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11/05
2015
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可为相机供电的传感器
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2015-11-05 10:30:38来源: 中国视觉网

  新型传感器天天有,今年特别多。有消息称,美国哥伦比亚大学的研究人员成功开发了一种自发电相机,能够利用成像传感器采集的入射光来为相机供电。

  该团队由哥伦比亚大学计算机科学教授什里·纳亚尔(Shree Nayar)领导。纳亚尔说:“我们开发的是一种带有像素的成像传感器,这种设计不仅能够拍摄图像,还能用像素发电。”这款原型相机每秒钟拍摄一张照片,在光线较好的环境中可以一直使用下去。

  所有数码相机内部都有成像传感器,它的作用就是捕捉取景器中的图像,其原理是将采集到的光线信息转化成信号,然后变成图像。在数码相机中,光敏二极管(成像传感器的每个像素中都包含了这种零件)负责测量进光量。纳亚尔发现这一过程与太阳能电池板中的光敏二极管收集能量的过程很相似。
  “太阳能电池中也使用这种光敏二极管从光线中收集能量,只不过其使用的电路略有不同。所以我想,可以开发和重新设计相机中的像素,使之同时具备成像和发电两种作用。”他说。
  为了开发这款原型产品,纳亚尔与工程师丹尼尔·西姆斯(Daniel Sims)展开了合作,使用现成的元件制作了一个 30×40 像素的成像传感器——这也是辨识出人脸所需的最低像素。
  这种像素的设计非常简单,使用了两种晶体管。
  这种成像传感器会在照相和发电两种模式间不断切换,每次拍摄周期,像素都会首先捕捉图像,然后才会发电,并为传感器供电。
  在光照较好的室内环境中,300 勒克斯的照度即可帮助这款相机不停运转。而常规的阴天情况下,照度则可达到数千勒克斯。
  虽然这款原型相机的尺寸很大,但纳亚尔表示,它可以完全可以瘦身。
  “我们计算过,完全可以采用同样的设计制作出紧凑的成像传感器。当然,瘦身后的芯片采集的光线将会减少,发电量也会降低。但此时的芯片耗电量同样会降低。”他说。
  这款原型产品花费数千美元,但纳亚尔认为,倘若能够实现工业化生产,该成像传感器的生产成本将与手机或电脑中常见的成像传感器相似。
  缩小传感器尺寸后可以实现不同的部署方式,包括用在监控摄像头和消费电子产品中。
  纳亚尔最终希望进一步改善这项技术,使之在不拍照的情况下也能发挥供电作用。
  光敏二极管的应用
  光敏二极管又称光电二极管,是利用半导体的光敏特性制成的。它能将接收到的光转换为电流的变化。它的特点是对光线非常敏感。正因此,光敏二极管的应用领域较多。
  光敏二极管的作用是进行光电转换,在光控、红外遥控、光探测等作用。
  1.光控
  光敏二极管可以用作光控开关,无光照时,光敏而激光VDL因接收反向电压而截至,晶体管因无基极电流也截止,继电器出于释放状态。当有光线照射到光敏二极管VDL时,VDL从截止转变为导通,使晶体管相继导通,继电器K吸合接通被控电路。
  2.光信号接收
  光敏二极管可以用作接收光信号。它一般通过光信号放大电路,再有光敏二极管接收,最后经过放大用过耦合电容输出。
  3.光转换
  光敏二极管可以用作红外光到可见光的转换。红外光信号由光敏二极管VDL接收,经过晶体管放大后,驱动发光二极管发出可见光。