Brevet FR3128577A1 — publié le 20230428

Photosite d'un pixel de profondeur La présente description concerne un photosite comprenant : une zone de photoconversion (PD) configurée pour convertir de la lumière en charges ; au moins un ensemble d'un premier noeud (NP1) et d'une première voie d'écoulement de charges (P1) comprenant un premier interrupteur (TG1) configuré pour permettre l'écoulement des charges de la zone de photoconversion (PD) vers le premier noeud (NP1) dudit ensemble lorsque ledit premier interrupteur (TG1) est passant et bloquer le passage de charges entre la zone de photoconversion (PD) et le premier noeud (NP1) dudit ensemble lorsque ledit premier interrupteur (TG1) est bloqué ; et une deuxième voie d'écoulement de charges (P0) entre ladite zone de photoconversion (PD) et un deuxième noeud (NPb) du photosite (3 ; 3' ; 3"), dans lequel les première et deuxième voies (P1, P0) sont configurées pour que chaque première voie (P1) soit prioritaire devant la deuxième voie (P0) lorsque le premier interrupteur (TG1) de ladite première voie (P1) est passant. Figure pour l'abrégé : Fig. 3 Photosite d'un pixel de profondeur La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques, et plus particulièrement les capteurs de temps de vol indirect (iToF – de l'anglais "indirect Time of Flight"). Un capteur ToF (de l'anglais "Time of Flight") permet l'acquisition de données de profondeurs. Pour cela, comme cela est bien connu de la personne du métier, le capteur émet un signal lumineux, généralement dans l'infrarouge, modulé à une fréquence Fmod, en direction d'une scène. Le capteur reçoit ensuite la lumière réfléchie par la scène. Pour chaque pixel de profondeur du capteur, le déphasage entre le signal lumineux modulé émis et le signal lumineux modulé reçu permet d'obtenir, ou de déduire, une donnée sur la distance entre le pixel et un élément de la scène ayant réfléchi de la lumière modulée vers ce pixel. Dans un capteur ToF indirect, ou capteur iToF, pour chaque pixel de profondeur, la détermination du déphasage entre le signal lumineux modulé émis et reçu est possible par la capture d'au moins trois échantillons sur une période du signal lumineux modulé, par exemple trois échantillons déphasés de 120° ou quatre échantillons déphasés de 90°. Dans un capteur iToF, chaque pixel de profondeur peut ne comprendre qu'une seule région photosensible configurée pour convertir de la lumière reçue en charges, c’est-à-dire en paires électron/trou. Un pixel de profondeur ne comprenant qu'une unique zone de photoconversion de la lumière peut comprendre des circuits permettant, à chaque phase d'intégration comprise entre deux phases de lecture des pixels du capteur, l'acquisition des trois ou quatre échantillons déphasés qui permettent ensuite déterminer le déphasage entre le signal lumineux modulé émis par le capteur et le signal lumineux modulé reçu par le pixel. Toutefois, un tel pixel est encombrant. Pour réduire l'encombrement, un pixel de profondeur ne comprenant qu'une zone de photoconversion de la lumière peut comprendre des circuits permettant, à chaque phase d'intégration, l'acquisition d'une partie seulement des échantillons qui permettent ensuite de déterminer le déphasage entre le signal lumineux modulé émis par le capteur et le signal lumineux modulé reçu par le pixel. Dans ce cas, plusieurs phases d'intégration sont nécessaires pour obtenir, pour chaque pixel, tous les échantillons permettant de déterminer le déphasage entre le signal lumineux modulé émis par le capteur et le signal lumineux modulé reçu par le pixel. Les pixels de profondeur décrits ci-dessus comprennent un unique photosite, c’est-à-dire une unique association d'une zone de photoconversion et de circuits permettant l'acquisition d'au moins un échantillon par phase d'intégration. Dans un capteur iToF, chaque pixel de profondeur peut comprendre plusieurs photosites, chaque photosite permettant l'acquisition, à chaque phase d'intégration, d'au moins un échantillon. Les photosites du pixel permettent d'obtenir tous les échantillons pour la détermination d'un déphasage, en une ou plusieurs phases d'intégration. Dans chaque pixel de profondeur, la prévision d'un ou plusieurs photosites permettant chacun d'obtenir une partie seulement des échantillons pour la détermination d'un déphasage permet de réduire la taille du photosite et/ou d'homogénéiser le facteur de forme du photosite, afin de simplifier son intégration dans une matrice de pixels d'un capteur iToF. Cela est, par exemple, avantageux lorsque la matrice du capteur comprend également des pixels couleurs configurés pour obtenir des informations colorimétriques, c’est-à-dire dans le cas d'un capteur mixte iToF et couleur (couramment appelé capteur RGBZ), ou mixte iToF et noir et blanc. Il existe un besoin de pallier au moins certains inconvénients des photosites connus de pixels d'un capteur iToF. Par exemple, il existe un besoin de réduire l'encombrement des photosites connus de pixels d'un capteur iToF et/ou la consommation de ces photosites connus. Un mode de réalisation prévoit un photosite comprenant : une zone de photoconversion configurée pour convertir de la lumière en charges ; au moins un ensemble d'un premier noeud et d'une première voie d'écoulement de charges comprenant un premier interrupteur configuré pour permettre l'écoulement des charges de la zone de photoconversion vers le premier noeud dudit ensemble lorsque ledit premier interrupteur est passant et bloquer le passage de charges entre la zone de photoconversion et le premier noeud dudit ensemble lorsque ledit premier interrupteur est bloqué ; et une deuxième voie d'écoulement de charges entre ladite zone de photoconversion et un deuxième noeud du photosite, dans lequel les première et deuxième voies sont configurées pour que chaque première voie soit prioritaire devant la deuxième voie lorsque le premier interrupteur de ladite première voie est passant. Selon un mode de réalisation, la deuxième voie est dépourvue d'interrupteur entre la zone de photoconversion et le deuxième noeud. Selon un mode de réalisation, le photosite comprend un seul ensemble d'une première voie et d'un premier noeud, les première et deuxième voies étant configurées pour transférer toutes les charges de la zone de photoconversion vers le deuxième noeud lorsque le premier interrupteur est bloqué. Selon un mode de réalisation, les première et deuxième voies sont en outre configurées pour transférer toutes les charges de la zone de photoconversion vers le premier noeud lorsque le premier interrupteur est passant. Selon un mode de réalisation, le photosite comprend en outre un circuit de lecture couplé au premier noeud. Selon un mode de réalisation, le deuxième noeud est configuré pour recevoir un potentiel d'initialisation de la zone de photoconversion. Selon un mode de réalisation, le photosite comprend en outre un circuit de lecture couplé au deuxième noeud. Selon un mode de réalisation, le premier noeud est configuré pour recevoir un potentiel d'initialisation de la zone de photoconversion. Selon un mode de réalisation, le photosite comprend plusieurs ensembles d'une première voie et d'un premier noeud, les premières et deuxième voies étant configurées pour transférer toutes les charges de la zone de photoconversion vers le deuxième noeud lorsque tous les premiers interrupteurs sont bloqués. Selon un mode de réalisation, les premières et deuxième voies sont en outre configurées pour transférer toutes les charges de la zone de photoconversion vers le premier noeud d'un ensemble donné lorsque, parmi les premiers interrupteurs, seul le premier interrupteur dudit ensemble donné est passant. Selon un mode de réalisation, le photosite comprend un circuit de lecture couplé à chacun des premiers noeuds. Selon un mode de réalisation, le deuxième noeud est configuré pour recevoir un potentiel d'initialisation de la zone de photoconversion. Selon un mode de réalisation, la zone de conversion comprend une photodiode pincée. Un autre mode de réalisation prévoit un capteur comprenant une pluralité de pixels de profondeurs, chaque pixel de profondeur comprenant au moins un photosite tel que défini ci-dessus. Selon un mode de réalisation, le premier noeud ou l'un des premiers noeuds d'un des photosites est connecté au premier noeud correspondant d'un autre des photosites. Selon un mode de réalisation, le deuxième noeud d'un des photosites est connecté au deuxième noeud d'un autre des photosites. 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 représente un exemple d'un circuit d'un photosite ; la représente un autre exemple d'un circuit d'un photosite ; la représente un exemple de mode de réalisation d'un photosite ; la illustre un mode de mise en œuvre d'une première étape de fonctionnement du photosite de la ; la illustre un mode de mise en œuvre d'une deuxième étape de fonctionnement du photosite de la ; et la est une vue en coupe schématique illustrant un exemple de mode de réalisation du photosite de la ; la illustre un exemple d'une variante de réalisation du photosite de la ; et la illustre un exemple d'une autre variante de réalisation du photosite de la . Photosite comprenant : une zone de photoconversion (PD) configurée pour convertir de la lumière en charges ; au moins un ensemble d'un premier noeud (NP1) et d'une première voie d'écoulement de charges (P1) comprenant un premier interrupteur (TG1) configuré pour permettre l'écoulement des charges de la zone de photoconversion (PD) vers le premier noeud (NP1) dudit ensemble lorsque ledit premier interrupteur (TG1) est passant et bloquer le passage de charges entre la zone de photoconversion (PD) et le premier noeud (NP1) dudit ensemble lorsque ledit premier interrupteur (TG1) est bloqué ; et une deuxième voie d'écoulement de charges (P0) entre ladite zone de photoconversion (PD) et un deuxième noeud (NPb) du photosite (3 ; 3' ; 3"), dans lequel les première et deuxième voies (P1, P0) sont configurées pour que chaque première voie (P1) soit prioritaire devant la deuxième voie (P0) lorsque le premier interrupteur (TG1) de ladite première voie (P1) est passant. Photosite selon la revendication 1, dans lequel la deuxième voie (P0) est dépourvue d'interrupteur entre la zone de photoconversion (PD) et le deuxième noeud (NPb). Photosite selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le photosite (3, 3') comprend un seul ensemble d'une première voie (P1) et d'un premier noeud (NP1), les première et deuxième voies (P1, P0) étant configurées pour transférer toutes les charges de la zone de photoconversion (PD) vers le deuxième noeud (NPb) lorsque le premier interrupteur (TG1) est bloqué. Photosite selon la revendication 3, les première et deuxième voies (P1, P0) sont en outre configurées pour transférer toutes les charges de la zone de photoconversion (PD) vers le premier noeud (NP1) lorsque le premier interrupteur (TG1) est passant. Photosite selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le photosite (3, 3') comprend en outre un circuit de lecture (R) couplé au premier noeud (NP1). Photosite selon la revendication 5, dans lequel le deuxième noeud (NPb) est configuré pour recevoir un potentiel d'initialisation (VRT) de la zone de photoconversion (PD). Photosite selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le photosite (3, 3') comprend en outre un circuit de lecture couplé au deuxième noeud (NPb). Photosite (3, 3') selon la revendication 7, dans lequel le premier noeud (NP1) est configuré pour recevoir un potentiel d'initialisation (VRT) de la zone de photoconversion (PD). Photosite selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le photosite (3") comprend plusieurs ensembles d'une première voie (P1 ; P2) et d'un premier noeud (NP1 ; NP2), les premières et deuxième voies (P1, P2 ; P0) étant configurées pour transférer toutes les charges de la zone de photoconversion (PD) vers le deuxième noeud (NPb) lorsque tous les premiers interrupteurs (TG1 ; TG2) sont bloqués. Photosite selon la revendication 9, dans lequel les premières et deuxième voies (P1, P2, P0) sont en outre configurées pour transférer toutes les charges de la zone de photoconversion (PD) vers le premier noeud (NP1 ; NP2) d'un ensemble donné lorsque, parmi les premiers interrupteurs (TG1, TG2), seul le premier interrupteur (TG1 ; TG2) dudit ensemble donné est passant. Photosite (3") selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le photosite comprend un circuit de lecture couplé à chacun des premiers noeuds (NP1, NP2). Photosite selon la revendication 11 dans lequel le deuxième noeud (NPb) est configuré pour recevoir un potentiel d'initialisation (VTR) de la zone de photoconversion (PD). Photosite selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la zone de conversion (PD) comprend une photodiode pincée. Capteur comprenant une pluralité de pixels de profondeurs, chaque pixel de profondeur comprenant au moins un photosite (3, 3', 3") selon l'une quelconque des revendications 1 à 13. Capteur selon la revendication 14 prise dans sa dépendance à la revendication 5 ou 11, dans lequel le premier noeud ou l'un des premiers noeuds (NP1, NP2) d'un des photosites est connecté au premier noeud (NP1, NP2) correspondant d'un autre des photosites. Capteur selon la revendication 14 prise dans sa dépendance à la revendication 7, dans lequel le deuxième noeud (NPb) d'un des photosites est connecté au deuxième noeud (NPb) d'un autre des photosites.