Brevet FR2943199A1 — publié le 20100917

PROCEDE DE LECTURE DE SIGNAL DE CAPTEUR D'IMAGE ET CAPTEUR D'IMAGE L'invention concerne les capteurs d'image matriciels à pixels actifs de technologie MOS, comprenant une matrice de pixels agencée en lignes et colonnes. Les pixels d'une même colonne sont reliés à un conducteur de colonne commun lui-même relié à un circuit de lecture respectif correspondant à cette colonne. L'adressage des pixels est fait par un conducteur de ligne et, lors de la lecture d'un pixel adressé, un potentiel représentant les charges électriques engendrées par l'éclairement du pixel est appliqué au conducteur de colonne et transmis au circuit de lecture. Le plus souvent, la lecture est faite par double échantillonnage, c'est-à-dire qu'on échantillonne deux valeurs successives du potentiel du conducteur de colonne et on mesure la différence des valeurs ; l'une des valeurs correspond au potentiel pris par le conducteur lors de la réinitialisation du pixel après une phase d'intégration de charges ; l'autre correspond au potentiel pris du fait des charges produites par l'éclairement du pixel. L'échantillonnage du potentiel de colonne est fait dans une capacité d'échantillonnage (ou deux). Une des manières de réaliser le circuit de lecture consiste à utiliser un convertisseur analogique-numérique de type convertisseur à rampe pour produire directement une sortie de signal numérique. Le principe général d'un convertisseur analogique-numérique à rampe est le suivant : pour convertir un niveau de potentiel présent sur un conducteur de colonne, on relie ce conducteur à une première entrée d'un comparateur, et on applique une rampe de tension linéaire de pente connue sur une deuxième entrée du comparateur. La rampe de tension démarre, à un instant 0, d'un niveau de tension de référence déterminé ; un compteur comptant à une fréquence fixe est déclenché au même instant 0. Lorsque le niveau de tension de la deuxième entrée du comparateur atteint le niveau de tension imposé sur la première entrée, le comparateur bascule ; le basculement du comparateur déclenche le stockage en mémoire du contenu du compteur à l'instant du basculement ; ce contenu numérique représente donc le temps mis par la rampe de pente connue à passer d'un niveau de référence au niveau présent sur le conducteur de colonne. Il représente donc une valeur numérique du potentiel présent sur ce conducteur. Pour une conversion de précision, par exemple sur 14 bits, il faut une durée de rampe importante (donc une faible cadence de sortie des images), ou bien un comptage à fréquence très rapide ; mais alors, le temps de basculement du comparateur peut introduire une erreur sur le résultat du comptage. Dans une matrice qui comprend autant de comparateurs que de colonnes de pixels, on risque d'avoir des temps de basculement non identiques d'un comparateur à l'autre. Cette dispersion de retards crée un motif de bruit fixe ("Fixed Pattern Noise" FPN) dans l'image détectée, car l'erreur de comptage systématique est différente pour chaque colonne. Par exemple, la période du compteur, qui correspond à un bit de poids le plus faible dans la conversion, est d'environ 3ns (fréquence 300 MHz) ; le temps de basculement peut être d'environ 300 nanosecondes avec une dispersion de 2% entre les différents comparateurs, soit 2LSB. Le bruit fixe qui en résulte est visible dans l'image reproduite. On pourrait éliminer ce bruit en utilisant un convertisseur unique pour toute la matrice, mais il devrait travailler extrêmement rapidement et serait d'autant plus sensible à des bruits temporels ; de plus il faudrait lui adjoindre un multiplexeur sophistiqué qui introduirait lui-même d'autres sources de bruit fixe. On préfère donc utiliser un convertisseur par colonne. L'invention cherche à proposer une solution pour éviter cet inconvénient tout en permettant une lecture des potentiels du conducteur de colonne par double échantillonnage dans des capacités d'échantillonnage reliées au conducteur de colonne. La solution selon l'invention repose sur l'utilisation d'un générateur à rampe produisant deux courtes rampes de durées identiques et de pentes identiques variant dans un premier sens et deux rampes de pentes identiques dans un deuxième sens, et un double comptage d'impulsions lors des rampes du deuxième sens. On notera qu'on a déjà proposé de faire un comptage double utilisant deux rampes linéaires, dans un contexte où il n'y a pas d'échantillonnage du potentiel de colonne sur une capacité d'échantillonnage, ce double comptage étant conçu seulement pour éliminer l'influence des fluctuations de la tension de réinitialisation du conducteur de colonne. Pans cette proposition, on fait partir la rampe du deuxième sens d'un potentiel fixe ; le comparateur a une entrée reliée au conducteur de colonne et une deuxième entrée reliée à un générateur de rampe. Au moment de la réinitialisation du potentiel de colonne, on compte le temps pour que la rampe descende du potentiel fixe jusqu'au potentiel de réinitialisation ; puis, lorsque le potentiel de colonne prend une valeur utile liée à l'éclairement du pixel, on compte le temps nécessaire pour que la rampe descende du même potentiel fixe jusqu'au potentiel utile. Par soustraction des deux temps on détermine une valeur numérique de l'écart entre le potentiel lié à l'éclairement et le potentiel de réinitialisation. Mais ce dispositif n'est pas adapté à un circuit de lecture dans lequel on échantillonne les potentiels de colonne dans des capacités, et d'autre part il oblige à faire partir la rampe d'un potentiel fixe de départ suffisamment élevé pour ne pas risquer d'être dans une marge de fluctuation possible du potentiel de réinitialisation du conducteur de colonne (fluctuation due à la dispersion technologique, à la température, etc.). Selon l'invention on propose un procédé de mesure et de conversion en valeur numérique de l'éclairement des pixels photosensibles d'une matrice de pixels arrangés en lignes et en colonnes, tous les pixels d'une même colonne pouvant être reliés sélectivement à un même conducteur de colonne pour appliquer à ce conducteur de colonne successivement deux valeurs de potentiel dont l'une est une valeur de potentiel de réinitialisation et l'autre est une valeur de potentiel utile liée à l'éclairement d'un pixel, ce procédé utilisant pour chaque colonne un générateur de rampe de tension et un comparateur, et étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : a) - on échantillonne dans une première et une deuxième capacités d'échantillonnage le potentiel de réinitialisation présent sur le conducteur de colonne, et on applique ce potentiel pendant les étapes b et c qui suivent à une première entrée du comparateur au moyen de la première capacité ; b) - on applique à une deuxième entrée du comparateur, à travers la deuxième capacité, une rampe linéaire de tension partant d'une valeur de 35 référence et variant dans un premier sens pendant une première durée ; c) - on applique à cette deuxième entrée du comparateur, toujours à travers la deuxième capacité d'échantillonnage, une rampe linéaire de tension dans le sens inverse ; on compte à fréquence fixe dans un compteur une valeur numérique de temps qui s'écoule entre le début de cette deuxième rampe et le basculement du comparateur ; et on ramène la tension de la rampe à sa valeur de référence ; d) - on échantillonne à nouveau, mais dans la première capacité d'échantillonnage seulement, la valeur de potentiel utile présente sur le conducteur de colonne et représentant l'éclairement du pixel, et on applique pendant les étapes e et f qui suivent ce potentiel à la première entrée du comparateur au moyen de la première capacité d'échantillonnage ; e) - on applique à la deuxième entrée du comparateur, à travers la deuxième capacité d'échantillonnage, une rampe linéaire de tension variant dans le premier sens, partant de la même valeur de référence, et identique en pente et en durée à celle de l'étape b ; f) - on applique à la deuxième entrée du comparateur, toujours à travers la deuxième capacité d'échantillonnage, une rampe linéaire de tension dans le sens inverse, identique en pente à celle de l'étape c ; on compte à la même fréquence dans le compteur une deuxième valeur numérique de temps qui s'écoule entre le début de cette deuxième rampe et le basculement du comparateur, la différence entre la deuxième et la première valeurs numériques représentant une mesure de l'éclairement du pixel. Le capteur d'image selon l'invention comprend une matrice de pixels photosensibles agencée en lignes et colonnes, au moins un compteur, et, pour chaque colonne de la matrice, un conducteur de colonne et un circuit de lecture pour fournir une valeur numérique représentant l'éclairement des pixels de la colonne, le circuit de lecture comprenant : - une première et une deuxième capacités d'échantillonnage et des commutateurs pour échantillonner et stocker sur ces capacités des tensions représentant le potentiel du conducteur de colonne ; - un comparateur ayant une première entrée connectée à une première borne de la première capacité et une deuxième entrée connectée à une première borne de la deuxième capacité C2 ; - un générateur de rampe de tension linéaire ayant une sortie appliquée à une deuxième borne de la deuxième capacité et qui est apte à établir sur cette sortie un potentiel de référence, ainsi qu'une rampe de tension linéaire dans un sens, et enfin une rampe de tension linéaire dans l'autre sens, û une mémoire pour enregistrer et conserver le contenu que présente le compteur a un ou plusieurs instants déterminés, û des moyens de commande des commutateurs pour échantillonner simultanément dans les deux capacités des tensions représentant un potentiel de réinitialisation du conducteur de colonne, et pour échantillonner ultérieurement, seulement dans la première capacité, une tension représentant le potentiel utile du conducteur de colonne ; - des moyens de commande du générateur de rampe pour imposer à la sortie de celui-ci le potentiel de référence au moins pendant les phases d'échantillonnage du potentiel du conducteur de colonne dans la deuxième capacité, puis pour déclencher la rampe dans le premier sens à partir du potentiel de référence pendant une courte durée fixe, après un échantillonnage, et enfin pour déclencher ensuite la rampe dans le deuxième sens ; - des moyens commandés par le comparateur pour mémoriser le contenu du compteur à l'instant où la rampe dans le deuxième sens démarre et le contenu à l'instant où le comparateur bascule au cours de cette rampe ou la différence entre ces contenus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 30 à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente la structure générale d'un circuit de lecture selon l'invention, associé à une colonne de pixels d'un capteur d'image matriciel ; - la figure 2 représente un diagramme temporel de séquencement du fonctionnement du circuit de la figure 1 Sur la figure 1 on a représenté à titre d'exemple un seul pixel actif d'un capteur d'image matriciel ; ce pixel Pi,j est situé au carrefour d'une ligne de pixels de rang i (non représentée) et d'une colonne de pixels de rang j (non représentée) ; le pixel comprend une photodiode PD sensible à l'éclairement et quelques transistors MOS ; la lecture des charges accumulées durant une période d'intégration se fait ligne par ligne ; tous les pixels de la ligne i sont sélectionnés par un conducteur de ligne commun SELi qui commande la mise en conduction d'un transistor TS (transistor de sélection) dans chacun des pixels de la ligne ; la mise en conduction de ce transistor relie le pixel à un conducteur de colonne CC, qui est commun à tous les pixels d'une même colonne. Le pixel comprend en général de trois à cinq transistors, selon que les charges accumulées par l'éclairement sont lues directement à partir de la photodiode PD ou sont lues à partir d'un noeud de stockage intermédiaire FD. Outre le transistor de sélection TS, il y a un transistor de lecture TL dont la fonction est d'établir un potentiel dépendant de la quantité de charges accumulées dans la photodiode PD ou dans le noeud de stockage FD et de reporter ce potentiel, à travers le transistor TS, sur le conducteur de colonne CC lorsque le pixel est sélectionné. Un transistor de réinitialisation TO remet le noeud de stockage FD (ou la photodiode s'il n'y a pas de noeud intermédiaire) à un potentiel fixe avant de recommencer une période d'intégration de charges. Le pixel représenté à titre d'exemple comprend quatre transistors et un noeud de stockage intermédiaire ; un transistor de transfert TR fait passer les charges de la photodiode vers ce noeud. Le circuit CL de lecture est placé en pied de colonne et il y en a un par colonne. L'entrée du circuit CL est constituée par le conducteur de colonne CC. La sortie se fait sur un bus numérique. La lecture d'un pixel adressé se fait en deux temps de manière à éliminer systématiquement un certain nombre d'erreurs. On considérera dans ce qui suit que le pixel est un pixel avec noeud de stockage intermédiaire, sachant que s'il n'y a pas de noeud intermédiaire l'ordre des phases peut être inversé. Dans un premier temps on échantillonne un potentiel de réinitialisation qui représente le potentiel du noeud de stockage FD vidé de ses charges. Dans un deuxième temps, on déverse les charges de la photodiode PD vers le noeud de stockage, modifiant le potentiel de ce noeud et modifiant en conséquence le potentiel du conducteur de colonne ; on lit ce deuxième niveau et on soustrait le premier niveau du deuxième pour obtenir une mesure différentielle éliminant des causes d'erreur systématiques. Le circuit de lecture selon l'invention comporte les éléments listés ci-dessous et des moyens de séquencement qui appliquent des commandes ~o particulières à ces éléments : - deux capacités d'échantillonnage Cl et C2 et des commutateurs K1 et K2 agencés pour permettre le stockage et la conservation sur ces capacités, de tensions représentant le potentiel du conducteur CC ; 15 - un comparateur CMP ayant une entrée El connectée à une borne de la première capacité Cl et une entrée E2 connectée à une première borne de la deuxième capacité C2 ; la deuxième borne de la première capacité est reliée de préférence à une masse de potentiel 0 ; 20 - un générateur de rampe RMP qui a une sortie Srmp reliée à une deuxième borne de la capacité C2 et qui est apte à établir sur cette sortie d'une part un potentiel de référence Vref, une rampe de tension linéaire dans un sens, et une rampe de tension linéaire dans l'autre sens ; les pentes sont fixes, mais pas forcément identiques ; 25 - un compteur CPT qui reçoit une fréquence d'horloge fixe, ce compteur est un compteur simple, il n'est pas nécessaire qu'il possède un mode de comptage et un mode de décomptage ; le compteur peut être commun à tous les circuits de lecture ; - une mémoire MEM pour stocker et conserver le contenu 30 du compteur a un ou plusieurs instants déterminés. Par "rampe de tension linéaire", on entend une tension qui croît ou décroît globalement linéairement, même si à échelle microscopique la tension varie en marches d'escalier, par exemple dans le cas où elle est produite par un convertisseur numérique-analogique et un compteur. 35 Les moyens de séquencement comprennent notamment : - des moyens de commande des interrupteurs KI et K2 pour échantillonner simultanément dans les capacités Cl et C2 des tensions représentant le potentiel de réinitialisation du conducteur de colonne, c'est-à-dire le potentiel présent immédiatement après une phase de réinitialisation du pixel de la ligne en cours de lecture ; et des moyens pour échantillonner seulement dans la première capacité Cl une tension représentant le potentiel utile du conducteur de colonne qui est le potentiel présent sur le conducteur de colonne et représentant les charges liées à l'éclairement du pixel (par exemple, dans le cas d'un pixel à quatre transistors, après un transfert de charges de la photodiode PD vers le noeud de stockage intermédiaire FD) ; - des moyens de commande du générateur de rampe RMP pour - imposer à la sortie Srmp de celui-ci le potentiel de référence Vref au moins pendant les phases d'échantillonnage du potentiel du conducteur de colonne, - déclencher la rampe dans le premier sens à partir du potentiel de référence Vref pendant une courte durée fixe, après l'échantillonnage dans la première capacité, - et pour déclencher ensuite la rampe dans le deuxième sens et 20 déclencher simultanément un comptage par le compteur (ou au moins le repérage d'un contenu de compteur à l'instant où la rampe démarre) ; - des moyens commandés par le comparateur pour mémoriser le contenu du compteur à l'instant où le comparateur bascule au cours de la 25 rampe dans le deuxième sens (pour mémoriser la différence entre le contenu du compteur au moment où le comparateur bascule et le contenu au démarrage de la rampe). Les moyens de séquencement consistent en des circuits de pure 30 logique (comptage, ouverture et fermeture de portes logiques, etc.) dont la constitution se déduit facilement du séquencement désiré. Ils ne sont pas décrits en détail pour ne pas alourdir la description et les schémas. La mémoire MEM enregistre les contenus du compteur aux instants où le comparateur bascule. Elle est apte à mémoriser deux valeurs 35 de comptage, une pour la phase de réinitialisation, une pour la phase de mesure utile. Elle peut être double et fonctionner de manière alternée, en ce sens qu'elle permet d'enregistrer les deux valeurs de comptage d'une lecture (lecture de pixel de la ligne i par exemple) tout en conservant un certain temps les deux valeurs de comptage de la lecture précédente (pixel de la ligne i-1) jusqu'à ce que les valeurs de cette mesure précédente aient été extraites du capteur pour toutes les colonnes. C'est pourquoi la mémoire MEM a été représentée en deux parties sur la figure 1. Enfin, la mémoire MEM peut être lue par un multiplexeur MUX, adressé par un décodeur de colonne. Le multiplexeur dirige vers une sortie OUT du capteur d'image une ou deux valeurs numériques représentant l'éclairement enregistré dans la mémoire MEM, c'est-à-dire l'éclairement du pixel d'une ligne qui vient d'être lue. Le multiplexeur extrait ainsi successivement les contenus des mémoires MEM de toutes les colonnes pour une ligne déterminée, après quoi il recommence pour une ligne suivante. Les deux valeurs de comptage peuvent être extraites vers la sortie OUT du capteur d'image et soustraites l'une de l'autre à l'extérieur du circuit de lecture ou même à l'extérieur du capteur. Alternativement, on peut effectuer la soustraction directement dans le circuit de lecture pour ne fournir à la sortie du capteur que le résultat de la soustraction pour chaque pixel. Le circuit de soustraction qui est alors nécessaire n'est pas représenté. Enfin, on a représenté sur la figure 1 une source de courant reliée au pied du conducteur de colonne CC par l'intermédiaire d'un commutateur K3. Cette source de courant peut être nécessaire, notamment dans le cas de la constitution à quatre transistors représentée sur la figure 1, pour la raison suivante : le transistor de lecture TL, monté en transistor suiveur, ne peut reporter la tension du noeud de stockage FD sur le conducteur de colonne que si ce transistor est conducteur ; pour le rendre conducteur, on impose que le conducteur de colonne tire un courant de la source du transistor TL à travers le transistor TS ; et pour cela on tire un courant du conducteur de colonne par une source de courant au pied de la colonne ; l'interrupteur K3 est conducteur pendant toute la durée de la lecture du pixel. On va maintenant décrire le fonctionnement détaillé du capteur 35 selon l'invention, en référence aux chronogrammes de la figure 2, dans le cas du pixel à quatre transistors, les transistors étant dans ce cas des transistors NMOS et l'éclairement d'un pixel provoquant la diminution, proportionnelle à l'éclairement, du potentiel du noeud de stockage intermédiaire, donc du potentiel du conducteur de colonne. A la ligne 2a, on a représenté le potentiel du conducteur de colonne au cours de la lecture d'un pixel ; la séquence débute à un instant t0 au moment de la réinitialisation des pixels de la ligne ; cette réinitialisation consiste à rendre conducteurs les transistors de réinitialisation TO de tous ces pixels ; le noeud de stockage de charges se vide et le potentiel du conducteur de colonne se stabilise à une valeur initiale positive VRO qui est le potentiel dit de réinitialisation. A un instant ultérieur t1, on déversera les charges de la photodiode dans le noeud de stockage FD et le potentiel du conducteur CC s'établira à une valeur utile VR d'autant plus basse que l'éclairement a été plus important. La lecture du pixel consiste à mesurer et fournir sous une forme numérique une valeur représentant la différence entre le potentiel utile VR et le potentiel de réinitialisation VRO. A la figure 2b et à la figure 2c on a représenté les impulsions d'échantillonnage, c'est-à-dire les impulsions de commande de mise en conduction des interrupteurs KI et K2. A l'instant tech1 on rend conducteur les interrupteurs KI et K2 (premier échantillonnage) ; à l'instant tech2 on rend conducteur seulement l'interrupteur K2 (deuxième échantillonnage). A la figure 2d on a représenté le potentiel sur la sortie Srmp du générateur de rampe RMP. La sortie est initialement au potentiel de référence Vref, et reste à ce potentiel au moins pendant la première impulsion d'échantillonnage ; elle sera également à Vref pendant la deuxième impulsion d'échantillonnage. La fermeture de l'interrupteur K2 charge donc la capacité C2 avec une tension égale à la différence entre le potentiel de réinitialisation du conducteur de colonne et Vref ; elle gardera cette tension jusqu'à la fin de la lecture. Après la première impulsion d'échantillonnage et pendant que le conducteur de colonne est encore au potentiel de réinitialisation, on déclenche une première double rampe de tension sur la sortie Srmp ; la double rampe comprend d'abord une rampe croissante de durée et de pentes fixes allant d'un instant ta à un instant tb ; puis, après un palier éventuel, une rampe décroissante (la pente peut être différente) allant d'un instant td à un instant td ; après l'instant td, la tension sur la sortie Srmp est ramenée à Vref et maintenue à Vref jusqu'à un instant t'a situé après la deuxième impulsion d'échantillonnage. A l'instant t'a, on établit une deuxième double rampe commençant par une rampe croissante identique en pente et en durée à la partie croissante de la première rampe, jusqu'à un instant t'b tel que t'b - t'a = tb - ta un palier éventuel est prévu et une rampe descendante de pente identique à la pente descendante de la première rampe mais de durée plus longue est déclenchée à un instant t'd et va jusqu'à un instant t'd. La sortie Srmp est ensuite ramenée au potentiel de référence Vref. La figure 2e représente l'évolution du potentiel des entrées El (en traits pointillés) et E2 (en traits pleins) du comparateur CMP. L'entrée El prend la valeur du potentiel de réinitialisation VRO après la première impulsion d'échantillonnage puis prend la valeur du potentiel utile VR après la deuxième impulsion d'échantillonnage. L'entrée E2 du comparateur suit l'évolution de la rampe, mais, du fait qu'à l'instant ta la capacité C2 est chargée au potentiel de réinitialisation VRO-Vref et reste chargée à cette valeur ensuite, l'entrée E2 suit la tension de la rampe avec un décalage de VRO-Vref (courbe en traits pleins). Elle part de VRO, monte à une valeur VR'O du fait de la première rampe croissante, y reste durant le palier de tb à td,redescend au-dessous de VR'O du fait de la première rampe décroissante, revient à VRO à td, remonte à VR'O entre ta et ta du fait de la deuxième rampe croissante identique en pente et en durée à la première rampe, redescend au dessous de VR du fait de la deuxième rampe décroissante plus longue que la première, et enfin revient à VRO à t'd. Le comparateur CMP bascule dans un sens ou dans l'autre selon les valeurs relatives des potentiels entrées El et E2. Le comparateur prend un premier état entre les instants tb et tc où le potentiel sur l'entrée E2 est plus élevé que sur l'entrée El du fait que ces potentiels ont la même valeur VRO au départ et que la rampe fait monter le potentiel de E2 (à VR'O) mais pas celui de El. A un instant tX situé entre tc et td le potentiel de E2 redescend au dessous de El et le comparateur bascule dans son deuxième état. Les potentiels sur El et E2 redeviennent égaux à VRO après l'instant td. Puis, le potentiel de El passe à VR au moment du deuxième échantillonnage. VR est plus bas que VRO et le comparateur rebascule dans le premier état (ou bascule de toutes façons dans le premier état lors de la deuxième rampe croissante entre les instants t'a et t'b). A un instant t'x de la deuxième rampe descendante, le comparateur bascule dans le deuxième état. La figure 2f représente l'état de la sortie du comparateur ; du fait du retard propre du comparateur, la sortie bascule à des instants tx1 et t.x1 légèrement retardés par rapport aux instants tx et tex où se croisent les niveaux de potentiel sur El et E2. La figure 2g représente symboliquement le comptage de temps effectué par le compteur CPT. Deux opérations de comptage sont effectuées, à une même fréquence fixe. La première est un comptage du temps qui s'écoule entre td et tx, comptage représenté par un nombre N d'impulsions de comptage entre ces deux instants ; la deuxième est un comptage du temps entre t'd et t'x, représenté par un nombre N' ; le comptage par le compteur CPT est donc déclenché en même temps que le démarrage des rampes décroissantes (aux instants td et t'a), ou, si le compteur compte en permanence, on enregistre l'état du compteur à ces instants ; le comptage est arrêté à l'instant du basculement du comparateur CMP dans le deuxième état, c'est-à-dire aux instants tx1 et t'x1. Par l'expression "arrêté", on doit comprendre qu'on relève le contenu du compteur à ces instants, même si le compteur continue à compter, par exemple dans le cas où ce serait le même compteur qui sert à construire les rampes de tension en association avec un convertisseur numérique-analogique. Pour arrêter le contenu du compteur, on peut prévoir simplement que la sortie du comparateur sert à déclencher l'écriture du contenu du compteur à l'instant tx1 ou t'x1 dans un registre ou directement dans la mémoire MEM. Pour mettre en oeuvre l'invention, on fera la différence entre les contenus N et N' stockés à ces deux instants ; les niveaux de potentiel sur l'entrée E2 sont les mêmes aux instants ta et t'a ; ils sont les mêmes aux instants tb et t'b (même pente et durée de rampe croissante) ; ils sont les mêmes aux instants td et t'd (palier) ; le niveau de potentiel sur l'entrée El est VRO à l'instant tX et VR à l'instant t'y ; l'identité des potentiels de départ et l'identité de la pente de la rampe et de la fréquence du compteur impliquent que la différence des deux comptages représente la différence entre la valeur VRO-VR'0 et la valeur VR'0-VR, donc la différence entre VRO et VR qui représente l'éclairement qu'on cherche à mesurer. Le temps de retard de basculement du comparateur est éliminé lors de la soustraction car il n'est pas différent lors du premier et du deuxième basculements. La structure du circuit selon l'invention et le séquencement qui viennent d'être exposé n'imposent pas de constituer une source de tension fixe de valeur VR'0 bien déterminée supérieure à VRO malgré les dispersions et variations possibles de VRO. En effet VR'0 est établie directement à partir de VRO quelle que soit la valeur de VRO grâce à la rampe croissante. Cette rampe peut être de durée très courte car la différence VR'0 û VRO peut être très faible. Elle doit seulement permettre un basculement du comparateur dans son premier état. Sur la figure 2, on a encore représenté une ligne 2h qui représente une impulsion d'autozéro du comparateur. Le comparateur CMP est en effet de préférence conçu pour disposer d'une entrée d'effacement d'offset OC, ou entrée d'autozéro. Il est souhaitable alors d'appliquer une impulsion sur l'entrée OC pendant la première impulsion d'échantillonnage, c'est-à-dire pendant la fermeture simultanée des interrupteurs KI et K2. Cette impulsion agit pour prendre en mémoire dans le comparateur la tension d'offset du comparateur pour la soustraire lors des phases suivantes. Pendant la fermeture simultanée des interrupteurs K1 et K2, les entrées El et E2 sont rigoureusement au même potentiel et le comparateur enregistre la tension de correction qu'il faut soustraire de l'une ou l'autre entrée pour que le comparateur soit exactement à son seuil de basculement. Cette tension de correction est en mémoire dans une capacité interne au comparateur et est conservée pendant toutes les phases suivantes. Dans une configuration où on cherche à coder l'éclairement sur 14 bits par exemple, la mémoire qui enregistre N' doit avoir au moins 14 bits, mais la mémoire ou le registre de stockage qui enregistre le nombre N peut être de taille très réduite, par exemple de 7 ou 8 bits. Ces 7ou 8 bits seront soustraits des bits de poids faible du nombre N'. En pratique on peut prévoir pour chaque colonne un registre de 24 bits pour stocker les deux nombres N et N' avant de faire la soustraction. La soustraction peut aussi être faite en dehors du circuit de lecture, et même en dehors de la puce de capteur. On notera que la pente de la rampe montante n'a pas besoin d'être identique à la pente de la rampe descendante, mais les pentes montantes doivent rester identiques lors des deux phases de la conversion, de même que les pentes descendantes. Une manière de réaliser le générateur de rampe consiste à utiliser une capacité de charge reliée entre le potentiel de référence Vref et la sortie Srmp, deux sources de courant, l'une pour charger la capacité (rampe montante) et l'autre pour décharger la capacité (rampe descendante), un ensemble d'interrupteurs pour sélectionner la ou les sources de courant, et pour court-circuiter la capacité lorsqu'il faut remettre la sortie Srmp à Vref. Les interrupteurs peuvent être commandés par des compteurs spécifiques, ou à partir des sorties du compteur général servant à compter les durées ; en effet la durée de la rampe montante est fixe, par exemple une durée de 64 impulsions (6 bits) ; la durée de la première rampe descendante est fixe et peut être de 256 à 1024 impulsions (8 à 10 bits) ou bien cette rampe peut être arrêtée par le basculement du comparateur à l'instant tx1. La durée de la deuxième rampe descendante peut être de 16384 impulsions (14 bits) ou plus. Mais le générateur de rampe peut aussi être réalisé avec un convertisseur numérique-analogique et un compteur commandé par un séquenceur pour compter dans un sens ou dans l'autre à partir d'instants déterminés. Ce compteur peut être le compteur CPT de comptage des durées à mesurer ou un compteur différent. Les rampes peuvent être faites par un générateur de rampe commun à toutes les colonnes.30 REVENDICATIONS1. Procédé de mesure et de conversion en valeur numérique de l'éclairement des pixels photosensibles d'une matrice de pixels arrangés en lignes et en colonnes, tous les pixels d'une même colonne pouvant être reliés sélectivement à un même conducteur de colonne (CC) pour appliquer à ce conducteur successivement deux valeurs de potentiel dont l'une est une valeur de potentiel de réinitialisation (VRO) et l'autre est une valeur de potentiel utile (VR) liée à l'éclairement d'un pixel, ce procédé utilisant pour chaque colonne un générateur de rampe de tension (RMP) et un comparateur (CMP), et étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : a) - on échantillonne dans une première et une deuxième capacités d'échantillonnage (Cl, C2) le potentiel de réinitialisation (VRO) présent sur le conducteur de colonne, et on applique ce potentiel pendant les étapes b et c qui suivent à une première entrée (El) du comparateur au moyen de la première capacité d'échantillonnage (Cl) ; b) - on applique à une deuxième entrée (E2) du comparateur, à travers la deuxième capacité, une rampe linéaire de tension partant d'une valeur de référence et variant dans un premier sens pendant une première durée , c) - on applique à cette deuxième entrée du comparateur, toujours à travers la deuxième capacité, une rampe linéaire de tension dans le sens inverse ; on compte à fréquence fixe dans un compteur (CPT) une valeur numérique (N) de temps qui s'écoule entre le début de cette deuxième rampe et le basculement du comparateur ; et on ramène la tension de la rampe à sa valeur de référence ; d) - on échantillonne à nouveau, mais dans la première capacité seulement, la valeur de potentiel utile (VR) présente sur le conducteur de colonne et représentant l'éclairement du pixel, et on applique ce potentiel, pendant les étapes e et f qui suivent, à la première entrée du comparateur au moyen de la première capacité ; e) - on applique à la deuxième entrée du comparateur, à travers la deuxième capacité, une rampe linéaire de tension variant dans le premiersens, partant de la même valeur de référence, et identique en pente et en durée à celle de l'étape b ; f) - on applique à la deuxième entrée du comparateur, toujours à travers la deuxième capacité, une deuxième rampe linéaire de tension dans le sens inverse, identique en pente à celle de l'étape c ; on compte à la même fréquence dans le compteur une deuxième valeur numérique (N') de temps qui s'écoule entre le début de cette deuxième rampe et le basculement du comparateur, la différence entre la deuxième et la première valeurs numériques représentant une mesure de l'éclairement du pixel. 10 2. Capteur d'image comprenant une matrice de pixels photosensibles agencée en lignes et colonnes, au moins un compteur, et, pour chaque colonne de la matrice, un conducteur de colonne (CC) et un circuit de lecture pour fournir une valeur numérique représentant 15 l'éclairement des pixels de la colonne, le circuit de lecture comprenant : - une première et une deuxième capacités d'échantillonnage (Cl, C2) et des commutateurs (KI, K2) pour échantillonner et stocker sur ces capacités des tensions représentant le potentiel du conducteur de colonne ; - un comparateur (CMP) ayant une première entrée (El) connectée à 20 une première borne de la première capacité (Cl) et une deuxième entrée (E2) connectée à une première borne de la deuxième capacité C2 ; - un générateur de rampe de tension linéaire (RMP) ayant une sortie (Srmp) appliquée à une deuxième borne de la deuxième capacité et qui est apte à établir sur cette sortie soit le potentiel de référence, soit une rampe de 25 tension linéaire dans un sens, soit une rampe de tension linéaire dans l'autre sens, û une mémoire (MEM) pour stocker et conserver le contenu du compteur a un ou plusieurs instants déterminés, û des moyens de commande des commutateurs pour 30 échantillonner simultanément dans les deux capacités un potentiel de réinitialisation du conducteur de colonne, et pour échantillonner ultérieurement, seulement dans la première capacité, un potentiel utile du conducteur de colonne ; - des moyens de commande du générateur de rampe pour imposer à 35 la sortie de celui-ci le potentiel de référence au moins pendant les phasesd'échantillonnage du potentiel du conducteur de colonne dans la deuxième capacité, puis pour déclencher la rampe dans le premier sens à partir du potentiel de référence pendant une courte durée fixe, après un échantillonnage, et enfin pour déclencher ensuite la rampe dans le deuxième sens ; - des moyens commandés par le comparateur pour mémoriser le contenu du compteur à l'instant où la rampe dans le deuxième sens démarre et le contenu à l'instant où le comparateur bascule au cours de cette rampe, ou bien la différence entre ces contenus.10