Kamera może nagrywać bez końca, jeśli tylko scena jest oświetlona

Perpetuum mobile to jeszcze nie jest, ale blisko. Na Uniwersytecie Columbia powstała cyfrowa kamera, która nagrywa filmy bez akumulatora.

Zespół prowadzony przez Shree K. Nayara, pracującego na wydziale informatyki, skonstruował prototyp kamery, który zasila się sam. Jakość obrazu nie jest imponująca – jedna klatka filmu jest rejestrowana przez sekundę, nie ma nagrywania dźwięku i barw. Warto jednak zaznaczyć, że kamera może pracować bez końca i nie potrzebuje zewnętrznego zasilania w tradycyjnym tego słowa znaczeniu. Urządzenie musi mieć co nagrywać.

Tajemnicą tego wynalazku jest specjalna światłoczuła matryca, której każdy piksel nie tylko jest w stanie rejestrować docierające do niego światło, ale także przetwarzać dostarczoną energię na prąd potrzebny do zasilania całego urządzenia. Kamera będzie działać prawidłowo na zewnątrz w dzień oraz w dobrze oświetlonych pomieszczeniach.

Konstruktorzy zauważyli, że matryce światłoczułe w kamerach i panele słoneczne zapewniające zasilanie są skonstruowane bardzo podobnie, mimo że służą do bardzo odmiennych czynności. Sensor kamery składa się milionów komórek, które odpowiadają pikselom rejestrowanego obrazu. Każda z komórek ma element światłoczuły (fotodiodę), co pozwala zmierzyć ilość światła (luminancję) odpowiadającą danemu punktowi obrazu. W panelach zamieniających światło na prąd również znajdują się fotodiody, ale tu montowane są w sposób pozwalający na zjawisko fotowoltaiczne, czyli generowanie prądu elektrycznego pod wpływem światła.

Kamera powstała na bazie dostępnych od ręki komponentów, by skonstruować własną matrycę. Każdy piksel składa się z elementu światłoczułego, dwóch tranzystorów i kondensatora przechowującego rezerwy energii. W każdym cyklu najpierw rejestruje ilość ilość otrzymanego światła, a potem generuje energię „na zapas”. W czasie pracy wymagane jest niestety przełączanie się między dwoma trybami pracy. Kiedy kamera nie rejestruje obrazu, można wykorzystać ją jako zwykłą ładowarkę słoneczną dla innych urządzeń lub jej wewnętrznego akumulatora, jeśli się taki do niej podłączy – obecny prototyp nie został w niego wyposażony. Sensor ma rozdzielczość 30 na 40 pikseli, ale przy odpowiednim wkładzie w udoskonalenie procesu produkcji powinno być możliwe upakowanie większej liczby i seryjna produkcja. Obudowa została oczywiście wydrukowana.

Kierujący projektem profesor Nayar twierdzi, że grafika cyfrowa stoi na progu rewolucji. W ciągu ostatniego roku na świecie sprzedane zostały dwa miliardy różnych kamer. To ogromna liczba, ale w oczach kierownika Katedry Wizji Komputerowej to dopiero wierzchołek góry lodowej. Cyfrowe rejestrowanie obrazu zmieni wiele dziedzin naszego życia i nie chodzi tu tylko o notoryczne robienie zdjęć posiłków. Przed nami rewolucja w dziedzinie urządzeń ubieralnych, sieci sensorów, zautomatyzowanych przestrzeni, spersonalizowanej medycyny i oczywiście różne gałęzie Internetu rzeczy.

Kamera, która może działać bez zewnętrznego źródła energii będzie niezwykle użyteczna. Filmowcy na razie się nią nie zainteresują, ale może znajdzie zastosowanie w energooszczędnym monitoringu. Od czegoś trzeba zacząć. Aparaty cyfrowe też przeszły długą drogę. Pierwszy taki aparat zapisywał jedno zdjęcie o rozdzielczości 0,01 megapiksela przez 23 sekundy.