Brevet FR2959901A1 — publié le 20111111

CAPTEUR D'IMAGE A MATRICE D'ECHANTILLONNEURS L'invention concerne les capteurs d'image, tout particulièrement mais non exclusivement les capteurs à défilement et intégration de signal (ou capteurs TDI, de l'anglais : "Time Delay Integration" Linear Sensors"), dans lesquels une image d'une ligne de points d'une scène observée est reconstituée par addition d'images successives prises par plusieurs lignes photosensibles observant successivement une même ligne de la scène au fur et à mesure que la scène défile devant le capteur perpendiculairement aux lignes. Ces capteurs sont utilisés par exemple dans des systèmes d'observation de la terre par satellite. Ils comprennent plusieurs lignes parallèles de pixels photosensibles ; le séquencement des circuits de commande des différentes lignes (contrôle de temps d'exposition puis de lecture des charges photogénérées) est synchronisé par rapport au défilement relatif de la scène et du capteur, de manière que toutes les lignes du capteur voient une seule ligne de la scène observée. Les signaux générés sont ensuite additionnés point à point pour chaque point de la ligne observée. Le rapport signal/bruit théorique est amélioré dans le rapport de la racine carrée du nombre N de lignes du capteur. Ce nombre peut aller de quelques lignes à une centaine selon les applications (contrôle industriel, observation terrestre, radiographie panoramique dentaire ou mammographie). Dans les capteurs d'image à transfert de charges (capteurs CCD), l'addition des signaux point par point se faisait naturellement et sans bruit de lecture en vidant dans une ligne de pixels les charges générées par la ligne précédente, en synchronisme avec le déplacement relatif de la scène et du capteur. Dans la demande de brevet WO2008034794, on a proposé un capteur d'image en technologie CMOS, à pixels actifs, fonctionnant en mode TDI. Il n'y a pas de transfert de charge de ligne à ligne puisque les pixels actifs ne fonctionnent pas par transfert de charge mais fournissent une tension sur un conducteur de colonne. Pour faire l'addition des signaux correspondant à une même ligne d'image vue par les différentes lignes de pixels, on utilisait une conversion analogique-numérique pour fournir une représentation numérique de la sortie de chaque pixel et on additionnait N valeurs numériques issues de N pixels qui avaient successivement vus le point d'image au cours du défilement. Toutefois, le principe décrit dans cette demande ne permettait pas de faire une lecture de signal par double échantillonnage corrélé véritable mais seulement par un pseudo double échantillonnage corrélé amenant un bruit de type kTC qui limite les possibilités de détection en faible éclairement. L'invention a pour but de corriger ce défaut en permettant une lecture avec un vrai double échantillonnage corrélé tout en autorisant un temps d'intégration commun pour toutes les lignes. Pour cela, on prévoit que si le capteur comporte N lignes de P pixels lues par adressage successif de chaque ligne, alors l'échantillonnage des signaux analogiques issus de ces pixels est effectué par une matrice auxiliaire de N lignes de P circuits de traitement individuels comprenant chacun un circuit d'échantillonnage respectif ; les P circuits de traitement d'une ligne reçoivent comme entrées chacun un des P conducteurs de colonne, pour pouvoir échantillonner ligne par ligne les signaux issus des pixels. Des niveaux de potentiels de réinitialisation sont placés successivement ligne par ligne sur tous les conducteurs de colonne et échantillonnés ligne par ligne dans les NxP circuits d'échantillonnage ; puis les signaux utiles, référencés par rapport aux niveaux de potentiel de réinitialisation de chaque pixel, sont placés ligne par ligne sur les conducteurs de colonne et échantillonnés ligne par ligne. La conversion analogique-numérique des signaux échantillonnés et la sommation numérique des signaux convertis peuvent être effectués par les circuits de traitement individuels. De plus, ce type d'organisation permet de réaliser un capteur d'image matriciel instantanée (c'est-à-dire sans défilement et intégration de charges, donc sans sommation) ayant la propriété de pouvoir fonctionner à la fois avec un temps d'intégration commun à toutes les lignes et avec un véritable double échantillonnage corrélé minimisant le bruit de commutation corrélé. Par conséquent, selon une définition de l'invention, on propose ici 35 un capteur d'image à N lignes de P pixels photosensibles, un pixel de rang j dans une ligne étant constitué par un circuit à transistors MOS comportant une entrée de sélection de ligne reliée à un conducteur d'adressage en ligne commun aux pixels de la ligne et une sortie reliée à un conducteur de colonne de rang j commun aux N pixels de même rang j appartenant aux différentes lignes, le capteur comportant un circuit d'adressage successif de chacune des N lignes de pixels pour appliquer à chaque fois aux conducteurs de colonne P d'une part P potentiels de réinitialisation et d'autre part P signaux analogiques correspondant à l'intégration de charges, pendant une même période d'intégration T, dans les P pixels de la ligne adressée, et le capteur comprenant encore des circuits de numérisation de signal, caractérisé en ce que les circuits de numérisation comportent : - N lignes de P circuits de traitement, chaque circuit de traitement de rang i en ligne et de rang j en colonne comprenant un échantillonneur respectif pour effectuer un double échantillonnage corrélé des signaux présents sur un conducteur de colonne de rang j et correspondant à l'observation d'un point d'image pendant la même durée d'intégration pour toutes les lignes, et - un moyen de conversion analogique-numérique pour fournir des valeurs numériques des signaux analogiques échantillonnés. L'échantillonneur est agencé pour faire un double échantillonnage corrélé comprenant l'échantillonnage d'un potentiel de réinitialisation correspondant au potentiel d'un noeud de stockage du pixel après réinitialisation et l'échantillonnage d'un potentiel utile correspondant au potentiel du noeud de stockage après déversement de charges dans le noeud de stockage, dans lequel le potentiel de réinitialisation correspond à un vidage de charges du noeud de stockage et le niveau de signal utile correspond à un remplissage de charges dans le noeud de stockage postérieurement à ce vidage. L'échantillonneur faisant partie d'un circuit de traitement comprend alors de préférence des moyens pour stocker d'abord un niveau de potentiel de réinitialisation à la suite d'une impulsion de réinitialisation appliquée au transistor de réinitialisation d'un pixel, puis un niveau de signal à la suite d'une impulsion de transfert appliquée au transistor de transfert ; le moyen de conversion analogique-numérique convertit alors la différence entre ces deux niveaux. L'impulsion de réinitialisation et l'impulsion de transfert sont de préférence communes à tous les pixels des N lignes. Dans l'application particulièrement intéressante à un capteur d'image à défilement et sommation, permettant la lecture synchronisée d'une même ligne d'image successivement par les N lignes de P pixels photosensibles et la sommation pixel à pixel des signaux lus par les différentes lignes, on prévoit que le capteur comprend en outre un moyen pour additionner les valeurs numériques des signaux échantillonnés correspondant à l'observation du même point d'image par les différents pixels de rang j. Le moyen de conversion analogique-numérique et le moyen pour additionner les valeurs numériques sont de préférence répartis dans les différents circuits de traitement, et le capteur comporte alors un circuit de sortie pour extraire de l'une au moins des N lignes de P circuits de traitement le résultat des additions effectuées dans chacun des pixels de cette ligne. Dans une réalisation, un circuit d'adressage des N lignes de P circuits de traitement est prévu pour adresser une ligne de circuits de traitement selon une permutation circulaire pour que chacune des lignes de pixels soit échantillonnée successivement dans les N différentes lignes de circuits de traitement au fur et à mesure des périodes d'intégration successives. Dans ce cas, le résultat des additions est extrait d'une ligne qui change à chaque nouvelle période d'intégration selon une permutation circulaire. Dans une autre réalisation, préférée, le même circuit d'adressage de ligne peut servir à la fois à l'adressage des lignes de pixels et à l'adressage des circuits de traitement pour permettre l'échantillonnage des signaux issus d'une ligne de pixels de rang i toujours dans la ligne de circuits de traitement de rang i. Dans ce cas, le résultat des additions est extrait systématiquement de la dernière ligne de circuits de traitement. Dans cette dernière réalisation, on prévoit de préférence que le moyen pour additionner les valeurs numériques additionne une valeur numérique courante, correspondant à une période d'intégration donnée, convertie à partir de l'échantillonnage fait dans la ligne de circuits de traitement de rang i, au résultat d'une addition précédente, obtenue dans la ligne de circuits de traitement de rang i-1 et correspondant à une période d'intégration précédente. Dans ce cas, les circuits de traitement qui appartiennent à la ligne de rang i reçoivent systématiquement à chaque nouvelle période d'intégration, avant une opération de conversion, une valeur d'initialisation issue de la lecture de la ligne de rang i-1. De préférence, chaque pixel est un pixel actif à transistors de technologie MOS et comprend une photodiode, un noeud de stockage de charges, un transistor de transfert pour permettre le transfert de charges de la photodiode vers le noeud de stockage, un transistor de réinitialisation du potentiel du noeud de stockage, un transistor suiveur pour engendrer un potentiel représentant la quantité de charges dans le noeud de stockage, et un transistor de sélection de ligne pour relier le transistor suiveur au conducteur de colonne. Le moyen de conversion analogique-numérique est de préférence un convertisseur à rampe comprenant un comparateur et un compteur dans chaque circuit de traitement, le compteur comptant à une cadence fixe jusqu'au basculement du comparateur lors de l'application d'une rampe de tension linéaire sur une entrée du comparateur. Le compteur s'incrémente en proportion du signal échantillonné à convertir. La sortie du compteur d'un circuit auxiliaire de rang i en ligne et de rang j en colonne est de préférence reliée à une entrée du compteur d'un circuit de traitement de rang i+1 en ligne et j en colonne pour placer dans ce dernier, avant une conversion analogique-numérique correspondant à une période d'intégration, un résultat correspondant à la ligne de rang i et à une période d'intégration précédente. De préférence, le compteur d'un circuit de numérisation de rang j en colonne et de rang i en ligne comporte une entrée d'initialisation reliée à la sortie du compteur de même rang en colonne et de rang précédent en ligne, pour initialiser le compteur de rang j en colonne et i en ligne avec le résultat contenu dans le compteur de même rang en colonne et de rang précédent i-1 en ligne avant le début d'une conversion analogique-numérique. Il en résulte que le contenu du compteur du circuit de rang i à la fin de la rampe correspond à l'addition de la quantité de lumière reçue par un pixel et du contenu précédent fourni par le compteur de rang i-1, lequel est lui-même issu d'une addition précédente et ainsi de suite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente l'architecture générale du capteur selon l'invention ; - la figure 2 représente un schéma de pixel CMOS à quatre transistors ; - la figure 3 représente un chronogramme de fonctionnement du 10 capteur ; - la figure 4 représente la structure de principe d'un circuit de traitement de rang i,j ; - la figure 5 représente la structure globale de connexion des circuits de traitement d'une même colonne dans le cas où ces circuits sont 15 connectés entre eux pour additionner le résultat de la ligne précédente à une nouvelle conversion analogique-numérique. Sur la figure 1, on voit l'architecture générale d'un capteur d'image numérique à défilement et intégration de charges selon l'invention. Le 20 capteur comporte une matrice MT1 de N lignes de P pixels sensibles à la lumière. Chacune des N lignes voit successivement une même ligne d'image au cours du défilement de l'image par rapport au capteur, et les signaux des N lignes sont additionnés en synchronisme, pixel par pixel. Les pixels sont des pixels de type CMOS comprenant en général chacun une photodiode et 25 quelques transistors. Les pixels d'une même ligne de rang i (i=1 à N) sont reliés à un même conducteur de ligne L; qui permet d'adresser simultanément tous les pixels de la ligne. Les pixels d'une colonne de rang j U=1 à p) sont tous reliés à un même conducteur de colonne Ccj. Lorsque la ligne L; est adressée, chaque pixel Pi J de cette ligne est relié au conducteur 30 de colonne correspondant Ccj pour lui appliquer un signal analogique représentant l'éclairement du pixel P;J pendant un temps d'intégration donné T. Les conducteurs de ligne L; reçoivent à cet effet des signaux d'adressage d'un décodeur de ligne DEL1. Les conducteurs de colonne Ccj constituent des conducteurs de sortie de la matrice de pixels MT1. Une deuxième matrice MT2 de M lignes de P circuits de traitement est associée à la matrice de pixels MT1 et a pour entrées les conducteurs de colonne Cc~. Chaque circuit de traitement C;,i de rang i en ligne et j en colonne comporte un échantillonneur-bloqueur élémentaire. Les échantillonneurs-bloqueurs sont reliés aux conducteurs de colonne Cci pour en recevoir des signaux analogiques à échantillonner. Les échantillonneursbloqueurs sont adressés en ligne par des conducteurs de ligne issus d'un décodeur de ligne DEL2 et ce sont les échantillonneurs-bloqueurs de la ligne adressée et eux seuls qui reçoivent les signaux analogiques présents sur les conducteurs de colonne. Comme on le verra, le décodeur DEL2 peut être confondu dans certains cas avec le décodeur DEL1 ; mais les décodeurs sont distincts dans le cas où la ligne d'échantillonneurs doit recevoir des niveaux de potentiel qui proviennent à chaque nouvelle période d'intégration d'une ligne de pixels différente. De préférence, les cellules C;,i comprennent chacune non seulement un échantillonneur-bloqueur respectif mais aussi un convertisseur analogique-numérique élémentaire et un moyen de sommation élémentaire. Un circuit de sortie CS comprenant P cellules de sortie (autant que de colonnes) permet d'extraire de la matrice MT2 des signaux numériques qui sont les résultats de plusieurs additions de signaux élémentaires obtenus par observations successives d'une même ligne d'image par plusieurs lignes de la matrice MT1. Les résultats pour cette ligne d'image, extraits de la matrice MT2, peuvent être lus sur une sortie S. La sortie est faite par exemple en mode série, les P cellules fournissant chacune successivement un signal numérique sur la sortie S les résultats pour la ligne d'image suivante sont extraits périodiquement après un temps T égal à la durée d'intégration. Les fonctions d'échantillonnage et de conversion analogique-numérique de la ligne adressée dans la matrice MT2 sont contrôlées par un circuit de contrôle ADCCTRL. Le séquencement général du fonctionnement du capteur est assuré par un circuit de séquencement SEQ. Deux types de séquencement général peuvent être prévus pour effectuer l'accumulation numérique des signaux d'une même ligne d'image vue successivement par les N lignes de pixels de la matrice MT1. L'un des séquencements utilise une permutation circulaire pour la transmission de signaux analogiques d'une ligne de la matrice MT1 vers une ligne de la matrice MT2 et une permutation circulaire de la transmission d'une ligne de la matrice MT2 vers le circuit de sortie CS. L'autre n'utilise pas de permutation circulaire. Lorsqu'il y a un séquencement avec permutation circulaire, un décodeur DEL2 est nécessaire pour adresser les lignes de la matrice MT2 différemment de l'adressage des lignes de la matrice MT1 et pour désigner une ligne parmi N en permutation circulaire pour extraire son contenu vers le circuit de sortie CS. On va décrire d'abord le séquencement utilisant une permutation 10 circulaire, puis le séquencement sans permutation, ce dernier étant le mode préféré. Séquencement avec permutation circulaire : Une ligne d'image est vue par la première ligne de pixels (rang 15 i=1) pendant une durée d'intégration T. Le contenu analogique de cette ligne est transféré dans la première ligne (rang i=1) de la matrice MT2 ; il est échantillonné, converti en numérique, et stocké dans cette ligne. Puis après défilement d'un incrément de distance correspondant à la durée T, cette même ligne d'image est vue par la deuxième ligne (i=2) de 20 la matrice MT1. Cette deuxième ligne est transférée dans la première ligne de la matrice MT2, échantillonnée, convertie, et additionnée au contenu précédemment stocké dans cette même ligne. Et ainsi de suite, les lignes successives de i=1 à N de la matrice MT1 sont successivement transférées à chaque incrément successif de 25 durée d'intégration dans la première ligne de la matrice MT2 et additionnées au résultat déjà présent. Au bout de N temps d'intégration allant de T à NxT, le contenu numérique cumulé de la première ligne (i=1) de la matrice MT2 est extrait vers le circuit de sortie CS et peut être lu sur la sortie S. Ce contenu de la première ligne est alors remis à zéro en vue d'une nouvelle 30 série de N intégrations successives reprenant exactement ce schéma de transferts de la matrice MT1 dans la matrice MT2. Pendant l'intervalle de temps durant de 2xT à (N+1)xT, la séquence est semblable, mais décalée par permutation circulaire : la ligne 1 de MT1 est transféré dans la ligne N de MT2, puis successivement toutes les 35 lignes de 2 à N de la matrice MT1 sont transférées dans la ligne N de la matrice MT2 et additionnées à chaque fois au cumul déjà contenu dans cette ligne N. Au bout du temps (N+1)xT, c'est-à-dire là encore après N temps d'intégration allant de 2T à (N+1)xT, le contenu numérique cumulé de la Nième ligne de la matrice MT2 est extrait vers le circuit de sortie CS et peut être lu sur la sortie S. Ce contenu de la Nième ligne est ensuite remis à zéro. Et ainsi de suite, pendant l'intervalle de temps durant de (i+1)xT à (N+i)xT, la ligne de rang i+1 reçoit de la matrice MT2 successivement les lignes de la matrice MT1 correspondant à une même (i+1)ième ligne d'image et c'est le contenu de la ligne de rang N-i+1 qui est extrait de la matrice et remis à zéro. On va ainsi extraire successivement le contenu de chaque ligne de la matrice MT2, représentant le contenu d'une ligne d'image lue par les N lignes de la matrice MT1. Le tableau de permutation circulaire de l'adressage de la matrice 15 MT2 est le suivant : la flèche indique le numéro de ligne de la matrice MT1 qui est transféré dans un numéro de ligne de la matrice MT. Intégrations transfert transfert transfert transfert transfert successives T 1-*1 i-->i 2T 2-1 i+1-*i "' 1-N 3T 3-)1 4-*2 5->3 "' i+2-)i "' 2->N ixT i-*1 i+1-2 i+2-3 "' "' i-1->N ... ... :.. ... ... ... ... ... NxT N-*1 1~2 2-3 "' i-1-i N-1-*N (N+1)xT (1-1) (2-2) (3-3) "' (i-i) "' (N-N) Il y a donc une double permutation circulaire : permutation à 20 chaque nouvelle durée d'intégration T du numéro de ligne de la matrice MT1 qui est transféré dans une ligne donnée de la matrice MT2 ; et permutation du numéro de ligne dont le contenu est extrait puis remis à zéro. Séquencement sans permutation circulaire : Une ligne d'image est vue par la première ligne de pixels (rang i=1) pendant une durée d'intégration T. Le contenu analogique de cette ligne est transféré dans la première ligne (rang i=1) de la matrice MT2, échantillonné et converti en numérique, et stocké dans cette ligne. Puis après défilement d'un incrément de distance correspondant à la durée T, cette même ligne d'image est vue par la deuxième ligne (i=2) de la matrice MT1. Cette deuxième ligne est transférée dans la deuxième ligne de la matrice MT2, échantillonnée, convertie, et additionnée au contenu précédemment stocké dans la première ligne (i=1). Pendant ce temps, la première ligne de pixels de la matrice MT1 voit une deuxième ligne d'image et le contenu de cette première ligne est à nouveau transféré dans la première ligne de la matrice MT2. Et ainsi de suite, chaque ligne de rang i de la matrice de pixels est transférée à chaque nouvelle période d'intégration dans la ligne de même rang i de la matrice MT2 ; elle est échantillonnée, convertie, et additionnée au contenu précédent de la ligne de rang i-1. A la fin de la N1ème période d'intégration, c'est-à-dire au bout du temps NxT, la dernière ligne de la matrice, de rang N, contient l'addition des signaux correspondant à la première ligne d'image vue par les N lignes de la matrice MT1. Le circuit de sortie extrait le contenu de la Nième ligne de la matrice MT2 et remet à zéro ce contenu. A la fin de la (N+1)ième période, la dernière ligne de la matrice MT2 contient l'addition des signaux correspondant à la deuxième ligne d'image vue par les N lignes de la matrice. Ce contenu est extrait et remis à zéro, etc. II n'y a donc pas de permutation circulaire de l'adressage pour le stockage dans la matrice MT2 : le transfert se fait toujours de la ligne i de la matrice MT1 vers la ligne i de la matrice MT2 ; et pas de permutation circulaire pour l'extraction des signaux de la matrice MT2 : l'extraction se fait toujours de la ligne N ; en contrepartie de cette simplification d'adressage il y a la nécessité de transférer systématiquement dans une ligne de rang quelconque i de la matrice MT2 le contenu précédemment stocké dans la ligne de rang i-1. Ce transfert se fait avec une période égale à la durée d'intégration T. Il y a lieu avant chaque nouvelle conversion analogique- numérique et on additionne le contenu transféré (résultant de la période d'intégration précédente) avec le résultat de la conversion analogique-numérique courante. Chronogramme des signaux d'échantillonnage : Quel que soit le type de séquencement de l'accumulation de signaux numériques de N lignes de la matrice de pixels, on peut utiliser grâce à l'invention un pixel CMOS à quatre ou cinq transistors fonctionnant avec un temps d'intégration qui commence au même instant pour toutes les lignes de pixels et qui se termine également au même instant pour toutes les lignes. De plus, le chronogramme qu'on va détailler permet de réaliser un double échantillonnage corrélé véritable. On rappelle que le double échantillonnage consiste à échantillonner séparément un niveau de réinitialisation et un niveau de signal utile. Le véritable double échantillonnage corrélé consiste à réinitialiser le potentiel d'un noeud de stockage de charges (dans le pixel) puis à échantillonner le niveau de réinitialisation, puis à transférer dans le noeud de stockage les charges intégrées par une photodiode pendant une durée d'intégration T, puis à échantillonner le niveau de signal utile qui en résulte, et enfin à faire la différence entre les deux signaux échantillonnés. Le pseudo double échantillonnage corrélé consisterait à transférer d'abord dans le noeud de stockage les charges intégrées pendant la durée T, puis à échantillonner le niveau de signal utile, puis à réinitialiser le noeud de stockage, puis à échantillonner le niveau de réinitialisation, et enfin à faire la différence entre les deux signaux échantillonnés. Mais dans le deuxième cas, la comparaison utilise le niveau de réinitialisation qui servira pour la période d'intégration suivante, pas celui de la période en cours et c'est pourquoi il ne s'agit pas d'un véritable double échantillonnage corrélé. Bien que ce soit en principe le même niveau de réinitialisation à chaque période, il y a un bruit de commutation de type kTC qui est dû au transistor de réinitialisation, bruit qu'on n'élimine pas avec le pseudo double échantillonnage corrélé. II est important de remarquer que les matrices usuelles de pixels à quatre ou cinq transistors permettent un double échantillonnage corrélé véritable, mais seulement à la condition de fonctionner en mode dit « rolling shutter », c'est-à-dire un mode dans lequel les temps d'intégration sont échelonnés sur les différentes lignes et non pas communs à toutes les lignes. Les pixels à cinq transistors permettent usuellement d'avoir un temps d'intégration commun à toutes les lignes ; cependant, dans ce cas ils ne permettent pas de faire un double échantillonnage corrélé véritable mais seulement un pseudo double échantillonnage corrélé. Selon l'invention on peut fonctionner avec quatre transistors (un cinquième transistor facultatif peut être prévu pour limiter le temps d'exposition) à la fois avec un temps d'intégration commun à toutes les lignes et un véritable double échantillonnage corrélé. La figure 2 représente la structure d'un pixel actif de technologie CMOS à quatre transistors T1 à T4 et une photodiode PD ; le noeud NI représente la cathode de la photodiode ; il recueille les charges générées par la lumière dans la photodiode ; un transistor de transfert T1 relie le noeud NI à un noeud ND de stockage de charges ; le transistor T1 n'est rendu conducteur que pendant un bref instant par un signal de transfert GTRA qui permet de déverser de la photodiode vers le noeud ND les charges accumulées dans la photodiode après une durée d'intégration T. Le signal de transfert GTRA est commun à tous les pixels de la matrice. Le noeud de stockage de charges ND peut être réinitialisé à un potentiel de référence Vref par un transistor de réinitialisation T2 pour vider les charges accumulées dans le noeud ND au cours d'une période d'intégration précédente et pour ramener en conséquence ce noeud à un potentiel de réinitialisation. A cet effet, le transistor T2 est rendu conducteur pendant une brève durée par un signal de réinitialisation RST commun à tous les pixels de la matrice. Le noeud de stockage ND est par ailleurs relié à la grille d'un transistor suiveur T3 dont le drain est au potentiel de référence Vref (ou un autre potentiel fixe tel qu'une alimentation Vdd) et dont la source recopie (à une chute de tension grille-source près) le potentiel pris par la grille, c'est-à- dire le potentiel du noeud de stockage ND. La source du transistor suiveur T3 est reliée, par l'intermédiaire d'un transistor de sélection de ligne T4 à un conducteur de colonne Ccj commun à tous les pixels d'une colonne de rang j. Le transistor de sélection de ligne T4 est rendu conducteur par un signal LSEL; qui est un signal d'adressage de la ligne de rang i et qui est commun à tous les pixels de cette ligne. Il y a N signaux de sélection de ligne LSEL1 à LSELN. Le chronogramme utilisé dans l'invention est représenté à la figure 3. On expliquera le chronogramme en supposant que le séquencement de l'accumulation se fait sans permutation circulaire et implique le transfert systématique de la ligne i de la matrice MT1 vers la ligne i de la matrice MT2. On comprendra que s'il y a un séquencement avec permutation circulaire il faut introduire cette permutation dans le chronogramme. Un bref signal de réinitialisation RST est émis. II est commun à 10 tous les pixels de la matrice. II ramène les noeuds de stockage de tous les pixels à un niveau de potentiel de réinitialisation. Puis on sélectionne la ligne 1 de la matrice de pixels MT1 et la ligne 1 de la matrice MT2 par le signal LSELI ; les niveaux de réinitialisation des noeuds de stockage des pixels de la ligne 1 sont appliqués aux 15 conducteurs de colonne qui relient la matrice MT1 à la matrice MT2 ; on échantillonne alors ces niveaux de réinitialisation dans les échantillonneursbloqueurs de la ligne 1 de la matrice MT2, à l'aide d'un signal d'échantillonnage SHR1 commun à tous ces échantillonneurs-bloqueurs de la ligne 1. 20 Ensuite on sélectionne successivement toutes les lignes l'une après l'autre par des signaux LSEL2 à LSELN et pendant la sélection d'une ligne on échantillonne à chaque fois les niveaux de réinitialisation correspondants dans la ligne correspondante de la matrice MT2. Ainsi, un premier signal d'échantillonnage SHR; propre à la ligne i de la matrice MT2 25 permet d'échantillonner dans cette ligne de rang i les niveaux de réinitialisation issus des pixels de la ligne de même rang i de la matrice MT1, adressés par le signal de sélection LSEL;. A la fin de cette séquence initiale, chaque échantillonneurbloqueur de la matrice MT2 contient un niveau de réinitialisation d'un pixel 30 respectif de la matrice MT1. On applique alors à toute la matrice MT1 un bref signal de transfert GTRA qui définit la fin d'une durée d'intégration T (et le début de la période suivante). Les noeuds de stockage ND des pixels reçoivent des quantités de charges correspondant à leur éclairement respectif pendant la 35 durée d'intégration précédente. Ces charges sont fournies par les photodiodes qui se vident complètement et sont prêtes pour une nouvelle durée d'intégration. On sélectionne à nouveau successivement toutes les lignes l'une après l'autre, dans la matrice MT1 et en même temps dans la matrice MT2, par des signaux LSELI à LSELN et on échantillonne à chaque fois les niveaux de signal utile correspondants. Un deuxième signal d'échantillonnage SHS; propre à la ligne i de la matrice MT2 permet d'échantillonner dans la ligne i de la matrice MT2 les niveaux de signal utile issus des pixels de la ligne de même rang i de la matrice MT1 adressés par le signal de sélection LSEL;. A la fin de cette séquence, chaque échantillonneur-bloqueur de la matrice MT2 contient, outre un niveau de réinitialisation précédemment stocké, un niveau de signal utile d'un pixel respectif de la matrice MT1. Le niveau de réinitialisation est bien celui qui précède le remplissage du noeud de stockage et non celui qui suit ce remplissage et on peut faire un véritable double échantillonnage corrélé. La conversion analogique-numérique faite dans le circuit de traitement C;,; de la matrice MT2 fournit une valeur numérique de la différence entre le niveau de signal utile et le niveau de réinitialisation de chaque pixel. Cette conversion est effectuée simultanément pour tous les pixels. Elle se fait pendant la durée d'intégration après le dernier échantillonnage de signal utile SHSN et avant l'émission d'un nouveau signal de réinitialisation globale sur la ligne RST. L'intervalle de temps utilisé pour la conversion analogique-numérique est symbolisé par un créneau CONV sur la figure 3. Si la conversion est faite à l'aide d'un compteur comme on l'expliquera plus loin, le compteur compte à la cadence d'une horloge CLK pendant une durée qui dépend de la valeur à convertir. Le résultat de la conversion est lu à la fin de ce temps. Le résultat de la conversion est additionné soit à un résultat précédemment stocké dans le même circuit de traitement C;J de la matrice MT2 soit à un résultat précédemment stocké dans le circuit J de même rang j dans la ligne précédente selon le mode de séquencement qui est adopté. On considère ici qu'il s'agit d'un séquencement sans permutation circulaire et c'est le deuxième cas qui s'applique. Dans le cas où la conversion utilise un compteur pour fournir le résultat de la conversion, on prévoit de préférence que la lecture du contenu du compteur consiste à transférer la sortie du compteur à une entrée d'initialisation du compteur de même rang j de la ligne suivante pour que ce compteur parte d'un contenu initial non nul lors de la prochaine période d'intégration. Un créneau SHIFT_EN après la fin de la conversion numérique symbolise le fait qu'on décale le contenu final d'un compteur vers une entrée d'initialisation du compteur de la ligne suivante. En ce qui concerne la première ligne, son contenu initial est systématiquement mis à zéro. Toutefois, après la fin de la conversion analogique-numérique CONV et avant d'émettre l'impulsion de transfert de contenu SHIFT_EN, on lit (impulsion de lecture READ_N) le contenu de la dernière ligne de compteurs, qui contient le résultat d'intégration recherchée. La figure 4 représente le schéma de principe d'un circuit de traitement C;,i de rang j dans la ligne i de la matrice MT2, utilisant un convertisseur analogique-numérique individuel à rampe dans le circuit de traitement lui-même. Le convertisseur utilise un compteur CPT;J, un comparateur CMP;J, et une rampe de tension linéaire qui est commune à toute la matrice MT2. L'échantillonneur-bloqueur de rang i,j comprend dans cet exemple deux capacités de stockage CR;,i et CS;à la première pour stocker un niveau de réinitialisation présent sur le conducteur de colonne Ccj au moment du premier signal d'échantillonnage SHR;, la deuxième pour stocker un niveau de signal utile présent sur ce même conducteur au moment du deuxième signal d'échantillonnage SHS;. La première capacité CR;,i a une borne à un potentiel de référence CLMP. La deuxième capacité CS;,i a une borne reliée à une borne RMP qui reçoit d'un générateur de rampe non représenté une rampe de tension (en principe linéaire) partant du potentiel CLMP. Le compteur CPT;J compte à une cadence constante fournie par une horloge CLK commune à toute la matrice. Le compteur commence à compter en même temps que la rampe commence à monter. Un signal de commande COUNT_EN définit le début de la conversion (CONV sur la figure 3) et sert à la fois à déclencher le comptage par le compteur et la montée de la rampe. L'arrêt du compteur est déclenché par un signal STOP issu de la sortie du comparateur. Lorsque le niveau de la rampe est tel que les potentiels sur les deux entrées du comparateur deviennent identiques, le comparateur CMP;i bascule et interrompt le comptage. Le contenu du compteur au moment de l'arrêt est proportionnel au temps mis par la rampe pour atteindre un certain niveau et ce temps est proportionnel (si la rampe est linéaire) à la différence entre le signal utile stocké dans la capacité CS;J et le signal de réinitialisation stocké dans la capacité CR;J. Le potentiel du signal utile est plus négatif que le potentiel de référence CLMP et on utilise une rampe de tension montante. On pourrait mettre une rampe descendante sur le pied de l'autre capacité. Le compteur comprend une entrée d'horloge (CLK), une entrée de démarrage COUNT_EN, une entrée d'arrêt de comptage (STOP), une entrée SHIFT IN de réception d'un contenu initial (ce serait une entrée de remise à zéro dans le cas du séquencement avec permutation circulaire), une entrée SHIFT EN pour autoriser le chargement du contenu initial, et enfin une sortie SHIFT OUT pour fournir le contenu du compteur au compteur de la ligne suivante. Pour la dernière ligne, la sortie SHIFT_OUT fournit au circuit de sortie CS le résultat de l'accumulation de N vues d'une même ligne d'image. Pour la première ligne, l'entrée SHIFT_IN reçoit une valeur de remise à zéro du compteur car la première ligne doit être remise à zéro avant chaque nouvelle conversion dans le cas d'un séquencement sans permutation circulaire. La figure 5 représente l'organisation générale de la matrice MT2 lorsque la conversion analogique-numérique est faite de cette manière. On notera qu'un intérêt important de ce capteur d'image est qu'il peut être utilisé comme un capteur d'image instantané (ne fonctionnant pas en défilement et intégration de signal), capable de fonctionner à la fois avec un temps d'intégration commun à toutes les lignes de la matrice et un véritable double échantillonnage corrélé. Dans ce cas, on comprend que les moyens de sommation numérique et de permutation n'ont pas besoin d'être présents et on se contente d'extraire de la matrice MT2 la totalité des signaux numérisés à la fin de chaque période d'échantillonnage de durée T, en utilisant le chronogramme de la figure 3 mais en lisant toutes les lignes de la matrice MT2 et non pas seulement la ligne de rang N. Bien entendu, dans ce cas il n'y a pas de permutation d'adressage et la ligne de rang i de la matrice MT1 est systématiquement échantillonnée dans la ligne de même rang de la matrice MT2. Lorsque le capteur d'image fonctionne en défilement et intégration de charges, on remarque qu'une même ligne d'image est lue et convertie successivement par tous les échantillonneurs-bloqueurs et tous les convertisseurs analogiques-numériques de la matrice MT2, de sorte qu'on ~o moyenne sur N lignes notamment les erreurs d'offset des comparateurs utilisés dans la conversion.