A research team led by Shree K. Nay

A research team led by Shree K. Nayar, T.C. Chang Professor of Computer Science at Columbia Engineering, has invented a prototype video camera that is the first to be fully self-powered -- it can produce an image each second, indefinitely, of a well-lit indoor scene. They designed a pixel that can not only measure incident light but also convert the incident light into electric power. The team is presenting its work at the International Conference on Computational Photography at Rice University in Houston, April 24 to 26.

"We are in the middle of a digital imaging revolution," says Nayar, who directs the Computer Vision Laboratory at Columbia Engineering. He notes that in the last year alone, approximately two billion cameras of various types were sold worldwide. "I think we have just seen the tip of the iceberg. Digital imaging is expected to enable many emerging fields including wearable devices, sensor networks, smart environments, personalized medicine, and the Internet of Things. A camera that can function as an tethered device forever -- without any external power supply -- would be incredibly useful."

A leading researcher in computational imaging, Nayar realized that although digital cameras and solar panels have different purposes -- one measures light while the other converts light to power -- both are constructed from essentially the same components. At the heart of any digital camera is an image sensor, a chip with millions of pixels. The key enabling device in a pixel is the photodiode, which produces an electric current when exposed to light. This mechanism enables each pixel to measure the intensity of light falling on it. The same photodiode is also used in solar panels to convert incident light to electric power. The photodiode in a camera pixel is used in the photoconductive mode, while in a solar cell it is used in the photovoltaic model.

Nayar, working with research engineer Daniel Sims BS'14 and consultant Mikhail Fridberg of ADSP Consulting, used off-the-shelf components to fabricate an image sensor with 30x40 pixels. In his prototype camera, which is housed in a 3D printed body, each pixel's photodiode is always operated in the photovoltaic mode.

The pixel design is very simple, and uses just two transistors. During each image capture cycle, the pixels are used first to record and read out the image and then to harvest energy and charge the sensor's power supply -- the image sensor continuously toggles between image capture and power harvesting modes. When the camera is not used to capture images, it can be used to generate power for other devices, such as a phone or a watch.

Nayar notes that the image sensor could use a rechargeable battery and charge it via its harvesting capability: "But we took an extreme approach to demonstrate that the sensor is indeed truly self-powered and used just a capacitor to store the harvested energy.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ทีมวิจัยนำ โดยเชียร์คุณจำหน่ายขายทั้งหมด อาจารย์ช้าง T.C. ของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่โคลัมเบียวิศวกรรม ได้คิดค้นกล้องต้นแบบก่อนที่จะขับเคลื่อนด้วยตนเองอย่างเต็มที่ - สามารถผลิตรูปละสอง โดยไม่จำกัด เวลา ของฉากภายในดี พวกเขาออกแบบพิกเซลที่สามารถไม่เพียงแต่วัดแสงเหตุการณ์ แต่ยัง แปลงปัญหาแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า ทีมจะนำเสนองานในการประชุมนานาชาติเรื่องการถ่ายภาพคอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัย Houston ข้าว 24 เมษายนถึง 26"เราเป็นกลางการปฏิวัติเกี่ยวกับภาพดิจิตอล กล่าวว่า จำหน่ายขายทั้งหมด ผู้นำห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ของวิสัยทัศน์ที่โคลัมเบียวิศวกรรม เขาบันทึกการที่ในปีเดียว ประมาณสองพันล้านกล้องชนิดต่าง ๆ ที่มีขายทั่วโลก "ผมคิดว่า เราได้เห็นการแนะนำส่วนเล็ก ๆ เพียงนี้ ภาพดิจิตอลคาดว่าจะเปิดใช้งานหลายสาขาที่เกิดใหม่รวมทั้งอุปกรณ์ wearable เครือข่ายเซ็นเซอร์ ระบบสมาร์ท ยาส่วนบุคคล และอินเทอร์เน็ตสิ่ง กล้องที่สามารถทำงานเป็นอุปกรณ์คุณตลอดไป - ไม่มีไฟ - จะได้ประโยชน์อย่างเหลือเชื่อ"นักวิจัยชั้นนำในคำนวณภาพ จำหน่ายขายทั้งหมดรับรู้แม้ว่ากล้องดิจิตอลและแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีวัตถุประสงค์แตกต่างกัน - หนึ่งวัดแสงในขณะอื่น ๆ แปลงไฟพลังงาน - ทั้งสองถูกสร้างจากเป็นส่วนประกอบเดียวกัน หัวใจของกล้องดิจิตอลใด ๆ เป็นการเซ็นเซอร์ ชิ มีล้านพิกเซล คีย์การเปิดใช้งานอุปกรณ์ในพิกเซล photodiode ซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าเมื่อสัมผัสกับแสงได้ กลไกนี้ทำให้แต่ละพิกเซลในการวัดความเข้มของแสงที่ตกบน ยังใช้การ photodiode เดียวในแผงเซลล์แสงอาทิตย์การแปลงปัญหาแสงการไฟฟ้า คุณสามารถใช้ photodiode ในพิกเซลของกล้องในโหมด photoconductive ในขณะที่ในเซลล์แสงอาทิตย์ ใช้ในแบบจำลองเซลล์แสงอาทิตย์จำหน่ายขายทั้งหมด ทำงานกับวิศวกรวิจัย Daniel ซิมส์ BS'14 และปรึกษามิ Fridberg ของ ADSP ใช้รูปประกอบเพื่อสานการเซ็นเซอร์ ด้วย 30 x 40 พิกเซล เสมอบริการตลอด photodiode ของแต่ละพิกเซลในกล้องเขาต้น ซึ่งเป็นแห่งเนื้อความพิมพ์ 3D ในโหมดเซลล์แสงอาทิตย์การออกแบบเซลง่ายมาก และใช้เพียงสอง transistors ในแต่ละรอบการจับภาพ พิกเซลที่ใช้ก่อนการบันทึก และอ่านออกภาพแล้ว เพื่อเก็บเกี่ยวพลังงาน และค่าใช้จ่ายการเซ็นเซอร์ไฟ - ภาพ เซ็นเซอร์อย่างต่อเนื่องสลับระหว่างการจับภาพและวิธีการเก็บเกี่ยวพลังงาน เมื่อไม่ใช้กล้องจับภาพ จะสามารถใช้เพื่อสร้างพลังงานสำหรับอุปกรณ์อื่น ๆ เช่นโทรศัพท์นาฬิกาจำหน่ายขายทั้งหมดบันทึกว่า เซ็นเซอร์สามารถใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จ และชาร์จผ่านความสามารถของ harvesting: "แต่เราเอาวิธีการมากแสดงว่า การเซ็นเซอร์อย่างแท้จริงแน่นอนตัวขับเคลื่อน และใช้เพียงตัวเก็บประจุเก็บพลังงาน harvested

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ทีมวิจัยที่นำโดยศรีเค Nayar, TC ช้างศาสตราจารย์วิทยาการคอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียวิศวกรรมได้คิดค้นกล้องวิดีโอต้นแบบที่เป็นครั้งแรกที่ได้รับอย่างเต็มที่ตัวขับเคลื่อน - มันสามารถผลิตภาพในแต่ละครั้งที่สองไปเรื่อย ๆ ของ ที่มีแสงสว่างเพียงพอฉากในร่ม พวกเขาได้รับการออกแบบพิกเซลที่สามารถไม่เพียง แต่วัดแสงที่ตกกระทบ แต่ยังแปลงแสงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นพลังงานไฟฟ้า ทีมงานจะนำเสนอการทำงานของมันในการประชุมระหว่างประเทศเกี่ยวกับการคำนวณการถ่ายภาพที่มหาวิทยาลัยไรซ์ในเมืองฮุสตัน 24 เมษายน 26. "เราอยู่ในช่วงกลางของการปฏิวัติการถ่ายภาพดิจิตอล" Nayar ที่นำห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์วิสัยทัศน์ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียวิศวกรรมกล่าวว่า เขาตั้งข้อสังเกตว่าในปีที่ผ่านมาคนเดียวประมาณสองพันล้านกล้องชนิดต่าง ๆ มียอดขายทั่วโลก "ผมคิดว่าเราได้เห็นเพียงปลายของภูเขาน้ำแข็ง. ถ่ายภาพดิจิตอลที่คาดว่าจะช่วยให้สาขาที่เกิดขึ้นใหม่จำนวนมากรวมทั้งอุปกรณ์เครื่องแต่งตัว, เครือข่ายเซ็นเซอร์สภาพแวดล้อมที่สมาร์ท, ยาเฉพาะบุคคลและอินเทอร์เน็ตของสิ่ง. กล้องที่สามารถทำงานเป็นล่ามอุปกรณ์ ตลอดไป - ไม่มีแหล่งจ่ายไฟภายนอกใด ๆ - จะเป็นประโยชน์อย่างไม่น่าเชื่อ ". นักวิจัยชั้นนำในการถ่ายภาพคอมพิวเตอร์ Nayar ตระหนักว่าถึงแม้กล้องดิจิตอลและแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน - หนึ่งในมาตรการแสงในขณะที่แปลงอื่น ๆ แสงสู่อำนาจ - ทั้ง ถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบหลักเดียวกัน ที่เป็นหัวใจของกล้องดิจิตอลใด ๆ คือเซ็นเซอร์รับภาพชิปที่มีนับล้านพิกเซล ที่สำคัญการเปิดใช้งานอุปกรณ์ในพิกเซลคือโฟโตไดโอดซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อสัมผัสกับแสง กลไกนี้จะช่วยให้แต่ละพิกเซลในการวัดความเข้มของแสงตกบนมัน โฟโตไดโอดเดียวกันยังมีการใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ในการแปลงแสงที่ตกกระทบในการผลิตพลังงานไฟฟ้า โฟโตไดโอดในพิกเซลกล้องที่ใช้ในโหมด photoconductive ในขณะที่ในเซลล์แสงอาทิตย์จะใช้ในรูปแบบเซลล์แสงอาทิตย์. Nayar การทำงานร่วมกับวิศวกรวิจัยแดเนียลซิมส์ BS'14 และที่ปรึกษาของมิคาอิล Fridberg ADSP ให้คำปรึกษาการใช้ออกล้ำหน้าด้วย ส่วนประกอบชั้นในการประดิษฐ์ที่มีเซ็นเซอร์รับภาพ 30x40 พิกเซล ในกล้องต้นแบบของเขาซึ่งตั้งอยู่ในร่างกายพิมพ์ 3 มิติโฟโตไดโอดพิกเซลแต่ละคนมักจะมีการดำเนินการในโหมดไฟฟ้าโซลาร์เซลล์. การออกแบบพิกเซลที่ง่ายมากและใช้เวลาเพียงสองทรานซิสเตอร์ ในระหว่างรอบแต่ละภาพจับภาพพิกเซลที่มีการใช้ครั้งแรกในการบันทึกและอ่านออกภาพแล้วจะเก็บเกี่ยวพลังงานและค่าใช้จ่ายแหล่งจ่ายไฟเซ็นเซอร์ - เซ็นเซอร์ภาพอย่างต่อเนื่องสลับระหว่างการจับภาพและโหมดการเก็บเกี่ยวพลังงาน เมื่อกล้องไม่ได้ใช้ในการจับภาพมันสามารถนำมาใช้ในการสร้างพลังงานสำหรับอุปกรณ์อื่น ๆ เช่นโทรศัพท์มือถือหรือนาฬิกา. Nayar ตั้งข้อสังเกตว่าเซ็นเซอร์รับภาพสามารถใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟและค่าใช้จ่ายผ่านทางความสามารถในการเก็บเกี่ยวของมัน "แต่ เราเอาวิธีการที่รุนแรงที่จะแสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์แน่นอนอย่างแท้จริงด้วยตนเองและใช้พลังงานเพียงแค่ตัวเก็บประจุในการจัดเก็บพลังงานเก็บเกี่ยว

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ทีมวิจัยที่นำโดย Shree K . เจริญ , อาจารย์ทีซี ช้างของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียมีการคิดค้นต้นแบบทางวิศวกรรม , กล้องวิดีโอที่เป็นครั้งแรกที่จะเต็มตนเองขับเคลื่อน -- มันสามารถผลิตภาพในแต่ละวินาที อย่างของแสงสว่างในร่ม ฉาก พวกเขาได้รับการออกแบบพิกเซลที่สามารถไม่เพียง แต่วัดแสงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นแต่ยังแปลงแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าทีมงานจะนำเสนอผลงานในการประชุมนานาชาติเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์การถ่ายภาพที่มหาวิทยาลัยข้าวในฮูสตัน , เมษายน 24 ถึง 26 .

" เราอยู่ในกลางของการปฏิวัติการถ่ายภาพดิจิตอล , กล่าวว่า " เจริญ ที่นำวิสัยทัศน์คอมพิวเตอร์ห้องปฏิบัติการวิศวกรรมในโคลัมเบีย เขาบันทึกว่า ในปีที่ผ่านมาเพียงอย่างเดียว ประมาณ 2 ล้าน กล้องชนิดต่าง ๆ มีขายทั่วโลก" ผมคิดว่าเราได้เห็นเพียงปลายของภูเขาน้ำแข็ง การถ่ายภาพดิจิตอลคาดว่าจะเปิดใช้งานหลายสาขา เช่น อุปกรณ์เครือข่ายที่เกิดขึ้นใหม่ , เครื่องแต่งตัว , ยาส่วนบุคคลสมาร์ทสิ่งแวดล้อม เซนเซอร์ และอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ เป็นกล้องที่สามารถทำหน้าที่เป็นล่ามอุปกรณ์ตลอดไป -- ไม่มีแหล่งจ่ายไฟภายนอกใด ๆ -- จะเป็นประโยชน์อย่างเหลือเชื่อ

"นักวิจัยชั้นนำในการถ่ายภาพทางการคำนวณ นายาร์ตระหนักว่าแม้ว่ากล้องดิจิตอลและแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน -- หนึ่งวัดแสงในขณะที่อื่น ๆ แปลงไฟเพื่ออำนาจ . . . ทั้งสองจะถูกสร้างขึ้นจากหลักส่วนประกอบเดียวกัน ที่เป็นหัวใจของกล้องดิจิตอลเป็นเซ็นเซอร์ภาพชิป ล้าน พิกเซล กุญแจเปิดใช้งานอุปกรณ์ในพิกเซลเป็นโฟโตไดโอด ,ซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อสัมผัสกับแสง กลไกนี้จะช่วยให้แต่ละพิกเซลในการวัดความเข้มของแสงที่ตกบน โฟโตไดเดียวกันนี้ยังใช้ในแผงเซลล์แสงอาทิตย์แปลงแสงเหตุการณ์ไฟฟ้ากำลัง โฟโตไดในกล้องพิกเซลจะใช้ในโหมด photoconductive ในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์จะใช้ในรูปแบบเซลล์แสงอาทิตย์ เจริญ

,ทำงานร่วมกับวิศวกรวิจัยแดเนียลซิมส์ BS '14 และที่ปรึกษาของมิคาอิล fridberg adsp ปรึกษาใช้ปิดการเก็บรักษาส่วนประกอบเพื่อสร้างอิมเมจเซนเซอร์กับ 30x40 พิกเซล ในกล้องต้นแบบของเขา ซึ่งตั้งอยู่ในที่พิมพ์ 3D ร่างกายของพิกเซลแต่ละโฟโตไดโอดมักดำเนินการในโหมดไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ .

พิกเซลออกแบบเป็นเรื่องง่ายมากและใช้เพียงสองทรานซิสเตอร์ระหว่างภาพแต่ละภาพตัดต่อวงจร พิกเซลที่ใช้ครั้งแรกเพื่อบันทึกและอ่านภาพแล้วเพื่อการเก็บเกี่ยวพลังงานและค่าใช้จ่ายของเครื่องมือไฟฟ้า - เซ็นเซอร์ภาพต่อเนื่องสลับระหว่างภาพจับภาพและพลังงานเก็บเกี่ยวโหมด เมื่อกล้องจะไม่ใช้ในการจับภาพ มันสามารถใช้ในการสร้างพลังงานสำหรับอุปกรณ์อื่น ๆเช่น โทรศัพท์ หรือ ดู

เจริญบันทึกว่าภาพเซ็นเซอร์สามารถใช้ชาร์จแบตเตอรี่และชาร์จผ่านความสามารถของการเก็บเกี่ยว : " แต่เราใช้วิธีที่รุนแรงแสดงให้เห็นว่าเซนเซอร์แน่นอนแท้จริงตนเองขับเคลื่อนและใช้ตัวเก็บประจุเก็บเกี่ยวพลังงาน