跳到主要内容

话题

日常科学

日常科学

自供电相机可以永久拍摄自拍照

22 Apr 2015

伊恩·兰德尔(Ian Randall)

数码相机是生活中无处不在的部分,每个口袋中都装有智能手机,每个街角都有远程操作的摄像头。仅去年一年,估计全球就售出了20亿种各种相机-这种销量可能会增加。尽管可以轻松为个人相机充电,但许多新的远程应用程序需要更小,更持久的电源。

但是,如果您在拍照时相机可以自我供电怎么办?这是由 什里·纳亚(Shree Nayar) 和他在纽约市哥伦比亚大学的同事创造了第一台完全自供电的摄像机。

这个想法非常合理,因为构成数码相机中图像传感器的像素与太阳能电池板中的像素基本相同。两者都使用光电二极管,光电二极管是基于半导体的组件,可将入射光转换为电流。在相机中,光电二极管以“光电导模式”使用,这使它们能够测量落在每个像素上的光量,从而可以构建更大的图像。然而,在太阳能电池板中,光电二极管以“光伏模式”使用,在那里它们将光直接转换为电能。

结合这两种活动,研究人员开发出了一种原型相机,其像素(其中30×40)在两种模式之间交替。每个周期都以捕获模式开始,在该模式下,像素记录图像。接下来是能量收集模式,在该模式下,像素为相机的电源充电。周期的长短允许相机以每秒一幅图像的速度无限期地拍照。

该设备确实有一些限制。理想情况下,相机需要以至少300 lux照亮的被摄体,这对应于光线充足的房间。但是,研究人员已经开发了一种自适应算法,该算法可以根据可用的照明条件和相机的电荷来改变图像的采集速率。

虽然原型相机使用电容器来存储能量,但Nayar指出,该设备还可以与可充电电池结合使用-甚至可以用作更大的设备(例如手机)中的集成组件,这可以帮助实现以下目的:发电。

纳亚尔说:“我们相信,我们的成果是开发新一代摄像头的重要一步,这种摄像头可以在非常长的时间内工作-理想情况下是永久的-无需外部电源。”当然,自供电相机的潜在应用范围非常广泛,不仅包括个人设备,还包括传感器网络的一部分,科学成像,智能环境以及医疗应用。

研究人员将介绍他们的 相机设计国际计算摄影会议,该活动将于4月24日至26日在德克萨斯州举行。

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者