Brevet FR3100925A1 — publié le 20210319

Capteur d’image à plage dynamique augmentée La présente description concerne un capteur d’image comprenant : un circuit de pixel (300) comprenant un premier transistor (106) ayant l’un de ses nœuds de conduction principaux connecté à une ligne de sortie (VX ), l’autre de ses nœuds de conduction principaux couplé à un rail de tension d’alimentation (VPP) par l’intermédiaire d’un transistor de lecture (108), et son nœud de commande couplé à un nœud de détection (SN) du circuit de pixel (300) ; une source de courant (110) couplée à la ligne de sortie (VX ) ; et un circuit de commande agencé pour lire une tension de pixel dans le circuit de pixel (300) : en activant la source de courant (110) pendant que le transistor de lecture (108) est non conducteur ; et en désactivant la source de courant (110) et en activant le transistor de lecture (108) du circuit de pixel afin d’imposer une tension renforcée (Vboost) sur le nœud de détection (SN). Figure pour l'abrégé : Fig. 3 Capteur d’image à plage dynamique augmentée La présente description concerne de façon générale le domaine des capteurs d’image CMOS, et en particulier un capteur d’image et un procédé d’utilisation d’un capteur d’image qui assurent une plage dynamique augmentée. Les capteurs d’image CMOS sont en général basés sur une matrice de pixels dont chacun comprend un photodétecteur, comme une photodiode, qui transforme des photons en électrons. Afin de lire le niveau de charge généré par la photodiode, la charge est transférée vers un nœud de détection du pixel, et un tampon est en général utilisé pour copier la tension du nœud de détection sur une ligne de sortie. La plage dynamique de chaque pixel est limitée par la plage de tension qui peut être lue par le tampon. Par exemple, avant de transférer la charge au nœud de détection, le niveau de tension au niveau du nœud de détection est réinitialisé à un niveau de tension de réinitialisation haut, et le transfert de charge vers le nœud de détection provoque ensuite une chute de ce niveau de tension. Toutefois, seuls les niveaux situés au-dessus d’un certain niveau minimum peuvent être lus. Une façon d’augmenter la plage dynamique serait d’augmenter le niveau de la tension de réinitialisation. Toutefois, une telle augmentation est susceptible d’augmenter la consommation d’énergie du circuit, et peut ne pas être compatible avec la technologie de transistors, ce qui conduit à une augmentation de la complexité. Il existe donc un besoin dans la technique d’un capteur d’image et d’un procédé d’utilisation d’un capteur d’image qui assurent une plage dynamique augmentée sans augmenter de manière significative la consommation d’énergie du circuit, ou permettant de réduire la consommation d’énergie sans réduire la plage dynamique. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente schématiquement un circuit de pixel qui a été proposé ; la figure 2 est un graphique représentant une plage dynamique du circuit de pixel de la figure 1 ; la figure 3 représente schématiquement un circuit de pixel selon un exemple de réalisation de la présente description ; la figure 4 est un graphique représentant une plage de lecture du pixel de la figure 3 ; la figure 5 est un organigramme représentant des étapes dans un procédé de lecture d’une tension de pixel selon un exemple de réalisation de la présente description ; la figure 6 est un chronogramme représentant des signaux dans le circuit de pixel de la figure 3 selon un exemple de réalisation ; la figure 7 représente schématiquement un capteur d’image selon un exemple de réalisation de la présente description ; la figure 8 représente schématiquement une source de courant du circuit de pixel de la figure 3 selon un exemple de réalisation ; la figure 9 représente schématiquement une source de courant du circuit de pixel de la figure 3 selon un autre exemple de réalisation ; et la figure 10 représente schématiquement un circuit de pixel selon un autre exemple de réalisation de la présente description. Capteur d’image comprenant : - un circuit de pixel (300, 1000) comprenant un premier transistor (106, 1006) ayant l’un de ses nœuds de conduction principaux connecté à une ligne de sortie (VX ), l’autre de ses nœuds de conduction principaux couplé à un rail de tension d’alimentation (VPP, GND) par l’intermédiaire d’un transistor de lecture (108, 1008), et son nœud de commande couplé à un nœud de détection (SN) du circuit de pixel (300, 1000) ; - une source de courant (110, 1010) couplée à la ligne de sortie (VX ) ; et - un circuit de commande (ROW CTRL) agencé pour lire une tension de pixel dans le circuit de pixel (300, 1000) : en activant la source de courant (110, 1010) pendant que le transistor de lecture (108, 1008) est non conducteur ; et en désactivant la source de courant (110, 1010) et en activant le transistor de lecture (108, 1008) du circuit de pixel afin d’imposer une tension renforcée (Vboost) sur le nœud de détection (SN). Capteur d’image selon la revendication 1, dans lequel, après avoir imposé la tension renforcée (Vboost) sur le nœud de détection (SN), le circuit de commande (ROW CTRL) est en outre agencé pour activer la source de courant (110, 1010) et pour transférer une charge à partir d’une photodiode (102) du circuit de pixel (300, 1000) vers le nœud de détection (SN). Capteur d’image selon la revendication 2, dans lequel le circuit de pixel (300, 1000) comprend en outre une porte de transfert (104, 1004) couplant la photodiode (102) au nœud de détection (SN), et le circuit de commande (ROW CTRL) est agencé pour transférer la charge à partir de la photodiode (102) vers le nœud de détection (SN) du circuit de pixel (300, 1000) en activant la porte de transfert (104, 1004). Capteur d’image selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit de commande (ROW CTRL) est en outre agencé pour coupler le nœud de détection (SN) du circuit de pixel (300, 1000) à un rail de tension de réinitialisation (VRST) avant d’activer le transistor de lecture (108, 1008). Capteur d’image selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le circuit de pixel (300, 1000) fait partie d’une matrice de circuits de pixels (300, 1000) agencés en rangées et en colonnes, une pluralité des circuits de pixels d’une même colonne étant couplée à la ligne de sortie (VX ). Capteur d’image selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la source de courant (110, 1010) comprend un deuxième transistor (804) formant une branche d’un miroir de courant, et un troisième transistor (802) agencé pour empêcher sélectivement une conduction du deuxième transistor (804) afin de désactiver la source de courant (110, 1010). Capteur d’image selon la revendication 6, dans lequel le troisième transistor (802) est couplé en série avec le deuxième transistor (804). Capteur d’image selon la revendication 6, dans lequel le troisième transistor (802) est couplé entre un nœud de commande du deuxième transistor (804) et un autre rail d’alimentation (GND). Procédé de lecture d’une tension de pixel dans un circuit de pixel (300, 1000) d’un capteur d’image (700), le circuit de pixel comprenant un premier transistor (106, 1006) ayant l’un de ses nœuds de conduction principaux connecté à une ligne de sortie (VX ), l’autre de ses nœuds de conduction principaux couplé à un rail de tension d’alimentation (VPP, GND) par l’intermédiaire d’un transistor de lecture (108, 1008), et son nœud de commande couplé à un nœud de détection (SN) du circuit de pixel (300, 1000), le procédé comprenant : - activer une source de courant (110, 1010) du capteur d’image (700) couplée à la ligne de sortie (VX ) pendant que le transistor de lecture (108, 1008) est non conducteur ; et - désactiver la source de courant (110, 1010) et activer le transistor de lecture (108, 1008) du circuit de pixel afin d’imposer une tension renforcée (Vboost) sur le nœud de détection (SN). Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre, après avoir imposé la tension renforcée (Vboost) sur le nœud de détection (SN), l’activation de la source de courant (110, 1010) et le transfert d’une charge à partir d’une photodiode (102) du circuit de pixel (300, 1000) vers le nœud de détection (SN). Procédé selon la revendication 10, dans lequel le circuit de pixel (300, 1000) comprend en outre une porte de transfert (104, 1004) couplant la photodiode (102) au nœud de détection (SN), le procédé comprenant en outre le transfert d’une charge à partir de la photodiode (102) vers le nœud de détection (SN) du circuit de pixel en activant la porte de transfert (104, 1004). Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, comprenant en outre le couplage du nœud de détection (SN) du circuit de pixel à un rail de tension de réinitialisation (VRST) avant l’activation du transistor de lecture (108, 1008).