Brevet FR2851871A1 — publié le 20040903

DISPOSITIF DE DETECTION D'IMAGE DE DIMENSION COMPACTE ET ELEMENT DE DETECTION D'IMAGE DE CELUI-CI L'invention concerne un dispositif de détection d'image de dimension compacte et, plus particulièrement, un dispositif de détection d'image CMOS (Semiconducteur à Oxyde de Métal complémentaire) qui peut être réduit. En conformité avec la vulgarisation des multimédias image et son et l'introduction permanente d'équipements d'image numériques, un détecteur d'image commence à jouer un rôle plus important dans l'industrie. Un détecteur d'image a pour tâche de convertir un signal d'image optique en un signal électrique et est classé en deux catégories de Dispositif à 10 Couplage de Charge (CCD) et de Semiconducteur à Oxyde de Métal complémentaire (CMOS), selon les différents types de dispositif de détection. Parmi eux, le détecteur d'image CCD est rendu populaire pour sa qualité stable et convient au mieux pour les caméras numériques de haut niveau et les caméscopes numériques. D'autre part, la technique du 15 détecteur d'image CMOS est passée à un stade d'application ces dernières années et puisqu'il a pour avantages de présenter une consommation de courant faible, une puissance de signal avérée, un cot faible et une intégrité élevée, il a été largement employé dans des produits d'imagerie de bas niveau, tels qu'une caméra numérique de bas niveau, une caméra 20 commandée par ordinateur, un téléphone à image, un équipement de vidéoconférence, une caméra pour téléphone mobile et un Assistant numérique personnel (ANP). Une cellule de pixels est une unité de base, destinée à convertir la lumière en un signal électrique dans un détecteur d'image. La Fig. 1 montre 25 la configuration d'une cellule de pixels dans un détecteur d'image CMOS classique. Comme le montre la Fig. 1, une cellule de pixels 1 comporte une ligne de signaux de remise à zéro 10, trois transistors 12, 14 et 16, une photodiode 18 et une ligne de signaux de lecture 20 qui est reliée au transistor 16, dans lequel la ligne de signaux de lecture 20 est aussi reliée à un bus de sortie de signal 22 et le transistor 12 est relié à une borne de tension de référence 23. Grâce à cet agencement, lors de chaque période 5 précédant l'exposition, la photodiode 18 est chargée à travers le transistor 12 quand la ligne de signaux de remise à zéro 10 est activée. La photodiode 18 peut être remise à zéro et ramenée à sa tension de référence d'origine, tandis que la tension de référence est fournie par la borne de tension de référence 23. Ensuite, au moment de l'exposition, la 10 photodiode 18 générera un changement de tension quand elle est photoactivée. Le signal, d au changement de tension, est transmis au transistor 16, aux fins de stockage par le transistor 14 qui a une fonction d'amplification à source suiveuse. Après la photo- activation, le transistor 16 transmettra le signal de lecture à la borne de sortie 22 au moyen du 15 transistor 16, sélectionné par la ligne de signaux de lecture 20, de sorte que les données d'image lues puissent être par ailleurs transmises à un circuit de traitement d'image afin de poursuivre le traitement ultérieur de l'image. Ensuite, lors de chaque exposition, les actions de remise à zéro, d'exposition et de lecture seront répétées en conséquence. Cependant, une ligne de commande de signaux de remise à zéro et une ligne de commande de signaux de lecture sont fournies dans chaque unité de cellules de pixels dans la conception du circuit de commande qui précède du dispositif de détection d'image CMOS classique; par conséquent, non seulement la commande du circuit deviendra compliquée 25 mais la dimension de la cellule de pixels adoptera aussi un agencement plus grand, qui aboutira à son tour au fait que la dimension de la puce sera plus grande et que la dimension de la lentille optique sera, de même, plus grande. En conséquence, les exigences de cot bas et de réduction du produit ne peuvent être réalisées et la conception ne peut être, de même, 30 compétitive avec la cellule de pixels du CCD plus petite. Au vu du problème ci-dessus, l'invention propose un dispositif de détection d'image de dimension compacte, dans lequel le signal de remise à zéro et le signal de lecture, placés à l'intérieur de l'élément de détection d'image partagent la même ligne de signaux pour faire face au problème ci5 dessus. L'objet de l'invention est de proposer un dispositif de détection d'image de dimension compacte, dans lequel le signal de remise à zéro et le signal de lecture, placés à l'intérieur de l'élément de détection d'image, partagent une ligne de signaux et au moyen de laquelle la cellule de pixels 10 précédente peut être remise à zéro simultanément quand des données de cellules de pixels ont achevé la lecture, de sorte que la dimension de la cellule de pixels peut être diminuée utilement, en partant du principe que la photo-activation ne sera pas affectée. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de 15 détection d'image de dimension compacte, dans lequel la conception de l'agencement de l'élément de détection d'image est apte à utiliser l'espace minutieusement, de sorte que non seulement les lignes peuvent être économisées mais la dimension de l'intégralité du dispositif peut être réduite et le cot du traitement et le cot de la configuration peuvent être 20 diminués. Pour réaliser les objets ci-dessus, le dispositif de détection d'image de dimension compacte de l'invention se compose d'une pluralité d'éléments de détection d'image qui sont reliés entre eux. Chaque élément de détection d'image comporte:une unité de photo-activation, ayant une 25 tension d'origine pour détecter la source lumineuse et convertir la lumière de l'énergie détectée en un signal électrique, destiné à être émis, de sorte qu'une différence de tension puisse être générée;un circuit de remise à zéro pour charger l'unité de photo-activation, de sorte que l'unité de photoactivation puisse être remise à zéro et ramenée à sa tension d'origine 30 avant la photo-activation et une ligne de signaux de lecture, qui est reliée à l'unité de photo-activation et à la borne de sortie de signal, pour stocker le signal électrique, de même que pour lire le signal électrique sur la borne de sortie de signal. Le circuit de remise à zéro du premier élément de détection d'image est relié au circuit de lecture du deuxième élément de 5 détection d'image. D'autre part, les relations de liaison entre les éléments de détection d'image postérieurs, qui sont placés après le troisième élément de détection d'image, sont les mêmes que celles qui existent entre les premier et deuxième éléments de détection d'image, de sorte que, quand le circuit de lecture du dernier élément de détection d'image effectue 10 une lecture, le circuit de remise à zéro du précédent élément de détection d'image effectue une remise à zéro en même temps; par conséquent, un élément de détection d'image sur deux effectuera une lecture et une remise à zéro simultanément et respectivement. L'invention propose également un élément de détection d'image 15 comportant: une unité de photo-activation qui doit détecter la source lumineuse et convertir l'énergie lumineuse détectée en un signal électrique destiné à être émis, de façon à générer une différence de tension; un circuit de remise à zéro, qui doit charger l'unité de photo20 activation, de façon à la remettre à zéro et à la ramener à son niveau de tension d'origine avant la photosensibilisation et un circuit de lecture, qui doit stocker le signal électrique et extraire le signal électrique vers une borne de sortie de signal reliée. Le circuit de remise à zéro se compose par exemple d'un transistor 25 et d'une ligne de signaux de remise à zéro. Le circuit de lecture est par exemple un premier transistor, destiné à stocker le signal électrique. Un deuxième transistor peu être relié entre le premier transistor et l'unité de photo-activation afin d'amplifier le signal électrique émis par 30 l'unité de photo-activation puis de transmettre le signal électrique au premier transistor. Le circuit de remise à zéro peu être relié en outre à une borne de tension de référence, de façon à fournir une référence de tension au circuit de remise à zéro, quand le circuit de remise à zéro remet à zéro l'unité de photo-activation. Les objets et contenus techniques de l'invention seront mieux compris par la description du mode de réalisation qui suit avec référence aux dessins. La Fig. 1 est une représentation schématique qui montre la 10 configuration de circuit d'une cellule de pixels d'un dispositif de détection d'image classique. La Fig. 2 est une représentation schématique qui montre la configuration de liaison de circuit de deux éléments de détection d'image dans un dispositif de détection d'image de dimension compacte de 15 l'invention. La Fig. 3 est une représentation schématique qui montre l'agencement d'un élément de détection d'image de l'invention. Le dispositif de détection d'image de dimension compacte de l'invention se compose d'une pluralité d'éléments de détection d'image qui 20 sont reliés entre eux et le dispositif de détection d'image est aussi relié à une borne de sortie de signal. La Fig. 2 est une représentation schématique qui montre la configuration de liaison de circuit de deux éléments de détection d'image dans le dispositif de détection d'image. Un élément de détection d'image est, ci-inclus, une cellule de pixels. Comme 25 le montre la Fig. 2, le premier élément de détection d'image 30 comporte une unité de photo-activation 32, qui est souvent une photodiode ayant une tension d'origine, destinée à détecter la source lumineuse, à convertir l'énergie produite par la lumière détectée en un signal électrique, destiné à émettre et à générer une différence de tension. L'unité de photo-activation 30 32 est reliée à un circuit de remise à zéro 36, qui se compose d'un transistor 38 et d'une ligne de signaux de remise à zéro 40, alors que le circuit de remise à zéro 36 est relié à une borne de tension de référence 34, de sorte que l'unité de photo- activation 32 peut être chargée par le transistor 38 du circuit de remise à zéro 36 avant l'exposition, afin de 5 remettre à zéro l'unité de photo- activation 32 et de la ramener à sa tension d'origine avant la photo- activation. De plus, le circuit de remise à zéro 36 remettra à zéro le niveau de tension de l'unité de photo-activation 32 et le ramènera à son niveau de tension d'origine, alors que la borne de tension de référence 34 fournira la référence de tension. En outre, l'unité de photo10 activation 32 est reliée à un transistor 39, qui est utilisé pour amplifier le signal électrique émis par l'unité de photo-activation 32, pour convertir le signal en un signal de tension, pour le transmettre ensuite dans un circuit de lecture 42. Le circuit de lecture 42 est connecté à un bus de borne de sortie de signal 44 et est aussi un transistor, destiné à stocker le signal de 15 tension entré par le transistor 40 et à lire le signal de tension sur le bus de borne de sortie de signal 44, de sorte que le signal d'image puisse être transmis par ailleurs depuis le bus de borne de sortie de signal 44 au circuit de traitement d'image postérieur. La configuration de l'intérieur du deuxième élément de détection 20 d'image 30' est la même que celle du premier élément de détection d'image 30. La relation de liaison, entre les deux éléments de détection 30 & 30', est que le circuit de remise à zéro 36 du premier élément de détection d'image 30 est relié au circuit de lecture 42' du deuxième élément de détection d'image 30', ce qui signifie que la ligne de signaux de remise à 25 zéro 40 du premier élément de détection d'image 30 est reliée au circuit de lecture à transistor 42' du deuxième élément de détection d'image 30'. Par conséquent, le signal de remise à zéro du premier élément de détection d'image 30 partage la même ligne de signaux avec le signal de lecture du deuxième élément de détection d'image 30', alors que les relations de 30 liaison entre les éléments de détection d'image postérieurs, qui sont placés après le troisième élément de détection d'image (non représenté) sont les mêmes que celles qui existent entre les premier et deuxième éléments de détection d'image 30 & 30'. Grâce à la conception de circuit qui précède, quand le dispositif de 5 détection d'image de l'invention est en fonction, le circuit de lecture 42' du deuxième élément de détection d'image 30' effectue une lecture du signal de tension sur le bus de borne de sortie de signal 44 et le circuit de lecture 36 du premier élément de détection d'image 30 effectue une remise à zéro de l'unité de photo-activation 32 par l'intermédiaire de la ligne de signaux 10 de remise à zéro 40 en même temps; puis, un élément de détection d'image sur deux effectuera une lecture et une remise à zéro par l'intermédiaire de la même ligne de signaux, simultanément et respectivement. Par conséquent, grâce à la conception qui veut qu'un élément de détection d'image sur deux partage la même ligne de signaux 15 pour effectuer une lecture et une remise à zéro, il est possible d'utiliser la même ligne de signaux à la fois pour lire les données d'image depuis un élément de détection d'image et pour remettre à zéro l'élément de détection d'image précédent, simultanément. De plus, puisque chaque élément de détection d'image peut être 20 réduit par une ligne de signaux, l'espace, gaspillé par l'agencement de la ligne de signaux, peut aussi être réduit quand la cellule de pixels, présente à l'intérieur du dispositif de détection d'image, exécute l'agencement de la ligne de signaux. Par conséquent, la cellule de pixels unique peut avoir une dimension plus petite. En outre, comme le montre la Fig. 3, l'agencement 25 du circuit peut être conçu comme le pixel 46 qui est inclus par la ligne en gras A en tant qu'une unité. Contrairement à l'agencement du circuit de l'invention, l'agencement du circuit du dispositif de détection d'image classique est limité parce que le pixel contient de nombreuses lignes de commande; par conséquent, son agencement peut uniquement être conçu 30 en tant qu'élément inclus par la ligne en gras B. L'invention peut améliorer ci-inclus l'inconvénient de l'agencement classique, qui est incapable d'utiliser utilement l'espace. En conclusion, en partant du principe que la photo-activation n'est pas affectée, non seulement l'invention peut économiser les lignes mais la dimension de la cellule de pixels peut aussi 5 être réduite. Par conséquent, la dimension de l'intégralité du dispositif de détection d'image peut être réduite et le cot du traitement et le cot de la configuration peuvent, de même, être diminués. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection d'image de dimension compacte, caractérisé par le fait qu'il se compose d'une pluralité d'éléments de 5 détection d'image qui sont reliés entre eux et est relié à un bus de borne de sortie de signal, chaque élément de détection d'image comportant: une unité de photo-activation, qui a une tension d'origine pour détecter la source lumineuse et convertir la lumière de l'énergie détectée en un signal électrique destiné à être émis, de sorte qu'une différence de 10 tension puisse être générée; un circuit de remise à zéro, qui est utilisé pour charger l'unité de photo-activation, de sorte que l'unité de photoactivation puisse être remise à zéro et ramenée à son niveau de tension d'origine avant la photosensibilisation et un circuit de lecture, qui est relié à l'unité de photo-activation et au bus de borne de sortie de signal pour stocker le signal électrique, de même que pour lire le signal électrique sur le bus de borne de sortie de signal; et par le fait que, le circuit de remise à zéro du premier élément de détection d'image est relié au circuit de lecture du deuxième élément de 20 détection d'image, alors que les relations de liaison entre les éléments de détection d'image ultérieurs, qui se situent après le troisième élément de détection d'image, sont les mêmes que celles qui se situent entre le premier et le deuxième élément de détection d'image, de sorte que, quand le circuit de lecture du dernier élément de détection d'image effectue une 25 lecture, le circuit de remise à zéro du précédent élément de détection d'image effectue une remise à zéro au même moment. 2. Dispositif de détection d'image de dimension compacte selon la revendication 1, dans lequel l'unité de photo-activation est une photodiode. 3. Dispositif de détection d'image de dimension compacte selon la 30 revendication 1, dans lequel le circuit de remise à zéro se compose d'un transistor et d'une ligne de signaux de remise à zéro. 4. Dispositif de détection d'image de dimension compacte selon la revendication 1, dans lequel le circuit de lecture est un premier transistor, destiné à stocker le signal électrique. 5. Dispositif de détection d'image de dimension compacte selon la revendication 4, comportant en outre un deuxième transistor qui est relié entre le premier transistor et l'unité de photo-activation afin d'amplifier le signal électrique émis par l'unité de photo-activation puis de transmettre le signal électrique au premier transistor. 6. Dispositif de détection d'image de dimension compacte selon la revendication 1, dans lequel le circuit de remise à zéro est relié en outre à une borne de tension de référence, de façon à fournir une référence de tension au circuit de remise à zéro, quand le circuit de remise à zéro remet 10 à zéro l'unité de photo-activation. 7. Elément de détection d'image comportant une unité de photo-activation qui doit détecter la source lumineuse et convertir l'énergie lumineuse détectée en un signal électrique destiné à être émis, de façon à générer une différence de tension; un circuit de remise à zéro, qui doit charger l'unité de photoactivation, de façon à la remettre à zéro et à la ramener à son niveau de tension d'origine avant la photosensibilisation et un circuit de lecture, qui doit stocker le signal électrique et extraire le signal électrique vers une borne de sortie de signal reliée. 8. Elément de détection d'image selon la revendication 7, dans lequel l'unité de photo-activation est une photodiode. 9. Elément de détection d'image selon la revendication 7, dans lequel le circuit de remise à zéro se compose d'un transistor et d'une ligne de signaux de remise à zéro. 10. Elément de détection d'image selon la revendication 7, dans lequel le circuit de lecture est un premier transistor destiné à stocker le signal électrique. 11. Elément de détection d'image selon la revendication 10, comportant en outre un deuxième transistor qui est relié entre le premier 30 transistor et l'unité de photo-activation, afin d'amplifier le signal électrique émis par l'unité de photo-activation puis de transmettre le signal électrique au premier transistor. 12. Elément de détection d'image selon la revendication 7, dans lequel le circuit de remise à zéro est relié en outre à une borne de tension de référence, de façon à fournir une référence de tension au circuit de remise à zéro, quand le circuit de remise à zéro remet à zéro l'unité de photo-activation.