Forscher entwickeln Kamera, die sich selbst mit Strom versorgt

16. April 2015, 13:09
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Prototyp erstellt Videos mit 40 x 30 Pixel, Algorithmus passt Aufnahmegeschwindigkeit an Helligkeit an

Eine große Schwäche mobiler Endgeräte sind die Laufzeiten ihrer Akkus, die mitunter nur unbefriedigend ausfallen. Ein Problem, mit dem auch Videokamera kämpfen. Forscher der University of Columbia arbeiten allerdings an Technologie, die langfristig eine Lösung versprechen könnte.

Sie haben nun die erste Kamera vorgestellt, die sich selbst mit Strom versorgen und – zumindest theoretisch – unendlich lang Bilder aufzeichnen kann.

Stromerzeugende Pixel

Der Erfindung liegen Pixel zugrunde, deren Schaltkreis in der Lage ist, mithilfe seiner Photodioden die Intensität des umgebenden Lichts zu messen, als auch dieses in Energie umzuwandeln. Bei jedem Aufnahmezyklus erfassen die Pixel zuerst das Bild, lesen es aus und erzeugen dann Strom, der einem Superkondensator zugeführt wird, der als Ersatz für einen klassischen Akku dient.

Zuerst entwickelten die Forscher einen einzelnen Pixel. Nach erfolgreichem Test des Prinzips setzten sie nun einen Sensor um, der eine Auflösung von 40 x 30 Pixel liefert. Bei einer Umgebungshelligkeit von 300 Lux – dies entspricht etwa der typischen Beleuchtung von Besprechungszimmern oder Verkaufsräumen im Einzelhandel – soll die Energieaufnahme deutlich über dem Verbrauch liegen.

foto: university of columbia
Ein mit dem Prototypen aufgezeichnetes Video (vergrößert)

Algorithmus gleicht Schwankungen aus

Für Situationen, in denen die Helligkeit stark schwankt, haben die Wissenschaftler einen Algorithmus entwickelt. Dieser regelt anhand von Helligkeit und Ladung des Superkondensators die Aufnahmegeschwindigkeit.

Der Prototyp wurde mit handelsüblichen Komponenten verwirklicht. Nach Auswertung der Effizienz der selbstversorgenden Kamera sind die Erfinder zum Schluss gekommen, dass die Umsetzung eines vollwertigen Bildsensors mit "brauchbarer" Auflösung und Geschwindigkeit möglich ist.

Hohes Potenzial

Ihre Erfindung könnte, so zitiert Gizmodo Forschungsleiter Shree Nayar, unter anderem für den Bereich der Wearables und das Internet der Dinge relevant sein. Die Erkenntnisse hat das Projektteam im Paper "Towards Self-Powered Cameras" (PDF) zusammengefasst. (gpi, 16.04.2015)

  • Der Prototyp kann Videos mit 40 x 30 Pixel aufnehmen und bei 300 Lux unendlich lange arbeiten.
    foto: university of columbia

    Der Prototyp kann Videos mit 40 x 30 Pixel aufnehmen und bei 300 Lux unendlich lange arbeiten.

  • Der Aufbau des Sensors.
    foto: university of columbia

    Der Aufbau des Sensors.

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