La videocamera che si carica con la luce

Il prototipo sviluppato dai ricercatori della Columbia Engineering sfrutta la sorgente luminosa per generare immagini (per ora molto sfocate) e produrre al contempo energia elettrica.

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Il design non è il suo forte, ma la videocamera sviluppata dai ricercatori della Columbia potrebbe ispirare una nuova generazione di gadget che non hanno più bisogno di batteria. | Computer Vision Laboratory, Columbia Engineering

Un gruppo di ricercatori della Columbia Engineering (la facoltà di ingegneria della Columbia University), ha inventato la prima videocamera capace di auto-alimentarsi, grazie a un sensore che, oltre a catturare e trasmettere l'immagine al processore, trasforma la luce incidente in energia.

 

Il prototipo verrà presentato ufficialmente all'International Conference on Computational Photography che si terrà alla Rice University di Houston dal 24 al 26 aprile. È un primo acerbo passo verso un mondo di gadget che non hanno più bisogno di batteria?

 

Il fotodiodo. Il lavori sono stati coordinati da Shree K. Nayar, che alla Columbia Engineering dirige il Computer Vision Laboratory. Per realizzare questa innovativa videocamera, il team di ricercatori ha sfruttato una tecnologia già nota: il fotodiodo. Si tratta di un dispositivo che funge da sensore ottico sfruttando l'effetto fotovoltaico. In pratica capta la luce incidente (assorbimento del fotone) e la trasforma in un segnale elettrico applicando ai suoi estremi un potenziale elettrico.

 

Il sensore capace di catturare le immagini e trasformare contemporaneamente la luce incidente in energia elettrica. | Computer Vision Laboratory, Columbia Engineering

Eureka! L'intuizione di Nayar e colleghi è che la trasduzione da un segnale elettrico a uno ottico consente di svolgere due compiti: da un lato convertire il segnale luminoso in pixel, dall'altro trasformare le onde elettromagnetiche della luce in energia elettrica, esattamente come le celle fotovoltaiche.

 

Batteria, no grazie. Il prototipo sviluppato alla Columbia funziona in modo elementare: durante ogni "ciclo di cattura" il chip alterna una fase in cui capta l'immagine e una in cui raccoglie l'energia, continuando di fatto ad auto-alimentarsi. Quando la fotocamera non viene usata per registrare, può generare corrente per altri piccoli device, come smartphone o smartwatch.

 

I limiti sa superare. Le prestazioni della videocamera sono per ora inadatte al mercato: la qualità delle immagini risulta inferiore a quella che otterremmo con un telefono cellulare di vecchia generazione.

 

L'output è in bianco e nero e la risoluzione è di 30x40 pixel (qui il video della Columbia), il che significa avere un'immagine davvero poco definita – per non dire sfocata. Inoltre, per non spegnersi, il dispositivo necessita di molta luce, anche se in teoria, per risolvere l'inconveniente basterebbe solo un piccolo accorgimento: accoppiare il sensore con una batteria "di sicurezza" che immagazzini l'energia prodotta.

 

Ma come spiega Nayar, «Abbiamo optato per un approccio estremo – utilizzando solo un condensatore per immagazzinare l'energia – per dimostrare che il sensore è effettivamente in grado di auto-alimentarsi». E sebbene sia ancora presto per dire addio a caricatori, adattatori e prese di corrente, questa invenzione potrebbe aprire le porte a nuovi scenari futuri: «Crediamo che i nostri risultati rappresentino un importante passo avanti nella progettazione di una nuova generazione di videocamere, che possono funzionare per un periodo molto lungo, idealmente per sempre, senza essere alimentate esternamente».

 

17 aprile 2015 | Davide Decaroli