Le celle solari convertono la luce in elettricità, anche i sensori di immagine convertono la luce in elettricità. Cercare di combinarli in un unico chip significherebbe creare una telecamera completamente autonoma. Gli ingegneri dell’Università del Michigan Euisik Yoon e Sung-Yun Park hanno recentemente ideato proprio questo: un sensore microscopico che cattura simultaneamente le immagini e immagazzina l’energia della luce incidente. La tecnologia è stata descritta in dettaglio in uno studio pubblicato su IEEE Xplore.
Immagine: Università del Michigan
Non è stato il primo tentativo di realizzare un sensore di questo tipo, tuttavia i primi prototipi richiedevano molta manodopera ed erano poco efficienti. Una delle tecniche di produzione prevedeva l’inserimento di fotodiodi supplementari sulla superficie fotosensibile per immagazzinare energia, riducendo così la quantità di luce utilizzata per formare l’immagine.
Il prototipo di sensore creato da Yoon e Park non presenta tutti questi inconvenienti. Proseguendo la ricerca, gli ingegneri hanno osservato che alcuni fotoni passano attraverso il diodo sensibile alla luce diodo di foto-rilevazione senza causare un accumulo di carica. Quindi hanno inserito un ulteriore diodo fotoelettrico diodo fotovoltaico al di sotto, che utilizza i fotoni che scivolano per immagazzinare energia. “Non è un riutilizzo, è più una raccolta di avanzi”, dice Yoon, “In realtà è energia gratuita”
Qualità dell’immagine a 15 fps sinistra e a 7.5 fps destra
Immagine: Università del Michigan.
Poiché lo strato di diodi fotoelettrici si trova sotto lo strato sensibile alla luce, quasi tutta l’area del sensore viene utilizzata per la formazione dell’immagine. Allo stesso tempo, lo strato fotoelettrico cattura i fotoni inutilizzati, convertendoli in elettricità. Il chip finale basato su questo principio ha una larghezza di 5 micrometri e fornisce una potenza di 998 pW/klx/mm2. In una luce diurna intensa di 60000 lux, è sufficiente per catturare immagini a 15k/s. In condizioni di luce diurna normale, tra i 20.000 e i 30.000 lux, questo valore scende al 7.5 fps.
Il sensore è stato realizzato principalmente per convalidare il concetto stesso e potrebbe essere ulteriormente ottimizzato per aumentare la frequenza dei fotogrammi o migliorare le prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione. Il proseguimento del progetto potrebbe portare, in futuro, a una fotocamera autonoma basata sul sensore più recente, che alimenterebbe un minuscolo microprocessore e un ricetrasmettitore wireless.
Mi chiedo come funzioni precisamente questo sensore di immagine sviluppato dagli ingegneri dell’Università del Michigan per una telecamera autonoma. Quali sono le sue caratteristiche principali? E come potrebbe influire sulle prestazioni e sulle capacità della telecamera?
Che tipo di tecnologia è stata utilizzata per lo sviluppo del sensore di immagine per la telecamera autonoma dell’Università del Michigan? Quali sono le caratteristiche e le potenzialità di questo sensore?