Samozasilający sensor obrazu

Naukowcy z Uniwersytetu Michigan stworzyli niezwykły sensor obrazu. Przeprojektowali oni piksele w sensorze, aby każdy z nich mógł jednocześnie pracować jako typowy fotodetektor oraz ogniwo fotowoltaiczne. Dzięki temu sensor jest w stanie pozyskiwać energię ze światła, by móc się zasilić. Do budowy sensora posłużono się procesem CMOS 0.18 μm. Tego typu sensor może być wykorzystany na wiele sposobów, np. w nowoczesnych kamerach bezpieczeństwa oraz IoT, mogąc znacząco wydłużyć czas pracy tego typu aplikacji. Szczegóły opisano w publikacji „Simultaneous Imaging and Energy Harvesting in CMOS Image Sensor Pixels”, która ukazała się w IEEE Electron Device Letters. Sercem urządzenia jest układ Energy Harvesting Imager (EHI), który w sposób dynamiczny przełącza (z wykorzystaniem multipleksingu) piksele pomiędzy pracą jako fotodetektor, a fotoogniwo. W zależności od tego ile energii jest dostarczane do matrycy, EHI jest w stanie zmieniać częstotliwość pracy części odpowiedzialnej za przechwytywanie obrazów. Im tej energii mniej, tym FPS spada, by móc pozyskać więcej energii. Maksymalna prędkość wynosić ma około 15 FPS w słońcu. Prototypowy sensor obrazu oferuje rozdzielczość 100 na 80 pikseli. Każdy piksel mierzy wymiar 5 na 5 μm2. Cała powierzchnia sensoryczna wynosić 660 x 860 μm2. Przy świetle o sile 120 tysięcy lux, sensor jest w stanie pozyskać około 30 μW. Jego apetyt jest jednak mniejszy. Zużycie wynosić ma niecałe 4 μW przy 7.5 FPS (jest to wartość jaką sensor jest w stanie osiągnąć w normalny, typowy dzień), do niecałych 11 μW przy wspomnianych 15 FPS.