Brevet FR2717023A1 — publié le 19950908

S,i 'STE ME AMELIORANT LA SENSIBILITE DES DISPOSITIFS A TRANSFERT DE CHARGE La présente invention concerne un système qui permet d'améliorer la sensibilité, c'est à dire le rapport slgnal/bruit, d'un Imageur du type à transfert de charge (DTC, ou CCD), matriciel ou barrette. On rappelle fig. I I'organisation inteme d'un tel capteur et de ses principaux signaux de commande. La figure 2 montre la forme du signal de sortie obtenu lors de la lecture séquentielle de chaque élément d'image (plxel). Il se caractérise par 3 paliers (i) un palier de remise à zéro (RAZ), (ii) un palier de référence (PR) qui peut varier en amplitude d'un pixel à l'autre, (ili) un palier de signal (PS), dont l'amplitude dépend de la charge électronique stockée par chaque pixel. L'mformation exacte de la quantité de charge contenue dans un pixel, correspondant au signal utile, est plus preclsement égale à la différence AV entre les niveaux du palier de référence et du palier de signal. Des bruits d'ongmes diverses viennent se superposer à ce signal (figure 2), qui perturbent la mesure précise de la valeur de AV. Ce qui, en définitive, limite la sensibilité lumineuse du dispositif de pris de vue. Afin de réduire l'influence des bruits et, par la même, de gagner en sensibilité, plusieurs méthodes d'acquisition d'un signal CCD sont actuellement employées, on peut citer par exemple: - un échantillonnage simple ou multiple du palier de référence puis du palier du signal, - une mtégration du palier de référence, suivie de celle du palier de signal. A la fin de chaque intégration, le signal de sortie de l'intégrateur est mesuré, puis l'intégrateur est remis à zéro. Le système que nous proposons est basé sur l'emploi d'un filtre analogique passe-bande commutable en fréquence, qui peut s'avérer plus performant que les autre méthodes, suivant les caractéristiques des bruits du capteur et de l'électronique de lecture. Conformément au schéma synoptique de la figure 3, qui détaille le circuit de lecture de la figure 1, notre système d'acquisition est basé sur un filtre passe-bande commutable. Le filtre I a une largeur B1 et une frequence centrale fl, le filtre 2 a une largeur B2 et une fréquence centrale f2 inférieure à fl. Un filtre, dont la structure est représentée sur la figure 3, peut convenir à la réalisation de cette fonction. Ce filtre, de type filtre actif passe-bande, est constitué d'un amplificateur opérationnel faible bruit, de résistances et de capacités, et comporte deux interrupteurs MOS à très fàible résistance série jouant le rôle des interrupteurs K1 et K2 Pendant le temps T1 le filtre est centré à la fréquence f1. Durant le temps T2 le filtre est centré à la fréquence f2. La fréquence fl et la largeur B1 sont calculées pour que le signal à la sortie soit stabilisé au niveau zéro au temps tl. A partir du temps t1, et durant le temps T2, le filtre est centré à la fréquence f2 avec la largeur B2. Ces deux grandeurs f2 et B2 sont calculées pour que la tension passe par un extremum au temps t2. La tension au temps t2 représente alors le signal AV à mesurer. Le fait d'utiliser un filtre passe-bande permet de réduire la puissance de bruit transmise par le circuit de lecture et donc le niveau de bruit appliqué au convertisseur, et ainsi, le rapport signal sur bruit se trouve amélioré. De plus, I'échantillonnage s'effectuant au temps t2 où le signal passe par un extremum, minimise l'influence de la gigue temporelle de l'échantillonneur du CAN. Ce principe est applicable chaque fols que la lecture du capteur s'effectuera suivant le même principe d'un palier de référence suivi d'un palier de signal. On trouve de tels principes dans les CCD capteurs d'image dans le visible à trés bas niveau de lumière, I'infrarouge, les rayons-X etc.., ainsi que dans les imageurs linéaires de type barrettes, utilisés par exemple dans des satellites ou des aéronefs en mode balayage à défilement (push-broom), des spectrometres, et chaque fois que la sensibilité sera un facteur déterrninant. De plus, le systéme permet de simplifier et donc de diminuer le coût, de l'étage de lecture de ces différents types d'imageurs. REVENDICATIONS I ) Dispositif pour acquénr l'mformation utile dans un signal de sortie de capteur image de type CCD ou DTC, composé d'un filtre passe-bande commutable en fréquence, caractérisé par l'utilisation d'un amplificateur opérationnel à faible bruit monté en filtre actif passe-bande et par l'utilisation de deux interrupteurs MOS à très faible résistance séne assurant la fonction de commutation du filtre.