Brevet FR2751823A1 — publié le 19980130

I Introduction la presente invention concerne un capteur d'image CMOS integre avec une numerisation programmable mcorporee La programmabilite de cette numerisation permet de modifier les @@eau@ de gris atin d'avoir une meilleure aisance visuelle Les capteurs d'image classiques tels que les capteurs CCD ou CMOS possedent une tonction de conversion photoelectrique linéaire. Récemment certains capteurs d'image en technologie CALOS incorporent une conversion lineaire analogique/numérique à l'intérieur d'un capteur. Mais ces fonctions linéaires ne sont pas toujours adaptées a la perception visuelle de l'être humain ou à des besoins spécifiques de certaines applications visioniques. Le capteur d'image CMOS, selon la présente invention pennet d'incorporer à un capteur CCD une conversion analogiqueinumerique dont la fonction de conversion est programmable par un signal électrique a l'extérieur du capteur. Toute fonction monotone peut ètre réalisée par ce dispositif. 7 Réalisation actuelle La réalisation courante en CMOS se fait, soit avec un convertisseur A/N simple, soit avec une ligne de convertisseurs å simple rampe comme montre la figure 1. La conversion par un convertisseur simple (Figure I A) est souvent limitée par la vitesse de conversion que peut fournir un convertisseur CMOS incorporé dans le capteur, par conséquent elle est valable pour des capteurs a faible résolution. La conversion par une ligne de convertisseurs à simple rampe convertit une ligne a la fois, ce parallélisme compense la lenteur du circuit CMOS. Une lecture à la cadence vidéo classique est possible meme avec une résolution 500x500 pixels. 3 Programmation de la fonction de conversion Comme montre ci-dessus, la conversion analogique/numérique est une conversion linéaire. La présente invention porte sur la conversion analogique/numérique par une ligne de convertisseurs à simple rampe, en introduisant une programmabilité de la fonction de conversion. Cette fonction de conversion peut être toute fonction monotone, et peut modifier les niveaux de gris de l'image numérique de sortie. Cette modification des niveaux de gris est efficace et utile pour beaucoup d'applications visioniques. Par exemple une modification logarithmique peut améliorer le confort visuel des images. une modification selon son histogramme peut ameliorer le contraste de l'image La présente invention propose deux méthodes afin de rendre cette fonction de conversion programmable 3 I Par un signal électrique Selon B de la figure 1. la conversion analogique.' numerique se fait en comparant le signal vidéo a la sortie de l'ampliticateur de charge avec un signal rampe linéaire Cela donne une fonction de conversion lineaire La presente invention propose de remplacer ce signal rampe (SRo lineaire par un signal monotone non-lineaire Lne fonction de conversion non-lineaire resulte de la non-linearite de cette rampe non-lineaire En changeant la forme de cette rampe non-lineaire. on peut programmer la fonction de conversion Si on note R(t) le signal rampe non-lineaire (SR) A le signal video analogique a converti@ @c la periode de l'horloge de conversion I Ua la valeur numenque convertie de \ alors R(Ta) = A. et Na = [Ta/Tc] = [R-1(A)/Tc]; La programmation de la fonction de conversion ([R-1(A)/Tc]) se fait par un choix judicieux de la rampe R(t). La figure 3 montre cette procédure de conversion non-linéaire programmable. Le signal rampe non-linéaire peut être généré soit par un montage analogique simple. soit par un convertisseur numérique/analogique à partir d'une fonction tabulée dans une mémoire 3 2 Par une horlooe à période variable Selon B de la figure 1, la conversion linéaire analogique/numérique résulte de l'utilisation d'une rampe (SR) linéaire et d'une horloge de comptage (HC) uniforme. La présente invention propose de remplacer cette horloge uniforme par une horloge non-uniforme. Cette horloge non-uniforme avec une rampe linéaire peut effectuer une conversion non-linéaire. La programmation de la fonction de conversion se fait par une distribution adéquate de la distribution de la fréquence de l'ttorloge de comptage. Supposons que la période de l'horloge de conversion (comptage) est p(t), aiors Ta =&num;, où K est la pente du signal rampe (SR) linéaire; La figure 3 montre cette conversion non-linéaire programmée. Cette horloge non-uniforme peut être facilement générée par un compteur programmable comme indique la figure 1 REVENDICATIONS @ Capteur d'image CMOS caracterise par incorporation d'un convertisseur analogique-numerique a simple rampe dans chaque ligne de la matrice dc Photodiodes sur le noème circuit 2 Capteur d'image CNIOS de la revendication I caracterise d'une loi de conversion analogique-numerique non- lineaire programmable @ Lne conversion analo,ique-numerique non-linéaire de la revendication 7 caractérisée par deux modes de programmation Mode I Programmation de la fonction de conversion par un signal électrique analogique (SR). Ce signal electrique est utilisé par les convertisseurs analogiques-numériques comme une référence de comparaison. La programmation de la forme de ce signal électrique permet de programmer la loi de conversion analogique-numérique. Mode 2 Programmation de la fonction de conversion non-linéaire par utilisation d'une horloge de comptage (HC) de conversion non-uniforme et d'un signal de référence en simple rampe (SR). La densité de cette horloge de comptage permet de programmer aisément la fonction de conversion. 4. Une génération d'une horloge non-uniforme de la revendication 3 par un compteur programmable permettant de générer une horloge non-uniforme par morceau. Ce compteur programmable permet de diviser la densité des implusions à l'entrée par un facteur de division programmable. La sortie de ce compteur fournira une horloge nonuniforme pour le convertisseur analogique-numérique de la renvendication 3. 5 Capteur d'image CMOS caractérisé par l'utilisation mixte des modes de conversion analogique-numérique de la revendication 3 dans un capteur d'image CMOS.