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Une caméra qui peut tourner indéfiniment

Elle s’alimente elle-même en énergie, car chacun de ses pixels est à la fois un capteur d’images et une cellule photovoltaïque.
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Une caméra qui peut tourner indéfiniment
Une caméra qui peut tourner indéfiniment

Un capteur d’images et une cellule photovoltaïque réalisent en fait la même fonction : transformer la lumière en électricité. Dans le cas du capteur, tel celui qui équipe les smartphones et caméras numériques, le but est de mesurer la lumière incidente, tandis que la cellule photovoltaïque la transforme en énergie électrique. Des chercheurs de l’université de Columbia (New-York) ont donc eu l’idée de reprendre le composant de base commun aux deux – une photodiode- pour fabriquer un capteur d’image qui est aussi une cellule solaire. Et finalement une caméra qui produit l’énergie dont elle a besoin pour la prise de vue.

Une solution pour mettre des caméras partout : dans les objets connectés, les capteurs disséminés dans l’environnement, les équipements médicaux personnels, les systèmes portables en tout genre…

En fait, dans le capteur des chercheurs américains, qui sera présenté lors du prochain congrès sur la "photographie computationnelle" (ICCP, Houston, du 24 au 26 avril), c’est chaque pixel qui est à la fois un capteur d’images et une cellule photovoltaïque. Ou plutôt, alternativement. En effet, le principe de leur caméra est que chaque pixel commence par mesurer la lumière (sans consommer d’énergie), puis bascule en mode cellule photovoltaïque pour récolter l’énergie qui permet de lire l’image.  Le dispositif est simple : chaque pixel est réalisé avec des composants du marché, une photodiode et deux transistors. L’énergie collectée est stockée dans une capacité.

Ils ont ainsi assemblé et testé un capteur de 30x40 pixels, qui est capable de fonctionner, dans une pièce bien éclairée (300 lux), à la cadence d’une image par seconde. Sans la moindre source d’énergie, et donc, indéfiniment... Un algorithme permet de tenir compte de variations de la luminosité : la caméra ne prend une image que lorsqu’elle en a les moyens en énergie.

L’équipe de Columbia affirme que sa caméra autonome est une première, les autres tentatives de faire un capteur d’images qui récolte aussi de l’énergie ayant l’inconvénient de sacrifier une partie de la surface du capteur, et d’utiliser des dispositifs plus complexes (nombreux transistors).

Avec la démonstration de cette nouvelle caméra qui tourne "sans fin", la prochaine étape est de passer à un capteur autoalimenté intégré (sur une puce). D’après leurs expérimentations, et après quelques calculs, les chercheurs estiment que leur principe permet de fabriquer un capteur CMOS qui réalisera une image de 200x200 pixels par seconde, ou plus à plus basse résolution.

Thierry Lucas

 
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