪辑中变换面部表情,然后上下左右移动头部,这段剪辑看起来有点像一个半个多世纪前拍摄的移动达盖尔银版照片。然而,用于拍摄这张头像的相机是尖端的,它使用了一种新的光供电技术,这可能会催生永不关机的无电池相机。
 
这个概念包括将相机图像传感器收集和测量光线的能力与光伏电池将部分光线转化为能量的能力结合起来。至少在这个阶段,结果是在哥伦比亚大学开发出的一种粗糙但自给自足的数码相机。在每个图像捕获周期中,传感器中的像素首先记录并生成图像,然后收集能量并为传感器的电源充电。
 
随着相机成为网络、可穿戴设备以及所谓的物联网的其他组件的关键部分,“您需要一种真正小巧、高质量且可以无线捕获图像的设备——并且可以永远这样做,”哥伦比亚大学计算机科学教授Shree Nayar说道,他与同事、研究工程师Daniel Sims以及位于马萨诸塞州沙龙的ADSP Consulting负责人Mikhail Fridberg一起创建了自供电相机。Nayar将于下周在休斯顿莱斯大学举行的IEEE国际计算摄影会议上展示他的团队的研究成果,该研究由美国海军研究办公室资助。


目前市场上为数不多的自供电相机通常由太阳能电池供电。Nayar的原型相机不需要电池,而是使用一个超级电容器,该电容器通过从图像传感器的像素中收集的能量持续充电。目前版本的相机可以在亮度约为300勒克斯的场景中,每秒捕获黑白30x40像素的图像,并且可以无限期地持续工作。Nayar说,这可能分辨率很低,但证明了这个概念的可行性。Nayar还是哥伦比亚大学工程学院计算机视觉实验室主任。
 
该相机可以作为监控设备安装,甚至可以在长时间的黑暗期间工作,因为它可以通过存储和使用白天收集的多余电力来在夜间生成图像。Nayar说,阳光场景的亮度达到数千勒克斯,远远超过使相机自供电所需的300勒克斯。
 
Nayar补充说,配备固态版本的自供电图像传感器的紧凑型相机将能够每秒生成至少200x200像素的图像。随着分辨率的不断提高,考虑到智能手机和可穿戴设备电池续航能力差,这种相机可能会在智能手机和可穿戴设备中证明其用途,甚至最终可能在不拍摄视频时用于为电池充电。

© . All rights reserved.