Kameratechnik : Bildsensor versorgt sich selbst mit Strom

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Kameratechnik: Bildsensor versorgt sich selbst mit Strom
Bild: Hans (CC0 1.0)

Forscher der Columbia University haben eine Videokamera entwickelt, die ganz ohne externe Stromversorgung auskommt und sogar auf einen eigenen Akku verzichten kann. Die sich selbst mit Strom versorgende Kamera könnte etwa für Überwachungszwecke eingesetzt werden.

Konventionelle Bildsensoren messen das einfallende Licht, ohne dieses auch in elektrische Energie zur Stromversorgung der Kamera umzuwandeln. Eine Forschergruppe unter Leitung von Shree K. Nayar nutzt einen einfachen Pixel-Schaltkreis, der erst das Bild aufnimmt und danach das einfallende Licht in elektrische Energie umwandelt und in einem Superkondensator speichert. Demzufolge muss der Superkondensator zum ersten Start der Kamera extern geladen werden, nach lediglich kleinen Zeitabschnitten in (absoluter) Dunkelheit reicht dann jedoch der im Kondensator gespeicherte Strom zur Reaktivierung der Kamera aus, so dass sie autark genutzt werden kann.

Die Funktionsfähigkeit der Kamera ist dadurch von der Beleuchtungsstärke abhängig: 300 Lux genügen bereits, um die Spannung im Superkondensator über der nötigen Spannung von 2,5 Volt zu halten, was es ermöglicht, die Aufnahme von einem Bild pro Sekunde quasi unbegrenzt lang fortzusetzen. Zum Vergleich: Ein trüber Wintertag bringt es auf mindestens 2.000 Lux. Für Situationen, in denen die Beleuchtungsstärke stark variiert, haben die Forscher einen Algorithmus implementiert, der die Bildfrequenz auf Basis der Helligkeit und der Spannung des Kondensators anpasst.

Noch ist die Kamera ein Prototyp
Noch ist die Kamera ein Prototyp (Bild: S. K. Nayar, D. C. Sims, M. Fridberg)

Mit einer Auflösung von 30 mal 40 Pixel respektive 0,0012 Megapixel ist der Prototyp zwar wenig praktikabel, das Team um Shree K. Nayar geht allerdings davon aus, dass eine Kompaktkamera mit dem eigens entwickelten Bildsensor eine Auflösung von 200 mal 200 Pixel aufnehmen und sich selbst die nötige Energie beschaffen könnte. Mögliche Einsatzszenarien für solche autarken Kameras wären beispielsweise Überwachungssysteme.