Mooie foto’s maken kan ik niet

In de FedEx-doos die zijn buurman ’s avonds kwam brengen zaten niet één, maar twee medailles. Een bronzen plak, zo groot als een bierviltje en een halve centimeter dik. En, in een fraai houten kistje, een identiek exemplaar van puur goud. En dat terwijl Albert Theuwissen (leerstoel elektronische instrumentatie bij Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica) niet eens lid is van de SMPTE (Society of Motion Pictures and Television Engineers uit de Verenigde Staten). Deze organisatie kende hem de Fuji Gold Medal Award toe vanwege zijn rol in het onderzoek, ontwikkeling en opleiding in het vakgebied van charge coupled devices (CCD’s) voor televisiecamera’s.
In zijn werkkamer staat een historische televisiecamera op een statief. Twintig jaar geleden gold deze Philips-camera (later Thomson geheten) als topstuk. Theuwissen, die in 1983 na zijn promotie aan de KU Leuven bij Philips kwam werken, ontwierp er de CCD-beeldsensor voor, die nog steeds functioneert. Over het uiterlijk van de camera is hij minder te spreken: “Hij ziet er niet uit als model, het is eerder een schoenendoos.”
Chips voor fotocamera’s kwamen pas tien jaar later op de markt, in de tweede helft van de jaren negentig. Maar daarna ging het snel met de megapixels. Volgens Theuwissen is die enorme ontwikkeling vooral aangezwengeld door de opkomst van de mobiele telefonie met ingebouwde camera’s. Het gaat hier om een onvoorstelbare markt. Theuwissen: “Nokia bouwt iedere dag een miljoen camera’s in. Maar bedrijven als Nokia, Sony Ericsson en Motorola zijn zo machtig, dat ze behalve de afmetingen en de specificaties ook de maximale prijs opgeven die ze wensen te betalen. Als leveranciers een euro winst weten te maken op zo’n chip, dan verdienen ze fors. Maar als ze er een cent op verliezen, dan is het snel over. Het is dansen op een flinterdun koordje.”

Overigens zijn gsm-camera’s vaak met andere beeldchips (CMOS) uitgerust dan foto- en videocamera’s. Het gerucht gaat dat CMOS-chips (complementary metal oxide silicium) de CCD’s zouden gaan verdringen omdat ze goedkoper zouden zijn en veel minder stroom verbruiken. Theuwissen nuanceert dat. “Als je met CMOS-mensen praat, zeggen ze dat CCD’s last hebben met ladingtransport over de chip. Maar tegenwoordige CCD’s doen duizenden transporten voordat de foto klaar is en er is geen kat die daar problemen mee ziet. Omgekeerd zeggen CCD-jongens dat CMOS een hogere ruis heeft. Ook dat geldt niet altijd meer.”
Vast staat dat wel een CMOS-sensor ongeveer drie maal minder stroom verbruikt dan een vergelijkbare CCD en dat de marktgroei in beeldchips voornamelijk uit CMOS-chips bestaat. Als extra voordeel van CMOS-chips wijst Theuwissen op de mogelijkheid om elektronica op de beeldchip en desnoods in de pixels op te nemen. Dat schept mogelijkheden voor elementaire beeldverwerking, zoals die ook in het oog plaatsvindt.
Een voorbeeld is een betere weergave van wolkenluchten en doortekening in schaduwpartijen. In vaktermen heet dat ‘dynamisch bereik’. Door inbouw van condensatoren naast de pixels zou het dynamisch bereik kunnen verbeteren, waardoor het beeld ‘zachter’ wordt.

Een ander punt van aandacht is de gevoeligheid. Er komen steeds meer pixels op een chip, maar die worden daardoor wel steeds kleiner (tot 1,5 micrometer bij mobieltjes en 5 micrometer bij fotocamera’s) waardoor ze steeds minder licht opvangen. “Mensen merken vaak pas thuis dat hun nieuwe camera minder gevoelig is dan de vorige.” Om dat op te lossen worden nu extreem dunne chips ontwikkeld (enkele micrometers dun) die het licht aan de achterkant opvangen. Dat zou de gevoeligheid twee keer groter kunnen maken.
De ontwikkeling van beeldchips is een mooi vak, vindt Theuwissen. Halfgeleiderfysica, elektronica, optica, beeldverwerking: alles komt er bij elkaar. Met als eindresultaat een plaatje dat je mensen kunt laten zien. “Maar de esthetiek, daar heb ik minder verstand van. Ik kan geen mooie foto’s maken.”

www.harvestimaging.com