Philips ontwikkelt vaste-stofsensor met recordkleine pixels

Onderzoekers van de R&D-afdeling Imaging Devices op het Philips NatLab hebben een vaste-stofsensor (CCD, charge coupled device) ontwikkeld met extreem kleine pixels. De individuele beeldelementjes meten 2,4x2,4 vierkante micrometer (een micrometer is eenduizendste millimeter), een grootte die niet eerder is vertoond. Het resultaat werd dinsdag in Eindhoven bekendgemaakt op de internationale persbijeenkomst 'Preview of tomorrow'.

Voor toepassing van de nieuwe sensor wordt in de eerste plaats gedacht aan endoscopie. Dat is een optische techniek om in het lichaam te kunnen kijken en eventueel direct een medische handeling te verrichten, bijvoorbeeld poliepen wegknippen met een miniatuurschaartje. Nu zijn de afmetingen van de lens-met-toebehoren 12 à 14 millimeter. Met de nieuwe pixelgrootte kan dat worden gehalveerd, wat minder ongemak voor de patiënt oplevert. Ook kunnen kleinere bloedvaten worden geïnspecteerd en kan er dieper in de longen worden gekeken.

In bestaande digitale camera's, die werken met pixels ter grootte van 12 micrometer, is de beeldsensor de beperkende factor in de resolutie: de kleinste details die nog kunnen worden weergegeven. Maar bij de nieuwe chip is een Hasselblatt-lens in zijn oplossend vermogen te grof om de nieuwe beeldsensor van Philips tot zijn recht te laten komen. Wanneer de beeldsensor echter direct in contact gebracht wordt met het af te beelden voorwerp, speelt de beperkende factor van de lens echter geen rol meer.

De nieuwe technologie kan ook worden benut bij de fabricage van klassieke sensors met 12 micrometer-pixels. Door alle details en pixel-verbindingen nog kleiner uit te voeren, kan er meer lichtgevoelig halfgeleidermateriaal op een vierkante millimeter. Daardoor stijgt de gevoeligheid. Op het NatLab is men er in geslaagd een beeldsensor van 6 inch (ongeveer 15 centimeter) te maken door conventionele CCD's van 1000x1000 pixels (van 12 micrometer) zeer precies tegen elkaar aan te schuiven en vast te 'stikken' tot een geheel met 66.000.000 pixels.

Wie in een grafiek de ontwikkeling van de pixelgrootte uitzet tegen de tijd doet overigens een verrassende ontdekking. De afmetingen dalen gestaag en als de trend zich doorzet zal in 1999 de pixel zonder afmetingen het licht zien.