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Eine Kamera ganz ohne Batterie

Das Motiv selbst liefert die Energie für das Bild, verwendet man den Kamera-Prototypen von der Columbia University.

self-powered camera © Columbia University

Wem ist das nicht schon passiert: Da gefällt einem etwas, was man sieht, man nimmt die Kamera aus der Tasche, dreht sie auf, und nichts passiert: Man hat vergessen, die Batterie wieder aufzuladen. Gäbe es ein System, dass das Problem vermeiden könnte, als Fotograf würde ich das sofort haben wollen.

Das Problem hat das Team um Shree Nayar vom Departement of Computer Science der Columbia University in einem ersten Schritt gelöst: Sie nutzen das Prinzip der Photodiode. Während konventionelle Kameras Photodioden nutzen, um die Belichtung korrekt zu messen, geht der eigens entwickelte Schaltkreis einen Schritt weiter: sie erzeugt das Bild und versorgt sich selbst mit Energie.

Photodioden erzeugen Strom

Photodioden produzieren bei Lichteinfall eine sehr kleine Menge Strom. Dieser Strom kann entweder als Messung der Belichtung interpretiert werden, oder er wird direkt genutzt. In diesem Fall hat sich das Team entschieden, beides zu machen: Die Sensorarchitektur ist so angelegt, dass sie während jeder Aufnahme zwei Dinge erledigt: in einem ersten Schritt wird von jedem Pixel das Bild aufgenommen und ausgelesen, und danach wird die anliegende Spannung genutzt, um die interne Stromversorgung des Sensors zu füllen. Das geschieht ausreichend schnell hintereinander, um eine Wiederholungsrate von 1 Bild/Sekunde zu erreichen.

Zuerst ein Pixel, dann eine ganze Kamera

Nachdem das Prinzip anhand eines einzigen Pixels erprobt wurde, hat das Team im Anschluss einen funktionsfähigen Kamera-Prototypen gebaut. Dessen Auflösung liest sich noch nicht mal wie von gestern: bei 30×40 Pixel brauchen wir von Mega noch lange nicht reden. Der Kamera genügen 300 Lux Beleuchtung, um ausreichend Strom zu erzeugen, damit Bilder aufgenommen werden können. 300 Lux, das ist so viel Licht, wie für einen ständig besetzten Arbeitsplatz mindestens vorgeschrieben ist. Gibt es mehr Licht, liegt mehr Strom an. Für diesen Fall wurde ein adaptiver Algorithmus entwickelt, der automatisch beginnt, die Bildrate zu steigern.

Wie das aussieht?

 

Martin Skopal, 25.04.2015
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